JPH04216601A - Material of permanent magnet, manufacture thereof and bonded magnet - Google Patents

Material of permanent magnet, manufacture thereof and bonded magnet

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JPH04216601A
JPH04216601A JP2417684A JP41768490A JPH04216601A JP H04216601 A JPH04216601 A JP H04216601A JP 2417684 A JP2417684 A JP 2417684A JP 41768490 A JP41768490 A JP 41768490A JP H04216601 A JPH04216601 A JP H04216601A
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permanent magnet
bonded
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米山 哲人
Tsutomu Ishizaka
力 石坂
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亮 福野
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Abstract

PURPOSE:To raise the Curie temperature for securing the thermal stability by a method wherein an Sm-(Fe, Co) base magnet is composed of N and Cu as well as at least one element selected from Zr, Hf, Nb, Ta, W, Mo, Ti, V and Cr. CONSTITUTION:The title magnet is a two phase separation type precipitation hardening magnet composed of 5-15 atomic % of Sm, 1-17% of Cu, 0.1-10 atomic % of M (where M is at least one element selected from a group comprising Zr, Hf, Nb, Ta, W, Mo, Ti, V and Cr) and 0.5-25 atomic % of N and residual % of Fe or Fe and Co with residual Fe containing ratio exceeding 20 atomic %. Accordingly, the separated setting type magnet containing N can raise the Curie temperature thereby enabling the excellent thermal stability and high saturation magnetization to be secured.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、永久磁石材料およびそ
の製造方法ならびにボンディッド磁石に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a permanent magnet material, a method for manufacturing the same, and a bonded magnet.

【0002】0002

【従来の技術】高性能希土類磁石としては、Sm−Co
系磁石やNd−Fe−B系磁石が知られているが、近年
、新規な希土類磁石の開発が盛んに行なわれている。
[Prior Art] As a high-performance rare earth magnet, Sm-Co
Although Nd-Fe-B based magnets and Nd-Fe-B based magnets are known, new rare earth magnets have been actively developed in recent years.

【0003】例えば、Sm2Fe17とNとの化合物で
あるSm2Fe17N2.3付近の組成で、4πIs=
15.4kG、Tc=470℃、HA=14Tの基本物
性が得られること、Znをバインダとするメタルボンデ
ィッド磁石として10.5MGOeの(BH)maxが
得られること、また、Sm2Fe17金属間化合物への
Nの導入により、キュリー温度が大幅に向上して熱安定
性が改良されたことが報告されている(Pape  N
o.S1.3  at  the  Sixth  I
nternational  Symposium  
on  Magnetic  Anisotropy 
 an  Coercivity  in  Rare
  Earth−Transition  Metal
  Alloys,Pittsburgh,PA,Oc
tober  25,1990.(Proceedin
gs  Book:Carnegie  Mellon
  University,Mellon  Inst
itute,ittsburgh,PA  15213
,USA))。
For example, at a composition near Sm2Fe17N2.3, which is a compound of Sm2Fe17 and N, 4πIs=
The basic physical properties of 15.4kG, Tc=470℃, HA=14T can be obtained, and (BH)max of 10.5MGOe can be obtained as a metal bonded magnet using Zn as a binder. It has been reported that the Curie temperature was significantly increased and the thermal stability was improved by the introduction of N (Pape N
o. S1.3 at the Sixth I
international symposium
on Magnetic Anisotropy
An Coercivity in Rare
Earth-Transition Metal
Alloys, Pittsburgh, PA, Oc.
tober 25, 1990. (Proceedin
gs Book: Carnegie Mellon
University, Mellon Inst.
itute, ittsburgh, pa 15213
, USA)).

【0004】しかし、Sm2Fe17磁石の(BH)m
axの理諭値である約59MGOeから予測されるボン
ディッド磁石の(BH)maxが約40MGOeである
のに比べ、上記報告に示されるボンディッド磁石の(B
H)maxは低い。これは、上記報告のポンディッド磁
石に用いられている磁石粒子がほぼ単結晶粒子となる程
度の粒径を有するものであり、また、保磁力発生機構が
ニュークリエーションタイプであるために、磁気特性が
粒子の表面状態の影響を受け易くなっているからである
と考えられる。
However, (BH)m of Sm2Fe17 magnet
The (BH)max of the bonded magnet predicted from the theoretical value of ax of about 59MGOe is about 40MGOe, whereas the (BH)max of the bonded magnet shown in the above report is about 40MGOe.
H) max is low. This is because the magnetic particles used in the ponded magnet reported above have a grain size that is almost single crystal grains, and the coercive force generation mechanism is a nucleation type, so the magnetic properties are This is thought to be because it is more susceptible to the influence of the surface condition of the particles.

【0005】すなわち、粉砕時の機械的衝撃や粒子の酸
化等により磁石粒子表面には欠陥が生じ、この欠陥によ
り磁壁が発生するが、ニュークリエーションタイプの磁
石では結晶粒内に磁壁のピンニングサイトがないため容
易に磁壁移動が起こるので、保磁力が劣化し易い。この
ため、上記提案に示される磁石は高い磁気特性が得られ
にくい。また、加熱により磁石粒子表面が酸化すると保
磁力が著しく劣化するため、キュリー温度が高いにもか
かわらず、実際に使用する際には加熱に対する安定性が
低い。しかも、粒子表面状態の悪化による磁気特性劣化
は不可逆的であるため、高温下で使用された場合、回復
不能なダメージを受ける恐れがある。
In other words, defects occur on the surface of magnet particles due to mechanical impact during crushing, oxidation of particles, etc., and domain walls are generated due to these defects, but in nucleation type magnets, pinning sites for domain walls are formed within the crystal grains. Since there is no magnetic field, domain wall movement easily occurs, and the coercive force tends to deteriorate. For this reason, it is difficult to obtain high magnetic properties with the magnet shown in the above proposal. In addition, when the surface of the magnet particles is oxidized by heating, the coercive force is significantly deteriorated, so even though the Curie temperature is high, the stability against heating is low when actually used. Moreover, since deterioration of magnetic properties due to deterioration of particle surface conditions is irreversible, there is a risk of irreversible damage when used at high temperatures.

