JP4766453B2 - Rare earth permanent magnet - Google Patents

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Description

本発明は、希土類元素Rを含む希土類永久磁石に関する。   The present invention relates to a rare earth permanent magnet containing a rare earth element R.

希土類永久磁石、例えばNd−Fe−B系焼結磁石は、磁気特性に優れていること、主成分であるNdが資源的に豊富で比較的安価であること等の利点を有することから、近年、その需要は益々拡大する傾向にある。また、電子機器の高性能化や多機能化も著しく、このような機器に使用されるNd−Fe−B系焼結磁石に対しても、これまで以上に優れた特性が要求されている。   In recent years, rare earth permanent magnets such as Nd—Fe—B sintered magnets have advantages such as excellent magnetic properties, Nd as a main component is abundant in resources, and is relatively inexpensive. The demand is increasing. In addition, the performance and functionality of electronic devices are remarkably increased, and Nd—Fe—B based sintered magnets used in such devices are required to have better characteristics than ever.

このような状況から、Nd−Fe−B系焼結磁石の保磁力や飽和磁束密度等の磁気特性を高めるための研究開発が各方面において活発に進められている。例えば特許文献1においては、R−Fe−B系永久磁石に0.02at%〜0.5at%のCuを添加することにより、R−Fe−B系永久磁石の磁気特性と焼結温度幅を改善する報告がなされている。また、例えば特許文献2では、R−Fe−B系希土類磁石にAl、Cu、Siを必須としてさらにCr、Mn、Niのうち少なくとも1種を添加することにより、保磁力と最大エネルギー積とを改善する報告がなされている。   Under such circumstances, research and development for enhancing magnetic properties such as coercive force and saturation magnetic flux density of Nd—Fe—B based sintered magnets are actively being promoted in various fields. For example, in Patent Document 1, by adding 0.02 at% to 0.5 at% Cu to an R—Fe—B permanent magnet, the magnetic properties and sintering temperature range of the R—Fe—B permanent magnet are reduced. There are reports of improvement. Further, for example, in Patent Document 2, the coercive force and the maximum energy product are obtained by adding Al, Cu, Si to the R—Fe—B rare earth magnet and adding at least one of Cr, Mn, and Ni. There are reports of improvement.

ところで、焼結で得られるR−T−B系希土類永久磁石の磁気特性は、焼結温度に依存するところがある。その一方、工業的な生産規模においては、焼結炉内の全域で加熱温度を均一にすることは困難である。したがって、R−T−B系希土類永久磁石においては、焼結温度が変動しても所望する磁気特性を得ることが要求される。ここで、所望する磁気特性を得ることのできる温度範囲を、焼結温度幅ということにする。   By the way, the magnetic characteristics of the RTB-based rare earth permanent magnet obtained by sintering may depend on the sintering temperature. On the other hand, on an industrial production scale, it is difficult to make the heating temperature uniform throughout the sintering furnace. Therefore, the R-T-B rare earth permanent magnet is required to obtain desired magnetic characteristics even when the sintering temperature varies. Here, the temperature range where desired magnetic characteristics can be obtained is referred to as a sintering temperature range.

また、R−T−B系希土類永久磁石を製造するに際しては、保磁力制御を目的とした時効処理を焼結後に施すことが一般的である。R−T−B系希土類永久磁石の保磁力は時効温度に依存するところがあるが、先に述べたように、工業的な生産を行うに際して炉内の加熱温度を均一とすることは困難である。したがって、R−T−B系希土類永久磁石においては、広い時効温度範囲で所望の高い保磁力を得ることも要求される。なお、所望する磁気特性を得ることのできる時効温度範囲を、時効温度幅ということとする。   Moreover, when manufacturing a R-T-B system rare earth permanent magnet, it is common to perform the aging treatment for the purpose of coercive force control after sintering. Although the coercive force of the RTB-based rare earth permanent magnet depends on the aging temperature, as described above, it is difficult to make the heating temperature in the furnace uniform during industrial production. . Therefore, the R-T-B rare earth permanent magnet is required to obtain a desired high coercive force in a wide aging temperature range. An aging temperature range in which desired magnetic characteristics can be obtained is referred to as an aging temperature range.

焼結温度幅を改善する技術として、本出願人は、特許文献3において、Zrを0.05wt%〜0.2wt%含有するR−T−B系希土類永久磁石を提案している。特許文献3記載の発明によれば、Zrを添加することにより焼結時の異常粒成長を抑制することができ、そのために酸素量低減等のプロセスを採用したときにも角形比の低減を抑制することができる。また、特許文献3に記載される発明は、焼結温度幅の改善に対しても有効である。
特開平1−219143号公報 特開平1−220803号公報 国際公開第2004/029995号パンフレット
As a technique for improving the sintering temperature range, the present applicant has proposed an RTB-based rare earth permanent magnet containing 0.05 wt% to 0.2 wt% of Zr in Patent Document 3. According to the invention described in Patent Document 3, abnormal grain growth at the time of sintering can be suppressed by adding Zr, and therefore the reduction of the squareness ratio is suppressed even when a process such as oxygen content reduction is adopted. can do. The invention described in Patent Document 3 is also effective for improving the sintering temperature range.
JP-A-1-219143 Japanese Unexamined Patent Publication No. 1-2220803 International Publication No. 2004/029995 Pamphlet

しかしながら、高性能磁石に要求されるような高磁気特性、具体的には、高い保磁力(Hcj)及び残留磁束密度(Br)を得るには、特許文献1や特許文献2に記載される発明では未だ不十分である。R−T−B系希土類永久磁石の保磁力及び残留磁束密度のさらなる向上を図るには、合金中の酸素量を低下させることが有効であるが、合金中の酸素量を低下させると、焼結過程において異常粒成長が起こりやすくなり、角形比が低下するという不都合がある。合金中の酸化物が結晶粒の成長を抑制しているためである。   However, in order to obtain high magnetic properties required for high performance magnets, specifically, high coercive force (Hcj) and residual magnetic flux density (Br), the inventions described in Patent Document 1 and Patent Document 2 That is not enough. In order to further improve the coercive force and the residual magnetic flux density of the R-T-B rare earth permanent magnet, it is effective to reduce the oxygen content in the alloy. There is an inconvenience that abnormal grain growth tends to occur during the setting process, and the squareness ratio decreases. This is because the oxide in the alloy suppresses the growth of crystal grains.

また、特許文献3は、前記特許文献1及び特許文献2の角形比低下の問題点を改善したものであるが、今後の応用製品のさらなる高性能化を考慮すると、特許文献3に記載される磁石の保磁力は必ずしも満足のいくものではなく、さらなる向上が強く求められている。さらに、特許文献3によれば焼結温度幅を改善することが可能であるものの、工業的な生産規模での生産性を高めることを考えると、焼結温度幅だけでなく時効温度幅についても拡大を図ることが望ましい。   Further, Patent Document 3 is an improvement of the problem of reduction in the squareness ratio of Patent Document 1 and Patent Document 2, and is described in Patent Document 3 in view of further enhancement of performance of future applied products. The coercive force of magnets is not always satisfactory, and further improvement is strongly demanded. Furthermore, according to Patent Document 3, although it is possible to improve the sintering temperature range, considering the increase in productivity on an industrial production scale, not only the sintering temperature range but also the aging temperature range. It is desirable to expand.

本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、残留磁束密度及び保磁力等の磁気特性に優れ、焼結温度幅及び時効温度幅の両方を拡大することにより生産性の向上を図ることが可能な希土類永久磁石を提供することを目的とする。   The present invention has been proposed in view of such a conventional situation, and is excellent in magnetic properties such as residual magnetic flux density and coercive force, and productivity is increased by expanding both the sintering temperature range and the aging temperature range. An object of the present invention is to provide a rare earth permanent magnet capable of improving the above.

