JPH0754106A - 永久磁石材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 α−Ｆｅ相が主相であるにもかかわらず、従
来材料と略同等の磁気特性を有する永久磁石材料を提供
する。 【構成】 この永久磁石材料は、次式：Ｎｄ_a Ｆｅ
_100-a-b Ｂ_b （式中、ａ，ｂは、それぞれ、１≦ａ≦１
０，１≦ｂ≦１０を満足する数を表す）で示される組成
を有し、かつ、Ｘ線回折プロファイルにおけるα−Ｆｅ
相（１１０）の強度をＩ₀ ，Ｎｄ₂ Ｆｅ₁₄Ｂ相（４１
０）の強度をＩ₁ としたときに、強度比：１００×Ｉ₀
／（Ｉ₀ ＋Ｉ₁)が３０以上の値を示すことを特徴とす
る。Ｎｄの一部がＰｒまたは／およびＤｙで置換されて
いてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は永久磁石材料に関し、更
に詳しくは、ソフト磁性を発揮するα−Ｆｅ相を主相と
し、ハード磁性を発揮するＮｄ₂ Ｆｅ₁₄Ｂ相を副相とす
る新規な構造の永久磁石材料に関する。

【０００２】

【従来の技術】Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系の永久磁石としては、
これら材料を焼結して製造した焼結磁石と、超急冷法で
Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系の微細な合金粉末を調製し、その合金
粉末を結晶化したのちそれを合成樹脂で結着した構造の
ボンド磁石とが開発されており、これらはいずれも実用
に供されている。

【０００３】これらの永久磁石の材料のうち、主として
焼結法で製造されるものは、Ｎｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ相が主相で
あり、Ｎｄ富化相やＢ富化相がわずかではあるが混在し
ており、また超急冷法で製造されるものは、Ｎｄ₂ Ｆｅ
₁₄Ｂ相のほかに極く僅かに非晶質相が混在している。そ
して、これらの磁石材料には、全体としては、通常、Ｎ
ｄ，Ｂが、それぞれ、１０〜１５原子％，５〜８原子％
含まれている。

【０００４】また、Ｎｄの含有量が１０原子％以下であ
る組成のＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石も提案されている
（特開昭６４−７０３号公報参照）。この永久磁石の場
合も主相はＮｄ₂ Ｆｅ₁₄Ｂ相である。そして、他の元素
を添加することにより、上記主相以外の相の析出を抑制
し、もって全体の磁気特性の向上が企図されている。更
に、特開昭６３−１００１５５号公報には、Ｆｅ₃ Ｂ−
Ｎｄ₂ Ｆｅ₁₄Ｂから成る永久磁石が開示されている。こ
の永久磁石は、ソフト磁性のＦｅ₃ Ｂ相とハード磁性の
Ｎｄ₂ Ｆｅ₁₄Ｂ相の混相である。この場合、Ｂ相は１８
〜１９原子％と多量に含むことも１つの特徴になってい
る。

【０００５】このように、従来から知られているＮｄ−
Ｆｅ−Ｂ系の永久磁石の場合は、１つは、主相がハード
磁性のＮｄ₂ Ｆｅ₁₄Ｂ相で構成され、他の１つは、ソフ
ト磁性のＦｅ₃ Ｂ相とハード磁性のＮｄ₂ Ｆｅ₁₄Ｂ相で
ある。そして前者の場合は、製造過程で生成してくる例
えばα−Ｆｅ相は磁気特性を劣化させる相であるとさ
れ、これら相の生成を極力抑制するという努力が払われ
ている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来のＮｄ−Ｆｅ−Ｂ
系の永久磁石における主相はＮｄ₂ Ｆｅ₁₄Ｂ相であるか
またはＦｅ₃ Ｂ相とＮｄ₂ Ｆｅ₁₄Ｂ相との混相であり、
α−Ｆｅ相の生成は忌避される。しかしながら、例えば
α−Ｆｅ相が主相であっても、従来と同じような磁気特
性を発現させることができれば、そのＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系
の永久磁石は安価な磁石としてその工業的価値に富むも
のであるということができる。

