JPH03196502A - 希土類永久磁石 - 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、希土類元素−鉄（コバルト）−ホウ素系（以
下、Ｒ−Ｆｅ　（Ｃｏ）−Ｂ系と言う）の永久磁石に関
し、特にＴｉを添加したＲ−Ｆｅ（Ｃｏ）−Ｂ系永久磁
石に関する。

（従来の技術） 永久磁石としては、従来、ＣＯを２０〜３０重量％含む
アルニコ磁石、Ｆｅの酸化物を主成分とするハードフェ
ライト磁石、Ｃｏを５０〜６５重量％含み、かつ希土類
元素（Ｒ）としてＳｍを含む希土類コバルト磁石が代表
的なものとして知られている。

但し、アルニコ磁石や希土類コバルト磁石に使用される
Ｃｏの原料事情が不安定化し、また希土類コバルト磁石
に使用されるＳｍは希土類鉱物中の含有量が少なく極め
て高価である等の理由により、ハードフェライト磁石が
永久磁石の主流を占めている。

ところが、希土類コバルト磁石は、他の磁石に比べ、磁
気特性が格段に高く、主として小型で、付加価値の高い
磁気回路に必須の磁石とされている。

そこで、ＣｏやＳｍを含まない希土類磁石の開発が急務
となり、これまで各種の希土類磁石の研究がなされてい
る。

このような事情から、希土類磁石の開発が進み、最近、
ＣｏやＳｍを含まず、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｄｙ。

Ｈｏ、Ｔｂの希土類元素のうち少なくとも一種８〜３０
ａｔ％と、８２〜２８ａｔ％と、残部実質的にＦｅとか
ら成る磁気異方性焼結体の希土類永久磁石、並びにＮｄ
、Ｐｒ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｔｂの希土類元素のうち少なくと
も一種とＬａ、Ｃｅ。

Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｙ
の希土類元素のうち少なくとも一種の合計８〜３０ａｔ
％と、８２〜２８ａｔ％と、残部実質的にＦｅとから成
る磁気異方性焼結体の希土類永久磁石が提案された（特
公昭６１−３４２４２号）。

（発明が解決しようとする課題） しかし、この先提案の希土類永久磁石は、キュリー点を
高めているとは言え、前述のＣｏ−３ｍ系の希土類コバ
ルト永久磁石に比べれば、未だ低く、このため温度特性
が希土類コバルト永久磁石より劣っている。

また、希土類永久磁石においては、保磁力（ｉＨｃ）を
６ＫＯｅ以上とするためには、希土類元素（Ｒ）の含有
量を１３ａｔ％以上とする必要があり、１３ａｔ％未満
になるとｉＨｃが急激に劣化してしまう。

上記の先提案の希土類永久磁石においても、実用化され
ている焼結磁石のＲの含有量は１５ａｔ％程度と多量で
あり、この種磁石の主相をなすＲ２Ｆｅ、４Ｂ相を形成
するのに必要なＲの量的１１゜７５ａｔ％より多くなっ
ており、この分原料コスト高となっている。

本発明は、以上の諸点に鑑みてなされたものであって、
その目的とするところは、Ｒの含有量が少量であっても
高保磁力、高エネルギ積を示すバルク状の希土類永久磁
石を提供するにある。

（課題を解決するための手段） 本発明に係る希土類永久磁石は、上記目的を達成するた
めに、６〜２０ａｔ％のＲ（但し、ＲはＹを含む希土類
元素の１８以上）、４〜１８ａｔ％のＢ、０．５〜９ａ
ｔ％のＴｉ、残部Ｆｅ（Ｆｅの３５ａ　ｔ％以下をＣＯ
で置換したものを含む）からなることを特徴とする。

（作　用） 本発明に係る希土類永久磁石（Ｒ−Ｆｅ　（Ｃｏ）−Ｂ
系磁石）においては、Ｔｉが保磁力（ｉＨｃ）を高める
作用をなす。

このため、本発明に係るＲ−Ｆｅ　（Ｃｏ）　−Ｂ系磁
石では、Ｒの含有量が前述の先提案の希土類永久磁石の
Ｒよりも大幅に減少していても、６ＫＯｅ以上のｉＨｃ
を確保する。

