JP2010283359A - 希土類−鉄−マンガン−窒素系磁石粉末 - Google Patents
希土類−鉄−マンガン−窒素系磁石粉末 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010283359A JP2010283359A JP2010152968A JP2010152968A JP2010283359A JP 2010283359 A JP2010283359 A JP 2010283359A JP 2010152968 A JP2010152968 A JP 2010152968A JP 2010152968 A JP2010152968 A JP 2010152968A JP 2010283359 A JP2010283359 A JP 2010283359A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- powder
- rare earth
- manganese
- iron
- magnet powder
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Abstract
【解決手段】希土類元素と、Mnと、Nと、残部が実質的にFeまたはFeおよびCoからなり、希土類元素が22〜27重量%、Mnが7重量%以下、Nが3.5〜6.0重量%である希土類−鉄−マンガン−窒素系磁石粉末であって、特定の原料粉末を用いた特定の還元拡散法と特定の窒化条件で製造され、Th2Zn17型結晶構造を有する相とアモルファス相とを含有するとともに、それ以外に共存するFeリッチ相は、下記の式で表される粉末X回折における回折線の強度比(X)が10%以下になるまで低減していることを特徴とする希土類−鉄−マンガン−窒素系磁石粉末によって提供する。
X=I(Fe)/Im
[式中、I(Fe)は、2θが44〜45°(Cu−Kα)に現れる回折線の強度であり、ImはTh2Zn17型結晶構造の回折線の中で最大の強度を表す]
【選択図】図1
Description
また、希土類−鉄−マンガン系磁石では、母合金粉末を篩分級などにより粒度調整した後、さらに窒素を導入して得られた希土類−鉄−マンガン−窒素系磁石粉末に対しても粒度調整を行って初めて、高い保磁力が得られるため、製品収率が低いという点でも工業製品としてコスト的に問題があった。
このような状況下、高い角形性の磁石粉末を再現よく、低コストかつ良好な収率で得ることができる方法の出現が切望されていた。
X=I(Fe)/Im
[式中、I(Fe)は、2θが44〜45°(Cu−Kα)に現れる回折線の強度であり、ImはTh2Zn17型結晶構造の回折線の中で最大の強度を表す]
本発明の希土類−鉄−マンガン−窒素系磁石粉末は、希土類元素と、Mnと、Nと、残部が実質的にFeまたはFeおよびCoからなり、希土類元素が22〜27重量%、Mnが7重量%以下、Nが3.5〜6.0重量%であり、還元拡散による特定の製造方法で得られ、しかもTh2Zn17型結晶構造を有する相とアモルファス相とを含有する希土類−鉄−マンガン−窒素系磁石粉末であって、Feリッチ相が大幅に減少した希土類−鉄−マンガン−窒素系磁石粉末である。
X=I(Fe)/Im
[式中、I(Fe)は、2θが44〜45°(Cu−Kα)に現れる回折線の強度であり、ImはTh2Zn17型結晶構造の回折線の中で最大の強度を表す]
なお、本発明において、最大の強度を有するTh2Zn17型結晶構造の回折線は、通常(303)の面指数に対応するものである。
本発明の希土類−鉄−マンガン−窒素系磁石粉末の製造方法は、(1)磁石原料粉末と、アルカリ金属、アルカリ土類金属又はこれらの水素化物から選ばれる少なくとも1種の還元剤粉末とを所定の割合で混合し、(2)得られた混合物を不活性ガス雰囲気中で900〜1200°Cに加熱して、磁石原料の酸化物粉末を金属に還元して合金化し、(3)引き続き、得られた反応生成物を不活性ガス雰囲気中で300°C以下に冷却し、(4)次に、雰囲気ガスを変えて、少なくともアンモニアと水素とを含有する混合気流中で昇温し、350〜500°Cで窒化熱処理し、(5)得られた窒化熱処理物を水中に投入して湿式処理することにより製造される。
本発明においては、希土類−鉄−マンガン系母合金粉末を還元拡散法で製造するために、磁石原料粉末として希土類酸化物粉末、鉄粉末、マンガン粉末および/またはマンガン酸化物粉末を用いる。
ここで鉄粉末の30重量%までを鉄酸化物粉末として投入し、還元拡散反応の発熱量を調整することもできる。また、マンガン量の全部または一部を鉄−マンガン合金粉末の形で投入することもできる。
さらに、Feの20重量%以下をCoで置換した組成の希土類−鉄−コバルト−マンガン−窒素系磁石粉末を製造する場合には、Co源としてコバルト粉末および/またはコバルト酸化物粉末および/または鉄−コバルト−マンガン合金粉末を用いる。
本発明においては、次に上記の磁石原料粉末を不活性ガス雰囲気中、所定の温度で熱処理し、還元拡散法でTh2Zn17型結晶構造を有する希土類−鉄−マンガン系母合金粉末を製造する。
本発明では、還元拡散反応後の反応生成物に対して、雰囲気ガスを不活性ガスとしたまま変えずに、引き続き300°C以下、好ましくは250°C以下に冷却する。
窒化工程では、雰囲気ガスを不活性ガスから、少なくともアンモニアと水素とを含有する混合ガスに変えてから昇温し、反応生成物を特定温度に加熱する。窒化ガスとしては、少なくともアンモニアと水素とを含有していることが必要であり、反応をコントロールするためにアルゴン、窒素、ヘリウムなどを混合することができる。
