JPH0499848A

JPH0499848A - 鉄―希土類―窒素系永久磁石材料

Info

Publication number: JPH0499848A
Application number: JP2215414A
Authority: JP
Inventors: Masao Iwata; 雅夫岩田
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1990-08-15
Filing date: 1990-08-15
Publication date: 1992-03-31
Anticipated expiration: 2017-08-12
Also published as: JP3312908B2

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］本発明は、すぐれた磁気特性を有する鉄−希土類−窒素
系永久磁石材料に関する。

［従来の技術］Ｆｅ等の３ｄ遷移金属とＲ（Ｙ、Ｔｈおよびすべてのラ
ンタノイド元素からなる群の中から選ばれた１種または
２種以上の元素の組合せ）とからなる金属間化合物の中
には高い結晶磁気異方性と大きな飽和磁化とを示すもの
があり、高保磁力、高エネルギー積を有する永久磁石材
料として有望である。

しかし、Ｆｅ−Ｒのみの２元系からなる合金では、高い
キュリー点や一軸の結晶磁気異方性を得ることは難しい
場合が多い。このために、第３の元素としてＮを添加す
ることによりその点を改良した材料が、先に本発明者に
より提供されている（特願昭５８−２３９０９０号）。

［発明が解決しようとする課題］しかし、その後の検討により、Ｆｅ−Ｒ−Ｎのみの３元
系からなる材料においては、時として特性が不安定とな
りやすい場合のあることがわかった・［課題を解決するための手段］上記のようにＦｅ−Ｒ−Ｎのみの３元系からなる材料に
おいては、時として特性が不安定となりやすい場合が生
じることの原因につき、本発明者は鋭意検討を重ねた結
果、その原因は、Ｎ（窒素）が合金中で充分に構造安定
化されない場合が生じるらしい点にあることを見いだし
た。そこで、その問題の解決のためには、Ｎとの親和力
の強い元素を合金中に添加してやればよいのではないか
と考えて検討を進めた結果、本発明を完成するに到った
ものである。

すなわち、本発明はＮとの親和力の強い元素として、Ｔ
　ｉ＋　Ｃｒ　ｇ　Ｖ　＋　　Ｚ　ｒ　ＨＮ　ｂ　Ｉ　
Ａ　Ｉ　ＨＭ　。

、Ｍｎ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗｒ　Ｍｇ＋　Ｓｉを選び、これ
らからなる群の中から選ばれた１種または２種以上の元
素の組合せをＦｅ−Ｒ−Ｎ系合金に添加するものである
。

即ち、本発明の鉄−希土類−窒素系永久磁石材料は、一
般式％式％）ただし、ＲはＹ、Ｔｈおよびすべてのランタノイド元素
からなる群の中から選ばれた１種または２種以上の元素
の組合せ、ＭはＴｉ、Ｃｒ、Ｖ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｍｎ、
Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｇ、Ｓｉからなる群の中から選ばれ
た１種または２種以上の元素の組合せ、ｒ、ａ、ｎは、それぞれ原子比率で、０．０３　　≦　ｒ　≦０．３０ ○、　Ｏ○５　≦　ａ　≦　０．３００．　００３　　≦　ｎ　≦　０．２５であることを特
徴とする鉄−希土類−窒素系永久磁石材料、もしくは一般式％式％）ただし、ＲはＹ、Ｔｈおよびすへてのランタノイド元素
からなる群の中から選ばれた１種または２種以上の元素
の組合せ、ＭはＴｉ、Ｃｒ、Ｖ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｍｎ、
Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｇ、Ｓｉからなる群の中から選ばれ
た１種または２種以上の元素の組合せ、ｒ、ａ、ｂ、ｎは、それぞれ原子比率で、０．０３　　
≦　ｒ≦　０．３００．００５　≦　ａ　≦　０．３００．０１　　　≦　ｂ　≦０．５００．００３　≦　ｎ　≦　０．２５であることを特徴とする鉄−希土類−窒素系永久磁石材
料である。

以下、本発明の鉄−希土類−窒素系永久磁石材料につき
詳細に説明する。

本発明において、Ｒは、磁気異方性を生み保磁力を発生
させる上で本質的な役割を担う、極めて重要な構成元素
である。Ｒとしては、Ｙ、Ｔｈおよびすべてのランタノ
イド元素、すなわち、Ｙｙ　Ｌ　ａ　ｒ　Ｃｅ　＋　Ｐ
　ｒｒ　Ｎ　ｄ　、Ｐ　Ｉ’ｌ’ｌ　ｒ　Ｓ　ｍ　＋　
Ｅ　ｕ　＋Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ
、ＬＵおよびＴｈが含まれ、これらからなる群の中から
選ばれた１種または２種以上の元素の組合せとして用い
ればよい。本発明の材料においては、ＲとしてＳｍが特
に有効である。Ｒは、原子比率で０．０３〜０．３０、
好ましくは０．０５〜０゜１８、さらに好ましくは０．
０６〜０．１２の範囲にあることが必要である。

