JPS5845347A - 永久磁石材料およびその製造方法 - 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、ＲＱＣｏ□、金属間化合物（ただしＲは希土
類金属の少なくとも一種を表わす）を主体とするＲ　−
Ｃｏ　−Ｃｕ　−Ｆｅ系永久磁石合金とその製造方法の
改良に関するもので、その目的は４πＩｇが高く、理論
的に予測される（Ｂ−Ｈ）ｍａｘ　＝　（４ｒＩｓ）”
／４が島イ低Ｃｕ量および高Ｆｅ量の組成において高保
磁力を有し、その結果高エネルギー積を有する永久磁有
材料とその製造方法を提供することにある。

従来ρＳｍ　−Ｃｏ　−Ｃｕ　−Ｆｅ　４元永久磁石合
金が１ｉ量百分比で１０％程度以上の高Ｃｕ量、および
６％以下の低Ｆｅ量を指向していたのに対し、本発明は
Ｓｍ　−Ｃｏ　−Ｃｕ　−Ｆｅ永久磁石にＺｒを添加し
て、１０％Ｃｕ以下の低Ｃｕ　ｉｉかつ１５％ドｅ以上
の高Ｆｅ量において、４．５ＫＯｅ以上の高保磁力を有
し、高エネルギー積を有する永久磁石の合金組成を提供
するものである。　ソシて、エネルギー積をきわめて高
い増大率にて同上させる結果、従来の１０ｗｔ％以上の
Ｃｕ量および６ｗｔ％以下のＦｅ蓋からなるＳｍ　−ｃ
ｏ　−Ｃｕ　−Ｆｅ系永久磁石と比ｆｆＬ−（、より一
層高い（Ｂ−Ｈ）ｍａｘが得られるものである。

従来Ｒ，Ｃｏ　１７を生体とするＳｍ　−Ｃｏ　−Ｃｕ
　−Ｆｅ合金永久磁石に関し、ては、第７４回日本金属
学会講演ａ要、１９７４年、第７５ページの記載による
と、そのＣｕ含含有鎖ついては１２ｗｔ％と、高Ｃｕ　
ＩＩＬ含有の合金組成を指向してに関しては、Ｃｕの効
果は、ｌＱｗｔ％Ｃｕ以下では急激に低下し、その保磁
力は２ＫＯｅ以下になることが知られていた。

すなわち、Ｒ１１Ｃｏ　、、を主体とするＳｍ　−Ｃ。

−Ｃｕ　−）”ｅ合金永久磁石にお杆るＣｕ添加量の効
果は、　Ｃｕの添加量を増大させるとｉＨｃは増加する
がＢｒが低下してしまい、一方Ｃｕの添加量を減少させ
ると、ＩＨｃが低下するという特徴を有していた。

また、同じく前記の４元合金永久磁石におけるＦｅ添加
量は、Ｂｒを向上させる効果を有するが、５ｗｔ％程度
以下Ｆｅを含有させると、その保磁力が低下してしまう
ことが知られていた。

すなわち、　Ｆｅの添加量を減少させると、Ｂｒが低下
し、−万Ｆｅの添加量を増大させると。

Ｄｒは上昇するがＩＨｃは低下した。

このため、１９ｗｔ％以下の低Ｃｕ量で、かつＣＯの一
部を全体の０ｗ１％以上のＦｅで置換したＫ　−Ｃｏ　
−Ｃｕ　−）″ｅ４元合金永久磁石では。

１１１ｃが３ＫＯｅ以下ときわめて低く、エネルギー積
（Ｂ−Ｈ）ｍａｘは１４ＭＧ−Ｏｅ以下となってしまい
、実用に耐えない。

そこで、先に本発明者らは、Ｒ−Ｃｏ　−Ｃｕ−Ｆｅ系
４元合金にＺ「を含有させる場合、その組成を重量百分
比で２４〜２８％Ｒ（ただしとする際、ＣｏをＦｅで１
５％まで置換し得、そのとき高保磁力、高エネルギー績
を有する永久磁石材料が得られることを提案した（特公
昭５５−４８０９４号）。　　　〜 そして、ｔ￥ｆＫ％Ｃｕ　ｔ　５〜１０　ｗｔ％、Ｆｅ
　ｌｉｔ　６〜１５ｗｔ％の）（−Ｃｏ　−Ｃｕ　−Ｆ
ｅ系４元合金では、Ｚｒ添加によるＩＨｃと（Ｂ＠Ｈ）
ｍａｘの増大率は２倍をこえ、きわめて大きな増大率を
示し、しかも、従来のＲ−Ｃｏ　−Ｃｕ　−Ｆｅ系４元
合金の（Ｂ−Ｈ）ｍａｘの最大到達値を陵駕する値が得
られる。

