JPS6373502A

JPS6373502A - 希土類磁石の製造方法

Info

Publication number: JPS6373502A
Application number: JP61217628A
Authority: JP
Inventors: Tadakuni Sato; 忠邦佐藤; Etsuo Otsuki; 悦夫大槻; Tsutomu Otsuka; 努大塚
Original assignee: Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 1986-09-16
Filing date: 1986-09-16
Publication date: 1988-04-04

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、　Ｎｄ−Ｆｅ５Ｂ第５Ｂ系永久磁表とする希
土類金属（８）と遷移金属（Ｔ）とホウ素（Ｂ）とｔ主
成分としてなるＲ２Ｔ１４Ｂ系金属間化合物磁石の製造
方法に関し、特に非晶質合金粉末を使用して成る磁石の
磁気特性の改善に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、　Ｒ−ＦｅｓＢ系磁石の製造方法については。

２つの方法に大別されている。一つは、溶解した合金を
超急冷させる際に、適度に微細結晶粒（一般にはサブミ
クロン程度）の析出を含むように急冷速度を調整して得
られる超急冷微細結晶化薄帯を高分子樹脂と複合し、又
は、高温中で一軸方向に加圧成形し、液体急冷型磁石を
得る製造方法である。

他の方法としては、所定の組成として配合した原料を秤
量し、溶解して得られる結晶化した磁石合金のインボッ
）１微粉砕し、磁場中成形後、焼結し、焼結型磁石を得
る製造方法である。

この後者の製法は前者に比べ、高い磁石特性を得るのに
適していることが知られている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来、超急冷したＲＴＢ系磁石材は、磁場中処理による
異方性化が不可能と言われており。

又、高い磁石特性も得られていなかった。また。

高い磁石特性を得ようとする場合には、粉末を一度高温
に保持し、−軸方向に加圧し異方性を与える必要がある
ため、設備は高価で大がかりなものとなり、工業的には
不利益なものとなる欠点があった。

一般に、液体急冷型磁石に用いる合金粉末は。

Ａｒ雰囲気中等の不活性雰囲気中で、高周波等に溶よって液解した合金を、高速度で回転しているＦｅやＣ
ｕ製ロールに噴射し、厚さ数十μｍ程度の薄帯を粉砕し
て得られるものである。このロールの回転数を変化させ
ることにより、溶解した合金の冷却速度を制御すること
ができる。サブミクロン程度の微細な結晶粒を含んだ急
冷薄帯は、数十ｒｒＶ／Ｓ程度のロール周速度の極めて
制限された範囲で制御することにより得られる。

このような急冷薄帯を、目的に応じて粗粉砕した後、磁
石化している。しかしながら、この製法では、磁場中配
向が困難とな名ため、工業的には高い磁石特性を得られ
ない欠点がある。

以下、具体的に、従来方法について説明する。

まず、純度９７ｗｔ％のＮｄ　（その残部はＣｅ、Ｐｒ
を主体とする他の希土類元素である。）、フェロポロン
（Ｂ純分約２０ｗｔ％）及び電解鉄（Ｆｅ）を使用して
、　Ｎｄが３１．５　ｗｔ％、Ｂがｌ、Ｑｗｔ％、残部
Ｆｅとなるように、アルゴン雰囲気中で、高周波加熱に
より溶解し９合金インゴットを得た。

尚、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石の磁石特性を示す基本となる
化学式はＮｄ、Ｔ１４Ｂであり、この化学式では、　Ｎ
ｄとＢとの比を重量％で示すと、　Ｎｄが約２７ｗｔ％
、　Ｂが約１ｗｔ％、残部がＴとなる。しかし、Ｎｄ−
Ｆｅ−Ｂ系磁石において、残留磁束密度Ｂｒ及びエネル
ギー積（ＢＨｍａｘ）が最も優れた磁気特性を示すのは
９重量比で、　Ｎｄが約３１．５％。

