JP2015023285A

JP2015023285A - Ｒ−ｔ−ｍ−ｂ系焼結磁石とその製造方法

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Publication number: JP2015023285A
Application number: JP2014128872A
Authority: JP
Inventors: 林喜峰; Xifeng Lin; 丁開鴻; Kaihong Ding; 王永傑; Yongjie Wang; 崔勝利; Shengli Cui; 彭衆傑; Zhongjie Peng; 李文超; Wenchao Li
Original assignee: Yantai Shougang Magnetic Materials Inc
Current assignee: Yantai Dongxing Magnetic Materials Inc
Priority date: 2013-07-17
Filing date: 2014-06-24
Publication date: 2015-02-02
Also published as: CN103377820A; US20150023831A1; CN103377820B; EP2830069A1; US9672981B2

Abstract

【課題】Ｒ−Ｔ−Ｍ−Ｂ系焼結磁石の製造において、ストリップキャスティングで作成された合金は、粉砕工程で希土類リッチ相を多く含む超微細粉が発生しやすく、これらの希土類リッチ相を多く含む微粉は酸化しやすいことから、磁石特性の低下をもたらしていた。【解決手段】水素処理、製粉、成形の各工程は、不活性ガスまたは窒素ガス雰囲気下で行い、製粉工程では酸素を加えず、かつ希土類を多く含有する微細粉を除去せず、ＲはＳｃとＹの中から選ばれた少なくとも１種の希土類元素、ＴはＦｅとＣｏの中から選ばれた少なくとも１種の元素、ＭはＴｉ、Ｎｉ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｖ、Ｍｎ、Ｓｎ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｚｎ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｍｏ、Ｗ及びＴａの群から選ばれた少なくとも１種の元素、Ｂは硼素であり、各元素の重量組成比は、２９％≰Ｒ≰３５％、６２％≰Ｔ≰７０％、０．１％≰Ｍ≰１．８％、０．９％≰Ｂ≰１．２％、酸素含有重量は０．０７％以下とした。【選択図】なし

Description

本発明は希土類元素を含む永久磁石材料分野であって、具体的にはＲ−Ｔ−Ｂ−Ｍ系焼結磁石とその製造方法に関する。

希土類元素を含む永久磁石の代表例である焼結ネオジム永久磁石材料は、１９８３年、佐川真人らによって発明されて以来、その応用分野は益々拡大している。初期のＭＲＩ、ハートディスク用ＶＣＭ、ＣＤＰｉｃｋＵｐ等の最先端医療機器分野、情報産業分野から、ＥＶ／ＨＥＶモータと発電機、風力発電機、エアコン用コンプレッサー、エレベータ用モータ等の省エネルギーかつ環境保護を重視する分野へと拡大されている。

焼結ネオジム磁石の大量生産、大量使用に伴い、レアアースの希少性はますます高まり、特に重希土類元素の使用量の削減は大きな課題となっている。より少ない重希土類元素で、より高い保磁力の磁石を生産するため、ストリップキャスティング合金法を採用し、インゴット鋳造に比べて合金をより短い時間で冷却し、その主相Ｒ２Ｔ１４Ｂの結晶粒径が微細、均一になるようにしているが、希土類リッチ相は主相結晶粒の間に均一的に分散するため、希土類リッチ相のサイズも明らかに小さくなってしまう。これにより、その後のジェットミル製粉工程では、希土類リッチ相を多く含む超微細粉（粒度が１μｍ以下の微粉）が発生しやすく、これらの希土類リッチ相を多く含む微粉は非常に酸化しやすいことから、最終磁石の磁気特性に大きく影響する。こうした問題への従来的アプローチは、例えば、中国特許ＺＬ０１１１６１０３．５号に開示されているように、容易な生産を実現するために、合金にジェットミル製粉を用いる過程において、０．０２〜５％体積の酸素を添加することである。一定量の酸素添加により、合金粉末の最も不安定な部分である粒度がより細かい希土類を多く含む粉末が酸化する。また、粉末中の希土類を多く含む粉末が希土類酸化物となることで、必然的に、続く焼結工程での緻密化に悪影響を与えることになるため、さらに引き続くサイクロン式分級機によって酸化した希土類を多く含む微粉を除去することで、焼結工程での緻密化を保証する必要がある。この方法の主な欠点は、以下のとおりである。

