JP7670638B2 - Manufacturing method of rare earth magnet - Google Patents
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Description
本開示は、希土類磁石及びその製造方法に関する。本開示は、特に、Sm、Fe、及びNを含有し、少なくとも一部がTh2Zn17型及びTh2Ni17型のいずれかの結晶構造を有する磁性相を備える希土類磁石の製造方法に関する。 The present disclosure relates to a rare earth magnet and a manufacturing method thereof. In particular, the present disclosure relates to a rare earth magnet that contains Sm, Fe, and N and has a magnetic phase at least a portion of which has either a Th 2 Zn 17 type or a Th 2 Ni 17 type crystal structure.
高性能希土類磁石としては、Sm-Co系希土類磁石及びNd-Fe-B系希土類磁石が実用化されているが、近年、これら以外の希土類磁石が検討されている。 High-performance rare earth magnets that have been put to practical use include Sm-Co rare earth magnets and Nd-Fe-B rare earth magnets, but in recent years, other rare earth magnets have been considered.
例えば、Sm、Fe、及びNを含有する希土類磁石(以下、「Sm-Fe-N系希土類磁石」ということがある。)が検討されている。Sm-Fe-N系希土類磁石は、例えば、Sm、Fe、及びNを含有する磁性粉末(以下、「SmFeN粉末」ということがある。)を用いて製造される。 For example, rare earth magnets containing Sm, Fe, and N (hereinafter sometimes referred to as "Sm-Fe-N rare earth magnets") are being considered. Sm-Fe-N rare earth magnets are manufactured using, for example, magnetic powder containing Sm, Fe, and N (hereinafter sometimes referred to as "SmFeN powder").
SmFeN粉末は、Th2Zn17型及びTh2Ni17型のいずれかの結晶構造を有する磁性相を備える。この磁性相は、Sm-Fe結晶にNが侵入型で固溶していると考えられている。そのため、SmFeN粉末は、熱によってNが乖離して分解され易い。このことから、Sm-Fe-N系希土類磁石は、SmFeN粉末を樹脂及び/又はゴム等を用いて成形して製造されることが多い。 SmFeN powder has a magnetic phase having either a Th 2 Zn 17 type or a Th 2 Ni 17 type crystal structure. This magnetic phase is thought to be a solid solution of N interstitially dissolved in Sm-Fe crystals. Therefore, SmFeN powder is easily decomposed by N being dissociated by heat. For this reason, Sm-Fe-N rare earth magnets are often manufactured by molding SmFeN powder with resin and/or rubber.
それ以外のSm-Fe-N系希土類磁石の製造方法としては、例えば、特許文献1に開示されている製造方法が挙げられる。この製造方法は、SmFeN粉末と金属亜鉛を含有する粉末(以下、「金属亜鉛粉末」ということがある。)を混合し、その混合粉末を磁場中で成形し、その磁場成形体を焼結(液相焼結を含む)する。 Other methods for manufacturing Sm-Fe-N rare earth magnets include, for example, the method disclosed in Patent Document 1. This method involves mixing SmFeN powder with a powder containing metallic zinc (hereinafter sometimes referred to as "metallic zinc powder"), compacting the mixed powder in a magnetic field, and sintering (including liquid phase sintering) the magnetically compacted body.
SmFeN粉末の製造方法は、例えば、特許文献2及び3に開示されている。 Methods for producing SmFeN powder are disclosed, for example, in Patent Documents 2 and 3.
磁場成形体の焼結方法には、大別して、無加圧焼結法と加圧焼結法がある。いずれの焼結法においても、磁場成形体を焼結することによって、高密度の希土類磁石(焼結体)が得られる。無加圧焼結法においては、焼結中の磁場成形体に圧力を付与しないため、高密度の焼結体を得るには、900℃以上の高温で6時間以上の長時間にわたり磁場成形体を焼結することが一般的である。一方、加圧焼結法においては、焼結中の磁場成形体に圧力を付与するため、600~800℃の低温でも0.1~5時間の短時間で磁場成形体を焼結しても、高密度の焼結体を得られることが一般的である。 Methods for sintering magnetically compacted bodies can be broadly divided into pressureless sintering and pressure sintering. In either sintering method, a high-density rare earth magnet (sintered body) is obtained by sintering the magnetically compacted body. In the pressureless sintering method, no pressure is applied to the magnetically compacted body during sintering, so to obtain a high-density sintered body, it is common to sinter the magnetically compacted body at a high temperature of 900°C or more for a long period of time of 6 hours or more. On the other hand, in the pressure sintering method, pressure is applied to the magnetically compacted body during sintering, so it is common to obtain a high-density sintered body even if the magnetically compacted body is sintered at a low temperature of 600-800°C for a short period of time of 0.1-5 hours.
SmFeN粉末と金属亜鉛粉末の混合粉末の磁場成形体を焼結する場合、SmFeN粉末の熱による分解を避けるため、加圧焼結を採用するが、通常の加圧焼結の焼結温度よりもさらに低温かつ短時間で焼結する。このような低温かつ短時間でも焼結が可能であるのは、焼結時に金属亜鉛粉末中の亜鉛成分が磁性粉末の表面に拡散して、焼結(固化)するためである。このように、磁場成形体中の金属亜鉛粉末は、バインダとしての機能を有する。また、磁場成形体中の金属亜鉛粉末は、SmFeN粉末中のα-Fe相を改質するとともに、SmFeN粉末中の酸素を吸収して保磁力を向上させる、改質材としての機能も有する。以下、Sm-Fe-N系希土類磁石の製造時に用いられ、バインダとしての機能と、改質材としての機能の両方を有する粉末を、「改質材粉末」ということがある。 When sintering a magnetic compact of a mixture of SmFeN powder and metal zinc powder, pressure sintering is used to avoid thermal decomposition of the SmFeN powder, but the sintering temperature is lower and shorter than the sintering temperature of normal pressure sintering. Sintering is possible at such a low temperature and in such a short time because the zinc component in the metal zinc powder diffuses to the surface of the magnetic powder during sintering and sinters (solidifies). In this way, the metal zinc powder in the magnetic compact functions as a binder. In addition, the metal zinc powder in the magnetic compact functions as a modifier, modifying the α-Fe phase in the SmFeN powder and absorbing oxygen in the SmFeN powder to improve the coercive force. Hereinafter, the powder used in the manufacture of Sm-Fe-N rare earth magnets and functioning as both a binder and a modifier may be referred to as a "modifier powder."
磁性粉末を樹脂及び/又はゴム等を用いて成形する場合、あるいは、磁性粉末と改質材粉末の混合粉末を加圧焼結する場合のいずれも、磁化に寄与しない樹脂及び改質材の含有割合の分だけ、成形体(希土類磁石)の磁化が低下する。一方、磁性粉末を樹脂及び/又はゴム等を用いて成形する場合と比較して、磁性粉末と改質材粉末の混合粉末、又は被覆磁性粉末を加圧焼結する場合には、一般的に、高密度の成形体(希土類磁石)が得られ、その結果、高い磁化を得易い。しかし、磁性粉末がSmFeN粉末である場合、磁性粉末と改質材粉末の混合粉末を加圧焼結しても、改質材の含有割合から予測されるよりも磁化が低下し、所望の磁化が得られないことがあった。 In both cases where the magnetic powder is molded using resin and/or rubber, or where a mixed powder of the magnetic powder and modifier powder is pressure sintered, the magnetization of the molded body (rare earth magnet) decreases by the amount of the resin and modifier content that do not contribute to magnetization. On the other hand, compared to molding the magnetic powder using resin and/or rubber, etc., when a mixed powder of the magnetic powder and modifier powder, or a coated magnetic powder, is pressure sintered, a high density molded body (rare earth magnet) is generally obtained, and as a result, it is easier to obtain high magnetization. However, when the magnetic powder is SmFeN powder, even if a mixed powder of the magnetic powder and modifier powder is pressure sintered, the magnetization is lower than predicted from the modifier content, and the desired magnetization cannot be obtained.
また、Sm-Fe-N系希土類磁石をはじめとする永久磁石がモータに使用される場合、永久磁石は周期的に変化する外部磁場環境下に配置される。そのため、永久磁石は外部磁場の影響を受ける。理想的な永久磁石では、モータ動作領域の外部磁場によって、磁化が低下しないが、実際の永久磁石では、モータ動作領域の外部磁場によって、磁化が低下する。モータ動作領域で、外部磁場に対して磁化の低下(減磁)が大きいと、モータのステータ側の電流制御が複雑になり、モータに接続するインバータの負荷が大きくなる。インバータの負荷を緩和するには、容量の大きなインバータが必要になり、経済性を損なう。このことは、モータが高出力で動作して、モータ内の永久磁石が高温になったときに顕著である。 In addition, when permanent magnets such as Sm-Fe-N rare earth magnets are used in motors, the permanent magnets are placed in an external magnetic field environment that changes periodically. As a result, the permanent magnets are affected by the external magnetic field. In an ideal permanent magnet, the magnetization does not decrease due to the external magnetic field in the motor's operating range, but in an actual permanent magnet, the magnetization decreases due to the external magnetic field in the motor's operating range. If the decrease in magnetization (demagnetization) due to the external magnetic field is large in the motor's operating range, the current control on the stator side of the motor becomes complicated and the load on the inverter connected to the motor increases. To reduce the load on the inverter, a large-capacity inverter is required, which reduces economy. This is particularly noticeable when the motor operates at high output and the permanent magnets inside the motor become hot.
これらのことから、従来よりも磁化を一層向上することができ、かつ、モータ動作領域で、特に高温において、従来よりも減磁し難いSm-Fe-N系希土類磁石の製造方法が望まれている、という課題を、本発明者らは見出した。 The inventors have therefore discovered that there is a need for a method for producing Sm-Fe-N rare earth magnets that can achieve even greater magnetization than conventional magnets and that are less susceptible to demagnetization than conventional magnets in the motor operating range, particularly at high temperatures.
本開示は、上記課題を解決するためになされたものである。すなわち、本開示は、従来よりも磁化を一層向上することができ、かつ、外部磁場が印加されている環境下で、特に高温において、従来よりも減磁し難いSm-Fe-N系希土類磁石の製造方法を提供することを目的とする。 This disclosure has been made to solve the above problems. In other words, the purpose of this disclosure is to provide a method for producing an Sm-Fe-N rare earth magnet that can further improve magnetization compared to conventional methods and is less susceptible to demagnetization than conventional methods, especially at high temperatures, in an environment where an external magnetic field is applied.
本発明者らは、上記目的を達成すべく、鋭意検討を重ね、本開示の希土類磁石の製造方法を完成させた。本開示の希土類磁石の製造方法は、次の態様を含む。
〈1〉Sm、Fe、及びNを含有し、少なくとも一部がTh2Zn17型及びTh2Ni17型のいずれかの結晶構造を有する磁性相を備える希土類磁石の製造方法であって、
第一粒子群及び第二粒子群を含む磁性粉末を準備すること、
前記磁性粉末の前記第一粒子群の粒子の表面に、第一被膜を形成して、第一被覆磁性粉末を得ること、
前記磁性粉末の前記第二粒子群の粒子の表面に、第二被膜を形成して、第二被覆磁性粉末を得ること、
前記第一被覆磁性粉末と前記第二被覆磁性粉末を混合して、混合粉末を得ること、
前記混合粉末を磁場中で圧縮成形して、磁場成形体を得ること、
前記磁場成形体を加圧焼結して、焼結体を得ること、及び
前記焼結体を熱処理すること、
を含み、
前記第一粒子群の粒度分布D50が、d1μmで表され、かつ、前記第二粒子群の粒度分布D50が、d2μmで表され、
前記d1及び前記d2が、0.350≦d2/d1≦0.500の関係を満足し、
前記第一粒子群の総体積と前記第二粒子群の総体積との比(前記第一粒子群の総体積:前記第二粒子群の総体積)が、9:1~4:1の範囲であり、
前記第一被膜が、亜鉛を含有し、前記第一被覆磁性粉末中の亜鉛成分の含有割合が、前記第一被覆磁性粉末と前記第二被覆磁性粉末の合計質量に対して、3.0質量%以上10.0質量%以下であり、かつ、
前記熱処理中に、前記第一被膜によって、前記第一粒子群の粒子の表面の改質が進行し、かつ、前記第二被膜によって、前記第二粒子群の粒子の表面が、隣接する前記第一被膜で改質されることを抑制する、
希土類磁石の製造方法。
〈2〉前記第二被膜が、リン酸を含有する、〈1〉項に記載の希土類磁石の製造方法。
〈3〉前記焼結体中の前記第一粒子群の粒子の表面の75%以上に、Fe-Zn合金相を形成するまで熱処理する、〈1〉又は〈2〉項に記載の希土類磁石の製造方法。
〈4〉前記熱処理を、350℃以上410℃以下で行う、〈1〉~〈3〉項のいずれか一項に記載の希土類磁石の製造方法。
〈5〉前記熱処理を、3時間以上40時間以下にわたって行う、〈1〉~〈4〉項のいずれか一項に記載の希土類磁石の製造方法。
〈6〉前記磁場成形体を、200MPa以上1500MPa以下の圧力及び300℃以上400℃以下の温度で、1分以上30分以下にわたり加圧焼結する、〈1〉~〈5〉項のいずれか一項に記載の希土類磁石の製造方法。
The present inventors have conducted intensive research to achieve the above object, and have completed the method for producing a rare earth magnet according to the present disclosure. The method for producing a rare earth magnet according to the present disclosure includes the following aspects.
<1> A method for producing a rare earth magnet containing Sm, Fe, and N and having a magnetic phase at least a portion of which has a crystal structure of either Th2Zn17 type or Th2Ni17 type , comprising the steps of:
Providing a magnetic powder comprising a first group of particles and a second group of particles;
forming a first coating on the surfaces of the particles of the first particle group of the magnetic powder to obtain a first coated magnetic powder;
forming a second coating on the surfaces of the particles of the second particle group of the magnetic powder to obtain a second coated magnetic powder;
mixing the first coated magnetic powder and the second coated magnetic powder to obtain a mixed powder;
The mixed powder is compression-molded in a magnetic field to obtain a magnetically molded body.
Pressure sintering the magnetic field compact to obtain a sintered body; and heat treating the sintered body.
Including,
The particle size distribution D50 of the first particle group is expressed in terms of d1 μm, and the particle size distribution D50 of the second particle group is expressed in terms of d2 μm;
The d1 and d2 satisfy the relationship of 0.350≦ d2 / d1 ≦0.500,
a ratio of a total volume of the first particle group to a total volume of the second particle group (total volume of the first particle group:total volume of the second particle group) is in the range of 9:1 to 4:1,
the first coating contains zinc, and the content of the zinc component in the first coated magnetic powder is 3.0 mass% or more and 10.0 mass% or less with respect to the total mass of the first coated magnetic powder and the second coated magnetic powder; and
During the heat treatment, the first coating advances the modification of the surfaces of the particles of the first particle group, and the second coating inhibits the surfaces of the particles of the second particle group from being modified by the adjacent first coating.
A method for manufacturing rare earth magnets.
<2> The method for producing a rare earth magnet according to <1>, wherein the second coating contains phosphoric acid.
<3> The method for producing a rare earth magnet according to <1> or <2>, further comprising heat-treating the sintered body until an Fe-Zn alloy phase is formed on 75% or more of the surfaces of the particles of the first particle group in the sintered body.
<4> The method for producing a rare earth magnet according to any one of <1> to <3>, wherein the heat treatment is carried out at a temperature of 350° C. or higher and 410° C. or lower.
<5> The method for producing a rare earth magnet according to any one of <1> to <4>, wherein the heat treatment is carried out for 3 hours or more and 40 hours or less.
<6> The method for producing a rare earth magnet according to any one of <1> to <5>, wherein the magnetically compacted body is pressure-sintered at a pressure of 200 MPa to 1500 MPa and a temperature of 300°C to 400°C for 1 minute to 30 minutes.
本開示によれば、第一粒子群(大粒子群)と第二粒子群(小粒子群)を含む磁性粉末を用いて焼結体(希土類磁石)の密度を向上させるとともに、焼結体の熱処理時に、第一粒子群の粒子の表面の改質を進行させ、かつ、第二粒子群の粒子の表面の改質を抑制する。その結果、焼結体の密度向上により、磁化が向上し、かつ、第一粒子群と第二粒子群とで改質を制御し、第一粒子群と第二粒子群それぞれに起因する保磁力差の縮小により、特に高温で減磁し難いSm-Fe-N系希土類磁石の製造方法を提供することができる。 According to the present disclosure, the density of a sintered body (rare earth magnet) is improved by using a magnetic powder containing a first particle group (large particle group) and a second particle group (small particle group), and during heat treatment of the sintered body, the modification of the surface of the particles of the first particle group is promoted and the modification of the surface of the particles of the second particle group is suppressed. As a result, it is possible to provide a method for producing a Sm-Fe-N rare earth magnet that is resistant to demagnetization, particularly at high temperatures, by improving the density of the sintered body, and by controlling the modification between the first particle group and the second particle group and reducing the difference in coercivity caused by each of the first particle group and the second particle group.
以下、本開示の希土類磁石の製造方法(以下、「本開示の製造方法」ということがある。)の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態は、本開示の製造方法を限定するものではない。 Below, an embodiment of the manufacturing method for rare earth magnets disclosed herein (hereinafter, sometimes referred to as the "manufacturing method of the present disclosure") will be described in detail. Note that the embodiment described below does not limit the manufacturing method of the present disclosure.
本開示の製造方法で得られた希土類磁石が、従来の製造方法で得られた希土類磁石よりも、磁化が高く、かつ、特に高温で、減磁し難い理由は、理論に拘束されないが、図面を用いて、次のように説明することができる。 The reason why the rare earth magnets obtained by the manufacturing method disclosed herein have higher magnetization and are less susceptible to demagnetization, particularly at high temperatures, than rare earth magnets obtained by conventional manufacturing methods can be explained as follows, without being bound by theory, using drawings.
図1は、本開示の製造方法で得た希土類磁石の組織の一例を示す模式図である。図1に示したように、本開示の製造方法で得た希土類磁石90は、第一粒子群11と第二粒子群12を含むSmFeN粉末10を有する。第一粒子群11の粒子の表面には、改質相20が形成される。この改質相20によって、第一粒子群11の粒子同士、あるいは、第一粒子群11の粒子と第二粒子群12の粒子が結合され、希土類磁石90が形成される。
Figure 1 is a schematic diagram showing an example of the structure of a rare earth magnet obtained by the manufacturing method of the present disclosure. As shown in Figure 1, a
本開示の製造方法で得た希土類磁石90は、大粒径を有する第一粒子群11の各粒子の間に、小粒径を有する第二粒子群12の各粒子が存在する。これにより、希土類磁石90の密度が向上し、その結果、希土類磁石90の磁化が向上する。ここで、密度の向上には、第一粒子群11の粒径に対する第二粒子群12の粒径の比が所定の範囲であり、かつ、第一粒子群11の総体積と第二粒子群12の総体積との比が所定の範囲であることが必要である。
In the
上述したように、SmFeN粉末10の各粒子は、第一粒子群11の粒子表面の改質相20によって結合している。第一粒子群11の粒子表面の改質相20は、加圧焼結前に第一粒子群11の粒子表面に形成された第一被膜に由来する。改質相20の形成について、図面を用いて説明する。
As described above, each particle of the
図2は、熱処理前の焼結体中の組織の一例を示す模式図である。熱処理前の焼結体30中には、第一被覆磁性粉末31と第二被覆磁性粉末32が存在する。第一被覆磁性粉末31においては、第一粒子群11の粒子の表面に、第一被膜41が存在する。第二被覆磁性粉末32においては、第二粒子群12の粒子の表面に、第二被膜42が存在する。
Figure 2 is a schematic diagram showing an example of the structure in a sintered body before heat treatment. A first coated
第一被膜41は亜鉛を含有するため、焼結体30の熱処理中に、第一粒子群11の粒子表面からFeが第一被膜41中に拡散する。そして、このFeと第一被膜41中のZnとが合金化して、第一被膜41中にFe-Zn合金相が形成される。このFe-Zn相が改質相20である。第一被膜41中に拡散するFeは、主として、第一粒子群11の粒子表面に存在するα-Fe相に由来する。α-Fe相は、SmFeN粉末で、Th2Zn17型及びTh2Ni17型のいずれかの結晶構造を有する磁性相の構成に寄与しなかったFeで構成されている。α-Fe相は軟磁性相であり、保磁力の低下の原因となる。そのため、α-Fe相を改質して、非磁性の改質相20(Fe-Zn相)を得ることによって、保磁力が向上する。
Since the
一方、第二被膜42は、焼結体30の熱処理中に、第二粒子群12の粒子表面のFeが、隣接する第一被膜41から拡散するZnによって、第二粒子群12の粒子表面に非磁性の改質相(Fe-Zn相)が形成されることを抑制する。すなわち、第二被膜42は、第一被膜41で、第二粒子群12の粒子表面が改質されることを抑制する。第二被膜42は、第二粒子群12の粒子表面の改質を抑制する物質を含有しており、このような物質については後述する。本開示の製造方法において、第一粒子群11の粒子表面を改質するのに対し、第二粒子群12の粒子表面の改質を抑制する理由は、次のとおりである。
On the other hand, the
磁性粉末中に、高保磁力を有する磁性粉末(以下、「高保磁力粉末」ということがある。)と低保磁力を有する磁性粉末(以下、「低保磁力粉末」ということがある。)が共存するとき、そのような磁性粉末の成形体の角形性、特に高温での角形性が低下することがある。これについて、図面を用いて、次のように説明することができる。なお、本明細書において、特に断りのない限り、磁気特性に関し、「高温」とは、100~200℃を意味し、角形性は、10%減磁Hkで評価する。 When a magnetic powder contains a magnetic powder having high coercivity (hereinafter sometimes referred to as "high coercivity powder") and a magnetic powder having low coercivity (hereinafter sometimes referred to as "low coercivity powder"), the squareness of a compact of such a magnetic powder, particularly at high temperatures, may decrease. This can be explained as follows using the drawings. In this specification, unless otherwise specified, "high temperature" in relation to magnetic properties means 100 to 200°C, and squareness is evaluated at 10% demagnetization Hk .
