JPH048923B2 - - Google Patents

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JPH048923B2
JPH048923B2 JP56128391A JP12839181A JPH048923B2 JP H048923 B2 JPH048923 B2 JP H048923B2 JP 56128391 A JP56128391 A JP 56128391A JP 12839181 A JP12839181 A JP 12839181A JP H048923 B2 JPH048923 B2 JP H048923B2
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/032Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials
    • H01F1/04Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/047Alloys characterised by their composition
    • H01F1/053Alloys characterised by their composition containing rare earth metals
    • H01F1/055Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Hard Magnetic Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はR2Co17型金属間化合物(ただしRは
希土類金属の1種もしくは2種を表わす)を主体
とするR−Co−Cu−Fe−M(ただしMはTi,
Ta,Hf,Zr,V,Nb,Cr,Moの1種又は2種
以上の組み合わせ)系永久磁石合金を改良して作
られた永久磁石の製造方法に係るものである。そ
の目的はIHC(保持力)を高めると共に、角型性
(HK/IHC)を改良することにある。
又他の目的は、合金内部の均質化を改良した時
効における析出物の均一化をはかり、量産におけ
る、磁気特性のバラツキを小さくすることにあ
る。一般にR(Co1−u−v−w CuuFevMw)
6.5〜9.0(ここでRはSm,Ce,Y,Prを中心とし
た希土類元素の1種又は2種以上の組合せ0.01≦
u≦0.2,0.1≦v≦0.5,0.001≦w≦0.15)であら
わされる合金は、残流磁束密度(Br)、保磁力
BHCIHC)が大きく、又キユリー温度が高く、
温度特性も実用条件を満たすものが得られ、25〜
30MGOeにも達する焼結磁石が得られている。
一方本案合金は、RCo5希土類金属間化合物に比
べ、飽和磁化(4πIs)が高く、保磁力機構の違い
から、粉末粒度を余り選ばないことなどから、粉
末結合型磁石として、すぐれたコストパフオーマ
ンスが得られている。しかしこれまで、R2Co17
系微粉末結合型係石は、合金インゴツトをそのま
ま溶体化処理、時効処理等の熱処理を行なつてい
る。本系磁石の溶体化処理は、組成にもよるが例
えば、Sm(Co0.672,Cu0.08,Fe0.22,Zr0.028)
8.35合金では、第1図に示したような熱処理パタ
ーンで行なわれる。しかしながら鋳造状態(マク
ロ組織,成分編析,不純物)、組成によつては、
実用永久磁石材料として満足できるIHC、角型性
が得られなかつた。本発明は中でもFe(鉄)がv
=0.25〜0.40、Cu(銅)u=0.03〜0.07の低い領域
で且つR(希土類金属)が少い組成Z=7.6〜9.0
のR2Co17型合金の磁気特性を高めることを提案
するものである。
上記目的を達成させるための本発明では、マク
ロ組織の主な組織が柱状晶であるインゴツトを10
時間以上の溶体化処理し、さらに10時間以上の時
効処理を施すことにより大巾に磁気特性を改良す
ることができた。すなわち焼結法と異なり、粉末
結合型磁石は塊状のまま合金を高温で溶体化処理
を長時間行なつても、酸化,脱Sm,および内部
酸化を極力防止出来る利点がある。さらに、溶体
化処理を加えるインゴツトのマクロ組織の主な組
織を柱状晶とすることにより溶体化処理で必要と
される時間を柱状晶を含まない場合に比べ短くす
ることができ、より以上に酸化、膜Sm等の性能
劣化を防止できる効果がある。これは、柱状晶は
微小な偏折を有するものでこれが溶体化処理され
る際の拡散速度が大(拡散定数が大)であること
による。冷却は、水冷,油冷よりも遅い急冷条
件、すなわち、炉端空冷,Arガス等の吹き付け
による冷却が好ましい。その冷却速度は50〜300
℃/分の範囲が良い。このような溶体化処理を行
なうと磁石合金(インゴツト)内部の状況はどの
ようになつているか調べた。まずマクロ組織は、
鋳造組織は全体の30%以上はこわされ再結晶化が
進んでいる。又ミクロ組織は、R2Co17相の結晶
化が完全になると共に、マトリツクスは単一結晶
粒で且つ粒の大きさは30μ以上に粗大化してい
る。さらにX−MA(X線マイクロアナライザー)
で組成分析すると、全面に渡つて、偏析はなく均
質化が進んでいた。又インゴツト内部の酸化を見
たが、O2(酸素濃度)は、500p.p.m以下で、焼結
