JP2022025181A - 希土類－鉄－ホウ素型合金の急冷凝固生成物及びこれを用いた磁気冷凍装置、並びに金属間化合物ＲＥ２Ｆｅ１４Ｂ相からなる急冷凝固永久磁石の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】Ｎ２、Ｈ２、Ｈｅ等の液化に好適な極低温での利用に適した永久磁石を提供すること。【解決手段】実質的に安定な磁気特性を有し、有効な強磁性相として成形された結晶粒状の希土類－鉄－ホウ素金属間材料の急冷凝固生成物を有する永久磁石であって、組成式が、｛（ＮｄｚＰｒ１－ｚ）１－ｘＬＲＥｘ｝２ｙ－（ＦｅｗＣｏ１－ｗ）１４－Ｂ；０．０≦ｘ≦０．５、１．０≦ｙ≦１．２２、０．０≦ｚ≦０．８、０．０≦ｗ≦０．８であって、軽希土類ＬＲＥが、セリウム（Ｃｅ）、ランタン（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ）、およびこれらの混合物からなる群から選択された有効な量の軽希土類を含み、４Ｋから１３５Ｋの温度範囲における最大エネルギー積が２５０（ｋＪ／ｍ３）以上の値を有する。【選択図】図３
Description
本発明は希土類－鉄－ホウ素型合金の急冷凝固生成物及びこれを用いた磁気冷凍装置、並びに金属間化合物ＲＥ２Ｆｅ１４Ｂ相からなる急冷凝固永久磁石の製造方法に関する。
磁気冷凍（ＭＲ：magnetic refrigeration）は、Ｎ２、Ｈ２、Ｈｅの液化のために極低温で利用できる、次世代のエネルギー効率が高く環境に優しい冷凍技術として有望であると考えられている。磁気冷凍は、磁気熱量材料の巨大磁気熱量効果（ＭＣＥ：giant magnetocaloric effect）を使用する。この磁気熱量材料では、外部磁場を印加すると、材料が磁気エントロピーの等温変化（ΔＳＭ）または温度の断熱変化（ΔＴａｄ）を受ける。極低温磁気冷凍（ＣＭＲ：cryogenic magnetic refrigeration）の場合、超伝導磁石が磁性体に大きな外部磁場（＞５Ｔ）を提供するために使用されている。これは、既知の磁気熱量材料の不十分な磁気熱量性能を前提としているために、巨大磁気熱量効果は、５Ｔもの大きな外部磁場を適用することによってのみ実現することができる。
他方で、特許文献１、２には鉄－ホウ素－希土類タイプ（Ｆｅ－Ｂ－ＲＥ）の高性能磁性磁石の材料組成と粉末冶金による製造方法が提案されている。これは希土類コバルト磁石を代替するために開発されたもので、当時の資源価格ではサマリウム（Ｓｍ）やコバルト（Ｃｏ）がフェライトと比較して高価だったので、コバルト（Ｃｏ）よりも安価な鉄（Ｆｅ）や、ネオジム（Ｎｄ）を採用したものである。また、特許文献３には、核磁気共鳴画像装置（ＭＲＩ）や電子計算機に用いて好適なネオジム（Ｎｄ）を一部プラセオジム（Ｐｒ）やセリウム（Ｃｅ）に置換して、ネオジムの使用量を削減した高性能永久磁石が提案されている。希土類に関しては、２０１１年頃に資源価格が急騰すると共に、入手自体が困難になった時期があり、代替元素組成の高性能磁性磁石の材料組成が探索されている。
また、本発明者は、非特許文献１～３に開示するように、ネオジム－鉄－ホウ素タイプ（Ｎｄ－Ｆｅ－Ｂ）の高性能磁性磁石材料の探求をしている。そして、磁気冷凍（ＭＲ）の用途に好適な、天然ガス、Ｎ２、Ｈ２、Ｈｅの液化に必要な極低温でも、十分な保磁力、大きな残留磁化、最大エネルギー積を示す永久磁石材料の探索の必要性について、認識している。
他方で、Ｎｄ－Ｆｅ－Ｂベースの磁石は、Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ化合物の飽和磁化が大きく、室温でμ０Ｍｓ＝１．６１Ｔであるため、室温（ＲＴ）で最大の最大エネルギー積（ＢＨ）ｍａｘを示すことが知られている。これにより、異方性Ｎｄ－Ｆｅ－Ｂベースの磁石は、その幅広い用途により、最も重要な産業用永久磁石になる。ただし、約１３５ＫでのＮｄ２Ｆｅ１４Ｂ化合物のスピン再配向により、異方性Ｎｄ－Ｆｅ－Ｂ焼結磁石の減磁曲線が悪化し、これらの材料は極低温用途では不適切なものとなる課題があった。
他方で、Ｎｄ－Ｆｅ－Ｂベースの磁石は、Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ化合物の飽和磁化が大きく、室温でμ０Ｍｓ＝１．６１Ｔであるため、室温（ＲＴ）で最大の最大エネルギー積（ＢＨ）ｍａｘを示すことが知られている。これにより、異方性Ｎｄ－Ｆｅ－Ｂベースの磁石は、その幅広い用途により、最も重要な産業用永久磁石になる。ただし、約１３５ＫでのＮｄ２Ｆｅ１４Ｂ化合物のスピン再配向により、異方性Ｎｄ－Ｆｅ－Ｂ焼結磁石の減磁曲線が悪化し、これらの材料は極低温用途では不適切なものとなる課題があった。
非特許文献４では、（Ｎｄ０．５Ｐｒ０．５）１２．９Ｄｙ０．４Ｆｅ７４．３Ｃｏ６．７Ｂ５．７の熱間加工（hot deformed）磁石で、７５Ｋにおいて、１．５８Ｔの残留磁化が報告され、非常に小さなスピン再配向効果が観察されたと記載されている。この実験結果を一般化すると、Ｎｄ－Ｆｅ－Ｂ磁石のスピン再配向を抑制する１つの方法は、ネオジムをジスプロシウム（Ｄｙ）やＰｒなどの他の希土類元素で置き換えることである。
Xin Tang, H. Sepehri-Amin, M. Matsumoto, T. Ohkubo, K. Hono, Acta Materialia 175 (2019) 1-10.
Xin Tang, H. Sepehri-Amin, T. Ohkubo, K. Hono, Scripta Materialia 147 (2018) 108-113.
Xin Tang, J. Li, Y. Miyazaki, H. Sepehri-Amin, T. Ohkubo, T. Schrefl, K. Hono, Acta Materialia 183 (2020) 408-417
D. Hinz, et. al., J. Magn. Magn. Mater. 272-276 (2004) e321-e322
従来の極低温磁気冷凍システムでは、超伝導磁石を使用して巨大なＭＣＥを実現するために磁性体に大きな磁場（＞５Ｔ）を必要としていた。しかし、家電やエアコンの用途を想定した室温冷却には、永久磁石磁気源を使用した小型化が不可欠である。永久磁石で発生させることができる、１～２Ｔ程度の低い磁場の下で極低温磁気冷却を行うことができれば、極低温磁気冷凍装置の製造および保守コストが大幅に削減される。
近年、１～２Ｔ程度の磁場で十分な磁気エントロピー変化が見られる磁気熱量材料の開発が行われている。従来のＣＭＲ材料である、ＤｙＦｅＡｌ、ＤｙＩｎ２などは、磁気エントロピーの変化を生ずるのに必要な外部印加磁場は５Ｔ達するが、上記の１～２Ｔ程度の磁場で十分な磁気エントロピー変化が見られる、優れた磁気熱量効果を持つ磁気熱量材料を開発できれば、高価な超伝導磁石に代えて永久磁石を極低温の磁気冷凍用途に用いる余地が生まれる。鉄－ホウ素－希土類タイプ（Ｆｅ－Ｂ－ＲＥ）の高性能永久磁石では、室温で約１．４５Ｔ程度の残留磁場を生成でき、低温での飽和磁化の強化により、極低温でさらに大きな磁場を生成すると予想される。なお、永久磁石によって生成される外部磁場の場合には、この値は、システム設計と永久磁石からのギャップ距離に応じて、１．０～２．０Ｔの間で変化する可能性がある。即ち、鉄－ホウ素－希土類タイプ（Ｆｅ－Ｂ－ＲＥ）の高性能永久磁石は、高価な超伝導磁石を置き換える可能性があることを示している。
しかしながら、非特許文献１～４には、約１３５ＫでのＮｄ２Ｆｅ１４Ｂ化合物のスピン再配向を克服して、Ｎ２、Ｈ２、Ｈｅの液化に必要な極低温で、１～２Ｔ程度の比較的低い外部磁場を印加できる磁性材料については、記載がない。
本発明の目的は、このような課題を解決したもので、１～２Ｔ程度の外部磁場で十分なエントロピー変化が見られる磁気熱量材料と共に用いることで、天然ガス、Ｎ２、Ｈ２、Ｈｅ等の液化用に好適な、極低温での利用に適した磁性材料を提供することである。
