JP2000114020A - 磁石材料およびボンド磁石 - Google Patents

磁石材料およびボンド磁石

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JP2000114020A
JP2000114020A JP10279040A JP27904098A JP2000114020A JP 2000114020 A JP2000114020 A JP 2000114020A JP 10279040 A JP10279040 A JP 10279040A JP 27904098 A JP27904098 A JP 27904098A JP 2000114020 A JP2000114020 A JP 2000114020A
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tbcu
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crystal structure
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Takao Sawa
孝雄 沢
Fumiyuki Kawashima
史行 川島
Toshiya Sakamoto
敏也 坂本
Katsutoshi Nakagawa
勝利 中川
Akihiko Tsudai
昭彦 津田井
Masashi Sahashi
政司 佐橋
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 極めて熱的に安定なTbCu7型結晶構造を
持ち、高保磁力、高飽和磁化(高残留磁化)で、さらに
保磁力の温度依存性(温度変化に対する保磁力の変動)
を改善した磁石材料を提供する。 【解決手段】 一般式(R1-xx)(Fe1-yCoyz
u…(I)、式中のR,M,XはそれぞれR:Yを含
む希土類元素から選ばれる少なくとも1つの元素、M:
Ti、Nbから選ばれる少なくとも1つの元素、X:
C,N,O,B,S,Pから選ばれる少なくとも1つの
元素、であり、x,y,z,uは、それぞれ0.1≦x
≦0.6、0≦y≦0.6、5≦z≦12、0<u≦
3、である、にて表わされ、主たる硬磁性相がTbCu
7型結晶構造で、平均結晶粒径が5〜200nmである
ことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、新規な磁石材料お
よびボンド磁石に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、高性能永久磁石としてはSm−C
o磁石、Nd−Fe−B磁石などが知られており、VC
M、スピンドルモータなどの各種モータ、計測器、スピ
ーカーまた医療用MRI他、各種電気機器のキー部品と
して使用されている。
【0003】これらの磁石は、多量のFeまたはCoと
希土類元素が含まれている。Fe、Coは飽和磁束密度
の増大に寄与し、一方希土類元素は結晶場中の4f電子
の挙動に由来する非常に大きな磁気異方性をもたらすた
め、保磁力の増大に寄与し、良好な磁石特性を実現して
いる。
【0004】近年、電気機器の小型化、省エネ化の要求
が高まってきており、これら機器のキー部品材料である
永久磁石にも一層の最大磁気エネルギー積の改善が望ま
れている。
【0005】これに対し、様々な観点から新しい磁石材
料の検討が進められている。SmFeN合金系はその磁
気異方性の大きさから新規磁石材の候補であり、熱安定
性の課題からボンド磁石材として検討されている。特に
SmZrFeCoを基本とするTbCu7型結晶構造を
もつ金属間化合物へのNあるいはCの導入はキュリー温
度の上昇、磁気異方性の改善などの効果を生じ、新規磁
石材料として注目されている。しかし、熱的安定性に課
題があり、急冷後の熱処理で、TbCu7以外、例えば
Th2Zn17相の析出による特性劣化が生じることがあ
った。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記の通り、電気機
器、電子機器の小型化、高効率化に対しては、一層の高
保磁力、高飽和磁化(高残留磁化)をもつ磁石の出現が
望まれており、特に使用環境温度での高保磁力、高飽和
磁化(残留磁束密度)が要求されていた。これに対して
Nd−Fe−B磁石では保磁力の温度特性が悪く、使用
温度範囲が限られていた。またTbCu7相は通常、液
体急冷法あるいはメカニカルアロイングといったいわゆ
る非平衡相を創出する方法で得られたものを活用するに
とどまっていた。従って、N、Cなどの元素を格子間位
