(57)【要約】  本発明は、重希土類酸化物及び/又は重希土類フッ化物を含む改質粉末が被覆されたネオジム・鉄・ボロン原料粉末から製造されたネオジム・鉄・ボロン磁石を提供する。本発明は、磁石製造の多くのステップにおいて、磁石粉末という点から、特に、重希土類フッ化物又は重希土類酸化物で磁性粉末粒子の表面を被覆することにより、磁石はその後の焼結の過程で、拡散が同時に行われ、磁性粉末粒子の表面に被覆された重希土類酸化物又は重希土類フッ化物粉末は、焼結の過程において軽希土類の一部を置換する。重希土類が磁石によって吸収されることで、保磁力を向上させ、さらに、残留磁気の低減を効果的に抑制できる。本発明は、少量の重希土類により磁石の保磁力を向上でき、重希土類資源を節約し、生産コストを削減し、同時に、プロセスはより簡単で、磁石のサイズが制限されない。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
重希土類酸化物粉末及び/又は重希土類フッ化物粉末を含む改質粉末が被覆されたネオジム・鉄・ボロン原料粉末から製造されたことを特徴とするネオジム・鉄・ボロン磁石。
【請求項２】
前記ネオジム・鉄・ボロン原料粉末の平均粒子径と前記改質粉末の平均粒子径との比は（50〜200）：1であることを特徴とする請求項１に記載のネオジム・鉄・ボロン磁石。
【請求項３】
前記重希土類元素はジスプロシウム及び/又はテルビウムを含むことを特徴とする請求項１に記載のネオジム・鉄・ボロン磁石。
【請求項４】
前記ネオジム・鉄・ボロン磁石の全質量を占める前記改質粉末の割合は4%以下であることを特徴とする請求項１に記載のネオジム・鉄・ボロン磁石。
【請求項５】
前記ネオジム・鉄・ボロン原料粉末は、各成分の組成が、質量％で、Pr-Nd：28%〜33%、Dy：0〜10%、Tb：0〜10%、Nb：0〜5%、B：0.5%〜2.0%、Al：0〜3.0%、 Cu：0〜1%、Co：0〜3%、Ga：0〜2%、Gd：0〜2%、Ho：0〜2%、Zr：0〜2%、を含み、残部がFeであることを特徴とする請求項１に記載のネオジム・鉄・ボロン磁石。
【請求項６】
前記ネオジム・鉄・ボロン原料粉末は、ネオジム・鉄・ボロン原料粉末のみを使用して製造された製品磁石の固有保磁力が17kOe以上である中・高保磁力の磁石原料粉末を含むことを特徴とする請求項１に記載のネオジム・鉄・ボロン磁石。
【請求項７】
A）粉砕後のネオジム・鉄・ボロン原料粉末と、重希土類酸化物粉末及び/又は重希土類フッ化物粉末を含む改質粉末とを高速混合した後、改質ネオジム・鉄・ボロン原料粉末を得るステップと、
B）前記ステップで得られた改質ネオジム・鉄・ボロン原料粉末をプレスし焼結した後、ネオジム・鉄・ボロン磁石を得るステップと、を含むことを特徴とするネオジム・鉄・ボロン磁石の製造方法。
【請求項８】
前記高速混合の時間は0.1〜2時間であり、前記高速混合の回転速度は80〜220rpmであることを特徴とする請求項7に記載のネオジム・鉄・ボロン磁石の製造方法。
【請求項９】
前記焼結の温度は1030〜1090℃であり、
前記焼結の時間は3〜10時間であり、
前記焼結後、時効処理ステップをさらに含むことを特徴とする請求項7に記載のネオジム・鉄・ボロン磁石の製造方法。
【請求項１０】
前記時効処理は、具体的に第1段焼鈍時効処理及び第2段焼鈍時効処理を含み、
前記第1段焼鈍時効処理の温度は800〜950℃であり、前記第1段焼鈍時効処理の時間は3〜10時間であり、
前記第2段焼鈍時効処理の温度は400〜550℃であり、前記第2段焼鈍時効処理の時間は3〜10時間であることを特徴とする請求項7に記載のネオジム・鉄・ボロン磁石の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、2017年08月09日に中国特許庁へ出願された、出願番号：201710675667.5、発明の名称が「高温耐性ネオジム・鉄・ボロン磁石及びその製造方法」である中国特許出願に対し優先権を主張し、その全内容は本願に引用として組み入れられている。
【０００２】
本発明は、希土類永久磁石材料の分野に属し、ネオジム・鉄・ボロン磁石及びその製造方法に関し、特に、高温耐性ネオジム・鉄・ボロン磁石及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
