JPH0474426B2

JPH0474426B2 -

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Publication number: JPH0474426B2
Application number: JP58084860A
Authority: JP
Priority date: 1983-05-14
Filing date: 1983-05-14
Publication date: 1992-11-26
Also published as: JPS59211559A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明はFeBR系焼結永久磁石材料に関し、特
に、好ましい磁気特性を具現しうる特定の結晶粒
径を有するものに関する。本発明において、Ｒは
Ｙを含む希土類元素を表わす。永久磁石材料は昨今のエレクトロニクスの技術
の進歩に伴い、機械的エネルギー−電気的エネル
ギー間のエネルギー交換や、イオン・電子ビーム
のローレンツの力による偏向の原理などを利用し
て、スピーカ、モータ、磁気デイスク駆動装置、
地震計、発電機、マグネトロンなどの装置に巾広
く利用されており、工業的に重要な材料の一つで
ある。また、これまでの永久磁石材料としてはアルニ
コ、ハードフエライト、サマリウムコバルト
（SmCo）系などがよく知られており、実用に供
されている。このうちアルニコは高い残留磁束密
度（以下、Brと略記）を有するが、保磁力（以
下、Hcと略記）が小さく、またハードフエライ
トは大きいHcを有するがBrが低い。エレクトロニクス技術の進歩に伴い、電気製品
は高集積化・小型化の傾向にあるが、アルニコ、
ハードフエライトを用いた磁気回路は他の部品と
比較して重量・容積ともに大きくならざるを得な
い。これに対し、SmCo系磁石は高いBrと大きな
Hcを有するため磁気回路の小型化・高性能化の
要求に合致しているが、原料に用いるサマリウム
は希少資源であり、またコバルトは資源が特定の
地域に偏在しているため供給が不安定な状況にあ
る。従つて、これらの問題点を有しない新規な永
久磁石材料の開発が望まれていた。しかし、希土類磁石材料がもつと広い分野で安
価に、かつ多量に使われるようになるためには、
高価なコバルトを多量に含まず、かつ希土類金属
として、鉱石中に多量に含まれている軽希土類を
主成分とすることが必要である。このような永久
磁石材料の一つの試みとして、RFe₂系化合物
（ただしＲは希土類金属の少なくとも一種）が検
討された。クラーク（A.E.Clark）はスパツタし
たアモルフアスTbFe₂は42〓で29.5MGOeのエネ
ルギー積をもち、300〜500℃で熱処理すると、室
温で保磁力Hc＝3.4kOe、最大エネルギー積
（BH）max＝7MGOeを示すことを見い出した。
同様な研究はSmFe₂についても行なわれ、77〓
で9.2MGOeを示すことが報告されている。しか
し、これらの材料はどれもスパツタリングにより
作製される薄膜であり、一般のスピーカやモータ
に使う磁石ではない。また、PrFe系合金の超急
冷リボンが、Hc＝2.8kOeの高保磁力を示すこと
が報告された。さらに、クーン等は（Fe_0.82B_0.18）_0.9Tb_0.05
La_0.05の超急冷アモルフアスリボンを627℃で焼
鈍すると、Hc＝9kOeにも達することを見い出し
た（Br＝5KG）。但し、この場合、磁化曲線の角
形性が悪いため（BH）maxは低い（N.C.Koon
他、Appl.Phys.Lett.39(10)、1981、840〜842頁）。また、カバコフ（L.Kabacoff）等は、（Fe_0.8
B_0.2）_1-XPr_X（Ｘ＝０〜0.3原子比）の組成の超急冷
リボンを作製し、Fe−Pr二成分系で室温にて
kOeレベルのHcをもつものがあると報告してい
る。これらの超急冷リボン又はスパツタ薄膜はそれ
自体として使用可能な実用永久磁石（体）ではな
く、これらのリボンや薄膜から実用永久磁石を得
