JP2011184730A - 希土類合金粉末の製造方法及び永久磁石 - Google Patents

Abstract

【課題】ＨＤＤＲ法によって優れた磁気特性を有する希土類合金粉末を製造することが可能な希土類合金粉末の製造方法及び永久磁石を提供する。
【解決手段】本実施形態に係る希土類合金粉末の製造方法は、Ｒ_２Ｔ_１４Ｂの原料合金を鋳造して原料合金を得る合金準備工程（ステップＳ１１）と、原料合金Ｓを反応炉１０内に投入し、反応炉１０内を水素雰囲気とする水素吸蔵工程（ステップＳ１３）と、反応炉１０内で原料合金Ｓを水素化分解させて分解生成物を得るＨＤ工程（ステップＳ１４）と、反応炉１０内の温度を昇温する昇温工程（ステップＳ１５）と_、反応炉１０内で分解生成物から水素を放出させ、分解生成物の水素濃度を低減し希土類合金粉末を得るＤＲ工程（ステップＳ１６）と、希土類合金粉末を室温にまで冷却する冷却工程（ステップＳ１７）とを含み、水素吸蔵工程と水素化分解工程との何れか一方又は両方で原料合金Ｓを粉砕する。
【選択図】図１

Description

本発明は、希土類合金粉末の製造方法及び永久磁石に関する。

磁石用の合金粉末を製造する方法として、原料合金を水素化分解・再結合させるＨＤＤＲ（Hydrogenation Decomposition Desorption Recombination）法（水素化分解・脱水素再結合法）が知られている。ＨＤＤＲ法とは、水素中で原料（出発合金）を加熱することにより、原料を水素化・分解（ＨＤ：Hydrogenation Decomposition）し、その後、脱水素・再結合（ＤＲ：Desorption Recombination）させることにより、結晶を微細化させるプロセスである。

磁石の磁気特性を表す指標としては、一般に、残留磁束密度（Ｂｒ）及び保磁力（ＨｃＪ）が用いられるが、ＨＤＤＲ法において、原料合金が高い磁気特性（特に保磁力）を有する磁石とするためには、原料合金を水素化分解させる過程において、ＨＤ反応が原料合金全体に渡って十分に行なわれている必要がある。

従来では、例えば、希土類合金を溶解し鋳造して得られた原料合金を例えば０．０３ｍｍから５０ｍｍ程度の大きさに破砕した後、破砕した原料合金に水素を吸蔵させ、脱水素処理することで、磁石粉末の磁気的異方性を改善する磁石合金粉末の製造方法が提案されている（特許文献１参照）。

この特許文献１に記載されている磁石合金粉末の製造方法のように、原料合金の表面積が大きいほどＨＤ反応が進行するため、原料合金を粉砕するなどして表面積を大きくすることによって原料合金全体に渡ってＨＤ反応をさせるようにしている。

特許第２８２７６４３号公報

ここで、原料合金の粉砕は表面積を増大させ、ＨＤ反応を原料合金全体に均一に進行することを促すが、原料合金の表面が酸化することにより得られる希土類合金粉末の保磁力が低下するなど磁気特性の低下を招く。このため、原料合金を粉砕し、水素化分解・再結合させて得られる磁石粉末の保磁力などの磁気特性は、原料合金を粉砕せずに水素化分解・再結合させて作製した磁石粉末の磁気特性よりも低くなる。そのため、粉砕して増大した原料合金の表面の酸化を防ぐ必要があった。

しかしながら、原料合金を酸化させずに粉砕し、表面積を増大させ、磁石粉末を微細化することは困難である、という問題があった。

また、角型性が低いものは磁石として実際に発揮できる特性は低くなるため、磁石では角型性も重要な要素であるが、原料合金を粉砕せず大きいままＨＤ反応を行なっても角型性が低下してしまう、という問題があった。

更に、原料合金の粉砕からＨＤＤＲ反応までを非酸化性雰囲気中において行ない、原料合金の酸化を抑制しようとしても、完全に酸化を抑制することは困難である上、製造コストの増大を招く、という問題があった。

そのため、高い保磁力など優れた磁気特性を有する磁石合金粉末を製造するため、原料合金を酸化させずに表面積を増大させ、原料合金全体を均一にＨＤ反応させることができる希土類合金粉末の製造方法が求められている。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ＨＤＤＲ法によって優れた磁気特性を有する希土類合金粉末を製造することが可能な希土類合金粉末及び永久磁石の製造方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る希土類合金粉末の製造方法は、水素化分解・脱水素再結合法によって希土類合金粉末を製造するにあたり、希土類合金の原料合金を反応炉内に投入し、前記反応炉内に水素ガスを供給し、前記原料合金に水素を吸蔵させる水素吸蔵工程と、前記反応炉内で前記原料合金を水素化分解させて分解生成物を得る水素化分解工程と、前記反応炉内で前記分解生成物から水素を放出させ、前記分解生成物の水素濃度を低減し希土類合金粉末を得る脱水素再結合工程と、を含み、前記水素吸蔵工程と前記水素化分解工程との何れか一方又は両方で前記原料合金を粉砕することを特徴とする。

上述の本発明の希土類合金粉末の製造方法によれば、ＨＤＤＲ法によって優れた磁気特性を有する希土類合金粉末を製造することができる。

希土類合金の原料合金は硬く容易に粉砕することができないが、原料合金に水素を吸蔵させる水素吸蔵工程や、ＨＤＤＲ反応において原料合金を水素化分解するＨＤ工程では、原料合金は脆化しており、水素吸蔵工程、ＨＤ工程の前の原料合金と比較して、極めて容易に粉砕することができる。原料合金を予め粉砕し、表面積を増大させることで、ＨＤ反応を原料合金全体に渡って均一に進行させることができる。粉砕によって現れた原料合金の新生面は活性が高く、容易に酸化してしまう。しかし、水素吸蔵工程とＨＤ工程とでは原料合金の周囲が水素雰囲気なので、原料合金の酸化を抑制することができる。また、水素吸蔵工程とＨＤ工程との前の原料合金は、酸化の影響を最小限とするため、例えば３０ｍｍ程度の大きい鋳塊とする。原料合金が大きいと原料合金をＨＤＤＲ反応させる場合、原料合金の表面のみ反応が進行し、原料合金の内部は反応が進行しないことがある。

この希土類合金粉末の製造方法は、前記反応炉内に希土類合金の原料合金を投入して前記反応炉内を水素雰囲気とし、前記水素吸蔵工程と前記ＨＤ工程との何れか一方又は両方において前記反応炉内の水素雰囲気中で予め原料合金を積極的に粉砕している。水素雰囲気中で原料合金は粉砕されているため、原料合金の表面積は増大されると共に、原料合金の表面が酸化されるのを防止することができる。この水素雰囲気の状態のまま原料合金を反応炉内でＨＤＤＲ反応することで、原料合金全体を均一にＨＤ反応させることができる。このため、原料合金は酸化されることなく均一に微細化することができるため、磁気特性に優れた希土類合金粉末を製造することができる。

本発明では、前記水素吸蔵工程で前記原料合金を粉砕することが好ましい。本発明の希土類合金粉末の製造方法は、ＨＤ反応を行なう前に、予め水素雰囲気中で前記原料合金を粉砕しているため、原料合金の表面は酸化されずに表面積を大きくすることができるので原料合金のＨＤ反応をより一層確実に進行させることができる。

本発明では、前記反応炉は、外容器と、前記外容器の内部に配置され、前記原料合金を収容する内容器と、前記内容器内に収容される前記原料合金を粉砕する粉砕手段と、を含むことが好ましい。水素吸蔵中に内容器内に収容された原料合金を粉砕することができるため、外容器内を水素雰囲気としつつ原料合金を粉砕することで、原料合金に水素を均一に吸蔵させることができる。

本発明では、前記粉砕手段が、前記内容器を回転又は揺動させる内容器駆動手段であることが好ましい。水素吸蔵中に内容器を回転又は揺動させることによって、外容器内を水素雰囲気としつつ内容器内の原料合金を容易に粉砕することができる。

本発明では、前記内容器の内部に振動を与える振動発生手段であることが好ましい。内容器に振動を与えることで、内容器内の原料合金全体に均等かつ同時に振動を与えることができるので、効率良く原料合金を粉砕することができる。

本発明では、前記外容器の内部に配置され、前記内容器内の前記原料合金を攪拌する攪拌手段が設けられていることが好ましい。内容器を回転又は揺動させることによっても原料合金は攪拌されるが、内容器の内部に攪拌手段を配置することにより、さらに原料合金が攪拌される。これによって、さらに原料合金全体を均一に反応させることができる。

