JP2020161788A - R−t−b系焼結磁石 - Google Patents
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Abstract
Description
14[B]/10.8<[T]/55.85 (1)
([B]は質量%で示すBの含有量であり、[T]は質量%で示すTの含有量である)
ある実施形態において、前記R−T−B系焼結磁石は、Tbを1.0質量%以下含有し、100℃においてはHcJ≧880+168[Tb]kA/mであり、かつ、22.5℃においてはBr≧1.32−0.024[Tb]Tである。
([Tb]は質量%で示すTbの含有量である)
本開示のR−T−B系焼結磁石は、
R:28.5質量%以上33.0質量%以下(Rは希土類元素のうち少なくとも1種であり、NdおよびPrの少なくとも1種を含む)、
B:0.85質量%以上0.91質量%以下、
Ga:0.35質量%以上0.75質量%以下、
Cu:0.05質量%以上0.50質量%以下、
Mn:0.03質量%以上0.15質量%以下、
T:61.5質量%以上70.0質量%以下(TはFeまたはFeとCoであり、Tの90質量%以上がFeである)、を含み、
下記式(1)を満足する。
14[B]/10.8<[T]/55.85 (1)
([B]は質量%で示すBの含有量であり、[T]は質量%で示すTの含有量である)
以下に、各組成について詳述する。
Rは、希土類元素のうち少なくとも1種であり、NdおよびPrの少なくとも1種を含む。Rの含有量は、28.5〜33.0質量%である。Rの含有量が28.5質量%未満であると焼結時の緻密化が困難となる可能性があり、33.0質量%を超えると主相比率が低下してBrが低下する可能性がある。Rの含有量は、好ましくは29.5〜32.5質量%である。Rがこのような範囲であれば、より高いBrを得ることができる。
Bの含有量は、0.85〜0.91質量%である。R−T−B系焼結磁石がBを本開示の範囲内で含有した上で、さらにMnを後述する特定範囲で含有することにより、温度係数が改善し、高温下においても高いHcJが得られる。そのため、Bの含有量が0.85質量%未満であったり、また、0.91質量%を超えると、高温下において高いHcJを得ることができない。なお、Bの一部はCと置換することができる。
更に、Bの含有量は下記式(1)を満たす。
14[B]/10.8<[T]/55.85 (1)
式(1)を満足することにより、Bの含有量が一般的なR−T−B系焼結磁石よりも少なくなる。一般的なR−T−B系焼結磁石は、主相であるR2T14B相以外に軟磁性相であるR2T17相が生成しないように、[T]/55.85(Feの原子量)は14[B]/10.8(Bの原子量)よりも少ない組成となっている([T]は、質量%で示すTの含有量である)。本発明のR−T−B系焼結磁石は、一般的なR−T−B系焼結磁石と異なり、[T]/55.85が14[B]/10.8よりも多くなるように式(1)で規定している。なお、本発明のR−T−B系焼結磁石におけるTの主成分はFeであるため、Feの原子量を用いた。
Gaの含有量は、0.35〜0.75質量%である。Gaの含有量が0.35質量%未満であると、温度係数が改善されず、高温において高いHcJを得ることが出来ない。さらに、R−T−Ga相の生成量が少なくなり、R2T17相を消失させることができず、室温において高いHcJを得ることができない可能性がある。Gaの含有量が0.75質量%を超えると不要なGaが存在することになり、主相比率が低下してBrが低下する可能性がある。
Cuの含有量は、0.05〜0.50質量%である。Cuの含有量が0.05質量%未満であると室温および高温において高いHcJを得ることができない可能性があり、0.50質量%を超えると焼結性が悪化して室温および高温において高いHcJが得られない可能性がある。
Mnの含有量は、0.03〜0.15質量%である。Bの含有量を上述した範囲内に制限した上で、さらにMnを0.03〜0.15質量%含有することにより、温度係数が改善されて、高温で高いHcJを得ることができる。Mnの含有量が0.03質量%未満であると温度係数が改善されず、高温において高いHcJが得られない。また、0.15質量を超えるとBrが低下する可能性がある。
Tは、Fe又はFeとCoであり、Tの90質量%以上がFeである。Coを含有することにより耐食性を向上させることができるが、Coの置換量がTの10質量%を超えると、高いBrが得られない可能性がある。Tの含有量は、61.5質量%以上70.0質量%以下であり、且つ、上述した式(1)を満足する。Tの含有量が61.5質量%未満であると、大幅にBrが低下する可能性ある。好ましくは、Tが残部である。
以下、各工程について説明する。