Ｂが約１．０％、残部Ｆｅの合金組成を持つ材料である
ことから、この合金組成の材料を目標組成とした。

次に、このインゴットを使用して、　　Ａｒ雰囲気中で
高周波加熱により再溶解した後１周速度約４０００■−
のＣｕ製ロールに噴射し１片ロール法により、超急冷し
９幅約５目、厚さ約４０μｍの非晶質合金薄帯を得た。

尚、超急冷した薄帯はＸ線回折により非晶質化している
ことを確認した。

次に、このＮｄ、Ｆｅ、Ｂ系非晶質薄帯を、　Ａｒ雰囲
気中６００°Ｃで１時間熱処理し、結晶化した。

この薄帯を積層して、約３０ＫＯｅの磁界を印加して磁
石特性を測定した。その結果は第１表に示す。

ユ下惣日第１表〔問題点を解決するための手段〕本発明によれば、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂヲ主成分として含有す
るＲ２Ｔ、４Ｂ系磁石（ここで、ＲはＹ及びＣｅ　、　
Ｐｒ、　Ｎｄ、　Ｇｄ、　Ｔｂ、　Ｄｙ、　Ｈｏ等の希
土類元素。

ＴはＡｔ及びＣｒ、　Ｍｎ、　Ｆｅ、　Ｃｏ、　Ｎｉ等
の遷移金属である。）に基づく目標組成からなる希土類
磁石を、非晶質合金を用いて製造する方法において。

該非晶質合金を微粉砕して非晶質合金粉末とした後、該
非晶質合金粉末を磁場中成形、焼結・時効すること全特
徴とする希土類磁石の製造方法が得られる。

また１本発明によれば、前記非晶質合金粉末は、前記目
標組成のＲ組成値よりも高い非晶質合金粉末と前記目標
組成のＲ組成値よりも低い非晶質合金粉末とを混合した
混合粉末からなることを特徴とする希土類磁石の製造方
法が得られる。

即ち、従来法の如く、溶融した材料を急冷して、単に、
微細結晶構造の粉末を用いる液体急冷型磁石とは異なり
２本発明は、ＲＴＢ系磁石合金を超急冷して得た非晶質
合金箔、又は非晶質合金粉末（ＲＴＢ系超急冷非晶質合
金）ヲ、さらに、微粉砕した後、磁場中配向し、その成
形体を焼結・時効することを特徴としている。

このため、磁石の異方性を向上させることができると共
に、磁性特性が高く且つ安定した希土類磁石を安価に得
ることができる。

また２本発明者らは、ＲＴＢ系超急冷非晶質合金を原料
粉末として使用する場合、磁場中成形時における異方性
化は＋　Ｒ２Ｔ１４Ｂ系磁石よりも高いＲ組成値を有す
るＲＴＢ系超急冷非晶質合金の方が、より高い残留磁束
密度（Ｂｒ）、或いはエネルギー積（ＢＨｍａｘ）ｔ−
得られるとと°を見い出すと共に、この高いＲ組成値を
有するＲＴＢ系超急冷非晶質合金粉末を、原料粉末に混
合することによシ、さらに高い磁性特性が得られること
を発見した。

そこで１本発明は、目標磁石組成であるＲ２Ｔ、４Ｂ系
磁石組成のＲ組成値よりも高いＲ組成値を有するＲＴＢ
系超急冷非晶質合金粉末を、混合してなる原料粉末の方
が、目標磁石組成の非晶質合金粉末の単独使用よりも、
高い磁性特性を有する高品質の希土類磁石を得ることが
できる。

尚、結果的に目標磁石組成を有する希土類磁石を得るた
めには、高いＲ組成値を有するＲＴＢ系超急冷非晶質合
金粉末に対応して、低いＲ組成値を有するＲＴＢ系超急
冷非晶質合金粉末を混入しなければならないことは明白
である。

〔実施例〕

本発明に係る実施例について説明する。

（実施例１）まず、純度９７ｗｔ％のＮｄ　（その残部はＣｅ、Ｐｒ
を主体とする他の希土、類元素である。）、フェロポロ
ン（Ｂ純分約２０ｗｔ％）及び電解鉄（Ｆａ）　？使用
して、　　３１．５　ｗｔ％のＮｄ　＋　１．（ｈｖｔ
　％のＢ、残部Ｆｅの組成となるように、　Ａｒ雰囲気
中で高周波加熱により溶解し１合金インゴット１−得た
。