【０００７】本発明は、上記した観点に立って開発さ
れ、従来は有害であると考えられていたα−Ｆｅ相を積
極的に利用するＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石用の材料であ
って、α−Ｆｅ相が主相として存在しているにもかかわ
らず、従来から知られているＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系の永久磁
石と同等水準の磁気特性を有するＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系の永
久磁石を製造することができる永久磁石材料の提供を目
的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記した
目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、下記する
組成を有し、また、主相がα−Ｆｅ相であってもその結
晶粒が微細であり、かつ、面指数（１１０）のα−Ｆｅ
相と面指数（４１０）のＮｄ₂ Ｆｅ₁₄Ｂ相の存在割合が
下記するような関係にあるＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系の材料は、
従来からのＮｄ ₂ Ｆｅ₁₄Ｂ相を主相とする材料と略同等
の磁気特性を有するとの事実を見出し、本発明の永久磁
石材料を開発するに到った。

【０００９】すなわち、本発明においては、次式： Ｎｄ_a Ｆｅ_100-a-b Ｂ_b …(1) （式中、ａ，ｂは、それぞれ、１≦ａ≦１０，１≦ｂ≦
１０を満足する数を表す）で示される組成を有し、か
つ、Ｘ線回折プロファイルにおけるα−Ｆｅ相（１１
０）の強度をＩ₀ ，Ｎｄ₂ Ｆｅ₁₄Ｂ相（４１０）の強度
をＩ₁ としたときに、強度比：１００×Ｉ₀ ／（Ｉ₀ ＋
Ｉ₁)が３０以上の値を示すことを特徴とする永久磁石材
料（以下、第１の材料という）が提供され、また、次
式： Ｎｄ_a （Ｆｅ_100-a-b-c Ｃｏ_c ）Ｂ_b …(2) （式中、ａ，ｂ，ｃはそれぞれ、１≦ａ≦１０，１≦ｂ
≦１０，０＜ｃ≦３０を満足する数を表す）で示される
組成を有し、かつ、Ｘ線回折プロファイルにおけるα−
Ｆｅ相（１１０）の強度をＩ₀ ，Ｎｄ₂ Ｆｅ₁₄Ｂ相（４
１０）の強度をＩ₁ としたときに、強度比：１００×Ｉ
₀ ／（Ｉ₀ ＋Ｉ₁)が３０以上の値を示すことを特徴とす
る永久磁石材料（以下、第２の材料という）が提供さ
れ、更には、次式： Ｎｄ_a （Ｆｅ_1-a-b-c Ｃｏ_c ）Ｂ_b Ｔ_d …(3) （式中、Ｔは、Ａｌ，Ｓｉ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｇａ，Ｚ
ｒ，Ｎｂ，Ｍｏの群から選ばれる少なくとも１種を表
し、ａ，ｂ，ｃ，ｄは、それぞれ、１≦ａ≦１０，１≦
ｂ≦１０，０＜ｃ＜３０，０＜ｄ≦１０を満足する数を
表す）で示される組成を有し、かつ、Ｘ線回折プロファ
イルにおけるα−Ｆｅ相（１１０）の強度をＩ₀ ，Ｎｄ
₂ Ｆｅ₁₄Ｂ相（４１０）の強度をＩ₁ としたときに、強
度比：１００×Ｉ₀ ／（Ｉ₀ ＋Ｉ₁)が３０以上の値を示
すことを特徴とする永久磁石材料（以下、第３の材料と
いう）が提供される。

【００１０】これら第１の材料，第２の材料および第３
の材料のいずれにおいても、Ｎｄの一部がＰｒやＤｙで
置換されていると、得られた材料で製造した永久磁石の
磁気特性が全般的に向上するので好適である。Ｐｒ，Ｄ
ｙの置換量は、格別限定されるものではないが、原子％
で、Ｎｄ１００に対し、５０％以下であることが好まし
い。

