JPH05226131A - 永久磁石用粉末および永久磁石 - Google Patents

永久磁石用粉末および永久磁石

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JPH05226131A
JPH05226131A JP4277251A JP27725192A JPH05226131A JP H05226131 A JPH05226131 A JP H05226131A JP 4277251 A JP4277251 A JP 4277251A JP 27725192 A JP27725192 A JP 27725192A JP H05226131 A JPH05226131 A JP H05226131A
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JP
Japan
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permanent magnet
powder
coercive force
manufactured
maximum energy
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JP4277251A
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English (en)
Inventor
Takeshi Anpo
保 武 志 安
Takashi Furuya
谷 嵩 司 古
Norio Yoshikawa
川 紀 夫 吉
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Daido Steel Co Ltd
Original Assignee
Daido Steel Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 残留磁束密度(Br),保磁力(
),最大エネルギ積((BH)max)に優れてい
ると共に、とくに安定した保磁力()が
得られる永久磁石用粉末および永久磁石を提供する。 【構成】 式、R1−α−β−γαβγで表わさ
れ、Rが希土類元素の1種または2種以上、MがFe,
Co,Ni,Mnの1種または2種以上、AがTi,Z
r,Hf,V,Nb,Ta,Cr,Mo,Wの1種また
は2種以上、XがB,C,N,Si,Pの1種または2
種以上であり、0.60≦α≦0.85、0≦β≦0.
10、γ<0.15である組成を有する永久磁石用粉末
およびこれを用いた永久磁石。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、家庭電化製品、音響
製品、時計部品、自動車部品、精密機器等々の永久磁石
を用いる広範囲な用途に使用することができる永久磁石
を製造するのに適用される永久磁石用粉末およびこれを
用いて製造された永久磁石に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、永久磁石材料における最大エネル
ギ積((BH)max)の向上はかってのアルニコ系磁
石材料等のそれに比べて著しいものがあり、とくに家庭
電化電化製品、音響製品、時計部品、自動車部品、精密
機器等々の小型軽量化および高性能化等に大きく貢献し
ている。
【0003】従来、このような優れた特性の永久磁石材
料としては希土類−コバルト系磁石(Sm−Co系,
SmCo17系等)が代表的なものであり、その最大
エネルギ積((BH)max)はかなり高い値を示して
いる。しかし、最大エネルギ積((BH)max)をさ
らに向上させるための研究はいぜんとして続けられ、一
部では他の希土類磁石の開発も進んでおり、なかには希
土類−鉄系磁石材料についての開発も行われている。こ
の希土類−鉄系磁石材料としてはNd−Fe−B系のも
のもあるが、このような希土類系の永久磁石において安
定した保磁力が得られるようにすることも望まれてい
た。
【0004】
【発明の目的】この発明は上述した従来の要望に着目し
てなされたもので、残留磁束密度(Br),保磁力(
),最大エネルギ積((BH)max)に
優れていると共に、とくに安定した保磁力(
)が得られる永久磁石用粉末および永久磁石を提供
することを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明による永久磁石
用粉末は、一般式、R1−α−β−γαβγで表
わされ、Rが希土類元素の1種または2種以上、MがF
e,Co,Ni,Mnの1種または2種以上、AがT
i,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Cr,Mo,Wの1
種または2種以上、XがB,C,N,Si,Pの1種ま
たは2種以上であり、0.60≦α≦0.85、0≦β