ところが、このような条件の中には、良好な飽和磁化と保磁力が得られても、減磁曲線の角形性が悪くなる部分があり、また一定の条件で磁石粉末を製造しても高い磁気特性を再現性よく得ることができない。それは、Feリッチ相の存在が影響しているものと判断される。
最後に、本発明では、窒化処理後の反応生成物に含まれている還元剤成分の副生成物(酸化カルシウムや窒化カルシウムなど)を、湿式処理して希土類−鉄(−コバルト)−マンガン−窒素系磁石粉末から分離除去する。
得られた磁石粉末の磁気特性は、最大印加磁界1200kA/mの振動試料型磁力計(東英工業株式会社製、VSM−3)で測定した。測定では、日本ボンド磁石工業協会ボンド磁石試験法ガイドブックBMG−2005に準じて、1600kA/mの配向磁界をかけて試料を作製し、4000kA/mの磁界で着磁してから評価した。
また、粉末のX線密度は、分析組成とTh2Zn17型結晶構造の格子定数から算出し、この値で残留磁束密度Brを換算した。
磁石原料粉末として、アトマイズ法で製造された、粒径が10〜70μmの粉末が全体の94%を占める鉄粉末(Fe純度99%)332gと、粒径が0.1〜10μmの粉末が全体の83%を占める二酸化マンガン粉末(MnO2純度91%)30gと、粒径が0.1〜10μmの粉末が全体の96%を占める酸化サマリウム粉末(Sm2O3純度99.5%)161gを秤量し、粒度4メッシュ(タイラーメッシュ)以下の金属カルシウム粒(Ca純度99%)100gをヘンシェルミキサーで混合した。
これをステンレススチール反応容器に挿入し、容器内をロータリーポンプで真空引きしてArガス置換した後、Arガスを流しながら1190°Cまで昇温し、4時間保持し250°Cまで炉内でArガスを流通しながら冷却した。次に、Arガスをアンモニア分圧が0.5のアンモニア−水素混合ガスに切り替えて昇温し、430°Cで500分保持し、その後、同温度で窒素ガスに切り替えて30分保持し冷却した。
取り出した多孔質塊状の反応生成物を直ちに純水中に投入したところ、崩壊してスラリーが得られた。このスラリーから、Ca(OH)2懸濁物をデカンテーションによって分離し、純水を注水後に1分間攪拌し、次いでデカンテーションを行う操作を5回繰り返し、合金粉末スラリーを得た。
得られた合金粉末スラリーを攪拌しながら希酢酸を滴下し、pH5.0に7分間保持した。合金粉末を濾過後、エタノールで数回掛水洗浄し、40°Cで真空乾燥することによって、Sm−Fe−Mn−N磁石粉末を得た。
この粉末組成は、Sm23.8重量%、Mn3.7重量%、N5.4重量%、O0.15重量%、残部Feだった。
透過型電子顕微鏡で微細組織を観察したところ、数10nm〜数100nmまでの結晶粒径を有する主相と、数nm〜数10nmの幅を有する線状の結晶粒界相とからなるセル状構造が観察され、電子線回折パターンは、スポットとハローからなっており、それぞれがTh2Zn17型結晶構造を有する主相とアモルファス相である結晶粒界相とに対応していることが分かった。
また、EELSによってMn量とFe量を分析したところ、主相では、Mnが2.1原子%でFeが71.0原子%であり、MnとFeの合計量に対してMnが2.9%置換された組成であることが分かった。一方、アモルファス相では、Mnが6.0原子%でFeが59.8原子%であり、MnとFeの合計量に対してMnが9.1%置換された組成であることが分かった。
さらに粉末X線回折法により解析した結果、図1に示すようにTh2Zn17型結晶構造と、2θが44〜45°(Cu−Kα)にごく弱い回折線を有する合金粉末であって、I(Fe)/Imは8.0%だった。
得られた磁石粉末の磁気特性を、最大磁界1200kA/mの振動試料型磁力計で評価したところ、Br=0.77T、Hc=1020kA/m、Hk=222kA/mだった。ここで、日本ボンド磁石工業協会のボンド磁石試験法ガイドブックBMG−2005に準じて、1600kA/mの配向磁界をかけて試料を作製し、4000kA/mの磁界で着磁してから評価した。
また、分析組成とTh2Zn17型結晶構造の格子定数から算出された粉末のX線密度は7.66g/cm3で、この値で残留磁束密度Brを換算した。Hcは保磁力である。またHkは、減磁曲線の角形性を表し、第二象限において、磁化JがBrの90%の値を取るときの減磁界の大きさである。結果を表1に示す。
還元拡散反応後、反応生成物を実施例1よりも低い35°Cまで炉内でArガスを流通しながら冷却したところで、Arガスをアンモニア分圧が0.5のアンモニア−水素混合ガスに切り替えてから再び昇温し、430°Cで480分保持し、その後、同温度で水素ガスに切り替えて120分保持し、さらに窒素ガスに切り替えて30分保持してから冷却した。取り出した多孔質塊状の反応生成物を実施例1と同様に湿式処理することによって、Sm−Fe−Mn−N磁石粉末を得た。
この粉末組成は、Sm23.7重量%、Mn3.7重量%、N5.1重量%、O0.14重量%、残部Feだった。
透過型電子顕微鏡で微細組織を観察したところ、実施例1と同様のTh2Zn17型結晶構造を有する主相とアモルファス相が観察された。さらに粉末X線回折法により解析した結果、図1に示すようにTh2Zn17型結晶構造であり、2θが44〜45°(Cu−Kα)にごく弱い回折線を有する合金粉末であって、I(Fe)/Imは3.8%だった。
