(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２４〜２６重量％の希土類元素と、残部が鉄またはその一部をコバルトで置換したものからなる希土類−鉄合金に、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｃａ、ＳｒまたはＢａから選ばれる少なくとも１種の元素を０．０１〜０．１原子％添加し、希土類−鉄合金中の六方晶系の主相を成長、拡散させるに十分な条件で均質化処理を施した後、水素化処理を行うことを特徴とする希土類−鉄磁石用合金の窒化速度を向上させる方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、希土類−鉄磁石用合金の窒化速度を向上させる方法に関し、さらに詳しくは、磁気特性に優れた希土類−鉄−窒素磁石用合金を得るための希土類−鉄磁石用合金の窒化速度を向上させる方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より高性能で安価な磁石として希土類−鉄−窒素系磁石が知られている。この磁石は、希土類元素（Ｒ）と鉄（Ｆｅ）と窒素（Ｎ）とを主成分とする。希土類元素には主としてサマリウム（Ｓｍ）が用いられるが、必要によって他の希土類元素がこれを一部置換することがある。また、必要によって鉄以外の遷移元素、例えば、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）等が鉄を一部置換することがある。
【０００３】
更に、磁石の保磁力の向上、生産性の向上、低コスト化等の目的で、アルミニウム（Ａｌ）、マンガン（Ｍｎ）、クロム（Ｃｒ）、ニオビウム（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、アンチモン（Ｓｂ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、銅（Ｃｕ）などのうちの少なくとも１種が合計で５原子量％以下添加されることもある。
【０００４】
この希土類−鉄−窒素系磁石は、原料の希土類−鉄系合金を微粉砕し、これを含窒素雰囲気中で窒化処理して希土類−鉄−窒素系磁石用合金とし、更にこの磁石用合金を低融点金属、樹脂等のバインダーと混合して所望の形状に成型し、これを着磁して製造される。
【０００５】
この磁石の保磁力の発生機構はニュークリエーションタイプであるため、十分な保磁力を得るためには磁石用合金を特定粒度まで微粉砕しなければならない。また、工業上有利に製造するためには、上記含窒素雰囲気中での窒化処理は、安全かつ短時間で行わなければならない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の希土類−鉄系磁石用合金を用いた場合は、窒化処理に時間がかかっていた。これを解決するため、窒化処理におけるガス雰囲気に、水素と窒素との混合ガスや、アンモニアガスを用いる方法が試みられているが、水素は爆発の危険があり、また、アンモニアガスは有毒であり、実用的でない。
【０００７】
そこで、本発明は、窒化処理時間が短く、しかも安全な希土類−鉄−窒素磁石の製造に供される希土類−鉄磁石用合金の窒化速度を向上させる方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的の達成のため本発明者らは、磁石用合金中にＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｃａ、Ｓｒ、またはＢａから選ばれる少なくとも１種の電子供与性の高いアルカリ金属あるいはアルカリ土類金属が特定量添加されることで、窒化処理における窒化速度が向上することを見いだした。
【０００９】
即ち、本発明によれば、２４〜２６重量％の希土類元素と、残部が鉄またはその一部をコバルトで置換したものからなる希土類−鉄合金に、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｃａ、ＳｒまたはＢａから選ばれる少なくとも１種の元素を０．０１〜０．１原子％添加し、希土類−鉄合金中の六方晶系の主相を成長、拡散させるに十分な条件で均質化処理を施した後、水素化処理を行うことを特徴とする希土類−鉄磁石用合金の窒化速度を向上させる方法が提供される。
【００１０】
希土類は、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ、及びＣｅの群から選ばれる少なくとも１種、あるいは、これらの少なくとも１種と、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、及びＹｂの群から選ばれる少なくとも１種とからなるものであることが好ましい。特に希土類にＳｍを用いたものは磁石の磁気特性が高い。希土類の含有量は、磁石用合金中２４〜２６重量％であることが磁気特性の点で望ましい。
【００１１】
鉄は、磁気特性を損なうことなく温度特性を改善する目的で、その一部をＣｏで置換してもよい。また、保磁力の向上、生産性の向上、および低コスト化のため、Ａｌ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｓｂ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｎｉ、又はＣｕ等から選ばれる１種以上が、また、不可避的不純物としてＳｉ、Ｔａ等が、全体の３原子％以下含有されていてもよい。
【００１２】
窒素は１２原子％以上含まれていれば良い。これより少ないと、磁石の磁気特性が劣るからである。
【００１３】
また、原料の希土類−鉄合金を製造する方法としては、鋳造法、急冷法、還元拡散法などがあり、特に制限されない。希土類−鉄合金中の六方晶系の主相を窒素処理前に成長、拡散させ、均質化させることが好ましい。この均質化は、例えば鋳造法にて製造した希土類合金粉を１０−６トール以下の真空中、あるいは希ガス中で、１０６０〜１２００℃で６時間以上保持すれば良い。
【００１４】
磁石用合金中に添加する、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｃａ、Ｓｒ、またはＢａのなかから少なくとも一種類の量は、０．００５原子％以上であることが必要である。０．００５原子％未満では窒化処理を短くできる効果がないからである。また、０．１原子％を越えると、得られる磁石の磁気特性が低下するので好ましくない。
【００１５】
【作用】
一般に窒素雰囲気における希土類−鉄合金の窒化反応では、合金表面上で窒素分子が解離し窒素原子となる反応が律速反応となる。ここで、合金に電子供与性の強いアルカリ金属や、アルカリ土類金属を添加すればその反応速度が向上し、結果として合金の窒化反応の速度も速くなる。なお、合金の窒化処理に先立って合金の水素化処理を行えば、より希土類−鉄合金の窒化反応速度が向上する。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明を実施例によって、更に具体的に説明する。
【００１７】
試料番号１〜１７（試料番号１〜１３は参考例）  ・・・  高周波溶解により作製した表１の組成をもつ希土類合金塊を、雰囲気調整炉を用いてアルゴン雰囲気中、１１００℃で４８時間保持し、均質化処理を施した。次にこれを１００μｍ以下にジョークラッシャー、及び、ボールミルで粉砕した。この粉末を再び炉に入れ炉内温度を４８０℃とし、窒素雰囲気中でこの温度に所定時間保持した。次に冷却後の粉末をボールミルで更に平均粒径５μｍまで微粉砕し、試料とした。
【００１８】
試料番号１８〜２３  ・・・  均質化処理後に、２５０℃、４時間の水素化処理を行った以外は試料番号１〜１７と同様の方法で試料を作製した。
【００１９】
各試料の磁気特性は、振動試料型磁力計を用いて測定した。試料番号１〜１３、１８〜２１は本発明の実施例、試料番号１４〜１７、２２、２３は従来例である。なお、表中、合金の組成は、（（Ｓｍ２Ｆｅ１７）１００−ｘ＋Ｍｘ）１００−ｙＮｙで表したときのＭのｘ、Ｎのｙの値を、磁気特性のうち磁化は４πＩｓ（ｋＧ）、保磁力はｉＨｃ（ｋＯｅ）を示した。結果を表１に示す。
【００２０】
【表１】
0003959124.tif 000002
【００２１】
以上より、本発明の磁石用合金は、１２時間以下の短い窒化処理によっても優れた磁気特性を有することがわかる。なお、磁気特性のうち、磁化は１２ｋＧ以上、保磁力は６ｋＯｅ以上あれば十分である。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、磁石用合金は、危険な水素やアンモニアガスを高温で取り扱うことなく、窒素ガスのみでも実用上十分短い窒化処理時間で得られ、磁気特性に優れる磁石の製造に用いることができる。