図3は、高温での、低保磁力粉末の成形体の減磁曲線と、低保磁力粉末と高保磁力粉末の混合粉末の成形体の減磁曲線とを示すグラフである。図3から、低保磁力粉末と高保磁力粉末の混合粉末の成形体と比較して、低保磁力粉末の成形体は、保磁力には劣るが、角形性には優れることが理解できる。 Figure 3 is a graph showing the demagnetization curves of a compact made of low coercivity powder and a compact made of a mixed powder of low coercivity powder and high coercivity powder at high temperatures. It can be seen from Figure 3 that compared to the compact made of the mixed powder of low coercivity powder and high coercivity powder, the compact made of low coercivity powder has inferior coercivity but superior squareness.
SmFeN磁性粉末において、大粒径を有する磁性粉末は保磁力が低く、小粒径を有する磁性粉末は保磁力が高い。本開示の製造方法で用いる磁性粉末において、第一粒子群は低保磁力粉末に相当し、第二粒子群は高保磁力粉末に相当する。 In SmFeN magnetic powder, magnetic powders with large particle sizes have low coercivity, while magnetic powders with small particle sizes have high coercivity. In the magnetic powders used in the manufacturing method disclosed herein, the first particle group corresponds to low coercivity powder, and the second particle group corresponds to high coercivity powder.
図2に示したように、熱処理前の焼結体30においては、第一粒子群11の粒子表面には第一被膜41が存在し、第二粒子群12の粒子表面には第二被膜42が存在する。このような焼結体30を熱処理することによって、上述したように、第一粒子群11は改質され保磁力が向上し、第二粒子群12は第二被膜42によって改質が抑制され保磁力の向上が抑制される。これにより、熱処理後の焼結体30においては、第一粒子群11の保磁力と第二粒子群12の保磁力の差が拡大することを抑制でき、角形性を向上することができる。これらの結果、第一粒子群と第二粒子群とで焼結体の密度が向上し、磁化が向上した場合でも、角形性、特に高温での角形性が向上する。角形性が向上すれば、外部磁場が印加されている環境下で、減磁し難い。
As shown in FIG. 2, in the
これらのことから、本開示の製造方法で得られた希土類磁石90(熱処理後の焼結体30)は、第一粒子群11の粒子表面には改質相20が形成されているが、第二粒子群12の粒子表面には改質相20が実質的に形成されていない組織を有する。また、図1の例では、本開示の製造方法で得られた希土類磁石90(熱処理後の焼結体30)においては、第二粒子群12の粒子表面には、実質的に被膜が認められない。これは、熱処理前の焼結体30に存在していた第二被膜42は、熱処理時に改質抑制の機能を果たすと、典型的には、第二被膜42を構成している元素に分解し、その元素は、改質相20又は第二粒子群12の粒子表面に分散するためであると考えられるが、これに限られず、希土類磁石90(熱処理後の焼結体30)に、第二被膜42の一部又は全部が残留していてもよい。
For these reasons, the rare earth magnet 90 (sintered
これまで述べてきた知見等によって完成された、本開示の製造方法の構成要件を、次に説明する。 The constituent elements of the manufacturing method disclosed herein, which was completed based on the findings discussed above, are described below.
《希土類磁石の製造方法》
本開示の製造方法は、磁性粉末準備工程、第一被覆磁性粉末準備工程、第二被覆磁性粉末準備工程、混合工程、磁場成形工程、加圧焼結工程、及び熱処理工程を含む。以下、各工程について説明する。
<<Manufacturing method of rare earth magnets>>
The manufacturing method of the present disclosure includes a magnetic powder preparation step, a first coated magnetic powder preparation step, a second coated magnetic powder preparation step, a mixing step, a magnetic field compaction step, a pressure sintering step, and a heat treatment step. Each step will be described below.
〈磁性粉末準備工程〉
磁性粉末(SmFeN粉末)を準備する。本開示の製造方法に用いる磁性粉末(SmFeN粉末)は、Sm、Fe、及びNを含有し、少なくとも一部がTh2Zn17型及びTh2Ni17型のいずれかの結晶構造を有する磁性相を備えていれば、特に制限はない。磁性相の結晶構造としては、前述の構造のほかに、TbCu7型の結晶構造を有する相等が挙げられる。なお、Smはサマリウム、Feは鉄、そして、Nは窒素である。また、Thはトリウム、Znは亜鉛、Niはニッケル、Tbはテルビウム、そして、Cuは銅である。
<Magnetic powder preparation process>
A magnetic powder (SmFeN powder) is prepared. The magnetic powder (SmFeN powder) used in the manufacturing method of the present disclosure is not particularly limited as long as it contains Sm, Fe, and N and has a magnetic phase having at least a part of a crystal structure of either Th 2 Zn 17 type or Th 2 Ni 17 type. In addition to the above-mentioned structure, the crystal structure of the magnetic phase may be a phase having a crystal structure of TbCu 7 type. Sm is samarium, Fe is iron, and N is nitrogen. Th is thorium, Zn is zinc, Ni is nickel, Tb is terbium, and Cu is copper.
SmFeN粉末中には、例えば、組成式(Sm(1-i)Ri)2(Fe(1-j)Coj)17Nhで表される磁性相を含有してもよい。本開示の製造方法で得られる希土類磁石(以下、「成果物」ということがある。)は、SmFeN粉末中の磁性相に由来して、磁化を発現する。なお、i、j、及びhは、モル比である。 The SmFeN powder may contain a magnetic phase represented by the composition formula (Sm (1-i) Ri ) 2 (Fe (1-j) Coj ) 17Nh . The rare earth magnet obtained by the manufacturing method of the present disclosure (hereinafter sometimes referred to as the "result") exhibits magnetization due to the magnetic phase in the SmFeN powder. Note that i, j, and h are molar ratios.
SmFeN粉末中の磁性相には、本開示の製造方法の効果及び成果物の磁気特性を阻害しない範囲で、Rを含有していてもよい。Rの含有範囲は、上記組成式のiで表される。iは、例えば、0以上、0.10以上、又は0.20以上であってよく、0.50以下、0.40以下、又は0.30以下であってよい。Rは、Sm以外の希土類元素及びZrから選ばれる一種以上の元素である。本明細書で、希土類元素とは、Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、及びLuである。なお、Zrはジルコニウム、Scはスカンジウム、Yはイットリウム、Laはランタン、Ceはセリウム、Prはプラセオジム、Ndはネオジム、Pmはプロメチウム、Smはサマリウム、Euはユウロピウム、Gdはガドリニウム、Tbはテルビウム、Dyはジスプロシウム、Hoはホルミウム、Erはエルビウム、Tmはツリウム、Ybはイッテルビウム、そして、Luはルテチウムである。 The magnetic phase in the SmFeN powder may contain R to the extent that it does not impair the effects of the manufacturing method of the present disclosure and the magnetic properties of the product. The range of R content is represented by i in the above composition formula. i may be, for example, 0 or more, 0.10 or more, or 0.20 or more, and may be 0.50 or less, 0.40 or less, or 0.30 or less. R is one or more elements selected from rare earth elements other than Sm and Zr. In this specification, rare earth elements are Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, and Lu. In addition, Zr is zirconium, Sc is scandium, Y is yttrium, La is lanthanum, Ce is cerium, Pr is praseodymium, Nd is neodymium, Pm is promethium, Sm is samarium, Eu is europium, Gd is gadolinium, Tb is terbium, Dy is dysprosium, Ho is holmium, Er is erbium, Tm is thulium, Yb is ytterbium, and Lu is lutetium.
(Sm(1-i)Ri)2(Fe(1-j)Coj)17Nhについては、典型的には、Sm2(Fe(1-j)Coj)17NhのSmの位置にRが置換しているが、これに限られない。例えば、Sm2(Fe(1-j)Coj)17Nhに、侵入型でRの一部が配置されていてもよい。 In the case of (Sm (1-i) Ri ) 2 (Fe (1-j) Coj ) 17Nh , typically, R is substituted at the position of Sm in Sm2 (Fe (1-j) Coj ) 17Nh , but this is not limited thereto. For example, part of R may be interstitially disposed in Sm2 (Fe (1-j) Coj ) 17Nh .
SmFeN粉末中の磁性相には、本開示の製造方法の効果及び成果物の磁気特性を阻害しない範囲で、Coを含有してもよい。このような範囲は、上記組成式で、jで表される。jは、0以上、0.10以上、又は0.20以上であってよく、0.52以下、0.40以下、又は0.30以下であってよい。 The magnetic phase in the SmFeN powder may contain Co within a range that does not impair the effects of the manufacturing method of the present disclosure or the magnetic properties of the resulting product. Such a range is represented by j in the above composition formula. j may be 0 or more, 0.10 or more, or 0.20 or more, and may be 0.52 or less, 0.40 or less, or 0.30 or less.
(Sm(1-i)Ri)2(Fe(1-j)Coj)17Nhについては、典型的には、(Sm(1-i)Ri)2Fe17NhのFeの位置にCoが置換しているが、これに限られない。例えば、(Sm(1-i)Ri)2Fe17Nhに、侵入型でCoの一部が配置されていてもよい。 In the case of (Sm (1-i) Ri ) 2 (Fe ( 1-j) Coj ) 17Nh , typically, Co is substituted at the Fe position of (Sm (1-i) Ri ) 2Fe17Nh , but this is not limited thereto. For example, part of Co may be disposed in an interstitial manner in (Sm (1-i) Ri ) 2Fe17Nh .
SmFeN粉末中の磁性相は、(Sm(1-i)Ri)2(Fe(1-j)Coj)17で表される結晶粒に、Nが侵入型で存在することによって、磁気特性の発現及び向上に寄与する。 The magnetic phase in the SmFeN powder has crystal grains represented by (Sm (1-i) R i ) 2 (Fe (1-j) Co j ) 17 , and N exists in an interstitial form, which contributes to the development and improvement of magnetic properties.
(Sm(1-i)Ri)2(Fe(1-j)Coj)17Nhについては、hは1.5~4.5をとり得るが、典型的には、(Sm(1-i)Ri)2(Fe(1-j)Coj)17N3である。hは、1.8以上、2.0以上、又は2.5以上であってもよく、4.2以下、4.0以下、又は3.5以下であってもよい。(Sm(1-i)Ri)2(Fe(1-j)Coj)17Nh全体に対する(Sm(1-i)Ri)2(Fe(1-j)Coj)17N3の含有量は、70質量%以上が好ましく、80質量%以上がより好ましく、90質量%がより一層好ましい。一方、(Sm(1-i)Ri)2(Fe(1-j)Coj)17Nhのすべてが(Sm(1-i)Ri)2(Fe(1-j)Coj)17N3でなくてもよい。(Sm(1-i)Ri)2(Fe(1-j)Coj)17Nh全体に対する(Sm(1-i)Ri)2(Fe(1-j)Coj)17N3の含有量は、98質量%以下、95質量%以下、又は92質量%以下であってよい。 With respect to (Sm (1-i) Ri ) 2 (Fe (1-j) C0j ) 17Nh , h can be 1.5 to 4.5, but is typically (Sm ( 1-i) Ri ) 2 (Fe (1-j) C0j ) 17N3 . h may be 1.8 or more , 2.0 or more, or 2.5 or more, and may be 4.2 or less, 4.0 or less, or 3.5 or less. The content of (Sm (1-i) Ri ) 2 (Fe (1-j) Coj ) 17N3 relative to the entire (Sm (1-i) Ri ) 2 (Fe (1-j) Coj ) 17Nh is preferably 70 mass% or more, more preferably 80 mass% or more, and even more preferably 90 mass%. On the other hand, all of (Sm (1-i) Ri ) 2 (Fe (1-j) Coj ) 17Nh does not have to be (Sm (1-i) Ri ) 2 (Fe (1-j) Coj ) 17N3 . The content of (Sm (1-i) Ri ) 2 (Fe (1-j) Coj ) 17N3 relative to the entire (Sm (1-i) Ri ) 2 (Fe (1-j) Coj ) 17Nh may be 98 mass% or less, 95 mass% or less, or 92 mass% or less.
SmFeN粉末は、(Sm(1-i)Ri)2(Fe(1-j)Coj)17Nhで表される磁性相の他に、本開示の製造方法の効果及び成果物の磁気特性を実質的に阻害しない範囲で、酸素及びM1並びに不可避的不純物元素を含有してもよい。成果物の磁気特性を確保する観点からは、SmFeN粉末全体に対する、(Sm(1-i)Ri)2(Fe(1-j)Coj)17Nhで表される磁性相の含有量は、80質量%以上、85質量%以上、又は90質量%以上であってよい。一方、SmFeN粉末全体に対して、(Sm(1-i)Ri)2(Fe(1-j)Coj)17Nhで表される磁性相の含有量を過度に高くしなくとも、実用上問題はない。したがって、その含有量は、97質量%以下、95質量%以下、又は93質量%以下であってよい。(Sm(1-i)Ri)2(Fe(1-j)Coj)17Nhで表される磁性相の残部が、酸素及びM1の含有量となる。また、酸素及びM1の一部は、侵入型及び/又は置換型で、磁性相に存在していてもよい。 In addition to the magnetic phase represented by (Sm (1-i) R i ) 2 (Fe (1-j) Co j ) 17 N h , the SmFeN powder may contain oxygen, M 1 , and unavoidable impurity elements to the extent that the effect of the manufacturing method of the present disclosure and the magnetic properties of the product are not substantially impaired. From the viewpoint of ensuring the magnetic properties of the product, the content of the magnetic phase represented by (Sm (1-i) R i ) 2 (Fe (1-j) Co j ) 17 N h relative to the entire SmFeN powder may be 80 mass% or more, 85 mass% or more, or 90 mass% or more. On the other hand, there is no practical problem even if the content of the magnetic phase represented by (Sm (1-i) R i ) 2 (Fe (1-j) Co j ) 17 N h relative to the entire SmFeN powder is not excessively high. Therefore, the content may be 97 mass % or less, 95 mass % or less, or 93 mass % or less. The remainder of the magnetic phase represented by (Sm (1-i) Ri ) 2 (Fe (1-j) Coj ) 17Nh is the content of oxygen and M1 . In addition, a part of oxygen and M1 may be present in the magnetic phase in the form of interstitial and/or substitutional type.
上述のM1としては、Ga、Ti、Cr、Zn、Mn、V、Mo、W、Si、Re、Cu、Al、Ca、B、Ni、及びCから選ばれる一種以上の元素が挙げられる。不可避的不純物元素とは、原材料及び/又は磁性粉末を製造等するに際し、その含有を回避することができない、あるいは、回避するためには著しい製造コストの上昇を招くような不純物元素のことをいう。これらの元素は、置換型及び/又は侵入型で上述した磁性相に存在していてもよいし、上述した磁性相以外の相に存在していてもよい。あるいは、これらの相の粒界に存在していてもよい。なお、Gaはガリウム、Tiはチタン、Crはクロム、Znは亜鉛、Mnはマンガン、Vはバナジウム、Moはモリブデン、Wはタングステン、Siはシリコン、Reはレニウム、Cuは銅、Alはアルミニウム、Caはカルシウム、Bはホウ素、Niはニッケル、そして、Cは炭素である。 The above-mentioned M 1 includes one or more elements selected from Ga, Ti, Cr, Zn, Mn, V, Mo, W, Si, Re, Cu, Al, Ca, B, Ni, and C. An inevitable impurity element refers to an impurity element whose inclusion cannot be avoided when manufacturing raw materials and/or magnetic powders, or whose avoidance would lead to a significant increase in manufacturing costs. These elements may be present in the above-mentioned magnetic phases in a substitutional and/or interstitial form, or in phases other than the above-mentioned magnetic phases. Alternatively, they may be present in the grain boundaries of these phases. Note that Ga is gallium, Ti is titanium, Cr is chromium, Zn is zinc, Mn is manganese, V is vanadium, Mo is molybdenum, W is tungsten, Si is silicon, Re is rhenium, Cu is copper, Al is aluminum, Ca is calcium, B is boron, Ni is nickel, and C is carbon.
SmFeN粉末は、第一粒子群及び第二粒子群を含む。第一粒子群の粒子は大粒径を有し、第二粒子群の粒子は小粒径を有する。第一粒子群及び第二粒子群それぞれの粒子の粒径は、粒度分布D50で代表することができる。第一粒子群の粒度分布D50はd1μmで表され、第二粒子群の粒度分布D50はd2μmで表される。そして、d1及びd2が、0.350≦d2/d1≦0.500の関係を満足する。前述の関係を満足することからd2<d1であること、すなわち、第一粒子群が大粒径を有しており、第二粒子群が小粒径を有していることは明らかである。 The SmFeN powder includes a first particle group and a second particle group. The particles of the first particle group have a large particle size, and the particles of the second particle group have a small particle size. The particle size of each of the first particle group and the second particle group can be represented by the particle size distribution D 50. The particle size distribution D 50 of the first particle group is represented by d 1 μm, and the particle size distribution D 50 of the second particle group is represented by d 2 μm. And, d 1 and d 2 satisfy the relationship of 0.350≦d 2 /d 1 ≦0.500. Since the above relationship is satisfied, it is clear that d 2 <d 1 , that is, the first particle group has a large particle size, and the second particle group has a small particle size.
d2/d1が、0.350以上、0.360以上、0.370以上、又は0.378以上、かつ、0.500以下、0.490以下、0.486以下、0.480以下、0.470以下、又は0.467以下であれば、第一粒子群の粒子間に、第二粒子群の粒子が有利に存在して、成形体(希土類磁石)の密度が高まり、その結果、磁化が向上する。 When d2 / d1 is 0.350 or more, 0.360 or more, 0.370 or more, or 0.378 or more and 0.500 or less, 0.490 or less, 0.486 or less, 0.480 or less, 0.470 or less, or 0.467 or less, the particles of the second particle group are advantageously present between the particles of the first particle group, increasing the density of the molded body (rare earth magnet) and, as a result, improving magnetization.
上述の関係を満足する限り、第一粒子群及び第二粒子群それぞれの粒子の粒径は、特に制限はないが、上述の関係を満足し易くするためには、d1及びd2それぞれが、単独で、次の範囲であることが好ましい。d1は、3.0μm以上、3.2μm以上、又は3.4μm以上であることが好ましく、3.7μm以下、3.6μm以下、又は3.5μm以下であることが好ましい。d2は、1.4μm以上又は1.5μm以上が好ましく、1.8μm以下、1.7μm以下、又は1.6μm以下が好ましい。 As long as the above relationship is satisfied, the particle diameters of the first particle group and the second particle group are not particularly limited, but in order to easily satisfy the above relationship, it is preferable that d1 and d2 are each independently within the following ranges. d1 is preferably 3.0 μm or more, 3.2 μm or more, or 3.4 μm or more, and is preferably 3.7 μm or less, 3.6 μm or less, or 3.5 μm or less. d2 is preferably 1.4 μm or more or 1.5 μm or more, and is preferably 1.8 μm or less, 1.7 μm or less, or 1.6 μm or less.
また、第一粒子群の総体積と第二粒子群の総体積との比、すなわち、(第一粒子群の総体積):(第二粒子群の総体積)は、9:1~4:1の範囲である必要がある。(第一粒子群の総体積):(第二粒子群の総体積)が9:1であるとは、例えば、SmFeN粉末の総体積に対して、第一粒子群の総体積が90%であり、第二粒子群の総体積が10%であることを意味する。また、(第一粒子群の総体積):(第二粒子群の総体積)が4:1であるとは、例えば、SmFeN粉末の総体積に対して、第一粒子群の総体積が80%であり、第二粒子群の総体積が20%であることを意味する。 The ratio of the total volume of the first particle group to the total volume of the second particle group, i.e., (total volume of the first particle group):(total volume of the second particle group), must be in the range of 9:1 to 4:1. A ratio of (total volume of the first particle group):(total volume of the second particle group) of 9:1 means, for example, that the total volume of the first particle group is 90% and the total volume of the second particle group is 10% of the total volume of the SmFeN powder. A ratio of (total volume of the first particle group):(total volume of the second particle group) of 4:1 means, for example, that the total volume of the first particle group is 80% and the total volume of the second particle group is 20% of the total volume of the SmFeN powder.
(第一粒子群の総体積):(第二粒子群の総体積)が9:1であるか、第二粒子群の総体積がそれより多ければ、第一粒子群の各粒子の間に、第二粒子群の各粒子が有利に存在して、希土類磁石の密度が高まり、その結果、磁化が向上する。この観点からは、(第一粒子群の総体積):(第二粒子群の総体積)は、8.8:1.2以上又は8.6:1.4以上であることが好ましい。 If the ratio of (total volume of the first particle group):(total volume of the second particle group) is 9:1 or the total volume of the second particle group is greater than this, the particles of the second particle group will be advantageously present between the particles of the first particle group, increasing the density of the rare earth magnet and, as a result, improving magnetization. From this perspective, it is preferable that the ratio of (total volume of the first particle group):(total volume of the second particle group) is 8.8:1.2 or more, or 8.6:1.4 or more.
