JPS5822349A - 希土類永久磁石 - Google Patents

希土類永久磁石

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JPS5822349A
JPS5822349A JP56122005A JP12200581A JPS5822349A JP S5822349 A JPS5822349 A JP S5822349A JP 56122005 A JP56122005 A JP 56122005A JP 12200581 A JP12200581 A JP 12200581A JP S5822349 A JPS5822349 A JP S5822349A
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JP56122005A
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Tsuyoshi Kitabayashi
北林 強
Itaru Okonogi
格 小此木
Tatsuya Shimoda
達也 下田
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Seiko Epson Corp
Suwa Seikosha KK
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Seiko Epson Corp
Suwa Seikosha KK
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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Sms C0ty飄結晶を用いた析出硬化型磁
石に関するものである。さらに詳しく述べれば、Sm 
−Co −Cu −Fe −TI −C−M (M I
d、5sses’resCe−、Pb1Cd−、Bl、
81 % O中の少くとも1種以上を示す。以下この表
記に従う。)合金の溶解鋳造時、縦索Cと#特殊元素M
の効果によシ、骸合金の鋳造マクロ組織をできるだけ多
く柱状晶化させ、蚊柱状晶の多い合金を磁気硬化のため
の熱処理を行ない、その後、粉砕、磁場成形し、バイン
ダーによ多結合強化した永久磁石に関するものである。
本発明の目的は、am  Co  Cu  Fe−Ti
  C−Mよシなる合金の磁気性能を向上させるのに、
合金インゴットの鋳造組織をできるだけ多く柱状晶化さ
せることにある0 我々は、特願昭55−4226号でSm−Co−Cu 
−Fe−Zr系で、合金のインゴットを柱状晶にすると
、等軸晶および、チル晶に比べて、この合金を使用した
磁石の磁気性能が格段とよくなることを示し九〇本発明
は、該事実がSm−Co−Cu−Fe−Ti系合金に炭
素Cと特殊元素Mを複合添加して柱状組織を増大させて
も、同様な効果が得られることを示したものである。
本発明は、鋳造インゴットの塊をそのまま熱処理し、粉
砕、バインダーとの混合、磁場中成形、バインダーを結
合強化して磁石を製造する1樹脂蔦メタル、またはセラ
ミック結合飄磁石の高性能化に極めて有効である0すな
わち、粉砕前までの工程は鋳造磁石と変らず、鋳造イン
ゴットの結晶状態をそのtま用いるので、前記したよう
な高性能な磁気特性が得られる柱状晶を、鋳造インゴッ
トに微量添加した炭素Cと特殊元素Mの効果によシ、で
惠るだけ多く生成させれば高性能の磁石を得ることは可
能である。
一般に溶融金属が、るつ埋から鋳蓋に注入されると、鋳
型から凝固が開始する。これは、固体異物質と接解した
エングリオ(晶芽)は、接触しない−t’融液中に漂っ
ているものに比べて、安定該生成に対するエネルギー障
壁が小さく表るからと説明されている。鋳型に生成した
結晶は、隣の結晶と相互に競争しつつ溶湯中に成長する
0第1図に示すよりなA鋳塊最外層の結晶の競争成長領
域をチル層と呼んでいる。結晶は成長速度に異方性があ
るため、最大成長速度をもつ方向が熱流の方向に平行で
あるような結晶が、隣接の結晶成長を抑えて優先的に成
長する0結晶の成長中、優先方位が熱流に近い稿長く生