【0006】なお、上記報告に示されるボンディッド磁
石は、Znをバインダとして用いたメタルボンディッド
磁石である。メタルボンディッド磁石の磁石粒子は、成
形時に高温の溶融金属と接することにより表面が溶融す
るため、粒子表面が平滑化されて磁壁の発生が抑えられ
ると考えられ、このため上記報告ではメタルボンディッ
ド磁石を用いていると推察されるが、メタルボンディッ
ド磁石は樹脂ボンディッド磁石に比べ成形性に劣り、比
重が大きいため適用分野が狭い。また、バインダとして
メタルを用いた場合でも、ボンディッド磁石とした後に
生じた磁石粒子表面の欠陥、例えば酸化による表面状態
悪化は防止することができず、磁気特性劣化は抑えるこ
とができない。
The bonded magnet shown in the above report is a metal bonded magnet using Zn as a binder. The surface of the magnetic particles of a metal bonded magnet melts when it comes into contact with high-temperature molten metal during molding, so it is thought that the particle surface is smoothed and the generation of domain walls is suppressed. It is presumed that magnets are used, but metal bonded magnets have poor formability and high specific gravity compared to resin bonded magnets, so their field of application is narrow. Further, even when metal is used as a binder, it is impossible to prevent defects on the surface of magnet particles that occur after forming a bonded magnet, such as deterioration of the surface condition due to oxidation, and deterioration of magnetic properties cannot be suppressed.

【0007】一方、バインダとして樹脂を用いる樹脂結
合型ボンディッド磁石は、成形性に優れ、また、比重が
小さいため、各種用途に汎用されている。しかし、樹脂
結合型ボンディッド磁石では、成形時の温度が低いため
磁石粒子表面の平滑化を行なうことができず、粒子の表
面欠陥による保磁力の低下が避けられない。
On the other hand, resin bonded magnets using resin as a binder have excellent moldability and low specific gravity, and are therefore widely used in various applications. However, in a resin-bonded type bonded magnet, the surface of the magnet particles cannot be smoothed due to the low temperature during molding, and a decrease in coercive force due to surface defects of the particles is unavoidable.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような事
情からなされたものであり、磁気特性が高く、しかも熱
安定性が良好な永久磁石材料およびその製造方法と、こ
の永久磁石材料を用いたボンディッド磁石とを提供する
ことを目的とする。
[Problems to be Solved by the Invention] The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a permanent magnet material with high magnetic properties and good thermal stability, a method for manufacturing the same, and a method using this permanent magnet material. The purpose of the present invention is to provide a bonded magnet.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
(1)〜(5)の本発明により達成される。
[Means for Solving the Problems] Such objects are achieved by the present invention as described in (1) to (5) below.

【0010】(1)Smを5〜15原子%、Cuを1〜
17原子%、M(ただし、Mは、Zr、Hf、Nb、T
a、W、Mo、Ti、VおよびCrからなる群から選択
される少なくとも1種の元素である。)を0.1〜10
原子%およびNを0.5〜25原子%含有し、残部がF
eまたは、FeおよびCoであり、前記残部中における
Feの含有率が20原子%以上であって、2相分離型の
析出硬化型磁石であることを特徴とする永久磁石材料。
(1) 5 to 15 atomic % of Sm and 1 to 15 atomic % of Cu
17 atomic%, M (where M is Zr, Hf, Nb, T
It is at least one element selected from the group consisting of a, W, Mo, Ti, V, and Cr. ) from 0.1 to 10
atomic% and 0.5 to 25 atomic% of N, with the balance being F.
or Fe and Co, the content of Fe in the remainder is 20 atomic % or more, and the permanent magnet material is a two-phase separation type precipitation hardening magnet.

【0011】(2)上記(1)に記載の永久磁石材料を
製造する方法であって、母合金に時効処理を施して2相
分離型磁石粒子とし、この2相分離型磁石粒子に窒素雰
囲気中で熱処理を施す工程を有することを特徴とする永
久磁石材料の製造方法。
(2) A method for producing the permanent magnet material described in (1) above, wherein the master alloy is subjected to an aging treatment to form two-phase separated magnet particles, and the two-phase separated magnet particles are exposed to a nitrogen atmosphere. 1. A method for producing a permanent magnet material, comprising the step of performing heat treatment inside.

【0012】(3)上記(1)に記載の永久磁石材料の
粒子とバインダとを含有することを特徴とするボンディ
ッド磁石。
(3) A bonded magnet characterized by containing particles of the permanent magnet material described in (1) above and a binder.

【0013】(4)前記バインダが樹脂である上記(3
)に記載のボンディッド磁石。
(4) The above (3) wherein the binder is a resin.
) Bonded magnets described in ).

