JPH06342705A - プラズマ反応を利用した希土類磁性材料の製造 - Google Patents
プラズマ反応を利用した希土類磁性材料の製造Info
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- JPH06342705A JPH06342705A JP4009467A JP946792A JPH06342705A JP H06342705 A JPH06342705 A JP H06342705A JP 4009467 A JP4009467 A JP 4009467A JP 946792 A JP946792 A JP 946792A JP H06342705 A JPH06342705 A JP H06342705A
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- 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
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- 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
- H01F1/059—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and Va elements, e.g. Sm2Fe17N2
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 希土類金属間化合物あるいは合金を、窒素、
炭素等のプラズマで処理し、より高性能で耐久性に優れ
た磁性材料を製造する。 【構成】 希土類金属間化合物あるいは合金を、ガラス
製の反応管に入れ、減圧下で流通させた窒素あるいはメ
タン等の気体、またはこれらと水素との混合物を、交流
トランスを用いたグロー放電によりプラズマとし、両者
を反応させる。従来の加熱による方法と比べ、より低温
で窒化と炭化とが進行する上に、これらの反応を同時に
行わせることも可能である。
炭素等のプラズマで処理し、より高性能で耐久性に優れ
た磁性材料を製造する。 【構成】 希土類金属間化合物あるいは合金を、ガラス
製の反応管に入れ、減圧下で流通させた窒素あるいはメ
タン等の気体、またはこれらと水素との混合物を、交流
トランスを用いたグロー放電によりプラズマとし、両者
を反応させる。従来の加熱による方法と比べ、より低温
で窒化と炭化とが進行する上に、これらの反応を同時に
行わせることも可能である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、内部エネルギーが大き
く反応性に富んだ窒素、炭素等のプラズマを用いて、希
土類金属間化合物および合金の結晶格子内にこれらの元
素を導入し、高性能でかつ耐食性に優れた希土類磁性材
料の製造に関するものである。
く反応性に富んだ窒素、炭素等のプラズマを用いて、希
土類金属間化合物および合金の結晶格子内にこれらの元
素を導入し、高性能でかつ耐食性に優れた希土類磁性材
料の製造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の希土類金属間化合物および合金の
結晶格子内への窒素、炭素等の導入は、加熱による気−
固相反応と通常の冶金学的方法で行われている。
結晶格子内への窒素、炭素等の導入は、加熱による気−
固相反応と通常の冶金学的方法で行われている。
【０００３】
【発明が解決しようという課題】希土類金属間化合物お
よび合金は、他の元素群のものに比べ非常に優れた磁気
的性質を示すことが見いだされているが、化合物および
合金の組成、構造を変化させることでさらに優れた磁性
材料が開発できる可能性があった。例えば、最近開発さ
れたSm2Fe17Nxは現在最も優れた硬磁性特性を示す物質
であり、大気中でも酸化に対して高い耐久性をもってい
る。しかし、製造はSm2Fe17を窒素あるいはアンモニア
気流中で加熱すること（熱窒化）により行われるため、
準安定相であるSm2Fe17Nxは同時にSmNとα-Feへも分解
する。従って、上記の分解が進行しないより低い温度域
で窒化をする必要がある。
よび合金は、他の元素群のものに比べ非常に優れた磁気
的性質を示すことが見いだされているが、化合物および
合金の組成、構造を変化させることでさらに優れた磁性
材料が開発できる可能性があった。例えば、最近開発さ
れたSm2Fe17Nxは現在最も優れた硬磁性特性を示す物質
であり、大気中でも酸化に対して高い耐久性をもってい
