JPS5911641B2

JPS5911641B2 - ボンディッド永久磁石粉末とその製造方法

Info

Publication number: JPS5911641B2
Application number: JP56119222A
Authority: JP
Inventors: 務鈴木
Original assignee: Mitsubishi Steel Mfg Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Steel Mfg Co Ltd
Priority date: 1981-07-31
Filing date: 1981-07-31
Publication date: 1984-03-16
Also published as: JPS5822301A

Description

【発明の詳細な説明】５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、Ｒ２Ｃｕ、、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。１
０Ｒ（５Ｃｏを主体とするＲ−Ｃｏボンデイツド磁石の
一つとしてＲＣｏ５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）ｍａｘ＝１０〜
１２ＭＧＯｅのものがすでに提供されている。（例えば
特公昭５３−３２３３１号公報参１５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２０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２〜１０μｍ）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
存在に敏感であり、表面の化学的２５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・つて、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３０影響を極めて受け易く、極めて悪い熱安定性
を招来している。これに対し、微粉末を成形後焼結した
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３５き粉砕による加工
劣化を生じ、高いｌＨｃを維持することはできず、この
結果熱安定性を悪化させる。このようなＲＣＯ５ボンデ
イツド磁石の熱不安定性に鑑み、ボンデイツド磁石の素
材磁石粉末として、Ｃｕ添加型Ｒ２ＣＯｌ７系磁石合金
が提案されている。

（特開昭５３−５１１２２号公報、特開昭５０−６１６
９９号公報参照）この合金は加工しても１ＨＣの劣化は
少なく、またＩＨｃと温度との関係も上記のＲＣＯ５の
それより敏感ではない。さらにこの合金の保磁力機構は
、時効析出物のピンニング（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。したがつて、ＲＣＯ５系粉末より比
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Ｒ２ＣＯｌ７系合金粉末を
用いてボンデイツド磁石を構成するときには、ＲＣＯ，
系合金粉末を用いたときより、熱安定性が向上する。し
かしながら、従来のＣｕ添加型Ｒ２ＣＯｌ７系合金粉末
を用いるボンデイツド磁石といえども、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。

そして種々検討を行なつた結果、従来のＣｕ添加型Ｒ２
ＣＯｌ７系磁石の熱２安定性および磁気特性の低下は、
磁気特性上、角形性低下から生ずることを見出し、本発
明をなすに至つたのである。さらにこの角形性低下の要
因を詳述すると、第１は磁性粉体のかなりの部分が多結
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、まずインゴツ
トは真空又は不活性雰囲気中で溶製され、冷却されたイ
ンゴツトケースに注湯されるが、そのインゴツト中の結
晶粒径は冷却条件によるが、一般には数μｍ〜数１００
０μｍと広く分布している。したがつて５〜１００μｍ
粒径に粉砕し使用するＣｕ添加型Ｒ２ＣＯｌ７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。このような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、良好な粉未配向は得られず、
したがつ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、ジニットミル、
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、或る必要な温度に保持し、歪を
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
つても製造可能な、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
Ｒｌ５〜１５％のＣｕｌＯ．２〜５％のＴｉ，Ｚｒ，Ｈ
ｆ，，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，ＭＯ，Ｗの１種又は２種以上
を組合せたもの、５〜３０？のＦｅｌ２２〜７４．８％
のＣＯｌ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
永久磁石用粉末である。

かかる本第１発明は、インゴツト内部の結晶粒界近傍に
、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ツトは非
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孔たものであ
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
窒化物を析出させるものであるが、その量が０．００１
％より少ないと、十分でなく、また１．０％を超えると
、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，ｉＨｃの低下を来たす。

次に重要な元素であるＴｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔ
ａ，Ｃｒ，ＭＯ，Ｗの１種又は２種以上の組合せは、容
易に窒化物を形成する元素で、その量が０．２％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％を超えると、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ＩＨｃが
減少し、又、１５％を超えるとＢｒが減少してしまう。

