JP3795694B2 - Magnetic materials and bonded magnets - Google Patents

Magnetic materials and bonded magnets Download PDF

Info

Publication number
JP3795694B2
JP3795694B2 JP07742799A JP7742799A JP3795694B2 JP 3795694 B2 JP3795694 B2 JP 3795694B2 JP 07742799 A JP07742799 A JP 07742799A JP 7742799 A JP7742799 A JP 7742799A JP 3795694 B2 JP3795694 B2 JP 3795694B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
magnetic material
powder
alloy
phase
magnetic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP07742799A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH11317304A (en
Inventor
新哉 桜田
昭彦 津田井
隆大 平井
忠孝 柳田
政司 佐橋
智久 新井
啓介 橋本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP07742799A priority Critical patent/JP3795694B2/en
Publication of JPH11317304A publication Critical patent/JPH11317304A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3795694B2 publication Critical patent/JP3795694B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/032Magnets 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
    • H01F1/04Magnets 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
    • H01F1/047Alloys characterised by their composition
    • H01F1/053Alloys characterised by their composition containing rare earth metals
    • H01F1/055Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5
    • H01F1/057Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は磁性材料およびボンド磁石に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、高性能希土類永久磁石としてはSm−Co系磁石、Nd−Fe−B系磁石などが知られており、現在量産化が進められている。これらの磁石にはFeまたはCoが多量に含まれ、飽和磁束密度の増大に寄与している。また、これらの磁石中の希土類元素は、結晶場中における4f電子の挙動に由来する非常に大きな磁気異方性をもたらす。これにより保磁力の増大化が図られ、高性能な磁石が実現されている。このような高性能磁石は主としてスピーカー、モーター、計測器などの電気機器に使用されている。
【0003】
近年、各種電気機器の小形化の要求が高まり、それに応えるために前記永久磁石の最大磁気エネルギー積を向上し、より高性能の永久磁石が求められている。
【0004】
これに対し本発明者らは、TbCu7 相を主相とする磁性材料において、主相中のFe濃度が高く、飽和磁束密度の高い磁性材料を提案した(特願平4−277474)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
このようなFe濃度が高いTbCu7 相を主相とする磁性材料においても更なる残留磁束密度の増大が要求されている。Fe濃度が高いTbCu7 相を主相とする磁性材料に大きな保磁力を付与するためには、例えば液体急冷、メカニカルアロイング等の製造プロセスを採用することが有効である。しかしながら、これらのプロセスを経た磁性材料は、結晶粒が微細であり通常の磁場配向のような簡単なプロセスでの磁化容易軸方向への結晶配向が困難になる。その結果、大きな残留磁束密度を有する磁性材料が得られないという問題があった。
【0006】
本発明は、主相がTbCu7 相で、残留磁束密度の高い磁性材料を提供しようとするものである。
【0007】
また、本発明は主相が相で、残留磁束密度の高い自在量を含むボンド磁石を提供しようとするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明に係わる磁性材料は、 一般式
R1x R2y z 100-x-y-z
ただし、R1は少なくとも一種の希土類元素(Yを含む)で、50原子%以上がSmである、R2はZrおよびHfから選ばれる少なくとも一種の元素、MはFe単独またはFeが50原子%以上のFe及びCoからなる元素、x、y及びzは原子%でそれぞれ2≦x、4≦x+y≦20、0.001≦z≦10を示す、にて表され、主相がTbCu7 型結晶構造を有することを特徴とするものである。
【0009】
等方性の磁性材料において、個々の結晶粒が独立に振る舞う場合には一般的に飽和磁束密度(Bs)に対する残留磁束密度(Br)の比率(Br/Bs)が0.5を越えない。ただし、微細化した結晶粒が結晶粒界を介して交換相互作用により結合すると、等方性の磁性材料であっても前記Br/Bsが0.5を越える場合がある。
【0010】
TbCu7 相を主相とし、かつ硼素(B)を含む前記一般式で示される本発明に係わる磁性材料は、結晶粒間の交換相互作用が増大されるため、残留磁束密度が向上される。これは、次に説明する硼素の挙動によるものと考えられる。硼素は、例えばTbCu7 相のインタースティシャル位置に侵入したり、希土類元素、遷移金属元素と結合して粒界相を形成するなどの形で磁性材料中に取り込まれる。このような磁性材料中への硼素の取り込みは、結晶粒を微細化する、粒界構造に影響を与える等により結晶粒間の交換相互作用を増強して前記Br/Bsが0.5を越える性質を発現でき、磁性材料の残留磁束密度を向上することができる。
【0011】
本発明に係わるボンド磁石は、一般式
R1x R2y z 100-x-y-z
ただし、R1はYを含む希土類元素から選ばれる少なくとも1つの元素で、50原子%以上がSmである、R2はZrおよびHfから選ばれる少なくとも1つの元素、MはFe単独またはFeが50原子%以上のFe及びCoからなる元素、x、y、zはそれぞれ原子%でx≧2、4≦x+y≦20、0.001≦z≦10である、にて表され、主相がTbCu7 型結晶構造を有する磁性材料粉末と、
バインダと
を含むことを特徴とするものである。
【0012】
このようなボンド磁石は、残留磁束密度の高い磁性材料を含むため、大きな最大エネルギー積を有する。
【0013】
【発明の実施の形態】
本発明の磁性材料は、一般式
R1x R2y z u 100-x-y-z-u
ただし、R1は少なくとも一種の希土類元素(Yを含む)、R2はZr、Hf及びScから選ばれる少なくとも一種の元素、AはH、N、C及びPから選ばれる少なくとも一種の元素、MはFe及びCoの少なくとも1つの元素、x、y、z及びuは原子%でそれぞれ2≦x、4≦x+y≦20、0.001≦z≦10、0≦u≦20を示す、にて表され、主相がTbCu7 型結晶構造を有する。
【0014】
前記主相は、磁性材料中の占有量が最大の相で、前記TbCu7 型結晶構造を有する主相は磁気特性を担うものである。このため、本発明の磁性材料中の主相の含有比率が低下すると、主相の特性が反映されないため、少なくとも50体積%以上の含有比率を有することが望まれる。
【0015】
本発明に係わる磁性材料において、前記TbCu7 型結晶構造の格子定数a、cの比c/aは0.847以上であることが好ましい。前記c/aは、TbCu7 相中のFeおよびCo濃度と密接に関連しており、c/aの上昇に伴ってFeおよびCo濃度が増大する。TbCu7 相中のFeおよびCo濃度の増大は、飽和磁束密度の増大に繋がり、磁気特性を向上させることができる。このような効果は、c/aが0.847以上の磁性材料において特に顕著である。前記c/aの値は、磁性材料を構成する成分の比率または製造方法により制御することができる。
【0016】
次に、(1)前記一般式の磁性材料を構成する各成分の働きおよび各成分の配合量を規定した理由、(2)A元素を含まない磁性材料の製造方法、(3)A元素としてNを配合した磁性材料の製造方法、(4)A元素としてCを配合した磁性材料の製造方法、(5)磁石の製造方法について詳細に説明する。
【0017】
(1)前記一般式の磁性材料を構成する各成分の働きおよび各成分の配合量を規定した理由
(1−1)R1元素
R1元素である希土類元素としては、La、Ce,Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Lu、Yが挙げられ、これらは1種または2種以上の混合物で使用される。R1元素は、前記磁性材料に大きな磁気異方性をもたらし、高い保磁力を付与する。特に、R1元素は50原子%以上がSmであることが好ましい。この場合、Sm以外の残部はPr、Ndであることが好ましい。
【0018】
前記R1元素を2原子%未満にすると磁気異方性の低下が著しく大きな保磁力を有する磁性材料を得ることが困難になる。一方、前記R1元素が過剰に配合されると、磁性材料の飽和磁束密度が低下する。したがって、R1元素含有量xは4≦x≦16であることが好ましい。
【0019】
(1−2)R2元素
R2元素としては、Zr、Hf及びScの群から選ばれる少なくとも1つの元素を用いることができる。このようなR2元素は、主として主相の希土類サイトを占有し、希土類サイトの平均原子半径を低減させるなどの作用により、主相であるTbCu7 型相中のFeおよびCo濃度を高めることが可能になる。好ましいR2元素の含有量yは、0.1≦y≦10、さらに好ましくは1≦y≦3である。
【0020】
また、R1元素及びR2元素の合計量を4原子%未満にするとα−Fe(Co)の析出が著しく大きな保磁力を有する磁性材料を得ることが困難になる。一方、R1元素及びR2元素の合計量が20原子%を越えると磁性材料の飽和磁束密度が低下する。より好ましいR1元素及びR2元素の合計含有量(x+y)は、4≦x+y≦16である。
【0021】
(1−3)B(硼素)
硼素は、本発明の目的である残留磁束密度の高い磁性材料を得るために有効な元素である。硼素の含有量を0.001原子%未満にすると、残留磁束密度の高い磁性材料を得ることが困難になる。一方、硼素の含有量が10原子%を越えるとR2 Fe14B相の生成が顕著になり、磁性材料の磁気特性が劣化する。好ましい硼素の含有量zは、0.01≦z≦4、さらに好ましくは0.1≦z≦3である。
【0022】
(1−4)A元素
A元素は、H、N、C、Pから選ばれる少なくとも1つの元素である。前記A元素は、主として主相の格子間位置に存在し、前記A元素を含まない場合と比較して前記主相のキュリー温度、磁気異方性を向上させる働きを有する。
【0023】
前記A元素は、少量の配合でその効果が発揮されるが、20原子%を越えるとα−Fe(Co)の析出が多くなる。より好ましいA元素の含有量uは、2≦u≦20、更に好ましくは5≦u≦10である。
【0024】
(1−5)M元素
M元素は、FeおよびCoから選ばれた少なくとも1つの元素であり、磁性材料の飽和磁束密度を増大させる働きを有する。前記M元素は、磁性材料中に70原子%以上含有されることにより効果的に飽和磁束密度が増大される。
【0025】
M元素の一部をCr、V、Mo、W、Mn、Ni、Sn、Ga、Al、Siから選ばれる少なくとも1つのT元素で置換することを許容する。このようなT元素の置換により、磁性材料全体に占める主相の割合を増加させたり、主相中のMおよびTの総量を増加させることが可能になる。また、磁性材料の保磁力を増大させることが可能になる。
【0026】
ただし、前記T元素でM元素を多量に置換すると、飽和磁束密度の低下を招く。このため、T元素の置換量は原子%でM元素の20%以下にすることが望ましい。また、飽和磁束密度の高い磁性材料を得る観点から、M元素およびT元素の総量中に占めるFe量は50原子%以上にすることが好ましい。
【0027】
本発明に係わる磁性材料は、酸化物などの不可避的不純物を含有することを許容する。
【0028】
(2)磁性材料の製造方法
(2−1)まず、所定量のR1、R2、Mの各元素および必要に応じて前記M元素の一部を置換するT元素を含有するインゴットをアーク溶解または高周波溶解にて調製する。このインゴットを小片に切り出し、所定量の硼素(B)とともに高周波誘導加熱等により溶融した後、溶湯を高速で回転する単ロール上に噴出して急冷薄帯を製造する。インゴット中に予め硼素を含有させ、この溶湯から急冷薄帯を製造することも可能である。
【0029】
前記溶湯の温度は、高くし過ぎるとR2 Fe14B相が急冷薄帯中に生成する恐れがある。このため、前記溶湯の温度は900℃〜1500℃にすることが好ましい。
【0030】
前記液体急冷法としては、単ロール法のほかに双ロール法、回転ディスク法、ガスアトマイズ法などの手段を用いてもよい。
【0031】
(2−2)所定量のR1、R2、B、Mの各元素および必要に応じて前記M元素の一部を置換するT元素の各原料粉末の混合体に機械的エネルギーを付与し、固相反応により合金化させるメカニカルアロイング法またメカニカルグラインディング法により磁性材料を製造する。
【0032】
なお、前記磁性材料の製造方法において、急冷工程および固相反応工程をAr、Heなどの不活性ガス雰囲気で行うことが望ましい。このような雰囲気で急冷または固相反応させることによって、酸化による磁気特性の劣化が防止された磁性材料を製造することが可能になる。
【0033】
前記方法で得られた磁性材料は、必要に応じてAr、Heなどの不活性ガス雰囲気中または真空中、300〜1000℃で0.1〜10時間の熱処理が施されることを許容する。このような熱処理を施すことにより、保磁力等の磁気特性を向上させたりすることが可能になる。
【0034】
(3)A元素としてNを配合した磁性材料の製造方法
まず、前記(2−1)、(2−2)の方法で得られた合金材料をボールミル、ブラウンミル、スタンプミル、ジェットミル等によって平均粒径数μm〜数100μmに粉砕し、この合金粉末を窒素ガス雰囲気中で熱処理(窒化処理)することにより磁性材料を製造する。ただし、前記(2)の方法のようにメカニカルアロイング法またはメカニカルグラインディング法で製造された合金材料は粉末状態であるため前記粉砕工程を省略することも可能である。
【0035】
前記窒化処理が施される合金粉末の原料として前記(1)の液体急冷法で得られる合金材料(薄帯)を用いる場合には、急冷直後の保磁力(iHc)が56kA/m(700 Oe)以下、より好ましくは20kA/m(250 Oe)以下であるか、または厚さが30μm以下の薄帯を用いることが望ましい。前者の薄帯は、例えば液体急冷法として単ロール法を採用した場合、前記ロールの回転速度を高めることにより得られる。後者の薄帯は、例えば液体急冷法として単ロール法を採用した場合、溶湯を噴射するノズルと単ロールとのギャップを調整することにより得られる。このような薄帯を粉砕して得られた合金粉末を窒化処理することにより残留磁束密度がさらに向上された磁性材料を得ることが可能になる。
【0036】
前記窒化処理は、0.001〜100気圧の窒素ガス雰囲気中、200〜700℃の温度下で行うことが好ましい。このような圧力および温度下での窒化処理は、0.1〜300時間行えばよい。
【0037】
特に、窒化処理時の窒素圧力をp(気圧)、窒化処理温度をT(℃)とした時、pが2気圧以上で、かつ2p+400≦T≦2p+420の関係を満たすことが好ましい。
【0038】
すなわち、本発明者らは前記合金粉末を窒化処理する際、窒素圧力と窒素吸収開始温度との間に図1に示す関係があることを見出した。ここで、窒素吸収開始温度は、窒素含有ガス中で室温より昇温した場合に窒素吸収が起こる温度とする。α−Fe相が磁性材料中に析出し始める温度は、前記窒素吸収開始温度とほぼ等しいため、窒素圧力を高めた場合、窒素圧力が低い場合に比較して高温で窒化処理を行ってもα−Fe相の析出を少なくすることが可能になる。したがって、前記条件で窒化処理を行うことにより過剰のα−Fe相の析出を抑制しつつ、前記合金粉末内部への窒素の拡散が容易になり、磁気特性が良好に磁性材料を得ることが可能になる。
【0039】
ただし、窒素圧力が2気圧以上の条件でその温度をT<2p+400にすると、窒化処理を行っても単位時間当りの窒素吸収量が少なく、窒化処理時間が長くなってコストの増大を招く恐れがある。一方、窒素圧力が2気圧以上の条件でその温度をT>2p+420にすると、窒素圧力を高めてもα−Fe相の析出が多くなって、磁性材料の磁気特性を劣化させる恐れがある。
【0040】
前記窒化処理の雰囲気は、窒素ガスに代えてアンモニア等の窒素化合物ガスを用いてもよい。このアンモニアの使用により、窒化反応速度を高めることが可能になる。
【0041】
前記窒化処理の前工程として0.001〜100気圧の水素ガス雰囲気中、100〜700℃の温度下で熱処理を行うか、または窒素ガスに水素を混合したガスを用いることにより、高効率の窒化を行うことが可能になる。
【0042】
前記窒化処理においては、窒素を含まない別のガスを混合することも可能であるが、酸素を混合する場合には熱処理中の酸化物生成による磁気特性劣化を避けるために、酸素分圧を0.02気圧以下にすることが望ましい。
【0043】
なお、前記合金粉末の調製過程においてRN(Rは前述したR1およびR2からの選ばれる少なくとも1種)等の窒素化合物を原料として用い、固相反応により調製することによって前記A元素として窒素が配合された磁性材料を製造することも可能である。
【0044】
(4)A元素としてCを配合した磁性材料の製造方法
まず、前記(2−1)、(2−2)の方法で得られた合金材料をボールミル、ブラウンミル、スタンプミル、ジェットミル等によって平均粒径数μm〜数100μmに粉砕し、この合金粉末を例えばメタン等の炭素含有ガスの雰囲気中で熱処理することにより炭素が取り込まれた磁性材料を製造する。ただし、前記(2)の方法のようにメカニカルアロイング法またはメカニカルグラインディング法で製造された合金材料は粉末状態であるため前記粉砕工程を省略することも可能である。
【0045】
前記熱処理が施される合金粉末の原料として前記(1)の液体急冷法で得られる合金材料(薄帯)を用いる場合には、急冷直後の保磁力(iHc)が56kA/m(700 Oe)以下、より好ましくは20kA/m(250 Oe)以下であるか、もしくは厚さが30μm以下の薄帯を用いることが望ましい。このような薄帯を粉砕して得られた合金粉末を炭素含有ガスの雰囲気中で熱処理することにより残留磁束密度がさらに向上された磁性材料を得ることが可能になる。
【0046】
前記熱処理は、0.001〜100気圧の炭素含有ガスの雰囲気中、200〜700℃の温度下で行うことが好ましい。このような圧力および温度下での熱処理は、0.1〜300時間行えばよい。
【0047】
A元素としてCを配合した磁性材料は、前記メタンのような炭素含有ガスを用いる他に、合金の調製段階で炭素を添加することにより製造することが可能である。
【0048】
なお、A元素としてリンを配合した磁性材料は、合金の調製段階でリンを添加することにより製造することが可能である。
【0049】
(5)永久磁石の製造方法
永久磁石を製造する場合には、通常、前記磁性材料を粉砕した合金粉末を用いる。ただし、前記磁性材料の製造工程において既に粉砕が行われている場合にはこれを省略することが可能である。このような合金粉末を用いて下記に示すような方法で永久磁石を製造する。
【0050】
(5−1)前記合金粉末をバインダと混合し、圧縮成形することによりボンド磁石を製造する。
【0051】
前記合金粉末としては、粒径2.8μm以下の微細な粉末の含有量が5体積%以下、より好ましくは2体積%以下であるものを用いることが望ましい。このような微細な合金粉末は、比表面積が大きいために酸化され易く、かつ固気反応によりα−Feを生成し易い。このため、前記微細な合金粉末を含まない合金粉末を用いることによって、磁気特性がより向上されたボンド磁石を得ることが可能になる。
【0052】
前記合金粉末中の微細な粉末を除去するには、例えば前記合金粉末を気流分散機を用いて分級する方法、または前記合金粉末を溶媒中に分散させ、浮遊粒子を除去する方法等を採用することができる。
【0053】
前記バインダは、例えばエポキシ樹脂、ナイロン等の合成樹脂を用いることができる。前記合成樹脂としてエポキシ樹脂のような熱硬化性樹脂を用いる場合には、圧縮成形後、100〜200℃の温度でキュア処理を施すことが好ましい。前記合成樹脂としてナイロンのような熱可塑性樹脂を用いる場合には、射出成形法を用いることが望ましい。
【0054】
前記圧縮成形工程において、磁場を印加して合金粉末の結晶方位を揃えることにより、高磁束密度を有するボンド磁石を得ることが可能になる。
【0055】
前記ボンド磁石において、R2 Fe14B相(ただし、RはYを含む希土類元素から選ばれる少なくとも1つの元素を示す)を主相とする磁性材料粉末を含むことを許容する。
【0056】
前記一般式R1x R2y z u 100-x-y-z-u (u=0)の合金粉末を窒化処理する際、粉末内部まで十分かつ均一に窒化するためには粉末粒径は小さい、例えば50μm以下、更には30μm以下程度、であることが好ましい。ただし、前述したように比表面積を大きくする粒径2.8μm以下の微細な粉末の含有量が5体積%以下である合金粉末を用いることが好ましい。しかしながら、このような50μm以下の微細な粉末を用いてボンド磁石を製造すると、充填率を上げることが困難になる。その結果、ボンド磁石の磁気特性を向上することが困難になる。
【0057】
一方、前記R2 Fe14B系の磁性材料は余り細かく粉砕すると磁気特性が劣化する。したがって、比較的大きい粒径、例えば50μm以上程度の粒径を有するR2 Fe14B系の粉末と、それより粒径の小さい前記一般式R1x R2y z u 100-x-y-z-u の粉末とを混合して用いることにより、充填率を向上することができ、結果として磁気特性の優れたボンド磁石を得ることができる。
【0058】
前記一般式R1x R2y z u 100-x-y-z-u にて表される合金粉末(A)と前記R2 Fe14B相を主相とする合金粉末(B)の混合比率は、重量割合でA/Bが0.1〜10であること好ましい。前記A/Bを0.1未満にすると、ボンド磁石中に占める残留磁束密度のような磁気特性の優れた合金粉末(A)の量が低下して磁気特性を十分に高めることが困難になる。一方、前記A/Bが10を越えると、ボンド磁石の最密充填性を改善することが困難になる。
【0059】
(5−2)前記合金粉末を低融点金属または低融点合金と混合した後、圧縮成形することによりメタルボンド磁石を製造する。
【0060】
前記低融点金属としては、例えばAl、Pb、Sn、Zn、Cu、Mgなどの金属を挙げることができ、前記合金は前記金属の合金を用いることができる。
【0061】
前記圧縮成形工程において、磁場を印加して前記合金粉末の結晶方位を揃えることにより、高磁束密度を有するメタルボンド磁石を得ることが可能になる。
【0062】
(5−3)前記合金粉末をホットプレスまたは熱間静水圧プレス(HIP)により高密度の成形体として一体化することにより永久磁石を製造する。
【0063】
前記加圧工程において、磁場を印加して前記合金粉末結晶方位を揃えることにより、高磁束密度を有する永久磁石を製造できる。
【0064】
前記加圧工程後に300〜700℃の温度で加圧しながら塑性変形加工を施すことにより、前記合金粉末が磁化容易軸方向に配向した永久磁石を製造することが可能になる。
【0065】
(5−4)前記合金粉末を焼結することにより永久磁石を製造する。
【0066】
【実施例】
以下、本発明の実施例を詳細に説明する。
【0067】
(実施例1)
まず、高純度のSm、Zr、Co、Fe原料を、Ar雰囲気中でアーク溶解してインゴットを調製した。インゴットの組成は、Sm7.5原子%、Zr2.5原子%、Co27原子%、残部をFeとした。このインゴットを20g程度の小片に切り出し、60mg程度のBとともに石英製のノズルに装填し、アルゴンガス雰囲気中で高周波誘導加熱により溶融した後、溶湯を周速40m/sで回転する銅製の単ロール上に噴出して合金薄帯を作製した。噴出する際の温度は、1300℃とした。ICPによる組成分解の結果、前記合金薄帯中には1.88原子%のBが含有され、Sm7.35Zr2.45Co26.51.88Febal の組成を有するものであった。つづいて、前記合金薄帯を石英管に真空封入し、720℃で15分間熱処理を施した。
【0068】
前記熱処理後の合金薄帯における生成相をX線回折にて調べた。その結果、回折パターン上、微小なα−Feの回折ピークの他はすべての回折ピークが六方晶系のTbCu7 型結晶構造にて指数付けされ、TbCu7 相が主相をなすことが確認された。また、X線回折の結果より、TbCu7 相の格子定数はa=0.4853nm、c=0.4184nmと評価でき、格子定数比c/aは0.8621であることがわかった。
【0069】
前記熱処理後の合金薄帯について、乳鉢を用いて粒径100μm以下に粉砕し、この磁性材料粉末にエポキシ樹脂を2重量%添加し混合した後、8000kg/cm2 の圧力で圧縮成型し、さらに150℃の温度で2.5時間キュア処理を施することによりボンド磁石を製造した。
【0070】
得られたボンド磁石の室温における磁気特性を測定した結果、残留磁束密度、保磁力及び最大エネルギー積はそれぞれ0.75T、210kA/m、64kJ/m3 であった。
【0071】
(実施例2)
前記実施例1の合金薄帯を石英管に真空封入し、720℃で15分間熱処理を施した。熱処理材について、乳鉢を用いて粒径32μm以下に粉砕した後、1気圧の窒素ガス雰囲気中、440℃で65時間熱処理(窒化処理)を施して磁性材料粉末を合成した。この磁性材料粉末の組成は、Sm6.76Zr2.25Co24.35 1.708.12Febal であった。
【0072】
前記磁性材料粉末における生成相をX線回折にて測定することにより図2に示すX線回折パターンを得た。図2に示すように、回折パターン上、微小なα−Feの回折ピークの他はすべての回折ピークが六方晶系のTbCu7 型結晶構造にて指数付けされ、TbCu7 相が主相をなすことが確認された。また、X線回折の結果より、TbCu7 相の格子定数はa=0.4927nm、c=0.4255nmと評価でき、格子定数比c/aは0.8636であることがわかった。
【0073】
次いで、前記磁性材料粉末をエタノール中で浮遊させ、浮遊物を除去することにより粒径3.8μm以下の微細な粉末を5体積%以下まで除去した。このような微粉除去後の磁性材料粉末にエポキシ樹脂を2重量%添加し混合した後、8000kg/cm2 の圧力で圧縮成型し、その後150℃の温度で2.5時間キュア処理を施したボンド磁石を製造した。
【0074】
得られたボンド磁石の室温における磁気特性を測定した結果、残留磁束密度、保磁力及び最大エネルギー積はそれぞれ0.75T、560kA/m、81kJ/m3 であった。
【0075】
(実施例3〜10)
まず、高純度のSm、Nb、Pr、Dy、Zr、Hf、V、Ni、Cr、Al、Ga、Mo、W、Si、Co、Feの各原料をAr雰囲気中でアーク溶解して8種のインゴットを作製した。つづいて、これらのインゴットの小片を硼素(B)とともに石英製のノズルにそれぞれ装填し、アルゴンガス雰囲気中で高周波誘導加熱により溶融した後、溶湯を周速40m/sで回転する銅製の単ロール上に噴出して8種の合金薄帯を作製した。これらの合金薄帯を石英管に真空封入し、720℃で15分間熱処理を施し、さらに乳鉢を用いて粒径32μm以下に粉砕した後、1気圧の窒素ガス雰囲気中、440℃で65時間熱処理(窒化処理)をそれぞれ施することにより下記表1に示す組成の8種の磁性材料粉末を合成した。
【0076】
前記各磁性材料粉末は、X線回折の結果、全てTbCu7 相が主相をなすことが確認され、その格子定数比c/aは0.854〜0.876の範囲であることがわかった。
【0077】
次いで、前記磁性材料粉末を用いて前記実施例2と同様な方法により8種のボンド磁石を製造した。
【0078】
得られた各ボンド磁石の室温における残留磁束密度、保磁力、最大エネルギー積を調べた。これらの結果を下記表1に併記した。
【0079】
【表1】

