JP2975333B2 - 焼結永久磁石用原料、焼結永久磁石用原料粉末及び焼結永久磁石の製造方法 - Google Patents
焼結永久磁石用原料、焼結永久磁石用原料粉末及び焼結永久磁石の製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、R(RはYを含む希土類
元素のうち少なくとも1種)、B、Feを主成分とする焼結
永久磁石用原料に係り、すぐれた磁気特性、特に高い保
磁力を有し、正方晶化合物を主相とする結晶質でありか
つ磁気異方性を有する希土類・鉄・ボロン系焼結永久磁
石用原料、焼結永久磁石用原料粉末及び焼結磁石の製造
方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】希土類元素を主成分とする永久磁石材料
として、Ｓｍを主成分とする希土類金属とＣｏを主成分
とする遷移金属よりなる金属間化合物であり、六方晶構
造を主相とするＲＣｏ5系、菱面体構造の結晶組織を主
相とするＲ2Ｃｏ17系磁石はすぐれた磁石特性を有して
いる。 【０００３】かかる希土類コバルト磁石はコバルトを５
０〜６０ｗｔ％も含むうえ、希土類鉱石中にあまり含ま
れていないＳｍを使用するため大変高価であるが、他の
磁石に比べて、磁気特性が格段に高いため、主として小
型で付加価値の高い磁気回路に多用されるようになっ
た。 【０００４】そこで、本発明者は先に、高価なＳｍやＣ
ｏを必ずしも含有しない新しい高性能永久磁石としてＦ
ｅ−Ｂ−Ｒ系（ＲはＹを含む希土類元素のうち少なくと
も１種）永久磁石材料を提案（特願昭５７−１４５０７
２号）した。さらに、本発明者らは上記永久磁石材料の
主相が正方晶化合物であることを明らかにした（特願昭
５８−９４８７６号）。このＦｅ−Ｂ−Ｒ系永久磁石材
料は、ＲとしてＮｄやＰｒを中心とする資源的に豊富な
軽希土類を用い、Ｆｅを主成分として２５ＭＧＯｅ以上
の極めて高いエネルギー積を示すすぐれた永久磁石材料
である。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】さらに、本発明者は、
Ｆｅ−Ｂ−Ｒ系合金粉末をアトマイズ法によって作製し
た場合、微細な複合組織を有し合金粉末のみですぐれた
磁気特性を有することを明らかにした（特願昭５８−１
２５３４１号）。しかし、この粉末は粉砕の過程で保磁
力が低下し、熱処理を施しても、最高１２ｋＯｅ程度の
保磁力しか得られなかった。 【０００６】また、Ｆｅ−Ｒ系やＦｅ−Ｂ−Ｒ系合金を
超急冷法により、永久磁石にする試みもなされており
（特開昭５７−１４１９０１号、特開昭５７−２１０９
３４号）、非晶質化した合金を粉末化したり、あるいは
熱処理することによって高保磁力を示すことが報告され
ているが、実用的な磁気特性としては十分ではなかっ
た。 【０００７】この発明は、希土類・ボロン・鉄を主成分
とする上記の新規な永久磁石材料をさらに発展させるこ
とを目的としており、該系合金溶湯を急冷したままで焼
結磁石に最適な均質な組織からなる希土類・ボロン・鉄
を主成分とする焼結永久磁石用原料、焼結永久磁石用原
料粉末及び焼結永久磁石の製造方法の提供を目的として
いる。 【０００８】 【課題を解決するための手段】この発明は、R(但しRはY
を含む希土類元素のうち少なくとも1種)8原子%〜30原子
%、B2原子%〜28原子%、Fe42原子%〜90原子%を主成分と
する合金を溶融後、該合金溶湯を102〜106℃/秒の冷却
速度で急冷し、正方晶化合物を主相とする結晶質であり
かつ磁気異方性を有する、例えば、リボン状あるいはフ
レーク状の焼結永久磁石用原料を得ることを特徴とする
焼結永久磁石用原料の製造方法である。 【０００９】さらに、この発明は、上記の焼結永久磁石
用原料の製造方法において、焼結永久磁石用原料を得た
後、該焼結永久磁石用原料を粉砕することを特徴とする
焼結永久磁石用原料粉末の製造方法である。 【００１０】さらに、この発明は、上記の焼結永久磁石
用原料粉末の製造方法において、焼結永久磁石用原料を
粉砕して得られた原料粉末を焼結永久磁石にすることを
特徴とする焼結永久磁石の製造方法である。 【００１１】 【発明の実施の形態】この発明は、ＲとしてＮｄやＰｒ
を中心とする資源的に豊富な軽希土類を主に用い、Ｒ、
Ｂ、Ｆｅを主成分とする合金を溶融後、合金溶湯を１０
2〜１０6℃／秒の冷却速度で急冷することにより、得ら
れる永久磁石材料が合金粉末のみですぐれた磁気特性を
有し、そのままボンド磁石用粉末材料に適用可能なもの
も得られ、また、焼結磁石用粉末材料として最適な微細
