JPS601808A - 永久磁石材料 - Google Patents

永久磁石材料

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JPS601808A
JPS601808A JP58110016A JP11001683A JPS601808A JP S601808 A JPS601808 A JP S601808A JP 58110016 A JP58110016 A JP 58110016A JP 11001683 A JP11001683 A JP 11001683A JP S601808 A JPS601808 A JP S601808A
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Yutaka Matsuura
裕 松浦
Masao Togawa
戸川 雅夫
Masato Sagawa
佐川 真人
Hitoshi Yamamoto
日登志 山本
Setsuo Fujimura
藤村 節夫
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/032Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials
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    • H01F1/0577Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B in the form of particles, e.g. rapid quenched powders or ribbon flakes pressed, sintered or bonded together sintered

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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】 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に係り、
主成分たるFeまたはBの一部を81で置換し、温度特
性及び耐酸化性を改善した希土類・鉄・ボロン系永久磁
石台に関する。
永久磁石材料は、一般家庭の各種電気製品から、大型コ
ンビーユタの周辺端末器まで、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
磁石材料は益々高性能化がめられるようになった。
現在の代表的な永久磁石材料は、アルニコ、ハードフェ
ライトおよび希土類コバルト磁石である。
近年のコバルト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づる安価なハードフェライトが磁
石材料の主流を占めるようになった。
一方、希土類コバルト磁石はコバルトを50〜60wt
%も含むうえ、希土類鉱石中にあまり含まれていないS
m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J、うになった。
そこで、本発明者は先に、高価なSmやらを含有しない
新しい高性能永久磁石としてFe−E3R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(特願昭57−145072号)。この永久磁石は
、Rとして陶や円を中心とづる資源的に豊富な軽希土類
を用い、Feを主成分として25MG’Oe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・鉄を主成分とする新規な
永久磁石の温度特性と共に耐酸化性を改善した希土類・
ボロン・鉄を主成分とする永久磁石を目的としている。
すなわち、この発明は、R(但しRはYを含む希土類元
素のうち少なくとも1種) 8原子%〜30原子%、B
 2原子%・〜28原子%、 3i15原子%以下、残
部Fe及び不可避的不純物からなり、主相が正方晶と覆
る焼結体であることを特徴する永久磁石である。
永久磁石材料にお(ブるキュリ一点の増大は、磁気特性
の温度変化の減少のための最も重要な要因とされており
、上述したR−B−Fe系永久磁石のキュリ一点は、希
土類含有される希土類元素によって変化し、ちなみに、
M−日−Fe系で約310℃、ω−B−Fo系で約37
0℃であった。この発明では、主成分たるFeまたはB
の一部をSLで置換することにより、生成合金のキュリ
一点を上昇させ、残留磁束密度の温度特性を改善するも
のであり、さらに、磁器回路に組立だ場合の永久磁石の
錆発牛は磁気回路の出ツノ低下を招来するため、永久磁
石の耐酸化性の改善を計ったものである。
R−B−Fe系永久磁石において、このSLの置換量の
増大に伴ない、生成合金のキュリ一点が上昇し、残留磁
束密度の温度特性が改善され、かつ、希土類元素の種類
を問わず有効である。
