(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温水素処理され、１２〜１５ａｔ％のイットリウム（Ｙ）を含む希土類元素（以下、Ｒという。）と、５．５〜８ａｔ％のホウ素（以下、Ｂという。）と、０．０１〜１．０ａｔ％のガリウム（以下、Ｇａという。）と、０．０１〜０．６ａｔ％のニオブ（以下、Ｎｂという。）と、不可避的な不純物とを含み残りが鉄（Ｆｅ）とから構成されたＲＦｅ（Ｇａ＋Ｎｂ）Ｂ系合金からなり、該ＲＦｅ（Ｇａ＋Ｎｂ）Ｂ系合金の異方性（Ｂｒ／Ｂｓ、ただしＢｓは１．６Ｔ（１６ｋＧ）とした。）が０．８２〜０．８６であり、かつ結晶粒のアスペクト比が２．０以下である磁気異方性磁石粉末と熱硬化性樹脂とを圧縮成形した磁気異方性ボンド磁石。
【請求項２】
前記磁気異方性磁石粉末が、残留磁束密度（Ｂｒ）が１．３２〜１．３９Ｔ（１３．２〜１．３９ｋＧ）、固有保磁力（ｉＨｃ）が７９６〜１１９３ｋＡ／ｍ（１０．０〜１５ｋＯｅ）、（ＢＨ）ｍａｘが３００〜３５０ｋＪ／ｍ3（３７．８〜４４．０ＭＧＯｅ）である請求項１に記載の磁気異方性ボンド磁石。
【請求項３】
前記磁気異方性ボンド磁石が、（ＢＨ）ｍａｘが１６７．９〜２００．５ｋＪ／ｍ３（２１．１〜２５．０ＭＧＯｅ）である請求項１に記載の磁気異方性ボンド磁石。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、希土類元素−鉄−ホウ素系合金よりなり高い異方性をもつ磁気異方性ボンド磁石に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、イットリウム（Ｙ）を含む希土類元素（以下、Ｒと称す）と、鉄（Ｆｅ）と、ホウ素（Ｂ）とを主成分とするＲＦｅＢ系合金よりなる希土類磁石は残留磁束密度、保磁力などの磁気特性に優れるため工業的に広く利用されている。この希土類磁石は、例えば、特開昭６０−２５７１０７号公報、特開昭６２−２３９０３号公報、特公平７−６８５６１号公報等に報告されている。
【０００３】
特開昭６２−２３９０３号公報には、ＲＦｅＢ系合金に水素の吸蔵および脱着による組織の順変態および逆変態を行う高温水素熱処理の脱水素処理を改善することにより保磁力（ｉＨｃ）が５ｋＯｅ（３９８ｋＡ／ｍ）と高い永久磁石を製造する方法が開示されている。ここで高温水素熱処理は組織の変態を伴う熱処理を意味し、組織の変態を伴わない水素の吸蔵、脱水素のみが生ずる低温水素熱処理と区別する。
【０００４】
そして、特公平７−６８５６１号公報には、この高温水素熱処理を改良し、ＲＦｅＢ系合金を１０Ｔｏｒｒ（１．３ｋＰａ）以上の水素ガスもしくは１０Ｔｏｒｒ（１３ｋＰａ）以上の分圧の水素ガスと不活性ガスからなる混合ガスの雰囲気の下で５００℃〜１０００℃の温度で熱処理して原料中に水素を吸収させて順変態を起こさせ、再び脱水素を行うといった一連の高温水素熱処理を行うことにより、ｉＨｃが１０ｋＯｅ（７９５ｋＡ／ｍ）と高い磁気特性を持つ希土類永久ボンド磁石を得る方法が開示されている。
【０００５】
さらに、特公平７−６８５６１号公報は、Ｎｄ１２．０Ｐｒ１．４Ｆｅ８０．８Ｂ５．８の原子数組成の希土類合金を１ａｔｍＨ２ガス中で８３０℃まで昇温し、その後８３０℃で５時間保持しこの間にＨ２ガス圧力を１０〜７６０Ｔｏｒｒ（１．３ｋＰａ〜０．１ＭＰａ）の範囲の所定圧力に保持し、その後８３０℃の温度で１．０×１０−５Ｔｏｒｒ（１．３１×１０−３Ｐａ）の真空度に減圧して４０分保持し、その後急冷することにより、異方性ボンド磁石を得ている。その実施例中で最も顕著な異方性をもつボンド磁石として、圧縮成形時に磁場を作用させてＢｒを６．１ｋＧ（０．６１Ｔ）から７．２ｋＧ（０．７２Ｔ）へと約１８．２％向上したものを挙げている。
【０００６】
