JPH0472903B2 - - Google Patents
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- JPH0472903B2 JPH0472903B2 JP59191810A JP19181084A JPH0472903B2 JP H0472903 B2 JPH0472903 B2 JP H0472903B2 JP 59191810 A JP59191810 A JP 59191810A JP 19181084 A JP19181084 A JP 19181084A JP H0472903 B2 JPH0472903 B2 JP H0472903B2
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Landscapes
- Hard Magnetic Materials (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は永久磁石に係り、特にNd−Fe−Ｂ系
等の希土類鉄系の永久磁石合金に関する。 〔発明の技術的背景とその問題点〕 従来から知られている希土類磁石としては、
RCO5型、R2（CoCuFeM）17型（ただしＲはSm、
Ce等の希土類金属、ＭはTi、Zr、Hf等の遷移金
属）等の希土類コバルト系の永久磁石がある。し
かしながらこの系の永久磁石は、エネルギー積が
30MGOe程度で限界であり、又、比較的高価な
Coを大量に使用しなければならないという問題
点があつた。 近年このCo系に代え、比較的安価なFe系の永
久磁石が研究されている（特開昭59−46008号
等）。これはNd−Fe−Ｂ系等の希土類鉄系永久
磁石でありFe使用によるコスト低下に加え、エ
ネルギー積が30MGOeを越えるものを得ること
ができるため非常に有効な材料である。 しかしながらこの希土類鉄系永久磁石は製造条
件により、磁石特性、特に保磁力が300Oeから
10KOeを超えるものまで現われるというように
大きなバラツキを示し、安定した磁石特性を得る
ことができないという問題点がある。このことは
工業上、非常に大きな問題であり、再現性良く、
安定な磁石特性を有する鉄系の永久磁石を得るこ
とができれば、このＲ−Fe−Ｂ系の永久磁石の
実用性は大きく向上する。 〔発明の目的〕 本発明は以上の点を考慮してなされたもので、
製造性に優れ、かつ安定で高い保磁力（BH）nax
を有する永久磁石合金を提供することを目的とす
る。 〔発明の概要〕 本発明者等が前記問題点を解消すべく鋭意研究
を進めた結果、希土類Fe系の永久磁石において
は永久磁石合金中の酸素濃度が保磁力特性に顕著
な影響を与えるという事実を発見した。 本発明はこの発見に基づいてなされたもので、
10〜40重量％のＲ（ただしＲはＹ及び希土類元素
から選ばれた少なくとも一種）、0.1〜８重量％の
硼素、0.005〜0.03重量％の酸素及び残部鉄から
なることを特徴とする永久磁石合金である。 Ｒが10重量％未満ではIHCの増大が得られず、
40重量％を超えてしまうとBrが低下し、（BH）na
ｘが低下してしまう。従つてＲは10〜40重量％と
する。又、希土類元素の中でも、Nd及びPrは特
に高（BH）naxを得るのに有効であり、Puとして
この２元素の少なくとも一種を含有することが好
ましい。このNd、PrのＲ量中の割合は70％以上
（Ｒ量全部でも良い）であることが好ましい。 又、硼素（Ｂ）が0.1重量％未満ではIHCが低下
してしまい、８重量％を超えるとBrの低下が顕
著である。よつて0.1〜８重量％とする。 なお、Ｂの一部をＣ、Ｎ、Si、Ｐ、Ge等で置
換することも可能である。これにより焼結性の向
上ひいてはBr、（BH）naxの増大を図ることがで
きる。この場合の置換量はＢの80％程度までであ
る。 本発明における最も重量な点は酸素含有量であ
る。酸素量が0.03重量％を超えてしまうと保磁石
が低下してしまい、高（BH）naxを得ることがで
きなくなる。又、0.005重量％未満では原料合金
の粉砕が困難になり、製造コストの大幅な上昇を
もたらす。粉砕は２〜10μm程度の微粉砕が要求
されるが、酸素量が少ないと微粉砕が困難であ
り、粒径も不均一となり、磁場中成形時の配向性
の低下に伴うBrの減少、ひいては（BH）naxの低
下をもたらす。酸素量は0.005〜0.03重量％とす
る。 酸素の永久磁石合金中の働きは明らかではない
ものの、以下のごとくの振舞により、高性能の永
久磁石を得ることができるものと推測される。 すなわち、溶解合金中の酸素の一部は主成分元
素であるＲ、Fe原子と結合して酸化物となり、
残りの酸素とともに合金結晶粒界等に偏析して存