置に導入した場合、比較的優れた磁気特性は得られても
熱安定性が十分ではなかった。
【0007】本発明は、これらの点に鑑み鋭意研究を重
ねた結果、特定の元素を希土類元素に対して置換した場
合に極めて熱的に安定なTbCu7相を見出し、高保磁
力で高い残留磁化をもち、さらに保磁力の温度特性を改
善した磁石材料およびボンド磁石を見出し、本発明の完
成に至った。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明に係わる磁石材料
は、一般式 (R1-xx)(Fe1-yCoyzu …(I) 式中のR,M,Xはそれぞれ R:Yを含む希土類元素から選ばれる少なくとも1つの
元素、 M:Ti、Nbから選ばれる少なくとも1つの元素、 X:C,N,O,B,S,Pから選ばれる少なくとも1
つの元素、であり、 x,y,z,uは、それぞれ 0.1≦x≦0.6、 0≦y≦0.6、 5≦z≦12、 0<u≦3、 である、にて表わされ、主たる硬磁性相がTbCu7
結晶構造で、平均結晶粒径が5〜200nmであること
を特徴とするものである。
【0009】本発明に係わる別の磁石材料は、一般式 (R1-xx)(Fe1-yCoyazu …(II) 式中のR,M,Xはそれぞれ R:Yを含む希土類元素から選ばれる少なくとも1つの
元素、 M:Ti、Nbから選ばれる少なくとも1つの元素、 T:Ni,Cu,Sn,V,Ta,Cr,Mo,W,M
nから選ばれる少なくとも1つの元素 X:C,N,O,B,S,Pから選ばれる少なくとも1
つの元素、であり、 x,y,z,u,aは、それぞれ 0.1≦x≦0.6、 0≦y≦0.6、 0≦a≦0.1 5≦z≦12、 0<u≦3、 である、にて表わされ、主たる硬磁性相がTbCu7
結晶構造で、平均結晶粒径が5〜200nmであること
を特徴とするものである。
【0010】前記一般式(I)(II)で表わされる本発
明のボンド磁石材料において、CuKα線を用いたX線
回折法により測定したTbCu7型結晶構造をもつ主相
とFeCoを主体とするbcc相との主回折線の回折強
度をそれぞれI(TbCu7)、I(bcc)とした時、それら回折
強度比[I(bcc)/I(TbCu7)]が2以下であることが好
ましい。
【0011】本発明に係るボンド磁石は、一般式 (R1-xx)(Fe1-yCoyzu …(I) 式中のR,M,Xはそれぞれ R:Yを含む希土類元素から選ばれる少なくとも1つの
元素、 M:Ti、Nbから選ばれる少なくとも1つの元素、 X:C,N,O,B,S,Pから選ばれる少なくとも1
つの元素、であり、 x,y,z,uは、それぞれ 0.1≦x≦0.6、 0≦y≦0.6、 5≦z≦12、 0<u≦3、 である、にて表わされ、主たる硬磁性相がTbCu7
結晶構造で、平均結晶粒径が5〜200nmである合金
とバインダーからなることを特徴とするものである。
【0012】本発明に係る別のボンド磁石は、一般式 (R1-xx)(Fe1-yCoyazu …(II) 式中のR,M,Xはそれぞれ R:Yを含む希土類元素から選ばれる少なくとも1つの
元素、 M:Ti、Nbから選ばれる少なくとも1つの元素、 T:Ni,Cu,Sn,V,Ta,Cr,Mo,W,M
nから選ばれる少なくとも1つの元素 X:C,N,O,B,S,Pから選ばれる少なくとも1
つの元素、であり、 x,y,z,u,aは、それぞれ 0.1≦x≦0.6、 0≦y≦0.6、 0≦a≦0.1 5≦z≦12、 0<u≦3、 である、にて表わされ、主たる硬磁性相がTbCu7
結晶構造で、平均結晶粒径が5〜200nmである合金
とバインダからなることを特徴とするものである。
【0013】本発明に係わるボンド磁石において、前記
一般式(I)(II)で表わされる磁石合金はCuKα線
を用いたX線回折法により測定したTbCu7型結晶構
造をもつ主相とFeCoを主体とするbcc相との主回
折線の回折強度をそれぞれI(TbCu7)、I(bcc)とした
時、それら回折強度比[I(bcc)/I(TbCu7)]が2以下
であることが好ましい。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る磁石材料およ
びボンド磁石を詳細に説明する。 (磁石材料1)この磁石材料は、一般式(R1-xx
(Fe1-yCoyzu…(I)で表わされ、かつ主たる
硬磁性相がTbCu7型結晶構造で平均結晶粒径が5〜
200nmである。
【0015】前記一般式(I)のR,M,X、Tはそれ
ぞれ、R:Yを含む希土類元素から選ばれる少なくとも
1つの元素、M:Ti、Nbから選ばれる少なくとも1
つの元素、X:C,N,O,B,S,Pから選ばれる少
なくとも1つの元素、 x、y、z、uはそれぞれ0.
