JP2006210893A - Nd−Fe−B系希土類永久磁石材料 - Google Patents
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Abstract
【効果】本発明のNd−Fe−B系希土類永久磁石材料によれば、上記M−B系化合物、M−B−Cu系化合物、M−C系化合物の2種以上とR酸化物とを細かく析出させることによって、異常粒成長が抑制され、最適焼結温度幅も広がり、高炭素、低酸素濃度においても良好な磁気特性を有するものである。
【選択図】なし
Description
R−Fe−B系希土類永久磁石を高特性化するためには、合金中の主相成分であるR2Fe14B1相の存在割合を増大させることが必要である。そのことは非磁性相であるNdリッチ相を減少させることと同義である。そのためNdリッチ相をできる限り酸化や炭化や窒化させないように合金の酸素・炭素・窒素濃度を低下させることが必要である。
しかし、合金中の酸素濃度を低下させると焼結工程において異常粒成長が起こりやすく、Brは高いが、iHcが低く、(BH)maxの不十分な角型性の悪い磁石となる。
更に、本発明者は磁石合金のコストダウンを図るために、大きな炭素濃度を有する安価な原料を用いて製造してみたところ、iHcが著しく低下し、角型性も悪く、製品としては使用不可となる特性しか得られなかった。
この磁気特性の著しい低下は、現存する超高特性磁石はRリッチ相を必要最小限の量にしているために、僅かの炭素濃度の増加によっても、酸化していないRリッチ相の多くが炭化物となるために液相焼結に必要なRリッチ相が極端に減少したためと考えられる。
これまで工業的に生産されてきたNd系焼結磁石は炭素濃度がおおよそ0.05%を超えると保磁力が減少し始め、約0.1%を超えると製品として使用不可となることがわかっている。
(I)R−Fe−Co−B−Al−Cu(但し、RはNd、Pr、Dy、Tb、Hoのうち1種又は2種以上で、Ndを15〜33質量%含有する)系希土類永久磁石材料において、(i)M−B系化合物、M−B−Cu系化合物、M−C系化合物(MはTi、Zr、Hfのうち1種又は2種以上)のうち少なくとも2種と、更に(ii)R酸化物とが合金組織中に析出し、かつその析出化合物の平均粒径が5μm以下であって、合金組織中に隣り合って析出した化合物間の最大間隔が50μm以下に分散して析出していることを特徴とするNd−Fe−B系希土類永久磁石材料。
(II)主相成分であるR2Fe14B1相の存在容量割合が89〜99%であり、希土類又は希土類と遷移金属の硼素化物と炭化物と酸化物の合計の存在容量割合が0.1〜3%である(I)記載のNd−Fe−B系希土類永久磁石材料。
(III)粒径50μm以上のR2Fe14B1相の巨大異常成長粒が、金属組織全体に対する存在容量割合で3%以下である(I)又は(II)記載のNd−Fe−B系希土類永久磁石材料。
(IV)磁気特性がBrで12.5kG以上、保磁力iHcが10kOe以上、角型比4×(BH)max/Br2が0.95以上である(I),(II)又は(III)記載のNd−Fe−B系希土類永久磁石材料。
(V)Nd−Fe−B系磁石合金が、質量百分率で、R27〜33%(但し、RはNd、Pr、Dy、Tb、Hoのうち1種又は2種以上で、Ndを15〜33%含有する)、Co0.1〜10%、B0.8〜1.5%、Al0.05〜1.0%、Cu0.02〜1.0%、Ti,Zr及びHfから選ばれる元素0.02〜1.0%、C0.1%を超え0.3%以下、O0.04〜0.4%、N0.002〜0.1%、並びに残部Fe及び不可避の不純物からなる(I)〜(IV)のいずれか1項記載のNd−Fe−B系希土類永久磁石材料。
