JP2011214148A

JP2011214148A - アモルファス金属および磁性材料

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Publication number: JP2011214148A
Application number: JP2011058581A
Authority: JP
Inventors: Kosaku Okamura; 興作岡村; Kazuhiko Madokoro; 和彦間所
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2010-03-17
Filing date: 2011-03-16
Publication date: 2011-10-27

Abstract

【課題】磁性材料を、低コストで、かつ、作業性および生産性よく製造することのできるアモルファス金属、および、そのアモルファス金属を用いて得られる磁性材料を提供すること。
【解決手段】希土類元素、鉄およびホウ素を含有するアモルファス金属において、希土類元素の原子割合を、２２〜４４原子％の範囲とし、ホウ素の原子割合を、６〜２８原子％の範囲とする。また、このようなアモルファス金属を、その結晶化温度より３０℃低い温度以上の温度で、または、アモルファス金属がガラス遷移現象を示す場合は、ガラス遷移温度以上の温度で、熱処理することにより、磁性材料を得る。
【選択図】図２

Description

本発明は、アモルファス金属および磁性材料に関し、詳しくは、アモルファス金属、および、そのアモルファス金属を用いて得られる磁性材料に関する。

金属ガラスなどのアモルファス金属（アモルファス合金）は、結晶化温度（Ｔｘ）程度の温度で熱処理されることにより、優れた磁気特性を備えることができるため、例えば、モータ用の磁石など、各種磁性材料の製造原料として、用いられている。

例えば、一般式Ｆｅ_{１００−ｘ−ｙ−ｚ−ｗ}Ｒ_ｘＭ_ｙＴ_ｚＢ_ｗ（式中、Ｒは、希土類元素のうちから選択される１種または２種以上の元素であり、Ｍは、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｕのうちから選択される１種または２種以上の元素であり、ＴはＣｏ、Ｎｉのうちから選択される１種または２種の元素である。また、組成比を示すｘ、ｙ、ｚ、ｗは原子％で、２原子％≦ｘ≦１５原子％、２原子％≦ｙ≦２０原子％、０原子％≦ｚ≦２０原子％、１０原子％≦ｗ≦３０原子％である。）で示される金属ガラス合金、および、その金属ガラス合金を熱処理して得られるＦｅ基硬磁性合金が、知られている（例えば、特許文献１参照。）。

より具体的には、特許文献１の実施例では、Ｆｅ_６３Ｃｏ_７Ｎｄ_６Ｃｒ_４Ｂ_２０の組成のバルク材を用意し、そのバルク材を６２０〜７００℃で３００秒熱処理することにより、Ｆｅ_６３Ｃｏ_７Ｎｄ_６Ｃｒ_４Ｂ_２０の組成のＦｅ基硬磁性合金を製造している。

特開平１０−３２４９６２号公報

しかしながら、特許文献１に記載される金属ガラス合金は、その結晶化温度（Ｔｘ）が高い場合がある（例えば、６５３〜６５４℃（表２参照））。

そのため、このような金属ガラス合金を熱処理し、Ｆｅ基硬磁性合金を製造する場合には、その熱処理における温度条件が高いため、コスト面および作業性に劣る場合がある。

また、熱処理における温度条件が高い場合には、温度制御が困難であるため、大量の金属ガラス合金を一度に熱処理することができず、Ｆｅ基硬磁性合金の生産性に劣るという不具合がある。

本発明の目的は、磁性材料を、低コストで、かつ、作業性および生産性よく製造することのできるアモルファス金属、および、そのアモルファス金属を用いて得られる磁性材料を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明のアモルファス金属は、希土類元素、鉄およびホウ素を含有するアモルファス金属であって、希土類元素の原子割合が、２２〜４４原子％の範囲であり、ホウ素の原子割合が、６〜２８原子％の範囲であることを特徴としている。

また、本発明のアモルファス金属は、さらに、コバルトを含有し、鉄に対するコバルトの原子比が、１．５以下であることが好適である。

また、本発明のアモルファス金属は、さらに、チタン、ジルコニウム、ニオブ、クロム、ニッケル、銅、ケイ素およびアルミニウムからなる群から選択される少なくとも１種の添加元素を含有することが好適である。

また、本発明のアモルファス金属では、添加元素が、アルミニウムおよび／または銅であり、アモルファス金属において、アルミニウムおよび／または銅の原子割合が、５原子％未満であることが好適である。

また、本発明のアモルファス金属では、希土類元素が、ネオジムおよびイットリウムを含有することが好適である。

また、本発明の磁性材料は、上記のアモルファス金属を、その結晶化温度より３０℃低い温度以上の温度で熱処理することにより得られることを特徴としている。

また、本発明の磁性材料は、上記のアモルファス金属を、その結晶化温度以上の温度で熱処理することにより得られることが好適である。

また、本発明の磁性材料は、上記のアモルファス金属がガラス遷移現象を示す場合において、上記のアモルファス金属を、ガラス遷移温度以上の温度で熱処理することにより得られることを特徴としている。