Ｒが０．０３未満では保磁力が得られないので、Ｒの下
限は０．０３とする。一方、Ｒが０．３０を超えると飽
和磁化が小さくなりすぎるとともに、材料の酸化が激し
く耐食性がきわめて悪くなるので、Ｒの上限は０．３０
とする。安定した磁気時性を得るためには、Ｒの量は通
常０．０５〜０゜１８、とりわけ０．０６〜０．１２の
範囲に選ぶことが望ましい。なお、特に高い磁束密度と
大きなエネルギー積とを得たい時には、Ｒを０．０７〜
０．０９に選択することが有効である。

ＭはＮ（窒素）との親和力が強い元素であり、本発明に
おいて、ＭはＮを合金中で構造安定化させる上に大きな
効果を有している。Ｍとしては、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｖ、Ｚｒ
、Ｎｂ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｇ、ｓ
ｉが含まれ、これらからなる群の中から選ばれた１種ま
たは２種以上の元素の組合せとして用いればよい。Ｎを
合金中で構造安定化させるという本発明の効果を発揮さ
せるためには、Ｍの量は原子比率で０．００５〜０．３
０、好ましくは０．０２〜０．１５の範囲にあることが
必要である。

Ｍが０．００５未満では上記した効果が得られないので
、Ｍの下限は０．Ｏ○５とする。一方、Ｍが０．３０を
超えると飽和磁化が小さくなりすぎるので、Ｍの上限は
０．３０とする。この内でも、＝８− 安定した磁気特性を得るためには、Ｍの量は通常０．０
２〜０．１５の範囲に選ぶことが望ましい。

Ｎ（窒素）は、本発明の材料において、飽和磁化を増す
とともに高い保磁力を発生させる本質的に重要な役割を
果たしているところの必須構成成分であるが、その含有
量は、原子比率で０．００３〜０．３０、好ましくは０
．０２〜０．２０、さらに好ましくは０．０５〜０．１
５の範囲にあることが必要である。

Ｎが０．００３未満ではＮの添加効果が認められず飽和
磁化が小さいので、Ｎの下限は０．００３とする。一方
、Ｎが０．３０を超えると飽和磁化がかえって小さくな
りすぎるので、Ｎの上限は０．３０とする。安定した磁
気特性を得るためには、Ｎの量は通常０．０２〜０．２
０、とりわけ０１０５〜０．１５の範囲に選ぶことが望
ましい。

ただし、Ｎは、材料中においてＭもしくはＲもしくはＦ
ｅもしくはＣＯとの窒化物、すなわち、ＭＰＮｑ＋　Ｒ
ＰＮｑｌ　Ｆ　ｅｐＮｑ、ＣｏｐＮｑ、ここでｐ、ｑは
一般的には正の整数、等といった形の窒素】０化合物の形で存在するのでは、本発明の効果は得られな
い。本発明の効果を得るためには、Ｎは、先の出願（特
願昭５８−２３９０９０号）においても説明したごとく
、Ｎが存在することによってＦｅどうしの原子間隔を押
し拡げるように作用しなければならない。すなわち、Ｎ
は材料中において格子間侵入型の原子として存在するか
、もしくは、少なくともＦｅとＲとを共に含む形での窒
化物、すなわち、ＦｅｐＲｑＮｓ、ＦｅｐＲｑＭｓＮｔ
。

ＦｅｐＲｑＣｏｓＮｔ、ＦｅｐＲｑＭｓＣｏｔＮｕ、こ
こでｐ＋　ｑ＋　Ｓｒ　ｊ＋　ｕは一般的には正の整数
、等といった形の窒素化合物の状態で存在しなければな
らない。

このためには、Ｎを材料中に含有させる方法としては、
Ｎをもともと含むようなものを原材料として用いるとい
う方法によってもよいが、むしろ、後の工程において、
適宜な気体中もしくは液体中において処理することによ
りＮを材料の中へ侵入させる方法が推奨される。Ｎを侵
入させるために用いる気体としては、Ｎ２ガス、Ｎ２＋
Ｈ２混合ガス、ＮＨ３ガス、およびこれらの混合ガス等
（Ｈ２ガス若しくはその他の不活性ガス等で希釈する場
合を含む）を用いることが出来る。また、その場合の処
理温度としては通常２００〜１０ｏＯ℃、特に４００〜
７００℃とすればよい。また、その場合の処理時間とし
ては通常０．２〜５０時間程時間上いが、材料の所望特
性に応じて適宜選択すればよい。

