JPH11283815A - Magnetic material and bonded magnet using the same - Google Patents

Magnetic material and bonded magnet using the same

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JPH11283815A
JPH11283815A JP10081725A JP8172598A JPH11283815A JP H11283815 A JPH11283815 A JP H11283815A JP 10081725 A JP10081725 A JP 10081725A JP 8172598 A JP8172598 A JP 8172598A JP H11283815 A JPH11283815 A JP H11283815A
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Japan
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magnet
magnet material
rare earth
magnetic
magnetic material
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JP10081725A
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Japanese (ja)
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Shinya Sakurada
新哉 桜田
Tomohisa Arai
智久 新井
Keisuke Hashimoto
啓介 橋本
Takatomo Hirai
隆大 平井
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • 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
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    • H01F1/053Alloys characterised by their composition containing rare earth metals
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the quantity of rare earth elements, without damaging magnetic characteristic in a magnetic material, consisting of a magnetic material of an R-Fe-N system, a TbCu7 type compound and its nitrides. SOLUTION: A magnetic material is provided with a constitution which is substantially expressed by a general expression: (R<1> XR<2> YBZ M1- X- Y- Z)1- QNQ (In the expression, R<1> shows at least one kind of element selected from among rare earth elements, R<2> shows at least one kind of element selected from among Zr, Hf and Sc, M shows at least one kind of element selected from among Fe and Co, and X, Y, Z and Q are numbers respectively satisfying 0.02<=X<=0.07, 0.001<=Y, 0.03<=X+Y<=0.2, 0<=Z<=0.1, 0.001<=Q<=0.2) and the main phase of the material is a crystalline phase with a TbCu7 type crystal structure.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、高性能永久磁石と
して用いられる磁石材料とそれを用いたボンド磁石に関
する。
The present invention relates to a magnet material used as a high-performance permanent magnet and a bonded magnet using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】高性能希土類永久磁石の一種として、従
来からSm−Co系磁石、Nd−Fe−B系磁石などが
知られている。これらの磁石にはFeやCoが多量に含
まれ、飽和磁束密度の増大に寄与している。また、これ
らの磁石にはNdやSmなどの希土類元素が含まれてお
り、希土類元素は結晶場中における4f電子の挙動に由来
して、非常に大きな磁気異方性をもたらす。これにより
保磁力の増大が図られ、高性能な磁石が実現される。
2. Description of the Related Art Sm-Co based magnets, Nd-Fe-B based magnets and the like are conventionally known as a kind of high performance rare earth permanent magnets. These magnets contain a large amount of Fe or Co and contribute to an increase in the saturation magnetic flux density. Further, these magnets contain rare earth elements such as Nd and Sm, and the rare earth elements bring about very large magnetic anisotropy due to the behavior of 4f electrons in the crystal field. Thereby, the coercive force is increased, and a high-performance magnet is realized.

【0003】このような高性能磁石は、主としてモー
タ、計測器などの電気機器に使用されている。近年、各
種電気機器への小形化および低価格化の要求が高まり、
それに対応するためにより高性能な永久磁石が求められ
ている。このような要求に対して、R−Fe−N系磁石
はそのような可能性を秘めた磁石材料として注目を集め
ている(特公平 5-82041号公報、特開平 2-57663号公
報、同4-288801号公報など参照)。また、本発明者らは
残留磁化が高いなど、磁石特性に優れたTbCu7型化
合物およびその窒化物を提案している(特開平6-172936
号公報、同 9-74006号公報など参照)。
[0003] Such high-performance magnets are mainly used for electric equipment such as motors and measuring instruments. In recent years, the demand for miniaturization and price reduction of various electric devices has increased,
In order to respond to the demand, higher performance permanent magnets are required. In response to such demands, R-Fe-N magnets have attracted attention as magnet materials having such a possibility (Japanese Patent Publication No. 5-82041, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-57663, 4-288801). Further, the present inventors have proposed a TbCu 7 type compound and a nitride thereof having excellent magnet properties such as high remanent magnetization (Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-129936).
No. 9-74006, etc.).

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上述したR−Fe−N
系の磁石材料やTbCu7 型化合物およびその窒化物か
らなる磁石材料は、より高性能な磁石材料として期待を
集めているものの、Sm−Co系磁石やNd−Fe−B
系磁石などと同様に、高価な希土類元素を比較的多く含
んでおり、さらなる低コスト化や省資源化のために希土
類元素の含有量の低減が求められている。
The above-mentioned R-Fe-N
Magnet materials and magnet materials made of TbCu 7 type compound and its nitride are expected to have higher performance as magnet materials, but Sm-Co magnets and Nd-Fe-B
Like a system magnet, it contains a relatively large amount of expensive rare earth elements, and a reduction in the content of rare earth elements is required for further cost reduction and resource saving.

【0005】また特に、希土類元素の主成分がSmある
場合、Smは蒸気圧が高いために溶融時に揮発しやす
く、組成制御が困難になるという問題がある。このSm
量の変動は磁気特性、特に保磁力のばらつきにつなが
る。
In particular, when the main component of the rare earth element is Sm, Sm tends to volatilize during melting due to its high vapor pressure, making it difficult to control the composition. This Sm
Variations in the amount lead to variations in magnetic properties, especially coercivity.

