JPH07211526A - 鉄−希土類−窒素系永久磁石材料およびその製造方法 - Google Patents

鉄−希土類−窒素系永久磁石材料およびその製造方法

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JPH07211526A
JPH07211526A JP6003385A JP338594A JPH07211526A JP H07211526 A JPH07211526 A JP H07211526A JP 6003385 A JP6003385 A JP 6003385A JP 338594 A JP338594 A JP 338594A JP H07211526 A JPH07211526 A JP H07211526A
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rare earth
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nitrogen
magnetic field
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JP6003385A
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Masao Iwata
雅夫 岩田
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Proterial Ltd
Original Assignee
Hitachi Metals Ltd
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Publication date
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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
    • 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

Abstract

(57)【要約】 【目的】 粒径がある程度大きくても磁気異方性を示す
ような鉄−希土類−窒素系永久磁石合金の粉末を得る。 【構成】 ＲをＹ，Ｔｈおよびすべてのランタノイド元
素からなる群の中から選ばれた１種類または２種類以上
の元素の組合せとするとき、原子百分率で、Ｒ：３〜３
０％、Ｎ：０．３〜２５％を含み、残部が実質的にＦｅ
から成る鉄−希土類−窒素系永久磁石材料を製造するに
際して、磁場の作用下において含Ｎ化処理を施す。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、すぐれた磁気特性を有
する鉄−希土類−窒素系永久磁石材料の製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】Ｆｅ，Ｃｏ等の３ｄ遷移金属とＲ（Ｙ，
Ｔｈおよびすべてのランタノイド元素からなる群の中か
ら選ばれた１種類または２種類以上の元素の組合せ）と
からなる金属間化合物の中には高い結晶磁気異方性と大
きな飽和磁化とを示すものがあり、高保磁力、高エネル
ギ−積を有する永久磁石材料として有望である。中で
も、ＣｏとＲとの合金であるＳｍＣｏ磁石（ＳｍＣｏ5
またはＳｍ2Ｃｏ17が主相）は実用材として広く用いら
れてきている。
【０００３】しかし、ＦｅとＲとの合金については、Ｆ
ｅ−Ｒのみの２元系からなる合金では、高いキュリー点
や一軸の結晶磁気異方性を得ることは難しいという問題
点を抱えている。このために、第３の元素としてＢ（硼
素）を添加することによりその点を改良した材料がすで
に提案されており（特開昭５９−４６００８号）、この
Ｆｅ−Ｒ−Ｂ系磁石（Ｎｄ2Ｆｅ14Ｂが主相）は実用材
として既に広く用いられてきている。
【０００４】また、Ｎ（窒素）を添加することにより上
記の問題点を改良した材料（特開昭６０−１３１９４９
号）もすでに提案されており、このＦｅ−Ｒ−Ｎ系磁石
（Ｓｍ2Ｆｅ17Ｎ3やＮｄＦｅ11ＴｉＮ等が主相）も実用
化を目前に控えている。このＦｅ−Ｒ−Ｎ系磁石材料に