在していると考えられる。Ｒ−Fe−Ｂ系磁石が
微粒子磁石であり、その保磁力が主として逆磁区
発生磁場により決定されることを考慮すると、酸
化物、偏析等の欠陥が多い場合、これらが逆磁区
発生源として作用することにより保磁力が低下し
てしまうと考えられる。又、欠陥が少ない場合は
粒界破壊等が起こりにくくなるため、粉砕性が劣
化すると予想される。 本発明はＲ−Fe−Ｂ−Ｏを基本成分とするが、
Feの１部をCo、Cr、Al、Ti、Zr、Hf、Nb、
Ta、Ｖ、Mn、Mo、Ｗ、Ru、Rh、Pd、Re、
OS、Ir等で置換することもできる。この量かFe
の20％程度であり、多すぎると（BH）nax低下等
の特性劣化の要因となる。特にCo、Ru、Rh、
Pd、Re、OS、Irはキユーリー温度の上昇に有効
で磁気特性の温度安定性の向上に寄与し、また
Cr、Alは耐食性を大巾に向上させる。 永久磁石合金中の酸素量は高純度の原料を用い
るとともに、原料合金溶解時の炉中酸素量を厳密
に制御することにより、コントロールすることが
できる。 本発明に係る永久磁石合金を用いれば各種の方
法で良好な特性を示す永久磁石を製造することが
できる。例えば本発明組成を有する永久磁石合金
を鋳造により得て熱処理する方法、粉砕粉をバイ
ンダーで結合するボンド磁石にする方法、粉砕粉
を焼結する焼結磁石にする方法等が挙げられる。
以下に焼結方法を用いた場合について説明する。 まず、前述したごとくの組成を有する永久磁石
合金を製造する。次いでボールミル等の粉砕手段
を用いて永久磁石合金を粉砕する（第１の工程）。
この際、後工程と焼結を容易にし、かつ、磁気特
性を良好とするために、得られる粉体の平均粒径
は２〜10μm程度とすることが好ましい。粒径が
10μmを超えると磁束密度の低減をもたらし、又、
2μm以下の粉砕は困難であるとともに、保磁力等
の磁気特性の低下をまねく。 次に第１の工程で得られた粉体を所望の形状に
成型する。成形の際には通常の焼結磁石を製造す
るのと同様に、例えば15KOe程度を印加し、配
向処理を行なう。次いで1000℃〜1200℃、0.5〜
５時間程度の条件で成形体を焼結磁する（第２の
工程）。この焼結は合金中の酸素濃度を増加させ
ないように、Arガス等の不活性ガス雰囲気中で
行なうことが好ましい。 さらに磁気特性改善のため、焼結体に400〜
1100℃、１〜10時間程度の時効処理を行なつても
良い。 このようにして製造された永久磁石は、永久磁
石合金の特性が優れているため、Br、Hc、
（BH）nax等の磁気特性に優れた永久磁石を得るこ
とができる。 〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明によれば、IHC、
（BH）nax等の磁気特性の優れた永久磁石を、再現
性良く製造でき、非常に製造性に優れている。従
つて、特性良好で安価なFe系磁石を得ることが
できるので、工業的価値は極めて大なるものであ
る。 〔発明の実施例〕 以下に本発明の実施例を説明する。 実施例 １ 組成がネオジウム33重量％、ボロン1.3重量％、
残部鉄になるように各金属元素を配合し、２Kgを
アルゴン雰囲気下水冷鋼ボート中でアーク溶解し
た。その際、炉中の酸素量を厳密にコントロール
することにより、調製合金中の酸素を増減させ
た。 得られた永久磁石合金をAr雰囲気中で粗粉砕
しステンレスボールミルにて３〜5μmの粒径まで
微粉砕した。 この微粉砕を所定の押し型に充填して20000エ
ールステツドの磁界を印加しつつ2ton／cm2の圧力
で圧縮成形した。得られた成型体をアルゴン雰囲
気中で1080℃、１時間焼結し室温まで急冷した。
その後真空中で550℃×1Hの時効を行ない、室温
まで急冷した。 得られた永久磁石の残留磁束密度（Br）、保磁
力、最大エネルギー積（（BH）nax）を測定し、そ
の結果を第１図に示す。同時に各酸素量を有する
粗粉を３〜5μmの粒度まで微粉砕するに必要な時
間も示した。 第１図から合金の粉砕性および保磁力、また
（BH）naxは酸素濃度に大きく依存し、0.005未満
では粉砕性が極端に劣化し、0.03％を超えると保
磁力が極端に低下することがわかる。 実施例 ２ 第１表に示した各組成を有する合金を使用し、
焼結温度を除いては実施例１と同様の方法で永久
磁石を作製した。その磁気特性を併せて第１表に
記す。 以上の結果から明らかな如く、本発明に係る希
土類鉄系永久磁石合金は、粉砕性、したがつて製
造性に優れ、また保磁力およびエネルギー積も非
常に大きいという顕著な利点を有するものであ
る。 【表】
等の希土類鉄系の永久磁石合金に関する。 〔発明の技術的背景とその問題点〕 従来から知られている希土類磁石としては、
RCO5型、R2（CoCuFeM）17型（ただしＲはSm、
