JPH07142220A - 永久磁石材料 - Google Patents
永久磁石材料Info
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- JPH07142220A JPH07142220A JP5284702A JP28470293A JPH07142220A JP H07142220 A JPH07142220 A JP H07142220A JP 5284702 A JP5284702 A JP 5284702A JP 28470293 A JP28470293 A JP 28470293A JP H07142220 A JPH07142220 A JP H07142220A
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- magnetic
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- magnetization
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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
- 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
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- H01F1/06—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 in the form of particles, e.g. powder
- H01F1/068—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 in the form of particles, e.g. powder having a L10 crystallographic structure, e.g. [Co,Fe][Pt,Pd] (nano)particles
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Hard Magnetic Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 高価で酸化の問題を抱える希土類元素を用い
ることなく、かつ高い磁気特性を有する優れた永久磁石
材料を提供する。 【構成】 Ｆｅ，Ｃｏ，およびＭ（Ｍ：Ｐｄ、Ｐｔの少
なくとも一種）を含み、ＦｅおよびＭを体心位置に擁す
るＣｕＡｕ型の体心正方晶構造体が主相をなすことを特
徴とする永久磁石材料。
ることなく、かつ高い磁気特性を有する優れた永久磁石
材料を提供する。 【構成】 Ｆｅ，Ｃｏ，およびＭ（Ｍ：Ｐｄ、Ｐｔの少
なくとも一種）を含み、ＦｅおよびＭを体心位置に擁す
るＣｕＡｕ型の体心正方晶構造体が主相をなすことを特
徴とする永久磁石材料。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はスピーカー、ＶＣＭ、回
転器等に使用される永久磁石材料に関するものである。
転器等に使用される永久磁石材料に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】現在実用化されている希土類磁石は大別
してＳｍ−Ｃｏ系とＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系がある。前者は保
磁力は高く温度特性にも優れているが、飽和磁化Ｍが低
いという難点があった。これは元来Ｍの大きいＦｅをベ
ースに用いたＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系の開発によって解決さ
れ、高価なＣｏを含まないことも手伝って、産業的には
Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石に移行しつつある。しかしなが
ら、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系はキュリー温度は低く、また酸化
され易いという問題点を抱えており、現在でもその対策
のための開発が進められている。特に、酸化の問題は耐
食性のみならず磁気特性そのものにも悪影響を与えてお
り、製造過程における酸素の低減は製造コストにも大き
く影響してくる。これはＦｅを使用していることの他に
希土類を原料としていることの宿命ともいえる問題であ
り、希土類磁石一般の問題といえる。