Figure 0003795694
【0080】
前記表1から明らかなように実施例3〜10のボンド磁石は、残留磁束密度、保磁力、最大エネルギー積が大きく、優れた磁気特性を示すことがわかる。
【0081】
(比較例1)
まず、高純度のSm、Zr、Fe、Coの各原料を所定量調合し、実施例1と同様な条件で合金薄帯を作製し、真空中で熱処理した後、実施例2と同様の方法で窒化処理を施して磁性材料粉末を製造した。なお、インゴットの組成はSm7.5原子%、Zr2.5原子%、Co27原子%、残部をFeとした。またBの添加量は14原子%となるように調整した。
【0082】
得られた磁性材料粉末のX線回折を行なった結果、TbCu7 相、R2 Fe14B相及びα−Fe相の生成が確認された。また、それぞれの相のメインピークの回折強度比は、TbCu7 相:R2 Fe14B相:α−Fe相=19:33:48であった。
【0083】
次いで、前記磁性材料粉末を用いて実施例1と同様にしてボンド磁石を製造した。得られたボンド磁石の室温における残留磁束密度、保磁力、最大エネルギー積は、それぞれ0.12T、32kA/m、1.0kJ/m3 と低い磁気特性であった。これは、磁性材料中の硼素(B)の配合量が本発明の範囲(10原子%以下)を越え、前述した粉末X線回折の結果からα−Fe相およびR2 Fe14B相の析出が著しいことに起因するものと考えられる。
【0084】
(比較例2)
高純度のSm、Zr、Fe、Coの各原料を所定量調合し、実施例1と同様な条件で合金薄帯を作製し、真空中で熱処理した後、実施例2と同様の方法で窒化処理を施して磁性材料粉末を製造した。なお、インゴットの組成はSm7.5原子%、Zr2.5原子%、Co27原子%、残部がFeであり、Bは添加されていなかった。
【0085】
得られた磁性材料粉末について、粉末のX線回折を行なった結果、実施例1と同様にTbCu7 相が主相をなすことが確認され、TbCu7 相の格子定数比c/aは0.861であることがわかった。
【0086】
次いで、前記磁性材料粉末を用いて実施例1と同様にしてボンド磁石を製造した。得られたボンド磁石の室温における残留磁束密度、保磁力、最大エネルギー積は、それぞれ0.60T、550kA/m、57kJ/m3 であり、実施例2と比較して磁気特性が劣る。これは、Bの添加を行わなかったことにより、残留磁束密度が実施例2より小さく、これに起因して最大エネルギー積も実施例1より低下したものと推測される。
【0087】
(実施例11−1〜11−3)
まず、高純度のSm、Zr、Co、Feの各原料を、Ar雰囲気中でアーク溶解してインゴットを調製した。なお、インゴットの組成はSm7.5原子%、Zr2.5原子%、Co27.0原子%、残部がFeであった。このインゴットを所定量のBとともに石英製のノズルに装填し、アルゴンガス雰囲気中で高周波誘導加熱により溶融した後、溶湯を周速40m/sで回転する直径300mmの銅製の単ロール上に噴出して合金薄帯を作製した。噴出する際の温度は、1350℃とした。ICPによる組成分析の結果、前記合金薄帯中には1.9原子%のBが含有され、Sm7.4 Zr2.4 Co29.81.9 Febal の組成を有するものであった。得られた合金薄帯の保磁力を振動試験型磁力計(VSM)を用いて測定した。その結果、保磁力は12〜68kA/mであった。
【0088】
次いで、保磁力が12kA/m、36kA/mおよび68kA/mの合金薄帯を選び、これら合金薄帯をそれぞれ不活性雰囲気(Ar;0.9気圧)中、700℃で30分間熱処理を施した。つづいて、これら合金薄帯をボールミルにより平均粒径20μm前後にそれぞれ粉砕した後、それぞれ1気圧の窒素ガス雰囲気中、450℃で50時間熱処理(窒化処理)を施することにより下記表2に示す組成の3種の磁性材料粉末を合成した。
【0089】
前記各磁性材料粉末は、X線回折の結果、全てTbCu7 相が主相をなすことが確認され、その格子定数比c/aは0.854〜0.876の範囲であることがわかった。
【0090】
前記各磁性材料粉末について、振動試験型磁力計(VSM)を用いて磁気特性(残留磁束密度、最大エネルギー積)を調べた。なお、これらの磁気特性は磁性材料粉末の密度を7.74g/cm3 として計算し、反磁界係数0.15として補正した結果を下記表2に示す。
【0091】
(実施例12〜15)
まず、高純度のSm、Nb、Pr、Dy、Zr、Hf、Mn、Ni、Cr、Al、Ga、Mo、W、Si、Nb、Co、Feの各原料をAr雰囲気中でアーク溶解した後、鋳型に注入して4種のインゴットを作製した。これらのインゴットを所定量のBとともに石英製のノズルに装填し、アルゴンガス雰囲気中で高周波誘導加熱により溶融した後、溶湯を周速40m/sで回転する直径300mmの銅製の単ロール上に噴出して合金薄帯を作製した。前記各溶湯を噴出する際の温度は、1320℃とした。ICPによる組成分析の結果、前記各合金薄帯中には1.1原子%、1.6原子%、0.5原子%、1.7原子%のBがそれぞれ含有され、Sm7.9 Zr2.2 Ni3.3 Ga1.1 Co22.01.1 Febal.(実施例12)、Sm6.5 Nd1.1 Zr2.6 Mo2.2 Cr1.1 Si1.1 Co25.01.6 Febal.(実施例13)、Sm7.4 Pr1.1 Zr1.6 Hf0.5 0.5 Al0.2 2.2 Co33.90.5 Febal.(実施例14)、Sm7.2 Nd0.6 Dy2.2 Zr2.7 Mn1.1 Nb1.1 Co26.01.7 Febal.(実施例15)の組成を有するものであった。得られた各合金薄帯の保磁力を振動試験型磁力計(VSM)を用いて測定した。その結果、実施例12〜15の合金薄帯の保磁力はそれぞれ20kA/m、33kA/m、29kA/m、22kA/mであった。
【0092】
次いで、前記各合金薄帯をそれぞれ不活性雰囲気(Ar;0.9気圧)中、700℃で30分間熱処理を施した。つづいて、これら合金薄帯をボールミルにより平均粒径20μm前後にそれぞれ粉砕した。ひきつづき、実施例12、13、14の合金粉末をそれぞれ1気圧の窒素ガス雰囲気中、450℃で50時間熱処理(窒化処理)を施することにより下記表2に示す組成の3種の磁性材料粉末を合成した。また、実施例15の合金粉末を0.02気圧のアンモニアガスおよび1気圧の窒素ガスの雰囲気中、350℃で10時間熱処理を施することにより下記表2に示す組成の磁性材料粉末を合成した。
【0093】
前記各磁性材料粉末は、X線回折の結果、全てTbCu7 相が主相をなすことが確認され、その格子定数比c/aは0.854〜0.876の範囲であることがわかった。
【0094】
前記各磁性材料粉末について、振動試験型磁力計(VSM)を用いて磁気特性(残留磁束密度、最大エネルギー積)を調べた。なお、これらの磁気特性は磁性材料粉末の密度を7.74g/cm3 として計算し、反磁界係数0.15として補正した結果を下記表2に示す。
【0095】
【表2】
Figure 0003795694
【0096】
前記表2から明らかなように急冷直後の保磁力が56kA/m以下の合金薄帯(12kA/m、36kA/m)を用いて窒化処理することにより得られた実施例11−1、11−2の磁性材料粉末は、いずれも最大エネルギー積が急冷直後の保磁力が56kA/mを越える合金薄帯(68kA/m)を用いて窒化処理することにより得られた実施例11−3の磁性材料粉末に比べて大きいことがわかる。
【0097】
また、急冷直後の保磁力が56kA/m以下の合金薄帯を用いて窒化処理することにより得られた実施例12〜15の磁性材料粉末は、いずれも磁気特性が優れていることがわかる。
【0098】
なお、実施例11−1〜11−3の合金薄帯の作製において、保磁力が56kA/mを越えるものの割合が30%弱であったが、溶湯が噴射される銅ロールの回転速度(周速度)を42m/secにすることにより保磁力が56kA/mを越えるものの割合を5%未満にすることができ、特に得られた合金薄帯を分別することなくそのまま加熱処理、粉砕、窒化処理等を施すことにより実施例11−1、11−2と同様な特性を有する磁性材料粉末を得ることができる。
【0099】
(実施例16−1、16−2)
まず、高純度のSm、Zr、Co、Feの各原料を、Ar雰囲気中でアーク溶解してインゴットを調製した。なお、インゴットの組成はSm7.5原子%、Zr2.5原子%、Co27原子%、残部がFeであった。このインゴットを所定量のBとともに石英製のノズルに装填し、アルゴンガス雰囲気中で高周波誘導加熱により溶融した後、溶湯を周速40m/sで回転する直径300mmの銅製の単ロール上に噴出して合金薄帯を作製した。噴出する際の温度は、1350℃とした。ICPによる組成分析の結果、前記合金薄帯中には1.9原子%のBが含有され、Sm7.4 Zr2.4 Co29.81.9 Febal の組成を有するものであった。得られた複数の合金薄帯の厚さをノギスを用いて測定した。その結果、前記各合金薄帯の厚さは5〜45μmであった。
【0100】
次いで、厚さが30μm以下の合金薄帯および厚さが30μmを越える合金薄帯をそれぞれ選び、これら合金薄帯をそれぞれ不活性雰囲気(Ar;0.9気圧)中、700℃で30分間熱処理を施した。つづいて、これら合金薄帯をボールミルにより平均粒径20μm前後にそれぞれ粉砕した後、それぞれ1気圧の窒素ガス雰囲気中、430℃で100時間熱処理(窒化処理)を施することにより下記表3に示す組成の2種の磁性材料粉末を合成した。
【0101】
前記各磁性材料粉末は、X線回折の結果、全てTbCu7 相が主相をなすことが確認され、その格子定数比c/aは0.854〜0.876の範囲であることがわかった。
【0102】
前記各磁性材料粉末について、振動試験型磁力計(VSM)を用いて磁気特性(残留磁束密度、最大エネルギー積)を調べた。なお、これらの磁気特性は磁性材料粉末の密度を7.74g/cm3 として計算し、反磁界係数0.15として補正した結果を下記表3に示す。
【0103】
(実施例17〜20)
まず、高純度のSm、Nb、Pr、Dy、Zr、Hf、Mn、Ni、Cr、Al、Ga、Mo、W、Si、Nb、Co、Feの各原料をAr雰囲気中でアーク溶解した後、鋳型に注入して4種のインゴットを作製した。これらのインゴットを所定量のBとともに石英製のノズルに装填し、アルゴンガス雰囲気中で高周波誘導加熱により溶融した後、溶湯を周速40m/sで回転する直径300mmの銅製の単ロール上に噴出して合金薄帯を作製した。前記各溶湯を噴出する際の温度は、1340℃とした。ICPによる組成分析の結果、前記各合金薄帯中には1.1原子%、1.6原子%、0.5原子%、1.7原子%のBがそれぞれ含有され、Sm7.9 Zr2.2 Ni3.3 Ga1.1 Co22.01.1 Febal.(実施例17)、Sm6.5 Nd1.1 Zr2.6 Mo2.2 Cr1.1 Si1.1 Co25.01.6 Febal.(実施例18)、Sm7.4 Pr1.1 Zr1.6 Hf0.5 0.5 Al0.2 Co33.90.5 2.2 Febal.(実施例19)、Sm7.2 Nd0.6 Dy2.2 Zr2.7 Mn1.1 Nb1.1 Co26.01.7 Febal.(実施例20)の組成を有するものであった。得られた各合金薄帯の厚さをノギスを用いて測定した。その結果、前記各合金薄帯は下記表3に示す厚さを有していた。
【0104】
次いで、前記各合金薄帯をそれぞれ不活性雰囲気(Ar;0.9気圧)中、700℃で30分間熱処理を施した。つづいて、これら合金薄帯をボールミルにより平均粒径20μm前後にそれぞれ粉砕した。ひきつづき、実施例17、18、19の合金粉末をそれぞれ1気圧の窒素ガス雰囲気中、430℃で100時間熱処理(窒化処理)を施することにより下記表3に示す組成の3種の磁性材料粉末を合成した。また、実施例20の合金粉末を0.02気圧のアンモニアガスおよび1気圧の窒素ガスの雰囲気中、350℃で10時間熱処理を施することにより下記表3に示す組成の磁性材料粉末を合成した。
【0105】
前記各磁性材料粉末は、X線回折の結果、全てTbCu7 相が主相をなすことが確認され、その格子定数比c/aは0.854〜0.876の範囲であることがわかった。
【0106】
前記各磁性材料粉末について、振動試験型磁力計(VSM)を用いて磁気特性(残留磁束密度、最大エネルギー積)を調べた。なお、これらの磁気特性は磁性材料粉末の密度を7.74g/cm3 として計算し、反磁界係数0.15として補正した結果を下記表3に示す。
【0107】
【表3】
Figure 0003795694
【0108】
前記表3から明らかなように急冷直後の厚さが30μm以下の合金薄帯(厚さ15〜20μm)を用いて窒化処理することにより得られた実施例16−1の磁性材料粉末は、最大エネルギー積が急冷直後の厚さが30μmを越える合金薄帯(厚さ32〜36μm)を用いて窒化処理することにより得られた実施例16−2の磁性材料粉末に比べて大きいことがわかる。
【0109】
また、急冷直後の厚さが30μm以下の合金薄帯を用いて窒化処理することにより得られた実施例17〜20の磁性材料粉末は、いずれも磁気特性が優れていることがわかる。
【0110】
(実施例21〜30)
まず、高純度のSm、Zr、Co、B、Feの各原料を、Ar雰囲気中でアーク溶解してインゴットを調製した。なお、インゴットの組成はSm7.7原子%、Zr2.5原子%、Co27原子%、B2.2原子%、残部がFeであった。このインゴットを石英製のノズルに装填し、アルゴンガス雰囲気中で高周波誘導加熱により溶融した後、溶湯を周速45m/sで回転する直径300mmの銅製の単ロール上に噴出して合金薄帯を作製した。噴出する際の温度は、1360℃とした。
【0111】
次いで、前記合金薄帯を石英管に真空封入し、700℃で20分間熱処理を施した。この熱処理合金薄帯をボールミルを用いて平均粒径30μm以下に粉砕した。この合金粉末についてX線回折を行った。その結果、TbCu7 相が主相をなすことが確認された。また、X線回折の結果より、TbCu7 相の格子定数はa=0.486nm、c=0.419nmと評価でき、格子定数比c/aは0.862であることがわかった。
【0112】
次いで、前記合金粉末について下記表4に示す条件で窒化処理をそれぞれ施することにより10種の磁性材料粉末を合成した。
【0113】
前記各磁性材料粉末について、α−Fe相の割合および振動試験型磁力計(VSM)を用いて最大エネルギー積を調べた。なお、α−Fe相の割合はX線回折から求めたα−Fe相の主反射強度(IFe)およびTbCu7 相の主反射強度 (ITb)を下記式に代入することにより算出した主反射強度比(I)により評価した。
【0114】
I(%)=[IFe/(IFe+ITb)]×100
また、前記最大エネルギー積は磁性材料粉末の密度を7.74g/cm3 として計算し、反磁界係数0.15として補正した。これらの結果を下記表4に示す。
【0115】
【表4】
Figure 0003795694
【0116】
前記表4から明らかなように窒化処理時の窒素圧力をp(気圧)、窒化処理温度をT(℃)とした時、pが2気圧以上で、かつ2p+400≦T≦2p+420の関係を満たす条件で窒化処理することにより得られた実施例21〜28の磁性材料粉末は、最大エネルギー積が前記条件から外れる窒化処理を施すことにより得られた実施例29、30の磁性材料粉末に比べて高く、磁気特性がより向上されることがわかる。
【0117】
(実施例31−1、31−2)
まず、高純度のSm、Zr、Co、B、Feの各原料を、Ar雰囲気中でアーク溶解してインゴットを調製した。なお、インゴットの組成はSm7.7原子%、Zr2.5原子%、Co27原子%、B2.2原子%、残部がFeであった。このインゴットを石英製のノズルに装填し、アルゴンガス雰囲気中で高周波誘導加熱により溶融した後、溶湯を周速45m/sで回転する直径300mmの銅製の単ロール上に噴出して合金薄帯を作製した。噴出する際の温度は、1300℃とした。
【0118】
次いで、前記合金薄帯を石英管に真空封入し、700℃で20分間熱処理を施した。つづいて、この熱処理合金薄帯をボールミルを用いて粉砕し、分級することにより下記表5に示す粒度分布を有する合金粉末(実施例31−1)および粒径22μm以下の合金粉末(実施例31−2)を得た。実施例31−1の合金粉末は、下記表5に示すように粒径2.8μm以下の微細粉末の体積比率が0.93%であることが確認された。
【0119】
【表5】
Figure 0003795694
【0120】
次いで、前記各合金粉末を10気圧の窒素ガス雰囲気中、440℃で65時間熱処理(窒化処理)を施することにより下記表6に示す組成の2種の磁性材料粉末を合成した。得られた各磁性材料粉末についてX線回折を行った。その結果、α−Feの回折ピークのほかはすべて回折ピークがTbCu7 型結晶構造で指数付けられることが確認された。また、X線回折の結果より、TbCu7 相の格子定数はa=0.4930nm、c=0.4252nmと評価でき、格子定数比c/aは0.8625であることがわかった。さらに、前記各磁性材料粉末について粒度分布測定を行った。その結果、実施例31−1の磁性材料粉末は粒径2.8μm以下の微細粉末の含有量が体積比率で1.08%、実施例31−2の磁性材料粉末の同粒径の微細粉末の含有量が体積比率で5.35%、であった。
【0121】
次いで、前記各磁性材料粉末にエポキシ樹脂を2重量%添加し混合した後、8000kg/cm2 の圧力で圧縮成型し、さらに150℃の温度で2.5時間キュア処理を施することにより2種のボンド磁石を製造した。
【0122】
得られた各ボンド磁石の室温における磁気特性(残留磁束密度、保磁力および最大エネルギー積)を測定した。その結果を下記表6に併記する。
【0123】
(実施例32〜36)
まず、高純度のSm、Nb、Pr、Er、Zr、Hf、Ni、V、Ga、Mo、W、Si、B、Co、Feの各粉末をAr雰囲気中でアーク溶解した後、鋳型に注入して5種のインゴットを作製した。これらのインゴットを石英製のノズルに装填し、アルゴンガス雰囲気中で高周波誘導加熱により溶融した後、溶湯を周速45m/sで回転する銅製の単ロール上に噴出して合金薄帯を作製した。前記各溶湯を噴出する際の温度は、1310℃とした。ICPによる組成分析の結果、前記各合金薄帯はSm6.3 Nd2.2 Zr2.2 Mo2.2 Si1.1 Co22.80.9 Febal.(実施例32)、Sm7.2 Pr1.1 Zr2.2 2.2 1.1 Ni3.2 Co17.20.9 Febal.(実施例33)、Sm8.2 Er1.1 Zr1.1 Hf1.1 Mo2.2 Ga1.1 Co20.70.9 Febal.(実施例34)、Sm6.6 Nd2.2 Zr2.2 Co15.21.4 1.1 Febal.(実施例35)、Sm7.6 Nd1.1 Zr2.2 Co15.11.9 Febal.(実施例36)の組成を有するものであった。
【0124】
次いで、前記各合金薄帯をそれぞれ石英管に真空封入し、700℃で20分間熱処理を施した。つづいて、これら熱処理合金薄帯をボールミルを用いて粉砕して合金粉末を得た。
【0125】
次いで、前記各合金粉末を10気圧の窒素ガス雰囲気中、440℃で65時間熱処理(窒化処理)を施することにより下記表6に示す組成の5種の磁性材料粉末を合成した。得られた各磁性材料粉末についてX線回折を行った。その結果、α−Feの回折ピークのほかはすべて回折ピークがTbCu7 型結晶構造で指数付けられることが確認された。また、X線回折の結果より、格子定数比c/aは0.852〜0.873であることがわかった。さらに、前記各磁性材料粉末について粒度分布測定を行った。その結果、実施例32〜36の磁性材料粉末は粒径2.8μm以下の微細粉末の含有量がそれぞれ体積比率で1.01%、1.23%、2.06%、0.98%、0.92%、であった。
【0126】
次いで、前記各磁性材料粉末にエポキシ樹脂を2重量%添加し混合した後、8000kg/cm2 の圧力で圧縮成型し、さらに150℃の温度で2.5時間キュア処理を施することにより5種のボンド磁石を製造した。
【0127】
得られた各ボンド磁石の室温における磁気特性(残留磁束密度、保磁力および最大エネルギー積)を測定した。その結果を下記表6に併記する。
【0128】
【表6】
Figure 0003795694
【0129】
前記表6から明らかなように粒径2.8μm以下の微細粉末の含有割合が5体積%以下の磁性材料粉末を用いて得られた実施例31−1のボンド磁石は、室温における残留磁束密度、保磁力および最大エネルギー積がいずれも同粒径の微細粉末の含有割合が5体積%を越える磁性材料粉末を用いて得られた実施例31−2のボンド磁石に比べて優れていることがわかる。
【0130】
また、粒径2.8μm以下の微細粉末の含有割合が5体積%以下の磁性材料粉末を用いて得られた実施例32〜36のボンド磁石は、室温における残留磁束密度、保磁力および最大エネルギー積が優れていることがわかる。
【0131】
(実施例37−1〜37−5)
まず、高純度のSm、Zr、Co、Fe原料を、Ar雰囲気中でアーク溶解してインゴットを調製した。インゴットの組成は、Sm7.5原子%、Zr2.5原子%、Co27原子%、残部をFeとした。このインゴットをBとともに石英製のノズルに装填し、アルゴンガス雰囲気中で高周波誘導加熱により溶融した後、溶湯を周速42m/sで回転する銅製の単ロール上に噴出して合金薄帯を作製した。噴出する際の温度は、1350℃とした。ICPによる組成分解の結果、前記合金薄帯中には2.16原子%のBが含有されていることがわかった。
【0132】
次いで、前記合金薄帯を石英管に真空封入し、720℃で15分間熱処理を施した。前記熱処理後の合金薄帯を乳鉢を用いて粒径30μm以下に粉砕した後、10気圧の窒素ガス雰囲気中、450℃で80時間熱処理(窒化処理)を施して磁性材料粉末を合成した。この磁性材料粉末の組成は、Sm6.88Zr2.29Co24.77 1.979.00Febal であった。
【0133】
前記磁性材料粉末は、X線回折の結果より、微小なα−Feの回折ピークの他はすべての回折ピークが六方晶系のTbCu7 型結晶構造にて指数付けされ、TbCu7 相が主相をなすことが確認された。また、X線回折の結果より、TbCu7 相の格子定数はa=0.4925nm、c=0.4258nmと評価でき、格子定数比c/aは0.8646であることがわかった。
【0134】
ついで、前記TbCu7 型の磁性材料粉末と篩分けにより50μm以上の粒径のみからなるR2 Fe14B系の磁性材料粉末(GM社製商品名;MQP−Bパウダー)とを下記表7に示す割合で混合した5種の混合磁性材料粉末を調製し、これら混合磁性材料粉末にエポキシ樹脂をそれぞれ2重量%添加し混合した後、8000kg/cm2 の圧力で圧縮成型し、さらに150℃の温度で2.5時間キュア処理を施することにより5種のボンド磁石を製造した。
【0135】
得られた各ボンド磁石の嵩密度および室温における磁気特性(残留磁束密度、保磁力および最大エネルギー積)を測定した。その結果を下記表7に併記する。なお、下記表7中には前記TbCu7 型の磁性材料粉末のみを用いて製造したボンド磁石(実施例37−6)とR2 Fe14B系の磁性材料粉末のみを用いて製造したボンド磁石(比較例3)の嵩密度および室温における磁気特性を併記する。
【0136】
【表7】
Figure 0003795694
【0137】
前記表7から明らかなようにTbCu7 型の磁性材料粉末とR2 Fe14B系の磁性材料粉末からなる混合磁性材料粉末を用いて製造した実施例37−1〜37−5のボンド磁石はTbCu7 型の磁性材料粉末を用いて製造した実施例37−6のボンド磁石に比べて充填密度が向上し、磁石の高性能化が図れたことがわかる。
【0138】
また、R2 Fe14B系の磁性材料粉末のみを用いて製造した比較例3のボンド磁石は腐食し易く、これに伴う磁気特性の劣化が顕著である。
【0139】
これに対し、TbCu7 型の磁性材料粉末とR2 Fe14B系の磁性材料粉末からなる混合磁性材料粉末を用いて製造した実施例37−1〜37−5のボンドは耐蝕性が向上される。例えば、湿度が90%、温度80℃の恒温恒湿槽で50hの耐蝕試験を行なった後の磁気特性の変化を調べた。TbCu7 型の磁性材料粉末を50体積%以上含むホンド磁石は、錆の発生は認められず優れた耐蝕性を示した。R2 Fe14B系の磁性材料粉末の比率が増えるにしたがって錆の発生が顕著になり、磁気特性の劣化も顕著となった。
【0140】
下記表8に前記表7中の実施例37−1〜37−3および比較例3の耐蝕試験の結果を示す。
【0141】
【表8】
Figure 0003795694
【0142】
【0143】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば残留磁束密度が高い磁性材料を提供することができる。また、このような磁性材料を用いることにより、磁気特性の優れたボンド磁石のような永久磁石を製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に用いられる合金粉末を窒化処理する際の窒素圧力と窒素吸収開始温度との関係を示す特性図。
【図2】実施例2の磁性材料粉末のX線回折パターンを示す特性図。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a magnetic material and a bonded magnet.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, Sm—Co magnets, Nd—Fe—B magnets, and the like are known as high performance rare earth permanent magnets, and are currently being mass-produced. These magnets contain a large amount of Fe or Co and contribute to an increase in saturation magnetic flux density. Moreover, the rare earth elements in these magnets bring about a very large magnetic anisotropy derived from the behavior of 4f electrons in the crystal field. As a result, the coercive force is increased and a high-performance magnet is realized. Such high-performance magnets are mainly used in electrical equipment such as speakers, motors, and measuring instruments.
[0003]
In recent years, there has been an increasing demand for miniaturization of various electric devices, and in order to meet this demand, there has been a demand for higher performance permanent magnets by improving the maximum magnetic energy product of the permanent magnets.
[0004]
On the other hand, the present inventors have made TbCu7In a magnetic material having a phase as a main phase, a magnetic material having a high Fe concentration in the main phase and a high saturation magnetic flux density has been proposed (Japanese Patent Application No. 4-277474).
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
TbCu with such high Fe concentration7There is a demand for further increase in residual magnetic flux density even in a magnetic material having a phase as a main phase. TbCu with high Fe concentration7In order to give a large coercive force to a magnetic material whose phase is a main phase, it is effective to employ a manufacturing process such as liquid quenching or mechanical alloying. However, the magnetic material that has undergone these processes has fine crystal grains, and crystal orientation in the easy axis direction of magnetization is difficult by a simple process such as normal magnetic field orientation. As a result, there is a problem that a magnetic material having a large residual magnetic flux density cannot be obtained.
[0006]
In the present invention, the main phase is TbCu7It is intended to provide a magnetic material having a high residual magnetic flux density.
[0007]
  In addition, the present invention is intended to provide a bonded magnet having a main phase as a phase and including a free amount having a high residual magnetic flux density.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
  The magnetic material according to the present invention has the general formula
        R1xR2yBzM100-xyz
