JPH0298103A - 永久磁石 - 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Ｒ２Ｃ０１７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Ｒ２Ｃ０＋７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、また残留磁束宗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、これにさらニＺｒ（特開昭５２−１１５０００
）あルイは１１ｆ（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−１ｃと最大
エネルギー積（Ｂｉｔ）ｍを高めた磁石合金が提案され
ている。

この２相分陣型のＲ２Ｃ０，７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ボ・インドとなる。このためＲＺＧ
ｏ　、　７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
　ｃ：は７０ｏ〜９ｏｏ″Ｃ（７）温度から４００°Ｃ
近傍まで多段時効する方法が、特開昭５３−１０６６２
４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５
７−１６１０４４には４００〜７５０°Ｃの温度で等温
処理し、次いで６００−１０００°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、ｌｌｃ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Ｒ，Ｃｏ、、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（Ｂｌｌ）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１１（ｃが大きくな
るほど顕著になる（頃向がある。

従ってこのクニックは時効条件を変更し保磁力、ｌｌｃ
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
９２ｃｏ　Ｉ　７系永久磁石を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者等はＲ２Ｃｏ１７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
合金に特定の高融点金属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Ｒ２Ｃｏ、。

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％、Ｆ
ｅ１４．Ｏｗｔ％＋　Ｃｕ４．４　ｗｔ％、Ｚｒ２．７
ｉｙｔ％、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　−０曲線）の関係を示す。

本発明のＲ２Ｃｏ、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
性のうち特に保磁力、１１ｃの水準と第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、ｌ１２Ｃｏ１７系永久磁石の保
磁力、Ｈｃ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
，Ｃｏ、、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、高融点金属元素のうちＮｂ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、７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）、Ｆｅ１Ｏ−２５％、　Ｃｕ１〜５％
未満、Ｍｏ、２〜５％（ただしＭはＺｒ、Ｉげの内の少
なくとも１種）、Ｎｂ０．０５〜０．５％未満。

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％、Ｆｅ１４．
０−ｔ％、Ｃｕ４．４ｗｔ％、Ｚｒ２．７ｉｖｔ％、Ｎ
ｂＯ〜１ｗｔ％１残部Ｃｏの永久磁石合金の第２象限の
磁化曲線を示す。第２図から、Ｎｂ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、０．０５ｗｔ％以上の添加量で顕
著であることがわかる。一方、０．５ｉｙｔ％以上の添
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、Ｎｂの添加量は０．０５〜０．５
ｗｔ％未溝の範囲に限定される。第３図にＳｍ２５．５
ｗｔ％、Ｆｅ１４．０ｗｔ％、Ｃｕ４．４ｗｔ％、Ｚｒ
２．７ｗｔ％、Ｎｂ０．３ｗｔ％、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
３図を第１図と比較することによって、Ｎｂ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Ｎｂ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２２〜２８ｗｔ％とされる。

希土類元素の含有量が２２−１％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１０〜２５ｗｔ％とされる。１０ｗＬ％未満では
残留磁束密度が低下する。２５４％より多い場合には保
磁力および角型性が低下する。Ｃｕは１〜５４％未満と
される。■−Ｌ％未満では十分な保磁力が得られない。

５ｗＬ％以上の場合には残留磁束密度が低下する。Ｍ元
素（Ｚｒ、Ｈｆの内の少くとも１種）は０．２〜５ｗｔ
％とされる。０．２ｗｔχ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Ｒ２Ｃｏ、、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〜
９００　’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〜Ｎｏ、　５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。これを各各
ジョークランシャーで粗粉砕し、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−８・Ｓ
）であった。微粉を配向磁界強度１Ｑｋｏｅ、成形圧３
　ｔｏｎ／ａδの条件下で成形して成形体とした。成形
体は１（２ガス雰囲気中で１１８０’ＣＸ　２Ｈの条件
で焼結した。次いで焼結体を１１６０°Ｃ×４Ｈの条件
で溶体化処理し水中に急冷した。最後に８００°ＣＸ　
８　）１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ＩＩＫはＢｒＸ０．９の点でのＩ−０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ｌｌＫ／
　＋１ＩｃＸ　１００（％）で定義した。表２から、Ｎ
ｂの添加によって６０％以−ト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３のＮｏ、　６〜Ｎｏ、　１０に示す組成（重量百分
比）の合金を高周波誘導）８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の磁気特性と表２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、Ｎｂが添加されていな
い合金て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（Ｂｌｌ）ｍが小さいことがわ
かる。

表 表 ［発明の効果］ 以上述べたように、金属元素であるＮｂを適当量添加す
ることによってＲｇＣｏＢ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Ｒ２Ｃ０，、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Ｎｂ添加量と磁気特性の関係を示す図。 第３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。 日（にＯｅ） 第 図 Ｓｍ２５．５−Ｆｅ１４．０−Ｃｕ４．４−Ｚｒ２．７
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％，Ｃｕ１〜５％未満，Ｍ０．２〜
   ５％（ただしＭはＺｒ，Ｈｆの内の少なくとも１種），
   Ｎｂ０．０５〜０．５％未満，残部が実質的にＣｏから
   なる希土類含有永久磁石。