JPS6017905A

JPS6017905A - 永久磁石用合金粉末

Info

Publication number: JPS6017905A
Application number: JP58125341A
Authority: JP
Inventors: Michio Yamashita; 三千雄山下; Masato Sagawa; 佐川　真人
Original assignee: Sumitomo Special Metals Co Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1983-07-08
Filing date: 1983-07-08
Publication date: 1985-01-29
Also published as: JPH0518242B2

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】この発明は、Ｒ（ＲはＹを含む希土類元素のうち少なく
とも１種）、Ｂ、Ｆｅを主成分とする永久磁石用合金粉
末に係り、づぐれた磁気特性を有し、例えば、ボンド磁
石としても利用できる希土類・鉄・ボロン系永久磁石用
合金粉末に関する。

永久磁石材料は、一般家庭の各種電気製品から、大型コ
ンビコータの周辺端末機器まで、幅広い分野で使用され
る極めて重要な電気・電子材料の一つである。近年の電
気・電子機器の小形化、高効率化の要求にともない、永
久磁石祠Ｆ１は益々高性能化がめられるにうになった。

現在の代表的な永久磁石材料は、アルニコ、ハードフエ
ライ１〜および希土類コバル１〜磁石である。

近年のコバル１−の原料事情の不安定化に伴ない、コバ
ルトを２０〜３０ｗｔ％含むアルニコ磁石の需要は減り
、鉄の酸化物を主成分とする安価なハードフェライトが
磁石相別の主流を占めるにうになった。

一方、Ｓｉｎを主成分とする希土類金属と、らを主成分
とする遷移金属よりなる金属間化合物であり、六方晶構
造を主相とするＲ　Ｃｏ　ｓ系、菱面体構造の結晶組織
を主相とするＲ２Ｃ０Ｉ７系磁石はすぐれた磁石特性を
有している。かかる希土類コバノ囲〜磁石はコバルトを
５０〜６０ｗｔ％も含むうえ、希土類鉱石中にあまり含
まれていないＳｍを使用するため大変高価であるが、他
の磁石に比べて、磁気特性が格段に高いため、主として
小型で付加価値の高い磁気回路に多用されるようになっ
た。

また、Ｆｅ　−Ｒ系やＦｅ−［３Ｒ系合金を永久磁石化
する試みもなされているが（特開昭５７−１４１９０１
８．特開昭５７−２１０９３４号）、いずれも、超急速
冷却リボンやスパッタｉｉＪ　１ｌｌｕにより、非晶質
化した合金を粉末化したり、あるいは熱処理することに
よって高保磁力を示すことが報告されている。しかし、
これらリボンや薄膜は、ぞれ自体使用可能な実用永久磁
石ではなく、磁石特性どしての角形性が悪く、木質的に
等方性であり、従来慣用されている磁石に対抗できる任
意の形状９寸法を右する実用永久磁石Ｈ別どは言えない
。さらに、前記粉末を例えばボンド磁石としても極めて
低い磁気特性しか示さず実用的なものでなかった。

ぞこで、本発明者は先に、高価なＳ＋＋やらを含有しな
い新しい高性能永久磁石としてＦｅ−Ｂ−Ｒ系（ＲはＹ
を含む希土類元素のうち少なくとも１種）永久磁石を提
案したく特願昭５７−１４５０７２号）。この永久磁石
は、Ｒとして陶やＰｒを中心と覆る資源的に豊富な軽希
土類を用い、Ｆｅを主成分として２５Ｍ　Ｇ　００以上
の極めて高いエネルギー積を示すすぐれた永久磁石であ
る。

この発明は、希土類・ボロン・鉄を主成分どする上記の
新規な永久磁石材料をさらに発展させることを目的とｌ
ノで８３す、合金粉末のみですぐれた磁気特性を有し、
ボンド何１石用合金粉末に適した微細で均質な１１械の
希土類・ボロン・鉄を主成分どする永久磁石用合金粉末
を目的とし、等方ス１１あるいは異方性焼結永久＋ｉｉ
石川原１３１粉末として容易にすぐれた磁石性ｆｚ１が
）朧うれる微細で均質な組織の希土類・ボロン・鉄を主
成分どする永久磁石用合金粉末を目的としている。