また、特公平４−２０２４２号公報には、一度メルトスピンニングにより希土類磁石とした後、この希土類磁石を熱間圧延処理して結晶方向を揃えた組織とし、高い異方性をもつ希土類磁石とする方法が開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、高温水素熱処理された希土類磁石粉末であって、かつ高い異方性、即ち、Ｂｒ／Ｂｓの高い希土類磁石粉末と熱硬化性樹脂とを圧縮成形により最大エネルギー積の大きい磁気異方性ボンド磁石を提供することを課題とする。
希土類磁石を熱間圧延処理して結晶方向を揃えた組織とし、高い異方性をもつ希土類磁石粉末とする方法は、操作が複雑なために製造コストが高くなる。また、得られる希土類磁石粉末の結晶粒は偏平となる特色をもつ。
【０００８】
他方、希土類磁石の水素吸蔵合金としての特色でもある水素の吸蔵による組織の順変態、脱水素による組織の逆変態を行う高温水素熱処理により結晶粒を微細化し、結晶粒を小さくすることにより残留磁束密度、保磁力などの磁気特性を高める高温水素熱処理による希土類磁石粉末を得る方法がある。この高温水素熱処理による希土類磁石粉末は、操作が比較的単純で製造コストが安いという利点があるが、磁気特性に優れた希土類磁石粉末が得られないという問題がある。特に異方性を付与することが極めて困難である。
【０００９】
希土類磁石の高温水素熱処理の過程で、前記した特公平７−６８５６１号公報に開示されているように、Ｎｄ１２．０Ｐｒ１．４Ｆｅ８０．８Ｂ５．８組成の希土類合金を高温水素熱処理した場合、圧縮成形時に磁場を作用させることによりＢｒが６．１ｋＧ（０．６１Ｔ）から７．２ｋＧ（０．７２Ｔ）へと約１８．２％向上する異方性が報告されている。この特公平７−６８５６１号公報の発明者の一人は、Ｊ．Ａｌｌｏｙｓ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ  ２３１（１９９５）５１で、ＮｄＦｅＢの三元系希土類合金を水素処理しても等方性磁石粉末が得られるだけであるが、このＦｅをＣｏで置換し、Ｚｒ、Ｇａ、Ｎｂ、Ｈｆ等の元素を添加したＮｄＦｅＣｏＢに水素処理を行うと異方性が発現すると説明している。
【００１０】
本発明者は希土類磁石の水素処理を詳細に検討し、実験を重ねた結果、従来高温水素熱処理により等方性磁石粉末しか得られないと考えられていたＮｄＦｅＢの三元系磁石粉末が、高温水素熱処理により極めて高い異方性をもつ磁石粉末となることを発見した。異方性を他の磁気特性で説明すると、従来高温水素熱処理によるＮｄＦｅＢの三元系磁石粉末のＢｒが０．８Ｔ（８．０ｋＧ）程度と考えられていたものが、ＮｄＦｅＢの三元系磁石粉末の組成を変えることなくそのＢｒを１．２〜１．５Ｔ（１２〜１５ｋＧ）と高めることができることを発見し、確認したものである。更には、ＮｄＦｅＢの三元系にＧａ，Ｎｂを添加することによりそのＢｒを１．３２〜１．３９Ｔ（１３．２〜１．３９ｋＧ）と高めることができることを発見し、確認したものである。
【００１１】
本発明者等は、発見された高温水素熱処理によるＮｄＦｅＢの三元系合金の高い異方性は、ＮｄＦｅＢの希土類合金を水素吸蔵させて水素と反応させ、この希土類合金の組織を順変態するときに、Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ１の結晶方位が順変態により生ずると考えられる多数の微細なＦｅ２Ｂに転写されて保存され、これが脱水素による合金組織の逆変態で転写保存されたＦｅ２Ｂの結晶方位が再生される微細なＮｄ２Ｆｅ１４Ｂ１の結晶に転写され、極めて高い異方性をもつ磁石粉末となるものと考えている。なお、本発明ではその組成中にコバルト（Ｃｏ）を必要としない。
【００１２】
