JP2001217109A - 磁石組成物及びこれを用いるボンド磁石 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、希土類金属を主体としな
い軟磁性相と硬磁性相を有する磁石組成物を提供する。 【解決手段】 α−ＭｎＢとβ−ＭｎＢの双方又はいず
れか一方により構成される軟磁性相と硬磁性相を有する
磁石組成物で、硬磁性相は異方性磁界が少なくとも７．
９６×１０^５Ａ／ｍ以上のいずれの磁石材料で構成され
る硬磁性相である磁石組成物である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、モータ等の電気機
器、スピーカ等の音響機器、マイクロ波進行波管等の通
信機器、電流計等の計測機器、その他ボンド磁石等に用
いられる高磁化・高保磁力を有する磁石組成物に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、高磁化・高保磁力を有する磁石材
料を求めて、鉄のマルテンサイト変態を利用したＫＳ
鋼、相分離するアルニコ磁石、酸化鉄によるフェリ磁性
を有する六方晶マグネトプラムバイト型フェライト（以
下、「フェライト磁石」と記す。）、大きい磁気モーメ
ントを有する希土類によるＳｍ−Ｃｏ系及びＮｄ−Ｆｅ
−Ｂ系の希土類磁石等の磁石組成物が開発されてきた。
磁石組成物を開発する場合、最も重要な磁気特性は、保
磁力と磁化が高いことである。保磁力が発現する機構と
して、希土類磁石とフェライト磁石等のように結晶磁気
異方性が大きいもので高い保磁力を発現するもの、２相
分離型の希土類磁石のように磁壁のピンニング磁場が保
磁力を発現するもの、アルニコ磁石のように２相分離し
た強磁性相を微小に析出させた形状異方性による磁化の
反転磁場が保磁力を発現するもの等がある。一方、永久
磁石の磁気特性としては、磁化が大きいことも必要であ
る。この高い磁化を有するためには、金属元素が大きな
磁気モーメントを有することが重要である。常温で、単
体で高い磁気モーメントを有する金属としては、Ｆｅ、
Ｎｉ、Ｃｏ等が知られている。

【０００３】従って、これまで磁石組成物としては、Ｆ
ｅ、Ｃｏをベースとして、上述した保磁力発生機構を有
する磁石組成物が多く開発されてきた。とくに、高い結
晶磁気異方性を有し、Ｆｅを主体としたフェリ磁性体の
フェライト磁石は、その他にＯとＢａ、Ｓｒ等の構成要
素となる元素が資源的に豊富であり、そのため安価な磁
性材料として知られている。また、高い結晶磁気異方性
を有し、強磁性体であって、Ｆｅ、Ｎｄを主体とする金
属間化合物を形成するＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石、Ｓｍ、Ｃ
ｏを主体として金属間化合物を形成するＳｍ−Ｃｏ系磁
石が高性能の磁石組成物として知られている。しかし、
フェライト磁石はコストが低いが、磁石組成物の磁気特
性としては飽和磁化が低く、また、希土類磁石は高い磁
気特性を有するが、希土類、Ｃｏ等を用いるために非常
にコストが高いという欠点がある。また、これまでの材
料の中心となっているＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、希土類金属
（Ｃｅ、Ｓｍ、Ｎｄ等）の中から、さらに高い結晶磁気
異方性を有する新たな磁石組成物を見いだすのは困難で
ある。そこで、現在、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、希土類金属を
構成元素の主体とせず、かつ、新たに高磁化・高保磁力
の発生機構を有する磁石組成物が求められている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そのために、これま
で、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、希土類金属を主体としない磁石
材料等が提案されている。例えば、特開平８−１３１０
５号公報には、Ｍｎ−Ｇａ−Ｘ系（Ｘは、Ｂ、Ｃ及びＮ
の１種以上）の永久磁石合金が提案されている。また、
特開平９−２９３６０６号公報には、［（Ｍｎ_１−ｘ）
Ｔ_ｘ）_ｙＧａ_１−ｙ］_１−ｚＡ_ｚ（Ｔは、Ｆｅ、Ｃｏ、
Ｎｉから選ばれる少なくとも１つの元素。Ａは、Ｃ、Ｈ
及びＢから選ばれる少なくとも１つの元素。）で表さ
れ、Ａｌ_３Ｔｉ型結晶構造を有する永久磁石材料が提案
されている。さらに、特開平１０−２８９８１０号公報
には、Ｍｎ、Ｎｉ及びＭ（Ｍは、Ａｌ、Ｇａ、Ｇｅの内
少なくとも１種類）で、Ｍｎを含む副格子が正方晶の構
造を有している永久磁石材料が提案されている。しかし
ながら、上記特開平８−１３１０５号公報、特開平９−
２９３６０６号公報、特開平１０−２８９８１０号公報
に提案されている永久磁石合金等は、いずれもＭｎＧａ
とＭｎ_３Ｇａの安定化合物を利用している。両化合物と
も正方晶で結晶磁気異方性が高く、永久磁石としての磁
気特性を備えているが、飽和磁化が十分ではないという
問題点がある。これらは、いずれも結晶磁気異方性の高
い材料を単独で利用するものであり、従来の磁石組成物
の考え方と何ら変わらないものである。

