JPH06108189A - 希土類永久磁石合金 - Google Patents
希土類永久磁石合金Info
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- JPH06108189A JPH06108189A JP4280828A JP28082892A JPH06108189A JP H06108189 A JPH06108189 A JP H06108189A JP 4280828 A JP4280828 A JP 4280828A JP 28082892 A JP28082892 A JP 28082892A JP H06108189 A JPH06108189 A JP H06108189A
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- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
- H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
- H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
- H01F1/032—Magnets 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
- H01F1/04—Magnets 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
- H01F1/047—Alloys characterised by their composition
- H01F1/053—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals
- H01F1/055—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5
- H01F1/0555—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 pressed, sintered or bonded together
- H01F1/0557—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 pressed, sintered or bonded together sintered
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- Inorganic Chemistry (AREA)
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- Hard Magnetic Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【構成】重量百分率で、24〜28％のＲ（Ｒは希土類元素
のうち１種以上）、10〜20％のFe、３〜６％のCu、２〜
４％のZr、残部Coからなり、かつＲ2Co17 相から成る微
細なセル状組織のセル内のFe量が18原子％以上25原子％
以下の範囲内であることを特徴とする希土類永久磁石合
金。 【効果】本発明によれば残留磁束密度が11KGを超えるよ
うな高磁気特性を有するR2Co17系永久磁石合金を提供す
るができる。
のうち１種以上）、10〜20％のFe、３〜６％のCu、２〜
４％のZr、残部Coからなり、かつＲ2Co17 相から成る微
細なセル状組織のセル内のFe量が18原子％以上25原子％
以下の範囲内であることを特徴とする希土類永久磁石合
金。 【効果】本発明によれば残留磁束密度が11KGを超えるよ
うな高磁気特性を有するR2Co17系永久磁石合金を提供す
るができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、R2Co17系希土類永久磁
石合金に関するものである。
石合金に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】希土類永久磁石合金としては、現在、R2
Co17系磁石合金と R2Fe14B系磁石合金とが一般に使用さ
れている。通常、R2Fe14B系磁石合金の方が最大エネルギ
ー積が大きいため幅広く利用されているが、R2Fe14B系磁
石合金はキュリー温度が約 300℃と低いため 100℃を超
えるような高温では磁気特性が極端に低下してしまい使
用に耐えない。反面、R2Co17系磁石合金はキュリー温度
が約 800℃と高いため、高温においては R2Fe14B系磁石
合金よりも磁気特性が高くなり、高温での使用ではR2Co
17系磁石合金が用いられており、用途が限定されつつも
さらなる高特性を目指して研究開発が進められている。
R2Co17系希土類永久磁石合金はその組織構造として微細
なセル状組織を有していることはよく知られている。こ