本発明では、前記内容器はその内壁から突出する部材を前記内容器内の前記原料合金を攪拌する攪拌手段として用いることが好ましい。内容器の内壁から部材を突出させることにより、内容器の回転又は揺動との相乗効果で、高い攪拌効果が得られる。

本発明では、前記攪拌手段が、前記内容器内の前記原料合金を攪拌する攪拌棒であることが好ましい。内容器内に攪拌棒を挿入して原料合金を攪拌することができると共に、攪拌棒を動かして内容器内の任意の位置で原料を攪拌できるので、攪拌が不足している部分へ部材を移動させて内容器内の原料合金全体を均一に攪拌できる。

発明に係る永久磁石は、希土類合金の原料合金を反応炉内に投入し、前記反応炉内に水素ガスを供給しつつ前記反応炉内で前記原料合金を粉砕して前記原料合金に水素を吸蔵させた後、前記反応炉内を水素雰囲気の状態を維持したまま前記反応炉内で水素化分解・脱水素再結合法により製造される希土類合金粉末を成形して得られることを特徴とする。本発明の永久磁石は、優れた磁気特性を有する希土類合金粉末を成形して得られるものであるため、優れた磁気特性を有する。

本発明によれば、ＨＤＤＲ法によって優れた磁気特性を有する希土類合金粉末を製造することが可能な希土類合金粉末の製造方法を提供することができる。また、上記希土類合金粉末の製造方法を用いて製造された希土類合金粉末を成形することにより、優れた磁気特性を有する異方性磁石を提供することができる。

図１は、本発明の実施形態に係る希土類合金粉末の製造方法を示すフローチャートである。 図２は、反応炉の構造を簡略に示す図である。 図３は、図２のＡ−Ａ矢視図である。

以下、本発明に係る希土類合金粉末の製造方法の実施の形態（以下、実施形態という）及び実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の発明を実施するための実施形態及び実施例により本発明が限定されるものではない。また、下記の実施形態及び実施例で開示する構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。

図１は、本発明の実施形態に係る希土類合金粉末の製造方法を示すフローチャートであり、図２は、反応炉の構造を簡略に示す図であり、図３は、図２のＡ−Ａ矢視図である。本実施形態に係る希土類合金粉末の製造方法は、いわゆる水素化分解・脱水素再結合法（ＨＤＤＲ法）によって希土類合金粉末を製造する希土類合金粉末の製造方法である。図１に示すように、本実施形態に係る希土類合金粉末の製造方法は、Ｒ₂Ｔ₁₄Ｂの希土類合金を鋳造して原料合金Ｓを得る合金準備工程（ステップＳ１１）と、原料合金Ｓを融解させて原料合金Ｓを均質化させる均質化熱処理工程（ステップＳ１２）と、得られた原料合金Ｓを反応炉１０内に投入し、反応炉１０内に水素ガス１１を供給し、原料合金に水素を吸蔵させる水素吸蔵工程（ステップＳ１３）と、反応炉１０内で原料合金Ｓを水素化分解させて分解生成物を得るＨＤ工程（ステップＳ１４）と、反応炉１０内の温度を昇温する昇温工程（ステップＳ１５）と_、反応炉１０内で分解生成物から水素を放出させ、分解生成物の水素濃度を低減し希土類合金粉末を得るＤＲ工程（ステップＳ１６）と、希土類合金粉末を室温にまで冷却する冷却工程（ステップＳ１７）とを含み、水素吸蔵工程と水素化分解工程との何れか一方又は両方で原料合金Ｓを粉砕するものである。

原料合金としては、Ｒ_２Ｔ_１４ＢなどのＲ−Ｔ−Ｂ系合金を用いることができる。一層優れた磁気特性を有する希土類合金粉末を得る観点から、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金の組成は、Ｒ：２５質量％以上３５質量％以下、Ｔ：６５．６質量％以上７２質量％以下、Ｂ：１質量％以上１．４質量％以下であることが好ましい。Ｒとしては、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｄ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｌｕから選ばれる１種または２種以上とすることができる。このうち、製造コスト及び磁気特性の観点から、ＲはＮｄを含むことが好ましい。また、ＴはＦｅ又はＦｅ及びＣｏを含む１種以上の遷移金属元素を表す。Ｔは、希土類元素以外、例えば、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ、ＷなどのＦｅ及びＣｏ以外の遷移元素の群より選ばれる少なくとも１種の元素をさらに含んでいてもよい。

＜合金準備工程：ステップＳ１１＞
合金準備工程（ステップＳ１１）は、Ｒ₂Ｔ₁₄Ｂを鋳造して原料合金Ｓを得る工程である。Ｒ₂Ｔ₁₄Ｂを、通常の鋳造方法、例えばストリップキャスト法、ブックモールド法、又は遠心鋳造法によって鋳造して原料合金Ｓを得ることができる。原料合金Ｓの大きさは特に限定されるものでないが、原料合金Ｓの表面の酸化の影響を最小限にするという観点から、原料合金Ｓの大きさは、例えば３０ｍｍ以上の大きさに鋳造されたものを用いるのが好ましい。原料合金Ｓの大きさの測定方法は、特に限定されるものでないが、例えば、レーザー回析を用いて原料合金Ｓの大きさを測定するようにしてもよい。波長が一定のレーザー光を原料合金Ｓに照射してその散乱光の強度のパターンから原料合金Ｓの塊の大きさを計算する。原料合金Ｓの大きさは各々形状が異なるため、多量の原料合金Ｓを同じ方法で測定して統計的に原料合金Ｓの大きさを決めてもよい。また、色々な形状の原料合金Ｓを球体に換算して原料合金Ｓの大きさを求めてもよい。また、原料合金Ｓは、原料金属又は原料化合物や製造工程に由来する不可避な不純物を含んでいてもよい。原料合金Ｓを生成した後、均質化熱処理工程（ステップＳ１２）に移行する。

＜均質化熱処理工程：ステップＳ１２＞
均質化熱処理工程（ステップＳ１２）は、原料合金Ｓを融解させて原料合金を均質化させる工程である。均質化熱処理工程（ステップＳ１２）では、原料合金Ｓを真空又はＡｒガスやＮ₂ガスなどの不活性ガス雰囲気中、温度１０００℃以上１２００℃以下で５時間から４８時間保持する。これにより、原料合金Ｓは融解されて均質化される。本実施形態では、均質化熱処理工程Ｓ１２を含んでいるが本発明はこれに限定されるものではなく、原料合金Ｓの大きさ等に応じて含まなくてもよい。原料合金Ｓが均質化された後、水素吸蔵工程（ステップＳ１３）に移行する。

＜水素吸蔵工程：ステップＳ１３＞
水素吸蔵工程（ステップＳ１３）は、均質化して得られた原料合金Ｓを、反応炉１０内に投入した後、反応炉１０内に水素ガス１１を供給し、原料合金Ｓに水素を吸蔵させる工程である。

（反応炉）
本実施形態で用いられる反応炉の構成について説明する。図２、３に示すように、反応炉１０は、外容器１２と、内容器１３と、内容器駆動装置（内容器駆動手段）１４と、加熱器１５と、気体導入口１６及び気体排出口１７とを含んでいる。反応炉１０は、ＨＤＤＲ反応によって希土類合金粉末（特に、磁石用の合金粉末）を製造する際に用いられるものであり、製造しようとする希土類合金粉末の原料を加熱する機能、炉内へ気体を供給する機能、炉内を真空引きする機能を有している。

外容器１２は、外殻１２ａと、外殻１２ａの内部に配置される外殻１２ａと同形状かつ外殻１２ａよりも小さい内殻１２ｂとで構成される二重構造の外容器本体１２Ａと、蓋１２Ｂとで構成される。外容器本体１２Ａを構成する外殻１２ａ、内殻１２ｂは、筒状（本実施形態では円筒形状）に構成される容器である。外容器本体１２Ａには、複数の脚１８が取り付けられており、これらの脚１８によって反応炉１０が支持される。

蓋１２Ｂは、内部に空間Ａを有する中空構造であり、空間Ａが冷却媒体（本実施形態では水）Ｗの流通用の通路となる。蓋１２Ｂは、例えば、蝶番によって外容器本体１２Ａの開口部に開閉自在に取り付けられ、外容器１２は、蓋１２Ｂにより外容器本体１２Ａと開閉可能に構成されている。蓋１２Ｂを閉じると、外容器本体１２Ａと蓋１２Ｂとで囲まれる空間Ｂが密封されるように構成される。

外殻１２ａは、外殻１２ａ内に冷却媒体Ｗを供給するための本体側冷却媒体供給口２１と、外殻１２ａ内に供給された冷却媒体Ｗを排出するための本体側冷却媒体排出口２２とを有する。本体側冷却媒体供給口２１は、冷却媒体供給手段である冷却用ポンプ２３の吐出口と接続されており、冷却用ポンプ２３から供給された冷却媒体Ｗは、外殻１２ａと内殻１２ｂとの間に形成される空間Ｃを流れる過程で外容器本体１２Ａを冷却して、本体側冷却媒体排出口２２から排出される。

