JPS60106930A - 永久磁石合金の製造方法 - Google Patents

永久磁石合金の製造方法

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JPS60106930A
JPS60106930A JP58214758A JP21475883A JPS60106930A JP S60106930 A JPS60106930 A JP S60106930A JP 58214758 A JP58214758 A JP 58214758A JP 21475883 A JP21475883 A JP 21475883A JP S60106930 A JPS60106930 A JP S60106930A
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JP
Japan
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reaction
permanent magnet
rare earth
alloy
oxides
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Pending
Application number
JP58214758A
Other languages
English (en)
Inventor
Norio Toyosaki
豊崎 則男
Shigeo Tanigawa
茂穂 谷川
Kimio Uchida
内田 公穂
Harutaka Shibusawa
渋沢 治孝
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Proterial Ltd
Original Assignee
Hitachi Metals Ltd
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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CLII換型R2C017系の希土類金属間化
合物からなる永久磁石合金の製造方法に関する。
希土類コバルト金属固化合物は希土類金属の含有量によ
り種々のRCo相(以下Rは希土類金属を表わJ)を形
成することはよく知られているが、現在実用化されてい
るのはReO2系およびR2C017系永久磁石である
RCOs系永久磁石(例えば特開昭46−6503号、
同4ら一6504号および同46−6505号の各公報
参照)は、最初に実用化され保磁力(IHC)は高いが
(一般的に10KOe以上)、残留磁束密* (Brお
よび最大エネルギーfji[(BH)iaxlの点で難
点がある。
一方R2C017系永久磁石は残留磁束密度および最大
エネルギー積が高く、特に、最近では最大エネルギー積
が25M G Oe以上のものが開発され、その用途が
拡大している。
このR2C017系永久磁石にも種々の組成の知られ′
Cいるが(例えば特開昭5O−il 1599号、同5
2−115000号、同 56−156734号、同 
57−128905号の各公報参照)、特にR(Co 
1−x−y−zFexQuyMZ)A(但し、R: 5
ill 、 Ce 1Pr等の希土類金属の1種又は2
種以上の組合せ、M:5i1Ti、Zr、Mn、V、N
b、Cr、Mo、Hfの群から選ばれた1種又は2種以
上の組合せ、0.01≦×≦0,40.0.02≦y≦
0.25.0.005≦l≦0.15.5.0≦A≦8
.5)で表わされる組成を有する永久磁石(例えば特公
昭55−50100号公報参照)は^性能(実験的には
30MGOc程度の最大エネルギー積が得られる)を有
゛することか知られている。
1このようなR2C017系永久磁石合金の製造方法と
しては、希土類金属、co 、 l”e等の合金成分の
純金属を原料とし、高周波溶解し、ついで金型に鋳造し
、そして得られた合金インゴットの粉砕、磁揚中成形、
焼結、溶体化処理および時効処理を行なうのが一般的で
ある。
しかして希土類金属は、一般的に高価であることから上
述した溶解法では原料コストが高く、このことが製造コ
ストを上げる大きな要因となっCいる。そこで溶解法の
上記欠点を改善するために、安価な(純金属の約1/4
