JPS5822301A - ボンディッド永久磁石粉末とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は永久磁石用粉末およびその製造方法に関する。

さらに詳しくは、Ｒ２Ｃｏ１７合金（ただしＲは希土類
元素を表わす。以下同じ。）を主体とする析出硬化型稀
土類コバルト磁石用粉末およびその製造法に関する。

Ｒ（！：　Ｃｏ　ｋ主体とするＲ　−Ｃｏボンディッド
磁石の一つとしてＲｃＯ６系ボンド磁石が知られている
。この磁石は、最高値として、（Ｂ−Ｈ）ｒｒｌａＸ＝
１０〜１２　ＭＧＯｅのものがすでに提供されている。

（例えば特公昭５３−３２３３１号公報参照）しかし、
この磁石は約１００℃以上の製造条件および仮りに成形
されたものも、同上温度以上の使用には耐えず、熱安定
性が極めて悪い。これは次のような理由によるものと考
えられている。

すなわち、ＲＣｏ５は非常に高い結晶磁気異方性定数を
有する金属間化合物であるため、その保磁力は粉末の粒
径に強く依存し、ある臨界直径以下（実際的には２〜１
０μｍ）でないと十分な保磁力が得られないことが知ら
れている。一方、保磁力は表面の欠陥の存在に敏感であ
シ、表面の化学的変化により、磁気特性中、特にｉＨｃ
の劣化が著しいが、この保持力は熱安定性と密接に関係
している。したがって、溶解インゴットを微粉砕して用
いるときには２〜１０μｍの微粉末化が必要であり、こ
のとき粒子表面が酸化、腐食等の化学的影響を極めて受
は易く、極めて悪い熱安定性を招来している。これに対
し、微粉末全成形後焼結したものを原料として用いると
きには、すでに充分に配向されているので微粉砕を行な
う必要はなくなるが、粗粉砕を行なわなければならず、
このとき粉砕による加工劣化を生じ、高いｉＨｃ　ｋ維
持することはできず、この結果熱安定性を悪化させる。

このよりなＲＣｏ５ボンディッド磁石の熱不安定性に鑑
み、ボンディッド磁石の素材磁石粉末として、Ｃｕ添加
型Ｒ２Ｃｏ□７系磁石合金が提案されている。（特開昭
５３−５１１２２号公報、特開昭５０−６１６９９号公
報参照）　この合金は加工してもｉＨｃの劣化は少なく
、またｉＨｃと温度ピンニング（ｐｉｎｎｉｎｇ　）に
よるため、保磁力は粒子径に依存せず、ＲＣｏ５系程細
かく粉砕する必要はない。したがって、ＲＣｏ５系粉末
よシ比表面積は著るしく減じ、また表面の化学的性質も
鈍感となる。このため、、Ｃｕ添加型Ｒ２Ｃｏ１７系合
金粉末を用いてボンディッド磁石を構成するときには、
ＲＣｏ５系合金粉末を用いたときよシ、熱安定性が向上
する。

しかしながら、従来のＣｕ添加型Ｒ２Ｃｏ１７系合金粉
末を用いるボンディッド磁石といえども、熱安定性およ
び磁気特性は十分であるとはいえない。

本発明は、このようなＣｕ添加型Ｒ２Ｃｏ□７系合金ｅ
の特性に着目し、その組成を検討して、その磁気特性と
熱安定性を格段と向上せしめることを目的としたもので
ある。そして種々検討性上、角形性低下から生ずること
全見出し、本発明をなすに至ったのである。

さらにこの角形性低下の要因全詳述すると、第１は磁性
粉体のかな９の部分が多結晶粒子であることである。す
なわち、通常磁石粉末を製造する際に、まずインゴット
は真空又は不活性雰囲気中で溶製され、冷却されたイン
ゴットケースに注湯されるが、そのインゴット中の結晶
粒径は冷却条件によるが、一般には数μｍ〜数１０００
μｍと広く分布している。したがって５〜１００μｍ粒
径に粉砕し使用するＣｕ添加型Ｒ２Ｃｏ　１□系磁石粉
末は数μｍの結晶粒を有する多結晶粒子を含有している
ことが判る。このよう々多結晶を含有する磁石粉末を使
用して磁場中配向しても、良好な粉末配向は得られず、
したがって角形性は劣化してしまう。第２は磁石粉末が
粉砕中に受けた加工歪による磁気特性の低下である。粉
砕は一般には、ボールミル、振動ミル、ジェットミル、
アトライターミル等が使用され、溶媒又は不活性ガス中
で粉砕される。

