JPH0228901A - 高分子複合型希土類磁石の製造方法 - 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、いわゆるゴム磁石を典型とした高分子複合型
磁石の製造方法に関し、特にＮｄ−Ｆｅ・Ｂ系永久磁石
を代表とする希土類金属（Ｒ）と遷移金属（Ｔ）とホウ
素（Ｂ）を主成分としてなるＲ２Ｔ１４Ｂ系の希土類磁
石粉末を用いた高分子複合型希土類磁石の改善に関する
ものである。

〔従来の技術〕

高分子複合型磁石は、高分子樹脂中に磁石粉末を分散さ
せたもの、あるいは磁石粉末を高分子樹脂で結着させた
ものである。この磁石は、鋳造磁石や焼結磁石等には見
られない種々の利点、例えば弾力性や加工容易性を備え
ており、種々の方面に用いられている。しかしながら、
磁石粉末と非磁性の樹脂で形成されているなめ、焼結磁
石等に比べ、磁気特性が低いという欠点を有している。

そのため、粉末を磁界中で配向させる等の異方性化によ
り、高い磁石特性を達成しようとしている０分散、結着
される磁石粉末としては、これ迄、種々のものが用いら
れているが、本発明では、現在最も高い磁石特性を示し
ているＮｄ　−Ｆｅ　−Ｂ系を代表とするＲ２Ｔ１４Ｂ
系磁石粉末を使用している。

従来の希土類磁石粉末を使用した高分子複合磁石は、原
料を溶解して得な合金鋳塊を熱処理後、粉砕し、その粉
末を高分子樹脂と混合し、磁界中で成形して製造されて
いた。ここで使用されていた磁石合金粉末は、磁界中で
の結晶配向性を向上させるため、微細な単結晶粒子から
なっていることが望ましかかった。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石で代表されるＲ２
Ｔ１４Ｂ系合金においては、粉砕時における機械的応力
により、保磁力（１Ｈｏ）の低下が生じるため、粉末が
単結晶粒子からなる微細な領域では、著しく　　１Ｈ，
が低下していた。そのため、溶解インゴットを出発原料
として使用した製法においては、高ＩＨＣを有する焼結
磁石を粉砕して磁石粉末として使用しても、著しく低い
磁石特性を示す高分子複合型磁石となっていた。

まして、インゴットを熱処理後、粉砕して高分子複合磁
石とする製法では、存在価値のない極めて劣悪な磁石特
性を示すのみであった。

一方、粉砕による　ＩＨＣの低下が殆んど生じないＲ−
Ｔ−Ｂ系磁石合金の作製法としては、溶融してる合金を
回転ロール等に噴射し、超急冷することによって磁石合
金を得る液体急冷法が知られていた。

しかしながら、この製法によって得られた粉末では、異
方性化は実現できなかった。その後、この液体急冷合金
を熱間塑性加工することによって異方性化が可能な磁石
粉末の得られることがわかった。この方法は、高温で高
圧を必要とするため、設備が高価で、大がかりなものと
なるのに加え、製造状態における特性の安定化には不安
が残っており、大量生産で特性バラツキの小さい粉末を
得るのはまだ困難であり、工業的には有益なものとはい
いがたい。

本発明の技術課題は、通常実施されているＲ・Ｔ−Ｂ系
焼結磁石の製造工程を活用して、高性能な異方性高分子
複合型磁石の製造方法を提供するものである。したがっ
て、工業上、非常に有用な製法となる。

〔課題を解決するための手段〕

本発明によれば、Ｎｄ、Ｆｅ、Ｂを主成分として含有す
るＲ　２　Ｔ　１４　Ｂ　（但し、ＲはＹ及び希土類元
素、Ｔは遷移金属）系合金粉末を高分子樹脂を用いて高
分子複合型磁石を製造する方法において、前記Ｒ２Ｔ１
４Ｂ系合金粉末として、Ｒ２Ｔ１４Ｂ系合金インゴット
粉末から生成した焼結体を微粉砕してなる焼結体粉末の
粒径３０μｍ以下の粉末粒子を、Ｒ２Ｔ　１４Ｂ系合金
インゴットから液体急冷法で作製した急冷合金粉末で置
換したものよりなることを特徴とする高分子複合希土類
磁石の製造方法が得られる。