前述の問題を解決するために、本発明に係る希土類永久磁石は、R:25wt%〜35wt%(Rは希土類元素から選ばれる1種又は2種以上である。)、Co:0〜4wt%(ただし0は含まず。)、B:0.5wt%〜4.5wt%、Cu及びAlから選ばれる1種又は2種以上:0.02wt%〜0.6wt%、Zr:0.03〜0.25wt%、Ga:0.05wt%〜0.25wt%、O:0.03wt%〜0.2wt%、Fe及び不可避不純物:残部からなる組成を有することを特徴とする。   In order to solve the above-described problems, the rare earth permanent magnet according to the present invention has R: 25 wt% to 35 wt% (R is one or more selected from rare earth elements), Co: 0 to 4 wt%. (However, 0 is not included.), B: 0.5 wt% to 4.5 wt%, one or more selected from Cu and Al: 0.02 wt% to 0.6 wt%, Zr: 0.03 It has a composition comprising 0.25 wt%, Ga: 0.05 wt% to 0.25 wt%, O: 0.03 wt% to 0.2 wt%, Fe and inevitable impurities: the balance.

前述のように酸素量が非常に低く、且つR、Co、B、Cu及びAlを含有する組成にZrを添加することによって、希土類永久磁石においては、残留磁束密度、保磁力等の磁気特性が良好であり、広い焼結温度幅が実現される。本発明では、さらに適正量のGaを添加することで、保磁力のより一層の向上が実現される。また、適正量のGaの添加によって、時効温度幅が拡大する。したがって、以上のような組成の希土類永久磁石においては、残留磁束密度及び保磁力が高いレベルで両立され、特に優れた保磁力が得られる。また、以上の希土類永久磁石においては、Zrの添加により広い焼結温度幅を確保しつつ、Gaの添加により時効温度幅も広げられるため、工業的な生産規模であっても安定した生産が可能となる。   As described above, by adding Zr to a composition containing a very low amount of oxygen and containing R, Co, B, Cu, and Al, the rare earth permanent magnet has magnetic properties such as residual magnetic flux density and coercive force. Good and wide sintering temperature range is realized. In the present invention, the coercivity can be further improved by adding an appropriate amount of Ga. Further, the addition of an appropriate amount of Ga increases the aging temperature range. Therefore, in the rare earth permanent magnet having the above composition, the residual magnetic flux density and the coercive force are compatible at a high level, and a particularly excellent coercive force can be obtained. In addition, the rare earth permanent magnets described above can be stably produced even on an industrial production scale because the aging temperature range can be expanded by adding Ga while securing a wide sintering temperature range by adding Zr. It becomes.

本発明に係る希土類永久磁石によれば、高い保磁力及び残留磁束密度を有するとともに、優れた角形比を実現することができる。また、本発明に係る希土類永久磁石においては、焼結温度幅と時効温度幅の両方が拡大されているため、大規模な焼結炉等を用いることが可能となり、特性を低下させることなく生産性の向上を図ることができる。   The rare earth permanent magnet according to the present invention has a high coercive force and a residual magnetic flux density, and an excellent squareness ratio can be realized. Further, in the rare earth permanent magnet according to the present invention, since both the sintering temperature range and the aging temperature range are expanded, it is possible to use a large-scale sintering furnace or the like, and production without deteriorating the characteristics. It is possible to improve the performance.

以下、本発明を適用した希土類永久磁石について、図面を参照して詳細に説明する。
先ず、本発明を適用した希土類永久磁石の化学組成について説明する。ここで、化学組成とは、焼結後の希土類永久磁石における化学組成をいう。
Hereinafter, a rare earth permanent magnet to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings.
First, the chemical composition of the rare earth permanent magnet to which the present invention is applied will be described. Here, the chemical composition refers to the chemical composition in the rare earth permanent magnet after sintering.

本発明の希土類永久磁石において、希土類元素Rの含有量は35wt%以下とする。希土類元素Rが35wt%を超えると主相であるR14B相の体積比率が低下し、残留磁束密度が大幅に低下する。また、希土類元素Rが酸素と反応し、含有する酸素量が増え、これに伴い保磁力発生に有効なRリッチ相が減少し、保磁力の大幅な低下を招く。一方、希土類元素Rの含有量が25wt%未満であると、希土類永久磁石の主相となるR14B相の生成が十分ではなく軟磁性を持つα−Fe等が析出し、保磁力が著しく低下する。以上の理由から、希土類元素Rの含有量は25wt%〜35wt%とする。また、望ましい希土類元素Rの含有量は、28wt%〜32wt%である。さらに、希土類元素Rの含有量を30wt%以下とすることが最も望ましい。希土類元素Rの含有量を30wt%以下とすることで主相であるR14B相の体積比率が増加し、残留磁束密度が大幅に向上する。 In the rare earth permanent magnet of the present invention, the content of rare earth element R is 35 wt% or less. When the rare earth element R exceeds 35 wt%, the volume ratio of the R 2 T 14 B phase, which is the main phase, is reduced, and the residual magnetic flux density is significantly reduced. Further, the rare earth element R reacts with oxygen, the amount of oxygen contained increases, and accordingly, the R-rich phase effective for generating the coercive force decreases, leading to a significant decrease in the coercive force. On the other hand, when the content of the rare earth element R is less than 25 wt%, the R 2 T 14 B phase, which is the main phase of the rare earth permanent magnet, is not sufficiently generated, and α-Fe or the like having soft magnetism is precipitated. Is significantly reduced. For the above reasons, the rare earth element R content is set to 25 wt% to 35 wt%. The desirable rare earth element R content is 28 wt% to 32 wt%. Furthermore, it is most desirable that the content of the rare earth element R is 30 wt% or less. By setting the content of the rare earth element R to 30 wt% or less, the volume ratio of the R 2 T 14 B phase, which is the main phase, is increased, and the residual magnetic flux density is greatly improved.

ここで、希土類元素Rは、希土類元素の1種又は2種以上である。希土類元素Rは、具体的には、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Yb及びLuである。   Here, the rare earth element R is one or more rare earth elements. Specifically, the rare earth element R is Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Yb, and Lu.

希土類元素Rとしては、Nd及びDyを選択して用いることが好ましい。Ndは資源的に豊富で比較的安価であるためである。また、Dyは、Dy14B相の異方性磁界が例えばNd14B相の異方性磁界より大きいという特長を持つため、保磁力を向上させるうえで有効である。Dy含有量は0.1wt%〜8wt%とすることが望ましい。Dyは残留磁束密度及び保磁力のいずれを重視するかによって前記範囲内においてその量を定めることが望ましい。つまり、高い残留磁束密度を得たい場合にはDy量を0.1wt%から3.5wt%とし、高い保磁力を得たい場合にはDy量を3.5wt%〜8wt%とすることが望ましい。 As the rare earth element R, it is preferable to select and use Nd and Dy. This is because Nd is abundant in resources and relatively inexpensive. Further, Dy has an advantage that the anisotropic magnetic field of the Dy 2 T 14 B phase is larger than the anisotropic magnetic field of the Nd 2 T 14 B phase, for example, and is effective in improving the coercive force. The Dy content is desirably 0.1 wt% to 8 wt%. It is desirable to determine the amount of Dy within the above range depending on which of the residual magnetic flux density and the coercive force is important. That is, when it is desired to obtain a high residual magnetic flux density, the Dy amount is preferably 0.1 wt% to 3.5 wt%, and when a high coercive force is desired, the Dy amount is desirably 3.5 wt% to 8 wt%. .