得られた磁石粉末を実施例1と同様に、磁気特性を評価したところ、Br=0.90T、Hc=948kA、Hk=275kA/mだった。結果を表1に示す。
実施例1と同様に原料を混合し、Arガスを流しながら1190°Cまで昇温して4時間保持し、その後反応生成物を35°Cまで自然冷却して、多孔質塊状の反応生成物を反応容器から取り出した。
次に、この反応生成物を直ちに純水中に投入したところ、崩壊してスラリーが得られた。このスラリーから、Ca(OH)2懸濁物をデカンテーションによって分離し、純水を注水後に1分間攪拌し、次いでデカンテーションを行う操作を5回繰り返した。得られた合金粉末スラリーを攪拌しながら希酢酸を滴下し、pH5.0に7分間保持した。合金粉末を濾過後、エタノールで数回掛水洗浄し、40°Cで真空乾燥することによって、Sm−Fe−Mn母合金粉末を得た。
この母合金粉末を、アンモニア分圧が0.5のアンモニア−水素混合ガス雰囲気中で昇温し、430°Cで500分保持し、その後、同温度で窒素ガスに切り替えて30分保持して熱処理し、室温まで冷却することによって、Sm−Fe−Mn−N磁石粉末を得た。
この粉末組成は、Sm24.4重量%、Mn3.7重量%、N4.7重量%、O0.17重量%、残部Feだった。透過型電子顕微鏡で微細組織を観察したところ、実施例1と同様のTh2Zn17型結晶構造を有する相とアモルファス相が観察された他に、図2に示すような幅が数10〜200nmの細長い部分が認められた。この部分をエネルギー分散型X線解析(EDX)したところ、Feリッチな相であることが確認できた。さらに粉末X線回折法により解析した結果、図3に示すようにTh2Zn17型結晶構造の回折線に加えて、2θが44.7°(Cu−Kα)に図2のFeリッチ相に対応すると思われる明瞭な回折線が確認できた。このときI(Fe)/Imは11.5%だった。
得られた磁石粉末の磁気特性を、実施例1と同様に評価したところ、Br=0.98T、Hc=681kA/m、Hk=167kA/mだった。結果を表1に示す。
実施例1を従来例1と比較すると、湿式処理前に窒化した実施例1の磁石粉末は2θが44〜45°(Cu−Kα)の回折線強度が小さく、保磁力と角形性が高いものとなっているのに対して、湿式処理後に窒化した従来例1ではFeリッチ相が形成され、磁気特性が悪化したことが分かる。
従来例1と同様にして、母合金を35℃まで自然冷却してSm−Fe−Mn母合金粉末を得た。従来例1とは条件を変え、この母合金粉末をアンモニア分圧が0.5のアンモニア−水素混合ガス雰囲気中で昇温し、430°Cで550分保持し、その後、同温度で水素ガスに切り替えて120分保持し、さらに窒素ガスに切り替えて、30分保持してから冷却することによって、Sm−Fe−Mn−N磁石粉末を得た。
この粉末組成は、Sm24.3重量%、Mn3.6重量%、N5.1重量%、O0.17重量%、残部Feだった。透過型電子顕微鏡で微細組織を観察したところ、従来例1と同様に、Th2Zn17型結晶構造を有する相、アモルファス相、Feリッチな相が認められた。さらに粉末X線回折法により解析した結果、図3に示すようにTh2Zn17型結晶構造の回折線と2θが44.7°(Cu−Kα)の回折線が確認できた。このときI(Fe)/Imは16.0%だった。
得られた磁石粉末の磁気特性を、実施例1と同様に評価したところ、Br=0.81T、Hc=952kA/m、Hk=143kA/mだった。結果を表1に示す。
実施例2を従来例2と比較すると、窒化処理条件を調整して同等の窒素量となるようにし保磁力を揃えても、2θが44〜45°(Cu−Kα)の回折線強度が非常に小さい実施例2の磁石粉末は、従来例2よりも残留磁束密度と角形性が高いものとなっている。
実施例1、2に対し、原料粉末の配合量を鉄粉末363g、二酸化マンガン粉末33g、酸化サマリウム粉末174g、金属カルシウム粒104gと変え、Arガスを流しながら920°Cで6時間保持し還元拡散反応させた後、280°Cまで冷却してから、アンモニア分圧0.4のアンモニア−水素混合ガスに切り替えて、温度490°Cで450分窒化した。その後、同温度で窒素ガスに切り替えて30分保持し冷却した。
このようにして得られたSm−Fe−Mn−N磁石粉末は、化学分析組成が、Sm22.9重量%、Mn3.8重量%、N4.0重量%、O0.09重量%、残部Feだった。
粉末X線回折法により解析した結果、Th2Zn17型結晶構造と2θが44〜45°(Cu−Kα)にごく弱い回折線を有する合金粉末であって、I(Fe)/Imは1.8%だった。
得られた磁石粉末を実施例1と同様に、磁気特性を評価したところ、Br=0.95T、Hc=583kA、Hk=279kA/mだった。結果を表1に示す。
実施例1、2に対し、原料粉末の配合量を鉄粉末269g、二酸化マンガン粉末24g、酸化サマリウム粉末131g、金属カルシウム粒78gと変え、Arガスを流しながら1100°Cで4時間保持し還元拡散反応させた後、100°Cまで冷却してから、アンモニアガスに切り替えて(アンモニア分圧1.0)、温度360°Cで600分窒化した。その後同温度で水素ガスに切り替えて120分保持し、さらに窒素ガスに切り替えて30分保持してから冷却した。
このようにして得られたSm−Fe−Mn−N磁石粉末は、化学分析組成が、Sm26.1重量%、Mn3.4重量%、N5.3重量%、O0.14重量%、残部Feだった。粉末X線回折法により解析した結果、Th2Zn17型結晶構造と2θが44〜45°(Cu−Kα)にごく弱い回折線を有する合金粉末であって、I(Fe)/Imは7.0%だった。