本発明はかかる見解の元で完成されたものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の異方性磁石粉末は、高温水素熱処理され、１２〜１５ａｔ％のイットリウム（Ｙ）を含む希土類元素（以下、Ｒという。）と、５．５〜８ａｔ％のホウ素（以下、Ｂという。）と、０．０１〜１．０ａｔ％のガリウム（以下、Ｇａという。）と、０．０１〜０．６ａｔ％のニオブ（以下、Ｎｂという。）と、不可避的な不純物とを含み残りが鉄（Ｆｅ）とから構成されたＲＦｅ（Ｇａ＋Ｎｂ）Ｂ系合金で、該ＲＦｅ（Ｇａ＋Ｎｂ）Ｂ系合金の異方性（Ｂｒ／Ｂｓ、ただしＢｓは１．６Ｔ（１６ｋＧ）とした）が０．８２〜０．８６であり、かつ結晶粒のアスペクト比が２．０以下であることを特徴とする。
また、本発明は、高温水素処理され、１２〜１５ａｔ％のイットリウム（Ｙ）を含む希土類元素（以下、Ｒという。）と、５．５〜８ａｔ％のホウ素（以下、Ｂという。）と、０．０１〜１．０ａｔ％のガリウム（以下、Ｇａという。）と、０．０１〜０．６ａｔ％のニオブ（以下、Ｎｂという。）と、不可避的な不純物とを含み残りが鉄（Ｆｅ）とから構成されたＲＦｅ（Ｇａ＋Ｎｂ）Ｂ系合金からなり、該ＲＦｅ（Ｇａ＋Ｎｂ）Ｂ系合金の異方性（Ｂｒ／Ｂｓ、ただしＢｓは１．６Ｔ（１６ｋＧ）とした）が０．８２〜０．８６であり、かつ結晶粒のアスペクト比が２．０以下である磁気異方性磁石粉末と熱硬化性樹脂とを圧縮成形した磁気異方性ボンド磁石である。
更に、前記磁気異方性磁石粉末が、残留磁束密度（Ｂｒ）が１．３２〜１．３９Ｔ（１３．２〜１．３９ｋＧ）、固有保磁力（ｉＨｃ）が７９６〜１１９３ｋＡ／ｍ（１０．０〜１５ｋＯｅ）、（ＢＨ）ｍａｘが３００〜３５０ｋＪ／ｍ3（３７．８〜４４．０ＭＧＯｅ）である磁気異方性ボンド磁石でもある。
また、前記磁気異方性ボンド磁石が、（ＢＨ）ｍａｘが１６７．９〜２００．５ｋＪ／ｍ３（２１．１〜２５．０ＭＧＯｅ）である磁気異方性ボンド磁石でもある。
【００１４】
本発明の異方性磁石粉末を構成するＲＦｅＢ系合金は、Ｒ２Ｆｅ１４Ｂ１  の正方晶結晶構造を持つ再結晶粒からなるために高い異方性をもつものと考えられる。また、本発明の異方性磁石粉末は高温水素熱処理されて得られるもので、その結晶粒が球形に近い、すなわち、結晶粒のアスペクト比が小さいという特色がある。具体的には、結晶粒の大きさは、粒径が０．１〜１．０μｍ程度で、ほぼ全ての結晶粒のアスペクト比は２．０以下である。
【００１５】
ここで結晶粒とは合金粉末を意味するものではなく、１個の合金粉末を構成する多数の結晶粒の個々の結晶粒を意味する。また、アスペクト比とは、結晶粒の最小粒径に対する最長粒径の比（最長粒径／最小粒径）で定義される値である。  さらに、熱間圧延による希土類磁石はその結晶粒が偏平であり、結晶粒の形状が高温水素熱処理した希土類磁石粉末のものと全く異なる。
【００１６】
なお、磁石粉末のＢｒには、通常のＢＨトレーサが使用できないため、本発明ではＢｒの測定方法として次の方法を採用した。まず磁石粉末を７４から１０５μｍの粒径のものに分級して用いた。そして反磁場が０．２になるように成形し、磁場中で配向後４５７８ｋＡ／ｍ（４５ＫＯｅ）で着磁し、ＶＳＭで測定してＢｒを求めた。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の異方性磁石粉末を構成するＲＦｅＢ系合金は、１２〜１５ａｔ％のＲと、５．５〜８ａｔ％のＢと、不可避な不純物とを含み、残りがＦｅからなる。Ｒが１５ａｔ％を越えるとＢｒが低くなり、逆に１２ａｔ％に達しないと初晶のα−Ｆｅが残る。また、Ｂが８ａｔ％を越えるとＢｒが低くなり、逆に５．５ａｔ％に達しないとＮｄ２Ｆｅ１７相等が析出する。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種以上が利用できる。中でもコスト及び磁気特性の理由からＮｄを用いることが好ましい。
【００１８】
