JPH0258761B2

JPH0258761B2 -

Info

Publication number: JPH0258761B2
Application number: JP57010851A
Authority: JP
Inventors: Kyoshi Watanabe
Original assignee: DENKI JIKI ZAIRYO KENKYUSHO
Current assignee: DENKI JIKI ZAIRYO KENKYUSHO
Priority date: 1982-01-28
Filing date: 1982-01-28
Publication date: 1990-12-10
Also published as: JPS58130253A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は鉄、白金およびチタンを主成分として
これに少量（0.5％以下）の不純物を含む永久磁
石およびその製造方法に関するもので、その目的
とするところは加工が良好で、かつ超高保磁力と
最大エネルギー積が極めて大きい永久磁石を得る
ことにある。従来、規則−不規則格子相変態を利用した永久
磁石にはほぼ化学量論比のCo−Pt合金がある。
この合金については1000℃の高温のα相から一定
の速度で冷却したのち600℃に加熱したり、ある
いは水焼入れしたのち再加熱することによつて不
規則α相が規則格子γ₁相に変態する初期の状態に
おいて超高保磁力および極めて大きな最大エネル
ギー積が得られる。しかし強磁性原子がコバルト
であるため鉄と比較して磁気モーメントが小さく
優秀な磁石特性を有するものでも残留磁束密度が
7.2KG、最大エネルギー積が12M・Ｇ・Oeであ
るなど特性の向上には限界がある。本発明は不規則格子のγ相を規則格子のγ₁相に
する規則−不規則格子の変態型磁石に関するもの
である。従来Fe−50原子％Pt合金において規則
格子のγ₁相から不規則格子のγ相への変態温度が
約1320℃と余りにも高温度にあるため、水焼入れ
による急冷でも既に規則化が進行しすぎる傾向に
あり、良い磁性が得られていない。よつて本発明
においてはFe−Pt合金の組成を変えることによ
つて変態温度が800℃近くまで低下し、比較的容
易に不規則格子のγ相が得られることに着目し
た。即ち急冷によつて規則化の早急な進行を阻止
させ、しかもγ₁相に変態させた初期の状態、およ
びγの母相の地にγ₁相が微細に均質分散する状態
にすることによつて最大エネルギー積の大きい超
高保磁力永久磁石が得られることを明らかにし
た。即ち本発明はFe−Pt系磁石合金の優れた磁
石特性を更に向上させ、特性の再現性を著しく改
善させることを目的とするものである。本発明の目的の一つは原子比にして鉄が54〜67
％、白金が33〜45％、チタンが0.1〜５％と不純
物0.5％以下を含み面心正方晶型のγ₁単相、また
はγ₁相が面心立方晶型のγ相の母相中に均質分散
して析出した２相共存状態の相を有し、保磁力が
500エルステツド以上、残留磁束密度が５キロガ
ウス以上、最大エネルギー積が５メガ・ガウス・
エルステツド以上である最大エネルギー積の大き
い超高保磁力永久磁石を提供するにある。本発明の他の目的とする所は原子比にして鉄が
54〜67％、白金が33〜45％、チタンが0.1〜５％
と不純物少量を含む合金を900゜〜1400℃の温度に
おいて１分ないし50時間加熱し、均質固溶化処理
した後、水中あるいは空気中で30℃／分以上2000
℃／秒以下の冷却速度で急冷する最大エネルギー
積の大きい超高保磁力永久磁石の製造方法を提供
しようとするものである。本発明の更に他の目的とする所は原子比にして
鉄が54〜67％、白金が33〜45％、チタンが0.1〜
５％と不純物少量を含む合金を900゜〜1400℃の温
度において１分ないし50時間加熱し、均質固溶化
処理する工程とこれを水中あるいは空気中で30
℃／分以上2000℃／秒以下の冷却速度で急冷する
工程と、これを80％以上の塑性加工をする工程
と、これを更に450゜〜750℃に１分ないし1000時
間再加熱したのち冷却する工程との結合よりなる
ことを特徴とする最大エネルギー積の大きい超高
保磁力永久磁石の製造方法を提供するにある。本発明の更に他の目的とする所は原子比にして
鉄が54〜67％、白金が33〜45％、チタンが0.1〜
５％と不純物少量を含む合金を900゜〜1400℃の温
度で１分ないし50時間加熱し、均質固溶化処理
し、これを急冷する工程と、これを更に450゜〜
750℃に１分ないし1000時間加熱し、冷却するこ
とを特徴とする最大エネルギー積の大きい超高保
磁力永久磁石の製造方法を提供するにある。次に本発明を詳細に説明する。 (A) 原子比にして鉄が54〜67％、白金が33〜45
