(57)【要約】  本発明は、焼結中の合金粉末粒子の成長を抑制することのできる焼結磁石の製造方法を提供することを課題とする。焼結磁石の原料の合金粉末を容器のキャビティに充填する充填工程と、該キャビティに充填された該合金粉末に機械的圧力を印加することなく磁界を印加することにより該合金粉末を配向させる配向工程と、該配向工程により配向させた該合金粉末に機械的圧力を印加することなく該合金粉末を加熱することにより焼結させる焼結工程とを有する焼結磁石製造方法において、前記充填工程の前又は該充填工程において、レーザ回折法で測定される粒度分布の中央値D50が3μm以下の合金粉末に、前記焼結工程における加熱温度よりも高い融点を有する、前記中央値D50が0.3μm以下の高融点材料の粉末を混合することを特徴とするもの。
2014156592.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼結磁石の原料の合金粉末を容器のキャビティに充填する充填工程と、該キャビティに充填された該合金粉末に機械的圧力を印加することなく磁界を印加することにより該合金粉末を配向させる配向工程と、該配向工程により配向させた該合金粉末に機械的圧力を印加することなく該合金粉末を加熱することにより焼結させる焼結工程とを有する焼結磁石製造方法において、
前記充填工程の前又は該充填工程において、レーザ回折法で測定される粒度分布の中央値D50が3μm以下の合金粉末に、前記焼結工程における加熱温度よりも高い融点を有する、前記中央値D50が0.3μm以下の高融点材料の粉末を混合することを特徴とする焼結磁石製造方法。
【請求項２】
前記高融点材料の粉末が、Al2O3、MgO、CeO2、αFe2O3、SiO2、ZrO2、Mn2O3、Mn3O4、Ta2O5、Nb2O5、TaC、NbCのいずれか一種類又は複数種類の混合粉末であることを特徴とする請求項１に記載の焼結磁石製造方法。
【請求項３】
前記合金粉末の粒子1個当たりに前記高融点材料粉末の粒子が平均で10〜1000個混合されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の焼結磁石製造方法。
【請求項４】
前記合金粉末に前記高融点材料粉末を混合させた後、更に潤滑剤を添加して混練することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の焼結磁石製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、希土類Rを含有するRFeB（R2Fe14B）系やRCo（RCo5, R2Co17）系等の焼結磁石を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
焼結磁石を製造する際には、従来より、出発合金の微粉末（以下、「合金粉末」とする）をモールドのキャビティに充填し（充填工程）、キャビティ内の合金粉末に磁界を印加することにより該合金粉末の粒子を配向させ（配向工程）、続いて合金粉末に圧力を印加することで圧縮成形体を作製し（圧縮成形工程）、その圧縮成形体を加熱して焼結させる（焼結工程）、という方法が取られている。あるいは、充填工程後に、合金粉末に磁界を印加しつつプレス機で圧力を加えることにより、上記配向工程及び圧縮成形工程を同時に行う方法も取られている。いずれにせよ、プレス機を用いて圧縮成形を行うことから、本願ではこれらの方法を「プレス法」と呼ぶ。【０００３】
焼結磁石は、その高い磁気特性から、ハイブリッド自動車や電気自動車のモータ用の永久磁石など、今後ますます需要が拡大することが予想されている。しかしながら、自動車は過酷な負荷の下での使用を想定しなければならず、そのモータについても高い温度環境（例えば180℃）下での動作を保証しなければならない。そのため、温度の上昇による磁化（磁力）の減少を抑えることができる、高い保磁力を有する焼結磁石が求められている。【０００４】
一般的に、焼結磁石の内部で主相となる粒子の粒径が小さい方が保磁力が高くなる。しかし、そのために焼結磁石の製造に用いる合金粉末の粒径を小さくすると合金粉末が酸化しやすくなり、それによって保磁力が低下するという問題があった。【０００５】
