JP4678741B2 - 異方性磁石素材 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、すぐれた高エネルギー積を有し、磁気特性のよい永久磁石の材料となり得る磁石合金に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、残留磁束密度（Ｂｒ）および保磁力（Ｈｃ）が良好であって、すぐれた高エネルギー積（［ＢＨ］max）を有する磁気特性の良い永久磁石として、Ｒ（希土類金属）−Ｆｅ−Ｂ系の磁石合金が多用されるようになってきている。
【０００３】
このＲ−Ｆｅ−Ｂ系の磁石合金は、熱間で塑性加工を施すことによって結晶粒を特定の方向に配向させれば、磁気的に異方性を付与した、磁気特性の優れた永久磁石となる。
【０００４】
このＲ−Ｆｅ−Ｂ系の磁石合金は、合金溶湯を急冷することによって非晶質または微細結晶質の薄片を得たのち破砕して粉末とし、これを冷間や熱間で成形し、高密度化したのち熱間で塑性加工したり、あるいはまた、前記合金溶湯を鋳造したのち鋳造体を熱間で塑性加工したりすることにより製造される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この種の熱間塑性加工法によるＲ−Ｆｅ−Ｂ系の磁石合金の特性は、従来、残留磁束密度（Ｂｒ）がおよそ１２．６ｋＧ以下程度であったが、残留磁束密度（Ｂｒ）を高めることにより、最大エネルギー積（［ＢＨ］max）がさらに良好である磁石合金を提供することが課題としてあった。
【０００６】
本発明は、このような課題にかんがみてなされたものであって、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系の磁石合金において、構成元素の組成範囲を限定することにより、残留磁束密度（Ｂｒ）を高め、最大エネルギー積（［ＢＨ］max）のより一層優れた磁石合金を提供することを目的としている。
【０００７】
また、同時に塑性加工時における成形条件、特に加工時の温度条件を種々検討し、加工性が良好で、かつ高いＢｒあるいは高い［ＢＨ］maxをもつ磁石合金を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系の磁石合金に塑性加工を施すことによって得られる磁石については、従来は組成と磁気特性が厳密に相関するという認識は薄かった。本発明者らは、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ組成と磁気特性の関係に着目し、実験を重ねていくうちに、本磁石の磁気特性はＲ−Ｆｅ−Ｂの基本組成と厳密な相関関係があることを見出した。そこで、さらに実験を重ねた結果、組成を限定することにより、従来は得られなかった高磁気特性を有する異方性磁石を製造することに成功した。
【０００９】
Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系の磁石合金に塑性加工を施し、高性能の異方性磁石を製造する際、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ組成が異なる場合も、従来はほぼ同一の条件で塑性加工を行なっていた。本発明者らは、種々の組成のＲ−Ｆｅ−Ｂ系合金の塑性加工実験を多数行なって行く過程で、最適の加工条件、特に加熱条件がＲ−Ｆｅ−Ｂ組成によって異なることを見出した。そして、従来の成形条件では低い特性しか示さなかった組成の合金についても、温度条件を最適化することにより優れた磁気特性が発現することを見出した。さらに、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ組成と加工条件を変化させた実験を鋭意重ねることにより、ついに本発明の完成に到った。
【００１０】
さらにまた、Ｒ−Ｆｅ−Ｂへの添加元素として、Ｇａを選択し、その含有量が熱間加工性および磁気特性の両方に及ぼす影響を検討することによって、好ましい組成範囲の磁石合金を見出した。
【００１１】
【００１２】
本発明による磁気特性に優れた磁石合金素材は、
Ｒ−Ｔ−Ｇａ−Ｂ
［ＲはＮｄであり、ＴはＦｅまたはＣｏである。］
の成分系であって、質量％で、Ｒ：２９．２〜２９．７％、Ｇａ：０．０５〜０．６％、Ｂ：０．９１〜０．９３％、残部がＴおよび不可避な不純物である合金組成を有する磁石合金の急冷薄帯を破砕して粉末を得、この粉末を冷間で成形したのちホットプレスを行ない、ホットプレス成形体に対して温度７７５〜８５０℃で熱間塑性加工を施して得た、最大エネルギー積が４１．５ＭＧＯｅ以上である異方性磁石素材である。
