JPH04133406A

JPH04133406A - 磁気的異方性および耐食性に優れた希土類―Ｆｅ―Ｂ系永久磁石粉末およびボンド磁石

Info

Publication number: JPH04133406A
Application number: JP2256704A
Authority: JP
Inventors: Ryoji Nakayama; 亮治中山; Takuo Takeshita; 武下　拓夫; Tamotsu Ogawa; 保小川
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1990-09-26
Filing date: 1990-09-26
Publication date: 1992-05-07
Anticipated expiration: 2012-02-26
Also published as: KR920007007A; JP2586198B2; KR100204256B1

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、優れた磁気特性、特に優れた磁気的異方性
および耐食性を有するＲ（但し、ＲはＹを含む希土類元
素のうち少くとも１種を示す）Ｆｅ−Ｂ系永久磁石粉末
およびそのＲ−Ｆｅ−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、かつ形状の自由度か高いなどの理由か
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か左右される。

上記ボンド磁石の製造に用いられるＲ−ＦｅＢ系永久磁
石粉末の１つに特開平１−１３２１０６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
　２　Ｆ　ｅ　１ｉ、　Ｂ型金属間化合物相（以下、Ｒ
２Ｆｅ１４Ｂ型相という）を主相とするＲＦｅ−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Ｈ
２雰囲気中で熱処理してＲＨとＦ　ｅ　２　Ｂと残部Ｆ
ｅの各相に相変態を促した後、脱Ｈ工程でＨ２を原料か
ら取り去ることにより再び強磁性相であるＲ　　Ｆｅ　
　Ｂ９相を生成させたもので、その結果得られたＲ−Ｆ
ｅＢ系永久磁石粉末の組織は、平均粒径：　０．０５〜
３節の極めて微細なＲＦｅ　　Ｂ９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〕

上記従来の再結晶集合組織を有するＲ−ＦｅＢ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が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−Ｂ系永久磁石粉末を熱間圧延、熱間押出し等の熱
間塑性加工を施して、Ｒ−Ｆｅ−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
加工を上記再結晶集合組織を有するＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久
磁石粉末に付与しても磁気的異方性は向上するか、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−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−Ｂ系永久磁石粉末は、再結
晶のままのＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石粉末よりも腐食され
やすく、このＲ−Ｆｅ−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管すると、上記Ｒ−Ｆｅ−
Ｂ系永久磁石粉末の表面が腐食し、磁気特性が低下する
。

等の問題点かあった。

〔課題を解決するための手段〕

そこで、本発明者等は、上記熱間塑性加工を行うことな
く安定して優れた磁気的異方性を有する再結晶集合組織
のＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石粉末を製造すべく研究を行っ
た結果、（ａ）Ｔｉ　、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、ＡＮおよびＳｔのうち
１種または２種以上の合計量：０．００１〜５．０％（
％は原子％、以下％は原子％を示す）を含むＲＦｅ　　
Ｂ９相を主相とする再結晶集合組織を有するＲ−Ｆｅ−
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し、かつ優れた耐食性も示す。

（ｂ）　　上記再結晶集合組織を構成する個々の再結品
位の最短粒径をａ、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−Ｂ系永久磁石粉末は、耐食性が
一層優れている。

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、（１）Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石粉末の個々の粉末が、Ｒ：１０〜２０％、Ｂ：３〜２０％、を含有し、Ｔｉ　、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ａ１１およびＳｉのうち１種
または２種以上の合計量：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、平均再結晶粒径：　０．０５〜２０ｔｍの寸法および個
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より小さい形状を有する再結晶粒で構成され、
正方晶構造をとるＲ２Ｆｅ１４Ｂ型金属間化合物相を主
相とする再結晶集合組織と、からなる磁気的異方性およ
び耐食性に優れたＲＦｅ−Ｂ系永久磁石粉末、（２）上記磁気的異方性および耐食性に優れたＲ−Ｆｅ
−Ｂ系永久磁石粉末を用いて製造したボンド磁石、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
−Ｂ系永久磁石粉末は、溶解鋳造してＴｉ　、Ｖ、Ｎｂ
、Ｔａ、Ａ、ＱおよびＳｉのうち１種または２種以上を
含有する所定の成分組成を有するＲ−Ｆｅ−Ｂ系母合金
を製造し、このＲ−Ｆｅ−Ｂ系母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雰囲気中で熱処
理し、ついで、温度：５００〜１０００℃、水素ガス圧
カニＩＴｏｒｒ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Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系母合金を温度：６０Ｃ１〜１２０（
１℃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＝３００〜１０００℃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−Ｂ系永久磁石粉末を製造することができ
る。

