(57)【要約】【課題】得られる磁石の配向度を十分に向上させることができる磁石の製造方法を提供すること。【解決手段】磁石の原料粉末と溶媒２とを容器１内で混練して混練物を得る混練工程と、混練物を希釈してスラリーを得る希釈工程と、スラリーを、配向磁場を印加しながら成形して成形体を得る成形工程と、成形体を焼成する焼成工程とを含み、混練工程が、容器１の内部を減圧する減圧工程を含む磁石の製造方法。【選択図】図1
2008251908.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁石の原料粉末と溶媒とを容器内で混練して混練物を得る混練工程と、
前記混練物を希釈してスラリーを得る希釈工程と、
前記スラリーを、配向磁場を印加しながら成形して成形体を得る成形工程と、
前記成形体を焼成する焼成工程とを含み、
前記混練工程が、前記容器の内部を減圧する減圧工程を含む、磁石の製造方法。
【請求項２】
前記減圧工程において、前記容器の内部を８６．６６ｋＰａ以下の圧力に減圧する、請求項１に記載の磁石の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁石の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車、発電機などのモータ、ハードディスクドライブ等の磁性製品には磁石が使用されており、かかる磁石には高い磁気特性が求められる。このような高い磁気特性の磁石の製造方法としては、磁石の原料粉末を油や有機溶媒等の溶媒と混合して得られたスラリーを成形した後、焼結させるという湿式成形のプロセスを経る方法が知られている。例えば下記特許文献１の磁石の製造方法においては、スラリーを得る際、磁石の原料粉末を大気に曝さずに油性の溶媒中に回収し、磁石の原料粉末と油性溶媒とを十分に攪拌混合することにより、磁石原料粉末の酸化を抑制して磁気特性の劣化を抑制することが提案されている。
【特許文献１】特開平９−２８９１２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前述した従来の特許文献１に記載の磁石の製造方法は、磁石原料粉末の酸化を抑制できても、磁気特性の向上、特に磁石の配向度の向上という点では未だ改良の余地を有していた。
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、得られる磁石の配向度を十分に向上させることができる磁石の製造方法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】
【０００５】
本発明は、磁石の原料粉末と溶媒とを容器内で混練して混練物を得る混練工程と、前記混練物を希釈してスラリーを得る希釈工程と、前記スラリーを、配向磁場を印加しながら成形して成形体を得る成形工程と、前記成形体を焼成する焼成工程とを含み、前記混練工程が、前記容器の内部を減圧する減圧工程を含む磁石の製造方法である。
【０００６】
本発明の製造方法によれば、磁石の配向度を十分に向上させることができる。このように磁石の配向度が向上する理由については明らかではないが、磁石の原料粉末と溶媒とを減圧下で混練することにより、磁石原料粉末の表面に付着した空気が磁石原料粉末表面から効果的に分離され、磁石の原料粉末の周囲に溶媒が十分に回り込むことが可能となり、溶媒中への磁石の原料粉末の分散性が向上するためではないかと本発明者らは推測している。
このように原料粉末の分散性が向上していれば、混練物の希釈によって個々の原料粉末がさらにフリーな状態となり易くなり、配向磁場の印加時に磁場の印加方向に向き易くなるものと考えられる。従って、スラリーを、配向磁場を印加しながら成形し、その成形体を焼結することにより、得られる希土類磁石の配向度を十分に向上させることができるのではないかと本発明者らは考えている。
【０００７】
