(57)【要約】【課題】十分に優れた磁気特性を有する希土類磁石を製造することが可能な希土類磁石の製造方法を提供すること。【解決手段】第１の希土類元素を含む水素化分解・脱水素再結合法による処理が施された希土類化合物粉末、及び第１の希土類元素とは異なる第２の希土類元素を含む拡散材を混合して混合粉末を調製する混合工程と、混合粉末を磁場中成形して成形体を作製する成形工程と、成形体を加熱して第２の希土類元素を希土類化合物粉末に拡散させる加熱工程と、を有する、第１の希土類元素及び第２の希土類元素を含む希土類化合物を含有する希土類磁石の製造方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の希土類元素を含む水素化分解・脱水素再結合法による処理が施された希土類化合物粉末、及び前記第１の希土類元素とは異なる第２の希土類元素を含む拡散材を混合して混合粉末を調製する混合工程と、
前記混合粉末を磁場中成形して成形体を作製する成形工程と、
前記成形体を加熱して前記第２の希土類元素を前記希土類化合物粉末に拡散させる加熱工程と、を有する、前記第１の希土類元素及び前記第２の希土類元素を有する希土類化合物を含有する希土類磁石の製造方法。
【請求項２】
前記加熱工程の後に、前記成形体に樹脂を含浸して前記樹脂を硬化することにより希土類ボンド磁石を得る含浸工程を有する、請求項１に記載の希土類磁石の製造方法。
【請求項３】
前記加熱工程の後に、
前記成形体を粉砕して粉砕粉末を調製する粉砕工程と、
前記粉砕粉末と樹脂との混合物を磁場中成形し、前記樹脂を硬化させて希土類ボンド磁石を得る磁石作製工程と、を有する、請求項１に記載の希土類磁石の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は希土類磁石の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
希土類元素を含有する希土類磁石の一形態として、希土類ボンド磁石が知られている。このような希土類ボンド磁石は、優れた磁気特性を有するとともに、複雑な形状にも比較的容易に対応できることから、モータなどの各種機器に使用されている。最近、各種機器は、小型化・高効率化が図られており、それに伴って、希土類ボンド磁石の一層の磁気特性の向上が求められている。
【０００３】
希土類ボンド磁石の製造方法としては、以下のような方法が提案されている。まず、ＨＤＤＲ法（水素化分解・脱水素再結合法）によって作製した磁石粉末に、ＴｂやＤｙなどの希土類元素を含む拡散粉末を混合し、拡散熱処理を行うことによって希土類元素が磁石粉末の表面及び内部に拡散された異方性磁石粉末を調製する。そして、この異方性磁石粉末を樹脂やカップリング剤、滑剤等と混練して希土類ボンド磁石を作製する（特許文献１参照）。この希土類ボンド磁石の製造方法では、ＴｂやＤｙなどの希土類元素が拡散した異方性磁石粉末を用いていることから、保磁力等を向上することが可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３４５２２５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の特許文献１の希土類ボンド磁石の製造方法では、磁石粉末における希土類元素の拡散状態が不均一になってしまい易く、得られる希土類ボンド磁石の保磁力や角型比があまり高くない。また、上述の拡散熱処理時には、磁性粉末を７００〜１０００℃程度に加熱する必要があるため、磁石粉末同士が融着して塊を形成する傾向にある。このため上述のような希土類ボンド磁石の製造方法では、磁気的な異方性を有する磁性粉末を用いても、最終的に得られる希土類ボンド磁石に含まれる各磁性粉末の配向が乱れてしまい、角型比などの磁気特性が低下してしまう。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、十分に優れた磁気特性を有する希土類磁石を製造することが可能な希土類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】
【０００７】
本発明では、上記目的を達成するため、第１の希土類元素を含む水素化分解・脱水素再結合法による処理が施された希土類化合物粉末、及び第１の希土類元素とは異なる第２の希土類元素を含む拡散材を混合して混合粉末を調製する混合工程と、混合粉末を磁場中成形して成形体を作製する成形工程と、成形体を加熱して第２の希土類元素を希土類化合物粉末に拡散させる加熱工程と、を有する、第１の希土類元素及び第２の希土類元素を有する希土類化合物を含有する希土類磁石の製造方法を提供する。
【０００８】
この製造方法によれば、希土類化合物粉末と拡散材とが密着した状態で加熱されるため、粉末状態で混合された希土類化合物と拡散材の混合物に拡散処理を施す場合に比べて、拡散材に含まれる第２の希土類元素を、希土類化合物粒子の外周部により均一に拡散させることができる。このため、保磁力（ＨｃＪ）及び角型比に優れた希土類磁石を製造することができる。
【０００９】