本発明の鉄−希土類−窒素系永久磁石材料に、さらにＣ
Ｏを添加することにより、材料磁気特性の温度特性を向
上させることができる。このためにはＣＯの量は原子比
率で０．０１〜０．５０、好ましくは０．０５〜０．３
０の範囲にあることが必要である。

［実施例］以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、
本発明は特にこれらに限定されるものではない。

（実施例１）重量比でＦｅ７５．６％、Ｓｍ１８．５％。

Ｔｉ５．８９％から成る合金をアルゴン雰囲気中で溶製
した。この合金は原子％でＦｅ８４．６％、Ｓｍ７．６
９％、Ｔｉ７．６９％、すなわちｒ＝０．０７７、ａ＝
０．０７７に相当する。

得られたインゴットを９００℃で７日間焼鈍した後、鉄
製乳鉢中で粗粉砕し、さらに有機溶媒中でボールミル粉
砕し、約２０μｍ径の粉末とした。この粉末にＮを含有
させるために、これをＮ２ガス中、はぼ６００℃付近の
温度において処理した。この処理により材料中にＮが２
．６８重量％含有された。計算するとこれは１０．９６
原子％、すなわちｎ＝０．１１０に相当する。得られた
粉体を８ｋＯｅの磁場中においてプレス成形した後、こ
れにバインダーを含浸させて固化補強した後、磁気特性
を測定した。

飽和磁束密度（Ｂｓ）は１４．５ｋＧ、保磁力（Ｈｅ）
は８．３ｋＯｅであった。

（実施例２）実施例１においては、粉末にＮを含有させるための処理
はＮ２ガス中はぼ６００℃付近の温度において行われた
が、これをほぼ５００℃付近の温度において行った他は
実施例１と同様にして、同組成の合金粉末を処理した。

この処理により材料中にＮが１．５３重量％含有された
。計算するとこれは６．４８原子％、すなわちｎ＝０．
０６５に相当する。得られた粉体を８ｋＯｅの磁場中に
おいてプレス成形した後、これにバインダーを含浸させ
て固化補強した後、磁気特性を測定した。

飽和磁束密度（Ｂｓ）は１３．２ｋＧ、保磁力（Ｈｃ）
は４．３ｋＯｅであった。

２ガス中、はぼ６００℃付近の温度において処理した。

この処理により材料中にＮが２．５１重量％含有された
。計算するとこれは１０．３５原子％、すなわちｎ＝０
．１０４に相当する。得られた粉体＆　８　ｋ　Ｏｅの
磁場中においてプレス成形した後、これにバインダーを
含浸させて固化補強した後、磁気特性を測定した。

飽和磁束密度（Ｂｓ）は１３．８ｋＧ、保磁力（Ｈｅ）
は５．０ｋＯｅであった。

（実施例３）重量比でＦｅ７５．３％、Ｓｍ１８．４％。

Ｖ６．２５％から成る合金をアルゴン雰囲気中で溶製し
た。この合金は原子％でＦｅ８４．６％。

Ｓｍ７．６９％、Ｖ７．６９％、すなわちｒ＝０．０７
７、ａ−０，０７７に相当する。

得られたインゴットを９００℃で７日間焼鈍した後、鉄
製乳鉢中で粗粉砕し、さらに有機溶媒中でボールミル粉
砕し、約２０μｍ径の粉末とした。この粉末にＮを含有
させるために、これをＮ（実施例４）重量比でＦｅ６７．９％、Ｓｍ２４．４％。

Ｔｊ７．７６％から成る合金をアルゴン雰囲気中で溶製
した。この合金は原子％でＦｅ７９．０％、Ｓｍ１０．
５％、Ｔｉ１０．５％、すなわちｒ＝０．１０５．ａ＝
０．１０５に相当する。

得られたインゴットを９００℃で７日間焼鈍した後、鉄
製乳鉢中で粗粉砕し、さらに有機溶媒中でボールミル粉
砕し、約２０μｍ径の粉末とした。この粉末にＮを含有
させるために、これをＮＨ３＋Ｈ２混合ガス中、はぼ６
００℃付近の温度において処理した。この処理により材
料中にＮが２．２２重量％含有された。計算するとこれ
は９゜５２原子％、すなわちｎ＝０．０９５に相当する
。