おいては、Ｎは格子間侵入型の原子として存在し、その
ことによって合金の飽和磁化が著しく増加しキュリー点
が高められるとともに保磁力もまた顕著に向上させられ
る。このように、Ｎは合金中において格子間侵入型の原
子として存在することが極めて重要な点である。そのた
めには、Ｎを材料中に含有させる方法としては、Ｎをも
ともと含むようなものを原材料として用いての溶解法に
よるよりも、むしろ、Ｎを実質的に含まないＲ−Ｆｅ合
金、またはＮを含んでも所望のＮ含有量より少ないＲ−
Ｆｅ−Ｎ合金を作成後、この合金をＮを含む適宜な気
体，固体または液体と反応させることによ材料中にＮを
侵入させて、所望のＮ含有量とする方法の方が適してい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記したよう
な材料中にＮを侵入させるために行なう、Ｎを含む適宜
な気体，固体または液体と反応させることにより材料中
にＮを侵入させて、所望のＮ含有量とする処理（本明細
書中で「含Ｎ化処理」と呼ぶ）においては、その熱処理
条件をかなり厳密にコントロールする必要がある。即
ち、例えば処理温度が低すぎると反応がなかなか進まな
いし、一方それが高すぎるとＮは格子間侵入型の原子と
して存在するよりはＲとの化合物を作ってしまう。（後
者の場合、余ったＦｅはα-Ｆｅとして遊離する。これ
らの反応は一般に「分解」と称されている。）
【０００６】また、Ｆｅ−Ｒ−Ｎ系磁石合金は上記分解
の問題があるので、高温に加熱する必要のある焼結磁石
として利用することは容易でないことから、微粉化した
上で適宜なバインダー（Ｚｎ等の低融点金属やプラスチ
ックなど）で固めてボンド磁石として用いるのが一般的
である。上記の後者において微粉化することが必要であ
る一つの理由は、一つの粒子の中で磁化容易軸が幾つか
の方向に分散しているという状態を避けるためである。
そのような状態では、異方性ボンド磁石とすべくバイン
ダー固化の前に磁場を印加して粒子を配向させても、全
体としての磁化容易軸の揃い方は不十分なものにしかな
らないので、高性能な異方性磁石とすることができな
い。そこで、一つの粒子の中には一つの磁化容易軸しか
含まれないようにするために、１.５μｍ以下の微粉と
することが必要なのであるが、このとき、一方では、微
粉にすればするほど比表面積が大きくなることから酸化
が激しくなるという問題点がクローズアップされてく
る。従って、あまり微粉とはせずに一つの粒子の中には
たとえ幾つかの磁化容易軸が含まれていようとも、それ
ら磁化容易軸の方向ができるだけ揃っているような状態
を実現することができれば極めて好都合である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本願発明者は、上記した
ような点の改良を計るべく鋭意検討を進めた結果、上記
含Ｎ化処理を磁場の作用下において実施するようにすれ
ば、上に述べたような問題点に対し顕著な改善効果が得
られることを見い出して本願を完成させたものである。
【０００８】すなわち、本発明は、ＲをＹ，Ｔｈおよび
すべてのランタノイド元素からなる群の中から選ばれた
１種類または２種類以上の元素の組合せとするとき、原
子百分率で、Ｒ：３〜３０％、Ｎ：０．３〜２５％を含
み、残部が実質的にＦｅから成る鉄−希土類−窒素系永
久磁石材料を製造する方法であって、Ｒ−Ｆｅ材料また
はＲ−Ｆｅ−Ｎ材料に磁場の作用下において含Ｎ化処理
を施すことを特徴とする鉄−希土類−窒素系永久磁石材
料の製造方法である。
【０００９】
【作用】以下、本発明の鉄−希土類−窒素系永久磁石材
料の製造方法につき詳細に説明する。本発明において、
含Ｎ化処理の間に印加する磁場は、次のように作用する
ことにより効果を生じているものと考えられる。即ち、
まず本発明の対象とする鉄−希土類−窒素系永久磁石合
金の磁化容易軸の方向は合金の結晶方位に依存する。な
お、その磁化容易軸の方向は含Ｎ化処理によりＮを侵入
させる前と後とでは変化する場合が多い。
【００１０】また、これらの鉄−希土類−窒素系永久磁
石合金は、Ｎを侵入させる前には一般に３００℃よりも
低いキュリー点を有する。ところが、含Ｎ化処理により
それにＮを侵入させると、キュリー点は合金の組成にも
