JP3360938B2 - 永久磁石材料 - Google Patents
永久磁石材料Info
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- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y25/00—Nanomagnetism, e.g. magnetoimpedance, anisotropic magnetoresistance, giant magnetoresistance or tunneling magnetoresistance
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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
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- 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
- H01F1/06—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 in the form of particles, e.g. powder
- H01F1/068—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 in the form of particles, e.g. powder having a L10 crystallographic structure, e.g. [Co,Fe][Pt,Pd] (nano)particles
-
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- H01F10/00—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
- H01F10/32—Spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
- H01F10/3222—Exchange coupled hard/soft multilayers, e.g. CoPt/Co or NiFe/CoSm
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はスピーカー、ＶＣＭ、回
転器等に使用される永久磁石材料に関するものである。
転器等に使用される永久磁石材料に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】現在実用化されている希土類磁石は大別
してＳｍ−Ｃｏ系とＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系がある。前者は保
磁力は高く温度特性にも優れているが、飽和磁化Ｍが低
いという難点があった。これは元来Ｍの大きいＦｅをベ
ースに用いたＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系の開発によって解決さ
れ、高価なＣｏを含まないことも手伝って、産業的には
Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石に移行しつつある。しかしなが
ら、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系はキュリー温度は低く、また酸化
され易いという問題点を抱えており、現在でもその対策
のための開発が進められている。特に、酸化の問題は耐
食性のみならず磁気特性そのものにも悪影響を与えてお
り、製造過程における酸素の低減は製造コストにも大き
く影響してくる。これはＦｅを使用していることの他に
希土類を原料としていることの宿命ともいえる問題であ
り、希土類磁石一般の問題といえる。
