JP2003017308A - 高抵抗磁石およびその製造方法 - Google Patents

高抵抗磁石およびその製造方法

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JP2003017308A JP2001195497A JP2001195497A JP2003017308A JP 2003017308 A JP2003017308 A JP 2003017308A JP 2001195497 A JP2001195497 A JP 2001195497A JP 2001195497 A JP2001195497 A JP 2001195497A JP 2003017308 A JP2003017308 A JP 2003017308A
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Hideaki Ono
秀昭 小野
Tetsuro Tayu
哲朗 田湯
Munekatsu Shimada
宗勝 島田
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    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高抵抗かつ高性能な希土類・鉄・ボロン系磁
石を提供する。 【解決手段】 下記組成式（１）： 【化１】 （式中、Ｍは、Ｎｄ、Ｐｒ、または、ＮｄおよびＰｒで
ある）で表される結晶からなる磁石であって、前記結晶
の結晶粒界に、下記組成式（２）： 【化２】 （式中、Ｍは上記定義通りである）で表される化合物を
含有する相が存在してなることを特徴とする磁石。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は希土類・鉄・ボロン
系磁石に関し、より詳しくは、電子機器や自動車駆動用
モータとして使用される高電気抵抗希土類・鉄・ボロン
系磁石に関する。
【０００２】
【従来の技術】電子機器や同期式モータに使用される永
久磁石は高性能化の一途をたどり、現在では、希土類・
鉄・ボロン系磁石が、量産可能な最高性能磁石として広
く用いられている。特に、自動車用駆動モータの分野に
おいては、モータの出力密度および効率への要求が高い
ため、希土類・鉄・ボロン系磁石が広く採用されてい
る。
【０００３】このような量産可能で優れた磁石特性を有
する希土類・鉄・ボロン磁石ではあるが、モータの高回
転化に伴う小型化を図った場合、ある問題点が顕在化し
てきた。即ち、モータの回転数を上昇させた場合、使用
される磁石は高調波に曝されるため磁石内部に渦電流が
発生し、磁石温度が上昇する。このため、磁石特性を充
分に発現させることができない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】この問題の解決策とし
ては、磁石の電気抵抗を高めることにより、渦電流の発
生を抑制し、磁石の発熱を抑制する方策が考えられる。
電気抵抗を上昇させることだけを主眼とすれば、酸化物
であるフェライト磁石や、希土類・鉄・ボロン系磁石粉
末を樹脂で固めたボンド磁石の適用によって、上記問題
の解決は可能である。しかしながら、フェライト磁石の
エネルギー積は４ＭＧＯｅ程度、ボンド磁石のエネルギ
ー積は２０ＭＧＯｅ程度が限界であり、希土類・鉄・ボ
ロン系磁石の４０ＭＧＯｅと比較して、磁石性能が著し
く劣ってしまう。
【０００５】上記事項に鑑み、本発明は、フェライト磁
石やボンド磁石に比べて高い磁石性能を有する希土類・
鉄・ボロン系磁石において、磁石性能の劣化を生じるこ
となく、電気抵抗を高めることを目的とする。すなわ
ち、高抵抗かつ高性能な希土類・鉄・ボロン系磁石を提
供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的に鑑み
て鋭意検討を行った結果、希土類・鉄・ボロン系磁石の
結晶粒界に、希土類元素の酸化物（Ｎｄ2Ｏ3、Ｐｒ
2Ｏ3）を含有する相を形成することによって、磁石特性
を失わずに電気抵抗の増大が図れる点を見出し完成され
たものである。結晶粒界に形成される希土類元素の酸化
物は電気抵抗値が高く、この電気抵抗値が高い希土類元
素の酸化物で磁石の主相（Ｎｄ2Ｆｅ14Ｂ）が取り囲ま
れることによって、磁石全体の電気抵抗値が飛躍的に上
昇する。すなわち上記目的は、以下の構成を有する本願
