JPH06208912A

JPH06208912A - 非単軸永久磁石材料

Info

Publication number: JPH06208912A
Application number: JP5259812A
Authority: JP
Inventors: Robert F Krause; エフ．クラウスロバート; John Keem; キームジョン; Jun S Im; スイムジュン; Su Cronogue; クロノグスゥ
Original assignee: INLAND STEEL IND Inc; Inland Steel Co
Current assignee: INLAND STEEL IND Inc; Inland Steel Co
Priority date: 1992-10-19
Filing date: 1993-10-18
Publication date: 1994-07-26
Also published as: CA2108615A1; EP0594309A1; US5403408A

Abstract

(57)【要約】【目的】フェライトより優れた性能で、サマリウムー
コバルト合金よりも安価である永久磁石を提供する。【構成】原子％にて下記式：【化５】を有する永久磁石材料であって、前記 TM は遷移金属、
RE は希土類金属、そしてＢはホウ素またはホウ素と炭
素の組合わせである。永久磁石材料は少なくとも10重
量％の非単軸材料を含有し、かつ保磁力が少なくとも
1,000エルステッドである永久磁石材料。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は永久磁石材料およびこの
永久磁石材料からなる永久磁石、特に、遷移金属、希土
類金属およびホウ素成分からなる永久磁石材料に関す
る。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】永久
磁石は家庭用電気機器からコンピュータ本体に付属の周
辺端末装置にわたる電気、電子製品には重要な構成要素
である。高効率の電気、電子装置を小型化しようとす
る傾向があって、量産が容易かつ経済的に行なえる強力
な永久磁石に対する要望が増している。このため研究
者達は少しでも安価でかつ高性能な永久磁石材料を求め
続けている。高性能な永久磁石材料は一般に保磁力、
残留磁気、最高磁気エネルギー量等の磁気特性が比較的
高いものである。

【０００３】約1,000 Oeの保磁力は永久磁石に要求され
る最高値である。保磁力は永久磁石の帯磁化、消磁化
の相対的容易さの尺度である。保磁力が低いと磁石材
料が簡単に磁化できるので有利であるが、この磁化され
た材料がまた容易に消磁化されるので不利でもある。
したがって、高い保磁力を有する永久磁石材料が選ばれ
ている。

【０００４】残留磁気は、磁石材料を磁化した磁界を取
り除いた後にも磁石材料に保持されている磁化の度合い
である。例えば、原子比例式が RE2TB14B1であって相
互干渉がなく等方性の遷移金属(TM)−希土類金属(RE)−
ホウ素(B) 組成の磁性材料の場合でも残留磁気は約 8,0
00 G（ガウス）であると考えられている。その他、最
高磁気エネルギー量 (BHmax ) 磁力の尺度である。完
全に調整された（異方性の) 磁性材料の最高理論BHmax
値は 64 MGOe（メガガウスエルステッド）である。調
整されない（等方性の）磁気材料の最高理論BHmax 値は
16 MGOeであるが、実際の最高値は 14.2 MGOe、一般的
には 12 MGOeである。

【０００５】低い磁気特性を有する磁性材料は「磁化し
易い」と称されるのに対し、高い磁気特性の磁性材料
は、「磁化しにくい」と称されている。磁石材料に使
用される金属合金は磁化しにくくても、磁化し易くても
よい。現在、種々多様な磁化しにくい磁石材料（また
永久磁石材料とも称される）が公知であり、永久磁石と
して使用されている。しかし、高い磁気特性を有する
公知の永久磁石はまた、いずれも高価である。妥当な
価格の永久磁石材料は、ある限られた用途には向いてい
るが他の用途には適していない。

【０００６】最高の性能を有する永久磁石は(1) 希土類
金属、および(2) 遷移金属、例えばSmCo5のようなサマ
リウムーコバルト合金またはこれに類似の合金による金
属間化合物、すなわち合金で作られている。これらの
合金は充分高い磁気特性を有し、ほとんどあらゆる用途
に使用できる。しかし、このような合金類はコバルト
のような極めて高価な金属を高い割合で含むという欠点
があり、量産しても安価にはできない。加えて、サマ
リウム−コバルトのような合金は、最高の性能を達成す
るには極めて複雑な処理手順が必要である。これらの
合金の第三の欠点は限られた組成範囲でのみ高い保磁力
を示すことであり、このため研究者のできることは本質
的に。成分の割合を変えて飽和磁化のような合金の他の
磁気特性を変えるといったことに限られている。希土
類金属を含有しない磁石材料は概して、サマリウム−コ
バルト合金およびこれに関連する合金よりも実質的に低
い保磁力を示す。種々のアルニコ (ALNICO）は保磁力
が例えば約 600 Oe から約1,400 Oe である。この範
囲の保磁力では磁石材料が簡単に消磁化されるので、ほ
とんどの用途で低すぎる。アルニコ合金にはまた、高
価なコバルトが比較的多量に含まれるという欠点があ
る。