してＳｍ−Ｃｏ系とＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系がある。前者は保
磁力は高く温度特性にも優れているが、飽和磁化Ｍが低
いという難点があった。これは元来Ｍの大きいＦｅをベ
ースに用いたＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系の開発によって解決さ
れ、高価なＣｏを含まないことも手伝って、産業的には
Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石に移行しつつある。しかしなが
ら、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系はキュリー温度は低く、また酸化
され易いという問題点を抱えており、現在でもその対策
のための開発が進められている。特に、酸化の問題は耐
食性のみならず磁気特性そのものにも悪影響を与えてお
り、製造過程における酸素の低減は製造コストにも大き
く影響してくる。これはＦｅを使用していることの他に
希土類を原料としていることの宿命ともいえる問題であ
り、希土類磁石一般の問題といえる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、高価で酸化
の問題を抱える希土類元素を用いることなく、かつ高い
磁気特性を有する優れた永久磁石材料を提供するもので
ある。
の問題を抱える希土類元素を用いることなく、かつ高い
磁気特性を有する優れた永久磁石材料を提供するもので
ある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明者は立方晶のＬ１
2（Ｃｕ3Ａｕ型）構造（図１）を持つＦｅ3Ｐｔの格子
定数比（ｃ／ａ）が１以下に歪んで正方晶（ｃ／ａ＜
１）になった場合、ｃ軸を磁化容易方向とする一軸異方
性が得られ且つ１０5Ｊ／ｍ3以上の磁気異方性エネルギ
−が得られる可能性があることを理論的に見いだし、本
発明に至った。以下で、本発明に至る経緯と内容を説明
する。永久磁石に要求される磁気特性のなかで磁化と一
軸性の結晶磁気異方性は最も重要かつ不可欠な特性であ
る。磁化についてみると、磁性材料の主役である３ｄ遷
移金属の合金ではスレーター・ポーリング曲線にみられ
るようにｂｃｃ−ＦｅＣｏ合金で大きな値を示すが、結
晶構造はＣｏ単体を除いて何れも立方晶であり、一軸異
方性を示すものはｈｃｐ−Ｃｏ以外にない。一方、３ｄ
遷移金属と５ｄ遷移金属の規則合金ではＦｅＰｔ等のよ
うにｃ軸が伸びたＣｕＡｕ構造あるいはＬ１0で記述さ
れる正方晶構造を持ち、Ｐｔの大きなスピン−軌道相互
作用の効果で強い一軸の結晶磁気異方性を示すものが知
られている。しかし、Ｐｔは殆ど磁気モーメントを持た
ないため、これらの平均の磁気モーメントあるいは磁化
はＦｅやＣｏ金属の半分近くになる。そこで、よりＦｅ
の多いＦｅ3ＰｔにするとＢｓは２Ｔ近い値を持つが、
結晶構造が立方晶のＬ１2構造となり一軸異方性は消失
する。 ところで、Ｌ１2構造は原子を一様にみなすと
面心構造であるが、ｃ軸を縮めてｃ／ａ＝１／√２とす
るとその構造はｂｃｃ構造に一致する。そこで、図２
（ａ）のようにＦｅＣｏ合金（あるいはＦｅ）のｂｃｃ
構造の中にＬ１2構造のＦｅ3Ｐｔを組み込もうとすると
Ｌ１2構造はｃ軸が縮んでｃ／ａ＝１／√２に近い正方
晶となることが期待される（図２（ｂ））。この場合、
系は構造的には一軸的な異方性を有することとなり、も
し磁化容易軸がｃ軸方向にあれば永久磁石としての特性
が期待できることになる。そこで、本発明者は、局所密
度汎関数近似に基づくバンド計算から、ｃ／ａ＝１／√
２の正方晶に歪んだＦｅ3Ｐｔの磁気モーメントと結晶
磁気異方性に関する検討を行った。図３はＬ１2構造の
Ｆｅ3Ｐｔにおいて格子定数比をｃ／ａ＝０．６、０．
７０７１、０．８、０．９および１．０とした場合の結
晶磁気異方性エネルギ−ΔＥ（磁気モーメントをｃ軸に
向けた場合のエネルギ−Ｅ〈００１〉とａ軸に向けた場
