(57)【要約】【課題】  搬送時等においては破壊されず、磁場配向時には容易に結合が破壊される強度を有し、しかも優れた流動性を有する顆粒を効率よく作製し、成形体の寸法精度の向上及び生産性の向上を図るとともに、特性を大きく低下させることなく希土類焼結磁石を製造する方法等を提供することを目的とする。【解決手段】  希土類焼結磁石の一次合金粒子と、バインダとしてのポリビニルブチラールまたはポリビニルアルコールを含むスラリを、造粒装置１０のチャンバ１１内に投入する。造粒装置１０では、チャンバ１１内に設けられた主回転翼１２を回転させて一次合金粒子を凝集させ、得られた凝集物をチャンバ１１内に設けられた補助回転翼１３でほぐすことによって、顆粒を作製する。そして、作製された顆粒を金型キャビティに投入した後、顆粒を磁場中成形することで成形体を得て、この成形体を焼結することによって、希土類焼結磁石を得る。【選択図】図１
2006100597.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機バインダ材料を溶媒に溶解したバインダ溶液を作製する工程と、
希土類焼結磁石の原料粉および前記バインダ溶液をチャンバ内に投入し、前記チャンバと前記チャンバ内に設けられた主翼とを相対的に回転させることによって前記バインダ溶液を介して前記原料粉を凝集させ、得られた凝集物を前記チャンバ内に設けられた補助翼でほぐすことで顆粒を作製する工程と、
前記顆粒を金型キャビティに投入する工程と、
前記顆粒に磁場を印加し、かつ加圧成形することにより成形体を得る工程と、
前記成形体を焼結する工程と、
を備えることを特徴とする希土類焼結磁石の製造方法。
【請求項２】
前記有機バインダ材料は、ポリビニルブチラールまたはポリビニルアルコールであり、前記溶媒はアルコールであることを特徴とする請求項１に記載の希土類焼結磁石の製造方法。
【請求項３】
前記顆粒を作製する工程では、前記バインダ溶液に含まれる前記ポリビニルブチラールまたはポリビニルアルコールの量を、前記原料粉の量に対し、０．２０ｗｔ％以下とすることを特徴とする請求項２に記載の希土類焼結磁石の製造方法。
【請求項４】
前記顆粒を作製する工程では、前記原料粉を前記チャンバ内に投入し、前記主翼を一定時間回転させた後に、前記チャンバ内に前記バインダ溶液を投入することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の希土類焼結磁石の製造方法。
【請求項５】
前記原料粉は、Ｒ2Ｔ14Ｂ相（Ｒは希土類元素から選択される１種又は２種以上の元素、ＴはＦｅ又はＦｅ及びＣｏを含む遷移金属元素から選択される１種又は２種以上の元素）を含む組成を有し、平均粒径が２．５〜６μｍであることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の希土類焼結磁石の製造方法。
【請求項６】
希土類焼結磁石の原料粉、およびポリビニルブチラールをアルコール溶媒に溶解したバインダ溶液が投入されるチャンバと、
前記チャンバ内に設けられ、前記チャンバに対して相対的に回転することによって、前記バインダ溶液が添加された前記原料粉を転動させて前記原料粉を顆粒化させる転動翼と、
を備えることを特徴とする顆粒作製装置。
【請求項７】
前記転動翼は、前記チャンバ内で略垂直方向の軸線周りに回転することを特徴とする請求項６に記載の顆粒作製装置。
【請求項８】
前記転動翼は、前記チャンバ内で略水平方向の軸線周りに回転することを特徴とする請求項６に記載の顆粒作製装置。
【請求項９】
前記チャンバ内に回転可能に設けられ、前記転動翼の回転によって前記チャンバ内で転動して顆粒化した前記原料粉をほぐす補助翼をさらに備えることを特徴とする請求項６から８のいずれかに記載の顆粒作製装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系に代表される希土類焼結磁石を製造する際に用いられる原料粉体に関し、特に原料粉体を顆粒化することにより、磁場中成形時の金型への充填性を向上させて高い生産性を得るとともに、希土類焼結磁石の小型化への対応を容易にすることのできる技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
希土類焼結磁石を製造する際、焼結に供する原料粉を微細化することにより飽和磁束密度及び保磁力等の磁気特性を確保している。ところが、原料粉の微細化は、成形体の寸法精度、生産性を阻害する要因となる。
原料粉は磁場中での加圧成形により成形体を構成する。この磁場中成形において、静磁場又はパルス磁場を印加して原料粉の粒子を配向させる。この磁場中成形時、原料粉が微細であるほどその流動性が悪く、金型への充填性が問題となる。粉末の金型への充填性が劣ると、金型へ粉末を十分に充填することができないために成形体の寸法精度が得られない、あるいは金型への充填自体に時間がかかって生産性を阻害するという問題がある。特に薄肉形状や複雑形状の成形体を精度よくかつ効率的に作製することは困難である。