【０００５】さらに、新たな高磁化・高保磁力の磁石材
料として交換スプリング磁石の開発が行われている。例
えば、特開平１１−８１０９号公報には、磁化容易軸が
一方向にそろった異方性の希土類永久磁石が提案されて
いる。このなかで、Ｎｄ_２Ｆｅ_１４Ｂ結晶相とＦｅ_３Ｂ
相とを有することができるとしている。また、特開平１
１−９７２２２号公報には、硬磁性相と軟磁性相を有す
る希土類磁石であって、急冷薄帯の材料を加熱・変形す
ることで、硬磁性相の磁化容易軸を一方向に揃えた異方
性希土類永久磁石が提案されている。また、特開平１１
−２９７５１８号公報には、希土類元素を含むＴｈ_１２
Ｚｎ_１７型又はＴｈ_１２Ｎｉ_１７型の硬磁性相とＦｅ又
はＦｅとＣｏを含む軟質磁性相からなる希土類磁石が提
案されている。しかしながら、特開平１１−８１０９号
公報、特開平１１−９７２２２号公報、特開平１１−２
９７５１８号公報に提案されているのは、いずれも希土
類元素を主体とするためにコストが高くなるという問題
点がある。

【０００６】そこで、本発明は、上記のような問題点に
鑑みてなされるものであり、その目的は、Ｆｅ、Ｎｉ、
Ｃｏ、希土類金属を主体としない軟磁性相を有する磁石
組成物を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明は、 ＭｎとＢを含む軟磁性
相と 硬磁性相と を有する磁石組成物である。請求項
２に記載の発明は、 請求項１に記載の磁石組成物は、
軟磁性相が、α−ＭｎＢとβ−ＭｎＢとの双方又はい
ずれか一方を含む磁石組成物である。請求項３に記載の
発明は、 請求項１又は２に記載の磁石組成物におい
て、硬磁性相が、室温で７．９６×１０^５Ａ／ｍ以上の
異方性磁界を有する磁石組成物である。請求項４に記載
の発明は、 請求項１ないし３のいずれかに記載の磁石
組成物において、 硬磁性相が、正方晶、六方晶、菱面
体晶、単斜晶と斜方晶によって構成される群の中から選
択される少なくとも１以上の結晶構造を有する相である
磁石組成物である。請求項５に記載の発明は、 請求項
１ないし４のいずれかに記載の磁石組成物において、
結晶粒の平均粒径が、５ｎｍ〜５μｍである磁石組成物
である。請求項６に記載の発明は、 請求項１ないし５
のいずれかに記載の磁石組成物が、 メカニカルアロイ
ング法により製造される磁石組成物である。請求項７に
記載の発明は、 請求項１ないし５のいずれかに記載の
磁石組成物が、 メカニカルグラインディング法により
製造される磁石組成物である。請求項８に記載の発明
は、 請求項１ないし５のいずれかに記載の磁石組成物
が、 物理蒸着法により製造される磁石組成物である。
請求項９に記載の発明は、 請求項６ないし８のいずれ
かに記載の磁石組成物が、 非酸化性雰囲気中で熱処理
される磁石組成物である。請求項１０に記載の発明は、
請求項９に記載の熱処理が、 少なくとも２段で行わ
れる磁石組成物である。請求項１１に記載の発明は、
請求項１ないし１０のいずれかに記載の磁石組成物を含
むボンド磁石である。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て詳細に説明する。本発明の磁石組成物は、ＭｎとＢを
含む軟磁性相と硬磁性相とを有する磁石組成物である。
本発明の磁石組成物は、いわゆる交換スプリング磁石と
呼ばれるものであり、以下のように動作して、永久磁石
の磁気特性を発現する。磁石組成物内には、軟磁性相と
硬磁性相が存在し、軟磁性相の磁化と硬磁性相の磁化と
が交換相互作用で結びつき、硬磁性相が軟磁性相の磁化
の方向を決定し、かつ外部磁場による軟磁性相の磁化の
反転を防止することで、保磁力を有しているように動作
するものである。これは、従来のように、高磁化を有す
る材料のなかから、高い結晶磁気異方性によって保磁力
を発生させる材料を選択して磁石組成物とするのではな
く、別々の用途に使用されていた軟磁性体と硬磁性体を
一つにすることで高磁化・高保磁力の磁気特性を有する
磁石組成物とするものである。

