JPS6013408B2 - 磁気異方性合金磁石の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、磁石（硬質及び半硬質を含む）の製造方法、
詳しくは、前記磁石が少なくとも二元以上の多元合金（
不純物を除き通常三元以上）から成るものであること、
かつ該多元合金が磁気異方性（本発明の場合は磁場中熱
処理により生ずる磁気異方性）を有する磁石合金である
こと、そして前記磁気合金が所謂スピノーダル分解をす
る、またはスピノーダル分解によって２相分離構造を示
す磁石合金であると言う条件を備え、か）る磁石合金か
ら磁石を製造する方法、特に磁気異万性を有せしめる磁
場中熱処理、または磁場中時効の方法、条件等に関する
もので、当該磁石合金の組成等に適合した温度及び時間
条件の磁場中熱処理を行なうことにより、高性能の磁石
を得、または製造歩止りを高くして磁気特性の揃った磁
石を多数製造し得るようになるだけでなく、本発明製造
方法を適用する磁石合金の少くとも一部のものに於て、
従来有用とされていた組成範囲外の合金組成のものに於
ても所望の磁石特性を有するものが得られるようになる
等、磁石合金としての有用組成範囲を拡張し、それによ
って種々の、例えば各種機械加工性等の物理的さらに化
学的性質が従来のものと変った磁石を得たり、或いは組
成変化で材料費が廉価になるとか合金製造及び各種熱処
理加工が改善される等々の効果を期待できるものである
。

しかして、本発明製造方法が適用できる対象磁石合金の
代表的なものとしては、所謂アルニコ系磁石、ＳｍｘＣ
ｏｙ等の一部の希士類磁石「Ｆｅ−ＣｒまたはＦｅ−Ｃ
ｒ−Ｃｏ系の例えば特公昭５０−３７０１１号公報その
他に記載されているスピノーダル分解型合金磁石等であ
るがＬその他の合金磁石に於ても上述の条件を滴すもの
には広く適用できる磁場処理方法である。

以下Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃｏ系合金につき検討するに「 この
Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃｏ系合金は上誌公報「特公昭４９−２０
４５１号公報、その他に於て既に広く知られているよう
に高温での単一Ｑ相が「ＦｅＣｏリッチの強磁性Ｑ，相
と、Ｃｒリッチの常磁性Ｑ２相とに、数１００△程度の
微細な、濃度の異なる上記２相に分離することにより磁
気硬化するものである。

しかして、このＦｅ−Ｃｒ−Ｃｏ合金、例えばＱＦｅ−
Ｘ−Ｃｏ合金状態図に於ける２相分離線（又は曲面）の
電子計算機を利用した熱力学的解析が行なわれるように
なり〜例えば長谷部、高〜及び西沢等によれば（日本金
属学会１９７７．１０秋期大学一般講演概要平３４８）
、ＱＦｅ−Ｘの２元系に於ても「低温で常磁性であると
仮定した場合より２相分離曲線が、低濃度、高温側に大
きく迫り上っていたものが、Ｃｏを添加した上記合金に
よれば、磁気変態点が高くなるのに対応して、磁気効果
が助長され、低濃度、高温側への迫り上り（角）がさら
に顕著になる結果が得られると報告されると共に、上記
合金系に於ける本発明者等の実験データと一致している
と指摘された。そして、本発明者等は、その後追試して
、上記２相分離面に於ける上記「角」の存在を実験的に
確認すると共に、上記「角」近傍組成の合金の磁気的特
性について報告し（日本金属学会１９７８．４春期大会
一般講演概要Ｐ２０２）、組成が高濃度（Ｃｒ）側から
「角」に近づくにつれてヒステリシスの角型性が向上す
ること等を指摘した。

本発明は、上述の如き状態図における２相分離曲線の、
上記「角」部分近傍の組成の合金と、磁場中熱処理の温
度、時間、及び磁気特性との関係等を種々追試検討した
結果発明されたものである。

上記西沢外の２相分離線に関する熱力学的解析は、合金
が有する化学的自由ェネルギを強磁性に起因する磁気項
と、それ以外の非磁気（常磁性）項とに分けて解析した
ものであり、それによれば、前述の如く、２相分離曲線
（及びスピノーダル線）が、低濃度、高温側に大きく迫
り上る、即ち当該合金のキュリー温度（Ｔｃ）線に沿っ
て迫り上り、所謂角状を示すと言うことである。

