JPH09106903A - 超低温用永久磁石材料 - Google Patents
超低温用永久磁石材料Info
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 超低温用永久磁石材料として、Fe−B−R
系永久磁石の150K以下の超低温域での異方性定数
(Ku1)、残留磁束密度(Br)、最大エネルギー積
((BH)max)を改善すること。 【解決手段】 Fe−B−R系永久磁石材料において、
Rの40%以上がPrで少なくともRの80%以上はP
rとNdからなる特定組成とすることにより、150K
以下で最大エネルギー積(BH)maxが40MGOe
以上が得られる。
系永久磁石の150K以下の超低温域での異方性定数
(Ku1)、残留磁束密度(Br)、最大エネルギー積
((BH)max)を改善すること。 【解決手段】 Fe−B−R系永久磁石材料において、
Rの40%以上がPrで少なくともRの80%以上はP
rとNdからなる特定組成とすることにより、150K
以下で最大エネルギー積(BH)maxが40MGOe
以上が得られる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えば、150
K以下の超低温用、特に核磁気共鳴断層撮影装置、アン
ジュレーター装置あるいは高速荷電粒子線収束装置、磁
気ベアリング等に用いられる超低温用の高保磁力、高磁
束密度永久磁石材料に係り、Fe−B−R系永久磁石材
料において、Rの40%以上がPrで少なくともRの8
0%以上はPrとNdからなる特定組成とすることによ
り、150K以下で最大エネルギー積(BH)maxが
40MGOe以上が得られる超低温用永久磁石材料に関
する。
K以下の超低温用、特に核磁気共鳴断層撮影装置、アン
ジュレーター装置あるいは高速荷電粒子線収束装置、磁
気ベアリング等に用いられる超低温用の高保磁力、高磁
束密度永久磁石材料に係り、Fe−B−R系永久磁石材
料において、Rの40%以上がPrで少なくともRの8
0%以上はPrとNdからなる特定組成とすることによ
り、150K以下で最大エネルギー積(BH)maxが
40MGOe以上が得られる超低温用永久磁石材料に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来、核磁気共鳴断層撮影装置、あるい
は高速荷電粒子線収束装置などの高磁界を発生する装置
の磁石には、液体ヘリウムを使用する超電導磁石が用い
られてきたが、ヘリウムは資源として、今後数十年で枯
渇すると言われており、超電導磁石に代わる高性能磁界
発生装置が求められている。
は高速荷電粒子線収束装置などの高磁界を発生する装置
の磁石には、液体ヘリウムを使用する超電導磁石が用い
られてきたが、ヘリウムは資源として、今後数十年で枯
渇すると言われており、超電導磁石に代わる高性能磁界
発生装置が求められている。
【0003】また、アンジュレーター装置などの用途に
は、希土類コバルト磁石が用いられている例があるが、
主成分のSm、Coは共に資源的に不足し、かつ高価で
あり、今後長期間にわたって、安定して多量に供給され
ることは困難である。そのため、従来の磁気回路の問題
点を解消し、前述の用途に適した、安価でかつ磁気回路
の組立構造及び操作の容易な超低温用永久磁石材料が切
望されてきた。
は、希土類コバルト磁石が用いられている例があるが、
主成分のSm、Coは共に資源的に不足し、かつ高価で
あり、今後長期間にわたって、安定して多量に供給され
ることは困難である。そのため、従来の磁気回路の問題
点を解消し、前述の用途に適した、安価でかつ磁気回路
の組立構造及び操作の容易な超低温用永久磁石材料が切
望されてきた。
【0004】本出願人は先に、高価なSmやCoを必ず
しも含有しない新しい高性能永久磁石として、原子百分
比で8〜30%のR(但しRはYを包含する希土類元素
の少なくとも一種)、2〜28%のB及びFeから成る
磁気異方性焼結体であることを特徴とするFe−B−R
系永久磁石を提案した(特開昭59−46008号)。
しも含有しない新しい高性能永久磁石として、原子百分
比で8〜30%のR(但しRはYを包含する希土類元素
の少なくとも一種)、2〜28%のB及びFeから成る
磁気異方性焼結体であることを特徴とするFe−B−R
系永久磁石を提案した(特開昭59−46008号)。
【0005】また、本出願人は、上記のFe−B−R系
永久磁石のFeをCoで置換することによって温度特性
を改良したFe−B−R系永久磁石として、原子百分比
において、R8〜30%(但しRはYを包含する希土類
元素の少なくとも一種)、B2〜28%、Co50%以
下(但しCo0%を除く)、及び残部Fe及び不可避の
不純物から成る磁気異方性焼結体永久磁石を提案した
(特開昭59−64733号)。
永久磁石のFeをCoで置換することによって温度特性
を改良したFe−B−R系永久磁石として、原子百分比
において、R8〜30%(但しRはYを包含する希土類
元素の少なくとも一種)、B2〜28%、Co50%以
下(但しCo0%を除く)、及び残部Fe及び不可避の
不純物から成る磁気異方性焼結体永久磁石を提案した
(特開昭59−64733号)。
【0006】さらに、本出願人は、前記Fe−B−R系
永久磁石に添加元素Mを含有させることによって保磁力
(iHc)を改良したFe−B−R系永久磁石として、
Ti 4.5%以下、Ni 4.5%以下(Coを含有
する場合は8.0%以下)、Bi 5%以下、V 9.