本発明のアモルファス金属は、希土類元素の原子割合を２２〜４４原子％の範囲とすることで、結晶化温度（Ｔｘ）を低く抑えることが可能となっている。

そのため、本発明のアモルファス金属によれば、高温で熱処理することなく、すなわち、低コスト、かつ、作業性および生産性よく磁性材料を製造することができる。

また、本発明のアモルファス金属は、ホウ素の原子割合を６〜２８原子％の範囲とすることで、安定して非晶質相を製造できるようにしている。

また、本発明の磁性材料は、本発明のアモルファス金属を熱処理することにより、低コスト、かつ、作業性および生産性よく製造することができる。

ＤＳＣによる熱分析結果を示すグラフである。Ａｌ（アルミニウム）の原子割合と、結晶化温度（Ｔｘ）との関係を示すグラフである。Ａｌ（アルミニウム）の原子割合と、印加磁場１２（ｋＯｅ）における磁化（Ｍｓ）、および、残留磁化（Ｍｒ）との関係を示すグラフである。Ａｌ（アルミニウム）の原子割合と、保磁力（Ｈｃ）との関係を示すグラフである。

本発明のアモルファス金属は、希土類元素、Ｆｅ（鉄）およびＢ（ホウ素）を含有する。

本発明のアモルファス金属において、希土類元素は、後述する磁性材料に、結晶磁気異方性を生じさせ、その磁気特性（例えば、保磁力など）を向上させるために含有される。

希土類元素としては、例えば、Ｓｃ（スカンジウム）、Ｙ（イットリウム）、Ｌａ（ランタン）、Ｃｅ（セリウム）、Ｐｒ（プラセオジム）、Ｎｄ（ネオジム）、Ｐｍ（プロメチウム）、Ｓｍ（サマリウム）、Ｅｕ（ユーロピウム）などの軽希土類元素、例えば、Ｇｄ（ガドリニウム）、Ｔｂ（テルビウム）、Ｄｙ（ジスプロシウム）、Ｈｏ（ホルミウム）、Ｅｒ（エルビウム）、Ｔｍ（ツリウム）、Ｙｂ（イッテルビウム）、Ｌｕ（ルテチウム）などの重希土類元素などが挙げられる。

これら希土類元素は、単独使用または２種類以上併用することができる。

また、本発明のアモルファス金属は、必ずしも重希土類元素を含まなくとも、十分大きな保磁力を発現することができる。

希土類元素として、好ましくは、軽希土類元素、より好ましくは、Ｎｄ（ネオジム）、Ｙ（イットリウム）、さらに好ましくは、Ｎｄ（ネオジム）が挙げられる。

希土類元素としてＮｄ（ネオジム）を用いれば、アモルファス金属を用いて得られる磁性材料（後述）の保磁力、残留磁化を向上することができる。

また、希土類元素として、好ましくは、Ｎｄ（ネオジム）とＹ（イットリウム）との併用が挙げられる。

希土類元素が、Ｎｄ（ネオジム）およびＹ（イットリウム）を含有していれば、アモルファス金属を用いて得られる磁性材料（後述）の保磁力、残留磁化を向上することができる。

希土類元素がＮｄ（ネオジム）およびＹ（イットリウム）を含有する場合には、それらの含有割合は、Ｎｄ（ネオジム）およびＹ（イットリウム）の総量に対して、Ｎｄ（ネオジム）が、６５〜９５原子％であり、Ｙ（イットリウム）が、５〜３５原子％である。

また、アモルファス金属において、希土類元素の原子割合（併用される場合には、それらの総量）は、２２〜４４原子％、好ましくは、２３〜４０原子％、より好ましくは、２４〜３７原子％の範囲である。

希土類元素の原子割合が上記下限未満である場合には、アモルファス金属の結晶化温度（Ｔｘ）が高くなる場合があるため、後述するように、アモルファス金属を熱処理して磁性材料を製造する場合において、熱処理のエネルギーコストが増加し、さらに、作業性および生産性が低下するという不具合がある。

また、希土類元素の原子割合が上記下限未満である場合には、アモルファス金属を用いて得られる磁性材料（後述）の保磁力が低下するという不具合がある。

一方、希土類元素の原子割合が上記上限を超過する場合には、アモルファス金属を用いて得られる磁性材料（後述）の残留磁化が低下するという不具合がある。

また、希土類元素の原子割合が上記上限を超過すると、コスト面に劣り、また、酸化しやすくなるため、生産性および安全性にも劣るという不具合がある。

これに対し、希土類元素の原子割合が上記範囲であれば、アモルファス金属を用いて得られる磁性材料（後述）の残留磁化および保磁力を向上することができ、さらには、アモルファス金属の結晶化温度（Ｔｘ）を低く抑えることができるため、後述するように、高温で熱処理することなく、低コスト、かつ、作業性および生産性よく磁性材料（後述）を製造することができる。