【０００９】ここで、ＭｎとＢを含む軟磁性相について
説明する。Ｍｎは、単体では反強磁性体であるが、合金
ないし化合物を形成すると強磁性を示すことがある。こ
れは、Ｍｎの磁気モーメントは、Ｍｎ原子間の距離が近
いときには、スピン対間の交換積分Ｊe が負になって、
交換エネルギーＥexが正となることで、スピンが反平行
になって互いの軌道を交換するようになる。しかし、例
えば、他の金属元素によりＭｎ原子間の距離が遠ざかる
と、交換相互作用で交換積分Ｊe が正になって、スピン
同士が平行になり強磁性を示すようになる。具体的に
は、ＭｎとＢとを組み合わせることで強磁性を示す。し
たがって、ＭｎとＢとを含む相を、本発明の磁石組成物
の軟磁性相とすることができる。さらに、本発明の磁石
組成物の軟磁性相では、ＭｎとＢの化合物であっても良
い。ＭｎとＢの化合物として、α−ＭｎＢとβ−ＭｎＢ
の化合物等が存在する。その中でも、α−ＭｎＢとβ−
ＭｎＢは、格子定数が異なるが、双方とも斜方晶で強磁
性を示す。したがって、本発明のＭｎとＢとを含む相
（以下、「Ｍｎ−Ｂ相」と記す。）は、α−ＭｎＢとβ
−ＭｎＢの双方又はいずれか一方を含む相であってもよ
い。ここで、Ｍｎ−Ｂ相は、１２．５７×１０^−５Ｗｂ
・ｍ／ｋｇ以上の強磁性体であるが、高保磁力を発現し
ないので、ここでは軟磁性相として利用する。これによ
り、Ｆｅ、Ｃｏ等を主体とすることなく軟磁性相を形成
することができる。さらに、これまで、提案されている
交換スプリング磁石は、上述したように、硬磁性相には
希土類磁石を用い、軟磁性相にはＦｅ又はその化合物が
用いられている磁石が多い。軟磁性相にＦｅ等を用いる
のは、飽和磁化 が２５．１３×１０^−５Ｗｂ・ｍ／ｋ
ｇ以上あり、資源的にも豊富で、高磁化を得るのに適当
な金属だからである。また、交換スプリング磁石の磁気
特性をよくするには、軟磁性相にできるだけ飽和磁化の
高い金属を選択することが有利だからである。しかしな
がら、本発明の軟磁性相には、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、希土
類以外で飽和磁化 の大きいＭｎ−Ｂ相によることとす
る。ここで、硬磁性相は、交換スプリング磁石では、飽
和磁化と結晶磁気異方性の大きい材料を選択することが
有利であるが、Ｍｎ−Ｂ相の軟磁性相と組み合わせるの
はいずれの磁石材料でも用いることができる。さらに、
軟磁性相は、Ｍｎ−Ｂ相を主相としながら、他の相を組
み合わせるものであっても良い。この場合、Ｍｎ又はＢ
のいずれかの構成元素が共通することが好ましい。例え
ば、Ｆｅ_２Ｂ、Ｆｅ_３Ｂ、Ｆｅ_６Ｂ_２３、Ｃｏ_３Ｂ、Ｃ
ｏ_２Ｂ等を挙げることができる。

【００１０】さらに、本発明の磁石組成物は、Ｍｎ−Ｂ
相による軟磁性相と異方性磁界が７．９６×１０^５Ａ／
ｍ以上の硬磁性相を有するものである。上述のように、
スピンが交換相互作用で平行に並ぶことで強磁性体とな
り磁化を発生させるが、交換相互作用自体は等方的な作
用で、物質の結晶中のどの方向を向いても同じである。
しかし、実際には、磁化は結晶中で向きやすい安定な方
向があり、これが保磁力を発現する一つの要因である。
磁化の向きやすい磁化容易軸にある磁化の方向を変える
のに必要な磁界の大きさが、結晶の対称性と磁化の大き
さにより決定される異方性磁界である。したがって、異
方性磁界は、磁石組成物が発現する保磁力の到達できる
最大値であり、異方性磁界が大きければ、保磁力が大き
くなる可能性がある。このため、少なくとも異方性磁界
が７．９６×１０^５Ａ／ｍ以上あることが必要である。
この異方性磁界が少なくとも７．９６×１０^５Ａ／ｍあ
れば、本発明の硬磁性相を形成することができる。ここ
で、異方性磁界が大きいからといって、必ずしも磁石組
成物としての保磁力が大きくなるわけではない。異方性
磁界はある意味で、その材料が発現しうる保磁力の最大
値ということになるが、実際の磁石材料は、その値には
ほとんどの場合及ばない。これは、保磁力は材料の組織
に敏感であり、その材料の欠陥等が保磁力を低下させる
ためである。従って、異方性磁界は、実際の製造上の安
定性を考慮して少なくとも１４．３２×１０^５Ａ／ｍ以
上であることが好ましい。なお、材料の磁気特性は温度
により変化する。したがって、厳密には、−２７３℃の
絶対零度における値を測定すべきであるが、実用的には
室温における値で定義しても良い。