【０００３】
原料粉の流動性向上の手段の一つとして原料粉の顆粒化が試みられている。
原料粉を顆粒化するには、希土類金属粉末にバインダを添加したスラリをスプレードライすることにより顆粒化する提案が行われている（例えば、特許文献１参照。）。
また、チャンバ内で流体の流れ（気流）を生じさせ、この流れによってチャンバ内の原料粉に運動エネルギーを与えることで、顆粒化を図る技術も提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１０７０３４号公報
【特許文献２】特開２００４−１３１８１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、製造工程において、作製された顆粒は、その保存、搬送時等に、様々な力や衝撃を受けることがあり、その結果、顆粒が破壊されてしまうと、結果として金型への充填時に流動性が損なわれるという問題がある。このため、形成された顆粒は、その形状を維持できる、つまり顆粒強度が高いことが望まれる。
特許文献１の技術のように、スプレードライヤーを用いる手法では、原料粉を含むスラリをノズルから熱風中に吹き込むことで顆粒を形成するわけであるが、形成された顆粒が高速でスプレードライヤーの内壁にぶつかったり、気流中で顆粒同士がぶつかり合いを繰り返しながら落下する。また、特許文献２の技術のように、チャンバ内の流体の流れによって顆粒を形成する手法においても、原料粉（顆粒）は気流によってチャンバ内で上昇や下降を繰り返し、チャンバ内壁への衝突や顆粒同士の衝突を繰り返す。これらの衝撃により、顆粒作製時に、顆粒が崩壊してしまうという問題がある。
【０００６】
上記したような観点からすると、顆粒強度はなるべく高くするのが望ましいところであるが、顆粒強度を高めると、以下のような問題が伴う。すなわち、原料粉の顆粒化を行うと、流動性は向上するが、顆粒を構成する原料粉同士の結合力のために、原料粉が磁場配向しにくくなり、磁気特性、特に残留磁束密度（Ｂｒ）が低下してしまうのである。このため、磁場配向時を考えると、顆粒としては、磁場を印加することで容易に結合が破壊される程度の弱い結合力で顆粒が構成されるのが望ましい。
本発明は、このように相反しているとも言える技術的課題に基づいてなされたもので、搬送時等においては破壊されず、しかも磁場配向時には容易に結合が破壊される強度を有し、しかも優れた流動性を有する顆粒を効率よく作製し、成形体の寸法精度の向上及び生産性の向上を図るとともに、特性を大きく低下させることなく希土類焼結磁石を製造する方法等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】
本発明者らは、鋭意検討を行い、原料粉を顆粒化するときに用いるバインダの量をなるべく少なくすることで、上記課題を解決できるのではないか、と考え、少ないバインダ量で、上記条件を満足する強度を有する顆粒を製造できる手法を模索した。
その結果としてなされた本発明の希土類焼結磁石の製造方法では、まず、有機バインダ材料を溶媒に溶解したバインダ溶液を作製する。そして、希土類焼結磁石の原料粉およびバインダ溶液をチャンバ内に投入し、チャンバとチャンバ内に設けられた主翼とを相対的に回転させることによってバインダ溶液を介して原料粉を凝集させる。これによって得られた凝集物をチャンバ内に設けられた補助翼でほぐすことで顆粒を作製する。次いで、作製された顆粒を金型キャビティに投入した後、顆粒に磁場を印加し、かつ加圧成形することにより成形体を得て、この成形体を焼結することで、希土類焼結磁石を製造する。
このように、チャンバと主翼とを相対的に回転させることによって原料粉と顆粒化助剤を凝集させ、さらに、得られた凝集物を補助翼でほぐすことで顆粒を作製すると、顆粒は高速でチャンバや他の凝集物に衝突することもなく、良好に顆粒が作製され、少ないバインダで顆粒を形成できる。
【０００８】
セラミックスなどを造粒する場合、有機バインダとしては一般にＰＶＡ（ポリビニルアルコール）が広く用いられており、本発明においても、有機バインダとしてポチビニルアルコールを用いることが可能である。ポリビニルアルコールは熱処理による脱バインダ性が高く、容易に焼失するために電磁気特性に悪影響を及ぼさないことが広く用いられている理由である。ポリビニルアルコールはＯＨ基を有することから親水性が高く、水に溶解した形でスラリに供給されることがほとんどである（例えば、特開平９−７４０３６号公報、以下、特許文献３と称する）。
【０００９】
