JP2016115923A - 磁気特性が向上したＭｎＢｉを含む異方性複合焼結磁石及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】ＭｎＢｉの低い飽和磁化値が改善され、常温（２５℃）〜高温（１５０℃）の温度範囲で非常に優れた磁気特性を実現できるので、従来の希土類ボンド磁石を代替できる、ＭｎＢｉを含む異方性複合焼結磁石及びその製造方法を提供する。【解決手段】本発明によるＭｎＢｉを含む異方性複合焼結磁石の製造方法は、（ａ）急速凝固工程（ＲＳＰ）で非磁性相のＭｎＢｉ系リボンを製造する段階と、（ｂ）非磁性相のＭｎＢｉ系リボンを磁性相のＭｎＢｉ系リボンに転移させるために熱処理する段階と、（ｃ）磁性相のＭｎＢｉ系リボンを粉砕してＭｎＢｉ硬磁性相の粉末を形成する段階と、（ｄ）ＭｎＢｉ硬磁性相の粉末と希土類硬磁性相の粉末とを混合する段階と、（ｅ）外部磁場を印加して段階（ｄ）で得られた混合物を磁場成形して成形物を形成する段階と、（ｆ）成形物を焼結する段階とを含む。【選択図】図４
Description
本発明は、磁気特性が向上したＭｎＢｉを含む異方性複合焼結磁石及びその製造方法に関する。
ネオジム磁石は、ネオジム（Ｎｄ）、酸化鉄（Ｆｅ）、ホウ素（Ｂ）を主成分とする成形焼結品であって、非常に優れた磁気特性を有する。このような高特性のネオジム（Ｎｄ）系バルク磁石の需要が急増しているが、希土類元素資源の需給不均衡の問題は、次世代産業に必要な高性能モータを供給する上で大きな障害要因となっている。
フェライト磁石は、磁気特性が安定しており、強力な磁力の磁石を必要としない場合に用いられる安価な磁石であり、通常黒色を帯びる。フェライト磁石は、ＤＣモータ、コンパス、電話機、タコメータ、スピーカ、スピードメータ、テレビ、リードスイッチ、時計ムーブメントなど様々な用途に用いられており、軽量かつ安価であるという利点があるが、高価なネオジム（Ｎｄ）系バルク磁石を代替できる程度に優れた磁気特性は有していないという問題がある。よって、希土類系磁石を代替できる高特性の新規な磁性素材の開発の必要性が高まっている。
ＭｎＢｉは、脱希土類素材の永久磁石であって、−１２３〜２７７℃の温度区間で保磁力が正の温度係数を有するので、１５０℃以上の温度ではＮｄ2Ｆｅ14Ｂ永久磁石より保磁力が大きいという特性を有する。よって、ＭｎＢｉは、高温（１００〜２００℃）で駆動されるモータへの適用に適した素材である。磁気性能指数を示す（ＢＨ）max値で比較してみると、ＭｎＢｉは、従来のフェライト永久磁石よりは性能面で優れ、希土類Ｎｄ2Ｆｅ14Ｂボンド磁石と同等以上の性能を実現することができるので、これらの磁石を代替できる素材である。
本明細書全体にわたって多数の文献が参照され、その引用が示されている。引用された文献の開示内容はその全体が参照として本明細書に組み込まれ、本発明の属する技術分野の水準及び本発明の内容がより明確に説明される。
従来のＭｎＢｉ永久磁石の問題点は、希土類永久磁石に比べて飽和磁化値が相対的に低い（理論的には〜８０ｅｍｕ／ｇ）ということにある。このため、ＭｎＢｉ及びＳｍＦｅＮやＮｄＦｅＢなどの希土類硬磁性相を含んで複合焼結磁石を製造することにより、低い飽和磁化値を改善することができる。また、保磁力に関連して、正の温度係数を有するＭｎＢｉと負の温度係数を有する希土類硬磁性相との複合化により、温度安定性を確保することができる。なお、ＳｍＦｅＮなどの希土類硬磁性相の場合は、高温（〜６００℃以上）で相が分解する問題により、焼結磁石としては用いることができないという欠点がある。