き残夛、他の結晶は淘汰される結果、結晶の数は鋳塊内
部にゆくに従って少<ths柱状晶帯が形成される0条
件が整えば柱−状晶帯がぶつか夛合い凝固は完了するが
、通常第1図に示すように、柱状晶の内部に等軸晶が生
成する。等軸晶の主因については、以前はよく知られて
いなかったが、現在では鋳型とか冷却された漫画で形成
された結晶が遊離して自由晶となシ、この自由晶が等軸
晶体を形成することが明らかになっている0 (AeO
hno、TaMotegi andHesoda:Tr
ans。
l5IJ、11(1971)18)。
Sm−Co −Cu−Fe −Ti −C−M  系の
7元合金を使用した磁石は、析出硬化屋、あるいは2相
分離蓋磁石と呼ばれる。これは、マトリックス中に異相
を析出させ、磁気硬化させるためである。本系統の磁石
は、最初Sm−Co−CuS元系合金で、主に3m意C
o1y結晶を用いた組成で磁石化されて以来、今日広く
発展してきたものであるdj oCOA@”Meと置換
してゆくと、ある量まで飽和磁化4xよりが増加するこ
とが知られている。4πIsが増大する範囲でしかも、
結晶が一軸易方性を示すのは、Sms (Cow−xF
e x ) uで示すと、Xが0〜α6の範囲である。
この事実はCoにCuをある程度の量を置換しても変ら
ないo Sms (Co Cu Fe ) tyに、さ
らにTiを加えると、Tl  の量は微量でもたいへん
磁気性能の向上がはかれる。すなわち、T1を加えると
、Cu O量が少なくなっても、また鉄の量が多くなっ
ても、実用磁石として充分な保磁力1Hcが得られ高エ
ネルギー積の磁石の作製が可能になった。
本合金では前述したように、チル晶帯、柱状晶帯、そし
て等軸晶帯のうちで柱状晶帯が磁石にするのに最も優れ
ている仁とが明らかになったOまた、合金に炭素Cと特
殊元素Mを微量添加して、インゴット中の柱状晶帯域を
増大させ丸ものの方が、同一条件で鋳込んだインゴット
と比較して優れている0今、例を樹脂結合型希土類コノ
(ルト磁石にとって説明する0この磁石は第2図に示す
ような方法で磁石合金を磁石にする0製法を全く同じに
して、等軸晶合金、柱状晶合金とチル晶合金を磁石にし
てみると、柱状晶合金が、飽和磁化4πI@、保磁力1
)(c) bHcあるいはヒステリシスループの角形性
にと、全ての性能にわたってすぐれていることが分った
0逆に、等軸晶合金およびチル晶合金が性能的に劣って
いるotた、同一条件で鋳込んだもので、炭素Cと特殊
元素Mを微量添加して柱状晶帯域を増大させたインゴッ
トと、炭素Cと特殊元素Mを添加しないインゴットでは
、炭素Cと特殊元素Mを添加して柱状晶帯域を増大させ
たものの方が性能が優れている0 柱状晶合金は、結晶が揃っているので磁石にした時の一
軸方向への配向性がよくなる。また、該合金は、熱処理
によってできる析出物が他のものに比べ均一になると考
えられる。このためヒステリシスの角形性がよくなる。
また析出物の結晶構造、形態も等輪具のものに比べiH
cをよく高める方向に形成されると考えられる。
このため、本合金を鋳型近傍のチル晶体は柱状チル晶に
して、他の部分は柱状晶にする製造法がよい磁石を得る
ために大切である。チル晶帯は合金全体では量が少いの
で、製造上置も大切なことは、等輪具帯を防ぎ柱状晶帯
の比率を大きくすることである。このようなことから、
Sm−Co−Cu−Fe−Tl系合金に、炭素CとS、
 Se、 Te、 Ce、 Pb、。
Cd、 Bi、St、等を微量添加して鋳造することに
より、融体から結晶化の核生成を促進させる酸化物や、
窒化物等を炭化物硫化物等で包み込んで該作用を不活性
化させたシ、炭素C1特殊元素Mと融体中の酸素、窒素
等が結合して、結晶生成の核と表る酸化物、窒化物勢の
発生を少くして、等輪具の形成をできるだけ抑えている
0 この場合、添加元素によシその効果は必ずしも同等では
ないが、柱状晶を促進させるOK果す役割シは同じであ
る○を九、組成的には柱状晶化によって最も効果が期待
されるのは、組成を原子比を用いた組成穴で、 Sm (Co1−tr−v−v−xcu [7Fe v
Ti wc XMY ) Zと表現したとき、 0〈U<α3 0 <V<a 6 o<wrat O〈X〈α05 0〈Y〈α1 5、0 < Z < 9.0 であることが確認された。また高性能な磁石を得るため