近年、キャビティに充填した合金粉末に圧力を印加することなく配向工程及び焼結工程を行うことにより、キャビティの形状に近い形状（ニアネットシェイプ）を有する焼結磁石を製造する方法が用いられるようになっている（特許文献１）。本願では、このように圧縮成形工程を行うことなく焼結磁石を製造する方法を「PLP（Press-less Process）法」と呼ぶ。PLP法ではプレス機を使用する必要が無いため、プレス法と比較して無酸素雰囲気（真空又は不活性ガス雰囲気）中でのハンドリングが容易になる。そのため、プレス法よりもPLP法の方が、粒径の小さい合金粉末を、無酸素雰囲気中でほとんど酸化させることなく使用することができ、高い保磁力を有する焼結磁石を製造することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開WO2006/004014号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
以上のようにPLP法ではプレス法に比べて粒径の小さい合金粉末を用いることができる。しかし、製造された焼結磁石の内部構造を光学顕微鏡等により観察すると、主相粒子の平均粒径は、使用した合金粉末の平均粒径よりも大きい。これは、焼結時に合金粉末の粒子同士が融着して大きくなる（成長する）ことに起因すると考えられる。このような粒子の成長を抑制することができれば、焼結磁石の保磁力や角形性を更に高めることができる。また、焼結体中で粒子がより密に詰まり、焼結体強度が向上することが期待できる。【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、焼結時の合金粉末粒子の成長を抑制することができ、それにより保磁力や角形性、焼結体密度を向上させることのできる焼結磁石の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために成された本発明に係る焼結磁石製造方法は、
焼結磁石の原料の合金粉末を容器のキャビティに充填する充填工程と、該キャビティに充填された該合金粉末に機械的圧力を印加することなく磁界を印加することにより該合金粉末を配向させる配向工程と、該配向工程により配向させた該合金粉末に機械的圧力を印加することなく該合金粉末を加熱することにより焼結させる焼結工程とを有する焼結磁石製造方法において、
前記充填工程の前又は該充填工程において、レーザ回折法で測定される粒度分布の中央値D50が3μm以下の合金粉末に、前記焼結工程における加熱温度よりも高い融点を有する、前記中央値D50が0.3μm以下の高融点材料の粉末を混合することを特徴とする。【００１０】
焼結工程における加熱温度（以下、「焼結温度」とする）は、一般的に1000℃前後である。これに対し、前記高融点材料には、例えばAl2O3（融点2072℃）、MgO（2852℃）、CeO2（1950℃）、αFe2O3（1566℃）、SiO2（1650℃）、ZrO2（2715℃）、Mn2O3（1080℃）、Mn3O4（1564℃）、Ta2O5（1468℃）、Nb2O5（1520℃）等の酸化物や、TaC（3880℃）、NbC（3500℃）等の炭化物を用いることができる。また、その粉末は、1種類の高融点材料から成るものであっても、複数種類の高融点材料の粉末が混合されたものであっても良い。【００１１】
本発明に係る焼結磁石製造方法は、PLP法の前処理として、合金粉末に、融点が焼結温度以上である高融点材料の粉末（以下、「高融点材料粉末」とする）を混合するようにしたものである。高融点材料粉末の平均粒径（D50）は、合金粉末の平均粒径に比べて十分に小さいため、合金粉末の各粒子の間に入り込む。これが焼結工程において加熱されても固体の状態を保ち、合金粉末の粒子同士の融着を妨げる。これにより、焼結中の合金粉末粒子の成長が抑制されるため、焼結磁石の内部の主相粒子の粒径を小さくすることができると考えられる。そのため、従来のPLP法よりも保磁力や角形性、焼結体密度が向上した焼結磁石を製造することが可能となる。【００１２】