焼結工程では、微粉の焼結反応によって高密度化が進行する。成型された微粉は焼結温度で互いに接合しながら拡散し、介在する空孔を外部に排除することによって焼結体中の空間を充填し、収縮する。このとき共存するNdリッチな液相が焼結反応をスムーズに促進するといわれている。
しかし、炭素濃度が大きい安価な原料を使うことによって焼結体の炭素濃度が増加すると、Ndの炭化物が多く生成され、結晶粒界のクリーニングや粒界の不純物又は結晶欠陥を取り除くことができなくなり、保磁力が著しく低下するものと考えられる。
また、Ndの含有量を少なくし、更に工程での酸化を抑えた高特性Nd磁石においては、Nd酸化物の存在量不足のためにピン止め効果を十分に発揮することができなくなる。このため、特定の結晶粒が焼結温度で急激に大きく成長してしまう巨大異常成長粒発生の現象が現れ、主に角型性が著しく低下するものと考えられる。
このようなM−B系化合物、M−B−Cu系化合物、M−C系化合物と更にR酸化物との効果によって、広い焼結温度範囲において巨大異常成長粒の発生を抑制することが可能となり、粒径が50μm以上となっているR2Fe14B1相の巨大異常成長粒を金属組織全体に対して存在容量割合で3%以下とすることができる。
更にM−B系化合物、M−B−Cu系化合物、M−C系化合物の効果によって、高炭素濃度を有する焼結体の保磁力の減少を著しく抑えることができ、高炭素濃度においても高特性磁石を製造することが可能となった。
なお、酸素(O)含有量は、0.04〜0.4質量%であることがよい。
従って、本発明の永久磁石材料は、その磁気特性がBrで12.5kG以上、保磁力iHcが10kOe以上、角型比4×(BH)max/Br2が0.95以上の優れた磁気特性を有するものとすることができる。
なお、下記の実施例の希土類永久磁石材料において、そのR2Fe14B1相の存在容量割合、希土類又は希土類と遷移金属の硼素化物と炭化物と酸化物の存在容量割合、及び粒径50μm以上のR2Fe14B1相巨大異常成長粒の存在容量割合は、表13にまとめて示す。
また、以下の実施例において、炭素濃度の大きい出発原料とは、原料中の炭素濃度の合計が0.1質量%を超え0.2質量%までであり、従来技術では十分な磁気特性が得られない原料である。また、特に記述のない出発原料は炭素濃度の合計が0.005〜0.05質量%である。
出発原料として、Nd,Pr,電解鉄,Co,フェロボロン,Al,Cu及びチタンを使用し、質量比で28.9Nd−2.5Pr−BAL.Fe−4.5Co−1.2B−0.7Al−0.4Cu−XTi(X=0、0.04、0.4、1.4)の組成に配合後、単ロール急冷法により合金を得た。得られた合金を+1.5±0.3kgf/cm2の水素雰囲気中で水素化処理を行い、10-2Torr以下の真空中で800℃×3時間の脱水素処理を行った。この時得られた合金は、水素化・脱水素処理によって数百μmの粗粉になっている。得られた粗粉と潤滑剤として0.1質量%のステアリン酸をVミキサーで混合し、更に窒素気流中ジェットミルにて平均粒径3μm程度に微粉砕した。その後、これらの微粉を成型装置の金型に充填し、25kOeの磁界中で配向し、磁界に垂直方向に0.5ton/cm2の圧力で成型し、それらの成型体を1,000℃から10℃毎に1,200℃までの範囲で2時間、Ar雰囲気中で焼結し、更に冷却した後、500℃で1時間、Ar雰囲気中で熱処理し、各々の組成の永久磁石材料を得た。なお、これらのR−Fe−B系永久磁石材料における炭素(C),酸素(O),窒素(N)含有量は、それぞれC=0.111〜0.133質量%、O=0.095〜0.116質量%、N=0.079〜0.097質量%であった。
0%Ti添加品は、本実施例のような炭素濃度が0.111〜0.133質量%ではiHcが低く、角型性も悪いことが分る。1.4%Ti添加品は1,040〜1,070℃でBr、iHc、角型比が殆ど変化せずに良好であり、最適焼結温度幅が30℃あるが、添加量が多すぎるためにBr、iHc共に0.04%及び0.4%Ti添加品に比べ、低めの値となっていることがわかる。
