JP2774372B2 - 永久磁石粉末 - Google Patents
永久磁石粉末Info
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
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Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、永久磁石材料、特に合成樹脂や非磁性金属
等と混合してボンド磁石としたり、あるいは粉末を高温
で成形して高い密度のバルク状の磁石とするための磁気
特性の優れた高保磁力永久磁石粉末に関する。
等と混合してボンド磁石としたり、あるいは粉末を高温
で成形して高い密度のバルク状の磁石とするための磁気
特性の優れた高保磁力永久磁石粉末に関する。
[従来の技術] 従来、希土類元素(R)と遷移金属(T)および半金
属元素(M)からなる合金において、非晶質再結晶粒径
の大きさの結晶粒を有する高保磁力永久磁石粉末が開示
されている(特開平1−28489号公報参照)。
属元素(M)からなる合金において、非晶質再結晶粒径
の大きさの結晶粒を有する高保磁力永久磁石粉末が開示
されている(特開平1−28489号公報参照)。
これによれば目的とする組成の合金を溶融状態から高
速急冷もしくはスパッタ法により、イオンを基板上に到
達せしめて急冷し、非晶質化し、かかる非晶質合金材料
を適当な温度で熱処理し、再結晶化することにより、安
定した高保磁力永久磁石粉末が得られる。
速急冷もしくはスパッタ法により、イオンを基板上に到
達せしめて急冷し、非晶質化し、かかる非晶質合金材料
を適当な温度で熱処理し、再結晶化することにより、安
定した高保磁力永久磁石粉末が得られる。
[発明が解決しようとする課題] ところで、合金溶湯を急冷してつくる永久磁石粉末の
磁気特性は、合金組成および急冷条件によって大きく変
化する。磁気特性において最大エネルギ積(BH)maxは
最も重要なパラメータであるが、これを大きくするため
には、残留磁束密度(Br)、保磁力(iHc)、及び減磁
曲線の角型性を大きくする必要がある。
磁気特性は、合金組成および急冷条件によって大きく変
化する。磁気特性において最大エネルギ積(BH)maxは
最も重要なパラメータであるが、これを大きくするため
には、残留磁束密度(Br)、保磁力(iHc)、及び減磁
曲線の角型性を大きくする必要がある。
一般的には、残留磁束密度を大きくする条件を適用す
ると保磁力が低下し、また、保磁力を大きくする条件を
適用すると残留磁束密度が低下し、最大エネルギ積は両
者の兼ね合いから、ある程度の値に止ってしまう。これ
以上の最大エネルギ積とするためには、減磁曲線の角型
性を向上させる必要がある。このためには、合金元素お
よび組成の選択が重要である。
ると保磁力が低下し、また、保磁力を大きくする条件を
適用すると残留磁束密度が低下し、最大エネルギ積は両
者の兼ね合いから、ある程度の値に止ってしまう。これ
以上の最大エネルギ積とするためには、減磁曲線の角型
性を向上させる必要がある。このためには、合金元素お
よび組成の選択が重要である。
減磁曲線の角型性を表すパラメータとしては、Hk/iHc
が用いられる。ただし、Hkは4πI−Hで表された減磁
曲線上において、4πIが0.9BrとなるHである。この
関係を第3図に表す。
が用いられる。ただし、Hkは4πI−Hで表された減磁
曲線上において、4πIが0.9BrとなるHである。この
関係を第3図に表す。
[課題を解決するための手段] 本発明では、希土類元素(R)と遷移金属(T)並び
に(Q)および半金属元素(M)からなる合金におい
て、合金元素およびその組成を種々検討した結果、Siを
含有する組成において、希土類元素の含有量を比較的少
なくし、かつ、Taを非常に微量添加することにより、残
留磁気密度および保磁力の値が適当で、しかも減磁曲線
の角型性が良好で、最大エネルギ積の大きな磁気特性が
得られることを見出した。
に(Q)および半金属元素(M)からなる合金におい
て、合金元素およびその組成を種々検討した結果、Siを
含有する組成において、希土類元素の含有量を比較的少
なくし、かつ、Taを非常に微量添加することにより、残
留磁気密度および保磁力の値が適当で、しかも減磁曲線
の角型性が良好で、最大エネルギ積の大きな磁気特性が
