JP2935376B2 - 永久磁石 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は，例えば，自動車用モーター等に組み込ま
れて高温雰囲気での使用に際しても減磁しないFe−Ｂ−
Ｒ系永久磁石に係り,Mo,Al,Cuを必須元素として,DyやTb
の稀少かつ高価な重希土類を必須とせず，高い最大エネ
ルギー積を維持しかつ高保磁力を有し，合金粉砕性なら
びに耐食牲にすぐれた永久磁石に関する。

（従来の技術） 永久磁石材料は一般家庭の各種電気製品から，自動車
や通信器部品，大型コンピューターの周辺端末機まで，
幅広い分野で使われる極めて重要な電気・電子材料の一
つである。

近年の電気・電子機器の高性能化・小型化の要求に伴
い，永久磁石もまた高性能化が求められている。従来は
このような要求に答える永久磁石として希土類コバルト
磁石が知られていたが，希土類コバルト磁石は希土類と
して，希土類鉱石中にあまり含まれておらず，高価なSm
を多量に必要とし，またCoを50〜60wt％も必要としてい
た。

出願人は先に，資源的に稀少で高価なSmやCoを必須と
せず，かつ重希土類元素として，希土類鉱石中に含まれ
ているNdやPrのような軽希土類元素を中心元素とし，さ
らに鉄とボロンを用いることにより，すぐれた磁気特性
を有する一軸性の磁気異方性を持った，鉄・ボロン・希
土類Ｒを必須元素とする三元化合物の存在を見出し，従
来の希土類コバルト磁石の有する最大エネルギー積を大
きく越える高い永久磁石特性を有するFe−Ｂ−Ｒ系磁気
異方性焼結磁石を提案した（特公昭61−34242号）。な
お，この三元化合物は格子定数 a_o≒8.8Å、c_o≒12.2
Åの正方晶でR₂Fe₁₄Bの組成式で表わされる。

一方，永久磁石は益々苛酷な環境，例えば，磁石の薄
型化に伴う自己減磁界の増加，コイルや他の磁石から加
えられる強い逆磁界，機器の高速化や高負荷化に伴う高
温度の環境等に晒されることが多くなっている。

このFe−Ｂ−Ｒ系磁気異方性焼結磁石は，希土類とし
てNdやPrを選んだ場合，多少の組成，製造方法の変更に
影響されず，保磁力（iHc）の温度係数がほぼ一定で，
約−0.6/℃の値を有していることが知られている。

従って，上記の如き苛酷な環境下で使用するために
は，一層の高保磁力を有することが必要とされる。

出願人はさらに,Fe−Ｂ−Ｒ系永久磁石において,Rの
一部にDy,Tb等の重希土類元素を用いることによって，
このような高保磁力の要求に答えることを提案した（特
開昭60−32606号）。

また，出願人は，工業レベルの原料中に含まれるAl,S
i,Cu,Cr,Ni,Mn,Zn等の微量不純物の量を調整し，さらに
所定の熱処理を施すことによって，最大エネルギー積を
低下させることなく，著しく高い保磁力を該焼結磁石が
得られることを知見し提案した（特開平１−220803
号）。

（従来技術の問題点） しかし，前記Dy,Tb等の重希土類元素は，希土類鉱石
中に存在する量は極めて少なく，また高価でもあり，高
温での磁石特性の安定化のためには5wt％以上のDyが必
要であり，工業的生産上なお不都合である。

これらの高価な重希土類を用いずに保磁力を増加させ
る方法として,V,Cr,Mn,Ni,Mo,Zn等の添加元素Ｍを加え
る方法（特開昭59−89401号）やNd,Pr等の希土類量，ボ
ロン量を増加する方法（特公昭61−34242号）がある。

ところで，添加元素Ｍを用いる方法は，確かに１〜２
原子％のＭの添加にて保磁力の増加に顕著な効果を有す
るが，それ以上の保磁力を必要とする場合により多くの
Ｍを添加しても，保磁力増加の効果は極めて小さくな
り，また,Mの多くはボロンと共に非磁性の硼化物を形成
し，最大エネルギー積の急速な低下を招来するとされて
いた。また，希土類量やボロン量の増加は，多くのＭと
同様に保磁力の漸増と最大エネルギー積の急速な低下を
招くと考えられている。

また，高性能化に伴ないFe−Ｂ−Ｒ系永久磁石の組成
が低R,低Ｂ組成へ移行するに従いインゴット中に初晶Fe
が析出し，製造工程においてインゴットの粉砕性を阻害
する問題がある。