第一に、この方法を用いると、必然的に、焼結磁石に大量の酸素が導入されるが、この場合の磁石の酸素含有量は２０００ｐｐｍ以上であり、最終的にこれらの酸素は希土類酸化物の形で永久磁石内に存在し、磁石内の希土リッチ相が希土類酸化物相となり、磁石の保磁力が低下してしまう。

第二に、この方法を用いると、サイクロン式分級機によって希土類酸化物粉末の一部も分離してしまい、希土類を多く含む粉末が最終的に磁石内に導入されず、希土類元素の浪費につながってしまう。

本発明の目的は、前記の従来技術の問題を解消した、Ｒ−Ｔ−Ｂ−Ｍ系焼結磁石を提供することである。

本発明のもう一つの目的は、上記したＲ−Ｔ−Ｂ−Ｍ系焼結磁石の製造方法を提供することである。

本発明は主に、従来の方法における磁石の酸素含有量の多さに起因する性能の劣化、および希土類元素浪費の課題を解決するものである。

上記の課題を解決するために、本発明は、
Ｒ−Ｔ−Ｍ−Ｂ系焼結磁石であって、合金製錬、水素処理、製粉、成形、焼結と時効処理工程によって作製され、
前記水素処理、製粉、成形の各工程は、不活性ガスまたは窒素ガス雰囲気下で行い、
前記製粉工程では酸素を加えず、かつ希土類を多く含有する微細粉を除去せず、
前記Ｒは、ＳｃとＹの中から選ばれた少なくとも１種の希土類元素であり、
前記Ｔは、ＦｅとＣｏの中から選ばれた少なくとも１種の元素であり、
前記Ｍは、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｖ、Ｍｎ、Ｓｎ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｚｎ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｍｏ、Ｗ及びＴａの群から選ばれた少なくとも１種の元素であり、
前記Ｂは、硼素であり、
前記各元素の重量組成比は、
２９％≦Ｒ≦３５％、
６２％≦Ｔ≦７０％、
０．１％≦Ｍ≦１．８％、
０．９％≦Ｂ≦１．２％であり、
酸素含有重量は０．０７％以下である、
ことを特徴とする。

また本発明は、
上記Ｒ−Ｔ−Ｂ−Ｍ系焼結磁石の製造方法であって、
磁石原材料を製錬し、合金を作製する工程と、
不活性ガスまたは窒素ガス雰囲気下で水素処理、製粉、成形する工程と、
半製品を焼結、時効処理する工程とを含み、
前記製粉工程では酸素を加えず、かつ希土類を多く含有する微細粉を除去せず、
前記焼結工程では、不活性ガス雰囲気または真空下で行い、焼結温度は９００〜１０４０℃である、
ことを特徴とする。

更に、前記製錬工程は、真空中または不活性ガス雰囲気下で行い、インゴット法またはストリップキャスティング法を用いる。

更に、前記水素処理工程における合金の水素吸収圧力は０．１ＭＰａ以上であり、脱水素温度は４００〜６００℃である。

更に、前記製粉工程では、ジェットミルを用いて製粉し、製粉前後の粉末の成分は変化せず、粉末の粒度はＸ５０≦８μｍであり、
ジェットミル製粉後、粉末に不活性ガスまたは窒素ガス雰囲気下で潤滑剤を混入させる。

更に、前記成形工程は、不活性ガスまたは窒素ガス雰囲気下で行うモールド成形と等静圧成形の二部分を含み、
モールド成形の過程で着磁される磁場は直流磁場であり、磁場強度は１．５〜２．５Ｔであり、
モールド成形後の半製品の密度は３．５〜４．５ｇ／ｃｍ３であり、
成形後に等静圧成形を行い、等静圧の圧力は１００〜３００ＭＰａであり、
等静圧成形後の半製品の密度は４．０〜５．０ｇ／ｃｍ３である。