％、チタンが0.1〜５％と不純物少量から成る
合金を、適当な溶解炉を用いて溶融したのち充
分に撹拌して組成的に均一な溶融合金を造り、
これを適当な形状の鋳型に入れ、又は目的の形
状に線引き、鍛造、圧延して成形したものを
900゜〜1400℃に１分ないし50時間加熱し均質固
溶化処理した後急冷することによつて面心立方
晶型のγ相から面心正方晶型のγ₁相に変態する
初期の状態、つまりγの不規則格子相の地にγ₁
の規則格子相の微細結晶が均質分散した状態を
常温に得て固定しようとする工程である。 (B) (A)の急冷をしたのち80％以上の線引きまたは
圧延等の塑性加工をする。 (C) (A)の急冷後450゜〜750℃（好ましくは550゜〜
700℃）の温度で少くとも１分以上1000時間以
下（好ましくは５分〜270時間）再加熱（再加
熱は不要の場合もあるが）すると、高温におい
て生じた不規則なγ相固溶体が規則格子γ₁相に
変態する初期の状態に局所歪が生じ磁壁の移動
が阻止されることによつて超高保磁力と極めて
大きな最大エネルギー積を有する永久磁石が得
られる。 (D) (B)の塑性加工をした後(C)の再加熱処理を加え
る。この工程は(B)の工程で生じた内部歪がγ₁相
の変態に当つて適当な局所歪の生成を助長し優
秀な永久磁石特性が得られる。なお再加熱後の
冷却は急冷でも徐冷でも良いが出来るだけ早く
冷却させることが望ましい。一般に再加熱温度を750℃以上にすると規則化
が著しく進行するため上述の磁気特性が低下する
ので好ましくない。また450℃以下では加熱時間
が500時間以上かかり、余り長すぎて経済的でな
いと共に磁性の向上が望めないので450℃〜750℃
の温度範囲が好適である。つぎに本発明の実施例について述べる。実施例原料としては99.9％純度の電解鉄、白金および
99.8％純度のチタンを用いた。実験の試料を造る
には全重量10gの原料を目的の組成に秤量してア
ルミナ・タンマン管に入れアルゴンガスを吹きか
けながらタンマン炉によつて溶かしたのちよく撹
拌して均質な溶融合金とし、これを2.0〜3.7mmの
石英管に吸いあげた。さらに得られた丸棒から25
mmの長さのものを切りとり900゜〜1400℃の温度で
約１時間加熱したのち水焼入れを施して次の実験
を行つた。まず第１図には組成の異なる３種類の試料No.
９，11，15の合金を500゜〜725℃の種々な温度に
２時間加熱処理を施した場合の磁石特性が示して
ある。図からわかるように保磁力のあらわれる温
度は組成によつて異なつている。No.９，11（36，
37原子％白金）の場合にはいずれも加熱処理を施
した場合に著しく増加しているが、No.15（39原子
％白金）合金の場合には水焼入れの状態で既に高
い保磁力が見られ、その後の再加熱によつてさら
に大きな値が得られている。さらにこれら合金の
最大エネルギー積は保磁力の場合より多少低い温
度側において見られる。また725℃以上900℃以下
の温度に加熱すると一般に磁石特性が著しく低下
する。これらの結果から本発明は規則格子γ₁相を水焼
入れによつて歪の加わつた状態にするか、あるい
は規則−不規則変態で規則化が完全に進行しない
組成を選び450゜〜750℃の温度範囲においてそれ
ぞれ一定時間再加熱処理を施すことによつて優秀
な保磁力および最大エネルギー積を発揮させられ
ることがわかつた。また第１表中にはFe−Pt−Ti系の代表的な合
金を約1000゜〜1350℃の温度において約10分〜２
時間にわたつて加熱したのち冷却して、そのまま
あるいは約80％以上の線引き加工を施し、さらに
約500℃から700℃の温度において再加熱処理を施
した場合の磁石特性が示してある。表からわかる
ように、最高の保磁力はNo.15およびNo.17合金の
5kOeでそのときの残留磁束密度は9.5〜9.7KG、
最大エネルギー積は16〜16.8M・Ｇ・Oeである。
また最高の最大エネルギー積はNo.11の17.5M・
Ｇ・Oeであり、この値は合金系磁石としては最
高の値である。また本系合金はFe側で線引き等
の塑性加工が可能であり、その場合の値はいずれ
も向上している。なお、第１表に示すように、鉄が67％を超える
か54％以下となると保磁力、残留磁束密度および
最大エネルギー積が著しく低下する。また、白金
が33％以下および45％以上となると保磁力、残留
磁束密度、最大エネルギー積が著しく低下する。
またチタンが0.1％以下および５％以上となると
保磁力、残留磁束密度、最大エネルギー積の何れ
も著しく低下する。本発明の組成範囲内であると、上述のように、
高温において生じた不規則なγ相固溶体が規則格
子γ₁相に変態する初期の状態に局所歪が生じ磁壁
の移動が阻止されることによつて超高保磁力と極
めて大きな最大エネルギー積（BH）maxを有す
る永久磁石が得られるのである。