さらに,Fe−Ｂ−Ｒ系永久磁石は，空気中で酸化し次
第に安定な酸化物を生成し易い希土類元素及び鉄を含有
するため耐食牲に問題があり，前記のCo添加により改善
されるが，温度80℃，相対温度90％の条件下の耐食性試
験で初期磁石特性が劣化し，非常に不安定であった。ま
た,Co添加によりiHcおよび抗折力が低下する問題点があ
った。

（発明の目的） この発明は，かかる現状に鑑み，上記各問題点を解
消，すなわち高価な重希土類元素を必要とせず，保磁力
の増加に伴う著しい最大エネルギー積の低下がなく,20M
GOe以上を保持しかつ1kOe以上の高保磁力を有するこ
と，磁石合金の粉砕性にすぐれ，耐食牲のすぐれたFe−
Ｂ−Ｒ系永久磁石を提供することを目的とする。

（発明の概要） この発明は,Fe−Ｂ−Ｒ系永久磁石において，保磁力
の向上を図ることを目的に，組成的な検討を重ねた結
果,Moを添加するとインゴット中の初晶Feが微細化さ
れ，粉砕効率が上ることを知見,Cu,Al,およびMoを複合
添加することにより，特定のMo対Ｂの濃度関係（線形）
が存在するときに高いiHcが得られ，製造工程において
高iHcの得られる熱処理温度幅が拡大されることを知見,
Cu,Al,およびMoを複合添加すると，特定のMo対Ｂの濃度
関係（線形）が成立する時に高iHcが得られる特定のCo
濃度範囲が存在することを知見,Cu,Al,およびMoを複合
添加して得られるiHcの向上効果はDy,Tbの添加の効果と
相加的であると共にさらに5kOeのiHc増加が得られ,Dy添
加量を大幅に（DyはiHcを2kOe/wt％で変化させる）低減
化できることを知見し,Mo,Al,Cuを必須元素とするFe−
Ｂ−Ｒ系永久磁石が,20MGOe以上を保持しかつ15kOe以上
の高保磁力を有すること，磁石合金の粉砕性にすぐれ，
耐食牲にすぐれることを知見して，この発明を完成した
ものである。

すなわち，この発明は，希土類Ｒ 12at％〜18at％，
但し,RはPr,Nd,Dy,Tbおよび不純物として含まれる他の
希土類であり0.8≦（Pr＋Nd＋Dy＋Tb）/R≦1.0（但しＲ
はPr,Ndの一種以上のみの場合を含む）， Ｂ 5at％〜9.5at％， Mo 2at％〜5at％， Cu 0.01at％〜0.5at％， Al 0.1at％〜3at％， 残部実質的にFeからなり,BとMoの量比がat％でＢをx,
Moをｙとしたとき， （ｘ−4.5）≦ｙ≦（ｘ−3.0） の範囲にあることを特徴とする永久磁石。

また，この発明は上記構成において,Feの一部をCoで
置換し,Co3at％〜7at％含有されることを，あるいはさ
らに,Moのうち90％以下をＶで置換したことを特徴とす
る永久磁石である。

殊に，この発明は，上記各組成からなる合金粉末を，
磁界中で加圧，成形し，焼結して得られた焼結体である
ことを特徴とする異方性焼結永久磁石を提供する。

（作用及び成分組成の限定理由） この発明において，希土類ＲはPr,Nd,Dy,Tbおよび不
純物として含まれる他の希土類であり,0.8≦（Pr＋Nd＋
Dy＋Tb）/R≦1.0を満足すればよい。通常はPr,Ndのいず
れか１種を用いれば足りるが，原料入手の都合等に応じ
てこれらの混合物を用いてもよい。上記不純物としての
他の希土類としては,La,Ce,Sm,Gd,Ho,Er,Tm,Ym等が有
り，主としてLa,Ceである。

Ｒは,12at％未満では，この発明の特徴である15kOe以
上の高い保磁力が得られず，また,18at％を超えると，
残留磁束密度（Br）が低下して（BH）max 20MGOe以上が
得られないため,12at％〜18at％の範囲とする。

Ｒが15at％〜17at％の範囲は，（BH）maxを低下させ
ることなく,18kOe以上の保磁力が得られ，特に好ましい
範囲である。

この発明はＲとして重希土類を必須とせずに,Nd,Prだ
けで高保磁力を得るが，必要に応じて，前記Nd,Prを僅
かなDy,Tbで置換することにより，保磁力増加の効果が
一層高められる。

