JPS5823406A - 希土類永久磁石 - Google Patents

希土類永久磁石

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JPS5823406A
JPS5823406A JP56122009A JP12200981A JPS5823406A JP S5823406 A JPS5823406 A JP S5823406A JP 56122009 A JP56122009 A JP 56122009A JP 12200981 A JP12200981 A JP 12200981A JP S5823406 A JPS5823406 A JP S5823406A
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JP56122009A
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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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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • 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
    • H01F1/032Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials
    • H01F1/04Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials metals or alloys
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    • H01F1/053Alloys characterised by their composition containing rare earth metals
    • H01F1/055Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5
    • H01F1/0555Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 pressed, sintered or bonded together
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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Sm、 CoH型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、8m−C
o−Cu−Fe−Zr−C−M(Mは、S。
Set Te+ Ce+ pb、 ca、 Bit S
iの中の少くとも1種以上を示す。以下この表記に従う
。)合金の溶解鋳造時、炭素Cと該特殊元素Mの効果に
より、該合金の鋳造マクロ組織をできるだけ多く柱状晶
化させ、該柱状晶の多い合金を磁気硬化のための熱処理
を行々い、その後、粉砕、磁場成形し、バインダーによ
り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、Sm −CO−Cu −Fe −Zr
 −C=Mよりなる合金の磁気性能を向上させるのに、
合金インボラー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。
我々は、特願昭55−3226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、等輪島および、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た。本発
明は、該事実がsm −Co −Cu−Fe−Zr系合
金に炭素Cと特殊元素)l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、樹脂、メタル、またはセラ
ミック結合型磁石の高性能化に極めて有効である。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
ゴットの結晶状紗をそのまま用いるので、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の効果により、で
きるだけ多く生成゛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、るつぼから鋳型に注入されると、鋳
壁から凝固が開始する。これは、固体異物質と接解した
エンブリオ(8芽)は、接触しないで融液中に漂ってい
るものに比べて、安定核生成に対するエネルギー障壁が
小さくなるからと説明されている。鋳壁に生成した結晶
は、隣の結晶と相互に競争しつつ溶湯中に成長する。第
1図に示すような、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。結晶の成長中、優先方位が熱流に近い程長く生き残
り、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〈な抄、柱状晶帯が形成される。、条件
が整えば柱状晶帯がぶつかり合い凝固は完了するが、通
常第1図に示すように、柱状晶の内部に等輪島が生成す
る。等輪島の半固については、以前はよく知られていな
かったが、現在では鋳壁とか冷却された湧面で形成され
た結晶が遊離して自由晶となり、この自由晶が等輪島体
を形成することが明らかになっている( A、0hno
、 T、Motegi and H,5oda :Tr
ans、 l5IJ、11 (1971) 1B)。
8m−Co−Cu−Fe−Zr−C−M系の7元合金を
使用した磁石は、析出硬化型、あるいは2相分離型磁石
と呼ばれる。これは、マ) IJフックス中異相を析出
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 −qu S元系合
金で、主にSml Co□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。
COをFeと置換してゆくと、ある量まで飽和磁化4π
I8が増大する範囲でしかも、結晶が一軸易方性を示す
のは、Sml (Co1− xFex ) 1?で示す
と、Xが0〜α6の範囲である。この事実はCOとCu
をある程度の量置換しても変らない。
Sml (Co CuFe ) Byに、さらにZrを
加えると、ZrO量は微量でもたいへん磁気性能の向上
がはかられる。すなわち、zrを加えると、CuO量が
少なくなっても1、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
て等輪島帯のうちで注状晶帯が磁石にするのに最も優れ
ていることが明らかになった。オた、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
増大させたものの方が、同一条件で鋳込んだインゴット
と比較して優れている。今、例を樹脂結合型希土類コバ
ルト磁石にとって説明する。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。製法を全く同じにし
て、等輪島合金、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4πIs、保磁力1H
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。逆
に、等輪島合金およびチル晶合金が性能的に劣っている
。また、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を複合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。
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。
形襲も等輪島のものに比べiHcをよく高める方向に形
成されると考えられる。
このため、本合金を鋳壁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、等輪島帯を防ぎ柱状晶帯
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 −Zr系合金に、Cと8
XSe、Te。
Ce、Pb、Cd、Bi、Sl等を微量添加して鋳造す
ることによ抄、融体かも結晶化の核生成を促進させる酸
化物や、窒化動勢を炭化物硫化物等で包み込んで核作用
を不活化させたり、炭素C1特殊元素Mと、融体中の酸
素、窒素等が結合して、結晶生成の核となる酸化物、窒
化物等の発生を少くして、等輪島の形成をできるだけ抑
えている。この場合、添加元素によりその効果は必ずし
も同等ではないが、柱状晶を促進させるのに果す役割り
は同じである。
また組成的には柱状晶化によって最も効果が期得される
のは、組成を原子比を用いた組成式で、Sm(Co1−
u−v−W−x−YCuuFevZrwCxMY)ZO
〈u<C5 0〈v〈 C6 0<v<(Ll 0 〈x〈 α05 Ω <y<  C1 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