更に、前記時効処理工程は、不活性ガス雰囲気下または真空中で行い、
第一次時効処理温度は８００〜９００℃であり、第二次時効処理温度は４００〜６００℃である。

本願発明のＲ−Ｔ−Ｂ−Ｍ系焼結磁石及びその製造方法は、従来技術と比べ、以下の通り実質的特徴と顕著な効果を有する。

１、水素処理からモールド成形までの全工程は、いずれも不活性ガスまたは窒素ガス雰囲気下で行うため、酸素などの不純物元素の磁石性能に対する影響を軽減し、磁石の保磁力を顕著に向上できる。

２、ジェットミル製粉過程において、希土類を多く含む超微細粉を除去しないため、超微細粉は焼結過程において焼結助剤の効果を奏することになり、磁石の焼結温度を下げることができると同時に、希土類リッチ相の増加により、磁石の保磁力を高めることができる。

本願発明の更なる理解のため、以下の実施例をもとに詳細に説明する。ここに挙げる実施例は本願発明の理解と解釈だけに用いるものであり、本願発明の保護範囲を制限するものではない。

実施例１、２は、酸素含有量の減少がもたらす効果について説明するものであり、その製造方法は以下の通りである。

製錬：アルゴンガス雰囲気下又は窒素ガス雰囲気下で、合金原料を精錬する。アルゴンガス雰囲気下を実施例１、窒素ガス雰囲気下を実施例２とし、合金成分は、実施例１、２ともに以下の同一構成とする。Ｒ元素は、２３．６重量％のネオジム、５．９重量％のプラセオジム、３重量％のジスプロシウムであり、Ｔ元素は、６４．９５重量％の鉄と１重量％のコバルトであり、Ｂ元素は、１．１５重量％のホウ素であり、Ｍ元素は、０．３重量％のアルミニウムと０．１重量％の銅である。ストリップキャスティング法を用いて原材料合金を製錬し、片状からなる実施例１及び実施例２用の合金薄帯を作成した。合金薄帯における希土類の総重量％は３１．９重量％である。

水素処理：実施例１、実施例２用の合金薄帯に水素を吸収させ、その後、真空排気で脱水素する。水素吸収圧力は０．２ＭＰａ、脱水素温度は５００℃、水素処理後、水素処理粉末を、それぞれアルゴンガス雰囲気（実施例１）と窒素ガス雰囲気（実施例２）の密閉缶に入れる。

製粉：実施例１は高圧アルゴンガス、実施例２は高圧窒素ガスをそれぞれ用い、水素処理後の実施例１と実施例２を、ジェットミルを用いてＸ５０＝５．０μｍまで粉砕し、粉砕過程において、ジェットミル内に酸素を添加せず、超微細粉も除去しない。ジェットミルで完成した粉末には一般的な潤滑剤を混入させ、潤滑剤を混入させる工程も、それぞれ実施例１はアルゴンガス雰囲気下、実施例２は窒素ガス雰囲気下の混合機内で実施し、混合した細粉をそれぞれアルゴンガス（実施例１）と窒素ガス雰囲気（実施例２）の密閉缶に保存する。

成形：前記方法で作製した実施例１と実施例２の細粉を、実施例１の細粉をアルゴンガス雰囲気下でモールド成形し、実施例２の細粉を窒素ガス雰囲気下でモールド成形し、モールド成形過程で直流磁場を用いて配向した。配向した磁場の強度は２．０Ｔ、モールド成形後の半製品の密度は３．６ｇ／ｃｍ３、その後、等静圧成形を行い、等静圧成形の圧力は２００ＭＰａ、等静圧成形後の半製品の密度は４．３ｇ／ｃｍ３である。

焼結：真空中で、実施例１と実施例２の紛体成形体を４００℃以上の温度まで加熱し一定時間保温し、その後焼結温度１０００℃まで再び加熱して焼結した。

時効処理：焼結後の磁石を、アルゴンガス雰囲気下（実施例１）、窒素ガス雰囲気下（実施例２）で時効処理し、第一次時効処理温度は８５０℃、第二次時効処理温度は４５０℃、時効処理後の半製品を直径１０ｍｍ、高さ１０ｍｍの実施例１と実施例２の測定サンプルに加工した。

