JPH03129703A - 磁気的異方性および耐食性に優れた希土類―Fe―Co―B系永久磁石粉末およびボンド磁石 - Google Patents

磁気的異方性および耐食性に優れた希土類―Fe―Co―B系永久磁石粉末およびボンド磁石

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JPH03129703A
JPH03129703A JP2185951A JP18595190A JPH03129703A JP H03129703 A JPH03129703 A JP H03129703A JP 2185951 A JP2185951 A JP 2185951A JP 18595190 A JP18595190 A JP 18595190A JP H03129703 A JPH03129703 A JP H03129703A
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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〕 この発明は、磁気的y(方性および耐食性に優れた、Y
を含む希土類元素のうち少くとも1柾(以下、Rで示す
) 、Fe、CoおよびB系永久磁石粉末。(2)Rと
Fe −Co−B系永久磁石粉末、およびそのR−Fe
 −Co −B系永久磁石粉末を用いて製造したボンド
磁石に関するものである。
〔従来の技術〕
R−Fe−B系合金磁石粉末は、R−Fe−B系合金が
優れた磁気特性を示す永久磁石材料として注目されてか
ら、主にボンド磁石用磁石粉末として開発されている。
一般に、ボンド磁石は、含有される磁石粉末と同種の焼
結磁石等に比べて磁気特性では劣るにもかかわらず、物
理的強度に優れ、かつ形状の自由度が高いなどの理由か
ら、近年その利用範囲を急速に広げつつある。このボン
ド磁石は、磁石粉末と有機バインダー、金属バインダー
等とを結合してなるもので、その磁石粉末の磁気特性に
よってボンド磁石の磁気特性が左右される。
上記ボンド磁石の製造に用いられるR−Fe−B系永久
磁石粉末の1つに特開平1−132108号公報記載の
R−Fe−B系永久磁石粉末がある。
このR−Fe−B系永久磁石粉末は、強磁性相であるR
2Fe14B型金属間化合物相(以下、R2Fe14B
型相という)を主相とするR−Fe−B系母合金を原料
とし、この母合金原料を所定の温度範囲のR2雰囲気中
で熱処理してRH,とF e 2 Bと残部Feの各相
に相変態を促した後、脱H工程でR2を原料から取り去
ることにより再び強磁性相であるR2Fe14B型相を
生成させたちので、その結果得られたR−Fe−B系永
久磁石粉末の組織は、平均粒径: 0.05〜3即の極
めて微細なR2Fe14B型川の再結晶組織を主事目と
した集合組織となっている。
さらに、上記特開平1−R2108号公報にはR−Fe
−Co−B系永久磁石粉末について記載されているが、
上記R−Fe −Co −B系であっても上記に従って
Feの一部をCoで置換した形となり、平均粒径: 0
.05〜3−の極めて微細なR2(Fe、co)14B
型相の再結晶組織を主相とした集合組織となっている。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来の再結晶組織を有するR−FeCo−B系永久
磁石粉末は、 (1)  磁気的異方性を有するが、合金組成や製造条
件の微少の変動により磁気的異方性か低下することがあ
り、安定して優れた磁気的異方性を得ることが難しい。
(2)磁気的異方性を付与する手段として、一般にR−
Fe −Co −B系永久磁石粉末を急開圧延、熱間押
出し等の熱間塑性加工を施して、R−Fe −Co −
B系永久磁石粉末の結晶粒を偏平化する手段が知られて
おり、かかる熱間塑性加工を上記再結晶組織を有するR
−Fe −Co −B系永久磁石粉末に付与しても磁気
的人力性は向上するが、上記熱間塑性加工は場所により