5%以下、Nb 12.5%以下、Ta 10.5%以
下、Cr 8.5%以下、Mo 9.5%以下、W
9.5%以下、Mn 3.5%以下、Mn 3.5%以
下(Coを含有する場合は8.0%以下)、Al 9.
5%以下、Sb 2.5%以下、Ge 7%以下、Sn
6.5%以下、Zr 5.5%以下、及びHf 5.
5%以下からなる添加元素Mの一種または二種以上(但
しMとして二種以上の前記添加元素を含む場合におい
て、M総量は当該添加元素のうち最大値を有するものの
原子百分比以下)を含む永久磁石を提案した(特開昭5
9−89401号及び特開昭59−132104号)。
永久磁石に添加元素Mを含有させることによって保磁力
(iHc)を改良したFe−B−R系永久磁石として、
Ti 4.5%以下、Ni 4.5%以下(Coを含有
する場合は8.0%以下)、Bi 5%以下、V 9.
5%以下、Nb 12.5%以下、Ta 10.5%以
下、Cr 8.5%以下、Mo 9.5%以下、W
9.5%以下、Mn 3.5%以下、Mn 3.5%以
下(Coを含有する場合は8.0%以下)、Al 9.
5%以下、Sb 2.5%以下、Ge 7%以下、Sn
6.5%以下、Zr 5.5%以下、及びHf 5.
5%以下からなる添加元素Mの一種または二種以上(但
しMとして二種以上の前記添加元素を含む場合におい
て、M総量は当該添加元素のうち最大値を有するものの
原子百分比以下)を含む永久磁石を提案した(特開昭5
9−89401号及び特開昭59−132104号)。
【0007】これらのFe−B−R系永久磁石は、Rと
してNdやPrを中心とする資源的に豊富な軽希土類を
用い、Feを主成分として25MGOe以上の極めて高
いエネルギー積を示すすぐれた永久磁石である。
してNdやPrを中心とする資源的に豊富な軽希土類を
用い、Feを主成分として25MGOe以上の極めて高
いエネルギー積を示すすぐれた永久磁石である。
【0008】上記のすぐれた磁気特性を有するFe−B
−R系磁気異方性焼結体からなる永久磁石は、残留磁束
密度(Br)、保磁力(iHc)の温度係数が大きく、
低温において、特性が飛躍的に向上することを見出し
た。
−R系磁気異方性焼結体からなる永久磁石は、残留磁束
密度(Br)、保磁力(iHc)の温度係数が大きく、
低温において、特性が飛躍的に向上することを見出し
た。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかし、Fe−B−R
系永久磁石の代表的な組成を有する、RにNdを用いた
Fe−B−Nd系永久磁石は、常温並びに低温域ではす
ぐれた特性を示すが、150K以下の超低温域では、異
方性定数(Ku1)、残留磁束密度(Br)、最大エネ
ルギー積((BH)max)が低下する問題があった。
系永久磁石の代表的な組成を有する、RにNdを用いた
Fe−B−Nd系永久磁石は、常温並びに低温域ではす
ぐれた特性を示すが、150K以下の超低温域では、異
方性定数(Ku1)、残留磁束密度(Br)、最大エネ
ルギー積((BH)max)が低下する問題があった。
【0010】この発明は、新規なFe−B−R系永久磁
石において、特に150K以下の超低温域での異方性定
数(Ku1)、残留磁束密度(Br)、最大エネルギー
積((BH)max)を改善することを目的とし、超低
温域での用途として、例えば核磁気共鳴断層撮影装置、
アンジュレーター装置あるいは高速荷電粒子線収束装
置、磁気ベアリングなどの高磁界を発生する装置に最適
な超低温用永久磁石材料の提供を目的としている。
石において、特に150K以下の超低温域での異方性定
数(Ku1)、残留磁束密度(Br)、最大エネルギー
積((BH)max)を改善することを目的とし、超低
温域での用途として、例えば核磁気共鳴断層撮影装置、
アンジュレーター装置あるいは高速荷電粒子線収束装
置、磁気ベアリングなどの高磁界を発生する装置に最適
な超低温用永久磁石材料の提供を目的としている。
【0011】
【課題を解決するための手段】この発明は、超低温域で
の異方性定数、残留磁束密度、最大エネルギー積が常温
時よりすぐれたFe−B−R系超低温用永久磁石を目的
に種々検討した結果、RにNdを用いたFe−B−Nd
系永久磁石は、図2及び図3に示す如く、常温並びに低
温域ではすぐれた特性を示すが、例えば150K以下の
超低温域では、Nd2Fe14B正方晶相がスピン再配列
転移を示し、磁化容易方向が正方晶のC軸からずれ、異
方性定数(Ku1)、残留磁束密度(Br)、最大エネ
ルギー積((BH)max)が低下することに着目し、
組成的に解決することを目的に種々検討した結果、Fe
−B−R系永久磁石のRの40%以上をPrとすること
により、図1に示す如く、超低温域での異方性定数、残
留磁束密度、最大エネルギー積が常温時より著しく向上