得られた粉体を８　ｋ　Ｏｅの磁場中においてプレス成
形した後、これにバインダーを含浸させて同化補強した
後、磁気特性を測定した。

飽和磁束密度（Ｂｓ）は１４．．５に、Ｇ、保磁力（Ｈ
ｃ）は５．３ｋＯｅであった。

（実施例５）重量比でＦｅ５８゜９％、Ｎｄ２１．．７％。

Ｄｙ１２．２％、Ｔｉ７．２１％から成る合金をアルゴ
ン雰囲気中で溶製した。この合金は原子％でＦｅ７３．
７％、Ｎｄ１０．５％、　Ｄｙ５．２６％、Ｔ］１０．
５％、すなわちｒ＝０．１５８、ａ＝０．１０５に相当
する。

得られたインゴットを９００°Ｃで７日間焼鈍した後、
鉄製乳鉢中で粗粉砕し、さらに有機溶媒中でボールミル
粉砕し、約２０μｍ径の粉末とした。この粉末にＮを含
有させるために、これをＮ２十Ｈ２混合ガス中、はぼ６
００℃付近の温度において処理した。この処理により材
料中にＮが２゜５７重量％含有された。計算するとこれ
は１１゜６原子％、すなわちｎ＝０．１１．６に相当す
る。

得られた粉体を８ｋＯｅの磁場中においてプレス成形し
た後、これにバインダーを含浸させて同化補強した後、
磁気特性を測定した。

飽和磁束密度（Ｂｓ）は１１．７ｋＧ、保磁力（Ｈｃ）
は３．６ｋＯｅであった。

［発明の効果］以」−に説明したように、本発明による鉄−希土類−窒
素系永久磁石材料によれば、大きな飽和磁束密度と高い
保磁力が安定的に得られるので、永久磁石材料として実
用上きわめて有用なものである。

Claims

【特許請求の範囲】（１）一般式；（Ｆｅ（１−ｒ−ａ）ＲｒＭａ）（１−ｎ）Ｎ＿ｎ（た
だし、ＲはＹ，Ｔｈおよびすべてのランタノイド元素か
らなる群の中から選ばれた１種または２種以上の元素の
組合せ、ＭはＴｉ，Ｃｒ，Ｖ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ａｌ，Ｍｏ，Ｍｎ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗ，Ｍｇ，Ｓｉからなる群の
中から選ばれた１種または２種以上の元素の組合せ、ｒ，ａ，ｎは、それぞれ原子比率で、０．０３≦ｒ≦０．３００．００５≦ａ≦０．３００．００３≦ｎ≦０．３０で表されることを特徴とする鉄−希土類−窒素系永久磁
石材料。（２）一般式（Ｆｅ（１−ｒ−ａ−ｂ）ＲｒＭａＣｏｂ）（１−ｎ）
Ｎ＿ｎ（ただし、ＲはＹ，Ｔｈおよびすべてのランタノ
イド元素からなる群の中から選ばれた１種または２種以
上の元素の組合せ、ＭはＴｉ，Ｃｒ，Ｖ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ａｌ，Ｍｏ，Ｍｎ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗ，Ｍｇ，Ｓｉからなる群の
中から選ばれた１種または２種以上の元素の組合せ、ｒ，ａ，ｂ，ｎは、それぞれ原子比率で、０．０３≦ｒ≦０．３００．００５≦ａ≦０．３００．０１≦ｂ≦０．５００．００３≦ｎ≦０．３０で表されることを特徴とする鉄−希土類−窒素系永久磁
石材料。（３）請求項１又は２に記載の鉄−希土類−窒素系永久磁石材料において、０．０
５≦ｒ≦０．１８であることを特徴とする鉄−希土類−窒素系永久磁石材料。（４）請求項３に記載の鉄−希土類−窒素系永久磁石材
料において、０．０６≦ｒ≦０．１２であることを特徴とする鉄−希土類−窒素系永久磁石材
料。（５）請求項（４）に記載の鉄−希土類−窒素系永久磁
石材料において、０．０７≦ｒ≦０．０９であることを特徴とする鉄−希土類−窒素系永久磁石材
料。（６）請求項１ないし５のいづれかの項に記載の鉄−希
土類−窒素系永久磁石材料において、０．０２≦ｎ≦０
．２０であることを特徴とする鉄−希土類−窒素系永久磁石材
料。（７）請求項６に記載の鉄−希土類−窒素系永久磁石材
料において、０．０５≦ｎ≦０．１５であることを特徴とする鉄−希土類−窒素系永久磁石材
料。（８）請求項１ないし７のいづれかの項に記載の鉄−希
土類−窒素系永久磁石材料において、ＲがＳｍであるこ
とを特徴とする鉄−希土類−窒素系永久磁石材料。