すなわち、この発明は、Ｒ（但しＲはＹを含む希土類元
素のうち少く’Ｃ＜とＩ）１種）８１’ｊ；ｆ子％〜３
０原子％、Ｂ　２原子％−・２８原子％、「０４２１ｉ
１子％〜９０原子％を生成分とし、実質的にＲリッチ（
ｒｉｃｔ＋）イｉ′相とＲブア（０００ｒ）な相からな
り、５０加以下の微細な複合組織より構成され、主相が
正方品化合物であることを特徴とする永久磁石用合金粉
末である。

この発明の合金粉末の複合組織には、Ｒリッチな相どじ
て、ＦｅとＲとの原子比が１以下の相と、３− １〜５の相とが存在し、Ｒプアな相として、ＦｅとＲの
原子比が５〜８の相と、８以上の相が存在し、Ｂリッチ
な相や酸化物相も含まれるこの発明の永久磁石用合金粉末は、Ｒとして陶や門を中
心とする資源的に豊富な軽希土類を主に用い、Ｒ，Ｂ、
Ｆｌｌを主成分とし、溶湯より噴霧し急冷して微細な上
記複合組織を有するもので、合金粉末のみでずぐれた磁
気特性を有し、イのままボンド磁石用粉末材料に適して
おり、また、焼結磁石用粉末材料として微細で均質なた
め、２５Ｍ　００８以上の極めて高いエネルギー積並び
に、高残留磁束密度、高保磁力を有し、かつすぐれた残
留磁束密度の温度特性を示す永久磁石材料を安価に得る
ことができる。

この発明の永久磁石に用いる希土類元素Ｒは、イソ１−
リウム（Ｙ）を包含し軽希土類及び重希土類を包含づ−
る希土類元素であり、これらのうち少なくとも１種、好
ましくはｌ’Ｊｄ、ｐｒ等の軽希土類を主体として、あ
るいはＮｔｉ、ｐｒ等との混合物を用いる。すなわち、
Ｒとしては、４− ネオジム（Ｎ［ｌ）、プラセオジム（Ｐｒ）。

ランタン（Ｌａ）、ｔリウム（Ｃｅ）。

テルビウム（Ｔ１１）、ジスプロシウム（ＤＶ＞。

ホルミウム（１−ｔｏ　）　、　：、ｒルビラム（Ｅｒ
）。

ユウロピウム（Ｅｕ）、ザマリウム（Ｓｍ）。

カドリニウム（Ｇ（１）、プロメチウム（Ｐｍ）。

ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｌ））。

ルテチウム（ＩＬｌ、）、イン１〜リウム（Ｙ）が包含
される。

又、通例Ｒのうち１種をもつ−Ｃ足りるが、実用上は２
種以上の混合物（ミツシュメタル、ジジム等）を入手上
の便宜等の理由により用いることができ、Ｓｍ、Ｙ、Ｌ
ａ、Ｃｅ、Ｇｄ、等は他のＲ１特にＮｄ、ｐｒ等との混
合物として用いることができる。

なお、このＲは純希土類元素でなくてもよく、工業上入
手可能な範囲で製造上不可避な不純物を含有するもので
も差支えない。

以下に、この発明ににる永久磁石用合金粉末の組成限定
理由を説明する。

Ｒ（Ｙを含む希土類元素のうち少なくとも１種）１３）
、新規な」：記系永久磁石にお【プる、必須元素であっ
て、８原子％未満では、結晶構造がα−鉄と同一構造の
立方晶組織となるため、高磁気特性、特に高保磁力が得
られず、３０原子％を越えると、Ｒリッヂな非（６性相
が多くなり、残留磁束密度（Ｆ３ｒ）が低下して、すぐ
れた特性の永久磁石がｖｌられない、１Ｊ、って、希土
類元素は、８原子％〜３０原子％の範囲とづる。

Ｂは、新規な上記系永久磁石における、必須元素であっ
て、２原子％未満では、菱面体組織となり、高い保磁力
（ｉｌ−ＩＣ＞は得られず、２８原子％を越えると、Ｂ
リッチな非磁性相が多くなり、残留磁束密度（１３ｒ　
）が低下するため、すぐれた永久磁石が得られない。よ
って、Ｂは、２［息子％〜２８原子％の範囲とする。

Ｆｅは、新規な上記系永久磁石において、必須元素であ
り、４２原子％未満では残留磁束密度（１３ｒ　）が低
下し、９０原子％を越えると、高い保磁ツノが得られな
いので、Ｆｅは４２原子％〜９０原子％の含有どする。

また、この発明にＪ、る永久磁石用合金粉末において、
Ｆｅの一部を６で置換することは、得られる磁石の磁気
時ｆ（を損うことなく、温度特性を改善することができ
るが、Ｇｏ置換椿がＦｅの５０％を越えると、逆に磁気
時４４１が劣化覆るため、好ましくない。