しかし、　Ｆｅ量が１５ｗｔ％をこえると、Ｉ　）ｊ　
ｃ（ＢＡＨ）ｍａｘは低下してしまう。

そこで１本発明者らは、さらに偵求を亜ね、Ｃｕ量５〜
ｌＱｗｔ％にて、１５ｗｔ％よりも多くのＦｅを含有す
る上記組成についての、熱処理条件を詳細に検討した結
果、Ｆｅ含有量を１５％よりも多い組成に維持したまま
、残留磁束密度を上昇させ、より高エネルギー積を有す
る磁石材料が得られることを見出したものである。

すなわち本発明は、重量百分比でＲ（ただし、Ｒは希土
類金属の少なくとも一種を表わす）が２４〜２８％、Ｃ
ｕが５〜１０％、Ｚｒが０．２〜５％、　Ｃｏが５７〜
７０．８％よりなる組成において、ＣＯを１５％よりも
多く２０％以下のＦｅで置換してなる組成を有し、４．
５ＫＯｅ以上のＩＨｃを有することを特徴とする永久磁
石材料である。

また第２の発明は１重菫百分比でＫ（ただし、Ｒは希土
類金属の少なくとも一種）が２４〜２８％、Ｃｕが５〜
１０％、Ｚｒが０２〜５％、ＣＯが５７〜７０８％より
なる組成において。

ＣＯを１５％より多く２０％以下のＦｅで置換してなる
組成の合金に対し溶体化処理を施して。

１１４ｃを４．５ＫＵｅ以上とすることを特徴とする永
久磁石材料の製造力法である。

本発明において個々の成分および成分電範囲を限定した
理由は下記のとおりである。

すなわち、Ｃｕ１ｉｉが１９ｗｔ％をこえると、Ｂｒが
低下し、しかもＺｒ添加による（Ｂ−Ｈ）ｍａｘの増大
率が、２倍未満と小さい。　また、　Ｃｕ量が５ｗｔ％
未満となると、ｉＨｃが低下し。

（Ｂ−Ｈ）ｍａｘが小さくなる。

これに対し、Ｃｕ１ｔ５〜１０ｗｔ％では、Ｚｒ添加に
よッテ、ＩＨｃと（Ｂ−Ｈ）ｍａｘとは２倍以上まで増
大し、（Ｂ−Ｈ）ｍａｘはきわめて高い値となる。

他方、Ｆｅ量は１５ｗｔ％より多ければ、きわめて高い
ＩムＩＣと（Ｈ−Ｈ）ｍａｘが得られ、その増大率もき
わめて高いものであるが、２Ｑｗｔ下して、実用磁石材
料として不適である。

さｌ、［、Ｚｒを、特開昭５２−１５５１２１号公報に
記載されている他のＣｒ、Ｓｉ等にかえたときＫは、こ
のような効果は実現しない。

そして、　Ｚｒの含有量が０．２〜５％の範囲以外とな
るとＩＨｃおよびエネルギー積（Ｂ・Ｈ）ｍａｘの値と
増大率とが低下してしまう。

なお、希土類金属のＲとしてＳｍを使用した場合、その
量が２８％以上ではＢｒが低下し、一方２４ｗｔ％以下
ではＩＨｃが低下する。

なお、希土類金属ＲとしてはＳｍの他に同等の化学的特
性を有するＹ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、　Ｅｕ、　Ｇ
ｄ、　Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ。

Ｙｂ、Ｌｕを用いることができる。

このような組成からなる本発明の永久磁石は、保磁力Ｉ
　ｌ−Ｉ　Ｃ４，５ＫＯｅ以上を示す。

先の提案においては、Ｆｅ含有量が１５％以上となると
、保磁力が低下する傾向にあったが、　Ｆｅ量の増加に
つれ溶体化処理温度をさらに低下させることによって保
磁力の低下が防止し得、−万に’ｅ量の増加につれてＢ
ｒが上昇し、その結果より高エネルギー積を有する永久
磁石材料が得られたものである。

そして、特に好ましい条件下では、ＩＨｃは５．６Ｋ（
Ｊｅ以上、６ＫＯｅ以上にも及ぶ。

なお、Ｃｕ量５〜１０ｗｔ％、Ｆｅ　ｉｉ　ｌ　５〜２
Ｑｗｔ％　（７）　）Ｌ　−Ｃｏ　−Ｃｕ　−）”ｅ系
ニオイて、Ｚｒ無添加の場合における最適溶体化処理温
度でのＪＨｃは２Ｋｏｅ以下であり、この場合でのＺｒ
添加によるＩ　Ｈｃ増大率は３倍以上である。

