JPH02118054A

JPH02118054A - 永久磁石材料

Info

Publication number: JPH02118054A
Application number: JP63269845A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Ishibashi; 利之石橋; Kunihiko Hori; 堀　国彦
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1988-10-26
Filing date: 1988-10-26
Publication date: 1990-05-02

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、永久磁石材料に関する。

［従来の技術］従来、希土類・−鉄−ボロン（以下、Ｒ−ＦｅＢと略す
）系の樹脂結合型永久磁石用磁性材料として！１産され
ているものとしては、以下のものが挙げられる。

１、アモルファス合金を製造するのに用いる急冷薄膜！
Ａ造装置で作成した、厚み１０〜３０μｍくらいの急冷
薄片を、熱処理および粉砕したもの。

２．１で得られた急冷薄片を、２段階のホットプレス法
で機械的配向処理を施して得られた磁気的に異方性化し
た圧密体を粉砕したもの。

（参考文献：　　Ｒ，Ｗ、　Ｌｅｅ；　Ａｐｐｌ、　Ｐ
ｈｙｓ、　Ｌｅｔｔ。

ｖｏｌ、４６（８）、　１５　Ａｐｒｉｌ　１９８５．
　ｐ７９０．）１は、急冷薄帯製造装置を用い、最適な
ロール回転速度で急冷薄帯を製造する。ここで得られる
急冷薄帯は、厚みが１０〜３０μｍのリボン状のもので
、直径が１１００ｎの以下の微細な多結晶の集合体であ
る。したがって、数〜数百μｍに粉砕した粉末の結晶粒
は等方的に分布しており、磁気的にも等方性である。こ
のリボンを適当な粒度に粉砕し、樹脂と混練して圧縮成
形すれば、８〜１２ＭＧＯｅの樹脂結合型磁石が得られ
る。また、圧縮成形だけでなく、射出成形や押出成形で
も樹脂結合型永久磁石が得られている。

２は、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系の合金を、急冷薄帯製造装置を用
いて、厚さ１０〜３０μｍの急冷薄片を作成し、この薄
片を、２段階のホットプレス法で機械的配向処理を施し
、磁気的に異方化させた圧密体を、粉砕して、異方性の
粉末とし、先と同様に、樹脂結合型永久磁石を得ている
。

［発明が解決しようとする課題］上述した従来技術のうち１の急冷薄片は、十分実用とな
る高い保磁力（８〜１６ｋＯｅまたはそれ以上）が得ら
れるが、先に述べたように、磁気的に等方性なので、磁
気特性（例えばエネルギー積）が低いという課題を有す
る。

また、２の急冷薄片を２段階のホットプレスを用いて異
方性の圧密体にし粉砕したものは、異方性の粉末が得ら
れるが、製造工程が複雑で、安定して特性を得ることが
困難で、量産性が悪く、コストが高くなるという課題を
有する。

本発明は、これらの課題を解決するものであり、その目
的とするところは、高性能な永久磁石材料を提供するこ
とにある。

［課題を解決するための手段］本発明の永久磁石材料は、希土類金属、鉄、ボロン、ジ
ルコニウムおよび製造上不可避な不純物からなる合金か
ら、１０〜ｂで作成した急冷薄片において、柱状晶を成長させること
によって、磁気的に異方性化させたことを特徴とする。

上述した従来技術の急冷法では、磁気的に等方性のもの
しか得られないのだが、以下にその理由を説明する。

１の急冷法による急冷薄片は、作成時の急冷速度（ロー
ル表面速度）によって得られる特性が変化する。つまり
、高い保磁力の得られる最適の急冷速度では、急冷薄片
は上述のように１１００ｎ以下の微細な多結晶の集合体
となるので、樹脂結合磁石などに用いる数〜数百μｍの
粉末においては、磁気的にも等方性である。また、最適
急冷速度以上で過急冷した薄片を熱処理したものも同様
な結果を示す。

