(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１粉末、前記第１粉末よりも硬度が高くて、かつ前記第１粉末よりも大きな扁平状をなす第２粉末、および、液体を混合することによりスラリーを作製し、
前記スラリーに超音波を照射することにより、前記第１粉末を微粒子化し、
前記第１粉末の微粒子化では、前記第１粉末は、前記超音波照射による振動で前記第２粉末に衝突することにより破砕されることを特徴とする粉末の微粒子化方法。
【請求項２】
前記スラリーでは、前記第２粉末は前記第１粉末よりも混合重量比が大きいことを特徴とする請求項１に記載の粉末の微粒子化方法。
【請求項３】
第１粉末、前記第１粉末よりも硬度が高くて、かつ前記第１粉末よりも大きな扁平状をなす第２粉末、および、液体を混合することによりスラリーを作製し、
前記スラリーに超音波を照射することにより前記第１粉末を微粒子化し、
前記スラリーを乾燥することにより、前記微粒子化された第１粉末を前記第２粉末の表面に均一に被覆し、
前記第１粉末の微粒子化では、前記第１粉末は、前記超音波照射による振動で前記第２粉末に衝突することにより破砕されることを特徴とする粉末の表面被覆方法。
【請求項４】
前記スラリーの乾燥は、前記スラリーに超音波を照射しながら行うことを特徴とする請求項３に記載の粉末の表面被覆方法。
【請求項５】
前記スラリーの乾燥は、大気圧よりも低い圧力で行うことを特徴とする請求項３または４に記載の粉末の表面被覆方法。
【請求項６】
前記スラリーの乾燥は、加熱により行うことを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載の粉末の表面被覆方法。
【請求項７】
前記液体として有機溶剤を用いることを特徴とする請求項３〜６のいずれかに記載の粉末の表面被覆方法。
【請求項８】
請求項３〜７のいずれかに記載の粉末の表面被覆方法により得られたことを特徴とする表面被覆粉末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉末を粉砕する方法、その粉砕された粉末を他の粉末の表面に付着させる方法、および、その方法により得られる粉末に係り、特に粉末の粉砕・付着技術の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
粉末を粉砕することにより微粉砕化し、その微粉砕化された粉末を他の粉末の表面に均一に付着するための種々の技術が提案されている。たとえば特許文献１は、衝撃式打撃手段を用いて、第１粉末および第２粉末に衝撃を与えることにより、微粉砕化された第１粉末を第２粉末の表面に埋め込む技術である。また、特許文献２の技術は、流動化気体により第２粉末の噴流層を形成し、スプレーを用いて、噴流層中の第２粉末に微粉砕化された第１粉末を噴霧する技術である。
【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、特許文献１の技術では、微粉砕化された第１粉末どうしの凝集力が強くなるため、第１粉末に強い衝撃力を加えることにより、その凝集を防止する必要がある。この場合、第１粉末にだけでなく第２粉末にも強い衝撃力が加わるから、第２粉末も微粉砕化され、第１粉末を第２粉末の表面に均一に付着することは困難である。特に、第１粉末および第２粉末の硬度が高い場合、上記問題は深刻である。
【０００４】
一方、特許文献２の技術では、第１粉末を第２粉末の表面に均一に付着させるために第１粉末を予め微粉砕化する微粉砕化工程を行う必要があるから、製造工程数が増加する上に、微粉砕化された第１粉末の取扱いが困難となり、その工程で不純物の混入の虞が生じる。また、この場合、微粉砕化された第１粉末どうしの凝集力が強くなるため、その第１粉末を噴霧すると、第１粉末どうしの凝集が生じる。その結果、微粉砕化された第１粉末の第２粉末の表面への付着を均一に行うことが困難である。