【００１３】
【００１４】
本発明の磁気特性に優れた磁石合金素材は、ＲがＮｄを主体とし、Ｎｄ以外の希土類金属が５．０質量％以下である磁石合金の粉末を材料とすることができる。
【００１５】
本発明の磁気特性に優れた磁石合金は、ＴがＦｅおよびＣｏの１種または２種からなる磁石合金の粉末を材料とすることができる。
【００１６】
【００１７】
本発明の磁気特性に優れた異方性磁石の実施態様においては、熱間塑性加工は熱間押出し加工とすることができる。
【００１８】
【発明の作用】
本発明による磁気特性に優れた磁石合金素材を与える合金の組成（質量％）を上記のように限定した理由は、次のとおりである。
【００１９】
Ｒ：２９．２〜３０．０％
Ｒ含有量が少ないと保磁力（ｉＨｃ）が低下するので、２９．２％以上とすることが必要である。一方、Ｒ含有量が多いと残留磁束密度（Ｂｒ）が低下するので、３０．０％以下とすることが必要である。
【００２０】
Ｂ：０．９１〜１．１０％
Ｂはこの種の磁石合金の保磁力（ｉＨｃ）および残留磁束密度（Ｂｒ）を向上させる作用を有するが、このB含有量が少ないと保磁力（ｉＨｃ）および残留磁束密度（Ｂｒ）の向上作用が小さいので０．９１％以上とするのが良いが、多すぎると残留磁束密度（Ｂｒ）を逆に低下させる傾向になると共に、変形抵抗を急激に増大させて例えば熱間押出し加工の際の加工時間を多く必要とすることになるので、１．１０％以下とするのが良い。
【００２１】
Ｇａ：０．０５〜０．６％
Ｇａはこの種の磁石合金の保磁力（ｉＨｃ）および残留磁束密度（Ｂｒ）を向上させる作用を有するが、このＧａ含有量が少ないと保磁力（ｉＨｃ）および残留磁束密度（Ｂｒ）が低下するので０．０５％以上とするのが良いが、多すぎると残留磁束密度（Ｂｒ）が低下することとなるので、０．６％以下とするのが良い。
【００２２】
【００２３】
そして、ＲはＮｄを主体とするものが望ましく、他の希土類金属の含有は残留磁束密度（Ｂｒ）の低下を招くので、その含有量は５．０％以下とするのが良い。
【００２４】
上述の成分組成の磁石合金を熱間塑性加工する際の温度を７７５〜８５０℃とすることによって、磁気特性、特に、磁束密度（Ｂｒ）をさらに高めることができ、磁束密度（Ｂｒ）が１３．０ｋＧ以上の磁気特性に優れたラジアル異方性高ネルギー積磁石素材が得られる。
【００２５】
【実施例】
（参考例１）
合金溶湯を単ロール法にて超急冷することによって、質量％で、Ｎｄ：２９．５％、Ｃｏ：６％、Ｂ：０．９５％、Ｆｅ：残部の組成からなる薄帯を得たのち、この薄帯を破砕して粉末を得た。
【００２６】
次いで、上記粉末を冷間でプレス成形した後、Ａｒガス雰囲気中において温度７９０℃でホットプレスを行った。
【００２７】
続いて、このホットプレス成形体に対し、温度８２０℃で熱間押出し加工を行うことによって結晶方位をそろえたカップ状の磁石素材にした。
【００２８】
次いで、このカップ状磁石素材の外壁から試料を切り出してラジアル方向の磁気特性を調査した結果、残留磁束密度（Ｂｒ）が１３．５ｋＧ、保磁力（ｉＨｃ）が１３．８ｋＯｅ、および最大エネルギー積（［ＢＨ］max）が４２．１ＭＧＯｅの高磁気特性を有することがわかった。
【００２９】
（実施例１）
合金溶湯を単ロール法にて超急冷することによって、質量％で、Ｎｄ：２９．２％、Ｃｏ：６％、Ｂ：０．９２％、Ｇａ：０．６％、Ｆｅ：残部の組成からなる薄帯を得たのち、この薄帯を破砕して粉末を得た。
【００３０】
この粉末を使用し、参考例１と同様の方法でカップ状磁石素材を得た。次いで、参考例１と同様に磁気特性を調査した結果、残留磁束密度（Ｂｒ）が１３．７ｋＧ、保磁力（ｉＨｃ）が１５．３ｋＯｅ、および最大エネルギー積（［ＢＨ］max）が４４．３ＭＧＯｅの高磁気特性を有することがわかった。
【００３１】
（実施例２および参考例２）
表１に示す組成を有する粉末を参考例１と同様にして得た。おのおのの粉末を用いて、参考例１と同様にカップ状磁石素材を作製し、磁気特性を調べた結果を表１に示す。表１の試料番号１，５はＮｄが範囲外にあり保磁力、最大エネルギー積が低い。またＢが範囲外の試料番号６，１２は最大エネルギー積が低い。さらに、Ｇａ，Ｓｉ，Ｃの添加量が大きい試料番号２１，２５，２９も最大エネルギー積が低い。
