JPH0514020B2

JPH0514020B2 -

Info

Publication number: JPH0514020B2
Application number: JP63006192A
Authority: JP
Inventors: Toshio Mukai; Tatsuo Fujimoto
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1988-01-14
Filing date: 1988-01-14
Publication date: 1993-02-24
Also published as: JPH01184244A

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕本発明は、R₂Co₁₇金属間化合物（ただし、Ｒ
は希土類元素の１種又は２種以上）を主体とする
永久磁石材料において、極く微量のＢを添加する
ことによつて磁気特性が改善されたSm−Co−Cu
−Fe−Zr−Ｂ系永久磁石材料及びその製造方法
に関するものである。本系磁石はR₂Co₁₇型と総称されるが、その代
表であるSm₂Co₁₇型磁石は高い磁気特性とすぐれ
た熱安定性を示すために、小型で高性能を要求さ
れる電磁変換機器（モーター等）を中心に広範に
使用されている。〔従来の技術〕 Sm₂Co₁₇型のSm−Co−Cu−Fe−Zr系永久磁
石は少量のZr添加によつて高性能化が達成され
た磁石である（特公昭55−48094号公報、特公昭
55−47097号公報）。本系磁石の高性能化のために
はFeの含有量を増し、主相であるSm₂（Co，Fe）₁
_７相の飽和磁化の値を高める必要がある。特公昭
55−48094号公報により公知のごとく、一般にZr
添加系においてもFe含有量を15wt％以上にする
と、残留磁束密度Brが大きくなる反面、保磁力
iHcが減少する。この保磁力の減少のために、従
来の実用に供されている永久磁石においてはFe
の含有量をそれほど高くしていないのが現状であ
つた。上記問題点を解決するために、本発明者らは、
特願昭61−57529号において開示したように、Fe
含有量の高いSm−Co−Cu−Fe−Zr系合金から
異方性ボンド磁石を作製し、それの磁気特性及び
ミクロ組織を調べた。その結果、時効後のミクロ
組織においてSm₂Co₇型の析出物（〜0.5μｍ）が
出現しているのを見い出した。組成分析の結果、
上記析出物にはZr及びCuが濃縮されていること
が判明した。本系合金は、時効によつてSm₂
（Co，Fe）₁₇相とSm（Co，Cu）₅相とに微細にセル
状に相分解する一方、薄い板状のZrに富む相が
析出する。このような析出形態の形成によつて保
磁力が発生する。ここで、同時にSm₂Co₇型の粗
大な析出物が出現する場合には、上記の析出形態
に大きな変化を与え、その結果保磁力が変化する
と考えられた。特に本系合金の焼結磁石において
は、Sm₂Co₇型相の析出量が多く、そのためにセ
ル状組織主体のマトリツクスからZr及びCuが著
しく欠乏し、その結果保磁力が減少すると考えら
れた。以上のような研究結果に基づき、高Fe含
有合金の低保磁力の原因は、Sm₂Co₇型相の析出
にあると断定した。本発明者らは、特願昭62−57529号においてＢ
を0.005〜0.06wt％添加することによつてSm₂Co₇
型相の析出の抑制を図ることを提供している。上
記のＢ添加においては、Ｂの添加量が0.005wt％
未満の場合はその効果の発現が不安定であつた。
これはこのような低いＢの添加の場合は均一にＢ
を分散させることが困難なためであつた。〔発明が解決しようとする問題点〕本発明は、R₂Co₁₇型のSm−Co−Cu−Fe−Zr
系永久磁石合金に、0.005wt％未満のＢを添加し、
高い残留磁束密度と高い保磁力を合せ持つ永久磁
石材料を提供すると同時に、それを安定して製造
する方法を提供しようとするものである。〔問題点を解決するための手段〕本発明の永久磁石材料は、重量百分率（wt％）
で、23〜28％のＲ（ただしＲは希土類元素の１種
又は２種以上）、４〜10％のCu、15〜25％のFe、
0.2〜５％のZr、及び残部がCo並びに不可避的不
純物からなる合金において、0.005％未満のＢを
含有させることを特徴とする。この永久磁石材料
の製造方法は、重量百分率（wt％）で、23〜28
％のＲ（ただしＲは希土類元素の１種又は２種以
上）、４〜10％のCu、15〜25％のFe、0.2〜５％
のZr、および残部がCoからなる合金粉末と、23
〜28％のＲ（ただしＲは希土類元素の１種又は２
種以上）、４〜10％のCu、15〜25％のFe、0.2〜
５％のZr、0.005〜0.06％のＢ、及び残部がCoか
らなる合金粉末とを混合し、加圧成形後に焼結す
ることを特徴とする。〔作用〕合金中の析出は微量元素の添加によつて影響を
受けることが多い。例えば低炭素鋼におけるベイ
ナイト変態はわずか0.0001wt％のＢの添加によつ
て著しく遅らされる（M.UenoとT.Inoue，
Ttans.ISIJ.Vol.13，1973，P210）。本発明者ら
は、新たに、0.005wt％未満の微量のＢをSm−
Co−Cu−Fe−Zr系合金に添加しても、Ｂを均一
に分散させることが出来れば磁気特性に有害な
Sm₂Co₇型相の析出を抑制できることを見い出し
た。ここで、Ｂの添加量は微量であるので、飽和
磁化の低下はほとんどない。したがつて、Ｂ添加