しかして、他方磁気異方性を有するスピノーダル分解型
合金の磁場処理効果ト即ち溶体化処理によるＱ単一相が
、強磁性のＱ，相と、非磁性のび２相との２相に分離す
るときのスピノーダル分解の過程に於ける外部磁場の効
果、影響等についても研究されており、例えばＪ．Ｗ．
Ｃａｈｎによれば、磁場を作用させた場合の静ェネルギ
を考慮すると「磁場方向の分解が阻止されて、２相分離
した組織に異万性が生じると言うものであり、他方磁場
処理の磁気特性に対する効果は、例えば前述２つの特許
公報の発明に於ても既に確認されている所であり、換言
すれば磁場中時効をしないものは磁気的に等方性である
のに対し、磁場中時効をしたものは磁気的に異方性で「
かつその異方性は磁場方向と直角方向に対して極めて大
きいものである。従って、斯種磁石の製造過程に於て、
磁石の特性向上の磁場中時効を導入することは必須であ
り、そのような磁場中時効が導入されている以上、斯種
磁石の前述の如き熱力学的解析に際し、磁場中時効の外
部磁場の影響を考慮に入れることが必要であると思惟す
る。

従って、本発明は、磁場中時効について熱力学的に考察
すること、即ちスピノーダル線について検討するに際し
、前述の如く化学的自由ェネルギを磁気項と非磁気項と
に分離するだけでなく、外部磁場による自由ェネルギ、
即ち磁性体が磁場の中に入れられたときに生ずるポテン
シャルェネルギに起因する自由ェネルギ項を付加して、
磁場中時効におけるスピノーダル線の熱力学的解析を行
ない、かつ更に種々検討すると共に従釆の斯種データ、
及び強磁性合金の磁気変態に基づく種々の異常変化の報
告等との照合等して本発明に到達したものである。

以下説明するに、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃｏ合金のＱ相の化学的
自由ェネルギＧＱは、従来非磁気項〔ＧＱ〕Ｎｗと、磁
気項〔ＧＱ〕ｗａｇとに分離されるとして下記‘１１式
の如く表わしていたが、ＧＱニ〔ＧＱ〕ＮＭ＋〔ＧＱ〕
ｍ＊ ………【１｝本発明は、前述の如く磁場中時
効の磁化の自由ヱネルギＧｍを前記化学的自由ェネルギ
ＧＱが含むものとして、下記‘２）式の如く立式するこ
とにより発するものである。

尤も上記磁化の自由ェネルギＧｍは、磁場処理の磁場の
方向に平行な方向に有し、磁場と垂直な方向では磁化の
成分を持たないので、その方向での磁化の自由ェネルギ
は０（Ｇ市＝０）である。ＧＱニ〔ＧＱ〕ＮＭ＋〔ＧＱ
〕Ｍ蟹十Ｇｍ ……■従って、上記■式は、磁場に平
行な自由ェネルギ（ＧＱＩＩ）で、磁場に垂直な方向の
自由ェネルギ（ＧＱ↓）は、上記｛１｝式と同様になり
、この磁場に垂直な方向のスピ／ーダル線は変化がなく
、前述西沢等のものとほゞ合致するものである。

上記に於て、非磁気項〔ＧＱ〕肌は、合金の組成を（Ｘ
Ｆｅ、Ｘｃｒ、Ｘｃ。）、温度をＴとすると、正則溶体
近似法によって次のように表わされる。〔Ｇの〕ＮＭ＝
〔℃ぬＮＭＸＦｅ＋〔ＯＧ８〕ＮＭＸＣｒ＋〔ＯＧ粉Ｎ
ＭＸ。