本発明の希土類永久磁石は、Coを0〜4wt%(ただし0は含まず。)含有することができる。また、望ましいCoの含有量は、0〜2wt%(ただし0は含まず。)である。CoはFeと同様の相を形成するが、本発明の希土類永久磁石にCoを含有させると、キュリー温度の向上、粒界相の耐食性向上に効果がある。   The rare earth permanent magnet of the present invention can contain 0 to 4 wt% (excluding 0) of Co. Further, the desirable Co content is 0 to 2 wt% (however, 0 is not included). Co forms the same phase as Fe. However, when Co is contained in the rare earth permanent magnet of the present invention, it is effective in improving the Curie temperature and improving the corrosion resistance of the grain boundary phase.

本発明の希土類永久磁石は、Bを0.5wt%〜4.5wt%含有する。Bの含有量が0.5wt%未満の場合には高い保磁力を得ることができない。ただし、Bが4.5wt%を超えると残留磁束密度が低下する傾向にある。したがって、Bの含有量の上限を4.5wt%とする。望ましいBの含有量は0.5wt%〜1.5wt%である。   The rare earth permanent magnet of the present invention contains 0.5 wt% to 4.5 wt% of B. When the B content is less than 0.5 wt%, a high coercive force cannot be obtained. However, when B exceeds 4.5 wt%, the residual magnetic flux density tends to decrease. Therefore, the upper limit of the B content is 4.5 wt%. Desirable B content is 0.5 wt% to 1.5 wt%.

本発明の希土類永久磁石は、Cu及びAlから選ばれる1種又は2種を0.02wt%〜0.6wt%含有する。この範囲でAl及びCuの1種又は2種を含有させることにより、得られる希土類永久磁石の高保磁力化、高耐食性化、温度特性の改善が可能となる。Alを添加する場合において、望ましいAlの量は0.03wt%〜0.25wt%である。また、Cuを添加する場合において、望ましいCuの量は0〜0.15wt%(ただし0を含まず。)である。   The rare earth permanent magnet of the present invention contains 0.02 wt% to 0.6 wt% of one or two selected from Cu and Al. By containing one or two of Al and Cu within this range, it is possible to increase the coercive force, corrosion resistance, and temperature characteristics of the obtained rare earth permanent magnet. In the case of adding Al, a desirable amount of Al is 0.03 wt% to 0.25 wt%. Moreover, when adding Cu, the desirable amount of Cu is 0 to 0.15 wt% (however, 0 is not included).

本発明の希土類永久磁石は、Zrを0.03wt%〜0.25wt%含有する。Zrは焼結過程での結晶粒の異常成長を抑制する効果を持つ。希土類永久磁石の磁気特性向上を目的として酸素含有量を低減すると、焼結過程での結晶粒の異常成長が問題となりやすい。Zrは、このときの結晶粒の異常成長を抑え、焼結体の組織を均一且つ微細にすることができる。したがって、Zrの添加は、希土類永久磁石における酸素含有量が低い場合にその効果が顕著となる。また、適正量のZrは、希土類永久磁石の焼結温度幅を拡大する。Zrの量が少なすぎる場合、焼結過程での結晶粒の異常成長抑制効果が不十分となり、希土類永久磁石の角形比が悪化する傾向を示す。また、焼結温度幅の改善効果が不十分となる傾向を示す。したがって、Zrの量の下限を0.03wt%とする。逆にZrの量が過剰となると、希土類永久磁石の残留磁束密度及び保磁力が低下する傾向を示す。したがって、Zrの量の上限を0.25wt%とする。   The rare earth permanent magnet of the present invention contains 0.03 wt% to 0.25 wt% Zr. Zr has the effect of suppressing abnormal grain growth during the sintering process. If the oxygen content is reduced for the purpose of improving the magnetic properties of rare earth permanent magnets, abnormal growth of crystal grains during the sintering process tends to be a problem. Zr can suppress the abnormal growth of crystal grains at this time and make the structure of the sintered body uniform and fine. Therefore, the addition of Zr becomes significant when the oxygen content in the rare earth permanent magnet is low. Further, an appropriate amount of Zr expands the sintering temperature range of the rare earth permanent magnet. When the amount of Zr is too small, the effect of suppressing abnormal growth of crystal grains in the sintering process becomes insufficient, and the squareness ratio of the rare earth permanent magnet tends to deteriorate. In addition, the improvement effect of the sintering temperature range tends to be insufficient. Therefore, the lower limit of the amount of Zr is set to 0.03 wt%. Conversely, when the amount of Zr is excessive, the residual magnetic flux density and coercive force of the rare earth permanent magnet tend to decrease. Therefore, the upper limit of the amount of Zr is set to 0.25 wt%.

本発明の希土類永久磁石は、酸素(O)を0.03wt%〜0.2wt%含有する。酸素量が多いと非磁性成分である酸化物相が増大して磁気特性を低下させる。したがって、酸素量の上限を0.2wt%とする。ただし、希土類永久磁石における酸素量を単純に低下させたのでは、結晶粒成長抑制効果を持つ酸化物相が減少し、焼結時に充分な密度上昇を得る過程で粒成長が容易に起こる。そこで本発明では、後述のように、焼結過程での結晶粒の異常成長を抑制する効果を持つZr及びGaを所定量含有させる。酸素含有量が少なすぎると、過焼結しやすくなり、また、角形性が低下するため、酸素の量の下限は0.03wt%とする。さらに望ましい酸素の量は、0.03wt%〜0.1wt%である。   The rare earth permanent magnet of the present invention contains 0.03 wt% to 0.2 wt% of oxygen (O). If the amount of oxygen is large, the oxide phase, which is a nonmagnetic component, increases and the magnetic properties are degraded. Therefore, the upper limit of the oxygen amount is set to 0.2 wt%. However, if the oxygen amount in the rare earth permanent magnet is simply reduced, the oxide phase having the effect of suppressing crystal grain growth decreases, and grain growth easily occurs in the process of obtaining a sufficient density increase during sintering. Therefore, in the present invention, as described later, a predetermined amount of Zr and Ga having an effect of suppressing abnormal growth of crystal grains during the sintering process is contained. If the oxygen content is too small, oversintering tends to occur, and the squareness decreases, so the lower limit of the amount of oxygen is 0.03 wt%. A more desirable amount of oxygen is 0.03 wt% to 0.1 wt%.

本発明の希土類永久磁石は、Cを含有してもよい。Cの含有量は、0.03wt%〜0.1wt%である。Cの量が0.03wt%未満であると過焼結しやすくなり、また、角形性も低下するおそれがある。Cの量が0.1wt%を超えると、焼結性、角形性がともに低下するおそれがある。   The rare earth permanent magnet of the present invention may contain C. The content of C is 0.03 wt% to 0.1 wt%. If the amount of C is less than 0.03 wt%, oversintering is likely to occur, and the squareness may be reduced. If the amount of C exceeds 0.1 wt%, both sinterability and squareness may be reduced.

本発明の希土類永久磁石は、Nを含有してもよい。Nの含有量は、0.02wt%〜0.05wt%である。Nの量が0.02wt%未満であると過焼結しやすくなり、また、角形性も低下するおそれがある。Nの量が0.05wt%を超えると、焼結性、角形性がともに低下するおそれがある。   The rare earth permanent magnet of the present invention may contain N. The N content is 0.02 wt% to 0.05 wt%. If the amount of N is less than 0.02 wt%, oversintering is likely to occur, and the squareness may be reduced. If the amount of N exceeds 0.05 wt%, both sinterability and squareness may be reduced.