【００１１】さらに、本発明の磁石組成物は、硬磁性相
が、正方晶、六方晶、菱面体晶、単斜晶と斜方晶によっ
て構成される群の中から選択される少なくとも１以上の
構造を有する相である。上述したように、硬磁性相は異
方性磁界の大きいことが必要であり、そのために、結晶
の対称性が低いことが好ましい。従って、金属の７晶系
のうち、正方晶、六方晶、菱面体晶、単斜晶と斜方晶に
よって構成される群の中から選択される少なくとも１以
上の構造を有することが好ましい。ここで、硬磁性相は
単相である必要はなく、高保磁力の磁石組成物が複数含
まれる多相であっても良い。また、複数の結晶構造を有
する相であっても良い。

【００１２】正方晶で硬磁性相となる具体例としては、
Ｎｄ_２Ｆｅ_１４Ｂ、ＭｎＧａ、Ｍｎ _３Ｇａ、ＭｎＡｌ等
をあげることができる。交換スプリング磁石としては、
軟磁性相と硬磁性相の交換相互作用を高めるために、異
方性磁界の高い磁石組成物を硬磁性相として用いること
がよい。この点、Ｎｄ_２Ｆｅ_１４Ｂは、異方性磁界が５
５．７０×１０^５Ａ／ｍと大きく、さらに、現在実用さ
れている磁石組成物としては、最大のエネルギー積を有
し、保磁力も７．９６〜２３．８７×１０^５Ａ／ｍ以上
と大きい。したがって、Ｎｄ_２Ｆｅ_１４Ｂは、本発明の
硬磁性相に適用することが可能である。また、ＭｎＧａ
は、原子比が１：１の組成比近傍で形成されるＣｕＡｕ
型金属間化合物であり、正方晶で一軸異方性を有してい
る。また、Ｍｎ_３Ｇａは、原子比が１：３の組成比近傍
で形成されるＡｌ_３Ｔｉ型金属間化合物であり、正方晶
で一軸異方性を有している。双方とも、組成にもよる
が、異方性磁界が約３１．８３×１０^５Ａ／ｍ以上あ
り、実際に製造された場合でも、ＭｎＧａは、飽和磁化
が２．５１〜７．５４×１０^−５Ｗｂ・ｍ／ｋｇ以上、
保磁力が１．５９〜７．９６×１０^５Ａ／ｍ以上で、Ｍ
ｎ_３Ｇａは、飽和磁化が５．０３〜７．５４×１０^−５
Ｗｂ・ｍ／ｋｇ以上あり、保磁力が７．９６×１０^５Ａ
／ｍ以上である。したがって、ＭｎＧａ、Ｍｎ_３Ｇａの
いずれも、本発明の硬磁性相に適用することが可能であ
る。ＭｎＡｌは、原子比が１：１の組成比近傍で、Ｃｕ
Ａｕ型結晶構造を形成し、異方性磁界が３１．８３×１
０^５Ａ／ｍであり、製造される場合でも保磁力が３．１
８×１０^５Ａ／ｍ以上の値を示し、本発明の硬磁性相に
適用することが可能である。なお、ＭｎＡｌ磁石組成物
では、Ｎｉ、Ｔｉ等の金属元素の他、非金属元素である
Ｃ等の添加により磁気特性が改善することが知られてお
り、これらのＭｎＡｌ系磁石組成物であっても、本発明
の硬磁性相に適用することが可能である。さらに、交換
スプリング磁石は、軟磁性相と硬磁性相の界面で完全に
交換結合していることが必要で、この点から軟磁性相の
主体となる金属と硬磁性相の主体となる金属が同じＭｎ
であることが好ましい。

【００１３】六方晶で硬磁性相となる具体例としては、
ＳｍＣｏ_５、α−ＭｎＢｉ、β−ＭｎＢｉ、Ｓｒ−、Ｂ
ａ−、Ｐｂ−フェライト酸化物磁石等をあげることがで
きる。ＳｍＣｏ_５は、ＣａＣｕ_５型の六方晶で異方性磁
界が１９８．９４×１０^５Ａ／ｍと非常に高く、さら
に、保磁力も１０．３４×１０^５Ａ／ｍ以上と非常に大
きい値を示している。さらに、ＲＣｏ_５系（ここで、Ｒ
はＹを含む希土類元素を表す。）は、同様に、六方晶で
異方性磁界も大きく、いずれも、本発明の硬磁性相に適
する。ＭｎとＢｉは、α−ＭｎＢｉ、β−ＭｎＢｉのい
ずれも、六方晶の結晶構造の結晶磁気異方性を示し、高
い異方性磁界を有している。α−ＭｎＢｉは、飽和磁化
が８．８０×１０^−５Ｗｂ・ｍ／ｋｇ以上あり、保磁力
が７．９６×１０^５Ａ／ｍ以上で、十分に永久磁石とし
ての磁気特性を有している。β−ＭｎＢｉは、α−Ｍｎ
Ｂｉに比較すると飽和磁化・保磁力とも低いが、金属組
織として共存する場合があり、その場合でも高い保磁力
が得られる。したがって、α−ＭｎＢｉ又はα−ＭｎＢ
ｉとβ−ＭｎＢｉは、いずれも本発明の硬磁性相に適用
することが可能である。また、Ｓｒ−、Ｂａ−、Ｐｂ−
フェライト磁石であるマグネトプラムバイト型も、六方
晶で、異方性磁界が約１４．３２×１０^５Ａ／ｍと、上
述のＳｍＣｏ_５等と比較すると、比較的小さいが、保磁
力は２．３９×１０^５Ａ／ｍ以上と高く、本発明の硬磁
性相に適用できる。