発明によって解決される。
【０００７】請求項１に記載の発明は、下記組成式
（１）：
【０００８】
【化３】
【０００９】（式中、Ｍは、Ｎｄ、Ｐｒ、または、Ｎｄ
およびＰｒである）で表される結晶からなる磁石であっ
て、前記結晶の結晶粒界に、下記組成式（２）：
【００１０】
【化４】
【００１１】（式中、Ｍは上記定義通りである）で表さ
れる化合物を含有する相が存在してなることを特徴とす
る磁石である。
【００１２】請求項２に記載の発明は、前記結晶の結晶
粒界に、ＡｕまたはＰｄの少なくとも１種類の元素を含
んでなることを特徴とする請求項１に記載の磁石であ
る。
【００１３】請求項３に記載の発明は、酸素原子を除い
た総原子量に対して、ＮｄとＰｒとの総含有量が１２〜
１４ａｔｏｍ％であり、ＡｕとＰｄとの総含有量が１〜
５ａｔｏｍ％であることを特徴とする請求項１または２
に記載の磁石である。
【００１４】請求項４に記載の発明は、前記式（１）に
おけるＦｅの３０ａｔｏｍ％以下がＣｏで置換されてな
ることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載
の磁石である。
【００１５】請求項５に記載の発明は、前記式（１）に
おけるＭの５０ａｔｏｍ％以下がＤｙまたはＴｂで置換
されてなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１
項に記載の磁石である。
【００１６】請求項６に記載の発明は、粒径３〜６μｍ
の原料粉末から製造されてなることを特徴とする請求項
１〜５のいずれか１項に記載の磁石である。
【００１７】請求項７に記載の発明は、請求項１〜６の
いずれか１項に記載の磁石の製造方法であって、原料粉
末を加圧成形して成形体とする工程と、該成形体を焼結
する工程と、該焼結成形体を真空中で熱処理する工程と
からなり、前記焼結する工程および前記熱処理する工程
の少なくとも一方を、酸素含有量が２０体積％以上の雰
囲気中で行うことを特徴とする磁石の製造方法である。
【００１８】請求項８に記載の発明は、前記焼結する工
程における焼結温度が１０００〜１１００℃であり、保
持時間が１〜４時間であることを特徴とする請求項７に
記載の磁石の製造方法である。
【００１９】請求項９に記載の発明は、請求項１〜６の
いずれか１項に記載の磁石の製造方法であって、原料粉
末を加圧成形しながら焼結する工程からなり、前記加圧
成形しながら焼結する工程を、酸素含有量が２０体積％
以上の雰囲気中で行うことを特徴とする磁石の製造方法
である。
【００２０】請求項１０に記載の発明は、前記加圧成形
しながら焼結する工程における加圧力が２〜１０ｔｏｎ
／ｃｍ2であり、焼結温度が６００〜８５０℃であり、
保持時間が０〜１０分であることを特徴とする請求項９
に記載の磁石の製造方法である。
【００２１】請求項１１に記載の発明は、原料粉末の加
圧成形は、１０ｋＯｅ以上の磁場中で行うことを特徴と
する請求項７〜１０のいずれか１項に記載の磁石の製造
方法である。
【００２２】
【発明の効果】以上のように構成された本発明によれ
ば、請求項毎に次のような効果を奏する。
【００２３】請求項１に記載の発明にあっては、Ｍ2Ｆ
ｅ14Ｂからなる結晶の結晶粒界に絶縁体であるＭ2Ｏ3を
存在させ、結晶を絶縁体で取り囲んだ構成とすることに
よって、磁石全体の電気抵抗値を飛躍的に向上させるこ
とができる。また、磁石はＭ 2Ｆｅ14Ｂで表される結晶
から構成されているため、従来の希土類・鉄・ボロン系
磁石と比較して、磁石性能が劣化することもない。即
ち、上記構成とすることによって、高抵抗かつ高性能な
希土類・鉄・ボロン系磁石を得るという本願の目的は達
成され、電子機器や自動車駆動用モータに適応された場
合において、磁石内部での渦電流の発生を低減し、磁石
の発熱を飛躍的に抑制することができる。
【００２４】請求項２に記載の発明にあっては、結晶粒
界に、ＡｕまたはＰｄの少なくとも１種類の元素を含ま
せることによって、結晶粒界でのＭ2Ｏ3の生成を促進さ
せることができるため、より高い電気抵抗値を有する磁
石を得ることができる。
【００２５】請求項３に記載の発明にあっては、酸素原
子を除いた総原子量に対するＮｄとＰｒとの総含有量を
１２〜１４ａｔｏｍ％とすることによって、磁石特性に
優れた磁石とすることができ、Ｍ2Ｏ3の生成不充分に起
因する電気抵抗値の低下を防止することができる。ま