本発明者らは、ＭｎＢｉ及び希土類硬磁性相を含む複合磁石を製造する上で、急速凝固工程（Rapid Solidification Process; RSP）によりＭｎＢｉ系リボンを製造してＭｎＢｉ微細結晶相を形成した場合、一般に３００℃以下では焼結しにくい希土類硬磁性相を共に焼結できるため、ＭｎＢｉ硬磁性相の粉末と希土類硬磁性相の粉末との複合化により異方性焼結磁石を製造できること及び、その結果非常に優れた磁気特性を有するものになることを見い出し、本発明を完成するに至った。
本発明の目的は、急速凝固工程（ＲＳＰ）でＭｎＢｉ系リボンを製造する段階を含むことを特徴とするＭｎＢｉを含む異方性複合焼結磁石の製造方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、前記急速凝固工程（ＲＳＰ）を含む異方性複合焼結磁石の製造方法により製造された異方性複合焼結磁石を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、前記製造された異方性複合焼結磁石を含む最終製品を提供することにある。
本発明のさらに他の目的及び利点は下記の発明の詳細な説明、請求の範囲及び図面によりさらに明らかになる。
本発明の一態様においては、（ａ）急速凝固工程（ＲＳＰ）で非磁性相のＭｎＢｉ系リボンを製造する段階と、（ｂ）前記非磁性相のＭｎＢｉ系リボンを磁性相のＭｎＢｉ系リボンに転移させるために熱処理する段階と、（ｃ）前記磁性相のＭｎＢｉ系リボンを粉砕してＭｎＢｉ硬磁性相の粉末を形成する段階と、（ｄ）前記ＭｎＢｉ硬磁性相の粉末と希土類硬磁性相の粉末とを混合する段階と、（ｅ）外部磁場を印加して前記段階（ｄ）で得られた混合物を磁場成形して成形物を形成する段階と、（ｆ）前記成形物を焼結する段階とを含むことを特徴とするＭｎＢｉを含む異方性複合焼結磁石の製造方法を提供する。
本発明の他の態様においては、ＭｎＢｉ及び希土類硬磁性相を含む、前述した本発明の方法により製造された異方性複合焼結磁石であって、前記段階（ａ）で製造されたＭｎＢｉ系リボンは、結晶粒の大きさが５０〜１００ｎｍであることを特徴とする異方性複合焼結磁石を提供する。
本発明によるＭｎＢｉを含む異方性複合焼結磁石は、希土類硬磁性相の含有量を制御することができ、ＭｎＢｉを含む異方性複合焼結磁石において保磁力及び磁化値を調整できるという効果がある。
特に、本発明によるＭｎＢｉを含む異方性複合焼結磁石は、一軸磁場成形及び焼結工程により一軸異方性を有する高特性の磁石を製造するのに有利である。
一実現例においては、本発明による異方性複合焼結磁石は、脱希土類硬磁性相としてＭｎＢｉを５５〜９９重量％含み、希土類硬磁性相を１〜４５重量％含むようにしてもよい。希土類硬磁性相の含有量が４５重量％を超えると焼結しにくいという欠点がある。
好ましい実現例においては、希土類硬磁性相としてＳｍＦｅＮを用いる場合、その含有量が５〜３５重量％であることがよい。
本発明によるＭｎＢｉを含む異方性複合焼結磁石は、非常に優れた磁気特性を有し、２５℃〜１５０℃の温度で最大磁気エネルギー積（ＢＨmax）が５〜１５ＭＧＯｅであることを特徴とする。
このような本発明によるＭｎＢｉを含む異方性複合焼結磁石は、優れた磁気特性により、冷蔵庫やエアコンのコンプレッサモータ、洗濯機の駆動モータ、モバイルハンドセットの振動モータ、スピーカ、ボイスコイルモータ、リニアモータ（コンピュータ用ハードディスクヘッドの位置決め）、カメラのズーム、絞り、シャッタ、微細加工機のアクチュエータ、デュアルクラッチトランスミッション（Dual Clutch Transmission; DCT）、アンチロックブレーキシステム（Anti-lock Brake System; ABS）、電動パワーステアリング（Electric Power Steering; EPS）モータ及び燃料ポンプなどの自動車電装部品などに広く用いることができる。