で均質な組織が得られるため、すぐれた磁気特性を有
し、かつすぐれた残留磁束密度の温度特性を示す焼結永
久磁石が得られる焼結永久磁石用原料、焼結永久磁石用
原料粉末を安価に得ることができる。 【００１２】この発明の製造方法による焼結永久磁石用
原料は、急冷したままですぐれた磁気特性を有する場合
は、リボン状や所要の形状に急冷して永久磁石として使
用でき、積層して用いることも可能であり、ボンド磁石
用の３００μｍ以下の粉末としても用いることができ
る。また、急冷したリボン状あるいはフレーク状の細片
などは、容易に粉砕可能であり、焼結磁石用の原料粉末
として最適である。 【００１３】なお、この発明の製造方法による焼結永久
磁石用原料が溶湯より急冷するのみですぐれた磁気特性
を有するのは、特定の冷却速度で急冷することにより、
組織が正方晶化合物を主相とする結晶質からなり、これ
が磁気異方性を有するためであり、換言すれば、主相
（複合組織の５０ｖｏｌ％以上）が正方晶化合物であ
り、磁気異方性を有する複合組織よりなる材料が構成さ
れるためである。また、得られた完全な結晶質が、単磁
区微粒子を構成する５μｍ以下の微細な結晶質を有する
複合組織より構成される場合、主相が正方晶化合物であ
ることの相乗効果により、１２ｋＯｅ以上の保磁力が可
能となり、特にボンド磁石用原料粉末として有効であ
る。 【００１４】この発明における急冷方法としては、ロー
ル法、スパッタリング法、スプラットクエンチ法、回転
ディスク法など、一般的に非晶質を作製する方法が適用
できるが、溶融合金を回転体に衝突させて急冷するのみ
で、すぐれた保磁力を得るためには、急冷速度が重要で
あり、早すぎても遅すぎてもよくない。すなわち、実施
例に示す単ロール法においても、銅、鉄などのロール材
質、ロールを冷却するか否かのロール構造、あるいはロ
ールの冷却方法、溶湯の噴出ノズル径、単位時間当たり
の噴出量、噴出ノズルとロール表面とのギャップ等の実
施条件により、急冷速度は種々変化するもので、使用す
るロール条件に応じて、ロール周速度が決定される。例
えば、単ロール法による急冷では、ロール周速度が５ｍ
／秒から３５ｍ／秒の範囲が好ましく、さらに好ましく
は、１０ｍ／秒〜２５ｍ／秒の範囲である。この発明に
おける合金溶湯の冷却速度の範囲は、完全な結晶質で磁
気異方性を有する硬磁性材料を得るため、ガスアトマイ
ズ法による冷却速度より非晶質を生成する冷却速度域ま
での１０2〜１０6℃／秒とする。また、溶融雰囲気とし
ては、不活性雰囲気中または真空中である必要がある
が、溶湯の冷却雰囲気は大気中でも可能である。 【００１５】この発明の製造方法による焼結永久磁石用
原料は、合金溶湯を適切な速度、例えば上述した好まし
い範囲内等で急冷すると、図５のＸ線回折結果に代表さ
れる如く、Ｃ軸異方性を示す（００６）のＸ線強度が顕
著に強くなり、これは該焼結永久磁石用原料、原料粉末
並びに焼結永久磁石が磁気異方性を有することを意味す
る。 【００１６】組成限定理由 以下に、この発明の製造方法による焼結永久磁石用原
料、原料粉末並びに焼結永久磁石の組成限定理由を説明
する。この発明の焼結永久磁石用原料、原料粉末並びに
焼結永久磁石に用いる希土類元素Ｒは、イットリウム
（Ｙ）を包含し軽希土類及び重希土類を包含する希土類
元素であり、これらのうち少なくとも１種、好ましくは
Ｎｄ、Ｐｒ等の軽希土類を主体として用いる。あるいは
Ｎｄ、Ｐｒ等の軽い希土類元素にＤｙ等の重い希土類元
素を５原子％以下添加して用いると、さらにすぐれた磁
気特性が得られる。Ｒは、新規なＲ−Ｂ−Ｆｅ系永久磁
石における必須元素であって、８原子％未満では結晶構
造がα−鉄と同一構造の立方晶組織となるため、高磁気
特性、特に高保磁力が得られず、３０原子％を越えると
Ｒリッチな非磁性相が多くなり、残留磁束密度（Ｂｒ）
が低下してすぐれた特性の焼結永久磁石用原料、原料粉
末並びに焼結永久磁石が得られない。よって、Ｒは８原
子％〜３０原子％の範囲とする。 【００１７】Ｂは、新規なＲ−Ｂ−Ｆｅ系永久磁石にお
ける必須元素であって、２原子％未満では菱面体組織と
なり、高い保磁力（ｉＨｃ）は得られず、２８原子％を
越えるとＢリッチな非磁性相が多くなり、残留磁束密度
（Ｂｒ）が低下するため、すぐれた永久磁石が得られな
い。よって、Ｂは２原子％〜２８原子％の範囲とする。 【００１８】Ｆｅは、新規なＲ−Ｂ−Ｆｅ系永久磁石に
おいて必須元素であり、４２原子％未満では残留磁束密
度（Ｂｒ）が低下し、９０原子％を越えると高い保磁力
が得られないので、Ｆｅは４２原子％〜９０原子％の含
有とする。また、この発明による焼結永久磁石用原料に