第二粒子群の粒子が過剰に存在すると、第一粒子群の各粒子の間隙が、反って拡大する。これを回避するためには、(第一粒子群の総体積):(第二粒子群の総体積)が4:1であるか、第二粒子群の総体積がそれより少ない必要がある。また、第二粒子群のような小粒径のSmFeN粉末粒子は、その粒子の粒子残留磁化σrが小さいため、第二粒子群が過剰に存在すると、希土類磁石全体の磁化の低下につながる。このようなことから、第一粒子群の各粒子の間隔が拡大することを回避して、希土類磁石の密度の低下を抑制し、σrが小さい第二粒子群の数を少なくすることによって、希土類磁石の磁化が向上する。これらの観点からは、(第一粒子群の総体積):(第二粒子群の総体積)は、8.2:1.8以下又は8.4:1.6以下であることが好ましい。 If the particles of the second particle group are present in excess, the gaps between the particles of the first particle group will be warped and expanded. In order to avoid this, the ratio of (total volume of the first particle group): (total volume of the second particle group) must be 4:1 or the total volume of the second particle group must be less than that. In addition, since the small particle size SmFeN powder particles such as the second particle group have a small particle remanence magnetization σr , if the second particle group is present in excess, this leads to a decrease in the magnetization of the entire rare earth magnet. For this reason, by avoiding the expansion of the gaps between the particles of the first particle group, the decrease in the density of the rare earth magnet is suppressed, and the magnetization of the rare earth magnet is improved by reducing the number of the second particle group having a small σr . From these viewpoints, it is preferable that the ratio of (total volume of the first particle group): (total volume of the second particle group) is 8.2:1.8 or less or 8.4:1.6 or less.
第一粒子群及び第二粒子群を含む磁性粉末は、典型的には、後述する製造方法で得られたSmFeN粉末を、第一粒子群及び第二粒子群に分級する。分級方法に、特に制限はなく、周知の方法を用いてよい。分級方法としては、例えば、篩分級及び風力分級等が挙げられ、これらを組み合わせてもよい。 The magnetic powder containing the first particle group and the second particle group is typically obtained by classifying the SmFeN powder obtained by the manufacturing method described below into the first particle group and the second particle group. There are no particular limitations on the classification method, and any well-known method may be used. Examples of classification methods include sieve classification and air classification, and these may be combined.
SmFeN粉末のD50は、SmFeN粉末の粒度分布から算出されるが、SmFeN粉末の粒度分布は、次のような方法で測定(調査)される。本明細書において、特に断りのない限り、SmFeN粉末の粒子の大きさ(粒径)に関する記載は、次の測定方法(調査方法)に基づくものとする。なお、D50は、メジアン径を意味する。 The D50 of the SmFeN powder is calculated from the particle size distribution of the SmFeN powder, which is measured (investigated) by the following method. In this specification, unless otherwise specified, descriptions regarding the particle size (particle size) of the SmFeN powder are based on the following measurement method (investigation method). Note that D50 means the median diameter.
SmFeN粉末を樹脂埋めした試料を準備し、その試料の表面を研磨して、光学顕微鏡で観察する。そして、光学顕微鏡像に直線を引き、直線がSmFeN粒子(明視野)で区切られる線分の長さを測定し、線分の長さの度数分布から、SmFeN粉末の粒度分布を求めた。この方法で求めた粒度分布は、交線法又は乾式レーザ回折・散乱法で求めた粒度分布にほぼ等しい。 A sample was prepared by embedding SmFeN powder in resin, and the surface of the sample was polished and observed under an optical microscope. A straight line was then drawn on the optical microscope image, and the length of the line segment where the line was separated by SmFeN particles (bright field) was measured, and the particle size distribution of the SmFeN powder was obtained from the frequency distribution of the line segment lengths. The particle size distribution obtained by this method is approximately equal to the particle size distribution obtained by the intersection method or the dry laser diffraction/scattering method.
SmFeN粉末には、製造上の都合等から、微粉粒子が存在する場合があるが、d1及びd2が上述の関係を満足する限り、SmFeN粉末中の1.0μm以下の粒径を有する磁性粒子(微粉粒子)の割合に、特に制限はない。SmFeN粉末中の1.0μm以下の粒径を有する磁性粒子(微粉粒子)の割合は、成形体(希土類磁石)の機械的強度を確保する観点から可能な限り低い方が好ましい。SmFeN粉末中の全磁性粒子数に対して、微粉粒子の割合は、10.0%以下、8.0%以下、6.0%以下、又は4.0%以下が好ましい。SmFeN粉末の製造上の都合の観点等から、微粉粒子は皆無でなくてもよく、微粉粒子の割合の下限が、1.0%、2.0%、又は3.0%であっても、実用上問題ない。また、微粉粒子が存在する場合でも、焼結体を熱処理することによって、微粉粒子に由来する微細なFe-Zn合金相が概ね認められなくなる。その理由は、次のとおりであると考えられる。SmFeN粉末中の微粉粒子では、焼結体の熱処理中に、その粒子表面だけでなく、その粒子のほぼ全体で、Fe-Zn合金相が形成される。これは、微粉粒子においては、Th2Zn17型及び/又はTh2Ni17型等の結晶構造が完全でない部分の割合が大きいためである。そして、微粉粒子に由来するFe-Zn合金相の多くは、第一粒子群の粒子表面に形成された改質相(Fe-Zn合金相)と一体化される。 In the SmFeN powder, fine particles may be present due to manufacturing convenience, etc., but as long as d 1 and d 2 satisfy the above-mentioned relationship, there is no particular restriction on the ratio of magnetic particles (fine particles) having a particle size of 1.0 μm or less in the SmFeN powder. The ratio of magnetic particles (fine particles) having a particle size of 1.0 μm or less in the SmFeN powder is preferably as low as possible from the viewpoint of ensuring the mechanical strength of the compact (rare earth magnet). The ratio of fine particles to the total number of magnetic particles in the SmFeN powder is preferably 10.0% or less, 8.0% or less, 6.0% or less, or 4.0% or less. From the viewpoint of manufacturing convenience of the SmFeN powder, fine particles do not have to be completely absent, and there is no practical problem even if the lower limit of the ratio of fine particles is 1.0%, 2.0%, or 3.0%. Even if fine particles are present, by heat treating the sintered body, fine Fe-Zn alloy phase derived from the fine particles is generally not observed. The reason for this is believed to be as follows. In the fine particles of the SmFeN powder, during the heat treatment of the sintered body, the Fe-Zn alloy phase is formed not only on the particle surface but also in almost the entire particle. This is because the fine particles have a large proportion of portions in which the crystal structure of Th 2 Zn 17 type and/or Th 2 Ni 17 type is not complete. Furthermore, most of the Fe-Zn alloy phase derived from the fine particles is integrated with the modified phase (Fe-Zn alloy phase) formed on the particle surface of the first particle group.
SmFeN粉末中の酸素は、保磁力低下の原因となる。保磁力の低下は、大粒径を有する磁性粉末で問題となることが多い。本開示の製造方法では、第一粒子群(大粒径を有する磁性粉末)を改質する。改質中に、第一被膜中の亜鉛に酸素を吸収させることによって、保磁力の低下を抑制することができる。SmFeN粉末中の酸素の含有量は、第一被膜中の亜鉛がSmFeN粉末中の酸素を吸収する量を考慮して決定すればよい。SmFeN粉末の酸素含有量は、SmFeN粉末全体に対して、低い方が好ましい。SmFeN粉末の酸素含有量は、SmFeN粉末全体に対して、2.0質量%以下が好ましく、1.5質量%以下がより好ましく、1.0質量%以下がより一層好ましい。一方、SmFeN粉末中の酸素の含有量を極度に低減することは、製造コストの増大を招く。このことから、SmFeN粉末の酸素の含有量は、SmFeN粉末全体に対して、0.1質量%以上、0.2質量%以上、又は0.3質量%以上であってよい。 Oxygen in the SmFeN powder causes a decrease in coercivity. The decrease in coercivity is often a problem with magnetic powders having large particle sizes. In the manufacturing method disclosed herein, the first particle group (magnetic powders having large particle sizes) is modified. During the modification, the zinc in the first coating absorbs oxygen, thereby suppressing the decrease in coercivity. The oxygen content in the SmFeN powder may be determined in consideration of the amount of oxygen absorbed by the zinc in the first coating in the SmFeN powder. The oxygen content of the SmFeN powder is preferably low relative to the entire SmFeN powder. The oxygen content of the SmFeN powder is preferably 2.0 mass% or less, more preferably 1.5 mass% or less, and even more preferably 1.0 mass% or less relative to the entire SmFeN powder. On the other hand, extremely reducing the oxygen content in the SmFeN powder leads to an increase in manufacturing costs. For this reason, the oxygen content of the SmFeN powder may be 0.1 mass% or more, 0.2 mass% or more, or 0.3 mass% or more, based on the entire SmFeN powder.
SmFeN粉末は、これまで説明してきたことを満足すれば、その製造方法に特に制限はなく、市販品を用いてもよい。SmFeN粉末の製造方法としては、例えば、サマリウム酸化物及び鉄粉から還元拡散法でSm-Fe粉末を製造し、窒素と水素の混合ガス、窒素ガス、及びアンモニアガス等の雰囲気中で600℃以下の加熱処理をして、Sm-Fe-N粉末を得る方法等が挙げられる。あるいは、例えば、溶解法でSm-Fe合金を製造し、その合金を粗粉砕して得た粗粉砕粒を窒化し、それを所望の粒径になるまで、さらに粉砕する方法等が挙げられる。粉砕には、例えば、乾式ジェットミル、乾式ボールミル、湿式ボールミル、又は湿式ビーズミル等を用いることができる。これらを組み合わせて用いてもよい。 As long as the above-described conditions are satisfied, there is no particular restriction on the method of producing the SmFeN powder, and a commercially available product may be used. Examples of methods for producing SmFeN powder include a method in which Sm-Fe powder is produced from samarium oxide and iron powder by a reduction diffusion method, and then heat-treated at 600°C or less in an atmosphere of a mixed gas of nitrogen and hydrogen, nitrogen gas, ammonia gas, or the like to obtain Sm-Fe-N powder. Alternatively, examples include a method in which an Sm-Fe alloy is produced by a melting method, the alloy is coarsely crushed to obtain coarsely crushed particles, which are then nitrided and further crushed to the desired particle size. For example, a dry jet mill, a dry ball mill, a wet ball mill, or a wet bead mill can be used for the crushing. These may also be used in combination.
SmFeN粉末は、前述の製造方法の他に、例えば、SmとFeを含む酸化物を、還元性ガス含有雰囲気下で熱処理することにより、部分酸化物を得る前処理工程、前記部分酸化物を、還元剤の存在下で熱処理することにより、合金粒子を得る還元工程、及び、前記合金粒子を窒素又はアンモニア含有雰囲気下、400℃以上470℃以下の第一温度で熱処理した後、480℃以上610℃以下の第二温度で熱処理して窒化物を得る窒化工程を含む製造方法により得られる。特に粒子径の大きい合金粒子、例えばLaを含む合金粒子では、窒化が酸化物粒子の内部にまで充分に進行しないことがあるが、二段階の温度で窒化すると、酸化物粒子の内部も充分に窒化され、粒度分布が狭く、高残留磁化の異方性のSmFeN粉末を得ることができる。 In addition to the above-mentioned manufacturing method, SmFeN powder can be obtained by a manufacturing method including a pretreatment step of heat-treating an oxide containing Sm and Fe in a reducing gas-containing atmosphere to obtain a partial oxide, a reduction step of heat-treating the partial oxide in the presence of a reducing agent to obtain alloy particles, and a nitriding step of heat-treating the alloy particles in a nitrogen or ammonia-containing atmosphere at a first temperature of 400°C to 470°C, and then at a second temperature of 480°C to 610°C to obtain nitrides. In particular, with alloy particles with a large particle size, such as alloy particles containing La, nitriding may not progress sufficiently to the inside of the oxide particles. However, when nitriding is performed at two temperatures, the inside of the oxide particles is also sufficiently nitrided, and anisotropic SmFeN powder with a narrow particle size distribution and high remanent magnetization can be obtained.
[酸化物準備工程]
後述の前処理工程で使用するSmとFeを含む酸化物は、例えば、Sm酸化物とFe酸化物を混合することにより作製してもよいが、SmとFeを含む溶液と沈殿剤を混合し、SmとFeとを含む沈殿物を得る工程(沈殿工程)、及び、前記沈殿物を焼成することにより、SmとFeを含む酸化物を得る工程(酸化工程)によって、製造することが好ましい。
[Oxide preparation process]
The oxide containing Sm and Fe used in the pretreatment step described below may be prepared, for example, by mixing Sm oxide and Fe oxide. However, it is preferable to produce the oxide containing Sm and Fe by a step of mixing a solution containing Sm and Fe with a precipitant to obtain a precipitate containing Sm and Fe (precipitation step), and a step of calcining the precipitate to obtain an oxide containing Sm and Fe (oxidation step).
[沈殿工程]
沈殿工程では、強酸性の溶液にSm原料、Fe原料を溶解して、SmとFeを含む溶液を調製する。Sm2Fe17N3を主相として得る場合、SmおよびFeのモル比(Sm:Fe)は1.5:17~3.0:17が好ましく、2.0:17~2.5:17がより好ましい。La、W、Co、Ti、Sc、Y、Pr、Nd、Pm、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、及び/又はLu等の原料を上述した溶液に加えても良い。残留磁束密度の点で、Laを含むことが好ましい。保磁力と角型比の点で、Wを含むことが好ましい。温度特性の点で、Co及び/又はTiを含むことが好ましい。
[Precipitation step]
In the precipitation step, a Sm raw material and an Fe raw material are dissolved in a strongly acidic solution to prepare a solution containing Sm and Fe. When Sm 2 Fe 17 N 3 is obtained as the main phase, the molar ratio of Sm and Fe (Sm:Fe) is preferably 1.5:17 to 3.0:17, more preferably 2.0:17 to 2.5:17. Raw materials such as La, W, Co, Ti, Sc, Y, Pr, Nd, Pm, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, and/or Lu may be added to the above-mentioned solution. In terms of residual magnetic flux density, it is preferable to contain La. In terms of coercive force and squareness ratio, it is preferable to contain W. In terms of temperature characteristics, it is preferable to contain Co and/or Ti.
Sm原料、Fe原料としては、強酸性の溶液に溶解できるものであれば限定されない。例えば、入手のし易さの点で、Sm原料としては酸化サマリウムが、Fe原料としてはFeSO4が挙げられる。SmとFeを含む溶液の濃度は、Sm原料とFe原料が実質的に酸性溶液に溶解する範囲で適宜調整することができる。酸性溶液としては溶解性の点で硫酸などが挙げられる。 The Sm raw material and the Fe raw material are not limited as long as they can be dissolved in a strong acidic solution. For example, in terms of ease of availability, the Sm raw material may be samarium oxide, and the Fe raw material may be FeSO 4. The concentration of the solution containing Sm and Fe may be appropriately adjusted within a range in which the Sm raw material and the Fe raw material are substantially dissolved in the acidic solution. In terms of solubility, the acidic solution may be sulfuric acid.
SmとFeを含む溶液と沈殿剤を反応させることにより、SmとFeを含む不溶性の沈殿物を得る。ここで、SmとFeを含む溶液は、沈殿剤との反応時にSmとFeを含む溶液となっていればよく、たとえばSmとFeを含む原料を別々の溶液として調製し、各々の溶液を滴下して沈殿剤と反応させても良い。別々の溶液として調製する場合においても各原料が実質的に酸性溶液に溶解する範囲で適宜調整する。沈殿剤としては、アルカリ性の溶液でSmとFeを含む溶液と反応して沈殿物が得られるものであれば限定されず、アンモニア水、苛性ソーダなどが挙げられ、苛性ソーダが好ましい。 By reacting a solution containing Sm and Fe with a precipitant, an insoluble precipitate containing Sm and Fe is obtained. Here, the solution containing Sm and Fe may be a solution containing Sm and Fe when reacted with the precipitant. For example, raw materials containing Sm and Fe may be prepared as separate solutions, and each solution may be dropped to react with the precipitant. Even when preparing them as separate solutions, the raw materials are appropriately adjusted to a range in which each raw material is substantially soluble in the acidic solution. The precipitant is not limited as long as it is an alkaline solution that reacts with the solution containing Sm and Fe to obtain a precipitate, and examples of the precipitant include ammonia water and caustic soda, with caustic soda being preferred.
沈殿反応は、沈殿物の粒子の性状を容易に調整できる点から、SmとFeを含む溶液と、沈殿剤を、それぞれ水などの溶媒に滴下する方法が好ましい。SmとFeを含む溶液と沈殿剤との供給速度、反応温度、反応液濃度、反応時のpH等を適宜制御することにより、構成元素の分布が均質で、粒度分布が狭く、粉末形状の整った沈殿物が得られる。このような沈殿物を使用することによって、最終製品であるSmFeN粉末の磁気特性が向上する。反応温度は、0℃以上50℃以下とすることができ、35℃以上45℃以下が好ましい。反応液濃度は、金属イオンの総濃度として0.65mol/L以上0.85mol/L以下が好ましく、0.7mol/L以上0.85mol/L以下がより好ましい。反応pHは、5以上9以下が好ましく、6.5以上8以下がより好ましい。 The precipitation reaction is preferably carried out by dropping the solution containing Sm and Fe and the precipitant into a solvent such as water, because the properties of the precipitate particles can be easily adjusted. By appropriately controlling the supply rate of the solution containing Sm and Fe and the precipitant, the reaction temperature, the concentration of the reaction solution, the pH during the reaction, etc., a precipitate with a uniform distribution of the constituent elements, a narrow particle size distribution, and a regular powder shape can be obtained. By using such a precipitate, the magnetic properties of the final product, SmFeN powder, are improved. The reaction temperature can be set to 0°C or higher and 50°C or lower, and preferably 35°C or higher and 45°C or lower. The reaction solution concentration is preferably 0.65 mol/L or higher and 0.85 mol/L or lower, and more preferably 0.7 mol/L or higher and 0.85 mol/L or lower, in terms of the total concentration of metal ions. The reaction pH is preferably 5 to 9, and more preferably 6.5 to 8.
SmとFeを含む溶液は、磁気特性の点で、さらにLa、W、Co、及びTiからなる群から選ばれる1種以上の金属を含むことが好ましい。例えば、残留磁束密度の点で、Laを含むことが好ましく、保磁力と角型比の点で、Wを含むことが好ましく、温度特性の点で、Co及び/又はTiを含むことが好ましい。La原料としては、強酸性の溶液に溶解できるものであれば限定されず、例えば、入手のしやすさの点で、La2O3、LaCl3などが挙げられる。Sm原料とFe原料とともに、La原料、W原料、Co原料、Ti原料が実質的に酸性溶液に溶解する範囲で適宜調整し、酸性溶液としては溶解性の点で硫酸が挙げられる。W原料としては、タングステン酸アンモニウムが挙げられ、Co原料としては、硫酸コバルトが挙げられ、チタン原料としては硫酸チタニアが挙げられる。 The solution containing Sm and Fe preferably further contains one or more metals selected from the group consisting of La, W, Co, and Ti in terms of magnetic properties. For example, it is preferable to contain La in terms of residual magnetic flux density, it is preferable to contain W in terms of coercive force and squareness ratio, and it is preferable to contain Co and/or Ti in terms of temperature properties. The La raw material is not limited as long as it can be dissolved in a strongly acidic solution, and examples of the La raw material include La 2 O 3 and LaCl 3 in terms of ease of availability. Together with the Sm raw material and the Fe raw material, the La raw material, the W raw material, the Co raw material, and the Ti raw material are appropriately adjusted within a range in which they are substantially dissolved in the acidic solution, and the acidic solution includes sulfuric acid in terms of solubility. The W raw material includes ammonium tungstate, the Co raw material includes cobalt sulfate, and the titanium raw material includes titania sulfate.
SmとFeを含む溶液が、さらにLa、W、Co、及びTiからなる群から選ばれる1種以上の金属を含む場合、Sm、Feと、La、W、Co、及びTiからなる群から選ばれる1種以上を含む不溶性の沈殿物を得る。ここで、該溶液は、沈殿剤との反応時にLa、W、Co、及びTiからなる群から選ばれる1種以上を含んでいればよく、例えば各原料を別々の溶液として調製し、各々の溶液を滴下して沈殿剤と反応させてもよいし、SmとFeを含む溶液と一緒に調整してもよい。 When the solution containing Sm and Fe further contains one or more metals selected from the group consisting of La, W, Co, and Ti, an insoluble precipitate containing Sm, Fe, and one or more selected from the group consisting of La, W, Co, and Ti is obtained. Here, the solution only needs to contain one or more selected from the group consisting of La, W, Co, and Ti when reacted with the precipitant. For example, each raw material may be prepared as a separate solution, and each solution may be dropped to react with the precipitant, or the solution may be prepared together with the solution containing Sm and Fe.
沈殿工程で得られた粉末により、最終的に得られるSmFeN粉末の粉末粒子径、粉末形状、粒度分布がおよそ決定される。得られた粉末の粒子径をレーザ回折式湿式粒度分布計により測定した場合、全粉末が0.05μm以上20μm以下、好ましくは0.1μm以上10μm以下の範囲にほぼ入るような大きさと分布であることが好ましい。 The powder obtained in the precipitation process largely determines the powder particle size, powder shape, and particle size distribution of the final SmFeN powder. When the particle size of the obtained powder is measured using a laser diffraction type wet particle size distribution analyzer, it is preferable that the size and distribution of all the powder is approximately in the range of 0.05 μm to 20 μm, preferably 0.1 μm to 10 μm.
沈殿物を分離した後は、続く酸化工程の熱処理において残存する溶媒に沈殿物が再溶解して、溶媒が蒸発する際に沈殿物が凝集したり、粒度分布、粉末粒子径等が変化したりすることを抑制するために、分離物を脱溶媒しておくことが好ましい。脱溶媒する方法として具体的には、例えば溶媒として水を使用する場合、70℃以上200℃以下のオーブン中で5時間以上12時間以下の時間、乾燥する方法が挙げられる。 After separating the precipitate, it is preferable to desolvate the separated material in order to prevent the precipitate from redissolving in the remaining solvent during the heat treatment in the subsequent oxidation step, causing the precipitate to aggregate and change in particle size distribution, powder particle size, etc. when the solvent evaporates. Specific examples of methods for desolvation include drying in an oven at 70°C to 200°C for 5 hours to 12 hours when water is used as the solvent.