蓋１２Ｂは、蓋１２Ｂ内に冷却媒体Ｗを供給するための蓋側冷却媒体供給口２４、蓋１２Ｂ内に供給された冷却媒体Ｗを排出するための蓋側冷却媒体排出口２５とを有する。蓋側冷却媒体供給口２４は、冷却用ポンプ２３の吐出口と接続されており、冷却用ポンプ２３から吐出された冷却媒体Ｗは蓋側冷却媒体供給口２４から空間Ａに供給され、蓋１２Ｂの内部の空間Ａを流れる過程で蓋１２Ｂを冷却して、蓋側冷却媒体排出口２５から排出される。

本実施形態において、外容器本体１２Ａ及び蓋１２Ｂは、金属、例えば、ステンレス鋼で構成される。水素吸蔵工程（ステップＳ１３）及び後述のＨＤＤＲ反応の工程において、反応炉１０の外容器１２の空間Ｂに水素ガス１１が供給されるとともに、外容器本体１２Ａの内部に配置される加熱器１５によって空間Ｂの雰囲気温度が６００℃から１０００℃程度まで昇温するため、ＨＤＤＲ反応中において、外容器１２は高温になる。上述したように、外容器１２はステンレス鋼等の金属で構成されるので、外容器１２が昇温すると、空間Ｂに存在する水素が外容器１２を透過して外部に漏れてしまう。

本実施形態では、外容器１２の外容器本体１２Ａ及び蓋１２Ｂにそれぞれ空間Ａ、Ｃが形成されているため、ＨＤＤＲ反応中に空間Ａ、Ｃに供給される冷却媒体Ｗは、外容器本体１２Ａ及び蓋１２Ｂを冷却する。このため、ＨＤＤＲ反応中における外容器１２の昇温を抑制して、空間Ｂから外容器１２を透過して外部へ漏れる水素の量を低減することができる。

また、外容器１２の冷却手段としては、空間Ａ、Ｃを形成して冷却媒体Ｗを通過させる方法に限定されるものではない。例えば、外容器１２の外容器本体１２Ａ及び蓋１２Ｂを二重構造とせず、１層のみとし、外容器本体１２Ａ及び蓋１２Ｂに直接冷却媒体Ｗを噴射するようにしてもよい。このようにすれば、外容器１２の構造を簡略化できる。

また、本実施形態では、冷却媒体Ｗとして水を用いているが、本発明はこれに限定されるものではなく、外容器本体１２Ａ及び蓋１２Ｂを冷却できるものであればよい。

内容器１３は、外容器１２の内部、即ち、空間Ｂに配置される。内容器１３は、筒状（本実施形態では円筒形状）に構成されており、原料合金Ｓを内容器１３の内部に保持する筒状の容器である。内容器１３はステンレス鋼などの金属材料で構成される。

内容器１３は、その側壁１３ａ、１３ｂに第１開口２６ａ及び第２開口２６ｂを有する。内容器１３の第１開口２６ａ及び第２開口２６ｂは対向して配置されている。第１開口２６ａ及び第２開口２６ｂを設けることにより、水素吸蔵工程（ステップＳ１３）とＨＤＤＲ反応のＨＤ（水素化・分解）反応とにおいて水素が第１開口２６ａあるいは第２開口２６ｂを通って内容器１３内の原料合金Ｓへ確実に供給される。また、ＤＲ（脱水素・再結合）反応で原料合金Ｓから放出される水素が第１開口２６ａあるいは第２開口２６ｂから内容器１３の外部へ確実に放出される。

さらに、内容器１３は、第１開口２６ａ及び第２開口２６ｂを設けることにより、内容器１３の内部へ計測器具や各種の機能を有する器具を挿入し、配置したり、加熱器１５を内容器１３の内部へ配置したりすることもできる。なお、本実施形態において、第１開口２６ａ及び第２開口２６ｂの形状は、平面視が円形であるが、第１開口２６ａ及び第２開口２６ｂの形状は、これに限定されるものではない。

本実施形態において、内容器１３の側壁１３ａは、内容器側部１３ｃに対して取り外しできるように構成されることが好ましい。これによって、原料合金Ｓを内容器１３の内部へ投入しやすくなり、作業性が向上する。なお、側壁１３ａは内容器側部１３ｃに固定した場合でも、第１開口２６ａ又は第２開口２６ｂから原料合金Ｓを投入することができる。

内容器１３は、第１開口２６ａ及び第２開口２６ｂを円形とするとともに、第１開口２６ａ及び第２開口２６ｂが内容器１３の両端面と交差（本実施形態では直交）する軸（内容器回転軸）Ｚｒを含み、かつ内容器回転軸Ｚｒ上に第１開口２６ａ及び第２開口２６ｂの中心を配置することが好ましい。このようにすれば、原料合金Ｓを保持する容積を内容器１３内に確保しやすくなるので、大量の希土類合金粉末を製造するのに適する。

内容器１３は、内容器回転軸Ｚｒを中心として回転又は揺動できるように、外容器本体１２Ａの内部に配置される。外容器１２を構成する外容器本体１２Ａの内殻１２ｂには、複数（本実施形態では４本）の内容器支持部材３１が設けられる。内容器支持部材３１は柱状の部材であって、一端部が内殻１２ｂに取り付けられる。内容器支持部材３１は、内容器回転軸Ｚｒと平行な方向に、内容器１３に２本ずつ配置される。即ち、内容器１３は、内容器回転軸Ｚｒと平行方向に、４本の内容器支持部材３１が各々対向して配置され、２対の内容器支持部材３１によって挟まれる。

内容器回転軸Ｚｒと平行な直線上に配置される２本の内容器支持部材３１は、それぞれの他端部、即ち、内殻１２ｂへの取付側端部とは反対側の端部で、内容器回転軸Ｚｒと平行な軸を中心として支持ローラー３２が回転できるように両持ちで支持する。支持ローラー３２は、側部３２ａが内容器１３の側部と接触している。これによって、内容器１３は、２本の支持ローラー３２及び内容器支持部材３１を介して外容器１２の外容器本体１２Ａに支持されている。

内容器１３は、内容器駆動装置１４によって内容器回転軸Ｚｒを中心に回転又は揺動させられる。内容器駆動装置１４は、内容器１３内に収容される原料合金Ｓを粉砕する粉砕手段として機能する。内容器駆動装置１４は、支持体１４ａと、動力伝達部材である回転体１４ｂと、動力発生手段である電動機１４ｃとで構成される。電動機１４ｃは、例えば制御装置によって制御される。回転体１４ｂは、電動機１４ｃからの動力を歯車やチェーン等の動力伝達機構を介して伝達されて、内容器回転軸Ｚｒと平行な軸を中心として回転する。回転体１４ｂの外周部は内容器１３の内容器側部１３ｃの外周部と接しているので、回転体１４ｂが回転すると、内容器１３は回転体１４ｂが回転する方向とは反対方向に回転する。内容器１３は、回転のみならず、内容器１３の回転角が３６０度以内で回転方向を切り替えるように電動機１４ｃを制御することにより、内容器１３を揺動させてもよい。

このように、内容器１３は外容器１２の内部で回転又は揺動するため、反応炉１０は、水素吸蔵工程（ステップＳ１３）やＨＤＤＲ反応のＨＤ反応中に、内容器駆動装置１４によって内容器１３を回転又は揺動させることによって内容器１３内の原料合金Ｓを攪拌し、粉砕することができる。

なお、内容器１３を回転又は揺動させるための手段は、このような構造に限定されるものではなく、内容器１３を回転又は揺動させることができるものであればよい。

また、原料合金Ｓを粉砕する粉砕手段は、内容器１３を回転又は揺動させるための手段に限定されるものではない。粉砕手段は、例えば、内容器１３の内部に振動を与える超音波発生装置（振動発生手段）であってもよい。前記超音波発生装置は外容器本体１２Ａの内殻１２ｂの内部に設けられ、内容器１３の内部に振動を与える。内容器１３に超音波を与え、内容器１３内の原料合金Ｓを振動させることで、原料合金Ｓを粉砕することができる。これにより、内容器１３の原料合金Ｓ全体に均等かつ同時に振動を与えることができるため、効率良く原料合金Ｓを粉砕することができる。