本発明によるＭｎＢｉを含む異方性複合焼結磁石は、ＭｎＢｉの低い飽和磁化値が改善され、高い温度安定性を有するだけでなく、非常に優れた磁気特性を実現することができるので、従来の希土類ボンド磁石を代替することができる。
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、実施例は本発明をより具体的に説明するためのものであり、本発明の範囲は実施例に限定されるものではない。
（ａ）急速凝固工程（ＲＳＰ）で非磁性相のＭｎＢｉ系リボンを製造する段階
急速凝固工程（ＲＳＰ）は、１９８４年頃から広く用いられている工程であって、高温の液体状態から常温又は周辺温度の固体状態への転移期間における過熱及び潜熱を含む熱エネルギーの急速な抽出により、固体化したマイクロ構造（微細構造）を形成する過程を意味する。各種の急速凝固工程が開発されて用いられているが、真空誘導溶解法（Vacuum Induction Melting）、高圧鋳造法（squeeze casting）、スプラット急冷法（splat quenching）、溶融紡糸法（melt spinning）、プラナーフローキャスティング法（planar flow casting）、レーザ又は電子ビーム凝固法（laser or electron beam solidification）などが広く活用されており、これらの全てが熱の急速な抽出により固体化したマイクロ構造を形成することを特徴とする。
急速凝固工程（ＲＳＰ）は、１９８４年頃から広く用いられている工程であって、高温の液体状態から常温又は周辺温度の固体状態への転移期間における過熱及び潜熱を含む熱エネルギーの急速な抽出により、固体化したマイクロ構造（微細構造）を形成する過程を意味する。各種の急速凝固工程が開発されて用いられているが、真空誘導溶解法（Vacuum Induction Melting）、高圧鋳造法（squeeze casting）、スプラット急冷法（splat quenching）、溶融紡糸法（melt spinning）、プラナーフローキャスティング法（planar flow casting）、レーザ又は電子ビーム凝固法（laser or electron beam solidification）などが広く活用されており、これらの全てが熱の急速な抽出により固体化したマイクロ構造を形成することを特徴とする。
凝固を開始するにあたって、熱の急速な抽出は１００℃又はそれ以上の高い温度で過冷却を起こすが、これは１秒当たり１℃以下の温度変化を伴う通常のキャスト法と比較される点である。冷却速度は、５〜１０Ｋ／ｓ以上、１０〜１０2Ｋ／ｓ以上、１０3〜１０4Ｋ／ｓ以上、又は１０4〜１０5Ｋ／ｓ以上であってもよく、このような急速凝固工程により、固体化したマイクロ構造が形成される。
ＭｎＢｉ合金組成の材料を加熱して溶融し、その溶湯をノズルから射出してノズルに対して回転している冷却ホイールに接触させることで急冷凝固することにより、ＭｎＢｉ系リボンを連続的に製造する。
本発明の方法において、ＭｎＢｉ硬磁性相と希土類硬磁性相の混成構造を利用して焼結体磁石を製造する際に、３００℃以下では焼結しにくい希土類硬磁性相を共に焼結するためには、急速凝固工程（ＲＳＰ）でＭｎＢｉ系リボンを製造し、ＭｎＢｉ系リボンの微細結晶相の特性を確保することが非常に重要である。一実現例においては、本発明による急速凝固工程（ＲＳＰ）で製造されたＭｎＢｉ系リボンの結晶粒の大きさが５０〜１００ｎｍの場合、磁性相を形成すると高い磁気特性が得られる。