上記減圧工程においては、容器の内部を８６．６６ｋＰａ以下の圧力に減圧することが好ましい。この場合、容器の内部を、８６．６６ｋＰａを超える圧力で減圧する場合に比べて、得られる磁石の配向度をより十分に向上させることができる。
【０００８】
なお、本発明において、圧力とは、ピラニー真空計によって測定した圧力を言うものとする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、得られる磁石の配向度を十分に向上させることができる磁石の製造方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明に係る磁石の製造方法の実施形態について説明する。なお、以下の説明においては、本発明に特に好適な希土類磁石の製造方法を例にして説明を行うこととする。
【００１１】
希土類磁石の製造においては、まず、所望の組成を有する希土類磁石が得られるような合金を準備する。この工程では、例えば、希土類磁石の組成に対応する金属等の元素を含む単体、合金や化合物等を、真空又はアルゴン等の不活性ガス雰囲気下で溶解した後、これを用いて鋳造法やストリップキャスト法等の合金製造プロセスを行うことによって所望の組成を有する合金を作製する。
【００１２】
ここで、希土類磁石としては、希土類元素と、希土類元素以外の遷移元素とを組み合わせた組成を有するものが好適である。具体的には、希土類元素（「Ｒ」で表す）としてＮｄ、Ｐｒ及びＤｙのうちの少なくとも１種を含み、Ｂを必須元素として１〜１２原子％含み、且つ残部がＦｅであるＲ−Ｆｅ−Ｂ系の組成を有するものが好ましい。このような希土類磁石は、必要に応じて、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｖ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｓｉ等の他の元素を更に含む組成を有していてもよい。なお、希土類磁石は、ＳｍとＣｏとを含むＳｍ−Ｃｏ系の組成を有するものであってもよい。
【００１３】
次に、得られた合金を粗粉砕して、数百μｍ程度の粒径を有する粒子とする。合金の粗粉砕は、例えば、ジョークラッシャー、ブラウンミル、スタンプミル等の粗粉砕機を用いるか、または、合金に水素を吸蔵させた後、異なる相間の水素吸蔵量の相違に基づく自己崩壊的な粉砕を生じさせる（水素吸蔵粉砕）ことによって行うことができる。
【００１４】
続いて、粗粉砕により得られた粉末を更に微粉砕することで、１０μｍ以下、好ましくは１〜１０μｍの粒径を有する希土類磁石の原料粉末（以下、単に「原料粉末」という）を得る。微粉砕は、粗粉砕された粉末に対し、粉砕時間等の条件を適宜調整しながら、ジェットミル、ボールミル、振動ミル、湿式アトライター等の微粉砕機を用いて更なる粉砕を行うことによって実施する。
【００１５】
このようにして原料粉末を作製した後に、この原料粉末とこれを分散させる溶媒とを混練装置によって混練し、混練物を得る（混練工程）。
【００１６】
ここで、混練装置について図１を参照して説明する。図１は、原料粉末と溶媒とを混練する混練装置の一例を概略的に示す部分断面図である。
【００１７】
図１に示すように、混練装置１００は、開口１ａが形成され溶媒２が貯留される容器１と、容器１内の溶媒２を攪拌する攪拌部材３と、容器１の開口１ａを塞ぐように設けられ、攪拌部材３を回転駆動させる攪拌駆動部４とを備えている。また、混練装置１００は、原料粉末１０を貯留する原料粉末貯留部５と、溶媒２及び必要に応じて分散剤等の添加剤を貯留する溶媒供給部６とを備えており、原料粉末貯留部５は粉末供給管７を介して容器１に接続され、溶媒供給部６は溶媒供給管８を介して容器１に接続されている。さらに、容器１には排気管１１を介して真空ポンプ９が接続され、真空ポンプ９によって容器１内を減圧することが可能となっている。
【００１８】