合のエネルギ−Ｅ〈１００〉の差Ｅ〈１００〉−Ｅ〈０
０１〉）の計算結果をプロットしたものである。ｃ／ａ
＝１の立方晶構造においては明らかにΔＥは０であり、
一軸異方性は示し得ない。ｃ軸の縮み（ｃ／ａ＜１）に
よりΔＥは正となることからｃ軸が磁化容易軸の一軸異
方性が得られることが分かる。ΔＥはｃ／ａ＝１／√２
＝０．７０７１付近でピークを持ち１／√２以下では再
び減少していくことが期待される。ｃ／ａ＝０．７０７
１＝１／√２におけるΔＥは３．１３（ｍｅＶ／分子
式）で、磁気異方性定数にすると約１０２（Ｊ／ｍ3）
に対応する。これはＬ１0構造のＦｅＰｔの結晶磁気異
方性定数と同等の値であり、且つ飽和磁化（Ｍｓ）は
２．１Ｔでｂｃｃ−Ｆｅの値とほぼ等しい。体心立方晶
のＦｅＣｏ規則合金の中にＦｅ3Ｐｔのような面心構造
がエピタキシー状態を保って組み込まれる場合、その格
子定数比ｃ／ａは図２（ｂ）のように１／√２に近い値
をとり正方晶となることが期待される。上記のように、
ｃ／ａ＜１に歪んだＦｅ3Ｐｔは強い一軸異方性を示す
ことが理論的に期待されるので、もしＦｅＣｏ相とＦｅ
3Ｐｔ相の間に交換相互作用等の磁気的な相互作用が相R
>互作用が働く場合、系は全体としても一軸異方性を示
すことが予測される。一方、Ｌ１0構造のＦｅＰｔはＦ
ｅＣｏと同様に体心構造であるためＦｅＰｔがＦｅＣｏ
構造にエピタキシー的に結合しようとすると、もともと
正方晶であったＬ１0構造が立方晶に近づくことになり
一軸異方性は逆に消滅する方向に働く。従って、ＦｅＰ
ｔの場合にはＦｅＣｏと格子の整合なしに微結晶粒とし
て含有される方が望ましい。但し、この場合にもＦｅＰ
ｔとＦｅＣｏには交換相互作用による磁気的結合が働く
と考えられ、系全体としてはＦｅＰｔによってもたらさ
れる一軸の結晶磁気異方性が期待される。
2（Ｃｕ3Ａｕ型）構造（図１）を持つＦｅ3Ｐｔの格子
定数比（ｃ／ａ）が１以下に歪んで正方晶（ｃ／ａ＜
１）になった場合、ｃ軸を磁化容易方向とする一軸異方
性が得られ且つ１０5Ｊ／ｍ3以上の磁気異方性エネルギ
−が得られる可能性があることを理論的に見いだし、本
発明に至った。以下で、本発明に至る経緯と内容を説明
する。永久磁石に要求される磁気特性のなかで磁化と一
軸性の結晶磁気異方性は最も重要かつ不可欠な特性であ
る。磁化についてみると、磁性材料の主役である３ｄ遷
移金属の合金ではスレーター・ポーリング曲線にみられ
るようにｂｃｃ−ＦｅＣｏ合金で大きな値を示すが、結
晶構造はＣｏ単体を除いて何れも立方晶であり、一軸異
方性を示すものはｈｃｐ−Ｃｏ以外にない。一方、３ｄ
遷移金属と５ｄ遷移金属の規則合金ではＦｅＰｔ等のよ
うにｃ軸が伸びたＣｕＡｕ構造あるいはＬ１0で記述さ
れる正方晶構造を持ち、Ｐｔの大きなスピン−軌道相互
作用の効果で強い一軸の結晶磁気異方性を示すものが知
られている。しかし、Ｐｔは殆ど磁気モーメントを持た
ないため、これらの平均の磁気モーメントあるいは磁化
はＦｅやＣｏ金属の半分近くになる。そこで、よりＦｅ
の多いＦｅ3ＰｔにするとＢｓは２Ｔ近い値を持つが、
結晶構造が立方晶のＬ１2構造となり一軸異方性は消失
する。 ところで、Ｌ１2構造は原子を一様にみなすと
面心構造であるが、ｃ軸を縮めてｃ／ａ＝１／√２とす
るとその構造はｂｃｃ構造に一致する。そこで、図２
（ａ）のようにＦｅＣｏ合金（あるいはＦｅ）のｂｃｃ
構造の中にＬ１2構造のＦｅ3Ｐｔを組み込もうとすると
Ｌ１2構造はｃ軸が縮んでｃ／ａ＝１／√２に近い正方
晶となることが期待される（図２（ｂ））。この場合、
系は構造的には一軸的な異方性を有することとなり、も
し磁化容易軸がｃ軸方向にあれば永久磁石としての特性
が期待できることになる。そこで、本発明者は、局所密
度汎関数近似に基づくバンド計算から、ｃ／ａ＝１／√
２の正方晶に歪んだＦｅ3Ｐｔの磁気モーメントと結晶
磁気異方性に関する検討を行った。図３はＬ１2構造の
Ｆｅ3Ｐｔにおいて格子定数比をｃ／ａ＝０．６、０．
７０７１、０．８、０．９および１．０とした場合の結
晶磁気異方性エネルギ−ΔＥ（磁気モーメントをｃ軸に
向けた場合のエネルギ−Ｅ〈００１〉とａ軸に向けた場
合のエネルギ−Ｅ〈１００〉の差Ｅ〈１００〉−Ｅ〈０
０１〉）の計算結果をプロットしたものである。ｃ／ａ
＝１の立方晶構造においては明らかにΔＥは０であり、
一軸異方性は示し得ない。ｃ軸の縮み（ｃ／ａ＜１）に
よりΔＥは正となることからｃ軸が磁化容易軸の一軸異
方性が得られることが分かる。ΔＥはｃ／ａ＝１／√２
＝０．７０７１付近でピークを持ち１／√２以下では再
び減少していくことが期待される。ｃ／ａ＝０．７０７
１＝１／√２におけるΔＥは３．１３（ｍｅＶ／分子
式）で、磁気異方性定数にすると約１０２（Ｊ／ｍ3）
に対応する。これはＬ１0構造のＦｅＰｔの結晶磁気異
方性定数と同等の値であり、且つ飽和磁化（Ｍｓ）は
２．１Ｔでｂｃｃ−Ｆｅの値とほぼ等しい。体心立方晶
のＦｅＣｏ規則合金の中にＦｅ3Ｐｔのような面心構造
がエピタキシー状態を保って組み込まれる場合、その格
子定数比ｃ／ａは図２（ｂ）のように１／√２に近い値
をとり正方晶となることが期待される。上記のように、
ｃ／ａ＜１に歪んだＦｅ3Ｐｔは強い一軸異方性を示す
ことが理論的に期待されるので、もしＦｅＣｏ相とＦｅ
3Ｐｔ相の間に交換相互作用等の磁気的な相互作用が相R
>互作用が働く場合、系は全体としても一軸異方性を示
すことが予測される。一方、Ｌ１0構造のＦｅＰｔはＦ
ｅＣｏと同様に体心構造であるためＦｅＰｔがＦｅＣｏ
構造にエピタキシー的に結合しようとすると、もともと
正方晶であったＬ１0構造が立方晶に近づくことになり
一軸異方性は逆に消滅する方向に働く。従って、ＦｅＰ
ｔの場合にはＦｅＣｏと格子の整合なしに微結晶粒とし
て含有される方が望ましい。但し、この場合にもＦｅＰ
ｔとＦｅＣｏには交換相互作用による磁気的結合が働く
と考えられ、系全体としてはＦｅＰｔによってもたらさ
れる一軸の結晶磁気異方性が期待される。
【０００５】
【作用】本発明者は上記の計算結果に基づき（ＦｅＣ
ｏ）1-X（Ｆｅ3Ｐｔ）Xおよび（ＦｅＣｏ）1-X（ＦｅＰ
ｔ）Xを作成し、磁気特性の評価を行ったところ、０．
３≦Ｘ≦０．７の範囲において良好な一軸異方性が確認
された。Ｘ＞０．７では系は等方的になってしまい、一
軸異方性は得られない。また、Ｘ＜０．３ではＦｅ3Ｐ
ｔの効果は認められなかった。
ｏ）1-X（Ｆｅ3Ｐｔ）Xおよび（ＦｅＣｏ）1-X（ＦｅＰ
ｔ）Xを作成し、磁気特性の評価を行ったところ、０．
３≦Ｘ≦０．７の範囲において良好な一軸異方性が確認
された。Ｘ＞０．７では系は等方的になってしまい、一
軸異方性は得られない。また、Ｘ＜０．３ではＦｅ3Ｐ
ｔの効果は認められなかった。
【０００６】
【実施例】純度９９．９％のＣｏと純度９９．９％のＦ
ｅおよび純度９９．７％のＰｔをＡｒ雰囲気中でアーク
溶解し、Ｆｅ1+2XＣｏ1-XＰｔX（Ｘ＝０．２，０．３，
０．４，０．５，０．６，０．７，０．８）の不規則合
金を得た。その後、磁場中９００℃で２４ｈ熱処理し、
室温まで徐冷することによって（ＦｅＣｏ）1-X（Ｆｅ3
Ｐｔ）X規則相の単相を得た。表１に得られた（ＦｅＣ
ｏ）1-X（Ｆｅ3Ｐｔ）Xの磁気特性を示す。表１より、
Ｘ＝０．３〜０．７で良好な磁気特性が得られることが
わかる。
ｅおよび純度９９．７％のＰｔをＡｒ雰囲気中でアーク
溶解し、Ｆｅ1+2XＣｏ1-XＰｔX（Ｘ＝０．２，０．３，
０．４，０．５，０．６，０．７，０．８）の不規則合
金を得た。その後、磁場中９００℃で２４ｈ熱処理し、
室温まで徐冷することによって（ＦｅＣｏ）1-X（Ｆｅ3
Ｐｔ）X規則相の単相を得た。表１に得られた（ＦｅＣ
ｏ）1-X（Ｆｅ3Ｐｔ）Xの磁気特性を示す。表１より、
Ｘ＝０．３〜０．７で良好な磁気特性が得られることが
わかる。
【表１】
【０００７】
【発明の効果】本発明によると、希土類元素を使用する
ことなしに優れた磁気特性を有する永久磁石材料が得ら
れる。
ことなしに優れた磁気特性を有する永久磁石材料が得ら
れる。
【図１】Ｌ１2（Ｃｕ3Ａｕ）型規則合金の結晶構造を表