【0014】(5)前記永久磁石材料の粒子の平均粒子
径が20μm以上である上記(3)または(4)に記載
のボンディッド磁石。
(5) The bonded magnet according to (3) or (4) above, wherein the particles of the permanent magnet material have an average particle diameter of 20 μm or more.

【0015】[0015]

【作用】本発明の永久磁石材料は、Sm−(Fe,Co
)系磁石にN、CuおよびM(ただし、Mは、Zr、H
f、Nb、Ta、W、Mo、Ti、VおよびCrからな
る群から選択される少なくとも1種の元素である。)を
含有させたものである。
[Function] The permanent magnet material of the present invention is Sm-(Fe, Co
) system magnets include N, Cu and M (where M is Zr, H
At least one element selected from the group consisting of f, Nb, Ta, W, Mo, Ti, V, and Cr. ).

【0016】この永久磁石材料は、Nを含有するためキ
ュリー温度が高く、熱安定性に優れる。また、Nを含有
することにより高い飽和磁化が得られる。飽和磁化の向
上は、Nの添加により侵入型の固溶体が形成され、Fe
原子同士の距離が最適化されるためであると考えられる
Since this permanent magnet material contains N, it has a high Curie temperature and is excellent in thermal stability. Further, by containing N, high saturation magnetization can be obtained. The improvement in saturation magnetization is due to the formation of an interstitial solid solution by the addition of N,
This is thought to be because the distance between atoms is optimized.

【0017】また、CuおよびMの含有により2相分離
型の析出硬化型磁石となるので、結晶粒内にピンニング
サイトが存在する。このため、ボンディッド磁石に適用
するために粉砕して単結晶粒子とした場合、粒子表面の
欠陥により発生する磁壁の粒内での移動を阻止すること
ができる。従って、粉砕時に生じた表面欠陥による磁気
特性劣化が抑えられ、樹脂結合型ボンディッド磁石に適
用した場合でも高い保磁力が得られる。また、高温環境
で使用されたときの粒子表面の酸化による磁気特性劣化
を抑えることができるため、N添加によるキュリー温度
の向上を有効に利用することができる。
Furthermore, since the inclusion of Cu and M results in a two-phase separated precipitation hardening magnet, pinning sites exist within the crystal grains. Therefore, when crushed into single crystal particles for use in bonded magnets, movement of domain walls within the grains caused by defects on the particle surfaces can be prevented. Therefore, deterioration of magnetic properties due to surface defects generated during crushing is suppressed, and high coercive force can be obtained even when applied to a resin-bonded type bonded magnet. Furthermore, since it is possible to suppress the deterioration of magnetic properties due to oxidation of the particle surface when used in a high temperature environment, it is possible to effectively utilize the improvement in the Curie temperature due to N addition.

【0018】さらに、粒子内での磁壁移動が抑えられる
ので粒子径を大きくすることができ、これにより高い耐
酸化性が得られるため、この意味からも熱安定性が高い
Furthermore, since domain wall movement within the particles is suppressed, the particle diameter can be increased, and high oxidation resistance is thereby obtained, so from this point of view as well, thermal stability is high.

【0019】なお、EP  0  369  097 
 Al  のExample36のRun  No.1
4では、Sm2Fe17合金を900℃で7日間アニー
ルし、これを粗粉砕した後、アンモニアと水素との混合
ガス中において熱処理してSm2Fe17N4.0H0
.5とし、さらに10原子%のCuと混合した後、粒子
径5μmまで微粉砕して磁場中成形し、焼結している。 このExample36に代表的に示されるように、E
P  0  369  097  A1に開示されてい
る製造方法は、アニール後にCuを添加するものであり
、このような製法では2相分離は生じない。また、EP
  0  369  097  A1には、平均粒径が
20〜30μm程度に達すると粒内に多数の磁壁が集ま
ってiHcが改善されない旨が記載されている。この記
載からも、2相分離型の磁石ではないことが明らかであ
る。従って、EP  0  369  097  A1
記載の磁石では、本発明の効果は実現しない。実際、得
られた磁石は、Brが7.8kG、iHcが3.8kO
e、(BH)maxが8.0MGOeであり、本発明の
実施例において得られている磁気特性よりも著しく低い
ものである。
[0019] Furthermore, EP 0 369 097
Run No. of Example 36 of Al. 1
In No. 4, Sm2Fe17 alloy was annealed at 900°C for 7 days, coarsely pulverized, and then heat treated in a mixed gas of ammonia and hydrogen to form Sm2Fe17N4.0H0.
.. 5 and further mixed with 10 atomic % of Cu, pulverized to a particle size of 5 μm, molded in a magnetic field, and sintered. As typically shown in this Example 36, E
The manufacturing method disclosed in P 0 369 097 A1 adds Cu after annealing, and such a manufacturing method does not cause two-phase separation. Also, EP
0 369 097 A1 states that when the average grain size reaches about 20 to 30 μm, a large number of domain walls gather inside the grains and iHc is not improved. From this description, it is clear that the magnet is not a two-phase separation type magnet. Therefore, EP 0 369 097 A1
The described magnet does not achieve the effects of the present invention. In fact, the obtained magnet had a Br of 7.8 kG and an iHc of 3.8 kO.
e, (BH)max is 8.0 MGOe, which is significantly lower than the magnetic properties obtained in the examples of the present invention.

【0020】[0020]

【具体的構成】以下、本発明の具休的構成を詳細に説明
する。
[Specific Structure] Hereinafter, the specific structure of the present invention will be explained in detail.