また、本発明の焼結磁石製造方法では、上記のように合金粉末粒子の間に高融点材料粉末の粒子が入り込むことにより、空隙の発生を防ぎ、空隙を起点とした割れの発生・進展を防止することができると考えられる。【００１３】
高融点材料粉末は、合金粉末の粒子1個当たりに高融点材料粉末の粒子が平均で10〜1000個となるように混合することが望ましい。これより少ないと、合金粉末粒子同士の融着を妨げるという効果が得られにくくなり、これより多いと、合金粉末粒子が動きにくくなって配向工程における合金粉末粒子の配向が妨げられ、様々な磁気特性が低下する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る焼結磁石製造方法では、合金粉末に高融点材料粉末を混合した後、PLP法を行うことにより、焼結時の合金粉末粒子の融着を妨げ、その粒子の成長を抑制することができると考えられる。これにより、従来のPLP法よりも保磁力や角形性、焼結体密度が向上した焼結磁石を製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施例に係る焼結磁石製造方法によって製造された焼結磁石と比較例の焼結磁石の各磁気特性を示す表（実験１）。
【図２】本実施例の焼結磁石製造方法によって製造された焼結磁石と比較例の焼結磁石の各磁気特性を示すグラフ（実験１）。
【図３】本発明の一実施例に係る焼結磁石製造方法によって製造された焼結磁石と比較例の焼結磁石の各磁気特性を示す表（実験２）。
【図４】本実施例の焼結磁石製造方法によって製造された焼結磁石と比較例の焼結磁石の各磁気特性を示すグラフ（実験２）。
【図５】本実施例の焼結磁石製造方法によって製造された焼結磁石と比較例の焼結磁石の、時効温度と磁気特性の関係を示すグラフ（実験２）。
【図６】本実施例の焼結磁石製造方法によって製造された焼結磁石と比較例の焼結磁石の、MP値と焼結磁石の密度Dsの関係を示すグラフ（実験２）。
【図７】本発明の一実施例に係る焼結磁石製造方法によって製造された焼結磁石と比較例の焼結磁石の各磁気特性を示す表（実験４）。
【図８】本実施例の焼結磁石製造方法によって製造された焼結磁石と比較例の焼結磁石の各磁気特性を示すグラフ（実験４）。
【図９】本発明の一実施例に係る焼結磁石製造方法によって製造された焼結磁石と比較例の焼結磁石の各磁気特性を示す表（実験５）。
【図１０】本実施例の焼結磁石製造方法によって製造された焼結磁石と比較例の焼結磁石の各磁気特性を示すグラフ（実験５）。
【図１１】本実施例の焼結磁石製造方法によって製造された焼結磁石と比較例の焼結磁石の、時効温度と磁気特性の関係を示すグラフ（実験５）。
【図１２】本発明の一実施例に係る焼結磁石製造方法によって製造された焼結磁石と比較例の焼結磁石の各磁気特性を示す表（実験６）。
【図１３】本実施例の焼結磁石製造方法によって製造された焼結磁石と比較例の焼結磁石の各磁気特性を示すグラフ（実験６）。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係る焼結磁石製造方法の実施例について、図面を参照して説明する。
【実施例】
【００１７】
本実施例の焼結磁石製造方法では、焼結磁石の出発合金の微粉末（合金粉末）に、後述する焼結工程における加熱温度（焼結温度）よりも高い融点を有する高融点材料の粉末を混合する混合工程と、合金粉末と高融点材料粉末の混合粉末をモールドのキャビティに充填する充填工程と、キャビティ内に充填された混合粉末に機械的圧力を印加することなく磁界を印加して配向させる配向工程と、キャビティ内で配向された混合粉末に機械的圧力を印加することなくモールドごと加熱して焼結させる焼結工程とを有し、これらの工程を無酸素雰囲気下で上記の順番に行うことにより、焼結磁石を製造する。【００１８】
高融点材料粉末の平均粒径は合金粉末の平均粒径に比べて十分に小さく、合金粉末の平均粒径がレーザ回折法により測定される粒度分布の中央値D50で3μm以下であるのに対して、高融点材料粉末の平均粒径はD50で0.3μm以下である（以下、「平均粒径」は、レーザ回折法により測定される粒度分布の中央値D50を表すものとする）。