上記実施例１、２と対比する比較例１、２、３を以下の方法で作成した。

製錬：アルゴンガス雰囲気下で合金原料を製錬する。Ｒ元素は、２３．６重量％のネオジム、５．９重量％のプラセオジム、３重量％のジスプロシウムであり、Ｔ元素は、６４．９５重量％の鉄と１重量％のコバルトであり、Ｂ元素は、１．１５重量％のホウ素であり、Ｍ元素は、０．３重量％のアルミニウムと０．１重量％の銅である。ストリップキャスティング法を用い、原材料合金を製錬し、実施例１、２と同一の片状である比較例１、２、３用の合金薄帯を作成した。合金薄帯の希土類の総重量％は３１．９重量％である。

水素処理：合金薄帯に水素を吸収させ、その後、真空排気で脱水素し、水素吸収圧力は０．２ＭＰａ、脱水素温度は５００℃、水素処理後、水素処理粉末をそれぞれ、アルゴンガス雰囲気の密閉缶に入れる。

製粉：高圧アルゴンガスを用い、水素処理後の比較例１、２、３を、ジェットミルを用いてＸ５０＝５．０μｍまで粉砕する。粉砕過程において、比較例１はジェットミル内に０．０１体積％の酸素を入れ、比較例２は０．０２体積％の酸素を入れ、比較例３は０．０４体積％の酸素を入れた。かつ、これらはいずれも超微細粉を除去せずに、比較例１、２、３の粉末を得た。製粉後の粉末には一般的な潤滑剤を混入させ、潤滑剤を混入させる工程は、アルゴンガス雰囲気下の混合機内で行い、混合した細粉をアルゴンガス雰囲気の密閉缶に保存する。

成形：前記方法で作製した比較例１、２、３の細粉を、それぞれアルゴンガス雰囲気下でモールド成形し、モールド成形過程で直流磁場を用いて配向した。配向した磁場の強度は２．０Ｔ、モールド成形後の半製品の密度は３．６ｇ／ｃｍ３、その後、等静圧成形を行い、等静圧成形の圧力は２００ＭＰａ、等静圧成形後の比較例１，２，３の半製品の密度は４．３ｇ／ｃｍ３である。

焼結：真空中で、比較例１、２、３の紛体成形体を４００℃以上の温度まで加熱し一定時間保温し、その後焼結温度１０００℃まで再び加熱して焼結した。

時効処理：焼結後の比較例１、２、３の磁石を、アルゴンガス雰囲気下で時効処理し、第一次時効処理温度は８５０℃、第二次時効処理温度は４５０℃、時効処理後の半製品を直径１０ｍｍ、高さ１０ｍｍの比較例１、２、３の三つの測定サンプルに加工した。

実施例１、２と比較例１、２、３との磁気特性および成分について対比測定した結果を以下、表１に示す。
表１：対比結果

表１に示すとおり、ジェットミルによる粉砕時に一定量の酸素を加えると、焼結磁石の密度が低くなることが分かる。比較例１、２、３は、実施例１と比べ、密度がそれぞれ０．０７ｇ／ｃｍ３、０．１５ｇ／ｃｍ３、０．３０ｇ／ｃｍ３低く、実施例２と比べると、密度がそれぞれ０．０４ｇ／ｃｍ３、０．１２ｇ／ｃｍ３、０．２７ｇ／ｃｍ３低くなっている。密度が低いことにより、磁石の残留磁束密度や最大エネルギー積も低くなり、比較例１、２、３は、実施例１、２と比べ、残留磁束密度がそれぞれ、０．１ＫＧｓ、０．３ＫＧｓ、０．５ＫＧｓ低く、比較例１、２、３は、実施例１に比べ、最大エネルギー積がそれぞれ、０．８ＭＧＯｅ、１．７ＭＧＯｅ、３．４ＭＧＯｅ低くなっている。比較例１、２、３は、実施例２と比べ、最大エネルギー積がそれぞれ、０．５ＭＧＯｅ、１．４ＭＧＯｅ、３．１ＭＧＯｅ低くなっている。同時に、比較例は希土類リッチ相が酸化されることにより、磁石の保磁力にも悪影響を受ける。比較例１、２、３は、実施例１と比べ、保磁力がそれぞれ０．６ＫＯｅ、１．１ＫＯｅ、２．３ＫＯｅ低く、比較例１、２、３は、実施例２と比べ、保磁力がそれぞれ、０．１ＫＯｅ、０．６ＫＯｅ、１．８ＫＯｅ低い結果となった。