このようなＴｉの作用を確保するためには、少なくとも
０．５ａｔ％の含有量とする必要があり、特にｌａｔ％
以上で上記作用は顕著となる。

但し、Ｔｉの含有量が多くなり過ぎると、残留磁束密度
（Ｂｒ）が低下するため、９ａｔ％以下とすることが重
要であり、好ましいＴｉ含有量は１〜８ａｔ％である。

また、Ｒの含有量が少なくなり過ぎると、６ＫＯｅ以上
のｉＨｃを確保することができなくなるため、少なくと
も６ａｔ％必要である。

そして、Ｒは、Ｔｉとの併用において、２０ａｔ％より
も多量になると、最大エネルギ積（（ＢＨ）、、、、、
）が２０ＭＧＯｅ未満と低下してしまうため、２０ａｔ
％以下とする必要がある。

更に、Ｂは、４ａｔ％未満であると、ｉＨｃが６ＫＯｅ
以上とならず、１８ａｔ％を超えると、（ＢＨ）、、、
が２０　Ｍ　Ｇ　Ｏｅ未満と小さくなッテしまうため、
４〜１８ａ　ｔ％とする必要がある。

更に、本発明に係るＲ−Ｆｅ　（Ｃｏ）−Ｂ系磁石にお
いて、Ｆｅの一部をＣＯで置換することにより、キュリ
ー温度が改善され、温度特性が向上する。

但し、余り多量のＦｅをＣＯで置換してしまうと、本発
明に係るＲ−Ｆｅ　（Ｃｏ）−Ｂ系磁石の製品コストの
高騰を招き、しかも保磁力も低下する。

従って、本発明では、キュリー温度が改善されて温度特
性が向上し、６ＫＯｅ以上のｉＨｃとすることのできる
最大の置換量である３５ａ　ｔ％を、ＣｏでＦｅを置換
できる量の上限とするのである。

（実　施　例） 実施例１ 下記の第１工程（前工程）及び第２工程（熱処理工程）
を経て、Ｎｄ：５〜２２ａｔ％の範囲内で第１表に示す
ように種々変化させた。Ｂ：１０ａｔ％、Ｔｉ：３ａｔ
％、Ｆｅ：残部の組成を有する本発明に係るＲ−Ｆｅ　
（Ｃｏ）−Ｂ系永久磁石を調製した。

第１工程（前工程）： 必要とする合金元素をアーク溶解炉で溶解し、ショーク
ラッシャにより粗粉砕した後、ジェットミルにより微粉
砕した。

この微粉体を、１５ＫＯｅの磁場中で成形圧２ｔｏｎ／
ｃｎで圧縮成形した。

第２工程（熱処理工程）： 第１工程で得た成形体を、Ｎｄの含有量に応じて１０６
０〜１１４０℃（Ｎｄ量が多い程低温側）で２時間の焼
結を行った後、６００℃で１時間の時効処理を行った。

なお、本工程の焼結温度をＮｄ含有量に応じて変えたの
は、焼結密度が理論密度の９５％以上となるようにして
、Ｂｒを高めるためである。

第１表は、上記の組成を有する本発明に係るＲ−Ｆｅ　
（Ｃｏ）−Ｂ系永久磁石のＮｄ含有量に対するｉＨｃ　
、　　（Ｂ　Ｈ）　−ａｘ　、　Ｂ　ｒの測定結果を示
したものである。

第１表から明らかなように、Ｎｄ含有量が６８ｔ％未満
ではｉＨｃが６ＫＯｅに達せず、Ｎｄ含有量が２０ａｔ
％を超えると４πＩ−ＨループのＢ「が低く、（ＢＨ）
□１　も小さくなる。

実施例２ 下記の第１工程（前工程）及び第２工程（熱処理工程）
を経て、Ｎｄ　：　１２ａ　ｔ％、Ｂ：３〜１９ａｔ％
の範囲内で第２表に示すように種々変化させた。Ｔｉ：
３ａｔ％、Ｆｅ：残部の組成を有する本発明に係るＲ−
Ｆｅ　（Ｃｏ）−Ｂ系永久磁石を調製した。

第１工程（前工程）： 実施例１に同じ 第２工程（熱処理工程）： 第１工程で得た成形体を、Ｂの含有量に応じて１１００
〜１１２０℃（Ｂ量が多い程高温側）で２時間の焼結を
行った後、６００℃で１時間の時効処理を行った。