Ce等の希土類金属、ＭはTi、Zr、Hf等の遷移金
属）等の希土類コバルト系の永久磁石がある。し
かしながらこの系の永久磁石は、エネルギー積が
30MGOe程度で限界であり、又、比較的高価な
Coを大量に使用しなければならないという問題
点があつた。 近年このCo系に代え、比較的安価なFe系の永
久磁石が研究されている（特開昭59−46008号
等）。これはNd−Fe−Ｂ系等の希土類鉄系永久
磁石でありFe使用によるコスト低下に加え、エ
ネルギー積が30MGOeを越えるものを得ること
ができるため非常に有効な材料である。 しかしながらこの希土類鉄系永久磁石は製造条
件により、磁石特性、特に保磁力が300Oeから
10KOeを超えるものまで現われるというように
大きなバラツキを示し、安定した磁石特性を得る
ことができないという問題点がある。このことは
工業上、非常に大きな問題であり、再現性良く、
安定な磁石特性を有する鉄系の永久磁石を得るこ
とができれば、このＲ−Fe−Ｂ系の永久磁石の
実用性は大きく向上する。 〔発明の目的〕 本発明は以上の点を考慮してなされたもので、
製造性に優れ、かつ安定で高い保磁力（BH）nax
を有する永久磁石合金を提供することを目的とす
る。 〔発明の概要〕 本発明者等が前記問題点を解消すべく鋭意研究
を進めた結果、希土類Fe系の永久磁石において
は永久磁石合金中の酸素濃度が保磁力特性に顕著
な影響を与えるという事実を発見した。 本発明はこの発見に基づいてなされたもので、
10〜40重量％のＲ（ただしＲはＹ及び希土類元素
から選ばれた少なくとも一種）、0.1〜８重量％の
硼素、0.005〜0.03重量％の酸素及び残部鉄から
なることを特徴とする永久磁石合金である。 Ｒが10重量％未満ではIHCの増大が得られず、
40重量％を超えてしまうとBrが低下し、（BH）na
ｘが低下してしまう。従つてＲは10〜40重量％と
する。又、希土類元素の中でも、Nd及びPrは特
に高（BH）naxを得るのに有効であり、Puとして
この２元素の少なくとも一種を含有することが好
ましい。このNd、PrのＲ量中の割合は70％以上
（Ｒ量全部でも良い）であることが好ましい。 又、硼素（Ｂ）が0.1重量％未満ではIHCが低下
してしまい、８重量％を超えるとBrの低下が顕
著である。よつて0.1〜８重量％とする。 なお、Ｂの一部をＣ、Ｎ、Si、Ｐ、Ge等で置
換することも可能である。これにより焼結性の向
上ひいてはBr、（BH）naxの増大を図ることがで
きる。この場合の置換量はＢの80％程度までであ
る。 本発明における最も重量な点は酸素含有量であ
る。酸素量が0.03重量％を超えてしまうと保磁石
が低下してしまい、高（BH）naxを得ることがで
きなくなる。又、0.005重量％未満では原料合金
の粉砕が困難になり、製造コストの大幅な上昇を
もたらす。粉砕は２〜10μm程度の微粉砕が要求
されるが、酸素量が少ないと微粉砕が困難であ
り、粒径も不均一となり、磁場中成形時の配向性
の低下に伴うBrの減少、ひいては（BH）naxの低
下をもたらす。酸素量は0.005〜0.03重量％とす
る。 酸素の永久磁石合金中の働きは明らかではない
ものの、以下のごとくの振舞により、高性能の永
久磁石を得ることができるものと推測される。 すなわち、溶解合金中の酸素の一部は主成分元
素であるＲ、Fe原子と結合して酸化物となり、
残りの酸素とともに合金結晶粒界等に偏析して存
在していると考えられる。Ｒ−Fe−Ｂ系磁石が
微粒子磁石であり、その保磁力が主として逆磁区
発生磁場により決定されることを考慮すると、酸
化物、偏析等の欠陥が多い場合、これらが逆磁区
発生源として作用することにより保磁力が低下し
てしまうと考えられる。又、欠陥が少ない場合は
粒界破壊等が起こりにくくなるため、粉砕性が劣
化すると予想される。 本発明はＲ−Fe−Ｂ−Ｏを基本成分とするが、
Feの１部をCo、Cr、Al、Ti、Zr、Hf、Nb、
Ta、Ｖ、Mn、Mo、Ｗ、Ru、Rh、Pd、Re、
OS、Ir等で置換することもできる。この量かFe
の20％程度であり、多すぎると（BH）nax低下等
の特性劣化の要因となる。特にCo、Ru、Rh、
Pd、Re、OS、Irはキユーリー温度の上昇に有効
で磁気特性の温度安定性の向上に寄与し、また
Cr、Alは耐食性を大巾に向上させる。 永久磁石合金中の酸素量は高純度の原料を用い
るとともに、原料合金溶解時の炉中酸素量を厳密
に制御することにより、コントロールすることが
できる。 本発明に係る永久磁石合金を用いれば各種の方
法で良好な特性を示す永久磁石を製造することが
できる。例えば本発明組成を有する永久磁石合金
を鋳造により得て熱処理する方法、粉砕粉をバイ
ンダーで結合するボンド磁石にする方法、粉砕粉