このようなＴＨｃをもつ結果、本発明の永久磁石材料は
、高い残留磁束密度Ｂｒをもつノテ、ｘ　ネにギー積（
Ｈ−Ｈ）ｍａｘは２２ＭＧ−００以上を・うる。

そして、最も好ましい条件下では、（Ｂ−Ｈ）ＩｎａＸ
は２７．５ＭＧ・００以上の値が得られる。

このような永久磁石材料を製造するには。

以下のようにして行う。

まず、通常、所定の組成のインゴットな粉砕して成型す
る。

この場合、粉砕は必ずしも必要ではないが、成型上粉砕
を行った方が良好である。　また、成型は、磁場中にて
プレス成型することが好ましい。

次いで、このような成型体を、１１５０〜１２００℃程
度で焼結する。

焼結後、溶体化処理を行う。　なお、焼結と溶体化処理
とは同時に行うこともできる。

溶体化処理は、１１００〜１１７０℃にて、例えば０．
５〜２４時間程度行うことが好ましく、このような比較
的低い温度での溶体化処理により、先述の高いＩＨｃと
（Ｂ−Ｈ）ｍａｘとが得られる。

その後、冷却したのち、時効を行う。　時効は、不活性
ガスまたは真空雰囲気下で７５０〜９００℃から４００
℃まで多段時効することが好ましい。

次に、実施例をあげて、本発明を更に詐しく説明するが
、これは本発明をなんら限定するものではない。

実施例１゜ Ｓｍ−Ｃｏ　−Ｃｕ　−Ｆｅ　−Ｚｒ系合金ニオイて、
１５ｗｔ％Ｆｅ　−２６ｗｔ％Ｓｍ　−８ｗｔ％Ｃｕ　
−１，２ｗｔ％Ｚｒ−残部ＣＯ１および１７ｗｔ％Ｆｅ
−２６ｗｔ％Ｓｍ　−３ｗｔ％Ｃｕ　−１，２ｗｔ　％
　Ｚｒ−残部ＣＯの組成になるように原料を調合した。

この混合物をアルゴン中で高周波加熱により溶解し、鉄
器に鋳造し、インゴットを得る。

これを粗粉砕後振動ミルにて平均粒径５μ程度にまで微
粉砕した粉末を各々１０ＫＯｅの磁場中でプレス成型し
、成型物を１１５０〜１２００℃温度で約１〜２時間焼
結した。

その後、第１図に示される温度にて１時間溶体化処理を
施し、冷却後不油性ガス雰囲気中で７５０〜９００℃よ
り４００℃まで多段時効処理を行った。

得られた磁石のＩ　Ｈｃと溶体化処理温度との関係を第
１図に示す。

第１図から、１１００〜１１７０℃にて、４．５　ＫＯ
ｅ実施例２゜ ８ｍ　−ｃｏ　−Ｃｕ　−ｋ’ｅ−Ｚｒ系合ｔｉｃおイ
テＦｅ含有量を変化させた場合の磁石特性の変化を第２
図に示す。

組成は重量百分比で１５〜２２ｗｔ％Ｆｅ−２６ｗｔ％
Ｓｍ　−ｇ　ｗｔ％Ｃｕ　−１，２ｗｔ％Ｚｒ−残部Ｃ
Ｏである。

これらの組成で示される合金を得るには原料を調合し、
この混合物をアルゴン中で高周波加熱により溶解し、鉄
器に鋳造し、インゴットを得る。　これを粗粉砕後、振
動ミルにて平均粒径５μ程度にまで微粉砕した粉末を各
々１０ＫＯｅの磁場中でプレス成型し、成型物を１１５
０〜１２００℃の温度で約１〜２時間焼結し、その後１
１００〜１１７０℃にて溶体化処理を施し、冷却後真空
または不活性ガス雰囲気中で７５０〜９００℃より４０
０３−まで多段時効処理を行ったものである。

なお、第２図は、横軸にＦｅの含有量な示し縦軸Ｋ　Ｉ
　Ｈｃ　、　Ｂｒおよび（Ｂ　＊　Ｈ）　ｍａｘを示し
たものである。

第２図より、Ｆｅ量が１５ｗｔ％以上に増加しても高保
磁力を維持したまま、残留磁束密度の上昇が見られ、エ
ネルギー積も上昇することがわが・る。

しかしながら、ｌＨｃは２０％をこえると低下する。

なお、粉砕機として通常希土類−ＣＯ合金に対して使用
されているｊｅｔ　ｍ１ｌｌを用いればさらＫ（Ｂ−Ｈ
）ｍａｘは１〜２　ＭＧ　＠　Ｏｅ上昇する比較例１゜ 実施例１で得た５個の組成／１６１、／Ｉ６３、ム５、
慮７，４９と同様にして、下記纂１表に示す組成！２．
４．６．８および７１６１０〜２６を得た。