【0006】このようなことから、R−Fe−N系の磁
石材料やTbCu7 型化合物およびその窒化物からなる
磁石材料において、磁気特性を損なうことなく、高価な
希土類元素量を低減することが望まれている。
[0006] Accordingly, it is possible to reduce the amount of expensive rare earth elements without impairing the magnetic characteristics of the R-Fe-N based magnet material or the magnet material composed of TbCu 7 type compound and its nitride. Is desired.

【0007】本発明はこのような課題に対処するために
なされたもので、磁気特性を損なうことなく、希土類元
素量を低減することを可能にした磁石材料、およびそれ
を用いたボンド磁石を提供することを目的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to address such problems, and provides a magnet material capable of reducing the amount of rare earth elements without deteriorating magnetic properties, and a bonded magnet using the same. It is intended to be.

【0008】[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、以下に示
す知見を得ると共に、そのような知見に基づいて本発明
を成すに至った。
Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have conducted intensive studies to achieve the above-mentioned object, and as a result, have obtained the following findings, and have made the present invention based on such findings. Reached.

【0009】すなわち、R−Zr−Fe 3元系やR−Z
r−Fe−Co 4元系ではZrが存在することによっ
て、FeやCoの濃度が高い結晶相(例えばTbCu7
型結晶構造を有する相(以下、TbCu7 相と記す))
が生成する。例えばTbCu7相において、Zrは主と
して希土類サイトを占有することが判っている。このた
め、Zrの含有量を増大させることによって、希土類サ
イトの元素量を低下させることなく、希土類元素の含有
量を低減できる可能性がある。
That is, R-Zr-Fe ternary system, RZ
In the r-Fe-Co quaternary system, the presence of Zr causes a crystalline phase having a high concentration of Fe or Co (for example, TbCu 7
Phase having a type crystal structure (hereinafter referred to as TbCu 7 phase))
Is generated. For example, it has been found that in the TbCu 7 phase, Zr mainly occupies rare earth sites. For this reason, there is a possibility that the content of the rare earth element can be reduced without increasing the content of the rare earth site by increasing the content of Zr.

【0010】本発明者らは、希土類元素含有量の低減に
基づく磁石材料の低コスト化や省資源化などの観点に立
ち、希土類元素とZrに代表される希土類サイトを占め
る元素の総量に対するZrなどの割合を増大することを
検討した結果、希土類元素の含有量が少ない組成におい
ても、優れた磁気特性を示すことを見出した。
From the viewpoint of reducing the cost and saving resources of the magnet material based on the reduction of the content of the rare earth element, the present inventors considered that Zr relative to the total amount of the rare earth element and the element occupying the rare earth site represented by Zr. As a result of studying an increase in the ratio of such elements, it was found that excellent magnetic properties were exhibited even in a composition containing a small amount of a rare earth element.

【0011】本発明はこのような知見に基いてなされた
もので、本発明の磁石材料は請求項1に記載したよう
に、 一般式:(R1 X 2 Y Z 1-X-Y-Z ) 1-Q Q ……(1) (式中、R1 は希土類元素から選ばれる少なくとも 1種
の元素を、R2 はZr、HfおよびScから選ばれる少
なくとも 1種の元素を、MはFeおよびCoから選ばれ
る少なくとも 1種の元素を示し、 X、 Y、 Z、および Q
はそれぞれ0.02≦X ≦0.07、 0.001≦Y 、0.03≦ X+Y≦
0.2 、 0≦ Z≦0.1 、 0.001≦ Q≦0.2 を満足する数で
ある)で実質的に表される組成を有することを特徴とし
ている。
[0011] The present invention has been made based on these findings, as the magnetic material of the present invention as set forth in claim 1, the general formula: (R 1 X R 2 Y B Z M 1-XYZ) 1-Q N Q (1) (wherein, R 1 is at least one element selected from rare earth elements, R 2 is at least one element selected from Zr, Hf and Sc, and M is Fe And at least one element selected from Co and X, Y, Z, and Q
Are 0.02 ≦ X ≦ 0.07, 0.001 ≦ Y, 0.03 ≦ X + Y ≦
0.2, 0 ≦ Z ≦ 0.1, 0.001 ≦ Q ≦ 0.2).

【0012】本発明は例えば請求項2に記載したよう
に、前記R1 元素の50原子% 以上がSmである場合に、
特に効果的である。また、本発明の磁石材料は、請求項
3に記載したように、TbCu7 型結晶構造を有する結
晶相を主相とすることが好ましい。
According to the present invention, for example, when 50 atomic% or more of the R 1 element is Sm,
Especially effective. The magnetic material of the present invention preferably has a crystal phase having a TbCu 7 type crystal structure as a main phase.

【0013】本発明のより具体的な形態としては、請求
項4に記載したように、前記N量を表す Qの値は 0.1≦
V≦0.2 の範囲であること、また請求項5に記載したよ
うに、前記B量を表す Zの値は 0.001≦ Z≦0.1 の範囲
であることが挙げられる。さらに、本発明の磁石材料に
おいて、前記R2 元素量を表す Yの値は、請求項9に記
載したように0.03≦Y の範囲であることが好ましい。
According to a more specific aspect of the present invention, as described in claim 4, the value of Q representing the N amount is 0.1 ≦
The value of Z representing the B amount is in the range of 0.001≤Z≤0.1, and the value of Z representing the B amount is in the range of 0.001≤Z≤0.1. Furthermore, in the magnet material of the present invention, the value of Y representing the amount of the R 2 element is preferably in the range of 0.03 ≦ Y as described in claim 9.