してＳｍ−Ｃｏ系とＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系がある。前者は保
磁力は高く温度特性にも優れているが、飽和磁化Ｍが低
いという難点があった。これは元来Ｍの大きいＦｅをベ
ースに用いたＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系の開発によって解決さ
れ、高価なＣｏを含まないことも手伝って、産業的には
Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石に移行しつつある。しかしなが
ら、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系はキュリー温度は低く、また酸化
され易いという問題点を抱えており、現在でもその対策
のための開発が進められている。特に、酸化の問題は耐
食性のみならず磁気特性そのものにも悪影響を与えてお
り、製造過程における酸素の低減は製造コストにも大き
く影響してくる。これはＦｅを使用していることの他に
希土類を原料としていることの宿命ともいえる問題であ
り、希土類磁石一般の問題といえる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、高価で酸化
の問題を抱える希土類元素を用いることなく、かつ高い
磁気特性を有する優れた永久磁石材料を提供するもので
ある。
の問題を抱える希土類元素を用いることなく、かつ高い
磁気特性を有する優れた永久磁石材料を提供するもので
ある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明者は正方晶に歪ん
だＣｕＡｕ型構造（図１）を持つＣｏＰｔのＰｔの一部
をＦｅで置換してもなお正方晶構造が保たれ、しかも結
晶磁気異方性エネルギ−は置換前より大きくなり磁化も
増大することを見いだし、本発明に至った。以下で、本
発明に至る経緯と内容を説明する。
だＣｕＡｕ型構造（図１）を持つＣｏＰｔのＰｔの一部
をＦｅで置換してもなお正方晶構造が保たれ、しかも結
晶磁気異方性エネルギ−は置換前より大きくなり磁化も
増大することを見いだし、本発明に至った。以下で、本
発明に至る経緯と内容を説明する。
【０００５】永久磁石に要求される磁気特性のなかで磁
化と一軸性の結晶磁気異方性は最も重要かつ不可欠な特
性である。磁化についてみると、磁性材料の主役である
３ｄ遷移金属の合金ではスレーター・ポーリング曲線に
みられるようにｂｃｃ−ＦｅＣｏ合金で大きな値を示す
が、結晶構造はＣｏ単体を除いて何れも立方晶であり、
一軸異方性を示すものはｈｃｐ−Ｃｏ以外にない。一
方、３ｄ遷移金属と４ｄ遷移金属の規則合金ではＣｏＰ
ｔ等のようにｃ軸が伸びたＣｕＡｕ構造あるいはＬ１0
で記述される正方晶構造を持ち、強い一軸の結晶磁気異
方性を有するものが知られている。しかし、Ｐｔは殆ど
磁気モーメントを持たないため、これらの平均の磁気モ
ーメントあるいは磁化はＦｅやＣｏ金属の半分近くにな
る。
化と一軸性の結晶磁気異方性は最も重要かつ不可欠な特
性である。磁化についてみると、磁性材料の主役である
３ｄ遷移金属の合金ではスレーター・ポーリング曲線に
みられるようにｂｃｃ−ＦｅＣｏ合金で大きな値を示す
が、結晶構造はＣｏ単体を除いて何れも立方晶であり、
一軸異方性を示すものはｈｃｐ−Ｃｏ以外にない。一
方、３ｄ遷移金属と４ｄ遷移金属の規則合金ではＣｏＰ
ｔ等のようにｃ軸が伸びたＣｕＡｕ構造あるいはＬ１0
で記述される正方晶構造を持ち、強い一軸の結晶磁気異
方性を有するものが知られている。しかし、Ｐｔは殆ど
磁気モーメントを持たないため、これらの平均の磁気モ
ーメントあるいは磁化はＦｅやＣｏ金属の半分近くにな
る。
【０００６】ところが、ＣｕＡｕ構造の体心位置を占め
るＰｔの一部をＦｅで置換すれば系はＦｅが持つ磁気モ
ーメントの分だけ増加し、もし正方晶構造が保たれれ
ば、この系は大きな磁気異方性を持ちつつ且つ高い磁化
を有する材料となることが期待される。そこで、本発明
者は、局所密度汎関数近似に基づくバンド計算から、Ｃ
ｏＦｅ1-XＰｔX（Ｘ＝１，０．５）の永久磁石としての
可能性について検討を行った。
るＰｔの一部をＦｅで置換すれば系はＦｅが持つ磁気モ
ーメントの分だけ増加し、もし正方晶構造が保たれれ
ば、この系は大きな磁気異方性を持ちつつ且つ高い磁化
を有する材料となることが期待される。そこで、本発明
者は、局所密度汎関数近似に基づくバンド計算から、Ｃ
ｏＦｅ1-XＰｔX（Ｘ＝１，０．５）の永久磁石としての
可能性について検討を行った。
【０００７】図２はＣｕＡｕ構造のＣｏＦｅ0.5Ｐｔ0.5
において格子定数比をｃ／ａ＝１．０，１．２および
１．３とした場合の系の全エネルギ−を格子定数に対応
するWigner-Seitz 半径ｒWSの関数としてプロットした