おいて、Ｆｅの一部をＣｏで置換することは、得られる
磁石の磁気特性を損うことなく、温度特性を改善するこ
とができるが、Ｃｏ置換量がＦｅの５０％を越えると、
逆に磁気特性が劣化するため、好ましくない。 【００１９】またさらに、下記添加元素の添加並びに原
料や製造工程から混入する不純物を含む合金も、Ｒ、
Ｂ、Ｆｅを含む正方晶化合物を主相とし、すぐれた磁気
特性を示す。また、下記添加元素のうち少なくとも１種
は、Ｒ−Ｂ−Ｆｅ系焼結永久磁石に対してその保磁力等
を改善あるいは製造性の改善、低価格化に効果があるた
め添加する。Ｔｉ ４．５原子％以下、 Ｎｉ
４．５原子％以下、Ｖ ９．５原子％以下、 Ｎｂ
１２．５原子％以下、Ｔａ １０．５原子％以下、
Ｃｒ ８．５原子％以下、Ｍｏ ９．５原子％以
下、 Ｗ ９．５原子％以下、Ｍｎ ３．５原子％
以下、 Ａｌ ９．５原子％以下、Ｓｂ ２．５
原子％以下、 Ｇｅ ７原子％以下、Ｓｎ ３．５
原子％以下、 Ｚｒ ５．５原子％以下、Ｂｉ
５原子％以下、 Ｈｆ ５．５原子％以下、さら
に、Ｃｕ ３．５原子％以下、Ｓ ２．０原子％以
下、 Ｃ ２原子％以下、Ｃａ ８原子％以下、
Ｍｇ ８原子％以下、Ｓｉ ８原子％以下、
Ｐ ３．５原子％以下、Ｏ ２原子％以下、とす
る。また、１原子％以下のＨ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｂｅ、
Ｓｒ、Ｂａ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｎ、Ｆ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｐｂ。 【００２０】この発明による焼結永久磁石用原料、原料
粉末並びに焼結永久磁石の好ましい組成範囲は、Ｒの主
成分がその５０％以上を軽希土類金属が占める場合で、
Ｒ１２原子％〜２０原子％、Ｂ４原子％〜２４原子％、
Ｆｅ６５原子％〜８２原子％、を主成分とし、上記の添
加元素あるいは不純物の合計が５原子％以下の場合であ
る。 【００２１】 【実施例】 実施例１ 出発原料として、純度９９．９％の電解鉄、Ｂ１９．４
％を含有し残部はＦｅ及びＡｌ、Ｓｉ、Ｃ等の不純物か
らなるフェロボロン合金、９０％のＮｄを含有するＦｅ
−Ｎｄ合金を使用し、１６Ｎｄ−８Ｂ−７６Ｆｅの組成
のインゴットを作製し、このインゴットをアルゴン雰囲
気中で、先端部に０．５ｍｍ径のノズルを有する石英製
るつぼ中で高周波溶解し、ついで、冷却装置を付設した
２００ｍｍ径のロールを、１０００〜５０００ｒｐｍで
回転させ、先の溶湯をロール面に噴出させて、リボン状
の永久磁石合金細片を得た。得られた合金細片に対し
て、磁気特性測定、Ｘ線回折、並びに光学顕微鏡（１０
００倍）による組織検査を行なった。なお、磁気特性
は、印加磁場が最高１５ｋＯｅの振動子型磁束計で測定
し、表１に示す。 【００２２】 【表１】 【００２３】表１から明らかなように、ロール回転数が
１０００〜２０００ｒｐｍの場合にすぐれた保磁力が得
られた。また、図１から図３の顕微鏡写真及び図４リボ
ン状細片を１００メッシュスルーの粉末にした場合のＸ
線回折結果からは、明確な正方晶の構造を主相としてい
ることが明らかである。 【００２４】また、ロール回転数が高くなると非晶質構
造となり、保磁力が１ｋＯｅ以下に低下することが分
る。ちなみに、同組成のインゴットをアトマイズ法によ
り粉化した粉末の場合は、５ｋＯｅの保磁力しか得られ
ず、この発明による磁石用原料の１５ｋＯｅ以上の保磁
力と著しい差異を示した。 【００２５】また、図５には、ロール回転数１０００ｒ
ｐｍにおける、リボン状細片の表面のＸ線回折結果を示
す。この回折結果より、ｃ軸異方性を示しており、この
発明により磁気異方性磁石材料が得られることが明らか
であり、また、磁気等方性磁石材料も得られる。 【００２６】実施例２ 出発原料として、純度９９．９％の電解鉄、Ｂ１９．４
％を含有し残部はＦｅ及びＡｌ、Ｓｉ、Ｃ等の不純物か
らなるフェロボロン合金、９０％のＮｄを含有するＦｅ
−Ｎｄ合金、６７％のＮｄを含有するＦｅ−Ｎｄ合金、
７７％のＳｉを含有するＦｅ−Ｓｉ合金を使用し、１５
Ｎｄ−７Ｂ−１Ｎｂ−１Ｓｉ−７６Ｆｅの組成のインゴ
ットを作製し、このインゴットをアルゴン雰囲気中で、
先端部に０．５×１５ｍｍのスリットを有する石英製る
つぼ中で高周波溶解し、ついで、冷却装置を付設した２
５０ｍｍ径の鉄製ロールを、１０ｍ／秒で回転させ、先
の溶湯をロール面に噴出させて、リボン状の永久磁石合
金細片を得た。この合金細片を乳鉢で粉砕して−１００
ｍｅｓｈにした粉末の磁気特性は、飽和磁化（σｓ）が