本発明の目的は、このような課題を解決したもので、１～２Ｔ程度の外部磁場で十分なエントロピー変化が見られる磁気熱量材料と共に用いることで、天然ガス、Ｎ２、Ｈ２、Ｈｅ等の液化用に好適な、極低温での利用に適した磁性材料を提供することである。
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究を進めた結果、液体急冷法とそれに続く熱間変形加工により、Ｐｒ－Ｆｅ－Ｂおよび部分的にＣｅ置換された（Ｐｒ、Ｃｅ）－Ｆｅ－Ｂ異方性永久磁石を準備し、極低温永久磁石としての硬磁性を調査した。驚いたことに、（Ｐｒ０．７５Ｃｅ０．２５）－Ｆｅ－Ｂ熱間加工磁石は、Ｎｄ－Ｆｅ－ＢおよびＰｒ－Ｆｅ－Ｂベースの磁石と比較して、極低温で優れた永久磁気特性を示すことがわかり、本発明を完成させた。
〔１〕本発明の急冷凝固生成物は、希土類－鉄－ホウ素型合金を含む急冷凝固生成物であって、前記合金の組成式は、｛（ＮｄｚＰｒ１－ｚ）１－ｘＬＲＥｘ｝２ｙ－（ＦｅｗＣｏ１－ｗ）１４－Ｂ；０．０≦ｘ≦０．５、１．０≦ｙ≦１．２２、０．０≦ｚ≦０．８、０．０≦ｗ≦０．８ であって、軽希土類ＬＲＥが、セリウム（Ｃｅ）、ランタン（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ）、およびこれらの混合物からなる群から選択された有効な量の軽希土類を含む急冷凝固生成物であり、４Ｋから１３５Ｋの温度範囲における最大エネルギー積が２５０（ｋＪ／ｍ３）以上の値を有する。
〔２〕本発明の急冷凝固生成物において、好ましくは、希土類－鉄－ホウ素型合金を含む急冷凝固生成物であって、前記合金の組成式は、｛（ＮｄｚＰｒ１－ｚ）１－ｘＬＲＥｘ｝２ｙ－（ＦｅｗＣｏ１－ｗ）１４－Ｂ；０．０５≦ｘ≦０．４５、１．０３≦ｙ≦１．１７、０．０≦ｚ≦０．６、０．０≦ｗ≦０．５ であって、軽希土類ＬＲＥが、セリウム（Ｃｅ）、ランタン（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ）、およびこれらの混合物からなる群から選択された有効な量の軽希土類を含む急冷凝固生成物であり、４Ｋから１３５Ｋの温度範囲における最大エネルギー積が５００（ｋＪ／ｍ３）以上の値を有するとよい。
〔３〕本発明の急冷凝固生成物において、好ましくは、希土類－鉄－ホウ素型合金を含む急冷凝固生成物であって、前記合金の組成式は｛（ＮｄｚＰｒ１－ｚ）１－ｘＬＲＥｘ｝２ｙ－（ＦｅｗＣｏ１－ｗ）１４－Ｂ；０．２０≦ｘ≦０．３０、１．０７≦ｙ≦１．１４、０．０≦ｚ≦０．４、０．０≦ｗ≦０．３ であって、軽希土類ＬＲＥが、セリウム（Ｃｅ）、ランタン（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ）、およびこれらの混合物からなる群から選択された有効な量の軽希土類を含む急冷凝固生成物であり、４Ｋから１３５Ｋの温度範囲における残留磁化が１３５Ｋで極大値１．６Ｔを有し、４Ｋで１．４Ｔを有すると共に、４Ｋから１３５Ｋの温度範囲における最大エネルギー積が５００（ｋＪ／ｍ３）以上の値を有するとよい。
〔２〕本発明の急冷凝固生成物において、好ましくは、希土類－鉄－ホウ素型合金を含む急冷凝固生成物であって、前記合金の組成式は、｛（ＮｄｚＰｒ１－ｚ）１－ｘＬＲＥｘ｝２ｙ－（ＦｅｗＣｏ１－ｗ）１４－Ｂ；０．０５≦ｘ≦０．４５、１．０３≦ｙ≦１．１７、０．０≦ｚ≦０．６、０．０≦ｗ≦０．５ であって、軽希土類ＬＲＥが、セリウム（Ｃｅ）、ランタン（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ）、およびこれらの混合物からなる群から選択された有効な量の軽希土類を含む急冷凝固生成物であり、４Ｋから１３５Ｋの温度範囲における最大エネルギー積が５００（ｋＪ／ｍ３）以上の値を有するとよい。
〔３〕本発明の急冷凝固生成物において、好ましくは、希土類－鉄－ホウ素型合金を含む急冷凝固生成物であって、前記合金の組成式は｛（ＮｄｚＰｒ１－ｚ）１－ｘＬＲＥｘ｝２ｙ－（ＦｅｗＣｏ１－ｗ）１４－Ｂ；０．２０≦ｘ≦０．３０、１．０７≦ｙ≦１．１４、０．０≦ｚ≦０．４、０．０≦ｗ≦０．３ であって、軽希土類ＬＲＥが、セリウム（Ｃｅ）、ランタン（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ）、およびこれらの混合物からなる群から選択された有効な量の軽希土類を含む急冷凝固生成物であり、４Ｋから１３５Ｋの温度範囲における残留磁化が１３５Ｋで極大値１．６Ｔを有し、４Ｋで１．４Ｔを有すると共に、４Ｋから１３５Ｋの温度範囲における最大エネルギー積が５００（ｋＪ／ｍ３）以上の値を有するとよい。
〔４〕本発明の等方性合金材料は、希土類－鉄－ホウ素型合金の等方性合金材料であって、組成式が、｛（ＮｄｚＰｒ１－ｚ）１－ｘＬＲＥｘ｝２ｙ－（ＦｅｗＣｏ１－ｗ）１４－Ｂ；０．０≦ｘ≦０．５、１．０≦ｙ≦１．２２、０．０≦ｚ≦０．８、０．０≦ｗ≦０．８ であって、軽希土類ＬＲＥが、セリウム（Ｃｅ）、ランタン（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ）、およびこれらの混合物からなる群から選択された有効な量の軽希土類を含み、前記等方性合金材料を用いて、実質的に磁気的に整列されたＲＥ2Ｆｅ14Ｂ正方晶の結晶粒からなる、異方性永久磁石として急冷凝固された場合に、４Ｋから１３５Ｋの温度範囲における最大エネルギー積が２５０（ｋＪ／ｍ３）以上の値を有する。
〔５〕本発明の等方性合金材料において、好ましくは、希土類－鉄－ホウ素型合金の等方性合金材料であって、組成式が、｛（ＮｄｚＰｒ１－ｚ）１－ｘＬＲＥｘ｝２ｙ－（ＦｅｗＣｏ１－ｗ）１４－Ｂ；０．０５≦ｘ≦０．４５、１．０３≦ｙ≦１．１７、０．０≦ｚ≦０．６、０．０≦ｗ≦０．５であって、軽希土類ＬＲＥが、セリウム（Ｃｅ）、ランタン（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ）、およびこれらの混合物からなる群から選択された有効な量の軽希土類を含み、前記等方性合金材料を用いて、実質的に磁気的に整列されたＲＥ2Ｆｅ14Ｂ正方晶の結晶粒からなる、異方性永久磁石として急冷凝固された場合に、４Ｋから１３５Ｋの温度範囲における最大エネルギー積が５００（ｋＪ／ｍ３）以上の値を有するとよい。
〔６〕本発明の等方性合金材料において、好ましくは、希土類－鉄－ホウ素型合金の等方性合金材料であって、組成式が｛（ＮｄｚＰｒ１－ｚ）１－ｘＬＲＥｘ｝２ｙ－（ＦｅｗＣｏ１－ｗ）１４－Ｂ；０．２０≦ｘ≦０．３０、１．０７≦ｙ≦１．１４、０．０≦ｚ≦０．４、０．０≦ｗ≦０．３ であって、軽希土類ＬＲＥが、セリウム（Ｃｅ）、ランタン（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ）、およびこれらの混合物からなる群から選択された有効な量の軽希土類を含み、前記等方性合金材料を用いて、実質的に磁気的に整列されたＲＥ2Ｆｅ14Ｂ正方晶の結晶粒からなる、異方性永久磁石として急冷凝固された場合に、４Ｋから１３５Ｋの温度範囲における残留磁化が１３５Ｋで極大値１．６Ｔを有し、４Ｋで１．４Ｔを有すると共に、４Ｋから１３５Ｋの温度範囲における最大エネルギー積が５００（ｋＪ／ｍ３）以上の値を有するとよい。
〔５〕本発明の等方性合金材料において、好ましくは、希土類－鉄－ホウ素型合金の等方性合金材料であって、組成式が、｛（ＮｄｚＰｒ１－ｚ）１－ｘＬＲＥｘ｝２ｙ－（ＦｅｗＣｏ１－ｗ）１４－Ｂ；０．０５≦ｘ≦０．４５、１．０３≦ｙ≦１．１７、０．０≦ｚ≦０．６、０．０≦ｗ≦０．５であって、軽希土類ＬＲＥが、セリウム（Ｃｅ）、ランタン（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ）、およびこれらの混合物からなる群から選択された有効な量の軽希土類を含み、前記等方性合金材料を用いて、実質的に磁気的に整列されたＲＥ2Ｆｅ14Ｂ正方晶の結晶粒からなる、異方性永久磁石として急冷凝固された場合に、４Ｋから１３５Ｋの温度範囲における最大エネルギー積が５００（ｋＪ／ｍ３）以上の値を有するとよい。