のセル状組織は、500〜5,000 Åのセル径をもつR2Co17相
からなるセルと、幅50〜 200Åの境界相であるRCo5相と
からなっている。R2Co17系希土類永久磁石合金は、この
微細なセル状組織に磁壁がピンニングされることにより
保磁力が発生するピンニング型の磁石である。従って、
微細構造であるセル状組織と磁気特性は密接に関係して
おり、セル状組織を適切に制御することにより、磁気特
性を高めようという試みが従来からなされてきた。例え
ば、特開昭 56-156734号および特開昭 56-156735号で
は、セル状組織のセルとセルとの距離を適切な大きさに
制御することにより 15KOeを越えるような大きな保磁力
を得ている。
Co17系磁石合金と R2Fe14B系磁石合金とが一般に使用さ
れている。通常、R2Fe14B系磁石合金の方が最大エネルギ
ー積が大きいため幅広く利用されているが、R2Fe14B系磁
石合金はキュリー温度が約 300℃と低いため 100℃を超
えるような高温では磁気特性が極端に低下してしまい使
用に耐えない。反面、R2Co17系磁石合金はキュリー温度
が約 800℃と高いため、高温においては R2Fe14B系磁石
合金よりも磁気特性が高くなり、高温での使用ではR2Co
17系磁石合金が用いられており、用途が限定されつつも
さらなる高特性を目指して研究開発が進められている。
R2Co17系希土類永久磁石合金はその組織構造として微細
なセル状組織を有していることはよく知られている。こ
のセル状組織は、500〜5,000 Åのセル径をもつR2Co17相
からなるセルと、幅50〜 200Åの境界相であるRCo5相と
からなっている。R2Co17系希土類永久磁石合金は、この
微細なセル状組織に磁壁がピンニングされることにより
保磁力が発生するピンニング型の磁石である。従って、
微細構造であるセル状組織と磁気特性は密接に関係して
おり、セル状組織を適切に制御することにより、磁気特
性を高めようという試みが従来からなされてきた。例え
ば、特開昭 56-156734号および特開昭 56-156735号で
は、セル状組織のセルとセルとの距離を適切な大きさに
制御することにより 15KOeを越えるような大きな保磁力
を得ている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、セル状
組織の制御は未だ充分に行われているとは言えず、セル
状組織を充分に制御することによってR2Co17系希土類永
久磁石合金のさらなる高特性化が期待できる。本発明は
セル状組織の組成に着目し、これを制御することによっ
て高磁気特性を有する希土類永久磁石を提供しようとす
るものである。
組織の制御は未だ充分に行われているとは言えず、セル
状組織を充分に制御することによってR2Co17系希土類永
久磁石合金のさらなる高特性化が期待できる。本発明は
セル状組織の組成に着目し、これを制御することによっ
て高磁気特性を有する希土類永久磁石を提供しようとす
るものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、微細なセ
ル状組織と磁気特性について鋭意研究を続けた結果、セ
ル内のFeの量が磁気特性、特に残留磁束密度に大きな影
響を及ぼし、セル内のFe量を適切に制御することにより
残留磁束密度が11KGを超えるような高特性なR2Co17系永
久磁石を製造することに成功し、本発明を完成した。本
発明の要旨は、重量百分率で、24〜28％のＲ（Ｒは希土
類元素のうち１種以上）、10〜20％のFe、３〜６％のC
u、２〜４％のZr、残部Coからなり、かつＲ2Co17 相か
ら成る微細なセル状組織のセル内のFe量が18原子％以上
25原子％以下の範囲内であることを特徴とする希土類永
久磁石合金である。
ル状組織と磁気特性について鋭意研究を続けた結果、セ
ル内のFeの量が磁気特性、特に残留磁束密度に大きな影
響を及ぼし、セル内のFe量を適切に制御することにより
残留磁束密度が11KGを超えるような高特性なR2Co17系永
久磁石を製造することに成功し、本発明を完成した。本
発明の要旨は、重量百分率で、24〜28％のＲ（Ｒは希土
類元素のうち１種以上）、10〜20％のFe、３〜６％のC
u、２〜４％のZr、残部Coからなり、かつＲ2Co17 相か
ら成る微細なセル状組織のセル内のFe量が18原子％以上
25原子％以下の範囲内であることを特徴とする希土類永
久磁石合金である。
【０００５】以下、本発明を詳細に説明する。R2Co17系
希土類永久磁石合金は、一般に、次のような工程により
製造される。先ず、所定量の原料金属を秤量して高周波
溶解炉またはアーク炉等の溶解炉で溶解しインゴットを
鋳造する。次いでこのインゴットをジョークラッシャ
ー、スタンプミル、ブラウンミル等を用いて粗粉砕し、
ジェットミル、ボールミル等により粒径１〜50μｍにな
るように微粉砕を行う。次にこの微粉を磁場中で所望の
形に圧縮成形した後、 1,100〜 1,250℃で燒結し、続い