【００１４】菱面体晶で硬磁性相となる具体例として
は、Ｓｍ_２Ｃｏ_１７、ＳｍＦｅ_７Ｎ_Ｘ（ここで、ｘは、
約１．５である。）、Ｓｍ_２Ｆｅ_１７Ｎ_Ｘ（ここで、ｘ
は、約３である。）等をあげることができる。Ｓｍ_２Ｃ
ｏ_１７等はそれぞれ、異方性磁界が５１．７３×１０^５
Ａ／ｍ、７９．５８×１０^５Ａ／ｍ、１１１．４１×１
０^５Ａ／ｍと高い値を示している。さらに、実際に製造
された場合でも、それぞれ保磁力が５．１７×１０^５Ａ
／ｍ、７．３２×１０^５Ａ／ｍ、６．３７×１０ ^５Ａ／
ｍあり、また飽和磁化もそれぞれ１４．０７×１０^−５
Ｗｂ・ｍ／ｋｇ以上、１５．０８×１０^−５Ｗｂ・ｍ／
ｋｇ以上、１６．３４×１０^−５Ｗｂ・ｍ／ｋｇ以上あ
り、飽和磁化も非常に高く、本発明の硬磁性相に適用で
きる。

【００１５】単斜晶で硬磁性相となる具体例として、Ｓ
ｍ_３Ｆｅ_２８ＭｏＮ_Ｘ（ここで、ｘは、約４である。）
等をあげることができる。Ｓｍ_３Ｆｅ_２８ＭｏＮ_Ｘは、
異方性磁界が８７．５４×１０^５Ａ／ｍと大きい値を示
している。さらに、実際に製造される場合でも、保磁力
が４．７７×１０^５Ａ／ｍあり、飽和磁化も１３．１９
×１０^−５Ｗｂ・ｍ／ｋｇ以上あり、本発明の硬磁性相
に適する。このほかに、対称性の低い斜方晶も硬磁性相
に用いることができる。

【００１６】本発明の磁石組成物は、結晶粒の平均粒径
が５ｎｍ〜５μｍである。通常は、磁化と反対向きの磁
界が印加されると、保磁力の小さい軟磁性相粒子は容易
に磁化を反転させるが、保磁力の大きい硬磁性相粒子は
容易に磁化を反転しない。しかし、交換スプリング磁石
では、硬磁性相と軟磁性相が微細な結晶粒となって隣接
していることで、磁化と反対向きの磁界が印加された場
合でも、軟磁性相は硬磁性相の磁化によって支えられて
磁化の方向を変えない。これは、軟磁性相粒子が、その
結晶表面を通して硬磁性相粒子から交換相互作用による
力を受けているためである。この作用は結晶粒の表面積
に比例するために、軟磁性相の結晶粒径と硬磁性相の結
晶粒径が小さくなると、交換相互作用が強くなり、良好
な磁気特性が得られる。逆に、軟磁性相の結晶粒径と硬
磁性相の結晶粒径が大きくなると表面積が反比例して小
さくなるために交換相互作用が弱まり、いわゆるヘビ型
の磁化曲線を示し、良好な磁石特性が得られない。従っ
て、硬磁性相と軟磁性相による磁石組成物の結晶粒の平
均粒径は５ｎｍ〜５μｍがよい。結晶粒の結晶粒径が５
ｎｍ未満では、硬磁性相と軟磁性相の結晶性が低くなっ
てしまい磁気特性が発現しない。また、結晶粒の平均粒
径が大きくなって５μｍを越えると保磁力が小さくなる
からである。さらに、好ましくは１０ｎｍ〜１μｍがよ
い。

【００１７】本発明の磁石組成物は、アーク炉等の真空
炉中で溶融して製造する溶融法、原料を粉砕して焼結す
る粉末冶金法、溶融した合金をガスや溶液中にアトマイ
ズする方法や溶融して合金化し回転しているローラで急
冷する方法等の急冷凝固法等の方法で製造することがで
きる。この急冷凝固法では、冷却速度が大きいために、
アモルファス状態、もしくはそれに近い状態で製造され
るが、その後熱処理を加えることで本発明の磁石組成物
とすることができる。上述のように、本発明の磁石組成
物の製造はいずれの方法でも良いが、以下の方法で製造
される磁石組成物が、さらに、好ましい。

