JPH04206805A - 磁気特性および耐食性の優れた希土類元素―Ｆｅ―Ｂ系磁石の製造方法 - Google Patents

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］ 本発明は磁気特性およひ耐食性の優れた希土類元素−Ｆ
ｅ−Ｂ系磁石の製造方法に関し、詳細には希土類元素と
してＰｒおＪ；ひ／またはＮｄを含み、更にＧａ．Ｉｎ
，Ｓｎから選ばれる１種以上の元素を含有し、磁気特性
および耐食性の優れた希土類永久磁石を製造する方法に
関するものである。

［従来の技術］ フェライト磁石およびアルニコ磁石に次ぐ第３の永久磁
石として、希土類磁石が注目を集めている。この希土類
磁石は電気製品や精密機器類の小型化や高精度化に寄与
し得る優れた磁気的性能を発揮するものと期待され、物
性研究面およひ生産面共に活発な進展を見せている。

中でも近年特に期待されているのは希土類元素−遷穆元
素−Ｂ系例えばＮｄ−Ｆｅ−ＢやＰｒ−Ｆｅ−Ｂ等の永
久磁石であり、最近に至ってＣｕやＡｇを第４番目の構
成元素として加えることや、それ以外に更に他のｉｊａ
量添加元素を加えることも検討されている。本発明の対
象とする永久磁石組成は（Ｐｒ、Ｎｄ）　−Ｆｅ−Ｂを
基本成分とする他、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｎから選択される１
種以上を必須成分として含みその詳細については後述す
るが、以下の説明においては（Ｐｒ、Ｎｄ）−Ｆｅ−Ｂ
系（以下Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石と略称する）の３元系６１
１石を便宜上代表的に取上げて述へることとする。

Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石の製造方法としては、０合金粉末を
焼結する方法や、■急冷薄片を作った後熱可塑性樹脂等
を用いてポンド磁石とする方法、等か知られているが、
いずれの方法によってもＲ−Ｆｅ−Ｂ系１ｉ１１石に期
待されている特性が十分に発揮されるに至っていない。

ところでＲ−Ｆｅ−Ｂ系磁石は、耐食性が悪いことも知
られており、特にＮｄを添加した磁石ではこの傾向が著
しく、この耐食性の改善も重要な課題となっている。

Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石の耐食性を改善するという観点から
、例えば特開昭６１−２７０３０８号に示されている様
な技術も提案されている。この技術は、磁石表面にショ
ツトブラスト処理を施して表面層を除去し、この表面に
イオンブレーティング法によってＡＩ薄膜を被着するも
のである。また例えば特開昭６２−１２０００２号には
、磁石材表面に気相めっき層を形成すると共に該め−）
き層と磁石材表面間に拡散層を形成することにより、耐
食性を向上させる方法が開示されている。

上記の他、耐食性改善の為の様々な表面処理技術か提案
されている。下記第１表は、各種表面処理技術の特徴を
概要的にまとめたものである。

Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石の表面に形成される表面被覆層のピ
ンホールや密着性は、下記に示す様々な要因によって影
響を受けることか知られている（例えば電波新聞１９７
９．１０．５発行）。

（１）Ｂリッヂ相の含有量 （２）酸化物（例えば酸化ネオジウムや酸化プラセオジ
ム）の含有量 （３）磁石材中に存在する空隙 （４）原料や工程によって混入する異物これまでの技術
では、上記各要因（１）〜（４）の多少に応して、めっ
き前処理、めっき処理、めっき条件等を選択しており、
一応の耐食効果が得られているが、いずれも上記要因を
直接的に改善するものではなく、めっき層の化学的性状
に依存するところが大きい。

［発明か解決しようとする課題］ 本発明の目的は、磁気特性および耐食性を向上させる為
の要件を探索し、これらの特性をいずれも満足するＲ−
Ｆｅ−Ｂ系磁石を製造する為の方法を提供することにあ
る。