このような粉砕中に受けた加工歪は、そのままでは解放
されず、成る必要な温度に保持し、歪音除去する。しか
しながら、微粉末を不活性雰囲気中といえども、高温に
さらすことは、表面が活性な粉体であるだけに、技術的
な困難を伴なう。

そこで本発明は、単結晶製造方法または特別な粉砕方法
等工業的に困難な技術を利用せずに、通常のＲ−Ｃｏ磁
石粉末の製造方法によっても製造可能な、単結晶粒子に
粉砕され易い組成を見出した。

すなわち、本第１発明は、重量百分率で２０〜２８％の
Ｒ１５〜１５％のＣｕ、０１２〜５％の’ｒｉ　　、Ｚ
ｒ　　、Ｈｆ　　、Ｖ、Ｎｂ　　、Ｔａ　　、Ｃｒ　　
。

Ｍｏ　、　Ｗの１種又は２種以上を組合せたもの、３０
チ以下のＦｅ、　　２２〜７４．８　％のＣｏ、および
窒化物、酸化物を形成する０、００１〜１．０％のＮお
よび／又はＯよりなることを特徴とする永久磁粒界近傍
に、特に希土類酸化物およびＺｒＮなどの窒化物が析出
し易く、これらの析出物を適当量含有するインゴットは
非常に割れ易く、特に析出物を起点として、単結晶粒子
径になり易いことを見出したことによりなされたもので
ある。

本発明組成において最も重要な役割を果すのは、ＮとＯ
で、結晶粒界に破壊の起点となるべき前記酸化物および
窒化物全析出させるものであるが、その量がｏ、ｏｏｉ
％より少ないと、十分でなく、また１０％を越えると、
粒内にも同析出物が出現し、粒内破壊が発生し易くなる
と同時に、磁気特性上Ｂｒ　＋　　＋Ｈｃの低下を来た
す。

次に重要な元素であるＴｉ　、Ｚｒ　、Ｈｆ　、Ｖ、Ｎ
ｂ。

Ｔａ　、　Ｃｒ　、Ｍｏ　、Ｗの１種又は２種以上の組
合せは、容易に窒化物全形成する元素で、その量が０．
２係より少ないと、単結晶粒径に破砕の十分な窒化物が
析出されず、５チを越えると、磁気特性中Ｂｒが減少し
てしまう。

Ｃｕの添加量は、５％より少ないと磁気特性中し、２０
％よシ少ないとｉＨｃが減少する。

又、Ｆｅは、必ずしも必要ではないが、Ｆｅの添加によ
りＢｒが上昇する。添加量としては５％以上が望ましい
が、３０％を越えるとｊＨｃが減少する。

又、本第２発明は、上記した永久磁石用粉末の製造方法
に関する。すなわち、上記金属元素を上記組成になる如
く配合し、これ１Ａｒ８０〜９９　ｖｏ１％とＮ２，０
゜の１種又は２種のガスが１〜２０　ｖｏ１％なる混合
ガス雰囲気中で溶解し、得られたインゴット’１１００
０〜１２５０℃の不活性雰囲気下で１／４〜５時間溶体
化処理を施した後急冷し、その後７００〜９５０℃にて
１／ｉ〜２０時間保持した後、毎分０１〜３℃で５００
℃以下まで制御冷却し、時効処理を施したインゴットに
機械的粉砕を施こすことを特徴とする方法である。この
場合、冷却も不活性ガスないし真空中で実施するのが好
ましい。冷却後の粉砕については、公知の粗粉砕又は微
粉砕法が採られ、５〜５００μｍの磁石合金粉末を得る
。