〔６〕本発明の等方性合金材料において、好ましくは、希土類－鉄－ホウ素型合金の等方性合金材料であって、組成式が｛（ＮｄｚＰｒ１－ｚ）１－ｘＬＲＥｘ｝２ｙ－（ＦｅｗＣｏ１－ｗ）１４－Ｂ；０．２０≦ｘ≦０．３０、１．０７≦ｙ≦１．１４、０．０≦ｚ≦０．４、０．０≦ｗ≦０．３ であって、軽希土類ＬＲＥが、セリウム（Ｃｅ）、ランタン（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ）、およびこれらの混合物からなる群から選択された有効な量の軽希土類を含み、前記等方性合金材料を用いて、実質的に磁気的に整列されたＲＥ2Ｆｅ14Ｂ正方晶の結晶粒からなる、異方性永久磁石として急冷凝固された場合に、４Ｋから１３５Ｋの温度範囲における残留磁化が１３５Ｋで極大値１．６Ｔを有し、４Ｋで１．４Ｔを有すると共に、４Ｋから１３５Ｋの温度範囲における最大エネルギー積が５００（ｋＪ／ｍ３）以上の値を有するとよい。
〔７〕本発明の異方性永久磁石は、希土類－鉄－ホウ素型の異方性永久磁石であって、組成式が、｛（ＮｄｚＰｒ１－ｚ）１－ｘＬＲＥｘ｝２ｙ－（ＦｅｗＣｏ１－ｗ）１４－Ｂ；０．０≦ｘ≦０．５、１．０≦ｙ≦１．２２、０．０≦ｚ≦０．８、０．０≦ｗ≦０．８ であって、軽希土類ＬＲＥが、セリウム（Ｃｅ）、ランタン（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ）、およびこれらの混合物からなる群から選択された有効な量の軽希土類を含み、実質的に磁気的に整列されたＲＥ2Ｆｅ14Ｂ正方晶の結晶粒からなり、４Ｋから１３５Ｋの温度範囲における最大エネルギー積が２５０（ｋＪ／ｍ３）以上の値を有する。
〔８〕本発明の異方性永久磁石において、好ましくは、希土類－鉄－ホウ素型の異方性永久磁石であって、組成式が｛（ＮｄｚＰｒ１－ｚ）１－ｘＬＲＥｘ｝２ｙ－（ＦｅｗＣｏ１－ｗ）１４－Ｂ；０．０５≦ｘ≦０．４５、１．０３≦ｙ≦１．１７、０．０≦ｚ≦０．６、０．０≦ｗ≦０．５ であって、軽希土類ＬＲＥが、セリウム（Ｃｅ）、ランタン（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ）、およびこれらの混合物からなる群から選択された有効な量の軽希土類を含み、実質的に磁気的に整列されたＲＥ2Ｆｅ14Ｂ正方晶の結晶粒からなり、４Ｋから１３５Ｋの温度範囲における最大エネルギー積が５００（ｋＪ／ｍ３）以上の値を有するとよい。
〔９〕本発明の異方性永久磁石において、好ましくは、希土類－鉄－ホウ素型の異方性永久磁石であって、組成式が、｛（ＮｄｚＰｒ１－ｚ）１－ｘＬＲＥｘ｝２ｙ－（ＦｅｗＣｏ１－ｗ）１４－Ｂ；０．２０≦ｘ≦０．３０、１．０７≦ｙ≦１．１４、０．０≦ｚ≦０．４、０．０≦ｗ≦０．３ であって、軽希土類ＬＲＥが、セリウム（Ｃｅ）、ランタン（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ）、およびこれらの混合物からなる群から選択された有効な量の軽希土類を含み、実質的に磁気的に整列されたＲＥ2Ｆｅ14Ｂ正方晶の結晶粒からなり、４Ｋから１３５Ｋの温度範囲における残留磁化が１３５Ｋで極大値１．６Ｔを有し、４Ｋで１．４Ｔを有すると共に、４Ｋから１３５Ｋの温度範囲における最大エネルギー積が５００（ｋＪ／ｍ３）以上の値を有するとよい。
〔８〕本発明の異方性永久磁石において、好ましくは、希土類－鉄－ホウ素型の異方性永久磁石であって、組成式が｛（ＮｄｚＰｒ１－ｚ）１－ｘＬＲＥｘ｝２ｙ－（ＦｅｗＣｏ１－ｗ）１４－Ｂ；０．０５≦ｘ≦０．４５、１．０３≦ｙ≦１．１７、０．０≦ｚ≦０．６、０．０≦ｗ≦０．５ であって、軽希土類ＬＲＥが、セリウム（Ｃｅ）、ランタン（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ）、およびこれらの混合物からなる群から選択された有効な量の軽希土類を含み、実質的に磁気的に整列されたＲＥ2Ｆｅ14Ｂ正方晶の結晶粒からなり、４Ｋから１３５Ｋの温度範囲における最大エネルギー積が５００（ｋＪ／ｍ３）以上の値を有するとよい。
〔９〕本発明の異方性永久磁石において、好ましくは、希土類－鉄－ホウ素型の異方性永久磁石であって、組成式が、｛（ＮｄｚＰｒ１－ｚ）１－ｘＬＲＥｘ｝２ｙ－（ＦｅｗＣｏ１－ｗ）１４－Ｂ；０．２０≦ｘ≦０．３０、１．０７≦ｙ≦１．１４、０．０≦ｚ≦０．４、０．０≦ｗ≦０．３ であって、軽希土類ＬＲＥが、セリウム（Ｃｅ）、ランタン（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ）、およびこれらの混合物からなる群から選択された有効な量の軽希土類を含み、実質的に磁気的に整列されたＲＥ2Ｆｅ14Ｂ正方晶の結晶粒からなり、４Ｋから１３５Ｋの温度範囲における残留磁化が１３５Ｋで極大値１．６Ｔを有し、４Ｋで１．４Ｔを有すると共に、４Ｋから１３５Ｋの温度範囲における最大エネルギー積が５００（ｋＪ／ｍ３）以上の値を有するとよい。
〔１０〕本発明の永久磁石は、実質的に安定な磁気特性を有し、有効な強磁性相として、成形された結晶粒状の希土類－鉄－ホウ素金属間材料の急冷凝固生成物を有する永久磁石であって、前記急冷凝固生成物の組成式が、｛（ＮｄｚＰｒ１－ｚ）１－ｘＬＲＥｘ｝２ｙ－（ＦｅｗＣｏ１－ｗ）１４－Ｂ；０．０≦ｘ≦０．５、１．０≦ｙ≦１．２２、０．０≦ｚ≦０.８、０．０≦ｗ≦０．８ であって、軽希土類ＬＲＥが、セリウム（Ｃｅ）、ランタン（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ）、およびこれらの混合物からなる群から選択された有効な量の軽希土類を含み、４Ｋから１３５Ｋの温度範囲における最大エネルギー積が２５０（ｋＪ／ｍ３）以上の値を有する。
〔１１〕本発明の永久磁石において、好ましくは、組成式が、｛（ＮｄｚＰｒ１－ｚ）１－ｘＬＲＥｘ｝２ｙ－（ＦｅｗＣｏ１－ｗ）１４－Ｂ；０．０５≦ｘ≦０．４５、１．０３≦ｙ≦１．１７、０．０≦ｚ≦０．６、０．０≦ｗ≦０．５ であって、軽希土類ＬＲＥが、セリウム（Ｃｅ）、ランタン（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ）、およびこれらの混合物からなる群から選択された有効な量の軽希土類を含み、４Ｋから１３５Ｋの温度範囲における最大エネルギー積が５００（ｋＪ／ｍ３）以上の値を有するとよい。
〔１２〕本発明の永久磁石において、好ましくは、組成式が、｛（ＮｄｚＰｒ１－ｚ）１－ｘＬＲＥｘ｝２ｙ－（ＦｅｗＣｏ１－ｗ）１４－Ｂ；０．２０≦ｘ≦０．３０、１．０７≦ｙ≦１．１４、０．０≦ｚ≦０．４、０．０≦ｗ≦０．３ であって、軽希土類ＬＲＥが、セリウム（Ｃｅ）、ランタン（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ）、およびこれらの混合物からなる群から選択された有効な量の軽希土類を含み、実質的に磁気的に整列されたＲＥ2Ｆｅ14Ｂ正方晶の結晶粒からなり、４Ｋから１３５Ｋの温度範囲における残留磁化が１３５Ｋで極大値１．６Ｔを有し、４Ｋで１．４Ｔを有すると共に、４Ｋから１３５Ｋの温度範囲における最大エネルギー積が５００（ｋＪ／ｍ３）以上の値を有するとよい。
