JPH0232503A

JPH0232503A - 磁気特性および機械的強度に優れた希土類−コバルト系焼結磁石

Info

Publication number: JPH0232503A
Application number: JP63182976A
Authority: JP
Inventors: Koichiro Morimoto; 耕一郎森本; Takuo Takeshita; 武下　拓夫
Original assignee: Mitsubishi Metal Corp
Current assignee: Mitsubishi Metal Corp
Priority date: 1988-07-22
Filing date: 1988-07-22
Publication date: 1990-02-02
Anticipated expiration: 2012-08-20
Also published as: JP2643329B2

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〕この発明は、磁気特性だけでなく機械的強度にも優れた
、Ｙを含む希土類元素のうち１種または２種以上を組合
せたもの（以下、Ｒで示す）とコバルトを主成分とする
焼結磁石に関するものである。

〔従来の技術〕

一般に、高い磁気特性を有するＲ−Ｃｏ系焼結磁石とし
て、Ｒ２Ｃｏ１□系焼結磁石があることは知られており
、このＲ　２　Ｃ　Ｏ　１７系焼結磁石は、電気および
電子機器の部品として広く用いられている。

上：ｃ！Ｒ２Ｃｏ１□系焼結磁石の成分組成は、重量％
で、Ｒ：２０〜３０％、Ｆｅ：５〜３０％、Ｃｕ：２〜１５％、Ｎｉ：０．０５〜１．５　％、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａのうち１種または２
ｆ４以上：１，０〜５，５％、残部：Ｃｏおよび不可避
不純物、からなるものである。

さらに、最近、上記Ｒ２ＣＯ１７系焼結磁石にＣを０．
００５〜１．０％添加して保磁力を向上させたものち提
供されている。

これらＲ２Ｃｏ１７系焼結磁石は、次のようにして製造
されている。

まず、所定の成分組成を有する溶製合金インゴットを粉
砕して微粉末にし、これを磁界中プレスにより磁気異方
性を有する圧粉体とした後、この圧粉体に液相が発生す
る温度域で焼結を施し、その後、溶体化処理および時効
処理の熱処理を行って製造される。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、上記Ｃ含有のＲ２Ｃｏ１□系焼結磁石を上記
従来の製造方法で製造すると、焼結過程の初期に、上記
Ｃは合金成分のうちでも主としてＩＶａおよびＶａ族金
属と反応して炭化物を形成するが、この炭化物は金属融
液とのぬれ性が悪いために液相焼結過程で凝集粗大化し
、このぬれ性の悪い粗大化炭化物が液相焼結による磁石
焼結体の高密度化を阻害する。そのため上記Ｃ含有Ｒ２
ＣＯｔ７７系焼結磁マトリックスの結晶粒も著しく成長
する。

このように、結晶粒が著しく成長した粗密な焼結体の組
成を均一化するために溶体化処理を行うと、結晶粒が大
きく粒界密度が小さいために、粒界成分が結晶粒内部に
拡散するに要する時間、すなわち溶体化時間が長くなる
。

長時間の溶体化処理（例えば、８時間以上）を行えば、
粗大化した結晶粒を有する焼結体であっても、組成の溶
体化は可能であるけれども、生産効率を落すことは勿論
のこと、酸素との親和力が強く蒸気圧の高い希土類元素
の酸化および蒸発を招き、かえって磁気特性を低下させ
る結果となっていた。

また、上記磁石焼結体の低密度化および結晶粒の粗大化
は、磁石を脆化し、加工性の低下、最終製品の欠けまた
は割れの原因となっており、さらに残留磁束密度の低下
、ひいては最大エネルギー積の低下をもたらすという問
題点も生じていた。