    However, R1 is at least one kind of rare earth elements (including Y), 50 atomic% or more is Sm, R2 is ZrandAt least one element selected from Hf, M isFe alone or Fe and Fe with 50 atomic% or moreThe elements x, y, and z are represented by atomic percentages of 2 ≦ x, 4 ≦ x + y ≦ 20, and 0.001 ≦ z ≦ 10, respectively, and the main phase is TbCu7It has a type crystal structure.
[0009]
In an isotropic magnetic material, when individual crystal grains behave independently, the ratio (Br / Bs) of residual magnetic flux density (Br) to saturation magnetic flux density (Bs) generally does not exceed 0.5. However, if the refined crystal grains are bonded by exchange interaction through the crystal grain boundary, the Br / Bs may exceed 0.5 even for an isotropic magnetic material.
[0010]
TbCu7In the magnetic material according to the present invention represented by the above general formula containing the phase as a main phase and containing boron (B), the exchange interaction between crystal grains is increased, so that the residual magnetic flux density is improved. This is considered to be due to the behavior of boron described below. Boron is, for example, TbCu7It is incorporated into the magnetic material in such a way that it enters the interstitial position of the phase or forms a grain boundary phase by combining with a rare earth element or a transition metal element. The incorporation of boron into such a magnetic material enhances the exchange interaction between crystal grains by refining the crystal grains or affecting the grain boundary structure, and the Br / Bs exceeds 0.5. The properties can be expressed, and the residual magnetic flux density of the magnetic material can be improved.
[0011]
  The bonded magnet according to the present invention has a general formula
        R1xR2yBzM100-xyz
  However, R1 is at least one element selected from rare earth elements including Y, 50 atomic% or more is Sm, R2 is ZrandAt least one element selected from Hf, M isFe alone or Fe and Fe with 50 atomic% or moreThe elements, x, y, and z are each expressed in terms of atomic percent x ≧ 2, 4 ≦ x + y ≦ 20, 0.001 ≦ z ≦ 10, and the main phase is TbCu7A magnetic material powder having a type crystal structure;
  With binder
It is characterized by including.
[0012]
Since such a bonded magnet includes a magnetic material having a high residual magnetic flux density, it has a large maximum energy product.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The magnetic material of the present invention has a general formula
R1xR2yBzAuM100-xyzu
Where R1 is at least one rare earth element (including Y), R2 is at least one element selected from Zr, Hf and Sc, A is at least one element selected from H, N, C and P, and M is Fe And at least one element of Co, x, y, z, and u are represented by atomic%, indicating 2 ≦ x, 4 ≦ x + y ≦ 20, 0.001 ≦ z ≦ 10, and 0 ≦ u ≦ 20, respectively. , The main phase is TbCu7Has a crystalline structure.
[0014]
The main phase is the phase with the largest occupation in the magnetic material, and the TbCu7The main phase having a type crystal structure bears magnetic properties. For this reason, when the content ratio of the main phase in the magnetic material of the present invention is lowered, the characteristics of the main phase are not reflected. Therefore, it is desirable to have a content ratio of at least 50% by volume or more.
[0015]
In the magnetic material according to the present invention, the TbCu7The ratio c / a of the lattice constants a and c of the type crystal structure is preferably 0.847 or more. The c / a is TbCu7It is closely related to the Fe and Co concentrations in the phase, and the Fe and Co concentrations increase with increasing c / a. TbCu7An increase in the Fe and Co concentrations in the phase leads to an increase in the saturation magnetic flux density and can improve the magnetic properties. Such an effect is particularly remarkable in a magnetic material having c / a of 0.847 or more. The value of c / a can be controlled by the ratio of components constituting the magnetic material or the manufacturing method.
[0016]
Next, (1) the reason why the action of each component constituting the magnetic material of the above general formula and the blending amount of each component are specified, (2) the method for producing a magnetic material not containing A element, (3) The manufacturing method of the magnetic material which mix | blended N, (4) The manufacturing method of the magnetic material which mix | blended C as A element, (5) The manufacturing method of a magnet is demonstrated in detail.
[0017]
(1) Reasons for defining the function of each component constituting the magnetic material of the above general formula and the blending amount of each component
(1-1) R1 element
Examples of the rare earth element as the R1 element include La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Lu, and Y. These are one kind or a mixture of two or more kinds. Used in. The R1 element brings a large magnetic anisotropy to the magnetic material and imparts a high coercive force. In particular, it is preferable that 50 atomic% or more of the R1 element is Sm. In this case, the remainder other than Sm is preferably Pr or Nd.
[0018]
When the R1 element is less than 2 atomic%, it is difficult to obtain a magnetic material having a remarkably large coercive force with a decrease in magnetic anisotropy. On the other hand, when the R1 element is mixed excessively, the saturation magnetic flux density of the magnetic material is lowered. Therefore, the R1 element content x is preferably 4 ≦ x ≦ 16.
[0019]
(1-2) R2 element
As the R2 element, at least one element selected from the group consisting of Zr, Hf and Sc can be used. Such an R2 element mainly occupies the rare-earth site of the main phase, and reduces the average atomic radius of the rare-earth site.7It becomes possible to increase the Fe and Co concentrations in the mold phase. The preferable content y of R2 element is 0.1 ≦ y ≦ 10, more preferably 1 ≦ y ≦ 3.
[0020]
Further, if the total amount of the R1 element and the R2 element is less than 4 atomic%, it is difficult to obtain a magnetic material having a coercive force in which the precipitation of α-Fe (Co) is extremely large. On the other hand, when the total amount of the R1 element and the R2 element exceeds 20 atomic%, the saturation magnetic flux density of the magnetic material decreases. The total content (x + y) of the R1 element and the R2 element is more preferably 4 ≦ x + y ≦ 16.
[0021]
(1-3) B (boron)
Boron is an effective element for obtaining a magnetic material having a high residual magnetic flux density, which is an object of the present invention. When the boron content is less than 0.001 atomic%, it is difficult to obtain a magnetic material having a high residual magnetic flux density. On the other hand, if the boron content exceeds 10 atomic%, R2Fe14The generation of the B phase becomes remarkable, and the magnetic properties of the magnetic material are deteriorated. The boron content z is preferably 0.01 ≦ z ≦ 4, more preferably 0.1 ≦ z ≦ 3.
[0022]
(1-4) Element A
The element A is at least one element selected from H, N, C, and P. The A element exists mainly at interstitial positions of the main phase, and has a function of improving the Curie temperature and magnetic anisotropy of the main phase as compared with the case where the A element is not included.
[0023]
The effect of the element A is exhibited with a small amount of compounding, but when it exceeds 20 atomic%, α-Fe (Co) precipitates more. A more preferable content u of the element A is 2 ≦ u ≦ 20, and further preferably 5 ≦ u ≦ 10.
[0024]
(1-5) M element
The M element is at least one element selected from Fe and Co, and has a function of increasing the saturation magnetic flux density of the magnetic material. The saturation magnetic flux density is effectively increased by containing 70 atomic% or more of the M element in the magnetic material.
[0025]
A part of the M element is allowed to be replaced with at least one T element selected from Cr, V, Mo, W, Mn, Ni, Sn, Ga, Al, and Si. Such substitution of the T element makes it possible to increase the proportion of the main phase in the entire magnetic material or increase the total amount of M and T in the main phase. In addition, the coercivity of the magnetic material can be increased.
[0026]
However, if a large amount of the M element is substituted with the T element, the saturation magnetic flux density is reduced. For this reason, it is desirable that the substitution amount of the T element is atomic% and 20% or less of the M element. Further, from the viewpoint of obtaining a magnetic material having a high saturation magnetic flux density, the amount of Fe in the total amount of M element and T element is preferably 50 atomic% or more.
[0027]
The magnetic material according to the present invention is allowed to contain inevitable impurities such as oxides.
[0028]
(2) Manufacturing method of magnetic material
(2-1) First, an ingot containing a predetermined amount of each of the elements R1, R2, and M and, if necessary, a T element that replaces a part of the M element is prepared by arc melting or high frequency melting. The ingot is cut into small pieces and melted together with a predetermined amount of boron (B) by high-frequency induction heating or the like, and then the molten metal is ejected onto a single roll rotating at a high speed to produce a quenched ribbon. It is also possible to produce a quenched ribbon from this molten metal by previously containing boron in the ingot.
[0029]
If the temperature of the molten metal is too high, R2Fe14There is a possibility that the B phase is formed in the quenched ribbon. For this reason, it is preferable that the temperature of the said molten metal shall be 900 to 1500 degreeC.
[0030]
As the liquid quenching method, means such as a twin roll method, a rotating disk method, and a gas atomizing method may be used in addition to the single roll method.
[0031]
(2-2) Mechanical energy is applied to a mixture of each raw material powder of a predetermined amount of each of R1, R2, B, and M and, if necessary, T element that replaces part of the M element. Magnetic materials are produced by mechanical alloying or alloying by alloying by phase reaction.
[0032]
In the method for producing the magnetic material, it is desirable that the quenching step and the solid phase reaction step are performed in an inert gas atmosphere such as Ar or He. By rapid cooling or solid phase reaction in such an atmosphere, it is possible to produce a magnetic material in which deterioration of magnetic properties due to oxidation is prevented.
[0033]
The magnetic material obtained by the above method allows heat treatment at 300 to 1000 ° C. for 0.1 to 10 hours in an inert gas atmosphere such as Ar or He or in vacuum as necessary. By performing such heat treatment, it becomes possible to improve magnetic characteristics such as coercive force.
[0034]
(3) Manufacturing method of magnetic material containing N as element A
First, the alloy material obtained by the above methods (2-1) and (2-2) is pulverized to an average particle size of several μm to several hundred μm by a ball mill, a brown mill, a stamp mill, a jet mill, etc. Is magnetically treated in a nitrogen gas atmosphere to produce a magnetic material. However, since the alloy material manufactured by the mechanical alloying method or the mechanical grinding method as in the method (2) is in a powder state, the pulverization step can be omitted.
[0035]
When the alloy material (thin ribbon) obtained by the liquid quenching method of (1) above is used as the raw material for the alloy powder to be subjected to the nitriding treatment, the coercive force (iHc) immediately after quenching is 56 kA / m (700 Oe). ), More preferably 20 kA / m (250 Oe) or less, or it is desirable to use a ribbon having a thickness of 30 μm or less. For example, when the single roll method is adopted as the liquid quenching method, the former thin ribbon is obtained by increasing the rotation speed of the roll. For example, when the single roll method is adopted as the liquid quenching method, the latter ribbon is obtained by adjusting the gap between the nozzle for injecting the molten metal and the single roll. By nitriding the alloy powder obtained by pulverizing such a ribbon, a magnetic material having a further improved residual magnetic flux density can be obtained.
[0036]
The nitriding treatment is preferably performed at a temperature of 200 to 700 ° C. in a nitrogen gas atmosphere of 0.001 to 100 atm. The nitriding treatment under such pressure and temperature may be performed for 0.1 to 300 hours.
[0037]
In particular, when the nitrogen pressure during nitriding is p (atmospheric pressure) and the nitriding temperature is T (° C.), it is preferable that p is 2 atm or more and 2p + 400 ≦ T ≦ 2p + 420 is satisfied.
[0038]
That is, the present inventors have found that there is a relationship shown in FIG. 1 between the nitrogen pressure and the nitrogen absorption start temperature when nitriding the alloy powder. Here, the nitrogen absorption start temperature is a temperature at which nitrogen absorption occurs when the temperature is raised from room temperature in a nitrogen-containing gas. The temperature at which the α-Fe phase starts to precipitate in the magnetic material is substantially equal to the nitrogen absorption start temperature. Therefore, when the nitrogen pressure is increased, even if nitriding is performed at a higher temperature than when the nitrogen pressure is low, α It is possible to reduce the precipitation of the -Fe phase. Therefore, by performing nitriding treatment under the above conditions, it is possible to easily diffuse nitrogen into the alloy powder and to obtain a magnetic material with good magnetic properties while suppressing the precipitation of excess α-Fe phase. become.
[0039]