ＲＦｅＢにＧａを０．０１〜１．０ａｔ％配合することによって得られる磁石粉末の保磁力を向上させる。このＧａは結晶粒界のスムージング化を容易にしｉＨｃを上げるものと考えられる。また、Ｎｂを０．０１〜０．６ａｔ％配合することにより異方性を高める事ができる。このＮｂはＦｅ２  Ｂの転写を確実にしてＢｒを向上させるものと考えられる。
【００１９】
本発明の異方性磁石粉末は、その異方性（Ｂｒ／Ｂｓ、ここでＢｓは１．６Ｔ（１６ｋＧ））が０．７０以上である。その他の磁気特性として、Ｂｒは１．２〜１．５Ｔ（１２〜１５ｋＧ）、ｉＨｃは６３６〜１２７２ｋＡ／ｍ（８．０〜１６ｋＯｅ）、（ＢＨ）ｍａｘは２３８〜３５８ｋＪ／ｍ３（３０〜４５ＭＧＯｅ）の特性を持つ。
一方、本発明の異方性磁石粉末は、より好ましくは、ＲＦｅＢ系合金に０．０１〜１．０ａｔ％のＧａと、０．０１〜０．６ａｔ％のＮｂを複合添加したＲＦｅ（Ｇａ＋Ｎｂ）Ｂ系合金において、その異方性（Ｂｒ／Ｂｓ、ここでＢｓは１．６Ｔ（１６ｋＧ））が０．８２〜０．８６である。その他の磁気特性として、残留磁束密度Ｂｒが１．３２〜１．３９Ｔ（１３．２〜１３．９ｋＧ）、ｉＨｃは、７９６〜１１９３ｋＡ／ｍ（１０．０〜１５．０ｋＯｅ）、（ＢＨ）ｍａｘは３００〜３５０ｋＪ／ｍ3（３７．８〜４４．０ＭＧＯｅ）の特性を持つ。
本発明の異方性磁石粉末は、ＲＦｅＢ系合金に水素を吸蔵させて水素と合金との反応を０．２５〜０．５０の相対反応速度範囲内で進行させ、組織の順変態を起こさせ、その後脱水素反応を進めて組織の逆変態を起こさせることにより製造できる。この製造に用いる原料の調製の方法は特に限定されないが、高純度の希土類、鉄、ホウ素を用い、これらを所定量混合して溶解炉等で溶解し、これを鋳造して合金のインゴットを作製し、これを原料とすることができる。さらに、このインゴットを粉砕して粉末状とし、これを原料とすることもできる。
【００２０】
このとき、原料の調製の方法によっては原料中の組成分布の偏りが生じることもある。このような組成分布の偏りが生じると、好ましくない。そこで、これらの原料を均質化処理しておくことが望ましい。この均質化処理により組成分布の偏りが生じるのを減少させることができる。
本発明のＲＦｅＢ系合金に水素を吸蔵させ、合金と水素の反応速度Ｖは
Ｖ＝Ｖ０・（ＰＨ２／Ｐ）・ｅｘｐ（−Ｅａ／ＲＴ）
（ここで、ＶＯ：頻度因子、ＰＨ２：水素ガス圧力（Ｐａ）、ＰＯ：解離圧（Ｐａ）、Ｅａ：活性化エネルギー（ｋＪ／ｍｏｌ）、Ｒ：ガス定数（Ｊ／ｍｏｌＫ）、Ｔ：温度（Ｋ）である。）で表される。この反応速度と組織の変態速度とは比例していると考えられるので、組織の変態速度をこの反応速度で評価することとした。
【００２１】
即ち、組織の順変態反応の反応速度は、反応温度が８３０℃、水素ガス圧力が０．１ＭＰａの時の反応速度ＶｂをＶｂ＝１とする基準反応速度とし、この基準反応速度に基づく相対反応速度Ｖｒで定義した。Ｖｒは次の式で示すことができる。Ｖｒ＝（１／０．５７６）・ＰＨ２・ｅｘｐ（−Ｅａ／ＲＴ）
また、組織の逆変態は８３０℃、水素ガス圧力が０．００１ＭＰａ（０．０１ａｔｍ）を基準反応速度とした。逆変態反応の相対反応速度も同様に求めることができる。
【００２２】
なお、活性化エネルギーＥａは図１に示すように組成に依存し１９５〜２００ｋＪ／ｍｏｌとなる。なお、この活性化エネルギーＥａはＮｄとＨ２とが反応してＮｄＨ２となる生成熱を参考にして求めたものである。
具体的に順変態反応の相対反応速度を反応温度と水素ガス圧力で規定すると、相対反応速度の温度依存性を示す図２、相対反応速度の圧力依存性を示す図３で示される。
【００２３】
順変態反応の相対反応速度を０．２５〜０．５０の反応速度範囲内とするためには、反応温度は７８０〜８４０℃の範囲が、水素圧力は０．０１〜０．０６ＭＰａ（０．１〜０．６ａｔｍ）の範囲が良い。なお、ここで言う反応温度はＲＦｅＢ系合金が水素を吸蔵して順変態を起こす温度であり、反応炉の管理温度ではないことに注意する必要がある。
【００２４】