【００３２】
表１
【００３３】
（実施例３および参考例３，４）
参考例１および実施例１で用いた合金組成を有するカップ状磁石素材を参考例と同様に作製した。ただし、このとき、熱間押出し加工の温度を表２に示すように種々変化させた。おのおのの磁石素材について磁気特性を調べた結果を表２に示す。表２から、押し出し加工の温度が７７５〜８５０℃のときにＢｒが１３．０ｋＧ以上の高い特性が得られることがわかる。
【００３４】
表２
【００３５】
【発明の効果】
本発明により限定された組成の磁石合金を使用することによって、残留磁束密度（Ｂｒ）が大きく、かつ、最大エネルギー積（［ＢＨ］max）の優れた磁石合金を提供することが可能である。
【００３６】
さらに、熱間塑性加工の温度を７７５〜８５０℃に限定することにより、前記した組成の合金から得た磁石素材の磁気特性、特に残留磁束密度（Ｂｒ）を一層高めることが可能である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、すぐれた高エネルギー積を有し、磁気特性のよい永久磁石の材料となり得る磁石合金に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、残留磁束密度（Ｂｒ）および保磁力（Ｈｃ）が良好であって、すぐれた高エネルギー積（［ＢＨ］max）を有する磁気特性の良い永久磁石として、Ｒ（希土類金属）−Ｆｅ−Ｂ系の磁石合金が多用されるようになってきている。
【０００３】
このＲ−Ｆｅ−Ｂ系の磁石合金は、熱間で塑性加工を施すことによって結晶粒を特定の方向に配向させれば、磁気的に異方性を付与した、磁気特性の優れた永久磁石となる。
【０００４】
このＲ−Ｆｅ−Ｂ系の磁石合金は、合金溶湯を急冷することによって非晶質または微細結晶質の薄片を得たのち破砕して粉末とし、これを冷間や熱間で成形し、高密度化したのち熱間で塑性加工したり、あるいはまた、前記合金溶湯を鋳造したのち鋳造体を熱間で塑性加工したりすることにより製造される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この種の熱間塑性加工法によるＲ−Ｆｅ−Ｂ系の磁石合金の特性は、従来、残留磁束密度（Ｂｒ）がおよそ１２．６ｋＧ以下程度であったが、残留磁束密度（Ｂｒ）を高めることにより、最大エネルギー積（［ＢＨ］max）がさらに良好である磁石合金を提供することが課題としてあった。
【０００６】
本発明は、このような課題にかんがみてなされたものであって、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系の磁石合金において、構成元素の組成範囲を限定することにより、残留磁束密度（Ｂｒ）を高め、最大エネルギー積（［ＢＨ］max）のより一層優れた磁石合金を提供することを目的としている。
【０００７】
また、同時に塑性加工時における成形条件、特に加工時の温度条件を種々検討し、加工性が良好で、かつ高いＢｒあるいは高い［ＢＨ］maxをもつ磁石合金を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系の磁石合金に塑性加工を施すことによって得られる磁石については、従来は組成と磁気特性が厳密に相関するという認識は薄かった。本発明者らは、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ組成と磁気特性の関係に着目し、実験を重ねていくうちに、本磁石の磁気特性はＲ−Ｆｅ−Ｂの基本組成と厳密な相関関係があることを見出した。そこで、さらに実験を重ねた結果、組成を限定することにより、従来は得られなかった高磁気特性を有する異方性磁石を製造することに成功した。
【０００９】
Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系の磁石合金に塑性加工を施し、高性能の異方性磁石を製造する際、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ組成が異なる場合も、従来はほぼ同一の条件で塑性加工を行なっていた。本発明者らは、種々の組成のＲ−Ｆｅ−Ｂ系合金の塑性加工実験を多数行なって行く過程で、最適の加工条件、特に加熱条件がＲ−Ｆｅ−Ｂ組成によって異なることを見出した。そして、従来の成形条件では低い特性しか示さなかった組成の合金についても、温度条件を最適化することにより優れた磁気特性が発現することを見出した。さらに、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ組成と加工条件を変化させた実験を鋭意重ねることにより、ついに本発明の完成に到った。