を焼結する焼結磁石にする方法等が挙げられる。
以下に焼結方法を用いた場合について説明する。 まず、前述したごとくの組成を有する永久磁石
合金を製造する。次いでボールミル等の粉砕手段
を用いて永久磁石合金を粉砕する（第１の工程）。
この際、後工程と焼結を容易にし、かつ、磁気特
性を良好とするために、得られる粉体の平均粒径
は２〜10μm程度とすることが好ましい。粒径が
10μmを超えると磁束密度の低減をもたらし、又、
2μm以下の粉砕は困難であるとともに、保磁力等
の磁気特性の低下をまねく。 次に第１の工程で得られた粉体を所望の形状に
成型する。成形の際には通常の焼結磁石を製造す
るのと同様に、例えば15KOe程度を印加し、配
向処理を行なう。次いで1000℃〜1200℃、0.5〜
５時間程度の条件で成形体を焼結磁する（第２の
工程）。この焼結は合金中の酸素濃度を増加させ
ないように、Arガス等の不活性ガス雰囲気中で
行なうことが好ましい。 さらに磁気特性改善のため、焼結体に400〜
1100℃、１〜10時間程度の時効処理を行なつても
良い。 このようにして製造された永久磁石は、永久磁
石合金の特性が優れているため、Br、Hc、
（BH）nax等の磁気特性に優れた永久磁石を得るこ
とができる。 〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明によれば、IHC、
（BH）nax等の磁気特性の優れた永久磁石を、再現
性良く製造でき、非常に製造性に優れている。従
つて、特性良好で安価なFe系磁石を得ることが
できるので、工業的価値は極めて大なるものであ
る。 〔発明の実施例〕 以下に本発明の実施例を説明する。 実施例 １ 組成がネオジウム33重量％、ボロン1.3重量％、
残部鉄になるように各金属元素を配合し、２Kgを
アルゴン雰囲気下水冷鋼ボート中でアーク溶解し
た。その際、炉中の酸素量を厳密にコントロール
することにより、調製合金中の酸素を増減させ
た。 得られた永久磁石合金をAr雰囲気中で粗粉砕
しステンレスボールミルにて３〜5μmの粒径まで
微粉砕した。 この微粉砕を所定の押し型に充填して20000エ
ールステツドの磁界を印加しつつ2ton／cm2の圧力
で圧縮成形した。得られた成型体をアルゴン雰囲
気中で1080℃、１時間焼結し室温まで急冷した。
その後真空中で550℃×1Hの時効を行ない、室温
まで急冷した。 得られた永久磁石の残留磁束密度（Br）、保磁
力、最大エネルギー積（（BH）nax）を測定し、そ
の結果を第１図に示す。同時に各酸素量を有する
粗粉を３〜5μmの粒度まで微粉砕するに必要な時
間も示した。 第１図から合金の粉砕性および保磁力、また
（BH）naxは酸素濃度に大きく依存し、0.005未満
では粉砕性が極端に劣化し、0.03％を超えると保
磁力が極端に低下することがわかる。 実施例 ２ 第１表に示した各組成を有する合金を使用し、
焼結温度を除いては実施例１と同様の方法で永久
磁石を作製した。その磁気特性を併せて第１表に
記す。 以上の結果から明らかな如く、本発明に係る希
土類鉄系永久磁石合金は、粉砕性、したがつて製
造性に優れ、また保磁力およびエネルギー積も非
常に大きいという顕著な利点を有するものであ
る。 【表】
第１図は磁気特性と粉砕時間を表わす特性曲線
図。
図。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 10〜40重量％のＲ（ただし、ＲはＹおよび希
土類元素から選ばれた少なくとも１種）、0.1〜８
重量％の硼素、0.005〜0.03重量％の酸素及び残
部鉄からなることを特徴とする永久磁石合金。 ２ 前記ＲはNd及びPrから選ばれた少なくとも
一種を含むことを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の永久磁石合金。 ３ 前記Ｒ中のNd及びPrの量が70重量％以上で
あることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載
の永久磁石合金。 ４ 10〜40重量％のＲ（ただし、ＲはＹおよび希
土類元素から選ばれた少なくとも１種）、0.1〜８
重量％の硼素、0.005〜0.03重量％の酸素及び残
部鉄からなる永久磁石合金を粉砕する第１の工程
と； 第１の工程で得られた粉体の成形体を焼結する
第２の工程とを具備したことを特徴とする永久磁
石の製造方法。 ５ 第２の工程の後、時効処理を施すことを特徴
とする特許請求の範囲第４項記載の永久磁石の製
造方法。 ６ 時効条件が400℃〜1100℃、１〜10時間であ
ることを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の