ものである。ｃ／ａ＝１．０よりｃ／ａ＝１．２の場合
の方がエネルギ−極小を与えるｒWSでの系のエネルギ−
は低くなることから、少なくともこの系はｃ／ａ＝１．
０の立方晶よりｃ／ａ＞１の正方晶のほうが安定となる
ことが期待される。図３はＣｏＰｔとＣｏＦｅ0.5Ｐｔ
0.5の磁化のｃ／ａ依存性の計算結果である。ＣｏＰｔ
の実際の格子定数比ｃ／ａ＝１．３５７６においてＰｔ
の半分をＦｅで置換したＣｏＦｅ0.5Ｐｔ0.5では確かに
磁化が増大するのが分かる。しかし、ＣｏＦｅ0.5Ｐｔ
0.5の場合、エネルギ−的に安定と思われるｃ／ａ＝
１．２においては更に磁化は増大することがわかる。従
って、ＰｔをＦｅで置換した場合、単に原子の置換によ
る影響だけでなくｃ／ａの縮みによっても磁化は増大す
ることが期待される。図４はＣｏＰｔとＣｏＦｅ0.5Ｐ
ｔ0.5の結晶磁気異方性エネルギ−Ｋｕのｃ／ａ依存性
の計算結果である。ＣｏＰｔの実際の格子定数比ｃ／ａ
＝１．３５７６におけるＫｕは約６０×１０5Ｊ／ｍ3で
あり計算値は良い一致を示している。ｃ／ａが減少する
とＣｏＰｔ、ＣｏＦｅ0.5Ｐｔ0.5の何れの場合もＫｕが
減少するのは、これらが対称性の高い立方晶に近づくこ
とを反映した結果として容易に理解される。ここで注目
すべきことは、ＣｏＰｔよりＣｏＦｅ0.5Ｐｔ0.5の方が
異方性エネルギ−が大きいことである。もともとＣｏＰ
ｔやＦｅＰｔが強い磁気異方性を示すのは、ＰｔがＦｅ
やＣｏに比べて非常に大きなスピン軌道相互作用エネル
ギーを持つことが主な原因であるが、これをＦｅで一部
置換したことで磁気異方性が更に強くなるのは大変興味
深い結果である。これは、磁気異方性にはスピン軌道相
互作用と交換相互作用の両者が関与しており、Ｆｅの置
換は交換分裂を助長することで磁気異方性にも影響を与
えているためと解釈される。以上の結果はＣｏ−Ｐｄ系
においても定性的に同じであり、Ｐｄの一部をＦｅで置
換することで磁化のみならず磁気異方性エネルギーも増
大するという計算結果が得られた。
において格子定数比をｃ／ａ＝１．０，１．２および
１．３とした場合の系の全エネルギ−を格子定数に対応
するWigner-Seitz 半径ｒWSの関数としてプロットした
ものである。ｃ／ａ＝１．０よりｃ／ａ＝１．２の場合
の方がエネルギ−極小を与えるｒWSでの系のエネルギ−
は低くなることから、少なくともこの系はｃ／ａ＝１．
０の立方晶よりｃ／ａ＞１の正方晶のほうが安定となる
ことが期待される。図３はＣｏＰｔとＣｏＦｅ0.5Ｐｔ
0.5の磁化のｃ／ａ依存性の計算結果である。ＣｏＰｔ
の実際の格子定数比ｃ／ａ＝１．３５７６においてＰｔ
の半分をＦｅで置換したＣｏＦｅ0.5Ｐｔ0.5では確かに
磁化が増大するのが分かる。しかし、ＣｏＦｅ0.5Ｐｔ
0.5の場合、エネルギ−的に安定と思われるｃ／ａ＝
１．２においては更に磁化は増大することがわかる。従
って、ＰｔをＦｅで置換した場合、単に原子の置換によ
る影響だけでなくｃ／ａの縮みによっても磁化は増大す
ることが期待される。図４はＣｏＰｔとＣｏＦｅ0.5Ｐ
ｔ0.5の結晶磁気異方性エネルギ−Ｋｕのｃ／ａ依存性
の計算結果である。ＣｏＰｔの実際の格子定数比ｃ／ａ
＝１．３５７６におけるＫｕは約６０×１０5Ｊ／ｍ3で
あり計算値は良い一致を示している。ｃ／ａが減少する
とＣｏＰｔ、ＣｏＦｅ0.5Ｐｔ0.5の何れの場合もＫｕが
減少するのは、これらが対称性の高い立方晶に近づくこ
とを反映した結果として容易に理解される。ここで注目
すべきことは、ＣｏＰｔよりＣｏＦｅ0.5Ｐｔ0.5の方が
異方性エネルギ−が大きいことである。もともとＣｏＰ
ｔやＦｅＰｔが強い磁気異方性を示すのは、ＰｔがＦｅ
やＣｏに比べて非常に大きなスピン軌道相互作用エネル
ギーを持つことが主な原因であるが、これをＦｅで一部
置換したことで磁気異方性が更に強くなるのは大変興味
深い結果である。これは、磁気異方性にはスピン軌道相
互作用と交換相互作用の両者が関与しており、Ｆｅの置
換は交換分裂を助長することで磁気異方性にも影響を与
えているためと解釈される。以上の結果はＣｏ−Ｐｄ系
においても定性的に同じであり、Ｐｄの一部をＦｅで置
換することで磁化のみならず磁気異方性エネルギーも増
大するという計算結果が得られた。
【０００８】本発明者は上記の計算結果に基づきＣｏＦ
ｅ1-XＰｔXおよびＣｏＦｅ1-XＰｄXを作成し、磁気特性
の評価を行ったところ、０．２≦Ｘ≦０．９の範囲にお
いて磁化の増大と良好な一軸異方性が確認された。Ｘ＜
０．２では系は立方晶になってしまい、一軸異方性は得
られない。また、Ｘ＞０．９ではＦｅ置換の効果は認め
られず良好な特性は得られなかった。
ｅ1-XＰｔXおよびＣｏＦｅ1-XＰｄXを作成し、磁気特性
の評価を行ったところ、０．２≦Ｘ≦０．９の範囲にお