またさらに、下記添加元素の添加並びに原料や製造工程
から混入する不純物を含む合金粉末も、Ｒ，Ｂ、Ｆｅを
含む正方品化合物を主相とし、すぐれた磁気特性を示す
。

また、下記添加元素のうち少なくとも１秤は、Ｒ−Ｂ−
Ｆｅ系永久磁石に対してその保磁力等を改善あるいは製
造性の改善、低価格化に効果があるため添加する。しか
し、保磁力改善のための添加に伴ない残留磁束密１σ（
１３ｒ　）の低下を招来づるので、従来のバートノＴラ
イ１〜磁石の残留磁束密度と同等以」二となる範囲での
添加が望ましい。

ＴＬ４，５原子％」ス下、　ＮＬ　４，５原子％以下、
ｖ　９．５原子％」ス下、　Ｎｂ　１２，５原子％以下
、＝７− Ｔａ　１０　、５原子％以下、　Ｃｒ　８，５原子％以
下、冷９．５原子％以下、　Ｗ　９．５原子％以下、Ｋ
ｎ　３．５ＩｒＡ子％ＬＪ、下、　／Ｖ　９．５１１子
％以下、Ｓｂ　２．５原子％以下、　（１；ｅ７　原子
％以下、Ｓｎ　３，５原子％以下、　Ｚｙ　５，５原子
％以下、Ｂｉ　５　原子％以下、　）ＩＰ　５．５原子
％以下、さらに、　ＣＩＬ　３．５原子％以下、Ｓ２．
０原子％以Ｆ、、Ｃ２原子％以下、Ｃａ　Ｒ原子％以下
、　ｔＩｋＩ８　原子％以下、ＳＬ　８　原子％以下、
　Ｐ　３，５原子％以下、０　２　原子％以下、また、１原子％以下のＨ、ＬＬ　、１Ｖｌａ、Ｋ　、Ｂ
ｅ　、Ｓｒ　。

Ｂａ　、ＡＱ　、Ｚｎ　、　Ｎ　、Ｆ　、Ｓｏ　、Ｓｅ
　、Ｔｅ　、Ｐｂ。

また、」二型添加元素を２種以上含有する場合は、残留
磁束密度が４ＫＧ以上を有するためには、当該元素の上
限のうち、最大値以下とする必要がある。

この発明の永久磁石用合金粉末は、実質的にＲリッチな
相とＲプアな相からなる５０ρ以下の微細な複合組織よ
り構成され、主相が正方品化合物で８− あることを特徴どするもので、合金粉末がＲリッチな相
とＲプアな相からなる微細な複合組織より構成されてい
ること、主用が正方品化合物であることの相乗効果によ
り、すぐれた磁気特性が１５１られ、また、この複合組
織が５ｏｔｓ以下の微細な相に分れていることが必須で
ある。

すなわち、複合組織が５０ρを越えると、保磁力が低下
して永久磁石用合金粉末どして実用的でなｔ町くなる。しかし、粉末の粒径が数百如であっても、複合
組織が５０１ｓ以下であればすぐれた磁気特性が得られ
る。これは、この発明の合金粉末が、単軸微粒子型磁石
であることに基づくもので、複合組織が５０卯を越える
と、単軸微粒子を構成しなくなり、複合組織内の各相内
に磁壁を右するようになるため、磁化の反転が容易に起
り、保磁力が小さくなる。

また、上記組織内に少量の酸化物相およびＢリッチな相
が存在しても、良好な磁気特性を示す。

また、この発明による合金粉末を２０側以下に、微粉砕
することにより、磁場中成形において、配白瓜が向上し
て磁気異方性となり、すぐれた特性の磁石が得られる。

この発明による永久磁石用合金粉末は、従来のインボッ
１〜を粉砕して’＋Ｎられるものでなく、溶湯Ｊ：り急
冷して作られる。例えば、不活性ガスアトマイズ法や回
転電極法にＪ、って粉末化ができるが、溶湯を数万ｃｐ
ｓのパルスを有する音速以上の高速ガス流により粉末化
する超音速ガス７１〜マイズ法が好ましい。