ここで、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石において、残留磁束密度
Ｂ「及びエネルギー積（ＢＨｍａｘ）が最も優れた磁気
特性を示すのは１重量比で、　　Ｎｄが約３１．５％、
Ｂが約１．０％、残部Ｆｅの合金組成を持つ材料である
ことから、この合金組成の材料を目標組成とした。

次に、このインゴット？使用して、　Ａｒ雰囲気中で高
周波加熱により再溶解させた後１周速度約４０００■−
のＣｕ製ロールに噴射し１片ロール法により、超急冷し
１幅約５ｍ、厚さ約４０μｍの非晶質合金薄帯を得た。

次に、超急冷したままのＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系非晶質合金薄
帯を粗粉砕した後、非晶質化したままの粉末を更にボー
ルミルを用いて平均粒径約３μｍ（ＦＳＳ法により計測
）に微粉砕した。

この微粉末を室温で、　　２０ＫＯｅの磁界中１　ｔｏ
鴫２の圧力で成形した。

この成形体ｉ　１０７０℃で真空中１時間保持した後、
　Ａｒ中１時間保持し、５０°Ｑ−以上の冷却速度で４
０００℃以下まで急冷した。

次にこの焼結体ｉＡｒ雰囲気中６００℃で１時間時効し
た。その後、約３０ＫＯｅの磁界を印加して。

磁石特性を測定した。その結果を第２表に示す。

第２表従来例の第１表と比較してわかるように、非晶質合金薄
帯を微粉砕した後、磁場成形、焼結することにより　＋
　　Ｂｒｌ　ＢＨＣの値が改善され、磁石特性は明らか
に向上している。

（実施例２）実施例１と同様な製造方法を用い、目標組成よりも低い
Ｒ組成値であるＮｄ　２８．０ｗｔ％、Ｂ１．０ｗｔ　
％　＋残部Ｆｅからなる第１の合金と、目標組成よりも
高いＲ組成値であるＮｄ　５５．０ｗｔ％、　Ｂ　１．
０ｗｔ％、残部Ｆｅからなる第２の合金とを混合した２
組成のＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系非晶質合金薄帯を粗粉砕した後
、第１の合金の組成粉末ｔ”８７．０ｗｔ％、第２の合
金の組成粉末ｆ　１３．Ｏｗｔ　％秤量し、平均組成値
としてＮｄ　３１．５ｗｔ％、Ｂｌ、０ｗｔ％、残Ｆｅ
からなる目標組成となるように調合し混合した。

この混合粉末をボールミルにて粉砕混合を同時に行ない
、平均粒通約３μｍ　（ＦＳＳ法による）の成形用粉末
を得た。

この成形用粉末を実施例１と同様の条件で。

磁場中成形、焼結１時効を施し、その磁石特性の測定を
行なった。その結果を第３表に示す。

第３表　゛以下余日実施例１の第２表と比較して分かるように。

目標磁石組成よりもＮｄ値の高い非晶質合金粉末とＮｄ
値の低い非晶質合金粉末とを混合した成形用粉末の組成
を、目標磁石組成と、実質的に同一の組成値になるよう
に調整したことにより、磁石特性が著しく向上している
ことがわかる。

（実施例３）まず、純度９７ｗｔ％Ｎｄ、純度９５ｗｔ％のＤｙ＋フ
ェロボロン（Ｂ）及び電解鉄（Ｆｅ）　’に使用し、実
施例１と同様な非晶質薄帯製造法により（Ｎｄ□Ｄｙ５
）３２、ＯＷｔ　％　ｔ　Ｂ　Ｏ，９Ｗｔ　％　＋残部
Ｆｅからなる第３の合金と＋　　（ＮｄｏｓＤ７ｓ）　
２７．５ｗｔ％、Ｂｏ、９ｗｔ％、残部Ｆｅからなる第
４の合金と、　　（Ｎｄ０．Ｄｙ５）　６５ｖｖｔ％。

残部Ｆｅからなる第５の合金とからなる３組成のＮｄ−
Ｄｙ−Ｆｅ−Ｂ系非晶質薄帯を作製した。

次に、この合金薄帯を粗粉砕した後、第３の合金の組成
粉末は単独で使用し、第４及び第５の合金の組成粉末は
平均組成が（ＮｄｏｇＤｙ５　）　３２ｗｔ％ｒ　　Ｂ
ｏ、９ｗｔ％、残部Ｆｅとなるように第４の合金をｓ　
ｓ、ｏ　ｗｔ％、第５の合金を１２ｗｔ％秤量、混合し
た。

これらを、それぞれボールミルによシ約３μｍ（ＦＳＳ
法による）に粉砕した後、実施例１と同様な方法により
磁場中成形し、圧粉体？得た。

これら圧粉体’！ｒ　１０８０℃で、実施例１と同様に
して焼結した。次に、これら焼結体’ｊｚＡｒ雰囲気中
６００℃で３時間時効した。その後、磁石特性を測定し
た。その結果を第４表に示す。

第４表第３の合金を単独使用するよりも、第４及び第５の合金
を混合した方が磁石特性が著しく向上することがわかる
。

以下余日（実施例４）５ｗｔ％のＣｅ、　１５ｗｔ％のＰｒ、残部Ｎｄ　（た
だし。

他の残留希土類元素はＮｄとして含めた。）からなるセ
リウムジジム、フェロボロン（Ｂ）、電解鉄（Ｆ’ｅ）
を使用し、実施例１と同様な非晶質薄帯製造法によりＲ
（希土類金属）３４ｗｔ係、　Ｂ　１，１ｗｔチ、残部
Ｆｅからなる第６の合金と、　　Ｒ２９ｗｔ９６．　Ｂ
　１．１ｗｔチ、残部Ｆｅからなる第７の合金と、　　
Ｒ４５ｗｔチ。

Ｂ　１．１ｗｔ％、残部Ｆｅからなる第８の合金とから
なる３組成のＣｅ＠Ｐｒ−Ｎｄ５　Ｆｅｅ　Ｂ系非晶質
薄帯全作製した。

次に、この合金薄帯？粗粉砕した後、第６の合金の組成
粉末は単独で使用し、第７及び第８の合金の組成粉末は
平均組成が＋　　Ｒ３４ｗｔ％、Ｂ１．１ｗｔ％、残部
Ｆｅとなるように、第７の合金を６８．８　ｗｔ％、第
８の合金を３１．２ｗｔ％秤量、混合した。

これらを、それぞれボールミルにて約３μｍに微粉砕し
た後、実施例１と同様にして磁場中成形し、圧粉体を得
た。これら圧粉体’ｔ　１０６０℃で、実施例１と同様
にして焼結した後、　Ａｒ雰囲気中５５０℃で４時間時
効した。その後、磁石特性を測定した。その結果を第５
表に示す。

第５表本実施例により目標とする合金組成に対しＮｄ含有量の
高い非晶質合金粉末とＮｄ値の低い非晶質合金粉末全混
合して、目標とする合金組成の粉末とし、成形焼結する
ことにより磁石特性が著しく向上することがわかる。

以上の実施例１〜４に示すように、従来方法による液体
急冷形磁石を製造する方法と異なり。

１）Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系非晶質超急冷薄帯を粉砕した後。

磁場中成形し、焼結する。　２）　Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石
の最も良い磁石特性を得る目標組成の磁石とする方法と
して、目標組成のＲ値よりも高い非晶質超急冷合金粉末
と、Ｒ値の低い非晶質超急冷合金粉末とを混合してなる
粉末とを、磁場中成形し、焼結することにより＋　　Ｒ
２Ｔｌ４Ｂ系磁石の磁気特性は著しく向上することが認
められた。

又、超急冷したＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系合金の非晶質薄帯を粉
砕して作った粉末は、非晶質材のため。