このようにして製造されたこの発明のＲ−Ｆｅ−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、Ｒ２Ｆｅ１４Ｂ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０，０
５〜２０μｍの範囲内にあれば十分であるが、単磁区粒
径の寸法（約０．３−）に近い０．０５〜３虜の範囲内
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
る再結晶粒は個々の粉末の組織の全再結晶粒の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−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有するＲ−Ｆｅ
−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
を得ることができる。

さらに、このようにして製造されたこの発明のＲ−Ｆｅ
−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Ｒ２Ｆｅ１４Ｂ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−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有する
ものである。

つぎに、この発明の磁気的異方性耐食性に優れたＲ−Ｆ
ｅ−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）　　ＲＲは、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｌａ、Ｃｅ。

Ｈｏ、Ｅｒ、Ｅｕ、Ｓｍ、Ｇｄ、　Ｔｓ、Ｙｂ。

ＬｕおよびＹのうち１種または２種以上の元素を示し、
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の含有量か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。

（ｂ）　　ＢＢ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Ｎ、Ｐ、Ｆ、Ｃの１種または２種で置換して
もよい。

（ｃ）Ｔｉ　、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ａｉ）および５ＩＴｉ
　、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、ＡｊＪおよびＳｔは、Ｒ−Ｆｅ−
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、Ｔｉ　、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、
ＡｇおよびＳｔのうち１種または２種以上の合計含有量
が０．００１％未満では所望の効果が得られず、一方、
５６０％を越えて含有すると磁気特性が低下する。した
がって、Ｔｉ　、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、ＡｇおよびＳｌのう
ち１種または２種以上の合計含有量は０．００１〜５．
０％に定めた。

なお、さらにＣｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ。

Ｇｅ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｗの少なくとも１種を０．０
０１〜５．０％含有しても、優れた磁気的異方性および
耐食性を有するＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石粉末が得られる
。

（ｄ）　　平均再結晶粒径Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石粉末の個々の粉末の組織を構成
する再結晶粒の平均再結晶粒径が０．０５ｍより小さい
と着磁が困難になるので好ましくなく、一方２０ｔ！ｍ
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。

したかって、平均再結晶粒径は０ｏ０５〜２０ｔ！ｎに
定めた。この場合、平均再結晶粒径は単磁区粒径に近い
０．０５〜３庫が一層好ましい。

以上、Ｒ−Ｆｅ−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−Ｂ系永久磁石粉末に限
定されることなく、上記Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石粉末か
ら製造されたＲ−Ｆｅ−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１〜４６、比較例１〜１４、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Ｔｉ
　、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、ＡｆＩおよびＳｌのうち１種また
は２種以上を含む各種合金インゴット、および上記ＴＩ
　、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、ＡＮ、Ｓｔのいずれをも含まない
合金インゴットをそれぞれア・ルゴンガス雰囲気中、温
度：　１１４０℃、２０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龍角まで砕
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８４０
℃まで昇温し、８４０℃で４時間保持の水素雰囲気中熱
処理を施し、ついで、８３０℃で真空度：Ｉ　Ｘ　ｌＯ
’Ｔｏｒｒ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。かかる水素処理を終え
た後、アルゴンガス中、６５０℃の熱処理を行った。得
られた原料合金を、乳鉢で軽く粉砕し、平均粒度：４０
−を有する実施例１〜４６、比較例１〜１４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ａｇｏ℃、Ｉ　Ｘ　１Ｏ−３Ｔｏｒｒの真空中
で密度比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、このバルりを平
均粒径：４０μｓ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上記実施例１〜４
６、比較例１〜１４および従来例１〜２のＲ−Ｆｅ−Ｂ
系永久磁石粉末の平均再結晶粒径および最長粒径／最短
粒径が２より小さい再結晶粒の存在量（容量％）を測定
したのち、これらＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石粉末をふるい
分けして、５０〜４２０即の間の粒径の粉末に揃え、こ
れら粉末を、それぞれ１００ｇづつとり、そのまま温度
＝８０℃、湿度＝９５％の雰囲気中に放置して湿潤試験
を行い、１０００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。