このDy,Tbによる置換量は，僅かな添加で保磁力の増
加の効果が得られたが，この発明はNd,Prだで前述した
従来のDy,Tbの積極的な添加と同等以上の効果が得られ
るため，添加の上限を3at％とする。Dy添加は,2〜2.4kO
e/wt％（4.7〜5.6kOe/at％）のiHc増大効果を示し，（B
H）maxは１〜1.3MGOe/wt％の率で減少する。この傾向及
びDy,Tbの高価なことがこの上限を必要とする。Dy,Tb量
（ｘ）の添加の効果は，一般的にiHc（kOe）≧15＋α×
x,（4.7≦α≦5.6）で表わされ,0＜ｘ≦５で（BH）max
≧20MGOeとなる。

Ｂは，この発明において,20MGOe以上の最大エネルギ
ー積と15kOe以上の保磁力を得るためには,5at％以上の
添加が必要であるが,9.5at％を超えると残留磁束密度の
低下が見られるため,5at％〜9.5at％とする。

また,Bが６〜8at％（さらに７〜8at％）の範囲は,Dy
を全く添加しなくても室温で17kOe以上の保磁力と同時
に28MGOe以上の最大エネルギー積が得られ，特に好まし
い範囲である。

この発明の特徴のひとつであるMoの添加により,B−ri
ch相（Ｒ_１＋εFe₄B₄,Rは主としてNd,Pr）が消失し，下
記相（下線が各相中で最も多い元素）からなる。なお,B
−リッチ相Ｒ_１＋εFe₄B₄のε値は21/19〜31〜27をとる
（ブラウン他,H.F.Brawn et al, Proc.VII Inter.Con
f.of Solid Compounds of Transition Elements,Grenob
ule 1982,II,B11参照）。

（ｉ）Coを含有する場合， 主相：正方晶R₂（Fe,Co,Mo）₁₄B 主相を囲む境界相:R−リッチ相（主として（LRE）₃Coか
ら成る,LRE＝軽希土類） R_m（Fe,Co,Mo）_ｎ（m/n＝1/2〜3/1） RO_x（Ｒ＝主としてNd,Pr） （ｘ＝１〜1.5） （Fe,Mo,Co）Ｂ相： （Fe,Mo,Co）_1.5〜２Ｂ （Moは大部分この相にある） この場合，高iHcの得られる熱処理温度幅が拡大し,Co
添加によるiHcの低下を回避できる効果が得られる。

（ii）Coを含まない場合， 主相：正方晶R₂（Fe,Mo）₁₄B 境界相:B−リッチ相（主としてMo₂FeB₂） Ｒ−リッチ相（主としてLRE金属），及び （LRE）酸化物 また，高いiHcが増大された広い温度範囲で実現され,
Co添加によるiHcの低下が避けられる。

R_m（Fe,Co,Mo）_ｎ相としては，二元系Ｒ−Co化合物た
るR₃Coが０＜Co≦6at％で主として生じる（なお，この
相中にはFe,Mo,Dyは極く僅かしか検出されず，大部分は
（Pr,Nd）及びCoである）。より多いCo量では,R₃Coの外
に，よりCoリッチな相R₇Co₃,RCo₂等が主として生じる。

また，耐湿性が２倍になり,DyによらないでiHcの向上
を図ることができ，さらに，前記Ｂ−rich相が消失して
Ｒがあまり,Dyが主相,Nb,PrはＲ−rich相へ夫々分配さ
れるため,Dyが主相中に濃縮されることにより,Dy添加の
効果が増大される効果が得られる。Ｒ−rich相中のDyは
全Ｒ中の約2at％以下しか検出されなかった。

上述の効果を得るには,Moは2at％以上の添加が必要で
あるが,5at％を越えて添加すると，以下に詳述する如
く，添加増量に伴いＢの濃度を増すことが望ましいが，
最大エネルギー積が20MGOe以下たってしまうため,Moは2
at％〜5at％の範囲とする。

Cuは，上述の保磁力の向上効果を得るには,0.01at％
以上の添加が必要であるが,0.5at％を越えて添加する
と，減磁曲線の角型性の低下をもたらすため,Cuは0.01a
t％〜0.5at％の範囲とする。特に，良好な減磁曲線の角
型性が得られるCuの添加範囲は0.02〜0.2at％（さらに
0.02〜0.09at％）である。0.3at％までのCuは焼結した
ままの状態での保磁力の増大に寄与する。

Alは，上述の保磁力の向上効果を得るには,0.1at％以
上の添加が必要であるが（1.3at％Alまで約6.6kOe/at％
Alにて増加，これ以上では増加率はやや減少）,3at％を
越えて添加すると，最大エネルギー積の低下をもたらす
ばかりでなく，キュリー温度Tcの大幅な低下により熱的
安定性が著しく劣化するため,Alは0.1at％〜3at％の範
囲とする。1at％Al当り,Tcは約10℃ずつ，（BH）maxは
約2.6MGOeずつ，夫々減少する。