【0021】本発明の永久磁石材料は、Smを5〜15
原子%、好ましくは7〜14原子%、Cuを1〜17原
子%、好ましくは3〜9.5原子%、M(ただし、Mは
、Zr、Hf、Nb、Ta、W、Mo、Ti、Vおよび
Crからなる群から選択される少なくとも1種の元素で
ある。)を0.1〜10原子%、好ましくは0.5〜5
原子%、およびNを0.5〜25原子%、好ましくは5
〜20原子%含有し、残部が実質的にFe、またはFe
およびCoであり、前記残部中におけるFeの含有率が
20原子%以上、好ましくは30原子%以上である。
The permanent magnet material of the present invention has an Sm of 5 to 15
atomic %, preferably 7 to 14 atomic %, Cu 1 to 17 atomic %, preferably 3 to 9.5 atomic %, M (however, M is Zr, Hf, Nb, Ta, W, Mo, Ti, at least one element selected from the group consisting of V and Cr) in an amount of 0.1 to 10 at%, preferably 0.5 to 5
atom%, and N from 0.5 to 25 atom%, preferably 5
Contains ~20 at%, with the remainder being substantially Fe or Fe
and Co, and the Fe content in the remainder is 20 atomic % or more, preferably 30 atomic % or more.

【0022】Smの含有率が前記範囲未満であると保磁
力iHcが低下し、前記範囲を超えると残留磁束密度B
rが低下してしまう。なお、本発明では、Smの一部を
Y、La、Ce、Pr、Nd、Eu、Gd、Tb、Dy
、Ho、Er、Tm、Yb、Lu等の他の希土類金属元
素の1種以上で置換してもよい。置換量が多すぎると結
晶磁気異方性が低下するため、これらの元素の置換量は
、Smの70%以下とすることが好ましい。
If the Sm content is less than the above range, the coercive force iHc will decrease, and if it exceeds the above range, the residual magnetic flux density B will decrease.
r will decrease. In addition, in the present invention, a part of Sm is Y, La, Ce, Pr, Nd, Eu, Gd, Tb, Dy.
, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, and the like. If the amount of substitution is too large, the magnetocrystalline anisotropy decreases, so the amount of substitution of these elements is preferably 70% or less of Sm.

【0023】Cuの含有率が前記範囲未満であると保磁
力が低下し、前記範囲を超えるとBrが低下してしまう
[0023] If the Cu content is less than the above range, the coercive force will decrease, and if it exceeds the above range, Br will decrease.

【0024】Mの含有率が前記範囲を外れると、iHc
および最大エネルギー積(BH)maxが低下してしま
う。なお、高い磁気特性を得るためには、MとしてZr
および/またはNbを用いることが好ましい。
[0024] When the content of M is out of the above range, iHc
And the maximum energy product (BH) max will decrease. In addition, in order to obtain high magnetic properties, it is necessary to use Zr as M.
It is preferable to use Nb and/or Nb.

【0025】Nの含有率が前記範囲未満となると、キュ
リー温度の上昇と飽和磁化の向上が不十分であり、前記
範囲を超えるとBrが低下する。
If the N content is less than the above range, the increase in Curie temperature and saturation magnetization will be insufficient, and if it exceeds the above range, Br will decrease.

【0026】また、上記各元素を除いた残部がFeであ
るか、あるいはFeおよびCoであるが、残部中のFe
の含有率が前記範囲未満となるとBrが低下する。なお
、前記残部中のFe含有率の上限は特にないが、80原
子%を超えるとBrが低下する傾向にある。
[0026]Also, the remainder after removing each of the above elements is Fe, or Fe and Co, but if Fe in the remainder is
When the content is less than the above range, Br decreases. There is no particular upper limit to the Fe content in the remainder, but if it exceeds 80 at %, Br tends to decrease.

【0027】なお、本発明の永久磁石材料中には、Si
、A1、Mn、Ni、Zn等の上記以外の元素が含有さ
れていてもよい。これらの元素の含有率は3重量%以下
とすることが好ましい。また、C、B、O、P、S、G
a等の元素が含有されていてもよいが、これらの元素の
含有率は2重量%以下とすることが好ましい。
[0027] The permanent magnet material of the present invention contains Si.
, A1, Mn, Ni, Zn, and other elements other than those mentioned above may be contained. The content of these elements is preferably 3% by weight or less. Also, C, B, O, P, S, G
Although elements such as a may be contained, the content of these elements is preferably 2% by weight or less.