本発明のアモルファス金属において、Ｆｅ（鉄）は、磁性に寄与する元素であって、後述する磁性材料の磁気特性（例えば、残留磁束密度など）を向上させるために含有される。

アモルファス金属において、Ｆｅ（鉄）の原子割合は、例えば、１５〜６５原子％、好ましくは、２０〜６０原子％、より好ましくは、２５〜５５原子％の範囲である。

Ｆｅ（鉄）の原子割合が上記下限未満である場合には、後述する熱処理（結晶化）後の磁性材料の残留磁束密度が低下する場合がある。

また、Ｆｅ（鉄）の原子割合が上記上限を超過する場合には、後述する熱処理（結晶化）後の磁性材料の保磁力が低下する場合がある。

本発明のアモルファス金属において、Ｂ（ホウ素）は、非晶質相を形成し、アモルファス合金とするために含有される。

アモルファス金属において、Ｂ（ホウ素）の原子割合は、６〜２８原子％、好ましくは、１２〜２８原子％、より好ましくは、１５〜２５原子％の範囲である。

Ｂ（ホウ素）の原子割合が上記下限未満である場合には、後述する急冷時において、結晶相が生成する場合があり、本発明のアモルファス金属を原料とし、放電プラズマ焼結法やホットプレス法等を用いて成形体を製造する場合、成形性および加工性が低下する場合がある。

また、Ｂ（ホウ素）の原子割合が上記上限を超過する場合には後述する熱処理（結晶化）後の磁性材料の残留磁束密度が低下する場合がある。

また、本発明のアモルファス金属は、好ましくは、Ｃｏ（コバルト）を含有している。

本発明のアモルファス金属において、Ｃｏ（コバルト）は、アモルファス金属を用いて得られる磁性材料（後述）の磁気特性を向上させ、また、酸化を防止することにより取扱性の向上を図るために含有される。

さらに、アモルファス金属が後述するように金属ガラスである場合には、Ｃｏ（コバルト）は、その金属ガラスを、後述する軟化状態（ガラス遷移状態）において安定化させ、その成形性を向上するために含有される。

アモルファス金属において、Ｃｏ（コバルト）の原子割合は、例えば、１〜５０原子％、好ましくは、２〜４５原子％、より好ましくは、４〜４０原子％の範囲である。

Ｃｏ（コバルト）の原子割合が上記下限未満である場合には、取扱性、成形性および加工性が低下する場合がある。

とりわけ、アモルファス金属が後述するように金属ガラスである場合において、その過冷却領域（ガラス遷移温度以上、かつ、結晶化温度未満の領域。ΔＴｘ（＝Ｔｘ−Ｔｇ））を十分に確保することができず、成形性および加工性が低下する場合がある。

また、Ｃｏ（コバルト）の原子割合が上記上限を超過する場合には、アモルファス金属を用いて得られる磁性材料（後述）の残留磁束密度が低下する場合がある。

また、Ｃｏ（コバルト）の原子割合として、好ましくは、Ｆｅ（鉄）に対するＣｏ（コバルト）の原子比が、１．５以下、好ましくは、１．４４以下、より好ましくは０．６以下であることが挙げられる。

Ｆｅ（鉄）に対するＣｏ（コバルト）の原子比が、１．５以下であれば取扱性を向上でき、さらに、０．６以下であれば熱処理により大きな保磁力を発現できる。一方、１．５を超過すると、コスト面に劣るという不具合がある。

また、本発明のアモルファス金属は、添加元素として、さらに、その他の元素、例えば、Ｔｉ（チタン）、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｈｆ（ハフニウム）、Ｖ（バナジウム）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｔａ（タンタル）、Ｃｒ（クロム）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｗ（タングステン）、Ｍｎ（マンガン）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｕ（銅）、Ｒｕ（ルテニウム）、Ｒｈ（ロジウム）、Ｐｄ（パラジウム）Ａｇ（銀）、Ｏｓ（オスミウム）、Ｉｒ（イリジウム）、Ｐｔ（白金）、Ａｕ（金）などの遷移元素、例えば、Ｃ（炭素）、Ｐ（リン）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｓｉ（ケイ素）、Ｃａ（カルシウム）、Ｇａ（ガリウム）、Ｇｅ（ゲルマニウム）、Ｓｎ（スズ）、Ｐｂ（鉛）、Ｚｎ（亜鉛）などの典型元素など、種々の元素を含むことができる。