1≦x≦0.6、 0≦y≦0.6、 5≦z≦12、0
<u≦3を示す。
【0016】ここで「主たる硬磁性相がTbCu7型結
晶構造」とはCuKα線を用いたX線回折法により測定
したTbCu7型結晶構造をもつ主相とTh2Ni17相、
ThMn12相、Th2Zn17相、およびR3(FeM)29
相とのそれぞれの特徴ある回折線の主回折線に対する回
折強度がその相単相における回折強度比に比べ1/10
以下であることを示す。例えば、Th2Zn17相であれ
ば(024)面、Th2Ni17相であれば(203)面
の回折線である。
【0017】また、平均結晶粒径はX線回折から各回折
線の半値幅(あるいは半価幅)からシェラーの式を用い
て算出する、あるいはTEM観察を行い、観測された結
晶粒を平均して求めることができる。
【0018】次に、前記一般式(I)の磁石材料を構成
する各成分の働きおよび各成分の量を規定した理由につ
いて詳細に説明する。 (1)R元素 R元素は磁石にとって必要な磁気異方性を発現する元素
であり、La,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,
Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu,Yが挙げ
られる。特に磁気異方性を考慮するとSmを50%以上
含有する希土類元素から選択されるが、高飽和磁化はP
r,Ndの一部置換が有効であり、高温での高保磁力化
にはDy,Tb,Er,Gdの一部置換が好ましい。 (2)M元素 M元素はTbCu7型結晶構造を実現するのに最も有効
な元素であり、Mで希土類元素の一部を置換することに
より、はじめて熱的に安定なTbCu7型結晶構造が得
られる。xは0.1から0.6の範囲であり、0.1未
満ではTh2Zn17型が得られるとともに飽和磁束密度
が小さくなる。一方、0.6を超えると磁気異方性が十
分でなくなり、磁石としての特性が低下する。好ましく
は0.15≦x≦0.55である。 (3)Co CoはFeとの置換によりキュリー温度の改善、磁気異
方性の改善を達成できるものであるが、その置換量yが
0.6を超えると飽和磁束密度が低下してしまう。従っ
て、飽和磁化と磁気異方性の2つの磁気特性との兼ね合
いで発明の範囲で設定できる。好ましくは0.55以下
であり、さらに好ましくは0.5以下である。
【0019】zは、(R1-xx)(Fe1-yCoy)の比
であり、飽和磁束密度、磁気異方性などの全ての磁石特
性を左右する点で最も重要な値で、5〜12の範囲にす
ることが重要である。zを5未満にすると飽和磁束密度
の高い磁石材料を得ることが困難になる。一方zが12
以上になるとFeCoの析出が多くなり、磁石特性を阻
害する要因になる。好ましい範囲は6≦z≦11であ
る。 (4)X元素 X元素はC,N,O,B,SおよびPであり、これらの
元素は主としてTbCu7型結晶構造の格子間位置に存
在し、硬磁性相のキュリー温度および磁気異方性を改善
するのに有効な元素である。X元素の量が3を超えると
磁石がX元素過剰となって分解をおこしやすくなる。よ
り好ましい範囲は、0.2≦u≦2.5である。
【0020】前記一般式(I)で表わされる磁石材料に
おいて、合金結晶粒は残留磁束密度、保磁力および最大
エネルギー積に大きな影響を与える。特に、ボンド磁石
においては合金結晶粒の微細化は保磁力を向上させる効
果を発揮する。前記磁石材料の平均粒径が200nmを
超えると保磁力を向上させることが困難になる。より好
ましい前記磁石材料の平均結晶粒径は5〜150nmで
あり、さらに好ましくは10〜100nmである。
【0021】前記一般式(I)で表わされる磁石材料に
おいて、CuKα線を用いたX線回折法により測定した
TbCu7型結晶構造をもつ主相とFeCoを主体とす
るbcc相の主回折線の回折強度をそれぞれI(TbC
u7)、I(bcc)とした時、それら回折強度比[I(bcc)/
I(TbCu7)]が2以下にすることが好ましい。この回折
強度比が2を超えるとbcc相が本来持つ軟磁気特性に
よって磁石特性が劣化する恐れがある。より好ましい前
記回折強度比は1以下である。
【0022】前記一般式(I)の磁石材料中には、酸化
物、窒化物、炭化物などの前記X元素に基づく化合物を
含有することを許容する。
【0023】(磁石材料2)この磁石材料は一般式(R
1-xx)(Fe1-yCoyazu…(II)で表わさ
れ、主たる硬磁性相がTbCu7型結晶構造で、平均結
晶粒径が5〜200nmである。
【0024】前記一般式(II)の中のR,M,T,Xは
それぞれR:Yを含む希土類元素から選ばれる少なくと
も1つの元素、M:Ti、Nbから選ばれる少なくとも
1つの元素、T:Ni,Cu,Sn,V,Ta,Cr,