本発明の希土類永久磁石は、前述の組成に加えて、Gaを0.05wt%〜0.25wt%含有する。Gaの添加は、希土類永久磁石の保磁力をより一層高める働きを持つ。また、Gaの添加により、時効温度幅を広げることができる。このため、時効処理に際して大型炉を使用した場合であっても所望の特性を得ることができ、希土類永久磁石の生産性を向上させることができる。   The rare earth permanent magnet of the present invention contains 0.05 wt% to 0.25 wt% Ga in addition to the above composition. Addition of Ga serves to further increase the coercivity of the rare earth permanent magnet. Further, the addition of Ga can widen the aging temperature range. For this reason, even when a large furnace is used for the aging treatment, desired characteristics can be obtained, and the productivity of the rare earth permanent magnet can be improved.

さらに、Gaは、Zrと同様に、焼結過程での異常粒成長を抑える働きを持つ。このため、GaとZrとを併用することによって、焼成過程での異常粒成長が確実に抑えられ、角形比をさらに向上させることができる。また、焼結温度幅についても、Zrを単独で添加した場合に比較して、高い改善効果を得ることができる。Gaの量が少なすぎる場合、本発明の効果が充分に発揮されなくなるため、Gaの量の下限は0.05wt%とする。逆にGaの量が過剰となると、希土類永久磁石の残留磁束密度及び保磁力が低下する傾向を示す。したがって、Gaの量の上限を0.25wt%とする。さらに望ましいGaの量は、0.05wt%〜0.15wt%である。   Further, Ga, like Zr, has a function of suppressing abnormal grain growth during the sintering process. For this reason, by using Ga and Zr together, abnormal grain growth in the firing process can be reliably suppressed, and the squareness ratio can be further improved. Also, with respect to the sintering temperature range, a higher improvement effect can be obtained as compared with the case where Zr is added alone. If the amount of Ga is too small, the effect of the present invention will not be sufficiently exerted, so the lower limit of the amount of Ga is 0.05 wt%. Conversely, when the amount of Ga becomes excessive, the residual magnetic flux density and coercive force of the rare earth permanent magnet tend to decrease. Therefore, the upper limit of the amount of Ga is set to 0.25 wt%. A more desirable Ga amount is 0.05 wt% to 0.15 wt%.

適正量のGa及びZrの複合添加は、合金に含まれる希土類元素Rの量を少なくしたときに非常に効果的である。希土類元素Rの含有量を例えば30wt%以下とすることで、残留磁束密度(Br)の大幅な向上が可能となるが、焼結時の液相成分が減少するため、焼結性が低下し粒成長が困難となる。この対策として焼結体の密度を高めるために焼結温度を上昇させると、異常粒成長が起こり易くなるという不都合が生じる。適正量のGa及びZrの複合添加は、このような希土類元素Rの量を30wt%以下とした際の異常粒成長の抑制に非常に有効である。Ga及びZrを複合添加することにより、希土類元素R量を少なくすることに起因する異常粒成長を抑制しながら、希土類元素Rの量を低減することの利点(残留磁束密度の向上効果)を確実に得ることができる。   The combined addition of appropriate amounts of Ga and Zr is very effective when the amount of rare earth element R contained in the alloy is reduced. By making the content of the rare earth element R 30 wt% or less, for example, the residual magnetic flux density (Br) can be greatly improved. However, since the liquid phase component during sintering is reduced, the sinterability is reduced. Grain growth becomes difficult. As a countermeasure, if the sintering temperature is raised in order to increase the density of the sintered body, there is a disadvantage that abnormal grain growth tends to occur. The combined addition of appropriate amounts of Ga and Zr is very effective in suppressing abnormal grain growth when the amount of rare earth element R is 30 wt% or less. By adding Ga and Zr in combination, the advantage of reducing the amount of rare earth element R (the effect of improving residual magnetic flux density) is ensured while suppressing abnormal grain growth caused by reducing the amount of rare earth element R. Can get to.

したがって、本発明の希土類永久磁石の組成は、以下のように表される。
R:25wt%〜35wt%(Rは希土類元素から選ばれる1種又は2種以上である。)
Co:0〜4wt%(ただし0は含まず。)
B:0.5wt%〜4.5wt%
Cu及びAlから選ばれる1種又は2種以上:0.02wt%〜0.6wt%
Zr:0.03〜0.25wt%
Ga:0.05wt%〜0.25wt%
O:0.03wt%〜0.2wt%
Fe及び不可避不純物:残部
Therefore, the composition of the rare earth permanent magnet of the present invention is expressed as follows.
R: 25 wt% to 35 wt% (R is one or more selected from rare earth elements)
Co: 0 to 4 wt% (excluding 0)
B: 0.5 wt% to 4.5 wt%
One or more selected from Cu and Al: 0.02 wt% to 0.6 wt%
Zr: 0.03-0.25 wt%
Ga: 0.05 wt% to 0.25 wt%
O: 0.03 wt% to 0.2 wt%
Fe and inevitable impurities: balance

次に、本発明の希土類永久磁石の好適な製造方法について説明する。
本実施の形態では、R14B(TはFe、又はCo及びFeである。)相を主体とする主相系合金の粉末と、Bを含まずR及びTを主体とする粒界相系合金の粉末とを用いて本発明に係る希土類永久磁石を製造する方法について説明する。
Next, the suitable manufacturing method of the rare earth permanent magnet of this invention is demonstrated.
In the present embodiment, a powder of a main phase alloy mainly composed of R 2 T 14 B (T is Fe, Co or Fe) phase, and a grain boundary mainly composed of R and T but not B A method for producing a rare earth permanent magnet according to the present invention using a phase alloy powder will be described.

はじめに、原料金属を真空又は不活性ガス、望ましくはAr雰囲気中でストリップキャスティングすることにより、主相系合金及び粒界相系合金を得る。原料金属としては、希土類金属あるいは希土類合金、純鉄、フェロボロン、さらにはこれらの合金等を使用することができる。得られた原料合金は、凝固偏析がある場合は必要に応じて溶体化処理を行う。その条件は真空又はAr雰囲気下、700℃〜1500℃の領域で1時間以上保持すればよい。   First, a main phase alloy and a grain boundary phase alloy are obtained by strip casting the raw metal in a vacuum or an inert gas, preferably in an Ar atmosphere. As the raw material metal, rare earth metals or rare earth alloys, pure iron, ferroboron, and alloys thereof can be used. The obtained raw material alloy is subjected to a solution treatment as necessary when there is solidification segregation. The conditions may be maintained in a region of 700 ° C. to 1500 ° C. for 1 hour or more in a vacuum or Ar atmosphere.

本発明の希土類永久磁石は、必須成分としてZrを含有しているが、Zrは主相系合金から供給されることが好ましい。具体的には、主相系合金には、希土類元素R、遷移金属元素T及びBの他に、Zr、Al等を含有させることができ、主相系合金は例えばNd−Dy−B−Al−Zr−Fe系、Nd−Dy−B−Al−Zr−Ga−Fe系の合金である。また、粒界相系合金は、Bを含まずR及びTを主体とするとともに、Ga、Cu、Co等を含有する合金とすることができる。粒界相系合金は、例えばDy−Cu−Co−Al−Fe系の合金、Dy−Cu−Co−Al−Ga−Fe系の合金である。   The rare earth permanent magnet of the present invention contains Zr as an essential component, but Zr is preferably supplied from a main phase alloy. Specifically, the main phase alloy can contain Zr, Al and the like in addition to the rare earth element R and the transition metal elements T and B. The main phase alloy is, for example, Nd-Dy-B-Al. -Zr-Fe and Nd-Dy-B-Al-Zr-Ga-Fe alloys. In addition, the grain boundary phase-based alloy can be an alloy containing Ga, Cu, Co, or the like, not containing B but mainly containing R and T. The grain boundary phase alloy is, for example, a Dy—Cu—Co—Al—Fe alloy or a Dy—Cu—Co—Al—Ga—Fe alloy.