によつて高い残留磁束密度を保つたまま保磁力を
向上させることができる。以下、本発明の磁石合金Ｒ−Co−Cu−Fe−Zr
−Ｂ系の成分について言及する。本発明のＲ−Co−Cu−Fe−Zr−Ｂ系において
ＲはSmを主体とする希土類元素であるが、それ
が23wt％未満では十分な保磁力が得られず、
28wt％超では飽和磁化が低い。Cuは4wt％未満
では十分な保磁力が得られず、10wt％超では飽
和磁化が低くなる。Feは15wt％未満では飽和磁
化の十分に高いものが得られず、25wt％超では
保磁力が低い。Zrは特公昭55−48094号公報によ
り公知のごとく低Cuで高Feの本系磁石合金にお
いては0.2〜5wt％の範囲で添加する必要がある。
すなわち、Zrが0.2wt％未満では十分な保磁力が
得られず、5wt％超では飽和磁化の低下が著し
い。本発明の主眼となるＢは、均一分散により
0.005wt％未満の極く微量で保磁力を向上させる。
また、Ｂは非磁性元素であるので、多すぎるＢの
添加は飽和磁化の低下を招くので好ましくない。ＢをSm₂Co₁₇系磁石合金に添加した例は特開昭
55−115304号公報、特開昭56−44741号公報、特
公昭59−10562号公報、特開昭60−238436号公報、
特開昭60−238437号公報記載のものなどがある
が、いずれもＢの添加量が極めて多く、これらの
手段によつては目的とする高い残留磁束密度が高
保磁力の永久磁石材料を得ることはできない。本
発明者らが特願昭62−57529号において開示した
ように、0.06wt％以下のＢの添加が適切である。次に本発明の構成であるごく微量のＢを均一に
分散させる手段について述べる。粉末冶金法によつて異方性焼結磁石を作製する
場合には、２種以上の合金粉末を混合して目的の
組成の合金磁石を得ることができる。本発明者ら
は経験によれば、高周波誘導溶解等の通常の合金
製造によつては0.005wt％未満の微量のＢを合金
中に均一に含有させることは極めて困難である。
本発明者らは、それに変る方法として、Ｂ無添加
の合金粉末と0.005〜0.06wt％のＢを添加した合
金粉末を所定の割合で混合し、加圧成形後に焼結
する方法が有効であることを見い出した。この方
法によつて本発明のような微量のＢの添加が可能
になつた。Ｂを0.005〜0.06wt％添加した合金は、
R₂Co₁₇相を主相として保つたまま、その融点が
Ｂ無添加合金の融点に比較して10〜30℃低い。し
たがつて、Ｂ無添加合金の粉末にＢ添加合金の粉
末を混入させて焼結する場合には、Ｂ添加合金粉
末が焼結助材として働くために低温度で短時間に
良好な焼結を行うことができる。この方法によつ
て焼結品の変形は大幅に軽減された。 R₂Co₁₇型磁石合金において添加された微量の
Ｂは原子状に結晶粒界及び亜粒界等に偏析し、粒
界エネルギーを下げることによりR₂Co₇型相の粒
界析出を抑制する。これによつて前述のごとく保
磁力が向上する。〔実施例〕実施例１合金組成がCo−24.8wt％Sm−6.0wt％Cu−
19.0wt％Fe−2.5wt％Zrの合金とCo−24.9wt％
Sm−6.0wt％Cu−18.9wt％Fe−2.6wt％Zr−
0.023wt％Ｂの合金とを高周波誘導溶解によつて
溶製した。これら２種の合金鋳片を粒径500μｍ
以下に粉砕し、種々の割合で混合した。これによ
り数種類のＢの含有量の異る混合合金粉を得、引
き続いてボールミルによつて混合合金粉の微粉砕
を行つた。微粉砕後の粉末を16k0eの磁場中にて
2ton／cm²の圧力で圧縮成形した。次に、成形体を
1180℃〜1210℃の範囲の最適の温度で１時間焼結
し、引き続き1130℃〜1160℃の範囲の最適の温度
で16時間溶体化した。溶体化後の時効処理とし
て、850℃で１時間保持し、その後１℃／minで
400℃まで冷却した。時効後の試料にたいして
60k0eのパルス着磁を行い、自記磁束計により磁
気特性を測定した。第１図に、Ｂ無添加の場合、0.005wt％未満の
微量のＢを添加した場合、及び0.038wt％のＢを
添加した場合の磁気特性を示す。図から明らかな
ように、ごく微量のＢの添加によつて保磁力iHc
は著しく向上する。この保磁力の増加によつて、
最大エネルギー積（BH）_naxはＢ無添加の場合の
24.6MG0eから0.005wt％未満のＢ添加の場合の
28.1〜28.6MG0eに改善された。Ｂの多量添加は
保磁力を減少させる傾向にある。第２図ａはＢ無添加合金、同ｂは0.0038wt％の
Ｂを添加した合金の時効処理後の光学顕微鏡によ
る組織写真である。Ｂ無添加合金においては、保
磁力低下の原因となる0.5μｍ前後のSm₂Co₇型の
析出物が多量に析出しているが、0.0038wt％のＢ
を添加した合金ではそれがほとんど見られない。
このＢ添加によるSm₂Co₇相の析出の抑制が、上
述の保磁力向上の原因である。実施例２組成がCo−15.0wt％Sm−10.2wt％Nd−8.1wt
％Cu−15.5wt％Fe−1.9wt％Zr（合金Ｓ）とCo−
15.0wt％Sm−10.2wt％Nd−8.1wt％Cu−15.5wt
％Fe−1.9wt％Zr−0.0019wt％Ｂ（合金Ｔ）であ
る合金磁石を実施例１と同様の方法で作製した。
第１表にそれらの磁気特性を示す。表から明らか
なように、希土類元素ＲをSmとNdの混合にした
場合でも、ごく微量のＢの添加によつて保磁力が
著しく向上し、実用上使用可能な磁石が得られ
た。