ここで、本発明においては、高分子樹脂を用いて高分子
複合型磁石を製造する方法とは、原料合金粉末を高分子
樹脂と混合して、射出成形、押出成形又は圧縮成形する
方法、もしくは圧縮成形の後、高分子樹脂を含浸する方
法をいう。

即ち本発明は、溶解して得られた合金インゴットを微粉
砕した後、磁場中で成形して得られた粉末成形体を焼結
し、高い結晶配向度の焼結体とし、次にこの焼結体を粉
砕後、焼結体粉砕粉末中の３０μｍ以下の粒子径範囲に
液体急冷法により作製したＲ　２　Ｔ　１４　Ｂ系合金
粉末を含有するように調整した粉末を使用することによ
り、高い磁石特性を有するＲ−Ｔ−Ｂ系高分子複合型磁
石を実現するものである。

本発明の磁石特性の配向は、熱処理による焼結体粉砕粉
末の、Ｈｏ、Ｂｒ及び減磁曲線の角型性の向上に関係し
ており、この効果は、成形用粉末が複数の配向した結晶
粒で構成されていることに深く起因している。しかしな
がら、この粉末の熱処理による磁気特性の向上は、粉末
粒子径が小さくなるにしたがい減少する傾向を示してい
る。

本発明者らは種々実験を行なった結果、焼結体粉砕粉末
中でも３０μｍ以下の粒子は、粉砕による損傷から熱処
理によっても明らかに回復が困難であり、この３０μｍ
以下の範囲においては、液体急冷法により作製した液体
急冷合金粉末や、液体急冷合金を熱間塑性加工して得ら
れる合金粉末を含有することにより、高い磁石特性を有
するＲ・Ｔ−Ｂ系高分子複合型磁石の得られることを発
見した。

本発明は、高特性で大量処理が可能で、しかもバラツキ
の少ない磁石特性を示す焼結磁石の製造工程を使用して
、高分子磁石用粉末の大半が製造できるので、工業上、
非常に有益となる。

焼結体粉砕粉末中の３０μｍの粒子範囲に、液体急冷法
により作製しなＲ２Ｔ１４Ｂ系合金粉末を含有すること
に規定したのは、３０μｍ以上の範囲では含有の効果が
飽和し明瞭でなく３０μｍ以下の範囲とした場合に効果
が顕著となるからである。

本発明は、含浸型、圧縮成形型、射出成形型等の広汎な
高分子複合型磁石の製法に適用できる粉末を提供するも
のである。しかも、簡便にして、高性能な高分子複合型
磁石が実現できるので、工業上、非常に有益である。

以下、実施例について述べる。

以下弦日 〔実施例〕 実施例１゜ 純度９７ｗｔ％のＮｄ（残部はＣｅ、Ｐｒを主体とする
他の希土類元素）、純度９９ｗｔ％以上のＤｙ、フェロ
ボロン（Ｂ純分約２０ｗｔ％）及び電解鉄を使用し、（
Ｎｄ　　　−Ｄｙ　　　）が３４．００．９　　　０．
１ ｗｔ％、Ｂが１．０ｗｔ％、残部Ｆｅの組成を有するイ
ンゴットを、アルゴン雰囲気中で高周波加熱ににより溶
解し、合金インゴットを得た。

次に、このインゴットを粗粉砕した後、ボールミルを用
いて、平均粒径約２μｍに微粉砕した。

この合金粉末を約２０　ｋＯｅの磁界中、１　ｔｏｎ／
−の圧力で直方体状に成形した０次にこの成形体を真空
中１０００℃で１時間保持した後、Ａｒ中で３時間保持
し、焼結体を得た。この焼結体は７．５５ｇｒ／ｃｍ３
の密度を有し、平均結晶粒径は約５μｍであった。この
一部を６００℃で２時間時効し、磁石特性を測定したと
ころ、Ｂｒ１２．８ｋＧ。