得られることを見出した。
さらに、実質的にFeからなる遷移金属の一部を約25原
子%までのCoで置換しても、減磁曲線の角型性で高い値
が得られることを見出した。
子%までのCoで置換しても、減磁曲線の角型性で高い値
が得られることを見出した。
本発明は、原子百分率で表した組成式、 RxMySizTawT100-x-y-z-w または RxMySizTaw(T+Q)100-x-y-z-w (ただし、 7≦x≦15 1≦y≦10 0.05≦z≦5.0 0.005≦w≦0.1 T:実質的にFeまたはFe+Co Q:Ti、V、Cr、Mn、Ni、Cu、Zr、Nb、Mo、Hf、Wより選
ばれる1種もしくは2種以上の組合せ、 M:B、C、Al、Ga、Geより選ばれる1種もしくは2種以
上の組合せ、 R:Yおよびランタニド元素より選ばれる1種もしくは2
種以上の組合せ) よりなり、減磁曲線の角型性を表すパラメータHk/iHcが
0.45以上(ただし、Hk:4πI−Hで表された減磁曲線上
において4πIが0.9BrとなるH、iHc:固有保磁力)
で、かつ、最大エネルギ積が15MGOe以上である永久磁石
粉末である。
ばれる1種もしくは2種以上の組合せ、 M:B、C、Al、Ga、Geより選ばれる1種もしくは2種以
上の組合せ、 R:Yおよびランタニド元素より選ばれる1種もしくは2
種以上の組合せ) よりなり、減磁曲線の角型性を表すパラメータHk/iHcが
0.45以上(ただし、Hk:4πI−Hで表された減磁曲線上
において4πIが0.9BrとなるH、iHc:固有保磁力)
で、かつ、最大エネルギ積が15MGOe以上である永久磁石
粉末である。
本発明の永久磁石粉末をつくるには、合金溶湯を溶融
状態から高速急冷し、非晶質合金とし、これを適当な温
度で処理し、再結晶化して微細な結晶粒径を有する永久
磁石粉末とする方法、あるいは高速急冷する際の冷却速
度を制御し、実質的に非晶質再結晶粒径を有する永久磁
石粉末とする方法、さらにはこれらを組合せる方法があ
る。
状態から高速急冷し、非晶質合金とし、これを適当な温
度で処理し、再結晶化して微細な結晶粒径を有する永久
磁石粉末とする方法、あるいは高速急冷する際の冷却速
度を制御し、実質的に非晶質再結晶粒径を有する永久磁
石粉末とする方法、さらにはこれらを組合せる方法があ
る。
希土類元素(R)の含有量xとしては、従来は自発磁
化(σ)が高く、かつ、高い保磁力を有する永久磁石材
料を得るために、11〜65原子%の組成が用いられてい
た。
化(σ)が高く、かつ、高い保磁力を有する永久磁石材
料を得るために、11〜65原子%の組成が用いられてい
た。
本発明においては、Taを微量含むことにより、7〜15
原子%においてHk/iHcが0.45以上の高い角型性が得られ
る。希土類元素の含有量が7原子%より低い場合には、
保磁力が低下してしまい、永久磁石粉末として利用でき
なくなる。また、15原子%を越えると、保磁力は大きく
なるものの、減磁曲線の角型性が悪くなる。
原子%においてHk/iHcが0.45以上の高い角型性が得られ
る。希土類元素の含有量が7原子%より低い場合には、
保磁力が低下してしまい、永久磁石粉末として利用でき
なくなる。また、15原子%を越えると、保磁力は大きく
なるものの、減磁曲線の角型性が悪くなる。
Taの含有量wは、0.005原子%未満では減磁曲線の角
型性の改善に効果がなく、0.1原子%を越えると減磁曲
線の角型性がかえって悪くなる。
型性の改善に効果がなく、0.1原子%を越えると減磁曲
線の角型性がかえって悪くなる。
半金属元素(M)は、B、C、Al、Ga、Geより選ばれ
る1種もしくは2種以上の組合せである。半金属元素
(M)の含有量yの値は1原子%未満では高い保磁力を
得るための製造条件が厳しくなるので好ましくなく、10
原子%を越えると残留磁束密度が低下して高い最大エネ
ルギー積が得られなくなる。
る1種もしくは2種以上の組合せである。半金属元素
(M)の含有量yの値は1原子%未満では高い保磁力を
得るための製造条件が厳しくなるので好ましくなく、10
原子%を越えると残留磁束密度が低下して高い最大エネ
ルギー積が得られなくなる。
遷移金属(T)は、実質的にFeまたはFe+Coよりな
る。Coを含む場合、その含有量が25原子%までは同様の
優れた磁気特性が得られ、かつ、合金のキュリー点も高
