JP3072742B2 - 永久磁石 - Google Patents
永久磁石Info
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- JP3072742B2 JP3072742B2 JP02041745A JP4174590A JP3072742B2 JP 3072742 B2 JP3072742 B2 JP 3072742B2 JP 02041745 A JP02041745 A JP 02041745A JP 4174590 A JP4174590 A JP 4174590A JP 3072742 B2 JP3072742 B2 JP 3072742B2
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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
- H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
- H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
- H01F1/032—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials
- H01F1/04—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials metals or alloys
- H01F1/047—Alloys characterised by their composition
- H01F1/053—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals
- H01F1/055—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5
- H01F1/0551—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 in the form of particles, e.g. rapid quenched powders or ribbon flakes
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Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は永久磁石に関する。
（従来の技術） 従来、高性能永久磁石としては、Sm−Co系、NdFeB系
のものが知られている。これらの永久磁石には、Sm、Nd
等の希土類元素が多量に含まれている。磁性体中の希土
類元素は、結晶中の4f電子に起因する非常に大きな磁気
異方性をもたらし、高保磁力化が図られ高性能な永久磁
石が実現されている。しかしながら、希土類元素は非常
に高価であるために、この永久磁石は高価格となる問題
がある。
のものが知られている。これらの永久磁石には、Sm、Nd
等の希土類元素が多量に含まれている。磁性体中の希土
類元素は、結晶中の4f電子に起因する非常に大きな磁気
異方性をもたらし、高保磁力化が図られ高性能な永久磁
石が実現されている。しかしながら、希土類元素は非常
に高価であるために、この永久磁石は高価格となる問題
がある。
最近、Mitra Ghemawatらにより、1989年にIEEE Tran
s.on Magn.MAG−225 p3312において、Co80Zr16B4および
Co80Zr18B2の組成の超急冷合金で約3kOeの保磁力が得ら
れることが報告されている。しかしながら、この超急冷
合金は磁束密度の低下の要因となるＢを必須成分として
含むと共に、このZrの含有量では有意な 保磁力が得られないことが報告されている。
s.on Magn.MAG−225 p3312において、Co80Zr16B4および
Co80Zr18B2の組成の超急冷合金で約3kOeの保磁力が得ら
れることが報告されている。しかしながら、この超急冷
合金は磁束密度の低下の要因となるＢを必須成分として
含むと共に、このZrの含有量では有意な 保磁力が得られないことが報告されている。
（発明が解決しようとする課題） 従来の永久磁石は、希土類を多量に含むために高価格
となり、価格、性能（高保磁力、高磁束密度）の両面で
満足することができない。
となり、価格、性能（高保磁力、高磁束密度）の両面で
満足することができない。
本発明の目的は、わずかな希土類元素を含有するだけ
で、高保磁力、高磁束密度を有する永久磁石を提供する
ことにある。
で、高保磁力、高磁束密度を有する永久磁石を提供する
ことにある。
［発明の構成］ （発明を解決するための手段および作用） 本願第１の発明は、原子分率で１〜16％のＭ（ＭはZ
r、Hfの内の少なくとも１種を含み）、0.1〜10％のＲ
（Ｒの50％以上がSmであり、Ｒの残部がＹを含む希土類
元素の内の少なくとも１種）および残部が実質的にCoか
らなると共に、主相の平均結晶粒径が0.01〜20μｍであ
ることを特徴とする永久磁石である。また、本願第２の