加工率のバラツキが生じることは避けられず、安定して
均一な磁気的異方性に優れたR−Fe −Co −B系
永久磁石粉末が得られないばかりでなく、製造工程が複
雑となってコストがかかる。
(3)上記熱間塑性加工により上記再結晶粒を偏平化す
ると、偏平化したR−Fe −Co −B系永久磁石粉
末は、再結晶のままのR−Fa−Co−B系永久磁石粉
末よりも腐食されやすく、このR−Fe −Co −B
系永久磁石粉末を工場などの高温多湿な環境下に長期間
保存すると、上記R−Fe−Co−B系永久磁石粉末の
表面が腐食し、磁気特性が劣化する。
等の問題点があった。
〔3題を解火するための手段〕 そこで、本発明者等は、上記熱間塑性加工を行うことな
く磁気的異方性に優れ、かつ耐食性にも優れた永久磁石
粉末を得るべく研究を行った結果、(1)Ga、Zr、
HrのうちIFJまたは2種以上の合計ffi:0.0
01〜5.0%(%は原子%、以下%は原子%を示す)
を含むR2< Fe 、c o) t 4 B主相を主
相とする再結晶集合組織を有するR−Fa−Co−B系
永久磁石粉末は、熱間塑性加工を施すことなく優れた磁
気的異方性を示す、 (2〉  上記再結晶集合組織を構成する個々の再結晶
粒の最短粒径をa1最長粒径をbとすると、b / a
 < 2 となるような形状の再結晶粒から構成される再結晶集合
組織を有するR−Fe −Co −B系永久磁石粉末は
、耐食性が優れている、 などの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、 (a)R,Fe、CoおよびB系永久磁石粉末。(2)
RとFe−Co−B系永久磁石粉末の個々の粉末が、 R:10〜20%、 Co : 0.1〜50%、 B :3〜20%、 ca、zrおよびHf’のうち1種または2種以上の合
計:0.001〜5.0%、 を含有し、残りがFeおよび不可避不純物からなる組成
と、 個々の再結晶粒の最短粒径aと最長粒径すの比b/aの
値が2未満である形状および平均再結晶粒径が0.05
〜20部の寸法を有し、かつ正方晶構造をとるR  (
Fe、C0)14B型金属間化合物泪を主相とする再結
晶粒から構成される再結晶集合組織と、 を有する磁気的異方性および耐食性に優れた希土類−F
e−Co−B系永久磁石粉末、 (b)  R,Fe、Co、およびB系永久磁石粉末。
(2)RとFe −Co −B系永久磁石粉末の個々の
粉末が、 R:10〜20%、 Co : 0.1〜50%、 B :3〜20%、 Ga、ZrおよびHf’のうち1種または2FIi以上
の合計:0.001〜5.0%、を含有し、さらに、A
il、VおよびSlのうち1種または2種以上の合計:
 0.01〜2.0% を含有し、残りがFeおよび不可避不純物からなる組成
と、 個々の再結晶粒の最短粒径aと最長粒径すの比b / 
aの値が2未満である形状および平均再結晶粒径が0.
05〜20部の寸法を有し、かつ正方晶構造をとるR2
 (Fe、co)14B型金属間化合物相を主相とする
再結晶粒から構成される再結晶集合組織と、 を有する磁気的異方性および耐食性に優れた希土類−F
e−Co−B系永久磁石粉末、並びに、(c)  上記
(a)および(b)の希土類−Fe−Co−B系永久磁
石粉末で製造されたボンド磁石、に特徴を有するもので
ある。
この発明の磁気的異方性および耐食性に優れたR−Fe
 −Co−B系永久磁石粉末は、溶解鋳造してGa、Z
r、Hf’のうち1mまたは2種以上を所定の成分組成
となるように含有したR−Fe−Co−B系間合金およ
びこの合金にさらに、AN、V、Stのうち1種または
2種以上を所定の成分組成となるように含有したR−F
e−Co−B系間合金を製造し、このR−FeCo−B
系間合金を水素ガス雰囲気中で昇温し、温度:500=
 1000℃、水素ガス雰囲気中または水素ガスと不活
性ガスの混合ガス雰囲気中で熱処理し、ついで、温度:
500〜1000℃、水素ガス圧力:1 Torr以下
の真空雰囲気または水素ガス分圧=ITorr以下の不