【０００７】酸化鉄を含有するフェライトはまた永久磁
石材料として広範囲に使用されている。種々の等級の
フェライトが極めて安価に採用可能であるが、これらは
一般的に残留磁気が低くて、保磁力は中程度である。
したがって、フェライトの主な利点は、安価であること
によりフェライトを含む永久磁石を量産できることであ
る。従来の永久磁石にみられるこのような欠点に鑑
み、研究者たちはフェライトより優れた性能で、サマリ
ウム−コバルト合金よりも安価である永久磁石を探求し
た。この部類に属する永久磁石の一つに、一つ以上の
遷移金属、一つ以上の希土類金属およびホウ素から構成
されたものがある。従来の遷移金属−希土類金属−ホ
ウ素（TM-RE-B)合金は「2-14-1」相、すなわち RE2TM14
B1が主成分である。ここで下付き文字は成分の原子比
率を示している（この他に、TM82RE12B6 とも表わされ
るが、この場合の下付き文字は成分の原子百分率（原子
％）を示している）。この RE2TM14B1合金は単軸結晶
構造、すなわち磁化が容易な単一軸を有する。従来、
研究者たちは、磁石材料が永久磁気特性を発揮するには
これが結晶学的に単軸構造でなければならないと主張し
てきた。

【０００８】現在までのところ、非単軸 TM-RE-B合金は
その保磁力が 1,000 Oe 以下であるので、永久磁石には
使用されていない。磁石材料に非単軸材料の割合が多
すぎる場合は、研究者たちは充分高い保磁力（すなわ
ち、少なくとも 1,000 Oe)を有する TM-RE-B合金を作る
ことができなかった。したがって、実質的に非単軸材
料を (例えば、10重量％以上) 含有する従来の TM-RE-B
合金は本質的に永久磁気特性を保持していない。驚く
べきことに、また予想外なことに、非単軸材料を重量で
少なくとも10％、一般的に少なくとも40％含有する本発
明の永久磁石材料は、永久磁石に使用するに充分高い磁
気特性を示すのである。

【０００９】このため従来の磁石材料は、(1) 高効率だ
が極めて高価であって量産できないサマリウムーコバル
ト合金か、または(2) 経済的だが永久磁石に使用しても
ほとんどが充分な磁気特性を示さないフェライトから作
るしかなかった。加えて、これら両極端の間には、TM
-RE-B 永久磁性材料で、しかも銘記すべきことに主成分
にRE2TM14B1 を含有するTM-RE-B 磁性材料で作られた、
永久磁石があったのである。

【００１０】RE2TM14B1 合金は多数の特許に開示されて
いる。例えば、Koonの米国特許第4,374,665号、第 4,
402,770号、第 4,409,043号、および第 4,533,408号公
報において、 (1) 鉄 (遷移金属）、(2) ランタンおよび
ランタンド (希土類金属) および(3) ホウ素からなる磁
気合金が開示されている。

【００１１】Croatの米国特許第 4,802,931号、および
第 4,851,058号公報には主として単一相として「2-14-
1」相（すなわち、 RE2TM14B1）を含む単一相の TM-RE-
B合金が開示されている。 Croatの米国特許第 4,496,39
5号公報には、希土類金属および遷移金属を含む二成分
系磁石材料が開示してある。同様に、Brewerらの米国
特許第 4,881,985号公報には RE2TM14B1を主成分とする
単軸 TM-RE-B合金が開示されている。

【００１２】TM-RE-B磁石を開示した他の特許は次のと
おりである。

【００１３】溝口らの米国特許第 5,071,493号公報に
は、磁性を有する RE2TM14B1相と、希土類金属を多量に
含有して磁性をもたない相とからなる焼結金属で構成し
た二相永久磁石が開示されている。

【００１４】De Mooijらの米国特許第 4,935,074号公報
には、遷移金属、希土類金属およびホウ素からなる磁性
材料が開示されており、希土類金属が 4.8原子％以下、
ホウ素が16原子％から26原子％含まれている。