また、加熱工程を行う前に、磁場中成形を行って成形体を作製していることから、磁性粉末同士が融着していない状態で磁場配向させることが可能となる。このため、水素化分解・脱水素再結合法による処理が施された希土類化合物粉末の粒子の配向性を十分に高めた状態で拡散処理が施されることとなる。したがって、配向度が高く残留磁束密度（Ｂｒ）に優れる希土類磁石を製造することができる。
【００１０】
本発明の製造方法では、加熱工程の後に、成形体に樹脂を含浸して樹脂を硬化することにより希土類ボンド磁石を得る含浸工程を有することが好ましい。このような製造方法によって得られる希土類ボンド磁石は、上述のような配向度が高く拡散材が均一に拡散した成形体を用いて作製されるものであるため、磁気特性に優れる。また、成形体を作製した後に樹脂を含浸させているため、成形体の作製前に樹脂を混合する場合に比べて、磁気的な異方性を有する希土類化合物粉末（ＨＤＤＲ粉末）の配向性が損なわれず、配向度が高く磁気特性に十分優れる希土類ボンド磁石とすることができる。また、この方法によれば、樹脂硬化前後の大きさの変化、すなわち縮率を十分に小さくすることができる。このため、寸法精度の高い希土類ボンド磁石を製造することができる。
【００１１】
本発明の製造方法は、上記加熱工程の後に、成形体を粉砕して粉砕粉末を調製する粉砕工程と、粉砕粉末と樹脂との混合物を磁場中成形し、樹脂を硬化させて希土類ボンド磁石を得る磁石作製工程とを有してもよい。この製造方法では、粉砕粉末と樹脂との混合物を磁場中成形しているため、複雑な形状の希土類ボンド磁石も容易に作製することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、十分に優れた磁気特性を有する希土類磁石を製造することが可能な希土類磁石の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る希土類磁石の製造方法によって得られる希土類ボンド磁石の斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る希土類磁石の製造方法によって得られる希土類ボンド磁石の磁気ヒステリシスル−プを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、場合により図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。
【００１５】
本実施形態の希土類磁石の製造方法は、第１の希土類元素を含む原料化合物に水素化分解・脱水素再結合法による処理を施して、希土類化合物粉末を調製するＨＤＤＲ処理工程と、第２の希土類元素を含む拡散材を調製する調製工程と、第１の希土類元素を含む水素化分解・脱水素再結合法による処理が施された希土類化合物粉末及び第２の希土類元素を含む拡散材を混合して、混合粉末を調製する混合工程と、混合粉末を磁場中成形して成形体を作製する成形工程と、成形体を加熱して第２の希土類元素を希土類化合物粉末の外周部に拡散させる加熱工程と、成形体に樹脂を含浸して樹脂を硬化することにより希土類ボンド磁石を得る含浸工程を有する。以下、各工程の詳細について説明する。
【００１６】
ＨＤＤＲ処理工程では、まず、第１の希土類元素を含む原料化合物を準備する。原料化合物は、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得た化合物や合金を使用できる。また、さらに均質化熱処理を施してもよい。原料化合物は、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。
【００１７】
第１の希土類元素としては、いずれの希土類元素を用いてもよく、好ましくは軽希土類元素を、より好ましくはＮｄ及び／又はＰｒを用いる。
【００１８】
なお、本明細書において、希土類元素は、長周期型周期表の第３族に属するスカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）及びランタノイド元素のことをいう。ランタノイド元素には、例えば、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジウム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビニウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、ルテチウム（Ｌｕ）等が含まれる。また、希土類元素は、軽希土類元素及び重希土類元素に分類することができる。本明細書における「重希土類元素」とはＧｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕをいい、「軽希土類元素」とはＳｃ，Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ、Ｓｍ，Ｅｕをいう。
【００１９】