によシ好ましい組成範囲は、 0 <U< CL 2 0くv〈α5 0くW〈α1 0〈X〈α05 0 <Y< (L 1 b、5<z<q、。
である。これは、特許請求範囲に示しである組成域と同
一である。それでは以下に成分と組成域を限定した理由
を述べる。
本合金系およびその組成域においては、3m−C。
系が基本である。CuはSn1mC0ty型合金で保磁
力を得るために加えられるものであり、cuを入れるこ
とでiHeは向上する◎しかし、4tIsは低下する。
この丸め、実用磁石材料としては、Sm(Cot UC
uυ)z中のυの値は、[L2tでか限度である02の
値がsくz<asの間にある時には、Sm−Co合金は
Sm c o m型化合物1 gmmcosv型化合物
に分離する。
4tlt*の値は、SmjCOnO方が20%高い。依
って、高4tImを実現するためKは、2は45以上が
望ましい。一方2が90以上になると、iHeは著しく
低下するとともに、CoFe相が多く出て来てしまいヒ
ステリシスルーズの角形性を悪くするので好ましくない
。TIは著しく合金の4xImを低下させるので、α1
以上入れると、Feを増ヤし、Cu を低減して4rI
iを高めた意味がなくなるOCは、多くなるに従って4
gIaXiHcが低下するので、その限界を考慮して上
限をcLOSとした。
Mは、添加元素により多少効果は異まるが、ある量以上
になると4πIm、1)(cが低下するので、その限界
を考慮して上限を11とした。尚、これらはi合添加の
合計量を示しており、その比率は特に規定しない。
バインダーは各種ポリマー、例えば、エポキシ、フェノ
ール、ゴム、ポリエステルなど又は、メタルバインダー
で、融点が400υ以下の低融点合金が好ましい。
以下実施例に従って本発明を説明する0実施例1 鋳造後Sm (COa+i Cu&ef Fe&HTi
 a@s Ca5t 5aex )a2の組成になるよ
う原料を調合し、全部で1klの合金を、高周波炉を用
いてAr ガス雰囲気中で溶解し、第3図に示されるよ
うな鉄製の鋳型に湯温1550υで鋳込んだ0溶湯は主
に側壁から冷却され、第1図に示すような組織形態をと
った0第1図はインゴットを中心で切断したときの組織
を示す。これらの部分で、チル層をA1柱状組織をB1
そして等軸組縁をCとする。合金インゴットのA、B、
C部よシそれぞれの鋳造塊を切り出し、第2図に示す製
法1に従い樹脂結合磁石を作製した。溶体化処理は、1
150υで5′6時間、時効処理は820℃で16時間
アルゴン雰囲気中で行った。
ボールミル法によ如平均粒度12#に粉砕された磁石微
粉末に、バインダーとしてのエポキシ樹脂1.8wt%
を混練した。この混練した混合瞼を16KG磁場中でプ
レス成形し、成形体に適度な熱を加えて樹脂を硬化させ
(キエア処理)、磁石を完成させ九。結果を第1表に示
す。表より分かるように、B部の゛柱状晶帯より得た磁
気性能は、C部の等輪具帯よシ得たものよシ、たいへん
優れているoA部のチル晶帯は、B部のものと比べて低
いとはいえ、C部よシも優れている。
第  1  表 ただし、SQとはヒステリシスループの角形性を示す指
標で、 S Q = Hk / iHc で与えられるOHkは、4tニ−H減磁曲線上でα9B
r で与える磁場の大きさである0これらの結果よシ、
B部の柱状晶の部分が最も性能が優れていることが明ら
かになったoA部のチル晶帯は、鋳壁のごく近傍のみに
生成するもので、インゴット全体ではごくわずかである
から、インゴット製造上置も大切なことは、いかにして
勢輪具の生成を1□11゜ 抑え、柱状晶を発達させるかである0尚本実施例に用い
たA部には、λ部の発生状況からして、ある1度の柱状
晶Bの部分が入っていると思われる。
実施例2 実施例1と同様な方法で、第2表に示されている組成の
合金から樹脂結合磁石を製造した。但し、溶体化処理は
1120〜1180υの間で最も適切な温度で18時間
行った。
第2表 本実施例は% B部 C部のインゴットに対して行なっ
た。結果を第4図に示す。Feの量が増加していっても
、柱状晶帯Bの方が良い磁気性能が得られる。これによ