以下)8土類酸化物を原料として還元剤(ca 、 C
a R2、tVHIが一般的)を用いて、C01Feそ
の他の金属成分ど拡散反応により合金化させる直接還元
鉱i&沫が提案されでいる(例えば特公昭49−729
6号、同53−16798号、同55−30575号お
よび同55−27602号の各公報参照)。しかしなが
ら従来の直接還元拡散法では、特開昭54−10227
1号公報に記載されているようにReO2系等の二元系
永久磁石については高周波溶解法により製造した場合と
同等の磁気特性を得られるものの、CLI置換型R2C
o17系永久磁石においては、高周波溶解法によるもの
より磁気特性が劣っている等の問題があった。
本発明の目的は、上述の従来技術の問題点を解消し、低
コストでかつ磁気特性の優れたCuff1換型R2GO
+7系永久磁石合金を得ることができる製造方法を提供
することである。
本発明の永久磁石合金の製造方法は、R(C。
+ −X−’l−Z Fe X CuyMz ) A 
(但し、R:Sm、Ce 、Pr等の希土類金属の1種
又は2種以上の組合せ、M:Si、Ti、Zr、Mn、
V、Nb。
Cr 、fvlo 、1−1fの群から選ばれた1種又
は2種以上の組み合せ、0.01 ≦x ≦0.401
0.02 ≦X≦0.25.0.005≦Z≦0.15
.6≦A≦8.5)で示される組成を有する永久磁石合
金の製造方法において、前記希土類金属の酸化物とGo
 、 FeC0,Mの各金属粉またはこれら金属粉の一
部ないしは全部の酸化物とCa 、Ca HzおよびM
uの少く共1種類から成る還元剤とを混合し、得られた
混合物を112ガス中あるいはR2ガスを含む還元性雰
囲気中で1100〜1300℃の温度範囲にて0.5〜
51′I加熱して還元拡散反応を行なわしめることを特
徴としている。
以下本発明の詳細をCu置換型5I12co17系永久
磁石を製造する例に基いて説明する。
本発明に係る製造方法は、大別して以下の2工程から構
成される。
まず第1工程は還元拡散反応を行なわしめる工程である
。すなわち希土類金属酸化物とFe、CoN(Si、T
i、VlCr、Mn、Zr、Nb 、MO、Hfの群か
ら選ばれた1種又は2種以上)の各金属粉もしくはこれ
らの金属粉の一部ないしは全部の酸化物を公知の混合機
に投入して十分に攪拌混合する。得られた混合物を反応
容器中にセットし、1000〜1300℃の温度範囲で
加熱して還元拡散反応(以下R/D反応という)を行な
う1R/D反応が順調に進行した場合には、本工程にお
いて、希土類金属酸化物および金属酸化物の一部は還元
剤により還元され、相互拡散により合金化されてケーキ
状の反応組成物が形成される。第1図は、本反応過程を
Ca % Sto 203、Fe 。
CuおよびCOを用いて示差熱分新装ff1(DTA)
で調べたものである。800℃近傍に図中aで示りよう
にQaの融点に相当する急熱ピークが認められ、液相状
態のCaが51203を還元(Slll 203 +3
Ca →281+1 +Ca o> ’lることによる
発熱ビークbが830〜900℃に認められる。このよ
うにして還元されたSmが、l’me 、 GO、Cu
と相与拡散りることにより、略900℃以上で、僅かな
急熱反応Cを伴いなからS+++ −Go −Fe −
Quの合金化へと拡散反応が進行していくことがわかる
。一方、図中にdおよびeで示すように低温側で僅かな
発熱反応が得られるが、この反応はCLIとCaとの間
にQa−Cu系の低融点合金が一部生成り−るためであ
り、これらの急熱ピークは例えばt−1ansen 、
Con5tituNon ofBinary A11o
ys中に記載のCa−CLに元系状態図の結果と良く対
応している。このCA−Cu合金の一部は目的とり−る
多元系合金から、Cu含有口を減少さμることになる。
したがって、目的とりる合金のCu含有量ににつでも異
なるが、出発時に配合ゾるCu聞は、合金の化学量論組
成に対し、1.05〜1.5倍程度増加することにより
、目的とする合金成分を得ることができる。
このR/ D反応は、通常Arガス等の不活性ガス雰囲
気中で行なうことが一般的であるが、十分に反応を進行
させるためには1000〜1300℃の温度に5〜10
11もの長時間保持づ−る必要があり、生産能率の点で
問題であった。これに対してR/ D反応をH2ガスも