原料化合物の好適な組成としては、希土類元素としてＮｄ及びＰｒの少なくとも一方を含み、Ｂを０．５〜４．５質量％含み、残部がＦｅ及び不可避的不純物であるＲ−Ｆｅ−Ｂ系の組成を有するものが挙げられる。また、原料化合物は、必要に応じて、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｖ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｓｉ等の他の元素を更に含んでもよい。
【００２０】
上述の組成を有する原料化合物を調製した後、ＨＤＤＲ法による処理を行う。ＨＤＤＲ法とは、水素化（Ｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｉｏｎ)、不均化（Ｄｉｓｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｔｉｏｎ）、脱水素化（Ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ）、及び再結合（Ｒｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ）を順次実行するプロセスである。ＨＤＤＲ処理の詳細について、以下に説明する。
【００２１】
まず、原料化合物を、減圧雰囲気（１ｋＰａ以下）又はアルゴンや窒素などの不活性ガス雰囲気中、温度１０００〜１２００℃で５〜４８時間保持する均質化熱処理を行う。
【００２２】
均質化させた原料化合物は、スタンプミル又はジョークラッシャーなどの粉砕手段を用いて粉砕した後、篩分けすることが好ましい。これによって、粒径が１０ｍｍ以下の粉末状の原料化合物を調製することができる。
【００２３】
水素吸蔵工程では、上述の粉末状の原料化合物を、水素分圧が１００〜３００ｋＰａである水素雰囲気中、１００〜２００℃の温度中、０．５〜２時間保持する。これによって、原料化合物の結晶格子中に水素が吸蔵される。
【００２４】
次に、水素を吸蔵させた原料化合物を、水素雰囲気中、所定の温度で保持することによって、水素化分解させて分解生成物を得る。水素化分解時の水素分圧は１０〜１００ｋＰａ、温度は７００〜８５０℃とすることが好ましい。このような条件で水素化分解を行うことによって、磁気的な異方性を有する粒子からなる希土類化合物粉末を得ることができる。
【００２５】
水素化分解によって得られる分解生成物は、ＲＨｘなどの水素化物、α−Ｆｅ及びＦｅ２Ｂ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。
【００２６】
続いて、水素分圧を低減させることによって、分解生成物から水素を放出させて、第１の希土類元素を含有する異方性の希土類化合物粉末を得る。この希土類化合物粉末は、上述の原料化合物と同等の組成を有する。希土類化合物粉末の粒径は、好ましくは３５０μｍ以下であり、より好ましくは２５０μｍ以下であり、さらに好ましくは２１２μｍ以下である。希土類化合物粉末の粒径の下限に特に制限はないが、実用上、例えば１μｍ以上とすることが好ましい。
【００２７】
上述のＨＤＤＲ処理によって得られた希土類化合物粉末は、例えばジェットミル、ボールミル、振動ミル、湿式アトライター等の微粉砕機を用いてさらに粉砕してもよい。ＨＤＤＲ処理を施した希土類化合物粉末は、結晶粒の粒子径が小さく且つ異方性であるため、密度が十分に高く且つ優れた磁気特性を有する希土類磁石を容易に得ることができる。
【００２８】
調製工程では、第２の希土類元素を含む粉末状の拡散材を調製する。第２の希土類元素は上述の第１の希土類元素と異なる元素であれば特に制限されない。ただし、一層高い保磁力を有する希土類磁石を得る観点から、第２の希土類元素は、好ましくは重希土類元素であり、より好ましくはＤｙ又はＴｂである。拡散材としては、希土類元素の水素化物、酸化物、ハロゲン化物及び水酸化物等の一般的な希土類化合物や、希土類金属が挙げられる。これらのうち、希土類磁石の磁気特性を一層向上させる観点から、構成元素として重希土類元素を有する重希土類化合物を用いることが好ましい。
【００２９】
重希土類化合物は、重希土類金属元素以外の元素を含んでいてもよく、重希土類金属と希土類金属以外の金属との合金であってもよい。一層優れた磁気特性を有する希土類磁石とする観点から、重希土類化合物は、好ましくは水素化物及びフッ化物であり、より好ましくは水素化物である。このような重希土類化合物を用いると、希土類磁石中に残存する不純物の量を十分に低くすることができる。また、水素化物及びフッ化物は容易に分解することから、組織が微細であるＨＤＤＲ処理によって得られた希土類化合物粉末に対しても、十分に均一に第２の希土類元素を拡散させることができる。これらの要因によって、一層優れた磁気特性を有する希土類磁石を得ることができる。好ましい重希土類化合物としては、ＤｙＨ２、ＤｙＦ３及びＴｂＨ２を挙げることが出来る。
【００３０】
希土類化合物や希土類金属は、通常の方法によって製造することができる。通常の方法によって製造した希土類化合物又は希土類金属を、ジェットミルを用いて乾式粉砕する方法、又は有機溶媒と混合し、ボールミル等を用いて湿式粉砕する方法によって希土類化合物粉末又は希土類金属粉末を調製することができる。