ることはできない。即ち、従来のFe・Ｂ・Ｒ系超急冷リボン又は
RFe系スパツタ薄膜からは、任意の形状・寸法を
有するバルク永久磁石体を得ることができない。
これまでに報告されたFe・Ｂ・Ｒ系リボンの磁
化曲線は角形性が悪く、従来慣用の磁石に対抗で
きる実用永久磁石材料とはみなされえない。ま
た、上記スパツタ薄膜及び超急冷リボンは、いず
れも本質上等方性であり、これらから磁気異方性
の実用永久磁石を得ることは、事実上不可能であ
る。従つて、本発明の基本目的は上述の従来法の欠
点を除去し、従来のハードフエライトと同等程度
以上の磁気特性を有する新規な実用永久磁石材料
を得ることにある。さらに詳細には、本発明は、
室温以上で良好な磁気特性を有し、任意の形状・
実用寸法に成形でき、磁化曲線の角形性が高く、
さらに磁気異方性を有する実用永久磁石材料であ
つて、しかもＲとして資源的に豊富な軽希土類元
素を有効に使用できるものを得ることを目的とす
る。本発明者等はさきに、サマリウムを必ずしも必
要とせず、資源的に豊富で、且つ現在までほとん
ど用途が知られていないNdなど軽希土類と、Fe
を主成分とするFeBR系化合物永久磁石を開発
し、本願と同一出願人により出願した（特願昭57
−145072（特開昭59−46008））。このFeBR系磁石材料は高Brと高いエネルギー
積（以下（BH）maxと略記）を有しており、従
来のアルニコ、ハードフエライト、SmCo系磁石
に置換わるまつたく新しい工業的永久磁石材料で
ある。このFe・Ｂ・Ｒ系永久磁石材料のキユリー点
（温度）は一般に300℃前後、最高370℃である。
このキユリー点は従来のアルニコ系ないしSmCo
系の永久磁石材料の約800℃のキユリー点と比べ
てかなり低いものである。そのためFe・Ｂ・Ｒ
系永久磁石材料は従来のアルニコ系やSmCo系磁
石材料に比し磁気特性の温度依存性が大であり、
高温においては磁気特性の低下が生ずる。本発明はこれらの永久磁石材料に代る新規な永
久磁石材料を提供することを基本的な目的とし、
特にＲとして希少なSm等を必ずしも必要とせず、
Coを多量に使用する必要が必ずしもなく、従来
のフエライトと同等以上の磁気特性を有する永久
磁石材料を提供すると共に、さらに実用上十分に
高いキユリー点（温度特性）を有するものを提供
せんとするものである。この目的に従つた一連の
研究成果として本発明者らはFe・Ｂ・Ｒ系永久
磁石材料の温度特性を改善すると共に良好な磁石
特性を得るための焼結体結晶粒径の範囲を与える
ことを目的するものである。即ち、本発明は、原子百分比で、８〜30％のＲ
（但しＲはＹを包含する希土類元素の少なくとも
一種）、２〜28％のＢ、下記所定％の添加元素Ｍ
の一種又は二種以上（但しM0％を除き、Ｍとし
て二種以上の前記添加元素を含む場合において、
Ｍ合量は当該添加元素のうち最大値を有するもの
の原子百分比以下）、及び残部Feから本質上成る
FeBRM系焼結永久磁石材料であつて、前記Feの
一部を全組成に対して50％以下のCo（０％を除
く）で置換し、焼結体の平均結晶粒径が１〜
100μｍでありかつ磁気異方性であることを特徴
とする永久磁石材料； Ti 4.5％以下、Ni 8.0％以下、 Bi 5.0％以下、Ｖ 9.5％以下、 Nb 12.5％以下、Ta 10.5％以下、 Cr 8.5％以下、Mo 95％以下、Ｗ 9.5％以下、Mn 8.0％以下、 Al 9.5％以下、Sb 2.5％以下、 Ge 7.0％以下、Sn 3.5％以下、 Zr 5.5％以下、及び Hf 5.5％以下。さらに、本発明は上記の焼結永久磁石材料組成
において、下記の元素Ｘ（Cu、Ｓ、Ｃ、Ｐ）の一
種又は二種以上を所定％以下含有することを許容
される： Cu 3.5％以下、Ｓ 2.0％以下、Ｃ 4.0％以下、及びＰ 3.5％以下）、（但し、Ｘとして二種以上含む場合、Ｘの合量は
当該元素のうち最大値を有するものの原子百分比
以下であり、Ｍ、Ｘの合量は当該元素のうち最大
値を有するものの原子百分比以下とする。）ここで、Ｒは好ましくはＲの50％以上がNdと