得られた磁石粉末を実施例1と同様に、磁気特性を評価したところ、Br=0.72T、Hc=966kA、Hk=216kA/mだった。結果を表1に示す。
実施例1、2に対し、原料粉末の配合量を鉄粉末171g、二酸化マンガン粉末30g、酸化サマリウム粉末87g、金属カルシウム粒69gと変え、Arガスを流しながら1150°Cで4時間保持し還元拡散反応させた後、200°Cまで冷却してから、アンモニア分圧0.8のアンモニア−水素混合ガスに切り替えて、温度400°Cで550分窒化した。その後、同温度で窒素ガスに切り替えて30分保持してから冷却した。
このようにして得られたSm−Fe−Mn−N磁石粉末は、化学分析組成が、Sm23.0重量%、Mn6.4重量%、N5.9重量%、O0.08重量%、残部Feだった。粉末X線回折法により解析した結果、Th2Zn17型結晶構造と2θが44〜45°(Cu−Kα)にごく弱い回折線を有する合金粉末であって、I(Fe)/Imは8.2%だった。
得られた磁石粉末を実施例1と同様に、磁気特性を評価したところ、Br=0.68T、Hc=780kA、Hk=191kA/mだった。結果を表1に示す。
実施例1、2に対し、原料粉末の配合量を鉄粉末332g、二酸化マンガン粉末30g、酸化サマリウム粉末161g、金属カルシウム粒100gと変え、Arガスを流しながら1150°Cで4時間保持し還元拡散反応させた後、40°Cまで冷却してから、アンモニア分圧0.4のアンモニア−水素混合ガスに切り替えて、温度430°Cで500分窒化した。その後、同温度で窒素ガスに切り替えて30分保持してから冷却した。
このようにして得られたSm−Fe−Mn−N磁石粉末は、化学分析組成が、Sm25.0重量%、Mn3.8重量%、N3.8重量%、O0.27重量%、残部Feだった。粉末X線回折法により解析した結果、Th2Zn17型結晶構造と2θが44〜45°(Cu−Kα)にごく弱い回折線を有する合金粉末であって、I(Fe)/Imは6.1%だった。
得られた磁石粉末を実施例1と同様に、磁気特性を評価したところ、Br=0.95T、Hc=385kA、Hk=237kA/mだった。結果を表1に示す。
窒化熱処理後に、水素ガスと窒素ガスによる熱処理を行わなかった以外は、実施例2と同様にしてSm−Fe−Mn−N磁石粉末を製造した。
得られた磁石粉末は、化学分析組成が、Sm23.7重量%、Mn3.7重量%、N5.3重量%、O0.13重量%、残部Feだった。
粉末X線回折法により解析した結果、Th2Zn17型結晶構造と2θが44〜45°(Cu−Kα)にごく弱い回折線を有する合金粉末であって、I(Fe)/Imは4.7%だった。
得られた磁石粉末を実施例1と同様に、磁気特性を評価したところ、Br=0.88T、Hc=968kA、Hk=251kA/mだった。結果を表1に示す。
実施例1、2に対し、原料粉末の配合量を鉄粉末242g、二酸化マンガン粉末24g、酸化サマリウム粉末131g、粒径が0.1〜10μmの粉末が全体の82%を占める酸化コバルト粉末(CoO純度99重量%)27g、金属カルシウム粒74gと変え、Arガスを流しながら1190°Cで4時間保持し還元拡散反応させた後、250°Cまで冷却してから、アンモニア分圧0.5のアンモニア−水素混合ガスに切り替えて、温度430°Cで600分窒化した。その後、同温度で水素ガスに切り替えて120分保持し、さらに窒素ガスに切り替えて30分保持してから冷却した。
得られたSm−Fe−Co−Mn−N磁石粉末は、化学分析組成が、Sm24.0重量%、Co6.8重量%、Mn3.6重量%、N4.6重量%、O0.09重量%、残部Feだった。
粉末X線回折法により解析した結果、Th2Zn17型結晶構造と2θが44〜45°(Cu−Kα)にごく弱い回折線を有する合金粉末であって、I(Fe)/Imは3.5%だった。
得られた磁石粉末を実施例1と同様に、磁気特性を評価したところ、Br=0.91T、Hc=792kA、Hk=288kA/mだった。結果を表1に示す。
還元拡散反応後、350°Cまで冷却した時点で、Arガスをアンモニア−水素混合ガスに切り替えた以外は、実施例1と同様にしてSm−Fe−Mn−N磁石粉末を製造した。
得られた磁石粉末は、化学分析組成が、Sm23.8重量%、Mn3.7重量%、N5.8重量%、O0.20重量%、残部Feだった。実施例1と同様に、磁気特性を評価したところ、Br=0.72T、Hc=1050kA、Hk=158kA/mで、実施例1に比べて残留磁束密度と角形性が低下した。粉末X線回折法により解析した結果、Th2Zn17型結晶構造の回折線と2θが44.7°(Cu−Kα)の明瞭な回折線が確認できた。このときI(Fe)/Imは13.4%だった。結果を表1に示す。
還元拡散反応後、430°Cまで冷却した時点で、Arガスをアンモニア−水素混合ガスに切り替えた以外は、実施例1と同様にしてSm−Fe−Mn−N磁石粉末を製造した。
得られた磁石粉末は、化学分析組成が、Sm23.6重量%、Mn3.7重量%、N6.3重量%、O0.22重量%、残部Feだった。実施例1と同様に、磁気特性を評価したところ、Br=0.60T、Hc=1130kA、Hk=121kA/mで、実施例1に比べて残留磁束密度と角形性が低下した。粉末X線回折法により解析した結果、Th2Zn17型結晶構造の回折線と2θが44.7°(Cu−Kα)の明瞭な回折線が確認できた。このときI(Fe)/Imは17.3%だった。結果を表1に示す。