【００３１】
拡散材の平均粒径は、好ましくは１００ｎｍ〜３０μｍであり、より好ましくは０．５〜１０μｍであり、さらに好ましくは１〜５μｍである。拡散材の平均粒径が３０μｍを超えると、希土類化合物粉末中への第２の希土類元素の拡散が生じ難くなって、十分大きなＨｃＪ及び角型比の向上効果が損なわれる場合がある。一方、拡散材の平均粒径が１００ｎｍ未満であると、希土類元素が酸化しやすくなる傾向がある。このように、希土類酸化物が生成すると、第１の希土類元素を含む希土類化合物への第２の希土類元素の拡散量が少なくなり、拡散による保磁力の向上が小さくなる傾向にある。なお、本明細書における拡散材の平均粒径は、市販の粒度分布計を用いて測定される体積平均粒子径（ｄ（５０））である。
【００３２】
混合工程では、上述の通りにしてＨＤＤＲ処理を施した第１の希土類元素を含む希土類化合物粉末と、第２の希土類元素を含む拡散材とを混合して混合粉末を調製する。混合粉体は、例えば、所定の配合比で希土類化合物粉末と拡散材とを容器に投入後、スペックスミキサーを用いて、１〜３０分間混合することによって得ることができる。混合は、拡散材や希土類化合物粉末の酸化を抑制する観点から、アルゴンガスなどの不活性ガス雰囲気下で行うことが好ましい。なお、混合方法は、特に限定されるものではなく、例えば、Ｖミキサー、ボールミル、又はライカイ機などを用いた方法であってもよい。なお、混合の際に成形助剤となるステアリン酸亜鉛などの潤滑材を添加してもよい。この場合、添加量は０．０１〜０．５質量％程度でよい。
【００３３】
希土類化合物粉末と拡散材との配合比は、混合粉体における拡散材の含有量が、好ましくは０．５〜５質量％、より好ましくは１〜４質量％、さらに好ましくは１．５〜３．５質量％となるような比率とする。当該含有量が０．５質量％未満であると、第２の希土類元素の拡散量が少なくなって、十分に大きなＨｃＪ及び角型比の向上効果が得られ難くなる傾向がある。一方、当該含有量が５質量％を超えると、第２の希土類元素が希土類化合物粉末の内部にまで拡散してしまいＢｒが小さくなる傾向があると共に材料コストが上昇する傾向にある。
【００３４】
成形工程では、上述の混合粉末を磁場中成形して所望の形状を有する成形体を作製する。磁場中成形は、磁場を印加しながら行い、これにより異方性を有する希土類化合物粉末を所定方向に配向させた状態で固定する。成形は、例えば、機械プレスや油圧プレス等の圧縮成形機を用いた圧縮成形により行うことができる。具体的には、混合粉末を金型キャビティ内に充填した後、充填された粉末を上パンチと下パンチとの間で挟むようにして加圧することによって、混合粉末を所定形状に成形することができる。
【００３５】
成形によって得られる成形体の形状は特に制限されず、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決定する。磁場中成形時の加圧は、５８０〜１４００ＭＰａとすることが好ましい。また、配向磁界は、８００〜２０００ｋＡ／ｍとすることが好ましい。なお、成形方法としては、上述のように混合粉末をそのまま成形する乾式成形のほか、混合粉末を油等の溶媒に分散させたスラリーを成形する湿式成形を適用することもできる。
【００３６】
本実施形態では、ＨＤＤＲ処理を施した希土類化合物粉末を用いるとともに、拡散のための加熱処理の前に、樹脂と混合することなく、混合粉末の磁場中成形を行っている。このため、磁気的な異方性を有する希土類化合物粉末の配向を十分に揃えることが可能となる。したがって、特に残留磁束密度に優れる希土類ボンド磁石を得ることができる。すなわち、ＨＤＤＲ処理によって得られる異方性の高い希土類化合物粉末の磁気的な特性を十分に発揮させることが可能となる。
【００３７】
加熱工程では、磁場中成形によって得られた成形体を、拡散材に含まれる第２の希土類元素を希土類化合物粉末の外周部に拡散させることが可能な程度に加熱する。具体的には、成形体を減圧下又はアルゴンガスなどの不活性ガス雰囲気下、好ましくは７００〜１１００℃、より好ましくは７００〜９５０℃、さらに好ましくは８００〜９００℃で１０分間〜１２時間保持する。このような条件で加熱することにより、第２の希土類元素が希土類化合物粉末の外周部に拡散し、第１の希土類元素がリッチな内層と該内層を被覆する第２の希土類元素がリッチな外層とを有する粒子が形成される。これによって、十分に高い保磁力を有する希土類ボンド磁石を形成することが可能となる。また、ＨＤＤＲ処理された希土類化合物粉末には微細なクラックが存在するが、このクラックに拡散材が侵入してクラックを埋めることができる。このため、最終的に得られる希土類ボンド磁石の耐酸化性及び強度を向上させることができる。
【００３８】
加熱工程において、成形体の加熱温度を高くし過ぎたり加熱時間を長くし過ぎたりすると、希土類化合物粉末の焼結が進行して、後に行う含浸工程において、成形体中に樹脂を含浸し難くなる傾向がある。また、ＨＤＤＲ処理を施して得られた異方性の磁性粉末の相分解が生じ、高い磁気特性が損なわれる可能性がある。一方、成形体の加熱温度を低くし過ぎたり加熱時間を短くし過ぎたりすると、第２の希土類元素の拡散が十分に進行しない傾向がある。したがって、第１及び第２の希土類元素の種類や、希土類化合物粉末の粒径に応じて、加熱温度及び加熱時間を設定することが好ましい。