し、特に最大エネルギー積((BH)max)が40M
GOe以上の特性を示すことを知見し、この発明を完成
した。
の異方性定数、残留磁束密度、最大エネルギー積が常温
時よりすぐれたFe−B−R系超低温用永久磁石を目的
に種々検討した結果、RにNdを用いたFe−B−Nd
系永久磁石は、図2及び図3に示す如く、常温並びに低
温域ではすぐれた特性を示すが、例えば150K以下の
超低温域では、Nd2Fe14B正方晶相がスピン再配列
転移を示し、磁化容易方向が正方晶のC軸からずれ、異
方性定数(Ku1)、残留磁束密度(Br)、最大エネ
ルギー積((BH)max)が低下することに着目し、
組成的に解決することを目的に種々検討した結果、Fe
−B−R系永久磁石のRの40%以上をPrとすること
により、図1に示す如く、超低温域での異方性定数、残
留磁束密度、最大エネルギー積が常温時より著しく向上
し、特に最大エネルギー積((BH)max)が40M
GOe以上の特性を示すことを知見し、この発明を完成
した。
【0012】すなわち、この発明は、Fe−B−R系
(但しRはYを含む希土類元素の少なくとも1種)永久
磁石材料において、R 10原子%〜30原子%(但し
Rの少なくとも80%以上はPrとNdからなり、かつ
Rの40%以上がPr)、B 2原子%〜28原子%、
Fe 65原子%〜80原子%であり、主相が正方晶相
より構成され、150K以下で40MGOe以上の(B
H)maxを有することを特徴とする超低温用永久磁石
材料である。
(但しRはYを含む希土類元素の少なくとも1種)永久
磁石材料において、R 10原子%〜30原子%(但し
Rの少なくとも80%以上はPrとNdからなり、かつ
Rの40%以上がPr)、B 2原子%〜28原子%、
Fe 65原子%〜80原子%であり、主相が正方晶相
より構成され、150K以下で40MGOe以上の(B
H)maxを有することを特徴とする超低温用永久磁石
材料である。
【0013】また、この発明は、Fe−B−R系(但し
RはYを含む希土類元素の少なくとも1種)永久磁石材
料において、R 10原子%〜30原子%(但しRの少
なくとも80%以上はPrとNdからなり、かつRの4
0%以上がPr)、B 2原子%〜28原子%、Fe及
びCo 65原子%〜80原子%(但しCoはFeの2
0%以下)であり、主相が正方晶相より構成され、15
0K以下で40MGOe以上の(BH)maxを有する
ことを特徴とする超低温用永久磁石材料である。
RはYを含む希土類元素の少なくとも1種)永久磁石材
料において、R 10原子%〜30原子%(但しRの少
なくとも80%以上はPrとNdからなり、かつRの4
0%以上がPr)、B 2原子%〜28原子%、Fe及
びCo 65原子%〜80原子%(但しCoはFeの2
0%以下)であり、主相が正方晶相より構成され、15
0K以下で40MGOe以上の(BH)maxを有する
ことを特徴とする超低温用永久磁石材料である。
【0014】また、この発明は、Fe−B−R系(但し
RはYを含む希土類元素の少なくとも1種)永久磁石材
料において、R 10原子%〜30原子%(但しRの少
なくとも80%以上はPrとNdからなり、かつRの4
0%以上がPr)、B 2原子%〜28原子%、Fe
65原子%〜80原子%、Al、Ti、V、Cr、M
n、Bi、Nb、Ta、Mo、W、Sb、Ge、Sn、
Zr、Ni、Si、Zn、Hfのうち1種または2種以
上0.1原子%〜3原子%(但し、Sbは2.5原子%
以下、Znは1.1原子%以下)であり、主相が正方晶
相より構成され、150K以下で40MGOe以上の
(BH)maxを有することを特徴とする超低温用永久
磁石材料である。
RはYを含む希土類元素の少なくとも1種)永久磁石材
料において、R 10原子%〜30原子%(但しRの少
なくとも80%以上はPrとNdからなり、かつRの4
0%以上がPr)、B 2原子%〜28原子%、Fe
65原子%〜80原子%、Al、Ti、V、Cr、M
n、Bi、Nb、Ta、Mo、W、Sb、Ge、Sn、
Zr、Ni、Si、Zn、Hfのうち1種または2種以
上0.1原子%〜3原子%(但し、Sbは2.5原子%
以下、Znは1.1原子%以下)であり、主相が正方晶
相より構成され、150K以下で40MGOe以上の
(BH)maxを有することを特徴とする超低温用永久
磁石材料である。
【0015】さらに、この発明は、Fe−B−R系(但
しRはYを含む希土類元素の少なくとも1種)永久磁石
材料において、R 10原子%〜30原子%(但しRの
少なくとも80%以上はPrとNdからなり、かつRの
40%以上がPr)、B 2原子%〜28原子%、Fe
及びCo 65原子%〜80原子%(但しCoはFeの
20%以下)であり、Al、Ti、V、Cr、Mn、B
i、Nb、Ta、Mo、W、Sb、Ge、Sn、Zr、
Ni、Si、Zn、Hfのうち1種または2種以上0.