【0014】本発明のボンド磁石は、請求項10に記載
したように、上述した本発明の磁石材料とバインダとを
混合し、この混合物を所望形状に成形してなることを特
徴としている。
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a bonded magnet comprising a mixture of the above-described magnet material of the present invention and a binder, and molding the mixture into a desired shape.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施するための形
態について説明する。
Embodiments of the present invention will be described below.

【0016】本発明の磁石材料は前述した (1)式で実質
的に表される組成を有するものである。まず、本発明の
磁石材料を構成する各成分の配合理由および配合量の規
定理由について述べる。
The magnet material of the present invention has a composition substantially represented by the above formula (1). First, the reasons for blending the components constituting the magnet material of the present invention and the reasons for defining the blending amounts will be described.

【0017】R1 元素としての希土類元素は、磁石材料
に大きな磁気異方性をもたらし、ひいては高い保磁力を
与える成分である。このようなR1 元素としては、L
a、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、D
y、Ho、Er、Tm、Lu、Yなどの希土類元素が挙
げられる。これらのうち、特にR1 元素の50原子% 以上
がSmであることが好ましく、これにより主相の磁気異
方性を高め、保磁力を増大させることができる。
The rare earth element as the R 1 element is a component that brings a large magnetic anisotropy to the magnet material and gives a high coercive force. As such R 1 element, L
a, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, D
Rare earth elements such as y, Ho, Er, Tm, Lu, and Y are listed. Among them, it is particularly preferable that 50 atom% or more of the R 1 element is Sm, whereby the magnetic anisotropy of the main phase can be increased and the coercive force can be increased.

【0018】本発明はR1 元素の含有量を低減し、磁石
材料の製造コストの削減および省資源化、さらにR1
素の主成分がSmである場合には磁気特性のばらつき抑
制などを図ったものである。ただし、R1 元素の含有量
を極端に低下させると磁気異方性の低下が著しく、大き
な保磁力を有する磁石材料を得ることが困難となる。こ
のため、R1 元素の含有量X は0.02以上とする。一方、
1 元素の含有量X が0.07を超えると、上記した製造コ
ストの削減、省資源化などの効果が得られないため、R
1 元素の含有量X は0.07以下とする。R1 元素の含有量
X はさらに0.04≦ X≦0.07の範囲とすることが望まし
い。
The present invention reduces the content of the R 1 element, reduces the manufacturing cost of the magnet material and saves resources, and suppresses variations in magnetic characteristics when the main component of the R 1 element is Sm. It is a thing. However, when the content of the R 1 element is extremely reduced, the magnetic anisotropy decreases significantly, and it becomes difficult to obtain a magnet material having a large coercive force. Therefore, the content X of the R 1 element is set to 0.02 or more. on the other hand,
If the content X of the R 1 element exceeds 0.07, the above-described effects of reducing the production cost and saving resources cannot be obtained.
The content X of one element is 0.07 or less. R 1 element content
X is more preferably in the range of 0.04 ≦ X ≦ 0.07.

【0019】R2 元素はZr、HfおよびScから選ば
れる少なくとも 1種の元素である。このようなR2 元素
は主として主相の希土類サイトを占有するため、希土類
サイトの元素量を低下させることなく、R1 元素の含有
量を低減することを可能にするものである。前述したよ
うに、例えばZrはTbCu7 相の希土類サイトを主と
して占有するため、そのような結晶構造を維持した上
で、希土類元素の含有量を低減することが可能になる。
The R 2 element is at least one element selected from Zr, Hf and Sc. To occupy the rare earth site of such R 2 element mainly main phase, without reducing the elements of the rare earth site, but making it possible to reduce the content of R 1 element. As described above, for example, Zr mainly occupies the rare earth sites of the TbCu 7 phase, so that it is possible to reduce the content of the rare earth element while maintaining such a crystal structure.

【0020】また、R2 元素は基本的には主相の希土類
サイトを占有して、希土類サイトの平均原子半径を小さ
くするなどの作用を有する。これによって、主相中のF
eやCoの濃度を高めることが可能となる。さらに、R
2 元素は結晶粒を微細化するなど、磁石材料の微細組織
に好影響を及ぼし、保磁力や残留磁化の向上にも寄与す
る。
Further, the R 2 element basically occupies the rare earth site of the main phase and has an effect of reducing the average atomic radius of the rare earth site. As a result, F in the main phase
It becomes possible to increase the concentration of e or Co. Further, R
The two elements have a favorable effect on the microstructure of the magnet material, for example, by making crystal grains finer, and also contribute to the improvement of coercive force and remanence.

【0021】R2 元素の含有量Y は、上記したような基
本的な作用効果を得る上で、少なくとも 0.001以上とす
るが、主相の結晶構造を維持した上でR1 元素の含有量
の低減効果を得るために、0.03以上とすることが好まし
い。R2 元素の含有量の上限はR1 元素との合計量に基
づいて、以下のように規定される。
The content Y of the R 2 element is set to at least 0.001 or more in order to obtain the above-described basic effects, but the content Y of the R 1 element is maintained while maintaining the crystal structure of the main phase. In order to obtain a reduction effect, the content is preferably set to 0.03 or more. The upper limit of the content of R 2 element based on the total amount of R 1 element, is defined as follows.