≦0.10、γ<0.15である組成を有するものとし
たことを特徴としている。
【0006】また、この発明による永久磁石は、前記永
久磁石用粉末を焼結してなるものとしたことを特徴と
し、さらに、この発明によるプラスチック永久磁石は、
前記永久磁石用粉末を合成樹脂で結合してなるものとし
たことを特徴としている。
【0007】この発明が適用される永久磁石用粉末およ
び永久磁石は、上記のように、一般式、 R1−α−β−γαβγ で表わされるが、式中のRはYを含む希土類元素の1種
または2種以上であることを示し、Sc,Y,La,C
e,Pr,Nd,Pm,Sm,Eu,Gd,Tb,D
y,Ho,Er,Tm,Yb,Luのうちの1種または
2種以上が用いられる。
【0008】また、上記一般式において、MはFe,C
o,Ni,Mnのうちの1種または2種以上が用いら
れ、0.60≦α≦0.85の範囲としている。ここ
で、Mの量が多すぎると、残留磁束密度(Br)は向上
するものの、保磁力()が減少するた
め、すぐれた最大エネルギ積((BH)max)を得が
たくなるので、α≦0.85とした。一方、Mの量が少
なすぎると残留磁束密度(Br)が低くなり、最大エネ
ルギ積((BH)max)が減少するので、0.60≦
αとした。
【0009】さらに、上記一般式において、AはTi,
Zr,Hf,V,Nb,Ta,Cr,Mo,Wのうちの
1種または2種以上であり、0≦β≦0.10の範囲と
している。また、XはB,C,N,Si,Pの1種また
は2種以上であり、γ<0.15の範囲としている。こ
こで、上記Aは添加しない場合もこの発明に含まれる
が、上記X元素と複合添加することによりAの一部が硼
化物,炭化物,窒化物,珪化物,燐化物となり、保磁力
)の向上および残留磁束密度(Br)
の温度係数の向上に効果をもたらす。この場合、Aの量
が少ないと残留磁束密度(Br)の温度係数の向上は小
さいため、添加する場合は0.01≦βとするのが望ま
しく、Aの量が多すぎると前記硼化物,炭化物,窒化
物,珪化物,燐化物等の形成量が多くなり、磁気特性が
劣化するので、β≦0.10とする必要がある。また、
上記Xは希土類系磁石、たとえばNd−Fe系磁石のキ
ュリー点を常温程度から300℃以上に昇温させる効果
を有するものであるが、Xの量が多すぎると保磁力(
)および残留磁束密度(Br)が減少し、
すぐれた最大エネルギ積((BH)max)が得られな
くなるので、γ<0.15とした。
【0010】次に、この発明においては、上記組成のイ
ンゴットを900〜1150℃の温度から0.5〜10
℃/minの冷却速度で550〜750℃まで冷却し、
550〜750℃の範囲で0.2〜5時間熱処理し、そ
の後30℃/min以上の冷却速度で常温まで冷却した
のち粉砕してこの発明に係わる永久磁石用粉末を得るよ
うになすことができる。
【0011】ここで、前記インゴットを900〜115
0℃の温度から0.5〜10℃/minの冷却速度で5
50〜750℃まで冷却するようになすのが良いのは、
前記インゴットを900〜1150℃まで加熱すること
によって組成の均質化をはかることができるためであ
り、900℃よりも低いと組成の均質化が図れず、11
50℃よりも高いと組織が粗大化するためであり、冷却
速度を0.5〜10℃/minの範囲となすのが良いの
は、冷却速度が0.5℃/minよりも小さいと組織が
粗大化し、10℃/minよりも大きいと歪を生ずるた
めである。さらに、上記の冷却速度で550〜750℃
まで冷却するようになすのが良いのは、上記の温度範囲
とすることによって異相の発生を防ぐことができるため
であり、550よりも低いと異相が発生し、750℃よ
りも高いときにも異相が発生するため好ましくない。
【0012】次に、550〜750℃まで冷却した後
は、前記の温度範囲で0.2〜5時間熱処理し、その後
30℃/min以上の冷却速度で室温まで冷却するのが
良いが、熱処理時間が0.2時間よりも短いと熱処理の
効果が小さく、5時間を超えても上記の熱処理効果は大
きくならず、むしろ異相が発生するので好ましくない。
さらに、熱処理後室温までの冷却速度を30℃/min
以上とするのが良いのは、このような冷却速度とするこ
とによってインゴット毎の特性のばらつきを小さくする
ことができるためである。
【0013】このようにして室温まで冷却したのち、イ
ンゴットを例えば、2〜5μm程度に粉砕して永久磁石
用粉末とするのが良い。
【0014】このようにして製造した永久磁石用粉末を
用いて永久磁石を製造するに際しては、全体が上記組成
の永久磁石を製造する場合には、前記粉末を磁場中プレ
ス成形したのち950〜1150℃の温度で焼結し、そ
の後直ちに急冷するのが良い。ここで、焼結温度が95
0℃よりも低いと焼結が良好に行われず、1150℃よ
りも高いと磁気特性が悪化するので好ましくない。ま
た、上記組成の永久磁石用粉末を含むプラスチック磁石
を製造する場合には、前記粉末と合成樹脂とを混合し、