However, if the temperature is set to T <2p + 400 under the condition that the nitrogen pressure is 2 atm or more, the amount of nitrogen absorbed per unit time is small even if nitriding is performed, and the nitriding time may be long, leading to an increase in cost. is there. On the other hand, if the temperature is set to T> 2p + 420 under the condition where the nitrogen pressure is 2 atm or more, the α-Fe phase precipitates even if the nitrogen pressure is increased, which may deteriorate the magnetic properties of the magnetic material.
[0040]
The atmosphere of the nitriding treatment may use nitrogen compound gas such as ammonia instead of nitrogen gas. By using this ammonia, the nitriding reaction rate can be increased.
[0041]
By performing heat treatment at a temperature of 100 to 700 ° C. in a hydrogen gas atmosphere of 0.001 to 100 atm as a pre-process of the nitriding treatment, or by using a gas in which hydrogen is mixed with nitrogen gas, high-efficiency nitriding It becomes possible to do.
[0042]
In the nitriding treatment, another gas not containing nitrogen can be mixed. However, when oxygen is mixed, the oxygen partial pressure is set to 0 in order to avoid deterioration of magnetic properties due to oxide formation during the heat treatment. It is desirable that the pressure be 0.02 atm or less.
[0043]
In the process of preparing the alloy powder, a nitrogen compound such as RN (R is at least one selected from R1 and R2 described above) is used as a raw material, and nitrogen is added as the element A by preparing it by solid phase reaction. It is also possible to produce a magnetic material.
[0044]
(4) Method for producing magnetic material containing C as element A
First, the alloy material obtained by the above methods (2-1) and (2-2) is pulverized to an average particle size of several μm to several hundred μm by a ball mill, a brown mill, a stamp mill, a jet mill, etc. Is magnetically treated in an atmosphere of a carbon-containing gas such as methane to produce a magnetic material in which carbon is incorporated. However, since the alloy material manufactured by the mechanical alloying method or the mechanical grinding method as in the method (2) is in a powder state, the pulverization step can be omitted.
[0045]
When the alloy material (thin ribbon) obtained by the liquid quenching method of (1) above is used as the raw material for the alloy powder to be heat-treated, the coercive force (iHc) immediately after quenching is 56 kA / m (700 Oe). Hereinafter, it is desirable to use a ribbon having a thickness of 20 kA / m (250 Oe) or less or a thickness of 30 μm or less. A magnetic material having a further improved residual magnetic flux density can be obtained by heat-treating the alloy powder obtained by pulverizing such a ribbon in an atmosphere of a carbon-containing gas.
[0046]
The heat treatment is preferably performed at a temperature of 200 to 700 ° C. in an atmosphere of a carbon-containing gas at 0.001 to 100 atm. The heat treatment under such pressure and temperature may be performed for 0.1 to 300 hours.
[0047]
In addition to using the carbon-containing gas such as methane, the magnetic material containing C as the element A can be produced by adding carbon in the alloy preparation stage.
[0048]
In addition, the magnetic material which mix | blended phosphorus as A element can be manufactured by adding phosphorus in the preparation stage of an alloy.
[0049]
(5) Manufacturing method of permanent magnet
When manufacturing a permanent magnet, an alloy powder obtained by pulverizing the magnetic material is usually used. However, when pulverization has already been performed in the manufacturing process of the magnetic material, this can be omitted. Using such an alloy powder, a permanent magnet is manufactured by the following method.
[0050]
(5-1) A bonded magnet is manufactured by mixing the alloy powder with a binder and compression molding.
[0051]
As the alloy powder, it is desirable to use a fine powder having a particle size of 2.8 μm or less having a content of 5% by volume or less, more preferably 2% by volume or less. Such a fine alloy powder has a large specific surface area, so that it is easily oxidized and α-Fe is easily generated by a solid-gas reaction. For this reason, it is possible to obtain a bonded magnet with improved magnetic properties by using an alloy powder that does not contain the fine alloy powder.
[0052]
In order to remove the fine powder in the alloy powder, for example, a method of classifying the alloy powder using an airflow disperser or a method of dispersing the alloy powder in a solvent and removing suspended particles is adopted. be able to.
[0053]
As the binder, for example, a synthetic resin such as epoxy resin or nylon can be used. When a thermosetting resin such as an epoxy resin is used as the synthetic resin, it is preferable to perform a curing treatment at a temperature of 100 to 200 ° C. after compression molding. When a thermoplastic resin such as nylon is used as the synthetic resin, it is desirable to use an injection molding method.
[0054]
In the compression molding step, it is possible to obtain a bonded magnet having a high magnetic flux density by applying a magnetic field to align the crystal orientation of the alloy powder.
[0055]
In the bonded magnet, R2Fe14It is allowed to include a magnetic material powder having a B phase (where R represents at least one element selected from rare earth elements including Y) as a main phase.
[0056]
General formula R1xR2yBzAuM100-xyzuWhen nitriding the alloy powder of (u = 0), the powder particle size is preferably small, for example, about 50 μm or less, more preferably about 30 μm or less, in order to sufficiently and uniformly nitride the inside of the powder. However, as described above, it is preferable to use an alloy powder in which the content of a fine powder having a particle size of 2.8 μm or less that increases the specific surface area is 5% by volume or less. However, when a bonded magnet is manufactured using such fine powder of 50 μm or less, it is difficult to increase the filling rate. As a result, it becomes difficult to improve the magnetic properties of the bonded magnet.
[0057]
Meanwhile, the R2Fe14When the B-type magnetic material is pulverized too finely, the magnetic properties deteriorate. Accordingly, R having a relatively large particle size, for example, a particle size of about 50 μm or more.2Fe14B-type powder and the general formula R1 having a smaller particle sizexR2yBzAuM100-xyzuBy mixing and using this powder, the filling rate can be improved, and as a result, a bonded magnet having excellent magnetic properties can be obtained.
[0058]
General formula R1xR2yBzAuM100-xyzuAlloy powder (A) represented by2Fe14The mixing ratio of the alloy powder (B) having the B phase as the main phase is preferably such that A / B is 0.1 to 10 by weight. When the A / B is less than 0.1, the amount of the alloy powder (A) having excellent magnetic properties such as the residual magnetic flux density in the bonded magnet is reduced, and it is difficult to sufficiently enhance the magnetic properties. . On the other hand, if the A / B exceeds 10, it becomes difficult to improve the close-packing property of the bonded magnet.
[0059]
(5-2) After the alloy powder is mixed with a low melting point metal or a low melting point alloy, a metal bond magnet is manufactured by compression molding.
[0060]
Examples of the low melting point metal include metals such as Al, Pb, Sn, Zn, Cu, and Mg, and the alloy may be an alloy of the metal.
[0061]
In the compression molding step, a metal bond magnet having a high magnetic flux density can be obtained by applying a magnetic field to align the crystal orientation of the alloy powder.
[0062]
(5-3) A permanent magnet is manufactured by integrating the alloy powder as a high-density molded body by hot pressing or hot isostatic pressing (HIP).
[0063]
In the pressurizing step, a permanent magnet having a high magnetic flux density can be produced by applying a magnetic field to align the crystal orientation of the alloy powder.
[0064]
By performing plastic deformation while pressing at a temperature of 300 to 700 ° C. after the pressing step, it becomes possible to manufacture a permanent magnet in which the alloy powder is oriented in the easy axis direction.
[0065]
(5-4) A permanent magnet is manufactured by sintering the alloy powder.
[0066]
【Example】
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
[0067]
(Example 1)
First, high purity Sm, Zr, Co, and Fe raw materials were arc-melted in an Ar atmosphere to prepare an ingot. The composition of the ingot was Sm 7.5 atomic%, Zr 2.5 atomic%, Co 27 atomic%, and the balance was Fe. This ingot is cut into small pieces of about 20 g, loaded into a quartz nozzle together with about 60 mg of B, melted by high-frequency induction heating in an argon gas atmosphere, and then a single copper roll rotating the molten metal at a peripheral speed of 40 m / s. An alloy ribbon was produced by jetting upward. The temperature at the time of ejection was 1300 ° C. As a result of compositional decomposition by ICP, the alloy ribbon contains 1.88 atomic% of B, and Sm7.35Zr2.45Co26.5B1.88FebalIt had the composition of this. Subsequently, the alloy ribbon was vacuum sealed in a quartz tube and heat treated at 720 ° C. for 15 minutes.
[0068]
The formed phase in the alloy ribbon after the heat treatment was examined by X-ray diffraction. As a result, on the diffraction pattern, all diffraction peaks other than the minute α-Fe diffraction peak are hexagonal TbCu.7Indexed by the type crystal structure, TbCu7It was confirmed that the phase was the main phase. From the result of X-ray diffraction, TbCu7The lattice constants of the phases could be evaluated as a = 0.4853 nm and c = 0.4184 nm, and the lattice constant ratio c / a was found to be 0.8621.
[0069]
The alloy ribbon after the heat treatment was pulverized to a particle size of 100 μm or less using a mortar, and 2 wt% of an epoxy resin was added to the magnetic material powder and mixed, and then 8000 kg / cm.2The bonded magnet was manufactured by compressing and molding at a pressure of 150 ° C., followed by curing at a temperature of 150 ° C. for 2.5 hours.
[0070]
As a result of measuring the magnetic properties at room temperature of the obtained bonded magnet, the residual magnetic flux density, coercive force and maximum energy product were 0.75 T, 210 kA / m, and 64 kJ / m, respectively.ThreeMet.
[0071]
(Example 2)
The alloy ribbon of Example 1 was vacuum sealed in a quartz tube and heat treated at 720 ° C. for 15 minutes. The heat-treated material was pulverized to a particle size of 32 μm or less using a mortar, and then subjected to heat treatment (nitriding treatment) at 440 ° C. for 65 hours in a nitrogen gas atmosphere of 1 atm to synthesize magnetic material powder. The composition of this magnetic material powder is Sm6.76Zr2.25Co24.35B1.70N8.12FebalMet.
[0072]
The produced phase in the magnetic material powder was measured by X-ray diffraction to obtain the X-ray diffraction pattern shown in FIG. As shown in FIG. 2, on the diffraction pattern, all diffraction peaks other than the minute α-Fe diffraction peak are hexagonal TbCu.7Indexed by the type crystal structure, TbCu7It was confirmed that the phase was the main phase. From the result of X-ray diffraction, TbCu7The lattice constant of the phase could be evaluated as a = 0.4927 nm and c = 0.4255 nm, and the lattice constant ratio c / a was found to be 0.8636.
[0073]
Next, the magnetic material powder was suspended in ethanol, and the suspended matter was removed to remove fine powder having a particle size of 3.8 μm or less to 5% by volume or less. After adding 2% by weight of epoxy resin to the magnetic material powder after fine powder removal and mixing, 8000 kg / cm2Then, a bonded magnet was manufactured by compression molding at a pressure of 150 ° C. and then cured at a temperature of 150 ° C. for 2.5 hours.
[0074]
As a result of measuring the magnetic properties at room temperature of the obtained bonded magnet, the residual magnetic flux density, coercive force and maximum energy product were 0.75 T, 560 kA / m, and 81 kJ / m, respectively.ThreeMet.
[0075]
(Examples 3 to 10)
First, 8 types of high-purity Sm, Nb, Pr, Dy, Zr, Hf, V, Ni, Cr, Al, Ga, Mo, W, Si, Co, and Fe are arc-melted in an Ar atmosphere. An ingot was prepared. Subsequently, these small pieces of ingot are loaded into quartz nozzles together with boron (B), melted by high-frequency induction heating in an argon gas atmosphere, and then a single copper roll that rotates the molten metal at a peripheral speed of 40 m / s. Eight types of alloy ribbons were produced by jetting up. These alloy ribbons are vacuum sealed in a quartz tube, heat treated at 720 ° C. for 15 minutes, further pulverized to a particle size of 32 μm or less using a mortar, and then heat treated at 440 ° C. for 65 hours in a nitrogen gas atmosphere at 1 atmosphere. By applying (nitriding treatment), eight kinds of magnetic material powders having compositions shown in Table 1 below were synthesized.
[0076]
The magnetic material powders are all TbCu as a result of X-ray diffraction.7It was confirmed that the phase was the main phase, and the lattice constant ratio c / a was found to be in the range of 0.854 to 0.876.
[0077]
Next, eight types of bonded magnets were manufactured by the same method as in Example 2 using the magnetic material powder.
[0078]
Each bond magnet obtained was examined for residual magnetic flux density at room temperature, coercive force, and maximum energy product. These results are also shown in Table 1 below.
[0079]
[Table 1]
Figure 0003795694
[0080]
As is apparent from Table 1, the bonded magnets of Examples 3 to 10 have large residual magnetic flux density, coercive force, and maximum energy product, and show excellent magnetic characteristics.