しくはH2ガスを含む還元性ガス雰囲気中で行なうと、
次の理由により0.5〜511の短時間で十分に反応が
進行Jる。
H2ガスを含む還元性ガス雰囲気中で原料混合物を加熱
すると、混合原料中の希土類酸化物及び金属酸化物の一
部(Zr O:l! 、Hf 02等の熱力学的に安定
でH2還元出来ない酸化物)は還元剤により還元される
。一方金属酸化物の一部(COO1Fe20a等)はH
2ガスを含む還元性ガスにより還元される。このように
して還元された合金元素は、表面がH2ガスにより活性
化されているため、拡散反応が速やかに進行し、従来の
不活性ガス雰囲気中でのR/D反応と比較して、短時間
で所望の磁気特性を得ることが可能である。また合金構
成原料として、希土類酸化物を除いて金属粉のみを使用
する場合においても金属粉表面の酸化物及び吸る酸素が
、H2ガスにより除去されることにより、表面が活性化
されるため、同様の効果か得られる。
また第1図から明らかなように1000℃以上の温度ぐ
あれば拡散反応は進行するが、その反応を十分に行なわ
しめるためには、1100℃以上(好ましくは1150
℃以上)で加熱する必要がある。ずなわら5i1203
から生成づる5IIl(金属)の融点は1052℃であ
ることから、1000℃の加熱温度では還元された3i
++は固相状態で他の金属元素(Co、Fe 、 CL
I )と拡散する。これに対して加熱温度が1100℃
以上では、5Illの融点より十分に高いため5IIl
は液相状態になって他の金属粒子の表面を濡らして、拡
散反応はより速やかに進行Jる。ただし加熱温度はあま
り高くても拡散反応の進行ははとlυど変化がないので
、1300℃以下(好ましくは1250℃以下)の温度
で十分である。なお、本発明に使用づる還元剤は上述し
た通り、Qa 、 CaH2又はMuのいずれにおいて
もさしつかえないが、CaおよびCaH2を使用する場
合にJ3いては反応設備上の注意が必要である。リ−な
わちCaを用いた場合には200℃以上でH2と反応し
てCa1]2が形成された後600℃以上で分解し、一
旦a ÷去内に吸収されたH2ガスが放出されるため、またC
aH12の場合にも600℃以上での分解にJ、す、H
2ガスが放出されるため、反応容器内の圧ノjを放出H
2による圧り上昇に耐えられるようフン1−ロールして
行なう必要がある。一方、Mgを用いた場合には、Mi
llは水素化物を作らないので通常不活性ガス雰囲気中
での反応と同様に行なえばよい。
次に第2工程では、上述の還元拡散反応によって得られ
た反応生成物を水中に投じて生成したCa O(Mu 
O)余剰のGa (Mg)をCa(01−12(fvh
 (OH)2)として排除し、ついで酸洗して残存する
Ca−Cu合金およびこれらの酸化物を強制的に排除し
そして水洗を行なって酸を除去する。水洗後の反応生成
物は真空中で乾燥した後ジエンl−ミル等の公知の粉砕
機により平均粒径数μ以下に微粉砕して合金粉末が得ら
れる。
この合金粉末を用いることにより、通常の工程を経て溶
解・鋳造法によって得られたものと同等もしくはそれ以
上の磁気特性を有するGu@換型R2C+7系永久磁石
が得られる。例えば上記合金粉末を金型に充填し、5〜
20KOBの磁場中で2〜10to++ /ci2の圧
ノコを加えて圧縮成形し、得られた成形体を八「、He
等の不活性ガス又は水素ガス雰囲気中、もしくは真空中
(io−2〜104Torr )で1150〜1250
℃の温度で焼結する。次に焼結体を1100〜1200
℃の温度で0.5〜4時間保持して溶体化処理を行ない
、しかる後油または水等の冷却媒体中に投じて急冷し、
そして800〜950℃の温度で0.5〜41保持後0
.3〜b度で400℃まで冷却しそこで0.5〜311
保持して時効処理を行なうことにより、所望の磁気特性
を得ることが可能である。
以下、本発用の比較例および実施例を説明するが本実施
例により、特許請求の範囲が限定されるものではない。
比較例 5130.2u 、Co251.og、Fe70.01
J1Cu40.Ou、Z r9.Ogを各々秤量し、こ
れらをアーク溶解炉中に投入し、10 7orrまで脱
気後Arガス雰囲気中で溶解しついで金型に鋳造した。
得られたインゴットを粉砕した後合金粉の組成分析をお
こなったところ第1表に示すように目標組成に相当する
磁石合金を得られた。