〔１１〕本発明の永久磁石において、好ましくは、組成式が、｛（ＮｄｚＰｒ１－ｚ）１－ｘＬＲＥｘ｝２ｙ－（ＦｅｗＣｏ１－ｗ）１４－Ｂ；０．０５≦ｘ≦０．４５、１．０３≦ｙ≦１．１７、０．０≦ｚ≦０．６、０．０≦ｗ≦０．５ であって、軽希土類ＬＲＥが、セリウム（Ｃｅ）、ランタン（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ）、およびこれらの混合物からなる群から選択された有効な量の軽希土類を含み、４Ｋから１３５Ｋの温度範囲における最大エネルギー積が５００（ｋＪ／ｍ３）以上の値を有するとよい。
〔１２〕本発明の永久磁石において、好ましくは、組成式が、｛（ＮｄｚＰｒ１－ｚ）１－ｘＬＲＥｘ｝２ｙ－（ＦｅｗＣｏ１－ｗ）１４－Ｂ；０．２０≦ｘ≦０．３０、１．０７≦ｙ≦１．１４、０．０≦ｚ≦０．４、０．０≦ｗ≦０．３ であって、軽希土類ＬＲＥが、セリウム（Ｃｅ）、ランタン（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ）、およびこれらの混合物からなる群から選択された有効な量の軽希土類を含み、実質的に磁気的に整列されたＲＥ2Ｆｅ14Ｂ正方晶の結晶粒からなり、４Ｋから１３５Ｋの温度範囲における残留磁化が１３５Ｋで極大値１．６Ｔを有し、４Ｋで１．４Ｔを有すると共に、４Ｋから１３５Ｋの温度範囲における最大エネルギー積が５００（ｋＪ／ｍ３）以上の値を有するとよい。
〔１３〕本発明の急冷凝固永久磁石材料は、超微粒子サイズの希土類－鉄－ホウ素の合金であって、前記鉄、ホウ素、および希土類が急冷凝固永久磁石材料に望まれる量に実質的に対応する量で使用され、前記希土類－鉄－ホウ素の組成を有する金属間相からなる合金インゴットを液体急冷法で作製し、前記液体急冷法で作製された合金インゴットを粉砕して、微粒子の希土類－鉄－ホウ素の合金を準備すると共に、組成式が、｛（ＮｄｚＰｒ１－ｚ）１－ｘＬＲＥｘ｝２ｙ－（ＦｅｗＣｏ１－ｗ）１４－Ｂ；０．０≦ｘ≦０．５、１．０≦ｙ≦１．２２、０．０≦ｚ≦０．８、０．０≦ｗ≦０．８ であって、軽希土類ＬＲＥが、セリウム（Ｃｅ）、ランタン（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ）、およびこれらの混合物からなる群から選択された有効な量の軽希土類を含み、永久磁石として急冷凝固された場合に、４Ｋから１３５Ｋの温度範囲における最大エネルギー積が２５０（ｋＪ／ｍ３）以上の値を有し、前記微粒子状の合金を熱間圧縮して所定形状の急冷凝固永久磁石を製造するためのものである。
〔１４〕本発明の急冷凝固永久磁石材料において、好ましくは、組成式が、｛（ＮｄｚＰｒ１－ｚ）１－ｘＬＲＥｘ｝２ｙ－（ＦｅｗＣｏ１－ｗ）１４－Ｂ；０．０５≦ｘ≦０．４５、１．０３≦ｙ≦１．１７、０．０≦ｚ≦０．６、０．０≦ｗ≦０．５ であって、軽希土類ＬＲＥが、セリウム（Ｃｅ）、ランタン（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ）、およびこれらの混合物からなる群から選択された有効な量の軽希土類を含み、永久磁石として急冷凝固された場合に、４Ｋから１３５Ｋの温度範囲における最大エネルギー積が５００（ｋＪ／ｍ３）以上の値を有するとよい。
〔１５〕本発明の急冷凝固永久磁石材料において、好ましくは、組成式が、｛（ＮｄｚＰｒ１－ｚ）１－ｘＬＲＥｘ｝２ｙ－（ＦｅｗＣｏ１－ｗ）１４－Ｂ；０．０≦ｘ≦０．５、１．０≦ｙ≦１．２２、０．０≦ｚ≦０．４、０．０≦ｗ≦０．３ であって、軽希土類ＬＲＥが、セリウム（Ｃｅ）、ランタン（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ）、およびこれらの混合物からなる群から選択された有効な量の軽希土類を含み、永久磁石として急冷凝固された場合に、４Ｋから１３５Ｋの温度範囲における残留磁化が１３５Ｋで極大値１．６Ｔを有し、４Ｋで１．４Ｔを有すると共に、４Ｋから１３５Ｋの温度範囲における最大エネルギー積が５００（ｋＪ／ｍ３）以上の値を有するとよい。
〔１４〕本発明の急冷凝固永久磁石材料において、好ましくは、組成式が、｛（ＮｄｚＰｒ１－ｚ）１－ｘＬＲＥｘ｝２ｙ－（ＦｅｗＣｏ１－ｗ）１４－Ｂ；０．０５≦ｘ≦０．４５、１．０３≦ｙ≦１．１７、０．０≦ｚ≦０．６、０．０≦ｗ≦０．５ であって、軽希土類ＬＲＥが、セリウム（Ｃｅ）、ランタン（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ）、およびこれらの混合物からなる群から選択された有効な量の軽希土類を含み、永久磁石として急冷凝固された場合に、４Ｋから１３５Ｋの温度範囲における最大エネルギー積が５００（ｋＪ／ｍ３）以上の値を有するとよい。
〔１５〕本発明の急冷凝固永久磁石材料において、好ましくは、組成式が、｛（ＮｄｚＰｒ１－ｚ）１－ｘＬＲＥｘ｝２ｙ－（ＦｅｗＣｏ１－ｗ）１４－Ｂ；０．０≦ｘ≦０．５、１．０≦ｙ≦１．２２、０．０≦ｚ≦０．４、０．０≦ｗ≦０．３ であって、軽希土類ＬＲＥが、セリウム（Ｃｅ）、ランタン（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ）、およびこれらの混合物からなる群から選択された有効な量の軽希土類を含み、永久磁石として急冷凝固された場合に、４Ｋから１３５Ｋの温度範囲における残留磁化が１３５Ｋで極大値１．６Ｔを有し、４Ｋで１．４Ｔを有すると共に、４Ｋから１３５Ｋの温度範囲における最大エネルギー積が５００（ｋＪ／ｍ３）以上の値を有するとよい。
〔１６〕本発明の磁気冷凍装置は、〔１〕乃至〔３〕に記載の急冷凝固生成物、〔４〕乃至〔６〕に記載の等方性合金材料、〔７〕乃至〔９〕に記載の異方性永久磁石、〔１０〕乃至〔１２〕に記載の異方性永久磁石、若しくは〔１３〕乃至〔１５〕に記載の希土類－鉄－ホウ素タイプの急冷凝固永久磁石材料を用いたものである。
〔１７〕本発明の希土類－鉄－ホウ素タイプの急冷凝固永久磁石を作製する方法は、微粒子の形の希土類－鉄－ホウ素の合金であって、前記微粒子が、前記希土類－鉄－ホウ素の組成を有する金属間相からなる合金インゴットを液体急冷法で作製するステップと、前記液体急冷法で作製された合金インゴットを粉砕して、微粒子の希土類－鉄－ホウ素の合金を準備するステップとを含んで製造され、前記微粒子が約６０ミクロンまでの平均粒度を有し合金微粒子が、本質的に、｛（ＮｄｚＰｒ１－ｚ）１－ｘＬＲＥｘ｝２ｙ－（ＦｅｗＣｏ１－ｗ）１４－Ｂ；０．０≦ｘ≦０．５、１．０≦ｙ≦１．２２、０．０≦ｚ≦０.８、０．０≦ｗ≦０．８ であって、軽希土類ＬＲＥが、セリウム（Ｃｅ）、ランタン（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ）、およびこれらの混合物からなる群から選択された有効な量の軽希土類からなる組成を有し、前記微粒子状の合金を熱間圧縮して所定形状の急冷凝固永久磁石に圧縮変形して、急冷凝固永久磁石を作製するステップを含み、前記急冷凝固永久磁石は実質的な金属間化合物ＲＥ2Ｆｅ14Ｂ相からなる急冷凝固永久磁石の製造方法である。
〔１７〕本発明の希土類－鉄－ホウ素タイプの急冷凝固永久磁石を作製する方法は、微粒子の形の希土類－鉄－ホウ素の合金であって、前記微粒子が、前記希土類－鉄－ホウ素の組成を有する金属間相からなる合金インゴットを液体急冷法で作製するステップと、前記液体急冷法で作製された合金インゴットを粉砕して、微粒子の希土類－鉄－ホウ素の合金を準備するステップとを含んで製造され、前記微粒子が約６０ミクロンまでの平均粒度を有し合金微粒子が、本質的に、｛（ＮｄｚＰｒ１－ｚ）１－ｘＬＲＥｘ｝２ｙ－（ＦｅｗＣｏ１－ｗ）１４－Ｂ；０．０≦ｘ≦０．５、１．０≦ｙ≦１．２２、０．０≦ｚ≦０.８、０．０≦ｗ≦０．８ であって、軽希土類ＬＲＥが、セリウム（Ｃｅ）、ランタン（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ）、およびこれらの混合物からなる群から選択された有効な量の軽希土類からなる組成を有し、前記微粒子状の合金を熱間圧縮して所定形状の急冷凝固永久磁石に圧縮変形して、急冷凝固永久磁石を作製するステップを含み、前記急冷凝固永久磁石は実質的な金属間化合物ＲＥ2Ｆｅ14Ｂ相からなる急冷凝固永久磁石の製造方法である。