急速凝固工程（ＲＳＰ）において冷却ホイールを用いて急冷過程を行う場合、ホイール速度は急冷させた合金の性質に影響を及ぼすが、一般に、冷却ホイールを用いる急速凝固工程（ＲＳＰ）におけるホイールの円周速度が速くなるほどホイールに接触する物質の冷却効果がより大きくなる。一実現例によれば、本発明による急速凝固工程（ＲＳＰ）におけるホイールの円周速度は、１０〜３００ｍ／ｓ又は３０〜１００ｍ／ｓであるが、６０〜７０ｍ／ｓであることが好ましい。
本発明による急速凝固工程（ＲＳＰ）で製造された非磁性相のＭｎＢｉ系リボンの組成は、ＭｎＢｉをＭｎxＢｉ100-xと表すと、Ｘが４５〜５５であればよいが、ＭｎＢｉの組成は、Ｘが５０〜５５、即ち、Ｍｎ50Ｂｉ50、Ｍｎ51Ｂｉ49、Ｍｎ52Ｂｉ48、Ｍｎ53Ｂｉ47、Ｍｎ54Ｂｉ46、又はＭｎ55Ｂｉ45であることが好ましい。
（ｂ）非磁性相のＭｎＢｉ系リボンを磁性相のＭｎＢｉ系リボンに転移させるために熱処理する段階
次の段階は、製造された非磁性相のＭｎＢｉ系リボンに磁性を付与する段階である。一実現例によれば、磁性付与のために低温熱処理を行うが、例えば、２８０〜３４０℃の温度、真空及び不活性ガス雰囲気の条件で低温熱処理を行い、３時間及び２４時間熱処理を行うことにより、前記非磁性相のＭｎＢｉ系リボンに含まれるＭｎの拡散を誘導して磁性相のＭｎＢｉ系リボンを形成し、それによりＭｎＢｉ系磁性体を製造することができる。ＭｎＢｉ低温相（Low Temperature Phase; LTP）を形成するための熱処理により、磁性相を９０％以上、より好ましくは９５％以上含むことができる。ＭｎＢｉ低温相が約９０％以上含まれれば、ＭｎＢｉ系磁性体は優れた磁気特性を有することになる。
次の段階は、製造された非磁性相のＭｎＢｉ系リボンに磁性を付与する段階である。一実現例によれば、磁性付与のために低温熱処理を行うが、例えば、２８０〜３４０℃の温度、真空及び不活性ガス雰囲気の条件で低温熱処理を行い、３時間及び２４時間熱処理を行うことにより、前記非磁性相のＭｎＢｉ系リボンに含まれるＭｎの拡散を誘導して磁性相のＭｎＢｉ系リボンを形成し、それによりＭｎＢｉ系磁性体を製造することができる。ＭｎＢｉ低温相（Low Temperature Phase; LTP）を形成するための熱処理により、磁性相を９０％以上、より好ましくは９５％以上含むことができる。ＭｎＢｉ低温相が約９０％以上含まれれば、ＭｎＢｉ系磁性体は優れた磁気特性を有することになる。
（ｃ）ＭｎＢｉ硬磁性相の粉末を形成する段階
次の段階として、ＭｎＢｉ低温相のＭｎＢｉ系リボンを粉砕してＭｎＢｉ硬磁性相の粉末を形成する。
次の段階として、ＭｎＢｉ低温相のＭｎＢｉ系リボンを粉砕してＭｎＢｉ硬磁性相の粉末を形成する。
ＭｎＢｉ硬磁性相の粉末の粉砕工程では、分散剤を用いることが、粉砕効率を向上させて分散性を改善することができるので好ましい。分散剤としては、オレイン酸（Ｃ18Ｈ34Ｏ2）、オレイルアミン（Ｃ18Ｈ37Ｎ）、ポリビニルピロリドン及びポリソルベートからなる群から選択される分散剤を用いることができるが、必ずしもこれらに限定されるものではない。例えば、オレイン酸を粉末に対して１〜１０重量％含むようにしてもよい。
ＭｎＢｉ硬磁性相の粉末の粉砕工程では、ボールミリングを用いてもよいが、この場合、磁性相の粉末、ボール、溶媒及び分散剤の割合を約１：２０：６：０．１２（質量比）にし、ボールをΦ３〜Φ５のものにしてボールミリングを行ってもよい。