〇十〔Ｑ費ｅＣｒ〕ＮＭＸＦｅＸＣｒ十〔Ｑ音ｅＣ。〕
ＮＭＸＦｅＸＣ。十〔Ｑきｒｃ。〕ＮＭＸ。ｒＸＣ。十
ＲＴ（ＸＦｅｌｎＸＦｅ十ＸＣｒｌｎＸＣｒ十ＸＣ。ｌ
ｎＸＣ。） …・・糊なお、〔℃費ｅ〕肌は、Ｆｅ
原子Ｑ状態で持つ自由ェネルギの非磁気項で、他のＣｒ
及びＣｏについても同様であり、〔Ｑ登ｅｃｒ〕ＮＭは
、ＱＦｅ−Ｃｒ固塔体におけるＦｅ原子とＣｒ原子間の
相互作用パラメ−夕の非磁気項で、他のＱＦｅ−Ｃｏ、
及びＱＣｒ−Ｃｏについても同様であり、またＲは気体
定数である。また、磁気項〔ＧＱ〕Ｍ蟹は、純ＱＦｅの
磁気変態を熱力学的に考察する場合、強磁性のＱＦｅと
、弱磁性の２種があってその２相間の変態により磁気変
態が生ずると言う仮説の下に数式取扱を行ない、ＱＦｅ
の磁気項に合金化に伴う補正を加えると下記のように表
わされる。

〔ＧＱ〕雌＝（１‐ｍｃｒ×ｃｒ−ｍｃ。

×ｃ。）｛ｒＧ費ｅ（Ｔ′）〕雌−（Ｔｃ−ｏＴｃ〉〔
ねぬ筋ａｇ｝
．・・．・・（４’但し、で＝Ｔ−（Ｔｃ−ｏＴｃ）な
お、Ｔｃは、ＱＦｅ−Ｃｒ−Ｃｏ合金のキュリー温度、
Ｔｃは、ＱＦｅのキュリー温度、〔ｏＧ食（ｒ）〕雌は
、ＯＦｅの自由ェネルギの磁気項、〔ｏＳ費ｅ〕筋ａｇ
は、ＱＦｅが常磁性であると仮定したときのヱントロピ
磁気項、ｍｃｒ、ｍｏｏは、Ｃｒ、Ｃｏ原子の固溶に伴
う磁気項の大きさを補正するパラメータで、この補正因
子は、粗い近似として、上記原子が磁性原子（Ｃｏ）の
場合は０、非磁性原子（Ｃｒ）の場合は１と仮定する。

これにより上記【４’式はより整理されるが、磁気項〔
ＧＱ〕ｗａｇは組成（Ｘｃｒ）と、温度（Ｔ）と、キュ
リー温度（Ｔｃ）と言う３の函数となっているので、キ
ュリー温度を組成の函数に変換すると次のようになる。

ＴＣ＝′ＴＣ十△ＴけＸＱ＋（△？．十△７２三裏；）
ＸＭ ………■但し、△Ｔｃｒは、ＱＦｅ
−Ｃｒ二元合金において、キュリー温度が、Ｔｃ＝ｏＴ
ｃ十△ＴｏｒＸｃｒのように組成に対して直線的に変化
すると仮定したときの変化率、△７，、△７２ は、Ｑ
Ｆｅ一Ｃｏ二元合金において、キュリ〜温度が、Ｔｃ＝
Ｔｃ＋△↑，Ｘｃ。十△７２Ｘｃ。（１−Ｘｃ。）のよ
うに変化するとみなしたｌｎｄｅｎ等の実験式における
定数である。次に、磁化の自由ェネルギについて検討す
るに、Ｇｍ：−ＩＳＨＶ ………｛
６，但し、ｌｓは、合金の自発磁化、日は磁場の強さ、
Ｖは合金のモル体積である。

こ）で、合金の自発磁化ｌｓは、磁場日によって飽和し
ていると仮定する。

従って、磁場と垂直な方向では磁化の成分を持たないの
で、その方向で磁化の自由ェネルギ（Ｇ↓）は前述の如
く０であり、磁場と平行方向のみ自由ヱネルギ（Ｇ★Ｄ
が近似される。

また、こ）で上記合金のモル体積は、組成、温度及び磁
場の強さ‘こよらず一定であると仮定する。

また、自発磁イ〇ｓの温度変化は、Ｗｅｉｓｓ近似によ
り次のように表わされる。但しＴ＜Ｔｃ Ｔとｒｃ こ）で、いま、ＯＫにおける自発磁化で合金組成に依存
するところで、磁場中時効は、一般にキュリー温度（Ｔ
ｃ）近くで行ない、その場合には自発磁化（１Ｓ）が小
さくなるから、上記（蚤）／篤胤脚さく地、上靴式‘ま
次のよう１こ近似することができる。