なお、本工程の焼結温度をＢ含有量に応じて変えたのは
、実施例１の場合と同様にＪ焼結密度が理論密度の９５
％以上となるようにして、Ｂ「を高めるためである。

第２表は、上記の組成を有する本発明に係るＲ−Ｆｅ　
（Ｃｏ）−Ｂ系永久磁石のＢ含有量に対するｉＨｃ、（
ｓａ）ａｒｍｙ　、　　Ｂｒのｎ１定結果を示したもの
である。

第２表 第２表から明らかなように、Ｂ含有量が４ａｔ％未満で
はｉＨｃが６ＫＯｅに達せず、Ｂ含有量が１５ａｔ％を
超えると４πＩ−ＨループのＢｒが低く、（ＢＨ）、、
、も小さくなる。

実施例３ 下記の第１工程（前工程）及び第２工程（熱処理工程）
を経て、Ｎｄ：１２ａｔ％、Ｂ：１０ａｔ％、Ｔｉ：Ｏ
〜１０ａ　ｔ％の範囲内で第３表に示すように種々変化
させた。Ｆｅ：残部の組成を有する本発明に係るＲ−Ｆ
ｅ　（Ｃｏ）−Ｂ系永久磁石を調製した。

第１工程（前工程）： 実施例１に同じ 第２工程（熱処理工程）： 第１工程で得た成形体を、Ｔｉの含有量に応じて１１０
０〜１１４０℃（Ｔｉｄａｌが多い程高温側）で２時間
の焼結を行った後、６００℃で１時間の時効処理を行っ
た。

なお、本工程の焼結温度をＴｉ含有量に応じて変えたの
は、実施例１の場合と同様に、焼結密度が理論密度の９
５％以上となるよう１こして、Ｂｒを高めるためである
。

第３表は、上記の組成を有する本発明に係るＲ−Ｆｅ　
（Ｃｏ）−Ｂ系永久磁石のＴｉ含有量１コ対するｉＨｃ
、（ＢＨ）ｍａ、、Ｂｒの測定結果を示したものである
。

第３表 第３表から明らかなように、Ｔｉ含有量が０゜５ａｔ％
未満ではｉＨｃが６ＫＯｅに達せず、Ｔｉ含有量が９ａ
ｔ％を超えると（ＢＨ）、、、、が小さくなる。

実施例４ 下記の第１工程（前工程）及び第２工程（熱処理工程）
を経て、Ｎｄ：１２ａｔ％、Ｂ：１０ａｔ　％、Ｔｉ：
３ａｔ　　％　、　　　Ｃｏ　　：　　Ｏ〜　４０ａ　
　ｔ　　％　の範囲内で第４表に示すように種々変化さ
せた。Ｆｅ：残部の組成を有する本発明に係るＲ−Ｆｅ
（Ｃｏ）−Ｂ系永久磁石を調製した。

第１工程（前工程）： 実施例１に同じ 第２工程（熱処理工程）： 第１工程で得た成形体を、ＣＯの含有量に応じて１１２
０〜１１４０℃（Ｃｏｗｌが多い程高温側）で２時間の
焼結を行った後、６００℃で１時間の時効処理を行った
。

なお、本工程の焼結温度をＣｏ含有量に応じて変えたの
は、実施例１の場合と同様に、焼結密度が理論密度の９
５％以上となるようにして、Ｂｒを高めるためである。

第４表は、上記の組成を有する本発明に係るＲ−Ｆｅ　
（Ｃｏ）−Ｂ系永久磁石のＣｏ含有量に対するｉＨｃ、
（ＢＨ）ｗａｘ　、Ｂｒの測定結果を示したものである
。

第４表 第４表から明らかなように、Ｃｏ含有量が３５ａｔ％以
下で（言い換えれば、Ｆｅの３５ａ　ｔ％以下をＣｏで
置換しても）、良好な磁性特性を得ることができ、また
キュリー温度も向上する。

しかし、Ｃｏ含有量が３５ａ　ｔ％を超える（言い換え
れば、Ｆｅの３５ａ　ｔ％より多くをＣｏで置換する）
とｉＨｃが６ＫＯｅに達しなくなる。

実施例５ 下記の第１工程（前工程）及び第２工程（熱処理工程）
を経て、Ｎｄ：６〜１２ａｔ％の範囲内で第５表に示す
ように種々変化させた。Ｄｙ：０〜６ａｔ％の範囲内で
第５表に示すように種々変化させた。（但し、Ｎｄ＋Ｄ
３／−１２ａ　ｔ％とした）、Ｂ：１０ａｔ％、Ｔｉ：
３ａｔ％、Ｆｅ：残部の組成を有する本発明に係るＲ−
Ｆｅ　（Ｃｏ）Ｂ系永久磁石を調製した。