一実現例によれば、分散剤を用いたＭｎＢｉ硬磁性相の粉末の粉砕工程は３〜８時間行うことが好ましく、このようにしてＬＴＰ熱処理及び粉砕工程が終わったＭｎＢｉ硬磁性相の粉末の大きさは直径０．５〜５μｍであり得る。５μｍを超えると保磁力が低下することがある。
一方、前記ＭｎＢｉ硬磁性相の粉末を形成する過程とは別途に、希土類硬磁性相の粉末を別に形成しておく。
一実現例において、前記希土類硬磁性相は、Ｒ−ＣＯ又はＲ−Ｆｅ−Ｂ（ここで、Ｒは、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ及びＬｕからなる群から選択される希土類元素）で表されるものであってもよく、ＳｍＦｅＮ、ＮｄＦｅＢ又はＳｍＣｏであることが好ましい。
粉砕工程が終わった希土類硬磁性相の粉末の大きさは１〜５μｍであり得る。５μｍを超えると保磁力が大きく低下することがある。
（ｄ）ＭｎＢｉ硬磁性相の粉末と希土類硬磁性相の粉末とを混合する段階
ＭｎＢｉ硬磁性相と希土類硬磁性相との混合では潤滑剤を用いて磁場成形体を製造することができる。潤滑剤としては、エチルブチレート（ethyl butyrate）、メチルカプリレート（methyl caprylate）、メチルラウレート（methyl laurate）又はステアレートを用いることができるが、エチルブチレート、メチルカプリレート、メチルラウレート、ジンクステアレートなどを用いることが好ましい。特に、メチルカプリレートを粉末に対して１〜１０重量％、３〜７重量％又は５重量％含むようにすることがより好ましい。
ＭｎＢｉ硬磁性相と希土類硬磁性相との混合では潤滑剤を用いて磁場成形体を製造することができる。潤滑剤としては、エチルブチレート（ethyl butyrate）、メチルカプリレート（methyl caprylate）、メチルラウレート（methyl laurate）又はステアレートを用いることができるが、エチルブチレート、メチルカプリレート、メチルラウレート、ジンクステアレートなどを用いることが好ましい。特に、メチルカプリレートを粉末に対して１〜１０重量％、３〜７重量％又は５重量％含むようにすることがより好ましい。
一実現例によれば、ＭｎＢｉ硬磁性相と希土類硬磁性相との混合工程は、粉末の粉砕を防止するために１分〜１時間以内に迅速に行うことが好ましく、できるだけ粉砕されないように混合することが重要である。
（ｅ）外部磁場を印加して磁場成形する段階
本段階においては、合金粉末に対して磁場成形工程を行うことにより、磁場の方向と粉末のＣ軸方向とを平行に配向させて異方性を確保する。このように磁場成形により一軸方向に異方性を確保した異方性磁石は、等方性磁石と比較して優れた磁気特性を有する。
本段階においては、合金粉末に対して磁場成形工程を行うことにより、磁場の方向と粉末のＣ軸方向とを平行に配向させて異方性を確保する。このように磁場成形により一軸方向に異方性を確保した異方性磁石は、等方性磁石と比較して優れた磁気特性を有する。
磁場成形は、磁場射出成形機、磁場成形プレスなどを用いて行ってもよく、ＡＤＰ（Axial Die Pressing）やＴＤＰ（Transverse Die Pressing）などの方法で行ってもよいが、必ずしもこれらに限定されるものではない。
前記磁場成形する段階は、０．１〜５．０Ｔ、０．５〜３．０Ｔ又は１．０〜２．０Ｔの磁場下で行うようにしてもよい。
（ｆ）成形物を焼結する段階