【００１５】佐川らによる米国特許第 4,770,723号公報
には、正方晶系結晶構造を有し磁気的に異方性の TM-RE
-B磁性材料が開示されている。

【００１６】Keemらの米国特許第 4,867,785号、および
第 5,116,434号公報には磁性材料の製法が開示されてい
る。 Ovshinsky らによる米国特許第 4,715,891号、お
よび第 4,753,675号公報には、例えば RE2TM14B1相 TM-
RE-B合金等の磁性材料の製法がシリコン、アルミニウム
のような調節剤を含む場合と含まない場合とについて開
示してある。

【００１７】さらに、ヨーロッパ特許出願第 0 195 219
号公報には、シリコン、アルミニウムの調節剤を含む T
M-RE-B合金が開示されている。

【００１８】TM-RE-Bからなる永久磁石は合金の粒子を
含み、しかも(1) この粒が配列されているか、あるいは
異方性があると言われて、磁気的に調整された永久磁石
材料か、または(2) 粒子が調整されてないか、あるいは
等方性があると言われて、磁気的に調整されていない永
久磁石材料かのどちらかで構成されている。調整され
た粒子からなる永久磁石は通常、調整されていない粒子
による磁石よりも実質的に大きな磁力を有する。調整
された粒子からなる永久磁石では磁力が指向性を有す
る。極めて小さな磁力は調整方向を横切る方向に存在
するが、実質的な磁力は調整方向に存在するものであ
る。対照的に、調整されない粒子からなる永久磁石で
は磁力は実質的にあらゆる方向に存在するが、どの方向
の磁力も調整された粒子からなる磁石の調整方向の磁力
よりも可成り低い値である。

【００１９】したがって、高価で調整された永久磁石材
料の磁気特性を示すことのできる、安価で等方性を有す
る永久磁石材料を提供することが要望されるのである。
また、簡単に磁化される（すなわち、フェライトのよ
うに低い保磁力を有する）が、高い程度の磁性（すなわ
ち、調整された TM-RE-B磁石材料のように高い残留磁
気）を有する永久磁石材料を提供することも要望される
のである。磁石材料の保磁力が低く残留磁気が高けれ
ば、この材料で構成された永久磁石はこの磁石が装置に
取り付けられて後も磁化されている。

【００２０】

【課題を解決するための手段および作用・効果】本発明
は少なくとも10重量％の非単軸材料を含み、そして永久
磁石に実際使用されるに充分な磁気特性を有する永久磁
石材料、特に、下記式：

【００２１】

【化３】

【００２２】で表され、式中の TM は遷移金属、REは希
土類金属、そして Bはホウ素と炭素の組合わせである、
磁石材料が提供される。

【００２３】永久磁石材料は、保磁力が約 1,000 Oe よ
り大きく、残留磁気が約 7,000 G（一般的には約 9,000
G）より大きい。このため、永久磁石材料は磁界によ
り比較的容易に磁化され、また磁界を取り除いた後にも
優れた磁気特性を維持する。本発明の永久磁石材料が
示す磁気特性は、これまで調整された磁石材料によって
のみ達成できた大きさのものである。本発明の永久磁石
材料は、RE2TB14B1 磁石材料のような、従来の TM-RE-B
磁石材料よりも実質的に少ない量の希土類金属を含有す
るので、本発明の永久磁石材料は従来の TM-RE-B磁石材
料よりも安価であり、安価な永久磁石を量産するのに適
している。

【００２４】本発明ではまたこの永久磁石材料からなる
永久磁石をも提供するものである。

【００２５】一実施態様として永久磁石が接着磁石であ
り、その永久磁石材料には樹脂または低融点金属合金が
混ぜられており、この混合物が所望する磁石の大きさ、
形状に作られている。本発明の永久磁石材料は簡単に
磁化されるので、永久磁石はそれが設けられている装置
内に取り付けられた後にも磁化されている。

【００２６】本発明に関する上記のおよび他の内容およ
び利点は、図面に関連する下記の詳細な説明から明瞭に
なるであろう。

【００２７】

【実施例】以下、本考案の実施例を図面に基づいてより
詳細に説明する。本発明の永久磁石材料は、(a) 遷移
金属、(b) 希土類金属および(c) ホウ素成分で構成され
ている。これらの三成分からなる従来の磁石材料では
(1) 永久磁石材料に特有の単軸結晶構造、または(2) 一
つ以上の軟質の希土類相および／または遊離鉄相を含む
非単軸結晶構造のものであったが、永久磁石に使用する
に充分な磁気特性を有するものでなかったのである。

【００２８】これら従来の磁石材料とは対照的に、本発
明の永久磁石材料では少なくとも10重量％の非単軸材料
を含有しており、永久磁石に使用するに充分な保磁性、
残留磁気および最高磁気エネルギー量を有するものであ
る。