次に、実施例３、４は、超微細粉を除去しないことによる効果について説明するものであり、その製造方法は以下の通りである。

製錬：真空中で合金原料を製錬し、Ｒ元素は、２２．４重量％のネオジム、５．６重量％のプラセオジム、２重量％のテルビウムであり、Ｔ元素は、６７．８５重量％の鉄と１重量％のコバルトであり、Ｂ元素は、０．９５重量％のホウ素であり、Ｍ元素は、０．１重量％のアルミニウムと０．１重量％の銅であり、ストリップキャスティング法を用い、原材料合金を製錬し、片状の実施例３及び実施例４用の合金薄帯を作成した。合金薄帯の希土類の総重量％は２９．３％である。

水素処理：合金薄帯に水素を吸収させ、その後、真空排気で脱水素し、水素吸収圧力は０．２ＭＰａ、脱水素温度は５００℃、水素処理後、実施例３、４の水素処理粉末をそれぞれ、アルゴンガス雰囲気（実施例３）と窒素ガス雰囲気（実施例４）の密閉缶に入れる。

製粉：高圧アルゴンガス（実施例３）と高圧窒素ガス（実施例４）をそれぞれ用い、水素処理後の実施例３、４をジェットミルでＸ５０＝５．０μｍまで粉砕し、粉砕過程において、ジェットミル内にそれぞれ酸素を添加せず、超微細粉も除去せず、製粉後の粉末には一般的な潤滑剤を混入させる。実施例３、４の粉末に潤滑剤を混入させる工程は、それぞれアルゴンガス雰囲気下と窒素ガス雰囲気下の混合機内で実施し、混合した細粉をそれぞれアルゴンガス雰囲気（実施例３）と窒素ガス雰囲気（実施例４）の密閉缶に保存する。

成形：前記方法で作製した実施例３、４の細粉を、それぞれアルゴンガス雰囲気下と窒素ガス雰囲気下でモールド成形し、モールド成形過程で直流磁場を用いて配向した。配向した磁場の強度は２．０Ｔ、モールド成形後の半製品の密度は４．０ｇ／ｃｍ３、その後、等静圧成形を行い、等静圧成形の圧力は２００ＭＰａ、等静圧成形後の半製品の密度は４．５ｇ／ｃｍ３である。

焼結：真空中で、まず実施例３、４の紛体成形体を４００℃以上の温度まで加熱し一定時間保温し、その後焼結温度１０３０℃まで再び加熱して焼結した。

時効処理：焼結後の磁石を、アルゴンガス雰囲気下で時効処理し、第一次時効処理温度は８５０℃、第二次時効処理温度は５５０℃、時効処理後の半製品を直径１０ｍｍ、高さ１０ｍｍの実施例３、４の測定サンプルに加工した。

実施例３、４に対する比較例４、５の作製方法は以下の通りである。

製錬：真空中で合金原料を製錬し、Ｒ元素は、２２．４重量％のネオジム、５．６重量％のプラセオジム、２重量％のテルビウムであり、Ｔ元素は、６７．８５重量％の鉄と１重量％のコバルトであり、Ｂ元素は、０．９５重量％のホウ素であり、Ｍ元素は、０．１重量％のアルミニウムと０．１重量％の銅であり、ストリップキャスティング法を用い、原材料合金を製錬し、片状の比較例４、５用の合金薄帯を作成した。合金薄帯の希土類の総重量％は２９．３重量％である。

水素処理：合金薄帯に水素を吸収させ、その後、真空排気で脱水素し、水素吸収圧力は０．２ＭＰａ、脱水素温度は５００℃、水素処理後、比較例４、５の水素処理粉末をそれぞれ、アルゴンガス雰囲気（比較例４）と窒素ガス雰囲気（比較例５）の密閉缶に入れる。

