(57)【要約】【課題】  飽和磁化および保磁力が高いナノコンポジット磁石を提供する。【解決手段】  白金と遷移金属との合金微粒子を含有する軟磁性相のシェルで、硬磁性相のコアを被覆させたナノコンポジット磁石である。上記合金微粒子中の白金の含有量は、20at％以上85at%以下であることが好ましい。遷移金属は、クロム、コバルト、マンガン、鉄、ニッケルからなる群から１種以上選択される。合金微粒子の粒径は、D50として1nm以上1000nm以下である。硬磁性微粒子を白金と遷移金属との合金微粒子で被覆させたナノコンポジット構造微粒子を、真空又は不活性ガス雰囲気下、焼結温度280℃以上550℃以下で焼結する焼結する焼結工程と、ナノコンポジット構造微粒子の焼結体を真空又は不活性ガス雰囲気下、熱処理温度300℃〜800℃で熱処理する熱処理工程とを含むナノコンポジット磁石の製造方法である。【選択図】図1
2015204343.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
白金と遷移金属との合金微粒子を含有する軟磁性相のシェルで、硬磁性相のコアを被覆させたナノコンポジット磁石。
【請求項２】
合金微粒子中の白金の含有量が、20at％以上85at%以下である請求項1に記載のナノコンポジット磁石。
【請求項３】
遷移金属が、クロム、コバルト、マンガン、鉄、ニッケルからなる群から１種以上選択される請求項1または請求項2に記載のナノコンポジット磁石。
【請求項４】
合金微粒子の粒径がD50として1nm以上1000nm以下である請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のナノコンポジット磁石。
【請求項５】
白金と遷移金属との合金微粒子を含有する軟磁性相のシェルで、硬磁性相のコアを被覆させたナノコンポジット構造微粒子を、真空又は不活性ガス雰囲気下、焼結温度280℃以上800℃以下で焼結する焼結工程と、ナノコンポジット構造微粒子の焼結体を、真空又は不活性ガス雰囲気下、熱処理温度280℃以上800℃以下で熱処理する熱処理工程とを含むナノコンポジット磁石の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、硬磁性相と軟磁性相とを備えるナノコンポジット磁石とその製造方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
永久磁石は、電動機用途、海上風力発電機用途、産業用モーター用途等広く利用されている。近年、事業効率化や災害地復興のため、ロボットや遠隔操作機器の駆動源として、軽量で長時間駆動可能なモーターの需要が高まっている。かかる需要に対応して、永久磁石も小型かつ磁気特性に優れたものが要求される。
【０００３】
永久磁石の飽和磁化や保磁力を向上させる技術として、鉄やコバルトを含有させた希土類磁石が提案される。特許文献1には、R-T-B系希土類磁石用合金微粉と、FeACo1-A合金粗粉またはFeACo1-A-X合金粗粉とを混合、焼結させた希土類磁石の製造方法が開示される。
【０００４】
ナノコンポジット磁石は、ナノメートル（nm）オーダーの微細な硬磁性相と軟磁性相との複合組織を備え、保磁力の大きい硬磁性相と高飽和磁化の軟磁性相との間の磁気的な交換相互作用により、単相の磁石のような磁気特性を備える磁石である。ナノコンポジット磁石は、硬磁性相と軟磁性相とが磁性のスプリングで結合されているような磁化挙動を示すことから、交換スプリング磁石とも呼ばれる。
【０００５】
ナノコンポジット磁石においては、硬磁性相と軟磁性相とをnmオーダーにまで微細化させることで、軟磁性相と硬磁性相との間に交換相互作用がはたらく。そのためナノコンポジット磁石は、反転磁場を与えても軟磁性相の磁化反転が硬磁性相の磁化により阻止される。その結果ナノコンポジット磁石は、軟磁性相からは高い飽和磁化を、硬磁性相からは保磁力を得る磁化曲線を示す。すなわちナノコンポジット磁石は、エネルギー積（BH）maxが高い。交換相互作用を良好にはたらかせる観点から、粒径が小さな材料を用いて、コア／シェル構造を形成させたナノコンポジット磁石が提案される。