混練装置１００を用いて原料粉末１０とこれを分散させる溶媒２とを混練する場合、まず原料粉末貯留部５から粉末供給管７を通して容器１内に原料粉末１０を投入する。一方、溶媒貯供給部６から溶媒供給管８を通して溶媒２及び必要に応じて添加剤を容器１内に投入する。そして、攪拌駆動部４を駆動し、攪拌部材３を回転駆動させて、原料粉末１０と溶媒２とを攪拌混合させる。
【００１９】
このとき、好ましくは固形分濃度が８５〜９５重量％、より好ましくは８８〜９４重量％となるように原料粉末１０の投入量と溶媒２の投入量との割合を調整する。固形分濃度が８５〜９５％であると、固形分濃度がその範囲を外れた場合と比べて、混練物に適度な負荷が付与されるとともに、溶媒２による原料粉末１０の濡れが十分となり、溶媒２中での原料粉末１０の分散をより効果的に行うことができる。また混練の時間は１０分以上であることが好ましい。この場合、１０分未満の場合と比較して、混練が十分に行われ、残存する２次粒子（凝集粒子）の割合を十分に低減することができる。
【００２０】
また、原料粉末１０と溶媒２とを混練するに際しては、真空ポンプ９を作動し、容器１の内部を、排気管１１を通して排気することによって、容器１の内部を減圧する（減圧工程）。
【００２１】
ここで、容器１の内部は８６．６６ｋＰａ（６５０Ｔｏｒｒ）以下に減圧することが好ましい。この場合、容器１内部を８６．６６ｋＰａを超える圧力に減圧する場合に比べて、得られる磁石の配向度をより十分に向上させることができる。
【００２２】
なお、容器１の内部は、２６．６６ｋＰａ（２００Ｔｏｒｒ）以下に減圧することがより好ましい。この場合、原料粉末表面に付着した空気を効果的に分離することができる。このため、容器１内部を、上記範囲を外れる圧力に減圧する場合に比べて、得られる希土類磁石の配向度をさらに向上させることができる。また、スラリー中の脱泡には１.３３Ｐａ（０．０１Ｔｏｒｒ）未満のような高真空にしても効果に大きな差はなく、また、溶媒の揮発が懸念されるため、１．３３Ｐａ以上が好ましい。
【００２３】
また減圧は、混練の開始から終了の間中行っていることが好ましいが、必ずしもその必要はなく、混練中の一部の間だけ行ってもよい。
【００２４】
混練装置１００において容器１は密閉されていることが好ましい。この場合、減圧が効率よく行われるため、原料粉末１０の表面に付着した空気を効率よく分離することができる。従って、溶媒２への原料粉末１０の分散を短時間で行うことができる。
【００２５】
なお、溶媒２としては、例えばアセトン、ヘキサン等の有機溶剤や鉱物油、合成油、植物油等が用いられる。これらのうち、原料粉末１０の酸化を防止する観点からは、鉱物油、合成油、植物油等の油性の溶媒が好適である。中でも、減圧によって揮発しにくいことから、沸点が２００℃以上の溶媒を用いることが好ましい。
【００２６】
上記のようにして原料粉末と溶媒とを混練して混練物を得た後は、その混練物に溶媒を加え、混練物を例えば６０〜８０重量％に希釈してスラリーを得る（希釈工程）。混練物に加える溶媒は、上記溶媒２の中から適宜選択して用いることができるが、通常は、原料粉末との混練に使用される溶媒と同じ溶媒が用いられる。スラリーに対しては、必要ならば、上記の希釈に続いて、ホモジナイザー等により分散処理を行ってもよい。
【００２７】
次に、上記スラリーに対し、一定方向に配向磁場を印加しながら加圧成形し、成形体を得る（成形工程）。成形は例えば、上記スラリーを金型のキャビティ内に充填して行う。ここで、金型としては例えば、貫通孔を有するダイと、ダイの上端側から貫通孔を塞ぐことが可能な上パンチと、貫通孔の下端側から挿入される下パンチとを有するものが用いられる。金型のキャビティは、ダイの貫通孔を形成する内壁面と、下パンチと、上パンチとによって囲まれる空間によって構成される。加圧成形は、上パンチと下パンチとでスラリーを挟むことにより行う。
【００２８】