た、ＡｕとＰｄとの総含有量を１〜５ａｔｏｍ％とする
ことによって、Ｍ2Ｏ3の生成促進が図れ、磁石の電気抵
抗値を一層高めることができる。その上、副生成物の生
成による磁石特性の低下を防止できる。
【００２６】請求項４に記載の発明にあっては、Ｆｅの
３０ａｔｏｍ％以下をＣｏで置換することによって、磁
石のキュリー温度（Ｔｃ）を上昇させ、使用温度範囲を
拡大させることができる。
【００２７】請求項５に記載の発明にあっては、Ｍの５
０ａｔｏｍ％以下をＤｙまたはＴｂで置換することによ
って、Ｍ2Ｆｅ14Ｂ相の結晶磁気異方性を向上させ、磁
石の保磁力向上を図れ、この保磁力向上効果により、磁
気回路に本発明の磁石を用いた際の磁石形状（パーミア
ンス）自由度を増加させたり、本発明の磁石使用温度範
囲を広げたりすることができる。
【００２８】請求項６に記載の発明にあっては、磁石を
粒径３〜６μｍの原料粉末から製造することによって、
原料合金の酸化を防ぎ、磁場中配向させる際の配向性を
高めることができる。
【００２９】請求項７に記載の発明にあっては、請求項
１〜６の効果を有する磁石を得ることができる。
【００３０】請求項８に記載の発明にあっては、焼結す
る工程における焼結温度を１０００〜１１００℃、保持
時間を１〜４時間とすることによって、磁石の電気抵抗
値を効果的に高めることができる。
【００３１】請求項９に記載の発明にあっては、原料粉
末を加圧成形しながら焼結する工程を採用することによ
って、請求項１〜６の磁石を製造する際の生産性を高め
ることができる。
【００３２】請求項１０に記載の発明にあっては、加圧
成形しながら焼結する工程における加圧力を２〜１０ｔ
ｏｎ／ｃｍ2、焼結温度を６００〜８５０℃、保持時間
を０〜１０分とすることによって、磁石の電気抵抗値を
効果的に高めることができる。
【００３３】請求項１１に記載の発明にあっては、原料
粉末の加圧成形を１０ｋＯｅ以上の磁場中で行うことに
よって、結晶方向を揃えて磁気特性を向上させることが
できる。
【００３４】
【発明の実施の形態】以下、本願に係る発明について詳
細に説明する。
【００３５】本発明の磁石は、下記組成式（１）
【００３６】
【化５】
【００３７】で表される結晶を主相として含む、希土類
・鉄・ボロン系磁石である。ここで、ＭはＮｄ、Ｐｒ、
または、ＮｄおよびＰｒを表す。ＮｄおよびＰｒの双方
が含まれる場合には、ＮｄおよびＰｒの合計量に関して
上記式（１）が成立する結晶となる。具体的には、Ｎｄ
1.5Ｐｒ0.5Ｆｅ14ＢやＮｄ1Ｐｒ1Ｆｅ14Ｂなどの組成が
挙げられる。上記式（１）の組成を有する結晶は、下記
組成式（２）：
【００３８】
【化６】
【００３９】で表される化合物を含有する相によって取
り囲まれている。すなわち、結晶粒界に上記式（２）で
表される化合物が含まれる相が存在してなる。なお、Ｍ
は上記定義通りであるので説明を省略する。
【００４０】以下、図１を参照して、上記構成を有する
本発明に係る磁石の特徴について説明する。図１は、本
発明に係る磁石を光学顕微鏡により観察（×４００）し
た様子である。図中、白い部分は上記組成式（１）で表
される組成（Ｍ2Ｆｅ14Ｂ）を有する結晶であり、黒い
部分は結晶粒界を表す。結晶粒界はＮｄまたはＰｄリッ
チ相として一般に形成され、磁気特性、特に保持力を向
上させる作用を果たす。本発明においては、結晶粒界中
に含まれるＮｄまたはＰｒが選択的に酸化されて、上記
組成式（２）で表される化合物（Ｍ2Ｏ3）が形成されて
おり、Ｍ2Ｏ3は絶縁体であるため、結晶（Ｍ2Ｆｅ
14Ｂ）をＭ2Ｏ3が取り囲むことによって、磁石全体の電
気抵抗値を飛躍的に向上させることができる。また、磁
石はＭ2Ｆｅ1 4Ｂで表される結晶から構成されているた
め、従来の希土類・鉄・ボロン系磁石と比較して、磁石
性能が劣化することもない。即ち、上記構成とすること
によって、高抵抗かつ高性能な希土類・鉄・ボロン系磁
石を得るという本願の目的は達成され、電子機器や自動
車駆動用モータに適応された場合において、磁石内部で
の渦電流の発生を低減し、磁石の発熱を飛躍的に抑制す
ることができる。なお、結晶粒界にＭ2Ｏ3が存在するこ
とは、ＴＥＭでの電子線回折図形により確認することが
できる。
【００４１】結晶粒界には、ＡｕまたはＰｄの少なくと
も１種類の元素が含まれてなることが好ましい。Ａｕお
よびＰｄは、原料合金中に添加して含ませることがで
き、ほとんどのＡｕおよびＰｄは結晶粒界に取り込ま