る。しかし、製造はSm2Fe17を窒素あるいはアンモニア
気流中で加熱すること（熱窒化）により行われるため、
準安定相であるSm2Fe17Nxは同時にSmNとα-Feへも分解
する。従って、上記の分解が進行しないより低い温度域
で窒化をする必要がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めには、低温下でも反応が効率的に進行するプロセスを
開発することが不可欠であり、本発明では内部エネルギ
ーが大きく反応性に富んだプラズマを用いて窒化および
炭化反応を行うことを特徴としている。
めには、低温下でも反応が効率的に進行するプロセスを
開発することが不可欠であり、本発明では内部エネルギ
ーが大きく反応性に富んだプラズマを用いて窒化および
炭化反応を行うことを特徴としている。
【０００５】
【作用】本発明は、通常の加熱による窒化および炭化反
応に要する温度に比べ、かなり低い温度でこれらの反応
を行うことができる。
応に要する温度に比べ、かなり低い温度でこれらの反応
を行うことができる。
【０００６】反応には窒素ガスとメタンガスが有効であ
り、窒化および炭化の両反応は150℃前後から進行し、S
m2Fe17Nxで見られるSmNとα-Feへの分解反応はほとんど
進行しない。
り、窒化および炭化の両反応は150℃前後から進行し、S
m2Fe17Nxで見られるSmNとα-Feへの分解反応はほとんど
進行しない。
【０００７】また、窒素ガスとメタンガスを同時に導入
することで、Sm2Fe17Nxよりもさらに磁気的特性が優れ
たSm2Fe17CxNyを得ることができる。
することで、Sm2Fe17Nxよりもさらに磁気的特性が優れ
たSm2Fe17CxNyを得ることができる。
【０００８】
【実施例】図１に示すガラス製の反応セルを用いてグロ
ー放電を行い、プラズマ反応によるSm2Fe17の窒化およ
び炭化反応について調べた。
ー放電を行い、プラズマ反応によるSm2Fe17の窒化およ
び炭化反応について調べた。
【０００９】反応には窒素、メタンおよび水素を用い、
流量計によりそれぞれのガスを所定の比で混合し、微少
流量調整バルブを用いて反応器の中に2 Torrのガスを導
入した。次に、市販のネオントランスを用いグロー放電
を行い、プラズマを発生させた。なお、この際試料電極
の部分は電気炉で所定の温度に加熱し、1〜4時間反応さ
せた。
流量計によりそれぞれのガスを所定の比で混合し、微少
流量調整バルブを用いて反応器の中に2 Torrのガスを導
入した。次に、市販のネオントランスを用いグロー放電
を行い、プラズマを発生させた。なお、この際試料電極
の部分は電気炉で所定の温度に加熱し、1〜4時間反応さ
せた。
【００１０】図２にN2-H2中、300℃で1〜4時間プラズマ
処理した試料から得られたＸ線回折パターンを示す。ま
ず、1時間の処理時間では合金の結晶性は著しく低下し
たものの、Sm2Fe17Nxに対応する回折ピークが観測され
た。一方、引き続き反応を行うとSm2Fe17Nxのピークが
成長し結晶性が向上した。また、回折ピークも反応時間
と共に低角側へシフトし、結晶格子の膨張すなわち窒素
の取り込みが示唆された。これは、窒素成分の分析値と
も一致し、4時間の反応で式量当たり窒素は2.9まで結晶
格子内に入ることが明かとなった。
処理した試料から得られたＸ線回折パターンを示す。ま
ず、1時間の処理時間では合金の結晶性は著しく低下し
たものの、Sm2Fe17Nxに対応する回折ピークが観測され
た。一方、引き続き反応を行うとSm2Fe17Nxのピークが
成長し結晶性が向上した。また、回折ピークも反応時間
と共に低角側へシフトし、結晶格子の膨張すなわち窒素
の取り込みが示唆された。これは、窒素成分の分析値と
も一致し、4時間の反応で式量当たり窒素は2.9まで結晶
格子内に入ることが明かとなった。
【００１１】反応温度を検討した結果を図３に示す。反
応温度150℃ですでに窒化が進行し、Sm2Fe17Nxに基づく
回折パターンが観測された。しかし反応速度は遅く、こ
れは表面で取り込まれた窒素は結晶バルク内へ拡散しに
くい為と考えられる。一方、温度の上昇と共に、結晶性
の向上が見られた。
応温度150℃ですでに窒化が進行し、Sm2Fe17Nxに基づく
回折パターンが観測された。しかし反応速度は遅く、こ
れは表面で取り込まれた窒素は結晶バルク内へ拡散しに
くい為と考えられる。一方、温度の上昇と共に、結晶性
の向上が見られた。
【００１２】図４はN2-H2に加えて、CH4-H2およびN2-CH
4-H2中で反応を行った際に得られた結果である。Sm2Fe