依存するが多くの場合４７０℃程度にまで上昇する。従
って、Ｎを侵入させる前の合金のキュリー点よりも高
く、かつ、Ｎを侵入させた後の合金のキュリー点よりは
低いような温度において含Ｎ化処理する場合、合金は含
Ｎ化処理の間において非磁性（正確に言うと、常磁性，
反磁性など）材料から強磁性材料へと変化することにな
る。
【００１１】従って、このときに磁場が印加されていれ
ば、印加磁場の方向と含Ｎ化処理された後の合金が示す
磁化容易軸の方向とが平行であるような結晶粒において
は、その含Ｎ化プロセスは強く促進される傾向を有す
る。しかし、印加磁場の方向と含Ｎ化処理された後の合
金が示す磁化容易軸の方向とが垂直であるような結晶粒
においては、その含Ｎ化プロセスは上記平行な結晶粒ほ
どには促進されない。従って、このような含Ｎ化処理の
結果として生成される構造は、一つの粒子の中に複数の
結晶粒を含むようなものであっても、全体としては含Ｎ
化処理の間の印加磁場方向に磁化容易方向を有するよう
な異方性を示すものとなる。
【００１２】また、上記のように、Ｎを侵入させる前の
合金のキュリー点よりは高くかつＮを侵入させた後の合
金のキュリー点よりは低いような温度で含Ｎ化処理する
ことにより、合金が含Ｎ化処理の間において非磁性材料
から強磁性材料へと変化するような場合には、磁場の印
加がＮの侵入を促進させることから、磁場の印加がない
ときよりはより低い温度でも反応が進行しやすくなるこ
とから処理温度の許容幅が広くなる。
【００１３】Ｎを侵入させるために気体を用いる場合に
は、ＮＨ3ガス、Ｎ2＋Ｈ2混合ガス、Ｎ2ガス、およびこ
れらの混合ガス等（Ｈ2ガスもしくはその他の不活性ガ
ス等で希釈する場合を含む）を用いることが出来る。ま
た、その場合の処理温度としては、上に述べたことから
明らかなようにＮを侵入させる前の合金のキュリー点よ
りは高くかつＮを侵入させた後の合金のキュリー点より
は低いような温度に選ぶ必要があるが、２００〜５００
℃、特に３５０〜４５０℃とすれば多くの場合に好結果
が得られる。また、その場合の処理時間としては通常
０．２〜１００h程度でよいが、材料の所望特性に応じ
て適宜選択すればよい。
【００１４】含Ｎ化処理の間に作用させる磁場の強度に
ついては、３００Ｏｅ以上とするのがよい。これ以下の
磁場強度では本発明の効果が十分得られない。言うまで
もなく、本発明の効果を最大限に得るためには磁場強度
は高ければ高いほど好ましい。好ましくは５００Ｏｅ以
上、さらに好ましくは１，０００Ｏｅ以上、できること
なら２，０００Ｏｅ以上であることが望ましい。もちろ
んこれ以上の、例えば５，０００Ｏｅ、１０，０００Ｏ
ｅを作用させることができるならばそれに越したことは
ない。しかし、本発明方法において高い磁場を作用させ
ようとすると装置に相応の工夫が必要となってくるとと
もに、本発明方法では一般には粉末にを処理する場合が
多いので必要以上に強い磁場は粉同士の強い凝集を招く
という問題が生じてくるので、効果が得られる範囲で適
宜な磁場強度に留めておくのが賢明である。それは約
１，０００Ｏｅ程度を目安にすればよい場合が多い。本
発明方法は、微粉化されていない粉末に含まれる磁化容
易軸の方向を揃え、磁気特性の向上を促進する。具体的
には、平均粒径５〜１０００μｍ程度の粉末に適用する
ことができる。
【００１５】また、Ｎを侵入させるために固体を用いる
場合には、有機アミン類、ヒドラジン類またはシアノ化
合物類を用いることが出来る。また、その場合の処理温
度としては通常２００〜５００℃、特に３５０〜４５０
℃とすればよい。その場合の処理雰囲気としては非酸化
性ガス雰囲気であればよい。また、その場合の処理時間
としては通常０．２〜１００h 程度でよいが、材料の所
望特性に応じて適宜選択すればよい。以上のような処理
を施すことにより、平均粒径５〜１０００μｍ、σP／
σVが２.５以上（ただし、σP，σVは、それぞれ振動資
料型磁力計を用い最大印加磁場を１４ｋＯｅとして測定
したときの配向磁場に平行方向の飽和磁化、垂直方向の
飽和磁化を示す。）という異方性の優れた鉄−希土類−
窒素系永久磁石材料が得られる。ここで、平均粒径が５
μｍ未満では酸化防止に効果がなく、１０００μｍを越
えるとボンド磁石製造時に不都合を生じるからである。