また、本実施形態においては、反応炉１０は、内容器１３内に保持された原料合金Ｓを攪拌する手段として、内容器１３の内壁から突出する部材（内容器突起部）を内容器１３の内壁の周方向に複数設けるようにしてもよい。内容器１３が回転又は揺動する際、前記内容器突起部を設けることで内容器１３の回転又は揺動との相乗効果により、高い攪拌効果が得られる。即ち、前記内容器突起部により内容器１３内に保持された原料合金Ｓが更に攪拌され、かつ粉砕されて微細化されるので、原料合金Ｓの外側のみならず内部まで均一に反応が進行して、原料合金Ｓ全体を均一に反応させることができ、希土類合金粉末の品質が向上する。また、前記内容器突起部により、原料合金Ｓを粉砕することもできる。さらに、前記内容器突起部により、内容器１３の伝熱面積が大きくなるので、内容器１３から原料合金Ｓ、あるいは原料合金Ｓから内容器１３へ効率的に熱を伝えることもできる。

また、原料合金Ｓを攪拌する手段として、内容器１３は、第１開口２６ａ及び第２開口２６ｂのうち少なくとも一つの開口から、内容器１３の内部へ攪拌棒を挿入するようにしてもよい。この前記攪拌棒を、第１開口２６ａ及び第２開口２６ｂのうち少なくとも一つの開口から回転又は揺動している内容器１３の内部へ挿入し、内容器１３に保持されている原料合金Ｓに接触させて原料合金Ｓを攪拌するようにしてもよい。また、前記攪拌棒で内容器１３内の任意の位置で原料合金Ｓを攪拌できるので、攪拌が不足している部分へ前記攪拌棒を移動させて原料合金Ｓ全体を均一に攪拌できる。原料合金Ｓを攪拌する際には、前記攪拌棒を振動させて、攪拌を促進させてもよい。また、前記攪拌棒を内容器回転軸Ｚｒと平行な方向に往復させてもよい。このようにすれば、内容器回転軸Ｚｒと平行な方向の全体にわたって原料合金Ｓを攪拌できるので、原料合金Ｓをより均一に攪拌して、より均一な品質の希土類合金粉末を製造できる。

また、原料合金Ｓを攪拌する攪拌手段として、前記内容器突起部、前記攪拌棒を用いて攪拌する手段に限定されるものではなく、内容器１３内の原料合金Ｓを攪拌できるものであればよい。

加熱器１５は、内容器１３と外容器本体１２Ａの内殻１２ｂとの間に配置される。加熱器１５としては、例えば、電気ヒーターなどが用いられる。

反応炉１０は、外容器１２の内殻１２ｂの内部に気体を導入する気体導入口１６、及び外容器１２の内部の気体を外容器１２の外部へ排出する気体排出口１７を有する。気体導入口１６を介して空間Ｂへ供給された気体は空間Ｂを通過して気体排出口１７から外部へ排出される。気体導入口１６を介して空間Ｂに供給される気体としては、例えば水素ガス１１、Ａｒガスなどの不活性ガスが用いられる。水素ガス１１は、水素吸蔵工程（ステップＳ１３）、ＨＤＤＲ反応で用いられ、Ａｒガスは、ＨＤＤＲ反応後における原料合金Ｓ１を冷却する際に用いられる。

このように、反応炉１０は、反応炉１０内を水素雰囲気とした状態で内容器１３を回転又は揺動させることにより、内容器１３内に投入された原料合金Ｓを攪拌し、粉砕することができる。また、反応炉１０は、同一の反応炉１０内で水素雰囲気を維持したままの状態で後述のＨＤＤＲ反応のＨＤ反応を行なうことができる。反応炉１０は反応炉１０内を水素雰囲気として原料合金Ｓを粉砕しているため、原料合金Ｓの表面積を増大させると共に、原料合金Ｓの表面が酸化されるのを防止することができる。反応炉１０は、この水素雰囲気の状態のまま原料合金Ｓを反応炉１０内でＨＤＤＲ反応しているため、原料合金Ｓ全体を均一にＨＤ反応させることができる。このため、原料合金Ｓは酸化されることなく均一に微細化することができる。よって、反応炉１０は、ＨＤＤＲ反応によって原料合金Ｓから希土類合金粉末（特に、磁石用の合金粉末）を製造する際に好適に用いられる。なお、本実施形態では、反応炉１０を用いてＨＤＤＲ反応により希土類合金粉末を製造するようにしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、反応炉１０以外の炉を用いて本発明に係る希土類合金粉末の製造方法を適用することを除外するものではない。

反応炉１０内の内容器１３に投入された原料合金Ｓに水素を吸蔵させる水素吸蔵工程（ステップＳ１３）について説明する。

水素吸蔵工程（ステップＳ１３）は、上述のように、均質化して得られた原料合金Ｓを、反応炉１０内に投入した後、反応炉１０内に水素ガス１１を供給し、原料合金Ｓに水素を吸蔵させる工程である。水素吸蔵工程（ステップＳ１３）では、反応炉１０内に水素ガス１１を供給し、原料合金Ｓを、反応炉１０内の水素分圧をＰ_１とした水素雰囲気中に、温度Ｔ_０で所定の時間ｔ_１の間保持して、原料合金Ｓに水素を吸蔵させる。水素分圧Ｐ_１としては、１００ｋＰａ以上３００ｋＰａ以下であることが好ましい。温度Ｔ_０としては、１００℃以上２００℃以下であることが好ましい。時間ｔ_１としては、０．５時間から２時間であることが好ましい。反応炉１０は、水素分圧Ｐ_１、温度Ｔ_０、時間ｔ_１を上記範囲内とすることで、原料合金Ｓの結晶格子中に水素を吸蔵させることができる。

水素分圧Ｐ_１が１００ｋＰａ未満であると、原料合金Ｓの結晶格子中に水素を吸蔵させ難くなるからであり、水素分圧Ｐ_１が３００ｋＰａを越えると、原料合金Ｓの結晶格子中に水素が吸蔵されすぎ、ＨＤ反応時に組織が粗大化してしまうからである。

温度Ｔ_０が２００℃を超えると、原料合金Ｓの結晶格子中に水素を吸蔵し難くなるからであり、温度Ｔ_０が１００℃未満でも同様に、原料合金Ｓの結晶格子中に水素を吸蔵し難くなるからである。

時間ｔ_１が２時間より長いと原料合金Ｓに水素が吸蔵されすぎるからであり、時間ｔ_１が０．５時間より短いと原料合金Ｓに水素が十分吸蔵されないからである。

水素吸蔵工程（ステップＳ１３）では、原料合金Ｓを均質化熱処理した後、反応炉１０内の水素分圧Ｐ_１の水素雰囲気中において温度Ｔ_０で時間ｔ_１の間保持することによって、原料合金Ｓの結晶格子中に水素が吸蔵される。なお、この工程では、原料合金Ｓは分解していない。

また、原料合金Ｓの結晶格子中に水素を吸蔵させている間、反応炉１０内の内容器１３を回転又は揺動させる。内容器１３を回転又は揺動させることで、内容器１３内で原料合金Ｓが攪拌され、原料合金Ｓを粉砕することができる。反応炉１０内の空間Ｂは水素雰囲気下であるため、原料合金Ｓを粉砕しても原料合金Ｓの新生面は酸化されることなく原料合金Ｓの表面積を増大させることができ、内容器１３内に投入された原料合金Ｓ全体が水素をまんべんなく吸蔵して、不均一な水素吸蔵状態を低減することができる。

反応炉１０内の水素雰囲気下で原料合金Ｓを粉砕しつつ原料合金Ｓに水素を吸蔵させた後、ＨＤ工程（ステップＳ１４）に移行する。

また、本実施形態においては、水素吸蔵工程（ステップＳ１３）において反応炉１０内で原料合金Ｓを粉砕するようにしているが、本発明はこれに限定されるものではない。反応炉１０は内容器１３の回転又は揺動を水素吸蔵工程（ステップＳ１３）だけでなく、後述のＨＤ工程（ステップＳ１４）においても連続して行うようにしてもよい。反応炉１０はＨＤ工程（ステップＳ１４）においても連続して反応炉１０内の水素雰囲気下で内容器１３を回転又は揺動させて内容器１３内で原料合金Ｓを粉砕するので、原料合金Ｓの新生面は酸化されることなく原料合金Ｓ全体は水素を更に均一に吸蔵して、不均一な水素吸蔵状態を更に低減することができる。また、水素吸蔵工程（ステップＳ１３）において反応炉１０内で原料合金Ｓを粉砕するのに代えて、ＨＤ工程（ステップＳ１４）において反応炉１０内で原料合金Ｓを粉砕するようにしてもよい。反応炉１０はＨＤ工程（ステップＳ１４）と同時に反応炉１０内の水素雰囲気下で内容器１３を回転又は揺動させて内容器１３内で原料合金Ｓを粉砕するので、原料合金Ｓの新生面は酸化されることなく原料合金Ｓ全体は水素をまんべんなく吸蔵することができる。