なお、の式は陰函数であるから、同時に陽函数に直す。
・Ｓ：小。

（毒〉（・−毒）を ‐．‐‐‐．‘７）′よって、磁
化の自由ェネルギは下記の如くになる。船＝Ｃノ３冊１
。

（毒）（・−毒）★Ｇ益：○ （８−１）但しＴ＜Ｔｃ （８−２） Ｔ２Ｔｃ （８−３） 以上より、磁化の自由ェネルギ（Ｇｍ）は、温度がキュ
リー温度以下で「磁場と平行方向において付加され、キ
ュリー温度以上、及び磁場と垂直方向においては０であ
る。

ＱＦｅ−Ｃｒ−Ｃｏ合金に於ては、その磁石用合金組成
は上述特許公報記載のものに於てＣｏは１５〜３５％前
後と他元素に対して格別多くなく、またＣｏの高価格及
び入手難から、例えば、特関階５０一１０１２１８号公
報、同５０一１４２４１６号公報、及び同５２一斑６１
３号公報に記載される如くＣｏ低濃度、または低Ｃｏ合
金磁石の開発に視が向けられており、また本発明はその
ような低Ｃｏの際の磁石製造方法として有効なものであ
る。

次に、スピノーダル線の計算を行なう訳であるが、ＱＦ
ｅ−Ｃｒ−Ｃｏ合金に於ては上述の如く比較．．的低Ｃ
ｏ組成の領域について２相分離の共役線を求めれば良く
、前記低Ｃｏ組成においては、共役線は、Ｆｅ−Ｃｒ二
元素の軸にほゞ平行であるとみなされ、そのような場合
のスピノーダル線は共役線上の擬二元素と考えて、下記
の如くすることができる。

ａ艦＝。

・・…側なお、こ）では、環干や：ａ（一定
）の擬二元素につき検討する。

以上の結果、本ＱＦｅ−Ｃｒ−Ｃｏ合金のスピノーダル
線は、磁場と平行及び垂直な場合について、夫々次のよ
うに表わされる。

斜Ｇ・・が〔ＧＱ〕肌十が〔表×等雌十暮亀ミニ。

………■ａＸ２Ｃｒ− ａＸきｒａ２Ｇ
Ｉ学 ａ２〔ＧＱ〕肌十ａ２〔ＧＱ〕Ｍａｇ＝。

‐‐‐‐‐…‐（１１
）ａＸきｒ− ａＸも十 ａＸを即ち、磁場と垂
直な方向のスピノーダル線は、磁場をかけない場合と同
じである。

上言己働及び（１１）を計算するために各項の２次導函
数を常法により計算すると次のようになる。

磁場と垂直な方向のスピノーダル線、−２（１−ａ）（
Ｑ費ｅｃｒ〕ＮＮ＋を（１−ａ）〔Ｑ＆。

〕ＮＮ−後〔Ｑさ。ｃｒ〕ＮＭ十五−器ｘＣｒ‐２鍔｛
畔ｅ（ｒ）〕雌‐〔〇鮒他−（，−ｘ。ｒ）（鍔）２〔
巻の〕Ｍａｇ ．・肌磁場と平行方向のス
ピノーダル線、Ｔ＜Ｔｃの 場合、−２（１−ａ）〔
Ｑ費ｅｃｒ〕ＮＭ十群（１−ａ）〔Ｑ登ｅｃ。）肌−泌
〔Ｑさ。ｃｒ〕肌十（，‐鰐ｘＣｒ−２鰐｛〔俗事ｅ側
雌‐〔〇総雌−（１‐ｘＣｒ）（鰐）２〔巻匹〕Ｍａｇ
肌Ｔ鰐〔２（機…ｒ−ＴＣ鰐）（１‐亀宅）（１令）−
÷一「可−一‐潟鰐（・‐法Ｃ）（・‐岸）‐身〕＝。

……（１３）ＴＺＴｃの場合は上記（
１２）式と同一になる。上記のうち化学的自由ェネルギ
の磁気項の２次導函数、及び磁化の自由ェネルギの２次
導函数の計算に於て、Ｔｃ＝ ｛ｏＴｃ＋（△丁，十△
７２ ）ａ−△すえ２｝十 ｛△ＴＣｒ−（△７，十△
丁２ａ）＋△Ｔ２ａ２｝Ｘｃｒ塾匹＝△Ｔ。