ネオジム・鉄・ボロン磁石は、ネオジム磁石（Neodymium magnet）ともいい、その化学式はNd2Fe14Bであり、人工的に製造される永久磁石であり、これまでで最も強い磁力を持つ永久磁石である。その最大磁気エネルギー積（BHmax）は、フェライトのものよりも10倍以上高い。被覆されていない状態（bare magnet）であるとき、その磁力は3500ガウス程度に達し得る。現在、業界では、一般的に焼結法によりネオジム・鉄・ボロン永久磁石材料を作製する。例えば、王偉らは「肝心なプロセスパラメータ・合金元素の焼結NdFeB磁気特性及び機械的性質への影響」に、焼結法でネオジム・鉄・ボロン永久磁石材料を製造する手順において、一般的に原料配合、溶製、破砕、粉末製造、水素粉砕による超微粉末、粉末の配向・プレス成形、真空焼結、検査・分級、及び電気めっきなどのステップを含むことを開示している。ネオジム・鉄・ボロン磁石の利点は、高い対費用効果、小さい体積、軽い重量、良好な機械的性質、及び強磁性などの特徴である。このような高エネルギー密度という利点により、ネオジム・鉄・ボロン永久磁石材料は、現代の工業及び電子技術において広く適用され、磁気学の世界では磁石の王様と称される。よって、ネオジム・鉄・ボロン磁石の製造及び進展は、業界で常に注目を集めている。
【０００４】
特に、近年、Nd2Fe14B型化合物を主相とするR-Fe-B系希土類焼結磁石は、永久磁石の中の最も高性能な磁石として、ハードディスクドライブのボイスコイルモータ（VCM）、サーボモータ、インバータエアコンモータ、及びハイブリッド車搭載用モータなどに広く利用されている。しかしながら、様々なモータ用途において、磁石が高保磁力特性を有するだけでなく、高温使用環境に適用するために、優れた耐熱性も求められる。
R-Fe-B系希土類焼結磁石の保磁力を向上させる方法は、従来の方法として、主に重希土類元素RHを原料として添加することにより、R2Fe14B相における軽希土類元素RL（主に、Nd、及びPr）が重希土類元素RHで置換されるため、R2Fe14B相の結晶磁気異方性（保磁力を決定する本質的な物理量）が向上する。但し、R2Fe14B相における軽希土類元素RLの磁気モーメントは、重希土類元素RHの磁気モーメントよりも高いため、軽希土類元素RLを重希土類元素RHで置換するほど、残留磁束密度Brが低くなる。一方、重希土類元素RHは、希少資源であるため、その使用量の削減が望まれている。
【０００５】
近年では、磁石の表面に塗布、堆積、めっき、スパッタリング、又は粘着・被覆などの手段により重希土類元素を塗布し、さらに浸透すること、又は、重希土類を蒸発させて、磁石の表面に重希土類金属をめっきした後、浸透することというジスプロシウム浸透技術も業界で幅広い注目を集めている。ジスプロシウム浸透技術とは、まず、Dyを含有する金属又は化合物の粉末を拡散源として磁石の外面に付着させ、さらに、ある温度範囲内で拡散のための熱処理を行い、希土類元素を粒界に沿って主相結晶粒子の表層に拡散させることにより、結晶粒子表面の異方性磁界を向上させ、粒界の微細組織を改善し、磁石の保磁力を向上するプロセスである。但し、ジスプロシウム浸透技術では、高温熱処理の拡散過程で拡散厚さが小さく、磁石の性能の改変に制限がある。
そのため、良い高温保磁力を有するとともに、バランスの良い磁気特性がある高温耐性ネオジム・鉄・ボロン磁石の製造方法は、ネオジム・鉄・ボロン磁石の製造業者および分野内のフロントライン研究者の注目を集めている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
これに鑑みて、本発明が解決しようとする課題は、ネオジム・鉄・ボロン磁石及びその製造方法を提供し、特に、高温耐性ネオジム・鉄・ボロン磁石を提供することにある。本発明で提供されたネオジム・鉄・ボロン磁石は、良い高温保磁力を有し、また磁気特性のバランスが良く、同時に製造方法が簡単で操作しやすく、大量工業生産に適している。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、重希土類酸化物粉末及び/又は重希土類フッ化物粉末を含む改質粉末が被覆されたネオジム・鉄・ボロン原料粉末から製造されたネオジム・鉄・ボロン磁石を提供する。
【０００８】
前記ネオジム・鉄・ボロン原料粉末の平均粒子径と前記改質粉末の平均粒子径の比は（50〜200）：1であることが好ましい。
【０００９】
前記重希土類元素はジスプロシウム及び/又はテルビウムを含むことが好ましい。
【００１０】
前記ネオジム・鉄・ボロン磁石の全質量を占める前記改質粉末の割合は4%以下であることが好ましい。
【００１１】
前記ネオジム・鉄・ボロン原料粉末は、各成分の組成が、質量％で、Pr-Nd：28%〜33%、Dy：0〜10%、Tb：0〜10%、Nb：0〜5%、B：0.5%〜2.0%、Al：0〜3.0%、Cu：0〜1%、Co：0〜3%、Ga：0〜2%、Gd：0〜2%、Ho：0〜2%、Zr：0〜2%を含み、残部がFeであることが好ましい。
【００１２】
前記ネオジム・鉄・ボロン原料粉末は、ネオジム・鉄・ボロン原料粉末のみを使用して製造された製品磁石の固有保磁力が17kOe以上である中・高保磁力の磁石原料粉末を含むことが好ましい。
【００１３】
本発明は、さらに、
A）粉砕後のネオジム・鉄・ボロン原料粉末と、重希土類酸化物粉末及び/又は重希土類フッ化物粉末を含む改質粉末とを高速混合した後、改質ネオジム・鉄・ボロン原料粉末を得るステップと、