実施例1、2に対し、原料粉末として二酸化マンガン粉末を配合せず、鉄粉末317g、酸化サマリウム粉末126g、金属カルシウム粒91gと配合量を変え、Arガスを流しながら1150°Cで4時間保持し還元拡散反応させた後、40°Cまで冷却してから、アンモニアガスに切り替えて(アンモニア分圧1.0)、温度450°Cで400分窒化した。その後同温度で窒素ガスに切り替えて30分保持してから冷却した。
得られたSm−Fe−N磁石粉末は、化学分析組成が、Sm24.1重量%、N4.6重量%、O0.18重量%、残部Feだった。粉末X線回折では、Th2Zn17型結晶構造の回折線のみで、2θが44.7°(Cu−Kα)の回折線は認められなかったが、実施例1と同様に磁気特性を評価したところ、Br=0.39T、Hc=183kA、Hk=44kA/mで、Mnを含有しないと実施例1に比べて残留磁束密度、保磁力と角形性が大幅に低下することが分かった。結果を表1に示す。
窒化熱処理をアンモニア分圧0.35のアンモニア−水素混合ガスに切り替えた以外は、実施例1と同様にしてSm−Fe−Mn−N磁石粉末を製造した。
得られた磁石粉末は、化学分析組成が、Sm23.9重量%、Mn3.8重量%、N3.4重量%、O0.13重量%、残部Feだった。実施例1と同様に、磁気特性を評価したところ、Br=0.47T、Hc=310kA、Hk=39kA/mで、実施例1に比べてNの含有量が少ないために、残留磁束密度、保磁力と角形性が大幅に低下した。透過型電子顕微鏡で微細組織を観察したが、Th2Zn17型結晶構造を有する単相であって、アモルファス相は認められなかった。結果を表1に示す。
窒化ガスをアンモニアガス(アンモニア分圧1.0)とし、330°Cで加熱し、1440分保持した以外は、実施例1と同様にしてSm−Fe−Mn−N磁石粉末を製造した。
得られた磁石粉末は、化学分析組成が、Sm23.9重量%、Mn3.7重量%、N2.9重量%、O0.09重量%、残部Feだった。実施例1と同様に、磁気特性を評価したところ、Br=0.44T、Hc=338kA、Hk=32kA/mで、実施例1に比べて残留磁束密度、保磁力と角形性が大幅に低下した。
窒化熱処理する温度が350°C未満であると、窒化時間をこれまでの2倍以上にしても十分な窒素が入らず、磁気特性が低くなることが分かる。透過型電子顕微鏡で微細組織を観察したが、Th2Zn17型結晶構造を有する単相であって、アモルファス相は認められなかった。結果を表1に示す。
窒化ガスをアンモニア分圧0.4のアンモニア−水素混合ガスとし、420°Cに加熱し180分保持して行った以外は、実施例2と同様にしてSm−Fe−Mn−N磁石粉末を製造した。
得られた磁石粉末は、化学分析組成が、Sm23.7重量%、Mn3.8重量%、N3.3重量%、O0.11重量%、残部Feだった。粉末X線回折では、Th2Zn17型結晶構造の回折線のみで、2θが44.7°(Cu−Kα)の回折線は認められなかったが、実施例1と同様に磁気特性を評価したところ、Br=0.42T、Hc=274kA、Hk=72kA/mで、窒素量が3.5重量%未満では実施例2に比べてNの含有量が少ないために、残留磁束密度、保磁力と角形性が大幅に低下することが分かった。透過型電子顕微鏡で微細組織を観察したが、Th2Zn17型結晶構造を有する単相であって、アモルファス相は認められなかった。結果を表1に示す。
還元拡散反応後、250°Cまで冷却した後に切り替えるガスを、窒素ガスに変更した以外は、実施例1と同様にしてSm−Fe−Mn−N磁石粉末を得た。
この粉末組成は、Sm24.2重量%、Mn3.8重量%、N2.9重量%、O0.19重量%、残部Feだった。実施例1と同様に磁気特性を評価したところ、Br=0.38T、Hc=151kA/m、Hk=27kA/mだった。窒化が不十分なため大幅に磁気特性が悪化することが分かった。透過型電子顕微鏡で微細組織を観察したが、Th2Zn17型結晶構造を有する単相であって、アモルファス相は認められなかった。結果を表1に示す。
窒化ガスをアンモニア分圧0.4のアンモニア−水素混合ガスとし、520°Cに加熱し400分保持した以外は、実施例1と同様にしてSm−Fe−Mn−N磁石粉末を製造した。
得られた磁石粉末は、化学分析組成が、Sm23.6重量%、Mn3.6重量%、N5.8重量%、O0.11重量%、残部Feだった。実施例1と同様に、磁気特性を評価したところ、Br=0.75T、Hc=1083kA、Hk=137kA/mで、実施例1に比べて角形性が低下した。粉末X線回折法により解析した結果、Th2Zn17型結晶構造の回折線と2θが44.7°(Cu−Kα)の明瞭な回折線が確認できた。このときI(Fe)/Imは15.2%だった。
窒化熱処理する温度が500°Cを超えると、2θが44.7°(Cu−Kα)の回折線が生成し、角形性が低下することが分かる。結果を表1に示す。
還元拡散反応を880°Cで6時間保持することで行った以外は、実施例1と同様にしてSm−Fe−Mn−N磁石粉末を製造した。
得られた磁石粉末は、化学分析組成が、Sm23.5重量%、Mn3.9重量%、N4.5重量%、O0.07重量%、残部Feだった。実施例1と同様に、磁気特性を評価したところ、Br=0.54T、Hc=512kA、Hk=43kA/mで実施例1に比べて残留磁束密度、保磁力、角形性が低下した。粉末を樹脂に埋め込んで断面を走査型電子顕微鏡で観察したところ、粉末中心付近にSmが十分拡散していない部分が認められた。結果を表1に示す。
還元拡散反応を1230°Cで3時間保持することで行った以外は、実施例1と同様にしてSm−Fe−Mn−N磁石粉末を製造した。