この高融点材料粉末を真空中で400℃程度に加熱することにより、脱水処理を行う。
その後、合金粉末に所定量の高融点材料粉末を混合し、更に潤滑剤を添加してそれらを混練する。これにより、高融点材料粉末の各粒子が合金粉末の各粒子の表面に付着すると共に、潤滑剤により充填時及び配向時に合金粉末が動きやすくなる。【００１９】
高融点材料粉末の混合量は、全ての高融点材料粉末粒子が合金粉末の粒子に付着すると仮定したうえで、合金粉末の粒子1個当たりに付着させる高融点材料粉末粒子の個数によって決める。例えば、平均粒径2μmのNd2Fe14B粉末（合金粉末:比重は約7.5）に平均粒径0.05μmのAl2O3粉末（高融点材料粉末：比重は約3.98）を混合させる場合、これらの粒子の1個毎の体積比は23:0.053=64000:1、重量比は64000×7.5:1×3.98=1:0.000008291となる。従って、上記の平均粒径でNd2Fe14B粉末の粒子1個当たりにAl2O3粉末の粒子を平均で100個付着させたい場合には、Nd2Fe14B粉末の0.08291wt%のAl2O3粉末を混合すれば良い。【００２０】
また、粒径3μmのNd2Fe14B粉末に平均粒径0.05μmのAl2O3粉末を混合させる場合、これらの粒子の1個毎の体積比は33:0.053=216000:1、重量比は216000×7.5:1×3.98=1:0.000002456となる。従って、上記の平均粒径でNd2Fe14B粉末の粒子1個当たりにAl2O3粉末を平均で100個付着させたい場合には、Nd2Fe14B粉末の0.02456wt%のAl2O3粉末を混合させれば良い。
以下、合金粉末の粒子1個当たりに付着させる高融点材料粉末粒子の平均個数（上記の例では100個）を「MP値」とする。【００２１】
［実験１］
以下の表１に示す組成（各数値の単位はwt%である）の出発合金から、平均粒径が2μm（レーザ回折式粒度分布測定装置（Sympatec社製HELOS&RODOS）により測定。以下も同じ）の合金粉末を作製し、その中に、平均粒径が0.05μmのAl2O3粉末（高融点材料粉末）をMP値200又は400で混合し、更にこの混合粉末の0.105wt%のラウリン酸メチル（潤滑剤）を添加してビーカーの中で撹拌させた後、回転式粉砕器「ワンダーブレンダー」（大阪ケミカル株式会社）に2回、各10秒間で投入することにより、それらを混練した（混合工程）。
【表１】
2014156592.tif 000003
【００２２】
この混合粉末をモールドのキャビティに3.2g/cm3の密度で充填し（充填工程）、その状態で最大5.4Tの磁界強度で配向した（配向工程）。このように配向された混合粉末をモールドごと焼結炉内に入れた後、焼結炉内の温度を8時間かけて950〜963℃（試料により異なる。この温度を「焼結温度」とする。）まで上昇させ、更にその温度で4時間加熱することにより、合金粉末を焼結させた（焼結工程）。その後、800℃で0.5時間加熱（1段目の時効処理）した後に急冷し、更に490〜540℃で1.5時間加熱（2段目の時効処理）して急冷した。また、焼結工程では、焼結炉内の温度が425℃になるまでArガス（不活性ガス）を焼結炉内に毎分2Lで流し（以下、焼結工程中にArを流すことを「Ar流気」とする）、その後は1×10-4Pa以下の真空状態とした。こうして得られた焼結体を機械加工することにより、磁極面が7mm角、厚みが3mmの焼結磁石を製造した。【００２３】
得られた焼結磁石の磁気特性を図１の表に示す。なお、表中においてMP値が0のものは、高融点材料粉末を混合しない従来のPLP法によって製造された焼結磁石（比較例）のものであり、その他の製造条件は上記のものと同じである。また、表中のBrは残留磁束密度（磁場Hが0のときの磁束密度Bの大きさ）、Jsは飽和磁化（磁化Jの最大値）、HcBは減磁曲線（B-H曲線）によって定義される保磁力、HcJは磁化曲線（J-H曲線）によって定義される保磁力、(BH)maxは最大エネルギー積（減磁曲線における磁束密度Bと磁場Hの積の極大値）、Br/Jsは配向度、Hkは残留磁化Jr（磁場Hが0のときの磁化）から磁化が10%低下したときの磁場の絶対値である。また、SQは角形比（角形性を表す値）であり、HkをHcJで除した値である。これらの数値が大きいほど、良い磁石特性が得られていることを意味する。また、保磁力HcJが高いほど、温度の上昇による磁化の減少を抑えることができる。本実施例の焼結磁石製造方法は、保磁力HcJを向上させることを主目的としている。【００２４】