Mo,W,Mnから選ばれる少なくとも1つの元素、
X:C、N、O、B、S、Pから選ばれる少なくとも1
つの元素であり、x、y、a,z,uはそれぞれ0.1
≦x≦0.6、0≦y≦0.6、0≦a≦0.1、5≦
z≦12、0<u≦3を示す。
【0025】ここで「主たる硬磁性相がTbCu7型結
晶構造」とはCuKα線を用いたX線回折法により測定
したTbCu7型結晶構造をもつ主相とTh2Ni17相、
ThMn12相、Th2Zn17相、およびR3(FeM)29
相とのそれぞれの特徴ある回折線の主回折線に対する回
折強度がその相単相における回折強度比に比べ1/10
以下であることを示す。例えば、Th2Zn17相であれ
ば(024)面、Th2Ni17相であれば(203)面
の回折線である。
【0026】また、平均結晶粒径はX線回折から各回折
線の半値幅(あるいは半価幅)からシェラーの式を用い
て算出する、あるいはTEM観察を行い、観測された結
晶粒を平均して求めることができる。
【0027】また、平均結晶粒径はX線回折法により測
定した各回折線の半値幅(または半価幅)からシェラー
の式を用いて算出した、またはTEM観察を行って観察
された結晶粒を平均する方法により求めることができ
る。
【0028】前記一般式(II)の磁石材料を構成する各
成分の働きおよび各成分の量を規定した理由について詳
細に説明する。ただし、R元素、M元素、Co、X元素
の作用およびそれらの元素量規定は前述した磁石材料1
と同様である。
【0029】T元素は、Ni,Cu,Sn,V,Ta,
Cr,Mo,W,Mnから選ばれる少なくとも1つの元
素であり、これらの元素は保磁力の温度特性改善に有効
である。その範囲は0.1を超えると飽和磁束密度が低
下してしまう。好ましくは0.08以下である。特にC
uは結晶粒調整に有効な元素でありこれは飽和磁化の大
きな合金で顕著であり、保磁力の改善に極めて有効であ
る。
【0030】前記一般式(II)で表わされる磁石材料に
おいて、前記磁石材料1で説明したのと同様な理由によ
り、前記磁石材料の平均結晶粒径を200nm以下にす
ることが必要である。より好ましい前記磁石材料の平均
結晶粒径は5〜150nm、さらに好ましくは10〜1
00nmである。
【0031】前記一般式(II)で表わされる磁石材料に
おいて、前記磁石材料1で説明したのと同様に、CuK
α線を用いたX線回折法により測定したTbCu7型結
晶構造をもつ主相とFeCoを主体とするbcc相の主
回折線の回折強度をそれぞれI(TbCu7)、I(bcc)とした
時、それら回折強度比[I(bcc)/I(TbCu7)]が2以下
にすることが好ましい。この回折強度比が2を超えると
bcc相が本来持つ軟磁気特性によって磁石特性が劣化
する恐れがある。より好ましい前記回折強度比は1以下
である。
【0032】前記一般式(II)の磁石材料中には、酸化
物、窒化物、炭化物などの前記X元素に基づく化合物を
含有することを許容する。
【0033】次に、本発明に係る磁石材料の製造方法を
説明する。
【0034】まず、所定の組成になるように、R、M、
Fe,Co、A、Xの各元素を調製し、高周波溶解炉、
あるいはアーク溶解炉で母合金を作製する。なお、Xと
してC、P,S、Bを選択した場合には、素材そのもの
あるいはFeC,FeP、FeB、FeSなどの化合物
を用いて同時に溶解することができる。
【0035】得られた合金を、900℃から1150℃
の範囲で0.1〜100時間、不活性雰囲気中あるいは
真空中で熱処理したのち、急冷あるいは徐冷し、一般式
(I)、(II)で表わされるボンド磁石母合金を製造す
る。その冷却速度は特に限定しないが、好ましくは20
〜500℃/時間である。
【0036】得られた合金を再度溶解し、溶融状態の合
金を高速回転する冷却体上に射出する、すなわち液体急
冷法によりTbCu7型結晶構造を得ることができる。
液体急冷法は単ロール法、双ロール法、アトマイズ法な
ど特に限定されないが、量産性を考慮すると単ロールが
もっとも好ましい。この場合、作製条件は特に限定しな
いが、例えばボンド磁石用には10〜50m/sが好ま
しい。ロール材質もCu基、Fe基合金のいずれでもよ
いが、特に冷却能を考慮すると高硬度のCu基合金(例
えばBeCu,TiCu、CrCuなど)が好ましい。
得られる試料はフレーク状、あるいは薄帯状であるが、
その板厚は5〜100μmであり、好ましくは10〜8
0μm、さらに好ましくは12〜60μmである。な
お、量産を考慮すると母合金を作製せず、調製した合金
をノズル付きるつぼで溶解し、そのまま急冷する方法で
もよい。急冷状態は出来るだけアモルファス化されてい
るのが好ましいが、一部結晶質が混在しても問題ない。