【００１１】第１の材料，第２の材料および第３の材料
のいずれにおいても、それらのＸ線回折プロファイルを
とり、そのα−Ｆｅ相（１１０）の強度をＩ₀ ，Ｎｄ₂
Ｆｅ ₁₄Ｂ相（４１０）の強度をＩ₁ としたときに、１０
０×Ｉ₀ ／（Ｉ₀ ＋Ｉ₁ ）で定義する強度比が３０以上
になっている。この強度比が３０より小さい値である材
料は、従来から提案されているようなＮｄ₂ Ｆｅ₁₄Ｂ相
が主相である材料になってしまい、仮に同水準の磁気特
性が得られたとしても、安価な磁石材料としての工業的
価値が乏しい材料になり、やはりα−Ｆｅ相の影響が弱
くなり、目的とする材料として不適当になる。

【００１２】式(1) で示した第１の材料の組成におい
て、Ｎｄの原子％を表すα値は、１≦ａ≦１０の範囲に
設定され、またＢの原子％を表すｂ値は、１≦ｂ≦１０
の範囲に設定される。ａ値が１より小さい組成の材料で
ある場合は、ハード磁性（Ｎｄ₂ Ｆｅ₁₄Ｂ相）の割合が
極端に減少するため保磁力（ｉＨｃ）が得にくくなり、
またａ値が１０より大きくなっている組成の材料である
場合は、ソフト磁性（α−Ｆｅ相）の割合が極端に減少
していて、本発明の意図から外れてくるからである。

【００１３】また、ｂ値が１より小さい組成の材料であ
る場合は、保磁力の低下が引き起こされ、１０より大き
くなっている組成の材料である場合は、α−Ｆｅ相やＮ
ｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ相以外の相（例えばＦｅ₃ Ｂ相など）が生
成して磁気特性の低下が引き起こされるからである。好
ましいａ，ｂは、それぞれ、4.０≦ａ≦7.０，4.０≦ｂ
≦6.０を満たす数である。

【００１４】式(2) で示した第２の材料は、第１の材料
におけるＦｅの一部がＣｏで置換されている材料であ
る。このように、Ｆｅの一部がＣｏで置換されている材
料は、非置換の材料、すなわち、前記した第１の材料に
比べて磁気特性が向上するので好適である。この場合の
Ｃｏの置換量、すなわち、式(2) におけるＣｏの原子％
を表すｃ値は、０＜ｃ≦３０の範囲に設定される。

【００１５】ｃ値が３０より大きくなっている組成の材
料は、Ｃｏ量が多いため高価となり、安価な永久磁石材
料を求める本発明の目的に合致しない。磁気特性の向上
と材料コストのバランスを考えると、好ましいｃ値は、
5.０≦ｃ≦8.０を満たす数に設定される。式(3) で示し
た組成の第３の材料は、第２の材料に更にＡｌ，Ｓｉ，
Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｇａ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏなどの元素Ｔ
を配合したものである。これらの元素Ｔはそれぞれ単独
で配合されていてもよく、また、２種を適宜に選んで一
緒に配合されていてもよい。

【００１６】これらの元素が配合されると、その材料
は、前記した第２の材料に比べてその磁気特性が一層向
上する。その場合の元素Ｔの配合量、すなわち、式(3)
におけるＴの原子％を表すｄ値は、０≦ｄ≦１０の範囲
に設定される。このｄ値が１０より大きくなっている組
成の材料は、保磁力，磁束密度のいずれもが低下してく
るからである。好ましいｄ値は、1.０≦ｄ≦5.０を満た
す数である。

【００１７】本発明の永久磁石材料は、いずれも、上記
した組成の合金を溶製し、その溶湯に対し、例えば、常
用の超急冷法，ガス噴霧法、遠心噴霧法，メカニカルア
ロイング法，メカニカルグライニング法などを適用する
ことにより、超微細の結晶粒として製造される。また、
非晶質の微細粒として製造したのち、これを所定の温度
で加熱して結晶粒にしてもよい。

