JP2012057182A - R−t−b系希土類永久磁石用合金材料、r−t−b系希土類永久磁石の製造方法およびモーター - Google Patents
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Abstract
【解決手段】希土類元素から選ばれる2種以上であるRと、Feを必須とする遷移金属であるTと、Bおよび不可避不純物からなるR−T−B系合金であって、Dy含有量が10質量%を超え31質量%未満であるR−T−B系合金と、金属粉末とを含むR−T−B系希土類永久磁石用合金材料とする。
【選択図】なし
Description
R−T−B系磁石は、普通、R2T14Bで構成される主相と、主相の粒界に存在して主相よりもNd濃度の高いNdリッチ相の2相から構成されている。なお、Ndリッチ相は粒界相とも呼ばれている。
また、R−T−B系合金に含まれるDyの含有量を多くすることなく、R−T−B系磁石の保磁力を向上させる技術としては、R−T−B系合金の焼結体の外部からDyを蒸着し、これを内部の粒界に拡散させる手法(例えば、特許文献1および特許文献2参照)や、R−T−B系合金の焼結体表面にDyのフッ化物などを塗布する方法(例えば、特許文献3参照)、Dy濃度の高い原料を添加してコアシェル型構造を得る方法(例えば、非特許文献1参照)等が検討されている。
より詳細には、例えば、R−T−B系合金中におけるDy濃度を高くすると、焼結後に保磁力(Hcj)の高いR−T−B系磁石が得られる。しかしながら、R−T−B系合金中のDy含有量が10質量%を超えると、Dyの含有量を増やすことによる保磁力の向上効果が得られにくくなる。したがって、R−T−B系合金中におけるDy含有量を増やすだけで、R−T−B系磁石の保磁力を十分に高くすることは困難であった。
また、上記のR−T−B系希土類永久磁石の製造方法により製造された優れた磁気特性を有するR−T−B系希土類永久磁石を用いたモーターを提供することを目的とする。
この効果は、R−T−B系合金と金属粉末とを含む永久磁石用合金材料を成形し、焼結してR−T−B系磁石を製造した場合、焼結中に、金属粉末に含まれる金属がR−T−B系磁石の粒界相中に入り込み、粒界相中に含まれる金属濃度が高くなることにより、粒界相の濡れ性が改善され、主相粒子間への粒界相の回り込みが容易になり、粒界相がR−T−B系磁石中に均一に分散されることによるものと推定される。
(1)希土類元素から選ばれる2種以上であるRと、Feを必須とする遷移金属であるTと、Bおよび不可避不純物からなり、Dy含有量が10質量%を超え31質量%未満であるR−T−B系合金と、金属粉末とを含むことを特徴とするR−T−B系希土類永久磁石用合金材料。
(3)前記金属粉末が、0.02質量%以上6質量%未満含まれていることを特徴とする(1)または(2)に記載のR−T−B系希土類永久磁石用合金材料。
(4)前記R−T−B系合金からなる粉末と前記金属粉末とが、混合されてなる混合物であることを特徴とする(1)〜(3)のいずれかに記載のR−T−B系希土類永久磁石用合金材料。
(6)(5)に記載のR−T−B系希土類永久磁石の製造方法により製造されたR−T−B系希土類永久磁石を備えることを特徴とするモーター。
「R−T−B系希土類永久磁石用合金材料」
本実施形態のR−T−B系希土類永久磁石用合金材料(以下、「永久磁石用合金材料」と略記する)は、R−T−B系合金と、金属粉末とを含むものである。永久磁石用合金材料に含まれるR−T−B系合金は、希土類元素から選ばれる2種以上であるRと、Feを必須とする遷移金属であるTと、B(ホウ素)および不可避不純物からなるものである。また、本実施形態において、R−T−B系合金を構成するRには、Dyが含有されている。R−T−B系合金中に含まれるDyの含有量は、10質量%を超え31質量%未満とされている。
R−T−B系合金に含まれるRが27質量%未満であると、これを用いて得られたR−T−B系磁石の保磁力が不十分となる場合があり、Rが35質量%を超えるとR−T−B系磁石の磁化(Br)が不十分となるおそれがある。
また、R−T−B系合金に含まれるBが0.85質量%未満であると、これを用いて得られたR−T−B系磁石の保磁力が不十分となる場合があり、Bが1.3質量%を超えるとR−T−B系磁石の磁化が著しく低下するおそれがある。
また、R−T−B系合金に含まれるBは、ホウ素であるが、一部をCまたはNで置換できる。
GaはR−T−B系合金中に0.03質量%〜0.3質量%含まれていることがより好ましい。R−T−B系合金中にGaが0.03質量%以上含まれている場合、R−T−B系磁石の保磁力を効果的に向上させることができ、好ましい。しかし、R−T−B系合金中のGaの含有量が0.3質量%を超えるとR−T−B系磁石の磁化が低下するため好ましくない。
R−T−B系合金からなる粉末は、例えば、SC(ストリップキャスト)法により合金溶湯を鋳造して鋳造合金薄片を製造し、得られた鋳造合金薄片を、例えば、水素解砕法などにより解砕し、粉砕機により粉砕する方法などによって得られる。
なお、本実施形態においては、SC法を用いてR−T−B系合金を製造する場合について説明したが、本発明において用いられるR−T−B系合金は、SC法を用いて製造されるものに限定されるものではない。例えば、R−T−B系合金を、遠心鋳造法、ブックモールド法などを用いて鋳造してもよい。
なお、R−T−B系合金の粉砕は、R−T−B系合金が成分の異なる複数の合金を混合したものである場合、混合される各合金をそれぞれ粉砕してから混合しても良いし、複数の合金のうち一部または全てを混合してから粉砕しても良い。
なお、永久磁石用合金材料を構成するR−T−B系合金と金属粉末とは、上述したように、鋳造合金薄片を粉砕してR−T−B系合金からなる粉末としてから混合してもよいが、例えば、鋳造合金薄片を粉砕する前に、鋳造合金薄片と金属粉末とを混合して永久磁石用合金材料とし、その後、鋳造合金薄片の含まれる永久磁石用合金材料を粉砕してもよい。この場合、鋳造合金薄片と金属粉末とからなる永久磁石用合金材料を、鋳造合金薄片の粉砕方法と同様にして粉砕して粉末とすることが好ましい。
「R−T−B系希土類永久磁石の製造方法」
本実施形態のR−T−B系磁石を製造する方法としては、例えば、上述した永久磁石用合金材料に、潤滑剤として0.02質量%〜0.03質量%のステアリン酸亜鉛を添加し、横磁場中成型機などを用いてプレス成形して、真空中で1030℃〜1200℃で焼結し、その後400℃〜800℃で熱処理する方法などが挙げられる。
また、本実施形態の永久磁石用合金材料において、金属粉末が、0.02質量%以上6質量%未満含まれている場合、R−T−B系合金中のDyの含有量を多くすることによってR−T−B系磁石の保磁力(Hcj)を向上させる効果が十分に得られるとともに、R−T−B系合金中のDyの含有量を多くすることによるR−T−B系磁石の磁化(Br)や最大エネルギー積(BHmax)などの磁気特性の低下を抑制でき、好ましい。
すなわち、平均厚みの±10%以内の鋳造合金薄片を樹脂に埋め込んで研磨し、走査電子顕微鏡(日本電子JSM−5310)を用いて反射電子像を撮影し、300倍の写真を得た。そして、得られた鋳造合金薄片の写真を用いて、Rリッチ相の間隔を測定するとともに主相の体積率を算出した。その結果、表1に示した合金A〜合金IのRリッチ相間隔は4〜5μmであり、主相の体積率は90〜95%であった。
なお、表3において「Hcj」とは保磁力であり、「Br」とは磁化であり、「SR」とは角形性であり、「BHmax」とは最大エネルギー積である。また、これらの磁気特性の値は、それぞれ5個のR−T−B系磁石の測定値の平均である。
また、Dyを含まない永久磁石用合金材料を用いて得られた実験例26〜29のR−T−B系磁石では、金属粉末を含有していてもいなくても、十分に高い保磁力(Hcj)が得られなかった。
これは、永久磁石用合金材料に金属粉末を含有させることで、焼結時に主相粒子間への粒界相の回り込みが容易になり、粒界相が分散しやすくなったためと推定できる。そして、均一に分散された粒界相に主相粒子が被覆されることで、隣接する主相粒子同士が電磁気学的に隔離される確率が高まり、保磁力が向上されると考えられる。
Claims (6)
- 希土類元素から選ばれる2種以上であるRと、Feを必須とする遷移金属であるTと、Bおよび不可避不純物からなり、Dy含有量が10質量%を超え31質量%未満であるR−T−B系合金と、金属粉末とを含むことを特徴とするR−T−B系希土類永久磁石用合金材料。
- 前記金属粉末が、Fe、Al、Co、Mo、Ta、Zr、Wのうちから選ばれる1種または2種以上であることを特徴とする請求項1に記載のR−T−B系希土類永久磁石用合金材料。
- 前記金属粉末が、0.02質量%以上6質量%未満含まれていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のR−T−B系希土類永久磁石用合金材料。
- 前記R−T−B系合金からなる粉末と前記金属粉末とが、混合されてなる混合物であることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載のR−T−B系希土類永久磁石用合金材料。
- 請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載のR−T−B系希土類永久磁石用合金材料を成形して焼結することを特徴とするR−T−B系希土類永久磁石の製造方法。
- 請求項5に記載のR−T−B系希土類永久磁石の製造方法により製造されたR−T−B系希土類永久磁石を備えることを特徴とするモーター。
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