(57)【要約】【課題】ＨＤＤＲ法を用いた磁石粉末に対して、ＨＤＤＲ粉末の保磁力を向上させて、磁石の使用温度の限界を向上させ、耐熱性の向上を図ること。【解決手段】ＨＤＤＲ粉末と希土類酸化物とを混合し、引き続き加熱処理を加えることとした。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系合金に水素の吸収・放出反応を利用して結晶粒を微細化するＨＤＤＲ法を用い、得られたＨＤＤＲ粉末と希土類酸化物を混合し、次いで加熱処理を行うことを特徴とする高保磁力異方性磁石の製造方法。
【請求項２】
前記希土類酸化物は、Ｄｙ，Ｔｂ，Ｈｏを少なくとも１種類以上含む希土類酸化物であることを特徴とする請求項１記載の高保磁力異方性磁石の製造方法。
【請求項３】
前記希土類酸化物含有量は、前記ＨＤＤＲ粉末と前記希土類酸化物の合計量に対して１〜１０ｗｔ％であることを特徴とする請求項１または２に記載の高保磁力異方性磁石の製造方法。
【請求項４】
前記加熱処理は、前記ＨＤＤＲ粉末と前記希土類酸化物の混合粉末又は該混合粉末の圧粉体を、真空中又は不活性化ガス雰囲気下で加熱することを特徴とする請求項１ないし３いずれか１つに記載の高保磁力異方性磁石の製造方法。
【請求項５】
前記加熱処理は、熱処理温度を６００℃〜９００℃とし、保磁時間を０．０１分〜１時間とすることを特徴とする請求項１ないし４いずれか１つに記載の高保磁力異方性磁石の製造方法。
【請求項６】
請求項１ないし５いずれか１つに記載の高保磁力異方性磁石の製造方法を用いて製造することを特徴とする高保磁力異方性磁石。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石材料の高保磁力化を目的とした高保磁力異方性磁石の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系合金に対して水素吸収・脱水素処理を行って結晶粒径を微細化し、保磁力を発現して得られるＨＤＤＲ法が開発され、磁石性能の高性能化を実現している。このＨＤＤＲ粉末は異方性を示すＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末であり、この特徴を生かしてボンド磁石を中心として、磁石の高性能化を可能としている。
このＨＤＤＲ法はＮｄ２Ｆｅ１４Ｂ相を有する母合金に８５０℃程度で水素を吸収させることによって、
Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ　→　ＮｄＨ２　＋　α−Ｆｅ　＋　Ｆｅ２Ｂ
なる相分解を発生させ、その後、真空中で強制的に脱水素反応によって、
ＮｄＨ２　＋　α−Ｆｅ　＋　Ｆｅ２Ｂ　→　Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ
なる再結合を生じさせて、Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ相結晶の微細化をもとに，保磁力を発現させるものである。
【０００３】
一方、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石の高保磁力化は、その一部をＤｙで置換することによってＤｙ２Ｆｅ１４Ｂ化合物を生成させ、Ｄｙ２Ｆｅ１４Ｂ化合物の巨大な結晶磁気異方性を利用して高保磁力材料が開発されている（非特許文献１参照）。この手法は種々のＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石材料に適用されており、特に焼結磁石において効果が大きい。
【０００４】
また、ＨＤＤＲ粉末とＤｙＨ２の混合物の熱処理により保磁力の上昇を図る技術も開発されている（非特許文献２参照）。
【０００５】
【非特許文献１】
Ｊ．　Ｍａｇｎ．　Ｍａｇｎ．　Ｍａｔｅｒ．，　６１，　（１９８６），　３６３−３６９．
【０００６】
【非特許文献２】
Ｐｒｏｃ．　１６ｔｈ　Ｉｎｔ．　Ｗｏｒｋｓｈｏｐ　ＲＥＭ　ａｎｄ　ｔｈｅｉｒ　ａｐｐｏｌｉｃａｔｉｏｎｓ，　ｐｐ．８１３−８１９．
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、異方性を有するＨＤＤＲ粉末に、非特許文献１に記載のＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石の一部をＤｙで置換しＤｙ２Ｆｅ１４Ｂ化合物を生成させる技術を適用した場合、Ｄｙ２Ｆｅ１４Ｂ相は水素との反応性が小さく、ＨＤＤＲ法のプロセスである水素吸収分解及び脱水素再結合反応が阻害されるため、高保磁力を有するＤｙ含有のＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系微細結晶を作製して高保磁力を得ることが困難であった。
【０００８】
また、非特許文献２に記載のＨＤＤＲ粉末とＤｙＨ２の混合物の熱処理では、僅かな保磁力の上昇しか得られないという問題があった。
【０００９】
本発明は、上述の課題に鑑み、ＨＤＤＲ法を用いた磁石粉末に対して、ＨＤＤＲ粉末の保磁力を向上させて、磁石の使用温度の限界を向上させ、耐熱性の向上を図ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、ＨＤＤＲ粉末と希土類酸化物とを混合し、引き続き加熱処理を加えることにより上記課題を解決するに至った。
【００１１】
【発明の効果】
本願発明にあっては、ＨＤＤＲ粉末の保磁力は希土類置換を自由に行うことができなかったため保磁力の大幅な増加は認められなかったが、希土類酸化物を混合し、これに対して加熱処理を行うことにより保磁力が飛躍的に増大することができる。更にこの粉末を用いた高保磁力異方性磁石の使用温度範囲をより高温にシフトすることが可能となり、産業上の適用範囲が飛躍的に拡大することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明における高保磁力異方性磁石の製造方法について実施例をもとに説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
【００１３】
（実施例１）
Ｎｄ１２．６Ｆｅ６３．１Ｃｏ１７．４Ｂ６．５Ｚｒ０．１Ｇａ０．３　組成母合金に対してＨ２フロー及びロータリポンプによる減圧処理を８５０℃で行うことにより得られたＨＤＤＲ粉末に対して、Ｄｙ２Ｏ３粉末を５ｗｔ％混合した粉末をＡｒフロー中で０．５時間の熱処理を行いＨＤＤＲ粉末＋Ｄｙ２Ｏ３試料Ａを作成した。この試料ＡとＨＤＤＲ粉末のみの試料Ｂの保磁力ＨｃＪの熱処理温度による変化を図１に示す。
【００１４】
ＨＤＤＲ粉末のみの試料Ｂでは保磁力ＨｃＪの向上は認められないが、Ｄｙ２Ｏ３を混合させた粉末である試料Ａは６００℃〜９００℃の温度範囲において顕著な増加を示すことが分かる（請求項１，２に対応）。尚、試料の異方性を示す指標となるＪｒ／Ｊｓ値は何れの試料においてもほぼ一定値であり、保磁力の増加に伴う異方性の劣化は認められなかった。
【００１５】
（実施例２）
Ｎｄ１ｃ．６Ｆｅ６３．１Ｃｏ１７．４Ｂ６．５Ｚｒ０．１Ｇａ０．３　組成母合金に対してＨ２フロー及びロータリポンプによる減圧処理を８５０℃で行うことにより得られたＨＤＤＲ粉末に対してＤｙ２Ｏ３粉末を１０ｗｔ％混合した粉末をＡｒフロー中で８００℃の熱処理を行い（ＨＤＤＲ粉末＋Ｄｙ２Ｏ３）である試料Ｃを作成した。この試料Ｃの保磁力ＨｃＪの熱処理時間による変化を図２に示す。
【００１６】
保磁時間は１時間以下において１０ｋＯｅ以上の良好な保磁力を示している。これは処理時間が１時間以上になると、元来、ＨＤＤＲ粉末の保磁力を担っている３００ｎｍ程度の微細結晶粒が結晶成長を起こすことによる保磁力の低下が顕著となると考えられる（請求項５に対応）。