【0037】この場合結晶粒が微細になるため、特にボ
ンド磁石用として適している。また、本発明の合金には
少量のα―Fe(Co)を含むが、急冷すると主相中に
取り込まれるか、あるいは極めて微細な結晶粒径とな
り、磁石用として重要な特性を担う。α―Fe(Co)
の微細な結晶粒は急冷後の400〜900℃で0.1〜
100時間の熱処理によっても得ることができる。
【0038】一方、粉砕した試料をガスを用いて窒化、
炭化などX元素を格子間位置に導入することにより、磁
気異方性の改善、キュリー温度の向上を達成できる。こ
の方法を詳細に述べると下記の通りである。
【0039】導入させるX元素を含むガス、例えば窒化
の場合は窒素、炭化の場合はメタンガスを0.001〜
100気圧の範囲の圧力下とし、200℃から1000
℃の範囲で0.1〜300時間行えばよい。また、キャ
リアーガスとしてアンモニアガスを用いて窒素ガス、メ
タンガスなどと混合したガスとして使用してもX元素の
導入を図ることができる。
【0040】また、この急冷した材料に水素の吸脱蔵を
行わせることにより、異方性ボンド磁石用材料に適した
試料にすることができる。これは、300〜1000℃
の範囲で0.1〜10時間水素加圧状態(0.1〜10
atm)で試料に水素を吸蔵させると希土類金属水素化
物と遷移金属合金に分解する。この際、水素ガスはこれ
単独でも、不活性ガスとの混合ガスでもよい。不活性ガ
スはHe,Arが好ましい。次に、減圧状態として30
0〜1000℃で1分から10時間熱処理を行うと、吸
蔵した水素を放出し、TbCu7型を主とする結晶相と
FeCo相が生成される。X元素は予め合金中に入れた
状態で水素を吸蔵放出させてもよく、また水素吸蔵放出
後にガスを用いて導入してもよい。
【0041】次に、本発明のボンド磁石について説明す
る。
【0042】このボンド磁石は、一般式(R1-xx
(Fe1-yCoyzu…(I)で表わされ、かつ主たる
硬磁性相がTbCu7型結晶構造で平均結晶粒径が5〜
200nmである合金とバインダーを含有する。
【0043】ここでR,M,Xはそれぞれ、R:Yを含
む希土類元素から選ばれる少なくとも1つの元素、M:
Ti、Nbから選ばれる少なくとも1つの元素、X:
C,N,O,B,S,Pから選ばれる少なくとも1つの
元素、 x、y、z、uは0.1≦x≦0.6、 0≦y
≦0.6、5≦z≦12、0<u≦3である。
【0044】本発明に係る別のボンド磁石は、一般式
(R1-xx)(Fe1-yCoyaz u…(II)で表わ
され、主たる硬磁性相がTbCu7型結晶構造で、平均
結晶粒径が5〜200nmである合金とバインダーを含
有する。
【0045】ここで、R,M,T,Xはそれぞれ、R:
Yを含む希土類元素から選ばれる少なくとも1つの元
素、M:Ti、Nbから選ばれる少なくとも1つの元
素、T:Ni,Cu,Sn,V,Ta,Cr,Mo,
W,Mnから選ばれる少なくとも1つの元素、X:C、
N、O、B、S、Pから選ばれる少なくとも1つの元素
であり、x、y、a、z、uは、 0.1≦x≦0.
6、 0≦y≦0.6、 0≦a≦0.1、 5≦z≦1
2、 0<u≦3で表わされる。これらの一般式
(I),(II)で表わされる各元素の効果、限定理由は
本発明の磁石材料における効果、限定理由と同じであ
る。
【0046】次に、ボンド磁石の製造方法を説明する。
【0047】前述した方法により得られたボンド磁石材
料をハンマーミル、ジェットミルなどによって数μm〜
数mmにまで粉砕する。場合によっては、急冷材料を粗
粉砕する程度でもよく、例えば窒素を含むと格子が膨張
することにより微粉化することでもよい。
【0048】本発明の合金粉末をバインダーと混合し、
圧縮成形、または射出成形することによりボンド磁石を
製造する。前記合金粉末としては粒径2.8μm以下の
微細な粉末の含有量が5vol.%以下、より好ましく
は2vol.%以下である。このような微粉末の除去に
は、例えば気流分散機を用いて分散する方法、または前
記合金粉末を溶媒中に分散させ、浮遊粒子を除去する方
法等を採用することができる。
【0049】前記バインダーは例えばエポキシ樹脂、ナ
イロンなどの合成樹脂を用いることができる。前記合成
樹脂エポキシ樹脂のような熱硬化性樹脂を用いる場合に
は圧縮成形後に100〜200℃の温度でキュア処理す
ることが好ましい。前記合成樹脂としてナイロンのよう
な熱可塑性樹脂を用いる場合には、射出成形法を用いる
ことが望ましい。
【0050】以上説明した本発明に係わる磁石材料は一
般式(R1-xx)(Fe1-yCoy zu…(I)または
一般式(R1-xx)(Fe1-yCoyazu…(II)
で表わされ、主たる硬磁性相が極めて熱的に安定なTb
Cu7型結晶構造を有し、かつ平均結晶粒径が5〜20