一般に希土類焼結磁石はその酸化により磁気特性が大きく低下する。酸化を防ぐために粉体の取り扱いや熱処理時に細心の注意が払われている。このため、希土類焼結磁石の原料粉体を顆粒化する際、ポリビニルアルコール水溶液を添加することは望ましくないことがある。そこで、特許文献３は、合金粉末と水に含まれる酸素による影響を低減するために、脱溶存酸素処理した純水、あるいは窒素等の不活性ガスでバブリング置換した水を用いることを提案している。また、特許文献３では、合金粉末と水との酸化反応をより抑制するために、合金粉末へのバインダの添加、スラリの攪拌を低温、具体的には０〜３０℃の温度範囲で行うことを推奨している。しかし、これらの方法は手間がかかる上に、コストや磁気特性の確保の上で問題が多い。
また、ポリビニルアルコールは通常水溶性であるために、ポリビニルアルコールをバインダとして顆粒を作製するための溶媒として水を用いている。しかし、水を溶媒とすると、焼結後の磁石中の酸素量が増えることによる磁気特性の低下が顕著となる。
特に高い磁気特性を得るために、原料粉体の酸化を防止するには、溶媒を非水性の物質、例えばアルコールとすることも考えられるが、特許文献３で推奨され、かつこれまで用いられている鹸化度が７０〜９９ｍｏｌ％のポリビニルアルコールは通常アルコールに溶解しない。
そこで、鹸化度が５０ｍｏｌ％以下のポリビニルアルコールを用いるのが好ましい。このようにすれば、溶媒をアルコールとすることができるため、水を溶媒とする場合に比べて、酸素量が低減される。ポリビニルアルコールの望ましい鹸化度は４５ｍｏｌ％以下、さらに望ましい鹸化度は４０ｍｏｌ％以下である。
【００１０】
また、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）は、アルコールに溶解するとともに、ポリビニルアルコールと同様に熱処理による脱バインダ性が高く、容易に焼失するために電磁気特性に悪影響を及ぼさない。このポリビニルブチラールをアルコールに溶解したバインダ溶液を用いることでも、上記の問題を解決できる。これに基づき、本発明にかかる希土類焼結磁石の製造方法では、有機バインダ材料としてポリビニルブチラールを用い、溶媒としてアルコールを用いるのがさらに好ましい。
【００１１】
さて、顆粒を作製する工程では、バインダ溶液に含まれるポリビニルブチラールまたはポリビニルアルコールの量を、原料粉の量に対し、０．２０ｗｔ％以下とするのが好ましい。通常、バインダに含まれる炭素が磁気特性低下の要因となることから、このバインダを除去する工程が必要となるが、ポリビニルブチラールまたはポリビニルアルコールの量を前記のように抑制することで、炭素量を全体から見て無視できるレベルとなり得ることから、脱バインダ処理を省略することが可能となる。しかも、そのような少量のポリビニルブチラールまたはポリビニルアルコールを有機バインダとして用いる場合であっても、本発明の手法によれば、強度の高い顆粒を作製することが可能となる。
【００１２】
また、顆粒を作製する工程では、原料粉をチャンバ内に投入し、主翼を一定時間回転させた後に、チャンバ内にバインダ溶液を投入するのが好ましい。これにより、チャンバ内に投入した原料粉をほぐすことができ、また、チャンバ内を不活性ガスに置換する場合には、原料粉の空隙に存在するエア等を有効に追い出すことができる。これにより、顆粒を均一に、かつ効率よく作製することが可能となる。
【００１３】
また本発明は、Ｒ2Ｔ14Ｂ相（Ｒは希土類元素から選択される１種又は２種以上の元素、ＴはＦｅ又はＦｅ及びＣｏを含む遷移金属元素から選択される１種又は２種以上の元素）を含む組成を有し、平均粒径が２．５〜６μｍである原料粉に適用することが望ましい。
【００１４】
本発明は、希土類焼結磁石の原料粉、およびポリビニルブチラールをアルコール溶媒に溶解した  バインダ溶液が投入されるチャンバと、チャンバ内に設けられ、チャンバに対して相対的に回転することによって、バインダ溶液が添加された原料粉を転動させて原料粉を顆粒化させる転動翼と、を備えることを特徴とする顆粒作製装置とすることもできる。この場合、転動翼は、チャンバ内で略水平方向の軸線周りに回転する構成とすることもできるし、チャンバ内で略垂直方向の軸線周りに回転する構成とすることもできる。さらに、チャンバ内に、転動翼の回転によってチャンバ内で転動して顆粒化した原料粉をほぐす補助翼をさらに回転可能に設けるのも好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、搬送時等においては破壊されず、しかも磁場配向時には容易に結合が破壊される強度を有し、しかも優れた流動性を有する顆粒を効率よく作製することができる。その結果、成形体の寸法精度の向上及び生産性の向上を図るとともに、特性を大きく低下させることなく希土類焼結磁石を製造することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
まず、本発明の希土類焼結磁石の製造方法について説明する。