【０００６】
特許文献2には、NdFeB硬磁性相のコアに、FeCo軟磁性相のシェルを被覆させたナノコンポジット磁石が開示される。上記のナノコンポジット磁石は、NdFeB硬磁性相に、Feを30〜75at％含有する。特許文献3には、Nd2Fe14B化合物のコアにFeの軟磁性相をシェルとするコア−シェル構造を有するナノコンポジット磁石が開示される。特許文献3によれば、上記のナノコンポジット磁石として、Nd2Fe14B粒子上に10〜20nmの球状のFeナノ粒子の生成が確認される。
【０００７】
しかしFeは、環境の変化に対応して多様な結晶構造をとる。そのためFeからなるシェルは温度変化等により形状が変化することがあり、コアを均質な膜で被膜できない場合がある。その結果、磁石の磁気特性に悪影響を及ぼす。
【０００８】
特許文献4には、冶金学的な手法により製造した、Fe、Co、またはNiを含有する少なくとも1種の軟磁性材料を含む軟磁性相とするナノコンポジット磁石が開示される。上記の軟磁性材料の粒子は平均粒径が大きいため、硬磁性相と軟磁性相との間で交換相互作用が働きにくい。その場合、良好な磁気特性を得られない。あるいは、コア表面にナノ粒子の集合体が形成されるにとどまり、コア／シェル構造が形成されない。
【０００９】
非特許文献1には、高温でFeCoナノ粒子を作製する方法が開示される。しかし、上記の方法で製造されるナノコンポジット磁石は、高温により、得られるNdFeBの保磁力が低下する。
【００１０】
特許文献5には、所定の急冷工程を適用して製造される希土類急冷磁石が開示される。上記の希土類急冷磁石の金属組織は、鉄や鉄基硼化物の軟磁性相とR2Fe14B型結晶構造を有する硬磁性相とが混在し、この軟磁性相と硬磁性相とが交換相互作用により磁気的に結合するナノコンポジット構造である。軟磁性相と硬磁性相との平均結晶粒径は、いずれも1nm以上100nm以下であり、軟磁性相の平均結晶粒径は30nm以下が好ましい。しかしその磁気的特性は、明示されていない。
【００１１】
特許文献6には、交換相互作用によって磁気的に結合した硬磁性相および軟磁性相を含有するナノコンポジット磁石が開示される。このナノコンポジット磁石は、希土類元素Rの含有量を10at％未満とし、硼素等の組織比率を15at％超とした合金組織において、十分な量のTiを添加することにより、各構成相の粗大化を抑制したナノコンポジット組織を形成する。該ナノコンポジット磁石の硬磁性相の平均結晶粒径Ghardと、軟磁性相の平均結晶粒径Gsoftとは、1nm≦Ghard≦200nm、1nm≦Gsoft≦200nm、および0.5≦Ghard／Gsoft≦10の関係を満足する。そのようなナノコンポジット磁石の保磁力は、600kA／m以上である。
【００１２】
特許文献7には、at％で、Y、ランタニド元素の1種または2種以上の希土類金属（R）2〜7％、残部Coからなり、少なくとも硬磁性の希土類化合物相と軟磁性のコバルト相との2相の金属組織を有し、かつ上記２相がそれぞれ500nm以下の結晶粒サイズを有する希土類磁石材料が開示される。該希土類磁石材料は、合金中のCoの一部を、合金組成中30at％以下の置換率でFeに置換することにより、さらに残留磁束密度やキュリー温度を高めることができる。また特許文献7によれば、上記Coの一部をNi、Ti、V、Cr、Mn、Cu、Ga、Zr、Nb、Mo、Sn、Hf、Ta、W、B、Al、Si、Pの遷移金属などで置換することも磁気特性の改良調整のために有効である。
【００１３】
また白金と遷移金属との合金微粒子は、小さな粒径で形成されるとの知見がある。上記知見の例として、特許文献8には、平均粒径10〜200nmの硬磁性相と平均粒径1〜100nmの軟磁性相とから成るナノコンポジット磁石が開示される。上記硬磁性相はR2T14M（Rは希土類元素（Yを含む）の少なくとも一種、Mは、Ti、Al、Si、V、Mn、Cu、Zn、Ga、Zr、Nb、Mo、Ag、Hf、Ta、W、Pt、Au、Pbからなる群から選択された少なくとも一種）であり、軟磁性相は、α-FeまたはFeとBまたはCとの化合物である。
【００１４】