【００２９】本発明の永久磁石材料は下記の式：

【００３０】

【化４】

【００３１】で表される。

【００３２】前記式中、TMは遷移金属、REは希土類金
属、そして Bはホウ素またはホウ素と炭素の組合わせで
ある。前記式(1) および(2) で下付き文字（例えば、
86.5-x-y）は永久磁石材料中のある成分の原子％を表わ
す。非単軸材料は、式の中に含まれている。

【００３３】遷移金属（TM）は鉄、コバルトまたはその
混合物からなる。この遷移金属には鉄が好適である。
さらに永久磁石材料の遷移金属成分はチタニウム、バ
ナジウム、ジルコニウム、タンタル、ニオブ、ハフニウ
ム、クロミウム、ニッケル、マンガンまたはこれらの混
合物を全組成の約10原子％まで、好適には約 5原子％ま
で含有することができる。

【００３４】希土類金属（RE）にはスカンジウム、イッ
トリウム、原子番号が57（ランタン）から71（ルテチウ
ム）までの元素またはこれらの組合わせがある。好適
には軽質の希土類金属例えばスカンジウム、イットリウ
ム、ランタン、セリウム、プラセオジミウム、ネオジ
ム、プロメチウム、サマリウム、ユーロピウム、ガドリ
ニウム、またはこれらの組合わせがある。本発明の利
点を充分に達成させるには、永久磁石材料の希土類金属
の原子％の少なくとも 1/2が軽質の希土類金属であり、
残余の希土類金属は重質の希土類、例えば、テルビウ
ム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウ
ム、イッテルビウム、ルテチウムまたはこれらの組合わ
せである。

【００３５】好適な軽質の希土類金属にはネオジム、プ
ラセオジミウムおよびこれらの組合わせがある。本発
明の利点を充分に達成させるには軽質の希土類金属はネ
オジムがよい。軽質の希土類金属に関連して使用する
重質の希土類金属はテリビウム、ジスプロシウムおよび
これらの組合わせが好適である。

【００３６】ホウ素成分(B) はホウ素単独か、ホウ素と
炭素の組合わせである。永久磁石材料がホウ素と炭素
の組合わせを含有する場合は、ホウ素成分の原子百分率
％の約 3/4までを炭素にすることができる。

【００３７】本発明の永久磁石材料の組成的構成に関し
て、永久磁石材料の境界線を図示した三成分相の線図を
図１に示した。図１に示した永久磁石材料の場合、遷
移金属(TM)成分に鉄(Fe)、希土類金属(RE)成分にネオジ
ム(Nd)、そして(B) 成分はホウ素である。

【００３８】特に、図１に１、２、３および４で示した
点は、三成分系線図に区域Ｉを画定し、前出の式(1) の
永久磁石材料を示している。図１に３、４、５および
６で示した点は三成分系線図に区域IIを画定し、前出の
式(2) の永久磁石材料を示している。本発明の永久磁
石材料には図１の区域Ｉ、II内の合金、および、非単軸
材料を少なくとも10重量％含有し、かつ保磁力が少なく
とも約 1,000 Oe であるその他の TM-RE-B合金がその範
囲に含まれている。図１において、磁気材料の希土
類金属(Nd)の量が約６原子％より多く、ホウ素またはホ
ウ素と炭素の量が約10.5原子％より少ないならば、原子
比例式が RE2TM14B 、すなわち、「2-14-1」相であって
本質的に単相である磁性材料を形成する。 (相当する原
子百分率式は TM82RE12B6 である。) この「2-14-1」
相材料は、 Croatの米国特許第4,802,831号公報に開示
されている。理想的な RE2TM14B 合金を図１に点「2-
14-1」として示してある。

【００３９】磁石材料中のホウ素量が約16原子％より多
く、希土類金属量が約５原子％より少ない場合、得られ
た合金は本質的に単相でありその原子比例式は Fe3B で
ある。この Fe3B 合金は De Mooij らの米国特許第
4,935,074号公報に開示されている。ホウ素量が約16
原子％より多くて、希土類金属量が約５原子％より多い
場合では、得られる磁性材料の保磁力は 1,000 Oe より
低くなり、したがって、この磁性材料は永久磁石用には
適していない。

【００４０】前記した式(1) および式(2) で規定し、ま
た図１に図示したように区域ＩおよびIIで画定した組成
範囲内の本発明の永久磁石材料は多相材料であって、
（i)区域ＩまたはIIとして描かれた式に取り囲まれた従
来の磁化しにくい磁性相と、(ii)α鉄からなる少なくと
も一つの磁化容易な磁性相とが含まれる。この永久磁
石材料は、少なくとも10重量％の非単軸材料（例えば、
α鉄）を含むが、保磁力は少なくとも 1,000 Oe であ
る。図１の区域ＩおよびIIで画定した永久磁石材料
は、したがって永久磁石には有用である。