Prの一種又は二種である。以下本発明について詳述する。 FeBR系合金は、特願昭57−145072に開示の通
り、焼結体として高い磁気特性を発現しキユリー
点300℃前後ないし約370℃を有する全く新規な結
晶性の合金である。本発明者は、このFeBR系合
金が溶解、鋳造、粉砕、磁界中配向成形、焼結と
いう工程により、焼結体とすることにより、従来
この系では確認できなかつた磁気特性を備えた永
久磁石をもつとも効果的に得ることを見出した
が、さらに、本願発明では、永久磁石としての優
れた温度特性・磁気特性を発現しうるのは、焼結
体の平均結晶粒径が一定の範囲内にある場合であ
ることを、広汎な実験により明確にし高性能の
FeCoBRM系焼結永久磁石を工業的に安定して製
造可能としたものである。 FeCoBRM系合金は本発明者等の測定によつて
高い結晶磁気異方性定数Kuを有し、従来の
SmCo系磁石に匹敵する異方性磁界Haを有する
ことが判つた。単磁区粒子の理論によると、高いHaをもつ磁
性体はハードフエライトやSmCo系磁石のように
高性能の微粒子型磁石になる可能性を持つてい
る。このような観点から、本発明者はFeBR系の
広い組成範囲及び焼結後の結晶粒径を変化させた
結晶微粒子型磁石材料を作成し、永久磁石特性を
測定した。その結果、得られた磁石特性は焼結後
の平均結晶粒径と密接な関わりを持つことを見出
した。一般に、単磁区微粒子型磁石では粒子が大きけ
れば粒子内に磁壁を有するようになるため、磁化
の反転は磁壁の移動によつて容易に起きて、Hc
は小さい。一方、粒子が小さくなつて、ある寸法
以下になると、粒子内に磁壁を有さなくなり、磁
化の反転は回転のみによつて進行するため、Hc
は大きくなる。この単磁区になる限界寸法は各材
質によつて異なつており、鉄の場合は0.01μｍ、
ハードフエライトは1μｍ、SmCo系は4μｍ位であ
るといわれている。またこれらの各材質のHcはこの限界寸法付近
で高い値が得られている。本発明のFeCoBRM系
永久磁石材料においては、平均結晶粒径が１〜
100μｍの範囲でHc1kOe以上が得られ好ましくは
1.1〜70μｍの範囲でHc4kOe以上が得られる。本
発明の永久磁石材料は焼結体として得られる。そ
のため焼結体の焼結後の結晶粒子の大きさが問題
である。焼結体のHcを1kOe以上とするため、こ
の焼結後の平均結晶粒径は1μｍ以上が必要であ
ることが実験的に確められた。これ以上微細な焼
結体結晶粒径を得るためには、焼結前に微粉末を
作成する必要がある。しかしFeCoBRM合金の微
粉末は酸化し易いこと、微粒子に加わる歪みの影
響が大きくなること、さらに粒子径が極端に小さ
くなると強磁性体ではなく超常磁性体になるこ
と、等により焼結体のHcは著しく低下するもの
と考えられる。また結晶粒径が80μｍより大きく
なると、粒子は単磁区微粒子ではなくなり、粒子
内部に磁壁を有するようになつて、磁化の反転が
容易に起こり、Hcは小さくなる。Hc1kOe以上
であるためには100μｍ以下でなければならない。
特に好ましくは２〜40μｍで、Hcは4kOe以上の
高特性のものが得られる（以下第１図参照）。本発明の永久磁石材料はFe・Ｂ・Ｒ系合金の
Feの一部をCoで置換して磁石材料組成中にCoを
50％以下（原子百分率）含有せしめることにより
温度特性を実質的に従来のアルニコ、SmCo系磁
石材料と同等程度に改善するものである。更には
Coの含有により希土類元素Ｒとして資源的に豊
富なNdやPrなどの軽希土類を用いて高い磁気特
性を発現する。このため本発明のFe・Co・Ｂ・
Ｒ・Ｍ系磁石材料は従来のSmCa磁石材料に比し
て資源的・価格的点においても有利である。一般にFe合金にCoを添加するとその添加量に
比例してキユリー点が上昇するものと逆に下降す
るものがあり、添加効果を予測することは困難で
ある。本発明においてFeの一部をCoで置換したとき
のキユリー点は、第１図に示す通りCoの置換量
の増大に伴い徐々に増大することが明らかとなつ
た。Coの置換はわずか（例えば0.1〜１％）でも