て燒結温度よりも０〜50℃低い温度で溶体化する。燒
結、溶体化に要する時間は、0.5〜５時間が適当である。
最後に時効処理として、通常初段時効を 700〜 950℃で
一定時間保持し、その後連続冷却または多段時効を行
う。上記の各工程は、R2Co17系合金が酸化されると特性
の劣化が著しいので、これを防止するため真空中または
非酸化性の雰囲気下で行われる。
希土類永久磁石合金は、一般に、次のような工程により
製造される。先ず、所定量の原料金属を秤量して高周波
溶解炉またはアーク炉等の溶解炉で溶解しインゴットを
鋳造する。次いでこのインゴットをジョークラッシャ
ー、スタンプミル、ブラウンミル等を用いて粗粉砕し、
ジェットミル、ボールミル等により粒径１〜50μｍにな
るように微粉砕を行う。次にこの微粉を磁場中で所望の
形に圧縮成形した後、 1,100〜 1,250℃で燒結し、続い
て燒結温度よりも０〜50℃低い温度で溶体化する。燒
結、溶体化に要する時間は、0.5〜５時間が適当である。
最後に時効処理として、通常初段時効を 700〜 950℃で
一定時間保持し、その後連続冷却または多段時効を行
う。上記の各工程は、R2Co17系合金が酸化されると特性
の劣化が著しいので、これを防止するため真空中または
非酸化性の雰囲気下で行われる。
【０００６】溶体化処理終了直後のR2Co17系合金は TbC
u7型の結晶構造を示すが、次工程の時効処理により、R2
Co17相とRCo5相とに分離し、微細なセル状組織を形成す
る。セル状組織は初段時効時に形成され、そのセルの大
きさは、概ね初段時効の温度で決まる。その後の連続冷
却または多段時効により各構成元素が拡散し、セルを構
成するR2Co17相、境界を構成するRCo5相の組成は変化し
ていく。Ｒ、Cuは境界相へと拡散し、Co、Feはセル内へ
と拡散するがZrは殆ど拡散しない。R2Co17相とRCo5相の
組成が変化するにつれて、R2Co17系磁石合金の磁気特性
も変化していく。
u7型の結晶構造を示すが、次工程の時効処理により、R2
Co17相とRCo5相とに分離し、微細なセル状組織を形成す
る。セル状組織は初段時効時に形成され、そのセルの大
きさは、概ね初段時効の温度で決まる。その後の連続冷
却または多段時効により各構成元素が拡散し、セルを構
成するR2Co17相、境界を構成するRCo5相の組成は変化し
ていく。Ｒ、Cuは境界相へと拡散し、Co、Feはセル内へ
と拡散するがZrは殆ど拡散しない。R2Co17相とRCo5相の
組成が変化するにつれて、R2Co17系磁石合金の磁気特性
も変化していく。
【０００７】本発明の最大の特徴は、これらの構成元素
の内、セル内に拡散するFeの量が残留磁束密度に大きな
影響を及ぼすことを見出し、その量を制御したことにあ
る。セルを構成するR2Co17相に含まれるFe量が18原子％
未満であるとR2Co17系磁石合金の残留磁束密度は小さく
なってしまうが、これはR2Co17相の飽和磁化が小さくな
るためだと考えられる。従って、大きな残留磁束密度を
得るために、セルのR2Co17相に含まれるFe量を18原子％
以上となるように時効処理をすればよいが、セル内に含
まれるFe量が25原子％以上になると保磁力が低下してし
まうので、セルのR2Co17相に含まれるFe量は18原子％以
上25原子％以下の範囲内に限定される。
の内、セル内に拡散するFeの量が残留磁束密度に大きな
影響を及ぼすことを見出し、その量を制御したことにあ
る。セルを構成するR2Co17相に含まれるFe量が18原子％
未満であるとR2Co17系磁石合金の残留磁束密度は小さく
なってしまうが、これはR2Co17相の飽和磁化が小さくな
るためだと考えられる。従って、大きな残留磁束密度を
得るために、セルのR2Co17相に含まれるFe量を18原子％
以上となるように時効処理をすればよいが、セル内に含
まれるFe量が25原子％以上になると保磁力が低下してし
まうので、セルのR2Co17相に含まれるFe量は18原子％以
上25原子％以下の範囲内に限定される。
【０００８】次に、R2Co17系永久磁石合金の組成を重量
百分率で、24〜28％のＲ（Ｒは希土類元素のうち１種以
上）、10〜20％のFe、３〜６％のCu、２〜４％のZr、残
部Coと限定したのは、以下のような理由からである。R2
Co17系永久磁石合金中に含まれるＲの量が、28重量％を
超えるとBrが低下し、24重量％未満では角型が悪くな
る。ここにＲは、Ｙを含む La,Ce,Pr,Nd,Pm,Sm,Eu,Gd,T
b,Dy,Ho,Er,Tm,YbおよびLuの内から選択される１種また
は２種以上の混合元素であり、好ましくはSmである。ま
た、R2Co17系永久磁石合金中に含まれるFe量が、10重量
％未満ではBrが低下してしまい、20重量％を超えると保
磁力が低下し、Zr量が２重量％未満では充分な保磁力が
得られず、４重量％より多くなると最大エネルギー積の
低下を引き起こす。更にCu量が３重量％未満では保磁力