沈殿工程の後に、得られる沈殿物を分離洗浄する工程を含んでもよい。洗浄する工程は上澄み溶液の導電率が5mS/m2以下となるまで適宜行う。沈殿物を分離する工程としては、例えば、得られた沈殿物に溶媒(好ましくは水)を加えて混合した後、濾過法、デカンテーション法等を用いることができる。 The precipitation step may be followed by a step of separating and washing the resulting precipitate. The washing step is appropriately performed until the conductivity of the supernatant solution becomes 5 mS/ m2 or less. As a step of separating the precipitate, for example, a solvent (preferably water) may be added to the resulting precipitate and mixed, followed by filtration, decantation, or the like.
[酸化工程]
酸化工程とは、沈殿工程で形成された沈殿物を焼成することにより、SmとFeとを含む酸化物を得る工程である。例えば、熱処理により沈殿物を酸化物に変換することができる。沈殿物を熱処理する場合、酸素の存在下で行われる必要があり、例えば、大気雰囲気下で行うことができる。また、酸素の存在下で行われる必要があるため、沈殿物中の非金属部分に酸素原子を含むことが好ましい。
[Oxidation process]
The oxidation step is a step of obtaining an oxide containing Sm and Fe by firing the precipitate formed in the precipitation step. For example, the precipitate can be converted into an oxide by heat treatment. When the precipitate is heat treated, it needs to be performed in the presence of oxygen, for example, in an air atmosphere. In addition, since it needs to be performed in the presence of oxygen, it is preferable that the non-metallic part in the precipitate contains oxygen atoms.
酸化工程における熱処理温度(以下、「酸化温度」ということがある。)は特に限定されないが、700℃以上1300℃以下が好ましく、900℃以上1200℃以下がより好ましい。700℃未満では酸化が不十分となり、1300℃を超えると、目的とするSmFeN粉末の形状、平均粒子径および粒度分布が得られない傾向にある。熱処理時間も特に限定されないが、1時間以上3時間以下が好ましい。 The heat treatment temperature in the oxidation step (hereinafter sometimes referred to as "oxidation temperature") is not particularly limited, but is preferably 700°C or higher and 1300°C or lower, and more preferably 900°C or higher and 1200°C or lower. If the temperature is lower than 700°C, the oxidation will be insufficient, and if the temperature exceeds 1300°C, the desired shape, average particle size, and particle size distribution of the SmFeN powder will tend not to be obtained. The heat treatment time is also not particularly limited, but is preferably 1 hour or higher and 3 hours or lower.
得られる酸化物は、酸化物粒子内においてSm及びFeの微視的な混合が充分になされ、沈殿物の形状、粒度分布等が反映された酸化物粒子である。 The resulting oxide particles have sufficient microscopic mixing of Sm and Fe within the oxide particles, and reflect the shape and particle size distribution of the precipitates.
[前処理工程]
前処理工程とは、上述のSmとFeを含む酸化物を、還元性ガス含有雰囲気下で熱処理することにより、酸化物の一部が還元された部分酸化物を得る工程である。
[Pretreatment process]
The pretreatment step is a step in which the oxide containing Sm and Fe is heat-treated in an atmosphere containing a reducing gas to obtain a partial oxide in which a part of the oxide is reduced.
ここで、部分酸化物とは、酸化物の一部が還元された酸化物をいう。部分酸化物の酸素濃度は特に限定されないが、10質量%以下が好ましく、8質量%以下がより好ましい。10質量%を超えると、還元工程においてCaとの還元発熱が大きくなり、焼成温度が高くなることで異常な粒子成長をした粒子ができてしまう傾向がある。ここで、部分酸化物の酸素濃度は、非分散赤外吸収法(ND-IR)により測定することができる。 Here, partial oxide refers to an oxide in which a part of an oxide has been reduced. There are no particular limitations on the oxygen concentration of the partial oxide, but it is preferably 10% by mass or less, and more preferably 8% by mass or less. If it exceeds 10% by mass, the reduction heat generated by Ca in the reduction process increases, and the firing temperature increases, tending to produce particles that have undergone abnormal particle growth. Here, the oxygen concentration of the partial oxide can be measured by non-dispersive infrared absorption (ND-IR).
還元性ガスは、水素(H2)、一酸化炭素(CO)、メタン(CH4)等の炭化水素ガスなどから適宜選択されるが、コストの点で水素ガスが好ましく、ガスの流量は、酸化物が飛散しない範囲で適宜調整される。前処理工程における熱処理温度(以下、前処理温度)は、300℃以上950℃以下が好ましく、下限は400℃以上がより好ましく、750℃以上がさらに好ましい。上限は900℃未満がより好ましい。前処理温度が300℃以上であるとSmとFeを含む酸化物の還元が効率的に進行する。また950℃以下であると酸化物粒子が粒子成長、偏析することが抑制され、所望の粒子径を維持することができる。熱処理時間は、特に限定されないが、1時間以上50時間以下とすることができる。また、還元性ガスとして水素を用いる場合、使用する酸化物層の厚みを20mm以下に調整し、更に反応炉内の露点を-10℃以下に調整することが好ましい。 The reducing gas is appropriately selected from hydrocarbon gases such as hydrogen (H 2 ), carbon monoxide (CO), and methane (CH 4 ), but hydrogen gas is preferred from the viewpoint of cost, and the flow rate of the gas is appropriately adjusted within a range in which the oxide does not scatter. The heat treatment temperature in the pretreatment step (hereinafter, pretreatment temperature) is preferably 300° C. or more and 950° C. or less, and the lower limit is more preferably 400° C. or more, and even more preferably 750° C. or more. The upper limit is more preferably less than 900° C. When the pretreatment temperature is 300° C. or more, the reduction of the oxide containing Sm and Fe proceeds efficiently. Furthermore, when the pretreatment temperature is 950° C. or less, the particle growth and segregation of the oxide particles are suppressed, and the desired particle size can be maintained. The heat treatment time is not particularly limited, but can be 1 hour or more and 50 hours or less. Furthermore, when hydrogen is used as the reducing gas, it is preferable to adjust the thickness of the oxide layer used to 20 mm or less, and further adjust the dew point in the reaction furnace to −10° C. or less.
[還元工程]
還元工程とは、前記部分酸化物を、還元剤の存在下で熱処理することにより、合金粒子を得る工程であり、例えば部分酸化物をカルシウム融体またはカルシウムの蒸気と接触することで還元が行われる。熱処理温度は、磁気特性の点より、920℃以上1200℃以下が好ましく、950℃以上1150℃以下がより好ましく、980℃以上1100℃以下がさらに好ましい。
[Reduction process]
The reduction step is a step of obtaining alloy particles by heat treating the partial oxide in the presence of a reducing agent, for example, by contacting the partial oxide with calcium melt or calcium vapor. From the viewpoint of magnetic properties, the heat treatment temperature is preferably 920° C. or more and 1200° C. or less, more preferably 950° C. or more and 1150° C. or less, and even more preferably 980° C. or more and 1100° C. or less.
還元剤である金属カルシウムは、粒状又は粉末状の形で使用されるが、その粒子径は10mm以下が好ましい。これにより還元反応時における凝集をより効果的に抑制することができる。また、金属カルシウムは、反応当量(希土類酸化物を還元するのに必要な化学量論量であり、Fe成分が酸化物の形である場合には、これを還元するために必要な分を含む)の1.1~3.0倍量の割合で添加することが好ましく、1.5~2.5倍量がより好ましい。 The reducing agent, metallic calcium, is used in granular or powder form, with the particle size preferably being 10 mm or less. This makes it possible to more effectively suppress agglomeration during the reduction reaction. In addition, metallic calcium is preferably added in an amount 1.1 to 3.0 times the reaction equivalent (the stoichiometric amount required to reduce the rare earth oxide, and if the Fe component is in the form of an oxide, includes the amount required to reduce it), and more preferably 1.5 to 2.5 times.
還元工程では、還元剤である金属カルシウムとともに、必要に応じて崩壊促進剤を使用することができる。この崩壊促進剤は、後述する後処理工程に際して、生成物の崩壊、粒状化を促進させるために適宜使用されるものであり、例えば、塩化カルシウム等のアルカリ土類金属塩、酸化カルシウム等のアルカリ土類酸化物などが挙げられる。これらの崩壊促進剤は、サマリウム酸化物当り1質量%以上30質量%以下、好ましくは5質量%以上30質量%以下の割合で使用される。 In the reduction step, a disintegration promoter can be used as necessary together with the reducing agent, calcium metal. This disintegration promoter is used as appropriate to promote disintegration and granulation of the product in the post-treatment step described below, and examples of such disintegration promoters include alkaline earth metal salts such as calcium chloride and alkaline earth oxides such as calcium oxide. These disintegration promoters are used in a ratio of 1% by mass to 30% by mass, preferably 5% by mass to 30% by mass, per samarium oxide.
[窒化工程]
窒化工程とは、還元工程で得られた合金粒子を、窒素またはアンモニア含有雰囲気下、400℃以上470℃以下の第一温度で熱処理した後、480℃以上610℃以下の第二温度で熱処理して窒化処理することにより、異方性の磁性粒子を得る工程である。上述の沈殿工程で得られる粒子状の沈殿物を用いていることから、還元工程にて多孔質塊状の合金粒子が得られる。これにより、粉砕処理を行うことなく直ちに窒素雰囲気中で熱処理して窒化することができるため、窒化を均一に行うことができる。第一温度で窒化することなく、第二温度の高温で熱処理すると、窒化が急激に進行することにより異常発熱が生じ、SmFeNが分解し、磁気特性が大きく低下することがある。また、窒化工程における雰囲気は窒化の進行をより遅くできることから、実質的に窒素含有雰囲気下であることが好ましい。ここでいう実質的にとは、不純物の混入等に起因して不可避的に窒素以外の元素が含まれることを考慮して使用しており、例えば、雰囲気における窒素の割合が95%以上であり、97%以上であることが好ましく、99%以上であることがより好ましい。
[Nitriding process]
The nitriding step is a step of obtaining anisotropic magnetic particles by heat-treating the alloy particles obtained in the reduction step at a first temperature of 400°C to 470°C in a nitrogen or ammonia-containing atmosphere, and then heat-treating the alloy particles at a second temperature of 480°C to 610°C in a nitriding process. Since the particulate precipitate obtained in the precipitation step is used, the alloy particles in the form of porous aggregates are obtained in the reduction step. This allows the alloy particles to be heat-treated and nitrided immediately in a nitrogen atmosphere without pulverization, so that the nitriding can be performed uniformly. If the alloy particles are heat-treated at a high second temperature without nitriding at the first temperature, the nitriding process will proceed rapidly, causing abnormal heat generation, which may cause SmFeN to decompose and greatly reduce the magnetic properties. In addition, the atmosphere in the nitriding step is preferably a substantially nitrogen-containing atmosphere, since the nitriding process can slow down the progress of nitriding. The term "substantially" used here is used in consideration of the fact that elements other than nitrogen are inevitably included due to the inclusion of impurities, etc., and for example, the ratio of nitrogen in the atmosphere is 95% or more, preferably 97% or more, and more preferably 99% or more.
窒化工程における第一温度は、400℃以上470℃以下であるが、410℃以上450℃以下が好ましい。400℃未満では、窒化の進行が非常に遅く、470℃を超えると、発熱により過窒化または分解が起こりやすくなる。第一温度での熱処理時間は、特に限定されないが、1時間以上40時間以下が好ましく、20時間以下がより好ましい。1時間未満では、窒化が十分に進行しない場合があり、40時間を超えると、生産性が低下する。 The first temperature in the nitriding step is 400°C or higher and 470°C or lower, but preferably 410°C or higher and 450°C or lower. Below 400°C, nitriding proceeds very slowly, while above 470°C, over-nitriding or decomposition is likely to occur due to heat generation. The heat treatment time at the first temperature is not particularly limited, but is preferably 1 hour or higher and 40 hours or lower, and more preferably 20 hours or lower. Below 1 hour, nitriding may not proceed sufficiently, and above 40 hours, productivity decreases.
第二温度は、480℃以上610℃以下であるが、500℃以上550℃以下が好ましい。480℃未満では、粒子が大きいと窒化が十分に進行しない場合があり、610℃を超えると、過窒化または分解が起こりやすい。第二温度での熱処理時間は、15分以上5時間以下が好ましく、30分以上2時間以下がより好ましい。15分未満では、窒化が十分に進行しない場合があり、5時間を超えると、生産性が低下する。 The second temperature is 480°C or more and 610°C or less, but preferably 500°C or more and 550°C or less. If the temperature is less than 480°C, nitriding may not proceed sufficiently if the particles are large, and if the temperature exceeds 610°C, over-nitriding or decomposition is likely to occur. The heat treatment time at the second temperature is preferably 15 minutes to 5 hours, and more preferably 30 minutes to 2 hours. If the temperature is less than 15 minutes, nitriding may not proceed sufficiently, and if the temperature exceeds 5 hours, productivity decreases.
第一温度による熱処理と第二温度による熱処理は連続で行っても良く、これらの熱処理間において、第二温度より低い温度での熱処理を含むこともできるが、生産性の点で、連続で行うことが好ましい。 The heat treatment at the first temperature and the heat treatment at the second temperature may be performed consecutively, and a heat treatment at a temperature lower than the second temperature may be included between these heat treatments, but from the viewpoint of productivity, it is preferable to perform them consecutively.
[後処理工程]
窒化工程後に得られる生成物には、磁性粒子に加えて、副生するCaO、未反応の金属カルシウム等が含まれ、これらが複合した焼結塊状態となっている場合がある。窒化工程後に得られる生成物を冷却水中に投入して、CaO及び金属カルシウムを水酸化カルシウム(Ca(OH)2)懸濁物として分離することができる。さらに残留する水酸化カルシウムは、磁性粉末を酢酸等で洗浄して充分に除去してもよい。生成物を水中に投入した際には、金属カルシウムの水による酸化及び副生CaOの水和反応によって、複合した焼結塊状の反応生成物の崩壊、すなわち微粉化が進行する。
[Post-processing process]
The product obtained after the nitriding step contains, in addition to the magnetic particles, by-produced CaO, unreacted metallic calcium, etc., and these may be in the form of a composite sintered mass. The product obtained after the nitriding step can be put into cooling water to separate the CaO and metallic calcium as a calcium hydroxide (Ca(OH) 2 ) suspension. Furthermore, the remaining calcium hydroxide may be sufficiently removed by washing the magnetic powder with acetic acid or the like. When the product is put into water, the composite sintered mass reaction product is disintegrated, i.e., pulverized, by the oxidation of metallic calcium by water and the hydration reaction of the by-produced CaO.
[アルカリ処理工程]
窒化工程後に得られる生成物をアルカリ溶液中に投入してもよい。アルカリ処理工程に用いるアルカリ溶液としては、たとえば水酸化カルシウム水溶液、水酸化ナトリウム水溶液、アンモニア水溶液などが挙げられる。なかでも、排水処理、高pHの点で、水酸化カルシウム水溶液、水酸化ナトリウム水溶液が好ましい。生成物のアルカリ処理により、酸素をある程度含有するSmリッチ層が残存して保護層として機能するため、アルカリ処理による酸素濃度が増大することを抑制している。
[Alkaline treatment step]
The product obtained after the nitriding step may be put into an alkaline solution. Examples of the alkaline solution used in the alkaline treatment step include an aqueous calcium hydroxide solution, an aqueous sodium hydroxide solution, and an aqueous ammonia solution. Among these, an aqueous calcium hydroxide solution and an aqueous sodium hydroxide solution are preferred in terms of wastewater treatment and high pH. The alkaline treatment of the product leaves an Sm-rich layer containing a certain amount of oxygen, which functions as a protective layer, thereby suppressing an increase in oxygen concentration due to the alkaline treatment.
アルカリ処理工程に用いるアルカリ溶液のpHは特に限定されないが、9以上が好ましく、10以上がより好ましい。pHが9未満では、水酸化カルシウムになる際の反応速度が速く、発熱が大きくなるため、最終的に得られるSmFeN粉末の酸素濃度が高くなる傾向がある。 The pH of the alkaline solution used in the alkaline treatment step is not particularly limited, but is preferably 9 or higher, and more preferably 10 or higher. If the pH is less than 9, the reaction rate when calcium hydroxide is produced is fast and heat is generated, so the oxygen concentration of the final SmFeN powder tends to be high.
アルカリ処理工程において、アルカリ溶液で処理した後に得られたSmFeN粉末は、必要によりデカンテーションなどの方法で水分を低減することもできる。 In the alkaline treatment step, the moisture content of the SmFeN powder obtained after treatment with the alkaline solution can be reduced by a method such as decantation if necessary.
[酸処理工程]
アルカリ処理工程の後に、さらに酸で処理する酸処理工程を含んでもよい。酸処理工程では、前述のSmリッチ層の少なくとも一部を除去して、SmFeN粉末全体中の酸素濃度を低減する。また、本発明の実施形態にある製造方法では、粉砕等を行わないため、SmFeN粉末の平均粒子径が小さく、粒度分布が狭く、また粉砕等で生じる微粉を含まないため、酸素濃度の増加を抑制することが可能となる。
[Acid treatment step]
The alkaline treatment step may be followed by an acid treatment step in which the SmFeN powder is treated with an acid. In the acid treatment step, at least a part of the Sm-rich layer is removed to reduce the oxygen concentration in the entire SmFeN powder. In addition, in the manufacturing method according to the embodiment of the present invention, since no pulverization or the like is performed, the average particle size of the SmFeN powder is small, the particle size distribution is narrow, and no fine powder generated by pulverization or the like is included, so that it is possible to suppress an increase in the oxygen concentration.
酸処理工程に用いる酸としては、特に限定されず、たとえば塩化水素、硝酸、硫酸、酢酸などが挙げられる。なかでも、不純物が残留しない点で、塩化水素、硝酸が好ましい。 The acid used in the acid treatment step is not particularly limited, and examples include hydrogen chloride, nitric acid, sulfuric acid, and acetic acid. Among these, hydrogen chloride and nitric acid are preferred because they do not leave behind any impurities.
酸処理工程に用いる酸の使用量は、SmFeN粉末100質量部に対して3.5質量部以上13.5質量部以下が好ましく、4質量部以上10質量部以下がより好ましい。3.5質量部未満では、SmFeN粉末の表面の酸化物が残り、酸素濃度が高くなり、13.5質量部を超えると、大気に暴露した際に再酸化が起こりやすく、また、SmFeN粉末を溶解するため、コストも高くなる傾向がある。酸の量をSmFeN粉末100質量部に対して3.5質量部以上13.5質量部以下とすることにより、酸処理後に大気に暴露した際に再酸化が起こりにくい程度に酸化されたSmリッチ層がSmFeN粉末表面を覆うようにすることができるので、酸素濃度が低く、平均粒子径が小さく、粒度分布の狭いSmFeN粉末が得られる。 The amount of acid used in the acid treatment step is preferably 3.5 parts by mass or more and 13.5 parts by mass or less, more preferably 4 parts by mass or more and 10 parts by mass or less, per 100 parts by mass of SmFeN powder. If the amount is less than 3.5 parts by mass, oxides remain on the surface of the SmFeN powder, and the oxygen concentration becomes high. If the amount of acid exceeds 13.5 parts by mass, reoxidation is likely to occur when exposed to the atmosphere, and the SmFeN powder is dissolved, so the cost tends to be high. By setting the amount of acid to 3.5 parts by mass or more and 13.5 parts by mass or less per 100 parts by mass of SmFeN powder, it is possible to make the Sm-rich layer oxidized to a degree that reoxidation is unlikely to occur when exposed to the atmosphere after acid treatment cover the surface of the SmFeN powder, so that SmFeN powder with a low oxygen concentration, small average particle size, and narrow particle size distribution can be obtained.
酸処理工程において、酸で処理した後に得られたSmFeN粉末は、必要によりデカンテーションなどの方法で水分を低減することもできる。 In the acid treatment step, the moisture content of the SmFeN powder obtained after the acid treatment can be reduced by a method such as decantation if necessary.
[脱水工程]
酸処理工程の後に、脱水処理する工程を含むことが好ましい。脱水処理によって、真空乾燥前の固形分中の水分を低減させ、真空乾燥前の固形分が水分をより多く含むことにより生じる乾燥時の酸化の進行を抑制することができる。ここで、脱水処理は、圧力や遠心力を加えることで、処理前の固形分に対して処理後の固形分に含まれる水分値を低減する処理のことを意味し、単なるデカンテーションや濾過や乾燥は含まない。脱水処理方法は特に限定されないが、圧搾、遠心分離などが挙げられる。
[Dehydration process]
It is preferable to include a dehydration step after the acid treatment step. The dehydration step reduces the moisture content in the solid content before vacuum drying, and suppresses the progress of oxidation during drying that occurs when the solid content before vacuum drying contains more moisture. Here, the dehydration step means a process in which pressure or centrifugal force is applied to reduce the moisture content of the solid content after treatment compared to the solid content before treatment, and does not include simple decantation, filtration, or drying. The dehydration method is not particularly limited, but examples include squeezing, centrifugation, and the like.
脱水処理後のSmFeN粉末に含まれる水分量は特に限定されないが、酸化の進行を抑制する点から13質量%以下が好ましく、10質量%以下がより好ましい。 The amount of moisture contained in the SmFeN powder after the dehydration process is not particularly limited, but in order to suppress the progression of oxidation, it is preferably 13% by mass or less, and more preferably 10% by mass or less.