一方、過急冷した薄片は、非晶質またはそれに近い状態
となっているので、保磁力はほとんどなく、このままで
は永久磁石材料に用いることはできない。

そして、最適急冷速度以下の遅い速度で急冷した薄片は
、凝固および冷却速度が比較的遅いことから、急冷不足
（アンダークエンチ）となり、保磁力も最適なものに比
べると、かなり低くなってしまう、しかし、たまにでは
あるが、薄片の厚み方向に向かって柱状晶の成長がみら
れることかある。

ここで柱状晶の成長がみられるということは、結晶学的
配向を意味しており、磁気的にも異方性であることを意
味している。しかし、従来の組成系（Ｒ−Ｆｅ−Ｂ）で
は、柱状晶が得られる条件では保磁力が十分得られず、
異方性と保磁力を両立させることはできなかった。

また、特願昭６２−３３１３９６にあるように、急冷工
程だけで異方性の薄片が得られているが、この方法では
特性が出る、つまりは異方性が得られる条件範囲が極め
て狭いために、安定して製造するのは大変困難である。

本発明では、ジルコニウムを添加することによって、高
い保磁力が得られる急冷速度範囲が遅い方へ広がり、か
つ、柱状晶が得られる急冷速度範囲も速い方へ広がるの
で、十分大きな保磁力を有する異方性の磁性材料が得ら
れるのである。これは、従来柱状晶が得られる条件下で
は、結晶粒の粗大化がみられ、保磁力が得られなかった
ためで、ジルコニウムを添加することによって、柱状晶
と結晶粒の微細化が同時に得られるようになったのであ
る。

また、２の急冷薄片を２段階のホットプレスを用いて異
方性の圧密体にし粉砕したものと異なり、本発明では、
急冷というひとつの工程だけで良く、工程の簡略化、低
コスト化が実現できる。

ここで、冷却速度範囲であるが、１０°Ｃ／ｓｅｃより
遅い冷却速度では、結晶粒の粗大化が避けられないこと
から、１０１℃／ｓｅｃより速い冷却速度では、どんな
組成系を用いても非晶質となってしまうので、好ましく
ない。

なお、基本組成が希土類金属、鉄およびボロンからなる
希土類磁石としては、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂがよく知られてい
るが、希土類金属としては、Ｙ。

Ｌａ、　　Ｃｅ、　　Ｐｒ、　　Ｎｄ、　　Ｐｍ、　　
Ｓｍ、　　ＥｕＧｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、
ＹｂおよびＬｕの希土類元素のうちの１種または２種以
上であれば良く、ジジム（Ｐｒ−Ｎｄ）やセリウム・ジ
ジム（Ｃｅ−Ｐｒ−Ｎｄ）でも十分な６葺気性能が得ら
れ、供給面・価格面から有利である。さらに、ＤｙやＴ
ｂなとの重希土類元素の少量ｔ加により、保磁力ｉＨｃ
を増大させることができ、温度特性の実質的な改善が達
成される。

また、鉄の一部をコバルトで置換することにより、キュ
ーリー温度の向上が計られる。ジルコニウムは希土類金
属を置換することから低希土類組成で実用となる磁気特
性が得られ低コストとなるだけでなく、問題となってい
る耐食性も大幅に向上する。他の遷移金属群で置換して
も磁気性能や耐食性などが改善される。

〔実施例コ以下−本発明について実施例に基づいて詳細に説明する
。

（実施例−１）Ｎｄ＋ｇＦｅａｓＢｅＺｒａの組成となるように、高周
波溶解炉を用いアルゴンガス雰囲気中で溶解・鋳造し、
得られたインゴットを急冷薄帯製造装置を用い、アルゴ
ンガス雰囲気中、直径２０ｍｍ銅製ロール、アルゴン噴
射圧４　ｋｇｆ／ｃｍ２などの条件で急冷薄帯を作成し
た。　（本発明）その時の急冷速度（ロール表面速度で）は、第１表に示
した通りである。

また、比較例として、Ｎ　ｄ　＋ｓ、ｓＦ　ｅ　ｅ＋、
ｖＢ　４．８の組成で同様に急冷薄帯を作成した。

第１表に、ロール表面速度による急８１薄片の固有保磁
力（ｉＨｃ）と柱状晶の成長の程度を示した。

ｖＢ二　　ロール表面速度［ｍ　／　ｓ　ｅ　ｃ　］ｉ
Ｈｃ：　　固有保磁力［ｋＯｅコ柱状晶二柱状柱状成長の程度［％］ここで、柱状晶の成長の程度とは、得られた急冷薄帯の
断面を、走査電子顕微鏡で観察し、柱状晶の領域の割合
を調べ、２０カ所での値を平均したものである。