【0022】R1 元素とR2 元素の合計量(X+Y) は、主
相の結晶構造を維持して、高保磁力の磁石材料を得るた
めに0.03以上とする。R1 元素とR2 元素の合計量(X+
Y) が0.03未満であるとα−Fe(Co)の析出が著し
くなり、磁石材料の保磁力が低下する。一方、R1 元素
とR2 元素の合計量が 0.2を超えると、飽和磁化の低下
が大きくなる。よって、R1 元素とR2 元素の合計量(X
+Y) は0.03≦ X+Y≦0.2の範囲とする。R1 元素とR2
元素の合計量(X+Y) は0.06≦ X+Y≦0.1 の範囲とするこ
とがより好ましい。
The total amount (X + Y) of the R 1 element and the R 2 element is set to 0.03 or more in order to obtain a high coercive force magnet material while maintaining the crystal structure of the main phase. The total amount of the R 1 element and the R 2 element (X +
If Y) is less than 0.03, precipitation of α-Fe (Co) becomes remarkable, and the coercive force of the magnet material is reduced. On the other hand, when the total amount of the R 1 element and the R 2 element exceeds 0.2, the saturation magnetization is greatly reduced. Therefore, the total amount of the R 1 element and the R 2 element (X
+ Y) is in the range of 0.03 ≦ X + Y ≦ 0.2. R 1 element and R 2
More preferably, the total amount of the elements (X + Y) is in the range of 0.06 ≦ X + Y ≦ 0.1.

【0023】M元素は、FeおよびCoから選ばれる少
なくとも 1種の元素であり、磁石材料の飽和磁化を増大
させる働きを有する。飽和磁化の増大は残留磁化の増大
をもたらし、これに伴って最大磁気エネルギー積も増大
する。このようなM元素は磁石材料中に70原子% 以上含
有させることが好ましく、これにより効果的に飽和磁化
を増大させることができる。さらに、磁石材料の飽和磁
化をより一層増大させる上で、M元素の総量中に占める
Fe量は50原子% 以上とすることが好ましい。M元素の
一部はTi、V、Cr、Mo、W、Mn、Ga、Al、
Sn、Ta、Nb、SiおよびNiから選ばれる少なく
とも 1種の元素(以下T元素と記す)で置換してもよ
い。このようなT元素でM元素の一部を置換することに
より、耐食性や耐熱性などの実用上重要な諸特性を改善
することができる。ただし、M元素をあまり多量のT元
素で置換すると磁気特性の低下が顕著となるため、T元
素によるM元素の置換量は20原子% 以下とすることが望
ましい。
The M element is at least one element selected from Fe and Co, and has a function of increasing the saturation magnetization of the magnet material. The increase in the saturation magnetization leads to an increase in the remanent magnetization, and the maximum magnetic energy product increases accordingly. Such an M element is preferably contained in the magnet material in an amount of 70 atomic% or more, whereby the saturation magnetization can be effectively increased. Further, in order to further increase the saturation magnetization of the magnet material, the amount of Fe in the total amount of the M element is preferably set to 50 atomic% or more. Part of the M element is Ti, V, Cr, Mo, W, Mn, Ga, Al,
It may be replaced with at least one element selected from Sn, Ta, Nb, Si and Ni (hereinafter referred to as T element). By substituting a part of the M element with such a T element, practically important characteristics such as corrosion resistance and heat resistance can be improved. However, if the M element is replaced by an excessively large amount of the T element, the magnetic properties will be significantly reduced. Therefore, it is desirable that the amount of the M element replaced by the T element be 20 atom% or less.

【0024】B(硼素)は、磁石材料の残留磁化の向上
に有効な元素であるが、必ずしも本発明の磁石材料中に
配合しなければならないものではない。ただし、Bが過
剰に配合されると熱処理工程でR2 Fe14B相の生成が
顕著になり、磁石材料の磁気特性が劣化するおそれがあ
る。従って、Bを配合する場合の含有量Z は 0.001≦Z
≦0.1 の範囲とする。Bの含有量Z は 0.001≦ Z≦0.04
の範囲とすることがより好ましく、さらに好ましくは
0.001≦ Z≦0.02の範囲である。
B (boron) is an element effective for improving the remanent magnetization of the magnet material, but it is not necessarily required to be blended in the magnet material of the present invention. However, if B is excessively mixed, the generation of the R 2 Fe 14 B phase becomes remarkable in the heat treatment step, and the magnetic properties of the magnet material may be deteriorated. Therefore, the content Z when B is blended is 0.001 ≦ Z
≦ 0.1. B content Z is 0.001 ≦ Z ≦ 0.04
Is more preferable, and more preferably
The range is 0.001 ≦ Z ≦ 0.02.

【0025】N(窒素)は、主として主相の格子間位置
に存在し、Nを含まない場合と比較して主相のキュリー
温度や磁気異方性を向上させる。これらのうち、磁気異
方性の向上は、磁石材料に大きな保磁力を付与するため
に重要である。Nは少量の配合でその効果を発揮する
が、過剰に配合するとα−Fe相の析出が多くなる。従
って、Nの含有量Q は0.01≦ Q≦0.2 の範囲とする。よ
り好ましいNの含有量Qは 0.1≦ Q≦0.2 の範囲であ
る。
N (nitrogen) mainly exists at the interstitial position of the main phase, and improves the Curie temperature and magnetic anisotropy of the main phase as compared with the case where N is not contained. Among them, improvement of magnetic anisotropy is important for imparting a large coercive force to a magnet material. N exerts its effect when it is blended in a small amount, but when it is blended in excess, precipitation of the α-Fe phase increases. Therefore, the N content Q is in the range of 0.01 ≦ Q ≦ 0.2. A more preferable N content Q is in the range of 0.1 ≦ Q ≦ 0.2.