B）前記ステップで得られた改質ネオジム・鉄・ボロン原料粉末をプレスし焼結した後、ネオジム・鉄・ボロン磁石を得るステップと、を含むネオジム・鉄・ボロン磁石の製造方法を提供する。
【００１４】
前記高速混合の時間は0.1〜2時間であり、前記高速混合の回転速度は80〜220rpmであることが好ましい。
【００１５】
前記焼結の温度は1030〜1090℃であり、
前記焼結の時間は3〜10時間であり、
前記焼結後、時効処理ステップをさらに含むことが好ましい。
【００１６】
前記時効処理は、具体的に第1段焼鈍時効処理及び第2段焼鈍時効処理を含み、
前記第1段焼鈍時効処理の温度は800〜950℃であり、前記第1段焼鈍時効処理の時間は3〜10時間であり、
前記第2段焼鈍時効処理の温度は400〜550℃であり、前記第2段焼鈍時効処理の時間は3〜10時間であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、重希土類酸化物粉末及び/又は重希土類フッ化物粉末を含む改質粉末が被覆されたネオジム・鉄・ボロン原料粉末から製造されたネオジム・鉄・ボロン磁石を提供する。先行技術と比較して、本発明は、従来の、重希土類元素で軽希土類元素を置換することによる、残留磁束密度Brが低下し、使用量が多いという欠陥、及び、ジスプロシウム浸透技術における拡散厚さが小さく、磁石の性能の改変に制限があるという問題に対するものである。本発明は、磁石製造の多くのステップにおいて、創造的に磁石粉末の点から、特に、重希土類フッ化物又は重希土類酸化物で磁性粉末粒子の表面を被覆することにより、磁石の次の焼結の過程で、拡散が同時に行われ、磁性粉末粒子の表面に被覆された重希土類酸化物又は重希土類フッ化物粉末は、焼結の過程において軽希土類の一部を置換する。重希土類が磁石によって吸収されることで、保磁力を向上させ、さらに、残留磁気の低減を効果的に抑制できる。本発明では、拡散源として重希土類酸化物又は重希土類フッ化物を使用し、焼結前に既に磁性粉末粒子の表面が被覆される。本発明では、少量の重希土類により磁石の保磁力を顕著に向上させることができ、重希土類資源が節約でき、生産コストが削減される。同時に、本発明は、既存のジスプロシウム拡散・浸透プロセスと比較して、プロセスがより簡単で、磁石のサイズが制限されない。
実験結果は、本発明の改質粉末が加えられたネオジム・鉄・ボロン磁石は同じ銘柄（等級）のネオジム・鉄・ボロン磁石に比べて、磁石の保磁力性能が85%向上し、残留磁気及び最大磁気エネルギー積という性能が基本的に安定していることを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明をさらに理解するために、以下、本発明の好ましい実施形態を実施例により説明する。これらの説明は、本発明の特徴および利点をさらに説明するだけであり、本発明の範囲を限定するものではないことを理解するべきである。
本発明の全ての原料は、その来源としては、特に限定されないが、市販されているもの、又は当業者によく知られている通常の方法に従って製造されたものであればよい。
本発明の全ての原料は、その純度としては、特に限定されないが、本発明は分析用試薬、又はネオジム・鉄・ボロン磁石の分野で使われる従来の純度を使用することが好ましい。
【００１９】
本発明は、重希土類酸化物粉末及び/又は重希土類フッ化物粉末を含む改質粉末が被覆されたネオジム・鉄・ボロン原料粉末から製造されたネオジム・鉄・ボロン磁石を提供する。
本発明において、かかる重希土類元素としては、特に限定されないが、当業者によく知られている、磁石材料に用いられる重希土類元素であればよく、当業者は、実際の生産状況、製品要件、及び品質要求に従って選択し調整することができる。本発明における重希土類元素は、ジスプロシウム及び/又はテルビウムを含むことが好ましく、ジスプロシウム又はテルビウムであることがより好ましい。
【００２０】
本発明において、かかる重希土類酸化物としては、特に限定されないが、当業者によく知られている、磁石材料に用いられる重希土類酸化物であればよく、当業者は、実際の生産状況、製品要件、及び品質要求に従って選択し、調整することができる。本発明における重希土類酸化物は、Dy2O3、Tb2O3、又はTb4O7を含むことが好ましく、Dy2O3、又はTb2O3であることがより好ましい。
本発明において、かかる重希土類フッ化物としては、特に限定されないが、当業者によく知られている、磁石材料に用いられる重希土類フッ化物であればよく、当業者は、実際の生産状況、製品要件、及び品質要求に従って選択し、調整することができる。本発明における重希土類フッ化物は、DyF3、又はTbF3を含むことが好ましい。