【００１８】本発明の磁石組成物は、メカニカルアロイ
ング法で製造することができる。メカニカルアロイング
法（以下、「ＭＡ法」と記す。）は、機械的合金法とも
呼ばれ、高エネルギの攪拌混合装置等で金属粉末に摩
砕、混合を繰り返すことで相互拡散を行い、複数の金属
粉末を同時に処理して均一な合金粒子を製造するもので
ある。このとき、粉砕も同時に行うので、粉砕工程を設
ける必要がなく、金属粉末の形態のままで粒径の揃った
合金粉末の製造が可能である。また、ＭＡ法で製造する
磁石組成物は、摩砕等で大きなエネルギを受けるために
アモルファス状態、もしくはそれに近い状態となる。し
かし、大きなエネルギによって内部歪みを大きくするこ
とで、その後の熱処理では、多くの場所で核生成を可能
にしている。このために、微細で均一な結晶粒径を有す
る磁石組成物を製造することができる。従って、本発明
の磁石組成物は、結晶粒径が微細で均一なことが必要で
あり、ＭＡ法で製造される磁石組成物であることが好ま
しい。この処理には、回転ボールミル、振動ボールミ
ル、遊星ボールミル、あるいはアトライターボールミル
等のボールミルを用いる。

【００１９】また、本発明の磁石組成物は、メカニカル
グラインディング法で製造することができる。メカニカ
ルグラインディング法（以下、「ＭＧ法」と記す。）
は、機械的粉砕法とも呼ばれ、上記ＭＡ法と同様に、高
エネルギの攪拌混合装置等で金属粉末に粉砕、混合を繰
り返すことで相互拡散を行い、複数の金属粉末を同時に
処理して均一な合金粒子を製造するものである。ＭＧ法
でも、ＭＡ法と同様に、得られる磁石組成物はアモルフ
ァス状態、もしくはそれに近い状態であるが、その後の
熱処理で、微細で均一な結晶粒径を有する磁石組成物を
製造することができる。従って、本発明の磁石組成物
は、ＭＧ法で製造される磁石組成物であることが好まし
い。この処理にも、上記ＭＡ法と同様に、その処理に
は、回転ボールミル、振動ボールミル、遊星ボールミ
ル、あるいはアトライターボールミル等のボールミルを
用いることができる。

【００２０】また、本発明の磁石組成物は、物理的に堆
積させる物理蒸着法で製造することできる。物理蒸着法
とは、蒸発させた金属原子を基板上に一定の力で導き徐
々に堆積させることで薄膜又は粒子を製造する方法で、
真空蒸着法、スパッタリング法等を含む総称である。真
空蒸着法は、真空に排気された容器中にある金属を加熱
して蒸発させ、他の場所に置いた基板上に付着・凝集さ
せる方法である。また、スパッタリング法は、金属に高
速でＡｒ粒子やその他のイオン粒子を衝突させて、金属
原子をはじき出して気化させ、これを基板上に堆積させ
る方法である。このときに、複数の金属を蒸発させるこ
とで合金を製造することができる。また、スパッタリン
グ法では、例えば、基板を加熱しておくことで、その後
の熱処理を省略することができる。また、物理蒸着法で
得られる磁石組成物は、アモルファス状態、もしくはそ
れに近い状態であるが、上記ＭＡ法と同様に、その後の
熱処理で、微細で均一な結晶粒径を有する磁石組成物を
製造することができる。従って、本発明の磁石組成物
は、物理蒸着法で製造される磁石組成物であることが好
ましい。

【００２１】さらに、本発明の磁石組成物は、非酸化性
雰囲気中で熱処理をする。非酸化性雰囲気とは、真空雰
囲気、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎ_２等の不活性ガス雰囲気、水素ガ
スによる還元雰囲気等をいう。これは、主に磁石組成物
の酸化による損失を防止するためである。熱処理は、３
００〜９００℃の温度で、５分〜２００時間の時間で行
う。これは、硬磁性相と軟磁性相に分離するためであ
る。さらに、分離する軟磁性相では、α−ＭｎＢ相又は
β−ＭｎＢ相を形成させるためであり、分離する硬磁性
相を形成させるためである。熱処理温度が、３００℃未
満では、ＭｎＢ等の化合物生成の反応に時間がかかりす
ぎて、製造効率が低下するからである。また、９００℃
を越えると、所望以外の化合物が生成するからである。
ここで、熱処理は少なくとも２段の温度で行ってもよ
い。とくに、２段目の温度は、１段目の温度より低いこ
とが好ましく、２００〜６５０℃の温度で、１時間〜２
００時間の時間で行う。これは、１段目において高温で
短時間で熱処理して、軟磁性相と硬磁性相の小さい核を
形成させて２相以上に分離した後、２段目において低い
温度で長時間行うことにより核が大きくなるのを防ぎな
がら、α−ＭｎＢ等の金属間化合物を形成させるためで
ある。２段目の熱処理温度が、２００℃未満では、軟磁
性相のＭｎ−Ｂ相等の金属間化合物形成の反応に時間が
かかりすぎ、製造効率が低下するが、６５０℃を越える
と結晶粒径が大きくなるとともに、所望以外の相の割合
が多くなるからである。また、熱処理は２段以上で行っ
てもよい。また、熱処理としては、１段目の熱処理後冷
却速度を一定にして冷却するものでもよい。