望ましい平均粒径は１０〜５００μｍ、さらに望ましく
は１５〜１００μｍである。、これを周知の方法により
バインダーで結合、固化してボンド磁石とすることがで
きる。。
【００１６】本発明の製造方法は、ＲをＹ，Ｔｈおよび
すべてのランタノイド元素からなる群の中から選ばれた
１種類または２種類以上の元素の組合せとするとき、原
子百分率で、Ｒ：３〜３０％、Ｎ：０．３〜２５％を含
み、残部が実質的にＦｅから成る鉄−希土類−窒素系永
久磁石合金に適用して効果を有する。また、ＭをＴｉ，
Ｖ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｇａ，Ｃｒ，Ａｌ，Ｍｎ，Ｔａ，Ｗ，
Ｍｇ，Ｓｎ，Ｇｅ，Ｚr，Ｈf，Ｓi，Ｐ，Ｂiからなる群
の中から選ばれた１種類または２種類以上の元素の組合
せ、ＸをＣもしくはＢまたはこれらの元素の組合せとす
るとき、上記の合金のＦｅの一部を置換して、原子百分
率で、Ｍ：１８％以下、Ｘ：２５％以下、Ａｇ：５％以
下、Ｃｏ：５０％以下、Ｎｉ：３０％以下を含むように
した鉄−希土類−窒素系永久磁石合金に適用することも
できる。
【００１７】Ｒは、磁気異方性を生み保磁力を発生させ
る上で本質的な役割を担う、極めて重要な構成元素であ
る。Ｒとしては、Ｙ，Ｔｈおよびすべてのランタノイド
元素、すなわち、Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｐｍ，
Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙ
ｂ，ＬｕおよびＴｈが含まれ、これらからなる群の中か
ら選ばれた１種類または２種類以上の元素の組合せとし
て用いればよい。Ｒは、原子百分率で３〜３０％、好ま
しくは５〜１８％、さらに好ましくは６〜１２％の範囲
にあることが必要である。
【００１８】Ｒが３％未満では保磁力が得られないの
で、Ｒの下限は３％とする。一方、Ｒが３０％を超える
と飽和磁化が小さくなりすぎるとともに、材料の酸化が
激しく耐食性がきわめて悪くなるので、Ｒの上限は３０
％とする。安定した磁気特性を得るためには、Ｒの量は
通常５〜１８％の範囲に選ぶことが望ましい。とりわけ
Ｒの量を６〜１２％とするときは高い飽和磁化が得られ
やすい。なお、Ｒを７〜９％に選択することによりＴｈ
Ｍｎ12型正方晶構造が安定に得られやすい。ＴｈＭｎ12
型正方晶構造の鉄−希土類−窒素系合金は優れた永久磁
石特性を示すものである（特開平５−６５６０３号）。
【００１９】Ｎは、本発明の合金においては、格子を伸
長する点で大いに効果のある格子間侵入型の原子として
作用する。磁気特性面からいうと飽和磁化を著しく増し
キュリー点を高めるとともに保磁力を顕著に向上させる
という点で、永久磁石特性の向上に対して極めて重要な
役割を果たすところの元素である。これらの中でも特に
Ｎはその効果が極めて顕著であり、有効な元素である。
Ｎの添加量は、原子百分率で０．３〜２５％、好ましく
は５〜２０％、さらに好ましくは４〜１５％の範囲にあ
ることが望ましい。
【００２０】Ｎが０．３％未満では上記したようなＮの
添加効果が認められないので、Ｎの下限は０．３％とす
る。一方、Ｎが２５％を超えると飽和磁化がかえって小
さくなりすぎるので、Ｎの上限は２５％とする。上記し
たようなＮの添加効果を安定的に発揮させるためには、
Ｎの量は通常５〜２０％、とりわけ４〜１５％の範囲に
選ぶことが望ましい。
【００２１】Ｍは、ＴｈＭｎ12型正方晶構造を生成する
上で大きな効果を持つ元素である。ＴｈＭｎ12型正方晶
構造の磁石合金を得るためにはＭを原子百分率で３％以
上用いることが好ましい。ＭとしてはＴｉ，Ｖ，Ｍｏ，
Ｎｂ，Ｇａ，Ｃｒ，Ａｌ，Ｍｎ，Ｔａ，Ｗ，Ｍｇ，Ｓ
ｎ，Ｇｅ，Ｚr，Ｈf，Ｓi，Ｐ，Ｂiからなる群の中から
選ばれた１種類または２種類以上の元素の組合せとして
用いればよい。Ｍについての上記の効果を発揮させるた
めには、Ｍの合計量は原子百分率で３〜１８％であるこ
とが望ましく、通常は５〜１５％であることが好まし
い。Ｍが３％未満ではＴｈＭｎ12型正方晶構造安定化の
効果が得られにくい。一方、Ｍが１８％を超えると飽和
磁化が小さくなりすぎ本発明の目的から逸脱するので、
Ｍの上限は１８％とする。