シ、ある程度Fe の量を高めても、ある程度のiHC
が得られることが明らかになった。
実施例3 実施例2と全く同し方法で、第3表の組成の合金から樹
脂結合磁石を製造した。結果を第5図に示す。 Sm(
Co Cu Fe TI M)sJlの合金では、Cu
の量が低くなると、iHcは低下するが柱状晶のもので
は、等輪島のものに比べて、低Cu組成までiHcは高
い値が得られることが分かる。また、角形性も柱状晶部
の方が優れている0 籐 3 表 実施例4 実施例2と全く同じ方法で、第4表の組成の合金から樹
脂結合磁石を製造した0合金鋳造時の湯温は1600υ
である。鋳造インゴットは第1図に示すような断面マク
ロ組織になっている。Bの柱状組織の割合は、合金&1
では約53・%、4合金ム2〜4では78〜88%、合
金&5〜6では65〜80%であった。柱状組織の割合
はインゴット断面を顕微鏡で観察し、メツシー法で推定
した0#14表 結果を第5表に示す。第5表から分かる通シ、柱状組織
が最も多いものが、最も磁気性能が優れている。このよ
うに、合金組成に、S %Se) Te%CeXPb、
 CdXB1、Si等の特殊元素Mと炭素Cを微量添加
して、柱状組織をできるだけ促進させるようにすること
によシ、磁気性能の向上がはかられていることが分かる
ms表 実施例5 第6表に示す組成の合金を、実施例2と全く同じ方法で
樹脂結合磁石を製造した。結果を第7表に示す。
第  6 表 第7表 上記のごとく、zの値を変化させても充分高い磁気性能
を有する磁石を得ることができた。
このように、Sm −Co−Cu−Fe−T1合金に、
炭素CとS s Se、 T’s、C6% PJ Cd
) Bi、81等を微量添加することによシ、合金イン
ゴットの柱状晶化を一層促進させ、樹脂、メタル、また
はセラミック結合の8mmCo1m!磁石の高性能化が
なされた。
本発明の高性能磁石は、時計用ステップモーター、マイ
クロスピーカー、コアレスモーター、磁気センサー外ど
広く工業的用途を持つものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、鋳蓋に鋳込んだインゴットの中心を縦方向に
切断したときの断面である。AXB、Cはそれぞれチル
層、柱状晶、そして等軸層を示すODは金曹の断面であ
る0 第2図は、樹脂結合型磁石の製造工程を示す。 第3図は、鉄製鋳型を示す0肉厚はすべて15鴎である
。長さの単位は閤である。 第4図は、Sm(CoasrにuaoyFevTiao
zCaotStol)atの組成において、■を変化さ
せた時の樹脂結合磁石の磁気性能を示す0 第5図は、 Sm(Coats−trcutrFe5L
zsTiao<ae意saox)msの組成において、
Uを変化させた時の樹脂結合磁石の磁気性能を示す0 以   上 出願人 株式会社諏訪精工舎 代理人弁理士 最 上  務

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 サマリウム(Sm )、コバルト(Co)、鋼(Cu)
    、鉄(Fe)、チタy(Tl)、炭素(C)、およびM
    〔Mは、イオウ(S)、セレン(Se)、テルル(Te
    )、セリウム(Ce)、鉛(Pb)、カドミウム(Cd
    )、ビスマス(Bl)、ケイ素(Sl)の中の少くとも
    1種以上〕からなる合金において、その組成が原子比を
    用いた組成式で、 Sm (Cot −U −V −W −X−YCu U
     Fe v TI WCXMY)Zと表現した時、組成
    の範囲が 0〈U〈C2 0〈■くC5 0<W< [11 0〈Xくα05 0 <Y< (L 1 ts<Zくt、。 であるところのSm讃Co−v’li結晶を主体とした
    合金で、しかも鋳造時のインゴットのマクロ組織が主に
    柱状組織である該合金からなることを特徴とする希土類
    コバルト磁石。
JP56122005A 1981-08-04 1981-08-04 希土類永久磁石 Granted JPS5822349A (ja)

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