この発明において,B量は,Moの添加量に比べて多すぎ
る場合は,B−rich相が多くなってMo添加による保磁力増
加の効果が得られない。また,B量が少ないと,R₂Fe₁₇相
が出現して減磁曲線の角型性が低下する。

従って,BとMoとの量比がat％でＢをx,Moをｙとしたと
き， （ｘ−4.5）^＊≦ｙ≦（ｘ−3.0）^＊＊ ＊iHcにより規定， ＊＊Hk及び（BH）maxにより規定 の範囲にあることにより，高いiHc,高い（BH）max,高い
角型性が同時に得られる。

また,V−Co添加をしたNd−Fe−Dy−Ｂ−Ｖ−Co系永久
磁石も保磁力が向上することを知見したが,VとFe,Bとが
強固に結合するため，実質的に低Ｂ組成と類似の組成と
なり，インゴット中のFe析出量が今までの合金よりも増
えて多く，製造工程において粉砕が困難な問題がある。

MoとＶは，保磁力の観点からは互換可能であるが，粉
砕性を阻害しない程度にFe初晶を阻止するためには,MO
は（Mo＋Ｖ）の10at％以上とする必要がある。即ち，前
記のMoのうち90％以下をＶで置換すると，保磁力の向上
とともにインゴット中のFe初晶の微細化の効果が同様に
得られ，良好な粉砕性が維持される。これは,Mo添加がF
e初晶の液相ラインをFeプアー組成の領域の方向へシフ
トさせるが，一方,V添加は，この溶液ラインをFeリッチ
組成の領域（即ち,Fe初晶を大きなデンドライトとして
析出させる領域内）の方向へシフトさせることに基づく
ものと考えられる。

Coは,Fe−Ｂ−Ｒ系永久磁石のキュリー温度を高め残
留磁束密度の温度特性を改善し，また耐食牲を向上させ
る効果を有するが,Coを添加するとiHc低下する難点があ
った。しかし,Mo,Al,Cuを複合添加すると,3at％以上,7f
t％以下の添加で高iHcが得られる。より高いiHcを得る
には,4at％〜6at％の範囲が好ましい。

また,Co,Cr,Niの１種以上を合計で0.5at％以上添加す
ると，微粉末を取り扱う工程での酸化量を低減できる利
点がある。さらに,Crを,1at％以上添加した場合は，合
金粉末並びに製品磁石の耐食牲が著しく向上する。

この発明の永久磁石において上記各元素の含有残余を
Feが占める。

この発明の永久磁石を製造する場合は，その構造工程
によりO₂やＣが含有される場合がある。すなわち,O₂は
原料，溶解，粉砕，焼結，熱処理などの各工程から混入
する場合があり,8000ppm以下の含有はこの発明の効果を
損ねるものではないが,6000ppm以下の含有が好ましい。

また,Cも原料中から混入したり，粉末の成形性を向上
させるために添加されるバインダーや潤滑剤から由来す
る場合があるが，焼結体中で3000ppm以下の含有はこの
発明の効果を損ねるものではないが,1500ppm以下の含有
が好ましい。

製造方法 この発明による上記組成からなる永久磁石は，公知の
鋳造法等にて製造した等方性磁石のほか，後述する方法
による磁気異方性焼結磁石としてすぐれた磁石特性を発
揮する。まず、出発原料となるFe−Ｂ−Ｒ組成の合金粉
末を得る。

通常の合金溶解後，例えば，鋳造等，アモルファス状
態とならない条件で冷却して得た合金鋳塊を粉砕して分
級，配合等により合金粉末化してもよく，あるいは希土
類酸化物から還元法によって得た合金粉末を用いること
ができる。

合金粉末の平均粒度は,0.5〜10μｍの範囲とする。す
ぐれた磁石特性を得るためには，平均粒度1.0〜５μｍ
が最も望ましい。

粉砕は溶媒中で粉砕する湿式粉砕でも,N₂ガス等の雰
囲気中で粉砕する乾式粉砕のいずれでも可能であるが，
より高い保磁力を得るためには粉末粒度の揃った粉末が
得られるジェットミルなどによる粉砕が好ましい。

次に合金粉末を成形するが，成形方法は通常の粉末冶
金法と同様に行うことができ，加圧成形が好ましく，異
方性とするためには，例えば，合金粉末を50kOe以上の
磁界中で0.5〜3.0ton/cm²の圧力で加圧する。