【００２２】Ｘ即ちＣもしくはＢは、本発明の合金にお
いては、Ｎと同様に格子を伸長する点で大いに効果のあ
る格子間侵入型の原子として作用する。磁気特性面から
いうと飽和磁化を著しく増しキュリー点を高めるととも
に保磁力を顕著に向上させるという点で、永久磁石特性
の向上に対して重要な役割を果たすところの元素であ
る。本発明の合金においては、Ｘを用いないことも可能
であるが、Ｘを用いた場合には上記したような効果を得
ることが可能となる。Ｘを用いる場合のその添加量は、
原子百分率で０．３〜２５％、好ましくは５〜２０％、
さらに好ましくは４〜１５％の範囲にあることが望まし
い。
【００２３】Ｘが０．３％未満では上記したようなＸの
添加効果が認められないので、Ｘの下限は０．３％とす
る。一方、Ｘが２５％を超えると飽和磁化がかえって小
さくなりすぎるので、Ｘの上限は２５％とする。上記し
たようなＸの添加効果を安定的に発揮させるためには、
Ｘの量は通常５〜２０％、とりわけ４〜１５％の範囲に
選ぶことが望ましい。
【００２４】Ｃを含有させる方法については、前記Ｎの
場合と同様に、Ｃを含む適宜な気体，固体または液体と
反応させることにより材料中にＣを侵入させるという方
法によってもよいし、Ｃをもともと含むようなものを原
材料として用いることも通常に可能である。ただし、Ｃ
をもともと含むようなものを原材料として用いる場合で
も、もしＣの化合物の形のものを用いる場合には、極め
て安定な化合物，例えばＭ元素との炭化物，Ｒ元素との
炭化物，等は合金中においてＣ原子単体の形に解離せ
ず、従って格子間侵入型の原子として存在させることが
困難な場合が多いので、あまり好ましくない。Ｃの原材
料としては、黒鉛等の純元素，または比較的安定度の低
い化合物，例えばＦｅ3Ｃ等のようなＦｅとの炭化物，
等が推奨される。
【００２５】格子間侵入型元素として、Ｎ，Ｃ，Ｂの元
素を組み合わせて用いるといっそう効果的である場合も
ある。ＮおよびＣはいずれも格子間侵入型に存在し得る
原子であるという点では共通点を有するのであるが、Ｃ
は上記のように原材料から、Ｎは気体から、というふう
に敢えて異なった機構を通じて合金中に含有させるよう
にすれば、それらの各々の機構で占めやすい格子間位置
を各々の原子に占めさせ得ることから、性格の異なる両
機構をともに利用することにより格子間侵入型構造の形
成をより確実なものとするようにできることが期待され
る。また、そのような機構の違いに由来して、また、Ｎ
とＣとの間の原子径・原子価（即ち，電子構造）等の違
いに由来して、ＮとＣとの間にはその効果の細部につい
ては当然差異があることが予想される。
【００２６】Ａｇは合金の粉砕性を顕著に向上させるの
に有効な元素である。Ａｇによる粉砕性の改善効果は、
ＡｇとＦｅとの固溶度が低く両者は分離する傾向がある
ので、ＡｇはＦｅを主成分とする結晶粒の周囲に存在す
るようになることから実現されるものと考えられる。さ
らに、このＡｇは粒界に存在するその他の元素（粒界は
Ｆｅ以外の元素，即ちＲ等に富んでいる場合が多い）と
の化合物を作り、それが脆性に富む性質を持つので粉砕
性が向上するものとも考えられる。一方、このＡｇは、
結晶粒を微細化させることによってそれを単磁区化させ
るのに有効な元素でもある。Ａｇによる結晶粒の微細化
は、上記したようにＡｇとＦｅとの固溶度が低く両者は
分離する傾向があるので、ＡｇはＦｅを主成分とする結
晶粒の周囲に存在するようになることから実現されるも
のと考えられる。また、他方では、ＡｇはＴｈＭｎ12型
正方晶構造を生成する上でも大きな効果を持つ元素であ
ることが分かった。特にＭと共同した場合にその効果が
顕著である。
【００２７】本発明の製造方法はＡｇを添加しない合金
に対して適用することも可能ではあるが、Ａｇを添加し
た合金に対して適用することによって、上記したＡｇの
効果を得るようにすることが、より好ましい。本発明の
異方性化効果がＡｇによる結晶粒微細化効果と相俟った
ときには実用上特に大きな意義を有する。それらの効果
を発揮させるためには、Ａｇの添加量は原子百分率で
０．０５〜５％であればよいが、通常は０．１％以上，
３％未満、好ましくは０．２％以上，１％未満、特に好
ましくは０．３％以上，０．８％未満であることが望ま