【０００５】
【特許文献１】特開昭６２−８３０２９号公報
【特許文献２】特開２００１−６２２７７号公報
【０００６】
したがって、本発明は、第１粉末の微粉砕化工程で生じる問題の発生の防止を図ることができるとともに、第１粉末の凝集および第２粉末の粉砕を抑制しながら、第１粉末を第２粉末の表面に均一に付着させることができる粉末の微粒子化方法、粉末の表面被覆方法、および、表面被覆粉末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】
【０００７】
本発明の粉末の微粒子化方法は、第１粉末、前記第１粉末よりも硬度が高くて、かつ第１粉末よりも大きな扁平状をなす第２粉末、および、液体を混合することによりスラリーを作製し、スラリーに超音波を照射することにより、第１粉末を微粒子化し、第１粉末の微粒子化では、第１粉末は、超音波照射による振動で第２粉末に衝突することにより破砕されることを特徴としている。
【０００８】
本発明の粉末の微粒子化方法では、第１粉末よりも硬度の高い第２粉末は、第１粉末に対する微粒子化メディアとして機能する。初期状態では１次粒子の凝集体である（すなわち、２次粒子からなる）第１粉末は、超音波照射による振動で第２粉末に衝突することにより、その凝集が解かれるだけではなく、その１次粒子が破砕されるまでに至る。この場合、衝突は、液体中に超音波の照射により形成されるキャビテーション（小さな気泡）の破裂エネルギーによっても引き起こされる。一方、スラリーにおいて、第１粉末は、拡散の作用によって、液体中に分散する。このような第１粉末の分散・粉砕は、第２粉末の表面の全ての領域で局所的に繰り返されることにより、第１粉末はスラリー中に均一に分散することができる。なお、ここでいう１次粒子とは、ＴＥＭ等の電子顕微鏡による観察で、単結晶であると認められる粒子のことである。粉砕とは、１次粒子の破砕のことである。
【０００９】
以上のように本発明の粉末の微粒子化方法では、第２粉末を粉砕することなく、第１粉末のみを選択的に微粒子化することができるとともに、第１粉末をスラリー中に均一に分散させることができる。このように第１粉末の選択的微粒子化・均一分散を同一工程で行うことができるので、製造工程数を低減することができ、かつそれら粉末への不純物の混合の虞を解消することができる。また、微粒子化された第１粉末を単体で扱う必要はないので、粉末の困難な取扱いがなくなる。さらに、強い機械的衝撃力を加える必要がないので、第１粉末および第２粉末がともに硬度が高い場合でも、第２粉末の微粒子化を防止することができる。
【００１０】
本発明の粉末の微粒子化方法は、種々の構成を用いることができる。たとえばスラリーでは、第２粉末は第１粉末よりも混合重量比を大きく設定することができる。この態様では、超音波照射時の第１粉末の分散空間が相対的に大きくなるので、第１粉末の微粒子化を効率よく行うことができる。
【００１１】
本発明の粉末の表面被覆方法は、上記のような粉末の微粒子化方法により液体中での第１粉末の均一分散・第１粉末の選択的微粒子化を行った後、それら粉末を含むスラリーを乾燥することにより、微粒子化された第１粉末を第２粉末の表面に均一に被覆することを特徴としている。すなわち、本発明の粉末の表面被覆方法は、第１粉末、第１粉末よりも硬度が高くて、かつ第１粉末よりも大きな扁平状をなす第２粉末、および、液体を混合することによりスラリーを作製し、スラリーに超音波を照射することにより第１粉末を微粒子化し、スラリーを乾燥することにより、微粒子化された第１粉末を第２粉末の表面に均一に被覆し、第１粉末の微粒子化では、第１粉末は、超音波照射による振動で第２粉末に衝突することにより破砕されることを特徴としている。
【００１２】
本発明の粉末の表面被覆方法では、スラリーの乾燥時の液体の表面張力により、微粒子化された第１粉末が第２粉末に付着することができるので、第１粉末の第２粉末表面への被覆を均一に行うことができる。