キユリー点増大に有効であり第１図に示すように
その置換量により約300〜約750℃の任意のキユリ
ー点をもつ合金が得られる。Coは５％以上でBr
の温度係数約0.1％／℃以下を示し、25％以下で
他の磁気特性を実質的に損うことなくTc増大に
寄与する。 Co含有量が25％を越えると（BH）maxは徐々
に低下していき、35％を越えると急激な低下が起
る。これは主として磁石のHcの低下による。Co
量が50％になると（BH）maxはハードフエライ
トの4MGOe程度にまで低下する。したがつてCo
量は50％が限度である。Co量が35％以下の方が
（BH）maxも高く原料価格も安くなるので望ま
しい。またCoはFeに比べて耐食性を有するので
Coを含有することにより耐食性を付与すること
も可能となる。本発明の永久磁石材料に用いる希土類元素Ｒは
Ｙを包含し、軽希土類及び重希土類を包含する希
土類元素であり、そのうち一種以上を用いる。即
ちこのＲとしては、Nd、Pr、La、Ce、Tb、
Dy、Ho、Er、Eu、Sm、Gd、Pm、Tm、Yb、
Lu及びＹが包含される。Ｒとしては、軽希土類
が好ましく、特にNd、Prが好ましい。また通例
Ｒのうち一種をもつて足りるが、実用上は二種以
上の混合物（ミツシユメタル、ジジム等）を入手
上の便宜等の理由により用いることができ、La、
Ce、Pm、Sm、Eu、Gd、Er、Tm、Yb、Lu、
Ｙ等、特にＹ、La、Ce、Gd等は他のＲ（Nd、
Pr、Dy、Ho、Tb）、特にNd、Prとの混合物と
して用いることができる。なお、このＲは純希土
類元素でなくともよく、工業上入手可能な範囲で
製造上不可避な不純物（他の希土類元素、Ca、
Mg、Fe、Ti、Ｃ、Ｏ等）を包含するもので差支
えない。Ｂ（ホウ素）としては、純ボロン又はフエロボ
ロンを用いることができ、不純物としてAl、Si、
Ｃ等を含むものも用いることができる。本発明の永久磁石材料は、既述の８〜30％Ｒ、
２〜28％Ｂ、50％以下のCo、所定％のＭ、残部
Fe（原子百分率）において、保磁力Hc≧1kOe、
残留磁束密度Br4kG以上の磁気特性を示し、最
大エネルギー積（BH）maxはハードフエライト
（4MGOe程度）と同等以上となる。Ｒは８原子％未満であると、Hcが1kOeより低
くなる。Ｒは８％から急峻に立上り、その後Ｒが
増加するにつれて、Hcは上昇するが、30原子％
を越えるとハードフエライトのもつBrの値約
4kG未満になる。Ｂも同様の傾向を示し、２％未
満ではHcが1kOeより低くなり、28％を越えると
Brが4kGより低くなる。 NdとPrの一種又は二種をＲの主成分（即ち全
Ｒ中50原子％以上）とし、11〜24％Ｒ、３〜27％
Ｂ、35％以下のCo、所定％のＭ、残部Feの組成
は、最大エネルギー積（BH）max≧7MGOeを
示し、好ましい範囲である。最も好ましくは、Nd、PrをＲの主成分（同
上）とし、12〜20％Ｒ、４〜24％Ｂ、30％以下の
Co、所定％以下のＭ、残部Feの組成であり、最
大エネルギー積（BH）max≧10MGOeを示し、
（BH）maxは最高35MGOe以上に達する。本発明の永久磁石材料はFe・Co・Ｂ・Ｒ・Ｍ
系であり、Fe・Ｂ・Ｒ系に比して良好な温度特
性を示し、Brはほぼ同程度、iHcは同等あるいは
少し低いが角形性が改善されるため（BH）max
は同等か或いはそれ以上である。またＲとしては
資源的に豊富な軽希土類を用いることができ、必
ずしもSmを必要とせず或いはSmを主体とする必
要もないので原料が豊富で安価であり、きわめて
有用である。本発明の永久磁石材料において大部分のＭは
Hcを増大させる効果を持つている。Ｍの添加に
よるHcの増大は磁石の安定性を増し、その用途
が拡大される。しかしＭは非磁性の元素であるた
め（Niを除く）、添加量の増大によつてBrが低下
していきそのため（BH）maxが減少する。
（BH）maxは少し低くなつても高いiHcが必要と
される用途は最近ことに多くなつてきたためＭを
含む合金は大変有用であるが（BH）maxが