【００３９】
本実施形態の製造方法では、成形体とした状態で加熱処理を施しているため、希土類化合物粉末と拡散材との密着性がよく、拡散材に含まれる第２の希土類元素を希土類化合物粉末の外周部に、より均一に拡散させることが可能となる。したがって、角型比や保磁力が十分に高い希土類ボンド磁石を得ることができる。
【００４０】
含浸工程では、成形体に樹脂を含浸させ、加熱して樹脂を硬化することにより、希土類化合物粒子と希土類化合物粒子間に充填された樹脂とを含有する希土類ボンド磁石を得る。具体的には、まず、加熱処理を施した成形体を予め調製した樹脂含有溶液に浸漬し、密閉容器中で減圧することによって脱泡させて樹脂含有溶液を成形体の空隙内に浸透させる。その後、成形体を樹脂含有溶液中から取り出し、成形体の表面に付着した余剰の樹脂含有溶液を取り除く。余剰の樹脂含有溶液を取り除くには遠心分離機などを用いればよい。また、樹脂含有溶液に浸漬する前に成形体を密閉溶液中に入れ減圧雰囲気に保持しつつトルエン等の溶剤に浸漬することによって、脱泡が促進されて樹脂の含浸量を増やすことが可能となり、成形体中の空隙を減らすことができる。
【００４１】
樹脂含有溶液に含まれる樹脂としては、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、ナイロンなどの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。これらのなかでも、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。
【００４２】
樹脂含有溶液は、上述の樹脂を溶媒に溶解させることによって調製することができる。溶媒としては、トルエン、アセトン、エチルアルコールなどの一般的な有機溶媒を用いることができる。溶媒は、樹脂を十分に溶解させるために、用いる樹脂の種類に応じて選択することが好ましい。樹脂含有溶液における樹脂含有量に特に制限はないが、密度が高く空隙の少ない希土類ボンド磁石を得るためには、樹脂の含有量は高い方が好ましい。
【００４３】
樹脂含有溶液を空隙内に浸透させた成形体を、例えば恒温槽内で、減圧雰囲気（１ｋＰａ以下）又はアルゴンガスや窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気下、１２０〜２３０℃で１〜５時間保持することによって、樹脂含有溶液に含まれる溶媒を蒸発させるとともに樹脂を硬化させる。その後、必要に応じて表面処理を施すことにより、異方性の希土類ボンド磁石を得ることができる。
【００４４】
希土類ボンド磁石の樹脂含有量は、優れた磁気特性と優れた形状保持性とを両立させる観点から、好ましくは０．５〜１０質量％、より好ましくは１〜５質量％である。この樹脂含浸量は、樹脂含有溶液における樹脂濃度や、成形体作製時の成形圧力を変えることによって調整することができる。
【００４５】
図１は、本実施形態の製造方法によって得られる希土類ボンド磁石の斜視図である。本実施形態の製造方法によって得られる希土類ボンド磁石１０は、希土類化合物を主成分として有する粒子と、該粒子間に充填された樹脂とを含有する。希土類化合物は、構成元素として第１の希土類元素及び第２の希土類元素を有する。希土類ボンド磁石１０は、拡散材に含まれる第２の希土類元素が希土類化合物粒子の外周部に従来のものよりも均一に拡散しているため、十分に高いＨｃＪと角型比を有する。また、異方性の希土類化合物粉末を、加熱処理及び樹脂と混合することなく、磁場中成形しているために、希土類化合物の各粒子の配向を従来よりも揃えることが可能となり、配向度が高くなって磁気特性に優れた希土類ボンド磁石とすることができる。
【００４６】
次に、上記実施形態の変形例について説明する。本変形例の希土類磁石の製造方法では、加熱工程で得られた、第２の希土類元素が外周部に拡散した希土類化合物粉末で形成される成形体を粉砕し、粉砕粉末を調製する粉砕工程と、粉砕粉末と樹脂との混合物を磁場中成形し、樹脂を硬化させて希土類ボンド磁石を得る磁石作製工程とを有する。
【００４７】
本変形例における製造方法は、成形体を作製し、拡散材に含まれる第２の希土類元素を希土類化合物粉末中に拡散させる加熱工程までは、上記実施形態と同様である。
【００４８】
粉砕工程では、成形体をスタンプミルで粉砕し必要に応じて篩分けを行って、平均粒径が１００〜３００μｍの粉砕粉末を調製する。粉砕方法は特に限定されず、ジョークラッシャーや公知の各種粉砕手段を用いることができる。
【００４９】
磁石作製工程では、まず、粉砕粉末と樹脂との混合物であるボンド磁石用コンパウンドを調製する。具体的には、粉砕粉末と上記実施形態と同様の樹脂含有溶液とを混合し、加熱して樹脂含有溶液中の溶媒の少なくとも一部を揮発させることによって、ボンド磁石用コンパウンドを得ることができる。ボンド磁石用コンパウンドにおける樹脂含有量は、好ましくは０．５〜１０質量％、より好ましくは１〜５質量％、さらに好ましくは１〜３質量％である。