【0028】このような組成を有する本発明の永久磁石
材料は、いわゆる2相分離型の析出硬化型磁石であり、
セル構造の微細組織を有する。セルは、磁壁移動の際の
ピンニングサイトとしてはたらく。このセル構造におい
て、セル間距離(相隣り合うセルの中心間の距離)の平
均は、500A程度以上であることが好ましく、より好
ましくは700A以上、特に好ましくは1000A以上
である。セル間距離をこのような範囲とすることにより
、高い保磁力を得ることができる。なお、セル間距離が
60O0Aより大きくなると減磁曲線の角形性が低下す
る傾向にあるため、セル間距離は600OA以下である
ことが好ましい。なお、セル間距離は、析出硬化のため
の時効処理において各種条件を制御することにより調整
することができる。また、セル構造およびその寸法は、
透過型電子顕微鏡等により確認することができる。 また、セル構造におけるセル境界幅が小さすぎるとピン
ニングサイトとしてのはたらきが不十分となり、セル境
界幅が大きすぎると磁気特性が低下することから、50
〜200A程度であることが好ましい。
The permanent magnet material of the present invention having such a composition is a so-called two-phase separation type precipitation hardening magnet,
It has a microstructure with a cellular structure. The cells act as pinning sites during domain wall movement. In this cell structure, the average intercell distance (distance between the centers of adjacent cells) is preferably about 500A or more, more preferably 700A or more, and particularly preferably 1000A or more. By setting the inter-cell distance within this range, a high coercive force can be obtained. Note that when the distance between cells is larger than 600A, the squareness of the demagnetization curve tends to decrease, so it is preferable that the distance between cells is 600OA or less. Note that the inter-cell distance can be adjusted by controlling various conditions in the aging treatment for precipitation hardening. In addition, the cell structure and its dimensions are
This can be confirmed using a transmission electron microscope or the like. In addition, if the cell boundary width in the cell structure is too small, the function as a pinning site will be insufficient, and if the cell boundary width is too large, the magnetic properties will deteriorate.
It is preferable that it is about 200A.

【0029】以下、本発明の永久磁石材料の製造に好適
な方法を説明する。
A method suitable for producing the permanent magnet material of the present invention will be explained below.

【0030】まず、目的とする組成が得られるように各
原料金属ないし合金を混合し、次いで混合物を溶解して
鋳造し、母合金インゴットを製造する。母合金インゴッ
トの結晶粒径は、後述する粉砕により単結晶粒子が得ら
れるような寸法とすることが好ましい。
First, raw metals or alloys are mixed to obtain a desired composition, and then the mixture is melted and cast to produce a master alloy ingot. The crystal grain size of the master alloy ingot is preferably such that single crystal grains can be obtained by pulverization as described below.

【0031】次に、母合金インゴットに容体化処理を施
す。容体化処理は、インゴットの均質性を向上させるた
めに施され、処理温度は900〜1230℃、特に10
00〜1200℃、処理時間は0.5〜24時間程度で
あることが好ましい。なお、容体化処理は種々の雰囲気
中で行なうことができるが、不活性ガス雰囲気等の非酸
化性雰囲気、還元性雰囲気、真空中等で行なうことが好
ましい。
Next, the master alloy ingot is subjected to a compacting treatment. The compacting treatment is performed to improve the homogeneity of the ingot, and the treatment temperature is 900 to 1230 °C, especially 10
It is preferable that the temperature is 00 to 1200°C and the treatment time is about 0.5 to 24 hours. The containerization treatment can be carried out in various atmospheres, but it is preferably carried out in a non-oxidizing atmosphere such as an inert gas atmosphere, a reducing atmosphere, a vacuum, or the like.

【0032】容体化処理を施した後、インゴットに時効
処理を施し、2相分離型の合金とする。この場合の時効
処理は、所定温度に所定時間加熱保持して行なう初段時
効と、その後の多段時効あるいは連続冷却から構成され
ることが好ましい。初段時効では、700〜950℃に
0.5時間以上、特に1〜500時間程度保持すること
が好ましい。このような初段時効の後に施す多段時効と
しては、少なくとも600℃以下、特に400℃以下ま
で降温するまで100〜200℃ごとに0.2〜5℃/
minの速度で冷却することが好ましい。
After the containerization treatment, the ingot is subjected to an aging treatment to form a two-phase separated alloy. In this case, the aging treatment preferably consists of an initial aging performed by heating and holding at a predetermined temperature for a predetermined time, and subsequent multi-stage aging or continuous cooling. In the first stage aging, it is preferable to maintain the temperature at 700 to 950°C for 0.5 hours or more, particularly for about 1 to 500 hours. As for the multi-stage aging to be performed after such first-stage aging, the heating temperature should be increased by 0.2-5°C/100-200°C until the temperature is lowered to at least 600°C or lower, especially 400°C or lower.
Preferably, the cooling is performed at a rate of min.

【0033】このような時効処理により得られる2相分
離型磁石は、FeおよびCoをTで表わし、希土類金属
元素をRで表わすと、Cu含有率の高いR(T,Cu)
5系の相とCu含有率の低いR2(T,Cu)17系の
相とを含み、R2(T,Cu)17系の相がマトリクス
相、R(T,Cu)5系の相がピンニングサイトとなっ
ている構成を有する。
[0033] The two-phase separated magnet obtained by such aging treatment is composed of R (T, Cu) with a high Cu content, where Fe and Co are represented by T and the rare earth metal element is represented by R.
5-based phase and an R2(T,Cu)17-based phase with a low Cu content, the R2(T,Cu)17-based phase is a matrix phase, and the R(T,Cu)5-based phase is a pinning phase. It has a structure that is a site.

【0034】なお、上記の母合金インゴットを粗粉砕し
、さらにジェットミル等を用いて微粉砕した後、磁場中
で焼結して台金インゴットを作製し、これを母台金イン
ゴットとして上記したような容休化処理および時効処理
を施してもよい。この場合、母合金インゴットの結晶粒
径を最適寸法とすることが容易となる。
[0034] The above-mentioned mother alloy ingot was coarsely crushed, further finely pulverized using a jet mill, etc., and then sintered in a magnetic field to produce a base metal ingot, which was used as the base metal ingot described above. Such aging treatment and aging treatment may also be performed. In this case, it becomes easy to set the crystal grain size of the master alloy ingot to an optimum size.