＜水素化分解（ＨＤ）工程：ステップＳ１４＞
ＨＤ工程（ステップＳ１４）は、水素を吸蔵させた原料合金Ｓを、反応炉１０内の水素分圧をＰ₂とした水素雰囲気中、温度Ｔ_０よりも高い温度Ｔ_１で所定の時間ｔ₂の間保持する工程である。このようにすることで、原料合金Ｓは水素を吸蔵しているため、原料合金Ｓは、自身の異なる相間における水素吸蔵量の相違により自己崩壊的な粉砕を生じ、水素化分解され、分解生成物が生成される。

ＨＤ工程（ステップＳ１４）における反応炉１０内の雰囲気の水素分圧Ｐ₂は１０ｋＰａ以上１００ｋＰａ以下であることが好ましい。温度Ｔ_１は７００℃以上８５０℃以下であることが好ましい。反応炉１０内で水素分圧Ｐ₂、温度Ｔ_１を上記条件として水素化分解を行うことによって、希土類合金粉末を得ることができる。

水素分圧Ｐ₂が１０ｋＰａ未満であると、原料合金Ｓの水素化分解が十分に進行しない傾向があり、水素分圧Ｐ₂が１００ｋＰａを超えると、希土類合金粉末が得難くなる傾向があるからである。

また、温度Ｔ_１が７００℃未満であると、原料合金Ｓの水素化分解が十分に進行しない傾向があり、温度Ｔ_１が８５０℃を超えると、所望の分解生成物（水素化物）が得られ難くなる傾向があるからである。

ＨＤ工程Ｓ１４の時間ｔ₂は、０．５時間以上６００時間以下であることが好ましい。時間ｔ₂が０．５時間未満であると、原料合金Ｓの水素化分解が十分に進行しない傾向があり、時間ｔ₂が６００時間を超えると工程が長くなり過ぎる傾向があるためである。

ＨＤ工程（ステップＳ１４）で得られる分解生成物は、ＲＨ_ｘなどの水素化物、α−Ｆｅ及びＦｅ_２Ｂなどの鉄化合物を含んでいる。この段階における分解生成物は、１００ｎｍオーダーの微細なマトリックスを形成している。反応炉１０内で原料合金Ｓを水素化分解し、分解生成物を得た後、昇温工程（ステップＳ１５）に移行する。

＜昇温工程：ステップＳ１５＞
昇温工程（ステップＳ１５）は、反応炉１０内の温度を温度Ｔ_１から温度Ｔ_１よりも高い温度Ｔ_２に昇温し、分解生成物の温度を温度Ｔ_１から温度Ｔ_２に所定の時間ｔ₃の間、昇温する工程である。温度Ｔ_２は、温度Ｔ_１よりも高く、７５０℃以上９５０℃以下であることが好ましい。なお、昇温速度に特に制限されるものではない。昇温工程（ステップＳ１５）の時間ｔ₃は、例えば１分以上１０分以下である。反応炉１０内の温度を温度Ｔ_１からＴ_２に昇温した後、空間Ｂへの水素ガス１１の供給を停止し、ＤＲ工程（ステップＳ１６）に移行する。

＜脱水素再結合（ＤＲ）工程：ステップＳ１６＞
ＤＲ工程（ステップＳ１６）は、得られた分解生成物から水素を放出させ、分解生成物の水素濃度を低減させる工程である。本実施形態では、ＤＲ工程（ステップＳ１６）は、第１のＤＲ工程（ステップＳ１６−１）と第２のＤＲ工程（ステップＳ１６−２）とを含む。本実施形態では、ＤＲ工程（ステップＳ１６）は、第１のＤＲ工程（ステップＳ１６−１）と第２のＤＲ工程（ステップＳ１６−２）との２つの工程からなるが、本発明はこれに限定されるものではなく、ＤＲ工程（ステップＳ１６）は１回のみでもよく、３回以上行なうようにしてもよい。

（第１の脱水素再結合（ＤＲ）工程：ステップＳ１６−１）
第１のＤＲ工程（ステップＳ１６−１）は、温度Ｔ_１よりも高い温度Ｔ_２で、所定の時間ｔ₄の間、反応炉１０内の水素分圧を減圧してＰ₃とし、分解生成物から水素を放出させ、分解生成物の水素濃度を低減させる工程である。この工程によって、ＨＤ工程（ステップＳ１４）で得られた分解生成物のマトリックス中に希土類合金の核が生成すると考えられる。このＤＲ反応において原料合金Ｓから放出された水素ガス１１、即ち、反応炉１０の外容器１２の空間Ｂに存在する水素ガス１１は、外容器本体１２Ａに設けられた気体排出口１７から外部へ排出される。

分解生成物からの水素の放出速度は、水素を放出させる前の分解生成物全体の質量を基準として、０．４質量％／分以上１３質量％／分以下であることが好ましい。これによって、希土類合金の核をより均一に生成させることができる。

分解生成物からの水素の放出速度は、雰囲気中の水素分圧の降下速度を制御することによって調整することができる。即ち、水素分圧の降下速度を大きくすることで、分解生成物からの水素の放出速度を大きくすることができる。水素分圧の降下速度は、例えばＡｒガスを導入したり、減圧したりすることによって調整することができる。第１のＤＲ工程における水素分圧の降下速度は、２ｋＰａ／分以上１０ｋＰａ／分以下とすることが好ましく、４ｋＰａ／分程度が最も好ましい。

第１のＤＲ工程（ステップＳ１６−１）における反応炉１０内の雰囲気の水素分圧Ｐ₃は６ｋＰａ程度であることが好ましい。

第１のＤＲ工程（ステップＳ１６−１）における分解生成物の温度Ｔ_２は、温度Ｔ_１よりも高く、７５０℃以上９５０℃以下であることが好ましく、８００℃以上９００℃以下であることがより好ましく、８５０℃前後が更に好ましい。分解生成物の温度Ｔ_２を、温度Ｔ_１よりも高くすることによって、分解生成物から水素が抜けやすくなり、希土類合金の核をより均一に生成させることができる。

温度Ｔ_２が７５０℃未満であると、分解生成物からの水素の放出速度を十分に大きくすることができず、希土類合金の核生成が不均一になる傾向がある。一方、温度Ｔ_２が９５０℃を超えると、分解生成物からの水素の放出速度が大きくなりすぎるために、分解生成物の水素濃度ηを制御することが難しくなる傾向があるからである。

第１のＤＲ工程（ステップＳ１６−１）の時間ｔ₄としては、例えば０．１時間から０．５時間であるが、時間ｔ₄は分解生成物からの水素の放出速度に応じて適宜調整する。反応炉１０内の温度を温度Ｔ_２として時間ｔ₄の間、脱水素再結合させた後、第２のＤＲ工程（ステップＳ１６−２）に移行する。

（第２の脱水素再結合（ＤＲ）工程：ステップＳ１６−２）
第２のＤＲ工程（ステップＳ１６−２）は、温度Ｔ_２で、所定の時間ｔ₅の間、反応炉１０内の水素分圧を更に減圧してＰ₄とし、第１のＤＲ工程（ステップＳ１６−１）よりも分解生成物からの水素の放出速度を小さくして分解生成物から水素を放出させ、分解生成物の水素濃度を更に低減し、希土類合金粉末を得る工程である。このＤＲ反応において原料合金Ｓから放出された水素ガス１１も、上記と同様に、外容器本体１２Ａに設けられた気体排出口１７から外部へ排出される。

第２のＤＲ工程（ステップＳ１６−２）の温度は、第１のＤＲ工程（ステップＳ１６−１）における温度Ｔ_２と同じにすることが好ましい。これによって、分解生成物からの水素の放出を円滑に進行させることができる。

第２のＤＲ工程（ステップＳ１６−２）の時間ｔ₅としては、例えば０．３時間から５時間であるが、時間ｔ₅は分解生成物からの水素の放出速度に応じて適宜調整する。

また、第２のＤＲ工程（ステップＳ１６−２）における水素分圧の降下速度は、０．０１ｋＰａ／分以上０．２ｋＰａ／分以下とすることが好ましく、０．１ｋＰａ／分程度とすることが最も好ましい。第１のＤＲ工程（ステップＳ１６−１）における水素分圧の降下速度を第２のＤＲ工程（ステップＳ１６−２）の水素分圧の降下速度よりも大きくすることで、第１のＤＲ工程（ステップＳ１６−１）における分解生成物からの水素放出速度を第２のＤＲ工程（ステップＳ１６−２）における分解生成物からの水素放出速度よりも大きくすることができる。これによって、希土類合金の核生成がより均一になると考えられる。