第１表から明らかなように、比較例に比べて、本発明は
、最大の保磁力が得られる急冷速度が小さい方にシフト
している。また、柱状晶が広い冷却速度範囲で多く成長
しているのがみられる。したがって、比較例では、柱状
晶と保磁力が共存しないのに対し、本発明では、保磁力
の十分高い急冷速度で柱状晶も成長しているので、異方
性の磁性粉末が得られた。

異方性を確認するために、本発明のＶｓ＝０．５ｍ／ｓ
ｅｃの急冷薄片を数〜数百μｍに粉砕し、エポキシ樹脂
と混合・混練し、磁場中で加圧成形した後キユア処理し
て、樹脂結合型磁石を作成した。これを、異方性の方向
（磁化容易方向）とそれに垂直な方向（磁化困難方向）
で磁気測定を行なった。

その結果を第２表に示す。

第２表第３表Ｂｒ：　　残留磁束密度（Ｂ　Ｈ）ｍａｘ：　最大エネルギー積第２表から明ら
かなように、磁化容易方向と磁化困難方向でＢｒＯ値が
大きく異なっており、ここで得られた永久磁石の異方性
の程度が大きいことを示している。さらに、十分な大き
さの保磁力を持ち、かつ、最大エネルギー積も高い値が
得られている。

（実施例−２）第３表に示すような組成となるように、実施例−１と同
様に樹脂結合型磁石を作成した。

また、その結果を第４表に示す。

第４表第４表のサンプル番号１〜４から分かるように、本発明
は、希土類やジルコニウムのコに依存するものではない
。また、５〜１０から分かるように、希土類の種類に依
存するものではなく、いくつかの希土類金属を混ぜて用
いることも、例えば保磁力を大きくするなどに有効であ
る。１１．１２のように、コバルトを添加しても、本発
明は有効で、さらにキューリー温度を上昇させるので、
温度特性の改善に有効である。１２のように、銅を添加
しても問題はなく、結晶の微生■化によって、さらに保
磁力を大きくすることができる。１３〜１６のように、
ジルコニウムの一部または全部をハフニウムやチタニウ
ムで置き換えても、本発明はなんら問題がない。

以上のように、本発明は、構成元素の種類や回に依存す
るものではない。

〔発明の効果］以上述べたように、本発明によれば、希土類金属、鉄１
　ボロン、ジルコニウムおよび製造上不可避な不純物か
らなる合金から、１０〜１０４°Ｃ／ｓｅｃの冷却速度
で作成した急冷薄片において、柱状晶を成長させること
によって、磁気的に異方性化させたことを特徴とするこ
とにより、従来の急冷法による等方性の急冷薄片より高
性能な異方性の磁性粉末が、急冷薄片を２段階のホット
プレスを用いて異方性の圧密体にし粉砕するという複雑
な工程なしに、急冷というひとつの工程だけで得られる
ので、単に磁気特性の向上だけでなく、工程の簡略化、
低コスト化を実現するなど応用面にも多大の効果を有す
るものである。

以　　上出願人　セイコーエプソン株式会社

Claims

【特許請求の範囲】

（１）希土類金属（ただしＹを含む希土類元素のうち少
なくとも１種），鉄，ボロン，ジルコニウムおよび製造
上不可避な不純物からなる合金から、１０〜１０＾４℃
／ｓｅｃの冷却速度で作成した急冷薄片において、柱状
晶を成長させることによって、磁気的に異方性化させた
ことを特徴とする永久磁石材料。
（２）上記鉄の一部をコバルトや銅など遷移金属群で置
換したことを特徴とする請求項１記載の永久磁石材料。
（３）上記ジルコニウムの一部または全部をハフニウム
および／またはチタニウムで置換したことを特徴とする
請求項１または請求項２記載の永久磁石材料。