本発明の希土類－鉄－ホウ素型合金の急冷凝固生成物としての（Ｐｒ，Ｃｅ）－Ｆｅ－Ｂ磁性材料によれば、４Ｋから１３５Ｋの温度範囲における最大エネルギー積が５００（ｋＪ／ｍ３）以上の値を有するため、Ｎ２、Ｈ２、Ｈｅの液化に必要な極低温で、１～２Ｔ程度の比較的低い外部磁場を印加するのに好適である。さらに、永久磁石として急冷凝固された場合に、４Ｋから１３５Ｋの温度範囲における残留磁化が１３５Ｋで極大値１．６Ｔを有し、４Ｋで１．４Ｔを有するものであれば、更に好適である。
本発明の（Ｐｒ，Ｃｅ）－Ｆｅ－Ｂ磁性材料を用いた磁気冷凍装置によれば、４Ｋから１３５Ｋの温度範囲における最大エネルギー積が５００（ｋＪ／ｍ３）以上の値を有する磁性材料を用いるので、Ｎ２、Ｈ２、Ｈｅの液化に必要な極低温で、１～２Ｔ程度の比較的低い外部磁場を印加するのに好適である。
本発明の金属間化合物ＲＥ2Ｆｅ14Ｂ相からなる急冷凝固永久磁石の製造方法によれば、液体急冷法とそれに続く熱間変形加工により、Ｐｒ－Ｆｅ－Ｂおよび部分的にＣｅ置換された（Ｐｒ、Ｃｅ）－Ｆｅ－Ｂ異方性永久磁石を製造でき、Ｎｄ－Ｆｅ－ＢおよびＰｒ－Ｆｅ－Ｂベースの磁石と比較して、極低温で優れた永久磁気特性を示す永久磁石が製造できる。
本発明の（Ｐｒ，Ｃｅ）－Ｆｅ－Ｂ磁性材料を用いた磁気冷凍装置によれば、４Ｋから１３５Ｋの温度範囲における最大エネルギー積が５００（ｋＪ／ｍ３）以上の値を有する磁性材料を用いるので、Ｎ２、Ｈ２、Ｈｅの液化に必要な極低温で、１～２Ｔ程度の比較的低い外部磁場を印加するのに好適である。
本発明の金属間化合物ＲＥ2Ｆｅ14Ｂ相からなる急冷凝固永久磁石の製造方法によれば、液体急冷法とそれに続く熱間変形加工により、Ｐｒ－Ｆｅ－Ｂおよび部分的にＣｅ置換された（Ｐｒ、Ｃｅ）－Ｆｅ－Ｂ異方性永久磁石を製造でき、Ｎｄ－Ｆｅ－ＢおよびＰｒ－Ｆｅ－Ｂベースの磁石と比較して、極低温で優れた永久磁気特性を示す永久磁石が製造できる。
以下、図面を用いて本発明を説明する。
組成がＲＥ１３．１Ｆｅ８０．０５Ｇａ０．５Ｂ５．８１（at％）（ＲＥ＝Ｎｄ、Ｐｒ）の合金インゴットが、高純度の構成元素を溶解することによって調製された。合金インゴットは３０ｍ／ｓで液体急冷法で作製された。液体急冷法は、原料合金の溶湯を回転する金属ロール上ヘノズルから噴射し、急冷して薄帯を作製するものである。急冷薄体とすることで、微細なＮｄ－Ｆｅ－Ｂ型の結晶が生成する。その後、薄体を粉砕して粉末にし、永久磁石に必要な残留磁束密度と保磁力が大きい異方性バルク磁石開発用の磁性粉末を得る。
急冷薄体されたリボンは、２０－５０μｍのサイズのフレークに粉砕され、真空中３８０ＭＰａで６５０℃で熱間プレスされた。熱間プレスされた磁石は、７５％の高さの削減を達成するために８００℃で熱間変形された。熱間プレスは粉末を高密度に充填し高い磁化、残留磁束密度を得るために用いられる。一方、ダイアプセット法などの熱間加工では、結晶粒が加圧方向に対して垂直方向に伸びた扁平状の形状となり、Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ相の磁化容易軸方向であるc軸方向が加圧方向と平行になるように結晶が配列する。開発した磁石は、超微細な結晶粒径からなる完全密度の異方性Ｎｄ－Ｆｅ－Ｂバルク磁石である。
以下、（Ｐｒ０．７５Ｃｅ０．２５）１２．７７Ｆｅ８０．０２Ｇａ０．５Ｂ５．８１（at％）の組成を持つ（Ｐｒ、Ｃｅ）－Ｆｅ－Ｂ磁石は、（Ｐｒ、Ｃｅ）－Ｆｅ－Ｂと表示されるもので、低コストの永久磁石としても用意された。（Ｐｒ、Ｃｅ）－Ｆｅ－Ｂの合金組成の総希土類含有量は、残留磁化を最大にするために、Ｎｄ－Ｆｅ－ＢおよびＰｒ－Ｆｅ－Ｂの総希土類含有量よりわずかに小さい。
急冷薄体されたリボンは、２０－５０μｍのサイズのフレークに粉砕され、真空中３８０ＭＰａで６５０℃で熱間プレスされた。熱間プレスされた磁石は、７５％の高さの削減を達成するために８００℃で熱間変形された。熱間プレスは粉末を高密度に充填し高い磁化、残留磁束密度を得るために用いられる。一方、ダイアプセット法などの熱間加工では、結晶粒が加圧方向に対して垂直方向に伸びた扁平状の形状となり、Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ相の磁化容易軸方向であるc軸方向が加圧方向と平行になるように結晶が配列する。開発した磁石は、超微細な結晶粒径からなる完全密度の異方性Ｎｄ－Ｆｅ－Ｂバルク磁石である。
以下、（Ｐｒ０．７５Ｃｅ０．２５）１２．７７Ｆｅ８０．０２Ｇａ０．５Ｂ５．８１（at％）の組成を持つ（Ｐｒ、Ｃｅ）－Ｆｅ－Ｂ磁石は、（Ｐｒ、Ｃｅ）－Ｆｅ－Ｂと表示されるもので、低コストの永久磁石としても用意された。（Ｐｒ、Ｃｅ）－Ｆｅ－Ｂの合金組成の総希土類含有量は、残留磁化を最大にするために、Ｎｄ－Ｆｅ－ＢおよびＰｒ－Ｆｅ－Ｂの総希土類含有量よりわずかに小さい。
極低温磁気特性は、最大磁場１４Ｔのプログラム性能測定システム（ＰＰＭＳ：program performance measurement systems）によって調査された。異方性の熱変形磁石の微細構造は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）と、Carl Zeiss CrossBeam1540EsBを各々使用して調査された。Carl Zeiss CrossBeam1540EsBは、高解像度電界放出走査型電子顕微鏡（ＦＥ－ＳＥＭ）のイメージング・分析機能を集束イオンビーム（ＦＩＢ）の加工機能と組み合わせたものである。
図１（ａ）は、３００～２０Ｋで測定された異方性Ｎｄ－Ｆｅ－Ｂ熱間加工磁石のヒステリシスループを示している。ヒステリシスループの第２象限のキンクは、温度が１５０Ｋ未満に低下したときに異方性Ｎｄ－Ｆｅ－Ｂ磁石でのみ観察できる。これは、Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ化合物のスピンの向きが原因で、磁化容易化軸方向が一軸から円錐まで変化するためである。
図１（ｂ）、（ｃ）は、異方性の熱間加工Ｐｒ－Ｆｅ－Ｂ磁石と（Ｐｒ、Ｃｅ）－Ｆｅ－Ｂ磁石からそれぞれ得られた、３００－２０Ｋの温度範囲での磁化曲線を示している。熱間加工したＮｄ－Ｆｅ－Ｂ磁石とは異なりでは、極低温でのＰｒ－Ｆｅ－Ｂ磁石と（Ｐｒ、Ｃｅ）－Ｆｅ－Ｂ磁石の両方のヒステリシスループにキンクのない良好な角形性が観察される。
図１（ｄ）～（ｆ）は、それぞれＮｄ－Ｆｅ－Ｂ、Ｐｒ－Ｆｅ－Ｂおよび（Ｐｒ、Ｃｅ）－Ｆｅ－Ｂ磁石から得られた保磁力、残留磁化、および飽和磁化の温度依存性を示している。これらのサンプルの保磁力は、温度の低下とともに増加し続けるもので、これは異方性磁場の温度依存性に起因している。Ｎｄ－Ｆｅ－Ｂ磁石の保磁力の温度依存性の傾向とは異なり、Ｐｒ－Ｆｅ－Ｂの保磁力は、３００Ｋで１．７２Ｔから２０Ｋで８．５２Ｔに急速に増加する。
図１（ｂ）、（ｃ）は、異方性の熱間加工Ｐｒ－Ｆｅ－Ｂ磁石と（Ｐｒ、Ｃｅ）－Ｆｅ－Ｂ磁石からそれぞれ得られた、３００－２０Ｋの温度範囲での磁化曲線を示している。熱間加工したＮｄ－Ｆｅ－Ｂ磁石とは異なりでは、極低温でのＰｒ－Ｆｅ－Ｂ磁石と（Ｐｒ、Ｃｅ）－Ｆｅ－Ｂ磁石の両方のヒステリシスループにキンクのない良好な角形性が観察される。
図１（ｄ）～（ｆ）は、それぞれＮｄ－Ｆｅ－Ｂ、Ｐｒ－Ｆｅ－Ｂおよび（Ｐｒ、Ｃｅ）－Ｆｅ－Ｂ磁石から得られた保磁力、残留磁化、および飽和磁化の温度依存性を示している。これらのサンプルの保磁力は、温度の低下とともに増加し続けるもので、これは異方性磁場の温度依存性に起因している。Ｎｄ－Ｆｅ－Ｂ磁石の保磁力の温度依存性の傾向とは異なり、Ｐｒ－Ｆｅ－Ｂの保磁力は、３００Ｋで１．７２Ｔから２０Ｋで８．５２Ｔに急速に増加する。