第２のＤＲ工程（ステップＳ１６−２）における反応炉１０内の雰囲気の水素分圧Ｐ₄は０ｋＰａから１ｋＰａ程度とする。

反応炉１０内の温度を温度Ｔ_２として時間ｔ₅の間、脱水素再結合させた後、冷却工程（ステップＳ１７）に移行する。

＜冷却工程：ステップＳ１７＞
冷却工程（ステップＳ１７）は、空間Ｂへ原料を冷却する冷却用の不活性ガスを供給して、ＨＤＤＲ反応で得られた希土類合金粉末を室温にまで冷却する工程である。反応炉１０内の温度を室温まで冷却した後、前記不活性ガスの供給を停止し、反応炉１０の蓋１２Ｂを開き、内容器１３から希土類合金粉末を取り出す。取り出した希土類合金粉末は、成形後着磁することにより磁石となる。前記不活性ガスとしては、例えば、Ａｒガス、Ｎ₂ガスなどが用いられる。

以上の工程によって、ＨＤＤＲ法によって優れた磁気特性を有する希土類合金粉末を得ることができる。

以上のように、本実施形態の希土類合金粉末の製造方法は、反応炉１０を用いて希土類合金である原料合金からＨＤＤＲ反応により希土類合金粉末を製造することに適している。即ち、本実施形態の希土類合金粉末の製造方法では、反応炉１０内の内容器１３に原料合金Ｓは投入され、水素吸蔵工程（ステップＳ１３）において反応炉１０内を水素雰囲気とした状態で内容器１３が回転又は揺動し、内容器１３内の原料合金Ｓを攪拌し、粉砕する。そして、そのまま同一の反応炉１０内において水素雰囲気を維持した状態でＨＤＤＲ反応を行ない、ＨＤ工程（ステップＳ１４）において粉砕した原料合金ＳをＨＤして得られる分解生成物から水素を放出させ、希土類合金粉末を得ている。反応炉１０は、反応炉１０内を水素雰囲気とした状態で原料合金Ｓを予め粉砕しているため、原料合金Ｓの表面積を増大させつつ原料合金Ｓの表面が酸化されるのを防止することができる。この反応炉１０内を水素雰囲気とした状態を維持したまま反応炉１０内でＨＤＤＲ反応のＨＤ反応を行なうため、反応炉１０内で原料合金Ｓはその表面が酸化されることなく原料合金Ｓ全体にＨＤ反応を均一に進行させることができる。このため、原料合金Ｓは酸化されることなく均一に微細化することができるため、磁気特性に優れた希土類合金粉末を製造することができる。

また、本実施形態の希土類合金粉末の製造方法は、内容器１３を回転又は揺動させ、内容器１３内の原料合金Ｓは攪拌され、粉砕されているので、原料合金Ｓの温度分布を均一に保つこともでき、原料合金Ｓの水素吸蔵、ＨＤ反応を原料合金Ｓ全体に均一に反応させることができる。このため、大量の原料合金から希土類合金粉末を製造する場合でも、原料の攪拌により原料の温度制御が比較的容易になる。よって、本実施形態の希土類合金粉末の製造方法は、ＨＤＤＲ法を用いて磁性材料用の粉末を製造すること、特に高品質の希土類合金粉末を安定して大量に製造することもできる。

本実施形態の希土類合金粉末の製造方法によって得られる希土類合金粉末は、原料合金を均一に微細化することができるため、希土類焼結磁石用や希土類ボンド磁石用の合金粉末として好適に用いることができる。即ち、上記製造方法によって得られる希土類合金粉末を用いて磁石を作製すれば、保磁力や残留磁束密度などの磁気特性に優れる磁石を得ることができる。

この希土類合金粉末は、成形することで永久磁石の原料として好適に用いられる。また、希土類合金粉末は、磁気的な異方性を有する磁石粉末であることが好ましい。これによって、更に磁気特性に優れる異方性磁石の原料として好適に用いることができる。

＜永久磁石＞
次に、本発明の永久磁石の好適な実施形態について説明する。永久磁石としては、例えば、希土類焼結磁石や希土類ボンド磁石などが挙げられる。希土類焼結磁石は希土類合金粉末を所定の形状に成形して得られる磁石である。希土類ボンド磁石は樹脂を含む樹脂バインダーと磁石粉末とを混練して得られる希土類ボンド磁石用コンパウンド（組成物）を所定の形状に成形して得られる磁石である。希土類焼結磁石や希土類ボンド磁石は、各々、成形する際、異方性、等方性とすることができる。異方性希土類焼結磁石や異方性希土類ボンド磁石は、成形する際、磁場を印加して希土類合金粉末を一定方向に配向させながら成形することにより得られる。等方性希土類焼結磁石や等方性希土類ボンド磁石は、各々、成形する際、磁場を印加しないで希土類合金粉末を成形することにより得られる。

（希土類焼結磁石）
希土類焼結磁石の製造方法の一例について説明する。上述のようにして得られた希土類合金粉末を、例えばプレス成形などにより目的とする所定形状に成形する。希土類合金粉末を成形して得られる成形体の形状は特に限定されるものではなく、用いる金型の形状に応じて、例えば柱状、平板状、リング状等、所望とする希土類焼結磁石の形状に応じて変更することができる。

次いで、成形体を、例えば、真空中又は不活性ガスの存在下、１０００℃から１２００℃の温度で、１時間から１０時間加熱処理して焼成する。これにより、焼結体（希土類焼結磁石）が得られる。焼成後、得られた希土類焼結磁石を焼成時よりも低い温度で加熱することなどによって、希土類焼結磁石に時効処理を施す。時効処理は、例えば、７００℃から９００℃の温度で１時間から３時間、更に５００℃から７００℃の温度で１時間から３時間加熱する２段階加熱や、６００℃付近の温度で１時間から３時間加熱する１段階加熱等、時効処理を施す回数に応じて適宜処理条件を調整する。このような時効処理によって、希土類焼結磁石の磁気特性を向上させることができる。

得られた希土類焼結磁石は、所望のサイズに切断したり、表面を平滑化したりすることで、目的とする所定形状の希土類焼結磁石が得られる。なお、得られた希土類焼結磁石は、その表面上に酸化層や樹脂層等の劣化を防止するための保護層を更に設けてもよい。

上述したように、本実施形態の希土類合金粉末の製造方法により得られる希土類合金粉末は優れた磁気特性を有するため、この希土類合金粉末を用いて得られた希土類焼結磁石は、残留磁束密度Ｂｒを十分維持しつつ保磁力ＨｃＪを向上させることができるなど優れた磁気特性を有することができる。

また、希土類合金粉末を目的とする所定の形状に成形する際、磁場を印加して成形して得られる成形体を一定方向に配向させるようにしてもよい。これにより、希土類焼結磁石が特定方向に配向するので、より磁性の強い異方性希土類焼結磁石が得られる。

（希土類ボンド磁石）
希土類ボンド磁石の製造方法の一例について説明する。樹脂を含む樹脂バインダーと希土類合金粉末とを例えば加圧ニーダー等の加圧混練機で混練して樹脂バインダーと希土類合金粉末とを含む希土類ボンド磁石用コンパウンド（組成物）を調製する。樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂や、スチレン系、オレフィン系、ウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系のエラストマー、アイオノマー、エチレンプロピレン共重合体（ＥＰＭ）、エチレン−エチルアクリレート共重合体等の熱可塑性樹脂が挙げられる。なかでも、熱硬化性樹脂が好ましく、エポキシ樹脂又はフェノール樹脂がより好ましい。また、希土類ボンド磁石用コンパウンドには、必要に応じて、カップリング剤やその他の添加材を加えてもよい。

また、希土類ボンド磁石における希土類合金粉末と樹脂との含有比率は、希土類合金粉末１００質量部に対して、樹脂を例えば０．５質量部以上２０質量部以下含むことが好ましい。希土類合金粉末１００質量部に対して、樹脂の含有量が０．５質量部未満であると、保形性が損なわれる傾向があり、樹脂が２０質量部と超えると、十分に優れた磁気特性が得られ難くなる傾向がある。

上述の希土類ボンド磁石用コンパウンドを調製した後、この希土類ボンド磁石用コンパウンドを圧縮成形することにより、希土類合金粉末と樹脂とを含む希土類ボンド磁石を得ることができる。圧縮成形は、機械プレスや油圧プレス等の圧縮成形機を用いて行なわれる。なお、希土類ボンド磁石の製造方法は、上述の圧縮成形による方法に限定されるものではなく、例えば射出成形によって成形してもよい。この場合、希土類ボンド磁石用コンパウンドを、必要に応じてバインダー（熱可塑性樹脂）の溶融温度まで加熱し、流動状態とした後、この希土類ボンド磁石用コンパウンドを所定の形状を有し磁場が印加された金型内に射出して成形を行う。その後、冷却し、金型から所定形状を有する成形品（希土類ボンド磁石）を取り出す。このようにして希土類ボンド磁石が得られる。成形して得られる希土類ボンド磁石の形状は特に限定されるものではなく、上記と同様に、用いる金型の形状に応じて、例えば柱状、平板状、リング状等、所望とする希土類ボンド磁石の形状に応じて変更することができる。