この場合、各組成における溶体化処理温度は、１１００
〜１２００℃とし、その他は実施例１と同様な手順で処
理を行なった。　最適溶体化処理温度にて得られたＩＨ
ｃ、Ｈｒおよび（Ｂ　＊−Ｈ）　ｍａｘと、Ｚ「添加に
よる（　Ｂ　−Ｈ）　ｍａｘの増大率とを第１表に示す
。

第１表に示される結果から、Ｃｕ量５〜１０ｗｔ％およ
びＦｅ量１５〜２０ｗｔ％にて、４．５ＫＯｅ％　Ｋ　
５．６　Ｋ　００以上のＩＨｃが得られ、２２ＭＧ−Ｏ
ｅ　、特に２７．５ＭＧ・００以上のきわめて高い（Ｂ
−Ｈ）ｍａｘと、Ｚｒ添加によるＩＨｃおよび（Ｂ−Ｈ
）ｍａｘの増大率とが得られることがわかる。

そして、このような増大率は、Ｃｕ　＠　５〜ｌＱｗｔ
％でも、Ｆｅ量が５ｗｔ％以下では実現しない。

また、Ｃｕ量が１９ｗｔ％をこえたときにも増大率は小
さい。

さらには、ＺｒをＳｉ、Ｃｒにかえたときも増大率が小
さいことがわかる。

すなわち、特に２７．５ＭＧ・００以上に・も及ぶ高い
（Ｂ＠Ｈ）ｍａｘの値と、添加元素による３、５倍以上
にも及ぶきわめて高い（Ｂ−Ｈ）ｍａｘの増大率とは、
　Ｃｕ量５〜１０ｗｔ％、Ｆｅ量１５〜２０ｗｔ％にて
、Ｚｒを添加し、ＩＨｃ４．５ＫＯｅ特に５．６ＫＯｅ
以上としたときのみ実現するものである。

ただ、本発明では、先願との関係で１５ｗｔ％より多く
２０ｗｔ％までのＦｅ量とするものである。

本発明はμ上のような構成によりなるものでＺｒを添加
した系においてＢｒを上昇させるがｌＨｃを低下させる
Ｆｅ含有蓋を従来になく１５％以上と多くしても、高い
保磁力を得ることができ、その結果きわめて筒いエネル
ギー積ときわめて＾いエネルギー積の増大率が得られる
という優れた効果を有している。

また、本発明は上記の組成を有するので、例えば９５％
以上の密度が得られる焼結温度範囲が広がるという効果
をもち、磁石特性の安定したものを量産することが容易
である。

そして、研削、研摩に際してカケの発生が小なく、歩留
りがよい。

さらＫは、Ｆｅ含有量が多く１．高価なＣＯ量が少ない
ので、製造コストも低くなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による合金磁石のＦｅ成分の変化九対
する溶体化温度とＩＨｃの関係を示すグラフである。 第２図は、本発明による合金磁石のＦｅ成分の変化に対
する目（ｃ、Ｂｒおよび（Ｂ　−Ｈ）ｍａｘの関係を示
すグラフである。 特許出願人　　東京電気化学工業株式会社代理人　弁理
士　石　井　陽　− 第１図 〉容体化湿渡（°Ｃ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　　Ｎ緻白−分化でＲ（ただし、Ｈは希土類金属の
   少なくとも一種）が２４〜２８％、Ｃｕが５〜ＩＯ％、
   Ｚｆ　ｂ”　０．２〜５％、ＣＯが５７〜７０．８％よ
   りなる組成において、ＣＯを１５％より多く２０％以下
   のＦｅで置換してなる組成を有し、４．５ＫＯｅ以上の
   保磁力ＩＨｃを有することを特徴とする永久磁石材料。 ２、エネルギー槓　（Ｂ＠Ｈ）ｍａｘが２２ＭＧ−ｏｅ
   以上である特許請求の範囲第１項に記載の永久磁石材料
   。 ３、　重量百分比でＲ（ただし、Ｒは希土類５金属の少
   なくとも−ａｔ　＞が２４〜２８％、Ｃｕが５〜ｌＯ％
   、Ｚｒが０．２〜５％、Ｃｏが５７〜７０．８％よりな
   る組成において、ＣＯを１５％より多く２０％以下のＦ
   ｅで置換してなる組成の合金に対し溶体化処理を施して
   、Ｉ　Ｈｃを４．５ＫＯｅ以上とすることを特徴とする
   永久磁石材料の製造方法。 ４、溶体化処理温度が１１００〜１１７０℃である特許
   請求の範囲第３項に記載の永久磁石材料の製造方法。 ５−　　（Ｂ　ａ　Ｈ）　ｍａｘを２２ＭＧ−Ｏｅ以上
   とする特許請求の範囲第３項または第４項に記載の永久
   磁石材料の製造方法。