【0035】また、本発明では、母合金として高速急冷
合金を用いることもできる。この場合、まず、単ロール
法や双ロール法などの高速急冷法により合金溶湯を急冷
し、薄帯、薄片ないし粒状の高速急冷合金を製造する。 この高速急冷合金に必要に応じて上記したような容体化
処理を施し、さらに上記したような時効処理を施して析
出硬化させ、2相分離型の永久磁石材料を作製する。
Furthermore, in the present invention, a high-speed rapidly solidified alloy can also be used as the master alloy. In this case, first, a molten alloy is rapidly cooled by a high speed quenching method such as a single roll method or a twin roll method to produce a high speed quenched alloy in the form of a ribbon, flake or granules. This high-speed rapidly solidified alloy is subjected to the above-mentioned compacting treatment as required, and further subjected to the above-mentioned aging treatment for precipitation hardening to produce a two-phase separation type permanent magnet material.

【0036】時効処理後、永久磁石材料を粉砕して磁石
粒子とする。磁石粒子の平均粒径は特に限定されないが
、通常、2〜200μm程度であることが好ましい。 粉砕手段は特に限定されず、通常の各種粉砕機を用いれ
ばよいが、永久磁石材料に水素ガスを吸蔵させて粉砕す
る手段を用いてもよい。
After the aging treatment, the permanent magnet material is pulverized into magnet particles. Although the average particle size of the magnet particles is not particularly limited, it is usually preferably about 2 to 200 μm. The pulverizing means is not particularly limited, and various ordinary pulverizers may be used, but a means for pulverizing hydrogen gas by occluding hydrogen gas in a permanent magnet material may also be used.

【0037】なお、必ずしも時効処理後に粉砕する必要
はなく、粉砕した後に時効処理を施してもよく、また、
その後、必要に応じてさらに粉砕してもよい。
[0037] Note that it is not necessarily necessary to pulverize after the aging treatment, and the aging treatment may be performed after pulverization.
Thereafter, it may be further pulverized if necessary.

【0038】次いで、磁石粒子には窒化処理が施される
。この窒化処理は窒素雰囲気中で合金粒子に熱処理を施
すものであり、これにより磁石粒子には窒素が吸収され
る。窒化処理の際の保持温度は400〜700℃、特に
450〜650℃程度とすることが好ましい。また、温
度保持時間は、0.5〜200時間、特に2〜100時
間程度とすることが好ましい。
Next, the magnet particles are subjected to a nitriding treatment. In this nitriding treatment, alloy particles are heat-treated in a nitrogen atmosphere, and as a result, nitrogen is absorbed into the magnet particles. The holding temperature during the nitriding treatment is preferably about 400 to 700°C, particularly about 450 to 650°C. Further, the temperature holding time is preferably about 0.5 to 200 hours, particularly about 2 to 100 hours.

【0039】磁石粒子中のN量は、ガス分析法により測
定することができる。
[0039] The amount of N in the magnet particles can be measured by gas analysis.

【0040】なお、水素を吸蔵させて粉砕し、さらに磁
石粒子を大気にさらすことなく窒化処理工程に供すれば
、粒子表面の酸化膜の発生を抑えることができるので、
窒化処理の際に高い反応性が得られる。また、十分な耐
酸化性を得るためには、磁石粒子の平均粒子径を好まし
くは20μm以上、より好ましくは30μm超、さらに
好ましくは35μm以上とすることがよい。本発明では
、粒子内での磁壁移動がピンニングされるため、このよ
うに比較的大きな径の単結晶粒子とした場合でも、高い
保磁力が得られる。また、このような粒子径とすること
により、高密度のボンディッド磁石とすることができる
。平均粒子径の上限は特にないが、通常、1000μm
程度以下とすることが好ましい。
[0040] Furthermore, by absorbing hydrogen and pulverizing the magnet particles, and then subjecting them to the nitriding process without exposing them to the atmosphere, it is possible to suppress the formation of an oxide film on the surface of the particles.
High reactivity can be obtained during nitriding treatment. Further, in order to obtain sufficient oxidation resistance, the average particle diameter of the magnet particles is preferably 20 μm or more, more preferably more than 30 μm, and still more preferably 35 μm or more. In the present invention, since domain wall motion within the grain is pinned, a high coercive force can be obtained even when the single crystal grain has such a relatively large diameter. Moreover, by setting the particle size to such a value, a high-density bonded magnet can be obtained. There is no particular upper limit to the average particle diameter, but it is usually 1000 μm.
It is preferable to keep it to a certain extent or less.

【0041】本発明において平均粒子径とは、篩別によ
り求められた重量平均粒子径D50を意昧する。重量平
均粒子径D50は、径の小さな粒子から重量を加算して
いって、その合計重量が全粒子の合計重量の50%とな
ったときの粒子径である。
In the present invention, the average particle size means the weight average particle size D50 determined by sieving. The weight average particle diameter D50 is the particle diameter when the weight is added starting from the particle with the smallest diameter and the total weight becomes 50% of the total weight of all particles.

【0042】窒化処理後の磁石粒子は、通常、バインダ
で結合されてボンディッド磁石とされる。ボンディッド
磁石としては、プレス成形を用いるコンプレッションボ
ンディッド磁石、あるいは射出成形を用いるインジェク
ションボンディッド磁石のいずれであってもよい。
The magnet particles after the nitriding treatment are usually combined with a binder to form a bonded magnet. The bonded magnet may be either a compression bonded magnet using press molding or an injection bonded magnet using injection molding.