成形体の焼結は，通常の還元性ないし非酸化性雰囲気
中で所定温度,900〜1200℃にて焼結するとよい。

例えば，この成形体を10^-2Torr以下の真空中ないし,1
〜76Torr,純度99％以上の不活性ガスないし還元性ガス
雰囲気中で900〜1200℃の温度範囲（好ましくは950℃以
上）で0.5〜４時間焼結する。

なお，焼結は，所定の結晶粒径，焼結密度が得られる
よう温度，時間等の条件を調節して行う。

焼結体の密度は理論密度（比）の95％以上が磁気特性
上好ましく，例えば，焼結温度1040〜1160℃で密度7.2g
/cm³以上が得られ，これは理論密度の95％以上に相当す
る。さらに,1060〜1120℃の焼結では，理論密度比99％
以上にも達し，特に好ましい。

得られた焼結体を450℃〜900℃,0.1時間〜10時間の条
件で熱処理することを特徴とし，かかる熱処理温度条件
は，所要温度に一定に保持してもよく，またかかる温度
範囲内であれば，除冷したり，あるいは，該温度範囲内
で多段時効処理とするのもよい。

時効処理は，真空ないし不活性ガスないし還元性ガス
雰囲気中で行う。

また，本系焼結磁石の時効処理として，焼結後一旦65
0〜950℃（好ましくは900℃）までの温度に５分から10
時間保持し，上段よりも低い温度で熱処理を行う２段以
上の多段時効処理も有効である。

但し，時効処理等の熱処理は，本発明のおいて，特
に，特定比のCuとAlの共存に基づき，省略することもで
きる（後述の実施例参照）。この特長は，工業的量産の
ための製造工程の短縮化及びコスト節減の観点から，特
に有利である。生成磁石は最高レベル（例えば28kOe以
上）のiHcを焼結したままの状態で得ることができる。
この保磁力レベルは，特別の高温下での磁石の使用に十
分耐えるものものである。

一般に，本発明磁石の高温下での減磁に対する抵抗を
示す温度に依存する減磁率は,Dy,Tb添加なしでPc＝２で
用いたとき,150℃で５％以下である。不可逆減磁が現わ
れる温度はDy,Tbの添加によってさらに上昇でき，最適
の場合,200℃での使用も可能とする。

得られた磁石体表面に，耐食牲を高めるため，無電解
めっき法あるいは電解めっき法により耐食性金属めっき
層を被覆したり，あるいは樹脂層等を被覆したり，さら
にはアルミクロメート処理するなど，耐食牲被覆層処理
するとよい。

次に，本発明の方法的側面について述べる。

（１）Mo添加による生成相（主としてMo₂FeB₂）は非常
に硬いのでジェットにおける粉砕助剤として機能し，
（ｉ）粉末の平均粒径の低下，及び（ii）粉砕効率の増
大をもたらす。かくて，これはジェットミルにとって特
に有利である。

ボールミルを用いたとき，粉砕が困難であり，生成合
金粉末の粒径分布が大きく広がるが，これは,iHc低下の
原因となると考えられる。ボールミルでは,Mo₂FeB₂の硬
い相を完全には粉砕できないと想定される。大きな粉砕
エネルギーを与えることができるジェットミル法を用い
ることにより，この硬い相を粉砕できるのみならず，硬
いMo₂FeB₂粒子が合金中の他の相から成る粒子とジェッ
トミル中に衝突し，粉砕効率をさらに改善するものと考
えられる。生成した非常に微細なMo₂FeB₂粒子は，主相
（正方晶）の粒界に分散してその粒成長抑止剤として作
用する。これが，高いiHcの発現に資すると考えられ
る。

（２）（Mo−Ｖ）₂FeB₂粒子を溶融合金の凝固過程でイ
ンゴット中に非常に微細に分散して析出せしめ，この生
成インゴットを，効率よくジェットミルで粉砕すること
により，最も微細な平均粒子径をもった合金粉末とする
方法が提案される。（Mo−Ｖ）₂FeB₂相の硬い粒子は合
金中の他の相（例えばNd₂Fe₁₄B,NdFe₄B₄又はNd−リッチ
相）のジェット内での循環運動中での粉砕を促進し，磁
石構成相を成す粒子の非常に均一かつ微細な粉末を生成
する。この（Mo−Ｖ）₂FeB₂は,2000℃の高い融点をも
ち，立方状又は針状の初晶として晶出する。