２５ａｔ％ＰｒをＣｅで置換することで、（Ｐｒ、Ｃｅ）－Ｆｅ－Ｂ磁石の保磁力は２０Ｋで４．８Ｔに達し、Ｎｄ－Ｆｅ－Ｂ磁石の保磁力に匹敵する。この結果は、ＲＥ２Ｆｅ１４ＢのＲＥをＣｅで置き換えると、高温用途で永久磁石の保磁力が低下することを示している。Ｃｅの添加により磁石のコストが削減され、２０Ｋで十分に高い保磁力を持つ大きな残留磁化を得ることができる。極低温で保磁力を高く保つことができるので、Ｐｒ－Ｆｅ－Ｂ磁石に匹敵する飽和磁化を保ちながら、（Ｐｒ、Ｃｅ）－Ｆｅ－Ｂ合金の総希土類含有量を減らすことができる。
図１（ｄ）に示すように、これら３種類の永久磁石の１４Ｔで測定された飽和磁化μ０Ｍｓは、３００Ｋから温度が低下すると最初に増加し、１２５Ｋでほぼピークに達した後、さらに温度を２０Ｋに下げると減少する。これは、低温での非常に大きな異方性磁場に起因するため、印加された１４Ｔ磁場は磁化を飽和させるのに十分ではなく、測定値は極低温でマイナーループにとどまる。正確な残留磁化を得るために、これらの３つのサンプルは室温で１４Ｔの磁場の下で１回だけ飽和され、次に磁石を再度飽和させることなく、残留磁化の温度依存性が３００Ｋから２０Ｋまで測定される。スピン再配向効果により、Ｎｄ－Ｆｅ－Ｂの残留磁化は３００Ｋで１．４５Ｔから２００Ｋで１．５９Ｔに増加し、次に１２５Ｋで１．５８Ｔに、２０Ｋで１．４１Ｔにわずかに低下した。
対照的に、Ｐｒ－Ｆｅ－Ｂおよび（Ｐｒ、Ｃｅ）－Ｆｅ－Ｂの熱間加工磁石の残留磁化は、２０Ｋでそれぞれ１．７１Ｔおよび１．７６Ｔまで連続的に増加する。（Ｐｒ、Ｃｅ）－Ｆｅ－Ｂ磁石の残留磁化は、Ｐｒ－Ｆｅ－Ｂ磁石の残留磁化よりわずかに高い。これは、希土類の含有量が少ないためである。
最近、非特許文献２には、Ｎｄを２０％以上Ｃｅで置換すると、（Ｎｄ、Ｃｅ）－Ｆｅ－Ｂ磁石の磁化がわずかに減少することが報告されている。ただし、これは、保磁力を犠牲にして総希土類含有量をわずかに減らすことで補償できる。ここでは、永久磁石のコストを削減するために、２５ａｔ％のＣｅによりＰｒを置換して、希土類の総含有量をわずかに減らして磁化を増やした。
それにもかかわらず、異方性（Ｐｒ、Ｃｅ）－Ｆｅ－Ｂ磁石では、０．８５Ｔの十分な保磁力が室温でも得られると共に、残留磁束密度がＰｒ－Ｆｅ－Ｂ磁石と比べてわずかに増加した１．４５Ｔが得られる。室温でのＭｒ／Ｍｓの比率は、Ｎｄ－Ｆｅ－Ｂ磁石では約０．９１、Ｐｒ－Ｆｅ－Ｂ磁石では約０．８９、（Ｐｒ、Ｃｅ）－Ｆｅ－Ｂ磁石では０．９３５と計算される。
最近、非特許文献２には、Ｎｄを２０％以上Ｃｅで置換すると、（Ｎｄ、Ｃｅ）－Ｆｅ－Ｂ磁石の磁化がわずかに減少することが報告されている。ただし、これは、保磁力を犠牲にして総希土類含有量をわずかに減らすことで補償できる。ここでは、永久磁石のコストを削減するために、２５ａｔ％のＣｅによりＰｒを置換して、希土類の総含有量をわずかに減らして磁化を増やした。
それにもかかわらず、異方性（Ｐｒ、Ｃｅ）－Ｆｅ－Ｂ磁石では、０．８５Ｔの十分な保磁力が室温でも得られると共に、残留磁束密度がＰｒ－Ｆｅ－Ｂ磁石と比べてわずかに増加した１．４５Ｔが得られる。室温でのＭｒ／Ｍｓの比率は、Ｎｄ－Ｆｅ－Ｂ磁石では約０．９１、Ｐｒ－Ｆｅ－Ｂ磁石では約０．８９、（Ｐｒ、Ｃｅ）－Ｆｅ－Ｂ磁石では０．９３５と計算される。
図２（ａ）～（ｃ）は、異方性Ｎｄ－Ｆｅ－Ｂ、Ｐｒ－Ｆｅ－Ｂ、および（Ｐｒ、Ｃｅ）－Ｆｅ－Ｂホット変形磁石の後方散乱電子走査型電子顕微鏡（ＢＳＥ ＳＥＭ）の低倍像を示している。明るいコントラストの希土類酸化物（ＲＥＯｘ）は、Ｎｄ－Ｆｅ－Ｂ基の熱間加工磁石で一般的に観察されるように、元のフレーク表面の界面に並んで観察できる（非特許文献１、３参照）。コントラストに基づいて、明るいコントラストの希土類に富む相の面積率は、Ｎｄ－Ｆｅ－Ｂ磁石で約１．２％、Ｐｒ－Ｆｅ－Ｂ磁石で約１．０％、（Ｐｒ、Ｃｅ）－Ｆｅ－Ｂ磁石で０．６％である。この違いは、３つのサンプルの合金組成における総希土類含有量によって説明できる。
異方性Ｎｄ－Ｆｅ－Ｂ、Ｐｒ－Ｆｅ－Ｂ、（Ｐｒ、Ｃｅ）－Ｆｅ－Ｂ熱間加工磁石から得られた高倍率ＢＳＥ－ＳＥＭ画像が、図２（ｄ）～（ｆ）に示されている。板状粒子は、ＲＥリッチな粒間相で覆われた微細構造に形成される。
図２（ｄ）から計算されたＮｄ２Ｆｅ１４Ｂの平均粒径は、ｃ面に沿って～４７３ｎｍ（Ｄｃ）であり、ｃ面に垂直な方向に～１３６ｎｍ（Ｄａｂ）である。これは、図２（ｅ）に示すＰｒ－Ｆｅ－Ｂ磁石では～４５５ｎｍ（Ｄｃ）および～１４１ｎｍ（Ｄａｂ）とわずかに変化し、図２（ｆ）に示す（Ｐｒ、Ｃｅ）－Ｆｅ－Ｂ磁石では～２５３ｎｍ（Ｄｃ）および～１１６ｎｍ（Ｄａｂ）と大幅に減少する。
図２（ｄ）から計算されたＮｄ２Ｆｅ１４Ｂの平均粒径は、ｃ面に沿って～４７３ｎｍ（Ｄｃ）であり、ｃ面に垂直な方向に～１３６ｎｍ（Ｄａｂ）である。これは、図２（ｅ）に示すＰｒ－Ｆｅ－Ｂ磁石では～４５５ｎｍ（Ｄｃ）および～１４１ｎｍ（Ｄａｂ）とわずかに変化し、図２（ｆ）に示す（Ｐｒ、Ｃｅ）－Ｆｅ－Ｂ磁石では～２５３ｎｍ（Ｄｃ）および～１１６ｎｍ（Ｄａｂ）と大幅に減少する。
この実験では、２種類の２：１４：１型永久磁石の極低温磁気特性を系統的に調査した。
Ｎｄ－Ｆｅ－Ｂ磁石の場合、残留磁束密度は３００Ｋで１．４５Ｔから２００Ｋで１．５９Ｔに増加し、約１３０Ｋであるピン再配向が発生するため、２０Ｋで１．４１Ｔに大幅に減少し、Ｎｄ－Ｆｅ－Ｂタイプの磁石は、極低温用途には適していない。
Ｎｄ－Ｆｅ－Ｂ磁石の場合、残留磁束密度は３００Ｋで１．４５Ｔから２００Ｋで１．５９Ｔに増加し、約１３０Ｋであるピン再配向が発生するため、２０Ｋで１．４１Ｔに大幅に減少し、Ｎｄ－Ｆｅ－Ｂタイプの磁石は、極低温用途には適していない。
対照的に、Ｐｒ－Ｆｅ－Ｂ熱間加工磁石の残留磁化は、３００Ｋで１．４３Ｔから２０Ｋで１．７１Ｔに連続的に増加し、これは、粒界拡散処理されたＰｒ－Ｆｅ－Ｂ急冷凝固磁石よりも優れていると共に、等方性ナノ結晶のＮｄ０．７５Ｐｒ０．２５－Ｆｅ－Ｂ合金よりもはるかに大きい。その結果、図３に示すように、２０～６０Ｋの温度で５７０ｋＪ／ｍ３以上の最大エネルギー積（ＢＨ）ｍａｘが得られる。最大エネルギー積（ＢＨ）ｍａｘは、図１に示すように、残留磁化μ０Ｍｒ値を残留磁化状態で得られた値に正規化した後、さまざまな温度のヒステリシスループから計算された。約３００ＫでのＮｄ０．５Ｐｒ０．５５－Ｆｅ－Ｂ急冷凝固磁石について、３８５ｋＪ／ｍ３の同等の最大エネルギー積（ＢＨ）ｍａｘが報告されている。ただし、ＰｒをＮｄで部分的に置換したため、低温では最大エネルギー積（ＢＨ）ｍａｘの値がはるかに小さくなった。
この実験は、熱間変形加工したＰｒ－Ｆｅ－Ｂ磁石の室温で１．７２Ｔの保磁力を達成できることを示している。これは、極低温で保磁力が８．０Ｔ以上に増加し、残留磁化を最大化するために総希土類含有量をさらに減らし、またはＰｒを軽い希土類で置換して、室温での保磁力を犠牲にしてコストを削減できることを示唆している。
これに基づいて、Ｐｒ－Ｆｅ－Ｂベースの磁石の組成をさらに最適化し、（Ｐｒ、Ｃｅ）－Ｆｅ－Ｂ磁石において、約～１．７５Ｔの残留磁化と最大エネルギー積（ＢＨ）ｍａｘ６１０ｋＪ／ｍ３が２０～６０Ｋの温度範囲で達成された。
高価な超電導磁石の代わりに、これらの磁石は磁場源として安価な候補になるだけでなく、極低温磁気冷凍システムに携帯性のメリットを追加することもできる。
これに基づいて、Ｐｒ－Ｆｅ－Ｂベースの磁石の組成をさらに最適化し、（Ｐｒ、Ｃｅ）－Ｆｅ－Ｂ磁石において、約～１．７５Ｔの残留磁化と最大エネルギー積（ＢＨ）ｍａｘ６１０ｋＪ／ｍ３が２０～６０Ｋの温度範囲で達成された。
高価な超電導磁石の代わりに、これらの磁石は磁場源として安価な候補になるだけでなく、極低温磁気冷凍システムに携帯性のメリットを追加することもできる。