図１の表に示す結果を図２のグラフに示す。図２(a)は、図１の各焼結磁石の角形比SQと保磁力HcJの関係を示すグラフ、図２(b)は、角形比SQと配向度Br/Jsの関係を示すグラフ、図２(c)は、保磁力HcJと残留磁束密度Brの関係を示すグラフである。【００２５】
この図２(a)のグラフに示すように、MP値が200と400のいずれの場合でも、比較例よりも保磁力HcJが向上した焼結磁石が得られた。また、角形比SQは、MP値が400のときには比較例とほぼ同等であり、MP値が200のときには比較例と同等か、それ以上に高い、という結果が得られた。【００２６】
なお、配向度Br/Jsと残留磁束密度Brについては、図２(b)及び(c)に示すように、全体的に比較例よりも本実施例（MP値が200と400の双方）の方が低いという傾向が見られる。このような傾向は、本実施例と比較例の関係のみならず、焼結磁石において一般的に見られるものであるが、それにも関わらず、本実施例の焼結磁石の一部では、比較例よりも保磁力HcJが高く、且つ比較例とほぼ同等の配向度Br/Js及び残留磁束密度Brが得られた。【００２７】
［実験２］
以下の表２に示す組成の出発合金の合金粉末の平均粒径を2.96μｍ、高融点材料粉末であるAl2O3粉末の平均粒径を0.05μm、MP値を50, 100, 200, 400, 800のいずれか、ラウリン酸メチルの添加量LLを0.07wt%又は0.14wt%、混合粉末のモールドキャビティへの充填密度Dfを3.3g/cm3、配向磁界を5.4Tの配向磁界、焼結温度を995℃（温度上昇が13時間25分、4時間焼結温度を維持、400℃まで毎分2LでAr流気）、1段目の時効処理を800℃で0.5時間、2段目の時効処理を530〜560℃で1.5時間としたときの結果を図３の表に示す。また、MP値が0のときの結果も比較例としてこの表に示す。
【表２】
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【００２８】
図３の表に示す結果を図４のグラフに示す。図４(a)は、図３の各焼結磁石の角形比SQと保磁力HcJの関係を示すグラフ、図４(b)は、角形比SQと配向度Br/Jsの関係を示すグラフ、図４(c)は、保磁力HcJと残留磁束密度Brの関係を示すグラフである。【００２９】
この図４(a)のグラフに示すように、MP値が200のとき、最も高い保磁力HcJを有する焼結磁石が得られた。また、MP値が50, 100, 200の場合に、比較例よりも保磁力HcJが高く、角形比SQがほぼ同等の焼結磁石が得られた。一方、MP値が400と800であって、ラウリン酸メチルの添加量LLが比較例と同じ0.07wt%である焼結磁石では、MP値が50, 100, 200の場合ほど顕著ではないが、全体としては比較例よりも保磁力HcJが高くなる傾向が見られる。これらの焼結磁石は、図４(b)及び(c)においても、配向度Br/Js及び残留磁束密度Brが低下する傾向にあった。【００３０】
このようにMP値が高い試料において各磁気特性が比較的低くなるのは、合金粉末粒子の表面に付着した高融点材料粉末粒子が多すぎて合金粉末粒子の動きが妨げられることにより、配向度が低下したためである。このような場合は、潤滑剤（ラウリン酸メチル）の添加量を増やし、高融点材料粉末粒子によって生じる摩擦力を小さくするようにすれば良い。【００３１】
ラウリン酸メチルの添加量LLを0.14wt%とした焼結磁石では、保磁力HcJが低下するものの、角形比SQ、配向度Br/Js、残留磁束密度Brは向上した。保磁力HcJが低下したのは、ラウリン酸メチルが不純物となって、焼結磁石の内部に残留したためである。このように、保磁力HcJとその他の３種の磁気特性（角形比SQ、配向度Br/Js、残留磁束密度Br）はトレードオフの関係にあるため、焼結磁石の用途に応じて潤滑剤の添加量を適宜調整すればよい。【００３２】