第1表 (単位は重量%) 実施例 第2表に示す目標値とするために、311203151
01J 、GO2510tJ、Fe100g 、 Cu
400g 、Zr90g、Ca677gを少量し、V型
混合機にて30分間混合後、反応容器中にセットしてA
「あるいは)−+28囲気中にて、500℃より3℃/
sinの速度で1150’Cまで加熱し、保持時間を変
えて還元拡散反応を行ない、反応後、常温まで放冷を行
なった。反応後得られたケーキ状の生成物を水中に2時
間段じた後、繰り返し洗浄を行なった。しかる後Pl(
−2〜5の範囲で酸洗してからPH−6,5〜7になる
まで中和しそし゛C乾燥および粉砕を行なって合金粉末
を得た。
第1表には、雰囲気及び保持時間を変えて得られた各合
金粉の組成分析結果を示す。
上記の方法により得られた磁石合金粉を、ボールミルに
て微粉砕後、磁場中成形、焼結、熱処理を行なって焼結
磁石を作製し、磁気特性を測定した。第3図に還元拡散
反応保持時間とIHCの関係を示す、AはAr雰囲気ガ
ス中、BはH2雰囲気ガス中でR/D反応を行なって得
られた合金粉末を用いた磁石の1l−1Gの測定値であ
る。
<*俊 : 閂ff1%ン 第3表 (単位二重量%) 第3図から明らかなように、本発明に系る製造方法によ
れば還元拡散法に必要な時間を約半分に短縮しても、従
来法と同等の磁気特性が得られることがわかる。なお、
第2表にお4JるN o、8〜12の合金粉末を用いて
得られた磁石合金のB「および(B H) maxはそ
れぞれ10000〜11000Gおよび、27〜28M
 G Oeの範囲にあり、鋳造・溶解法と同等の特性を
有している。
以上に記述の如く、本発明によれば、H2およびH2を
含む還元性雰囲気ガス中vyA元拡散反応を行なわせる
ことにより、該反応時開の大幅な短縮が可能となる。す
なわち本発明は、生産能率の向上という工業工大なる効
果を有するものである。
【図面の簡単な説明】
第1因はSi 203−GO−Fe −Cu −Caに
よるR/D法の示差熱分析結果を示す図、第2図はR/
D反応の温度一時間パターンを示す図、第3図は、還元
拡散反応における保持時間とIHCとの関係を示す図で
ある。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 、 I< (CO+ −X−V −Z FexCu
    yvz ) A (コこで1′(は5ill、Ce 、
    Prを中心とした希土類金属の1種又は2種以上の組み
    合せであり、MはS’ −T i 1Zr 、M 11
     、V −N b 、Cr s MOlHlの1種又は
    2種以上の組み合せ、0.01≦X≦0.40.0.0
    2≦V ≦0.25.0.005≦2≦0.15.5.
    0≦A≦8.5)で表わされる組成を有する永久磁石合
    金の製造方法において、前記希土類金属の酸化物とGO
    、Fe 、OLl 1Mの各金属粉またはこれら金BI
    )の一部ないしは全部の酸化物とCa 1C:、aト1
    2およびMuの少なく共1種から成る還元剤とを混合し
    、得られた混合物をH2ガス中’14’f−12カニ、
    含む遠い性、□気中、工1ioo〜1300℃の温度範
    囲にて0.5〜511加熱して還元拡散反応を行なわし
    めることを特徴と1−る永久!&L合金の製造方法。 2.1150〜1200℃の温度範囲で加熱し゛C還元
    拡散反応を行なわしめることを特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載の永久磁石合金の製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4863511A (en) * 1984-05-22 1989-09-05 Junichi Ishii Method of forming a rare earth-cobalt type magnetic powder for resinous magnet
CN108962524A (zh) * 2018-06-08 2018-12-07 深圳市瑞达美磁业有限公司 一种烧结取向磁体渗透处理用组合物、用途及方法

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