しい。Ａｇが０．０５％未満では上記した効果が得られ
ないので、Ａｇの下限は０．０５％とする。一方、Ａｇ
が５％を超えると飽和磁化の減少を来たすとともに原材
料費の高騰を招くので、Ａｇの上限は５％とする。Ａｇ
を０．１％以上、特に０．２％以上添加することにより
粉砕性が顕著に改善されてくる。またＡｇを０．３以上
添加することによりＴｈＭｎ12型正方晶構造が安定に得
られやすくなる。
【００２８】一方、Ａｇの添加量が１％以上になると次
第に飽和磁化が低下してくるようになるので、Ａｇの添
加量は可能な限り少ない範囲で用いることが望ましい。
なおＡｇの添加量が３％以上では効果が飽和してくる傾
向があるので通常は３％未満で用いることが好ましい。
Ａｇの添加量としては０．８％未満でも十分に有効な効
果を得られる場合が多いので、その範囲で効果的な添加
量を見い出して用いることが推奨される。
【００２９】なお、本発明合金から得られる永久磁石特
性をいっそう確実なものとし、所望の特性を得るため
に、本発明と超急冷法やメカニカルアロイング法等の処
理を組み合わせてもよいことは言うまでもない。
【００３０】本発明の鉄−希土類−窒素系永久磁石材料
において、Ｆｅの一部をＣｏで置換することにより、保
磁力を向上させると共に材料磁気特性の温度特性を向上
させることができる。このためにはＣｏの量は原子百分
率で１〜５０％、好ましくは５〜３０％の範囲にあるこ
とが望ましい。Ｃｏ含有量が１％未満では保磁力を向上
する効果が小さく、また５０％を越えると飽和磁束密度
が次第に低下してくる。Ｃｏの量を５〜３０％に選ぶこ
とにより材料磁気特性の温度特性が向上する。
【００３１】本発明の鉄−希土類−窒素系永久磁石材料
において、Ｆｅの一部をＮｉで置換することにより、材
料の耐食性を改善させることができる。このためにはＮ
ｉの量は原子百分率で０．５〜３０％、好ましくは２〜
１０％の範囲にあることが望ましい。０．５％未満では
耐食性の向上効果が少なく、また３０％を越えると飽和
磁束密度が低下する。
【００３２】
【実施例】以下、実施例により本発明をさらに詳細に説
明するが、本発明は特にこれらに限定されるものではな
い。
【００３３】（実施例１）合金組成が原子比でＳｍ１
０．４４％，Ａｇ０．７８％，残Ｆｅとなるように原料
を配合し、これをアルゴン雰囲気中で溶製した。得られ
たインゴットを１０８０℃で１６h 焼鈍した後、鉄製乳
鉢中で粗粉砕し、さらにディスクミルで粉砕して、約２
０μm径の粉体とした。この粉体にＮを含有させるため
に、これをＮＨ3ガス中において４３０℃で４８h 処理
した。この場合、処理中に磁場を作用させるために、上
記合金粉体をステンレス金網で軽く包みその外側にアル
ニコ磁石を配置した。試料粉体は４３０℃に昇温しても
アルニコからの磁束による磁場が８００Ｏｅを下回らな
いような範囲内に配した。この処理により合金中にＮが
２．５８６重量％含有された。これから計算すると、材
料全体としての組成は、原子比でＳｍ９．２８％，Ａｇ
０．７０％，Ｎ１１．１％，残Ｆｅに相当する。この粉
体を１５ｋＯｅの磁場中で配向させワックスで固化した
後、磁気特性をＶＳＭ（Ｖｉｂｒａｔｉｎｇ Ｓａｍｐ
ｌｅ Ｍａｇｎｅｔｏｍｅｔｅｒ：振動試料型磁力計）
によって最大印加磁場＝１４ｋＯｅで測定したところ、
配向磁場に平行な方向での特性は、飽和磁化１４３emu/
g，保磁力２．６ｋＯｅであった。また、配向磁場に垂
直な方向での特性は、飽和磁化４７emu/g，保磁力１．
８ｋＯｅであった（σP／σV＝３.０４）。なお、含Ｎ
化処理前後の材料のキュリー温度は、それぞれ１２０
℃、４７０℃である。
【００３４】なお、比較のために、上記のＮＨ3ガス中
４３０℃処理においてアルニコ磁石を配置しなかった他
には上記と同様に処理することにより、比較材の粉体を
得た。この処理により材料中にＮが２．８４８重量％含
有された。これから計算すると、材料全体としての組成
は、原子比でＳｍ９．１７％，Ａｇ０．６９％，Ｎ１
２．２％，残Ｆｅに相当する。この粉体を上記と同様に
１５ｋＯｅの磁場中で配向させワックスで固化した後、
同様に磁気特性をＶＳＭによって測定したところ、配向
磁場に平行な方向での特性は、飽和磁化１３６emu/g，
保磁力２．１ｋＯｅであった。また、配向磁場に垂直な