磁石の1000〜5000p.p.mに比べ格段に少ないもの
であつた。本発明は、合金状態のまま溶体化処理
を行なえるので、従来IHCを出せなかつた組成で
も、磁石化を可能にすることが出来る、大きな利
点がある。R2Co17系磁石では、磁気特性,コス
ト面からも、Feの量をなるべく多くすれば、
4πISが高められ高性能化の有望な手段である。
しかしながらFeの量が多くなるにつれて、HA
(異方性磁場)は急激に下がり、IHCは低くなるの
で永久磁石として実用材料にならない。
本発明に係る溶体化処理条件は、R2Co17の結
晶性を高められ、従来実用材料になり得なかつた
高鉄組成域を有望なものにした。ここで成分限定
理由を述べれば、Cuは、iHcを高める効果がある
が、原子比で0.01未満ではその効果が得られず、
また0.2を越えると4πIsを低下させるので、0.01〜
0.2の範囲が望ましい。Feは、4πIsを高める効果
があるが、0.1未満ではその効果が得られず、0.5
を越えるとiHcを低下させるので、0.1〜0.5の範
囲が望ましいが、従来に比べて高鉄組成域でも
iHcが得られた。Ti,Ta,Hf,Zr,V,Nb,
Cr,Moのうちの1種又は2種以上からなるMを
添加することにより、さらにiHcを高めることが
できるが、0.001未満ではその効果が得られず、
0.15を越えると著しく4πIsを低下させるので、
0.001〜0.15の範囲が望ましい。RとCo,Cu,Fe
およびMとの比すなわちzの範囲は、Rとして
Smを使用した場合は6.5〜9.0であるが、好まし
くは7.2〜8.8が適当である。この範囲をはずれる
と、合金の組成がR2Co17相からはずれてくるた
め、iHc低下を来たす。なお希土類金属Rとして
はSmのほかに同等の特性を有するY,Ce,La,
Pr,Nd,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,
Yb,Luを用いることができる。
次に磁気硬化のための時効処理は、Arガス気
流中で温度400〜950℃で1〜100時間等温時効を
行なう場合、あるいは多段時効、連続冷却時効な
どいずれで行なつても良い。
次に磁気硬化の終了した合金インゴツトは、ハ
ンマミル,スタンプミル,トツプグラインダー,
ジヨークラツシヤー等によつて粗粉砕し、続いて
ボールミル,ジエツトミル,などを用いて、粒度
2μ〜100μの微粉末となす。該磁粉と有機物樹脂
結合材例えば、エポキシ,ポリエステル,フエノ
ール,ポリイミド,ナイロン,ビニール,等プラ
スチツク全般にわたり、メタルバインダーとし
て、Pb,Sn,In,Bi,Ga,Zn,Sb,などの単
体金属もしくはこれらの合金である。
次に所望の金型に前記磁束を装入10〜20KGの
磁場中で成形し続いて、圧縮成形し、成形体を型
から抜き出し、400℃以下の温度で加熱焼成する
工程で製造される。こうしてつくられた永久磁石
は、粉末結合型磁石としては最高性能を有するも
のが得られ、(BH)mcx14〜19MGe級にも達す
ることが可能となつた。ちなみにこの性能は、焼
結SmCo5と同程度となり、本系磁石の原料歩留
り90%以上になること、製品形状を1回でつくり
込める等加工コストは極めて安価にできる。一方
比重は、6.5〜7.5g/cm3と焼結磁石の8.3〜8.5
g/cm3に比べかなり軽いので、慣性と重量が問題
になるような用途例えば、マイクロモーター,時
計用モーター,ピツクアツプメーターなど可動型
磁石に利用すれば、小型化,低コストが容易に達
成出来る利点もある。以下実施例に従つて本発明
を説明する。
実施例 1 Sm(Co0.59 Cu0.07 Fe0.32 Zr0.02)8.1なる合
金を、高周波溶解炉で溶解し、鋳型に注湯し2Kg
のインゴツトを作成した。該合金インゴツト形状
のサンプル各100gをインコネル製のボートに装
入し、Arガス雰囲気下の精密炉で第2図に示す
熱処理パターンで溶体処理及び時効を行なつた。
イは本発明法、ロは従来法である。
ここで溶体化後の冷却速度は400℃まで30〜50
℃/分で急冷した。なお時処理後の冷却速度は
350℃まで10〜20℃/分で急冷した。得られたイ
ンゴツトは粗粉砕後、ボールミル法により粒度
2μ〜60μの分布を有する磁粉をつくつた。該磁粉
に一液型エポキシ樹脂を2.1wt%添加混練後金型
にバインダーを混合した磁粉を装入15ロ±0.1m/
mの角柱状成形体をつくつた。この時の配向磁場
は約18KG、加圧は6.5ton/cm2で行なつた。なお
配向磁場の方向と加圧方向は直角で、通常いわれ
ている横磁場成形である。成形体は脱磁後160℃
×2時間加熱焼成しバインダーをキユアーさせ
た。
磁気特性は自己磁束計で測定した。第3図は溶
体化処理温度とIHC(保磁力)の関係を示す。な
おこの時の溶体化時間は全て24時間で行なつた。
イは本発明法での結果、ロは比較例(従来法)で
の結果を示す。第3図からも明らかなごとく、溶
体化時間を長くすれば、合金内部の均質化及び結
晶粒成長を生じ、次の磁気硬化のための時効析出
は均一になることが伺われる。本発明法は第3図
イのように、IHC 8KOe〜11KOeと大変高い特性
が得られた。
実施例 2 実施例1で得た合金インゴツトを、溶体化温度
1140℃、及び1160℃で1〜1000時間Arガス気流