[0081]
(Comparative Example 1)
First, a predetermined amount of high-purity Sm, Zr, Fe, and Co raw materials are prepared, an alloy ribbon is prepared under the same conditions as in Example 1, heat treated in a vacuum, and then the same method as in Example 2 Was subjected to nitriding treatment to produce a magnetic material powder. The composition of the ingot was Sm 7.5 atomic%, Zr 2.5 atomic%, Co 27 atomic%, and the balance was Fe. The amount of B added was adjusted to 14 atom%.
[0082]
As a result of X-ray diffraction of the obtained magnetic material powder, TbCu7Phase, R2Fe14Formation of B phase and α-Fe phase was confirmed. The diffraction intensity ratio of the main peak of each phase is TbCu7Phase: R2Fe14B phase: α-Fe phase = 19: 33: 48.
[0083]
Next, a bonded magnet was manufactured in the same manner as in Example 1 using the magnetic material powder. The resultant bonded magnet has a residual magnetic flux density, a coercive force, and a maximum energy product at room temperature of 0.12 T, 32 kA / m, and 1.0 kJ / m, respectively.ThreeAnd low magnetic properties. This is because the amount of boron (B) in the magnetic material exceeds the range of the present invention (10 atomic% or less), and the α-Fe phase and R are obtained from the results of the above-mentioned powder X-ray diffraction.2Fe14This is probably due to the remarkable precipitation of the B phase.
[0084]
(Comparative Example 2)
Predetermined amounts of high-purity Sm, Zr, Fe, and Co raw materials are prepared, an alloy ribbon is prepared under the same conditions as in Example 1, heat treated in vacuum, and then nitrided in the same manner as in Example 2. The magnetic material powder was manufactured by processing. The composition of the ingot was Sm 7.5 atom%, Zr 2.5 atom%, Co 27 atom%, the balance was Fe, and B was not added.
[0085]
As a result of X-ray diffraction of the obtained magnetic material powder, TbCu was obtained in the same manner as in Example 1.7The phase is confirmed to be the main phase and TbCu7The lattice constant ratio c / a of the phase was found to be 0.861.
[0086]
Next, a bonded magnet was manufactured in the same manner as in Example 1 using the magnetic material powder. The resultant bonded magnet has a residual magnetic flux density, a coercive force, and a maximum energy product at room temperature of 0.60 T, 550 kA / m, and 57 kJ / m, respectively.ThreeIn comparison with Example 2, the magnetic properties are inferior. This is presumed that the residual magnetic flux density was smaller than that in Example 2 because B was not added, and the maximum energy product was also lower than that in Example 1 due to this.
[0087]
(Examples 11-1 to 11-3)
First, high purity Sm, Zr, Co, and Fe raw materials were arc-melted in an Ar atmosphere to prepare an ingot. The composition of the ingot was Sm 7.5 atomic%, Zr 2.5 atomic%, Co 27.0 atomic%, and the balance was Fe. This ingot is loaded into a quartz nozzle together with a predetermined amount of B, melted by high-frequency induction heating in an argon gas atmosphere, and then the molten metal is ejected onto a single 300 mm diameter copper roll rotating at a peripheral speed of 40 m / s. An alloy ribbon was prepared. The temperature at the time of ejection was 1350 ° C. As a result of composition analysis by ICP, the alloy ribbon contains 1.9 atomic% of B, and Sm7.4Zr2.4Co29.8B1.9FebalIt had the composition of this. The coercive force of the obtained alloy ribbon was measured using a vibration test type magnetometer (VSM). As a result, the coercive force was 12 to 68 kA / m.
[0088]
Next, alloy ribbons having a coercive force of 12 kA / m, 36 kA / m and 68 kA / m were selected, and each of these alloy ribbons was heat-treated at 700 ° C. for 30 minutes in an inert atmosphere (Ar; 0.9 atm). did. Subsequently, these alloy ribbons were each pulverized to a mean particle size of about 20 μm by a ball mill and then subjected to heat treatment (nitriding treatment) at 450 ° C. for 50 hours in a nitrogen gas atmosphere of 1 atm. Three kinds of magnetic material powders having compositions were synthesized.
[0089]
The magnetic material powders are all TbCu as a result of X-ray diffraction.7It was confirmed that the phase was the main phase, and the lattice constant ratio c / a was found to be in the range of 0.854 to 0.876.
[0090]
About each said magnetic material powder, the magnetic characteristic (residual magnetic flux density, maximum energy product) was investigated using the vibration test type magnetometer (VSM). In addition, these magnetic characteristics have a density of the magnetic material powder of 7.74 g / cm.ThreeTable 2 below shows the results calculated and corrected as the demagnetizing factor 0.15.
[0091]
(Examples 12 to 15)
First, after arc melting each raw material of high purity Sm, Nb, Pr, Dy, Zr, Hf, Mn, Ni, Cr, Al, Ga, Mo, W, Si, Nb, Co, and Fe in an Ar atmosphere Then, it was injected into a mold to produce 4 types of ingots. These ingots are loaded into a quartz nozzle together with a predetermined amount of B, melted by high-frequency induction heating in an argon gas atmosphere, and then the molten metal is ejected onto a single copper roll having a diameter of 300 mm rotating at a peripheral speed of 40 m / s. Thus, an alloy ribbon was produced. The temperature at which each molten metal was ejected was 1320 ° C. As a result of ICP composition analysis, each alloy ribbon contains 1.1 atomic%, 1.6 atomic%, 0.5 atomic%, and 1.7 atomic% of B, respectively.7.9Zr2.2Ni3.3Ga1.1Co22.0B1.1Febal.(Example 12), Sm6.5Nd1.1Zr2.6Mo2.2Cr1.1Si1.1Co25.0B1.6Febal.(Example 13), Sm7.4Pr1.1Zr1.6Hf0.5W0.5Al0.2C2.2Co33.9B0.5Febal.(Example 14), Sm7.2Nd0.6Dy2.2Zr2.7Mn1.1Nb1.1Co26.0B1.7Febal.It had the composition of (Example 15). The coercive force of each obtained alloy ribbon was measured using a vibration test type magnetometer (VSM). As a result, the coercive forces of the alloy ribbons of Examples 12 to 15 were 20 kA / m, 33 kA / m, 29 kA / m, and 22 kA / m, respectively.
[0092]
Next, each alloy ribbon was heat-treated at 700 ° C. for 30 minutes in an inert atmosphere (Ar; 0.9 atm). Subsequently, these alloy ribbons were each pulverized by a ball mill to an average particle size of about 20 μm. Subsequently, the alloy powders of Examples 12, 13, and 14 were each subjected to heat treatment (nitriding treatment) at 450 ° C. for 50 hours in a nitrogen gas atmosphere of 1 atm. Was synthesized. The alloy powder of Example 15 was heat-treated at 350 ° C. for 10 hours in an atmosphere of 0.02 atm ammonia gas and 1 atm nitrogen gas to synthesize magnetic material powder having the composition shown in Table 2 below. .
[0093]
The magnetic material powders are all TbCu as a result of X-ray diffraction.7It was confirmed that the phase was the main phase, and the lattice constant ratio c / a was found to be in the range of 0.854 to 0.876.
[0094]
About each said magnetic material powder, the magnetic characteristic (residual magnetic flux density, maximum energy product) was investigated using the vibration test type magnetometer (VSM). In addition, these magnetic characteristics have a density of the magnetic material powder of 7.74 g / cm.ThreeTable 2 below shows the results calculated and corrected as the demagnetizing factor 0.15.
[0095]
[Table 2]
Figure 0003795694
[0096]
As apparent from Table 2, Examples 11-1 and 11- obtained by nitriding using an alloy ribbon (12 kA / m, 36 kA / m) having a coercive force immediately after quenching of 56 kA / m or less. The magnetic material powder of Example 2-3 obtained by nitriding using an alloy ribbon (68 kA / m) whose coercive force immediately after quenching exceeds 56 kA / m in the magnetic material powder 2 was obtained. It can be seen that it is larger than the material powder.
[0097]
Moreover, it turns out that all the magnetic material powders of Examples 12 to 15 obtained by nitriding using an alloy ribbon having a coercive force of 56 kA / m or less immediately after quenching have excellent magnetic properties.
[0098]
In the production of the alloy ribbons of Examples 11-1 to 11-3, the ratio of the coercive force exceeding 56 kA / m was slightly less than 30%. The rate of the coercive force exceeding 56 kA / m can be reduced to less than 5% by setting the speed) to 42 m / sec, and the heat treatment, pulverization, and nitriding treatment are carried out as they are without particularly separating the obtained alloy ribbon. Etc., magnetic material powder having the same characteristics as those of Examples 11-1 and 11-2 can be obtained.
[0099]
(Examples 16-1 and 16-2)
First, high purity Sm, Zr, Co, and Fe raw materials were arc-melted in an Ar atmosphere to prepare an ingot. The composition of the ingot was Sm 7.5 atomic%, Zr 2.5 atomic%, Co 27 atomic%, and the balance was Fe. This ingot is loaded into a quartz nozzle together with a predetermined amount of B, melted by high-frequency induction heating in an argon gas atmosphere, and then the molten metal is ejected onto a single 300 mm diameter copper roll rotating at a peripheral speed of 40 m / s. An alloy ribbon was prepared. The temperature at the time of ejection was 1350 ° C. As a result of composition analysis by ICP, the alloy ribbon contains 1.9 atomic% of B, and Sm7.4Zr2.4Co29.8B1.9FebalIt had the composition of this. The thickness of the obtained plurality of alloy ribbons was measured using calipers. As a result, the thickness of each alloy ribbon was 5 to 45 μm.
[0100]
Next, an alloy ribbon having a thickness of 30 μm or less and an alloy ribbon having a thickness exceeding 30 μm are respectively selected, and these alloy ribbons are each heat-treated at 700 ° C. for 30 minutes in an inert atmosphere (Ar; 0.9 atm). Was given. Subsequently, these alloy ribbons were each pulverized by a ball mill to an average particle size of about 20 μm and then subjected to heat treatment (nitriding treatment) at 430 ° C. for 100 hours in a nitrogen gas atmosphere of 1 atm. Two kinds of magnetic material powders having compositions were synthesized.
[0101]
The magnetic material powders are all TbCu as a result of X-ray diffraction.7It was confirmed that the phase was the main phase, and the lattice constant ratio c / a was found to be in the range of 0.854 to 0.876.
[0102]
About each said magnetic material powder, the magnetic characteristic (residual magnetic flux density, maximum energy product) was investigated using the vibration test type magnetometer (VSM). In addition, these magnetic characteristics have a density of the magnetic material powder of 7.74 g / cm.ThreeTable 3 below shows the results of the calculation and correction with a demagnetizing factor of 0.15.
[0103]
(Examples 17 to 20)
First, after arc melting each raw material of high purity Sm, Nb, Pr, Dy, Zr, Hf, Mn, Ni, Cr, Al, Ga, Mo, W, Si, Nb, Co, and Fe in an Ar atmosphere Then, it was injected into a mold to produce 4 types of ingots. These ingots are loaded into a quartz nozzle together with a predetermined amount of B, melted by high-frequency induction heating in an argon gas atmosphere, and then the molten metal is ejected onto a single copper roll having a diameter of 300 mm rotating at a peripheral speed of 40 m / s. Thus, an alloy ribbon was produced. The temperature at which each molten metal was ejected was 1340 ° C. As a result of ICP composition analysis, each alloy ribbon contains 1.1 atomic%, 1.6 atomic%, 0.5 atomic%, and 1.7 atomic% of B, respectively.7.9Zr2.2Ni3.3Ga1.1Co22.0B1.1Febal.(Example 17), Sm6.5Nd1.1Zr2.6Mo2.2Cr1.1Si1.1Co25.0B1.6Febal.(Example 18), Sm7.4Pr1.1Zr1.6Hf0.5W0.5Al0.2Co33.9B0.5C2.2Febal.(Example 19), Sm7.2Nd0.6Dy2.2Zr2.7Mn1.1Nb1.1Co26.0B1.7Febal.It had the composition of (Example 20). The thickness of each alloy ribbon obtained was measured using calipers. As a result, the alloy ribbons had thicknesses shown in Table 3 below.
[0104]
Next, each alloy ribbon was heat-treated at 700 ° C. for 30 minutes in an inert atmosphere (Ar; 0.9 atm). Subsequently, these alloy ribbons were each pulverized by a ball mill to an average particle size of about 20 μm. Subsequently, the alloy powders of Examples 17, 18, and 19 were each subjected to heat treatment (nitriding treatment) at 430 ° C. for 100 hours in a nitrogen gas atmosphere of 1 atm. Was synthesized. Further, the alloy powder of Example 20 was heat-treated at 350 ° C. for 10 hours in an atmosphere of 0.02 atmospheres of ammonia gas and 1 atmosphere of nitrogen gas to synthesize magnetic material powders having the compositions shown in Table 3 below. .
[0105]
The magnetic material powders are all TbCu as a result of X-ray diffraction.7It was confirmed that the phase was the main phase, and the lattice constant ratio c / a was found to be in the range of 0.854 to 0.876.
[0106]
About each said magnetic material powder, the magnetic characteristic (residual magnetic flux density, maximum energy product) was investigated using the vibration test type magnetometer (VSM). In addition, these magnetic characteristics have a density of the magnetic material powder of 7.74 g / cm.ThreeTable 3 below shows the results of the calculation and correction with a demagnetizing factor of 0.15.
[0107]
[Table 3]
Figure 0003795694
[0108]
As apparent from Table 3, the magnetic material powder of Example 16-1 obtained by nitriding using an alloy ribbon (thickness 15 to 20 μm) having a thickness of 30 μm or less immediately after quenching is a maximum. It can be seen that the energy product is larger than the magnetic material powder of Example 16-2 obtained by nitriding using an alloy ribbon (thickness: 32 to 36 μm) whose thickness immediately after quenching exceeds 30 μm.
[0109]
Moreover, it turns out that all the magnetic material powders of Examples 17 to 20 obtained by nitriding using an alloy ribbon having a thickness of 30 μm or less immediately after quenching are excellent in magnetic properties.