錆の発生が少なく、室温乾燥雰囲気中では安定で、扱い
やすい。一方、粉末の製造工程に超急冷法を用いている
ため１合金を作るための溶解炉を必要とせず、粉末を作
るための製造費用も安価で１本発明の製造方法は工業的
に極めて有効な方法である。

以上の実施例では、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系、　Ｎｄ−Ｄｙ−
Ｆｅ・Ｂ系、　　ＣｅＩＩＰｒｅＮｄｅＦｅａＢ系につ
いてのみ述べたが、　Ｎｄの一部をＹ及び他の希土類金
属。

例えばＧｄ、　Ｔｂ、　Ｈｏ等で置換したシ、　　Ｆｅ
の一部ｉＡｔ及び他の遷移金属例えばＣｒ、　Ｍｎ　、
　Ｃｏ　、　Ｎｉ等で置換したシ、Ｂの一部’ｚｓｉ、
Ｃ等で置換しても、非晶質合金の組成がＮｄ、Ｆｅ、Ｂ
’ｉＨ主な成分の一部としており、また磁石の化合物系
でＮｄ２　Ｆｅ　１４　Ｂで代表されるようなＲ２Ｔ、
４Ｂが磁性に寄与しているものであれば１本発明の効果
が十分に期待できるものであることは、容易に類推する
ことができる。

尚、従来方法の微細結晶の薄帯を粉砕して作る液体急冷
形磁石として報告されている通常の焼結法における磁石
の特性は、Ｂｒ７．９ＫＧ、　ＢＨＣ６，５ＫＯｅ、　
（ＢＨ）ｙｙＩＨ１３，ＯＭ’Ｇ・Ｏｅ、　ＩＨＣ１６
，０ＫＯｅ。

である。一方、この粉末を高分子複合磁石にした時Ｂｒ
　６．ＩＫＧ、　ＢＴ（Ｃ５，３ＫＯｅ、　（ＢＨ）ｍ
Ｂｘ、　８．０Ｍ　’　Ｇ　”　Ｏｅ　＋　ｌＨＣｌ５
　ＫＯｅである。

又９本発明で使用している非晶質合金の粉末は、非晶質
であるため磁気特性のＩＨＣは高々１０００ｅであり、
非晶質粉末のままで高分子複合磁石に用いても強い磁石
の特性は示さず、使用に耐えない。

〔発明の効果〕

本発明について９以上詳しく説明したが、超急冷法を用
いた非晶質合金を使用してＲ，Ｔ、４Ｂ系磁石を製造す
る方法において。

１）非晶質合金を微粉砕した後、磁場中成形し。

焼結する。

２）目標とする磁石組成よりも、Ｒ値の高い非晶質合金
粉末と、Ｒ値の低い非晶質合金粉末とを混合して目標と
する合金組成とし、この混合した粉末を、磁場中成形し
、焼結する。

ことにより、従来の液体急冷形磁石に比べ、工業的に容
易にして、磁石特性の著しい向上が実現できるものであ
り１本発明は工業上非常に有益である。

Claims

【特許請求の範囲】１、Ｎｄ・Ｆｅ・Ｂを主成分として含有するＲ＿２Ｔ＿
１＿４Ｂ系磁石（ここでＲはＹ及びＣｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、
Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ等の希土類元素、ＴはＡｌ及び
Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ等の遷移金属である。）
に基づく目標組成からなる希土類磁石を、非晶質合金を
用いて製造する方法において、該非晶質合金を微粉砕し
て非晶質合金粉末とした後、該非晶質合金粉末を磁場中
成形し、焼結・時効することを特徴とする希土類磁石の
製造方法。２、特許請求の範囲第１項記載の希土類磁石の製造方法
において、前記非晶質合金粉末は、前記目標組成のＲ組
成値よりも高い非晶質合金粉末と前記目標組成のＲ組成
値よりも低い非晶質合金粉末とを、実質的に前記目標組
成と同一の組成値になるように配合し、混合した混合粉
末からなることを特徴とする希土類磁石の製造方法。