4MGOe以上の範囲で有用である。以下本発明の態様及び効果について、実施例に
従つて説明する。但し実施例及び記載の態様は、
本発明はこれらに限定するものではない。第１〜３表は、つぎの工程によつて作成した
種々のFe（Co）BR化合物（ないしはFe（Co）
BRM化合物）から成る焼結体の特性を示す（本
発明の範囲外のものも対比のためＣ符号を付して
示されている）。 (1) 合金を高周波溶解し、水冷銅鋳型に鋳造出発原料はFeとして純度99.9％の電解熱、Ｂ
としてフエロボロン合金（19.38％Ｂ、5.32％
Al、0.74％Si、0.03％Ｃ、残部Fe）、Ｒとして
純度99.7％以上（不純物は主として他の希土類
金属）を使用。 Coは純度99.9％の電解Coを使用した。Ｍとしては純度99％のTi、Mo、Bi、Mn、
Sb、Ni、Ta、Ge、98％のＷ、99.9％のAl、
Sn、95％のHf、またＶとして81.2％のＶを含
むフエロバナジウム、Nbとして67.6％のNbを
含むフエロニオブ、Crとして61.9％のCrを含む
フエロクロムおよびZrとして75.5％のZrを含む
フエロジルコニウムを使用した。 (2) 粉砕スタンプミルにより35メツシユスルー
までに粗粉砕し、次いでボールミルにより３時
間微粉砕（３〜10μｍ）。 (3) 磁界（10kOe）中配向・成形（1.5t／cm²にて
加圧）。 (4) 焼結 1000〜1200℃ １時間Ar中、焼結後
放冷。次に、前記の方法中(2)粉砕をFisher社製のサ
ブ・シーブ・サイザ（sub−sieve−sizer）での
平均粒度測定値が0.5〜100μｍの各値をとるよう
適当に粉砕時間を変更して行い、第３表に示す各
組成の試料を作成した。比較例 100μｍの結晶粒径とするため、焼結後に焼結
温度よりも５〜20℃低い温度でAr雰囲気中にて
長時間保持した。このようにして得られた第１〜４表に示す各組
成の試料について磁石化の検討を行い、磁石特性
及び平均結晶粒径を測定した。その結果を第１〜
４表に示す。ここで平均結晶粒径とは、試料面を
研摩、腐蝕後光学顕微鏡を用いて×100〜×1000
の倍率の顕微鏡写真を撮影し、既知面積の円を描
いて円を８等分する直線を描き、直径上にある平
均粒子数を数え、算出した。但し、境界上（円周
上）にて区切られた粒子は1/2個として数える
（この方法はHeynの方法として知られている）。
空孔の部分は計算より省く。

【表】

【表】本発明磁石材料はＢ量の増大にともなつてHc
は急増する。これにともない（BH）maxは７〜
30MGOe、最大35MGOe以上にも達し、現在知
られている最高級永久磁石を提供するSmCo磁石
材料をも凌駕する高特性を示す。第１〜２表には
主としてNdとPrの場合について示したが、第３
表に示したように、他のＲについても、また種々
のＲの組合せについても、Dy、Ho、TbはNd、
Prと同様に単独でも、またそれ以外のＲ（La等11
種）はNd、Pr、Dy、Ho、Tbのいずれか一種以
上と組合せて、Fe（Co）BR化合物（ないしはFe
（Co）BRM化合物）に基づく本発明のFe（Co）
BRM系又はFe（Co）BRMX系結晶質材料は良好
な永久磁石特性を示す。こうした化合物に基づく
Fe（Co）BRM系又はFe（Co）BRMX系結晶質材
料は適当なＢ量およびＲ量において良好な永久磁
石特性を示す。Fe（Co）BRM系又はFe（Co）
BRMX系においてＢを０から増大していくと、
Hcは増大していく。一方、残留磁束密度Brは、
最初単調に増大するが10原子％付近でピークに達
し、さらにＢ量を増大させるとBrは単調に減少
していく。永久磁石材料としては少なくとも
1kOe以上のHcが必要であるから、これを満たす
ために、Ｂ量は少なくとも２原子％以上でなけれ
ばならない（好ましくは３原子％以上）。本発明
永久磁石材料は高Brであることを特徴としてお
り、高い磁束密度を必要とする用途に多く使われ
る。ハードフエライトのBr約4kG以上とするため
には、Fe（Co）BRM系材料において、Ｂ量は28
原子％以下でなければならない。なお、B3〜27