1原子%〜3原子%(但し、Sbは2.5原子%以下、
Znは1.1原子%以下)であり、主相が正方晶相より
構成され、150K以下で40MGOe以上の(BH)
maxを有することを特徴とする超低温用永久磁石材料
である。
しRはYを含む希土類元素の少なくとも1種)永久磁石
材料において、R 10原子%〜30原子%(但しRの
少なくとも80%以上はPrとNdからなり、かつRの
40%以上がPr)、B 2原子%〜28原子%、Fe
及びCo 65原子%〜80原子%(但しCoはFeの
20%以下)であり、Al、Ti、V、Cr、Mn、B
i、Nb、Ta、Mo、W、Sb、Ge、Sn、Zr、
Ni、Si、Zn、Hfのうち1種または2種以上0.
1原子%〜3原子%(但し、Sbは2.5原子%以下、
Znは1.1原子%以下)であり、主相が正方晶相より
構成され、150K以下で40MGOe以上の(BH)
maxを有することを特徴とする超低温用永久磁石材料
である。
【0016】
【発明の実施の形態】この発明の永久磁石材料は、結晶
粒径が2〜40μmの範囲にある正方晶系の結晶構造を
有する化合物を主相とし、体積比で1%〜50%の非磁
性相(酸化物相を除く)を含むことを特徴とする。
粒径が2〜40μmの範囲にある正方晶系の結晶構造を
有する化合物を主相とし、体積比で1%〜50%の非磁
性相(酸化物相を除く)を含むことを特徴とする。
【0017】また、この発明の永久磁石材料は、Rとし
てPrを中心とする資源的に豊富な軽希土類を主に用
い、Fe,B,Rを主成分とすることにより、図1に示
す如く、150K以下の超低温域で磁気特性がすぐれ、
40MGOe以上の極めて高いエネルギー積並びに高残
留磁束密度、高保磁力を有するすぐれたFe−B−R系
永久磁石を安価に得ることができる。
てPrを中心とする資源的に豊富な軽希土類を主に用
い、Fe,B,Rを主成分とすることにより、図1に示
す如く、150K以下の超低温域で磁気特性がすぐれ、
40MGOe以上の極めて高いエネルギー積並びに高残
留磁束密度、高保磁力を有するすぐれたFe−B−R系
永久磁石を安価に得ることができる。
【0018】この発明の永久磁石材料は、液体空気や液
体窒素などの冷媒を用いて、超低温域まで冷却して使用
することにより、実施例に示す如く、最大エネルギー積
((BH)max)が40MGOe以上の特性を示す。
体窒素などの冷媒を用いて、超低温域まで冷却して使用
することにより、実施例に示す如く、最大エネルギー積
((BH)max)が40MGOe以上の特性を示す。
【0019】永久磁石材料の限定理由この発明の永久磁
石材料に用いる希土類元素Rは、組成の10原子%〜3
0原子%を占め、そのRの40%以上はPrからなり、
Rの残部がPr以外のYを含む希土類元素の少なくとも
1種からなる場合は、残部の希土類元素にNdを用いる
ことが好ましい。また、RがPrとNdからなる場合の
他、Rの残部がPrとNd以外のYを含む希土類元素の
少なくとも1種からなる場合は、PrとNd以外の希土
類元素はRの20%未満にすることが好ましい。但し、
いずれの場合においてもRの40%以上がPrである必
要がある。Rの原料としては、純希土類元素でなくても
よく、工業上入手可能な範囲で製造上不可避な不純物を
含有するものでも差し支えない。
石材料に用いる希土類元素Rは、組成の10原子%〜3
0原子%を占め、そのRの40%以上はPrからなり、
Rの残部がPr以外のYを含む希土類元素の少なくとも
1種からなる場合は、残部の希土類元素にNdを用いる
ことが好ましい。また、RがPrとNdからなる場合の
他、Rの残部がPrとNd以外のYを含む希土類元素の
少なくとも1種からなる場合は、PrとNd以外の希土
類元素はRの20%未満にすることが好ましい。但し、
いずれの場合においてもRの40%以上がPrである必
要がある。Rの原料としては、純希土類元素でなくても
よく、工業上入手可能な範囲で製造上不可避な不純物を
含有するものでも差し支えない。
【0020】Rは、新規なFe−B−R系永久磁石材料
における必須元素であって、10原子%未満では結晶構
造がα−鉄と同一構造の立方晶組織となるため、高磁気
特性、特に高保磁力が得られず、30原子%を超えると
Rリッチな非磁性相が多くなり、残留磁束密度(Br)
が低下して、すぐれた特性の永久磁石が得られない。よ
って、希土類元素は、10原子%〜30原子%とする。
また、PrがRの40%未満では、スピン再配列の減少
が超低温域にて発生し、超低温域において40MGOe
以上の(BH)maxが得られないため、PrはRの4