上記第２発明において、制御されたガス雰囲気中のＮ２
，０゜量の範囲は、永久磁石粉末中の窒化物、酸化物を
形成するＮおよび／又はＯｋｏ、００１〜１．０チの範
囲で発生させるために必要かつ充分な量でなければなら
ず、１ｖｏ１％未満であると、窒化物や酸化物ｉ０．０
０１％以上発生させるのに充分でなく、また２　０　ｖ
ｏ１％を越えると同化合物ヲ１．０％より多く発生させ
てしまい、いずれも製品の磁気特性全劣化させてしまう
Ｏ 又、溶体化処理温度は、１０００℃未満であると均質相
が得られず、１２５０℃を越えると製品の保磁力が低下
してしまう。保持時間は１／４時間より少ないと保磁力
の向上が期待できず、製品にばらつきが生じ易い。又５
時間を越えると角形成に劣化が生じる。

時効温度範囲は７００℃未満であると高い保であると、
インゴット間でばらつきを生じ易く、かつ保磁力の向上
も期待できない。そして、２０時間を越えると、角形性
の劣化を生ずる。

冷却速度は０．１℃／分よシ遅くなると角形性の劣化を
来たし、３℃／分を越えると高い保磁力が得られない。

又、制御冷却の終りの温度が５００℃を越えると高い保
磁力は得られず、かつ熱安定性に劣化を来たす。

こうして得た磁石合金粉末はバインダと混合してボンデ
ィッド磁石とする。バインダとしては熱的に安定な樹脂
を用いるが、熱硬化系エボセシ樹脂および熱可塑性樹脂
が代表的に用いられる。又、この他にＳｎ　＋　Ｐｂな
どのノ・ンダ合金として用いられるいわゆるソフトメタ
ルの１種又は２種以上を結合材として用いることもでき
る”０ かかる結合材と本発明磁石合金粉末とを所定比で混合し
、これ全一般にａ〜１５　ＫＯｅの磁場中で配向、圧縮
成型を施こし固化させる。この際磁場配向と圧縮成型と
は同時に行なっても良′＜、又配向後に成型を行々つて
も良い。成型方法は通常の加圧成型の他に、射出成型、
真空含浸等の方法がある。

次に実施例により、本発明を更に詳細に説明する。

実施例１ ２３．９４％Ｓｍ−１５，８３％Ｆｅ−６，５７％Ｃｕ
−３，４０チＺｒ　−ｂａｌ　Ｃｏとなるように原料を
配合し、この混合物をアルゴン８０　ｖｏ１％、窒素２
０　ｖｏ１％の雰囲気下で高周波加熱により溶解し、２
３２２％Ｓｍ　−５１，０７％Ｃｏ−１５，８３％Ｆｅ
−６，５７％　Ｃｕ　−３，３０％Ｚｒ−０，０１％Ｎ
の組成の磁石合金インボラトラ得た０このインゴットに
アルゴン雰囲気下で１１８０℃にて１時間保持した後、
急冷して溶体化処理を施した。次にこのインゴノトヲや
はりアルゴン雰囲気下で８００℃にて２時間保持した後
、毎分１℃の冷却速度で４００℃まで冷却し〜時効処理
を施し゛キシ樹脂と９２：８の混合率で混練し、１２Ｋ
Ｏｅの磁界中でプレス成形した０このボンディッド磁石
を印加磁界２０　ＫＯｅ　ｋ発生する測定用電磁石を有
するＢ−Ｈ）レーサーで磁気測定したところ、以下のと
おりの結果を得た。

Ｂｒ　＝　６０００Ｇ　　　、　　ｉＨｃ　＝　９００
００ｅＢＨｃ　＝　５９０００ｅ　　、　　（Ｂ−Ｈ）
ｍ８ｘ＝　９．０　ＭＧＯｅＩｒ／　Ｉｓ　＝　０．９
７ この磁石を２００℃で５時間空気中に放置した後、磁気
特性を測定した結果、その変化は認められなかった。

比較例１ 実施例１と同じ混合物をアルゴン雰囲気中で高周波加熱
により溶解し、２３．２３％Ｓｍ　−１５、８３％Ｆｅ
　−６，５７％Ｃｕ　−３，３０％　Ｚｒ　−ｂａｌ　
Ｃｏ　　組成の磁石合金インプラ）ｋ得た。このインゴ
ノトヲアルゴン雰囲気下で１１８０℃にて１時間保持し
た後、急冷して溶体化処理を施した。次にこのインゴッ
トｉやはりアルゴン雰囲気下で８００℃にて２時間保持
した後、毎分１℃の冷却速度で４００℃まで冷却し、時
効処理を施した。この後冷却したインプラ）ｋ鉄乳鉢中
で粗粉砕し、５〜１００　ｐｍの磁石合金粉末を得た。