第１工程（前工程）： 実施例１に同じ 第２工程（熱処理工程） 第１工程で得た成形体を、Ｄｙの含有量に応じて１１２
０〜１１４０℃（Ｄｙｉが多い程高温側）で２時間の焼
結を行った後、６００℃で１時間の時効処理を行った。

なお、本工程の焼結温度をＤｙ含有量に応じて変えたの
は、実施例１の場合と同様に、焼結密度が理論密度の９
５％以上となるようにして、Ｂｒを高めるためである。

第５表は、上記の組成を有する本発明に係るＲ−Ｆｅ　
（Ｃｏ）−Ｂ系永久磁石のＤｙ含有量に対するｌ　ａ　
Ｃ，（ＢＨ）　−ｒａｍ　、Ｂ　ｒの測定結果を示した
ものである。

第５表 第５表から明らかなように、ＮｄのＤｙ置換量に応じて
磁性特性が変化するが、実用上充分な磁性特性が得られ
ることが判る。このことは、Ｎｄ以外のＲ（Ｙを含む）
であっても有効であることを明示するものである。

実施例６ 下記の第１工程（前工程）及び第２工程（熱処理工程）
を経て、Ｎｄ　：　１４〜２０ａ　ｔ’、ｏの範囲内で
第１表に示すように種々変化させた。Ｂ：１０ａｔ％、
Ｔｉ：０又は３ａｔ％、Ｆｅ：残部の組成を有する本発
明に係るＲ−Ｆｅ　（Ｃｏ）　−Ｂ系永久磁石を調製し
た。

第１工程（前工程）： 実施例１に同じ 第２工程（熱処理工程）： 第１工程で得た成形体を、Ｎｄ及びＴｉの含有量に応じ
て１０６０〜１１００℃（Ｎｄ量が多い程低温側、Ｔｉ
量が多い程高温側）で２時間の焼結を行った後、６００
℃で１時間の時効処理を行った。

なお、本工程の焼結温度をＮｄ及びＴｉ含有量に応じて
変えたのは、焼結密度が理論密度の９５％以上となるよ
うにして、Ｂ「を高めるためである。

第６表は、上記の組成を有する本発明に係るＲ−Ｆｅ　
（Ｃｏ）−Ｂ系永久磁石のＮｄ及びＴｉ含有量に対する
ｉＨｃ、（ＢＨ）ｗａａｘ　＋　Ｂ　ｒの測定結果を示
したものである。

第６表から明らかなように、Ｎｄ含有量の多い領域（Ｎ
ｄ含有量が１３ａｔ％以上）でも、Ｔｉ添加によりｉＨ
ｃを６ＫＯｅ以上とすることができる。

（発明の効果） 以上詳述した本発明に係るＲ−Ｆｅ　（Ｃｏ）Ｂ系永久
磁石によれば、Ｔｉによる高ｉＨｃを確保することがで
き、Ｒ含有量を前述の先提案のものに比し、大幅に低減
することができる。

この結果、これまでＲが１３ａｔ％未満では６ＫＯｅ以
上のｉＨｃを得ることができないと言う常識を破り、Ｒ
が１３ａｔ％未満の小領域でも従来のＲの多いＲ−Ｆｅ
−Ｂ系永久磁石と何ら遜色ない高ｉＨｃの永久磁石を得
ることができる。

そして、Ｒの含有量が低減することにより、Ｒ−Ｆｅ−
Ｂ系永久磁石の低コスト化を図ることができる。

更に、本発明に係るＲ−Ｆｅ　（Ｃｏ）−Ｂ系永久磁石
によれば、Ｆｅの一部をＣｏで置換することにより、キ
ュリー温度を改良することができ、磁性特性の大幅な向
上を図ることができる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　６〜２０ａｔ％のＲ（但し、ＲはＹを含む希土類元素
   の１種以上）、４〜１８ａｔ％のＢ、０．５〜９ａｔ％
   のＴｉ、残部Ｆｅ（Ｆｅの３５ａｔ％以下をＣｏで置換
   したものを含む）からなることを特徴とする希土類永久
   磁石。