れ、ＭからＭ2Ｏ3への酸化を補助する役割を果たす。
【００４２】ＮｄとＰｒとの総含有量（ＮｄまたはＰｒ
の一方のみが含まれる場合には、ＮｄまたはＰｒの総含
有量を指し、双方含まれる場合には、ＮｄおよびＰｒの
総量を指す）は、低すぎるとＮｄまたはＰｒリッチ相が
充分に生成せず、磁石特性の低下を招来し、また、Ｍ2
Ｏ3の生成不充分により電気抵抗値の向上が図れない恐
れがある。このため、酸素原子を除いた総原子量に対し
て、ＮｄとＰｒとの総含有量が１２ａｔｏｍ％以上であ
ることが好ましい。一方、高すぎると最大エネルギー
積、残留磁束密度等の磁石特性が低下する恐れがある。
このため、酸素原子を除いた総原子量に対して、Ｎｄと
Ｐｒとの総含有量が１４ａｔｏｍ％以下であることが好
ましい。
【００４３】ＡｕとＰｄとの総含有量（ＡｕまたはＰｄ
の一方のみが含まれる場合には、ＡｕまたはＰｄの総含
有量を指し、双方含まれる場合には、ＡｕおよびＰｄの
総量を指す）は、低すぎるとＭ2Ｏ3の生成促進が図れ
ず、磁石の電気抵抗値を充分高めることができなくなる
恐れがある。このため、酸素原子を除いた総原子量に対
して、ＡｕとＰｄとの総含有量が１ａｔｏｍ％以上であ
ることが好ましい。一方、高すぎるとＮｄ・Ｐｒ−Ａｕ
・Ｐｄ化合物、Ｎｄ・Ｐｒ−Ａｕ・Ｐｄ−Ｆｅ化合物と
いった副生成物が形成され、磁石の磁石特性が低下する
恐れがある。このため、酸素原子を除いた総原子量に対
して、ＡｕとＰｄとの総含有量が５ａｔｏｍ％以下であ
ることが好ましい。
【００４４】上記式（１）で表されるＭ2Ｆｅ14Ｂ結晶
におけるＦｅの一部をＣｏで置換してもよい。置換は、
原料合金の配合量を調整することによって行うことがで
き、この置換により磁石のキュリー温度（Ｔｃ）を上昇
させ、使用温度範囲を拡大させることができる。Ｃｏに
よる置換量は、Ｆｅの３０ａｔｏｍ％以下とすることが
好ましい。この範囲の置換であれば保磁力を維持でき、
高電気抵抗と高磁石特性（特に最大エネルギー積ＢＨｍ
ａｘ）との両立を図ることができる。置換量の下限値は
特に制限はないが、Ｃｏによる置換効果を発現させるた
めには、０．０１ａｔｏｍ％以上を置換することが好ま
しい。
【００４５】上記式（１）で表されるＭ2Ｆｅ14Ｂ結晶
におけるＭの一部をＤｙまたはＴｂで置換してもよい。
置換にはＤｙまたはＴｂの一方のみを用いてもよく、双
方を用いてもよい。置換は、原料合金の配合量を調整す
ることによって行うことができ、この置換によりＭ2Ｆ
ｅ14Ｂ相の結晶磁気異方性を向上させ、磁石の保磁力向
上を図れる。この保磁力向上効果により、磁気回路に本
発明の磁石を用いた際の磁石形状（パーミアンス）自由
度を増加させたり、本発明の磁石使用温度範囲を広げた
りすることができる。ＤｙまたはＴｂによる置換量は、
多すぎると残留磁束密度Ｂｒを高レベルで維持できなく
なる恐れがある。このため、Ｍの５０ａｔｏｍ％以下と
することが好ましい。置換量の下限値は特に制限はない
が、ＤｙまたはＴｂによる置換効果を発現させるために
は、０．０１ａｔｏｍ％以上を置換することが好まし
い。
【００４６】なお、結晶部分の組成および結晶粒界にお
ける元素の存在は、ＥＰＭＡ元素分析における回折パタ
ーンから確認することができる。また、本発明に係る磁
石は合金材料であるため、微量の不純物の混入は止むを
えないが、不純物量は少量であるほど好ましく、１質量
％以下であることが好適である。
【００４７】続いて、本発明に係る磁石の製造方法につ
いて説明する。ただし、以下の製法に限定されるもので
はなく、本願の意図する効果が得られる範囲において、
各種公知技術による置換や、改良・変更を加えてもよい
ことは勿論である。
【００４８】原料合金は、原料となる金属を所望する組
成比となるように配合し、高周波誘導加熱等によって溶
解、合金化して得ることができる。希土類金属は追いチ
ャージによって導入されるのが一般的である。溶解後は
偏析を避けるため、水冷銅板などに傾注して急冷するこ
とができる。それでも偏析は生じうるため、必要に応じ
て溶体化熱処理（融点直下で加熱）を行うこともでき
る。得られた希土類磁石の溶解インゴットは、硬くて脆
い金属化合物であり、容易に粉砕される。処理する原料
合金の粉末粒径は、原料合金の酸化や磁場中配向させる
際の配向性を考慮すると、３〜６μｍであることが好ま
しい。原料合金の粉末粒径の調整は、ジョークラッシャ