上記実施例１〜４６、比較例１〜１４および従来例１〜
２のＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石粉末を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／ｃ−でプレス成形し、ついで温度
＝１２０℃、２時間保持の熱硬化処理を施して実施例１
〜４６、比較例１〜１４および従来例１〜２のボンド磁
石を製造し、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、それらの磁気特性を比
較して磁気的異方性を評価した。

第１表の結果から、この発明のＴｉ　、Ｖ、Ｎｂ。

Ｔａ、ＡｌおよびＳｉのうち１種または２種以上を含む
Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石粉末を実施例１〜４６の横磁場
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に比べて磁気特性、特に
最大エネルギー積（ＢＨ）　　　および残留磁束密度Ｂ
ｒが優れておａＸす、磁気的異方性の優れたＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石粉末
が得られていることがわかる。しかしながら、比較例１
〜１４に示されるように、Ｔｉ、Ｖ。

Ｎｂ、Ｔａ、　ＡｆＩおよびｓｉのうち１種または２種
以上の含有量がこの発明の条件から外れると磁気的異方
性が低下し、平均再結晶粒径またはＲとＢがこの発明の
条件から外れると（第１表において、この発明の条件か
ら外れた値に※印を付して示した）磁気特性が低下し、
従来例１に見られるように、Ｔｉ　、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、
Ａｎ）、Ｓｉをいずれをも含まないものは、同じ製造条
件では充分な磁気的異方性を示さないと共に、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
長粒径／最短粒径の値が２未満の再結晶粒か約４０容量
％しか存在しない従来例２のＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石粉
末は、実施例１〜４６のＴｉ　、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、ＡＮ
およびＳｉのうち１種または２種以上含むＲ−Ｆｅ−Ｂ
系永久磁石粉末に比べて磁気的異方性は格別劣るもので
はないが、湿潤試験による重量変化率が大きくなり、耐
食性が低下していることもわかる。

〔発明の効果〕

この発明は、Ｔｉ　、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ａｌｌ。

Ｓｉのうち１種または２種以上を含有せしめることによ
り、Ｈ２処理法だけで顕著な磁気的異方性および耐食性
を示すＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石粉末を得ることができ、
したがって、従来のような熱間塑性加工等の磁気的異方
化手段を行う必要がなく、製造コストを大幅に削減する
ことができるという効果がある。

Claims

【特許請求の範囲】

（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Ｂを主成分とするＲ−Ｆｅ−Ｂ系永
久磁石粉末の個々の粉末が、原子百分率で、Ｒ：１０〜２０％、Ｂ：３〜２０％、Ｔｉ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，ＡｌおよびＳｉ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＿２Ｆｅ＿１＿４Ｂ型金属間化合物
を主相とした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−Ｂ系永久磁
石粉末。
（２）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記載の磁気的異
方性および耐食性に優れた希土類−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石
粉末。
（３）上記再結晶粒が集合した再結晶集合組織は、実質
的にＲ＿２Ｆｅ＿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−Ｂ系永久磁石粉
末。
（４）上記請求項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−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−Ｂ系ボンド
磁石。