JP5236027B2 - フェライトと置き換えるための高度に急冷可能なFe系希土材料 - Google Patents
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(R1-aR'a)uFe100-u-v-w-x-yCovMwTxBy
[ここで、Rは、Nd、Pr、ジジミウム(ほぼNd0.75Pr0.25の組成を有するNdとPrの天然混合物であり、本発明では、記号「MM」によっても表される)、又はそれらの組合せであり;R'は、La、Ce、Y、又はそれらの組合せであり;Mは、Zr、Nb、Ti、Cr、V、Mo、W及びHfの1種以上であり;並びに、Tは、Al、Mn、Cu及びSiの1種以上である]として定義される。さらに、a、u、v、w、x及びyの値は以下のとおりである:O.01≦a≦0.8、7≦u≦13、0≦v≦20、0.01≦w≦1、0.1≦x≦5、4≦y≦12。
原子百分率でR2Fe14B、R2(Fe0.95Co0.05)14B、及び、(MM1-zLaa)11.5Fe82.5-v-w-xCovZrwAlxB6.0[ここで、Rは、Nd、Pr又はNd0.75Pr0.25(MMで表されている)である]の組成を有する合金インゴットを、アーク溶解により製造した。メルトスピニングには、熱伝導性が良好な金属製ホイールを有する実験用ジェットキャスターを用いた。10〜30メートル/秒(m/s)のホイール速度を用いて、サンプルを製造した。メルトスパンリボンを40メッシュ未満に粉砕し、Br値とHci値が望ましい値となるように、約4分間600℃〜700℃の範囲の温度のアニーリングに付した。ボンド磁石のBr値及びHci値は、通常、使用する結合剤と添加剤のタイプ及び量に依存するので、その特性はある程度の範囲内で制限することができる。従って、性能を比較するために粉体物性を用いることは、より都合が良い。表Iには、公称組成、メルトスピニングに用いた最適ホイール速度(Vow)、並びに、製造した粉体の対応するBr値、Hci値及び(BH)max値が記載してある。
原子百分率でNdxFe100-x-yBy[ここで、xは10〜10.5であり、yは9〜11.5である]、及び、(MM1-aLaa)11.5Fe82.6-w-xZrwAlxB5.9[ここで、aは0.35〜0.38であり、wは0.3〜0.5であり、xは3.0〜3.5である]の組成を有する合金インゴットを、アーク溶解により製造した。メルトスピニングには、熱伝導性が良好な金属製ホイールを有する実験用ジェットキャスターを用いた。10〜30メートル/秒(m/s)のホイール速度を用いて、サンプルを製造した。メルトスパンリボンを40メッシュ未満に粉砕し、Br値とHci値が望ましい値となるように、約4分間600℃〜700℃の範囲の温度のアニーリングに付した。ボンド磁石のBr値及びHci値は、通常、使用する結合剤と添加剤のタイプ及び量に依存するので、その特性はある程度の範囲内で制限することができる。従って、性能を比較するために粉体物性を用いることは、より都合が良い。表IIには、公称組成、メルトスピニングに用いた最適ホイール速度(Vow)、並びに、製造した粉体の対応するBr値、Md(-3kOe)値、Md/Br比、Hci値及び(BH)max値が記載してある。
原子百分率で(MM1-aLaa)11.5Fe82.6-w-xZrwAlxB5.9の組成を有する合金インゴットを、アーク溶解により製造した。メルトスピニングには、熱伝導性が良好な金属製ホイールを有する実験用ジェットキャスターを用いた。10〜30メートル/秒(m/s)のホイール速度を用いて、サンプルを製造した。メルトスパンリボンを40メッシュ未満に粉砕し、Br値とHci値が望ましい値となるように、約4分間600℃〜700℃の範囲の温度のアニーリングに付した。ボンド磁石のBr値及びHci値は、通常、使用する結合剤と添加剤のタイプ及び量に依存するので、その特性はある程度の範囲内で制限することができる。従って、性能を比較するために粉体物性を用いることは、より都合が良い。表IIIには、LaとZrとAlの公称含有量、メルトスピニングに用いた最適ホイール速度(Vow)、並びに、製造した粉体の対応するBr値、Hc値、Hci値及び(BH)max値が記載してある。
原子百分率で(MM1-aLaa)11.5Fe82.6-w-xZrwSixB5.9の組成を有する合金インゴットを、アーク溶解により製造した。メルトスピニングには、熱伝導性が良好な金属製ホイールを有する実験用ジェットキャスターを用いた。10〜30メートル/秒(m/s)のホイール速度を用いて、サンプルを製造した。メルトスパンリボンを40メッシュ未満に粉砕し、Br値とHci値が望ましい値となるように、約4分間600℃〜700℃の範囲の温度のアニーリングに付した。ボンド磁石のBr値及びHci値は、通常、使用する結合剤と添加剤のタイプ及び量に依存するので、その特性はある程度の範囲内で制限することができる。従って、性能を比較するために粉体物性を用いることは、より都合が良い。表IVには、LaとZrとSiの公称含有量、メルトスピニングに用いた最適ホイール速度(Vow)、並びに、製造した粉体の対応するBr値、Hc値、Hci値及び(BH)max値が記載してある。
原子百分率で(R1-aLaa)11.5Fe82.5-xMnxB6.0[ここで、Rは、Nd又はMM(Nd0.75Pr0.25)である]の組成を有する合金インゴットを、アーク溶解により製造した。メルトスピニングには、熱伝導性が良好な金属製ホイールを有する実験用ジェットキャスターを用いた。10〜30メートル/秒(m/s)のホイール速度を用いて、サンプルを製造した。メルトスパンリボンを40メッシュ未満に粉砕し、Br値とHci値が望ましい値となるように、約4分間600℃〜700℃の範囲の温度のアニーリングに付した。ボンド磁石のBr値及びHci値は、通常、使用する結合剤と添加剤のタイプ及び量に依存するので、その特性はある程度の範囲内で制限することができる。従って、性能を比較するために粉体物性を用いることは、より都合が良い。表Vには、LaとMnの公称含有量、並びに、製造した粉体の対応するBr値、Md(-3kOe)値、Hc値、Hci値及び(BH)max値が記載してある。
原子百分率で(MM0.65La0.35)11.5Fe82.5-w-xNbwMnxB6.0の組成を有する合金インゴットを、アーク溶解により製造した。メルトスピニングには、熱伝導性が良好な金属製ホイールを有する実験用ジェットキャスターを用いた。10〜30メートル/秒(m/s)のホイール速度を用いて、サンプルを製造した。メルトスパンリボンを40メッシュ未満に粉砕し、Br値とHci値が望ましい値となるように、約4分間600℃〜700℃の範囲の温度のアニーリングに付した。ボンド磁石のBr値及びHci値は、通常、使用する結合剤と添加剤のタイプ及び量に依存するので、その特性はある程度の範囲内で制限することができる。従って、性能を比較するために粉体物性を用いることは、より都合が良い。表VIには、NbとSiの含有量、メルトスピニングに用いた最適ホイール速度(Vow)、並びに、製造した粉体の対応するBr値、Md(-3kOe)値、Hci値及び(BH)max値が記載してある。
原子百分率で(MM0.65La0.35)11.5Fe82.5-w-xMwSixB6.0の組成を有する合金インゴットを、アーク溶解により製造した。メルトスピニングには、熱伝導性が良好な金属製ホイールを有する実験用ジェットキャスターを用いた。10〜30メートル/秒(m/s)のホイール速度を用いて、サンプルを製造した。メルトスパンリボンを40メッシュ未満に粉砕し、Br値とHci値が望ましい値となるように、約4分間600℃〜700℃の範囲の温度のアニーリングに付した。ボンド磁石のBr値及びHci値は、通常、使用する結合剤と添加剤のタイプ及び量に依存するので、その特性はある程度の範囲内で制限することができる。従って、性能を比較するために粉体物性を用いることは、より都合が良い。表VIIには、公称組成、メルトスピニングに用いた最適ホイール速度(Vow)、並びに、製造した粉体の対応するBr値、Md(-3kOe)値、Md/Br比、Hci値及び(BH)max値が記載してある。
原子百分率で(MM1-aLaa)11.5Fe82.5-v-w-xCovZrwAlxB6.0の組成を有する合金インゴットを、アーク溶解により製造した。メルトスピニングには、熱伝導性が良好な金属製ホイールを有する実験用ジェットキャスターを用いた。10〜30メートル/秒(m/s)のホイール速度を用いて、サンプルを製造した。メルトスパンリボンを40メッシュ未満に粉砕し、Br値とHci値が望ましい値となるように、約4分間600℃〜700℃の範囲の温度のアニーリングに付した。ボンド磁石のBr値及びHci値は、通常、使用する結合剤と添加剤のタイプ及び量に依存するので、その特性はある程度の範囲内で制限することができる。従って、性能を比較するために粉体物性を用いることは、より都合が良い。表VIIIには、LaとCoとZrとAlの含有量、メルトスピニングに用いた最適ホイール速度(Vow)、並びに、製造した粉体の対応するBr値、Hci値及び(BH)max値が記載してある。
原子百分率で(MM1-aLaa)11.5Fe82.6-w-xNbwAlxB5.9の組成を有する合金インゴットを、アーク溶解により製造した。メルトスピニングには、熱伝導性が良好な金属製ホイールを有する実験用ジェットキャスターを用いた。10〜30メートル/秒(m/s)のホイール速度を用いて、サンプルを製造した。メルトスパンリボンを40メッシュ未満に粉砕し、Br値とHci値が望ましい値となるように、約4分間600℃〜700℃の範囲の温度のアニーリングに付した。ボンド磁石のBr値及びHci値は、通常、使用する結合剤と添加剤のタイプ及び量に依存するので、その特性はある程度の範囲内で制限することができる。従って、性能を比較するために粉体物性を用いることは、より都合が良い。表IXには、LaとNbとAlの含有量、メルトスピニングに用いた最適ホイール速度(Vow)、並びに、製造した粉体の対応するBr値、Hci値及び(BH)max値が記載してある。
原子百分率で(MM1-aLaa)uFe94.1-u-x-wCovZrwAlxB5.9の組成を有する合金インゴットを、誘導溶解により製造した。ジェットキャスティングには、熱伝導性が良好な金属製ホイールを有する製造用ジェットキャスターを用いた。30〜45メートル/秒(m/s)のホイール速度を用いて、サンプルを製造した。ジェットキャストリボンを40メッシュ未満に粉砕し、Br値とHci値が望ましい値となるように、約30分間600℃〜800℃の温度範囲のアニーリングに付した。ボンド磁石のBr値及びHci値は、通常、使用する結合剤と添加剤のタイプ及び量に依存するので、その特性はある程度の範囲内で制限することができる。従って、性能を比較するために粉体物性を用いることは、より都合が良い。表Xには、LaとZrとAlの含有量及び希土類全体の含有量(u)、ジェットキャスティングに用いた最適ホイール速度(Vow)、並びに、製造した粉体の対応するBr値、Hci値及び(BH)max値が記載してある。
原子百分率で(MM0.62La0.38)11.5Fe78.9Zr0.5Al3.2B5.9の組成を有する合金インゴットを、アーク溶解により製造した。メルトスピニングには、熱伝導性が良好な金属製ホイールを有する実験用ジェットキャスターを用いた。10〜30メートル/秒(m/s)のホイール速度を用いて、サンプルを製造した。メルトスパンリボンを40メッシュ未満に粉砕し、Br値とHci値が望ましい値となるように、約4分間600℃〜700℃の範囲の温度のアニーリングに付した。得られた粉末を2重量%のエポキシ及び0.02重量%のステアリン酸亜鉛と混合し、約30分間ドライブレンドすることによりエポキシボンド磁石を製造した。混合した配合物を、次いで、大気中で、約4T/cm2の圧縮圧で圧縮成形して、約9.72mmの直径を有し、パーミアンス係数2(PC=2)の磁石を形成させた。それらを、次いで、175℃で30分間硬化させて、熱硬化性エポキシボンド磁石を形成させた。ポリアミドPA-11樹脂又はポリフェニレンスルフィド(PPS)樹脂をそれぞれ65体積%及び60体積%の粉体体積分率で内部潤滑剤と混合することにより、PA-11ボンド磁石及びPPSボンド磁石を製造した。これらの混合物を、次いで、280℃及び310℃の温度で配合させて、それぞれ、ポリアミドPA-11及びPPSをベースとする配合物を形成させた。これらの配合物を、次いで、スチール製鋳型で射出成形して、約9.72mmの直径を有し、パーミアンス係数2(PC=2)の磁石を得た。全ての磁石は、測定に先立ち、40kOeのピーク磁化場でパルス磁化した。温度段階を有するヒステリシスグラフを用いて、20℃及び100℃における磁石特性を測定した。表XIには、ボンド磁石中のエポキシ、ポリアミドPA-11及びPPSの体積分率、並びに、20℃及び100℃で測定したそれらの対応するBr値、Hci値及び(BH)max値が記載してある。
原子百分率(式による表現)で(MM0.62La0.38)11.5Fe78.9Zr0.5Al3.2B5.9の公称組成を有する合金インゴットを、アーク溶解により製造した。メルトスピニングには、熱伝導性が良好な金属製ホイールを有する実験用ジェットキャスターを用いた。10〜30メートル/秒(m/s)のホイール速度を用いて、サンプルを製造した。メルトスパンリボンを40メッシュ未満に粉砕し、Br値とHci値が望ましい値となるように、約4分間600℃〜700℃の範囲の温度のアニーリングに付した。製造した粉末を2重量%のエポキシ及び0.02重量%のステアリン酸亜鉛と混合し、約30分間ドライブレンドすることによりエポキシボンド磁石を製造した。混合した配合物を、次いで、大気中で、約4T/cm2の圧縮圧を用いて、20℃、80℃、100℃及び120℃で圧縮成形して、約9.72mmの直径を有し、パーミアンス係数2(PC=2)の磁石を形成させた。ヒステリシスグラフを用いて、20℃における磁石特性を測定した。表XIIには、(MM0.62La0.38)11.5Fe78.9Zr0.5Al3.2B5.9の公称組成を有する粉体から製造した磁石の、20℃で測定したBr値、Hci値及び(BH)max値が記載してある。
Claims (29)
- 急速凝固プロセスとそれに続く熱アニーリングプロセスにより製造された磁性材料であって、
原子百分率で、以下の組成:
(R1-aR'a)uFe100-u-v-w-x-yCovMwTxBy
[ここで、Rは、Nd、Pr、ジジミウム(Nd0.75Pr0.25の組成を有するNdとPrの天然混合物)、又はそれらの組合せであり;R'は、La、Ce、Y、又はそれらの組合せであり;Mは、Zr、Nb、Ti、Cr、V、Mo、W及びHfの1種以上であり;並びに、Tは、Al、Mn、Cu及びSiの1種以上であり、
ここで、O.01≦a≦0.8、7≦u≦13、0≦v≦20、0.01≦w≦1、0.1≦x≦5、4≦y≦12である]
を有し、約6.5kG〜約8.5kGの残留磁気(Br)値及び約6.0kOe〜約9.9kOeの固有保磁力(Hci)値を示し、
前記急速凝固プロセスが、組成物の前駆物質を約10メートル/秒〜約60メートル/秒の公称ホイール速度、かつ前記公称ホイール速度のプラスマイナス0.5%、1.0%、5.0%、10%、15%、20%、25%又は30%の範囲内の実ホイール速度でメルトスピニング又はジェットキャスティングして微細なナノ結晶構造を有するフレークを形成することを含む、
前記磁性材料。 - 前記公称ホイール速度が、約15メートル/秒〜約50メートル/秒である、請求項1に記載の磁性材料。
- 前記公称ホイール速度が、約35メートル/秒〜約45メートル/秒である、請求項1に記載の磁性材料。
- 前記公称ホイール速度が、急速凝固プロセスとそれに続く熱アニーリングプロセスによる磁性材料の製造についての最適ホイール速度である、請求項1に記載の磁性材料。
- 前記熱アニーリングプロセスを、約300℃〜約800℃の温度範囲で約0.5〜約120分間行う、請求項1に記載の磁性材料。
- 前記熱アニーリングプロセスを、約600℃〜約700℃の温度範囲で約2〜約10分間行う、請求項5に記載の磁性材料。
- Mが、Zr、Nb、又はそれらの組合せであり、Tが、Al、Mn、又はそれらの組合せである、請求項1に記載の磁性材料。
- MがZrであり、TがAlである、請求項7に記載の磁性材料。
- 0.2≦a≦0.6、10≦u≦13、0≦v≦10、0.1≦w≦0.8、2≦x≦5、4≦y≦10である、請求項1に記載の磁性材料。
- 0.25≦a≦0.5、11≦u≦12、0≦v≦5、0.2≦w≦0.7、2.5≦x≦4.5、5≦y≦6.5である、請求項9に記載の磁性材料。
- 0.3≦a≦0.45、11.3≦u≦11.7、0≦v≦2.5、0.3≦w≦0.6、3≦x≦4、5.7≦y≦6.1である、請求項10に記載の磁性材料。
- 0.01≦a≦0.1、0.1≦x≦1である、請求項1に記載の磁性材料。
- 約7.0kG〜約8.0kGのBr値を示し、及び、独立して、約6.5kOe〜約9.9kOeのHci値を示す、請求項1に記載の磁性材料。
- 約7.2kG〜約7.8kGのBr値を示し、及び、独立して、約6.7kOe〜約7.3kOeのHci値を示す、請求項13に記載の磁性材料。
- 約7.8kG〜約8.3kGのBr値を示し、及び、独立して、約8.5kOe〜約9.5kOeのHci値を示す、請求項13に記載の磁性材料。
- X線回折により測定した場合に、ほぼ化学量論的なNd2Fe14B型の単相微細構造を示す、請求項1に記載の磁性材料。
- 約1nm〜約80nmの範囲の結晶粒径を有する、請求項1に記載の磁性材料。
- 約10nm〜約40nmの範囲の結晶粒径を有する、請求項1に記載の磁性材料。
- 磁性材料及び結合剤を含んでいるボンド磁石であって、
該磁性材料が急速凝固プロセスとそれに続く熱アニーリングプロセスにより製造された磁性材料であり、また、該磁性材料が、原子百分率で、以下の組成:
(R1-aR'a)uFe100-u-v-w-x-yCovMwTxBy
[ここで、Rは、Nd、Pr、ジジミウム(Nd0.75Pr0.25の組成を有するNdとPrの天然混合物)、又はそれらの組合せであり;R'は、La、Ce、Y、又はそれらの組合せであり;Mは、Zr、Nb、Ti、Cr、V、Mo、W及びHfの1種以上であり;並びに、Tは、Al、Mn、Cu及びSiの1種以上であり、
ここで、O.01≦a≦0.8、7≦u≦13、0≦v≦20、0.01≦w≦1、0.1≦x≦5、4≦y≦12である]を有し、約6.5kG〜約8.5kGの残留磁気(Br)値及び約6.0kOe〜約9.9kOeの固有保磁力(Hci)値を示す磁性材料であり、
前記急速凝固プロセスが、組成物の前駆物質を約10メートル/秒〜約60メートル/秒の公称ホイール速度、かつ前記公称ホイール速度のプラスマイナス0.5%、1.0%、5.0%、10%、15%、20%、25%又は30%の範囲内の実ホイール速度でメルトスピニング又はジェットキャスティングして微細なナノ結晶構造を有するフレークを形成することを含む、
前記ボンド磁石。 - 前記結合剤が、エポキシ、ポリアミド(ナイロン)、ポリフェニレンスルフィド(PPS)、液晶ポリマー(LCP)、又はそれらの組合せである、請求項19に記載のボンド磁石。
- 前記結合剤が、さらに、高分子量多官能脂肪酸エステル、ステアリン酸、ヒドロキシステアリン酸、高分子量錯エステル、ペンタエリトリトールの長鎖エステル、パルミチン酸、ポリエチレンベース潤滑油濃厚物、モンタン酸エステル、モンタン酸部分鹸化エステル、ポリオレフィンワックス、脂肪ビスアミド、脂肪酸第二級アミド、トランス含有量の多いポリオクタノマー、無水マレイン酸、グリシジル官能アクリル硬化剤、ステアリン酸亜鉛及び高分子可塑剤から選択される1種以上の添加剤を含有する、請求項20に記載のボンド磁石。
- 重量基準で、約1%〜約5%のエポキシ及び約0.01%〜約0.05%のステアリン酸亜鉛を含有している、請求項21に記載のボンド磁石。
- 約0.2〜約10の負荷線又はパーミアンス係数を有する、請求項22に記載のボンド磁石。
- 100℃で100時間エージングさせたときに約6.0%より少ないフラックスエージングロスを示す、請求項23に記載のボンド磁石。
- 圧縮成形、射出成形、カレンダ加工、押出成形、スクリーン印刷、又はそれらの組合せにより製造されたものである、請求項19に記載のボンド磁石。
- 40℃〜200℃の温度範囲での圧縮成形により製造されたものである、請求項25に記載のボンド磁石。
- 磁性材料の製造方法であって、
原子百分率で、
(R1-aR'a)uFe100-u-v-w-x-yCovMwTxBy
の組成を有する溶融物を形成させること;
前記溶融物を急速に凝固させて、磁性粉を得ること;
前記磁性粉を、約0.5分間〜約120分間、約350℃〜約800℃の温度範囲の熱アニーリングに付すこと;
を含んでなり、
ここで、Rは、Nd、Pr、ジジミウム(Nd0.75Pr0.25の組成を有するNdとPrの天然混合物)、又はそれらの組合せであり;R'は、La、Ce、Y、又はそれらの組合せであり;Mは、Zr、Nb、Ti、Cr、V、Mo、W及びHfの1種以上であり;並びに、Tは、Al、Mn、Cu及びSiの1種以上であり、
ここで、O.01≦a≦0.8、7≦u≦13、0≦v≦20、0.01≦w≦1、0.1≦x≦5、4≦y≦12であり、
ここで、前記磁性材料は、約6.5kG〜約8.5kGの残留磁気(Br)値及び約6.0kOe〜約9.9kOeの固有保磁力(Hci)値を示し、
前記急速凝固プロセスが、組成物の前駆物質を約10メートル/秒〜約60メートル/秒の公称ホイール速度、かつ前記公称ホイール速度のプラスマイナス0.5%、1.0%、5.0%、10%、15%、20%、25%又は30%の範囲内の実ホイール速度でメルトスピニング又はジェットキャスティングして微細なナノ結晶構造を有するフレークを形成することを含む、
前記製造方法。 - 前記公称ホイール速度が、約35メートル/秒〜約45メートル/秒である、請求項27に記載の方法。
- 前記公称ホイール速度が、急速凝固プロセスとそれに続く熱アニーリングプロセスによる磁性材料の製造における最適ホイール速度である、請求項27に記載の方法。
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