９２ｅｍｕ／ｇ、保磁力（ｉＨｃ）は１４ｋＯｅを示し
た。すなわち、この発明によると、微粉砕や熱処理、焼
結等の工程を経ることなくとも、すぐれた磁気特性を示
す永久磁石合金が容易に得られることが分る。 【００２７】参考例 実施例１で得られたロール回転数１０００、１５００、
２０００（ｒｐｍ）の３種類の粉末を用いて、各々の粉
末５０ｇに対して、重量比で３％の液状エポキシ樹脂
（商品名ペルノックスＸＭ−５８６１）と希釈剤として
アセトン５ｇを添加し、ビーカー中で混合、撹拌した
後、ステンレスパイプに該混合粉を充填して、１０ｋＯ
ｅのパルス磁場中で１０回配向した混合粉を、直径１０
ｍｍ高さ１０ｍｍの円柱状に成形し、１５０°Ｃ×１時
間の硬化処理を施したボンド磁石を得た。また、比較の
ため、パルス磁場中での配向しないで、上記と同条件で
磁石化したボンド磁石を得た。上記のそれぞれのボンド
磁石の磁気特性を表２に示す。 【００２８】 【表２】 【００２９】表２から明らかなように、パルス磁場中で
配向したものは、配向しないものに比べて、特に、残留
磁束密度（Ｂｒ）と最大エネルギー積（（ＢＨ）ｍａ
ｘ）の値が向上していることがわかる。上記の結果よ
り、このボンド磁石が磁気異方性を有することが明らか
となる。 【００３０】 【発明の効果】この発明は、RとしてNdやPrを中心とす
る資源的に豊富な軽希土類を主に用い、R、B、Feを主成
分とする合金を溶融後、合金溶湯を102〜106℃/秒の冷
却速度で急冷することにより、正方晶化合物を主相とす
る結晶質でありかつ磁気異方性を有する焼結永久磁石用
原料を得ることを特徴とし、容易に粉砕可能であり、焼
結磁石用粉末材料に適した微細で均質な組織が得られる
ため、すぐれた磁気特性を有し、かつすぐれた残留磁束
密度の温度特性を示す焼結永久磁石が得られる原料並び
に原料粉末を容易に製造でき、エネルギー積が25MGOe以
上の焼結永久磁石を安価に得ることができる。
元素のうち少なくとも1種)、B、Feを主成分とする焼結
永久磁石用原料に係り、すぐれた磁気特性、特に高い保
磁力を有し、正方晶化合物を主相とする結晶質でありか
つ磁気異方性を有する希土類・鉄・ボロン系焼結永久磁
石用原料、焼結永久磁石用原料粉末及び焼結磁石の製造
方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】希土類元素を主成分とする永久磁石材料
として、Ｓｍを主成分とする希土類金属とＣｏを主成分
とする遷移金属よりなる金属間化合物であり、六方晶構
造を主相とするＲＣｏ5系、菱面体構造の結晶組織を主
相とするＲ2Ｃｏ17系磁石はすぐれた磁石特性を有して
いる。 【０００３】かかる希土類コバルト磁石はコバルトを５
０〜６０ｗｔ％も含むうえ、希土類鉱石中にあまり含ま
れていないＳｍを使用するため大変高価であるが、他の
磁石に比べて、磁気特性が格段に高いため、主として小
型で付加価値の高い磁気回路に多用されるようになっ
た。 【０００４】そこで、本発明者は先に、高価なＳｍやＣ
ｏを必ずしも含有しない新しい高性能永久磁石としてＦ
ｅ−Ｂ−Ｒ系（ＲはＹを含む希土類元素のうち少なくと
も１種）永久磁石材料を提案（特願昭５７−１４５０７
２号）した。さらに、本発明者らは上記永久磁石材料の
主相が正方晶化合物であることを明らかにした（特願昭
５８−９４８７６号）。このＦｅ−Ｂ−Ｒ系永久磁石材
料は、ＲとしてＮｄやＰｒを中心とする資源的に豊富な
軽希土類を用い、Ｆｅを主成分として２５ＭＧＯｅ以上
の極めて高いエネルギー積を示すすぐれた永久磁石材料
である。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】さらに、本発明者は、
Ｆｅ−Ｂ−Ｒ系合金粉末をアトマイズ法によって作製し
た場合、微細な複合組織を有し合金粉末のみですぐれた
磁気特性を有することを明らかにした（特願昭５８−１
２５３４１号）。しかし、この粉末は粉砕の過程で保磁
力が低下し、熱処理を施しても、最高１２ｋＯｅ程度の
保磁力しか得られなかった。 【０００６】また、Ｆｅ−Ｒ系やＦｅ−Ｂ−Ｒ系合金を
超急冷法により、永久磁石にする試みもなされており
（特開昭５７−１４１９０１号、特開昭５７−２１０９
３４号）、非晶質化した合金を粉末化したり、あるいは
熱処理することによって高保磁力を示すことが報告され
ているが、実用的な磁気特性としては十分ではなかっ
た。 【０００７】この発明は、希土類・ボロン・鉄を主成分
とする上記の新規な永久磁石材料をさらに発展させるこ
とを目的としており、該系合金溶湯を急冷したままで焼
