JP6463293B2 - 希土類永久磁石及び希土類永久磁石の製造方法 - Google Patents
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Description
本実施の形態に係る希土類永久磁石は、希土類鉄系磁石の磁石粉末と、磁石粉末より融点が高い半金属の半金属粉末との混合粉末を放電プラズマ焼結してなる。
磁石粉末の希土類鉄系磁石としては、半金属粉末の半金属より融点が低いものであれば、従来公知の各種希土類鉄系磁石の磁石粉末を用いることができる。希土類鉄系磁石としては、例えば、主にネオジム(Nd)、サマリウム(Sm)、プラセオジム(Pr)及びジスプロシウム(Dy)を含む希土類元素と、希土類元素以外の遷移元素とを組み合わせた組成を有するものを用いることができる。このような希土類鉄系磁石は、必要に応じて、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、マンガン(Mn)、アルミニウム(Al)、ニオブ(Nb)、ジルコニウム(Zr)、チタン(Ti)、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、バナジウム(V)、ガリウム(Ga)、亜鉛(Zn)、ケイ素(Si)などの他の元素を更に含む組成を有していてもよい。また、希土類鉄系磁石は、Feの一部を、例えば、Co,Ni,Ga,Cu,Al,Si,Ti,Mn及びNbから選択される少なくとも1種以上の元素で置換してもよい。希土類鉄系磁石は、例えば、Feの一部をCoで置換することで、耐熱性を改善できる。また、希土類鉄系磁石は、Feの一部を上記元素で置換する場合、置換量が過剰になることによる磁気特性の低下を防ぐ観点から、Feに対する置換量は50原子%未満が好ましく、35原子%以下がより好ましい。希土類鉄系磁石は、例えば、Feの一部をCoで置換する場合、Sm−Fe系合金におけるCoの含有量は6質量%以下とするが好ましい。
REx(Fe1−uCou)100−x−y−zByTz ・・・ 式(1)
(上記式(1)中、RExはイットリウム(Y)を包含する希土類元素からなる群から選択された少なくとも1種であり、Feは鉄、Coはコバルト、Bはホウ素であり、Tは、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)、ニオブ(Nb)、モリブデン(Mo)、ハフニウム(Hf)、タンタル(Ta)、及びタングステン(W)からなる群から選択された少なくとも1種以上である。また、x,y,zは、0<x,y,z<100かつ0<x+y+z<100を満たす値であり、uは、0≦u≦1を満たす値である。)
半金属粉末の半金属としては、従来公知の各種半金属を用いることが可能である。これらの半金属は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。半金属としては、磁気特性に優れた高電気抵抗の希土類永久磁石を得る観点から、ビスマス、ケイ素、ゲルマニウム、ヒ素、アンチモン、テルル、ポロニウム、及びアスタチンからなる群から選択された少なくとも1種が好ましく、更に安全性に優れる観点から、ビスマス、ケイ素、ゲルマニウム、アンチモン及びテルルからなる群から選択された少なくとも1種がより好ましく、更に電気抵抗率が高い観点から、ケイ素及びゲルマニウムからなる群から選択された少なくとも1種が更に好ましい。
希土類鉄系磁石の磁石粉末としては、超急冷磁石粉末であるNd2Fe14B等方性磁石粉末(商品名:MQP−C、マグネクウェンチ社製、粒径200μm、融点1300℃以下、電気抵抗率10−6Ω・m以上)を使用した。半金属の半金属粉末としては、ゲルマニウム(Ge)粉末(粒径300μm以下、融点938℃、電気抵抗率1.0×101Ω・m以上)を使用した。超急冷磁石粉末が90体積%であり、Ge粉末が10体積%となるようにして混合して混合粉末とし、混合した混合粉末を放電プラズマ焼結装置のキャビティに充填した。次に、キャビティに充填した混合粉末を減圧下、圧力30MPaで圧縮した後、電流密度300A/cm2に設定し、磁石粉末の緻密化温度として700℃まで加熱して放電プラズマ焼結を行って希土類永久磁石を得た。得られた希土類永久磁石を汎用の金属顕微鏡装置により確認したところ、ゲルマニウム粉末が磁石粉末中に取り込まれた状態で磁石粉末同士が結合していた。得られた希土類永久磁石の相対密度は100%であり、残留磁化は、0.72Tであり、電気抵抗率は、7.0×10−6Ω・mであった。結果を下記表1に示す。
半金属粉末として、ゲルマニウム粉末に代えて、ケイ素粉末(平均粒径5.0μm、融点1414℃、電気抵抗率1.0×103Ω・m以上)を使用したこと以外は、参考例1と同様にして希土類永久磁石を作製した。得られた希土類永久磁石を参考例1と同様にして確認したところ、参考例1と同様に、ケイ素粉末が磁石粉末中に取り込まれた状態で磁石粉末同士が結合していた。得られた希土類永久磁石の相対密度は、100%であり、残留磁化は、0.72Tであり、電気抵抗率は、3.4×10−5Ω・mであった。結果を下記表1に示す。
半金属粉末のゲルマニウム粉末を用いなかったこと以外は、参考例1と同様にして希土類永久磁石を作製した。得られた希土類永久磁石を参考例1と同様にして確認したところ、磁石粉末同士が結合していた。得られた希土類永久磁石の相対密度は、100%であり、残留磁化は、0.87Tであり、電気抵抗率は、3.6×10−6Ω・mであった。結果を下記表1に示す。
磁石粉末の希土類鉄系磁石の磁石粉末(融点1300℃)を62.9体積%とし、半金属粉末のゲルマニウム粉末を37.1体積%としたこと以外は、参考例1と同様にして希土類永久磁石を作製した。得られた希土類永久磁石を参考例1と同様にして確認したところ、磁石粉末同士が結合していた。得られた希土類永久磁石の相対密度は、86%以下であり、残留磁化は、0.38Tであった。また、比較例2の希土類永久磁石は、相対密度が低いので強度が低く、電気抵抗は、測定できなかった。結果を下記表1に示す。
11 希土類鉄系磁石
12 粒界
13 半金属
14 空隙
Claims (7)
- 希土類鉄系磁石の磁石粉末と、前記磁石粉末より融点が高い半金属の半金属粉末との混合粉末を放電プラズマ焼結してなり、
前記混合粉末は、前記磁石粉末の含有量が70体積%以上95体積%以下であり、前記半金属粉末の含有量が5体積%以上30体積%以下であり、
前記半金属が、ケイ素であり、
相対密度が95%以上100%以下である、希土類永久磁石。 - 前記半金属は、前記希土類鉄系磁石中に取り込まれてなる、請求項1に記載の希土類永久磁石。
- 前記希土類鉄系磁石が、下記一般式(1)で表される、請求項1又は請求項2に記載の希土類永久磁石。
REx(Fe1−uCou)100−x−y−zByTz ・・・ 式(1)
(上記式(1)中、RExはイットリウムを包含する希土類元素からなる群から選択された少なくとも1種であり、Feは鉄、Coはコバルト、Bはホウ素であり、Tは、チタン、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ハフニウム、タンタル、及びタングステンからなる群から選択された少なくとも1種以上である。また、x,y,zは、0<x,y,z<100かつ0<x+y+z<100を満たす値であり、uは、0≦u≦1を満たす値である。) - 電気抵抗率が1×10−6Ω・m以上である、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の希土類永久磁石。
- 希土類鉄系磁石の磁石粉末と、
前記磁石粉末より融点が高い半金属の半金属粉末とを混合して混合粉末を得る混合工程と、
前記混合粉末を放電プラズマ焼結して希土類永久磁石を得る焼結工程とを含み、
前記混合粉末は、前記磁石粉末の含有量が70体積%以上95体積%以下であり、前記半金属粉末の含有量が5体積%以上30体積%以下であり、
前記半金属が、ケイ素であり、
前記希土類永久磁石は、相対密度が95%以上100%以下である、希土類永久磁石の製造方法。 - 前記希土類鉄系磁石は、下記一般式(1)で表される、請求項5に記載の希土類永久磁石の製造方法。
REx(Fe1−uCou)100−x−y−zByTz ・・・ 式(1)
(上記式(1)中、REXはイットリウムを包含する希土類元素からなる群から選択された少なくとも1種であり、Feは鉄、Coはコバルト、Bはホウ素であり、Tは、チタン、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ハフニウム、タンタル、及びタングステンからなる群から選択された少なくとも1種以上である。また、x,y,zは、0<x,y,z<100かつ0<x+y+z<100を満たす値であり、uは、0≦u≦1を満たす値である。) - 希土類永久磁石は、電気抵抗率が1×10−6Ω・m以上である、請求項5又は請求項6に記載の希土類永久磁石の製造方法。
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