【００４１】本発明の永久磁石材料と従来の磁石材料の
組成的構成の関係が図２の三成分系相線図に示してあ
る。図２では本発明の永久磁石材料を区域Ａで示して
ある。

【００４２】De Mooijらの米国特許第 4,935,074号公報
に開示されている磁石材料が区域Ｂで示してある。 C
roatの米国特許第 4,496,395号公報に開示した磁石材料
は区域Ｃで示されている。 Koon の米国特許第 4,402,7
70号公報に開示した磁石材料は区域Ｄで示してある。
図２に明示したように、本発明の永久磁石材料は従来の
TM-RE-B磁石材料とは異なった組成的構成を有する。
下記にて充分説明するように、本発明の永久磁石材料に
は、この磁石材料を永久磁石およびこの永久磁石を備え
た装置内で有用に作用させる独得の磁気特性を有する。

【００４３】本発明の永久磁石材料は当業者には公知の
標準的な技法で製造される。ある具体的方法として、
適量の遷移金属、希土類金属およびホウ素をまず混合
し、それからアルゴンのような保護ガスの雰囲気で融解
する。次に、この得られた融解混合物を融解紡糸法に
よる等で急速冷却し、これを粉砕して微晶質構造を有す
る永久磁石材料の薄片にする。好適には、この薄片を
さらに熱処理等の工程に送り適当なミクロ構造に仕上げ
る。永久磁石材料の製法は、 Keen らの米国特許第
4,867,785号、および第 5,116,434号公報、 Croatの米
国特許第 4,802,931号および第 4,851,058号公報、 Koo
n の米国特許第 4,402,770号公報、およびBrewer らの
米国特許第 4,881,985号公報に発表されている。これ
らを参考までに記載した。

【００４４】熱処理は一般的に、永久磁石材料を例えば
非酸化雰囲気（すなわち、酸素無し）で約20分から１時
間だけ、約 500℃から約 900℃の温度範囲内で加熱する
工程がある。一般に、熱処理はアルゴン流の雰囲気で
約 550℃から約 750℃で行われる。各永久磁石材料の
加熱処理の最適時間と温度は当業者で簡単な試験により
決めることができる。

【００４５】本発明の永久磁石材料につき説明するた
め、下記の実施例Ａ〜Ｋを上述の方法に基づいて準備し
た。各永久磁石は磁気特性試験に先立ち非酸化雰囲気
で熱処理した。実施例Ａ〜Ｋの永久磁石材料の組成的
構成および磁気特性は下記表１に示した。実施例Ａ〜
Ｋの各永久磁石材料の組成的構成は、図１の三成分系相
線図にそれぞれＡ〜Ｋの点で示してある。

【００４６】実施例Ａ〜Ｋの永久磁石材料は少なくとも
約25 kOe（キロエルステッド）の磁界を作用させて磁化
した。固有の抗磁力（すなわち、保磁力）は磁界を取
り除き、磁化を０にするに要する磁界を決めることによ
り求められる。

【００４７】

【表１】

【００４８】１）BHmax はメガガウスエルステッド(MGO
e)単位の最高磁気エネルギー量である。

【００４９】２）Hci はエルステッド(Oe)単位の固有の
保磁力である。

【００５０】３）Brはガウス (G)単位の残留磁気であ
る。

【００５１】４）T および tはそれぞれ、磁気特性試験
に先立つ熱処理の温度および時間であり、実施例Ａ〜Ｋ
の磁石材料をすべて熱処理した。

【００５２】５）元素の略語；Nd−ネオジム、Dy−ジス
プロシウム、Tb−テルビウム、Fe−鉄、Nb−ニオブ、お
よび B−ホウ素６）永久磁石材料に存在する元素の量を原子％として表
わした。

