JPH04133407A - 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

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、磁気的異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種（以下、Ｒで示す）
　、Ｆｅ、ＣｏおよびＢを主成分とするＲ−Ｆｅ　−Ｃ
ｏ−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−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
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Ｈ２雰囲気中
で、熱処理してＲＨｘ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Ｈ２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
を生成させたもので、その結果得られたＲ−Ｆｅ−Ｂ系
永久磁石粉末の組織は、平均粒径二０．０５〜３ｕｍの
極めて微細なＲ２Ｆｅ１４Ｂ型相の再結晶組織を主相と
した集合組織となっている。

さらに、上記特開平１−１３２１０８号公報にはＲＦｅ
−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即の極めて微細なＲ２２（Ｆｅ，ｃ　０）１
４　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　−Ｃｏ　−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　−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
的異方性は向上するが、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−Ｆｅ−Ｃ。

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ＲＦｅ−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。

〔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）Ｔｉ　、Ｖ、
Ｎｂ、Ｔａ、Ａｌｌ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Ｒ２２（Ｆｅ，Ｃｏ）１４Ｂ
型相を主相とする再結晶集合組織を有するＲ−Ｆｅ　−
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−品位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、耐食性か優れている、 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、 Ｒ：１０〜２０％、 Ｃｏ　：　０．１〜５０％、 Ｂ　　：　３〜２０％、 Ｔｉ　、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、ＡΩ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
、残りか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
値か２未満である形状および平均再結晶粒径が０．０５
〜２０應の寸法を有し、かつ正方晶構造をとるＲ　　（
Ｆ　ｅ、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、 （ｂ）　　上記（ａ）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Ｔｉ　、Ｖ
、Ｎｂ、Ｔａ、ＡＮおよび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−Ｆｃ　−
Ｃｏ　−Ｂ系母合金を製造し、このＲ−Ｆｅ　−Ｃｏ　
−Ｂ系母合金を水素ガス雰囲気中で昇温し、温度：　５
００〜１０００℃、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’ｃ、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Ｔｊ　、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、ＡＩＩおよびＳｔのうち
１種または２種以上を所定量含有したＲＦｅ−Ｃｏ−Ｂ
系母合金を温度：６００〜１２ｏｏ℃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＝３００〜１０
００℃て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。

このようにして製造されたこの発明のＲＦｅ−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（Ｆ　ｅ、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０．０５〜２０即の範囲内にあれば十分であるが、
単磁区粒径の寸法（約０．３ｔ１ｍ）に近い０．０５〜
３μｓ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
方性を有する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−Ｆｃ
　−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Ｒ＜　ｐ　ｃ、ｃ　Ｏ）
　１４　Ｂ型金属間化合物相た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
性を有するものである。

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、Ｅｒ、Ｅｕ、５Ｉｌｌ、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
用いられるか、特にＴｂ、ＤｙおよびＰｒは保磁力ｉＨ
ｃを向上させる効果かあり、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
か低下し、優れた磁気特性か得られない。したかつて、
Ｒの含有量は１０〜２０％に定めた。

（ｂ）　　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）か向上し、さら
に耐食性を向上させる効果があるか、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か低下するので好まし
くない。したかりて、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
も保磁力か高くなるのでＣｏ：０．１〜２０％とするの
が一層好ましい。

（ｄ）　　Ｔｉ　、　Ｖ、　Ｎｂ、　Ｔａ、　Ａ、ｌ？
およびＳｔ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。

したかって、Ｔｉ　、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ａ、ＱおよびＳ
ｔのうち１種または２種以上の合計は０．００１〜５．
０％に定めた。

なお、さらに、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ。

Ｚｒ、Ｍｏ、Ｈｒ、Ｗのうち少なくとも１種をｏ、ｏｏ
ｔ〜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　−Ｃｏ　−Ｂ系永久磁石粉末が得
られる。

（ｅ）　　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　　ＣＦ　ｅ、ｃ　Ｏ）　１４　Ｂ型
相再結品位の平均再結晶粒径か０．０５即より小さいと
着磁が困難になるので好ましくなく、一方、２０−より
大きいと保磁力や角型性か低下し、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０．０５〜２０ｔｌｎに
定めた。この場合、平均再結晶粒径は単磁区粒径の寸法
（０，３ｔＩＸｌ）に近い０．０５〜３−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１〜５０、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Ｃｏ
、並びにＴｉ　、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ａｊ）およびＳｉの
うち１種または２種以上含まれるＲＦｅ−Ｃｏ−Ｂ系各
種合金インゴット、さらに、Ｔｊ　、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、
ＡＩＩ、Ｓｉのいずれをも全く含まないＲ−Ｆｅ　−Ｃ
ｏ　−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カス雰囲気中、温度：　１１４
０℃、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２０ｍｍ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８３０
℃まで昇温し、８３０℃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　１Ｏ
−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。かかる水素処理を終
えた後、アルゴンガス中、６４０℃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１４
０μｍを有する実施例１〜５０、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６６０℃、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：４０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１〜５０、比較例１〜１４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５
０〜４２０節の間の粒径に揃え、これら粉末を、それぞ
れ１００ｇづつとり、そのまま温度＝８０℃、湿度：９
５％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１〜５０、比較例１〜１４および従来例１〜
２て得られたＲ−Ｆｃ　−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、２５
ＫＯｅの横磁場中または無磁場中、圧力＝６　Ｔｏｎ／
　ｄ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１〜５０、比較例１〜１
４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１〜５０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１〜５
０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
４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、磁気特性か
極めて低い。

（２）Ｔｉ　、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、ＡｇおよびＳｉのいず
れをも添加しない従来例１のＲ−ＦｅＣｏ−Ｂ系永久磁
石粉末は、実施例１〜５０と比べて製造条件が同じでも
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の偏平形状を有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１〜５０のＲ−Ｆｅ　−Ｃｏ　−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か大きいことから、
耐食性か大幅に低下する、ことかわかる。

〔発明の効果〕

この発明は、ＣｏとともにＴｉ　、Ｖ、Ｎｂ　。

Ｔａ、Ａｇおよび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異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異方
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。

Claims (4)

【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％、 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＿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）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−Ｃｏ−Ｂ系永
   久磁石粉末。
3. （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＿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。