ＲＦｅＢ系合金が水素を吸蔵して順変態を起こす反応は発熱反応であり、順変態の開始により反応温度が加速度的に高くなる。従って、実際の反応温度は反応炉の管理温度と大きく異なる。また、水素吸蔵により水素ガス圧が大きく変動することも考えられる。例えば、不活性ガスと水素ガスとの混合ガスを採用した場合、水素が吸蔵され、順変態を起こすＲＦｅＢ系合金の周囲の水素ガス濃度が大きく低下することもあり得る。異方性の高い磁石粉末とするためには、厳密な反応温度管理および水素ガス圧力の管理を必要とする。
【００２５】
順変態の相対反応速度が０．２５〜０．５０の反応速度範囲外となる場合には、異方性が小さくなる。なお、ＲＦｅＢ系合金よりなる磁石粉末は本来異方性をもつものであり、完全な等方性とすることもまた極めて困難である。ここでは異方性の定義として、異方性Ｂｒ／Ｂｓ（Ｂｓ＝１．６Ｔ（Ｂｓ＝１６ｋＧ））としたとき、この値が０．５以下のものを完全等方性、０．５を越え０．７０未満のものを等方性、０．７０以上のものを異方性と定義する。
【００２６】
順変態の相対反応速度が０．２５〜０．５０の反応速度範囲内でＢｒ／Ｂｓ（Ｂｓ＝１．６Ｔ（Ｂｓ＝１６ｋＧ））が０．７０以上の異方性磁石粉末が得られる。
順変態の反応により、前に説明したように、ＮｄＦｅＢの希土類合金を水素吸蔵させて順変態するときに、Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ１の結晶方位が順変態により生ずると考えられる多数の微細なＦｅ２Ｂにより正確に転写されるためであろうと考えている。順変態の相対反応速度が０．２５〜０．５０の反応速度範囲外では、Ｆｅ２Ｂへの転写が充分でなく、異方性が低くなる。発明者は現状ではＦｅ２Ｂへの転写が充分でない場合には、後の工程で異方性を高めることは不可能であると考えている。
【００２７】
反応に伴って加速度的に早くなる順変態の相対反応速度を０．２５〜０．５０の相対反応速度範囲内に管理することは通常の炉では不可能である。そのため新しい熱処理炉として、本発明者等は特願平８−２０６２３１号明細書に記載した反応時の発熱を相殺する吸熱手段をもった炉を開発して使用した。この吸熱手段は、水素吸蔵合金を管内に配置し、この管を炉内に入れ、反応による発熱と逆に管内の水素ガス圧力を減圧し、脱水素反応を進めて吸熱させ、反応による発熱を吸収して相殺するものである。これにより炉の管理温度と反応温度とをほぼ等しくできる。
【００２８】
この順変態の反応は理想的には３０分程度で終わるが、工業的には反応時間は処理量に依存する。順変態の終了後、順変態を起こした温度で少なくとも１時間加熱処理を継続することにより得られる磁石粉末の保磁力が向上する。これは順変態により生じた内部歪みが緩和除去されることと関連していると考えている。内部歪みが残存していると逆変態後に組織が不均一化して保磁力が低下するものと考えている。
【００２９】
この後、吸蔵した水素を脱水素して逆変態を起こさせる。この逆変態はＦｅ２Ｂの結晶方位を生成するＮｄ２Ｆｅ１４Ｂ１の結晶方位に転写するものである。
この逆変態時にＦｅ２Ｂの方位を転写するためには、０．１〜０．４の相対反応速度範囲内で起こさせるのが好ましい。具体的にはこの逆変態は、前記順変態の水素ガス圧力の１／１０〜１／１００の水素ガス圧力に維持して行うことにより達成される。なお、逆変態は順変態とは反対の吸熱反応であり、逆変態の開始により反応温度が加速度的に低下する。従って、実際の反応温度を７８０〜８４０℃の範囲に保つためには、順変態と同様の能力を持った炉が必要である。
【００３０】
この逆変態は理論的には１０分以内で終わる。工業的には処理量に依存する。この逆変態終了後には逆変態の温度で少なくとも２５分以上保持し、生成したＮｄ２Ｆｅ１４Ｂ１結晶を持つ希土類磁石粉末に含まれる水素を除去するのが好ましい。これにより保磁力が向上する。解離した水素が合金内に残存していると保磁力を著しく損なうためである。この後冷却し、本発明の異方性磁石が得られる。冷却は少なくとも５℃／ｍｉｎ．の冷却速度で行うことが望ましい。