こうして得た粉末を実施例１と同様に成形し、磁気測定
したところ、次のとおりの結果を得たＯＢｒ　＝　５７
００　Ｇ　　　ｉＨｃ　＝　９１０００ｅＢＨｃ＝４０
０００ｅ　　　（ＩＩＨ）ｍａｘ＝５５００鼎ｅＩｒ／
Ｉｓ　＝　０．８８ この磁石を２００℃で５時間空気中に放置した後、磁気
特性を測定した結果、Ｂｒ　、　ｉＨｃ共に約１０％の
劣化が認められた。

実施例２ ２６、３７　％　Ｓｍ−１４，０７％　Ｆｅ　−８，０
０％Ｃｕ−１，１９％Ｚｒ−ｂａｌ　Ｃｏ　　となるよ
うに原料を配合し、この混合物をアルゴンガス９０ｖｏ
１％と酸素ガス１０　ｖｏ１％の混合ガス雰囲気下で高
周％Ｃｏ　−１４，０７％Ｆｅ　−８，００％　Ｃｕ　
−１，１５％Ｚｒ−０，０１％Ｏ組成の磁石合金インゴ
ットを得た。このインゴノトヲアルゴン中で１２００℃
にて１時間保持後急冷し、溶体化処理を施した。その後
、８００℃にて２時間保持した後、毎分１℃の冷却速度
で４００℃まで制御冷却した。冷却したインゴノｌｒ鉄
乳鉢中で粗粉砕し、５〜１００μｍの磁石合金粉末を得
た０この粉末を用いて実施例１と同様な成形方法でボン
ディッド磁石を作製した０この磁石の磁気測定したとこ
ろ、次のとおりの結果を得た。

Ｂｒ　＝　５７００　Ｇ　　、　　ｉＨｃ　＝　７００
００ｅＢＨＣ＝　５６０００ｅ　、　　（Ｂ−Ｈ）ｍａ
Ｘ＝　７．８　ＭＧＯｅＩｒ　／　Ｉｓ　＝　０．９８ この磁石を２００℃で５時間空気中に放置した後、磁気
測定をした結果、その変化は認められなかった。

比較例２ ２５、５８％Ｓｍ　−５１，２０％Ｃｏ　−１４，０７
％Ｆｅ　−８，Ｏ０％Ｃｕ−１，１５％Ｚｒ　　となる
ように原料を配合し、この混合物をアルゴン雰囲気下で
高周波加熱によシ溶解し、鉄製インゴットケースに注湯
した。このインゴノトヲ実施例２と同様な方法でボンデ
ィッド磁石を作製した０この磁気特性を測定したところ
、次のとおりの結果を得た。

Ｂｒ　＝　５７００　Ｇ　　、　　ｉＨｃ　＝　６００
００ｅＢＨＣ＝　３００００ｅ　、　　（Ｂ−Ｈ）ｙｎ
ａ＞（＝　５．２　ＭＧＯｅＩｒ／　Ｉｓ　＝　０．８
８ この磁石全２σＯ℃で５時間空気中に放置した後、磁気
特性を測定した結果、Ｂｒ　、　ｉＨｃ共に約１０％の
劣化が認められた。

実施例３ ２６、９８ｍ　−２１，ＯＦｅ　−５，ＯＣｕ　−１，
３Ｚｒ　−１、３Ｖ−１，３Ｎｂ−−ｂａｌ　Ｃｏとな
る様に原料を配合し、こ−の混合物をアルゴン８０　ｖ
ｏ１％、窒素１０　ｖｏ１％、酸素１０　ｖｏ１％の雰
囲気下で高周波溶解し、２６．　ＯＳｍ　−２１，ＯＦ
ｅ　−５，ＯＣｕ　−１，０Ｚｒ−１、ＯＶ　−１，Ｏ
Ｎｂ　−０，００５Ｎ−０，００５０（酸素）の組成の
磁石合金インゴットを得た。