図５(a)は、2段目の時効処理における温度（以下、「時効温度」とする）と保磁力HcJの関係を示すグラフであり、図５(b)は2段目の時効温度と飽和磁化Jsの関係を示すグラフである。図５(a)に示すように、ラウリン酸メチルの添加量LLが0.07wt%のとき、MP値が200までは、MP値を大きくすることにより、同じ製造条件で保磁力HcJが向上している。一方、飽和磁化Jsについては、同じ製造条件では、MP値が0の焼結磁石の方が、MP値が50〜800の焼結磁石よりも高くなる傾向にあるが、高い時効温度では、MP値が50〜800の焼結磁石の方が、比較例よりも高くなった。【００３３】
図６は、各MP値の焼結磁石の密度（焼結体密度）Dsを示すグラフである。この図のグラフに示すように、Al2O3粉末を混合することにより、焼結磁石の密度Dsが向上する。これは、Al2O3粉末によって焼結時の合金粉末粒子の成長が抑制され、焼結磁石の内部の主相粒子の粒径が小さくなり、内部構造がより緻密になったため、及び、焼結磁石の内部に形成される空隙（ポアーやボイド）にAl2O3粉末が入り込み、空隙を埋めたためである。このようにAl2O3粉末が空隙を埋めることにより、衝撃や温度変動等に起因するこれらの空隙を起点とした割れの発生・進展を低減することができる。なお、LL=0.14wt%のとき焼結磁石の密度DsはLL=0.07wt%のときよりも低下していたが、これは潤滑剤の添加量が増加したことによって最適な焼結温度が上昇したためと、合金粉末が焼結していく過程でカーボンが多く残留し、この残留カーボン量の増加が焼結の妨げになったためである。【００３４】
［実験３］
上記の表２に示す組成の出発合金の合金粉末の平均粒径を3μm、Al2O3、CeO2、MgOのいずれかから成る高融点材料粉末の平均粒径を0.3μm、MP値を200、ラウリン酸メチルの添加量LLを0.07wt%、混合粉末のモールドキャビティへの充填密度Dfを3.3g/cm3、配向磁界を2回の交流磁界と1回の直流磁界で各5.4T、焼結温度を995℃（温度上昇が8時間、焼結温度を4時間維持、425℃まで毎分2LでAr流気）、時効処理を800℃で0.5時間、560℃で1.5時間として、高融点材料粉末の異なる3種の焼結磁石を製造した。また、比較例として、高融点材料粉末を混合せずに（すなわちMP値が0で）、その他は同じ条件で、焼結磁石を製造した。このときの各焼結磁石の密度は、比較例の焼結磁石で7.527g/cm3、Al2O3粉末を用いた焼結磁石で7.542g/cm3、CeO2粉末を用いた焼結磁石で7.543g/cm3、MgO粉末を用いた焼結磁石で7.552g/cm3となった。このように、Al2O3粉末以外の高融点材料粉末を用いた場合でも、比較例の焼結磁石より密度が向上した。【００３５】
［実験４］
以下の表３に示す組成の出発合金の合金粉末の平均粒径を3μm、高融点材料粉末であるAl2O3粉末の平均粒径を0.05μm、MP値を200、ラウリン酸メチルの添加量LLを0.09wt%、混合粉末のモールドキャビティへの充填密度Dfを3.2g/cm3又は3.3g/cm3、配向磁界を5.4Tの交流磁界、焼結温度を995℃（温度上昇が12時間、4時間焼結温度を維持、500℃まで毎分2LでAr流気）、1段目の時効処理を800℃で0.5時間、2段目の時効処理を520℃で1.5時間としたときの結果を図７の表に示す。また、MP値を0、ラウリン酸メチルの添加量を0.079wt%としたときの結果も比較例として図７の表に示す。
【表３】
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【００３６】
図７の表に示す結果を図８のグラフに示す。図８(a)は、図７の各焼結磁石の角形比SQと保磁力HcJの関係を示すグラフ、図８(b)は、角形比SQと配向度Br/Jsの関係を示すグラフ、図８(c)は、保磁力HcJと残留磁束密度Brの関係を示すグラフである。【００３７】