【0026】Nの一部はH、CおよびPから選ばれる少
なくとも 1種の元素で置換してもよく、これにより保持
力などの磁石特性を改善することができる。ただし、
H、C、PによるNの置換量があまり多いと、主相のキ
ュリー温度や磁気異方性の向上効果が低下するため、N
の置換量は50原子% 以下とすることが好ましい。
A part of N may be replaced by at least one element selected from H, C and P, thereby improving magnet properties such as coercive force. However,
If the substitution amount of N by H, C, and P is too large, the effect of improving the Curie temperature of the main phase and the magnetic anisotropy is reduced.
Is preferably 50 atom% or less.

【0027】なお、上記 (1)式で実質的に表される磁石
材料は、酸化物などの不可避不純物を含有することを許
容する。
The magnet material substantially represented by the above formula (1) allows inclusion of unavoidable impurities such as oxides.

【0028】上述したような組成を有する本発明の磁石
材料は、特にTbCu7 型結晶構造を有する相(TbC
7 相)を主相とすることが好ましい。本発明の磁石材
料の主相は、Th2 Zn17型結晶構造を有する相(Th
2 Zn17相)などとすることも可能であるが、特にTb
Cu7 相を主相とする磁石材料は、Th2 Zn17相を主
相とする磁石材料などに比べて、残留磁化などの磁気特
性に優れた磁石材料を提供することができる。これらの
結晶構造はX線回折などにより容易に確認することがで
きる。
The magnetic material of the present invention having the above-described composition is particularly suitable for a phase (TbC7) having a TbCu 7 type crystal structure.
(u 7 phase) as the main phase. The main phase of the magnetic material of the present invention is a phase having a Th 2 Zn 17 type crystal structure (Th
2 Zn 17 phase) and the like, but in particular, Tb
A magnet material having a Cu 7 phase as a main phase can provide a magnet material having excellent magnetic properties such as residual magnetization as compared with a magnet material having a Th 2 Zn 17 phase as a main phase. These crystal structures can be easily confirmed by X-ray diffraction or the like.

【0029】特に、TbCu7 相を磁石材料の主相とす
る場合、その格子定数の比c/aは0.847以上であるこ
とが好ましい。このような場合に、より大きな飽和磁化
を得ることができ、さらに残留磁化を増大させることが
できる。TbCu7 相の格子定数の比c/aは、磁石材
料の構成成分組成や製造方法により制御することができ
る。
In particular, when the TbCu 7 phase is used as the main phase of the magnet material, the ratio c / a of its lattice constant is preferably 0.847 or more. In such a case, a larger saturation magnetization can be obtained and the residual magnetization can be further increased. The ratio c / a of the lattice constant of the TbCu 7 phase can be controlled by the composition of the constituents of the magnet material and the manufacturing method.

【0030】なお、本発明の磁石材料における主相と
は、合金中のアモルファス相を含む構成相中の体積比が
最大のものを指す。本発明の磁石材料中の主相は、磁石
特性などの観点から体積比で 80%以上含むことが好まし
い。
The main phase in the magnet material of the present invention refers to the one having the largest volume ratio in the constituent phases including the amorphous phase in the alloy. The main phase in the magnetic material of the present invention preferably contains at least 80% by volume from the viewpoint of magnet properties and the like.

【0031】本発明の磁石材料は、例えば以下のように
して製造される。まず、所定量のR1 、R2 、M、Bの
各元素、さらには必要に応じてT元素などを含有するイ
ンゴットを、アーク溶解または高周波溶解にて調製す
る。このインゴットを小片に切り出し、高周波誘導溶解
などにより溶融した後、ノズルから溶湯を高速で回転す
る金属製ロール上に噴出させて急冷材を作製する(単ロ
ール法)。急冷材は単ロール法の他に、双ロール法、回
転ディスク法、ガスアトマイズ法などを適用して作製し
てもよい。
The magnet material of the present invention is produced, for example, as follows. First, an ingot containing a predetermined amount of each of the elements R 1 , R 2 , M, and B, and if necessary, a T element is prepared by arc melting or high frequency melting. The ingot is cut into small pieces, melted by high-frequency induction melting or the like, and then the molten metal is jetted from a nozzle onto a high-speed rotating metal roll to produce a quenched material (single roll method). The quenched material may be manufactured by applying a twin-roll method, a rotating disk method, a gas atomizing method, or the like in addition to the single-roll method.

【0032】なお、上記急冷工程はAr、Heなどの不
活性ガス雰囲気中で行うことが望ましい。このような雰
囲気中で急冷させることによって、酸化による磁気特性
の劣化を防止することができる。また、上記急冷工程で
得られた急冷材には、必要に応じてAr、Heなどの不
活性ガス雰囲気中または真空中にて、 300〜1000℃程度
の温度で 0.1〜10時間の熱処理を施してもよい。このよ
うな熱処理を施すことにより、保磁力などの磁気特性を
向上させることができる。
The quenching step is desirably performed in an atmosphere of an inert gas such as Ar or He. By rapidly cooling in such an atmosphere, deterioration of magnetic characteristics due to oxidation can be prevented. The quenched material obtained in the quenching step is subjected to a heat treatment at a temperature of about 300 to 1000 ° C. for 0.1 to 10 hours in an atmosphere of an inert gas such as Ar or He or in a vacuum as necessary. You may. By performing such a heat treatment, magnetic characteristics such as coercive force can be improved.