【００５３】（原子の総％は実験精度に限界があり精確
に 100％にはならない。）本発明の永久磁石材料に独特な磁気特性は、実施例Ａ〜
Ｋの磁石材料の磁気特性を(1) 通常使用されているフェ
ライト材料および(2) Croat の米国特許第4,802,831号
公報に開示されたTM-RE-B 磁石材料 (すなわち、RE2TM1
4B1)の特性と比較して説明する。フェライト類はTM-R
E-B 磁石材料より磁気特性の点では劣るが極めて安価な
磁石材料である。フェライト類は異方性材料であって
保磁力が約 4,000 Oe まで、一般的には約 2,000 Oe か
ら約 4,000 Oe である。保磁力が少なくとも約 1,000
Oe である磁気材料は、永久磁石材料とみなされてい
る。 Croatの米国特許第 4,802,831号公報に開示されて
いる、主に単一相のRE2TM14B1が含まれる TM-RE-B磁石
材料は保磁力が約 1,000 Oe である。保磁力が約 1,0
00 Oe の磁石材料は、これが磁化できないので使用でき
ない実際例が多数ある。フェライト類は、保磁力が約
2,000 Oe から約 4,000 Oe であり、簡単に磁化でき
る。しかし、フェライト類はまた残留磁気が約 2,000
Gから約4,000 Gまでであり、高い残留磁気が要求され
る用途には実際に使用できない。

【００５４】これに対し、 RE2TM14B1磁石材料(Croatの
米国特許第 4,802,831号公報) の残留磁気は約 8,000 G
である。現在、これら RE2TM14B1磁石材料で立証され
ている残留磁気はこのような状況にあると考えられてい
る。

【００５５】表１に要約したデータから、実施例Ａ〜Ｋ
の永久磁石材料の固有の保磁力(Hci) は約1,000 Oeから
4,000 Oe を超える値である。この範囲内の保磁力で
あれば永久磁石材料に充分使用でき、本質的にフェライ
トの保磁力に匹敵する。

【００５６】したがって、本発明の永久磁石材料は、固
有の保磁力が約 10,000 OeあるRE2TM14B1磁石材料と比
較して磁化することが容易である。

【００５７】また表１のデータによれば、実施例Ａ〜Ｋ
の永久磁石材料は残留磁気が約7,000 Gから約12,000 G
であることがわかる。一般的には、本発明の永久磁石
材料の残留磁気は 9,000 Gより大きい。この範囲の残
留磁気は、フェライト類の残留磁気 (例えば、約 2,000
Gから約 4,000 G) を充分に上回り、かつ現在市販され
ている RE2TM14B1磁石材料の残留磁気 (たとえば、約
8,000 G) を凌ぐものである。

【００５８】したがって、本発明の永久磁石材料は、保
磁力が低くて残留磁気が高いという独特な組合わせの磁
気特性を示している。この永久磁石材料は、フェライ
ト類と同様簡単に磁化できるばかりか、磁界を取り除い
た後にも現状の磁石材料を超える程度の磁化性を維持で
きる。

【００５９】表１に要約したデータによればまた、表中
の永久磁石材料が優れた最高磁気エネルギー量(BHmax)
を有することを示している。 RE2TM14B1磁石材料はBHma
x が約10MGOeから約12MGOeである。調整されない材料
の最高理論BHmax 値は16MGOeである。異方性フェライ
トのBHmax は一般的には 4MGOeである。 BHmax が16MG
Oeであれば、当業者には素晴らしい値であるとみなされ
る。表１に示すとおり、実施例Ａ〜Ｋの永久磁石材料
はBHmax が約 3.4MGOeから約 9.5MGOeである。

【００６０】本発明の永久磁石材料は一般的に、BHmax
が 4MGOeよりも大きい。本発明の永久磁石材料はフェ
ライト類の最高磁気エネルギーを凌ぐ最高磁気エネルギ
ー量(BHmax ) を示している。

【００６１】本発明の永久磁石材料は RE2TM14B1磁石材
料よりもBHmax 値が低い。しかし、RE2TM14B磁石材料
は、希土類金属をおよそ12原子％含有している。本発
明の永久磁石材料では、希土類金属を最高値で約９原子
％含有し、一般的にはこれが５原子％以下である。し
たがって、本発明の永久磁石材料は RE2TM14B1磁石材料
よりかなり安価であって、コストの点ではフェライト類
と有利に比較できる。