図８(a)に示すように、MP値が200のときのラウリン酸メチルの添加量LLは、MP値が0のときよりも多いにもかかわらず、MP値が0の焼結磁石よりもMP値が200の焼結磁石の方が高い保磁力HcJが得られた。また、角形比SQや配向度Br/Jsについては、MP値が200の焼結磁石はMP値が0の焼結磁石とほぼ同等か、それよりも向上していた。このように、MP値とラウリン酸メチルの添加量を適宜調整することにより、保磁力HcJと角形比SQと配向度Br/Jsを、従来のPLP法によって製造された焼結磁石よりも向上させることができる。なお、磁束密度Brについては、MP値が0の焼結磁石よりもMP値が200の焼結磁石の方が低下する傾向が見られたが、前述の通り、これは焼結磁石において一般的に見られる傾向である。【００３８】
［実験５］
上記の表２に示す組成の出発合金の合金粉末の平均粒径を3μm、高融点材料粉末であるAl2O3粉末の平均粒径を0.05μm、MP値を200、ラウリン酸メチルの添加量LLを0.07wt%、混合粉末のモールドキャビティへの充填密度Dfを3.2g/cm3又は3.3g/cm3、配向磁界を2回の交流磁界と1回の直流磁界を各5.4T、焼結温度を1005℃（温度上昇が13時間25分、4時間焼結温度を維持）、1段目の時効処理を800℃で0.5時間、2段目の時効処理を520℃で1.5時間としたとき、又は、1段目と2段目の時効処理を行わなかったときの結果を図９の表に示す。なお、表中の「Ar400」は、Ar流気を、焼結炉内が400℃に昇温されるまで行ったことを示し、「真空」とは、Ar流気を行わず、焼結炉内を昇温中も常に真空状態としたことを示す。また、MP値を0としたときの結果も比較例として図９の表に示す。【００３９】
図９の表に示す結果を図１０のグラフに示す。図１０(a)は、図９の各焼結磁石の角形比SQと保磁力HcJの関係を示すグラフ、図１０(b)は、角形比SQと配向度Br/Jsの関係を示すグラフ、図１０(c)は、保磁力HcJと残留磁束密度Brの関係を示すグラフである。また、図１０(a)〜(c)の点線で囲ったデータは、時効処理を行わなかったときのものである。【００４０】
図１０(a)に示すように、時効処理を行わなかった場合、時効処理を行った焼結磁石に比べて保磁力HcJと角形比SQの両方が低下する。一方、配向度Br/Jsと残留磁束密度Brについては、図１０(b)及び(c)に示すように、時効処理を行わなくても、時効処理を行った焼結磁石とほぼ同等の結果が得られていた。【００４１】
また、図１０(a)〜(c)に示すように、「Ar流気」の焼結磁石は、保磁力HcJと配向度Br/Jsと残留磁束密度Brについては、「真空」の焼結磁石とほぼ同等の結果が得られたが、角形比SQについては、「真空」の焼結磁石よりも高くなる傾向が見られた。【００４２】
図１１は、時効処理を行った焼結磁石の2段目の時効温度と保磁力HcJの関係を示すグラフである。このグラフに示すように、いずれの時効温度においても、MP値が200の焼結磁石は比較例よりも保磁力HcJが向上した。【００４３】
［実験６］
上記の表２に示す組成の出発合金の合金粉末の平均粒径を3μm、高融点材料粉末であるAl2O3粉末の平均粒径を0.05μm、MP値を200、ラウリン酸メチルの添加量LLを0.07wt%、混合粉末のモールドキャビティへの充填密度Dfを3.2g/cm3又は3.3g/cm3、配向磁界を2回の交流磁界と1回の直流磁界を各5.4T、焼結温度を1020℃（温度上昇が12時間、4時間焼結温度を維持、焼結炉内は常に真空）、1段目の時効処理を800℃で0.5時間、2段目の時効処理を530℃で1.5時間としたときの結果を図１２の表に示す。また、MP値を0としたときの結果も比較例として図１２の表に示す。【００４４】
図１２の表に示す結果を図１３のグラフに示す。図１３(a)は、図１２の各焼結磁石の角形比SQと保磁力HcJの関係を示すグラフ、図１３(b)は、角形比SQと配向度Br/Jsの関係を示すグラフ、図１３(c)は、保磁力HcJと残留磁束密度Brの関係を示すグラフである。【００４５】