［課題を解決する為の手段］ 上記目的を達成し得た本発明とは、希土類元素−Ｆｅ−
Ｂ系磁石を製造するに当たり、ＰｒおよびＮｄから選ば
れる１種以上の希土類元素：総量で２９〜３４重量％ Ｂ：０．８〜１．０＠ｉｌ二％ Ｇａ、ＩｎおよびＳｎよりなる群から選択される１　ｆ
ｆｆｉ以上の元素：総量で０，２〜Ｏ，ａ重量％残部＋
Ｆｅおよび不可避不純物 からなる合金粉末を静磁場中にて加圧成形しその成形体
を磁気異方性化した後、真空または不活性ガス雰囲気中
、８５０〜１１００℃の温度範囲で熱間静水圧処理する
ことによって、希土類元素−Ｆｅ−Ｂ系の第１相と該第
１相を包む希土類元素−（Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｎから選択さ
れる１　ｆｆｆｉ以上）系の低融点相とからなる組織を
有する高密度の希土類元素−Ｆｅ−Ｂ系磁石を得る点に
要旨を有する磁気特性および耐食性に優れたＲ−Ｆｅ−
Ｂ系６茸石の製造方法である。

［作用］ 本発明は上述の如く構成されるが、要するに、所定の成
分組成からなる合金粉末を静磁場中にて加圧成形しその
成形体を磁気異方性化た後、真空または不活性ガスτ囲
気中、８５０〜１１００”Ｃの温度範囲で熱間静水圧処
理（以下ＨＩＰ処理と呼ぶ）すれは、前述した様な空隙
を消失または減少した磁石材か得られ、磁石材の磁気特
性および耐久性の向上が図れたのである。

本発明で対象とする磁石は、Ｇａ、ＩｎおよびＳｎより
なる群から選択される１種以上を必須成分として含むも
のであり、これらは磁気特性の向上に極めて有効である
。即ちＧａ、Ｓｎ、Ｉｎ等の添加は、ＨＩＰ処理時にＲ
２Ｆｅｚ＋　　Ｂ（原子比、例えばＰｒ２Ｆｅ＋ａＢ＞
からなる第１相（以下、単に第１相と呼ぶことかある）
の周囲にＲリッヂの薄膜相乃至粒界相を形成し、それに
よる効果として加圧成形時、静磁場中で第１相の結晶方
位か極めて良く揃い、磁束密度（Ｂｒ）や保磁力（ＩＨ
ｃ）の向上に寄与するばかりか、空孔の減少によって耐
食性向」二に寄与する。

本発明のＲ−Ｆｅ−Ｂ系磁石を構成する合金組成につい
て説明する。

まず希土類元素としては、これまでランタノイド系希土
類元素が汎用されてきたが、本発明ではこれらのうち特
に有効なものとしてＰｒおよび／またはＮｄを使用する
こととした。

希土類元素としては上述の如く、Ｐｒおよび／またはＮ
ｄが使用されるが、その組成範囲は単独または合計で２
９〜３４重量％とする必要があり、２９重量％未満ては
α鉄と同一構造の立方晶組織となってｉＨｃの低下等を
招き、良好な磁気特性は得られない。一方上限について
は３４重量％を超えると、Ｒリッチ相の過剰や第１相体
積率の不足等を招き、これが磁束密度の低下等となって
現われ、良好な磁気特性を発揮することができなくなる
。

Ｂは０．８〜１．０型組％とする必要があり、０８重量
％未満では第１相体積率の不足が生し、磁束密度の低下
を招く。他方上限については、磁気特性を有しないＲ，
−Ｆｅ４−８４相の出現によるｉＨ（の低下を防止する
という観点から１．０重量％とじた。

Ｇａ、Ｔｎ、Ｓｎ等の元素は総和で０．２〜０．８重景
％８する必要かあり、０．２重量％未満では（Ｇａ、Ｓ
ｎ、Ｉｎ）含有Ｒリッチ相が少なくなり、第１相の結晶
方位配向の不足が発生ずる。−方０．８重量％を超える
と、（Ｇａ、Ｓｎ、Ｉｎ）含有Ｒリッチ相の過剰や前記
第１相の体積率の不足を生じ、磁束密度の低下を招く。