【0033】次に、上記急冷材を必要に応じて、ボール
ミル、ブラウンミル、スタンプミル、ハンマーミル、ジ
ェットミルなどによって、平均粒径が数μm 〜数 100μ
m となるように粉砕する。この合金粉末を窒素含有雰囲
気中で熱処理(窒化処理)することによって、目的とす
る磁石材料が得られる。窒化処理は 0.001〜 100気圧の
窒素ガス雰囲気中にて、 200〜 700℃程度の温度下で実
施することが好ましい。このような条件下での窒化処理
は 0.1〜 300時間程度行うことが好ましい。
Next, if necessary, the quenched material has an average particle size of several μm to several hundred μm by means of a ball mill, a brown mill, a stamp mill, a hammer mill, a jet mill or the like.
Grind to m. By subjecting the alloy powder to a heat treatment (nitriding treatment) in a nitrogen-containing atmosphere, a desired magnet material is obtained. The nitriding treatment is preferably performed at a temperature of about 200 to 700 ° C. in a nitrogen gas atmosphere of 0.001 to 100 atm. The nitriding treatment under such conditions is preferably performed for about 0.1 to 300 hours.

【0034】窒化処理時の雰囲気は窒素ガスに代えて、
アンモニアガスなどの窒素化合物ガスを用いてもよい。
アンモニアガスを用いた場合、窒化反応速度を高めるこ
とができる。この際、水素、窒素、アルゴンなどのガス
を同時に用いることによって、窒化反応速度を制御する
こともできる。さらに、窒化処理の前工程として 0.001
〜 100気圧の水素ガス雰囲気中にて 100〜 700℃の温度
で熱処理を行ったり、あるいは窒素ガスに水素ガスを混
合したガスを用いることによって、高効率の窒化を行う
ことができる。
The atmosphere at the time of nitriding is replaced with nitrogen gas.
A nitrogen compound gas such as ammonia gas may be used.
When ammonia gas is used, the nitridation reaction rate can be increased. At this time, the rate of the nitriding reaction can be controlled by simultaneously using gases such as hydrogen, nitrogen, and argon. In addition, 0.001
High-efficiency nitridation can be performed by performing heat treatment at a temperature of 100 to 700 ° C. in a hydrogen gas atmosphere at a pressure of 100 to 700 atm or using a gas obtained by mixing a hydrogen gas with a nitrogen gas.

【0035】本発明の磁石材料は、例えばボンド磁石の
構成材料として好適である。以下に本発明の磁石材料か
らボンド磁石を製造する方法について説明する。なお、
ボンド磁石を製造する場合、通常、磁石材料を粉砕して
用いる。ただし、前述した磁石材料の製造工程におい
て、既に粉砕が行われている場合にはこれを省略するこ
とが可能である。
The magnet material of the present invention is suitable, for example, as a constituent material of a bonded magnet. Hereinafter, a method for producing a bonded magnet from the magnet material of the present invention will be described. In addition,
When manufacturing a bonded magnet, usually, a magnet material is pulverized and used. However, if grinding has already been performed in the above-described magnet material manufacturing process, this can be omitted.

【0036】(a) 本発明の磁石材料の粉末を有機系のバ
インダと混合し、これを所望の形状に圧縮成形または射
出成形することによりボンド磁石を製造する。バインダ
としては、例えばエポキシ系、ナイロン系などの樹脂を
使用することができる。バインダとしてエポキシ系樹脂
のような熱硬化性樹脂を用いる場合には、所望形状に成
形した後に 100〜 200℃程度の温度でキュア処理を施す
ことが好ましい。
(A) Powder of the magnetic material of the present invention is mixed with an organic binder, and the mixture is compression-molded or injection-molded into a desired shape to produce a bonded magnet. As the binder, for example, an epoxy-based or nylon-based resin can be used. When a thermosetting resin such as an epoxy resin is used as the binder, it is preferable to perform a curing treatment at a temperature of about 100 to 200 ° C. after molding into a desired shape.

【0037】(b) 本発明の磁石材料の粉末を低融点金属
または低融点合金と混合した後、圧縮成形することによ
りメタルボンド磁石を製造する。この場合、低融点金属
や低融点合金がバインダとして機能する。低融点金属と
しては例えばAl、Pb、Sn、Zn、Cu、Mgなど
を、また低融点合金としては上記低融点金属を含む合金
などを用いることができる。
(B) The powder of the magnetic material of the present invention is mixed with a low melting point metal or a low melting point alloy and then compression molded to produce a metal bonded magnet. In this case, a low melting point metal or a low melting point alloy functions as a binder. As the low melting point metal, for example, Al, Pb, Sn, Zn, Cu, Mg or the like can be used, and as the low melting point alloy, an alloy containing the above low melting point metal can be used.

【0038】[0038]

【実施例】次に、本発明の具体的な実施例について説明
する。
Next, specific examples of the present invention will be described.