方向での特性は、飽和磁化６５emu/g，保磁力１．９ｋ
Ｏｅであった（σP／σV＝２.０９）。本発明材は比較
材に比較して、配向磁場に平行な方向と垂直な方向との
間の特性の差が大きく、磁気異方性が大きいことが判
る。また特性の値そのものも本発明材の方が比較材より
も高い。
【００３５】（実施例２）合金組成が原子比でＮｄ７．
６９％，Ｔｉ３．０８％，Ｍｏ３．０８％，Ｖ３．０８
％，残Ｆｅとなるように原料を配合し、これをアルゴン
雰囲気中で溶製した。得られたインゴットを１０８０℃
で１６h 焼鈍した後、鉄製乳鉢中で粗粉砕し、さらにデ
ィスクミルで粉砕して、約２０μm径の粉体とした。こ
の粉体にＮを含有させるために、これをＮ2９０％＋Ｈ2
１０％混合ガス中において４４０℃で６４h 処理した。
この場合、処理中に磁場を作用させるために、上記合金
粉体をステンレス金網で軽く包みその外側にアルニコ磁
石を配置した。試料粉体は４４０℃に昇温してもアルニ
コからの磁束による磁場が８００Ｏｅを下回らないよう
な範囲内に配した。この処理により材料中にＮが１．４
５５重量％含有された。これから計算すると、材料全体
としての組成は、原子比でＮｄ７．２１％，Ｔｉ２．８
８％，Ｍｏ２．８８％，Ｖ２．８８％，Ｎ６．２７％，
残Ｆｅに相当する。この粉体を１５ｋＯｅの磁場中で配
向させワックスで固化した後、実施例１と同様に磁気特
性をＶＳＭによって測定したところ、配向磁場に平行な
方向での特性は、飽和磁化１３４emu/g，保磁力２．３
ｋＯｅであった。また、配向磁場に垂直な方向での特性
は、飽和磁化４３emu/g，保磁力１．８ｋＯｅであった
（σP／σV＝３.１２）。なお、含Ｎ化処理前後の材料
のキュリー温度は、それぞれ２４０℃、４６０℃であ
る。
【００３６】なお、比較のために、上記のＮ2９０％＋
Ｈ2１０％混合ガス中４２０℃処理においてアルニコ磁
石を配置しなかった他には上記と同様に処理することに
より、比較材の粉体を得た。この処理により材料中にＮ
が１．４８８重量％含有された。これから計算すると、
材料全体としての組成は、原子比でＮｄ７．２０％，Ｔ
ｉ２．８８％，Ｍｏ２．８８％，Ｖ２．８８％，Ｎ６．
４１％，残Ｆｅに相当する。この粉体を上記と同様に１
５ｋＯｅの磁場中で配向させワックスで固化した後、磁
気特性をＶＳＭによって測定したところ、配向磁場に平
行な方向での特性は、飽和磁化１２９emu/g，保磁力
２．１ｋＯｅであった。また、配向磁場に垂直な方向で
の特性は、飽和磁化５６emu/g，保磁力１．９ｋＯｅで
あった（σP／σV＝２.３０）。本発明材は比較材に比
較して、配向磁場に平行な方向と垂直な方向との間の特
性の差が大きく、磁気異方性が大きいことが判る。また
特性の値そのものも本発明材の方が比較材よりも高い。
また、得られた粉体をＣｕＫα線を用いてＸ線回折した
ところ、本発明材も比較材も結晶構造はＴｈＭｎ12型正
方晶であることが確認された。
【００３７】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、粒径がある程度大きくても磁気異方性を示すような
鉄−希土類−窒素系永久磁石合金の粉体を得ることがで
きるので、ボンド永久磁石を製作する場合等において実
用上きわめて有用なものである。

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ＲをＹ，Ｔｈおよびすべてのランタノイ
    ド元素からなる群の中から選ばれた１種類または２種類
    以上の元素の組合せとするとき、原子百分率で、Ｒ：３
    〜３０％、Ｎ：０．３〜２５％を含み、残部が実質的に
    Ｆｅから成る鉄−希土類−窒素系永久磁石材料を製造す
    る方法であって、Ｒ−Ｆｅ材料またはＲ−Ｆｅ−Ｎ材料
    に磁場の作用下において含Ｎ化処理を施すことを特徴と
    する鉄−希土類−窒素系永久磁石材料の製造方法。
  2. 【請求項２】 含Ｎ化処理温度が、含Ｎ化処理前の材料
    のキュリー点よりも高く、かつ、含Ｎ化処理後の材料の
    キュリー点よりも低いものである請求項１に記載の鉄−
    希土類−窒素系永久磁石材料の製造方法。
  3. 【請求項３】 作用させる磁場の強さが３００Ｏｅ以上