ー、ブラウンミル等で行うことができる。なお、本発明
において粉末の粒径とは、光学顕微鏡を用いて写真撮影
を実施し、その写真内に観察される粒子の最も長い部分
の径を測定して平均した値をいう。
【００４９】得られた合金粉末は、加圧成形して成形体
とされる。加圧成形は磁石製造に通常用いられる公知の
装置を用いることができる。加圧力は０．１〜２ｔｏｎ
／ｃｍ2程度が一般的である。加圧成形は、１０ｋＯｅ
以上の磁場中で行うことが好ましい。この範囲の磁場中
で行うことにより、結晶方向を揃えて磁気特性を向上さ
せることができるからである。なお、上限は特に限定さ
れるものではないが、高磁場を印加するためには、相応
する装置が必要となり、コスト的に好ましくない。この
観点から、２０ｋＯｅ以下の磁場中で行うことが実際的
である。原料粉末の加圧成形して成形体とする工程の温
度は特に限られるものではないが、作業の容易性、コス
トを考慮すると、作業環境の温度下で圧縮することが好
ましい。また、作業環境としては、原料粉末が酸化によ
り劣化することを防ぐため、湿度などの環境に配慮する
とよい。
【００５０】次に、加圧成形が施された成形体を焼結す
る。焼結は、温度１０００〜１１００℃の温度雰囲気下
でおこない、保持時間を１〜４時間とすることが好まし
い。このような焼結により結晶粒界でのＭ2Ｏ3の生成を
図ることができ、特に、添加したＡｕまたはＰｄを添加
した場合にあっては、ＡｕまたはＰｄが主相であるＭ 2
Ｆｅ14Ｂ相に固溶するのを防止し、結晶粒界にＡｕまた
はＰｄを偏析させることができる。結晶粒界にＡｕまた
はＰｄが偏析する結果、Ｍ2Ｏ3の生成が促進され、効果
的に磁石の電気抵抗値を高めることができる。また、焼
結は、酸素含有量が２０体積％以上の雰囲気下で行うこ
とが好ましい。これにより、ＮｄまたはＰｒリッチ相に
存在するＮｄまたはＰｒを効果的に酸化させることがで
き、得られる磁石の電気抵抗値を高めることができる。
酸素以外のガスの雰囲気は、窒素ガス、アルゴンガスな
どの不活性ガスから構成できる。
【００５１】続いて、得られた焼結成形体を５４０〜６
２０℃の真空中で０．５〜２時間熱処理し、磁石を完成
させる。具体的には、圧力を１０-4〜１０-3Ｐａとする
ことが好ましい。微量存在する雰囲気ガスは、窒素ガ
ス、アルゴンガスなどの不活性ガスから構成すればよ
い。
【００５２】上記方法においては、酸素含有量が２０体
積％以上の雰囲気中における磁石材料の処理を、焼結す
る工程において行う実施形態について説明したが、本発
明に係る磁石を得るためには、「成形体を焼結する工
程」または「焼結成形体を熱処理する工程」の少なくと
も一方において、酸素含有量が２０体積％以上の雰囲気
とすればよい。「成形体を焼結する工程」においてＭ
（ＮｄまたはＰｒ）の酸化処理を行わずに、「焼結成形
体を熱処理する工程」において酸化処理を行う場合は、
雰囲気ガス以外の条件は上記同様とすればよい。この場
合には、「成形体を焼結する工程」においては窒素また
はアルゴンなどの不活性ガスを雰囲気ガスとして用い、
「焼結成形体を熱処理する工程」においては、微量含ま
れる雰囲気ガスにおける酸素含有量を２０体積％以上と
し、その他のガスを窒素またはアルゴンなどの不活性ガ
スから構成すればよい。
【００５３】また、本発明に係る磁石は、原料粉末を加
圧成形しながら焼結させる工程によって製造することも
できる。この場合には、この「加圧成形しながら焼結さ
せる工程」を、酸素含有量２０体積％以上の雰囲気下に
おいて行えばよい。処理は、放電プラズマ焼結法やホッ
トプレス法によって行うことができる。放電プラズマ焼
結は昇温速度の制御が容易であり、正確な温度プロファ
イルを実現しやすい特徴を有する。加圧成形の際に印加
される磁場は、上記同様である。焼結温度は６００〜８
５０℃、加圧力は２〜１０ｔｏｎ／ｃｍ2、焼結保持時
間は０〜１０分間であることが好ましい。このような加
圧成形しながら焼結する工程によっても、上述した「成
形体を焼結する工程」および「焼結成形体を熱処理する
工程」の２工程で磁石の熱処理をする場合と同様の効果
が得られる。その上、比較的短時間で磁石の緻密化が図
れ、磁石の生産性を高めることができる。なお、保持時
間が０分の場合とは、所定の昇温速度で焼結温度にまで
雰囲気ガスを加熱し、焼結温度に到達後、保持すること
なく、直ちに降温を開始する条件を意味する。特に限定
されるものではないが、昇温速度および降温速度は、そ