上述したように、本実施形態の希土類合金粉末の製造方法により得られる希土類合金粉末は優れた磁気特性を有するため、この希土類合金粉末を用いて得られた希土類ボンド磁石は、残留磁束密度Ｂｒを十分維持しつつ保磁力ＨｃＪを向上させることができるなど優れた磁気特性を有することができる。

また、希土類ボンド磁石用コンパウンドを、目的とする所定の形状に成形する際、磁場を印加して成形して得られる成形体を一定方向に配向させるようにしてもよい。これにより、希土類ボンド磁石が特定方向に配向するので、より磁性の強い異方性希土類ボンド磁石が得られる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はこれに制限されるものではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形、種々の組み合わせが可能であり、磁石以外について同様に適用することができる。

本発明の内容を実施例及び比較例を用いて以下に詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
ストリップキャスト法によって、以下の組成を有するＮｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ原料合金（粒径３０．０ｍｍ程度、以下、「原料合金」という。）を調製した。

Ｎｄ：２８．００質量％
Ｆｅ：７０．０１質量％
Ｂ：１．０８質量％
Ｇａ：０．３６質量％
Ｎｂ：０．３０質量％

この原料合金は、上述の元素の他に、微量の不可避不純物（原料合金全体の０．２〜０．３質量％）を含んでいた。この原料合金を、例えばストリップキャスト法など通常用いられる鋳造方法により得た。この原料合金を、真空中、１０００℃から１２００℃の温度範囲で２４時間保持した（図１中、均質化熱処理工程（ステップＳ１２））。均質化熱処理後の原料合金を、反応炉１０（図２、３参照）に入れて反応炉１０内に水素ガス１１（図２、３参照）を導入し、水素ガス雰囲気下、水素分圧１００ｋＰａ程度とし、１００℃程度で２時間放置した（図１中、水素吸蔵工程（ステップＳ１３））。このとき、反応炉１０内の内容器１３（図２、３参照）を回転又は揺動して、内容器１３内で原料合金を攪拌し、粉砕した。これにより、原料合金の粒径を０．３ｍｍ以下とした。

粉砕した原料合金が反応炉１０内にそのまま残っている状態で以下の条件でＨＤＤＲ法による処理（ＨＤＤＲ処理）を施した。ＨＤＤＲ処理のフローチャートは図１のＨＤ工程（ステップＳ１４）からＤＲ工程（ステップＳ１６）に示す通りである。

反応炉１０内の水素分圧を下げるとともに炉内温度を１０℃／分で昇温し、水素ガス１１を吸蔵した原料合金を、水素分圧４０ｋＰａ、温度８００℃の条件で３時間保持するＨＤ工程を行った（図１中、ＨＤ工程（ステップＳ１４））。これによって、原料合金を水素化分解させて分解生成物を得た。

その後、炉内温度を１０℃／分で８５０℃まで昇温した（図１中、昇温工程（ステップＳ１５））。炉内温度を８５０℃まで昇温した後、真空ポンプを用いて水素ガス１１を排気し、炉内の圧力（水素分圧）を４ｋＰａ／分の速度で下げて６ｋＰａとし、約１０分間、分解生成物に含まれる水素の放出を開始した（図１中、第１のＤＲ工程（ステップＳ１６−１））。

その後、反応炉１０内からの水素ガス１１の排気速度を変更して、炉内圧力（水素分圧）の降下速度を０．１ｋＰａ／分とし、反応炉１０内の圧力（水素分圧）が０Ｐａ程度になるまで、水素ガス１１の放出を継続して行うことにより、分解生成物から水素をほぼ完全に除去した（図１中の第２のＤＲ工程（ステップＳ１６−２））。なお、第２のＤＲ工程（ステップＳ１６−２）に所要した時間は４０分から５０分間であった。

炉内の圧力（水素分圧）が０Ｐａとなった時点で、水素の放出を停止した。その後、炉内を室温（約２０℃程度）まで冷却し、ＨＤＤＲ処理された異方性のＮｄ_２Ｆｅ_１４Ｂ粉末を得た。原料合金の粒径、水素吸蔵工程（ステップＳ１３）及びＨＤ工程（ステップＳ１４）での攪拌・粉砕の有無、ＨＤＤＲ処理のＨＤ処理条件（水素分圧、ＨＤ反応時間、温度）を表１に示す。

（実施例２）
ＨＤＤＲ処理のＨＤ工程（ステップＳ１４）のＨＤ反応時間を３時間から４．５時間に変更したこと以外は、実施例１と同様にして原料合金のＨＤＤＲ処理を行い、Ｎｄ_２Ｆｅ_１４Ｂ粉末を製造した。原料合金の粒径、水素吸蔵工程（ステップＳ１３）及びＨＤ工程（ステップＳ１４）での攪拌・粉砕の有無、ＨＤＤＲ処理のＨＤ処理条件（水素分圧、ＨＤ反応時間、温度）を表１に示す。

（実施例３）
ＨＤＤＲ処理のＨＤ工程（ステップＳ１４）のＨＤ反応時間を３時間から６時間に変更したこと以外は、実施例１と同様にして原料合金のＨＤＤＲ処理を行い、Ｎｄ_２Ｆｅ_１４Ｂ粉末を製造した。原料合金の粒径、水素吸蔵工程（ステップＳ１３）及びＨＤ工程（ステップＳ１４）での攪拌・粉砕の有無、ＨＤＤＲ処理のＨＤ処理条件（水素分圧、ＨＤ反応時間、温度）を表１に示す。

（実施例４）
反応炉１０内の内容器１３（図２、３参照）を回転又は揺動して内容器１３内の原料合金を攪拌し、粉砕する作業を、原料合金に水素を吸蔵させている時（水素吸蔵工程ステップ（ステップＳ１３））からＨＤＤＲ処理のＨＤ工程（ステップＳ１４）の時に変更し、ＨＤＤＲ処理のＨＤ工程（ステップＳ１４）のＨＤ反応時間を３時間から４．５時間に変更したこと以外は、実施例１と同様にして原料合金のＨＤＤＲ処理を行い、Ｎｄ_２Ｆｅ_１４Ｂ粉末を製造した。原料合金の粒径、水素吸蔵工程（ステップＳ１３）及びＨＤ工程（ステップＳ１４）での攪拌・粉砕の有無、ＨＤＤＲ処理のＨＤ処理条件（水素分圧、ＨＤ反応時間、温度）を表１に示す。

（実施例５）
反応炉１０内の内容器１３（図２、３参照）を回転又は揺動して内容器１３内の原料合金を攪拌し、粉砕する作業を、原料合金に水素を吸蔵させている時（水素吸蔵工程ステップ（ステップＳ１３））とＨＤＤＲ処理のＨＤ工程（ステップＳ１４）との両方の段階で行い、ＨＤＤＲ処理のＨＤ工程（ステップＳ１４）のＨＤ反応時間を３時間から４．５時間に変更したこと以外は、実施例１と同様にして原料合金のＨＤＤＲ処理を行い、Ｎｄ_２Ｆｅ_１４Ｂ粉末を製造した。原料合金の粒径、水素吸蔵工程（ステップＳ１３）及びＨＤ工程（ステップＳ１４）での攪拌・粉砕の有無、ＨＤＤＲ処理のＨＤ処理条件（水素分圧、ＨＤ反応時間、温度）を表１に示す。

（比較例１〜３）
比較例１〜３は、原料合金の粉砕を行なわず、ＨＤＤＲ処理を行い、Ｎｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ合金粉末を製造したものであり、Ｎｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ原料合金の粉砕を行なわず、ＨＤＤＲ処理のＨＤ工程（ステップＳ１４）のＨＤ反応時間を変更したこと以外は、実施例１と同様にしてＮｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ合金粉末を製造した。原料合金の粒径、水素吸蔵工程（ステップＳ１３）及びＨＤ工程（ステップＳ１４）での攪拌・粉砕の有無、ＨＤＤＲ処理のＨＤ処理条件（水素分圧、ＨＤ反応時間、温度）を表１に示す。

（比較例４、５）
比較例４、５は、原料合金の粉砕を行なわず、ＨＤＤＲ処理を行い、Ｎｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ合金粉末を製造したものであり、Ｎｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ原料合金の粉砕を行なわず、ＨＤＤＲ処理のＨＤ工程（ステップＳ１４）の水素分圧を変更し、ＨＤＤＲ処理のＨＤ工程（ステップＳ１４）のＨＤ反応時間を３時間から６時間に変更したこと以外は、実施例１と同様にしてＮｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ合金粉末を製造した。原料合金の粒径、水素吸蔵工程（ステップＳ１３）及びＨＤ工程（ステップＳ１４）での攪拌・粉砕の有無、ＨＤＤＲ処理のＨＤ処理条件（水素分圧、ＨＤ反応時間、温度）を表１に示す。