緻密な磁石を製造する際には、粒子の成長及び酸化の抑制のために、低温での選択的熱処理として、ホットプレス焼結（hot press sintering）、ホットアイソタクチックプレス（hot isotactic pressing）、放電プラズマ焼結（spark plasma sintering）、炉焼結（furnace sintering）、マイクロ波焼結（microwave sintering）などを用いることができるが、必ずしもこれらに限定されるものではない。
緻密な磁石を製造する際には、粒子の成長及び酸化の抑制のために、低温での選択的熱処理として、ホットプレス焼結（hot press sintering）、ホットアイソタクチックプレス（hot isotactic pressing）、放電プラズマ焼結（spark plasma sintering）、炉焼結（furnace sintering）、マイクロ波焼結（microwave sintering）などを用いることができるが、必ずしもこれらに限定されるものではない。
ＭｎＢｉを含む異方性複合焼結磁石の製造
図１の概要図に示すように異方性複合焼結磁石を製造したが、具体的には、まず、ＭｎＢｉ系リボンを製造する急速凝固工程（ＲＳＰ）でホイール速度を６０〜７０ｍ／ｓにすることにより、ＭｎＢｉ、Ｂｉ相の結晶の大きさが５０〜１００ｎｍとなるようにＭｎＢｉ系リボンを製造した。
図１の概要図に示すように異方性複合焼結磁石を製造したが、具体的には、まず、ＭｎＢｉ系リボンを製造する急速凝固工程（ＲＳＰ）でホイール速度を６０〜７０ｍ／ｓにすることにより、ＭｎＢｉ、Ｂｉ相の結晶の大きさが５０〜１００ｎｍとなるようにＭｎＢｉ系リボンを製造した。
次の段階として、製造された非磁性相のＭｎＢｉ系リボンに磁性を付与するために、２８０〜３４０℃の温度、真空及び不活性ガス雰囲気の条件で低温熱処理を行い、３時間及び２４時間熱処理を行うことにより、前記非磁性相のＭｎＢｉ系リボンに含まれるＭｎの拡散を誘導して磁性相のＭｎＢｉ系リボンを形成し、それによりＭｎＢｉ系磁性体を製造した。
次に、ボールミリングを用いた複合化工程を行った。粉砕工程は約５時間行ったが、前記磁性相の粉末、ボール、溶媒及び分散剤の割合を約１：２０：６：０．１２（質量比）にし、ボールをΦ３〜Φ５のものにした。
次に、ボールミリングで製造された磁性粉末（８５、８０又は６５重量％）にＳｍＦｅＮ硬磁性体粉末（１５、２０、又は３５重量％）をできるだけ粉砕されないように混合し、それを約１．６Ｔの磁場下で成形し、その後、真空及び不活性ガス雰囲気状態のホットプレスを用いて約２５０〜３２０℃で１〜１０分間急速焼結を行うことにより、焼結磁石を製造した。
このようにして製造された焼結磁石のうち、ＭｎＢｉ／ＳｍＦｅＮの重量比が８０：２０である複合焼結磁石の断面状態を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察し、それを図２に示した。図２から、脱希土類のＭｎＢｉ硬磁性相と希土類のＳｍＦｅＮ硬磁性相が均一に分布することが確認された。
２５℃での異方性複合焼結磁石の磁気特性
ＭｎＢｉ及びＭｎＢｉ／ＳｍＦｅＮ（１５、２０、３５重量％）焼結磁石における残留磁束密度（Ｂｒ）、誘導保磁力（ＨCB）及び最大磁気エネルギー積［（ＢＨ）max］を、ＶＳＭ（Vibrating Sample Magnetometer）（Ｌａｋｅ Ｓｈｏｒｅ ＃７３００ ＵＳＡ、最大２５ｋＯｅ）を用いて常温（２５℃）で測定し、Ｂ−Ｈ曲線を図３に示し、その値を下記表１に示した。