れぞれ、１５〜２５℃／ｍｉｎ、２５〜４０℃／ｍｉｎ
程度が適切である。
【００５４】なお、磁石を製造するにあたって用いられ
る型材に関する制限は特になく、所望の型材を適宜使用
できる。
【００５５】希土類磁石は酸化されやすいので、磁石表
面に保護膜を設けてもよい。保護膜の構成は特に限定さ
れるものではなく、磁石特性に応じて好適な組成を選択
し、充分な保護効果が得られるように厚さを決定すれば
よい。保護膜の具体例としては、金属膜、無機化合物
膜、有機化合物膜が挙げられる。金属膜としては、Ｔ
ｉ、Ｔａ、Ｃａ、Ｍｏ、Ｎｉ等が挙げられ、無機化合物
膜としては、ＴｉＮ、ＦｅＮ、ＣｒＮ等の遷移金属窒化
物膜や、ＮｉＯ、ＦｅＯ等の遷移金属酸化膜が挙げら
れ、有機化合物膜としては、エポキシ樹脂、フェノール
樹脂、ポリウレタン、ポリエステル等からなる樹脂膜が
挙げられる。保護膜の厚さは、保護膜を金属膜または無
機化合物膜から構成する場合は、０．０１〜１０μｍ程
度とすることが好ましく、保護膜を有機化合物から構成
する場合は、１〜１０μｍ程度であることが好ましい。
【００５６】交換スプリング磁石の加工には、各種公知
技術を適宜適用できる。すなわち、研削（外面研削、内
面研削、平面研削、成型研削）、切断（外周切断、内周
切断）、ラッピング、面取りなどの加工を実施できる。
加工用具としては、ダイヤモンド、ＧＣ砥石、外内周切
断機、外内周研削機、平面研削機、ＮＣ旋盤、フライス
盤、マシニングセンターなどが用いることができる。
【００５７】
【実施例】以下、実施例を用いて本発明を具体的に説明
する。
【００５８】＜実施例１−（１）＞表１に示す組成を有
する磁石合金を、平均粒径５μｍに粉砕し、１０ｋＯｅ
の磁場中で加圧成形した。得られた加圧成形体を、酸素
含有量２５体積％、１０５０℃の雰囲気下で２時間処理
することによって焼結させ、引き続き５９０℃の真空中
で０．５時間熱処理を施して磁石とした。この磁石につ
いて残留磁束密度、保磁力および電気抵抗値を評価し
た。結果を表１に示す。
【００５９】ＥＰＭＡ元素分析によって分析したとこ
ろ、Ｎｄ2Ｆｅ14Ｂの組成を有する結晶が主相として形
成されていることを、回折パターンから確認した。結晶
粒界には、Ｎｄ、ＡｕおよびＯが偏在して、主相部より
濃度が高くなっていることが確認できた。また、ＴＥＭ
での電子線回折図形により、結晶粒界にＭ2Ｏ3化合物が
形成されていることを確認した。
【００６０】なお、残留磁束密度はおよび保磁力はＢＨ
トレーサで評価し、電気抵抗値は４端子抵抗測定法によ
り評価した。
【００６１】＜実施例１−（２）〜１−（７）、１−
（９）〜１−（１１）＞合金組成をそれぞれ表１に示す
組成にした以外は、実施例１−１と同様にして本発明に
係る磁石を得た。結果を表１に示す。
【００６２】＜実施例１−（８）＞表１に示す組成を有
する磁石合金を、平均粒径５μｍに粉砕し、１０ｋＯｅ
の磁場中で加圧成形し、酸素含有量２０体積％、７００
℃の雰囲気下で、５分間放電プラズマ焼結を行い、本発
明に係る磁石を得た。放電プラズマ焼結の際のプレス圧
力は、５ｔｏｎ／ｃｍ2とした。得られた磁石には、一
般式Ｍ2Ｆｅ14Ｂで表される主相の結晶粒界に、Ａｕま
たはＰｄと、一般式Ｍ2Ｏ3で表される希土類元素の酸化
物とを含む相が形成されていた。この磁石について残留
磁束密度、保磁力および電気抵抗値を評価した。結果を
表１に示す。
【００６３】＜比較例１−（１２）＞Ａｕ、Ｐｄのいず
れも含まない表１に示す組成の合金を用いた以外は、実
施例１−１と同様にして磁石を得た。結果を表１に示
す。
【００６４】＜比較例１−（１３）＞Ａｕ、Ｐｄのいず
れも含まない表１に示す組成の合金を用いた以外は、実
施例１−８と同様にして磁石を得た。結果を表１に示
す。
【００６５】
【表１】
【００６６】表１から明らかなように、本発明に係る磁
石は、従来の希土類・鉄・ボロン系磁石と比較して、電
気抵抗値が１桁大きく、しかも、磁気特性の低下が殆ど
生じていないことが示された。
【００６７】＜実施例２−（１）＞表２に示す組成を有
する磁石合金を、平均粒径５μｍに粉砕し、１０ｋＯｅ
の磁場中で加圧成形した。得られた加圧成形体を、酸素
含有量２５体積％、１０５０℃の雰囲気下で２時間処理
することによって焼結させ、引き続き５９０℃の真空中
で０．５時間熱処理を施して磁石とした。得られた磁石
には、一般式Ｍ2（Ｆｅ−Ｃｏ）14Ｂで表される主相の