酸処理して得られたSmFeN粉末、又は、酸処理後、脱水処理して得られたSmFeN粉末は、真空乾燥することが好ましい。乾燥温度は特に限定されないが、70℃以上が好ましく、75℃以上がより好ましい。乾燥時間も特に限定されないが、1時間以上が好ましく、3時間以上がより好ましい。 The SmFeN powder obtained by acid treatment, or the SmFeN powder obtained by dehydration after acid treatment, is preferably vacuum dried. The drying temperature is not particularly limited, but is preferably 70°C or higher, and more preferably 75°C or higher. The drying time is also not particularly limited, but is preferably 1 hour or more, and more preferably 3 hours or more.
〈第一被覆磁性粉末準備工程〉
SmFeN粉末の第一粒子群の粒子表面に第一被膜を形成して、第一被覆磁性粉末を得る。第一被膜は、典型的には、亜鉛を含有する。亜鉛を含有する被膜とは、金属亜鉛を含有する被膜及び亜鉛合金を含有する被膜の少なくともいずれかを意味する。金属亜鉛とは、合金化していない亜鉛を意味する。
<First coated magnetic powder preparation process>
A first coating is formed on the particle surface of a first particle group of SmFeN powder to obtain a first coated magnetic powder. The first coating typically contains zinc. The coating containing zinc means at least one of a coating containing metallic zinc and a coating containing a zinc alloy. The metallic zinc means unalloyed zinc.
第一粒子群の粒子表面に、第一被膜を形成することができれば、その形成方法は特に制限されない。後述する熱処理工程で、第一被覆磁性粉末の粒子表面の第一被膜によって、第一粒子群の粒子表面と第一被膜との界面近傍は改質され、上述した改質相が形成される(図1、参照)。第一被覆磁性粉末を得る段階では、第一粒子群の粒子表面と第一被膜との界面近傍は、改質されていてもよいし、改質されていなくてもよい。典型的には、第一被覆磁性粉末を得る段階では、第一粒子群の粒子表面と第一被膜との界面近傍は、改質されていない。 As long as the first coating can be formed on the particle surfaces of the first particle group, the method of formation is not particularly limited. In the heat treatment process described below, the first coating on the particle surfaces of the first coated magnetic powder modifies the vicinity of the interface between the particle surfaces of the first particle group and the first coating, and the above-mentioned modified phase is formed (see FIG. 1). At the stage of obtaining the first coated magnetic powder, the vicinity of the interface between the particle surfaces of the first particle group and the first coating may or may not be modified. Typically, at the stage of obtaining the first coated magnetic powder, the vicinity of the interface between the particle surfaces of the first particle group and the first coating is not modified.
本開示の製造方法では、第一粒子群の粒子粉末と亜鉛を含有する粉末とを単純に混合するのではなく、第一粒子群の粒子表面に、亜鉛を含有する第一被膜を形成した第一被覆磁性粉末を得て、その第一被覆磁性粉末を、磁場成形、加圧焼結、そして熱処理する。そのため、第一被覆磁性粉末中の亜鉛成分の含有割合が比較的低くても、図1に示したような改質相が得られる。これは、単純混合の場合と比較して、本開示の製造方法では、第一被膜を形成するため、亜鉛成分が有利に、第一粒子群の粒子表面に接触するためである。 In the manufacturing method disclosed herein, the particle powder of the first particle group and the powder containing zinc are not simply mixed, but a first coated magnetic powder is obtained in which a first coating containing zinc is formed on the particle surfaces of the first particle group, and the first coated magnetic powder is subjected to magnetic field compaction, pressure sintering, and heat treatment. Therefore, even if the content of the zinc component in the first coated magnetic powder is relatively low, a modified phase such as that shown in FIG. 1 is obtained. This is because, compared to the case of simple mixing, in the manufacturing method disclosed herein, the zinc component is advantageously brought into contact with the particle surfaces of the first particle group to form the first coating.
具体的には、第一被覆磁性粉末中の亜鉛成分の含有割合が、第一被覆磁性粉末と第二被覆磁性粉末の合計質量に対して、3.0質量%以上、3.5質量%以上、4.0質量%以上、又は5.0質量%以上であれば、図1に示したように、第一粒子群の粒子表面の大部分が改質相で覆われ、減磁を抑制できる。すなわち、第一粒子群の粒子表面には、改質相としてのFe-Zn合金相が被膜状に有利に形成される。 Specifically, if the content of the zinc component in the first coated magnetic powder is 3.0% by mass or more, 3.5% by mass or more, 4.0% by mass or more, or 5.0% by mass or more relative to the total mass of the first coated magnetic powder and the second coated magnetic powder, most of the particle surfaces of the first particle group are covered with the modifier phase as shown in FIG. 1, and demagnetization can be suppressed. In other words, the Fe-Zn alloy phase as the modifier phase is advantageously formed in a coating on the particle surfaces of the first particle group.
一方、第一被覆磁性粉末中の亜鉛成分の含有割合が、第一被覆磁性粉末と第二被覆磁性粉末の合計質量に対して、10.0質量%以下であれば、亜鉛成分の使用による磁化の低下を抑制することができる。この観点からは、第一被覆磁性粉末中の亜鉛成分の含有割合は、第一被覆磁性粉末と第二被覆磁性粉末の合計質量に対して、10.0質量%未満、9.0質量%以下、8.0質量%以下、7.0質量%以下、又は6.0質量%以下であってもよい。 On the other hand, if the content of the zinc component in the first coated magnetic powder is 10.0% by mass or less relative to the total mass of the first coated magnetic powder and the second coated magnetic powder, the decrease in magnetization due to the use of the zinc component can be suppressed. From this perspective, the content of the zinc component in the first coated magnetic powder may be less than 10.0% by mass, 9.0% by mass or less, 8.0% by mass or less, 7.0% by mass or less, or 6.0% by mass or less relative to the total mass of the first coated magnetic powder and the second coated magnetic powder.
第一被膜の形成方法としては、例えば、ロータリーキルン炉を用いる方法及び蒸着法等が挙げられる。これらの方法それぞれについて、第一被膜が亜鉛を含有する被膜である場合を例にして、簡単に説明する。 Methods for forming the first coating include, for example, a method using a rotary kiln furnace and a vapor deposition method. Each of these methods will be briefly explained below using the example in which the first coating is a coating containing zinc.
[ロータリーキルン炉を用いる方法]
図4は、ロータリーキルン炉を用いて、SmFeN粉末(第一粒子群)の粒子表面に、亜鉛を含有する被膜(第一被膜)を形成する方法の一例を示す説明図である。「ロータリーキルン炉を用いる方法」についての以下の説明に関し、特に説明のない限りは、「SmFeN粉末」は、第一粒子群の粒子粉末を意味する。
[Method using a rotary kiln]
4 is an explanatory diagram showing an example of a method for forming a zinc-containing coating (first coating) on the particle surface of SmFeN powder (first particle group) using a rotary kiln furnace. In the following description of the "method using a rotary kiln furnace", "SmFeN powder" means the particle powder of the first particle group unless otherwise specified.
ロータリーキルン炉100は、攪拌ドラム110を備える。攪拌ドラム110は、材料格納部120、回転軸130、攪拌板140を有している。回転軸130には、電動機等の回転手段(図示しない)が連結されている。
The
材料格納部120に、SmFeN粉末150と亜鉛を含有する粉末160を装入する。その後、攪拌ドラム110を回転しながら、材料格納部120をヒータ(図示しない)で加熱する。
亜鉛を含有する粉末160の融点よりも低い温度に材料格納部120を加熱すれば、SmFeN粉末150の粒子の表面に、亜鉛を含有する粉末160の亜鉛成分が固相拡散する。その結果、SmFeN粉末150の粒子の表面に、亜鉛を含有する被膜を形成する。亜鉛を含有する粉末160の融点以上に材料格納部120を加熱すれば、亜鉛を含有する粉末160の融液を得て、その融液とSmFeN粉末150とが接触し、その状態で材料格納部120を冷却すれば、SmFeN粉末150の粒子の表面に、亜鉛を含有する被膜を形成する。
When the
ロータリーキルン炉の操作条件は、所望の被膜を得られるよう、適宜決定すればよい。 The operating conditions of the rotary kiln furnace can be determined appropriately to obtain the desired coating.
材料格納部の加熱温度は、亜鉛を含有する粉末の融点をTとしたとき、例えば、(T-50)℃以上、(T-40)℃以上、(T-30)℃以上、(T-20)℃以上、(T-10)℃以上、又はT℃以上であってよく、(T+50)℃以下、(T+40)℃以下、(T+30)℃以下、(T+20)℃以下、又は(T+10)℃以下であってよい。なお、亜鉛を含有する粉末が金属亜鉛を含有する粉末である場合、Tは亜鉛の融点である。また、亜鉛を含有する粉末が亜鉛合金を含有する粉末である場合、Tは亜鉛合金の融点である。 The heating temperature of the material storage section may be, for example, (T-50)°C or more, (T-40)°C or more, (T-30)°C or more, (T-20)°C or more, (T-10)°C or more, or T°C or more, and may be (T+50)°C or less, (T+40)°C or less, (T+30)°C or less, (T+20)°C or less, or (T+10)°C or less, where T is the melting point of the zinc-containing powder. Note that if the zinc-containing powder is a powder containing metallic zinc, T is the melting point of zinc. Also, if the zinc-containing powder is a powder containing a zinc alloy, T is the melting point of the zinc alloy.
攪拌ドラムの回転速度(回転数)は、例えば、5rpm以上、6rpm以上、10rpm以上、又は20rpm以上であってよく、200rpm以下、100rpm以下、又は50rpm以下であってよい。回転時の雰囲気は、粉末及び形成した被膜等の酸化を防止するため、不活性ガス雰囲気が好ましい。不活性ガス雰囲気には、窒素ガス雰囲気も含まれる。攪拌ドラムの回転時間(被覆処理時間)は、所望の亜鉛を含有する被膜を形成するよう、適宜決定することができる。攪拌ドラムの回転時間(被覆処理時間)は、例えば、1分以上、5分以上、10分以上、15分以上、30分以上、45分以上、又は60分以上であってよく、240分以下、210分以下、180分以下、150分以下、120分以下、又は90分以下であってよい。 The rotation speed (number of rotations) of the stirring drum may be, for example, 5 rpm or more, 6 rpm or more, 10 rpm or more, or 20 rpm or more, and may be 200 rpm or less, 100 rpm or less, or 50 rpm or less. The atmosphere during rotation is preferably an inert gas atmosphere to prevent oxidation of the powder and the formed coating. The inert gas atmosphere also includes a nitrogen gas atmosphere. The rotation time of the stirring drum (coating treatment time) can be appropriately determined so as to form a coating containing the desired zinc. The rotation time of the stirring drum (coating treatment time) may be, for example, 1 minute or more, 5 minutes or more, 10 minutes or more, 15 minutes or more, 30 minutes or more, 45 minutes or more, or 60 minutes or more, and may be 240 minutes or less, 210 minutes or less, 180 minutes or less, 150 minutes or less, 120 minutes or less, or 90 minutes or less.
SmFeN粉末粒子の表面に亜鉛を含有する被膜を形成した後、被覆磁性粉末の粒子同士が結合している場合には、その結合体を粉砕してもよい。粉砕方法は、特に限定されず、例えば、ボールミル、ジョークラッシャー、ジェットミル、及びカッターミル並びにこれらの組合せを用いて粉砕する方法等が挙げられる。 After forming a zinc-containing coating on the surface of the SmFeN powder particles, if the particles of the coated magnetic powder are bonded together, the bonded bodies may be pulverized. The pulverization method is not particularly limited, and examples include pulverization methods using a ball mill, a jaw crusher, a jet mill, a cutter mill, and combinations of these.
[蒸着法]
図5は、SmFeN粉末(第一粒子群)の粒子表面に、亜鉛を含有する被膜(第一被膜)を蒸着法で形成する方法の一例を示す説明図である。「蒸着法」についての以下の説明に関し、特に説明のない限りは、「SmFeN粉末」は、第一粒子群の粒子粉末を意味する。
[Vapor deposition method]
5 is an explanatory diagram showing an example of a method for forming a coating (first coating) containing zinc on the particle surface of SmFeN powder (first particle group) by a vapor deposition method. In the following description of the "vapor deposition method", "SmFeN powder" means the particle powder of the first particle group unless otherwise specified.
SmFeN粉末150を第1容器181に格納し、亜鉛を含有する粉末160を第2容器182に格納する。第1容器181を第1熱処理炉171に格納し、第2容器182を第2熱処理炉172に格納する。第1熱処理炉171と第2熱処理炉172を、連結路173で連結する。第1熱処理炉171及び第2熱処理炉172並びに連結路173は、気密性を備えており、第2熱処理炉172には、真空ポンプ180を連結する。
The
真空ポンプ180で第1熱処理炉171及び第2熱処理炉172並びに連結路173の内部を減圧した後、これらの内部を加熱する。そうすると、第2容器182に格納した亜鉛を含有する粉末160から亜鉛を含有する蒸気が発生する。亜鉛を含有する蒸気は、図5の実線矢印で示したように、第2容器182の内部から、第1容器181の内部に移動する。
The
第1容器181の内部に移動した亜鉛を含有する蒸気は、冷却されて、SmFeN粉末150の粒子表面に被膜を形成(蒸着)する。
The zinc-containing vapor that moves into the inside of the
第1容器181を回転容器とすることにより、ロータリーキルン炉のようにすることができ、SmFeN粉末150の粒子表面に形成される被膜の被覆百分率を一層高めることができる。被覆百分率については後述する。
By making the first container 181 a rotating container, it can be made to resemble a rotary kiln, and the coverage percentage of the coating formed on the particle surfaces of the
図5に示した方法で被膜を形成する場合の諸条件は、所望の被膜を得られるよう、適宜決定すればよい。 The conditions for forming a coating using the method shown in Figure 5 can be determined appropriately to obtain the desired coating.
第1熱処理炉の温度(SmFeN粉末の加熱温度)は、例えば、120℃以上、140℃以上、160℃以上、180℃以上、200℃以上、又は220℃以上であってよく、300℃以下、280℃以下、又は260℃以下であってよい。 The temperature of the first heat treatment furnace (heating temperature of the SmFeN powder) may be, for example, 120°C or more, 140°C or more, 160°C or more, 180°C or more, 200°C or more, or 220°C or more, and may be 300°C or less, 280°C or less, or 260°C or less.
第2熱処理炉の温度(亜鉛を含有する粉末の加熱温度)は、亜鉛を含有する粉末の融点をTとしたとき、例えば、T℃以上、(T+20)℃以上、(T+40)℃以上、(T+60)℃以上、(T+80)℃以上、(T+100)℃以上、又は(T+120)℃以上であってよく、(T+200)℃以下、(T+180)℃以下、(T+160)℃以下、又は(T+140)℃以下であってよい。なお、亜鉛を含有する粉末が金属亜鉛を含有する粉末である場合、Tは亜鉛の融点である。また、亜鉛を含有する粉末が亜鉛合金を含有する粉末である場合、Tは亜鉛合金の融点である。第2容器には亜鉛を含有するバルク材を格納してもよいが、第2容器の装入物を迅速に溶融し、その融液から亜鉛を含有する蒸気を発生させる観点からは、第2容器には亜鉛を含有する粉末を格納することが好ましい。 The temperature of the second heat treatment furnace (heating temperature of the zinc-containing powder), where T is the melting point of the zinc-containing powder, may be, for example, T°C or higher, (T+20)°C or higher, (T+40)°C or higher, (T+60)°C or higher, (T+80)°C or higher, (T+100)°C or higher, or (T+120)°C or higher, or may be (T+200)°C or lower, (T+180)°C or lower, (T+160)°C or lower, or (T+140)°C or lower. Note that, when the zinc-containing powder is a powder containing metallic zinc, T is the melting point of zinc. Also, when the zinc-containing powder is a powder containing a zinc alloy, T is the melting point of the zinc alloy. Although the second container may contain a bulk material containing zinc, it is preferable to store a zinc-containing powder in the second container from the viewpoint of quickly melting the charge in the second container and generating a zinc-containing vapor from the molten liquid.
第1熱処理炉及び第2熱処理炉は、亜鉛を含有する蒸気の発生を促進し、かつ、粉末及び形成した被膜等の酸化を防止するため、減圧雰囲気とする。雰囲気圧力としては、例えば、1×10-5MPa以下が好ましく、1×10-6MPa以下がより好ましく、1×10-7MPa以下がより一層好ましい。一方、過度に減圧しなくても、実用上問題はなく、前述した雰囲気圧力を満足すれば、雰囲気圧力は1×10-8MPa以上であってよい。 The first heat treatment furnace and the second heat treatment furnace are in a reduced pressure atmosphere to promote the generation of vapor containing zinc and to prevent oxidation of the powder and the formed coating, etc. The atmospheric pressure is, for example, preferably 1×10 −5 MPa or less, more preferably 1×10 −6 MPa or less, and even more preferably 1×10 −7 MPa or less. On the other hand, there is no practical problem even if the pressure is not excessively reduced, and the atmospheric pressure may be 1×10 −8 MPa or more as long as the above-mentioned atmospheric pressure is satisfied.
第1容器が回転容器である場合には、その回転速度(回転数)は、例えば、5rpm以上、10rpm以上、又は20rpm以上であってよく、200rpm以下、100rpm以下、又は50rpm以下であってよい。 When the first container is a rotating container, its rotation speed (number of rotations) may be, for example, 5 rpm or more, 10 rpm or more, or 20 rpm or more, and may be 200 rpm or less, 100 rpm or less, or 50 rpm or less.
蒸着法においても、SmFeN粉末粒子の表面に亜鉛を含有する被膜を形成した後、被覆磁性粉末の粒子同士が結合している場合には、その結合体を粉砕してもよい。粉砕方法は、特に限定されず、例えば、ボールミル、ジョークラッシャー、ジェットミル、及びカッターミル並びにこれらの組合せを用いて粉砕する方法等が挙げられる。 In the vapor deposition method, after forming a zinc-containing coating on the surface of the SmFeN powder particles, if the particles of the coated magnetic powder are bonded together, the bonded bodies may be pulverized. The pulverization method is not particularly limited, and examples include pulverization methods using a ball mill, a jaw crusher, a jet mill, a cutter mill, and combinations of these.
[亜鉛成分の被覆率]
SmFeN粉末粒子(第一粒子群)の粒子表面に、第一被膜をいずれかの方法で形成して、第一被覆磁性粉末を得る場合においても、第一被覆磁性粉末における、亜鉛成分の被覆率は高い方が好ましい。亜鉛成分の被覆率が高いと、後述する熱処理工程後に、希土類磁石中の第一粒子群の粒子表面に形成された改質相の被覆率が高くなり、保磁力が有利に向上するためである。次に、亜鉛成分の被覆率の求め方について説明する。
[Coverage rate of zinc component]
Even when the first coated magnetic powder is obtained by forming the first coating on the particle surface of the SmFeN powder particles (first particle group) by any method, it is preferable that the coating rate of the zinc component in the first coated magnetic powder is high. This is because if the coating rate of the zinc component is high, the coating rate of the modified phase formed on the particle surface of the first particle group in the rare earth magnet will be high after the heat treatment process described below, and the coercive force will be advantageously improved. Next, a method for determining the coating rate of the zinc component will be described.
第一被覆磁性粉末において、亜鉛成分の被覆率は、第一粒子群の粒子表面全体に対して、亜鉛成分が被覆している割合(百分率)である。亜鉛成分の被覆率(%)は、次のようにして求める。「亜鉛成分の被覆率」についての以下の説明に関し、特に説明のない限りは、「SmFeN粉末」は、第一粒子群の粒子粉末を意味する。 In the first coated magnetic powder, the coverage of the zinc component is the ratio (percentage) of the zinc component covering the entire particle surface of the first particle group. The coverage (%) of the zinc component is determined as follows. In the following explanation of the "coverage of the zinc component," "SmFeN powder" means the particle powder of the first particle group unless otherwise specified.
X線光電子分光法(XPS:X-ray Photoelectron Spectroscopy)を用いて、第一被覆磁性粉末に関し、SmFeN粉末(第一粒子群)及び第一被膜の構成元素について、組成情報を取得する。そして、次の式で、亜鉛成分の被覆率(%)を算出する。 X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) is used to obtain composition information about the SmFeN powder (first particle group) and the constituent elements of the first coating for the first coated magnetic powder. The coverage rate (%) of the zinc component is then calculated using the following formula.