により好ましい組成範囲は、 0 < u <[12 0〈vくC5 0くw<11 0〈x〈α05 0 (Y ((Ll 6.5<Z<9.0 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、8m−Ce系が
基本である。Cuは8ml Copy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
iHcは向上する。しかし、4πIsは低下する。この
ため、実用磁石材料としては、am(Co1− u C
uu)z中のUの値は、α2tでか限度である。2の値
が5<:zくC5の間にある時には、Sm−Co合金は
8mCo−型化合物と8m1Co、g型化合物に分離す
る。4π工8の値は、Sm1Co、7の方が20チ高い
。依り、て、高4π工8を実現するためには、zFi&
5以上が望ましい。一方2が90以上になると、iHc
は著しく低下するとともに、Co−Fe相が多く出てし
まいヒステリシスループの角形性を悪くするので好まし
くない。
Zrは著しく合金の4πIsを低下させるので、α1以
上入れると、Feを増やし、Cuを低減して4πIsを
高めた意味がなくなる。
Cは、多くなるに従って4πIs、  iHcが低下す
るので、その限界を考Iして上限を005とした。
Mは、添加元素により″多少効果は異なるが、多くなる
に従って4πIs、iHcが低下するので、その限界を
考慮して上限をalとした。伺これらは複合添加の合計
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400℃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。
実施例1 鋳造後13m(COO,SlCuO,071f’Q0.
37.ro、02 C0,6230,01)s、2の組
成になるよう原料を調合し、全部で1Kfの合金を、高
周波炉を用いてArガス雰囲気中で溶解し、第5図に示
されるような鉄製の鋳型K、湯温1550℃で鋳込んだ
。溶湯は主に側壁から冷却され、第1図に示すような組
織形押をとった。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A1BXC部より、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、1150℃で20時間、時効処理は80
0℃で20時間アルゴン雰囲気中で行った。ボールミル
法により平均粒度10μ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tawt、*を混練した
。この混練した混合物を16KG磁場中でプレス成形し
、成形体に適度な熟を加えて樹脂を硬化させ(キエア処
理)、磁石を完成させた。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、0
部の等輪島帯より得たものより、たいへん優れている。
A部のチル晶帯は、B部のものと比べて低いとはいえ、
0部よりも優れている。
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、 SQ = Hk / iHc で与えられる。Hkは、4πI−H減磁曲線上で119
Brで与える磁場の大きさである。これらの結果より、
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。A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1最も大切なことは、いかにして
等輪島の生成を抑え、柱状晶を発達させるかである。f
−1本実施例に用いたA部にはくA部の発生状況からし
て、ある程度の柱状晶Bの部分が入っていると、■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
1120〜1180℃の間で最も適切な温度で20時間
行った。
第  2  表 本実施例は、B、0部のインゴットに対して行なりた。
結果を第4図に示す。FeO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。これにより、
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6 実施例2と全く同じ方法で、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(C
oCuFeZrCM)+を型の合金では、C’u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。
第  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。合金鋳造時の湯温は1600℃
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A1
では約55チ、合金屑2〜4では80〜91チ、合金A
5〜6では70〜80%であった。柱状組織の割合はイ
ンゴット断面を顕微鐘で観察し、メツシー法で推定した
第  4  表 結果を第5表に示す。第5表から分かる通り、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、8,8e、TeCe 、 Pb 、
 Cd 、 Bi 、 Si等の特殊元素Mと炭素Cを
複合微量添加して、柱状組織をできるだけ促進させるよ
うにすることにより、磁気性能の向上がはかられている
ことが分かる。
第  5  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#g7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 −Zr 
 合金に、炭素CとS 、 Se 、 Te、 Ce 
、 P(1、Bi 。
81等を複合添加することにより、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8m2 Co、、型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、磁気センサーな
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、鋳型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。A、B、Cはそれぞれチル
層、柱状層、そして等軸層を示す。 Dは金型の断面である。 第2図は、樹脂結合型磁石の製造工程を示す。 第5図は、鉄製鋳型を示す。1肉厚はすべて15■であ
る。長さの単位は鴫である。 第4図は、s m (coo、5a−lvcuo、oy
 FevZro、oz CQ、023o、ot )EL
?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。 第5図は、Sm(Coo、yas−ucuuFeo、z
z zro、oxs co、oz SG、01 )ax
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。 以上 出願人 株式会社諏訪精工舎 代理人 弁理士 最上 務 第1図 第2図 〜し′ 第 下→ 第4図 3図 第5r:IJ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 サマリウム(Sm)、コバルト(CO)、銅(Cu)、
    鉄(Fe)、ジルコニウム(Zr)“、炭素(C)、お
    よびM(Mは、イオウ(S)、セレン(Be)、テルル
    (Te)、セリウム(Ce)、鉛(Pb)、カドミウム
    (Cd)、ビスマス(B1)、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、 8m(Co 1−u−V−W−X−Y Cu u Fe
    v Zrw Cx MY) zと表現した時、組成の範
    囲が、 0〈u〈α2 0(v((L5 0〈w<Q、1 0 (x ([105 0(Y (0,1 45<z <9.0 であるところのS m ?0017型結晶を主体とした
    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
    コバルト永久磁石。
JP56122009A 1981-08-04 1981-08-04 希土類永久磁石 Granted JPS5823406A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000026926A1 (en) * 1998-10-30 2000-05-11 Santoku America, Inc. Sm(Co, Fe, Cu, Zr, C) COMPOSITIONS AND METHODS OF PRODUCING SAME
US8445556B2 (en) 2006-12-29 2013-05-21 Rubberlite, Inc. Cellular elastomer compositions
CN106222489A (zh) * 2016-08-25 2016-12-14 绵阳西磁磁业有限公司 一种钐钴边角余料再生工艺

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