尚従来の粉末焼結磁石てＧａを添加した例は報告されて
いるか、２重量％程度にも及ぶ大量を添加しないとｉＨ
（≧１５ＫＯｅか得られていなかった。またＳｎ添加の
粉末焼結磁石も報告されているか、この場合には焼結温
度を下げる為に添加されており、ｉＨｃを−Ｆげる為に
Ｄｙが複合添加されており、更に粒界の磁気特性を高め
るＡＩも添加されている。即ち、本願発明におけるＧａ
。

Ｉｎ、Ｓｎ等の適正な総添加量である０、２〜０．８重
量％程度ては、これまての粉末焼結材では充分な効果か
得られていなかったのである。

これに対し、本発明磁石材では、前述し、また後に詳述
する製造工程を加えることによって、上記程度の添加量
であってもその効果を最大限に発揮することかできるの
である。この様に、Ｇａ。

Ｉｎ、Ｓｎ等による添加効果を最大限に発揮させたのが
、本発明の特徴の１っである。

本発明の磁石は、上記必須成分の他、残部は基本的には
Ｆｅおよび不可避不純物からなる。Ｆｅは磁性相形成に
とっての必須元素であるが、その一部（例えは２０重量
％程度）をＣｏやＭｎ等の遷移元素で置換してもよい。

また」二重以外に更に２重量％程度のＡ１やＳｉ等を含
むこともてき、残留磁束密度を低下させない程度の少量
の添加によってｉＨ（の向上に努めるのも良い。

本発明を実施する際のＨＩＰ処理温度は８５０〜１１０
０℃とする必要がある。ＨＩＰ処理温度が８５０℃未満
であると、焼結が十分に達成されず、１１００℃を超え
ると結晶粒の粗大化や熔解が生し良好な磁気特性が得ら
れない。またＩ（ＩＰ処理雰囲気は、処理時の粉末の酸
化を防止するという観点から、真空または不溶性ガス雰
囲気とする必要かある。

尚ＨＩＰ処理処理圧力は４００　ｋｇｆ−ｃｍ−２以上
とするのが好ましい。即ち、第１図はＨＩＰＩＡ埋条件
（温度、圧力）と見かり密度の関係を示したグラフであ
るか、前述した温度範囲において磁石材の高密度化を達
成するには４０　Ｑ　ｋｇｆ−ｃｍ−２以上とするのが
良いのかよくわかる。

本発明ではＨＩＰｆｉ埋した後に、４００〜６００℃で
熱処理することも有効である。即ち、この熱処理によっ
て組織の微細化が達成され、磁石の特性をより一層向上
させることかてきる。またＨＩＰ処理の温度条件との関
係ては、この熱処理の採用により、ＨＩＰ処理温度か低
くなって磁気特性か若干劣った場合でも、その回復か可
能である。

［実施例］ 実施例】 第２表に示す組成の合金鋳塊をアーク溶解によって製造
し、これをスタンプミルにて粗粉砕し１ま た後、ジェットミルにて３〜４μｍに微粉砕した。

第２表 得られた微粉末を金属カプセルに充填した後、磁場中に
て異方性化しつつ５トン／ａｍ’で加圧成形し、３００
℃で脱気した後密封した。次いでＡｒガス雰囲気中で８
００℃まで温度を上げた後圧力を徐々に上げつつ３０分
間保持し、更に圧力を１１０００ａｔまで」二昇すると
共に温度を１０５０℃まで上昇し、その条件で１時間の
ＨＩＰ処理を施した。そして室温まで冷却してから、４
８０℃×２時間の熱処理を施し、本発明の磁石材の製造
した。

