JPH02101710A - 永久磁石及びその製造方法 - 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、希土類元素、鉄、ポロンを主成分として鋳造
法により作成した永久磁石とその製造方法に関する。

「従来の技術」 近年、各種のコンピュータや通信機器は、小型化、高性
能化が望まれており、そのためそれらに使用する永久磁
石も磁気特性の優れたものが要求されている・ 従来、永久磁石を作成する方法には、アモルファス合金
を製造する溶湯急冷法により合金薄帯を作成して、その
合金薄帯を多数重ね結合したり、加圧成形して永久磁石
にする方法がある。また所定組成となる磁石材料を溶解
して鋳造し、このインゴットを熱処理したり、粉砕成形
して永久磁石にする方法が行なわれている。

例えば、特開昭８３−１１４１０５号公報には、希土類
元素と遷移金属とポロンを主成分とする材料を溶解鋳造
し、得られる磁石のマクロ組織を柱状晶とし、次いで２
５０℃以上の温度で熱処理して、磁気的に硬化させた永
久磁石が提案されている。またこの公報は、前記材料を
溶解鋳造後、５００℃以上の温度で熱間加工することに
より、結晶粒の結晶軸を特定の方向に配向せしめ１次い
で５００℃以上の温度で熱加工することにより、異方性
化した永久磁石の製法を示している。

さらに、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系の磁石は、バルク状態で保磁力
を得るためには、その結晶粒径が適切でなければならな
いとして、鋳造によって得られる磁石の結晶平均粒径が
１５０４．ｍ以下であって、含有炭素及び酸素が夫々４
００ｐｐｍ以下の永久磁石が提案されている（特開昭８
３−１１４１０６号公報）、この場合、鋳造によって得
られる前記永久磁石の異方性を向上させるために、鋳造
後に５００℃以上の温度で熱間加工することも、示され
ている。

「発明が解決しようとする課題」 従来、希土類元素、鉄、ポロンを主成分とする永久磁石
を鋳造により作成したものがあり、鋳造により結晶平均
粒径を１５０川■以下にしたり、鋳造後に熱間加工して
結晶軸を特定の方向に配向した（異方性化）ものがある
。

しかし、永久磁石の結晶平均粒径が２３〜１５０ル■と
大きいために、十分な異方性を持たせることができず、
粉砕してポンド磁石を作成する場合に、異方性をそれほ
ど向上させることができなかったー 本発明は、永久磁石の結晶平均粒径を０．１〜３ｇｍと
して、各結晶部を多磁区構造にすることなく単磁区粒子
に形成し、異方性の非常に優れたポンド磁石、あるいは
その他の加工磁石の作成を容易にすることを目的とする
。

「課題を解決するための手段」 第１の発明は、鋳造法により作成された、ＲｕＦｅｖＣ
ｏｗＢｘＭｙ　　（ｕ、ｖ、ｗ、ｘ、ｙは原子％） ここでＲ，Ｎｄ、　Ｐｒ、　Ｃｅ、　Ｄｙ、　Ｔｂの１
種以上であって（Ｎｄ＋Ｐｒ）　／Ｒ≧０．７ Ｍ　：　Ｔｉ、　Ｚｒ、　Ｉｆ、　Ｔａ、　Ｍｏ、　Ｗ
、　ＡＩ、Ｓｉ、　Ｇａ、　Ｚｎ、Ｎｂ、　Ｃｕの少な
くとも１種、 ｕ：１１〜！８ａｔ％ ｖ　：　　（１００−ｕ　−ｗ　−ｘ　−ｙ　）　ａｔ
％ｗ：ｏ〜３０ａｔ％ ｘ　：　３〜１１ａｔ％ ｙ　：　０〜３ａｔ％ で表わされる組成の永久磁石合金であって、結晶平均粒
径が０．１〜３ＩＬｍであることを特徴とする永久磁石
である。

第２の発明は、第１の発明と同一組成の鋳造磁石を３０
０〜５００℃で塑性加工し、その後５００〜９００℃で
熱処理を施すことにより、磁石の結晶平均粒径を０．１
〜３ｇｍとしたことを特徴とする永久磁石の製造方法で
ある。

磁気特性のよい永久磁石合金を作成するのに希土類元素
（Ｒ）は必須元素であり、磁石合金組成中、Ｒが１１ａ
ｔ％以下であると、結晶構造がα−鉄と同一構造の立方
晶組織となるため保磁力が低下し、Ｒが１８ａｔ％以上
になると非磁性相が多くなって残留磁束密度が低下する
。なお希土類元素Ｒ中、　ＮｄとＰｒは高い残留磁束密
度を得るのに適しており、ＮｄとＰｒの和がＨに対して
０．７以上台まれることが望ましい。なお、希土類元素
ＤＹ、　Ｔｂ等は保磁力の向上に有効である。

Ｆｅは、磁石組成中、約４０％以下では残留磁束密度が
低下し、約９０％以下になると保磁力が低下するので、
４０〜９０％の範囲で含ませるが、ＦｅはＲｌＧｏ、　
Ｂ、　Ｍの含有量を差引いた量が望ましい範囲に該当す
るようにした。

Ｃｏは、磁石の温度特性の改善（キュリー温度の上昇）
ができるとともに、耐食性を向上できるが、　３０ａｔ
％を越えると保磁力が低下するので、それ以下にした。

Ｂは、磁石組成中、３ａｔ％未満では菱面体組織となっ
て保磁力が低下し、１１ａｔ％を越えるとＢリッチな非
磁性相が多くなり、残留磁束密度が低下するので、それ
ぞれの含有％を限度にした。