結磁石に最適な均質な組織からなる希土類・ボロン・鉄
を主成分とする焼結永久磁石用原料、焼結永久磁石用原
料粉末及び焼結永久磁石の製造方法の提供を目的として
いる。 【０００８】 【課題を解決するための手段】この発明は、R(但しRはY
を含む希土類元素のうち少なくとも1種)8原子%〜30原子
%、B2原子%〜28原子%、Fe42原子%〜90原子%を主成分と
する合金を溶融後、該合金溶湯を102〜106℃/秒の冷却
速度で急冷し、正方晶化合物を主相とする結晶質であり
かつ磁気異方性を有する、例えば、リボン状あるいはフ
レーク状の焼結永久磁石用原料を得ることを特徴とする
焼結永久磁石用原料の製造方法である。 【０００９】さらに、この発明は、上記の焼結永久磁石
用原料の製造方法において、焼結永久磁石用原料を得た
後、該焼結永久磁石用原料を粉砕することを特徴とする
焼結永久磁石用原料粉末の製造方法である。 【００１０】さらに、この発明は、上記の焼結永久磁石
用原料粉末の製造方法において、焼結永久磁石用原料を
粉砕して得られた原料粉末を焼結永久磁石にすることを
特徴とする焼結永久磁石の製造方法である。 【００１１】 【発明の実施の形態】この発明は、ＲとしてＮｄやＰｒ
を中心とする資源的に豊富な軽希土類を主に用い、Ｒ、
Ｂ、Ｆｅを主成分とする合金を溶融後、合金溶湯を１０
2〜１０6℃／秒の冷却速度で急冷することにより、得ら
れる永久磁石材料が合金粉末のみですぐれた磁気特性を
有し、そのままボンド磁石用粉末材料に適用可能なもの
も得られ、また、焼結磁石用粉末材料として最適な微細
で均質な組織が得られるため、すぐれた磁気特性を有
し、かつすぐれた残留磁束密度の温度特性を示す焼結永
久磁石が得られる焼結永久磁石用原料、焼結永久磁石用
原料粉末を安価に得ることができる。 【００１２】この発明の製造方法による焼結永久磁石用
原料は、急冷したままですぐれた磁気特性を有する場合
は、リボン状や所要の形状に急冷して永久磁石として使
用でき、積層して用いることも可能であり、ボンド磁石
用の３００μｍ以下の粉末としても用いることができ
る。また、急冷したリボン状あるいはフレーク状の細片
などは、容易に粉砕可能であり、焼結磁石用の原料粉末
として最適である。 【００１３】なお、この発明の製造方法による焼結永久
磁石用原料が溶湯より急冷するのみですぐれた磁気特性
を有するのは、特定の冷却速度で急冷することにより、
組織が正方晶化合物を主相とする結晶質からなり、これ
が磁気異方性を有するためであり、換言すれば、主相
（複合組織の５０ｖｏｌ％以上）が正方晶化合物であ
り、磁気異方性を有する複合組織よりなる材料が構成さ
れるためである。また、得られた完全な結晶質が、単磁
区微粒子を構成する５μｍ以下の微細な結晶質を有する
複合組織より構成される場合、主相が正方晶化合物であ
ることの相乗効果により、１２ｋＯｅ以上の保磁力が可
能となり、特にボンド磁石用原料粉末として有効であ
る。 【００１４】この発明における急冷方法としては、ロー
ル法、スパッタリング法、スプラットクエンチ法、回転
ディスク法など、一般的に非晶質を作製する方法が適用
できるが、溶融合金を回転体に衝突させて急冷するのみ
で、すぐれた保磁力を得るためには、急冷速度が重要で
あり、早すぎても遅すぎてもよくない。すなわち、実施
例に示す単ロール法においても、銅、鉄などのロール材
質、ロールを冷却するか否かのロール構造、あるいはロ
ールの冷却方法、溶湯の噴出ノズル径、単位時間当たり
の噴出量、噴出ノズルとロール表面とのギャップ等の実
施条件により、急冷速度は種々変化するもので、使用す
るロール条件に応じて、ロール周速度が決定される。例
えば、単ロール法による急冷では、ロール周速度が５ｍ
／秒から３５ｍ／秒の範囲が好ましく、さらに好ましく
は、１０ｍ／秒〜２５ｍ／秒の範囲である。この発明に
おける合金溶湯の冷却速度の範囲は、完全な結晶質で磁
気異方性を有する硬磁性材料を得るため、ガスアトマイ
ズ法による冷却速度より非晶質を生成する冷却速度域ま
での１０2〜１０6℃／秒とする。また、溶融雰囲気とし
ては、不活性雰囲気中または真空中である必要がある
が、溶湯の冷却雰囲気は大気中でも可能である。 【００１５】この発明の製造方法による焼結永久磁石用
原料は、合金溶湯を適切な速度、例えば上述した好まし
い範囲内等で急冷すると、図５のＸ線回折結果に代表さ
れる如く、Ｃ軸異方性を示す（００６）のＸ線強度が顕
著に強くなり、これは該焼結永久磁石用原料、原料粉末
並びに焼結永久磁石が磁気異方性を有することを意味す
る。 【００１６】組成限定理由 以下に、この発明の製造方法による焼結永久磁石用原