くなり、永久磁石粉末としての温度特性の改善に有効で
ある。また、Q元素として、Ti、V、Cr、Mn、Ni、Cu、
Zr、Nb、Mo、Hf、Wより選ばれる1種もしくは2種以上
を添加しても有効である。
る。Coを含む場合、その含有量が25原子%までは同様の
優れた磁気特性が得られ、かつ、合金のキュリー点も高
くなり、永久磁石粉末としての温度特性の改善に有効で
ある。また、Q元素として、Ti、V、Cr、Mn、Ni、Cu、
Zr、Nb、Mo、Hf、Wより選ばれる1種もしくは2種以上
を添加しても有効である。
本発明における永久磁石粉末は、残留磁気密度および
保磁力の値が適当で、しかも、減磁曲線の角型性が0.45
以上と良好であることから、最大エネルギ積が15MGOe以
上の優れた永久磁石粉末である。
保磁力の値が適当で、しかも、減磁曲線の角型性が0.45
以上と良好であることから、最大エネルギ積が15MGOe以
上の優れた永久磁石粉末である。
[実施例] つぎに本発明について、実験例および実施例により説
明する。
明する。
実験例1 Nd9Pr1B7Si0.9TawFe82.0−w(w=0,0.01,0.02,0.0
5,0.1,0.5)の組成の合金を、石英管中でアルゴンガス
雰囲気中で溶解し、回転速度930rpmで回転している外径
300mmの銅製単ロール上に射出して急冷し、永久磁石粉
末を得た。この永久磁石粉末を60kOeのパルス着磁後、
振動磁束計により磁気特性を測定した。Ta含有量と減磁
曲線の角型性Hk/iHcおよび最大エネルギ積(BH)maxと
の関係を第1図に示す。
5,0.1,0.5)の組成の合金を、石英管中でアルゴンガス
雰囲気中で溶解し、回転速度930rpmで回転している外径
300mmの銅製単ロール上に射出して急冷し、永久磁石粉
末を得た。この永久磁石粉末を60kOeのパルス着磁後、
振動磁束計により磁気特性を測定した。Ta含有量と減磁
曲線の角型性Hk/iHcおよび最大エネルギ積(BH)maxと
の関係を第1図に示す。
Taを微量含有することにより、減磁曲線の角型性が改
善され、最大エネルギ積も向上することがわかる。ま
た、Ta含有量が0.1原子%を越えると減磁曲線の角型性
が0.45以下に低下し、最大エネルギ積も15MGOe未満とな
ってしまう。
善され、最大エネルギ積も向上することがわかる。ま
た、Ta含有量が0.1原子%を越えると減磁曲線の角型性
が0.45以下に低下し、最大エネルギ積も15MGOe未満とな
ってしまう。
実験例2 第1表に示す組成の合金を、実験例1と同様の方法に
より急冷し、永久磁石粉末を得た。この永久磁石粉末
を、同様の方法により磁気特性を測定した。減磁曲線の
角型性Hk/iHcおよび最大エネルギ積(BH)maxの値を第
1表に示す。
より急冷し、永久磁石粉末を得た。この永久磁石粉末
を、同様の方法により磁気特性を測定した。減磁曲線の
角型性Hk/iHcおよび最大エネルギ積(BH)maxの値を第
1表に示す。
これによると、Siの含有量が0.05〜5.0原子%の場合
に、0.45以上の減磁曲線の角型性が得られ、最大エネル
ギ積も15MGOe以上となることがわかる。
に、0.45以上の減磁曲線の角型性が得られ、最大エネル
ギ積も15MGOe以上となることがわかる。
実施例1〜10 第2表に示す組成の合金を、石英管中でアルゴンガス
雰囲気中で溶解し、回転速度950rpmで回転している外径
300mmの銅製単ロール上に射出して急冷し、永久磁石粉
末を得た。これらの永久磁石粉末をそれぞれ約700Torr
のアルゴンガスとともに石英管中に封入し、400℃で1
時間の熱処理をした。熱処理後の粉末を60kOeのパルス
着磁後、振動磁束計により磁気特性を測定した。結果を
第2表に示す。
雰囲気中で溶解し、回転速度950rpmで回転している外径
300mmの銅製単ロール上に射出して急冷し、永久磁石粉
末を得た。これらの永久磁石粉末をそれぞれ約700Torr
のアルゴンガスとともに石英管中に封入し、400℃で1
時間の熱処理をした。熱処理後の粉末を60kOeのパルス
着磁後、振動磁束計により磁気特性を測定した。結果を
第2表に示す。
希土類元素と遷移金属および半金属からなる合金にお
いて、Siを含有しTaを微量添加した合金は、いずれも高
い減磁曲線の角型性を示し、15MGOe以上の高い最大エネ
ルギ積が得られることがわかる。
