JPH02102501A - 永久磁石 - Google Patents

永久磁石

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JPH02102501A
JPH02102501A JP63256613A JP25661388A JPH02102501A JP H02102501 A JPH02102501 A JP H02102501A JP 63256613 A JP63256613 A JP 63256613A JP 25661388 A JP25661388 A JP 25661388A JP H02102501 A JPH02102501 A JP H02102501A
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JP
Japan
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permanent magnet
quadrant
squareness
magnetic properties
coercive force
Prior art date
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Application number
JP63256613A
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English (en)
Inventor
Kimio Uchida
内田 公穂
Masaaki Tokunaga
徳永 雅亮
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Proterial Ltd
Original Assignee
Hitachi Metals Ltd
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Publication date
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Publication of JPH02102501A publication Critical patent/JPH02102501A/ja
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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R、Co l T系永久磁石(ただしRは希土
類元素)の磁気特性の改良に関するものである。
(従来の技術〕 2相分離型R2Co、、系永久磁石(ただしRは希土類
元素)の保磁力発生機構は微細な強磁性の2つの相を共
存させることにより磁壁の移動が妨げられることに起因
している。この2つの相を共存させるためにはCuの存
在が不可欠であり、また残留磁束密度を高めるためには
Feの添加が有効であることから、−船釣にはCoの一
部をCuとFeで置換したものが実用化されている。ま
た近年、これにさらにZr (特開昭52−11500
0)あるいはHf (特開昭53106326)などの
遷移元素を微量添加することによって保磁力、I(cと
最大エネルギー積(BH)mを高めた磁石合金が提案さ
れている。
この2相分離型のJCo、7系永久磁石では、熱処理で
ある時効処理によってマトリクスに析出する微細な析出
相の状態がその保磁力の水準や第2象限の角型性を大き
く左右するため、この時効処理を最適な条件下で実施す
ることが製造上のポイントとなる。このためRZCOI
?系永久磁石の磁気特性の改良は時効処理を中心に行な
われてきた。例えば特開昭50−133106には70
0〜900 ’Cの温度から400°C近傍まで多段時
効する方法が、特開昭53−106624には700〜
900°Cの温度から400°C近傍の温度まで徐冷す
る方法が示されている。また特開昭57−161044
には400〜750°Cの温度で等温処理し、次いで6
00〜1000°Cを開始温度として300〜600°
Cまで冷却する方法が、特開昭59−153873には
750〜950°Cの温度から700°C以下の温度ま
で冷却する熱処理を2回以上くり返す方法が示されてい
る。その結果今日では、合金組成に応じた適切な時効処
理を施すことによって、10kOe以上の高い保磁力I
Hcが得られるようになっている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところがこのようなR2Co、、系永久磁石の磁化曲線
の第2象限にはクニックが存在し、このため残留磁束密
度の値から期待される水準に比較して得られる最大エネ
ルギー積(BH)mの水準がかなり低下するという問題
があった。このクニックは保磁力dlcが太き(なるほ
ど顕著になる傾向がある。