す図である。
す図である。
【図２】（ａ）ｂｃｃ−ＦｅＣｏ合金中に組み込まれた
Ｌ１2型Ｆｅ3Ｐｔを表す図である。（ｂ）正方晶（ｃ／
ａ＝１／√２）に歪んだＬ１2型Ｆｅ3Ｐｔを表す図であ
る。
Ｌ１2型Ｆｅ3Ｐｔを表す図である。（ｂ）正方晶（ｃ／
ａ＝１／√２）に歪んだＬ１2型Ｆｅ3Ｐｔを表す図であ
る。
【図３】（ＦｅＣｏ）1ーX（Ｆｅ３Ｐｔ）Xにおける結晶
磁気異方性エネルギ−Ｋｕの格子定数比ｃ／ａ依存性を
表す図である。
磁気異方性エネルギ−Ｋｕの格子定数比ｃ／ａ依存性を
表す図である。
Claims (4)
- 【請求項１】 立方晶Ｆｅまたは立方晶Ｆｅ−Ｃｏ合金
相の中に、Ｆｅ−Ｐｔ合金相が体積率３０〜７０％の範
囲で含有される組織構造を主相となすことを特徴とする
永久磁石材料。 - 【請求項２】 請求項１において、Ｆｅ−Ｐｔ合金相が
Ｌ１0構造を有するＦｅＰｔ規則合金または正方晶（ｃ
／ａ＜１、ｃ：ｃ軸長、ａ：ａ軸長）に歪んだＬ１2構
造のＦｅ3Ｐｔであることを特徴とする永久磁石材料。 - 【請求項３】 請求項２において、Ｌ１2構造のＦｅ3Ｐ
ｔの格子定数比ｃ／ａが、０．６＜ｃ／ａ＜１．０であ
ることを特徴とする永久磁石材料。 - 【請求項４】 請求項２において、室温における結晶磁
気異方性エネルギ−が１０5Ｊ／ｍ3以上であることを特
徴とする永久磁石材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12904394A JP3360938B2 (ja) | 1994-06-10 | 1994-06-10 | 永久磁石材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12904394A JP3360938B2 (ja) | 1994-06-10 | 1994-06-10 | 永久磁石材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07335414A JPH07335414A (ja) | 1995-12-22 |
| JP3360938B2 true JP3360938B2 (ja) | 2003-01-07 |
Family
ID=14999684
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12904394A Expired - Fee Related JP3360938B2 (ja) | 1994-06-10 | 1994-06-10 | 永久磁石材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3360938B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3976467B2 (ja) * | 2000-02-29 | 2007-09-19 | 独立行政法人科学技術振興機構 | 超磁歪合金の製造方法 |
-
1994
- 1994-06-10 JP JP12904394A patent/JP3360938B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07335414A (ja) | 1995-12-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| R360 | Written notification for declining of transfer of rights |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360 |
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| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
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