0%以上必要である。
における必須元素であって、10原子%未満では結晶構
造がα−鉄と同一構造の立方晶組織となるため、高磁気
特性、特に高保磁力が得られず、30原子%を超えると
Rリッチな非磁性相が多くなり、残留磁束密度(Br)
が低下して、すぐれた特性の永久磁石が得られない。よ
って、希土類元素は、10原子%〜30原子%とする。
また、PrがRの40%未満では、スピン再配列の減少
が超低温域にて発生し、超低温域において40MGOe
以上の(BH)maxが得られないため、PrはRの4
0%以上必要である。
【0021】なお、RとしてPrとNd以外のYを含む
希土類元素を含有させる場合は、その量をRの20%以
下にすることが好ましいことは先に述べたが、Sm、T
m、Erは、異方性磁場を大幅に低下させ、保磁力を劣
化させるため、できれば添加しないほうが好ましい。但
し、希土類元素は、化学的性質が似ており、精製に際し
完全に分離することが困難であるため、不純物レベルで
含む場合には差し支えない。また、Tb、Dyは正方晶
のR2Fe14B化合物の磁気異方性を大幅に向上させ、
保磁力を飛躍的に向上させるため、それらを単独あるい
は複合して、PrとNd以外のYを含む希土類元素中
(Rの20%以下の中)に40%以上含有することが好
ましい。
希土類元素を含有させる場合は、その量をRの20%以
下にすることが好ましいことは先に述べたが、Sm、T
m、Erは、異方性磁場を大幅に低下させ、保磁力を劣
化させるため、できれば添加しないほうが好ましい。但
し、希土類元素は、化学的性質が似ており、精製に際し
完全に分離することが困難であるため、不純物レベルで
含む場合には差し支えない。また、Tb、Dyは正方晶
のR2Fe14B化合物の磁気異方性を大幅に向上させ、
保磁力を飛躍的に向上させるため、それらを単独あるい
は複合して、PrとNd以外のYを含む希土類元素中
(Rの20%以下の中)に40%以上含有することが好
ましい。
【0022】Bは、Fe−B−R系永久磁石材料におけ
る必須元素であって、2原子%未満では菱面体組織とな
り、高い保磁力(iHc)は得られず、28原子%を超
えるとBリッチな非磁性相が多くなり、残留磁束密度
(Br)が低下するため、すぐれた永久磁石が得られな
い。よって、Bは2原子%〜28原子%の範囲とする。
る必須元素であって、2原子%未満では菱面体組織とな
り、高い保磁力(iHc)は得られず、28原子%を超
えるとBリッチな非磁性相が多くなり、残留磁束密度
(Br)が低下するため、すぐれた永久磁石が得られな
い。よって、Bは2原子%〜28原子%の範囲とする。
【0023】Feは、Fe−B−R系永久磁石材料にお
いて必須元素であり、65原子%未満では残留磁束密度
(Br)が低下し、80原子%を超えると高い保磁力が
得られないので、Feは65原子%〜80原子%の含有
とする。
いて必須元素であり、65原子%未満では残留磁束密度
(Br)が低下し、80原子%を超えると高い保磁力が
得られないので、Feは65原子%〜80原子%の含有
とする。
【0024】また、Fe−B−R系永久磁石材料におい
て、Feの一部をCoで置換することは、得られる磁石
の磁気特性を損なうことなく、温度特性を改善すること
ができるが、Co置換量がFeの20%を超えると、逆
に磁気特性が劣化するため好ましくない。Coの置換量
がFeとCoの合計量の5原子%〜15原子%の場合
は、Brは置換しない場合に比較して増加するため、高
いBrを得るためには好ましい。
て、Feの一部をCoで置換することは、得られる磁石
の磁気特性を損なうことなく、温度特性を改善すること
ができるが、Co置換量がFeの20%を超えると、逆
に磁気特性が劣化するため好ましくない。Coの置換量
がFeとCoの合計量の5原子%〜15原子%の場合
は、Brは置換しない場合に比較して増加するため、高
いBrを得るためには好ましい。
【0025】また、Fe−B−R系永久磁石材料は、上
述した元素の他に、工業的生産上不可避的不純物の存在
を許容できるが、Bの一部を4.0原子%以下のC、
3.5原子%以下のP、2.5原子%以下のS、3.5
原子%以下のCuのうち少なくとも1種、合計量で4.
0原子%以下で置換することにより、得られる永久磁石
の製造性改善、低価格化が可能である。
述した元素の他に、工業的生産上不可避的不純物の存在
を許容できるが、Bの一部を4.0原子%以下のC、
3.5原子%以下のP、2.5原子%以下のS、3.5
原子%以下のCuのうち少なくとも1種、合計量で4.