このインゴノトヲアルゴン雰囲気下で１２００℃にて１
時間保持した後、急冷して溶体化処理を施した。次にこ
のインゴノ）ｋアルゴン雰囲下で８５０にて１０時間保
持した後、毎ｍ　ｏ、　ｓ℃の冷却速度で４００℃まで
冷却した。その後は実施例１と同様にボンド磁石とした
結果、以下のとおりの磁気特性を得た。

Ｂｒ　＝　６２００　Ｇ　　、　　ｉＨｃ　＝　８５０
０＠０ｅＢＨＣ：　６００００ｅ　、　　（Ｂ−Ｈ）ｍ
Ｂｚ　＝　９．５　ＭＧＯｅＩｒ　／　Ｉｓ　＝　Ｏ，
，９８ この磁石を２００℃で５時間空気中に放置した後、その
磁気特性を測定した結果、その変化は認められなかった
。

実施例４ ２、　Ｉ　Ｇｄ　−２４，７８ｍ　−１６，ＯＦｅ　−
７，ＯＣｕ　−１、３Ｃｒ　−１，３Ｍｏ　−ｂａｌ　
Ｃｏ　　となる様原料を配合し、この混合物全アルゴン
９０　ｖｏ１％、酸素１０　ｖｏ１％の雰囲気下で高周
波溶解し、２．　ＯＧｄ　−２４、ＯＳｍ　−１６，Ｏ
Ｆｅ　−７，ＯＣｕ　−１，２Ｃｒ　−１、１Ｍｏ　−
０，０１０−ｂａｌ　Ｃｏの組成の磁石合金インゴソト
ヲ得た。このインゴットをアルゴン雰囲気下で１１９０
℃にて１時間保持した後急冷して溶体化処理を施し、続
いて８５０Ｃにて５時間保持した後、毎分１℃の冷却速
度で４００℃まで冷却し、時効処理を施こした。このイ
ンゴットをその後実施例１と同様な方法によりボンド磁
石となし、その磁気特性を測定した結果以下のとお９で
あった。

Ｂｒ　＝　５９５０　Ｇ　　、　　ｉＨｃ　＝　８５０
００ｅＢＨＣ＝　５５０００ｅ　　、　　（Ｂ−Ｈ）ｒ
ｒｌａＸ＝　８．８　ＭＧＯｅＩｒ／　Ｉｓ　＝　０．
９　７ この磁石全２００℃で５時間空気中に放置した後、磁気
測定した結果、その変化は認められなかった。

特許出願人　三菱製鋼株式会社 代理人弁理士　　小　松　秀　岳

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　重量百分率で２０〜２８％のＲ（ここにＲは希土類
   元素の１種又は′２種以上を組合せたもの）、５〜１５
   ％のＣｕ５Ｏ，２〜５％のＴ１＋Ｚｒ　ｒ　Ｈｆ　、　
   Ｖ　＋　Ｎｂ　＋　Ｔａ　＋　　Ｃｒ　、　Ｍｏ　、　
   Ｗの１種又は２種以上を組合せたもの、０〜３ｏチのＦ
   ｅ　、　２２〜７４．８　％のＣｏおよび窒化物、酸化
   物を形成する０、００１〜１，０％のＮおよび／又は０
   よりなることを特徴とする永久磁石用粉末。 ２　重量百分率で２０〜２８％のＲ（ここにＲは希土類
   元素の１種又は２種以上を組合せたもの）、５〜１５　
   ％（７）Ｃｕ、０．２〜５％ノＴｉ。 Ｚｒ　＋　Ｈｆ、Ｖ＋Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗの１
   種又は２種以上金組合せたもの、０〜３０％のＦｅ　１
   ２２〜７４．８　％のＣｏなる組成の混合物ｔ　Ａｒ８
   ０〜９９ｖｏ１％とＮ２，０２の１種又は２種のガスが
   １〜２Ｑｖｏ１％なる混合ガス雰囲気中で溶解し、得ら
   れたインボッ）ｆｆｉ１０００〜１２５０℃の不活性雰
   囲気下で２〜５時間溶体化処理を施した後急冷し、その
   後７００〜９５０℃にて１／４〜２０時間保持した後、
   毎分０．１〜３℃で５００℃以下まで制御冷却し、時効
   処理を施したインゴットに機械的粉砕を施こすことを特
   徴とする永久磁石用粉末の製造方法。