なお、本発明の実施例として、図１～図３に示す実施形態を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の実施態様が、当業者に自明な範囲で考えられるため、このような自明な範囲も本発明の権利範囲に含まれる。
以上詳細に説明したように、本発明の希土類－鉄－ホウ素型合金の急冷凝固生成物としての（Ｐｒ，Ｃｅ）－Ｆｅ－Ｂ磁性材料によれば、１～２Ｔ程度の外部磁場で十分なエントロピー変化が見られる磁気熱量材料と共に用いることで、Ｎ２、Ｈ２、Ｈｅ等の液化用に用いて好適である。
また、本発明の（Ｐｒ，Ｃｅ）－Ｆｅ－Ｂ磁性材料を用いた磁気冷凍装置によれば、１～２Ｔ程度の外部磁場で十分なエントロピー変化が見られる磁気熱量材料と共に用いることで、Ｎ２、Ｈ２、Ｈｅ等の液化用に好適である。
また、本発明の（Ｐｒ，Ｃｅ）－Ｆｅ－Ｂ磁性材料を用いた磁気冷凍装置によれば、１～２Ｔ程度の外部磁場で十分なエントロピー変化が見られる磁気熱量材料と共に用いることで、Ｎ２、Ｈ２、Ｈｅ等の液化用に好適である。
Claims (17)
- 希土類－鉄－ホウ素型合金の急冷凝固生成物であって、前記合金の組成式は、
｛（ＮｄｚＰｒ１－ｚ）１－ｘＬＲＥｘ｝２ｙ－（ＦｅｗＣｏ１－ｗ）１４－Ｂ；
０．０≦ｘ≦０．５、１．０≦ｙ≦１．２２、０．０≦ｚ≦０．８、０．０≦ｗ≦０．８
であって、軽希土類ＬＲＥが、セリウム（Ｃｅ）、ランタン（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ）、およびこれらの混合物からなる群から選択された有効な量の軽希土類を含む急冷凝固生成物であり、４Ｋから１３５Ｋの温度範囲における最大エネルギー積が２５０（ｋＪ／ｍ３）以上の値を有する急冷凝固生成物。 - 希土類－鉄－ホウ素型合金急冷凝固生成物であって、前記合金の組成式は、
｛（ＮｄｚＰｒ１－ｚ）１－ｘＬＲＥｘ｝２ｙ－（ＦｅｗＣｏ１－ｗ）１４－Ｂ；
０．０５≦ｘ≦０．４５、１．０３≦ｙ≦１．１７、０．０≦ｚ≦０．６、０．０≦ｗ≦０．５ であって、軽希土類ＬＲＥが、セリウム（Ｃｅ）、ランタン（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ）、およびこれらの混合物からなる群から選択された有効な量の軽希土類を含む急冷凝固生成物であり、４Ｋから１３５Ｋの温度範囲における最大エネルギー積が５００（ｋＪ／ｍ３）以上の値を有する請求項１に記載の急冷凝固生成物。 - 希土類－鉄－ホウ素型合金急冷凝固生成物であって、前記合金の組成式は、
｛（ＮｄｚＰｒ１－ｚ）１－ｘＬＲＥｘ｝２ｙ－（ＦｅｗＣｏ１－ｗ）１４－Ｂ；
０．２０≦ｘ≦０．３０、１．０７≦ｙ≦１．１４、０．０≦ｚ≦０．４、０．０≦ｗ≦０．３ であって、軽希土類ＬＲＥが、セリウム（Ｃｅ）、ランタン（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ）、およびこれらの混合物からなる群から選択された有効な量の軽希土類を含む急冷凝固生成物であり、４Ｋから１３５Ｋの温度範囲における残留磁化が１３５Ｋで極大値１．６Ｔを有し、４Ｋで１．４Ｔを有すると共に、４Ｋから１３５Ｋの温度範囲における最大エネルギー積が５００（ｋＪ／ｍ３）以上の値を有する請求項１又は２に記載の急冷凝固生成物。 - 希土類－鉄－ホウ素型合金の等方性合金材料であって、組成式が、
｛（ＮｄｚＰｒ１－ｚ）１－ｘＬＲＥｘ｝２ｙ－（ＦｅｗＣｏ１－ｗ）１４－Ｂ；
０．０≦ｘ≦０．５、１．０≦ｙ≦１．２２、０．０≦ｚ≦０．８、０．０≦ｗ≦０．８
であって、軽希土類ＬＲＥが、セリウム（Ｃｅ）、ランタン（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ）、およびこれらの混合物からなる群から選択された有効な量の軽希土類を含み、
前記等方性合金材料を用いて、実質的に磁気的に整列されたＲＥ2Ｆｅ14Ｂ正方晶の結晶粒とからなる、異方性永久磁石として急冷凝固された場合に、４Ｋから１３５Ｋの温度範囲における最大エネルギー積が２５０（ｋＪ／ｍ３）以上の値を有する等方性合金材料。 - 希土類－鉄－ホウ素型合金の等方性合金材料であって、組成式が、
｛（ＮｄｚＰｒ１－ｚ）１－ｘＬＲＥｘ｝２ｙ－（ＦｅｗＣｏ１－ｗ）１４－Ｂ；
０．０５≦ｘ≦０．４５、１．０３≦ｙ≦１．１７、０．０≦ｚ≦０．６、０．０≦ｗ≦０．５ であって、軽希土類ＬＲＥが、セリウム（Ｃｅ）、ランタン（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ）、およびこれらの混合物からなる群から選択された有効な量の軽希土類を含み、
前記等方性合金材料を用いて、実質的に磁気的に整列されたＲＥ2Ｆｅ14Ｂ正方晶の結晶粒とからなる、異方性永久磁石として急冷凝固された場合に、４Ｋから１３５Ｋの温度範囲における最大エネルギー積が５００（ｋＪ／ｍ３）以上の値を有する請求項４に記載の等方性合金材料。 - 希土類－鉄－ホウ素型合金の等方性合金材料であって、組成式が、
｛（ＮｄｚＰｒ１－ｚ）１－ｘＬＲＥｘ｝２ｙ－（ＦｅｗＣｏ１－ｗ）１４－Ｂ；
０．２０≦ｘ≦０．３０、１．０７≦ｙ≦１．１４、０．０≦ｚ≦０．４、０．０≦ｗ≦０．３ であって、軽希土類ＬＲＥが、セリウム（Ｃｅ）、ランタン（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ）、およびこれらの混合物からなる群から選択された有効な量の軽希土類を含み、
前記等方性合金材料を用いて、異方性永久磁石として急冷凝固された場合に、実質的に磁気的に整列されたＲＥ2Ｆｅ14Ｂ正方晶の結晶粒からなり、４Ｋから１３５Ｋの温度範囲における残留磁化が１３５Ｋで極大値１．６Ｔを有し、４Ｋで１．４Ｔを有すると共に、４Ｋから１３５Ｋの温度範囲における最大エネルギー積が５００（ｋＪ／ｍ３）以上の値を有する請求項４又は５に記載の等方性合金材料。 - 希土類－鉄－ホウ素型の異方性永久磁石であって、組成式が、
｛（ＮｄｚＰｒ１－ｚ）１－ｘＬＲＥｘ｝２ｙ－（ＦｅｗＣｏ１－ｗ）１４－Ｂ；
０．０≦ｘ≦０．５、１．０≦ｙ≦１．２２、０．０≦ｚ≦０．８、０．０≦ｗ≦０．８
であって、軽希土類ＬＲＥが、セリウム（Ｃｅ）、ランタン（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ）、およびこれらの混合物からなる群から選択された有効な量の軽希土類を含み、
実質的に磁気的に整列されたＲＥ2Ｆｅ14Ｂ正方晶の結晶粒からなり、
４Ｋから１３５Ｋの温度範囲における最大エネルギー積が２５０（ｋＪ／ｍ３）以上の値を有する異方性永久磁石。 - 希土類－鉄－ホウ素型の異方性永久磁石であって、組成式が、
｛（ＮｄｚＰｒ１－ｚ）１－ｘＬＲＥｘ｝２ｙ－（ＦｅｗＣｏ１－ｗ）１４－Ｂ；
０．０５≦ｘ≦０．４５、１．０３≦ｙ≦１．１７、０．０≦ｚ≦０．６、０．０≦ｗ≦０．５ であって、軽希土類ＬＲＥが、セリウム（Ｃｅ）、ランタン（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ）、およびこれらの混合物からなる群から選択された有効な量の軽希土類を含み、
実質的に磁気的に整列されたＲＥ2Ｆｅ14Ｂ正方晶の結晶粒からなり、
４Ｋから１３５Ｋの温度範囲における最大エネルギー積が５００（ｋＪ／ｍ３）以上の値を有する請求項７に記載の異方性永久磁石。 - 希土類－鉄－ホウ素型の異方性永久磁石であって、組成式が、
｛（ＮｄｚＰｒ１－ｚ）１－ｘＬＲＥｘ｝２ｙ－（ＦｅｗＣｏ１－ｗ）１４－Ｂ；
０．２０≦ｘ≦０．３０、１．０７≦ｙ≦１．１４、０．０≦ｚ≦０．４、０．０≦ｗ≦０．３ であって、軽希土類ＬＲＥが、セリウム（Ｃｅ）、ランタン（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ）、およびこれらの混合物からなる群から選択された有効な量の軽希土類を含み、