特許文献9には、軟磁性相として平均結晶粒径1〜50nmのα-Fe相を含み、硬磁性相として平均結晶粒径5〜100nmのR2T14M相（Rは1種以上の希土類元素、Mは、Al、Si、V、Mn、Cu、Zn、Ga、Nb、Mo、Ag、Hf、Ta、W、Pt、Au、およびPbからなる群から選択された少なくとも1種以上の金属元素）を含む金属組織を有する鉄基希土類系ナノコンポジット磁石が開示される。
【００１５】
特許文献10には、R2T14M化合物相（RはNd、Pr、DyおよびTbからなる群から選択された少なくとも1種の希土類元素であり、少なくともNdおよびPrからなる群から選択された少なくとも1種の希土類元素を含み、Mは、Al、Si、V、Mn、Cu、Zn、Ga、Nb、Mo、Ag、Hf、Ta、W、Pt、Au、およびPbからなる群から選択された少なくとも1種の金属）を含む2種以上の強磁性結晶相を含有し、硬磁性相の平均結晶粒径が5nm以上200nm以下で、軟磁性相の平均結晶粒径が1nm以上50nm以下の範囲内にある組織を有するナノコンポジット磁石が開示される。
【００１６】
特許文献11には、一般式PtM（式中、Mはルテニウム（Ru）、金（Au）、銀（Ag）、パラジウム（Pd）、ロジウム（Rh）、オスミウム（Os）、イリジウム（Ir）または遷移金属から選ばれる元素である）で表される白金系粒子を用いた電極用白金クラスターが開示される。また、特許文献12には、立方晶Feまたは立方晶Fe-Co合金相の中にFe-Pt合金相が体積率30〜70％の範囲で含有される微粒子が開示される。しかし白金と遷移金属との合金微粒子を用いて軟磁性相のシェルを形成し、硬磁性相のコアを被覆させる構造を備えるナノコンポジット磁石は見出されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開2003-217918号公報
【特許文献２】特開2010-74062号公報
【特許文献３】特開2008-117855号公報
【特許文献４】特表2008-505500号公報
【特許文献５】特開2005-64096号公報
【特許文献６】特開2003-158005号公報
【特許文献７】特開平6-333715号公報
【特許文献８】特開2011-159733号公報
【特許文献９】特開2011-199230号公報
【特許文献１０】特開2003-221655号公報
【特許文献１１】特開2010-129835号公報
【特許文献１２】特許第3360938号公報
【非特許文献】
【００１８】
【非特許文献１】G. S.Chaubey, J. P. Liu et al., J. Am. Chem. Soc., 129, 7214 (2007)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
本発明の課題は、ナノコンポジット磁石の磁気特性を向上させることである。特に飽和磁化と保磁力とが高いナノコンポジット磁石を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明は、白金と遷移金属との合金微粒子を含有する軟磁性相のシェルで、硬磁性相のコアを被覆させたナノコンポジット磁石である。上記の合金微粒子中の白金の含有量は20at％以上85at%以下が好ましい。合金微粒子中に含有させる遷移金属は、クロム、コバルト、マンガン、鉄、ニッケルからなる群から1種以上選択されることが好ましい。合金微粒子の粒径は1nm以上1000nm以下が好ましい。本発明は、白金と遷移金属との合金微粒子を含有する軟磁性相のシェルで、硬磁性相のコアを被覆させたナノコンポジット構造微粒子を、真空又は不活性ガス雰囲気下、焼結温度280℃以上800℃以下で焼結する焼結工程と、ナノコンポジット構造微粒子の焼結体を、真空又は不活性ガス雰囲気下、熱処理温度280℃以上800℃以下で熱処理する熱処理工程とを含むナノコンポジット磁石の製造方法を包含する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は、軟磁性相と硬磁性相との間の交換相互作用により、飽和磁化や保磁力が高い。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の結晶構造の一例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