従って、この発明の永久磁石は、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、Feを主成
分とすることにより、25MGOe以上の極めて高いエ
ネルギー積並びに、高残留磁束密度、高保持力を有し、
かつすぐれた残留磁束密度の温度特性を示し、すぐれた
耐酸化性を有りる、すぐれた永久磁石を安価に得ること
ができる。
また、Siは、安価な低純度Feまたはフェロボロン中
に多量に含有されており、これら不純物の多い安価な原
料を使用することにより、不純物としてSLが含有され
るが、この原料合金中のSし団を調整することにより、
温度特性のすぐれた高性能永久磁石が安価に得られる。
この発明の永久磁石に用いる希土類元素Rは、イツトリ
ウム(Y)を包含し軽希土類及び重希土類を包含する希
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Nd 、pr等の軽希土類を主体として、あるいは
Nd 、Pr等との混合物を用いる。覆゛なりら、Rと
しては、ネオジム(Nd)、プラセオジム(Pr)。
ランタン(La)、セリウム(Ce)。
デルビウム(Tb>、ジスプロシウム(DV>。
ホルミウム(Ho)、エルビウム(Er)。
ユウロピウム(L:U)、ザマリウム(Sill)。
カドリニウム(Gd)、プロメチウム(Pm)。
ツリウム(Tm)、イッテルビウム(Yll)。
ルテチウム(’Lu)、イツトリウム(Y)が包含され
る。
又、通例Rのうち1種をもって足りるが、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、La
、Ce、Qd、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、■葉上入
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、この発明による永久磁石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)は、新
規な上記系永久磁石における、必須元素であって、8原
子%未満では、高磁気特性、特に高保磁力が得られず、
30原子%を越えると、残留磁束密度(Br )が低下
して、ずぐれた特性の永久磁石が得られない。よって、
希土類元素は、8原子%〜30原子%の範囲とする。
Bは、新規な上記系永久磁石にお【プる、必須元素であ
って、2原子%未満では、高い保磁ツノ(iHc )は
得られず、28原子%を越えると、残留磁束密度(Sr
 )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原子%〜28原子%の範囲とする。
3iは、水系永久磁石の温度特性を改善するため、Bま
たはFeの一部を置換するもので、 置換量の増大に伴
ない生成合金のキュリ一点を1臂せしめるが、15原子
%を越えると、保磁力がIKOe未満となり、実用磁石
として不適であるので、15原子%以下とする。また、
高い磁気特性を有する永久磁石を得るには、10原子%
以下のSiが望ましく、好ましい組成範囲の永久磁石の
保磁ノjは4.5KOθ以上、最大エネルギー積は19
MGOe以上となる。
Feは、新規な上記系永久磁石において、必須元素であ
り、上記成分を含有しIC残余を占める。
しかし、65原子%未満では残留磁束密度(Sr )が
低下し、82原子%を越えると、高い保磁力が得られな
いので、Feは65原子%〜82原子%が望ましい。
この発明において、高い残留磁束密度と高い保磁力を共
に有するすぐれた永久磁石を得るためには、RIO原子
%〜25原子%、B4原子%〜26原子%、Fe 68
原子%〜80原子%が好ましい。
また、この発明による永久磁石は、 R,B。
Feの他、工業的生産上不可避的不純物の存在を許容で
きるが、Bの 一部を4.0原子%以下のC13,5原
子%のPl 2.5原子%以下のS、3.5%以下のC
Uのうち少なくとも1種、合刷1吊で4.0原子%以下
で置換することにJ:す、永久磁石の製造性改善、低価
格化が可能である。
さらに、R、B 、Si 、 Fe系に、9.5原子%
以下の八λ、4.5原子%以下のTi、9.5原子%以
下のV、8.5原子%以下のOr、8.0原子%以下の
Mn、J原子%以下の13i、12.5原子%以下(7
)Nb 、10.5原子%以下の一1’a。
9.5原子%以下のMO19,5原子%以下のW、2.
5原子%以下のsb、7原子%以下のGe、35原子%
以下の3n、5.5原子%以下のlr、5.5原子%以
下の)−Ifのうち少なくとも1種を添加含有、但し、
2種以上含有する場合は、その最大含有量は当該添加元
素のうち最大値を有(るものの原子百分比%以下の含有
させることにより、永久磁石の高保磁ツノ化が可能にな
る。
結晶相は主相が正方晶であることが、微細で均一な合金
粉末を得て、すぐれた磁気特性を有する焼結永久磁石を
作製するのに不可欠である。
この発明による永久磁石は、保磁)El−1c≧1KO
e、残留磁束密度Br > 4KG、を示し、最大エネ
ルギー積(B H) maxはハードフェライトと同等
以上となり、最も好ましい組成範囲では、(BH)ma