【表】

【表】第２図は本発明による代表的なNo.11（Fe−37％
Pt−１％Ti）合金の恒温加熱温度・時間と磁石
特性との関係を示す特性図である。第２図より明
らかなように、恒温加熱時間は再加熱温度が700
℃の如く高い程加熱時間は１時間以下でもよい
が、再加熱温度が500℃以下となると再加熱時間
は1000時間を要するように長くなることを示す。第３図、第４図および第５図は本発明のFe−
Pt−Ti合金における組成と、保磁力（Hc）、残
留磁束密度（Br）および最大エネルギー積
（BH）maxとの関係を夫々示す磁石特性図であ
る。第３図中の数字はそれぞれ試料番号を示し、
本発明の組成範囲内ではHc＝２〜5KOeと大きな
保磁力を示すが、本発明の組成範囲外では保磁力
が500エルステツド以下となることを示す。第４図中の数字はそれぞれ試料番号を示し、本
発明の組成範囲内では残留磁束密度（Br）が５
キロガウス以上を示すが、本発明の組成範囲外で
は残留磁束密度が５キロガウス以下となることを
示す。第５図中の数字はそれぞれの試料番号を示し、
本発明の組成範囲内では最大エネルギー積
（BH）maxが５メガ・ガウス・エルステツドを
示すが、本発明の組成範囲外では５メガ・ガウ
ス・エルステツド以下となることを示す。第６図には比較的残留磁束密度が大きく最高の
保磁力を示した試料No.15(a)合金および最高の最大
エネルギー積を発揮したNo.11(a)合金の減磁曲線が
示してある。またこれらの合金は加工が容易であ
り、特に小型で複雑な形状の磁石の製造に適す
る。第７図は本発明合金の組成範囲（斜線で縁どり
した枠内）を示す図である。最後に本発明において鉄の組成を54〜67原子
％、白金の組成を33〜45原子％、チタンの組成を
0.1〜５原子％の合金に限限定したのはこの組成
範囲では化学量論比Fe−50at％Ptより白金が少
なく、上述のように最高の保磁力が5kOe、最高
の最大エネルギー積が17.5M・Ｇ・Oeのような
優秀な特性が得られるが、この組成以外では製造
条件の如何にかゝわらず磁石特性が劣つているか
らである。なお、白金の好ましい組成範囲は35〜
41原子％であり、そのときのチタンの組成は0.5
〜1.0原子％である。本発明の製造方法において、均質固溶化処理す
る温度を900℃〜1400℃に限定する理由は、1400
℃以上では加熱に使用した石英管が破損したの
で、それ以上の温度は実験上実施不能の範囲とし
て除外したもので、他の耐熱性炉材を裏張りした
均熱炉等で高温加熱してもよいが、加熱温度は加
熱時間と関連して決定されるので、１分ないし50
時間の加熱時間が１分以下となると操業し難いの
で、1400℃以上の加熱温度は必要がない。また
900℃以下の温度で加熱すると、加熱時間が50時
間以上を要することになり、工業的には必要がな
い。この均質固溶化処理した合金を30℃／分〜2000
℃／秒の冷却速度で急冷すると、規則格子のγ₁単
相又は規則格子のγ₁相が不規則格子のγ相の母相
中に均質分散する状態となることにより最大エネ
ルギー積の大きい超高保磁力永久磁石が得られる
が、30℃／分より遅く徐冷すると、規則化が進行
しすぎて磁石特性特に保磁力（Hc）と（BH）
maxとが小さくなり好ましくない。また急冷速度を2000℃／秒以上とすると、面心
立方晶型の不規則格子のγ相の母相の規則化が進
まないので、γ相が面心正方晶型のγ₁相に変態し
て母相中に析出しないか、析出量が少くて、磁石
特性が向上しないためである。本発明の方法において、均質加熱処理し、急冷
後塑性加工し、再加熱処理すると、高温において
生じた不規則格子のγ相固溶体が規則格子γ₁相に
変態する初期の状態に局所歪が生じ磁壁の移動が
阻止されることにより超高保磁力（Hc）と最大
エネルギー積（BH）maxの大きな永久磁石が得
られるのである。従つて、急冷の後に塑性加工を
した方がしない方より磁石特性が更に向上する。なお、急冷だけでも上述の局所歪ができるの
で、これを再加熱して局所歪の生成を助長するこ
とによつても磁石特性の極めてよいものが得られ
る。この場合の再加熱温度を450℃〜750℃としたの
は450℃以下では加熱時間が1000時間以上長くな
り工業的でない。また、750℃以上の再加熱温度
とすると、加熱時間は１分以下としなければなら
ず、作業上好ましくないためである。以上詳述したとおり、本発明の永久磁石は熱処
理が極めて簡単でありかつ鉄、白金と少量のチタ
ンより成るので加工性がよく保磁力と最大エネル
ギー積が極めて大きい永久磁石が得られる格別に
顕著な特徴がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による36〜39原子％白金、１原
子％チタンの３種類の合金の再加熱温度と磁石特
性との関係を示す特性図、第２図は本発明による
代表的なNo.11（Fe−37％Pt−１％Ti）合金の恒温
加熱温度、時間と磁石特性との関係を示す特性
図、第３，４，５図は本発明のFe−Pt−Ti合金
における組成と磁石特性との関係を示す特性図、
第６図は本発明磁石の代表的なNo.11(a)、No.15(a)合
金の減磁曲線を示す特性図、第７図は本発明合金
の成分組成範囲（斜線で縁どりした枠内）を示す
図である。