得られた磁石粉末は、化学分析組成が、Sm23.7重量%、Mn3.7重量%、N5.7重量%、O0.19重量%、残部Feだった。実施例1と同様に、磁気特性を評価したところ、Br=0.69T、Hc=922kA、Hk=181kA/mで、実施例1に比べて残留磁束密度と角形性が低下した。粉末を走査型電子顕微鏡で観察したところ、焼結して凝集した粉末が多く観察された。結果を表1に示す。
実施例1、2に対し、原料粉末の配合量を鉄粉末897g、二酸化マンガン粉末81g、酸化サマリウム粉末426g、金属カルシウム粒264gと変え、Arガスを流しながら1150°Cで4時間保持し還元拡散反応させた後、40°Cまで冷却してから、アンモニア分圧0.5のアンモニア−水素混合ガスに切り替えて、温度450°Cで500分窒化した。その後同温度で窒素ガスに切り替えて30分保持してから冷却した。
このようにして得られたSm−Fe−Mn−N磁石粉末は、化学分析組成が、Sm21.7重量%、Mn3.7重量%、N4.8重量%、O0.07重量%、残部Feだった。
得られた磁石粉末を実施例1と同様に、磁気特性を評価したところ、Br=0.61T、Hc=293kA、Hk=74kA/mで、実施例1に比べて残留磁束密度、保磁力と角形性が大幅に低下した。粉末を樹脂に埋め込んで断面を走査型電子顕微鏡で観察したところ、粉末中心付近にSmが十分拡散していない部分が認められた。結果を表1に示す。
実施例1、2に対し、原料粉末の配合量を鉄粉末897g、二酸化マンガン粉末81g、酸化サマリウム粉末534g、金属カルシウム粒313gと変えた以外は、比較例8と同様にしてSm−Fe−Mn−N磁石粉末を得た。
磁石粉末の化学分析組成は、Sm27.5重量%、Mn3.2重量%、N5.4重量%、O0.18重量%、残部Feだった。
得られた磁石粉末を実施例1と同様に、磁気特性を評価したところ、Br=0.55T、Hc=891kA、Hk=171kA/mで、実施例1に比べて残留磁束密度と角形性が低下した。結果を表1に示す。
実施例1、2に対し、原料粉末の配合量を鉄粉末269g、二酸化マンガン粉末48g、酸化サマリウム粉末126g、金属カルシウム粒95gと変え、Arガスを流しながら1150°Cで4時間保持し還元拡散反応させた後、40°Cまで冷却してから、アンモニア分圧0.6のアンモニア−水素混合ガスに切り替えて、温度400°Cで420分窒化した。その後、同温度で窒素ガスに切り替えて30分保持してから冷却した。
得られたSm−Fe−Mn−N磁石粉末は、化学分析組成が、Sm24.3重量%、Mn7.3重量%、N5.8重量%、O0.23重量%、残部Feだった。粉末X線回折では、Th2Zn17型結晶構造の回折線のみで、2θが44.7°(Cu−Kα)の回折線は認められなかったが、実施例1と同様に磁気特性を評価したところ、Br=0.51T、Hc=943kA、Hk=201kA/mで、実施例1に比べて残留磁束密度が低下した。結果を表1に示す。
窒化ガスをアンモニア分圧0.8のアンモニア−水素混合ガスとし、450°Cに加熱し500分保持した以外は、実施例2と同様にしてSm−Fe−Mn−N磁石粉末を製造した。
得られた磁石粉末は、化学分析組成が、Sm23.5重量%、Mn3.6重量%、N6.2重量%、O0.09重量%、残部Feだった。粉末X線回折では、Th2Zn17型結晶構造の回折線のみで、2θが44.7°(Cu−Kα)の回折線は認められなかったが、実施例1と同様に磁気特性を評価したところ、Br=0.78T、Hc=803kA、Hk=120kA/mで、窒素量が6.0重量%を超えると実施例2に比べて残留磁束密度、保磁力と角形性が大幅に低下することが分かった。結果を表1に示す。
Claims (6)
- 希土類元素と、Mnと、Nと、残部が実質的にFeまたはFeおよびCoからなり、希土類元素が22〜27重量%、Mnが7重量%以下、Nが3.5〜6.0重量%である希土類−鉄−マンガン−窒素系磁石粉末であって、
粒径が10〜70μmの粉末が全体の80%以上を占める鉄粉末、粒径が0.1〜10μmの粉末が全体の80%以上を占めるマンガン粉末および/またはマンガン酸化物粉末、希土類酸化物粉末、コバルト粉末および/またはコバルト酸化物粉末からなる原料粉末と、アルカリ金属、アルカリ土類金属又はこれらの水素化物から選ばれる少なくとも1種の還元剤粉末とを所定の割合で混合する工程、得られた混合物を不活性ガス雰囲気中で900〜1200°Cに加熱する工程、引き続き、得られた反応生成物を不活性ガス雰囲気中で300°C以下に冷却する工程、その後、雰囲気ガスを変えて、少なくともアンモニアと水素とを含有する混合気流中で昇温し、350〜500°Cで反応生成物を窒化熱処理する工程、および得られた窒化熱処理物を水中に投入して湿式処理する工程を順次行って製造され、
Th2Zn17型結晶構造を有する相とアモルファス相とを含有するとともに、それ以外に共存するFeリッチ相は、下記の式で表される粉末X回折における回折線の強度比(X)が10%以下になるまで低減していることを特徴とする希土類−鉄−マンガン−窒素系磁石粉末。
X=I(Fe)/Im
[式中、I(Fe)は、2θが44〜45°(Cu−Kα)に現れる回折線の強度であり、ImはTh2Zn17型結晶構造の回折線の中で最大の強度を表す] - 回折線の強度比(X)が5%以下であることを特徴とする請求項1に記載の希土類−鉄−マンガン−窒素系磁石粉末。
- 各成分元素の含有量は、希土類元素が23〜26重量%、Mnが2〜5重量%、Nが4.0〜5.5重量%であることを特徴とする請求項1に記載の希土類−鉄−マンガン−窒素系磁石粉末。