出発原料として、炭素濃度の大きいNd,Dy,電解鉄,Co,フェロボロン,Al,Cu及びチタンを使用し、Ti添加量の検討として、質量比で28.6Nd−2.5Dy−BAL.Fe−9.0Co−1.0B−0.8Al−0.6Cu−XTi(X=0.01、0.2、0.6、1.5)の組成に配合後、高周波溶解し、水冷銅鋳型に鋳造することにより、各々の組成の鋳塊を得た。これらの鋳塊をブラウンミルで粗粉砕し、得られた粗粉と潤滑剤として0.05質量%のラウリン酸をVミキサーで混合し、更に窒素気流中ジェットミルにて処理し、平均粒径5μm程度の微粉を得た。その後、これらの微粉を成型装置の金型に充填し、15kOeの磁界中で配向し、磁界に垂直方向に1.2ton/cm2の圧力で成型し、それの成型体を1,000〜1,200℃で2時間、10-4Torr以下の真空雰囲気中で焼結し、更に冷却した後、500℃で1時間、10-2Torr以下の真空雰囲気中で熱処理し、各々の組成の永久磁石材料を得た。なお、これらのR−Fe−B系永久磁石材料における炭素(C),酸素(O),窒素(N)含有量は、それぞれC=0.180〜0.208質量%、O=0.328〜0.398質量%、N=0.027〜0.041質量%であった。
0.01%Ti添加品は、本実施例のような炭素濃度が0.180〜0.208質量%ではiHcが低く、角型性も悪いことがわかる。
1.5%Ti添加品は1,100〜1,130℃でBr、iHc、角型比が殆ど変化せずに良好であり、最適焼結温度幅が30℃あるが、添加量が多すぎるためにBr、iHc共に0.2%及び0.6%Ti添加品に比べ、低めの値となっていることがわかる。
出発原料として、炭素濃度の大きいNd,Tb,電解鉄,Co,フェロボロン,Al,Cu及びチタンを使用し、二合金法を用い、母合金を質量比で27.3Nd−BAL.Fe−0.5Co−1.0B−0.4Al−0.2Cuの組成に、助剤合金を質量比で46.2Nd−17.0Tb−BAL.Fe−18.9Co−XTi(X=0.2、4.0、9.8、25)の組成にした。混合後の組成は29.2Nd−1.7Tb−BAL.Fe−2.3Co−0.9B−0.4Al−0.2Cu−XTi(X=0.01、0.2、0.5、1.3)である。母合金は単ロール急冷法により作製し、+0.5〜+2.0kgf/cm2の水素雰囲気中で水素化処理を行い、10-2Torr以下の真空中で500℃×3時間の半脱水素処理を行った。また、助材合金は高周波溶解し、水冷銅鋳型に鋳造することにより鋳塊を得た。
0.01%Ti添加品は、本実施例のような炭素濃度が0.248〜0.268質量%ではiHcが低く、角型性も悪いことがわかる。1.3%Ti添加品は1,060〜1,090℃でBr、iHc、角型比が殆ど変化せずに良好であり、最適焼結温度幅が30℃あるが、添加量が多すぎるためにBr、iHc共に0.2%及び0.5%Ti添加品に比べ、低めの値となっていることがわかる。
出発原料として、炭素濃度の大きいNd,Pr,Dy,電解鉄,Co,フェロボロン,Al,Cu及びチタンを使用し、先の実施例と同様に二合金法を用いた。母合金を質量比で26.8Nd−2.2Pr−BAL.Fe−0.5Co−1.0B−0.2Alの組成に、助剤合金を質量比で37.4Nd−10.5Dy−BAL.Fe−26.0Co−0.8B−0.2Al−1.6Cu−XTi(X=0、1.2、7.0、17.0)の組成にした。混合後の組成は27.9Nd−2.0Pr−1.1Dy−BAL.Fe−3.0Co−1.0B−0.2Al−0.2Cu−XTi(X=0、0.1、0.7、1.7)である。母合金・助材合金共に単ロール急冷法により作製した。母合金のみ+0.5〜+2.0kgf/cm2の水素雰囲気中で水素化処理を行い、10-2Torr以下の真空中で500℃×3時間の半脱水素処理を行い、平均粒径で数百μmの粗粉を得た。また、助材合金はブラウンミルで粉砕し、平均粒径で数百μmの粗粉を得た。