得られた磁石材の磁気特性を調査したところ、下記第３
表に示す結果か得られた。

第３表 この結果から明らかな様に、本発明によって得られる磁
石材は優れた磁気特性を発揮しているのがわかる。これ
はＨＩＰ処理によって、磁石材の高密度化が達成された
ためと考えられる。ちなみに得られた磁石材の密度を測
定したところ、７．６８ｇ／ｃｃであり、これは見かけ
密度がほぼ１００％に相当する値であった。尚１０μの
ＡＩ膜をイオンブレーティングした後、磁石材の耐食性
を塩水噴ｎ試験によって調査したところ、優れた耐食性
を有していることか確認でかだ。

比較例１ 第４表に示す組成の合金鋳塊をアーク溶解によって製造
し、これを実施例１と同様にして３〜４μｍの微粉末を
得た。

第　　　４　　　表 得られた微粉末を磁場中にて異方性化しつつ５トン／ｃ
ｍ２加圧成形した後、１０８０℃×６時間の条件で焼結
し、室温に冷却してから更に４８０″ＣＸ２時間の熱処
理を施して６！１石材を製造した。

得られた磁石材の磁気特性を調査したところ、下記第５
表に示す結果が得られた。

第　　　５　　　表 第５表と前記第３表を比較しても明らかであるが、粉末
焼結法によって得られた磁石材は、本発明法によって得
られる磁石材よりも磁気特性が劣っているのがよくわか
る。これは粉末焼結法では磁石材の高密度化を達成する
のが困難であり、それが１ｉ１１気特性の低下として現
われるものと考えられる。ちなみに得られた磁石材の密
度を測定したところ、７．３４ｚ／ｃｃであり、これは
見かけ密度がほぼ９６％に相当する値であった。尚実施
例１と同様にして耐食性を調査したところ、実施例１で
得られたものほど優れた耐食性が発揮されていなかった
。

実施例２ 下記第６表に示す各組成の合金鋳塊をアーク溶解によっ
て製造し、これから実施例１と同様にして微粉末を得、
この微粉末を用いて実施例１に準して磁石材を製造し、
得られた磁石材の磁気特性を調査した。その結果を第６
表に併記するか、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｎ等を添加した磁石材
（実施例）では、Ｃｕを含む磁石材よりも磁気特性か向
上しているのかわかる。これは上述の如＜Ｇａ。

Ｉｎ、Ｓｎ等の添加によって磁石材組成の第２相の融点
が大幅に低下し、これが第１相のまわりを薄く均一に取
り巻くためであると思われる。

［発明の効果］ 本発明は以上の様に構成されており、Ｇａ。

Ｔｎ、Ｓｎ等を必須成分として含む希土類−Ｆｅ−Ｂ系
合金粉末を用いてＨＩＰ処理することによって、高密度
化が達成され、磁気特性および耐食性の優れた希土類元
素−Ｆｅ−Ｂ系磁石が得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図はＨＩＰ処理条件（温度、圧力）と見かけ密度の
関係を示すグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　希土類元素−Ｆｅ−Ｂ系磁石を製造するに当たり、 ＰｒおよびＮｄから選ばれる１種以上の希土類元素：総
   量で２９〜３４重量％ Ｂ：０．８〜１．０重量％ Ｇａ，ＩｎおよびＳｎよりなる群から選択される１種以
   上の元素：総量で０．２〜０．８重量％残部：Ｆｅおよ
   び不可避不純物 からなる合金粉末を静磁場中にて加圧成形しその成形体
   を磁気異方性化した後、真空または不活性ガス雰囲気中
   、８５０〜１１００℃の温度範囲で熱間静水圧処理する
   ことによって、希土類元素−Ｆｅ−Ｂ系の第１相と該第
   １相を包む希土類元素−（Ｇａ，Ｉｎ，Ｓｎよりなる群
   から選択される１種以上）系の低融点相とからなる組織
   を有する高密度の希土類元素−Ｆｅ−Ｂ系磁石を得るこ
   とを特徴とする磁気特性および耐食性の優れた希土類元
   素−Ｆｅ−Ｂ系磁石の製造方法。