R−T−B系焼結磁石が上述した特定組成となるようにそれぞれの元素の金属又は合金(溶解原料)を準備し、ストリップキャスティング法等によりフレーク状の原料合金を作製する。次に、フレーク状の原料合金を水素粉砕等によって粗粉砕し、平均粒度が1.0mm以下の粗粉砕粉末を準備する。次に、粗粉砕粉末を不活性ガス中でジェットミル等により微粉砕し、例えば粒径D50が3〜5μmの微粉砕粉末(原料合金粉末)を得る。ジェットミル粉砕前の粗粉砕粉、ジェットミル粉砕中およびジェットミル粉砕後の合金粉末に助剤として既知の潤滑剤を添加してもよい。
得られた原料合金粉末を用いて磁界中成形を行い、成形体を得る。磁界中成形は、金型のキャビティー内に乾燥した合金粉末を挿入し、磁界を印加しながら成形する乾式成形法、金型のキャビティー内にスラリーを注入し、スラリーの分散媒を排出しながら成形する湿式成形法を含む既知の任意の磁界中成形方法を用いてよい。
成形体を焼結することにより焼結体(焼結磁石)を得る。成形体の焼結は既知の方法を用いることができる。なお、焼結時の雰囲気による酸化を防止するために、焼結は真空雰囲気中または不活性ガス中で行うことが好ましい。不活性ガスは、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガスを用いることが好ましい。
得られた焼結磁石に対し、磁気特性を向上させることを目的とした熱処理を行うことが好ましい。熱処理温度、熱処理時間などは既知の条件を用いることができる。例えば、比較的低い温度(400℃以上600℃以下)のみでの熱処理(一段熱処理)をしてもよく、あるいは比較的高い温度(700℃以上焼結温度以下(例えば1050℃以下))で熱処理を行った後、比較的低い温度(400℃以上600℃以下)で熱処理(二段熱処理)をしてもよい。好ましい条件は、730℃以上1020℃以下で5分から500分程度の熱処理を施し、冷却後(室温まで冷却後、または440℃以上550℃以下まで冷却後)、さらに440℃以上550℃以下で5分から500分程度熱処理をすることが挙げられる。熱処理雰囲気は、真空雰囲気あるいは不活性ガス(ヘリウムやアルゴンなど)で行うことが好ましい。
式(1)の充足性を表1に示した。ここで「○」は式(1)を満たしていることを意味し、「×」は式(1)を満たしていないことを意味している。
得られたR−T−B系焼結磁石の磁気特性測定結果を表2に示す。表2における「22.5℃ Br」および「22.5℃ HcJ」は、室温(22.5℃)におけるBrおよびHcJの値であり、「100℃ Br」および「100℃ HcJ」は、高温(100℃)におけるBrおよびHcJの値である。これらBr、HcJの値は、R−T−B系焼結磁石に機械加工を施し、サンプルを7mm×7mm×7mmに加工し、BHトレーサにより測定した。さらに、温度係数(β:22.5〜100℃)を以下のようにして求めた。
温度係数=(100℃のHcJ−22.5℃のHcJ)/22.5℃のHcJ/(100℃−22.5℃)×100%
温度係数の絶対値が小さいほど温度係数が改善されていることを示している。
図1にNo.1〜10におけるMnの含有量と100℃のHcJの関係を示す。図1における四角(■)が本発明例であり、三角(▲)が比較例である。図1のNo.1〜5に示すようにR−T−B系焼結磁石のBの含有量が本開示の範囲外(No.1〜3および5はBの含有量が範囲外、No.4は式(1)が範囲外)であると、Mnの含有量を増加させても高温におけるHcJはほとんど向上しない。一方、No.6〜No.10に示すようにR−T−B系焼結磁石のBの含有量が本開示の範囲内であると、Mnの含有量が0.02質量%(No.6)を超えると高温におけるHcJが大きく向上している。なお、No.10(Mn:0.20質量%)は、高温において高いHcJが得られているが、表2に示すようにBrが低下している。
Claims (3)
- R:28.5質量%以上33.0質量%以下(Rは希土類元素のうち少なくとも1種であり、NdおよびPrの少なくとも1種を含む)、
B:0.85質量%以上0.91質量%以下、
Ga:0.35質量%以上0.75質量%以下、
Cu:0.05質量%以上0.50質量%以下、
Mn:0.03質量%以上0.15質量%以下、
T:61.5質量%以上70.0質量%以下(TはFeまたはFeとCoであり、Tの90質量%以上がFeである)、を含み、
下記式(1)を満足するR−T−B系焼結磁石。
14[B]/10.8<[T]/55.85 (1)
([B]は質量%で示すBの含有量であり、[T]は質量%で示すTの含有量である) - 重希土類元素を含有せず(不可避的不純物は除く)、100℃においてはHcJ≧880kA/mであり、かつ、22.5℃においてはBr≧1.32Tである、
請求項1に記載のR−T−B系焼結磁石。 - Tbを1.0質量%以下含有し、100℃においてはHcJ≧880+168[Tb]kA/mであり、かつ、22.5℃においてはBr≧1.32−0.024[Tb]Tである、請求項1に記載のR−T−B系焼結磁石。
([Tb]は質量%で示すTbの含有量である)
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