JPH07335415A - 永久磁石材料 - Google Patents
永久磁石材料Info
- Publication number
- JPH07335415A JPH07335415A JP6129044A JP12904494A JPH07335415A JP H07335415 A JPH07335415 A JP H07335415A JP 6129044 A JP6129044 A JP 6129044A JP 12904494 A JP12904494 A JP 12904494A JP H07335415 A JPH07335415 A JP H07335415A
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- JP
- Japan
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- alloy
- layer
- alloy layer
- cubic crystal
- cubic
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- Pending
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y25/00—Nanomagnetism, e.g. magnetoimpedance, anisotropic magnetoresistance, giant magnetoresistance or tunneling magnetoresistance
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F10/00—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
- H01F10/32—Spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
- H01F10/3222—Exchange coupled hard/soft multilayers, e.g. CoPt/Co or NiFe/CoSm
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Power Engineering (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】 立方晶Ｆｅまたは立方晶Ｆｅ−Ｃｏ合金層と
Ｆｅ−Ｐｔ合金層が交互に積み重ねられた積層構造が主
相をなす永久磁石材料。
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】 立方晶Ｆｅまたは立方晶Ｆｅ−Ｃｏ合金層と
Ｆｅ−Ｐｔ合金層が交互に積み重ねられた積層構造が主
相をなす永久磁石材料。
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、大きなスピ
ン軌道相互作用を持つＰｔ原子を含むＦｅ−Ｐｔ合金
が、大きなスピン分極を示す立方晶Ｆｅや立方晶Ｆｅ−
Ｃｏ合金と互いに層状に積層されて、幾何学的に一軸性
の異方的な構造が実現された場合、両者の特性が積算さ
れて大きな最大エネルギ−積が得られる可能性があるこ
とを理論的に見いだし、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。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−Ｃ
ｏ以外にない。一方、３ｄ遷移金属と５ｄ遷移金属の規
則合金ではＦｅＰｔ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、Ｐｔ
の大きなスピン−軌道相互作用の効果で強い一軸の結晶
磁気異方性を示す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。そこで、よりＦｅの多いＦｅ3ＰｔにするとＢ
ｓは２Ｔ近い値を持つが、結晶構造が立方晶のＬ１2構
造となり一軸異方性は消失する。 しかしながら、立方
晶構造でも組成の異なる層がミクロに積層されると対称
性は低下し幾何学的には一軸性の異方性が生じることに
なる。従って、Ｌ１2構造のＦｅ3Ｐｔを数原子層に分け
てＦｅあるいはＦｅＣｏ合金の層構造と交互に積層する
と構造的な異方性が付与され、Ｐｔの大きなスピン軌道
相互作用の効果で大きな磁気異方性が期待できる。そこ
で、これらの層が交換相互作用で磁気的に結合されれば
系全体が磁気異方性を示すことが期待できる。更に、Ｆ
ｅやＦｅＣｏ合金は飽和磁化が大きいのでそれぞれの特
性が機能すれば系の最大エネルギ−積は極めて大きくな
ると予想される。一方、Ｌ１0構造のＦｅＰｔは正方晶
構造であり、これ自身一軸磁気異方性を有しているため
上記のような超構造化による異方性の付与は不必要であ
る。従って、この場合は数原子層ずつのミクロな積層構
造は必ずしも必要ではなく、層厚に上限はない。しか
し、ＦｅＰｔはＦｅやＦｅＰｔより飽和磁化が小さいた
め、系全体のＢｓを上げるためにはＦｅＰｔ層の体積率
を大きくするのは好ましくない。一方、ＦｅやＦｅＣｏ