Ti添加なし品は、本実施例のような炭素濃度が0.198〜0.222質量%ではiHcが低く、角型性も悪いことがわかる。1.7%Ti添加品は1,070〜1,100℃でBr、iHc、角型比が殆ど変化せずに良好であり、最適焼結温度幅が30℃あるが、添加量が多すぎるためにBr、iHc共に0.1%及び0.7%Ti添加品に比べ、低めの値となっていることがわかる。
これらのことから、適量のTiを添加し、焼結体中にTiB化合物、TiBCu化合物及びTiC化合物を一様に細かく析出させることによって、異常粒成長を抑制し、最適焼結温度幅を広げ、このような高炭素・低酸素濃度においても良好な磁気特性が得られていることがわかる。
出発原料として、炭素濃度の大きいNd,Pr,Dy,Tb,電解鉄,Co,フェロボロン,Al,Cu及びジルコニウムを使用し、Zr添加量の比較として、質量比で26.7Nd−1.1Pr−1.3Dy−1.2Tb−BAL.Fe−3.6Co−1.1B−0.4Al−0.1Cu−XZr(X=0、0.1、0.6、1.3)の組成に配合後、双ロール急冷法により合金を得た。得られた合金を+1.0±0.2kgf/cm2の水素雰囲気中で水素化処理を行い、10-2Torr以下の真空中で700℃×5時間の脱水素処理を行った。この時得られた合金は、水素化・脱水素処理によって数百μmの粗粉になっている。得られた粗粉と潤滑剤として0.1質量%のパナセートをVミキサーで混合し、更に窒素気流中ジェットミルにて平均粒径5μm程度に微粉砕した。その後、これらの微粉を成型装置の金型に充填し、20kOeの磁界中で配向し、磁界に垂直方向に1.2ton/cm2の圧力で成型し、それらの成型体を1,000〜1,200℃で2時間、Ar雰囲気中で焼結し、更に冷却した後、500℃で1時間、Ar雰囲気中で熱処理し、各々の組成の永久磁石材料を得た。なお、これらのR−Fe−B系永久磁石材料における炭素(C),酸素(O),窒素(N)含有量は、それぞれC=0.141〜0.153質量%、O=0.093〜0.108質量%、N=0.059〜0.074質量%であった。
Zrなし品は、本実施例のような炭素濃度が0.141〜0.153質量%ではiHcが極端に低い値となることがわかる。1.3%Zr添加品は1,050〜1,080℃でBr、iHc、角型比が殆ど変化せずに良好であり、最適焼結温度幅が30℃あるが、添加量が多すぎるためにBr、iHc共に低めの値となっていることがわかる。
出発原料として、炭素濃度の大きいNd,Dy,電解鉄,Co,フェロボロン,Al,Cu及びフェロジルコニウムを使用し、Zr添加の有無の比較として、質量比で28.7Nd−2.5Dy−BAL.Fe−1.8Co−1.0B−0.8Al−0.2Cu−XZr(X=0.01,0.07,0.7,1.4)の組成に配合後、高周波溶解し、水冷銅鋳型に鋳造することにより、各々の組成の鋳塊を得た。これらの鋳塊をブラウンミルで粗粉砕し、得られた粗粉と潤滑剤として0.07質量%のオルフィンをVミキサーで混合し、更に窒素気流中ジェットミルにて処理し、平均粒径5μm程度の微粉を得た。その後、これらの微粉を成型装置の金型に充填し、20kOeの磁界中で配向し、磁界に垂直方向に0.7ton/cm2の圧力で成型し、それの成型体を1,000〜1,200℃で2時間、Ar雰囲気中で焼結し、更に冷却した後、500℃で1時間、Ar雰囲気中で熱処理し、各々の組成の永久磁石材料を得た。なお、これらのR−Fe−B系永久磁石材料における炭素(C),酸素(O),窒素(N)含有量は、それぞれC=0.141〜0.162質量%、O=0.248〜0.271質量%、N=0.003〜0.010質量%であった。