【００１８】これらの方法で製造される結晶粒の粒径
は、良好な磁気特性を得るためには小さければ小さいほ
どよい。具体的には、数ｎｍ〜１０００ｎｍ程度の粒径
であることが好ましい。とくに好ましくは、２０〜５０
ｎｍである。

【００１９】

【実施例】

実施例１〜２０ 表１で示すような成分組成の合金を高周波誘導炉で溶製
したのち、得られた各溶湯をロール周速が１０〜４０ｍ
/secに設定された超急冷法でリボン状試料にし、各試料
を粉砕して粒径３００μｍ以下の粉末にした。ついで、
各粉末に、５００〜８００℃のアルゴン雰囲気中で５〜
３０分の加熱処理を施して永久磁石材料とした。

【００２０】これら永久磁石材料の組成を分析し、ま
た、Ｘ線回折分析を行い、そのプロファイルからα−Ｆ
ｅ相（１１０）の強度：Ｉ₀ ，Ｎｄ₂ Ｆｅ₁₄Ｂ相（４１
０）の強度：Ｉ₁ を求め、強度比：１００×Ｉ₀ ／（Ｉ
₀ ＋Ｉ₁ ）を算出した。また、各材料粉末におけるα−
Ｆｅ相の結晶粒の大きさを電子顕微鏡で計測した。つい
で、各材料粉末９7.５重量部とエポキシ樹脂2.５重量部
とを混合してボンド磁石を製造し、得られた磁石の磁気
特性を測定した。以上の結果を一括して表１に示した。

【００２１】なお、実施例６の材料については、そのＸ
線回折プロファイルを図１として示した。また、比較の
ために、従来の材料：Ｎｄ₁₂Ｆｅ₈₂Ｂ₆ についても上記
実施例と同様に磁気特性を測定し、その結果を比較例と
して表１に併記した。また、この比較例のＸ線回折プロ
ファイルを図２として示した。

【００２２】

【表１】 図１のプロファイルから明らかなように、本発明の材料
ではα−Ｆｅ相（１１０）が主相をなし、Ｎｄ₂ Ｆｅ₁₄
Ｂ相（４１０）の強度は比較的弱い。一方、図２のプロ
ファイルから明らかなように、従来の材料ではＮｄ₂ Ｆ
ｅ₁₄Ｂ相が主相をなしている。

【００２３】しかし、表１の結果から明らかなように、
本発明の材料は、α−Ｆｅ相が主相であり、Ｎｄ₂ Ｆｅ
₁₄Ｂ相が副相をなすにもかかわらず、Ｂｒ，ＢＨｍａｘ
は比較例に比べて極めて大きな値を示し、その磁気特性
は向上している。 実施例２１〜３０ 表２で示すような合金組成であることを除いては、実施
例１〜２０と同様にして本発明の第２の材料を製造し
た。これらの材料の特性、およびこれら材料で製造した
ボンド磁石の磁気特性を実施例１〜２０と同様にして測
定した。その結果を一括して表２に示した。参考のため
に、第１の材料の実施例６に関するデータを表２に併記
した。

【００２４】

【表２】 表２から明らかなように、Ｃｏを配合した第２の材料の
方が第１の材料（実施例６）よりも磁気特性は向上して
いる。 実施例３１〜４４ 表３で示すような合金組成であることを除いては、実施
例１〜２０と同様にして本発明の第３の材料を製造し
た。これらの材料の特性、およびこれら材料で製造した
ボンド磁石の磁気特性を実施例１〜２０と同様にして測
定した。その結果を一括して表３に示した。参考のため
に、第２の材料の実施例２４に関するデータを表３に併
記した。