（３）（Nd,Dy）_２（Fe,Co）₁₄B,Nd又はNdH₂の各単相な
いし単結晶微細粒子（例えば１〜10μｍ）を，（Mo−
Ｖ）₂FeB₂相の微粒子（例えば１〜10μｍ）と混合し，
焼結磁石中の主相の結晶粒成長を抑制する方法が提案さ
れる。このようにしても，本発明の磁石を製造すること
ができる。なお,NdH₂を用いる場合，焼結は真空中にて
行う。

（４）（Nd,Dy）_２（Fe,Co）₁₄B系のインゴット又は鋳
造合金においてインゴット中でのFe初晶の析出を抑止す
る方法として,Nd−Dy−Fe−Co−Ｂ組成の合金にMoを添
加することが提案される。

Fe初晶は,B7at％以下で（Nd＝17at％のとき），又は,
B8at％以下で（Nd＝13at％のとき）でMoを加えない場合
と比較して抑止される。

（５）粉砕効率及びiHcを高める方法として，（Mo−
Ｖ）₂FeB₂粗粉（50〜500μｍ）を基本組成の粗粉（50〜
500μｍ）に混合し，ジェットミルにかけて，微細粒径
の粉末を得る方法が考えられる。

Nd−Dy−Fe−Co（V,Mo）−Ｂ組成の粉末は,Nd−Dy−F
e−Co（V,Mo）−Ｂの（１−ｗ）量に，（Mo−Ｖ）₂FeB₂
の（ｗ）量を（各モル比）次のように配合して得られ
る。

Nd,Dy,Co:目標組成の1/（１−ｗ） Fe:x_Fe×1/（１−ｗ）−0.2w （x_Feは目標Fe濃度） V,Mo,B:（x_V,x_Mo,x_B）×1/（１−ｗ）−0.4w （x_V,x_Mo,x_Bは各目標濃度） （６）Moと共に，特定の少量Cu（0.02〜0.3at％）の共
存により，非常にゆっくりな冷却（炉内冷却等）を除き
冷却速度によらず，最高レベルのiHcが得られる（Cu,0.
2at％以下），或いは，全く冷却速度によらず最高レベ
ルのiHcが得られる（Cu＞0.2at％）。

（７）MoとCoの共存に基づく高いiHcを有する磁石は，
従来のNd−Fe−Ｂ磁石よりも低い約４〜5kOeの磁界によ
り磁化することができるので，磁化エネルギーを節約で
きる。

実施例 実施例１ 純度97wt％のNd（残部はほとんどPrなどの希土類元
素），電解鉄（Si,Mn,Cu,Al,Cr各0.005wt％以下）およ
びＢとして 市販のフェロボロン（JIS G 2318 FBLl相当;19.41w
t％B,3.2wt％Al,0.74wt％Si,0.03wt％C,残部その他不純
物とFe）， 不純物の極めて少ない市販の高純度ボロン，純Cu,
純Alを用いて， Nd14.4Dyl.6Fe67.15Co5Mo3.85B8Cu0.06A10.5 （実施例１），及び Nd13.9Dyl.6Fe67.5Co5V4B8Cu0.06A10.6 （比較例１） の合金を高周波溶解で溶製後，鋳型に鋳造しインゴット
を得た。

これらのインゴットをモーターグラインダで粗粉砕
し，ジェットミルでN₂ガス中で微粉砕を行ない，平均粒
度が2.6〜3.3μｍの微粉末を得た。

ジェットミルに所定の一定の装入速度での原料装入後
の粉砕時間と粉砕された微粉末の粒度との関係を測定し
た。

第１図に示す如く,Moを添加したこの発明の場合,As−
castのインゴットでも約６分で定常粉砕の状態に入った
が,Vを添加した類似組成の合金ではAs−castでは15分粉
砕しても定常状態に達せず，粒度も大きく，粉砕できな
いことが分かる。

実施例２ 実施例１と同様方法で， Nd14.4Dy1.6Fe71−yCoyMo4B8Cu0.09A10.6 （実施例２），及び Nd14.4Dyl.6Fe75−yCoyB8Cu0.09A10.6 （比較例２） の合金を溶製し，微粉砕を行ない，この原料粉末を10kO
eの磁界中で1.5ton/cm²の圧力で加圧成形し，得られた
圧粉体を1080℃,3時間で焼結し，さらに630℃で１時間
の熱処理を施した。

第２図に示す如く，この発明の３≦ｙ≦７のとき,17k
Oe以上の高保磁力が得られるが,y＝2,y＝８のときはiHc
は15kOe以下となり,Dyを含有しMo添加を行なわない比較
例２の合金のiHc以下となった。