【００１７】
（実施例３）
Ｎｄ１２．６Ｆｅ６３．１Ｃｏ１７．４Ｂ６．５Ｚｒ０．１Ｇａ０．３　組成母合金に対してＨ２フロー及びロータリポンプによる減圧処理を８５０℃で行うことにより得られたＨＤＤＲ粉末に対してＤｙ２Ｏ３粉末との混合割合を変化させた粉末をＡｒフロー中で８００℃、０．３時間の熱処理を行い試料Ｄを作成した。この試料Ｄの保磁力ＨｃＪのＤｙ２Ｏ３粉末の混合量による変化を図３に示す。
【００１８】
Ｄｙ２Ｏ３の混合量が１ｗｔ％以上の範囲において、顕著な増加を示すことが分かる。尚、Ｄｙ２Ｏ３混合量の増加に伴い、残留磁束密度Ｂｒは低下する傾向を示すため、上限は１０ｗｔ％程度が実用的である（請求項３に対応）。また、今回の何れの試料においても、実施例１と同様に保磁力の増加に伴うＨＤＤＲ粉末の異方性に変化は認められなかった。
【００１９】
（各実施例の作用）
上述の各実施例における高保磁力を示すＨＤＤＲ粉末の作用については、現状では明らかな理由は見いだせていないが、以下の作用が推察される。すなわち、上記各実施例では、ＨＤＤＲ粉末とＤｙ酸化物との混合物に対して加熱処理を行うことによって保磁力が向上する。ここで、酸化物における酸素との結合力が小さい場合には、磁石粉末内のＮｄが酸素を奪い取り、酸化しやすいため、保磁力の劣化が予想される。従って、上記各実施例において磁石粉末と混合する酸化物は酸素との結合において安定的な物質である必要があるものと考えられる。尚、上述の各実施例ではＤｙ酸化物を用いたが、Ｔｂ又はＨｏのいずれか一種類以上の酸化物を用いてもよい。また、適用する酸化物中のＤｙ又はＴｂ又はＨｏイオンは熱処理によって適度に解離して、ＨＤＤＲ磁石中のＮｄ元素と反応し、結果的に、ＨＤＤＲ磁石粉末の最表面に磁石化合物と結晶構造に整合性を持ったＤｙ又はＴｂ又はＨｏの酸化物層を形成し、これによって、磁石粉末の保磁力が向上するものと推察される。
【００２０】
尚、熱処理に際しては、真空中又は不活性化ガス雰囲気下で加熱することにより、磁石粉末の過度の酸化を抑制することが効果的である（請求項４に対応）。酸素を含有した雰囲気での熱処理は磁石粉末の大部分を酸化するので、磁石特性を発現しなくなる。
【００２１】
また、熱処理時の温度範囲は６００〜９００℃が効果的であるが、この理由は明確ではない。ただし、６００℃より低温においては、磁石化合物最表面の整合層の形成が不十分であり、一方、９００℃以上においては、元来、ＨＤＤＲ粉末の保磁力を担っている３００ｎｍ程度の微細結晶粒が結晶成長を起こすことによる保磁力の低下が顕著となる（請求項５に対応）。
【００２２】
上述の作用を仮定した場合に、非特許文献２に報告されているようなＨＤＤＲ粉末とＤｙＨ２の混合物の熱処理に認められる僅かな保磁力の上昇ではなく、ＨＤＤＲ粉末とＤｙ又はＴｂ又はＨｏのいずれか一種類以上の酸化物とを混合し、引き続き加熱処理を加えることによって、飛躍的な保磁力の増加が認められるものと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１における熱処理温度に伴う保磁力の変化を表す図である。
【図２】実施例２における熱処理時間の変化に伴う保磁力の変化を表す図である。
【図３】実施例３におけるＤｙ２Ｏ３混合量の変化に伴う保磁力の変化を表す図である。
【符号の説明】
Ａ　　試料（ＨＤＤＲ粉末＋Ｄｙ２Ｏ３）
Ｂ　　試料（ＨＤＤＲ粉末のみ）
Ｃ　　試料（ＨＤＤＲ粉末＋Ｄｙ２Ｏ３）
Ｄ　　試料（ＨＤＤＲ粉末＋Ｄｙ２Ｏ３）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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