ｒ−（△７，十△７２）ａ＋△？２ａ２ａＸＣｒＬ＝（
０１。

十ｋ２ａ）＋（△ｋ，一△ｋ２ａ）×。ｒ単Ｌ＝△ｋ，
一△ｋ２ａａＸｃｒ である。

そして以上の式について数値計算を行なえば、スピノー
ダル線を画くことができる。

こ）で、ａ＝０とすると、Ｆｅ−Ｃｒ二元系の場合とな
るが、式中各定数を下記の通りとしてスピノーダル線を
計算する。

Ｒ＝８．３２×１０‐３ＫＪ′ｍｏｌｋ りＣ：１０４３Ｋ、△７．＝４１０Ｋ、 △丁２ ＝６１０Ｋ、０１。

＝２．２Ｗｂ／わ、△ｋ，＝１．０Ｗｂ′力、△ｋ２＝
一２．４Ｗｂ／〆、Ｖ＝７．１×１０‐６で′ｍｏｌ、
〔俗事ｅ〕金ａｇ＝９．０ｘｌｏ‐３ＫＪ／ｍ。

ＩＫ△Ｔｃｒ＝−１００皿、〔Ｑ旨ｅｃｒｌ＝１皿Ｊ′
ｍ。１また、ＱＦｅのェントロピの磁気項 偽善ｅｎ′）〕雌及びその微係数〔準券Ｑ〕一傘の値は
、ＱＦｅの磁気比熱の測定値を数値解析することによっ
て求める。

そして、磁場の強さ日を０、０．２、０．５、１．０ｒ
（テスラ）としたときの磁場と平行な方向のスピノーダ
ル線を第１図に示す。

この第１図によれば、Ｈ＝０、即ち磁場をかけない場合
のスピノーダル線は合金のキュリー温度線に沿って迫り
上り、前述の如く所謂角状を形成している。

一方、磁場を作用させた場合の磁場と平行な方向のスピ
ノーダル線は、合金のキュリー温度線を境として２つに
分れている。

但し、キュリー温度線はスピノーダル線にほゞ含まれて
いる。キュリー温度線より下のスピノーダル線は、磁場
の強さと共に、角状部から低温側へ押し下げられた形と
なっている。

第２図は、Ｈ＝０．の（＝が比）としたときの磁場と平
行及び垂直な方向の夫々のスピノーダル線を示したもの
で、これによれば、磁場と垂直方向のスピノーダル線は
、磁場をかけないＨ＝０の場合と同じであり、他方磁場
と平行な方向のスピノーダル線は、合金のキュリー温度
線を境として２つに分れている。

従って、角状の部分においては、磁場と垂直方向ではス
ピノーダル領域内にあるが、平行な方向ではスピノーダ
ル領域外の部分が存在する。

換言すると、磁場と垂直方向ではスピノーダル分解が起
るが、平方な方向では分解が起らない領域が存主する訳
で、第２図の斜線を付したのがこの領域である。なお、
２相分離線（バィノーダル線）は、第１図に破線で示す
如く、キュリー線の上側に於ては、Ｈ＝０のスピノーダ
ル線より高温側にトまたキュリー線の下側に於ては、Ｈ
＝０のスピノーダル線よりも低濃度側にあり、角状部を
形成していることは前述の通りである。

上記の如き、２相分離線（バィノーダル線）とスピノー
ダル線との相違は、バィノーダル線が合金を高温状態か
ら順次ゆっくりと冷却して行く場合の相分離線であるの
に対し、スピノーダル線は磁石製造を前提とし、このた
め１０００００前後もしくはそれ以上の合金Ｑ単一相と
なる所定溶体化処理温度に加熱して、約３雌ご前後もし
くはそれ以上の時間保持した後、水冷または油冷等急速
冷却処理（競入）したものを、再加熱して磁場中時効を
するものであり、またスピノーダル線は、磁気的場のも
のとしているためである。

次に、（Ｆｅ−２０％Ｃｏ）−Ｃｒ擬二元系（ａ：０．
２）のスピノ−ダル線を計算する。

但し、 〔Ｑ登ｅｃｒ〕ＮＭ＝２４．７０‐０．０１１町 ＫＪ
′ｍｏｌ■きｒｃｏ〕ＮＮ＝２１．１５−０．０３３的
ＫＪ′ｍｏｌ以上２値は、前述西沢、長谷部が評価し
た値のうち組成に依存しない項を採用したもので、〔Ｑ
費ｅ■ーＮＭ＝−１０．５ ＫＪ′ｍｏｌこの値は、Ｆ
ｅ−Ｃｏ二元系に現われる規則−不規則変態の臨界温度
に基づいて推定した。