活性ガス雰囲気になるまで脱水素処理したのち、冷却す
ることにより製造される。
上記Ga、Zr、Hfのうち1種または2F1以上を所
定量含有したR−Fe −Co −B系間合金を温度=
600〜1200℃で均質化処理する工程および上記脱
水素処理したのち温度=300〜tooo”cで熱処理
する工程を付加することにより一層優れた磁気的異方性
および耐食性を有するR−Fe −Co −B系永久磁
石粉末を製造することかできる。
上記Ga、Zr、Hf’のうち1種または2種以上を所
定量含有し、さらにA、Q、V、S+のうち1種または
2fTi以上を所定ffi含有したR−Fe−Co−B
系間合金を温度:600〜1200’Cで均質化処理す
る工程および上記脱水素処理したのち温度:300〜l
000℃で熱処理する工程を付加することにより得られ
たR−Fe −Co −B系永久磁石粉末は、優れた磁
気的異方性および耐食性のほかに、−層優れた最大エネ
ルギー積をもつようになる。
このようにして製造されたこの発明のR−Fe−Co−
B系永久磁石粉末の組織は、粒内および粒界部に不純物
や歪がないR2(Fe、co)14B型金属間化合物相
の再結晶粒が集合した再結晶集合組織から構成されてい
る。
この再結晶集合組織を構成する再結晶粒の平均再結晶粒
径は0.05〜20unの範囲内にあれば十分であるが
、単磁区粒径の寸法(約0.3un)に近い0.05〜
3叩の範囲内にあることが一層好ましい。
上記寸法を有する個々の再結晶粒は、最短粒径aと最長
粒径すの比がb/a<2の形状を有することが好ましく
、この形状を有する再結晶粒は、全再結晶粒の50容量
%以上存在することが必要である。上記最短粒径aと最
長粒径すの比b / aが2より小さい再結晶粒の形状
を有することにより、R−Fe −Co −B系永久磁
石粉末の保磁力が改善されるとともに耐食性も向上し、
従来の熱間塑性加工を行って得られた磁気的異方性をa
するR−Fe −Co −B系永久磁石粉末よりも耐食
性に優れ、磁気的異方性にバラツキがなく、歩留りよく
安定して優れた磁気特性を得ることかできる。
さらに、このようにして製造されたこの発明のR−Fe
 −Co −B系永久磁石粉末の再結晶組織は、粒界相
がほとんど存在しない実質的にR2(Fe、Co)14
B型金属間化合物相だけから構成された再結晶集合組織
を有しているために、粒界相のない分だけ磁化の値を高
めることができるとともに、粒界相を介して進行する腐
食を抑止し、さらに熱間塑性加工による応力歪も存在し
ないことから応力腐食の可能性も少なく、耐食性が向上
するものと考えられる。
したがって、磁気的異方性および耐食性に優れたこの発
明のR−Fe −Co −B系永久磁石粉末を使用して
製造したボンド磁石も、優れた磁気的異方性および耐食
性をHするものである。
つぎに、この発明の耐食性および磁気的異方性および耐
食性に優れたR−Fe −Co −B系永久磁石粉末の
成分組成および平均再結晶粒径を上記の如く限定した理
由について説明する。
(a)  R Rは、Nd、Pr、Tb、Dy、La、Ce、Ho、E
r、Eu5ra、Gd、Tm、Yb、LuおよびYのう
ち1種または2種以上であり、一般にNdを主体とし、
これにその他の希土類元素を添加して用いられるが、特
にTb、DyおよびPrは保磁力iHcを向上させる効
果があり、Rの含有量が10%より低くても、また20
%より高くても永久磁石粉末の保磁力が低下し、優れた
磁気特性が得られない。したがって、Rの含有量は10
〜20%に定めた。
(L+)  B Bの含有量が3%より低くても、また20%より高くて
も永久磁石粉末の保磁力が低下し、優れた磁気特性が得
られないので、B含有量は3〜20%と定めた。またB
の一部をC,N、  O,Fで置換してもよい。
(c)  C。
Coを添加することにより永久磁石粉末の保磁力および
磁気的温度特性(例えば、キュリー点)が向上し、さら
に耐食性を向上させる効果があるが、その含有量が0.