ＭｎＢｉ及びＭｎＢｉ／ＳｍＦｅＮ（１５、２０、３５重量％）焼結磁石における残留磁束密度（Ｂｒ）、誘導保磁力（ＨCB）及び最大磁気エネルギー積［（ＢＨ）max］を、ＶＳＭ（Vibrating Sample Magnetometer）（Ｌａｋｅ Ｓｈｏｒｅ ＃７３００ ＵＳＡ、最大２５ｋＯｅ）を用いて常温（２５℃）で測定し、Ｂ−Ｈ曲線を図３に示し、その値を下記表１に示した。
上記表１と図３を参照すると、本発明によるＭｎＢｉ／ＳｍＦｅＮ（３５重量％）異方性複合焼結磁石は、常温（２５℃）での最大エネルギー積が１５．４ＭＧＯｅであり、単一相のＭｎＢｉ焼結磁石に比べて、残留磁束密度（Ｂｒ）、誘導保磁力（ＨCB）及び最大磁気エネルギー積［（ＢＨ）max］において優れた磁気特性を実現することを確認することができた。
１５０℃での異方性複合焼結磁石の磁気特性
ＭｎＢｉ及びＭｎＢｉ／ＳｍＦｅＮ（１５、２０、３５重量％）焼結磁石における残留磁束密度（Ｂｒ）、誘導保磁力（ＨCB）及び最大磁気エネルギー積［（ＢＨ）max］を、ＶＳＭ（Ｌａｋｅ Ｓｈｏｒｅ ＃７３００ ＵＳＡ、最大２５ｋＯｅ）を用いて高温（１５０℃）で測定し、Ｂ−Ｈ曲線を図４に示し、その値を下記表２に示した。
ＭｎＢｉ及びＭｎＢｉ／ＳｍＦｅＮ（１５、２０、３５重量％）焼結磁石における残留磁束密度（Ｂｒ）、誘導保磁力（ＨCB）及び最大磁気エネルギー積［（ＢＨ）max］を、ＶＳＭ（Ｌａｋｅ Ｓｈｏｒｅ ＃７３００ ＵＳＡ、最大２５ｋＯｅ）を用いて高温（１５０℃）で測定し、Ｂ−Ｈ曲線を図４に示し、その値を下記表２に示した。
上記表２と図４を参照すると、本発明によるＭｎＢｉ／ＳｍＦｅＮ（３５重量％）異方性複合焼結磁石は、高温（１５０℃）での最大エネルギー積が１１．４ＭＧＯｅであり、単一相のＭｎＢｉ焼結磁石に比べて、誘導保磁力（ＨCB）は減少するが、ＳｍＦｅＮの複合化により残留磁束密度（Ｂｒ）が増加するので、最大磁気エネルギー積［（ＢＨ）max］において優れた磁気特性を実現することを確認することができた。ＭｎＢｉ／ＳｍＦｅＮ（３５重量％）焼結磁石は、高温（１５０℃）で残留磁束密度（Ｂｒ）が増加する特性を有する。
Claims (20)
- （ａ）急速凝固工程で非磁性相のＭｎＢｉ系リボンを製造する段階と、
（ｂ）前記非磁性相のＭｎＢｉ系リボンを磁性相のＭｎＢｉ系リボンに転移させるために熱処理する段階と、
（ｃ）前記磁性相のＭｎＢｉ系リボンを粉砕してＭｎＢｉ硬磁性相の粉末を形成する段階と、
（ｄ）前記ＭｎＢｉ硬磁性相の粉末と希土類硬磁性相の粉末とを混合する段階と、
（ｅ）外部磁場を印加して前記段階（ｄ）で得られた混合物を磁場成形して成形物を形成する段階と、
（ｆ）前記成形物を焼結する段階と、を含むことを特徴とするＭｎＢｉを含む異方性複合焼結磁石の製造方法。 - 前記段階（ａ）で製造されたＭｎＢｉ系リボンは、結晶粒の大きさが５０〜１００ｎｍである、請求項１に記載のＭｎＢｉを含む異方性複合焼結磁石の製造方法。
- 前記急速凝固工程におけるＭｎＢｉ系リボンの製造は、冷却ホイールを用いて行われ、前記冷却ホイールは、円周速度が１０〜３００ｍ／ｓである、請求項１に記載のＭｎＢｉを含む異方性複合焼結磁石の製造方法。
- 前記冷却ホイールは、円周速度が３０〜１００ｍ／ｓである、請求項３に記載のＭｎＢｉを含む異方性複合焼結磁石の製造方法。
- 前記冷却ホイールは、円周速度が６０〜７０ｍ／ｓである、請求項３に記載のＭｎＢｉを含む異方性複合焼結磁石の製造方法。
- 前記段階（ａ）で製造されたＭｎＢｉ系リボンの組成は、ＭｎＢｉをＭｎxＢｉ100-xと表すとＸが５０〜５５である、請求項１〜５のいずれか一項に記載のＭｎＢｉを含む異方性複合焼結磁石の製造方法。