本発明において、かかる改質粉末の加入量としては、特に限定されないが、当業者によく知られている、磁石材料に用いられるこの種類の材料の加入量であればよく、当業者は、実際の生産状況、製品要件、及び品質要求に従って選択し、調整することができる。上記ネオジム・鉄・ボロン磁石の全質量を占める上記改質粉末の割合は4%以下であることが好ましく、0.01%〜4%であることがより好ましく、0.1%〜3.5%であることがより好ましく、1%〜3%であることがより好ましく、1.5%〜2.5%であることがより好ましい。
【００２１】
本発明において、かかる改質粉末の粒子径としては、特に限定されないが、当業者によく知られている、磁石材料に用いられる通常の粒子径であればよく、当業者は、実際の生産状況、製品要件、及び品質要求に従って選択し、調整することができる。本発明における改質粉末はナノサイズの改質粉末であることが好ましく、具体的な粒子径として10〜300nmであることが好ましく、20〜250nmであることがより好ましく、30〜200nmであることがより好ましく、50〜150nmであることがより好ましく、60〜100nmであることがより好ましい。
本発明において、かかるネオジム・鉄・ボロン原料粉末の平均粒子径と改質粉末の平均粒子径の比としては、特に限定されないが、当業者によく知られている、磁石材料に用いられる通常の粒子径比であればよく、当業者は、実際の生産状況、製品要件、及び品質要求に従って選択し、調整することができる。本発明において、被覆效果を向上させ、さらに製品の磁気特性を保証するために、上記ネオジム・鉄・ボロン原料粉末の平均粒子径と上記改質粉末の平均粒子径の比は（50〜200）：1であることが好ましく、（75〜175）：1であることがより好ましく、（100〜150）：1であることが最も好ましい。
【００２２】
本発明において、かかる平均粒子径の定義としては、特に限定されないが、当業者によく知られている、磁石材料に用いられる通常の平均粒子径の定義であればよく、当業者は、実際の生産状況、製品要件、及び品質要求に従って選択し、調整することができる。本発明における平均粒子径とは、面積平均粒子径（SMD）であることが好ましい。
本発明において、かかるネオジム・鉄・ボロン原料粉末の組成としては、特に限定されないが、当業者によく知られている、ネオジム・鉄・ボロン原料粉末の組成であればよく、当業者は、実際の応用状況、製品要件、及び品質要求に従って選択し、調整することができる。本発明におけるネオジム・鉄・ボロン原料粉末は、各成分の組成が質量％で、Pr-Nd：28%〜33%、Dy：0〜10%、Tb：0〜10%、Nb：0〜5%、B：0.5%〜2.0%、Al：0〜3.0%、Cu：0〜1%、Co：0〜3%、Ga：0〜2%、Gd：0〜2%、Ho：0〜2%、Zr：0〜2%、及び残部のFeを含むことが好ましく、Pr-Nd：28.40%〜33.00%、Dy：0.50%〜6.0%、Tb：0.50%〜6.0%、B：0.92%〜0.98%、Al：0.10%〜3.0%、Cu：0.10%〜0.25%、Co：0.10%〜3.0%、Ga：0.1%〜0.3%、及び残部のFeを含むことがより好ましい。
【００２３】
本発明において、かかるネオジム・鉄・ボロン磁石原料の具体的な銘柄（等級）としては、特に限定されないが、当業者によく知られている、ネオジム・鉄・ボロン磁石の通常の銘柄（等級）であればよく、当業者は、実際の応用状況、製品要件、及び品質要求に従って選択し、調整することができる。本発明におけるネオジム・鉄・ボロン原料粉末は、ネオジム・鉄・ボロン原料粉末のみを使用して製造された製品磁石の固有保磁力が17kOe以上である中・高保磁力の磁石原料粉末、即ち、改質粉末が加えられる前の純粋なネオジム・鉄・ボロン原料粉末で製造された普通の磁石を含み、その固有保磁力が17kOe以上の中・高保磁力の磁石であることが好ましい。本発明におけるネオジム・鉄・ボロン原料粉末は、（中保磁力）Mシリーズネオジム・鉄・ボロン磁石、（高保磁力）Hシリーズネオジム・鉄・ボロン磁石、（特高保磁力）SHシリーズネオジム・鉄・ボロン磁石、（超高保磁力）UHシリーズネオジム・鉄・ボロン磁石、又は（極高保磁力）EHシリーズネオジム・鉄・ボロン磁石やAHシリーズネオジム・鉄・ボロン磁石の原料を含んでもよい。本発明において、Hシリーズネオジム・鉄・ボロン磁石原料、SHシリーズネオジム・鉄・ボロン磁石原料、又はUHネオジム・鉄・ボロン磁石原料を使用することが好ましく、SHシリーズネオジム・鉄・ボロン磁石原料であることがより好ましい。具体的には、42SH、45SH、又は40UH銘柄（等級）のネオジム・鉄・ボロン磁石を使用してもよく、具体的には、42SHであることが好ましい。
【００２４】
本発明は、さらに、
A）粉砕後のネオジム・鉄・ボロン原料粉末と、重希土類酸化物粉末及び/又は重希土類フッ化物粉末を含む改質粉末とを高速混合した後、改質ネオジム・鉄・ボロン原料粉末を得るステップと、
B）上記ステップで得られた改質ネオジム・鉄・ボロン原料粉末をプレスし焼結した後、ネオジム・鉄・ボロン磁石を得るステップと、を含むネオジム・鉄・ボロン磁石の製造方法を提供する。