製粉：高圧アルゴンガス（比較例４）と高圧窒素ガス（比較例５）をそれぞれ用いて水素処理後の比較例４、５を、ジェットミルを用いてＸ５０＝５．０μｍまで粉砕し、粉砕過程において、ジェットミル内に酸素を添加せず、サイクロン式分級機を用いて超微細粉を分離した。製粉後の粉末に一般的な潤滑剤を混入させ、潤滑剤を混入させる工程も、それぞれアルゴンガス雰囲気下（比較例４）と窒素ガス雰囲気下（比較例５）の混合機内で実施し、混合した比較例４、５の細粉を、それぞれアルゴンガス雰囲気（比較例４）と窒素ガス雰囲気（比較例５）の密閉缶に保存する。

成形：前記方法で作製した比較例４、５の細粉を、それぞれアルゴンガス雰囲気下と窒素ガス雰囲気下でモールド成形し、モールド成形過程で直流磁場を用いて配向した。配向した磁場の強度は２．０Ｔ、モールド成形後の半製品の密度は４．０ｇ／ｃｍ３、その後、等静圧成形を行い、等静圧成形の圧力は２００ＭＰａ、等静圧成形後の半製品の密度は４．５ｇ／ｃｍ３である。

焼結：真空中で、比較例４、５の紛体成形体を４００℃以上の温度まで加熱して一定時間保温し、その後焼結温度１０００℃まで再び加熱して焼結した。

時効処理：焼結後の比較例４，５の磁石を、不活性ガス雰囲気下で時効処理し、第一次時効処理温度は８５０℃、第二次時効処理温度は５５０℃であり、時効処理後の半製品を直径１０ｍｍ、高さ１０ｍｍの比較例４，５の二つの測定サンプルに加工した。

実施例３、４と比較例４，５との磁気特性および成分について対比測定した結果を、以下、表２に示す。
表２：対比結果

表２に示すとおり、アルゴンガスまたは窒素ガスのどちらかを粉砕媒質として用いたとしても、ジェットミルで超微細粉を除去すると磁石の保磁力は低下し、比較例４は、実施例３と比べて保磁力が１ＫＯｅ低く、比較例５も、実施例４と比べて保磁力が１ＫＯｅ低いことが分かる。その主な原因は、除去された超微細粉に多量の希土類元素が含まれることによって、磁石内の希土類リッチ相の総量が減少し、磁石の保磁力に悪影響を及ぼしたものと考えられる。

実施例５は、焼結温度がもたらす効果について説明する。その製造方法は以下の通りである。

製錬：アルゴンガス雰囲気下で合金原料を製錬し、Ｒ元素は、２０．８重量％のネオジム、５．２重量％のプラセオジム、３重量％のジスプロシウム、２重量％のテルビウムであり、Ｔ元素は、６５．８重量％の鉄と１重量％のコバルトであり、Ｂ元素は、１．０５重量％のホウ素であり、Ｍ元素は、１重量％のアルミニウムと０．１５重量％の銅であり、ストリップキャスティング法を用い、原材料合金を製錬し、実施例５用としての片状の合金薄帯を作成した。合金薄帯の希土類の総重量％は３０．２重量％である。

水素処理：合金薄帯に水素を吸収させ、その後、真空排気で脱水素し、水素吸収圧力は０．２ＭＰａ、脱水素温度は５００℃、水素処理後、水素処理粉末を、窒素ガス雰囲気の密閉缶に入れる。

製粉：水素処理後、高圧窒素ガスを用い、ジェットミルを用いてＸ５０＝５．０μｍまで粉砕し、粉砕過程において、ジェットミル内に酸素を添加せず、超微細粉も除去しない。製粉後の粉末には一般的な潤滑剤を混入させるが、潤滑剤を混入させる工程も、窒素ガス雰囲気下の混合機内で実施し、混合した細粉を、窒素ガス雰囲気の密閉缶に保存する。