料、原料粉末並びに焼結永久磁石の組成限定理由を説明
する。この発明の焼結永久磁石用原料、原料粉末並びに
焼結永久磁石に用いる希土類元素Ｒは、イットリウム
（Ｙ）を包含し軽希土類及び重希土類を包含する希土類
元素であり、これらのうち少なくとも１種、好ましくは
Ｎｄ、Ｐｒ等の軽希土類を主体として用いる。あるいは
Ｎｄ、Ｐｒ等の軽い希土類元素にＤｙ等の重い希土類元
素を５原子％以下添加して用いると、さらにすぐれた磁
気特性が得られる。Ｒは、新規なＲ−Ｂ−Ｆｅ系永久磁
石における必須元素であって、８原子％未満では結晶構
造がα−鉄と同一構造の立方晶組織となるため、高磁気
特性、特に高保磁力が得られず、３０原子％を越えると
Ｒリッチな非磁性相が多くなり、残留磁束密度（Ｂｒ）
が低下してすぐれた特性の焼結永久磁石用原料、原料粉
末並びに焼結永久磁石が得られない。よって、Ｒは８原
子％〜３０原子％の範囲とする。 【００１７】Ｂは、新規なＲ−Ｂ−Ｆｅ系永久磁石にお
ける必須元素であって、２原子％未満では菱面体組織と
なり、高い保磁力（ｉＨｃ）は得られず、２８原子％を
越えるとＢリッチな非磁性相が多くなり、残留磁束密度
（Ｂｒ）が低下するため、すぐれた永久磁石が得られな
い。よって、Ｂは２原子％〜２８原子％の範囲とする。 【００１８】Ｆｅは、新規なＲ−Ｂ−Ｆｅ系永久磁石に
おいて必須元素であり、４２原子％未満では残留磁束密
度（Ｂｒ）が低下し、９０原子％を越えると高い保磁力
が得られないので、Ｆｅは４２原子％〜９０原子％の含
有とする。また、この発明による焼結永久磁石用原料に
おいて、Ｆｅの一部をＣｏで置換することは、得られる
磁石の磁気特性を損うことなく、温度特性を改善するこ
とができるが、Ｃｏ置換量がＦｅの５０％を越えると、
逆に磁気特性が劣化するため、好ましくない。 【００１９】またさらに、下記添加元素の添加並びに原
料や製造工程から混入する不純物を含む合金も、Ｒ、
Ｂ、Ｆｅを含む正方晶化合物を主相とし、すぐれた磁気
特性を示す。また、下記添加元素のうち少なくとも１種
は、Ｒ−Ｂ−Ｆｅ系焼結永久磁石に対してその保磁力等
を改善あるいは製造性の改善、低価格化に効果があるた
め添加する。Ｔｉ ４．５原子％以下、 Ｎｉ
４．５原子％以下、Ｖ ９．５原子％以下、 Ｎｂ
１２．５原子％以下、Ｔａ １０．５原子％以下、
Ｃｒ ８．５原子％以下、Ｍｏ ９．５原子％以
下、 Ｗ ９．５原子％以下、Ｍｎ ３．５原子％
以下、 Ａｌ ９．５原子％以下、Ｓｂ ２．５
原子％以下、 Ｇｅ ７原子％以下、Ｓｎ ３．５
原子％以下、 Ｚｒ ５．５原子％以下、Ｂｉ
５原子％以下、 Ｈｆ ５．５原子％以下、さら
に、Ｃｕ ３．５原子％以下、Ｓ ２．０原子％以
下、 Ｃ ２原子％以下、Ｃａ ８原子％以下、
Ｍｇ ８原子％以下、Ｓｉ ８原子％以下、
Ｐ ３．５原子％以下、Ｏ ２原子％以下、とす
る。また、１原子％以下のＨ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｂｅ、
Ｓｒ、Ｂａ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｎ、Ｆ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｐｂ。 【００２０】この発明による焼結永久磁石用原料、原料
粉末並びに焼結永久磁石の好ましい組成範囲は、Ｒの主
成分がその５０％以上を軽希土類金属が占める場合で、
Ｒ１２原子％〜２０原子％、Ｂ４原子％〜２４原子％、
Ｆｅ６５原子％〜８２原子％、を主成分とし、上記の添
加元素あるいは不純物の合計が５原子％以下の場合であ
る。 【００２１】 【実施例】 実施例１ 出発原料として、純度９９．９％の電解鉄、Ｂ１９．４
％を含有し残部はＦｅ及びＡｌ、Ｓｉ、Ｃ等の不純物か
らなるフェロボロン合金、９０％のＮｄを含有するＦｅ
−Ｎｄ合金を使用し、１６Ｎｄ−８Ｂ−７６Ｆｅの組成
のインゴットを作製し、このインゴットをアルゴン雰囲
気中で、先端部に０．５ｍｍ径のノズルを有する石英製
るつぼ中で高周波溶解し、ついで、冷却装置を付設した
２００ｍｍ径のロールを、１０００〜５０００ｒｐｍで
回転させ、先の溶湯をロール面に噴出させて、リボン状
の永久磁石合金細片を得た。得られた合金細片に対し
て、磁気特性測定、Ｘ線回折、並びに光学顕微鏡（１０
００倍）による組織検査を行なった。なお、磁気特性
は、印加磁場が最高１５ｋＯｅの振動子型磁束計で測定
し、表１に示す。 【００２２】 【表１】 【００２３】表１から明らかなように、ロール回転数が
１０００〜２０００ｒｐｍの場合にすぐれた保磁力が得