これら添加元素は、単独使用または２種類以上併用することができる。

添加元素として、好ましくは、Ｔｉ（チタン）、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｃｒ（クロム）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｕ（銅）、Ｓｉ（ケイ素）、Ａｌ（アルミニウム）が挙げられる。

添加元素として、Ｔｉ（チタン）、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｃｒ（クロム）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｕ（銅）、Ｓｉ（ケイ素）およびＡｌ（アルミニウム）からなる群から選択される少なくとも１種を含有すれば、アモルファス金属を用いて得られる磁性材料（後述）の残留磁束密度、保磁力などを向上させることができる。

このようなアモルファス金属において、添加元素の原子割合は、例えば、１〜１５原子％、好ましくは、１〜１０原子％。より好ましくは、１〜５原子％である。

また、添加元素として、より好ましくは、Ａｌ（アルミニウム）、Ｃｕ（銅）が挙げられる。

アモルファス金属が、添加元素として、Ａｌ（アルミニウム）および／またはＣｕ（銅）を含有すれば、後述するアモルファス金属の結晶化温度（Ｔｘ）を低く抑えることができるため、後述するように、高温で熱処理することなく、すなわち、低コスト、かつ、作業性および生産性よく磁性材料を製造することができる。

また、アモルファス金属が、後述する金属ガラスである場合に、その金属ガラスの軟化開始温度（ガラス遷移温度（Ｔｇ））を低く抑えることができるため、成形性をより向上することができる。

アモルファス金属がＡｌ（アルミニウム）および／またはＣｕ（銅）を含有する場合において、Ａｌ（アルミニウム）およびＣｕ（銅）の原子割合（併用される場合にはそれらの総量）は、例えば、１５原子％未満であり、好ましくは、５原子％未満、より好ましくは、３．５原子％以下、さらに好ましくは、３原子％以下である。

Ａｌ（アルミニウム）の原子割合が５原子％以上である場合には、アモルファス金属の結晶化温度（Ｔｘ）が高くなり、磁性材料（後述）の製造におけるコストを増加させる場合や、作業性および生産性を低下させる場合がある。

また、アモルファス金属が、添加元素としてＣｕ（銅）を含有すれば金属ガラスとすることができ、広い過冷却領域を得ることができる。

そして、このようなアモルファス金属において、希土類元素およびＦｅ（鉄）（さらに必要により含有されるＣｏ（コバルト））の原子割合の総量は、例えば、６５〜９４原子％、好ましくは、７０〜９０原子％、より好ましくは、７２〜８５原子％である。

希土類元素およびＦｅ（鉄）（さらに必要により含有されるＣｏ（コバルト））の原子割合の総量が上記範囲であれば、アモルファス金属の成形性および加工性を向上することができ、さらには、後述する熱処理（結晶化）後の磁性材料の残留磁束密度および保磁力を良好とすることができる。

また、アモルファス金属において、希土類元素およびＦｅ（鉄）（さらに必要により含有されるＣｏ（コバルト））を除く元素（必須成分としてＢ（ホウ素）を含み、任意成分として添加元素（例えば、Ｔｉ（チタン）、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｃｒ（クロム）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｕ（銅）、Ｓｉ（ケイ素）、Ａｌ（アルミニウム）などを含む。）の原子割合の総量は、例えば、６原子％以上、好ましくは、１０〜３０原子％、より好ましくは、１５〜２８原子％、とりわけ好ましくは、１５〜２５原子％の範囲である。

希土類元素、Ｆｅ（鉄）およびＣｏ（コバルト）を除く元素の原子割合の総量が上記範囲であれば、アモルファス金属の成形性および加工性を向上することができ、さらには、後述する熱処理（結晶化）後の磁性材料の残留磁束密度および保磁力を良好とすることができる。

このようなアモルファス金属の一態様として、例えば、下記式（１）で示されるアモルファス金属が挙げられる。

Ｒ_８３−ｘＦｅ_ｘ／２Ｃｏ_ｘ／２Ａｌ_１７−ｙＢ_ｙ（１）
（式中、Ｒは、希土類元素を示す。また、０＜ｘ＜８３であり、また、０＜ｙ≦１７である。）
上記式（１）において、Ｒは、上記した希土類元素を示す（以下同様。）。

また、ｘの範囲は、０＜ｘ＜８３、好ましくは、２８＜ｘ＜５８、より好ましくは、３３＜ｘ＜５３である。

ｘの値が上記範囲であれば、アモルファス金属の成形性および加工性を向上することができ、さらには、後述する熱処理（結晶化）後の磁性材料の残留磁束密度および保磁力を良好とすることができる。