Ｒの添加量は、２８％を超えるとＢｒが減少し、２０％
より少ないとＩＨｃが減少する。

又、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ＩＨｃ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、
これをＡｒ８Ｏ〜９９０Ｉ％とＮ２，Ｏ２の１種又は２
種のガスが１〜２０ｖ０１％なる混合ガス雰囲気中で溶
解し、得られたインゴツトを１０００〜１２５０℃の不
活性雰囲気下で１／４〜５時間溶体下処理を施した後急
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５０００Ｃ以下まで制御
冷却し、時効処理を施したインゴツ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，Ｏ２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Ｏを０．００１〜１．０％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、１ｖ０１
％未満であると、窒化物や酸化物を０．００１％以上発
生させるのに充分でなく、また２０ｖ０１％を越えると
同化合物を１．０％より多く発生させてしまい、いずれ
も製品の磁気特性を劣化させてしまう。

又、溶体化処理温度は、１００『Ｃ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
と角形性に劣化が生じる。時効温度範囲は７００℃未満
であると高い保持力は得られず、９５０℃を越えると角
形性のの劣化を生ずる。

又、保持時間は１／４時間未満であると、インゴツト間
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℃／分より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イツド
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
系エポキ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などのハンダ合金として用
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。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、これを一般に３〜１
５Ｋ０ｅ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つても良く、
又配向後に成型を行なつても良い。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１２３．９４％Ｓｍ−１５．８３％Ｆｅ−６．５７％Ｃｕ
−３．４０％Ｚｒ−ＢａｌＣＯとなるように原料を配合
し、この混合物をアルゴン８０ｖ０１％、窒素２００１
％の雰囲気下で高周波加熱により溶解し、２３．２２％
Ｓｍ−５１．０７％ＣＯ−１５．８３％Ｆｅ−６．５７
％Ｃｕ−３．３０％Ｚｒ−０．０１％Ｎの組成の磁石合
金インゴツトを得た。

このインゴツトを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
のインゴツトをやはりアルゴン雰囲気下で８００イＣに
て２時間保持した後、毎分１℃の冷却速度で４００′Ｃ
まで冷却し、時効処理を施した。この後冷却したインゴ
ツトを鉄乳鉢中で粗粉砕し、５〜１００μｍの磁石合金
粉末を得た。このようにして得た粉末を市販の２液性エ
ポキシ樹脂と９２：８の混合率で混練し、１２Ｋ０ｅの
磁界中でプレス成型した。

このボンデイツド磁石を印加磁界２０Ｋ０ｅを発生する
測定用電磁石を有するＢ−Ｈト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
，１Ｈｃ−９００００ｅＢＨｃ−５９０００ｅ，（Ｂ−
Ｈ）Ｍａｘ−９．０ＭＧ０ｅ１ｒ／Ｉｓ−０．９７この
磁石を２０００Ｃ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つた。

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−ＢａｌＣＯ組成の磁
石合金インゴツトを得た。

このインゴツトを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
のインゴツトを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ゴツト
を鉄乳鉢中で粗粉砕し、５〜１００μｍ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。

Ｂｒ＝５７００ＧｉＨｃ＝９１０００ｅＢＨｃ＝４００
００ｅ（Ｂ−Ｈ）Ｍａｘ＝５５００ＭＧ０ｅＩｒ／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１
０％の劣化が認められた。

実施例２２６．３７％Ｓｍ−１４．０７％Ｆｅ−８．００％Ｃｕ
−１．１９％Ｚｒ−ＢａＩＣＯとなるように原料を配合
し、この混合物をアルゴンガス９０ｖ０１％と酸素ガス
１０ｖ０Ｉ％の混合ガス雰囲気下で高周波加熱により溶
解し、鉄製インゴツトケースに注湯した。