従ってこのクニックは時効条件を変更し保磁力、Ilc
を抑制することでその程度を緩和することは可能である
。しかし時効条件の変更のみでは完全に解消することは
できない。
本発明の目的は、上記問題点を解消し、高い保磁力とエ
ネルギー積を有する磁化曲線の第2象限の角型性の良い
RZCO,?系永久磁石を提供することにある。
C問題点を解決するための手段〕 本発明者等はR2Co、7系永久磁石に関し第2象限の
角型性を改良する方法について種々検討した結果、本系
合金に特定の元素を特定量添加することによって前記目
的を達成できることを見い出し、本発明を完成させるに
°至ったものである。
即ちまず、本発明者等は研究の過程で本R,Co、。
系永久磁石の磁気特性が焼結温度のわづかな変化に対し
て大きく変化することを見い出しこれに注目した。第1
図に、実験結果の1例として、Sm25.5wt%、P
e14.0wt%、Cu4.4wt%、Zr2.7wt
%、残部Coの永久磁石合金の焼結温度と第2象限の磁
化曲線(4πI−H曲線)の関係を示す。
本発明のR,Co、7系永久磁石合金の具体的な製造方
法については後で詳細な説明を加えるが、この第1図の
実験は同じ製造方法によっている。第1図から、磁気特
性のうち特に保FR力、Hcの水準上第2象限の角型性
が焼結温度の5°Cというわづかな変化に対して大きく
変化することがわかる。一方間時に、いづれの焼結温度
においても第2象限のクニックは完全には解消されてい
ないことがわかる。光学顕微鏡による永久磁石焼結体の
組織観察によって、焼結体の結晶粒の大きさは焼結温度
の上昇に伴って大きくなり粗大化していることを確認し
た。以上の実験結果は、R2Co17系永久磁石の保磁
力、11cの水準や第2象限の角型性が時効処理によっ
て一義的に決まるのではなく、焼結体の結晶粒の状況と
も密接な関係があることを示している。焼結条件の変化
によって粒界をも含めた結晶粒のミクロ的な状況がどの
様に変化しているのかは今のところ明確ではない。しか
しそれが時効処理過程で析出する析出物の生成状態に大
きく影響していることは先の実験結果からも容易に推定
できる。
本発明者等は以上の実験結果をふまえ、添加物の添加に
よって結晶粒のミクロ的な状況が変化しそれによってR
2Co+7系永久磁石の第2象限の角型性が変化すると
いう見通しのちとに種々の添加物に関して研究を行なっ
た。その結果、SiとGaの添加が第2象限の角型性の
改善に有効であることが判明した。
即ち本発明におけるR2Co、、系永久磁石は、重量百
分比でR22〜28%(ただしRは希土類元素の1種も
しくは2種以上)、Pe1O−25%、 Cu1〜10
%、M、0.2〜5%(ただしMlはZr、Iffの内
の少なくとも1種)1Mz 0.01〜1%(ただしM
2はSi、 GaO内の少なくとも1種)、残部が実質
的にCoからなる組成である。第2図に、実験結果の1
例としてSm25.5wt%、Pe14.0wt%、C
u4.41%r Zr2.7 wt%、 Si O〜2
wt%、残部Coの永久磁石合金の第2象限の磁化曲線
を示す。また、第3図にSm25.5wt%、Fe14
.0wt%、Cu4,4wt%。
Zr2.7wt%+ Ga O〜2 w t%、残部C
oの永久磁石合金の第2象限の磁化曲線を示す。第2図
と第3図から、SiあるいはGaの添加によって第2象
限のクニックが消滅し角型性が改善されることがわかる
またその改善効果は、SiおよびGaともO,01wt
%以上の添加量で顕著であることがわかる。一方、Si
およびGaとも1wt%より多い添加量では残留磁束密
度の低下が大きく添加のメリットが得られない。従って
、SiおよびGaの添加量は0.01〜1wt%の範囲
に限定される。なおSiとGaの同時複合添加でも第2
図あるいは第3図に示したのと同様の第2象限の角型性
の改善効果が得られる。この場合上記と同じ理由からS
iとGaの添加量の合計は0.01〜1wt%の範囲に
限定される。第4図にSm25.5wt%、Pe14.
0iyt%、Cu4.4wt%、Zr2.7wt%、S
i0.3wt%、残部Coの永久磁石合金の焼結温度と
第2象限の磁化曲線の関係を示す。また第5図にSm2
5.5wt%+Fe14.Owt%、Cu4.4wt%
Zr2.7ht%、Ga0.3wt%、残部Coの永久
磁石合金の焼結温度と第2象限の磁化曲線の関係を示す
第4図あるいは第5図を第1図と比較することによって
、SiあるいはGaの添加によって磁気特性の焼結温度
依存性が緩和されることがわかる。
ここでSiとGa以外の他の元素の組成限定理由を説明
する。希土類元素Rは22〜28−t%とされる。希土
類元素の含有量が22wt%未満では十分な保磁力が得
られない。また希土類元素の含有量が28wt%より多
い場合には残留磁束密度が低下する。Feは10〜25
−t%とされる。10−tχ未満では残留磁束密度が低
下する。25wt%より多い場合には保磁力および角型
性が低下する。Cuは1〜10wt%とされる。1+m