また、ｙの範囲は、０＜ｙ≦１７、好ましくは、１２＜ｙ＜１７、より好ましくは、１３．５＜ｙ＜１７である。

ｙの値が上記範囲であれば、アモルファス金属の成形性および加工性を向上することができ、さらには、後述する熱処理（結晶化）後の磁性材料の残留磁束密度および保磁力を良好とすることができる。

そして、このようなアモルファス金属は、特に制限されず、公知の方法により製造することができる。

より具体的には、例えば、まず、原料成分として、上記各元素の単体の粉末、塊状物など（必要により、一部合金化していてもよい）を用意し、それらを、上記原子割合となるように混合する。

次いで、得られた原料成分の混合物を、例えば、不活性ガス（例えば、窒素ガス、アルゴンガスなど）雰囲気において溶解させる。

原料成分の溶解方法としては、上記各元素を溶解できる方法であれば特に制限されないが、例えば、アーク溶解などが挙げられる。

次いで、例えば、放冷し、上記各元素を上記原子割合で含有する塊状合金（鋳塊、インゴット）を得る。その後、得られた塊状合金を公知の方法により粉砕し、合金粒状物（粒子径：０．５〜２０ｍｍ）を得る。

その後、この方法では、得られた合金粒状物を溶解させ、合金溶湯を得る。

合金粒状物の溶解方法としては、上記合金粒状物を溶解できる方法であれば特に制限されないが、例えば、高周波誘導加熱などが挙げられる。

次いで、この方法では、得られた合金溶湯を、公知の方法、例えば、単ロール法、ガスアトマイズ法などにより急冷し、アモルファス金属を得る。

単ロール法では、例えば、回転する冷却ロールの外周表面上に合金溶湯を流下し、その合金溶湯と冷却ロールとを所定時間接触させることにより、合金溶湯を急冷する。

合金溶湯の急冷速度（冷却速度）は、例えば、１０^−２〜１０^３℃／ｓである。

また、合金溶湯の急冷速度（冷却速度）は、例えば、冷却ロールの回転速度を調節することなどにより制御される。このような場合において、冷却ロールの回転速度は、例えば、１〜６０ｍ／ｓ、好ましくは、２０〜５０ｍ／ｓ、より好ましくは、３０〜４０ｍ／ｓである。

このように合金溶湯を急冷することにより、冷却ロールの外周表面上において、例えば、帯状（薄膜状、厚膜状を含む）のアモルファス金属を得ることができる。

得られるアモルファス金属の厚みは、例えば、１〜５００μｍ、好ましくは、５〜３００μｍ、より好ましくは、１０〜１００μｍである。

また、ガスアトマイズ法では、上記の合金溶湯に、例えば、高圧の噴射ガス（例えば、ヘリウムガス、アルゴンガス、窒素ガスなど）を噴き付け、合金溶湯を急冷するとともに微粉化する。

このように合金溶湯を急冷することにより、粉末状のアモルファス金属を得ることができる。

得られるアモルファス金属の体積平均粒子径は、例えば、１〜２００μｍ、好ましくは、５〜５０μｍである。

なお、合金溶湯の急冷方法としては、上記の単ロール法、ガスアトマイズ法に限定されず、公知の方法を採用することができる。好ましくは、単ロール法が採用される。

また、アモルファス金属の結晶化温度（Ｔｘ）（結晶化を開始する温度）は、例えば、６００℃以下、好ましくは、５５０℃以下、より好ましくは、５００℃以下である。

アモルファス金属の結晶化温度（Ｔｘ）は、ＤＳＣ（示差走査熱量測定）によって測定することができ、本発明においては、４０℃／ｍｉｎの昇温速度で測定された値であると定義される。

なお、結晶化温度（Ｔｘ）が複数確認される場合には、それら結晶化温度（Ｔｘ）のうち最も低い結晶化温度（Ｔｘ）を、アモルファス金属の結晶化温度（Ｔｘ）とする。

また、このようにして得られるアモルファス金属は、金属ガラスを含んでいる。

金属ガラスは、結晶化温度（Ｔｘ）未満のガラス遷移温度（Ｔｇ）を有するアモルファス合金であり、高い成形性を有している。

そして、このようにして得られるアモルファス金属が、金属ガラスである場合には、その軟化開始温度（ガラス遷移温度（Ｔｇ））は、例えば、６００℃以下、好ましくは、５００℃以下、より好ましくは、４５０℃以下である。

また、アモルファス金属は、金属ガラスでなくとも、加熱により軟化する場合があり、そのような場合における軟化開始温度は、例えば、６００℃以下、好ましくは、５００℃以下、より好ましくは、４５０℃以下である。

アモルファス金属（金属ガラスを含む。）の軟化開始温度は、例えば、ＤＳＣ（示差走査熱量測定）、または、放電プラズマ焼結機のプレス変位測定などにより、求めることができる。