原料合金は、真空又は不活性ガス、望ましくはＡｒ雰囲気中でストリップキャスト法、その他公知の溶解法により作製することができる。ストリップキャスト法は、原料金属をＡｒガス雰囲気などの非酸化性雰囲気中で溶解して得た溶湯を回転するロールの表面に噴出させる。ロールで急冷された溶湯は、薄板または薄片（鱗片）状に急冷凝固される。この急冷凝固された合金は、結晶粒径が１〜５０μｍの均質な組織を有している。原料合金は、ストリップキャスト法に限らず、高周波誘導溶解等の溶解法によって得ることができる。なお、溶解後の偏析を防止するため、例えば水冷銅板に傾注して凝固させることができる。また、還元拡散法によって得られた合金を原料合金として用いることもできる。
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を得る場合、Ｒ2Ｔ14Ｂ結晶粒を主体とする合金（低Ｒ合金）と、低Ｒ合金よりＲを多く含む合金（高Ｒ合金）とを用いる所謂混合法を本発明に適用することもできる。
【００１７】
原料合金は粉砕工程に供される。混合法による場合には、低Ｒ合金及び高Ｒ合金は別々に又は一緒に粉砕される。粉砕工程には、粗粉砕工程と微粉砕工程とがある。まず、原料合金を、粒径数百μｍ程度になるまで粗粉砕する。粗粉砕は、スタンプミル、ジョークラッシャー、ブラウンミル等を用い、不活性ガス雰囲気中にて行なうことが望ましい。粗粉砕に先立って、原料合金に水素を吸蔵させた後に放出させることにより粉砕を行なうことが効果的である。水素放出処理は、希土類焼結磁石として不純物となる水素を減少させることを目的として行われる。水素吸蔵のための加熱保持の温度は、２００℃以上、望ましくは３５０℃以上とする。保持時間は、保持温度との関係、原料合金の厚さ等によって変わるが、少なくとも３０分以上、望ましくは１時間以上とする。水素放出処理は、真空中又はＡｒガスフローにて行う。なお、水素吸蔵処理、水素放出処理は必須の処理ではない。この水素粉砕を粗粉砕と位置付けて、機械的な粗粉砕を省略することもできる。
【００１８】
粗粉砕工程後、微粉砕工程に移る。微粉砕には主にジェットミルが用いられ、粒径数百μｍ程度の粗粉砕粉末を、平均粒径２．５〜６μｍ、望ましくは３〜５μｍとする。ジェットミルは、高圧の不活性ガスを狭いノズルより開放して高速のガス流を発生させ、この高速のガス流により粗粉砕粉末を加速し、粗粉砕粉末同士の衝突やターゲットあるいは容器壁との衝突を発生させて粉砕する方法である。
【００１９】
混合法による場合、２種の合金の混合のタイミングは限定されるものではないが、微粉砕工程において低Ｒ合金及び高Ｒ合金を別々に粉砕した場合には、微粉砕された低Ｒ合金粉末及び高Ｒ合金粉末を窒素雰囲気中で混合する。低Ｒ合金粉末及び高Ｒ合金粉末の混合比率は、重量比で８０：２０〜９７：３程度とすればよい。低Ｒ合金及び高Ｒ合金を一緒に粉砕する場合の混合比率も同様である。なお、成形時の潤滑及び配向性の向上を目的とした脂肪酸又は脂肪酸の誘導体や炭化水素、例えばステアリン酸系やオレイン酸系であるステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸アミド、オレイン酸アミド、エチレンビスイソステアリン酸アミド、炭化水素であるパラフィン、ナフタレン等を微粉砕時に０．０１〜０．３ｗｔ％程度添加することができる。
【００２０】
以上で得られた微粉砕粉末を造粒して顆粒を作製する。
顆粒の作製には、図１、図２に示すような造粒装置（顆粒作製装置）１０を用いることができる。
図１および図２に示すように、造粒装置１０は、チャンバ１１内に、主回転翼（主翼、転動翼）１２と、補助回転翼（補助翼）１３とを備えた構成を有している。
チャンバ１１は、図示しない開閉可能な蓋を備えており、蓋を閉じた状態で気密に密閉されるようになっている。また、チャンバ１１には、図示しない２流体スプレーノズルや滴下ノズルにより、微粉砕粉末を顆粒化するための結着剤となるバインダ溶液が添加できるようになっている。
主回転翼１２は、回転軸１２ａに、複数の翼部材１２ｂが設けられたもので、図示しない駆動モータによって回転軸１２ａの軸線回りに回転駆動されるようになっている。補助回転翼１３も、同様に、回転軸１３ａに、複数の翼部材１３ｂが設けられたもので、図示しない駆動モータ、あるいは主回転翼１２を回転させるための駆動モータからギヤやタイミングベルト等の駆動力伝達機構を介して伝達される駆動力によって、回転軸１３ａの軸線回りに回転駆動されるようになっている。
【００２１】
このような造粒装置１０には、主回転翼１２の設置形態により、図１に示すような縦型と、図２に示すような横型とがある。
図１に示す縦型の造粒装置（顆粒作製装置）１０Ｖにおいては、主回転翼１２は、回転軸１２ａが、チャンバ１１内でほぼ鉛直方向に軸線を有するよう設けられている。そして、補助回転翼１３は、主回転翼１２の上方に設けられ、回転軸１３ａが、チャンバ１１内でほぼ水平方向に軸線を有するよう設けられている。