【００２５】

【表３】 表３から明らかなように、Ｔを配合した第３の材料の方
が第２の材料（実施例２４）よりも磁気特性は向上して
いる。 実施例４５〜６３ 表４で示すような合金組成であることを除いては、実施
例１〜２０と同様にして本発明の材料を製造した。これ
らの材料の特性、およびこれら材料で製造したボンド磁
石の磁気特性を実施例１〜２０と同様にして測定した。
その結果を一括して表４に示した。参考のために、実施
例１５に関するデータを表４に併記した。

【００２６】

【表４】 表４から明らかなように、Ｎｄの一部をＰｒやＤｙで置
換すると、未置換の材料よりもその磁気特性が向上す
る。

【００２７】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
永久磁石材料は、従来のＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系の磁石材料で
は忌避されていたα−Ｆｅ相が主相であるにもかかわら
ず、その磁気特性は従来の材料と略同等の水準にある。
したがって、本発明の永久磁石材料は、α−Ｆｅ相が主
相であるため材料コストが低廉になる。

【００２８】このようなことから、本発明の永久磁石材
料は新規な材料としてその工業的価値は大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における実施例６の材料のＸ線回折プロ
ファイルである。

【図２】従来のＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石材料のＸ線回折プ
ロファイルである。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 次式：Ｎｄ_a Ｆｅ_100-a-b Ｂ_b （式中、
   ａ，ｂは、それぞれ、１≦ａ≦１０，１≦ｂ≦１０を満
   足する数を表す）で示される組成を有し、かつ、Ｘ線回
   折プロファイルにおけるα−Ｆｅ相（１１０）の強度を
   Ｉ₀ ，Ｎｄ₂ Ｆｅ ₁₄Ｂ相（４１０）の強度をＩ₁ とした
   ときに、強度比：１００×Ｉ₀ ／（Ｉ₀ ＋Ｉ₁)が３０以
   上の値を示すことを特徴とする永久磁石材料。
2. 【請求項２】 Ｎｄの一部がＰｒまたは／およびＤｙで
   置換されている請求項１の永久磁石材料。
3. 【請求項３】 次式：Ｎｄ_a （Ｆｅ_100-a-b-c Ｃｏ_c ）
   Ｂ_b （式中、ａ，ｂ，ｃはそれぞれ、１≦ａ≦１０，１
   ≦ｂ≦１０，０＜ｃ≦３０を満足する数を表す）で示さ
   れる組成を有し、かつ、Ｘ線回折プロファイルにおける
   α−Ｆｅ相（１１０）の強度をＩ₀ ，Ｎｄ₂ Ｆｅ₁₄Ｂ相
   （４１０）の強度をＩ₁ としたときに、強度比：１００
   ×Ｉ₀ ／（Ｉ₀ ＋Ｉ₁)が３０以上の値を示すことを特徴
   とする永久磁石材料。
4. 【請求項４】 Ｎｄの一部がＰｒまたは／およびＤｙで
   置換されている請求項３の永久磁石材料。
5. 【請求項５】 次式：Ｎｄ_a （Ｆｅ_1-a-b-c Ｃｏ_c ）Ｂ
   _b Ｔ_d （式中、Ｔは、Ａｌ，Ｓｉ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｇ
   ａ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏの群から選ばれる少なくとも１種
   を表し、ａ，ｂ，ｃ，ｄは、それぞれ、１≦ａ≦１０，
   １≦ｂ≦１０，０＜ｃ＜３０，０＜ｄ≦１０を満足する
   数を表す）で示される組成を有し、かつ、Ｘ線回折プロ
   ファイルにおけるα−Ｆｅ相（１１０）の強度をＩ₀ ，
   Ｎｄ₂ Ｆｅ ₁₄Ｂ相（４１０）の強度をＩ₁ としたとき
   に、強度比：１００×Ｉ₀ ／（Ｉ₀ ＋Ｉ₁)が３０以上の
   値を示すことを特徴とする永久磁石材料。
6. 【請求項６】 Ｎｄの一部がＰｒまたは／およびＤｙで
   置換されている請求項５の永久磁石材料。