原子％、４〜24原子％は夫々（BH）
max7MGOe以上、10MGOe以上とするための好
ましい、又は最適の範囲である。づぎにＲ量の最適範囲を検討する。Ｒの量が多いほどHcが高くなり、永久磁石材
料として望ましい。永久磁石材料としては、さき
に述べたようにHcが1kOe以上必要であるから、
そのためにはＲ量は８原子％以上でなければなら
ない。一方、Ｒ量の増大にともない、高Hcにな
るのは良いが、Ｒは大変酸化されやすいため、高
Ｒ合金の粉末は燃えやすく、取扱いが困難とな
る。従つて大量生産性を考慮すると、Ｒの量は30
原子％以下であることが望ましい。Ｒの量がこれ
以上であると、粉末が燃えやすく大量生産が大変
困難となる。また、ＲはFeに比べれば高価であるから、少
しでも少ない方が望ましい。なおR11〜24原子
％、12〜20原子％の範囲は、夫々（BH）maxを
7MGOe以上、10MGOe以上とする上で好ましい
又は最適の範囲である。添加元素Ｍについて検討すると添加元素Ｍの
夫々の添加のBrに及ぼす効果を確認するためそ
の添加量を変化させてBrを測定した結果を第２
図〜第４図に示す。 Bi、Mn、Niを除く他の添加元素Ｍ（Ti、Zr、
Hf、Ｖ、Ta、Nb、Cr、Ｗ、Mo、Sb、Sn、Ge、
Al）の添加量の上限は第３図〜第５図に示すよ
うにハードフエライトのBr約4kGと同等以上の
範囲として選定できる。さらにBrの観点からの
好ましい範囲はBrを6.5、８、10kG等の段階をも
つて区画することにより夫々第３図〜第５図から
明らかに読むことができる。これらの図からハードフエライトのレベルの
（BH）max約4MGOeと同等以上の範囲として添
加元素Ｍの添加量の上限はつぎのようになる。 Ti 4.5％以下、Ni 8.0％以下、 Bi 5.0％以下、Ｖ 9.5％以下、 Nb 12.5％以下、Ta 10.5％以下、 Cr 8.5％以下、Mo 9.5％以下、Ｗ 9.5％以下、Mn 8.0％以下、 Al 9.5％以下、Sb 2.5％以下、 Ge 7.0％以下、Sn 3.5％以下、 Zr 5.5％以下、及び Hf 5.5％以下。上記元素を二種以上含有する場合には第２図〜
第４図に示す各添加元素の特性曲線の中間の値を
一般に示し夫々の元素の含有量は上記％の範囲内
でかつその合量が各元素に対する上記％の最大値
以下となる。Ｍはその添加量の増大と共に一般にBrが減少
しているが他面で大部分のＭについてHcの増大
があるので（BH）maxはＭの添加によりＭを添
加しない場合と同等程度の値となる。保磁力Hc
の増大はその磁気特性の安定下に資するので実用
的に極めて安定かつ高エネルギー積（BH）max
の永久磁石が得られる。 Mn、Niは多量に添加するとHcが減少するが
Niは強磁性元素であるため、Brは余り低下しな
い。そのためNiの上限はiHcを1kOe以上とする
ために８％とし、Hcの観点からNiは4.5％以下が
好ましい。 Mnの添加はBr減少に与える影響はNiより大で
はあるが急激ではない。Mnの上限はNiと同様の
観点から８％とし、Hcの観点から3.5％以下が好
ましい。 Biについてはその蒸気圧が極めて高くBi5％を
越える合金の製造が事実上不可能であるため、そ
の添加量を５％以下とする。又二種以上のＭを含
む合金の場合Brが4MGOe以上の条件を満たすた
めには上述の各元素の添加量の上限のうち最大の
値（％）以下であることが必要である。なおＭの
添加量は、iHcの増大効果、Br減少傾向、（BH）
maxへの影響を考慮すると、0.1〜３％が最も望
ましく、ＭとしてはＶ、Nb、Ta、Mo、Ｗ、Cr、
Alが好ましい。Ｍ添加によりiHcの立上りが急に
なる。一般にＢ、Ｒ量の増大に伴いBrが最大値
経過後降下するが、Br最大の領域でiHcの増大が
得られる。第６図に本発明に係るFe・Co・Ｂ・Ｒ・Ｍ系
磁石の代表例および比較のためにＭを含まない
Fe・Co・Ｂ・Ｒ磁石の代表例の減磁曲線を示す。
図中１は添加元素を含まない磁石、２はMo添加
磁石（第１表No.20）、３はNb添加磁石（第１表No.