，また、キュリー温度の変化率△Ｔｏｒは、Ｆｅ−Ｃｒ
系においては一定値ではないが、お）むね−定と仮定し
ても良いので、△Ｔｃｒ＝−１００皿と仮定し、磁場の
強さを、通常の磁場中時効で採用されている値Ｈ＝０．
の（＝滋ｏｅ） とした。

その結果は、第３図の通りで、前述ａ；０の場合と同機
に、磁場と平行な方向のスピノーダル線は、キュリー温
度線を境として２つに分れており、キュリー温度線より
下のスピノーダル線は、角状部分から低温側に押し下げ
られた形となっている。

従って、スピノーダル分解が起る範囲には、次の２つの
領域があることになる。

その１つは第３図の符号（１）の領域で、磁場と平行お
よび垂直方向の何れの方向にもスピノーダル分解する領
域であり、キュリー温度線より上のスピノーダル線で囲
まれた領域と、キュリー温度より下の磁場と平行な方向
のスピノーダル分解領域が之に該当する。

もう１つは、符号（０）の領域で、磁場と垂直方向には
スピノーダル分解するが、平行な方向には分解しない領
域で、キュリー温度線より下の、磁場と平行及び垂直方
向のスピノーダル線によって囲まれた領域が之に該当す
る。

上記（Ｄ）の領域は、角状の部分から離れた組成付近で
は、キュリー温度直下の部分、及びキュリー温度下で磁
場と垂直な方向のスピノーダル線の高濃度側の部分では
非常に狭い幅の領域であるが、角状の部分の組成付近で
は、磁場と平行な方向のスピノーダル線が「低温側に押
し下げられているため広い範囲となっている。

なお、後述するが、上記キュリー温度直下の部分の上記
（０）の領域は、実質上極めて狭く、磁場と平行な方向
のスピノーダル線と重なっている、換言すれば、キュリ
ー温度線に重っている磁場と平行な方向のスピノーダル
線が低温側に押し下げられ、キューＪ‐温度線下に示し
た磁場と平行な方向のスピノーダル線とほゞ重なり、結
局はキュリー温度線下の磁場に平行なスピノーダル線の
高濃度側が捲れ上り、キュリー温度線に沿って低濃度側
に迫り上っているものと推定される。

以上の所論によれば、（０）の領域に対応する組成の合
金を、譲（０）の領域の温度で磁場中時効すれば、２相
分離組織は異万的となり、磁場方向に０，相粒子が伸び
た組織が期待され、磁気履歴曲線の角形性の改善も期待
されるので、追試した所次の如くであった。上記第３図
中の代表的合金組成として、１６．鞘ｔ％Ｃｏ−２１ａ
ｔ％Ｃｒ−残部Ｆｅ（１７．８Ｗｔ％Ｃｏ一１９．Ｗｔ
％Ｃｒ−残部Ｆｅ）の合金（第３図中破線上合金）を、
１４００ｏｏで溶体化処理後（約３０分加熱保持した後
水袷暁入）、上記（０）の領域の代表温度６９０℃、ま
た（１）領域の代表温度６７０℃（この両温度は第３図
上記破線上にｏ印で示してある。

）とし、磁場を０．虹（滋戊）として１時間磁場中時効
し、引き続き５００℃迄多段時効したときの結果を説明
する。磁場と平行および垂直の各方向についての２相分
離組織を写真により調べた所（１）の領域で時勅した場
合の２相分離組織は、等万的であって、特定の方向へＱ
，の粒子が伸びていると言うことはなく、従って（１）
の領域で磁場中時効を行なっても、磁場の効果はないと
言うことになる。他方、（０）の領域で磁場中時効した
場合の２相分離組織は、磁場と平行な方向では、特定の
方向へＱ，相の粒子が伸びており、その方向は磁場方向
と推定された。

また磁場と垂直な方向では、Ｑ，相の粒子の切断面が円
の形で分布している組織となっており、換言すれば、磁
場方向にＱ，相の長藤が伸びた棒状の組織となっていた
。しかして、この場合、磁場中時効温度６７０００〜７
１０００の範囲における角形比（Ｂｒ／４ｍｌｓ）の理
論値とを示すると第４図の通りである。なお、該第４図
中で、Ｔｓ，．とＴｓ↓は、夫々磁場と平行及び垂直方
向のスピノーダル温度である。

そして、該第４図によれば、（０）の領域で磁場中時効
した場合の角形性が高く、理論値とほ）、同様な傾向を
示しており、従って磁気異万性を付与するためには、上
記（ロ）の領域で磁場中時効を行なう必要があることが
既に明らかである。しかして、以上は、スピノーダル線
の平衡状態について主として述べたものであるが、之を
実際の磁石製造に適用するに当っては、Ｑ単相が時間と
共にスピノーダル分解によって（Ｑ，十Ｑ２）の２相に
分離して行く過程を検討する必要がある。

第５図は、前述第３図のスピノーダル線を示す状態図に
、磁場処理時間（Ｔｉｍｅ（Ｚ））鍬を付加した本発明
実施の態様説明図である。

なお、この第５図に於ては、キュリー温度線（Ｔｃ）の
直下の（０）の領域部分が、前述の如くキュリー温度線
下の磁場に平行な方向にスピノーダルの高濃度側が捲れ
上り、キュリー温度線に沿って低濃度側に迫り上った状
態として示してある。

従って、キュリー温度線下の磁場に平行な方向のスピノ
ーダル線中低濃度側のスピノーダル線と、上記高濃度側
の捲れ上りスピノーダル線とが１本につながって、一種
逆「く」の字形の線を形成するが、この線の高濃度側は
、上記（１）の領域で、磁場処理の効果、即ち磁気異万
性はなく等方性領域であって、かっこの等方性分解は磁
気異万性処理にかえって有害乃至は「マイナス」の領域
となるから、上記の線を「マグノダル」線と名付け、磁
場処理の有効、無効の境界線とする。

該第５図に於て、図示したＰなる組成の合金を、Ｐなる
温度で磁場処理を考えるに（この磁場処理前に上記Ｐな
る組成の合金は、溶体化処理により、Ｑ単相組織に焼入
れされているものとする。）、Ｐ点は領域（ｎ）、即ち
異万性分鱗領域であるから、Ｑ相は磁場の方向にのみ（
Ｑ，十Ｑ２）に分解する。即ち、図に示したように、Ｑ
，相はＰ→Ｑ（Ｑ）に向って時間と共に組成が変化し、
ついにはバィノダル線に到達したＱ点で変化は終了する
。

他Ｑ２相は、Ｐ→Ｒ（Ｒ）に向って時間と共に組成が変
化し、最終的にＲ点に到達するのであるが、その途中で
、マグノダル線を切るＳ点（Ｓ′点）に達する。この場
合、Ｓ点迄は異方性領域であるが、Ｓ点を越えると等方
性分解となるから、前述の理により磁場処理時間は、〇
，相がＳ点（Ｓ′点）に達する迄の時間（Ｚｍ）を行な
うべきで、それ以上の時間にわたって処理をしてはいけ
ないと言うことになる。このことは、Ｑ２相がＳ点を越
えると、キュリー温度線に達して、磁場の影響がなくな
ることからも明らかである。

しかし、前記ば，相は、このような制限は受けない。従
って、Ｑ，、Ｑ２両相を考えれば、Ｑ２相が律遠であっ
て、Ｑ２相がＳ点に達するまでの時間が、適正な磁場処
理時間と言うことになる。

しかして、以上は、定磁場内で、かつ定温での処理を行
なった場合である。こ）で磁場処理温度の上限及び下限
について視るに、上記Ｐ点を通る垂直線が高温側でマグ
ノダル線（或いはさらにキュリー線）を切る点Ｐｈが上
限で、下限は低温側でマグノダル線を切る点Ｐ，と言う
ことになるが、この場合は、上記Ｐ，点が拡散の有効性
より決る拡散温度Ｐｄより低温で、点Ｐｄ−Ｐ，間は、
磁場処理は可能であるもの）、時間を要しすぎ、有効性
にうすいからＰｄ点迄とするのが好ましい。