0.01%Zr添加品は、本実施例のような炭素濃度が高く、酸素濃度が低い場合はiHcが極端に低い値となることがわかる。1.4%Zr添加品は1,110〜1,140℃でBr、iHc、角型比が殆ど変化せずに良好であり、最適焼結温度幅が30℃あるが、添加量が多すぎるためにBr、iHc共に低めの値となっていることがわかる。
本発明を二合金法を利用することで更なる高特性化を試みた。出発原料として、炭素濃度の大きいNd,Dy,電解鉄,Co,フェロボロン,Al,Cu及びジルコニウムを使用し、母合金を質量比で28.3Nd−BAL.Fe−0.9Co−1.2B−0.2Al−XZr(X=0、0.07、0.7、1.4)の組成に、助剤合金を質量比で34.0Nd−19.2Dy−BAL.Fe−24.3Co−0.2B−1.5Cuの組成にした。混合後の組成は28.9Nd−1.9Dy−BAL.Fe−3.3Co−1.1B−0.2Al−0.2Cu−XZr(X=0、0.06、0.6、1.3)である。母合金は単ロール急冷法により作製し、+0.5〜+2.0kgf/cm2の水素雰囲気中で水素化処理を行い、10-2Torr以下の真空中で500℃×3時間の半脱水素処理を行った。また、助材合金は高周波溶解し、水冷銅鋳型に鋳造することにより鋳塊を得た。
Zrなし品は、本実施例のような炭素濃度が0.203〜0.217質量%ではiHcが極端に低い値となることがわかる。1.3%Zr添加品は1,060〜1,090℃でBr、iHc、角型比が殆ど変化せずに良好であり、最適焼結温度幅が30℃あるが、添加量が多すぎるためにBr、iHc共に0.06%及び0.6%Zr添加品に比べ、低めの値となっていることがわかる。
出発原料として、Nd,Dy,電解鉄,Co,フェロボロン,Al,Cu及びジルコニウムを用い、先の実施例と同様に二合金法を用いた。母合金を質量比で27.0Nd−1.3Dy−BAL.Fe−1.8Co−1.0B−0.2Al−0.1Cuの組成に、助剤合金を質量比で25.1Nd−28.3Dy−BAL.Fe−23.9Co−XZr(X=0.1、1.0、5.0、11.0)の組成にした。混合後の組成は26.8Nd−4.0Dy−BAL.Fe−4.0Co−0.9B−0.2Al−0.1Cu−XZr(X=0.01、0.1、0.5、1.1)である。母合金・助材合金共に単ロール急冷法により作製し、+0.5〜+1.0kgf/cm2の水素雰囲気中で水素化処理を行い、10-2Torr以下の真空中で500℃×4時間の半脱水素処理を行い、平均粒径で数百μmの粗粉を得た。
0.01%Zr添加品は、1,070℃焼結ではBr、iHc、角型比が良好であるが、0.1%及び0.5%Zr添加品に比べ、最適焼結温度幅が狭いことがわかる。1.1%Zr添加品は1,070〜1,100℃でBr、iHc、角型比が殆ど変化せずに良好であり、最適焼結温度幅が30℃あるが、添加量が多すぎるためにBr、iHc共に0.1%及び0.5%Zr添加品に比べ、低めの値となっていることがわかる。
これらのことから、適量のZrを添加し、焼結体中にZrB化合物、ZrBCu化合物及びZrC化合物を一様に細かく析出させることによって、異常粒成長を抑制し、最適焼結温度幅を広げ、このような高炭素・低酸素濃度においても良好な磁気特性が得られていることがわかる。
出発原料として、Nd,Pr,Dy,電解鉄,Co,フェロボロン,Al,Cu及びハフニウムを使用し、質量比で26.7Nd−2.2Pr−2.5Dy−BAL.Fe−2.7Co−1.2B−0.4Al−0.3Cu−XHf(X=0、0.2、0.5、1.4)の組成に配合後、単ロール急冷法により合金を得た。得られた合金を+1.0±0.3kgf/cm2の水素雰囲気中で水素化処理を行い、10-2Torr以下の真空中で400℃×5時間の脱水素処理を行った。この時得られた合金は、水素化・脱水素処理によって数百μmの粗粉になっている。