〔課題を解決するための手段〕

そこで、本発明者等は、このような問題点を解決すべく
研究を行なった結果、Ｃ含有Ｒ２ＣＯ１７系焼結磁石に、さらにＮを添加する
と、（１）焼結初期に成分元素のｒＶａおよびＶａ族金属と
反応して、これら金属の成分数に応じて単元炭窒化物な
いし多元複合炭窒化物を形成し、このような炭窒化物は
、従来のＣ単独添加による磁石中で形成される炭化物に
比べて液相とのぬれ性が良好なために、磁石圧粉体の液
相焼結を阻害することなく、高密度で残留磁石密度の高
いＲ２ＣＯｌ□系焼結体が得られ、また、ぬれ性の良い
炭窒化物は焼結工程で凝集粗大化することなく微細に保
たれる。

（２）上記微細炭窒化物は、磁石マトリックスの結晶粒
界をピンニングし、結晶粒の成長を抑制することから、
成分元素の拡散行程の減少および粒界拡散の寄与の増大
により、溶体化工程での組成の均一化が短時間に効率よ
く完全に行なわれ、もって磁壁に対するピンニング力が
より均一であるために角型性の改善された磁石が得られ
る。

（３）　　磁石マトリックスの結晶粒が微細であるため
に、機械的特性の面においても、靭性の顕著な向上が見
られる。

という知見を得たのである。

この発明は、かかる知見にもとづいてなされたものであ
って、重量％でＲ：２０〜３０％、Ｆｃ：５〜３０％、Ｃｕ：２〜１５％、Ｎｉ：０．０５〜１．５　％、Ｔｉ　　Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａのうち１種または
２種以上：１．０〜５．５％、を含有し、さらにＣ：　ｏ、ｏｏｓ〜０，５％、Ｎ二０．００２〜０．２％、を含有し、残部：ＣＯおよび不可避不純物からなる組成
（以上、重量％）を有し、さらに好ましくは、Ｃ≧Ｎなる関係を有する磁気特性および機械的強度に優
れた希土類−コバルト系焼結磁石に特徴を有するもので
ある。

つぎに、この発明において、Ｒ２Ｃ０１Ｉ系焼結磁石の
成分組成を上記の如く限定した理由について述べる。

（１）Ｒ成分、Ｒ成分が２０％未満では保磁力が低下し一方３０％を越
え含有させると残留磁束密度が低下することからその含
有量を２０〜３０％と定めた。

（２）　　Ｆｃ成分、Ｆｃ成分には、残留磁束密度を改善する作用があるがそ
の含有量が５％未満では所望の効果が得られず、一方３
０％を越えて含有させると保磁力が低下するようになる
ことからその含有量を５〜３０％と定めた。

（３）　　Ｃｕ成分、Ｃｕ成分には保磁力を向上させる作用があるがその含有
量が２％未満では所望の高保磁力を確保することができ
ず、一方１５％を越えて含有させると残留磁束密度が低
下するようになることからその含有量を２〜１５％と定
めた。

（４）Ｎｉ成分、Ｎ１成分には磁石の角型性を改善し、最大エネルギー積
を向上させる作用があるが、その含有量が０．０５％未
満では所望の効果が得られず一方１．５％を越えて含有
させると保持力が低下するようになることから、その含
有量を０．０５〜１．５％と定めた。

（５）ＴＩ　、Ｚｒ、Ｈｆ’、Ｖ、Ｔａ、Ｎｂのうち１
種または２種以上、これら成分は、炭窒化物を形成し結晶粒成長を抑制する
効果があるがその含有量が１．０％未満では炭窒化物の
析出量が不十分であり所望の効果が得られず、一方５．
５％を越えて含有させると炭窒化物の析出量が過剰にな
り残留磁束密度を低下させることからその含有量を１．
０〜５．５％と定めた。

（６）Ｃ成分、Ｃ成分は炭窒化物を形成し、粒成長抑制の効果があるが
、その含有量が０．００８％未満では炭窒化物の析出量
が不十分であり、所望の効果が得られず、一方０．５％
を越えて含有させると炭窒化物の析出量が過剰になり残
留磁束密度が低下するようになることからその含有量を
ｏ、ｏｏｇ〜０．５％と定めた。Ｃは、ボールミル、振
動ミル、アトライターミル等による合金インゴットの粉
砕の工程で粉末の酸化を防１卜するために用いられる有
機溶媒あるいは、微粉末のプレス成形性を改善するため
に添加される各種助剤（潤滑剤、結合剤）の形で製品中
に添加されるが、さらに磁石粉末にＣ粉末を添加するな
どの方法により含有Ｃｍを前記範囲内に調整することが
できる。