が低くなってしまい、６重量％より多くなるとBrの低下
をもたらす。
百分率で、24〜28％のＲ（Ｒは希土類元素のうち１種以
上）、10〜20％のFe、３〜６％のCu、２〜４％のZr、残
部Coと限定したのは、以下のような理由からである。R2
Co17系永久磁石合金中に含まれるＲの量が、28重量％を
超えるとBrが低下し、24重量％未満では角型が悪くな
る。ここにＲは、Ｙを含む La,Ce,Pr,Nd,Pm,Sm,Eu,Gd,T
b,Dy,Ho,Er,Tm,YbおよびLuの内から選択される１種また
は２種以上の混合元素であり、好ましくはSmである。ま
た、R2Co17系永久磁石合金中に含まれるFe量が、10重量
％未満ではBrが低下してしまい、20重量％を超えると保
磁力が低下し、Zr量が２重量％未満では充分な保磁力が
得られず、４重量％より多くなると最大エネルギー積の
低下を引き起こす。更にCu量が３重量％未満では保磁力
が低くなってしまい、６重量％より多くなるとBrの低下
をもたらす。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の実施態様を実施例を挙げて具
体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるもので
はない。 （実施例１）合金組成がSm 25.5重量％、Fe 14重量％、
Cu 4.0重量％、Zr 2.5重量％、残Coとなるように原料金
属を秤量をした後、これらを高周波溶解炉にて溶解し合
金インゴットを作成した。得られた合金インゴットをブ
ラウンミルを用いて粗粉砕し、その後ジェットミルで微
粉砕を行った。微粉砕後の合金粉の平均粒径は約５μｍ
であった。この合金粉を磁場中で成形を行い、得られた
成形体を1,200 ℃で燒結、1,180 ℃で溶体化した。次い
で時効処理は先ず初段時効として 850℃で２時間保持し
た後、５℃/min、１℃/min および 0.2℃/minの各冷却
速度で 400℃まで連続冷却を行い急冷した。得られた永
久磁石は、磁気特性を測定し、透過電子顕微鏡で微細組
織を観察し、エネルギー分散型Ｘ線分析装置で微細組織
のセル内組成のFeの定量分析を行ない結果を表１に示し
た。
体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるもので
はない。 （実施例１）合金組成がSm 25.5重量％、Fe 14重量％、
Cu 4.0重量％、Zr 2.5重量％、残Coとなるように原料金
属を秤量をした後、これらを高周波溶解炉にて溶解し合
金インゴットを作成した。得られた合金インゴットをブ
ラウンミルを用いて粗粉砕し、その後ジェットミルで微
粉砕を行った。微粉砕後の合金粉の平均粒径は約５μｍ
であった。この合金粉を磁場中で成形を行い、得られた
成形体を1,200 ℃で燒結、1,180 ℃で溶体化した。次い
で時効処理は先ず初段時効として 850℃で２時間保持し
た後、５℃/min、１℃/min および 0.2℃/minの各冷却
速度で 400℃まで連続冷却を行い急冷した。得られた永
久磁石は、磁気特性を測定し、透過電子顕微鏡で微細組
織を観察し、エネルギー分散型Ｘ線分析装置で微細組織
のセル内組成のFeの定量分析を行ない結果を表１に示し
た。
【００１０】
【表１】
【００１１】（実施例２）実施例１と同様な条件で燒結
体を作製し、その後次のような時効処理を施した。即
ち、初段時効として 870℃で１、２、５、10時間保持し
た後、１℃/minの冷却速度で 400℃まで連続冷却し急冷
した。得られた永久磁石は、磁気特性を測定し、透過電
子顕微鏡で微細組織を観察し、エネルギー分散型Ｘ線分
析装置で微細組織のセル内の組成のFeの定量分析を行っ
た。得られた結果を表２に示す。
体を作製し、その後次のような時効処理を施した。即
ち、初段時効として 870℃で１、２、５、10時間保持し
た後、１℃/minの冷却速度で 400℃まで連続冷却し急冷
した。得られた永久磁石は、磁気特性を測定し、透過電
子顕微鏡で微細組織を観察し、エネルギー分散型Ｘ線分
析装置で微細組織のセル内の組成のFeの定量分析を行っ
た。得られた結果を表２に示す。
【００１２】
【表２】
【００１３】（実施例３）実施例１と同様な条件で燒結
体を作製し、その後次のような時効処理を施した。即
ち、初段時効として夫々 800℃、850℃、900℃で10時間保
持した後、 700℃で１時間、600℃で２時間、500℃で５時
間、400℃で10時間の多段時効を行った。得られた永久磁
石は、磁気特性を測定し、透過電子顕微鏡で微細組織を
観察し、エネルギー分散型Ｘ線分析装置で微細組織のセ
ル内の組成
体を作製し、その後次のような時効処理を施した。即
ち、初段時効として夫々 800℃、850℃、900℃で10時間保
持した後、 700℃で１時間、600℃で２時間、500℃で５時
間、400℃で10時間の多段時効を行った。得られた永久磁
石は、磁気特性を測定し、透過電子顕微鏡で微細組織を