0nmであるため、高保磁力、高飽和磁化(高残留磁
化)で、さらに保磁力の温度依存性を改善することがで
きる。
【0051】すなわち、一般式(R1-xx)(Fe1-y
Coyzu…(I)または一般式(R1-xx)(Fe
1-yCoyazu…(II)で表わされるようにRであ
る希土類元素の一部をM元素で置換し、かつその置換量
を0.10≦x≦0.6の範囲に特定することにより、
主たる硬磁性相の熱的安定性を極めて高めたTbCu7
型結晶構造を有するボンド磁石を実現できる。その結
果、保磁力、飽和磁化(高残留磁化)を向上でき、さら
に保磁力の温度依存性を改善することができる。特に、
一般式(II)に示すようにFeの一部をCoの他にT元
素で置換することにより、保磁力の温度依存性をより一
層効果的に改善することができる。
【0052】また、前記一般式(I)、(II)で表わさ
れる磁石材料において、CuKα線を用いたX線回折法
により測定したTbCu7型結晶構造をもつ主相とFe
Coを主体とするbcc相の主回折線の回折強度をそれ
ぞれI(TbCu7)、I(bcc)とした時、それら回折強度比
[I(bcc)/I(TbCu7)]が2以下にすると磁石特性を一
層向上することができる。
【0053】本発明に係わるボンド磁石は一般式一般式
(R1-xx)(Fe1-yCoyzu…(I)または一般
式(R1-xx)(Fe1-yCoyazu…(II)で表
わされ主たる硬磁性相がTbCu7型結晶構造で、平均
結晶粒径が5〜200nmである磁石材料とバインダー
を混合し、成形することによって、高保磁力、高飽和磁
化(高残留磁化)で、さらに保磁力の温度依存性が改善
され、高い環境温度下での使用が可能になる。
【0054】また、前記一般式(I)、(II)で表わさ
れるボンド磁石において、前記磁石材料で説明したのと
同様に、CuKα線を用いたX線回折法により測定した
TbCu7型結晶構造をもつ主相とFeCoを主体とす
るbcc相の主回折線の回折強度をそれぞれI(TbC
u7)、I(bcc)とした時、それら回折強度比[I(bcc)/
I(TbCu7)]が2以下にすると磁石特性を一層向上する
ことができる。
【0055】
【実施例】以下、本発明の実施例を詳細に説明する。
【0056】(実施例1および比較例1)(Sm0.7
0.3)(Fe0.7Co0.37合金(実施例1)とSm
(Fe0.7Co0.38合金(比較例1)とを溶解した
後、それぞれAr雰囲気中で単ロール法により板厚20
μmの急冷合金を作製した。得られた合金を600〜1
000℃の範囲で各1時間熱処理してX線回折を行っ
た。その結果、本発明の試料では熱処理温度範囲内でい
ずれもTbCu7相が得られたが、一方比較例では70
0℃を超えるとTh2Zn17相の回折線が見られ、温度
上昇とともに、その回折強度が強くなりそれとともにF
e(Co)の回折線が強くなった。
【0057】これらの熱処理した合金について、窒化処
理を行った。条件は400℃、1時間でNH3とN2の
流量比を10:1としている。処理後の各合金について
VSMで評価した。その結果を図1に示す。
【0058】図1から明らかなように実施例1の合金
は、比較例1の合金に比べて高保磁力で、かつその保磁
力が極めて安定であることがわかる。
【0059】(実施例2〜14および比較例2〜4)下
記表1に示した実施例2〜14、比較例2〜4の合金組
成につき所定量計り取り、Ar雰囲気中の単ロール法に
よって板厚が20μmの急冷合金を作製した。ここでは
直径300mmのCuBe製ロールを使用し、ロール周
速は35m/sに設定し、射出圧は0.8kg/cm2とし
た。得られた粉末についてX線回折測定を行い、いずれ
の合金も主たる硬磁性相がTbCu7相であることを確
認した。
【0060】下記表2にこれらの粉末をVSMで150
kOeの磁場で磁気特性を評価した結果を示す。
【0061】保磁力の温度変化は、25℃、100℃で
の保磁力をそれぞれiHc(25℃)、iHc(100
℃)とした時の{[(iHc(100℃)―iHc(2
5℃))/75]/ iHc(25℃)}×100とし
た。
【0062】結晶粒径は、シェラーの式より回折線の半
価幅から求めた。
【0063】X線回折法により測定した主相とFeCo
を主体とするbcc相の主回折線の回折強度をそれぞれ
I(TbCu7)、I(bcc)とした時、それら回折強度比[I(b
cc)/I(TbCu7)]を求めた。
【0064】これらの結果を下記表2に併記する。
【表1】
【表2】 前記表1および表2から明らかなように実施例2〜14
の磁石材料は、比較例2〜4の磁石材料に比べて高残留
磁束密度、高保磁力であり、かつ保磁力の温度係数が小
さいことがわかる。