〔発明の効果〕

本発明によるごく微量のＢの均一添加によつて
R₂Co₁₇型磁石の保磁力は著しく向上した。これ
によつて高いFe含有量の合金においても高保磁
力が得られ、その合金の持つ大きな飽和磁化との
相乗効果によつて高い最大エネルギー積が得られ
た。近年、磁石応用機器は小型・薄肉化の傾向に
あるために、それに使用する磁石も薄肉のものが
増加してきた。厚さの小さい磁石を厚さ方向に着
磁して機器に組み込む場合には、自己減磁をさせ
ないために高保磁力が要求される。本発明の高保
磁力で高残留磁束密度の磁石の提供によつて、よ
り効率のよい小型で薄肉の磁石応用機器をつくる
ことができる。また、Ｂ無添加合金の粉末とＢ添加合金の粉末
とを混合して焼結するという方法の適用により、
著しく焼結品の変形が軽減され、製品歩留りが大
幅に向上した。

【図面の簡単な説明】

第１図はＢの含有量に対する磁気特性を示す
図、第２図ａ，ｂはＢ添加によつてSm₂Co₇相の
析出が抑制されることを示す光学顕微鏡による金
属組織写真である。

Claims

【特許請求の範囲】１重量百分率（wt％）で、23〜28％のＲ（ただ
しＲは希土類元素の１種又は２種以上）、４〜10
％のCu、15〜25％のFe、0.2〜５％のZr、及び残
部がCo並びに不可避的不純物からなる合金にお
いて、0.005％未満のＢを含有することを特徴と
する永久磁石材料。２重量百分率（wt％）で、23〜28％のＲ（ただ
しＲは希土類元素の１種又は２種以上）、４〜10
％のCu、15〜25％のFe、0.2〜５％のZr、及び残
部がCoからなる合金粉末と、23〜28％のＲ（ただ
しＲは希土類元素の１種又は２種以上）、４〜10
％のCu、15〜25％のFe、0.2〜５％のZr、0.005〜
0.06％のＢ、及び残部がCoからなる合金粉末とを
混合し、該混合合金粉末を加圧成形後に焼結する
ことを特徴とする特許請求範囲第１項記載の永久
磁石材料の製造方法。