- Nの含有量が、4.0〜5.0重量%であることを特徴とする請求項3に記載の希土類−鉄−マンガン−窒素系磁石粉末。
- 混合気流中のアンモニア分圧が0.4〜1.0であることを特徴とする請求項1に記載の希土類−鉄−マンガン−窒素系磁石粉末。
- 窒化熱処理に要する時間が200〜600分であることを特徴とする請求項1に記載の希土類−鉄−マンガン−窒素系磁石粉末。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010152968A JP4725682B2 (ja) | 2010-07-05 | 2010-07-05 | 希土類−鉄−マンガン−窒素系磁石粉末 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010152968A JP4725682B2 (ja) | 2010-07-05 | 2010-07-05 | 希土類−鉄−マンガン−窒素系磁石粉末 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004082865A Division JP4604528B2 (ja) | 2004-03-22 | 2004-03-22 | 希土類−鉄−マンガン−窒素系磁石粉末 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010283359A true JP2010283359A (ja) | 2010-12-16 |
JP4725682B2 JP4725682B2 (ja) | 2011-07-13 |
Family
ID=43539770
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010152968A Expired - Lifetime JP4725682B2 (ja) | 2010-07-05 | 2010-07-05 | 希土類−鉄−マンガン−窒素系磁石粉末 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4725682B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3220394A4 (en) * | 2014-11-11 | 2017-12-20 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Magnet molding, magnetic member, method for manufacturing magnet molding, and method for manufacturing magnetic member |
JP2018125506A (ja) * | 2017-02-03 | 2018-08-09 | 株式会社豊田中央研究所 | 磁性粉の製造方法 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06231917A (ja) * | 1993-02-05 | 1994-08-19 | Kawasaki Steel Corp | 希土類−遷移金属系永久磁石およびその製造方法 |
JPH0855712A (ja) * | 1994-05-25 | 1996-02-27 | Asahi Chem Ind Co Ltd | 磁性材料とその製造法 |
JPH09143636A (ja) * | 1995-11-28 | 1997-06-03 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | 希土類−鉄−窒素系磁石合金 |
JPH09157803A (ja) * | 1995-12-01 | 1997-06-17 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | 希土類−鉄系合金 |
JPH11135311A (ja) * | 1997-10-27 | 1999-05-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 希土類−鉄−窒素系磁性材料とその製造方法、およびこれを用いたボンド磁石 |
JPH11323508A (ja) * | 1998-05-13 | 1999-11-26 | Nichia Chem Ind Ltd | 希土類金属−鉄−窒素系磁性材料とその製造方法 |
-
2010
- 2010-07-05 JP JP2010152968A patent/JP4725682B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06231917A (ja) * | 1993-02-05 | 1994-08-19 | Kawasaki Steel Corp | 希土類−遷移金属系永久磁石およびその製造方法 |
JPH0855712A (ja) * | 1994-05-25 | 1996-02-27 | Asahi Chem Ind Co Ltd | 磁性材料とその製造法 |
JPH09143636A (ja) * | 1995-11-28 | 1997-06-03 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | 希土類−鉄−窒素系磁石合金 |