得られた粗粉と潤滑剤として0.1質量%のカプロン酸をVミキサーで混合し、更に窒素気流中ジェットミルにて平均粒径6μm程度に微粉砕した。その後、これらの微粉を成型装置の金型に充填し、20kOeの磁界中で配向し、磁界に垂直方向に1.5ton/cm2の圧力で成型し、それらの成型体を1,000〜1,200℃で2時間、Ar雰囲気中で焼結し、更に冷却した後、500℃で1時間、Ar雰囲気中で熱処理し、各々の組成の永久磁石材料を得た。なお、これらのR−Fe−B系永久磁石材料における炭素(C),酸素(O),窒素(N)含有量は、それぞれC=0.111〜0.123質量%、O=0.195〜0.251質量%、N=0.009〜0.017質量%であった。
0%Hf添加品は、本実施例のような炭素濃度が0.111〜0.123質量%ではiHcが低く、角型性も悪いことがわかる。1.4%Hf添加品は1,020〜1,050℃でBr、iHc、角型比が殆ど変化せずに良好であり、最適焼結温度幅が30℃あるが、添加量が多すぎるためにBr、iHc共に0.2%及び0.5%Hf添加品に比べ、低めの値となっていることがわかる。
出発原料として、炭素濃度の大きいNd,電解鉄,Co,フェロボロン,Al,Cu及びハフニウムを使用し、Hf添加量の検討として、質量比で31.1Nd−BAL.Fe−3.6Co−1.1B−0.6Al−0.3Cu−XHf(X=0.01、0.4、0.8、1.5)の組成に配合後、高周波溶解し、水冷銅鋳型に鋳造することにより、各々の組成の鋳塊を得た。これらの鋳塊をブラウンミルで粗粉砕し、得られた粗粉と潤滑剤として0.05質量%のオレイン酸をVミキサーで混合し、更に窒素気流中ジェットミルにて処理し、平均粒径5μm程度の微粉を得た。その後、これらの微粉を成型装置の金型に充填し、12kOeの磁界中で配向し、磁界に垂直方向に0.3ton/cm2の圧力で成型し、それの成型体を1,000〜1,200℃で2時間、10-4Torr以下の真空雰囲気中で焼結し、更に冷却した後、500℃で1時間、10-2Torr以下の真空雰囲気中で熱処理し、各々の組成の永久磁石材料を得た。なお、これらのR−Fe−B系永久磁石材料における炭素(C),酸素(O),窒素(N)含有量は、それぞれC=0.180〜0.188質量%、O=0.068〜0.088質量%、N=0.062〜0.076質量%であった。
0.01%Hf添加品は、1,050℃焼結ではBr、iHc、角型比が良好であるが、0.4%及び0.8%Hf添加品に比べ、最適焼結温度幅が狭いことがわかる。1.5%Hf添加品は1,050〜1,080℃でBr、iHc、角型比が殆ど変化せずに良好であり、最適焼結温度幅が30℃あるが、添加量が多すぎるためにBr、iHc共に0.4%及び0.8%Hf添加品に比べ、低めの値となっていることがわかる。
本発明を二合金法を利用することで更なる高特性化を試みた。出発原料として、炭素濃度の大きいNd,Dy,電解鉄,Co,フェロボロン,Al,Cu及びハフニウムを使用し、母合金を質量比で27.4Nd−BAL.Fe−0.3Co−1.1B−0.4Al−0.2Cuの組成に、助剤合金を質量比で33.8Nd−19.0Dy−BAL.Fe−24.1Co−XHf(X=0.1、2.1、7.9、15)の組成にした。混合後の組成は28.0Nd−1.9Dy−BAL.Fe−2.7Co−1.0B−0.4Al−0.2Cu−XHf(X=0.01、0.2、0.8、1.5)である。母合金は単ロール急冷法により作製し、+0.5〜+2.0kgf/cm2の水素雰囲気中で水素化処理を行い、10-2Torr以下の真空中で600℃×3時間の半脱水素処理を行った。また、助材合金は高周波溶解し、水冷銅鋳型に鋳造することにより鋳塊を得た。