実施例３ 実施例１と同様方法で， Nd16−zDyzFe67Co5Mo4B8Cu0.07A10.9 （実施例３），及び Nd15−zDyzFe77B8Cu0.07A10.9 （比較例３） の合金を溶製し，実施例２と同様方法で，加圧成形，焼
結，熱処理して磁石化した。

第３図に示す如く，この発明の永久磁石は，同一Dy量
の比較例３に対し5kOe高いiHcが得られたことが分か
る。

また，第３の実施例３でDy＝3.0at％,iHc＝30kOeの磁
石は,200℃，磁石動作点B/H＝1.0の使用条件で不可逆減
磁を生じない。

しかし,Dyが3.0at％を越えると，最大エネルギー積は
20MGOe以下となる。従って，この発明の永久磁石は,Nd,
Prだけて高保磁力が得られ，磁石の使用目的に応じて任
意の保磁力を得るDy量を選定できる。

実施例４ 実施例３と同様方法で，製造磁石化し,600℃で１時間
の熱処理を施した。

Nd14Dy1.6Fe71−xCo5MoxB8Cu0.05A10.8 なる焼結磁石の磁石特性を測定し，第４図に示す。

第４図に明らかなようにiHcはMoが2at％以上になると
急増し,15kOe以上になる。しかし,Moが5at％を越える
と，（BH）maxが20MGOe以下となる。

実施例５ 実施例３と同様方法で，製造磁石化した Nd15.5Dy0.5FebalB6Co5（Mol−uVu）wCu0.02A10.5 なる焼結磁石の抗折力を測定し，第１表に示す。なお，
評価は,n＝５で24kg/mm²以上を合格（○），それ以下が
１ケでもあれば不合格（×）と判定した。

実施例６ 実施例１と同様方法で， Nd14.4Dy1.6Fe71−（ｘ＋ｙ）Co5MoxVyB8Cu0.05A10.8 の合金を溶製し，かつ合金組成のうちMo（ｘ）を０〜4a
t％までとし，且つＶ（ｙ）で４〜0at％置換したとき，
ジェットミル粉砕する際に，粉砕機中に粉砕されずに残
存する粉末量を測定し，第５図にＶ置換量と残存粉量と
の関係で示す。Ｖで置換しないMo量の多い場合，粉砕性
にすぐれることが分かる。逆に,VがMo＋Ｖの90％以上で
は粉砕機内に残存した粉末量が多く，微粉粒度う安定し
ない（実施例1,比較例１）ことと総合すると，未粉砕粉
末が粉砕機内に堆積しつつある状況にあったと推定され
る。かかる状態でこのまま粉砕を続行すると，やがて粉
砕不能になるまで残粉量が堆積し，投入した原料がその
まま排出されるという状況に至る。

実施例７ 実施例３と同様方法で，製造磁石化した Nd11Pr3Dy1.6BxMoyCo5FebalCu0.04A10.7 なる焼結磁石の室温のiHcおよび磁石特性を測定した。

第２表に示す如く,y≦ｘ−3.0の範囲でのみ高いiHcが
得られ,x−4.5≦ｙの範囲でのみ高いHkが得られる。
（ｘ−4.5）≦ｙ≦（ｘ−3.0）の範囲で高い磁石特性が
得られ，好ましいことが分かる。

実施例８ 実施例３と同様方法で，製造磁石化した Nd14.4Dy1.6Fe71−xCo5MoxB8Cu0.06A10.8 なる焼結磁石に対して，温度80℃，相対湿度90％の条件
下で100時間放置する耐久性試験を行い，単位面積当り
の重量増加率（△W/W_o）を測定した。

第６図に示す如く,Mo添加によりNDに富み活性なNd
_１＋εFe₄B₄相が消えるため耐湿性が向上したことが分
かる。

実施例９ 実施例３と同様方法で，製造磁石化した 合金（Ｉ）Nd16FebalB8Mo4Cu_xAly 合金（II）Nd14.4Dy1.6FebalB8Mo4Cu_xAly なる焼結磁石の磁石特性を測定した。

第３表に示す如く,CuおよびAlがこの発明の永久磁石
の重要な構成元素であることが分かる。

実施例10 Nb10.4Pr3.4Dy2.1Fe_66.4−ｘB8Co5Mo3.9A10.8Cu_x（ｘ＝
0.05〜0.30at％） の組成の合金を作り，実施例１と同様にして焼結磁石と
した。