0原子%以下で置換することにより、得られる永久磁石
の製造性改善、低価格化が可能である。
【0026】また、Al、Ti、V、Cr、Mn、B
i、Nb、Ta、Mo、W、Sb、Ge、Sn、Zr、
Ni、Si、Zn、Hfからなる添加元素は、いずれも
保磁力の向上に大きく寄与する。また、それらの元素を
選定することによって、保磁力の向上だけでなく、減磁
曲線の角型性の改善、製造性の改善、低価格化を図るこ
ともできるという作用効果を有する。特に、添加元素と
してはV、Nb、Ta、Mo、Cr、Al、Wが好まし
い。
i、Nb、Ta、Mo、W、Sb、Ge、Sn、Zr、
Ni、Si、Zn、Hfからなる添加元素は、いずれも
保磁力の向上に大きく寄与する。また、それらの元素を
選定することによって、保磁力の向上だけでなく、減磁
曲線の角型性の改善、製造性の改善、低価格化を図るこ
ともできるという作用効果を有する。特に、添加元素と
してはV、Nb、Ta、Mo、Cr、Al、Wが好まし
い。
【0027】しかし、保磁力改善のための添加に伴い、
残留磁束密度(Br)の低下を招来するので、超低温域
において、最大エネルギー積40MGOeを得るのに必
要なBr値を下回らない範囲での添加が好ましく、超低
温域にて高磁束密度を得る用途の特殊性を考慮すると、
いずれも0.1原子%〜3原子%が好ましく、特に1原
子%以下が望ましい。但し、Sbは2.5原子%、Zn
は1.1原子%以下である。なお、2種以上含有する場
合は、その最大含有量は当該添加元素のうち最大値を有
するものの原子%以下で含有させることにより、永久磁
石の高保磁力化が可能になる。
残留磁束密度(Br)の低下を招来するので、超低温域
において、最大エネルギー積40MGOeを得るのに必
要なBr値を下回らない範囲での添加が好ましく、超低
温域にて高磁束密度を得る用途の特殊性を考慮すると、
いずれも0.1原子%〜3原子%が好ましく、特に1原
子%以下が望ましい。但し、Sbは2.5原子%、Zn
は1.1原子%以下である。なお、2種以上含有する場
合は、その最大含有量は当該添加元素のうち最大値を有
するものの原子%以下で含有させることにより、永久磁
石の高保磁力化が可能になる。
【0028】また、前記添加元素は、製造工程の原料微
粉末を得るまでの工程で添加することができる。例え
ば、添加元素を酸化物の形にて、あるいは他の元素との
混合酸化物の形にて直接還元の際に、出発原料に配合す
ることもできる。また、微粉砕工程の前に配合添加する
こともできる。結晶相は主相が正方晶であることが、微
細で均一な合金粉末より、すぐれた磁気特性を有する永
久磁石を作製するのに不可欠である。また、この発明の
永久磁石材料は、磁場中プレス成形することにより磁気
的異方性磁石が得られ、また、無磁界中でプレス成形す
ることにより、磁気的等方性磁石を得ることができる。
粉末を得るまでの工程で添加することができる。例え
ば、添加元素を酸化物の形にて、あるいは他の元素との
混合酸化物の形にて直接還元の際に、出発原料に配合す
ることもできる。また、微粉砕工程の前に配合添加する
こともできる。結晶相は主相が正方晶であることが、微
細で均一な合金粉末より、すぐれた磁気特性を有する永
久磁石を作製するのに不可欠である。また、この発明の
永久磁石材料は、磁場中プレス成形することにより磁気
的異方性磁石が得られ、また、無磁界中でプレス成形す
ることにより、磁気的等方性磁石を得ることができる。
【0029】この発明による永久磁石は、液体空気など
の超低温域において、保磁力iHc≧10kOe、残留
磁束密度Br>11kGを示し、最大エネルギー積(B
H)maxは40MGOe以上を示し、最も好ましい組
成範囲ではその最大値は50MGOe以上に達する。ま
た、この発明の永久磁石材料のRの50%以上をPrを
主とする軽希土類金属が占める場合で、R 12.5原
子%〜21原子%、B 5原子%〜15原子%、Fe
74原子%〜80原子%を主成分とするとき、焼結磁石
で超低温域において、(BH)maxが40MGOe以
上のすぐれた磁気特性を示し、特に軽希土類元素がPr
とNdで、Prが両者の合計量の40%以上の場合に
は、(BH)maxは77Kにおいても、その最大値が
40MGOe以上に達する。
の超低温域において、保磁力iHc≧10kOe、残留
磁束密度Br>11kGを示し、最大エネルギー積(B
H)maxは40MGOe以上を示し、最も好ましい組
成範囲ではその最大値は50MGOe以上に達する。ま
た、この発明の永久磁石材料のRの50%以上をPrを
主とする軽希土類金属が占める場合で、R 12.5原
子%〜21原子%、B 5原子%〜15原子%、Fe
74原子%〜80原子%を主成分とするとき、焼結磁石
で超低温域において、(BH)maxが40MGOe以
上のすぐれた磁気特性を示し、特に軽希土類元素がPr
とNdで、Prが両者の合計量の40%以上の場合に
は、(BH)maxは77Kにおいても、その最大値が
40MGOe以上に達する。
【0030】
【実施例】出発原料として、純度99.9%の電解鉄、
純度99.5%以上のB、純度99.9%以上の電解C
o、純度99.7%以上の希土類元素を使用し、さら
に、純度99.5%以上の添加元素を使用し、これらを
第1表に示す組成合金となる如く配合し、これらを高周
波溶解しその後水冷銅鋳型に鋳造し、第1表の各組成の
鋳塊を得た。なお、第1表において、組成No.4,
5,9〜15,17〜22,24が特許請求の範囲に限
定する範囲のものであり、他の*印のNo.は発明者ら
が知見した新規な組成を示す参考例である。
純度99.5%以上のB、純度99.9%以上の電解C
o、純度99.7%以上の希土類元素を使用し、さら
に、純度99.5%以上の添加元素を使用し、これらを
第1表に示す組成合金となる如く配合し、これらを高周
波溶解しその後水冷銅鋳型に鋳造し、第1表の各組成の
鋳塊を得た。なお、第1表において、組成No.4,
5,9〜15,17〜22,24が特許請求の範囲に限
定する範囲のものであり、他の*印のNo.は発明者ら
