(57)【要約】      （修正有）【課題】簡易に製造でき、優れた磁気特性を備える磁性材料を提供する。【解決手段】磁石粉末と金属ガラスとを混合するとともに、前記金属ガラスの変形開始温度以上の温度に加熱することにより、磁性材料を製造する。この磁性材料によれば、簡易な製造によって、高い磁気特性を確保することができる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁石粉末と金属ガラスとを混合するとともに、前記金属ガラスの変形開始温度以上の温度に加熱することを特徴とする、磁性材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁性材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、高い磁気特性を有する磁石として、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系の組成を有する焼結磁石（以下、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ焼結磁石と称する。）が知られている。このようなＮｄ−Ｆｅ−Ｂ焼結磁石は、通常、耐熱性を向上させるために、希少資源であるＤｙなどの重希土類を含有させる必要がある。
一方、近年では、資源の枯渇の観点から、Ｄｙなどの重希土類を配合する必要がない、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ焼結磁石の代替磁石が求められている。
【０００３】
そのような磁石としては、窒素系磁石（例えば、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系の組成を有する磁石など）が提案されている。窒素系磁石はポテンシャルが高く、優れた磁気特性を有するが、熱的に不安定であるため、焼結すると窒素系磁石の成分の分解により、磁気特性が低下する場合がある。
そのため、例えば、Ｓｍ２Ｆｅ１７Ｎ２．６化合物粉末に、粉末に対する重量比で３％のエポキシ樹脂を混合し、８ｔｏｎ／ｃｍ２の圧力を加えることによって圧縮成形した樹脂ボンド磁石が、提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平４−３４６２０３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、特許文献１に記載の樹脂ボンド磁石はエポキシ樹脂を含むので、成形体自体を緻密に形成できるが、磁石成分の密度を向上することができず、そのため、十分な磁気特性を得ることができないという不具合がある。
本発明の目的は、簡易に製造でき、優れた磁気特性を備える磁性材料を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の磁性材料は、磁石粉末と金属ガラスとを混合するとともに、前記金属ガラスの変形開始温度以上の温度に加熱することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の磁性材料によれば、簡易な製造によって、高い磁気特性を確保することができる。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の磁性材料は、磁石粉末と金属ガラスとを含有している。磁石粉末としては、例えば、窒素系磁石、ナノコンポジット磁石などが挙げられる。
本発明において、窒素系磁石としては、特に制限されないが、例えば、希土類−遷移金属−窒素系磁石などが挙げられる。
希土類−遷移金属−窒素系磁石としては、例えば、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系磁石、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｍｎ−Ｎ系磁石などが挙げられ、好ましくは、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系磁石が挙げられる。
【０００９】
Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系磁石は、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系の組成を有する磁石（以下、ＳｍＦｅＮと称する場合がある。）の粉末であって、例えば、公知の方法により得られたＳｍＦｅＮを粉砕することにより、製造することができる。
より具体的には、例えば、まず、サマリウム酸化物および鉄粉から、還元拡散法によってＳｍＦｅ合金の粉末を製造し、次いで、得られたＳｍＦｅ合金の粉末を、例えば、Ｎ２ガス、ＮＨ３ガス、Ｎ２およびＨ２混合ガスなどの雰囲気中において、例えば、６００℃以下の温度で加熱することにより、ＳｍＦｅＮを製造する。
【００１０】
その後、得られたＳｍＦｅＮを、例えば、ジェットミル、ボールミルなどの公知の粉砕装置で微粉砕する。これにより、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系磁石を得ることができる。
また、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系磁石は、ＳｍＦｅＮを粉砕することなく製造することもできる。この方法では、例えば、まず、ＳｍおよびＦｅを酸に溶解し、ＳｍイオンおよびＦｅイオンを得た後、その溶解液に、例えば、ＳｍイオンおよびＦｅイオンと反応して不溶性の塩を形成する陰イオン（例えば、水酸化物イオン、炭酸イオンなど）などを添加し、塩の沈殿物を得る。
【００１１】
その後、得られた沈殿物を焼成し、金属酸化物を製造した後、その金属酸化物を還元処理する。これにより、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系磁石を得ることができる。
なお、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系磁石は、上記の方法に限定されず、他の公知の方法により製造することができる。
このようなＳｍ−Ｆｅ−Ｎ系磁石として、より具体的には、Ｓｍ２Ｆｅ１７Ｎ３（キュリー点：４７４℃）などが挙げられる。
【００１２】
これら窒素系磁石は、単独使用または２種類以上併用することができる。
なお、窒素系磁石の分解温度は、例えば、６００℃以上である。さらには、このような窒化物磁石は、加熱により、例えば、５００℃から徐々に分解し、ＳｍＮ、Ｆｅなどを生じる。
また、窒素系磁石の体積平均粒子径は、例えば、１〜２０μｍ、好ましくは、２〜４μｍである。
【００１３】
窒素系磁石の体積平均粒子径が上記範囲であれば、保磁力が良好となる。
また、このような窒素系磁石としては、一般に市販されているものを用いることができ、例えば、Ｚ１６（Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系磁石（Ｓｍ２Ｆｅ１７Ｎ３）、分解温度６００℃、体積平均粒子径３μｍ、日亜化学工業社製）などを用いることができる。
本発明において、ナノコンポジット磁石としては、特に制限されないが、例えば、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系ナノコンポジット磁石、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系ナノコンポジット磁石などが挙げられる。
【００１４】
Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系ナノコンポジット磁石は、例えば、Ｆｅ／Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系の組織を有するナノコンポジット磁石の粉末であって、特に制限されないが、例えば、急冷法などにより製造することができる。
より具体的には、この方法では、例えば、まず、原料合金（Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系合金）の溶湯を急冷し、急冷凝固合金を製造する。次いで、得られた急冷凝固合金を熱処理し、硬磁性相の内部にＦｅ微粒子を分散させる。これにより、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系ナノコンポジット磁石を製造することができる。また、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系ナノコンポジット磁石は、必要により、さらに粉砕して用いることもできる。
【００１５】
なお、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系ナノコンポジット磁石は、上記の方法に限定されず、他の公知の方法により製造することができる。
このようなＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系ナノコンポジット磁石として、より具体的には、ＦｅとＮｄ２Ｆｅ１４Ｂ（キュリー点：３１０℃）とのナノコンポジット磁石などが挙げられる。
Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系ナノコンポジット磁石は、例えば、Ｆｅ／Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系の組織を有するナノコンポジット磁石の粉末であって、特に制限されないが、例えば、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系磁石に電流および圧力をかけることにより製造することができる。
【００１６】
より具体的には、この方法では、例えば、放電プラズマ焼結機などを用いて、公知の方法により得られたＳｍ−Ｆｅ−Ｎ系磁石を所定圧力で加圧するとともに、所定時間パルス通電する。これにより、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系磁石を部分的に分解することができ、高磁性相としてのＳｍ−Ｆｅ−Ｎ単結晶相中に、軟磁性相としてのＦｅ結晶相を形成することができる。これによりＳｍ−Ｆｅ−Ｎ系ナノコンポジット磁石を製造することができる。また、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系ナノコンポジット磁石は、必要により、さらに粉砕して用いることもできる。
【００１７】
なお、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系ナノコンポジット磁石は、上記の方法に限定されず、他の公知の方法により製造することができる。
このようなＳｍ−Ｆｅ−Ｎ系ナノコンポジット磁石として、より具体的には、ＦｅとＳｍ２Ｆｅ１７Ｎ３（キュリー点：４７４℃）とのナノコンポジット磁石などが挙げられる。
【００１８】
これらナノコンポジット磁石は、単独使用または２種類以上併用することができる。
一般に、磁性材料の製造においてナノコンポジット磁石を焼成すると、その結晶が粗大化して、保磁力が低下する。
ナノコンポジット磁石の結晶が粗大化する温度は、例えば、６００℃以上である。
また、ナノコンポジット磁石の体積平均粒子径は、例えば、３０〜３００μｍ、好ましくは、５０〜１５０μｍである。
【００１９】
ナノコンポジット磁石の体積平均粒子径が上記範囲であれば、磁紛充填率が向上し残留磁束密度が良好となる。
これら磁石粉末は、単独使用または２種類以上併用することができる。
本発明において、金属ガラスは、結晶化温度未満の温度で変形開始（軟化）するアモルファス合金であって、優れた磁気特性を備えている。このような金属ガラスは、加熱することにより、変形開始（軟化）し、その後、結晶化する。
【００２０】
金属ガラスとしては、特に制限されず、公知の金属ガラスを用いることができる。金属ガラスとして、具体的には、例えば、希土類元素−鉄系の組成を有する金属ガラス（以下、希土類元素−鉄系金属ガラスと称する。）が挙げられる。
希土類元素としては、好ましくは、資源の枯渇の観点から、軽希土類元素が挙げられ、より具体的には、例えば、Ｓｃ（スカンジウム）、Ｙ（イットリウム）、Ｌａ（ランタン）、Ｃｅ（セリウム）、Ｐｒ（プラセオジム）、Ｎｄ（ネオジム）、Ｐｍ（プロメチウム）、Ｓｍ（サマリウム）、Ｅｕ（ユーロピウム）、Ｇｄ（ガドリニウム）などが挙げられる。
【００２１】
これら希土類元素は、単独使用または２種類以上併用することができる。
希土類元素として、好ましくは、Ｎｄ（ネオジム）が挙げられる。
また、希土類元素−鉄系金属ガラスは、好ましくは、さらに、例えば、Ａｌ(アルミニウム）などの元素（希土類元素および鉄を除く元素）を含むことができる。
金属ガラスとして、好ましくは、Ｎｄ−Ｆｅ−Ａｌ系の組成を有する金属ガラス（以下、Ｎｄ−Ｆｅ−Ａｌ系金属ガラスと称する。）が挙げられる。
【００２２】
金属ガラスとしてＮｄ−Ｆｅ−Ａｌ系金属ガラスを用いることにより、残留磁束密度、保磁力および最大エネルギー積を向上することができる。
このような金属ガラスは、例えば、ガスアトマイズ法などにより製造することができる。
より具体的には、この方法では、例えば、高圧の噴射ガス（例えば、ヘリウムガス、アルゴンガス、窒素ガスなど）を、上記の各成分を含有する金属溶湯に噴き付け、金属溶湯を急冷するとともに微粉化する。これにより、金属ガラスの粉末を得ることができる。また、金属ガラスは、必要により、さらに粉砕して用いることもできる。
【００２３】
なお、金属ガラスは、上記の方法に限定されず、他の公知の方法により製造することができる。
金属ガラスの変形開始温度は、例えば、４００℃以上、さらには、４５０℃以上、例えば、６００℃以下、さらには、５００℃以下である。
本発明において、金属ガラスの変形開始温度は、例えば、放電プラズマ焼結機によって測定することができる。
【００２４】
より具体的には、この方法では、放電プラズマ焼結機により、金属ガラスを真空中において一定の昇温速度（４０℃／分）で加熱するとともに、一定圧力（８００ＭＰａ）で加圧し、温度上昇に対するプレス変位の変化を測定する。このとき、プレス変位が急激に変化する温度を、変形開始温度とする。
なお、金属ガラスのガラス転移温度が既知である場合には、そのガラス転移温度を、変形開始温度として採用することもできる。
【００２５】
また、金属ガラスの体積平均粒子径は、例えば、０．０１〜１００μｍ、好ましくは、０．０１〜１０μｍである。
金属ガラスの体積平均粒子径が上記範囲であれば、磁石粉末の隙間に金属ガラスを充填でき、残留磁束密度、保磁力および最大エネルギー積が良好となる。
これら金属ガラスは、単独使用または２種類以上併用することができる。
【００２６】
本発明において、磁性材料を製造するには、まず、磁石粉末と金属ガラスとを混合する。
磁石粉末と金属ガラスとの配合割合は、磁石粉末と金属ガラスとの総量１００質量部に対して、磁石粉末が、例えば、６０〜９９質量部、好ましくは、８０〜９５質量部であり、金属ガラスが、例えば、１〜４０質量部、好ましくは、５〜２０質量部である。
【００２７】
混合は、磁石粉末と金属ガラスとを十分に混合できれば、特に制限されず、例えば、ボールミルなどの公知の混合装置を用いることができる。
この方法では、好ましくは、磁石粉末と金属ガラスとを、不活性ガス（例えば、窒素ガス、アルゴンガスなど）雰囲気下において、混合する。