主相系合金及び粒界相系合金が作製された後、これらの各母合金は別々に又は一緒に粉砕される。粉砕工程には、粗粉砕工程と微粉砕工程とがある。先ず、各母合金をそれぞれ粒径数百μm程度になるまで粗粉砕する。粗粉砕は、スタンプミル、ジョークラッシャー、ブラウンミル等を用い、不活性ガス雰囲気中にて行うことが望ましい。また、水素を吸蔵させた後に粗粉砕を行うことや、水素吸蔵を行った後に水素を放出させることで各合金を粗粉砕することもできる。   After the main phase alloy and the grain boundary phase alloy are produced, each of these master alloys is ground separately or together. The pulverization process includes a coarse pulverization process and a fine pulverization process. First, each mother alloy is coarsely pulverized until the particle size becomes about several hundred μm. The coarse pulverization is desirably performed in an inert gas atmosphere using a stamp mill, a jaw crusher, a brown mill or the like. Moreover, each alloy can be coarsely pulverized by performing coarse pulverization after occluding hydrogen or releasing hydrogen after occluding hydrogen.

粗粉砕工程後、微粉砕工程に移る。微粉砕は、主にジェットミルが用いられ、粒径数百μm程度の粗粉砕粉末が、平均粒径3〜5μmになるまで粉砕される。ジェットミルは、高圧の不活性ガス(例えば窒素ガス)を狭いノズルより開放して高速のガス流を発生させ、この高速のガス流により粗粉砕粉末を加速し、粗粉砕粉末同士の衝突やターゲット又は容器壁との衝突を発生させて粉砕する方法である。これにより、主相系合金粉末及び粒界相系合金粉末を得る。   After the coarse pulverization process, the process proceeds to the fine pulverization process. In the fine pulverization, a jet mill is mainly used, and a coarsely pulverized powder having a particle size of about several hundreds of μm is pulverized until the average particle size becomes 3 to 5 μm. The jet mill opens a high-pressure inert gas (for example, nitrogen gas) from a narrow nozzle to generate a high-speed gas flow, and the high-speed gas flow accelerates the coarsely pulverized powder. Or it is the method of generating and colliding with a container wall. As a result, a main phase alloy powder and a grain boundary phase alloy powder are obtained.

微粉砕工程において主相系合金及び粒界相系合金を別々に粉砕した場合には、微粉砕された主相系合金粉末と粒界相系合金粉末とを窒素雰囲気で混合する。主相系合金粉末及び粒界相系合金粉末の混合比率は、重量比で80:20〜97:3程度とすればよい。同様に、主相系合金及び粒界相系合金を一緒に粉砕する場合の混合比率も、重量比で80:20〜97:3程度とすればよい。微粉砕時に、ステアリン酸亜鉛等の添加剤を0.01wt%〜0.3wt%程度添加することにより、成形時に配向性の高い微粉を得ることができる。   When the main phase alloy and the grain boundary phase alloy are separately ground in the fine grinding step, the finely ground main phase alloy powder and the grain boundary phase alloy powder are mixed in a nitrogen atmosphere. The mixing ratio of the main phase alloy powder and the grain boundary phase alloy powder may be about 80:20 to 97: 3 by weight. Similarly, the mixing ratio when the main phase alloy and the grain boundary phase alloy are pulverized together may be about 80:20 to 97: 3 by weight. By adding about 0.01 wt% to 0.3 wt% of additives such as zinc stearate at the time of fine pulverization, fine powder having high orientation can be obtained at the time of molding.

次に、主相系合金粉末及び粒界相系合金粉末からなる混合粉末を、電磁石に抱かれた金型内に充填し、磁場印加によってその結晶軸を配向させた状態で磁場中成形する。この磁場中成形は、12kOe〜17kOeの磁場中で、0.7t/cm〜1.5t/cm前後の圧力で行えばよい。 Next, a mixed powder composed of a main phase alloy powder and a grain boundary phase alloy powder is filled in a mold held by an electromagnet and molded in a magnetic field with its crystal axis oriented by applying a magnetic field. The magnetic field molding, in a magnetic field of 12kOe~17kOe, 0.7t / cm 2 ~1.5t / cm 2 may be carried out at a pressure of about.

磁場中成形後、その成形体を真空又は不活性ガス雰囲気中で焼結する。焼結温度は、組成、粉砕方法、粒度と粒度分布の違い等、諸条件により調整する必要があるが、1000℃〜1100℃で1時間〜5時間程度焼結すればよい。   After molding in a magnetic field, the compact is sintered in a vacuum or an inert gas atmosphere. Although it is necessary to adjust sintering temperature by various conditions, such as a composition, a grinding | pulverization method, a particle size, and a particle size distribution difference, what is necessary is just to sinter at 1000 to 1100 degreeC for about 1 to 5 hours.

焼結後、得られた焼結体に時効処理を施すことができる。時効処理は、保磁力を制御するうえで重要である。時効処理を2段に分けて行う場合には、800℃近傍、600℃近傍での所定時間の保持が有効である。800℃近傍での熱処理を焼結後に行うと、保磁力が増大するため、混合法においては特に有効である。また、600℃近傍の熱処理で保磁力が大きく増加するため、時効処理を1段で行う場合には、600℃近傍の時効処理を施すとよい。以上のようにして、本発明の希土類永久磁石を得ることができる。   After sintering, the obtained sintered body can be subjected to an aging treatment. The aging treatment is important for controlling the coercive force. When the aging treatment is performed in two stages, it is effective to hold for a predetermined time in the vicinity of 800 ° C. and 600 ° C. When the heat treatment in the vicinity of 800 ° C. is performed after sintering, the coercive force increases, which is particularly effective in the mixing method. In addition, since the coercive force is greatly increased by heat treatment at around 600 ° C., when the aging treatment is performed in one stage, the aging treatment at around 600 ° C. is preferably performed. As described above, the rare earth permanent magnet of the present invention can be obtained.

本発明の希土類永久磁石においては、高い磁気特性を得る目的で酸素の含有量を0.03wt%〜0.2wt%とするが、この酸素含有量は、各製造工程における雰囲気の制御、原料に含有される酸素量の制御等により調節される。特に、水素粉砕処理から焼結までの各工程の雰囲気を100ppm未満の低酸素濃度に抑えることが、酸素の含有量を0.03wt%〜0.2wt%の範囲内に調節するうえで有効である。   In the rare earth permanent magnet of the present invention, the oxygen content is set to 0.03 wt% to 0.2 wt% for the purpose of obtaining high magnetic properties. It is adjusted by controlling the amount of oxygen contained. In particular, suppressing the atmosphere in each step from hydrogen pulverization to sintering to a low oxygen concentration of less than 100 ppm is effective in adjusting the oxygen content within the range of 0.03 wt% to 0.2 wt%. is there.

また、希土類永久磁石に含有されるCの量は、製造工程で用いられる粉砕助剤の種類及び添加量等により調節する。さらに、希土類永久磁石に含有されるNの量は、原料合金の種類及び量や、原料合金を窒素雰囲気で粉砕する場合の粉砕条件等により調節する。   Further, the amount of C contained in the rare earth permanent magnet is adjusted by the type and amount of the grinding aid used in the production process. Further, the amount of N contained in the rare earth permanent magnet is adjusted by the type and amount of the raw material alloy, the pulverizing conditions when the raw material alloy is pulverized in a nitrogen atmosphere, and the like.