【００３１】
インゴット状の原料を用いたとき、得られるインゴット状の希土類永久磁石は乳鉢等で容易に粉砕することができる。また、粉末状の原料を用いた場合、凝集等により固化することもあるが、乳鉢等で容易に粉砕することができる。
希土類永久ボンド磁石は、得られた希土類永久磁石粉末と、この磁石粉末のバインダーとなる樹脂と、を用いて製造される。このとき樹脂としてはエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を用いることができ、所定の着磁用の磁場のもとで、この樹脂と磁石粉末とを混合して得られた混合物を加圧成形等により成形した後、熱処理して樹脂を熱硬化し、異方性の希土類永久ボンド磁石を形成することができる。
【００３２】
【発明の作用】
本発明の異方性磁石粉末は、ＲＦｅ（Ｇａ＋Ｎｂ）Ｂ系合金を高温水素処理して得られ、その異方性（Ｂｒ／Ｂｓ、ここでＢｓは１．６Ｔ（１６ｋＧ））が０．８２〜０．８６と極めて大きい異方性をもつ。その他の磁気特性も、残留磁束密度Ｂｒが１．３２〜１．３９Ｔ（１３．２〜１３．９ｋＧ）と極めて大きい異方性をもつ。また、保磁力は、７９６〜１１９３ｋＡ／ｍ（１０．０〜１５．０ｋＯｅ）で磁気特性に優れる。（ＢＨ）ｍａｘは３００〜３５０ｋＪ／ｍ3（３７．８〜４４．０ＭＧＯｅ）の特性を持つ。そして、これらの磁石粉末を用いた異方性ボンド磁石は１６７．９〜２００．５ｋＪ／ｍ3（２１．１〜２５．０ＭＧＯｅ）の高い（ＢＨ）ｍａｘをもつ。
【００３３】
また、本発明の異方性磁石粉末の製造方法は高温水素熱処理の順変態反応の相対反応速度を所定速度としたものである。これにより簡単に異方性の大きい希土類磁石粉末を容易に得ることができる。
【００３４】
【実施例】
以下、実施例により具体的に説明する。
（実施例１）
Ｎｄ：１２．５ａｔ％、Ｂ：６．２ａｔ％、残部Ｆｅよりなる合金をボタンアーク溶解で溶製し、１１４０℃で均質化終了を行い、その後表１に示す条件で水素処理を行った。
【００３５】
具体的には、試料として約１５ｇと極めて少なくし石英管中に入れ、この石英管内の水素ガス圧を管理できるように導管でガス圧制御装置に結んだ。加熱炉としては赤外線加熱炉を使用した。温度測定には熱電対を使用し、試料の温度と雰囲気の温度を測定し、これらの温度に基づいて炉を制御した。
石英管の中に表１に示す水素ガス圧を導入し、その状態で加熱し約６０分間で反応温度までした。そして反応の開始を試料の温度が雰囲気の温度を越えると直ちに加熱を中止し、放熱による冷却で雰囲気温度を下げ、反応による発熱を吸収し、目的の反応温度＋５℃以内に試料温度が保たれるようにした。試料量が１５ｇと少なく、かつ、赤外線炉を使用しているため石英管内の雰囲気温度は比較的容易に制御できた。
【００３６】
この後８２０℃、水素ガス圧０．０２ＭＰａ（０．２ａｔｍ）で３時間加熱処理を行った。
その後逆変態相対速度０．２６となるように石英管内の水素ガス圧を放出して脱水素を図り、逆変態反応を進めた。この脱水素による逆変態反応では、水素ガス圧を微妙に制御し、温度が吸熱反応により下がり始めると、水素ガス圧の減圧を止め、温度が所定温度に戻ると再び減圧を再開するといった制御方法により行い、目的とする温度−５℃の範囲で制御し、水素ガス吸蔵時の水素ガス圧の１／１００以下の０．０００１ＭＰａ（０．００１ａｔｍ）とした。
【００３７】
この脱水素による逆変態反応の開始から３０分間後まで、所定温度の熱処理を続けた。このあと冷却し、水素処理を終えた。これにより希土類磁石粉末を製造した。
得られた希土類磁石粉末の残留磁束密度を測定し、異方化率を求めた。