【００５０】
次に、ボンド磁石用コンパウンドを磁場中成形して成形体を作製する。磁場中成形は、上記実施形態と同様にして行うことができる。その後、作製した成形体を、例えば恒温槽内で、減圧雰囲気（１ｋＰａ以下）又はアルゴンガスや窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気下、１２０〜２３０℃で１〜５時間保持することによって、溶媒を蒸発させるとともに樹脂を硬化させる。その後、必要に応じて表面処理を施すことにより、図１に示す希土類ボンド磁石１０を得ることができる。
【００５１】
本変形例の製造方法では、上記実施形態と同様に、磁場中成形後の成形体の状態で加熱処理を行うことから、拡散材に含まれる第２の希土類元素が希土類化合物粉末の外周部に、従来のものよりも均一に拡散している。したがって、十分に高いＨｃＪと角型比を有する希土類ボンド磁石を得ることができる。また、希土類化合物粉末及び拡散材を含む粉砕粉末と、樹脂含有溶液とを混合した後、成形することが可能であるため、複雑な形状の希土類ボンド磁石も容易に製造することができる。
【００５２】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではない。上記実施形態においては、希土類磁石として希土類ボンド磁石を挙げたが、本発明の製造方法によって得られる希土類磁石は、樹脂が含浸されていない態様であってもよい。このような希土類磁石としては、例えば、上記実施形態の加熱工程によって得られたものが挙げられる。
【実施例】
【００５３】
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。
【００５４】
（実施例１）
［希土類ボンド磁石の作製］
ストリップキャスト法によって、主成分としてＮｄ２Ｆｅ１４Ｂを含有する、下記組成を有する原料化合物を調製した。
【００５５】
Ｎｄ：２８．０質量％
Ｂ  ：  １．１質量％
Ｇａ：  ０．３５質量％
Ｎｂ：  ０．３０質量％
Ｃｕ：  ０．０３質量％
Ｃｏ：  ３．８質量％
Ｆｅ及び不可避不純物：残部
【００５６】
この原料化合物は、微量の不可避不純物（原料化合物全体で０．５質量％以下）を含んでいた。この原料化合物を、減圧雰囲気中（１ｋＰａ以下）、１０００〜１２００℃の温度範囲で２４時間保持した（均質化熱処理工程）。均質化熱処理で得られた生成物（Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ）を、スタンプミルを用いて粉砕し、篩分けを行って、原料粉末（粒径１〜２ｍｍ）を得た。
【００５７】
この原料粉末を、モリブテン製の容器に充填し、赤外線加熱方式を有する管状熱処理炉に装填し、以下の条件で水素化分解・脱水素再結合法による処理（ＨＤＤＲ処理）を施した。
【００５８】
まず、水素ガス雰囲気下、水素分圧１００〜３００ｋＰａ、温度１００℃で原料粉末を２時間保持する水素吸蔵工程を行った。続いて、炉内の水素分圧を下げるとともに炉内温度を昇温し、水素ガスを吸蔵した原料粉末を、水素分圧４０ｋＰａ、温度８５０℃の条件で１．５時間保持する水素化分解工程を行った。
【００５９】
その後、炉内８５０℃に維持しながら水素圧力を低減して脱水素再結合工程を行った。これによって、ＨＤＤＲ処理された異方性の磁性粉末を得た。得られた磁性粉末を、窒素ガス雰囲気中でスタンプミルを用いて粉砕し、篩い分けを行って、粒径が３００μｍ以下であるＮｄ２Ｆｅ１４Ｂ粉末を得た。
【００６０】
次に、上記Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ粉末とは別に、以下の通りにして拡散材を調製した。まず、Ｄｙ粉末を水素雰囲気下３５０℃で１時間吸蔵させ、これに続いてＡｒ雰囲気下にて６００℃で１時間処理することによりＤｙ水素化物を得た。得られたＤｙ水素化物は、Ｘ線回折測定により、ＤｙＨ２であることを確認した。得られたＤｙＨ２粉体をエタノール溶液に入れてボールミル粉砕を行い、平均粒径［ｄ（５０）］が３μmのＤｙＨ２微粉末とした。
【００６１】
上述の方法によって得られたＮｄ２Ｆｅ１４Ｂ粉末と拡散材であるＤｙＨ２微粉末とを、Ｖミキサーを用いて混合し、混合粉末を調製した。Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ粉末と拡散材との混合比率は、得られる混合粉末全体を基準として、拡散材が３質量％となるような比率とした。また、混合粉末全量に対し、ステアリン酸亜鉛を０．１質量％添加混合した。成形圧力９８０ＭＰａ、配向磁界１．２Ｔの条件で、この混合粉末の磁場中成形を行って、図１に示すような直方体形状の成形体１０を得た。なお、磁場印加方向は図１のａ方向とした。この成形体１０の寸法及び密度は表１に示す通りであった。
【００６２】