合金の磁気異方性は極めて小さいので、これらの層を厚
くすると、層内で磁化反転が容易に起こってしまう。従
って、ＦｅやＦｅ−Ｃｏ合金層とＦｅ−Ｐｔ合金層が交
換結合している場合においてもＦｅやＦｅ−Ｃｏ合金層
の厚さは磁壁幅（２０００オングストローム程度）以下
に抑えるのが望ましい。以上のことから、Ｆｅ−Ｐｔ合
金層とＦｅまたはＦｅ−Ｃｏ合金層の一つの層厚はそれ
ぞれ２０００オングストローム以下に抑えれば、高いＢ
ｓと大きな磁気異方性が同時に実現されることが期待で
きる。また、Ｆｅ−Ｃｏ層に対するＦｅ−Ｐｔ層の層厚
がＦｅ−Ｐｔ層の体積率となるが、ＦｅＰｔ規則合金か
らなるＦｅ−Ｐｔ層の体積率は２０−８０％とするのが
望ましい。
ン軌道相互作用を持つＰｔ原子を含むＦｅ−Ｐｔ合金
が、大きなスピン分極を示す立方晶Ｆｅや立方晶Ｆｅ−
Ｃｏ合金と互いに層状に積層されて、幾何学的に一軸性
の異方的な構造が実現された場合、両者の特性が積算さ
れて大きな最大エネルギ−積が得られる可能性があるこ
とを理論的に見いだし、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。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−Ｃ
ｏ以外にない。一方、３ｄ遷移金属と５ｄ遷移金属の規
則合金ではＦｅＰｔ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、Ｐｔ
の大きなスピン−軌道相互作用の効果で強い一軸の結晶
磁気異方性を示す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。そこで、よりＦｅの多いＦｅ3ＰｔにするとＢ
ｓは２Ｔ近い値を持つが、結晶構造が立方晶のＬ１2構
造となり一軸異方性は消失する。 しかしながら、立方
晶構造でも組成の異なる層がミクロに積層されると対称
性は低下し幾何学的には一軸性の異方性が生じることに
なる。従って、Ｌ１2構造のＦｅ3Ｐｔを数原子層に分け
てＦｅあるいはＦｅＣｏ合金の層構造と交互に積層する
と構造的な異方性が付与され、Ｐｔの大きなスピン軌道
相互作用の効果で大きな磁気異方性が期待できる。そこ
で、これらの層が交換相互作用で磁気的に結合されれば
系全体が磁気異方性を示すことが期待できる。更に、Ｆ
ｅやＦｅＣｏ合金は飽和磁化が大きいのでそれぞれの特
性が機能すれば系の最大エネルギ−積は極めて大きくな
ると予想される。一方、Ｌ１0構造のＦｅＰｔは正方晶
構造であり、これ自身一軸磁気異方性を有しているため
上記のような超構造化による異方性の付与は不必要であ
る。従って、この場合は数原子層ずつのミクロな積層構
造は必ずしも必要ではなく、層厚に上限はない。しか
し、ＦｅＰｔはＦｅやＦｅＰｔより飽和磁化が小さいた
め、系全体のＢｓを上げるためにはＦｅＰｔ層の体積率
を大きくするのは好ましくない。一方、ＦｅやＦｅＣｏ
合金の磁気異方性は極めて小さいので、これらの層を厚
くすると、層内で磁化反転が容易に起こってしまう。従
って、ＦｅやＦｅ−Ｃｏ合金層とＦｅ−Ｐｔ合金層が交
換結合している場合においてもＦｅやＦｅ−Ｃｏ合金層
の厚さは磁壁幅（２０００オングストローム程度）以下
に抑えるのが望ましい。以上のことから、Ｆｅ−Ｐｔ合
金層とＦｅまたはＦｅ−Ｃｏ合金層の一つの層厚はそれ
ぞれ２０００オングストローム以下に抑えれば、高いＢ
ｓと大きな磁気異方性が同時に実現されることが期待で
きる。また、Ｆｅ−Ｃｏ層に対するＦｅ−Ｐｔ層の層厚
がＦｅ−Ｐｔ層の体積率となるが、ＦｅＰｔ規則合金か
らなるＦｅ−Ｐｔ層の体積率は２０−８０％とするのが
望ましい。
【０００５】
【作用】本発明者は上記の計算結果に基づき（ＦｅＣ
ｏ）／（Ｆｅ3Ｐｔ）および（ＦｅＣｏ）／（ＦｅＰ
ｔ）の積層膜を作成し、磁気特性の評価を行ったとこ
ろ、（ＦｅＣｏ）／（Ｆｅ3Ｐｔ）においてはそれぞれ
の層厚が２〜２０オングストロームの範囲において良好
な一軸異方性が確認された。層厚が２０オングストロー
ム以上ではＦｅ3Ｐｔ層が立方晶である効果が顕著にな
り、系は等方的となり一軸異方性は得られない。一方、
（ＦｅＣｏ）／（ＦｅＰｔ）の場合はＦｅＣｏ合金層の
厚さが２０００オングストローム以下において４００
（ｋＡ／ｍ）以上の保磁力が得られた。また、ＦｅＰｔ
層厚が１０００オングストローム以下においてＢｓが
１．６（Ｔ）以上の良好な磁気特性が認められた。
ｏ）／（Ｆｅ3Ｐｔ）および（ＦｅＣｏ）／（ＦｅＰ
ｔ）の積層膜を作成し、磁気特性の評価を行ったとこ
ろ、（ＦｅＣｏ）／（Ｆｅ3Ｐｔ）においてはそれぞれ
の層厚が２〜２０オングストロームの範囲において良好
な一軸異方性が確認された。層厚が２０オングストロー
ム以上ではＦｅ3Ｐｔ層が立方晶である効果が顕著にな
り、系は等方的となり一軸異方性は得られない。一方、
（ＦｅＣｏ）／（ＦｅＰｔ）の場合はＦｅＣｏ合金層の
厚さが２０００オングストローム以下において４００
（ｋＡ／ｍ）以上の保磁力が得られた。また、ＦｅＰｔ
層厚が１０００オングストローム以下においてＢｓが
１．６（Ｔ）以上の良好な磁気特性が認められた。
【０００６】
【実施例】以下、実施例により本発明を説明する。到達
真空度１０-8Ｔｏｒｒのスパッタ装置を用いて、ガラス
基板上にＦｅＣｏ合金およびＦｅＰｔ合金をスパッタに