そして、このようなアモルファス金属では、希土類元素の原子割合が２２〜４４原子％の範囲であるため、結晶化温度（Ｔｘ）を低く抑えることができる。

そのため、このようなアモルファス金属によれば、高温で熱処理することなく、すなわち、低コスト、かつ、作業性および生産性よく磁性材料（後述）を製造することができる。

また、本発明のアモルファス金属は、ホウ素の原子割合が、６〜２８原子％の範囲であるため、安定して非晶質相を得ることができる。

さらには、このようなアモルファス金属は、Ｆｅ（鉄）（および必要によりＣｏ（コバルト））が含有されているため、磁性を有している。

そのため、このようなアモルファス金属は、そのままで、さらには、熱処理されることによって、磁性材料として、後述する種々の分野において用いることができる。

そして、本発明の磁性材料は、上記のアモルファス金属を、例えば、真空下、不活性ガス（例えば、窒素ガス、アルゴンガスなど）雰囲気下において、例えば、公知の炉を用いて、熱処理することにより、得ることができる。

このような場合において、アモルファス金属の熱処理条件としては、昇温速度が、例えば、１０〜３００℃／ｍｉｎ、好ましくは、２０〜２００℃／ｍｉｎ、より好ましくは、３０〜１００℃／ｍｉｎである。

また、昇温終了温度（熱処理温度）が、例えば、上記結晶化温度（Ｔｘ）より３０℃低い温度以上、好ましくは、アモルファス金属の結晶化温度（Ｔｘ）以上であり、例えば、結晶化温度（Ｔｘ）より１００℃高い温度以下、好ましくは、結晶化温度（Ｔｘ）より５０℃高い温度以下、より好ましくは、結晶化温度（Ｔｘ）より３０℃高い温度以下である。

熱処理温度がアモルファス金属の結晶化温度（Ｔｘ）以上であれば、熱処理時間を短くでき、より生産性よく磁性材料を製造することができる。

また、上記のアモルファス金属がガラス遷移現象を示す場合（アモルファス金属が金属ガラスであり、結晶化温度（Ｔｘ）未満のガラス遷移温度（Ｔｇ）を有する場合）には、上記温度条件の他、ガラス遷移温度以上の温度で熱処理することにより、磁性材料を得ることができる。

また、真空下において熱処理する場合には、炉内の圧力条件が、例えば、１０^１Ｐａ以下、好ましくは、１０^−１Ｐａ以下、より好ましくは、１０^−２Ｐａ以下であり、熱処理時間（上記熱処理温度における保持時間）が、例えば、０〜１２０分、好ましくは、１０〜６０分、より好ましくは、１０〜３０分である。

また、熱処理とともに、必要により、圧力成形することもでき、そのような場合には、成形圧力条件が、例えば、３０〜２０００ＭＰａ、好ましくは、１００〜１０００ＭＰａ、より好ましくは、２００〜８００ＭＰａである。

なお、このような熱処理は、アモルファス金属を、例えば、放電プラズマ焼結機などを用いて公知の方法により成形（加熱成形）した後に、イメージ炉などの公知の炉を用いて行うこともできる。

そして、この方法では、アモルファス金属を上記条件で熱処理した後、必要により、例えば、放冷する。

このような熱処理により、例えば、硬磁性であるＲ_２Ｆｅ_１４Ｂ相、ＲＦｅ_２相、ＲＣＯ_２相（Ｒは、希土類元素を示す。）などを形成することができ、これにより、磁性材料（硬磁性材料）を得ることができる。

このようにして得られる磁性材料の残留磁化Ｍｒは、例えば、５ｅｍｕ／ｇ以上、好ましくは、８ｅｍｕ／ｇ以上、より好ましくは１０ｅｍｕ／ｇ以上であり、また、保磁力Ｈｃは、例えば、２０ｋＡ／ｍ以上、好ましくは、２５ｋＡ／ｍ以上、より好ましくは５００ｋＡ／ｍ以上である。

そして、このような磁性材料は、結晶化温度（Ｔｘ）が低く抑えられた上記のアモルファス金属を熱処理することにより得られる。そのため、このような磁性材料は、低コスト、かつ、作業性および生産性よく製造することができる。

また、本発明のアモルファス金属は、上記の磁性材料の形成の他、例えば、磁石粉末との複合磁石の製造において用いることもできる。

より具体的には、例えば、本発明のアモルファス金属と、窒化物磁石などの公知の磁石粉末とを混合し、その混合物を、例えば、ホットプレス装置、放電プラズマ焼結機などを用いて、アモルファス金属の変形開始温度以上の温度に加熱することにより、磁石粉末の隙間（空隙）にアモルファス金属が充填され、アモルファス金属と磁石粉末との複合磁石を得ることができる。

