JPH07335416A - 永久磁石材料 - Google Patents

永久磁石材料

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JPH07335416A
JPH07335416A JP6129045A JP12904594A JPH07335416A JP H07335416 A JPH07335416 A JP H07335416A JP 6129045 A JP6129045 A JP 6129045A JP 12904594 A JP12904594 A JP 12904594A JP H07335416 A JPH07335416 A JP H07335416A
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JP
Japan
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alloy
anisotropy
fe3pt
present
fept
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JP6129045A
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Akimasa Sakuma
昭正 佐久間
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Proterial Ltd
Original Assignee
Hitachi Metals Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/032Magnets 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
    • H01F1/04Magnets 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
    • H01F1/047Alloys characterised by their composition
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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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Ptの3元系からなり単位
胞がFe20-XCoXPt4(0≦X≦20)で構成される
規則合金が主相をなす永久磁石材料。

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。
【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。
【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。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者はFe、Coあ
るいはFeCo合金の結晶格子の中にFePtあるいは
Fe3Pt規則合金の格子が周期性を保って規則的に組
み込まれ超構造を形成した場合、その構造が一軸異方性
を有し且つ105(J/m3)以上の磁気異方性エネルギ
−を持つ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−Co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Bs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とFeあるいはFeCo合金の単位胞が交
互に積み重な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。更に、Fe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。また、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、これがFeCo合金とミクロに組
み合わされ上記のような超構造が実現されればより大き
な磁気異方性が期待できる。但し、FePtはFe3
tより飽和磁化が小さいため、系全体のBsは低下する
可能性がある。本発明者は上記の考えに基づき、Fe、
CoあるいはFeCo合金の中にFePtあるいはFe
3Ptが組み込まれた超構造をいくつか考案し、その磁
化と結晶磁気異方性エネルギ−の値を局所密度汎関数理
論に基づくバンド計算から求め検討を試みた。図1〜図
8は本発明にかかる単位胞がFe20-XCoXPt4からな
る規則合金で、図1〜図8はそれぞれX=0、4、6、
8、12、14、16、20に対応している。図中波線
で示される部分がFePt(図1(a’)、図4
(d’))、CoPt(図5(e’)、図8(h’))
あるいはFe3Pt(図1(a),図2,図3,図4
(d))、Co3Pt(図5(e),図6,図7,図8
(h))に対応しており、これらは基本的にはFe(or
Co)あるいはFeCo合金とFe(or Co)Pt合
金の複合構造であることが理解できる。特に図1(a)
(a’)、図2、図4(d)(d’)、図5(e)
(e’)、図7、図8(h)(h’)の構造は何れもF
e(or Co)PtあるいはFe(or Co)3Ptが中
央部に単位胞一個分の厚さの層が形成された構造になっ
ており、Fe(Co)合金とFe−Pt合金の積層構造
とみなすこともできる。図9はバンド計算により得られ
たFe20-XCoXPt4合金の磁化と結晶磁気異方性エネ
ルギ−のX依存性をプロットしたものである。磁化はX
の増大とともに単調に減少するが、その絶対値はPtが
置換されているにも係わらず、Fe−Co合金系の値と
同等である。これはPtの5dバンドがFe或いはCo
の少数派スピンの3dバンドの一部をフェルミ準位の上
方に押し上げスピン分極を助長しているためである。一
方、結晶磁気異方性エネルギ−はX=4でピークをとる
が、Xに対する変化は磁化ほど敏感ではなく、何れも1
6(J/m3)以上の値が期待できる。これはPtの大
きなスピン軌道相互作用の効果に加えて、原子配置の幾
何学的な異方性によってもたらされたものと解釈され
る。即ち、結晶格子は立方晶の集合体であっても、各原
子の配置によっては一軸的な構造が実現可能で、Ptの
ようなスピン軌道相互作用の大きな原子が存在すれば大
きな一軸磁気異方性が得られる可能性がある。
【0005】
【作用】本発明者は上記の計算結果に基づきFe20-X
XPt4を作成し、磁気特性の評価を行ったところ、0
≦X≦20の全ての範囲において良好な一軸異方性が確
認された。以下に実施例を示す。
【0006】
【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、Fe
20-XCoXPt4(X=0、4、6、8、12、14、1
6、20)の不規則合金を得た。その後、磁場中900
℃で24h熱処理し、室温まで徐冷することによって規
則相の単相を得た。表1に得られた磁気特性を示す。表
1より、X=0〜20全ての範囲において、良好な一軸
異方性が確認される。
【表1】
【0007】
【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。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)本発明Fe20Pt4規則合金の結晶構造
を表した図である。 (a’)本発明Fe20Pt4規則合金の結晶構造を表し
た図である。
【図2】本発明Fe16Co4Pt4規則合金の結晶構造を
表した図である。
【図3】本発明Fe14Co6Pt4規則合金の結晶構造を
表した図である。
【図4】(d)本発明Fe12Co8Pt4規則合金の結晶
構造を表した図である。 (d’)本発明Fe12Co8Pt4規則合金の結晶構造を
表した図である。
【図5】(e)本発明Fe8Co12Pt4規則合金の結晶
構造を表した図である。 (e’)本発明Fe8Co12Pt4規則合金の結晶構造を
表した図である。
【図6】本発明Fe6Co14Pt4規則合金の結晶構造を
表した図である。
【図7】本発明Fe4Co16Pt4規則合金の結晶構造を
表した図である。
【図8】(h)本発明Co20Pt4規則合金の結晶構造
を表した図である。 (h’)本発明Co20Pt4規則合金の結晶構造を表し
た図である。
【図9】Fe20-XCoXPt4のXに対する磁化4πMと
結晶磁気異方性エネルギ−Kuを表した図である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Fe、CoおよびPtの3元系からなり
    単位胞がFe20-XCoXPt4(0≦X≦20)で構成さ
    れる規則合金が主相をなすことを特徴とする永久磁石材
    料。
  2. 【請求項2】 単位胞が、Fe3Pt,Co3Pt,Fe
    PtおよびCoPtの内少なくとも1種を内包する請求
    項1に記載の永久磁石材料。
  3. 【請求項3】 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2に記載の永
    久磁石材料。
JP6129045A 1994-06-10 1994-06-10 永久磁石材料 Pending JPH07335416A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001064966A1 (fr) * 2000-02-29 2001-09-07 Japan Science And Technology Corporation Alliage supermagnetostrictif et procede d'elaboration

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001064966A1 (fr) * 2000-02-29 2001-09-07 Japan Science And Technology Corporation Alliage supermagnetostrictif et procede d'elaboration
US6800143B1 (en) 2000-02-29 2004-10-05 Japan Science And Technology Agency Supermagnetostrictive alloy and method of preparation thereof

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