亜鉛成分の被覆率(%)=〔(第一被膜の構成元素それぞれについての組成情報の合計)/{(SmFeN粉末(第一粒子群)の構成元素それぞれについての組成情報の合計)+(第一被膜の構成元素それぞれについての組成情報の合計)}〕×100 Zinc component coverage (%) = [(total composition information for each of the constituent elements of the first coating) / {(total composition information for each of the constituent elements of the SmFeN powder (first particle group)) + (total composition information for each of the constituent elements of the first coating)}] x 100
SmFeN粉末が、例えば、Sm、Fe、及びNからなる場合には、SmFeN粉末の構成元素それぞれについての組成情報の合計は、Sm、Fe、及びNそれぞれについての組成情報の合計を意味する。SmFeN粉末が、Sm、Fe、及びN以外の元素を含有する場合でも、Sm、Fe、及びN以外の元素の含有割合は小さい。したがって、SmFeN粉末が、Sm、Fe、及びN以外の元素を含有する場合でも、SmFeN粉末の構成元素それぞれについての組成情報の合計は、Sm、Fe、及びNそれぞれについての組成情報の合計で近似してよい。また、第一被膜が、例えば、金属亜鉛の場合には、第一被膜の構成元素それぞれについての組成情報の合計は、Znについての組成情報を意味する。第一被膜が、例えば、亜鉛合金の場合には、第一被膜の構成元素それぞれについての組成情報の合計は、Znと合金元素それぞれについての組成情報の合計を意味する。亜鉛合金が、例えば、Zn-Al合金である場合には、第一被膜の構成元素それぞれについての組成情報の合計は、Zn及びAlそれぞれについての組成情報の合計を意味する。 For example, when the SmFeN powder is composed of Sm, Fe, and N, the sum of the composition information for each of the constituent elements of the SmFeN powder means the sum of the composition information for each of Sm, Fe, and N. Even when the SmFeN powder contains elements other than Sm, Fe, and N, the content ratio of elements other than Sm, Fe, and N is small. Therefore, even when the SmFeN powder contains elements other than Sm, Fe, and N, the sum of the composition information for each of the constituent elements of the SmFeN powder may be approximated by the sum of the composition information for each of Sm, Fe, and N. Also, when the first coating is, for example, metallic zinc, the sum of the composition information for each of the constituent elements of the first coating means the composition information for Zn. When the first coating is, for example, a zinc alloy, the sum of the composition information for each of the constituent elements of the first coating means the sum of the composition information for Zn and each of the alloy elements. If the zinc alloy is, for example, a Zn-Al alloy, the sum of the composition information for each of the constituent elements of the first coating means the sum of the composition information for Zn and Al.
例えば、Znについての組成情報とは、第一被覆磁性粉末のXPSスペクトルを測定し、得られたXPSスペクトルのピーク強度から求めたZnの存在質量を意味する。SmFeN粉末が、例えば、Sm、Fe、及びNからなり、第一被膜が、例えば、亜鉛の場合には、亜鉛成分の被覆率(%)は、次のように算出される。
亜鉛成分の被覆率(%)=(Znの存在質量)/(Sm、Fe、N、及びZnの存在質量の合計)×100
For example, the composition information about Zn means the mass of Zn present, which is obtained by measuring the XPS spectrum of the first coated magnetic powder and calculating the peak intensity of the obtained XPS spectrum. In the case where the SmFeN powder is composed of, for example, Sm, Fe, and N, and the first coating is, for example, zinc, the coverage rate (%) of the zinc component is calculated as follows.
Coverage rate (%) of zinc component = (abundant mass of Zn) / (total of abundant mass of Sm, Fe, N, and Zn) x 100
このようにして求めた亜鉛成分の被覆率は、80%以上、83%以上、90%以上、又は94%以上が好ましく、100%が理想である。 The coverage rate of the zinc component determined in this manner is preferably 80% or more, 83% or more, 90% or more, or 94% or more, with 100% being ideal.
SmFeN粉末の粒子は非常に硬い。これに比較して、亜鉛を含有する粉末の粒子は、一般的に軟質である。このことから、SmFeN粉末と亜鉛を含有する粉末を混合しただけで、SmFeN粉末の粒子表面に、変形した亜鉛を含有する粉末の粒子が付着し、第一被膜を形成する場合がある。しかし、混合しただけでは、安定して亜鉛成分の被覆率を80%以上にすることは難しい。そのため、第一被覆磁性粉末の準備に際しては、上述したような、ロータリーキルン炉を用いる方法又は蒸着法等を採用することが好ましい。 The particles of SmFeN powder are very hard. In comparison, the particles of zinc-containing powder are generally soft. For this reason, simply mixing SmFeN powder with a powder containing zinc may result in deformed particles of the zinc-containing powder adhering to the surface of the SmFeN powder particles, forming a first coating. However, it is difficult to stably achieve a coverage rate of the zinc component of 80% or more by simply mixing. Therefore, when preparing the first coated magnetic powder, it is preferable to adopt the method using a rotary kiln furnace or the vapor deposition method, as described above.
上述したように、第一被膜は、典型的には、亜鉛を含有する被膜であり、亜鉛を含有する被膜とは、金属亜鉛を含有する被膜及び亜鉛合金を含有する被膜の少なくともいずれかを意味する。亜鉛合金をZn-M2で表すと、M2は、Zn(亜鉛)と合金化して、亜鉛合金の溶融開始温度を、Znの融点よりも降下させる元素及び不可避的不純物元素を選択してもよい。これにより、後述する加圧焼結工程で、焼結性が向上し、また、後述する熱処理工程で、改質性が向上する。亜鉛合金の溶融開始温度を、Znの融点よりも降下させるM2としては、ZnとM2とで共晶合金を形成する元素等が挙げられる。このようなM2としては、典型的には、Sn、Mg、及びAl並びにこれらの組み合せ等が挙げられる。Snはスズ、Mgはマグネシウム、そして、Alはアルミニウムである。これらの元素による融点降下作用、及び、成果物の特性を阻害しない元素についても、M2として選択することができる。また、不可避的不純物元素とは、亜鉛を含有する粉末の原材料に含まれる不純物等、その含有を回避することができない、あるいは、回避するためには著しい製造コストの上昇を招くような不純物元素のことをいう。 As described above, the first coating is typically a coating containing zinc, and the coating containing zinc means at least one of a coating containing metallic zinc and a coating containing a zinc alloy. When the zinc alloy is represented by Zn-M 2 , M 2 may be selected from an element that is alloyed with Zn (zinc) to lower the melting start temperature of the zinc alloy below the melting point of Zn and an inevitable impurity element. This improves the sinterability in the pressure sintering process described below, and improves the modifiability in the heat treatment process described below. Examples of M 2 that lowers the melting start temperature of the zinc alloy below the melting point of Zn include elements that form a eutectic alloy with Zn and M 2. Examples of such M 2 include typically Sn, Mg, and Al, as well as combinations thereof. Sn is tin, Mg is magnesium, and Al is aluminum. Elements that do not impair the melting point lowering effect of these elements and the properties of the product can also be selected as M 2 . In addition, unavoidable impurity elements refer to impurity elements, such as impurities contained in the raw materials of zinc-containing powder, whose inclusion cannot be avoided, or whose avoidance would result in a significant increase in production costs.
Zn-M2で表される亜鉛合金において、Zn及びM2の割合(モル比)は、焼結温度及び/又は焼結体の熱処理温度が適正になるように適宜決定すればよい。亜鉛合金全体に対するM2の割合(モル比)は、例えば、0.05以上、0.10以上、又は0.20以上であってよく、0.90以下、0.80以下、0.70以下、0.60以下、0.50以下、0.40以下、又は0.30以下であってよい。 In the zinc alloy represented by Zn- M2 , the ratio (molar ratio) of Zn and M2 may be appropriately determined so that the sintering temperature and/or the heat treatment temperature of the sintered body is appropriate. The ratio (molar ratio) of M2 to the entire zinc alloy may be, for example, 0.05 or more, 0.10 or more, or 0.20 or more, and may be 0.90 or less, 0.80 or less, 0.70 or less, 0.60 or less, 0.50 or less, 0.40 or less, or 0.30 or less.
上述の「ロータリーキルン炉を用いる方法」及び「蒸着法」で使用する、亜鉛を含有する粉末は、金属亜鉛及び/又は亜鉛合金のほかに、本発明の効果を損なわない限りにおいて、任意で、バインダ機能及び/又は改質機能並びにその他の機能を有する物質を含有してもよい。その他の機能としては、例えば、耐食性の向上機能等が挙げられる。 The zinc-containing powder used in the above-mentioned "Method using a rotary kiln furnace" and "Vapor deposition method" may contain, in addition to metallic zinc and/or zinc alloy, any substance having a binder function and/or a modifying function and other functions, so long as the effect of the present invention is not impaired. Examples of other functions include a function to improve corrosion resistance.
亜鉛を含有する粉末の粒径は、特に制限されないが、SmFeN粉末の粒径よりも細かい方が好ましい。これにより、特にロータリーキルン炉を用いる場合、SmFeN粉末の粒子間に、亜鉛を含有する粉末の粒子が行き渡り易い。亜鉛を含有する粉末の粒径は、例えば、D50(メジアン径)で、0.1μm以上、0.5μm以上、又は1.0μm以上であってよく、12.0μm以下、11.0μm以下、10.0μm以下、9.0μm以下、8.0μm以下、7.0μm以下、6.0μm以下、5.0μm以下、4.0μm以下、又は2.0μm以下であってよい。また、亜鉛を含有する粉末の粒径D50(メジアン径)は、例えば、乾式レーザ回折・散乱法によって測定される。 The particle size of the powder containing zinc is not particularly limited, but is preferably smaller than the particle size of the SmFeN powder. This makes it easier for the particles of the powder containing zinc to spread between the particles of the SmFeN powder, especially when a rotary kiln is used. The particle size of the powder containing zinc may be, for example, 0.1 μm or more, 0.5 μm or more, or 1.0 μm or more in terms of D 50 (median diameter), and may be 12.0 μm or less, 11.0 μm or less, 10.0 μm or less, 9.0 μm or less, 8.0 μm or less, 7.0 μm or less, 6.0 μm or less, 5.0 μm or less, 4.0 μm or less, or 2.0 μm or less. The particle size D 50 (median diameter) of the powder containing zinc is measured, for example, by a dry laser diffraction/scattering method.
また、特にロータリーキルン炉を用いる場合、亜鉛を含有する粉末の酸素含有量が少ないと、SmFeN粉末中の酸素を多く吸収できて好ましい。この観点からは、亜鉛を含有する粉末の酸素含有量は、亜鉛を含有する粉末全体に対し、5.0質量%以下が好ましく、3.0質量%以下がより好ましく、1.0質量%以下がより一層好ましい。一方、改質材粉末の酸素の含有量を極度に低減することは、製造コストの増大を招く。このことから、亜鉛を含有する粉末の酸素の含有量は、亜鉛を含有する粉末全体に対して、0.1質量%以上、0.2質量%以上、又は0.3質量%以上であってもよい。 In particular, when using a rotary kiln furnace, it is preferable that the oxygen content of the zinc-containing powder is low, since it can absorb a large amount of oxygen in the SmFeN powder. From this viewpoint, the oxygen content of the zinc-containing powder is preferably 5.0 mass% or less, more preferably 3.0 mass% or less, and even more preferably 1.0 mass% or less, relative to the entire zinc-containing powder. On the other hand, extremely reducing the oxygen content of the modifier powder leads to an increase in manufacturing costs. For this reason, the oxygen content of the zinc-containing powder may be 0.1 mass% or more, 0.2 mass% or more, or 0.3 mass% or more, relative to the entire zinc-containing powder.
〈第二被覆磁性粉末準備工程〉
SmFeN粉末の第二粒子群の粒子表面に、第二被膜を形成して、第二被覆磁性粉末を得る。第二被膜は、第二粒子群の粒子表面が、隣接する第一被膜で改質されることを抑制でき、かつ、本開示の製造方法で得られる希土類磁石の磁気特性に悪影響を及ぼすことがなければ、特に制限はない。このような第二被膜は、例えば、リン酸を含有するが、これに限られない。
<Second coated magnetic powder preparation process>
A second coating is formed on the particle surface of the second particle group of SmFeN powder to obtain a second coated magnetic powder. There is no particular restriction on the second coating, so long as it can prevent the particle surface of the second particle group from being modified by the adjacent first coating and does not adversely affect the magnetic properties of the rare earth magnet obtained by the manufacturing method of the present disclosure. Such a second coating contains, for example, phosphoric acid, but is not limited thereto.
第二被膜が、リン酸を含有する被膜である場合には、第二被膜中のリン酸含有割合は、第二被膜全体に対して、40質量%以上、50質量%以上、60質量%以上、70質量%以上、80質量%以上、又は90質量%以であってよく、100質量%であってもよい。また、第二被膜が、リン酸を含有する被膜である場合には、その厚さは5~100nmであってよい。 When the second coating is a coating containing phosphoric acid, the phosphoric acid content in the second coating may be 40% by mass or more, 50% by mass or more, 60% by mass or more, 70% by mass or more, 80% by mass or more, or 90% by mass or more, or may be 100% by mass, based on the entire second coating. Also, when the second coating is a coating containing phosphoric acid, its thickness may be 5 to 100 nm.
第二粒子群の粒子表面に、第二被膜を形成することができれば、その形成方法は特に限定されない。 As long as the second coating can be formed on the particle surfaces of the second particle group, the method of formation is not particularly limited.
第二粒子群の粒子表面に、第二被膜として、リン酸を含有する被膜を形成する場合、その形成方法としては、例えば、次の方法が挙げられる。 When a coating containing phosphoric acid is formed as the second coating on the particle surfaces of the second particle group, the following method can be used as the method for forming the second coating.
第二粒子群の粒子にリン酸処理することで、第二粒子群の粒子表面にP-O結合を有する不動態膜を形成する。リン酸処理工程では、リン酸処理薬と第二粒子群の粒子を反応させる。リン酸処理薬としては、例えば、オルトリン酸、リン酸二水素ナトリウム、リン酸水素二ナトリウム、リン酸二水素アンモニウム、リン酸水素二アンモニウム、リン酸亜鉛、リン酸カルシウム等のリン酸塩系、次亜リン酸系、次亜リン酸塩系、ピロリン酸、ポリリン酸系等の無機リン酸、有機リン酸が挙げられる。これらのリン酸源を基本的には水中、またはIPNなどの有機溶媒中に溶解させ、必要に応じて硝酸イオン等の反応促進剤、Vイオン、Crイオン、Moイオン等の結晶微細化剤を添加したリン酸浴中に第二粒子群の粒子を投入し、第二粒子群の粒子表面にP-O結合を有する不動態膜を形成する。 By subjecting the particles of the second particle group to a phosphate treatment, a passivation film having a P-O bond is formed on the particle surface of the second particle group. In the phosphate treatment process, a phosphate treatment agent is reacted with the particles of the second particle group. Examples of the phosphate treatment agent include inorganic phosphoric acids and organic phosphoric acids such as phosphate salts such as orthophosphoric acid, sodium dihydrogen phosphate, disodium hydrogen phosphate, ammonium dihydrogen phosphate, diammonium hydrogen phosphate, zinc phosphate, and calcium phosphate, hypophosphorous acid, hypophosphite salts, pyrophosphoric acid, and polyphosphoric acid. These phosphate sources are basically dissolved in water or an organic solvent such as an IPN, and the particles of the second particle group are placed in a phosphate bath to which a reaction accelerator such as nitrate ions and a crystal refiner such as V ions, Cr ions, and Mo ions have been added as necessary, to form a passivation film having a P-O bond on the particle surface of the second particle group.
〈混合工程〉
第一被覆磁性粉末と第二被覆磁性粉末を混合して、混合粉末を得る。混合方法に、特に制限はなく、例えば、アジテータ式ミキサー及びV型混合器等を用いて混合する方法が挙げられ、これらを組み合わせてもよい。
<Mixing process>
The first coated magnetic powder and the second coated magnetic powder are mixed to obtain a mixed powder. The mixing method is not particularly limited, and examples thereof include a method of mixing using an agitator mixer and a V-type mixer, and these may be combined.
〈磁場成形工程〉
混合粉末を磁場中で圧縮成形して、磁場成形体を得る。これにより、磁場成形体に配向性を付与することができ、成果物(希土類磁石)に異方性を付与して残留磁化を向上させることができる。
<Magnetic field molding process>
The mixed powder is compressed in a magnetic field to obtain a magnetically compacted body, which gives orientation to the magnetically compacted body and anisotropy to the resulting product (rare earth magnet), improving remanence.
磁場成形方法は、周囲に磁場発生装置を設置した成形型を用いて、混合粉末を圧縮成形する方法等、周知の方法でよい。成形圧力は、例えば、10MPa以上、20MPa以上、30MPa以上、50MPa以上、100MPa以上、又は150MPa以上であってよく、1500MPa以下、1000MPa以下、又は500MPa以下であってよい。前述の成形圧力を印加する時間は、例えば、0.5分以上、1分以上、又は3分以上であってよく、10分以下、7分以下、又は5分以下であってよい。印加する磁場の大きさは、例えば、500kA/m以上、1000kA/m以上、1500kA/m以上、又は1600kA/m以上であってよく、20000kA/m以下、15000kA/m以下、10000kA/m以下、5000kA/m以下、3000kA/m以下、又は2000kA/m以下であってよい。磁場の印加方法としては、電磁石を用いた静磁場を印加する方法、及び交流を用いたパルス磁場を印加する方法等が挙げられる。また、混合粉末の酸化を抑制するため、磁場成形は、不活性ガス雰囲気中で行われることが好ましい。不活性ガス雰囲気には、窒素ガス雰囲気が含まれる。 The magnetic field molding method may be a well-known method such as a method of compressing and molding the mixed powder using a mold around which a magnetic field generating device is installed. The molding pressure may be, for example, 10 MPa or more, 20 MPa or more, 30 MPa or more, 50 MPa or more, 100 MPa or more, or 150 MPa or more, and may be 1500 MPa or less, 1000 MPa or less, or 500 MPa or less. The time for applying the above-mentioned molding pressure may be, for example, 0.5 minutes or more, 1 minute or more, or 3 minutes or more, and may be 10 minutes or less, 7 minutes or less, or 5 minutes or less. The magnitude of the applied magnetic field may be, for example, 500 kA/m or more, 1000 kA/m or more, 1500 kA/m or more, or 1600 kA/m or more, and may be 20000 kA/m or less, 15000 kA/m or less, 10000 kA/m or less, 5000 kA/m or less, 3000 kA/m or less, or 2000 kA/m or less. Examples of methods for applying a magnetic field include a method of applying a static magnetic field using an electromagnet and a method of applying a pulse magnetic field using an alternating current. In addition, in order to suppress oxidation of the mixed powder, it is preferable that the magnetic field molding is performed in an inert gas atmosphere. The inert gas atmosphere includes a nitrogen gas atmosphere.
〈加圧焼結工程〉
磁場成形体を加圧焼結して、焼結体を得る。加圧焼結の方法は、特に限定されず、周知の方法を適用することができる。加圧焼結方法としては、例えば、キャビティを有するダイスと、キャビティの内部を摺動可能なパンチを準備し、キャビティの内部に磁場成形体を挿入し、パンチで磁場成形体に圧力を付加しつつ、磁場成形体を焼結する方法等が挙げられる。この方法の場合、典型的には、高周波誘導コイルを用いてダイスを加熱する。あるいは、放電プラズマ焼結(SPS)法を用いてもよい。
<Pressure sintering process>
The magnetic field compact is pressure-sintered to obtain a sintered body. The pressure-sintering method is not particularly limited, and any known method can be applied. As the pressure-sintering method, for example, a method is given in which a die having a cavity and a punch capable of sliding inside the cavity are prepared, the magnetic field compact is inserted inside the cavity, and the magnetic field compact is sintered while applying pressure to the magnetic field compact with the punch. In this method, typically, the die is heated using a high-frequency induction coil. Alternatively, a discharge plasma sintering (SPS) method may be used.
磁場成形体に圧力を付与しつつ、磁場成形体を焼結(以下、「加圧焼結する」ということがある。)できるように、加圧焼結条件を適宜選択すればよい。 The pressure sintering conditions can be appropriately selected so that the magnetic field compact can be sintered (hereinafter sometimes referred to as "pressure sintered") while pressure is applied to the magnetic field compact.
焼結温度が300℃以上であれば、磁場成形体中で、第一被覆磁性粉末と第二被覆磁性粉末の混合粉末の焼結が有利に進行する。この観点からは、焼結温度は、例えば、310℃以上、320℃以上、340℃以上、又は350℃以上であってもよい。一方、焼結温度が430℃以下であれば、第一被覆磁性粉末の第一粒子群の粒子表面のFeと、第一被覆磁性粉末の第一被膜中の亜鉛成分とが、過剰に相互拡散することはない。その結果、後述する熱処理工程に支障を生じたり、得られた焼結体の磁気特性に悪影響を及ぼしたりすることはない。この観点からは、焼結温度は、420℃以下、410℃以下、400℃以下、390℃以下、380℃以下、370℃以下、又は360℃以下であってよい。加圧焼結時に、混合粉末を比較的短時間で焼結し、かつ、第一被覆磁性粉末の第一粒子群の粒子表面のFeと、第一被覆磁性粉末の第一被膜中の亜鉛成分との相互拡散をできるだけ少なくする観点からは、焼結温度は、350℃以上、360℃以上、又は370℃以上であってよく、400℃以下、390℃以下、又は380℃以下であってよい。 If the sintering temperature is 300°C or higher, the sintering of the mixed powder of the first coated magnetic powder and the second coated magnetic powder proceeds favorably in the magnetic field compact. From this viewpoint, the sintering temperature may be, for example, 310°C or higher, 320°C or higher, 340°C or higher, or 350°C or higher. On the other hand, if the sintering temperature is 430°C or lower, the Fe on the particle surface of the first particle group of the first coated magnetic powder and the zinc component in the first coating of the first coated magnetic powder do not diffuse excessively between each other. As a result, there is no problem with the heat treatment process described later, or there is no adverse effect on the magnetic properties of the obtained sintered body. From this viewpoint, the sintering temperature may be 420°C or lower, 410°C or lower, 400°C or lower, 390°C or lower, 380°C or lower, 370°C or lower, or 360°C or lower. From the viewpoint of sintering the mixed powder in a relatively short time during pressure sintering and minimizing mutual diffusion between the Fe on the particle surfaces of the first particle group of the first coated magnetic powder and the zinc component in the first coating of the first coated magnetic powder, the sintering temperature may be 350°C or higher, 360°C or higher, or 370°C or higher, and may be 400°C or lower, 390°C or lower, or 380°C or lower.
焼結圧力については、焼結体の密度を高めることができる焼結圧力を、適宜選択すればよい。焼結圧力は、典型的には、100MPa以上、200MPa以上、400MPa以上、500MPa以上、600MPa以上、800MPa以上、又は1000MPa以上であってよく、2000MPa以下、1800MPa以下、1600MPa以下、1500MPa以下、1300MPa以下、又は1200MPa以下であってよい。前述の範囲で、圧力が高いほど焼結体の密度向上に有利であるが、焼結時に磁場成形体中の粒子同士の接触頻度が増加し、焼結体自体及び/又は焼結体中の粒子に割れ及び/又は変形が生じ易く、その結果、焼結体自体及び/又は焼結体中の粒子に歪が残留し易い。焼結体の密度向上は残留磁化の向上に寄与するが、焼結体自体及び/又は焼結体中の粒子に歪が残留すると、飽和磁化が低下し、それによって残留磁化が低下する。これらのことから、焼結圧力は、200MPa以上、400MPa以上、500MPa以上、600MPa以上、800MPa以上、又は1000MPa以上、かつ、1500MPa以下、1300MPa以下、又は1200MPa以下が好ましい。 As for the sintering pressure, a sintering pressure capable of increasing the density of the sintered body may be appropriately selected. The sintering pressure may typically be 100 MPa or more, 200 MPa or more, 400 MPa or more, 500 MPa or more, 600 MPa or more, 800 MPa or more, or 1000 MPa or more, and may be 2000 MPa or less, 1800 MPa or less, 1600 MPa or less, 1500 MPa or less, 1300 MPa or less, or 1200 MPa or less. In the above-mentioned range, the higher the pressure, the more advantageous it is for improving the density of the sintered body, but the frequency of contact between particles in the magnetic field compact increases during sintering, and cracks and/or deformations are likely to occur in the sintered body itself and/or the particles in the sintered body, and as a result, distortions are likely to remain in the sintered body itself and/or the particles in the sintered body. Improving the density of the sintered body contributes to improving the residual magnetization, but if distortions remain in the sintered body itself and/or the particles in the sintered body, the saturation magnetization decreases, and therefore the residual magnetization decreases. For these reasons, the sintering pressure is preferably 200 MPa or more, 400 MPa or more, 500 MPa or more, 600 MPa or more, 800 MPa or more, or 1000 MPa or more, and 1500 MPa or less, 1300 MPa or less, or 1200 MPa or less.
焼結時間は、第一被覆磁性粉末の第一粒子群の粒子表面のFeと、第一被覆磁性粉末の第一被膜中の亜鉛成分とが過剰に相互拡散することを回避しつつ、磁場成形体中の混合粉末を焼結できるよう、焼結温度等との関係を考慮して適宜決定すればよい。焼結時間には、熱処理温度に達するまでの昇温時間は含まない。焼結時間は、例えば、1分以上、2分以上、又は3分以上であってよく、30分以下、20分以下、10分以下、又は5分以下であってよい。焼結時間が前述の範囲であるとき、焼結温度を、亜鉛の融点以下、すなわち、300℃以上、310℃以上、320℃以上、340℃以上、又は350℃以上、かつ、400℃以下、390℃以下、380℃以下、370℃以下、又は360℃以下にすることにより、SmFeN粒子表面に亜鉛成分が過剰に拡散することを回避でき、その結果、残留磁化の低下を抑制できる。 The sintering time may be appropriately determined in consideration of the relationship with the sintering temperature, etc., so that the mixed powder in the magnetic compact can be sintered while avoiding excessive mutual diffusion between the Fe on the particle surface of the first particle group of the first coated magnetic powder and the zinc component in the first coating of the first coated magnetic powder. The sintering time does not include the time required for the temperature to rise to the heat treatment temperature. The sintering time may be, for example, 1 minute or more, 2 minutes or more, or 3 minutes or more, and 30 minutes or less, 20 minutes or less, 10 minutes or less, or 5 minutes or less. When the sintering time is within the above-mentioned range, the sintering temperature is set to be equal to or less than the melting point of zinc, i.e., 300°C or more, 310°C or more, 320°C or more, 340°C or more, or 350°C or more, and 400°C or less, 390°C or less, 380°C or less, 370°C or less, or 360°C or less, thereby preventing the zinc component from excessively diffusing to the surface of the SmFeN particles, and as a result, the decrease in remanent magnetization can be suppressed.
焼結時間が経過したら、焼結体を冷却して、焼結を終了する。冷却速度は、速い方が、焼結体の酸化等を抑制することができ、また、焼結体中の磁性相の粗大化を抑制することができる。冷却速度は、例えば、0.5℃/秒以上、1℃/秒以上、又は10℃/秒以上であってよく、200℃/秒以下、150℃/秒以下、100℃/秒以下、又は50℃/秒以下であってよい。 After the sintering time has elapsed, the sintered body is cooled to terminate the sintering. A faster cooling rate can suppress oxidation of the sintered body and can also suppress coarsening of the magnetic phase in the sintered body. The cooling rate may be, for example, 0.5°C/sec or more, 1°C/sec or more, or 10°C/sec or more, and may be 200°C/sec or less, 150°C/sec or less, 100°C/sec or less, or 50°C/sec or less.
焼結雰囲気については、磁場成形体及び焼結体の酸化を抑制するため、不活性ガス雰囲気が好ましい。不活性ガス雰囲気には、アルゴンガス雰囲気及び窒素ガス雰囲気を含む。あるいは、真空中で焼結してもよい。 As for the sintering atmosphere, an inert gas atmosphere is preferable to suppress oxidation of the magnetic compact and the sintered body. Inert gas atmospheres include argon gas atmosphere and nitrogen gas atmosphere. Alternatively, sintering may be performed in a vacuum.
〈熱処理工程〉
焼結体を熱処理する。これにより、熱処理中に、焼結体中の第一被覆磁性粉末において、第一被膜によって、第一粒子群の粒子表面の改質が進行し、かつ、焼結体中の第二被覆磁性粉末において、第二被覆によって、第二粒子群の粒子表面が、隣接する第一被膜で改質されることを抑制する。
<Heat treatment process>
The sintered body is subjected to a heat treatment, whereby, during the heat treatment, in the first coated magnetic powder in the sintered body, the first coating advances the modification of the particle surfaces of the first particle group, and, in the second coated magnetic powder in the sintered body, the second coating inhibits the particle surfaces of the second particle group from being modified by the adjacent first coating.
改質の進行により、第一粒子群の粒子表面に、被膜状の改質相(Fe-Zn合金相)が形成され、第一粒子群の粒子同士をより一層強固に結合する(以下、これを「固化する」又は「固化」ということがある。)と同時に、改質が促進する。このとき、第一粒子群の粒子同士の固化により、第一粒子群の間に存在する第二粒子群の粒子も、第一粒子群の粒子と強固に結合する。 As the modification progresses, a coating-like modified phase (Fe-Zn alloy phase) is formed on the particle surfaces of the first particle group, bonding the particles of the first particle group together even more strongly (hereinafter, this may be referred to as "solidifying" or "solidification"). At the same time, the modification is promoted. At this time, due to the solidification of the particles of the first particle group, the particles of the second particle group present between the first particle group are also bonded firmly to the particles of the first particle group.
第一粒子群及び第二粒子群が微粉粒子を含む場合には、その微粉粒子のほぼ全体で、Fe-Zn合金相が形成され、そのFe-Zn合金相の多くは、第一粒子群の粒子表面に形成された被膜状の改質相(Fe-Zn合金相)と一体化される。 When the first particle group and the second particle group contain fine powder particles, an Fe-Zn alloy phase is formed in almost the entire fine powder particle, and most of the Fe-Zn alloy phase is integrated with the coating-like modified phase (Fe-Zn alloy phase) formed on the particle surface of the first particle group.
上述したように、本開示の製造方法では、第一被覆磁性粉末において改質が進行しても、第二被覆磁性粉末においては、第二粒子群の粒子表面が、第二被膜によって、隣接する第一被膜で改質されることを抑制する。これにより、第一粒子群の保磁力向上が進行し、第二粒子群の保磁力向上が抑制される。第一粒子群は、大粒径を有しているため、改質なしでは保磁力が低いのに対して、第二粒子群は、小粒径を有しているため、改質なしでも保磁力が高い。第一粒子群の保磁力の向上が進行し、第二粒子群の保磁力の向上が抑制されることにより、第一粒子群と第二粒子群で、保磁力の差が小さくなり、角形性、特に高温での角形性が向上する(図3、参照)。その結果、熱処理後の焼結体(本開示の製造方法で得た希土類磁石)は、外部磁場が印加されている環境下で、特に高温において、減磁し難い。 As described above, in the manufacturing method of the present disclosure, even if the modification progresses in the first coated magnetic powder, in the second coated magnetic powder, the particle surface of the second particle group is suppressed from being modified by the adjacent first coating by the second coating. This promotes the improvement of the coercive force of the first particle group and suppresses the improvement of the coercive force of the second particle group. Since the first particle group has a large particle size, it has a low coercive force without modification, whereas the second particle group has a small particle size and has a high coercive force even without modification. As the improvement of the coercive force of the first particle group progresses and the improvement of the coercive force of the second particle group is suppressed, the difference in coercive force between the first particle group and the second particle group becomes smaller, and the squareness, especially at high temperatures, is improved (see FIG. 3). As a result, the sintered body after heat treatment (rare earth magnet obtained by the manufacturing method of the present disclosure) is less likely to demagnetize in an environment where an external magnetic field is applied, especially at high temperatures.
熱処理に関しては、第一粒子群の粒子表面の全てを改質相で被覆するまで、すなわち、第一粒子群の粒子表面の100%を改質相で被覆する(改質相被覆率100%)まで熱処理することが理想である。しかし、第一粒子群の粒子表面の75%以上、76%以上、80%以上、又は90%以上を改質相で被覆することを目安に熱処理すればよい。これにより、実用上有利な高温減磁特性が得られる。改質相被覆率の測定方法は、次のとおりである。本明細書において、特に断りのない限り、改質相被覆率に関する記載は、次の測定方法(調査方法)に基づくものとする。 Ideally, the heat treatment should be performed until all of the particle surfaces of the first particle group are covered with the modified phase, that is, until 100% of the particle surfaces of the first particle group are covered with the modified phase (modified phase coverage of 100%). However, it is sufficient to perform the heat treatment with the aim of covering 75% or more, 76% or more, 80% or more, or 90% or more of the particle surfaces of the first particle group with the modified phase. This provides high-temperature demagnetization characteristics that are practically advantageous. The method for measuring the modified phase coverage is as follows. In this specification, unless otherwise specified, descriptions regarding the modified phase coverage are based on the following measurement method (investigation method).
熱処理後の焼結体の断面を研磨して、その研磨面を、Fe及びZnのそれぞれについて成分分析(面分析)して、Feマッピング画像及びZnマッピング画像を取得する。Feマッピング画像とZnマッピング画像を重ね合わせて、統合マッピング画像を取得する。統合マッピング画像において、SmFeN粉末(第一粒子群)の領域を同定し、SmFeN粉末(第一粒子群)の外周長さLを測定する。統合マッピング画像において、SmFeN粉末(第一粒子群)の外周のうち、Fe検出領域とZn検出領域で挟まれている部分の長さLcと、Fe検出領域と非検出領域で挟まれている部分の長さLgを測定する。非検出領域とは、Fe及びZnのいずれについても検出されない領域を意味する。そして、次の式(1)から改質相被覆率(%)を算出する。
改質相被覆率(%)=Lc/(Lc+Lg)×100 ・・・式(1)
The cross section of the sintered body after the heat treatment is polished, and the polished surface is subjected to component analysis (surface analysis) for Fe and Zn, respectively, to obtain an Fe mapping image and a Zn mapping image. The Fe mapping image and the Zn mapping image are superimposed to obtain an integrated mapping image. In the integrated mapping image, the region of the SmFeN powder (first particle group) is identified, and the periphery length L of the SmFeN powder (first particle group) is measured. In the integrated mapping image, the length Lc of the portion sandwiched between the Fe detection region and the Zn detection region, and the length Lg of the portion sandwiched between the Fe detection region and the non-detection region of the periphery of the SmFeN powder (first particle group) are measured. The non-detection region means a region where neither Fe nor Zn is detected. Then, the modified phase coverage rate (%) is calculated from the following formula (1).
Modified phase coverage (%) = L c / (L c + L g ) x 100...Formula (1)
上記の式(1)において、(Lc+Lg)は、断面における、第一粒子群の粒子表面の全周長さを意味し、そして、Lcは、第一粒子群の粒子表面の被覆長さ(改質相長さ)を意味する。 In the above formula (1), ( Lc + Lg ) means the total circumferential length of the particle surface of the first particle group in cross section, and Lc means the covering length (modified phase length) of the particle surface of the first particle group.
図1に示したように、熱処理後の焼結体(本開示の製造方法で得られた希土類磁石90)は、第一粒子群11の粒子表面には改質相20が形成されているが、第二粒子群12の粒子表面には改質相20が実質的に形成されていない組織を有する。図1では、便宜的に改質相被覆率が100%の例を示しているが、これに限られず、上述の改質相被覆率であってもよい。
As shown in FIG. 1, the sintered body after heat treatment (
また、図1の例では、熱処理後の焼結体(本開示の製造方法で得られた希土類磁石90)において、第二粒子群12の粒子表面には、実質的に被膜が認められないが、これに限られない。すなわち、熱処理前の焼結体に存在していた第二被膜42は、典型的には、第二被膜42を構成している元素に分解し、その元素は、改質相20又は第二粒子群12の粒子表面に分散すると考えられるが、これに限られない。このことから、熱処理後の焼結体(本開示の製造方法で得られた希土類磁石90)においては、第二粒子群の粒子表面の一部又は全部に、第二被膜が残留していてもよい。
In the example of FIG. 1, in the sintered body after heat treatment (
熱処理温度としては、例えば、350℃以上であれば、上述の改質相を得ることができる。この観点からは、熱処理温度は、360℃以上、370℃以上、又は380℃以上であってもよい。一方、熱処理温度が、410℃以下であれば、FeとZnとが過剰に相互拡散することはない。ただし、熱処理温度が410℃では、固化及び改質並びに微粉粒子の無害化が達成できるものの、クニックが発生することから、熱処理温度は、400℃以下又は390℃以下であることが好ましい。なお、クニックとは、磁化-磁場曲線(M-H曲線)の保磁力を示す領域以外の領域において、磁場の僅かな減少に対して、磁化が急激に低下することをいう。 For example, if the heat treatment temperature is 350°C or higher, the above-mentioned modified phase can be obtained. From this perspective, the heat treatment temperature may be 360°C or higher, 370°C or higher, or 380°C or higher. On the other hand, if the heat treatment temperature is 410°C or lower, Fe and Zn do not diffuse excessively between each other. However, although solidification, modification, and rendering the fine particles harmless can be achieved at a heat treatment temperature of 410°C, knicks occur, so the heat treatment temperature is preferably 400°C or lower or 390°C or lower. Note that knicks refer to a sudden decrease in magnetization in response to a slight decrease in the magnetic field in a region other than the region showing the coercive force of the magnetization-magnetic field curve (M-H curve).
熱処理時間に特に制限はないが、熱処理温度をx℃及び熱処理時間をy時間として、次の式(2)及び式(3)を用いて、熱処理時間を決定してもよい。
y≧-0.32x+136 ・・・式(2)
350≦x≦410 ・・・式(3)
The heat treatment time is not particularly limited, but may be determined by the following formulas (2) and (3) where the heat treatment temperature is x° C. and the heat treatment time is y hours.
y≧-0.32x+136...Formula (2)
350≦x≦410...Formula (3)
上式(2)及び式(3)は、実験によって確認されたものであり、固化及び上述の改質相の形成に関し、熱処理温度が高いほど熱処理時間は短いことを、具体的に示すものである。 The above formulas (2) and (3) have been confirmed by experiments, and specifically show that the higher the heat treatment temperature, the shorter the heat treatment time for solidification and the formation of the above-mentioned modified phase.
改質相被覆率を可能な限り向上する観点からは、上述の式(2)は、y≧-0.32x+137がより好ましく、y≧-0.32x+140がより一層好ましく、y≧-0.32x+145がさらに一層好ましい。 From the viewpoint of increasing the coverage rate of the modified phase as much as possible, the above formula (2) is preferably y ≧ -0.32x + 137, more preferably y ≧ -0.32x + 140, and even more preferably y ≧ -0.32x + 145.
上述の改質相は、第一被覆磁性粉末において、第一粒子群の粒子表面に存在するα-Fe相と、第一被膜中の亜鉛成分とが合金化して形成される。改質相を形成するため、熱処理時間は、典型的には、3時間以上、4時間以上、5時間以上、8時間以上、10時間以上、12時間以上、15時間以上、17時間以上、又は20時間以上であってよい。一方、第一粒子群の粒子表面に存在するα-Fe相の量は限られており、また、第一被膜中の亜鉛成分が第一粒子群の粒子に拡散する深さも限られている。そのため、過剰に長時間にわたって熱処理しても、改質相の形成は飽和する。この観点から、熱処理時間y(時間)は、40時間以下、35時間以下、30時間以下、25時間以下、又は24時間以下であることが好ましい。 The above-mentioned modified phase is formed by alloying the α-Fe phase present on the particle surface of the first particle group with the zinc component in the first coating in the first coated magnetic powder. To form the modified phase, the heat treatment time may typically be 3 hours or more, 4 hours or more, 5 hours or more, 8 hours or more, 10 hours or more, 12 hours or more, 15 hours or more, 17 hours or more, or 20 hours or more. On the other hand, the amount of α-Fe phase present on the particle surface of the first particle group is limited, and the depth to which the zinc component in the first coating diffuses into the particles of the first particle group is also limited. Therefore, even if the heat treatment is performed for an excessively long time, the formation of the modified phase is saturated. From this viewpoint, the heat treatment time y (hours) is preferably 40 hours or less, 35 hours or less, 30 hours or less, 25 hours or less, or 24 hours or less.
焼結体の酸化を抑制するため、真空中又は不活性ガス雰囲気中で焼結体を熱処理することが好ましい。不活性ガス雰囲気には、窒素ガス雰囲気を含む。焼結体の熱処理は、加圧焼結に用いた型内で行ってもよいが、その場合には、熱処理中は焼結体に圧力を負荷しない。上述した熱処理条件を満足すれば、正常な磁性相が分解してα-Fe相を生成し、その生成の結果、FeとZnとが過剰に相互拡散することを抑制することができる。熱処理を真空中で行う場合には、雰囲気の絶対圧は、1×10-7Pa以上、1×10-6Pa以上、又は1×10-5Pa以上であってよく、1×10-2Pa以下、1×10-3Pa以下、又は1×10-4Pa以下であってよい。 In order to suppress oxidation of the sintered body, it is preferable to heat treat the sintered body in a vacuum or in an inert gas atmosphere. The inert gas atmosphere includes a nitrogen gas atmosphere. The heat treatment of the sintered body may be performed in the mold used for pressure sintering, but in that case, no pressure is applied to the sintered body during the heat treatment. If the above-mentioned heat treatment conditions are satisfied, the normal magnetic phase is decomposed to generate an α-Fe phase, and as a result of the generation, it is possible to suppress excessive interdiffusion of Fe and Zn. When the heat treatment is performed in a vacuum, the absolute pressure of the atmosphere may be 1×10 −7 Pa or more, 1×10 −6 Pa or more, or 1×10 −5 Pa or more, and may be 1×10 −2 Pa or less, 1×10 −3 Pa or less, or 1×10 −4 Pa or less.
《変形》
これまで説明してきたこと以外でも、本開示の製造方法は、特許請求の範囲に記載した内容の範囲内で種々の変形を加えることができる。
《Transform》
In addition to what has been described above, the manufacturing method of the present disclosure can be modified in various ways within the scope of the claims.
例えば、第一粒子群及び/又は第二粒子群が微粉粒子を含む場合、磁場成形前に、第一粒子群及び第二粒子群のD50が上述した範囲を満足する限りにおいて、微粉粒子の一部又は全部を、予め除去しておいてもよい。微粉粒子除去操作(微粉粒子除去方法)に、特に制限はない。微粉除去操作(微粉除去方法)としては、遠心力場分級装置を用いる方法、ふるいを用いる方法、磁場を利用する方法、及び静電気を利用する方法等が挙げられる。これらの組合せであってもよい。微粉粒子除去によって、成形体(希土類磁石)の密度を一層高め、磁化及び機械的強度をさらに高めることができる。 For example, when the first particle group and/or the second particle group contain fine particles, a part or all of the fine particles may be removed in advance before the magnetic field compaction, as long as the D50 of the first particle group and the second particle group satisfies the above-mentioned range. There is no particular limitation on the fine particle removal operation (fine particle removal method). Examples of the fine particle removal operation (fine particle removal method) include a method using a centrifugal field classification device, a method using a sieve, a method using a magnetic field, and a method using static electricity. A combination of these methods may also be used. By removing the fine particles, the density of the molded body (rare earth magnet) can be further increased, and the magnetization and mechanical strength can be further increased.
以下、本開示の製造方法を実施例及び比較例により、さらに具体的に説明する。なお、本開示の製造方法は、以下の実施例で用いた条件に限定されない。 The manufacturing method of the present disclosure will be explained in more detail below with reference to examples and comparative examples. Note that the manufacturing method of the present disclosure is not limited to the conditions used in the following examples.
《試料の準備》
実施例1~8及び比較例1~9の試料を次の要領で準備した。
<Sample preparation>
Samples of Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 9 were prepared as follows.