残留磁束密度、異方化率とともに順変態相対反応速度、処理温度および水素吸蔵時の水素ガス圧を合わせて表１に示す。なお、アスペクト比は、各結晶粒の最大直径および最小直径を電子顕微鏡で測定し、２５サンプルの平均値として求めた。
表１
0003587158.tif 000002
反応速度が０．２５〜０．５の範囲では、いずれもＮｄ２Ｆｅ１４Ｂの方位がＦｅ２Ｂに転写され高い異方性が得られるが、この範囲外の相対反応速度が早い場合、転写がうまくいかず等方性の粉末しかえられない。一方、反応速度が遅い場合は反応が不均一になり高いＢｓが得られるもののＮｄＦｅＢが残留してしまい高い保磁力（ｉＨｃ）が得られない。
実施例２．
主として実施例１のＮｏ．１の水素吸蔵条件で水素吸蔵させて合金組織の順変態を行ったものを表２に示す保持温度、保持水素ガス圧力および保持時間で順変態後の加熱処理を行った（なお、Ｎｏ．５４については実施例１のＮｏ．５２の水素吸蔵条件で水素吸蔵させて合金組織の順変態を行った。）。その後逆変態相対速度０．２６となるように保持温度で水素ガス圧力を下げ、実施例１と同様に脱水素による逆変態反応を起こさせ、その後実施例１と同様に逆変態反応後の熱処理を８２０℃、真空下で３０分間保持し、その後冷却した。これにより表２に示す希土類磁石粉末を製造した。
【００３８】
得られた希土類磁石粉末の残留磁束密度、固有保磁力および（ＢＨ）ｍａｘを測定し、異方化率を求めた。
保磁力、異方化率とともに順変態相対反応速度、保持時間、保持温度、保持圧力、残留磁束密度、異方化率、固有保磁力および磁石粉末の（ＢＨ）ｍａｘを合わせて表２に示す。
表２
0003587158.tif 000003
実施例１と同様にして順反応を終えたのち続けて保持温度で及び圧力で熱処理し順変態に伴う歪みを緩和した後、続けて脱水素（水素圧力０．０００１ＭＰａ（０．００１ａｔｍ））した結果は、実施例１同様高い異方性が維持された。そして、６０分以上保持することで、実施例１と比較して保磁力が高くなる。一方短時間の保持では異方性は失われないが、保磁力は低い。また、反応速度が早いと、異方性は失われ、続けて保持、脱水素を行っても異方性は回復しない。
実施例３．
主として実施例２のＮｏ．７の水素吸蔵条件で水素吸蔵させて合金組織の順変態を行いその後１８０分保持したものを、表３に示す試料温度、逆変態相対速度、逆変態水素ガス圧力０．０００１ＭＰａ（０．００１ａｔｍ）で逆変態を行い、その後、８２０℃、真空下で３０分加熱処理を行い、その後急冷した（なお、Ｎｏ．５６については実施例１のＮｏ．５２の水素吸蔵条件で水素吸蔵させて合金組織の順変態を行った。）。これにより表３に示す希土類磁石粉末を製造した。
【００３９】
得られた希土類磁石粉末の残留磁束密度、固有保磁力および（ＢＨ）ｍａｘを測定し、異方化率を求めた。
保磁力、異方化率とともに順変態相対反応速度、保持時間、逆変態相対速度、試料温度、残留磁束密度、異方化率、固有保磁力および磁石粉末の（ＢＨ）ｍａｘを合わせて表３に示す。
表３
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逆変態反応速度が０．１〜０．４の範囲では、転写された方位が、乱れることなくＮｄ２Ｆｅ１４Ｂに転写され異方性が得られるが、Ｎｏ．５５に見られるように、逆変態反応速度がそれより早い場合には異方性が低くなり高い特性が得られない。
【００４０】
一方、Ｎｏ．５６に見られるように、変態の反応速度が早い場合には、その後の処理が良くても異方性は得られない。
実施例４．
主に実施例３のＮｏ．１１と同様に順変態、熱処理および逆変態を行ったものを表４に示す保持温度および保持時間で加熱処理を行った。（なお、Ｎｏ．５６については実施例３のＮｏ．５４の順変態、熱処理および逆変態を行った。）これにより表４に示す希土類磁石粉末を製造した。
【００４１】