【0039】実施例1〜5 まず、高純度の各原料を表1に示す各組成(Nは基本的
には除く)となるように調合し、Ar雰囲気中で高周波
溶解して原料インゴットをそれぞれ作製した。次いで、
これら各原料インゴットをAr雰囲気中で高周波誘導加
熱により溶融した後、ノズルから溶湯を周速35m/s で回
転する直径 300mmの銅ロール上に噴射し、急冷させるこ
とにより合金薄帯をそれぞれ作製した。
Examples 1 to 5 First, each raw material of high purity was prepared so as to have each composition shown in Table 1 (N was basically excluded), and the raw material ingots were melted by high frequency in an Ar atmosphere. Produced. Then
After each of these raw material ingots was melted by high frequency induction heating in an Ar atmosphere, the molten metal was sprayed from a nozzle onto a 300 mm diameter copper roll rotating at a peripheral speed of 35 m / s, followed by rapid cooling to produce alloy ribbons. .

【0040】引き続いて、上記各合金薄帯をAr雰囲気
中にて 760℃で30分間熱処理した。熱処理後の各合金薄
帯のX線回折を行った結果、全ての合金薄帯において微
小なα−Fe相の回折ピークの他は全てTbCu7 型結
晶構造で指数付けされ、その格子定数の比c/aは 0.8
56〜 0.868の範囲にあることが分かった。
Subsequently, each of the above alloy ribbons was heat-treated at 760 ° C. for 30 minutes in an Ar atmosphere. As a result of performing X-ray diffraction of each of the alloy ribbons after the heat treatment, all of the alloy ribbons were indexed by the TbCu 7 type crystal structure except for the diffraction peak of the minute α-Fe phase, and the lattice constant ratio c / a is 0.8
It was found to be in the range of 56 to 0.868.

【0041】次に、上記各合金薄帯をボールミルを用い
て粉砕して、平均粒径が 150〜 200μm の合金粉末をそ
れぞれ作製した。これらの合金粉末に窒素を含有させる
ために、各合金粉末をアンモニアガスと水素ガスの混合
気流中で 430℃× 3時間の条件で熱処理した。アンモニ
アガスと水素ガスの流量比は1:15とした。得られた磁石
材料の組成を表1に示す。
Next, the above alloy ribbons were pulverized using a ball mill to produce alloy powders having an average particle size of 150 to 200 μm. In order to make these alloy powders contain nitrogen, each alloy powder was heat-treated at 430 ° C. for 3 hours in a mixed gas flow of ammonia gas and hydrogen gas. The flow ratio of ammonia gas to hydrogen gas was 1:15. Table 1 shows the composition of the obtained magnet material.

【0042】このようにして得た各磁石材料にエポキシ
樹脂を 2.5重量% 添加、混合した後、1000MPa の圧力条
件で圧縮成形し、さらに 150℃の温度で 2.5時間キュア
処理することにより、それぞれボンド磁石を作製した。
得られた各ボンド磁石の保磁力、残留磁束密度、最大磁
気エネルギー積を表1に併せて示す。
After adding and mixing 2.5% by weight of an epoxy resin to each of the magnetic materials thus obtained, compression molding was performed under a pressure condition of 1000 MPa, and a curing process was further performed at a temperature of 150 ° C. for 2.5 hours to obtain a bond. A magnet was made.
Table 1 also shows the coercive force, residual magnetic flux density, and maximum magnetic energy product of each of the obtained bond magnets.

【0043】比較例1〜3 実施例1と同様な方法で作製した各合金薄帯を、実施例
1と同様にAr雰囲気中で熱処理および粉砕した後、窒
化処理を施してそれぞれ磁石材料を作製した。これら比
較例の磁石材料は、本発明の範囲外の合金組成を有する
ものである。得られた各磁石材料を用いて、実施例1と
同様にボンド磁石をそれぞれ作製した。これら各ボンド
磁石の保磁力、残留磁束密度、最大磁気エネルギー積を
表1に併記する。
Comparative Examples 1 to 3 Each alloy ribbon produced in the same manner as in Example 1 was heat-treated and pulverized in an Ar atmosphere in the same manner as in Example 1, and then subjected to nitriding treatment to produce respective magnet materials. did. The magnet materials of these comparative examples have alloy compositions outside the scope of the present invention. Bond magnets were manufactured using the obtained magnet materials in the same manner as in Example 1. Table 1 also shows the coercive force, residual magnetic flux density, and maximum magnetic energy product of each of these bonded magnets.

【0044】[0044]

【表1】 表1から明らかなように、希土類元素の含有量が少ない
組成(X≦0.07)の磁石材料であっても、0.07<X の磁石
材料と比較して、遜色のない磁気特性を有するボンド磁
石が得られていることが分かる。ただし、希土類元素の
含有量X を X<0.02とすると、保磁力の低下が顕著とな
ることも分かる。
[Table 1] As is clear from Table 1, even if the magnet material has a composition (X ≦ 0.07) having a small content of rare earth elements, a bonded magnet having magnetic properties comparable to those of a magnet material having a content of 0.07 <X can be obtained. It turns out that it has been obtained. However, when the content X of the rare earth element is set to X <0.02, the coercive force is significantly reduced.