Ｔｉ、　ＡＩ、　Ｇａ等のＭは、保磁力が向上するとと
もに耐食性も向上するので、それらを１種以上含むこと
が望ましい、しかし、Ｍが３ａｔ％を越えると残留磁束
密度が低下するので、それ以下にした。

永久磁石の結晶平均粒径を０．１〜３ル菖にしたのは、
　３ｇｍを越えると、各結晶粒を単磁区粒子にすること
ができないために保磁力が低下し、　０．１１Ｌ諺未渦
にすることは鋳造上困難なためである。

次に永久磁石の製造方法において、結晶平均粒径をでき
るだけ小さくするためには、鋳型の熱容量等を調節する
ことや水冷鋳型を用いることにより冷却速度を１００℃
／秒以上にすればよい、なお、結晶平均粒径を０．１〜
３７ｔｍにできるのは、冷却速度の高いことおよびＮｂ
等の添加物効果による。

３００〜５００℃で塑性加工したのは、異方性を向上す
るためである。熱処理温度を５００〜９００℃としたの
は、　９００℃を越えると結晶粒径が大きくなりすぎ、
　５００℃未満では鋳造合金中に初晶として存在するＦ
ｅ相を拡散させる熱処理の効果が得にくくなるからであ
る。

「作用」 上記手段の永久磁石は、結晶平均粒径を０．１〜３牌層
と小さくできるので、各結晶粒を単磁区粒子にさせるこ
とができ、磁石を粉砕してポンド磁石やその他の加工磁
石を作成する場合に、磁気的等方性を容易に得ることが
できる。鋳造時の冷却速度を　１００℃／秒にすること
により結晶粒径が拡大するのを防止し、しかも熱処理で
初晶として存在するＦｅ相を拡散させることにより、結
晶平均粒径を０．１〜３蒔■にすることができる。

「実施例」 希土類元素ＮｄとＰｒとａｙとで１５ａｔ％［ただし、
（Ｎｄ＋Ｐｒ）　／　（Ｎｄ＋Ｐｒ＋Ｄｙ）　”　　０
．８］　、　Ｃｏを２０ａｔ％Ｂを８ａｔ％、ｌｌｂと
Ｇａとでｌａｔ％、残部がＦｅである組成で溶解し、そ
れを鋳型内に注湯し、冷却速度５０〜ｂ トを得た。

このインゴットを３００〜５００℃で塑性加工（圧縮、
鋳造）し、その後、４００〜１０００℃の範囲で１時間
加熱保持の熱処理をした。

得られた各種の磁石の結晶平均粒径を電子顕微鏡で求め
て、第１表に示した。また各磁石を平均粒径５００川層
となるように粉砕して、ポンド磁石を作成し、ポンド磁
石の保磁力（ｉＨｃ）と残留磁束密度（Ｂｒ）を測定し
て第１表に示した。

第１表かられかるように、鋳造磁石の結晶平均粒径が０
．１〜３蒔■のものは、ｉＨｃが９ＫＯｅ以上、　Ｂｒ
が７．７Ｋ　Ｇ以上であり、優れた磁気特性のポンド磁
石になることがわかる。

「発明の効果」 本発明の鋳造磁石は、結晶平均粒径が０．１〜３ｐｍで
あり、各結晶部を単磁区粒子にしやすく、粉砕してポン
１磁石や、その他の加工磁石を作成した場合に、異方性
配向度分布の優れた磁石になる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）鋳造により作成された Ｒｕ　Ｆｅｖ　Ｃｏｗ　Ｂｘ　Ｍｙ（ｕ、ｖ、ｗ、ｘ、
   ｙは原子％） ここでＲ：Ｎｄ、Ｐｒ、Ｃｅ、Ｄｙ、Ｔｂの１種以上で
   あって（Ｎｄ＋Ｐｒ）／Ｒ≧０．７ Ｍ：Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｌ、Ｓｉ、
   Ｇａ、Ｚｎ、Ｎｂ、Ｃｕの少なくとも１種、 ｕ：１１〜１８ａｔ％ ｖ：（１００−ｕ−ｗ−ｘ−ｙ）ａｔ％ ｗ：０〜３０ａｔ％ ｘ：３〜１１ａｔ％ ｙ：０〜３ａｔ％ で表わされる組成の永久磁石であって、結晶平均粒径が
   ０．１〜３μｍであることを特徴とする永久磁石。
2. （２）組成が、Ｒｕ　Ｆｅｖ　Ｃｏｗ　Ｂｘ　Ｍｙ（ｕ
   、ｖ、ｗ、ｘ、ｙは原子％） ここでＲ：Ｎｄ、Ｐｒ、Ｃｅ、Ｄｙ、Ｔｂの１種以上で
   あって（Ｎｄ＋Ｐｒ）　／Ｒ≧０．７ Ｍ：Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｌ、Ｓｉ、
   Ｇａ、Ｚｎ、Ｎｂ，Ｃｕの少なくとも１種、 ｕ：１１〜１８ａｔ％ ｖ：（１００−ｕ−ｗ−ｘ−ｙ）ａｔ％ ｗ：０〜３０ａｔ％ ｘ：３〜１１ａｔ％ ｙ：０〜３ａｔ％ で表わされる合金を溶解、鋳造し、次いで３００〜５０
   ０℃で塑性加工し、その後５００〜９００℃で熱処理を
   施すことにより、磁石の結晶平均粒径を０．１〜３μｍ
   にしたことを特徴とする永久磁石の製造方法。