この図１３(a)のグラフに示すように、MP値が200の焼結磁石は、MP値が0の焼結磁石よりも高い保磁力HcJが得られた。また、角形比SQはほぼ同等であった。一方、配向度Br/Js及び残留磁束密度Brは、比較例よりもMP値が200の焼結磁石の方が小さくなる傾向にあった。これは、潤滑剤であるラウリン酸メチルの添加量LLがMP値に対して少なかったためであると考えられる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】平成28年8月16日(2016.8.16)
【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】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼結磁石の原料の合金粉末を容器のキャビティに充填する充填工程と、該キャビティに充填された該合金粉末に機械的圧力を印加することなく磁界を印加することにより該合金粉末を配向させる配向工程と、該配向工程により配向させた該合金粉末に機械的圧力を印加することなく該合金粉末を加熱することにより焼結させる焼結工程とを有する焼結磁石製造方法において、
前記充填工程の前又は該充填工程において、レーザ回折法で測定される粒度分布の中央値D50が3μm以下の合金粉末に、前記焼結工程における加熱温度よりも高い融点を有する酸化物若しくは炭化物、又はそれらの混合物から成り、前記中央値D50が0.3μm以下の高融点材料の粉末を混合することを特徴とする焼結磁石製造方法。
【請求項２】
前記高融点材料の粉末が、Al2O3、MgO、CeO2、αFe2O3、SiO2、ZrO2、Mn2O3、Mn3O4、Ta2O5、Nb2O5、TaC、NbCのいずれか一種類又は複数種類の混合粉末であることを特徴とする請求項１に記載の焼結磁石製造方法。
【請求項３】
前記合金粉末の粒子1個当たりに前記高融点材料粉末の粒子が平均で10〜1000個混合されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の焼結磁石製造方法。
【請求項４】
前記合金粉末に前記高融点材料粉末を混合させた後、更に潤滑剤を添加して混練することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の焼結磁石製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
上記課題を解決するために成された本発明に係る焼結磁石製造方法は、
焼結磁石の原料の合金粉末を容器のキャビティに充填する充填工程と、該キャビティに充填された該合金粉末に機械的圧力を印加することなく磁界を印加することにより該合金粉末を配向させる配向工程と、該配向工程により配向させた該合金粉末に機械的圧力を印加することなく該合金粉末を加熱することにより焼結させる焼結工程とを有する焼結磁石製造方法において、
前記充填工程の前又は該充填工程において、レーザ回折法で測定される粒度分布の中央値D50が3μm以下の合金粉末に、前記焼結工程における加熱温度よりも高い融点を有する酸化物若しくは炭化物、又はそれらの混合物から成り、前記中央値D50が0.3μm以下の高融点材料の粉末を混合することを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明に係る焼結磁石製造方法は、PLP法の前処理として、合金粉末に、融点が焼結温度よりも高い高融点材料の粉末（以下、「高融点材料粉末」とする）を混合するようにしたものである。高融点材料粉末の平均粒径（D50）は、合金粉末の平均粒径に比べて十分に小さいため、合金粉末の各粒子の間に入り込む。これが焼結工程において加熱されても固体の状態を保ち、合金粉末の粒子同士の融着を妨げる。これにより、焼結中の合金粉末粒子の成長が抑制されるため、焼結磁石の内部の主相粒子の粒径を小さくすることができると考えられる。そのため、従来のPLP法よりも保磁力や角形性、焼結体密度が向上した焼結磁石を製造することが可能となる。
【国際調査報告】
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