（７）Ｎ成分、Ｎ成分は炭窒化物を形成し、焼結性を改善しまた結晶粒
成長を抑制する効果があるが、その含有量が０．００２
％未満では、所望の効果が得られず、一方０．５％を越
えて含有させると、炭窒化物の析出量が過剰となり、残
留磁束密度が低下するようになることから、その含有量
を０．００２〜０．２％と定めた。

（８）Ｃ≧Ｎ。

Ｃ量とＮ量の関係については、ＮｆｉがＣ量を上回ると
、ＩＶａ、Ｖａ族金属と反応しない遊離Ｎを一部生じ、
この遊離Ｎがマトリックスに固溶し、その結晶磁気異方
性を低下させ、もって磁石の保磁力を低下させるため、
Ｃ量≧Ｎ量と定めた。

Ｎは、成分元素の窒化物として添加してもよいが、焼結
雰囲気にＮ２ガスを加えることにより磁石中に添加する
こともでき、雰囲気中のＮ２ガスの体積分率を適切に選
定することにより磁石の含有Ｎｕｔを上記範囲内に調整
することもできる。

〔実　施　例〕

つぎに、この発明を実施例にもとづいて具体的に説明す
る。

（１）実施例１〜９および比較例１〜５、高周波溶解炉
を用い、Ａ「雰囲気中にて、Ｓｍ：２５Ｊ％、　　Ｆｅ
：１５．０％、Ｃｕ　：　　８．０％、　　Ｎｉ　　：
　　１．４％、Ｚｒ　：　　２．３％、　　Ｈｆ　：　
　０．２％、残部二Ｃｏおよび不可避不純物からなる組
成（以上、重量％）を有する合金を溶製し、インゴット
に鋳造した。

このインゴットをスタンプミルにてＡｒガス雰囲気中で
粉砕し、さらに振動ミルを用いてダイフロン中で粉砕し
て平均粒径：約４−の合金粉末を得た。

この合金粉末にプレス成形性を改善する目的で潤滑剤と
してステアリン酸を０．０５％添加し、さらに磁石のＣ
含有量を変化させるために第１表の実施例１〜９、比較
例１〜５および従来例１に示される量のＣ粉末を添加し
て原料粉末とした。

このようにして得られたＣ含有量の異なる原料粉末を１
２ＫＯｅの磁界中で配向させた状態で配向方向と直角方
向に１．５Ｌｏｎ／ｃシの圧力で圧縮し、たて：１０ａ
■Ｘ横：ＩＯｍ■×高さ：１す龍の圧粉体を作製した。

これら圧粉体を、第１表の実施例１〜９および比較例１
〜５に示されるＮ２ガス含有Ａｒガス雰囲気中、温度：
　１２１０℃、１時間保持の条件で焼結した。さらに比
較のために、純Ａｒガス雰囲気中で上記条件と同一条件
にて焼結し、従来例１として第１表に示した。

上記条件で焼結して得られた実施例１〜９、比較例１〜
５および従来例１の焼結体を、純Ａｒガス雰囲気中、温
度：　１１８０℃、２時間保持の条件で溶体化処理を施
した後、Ａｒガス吹付けによる急冷を行い、ついで純Ａ
ｒガス雰囲気中、温度＝８００℃、２時間保持の条件で
加熱後、冷却速度二り０℃／時間で温度：４００℃まで
連続冷却を行うという時効処理を施した。