【００１３】
本発明の粉末の表面被覆方法は、種々の構成を用いることができる。たとえばスラリーの乾燥は、スラリーに超音波を照射しながら行うことができる。この態様では、スラリーの乾燥時、微粒子化された第１粉末を液体中を均一に分散した状態で、第１粉末を第２粉末に付着させることができるので、第１粉末の第２粉末の表面への被覆をより均一に行うことができる。
【００１４】
また、スラリーの乾燥は、大気圧より低い圧力で行うことができる。この態様では、液体が気化しやすいので、乾燥を効果的に行うことができる。さらに、スラリーの乾燥は、加熱により行うことができる。この態様では、乾燥をより効果的に行うことができる。また、液体として有機溶剤を用いることができる。この態様では、有機溶剤の揮発性が高いので、乾燥をより効果的に行うことができる。また、第１粉末および第２粉末の少なくとも一方が金属粉末である場合、その粉末の酸化を防止することができる。
【００１５】
本発明の表面被覆粉末は、本発明の粉末の表面被覆方法により得られる粉末である。すなわち、本発明の表面被覆粉末は、本発明の粉末の表面被覆方法により得られたことを特徴としている。 
【００１６】
本発明の表面被覆粉末では、たとえば、第１粉末として、希土類元素の単体金属、合金、および、化合物の少なくとも１つの希土類元素粉末を用い、第２粉末として、結晶あるいは結晶とアモルファス相との混相を有する磁性粉末を用いた永久磁石およびその製造方法に適用することができる。永久磁石では、高保磁力を図ることができ、磁石が大型の場合でも保磁力特性を均一とすることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の粉末の微粒子化方法によれば、第２粉末を粉砕することなく、第１粉末を液体中で均一に分散させることができるとともに、第１粉末のみを選択的に微粒子化することができる等の効果を得ることができる。
【００１８】
本発明の粉末の表面被覆方法によれば、スラリーの乾燥時の液体の表面張力により、微粒子化された第１粉末が第２粉末に付着することができるので、第１粉末の第２粉末表面への被覆を均一に行うことができる。
【００１９】
本発明の表面被覆粉末は、たとえば永久磁石およびその製造方法に適用することができる。永久磁石では、高保磁力を図ることができ、磁石が大型の場合でも保磁力特性を均一とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明に係る一実施形態の粉末の微粒子化方法および表面被覆方法が適用される装置１００の概略構成を表す側面図である。図２は、装置１００の動作時における第１粉末Ｐ１および第２粉末Ｐ２の状態を表し、（Ａ）は第２粉末Ｐ２に第１粉末Ｐ１が衝突する状態を表す概念図、（Ｂ）は第２粉末Ｐ２の間で第１粉末Ｐ１が分散する状態を表す概念図である。なお、図１では第１粉末Ｐ１，第２粉末Ｐ２の図示、図２では液体Ｌの図示を省略している。
【００２１】
装置１００は、超音波発振器１０１、超音波発振器１０１が下面部に設けられている振動液槽１０２、振動液槽１０２中の振動液１０３、および、振動液槽１０２の底面部上面に配置される容器１０４を備えている。容器１０４には、所定量のスラリーＳが入っている。装置１００では、超音波発振器１０１により発振された超音波が、振動液槽１０２中の振動液１０３を通じて容器１０４中のスラリーＳに照射される。 
【００２２】
装置１００の変形例としては、たとえば図７（Ａ）〜（Ｄ）に示す装置がある。図７（Ａ）の装置１１０は、装置１００の構成に加えて、スラリーＳ中で図の矢印方向ＲＡに回転する撹拌手段１１１を備えている。装置１１０では、スラリーＳへの超音波照射に加えて、撹拌手段１１１の回転によるスラリーＳの撹拌が行われる。図７（Ｂ）の装置１２０は、装置１００の構成に加えて、容器１０４を回転させる回転手段（図示略）を備えている。装置１２０では、スラリーＳへの超音波照射に加えて、回転手段によるスラリーＳの回転が図の矢印方向ＲＢへ行われる。