永久磁石の製造方法。 ７ 焼結条件が1000℃〜1200℃、0.5〜５時間で
あることを特徴とする特許請求の範囲第４項記載
の永久磁石の製造方法。 ８ 粉体の平均粒径が２〜10μmであることを特
徴とする特許請求の範囲第４項記載の永久磁石の
製造方法。 ９ 前記ＲはNd及びPrから選ばれた少なくとも
一種を含むことを特徴とする特許請求の範囲第４
項記載の永久磁石の製造方法。 １０ 前記Ｒ中のNd及びPrの量が70重量％以上
であることを特徴とする特許請求の範囲第４項記
載の永久磁石の製造方法。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59191810A JPS6169945A (ja) | 1984-09-14 | 1984-09-14 | 永久磁石合金及び永久磁石の製造方法 |
| EP85111177A EP0175214B2 (en) | 1984-09-14 | 1985-09-04 | Permanent magnetic alloy and method of manufacturing the same |
| DE8585111177T DE3577618D1 (de) | 1984-09-14 | 1985-09-04 | Permanentmagnetische legierung und methode zu ihrer herstellung. |
| KR1019850006536A KR900001477B1 (ko) | 1984-09-14 | 1985-09-06 | 영구자석합금과 그 제조방법 |
| US06/773,547 US4664724A (en) | 1984-09-14 | 1985-09-09 | Permanent magnetic alloy and method of manufacturing the same |
| US07/011,609 US4793874A (en) | 1984-09-14 | 1987-02-06 | Permanent magnetic alloy and method of manufacturing the same |
| US07/249,945 US4878964A (en) | 1984-09-14 | 1988-09-27 | Permanent magnetic alloy and method of manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59191810A JPS6169945A (ja) | 1984-09-14 | 1984-09-14 | 永久磁石合金及び永久磁石の製造方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6282420A Division JP2825449B2 (ja) | 1994-10-24 | 1994-10-24 | 永久磁石の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6169945A JPS6169945A (ja) | 1986-04-10 |
| JPH0472903B2 true JPH0472903B2 (ja) | 1992-11-19 |
Family
ID=16280898
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59191810A Granted JPS6169945A (ja) | 1984-09-14 | 1984-09-14 | 永久磁石合金及び永久磁石の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6169945A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62133040A (ja) * | 1985-12-05 | 1987-06-16 | Shin Etsu Chem Co Ltd | 希土類永久磁石の製造方法 |
-
1984
- 1984-09-14 JP JP59191810A patent/JPS6169945A/ja active Granted
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| J APPL PHYS=1984 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6169945A (ja) | 1986-04-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |