(57)【要約】【課題】異方性を高めたＦｅ／ＦｅＰｄナノコンポジット磁石の製造方法を提供する。【解決手段】Ｐｄナノ粒子のコアをＦｅ２Ｏ３ナノ粒子のシェルが被覆するＦｅ２Ｏ３／Ｐｄナノ粒子を水素還元熱処理することにより、ＦｅＰｄナノ粒子のコアをＦｅナノ粒子のシェルが被覆するＦｅ／ＦｅＰｄナノコンポジット磁石の製造方法において、上記水素還元熱処理を磁場中で行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｐｄナノ粒子のコアをＦｅ２Ｏ３ナノ粒子のシェルが被覆するＦｅ２Ｏ３／Ｐｄナノ粒子を水素還元熱処理することにより、ＦｅＰｄナノ粒子のコアをＦｅナノ粒子のシェルが被覆するＦｅ／ＦｅＰｄナノコンポジット磁石の製造方法において、
上記水素還元熱処理を磁場中で行うことを特徴とするＦｅ／ＦｅＰｄナノコンポジット磁石の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｆｅ／ＦｅＰｄナノコンポジット磁石の製造方法、特に異方性の高いＦｅ／ＦｅＰｄナノコンポジット磁石の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
硬磁性材料と軟磁性材料をそれぞれ特徴付ける性質は保磁力と最大磁化である。すなわち両者の対比において、硬磁性材料は保磁力が大きく永久磁石として高性能を発揮するが最大磁束密度（最大磁化）は小さいのに対して、軟磁性材料は保磁力が小さく最大磁束密度が大きいため低鉄損のトランス鉄心等として高性能を発揮する。
【０００３】
永久磁石用の材料としては、保磁力と最大磁束密度が共に大きいほど、すなわち減磁曲線における最大エネルギー積（ＢＨmax）が大きいほど、強力な磁力を安定して維持できる優れた磁石材料と言える。
【０００４】
硬磁性相と軟磁性相とをナノスケール（数十ｎｍ以下）で微細に混在させると、両者の長所を併せ持つ優れた性能の磁石が得られることが期待される。
【０００５】
更に、磁気異方性を高めることで、残留磁化を向上させ、良好な角型性を達成することが望まれている。
【０００６】
特許文献１には、硬磁性相コアに軟磁性相シェルを被覆したナノコンポジット磁石粒子を、圧縮前または圧縮中に磁場を印加することで、異方性ナノコンポジット磁石を作製することが提示されている。しかし、この方法では、相変態が起きていない状態で磁場を印加しているので、高い異方性を得ることができない。
【０００７】
特許文献２には、Ｆｅの塩とＰｄの塩とを界面活性剤を含む溶媒中に溶解させ、加熱還元することでＦｅシェル／Ｐｄコアのナノコンポジット磁石を作製することが提案されており、特許文献３には、Ｐｄナノ粒子、界面活性剤、Ｆｅの塩、還元剤を混合して加熱することで、Ｆｅシェル／Ｐｄコアのナノコンポジット磁石を作製することが提案されている。しかし、このように通常の水素還元熱処理では等方的な組織が得られるのみであり、異方性向上による残留磁化の向上を得られない。
【０００８】
特許文献４には、ＮｄＦｅＢの急冷アモルファス組織を磁場中で再結晶熱処理することで、異方性ナノコンポジット磁石を作製することが提案されている。磁場強度３Ｔ以上の磁場中で再結晶熱処理することにより異方性の発現が認められた。
【０００９】
しかし、この方法では、アモルファス状態からの再結晶では粒子の粗大化を抑制することが困難であり、硬軟磁性相体積分率の制御も困難である、という問題があった。また、軟磁性相（Ｆｅ）の割合を増加させるとＦｅの粗大化が著しくなるため、軟磁性相の体積分率の増加に限界があった。
【００１０】
【特許文献１】特表２００８−５０５５００号公報
【特許文献２】特開２００８−１３８２４３号公報
【特許文献３】特開２００８−１３８２３８号公報
【特許文献４】特開２０００−３５３６１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記従来の問題を解消し、異方性を高めたＦｅ／ＦｅＰｄナノコンポジット磁石の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の目的を達成するために、本発明によれば、Ｐｄナノ粒子のコアをＦｅ２Ｏ３ナノ粒子のシェルが被覆するＦｅ２Ｏ３／Ｐｄナノ粒子を水素還元熱処理することにより、ＦｅＰｄナノ粒子のコアをＦｅナノ粒子のシェルが被覆するＦｅ／ＦｅＰｄナノコンポジット磁石の製造方法において、
上記水素還元熱処理を磁場中で行うことを特徴とするＦｅ／ＦｅＰｄナノコンポジット磁石の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明においては、水素還元熱処理を磁場中で行うので、シェルがＦｅ２Ｏ３からＦｅへ、コアがＰｄからＦｅＰｄへ、それぞれ相変態が磁場中で行なわれるため、磁化容易軸方向に配向した高い異方性を有する集合組織が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１を参照して、本発明による磁場中での水素還元熱処理の（１）前と（２）後の組織を説明する。
【００１５】
図１（１）は熱処理前の状態を示し、（Ａ）はＴＥＭ像、（Ｂ）は（Ａ）の視野中で典型的な部分の模式図である。コアのＰｄナノ粒子の表面にシェルとしてγＦｅ２Ｏ３ナノ粒子が付着している。
【００１６】
図１（２）は、図１（１）の状態に水素還元熱処理を施した状態であり、（Ａ）はＴＥＭ像、（Ｂ）（Ｃ）は（Ａ）の視野中で典型的な部分の模式図である。まず（Ｂ）に示すように、コアのＦｅＰｄナノ粒子の表面をシェルとしてＦｅナノ粒子が被覆している。熱処理前のシェルγＦｅ２Ｏ３は水素還元されてＦｅになり、コアの表面を覆うと同時に、コアのＰｄ中に拡散してＦｅＰｄ合金を形成する。このように化学変化を伴う相変態が磁場中で生ずることにより、（Ｃ）に示すように、個々のナノ粒子の磁化容易軸であるＣ軸が磁場方向Ｈに配向した高い異方性が得られる。
【実施例】
【００１７】
本発明の方法に従い、下記の条件および手順にて、磁場中で水素還元熱処理を行ってＦｅ／ＦｅＰｄナノコンポジット磁石を作製した。
【００１８】
１）γＦｅ２Ｏ３／Ｐｄナノ粒子を化学合成法（特開２００８−１３８２３８と同様手法）により作製した。組成はＦｅ：Ｐｄ＝８：２（原子比）とした。
【００１９】
２）上記作製したγＦｅ２Ｏ３／Ｐｄナノ粒子を、水素還元雰囲気（Ｈ２：４％、Ａｒ：９６％）中で４５０℃にて熱処理を行った。熱処理の保持時間は０〜１０時間の範囲で種々に変えた。
【００２０】
３）得られた試料について、大気に暴露させない状態で、結晶構造解析（ＸＲＤ）、磁気特性評価（ＶＳＭ）、リコイル率の測定を行なった。
【００２１】
図２に、４５０℃×１０Ｈの水素還元熱処理を行なった場合について、ＸＲＤで同定されたコア相の結晶構造を示す。図示したように、Ｌ１０−ＦｅＰｄ構造が確認された。Ｆｅ原子から成る面とＰｄから成る面とが交互に積層した構造であり、積層方向がｃ軸（磁化容易軸）である。
【００２２】
図３に、（１）磁場なし、（２）磁場あり（５Ｔ）でそれぞれ水素還元熱処理（４５０℃×１０Ｈ）した試料について、磁化曲線（ヒステリシス曲線）の第２象限を示す。横軸は印加磁場（Ｈ）の強度、縦軸は飽和磁化（Ｍｓ）に対する磁化（Ｍ）の比（Ｍ／Ｍｓ比）である。//Ｃは磁化容易軸方向として印加磁場に対して平行な方向で測定したときの磁化曲線であり、⊥Ｃは磁化困難軸とし印加磁場に対して垂直な方向で測定したときの磁化曲線である。磁化曲線の縦軸における切片は、磁化容易軸方向（//Ｃ）の残留磁化（Ｍｒ−ｐ）と磁化困難軸方向（⊥Ｃ）の残留磁化（Ｍｒ−ａ）である。
【００２３】
図３（１）に示すように、磁場を印加しないで水素還元熱処理を行った場合は、磁化容易軸方向（//Ｃ）と磁化困難軸方向（⊥Ｃ）とについて磁化曲線はほぼ完全に重なり、差は認められない。
【００２４】
これに対して、図３（２）に示したように、５Ｔの磁場を印加しつつ水素還元熱処理を行った場合は、磁化曲線は磁化容易軸方向（//Ｃ）で高く、磁化困難軸方向（⊥Ｃ）で低くなり、両者の間には明確な差異が生じている。
【００２５】
これは本発明に従って磁場を印加しつつ水素還元熱処理したことにより、磁化容易軸方向（//Ｃ）が磁場（Ｈ）の方向に配向したためであり、これにより達成された磁気異方性により残留磁化が向上し、良好な角型性が得られる。
【００２６】
図４に、４５０℃×１０Ｈの水素還元熱処理を行った場合の印加磁場強度（Ｔ）に対する残留磁化比の変化を示す。残留磁化比は、磁化困難軸方向（⊥Ｃ）の残留磁化（Ｍｒ−ａ）に対する磁化容易軸方向（//Ｃ）の残留磁化（Ｍｒ−ｐ）の比＝Ｍｒ−ｐ／Ｍｒ−ａである。
【００２７】
図４に示すように、強度５Ｔの磁場を印加しつつ水素還元熱処理を行うことにより、残留磁化比は１．２近い値となり、大きな異方性が得られることが分かる。磁場強度３Ｔ、４Ｔでも残留磁化比は１を若干超えており、水素還元熱処理時の磁場印加の効果が僅かながらも現われている。
【００２８】
表1に、４５０℃×１０Ｈの水素還元熱処理した場合の減磁界０．５ｋＯｅを印加した場合のリコイル率を示す。磁場なしの場合のリコイル率が６４．３％であったのに比べて、本発明に従い磁場印加しつつ熱処理した場合はリコイル率８２．９％と顕著な向上が認められた。
【００２９】
【表１】
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【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明によれば、異方性を高めたＦｅ／ＦｅＰｄナノコンポジット磁石の製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】図１は、本発明による磁場中での水素還元熱処理の（１）前と（２）後の組織を示す、それぞれ（Ａ）はＴＥＭ像、（Ｂ）（Ｃ）は（Ａ）の視野中で典型的な部分の模式図である。
【図２】図２は、４５０℃×１０Ｈの水素還元熱処理を行なった場合について、ＸＲＤで同定されたコア相の結晶構造を示す模式図である。
【図３】図３は、（１）磁場なし、（２）磁場あり（５Ｔ）でそれぞれ水素還元熱処理（４５０℃×１０Ｈ）した試料について、磁化曲線（ヒステレシス曲線）の第２象限を示すグラフである。
【図４】図４は、４５０℃×１０Ｈの水素還元熱処理を行った場合の印加磁場強度（Ｔ）に対する残留磁化比の変化を示すグラフである。
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図１】
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