【００２３】
図７（Ｃ）の装置１３０は、装置１００の構成に加えて、スラリーＳに対して垂直方向Ｖに超音波を発振するホーン型超音波発振器１３１を備えている。装置１３０では、超音波発振器１０１およびホーン型超音波発振器１３１により、スラリーＳに超音波が照射される。図７（Ｄ）の装置１４０では、振動液槽１０２および振動液１０３を介さずに、容器１０４に超音波照射を直接行う。この態様は、装置１１０，１２０，１３０にも適用することができる。また、図１、図７（Ａ）〜（Ｃ）に示される装置では、超音波発振器１０１の位置は、図示の位置に限定されるものではなく、超音波発振器１０１により発振された超音波を、振動液槽１０２中の振動液１０３を通じて容器１０４中のスラリーＳに照射することができる位置であればよい。また、図７（Ｄ）に示される装置では、容器１０４に超音波照射を直接行うことができる位置であればよい。
【００２４】
容器１０４内のスラリーＳは、第１粉末Ｐ１および第２粉末Ｐ２を液体Ｌに混合することにより作製されるものである。第１粉末Ｐ１の材料としては、たとえばＤｙ２Ｏ３、ＤｙＦ３、Ｎｄ２Ｏ３、ＮｄＦ３、あるいは、Ｆｅ４Ｎが用いられる。第２粉末Ｐ２は、第１粉末Ｐ１よりも硬度が高い粉末である。第２粉末Ｐ２は、扁平状（たとえば板状）とすることが好適である。第２粉末Ｐ２は、金属粉末およびセラミック粉末の少なくとも１つからなる粉末であり、その材料としては、たとえばＮｄＦｅＢ、ＢＮ、あるいは、Ｃ（ダイヤモンド）が用いられる。液体Ｌとしては、たとえば有機溶剤が用いられる。有機溶剤は、たとえばエタノール、アセトン、あるいは、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）である。スラリーＳの作製では、第１粉末Ｐ１は第２粉末Ｐ２より混合重量比を大きくすることが好適である。
【００２５】
次に、装置１００を用いた粉末の表面被覆方法について図面を参照して説明する。まず、容器１０４において、第１粉末Ｐ１、第２粉末Ｐ２、および、液体Ｌを混合することによりスラリーＳを作製する。次に、容器１０４を振動液槽１０２の振動液１０３中に配置する。続いて、超音波発振器１０１により超音波を発振し、その超音波が、振動液槽１０２中の振動液１０３を通じて容器１０４中のスラリーＳに照射される。超音波の周波数は、たとえば１００ｋＨｚ以下である。
【００２６】
ここで、本実施形態では、第２粉末Ｐ２は、第１粉末Ｐ１に対する微粒子化メディアとして機能する。初期状態では１次粒子の凝集体である（すなわち、２次粒子からなる）第１粉末Ｐ１は、図２（Ａ）に示すように、超音波照射による振動で第２粉末に衝突することにより、その凝集が解かれるだけではなく、その１次粒子が破砕されるまでに至る。この場合、衝突は、液体Ｌ中に超音波の照射により形成されるキャビテーション（小さな気泡）の破裂エネルギーによっても引き起こされる。一方、スラリーＳにおいて、図２（Ｂ）に示すように、第１粉末Ｐ１は、拡散の作用によって、液体Ｌ中に分散する。このような第１粉末Ｐ１の粉砕・分散は、第２粉末Ｐ２の表面の全ての領域で局所的に繰り返されることにより、第１粉末Ｐ１はスラリーＳ中に均一に分散することができる。
【００２７】
装置１００では、以上のようにして第２粉末Ｐ２を粉砕することなく、第１粉末Ｐ１のみを選択的に微粒子化することができるとともに、第１粉末Ｐ１をスラリー中に均一に分散させることができる。次いで、超音波を照射しながら、減圧下にて液体Ｌを乾燥させる。すると、微粒子化された第１粉末Ｐ１は、液体Ｌ中を均一に分散した状態が維持されるので凝集することなく、乾燥時の液体Ｌの表面張力により第２粉末Ｐ２の表面上に付着される。その結果、微粒子化された第１粉末Ｐ１は、図３に示すように、第２粉末Ｐ２の表面に均一に被覆される。