【0043】ボンディッド磁石作製の際に用いるバイン
ダとしては、各種樹脂、各種金属等のいずれであっても
よいが、本発明の永久磁石材料は、樹脂バインダと組み
合わされた場合に特に高い効果を発揮する。樹脂バイン
ダの種類は特に限定されず、エポキシ樹脂やナイロン等
の各種熱硬化性樹脂や各種熱可塑性樹脂から目的に応じ
て適宜選択すればよい。また、合金粒子に対するバイン
ダの含有比率や成形時の圧力等の各種条件にも特に制限
はなく、通常の範囲から適当に選択すればよい。
The binder used in the production of bonded magnets may be any of various resins, various metals, etc., but the permanent magnet material of the present invention exhibits particularly high effects when combined with a resin binder. do. The type of resin binder is not particularly limited, and may be appropriately selected from various thermosetting resins such as epoxy resin and nylon, and various thermoplastic resins depending on the purpose. Further, various conditions such as the content ratio of the binder to the alloy particles and the pressure during molding are not particularly limited, and may be appropriately selected from a normal range.

【0044】[0044]

【実施例】以下、本発明の具体的実施例を示し、本発明
をさらに詳細に説明する。
EXAMPLES Hereinafter, specific examples of the present invention will be shown and the present invention will be explained in more detail.

【0045】下記表1に示される組成を有する磁石粒子
を含有するボンディッド磁石サンプルを、以下に示す方
法により作製した。
Bonded magnet samples containing magnet particles having the composition shown in Table 1 below were produced by the method shown below.

【0046】まず、高同波誘導加熱により母合金インゴ
ットを作製し、これらの母合金インゴットに容体化処理
を施した。容休化処理は、Arガス雰囲気中にて114
0〜1180℃で2〜4時間行なった。
[0046] First, master alloy ingots were prepared by high-frequency induction heating, and these master alloy ingots were subjected to a container treatment. The curing treatment was carried out at 114° C. in an Ar gas atmosphere.
It was carried out at 0 to 1180°C for 2 to 4 hours.

【0047】次いで、Arガス雰囲気中にて、850℃
で10時間初段時効を施し、さらに1℃/minで40
0℃まで冷却して10時間保持することにより多段時効
を施し、析出硬化して永久磁石材料とした。
[0047] Next, in an Ar gas atmosphere, the temperature was 850°C.
The initial aging was carried out for 10 hours at
Multi-stage aging was performed by cooling to 0° C. and holding for 10 hours, and precipitation hardening was performed to obtain a permanent magnet material.

【0048】次いで永久磁石材料を水素吸蔵粉砕し、ほ
ぼ単結晶の磁石粒子とした。なお、磁石粒子の平均粒子
径は、サンプルNo.1〜6では37μmとし、サンプ
ルNo.7では50μmとした。
Next, the permanent magnet material was subjected to hydrogen absorption pulverization to obtain substantially single-crystal magnet particles. Note that the average particle diameter of the magnet particles is that of sample No. For samples No. 1 to 6, the diameter was 37 μm, and for sample No. 7, it was set to 50 μm.

【0049】次いで、磁石粒子に窒化処理を施した。窒
化処理は、窒素ガス雰囲気中にて500℃で40時間熱
処理することにより行なった。
Next, the magnet particles were subjected to nitriding treatment. The nitriding treatment was performed by heat treatment at 500° C. for 40 hours in a nitrogen gas atmosphere.

【0050】なお、比較のために、窒化処理を施さない
磁石粒子も作製した。
For comparison, magnet particles without nitriding were also produced.

【0051】また、比較のために、時効処理を施さない
磁石粒子も作製した。
For comparison, magnet particles without aging treatment were also produced.

【0052】これらの磁石粒子をそれぞれエポキシ樹脂
と混合した後、プレス成形し、さらに熱処理を施してコ
ンプレッションボンディッド磁石サンプルを得た。  
エポキシ樹脂は磁石粒子100重量部に対し2重量部と
した。プレス成形の圧力保持時間は1秒間とし、印加圧
力は8000kgf/cm2とした。また、熱処理は、
150℃にて1時間行なった。
[0052] These magnet particles were mixed with an epoxy resin, press-molded, and further heat-treated to obtain a compression bonded magnet sample.
The epoxy resin was used in an amount of 2 parts by weight based on 100 parts by weight of the magnet particles. The pressure holding time during press molding was 1 second, and the applied pressure was 8000 kgf/cm2. In addition, heat treatment
The test was carried out at 150°C for 1 hour.

【0053】このようにして得られた各ボンディッド磁
石サンプルに対し、保磁力iHc、残留磁束密度Br、
最大エネルギー積(BH)maxおよびキュリー温度T
cの測定を行なった。
For each bonded magnet sample thus obtained, coercive force iHc, residual magnetic flux density Br,
Maximum energy product (BH) max and Curie temperature T
c was measured.

【0054】また、各サンプルを、85℃、90%RH
の空気中に500時間放置した後、室温まで降温して、
iHcの測定を行なった。この結果を保存後iHcとし
て表1に示す。
[0054] In addition, each sample was heated at 85°C and 90% RH.
After being left in the air for 500 hours, the temperature was lowered to room temperature,
iHc was measured. The results are shown in Table 1 as iHc after storage.