混合条件としては、特に制限されないが、ボールミル（容量０．３Ｌ）を使用する場合には、回転数が、例えば、１００〜３００ｒｐｍ、好ましくは、１５０〜２５０ｒｐｍであって、混合時間が、例えば、１０〜６０分間、好ましくは、１５〜４５分間である。
【００２８】
次いで、この方法では、磁石粉末と金属ガラスとの混合物を、金属ガラスの変形開始温度以上の温度に加熱する。
より具体的には、この方法では、例えば、ホットプレス装置、放電プラズマ焼結機などを用いて、磁石粉末と金属ガラスとの混合物を、例えば、２０〜１５００ＭＰａ、好ましくは、２００〜１０００ＭＰａの圧力条件下において、金属ガラスの変形開始温度より、例えば、０〜２００℃、好ましくは、１０〜１５０℃高い温度、具体的には、例えば、４００〜６００℃、好ましくは、４１０〜５００℃に加熱する。
【００２９】
これにより、磁石粉末および金属ガラスを含む磁性材料を得ることができる。
加熱は、特に制限されないが、例えば、常温から一定の昇温速度で加熱することができ、そのような場合には、昇温速度は、例えば、１０〜２００℃／分、好ましくは、２０〜１００℃／分である。
また、磁性材料の製造においては、必要により、上記の加熱処理から継続して、磁石粉末と金属ガラスとの混合物を、高温条件下において所定時間保持することもできる。
【００３０】
そのような場合には、上記の加熱処理の後、例えば、４００〜６００℃、好ましくは、４１０〜５００℃において、例えば、１〜１２０分間、好ましくは、１０〜６０分間保持する。
これにより、得られる磁性材料の磁気特性を、より一層向上することができる。
また、磁性材料の製造においては、例えば、磁石粉末と金属ガラスとの混合物を、磁場中で加圧することもできる。
【００３１】
磁場中で加圧すると、磁石粉末を所定方向に配向することができるため、得られる磁性材料の磁気特性を、より一層向上することができる。
そして、このようにして得られる磁性材料では、磁石粉末が焼成されることにより生じる材料劣化、より具体的には、窒素系磁石の分解によるＳｍＮ、Ｆｅなどの生成や、ナノコンポジット磁石の結晶の粗大化などが抑制されるとともに、磁石粉末の隙間（空隙）に、磁気特性に優れる金属ガラスが充填されている。
【００３２】
そのため、このような磁性材料によれば、簡易な製造によって、高い磁気特性を確保することができる。
従って、この磁性材料は、樹脂（例えば、エポキシ樹脂など）を含有する樹脂ボンド磁石に比べて、その磁気特性を向上することができる。
【実施例】
【００３３】
次に、本発明を実施例および比較例に基づいて説明するが、本発明は下記の実施例によって限定されるものではない。
製造例１  金属ガラス（Ｎｄ６０Ｆｅ３０Ａｌ１０）の製造
ガスアトマイズ法（噴射ガス：Ａｒ）によりＮｄ６０Ｆｅ３０Ａｌ１０を製造した後、ボールミル（伊藤製作所製  ＬＰ−１）により微粉砕した。これにより、体積平均粒子径１μｍの、Ｎｄ６０Ｆｅ３０Ａｌ１０の粉末を得た。
【００３４】
また、得られたＮｄ６０Ｆｅ３０Ａｌ１０の粉末を、真空（５×１０−２Ｐａ）下においてＳＰＳ（放電プラズマ焼結機、ＳＰＳシンテックス社製）で加熱および加圧し、温度に対するプレス変位を測定することにより、Ｎｄ６０Ｆｅ３０Ａｌ１０の変形開始温度を測定したところ、変形開始（軟化）温度は４００℃であった。変形開始温度の測定条件を下記に示す。
【００３５】
ＳＰＳ型：超硬型（試料充填部サイズ：８×６ｍｍ）
試料充填量：１．５ｇ
昇温速度：４０℃／分
加圧力：８００ＭＰａ
実施例１  
製造例１において得られたＮｄ６０Ｆｅ３０Ａｌ１０の粉末と、Ｚ１６（磁石粉末、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系磁石（Ｓｍ２Ｆｅ１７Ｎ３）、分解温度６００℃、体積平均粒子径３μｍ、日亜化学工業社製）とを、それらの総量に対してＮｄ６０Ｆｅ３０Ａｌ１０が５質量％となるように配合し、窒素雰囲気下において、ボールミル（伊藤製作所製  ＬＰ−１  容量０．３Ｌ）によって、２５０ｒｐｍで３０分間混合した。
【００３６】
その後、得られたＮｄ６０Ｆｅ３０Ａｌ１０とＺ１６との混合物を０．５ｇ採取して、金型（サイズ：５ｍｍ×５ｍｍ、超硬製型）に充填し、放電プラズマ焼結機（ＳＰＳシンテックス社製）によって、１０００ＭＰａに加圧するとともに、１０分かけて４２０℃まで加熱（昇温）した後、放冷した。これにより、磁性材料を得た。
実施例２
４２０℃まで加熱（昇温）した後、４２０℃において３０分間保持した以外は、実施例１と同様に操作し、磁性材料を得た。
【００３７】
比較例１
Ｎｄ６０Ｆｅ３０Ａｌ１０の粉末を配合しなかった以外は、実施例１と同様に操作し、磁性材料を得た。
評価
各実施例および比較例により得られた各磁性材料について、ＶＳＭ（玉川製作所製）にて減磁曲線を測定し、それらの磁気特性を評価した。その結果を表１に示す。
【００３８】
【表１】
2011023605.tif 000002
【００３９】
なお、表中において、Ｂｒは残留磁束密度を、ｂＨｃは保磁力（Ｂ保磁力）を、ｉＨｃは保磁力（Ｉ保磁力）を、ＢＨｍａｘは最大エネルギー積を、それぞれ示す。
また、これらは、いずれもその値が高いほど磁気特性が良好であることを示す。