成形：前記方法で作製した細粉を、窒素ガス雰囲気下でモールド成形し、モールド成形過程で直流磁場を用いて配向した。配向した磁場の強度は２．０Ｔ、モールド成形後の半製品の密度は４．０ｇ／ｃｍ３、その後、等静圧成形を行い、等静圧成形の圧力は２００ＭＰａ、等静圧成形後の半製品の密度は４．５ｇ／ｃｍ３である。

焼結：真空中で、紛体成形体を４００℃以上の温度まで加熱し一定時間保温し、その後焼結温度１０１０℃まで再び加熱して焼結した。

時効処理：焼結後の磁石を、不活性ガス雰囲気下で時効処理し、第一次時効処理温度は８５０℃、第二次時効処理温度は５００℃、時効処理後の半製品を直径１０ｍｍ、高さ１０ｍｍの実施例５の測定サンプルに加工した。

比較例６、７の作製方法は以下の通りである。

製錬：アルゴンガス雰囲気下で合金原料を製錬し、Ｒ元素は、２０．８重量％のネオジム、５．２重量％のプラセオジム、３重量％のジスプロシウムで、２重量％のテルビウムであり、Ｔ元素は、６５．８重量％の鉄と１重量％のコバルトであり、Ｂ元素は、１．０５重量％のホウ素であり、Ｍ元素は、１重量％のアルミニウムと０．１５重量％の銅であり、ストリップキャスティング法を用い、原材料合金を製錬し、実施例５と同様の片状の比較例６，７用としての合金薄帯を作成した。合金薄帯の希土類の総重量％は３０．２重量％である。

水素処理：比較例６，７用としての合金薄帯に水素を吸収させ、その後、真空排気で脱水素し、水素吸収圧力は０．２ＭＰａ、脱水素温度は５００℃、水素処理後、水素処理粉末を、それぞれ窒素ガス雰囲気の密閉缶に入れる。

製粉：比較例６，７用としての合金薄帯を水素処理した後、高圧窒素ガスを用い、ジェットミルを用いてＸ５０＝５．０μｍまで粉砕し、粉砕過程において、ジェットミル内に酸素を添加せず、サイクロン式分級機を用いて超微細粉を分離した。製粉後の粉末には一般的な潤滑剤を混入させ、潤滑剤を混入させる工程も、窒素ガス雰囲気下の混合機内で実施し、混合した細粉を、窒素ガス雰囲気の密閉缶に保存する。

成形：前記方法で作製した比較例６、７の細粉を、窒素ガス雰囲気下でモールド成形し、モールド成形過程で直流磁場を用いて配向した。配向した磁場の強度は２．０Ｔ、モールド成形後の半製品の密度は４．０ｇ／ｃｍ３、その後、等静圧成形を行い、等静圧成形の圧力は２００ＭＰａ、等静圧成形後の半製品の密度は４．５ｇ／ｃｍ３である。

焼結：真空中で、比較例６、７の紛体成形体を４００℃以上の温度まで加熱し一定時間保温し、その後焼結温度まで再び加熱し焼結した。比較例６の焼結温度は１０１０℃、比較例７の焼結温度は１０２０℃である。

時効処理：焼結後の比較例６、７の磁石を、不活性ガス雰囲気下で時効処理する。第一次時効処理温度は８５０℃、第二次時効処理温度は５００℃、時効処理後の半製品を直径１０ｍｍ、高さ１０ｍｍの比較例６、７の二つの測定サンプルに加工した。

実施例５と比較例６，７との磁気特性および成分について対比測定した結果を以下、表３に示す。
表３：対比結果

表３に示すとおり、ジェットミル粉砕時に窒素ガスを用い、且つ超微細粉を除去すると、磁石の密度が低下し、同一の焼結温度条件であっても、比較例６の密度は実施例５の測定サンプルの密度より０．１３ｇ／ｃｍ３低いことが分かる。また実施例７において、焼結温度を１０℃高めた場合、磁石密度と残留磁束密度は実施例５の測定サンプルと同等レベルになるが、保磁力は実施例５の測定サンプルより０．９ＫＯｅ低いことが分かる。