実質的に磁気的に整列されたＲＥ2Ｆｅ14Ｂ正方晶の結晶粒からなり、
４Ｋから１３５Ｋの温度範囲における残留磁化が１３５Ｋで極大値１．６Ｔを有し、４Ｋで１．４Ｔを有すると共に、
４Ｋから１３５Ｋの温度範囲における最大エネルギー積が５００（ｋＪ／ｍ３）以上の値を有する請求項７又は８に記載の異方性永久磁石。 - 実質的に安定な磁気特性を有し、有効な強磁性相として、成形された微粒子状の希土類－鉄－ホウ素金属間材料の急冷凝固生成物を有する永久磁石であって、組成式が、
｛（ＮｄｚＰｒ１－ｚ）１－ｘＬＲＥｘ｝２ｙ－（ＦｅｗＣｏ１－ｗ）１４－Ｂ；
０．０≦ｘ≦０．５、１．０≦ｙ≦１．２２、０．０≦ｚ≦０．８、０．０≦ｗ≦０．８
であって、軽希土類ＬＲＥが、セリウム（Ｃｅ）、ランタン（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ）、およびこれらの混合物からなる群から選択された有効な量の軽希土類を含み、
４Ｋから１３５Ｋの温度範囲における最大エネルギー積が２５０（ｋＪ／ｍ３）以上の値を有する永久磁石。 - 請求項１０に記載の希土類－鉄－ホウ素型の永久磁石であって、組成式が、
｛（ＮｄｚＰｒ１－ｚ）１－ｘＬＲＥｘ｝２ｙ－（ＦｅｗＣｏ１－ｗ）１４－Ｂ；
０．０５≦ｘ≦０．４５、１．０３≦ｙ≦１．１７、０．０≦ｚ≦０．６、０．０≦ｗ≦０．５ であって、軽希土類ＬＲＥが、セリウム（Ｃｅ）、ランタン（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ）、およびこれらの混合物からなる群から選択された有効な量の軽希土類を含み、
４Ｋから１３５Ｋの温度範囲における最大エネルギー積が５００（ｋＪ／ｍ３）以上の値を有する請求項１０に記載の永久磁石。 - 請求項１０又は１１に記載の希土類－鉄－ホウ素型の永久磁石であって、組成式が、
｛（ＮｄｚＰｒ１－ｚ）１－ｘＬＲＥｘ｝２ｙ－（ＦｅｗＣｏ１－ｗ）１４－Ｂ；
０．２０≦ｘ≦０．３０、１．０７≦ｙ≦１．１４、０．０≦ｚ≦０．４、０．０≦ｗ≦０．３ であって、軽希土類ＬＲＥが、セリウム（Ｃｅ）、ランタン（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ）、およびこれらの混合物からなる群から選択された有効な量の軽希土類を含み、
実質的に磁気的に整列されたＲＥ2Ｆｅ14Ｂ正方晶の結晶粒からなり、
４Ｋから１３５Ｋの温度範囲における残留磁化が１３５Ｋで極大値１．６Ｔを有し、４Ｋで１．４Ｔを有すると共に、４Ｋから１３５Ｋの温度範囲における最大エネルギー積が５００（ｋＪ／ｍ３）以上の値を有する請求項１０又は１１に記載の永久磁石。 - 微粒子の形の希土類－鉄－ホウ素の合金であって、
前記鉄、ホウ素、および希土類が急冷凝固永久磁石材料に望まれる量に実質的に対応する量で使用され、
前記希土類－鉄－ホウ素の組成を有する金属間相からなる合金インゴットを液体急冷法で作製し、
前記液体急冷法で作製された合金インゴットを粉砕して、微粒子の希土類－鉄－ホウ素の合金を準備すると共に、組成式が、
｛（ＮｄｚＰｒ１－ｚ）１－ｘＬＲＥｘ｝２ｙ－（ＦｅｗＣｏ１－ｗ）１４－Ｂ；
０．０≦ｘ≦０．５、１．０≦ｙ≦１．２２、０．０≦ｚ≦０．８、０．０≦ｗ≦０．８
であって、軽希土類ＬＲＥが、セリウム（Ｃｅ）、ランタン（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ）、およびこれらの混合物からなる群から選択された有効な量の軽希土類を含み、
永久磁石として急冷凝固された場合に、４Ｋから１３５Ｋの温度範囲における最大エネルギー積が２５０（ｋＪ／ｍ３）以上の値を有し、
前記微粒子状の合金を熱間圧縮して所定形状の急冷凝固永久磁石を製造するための希土類－鉄－ホウ素タイプの急冷凝固永久磁石材料。 - 請求項１３に記載の微粒子の形の希土類－鉄－ホウ素の合金であって、
組成式が、
｛（ＮｄｚＰｒ１－ｚ）１－ｘＬＲＥｘ｝２ｙ－（ＦｅｗＣｏ１－ｗ）１４－Ｂ；
０．０５≦ｘ≦０．４５、１．０３≦ｙ≦１．１７、０．０≦ｚ≦０．６、０．０≦ｗ≦０．５ であって、軽希土類ＬＲＥが、セリウム（Ｃｅ）、ランタン（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ）、およびこれらの混合物からなる群から選択された有効な量の軽希土類を含み、
永久磁石として急冷凝固された場合に、４Ｋから１３５Ｋの温度範囲における最大エネルギー積が５００（ｋＪ／ｍ３）以上の値を有する請求項１３に記載の希土類－鉄－ホウ素タイプの急冷凝固永久磁石材料。 - 請求項１３又は１４に記載の微粒子の形の希土類－鉄－ホウ素の合金であって、組成式が、
｛（ＮｄｚＰｒ１－ｚ）１－ｘＬＲＥｘ｝２ｙ－（ＦｅｗＣｏ１－ｗ）１４－Ｂ；
０．０≦ｘ≦０．５、１．０≦ｙ≦１．２２、０．０≦ｚ≦０．４、０．０≦ｗ≦０．３
であって、軽希土類ＬＲＥが、セリウム（Ｃｅ）、ランタン（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ）、およびこれらの混合物からなる群から選択された有効な量の軽希土類を含み、
永久磁石として急冷凝固された場合に、４Ｋから１３５Ｋの温度範囲における最大エネルギー積が２５０（ｋＪ／ｍ３）以上の値を有する、
請求項１３又は１４に記載の希土類－鉄－ホウ素タイプの急冷凝固永久磁石材料。 - 請求項１乃至３に記載の急冷凝固生成物、請求項４乃至６に記載の等方性合金材料、請求項７乃至９に記載の異方性永久磁石、請求項１０乃至１２に記載の異方性永久磁石、若しくは請求項１３乃至１５に記載の希土類－鉄－ホウ素タイプの急冷凝固永久磁石材料を用いた磁気冷凍装置。
- 希土類－鉄－ホウ素タイプの急冷凝固永久磁石を作製する方法であって、
微粒子の形の希土類－鉄－ホウ素の合金であって、
前記微粒子が、
前記希土類－鉄－ホウ素の組成を有する金属間相からなる合金インゴットを液体急冷法で作製するステップと、
前記液体急冷法で作製された合金インゴットを粉砕して、微粒子の希土類－鉄－ホウ素の合金を準備するステップとを含んで製造され、
前記微粒子が約６０ミクロンまでの平均粒度を有し、
合金微粒子が、本質的に、
｛（ＮｄｚＰｒ１－ｚ）１－ｘＬＲＥｘ｝２ｙ－（ＦｅｗＣｏ１－ｗ）１４－Ｂ；
０．０≦ｘ≦０．５、１．０≦ｙ≦１．２２、０．０≦ｚ≦０．８、０．０≦ｗ≦０．８
であって、軽希土類ＬＲＥが、セリウム（Ｃｅ）、ランタン（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ）、およびこれらの混合物からなる群から選択された有効な量の軽希土類からなる組成を有し、
前記微粒子状の合金を熱間圧縮して所定形状の急冷凝固永久磁石に圧縮変形して、急冷凝固永久磁石を作製するステップを含み、
前記急冷凝固永久磁石は実質的な金属間化合物ＲＥ2Ｆｅ14Ｂ相からなる急冷凝固永久磁石の製造方法。
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| JP2020127835A Pending JP2022025181A (ja) | 2020-07-29 | 2020-07-29 | 希土類－鉄－ホウ素型合金の急冷凝固生成物及びこれを用いた磁気冷凍装置、並びに金属間化合物ＲＥ２Ｆｅ１４Ｂ相からなる急冷凝固永久磁石の製造方法 |
Country Status (1)
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| JP (1) | JP2022025181A (ja) |
-
2020
- 2020-07-29 JP JP2020127835A patent/JP2022025181A/ja active Pending
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