られた。また、図１から図３の顕微鏡写真及び図４リボ
ン状細片を１００メッシュスルーの粉末にした場合のＸ
線回折結果からは、明確な正方晶の構造を主相としてい
ることが明らかである。 【００２４】また、ロール回転数が高くなると非晶質構
造となり、保磁力が１ｋＯｅ以下に低下することが分
る。ちなみに、同組成のインゴットをアトマイズ法によ
り粉化した粉末の場合は、５ｋＯｅの保磁力しか得られ
ず、この発明による磁石用原料の１５ｋＯｅ以上の保磁
力と著しい差異を示した。 【００２５】また、図５には、ロール回転数１０００ｒ
ｐｍにおける、リボン状細片の表面のＸ線回折結果を示
す。この回折結果より、ｃ軸異方性を示しており、この
発明により磁気異方性磁石材料が得られることが明らか
であり、また、磁気等方性磁石材料も得られる。 【００２６】実施例２ 出発原料として、純度９９．９％の電解鉄、Ｂ１９．４
％を含有し残部はＦｅ及びＡｌ、Ｓｉ、Ｃ等の不純物か
らなるフェロボロン合金、９０％のＮｄを含有するＦｅ
−Ｎｄ合金、６７％のＮｄを含有するＦｅ−Ｎｄ合金、
７７％のＳｉを含有するＦｅ−Ｓｉ合金を使用し、１５
Ｎｄ−７Ｂ−１Ｎｂ−１Ｓｉ−７６Ｆｅの組成のインゴ
ットを作製し、このインゴットをアルゴン雰囲気中で、
先端部に０．５×１５ｍｍのスリットを有する石英製る
つぼ中で高周波溶解し、ついで、冷却装置を付設した２
５０ｍｍ径の鉄製ロールを、１０ｍ／秒で回転させ、先
の溶湯をロール面に噴出させて、リボン状の永久磁石合
金細片を得た。この合金細片を乳鉢で粉砕して−１００
ｍｅｓｈにした粉末の磁気特性は、飽和磁化（σｓ）が
９２ｅｍｕ／ｇ、保磁力（ｉＨｃ）は１４ｋＯｅを示し
た。すなわち、この発明によると、微粉砕や熱処理、焼
結等の工程を経ることなくとも、すぐれた磁気特性を示
す永久磁石合金が容易に得られることが分る。 【００２７】参考例 実施例１で得られたロール回転数１０００、１５００、
２０００（ｒｐｍ）の３種類の粉末を用いて、各々の粉
末５０ｇに対して、重量比で３％の液状エポキシ樹脂
（商品名ペルノックスＸＭ−５８６１）と希釈剤として
アセトン５ｇを添加し、ビーカー中で混合、撹拌した
後、ステンレスパイプに該混合粉を充填して、１０ｋＯ
ｅのパルス磁場中で１０回配向した混合粉を、直径１０
ｍｍ高さ１０ｍｍの円柱状に成形し、１５０°Ｃ×１時
間の硬化処理を施したボンド磁石を得た。また、比較の
ため、パルス磁場中での配向しないで、上記と同条件で
磁石化したボンド磁石を得た。上記のそれぞれのボンド
磁石の磁気特性を表２に示す。 【００２８】 【表２】 【００２９】表２から明らかなように、パルス磁場中で
配向したものは、配向しないものに比べて、特に、残留
磁束密度（Ｂｒ）と最大エネルギー積（（ＢＨ）ｍａ
ｘ）の値が向上していることがわかる。上記の結果よ
り、このボンド磁石が磁気異方性を有することが明らか
となる。 【００３０】 【発明の効果】この発明は、RとしてNdやPrを中心とす
る資源的に豊富な軽希土類を主に用い、R、B、Feを主成
分とする合金を溶融後、合金溶湯を102〜106℃/秒の冷
却速度で急冷することにより、正方晶化合物を主相とす
る結晶質でありかつ磁気異方性を有する焼結永久磁石用
原料を得ることを特徴とし、容易に粉砕可能であり、焼
結磁石用粉末材料に適した微細で均質な組織が得られる
ため、すぐれた磁気特性を有し、かつすぐれた残留磁束
密度の温度特性を示す焼結永久磁石が得られる原料並び
に原料粉末を容易に製造でき、エネルギー積が25MGOe以
上の焼結永久磁石を安価に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ロール回転数が２０００ｒｐｍで得られたこの
発明による磁石合金の組織の顕微鏡写真である。 【図２】ロール回転数が１５００ｒｐｍで得られたこの
発明による磁石合金の組織の顕微鏡写真である。 【図３】ロール回転数が１０００ｒｐｍで得られたこの
発明による磁石合金の組織の顕微鏡写真である。 【図４】ａはロール回転数が１０００ｒｐｍで得られた
この発明による磁石合金のＸ線マイクロアナライザーに
よる回折結果を示す線図であり、ｂはロール回転数が２
０００ｒｐｍで得られたこの発明による磁石合金のＸ線
マイクロアナライザーによる回折結果を示す線図であ
り、ｃはロール回転数が３５００ｒｐｍで得られたこの
発明による磁石合金のＸ線マイクロアナライザーによる
回折結果を示す線図である。 【図５】ロール回転数が１０００ｒｐｍで得られたこの
発明による磁石合金のＸ線マイクロアナライザーによる
回折結果を示す線図である。