    である請求項１または２に記載の鉄−希土類−窒素系永
    久磁石材料の製造方法。
  4. 【請求項４】 含Ｎ化処理をＮを含む気体中で行う請求
    項１ないし３の何れかの項に記載の鉄−希土類−窒素系
    永久磁石材料の製造方法。
  5. 【請求項５】 Ｎを含む気体が、ＮＨ3ガス、Ｎ2ガスと
    Ｈ2ガスの混合気体、またはＮ2ガスである請求項４に記
    載の鉄−希土類−窒素系永久磁石材料の製造方法。
  6. 【請求項６】 含Ｎ化処理は、Ｒ−Ｆｅ材料またはＲ−
    Ｆｅ−Ｎ材料からなる粉末に施す請求項１ないし５の何
    れかの項に記載の鉄−希土類−窒素系永久磁石材料の製
    造方法。
  7. 【請求項７】 鉄−希土類−窒素系永久磁石材料が、 ＭをＴｉ，Ｖ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｇａ，Ｃｒ，Ａｌ，Ｍｎ，
    Ｔａ，Ｗ，Ｍｇ，Ｓｎ，Ｇｅ，Ｚr，Ｈf，Ｓi，Ｐ，Ｂi
    からなる群の中から選ばれた１種類または２種類以上の
    元素の組合せ、 ＸをＣもしくはＢまたはこれらの元素の組合せとすると
    き、 Ｍ：１８％以下、Ｘ：２５％以下、Ａｇ：５％以下、Ｃ
    ｏ：５０％以下、Ｎｉ：３０％以下を含むものである請
    求項１〜６のいずれかの項に記載の鉄−希土類−窒素系
    永久磁石材料の製造方法。
  8. 【請求項８】 ＲをＹ，Ｔｈおよびすべてのランタノイ
    ド元素からなる群の中から選ばれた１種類または２種類
    以上の元素の組合せとするとき、原子百分率で、Ｒ：３
    〜３０％、Ｎ：０．３〜２５％を含み、残部が実質的に
    Ｆｅから成る鉄−希土類−窒素系永久磁石粉末とこれを
    結合固化するバインダーとからなる永久磁石材料を製造
    する方法であって、Ｒ−Ｆｅ材料またはＲ−Ｆｅ−Ｎ材
    料からなる粉末に磁場の作用下において含Ｎ化処理を施
    し、しかる後バインダーにより当該粉末を結合固化する
    ことを特徴とする鉄−希土類−窒素系永久磁石材料の製
    造方法。
  9. 【請求項９】 ＲをＹ，Ｔｈおよびすべてのランタノイ
    ド元素からなる群の中から選ばれた１種類または２種類
    以上の元素の組合せとするとき、原子百分率で、Ｒ：３
    〜３０％、Ｎ：０．３〜２５％を含み、残部が実質的に
    Ｆｅからなり、平均粒径５〜１０００μｍ、σP／σVが
    ２.５以上（ただし、σP，σVは、それぞれ振動資料型
    磁力計を用い最大印加磁場を１４ｋＯｅとして測定した
    ときの配向磁場に平行方向の飽和磁化、垂直方向の飽和
    磁化を示す。）であることを特徴とする鉄−希土類−窒
    素系永久磁石粉末。
  10. 【請求項１０】 ＲをＹ，Ｔｈおよびすべてのランタノ
    イド元素からなる群の中から選ばれた１種類または２種
    類以上の元素の組合せとするとき、原子百分率で、Ｒ：
    ３〜３０％、Ｎ：０．３〜２５％を含み、残部が実質的
    にＦｅからなり、平均粒径５〜１０００μｍ、σP／σV
    が２.５以上（ただし、σP，σVは、それぞれ振動資料
    型磁力計を用い最大印加磁場を１４ｋＯｅとして測定し
    たときの配向磁場に平行方向の飽和磁化、垂直方向の飽
    和磁化を示す。）である鉄−希土類−窒素系永久磁石粉
    末とこれを結合固化するバインダーとからなる鉄−希土
    類−窒素系永久磁石材料。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013042721A1 (ja) * 2011-09-22 2013-03-28 戸田工業株式会社 強磁性窒化鉄粒子粉末の製造方法、異方性磁石、ボンド磁石及び圧粉磁石

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CN103814417A (zh) * 2011-09-22 2014-05-21 户田工业株式会社 强磁性氮化铁颗粒粉末的制造方法、各向异性磁铁、粘结磁铁和压粉磁铁

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