0.01%Hf添加品は、1,120℃焼結ではBr、iHc、角型比が良好であるが、0.2%及び0.8%Hf添加品に比べ、最適焼結温度幅が狭いことがわかる。1.5%Hf添加品は1,120〜1,150℃でBr、iHc、角型比が殆ど変化せずに良好であり、最適焼結温度幅が30℃あるが、添加量が多すぎるためにBr、iHc共に0.2%及び0.8%Hf添加品に比べ、低めの値となっていることがわかる。
出発原料として、Nd,Dy,Tb,電解鉄,Co,フェロボロン,Al,Cu及びハフニウムを使用し、先の実施例と同様に二合金法を用いた。母合金を質量比で26.0Nd−2.5Dy−BAL.Fe−1.4Co−1.0B−0.8Al−0.2Cu−XHf(X=0、0.06、0.6、1.7)の組成に、助剤合金を質量比で40.8Nd−18.0Tb−BAL.Fe−20.0Co−0.1B−0.3Alの組成にした。混合後の組成は27.5Nd−2.3Dy−1.8Tb−BAL.Fe−3.2Co−0.9B−0.8Al−0.2Cu−XHf(X=0、0.05、0.5、1.5)である。母合金・助材合金共に単ロール急冷法により作製し、+0.5〜+1.0kgf/cm2の水素雰囲気中で水素化処理を行い、10-2Torr以下の真空中で500℃×2時間の半脱水素処理を行い、平均粒径で数百μmの粗粉を得た。
0%Hf添加品は、1,160℃焼結ではBr、iHc、角型比が良好であるが、0.05%及び0.5%Hf添加品に比べ、最適焼結温度幅が狭いことがわかる。1.5%Hf添加品は1,160〜1,190℃でBr、iHc、角型比が殆ど変化せずに良好であり、最適焼結温度幅が30℃あるが、添加量が多すぎるためにBr、iHc共に0.05%及び0.5%Hf添加品に比べ、低めの値となっていることがわかる。
これらのことから、適量のHfを添加し、焼結体中にHfB化合物、HfBCu化合物及びHfC化合物を一様に細かく析出させることによって、異常粒成長を抑制し、最適焼結温度幅を広げ、このような高炭素・低酸素濃度においても良好な磁気特性が得られていることがわかる。
Claims (5)
- R−Fe−Co−B−Al−Cu(但し、RはNd、Pr、Dy、Tb、Hoのうち1種又は2種以上で、Ndを15〜33質量%含有する)系希土類永久磁石材料において、M−B系化合物、M−B−Cu系化合物、M−C系化合物(MはTi、Zr、Hfのうち1種又は2種以上)のうち少なくとも2種と、更にR酸化物とが合金組織中に析出し、かつその析出化合物の平均粒径が5μm以下であって、合金組織中に隣り合って析出した化合物間の最大間隔が50μm以下に分散して析出していることを特徴とするNd−Fe−B系希土類永久磁石材料。
- 主相成分であるR2Fe14B1相の存在容量割合が89〜99%であり、希土類又は希土類と遷移金属の硼素化物と炭化物と酸化物の合計の存在容量割合が0.1〜3%である請求項1記載のNd−Fe−B系希土類永久磁石材料。
- 粒径50μm以上のR2Fe14B1相の巨大異常成長粒が、金属組織全体に対する存在容量割合で3%以下である請求項1又は2記載のNd−Fe−B系希土類永久磁石材料。
- 磁気特性がBrで12.5kG以上、保磁力iHcが10kOe以上、角型比4×(BH)max/Br2が0.95以上である請求項1,2又は3記載のNd−Fe−B系希土類永久磁石材料。
- Nd−Fe−B系磁石合金が、質量百分率で、R27〜33%(但し、RはNd、Pr、Dy、Tb、Hoのうち1種又は2種以上で、Ndを15〜33%含有する)、Co0.1〜10%、B0.8〜1.5%、Al0.05〜1.0%、Cu0.02〜1.0%、Ti,Zr及びHfから選ばれる元素0.02〜1.0%、C0.1%を超え0.3%以下、O0.04〜0.4%、N0.002〜0.1%、並びに残部Fe及び不可避の不純物からなる請求項1〜4のいずれか1項記載のNd−Fe−B系希土類永久磁石材料。
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