[0110]
(Examples 21 to 30)
First, high purity Sm, Zr, Co, B, and Fe raw materials were arc melted in an Ar atmosphere to prepare an ingot. The composition of the ingot was Sm 7.7 atomic%, Zr 2.5 atomic%, Co 27 atomic%, B 2.2 atomic%, and the balance was Fe. This ingot is loaded into a quartz nozzle, melted by high frequency induction heating in an argon gas atmosphere, and then the molten metal is spouted onto a single copper roll having a diameter of 300 mm rotating at a peripheral speed of 45 m / s to form an alloy ribbon. Produced. The temperature at the time of ejection was set to 1360 ° C.
[0111]
Next, the alloy ribbon was vacuum-sealed in a quartz tube and heat treated at 700 ° C. for 20 minutes. The heat-treated alloy ribbon was pulverized to an average particle size of 30 μm or less using a ball mill. The alloy powder was subjected to X-ray diffraction. As a result, TbCu7It was confirmed that the phase was the main phase. From the result of X-ray diffraction, TbCu7The lattice constants of the phases could be evaluated as a = 0.486 nm and c = 0.419 nm, and the lattice constant ratio c / a was found to be 0.862.
[0112]
Next, 10 kinds of magnetic material powders were synthesized by nitriding the alloy powders under the conditions shown in Table 4 below.
[0113]
About each said magnetic material powder, the maximum energy product was investigated using the ratio of the alpha-Fe phase, and the vibration test type | mold magnetometer (VSM). The ratio of the α-Fe phase is the main reflection intensity of the α-Fe phase (IFe) And TbCu7Main reflection intensity of phase (ITb) Was substituted into the following formula and evaluated by the main reflection intensity ratio (I) calculated.
[0114]
I (%) = [IFe/ (IFe+ ITb] X 100
The maximum energy product is the density of the magnetic material powder of 7.74 g / cm.ThreeAnd corrected as a demagnetizing factor of 0.15. These results are shown in Table 4 below.
[0115]
[Table 4]
Figure 0003795694
[0116]
As apparent from Table 4, when the nitrogen pressure during nitriding is p (atmospheric pressure) and the nitriding temperature is T (° C.), p is 2 atmospheres or more and 2p + 400 ≦ T ≦ 2p + 420 The magnetic material powders of Examples 21 to 28 obtained by performing nitriding treatment in Example 2 are higher than the magnetic material powders of Examples 29 and 30 obtained by performing nitriding treatment in which the maximum energy product deviates from the above conditions. It can be seen that the magnetic properties are further improved.
[0117]
(Examples 31-1, 31-2)
First, high purity Sm, Zr, Co, B, and Fe raw materials were arc melted in an Ar atmosphere to prepare an ingot. The composition of the ingot was Sm 7.7 atomic%, Zr 2.5 atomic%, Co 27 atomic%, B 2.2 atomic%, and the balance was Fe. This ingot is loaded into a quartz nozzle, melted by high frequency induction heating in an argon gas atmosphere, and then the molten metal is spouted onto a single copper roll having a diameter of 300 mm rotating at a peripheral speed of 45 m / s to form an alloy ribbon. Produced. The temperature at the time of ejection was 1300 ° C.
[0118]
Next, the alloy ribbon was vacuum-sealed in a quartz tube and heat treated at 700 ° C. for 20 minutes. Subsequently, the heat-treated alloy ribbon was pulverized and classified using a ball mill, whereby an alloy powder having a particle size distribution shown in the following Table 5 (Example 31-1) and an alloy powder having a particle size of 22 μm or less (Example 31). -2) was obtained. As shown in Table 5 below, it was confirmed that the volume ratio of the fine powder having a particle size of 2.8 μm or less was 0.93% in the alloy powder of Example 31-1.
[0119]
[Table 5]
Figure 0003795694
[0120]
Next, each of the alloy powders was subjected to heat treatment (nitriding treatment) at 440 ° C. for 65 hours in a nitrogen gas atmosphere of 10 atm to synthesize two magnetic material powders having the compositions shown in Table 6 below. Each magnetic material powder obtained was subjected to X-ray diffraction. As a result, all the diffraction peaks other than the diffraction peak of α-Fe are TbCu.7It was confirmed that it was indexed by the type crystal structure. From the result of X-ray diffraction, TbCu7The lattice constants of the phases could be evaluated as a = 0.4930 nm and c = 0.4252 nm, and the lattice constant ratio c / a was found to be 0.8625. Further, particle size distribution measurement was performed on each of the magnetic material powders. As a result, the magnetic material powder of Example 31-1 contained 1.08% by volume of the fine powder having a particle size of 2.8 μm or less, and the fine powder having the same particle size as that of the magnetic material powder of Example 31-2. Was 5.35% by volume.
[0121]
Next, 2 wt% of epoxy resin was added to each magnetic material powder and mixed, and then 8000 kg / cm.2The two types of bonded magnets were manufactured by compression molding at a pressure of 150 ° C. and then curing at a temperature of 150 ° C. for 2.5 hours.
[0122]
The magnetic properties (residual magnetic flux density, coercive force and maximum energy product) at room temperature of each of the obtained bonded magnets were measured. The results are also shown in Table 6 below.
[0123]
(Examples 32-36)
First, high-purity Sm, Nb, Pr, Er, Zr, Hf, Ni, V, Ga, Mo, W, Si, B, Co, and Fe powders are arc-melted in an Ar atmosphere and then injected into a mold. Thus, five types of ingots were produced. These ingots were loaded into a quartz nozzle, melted by high frequency induction heating in an argon gas atmosphere, and then the molten metal was ejected onto a single copper roll rotating at a peripheral speed of 45 m / s to produce an alloy ribbon. . The temperature at which each molten metal was ejected was 1310 ° C. As a result of the composition analysis by ICP, each alloy ribbon is Sm6.3Nd2.2Zr2.2Mo2.2Si1.1Co22.8B0.9Febal.(Example 32), Sm7.2Pr1.1Zr2.2V2.2W1.1Ni3.2Co17.2B0.9Febal.(Example 33), Sm8.2Er1.1Zr1.1Hf1.1Mo2.2Ga1.1Co20.7B0.9Febal.(Example 34), Sm6.6Nd2.2Zr2.2Co15.2B1.4C1.1Febal.(Example 35), Sm7.6Nd1.1Zr2.2Co15.1B1.9Febal.It had the composition of (Example 36).
[0124]
Next, each alloy ribbon was vacuum-sealed in a quartz tube and heat-treated at 700 ° C. for 20 minutes. Subsequently, these heat-treated alloy ribbons were pulverized using a ball mill to obtain alloy powder.
[0125]
Next, each of the alloy powders was subjected to heat treatment (nitriding treatment) at 440 ° C. for 65 hours in a nitrogen gas atmosphere of 10 atm to synthesize five magnetic material powders having the compositions shown in Table 6 below. Each magnetic material powder obtained was subjected to X-ray diffraction. As a result, all the diffraction peaks other than the diffraction peak of α-Fe are TbCu.7It was confirmed that it was indexed by the type crystal structure. Further, from the result of X-ray diffraction, it was found that the lattice constant ratio c / a was 0.852 to 0.873. Further, particle size distribution measurement was performed on each of the magnetic material powders. As a result, in the magnetic material powders of Examples 32-36, the content of fine powder having a particle size of 2.8 μm or less is 1.01%, 1.23%, 2.06%, 0.98% in volume ratio, respectively. 0.92%.
[0126]
Next, 2 wt% of epoxy resin was added to each magnetic material powder and mixed, and then 8000 kg / cm.2Five types of bonded magnets were manufactured by performing compression molding at a pressure of 150 ° C. and performing a curing treatment at a temperature of 150 ° C. for 2.5 hours.
[0127]
The magnetic properties (residual magnetic flux density, coercive force and maximum energy product) at room temperature of each of the obtained bonded magnets were measured. The results are also shown in Table 6 below.
[0128]
[Table 6]
Figure 0003795694
[0129]
As can be seen from Table 6, the bonded magnet of Example 31-1 obtained using a magnetic material powder having a fine powder particle size of 2.8 μm or less in a content of 5% by volume or less had a residual magnetic flux density at room temperature. The coercive force and the maximum energy product are both superior to the bonded magnet of Example 31-2 obtained using a magnetic material powder in which the content of fine powder having the same particle size exceeds 5% by volume. Recognize.
[0130]
In addition, the bonded magnets of Examples 32-36 obtained using a magnetic material powder having a fine powder having a particle size of 2.8 μm or less in a content of 5% by volume or less have a residual magnetic flux density, a coercive force, and a maximum energy at room temperature. It can be seen that the product is excellent.
[0131]
(Examples 37-1 to 37-5)
First, high purity Sm, Zr, Co, and Fe raw materials were arc-melted in an Ar atmosphere to prepare an ingot. The composition of the ingot was Sm 7.5 atomic%, Zr 2.5 atomic%, Co 27 atomic%, and the balance was Fe. This ingot is loaded into a quartz nozzle together with B, melted by high frequency induction heating in an argon gas atmosphere, and then the molten metal is ejected onto a single copper roll rotating at a peripheral speed of 42 m / s to produce an alloy ribbon. did. The temperature at the time of ejection was 1350 ° C. As a result of compositional decomposition by ICP, it was found that 2.16 atomic% of B was contained in the alloy ribbon.
[0132]
Next, the alloy ribbon was vacuum-sealed in a quartz tube and heat-treated at 720 ° C. for 15 minutes. The alloy ribbon after the heat treatment was pulverized to a particle size of 30 μm or less using a mortar, and then subjected to a heat treatment (nitriding treatment) at 450 ° C. for 80 hours in a nitrogen atmosphere of 10 atm to synthesize a magnetic material powder. The composition of this magnetic material powder is Sm6.88Zr2.29Co24.77B1.97N9.00FebalMet.
[0133]
According to the result of X-ray diffraction, the magnetic material powder has all diffraction peaks other than the minute α-Fe diffraction peak, which is hexagonal TbCu.7Indexed by the type crystal structure, TbCu7It was confirmed that the phase was the main phase. From the result of X-ray diffraction, TbCu7The lattice constant of the phase could be evaluated as a = 0.4925 nm and c = 0.4258 nm, and the lattice constant ratio c / a was found to be 0.8646.
[0134]
Next, the TbCu7R consisting of only a particle size of 50 μm or more by sieving with the magnetic material powder of the mold2Fe14Five types of mixed magnetic material powders prepared by mixing B-type magnetic material powder (trade name manufactured by GM; MQP-B powder) in the proportions shown in Table 7 below, and epoxy resin were respectively added to these mixed magnetic material powders. After adding 2% by weight and mixing, 8000 kg / cm2Five types of bonded magnets were manufactured by performing compression molding at a pressure of 150 ° C. and performing a curing treatment at a temperature of 150 ° C. for 2.5 hours.
[0135]
The bulk density and magnetic properties (residual magnetic flux density, coercive force and maximum energy product) of each of the obtained bonded magnets were measured. The results are also shown in Table 7 below. In Table 7 below, the TbCu7Magnet (Example 37-6) manufactured using only the magnetic material powder of the mold and R2Fe14The bulk density and magnetic properties at room temperature of a bonded magnet (Comparative Example 3) manufactured using only the B-based magnetic material powder will be described.
[0136]
[Table 7]
Figure 0003795694
[0137]
As apparent from Table 7, TbCu7Type magnetic material powder and R2Fe14The bonded magnets of Examples 37-1 to 37-5 manufactured using mixed magnetic material powder made of B-based magnetic material powder were TbCu7It can be seen that the packing density was improved as compared with the bonded magnet of Example 37-6 manufactured using the magnetic material powder of the mold, and the performance of the magnet was improved.
[0138]
R2Fe14The bonded magnet of Comparative Example 3 manufactured using only the B-based magnetic material powder is easily corroded, and the deterioration of the magnetic characteristics accompanying this is remarkable.
[0139]
In contrast, TbCu7Type magnetic material powder and R2Fe14The bonds of Examples 37-1 to 37-5 manufactured using the mixed magnetic material powder made of the B-based magnetic material powder have improved corrosion resistance. For example, the change in magnetic properties after a 50 h corrosion resistance test in a constant temperature and humidity chamber having a humidity of 90% and a temperature of 80 ° C. was examined. TbCu7A horn magnet containing 50 vol% or more of a magnetic material powder of the mold showed no corrosion and showed excellent corrosion resistance. R2Fe14As the ratio of the B-based magnetic material powder increases, the generation of rust becomes more prominent, and the deterioration of the magnetic characteristics becomes significant.
[0140]
Table 8 below shows the results of the corrosion resistance tests of Examples 37-1 to 37-3 and Comparative Example 3 in Table 7.
[0141]
[Table 8]
Figure 0003795694
[0142]
[0143]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a magnetic material having a high residual magnetic flux density can be provided. Moreover, by using such a magnetic material, it becomes possible to manufacture a permanent magnet such as a bonded magnet having excellent magnetic properties.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a characteristic diagram showing the relationship between nitrogen pressure and nitrogen absorption start temperature when nitriding an alloy powder used in the present invention.
2 is a characteristic diagram showing an X-ray diffraction pattern of the magnetic material powder of Example 2. FIG.