［ナノコンポジット磁石］
本発明は、白金と遷移金属との合金微粒子を含有する軟磁性相のシェルで、硬磁性相のコアを被覆させたナノコンポジット磁石である。図1は、本発明の結晶構造の一例を示す概略図である。1はコア、2はシェルを示す。
【００２４】
本発明を構成する軟磁性相のシェルは、その全成分の95質量％以上が白金と遷移金属との合金微粒子である。白金を含有させた合金微粒子は、所定の小さな粒径で安定である。そのため本発明は、該合金微粒子を用いた軟磁性相のシェルと硬磁性相のコアとの間で安定的に良好な交換相互作用がはたらく。これにより、飽和磁化と保磁力とを向上できる。またその磁気特性は安定的である。本発明の飽和磁化は、少なくとも40emu／gより大きい。保磁力は、8kOe以上12kOe以下である。
【００２５】
上記合金微粒子に含有させる遷移金属は、白金と固溶し、或いは共晶するものを選択することができる。好ましくは、クロム、コバルト、マンガン、鉄、ニッケルからなる群から1種以上選択され、コバルトや鉄がより好ましい。上記の遷移金属は、一種あるいは複数種を含有させることができる。また上記のシェルは、本発明の作用効果を損なわない程度の少量の不純物を含みうる。
【００２６】
本発明に用いられる合金微粒子に含有される白金の含有量は、従来公知の白金合金微粒子に含有される白金の含有量の範囲内であればよい。
【００２７】
詳細な例として、
2015204343.tif 000003
のFig.1に開示されるFe-Pt状態図が挙げられる。上記のFe-Pt状態図によれば、Fe-Pt
合金微粒子中の白金の含有量は20at％以上85at%以下が好ましい。
【００２８】
例えば、Journal of Phase Equilibria, December 2003, Volume 24, Issue 6, p 582 Mn-Pt (Manganese-Platinum), H. Okamoto, J. F. SmithのFig.1に開示されるMn-Pt状態図が挙げられる。上記のMn-Pt状態図によればMn-Pt合金微粒子中の白金の含有量は、20at％以上80at％以下が好ましい。
【００２９】
他の例として、
2015204343.tif 000004
のFig.1に開示されるCr-Pt状態図が挙げられる。上記のCr-Pt状態図によれば、Cr-Pt合金微粒子中の白金の含有量は、20at％以上80at％以下が好ましい。
【００３０】
さらに他の例として、
2015204343.tif 000005
のFig.1に開示されるCo-Pt状態図が挙げられる。上記のCo-Pt状態図によれば、Co-Pt合金微粒子中の白金の含有量は、20at％以上75at％以下が好ましい。
【００３１】
加えて他の例として、Bulletin of Alloy Phase Diagrams, June 1989, Volume 10, Issue 3, pp 258-262 The Ni-Pt (Nickel-Platinum) system, P. Nash, M. F. SingletonのFig.1に開示されるNi-Pt状態図が挙げられる。上記のNi-Pt状態図によれば白金の含有量は、40at％以上70at％以下が好ましい。
【００３２】
上記の例から導き出される、本発明の合金微粒子中の白金の含有量は、好ましくは20at％以上85at%以下である。上記の好ましい範囲内で、用いられる遷移金属の種類に対応して、白金の含有量を適宜調節することが好ましい。例えば遷移金属としてFeを用いる場合、白金の含有量は、20at％以上85at％以下が好ましい。Mnを用いる場合、20at％以上80at％以下が好ましい。Crを用いる場合、20at％以上80at％以下が好ましい。Coを用いる場合、20at％以上75at％以下が好ましい。Niを用いる場合、40at％以上70at％以下が好ましい。上記の含有量で白金を含有させることにより、安定状態の合金微粒子となる。そのような合金微粒子を用いることで、本発明は軟磁性相のシェルにおけるクラックの発生を抑制できる。また良好な相互交換作用により、本発明所定の飽和磁化と保磁力とを得ることができる。白金の含有量が上記の好ましい範囲から外れる場合、合金微粒子の状態が不安定になり、良好な磁気特性を得られない。
【００３３】
白金と遷移金属との合金微粒子は安定的な結晶構造を備える微粒子で、結晶成長過程で粒径が、体積基準での該合金微粒子群の累積分布におけるメディアン径D50として、1nm〜1000nm程度での結晶化が可能である。D50は、レーザー回折散乱法による粒度分布測定装置を用いて測定できる。また特許文献9には、軟磁性相の微粒子の粒径の一般例として、平均結晶粒径1nm〜50nmのα-Fe相が開示される。
【００３４】
上記の知見から導き出される本発明の合金微粒子のD50は、1nm以上1000nm以下であり、好ましくは1nm以上100nm以下であり、より好ましくは1nm以上50nm以下である。白金と遷移金属との合金微粒子のD50が、1nm未満の場合、飽和磁化を十分に向上させ難い。1000nmを超える場合、硬磁性相のコアを均質な膜厚のシェルで被覆させることが困難になる。
【００３５】
上記の好ましい粒径の合金微粒子を用いることにより、本発明はコアの表面を平均膜厚が好ましくは50nm以上200nm以下のシェルで被覆させる。本発明は上記の薄いシェルでコアを被膜させるため、シェルを介して存在するコア間の距離を小さくでき、硬磁性相間に効果的に相互結合作用を働かせることができる。これにより、ナノコンポジット磁石の飽和磁化を向上させることができる。
【００３６】
白金と遷移金属との合金微粒子は、結晶構造が極めて安定で、温度、酸、アルカリ等のpH耐性等の条件変化の影響を受けにくい。そのため、本発明は高飽和磁化を安定的に発現する。
【００３７】
本発明のコアには、公知の硬磁性材料を制限なく用いることができる。公知の硬磁性材料としては、AlNiCo磁石、フェライト磁石、サマリウムコバルト磁石、ネオジム鉄ボロン磁石、サマリウム鉄窒素磁石等を例示できる。好ましくは、サマリウムコバルト磁石やネオジム鉄ボロン磁石が用いられる。
【００３８】
図1の1の部分であるコアの硬磁性材料の粒径は、体積基準での該硬磁性材料群の累積分布におけるメディアン径D50として、1nm以上1000nm以下であり、好ましくは50nm以上800nm以下であり、より好ましくは200nm以上500nm以下であり、さらに好ましくは5nm以上100nm以下である。
【００３９】
そのような粒径の硬磁性材料で形成される硬磁性相のコアに、上記の所定のシェルを被覆させることにより、本発明は、鉄からなるシェルを備える永久磁石と比較して、飽和磁化を10〜20％程度向上させることができる。
【００４０】
上記の好ましい粒径の軟磁性合金微粒子を含有する軟磁性相のシェルで、硬磁性材料を用いた硬磁性相のコアを被覆させた本発明のナノコンポジット磁石の粒子の粒径、すなわちコアである硬磁性材料とシェルである軟磁性合金微粒子との両者を合わせた粒径は、体積基準での該粒子群の累積分布におけるメディアン径D50が好ましくは2nm以上2000nm以下、より好ましくは5nm以上1500nm以下、さらに好ましくは10nm以上1000nm以下になる。なお本発明所定の軟磁性相のシェルで硬磁性相のコアを被覆させた粒子のD50は、レーザー回折散乱法による粒度分布測定装置を用いて測定できる。
【００４１】
［ナノコンポジット磁石の製造方法］
本発明のナノコンポジット磁石の製造方法は特に限定されないが、通常、微粒子化工程と成形工程と焼結工程と熱処理工程とを含む。熱処理工程においては、微粒子化工程で得られたナノコンポジット構造微粒子を真空又は不活性ガス雰囲気下、所定の焼結温度で焼結する焼結工程と、ナノコンポジット構造微粒子の焼結体を真空又は不活性ガス雰囲気下、所定の熱処理温度で熱処理することが好ましい。上記の熱処理工程は、ナノコンポジット構造微粒子の酸化を防止でき、得られるナノコンポジット磁石の飽和磁化向上に寄与する。
【００４２】
［微粒子化工程］
微粒子化工程においては、硬磁性相のコアを本発明所定の白金合金微粒子を含有する軟磁性相のシェルで被覆させたナノコンポジット構造微粒子を作製する。コアの製造は下記の方法により行うことができる。所定の原料成分をアーク溶解させて、硬磁性材料を得る。該硬磁性材料を粉砕し微粒子化する。
【００４３】
粉砕手段としては、ボールミル、ビーズミル等を用いることができ、微粒子表面が滑らかで球形に近い粒子を形成できる手段を選択することが好ましい。球形に近い形状を備える硬磁性微粒子は、粒子をキャビティに充填して行う焼結工程において、粒子の焼結密度を高くすることができる。また、軟磁性相の膜厚を均一にしやすくなる。これにより本発明は、ナノコンポジット構造微粒子のいずれの領域においても同等の交換相互作用が働き、異方性が少ないナノコンポジット磁石になる。
【００４４】
該硬磁性微粒子の粒径は、1nm以上1000nm以下、好ましくは50nm以上800nm以下、より好ましくは200nm以上500nm以下、さらに好ましくは5nm以上100nm以下になるまで粉砕させる。得られた硬磁性微粒子は、本発明の硬磁性相のコアとなる。
【００４５】
上記の硬磁性微粒子に白金合金微粒子を被覆させるため、まず硬磁性微粒子を、有機溶媒に添加し、均質に分散するまで撹拌する。有機溶媒としては、エタノール、ヘキサン、テトラヒドロフラン、N-メチルピロリドン、ジフェニルエーテル、エチルベンゼン等を用いることができる。無水エタノール、無水ヘキサン、無水テトラヒドロフラン等は、高揮発性で、水分濃度および溶存酸素濃度が低いため、より好ましい。
【００４６】
上記の硬磁性微粒子分散溶液に、還元剤を添加した後、軟磁性相となる白金含有合金の原料成分を添加する。白金源としては、PtCl2、Pt(OH)2、PtSO4、Pt(acac)3等が挙げられる。遷移金属源としては、鉄アセチルアセトナート、Fe(Co)5、FeCl3、FeSO4等の鉄化合物、CoCl2、Co(OH)3、CoSO4、Co(NO3)2、Co(acac)3等のコバルト化合物が好ましい。
【００４７】
上記の白金源と遷移金属源とは、それぞれ一種以上添加できる。当該製造方法における添加量比と軟磁性合金微粒子との組成比は、ほとんど変わらない。したがって、上記の添加量比の範囲内で各原料成分の添加量を調節することにより、本発明所定の合金微粒子を形成できる。
【００４８】
白金化合物や遷移金属化合物の添加前に、還元剤を添加することが好ましい。これにより系の反応性が向上し、常温で白金と遷移金属との合金微粒子を製造することができる。そのため高温条件を原因とする硬磁性微粒子の飽和磁化の低減を回避できる。還元剤としては、水素化ホウ素ナトリウム（NaBH4）、水素化ホウ素リチウム、シアノトリヒドロホウ酸ナトリウム、水素化アルミリチウム、テトラブチルアンモニウムボロンハイドレート、ジボラン、水素化ジイソブチルアルミニウム、水素化トリブチルスズ等が挙げられる。還元剤の添加量は、遷移金属化合物の添加量に対し、モル比にして少なくとも1.5倍とすることが好ましい。
【００４９】
上記の白金化合物、遷移金属化合物、還元剤を添加した硬磁性微粒子分散溶液を十分に撹拌させることにより、硬磁性微粒子表面上に白金と遷移金属とが析出する。析出した白金と遷移金属とは磁性微粒子表面上に合金微粒子を形成する。該合金微粒子は、自己組織化により硬磁性微粒子全体を均質に被覆する。これにより白金と遷移金属との合金微粒子で硬磁性微粒子を被覆させたナノコンポジット構造微粒子を作製できる。
【００５０】
［成形工程］
得られたナノコンポジット構造微粒子を直方形、円筒等の形状のキャビティに充填し、常法に従って磁場中で成形する。成形磁界は15kOeが好ましく、成型圧力は10Mpa以上30MPa以下が好ましい。
【００５１】
［焼結工程および熱処理工程］
成形工程終了後、得られた成形体を焼結し、急冷後さらに熱処理される。焼結工程と熱処理工程とは、真空又は不活性ガス雰囲気下で行われる。例えば、グローブボックス中で酸素濃度1ppm以下、水分濃度1ppm以下として行うことが好ましい。これによりナノコンポジット構造微粒子の酸化を防止でき、得られるナノコンポジット磁石の磁気特性を向上できる。不活性ガスとしては、ヘリウム、窒素、アルゴン等が挙げられる。
【００５２】