【００２２】本発明の磁石組成物は、ボンド磁石の素材
として用いることができる。ボンド磁石は、樹脂やゴム
等のバインダーに磁石組成物粉末を混入して一定の形状
に成形するものである。樹脂が柔らかくなるまで加熱す
るために、複雑な形状に成形することができる利点があ
る。しかし、磁石組成物の磁気特性、形状、粒径等とバ
インダーの分子量、分子量分布、軟化点等がボンド磁石
の成形に影響する。ボンド磁石であっても、磁気特性と
して磁化・保磁力が大きく、軽いことが好ましい。した
がって、フェライト磁石と比較すると、本発明の磁石組
成物の比重は、フェライト磁石の比重約５程度より大き
いが、磁気特性の磁化も大きいために、少ない量で同じ
磁気特性を得ることができる。さらに、樹脂等の種類に
もよるが、通常は８０〜９０ vol％程度しか混入できな
い。そこで、できるだけ磁石組成物粉末が多くなるよう
に混入すると、本発明の磁石組成物を利用するボンド磁
石の方が高い磁化を得ることができる。

【００２３】

【実施例】（実験例１）本発明の磁石組成物の組成と磁
気特性の関係を評価する。ここでは、本発明の磁石組成
物が、希土類磁石組成物と組み合わせても永久磁石とし
ての磁気特性を有していることを調べる。表１に示す実
施例は、軟磁性相がＭｎ−Ｂ相で、硬磁性相が表１に示
すもので、このときの磁気特性を示す。ここでは、硬磁
性相は約２０mol％にする。また、表２に示す比較例
は、実施例の硬磁性相を単独で磁石組成物として、実施
例と同じ熱処理をしたときの磁気特性を示す。実施例１
ないし６、比較例１ないし６を以下のように製造する。
ここで、ＭＧ法では、あらかじめアーク溶解法で製造さ
れた硬磁性相となる希土類磁石合金、Ｍｎ原料粉末、Ｂ
原料粉末を最初に５３μｍ以下に粉砕し、次にＳＵＪメ
ディア（ここで、ＳＵＪは軸受鋼のＪＩＳ規格の名称
で、ＳＵＪメディアは軸受鋼による球である。）による
乾式ボールミル装置に一緒に投入して、１００時間回転
してＭＧ処理して混合する。回収する合金粉末は、熱処
理するが、アルゴンガス（Ａｒ）雰囲気中で行うこと
で、原料の酸化による損失を防ぐことができる。熱処理
は、以下の表中に示す条件で行う。また、Ｓｍ−Ｆｅ−
Ｎ系組成物の場合は、さらに、その後、窒素雰囲気中
で、４００℃の温度で、１０時間の熱処理を行う。磁気
特性の測定は、振動型磁束計（以下、「ＶＳＭ」と記
す。）により測定する。なお、磁化の値は、飽和磁化σ
_ｓに代わり、１５．１２×１０^５Ａ／ｍの外部磁場を印
加するときの値である磁化σ_１９で評価する。また、生
成相の同定は、Ｘ線回折装置による粉末Ｘ線回折とＶＳ
Ｍによるキュリー温度の測定により行う。

【００２４】＜表１：本発明の磁石組成物の磁気特性＞

【表１】

【００２５】＜表２：硬磁性相の磁石組成物単独での磁
気特性＞

【表２】 表１から明らかなように、Ｍｎ−Ｂ相の軟磁性相と高磁
化・高保磁力の希土類磁石組成物を用いる硬磁性相の組
み合わせでも、高磁化・高保磁力の磁気特性を得られる
ことがわかる。さらに、表２の希土類磁石単独の場合と
比較しても、磁化・保磁力ともに大きな低下がないこと
が明らかである。また、希土類磁石単独では、希土類と
Ｃｏ等は、資源的にも希少であり、コストが高いが、そ
の点、実施例１ないし６に示すように、Ｍｎ−Ｂ相と組
み合わせることで、コストの低減を可能にする。

【００２６】（実験例２）ここでは、本発明の磁石組成
物が、軟磁性相の主体的な金属元素であるＭｎによる硬
磁性相と組み合わせても磁石組成物としての磁気特性を
有していることを調べる。表３に示す実施例は、軟磁性
相がＭｎ−Ｂ相で、硬磁性相が表３に示すもので、この
ときの磁気特性を示す。ここでは、硬磁性相は約２０mo
l％にする。また、表４に示す比較例は、実施例の硬磁
性相を単独で磁石組成物として、実施例と同じ熱処理を
したときの磁気特性を示す。実施例７ないし９、比較例
７ないし９を以下のように製造する。ＭＧ法は、上述し
た実験例１と同様に製造する。ＭＡ法は、硬磁性相とな
るＭｎ−Ｂｉ等を構成元素をＭｎ−Ｂ相となるＭｎ原
料、Ｂ原料と同様に単体で５３μｍ以下に粉砕して、次
に、ＳＵＪメディアによる乾式ボールミル装置で、１０
０時間回転して処理して、粉砕・混合する。回収する粉
末は、アルゴンガス（Ａｒ）雰囲気中で熱処理する。熱
処理は、以下の表中に示す２段熱処理条件で行う。 ＜表３：本発明の磁石組成物の磁気特性＞