が知見した新規な組成を示す参考例である。
【0031】その後、インゴットをスタンプミルにより
粗粉砕し、次にボールミルにより微粉砕して粒度2μm
の微粉末を得た。この微粉末を金型に挿入して10kO
eの磁界中で配向し、磁界に直角方法に1ton/cm
2の圧力で成形した。得られた成形体を、1060℃、
1.5時間、Ar雰囲気中の条件で焼結し、その後放冷
し、さらにAr中での800℃で1時間と630℃で
1.5時間の2段時効処理を施して、永久磁石を作製し
た。
粗粉砕し、次にボールミルにより微粉砕して粒度2μm
の微粉末を得た。この微粉末を金型に挿入して10kO
eの磁界中で配向し、磁界に直角方法に1ton/cm
2の圧力で成形した。得られた成形体を、1060℃、
1.5時間、Ar雰囲気中の条件で焼結し、その後放冷
し、さらにAr中での800℃で1時間と630℃で
1.5時間の2段時効処理を施して、永久磁石を作製し
た。
【0032】得られた各永久磁石材料のBr、(BH)
maxの値を、振動型磁力計(VSM)を用いて77K
の温度にて測定した。表1にその結果を示す。なお、
(BH)maxについては室温時における測定結果を併
記する。また、表1の本発明組成No.1、No.2及
び比較例のNo.27については、77K〜300Kの
温度変化と最大エネルギー積の関係を測定して図4に示
す。なお、図4には、組成No.1は実線●印、組成N
o.2は実線○印、組成No.27は実線△印で表示し
てある。さらに、図5には、本発明組成No.3の永久
磁石材料の77Kにおける減磁曲線を示す。
maxの値を、振動型磁力計(VSM)を用いて77K
の温度にて測定した。表1にその結果を示す。なお、
(BH)maxについては室温時における測定結果を併
記する。また、表1の本発明組成No.1、No.2及
び比較例のNo.27については、77K〜300Kの
温度変化と最大エネルギー積の関係を測定して図4に示
す。なお、図4には、組成No.1は実線●印、組成N
o.2は実線○印、組成No.27は実線△印で表示し
てある。さらに、図5には、本発明組成No.3の永久
磁石材料の77Kにおける減磁曲線を示す。
【0033】表1及び図5から明らかなように、この発
明による永久磁石材料は、超低温域において、磁気特性
が大きく向上し、核磁気共鳴断層撮影装置、アンジュレ
ーター装置あるいは高速荷電粒子線収束装置、磁気ベア
リング等に用いられる超低温用高保磁力高時速密度永久
磁石材料に最適なことが分かる。
明による永久磁石材料は、超低温域において、磁気特性
が大きく向上し、核磁気共鳴断層撮影装置、アンジュレ
ーター装置あるいは高速荷電粒子線収束装置、磁気ベア
リング等に用いられる超低温用高保磁力高時速密度永久
磁石材料に最適なことが分かる。
【0034】
【表1】
【0035】
【発明の効果】この発明によるFe−B−R系永久磁石
材料は、Rの40%以上がPrで少なくともRの80%
以上はPrとNdからなる特定組成とすることにより、
150K以下の超低温域でも、異方性定数、残留磁束密
度、最大エネルギー積が常温時より著しく向上し、特に
最大エネルギー積((BH)max)が40MGOe以
上の特性を示し、特に核磁気共鳴断層撮影装置、アンジ
ュレーター装置あるいは高速荷電粒子線収束装置、磁気
ベアリング等の用途に最適である。
材料は、Rの40%以上がPrで少なくともRの80%
以上はPrとNdからなる特定組成とすることにより、
150K以下の超低温域でも、異方性定数、残留磁束密
度、最大エネルギー積が常温時より著しく向上し、特に
最大エネルギー積((BH)max)が40MGOe以
上の特性を示し、特に核磁気共鳴断層撮影装置、アンジ
ュレーター装置あるいは高速荷電粒子線収束装置、磁気
ベアリング等の用途に最適である。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明による永久磁石材料の温度変化と磁気
特性の関係を示すグラフである。
特性の関係を示すグラフである。
【図2】比較永久磁石材料の温度変化と磁気特性の関係
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図3】比較永久磁石材料の温度変化と最大エネルギー
積の関係を示すグラフである。
積の関係を示すグラフである。
【図4】この発明による永久磁石材料及び比較永久磁石
材料の温度変化と最大エネルギー積の関係を示すグラフ
である。
材料の温度変化と最大エネルギー積の関係を示すグラフ
である。
【図5】第1表の本発明組成No.3の永久磁石材料の
77Kにおける減磁曲線を示すグラフである。
77Kにおける減磁曲線を示すグラフである。
フロントページの続き (72)発明者 松浦 裕 大阪府三島郡島本町江川2丁目15−17 住 友特殊金属株式会社山崎製作所内 (72)発明者 佐川 真人 大阪府三島郡島本町江川2丁目15−17 住 友特殊金属株式会社山崎製作所内
Claims (4)
- 【請求項1】 Fe−B−R系(但しRはYを含む希土
類元素の少なくとも1種)永久磁石材料において、R
10原子%〜30原子%(但しRの少なくとも80%以
上はPrとNdからなり、かつRの40%以上がP
r)、B 2原子%〜28原子%、Fe 65原子%〜
80原子%であり、主相が正方晶相より構成され、15
0K以下で40MGOe以上の(BH)maxを有する
ことを特徴とする超低温用永久磁石材料。 - 【請求項2】 Fe−B−R系(但しRはYを含む希土
類元素の少なくとも1種)永久磁石材料において、R
10原子%〜30原子%(但しRの少なくとも80%以
上はPrとNdからなり、かつRの40%以上がP
r)、B 2原子%〜28原子%、Fe及びCo 65
原子%〜80原子%(但しCoはFeの20%以下)で
あり、主相が正方晶相より構成され、150K以下で4
0MGOe以上の(BH)maxを有することを特徴と
する超低温用永久磁石材料。 - 【請求項3】 Fe−B−R系(但しRはYを含む希土
類元素の少なくとも1種)永久磁石材料において、R