17Nxと同様にCH4-H2およびN2-CH4-H2でも回折ピークが
低角側へシフトしていること、および分析結果から窒化
と同様に炭化反応も進行していることがわかる。
4-H2中で反応を行った際に得られた結果である。Sm2Fe
17Nxと同様にCH4-H2およびN2-CH4-H2でも回折ピークが
低角側へシフトしていること、および分析結果から窒化
と同様に炭化反応も進行していることがわかる。
【００１３】
【発明の効果】本発明は、内部エネルギーが大きく反応
性に富むプラズマを反応に用いるため、通常の加熱によ
る窒化、炭化の条件よりも低温で希土類金属間化合物お
よび合金の結晶格子内に窒素、炭素等を導入することが
できるため、高温で不安定な物質相の製造に効果があ
る。
性に富むプラズマを反応に用いるため、通常の加熱によ
る窒化、炭化の条件よりも低温で希土類金属間化合物お
よび合金の結晶格子内に窒素、炭素等を導入することが
できるため、高温で不安定な物質相の製造に効果があ
る。
【図１】プラズマ反応器の断面図である。
【図２】N2-H2（モル比1:2、2 Torr）中、300℃でのプ
ラズマ処理時間依存性を示すＸ線回折図である。
ラズマ処理時間依存性を示すＸ線回折図である。
【図３】N2-H2（モル比1:2、2 Torr）中、150〜300℃、
2時間プラズマ処理した際のＸ線回折図である。
2時間プラズマ処理した際のＸ線回折図である。
【図４】N2-H2（モル比1:2、2 Torr）、CH4-H2（モル比
1:2、2 Torr）、N2-CH4-H2（モル比1:1:4、2 Torr）
中、300℃、2時間プラズマ処理した際のＸ線回折図であ
る。
1:2、2 Torr）、N2-CH4-H2（モル比1:1:4、2 Torr）
中、300℃、2時間プラズマ処理した際のＸ線回折図であ
る。
１ ガラス製反応器 ２ 電気炉 ３ 電極（対極） ４ 試料極リード線 ５ 熱電対 ６ ガラス製内管 ７ 皿状電極（試料極） ８ 試料（粉末） ９ 反応ガス入口 １０ 反応ガス出口
Claims (1)
- 【請求項１】 Ln2M17（Ln：希土類元素、M：鉄属遷移
元素）に代表される希土類金属間化合物および合金の格
子間に、プラズマ状態で窒素、炭素等を導入し、希土類
元素および鉄族遷移元素間の磁気的相互作用を強化させ
ることで、より高性能な磁性材料を製造する技術。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4009467A JPH06342705A (ja) | 1992-01-22 | 1992-01-22 | プラズマ反応を利用した希土類磁性材料の製造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4009467A JPH06342705A (ja) | 1992-01-22 | 1992-01-22 | プラズマ反応を利用した希土類磁性材料の製造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06342705A true JPH06342705A (ja) | 1994-12-13 |
Family
ID=11721086
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4009467A Pending JPH06342705A (ja) | 1992-01-22 | 1992-01-22 | プラズマ反応を利用した希土類磁性材料の製造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06342705A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108777204A (zh) * | 2018-05-08 | 2018-11-09 | 华南理工大学 | 一种钐铁氮永磁粉末的制备方法 |
-
1992
- 1992-01-22 JP JP4009467A patent/JPH06342705A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108777204A (zh) * | 2018-05-08 | 2018-11-09 | 华南理工大学 | 一种钐铁氮永磁粉末的制备方法 |
| CN108777204B (zh) * | 2018-05-08 | 2020-05-22 | 华南理工大学 | 一种钐铁氮永磁粉末的制备方法 |
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