中で加熱保持後、300℃まで30〜50℃/分の冷却
スピードで冷した。常温まで徐冷後第4図の熱処
理パターンで時効処理を行なつた。ここで810℃
→500℃まで2〜3℃/分で徐冷した。磁気特性
の結果の中でもIHCとの関係を第5図に示す。溶
体化処理時間が5時間の辺からIHCは急激に高く
なることがわかつた。合金内部の均質化の進み方
と保磁力は大変相関する事実が判明した。
なお粉砕以降の工程は、実施例1の条件と同じ
である。
実施例 3 Sm(Co0.914−v Fev Cu0.07 Zr0.016)7.8合
金系でFeの量(v値)を0.1〜0.5まで変化させた
インゴツト10種類を高周波溶解炉で溶解各2Kgの
インゴツトをつくつた。鋳型はS15c材でつくら
れたものを用いた。該インゴツトのマクロ組織
は、約80〜90%は柱状晶であつた。次に熱処理条
件は第6図に示す方法で行なつた。ハは本発明
法、ニは従来法の条件である。溶体化処理後の冷
却は400℃まで50〜70℃/分で急冷した。時効処
理後350℃まで10〜13℃/分でやや急冷した。磁
気硬化のための熱処理を終えたインゴツトは、実
施例1と同一条件で粉砕〜測定まで行なつた。結
果は第7図に示した通りである。本発明法はIHC
がv=0.3以上でも高い値が得られ、永久磁石と
して有望なものである。一方従来法の条件では、
v=0.26〜0.3までしかFeの量を高められない。
このように溶体化条件のうち、加熱時間を長くす
ることによつて、今まで実用性のなかつた組成域
までR2Co17系磁石の実用範囲を拡大出来た。且
つ4πIsの高い組成系である高鉄領域でIHCを向上
させることができた。
実施例 4 Sm0.9Pr01(Co0.65 Cu0.07 Fe0.26 Zr0.02)7.6
組成の合金インゴツト2KgをArガス雰囲気の下
で高周波加熱溶解炉によつてつくつた。該インゴ
ツトを1155±1℃のArガス精密炉中で24時間溶
体化処理した。1150℃に加熱保持した後300℃ま
で30〜50分かけて急冷した。次に磁気硬化のため
の時効処理を820℃×20時間加熱保持後、400℃ま
で2〜5℃/分の徐冷速度で冷却した。続いて実
施例1と同様の方法で粉砕〜成形〜測定まで行な
い評価した。
本合金インゴツトの磁気特性は以下の通りであ
つた。
Br−9.0KG bHc−7.0KOe iHc−10.5KOe (BH)max−17.1MGOe KH/iHc−0.48 比重−7.16g/c.c. 以上詳記したように、R2Co17型樹脂結合磁石
の特性を、マクロ組織の主な組織が柱状晶である
インゴツトを10時間以上溶体化処理した後10時間
以上の時効処理を施すことにより、大巾に向上さ
せることができた。この磁気性能は焼結SmCo5
磁石と同じ特性値が得られた。本発明永久磁石
は、原料の有効利用,省エネルギー、且つ各種形
状の磁石を精度良く大量生産できるなど当業界に
とつて、大変有益な工業材料を提供できる。その
用途は、時計用ステツプモーター,小型スピーカ
ー,情報機器周辺デバイス例えば、ステツプモー
ター,マイクロモーター,ビデオ用モーター,ピ
ツクアツプ,電子線制御用磁石など、広汎な用途
に応えられるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来法の熱処理パターンを示す。第2
図は、実施例1における本発明法イ、従来法ロの
溶体化処理パターン及び時効処理パターンを示
す。第3図は実施例1における溶体化処理温度と
IHcの関係を示す。イは本発明法、ロは従来法の
結果である。第4図,第5図は本発明法実施例2
の熱処理パターン及び溶体化時間,溶体化温度と
HCの相関を示す。第6図,第7図は実施例3に
おける熱処理パターン,Fe(v)の量とIHCの相
関を示す。ハは本発明法、ニは従来法を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 原子比を用いた組成式が R(Co1-U-U-WCuUFeVMW)Z (但し、0.01≦u≦0.2 0.1≦v≦0.5 0.001≦w≦0.15 6.5≦z≦9.0 又、RはSm、Y、Ce、Prを中心とする希土類
    金属の1種又は2種以上の組み合わせを示し、M
    はTi、Ta、Hf、Zr、v、Nb、Cr、Moのうちの
    1種又は2種以上からなる元素を示す。) で表わされる希土類金属間化合物を溶解、鋳造し
    て得られるマクロ組織の主な組織が柱状晶である
    インゴツトを1100〜1230℃の溶体化温度で10時間
    以上加熱保持して前記溶体化温度と400℃の間に
    30〜300℃/分の冷却速度の冷却を施した後、磁
    気硬化のため10時間以上時効処理を施し、この後
    前記インゴツトを粉砕し、結合材と混合して成形
    することを特徴とする永久磁石の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5518063A (en) * 1978-07-26 1980-02-07 Seiko Epson Corp Rare earth element permanent magnet

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