また、図２に示す横型の造粒装置（顆粒作製装置）１０Ｈにおいては、主回転翼１２は、回転軸１２ａが、チャンバ１１内でほぼ水平方向に軸線を有するよう設けられている。主回転翼１２の翼部材１２ｂは、チャンバ１１の円周方向に連続する周壁１１ａに沿うように延出しており、補助回転翼１３は、これら翼部材１２ｂの内方に位置するよう設けられている。
【００２２】
このような造粒装置１０Ｖ、１０Ｈでは、チャンバ１１内に、前記したような工程で得られた微粉砕粉末とバインダ溶液をそれぞれ所定量投入し、主回転翼１２、補助回転翼１３を回転駆動させることで、顆粒を造粒する。このとき、主回転翼１２によってチャンバ１１内で微粉砕粉末およびバインダ溶液を転動させることで、微粉砕粉末を、バインダ溶液を介して凝集させて凝集物を形成し、補助回転翼１３によって凝集物をほぐすことで、顆粒を作製するようになっている。
造粒装置１０Ｖ、１０Ｈにおいて、予め設定された所定時間の間、上記の造粒を行うことで、チャンバ１１内で、微粉砕粉末がバインダ溶液を介して凝集して造粒され、顆粒が作製される。
【００２３】
なお、チャンバ１１に微粉砕粉末を投入した後には、微粉砕粉末の酸化を防ぐため、チャンバ１１内を窒素等の不活性ガスに置換するのが好ましい。このとき、主回転翼１２を一定時間回転させて微粉砕粉末をほぐすとともに、微粉砕粉末の空隙に存在するエアを追い出しながら、チャンバ１１内を不活性ガスに置換するのがさらに好ましい。
また、バインダ溶液の投入タイミングは、微粉砕粉末と同時でも良いが、前記のように微粉砕粉末の投入後に、主回転翼１２を一定時間回転させてから、バインダ溶液を投入するのが好ましい。
さらに、バインダ溶液を所定量投入した後も、主回転翼１２を一定時間回転させて、微粉砕粉末にバインダ溶液をなじませ、顆粒化を促進させるのが良い。
【００２４】
このとき、用いるバインダ溶液を構成するバインダとして、ポリビニルブチラールまたはポリビニルアルコールを用いるとともに、溶媒としてアルコールを用いる。バインダ溶液の溶媒として水を使用せずにアルコールを用いることで、顆粒化するときに前記微粉砕粉末の酸素量増加を抑制することができる。
【００２５】
造粒によって得られた顆粒の強度が弱いと、磁場中成形時の金型への充填性向上効果を十分に享受することができなくなる。ここで、ポリビニルブチラールまたはポリビニルアルコールの重合度が高いほど顆粒強度は高くなる。そこで本発明では、２００以上の重合度のポリビニルブチラールまたはポリビニルアルコールを用いることを推奨する。なお、２００以上の重合度は本発明における望ましい形態であって、必須の要素ではない。重合度が２００未満のポリビニルブチラールまたはポリビニルアルコールであっても、その添加量を多くすれば所定の顆粒強度を確保することができるからである。ただし、ポリビニルブチラールまたはポリビニルアルコールの添加量が多くなれば、磁場中成形後に行う脱バインダ時間を長くする等の配慮が必要になるとともに、脱バインダが不十分となった場合には残留する炭素量が増えて磁気特性に悪影響を及ぼす。ポリビニルブチラールまたはポリビニルアルコールの望ましい重合度は５００以上、さらに望ましい重合度は１０００以上である。
【００２６】
バインダ溶液中におけるバインダの量は、微粉砕粉末の量に対し、０．００５〜０．２０ｗｔ％の範囲とすることが望ましい。０．００５ｗｔ％未満では結合力が弱く顆粒化が困難で、しかも衝突等によって顆粒が壊れやすくなり、また、０．２０ｗｔ％を超えると結合力が強すぎ、磁場配向時に配向させることが困難だからである。さらに望ましいバインダの量は０．０２〜０．１０ｗｔ％である。
ただし、ポリビニルアルコールは、溶媒のアルコールに溶解するように、鹸化度が５０ｍｏｌ％以下のものが望ましい。アルコールに対する溶解性の観点で、ポリビニルアルコールのより望ましい鹸化度は４５ｍｏｌ％以下、さらに望ましい鹸化度は４０ｍｏｌ％以下である。
【００２７】
本発明で溶媒として用いるアルコールは、よく知られているように、鎖式又は指環式炭化水素の水素原子をヒドロキシ基ＯＨで置換したヒドロキシ化合物をいう。この中で、コスト的なことをも考慮すると、エチルアルコール（エタノール）又はメチルアルコール（メタノール）を用いることが望ましい。
【００２８】
以上のようにして得られた顆粒は磁場中成形に供される。
磁場中成形における成形圧力は０．３〜３ｔｏｎ／ｃｍ2（３０〜３００ＭＰａ）の範囲とすればよい。成形圧力は成形開始から終了まで一定であってもよく、漸増または漸減してもよく、あるいは不規則変化してもよい。成形圧力が低いほど配向性は良好となるが、成形圧力が低すぎると成形体の強度が不足してハンドリングに問題が生じるので、この点を考慮して上記範囲から成形圧力を選択する。磁場中成形で得られる成形体の最終的な相対密度は、通常、５０〜６０％である。
印加する磁場は、１２〜２０ｋＯｅ（９６０〜１６００ｋＡ／ｍ）程度とすればよい。この程度の磁場を印加することにより、顆粒は崩壊して一次合金粒子に分解される。印加する磁場は静磁場に限定されず、パルス状の磁場とすることもできる。また、静磁場とパルス状磁場を併用することもできる。
【００２９】
磁場中成形により得られた成形体には、必要に応じ、脱バインダ処理が施される。炭素残留による磁気特性低下を防止するためである。脱バインダ処理は、成形体を水素雰囲気中にて３００〜７００℃の温度範囲で０．２５〜３時間保持することによって行うことができる。この条件の脱バインダ処理により、ポリビニルブチラールまたはポリビニルアルコールからなるバインダ中に含まれる炭素をほとんど除去することができる。
この脱バインダ処理は、本発明において必須ではない。添加するバインダ量を抑制することで、脱バインダ処理を省略することが可能である。バインダの量が概ね０．２０ｗｔ％以下である場合に脱バインダ処理を省略することが可能である。
脱バインダ処理を行う場合には、脱バインダ処理と焼結を別個の工程として取り扱うこともできるが、焼結の昇温過程を脱バインダに利用することもできる。例えば、焼結における昇温過程の３００〜７００℃の温度範囲を水素雰囲気として０．２５〜３時間保持することによって脱バインダを行うことができる。
【００３０】
次いで、成形体を真空又は不活性ガス雰囲気中で焼結する。焼結温度は、組成、粉砕方法、平均粒径と粒度分布の違い等、諸条件により調整する必要があるが、１０００〜１２００℃で１〜１０時間程度焼結すればよい。
焼結後、得られた焼結体に時効処理を施すことができる。この工程は、保磁力を制御する重要な工程である。時効処理を２段に分けて行なう場合には、８００℃近傍、６００℃近傍での所定時間の保持が有効である。８００℃近傍での熱処理を焼結後に行なうと、保磁力が増大するため、混合法においては特に有効である。また、６００℃近傍の熱処理で保磁力が大きく増加するため、時効処理を１段で行なう場合には、６００℃近傍の時効処理を施すとよい。
【００３１】
次に本発明が適用される希土類焼結磁石について説明する。
本発明は、特にＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石に適用することが望ましい。このＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、希土類元素（Ｒ）を２５〜３７ｗｔ％含有する。ここで、本発明におけるＲはＹを含む概念を有しており、したがってＹ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ及びＬｕの１種又は２種以上から選択される。Ｒの量が２５ｗｔ％未満であると、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の主相となるＲ2Ｔ14Ｂ相の生成が十分ではなく軟磁性を持つα−Ｆｅなどが析出し、保磁力が著しく低下する。一方、Ｒが３７ｗｔ％を超えると主相であるＲ2Ｔ14Ｂ相の体積比率が低下し、残留磁束密度が低下する。またＲが酸素と反応し、含有する酸素量が増え、これに伴い保磁力発生に有効なＲリッチ相が減少し、保磁力の低下を招く。したがって、Ｒの量は２５〜３７ｗｔ％とする。望ましいＲの量は２８〜３５ｗｔ％、さらに望ましいＲの量は２９〜３３ｗｔ％である。
【００３２】
また、本発明が適用されるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、ホウ素（Ｂ）を０．５〜４．５ｗｔ％含有する。Ｂが０．５ｗｔ％未満の場合には高い保磁力を得ることができない。一方で、Ｂが４．５ｗｔ％を超えると残留磁束密度が低下する傾向がある。したがって、Ｂの上限を４．５ｗｔ％とする。望ましいＢの量は０．５〜１．５ｗｔ％、さらに望ましいＢの量は０．８〜１．２ｗｔ％である。
本発明が適用されるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、Ｃｏを２．０ｗｔ％以下（０を含まず）、望ましくは０．１〜１．０ｗｔ％、さらに望ましくは０．３〜０．７ｗｔ％含有することができる。ＣｏはＦｅと同様の相を形成するが、キュリー温度の向上、粒界相の耐食性向上に効果がある。
【００３３】
また、本発明が適用されるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、Ａｌ及びＣｕの１種又は２種を０．０２〜０．５ｗｔ％の範囲で含有することができる。この範囲でＡｌ及びＣｕの１種又は２種を含有させることにより、得られるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の高保磁力化、高耐食性化、温度特性の改善が可能となる。Ａｌを添加する場合において、望ましいＡｌの量は０．０３〜０．３ｗｔ％、さらに望ましいＡｌの量は、０．０５〜０．２５ｗｔ％である。また、Ｃｕを添加する場合において、望ましいＣｕの量は０．１５ｗｔ％以下（０を含まず）、さらに望ましいＣｕの量は０．０３〜０．１２ｗｔ％である。
本発明が適用されるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、他の元素の含有を許容する。例えば、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｂｉ、Ｓｎ、Ｇａ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｓｉ、Ｖ、Ａｇ、Ｇｅ等の元素を適宜含有させることができる。一方で、酸素、窒素、炭素等の不純物元素を極力低減することが望ましい。特に磁気特性を害する酸素は、その量を５０００ｐｐｍ以下、さらには３０００ｐｐｍ以下とすることが望ましい。酸素量が多いと非磁性成分である希土類酸化物相が増大して、磁気特性を低下させるからである。
【００３４】
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石に本発明を適用することが望ましいが、他の希土類焼結磁石に本発明を適用することも可能である。例えば、Ｒ−Ｃｏ系焼結磁石に本発明を適用することもできる。
Ｒ−Ｃｏ系焼結磁石は、Ｒと、Ｆｅ、Ｎｉ、ＭｎおよびＣｒから選ばれる１種以上の元素と、Ｃｏとを含有する。この場合、望ましくはさらにＣｕまたは、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｈｆ、ＴｉおよびＶから選ばれる１種以上の元素を含有し、特に望ましくはＣｕと、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｈｆ、ＴｉおよびＶから選ばれる１種以上の元素とを含有する。これらのうち特に、ＳｍとＣｏとの金属間化合物、望ましくはＳｍ2Ｃｏ17金属間化合物を主相とし、粒界にはＳｍＣｏ5系を主体とする副相が存在する。具体的組成は、製造方法や要求される磁気特性等に応じて適宜選択すればよいが、例えば、Ｒ：２０〜３０ｗｔ％、特に２２〜２８ｗｔ％程度、Ｆｅ、Ｎｉ、ＭｎおよびＣｒの１種以上：１〜３５ｗｔ％程度、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｈｆ、ＴｉおよびＶの１種以上：０〜６ｗｔ％、特に０．５〜４ｗｔ％程度、Ｃｕ：０〜１０ｗｔ％、特に１〜１０ｗｔ％程度、Ｃｏ：残部の組成が望ましい。
以上、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石、Ｒ−Ｃｏ系焼結磁石について言及したが、本発明は他の希土類焼結磁石への適用を妨げるものではない。
【実施例１】
【００３５】
ストリップキャスト法により、２６．５ｗｔ％Ｎｄ−５．９ｗｔ％Ｄｙ−０．２５ｗｔ％Ａｌ−０．５ｗｔ％Ｃｏ−０．０７ｗｔ％Ｃｕ−１．０ｗｔ％Ｂ−Ｆｅの組成を有する原料合金を作製した。
次いで、室温にて原料合金に水素を吸蔵させた後、Ａｒ雰囲気中で６００℃×１時間の脱水素を行なう水素粉砕処理を行なった。
水素粉砕処理が施された合金に、粉砕性の向上並びに成形時の配向性の向上に寄与する潤滑剤を０.０５〜０.１％混合した。潤滑剤の混合は、例えばナウターミキサー等により５〜３０分間ほど行なう程度でよい。その後、ジェットミルを用いて平均粒径が５．０μｍの微粉砕粉末を得た。
【００３６】
以上の微粉砕粉末を、造粒装置のチャンバ内に入れ、酸化防止のためチャンバ内部を窒素で満たした。このとき、造粒装置は、図１に示したような縦型のもの（チャンバ容積は４リットル）と、図２え示したような横型のもの（チャンバ容積は１．５リットル）のものを用いた。
その後、造粒装置の主回転翼を所定の速度で回し、微粉砕粉末を攪拌した。さらに、補助回転翼を回転させた。バインダ溶液は、バインダとしてはポリビニルブチラールを用い、ポリビニルブチラールを溶媒としてのエタノールに分散させて、バインダ溶液を構成した。このバインダ溶液を、ノズルを用いてチャンバ内に所定時間をかけて、それぞれ表１に示す濃度となるように添加した。
すべてのバインダ溶液を添加した後にも、バインダ溶液と微粉砕粉末をなじませるため、主回転翼、補助回転翼を一定時間だけ回転させ続けた。その後、主回転翼、補助回転翼を停止し、造粒物をチャンバから取り出した。
【００３７】
続いて、取り出した顆粒（造粒物）に含まれるバインダ溶液のエタノールを蒸発させた。微粉砕粉末の酸化を防ぐため、蒸発には真空チャンバを用い、減圧雰囲気にて蒸発させた。
比較のため、押し出し造粒法、転動流動層造粒法、スプレードライ法で顆粒を作製した。押し出し造粒法においては、一次合金粉をペースト化し、スクリューによってこのペーストを細孔から押し出した（比較例１）。転動流動層法では窒素噴流によりチャンバ内で流動層を作り出し、また、地面と垂直方向に回転する回転羽によって転動を作り出し、顆粒を造粒した（比較例２、３）。スプレードライ法では、バインダとしてポリビニルブチラールを表１に示す濃度で用い、溶媒としてエタノールを用い、顆粒を作製した（比較例４、５）。