このようにして製造された磁石に含まれるＣおよびＮを
分析し、さらに上記製造された磁石の密度、抗折強度お
よび磁気特性を測定し、それらの結果を第１表に示した
。

なお、磁気特性における角型比とは、減磁曲線における
ひざ磁場ＨＫ　（磁化の強さが残留磁束密度の９０％に
なる逆磁場の強さ）と保磁力ＩＨｃの比で示される値で
ある。

（２）実施例１０〜１８および比較例６〜ｌＯ１高周波
溶解炉を用い、Ａ「ガス雰囲気中にて、Ｓｍ：１７．９
％、　　Ｃｅニア、８％、Ｆｅ：２０．０％、　　Ｃｕ
：６．０％、Ｎｉ　　：　　０．５％、　　Ｔｉ：１．
９％、Ｖ：０．３％、残部：Ｃｏおよび不可避不純物からなる組成（以上、重
量％）を有する合金を溶製し、インゴットに鋳造した。

この合金粉末に、プレス成形性を改善する目的で潤滑剤
としてステアリン酸を０．０５％添加し、さらに磁石の
含有Ｃｆｆ１を変化させるために、Ｃ粉末を第２表の実
施例１０〜１８、比較例６〜１０および従来例２の割合
で添加し原料粉末を得た。

このようにして得られた原料粉末を実施例１と同一条件
で圧縮し、たて：１０ｗＸ横：１０ｍｍＸ高さ：１０＋
ｎ＋ｓの圧粉体を作製し、これら圧粉体を第２表の実施
例１０〜１８、比較例６〜１０および従来例２に示され
るＮ２ガス含有量の異ったＡｒガスおよび純Ａｒガス雰
囲気中、温度：　１１８５℃、１時間保持の条件で焼結
を行った。

これら焼結体を純Ａｒガス雰囲気中、温度：１１２０℃
、２時間保持の条件で溶体化処理を施した後、Ａｒガス
吹付けによる急冷を行い、ついでＡｒガス雰囲気中、温
度二８３０℃、２時間保持の条件で加熱後、冷却速度＝
３０℃／時間で４００℃まで連続冷却を行う時効処理を
施した。

このようにして製造された磁石に含まれるＣおよびＮを
分析し、さらに密度、抗折強度、残留磁束密度、保磁力
、最大エネルギー積および角型比を測定し、それらの結
果を第１表に示した。

第１表および第２表の結果から、比較例および従来例よ
りも、この発明の実施例の方が機械的特性および磁気的
特性が優れていることから、重量％でｃ　　：　ｏ、ｏｏｓ　　〜０．５　％、Ｎ　：　０．
００２　〜０．２　％、を同時に含をすることが必要であることがわかり、さら
に第１表の実施例８〜９よりも実施例１〜７の方が機械
的特性および磁気的特性が優れており、さらに第１表の
実施例１７〜１８よりも実施例１０〜１Ｂの方が同様に
優れていることから、Ｃ≧Ｎなる関係を満足すると一層優れた結果が得られることが
わかる。

〔発明の効果〕

従来公知のＣ含有Ｒ２Ｃ０１□系磁石に、さらにＮを適
量含有せしめることにより一層優れたＲ２Ｃｏ１□系磁
石を提供することができ、産業上優れた効果をもたらす
ものである。

出代願人：三菱金属株式会社理人：富外１名

Claims

【特許請求の範囲】

（１）Ｙを含む希土類元素のうち１種または２種以上を
組合せたもの：２０〜３０％、Ｆｅ：５〜３０％、Ｃｕ：２〜１５％、Ｎｉ：０．０５〜１．５％、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａのうち１種または２
種以上：１．０〜５．５％、を含有し、さらにＣ：０．００８〜０．５％、Ｎ：０．００２〜０．２％、を含有し、残部：Ｃｏおよび不可避不純物からなる組成
（以上、重量％）を有することを特徴とする磁気特性お
よび機械的強度に優れた希土類−コバルト系焼結磁石。
（２）上記ＣおよびＮは、Ｃ≧Ｎなる関係を有すること
を特徴とする請求項１記載の磁気特性および機械的強度
に優れた希土類−コバルト系焼結磁石。