【００２８】
以上のように本実施形態では、第２粉末Ｐ２を粉砕することなく、第１粉末Ｐ１を液体Ｌ中で均一に分散させることができるとともに、第１粉末Ｐ１のみを選択的に微粒子化することができる。このように第１粉末Ｐ１の均一分散・選択的微粒子化を同一工程で行うことができるので、製造工程数を低減することができかつ、それら粉末Ｐ１，Ｐ２への不純物の混合の虞を解消することができる。また、微粒子化された第１粉末Ｐ１を単体で扱う必要はないので、粉末の困難な取扱いがなくなる。さらに、強い機械的衝撃力を加える必要がないので、第１粉末Ｐ１および第２粉末Ｐ２がともに硬度が高い場合でも、第２粉末Ｐ２の微粒子化を防止することができる。
【００２９】
特にスラリーＳでは、第２粉末Ｐ２は第１粉末Ｐ１よりも混合重量比を大きく設定することにより、超音波照射時の第１粉末Ｐ１の分散空間が相対的に大きくなるので、第１粉末Ｐ１の微粒子化を効率よく行うことができる。
【００３０】
さらに本実施形態では、スラリーの乾燥時の液体の表面張力により、微粒子化された第１粉末が第２粉末に付着することができるので、第１粉末Ｐ１の第２粉末Ｐ２表面への被覆を均一に行うことができる。特に、スラリーＳに超音波を照射しながらスラリーＳの乾燥を行うことにより、スラリーＳの乾燥時、微粒子化された第１粉末Ｐ１を液体Ｌ中を均一に分散した状態で、第１粉末Ｐ１を第２粉末Ｐ２に付着させることができるので、第１粉末Ｐ１の第２粉末Ｐ２の表面への被覆をより均一に行うことができる。また、スラリーＳの乾燥を大気圧より低い圧力で行うと、液体Ｌが気化しやすいので、乾燥を効果的に行うことができる。さらにスラリーの乾燥を加熱により行うことにより、乾燥をより効果的に行うことができる。また、液体Ｌとして有機溶剤を用いると、有機溶剤の揮発性が高いので、乾燥をより効果的に行うことができる。また、第１粉末Ｐ１および第２粉末Ｐ２の少なくとも一方が金属粉末である場合、その粉末の酸化を防止することができる。
【実施例】
【００３１】
以下、具体的な実施例を参照して本発明の実施形態をさらに詳細に説明する。
【００３２】
（１）超音波照射による第１粉末の粉砕性の評価
まず、超音波照射による第１粉末の粉砕性の評価を行った。実施例１では、第１粉末の材料としてＤｙＦ３、第１粉末よりも硬度の高い扁平状の第２粉末の材料としてＮｄＦｅＢ、液体としてエタノールを用い、それら粉末および液体を混合することによりスラリーを作製した。第１粉末と第２粉末の合計質量に対する液体の質量比は３０重量％、第１粉末の第２粉末に対する質量比は３重量％とした。比較例１では、第１粉末の材料としてＤｙＦ３、液体としてエタノールを用い、第１粉末のみを液体に混合することによりスラリーを作製した。
【００３３】
次に、図１の装置１００を用いて、実施例１，比較例１のスラリーに超音波照射を行った。超音波照射では、超音波の周波数を４０kHz、超音波の単位面積出力を２．７W/cm2、スラリーの容器の径を１０cmとした。なお、単位面積出力は、数１で示される式により得られる出力である。超音波出力の単位はW、容器半径の単位はcm、第１粉末と第２粉末の混合量の単位はｇ、粉体かさ密度の単位はg/cm3、容器底面積の単位はcm2 である。
【００３４】
【数１】
0005363755.tif 000002
【００３５】
超音波照射後、実施例１，比較例１の第１粉末が均一に分散したスラリーの上澄み液を採取し、第１粉末の粒度分布の測定を行った。その結果を図４に示す。図４は、第１粉末の粉砕性の時間変化を表すグラフである。なお、第１粉末の粉砕性は、超音波照射開始時の第１粉末の平均粒径を基準（＝１．０）にして、それに対する各超音波照射時間の第１粉末の平均粒径の割合を用いて示している。
【００３６】