この結果、２５．５７％Ｓｍ−５１．２０％ＣＯ−１４
．０７％Ｆｅ−８．００％Ｃｕ−１．１５％Ｚｒ−０．
０１％０組成の磁石合金インゴツトを得た。このインゴ
ツトをアルゴン中で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。冷却したインゴツトを鉄乳鉢中で粗粉砕し、５〜
１００μｍの磁石合金粉末を得た。この粉末を用いて実
施例１と同様な成形方法でボンデイツド磁石を作製した
。

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＝５７００Ｇ，ｉＨｃ＝７００００ｅＢＨｃ＝
５６０００ｅ，（Ｂ−Ｈ）Ｍａｘ＝７．８ＭＧ０ｅＩｒ
／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
なかつた。

比較例２２５．５８％Ｓｍ−５１．２０％ＣＯ−１４．０７％Ｆ
ｅ−８．００％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
により溶解し、鉄製インゴツトケースに注湯した。

このインゴツトを実施例２と同様な方法でボンデイツド
磁石を作製した。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＝５７００Ｇ，ｉＨｃ＝６０
０００ｅＢＨｃ＝３００００ｅ，（Ｂ−Ｈ）Ｍａｘ＝５
．２ＭＧ０ｅＩｒ／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，ｌＨｃ共に約１０％の劣化が認められた。

実施例３２６．９Ｓｍ−２１．０Ｆｅ−５．０Ｃｕ−１．３Ｚｒ
１．３Ｖ−１．３Ｎｂ−ＢａｌＣＯとなる様に原料を配
合し、この混合物をアルゴン８０ｖ０１％、窒素１０ｖ
０１％、酸素１０ｖ０１％の雰囲気下で高周波溶解し、
２６．０Ｓｍ−２１．０Ｆｅ−５．０Ｃｕ一１．０Ｚｒ
−１．０Ｖ−１．０Ｎｂ−０．００５Ｎ−０．００５０
（酸素）の組成の磁石合金インゴツトを得た。

このインゴツトを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
のインゴツトをアルゴン雰囲下で８５０℃にて１０時間
保持した後、毎分０．８℃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＝６２００Ｇ
，１Ｈｃ＝８５０００ｅＢＨｃ＝６００００ｅ，（Ｂ−
Ｈ）Ｍａｘ＝９．５ＭＧ０ｅｒ／［ｓ＝０．９８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，れなかつた。

実施例４２．１Ｇｄ−２４，７Ｓｍ−１６．０Ｆｅ−７．０Ｃｕ
一１．３Ｃｒ−１．３Ｍ０−ＢａｌＣＯとなる様原料を
配合し、この混合物をアルゴン９０ｖ０Ｉ％、酸素１０
ｖ０１％の雰囲気下で高周波溶解し、２．０Ｇｄ２４．
０Ｓｍ−１６．０Ｆｅ−７．０Ｃｕ−１．２Ｃｒ１．１
Ｍ０−０，０１０−ＢａｌＣＯの組成の磁石合金インゴ
ツトを得た。

このインゴツ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８５
０℃にて５時間保持した後、毎分１℃の冷却速度で４０
０℃まで冷却し、時効処理を施こした。このインゴツト
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りであつた。
Ｂｒ−５９５０Ｇ，ｉＨｃ＝８５０００ｅＢＨｃ−５５
０００ｅ，（Ｂ−Ｈ）Ｍａｘ−８．８ＭＧ０ｅｒ／ｓ＝
０．９７この磁石を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つた。

Claims

【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Ｃｕ、０．２〜５％のＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、
Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗの１種又は２種以上を組合せたも
の、５〜３０％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％
のＣｕ、０．２〜５％のＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、
Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗの１種又は２種以上を組合せたも
の、５〜３０％のＦｅ、２２〜７４．８％のＣｏなる組
成の混合物をＡｒ８０〜９９ｖｏｌ％とＮ＿２、Ｏ＿２
の１種又は２種のガスが１〜２０ｖｏｌ％なる混合ガス
雰囲気中で溶解し、得られたインゴットを１０００〜１
２５０℃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１／４
〜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
的粉砕を施すことを特徴とする永久磁石用粉末の製造方
法。