JP2008069444A - 希土類磁石合金薄帯及び製造方法、希土類磁石合金 - Google Patents
希土類磁石合金薄帯及び製造方法、希土類磁石合金 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】組成として、プラセオジム(Pr)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、チタン(Ti)、ホウ素(B)、ケイ素(Si)に加えて、イットリウム(Y)を必須元素として含有している。前記組成は、その一般式PrxFe100−x−y−z−o−p−qCoyTizBoYpSiqとし、x=10.0〜13.0、y=7.5〜10.5、z=0.1〜2.0、o=10.5〜14.0、p=0.5〜1.2、q=0〜1.5に設定している。
【選択図】なし
Description
かつ、前記組成が一般式PrxFe100−x−y−z−o−p−qCoyTizBoYpSiq(但し、x=10.0〜13.0、y=7.5〜10.5、z=0.1〜2.0、o=9.0〜14.0、p=0.1〜1.2、q=0〜1.5である)で表されることを特徴とするものである。
(実施形態)
(実施例1)
以下に述べる方法により、希土類磁石合金の組成がPrを10at%含む、Pr10Fe69.5−pCo8Ti1.5B10.5YpSi0.5の希土類磁石合金を得た。実施例1では、表1に示すように、必須元素であるYの含有量pを種々変化させた複数種の希土類磁石合金を得た。以下、具体的に説明する。
(実施例2)
(実施例4)
(実施例6)
(実施例7)
(実施例10)
Pr含有量11at%である希土類磁石合金薄帯の最適条件(組成Pr11Fe67.8Co8Ti1.5B10.5Y0.7Si0.5、ロール周速度10m/sec、昇温時間5min、熱処理温度625℃、保持時間5min)にて作製した合金薄帯を用いて、ボンド磁石を作製した。
(実施例13)
以上をまとめると、前記薄帯には、
a)約6〜20nmの微細な粒子
b)前記約6〜20nmの微細な粒子を包含し、単一結晶相の回折パターンを与える約40〜約420nmの粗大な粒子
c)前記約40〜約420nmの粗大な粒子の粒界部にある、約13〜40nmの微細な粒子
の三種類に大別される粒子が含まれることがわかった。
(実施例15)
(考察)
0.5at%未満では、Yを添加した効果が十分に発揮されず、また、2.0at%を超えると、合金中の総希土類量が大きくなりすぎるため、ソフト相であるα-Fe型結晶相の体積分率が減じられることや、Pr2Fe14B型結晶相のRサイトへのY元素の置換量が大きくなりすぎるために、ハード相の異方性磁場が減じられてしまい、JrやHcJ、(BH)maxなどの磁気特性が悪化する。1.2at%から2at%については未検討であるが、上記弊害は小さく抑えられるものと推測される。
したがって、Yの含有量は、下限を0.5、上限を1.2に設定すべきである。
ロールの周速度を8.5m/s未満に設定すると、急冷合金の内部組織が粗大になり、均質性が失われ、磁石特性も低下した。ロール周速度を20m/sを越えると、次工程での熱処理条件設定が困難であった。したがって、ロールの周速度は、8.5〜20m/sに設定すべきである。
Prが13at%の場合は、検討した検討した熱処理温度575〜625℃において、HcJを高めつつ、Jrを維持し、同様に、HcJを高めつつ、(BH)maxを維持することができた。
熱処理温度が550℃未満であると、ハード相として作用するPr2Fe14B型結晶相の成長が不足するため、この結果十分大きな固有保磁力HcJを得ることができない。また、熱処理温度が635℃を超えると、ハード相として作用するPr2Fe14B型結晶相が粗大化してしまい、固有保磁力HcJが低下してしまう。
したがって、熱処理温度は、550〜635℃の範囲に設定すべきである。
Prが12at%の場合は、検討した5minにおいて、HcJを高めつつ、Jrを維持し、同様に、HcJを高めつつ、(BH)maxを維持することができた。
Prが13at%の場合は、検討した5minにおいて、HcJを高めつつ、Jrを維持し、同様に、HcJを高めつつ、(BH)maxを維持することができた。
熱処理の保持時間が1min未満であると、Pr2Fe14B型結晶相の成長が不足するため、この結果十分大きな固有保磁力HcJを得ることができないリスクが高まる。また、熱処理の保持時間が7minを超えると、ハード相として作用するPr2Fe14B型結晶相が粗大化してしまい、固有保磁力HcJが低下してしまうリスクが高まる。