結晶粒界に、ＡｕまたはＰｄと、一般式Ｍ2Ｏ3で表され
る希土類元素の酸化物とを含む相が形成されていた。こ
の磁石について残留磁束密度、保磁力および電気抵抗値
を評価した。結果を表２に示す。
【００６８】＜実施例２−（２）〜２−（９）＞合金組
成をそれぞれ表２に示す組成にした以外は、実施例２−
１と同様にして本発明に係る磁石を得た。結果を表２に
示す。
【００６９】＜比較例２−（１０）＞Ａｕ、Ｐｄのいず
れも含まない表２に示す組成の合金を用いた以外は、実
施例２−１と同様にして磁石を得た。結果を表２に示
す。
【００７０】
【表２】
【００７１】表２から明らかなように、Ｆｅの一部をＣ
ｏで置換することによりキュリー温度の向上を図った磁
石にあっても、電気抵抗値が大きく、磁気特性の低下が
殆ど生じていないことが示された。
【００７２】＜実施例３−（１）＞表３に示す組成を有
する磁石合金を、平均粒径５μｍに粉砕し、１０ｋＯｅ
の磁場中で加圧成形した。得られた加圧成形体を、酸素
含有量２５体積％、１０５０℃の雰囲気下で２時間処理
することによって焼結させ、引き続き５９０℃の真空中
で０．５時間熱処理を施して磁石とした。得られた磁石
には、一般式（Ｍ−Ｄｙ−Ｔｂ）2（Ｆｅ−Ｃｏ）14Ｂ
で表される主相の結晶粒界に、ＡｕまたはＰｄと、一般
式Ｍ2Ｏ3で表される希土類元素の酸化物とを含む相が形
成されていた。この磁石について残留磁束密度、保磁力
および電気抵抗値を評価した。結果を表３に示す。
【００７３】＜実施例３−（２）〜３−（５４）＞合金
組成をそれぞれ表３〜表５に示す組成にした以外は、実
施例３−１と同様にして本発明に係る磁石を得た。結果
を表３〜表５に示す。
【００７４】＜比較例３−（５５）＞Ａｕ、Ｐｄのいず
れも含まない表５に示す組成の合金を用いた以外は、実
施例３−１と同様にして磁石を得た。結果を表５に示
す。
【００７５】
【表３】
【００７６】
【表４】
【００７７】
【表５】
【００７８】表３〜表５から明らかなように、Ｆｅの一
部をＣｏで置換し、Ｍの一部をＤｙまたはＴｂで置換し
た磁石にあっても電気抵抗値が大きかった。また、Ｄｙ
またはＴｂでＮｄまたはＰｒの一部を置換することによ
って、保磁力の著しい向上が確認された。
【００７９】＜実施例４＞組成式が、下記式（３）：
【００８０】
【化７】
【００８１】（式中、ＭはＮｄ、ＰｒまたはＮｄ−Ｐｒ
であり、ＮはＡｕ、ＰｄまたはＡｕ−Ｐｄであり、ｘは
ＮｄとＰｒとの総含有量（ａｔｏｍ％）であり、ｙはＡ
ｕとＰｄとの総含有量（ａｔｏｍ％）である）で表され
る合金において、ｙ＝２、Ｎ＝Ａｕとし、ｘを変化させ
た時のエネルギー積ＢＨｍの変化を調査した。図２に、
ＢＨｍの相対値の変化を示す。Ｎｄ：Ｐｒの比が、１
０：０、８：２、３：７、０：１０のいずれのケースで
も、１２≦ｘ≦１４の範囲でエネルギー積ＢＨｍは優れ
ていた。
【００８２】＜実施例５＞上記式（３）で表される合金
組成において、ｘ＝１３、Ｍ＝Ｎｄとし、ｙを変化させ
た時のエネルギー積ＢＨｍの変化および電気抵抗値の変
化を調査した。図３に、ＢＨｍの相対値の変化および電
気抵抗値相対値の変化を示す。Ａｕ：Ｐｄの比が、１
０：０、５：５、０：１０のいずれのケースでも、１≦
ｙ≦５の範囲でエネルギー積ＢＨｍおよび電気抵抗値双
方が高い値を示した。
【００８３】＜実施例６＞組成式が、下記式（４）：
【００８４】
【化８】
【００８５】（式中、ＭはＮｄ、ＰｒまたはＮｄ−Ｐｒ
であり、ｚはＣｏの含有量（ａｔｏｍ％）である）で表
される合金において、ｚを変化させた時のエネルギー積
ＢＨｍの変化を調査した。図４に、ＢＨｍの相対値の変
化を示す。Ｎｄ：Ｐｒの比が、１０：０、８：２、３：
７、０：１０のいずれのケースでも、ｚ≦２３（即ち、
Ｆｅの含有量の３０ａｔｏｍ％以下）の範囲でエネルギ
ー積ＢＨｍが高い値を示した。
【００８６】また、Ｍ13Ｆｅ77.5-zＣｏzＢ5.5Ａｕ4、
Ｍ13Ｆｅ77.5-zＣｏzＢ5.5Ａｕ2Ｐｄ 2、Ｍ13Ｆｅ77.5-z
ＣｏzＢ5.5Ｐｄ4と、ＡｕとＰｄとの比率を変えたサン
プルについても同様の実験を行ったところ、同様にｚ≦
２３の範囲でエネルギー積ＢＨｍが高い値を示した。
【００８７】以上のように、少なくともＡｕまたはＰｄ
の一方を添加し、酸素雰囲気下で焼結または加圧焼結し
た本発明に係る希土類・鉄・ボロン系磁石は、従来の磁
石と比べて同等以上の磁石特性を有する上、電気抵抗が