以上のようにして得られる本発明の希土類永久磁石においては、希土類元素R、Co、B、Cu、Al、O、Zr及びGaの含有量を適正とすることで、高い残留磁束密度及び保磁力を実現するとともに、焼結温度幅及び時効温度幅の両方が拡大されている。また、本発明の希土類永久磁石においては、焼成過程での異常粒成長が確実に防止されている。   In the rare earth permanent magnet of the present invention obtained as described above, the content of rare earth elements R, Co, B, Cu, Al, O, Zr and Ga is made appropriate so that a high residual magnetic flux density and coercive force can be obtained. In addition, both the sintering temperature range and the aging temperature range are expanded. Further, in the rare earth permanent magnet of the present invention, abnormal grain growth during the firing process is reliably prevented.

以下、本発明を適用した具体的な実施例について、実験結果に基づいて説明する。なお、本発明は以下の実施例の記載に限定されるものではない。   Hereinafter, specific examples to which the present invention is applied will be described based on experimental results. In addition, this invention is not limited to description of a following example.

(実施例1)
(1)原料合金
ストリップキャスティング法により、表1に示すa1〜a4、b1〜b4の8種類の合金を作製した。
Example 1
(1) Raw material alloys Eight types of alloys a1 to a4 and b1 to b4 shown in Table 1 were produced by strip casting.

Figure 0004766453
Figure 0004766453

(2)水素粉砕工程
室温にて水素を吸蔵させた後、Ar雰囲気中で600℃×1時間の脱水素を行う、水素粉砕処理を行った。
本実施例では、焼結体酸素量を0.03wt%〜0.2wt%とするために、水素処理(粉砕処理後の回収)から焼結(焼結炉に投入する)までの各工程の雰囲気を、100ppm未満の酸素濃度に抑えてある。以後、これを低酸素プロセスと称する。
(2) Hydrogen pulverization step After occluding hydrogen at room temperature, hydrogen pulverization treatment was performed in which dehydrogenation was performed in an Ar atmosphere at 600 ° C for 1 hour.
In this example, in order to make the sintered body oxygen amount 0.03 wt% to 0.2 wt%, each process from hydrogen treatment (recovery after pulverization treatment) to sintering (put into the sintering furnace) is performed. The atmosphere is suppressed to an oxygen concentration of less than 100 ppm. Hereinafter, this is referred to as a low oxygen process.

(3)粉砕工程
微粉砕を行う前に粉砕助剤を混合した。なお、水素粉砕工程の次に粗粉砕工程を行う場合があるが、本実施例においては省略した。粉砕助剤は、特に限定はないが、本実施例ではステアリン酸亜鉛を0.05%〜0.1%混合した。粉砕助剤の混合は、例えばナウターミキサー等により5分間〜30分間ほど行う程度でよい。
その後、気流式粉砕機を用いて微粉砕を行う。本実験ではジェットミルを用いて微粉砕を行った。気流式粉砕機により、合金粉末が平均粒径3μm〜6μm程度になるまで微粉砕を行った。本実験では、平均粒径が4μmの粉砕粉を作製した。
当然ながら、粉砕助剤の混合工程及び微粉砕工程は、ともに低酸素プロセスで行った。
(3) Grinding step A grinding aid was mixed before fine grinding. In addition, although the coarse pulverization process may be performed after the hydrogen pulverization process, it is omitted in this embodiment. The grinding aid is not particularly limited, but in this example, zinc stearate was mixed in an amount of 0.05% to 0.1%. The mixing of the grinding aid may be performed for about 5 minutes to 30 minutes using, for example, a Nauter mixer.
Thereafter, fine pulverization is performed using an airflow pulverizer. In this experiment, fine pulverization was performed using a jet mill. Using an airflow pulverizer, fine pulverization was performed until the alloy powder had an average particle size of about 3 μm to 6 μm. In this experiment, pulverized powder having an average particle size of 4 μm was prepared.
Of course, both the mixing step and the fine pulverization step of the pulverization aid were performed by a low oxygen process.

(4)配合工程
実験を効率よく行うために、数種類の微粉砕粉を調合し、所望の組成となるように混合する場合がある。この場合の混合も、例えばナウターミキサー等により5分間〜30分間ほど行う程度でよい。
配合工程も低酸素プロセスで行うことが望ましいが、焼結体酸素量を微増させる場合は、本工程にて、成形用微粉末の酸素量を調整する。例えば、組成や平均粒径が同一の微粉末を用意し、100ppm以上の含酸素雰囲気に数分〜数時間放置することで、数千ppmの微粉末が得られる。これら2種類の微粉末を低酸素プロセス中で混合することで、酸素量の調整を行っている。
本実施例では、表1に示す組成の合金のうちa1,a2,b1,b2を表2に示す最終組成となるように配合した。表2の上段は、Gaを粒界相合金から添加した例であり、下段はGaを主相系合金から添加した例である。配合後、水素粉砕処理を行い、その後ジェットミルにて平均粒径4μmとなるように微粉砕した。
(4) Blending step In order to perform the experiment efficiently, several types of finely pulverized powders may be mixed and mixed so as to have a desired composition. In this case, the mixing may be performed for about 5 to 30 minutes using, for example, a Nauter mixer.
Although the blending step is preferably performed by a low oxygen process, when the amount of oxygen in the sintered body is slightly increased, the amount of oxygen in the molding fine powder is adjusted in this step. For example, a fine powder having the same composition and average particle diameter is prepared and left in an oxygen-containing atmosphere of 100 ppm or more for several minutes to several hours, whereby a fine powder of several thousand ppm can be obtained. The amount of oxygen is adjusted by mixing these two types of fine powders in a low oxygen process.
In this example, a1, a2, b1, and b2 of the alloys having the compositions shown in Table 1 were blended so as to have the final composition shown in Table 2. The upper part of Table 2 is an example in which Ga is added from a grain boundary phase alloy, and the lower part is an example in which Ga is added from a main phase alloy. After blending, hydrogen pulverization treatment was performed, and then fine pulverization was performed with a jet mill so that the average particle size became 4 μm.

Figure 0004766453
Figure 0004766453

(5)成形工程
得られた微粉末を磁場中にて成形する。具体的には、電磁石に抱かれた金型内に微粉末を充填し、磁場印加によってその結晶軸を配向させた状態で磁場中成形する。この磁場中成形は、12kOe〜17kOeの磁場中で、0.7t/cm〜1.5t/cm前後の圧力で行えばよい。本実験では、15kOeの磁場中で1.2t/cmの圧力で成形を行い、成形体を得た。本工程も低酸素プロセスにて行った。
(5) Molding step The obtained fine powder is molded in a magnetic field. Specifically, a fine powder is filled in a mold held by an electromagnet, and molding is performed in a magnetic field in a state where the crystal axis is oriented by applying a magnetic field. The magnetic field molding, in a magnetic field of 12kOe~17kOe, 0.7t / cm 2 ~1.5t / cm 2 may be carried out at a pressure of about. In this experiment, molding was performed in a magnetic field of 15 kOe at a pressure of 1.2 t / cm 2 to obtain a molded body. This step was also performed by a low oxygen process.

(6)焼結・時効工程
この成形体を真空中において1070℃〜1130℃で4時間焼結した後、急冷した。次いで得られた焼結体に2段時効処理を施した。なお、表3及び表4に示す希土類永久磁石の2段時効処理は、850℃で1時間、570℃で2.5時間(ともにAr雰囲気中)とした。
(6) Sintering / aging process This compact was sintered in a vacuum at 1070 ° C to 1130 ° C for 4 hours and then rapidly cooled. Next, the obtained sintered body was subjected to a two-stage aging treatment. The two-stage aging treatment of the rare earth permanent magnets shown in Tables 3 and 4 was 1 hour at 850 ° C. and 2.5 hours at 570 ° C. (both in an Ar atmosphere).