1%未満では所望の効果が得られず、一方、50%を越
えて含有してもかえって磁気特性が低下するので好まし
くない。したがって、coの含有量は0.1〜50%に
定めた。Coの含有量は、0.1〜20%の間では、最
も保磁力が高くなるのでCo:0.1〜20%とするの
が一層好ましい。
(d)Ga、ZrおよびH「 これらの成分は、R−Fe −Co −B系永久磁石粉
末の成分として含有し、保磁力を向上させるとともに優
れた磁気的異方性および耐食性を安定的に付与する作用
を有するが、その含有量が0.001%未満では所望の
効果が得られず、一方、5.0%を越えて含有すると磁
気特性が低下する。
したがって、CB、ZrおよびHfのうち1種または2
種以上の合計は0.001〜5.0%に定めた。
(c)Aj)、Vおよび5I Ga、Zr、HrのうちI Flまたは2F1以上=0
.001〜5.0%含有するR −Fe−Co−B系永
久磁石合金に、Al2.V・およびSlのうちlt’l
tまたは2種以上を添加することにより最大エネルギー
積を安定して高めることができるが、その含有量が0.
01%未満では所望の効果が得られず、−方、2.0%
を越えて添加しても、磁化の値を高めることができない
ので好ましくない。
したがって、Al、VおよびSlのうち1種または2t
I以上は合計量で0.O1〜2.0%に定めた。
(1’)  平均再結晶粒径 R−Fe−Co−B系永久磁石粉末の個々の粉末の組織
を構成するR  (F e、CO) 14B型)目再結
品位の平均再結晶粒径が0.05−より小さいと着磁が
困難になるので好ましくなく、一方、20坤より大きい
と保磁力や角型性が低下し、高磁気特性が得られないの
で好ましくない。
したがって、平均再結晶粒径は0.05〜20!Enに
定めた。この場合、平均再結晶粒径は単磁区粒径の寸法
(0,3Is)に近い0.05〜3坤とする方が一層好
ましい。
以上、R−Fe −Co −B系永久磁石粉末について
述べたが、上記限定理由は、上記R−Fe−Co−B系
永久磁石粉末から製造されたR−Fe−Co−B系ボン
ド磁石についてもあてはまることである。
〔実 施 例〕
この発明を実施例および比較例にもとづいて具体的に説
明する。
実施例1〜3B、比較例1〜10.および従来例1〜2 プラズマ溶解し鋳造して得られた第1表に示されるCO
並びにGa、ZrおよびHrのうち1種または2種以上
含まれるR−Fe−Co−B系各種合金インゴット、さ
らに、Ga、ZrおよびHfを全く含まないR−Fe 
−Co −B系合金インゴットを用意し、これら合金イ
ンゴットをそれぞれアルゴンガス雰囲気中、温度711
20℃、40時間保持の条件で均質化処理したのち、こ
の均質化処理インゴットを約20間角まで砕いて原料合
金としたこの原料合金を1気圧の水素雰囲気中で室温か
ら850℃まで昇温し、850℃で4時間保持の水素雰
囲気中熱処理を施し、ついで、830℃、真空度=I 
X IQ−ITorr以下になるまで脱水素を行った後
、直ちにアルゴンガスを流入して急冷した。
得られた原料合金を、乳鉢で軽く粉砕し、平均粒度:3
0−を有する実施例1〜36、比較例1〜10および従
来例1の磁石粉末を得た。また、上記従来例1の水素処
理を終えた原料合金の一部をさらに880℃、I X 
1o−3Torrの真空中で密度98%までホットプレ
スを行い、続けて750℃で高さ1/4まで塑性加工し
たのち、このバルクを平均粒径:30即となるように粉
砕し、従来例2の磁石粉末を得た。このようにして得ら
れた実施例1〜36、比較例1〜lOおよび従来例1〜
2のR−Fe−Co−B系永久磁石粉末の平均再結晶粒
径および最短粒径aと最長粒径すの比b / a < 
2となる再結晶粒の存在量(容量%)を測定したのち、
これらR−Fe −Co −B系永久磁石粉末をふるい
分けして50〜420umの間の粒径に揃え、これら粉
末を、それぞれ100g:づつとり、そのまま温度:8