Claims (9)

一般式
R1x R2y z 100-x-y-z
ただし、R1は少なくとも一種の希土類元素(Yを含む)で、50原子%以上がSmである、R2はZrおよびHfから選ばれる少なくとも一種の元素、MはFe単独またはFeが50原子%以上のFe及びCoからなる元素、x、y及びzは原子%でそれぞれ2≦x、4≦x+y≦20、0.001≦z≦10を示す、にて表され、主相がTbCu7 型結晶構造を有することを特徴とする磁性材料。
General formula R1 x R2 y B z M 100-xyz
However, R1 is at least one kind of rare earth element (including Y), and 50 atom% or more is Sm, R2 is at least one element selected from Zr and Hf, M is Fe alone or Fe is 50 atom% or more The elements consisting of Fe and Co, x, y, and z are represented by atomic percentages of 2 ≦ x, 4 ≦ x + y ≦ 20, and 0.001 ≦ z ≦ 10, respectively, and the main phase is a TbCu 7 type crystal structure A magnetic material characterized by comprising:
前記TbCu7 型結晶構造の格子定数a、cの比であるc/aが0.847以上であることを特徴とする請求項1記載の磁性材料。2. The magnetic material according to claim 1, wherein c / a which is a ratio of lattice constants a and c of the TbCu 7 type crystal structure is 0.847 or more. 前記一般式中のzは、0.1≦z≦3であることを特徴とする請求項1または2記載の磁性材料。  The magnetic material according to claim 1, wherein z in the general formula is 0.1 ≦ z ≦ 3. 前記一般式中のyは、0.1≦y≦10であることを特徴とする請求項1乃至3いずれか記載の磁性材料。4. The magnetic material according to claim 1, wherein y in the general formula is 0.1 ≦ y ≦ 10. 5. 一般式General formula
R1R1 x x R2R2 y y B z z M 100-x-y-z100-x-y-z
ただし、R1はYを含む希土類元素から選ばれる少なくとも1つの元素で、50原子%以上がSmである、R2はZrおよびHfから選ばれる少なくとも1つの元素、MはFe単独またはFeが50原子%以上のFe及びCoからなる元素、x、y、zはそれぞれ原子%でx≧2、4≦x+y≦20、0.001≦z≦10である、にて表され、主相がTbCuHowever, R1 is at least one element selected from rare earth elements including Y, and 50 atom% or more is Sm, R2 is at least one element selected from Zr and Hf, M is Fe alone or Fe is 50 atom% The elements consisting of Fe and Co, x, y, and z are represented by atomic percentages of x ≧ 2, 4 ≦ x + y ≦ 20, and 0.001 ≦ z ≦ 10, respectively, and the main phase is TbCu 7 7 型結晶構造を有する磁性材料粉末と、A magnetic material powder having a type crystal structure;
バインダとWith binder
を含むことを特徴とするボンド磁石。Bond magnet characterized by including.
前記バインダは、合成樹脂からなることを特徴とする請求項5記載のボンド磁石。The bonded magnet according to claim 5, wherein the binder is made of a synthetic resin. 前記磁性材料粉末は、粒径2.8μm以下の粉末の含有割合が5体積%以下であることを特徴とする請求項5または6記載のボンド磁石 7. The bonded magnet according to claim 5, wherein the magnetic material powder has a content ratio of a powder having a particle size of 2.8 μm or less of 5% by volume or less . R 2 2 FeFe 1414 B相(ただし、RはYを含む希土類元素から選ばれる少なくとも1つの元素を示す)を主相とする磁性材料粉末がさらに配合されることを特徴とする請求項5乃至7いずれか記載のボンド磁石。The bond according to any one of claims 5 to 7, further comprising a magnetic material powder containing a B phase (wherein R represents at least one element selected from rare earth elements including Y) as a main phase. magnet. 記一般式R1 x R2 y z 100-x-y-z の磁性材料粉末(A)と前記R 2 Fe 14 B相を主相とする磁性材料粉末(B)の混合比率は、重量割合でA/Bが0.1〜10であることを特徴とする請求項8記載のボンド磁石。 The mixing ratio before following general formula R1 x R2 y B z M 100 -xyz of the magnetic material powder (A) and the magnetic material powder as the main phase of R 2 Fe 14 B phase (B) is a weight ratio A / B is 0.1-10, The bonded magnet of Claim 8 characterized by the above-mentioned.
JP07742799A 1995-06-30 1999-03-23 Magnetic materials and bonded magnets Expired - Lifetime JP3795694B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP07742799A JP3795694B2 (en) 1995-06-30 1999-03-23 Magnetic materials and bonded magnets