【００１０】
さらにまた、Ｒ−Ｆｅ−Ｂへの添加元素として、Ｇａを選択し、その含有量が熱間加工性および磁気特性の両方に及ぼす影響を検討することによって、好ましい組成範囲の磁石合金を見出した。
【００１１】
【００１２】
本発明による磁気特性に優れた磁石合金素材は、
Ｒ−Ｔ−Ｇａ−Ｂ
［ＲはＮｄであり、ＴはＦｅまたはＣｏである。］
の成分系であって、質量％で、Ｒ：２９．２〜２９．７％、Ｇａ：０．０５〜０．６％、Ｂ：０．９１〜０．９３％、残部がＴおよび不可避な不純物である合金組成を有する磁石合金の急冷薄帯を破砕して粉末を得、この粉末を冷間で成形したのちホットプレスを行ない、ホットプレス成形体に対して温度７７５〜８５０℃で熱間塑性加工を施して得た、最大エネルギー積が４１．５ＭＧＯｅ以上である異方性磁石素材である。
【００１３】
【００１４】
本発明の磁気特性に優れた磁石合金素材は、ＲがＮｄを主体とし、Ｎｄ以外の希土類金属が５．０質量％以下である磁石合金の粉末を材料とすることができる。
【００１５】
本発明の磁気特性に優れた磁石合金は、ＴがＦｅおよびＣｏの１種または２種からなる磁石合金の粉末を材料とすることができる。
【００１６】
【００１７】
本発明の磁気特性に優れた異方性磁石の実施態様においては、熱間塑性加工は熱間押出し加工とすることができる。
【００１８】
【発明の作用】
本発明による磁気特性に優れた磁石合金素材を与える合金の組成（質量％）を上記のように限定した理由は、次のとおりである。
【００１９】
Ｒ：２９．２〜３０．０％
Ｒ含有量が少ないと保磁力（ｉＨｃ）が低下するので、２９．２％以上とすることが必要である。一方、Ｒ含有量が多いと残留磁束密度（Ｂｒ）が低下するので、３０．０％以下とすることが必要である。
【００２０】
Ｂ：０．９１〜１．１０％
Ｂはこの種の磁石合金の保磁力（ｉＨｃ）および残留磁束密度（Ｂｒ）を向上させる作用を有するが、このB含有量が少ないと保磁力（ｉＨｃ）および残留磁束密度（Ｂｒ）の向上作用が小さいので０．９１％以上とするのが良いが、多すぎると残留磁束密度（Ｂｒ）を逆に低下させる傾向になると共に、変形抵抗を急激に増大させて例えば熱間押出し加工の際の加工時間を多く必要とすることになるので、１．１０％以下とするのが良い。
【００２１】
Ｇａ：０．０５〜０．６％
Ｇａはこの種の磁石合金の保磁力（ｉＨｃ）および残留磁束密度（Ｂｒ）を向上させる作用を有するが、このＧａ含有量が少ないと保磁力（ｉＨｃ）および残留磁束密度（Ｂｒ）が低下するので０．０５％以上とするのが良いが、多すぎると残留磁束密度（Ｂｒ）が低下することとなるので、０．６％以下とするのが良い。
【００２２】
【００２３】
そして、ＲはＮｄを主体とするものが望ましく、他の希土類金属の含有は残留磁束密度（Ｂｒ）の低下を招くので、その含有量は５．０％以下とするのが良い。
【００２４】
上述の成分組成の磁石合金を熱間塑性加工する際の温度を７７５〜８５０℃とすることによって、磁気特性、特に、磁束密度（Ｂｒ）をさらに高めることができ、磁束密度（Ｂｒ）が１３．０ｋＧ以上の磁気特性に優れたラジアル異方性高ネルギー積磁石素材が得られる。
【００２５】
【実施例】
（参考例１）
合金溶湯を単ロール法にて超急冷することによって、質量％で、Ｎｄ：２９．５％、Ｃｏ：６％、Ｂ：０．９５％、Ｆｅ：残部の組成からなる薄帯を得たのち、この薄帯を破砕して粉末を得た。
【００２６】
次いで、上記粉末を冷間でプレス成形した後、Ａｒガス雰囲気中において温度７９０℃でホットプレスを行った。
【００２７】
続いて、このホットプレス成形体に対し、温度８２０℃で熱間押出し加工を行うことによって結晶方位をそろえたカップ状の磁石素材にした。
【００２８】
次いで、このカップ状磁石素材の外壁から試料を切り出してラジアル方向の磁気特性を調査した結果、残留磁束密度（Ｂｒ）が１３．５ｋＧ、保磁力（ｉＨｃ）が１３．８ｋＯｅ、および最大エネルギー積（［ＢＨ］max）が４２．１ＭＧＯｅの高磁気特性を有することがわかった。
【００２９】
（実施例１）
合金溶湯を単ロール法にて超急冷することによって、質量％で、Ｎｄ：２９．２％、Ｃｏ：６％、Ｂ：０．９２％、Ｇａ：０．６％、Ｆｅ：残部の組成からなる薄帯を得たのち、この薄帯を破砕して粉末を得た。