Claims

【特許請求の範囲】１原子比にして鉄が54〜67％、白金が33〜45
％、チタンが0.1〜５％と不純物0.5％以下を含み
面心正方晶型のγ₁単相、またはγ₁相が面心立方晶
型のγ相の母相中に均質分散して析出した２相共
存状態の相を有し、保磁力が500エルステツド以
上、残留磁束密度が５キロガウス以上、最大エネ
ルギー積が５メガ・ガウス・エルステツド以上で
あることを特徴とする最大エネルギー積の大きい
超高保磁力永久磁石。２原子比にして鉄が54〜67％、白金が33〜45
％、チタンが0.1〜５％と不純物少量を含む合金
を900゜〜1400℃の温度において１分ないし50時間
加熱し、均質固溶化処理した後、水中あるいは空
気中で30℃／分以上2000℃／秒以下の冷却速度で
急冷することを特徴とする最大エネルギー積の大
きい超高保磁力永久磁石の製造方法。３原子比にして鉄が54〜67％、白金が33〜45
％、チタンが0.1〜５％と不純物少量を含む合金
を900゜〜1400℃の温度において１分ないし50時間
加熱し、均質固溶化処理する工程とこれを水中あ
るいは空気中で30℃／分以上2000℃／秒以下の冷
却速度で急冷する工程と、これを80％以上の塑性
加工をする工程と、これを更に450゜〜750℃に１
分ないし1000時間再加熱したのち冷却する工程と
の結合よりなることを特徴とする最大エネルギー
積の大きい超高保磁力永久磁石の製造方法。４原子比にして鉄が54〜67％、白金が33〜45
％、チタンが0.1〜５％と不純物少量を含む合金
を900゜〜1400℃の温度で１分ないし50時間加熱
し、均質固溶化処理し、これを急冷する工程と、
これを更に450゜〜750℃に１分ないし1000時間加
熱し、冷却することを特徴とする最大エネルギー
積の大きい超高保磁力永久磁石の製造方法。