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP16437395 1995-06-30
JP7-164373 1995-06-30
JP07742799A JP3795694B2 (en) 1995-06-30 1999-03-23 Magnetic materials and bonded magnets

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP13503696A Division JP3171558B2 (en) 1995-06-30 1996-05-29 Magnetic materials and bonded magnets

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH11317304A JPH11317304A (en) 1999-11-16
JP3795694B2 true JP3795694B2 (en) 2006-07-12

Family

ID=26418509

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP07742799A Expired - Lifetime JP3795694B2 (en) 1995-06-30 1999-03-23 Magnetic materials and bonded magnets

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3795694B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9859042B2 (en) * 2012-07-02 2018-01-02 Grirem Advanced Materials Co., Ltd. Rare earth permanent magnetic powder, bonded magnet and device using the bonded magnet

Also Published As

Publication number Publication date
JPH11317304A (en) 1999-11-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3171558B2 (en) Magnetic materials and bonded magnets
JP2001189206A (en) Permanent magnet
US5658396A (en) Magnetic material
US5549766A (en) Magnetic material
JP4314244B2 (en) Magnetic material powder manufacturing method and bonded magnet manufacturing method
JP3317646B2 (en) Manufacturing method of magnet
US6406559B2 (en) Magnetic material and manufacturing method thereof, and bonded magnet using the same
WO2011030387A1 (en) Magnet material, permanent magnet, and motor and electricity generator each utilizing the permanent magnet
JP3219865B2 (en) Magnetic materials, permanent magnets and bonded magnets
JP3455557B2 (en) Magnetic material
JPH08191006A (en) Magnetic material
JP4170468B2 (en) permanent magnet
JP3135665B2 (en) Magnetic materials and bonded magnets
JP3792737B2 (en) Magnet material and permanent magnet using the same
JP3222482B2 (en) Manufacturing method of permanent magnet
JP3247508B2 (en) permanent magnet
JP3779404B2 (en) Permanent magnet materials, bonded magnets and motors
JP3768553B2 (en) Hard magnetic material and permanent magnet
JP4936593B2 (en) Method for producing magnet powder
JP3469496B2 (en) Manufacturing method of magnet material
JP3795694B2 (en) Magnetic materials and bonded magnets
JP3386552B2 (en) Magnetic material
JPH113812A (en) Permanent magnet material and bonded magnet
JP3615177B2 (en) Magnet material and method of manufacturing bonded magnet using the same
JP3779338B2 (en) Method for producing magnetic material powder and method for producing bonded magnet

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20050516

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20050531

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20050729

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20060228

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20060317

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20060411

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20060413

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100421

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100421

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110421

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130421

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140421

Year of fee payment: 8

EXPY Cancellation because of completion of term