【表３】

【００２７】＜表４：硬磁性相の磁石組成物単独での磁
気特性＞

【表４】 表３からも明らかなように、Ｍｎ−Ｂ相の軟磁性相とＭ
ｎによる磁石組成物を用いる硬磁性相の組み合わせで
も、高磁化・高保磁力の磁気特性を得られることがわか
る。また、２段熱処理でも、高磁化・高保磁力の磁気特
性を得られることがわかる。さらに、表４の単独の磁石
組成物と比較して、保磁力を大きく損なうことなく、さ
らに高い磁化が得られることがわかる。

【００２８】（実験例３）ここでは、本発明の磁石組成
物が、フェライト酸化物による磁石組成物と組み合わせ
ても永久磁石としての磁気特性を有していることを調べ
る。表５に示す実施例は、軟磁性相がＭｎ−Ｂ相で、硬
磁性相が表５に示すもので、このときの磁気特性を示
す。ここでは、硬磁性相は約２０mol％にする。また、
表６に示す比較例は、実施例の硬磁性相を単独で磁石組
成物として、実施例と同じ熱処理をしたときの磁気特性
を示す。製造するＭＧ法と熱処理は、上述した実験例１
と同様に行う。なお、比較例１０のみ、熱処理は大気中
で行う。フェライト磁石は大気中でも酸化の問題がない
からである。 ＜表５：本発明の磁石組成物の磁気特性＞

【表５】

【００２９】＜表６：硬磁性相の磁石組成物単独での磁
気特性＞

【表６】 表５からも明らかなように、Ｍｎ−Ｂ相の軟磁性相とフ
ェライト酸化物による磁石組成物を用いる硬磁性相の組
み合わせでも、高磁化・高保磁力の磁気特性を得られる
ことがわかる。表６と比較しても、大幅にコストを高く
することなく、高磁化の磁石組成物が得られることがわ
かる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のＭｎ−Ｂ
相による軟磁性相と異方性磁界が７．９６×１０^５Ａ／
ｍ以上の硬磁性相とを組み合わせる磁石組成物は、高磁
化・高保磁力の磁気特性を得ることができる。さらに、
硬磁性相に高磁化・高保磁力であるが、コストの高い希
土類磁石とすることで、高磁化・高保磁力のまま低コス
トの磁石組成物を得ることができる。また、硬磁性相に
低磁化・高保磁力のＭｎ合金による磁石組成物とするこ
とで、高保磁力を維持したまま、高磁化の磁石組成物を
得ることができる。また、硬磁性相に低磁化・低保磁力
であるが、コストの安いフェライト磁石と組み合わせる
ことで、コストを高くすることなく、高磁化の磁石組成
物を得ることができる。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＭｎとＢを含む軟磁性相と 硬磁性相と
   を有することを特徴とする磁石組成物。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の磁石組成物は、軟磁性
   相が、α−ＭｎＢとβ−ＭｎＢとの双方又はいずれか一
   方を含むことを特徴とする磁石組成物。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載の磁石組成物は、
   硬磁性相が、室温で７．９６×１０^５Ａ／ｍ以上の異方
   性磁界を有することを特徴とする磁石組成物。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれかに記載の磁
   石組成物は、 硬磁性相が、正方晶、六方晶、菱面体晶、単斜晶と斜方
   晶によって構成される群の中から選択される少なくとも
   １以上の結晶構造を有する相であることを特徴とする磁
   石組成物。
5. 【請求項５】 請求項１ないし４のいずれかに記載の磁
   石組成物は、 結晶粒の平均粒径が、５ｎｍ〜５μｍであることを特徴
   とする磁石組成物。
6. 【請求項６】 請求項１ないし５のいずれかに記載の磁
   石組成物は、 メカニカルアロイング法により製造されることを特徴と
   する磁石組成物。
7. 【請求項７】 請求項１ないし５のいずれかに記載の磁
   石組成物は、 メカニカルグラインディング法により製造されることを
   特徴とする磁石組成物。
8. 【請求項８】 請求項１ないし５のいずれかに記載の磁
   石組成物は、 物理蒸着法により製造されることを特徴とする磁石組成
   物。
9. 【請求項９】 請求項６ないし８のいずれかに記載の磁
   石組成物は、 非酸化性雰囲気中で熱処理されることを特徴とする磁石
   組成物。
10. 【請求項１０】 請求項９に記載の熱処理は、 少なくとも２段で行われることを特徴とする磁石組成
    物。
11. 【請求項１１】 請求項１ないし１０のいずれかに記載
    の磁石組成物を含むことを特徴とするボンド磁石。