焼結工程の具体的な焼結条件として、焼結温度は280℃以上800℃以下が好ましく、300℃以上550℃以下がより好ましい。焼結時の圧力条件は10MPa以上30MPa以下が好ましい。焼結時間は1時間以上10時間以下が好ましい。得られた焼結体を室温まで急冷した後、真空又は不活性ガス雰囲気下で熱処理する。熱処理工程における熱処理温度は280℃以上800℃以下が好ましく、300℃以上550℃以下がより好ましい。熱処理時間は60分以上120分以下が好ましい。その後室温まで冷却する。焼結温度と熱処理温度とを上記の好ましい範囲内で調節することにより、ナノコンポジット構造微粒子の軟磁性相のシェルと硬磁性相のコアとをいずれも均質に結晶化させることができる。
【００５３】
焼結工程と熱処理工程との後、常法に従って着磁処理を行うことにより、本発明のナノコンポジット磁石が得られる。本発明のナノコンポジット磁石は、白金を用いた微細な合金微粒子を含有する軟磁性相と硬磁性相とがいずれも均質に結晶化され、自己組織化する合金微粒子のシェルにより硬磁性微粒子表面の露出が抑制され、ナノコンポジット磁石全体に同等の交換相互作用が働く。その結果、磁石全体において均質な磁気特性を発現する。
【００５４】
本発明は、均質で高飽和磁化である。そのため、ナノコンポジット磁石の小型化に寄与する。これによりナノコンポジット磁石を駆動源に用いるモーター等の小型化、軽量化を実現する。本発明は、災害地等で需要が高まっているロボットや遠隔操作機器の駆動源に好適である。
【実施例】
【００５５】
以下に実施例を挙げて本発明をさらに説明する。ただし本発明は下記の実施例に限定されない。
【００５６】
［実施例1］
単ロール炉で作製したNd2Fe14B粒子を、酸素濃度1ppm、水分濃度1ppmに保持したグローブボックス中で、乳鉢、ボールミル、ビーズミルを用いて粉砕し、微粒子化する。
【００５７】
Nd2Fe14B微粒子を無水エタノールに添加して均質に分散するまで撹拌する。NaBH4を添加した後、さらにCoCl2とPtCl2とを本発明のナノコンポジット磁石の全質量に占めるPt含有量が35質量％になるように添加し、撹拌を続ける。Nd2Fe14B微粒子表面全面にCoPt合金が析出したら、撹拌を終了しCoPt合金で被覆されたNd2Fe14B微粒子を回収する。
【００５８】
回収した微粒子を直方形キャビティに充填し、成形磁界15kOe、成型圧力20MPaで成形する。得られた成形体を焼結温度300℃、真空下で焼結する。得られた焼結体をアルゴン雰囲気中で、熱処理温度300℃、熱処理時間90分間で熱処理後、室温まで急冷する。その後、着磁処理を行い、実施例1のナノコンポジット磁石を製造できる。
【００５９】
［実施例2］
CoCl2に代えてFeCl3を加え、他は、実施例1と同様にすることで実施例2のナノコンポジット磁石を得ることができる。
【００６０】
［比較例］
CoCl2とPtCl2に代えて、Fe源としてFeCl3を加え、他は、実施例1と同様にすることで比較例の磁石を得ることができる。
【００６１】
「Helmut Kronmueller and Stuart Parkin, Handbook of Magnetism and Advanced Magnetic Materials, John Wiley and Sons, 2013」には、比較例の飽和磁化が記載される。この飽和磁化の値を基準として（表1において「1」として）、実施例1、2の飽和磁化を、「Markus E. Gruner, George Rollmann, Peter Enetel, and Michael Farle, “Multiply Twinned Morphologies of FePt and CoPt Nanoparticles”, Physical Review Letters, 100 (2008) 087203」に記載の値を参照して、比例計算により求めた。その結果の実施例1、2および比較例の磁気特性を表1に示す。比較例と比較して実施例1および実施例2の飽和磁化は、10〜16％程度向上する。
【００６２】
【表１】
2015204343.tif 000006
【符号の説明】
【００６３】
1  コア
2  シェル
【図１】
2015204343.tif 000007