より交互に積層し、磁場中４００℃で２４ｈ熱処理して
室温まで徐冷することによって（ＦｅＣｏ）／（Ｆｅ3
Ｐｔ）および（ＦｅＣｏ）／（ＦｅＰｔ）の全５０層の
積層膜を形成した。表１に（ＦｅＣｏ）Y／（Ｆｅ3Ｐ
ｔ）Xの磁気特性を、表２に（ＦｅＣｏ）Y／（ＦｅＰ
ｔ）X示す。なお、Ｘ，Ｙは各層の層厚（オングストロ
ーム）を示す。表１より、（ＦｅＣｏ）層および（Ｆｅ
3Ｐｔ）層の層厚が２〜１０オングストロームの範囲で
良好な磁気特性が得られたことがわかる。また、表２よ
り、（ＦｅＣｏ）層は１０〜２０００オングストロー
ム、（ＦｅＰｔ）層は１００〜２０００オングストロー
ムの範囲で良好な磁気特性が得られることがわかる。
真空度１０-8Ｔｏｒｒのスパッタ装置を用いて、ガラス
基板上にＦｅＣｏ合金およびＦｅＰｔ合金をスパッタに
より交互に積層し、磁場中４００℃で２４ｈ熱処理して
室温まで徐冷することによって（ＦｅＣｏ）／（Ｆｅ3
Ｐｔ）および（ＦｅＣｏ）／（ＦｅＰｔ）の全５０層の
積層膜を形成した。表１に（ＦｅＣｏ）Y／（Ｆｅ3Ｐ
ｔ）Xの磁気特性を、表２に（ＦｅＣｏ）Y／（ＦｅＰ
ｔ）X示す。なお、Ｘ，Ｙは各層の層厚（オングストロ
ーム）を示す。表１より、（ＦｅＣｏ）層および（Ｆｅ
3Ｐｔ）層の層厚が２〜１０オングストロームの範囲で
良好な磁気特性が得られたことがわかる。また、表２よ
り、（ＦｅＣｏ）層は１０〜２０００オングストロー
ム、（ＦｅＰｔ）層は１００〜２０００オングストロー
ムの範囲で良好な磁気特性が得られることがわかる。
【０００７】
【表１】 ４πＭ：磁化（室温）、Ｔｃ：キュリー温度、 Ｋｕ：結晶磁気異方性エネルギー（室温）
【０００８】
【表２】 ４πＭ：磁化（室温）、Ｔｃ：キュリー温度 Ｋｕ：結晶磁気異方性エネルギー（室温）
【０００９】
【発明の効果】本発明によれば、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。
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。
Claims (6)
- 【請求項１】 立方晶Ｆｅまたは立方晶Ｆｅ−Ｃｏ合金
層とＦｅ−Ｐｔ合金層が交互に積み重ねられた積層構造
が主相をなすことを特徴とする永久磁石材料。 - 【請求項２】 請求項１において、Ｆｅ−Ｐｔ合金層が
Ｌ１0構造を有するＦｅＰｔ規則合金またはＬ１2構造の
Ｆｅ3Ｐｔ規則合金であることを特徴とする永久磁石材
料。 - 【請求項３】 請求項２において、立方晶Ｆｅまたは立
方晶Ｆｅ−Ｃｏ合金層とＦｅ3Ｐｔ規則合金からなるＦ
ｅ−Ｐｔ合金層の各層厚が２−２０オングストロームの
範囲内にあることを特徴とする永久磁石材料。 - 【請求項４】 請求項２において、ＦｅＰｔ規則合金か
らなるＦｅ−Ｐｔ合金層の層厚が２−１０００オングス
トロームであり、立方晶Ｆｅまたは立方晶Ｆｅ−Ｃｏ合
金層の層厚が２−２０００オングストロームであること
を特徴とする永久磁石材料。 - 【請求項５】 請求項４において、Ｆｅ−Ｐｔ合金層の
体積率が２０−８０％であることを特徴とする永久磁石
材料。 - 【請求項６】 請求項１において結晶磁気異方性エネル
ギ−が１０5Ｊ／ｍ3以上であることを特徴とする永久磁
石材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6129044A JPH07335415A (ja) | 1994-06-10 | 1994-06-10 | 永久磁石材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6129044A JPH07335415A (ja) | 1994-06-10 | 1994-06-10 | 永久磁石材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07335415A true JPH07335415A (ja) | 1995-12-22 |
Family
ID=14999707
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6129044A Pending JPH07335415A (ja) | 1994-06-10 | 1994-06-10 | 永久磁石材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07335415A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016136605A (ja) * | 2015-01-23 | 2016-07-28 | 株式会社豊田中央研究所 | 永久磁石およびその製造方法 |
-
1994
- 1994-06-10 JP JP6129044A patent/JPH07335415A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016136605A (ja) * | 2015-01-23 | 2016-07-28 | 株式会社豊田中央研究所 | 永久磁石およびその製造方法 |
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