また、得られた粉末磁石粉末を用い、熱硬化性樹脂としてフェノール樹脂を粉末磁石１００ｇに対して３ｇ使用し、型内で圧縮成形してボンド磁石を得た。また、成形時に２．０Ｔ（２０ｋＯｅ）の磁場を作用させたものと、無磁場のものとの２種類のものを得た。
得られた希土類磁石粉末の残留磁束密度、固有保磁力および（ＢＨ）ｍａｘを測定し、異方化率を求めた。また、この磁石に含まれる残留水素を求めた。残留水素の値は全体を１００重量％としたときの重量％で示した。さらにボンド磁石の最大エネルギー積（ＢＨ）ｍａｘを測定した。
この結果、１３５ｋＪ／ｍ3以上の最大エネルギー積を有する磁気異方性ボンド磁石を得ることができた。
【００４２】
保磁力、異方化率とともに順変態相対反応速度、保持時間、逆変態相対速度、逆変態後の保持温度および保持時間の処理条件を表４に、測定された磁気特性を表５に示す。
表４
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表５
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脱水素時間が２５分以上保持することで、十分に水素が抜け異方性が失われることなく、高い保磁力が得られることがわかる。一方保持時間が早い場合は少し水素が残り、高い保磁力は得られない。
【００４３】
また、異方化の反応速度が早い場合には、高い保磁力は得られるものの、異方性は完全に消去され、等方性の粉末しか得られない。
実施例５．
Ｎｄ：１２．５ａｔ％、Ｂ：６．２ａｔ％、残部Ｆｅよりなる合金に表６に示す微量のＧａ，Ｎｂを添加し、実施例１で説明したのと同様にボタンアーク溶解で溶製し、１１４０℃で均質化終了を行い、その後表６に示す条件で高温水素熱処理を行った。その後実施例４と同様に磁気特性を測定した。測定結果を表７に示す。
表６
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表７
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Ｇａ添加は逆磁区の発生を抑えるための粒界のクリーニング効果をもち高い保磁力が得られる。また、Ｎｂ添加は、転写の効果を上げる働きをもつ。その結果Ｇａ，Ｎｂの量元素の微量添加で従来得られていない、３５０ｋＪ／ｍ3（４４．０ＭＧＯｅ）の高い特性が得られる。
そして、最大エネルギー積が１６７．９〜２００．５ｋＪ／ｍ3（２１．１〜２５．０ＭＧＯｅ）の磁気異方性ボンド磁石を得ることができた。
【発明の効果】
本発明の異方性磁石粉末は、ＲＦｅ（Ｇａ＋Ｎｂ）Ｂ系合金を高温水素熱処理して得られ、異方性（Ｂｒ／Ｂｓ＝１．６Ｔ（１６ＫＧ））が０.８２〜０．８６である希土類磁石である。また、本発明の異方性磁石粉末は、結晶粒のアスペクト比が２．０以下である。この異方性磁石粉末を用いることにより１６７．９〜２００．５ｋＪ／ｍ3（２１．１〜２５．０ＭＧＯｅ）の優れた（ＢＨ）ｍａｘをもつ異方性ボンド磁石とすることができる。
このＲＦｅ（Ｇａ＋Ｎｂ）Ｂ系合金の前記磁気異方性磁石粉末が、残留磁束密度（Ｂｒ）が１．３２〜１．３９Ｔ（１３．２〜１．３９ｋＧ）、固有保磁力（ｉＨｃ）が７９６〜１１９３ｋＡ／ｍ（１０．０〜１５ｋＯｅ）、（ＢＨ）ｍａｘが３００〜３５０ｋＪ／ｍ3（３７．８〜４４．０ＭＧＯｅ）であることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】希土類合金の順変態反応の合金組成と反応速度との関係を示す線図である。
【図２】希土類合金の順変態反応の反応温度と反応速度との関係を示す線図である。
【図３】希土類合金の順変態反応の水素ガス圧力と反応速度との関係を示す線図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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