この場合、金型の上パンチ及び下パンチのうちスラリーに接触する接触面に、溶媒を排出するための溶媒排出穴を設けておけば、成形と同時に溶媒を除去することができる。ここで、上パンチ及び下パンチの上記接触面は、布製、紙製等のフィルタで覆われると、加圧成形時の原料粉末の流出を防ぐことができるため好ましい。なお、上パンチや下パンチの接触面をフィルタで覆う代わりに、上パンチや下パンチの一部が多孔質フィルタ材料で構成されてもよい。
【００２９】
次に、上記のようにして得られた成形体に対し、たとえば真空加熱を行うことにより、成形体に残存した溶媒や添加剤を除去する脱溶媒工程を行う。脱溶媒工程は、成形体中の溶媒の大部分を除去できるような条件とし、たとえば、１０〜３０００Ｐａ程度に減圧した条件下、１００〜１６０℃で１〜５時間加熱することが好ましい。なお、かかる脱溶媒工程では、通常は成形体の焼結は進行しないが、一部焼結が進行していても構わない。その後脱溶媒された成形体を焼結温度まで加熱し、その温度で一定時間保持する。即ち上記成形体を焼成する。こうして上記成形体を焼結体とする（焼成工程）。焼成は、例えば、真空中又は不活性ガスの存在下、成形体を１０００〜１２００℃、１〜１０時間加熱した後、急冷することによって行うことができる。
【００３０】
焼成後、得られた焼結体を焼成時よりも低い温度で加熱すること等によって、焼結体に時効処理を施す。時効処理は、例えば、７００〜９００℃で１〜３時間、更に５００〜７００℃で１〜３時間加熱する２段階加熱や、４５０〜６００℃付近で１〜３時間加熱する１段階加熱等の適宜の条件で行う。このような時効処理によって、保持力（Ｈｃ）等の向上が得られる。
【００３１】
そして、上記のようにして得られた焼結体に対し、所望のサイズに切断したり、表面を平滑化したりする処理を行うことによって、目的とする希土類磁石が得られる。なお、得られた希土類磁石には、その表面上に酸化層や樹脂層等の劣化を防止するための保護層が更に設けられてもよい。
【００３２】
以上のようにして希土類磁石を製造すると、希土類磁石の配向度を十分に向上させることができる。このように磁石の配向度を向上させることができる理由については明らかではないが、磁石の原料粉末と溶媒とを減圧下で混練することにより、原料粉末の表面に付着した空気が原料粉末表面から効果的に分離され、原料粉末の周囲に溶媒２が十分に回り込むことが可能となり、溶媒２中への原料粉末の分散性が向上するためではないかと本発明者らは推測している。
このように原料粉末の分散性が向上していれば、混練物の希釈によって個々の原料粉末がさらにフリーな状態となり易くなり、配向磁場の印加時に磁場の印加方向に向き易くなるものと考えられる。従って、スラリーを、配向磁場を印加しながら成形し、その成形体を焼結することにより、得られる希土類磁石の配向度を十分に向上させることができるのではないかと本発明者らは考えている。
【００３３】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、希土類磁石の製造方法について説明したが、本発明に係る磁石の製造方法は、希土類磁石の製造方法に限定されるものではなく、湿式成形を適用する磁石の製造方法にも適用可能である。このような湿式成形を適用して製造される磁石としては、フェライト磁石等の磁性粉末の焼結によって得られる焼結磁石等が挙げられる。
【００３４】
また、上記実施形態では、原料粉末を分散させる溶媒として、アセトン、ヘキサン等の有機溶剤や鉱物油、合成油、植物油等の油性溶媒を用いているが、溶媒はこれらに限定されるものではない。例えば本発明に使用する溶媒としては、本発明の製造方法で製造される磁石が、酸化物であるフェライト磁石である場合は、水などの水性の溶媒を用いることもできる。この場合でも、原料粉末表面に付着した空気が分離されれば、原料粉末の周囲に回り込むことが可能である。
【００３５】