発明は、原子分率で１〜16％のＭ（ＭはZr、Hfの内の少
なくとも１種を含み）、0.1〜２％のＲ（Ｒの50％以上
がErであり、Ｒの残部がＹを含む希土類元素の内の少な
くとも１種）および残部が実質的にCoからなると共に、
主相の平均結晶粒径が0.01〜20μｍであることを特徴と
する永久磁石である。
r、Hfの内の少なくとも１種を含み）、0.1〜10％のＲ
（Ｒの50％以上がSmであり、Ｒの残部がＹを含む希土類
元素の内の少なくとも１種）および残部が実質的にCoか
らなると共に、主相の平均結晶粒径が0.01〜20μｍであ
ることを特徴とする永久磁石である。また、本願第２の
発明は、原子分率で１〜16％のＭ（ＭはZr、Hfの内の少
なくとも１種を含み）、0.1〜２％のＲ（Ｒの50％以上
がErであり、Ｒの残部がＹを含む希土類元素の内の少な
くとも１種）および残部が実質的にCoからなると共に、
主相の平均結晶粒径が0.01〜20μｍであることを特徴と
する永久磁石である。
本発明の永久磁石を構成する各元素の含有量を限定し
た理由は、Ｍ（ＭはZr、Hfの内の少なくとも１種を含
み）の含有量が１原子％未満であると保磁力の低下を招
き、一方、16原子％を超えると磁束密度が低下してしま
う。また、Ｒ（ＲはＹを含む希土類元素の内の少なくと
も１種）の含有量が0.1原子％未満では十分な保磁力増
大効果が得られず、10原子％を超えると永久磁石の高価
格化を招き好ましくない。さらに、高保磁力を得るため
にはＭ（ＭはZr、Hfの内の少なくとも１種を含み）とＲ
（ＲはＹを含む希土類元素の内の少なくとも１種）との
含有量の合計は、６原子％以上であることが望ましく、
高磁束密度を得るためにはこの含有量の合計は25原子％
以下であることが望ましい。
た理由は、Ｍ（ＭはZr、Hfの内の少なくとも１種を含
み）の含有量が１原子％未満であると保磁力の低下を招
き、一方、16原子％を超えると磁束密度が低下してしま
う。また、Ｒ（ＲはＹを含む希土類元素の内の少なくと
も１種）の含有量が0.1原子％未満では十分な保磁力増
大効果が得られず、10原子％を超えると永久磁石の高価
格化を招き好ましくない。さらに、高保磁力を得るため
にはＭ（ＭはZr、Hfの内の少なくとも１種を含み）とＲ
（ＲはＹを含む希土類元素の内の少なくとも１種）との
含有量の合計は、６原子％以上であることが望ましく、
高磁束密度を得るためにはこの含有量の合計は25原子％
以下であることが望ましい。
上記Ｒとしての希土類元素のうち、SmおよびErが保磁
力改善効果が著しく、希土類元素の含有量の50原子％以
上がこのSmまたはErの１種以上であることが望ましい。
力改善効果が著しく、希土類元素の含有量の50原子％以
上がこのSmまたはErの１種以上であることが望ましい。
保磁力および磁石のヒステリシス曲線の角型性等を改
善するために、上記Ｍ（ＭはZr、Hfの内の少なくとも１
種を含み）の一部をNb、Mo、Ta、Ｗ、Tiで、また、Coの
一部をＶ、Cr、Ni、Cu、Zn、Ga、Ｂ、Si、Ｐ、Snで、夫
々置換することができる。これらの元素の置換量は、６
原子％以上にとどめることが望ましい。また、磁束密度
を向上させるために、Coの一部をFeで置換しても良い。
善するために、上記Ｍ（ＭはZr、Hfの内の少なくとも１
種を含み）の一部をNb、Mo、Ta、Ｗ、Tiで、また、Coの
一部をＶ、Cr、Ni、Cu、Zn、Ga、Ｂ、Si、Ｐ、Snで、夫
々置換することができる。これらの元素の置換量は、６
原子％以上にとどめることが望ましい。また、磁束密度
を向上させるために、Coの一部をFeで置換しても良い。
本発明の永久磁石は主相の平均結晶粒径が0.01〜20μ
ｍの範囲内にあると、極めて大きな保磁力が得られるの
で、この範囲の平均結晶粒径を有することが望ましい。
ｍの範囲内にあると、極めて大きな保磁力が得られるの
で、この範囲の平均結晶粒径を有することが望ましい。
本発明の永久磁石は完全に結晶化している必要はな
く、例えば、急冷法で磁石を製造した場合には部分的に
非晶質であっても良い。
く、例えば、急冷法で磁石を製造した場合には部分的に
非晶質であっても良い。
本発明の永久磁石は、例えば、以下の方法により、製
造される。まず、所定の組成を有する合金素材を溶融さ
せた後、急冷する。この急冷手段としては、例えば、単
ロール法、双ロール法等の他にガスアトマイズ法、回転
円板上に溶融合金を噴射させるRDP（Rotating Disk Pro
cess）法等を採用することができる。
造される。まず、所定の組成を有する合金素材を溶融さ
せた後、急冷する。この急冷手段としては、例えば、単
ロール法、双ロール法等の他にガスアトマイズ法、回転
円板上に溶融合金を噴射させるRDP（Rotating Disk Pro
cess）法等を採用することができる。
得られた急冷材をAr、He、N2等の不活性ガス雰囲気下
または真空（実質的な酸素分圧が0.1torr以下）雰囲気
で、300〜1000℃で熱処理を施し、保磁力を増加させ
る。この熱処理工程を省略しても良いが、高い磁気特性
を有する磁石を得るためには、この熱処理工程を行うこ
とが望ましい。いずれの場合でも、主相の平均結晶粒径
が0.01〜20μｍの範囲となるように処理条件を制御する