本発明の上記製造方法において、原料、割合、及び他のパラメータの選択・最適化原則は上記ネオジム・鉄・ボロン磁石での原料、割合、及び他のパラメータの選択・最適化原則と一致し、ここで詳述しない。
【００２５】
本発明では、まず、粉砕後のネオジム・鉄・ボロン原料粉末と改質粉末とを高速混合した後、改質ネオジム・鉄・ボロン原料粉末を得る。
本発明において、かかる粉砕後のネオジム・鉄・ボロン原料粉末としては、特に限定されないが、当業者によく知られている、通常のネオジム・鉄・ボロン磁石製造過程でのネオジム・鉄・ボロン原料粉末であればよく、当業者は、実際の生産状況、製品要件、及び品質要求に従って選択し、調整することができる。本発明における粉砕後のネオジム・鉄・ボロン原料粉末は、ネオジム・鉄・ボロン原料を原料配合、溶製、粉砕、粉末製造、及び水素粉砕などの一つ又は複数のステップを経て得られたネオジム・鉄・ボロン原料微粉末であることが好ましい。
【００２６】
本発明において、かかるネオジム・鉄・ボロン原料粉末の粒子径としては、特に限定されないが、当業者によく知られている、磁石製造に用いられる通常の粒子径であればよく、当業者は、実際の生産状況、製品要件、及び品質要求に従って選択し、調整することができる。本発明におけるネオジム・鉄・ボロン原料粉末の平均粒子径は1.0〜5.0μmであることが好ましく、1.5〜4.5μmであることがより好ましく、2.0〜3.0μmであることがより好ましい。
【００２７】
本発明において、かかる高速混合の時間としては、特に限定されないが、当業者によく知られている、通常の混合時間であればよく、当業者は、実際の生産状況、製品要件、及び品質要求に従って選択し、調整することができる。本発明における高速混合の時間は0.1〜2時間であることが好ましく、0.5〜1.5時間であることがより好ましく、5〜60分間であることがより好ましく、20〜45分間であることがより好ましい。
本発明において、かかる高速混合の回転速度としては、特に限定されないが、当業者によく知られている、通常の混合回転速度であればよく、当業者は、実際の生産状況、製品要件、及び品質要求に従って選択し、調整することができる。本発明における高速混合の回転速度は80〜220rpmであることが好ましく、100〜200rpmであることがより好ましく、120〜180rpmであることがより好ましい。
【００２８】
本発明において、かかる改質ネオジム・鉄・ボロン原料粉末の粒子径としては、特に限定されないが、当業者によく知られている、磁石製造に用いられる通常の粒子径であればよく、当業者は、実際の生産状況、製品要件、及び品質要求に従って選択し、調整することができる。本発明における改質ネオジム・鉄・ボロン原料粉末の平均粒子径は1.0〜5.0μmであることが好ましく、1.5〜4.5μmであることがより好ましく、2.0〜3.0μmであることがより好ましい。
本発明では、最終的に上記ステップで得られた改質ネオジム・鉄・ボロン原料粉末をプレスし焼結した後、ネオジム・鉄・ボロン磁石を得る。
【００２９】
本発明において、かかるプレスの方式としては、特に限定されないが、当業者によく知られている、ネオジム・鉄・ボロン原料粉末のプレス方式であればよく、当業者は、実際の生産状況、製品要件、及び品質要求に従って選択し、調整することができる。本発明におけるプレスは、配向プレスと静水圧プレス成形を含むことが好ましく、窒素ガス又は不活性ガス保護下で配向プレスを行い、さらに油を圧力媒体とする静水圧プレス成形を行うことがより好ましい。
本発明において、かかる焼結の時間としては、特に限定されないが、当業者によく知られている、ネオジム・鉄・ボロン磁石の焼結時間であればよく、当業者は、実際の生産状況、製品要件、及び品質要求に従って選択し、調整することができる。本発明における焼結の時間は3〜10時間であることが好ましく、4〜9時間であることがより好ましく、5〜8時間であることがより好ましく、6〜7時間であることが最も好ましい。
【００３０】
本発明において、かかる焼結の温度としては、特に限定されないが、当業者によく知られている、ネオジム・鉄・ボロン磁石の焼結温度であればよく、当業者は、実際の生産状況、製品要件、及び品質要求に従って選択し、調整することができる。本発明における焼結の温度は、1030〜1090℃であることが好ましく、1040〜1080℃であることがより好ましく、1050〜1070℃であることが最も好ましい。
本発明では、製品の磁気特性を向上させ、プロセスを完備させ最適化するために、かかる焼結後、時効処理ステップをさらに含むことが好ましい。
本発明において、かかる時効処理の具体的な過程とステップとしては、特に限定されないが、当業者によく知られている、似ている熱処理のプロセスであればよい。本発明における時効処理は、具体的に、第1段焼鈍時効処理及び第2段焼鈍時効処理を含むことが好ましい。
【００３１】