したがって、熱処理温度は、1〜7minの範囲に設定すべきである。
Prが12at%の場合は、検討した昇温時間5minにおいて、HcJを高めつつ、Jrを維持し、同様に、HcJを高めつつ、(BH)maxを維持することができた。
Prが13at%の場合は、検討した昇温時間5minにおいて、HcJを高めつつ、Jrを維持し、同様に、HcJを高めつつ、(BH)maxを維持することができた。
熱処理の昇温時間が1min未満であると、Pr2Fe14B型結晶相の成長が不足するため、この結果十分大きな固有保磁力HcJを得ることができないリスクが高まる。また、熱処理の昇温時間が7minを超えると、ハード相として作用するPr2Fe14B型結晶相が粗大化してしまい、固有保磁力HcJが低下してしまうリスクが高まる。
したがって、昇温時間は、1〜7minの範囲に設定すべきである。
Pr量x=11at%である場合に、最適な組成と条件で作製された合金薄帯は実施例7〜11に示しように、HcJを高めつつ、Jrを維持し、同様に、HcJを高めつつ、(BH)maxを維持することができた。なおかつ、Jrの温度係数であるα(Jr)aveが小さく抑えられ、かつ、HcJの温度係数であるα(HcJ)aveが小さく抑えられている。すなわち、高温に加熱されても、大きなJrとHcJを維持することができる、耐熱性に優れた合金薄帯であった。この優れた耐熱性ゆえに、前記合金薄帯を粉砕した磁石粉末を用いて作製したボンド磁石は、高温での不可逆減磁率が、125℃で−1.3%、150℃で−2.1%、175℃で−3.7%と非常に小さく抑えられた、耐熱性に優れたボンド磁石であった。
Pr量x=12および13at%である場合にも同様の結果が得られた。
Claims (12)
- 組成として、プラセオジム(Pr)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、チタン(Ti)、ホウ素(B)、ケイ素(Si)に加えて、イットリウム(Y)を必須元素として含有し、
かつ、前記組成が一般式PrxFe100−x−y−z−o−p−qCoyTizBoYpSiq(但し、x=10〜13、y=7.5〜10.5、z=0.1〜2.0、o=9.0〜14.0、p=0.1〜1.2、q=0〜1.5である)で表されることを特徴とする希土類磁石合金。 - 少なくともPr2Fe14B型ハード相を含む、請求項1に記載の希土類磁石合金。
- 前記Pr2Fe14B型ハード相に加えて、少なくともα−Fe型ソフト相を含むナノコンポジット構造を有する、請求項2に記載の希土類磁石合金。
- 前記組成からなる合金溶湯の急冷と熱処理とにより得られる、請求項1に記載の希土類磁石合金。
- 前記組成からなる合金溶湯を回転する冷却ロールで急冷することで得られる、請求項1に記載の希土類磁石合金薄帯。
- 請求項5に記載の希土類磁石合金薄帯を粉砕した希土類磁石合金粉末をボンド材で成形したことを特徴とするボンド磁石。
- プラセオジム(Pr)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、チタン(Ti)、ホウ素(B)、イットリウム(Y)、およびケイ素(Si)を含む合金溶湯を回転するロールに供給して、急冷薄帯を得る薄帯製造ステップと、
前記急冷薄帯を熱処理して、前記急冷薄帯を結晶化させる結晶化ステップと、
を含むことを特徴とする希土類磁石合金薄帯の製造方法。 - 、前記組成が一般式PrxFe100−x−y−z−o−p−qCoyTizBoYpSiq(但し、x=10〜13、y=7.5〜10.5、z=0.1〜2.0、o=9.0〜14.0、p=0.1〜1.2、q=0〜1.5である)で表される、請求項7に記載の希土類磁石合金薄帯の製造方法。
- 前記ロールの周速度を8.5〜20.0m/secの範囲に設定する、請求項7に記載の希土類磁石合金薄帯の製造方法。
- 前記熱処理での加熱温度を550〜635℃の範囲に設定する、請求項7に記載の希土類磁石合金薄帯の製造方法。
- 前記熱処理での昇温時間を1〜7minの範囲に設定する、請求項7に記載の希土類磁石合金薄帯の製造方法。
- 前記熱処理での保持時間を1〜7minの範囲に設定する、請求項7に記載の希土類磁石合金薄帯の製造方法。
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