ことにより、非常に大きな保磁力を有する磁石とするこ
とができる。
または真空（実質的な酸素分圧が0.1torr以下）雰囲気
で、300〜1000℃で熱処理を施し、保磁力を増加させ
る。この熱処理工程を省略しても良いが、高い磁気特性
を有する磁石を得るためには、この熱処理工程を行うこ
とが望ましい。いずれの場合でも、主相の平均結晶粒径
が0.01〜20μｍの範囲となるように処理条件を制御する
ことにより、非常に大きな保磁力を有する磁石とするこ
とができる。
次いで、この急冷材を用いて、以下の各種の永久磁石
を製造する。
を製造する。
（１）急冷材を平均粒径１〜800μｍ程度に粉砕して粉
末状とし、エポキシ樹脂、ナイロン等の樹脂と混合成形
してボンド型永久磁石を製造する。この成形方法として
は、射出成形法、圧縮成形法等が採用される。
末状とし、エポキシ樹脂、ナイロン等の樹脂と混合成形
してボンド型永久磁石を製造する。この成形方法として
は、射出成形法、圧縮成形法等が採用される。
（２）急冷材をそのまま、あるいは平均粒径１〜800μ
ｍ程度に粉砕して粉末状とし、これを金型に充填した
後、温度500〜1200℃、圧力0.1〜5ton/cm2にて加熱加圧
成形して、永久磁石を製造する。
ｍ程度に粉砕して粉末状とし、これを金型に充填した
後、温度500〜1200℃、圧力0.1〜5ton/cm2にて加熱加圧
成形して、永久磁石を製造する。
本発明の永久磁石は、上記以外の粉末冶金法による焼
結磁石、スパッタ等の方法による薄膜磁石とすることも
できる。
結磁石、スパッタ等の方法による薄膜磁石とすることも
できる。
本発明によれば、原子分率で、１％〜16％のＭ（Ｍは
Zr、Hfの内の少なくとも１種を含み）、0.1〜10％のＲ
（ＲはＹを含む希土類元素の内の少なくとも１種）、お
よび残部が実質的にCoから永久磁石を構成することによ
り、多量の希土類を含有させることなく、低価格で、高
保磁力、高磁束密度等の優れた磁気特性を有する永久磁
石が得られる。
Zr、Hfの内の少なくとも１種を含み）、0.1〜10％のＲ
（ＲはＹを含む希土類元素の内の少なくとも１種）、お
よび残部が実質的にCoから永久磁石を構成することによ
り、多量の希土類を含有させることなく、低価格で、高
保磁力、高磁束密度等の優れた磁気特性を有する永久磁
石が得られる。
（実施例） 以下、本発明の実施例について説明する。
（実施例１） まず、10原子％のZr、４原子％のSm、残部がCoとなる
ように配合し、Ar雰囲気中で水冷銅ボートを用いてアー
ク溶解した。得られた合金をAr雰囲気下にて30m/secで
高速回転する直径300mmの銅ロールを用いた単ロール法
により超急冷を行って超急冷リボン状合金を作製した。
ように配合し、Ar雰囲気中で水冷銅ボートを用いてアー
ク溶解した。得られた合金をAr雰囲気下にて30m/secで
高速回転する直径300mmの銅ロールを用いた単ロール法
により超急冷を行って超急冷リボン状合金を作製した。
この合金をTEMおよびSEMを用いて測定したところ、主
相の平均結晶粒径は約0.1μｍであった。また、振動試
料型磁力計で保磁力（iHc）を測定したところ、2.2kOe
であった。また、残留磁束密度（Br）は9.4kG、最大エ
ネルギー積（BHmax）は13.3MGOeであった。この実施例
の磁石は、高保磁力、高磁束密度を有する優れたもので
ある。
相の平均結晶粒径は約0.1μｍであった。また、振動試
料型磁力計で保磁力（iHc）を測定したところ、2.2kOe
であった。また、残留磁束密度（Br）は9.4kG、最大エ
ネルギー積（BHmax）は13.3MGOeであった。この実施例
の磁石は、高保磁力、高磁束密度を有する優れたもので
ある。
（実施例２〜８） 第１表に示す組成の合金を実施例１と同様な方法によ
り超急冷した後、真空中において温度500〜700℃、10分
間の熱処理を施すことにより、リボン状合金を作製し
た。引き続いて、これらの合金を平均粒径60μｍまで粉
砕して合金粉末とした。これらの合金粉末をエポキシ樹
脂にそれぞれ2.5重量％添加して混合した後、圧力8ton/
cm2で圧縮成形し、さらに、120℃で1.5時間キュア処理
を施して、７種類のボンド磁石とした。
り超急冷した後、真空中において温度500〜700℃、10分
間の熱処理を施すことにより、リボン状合金を作製し
た。引き続いて、これらの合金を平均粒径60μｍまで粉
砕して合金粉末とした。これらの合金粉末をエポキシ樹
脂にそれぞれ2.5重量％添加して混合した後、圧力8ton/
cm2で圧縮成形し、さらに、120℃で1.5時間キュア処理
を施して、７種類のボンド磁石とした。
各ボンド磁石について、合金粉末の主相の平均結晶粒
径、残留磁束密度（Br）、保磁力（iHc）、最大エネル
ギー積（BHmax）を実施例１と同様な方法で測定した。
その結果を第１表に併記した。
径、残留磁束密度（Br）、保磁力（iHc）、最大エネル
ギー積（BHmax）を実施例１と同様な方法で測定した。
その結果を第１表に併記した。
第１表から明らかな様に、実施例２〜８の永久磁石
は、いずれも高保磁力、高磁束密度を有する優れたもの
である。
は、いずれも高保磁力、高磁束密度を有する優れたもの
である。