発明による磁石合金の組織の顕微鏡写真である。 【図２】ロール回転数が１５００ｒｐｍで得られたこの
発明による磁石合金の組織の顕微鏡写真である。 【図３】ロール回転数が１０００ｒｐｍで得られたこの
発明による磁石合金の組織の顕微鏡写真である。 【図４】ａはロール回転数が１０００ｒｐｍで得られた
この発明による磁石合金のＸ線マイクロアナライザーに
よる回折結果を示す線図であり、ｂはロール回転数が２
０００ｒｐｍで得られたこの発明による磁石合金のＸ線
マイクロアナライザーによる回折結果を示す線図であ
り、ｃはロール回転数が３５００ｒｐｍで得られたこの
発明による磁石合金のＸ線マイクロアナライザーによる
回折結果を示す線図である。 【図５】ロール回転数が１０００ｒｐｍで得られたこの
発明による磁石合金のＸ線マイクロアナライザーによる
回折結果を示す線図である。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名)
H01F 1/06
C22C 33/04
C22C 38/00 303
H01F 1/08
H01F 41/02
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １． R(但しRはYを含む希土類元素のうち少なくとも1
種)8原子%〜30原子%、B2原子%〜28原子%、Fe42原子%〜9
0原子%を主成分とする合金を溶融後、該合金溶湯を102
〜106℃/秒の冷却速度で急冷し、正方晶化合物を主相と
する結晶質でありかつ磁気異方性を有する焼結永久磁石
用原料を得ることを特徴とする焼結永久磁石用原料の製
造方法。 ２．請求項1において、焼結永久磁石用原料がリボン状
あるいはフレーク状であることを特徴とする焼結永久磁
石用原料の製造方法。 ３．R(但しRはYを含む希土類元素のうち少なくとも1種)
8原子%〜30原子%、B2原子%〜28原子%、Fe42原子%〜90原
子%を主成分とする合金を溶融後、該合金溶湯を102〜10
6℃/秒の冷却速度で急冷し、正方晶化合物を主相とする
結晶質でありかつ磁気異方性を有する焼結永久磁石用原
料を得た後、該焼結永久磁石用原料を粉砕することを特
徴とする焼結永久磁石用原料粉末の製造方法。 ４． R(但しRはYを含む希土類元素のうち少なくとも1
種)8原子%〜30原子%、B2原子%〜28原子%、Fe42原子%〜9
0原子%を主成分とする合金を溶融後、該合金溶湯を102
〜106℃/秒の冷却速度で急冷し、正方晶化合物を主相と
する結晶質でありかつ磁気異方性を有する焼結永久磁石
用原料を得た後、該焼結永久磁石用原料を粉砕し、得ら
れた原料粉末を焼結永久磁石にすることを特徴とする焼
結永久磁石の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9270586A JP2975333B2 (ja) | 1997-09-16 | 1997-09-16 | 焼結永久磁石用原料、焼結永久磁石用原料粉末及び焼結永久磁石の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9270586A JP2975333B2 (ja) | 1997-09-16 | 1997-09-16 | 焼結永久磁石用原料、焼結永久磁石用原料粉末及び焼結永久磁石の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10199718A JPH10199718A (ja) | 1998-07-31 |
| JP2975333B2 true JP2975333B2 (ja) | 1999-11-10 |
Family
ID=17488194
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9270586A Expired - Lifetime JP2975333B2 (ja) | 1997-09-16 | 1997-09-16 | 焼結永久磁石用原料、焼結永久磁石用原料粉末及び焼結永久磁石の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2975333B2 (ja) |
-
1997
- 1997-09-16 JP JP9270586A patent/JP2975333B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10199718A (ja) | 1998-07-31 |
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