図４に示すように、実施例１のスラリーでは、超音波照射時間の経過とともに、第１粉末が粉砕され、比較例１のスラリーでは、超音波照射時間の経過とともに、第１粉末がほとんど粉砕されていなかった。そして、実施例１のスラリーでは、第１粉末のみを、選択的に比較例１のスラリーのものの１／４の大きさまで粉砕したことを確認した。以上のように本発明の粉末の微粒子化方法の効果が実証された。
【００３７】
（２）第１粉末の第２粉末への表面被覆状態の評価
次に、第１粉末の第２粉末への表面被覆状態の評価を行った。実施例２では、第１粉末の材料としてＤｙ２Ｏ３、第１粉末よりも硬度の高い扁平状の第２粉末の材料としてＮｄＦｅＢ、液体としてエタノールを用い、第１粉末、第２粉末、および、液体を混合することによりスラリーを作製した。第１粉末と第２粉末の合計質量に対する液体の質量比は３０重量％、第１粉末の第２粉末に対する質量比は３％とした。
【００３８】
実施例２では、図１に示す装置１００を用いて、スラリーに超音波照射を行った。超音波照射では、超音波の周波数を４０kHz、超音波の単位面積出力を２．７W/cm2、超音波照射時間は６０minとした。続いて、超音波を照射しながら、減圧下にて液体Ｌを乾燥させることにより、第１粉末を扁平状の第２粉末Ｐ２の表面に付着させた。比較例２では、実施例２と同様な粉末を用い、撹拌棒を回転させて第１粉末と第２粉末とを撹拌混合することにより、第１粉末を扁平状の第２粉末の表面に付着させた。撹拌棒の回転速度は１００rpm、撹拌時間は１００minとした。
【００３９】
図６，７は、上記のようにして第１粉末が第２粉末の表面に被覆された実施例２，第１粉末が扁平状の第２粉末Ｐ２の表面に付着した比較例２の状態を表すＳＥＭ写真である。図６に示す実施例２では、図７に示す比較例２と比較して、第１粉末の第２粉末への表面被覆状態が顕著に均一となっていた。以上のように本発明の粉末の表面被覆方法の効果が実証された。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、第１粉末として、希土類元素の単体金属、合金、および、化合物の少なくとも１つの希土類元素粉末を用い、第２粉末として、結晶あるいは結晶とアモルファス相との混相を有する磁性粉末を用いた永久磁石およびその製造方法に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に係る一実施形態の粉末の微粒子化方法および表面被覆方法が適用される装置の概略構成を表す側断面図である。
【図２】図１に示す装置の動作時における第１粉末および第２粉末の状態を表し、（Ａ）は第１粉末が第２粉末に衝突する状態を表す概念図、（Ｂ）は第１粉末が第２粉末の間で分散する状態を表す概念図である。
【図３】本発明に係る一実施形態の粉末の表面被覆方法により第１粉末が第２粉末の表面に被覆された状態を表す概略構成図である。
【図４】本発明の実施例１と比較例１の第１粉末の粉砕性の経時変化を表すグラフである。
【図５】第１粉末が第２粉末の表面に被覆された本発明の実施例２の状態を表すＳＥＭ写真である。
【図６】第１粉末が第２粉末の表面に被覆された比較例２の状態を表すＳＥＭ写真である。
【図７】（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明に係る一実施形態の粉末の微粒子化方法および表面被覆方法が適用される装置の変形例である。
【符号の説明】
【００４２】
Ｐ１…第１粉末、Ｐ２…第２粉末、Ｌ…液体（有機溶剤）、Ｓ…スラリー
【図１】
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【図２】
0005363755.tif 000004
【図３】
0005363755.tif 000005
【図４】
0005363755.tif 000006
【図５】
0005363755.tif 000007
【図６】
0005363755.tif 000008
【図７】
0005363755.tif 000009