観察し、エネルギー分散型Ｘ線分析装置で微細組織のセ
ル内の組成
【００１４】
【表３】
【００１５】（実施例４）実施例１と同様な条件で燒結
体を作製し、その後次のような時効処理を施した。即
ち、初段時効として 850℃で夫々10時間および50時間保
持した後、 700℃で１時間、600℃で２時間、500℃で５時
間、400℃で10時間の多段時効を行った。得られた永久磁
石は、磁気特性を測定し、透過電子顕微鏡で微細組織を
観察し、エネルギー分散型Ｘ線分析装置で微細組織のセ
ル内の組成のFeの定量分析を行った。得られた結果を表
４に示す。
体を作製し、その後次のような時効処理を施した。即
ち、初段時効として 850℃で夫々10時間および50時間保
持した後、 700℃で１時間、600℃で２時間、500℃で５時
間、400℃で10時間の多段時効を行った。得られた永久磁
石は、磁気特性を測定し、透過電子顕微鏡で微細組織を
観察し、エネルギー分散型Ｘ線分析装置で微細組織のセ
ル内の組成のFeの定量分析を行った。得られた結果を表
４に示す。
【００１６】
【表４】
【００１７】
【発明の効果】本発明によれば残留磁束密度が11KGを超
えるような高磁気特性を有するR2Co17系永久磁石合金を
提供するができ、産業上その利用価値は極めて高い。
えるような高磁気特性を有するR2Co17系永久磁石合金を
提供するができ、産業上その利用価値は極めて高い。
───────────────────────────────────────────────────── 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 // Ｈ０１Ｆ 7/02 Ｚ
Claims (1)
- 【請求項１】重量百分率で、24〜28％のＲ（Ｒは希土類
元素のうち１種以上）、10〜20％のFe、３〜６％のCu、
２〜４％のZr、残部Coからなり、かつＲ2Co17相から成
る微細なセル状組織のセル内のFe量が18原子％以上25原
子％以下の範囲内であることを特徴とする希土類永久磁
石合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4280828A JP2951491B2 (ja) | 1992-09-25 | 1992-09-25 | 希土類永久磁石合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4280828A JP2951491B2 (ja) | 1992-09-25 | 1992-09-25 | 希土類永久磁石合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06108189A true JPH06108189A (ja) | 1994-04-19 |
| JP2951491B2 JP2951491B2 (ja) | 1999-09-20 |
Family
ID=17630556
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4280828A Expired - Fee Related JP2951491B2 (ja) | 1992-09-25 | 1992-09-25 | 希土類永久磁石合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2951491B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113436819A (zh) * | 2021-06-30 | 2021-09-24 | 杭州科德磁业有限公司 | 一种低温度系数钐钴烧结永磁材料的制备方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03198302A (ja) * | 1989-12-27 | 1991-08-29 | Hitachi Metals Ltd | 永久磁石 |
-
1992
- 1992-09-25 JP JP4280828A patent/JP2951491B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03198302A (ja) * | 1989-12-27 | 1991-08-29 | Hitachi Metals Ltd | 永久磁石 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113436819A (zh) * | 2021-06-30 | 2021-09-24 | 杭州科德磁业有限公司 | 一种低温度系数钐钴烧结永磁材料的制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2951491B2 (ja) | 1999-09-20 |
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