この成形体を、アルゴンガス雰囲気下、９００℃で３０分間加熱する熱処理によって、拡散材に含まれるＤｙをＮｄ２Ｆｅ１４Ｂ粉末の外周部に拡散させる拡散処理を行った。拡散処理後の成形体の相対密度は８０％程度であった。
【００６３】
次に、上記成形体をトルエンの入った容器と共に真空ベルジャー内に入れ、成形体をトルエンに浸漬して容器内の圧力を１０ｋＰａ以下の状態で３０分間保持する脱泡処理を行った後、常圧に戻した。
【００６４】
上記成形体とは別に、トルエンにエポキシ樹脂を溶解させてエポキシ樹脂溶液（エポキシ樹脂含有量：５０質量％）を調製した。真空ベルジャーに、上述のエポキシ樹脂溶液と、拡散処理を施し脱泡処理した成形体とを順次投入した。真空ベルジャー内を１０ｋＰａ以下に減圧して６０分間保持し、成形体内にエポキシ樹脂溶液を浸透させた。
【００６５】
エポキシ樹脂溶液から成形体を取り出し、遠心分離機によって成形体表面に付着したエポキシ樹脂溶液を除去した。その後、エポキシ樹脂溶液を含浸させた成形体を、温度１５０℃の恒温槽中（雰囲気：窒素ガス）に５時間保持し、成形体中のエポキシ樹脂を硬化させ、希土類ボンド磁石１０を得た。得られた希土類ボンド磁石１０の寸法と質量を測定し、希土類ボンド磁石の密度を求めた。希土類ボンド磁石の寸法及び密度を表１及び表２に示す。
【００６６】
【表１】
2010258412.tif 000002
【００６７】
［磁気特性の評価］
上述の通り製造した希土類ボンド磁石の磁気特性を、ＢＨトレーサーにより測定した。得られた結果から、残留磁束密度（Ｂｒ）、保磁力（ＨｃＪ）、角型比（Ｈｋ／ｉＨｃ）を求めた。また、磁気ヒステリシスループからＨｋ，ｂＨｃを求め、ＨｃＪとＨｋとを用いて、下記式（１）によって角型比を求めた。評価結果を表２に示す。
【００６８】
なお、角型比は磁石性能の指標となるものであり、ＢＨトレーサーを用いて測定した磁気ヒステリシスル−プの第２象限における角張の度合いを表す。式（１）におけるＨｋは、磁気ヒステリシスル−プの第２象限において、残留磁束密度に対する磁化の割合が９０％になるときの外部磁界強度である。
【００６９】
角型比（％）＝Ｈｋ／ＨｃＪ×１００      （１）
【００７０】
（実施例２）
混合粉末全体を基準として、拡散材（ＤｙＨ２微粉末）の混合比率を３質量％から１質量％に変えたこと以外は、実施例１と同様にして希土類ボンド磁石を調製し、評価を行った。評価結果を表２に示す。
【００７１】
（実施例３）
実施例１と同様にして成形体の拡散処理を行った。拡散処理後の成形体を、窒素ガス雰囲気中でスタンプミルを用いて粉砕し、粒径が２５０μｍ以下である粉砕粉末を調製した。この粉砕粉末と実施例１と同様にして調製したエポキシ樹脂溶液とを、成形体のエポキシ樹脂含有量が３質量％となるような比率で混合した後、トルエンを蒸発させ磁性粉末と樹脂からなるボンド磁石用コンパウンドを調製した。このボンド磁石用コンパウンドを、成形圧力９８０ＭＰａ、配向磁界１．２Ｔの条件で磁場中成形して、直方体形状の成形体を得た。
【００７２】
この成形体を温度１５０℃の恒温槽中に５時間保持し、成形体中のエポキシ樹脂を硬化させ、希土類ボンド磁石を得た。そして、実施例１と同様にして、得られた希土類ボンド磁石の評価を行った。評価結果を表２に示す。
【００７３】
（実施例４）
平均粒径３μｍのＤｙＨ２微粉末に代えて、平均粒径１μｍのＤｙＨ２微粉末を用いたこと以外は、実施例１と同様にして希土類ボンド磁石を調製し、評価を行った。評価結果を表２に示す。なお、ＤｙＨ２微粉末の平均粒径は、ボールミル粉砕の条件を変えることによって調整した。
【００７４】
（実施例５）
拡散材として、ＤｙＨ２微粉末に代えて、平均粒径３μｍのＤｙ−Ｆｅ化合物［Ｄｙ：Ｆｅ＝８０：２０（モル比率）］の微粉末を用いたこと以外は、実施例１と同様にして希土類ボンド磁石を調製し、評価を行った。評価結果を表２に示す。なお、Ｄｙ−Ｆｅ化合物の微粉末は、次の通りにして調製した。まず、ＤｙＦｅ合金及びＦｅ（電解鉄）を所望の組成になるように秤量して配合し、高周波溶解にて溶融後、ストリップキャスト法によってＤｙ−Ｆｅ化合物を得た。得られたＤｙ−Ｆｅ化合物を、ジョークラッシャーを用いて粉砕した後、ボールミルを用いて、エタノール溶液中、１００ｒｐｍで、１２０時間粉砕し、平均粒径３μｍのＤｙ−Ｆｅ化合物の微粉末を得た。
【００７５】
（実施例６）
拡散材として、ＤｙＨ２微粉末に代えて、平均粒径３μｍのＤｙ−Ｆｅ−Ｃｏ化合物［Ｄｙ：Ｆｅ：Ｃｏ＝８０：１０：１０（モル比率）］の微粉末を用いたこと以外は、実施例１と同様にして希土類ボンド磁石を調製し、評価を行った。評価結果を表２に示す。なお、Ｄｙ−Ｆｅ−Ｃｏ化合物の微粉末は、次の通りにして調製した。まず、ＤｙＦｅ合金、Ｆｅ（電解鉄）及びＣｏを所望の組成になるように秤量して配合し、アーク溶解にて溶融固化してＤｙ−Ｆｅ−Ｃｏ化合物を得た。このＤｙ−Ｆｅ−Ｃｏ化合物を窒素雰囲気中、スタンプミルを用いて粗粉砕した後、ボールミルを用いて、エタノール溶液中、１００ｒｐｍで６０時間粉砕し、平均粒径３μｍのＤｙ−Ｆｅ−Ｃｏ化合物の微粉末を得た。
【００７６】
（実施例７）