0℃、湿度:95%の雰囲気中に放置して湿潤試験を行
い、tooo時間経過後の粉末の酸化による重量変化を
測定し、重量変化率(重量%)になおしてそれらの結果
を第1表に示した。
一方、この発明のR−Fe −Co −B系永久磁石粉
末の代表的な磁石粉末である第1表の実施例25で得ら
れた磁石粉末について、透過電子顕微鏡観察し、その透
過電子顕微鏡による組織写真を第1図に示した。第1図
の磁石粉末の明視野像から、磁石粉末中に、−様に平均
再結晶粒径:0.3t1mのR(F e、CO) 14
 B金属間化合物相が存在しておす、再結晶粒の最短粒
径aと最長粒径すの比b / a < 2の形状の再結
晶粒が全再結晶粒の約90容量%存在していることおよ
び個々の再結晶粒間にはほとんど粒界相は存在せず、実
質的にR(Fe、co〉14B型金属間化合物相の再結
晶粒だけから構成された再結晶集合組織を有しているこ
とが視覚的にわかる。
上述のように、平均再結晶粒径、上記b / a <2
となる形状の再結晶粒の存在割合を測定し、透過電子顕
微鏡観察したのち、上記実施例1〜36、比較例1〜l
Oおよび従来例1〜2で得られたR−Fe−Co−B系
永久磁石粉末を、それぞれ3.0重量%のエポキシ樹脂
と混合し、25KOeの横磁場中または無磁場中、圧カ
ニ 6Ton/cdでプレス成形し、ついで温度:12
0℃、2時間保持の熱硬化処理を施して実施例1〜36
、比較例1〜10および従来例1および2のボンド磁石
を製造した。
上記横磁場中プレス成形して得られたボンド磁石および
無磁場中プレス成形して得られたボンド磁石の磁気特性
をそれぞれ測定して第1表に示し、それらの磁気特性を
比較し、磁石粉末の磁気的異方性を評価した。
第1表の結果から、 (1)  この発明の実施例1〜36のR−FeCo−
B系永久磁石粉末を横磁場中プレス成形して得られたボ
ンド磁石は、無磁場中プレス成形して得られたボンド磁
石よりも磁気特性、特に最大エネルギー積(BH)  
 および残留磁束密度■ax Brが優れているところから、この発明の実施例1〜3
6のR−Fe −Co −B系永久磁石粉末は、磁気的
異方性に優れたR−Fe −Co −B系永久磁石粉末
である。しかしながら、この発明の条件から外れた値(
第1表において※印を付した値)を有する比較例1〜1
0のR−Fe −Co −B系永久磁石粉末を用いて作
製したボンド磁石は、磁気的異方性も低く、磁気特性が
極めて低い。
(2)Ga、Zr、Hfの添加しない従来例1のR−F
e −Co −B系永久磁石粉末は、実施例1〜3Bと
比べて製造条件か同じでも磁気的異方性が十分でないと
共に耐食性が劣っており、さらに、磁気的異方性を付与
するために、熱間塑性加工を行って再結晶粒を偏平状に
し、再結晶粒の最短粒径aと最長粒径すの比b/a<2
となるような再結晶粒が約40%(すなわち、熱間加工
によりb / a≧2の偏平形状をHする結晶粒が全結
晶粒の約60%をしめる)の従来例2のR−Fe−Co
−B系永久磁石粉末は、実施例1〜36のRFe−Co
−B系永久磁石粉末に比べて磁気的異方性は劣らないも
のの、温潤試験による重量変化率が大きいことから、耐
食性が大幅に低下する、ことがわかる。
実施例37〜46および比較例11〜13プラズマ溶解
し鋳造して得られたGa、ZrおよびIfのうち1種ま
たは2F1以上含まれるR−Fe−Co−B系合金に、
さらにAl2. V、  Slのうち1種または2PI
以上含有する第2表に示される成分組成の各種合金イン
ゴットを作製し、これらインゴットを先の実施例1〜8
6、比較例1〜lOおよび従来例1と全く同一条件で、
実施例37〜4Bおよび比較例11〜!3の平均粒径:
 30mを有するR−Fe −Co−B系永久磁石粉末
を製進し、再結晶粒の最短粒径aと最長粒径すの比b 
/ aを測定したのち、先の条件と同一条件で湿潤試験
による重量変化率(重量%)を測定し、ついでボンド磁