【００６２】このため本発明の永久磁石材料は、フェラ
イト類と比較して実質的に磁気特性が向上しており、か
つ安価である。

【００６３】またその他の永久磁石材料の実施例Ｌも準
備しておいた。この実施例Ｌの永久磁石材料にはネオ
ジムが 6.14 原子％、ニオブを３原子％、鉄を 85.02原
子％およびホウ素が5.62原子％含まれている。実施例
Ｌを実施例Ａ〜Ｋと実質的に同一の方法で調製した。
熱処理後の実施例Ｌの永久磁石材料は、磁気エネルギー
量(BHmax) が 10.11MGOe、固有の保磁力（Hci)は 4,785
Oe 、そして残留磁気が 9,472 Gであった。実施例Ｌ
の永久磁石材料についてはまた、中性子線回折により立
方晶系α鉄の存在有無の試験をした。実施例Ｌの永久
磁石材料の中性子による回折考査が図３に示してあり、
この図から実施例Ｌの永久磁石材料は主成分が非単軸材
料であることが立証できる。このようなかなりの量の
立方晶系α鉄が存在することは、本発明の永久磁石材料
が多相材料であり、非単軸材料を少なくとも10重量％、
一般的には少なくとも40重量％含有していることを示し
ている。本発明の永久磁石材料には、これ程大きな重
量％の非単軸材料が含有されており、かつ永久磁石の特
性を立証できたことは驚くべきことであるとともに、予
想外のことである。本発明の永久磁石材料には重合樹
脂か、融点が約７００℃以下の金属合金等の低融点金
属合金を混ぜ合わせることができる。得られる混合
物は成形して樹脂接着磁石または金属磁石にすることが
できる。この永久磁石はフェライト磁石より優れた磁
気特性を有し、かつフェライト磁石と競争できる価格で
ある。

【００６４】このように本発明の永久磁石材料によれ
ば、比較的安価でありかつ比較的高性能な永久磁石を提
供することができる。この永久磁石は充分に高い磁気
特性があり、従来のフェライト磁石より性能が優れてい
る。また予想外なことに、この永久磁石は RE2TM14B1
のような従来の TM-RE-B磁性材料の永久磁石を上回る残
留磁気を有することが立証できた。

【００６５】勿論、本発明に関する多数の変形例がすで
に公表したとおり本発明の精神、範囲から逸脱すること
なく可能であり、したがって、添付した特許請求の範囲
に示すようにこれらに限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の永久磁石の組成的構成を図示した三成
分相の線図である。

【図２】本発明の永久磁石の組成的構成を従来の TM-RE
-B合金と比較して図示した三成分相の線図である。

【図３】本発明の永久磁石材料での立方晶系α鉄の存在
を示す、1.5472オングストロームの中性子による、中性
子線回折考査の構造解析図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ジョンキームアメリカ合衆国 48302 ミシガンブルームフィールドヒルズローンパインロード 1641 (72)発明者ジュンスイムアメリカ合衆国 48310 ミシガンスターリングハイツトレイシー 3528 (72)発明者スゥクロノグアメリカ合衆国 48098 ミシガントロイジェフリー 2026