いて、Siを含有しTaを微量添加した合金は、いずれも高
い減磁曲線の角型性を示し、15MGOe以上の高い最大エネ
ルギ積が得られることがわかる。
実施例11〜22 第3表に示す組成の合金を、石英管中でアルゴンガス
雰囲気中で溶解し、回転速度500〜1500rpmで回転してい
る外径300mmの銅製単ロール上に射出して急冷し、永久
磁石粉末を得た。これらの粉末を60kOeのパルス着磁
後、振動磁束計により磁気特性を測定した。各組成につ
いて、最も高い最大エネルギ積が得られたときのロール
回転速度での磁気特性の結果を第3表に示す。
雰囲気中で溶解し、回転速度500〜1500rpmで回転してい
る外径300mmの銅製単ロール上に射出して急冷し、永久
磁石粉末を得た。これらの粉末を60kOeのパルス着磁
後、振動磁束計により磁気特性を測定した。各組成につ
いて、最も高い最大エネルギ積が得られたときのロール
回転速度での磁気特性の結果を第3表に示す。
遷移金属(T)としては実質的にFeまたはFe+Coにさ
らに必要な場合(Q)としてTi、V、Cr、Mn、Ni、Cu、
Zr、Nb、Mo、Hf、Wより選ばれる1種もしくは2種以上
を添加しても高い保磁力が得られ、しかも高い減磁曲線
の角型性を示し、15MGOe以上の高い最大エネルギ積が得
られることがわかる。
らに必要な場合(Q)としてTi、V、Cr、Mn、Ni、Cu、
Zr、Nb、Mo、Hf、Wより選ばれる1種もしくは2種以上
を添加しても高い保磁力が得られ、しかも高い減磁曲線
の角型性を示し、15MGOe以上の高い最大エネルギ積が得
られることがわかる。
実施例23 Nd2Pr8.5B7.8Si0.1Ta0.02V0.8CovFe80.78−v(v
=0.8,16,24,40)の組成の合金を、石英管中でアルゴン
ガス雰囲気中で溶解し、回転速度920rpmで回転している
外径300mmの銅製単ロール上に射出して急冷し、永久磁
石粉末を得た。これらの粉末の磁気特性を振動磁束計に
より測定した。Co含有量と減磁曲線の角型性Hk/iHcおよ
び最大エネルギ積(BH)maxとの関係を第2図に示す。
=0.8,16,24,40)の組成の合金を、石英管中でアルゴン
ガス雰囲気中で溶解し、回転速度920rpmで回転している
外径300mmの銅製単ロール上に射出して急冷し、永久磁
石粉末を得た。これらの粉末の磁気特性を振動磁束計に
より測定した。Co含有量と減磁曲線の角型性Hk/iHcおよ
び最大エネルギ積(BH)maxとの関係を第2図に示す。
遷移金属(T)としてCoを含有する場合、その含有量
が25原子%までは、同様に優れた減磁曲線の角型性が得
られ、高い最大エネルギ積が得られることがわかる。
が25原子%までは、同様に優れた減磁曲線の角型性が得
られ、高い最大エネルギ積が得られることがわかる。
実施例24 Nd7.6Pr1.9B7.5Si0.25Ta0.02V1Co8.2Fe73.53の組成
の合金を、アルゴンガス中の高周波溶解炉で溶解し、外
径300mm、回転速度928rpmの銅製単ロール上に射出して
急冷し、永久磁石粉末を得た。この粉末を60kOeのパル
ス着磁後、振動磁束計より磁気特性を測定した。結果
は、 σr=98.5emu/g iHc =10.2kOe Hk =5.6kOe Hk/iHc=0.55 (BH)max=19.6MGOe であった。
の合金を、アルゴンガス中の高周波溶解炉で溶解し、外
径300mm、回転速度928rpmの銅製単ロール上に射出して
急冷し、永久磁石粉末を得た。この粉末を60kOeのパル
ス着磁後、振動磁束計より磁気特性を測定した。結果
は、 σr=98.5emu/g iHc =10.2kOe Hk =5.6kOe Hk/iHc=0.55 (BH)max=19.6MGOe であった。
この粉末に液体のエポキシ樹脂を1.5重量%混合し、1
0t/cm2の圧力で成形し、さらに150℃で30分熱硬化して
ボンド磁石を作成した。このボンド磁石の磁気特性は、 Br=7.8KG iHc=10.2kOe (BH)max=13.8MGOe であった。
0t/cm2の圧力で成形し、さらに150℃で30分熱硬化して
ボンド磁石を作成した。このボンド磁石の磁気特性は、 Br=7.8KG iHc=10.2kOe (BH)max=13.8MGOe であった。
[発明の効果] 本発明は、希土類元素(R)と遷移金属(T)および