得られた希土類永久磁石について、残留磁束密度(Br)、保磁力(HcJ)及び角形比(Hk/HcJ)をB−Hトレーサにより測定した。その結果を表3及び表4に示す。焼結体のガス量、すなわち酸素量、窒素量及び炭素量も表3及び表4に示した。表3及び表4において、炭素量は0.03wt%〜0.1wt%、窒素量は0.02wt%〜0.05wt%と低いレベルであり、低酸素プロセスを採用したことにより、特に酸素量は全てのサンプルにおいて0.1wt%以下に抑えられている。   About the obtained rare earth permanent magnet, residual magnetic flux density (Br), coercive force (HcJ), and squareness ratio (Hk / HcJ) were measured with a BH tracer. The results are shown in Tables 3 and 4. The amount of gas of the sintered body, that is, the amount of oxygen, the amount of nitrogen, and the amount of carbon are also shown in Tables 3 and 4. In Tables 3 and 4, the carbon content is as low as 0.03 wt% to 0.1 wt%, and the nitrogen content is as low as 0.02 wt% to 0.05 wt%. Is suppressed to 0.1 wt% or less in all samples.

なお、Hkは磁気ヒステリシスループ(4πI−Hカーブ)の第2象限における磁化が残留磁束密度Brの90%となるときの磁界強度である。角形比Hk/HcJは、特に外部磁界の作用や温度上昇による減磁に関係し、実際の使用時における磁石特性の指標となる値である。また、Hk/HcJが低いと、着磁に要する磁界強度が増大する。さらに、Hk/HcJが低い永久磁石は、磁気ヒステリシスループの第2象限におけるループ形状に問題があることになり、磁石が適用されるシステムの設計条件が厳しくなる。   Hk is the magnetic field strength when the magnetization in the second quadrant of the magnetic hysteresis loop (4πI-H curve) is 90% of the residual magnetic flux density Br. The squareness ratio Hk / HcJ is particularly related to the effect of an external magnetic field and demagnetization due to a temperature rise, and is a value that serves as an index of magnet characteristics during actual use. Further, when Hk / HcJ is low, the magnetic field strength required for magnetization increases. Furthermore, a permanent magnet having a low Hk / HcJ has a problem with the loop shape in the second quadrant of the magnetic hysteresis loop, and the design conditions of the system to which the magnet is applied become severe.

Figure 0004766453
Figure 0004766453

Figure 0004766453
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表3は、Gaを粒界相合金から添加した場合(表2上段)の結果である。Ga含有量を0.05wt%未満としたNo.1〜No.6の永久磁石では、保磁力(HcJ)が低い値を示した。また、Ga含有量が0.25wt%を超える永久磁石(No.19〜No.21)では、残留磁束密度(Br)の大幅な低下が認められた。90%以上の角形比(Hk/HcJ)が得られた焼結温度域を焼結温度幅と定義すると、表3に示すサンプルはいずれも40℃以上の焼結温度幅が実現されている。これらサンプルと、No.7〜No.18の永久磁石との比較により、Gaを粒界相合金から添加した場合において、希土類元素R、Co、B、Cu、Al、酸素(O)及びZrの各元素を適正範囲内とし、且つGa量を0.05wt%〜0.25wt%とすることで、希土類永久磁石において残留磁束密度(Br)と保磁力(HcJ)を高いレベルで両立しつつ、広い焼結温度幅を得られることがわかる。   Table 3 shows the results when Ga is added from the grain boundary phase alloy (the upper part of Table 2). No. with a Ga content of less than 0.05 wt%. 1-No. The permanent magnet No. 6 showed a low coercive force (HcJ). In the permanent magnets (No. 19 to No. 21) having a Ga content exceeding 0.25 wt%, a significant decrease in residual magnetic flux density (Br) was observed. If the sintering temperature range in which the squareness ratio (Hk / HcJ) of 90% or more is obtained is defined as the sintering temperature range, the sintering temperature range of 40 ° C. or more is realized in all the samples shown in Table 3. These samples and No. 7-No. In comparison with 18 permanent magnets, when Ga is added from a grain boundary phase alloy, each element of rare earth elements R, Co, B, Cu, Al, oxygen (O) and Zr is within an appropriate range, and Ga By setting the amount to 0.05 wt% to 0.25 wt%, it is possible to obtain a wide sintering temperature range while maintaining a high level of residual magnetic flux density (Br) and coercive force (HcJ) in a rare earth permanent magnet. Recognize.

表4は、Gaを主相系合金から添加した場合(表2下段)の結果である。Gaを主相系合金から添加した場合も、Gaを粒界相合金から添加した結果である表3と同様の傾向を示した。例えば、Ga含有量が0.05wt%未満であるNo.22〜No.24では、保磁力(HcJ)が低い値を示した。また、Ga含有量が0.25wt%を超える永久磁石(No.34〜No.36)では残留磁束密度(Br)の大幅な低下が認められた。   Table 4 shows the results when Ga is added from the main phase alloy (lower part of Table 2). Even when Ga was added from the main phase alloy, the same tendency as shown in Table 3 as a result of adding Ga from the grain boundary phase alloy was shown. For example, No. having a Ga content of less than 0.05 wt%. 22-No. 24 showed a low coercive force (HcJ). In the permanent magnets (No. 34 to No. 36) having a Ga content exceeding 0.25 wt%, a significant decrease in residual magnetic flux density (Br) was observed.

したがって、実施例1の結果より、Ga量を0.05wt%〜0.25wt%とすることで、希土類永久磁石において残留磁束密度(Br)と保磁力(HcJ)を高いレベルで両立しつつ、広い焼結温度幅を得られることがわかる。また、Gaを粒界相系合金から添加した場合、Gaを主相系合金から添加した場合のいずれにおいても、前記効果を得られることがわかる。   Therefore, from the results of Example 1, by setting the Ga amount to 0.05 wt% to 0.25 wt%, the residual magnetic flux density (Br) and the coercive force (HcJ) are compatible at a high level in the rare earth permanent magnet, It can be seen that a wide sintering temperature range can be obtained. Moreover, it turns out that the said effect is acquired also in any when Ga is added from a grain boundary phase type alloy, and Ga is added from a main phase type alloy.

(実施例2)
Gaを主相系合金から添加した場合(表4)であって、且つ、焼結温度を一定(1090℃)とした条件で、2段時効処理における時効温度を表5に示す組み合わせに設定した。その他は、実施例1に準じて希土類永久磁石を作製した。得られた希土類永久磁石の保磁力(HcJ)及び角形比(Hk/HcJ)の結果を、表5に示す。
(Example 2)
When Ga was added from the main phase alloy (Table 4) and the sintering temperature was constant (1090 ° C.), the aging temperature in the two-stage aging treatment was set to the combination shown in Table 5. . Other than that, a rare earth permanent magnet was produced according to Example 1. Table 5 shows the results of the coercive force (HcJ) and the squareness ratio (Hk / HcJ) of the obtained rare earth permanent magnet.

Figure 0004766453
Figure 0004766453

Ga含有量が0である場合、検討範囲内のいずれの時効温度条件においても、保磁力(HcJ)は22kOe以下と低い値を示した。また、2段目の時効温度を570℃〜600℃と比較的高温に設定したとき、角形比(Hk/HcJ)が95%以下に低下していた。   When the Ga content was 0, the coercive force (HcJ) showed a low value of 22 kOe or less at any aging temperature condition within the examination range. Further, when the aging temperature of the second stage was set to a relatively high temperature of 570 ° C. to 600 ° C., the squareness ratio (Hk / HcJ) was reduced to 95% or less.

Gaを0.02wt%添加すると、Ga含有量が0の場合に比較すると保磁力(HcJ)の向上が認められたものの、その向上幅は小さいものであった。また、2段目の時効温度を比較的高温(600℃)に設定した場合、Ga含有量が0の場合と同様に、角形比(Hk/HcJ)が95%以下に低下した。   When Ga was added by 0.02 wt%, the coercive force (HcJ) was improved as compared with the case where the Ga content was 0, but the improvement was small. Further, when the aging temperature of the second stage was set to a relatively high temperature (600 ° C.), the squareness ratio (Hk / HcJ) was reduced to 95% or less as in the case where the Ga content was 0.