JPH09157803A (ja) * | 1995-12-01 | 1997-06-17 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | 希土類−鉄系合金 |
JPH11135311A (ja) * | 1997-10-27 | 1999-05-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 希土類−鉄−窒素系磁性材料とその製造方法、およびこれを用いたボンド磁石 |
JPH11323508A (ja) * | 1998-05-13 | 1999-11-26 | Nichia Chem Ind Ltd | 希土類金属−鉄−窒素系磁性材料とその製造方法 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3220394A4 (en) * | 2014-11-11 | 2017-12-20 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Magnet molding, magnetic member, method for manufacturing magnet molding, and method for manufacturing magnetic member |
JP2018125506A (ja) * | 2017-02-03 | 2018-08-09 | 株式会社豊田中央研究所 | 磁性粉の製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4725682B2 (ja) | 2011-07-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5501828B2 (ja) | R−t−b系希土類永久磁石 | |
JP4805998B2 (ja) | 永久磁石とそれを用いた永久磁石モータおよび発電機 | |
JP5609783B2 (ja) | 希土類−遷移金属系合金粉末の製造方法 | |
JP2007119909A (ja) | 希土類―鉄―窒素系磁石粉末およびその製造方法 | |
Imaoka et al. | Effect of Mn addition to Sm Fe N magnets on the thermal stability of coercivity | |
US20220411902A1 (en) | Rare-earth high entropy alloys and transition metal high entropy alloys as building blocks for the synthesis of new magnetic phases for permanent magnets | |
JP2006291257A (ja) | 希土類−遷移金属−窒素系磁性粉末とその製造方法 | |
JP2003193208A (ja) | 磁石材料及びその製造方法 | |
JP3560387B2 (ja) | 磁性材料とその製造法 | |
JP4725682B2 (ja) | 希土類−鉄−マンガン−窒素系磁石粉末 | |
JPH06207203A (ja) | 希土類永久磁石の製造方法 | |
JP2002294413A (ja) | 磁石材料及びその製造方法 | |
JP4604528B2 (ja) | 希土類−鉄−マンガン−窒素系磁石粉末 | |
JP4814856B2 (ja) | 希土類−鉄−マンガン−窒素系磁石粉末 | |
JP4696798B2 (ja) | 希土類−鉄−マンガン−窒素系磁石粉末 | |
JPH06207204A (ja) | 希土類永久磁石の製造方法 | |
KR102399418B1 (ko) | 소결 자석 제조 방법 및 이에 따라 제조된 소결 자석 | |
Chen et al. | Formation of Metastable Pr~ 2Fe~ 2~ 3B~ 3 Phase and Its Effect on Magnetic Properties in Rapidly Quenched Pr~ 9Fe~ 9~ 1~-~ xB~ x Nanocomposites | |
JP3645312B2 (ja) | 磁性材料と製造法 | |
JP6759855B2 (ja) | 希土類−鉄−窒素系合金粉末の製造方法 | |
WO2017191790A1 (ja) | 希土類永久磁石及びその製造方法 | |
JPS59163803A (ja) | 永久磁石用合金 | |
JPH06124812A (ja) | 窒化物磁性粉とその合成方法 | |
JP5501833B2 (ja) | R−t−b系永久磁石 | |
JP2006144048A (ja) | 希土類−遷移金属−窒素系磁石粉末の製造方法、これを用いたボンド磁石用組成物、およびボンド磁石 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110315 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110328 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4725682 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140422 Year of fee payment: 3 |