16）の減磁曲線を示す。いずれも永久磁石材料と
して有用な角形性を示している。なお、４は、平均結晶粒径Ｄ＝52μｍ（３と同
じ組成）の減磁曲線を示す。

【表】第４表において符号Ｃを添加したものは比較例
を示す。なお、C1〜C3は各々本発明組成範囲外
のものである。また、C4、C5から結晶粒径が本発明範囲外で
はHcが1kOe以下に低下していることがわかる。つぎに第２、３表のうちNo.21、41の組成の平均
結晶粒径ＤとHcの関係について詳細に検討を行
い、第６図に示すような関係を得た。第６図より
HcはＤが３〜10μｍ付近をピークにして、それよ
りも小さな場合は急激に、また大きな場合はなだ
らかに減少する様子がわかる。本発明組成範囲内
で組成が変化してもHcと平均結晶粒径Ｄの関係
は同じ傾向を示す。このことは、FeCoBRM系磁
石が単磁区とほぼ同等の大きさの微粒子から成る
磁石であることを示している。なお本発明者等は更に第１表のNo.20と同一組成
の合金を先に述べた(1)の方法（鋳造法）によつて
得たが鋳造合金の平均結晶粒径は20〜80μｍであ
つたにも拘らず、Hcは1kOe未満の低い値しか得
られなかつた。第１表及び第５図の結果より、FeCoBRM系磁
石のBrがハードフエライトの約4kG以上となり、
且つHcが1kOe以上であるためには、組成が本発
明範囲内で且つ平均結晶粒径が約１〜約100μｍ
であること、さらにHc4kOe以上の高特性を得る
ためには1.5〜50μｍであることが示される。第６図は、第１〜３表に挙げた試料と同様にし
て作製した試料、Fe−Co−Ｂ−Nd−Ｍの代表的
平均結晶粒径のものについての減磁特性曲線を示
す。本発明の範囲に属する平均結晶粒径を有する
磁石材料は高いHcと優れた角形性を有している
ことが判る。焼結体の結晶粒径の制御は、粉砕、焼結、熱処
理等の製造条件を制御することによつて可能であ
る。以上の通り、本発明のFeCoBRM五元系磁気異
方性焼結体から成る永久磁石材料は、Fe、Co、
Ｂ、Ｒ、Ｍの外工業的製造上不可避な不純物の存
在を許容できるが、さらに、以下の展開も可能で
あり、一層実用性を高めることができる。本発明の永久磁石材料はCu、Ｃ、Ｓ、Ｐ等を
少量含有することも可能であり、製造性改善、低
価格下が可能となる。即ち、Cu3.5％以下、S2.0
％以下、C4.0％以下、P3.5％以下の含有（但しそ
の合量は当該各元素の最大値以下）は、なおハー
ドフエライトと同程度のBr（4kG程度）以上であ
り、有用である。Cu、Ｐは安価な原料から、Ｃ
は有機成形助剤等から、Ｓは製造工程から混入す
ることがある（第７図参照）。代表的不純物とし
ては、Ca、Mg各４％以下、Si5％以下、計５％
以下は許容できる。以上、本発明は特定の平均結晶粒径を有し、
Feを主体とし、またＲとしても資源的に豊富で
あり工業上入手し易い希土類元素（Nd、Pr）を
主体とすることができる、従来の永久磁石材料と
は全く異なるタイプの新規な磁気異方性永久磁石
材料を提供するものであり、これを用いることに
より従来のハードフエライトと同等以上、更に好
ましい態様においてはSmCo系をも上回る高残留
磁化、高保磁力、高エネルギー積を有する磁気異
方性永久磁石を実現したものである。永久磁石材料としての利点は、従来のSmCo系
と対比するとその主成分元素の点で極めて顕著に
なる。又提案されている非晶質リボンでは得られ
ない実用的に十分なバルクの永久磁石材料として
得ることができ、極めて有用である。更に、
FeBR三元系に対してもFeの一部をCoで置換す
ることにより温度特性（キユリー温度）を改善し
て従来のアルニコ、SmCo系に匹敵する温度特性