焼結磁石を炉内で約８〜10℃／分の冷却速度で800℃
まで冷却し，以下放冷した。焼結したままの状態で測定
したiHcを第４表に示す。

第４表に示す通り,Alとの共存下において非常に少量
のCuの存在が非常に高い保磁力（iHc 22kOe以上）を，
焼結したままの状態でも与え，これにより時効処理等の
熱処理を不要とし，コスト低減に資する。

実施例11 Nd10.4Pr3.5Dy2.1FebalCo5B8Mo3.8A10.3Cu_x（ｘ＝0.0
5〜0.2at％） の組成の合金を作り，実施例１と同様にして焼結磁石と
した。

焼結磁石を異なった冷却速度（（ａ）Arガス粒中で冷
却，（ｂ）定常ガス雰囲気中で冷却，（ｃ）炉内で冷
却）で冷却した。得られた磁石（焼結したままの状態）
のiHsを測定し,Cu量の関数として第７図に示す。

第７図から明らかな通り,Cu量に拘らず，不活性ガス
雰囲気又は気流中での冷却は，焼結したままの状態でも
28kOe以上の最高のiHcを示す。一方，炉内での冷却はCu
量に応じiHcを増しCu0.2at％で28kOeに達する。

かくて,CuのAlとの共存は保磁力を最高レベルで安定
化し，また高い保磁力を得るための熱処理を不要とす
る。

（発明の効果） この発明により得られる永久磁石は,Mo,Al及びCuの複
合添加によって,Dy,Tbの添加なしでも20MGOe以上の最大
エネルギー積と15kOe以上の保磁力を有し,150℃以上の
高温に晒されても減磁することなく，安定した磁気特性
を発揮する。そして，この永久磁石においては,MoとＢ
の量比が特定の範囲にあることにより，一層高いiHc,
（BH）max及び角形性とが同時に発揮される。さらに,Mo
の存在により合金粉末を得るための微粉砕工程の能率が
向上し，高温で安定し，耐食性にすぐれた永久磁石を低
コストで得ることができる（相構成の安定化,Bリッチ相
（Ｒに富み活性な，例えばNd_１＋εFe₄B₄相）の抑止
等）。また,AlとCuの共存により熱処理なしでも高い保
磁力を得ることができる（製造工程短縮及び製造コスト
節減）。

この発明において好ましくは,Dy,Tbの少量添加により
相加的にさらに保磁力を増大でき,Mo,Al及びCuの複合添
加効果によって，従来高保磁力を得るのに必要であった
DyやTbの添加量を約1/2〜2/3に削減できる（高価な重希
土類元素の使用量削減及びDyやTbの添加による（BH）ma
x低下防止）。

【図面の簡単な説明】

第１図は粉砕時間と平均粒経との関係を示すグラフであ
る。 第２図はCo量とiHcとの関係を示すグラフである。 第３図はDy量とiHcとの関係を示すグラフである。 第４図a,b,cは夫々Mo量とBr,（BH）max,iHcとの関係を
示すグラフである。 第５図はＶ置換量と比残粉量との関係を示すグラフであ
る。 第６図はMo量と△W/W_o量との関係を示すグラフである。 第７図は，焼結したままの状態での保磁力iHcとCu量の
関係を，焼結後の異なった冷却速度に依存して示すグラ
フである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 富澤 浩之 大阪府三島郡島本町江川２丁目15―17 住友特殊金属株式会社山崎製作所内 (72)発明者 三野 修嗣 大阪府三島郡島本町江川２丁目15―17 住友特殊金属株式会社山崎製作所内 (56)参考文献 特開 昭62−165305（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−115304（ＪＰ，Ａ)

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】希土類R 12at％〜18at％， 但し,RはPr,Nd,Dy,Tbおよび不純物として含まれる他の
   希土類であり 0.8≦（Pr＋Nd＋Dy＋Tb）/R≦1.0（但しＲはPr,Ndの一
   種以上のみの場合を含む）， Ｂ 5at％〜9.5at％， Mo 2at％〜5at％， Cu 0.01at％〜0.5at％， Al 0.1at％〜3at％， 残部実施的にFeからなり， ＢとMoとの量比がat％でＢをx,Moをｙとしたとき， （ｘ−4.5）≦ｙ≦（ｘ−3.0） の範囲にあることを特徴とする永久磁石。
2. 【請求項２】Feの一部をCoで置換し,Co 3at％〜7at％含
   有されることを特徴とする請求項１記載の永久磁石。
3. 【請求項３】Moのうち90％以下をＶで置換したことを特
   徴とする請求項１又は２記載の永久磁石。
4. 【請求項４】合金粉末を，磁界中で加圧，成形し，焼結
   して得られた焼結体であることを特徴とする請求項１〜
   ３のいずれか一記載の永久磁石。