【００３８】
図３、４に、作製された顆粒の外観ＳＥＭ像を示す。
この図３（ａ）に示すように、転動法で造粒した実施例２では、顆粒が良好に形成されている。また、図３（ｂ）に示すように、押し出し造粒法で作製した顆粒も、同様に顆粒が良好に形成されている。これに対し図４（ａ）に示すように、転動流動層式で造粒した場合、顆粒以外に粉末が多く混在している。また図４（ｂ）に示すように、スプレードライ法で作製した顆粒は、粒径が、前者の３種の造粒法に比較して格段に粒径が小さい。
【００３９】
また、得られた顆粒の顆粒強度を測定した。測定は、顆粒強度測定器にて行った。その方法は、顆粒一つに荷重をかけ、顆粒の破壊により荷重が解放されるまでにかかった最大荷重を測定値Ｐとし、その顆粒径ｄから次式によって顆粒強度を計算した。その結果を表１に併せて示す。
顆粒強度Ｓｔ＝２．８Ｐ／（π×ｄ2）
【００４０】
【表１】
2006100597.tif 000003
【００４１】
表１に示すように、転動造粒法を用いた実施例１、２では、押し出し造粒法、転動流動層造粒法に比較して大幅に高い顆粒強度を有していることがわかる。特に、実施例１では、他の造粒法では顆粒作製自体が困難であるような少ないバインダ量で、高い顆粒強度を有した顆粒が作製されている。
【００４２】
さらに、顆粒について以下の方法に基づいて安息角を測定した。その結果を表１に併せて示す。なお、表１には顆粒化する前の微粉砕粉末の安息角も併せて示している（比較例６）。
安息角測定方法：６０ｍｍφの円のテーブルの上に、一定高さからふるいを通して少しずつ顆粒を落下させた。顆粒の山が崩壊する直前で顆粒の供給を停止した。円テーブルの上にできた顆粒の山の底角を測定した。円テーブルを１２０°ずつ回転し、計３箇所について角度を測定し、その平均を安息角とした。
【００４３】
その結果、転動造粒法を用いた実施例１、２では、安息角が４７°以下となっており、転動流動層造粒法、スプレードライ法に比較して高い流動性を有していることが分かる。
【００４４】
次いで、得られた顆粒を磁場中成形した。具体的には、１５ｋＯｅの磁場中で１．４ｔ／ｃｍ2の圧力で成形を行い、成形体を得た。得られた成形体の強度を測定した。
得られた成形体に対し、押し出し造粒法、スプレードライ法で作製した顆粒から形成された比較例３〜５の成形体については、脱バインダ処理を行った。
得られた成形体を真空中およびＡｒ雰囲気中で１０８０℃まで昇温し４時間保持して焼結を行った。次いで得られた焼結体に８００℃×１時間と５６０℃×１時間（ともにＡｒ雰囲気中）の２段時効処理を施した。
【００４５】
得られた焼結磁石の磁気特性を測定した結果を表１に示す。なお、表１には、比較のため、転動流動層造粒法、押し出し造粒法、スプレードライ法で得られた顆粒を上記と同様にして磁場中成形、焼結及び時効処理を施して得られた焼結磁石の磁気特性も併せて示している。
【００４６】
表１に示すように、バインダ溶液を用い、転動造粒法で造粒された顆粒から作製された焼結磁石は、微粉砕粉末を磁場中成形して得られた焼結磁石と同等の磁気特性を備えることがわかる。
このように転動造粒法によって作製された顆粒は、高い流動性、十分な顆粒強度を有し、高い磁気特性を有した焼結磁石を作製することができる。しかも、そのような顆粒を、他の造粒法に比較して少ない量のバインダで形成することができ、脱バインダ処理を省略することが可能となっており、工程的な効果も非常に大きい。
【００４７】
なお、上記実施の形態では、顆粒を形成するためのバインダとしてポリビニルブチラールを用いたが、これに限るものではなく、他のバインダ材料を用いることも可能である。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】縦型の転動式造粒装置の構成を示す図であり、（ａ）は正断面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は（ｂ）の右側面図である。
【図２】横型の転動式造粒装置の構成を示す図であり、（ａ）は正断面図、（ｂ）は（ａ）の右側面図である。
【図３】実施例で作製された顆粒外観を示すＳＥＭ像である。
【図４】実施例で作製された顆粒外観を示すＳＥＭ像である。
【符号の説明】
【００４９】
１０、１０Ｈ、１０Ｖ…造粒装置（顆粒作製装置）、１１…チャンバ、１２…主回転翼（主翼、転動翼）、１３…補助回転翼（補助翼）                                
【図１】
2006100597.tif 000004
【図２】
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【図３】
2006100597.tif 000006
【図４】
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