【0055】[0055]

【表1】[Table 1]

【0056】なお、表1に示されるサンプルを透過型電
子顕微鏡で観察した結果、サンプルNo.1〜5、7に
は2相分離が生じており、セル境界幅は50〜200A
程度、セル間距離は500〜1500A程度であった。
Note that as a result of observing the samples shown in Table 1 with a transmission electron microscope, sample No. Two-phase separation occurs in 1 to 5 and 7, and the cell boundary width is 50 to 200A.
The distance between cells was about 500 to 1500A.

【0057】以上の実施例から、本発明の効果が明らか
である。すなわち、Nを含有することにより磁気特性が
向上し、また、キュリー温度が上昇する。また、高温保
存後の不可逆的なiHc低下が少ない。
The effects of the present invention are clear from the above examples. That is, by containing N, the magnetic properties are improved and the Curie temperature is increased. In addition, there is little irreversible iHc decrease after high temperature storage.

【0058】なお、表1に示されるサンプルではZrを
用いたが、Zrに替え、あるいはZrに加え、Hf、N
b、Ta、W、Mo、Ti、VおよびCrからなる群か
ら選択される少なくとも1種の元素を用いた場合でも、
表1に示されるサンプルと同様な結果が得られた。
Although Zr was used in the samples shown in Table 1, Hf, N
Even when using at least one element selected from the group consisting of b, Ta, W, Mo, Ti, V and Cr,
Results similar to the samples shown in Table 1 were obtained.

【0059】[0059]

【発明の効果】本発明の永久磁石材料は、Nを含有する
ためキュリー温度が高く、熱安定性に優れ、また、高い
飽和磁化が得られる。
[Effects of the Invention] The permanent magnet material of the present invention has a high Curie temperature because it contains N, has excellent thermal stability, and can obtain high saturation magnetization.

【0060】そして、CuおよびMの含有により2相分
離型の折出硬化型磁石となるので、結晶粒内にピンニン
グサイトが存在することになり、粉砕時に生じた表面欠
陥による磁気特性劣化が抑えられる。このため、磁石粒
子の表面欠陥を改善することができない樹脂結合型ボン
ディッド磁石に適用した場合でも、高い保磁力が得られ
る。
[0060] Since the inclusion of Cu and M creates a two-phase separated precipitation hardening magnet, pinning sites exist within the crystal grains, suppressing deterioration of magnetic properties due to surface defects generated during pulverization. It will be done. Therefore, a high coercive force can be obtained even when applied to a resin-bonded type bonded magnet in which surface defects of magnet particles cannot be improved.

【0061】また、高温環境で使用されたときの粒子表
面の酸化による磁気特性劣化を抑えることができるため
、N添加によるキュリー温度の向上を有効に利用するこ
とができる。
Furthermore, since it is possible to suppress deterioration of magnetic properties due to oxidation of the particle surface when used in a high temperature environment, it is possible to effectively utilize the improvement in the Curie temperature due to N addition.

【0062】さらに、ピンニング型の磁石であるため、
高い耐酸化性を得るために磁石粒子の径を大きくしても
保磁力が低下しない。
Furthermore, since it is a pinning type magnet,
Even if the diameter of the magnet particles is increased in order to obtain high oxidation resistance, the coercive force does not decrease.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  Smを5〜15原子%、Cuを1〜1
7原子%、M(ただし、Mは、Zr、Hf、Nb、Ta
、W、Mo、Ti、VおよびCrからなる群から選択さ
れる少なくとも1種の元素である。)を0.1〜10原
子%およびNを0.5〜25原子%含有し、残部がFe
、またはFeおよびCoであり、前記残部中におけるF
eの含有率が20原子%以上であって、2相分離型の析
出硬化型磁石であることを特徴とする永久磁石材料。
Claim 1: Sm: 5 to 15 atomic %, Cu: 1 to 1 atomic %
7 atomic%, M (where M is Zr, Hf, Nb, Ta
, W, Mo, Ti, V and Cr. ) and 0.5 to 25 at% of N, with the balance being Fe.
, or Fe and Co, with F in the remainder
A permanent magnet material having an e content of 20 at % or more and being a two-phase separation precipitation hardening magnet.
【請求項2】  請求項1に記載の永久磁石材料を製造
する方法であって、母台金に時効処理を施して2相分離
型磁石粒子とし、この2相分離型磁石粒子に窒素雰囲気
中で熱処理を施す工程を有することを特徴とする永久磁
石材料の製造方法。
2. A method for producing the permanent magnet material according to claim 1, wherein the base metal is subjected to an aging treatment to obtain two-phase separated magnet particles, and the two-phase separated magnet particles are subjected to an aging treatment in a nitrogen atmosphere. 1. A method for producing a permanent magnet material, comprising the step of heat-treating the material.
【請求項3】  請求項1に記載の永久磁石材料の粒子
とバインダとを含有することを特徴とするボンディッド
磁石。
3. A bonded magnet comprising particles of the permanent magnet material according to claim 1 and a binder.
【請求項4】  前記バインダが樹脂である請求項3に
記載のボンディッド磁石。
4. The bonded magnet according to claim 3, wherein the binder is a resin.
【請求項5】  前記永久磁石材料の粒子の平均粒子径
が20μm以上である請求項3または4に記截のボンデ
ィッド磁石。
5. The bonded magnet according to claim 3, wherein the particles of the permanent magnet material have an average particle diameter of 20 μm or more.
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JP2002222714A (en) * 2001-01-26 2002-08-09 Nec Tokin Corp Inductor

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