［発明の効果］ 以上の様に、本発明によれば、わずかな希土類元素を
含有するだけで、高保磁力、高磁束密度を有する永久磁
石を提供することができる。
含有するだけで、高保磁力、高磁束密度を有する永久磁
石を提供することができる。
フロントページの続き (72)発明者 佐橋 政司 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株式会社東芝総合研究所内 (56)参考文献 特開 昭60−24339（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−192703（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−294447（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−298704（ＪＰ，Ａ)
Claims (5)
- 【請求項１】原子分率で１〜16％のＭ（ＭはZr、Hfの内
の少なくとも１種を含み）、0.1〜10％のＲ（Ｒの50％
以上がSmであり、Ｒの残部がＹを含む希土類元素の内の
少なくとも１種）および残部が実質的にCoからなると共
に、主相の平均結晶粒径が0.01〜20μｍであることを特
徴とする永久磁石。 - 【請求項２】前記Smの一部がErで置換されており、この
Erは原子分率で２％以下であることを特徴とする請求項
１記載の永久磁石。 - 【請求項３】原子分率で１〜16％のＭ（ＭはZr、Hfの内
の少なくとも１種を含み）、0.1〜２％のＲ（Ｒの50％
以上がErであり、Ｒの残部がＹを含む希土類元素の内の
少なくとも１種）および残部が実質的にCoからなると共
に、主相の平均結晶粒径が0.01〜20μｍであることを特
徴とする永久磁石。 - 【請求項４】前記Coの一部がFeで置換されていることを
特徴とする請求項１又は請求項３記載の永久磁石。 - 【請求項５】前記Ｍの一部がTiで置換されていることを
特徴とする請求項１又は請求項３記載の永久磁石。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02041745A JP3072742B2 (ja) | 1990-02-22 | 1990-02-22 | 永久磁石 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02041745A JP3072742B2 (ja) | 1990-02-22 | 1990-02-22 | 永久磁石 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03244106A JPH03244106A (ja) | 1991-10-30 |
| JP3072742B2 true JP3072742B2 (ja) | 2000-08-07 |
Family
ID=12616963
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02041745A Expired - Fee Related JP3072742B2 (ja) | 1990-02-22 | 1990-02-22 | 永久磁石 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3072742B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5197669B2 (ja) * | 2010-03-31 | 2013-05-15 | 株式会社東芝 | 永久磁石およびそれを用いたモータおよび発電機 |
| JP5558596B2 (ja) * | 2013-02-04 | 2014-07-23 | 株式会社東芝 | 永久磁石およびそれを用いたモータおよび発電機 |
| CN103343250B (zh) * | 2013-07-09 | 2015-06-17 | 北京工业大学 | 一种分步掺杂提高Sm5Co19合金矫顽力的方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6024339A (ja) * | 1983-07-19 | 1985-02-07 | Hitachi Metals Ltd | 永久磁石合金 |
| JP3009405B2 (ja) * | 1989-05-09 | 2000-02-14 | 三菱製鋼株式会社 | 永久磁石材料およびその製造方法 |
| JPH03192703A (ja) * | 1989-12-22 | 1991-08-22 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | ボンド磁石用希土類合金粉末及びボンド磁石 |
-
1990
- 1990-02-22 JP JP02041745A patent/JP3072742B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03244106A (ja) | 1991-10-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |