JPH01179302A - 永久磁石 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はＲｚＣＯ＋？（Ｒは希土類元素を表す）型とし
て知られるタイプの永久磁石に関し、更に詳しくは、最
大エネルギ積（（ＢＨ）ｍａ　ｘ）が大きく、角形比が
８０％以上である永久磁石に関する。

（従来の技術） ＲｚＣｏ、＋ｔ（Ｒは希土類元素を表す）系の永久磁石
に関しては、その飽和磁化４πＩを高め、（（Ｂｔｌ）
ｍａｘ）を向上せしめる研究が進められている。例えば
、ＣＯの一部をＦｅ、ＣｕまたはＺｒのような他の元素
で置換した各種組成の合金の研究、また、磁石を成形し
た後、それに施す時効処理の条件に関する研究などがあ
る。

来由等は、重量比で２５％Ｓｍ−２０％Ｆｅ−４％Ｃｕ
−２％Ｚ「−残部ｃｏから成る組成の合金に、一定時間
の等温保持後、１〜ｂ の冷却速度で４００℃にまで徐冷し、その後４００℃で
１０時間保持するという時効処理を施すことによって、
（ＢＨ）ｍａｘが３３　Ｍ　Ｇ　−Ｏｅという高い値の
磁石を発表している（来由等、Ｊｏｕｒｎａｌｏｆ　Ａ
ｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ、　５２（３）、　Ｍａ
ｒｃｈ、１９８１．ｐ２５１７〜２５１９参照）、。

Ｒ２Ｃ０＋７型の磁石において、Ｃｏの一部に置換され
るＦｅ、Ｃｕは、その磁石の飽和磁化４πＩに影響を与
え、一般にＦｅ量が多く、また、Ｃｕ量が少なくなると
飽和磁化４πＩは高まるという効果が得られる。しかし
ながら、Ｆｅｑが多くなりすぎたり、Ｃｕ１ｉが少なく
なりすぎたりすると、いずれの場合も保磁力（ｉｔｌｃ
）が低下し、かつ、その磁石の４πＩ−Ｈ曲線（減磁曲
線）の角形性が悪化し、結局は（ＢＨ）ｍａｘの低下を
きたすようになる。

このようなことから、Ｆｅの含有量が１７重量％以上、
Ｃｕの含有量が５重量％以下のＲ２ＧＯ＋？系の永久磁
石は工業的には生産されていない。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明者らは、その組成においてＦｅ１７重量％以上、
Ｃｕ５重量％以下のＲ２Ｃｏ、７型であり、しかも（Ｂ
Ｈ）ｍａｘ、角形性の優れた永久磁石を製造すべく鋭意
研究を重ねる過程で、後述するような時効処理を施すと
、Ｆｅが多く、Ｃｕが少ない組成のものであっても高い
（ＢＨ）ｍａＸが得られるのみならず、角形性を８０％
以上に高めることができるとの事実を見出し、この知見
に基づいて本発明の永久磁石を開発するに到った。

すなわち、本発明は、Ｆｅ、Ｃｕの含有量がそれぞれ１
７重量％以上、５重量％以下であって、高（ＢＨ）ｍａ
ｘで、角形比が８０％以上である全く新規なＲｚＣＯ＋
を型永久磁石の提供を目的とする。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明の永久磁石は、その
構成を、Ｓｍ、Ｐｒ、Ｎｄ０群から選ばれる少なくとも
１種の希土類元素が２２〜２７重■％、Ｆｅが１７〜２
５重量％、Ｃｕが１〜５重量％、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃ
，Ｂの群から選ばれる少なくとも１種の元素が０．５〜
３重量％、および残部がＣＯから成り、その角形比：Ｈ
ｋ／ｉＨｃ（ただし、式中、ｉＨｃは真の保磁力を表し
、Ｈｋは４πＩ−Ｈ減磁曲線上で残留磁束密度の９０％
値に相当する減磁界値を表す）が８０％以上であること
を特徴とする。

本発明の永久磁石は上記したような組成を有しているも
のであるが、とくに、Ｆｅの含有量が多く、またＣｕの
含有量が少ないというところに組成上の特徴を有する。

ここでまず、Ｓｍ、Ｐｒ、Ｎｄの含有量は２２〜２７重
量％に設定される。この含有量が２２重量％未満の場合
は、得られた磁石のｉＨｃは高くならず、また２７重量
％より多い場合も同様に高いｉＨｃが得られないのみな
らず飽和磁化４π■が低下するからである。好ましくは
２４〜２６重量％である。Ｓｍ、Ｐｒ、Ｎｄはそれぞれ
単独で含有されてよいが、これらから２種以上を適宜に
選定して一緒に含有されてもよい。後者の場合は、その
２種の合■が上記範囲になるように調節する。

Ｆｅは磁石の飽和磁化４πＩを高めるために配合される
成分であるが、その含有量は１７〜２５重量％に設定さ
れる。この含有量が１７重世％未満の場合は得られた磁
石の飽和磁化４πｌが低下し、また２５重量％より多い
場合は、ｉ　Ｈｃが低下してしまうからである。好まし
くは１９〜２２重量％である。

Ｃｕの含有量は１〜５重量％に設定される。この含有量
が１重量％未満の場合は得られた磁石のｉＨｃが低下し
、また５重里％より多い場合は飽和磁化４π■が低下す
るからである。好ましくは３〜５重量％である。

Ｚ　ｒ　＋　Ｔ　ｉ　＋　Ｎ　ｉ　＋　Ｃ＋　８の含有
量は０．５〜３．５重遣％に設定される。この含有量が
０．５重量％未満の場合は得られた磁石が充分なＨｌｃ
を備えず、また３、５重量％より多い場合は飽和磁化４
π１．ｉＨｃのいずれもが低下するからである。好まし
い範囲は、１．０〜３．０重量％である。

上記した元素はそれぞれ単独で含有されてもよいが、２
種以上を適宜に組合わせて含有されていてもよい。後者
の場合、その含有量が上記範囲内に設定されることはい
うまでもない。

ＣＯはバランス成分であって、前述した希土類元素とと
もに、Ｒ２Ｃ０Ｉ？型の相を形成する。

本発明の永久磁石は、Ｆｅの含有量が多（Ｃｕの含有量
が少ないにもかかわらず、（ＢＨ）ｍａｙ、角形比のい
ずれもが大きく、とりわけ角形比：　）Ｉｋ／ｉＨｃが
８０％以上と極めて大きい値を有する磁石である。

このような特性は、磁石の製造過程における時効処理を
後述する条件下で行うことによって得られる。

すなわち、本発明の永久磁石の製造方法においては、ま
ず、上記した組成の合金粉末を磁場中で圧縮成形してグ
リーン成形体を得る。合金粉末はその粒径が２〜５μｍ
であるものが好ましく、また成形時に印加する磁場の強
さ、成形圧はそれぞれ１０〜２５ｋＯｅ、０．５〜３ｔ
ｏｎｆ／ｃｍ”であることが好ましい。

得られたグリーン成形体を真空中または水素雰囲気中で
焼結して高密度化する。真空度は通常ＩＸ　１０−’Ｔ
ｏｒｒ以上の高真空が好ましく、また焼結温度は１１３
０〜１２４０℃、焼結時間は０．２〜２時間であること
が好ましい。

得られた焼結体は１１００〜１１９０℃の温度域で１〜
５時間程度の溶体化処理を施して組成を安定化したのち
、５０℃／ｍｉｎ以上の冷却速度で５００℃以下の温度
にまで急冷する。

ついで、この焼結体に時効処理を施す。本発明の磁石を
得るための時効処理は次の３段階の連続工程からなる。

すなわち、第１段の工程は、焼結体を８００〜８５０℃
の温度域で多くとも３時間加熱保持したのち、５℃／ｍ
ｉｎ以上の冷却速度で５００℃以下の温度にまで冷却す
る工程である。

この工程において、焼結体の加熱・保持温度が８００℃
未満の場合は、ＲｔＣＯ＋ｔ　、　　ＲｅＯ２の２相析
出効果があられれずｉＨｃは低下し、また８５０℃より
も高い場合は析出相の粗大化現象を招いて角形比が低下
する。また上記温度域における加熱保持時間が３時間を
超えると（ＯＨ）　ｍａｘ　、　）Ｉｋ／　ｉＨｃのい
ずれもが低下してしまう。

更に冷却速度は、Ｈｋ　／　ｉ　Ｈｃに大きな影響を与
える因子で、これが５℃／ｍｉｎ未満の場合には得られ
た磁石のｉＨｃは向上してもＨｋ　／　ｉ　Ｈｃは著し
く低下する。工業的には５〜ｂ 程度が好適である。

このようにして、焼結体は５００℃以下の温度、すなわ
ち、磁石特性に影響を与えない低温域にまで冷却されて
、時効処理における第１工程を終了する・このときのｌ
ｌＩＣは５００００ｅ以下になる。

上記第１工程に連続する第２工程は、第１工程の熱処理
を受けた焼結体を再び７００〜８００℃の温度域で加熱
保持したのち、５℃／ｍｉｎ以下の冷却速度で５００℃
以下の温度にまで冷却する工程である。

この第２工程における加熱保持時の温度が７００℃より
も低い場合は、Ｈｋ／１ｌｌｃはある程度の値を示すが
、しかしｉＨｃは低くまた（ＢＨ）ｍａｘも小さい。

また８００℃より高い場合は、（ＢＨ）ｍａｘ、　Ｈｋ
／ｉＨｃが双方とも著しく低下する。この工程において
、上記温度域への加熱保持時間は格別限定されないが、
通常、１〜５時間が好適である。５００℃以下の温度ま
での冷却速度が５℃／ｍｉｎより速い場合は、ｉＨｃ、
　（Ｂ）Ｉ）ｍａｘがいずれも低下し、かつ、Ｈｋ／　
ｉＨｃが８０％を下まわってしまい不都合である。

第３の工程は、第２の工程の熱処理を受けた焼結体を再
度６５０〜７５０℃の温度域で加熱保持したのち、５℃
／ｍｉｎ以下の冷却速度で５００℃以下の温度にまで冷
却する工程である。温度が６５０℃よりも低い場合は１
ｌｌｃ、　（Ｂ）Ｉ）ｍａｘが低下すると同時にＨｋ　
／　ｉ　Ｈｃは８０％に到達せず、また７５０℃よりも
高い温度の場合は、Ｈｋ／１ｌｌｃが８０χに到達しな
くなるからである。

加熱保持時間は格別限定されないが、通常１〜５時間で
あることが好ましい、また、冷却速度が５℃／ｍｉｎよ
りも速い場合は、ｉＨｃ、　（Ｂｉｔ）ｍａｘがいずれ
も低下して不都合である。

これら連続する工程はいずれもｆｉ、ｒ雰囲気のような
不活性雰囲気中で行われる。

（発明の実施例） 実施例１〜４．比較例１−１４ Ｆｅの含有量＜ｘ＞が表示の値であり、組成は、Ｓｍ：
２４．５重量％、Ｎｄ：０．５重量％、Ｃｕ：４．５重
量％、Ｚｒ　：　２．６重量％、Ｃ：　ｏ、ｏｓ重量％
、Ｆｅ：ｘ重量％、残部がＣｏから成る合金の粉末（粒
径：３．５〜４．１μｍ）を用意した。

この合金粉末を１５ｋＯｅの磁場中において１ｔｏｒ＋
ｆ／μｍ２の成形圧でプレス成形した。得られた成形体
を、ｌ　Ｘ　１０−　’　ｔｏｒｒの真空下、１２００
℃で１時間焼結し、引続いて、温度１１７０℃で２時間
容体化処理を施したのち、約１００℃／ｍｉｎの冷却速
度で室温にまで急冷した。

得られた焼結体につき、Ａｒ雰囲気中において第１図に
示したパターンの時効処理を施した。

すなわち、まず第１工程においては、上記焼結体を５℃
／ｓｉｎの昇温速度でＴ１℃にまで加熱し、この温度で
２時間保持したのち、Ｒ，℃／ｍｉｎの冷却速度で４０
０℃にまで急冷しこの温度で１０分間保持し、引続き、
第２工程においてはこれを再び５℃／＋ｌ１ｉｎの昇温
速度でＴ２℃にまで加熱しその温度で２時間保持したの
ち、これをＲｔ℃／ｍｉｎの冷却速度で４００℃にまで
冷却して１０分間保持し、更に第３工程においては、こ
れを再び５℃／ｗｉｎの昇温速度でＴ１℃にまで加熱し
その温度で２時間保持したのち、これをＲ３℃／ｎ＋ｉ
ｎの冷却速度で４００℃にまで冷却し更に室温にまで急
冷するという３段の連続した時効処理である。

Ｔ＋　、Ｒ＋　、Ｔｘ　、Ｒｚ　、Ｔｘ　、Ｒｓをそれ
ぞれ変化させ、得られた各磁石についてはＢ−Ｈ）レー
ザで減磁曲線を求め、それぞれの磁気特性を測定し、ま
たＨ　ｋ　／　ｉ　Ｈｃを算出した。これらの結果を一
括して第１表に示した。

（以下余白） 本発明の磁石は、１）（ｃも高く、その（ＢＨ）ｍａｘ
が略３０ＭＧ・００以上であり、Ｈｋ／１ｌｌｃは８０
％以上の優れたものである。

実施例５．６　比較例１５〜１７ ５ｍ：２２重量％、Ｐｒ：３重量％、Ｆｅ：２２重量％
、Ｃｕ：４重量％、Ｚｒ：１．０重量％、Ｔｉ：０．２
重量％、Ｂ：０．１重量％、Ｃ：　０．０６重量％、残
部がＣＯから成る合金粉末を用意し、実施例１と同様に
して磁場中で成形した。得られた成形体を７６０Ｔｏｒ
ｒの水素雰囲気中において１１８５℃で１時間焼結し、
１１５０℃で２時間容体化処理を施したのら１５０℃／
ｍｉｎの冷却速度で急冷した。

得られた焼結体に、第２図に示したパターンの時効処理
を施した。このパターンは、時効処理の第１工程におい
て、焼結体を５°Ｃ／ｗｉｎの昇温速度で８００℃にま
で加熱してから８２０℃に到るまでの昇温速度ｖ’ｃ／
ｍｉｎを変化させ、８２０℃の温度における保持時間を
変化させたパターンである。すなわち、８００℃以上（
８２０℃以下）の温度で加熱保持される時間が磁石に及
ぼす影響を把握するためのものである。

得られた各磁石の磁気特性を実施例１と同様にして測定
し、各磁石のＨｋ　／　ｉ　Ｈｃを算出した。

結果を第２表に示した。

（以下余白） 結果から明らかなように第１工程において８００℃以上
の温度域下の保持時間が３時間を超えると、磁石の（Ｂ
Ｈ）ｒｒ）ａｘ、Ｈｋ／ｉＨｃは低下する。

（発明の効果） 以上の説明で明らかなように、本発明の永久ｆ■石は、
Ｓｍ、Ｐｒ、Ｎｄの群から選ばれる少なくとも１種の希
土類元素が２２〜２７重量％、Ｆｅが１７〜２５重量％
、Ｃｕが１〜５重堡％、Ｚｒ。

Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃ，Ｂの群から選ばれる少なくとも１種の
元素が０．５〜３重量％、および残部がＣ。

から成り、その角形比：Ｈｋ／ｉＨｃ（ただし、式中、
ｉＨｃは保磁力を表し、Ｈｋは減磁曲線上で飽和磁束密
度の９０％値に相当する減磁界値を表す）が８０％以上
であるように構成されているので、　（ＢＨ）ｍａｘも
大きく、着磁力も大きく、希土類コバルト磁石としての
価値が高い。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図はいずれも本発明の永久磁石を製造する
際に施す時効処理の温度−時間パターン図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｓｍ，Ｐｒ，Ｎｄの群から選ばれる少なくとも１種の希
   土類元素が２２〜２７重量％、Ｆｅが１７〜２５重量％
   、Ｃｕが１〜５重量％、Ｚｒ，Ｔｉ，Ｎｉ，Ｃ，Ｂの群
   から選ばれる少なくとも１種の元素が０．５〜３重量％
   、および残部がＣｏから成り、その角形比：Ｈｋ／ｉＨ
   ｃ（ただし、式中、ｉＨｃは真の保磁力を表し、Ｈｋは
   ４πＩ−Ｈ減磁曲線上で残留磁束密度の９０％値に相当
   する減磁界値を表す）が８０％以上であることを特徴と
   する永久磁石。