【0065】比較例1の磁石材料において保磁力の温度
係数が大きくなるのは、主たる硬磁性相が正方晶のNd
2Fe141型結晶構造を有することによる。また、比較
例2、3において残留磁束密度、保磁力が低いのは希土
類元素の置換元素であるNb,Tiの量がそれぞれ前記
一般式(I),(II)で規定した範囲を外れるためであ
る。
【0066】(実施例15〜27および比較例5〜7)
まず、高純度の元素を調製し下記表3に示す合金を作製
した。これらの母合金インゴットをArガス雰囲気中で
高周波誘導加熱により再溶解した後、溶湯を35m/s
で回転する直径300mmのCuBe製ロール上に圧力
0.8kg/cm 2で射出することにより、厚さ25μ
mの急冷合金薄帯を作製した。ひきつづき、これらの合
金薄帯を750℃で1時間熱処理したのち、窒化、ある
いは炭化を行った。
【0067】得られた実施例15〜27および比較例5
〜7の粉末についてX線回折測定を行った。その結果、
全ての実施例と比較例6、7はいずれも主たる硬磁性相
がTbCu7型結晶構造であることが確認できた。これ
に対して比較例5は主たる硬磁性相が正方晶のNd2
141型結晶構造である。
【0068】これらの粉末に2重量%の熱硬化性エポキ
シ樹脂を混練し、8ton/cm2の圧力により圧縮成
形した。そして、150℃で2.5時間キュア処理して
ボンド磁石を製造した。
【0069】下記表4に作製したボンド磁石の磁気特性
を評価した結果を示す。保磁力の温度変化は25、10
0℃での保磁力をそれぞれiHc(25℃)、iHc
(100℃)とした時の{[(iHc(100℃)―i
Hc(25℃))/75]/ iHc(25℃)}×10
0とした。
【0070】結晶粒径は、シェラーの式より回折線の半
価幅から求めた。
【0071】X線回折法により測定した主相とFeCo
を主体とするbcc相の主回折線の回折強度をそれぞれ
I(TbCu7)、I(bcc)とした時、それら回折強度比[I(b
cc)/I(TbCu7)]を求めた。
【0072】これらの結果を下記表4に併記する。
【表3】
【表4】 前記表3、4から明らかなように実施例15〜27のボ
ンド磁石は、比較例5〜7のボンド磁石に比べて高残留
磁束密度、高保磁力が得られており、さらに保磁力の温
度係数が小さいことがわかる。
【0073】比較例5のボンド磁石において、保磁力の
温度係数が大きくなるのは主たる硬磁性相がNd2Fe
141型であるためである。また、比較例6、7におい
て残留磁束密度、保磁力が低いのは希土類元素の置換元
素であるNb,Ti量がそれぞれ前記一般式(I)、
(II)で規定した範囲外である。
【0074】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明に係る磁石
材料は従来の磁石材料に比べて飽和磁化(残留磁化)と
保磁力が向上され、さらに保磁力の温度特性が改善され
る。その結果、本発明に係わるボンド磁石材料は従来の
ボンド磁石材料の応用分野において機器の小型化、省エ
ネルギー化を図ることができるなど顕著な効果を奏す
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1および比較例1の磁石合金における熱
処理温度と保磁力との関係を示す特性図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂本 敏也 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 中川 勝利 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 津田井 昭彦 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 佐橋 政司 神奈川県川崎市幸区堀川町72番地 株式会 社東芝川崎事業所内 Fターム(参考) 5E040 AA03 AA19 BB03 CA01 NN01 NN06 NN17

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一般式 (R1-xx)(Fe1-yCoyzu …(I) 式中のR,M,Xはそれぞれ R:Yを含む希土類元素から選ばれる少なくとも1つの
    元素、 M:Ti、Nbから選ばれる少なくとも1つの元素、 X:C,N,O,B,S,Pから選ばれる少なくとも1
    つの元素、 であり、 x,y,z,uは、それぞれ 0.1≦x≦0.6、 0≦y≦0.6、 5≦z≦12、 0<u≦3、 である、にて表わされ、主たる硬磁性相がTbCu7
    結晶構造で、平均結晶粒径が5〜200nmであること
    を特徴とする磁石材料。