このにうな方法で粉末化した場合、粉末の形状ｔ、↓自
由落下中に凝固するため、球形の粉末が得られるが、必
ずしも球形である必要はなく、不規則な形状でもよい。

この発明にＪ：る合金粉末を使用した焼結永久磁石は、
保磁ツノ１＋−＋　ｃ≧Ｉ　Ｋ　Ｏｅ　、残留磁束密度
３ｒ＞　４ＫＧを示し、最大エネルギー積（Ｂ）−１）
ｍａｘはハードフェライトと同′８−Ｊメ上となり、最
も好ましい組成範囲では、（Ｂ　ｌ−Ｉ　）　ｍａｘ≧
１０ＭＧＯｏを示し、最大値は２！ｉＭＧｏθ以上に達
する。

また、この発明永久磁石用合金粉末のＲの主成分がその
；］０％以上を軽希土類金属が占める場合で、Ｒ１２原
子％〜２０原子％、Ｂ４原子％〜２４原子％、Ｆｅ　６
５原子％・〜８２８２原子を主成分と１−るとぎ、焼結
磁石の場合ＲＯすぐれた磁気特性を示し、特に軽希土類
金属が園の場合には、（ＢＨ）ｍａｘはその最大値が３
０ＭＧＯｅ以上に達する。

以下に、この発明ににる実施例を示しその効宋を明らか
にする。

実施例１出発原料として、ＩＴｉ度９９．９％の電解鉄、Ｅｌ　
１９，４％を含有し残部は「ｅ及び／Ｖ、　ＳＬ、Ｃ等
の不純物からなるフェロボロン合金、純１す９９．７％
以上の動、を使用し、１　ＧｔＩ＆１−８８　７６Ｆｅ
の組成に配合し、これらを真空及びアルゴン雰囲気中で
高周波溶解し、３ｍｍφのノズルより溶湯を落下させ、
音速以上の高速アルゴンガスで７１ヘマイズして、３０
０ａｍＪＪ、下の実質的に球形粉末を作製した。

１ｑられた合金粉末に対して、Ｘ線回折、Ｘ線マイクロ
アナライ１アーによる解析並びに光学顕微鏡（４００倍
）にＪ：る組織検査を行なった。

＝１１− 第１図の顕微鏡写真及び第２図のＸ線マイクロアナライ
ザーの組成像（第２図において、１・・・Ｒプア相、２
・・・］くリッヂ相、３・・・Ｒリッヂ相、４・・・Ｒ
プア相）に明らかなにうに、この発明の合金粉末は微細
な複合組織であり、第３図のＸ線回折結果からは、明確
な正方品の構造を示していることが明らかであり、各ピ
ークの指数は格子定数がａ＝　８．８人、ｃ＝　１２．
２人の正方品の面指数を示し５゜でいることが分る。さらに、成分解析からは上記複合を
織は多相組織で、Ｒリッチな相とＲブアな相からなり、
Ｂリッチな相や酸化物相も含まれるが、上記の如く、Ｘ
線回折でのピークは主として正方品であり、実質的に正
方晶化合物を主相としていることが明らかである。

また、得られた実質的に球状合金粉末を、５０ρ以下に
ふるい分りした粉末の磁気特性は、飽和磁化（ａｓ　）
が　８５　ｅｍｕｌｏ　、保磁力（ＮｉＣ）は５．２Ｋ
Ｏθであり、同粉末を真空中で６００℃、３０分の熱処
理を施したとき、飽和磁化（σＳ）が　Ｓ８Ｃｍｕ／ｇ
　、保磁力（ｉｆ−１ｃ）は１２ＫＯｅの磁気特性１２
− を示した。

なお、従来のインゴット粉砕粉の保磁力は　３ＫＯｅ以
下の値であり、本発明合金粉末の磁気特性のすぐれてい
ることが明らかである。

実施例２出発原１！！ｌとして、純度９９．９％の電解鉄、Ｅｌ
　１９．４％を含有し残部はＦｅ及び／Ｖ、Ｓ５Ｃ等の
不純物からなるフェロボロン合金、純度９９．７％以」
ニのＭ１隨を使用し、１６ｔ＆　−ＩＮ５−７８−７６
Ｆｅの組成に配合し、これらを真空及びアルゴン雰囲気
中で高周波溶解し、３…ｍφのノズルより溶湯を落下さ
せ、音速以上の高速アルゴンガスでアトマイズして粉末
を作製した。