いて磁化の増大と良好な一軸異方性が確認された。Ｘ＜
０．２では系は立方晶になってしまい、一軸異方性は得
られない。また、Ｘ＞０．９ではＦｅ置換の効果は認め
られず良好な特性は得られなかった。
【０００９】
【実施例】以下、実施例により本発明を説明する。純度
９９．９％のＣｏと純度９９．９％のＦｅおよび純度９
９．７％のＰｔをＡｒ雰囲気中でアーク溶解し、ＣｏＦ
ｅ1-XＰｔX（Ｘ＝０．３，０．４，０．５，０．６）の
不規則合金を得た。その後、磁場中１１００℃で２０ｈ
熱処理し、室温まで徐冷する事によって規則相の単相を
得た。表１に得られた磁気特性を示す。
９９．９％のＣｏと純度９９．９％のＦｅおよび純度９
９．７％のＰｔをＡｒ雰囲気中でアーク溶解し、ＣｏＦ
ｅ1-XＰｔX（Ｘ＝０．３，０．４，０．５，０．６）の
不規則合金を得た。その後、磁場中１１００℃で２０ｈ
熱処理し、室温まで徐冷する事によって規則相の単相を
得た。表１に得られた磁気特性を示す。
【００１０】
【表１】
【００１１】表２には同様の方法で得られたＣｏＦｅ
1-XＰｄX（Ｘ＝０．３，０．４，０．５，０．６）の磁
気特性を示す。
1-XＰｄX（Ｘ＝０．３，０．４，０．５，０．６）の磁
気特性を示す。
【００１２】
【表２】
【００１３】
【発明の効果】本発明の特定合金組成によれば希土類元
素を使用することなしに優れた磁気特性を有する永久磁
石材料が得られる。
素を使用することなしに優れた磁気特性を有する永久磁
石材料が得られる。
【図１】ＣｕＡｕ型規則合金の結晶構造を示す図。
【図２】ＣｏＦｅ0.5Ｐｔ0.5の各格子定数比における結
晶エネルギーのWigner-Seitz半径ｒWS（原子単位）依存
性を示すグラフ。
晶エネルギーのWigner-Seitz半径ｒWS（原子単位）依存
性を示すグラフ。
【図３】ＣｏＰｔとＣｏＦｅ0.5Ｐｔ0.5の磁化Ｍの格子
定数比ｃ／ａ依存性を示すグラフ。
定数比ｃ／ａ依存性を示すグラフ。
【図４】ＣｏＰｔとＣｏＦｅ0.5Ｐｔ0.5の結晶磁気異方
性エネルギーのｃ／ａ依存性を示すグラフ。
性エネルギーのｃ／ａ依存性を示すグラフ。
Claims (3)
- 【請求項１】 Ｆｅ、Ｃｏ、およびＭ（Ｍ：Ｐｄ，Ｐｔ
の少なくとも一種）を含み、ＦｅおよびＭを体心位置に
擁するＣｕＡｕ型の体心正方晶構造が主相をなすことを
特徴とする永久磁石材料。 - 【請求項２】 ＣｏＦｅ1-XＭX（ただし、０．２≦ｘ≦
０．９）の組成を有する請求項１に記載の永久磁石材
料。 - 【請求項３】 ｃ軸を容易軸とし、室温における結晶磁
気異方性エネルギ−が１０5Ｊ／ｍ3以上である請求項１
または請求項２に記載の永久磁石材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5284702A JPH07142220A (ja) | 1993-11-15 | 1993-11-15 | 永久磁石材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5284702A JPH07142220A (ja) | 1993-11-15 | 1993-11-15 | 永久磁石材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07142220A true JPH07142220A (ja) | 1995-06-02 |
Family
ID=17681874
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5284702A Pending JPH07142220A (ja) | 1993-11-15 | 1993-11-15 | 永久磁石材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07142220A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012195327A (ja) * | 2011-03-15 | 2012-10-11 | Taiyo Yuden Co Ltd | 磁性薄膜，その製造方法及び磁気特性制御方法，薄膜磁気デバイス |
-
1993
- 1993-11-15 JP JP5284702A patent/JPH07142220A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012195327A (ja) * | 2011-03-15 | 2012-10-11 | Taiyo Yuden Co Ltd | 磁性薄膜，その製造方法及び磁気特性制御方法，薄膜磁気デバイス |
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