前記混合体を成形型内に入れて磁場中プレス成形した
り、前記粉末を磁場中プレス成形したのち、得られた成
形体に合成樹脂を含浸して硬化させたりするのが良い。
【0015】
【実施例】
(実施例1)Nd0.17Fe0.74Ti0.02
0.07なる組成の合金をアルゴン雰囲気中に調整した
アーク溶解炉を用いて溶製して造塊した。次いで、得ら
れたインゴットを950℃まで加熱した後2℃/min
の冷却速度で650℃まで冷却し、0.5時間保持した
のち室温まで急冷した。次に、このようにして熱処理し
たインゴットをブラウンミルを用いて40メッシュ程度
に粗粉砕し、続いてジェットミルにて平均粒径3.0μ
m程度まで微粉砕したのち有機溶媒中に浸して永久磁石
用粉末を得た。
【0016】次に、上記の永久磁石用粉末を15KOe
の磁場中で約1tonf/cmの圧力をかけてプレス
成形したのち、得られた成形体をアルゴン雰囲気中にお
いて1050℃で1時間の条件で焼結を行い、その後1
00℃/minの冷却速度で室温まで急冷して永久磁石
を製造した。なお、このような工程により永久磁石を1
00個製造した。
【0017】次いで、このようにして製造した各永久磁
石の残留磁束密度(Br),保磁力(
),最大エネルギ積((BH)max)を調べた
ところ、表1に示すような最高,最低および平均の磁気
特性が得られた。また、保磁力()のばらつきは
図1に示すとおりであった。
【0018】
【表1】
【0019】表1および図1に示すように、残留磁束密
度(Br),保磁力()および最大エネ
ルギ積((BH)max)がいずれも高い値を示してい
ると共に、とくに保磁力()のばらつきが著しく
小さくすこぶる安定したものであることが確かめられ
た。
【0020】(比較例1)Nd0.17Fe0.74
0.020.07なる組成の合金をアルゴン雰囲気
中に調整したアーク溶解炉を用いて溶製して造塊した。
次いで、得られたインゴットをブラウンミルを用いて4
0メッシュ程度に粗粉砕し、ジェットミルにて平均粒径
3.0μm程度まで微粉砕したのち有機溶媒中に浸すこ
とにより永久磁石用粉末を得た。
【0021】次に、上記の永久磁石用粉末を15KOe
の磁場中で約1tonf/cmの圧力をかけてプレス
成形したのち、得られた成形体をアルゴン雰囲気中にお
いて1050℃で1時間の条件で焼結を行い、その後2
℃/minの冷却速度で650℃まで徐冷し、0.5時
間保持したのち室温まで100℃/minの冷却速度で
急冷して永久磁石を製造した。なお、このような工程に
より永久磁石を100個製造した。
【0022】次いで、このようにして製造した各永久磁
石の残留磁束密度(Br),保磁力(
),最大エネルギ積((BH)max)を調べた
ところ、表2に示すような最高,最低および平均の磁気
特性が得られた。また、保磁力()のばらつきは
図2に示すとおりであった。
【0023】
【表2】
【0024】表2および図2に示すように、残留磁束密
度(Br)および最大エネルギ積((BH)max)は
良好な値を示しているが、保磁力()の
ばらつきがかなり大きいことが確かめられた。
【0025】(実施例2)Nd0.16Fe0.75
0.06Si0.010.010.01なる組成の
合金をアルゴン雰囲気中に調整したアーク溶解炉を用い
て溶製して造塊した。次いで、得られたインゴットを1
010℃まで加熱した後5℃/minの冷却速度で70
0℃まで冷却し、1時間保持したのち30℃/minの
冷却速度で室温まで急冷した。次に、このようにして熱
処理したインゴットをブラウンミルを用いて40メッシ
ュ程度に粗粉砕し、続いてジェットミルにて平均粒径
3.0μm程度まで微粉砕したのち有機溶媒中に浸して
永久磁石用粉末を得た。
【0026】次に、上記の永久磁石用粉末を15KOe
の磁場中で約1tonf/cmの圧力をかけてプレス
成形したのち、得られた成形体にエポキシ樹脂を含浸さ
せ、次いで150℃×1時間の加熱処理によって硬化さ
せることによりプラスチック永久磁石を製造した。な
お、このような工程により永久磁石を100個製造し
た。
【0027】次いで、このようにして製造した各永久磁
石の残留磁束密度(Br),保磁力(
),最大エネルギ積((BH)max)を調べた
ところ、表3に示すような最高,最低および平均の磁気
特性が得られた。
【0028】
【表3】
【0029】表3に示すように、残留磁束密度(B
r),保磁力()および最大エネルギ積
((BH)max)がいずれも高い値を示していると共
に、とくに保磁力()のばらつきが著しく小さく
すこぶる安定したものであることが確かめられた。
【0030】(比較例2)Nd0.16Fe0.75
0.06Si0.010.010.01なる組成の
合金をアルゴン雰囲気中に調整したアーク溶解炉を用い
て溶製して造塊した。次いで、得られたインゴットをブ
ラウンミルを用いて40メッシュ程度に粗粉砕した後、
ジェットミルにて平均粒径3.0μm程度まで微粉砕し