  2. 【請求項2】 一般式 (R1-xx)(Fe1-yCoyazu …(II) 式中のR,M,Xはそれぞれ R:Yを含む希土類元素から選ばれる少なくとも1つの
    元素、 M:Ti、Nbから選ばれる少なくとも1つの元素、 T:Ni,Cu,Sn,V,Ta,Cr,Mo,W,M
    nから選ばれる少なくとも1つの元素 X:C,N,O,B,S,Pから選ばれる少なくとも1
    つの元素、 であり、 x,y,z,u,aは、それぞれ 0.1≦x≦0.6、 0≦y≦0.6、 0≦a≦0.1 5≦z≦12、 0<u≦3、 である、にて表わされ、主たる硬磁性相がTbCu7
    結晶構造で、平均結晶粒径が5〜200nmであること
    を特徴とする磁石材料。
  3. 【請求項3】 CuKα線を用いたX線回折において主
    たる硬磁性相のTbCu7型結晶構造とFeCoを主体
    とするbcc相の主回折線の回折強度をそれぞれI(TbC
    u7)、I(bcc)とした時、それら回折強度比[I(bcc)/
    I(TbCu7)]が2以下であること特徴とする請求項1ま
    たは2記載の磁石材料。
  4. 【請求項4】 一般式 (R1-xx)(Fe1-yCoyzu …(I) 式中のR,M,Xはそれぞれ R:Yを含む希土類元素から選ばれる少なくとも1つの
    元素、 M:Ti、Nbから選ばれる少なくとも1つの元素、 X:C,N,O,B,S,Pから選ばれる少なくとも1
    つの元素、 であり、 x,y,z,uは、それぞれ 0.1≦x≦0.6、 0≦y≦0.6、 5≦z≦12、 0<u≦3、 である、にて表わされ、主たる硬磁性相がTbCu7
    結晶構造で、平均結晶粒径が5〜200nmである合金
    とバインダーからなることを特徴とするボンド磁石。
  5. 【請求項5】 一般式 (R1-xx)(Fe1-yCoyazu …(II) 式中のR,M,Xはそれぞれ R:Yを含む希土類元素から選ばれる少なくとも1つの
    元素、 M:Ti、Nbから選ばれる少なくとも1つの元素、 T:Ni,Cu,Sn,V,Ta,Cr,Mo,W,M
    nから選ばれる少なくとも1つの元素 X:C,N,O,B,S,Pから選ばれる少なくとも1
    つの元素、 であり、 x,y,z,u,aは、それぞれ 0.1≦x≦0.6、 0≦y≦0.6、 0≦a≦0.1 5≦z≦12、 0<u≦3、 である、にて表わされ、主たる硬磁性相がTbCu7
    結晶構造で、平均結晶粒径が5〜200nmである合金
    とバインダからなることを特徴とするボンド磁石。
  6. 【請求項6】 前記合金は、CuKα線を用いたX線回
    折において主たる硬磁性相のTbCu7型結晶構造とF
    eCoを主体とするbcc相の主回折線の回折強度をそ
    れぞれI(TbCu7)、I(bcc)とした時、それら回折強度比
    [I(bcc)/I(TbCu7)]が2以下であること特徴とする
    請求項4または5記載のボンド磁石。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002057017A (ja) * 2000-05-29 2002-02-22 Daido Steel Co Ltd 等方性の粉末磁石材料、その製造方法およびボンド磁石
WO2011030387A1 (ja) * 2009-09-11 2011-03-17 株式会社 東芝 磁石材料、永久磁石、およびそれを用いたモータと発電機
CN111696741A (zh) * 2019-03-14 2020-09-22 株式会社东芝 磁铁材料、永磁铁、旋转电机及车辆

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002057017A (ja) * 2000-05-29 2002-02-22 Daido Steel Co Ltd 等方性の粉末磁石材料、その製造方法およびボンド磁石
WO2011030387A1 (ja) * 2009-09-11 2011-03-17 株式会社 東芝 磁石材料、永久磁石、およびそれを用いたモータと発電機
JPWO2011030387A1 (ja) * 2009-09-11 2013-02-04 株式会社東芝 磁石材料、永久磁石、およびそれを用いたモータと発電機
CN111696741A (zh) * 2019-03-14 2020-09-22 株式会社东芝 磁铁材料、永磁铁、旋转电机及车辆
CN111696741B (zh) * 2019-03-14 2023-08-08 株式会社东芝 磁铁材料、永磁铁、旋转电机及车辆

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