〈実施例1~8及び比較例1~6〉
純水2.0kgにFeSO4・7H2O 5.0kgを混合溶解した。さらにSm2O3 0.49kg、70%硫酸 0.74kg、La2O3 0.035kgを加えてよく攪拌し、完全に溶解させた。次に、得られた溶液に純水を加え、最終的にFe濃度が0.726mol/L、Sm濃度が0.112mol/Lとなるように調整し、SmFeLa硫酸溶液とした。
Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 6
5.0 kg of FeSO 4 · 7H 2 O was mixed and dissolved in 2.0 kg of pure water. 0.49 kg of Sm 2 O 3 , 0.74 kg of 70% sulfuric acid, and 0.035 kg of La 2 O 3 were further added and thoroughly stirred to completely dissolve. Next, pure water was added to the obtained solution, and the final Fe concentration was adjusted to 0.726 mol / L and the Sm concentration to 0.112 mol / L to obtain a SmFeLa sulfuric acid solution.
[沈殿工程]
温度が40℃に保たれた純水20kg中に、調製したSmFeLa硫酸溶液全量を反応開始から70分間で攪拌しながら滴下し、同時に15%アンモニア液を滴下させ、pHを7~8に調整した。これにより、SmFeLa水酸化物を含むスラリーを得た。得られたスラリーをデカンテーションにより純水で洗浄した後、水酸化物を固液分離した。分離した水酸化物を100℃のオーブン中で10時間乾燥した。
[Precipitation step]
The entire amount of the prepared SmFeLa sulfuric acid solution was dropped into 20 kg of pure water kept at a temperature of 40°C over a period of 70 minutes from the start of the reaction while stirring, and at the same time, 15% ammonia solution was dropped to adjust the pH to 7 to 8. This resulted in a slurry containing SmFeLa hydroxide. The obtained slurry was washed with pure water by decantation, and the hydroxide was subjected to solid-liquid separation. The separated hydroxide was dried in an oven at 100°C for 10 hours.
[酸化工程]
沈殿工程で得られた水酸化物を大気中1000℃で1時間、焼成処理した。冷却後、原料粉末として赤色のSmFeLa酸化物を得た。
[Oxidation process]
The hydroxide obtained in the precipitation step was calcined in air at 1000° C. for 1 hour. After cooling, red SmFeLa oxide was obtained as a raw material powder.
[前処理工程]
SmFeLa酸化物100gを、嵩厚10mmとなるように鋼製容器に入れた。容器を炉内に入れ、100Paまで減圧した後、水素ガスを導入しながら、前処理温度の850℃まで昇温し、そのまま15時間保持した。非分散赤外吸収法(ND-IR)(株式会社堀場製作所製のEMGA-820)により酸素濃度を測定したところ、5質量%であった。これにより、Smと結合している酸素は還元されず、Feと結合している酸素のうち、95%が還元される黒色の部分酸化物を得たことがわかった。
[Pretreatment process]
100 g of SmFeLa oxide was placed in a steel container so that the bulk thickness was 10 mm. The container was placed in a furnace, and after reducing the pressure to 100 Pa, the temperature was raised to the pretreatment temperature of 850° C. while introducing hydrogen gas, and the temperature was maintained for 15 hours. The oxygen concentration was measured by non-dispersive infrared absorption (ND-IR) (EMGA-820 manufactured by Horiba, Ltd.) and found to be 5 mass %. This revealed that the oxygen bonded to Sm was not reduced, and 95% of the oxygen bonded to Fe was reduced to obtain a black partial oxide.
[還元工程]
前処理工程で得られた部分酸化物60gと平均粒子径約6mmの金属カルシウム19.2gとを混合して炉内に入れた。炉内を真空排気した後、アルゴンガス(Arガス)を導入した。1090℃まで上昇させて、45分間保持し、その後、冷却してSmFe粉末粒子を得た。
[Reduction process]
60 g of the partial oxide obtained in the pretreatment process and 19.2 g of metallic calcium having an average particle size of about 6 mm were mixed and placed in a furnace. After evacuating the furnace, argon gas (Ar gas) was introduced. The temperature was raised to 1090° C. and held for 45 minutes, and then cooled to obtain SmFe powder particles.
[窒化工程]
引き続き、炉内温度を100℃まで冷却した後、真空排気を行い、窒素ガスを導入しながら、第一温度の430℃まで上昇させて、3時間保持した。続いて第二温度の500℃まで上昇させて1時間保持した後、冷却して磁性粉末粒子を含む塊状の生成物を得た。
[Nitriding process]
Subsequently, the temperature inside the furnace was cooled to 100° C., and then the furnace was evacuated to a vacuum, and while introducing nitrogen gas, the temperature was raised to a first temperature of 430° C. and held for 3 hours. Then, the temperature was raised to a second temperature of 500° C. and held for 1 hour, and then cooled to obtain an aggregated product containing magnetic powder particles.
[後処理工程]
窒化工程で得られた塊状の生成物を純水3kgに投入し、30分間攪拌した。静置した後デカンテーションにより上澄みを排水した。純水への投入、攪拌及びデカンテーションを10回繰り返した。次いで99.9%酢酸2.5gを投入して15分間攪拌した。静置した後、デカンテーションにより上澄みを排水した。純水への投入、攪拌及びデカンテーションを2回繰り返した。
[Post-processing process]
The aggregated product obtained in the nitriding step was poured into 3 kg of pure water and stirred for 30 minutes. After standing, the supernatant was drained by decantation. The process of pouring into pure water, stirring and decantation was repeated 10 times. Then, 2.5 g of 99.9% acetic acid was poured into the product and stirred for 15 minutes. After standing, the supernatant was drained by decantation. The process of pouring into pure water, stirring and decantation was repeated twice.
[酸処理工程]
後処理工程で得られた粉末100質量部に対して、塩化水素として4.3質量部となるように、6%塩酸水溶液を添加して、1分間、攪拌した。静置した後、デカンテーションにより上澄みを排水した。純水への投入、攪拌及びデカンテーションを2回繰り返した。固液分離した後80℃で真空乾燥を3時間行い、Sm9.2Fe77.1N13.59La0.11を組成とするSmFeN粉末を得た。
[Acid treatment step]
A 6% aqueous hydrochloric acid solution was added to 100 parts by mass of the powder obtained in the post-treatment process so that the hydrogen chloride content was 4.3 parts by mass, and the mixture was stirred for 1 minute. After standing, the supernatant was drained by decantation. The mixture was poured into pure water, stirred, and decanted twice. After solid-liquid separation, the mixture was vacuum dried at 80°C for 3 hours to obtain SmFeN powder having a composition of Sm 9.2 Fe 77.1 N 13.59 La 0.11 .
SmFeN粉末をパラフィンワックスと共に試料容器に詰め、ドライヤーにてパラフィンワックスを溶融させた後、16kA/mの配向磁場にてその磁化容易軸を揃えた。この磁場配向した試料を32kA/mの着磁磁場でパルス着磁し、最大磁場16kA/mのVSM(振動試料型磁力計)を用いて、室温にて磁気特性を測定したところ、残留磁化1.44T、保磁力750kA/mであった。 The SmFeN powder was packed into a sample container together with paraffin wax, and the paraffin wax was melted in a dryer, after which the easy axis of magnetization was aligned in an orientation magnetic field of 16 kA/m. This magnetically oriented sample was pulse magnetized in a magnetizing magnetic field of 32 kA/m, and the magnetic properties were measured at room temperature using a VSM (vibrating sample magnetometer) with a maximum magnetic field of 16 kA/m, revealing a residual magnetization of 1.44 T and a coercive force of 750 kA/m.
上述のようにして得たSmFeN粉末を分級し、第一粒子群の粉末及び第二粒子群の粉末を得た。第一粒子群及び第二粒子群それぞれの粒度分布(D50)は、表1-1に示すとおりであった。また、第一粒子群の総体積と第二粒子群の総体積との比(第一粒子群の総体積:第二粒子群の総体積)は、表1-1に示すとおりであった。なお、表1-1には、第一粒子群及び第二粒子群それぞれの、粒子残留磁化σr及び粒子保磁力Hcを併記した。 The SmFeN powder obtained as described above was classified to obtain a powder of the first particle group and a powder of the second particle group. The particle size distribution (D 50 ) of each of the first particle group and the second particle group was as shown in Table 1-1. The ratio of the total volume of the first particle group to the total volume of the second particle group (total volume of the first particle group:total volume of the second particle group) was as shown in Table 1-1. Table 1-1 also lists the particle remanence σ r and particle coercivity H c of each of the first particle group and the second particle group.
図4に示した方法で、第一粒子群の粒子表面に第一被膜を形成して、第一被覆磁性粉末を得た。第一被膜が亜鉛を含有する被膜であるように、亜鉛を含有する粉末として、金属亜鉛粉末を準備した。金属亜鉛粉末のD50は0.5μmであった。また、金属亜鉛粉末の純度は99.5質量%であった。 A first coating was formed on the particle surface of the first particle group by the method shown in Fig. 4 to obtain a first coated magnetic powder. Metallic zinc powder was prepared as a powder containing zinc so that the first coating was a coating containing zinc. The D50 of the metallic zinc powder was 0.5 μm. The purity of the metallic zinc powder was 99.5 mass%.
第一被覆磁性粉末と第二被覆磁性粉末の合計質量に対する亜鉛成分含有割合、すなわち、第一粒子群の粒子粉末とともに、ロータリーキルン炉に装入した金属亜鉛粉末の配合量は、第一被覆磁性粉末と第二被覆磁性粉末の合計質量に対して、表1-1に示すとおりであった。また、ロータリーキルン炉での処理条件は、次のとおりであった。雰囲気は窒素ガス雰囲気であり、処理温度は380℃であり、処理時間は1分であり、そして、攪拌ドラムの回転数は6rpmであった。このようにして得られた被覆磁性粉末粒子の亜鉛成分被覆率を表1-1に併記した。 The zinc component content ratio relative to the total mass of the first coated magnetic powder and the second coated magnetic powder, i.e., the amount of metal zinc powder charged into the rotary kiln furnace together with the particle powder of the first particle group, relative to the total mass of the first coated magnetic powder and the second coated magnetic powder, was as shown in Table 1-1. The treatment conditions in the rotary kiln furnace were as follows: the atmosphere was a nitrogen gas atmosphere, the treatment temperature was 380°C, the treatment time was 1 minute, and the rotation speed of the stirring drum was 6 rpm. The zinc component coverage rate of the coated magnetic powder particles obtained in this manner is also shown in Table 1-1.
第二粒子群の粒子表面に、第二被膜として、リン酸を含有する被膜を形成し、第二被覆磁性粉末を準備した。リン酸を含有する被膜の形成は、リン酸処理工程前に、準備工程として、分散工程及び表面処理工程を行った。分散工程及び表面処理工程並びにリン酸処理工程の詳細は次のとおりである。 A coating containing phosphoric acid was formed as a second coating on the particle surfaces of the second particle group to prepare a second coated magnetic powder. The coating containing phosphoric acid was formed by carrying out a dispersion process and a surface treatment process as a preparation process before the phosphoric acid treatment process. Details of the dispersion process, surface treatment process, and phosphoric acid treatment process are as follows.
[分散工程]
振動ミルに用いる容器の容積に対して、第二粒子群の粉末が5体積%、メディア(鉄芯ナイロンメディア、直径10mm、被覆部ナイロンのビッカース定数7、比重7.48g/cm3)が60体積%となるように、第二粒子群の粉末とメディアを容器に入れた。振動ミルにより、窒素雰囲気下、60分間分散し、中間粉末を得た。
[Dispersion process]
The powder of the second particle group and the media were placed in a container so that the powder of the second particle group was 5 volume % and the media (iron-core nylon media,
[表面処理工程]
得られた中間粉末を純水に投入し、1分間攪拌した。このスラリーに、酸溶液を入れエッチングを行なった。酸溶液は、塩酸溶液を用いた。攪拌をしながら、中間粉末100gに対して、50g以上の5%塩酸を添加した。そして、pH=3以上になったのを確認し、スラリーの電気伝導率が100μS/cm以下になるまでデカントを行った。
[Surface treatment process]
The obtained intermediate powder was put into pure water and stirred for 1 minute. An acid solution was added to this slurry to perform etching. The acid solution used was a hydrochloric acid solution. 50 g or more of 5% hydrochloric acid was added to 100 g of the intermediate powder while stirring. Then, after confirming that the pH was 3 or more, decantation was performed until the electrical conductivity of the slurry was 100 μS/cm or less.
[リン酸処理工程]
得られたスラリーに対して、リン酸溶液を加えた。リン酸溶液を、第二粒子群の粒子の固形分に対して、PO4として1質量%分投入した。5分間にわたり攪拌し、固液分離した後、120℃で真空乾燥を3時間行い、リン酸を含有する被膜を形成した第二被覆磁性粉末を得た。
[Phosphating process]
A phosphoric acid solution was added to the obtained slurry. The phosphoric acid solution was added in an amount of 1 mass% as PO4 relative to the solid content of the particles of the second particle group. After stirring for 5 minutes and performing solid-liquid separation, the mixture was vacuum-dried at 120°C for 3 hours to obtain a second coated magnetic powder having a coating containing phosphoric acid.
第一被覆磁性粉末と第二被覆磁性粉末を混合し、混合粉末を得た。混合粉末を磁場中で圧縮成形し磁場成形体を得た。圧縮成形の圧力は50MPaであった。この圧力の印加時間は1分であった。印加した磁場は1600kA/mであった。また、圧縮成形は、窒素雰囲気中で行った。 The first coated magnetic powder and the second coated magnetic powder were mixed to obtain a mixed powder. The mixed powder was compression molded in a magnetic field to obtain a magnetically molded body. The compression molding pressure was 50 MPa. This pressure was applied for 1 minute. The applied magnetic field was 1600 kA/m. The compression molding was performed in a nitrogen atmosphere.
磁場成形体を加圧焼結した。高周波誘導コイルを用いて、アルゴンガス雰囲気中(97000Pa)で加圧焼結を行った。焼結温度は380℃、焼結圧力は500MPa、そして、焼結圧力の印加時間は5分であった。 The magnetic field compact was pressure sintered. Pressure sintering was performed in an argon gas atmosphere (97,000 Pa) using a high-frequency induction coil. The sintering temperature was 380°C, the sintering pressure was 500 MPa, and the sintering pressure was applied for 5 minutes.
焼結体を真空中(10-2Pa)で熱処理した。熱処理温度は380℃、そして、熱処理時間は24時間であった。 The sintered body was heat-treated in a vacuum (10 −2 Pa) at a temperature of 380° C. for a period of 24 hours.
〈比較例7〉
第一粒子群の粒子表面の亜鉛成分被覆率が72%であること、第二粒子群の粒子表面に第二被膜を形成しなかったこと、そして、第二粒子群のσrが141emu/gであること以外、実施例3と同様に、比較例7の試料を準備した。
Comparative Example 7
A sample of Comparative Example 7 was prepared in the same manner as in Example 3, except that the zinc component coverage rate of the particle surfaces of the first particle group was 72%, the second coating film was not formed on the particle surfaces of the second particle group, and the σ r of the second particle group was 141 emu/g.
〈比較例8〉
磁性粉末が、第一粒子群のみを含み、第二粒子群を含まないこと以外、実施例1と同様に、比較例8の試料を準備した。
Comparative Example 8
A sample of Comparative Example 8 was prepared in the same manner as in Example 1, except that the magnetic powder contained only the first particle group and did not contain the second particle group.
〈比較例9〉
磁性粉末が、第一粒子群のみを含み、第二粒子群を含まないこと以外、実施例3と同様に、比較例9の試料を準備した。
Comparative Example 9
A sample of Comparative Example 9 was prepared in the same manner as in Example 3, except that the magnetic powder contained only the first particle group and did not contain the second particle group.
《評価》
各試料について、改質相被覆率及び磁気特性を測定した。磁気特性は、室温及び120℃で、振動試料型磁力計(VSM)を用いて測定した。減磁は、120℃において、残留磁化Brから10%磁化が減少したときの磁場Hkで評価した。また、熱処理後の焼結体の密度を、アルキメデス法で測定した。
"evaluation"
The modified phase coverage and magnetic properties of each sample were measured. The magnetic properties were measured at room temperature and 120°C using a vibrating sample magnetometer (VSM). Demagnetization was evaluated by the magnetic field Hk at 120°C when the magnetization decreased by 10% from the residual magnetization Br . The density of the sintered body after the heat treatment was also measured by the Archimedes method.
評価結果を表1-1~表1-2に示す。表1-2において、残留磁化及び保磁力は室温での測定結果である。 The evaluation results are shown in Tables 1-1 and 1-2. In Table 1-2, the residual magnetization and coercivity are the results of measurements taken at room temperature.
表1-1及び表1-2から、全ての実施例の試料において、残留磁化が0.9T以上であり、120℃でのHkが700kA/m以上であった。このことから、本開示の製造方法で得られた希土類磁石は、磁化に優れ、外部磁場が印加されている環境下で、特に高温において、減磁し難いことが理解できる。 From Tables 1-1 and 1-2, it can be seen that in all of the example samples, the residual magnetization was 0.9 T or more, and the Hk at 120° C. was 700 kA/m or more. From this, it can be seen that the rare earth magnets obtained by the manufacturing method of the present disclosure have excellent magnetization and are resistant to demagnetization in an environment where an external magnetic field is applied, particularly at high temperatures.
これに対し、比較例1~2の試料では、d2/d1が大きく、図6に示したように、第二粒子群12の粒径が大きいことから、密度が低下し、磁化が低い。比較例3~5の試料では、第一粒子群11と第二粒子群12の総体積比が適正でなく、図7に示したように、第二粒子群12の体積が過剰であることから、密度が低下し、磁化が低い。比較例6の試料では、第一被覆磁性粉末中の亜鉛含有割合が低いことから、第一粒子群の粒子表面の改質が充分でなく、Hkが低い。比較例7の試料では、第二粒子群の粒子表面に第二被膜を形成しなかったことから、図8に示したように、第二粒子群の粒子表面に厚い改質相20が形成され、改質が過剰であるため、Hkが低い。比較例8~9の試料では、図9に示したように、第一粒子群11のみを含み、第二粒子群12を含まないため、密度が低く、磁化が低い。
In contrast, in the samples of Comparative Examples 1 and 2, d 2 /d 1 is large, and as shown in FIG. 6, the particle diameter of the
以上の結果から、本開示の希土類磁石の製造方法の効果を確認できた。 These results confirm the effectiveness of the disclosed method for manufacturing rare earth magnets.
10 SmFeN粉末
11 第一粒子群
12 第二粒子群
20 改質相
30 焼結体
31 第一被覆磁性粉末
32 第二被覆磁性粉末
41 第一被膜
42 第二被膜
90 希土類磁石
100 ロータリーキルン炉
110 攪拌ドラム
120 材料格納部
130 回転軸
140 攪拌板
150 SmFeN粉末
160 亜鉛を含有する粉末
171 第1熱処理炉
172 第2熱処理炉
173 連結路
180 真空ポンプ
181 第1容器
182 第2容器
REFERENCE SIGNS
Claims (6)
第一粒子群及び第二粒子群を含む磁性粉末を準備すること、
前記磁性粉末の前記第一粒子群の粒子の表面に、第一被膜を形成して、第一被覆磁性粉末を得ること、
前記磁性粉末の前記第二粒子群の粒子の表面に、第二被膜を形成して、第二被覆磁性粉末を得ること、
前記第一被覆磁性粉末と前記第二被覆磁性粉末を混合して、混合粉末を得ること、
前記混合粉末を磁場中で圧縮成形して、磁場成形体を得ること、
前記磁場成形体を加圧焼結して、焼結体を得ること、及び
前記焼結体を熱処理すること、
を含み、
前記第一粒子群の粒度分布D50が、d1μmで表され、かつ、前記第二粒子群の粒度分布D50が、d2μmで表され、
前記d1及び前記d2が、0.350≦d2/d1≦0.500の関係を満足し、
前記第一粒子群の総体積と前記第二粒子群の総体積との比(前記第一粒子群の総体積:前記第二粒子群の総体積)が、9:1~4:1の範囲であり、
前記第一被膜が、亜鉛を含有し、前記第一被覆磁性粉末中の亜鉛成分の含有割合が、前記第一被覆磁性粉末と前記第二被覆磁性粉末の合計質量に対して、3.0質量%以上10.0質量%以下であり、かつ、
前記熱処理中に、前記第一被膜によって、前記第一粒子群の粒子表面の改質が進行し、かつ、前記第二被膜によって、前記第二粒子群の粒子表面が、隣接する前記第一被膜で改質されることを抑制する、
希土類磁石の製造方法。 A method for producing a rare earth magnet containing Sm, Fe, and N and having a magnetic phase at least a part of which has a crystal structure of either Th2Zn17 type or Th2Ni17 type , comprising the steps of:
Providing a magnetic powder comprising a first group of particles and a second group of particles;
forming a first coating on the surfaces of the particles of the first particle group of the magnetic powder to obtain a first coated magnetic powder;
forming a second coating on the surfaces of the particles of the second particle group of the magnetic powder to obtain a second coated magnetic powder;
mixing the first coated magnetic powder and the second coated magnetic powder to obtain a mixed powder;
The mixed powder is compression-molded in a magnetic field to obtain a magnetically molded body.
Pressure sintering the magnetic field compact to obtain a sintered body; and heat treating the sintered body.
Including,
The particle size distribution D50 of the first particle group is expressed in terms of d1 μm, and the particle size distribution D50 of the second particle group is expressed in terms of d2 μm;
The d1 and d2 satisfy the relationship of 0.350≦ d2 / d1 ≦0.500,
a ratio of a total volume of the first particle group to a total volume of the second particle group (total volume of the first particle group:total volume of the second particle group) is in the range of 9:1 to 4:1,
the first coating contains zinc, and the content of the zinc component in the first coated magnetic powder is 3.0 mass% or more and 10.0 mass% or less with respect to the total mass of the first coated magnetic powder and the second coated magnetic powder; and
During the heat treatment, the first coating film causes the particle surfaces of the first particle group to be modified, and the second coating film suppresses the particle surfaces of the second particle group from being modified by the adjacent first coating film.
A method for manufacturing rare earth magnets.
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