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】遷移金属、希土類金属およびホウ素成分
からなる永久磁石材料であって、前記磁石材料が少なく
とも10重量％の非単軸材料を含み、かつ少なくとも約
1,000エルステッドの保磁力を有することを特徴とする
永久磁石材料。
【請求項２】前記非単軸材料が、少なくとも40重量％
含まれている請求項１に記載の永久磁石材料。
【請求項３】前記残留磁気が、少なくとも約 7,000ガ
ウスである請求項１に記載の永久磁石材料。
【請求項４】前記残留磁気が、少なくとも約 9,000ガ
ウスである請求項１に記載の永久磁石材料。
【請求項５】前記残留磁気が、少なくとも約11,000ガ
ウスである請求項１に記載の永久磁石材料。
【請求項６】遷移金属、希土類金属およびホウ素成分
からなり、かつ原子％にて、下記の式：【化１】を有する永久磁石材料であって、前記式中の TM は、
鉄、コバルトまたはその混合物からなる遷移金属、RE
は、希土類金属、そしてB は、ホウ素またはホウ素と炭
素の組合わせである、ことを特徴とする永久磁石材料。
【請求項７】少なくとも10重量％の非単軸材料を含む
請求項６に記載の永久磁石材料。
【請求項８】少なくとも40重量％の非単軸材料を含む
請求項６に記載の永久磁石材料。
【請求項９】前記永久磁石材料の約10原子％までが、
チタニウム、バナジウム、ジルコニウム、タンタル、ニ
オブ、ハフニウム、クロミウム、ニッケル、マンガンお
よびこれらの組合わせからなるグループから選択された
遷移金属である請求項６に記載の永久磁石材料。
【請求項１０】前記永久磁石材料の約５原子％まで
が、チタニウム、バナヂウム、ジルコニウム、タンタ
ル、ニオブ、ハフニウム、クロミウム、ニッケル、マン
ガンおよびこれらの組合わせからなるグループから選択
された遷移金属である請求項６に記載の永久磁石材料。
【請求項１１】前記希土類金属の原子％の少なくとも
約1/2 が、スカンジウム、イットリウム、セリウム、プ
ラセオジミウム、ネオジム、プロメチウム、サマリウ
ム、ユーロピウム、ガドリニウム、ランタンおよびこれ
らの組合わせからなるグループから選択された軽質の希
土類金属である請求項６に記載の永久磁石材料。
【請求項１２】前記軽質の希土類金属が、ネオジム、
プラセオジミウムまたはこれらの組合わせであることを
特徴とする請求項11に記載の永久磁石材料。
【請求項１３】前記永久磁石材料が、テルビウム、ジ
スプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イ
ッテルビウム、ルテチウムおよびこれらの組合わせから
なるグループから選択された重質の希土類金属をさらに
含む請求項10に記載の永久磁石材料。
【請求項１４】前記Ｂが、ホウ素と炭素との組合わせ
であり、前記ホウ素と炭素の組合わせが、Ｂの原子％の
約 3/4までの炭素を含む請求項６に記載の永久磁石材
料。
【請求項１５】前記希土類金属が、 (a)ネオジムおよ
び (b)０から約２原子％までのジスプロシウム、テルビ
ウムまたはこれらの組合わせからなる請求項６に記載の
永久磁石材料。
【請求項１６】前記遷移金属が、 (a)鉄および (b)０
から約５原子％までのニオブからなる請求項６に記載の
永久磁石材料。
【請求項１７】保磁力が、少なくとも約 1,000エルス
テッドである請求項６に記載の永久磁石材料。
【請求項１８】残留磁気が、少なくとも約 7,000ガウ
スである請求項17に記載の永久磁石材料。
【請求項１９】前記残留磁気が、少なくとも約 9,000
ガウスである請求項17に記載の永久磁石材料。
【請求項２０】前記残留磁気が、少なくとも約11,000
ガウスである請求項17に記載の永久磁石材料。
【請求項２１】 (1) 遷移金属、(2) 希土類金属および
(3) ホウ素からなり、かつ第１図の区域Ｉ内もしくは区
域II内の組成を有する永久磁石材料。
【請求項２２】前記遷移金属が鉄で、前記希土類金属
がネオジムである請求項21に記載の永久磁石材料。
【請求項２３】前記遷移金属が、 (a)鉄および (b)０
から約５原子％までのニオブである請求項21に記載の永
久磁石材料。
【請求項２４】前記希土類金属が、 (a)ネオジムおよ
び (b)０から約２原子％までのジスプロシウム、ニオブ
またはこれらの組合わせである請求項21に記載の永久磁
石材料。
【請求項２５】前記ホウ素を、ホウ素と炭素の組合わ
せに置換することを特徴とする請求項21に記載の永久磁
石材料。
【請求項２６】少なくとも10重量％の非単軸材料を含
む請求項21に記載の永久磁石材料。
【請求項２７】少なくとも40重量％の非単軸材料を含
む請求項21に記載の永久磁石材料。
【請求項２８】保磁力が、少なくとも約 1,000エルス
テッドである請求項26に記載の永久磁石材料。
【請求項２９】前記残留磁気が、少なくとも約 7,000
ガウスである請求項28に記載の永久磁石材料。
【請求項３０】前記残留磁気が、少なくとも約 9,000
ガウスである請求項28に記載の永久磁石材料。
【請求項３１】前記残留磁気が、少なくとも約11,000
ガウスである請求項28に記載の永久磁石材料。
【請求項３２】原子％にて、下記の式：【化２】を有する磁石材料からなる永久磁石であって、前記 TM
は鉄、コバルトまたはその混合物からなる遷移金属、 R
E は希土類金属、そしてＢはホウ素またはホウ素と炭素
の組合わせであることを特徴とする永久磁石材料。
【請求項３３】重合樹脂、低沸点金属合金またはこれ
らの組合わせを、さらに含む請求項32に記載の永久磁石
材料。
【請求項３４】前記磁石材料が、少なくとも10重量％
の非単軸材料を含む請求項32に記載の永久磁石材料。
【請求項３５】前記磁石材料が、少なくとも40重量％
の非単軸材料を含む請求項32に記載の永久磁石材料。
【請求項３６】保磁力が、少なくとも 1,000オエルス
テッドである請求項32に記載の永久磁石材料。
【請求項３７】前記残留磁気が、少なくとも 7,000ガ
ウスである請求項32に記載の永久磁石材料。
【請求項３８】前記残留磁気が、少なくとも約 9,000
ガウスである請求項32に記載の永久磁石材料。
【請求項３９】前記残留磁気が、少なくとも約11,000
ガウスである請求項32に記載の永久磁石材料。
【請求項４０】 (1) 遷移金属、(2) 希土類金属および
(3) ホウ素からなり、かつ第１図の区域Ｉ内もしくは区
域II内の組成を有する永久磁石材料からなることを特徴
とする永久磁石。