ほぼ１桁程度も向上することが示唆された。すなわち、
電子機器や自動車駆動用モータに適応された場合におい
て、磁石内部での渦電流の発生を低減することができ、
磁石の発熱を飛躍的に抑制することができることが示唆
された。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実験例１−（１）の磁石を光学顕微鏡により
観察した写真である。
【図２】 ｘの変化に伴うエネルギー積ＢＨｍ相対値の
変化を示す。
【図３】 ｙの変化に伴うエネルギー積ＢＨｍ相対値と
電気抵抗値相対値の変化を示す。
【図４】 ｚの変化に伴うエネルギー積ＢＨｍ相対値の
変化を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ２２Ｃ 38/00 ３０３ Ｈ０１Ｆ 41/02 Ｇ Ｈ０１Ｆ 41/02 1/04 Ｈ (72)発明者 島田 宗勝 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 Ｆターム(参考） 4K018 AA27 BD01 CA04 DA11 DA33 EA02 KA46 5E040 AA04 AA19 BD01 CA01 HB03 HB06 HB11 NN01 NN18 5E062 CD04 CE04 CF05 CG02 CG03

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 下記組成式（１）： 【化１】 （式中、Ｍは、Ｎｄ、Ｐｒ、または、ＮｄおよびＰｒで
    ある）で表される結晶からなる磁石であって、 前記結晶の結晶粒界に、下記組成式（２）： 【化２】 （式中、Ｍは上記定義通りである）で表される化合物を
    含有する相が存在してなることを特徴とする磁石。
  2. 【請求項２】 前記結晶の結晶粒界に、ＡｕまたはＰｄ
    の少なくとも１種類の元素を含んでなることを特徴とす
    る請求項１に記載の磁石。
  3. 【請求項３】 酸素原子を除いた総原子量に対して、Ｎ
    ｄとＰｒとの総含有量が１２〜１４ａｔｏｍ％であり、
    ＡｕとＰｄとの総含有量が１〜５ａｔｏｍ％であること
    を特徴とする請求項１または２に記載の磁石。
  4. 【請求項４】 前記式（１）におけるＦｅの３０ａｔｏ
    ｍ％以下がＣｏで置換されてなることを特徴とする請求
    項１〜３のいずれか１項に記載の磁石。
  5. 【請求項５】 前記式（１）におけるＭの５０ａｔｏｍ
    ％以下がＤｙまたはＴｂで置換されてなることを特徴と
    する請求項１〜４のいずれか１項に記載の磁石。
  6. 【請求項６】 粒径３〜６μｍの原料粉末から製造され
    てなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に
    記載の磁石。
  7. 【請求項７】 請求項１〜６のいずれか１項に記載の磁
    石の製造方法であって、 原料粉末を加圧成形して成形体とする工程と、 該成形体を焼結する工程と、 該焼結成形体を真空中で熱処理する工程とからなり、 前記焼結する工程および前記熱処理する工程の少なくと
    も一方を、酸素含有量が２０体積％以上の雰囲気中で行
    うことを特徴とする磁石の製造方法。
  8. 【請求項８】 前記焼結する工程における焼結温度が１
    ０００〜１１００℃であり、保持時間が１〜４時間であ
    ることを特徴とする請求項７に記載の磁石の製造方法。
  9. 【請求項９】 請求項１〜６のいずれか１項に記載の磁
    石の製造方法であって、 原料粉末を加圧成形しながら焼結する工程からなり、 前記加圧成形しながら焼結する工程を、酸素含有量が２
    ０体積％以上の雰囲気中で行うことを特徴とする磁石の
    製造方法。
  10. 【請求項１０】 前記加圧成形しながら焼結する工程に
    おける加圧力が２〜１０ｔｏｎ／ｃｍ2であり、焼結温
    度が６００〜８５０℃であり、保持時間が０〜１０分で
    あることを特徴とする請求項９に記載の磁石の製造方
    法。
  11. 【請求項１１】 原料粉末の加圧成形は、１０ｋＯｅ以
    上の磁場中で行うことを特徴とする請求項７〜１０のい
    ずれか１項に記載の磁石の製造方法。
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