その後合金粉末を、スタンプミルにより３５メツシユス
ルーまでに粗粉砕し、次にボールミルにより３時間粉砕
し、平均粒度３庫の微粉末を得た。

この微粉末を金型に挿入し、１０ＫＯｅの磁界中あるい
は無磁界中で、２　ｔ、Ｊの圧力で成形した。

得られた成形体を、１１００℃、２時間、　Ａｒ中、の
条件で焼結し、その後６５０℃、３０分の時効処理し、
この発明による永久磁石を作製した。

得られた焼結永久磁石の磁気特性を測定した。

結果は第１表に示Ｊとおり、著しく高性能の異方性磁石
あるいは等方性磁石が得られた。

実施例３出発原料どして、純度９９，９％の電解鉄、Ｅｌ　１９
．４％を含有し残部はＦθ及びＡｆｆ、Ｓ５Ｃ等の不純
物からなるフェロボロン合金、純度９９．７％以」二の
出、添加元素として、純度９９．９％の〃を使用し、１
７Ｘ−８Ｅｌ　−ＩＡＮ−７４Ｆｅの組成に配合し、こ
れらを真空及びアルゴン雰囲気中で高周波溶解し、３ｍ
ｍφのノズルにり溶湯を落下させ、音速以上の高速アル
ゴンガスでアトマイズして粒度３００加以下の実質的に
球状粉末を作製した。

その後得られた粉末をそのまま６００℃、３０分の真空
中熱処理した。熱処理した粉末に小用比で５％のエポキ
シ樹脂を加え、十分に混練したのち、５ｊ４の圧力で成
型し、１００℃、１時間の条件で加熱固化させてボンド
磁石を作製した。

得られた等方性ボンド磁石の磁気特性を第２表に示す。

また、実施例２ど聞方ｄ１で得た平均粒度２〜３側の微
細粉を、金型に入れ、１０１＜Ｏθの磁場中で配向し、
成形圧力５ｔ４で圧縮成形し、この成形体を６００℃、
　３０分の真空中熱処理を施したのち、エポキシ樹脂を
真空含浸させて得たボンド磁石の磁気特性を測定し、第
２表に合せて示す。

この発明による合金粉末がすぐれた磁気特性を示すため
、そのままボンド磁石用素材として使用できることが分
る。

以下余白１５− 第１表第２表＝１６−

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明ににる合金粉末の組織の顕微鏡写真で
あり、第２図は同合金粉末のＸ線マイクロアナライザー
の組成像写真、第３図は同合金粉末のＸ線マイクロアナ
ライ１アーににる回折結果を示す線図である。出願人　住友特殊金属株式会社１８− １３図ｒｆ′）　マ自発子わ■ネ山正書１．事件の表示昭和５８年　特許願　第１２５３４１月２、発明の名称永久磁石用台金粉末３、補正をづる者事イ′１との関係　出願人住所　大阪市東区北浜５丁目２２番地スミトモ］ヘクシ：ｌキンゾク名称　住友特殊金属株式会ネ］４、代理人５、補正の対象明細書の［ブを明の名称」、「特許請求の範囲」、［発
明の詳細な説明１の欄６、補正の内容明細書の第１頁を別紙のとおり補正する。７、添イ十計類の目録 ■　明細出第１頁　１通明　細　内１、発明の名称永久磁石用合金粉末２、特許請求の範囲１１マ（但し［＜はＹを含む希土類元素のうち少なくと
も１種）８原子９６〜３０原子％、Ｂ　２原子％〜２８
原子％、Ｆｅ　４２原子％〜９ｉ原子％を主成分どし、
実質的にＲリッチな相とＲプアな相からなり、５０μｎ
以下の微細な複合組織より構成され、主相が正方晶化合
物であることを特徴とする永久磁石用合金粉末。３、発明の詳細な説明この発明は、Ｒ（ＲはＹを含む希土類元素のうち少なく
ども１種）、Ｂ、ＦＣを主成分とする永久磁石用合金粉
末に係り、すぐれた磁気特性を有し、例えば、ボンド磁
石どしても利用できる希土類・鉄・ボロン系永久磁石用
合金粉末に関する。永久磁石材料は、一般家庭の各種電気製品から、大型コ
ンビコータの周辺端末機器まで、幅広い分野で使用され
る極めて重要な電気・電子月利の一１−

Claims

【特許請求の範囲】

１　Ｒ（但しＲはＹを含む希土類元素のうち少なくとも
１種）８原子％〜３０原子％、Ｂ　２原子％・−２８原
子％、Ｆｅ４２原子％〜９原子％を主成分とし、実質的
にＲリッチな相とＲプアな相からなり、５０．ｕｎ以下
の微細な複合組織より構成され、主相が正方品化合物で
あることを特徴とする永久磁石用合金粉末。