本発明において、かかる第1段焼鈍時効処理の具体的な温度としては、特に限定されないが、当業者によく知られている、時効処理温度であればよく、当業者は、実際の生産状況、製品要件、及び品質要求に従って選択し、調整することができる。本発明における第1段焼鈍時効処理の温度は800〜950℃であることが好ましく、825〜925℃であることがより好ましく、850〜900℃であることが最も好ましい。
本発明において、かかる第1段焼鈍時効処理の具体的な時間としては、特に限定されないが、当業者によく知られている、時効処理の時間であればよく、当業者は、実際の生産状況、製品要件、及び品質要求に従って選択し、調整することができる。本発明における第1段焼鈍時効処理の時間は3〜10時間であることが好ましく、4〜9時間であることがより好ましく、5〜8時間であることがより好ましく、6〜7時間であることが最も好ましい。
【００３２】
本発明において、かかる第2段焼鈍時効処理の具体的な温度としては、特に限定されないが、当業者によく知られている、時効処理温度であればよく、当業者は、実際の生産状況、製品要件、及び品質要求に従って選択し、調整することができる。本発明における第2段焼鈍時効処理の温度は400〜550℃であることが好ましく、425〜525℃であることがより好ましく、450〜500℃であることが最も好ましい。
本発明において、かかる第2段焼鈍時効処理の具体的な時間としては、特に限定されないが、当業者によく知られている、時効処理時間であればよく、当業者は、実際の生産状況、製品要件、及び品質要求に従って選択し、調整することができる。本発明における第2段焼鈍時効処理の時間は3〜10時間であることが好ましく、4〜9時間であることがより好ましく、5〜8時間であることがより好ましく、6〜7時間であることが最も好ましい。
【００３３】
本発明において、かかる焼結及び時効処理の他の条件としては、特に限定されないが、当業者によく知られている、磁石焼結及び時効処理の条件であればよい。本発明では、熱処理プロセスの效果を向上させるために、保護雰囲気又は真空下で焼結及び時効処理を行うことも好ましい。本発明において、かかる焼結及び時効処理の装置としては、特に限定されないが、当業者によく知られている、磁石の熱処理装置であればよい。本発明における焼結及び時効処理の装置は、真空焼結炉であることが好ましい。
本発明において、さらにプロセスを完備させ、最適化するために、上記ステップの後、後処理ステップ、例えば、洗浄、ダイシングなどのステップをさらに含んでもよいが、特に制限されなく、当業者は、実際の生産状況、製品要件などに基づいて選択したり、調整したりすることができる。
【００３４】
本発明は、重希土類酸化物及び/又は重希土類フッ化物を含む改質粉末が被覆されたネオジム・鉄・ボロン原料粉末から製造されたネオジム・鉄・ボロン磁石を提供する。本発明は、さらに、まず、粉砕後のネオジム・鉄・ボロン原料粉末と、重希土類酸化物粉末及び/又は重希土類フッ化物粉末を含む改質粉末とを高速混合した後、改質ネオジム・鉄・ボロン原料粉末を得るステップと、そして、上記ステップで得られた改質ネオジム・鉄・ボロン原料粉末をプレスし焼結した後、ネオジム・鉄・ボロン磁石を得るステップと、を含むネオジム・鉄・ボロン磁石の製造方法を提供する。本発明は、磁石製造の多くのステップにおいて、創造的に磁石粉末という点から、特に、重希土類フッ化物又は重希土類酸化物により磁性粉末粒子の表面を被覆することにより、磁石の次の焼結の過程で拡散が同時に行われ、磁性粉末粒子の表面を被覆した重希土類酸化物又は重希土類フッ化物粉末は、焼結の過程において軽希土類の一部を置換し、重希土類が磁石によって吸収されることで、保磁力を向上させ、さらに、残留磁気の低減を効果的に抑制できる。
【００３５】
本発明は、拡散源としてナノサイズの重希土類酸化物又は重希土類フッ化物を使用し、焼結前に磁性粉末粒子の表面に被覆していることがより好ましく、磁性粉末粒子（D）と改質粉末（d）の直径は50≦D/d≦200を満たすことがさらに好ましい。これにより、重希土類フッ化物又は重希土類酸化物の効果的な被覆を確保できる。本発明は、粉末製造ステップで粒子被覆を完了させ、焼結ステップで浸透を行うことにより、拡散過程での塗布、及び拡散過程を低減させ、拡散を焼結ステップで完了させる。そして、焼結の過程で軽希土類の一部を置換し、少量の重希土類により磁石の保磁力を顕著に向上でき、重希土類資源を節約し、生産コストを削減する。同時に、本発明は、重希土類酸化物又は重希土類フッ化物の拡散プロセスに比べて、より簡単で、磁石のサイズが制限されない。
実験結果は、本発明の改質粉末が加えられたネオジム・鉄・ボロン磁石は同じ銘柄（等級）のネオジム・鉄・ボロン磁石に比べて、磁石の保磁力性能が85%向上する一方で、残留磁気と最大磁気エネルギー積という性能が基本的に安定していることを示す。
【実施例】
【００３６】