【0045】さらに、各実施例の磁石材料は、Smを希
土類元素の主成分としているにもかかわらず、磁気特性
のばらつきが小さいものであった。これは各実施例によ
るボンド磁石をそれぞれ 100個ずつ作製し、それらの保
磁力を測定することにより評価した。その結果、各実施
例によるボンド磁石は、いずれも比較例1、2によるボ
ンド磁石に比べて保磁力のばらつきが小さいことが判明
した。
Further, the magnetic material of each of the examples had a small variation in the magnetic characteristics despite the fact that Sm was a main component of the rare earth element. This was evaluated by producing 100 bonded magnets according to each example and measuring their coercive force. As a result, it was found that the bond magnets according to the respective examples had smaller coercive force variations than the bond magnets according to Comparative Examples 1 and 2.

【0046】[0046]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の磁石材料
によれば、磁気特性を損なうことなく、希土類元素量を
低減することが可能となる。従って、そのような磁石材
料を用いることによって、低コスト化および省資源化を
図ったボンド磁石を提供することができる。
As described above, according to the magnet material of the present invention, the amount of rare earth elements can be reduced without impairing the magnetic properties. Therefore, by using such a magnet material, it is possible to provide a bonded magnet with reduced cost and resource saving.

【0047】[0047]

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平井 隆大 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (72) Inventor Takahiro Hirai 8 Shinsugita-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Inside the Toshiba Yokohama office

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一般式:(R1 X 2 Y
Z 1-X-Y-Z ) 1-Q Q (式中、R1 は希土類元素から選ばれる少なくとも 1種
の元素を、 R2 はZr、HfおよびScから選ばれる
少なくとも 1種の元素を、MはFeおよびCoから選ば
れる少なくとも 1種の元素を示し、 X、 Y、 Zおよび Q
はそれぞれ0.02≦X ≦0.07、 0.001≦Y 、0.03≦ X+Y≦
0.2 、 0≦ Z≦0.1 、 0.001≦ Q≦0.2 を満足する数で
ある)で実質的に表される組成を有することを特徴とす
る磁石材料。
[Claim 1] The general formula: (R 1 X R 2 Y B
Z M 1-XYZ ) 1-Q N Q (wherein, R 1 is at least one element selected from rare earth elements, R 2 is at least one element selected from Zr, Hf and Sc, and M is X, Y, Z and Q represent at least one element selected from Fe and Co
Are 0.02 ≦ X ≦ 0.07, 0.001 ≦ Y, 0.03 ≦ X + Y ≦
0.2, 0 ≦ Z ≦ 0.1, 0.001 ≦ Q ≦ 0.2).
【請求項2】 請求項1記載の磁石材料において、 前記R1 元素の50原子% 以上がSmであることを特徴と
する磁石材料。
2. The magnet material according to claim 1, wherein at least 50 atomic% of the R 1 element is Sm.
【請求項3】 請求項1または請求項2記載の磁石材料
において、 TbCu7 型結晶構造を有する相を主相とすることを特
徴とする磁石材料。
3. The magnetic material according to claim 1, wherein a phase having a TbCu 7 type crystal structure is a main phase.
【請求項4】 請求項1ないし請求項3のいずれか1項
記載の磁石材料において、 前記N量を表す Qの値が 0.1≦ Q≦0.2 の範囲であるこ
とを特徴とする磁石材料。
4. The magnet material according to claim 1, wherein a value of Q representing the N amount is in a range of 0.1 ≦ Q ≦ 0.2.
【請求項5】 請求項1ないし請求項4のいずれか1項
記載の磁石材料において、 前記B量を表す Zの値が 0.001≦ Z≦0.1 の範囲である
ことを特徴とする磁石材料。
5. The magnetic material according to claim 1, wherein a value of Z representing the B amount is in a range of 0.001 ≦ Z ≦ 0.1.
【請求項6】 請求項1ないし請求項7のいずれか1項
記載の磁石材料において、 前記M元素の50原子% 以上がFeであることを特徴とす
る磁石材料。
6. The magnet material according to claim 1, wherein 50% by atom or more of the M element is Fe.
【請求項7】 請求項1ないし請求項6のいずれか1項
記載の磁石材料において、 前記M元素の20原子% 以下を、Ti、V、Cr、Mo、
W、Mn、Ga、Al、Sn、Ta、Nb、Siおよび
Niから選ばれる少なくとも 1種の元素で置換すること
を特徴とする磁石材料。
7. The magnetic material according to claim 1, wherein 20 atomic% or less of the M element is Ti, V, Cr, Mo,
A magnet material characterized by being substituted by at least one element selected from W, Mn, Ga, Al, Sn, Ta, Nb, Si and Ni.
【請求項8】 請求項1ないし請求項7のいずれか1項
記載の磁石材料において、 前記N元素の50原子% 以下をH、CおよびPから選ばれ
る少なくとも 1種の元素で置換することを特徴とする磁
石材料。
8. The magnetic material according to claim 1, wherein 50% by atom or less of the N element is replaced with at least one element selected from H, C and P. Characteristic magnet material.
【請求項9】 請求項1ないし請求項8のいずれか1項
記載の磁石材料において、 前記R2 元素量を表す Yの値が0.03≦Y の範囲であるこ
とを特徴とする磁石材料。
9. The magnet material according to claim 1, wherein a value of Y representing the amount of the R 2 element is in a range of 0.03 ≦ Y.
【請求項10】 請求項1ないし請求項9のいずれか1
項記載の磁石材料とバインダとを混合し、この混合物を
所望形状に成形してなることを特徴とするボンド磁石。
10. The method according to claim 1, wherein:
A bonded magnet, comprising: mixing the magnet material described in the above item and a binder; and molding the mixture into a desired shape.
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