こ）で、磁場冷却処理につき検討するに、従釆磁場冷却
は、磁場中で冷却すれば良いとして、温度の上限及び下
限に対して理論が確立されていなかった。

しかしながら、上述の理論構成の結果、磁場冷却も、点
Ｐｈ−ＰＩ間で行なうべきで、特に低温とすることは磁
場付与の意味がなく、また、Ｐ，点がＰｄ点よりも、上
にある場合には温度の下限をＰ，点迄とすべきで、これ
よりも低温で磁場処理をしてはならない。即ち、磁場処
理の方法として、磁場を一定として降温処理をする方法
があるが、この場合は、Ｑ２相がマグノダル線（点Ｓ）
を越える処理をしてはならないが、さらにもう１つの条
件として降温の下限を、上述点Ｐ，迄、点ＰｄがＰーよ
りも高い時は点Ｐｄ迄とする必要があるものである。

また、磁場処理の方法として、温度一定または降温（冷
却）で磁場を変化させる（通常増大）方法があるが、温
度一定または冷却しながら磁場を増大すると、マグノダ
ル線（キュリー温度線下の磁場に平行な方向のスピノー
ダル線）が、低温側に下るから、冷却温度幅を低温領域
迄拡大できるから有効である。

勿論この場合温度の下限は下って行くマグ／ダル線に達
する迄とすべきものである。以上本発明の磁気異方性合
金磁石の製造方法に於ける磁場処理方法の大要を説明し
たが、本発明は、二元以上多元の磁石合金で、該合金が
スピノーダル分解をする合金で、磁気異方性を有する組
成の合金に広く適用し得るものであり、例えばＦｅ−Ｃ
ｒ−Ｃｏ系の磁石合金では詳細な具体例は省略するもの
）、従来１０％Ｃｏ前後またはそれ以下の低Ｃｏ合金で
は、１５％Ｃｏ以上の高Ｃｏ合金の場合に比し、高性能
の磁石が得難かったのであるが、低Ｃｏ組成のものに於
ても、例えば最大ェネルギ債約７ＭＯＯ前後のものが製
作できる等有用なものである。

【図面の簡単な説明】

図面の第１図乃至第３図は、本発明を説明するための合
金の組成（濃度）と温度の座標に於ける特性曲線図、第
４図は磁場処理温度と合金の磁気特性角形性との特性曲
線図、第５図は前記第３図に時間軸を付加した本発明製
造方法の磁場処理条件の実施例を示す特性曲線図である
。 纂Ｊ図 蒙２噂 多３図 多４図 条５函

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 溶体化処理後に磁場中時効することによってスピノ
   ーダル分解させてα相を磁気異方性を有するα＿１相と
   非磁性のα＿２相とに２相分離する合金磁石の製造方法
   に於て、前記合金の有する化学的自由エネルギの式を、
   非磁気項と磁気項と磁場中時効の磁化の自由エネルギの
   項の各項の和として立式することにより、該式から前記
   合金の組成と温度の函数として決定されるスピノーダル
   線のうちの前記合金のキユリー温度線以下の低温度側に
   於ける磁場中時効の磁場の方向と垂直方向のスピノーダ
   ル線と前記磁場の方向と平行方向のスピノーダル線と、
   及び前記キユリー温度線とによって囲まれた磁気異方性
   領域に、前記合金の組成条件と前記磁場中時効の温度条
   件とを選定して磁場中時効処理することを特徴とする磁
   気異方性合金磁石の製造方法。 ２ 前記磁場中時効を、前記選定された定温と定磁場で
   行なうとき、前記磁場中時効の時間を前記α＿２相を律
   速として該α＿２相が、前記キユリー温度線乃至は前記
   磁気異方性領域の高濃度側限界線（マグノダル線）に達
   する迄以内の時間に選定することを特徴とする前記特許
   請求の範囲第１項記載の磁気異方性合金磁石の製造方法
   。 ３ 前記磁場中時効を、所定の定磁場内の順次降温条件
   によって行なうとき、前記磁場中時効の時間を前記α＿
   ２相を律速として該α＿２相が前記マグノダル線に達す
   る迄以内の時間に選定すると共に前記降温温度の下限を
   低温側で降温線が前記マグノダル線を切る迄以上の高温
   側に選定することを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の磁気異方性合金磁石の製造方法。 ４ 前記磁場中時効を、所定の定温または順次降温条件
   にすると共に前記磁場を順次増大しながら行なうとき、
   前記磁場中時効の時間を前記α＿２相を律速として該α
   ＿２相が前記マグノダル線に達する迄以内の時間に選定
   すると共に、前記定温または降温温度の下限を、低温側
   で降温線が前記マグノダル線を切る迄以上の高温側に選
   定することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の磁
   気異方性合金磁石の製造方法。