このような複合磁石は、磁石粉末の隙間（空隙）に、磁気特性に優れるアモルファス金属が充填されているため、密度向上効果とパッシベーション効果により、磁石粉末の隙間（空隙）に樹脂が充填される樹脂ボンド磁石などに比べ、優れた磁気特性を備えることができる。

そして、本発明のアモルファス金属および磁性材料は、例えば、モータ用磁石、スピーカー用磁石などとして、電気製品や自動車部品などの各種用途において、好適に用いることができる。

次に、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明は下記の実施例によって限定されるものではない。

実施例１〜６１および比較例１〜９（アモルファス金属の製造）
Ｎｄ（ネオジム）、Ｆｅ（鉄）、Ｃｏ（コバルト）、Ｂ（ホウ素）、Ｔｉ（チタン）、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｃｒ（クロム）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｕ（銅）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｓｉ（ケイ素）の単体粉末または塊状物を、表１〜７に示す配合割合で処方し、アーク溶解炉により、−４ｋＰａ（−３０Ｔｏｒｒ）、Ａｒ（アルゴン）雰囲気下で溶解させ、表１〜７に示す組成比の合金（インゴット）を作製した。

次いで、得られたインゴットを粉砕し、合金粒状物（粒子径：０．５〜１０ｍｍ）を得た。

その後、得られた合金粒状物を高周波誘導加熱にて溶解し、合金溶湯とした後、得られた合金溶湯を、Ａｒ雰囲気下において、単ロール装置にて回転速度４０ｍ／ｓの冷却ロールの外周表面上に流下し、急冷した。これにより、アモルファス金属を得た。

評価
ＤＳＣ（示差走査熱量測定：ＳＩＩ社製、ＤＳＣ６３００）を用いて、得られたアモルファス金属の結晶化温度（Ｔｘ）、および、アモルファス金属が金属ガラスである場合には、そのガラス遷移温度（Ｔｇ）を測定した。

具体的には、アモルファス金属試料１０ｍｇをアルミナパンに投入し、Ａｒ雰囲気中、昇温速度４０℃／ｍｉｎで測定した。

なお、結晶化反応（Ｔｘ）が複数確認された場合には、その温度の低い方を結晶化温度（Ｔｘ）として測定した。

また、結晶化温度（Ｔｘ）、および、ガラス遷移温度（Ｔｇ）が確認される場合には、過冷却領域ΔＴｘ（＝Ｔｘ−Ｔｇ）を算出した。

その結果を表１〜７に示す。

また、実施例４２〜４７（添加元素としてＡｌ（アルミニウム）を含有するアモルファス金属）のＤＳＣによる熱分析結果を、図１に示す。なお、図１において、各アモルファス金属の結晶化温度（Ｔｘ）を矢印で示す。

また、実施例４２〜４７（添加元素としてＡｌ（アルミニウム）を含有するアモルファス金属）におけるＡｌ（アルミニウム）の原子割合と結晶化温度（Ｔｘ）との関係を、図２に示す。

表１〜７に示されるように、希土類元素、具体的には、Ｎｄ（ネオジム）およびＹ（イットリウム）の原子割合の総量が、２２〜４４原子％の範囲であるアモルファス金属（実施例１〜６１）は、その結晶化温度（Ｔｘ）が、希土類元素の原子割合が上記範囲にないアモルファス金属（比較例１〜２、４〜９）や、特許文献１に記載される金属ガラス合金の結晶化温度（６５３〜６５４℃）よりも、低く抑えられている。

また、ホウ素の原子割合が、６〜２８原子％の範囲であるアモルファス金属（実施例１〜６１）は、その結晶化温度（Ｔｘ）が、ホウ素の原子割合が上記範囲にないアモルファス金属（比較例１〜３）よりも、低く抑えられている。

また、Ｃｏ（コバルト）を含有するアモルファス金属（実施例１〜２１および２３〜６１、特に、実施例４、８、１２、１７〜２１）は、Ｃｏ（コバルト）を含有しないアモルファス金属（実施例２２）に比べ、結晶化温度（Ｔｘ）が低く抑えられている。

また、Ａｌ（アルミニウム）を含有するアモルファス金属（実施例４３〜４７）中では、とりわけ、Ａｌ（アルミニウム）の原子割合が５原子％未満である実施例４３および４４のアモルファス金属の結晶化温度（Ｔｘ）が、より低く抑えられている。

このことから、上記のアモルファス金属によれば、高温で熱処理することなく、すなわち、低コスト、かつ、作業性および生産性よく磁性材料を製造することができることが確認された。