さらに本発明を説明するために、以下、実施例により本発明で提供されたネオジム・鉄・ボロン磁石及びその製造方法を詳しく説明する。これらの実施例は、本発明の技術案を前提として実施されたものであり、詳細な実施形態および具体的な操作手順が提供されるのは、さらに本発明の特徴及び利点を説明するだけであり、本発明の特許請求の範囲を限定するものではなく、本発明の保護範囲は、以下の実施例に限定されないことを理解するべきである。
【００３７】
比較例1
42SHの合金を溶製し、合金成分は質量比で、PrNd30-Dy0.3-Al0.4-Cu0.1-B0.95-Fe（残部）であり、その合金を水素粉砕、ジェットミルによる粉末の製造方法で3μm程度の微粉末に粉砕した。その後、この微粉末を用いて角形生地（半製品）を作製した。さらに半製品を焼結用グラファイトボックスに置き、半製品が入れられたグラファイトボックスを焼結炉に入れ、10-2Pa以下まで真空引きし、1050℃の温度で、8h高温熱処理し、次に、510℃の温度で、5.5hの低温焼鈍の2段熱処理を行い、ネオジム・鉄・ボロン磁石を得た。
本発明の比較例1で得られたネオジム・鉄・ボロン磁石に対して、常温磁気特性測定を行った。具体的な結果を表1に示す。表1には、本発明の比較例1で製造されたネオジム・鉄・ボロン磁石と実施例1〜3で製造されたネオジム・鉄・ボロン磁石の磁気特性データを示した。
本発明の比較例1で得られたネオジム・鉄・ボロン磁石に対して、高温磁気特性測定を行った。具体的な結果を表2に示す。表2には、本発明の比較例1で製造されたネオジム・鉄・ボロン磁石及び実施例1〜3で製造されたネオジム・鉄・ボロン磁石の高温（150℃）磁気特性データを示した。
【００３８】
実施例1
100%TbF3の粉末とネオジム・鉄・ボロン原料粉末（割合は比較例1と同様）のジェットミルによる微粉末を割合が2：98になるように高速撹拌機に加え、高速撹拌した。
そして、撹拌された混合物を角形生地（半製品）にプレスした。半製品を焼結用グラファイトボックスに置き、その後、半製品が入れられたグラファイトボックスを焼結炉に入れ、10-2Pa以下まで真空引きし、1050℃の温度で、8h高温熱処理し、次に、510℃の温度で、5.5hの低温焼鈍の2段熱処理を行い、ネオジム・鉄・ボロン磁石を得た。
本発明の実施例1で得られたネオジム・鉄・ボロン磁石に対して、常温磁気特性測定を行った。具体的な結果を表1に示す。表1には、本発明の比較例1で製造されたネオジム・鉄・ボロン磁石及び実施例1〜3で製造されたネオジム・鉄・ボロン磁石の磁気特性データを示した。
本発明の実施例1で得られたネオジム・鉄・ボロン磁石に対して、高温磁気特性測定を行った。具体的な結果を表2に示す。表2には、本発明の比較例1で製造されたネオジム・鉄・ボロン磁石及び実施例1〜3で製造されたネオジム・鉄・ボロン磁石の高温（150℃）磁気特性データを示した。
【００３９】
実施例2
100%TbF3の粉末とネオジム・鉄・ボロン原料粉末（割合は比較例1と同様）のジェットミルによる微粉末を割合が2:98になるように高速撹拌机に加え、高速撹拌した。
そして、撹拌された混合物を角形生地（半製品）にプレスした。半製品を焼結用グラファイトボックスに置き、半製品が入れられたグラファイトボックスを焼結炉に入れ、10-2Pa以下まで真空引きし、1050℃の温度で、8h高温熱処理し、次に、510℃の温度で、5.5hの低温回火の2段熱処理を行い、ネオジム・鉄・ボロン磁石を得た。
本発明の実施例2で得られたネオジム・鉄・ボロン磁石に対して、常温磁気特性測定を行った。具体的な結果を表1に示す。表1には、本発明の比較例1で製造されたネオジム・鉄・ボロン磁石及び実施例1〜3で製造されたネオジム・鉄・ボロン磁石の磁気特性データを示した。
本発明の実施例2で得られたネオジム・鉄・ボロン磁石に対して、高温磁気特性測定を行った。具体的な結果を表2に示す。表2には、本発明の比較例1で製造されたネオジム・鉄・ボロン磁石及び実施例1〜3で製造されたネオジム・鉄・ボロン磁石の高温（150℃）磁気特性データを示した。
【００４０】
実施例3
100%TbF3の粉末とネオジム・鉄・ボロン原料粉末（割合は比較例1と同様）のジェットミルによる微粉末を割合が3：97になるように高速撹拌机に加え、高速撹拌した。
そして、撹拌された混合物を角形生地（半製品）にプレスした。半製品を焼結用グラファイトボックスに置き、半製品が入れられたグラファイトボックスを焼結炉に入れ、10-2Pa以下まで真空引きし、1050℃の温度で、8hの高温熱処理を行い、次に、510℃の温度で、5.5hの低温回火の2段熱処理を行い、ネオジム・鉄・ボロン磁石を得た。
本発明の実施例3で得られたネオジム・鉄・ボロン磁石に対して、常温磁気特性測定を行った。具体的な結果を表1に示す。表1には、本発明の比較例1で製造されたネオジム・鉄・ボロン磁石及び実施例1〜3で製造されたネオジム・鉄・ボロン磁石の磁気特性データを示した。
【００４１】
【表１】
2019535121.tif 000002
【００４２】