石を製造し、横磁場中プレス成形して得られたボンド磁
石および無磁場中プレス成形して得られたボンド磁石の
磁気特性を測定し、それらの結果を第2表に示した。
第2表の結果から、Ga、ZrおよびHrのうち1種ま
たは2種以上:0.001〜5.0%に、さらにAl、
VおよびSlのうち1種または2種以上を0、O1〜2
.0%添加することにより最大エネルギー積がさらに向
上し、より顕著な磁気的異方性を示すことがわかる。
〔発明の効果〕
この発明は、CoとともにGa、Zr、Hl’のうち1
種または2種以上を含何せしめることにより熱間塑性加
工を施すことなく H2処理だけで顕著な磁気的兄方性
を示しかつ耐食性に優れたR−Fe−Co−B系永久磁
石粉末を得ることができるので、従来のように熱間塑性
加工等の磁気的叉方化の手段を施す必要もないなどの効
果を有するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明のR−Fe −Co −B系永久磁
石粉末の透過電子顕微鏡による金属組織写真である。 出 願 人 二 三菱金属株式会社 代 即 人 晶 田 和 夫 外1名 第 図

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)Yを含む希土類元素のうち少なくとも一種(以下
    Rで示す)とFeとCoとBを主成分とするR−Fe−
    Co−B系永久磁石粉末の個々の粉末が、 原子百分率で、 R:10〜20%、Co:0.1〜50%、B:3〜2
    0%、 Ga,ZrおよびHrのうち1種または2種以上の合計
    :0.001〜5.0%、 を含有し、残りがFeおよび不可避不純物からなる組成
    と、 正方晶構造をとるR_2(Fe,Co)_1_4B型金
    属間化合物相を主相とする再結晶粒が集合した再結晶集
    合組織とを有し、 上記再結晶集合組織は、個々の再結晶粒の最短粒径aと
    最長粒径bの比b/aの値が2未満である形状の再結晶
    粒が全再結晶粒の50容量%以上存在し、かつ上記再結
    晶集合組織を構成する再結晶粒の平均再結晶粒径が0.
    05〜20μmの寸法を有することを特徴とする磁気的
    異方性および耐食性に優れた希土類−Fe−Co−B系
    永久磁石粉末。
  2. (2)RとFeとCoとBを主成分とするR−Fe−C
    o−B系永久磁石粉末の個々の粉末が、原子百分率で、 R:10〜20%、Co:0.1〜50%、B:3〜2
    0%、 Ga,ZrおよびHrのうち1種または2種以上の合計
    :0.001〜5.0%、 を含有し、さらに、 Al,VおよびSiのうち1種または2種以上の合計:
    0.01〜2.0%を含有し、残りがFeおよび不可避
    不純物からなる組成を有することを特徴とする請求項1
    記載の磁気的異方性および耐食性に優れた希土類−Fe
    −Co−B系永久磁石粉末。
  3. (3)上記平均再結晶粒径は、好ましくは、0.05〜
    3μmであることを特徴とする請求項1または2記載の
    磁気的異方性および耐食性に優れた希土類−Fe−Co
    −B系永久磁石粉末。
  4. (4)上記再結晶粒が集合した再結晶集合組織は、実質
    的にR_2(Fe,Co)_1_4B型金属間化合物相
    だけからなることを特徴とする請求項1,2または3記
    載の磁気的異方性および耐食性に優れた希土類−Fe−
    Co−B系永久磁石粉末。
  5. (5)上記請求項1,2,3または4記載の磁気的異方
    性および耐食性に優れた希土類−Fe−Co−B系永久
    磁石粉末で製造されたことを特徴とする希土類−Fe−
    Co−B系ボンド磁石。
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