【００３０】
この粉末を使用し、参考例１と同様の方法でカップ状磁石素材を得た。次いで、参考例１と同様に磁気特性を調査した結果、残留磁束密度（Ｂｒ）が１３．７ｋＧ、保磁力（ｉＨｃ）が１５．３ｋＯｅ、および最大エネルギー積（［ＢＨ］max）が４４．３ＭＧＯｅの高磁気特性を有することがわかった。
【００３１】
（実施例２および参考例２）
表１に示す組成を有する粉末を参考例１と同様にして得た。おのおのの粉末を用いて、参考例１と同様にカップ状磁石素材を作製し、磁気特性を調べた結果を表１に示す。表１の試料番号１，５はＮｄが範囲外にあり保磁力、最大エネルギー積が低い。またＢが範囲外の試料番号６，１２は最大エネルギー積が低い。さらに、Ｇａ，Ｓｉ，Ｃの添加量が大きい試料番号２１，２５，２９も最大エネルギー積が低い。
【００３２】
表１
（実施例３および参考例３，４）
参考例１および実施例１で用いた合金組成を有するカップ状磁石素材を参考例と同様に作製した。ただし、このとき、熱間押出し加工の温度を表２に示すように種々変化させた。おのおのの磁石素材について磁気特性を調べた結果を表２に示す。表２から、押し出し加工の温度が７７５〜８５０℃のときにＢｒが１３．０ｋＧ以上の高い特性が得られることがわかる。
【００３４】
表２
【発明の効果】
本発明により限定された組成の磁石合金を使用することによって、残留磁束密度（Ｂｒ）が大きく、かつ、最大エネルギー積（［ＢＨ］max）の優れた磁石合金を提供することが可能である。
【００３６】
さらに、熱間塑性加工の温度を７７５〜８５０℃に限定することにより、前記した組成の合金から得た磁石素材の磁気特性、特に残留磁束密度（Ｂｒ）を一層高めることが可能である。
Claims (2)
- Ｒ−Ｔ−Ｇａ−Ｂ
［ＲはＮｄであり、ＴはＦｅまたはＣｏである。］
の成分系であって、質量％で、Ｒ：２９．２〜２９．７％、Ｇａ：０．０５〜０．６％、Ｂ：０．９１〜０．９３％、残部がＴおよび不可避な不純物である合金組成を有する磁石合金の急冷薄帯を破砕して粉末を得、この粉末を冷間で成形したのちホットプレスを行ない、ホットプレス成形体に対して温度７７５〜８５０℃で熱間塑性加工を施して得た、最大エネルギー積が４１．５ＭＧＯｅ以上である異方性磁石素材。 - 熱間塑性加工が熱間押出し加工である請求項１に記載の異方性磁石素材。
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| JP17376098A JP4678741B2 (ja) | 1998-05-19 | 1998-05-19 | 異方性磁石素材 |
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|---|---|---|---|
| JP17376098A JP4678741B2 (ja) | 1998-05-19 | 1998-05-19 | 異方性磁石素材 |
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|---|---|
| JPH11329810A JPH11329810A (ja) | 1999-11-30 |
| JP4678741B2 true JP4678741B2 (ja) | 2011-04-27 |
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ID=15966644
Family Applications (1)
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| JP17376098A Expired - Fee Related JP4678741B2 (ja) | 1998-05-19 | 1998-05-19 | 異方性磁石素材 |
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1998
- 1998-05-19 JP JP17376098A patent/JP4678741B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH11329810A (ja) | 1999-11-30 |
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