以上のとおり、本発明によれ、水素処理からモールド成形までの全工程は、いずれも不活性ガスまたは窒素ガス雰囲気下で行うため、酸素などの不純物元素の磁石性能に対する影響を軽減し、磁石の保磁力を顕著に向上できる。また、ジェットミル製粉過程において、希土類を多く含む超微細粉を除去しないため、超微細粉は焼結過程において焼結助剤の効果を奏することになり、磁石の焼結温度を下げることができると同時に、希土類リッチ相の増加により、磁石の保磁力を高めることができる。

Claims

Ｒ−Ｔ−Ｍ−Ｂ系焼結磁石であって、合金製錬、水素処理、製粉、成形、焼結と時効処理工程によって作製され、
前記水素処理、製粉、成形の各工程は、不活性ガスまたは窒素ガス雰囲気下で行い、
前記製粉工程では酸素を加えず、かつ希土類を多く含有する微細粉を除去せず、
前記Ｒは、ＳｃとＹの中から選ばれた少なくとも１種の希土類元素であり、
前記Ｔは、ＦｅとＣｏの中から選ばれた少なくとも１種の元素であり、
前記Ｍは、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｖ、Ｍｎ、Ｓｎ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｚｎ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｍｏ、Ｗ及びＴａの群から選ばれた少なくとも１種の元素であり、
前記Ｂは、硼素であり、
前記各元素の重量組成比は、
２９％≦Ｒ≦３５％、
６２％≦Ｔ≦７０％、
０．１％≦Ｍ≦１．８％、
０．９％≦Ｂ≦１．２％であり、
酸素含有重量は０．０７％以下である、
ことを特徴とするＲ−Ｔ−Ｍ−Ｂ系焼結磁石。
請求項１に記載のＲ−Ｔ−Ｂ−Ｍ系焼結磁石の製造方法であって、
磁石原材料を製錬し、合金を作製する工程と、
不活性ガスまたは窒素ガス雰囲気下で水素処理、製粉、成形する工程と、
半製品を焼結、時効処理する工程とを含み、
前記製粉工程では酸素を加えず、かつ希土類を多く含有する微細粉を除去せず、
前記焼結工程では不活性ガス雰囲気または真空下で行い、焼結温度は９００〜１０４０℃である、
ことを特徴とするＲ−Ｔ−Ｍ−Ｂ系焼結磁石の製造方法。
前記製錬工程は、真空中または不活性ガス雰囲気下で行い、インゴット鋳造法またはストリップキャスティング法を採用する、
ことを特徴とする請求項２に記載のＲ−Ｔ−Ｂ−Ｍ系焼結磁石の製造方法。
前記水素処理工程において、合金に水素を吸収させる圧力は０．１ＭＰａ以上であり、脱水素時の温度は４００〜６００℃である、
ことを特徴とする請求項２に記載のＲ−Ｔ−Ｂ−Ｍ系焼結磁石の製造方法。
前記製粉工程は、ジェットミルを用いて合金を製粉し、製粉前後における粉末の成分は変わらず、粉末の粒度はＸ５０≦８μｍであり、製粉後、不活性ガスまたは窒素ガスの雰囲気下で粉末に潤滑剤を混合する、
ことを特徴とする請求項２に記載のＲ−Ｔ−Ｂ−Ｍ系焼結磁石の製造方法。
前記成形工程は、不活性ガスまたは窒素ガスの雰囲気下で行い、モールド成形と等静圧成形の二成形を含み、
モールド成形時の着磁磁場は直流磁場で、磁場強度は１．５〜２．５Ｔであり、
モールド成形後の半製品密度は３．５〜４．５ｇ／ｃｍ３であり、
モールド成形完了後に等静圧成形を行い、等静圧成形時の圧力は１００〜３００ＭＰａであり、
等静圧成形後の半製品密度は４．０〜５．０ｇ／ｃｍ３である、
ことを特徴とする請求項２に記載のＲ−Ｔ−Ｂ−Ｍ系焼結磁石の製造方法。
前記時効処理は、不活性ガスまたは真空下で行い、
第一次時効処理温度は８００〜９００℃、第二次時効処理温度は４００〜６００℃である、
ことを特徴とする請求項２に記載のＲ−Ｔ−Ｂ−Ｍ系焼結磁石の製造方法。