て有機溶媒中に浸すことにより永久磁石用粉末を得た。
【0031】次に、上記の永久磁石用粉末を15KOe
の磁場中で約1tonf/cmの圧力をかけてプレス
成形したのち、得られた成形体をエポキシ樹脂を含浸さ
せ、次いで150℃×1時間の加熱処理によって硬化さ
せることによりプラスチック永久磁石を製造した。な
お、このような工程により永久磁石を100個製造し
た。
【0032】次いで、このようにして製造した各永久磁
石の残留磁束密度(Br),保磁力(
),最大エネルギ積((BH)max)を調べた
ところ、表4に示すような最高,最低および平均の磁気
特性が得られた。
【0033】
【表4】
【0034】表4に示すように、残留磁束密度(Br)
および最大エネルギ積((BH)max)がかなり低く
なっているとともに、保磁力()もかな
り低くかつばらつきが著しく大きいことが確かめられ
た。
【0035】
【発明の効果】以上説明してきたように、この発明によ
る永久磁石用粉末は、一般式R1−α−β−γαβ
γで表わされ、Rが希土類元素の1種または2種以
上、MがFe,Co,Ni,Mnの1種または2種以
上、AがTi,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Cr,M
o,Wの1種または2種以上、XがB,C,N,Si,
Pの1種または2種以上であり、0.60≦α≦0.8
5、0≦β≦0.10、γ<0.15である組成を有す
るものであるから、この永久磁石用粉末を用いて、例え
ば磁場中プレス成形したのち950〜1150℃の温度
で焼結し、その後急冷することによって製造した焼結永
久磁石や、前記粉末を磁場中プレス成形して前記プレス
成形前もしくはプレス成形後に合成樹脂を複合化してこ
の樹脂で結合することによって製造したプラスチック永
久磁石において、残留磁束密度(Br),保磁力(
),最大エネルギ積((BH)max)が優
れたものとすることができると共に、とくに保磁力(
)のばらつきが少なく安定した値を示すも
のとすることができ、家庭電化製品、音響製品、時計部
品、自動車部品、精密機器等々の小型軽量化,高性能化
ならびに品質の安定化を永久磁石の面から実現すること
が可能であるという非常に優れた効果をもたらしうるも
のである。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例1において製造した永久磁石
の保磁力の分布を調べた結果を示すグラフである。
【図2】この発明の比較例1において製造した永久磁石
の保磁力の分布を調べた結果を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C22C 33/02 J 38/00 303 D 7325−4K H01F 1/053 1/08 A 7371−5E

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】式、R1−α−β−γαβγで表わ
    され、Rが希土類元素の1種または2種以上、MがF
    e,Co,Ni,Mnの1種または2種以上、AがT
    i,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Cr,Mo,Wの1
    種または2種以上、XがB,C,N,Si,Pの1種ま
    たは2種以上であり、0.60≦α≦0.85、0≦β
    ≦0.10、γ<0.15である組成を有することを特
    徴とする永久磁石用粉末。
  2. 【請求項2】式、R1−α−β−γαβγで表わ
    され、Rが希土類元素の1種または2種以上、MがF
    e,Co,Ni,Mnの1種または2種以上、AがT
    i,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Cr,Mo,Wの1
    種または2種以上、XがB,C,N,Si,Pの1種ま
    たは2種以上であり、0.60≦α≦0.85、0≦β
    ≦0.10、γ<0.15である組成を有する永久磁石
    用粉末を焼結してなることを特徴とする永久磁石。
  3. 【請求項3】式、R1−α−β−γαβγで表わ
    され、Rが希土類元素の1種または2種以上、MがF
    e,Co,Ni,Mnの1種または2種以上、AがT
    i,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Cr,Mo,Wの1
    種または2種以上、XがB,C,N,Si,Pの1種ま
    たは2種以上であり、0.60≦α≦0.85、0≦β
    ≦0.10、γ<0.15である組成を有する永久磁石
    用粉末を合成樹脂で結合してなることを特徴とするプラ
    スチック永久磁石。
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