ＩＨｃ２０ｋＯｅ　、　　（ＢＨ）　ｌａｘ、３９Ｈ，
Ｇ、Ｏｅ程度であった。

時効処理を施さない焼結体について、３００μｍ以下の
粒径となるように粗粉砕した後、この粉末を６００℃で
真空中１時間、Ａｒ９４時間保持し、熱処理した。

一方、合金インゴットをＡｒ雰囲気中で高周波加熱によ
り再溶解した後、周速度が約４　Ｏｎ／ｓｅｃのＣｕ製
ロールに噴射し、厚さ約２０μｍ、幅約３　＋ｍの液体
急冷合金薄帯及び薄片を得た０次に、この液体急冷薄帯
を粗粉砕した後、Ａｒ雰囲気中、７００℃、１ｔｏｎ／
−の圧力でホットプレスし、成形体を得た。この密度は
約７　、５０ｇｒ／　ａｍ３であった６次に、この成形
体をＡｒ雰囲気中、７００”Ｃ，２，５ｔＯｎ／−の圧
力で一軸方向に加圧し、加圧方向の寸法が約１７５にな
るように熱間塑性加工を施こした。この加工成形体は、
加圧方向に磁気異方性成を有し、結晶粒径が約０．３μ
ｍで厚さゐイ約０．１μｍの板状結晶が積層してなって
いた。

この成形体の磁石特性は、Ｂｒ１２．２ｋＧ。

ＩＨｃ２２ｋＯｅ　、　　（Ｂｌ（＞１ａＸ、３３Ｈ，
Ｇ、Ｏｅ程度であった８次に、この成形体を平均粒径約
１０μｍに微粉砕した。

次に、熱処理した焼結体粗粉末中の微細粒子を２０μｍ
以下、３０μｍ以下、４０μｍ以下。

５０μｍ以下の範囲で分離除去し、それに対応した量を
熱間塑性加工成形体微粉末でそれぞれ補填したところ、
２０μｍ以下では約５ｗｔ％、３０μｍ以下では約１０
ｗｔ％、４０μｍ以下では約２０ｗｔ％、５０ｃｚｍ以
下では約３ｏｗｔ％であった。

次に、この粉末にポリエチレンを３５ＶＯ１，％混合し
た後、約１ｏＯ℃にて２０　ｋｏｅの磁界を印加しなが
ら、金型中に射出成形し、高分子複合磁石とした。その
磁石特性を約３０　ｋｏｅの磁界を印加して測定した結
果を第１図に示す、３０μｍ以下の焼結体粉末を熱間塑
性加工粉末で置換することにより、高分子複合磁石の磁
気特性は著しく向上している。

尚−参考までに前述の時効処理した焼結体についても３
００μｍ以下に粗粉砕して、同様にポリエチレン混合、
射出成形して高分子−複合磁石を作製したところ磁石特
性はＢｒ５．４ｋＧ、　　ＩＨｃ３、５ｋＯｅ　、　　
（ＢＨ）ｎａｘ、４．５Ｈ，Ｇ、Ｏｅであった。

実施例２゜ ５ｗｔ％のＣｅ、１５ｗｔ％のＰｒ、残部Ｎｄ（ただし
、他の希土類元素はＮｄとして含めた。）からなるセリ
ウムジシムと、フェロボロン、′ｒ４解コバルト、アル
ミニウムを使用し、実施例１と同様にして、希土類元素
Ｒが３２ｗｔ％、Ｃｏが７ｗｔ％。

Ａｊが１ｗｔ％、残部がＦｅのＲ−Ｔ−Ｂ系インゴット
を得た。

次に、このインゴットを使用し、実施例１と同様にして
、粉砕、磁場中成形、１０４０℃での焼結を行なった。

ここで得られた焼結体は密度約７　、５５Ｏｒ／ａｍ３
であり、平均粒径約６．５μｍの結晶からなっていた。

この焼結体の一部を６００℃で２時間時効したところ、
Ｂｒ１２．２ｋＧ。

ＩＨｃｌ　１　、５ｋＯｅ　、　　（ＢＨ）ｌａＸ３３
　、５Ｍ、Ｇ、Ｏｅであった。

時効処理を施さない焼結体について、５００μｍ以下の
粒径となるように粗粉砕した後、微細粒子を２０μｍ以
下、３０μｍ以下、４０μｍ以下の範囲で分離除去した
。その分離量は粉末全量に対し、それぞれ約３１ｔ％、
約７ｗｔ％、約１５ｗｔ％であった。

一方、合金インゴットを使用して、実施例１と同様にし
て、周速度が約１５１／５１３ＣのＣｕ製ロールに噴射
し、厚さ約５０μｍ１幅約７ＩＩＩＩＩの液体急冷薄片
を得た。この薄片を無磁場中で成形して粉末の液体急冷
薄片を得た。この薄片を無磁場中で成形して粉末のみの
磁気特性を測定したところ４πＩｓ約１０ｋＧ、Ｂｒ約
７、ｓｋＧ、　　、Ｈｃ約１８ｋｏｅ　、　　（ＢＨ）
Ｉｌａｘ、約１０８．Ｇ、Ｏｅであった０次に、この液
体急冷薄片をボールミルにて平均粒径約５μｍに微粉砕
した。

次に、前記の微細粒子を除去した焼結体粉砕粉末に、そ
の除去量に対応した量の液体急冷薄い片粉砕粉末を補填
し、混合した。この混合粉末を約２０　ｋＯｅの磁界中
、３　ｔｏｎ／−の圧力で円盤状に成形した後、１００
０℃で真空中１時間、Ａｒ中１時間保時間保持上急冷こ
の熱処理、試料の密度は約６．３Ｑｒ／ａｍ３であった
。

次に、この熱処理試料を真空引き後、エポキシ樹脂を含
浸した後、１００℃で２時間保持し硬化させ、高分子複
合磁石とした。その磁石特性の測定結果を第２図に示す
、３０μｍ以下の焼結体粉末を、液体急冷粉末で置換す
ることにより、高分子複合磁石の磁気特性は著しく向上
している。

尚、参考までに、前述の時効処理した粉末についても、
３００μｍ以下に粗粉砕して同様に磁場中成形、 エポキシ樹脂含浸・硬化後、高分子複合磁石としての磁
石特性を測定したところ、ｄ　５．４ｇｒ／■３Ｂｒ５
．２ｋＧ、　　ＩＨｃ３．０ｋＯｅ　、　　（ＢＨ）ｎ
ａｘ。

３、５ｔ４．Ｇ、Ｏｅであった。

実施例゛３、 純度９７ｗｔ％のＮｄ（残部はＣｅ、Ｐｒを主体とする
他の希土類元素）、フェロボロン及び電解鉄を使用し、
実施例１と同様にして、希土類元素（Ｒ）が３３．５ｗ
ｔ％、Ｂが１．１ｗｔ％、残部Ｆｅのインゴットを得た
。

次に、このインゴットを使用し、実施例１と同様にして
、粉砕、磁場中成形、１０２０℃での焼結を行なった。

ここで得られた焼結体は密度約７．５５　ｆｌｌｒ／　
ｃｍ　３であり、平均粒径約６μｍの結晶からなってい
た。この焼結体の一部を６００℃で２時間時効したとこ
ろ、Ｂｒ１３．７ｋＧ。

ＩＨｃｌ　１　、　５ｋＯｅ　、　　（ＢＨ）　ＩＩａ
ｘ、４４Ｈ，Ｇ、Ｏｅであった。

時効処理を施さない焼結体について、３００μｍ以下の
粒径となるように粗粉砕した後、この粉末を６００℃で
真空中１時間、Ａｒ中４時間保持し、熱処理した。

次に、熱処理した焼結体粗粉末中のｍ細粒子を２０μｍ
以下、３０μｍ以下、４０μｍ以下の範囲で分離除去し
、それに対応した量を、実施例２で作製した液体急冷微
粉末（粉砕粒径約５μｍ）で補填し混合した。その補填
量はそれぞれ約５ｗｔ％、約１０ｗｔ％、約２０ｗｔ％
であった。

次に、この混合粉末にエポキシ樹脂を２５ｖｏ１．％混
合した後約２０　ｋｏｅの磁界中５　ｔｅｎ／−の成形
圧で円盤状に成形した。この成形体を１００℃で２時間
保持し硬化させ、高分子複合磁石とした。その磁石特性
の測定結果を第３図に示す、３０μｍ以下の焼結耐粉末
を、液体急冷粉末で置換することにより、高分子複合磁
石の磁気特性は明らかに向上している。

尚、参考までに、前述の時効処理した粉末についても、
３００μｍ以下に租粉砕して、同様に熱処理、エポキシ
樹脂混合、磁場中成形、樹脂硬化を行ない、磁石特性を
測定したところ、Ｂｒ５．５ｋＧ、　　ＩＨｃ３．０ｋ
Ｏｅ　、　（ＢＨ）ｌａＸ、４゜ＯＨ，、Ｇ、Ｏｅであ
った。

以上の実施例で示されたように、異方性を有するＲ　２
　、　Ｔ　ｉ　４Ｂ系焼結結合金を粉砕して作製した成
形用粉末中の３０μｍ以下の粒子範囲に液体急冷法によ
り作製したＲ２Ｔ１４Ｂ系合金粉末を含有することによ
り、磁石特性の著しく向上した高分子複合型磁石が実現
できる。

以上の実施例では、Ｎｄ−Ｄｙ−Ｆｅ−Ｂ系。

Ｃｅ−Ｐｒ−Ｎｄ−Ｆｅ−Ｃｏ−Ａｌ　−Ｂ系。

Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系についてのみ述べたが、Ｎｄの一部を
Ｙ及び他の希土類元素例えばＧｄ、Ｔｂ。

Ｈｏ等で置換したり、Ｆｅの一部を他の遷移金属例えば
Ｍｎ、Ｃｒ、Ｎｉ等で置換しなり、Ｂの一部を他の′半
金属例えばＳＬ、Ｃ等で置換しても１磁石合金の組成が
Ｎｄ、Ｆｅ、Ｂを主成分の一部としており、また磁石の
化合物系でＮｄ２Ｆｅ１４Ｂ系で代表されるようなＲ２
Ｔ１４Ｂが磁性に寄与しているものであれば、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推測で
きる。

また、本実施例では高分子樹脂としてエボキン樹脂とポ
リエチレンのみについて述べたが、成形体内部に介在し
、成形体の強度向上に寄与するものであれば、いかなる
物質（例えば、他の高分子樹脂やゴム等であるばかりで
なく、金属でも可）であっても、本発明の範囲にあるこ
とは、当業者であれば容易に理解できるものである。

また、実施例に示した高分子複合磁石化の製法について
は、成形体に樹脂を含浸する含浸型、粉末と樹脂とを混
合した後圧縮成形する圧縮成形型。

粉末と樹脂を混練した後射出成形する射出成形型につい
てのみ述べたが、池の成形法例えば、押出による成形２
０−ルによる成形等他の製法についても適用できること
は、当業者であれば容易に想像できるものである。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、通常実施されて
いるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造工程を活用して、高性
能な異方性高分子複合型希土類磁石の製造方法を提供す
ることができる。

第１図

【図面の簡単な説明】

第１図は、実施例１における熱間塑性加工成形体微粉末
で置換した焼結体粉砕粉末中の粉末粒径と高分子複合磁
石の磁石特性との関係を示す図、第２図は、実施例２に
おける液体急冷合金粉末で置換した焼結体粉砕粉末中の
粉末粒径と高分子複合磁石の磁石特性との関係を示す図
、第３図は、実施例３における液体急冷合金粉末で置換
した焼結体粉砕粉末中の粉末粒径と高分子複合磁石の磁
石特性との関係を示す図である。 置換した粉末粒径（μｍ） 第２図 １喚した粉末粒径（ＰＴｒＬ） 第３図 置換した粉彩ひ径（胛）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．Ｎｄ，Ｆｅ，Ｂを主成分として含有するＲ＿２Ｔ＿
   １＿４Ｂ（但し、ＲはＹ及び希土類元素、Ｔは遷移金属
   ）系合金粉末を高分子樹脂を用いて高分子複合型磁石を
   製造する方法において、前記Ｒ＿２Ｔ＿１＿４Ｂ系合金
   粉末は、Ｒ＿２Ｔ＿１＿４Ｂ系合金インゴット粉末から
   生成した焼結体を微粉砕してなる焼結体粉末の粒径３０
   μｍ以下の粉末粒子を、Ｒ＿２Ｔ１４Ｂ系合金インゴッ
   トから液体急冷法で作製した急冷合金粉末で置換したも
   のよりなることを特徴とする高分子複合型希土類磁石の
   製造方法。