x≧10MGOeを示し、最大値は25M GOe以上
に達する。
また、この発明永久磁石のRの主成分がその50%以上
を軽希土類金属が占める場合で、R12原子%〜20原
子%、B 4原子%〜24原子%、Fe 65原子%〜
82原子%、S、10原子%以下含有するとき最もずぐ
れた磁気特性を示し、特に軽希土類金属が陶の場合には
、(B I−1) maxはその最大値が33MGOe
以上に達する。
以下に、この発明による実施例を示しその効果を明らか
にする。
実施例1 出発原料として、純度99.9%の電解鉄、El 19
,4%を含有し残部はFe及びuj=、c等の不純物か
らなるフェロボロン合金、純度99.7%以上の陶、純
度99.9%のSiを使用し、これらを高周波溶解し、
その後水冷銅鋳型に鋳造した。
その後インゴットを、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、粒度3〜10庫の微粉末を得た。
この微粉末を金型に挿入し、10KOθの磁界中ぐ配向
し、1.5 tJの圧力で成形した。
得られた成形体を、1000℃〜1200°伝1時間。
Ar中、の条件で焼結し、その後放冷しこの光朗による
永久磁石を作製した。
このとき、成分組成を、15Nd −8B−77Feと
し、Feの一部をSLで置換し、5LDIを種々変化さ
せた各種永久磁石(151V&l −8B <77−x
 ) Fe−x SL)のキュリ一温度を調べた。結果
は第1図に示す。
キュリ一温度の測定は、焼結体から 3.5mmX3.
5mmX 1mm寸法に切り出し、10KOeの磁場を
印加し、25℃〜500℃の温度範囲で、4πlの温度
変化を測定し、4πIがほぼ0となる温度とした。
第1図の結果から明らかなように、5Lffiの増加に
伴なって、キュリ一点が上昇して磁気特性の温度変化の
改善に有効なことがわかる。
実施例2 実施例1と同じ製法C永久磁石を作製し、第1表の如く
基本成分組成を、1(it!1l−10B −74Fe
とし、Feの一部をSLで置換し、5iffiを種々変
化させた各種永久磁石(16Na−10B −(74−
X ) Fe−X Si)のに4酸化性を調べたa耐酸
化性の試験は、N法1゜mmX 10mmX 15mm
の直方体試料を用い、湿度80%の大気中で60℃で2
4時間保持した後、各試料の単位面積当りの重量増加で
評価した。結果は第1表に示Jにうに、SLmの増加に
ともない耐酸化性が著しく改善されることが明らかであ
る。
実施例3 出発原料として、純度99.9%の電解鉄、819.4
%を含有し残部はFe及び#、SL、C等の不純物から
なるフェロボロン合金、純度99.7%以上の陶、純度
99.9%のSLを使用し、第2表の成分組成となるよ
うに配合し、これらを高周波溶解し、その後水冷銅鋳型
に鋳造した。
その後インゴットを、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、粒度3〜10ρの微粉末を得た。
この微粉末を金型に挿入し、10KOeの磁界中で配向
り、1.5tJの圧力で成形した。
得られた成形体を、1ooo℃〜1200℃、1時間。
Ar中、の条件で焼結し、その後放冷いこの発明による
永久磁石を作製した。
また、比較のため、Siを添加しないR−B−Fe系永
久磁石も同製法で作製した。
得られた永久磁石の磁気特性並びにキュリ一温度を測定
した。測定結果を第3表に示す。
第3表から明らかなように、高いエネルギー積並びに、
高残留磁束密度、高保持力を有し、かつキュリ一点が 
改善されたすぐれた永久磁石が得られたことがわかる。
実施例4 実施例1と同じ製法で永久磁石を作製し、成分組成を、
1511&1 8 B −5SL 72Feとした永久
磁石の室温における磁化曲線を測定した。第2図の磁化
曲線から明らかなように、初磁化曲線は低磁界で急岐に
立上がり飽和に達し、減磁曲線はきわめて角形性が高く
、この永久磁石が典型的な高性能異方性磁石であること
がわかる。また、この永久磁石の保磁力が反転磁区の核
発生によって決定される、いわゆるニュークリエーショ
ン型永久磁石であることを示している。また、第2表に
示すこの発明組成の磁石はいずれも第2図と同等の磁化
曲線を示した。
双下余白 第2表 第3表
【図面の簡単な説明】
第1図はSLmとキコリ一温度との関係を示すグラフ、
第2図は磁化曲線を示すグラフである。 出願人 住友特殊金属株式会社

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. I R(但しRはYを含む希土類元素のうち少なくども
    1種)8原子%〜30原子%、B 2原子%〜28原子
    %、sz5原子%双下、 残部Fe及び不可避的不純物
    からなり、主相が正方晶とする焼結体であることを特徴
    する永久磁石。
JP58110016A 1983-06-17 1983-06-17 永久磁石材料 Granted JPS601808A (ja)

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