実施例６２〜１１４および比較例１０〜１７（磁性材料の製造）
イメージ炉にて、実施例１〜２８、３１〜４７、５０〜５６および５７、および、比較例１〜２および４〜９で得られたアモルファス金属を下記熱処理条件で熱処理し、結晶化させた後、室温（２５℃）まで自然冷却することにより、磁性材料を製造した。熱処理温度および熱処理時間を、表８〜１４に示す。
・熱処理条件
圧力条件：１０^−３Ｐａ以下（真空）
昇温速度：４０℃／ｍｉｎ
磁気特性評価
実施例６２〜１１４および比較例１０〜１７において得られた磁性材料１０ｍｇを用い、残留磁化Ｍｒ（ｅｍｕ／ｇ））、および、保磁力Ｈｃ（ｋＡ／ｍ）を、ＶＳＭ（試料振動型磁力計：東英工業社製、ＶＳＭ−５−１０、および、玉川製作所社製、ＴＭ−ＶＳＭ２１１４８３）により、測定した。

その結果を、表８〜１４に示す。

実施例１０１〜１０６におけるＡｌ（アルミニウム）の原子割合と、残留磁化Ｍｒ（ｅｍｕ／ｇ））との関係を、図３に示す。

また、実施例１０１〜１０６におけるＡｌ（アルミニウム）の原子割合と、保磁力Ｈｃ（ｋＡ／ｍ）との関係を、図４に示す。

以上により、上記のアモルファス金属から、実用的な磁気特性を備える磁性材料を製造できることが確認された。

また、アモルファス金属が、Ｔｉ（チタン）、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｃｒ（クロム）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｕ（銅）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｓｉ（ケイ素）を含む場合にも、優れた磁気特性を備える磁性材料を製造できることが確認された。

実施例１１５〜１１６（磁性材料の製造）
実施例２５および２８で得られたアモルファス金属（薄体）を、乳鉢において粉砕することにより、アモルファス金属の粉末を得た。

その後、粉末０．３ｇを採取して、超硬製金型（成形サイズ：５ｍｍ×５ｍｍ）に充填し、放電プラズマ焼結機（ＳＰＳシンテックス社製ＳＰＳ−５１５Ｓ）によって、真空中で表１５に示す圧力で、表１５に示す温度まで昇温速度４０℃／ｍｉｎで加熱（昇温）し、表１５に示す時間、その温度で保持した後、放冷することにより、成形した。

その後、得られた成形体を、イメージ炉にて、表１５に示す条件で熱処理した後、室温（２５℃）まで自然冷却した。これにより、磁性材料を得た。

なお、上記の熱処理では、アモルファス金属の結晶化温度（４４８℃、４５０℃）よりも３０℃低い温度（４１８℃、４２０℃）以上に、加熱した。

磁気特性評価
実施例１１５〜１１６において得られた磁性材料の成形体を用い、残留磁化Ｂｒ（Ｔ）、および、保磁力Ｈｃ（ｋＡ／ｍ）を、ＶＳＭ（試料振動型磁力計：玉川製作所社製、ＴＭ−ＶＳＭ２１１４８３）により、測定した。

その結果を、表１５に示す。

表１５に示すように、アモルファス金属を、その結晶化温度より３０℃低い温度以上に加熱すれば、優れた磁気特性を備える磁性材料を得られることが、確認された。

Claims

希土類元素、鉄およびホウ素を含有するアモルファス金属であって、
希土類元素の原子割合が、２２〜４４原子％の範囲であり、
ホウ素の原子割合が、６〜２８原子％の範囲であることを特徴とする、アモルファス金属。
さらに、コバルトを含有し、
鉄に対するコバルトの原子比が、１．５以下である
ことを特徴とする、請求項１に記載のアモルファス金属。
さらに、チタン、ジルコニウム、ニオブ、クロム、ニッケル、銅、ケイ素およびアルミニウムからなる群から選択される少なくとも１種の添加元素
を含有することを特徴とする、請求項１または２に記載のアモルファス金属。
添加元素が、アルミニウムおよび／または銅であり、
アモルファス金属において、アルミニウムおよび／または銅の原子割合が、５原子％未満であることを特徴とする、請求項３に記載のアモルファス金属。
希土類元素が、ネオジムおよびイットリウムを含有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のアモルファス金属。
請求項１〜５のいずれか一項に記載のアモルファス金属を、その結晶化温度より３０℃低い温度以上の温度で熱処理することにより得られることを特徴とする、磁性材料。
アモルファス金属を、その結晶化温度以上の温度で熱処理することにより得られることを特徴とする、請求項６に記載の磁性材料。
請求項１〜５のいずれか一項に記載のアモルファス金属が、ガラス遷移現象を示す場合において、前記アモルファス金属を、ガラス遷移温度以上の温度で熱処理することにより得られることを特徴とする、磁性材料。