（比較例６、７）
比較例６、７は、原料合金の粉砕を行なわず、ＨＤＤＲ処理を行い、Ｎｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ合金粉末を製造したものであり、Ｎｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ原料合金の粉砕を行なわず、原料合金の粒径を変更し、ＨＤＤＲ処理のＨＤ工程（ステップＳ１４）の反応時間を３時間から６時間に変更したこと以外は、実施例１と同様にしてＮｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ合金粉末を製造した。原料合金の粒径、水素吸蔵工程（ステップＳ１３）及びＨＤ工程（ステップＳ１４）での攪拌・粉砕の有無、ＨＤＤＲ処理のＨＤ処理条件（水素分圧、ＨＤ反応時間、温度）を表１に示す。

［磁気特性の評価］
得られたＮｄ_２Ｆｅ_１４Ｂ粉末を、不活性雰囲気中で乳鉢を用いて粉砕し、篩い分けを行って、Ｎｄ_２Ｆｅ_１４Ｂ粉末とした。このＮｄ_２Ｆｅ_１４Ｂ粉末をケースに詰めた後、１テスラの磁場を印加して磁石粉末を配向させた。磁石粉末の配向方向と平行な方向に６テスラのパルス磁場を印加し、振動試料型磁力計（ＶＳＭ）を用いて磁化−磁場曲線を測定して磁気特性を測定した。磁気特性として残留磁束密度Ｂｒ、保磁力ＨｃＪ及び減磁曲線の角型性Ｈｋ／ＨｃＪを測定した。減磁曲線の角型性とは、減磁曲線で磁化が残留磁化の値から１０％低下したときの磁場の絶対値をＨｋとしたとき、磁化が０になる磁場の絶対値である保磁力ＨｃＪでＨｋを除した値Ｈｋ／ＨｃＪをいう。Ｂｒ、ＨｃＪ及びＨｋ／ＨｃＪの測定結果を表１に示す。

表１より、水素吸蔵工程Ｓ１３で原料合金を攪拌し、粉砕した（実施例１から３参照）場合の方が、水素吸蔵工程Ｓ１３で原料合金を攪拌し、粉砕しなかった（比較例１から３参照）場合よりＨＤ反応時間が短かった。よって、水素吸蔵工程Ｓ１３で原料合金を攪拌し、粉砕することにより、ＨＤ工程Ｓ１４でのＨＤ反応時間を短縮できることがわかった。また、水素吸蔵工程Ｓ１３とＨＤ工程Ｓ１４との何れか一方又は両方で原料合金を攪拌し、粉砕した（実施例２、４、５参照）場合の方が、水素吸蔵工程Ｓ１３及びＨＤ工程Ｓ１４で原料合金を攪拌して粉砕しなかった（比較例１参照）場合より磁石粉末の残留磁束密度Ｂｒと保磁力ＨｃＪと減磁曲線の角型性Ｈｋ／ＨｃＪとが高かった。よって、水素吸蔵工程Ｓ１３とＨＤ工程Ｓ１４との何れか一方又は両方で原料合金を攪拌し、粉砕することにより、磁石粉末の磁気特性を向上させることができることがわかった。

また、水素吸蔵工程Ｓ１３及びＨＤ工程Ｓ１４で原料合金を攪拌して粉砕せず、ＨＤ工程Ｓ１４においてＨＤ反応時間を調整した（比較例１から３参照）場合、保磁力ＨｃＪは向上したが、磁石粉末の残留磁束密度Ｂｒは上昇せず、減磁曲線の角型性Ｈｋ／ＨｃＪも高くならなかった。よって、水素吸蔵工程Ｓ１３及びＨＤ工程Ｓ１４で原料合金を攪拌して粉砕せず、ＨＤ工程Ｓ１４においてＨＤ反応時間を調整するだけでは、磁石粉末の磁気特性の向上に限界があることがわかった。

また、水素吸蔵工程Ｓ１３及びＨＤ工程Ｓ１４で原料合金を攪拌して粉砕せず、ＨＤ工程Ｓ１４において水素分圧を４０ｋａ程度として行なった（比較例２参照）場合の方が、水素分圧を１５、７０ｋａ程度として行なった（比較例４、５参照）場合より保磁力ＨｃＪと磁石粉末の残留磁束密度Ｂｒは高く、減磁曲線の角型性Ｈｋ／ＨｃＪも高かった。しかし、水素分圧を調整するだけでは、磁石粉末の磁気特性を更に向上させるのは困難であることがわかった。また、水素吸蔵工程Ｓ１３及びＨＤ工程Ｓ１４で原料合金を攪拌して粉砕せず、原料合金の粒径を小さくして行なった（比較例６、７参照）場合の方が、原料合金の粒径が大きい状態で行なった（比較例２参照）場合より保磁力ＨｃＪは高くなったが、磁石粉末の残留磁束密度Ｂｒと減磁曲線の角型性Ｈｋ／ＨｃＪとは低くなった。よって、原料合金の粒径を小さくするだけでは、十分な磁気特性を有する磁石粉末を得るのは困難であることがわかった。

以上のように、本発明に係る希土類合金粉末の製造方法は、ＨＤＤＲ法を用いて磁石用の希土類合金粉末を製造するのに有用である。

１０ 反応炉
１１ 水素ガス
１２ 外容器
１２ａ 外殻
１２ｂ 内殻
１２Ａ 外容器本体
１２Ｂ 蓋
１３ 内容器
１３ａ、１３ｂ 側壁
１４ 内容器駆動装置（内容器駆動手段）
１４ａ 支持体
１４ｂ 回転体
１４ｃ 電動機
１５ 加熱器
１６ 気体導入口
１７ 気体排出口
１８ 脚
２１ 本体側冷却媒体供給口
２２ 本体側冷却媒体排出口
２３ 冷却用ポンプ
２４ 蓋側冷却媒体供給口
２５ 蓋側冷却媒体排出口
２６ａ 第１開口
２６ｂ 第２開口
３１ 内容器支持部材
３２ 支持ローラー
３２ａ 側部
Ａ、Ｂ、Ｃ 空間
Ｓ 原料合金
Ｗ 冷却媒体

Claims (9)

1. 水素化分解・脱水素再結合法によって希土類合金粉末を製造するにあたり、
   希土類合金の原料合金を反応炉内に投入し、前記反応炉内に水素ガスを供給し、前記原料合金に水素を吸蔵させる水素吸蔵工程と、
   前記反応炉内で前記原料合金を水素化分解させて分解生成物を得る水素化分解工程と、
   前記反応炉内で前記分解生成物から水素を放出させ、前記分解生成物の水素濃度を低減し希土類合金粉末を得る脱水素再結合工程と、を含み、
   前記水素吸蔵工程と前記水素化分解工程との何れか一方又は両方で前記原料合金を粉砕することを特徴とする希土類合金粉末の製造方法。
2. 前記水素吸蔵工程で前記原料合金を粉砕する請求項１に記載の希土類合金粉末の製造方法。
3. 前記反応炉は、
   外容器と、
   前記外容器の内部に配置され、前記原料合金を収容する内容器と、
   前記内容器内に収容される前記原料合金を粉砕する粉砕手段と、
   を含む請求項１又は２に記載の希土類合金粉末の製造方法。
4. 前記粉砕手段が、前記内容器を回転又は揺動させる内容器駆動手段である請求項３に記載の希土類合金粉末の製造方法。
5. 前記粉砕手段が、前記内容器の内部に振動を与える振動発生手段である請求項３に記載の希土類合金粉末の製造方法。
6. 前記外容器の内部に配置され、前記内容器内の前記原料合金を攪拌する攪拌手段が設けられている請求項３から５の何れか１つに記載の希土類合金粉末の製造方法。
7. 前記内容器はその内壁から突出する部材を前記内容器内の前記原料合金を攪拌する攪拌手段として用いる請求項４に記載の希土類合金粉末の製造方法。
8. 前記攪拌手段が、前記内容器内の前記原料合金を攪拌する攪拌棒である請求項６に記載の希土類合金粉末の製造方法。
9. 希土類合金の原料合金を反応炉内に投入し、前記反応炉内に水素ガスを供給しつつ前記反応炉内で前記原料合金を粉砕して前記原料合金に水素を吸蔵させた後、前記反応炉内を水素雰囲気の状態を維持したまま前記反応炉内で水素化分解・脱水素再結合法により製造される希土類合金粉末を成形して得られることを特徴とする永久磁石。

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