10原子%〜30原子%(但しRの少なくとも80%以
上はPrとNdからなり、かつRの40%以上がP
r)、B 2原子%〜28原子%、Fe 65原子%〜
80原子%、Al、Ti、V、Cr、Mn、Bi、N
b、Ta、Mo、W、Sb、Ge、Sn、Zr、Ni、
Si、Zn、Hfのうち1種または2種以上0.1原子
%〜3原子%(但し、Sbは2.5原子%以下、Znは
1.1原子%以下)であり、主相が正方晶相より構成さ
れ、150K以下で40MGOe以上の(BH)max
を有することを特徴とする超低温用永久磁石材料。 - 【請求項4】 Fe−B−R系(但しRはYを含む希土
類元素の少なくとも1種)永久磁石材料において、R
10原子%〜30原子%(但しRの少なくとも80%以
上はPrとNdからなり、かつRの40%以上がP
r)、B 2原子%〜28原子%、Fe及びCo 65
原子%〜80原子%(但しCoはFeの20%以下)で
あり、Al、Ti、V、Cr、Mn、Bi、Nb、T
a、Mo、W、Sb、Ge、Sn、Zr、Ni、Si、
Zn、Hfのうち1種または2種以上0.1原子%〜3
原子%(但し、Sbは2.5原子%以下、Znは1.1
原子%以下)であり、主相が正方晶相より構成され、1
50K以下で40MGOe以上の(BH)maxを有す
ることを特徴とする超低温用永久磁石材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8115805A JP2983902B2 (ja) | 1996-04-12 | 1996-04-12 | 超低温用永久磁石材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8115805A JP2983902B2 (ja) | 1996-04-12 | 1996-04-12 | 超低温用永久磁石材料 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60085256A Division JP2720027B2 (ja) | 1985-04-19 | 1985-04-19 | 超低温用永久磁石材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09106903A true JPH09106903A (ja) | 1997-04-22 |
| JP2983902B2 JP2983902B2 (ja) | 1999-11-29 |
Family
ID=14671530
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8115805A Expired - Fee Related JP2983902B2 (ja) | 1996-04-12 | 1996-04-12 | 超低温用永久磁石材料 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2983902B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002536842A (ja) * | 2000-02-02 | 2002-10-29 | ベイオトウ・アイアン・アンド・スティール・(グループ)・カンパニイ・リミテッド | CeとNdおよび/またはPrを含むFe−B−R型の永久磁石材料およびその製造方法 |
| KR20220042194A (ko) * | 2019-11-21 | 2022-04-04 | 시아멘 텅스텐 코., 엘티디. | R-t-b계 영구자석 재료와 그 제조방법 및 응용 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6032306A (ja) * | 1983-08-02 | 1985-02-19 | Sumitomo Special Metals Co Ltd | 永久磁石 |
| JPS6034005A (ja) * | 1983-08-04 | 1985-02-21 | Sumitomo Special Metals Co Ltd | 永久磁石 |
-
1996
- 1996-04-12 JP JP8115805A patent/JP2983902B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6032306A (ja) * | 1983-08-02 | 1985-02-19 | Sumitomo Special Metals Co Ltd | 永久磁石 |
| JPS6034005A (ja) * | 1983-08-04 | 1985-02-21 | Sumitomo Special Metals Co Ltd | 永久磁石 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2002536842A (ja) * | 2000-02-02 | 2002-10-29 | ベイオトウ・アイアン・アンド・スティール・(グループ)・カンパニイ・リミテッド | CeとNdおよび/またはPrを含むFe−B−R型の永久磁石材料およびその製造方法 |
| KR20220042194A (ko) * | 2019-11-21 | 2022-04-04 | 시아멘 텅스텐 코., 엘티디. | R-t-b계 영구자석 재료와 그 제조방법 및 응용 |
| JP2022543491A (ja) * | 2019-11-21 | 2022-10-12 | フージャン チャンティン ゴールデン ドラゴン レア-アース カンパニー リミテッド | R-t-b系永久磁石材料、製造方法、並びに応用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2983902B2 (ja) | 1999-11-29 |
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