さらに、上記実施形態では、混練工程で得られた混練物に対して分散処理を行っているが、分散処理は、混練によりすでに溶媒中に原料粉末が十分に分散しているので、必ずしも必要なものではない。
【実施例】
【００３６】
以下、本発明の内容を、実施例及び比較例を挙げてさらに具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
【００３７】
（実施例１）
Ｎｄ：２４原子％，Ｄｙ：６．８原子％，Ａｌ：０．２原子％，Ｃｏ：０．５原子％，Ｚｒ：０．２原子％，Ｂ：１．０原子％を含み、且つ残部がＦｅであるインゴットを粗粉砕した。そして、この粉砕物に対し、ジェットミルを用い、窒素雰囲気下で平均粒径が４μｍになるまで微粉砕を行い、希土類磁石の原料粉末としての微粉末を得た。
【００３８】
次に、上記のようにして得られた微粉末、分散剤、分留点が２００〜２５０℃の合成油を、固形分濃度９２質量％となるように容器内に投入し、プラネタリデスパー（浅田鐵工製）を用いて１時間混練を行った。このとき、真空ポンプを用いて、容器内部を６．６７ｋＰａ（５０Ｔｏｒｒ）まで減圧しながら混練を行った。このとき、減圧は、容器内に合成油及び原料粉末を投入してから行い、容器内部の圧力は、ピラニー真空計を用いて測定した。次に、上記混練物に上記合成油を加えて混合し、固形分濃度が７０質量％のスラリー状混練物を作製した。得られたスラリー状混練物を、湿式プレスを用い、１５ｋＯｅの配向磁場を一定方向に印加しながら成形し、成形体を得た。
【００３９】
得られた成形体から、真空中、１５０℃で合成油を除去した後、この成形体について、真空中で１１００℃、５時間の焼成を行い、焼結体を得た。続いてこの焼結体に対して、５００℃、１時間の時効処理を行った。こうして希土類磁石を得た。
【００４０】
（実施例２）
容器内の圧力を１．３３ｋＰａ（１０Ｔｏｒｒ）にして混練を行ったこと以外は実施例１と同様にして希土類磁石の作製を行った。
【００４１】
（実施例３）
容器内の圧力を２６．６６ｋＰａ（２００Ｔｏｒｒ）にして混練を行ったこと以外は実施例１と同様にして希土類磁石の作製を行った。
【００４２】
（実施例４）
容器内の圧力を６６．６６ｋＰａ（５００Ｔｏｒｒ）にして混練を行ったこと以外は実施例１と同様にして希土類磁石の作製を行った。
【００４３】
（実施例５）
容器内の圧力を０．１３３ｋＰａ（１Ｔｏｒｒ）にして混練を行ったこと以外は実施例１と同様にして希土類磁石の作製を行った。
【００４４】
（比較例１）
容器内部を減圧せずに混練を行ったこと以外は実施例１と同様にして希土類磁石の作製を行った。
【００４５】
上記実施例１〜５及び比較例１で得られた希土類磁石について磁気特性の確認を行った。具体的には、上記希土類磁石について、Ｂ−Ｈトレーサーを用い残留磁束密度（Ｂｒ）を測定した。配向度に関しては、下記式から求めた。
Ｂｒ＝Ｍｓ×主相体積比率×相対密度×配向度
（上記式中、Ｍｓは、得られた希土類磁石における主相の飽和磁化を示す）
結果を下記表１に示す。
【表１】
2008251908.tif 000003
【００４６】
表１に示す結果より、実施例１〜５の希土類磁石の方が、比較例１に係る希土類磁石に比べて、配向度が高くなっており、Ｂｒも高くなっていた。
【００４７】
以上のことから、本発明に係る磁石の製造方法によって、得られる磁石の配向度を十分に向上させることができることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明における混練工程で使用する混練装置の一例を概略的に示す部分断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１…容器、１ａ…開口、２…溶媒、３…攪拌部材、４…攪拌駆動部、５…原料粉末貯留部、６…溶媒供給部、７…粉末供給管、８…溶媒供給管、９…真空ポンプ。
【図１】
2008251908.tif 000004