を備えたものとなつており、所定元素Ｍの含有に
よつてより一層の高保磁力化を可能とするものを
包含し、又所定元素Ｘの含有の許容により一層実
用上有利なものにすることが可能である。又、本永久磁石材料の平均結晶粒径１〜100μ
ｍが磁気特性に与える臨界的意義については、そ
れらの値を界として極めて急激な変化があること
を示す多くの実施例データ（特に第１〜４表、第
５図）によつて明瞭に裏付けられている。そし
て、このFe（Co）−Ｂ−Ｒ系化合物結晶粒子が優
れた異方性磁気特性を発現する永久磁石材料とし
ての微細構造を形成している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例におけるCo含有量
（横軸）とキユリー点との関係を示すグラフ、第
２〜４図は、添加元素Ｍの含有量（縦軸）と残留
磁化Br（kG）との関係を示すグラフ、第５図は、
Hcと平均結晶粒径Ｄ（横軸、logスケール）との
関係を示すグラフ、第６図は、本発明の実施例の
減磁曲線を示すグラフ、及び第７図は、Cu、Ｃ、
Ｐ、Ｓ含有量（横軸）と、Brの関係を示すグラ
フ、を夫々示す。

Claims

【特許請求の範囲】１原子百分比で、８〜30％のＲ（但しＲはＹを
包含する希土類元素の少なくとも一種）、２〜28
％のＢ、下記所定％の添加元素Ｍの一種又は二種
以上（但しM0％を除き、Ｍとして二種以上の前
記添加元素を含む場合において、Ｍ合量は当該添
加元素のうち最大値を有するものの原子百分比以
下）、及び残部実質的にFeから成るFeBRM系焼
結永久磁石材料であつて、前記Feの一部を全組
成に対して50％以下のCo（０％を除く）で置換
し、焼結体の平均結晶粒径が１〜100μｍであり
かつ磁気異方性であることを特徴とする永久磁石
材料： Ti 4.5％以下、Ni 8.0％以下、 Bi 5.0％以下、Ｖ 9.5％以下、 Nb 12.5％以下、Ta 10.5％以下、 Cr 8.5％以下、Mo 9.5％以下、Ｗ 9.5％以下、Mn 8.0％以下、 Al 9.5％以下 Sb 2.5％以下、 Ge 7.0％以下、Sn 3.5％以下、 Zr 5.5％以下、及び Hf 5.5％以下。２Ｒの50％以上がNdとPrの一種又は二種であ
る特許請求の範囲第１項に記載の永久磁石材料。３原子百分比で、８〜30％のＲ（但しＲはＹを
包含する希土類元素の少なくとも一種）、２〜28
％のＢ、下記所定％の添加元素Ｍの一種又は二種
以上（但しM0％を除き、Ｍとして二種以上の前
記添加元素を含む場合において、Ｍ合量は当該添
加元素のうち最大値を有するものの原子百分比以
下） Ti 4.5％以下、Ni 8.0％以下、 Bi 5.0％以下、Ｖ 9.5％以下、 Nb 12.5％以下、Ta 10.5％以下、 Cr 8.5％以下、Mo 9.5％以下、Ｗ 9.5％以下、Mn 8.0％以下、 Al 9.5％以下 Sb 2.5％以下、Ge 7.0％以下、
Sn 3.5％以下、 Zr 5.5％以下、及び Hf 5.5％以下、及び、下記の所定％の元素Ｘの一種又は二種以
上（但しX0％を除き、Ｘとして二種以上を含む
場合のＸ合量は当該元素のうち最大値を有するも
のの原子百分比以下） Cu 3.5％以下、Ｓ 2.0％以下、Ｃ 4.0％以下、及びＰ 3.5％以下、但し、Ｍ、Ｘの合量は当該元素のうち最大値を
有するものの原子百分比以下、及び、残部実質的にFeから成るFeBRMX系焼
結永久磁石材料であつて、前記Feの一部を全組
成に対して50％以下のCo（０％を除く）で置換
し、焼結体の平均結晶粒径が１〜100μｍであり
かつ磁気異方性であることを特徴とする永久磁石
材料。