t%未満では十分な保磁力が得られない。10−t%よ
り多い場合には残留磁束密度が低下する。M1元素(Z
r、 Hfの内の少くとも1種)は0.2〜5wt%と
される。0.2鍔t%未満では十分な保磁力が得られず
、5wt%より多い場合には残留磁束密度が低下する。
最後に、本発明のR,Co、7系永久磁石の製造方法を
特徴する特許請求の範囲に示す組成を有する永久磁石合
金は、通常の溶解法あるいはいわゆる還元拡散法によっ
て作製することが可能である。
この合金をジェットミル、ボールミル等によって3〜7
μの粒度に粉砕し、粉砕粉を磁場中で成形して成形体と
する。成形体は真空中あるいは非酸化性の雰囲気中で1
100〜1250°Cの温度で焼結する。次に焼結体を
非酸化性の雰囲気中で焼結温度より10〜50°C低い
温度に保持し、次いで時効処理開始温度以下の温度まで
急冷して溶体化処理を行なう。最後に試料を650〜9
00″Cの温度で一定の時間保持した後400°C以下
の温度まで多段冷却または連続冷却して時効処理する。
以下本発明の実施例と比較例を説明するがこれによって
本発明の範囲が制限されるものではない。
〔実施例〕
(実施例1) 表1のNo、 1〜Nα5に示す組成(重量百分比)の
合金を高周波誘導溶解により作製した。これを各々ショ
ークラッシャーで粗粉砕し、次いでジェットミルで微粉
砕した。微粉の粒度は約4.0μ(F・S −S −S
)であった。微粉を配向磁界強度10kOe、成形圧3
 ton/cutの条件下で成形して成形体とした。成
形体はH2ガス雰囲気中で1180°C×21(の条件
で焼結した。次いで焼結体を1160°CX4Hの条件
で溶体化処理し水中に急冷した。最後に800 ’CX
 8 Hの等温処理をおこなった後1°C/minの冷
却速度で常温まで徐冷するという時効処理を施した。以
上の処理によって永久磁石合金を永久磁石化しその磁気
特性を測定したところ表2に示すような結果を得た。こ
こでH,はBrX0.9の点でのI−H曲線上のHの値
である。また角型性の程度を表わす角型比は)IK/ 
+HcX 100 (%)で定義した。表2から、Si
の添加によって60%以上という良好な角型比が得られ
ることがわかる。
(実施例2) 表3のNα6〜No、10に示す組成(重量百分比)の
合金を高周波誘導溶解により作製した。これを実施例1
と同一の条件で処理して永久磁石化しその磁気特性を測
定したところ表4に示すような結果を得た。表4から、
Gaの添加によって60%以上という良好な角型比が得
られることがわかる。
(実施例3) 表5のNα11〜Nα13に示す組成(重量百分比)の
合金を高周波誘導溶解により作製した。これを実施例1
と同一の条件で処理して永久磁石化しその磁気特性を測
定したところ表6に示すような結果を得た。表6から、
SiとGaの複合添加によって60%以上という良好な
角型比が得られることがわかる。
(比較例1) 表7ON014〜No、 18に示す組成(重量百分比
)の合金を高周波誘導溶解により作製した。これを実施
例1と同一の条件で処理して永久磁石化しその磁気特性
を測定したところ表8に示すような結果を得た。表8の
磁気特性と表22表41表6に記載の対応する組成の合
金の磁気特性とを比較することによって、Stあるいは
Gaが添加されていない合金ではそれらが添加されてい
る合金に比べて角型比が悪く最大エネルギー積(Btl
)mが小さいことがわかる。
表 表 H(に0e) (発明の効果) 以上述べたように、SiあるいはGaを適当量添加する
ことによってR2Co、、系永久磁石の第2象限の角型
性が改善され、かつ磁気特性の焼結温度依存性が緩和さ
れる。これによって高性能のR2Co、7系永久磁石を
安定に製造することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来組成における焼結温度と磁気特性の関係を
示す図。 第2図はSt添加量と磁気特性の関係を示す図。 第3図はGa添加量と磁気特性の関係を示す図。 第4図は本発明の組成における焼結温度と磁気特性の関
係を示す図。 第5図は本発明の組成における焼結温度と磁気特性の関
係を示す図。 第 図 Sm 25.5− Fe 14.0− Cu 4.4−
 Zr 2.7(にOe) 第 図 Sm 25.5− Fe14.O−Cu 4.4− Z
 r 2.7第 図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  重量百分比でR22〜28%(ただしRは希土類元素
    ),Fe10〜25%,Cu1〜10%,M_10.2
    〜5%(ただしM_1はZr,Hfの内の少なくとも1
    種),M_20.01〜1%(ただしM_2はSi,G
    aの内の少なくとも1種),残部が実質的にCoからな
    る希土類含有永久磁石。
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