- 前記段階（ｂ）における熱処理は、２８０〜３４０℃の温度で行われる、請求項１〜６のいずれか一項に記載のＭｎＢｉを含む異方性複合焼結磁石の製造方法。
- 前記ＭｎＢｉ硬磁性相の粉末の大きさは０．５〜５μｍであり、前記希土類硬磁性相の粉末の大きさは１〜５μｍである、請求項１〜７のいずれか一項に記載のＭｎＢｉを含む異方性複合焼結磁石の製造方法。
- 前記希土類硬磁性相は、Ｒ−ＣＯ又はＲ−Ｆｅ−Ｂで表され、Ｒは、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ及びＬｕからなる群から選択される希土類元素である、請求項８に記載のＭｎＢｉを含む異方性複合焼結磁石の製造方法。
- 前記希土類硬磁性相は、ＳｍＦｅＮ、ＮｄＦｅＢ又はＳｍＣｏである、請求項８に記載のＭｎＢｉを含む異方性複合焼結磁石の製造方法。
- 前記段階（ｃ）における磁性相のＭｎＢｉ系リボンの粉砕中に分散剤が添加され、前記分散剤は、オレイン酸（Ｃ18Ｈ34Ｏ2）、オレイルアミン（Ｃ18Ｈ37Ｎ）、ポリビニルピロリドン及びポリソルベートからなる群から選択される、請求項８〜１０のいずれか一項に記載のＭｎＢｉを含む異方性複合焼結磁石の製造方法。
- 前記段階（ｄ）における混合中に潤滑剤が添加され、前記潤滑剤は、エチルブチレート、メチルカプリレート、メチルラウレート及びステアレートからなる群から選択される、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のＭｎＢｉを含む異方性複合焼結磁石の製造方法。
- 前記段階（ｃ）における磁性相のＭｎＢｉ系リボンの粉砕は、３〜８時間行われる、請求項８〜１１のいずれか一項に記載のＭｎＢｉを含む異方性複合焼結磁石の製造方法。
- 前記段階（ｄ）における混合は、粉末の粉砕を防止するために１分〜１時間以内に行われる、請求項１２に記載のＭｎＢｉを含む異方性複合焼結磁石の製造方法。
- 前記段階（ｆ）の焼結は、ホットプレス焼結、ホットアイソタクチックプレス、放電プラズマ焼結、炉焼結及びマイクロ波焼結からなる群から選択される工程により行われる、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のＭｎＢｉを含む異方性複合焼結磁石の製造方法。
- 前記磁場成形は、０．１〜５．０Ｔの磁場下で行われる、請求項１〜１５のいずれか一項に記載のＭｎＢｉを含む異方性複合焼結磁石の製造方法。
- ＭｎＢｉ及び希土類硬磁性相を含む、請求項１に記載の方法により製造された異方性複合焼結磁石であって、
前記段階（ａ）で製造されたＭｎＢｉ系リボンは、結晶粒の大きさが５０〜１００ｎｍであることを特徴とする異方性複合焼結磁石。 - 前記異方性複合焼結磁石は、ＭｎＢｉを５５〜９９重量％含み、希土類硬磁性相を１〜４５重量％含む、請求項１７に記載の異方性複合焼結磁石。
- 前記異方性複合焼結磁石は、２５℃〜１５０℃の温度での最大磁気エネルギー積（ＢＨmax）が５〜１５ＭＧＯｅである、請求項１７又は１８に記載の異方性複合焼結磁石。
- 請求項１７に記載の異方性複合焼結磁石を含む製品であって、
前記製品は、冷蔵庫やエアコンのコンプレッサモータ、洗濯機の駆動モータ、モバイルハンドセットの振動モータ、スピーカ、ボイスコイルモータ、リニアモータ、カメラのズーム、絞り、シャッタ、微細加工機のアクチュエータ、デュアルクラッチトランスミッション、アンチロックブレーキシステム、電動パワーステアリングモータ及び燃料ポンプからなる群から選択されるものである製品。
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