半金属元素(M)からなる合金において、Siを含有し、
希土類元素の含有量を比較的少なくし、かつ、Taを微量
添加することにより、残留磁気密度および保磁力の値が
適当で、かつ、減磁曲線の角型性が良好で、最大エネル
ギ積が15MGOe以上の優れた磁気特性を持った永久磁石粉
末である。
半金属元素(M)からなる合金において、Siを含有し、
希土類元素の含有量を比較的少なくし、かつ、Taを微量
添加することにより、残留磁気密度および保磁力の値が
適当で、かつ、減磁曲線の角型性が良好で、最大エネル
ギ積が15MGOe以上の優れた磁気特性を持った永久磁石粉
末である。
第1図は実験例1の組成の永久磁石粉末の、Ta含有量と
減磁曲線の角型性Hk/iHcおよび最大エネルギ積(BH)ma
xとの関係を示すグラフ、第2図は実施例23の組成の永
久磁石粉末のCo含有量と減磁曲線の角型性Hk/iHcおよび
最大エネルギ積(BH)maxとの関係を示すグラフ、第3
図は減磁曲線の角型性の説明図である。
減磁曲線の角型性Hk/iHcおよび最大エネルギ積(BH)ma
xとの関係を示すグラフ、第2図は実施例23の組成の永
久磁石粉末のCo含有量と減磁曲線の角型性Hk/iHcおよび
最大エネルギ積(BH)maxとの関係を示すグラフ、第3
図は減磁曲線の角型性の説明図である。
Claims (2)
- 【請求項1】原子百分率で表した組成式、 RxMySizTawT100-x-y-z-w (ただし、7≦x≦15 1≦y≦10 0.05≦z≦5.0 0.005≦w≦0.1 T:実質的にFeまたはFe+Co M:B、C、Al、Ga、Geより選ばれる1種もしくは2種以
上の組合せ、 R:Yおよびランタニド元素より選ばれる1種もしくは2
種以上の組合せ) よりなり、減磁曲線の角型性を表すパラメータHk/iHcが
0.45以上(ただし、Hk:4πI−Hで表された減磁曲線上
において4πIが0.9BrとなるH、iHc:固有保磁力)
で、かつ、最大エネルギ積が15MGOe以上である永久磁石
粉末。 - 【請求項2】原子百分率で表した組成式、 RxMySizTaw(T+Q)100-x-y-z-w (ただし、7≦x≦15 1≦y≦10 0.05≦z≦5.0 0.005≦w≦0.1 T:実質的にFeまたはFe+Co Q:Ti、V、Cr、Mn、Ni、Cu、Zr、Nb、Mo、Hf、Wより選
ばれた1種もしくは2種以上の組合せ M:B、C、Al、Ga、Geより選ばれる1種もしくは2種以
上の組合せ R:Yおよびランタニド元素より選ばれる1種もしくは2
種以上の組合せ) よりなり、減磁曲線の角型性を表すパラメータHk/iHcが
0.45以上(ただし、Hk:4πI−Hで表される減磁曲線上
において4πIが0.9BrとなるH、iHc:固有保磁力)
で、かつ、最大エネルギ積が15MGOe以上である永久磁石
粉末。
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JPS61123119A (ja) * | 1984-11-20 | 1986-06-11 | Hitachi Metals Ltd | C0基磁心およびその熱処理方法 |
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- 1990-09-20 JP JP2248705A patent/JP2774372B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
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- 1991-06-21 US US07/719,333 patent/US5135584A/en not_active Expired - Fee Related
- 1991-09-18 EP EP91115826A patent/EP0476606B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-09-18 DE DE69101895T patent/DE69101895T2/de not_active Expired - Fee Related
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