22kOeを超える高い保磁力(HcJ)を得ることのできる時効温度域を時効温度幅と定義すると、Ga含有量が0.05wt%〜0.25wt%の場合の時効温度幅は、前記の場合(Ga含有量が0又は0.02wt%)に比較して拡大した。   When an aging temperature range in which a high coercive force (HcJ) exceeding 22 kOe can be obtained is defined as an aging temperature range, the aging temperature range when the Ga content is 0.05 wt% to 0.25 wt% is as described above ( The Ga content was expanded compared to 0 or 0.02 wt%.

しかしながら、Ga添加量をさらに増やして0.28wt%とした場合、保磁力(HcJ)については高い値が得られているものの、2段目の時効温度を低めに設定した場合に角形比(Hk/HcJ)が低下する傾向が認められた。   However, when the Ga addition amount is further increased to 0.28 wt%, a high value is obtained for the coercive force (HcJ), but when the second stage aging temperature is set low, the squareness ratio (Hk / HcJ) tended to decrease.

したがって、実施例2の結果より、前記組成中のGa量を0.05wt%〜0.25wt%とすることによって、希土類永久磁石において高い保磁力を実現するとともに、広い時効温度幅を確保できることがわかる。   Therefore, from the results of Example 2, by setting the Ga content in the composition to 0.05 wt% to 0.25 wt%, it is possible to achieve a high coercive force in the rare earth permanent magnet and to ensure a wide aging temperature range. Recognize.

(実施例3)
表1に示す組成の合金のうちa3、a4、b3、b4を用いて、表6に示す最終組成となるように配合した。その後の工程は実施例1に準じてR−T−B系希土類永久磁石を得た。いずれも、Gaを主相系合金から添加した例である。なお、最終組成A(No.37〜No.39)の永久磁石は合金a3と合金b3を97:3の重量比で配合し、また、最終組成B(No.40〜No.42)の永久磁石は合金a4とb4を80:20の重量比で配合した。
(Example 3)
Of the alloys having the composition shown in Table 1, a3, a4, b3, and b4 were used so that the final composition shown in Table 6 was obtained. Subsequent steps were carried out in accordance with Example 1 to obtain an RTB-based rare earth permanent magnet. In either case, Ga is added from the main phase alloy. In addition, the permanent magnet of final composition A (No. 37-No. 39) mix | blends alloy a3 and alloy b3 by the weight ratio of 97: 3, and is permanent of final composition B (No. 40-No. 42). The magnet was composed of alloys a4 and b4 at a weight ratio of 80:20.

Figure 0004766453
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得られた希土類永久磁石について、残留磁束密度(Br)、保磁力(HcJ)及び角形比(Hk/HcJ)をB−Hトレーサにより測定した結果を表7に示す。焼結体のガス量、すなわち酸素量、窒素量及び炭素量も表7に示した。また、焼結温度をそれぞれ1080℃〜1120℃、1000℃〜1040℃としたときの磁気特性を、表7に併記した。   Table 7 shows the results obtained by measuring the residual magnetic flux density (Br), the coercive force (HcJ), and the squareness ratio (Hk / HcJ) of the obtained rare earth permanent magnet with a BH tracer. Table 7 also shows the amount of gas of the sintered body, that is, the amount of oxygen, the amount of nitrogen, and the amount of carbon. Table 7 also shows the magnetic characteristics when the sintering temperatures were 1080 ° C. to 1120 ° C. and 1000 ° C. to 1040 ° C., respectively.

Figure 0004766453
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表7から、GaとZrとを併用するとともに、これら含有量を適正量としたNo.37〜No.42においては、いずれの焼結温度においても、90%を超える高い角形比を示している。また、表7において、炭素量は0.03wt%〜0.1wt%、窒素量は0.02wt%〜0.05wt%と低いレベルであり、低酸素プロセスを採用したことにより、特に酸素量は全てのサンプルにおいて0.1wt%以下に抑えられている。   From Table 7, while using Ga and Zr together, these content was made into No. 37-No. No. 42 shows a high squareness ratio exceeding 90% at any sintering temperature. Further, in Table 7, the carbon amount is as low as 0.03 wt% to 0.1 wt% and the nitrogen amount is as low as 0.02 wt% to 0.05 wt%. By adopting the low oxygen process, especially the oxygen amount is All samples are suppressed to 0.1 wt% or less.

(実施例4)
表7に示した組成A(No.37〜No.39)及び組成B(No.40〜No.42)の組成の永久磁石について、焼結温度を一定(それぞれ1100℃、1020℃)とした条件で、2段時効処理における時効温度を表8に示す組み合わせに設定した。その他は、実施例1に準じて希土類永久磁石を作製した。得られた希土類永久磁石の保磁力(HcJ)及び角形比(Hk/HcJ)の結果を、表8に示す。
Example 4
About the permanent magnet of the composition A (No. 37-No. 39) and the composition B (No. 40-No. 42) shown in Table 7, the sintering temperature was made constant (1100 ° C. and 1020 ° C., respectively). Under the conditions, the aging temperature in the two-stage aging treatment was set to the combinations shown in Table 8. Other than that, a rare earth permanent magnet was produced according to Example 1. Table 8 shows the results of the coercive force (HcJ) and the squareness ratio (Hk / HcJ) of the obtained rare earth permanent magnet.

Figure 0004766453
Figure 0004766453

表8に示すように、いずれの時効温度条件においても、角形比の低下を招くことなく、高い保磁力が得られることが分かった。
したがって、実施例4の結果より、前記組成中のGa量を適正な量とすることによって、希土類永久磁石において高い保磁力を実現するとともに、広い時効温度幅を確保できることがわかる。


As shown in Table 8, it was found that a high coercive force can be obtained without degrading the squareness ratio under any aging temperature condition.
Therefore, it can be seen from the results of Example 4 that by setting the Ga content in the composition to an appropriate amount, a high coercive force can be achieved in the rare earth permanent magnet and a wide aging temperature range can be secured.


Claims (3)

R:25wt%〜35wt%(Rは希土類元素から選ばれる1種又は2種以上である。)、Co:0〜4wt%(ただし0は含まず。)、B:0.5wt%〜4.5wt%、Cu及びAlから選ばれる1種又は2種以上:0.02wt%〜0.6wt%、Zr:0.03〜0.25wt%、Ga:0.05wt%〜0.25wt%、O:0.03wt%〜0.2wt%、Fe及び不可避不純物:残部からなる組成を有することを特徴とする希土類永久磁石。   R: 25 wt% to 35 wt% (R is one or more selected from rare earth elements), Co: 0 to 4 wt% (however, 0 is not included), B: 0.5 wt% to 4. wt. 5 wt%, one or more selected from Cu and Al: 0.02 wt% to 0.6 wt%, Zr: 0.03 to 0.25 wt%, Ga: 0.05 wt% to 0.25 wt%, O : 0.03 wt% to 0.2 wt%, Fe and unavoidable impurities: A rare earth permanent magnet having a composition comprising the balance. C:0.03wt%〜0.1wt%であることを特徴とする請求項1記載の希土類永久磁石。   The rare earth permanent magnet according to claim 1, wherein C is 0.03 wt% to 0.1 wt%. N:0.02wt%〜0.05wt%であることを特徴とする請求項1又は2記載の希土類永久磁石。
The rare earth permanent magnet according to claim 1, wherein N is 0.02 wt% to 0.05 wt%.
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