拡散材として、ＤｙＨ２微粉末に代えて、平均粒径３μｍのＤｙＦ３微粉末を用いたこと以外は、実施例１と同様にして希土類ボンド磁石を調製し、評価を行った。評価結果を表２に示す。なお、ＤｙＦ３微粉末は、日本イットリウム株式会社製のＤｙＦ３粉末を、ボールミルを用いて、エタノール溶液中、１００ｒｐｍで１２時間粉砕して調製した。
【００７７】
（実施例８）
混合粉末全体を基準として、拡散材（ＤｙＦ３微粉末）の混合比率を３質量％から１質量％に変えたこと以外は、実施例７と同様にして希土類ボンド磁石を調製し、評価を行った。評価結果を表２に示す。
【００７８】
（比較例１）
実施例１と同様にして、Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ粉末と拡散材（ＤｙＨ２微粉末）との混合粉末を得た。この混合粉末を、アルゴンガス雰囲気下、９００℃で３０分間加熱する熱処理によって、拡散材に含まれるＤｙをＮｄ２Ｆｅ１４Ｂ粉末中に拡散させる拡散処理を行った。
【００７９】
拡散処理を施した混合粉末と、実施例１と同様にして調製したエポキシ樹脂溶液とを混合した後、トルエンを蒸発させ磁性粉末と樹脂からなるボンド磁石用コンパウンドを調整し、そのコンパウンドを成形圧力９８０ＭＰａ、配向磁界１．２Ｔの条件で磁場中成形を行って成形体を得た。
【００８０】
この成形体を温度１５０℃の恒温槽中に５時間保持し、成形体中のエポキシ樹脂を硬化させ、希土類ボンド磁石を得た。そして、実施例１と同様にして希土類ボンド磁石の評価を行った。評価結果を表２に示す。
【００８１】
（比較例２）
混合粉末中のＤｙＨ２微粉末の含有量を３質量％から１質量％としたこと以外は、比較例１と同様にして希土類ボンド磁石を作製し評価を行った。評価結果を表２に示す。
【００８２】
（比較例３）
Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ粉末と拡散材（ＤｙＨ２微粉末）との混合粉末に代えて、Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ粉末のみを用いたこと以外は、実施例１と同様にして希土類ボンド磁石を作製し評価を行った。評価結果を表２に示す。
【００８３】
（比較例４）
実施例１と同様にして、粒径が３００μｍ以下であるＮｄ２Ｆｅ１４Ｂ粉末を得た。そして、実施例１と同様にして調製したエポキシ樹脂溶液と上記Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ粉末とを、成形体のエポキシ樹脂含有量が３質量％となるような比率で混合した後、トルエンを蒸発させ磁性粉末（Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ粉末）と樹脂からなるボンド磁石用コンパウンドを調製した。このボンド磁石用コンパウンドを、成形圧力９８０ＭＰａ、配向磁界１．２Ｔの条件で磁場中成形して、直方体形状の成形体を得た。
【００８４】
この成形体を温度１５０℃の恒温槽中に５時間保持し、成形体中のエポキシ樹脂を硬化させ、希土類ボンド磁石を得た。そして、実施例１と同様にして、得られた希土類ボンド磁石の評価を行った。評価結果を表２に示す。
【００８５】
（比較例５）
所定の組成を有するインゴットを、高周波溶解炉で溶製して、窒素ガス雰囲気中でスタンプミルを用いて粉砕し、篩い分けを行って、粒径が３００μｍ以下であるＮｄ２Ｆｅ１４Ｂ粉末を得た。このＨＤＤＲ処理を施していないＮｄ２Ｆｅ１４Ｂ粉末を、ＨＤＤＲ処理を施して得られたＮｄ２Ｆｅ１４Ｂ粉末の代わりに用いたこと以外は、実施例１と同様にして希土類ボンド磁石を作製して評価を行った。評価結果を表２に示す。
【００８６】
【表２】
2010258412.tif 000003
【００８７】
表２に示すとおり、成形体の状態で拡散材の拡散処理を施した実施例１〜８では、粉末の状態で拡散材の拡散処理を施している比較例１，２に比べて、磁気特性が高かった。特に、保磁力及び角型比が大幅に向上した。また、拡散処理を施さなかった比較例３，４は、実施例１〜８に比べて磁気特性が低かった。ＨＤＤＲ処理を施していない希土類化合物粉末を用いた比較例５は、実施例１〜８よりも磁気特性がかなり低かった。これは、ＨＤＤＲ処理を施していない希土類化合物粉末（Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ粉末）自体が、微細組織で構成された異方性の粉末ではないため、拡散材が希土類化合物粉末中に拡散しても保磁力が向上しないことが原因であると考えられる。
【００８８】
図２は、ＢＨトレーサーを用いて測定した磁気ヒステリシスル−プである。図２中、「１」の曲線が、実施例１の希土類ボンド磁石の磁気ヒステリシスル−プであり、「２」の曲線が、比較例１の希土類ボンド磁石の磁気ヒステリシスル−プである。実施例１の希土類ボンド磁石の方が、比較例１よりも角型性に優れていることが確認された。
【符号の説明】
【００８９】
１０…希土類ボンド磁石（成形体）。
【図１】
2010258412.tif 000004
【図２】
2010258412.tif 000005