表1により、42SH溶製時に重希土類が加えられたネオジム・鉄・ボロン磁石の保磁力は19.55だけであるが、本出願の実施例2〜4の改質ネオジム・鉄・ボロン磁石は保磁力がいずれも顕著に高められ、且つ残留磁気と磁気エネルギー積は基本的に低減しないことが示された。
【００４３】
本発明の実施例3で得られたネオジム・鉄・ボロン磁石に対して、高温磁気特性測定を行った。具体的な結果を表2に示す。表2には、本発明の比較例1で製造されたネオジム・鉄・ボロン磁石及び実施例1〜3で製造されたネオジム・鉄・ボロン磁石の高温（150℃）磁気特性データを示した。
【００４４】
【表２】
2019535121.tif 000003
【００４５】
表2により、42SH溶製時に重希土類が加えられたネオジム・鉄・ボロン磁石は、150℃の高温で、その保磁力が6.15だけであり、本出願の実施例2〜4の改質ネオジム・鉄・ボロン磁石は、150℃高温における保磁力、残留磁気、及び磁気エネルギー積がいずれも顕著に優れることが示された。
【００４６】
以上に、本発明で提供された高温耐性ネオジム・鉄・ボロン磁石、及びその製造方法を詳しく説明し、本願において具体例によって本発明の原理及び実施形態を述べた。以上の実施例の説明は、本発明の方法及びその主旨を理解するのに役立つだけであり、最適化形態を含み、また、当業者が本発明を実施できるように、いずれかの装置又はシステムの製造・使用、及びいずれかの組み合わせ方法の実施を含む。なお、当業者にとっては、本発明の原理から逸脱することなく、本発明に基づいて若干の改良及び変更も可能であり、それらはいずれも本発明の特許請求の範囲によって保護される範囲に包含される。本発明の特許が保護する範囲は、特許請求の範囲によって限定され、当業者によって想到され得る他の実施例が含まれてもよい。これらの他の実施例は特許請求の範囲の文言と異ならない構造要素を有し、又は、これらは特許請求の範囲の文言と実質的な差異がない同等な構造要素を有するならば、これらの他の実施例も特許請求の範囲に含まれるべきである。
【手続補正書】
【提出日】平成30年12月20日(2018.12.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１０】
前記時効処理は、具体的に第1段焼鈍時効処理及び第2段焼鈍時効処理を含み、
前記第1段焼鈍時効処理の温度は800〜950℃であり、前記第1段焼鈍時効処理の時間は3〜10時間であり、
前記第2段焼鈍時効処理の温度は400〜550℃であり、前記第2段焼鈍時効処理の時間は3〜10時間であることを特徴とする請求項9に記載のネオジム・鉄・ボロン磁石の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
実施例1
100%TbF3の粉末とネオジム・鉄・ボロン原料粉末（割合は比較例1と同様）のジェットミルによる微粉末を割合が1：99になるように高速撹拌機に加え、高速撹拌した。
そして、撹拌された混合物を角形生地（半製品）にプレスした。半製品を焼結用グラファイトボックスに置き、その後、半製品が入れられたグラファイトボックスを焼結炉に入れ、10-2Pa以下まで真空引きし、1050℃の温度で、8h高温熱処理し、次に、510℃の温度で、5.5hの低温焼鈍の2段熱処理を行い、ネオジム・鉄・ボロン磁石を得た。
本発明の実施例1で得られたネオジム・鉄・ボロン磁石に対して、常温磁気特性測定を行った。具体的な結果を表1に示す。表1には、本発明の比較例1で製造されたネオジム・鉄・ボロン磁石及び実施例1〜3で製造されたネオジム・鉄・ボロン磁石の磁気特性データを示した。
本発明の実施例1で得られたネオジム・鉄・ボロン磁石に対して、高温磁気特性測定を行った。具体的な結果を表2に示す。表2には、本発明の比較例1で製造されたネオジム・鉄・ボロン磁石及び実施例1〜3で製造されたネオジム・鉄・ボロン磁石の高温（150℃）磁気特性データを示した。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
表1により、42SH溶製時に重希土類が加えられたネオジム・鉄・ボロン磁石の保磁力は19.55だけであるが、本出願の実施例1〜3の改質ネオジム・鉄・ボロン磁石は保磁力がいずれも顕著に高められ、且つ残留磁気と磁気エネルギー積は基本的に低減しないことが示された。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
表2により、42SH溶製時に重希土類が加えられたネオジム・鉄・ボロン磁石は、150℃の高温で、その保磁力が6.15だけであり、本出願の実施例1〜3の改質ネオジム・鉄・ボロン磁石は、150℃高温における保磁力、残留磁気、及び磁気エネルギー積がいずれも顕著に優れることが示された。
【国際調査報告】
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