JPS60218455A - 永久磁石合金 - Google Patents

永久磁石合金

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JPS60218455A
JPS60218455A JP59073200A JP7320084A JPS60218455A JP S60218455 A JPS60218455 A JP S60218455A JP 59073200 A JP59073200 A JP 59073200A JP 7320084 A JP7320084 A JP 7320084A JP S60218455 A JPS60218455 A JP S60218455A
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magnets
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alloy
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達也 下田
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隆一 尾崎
Koji Akioka
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Suwa Seikosha KK
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Suwa Seikosha KK
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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】 〔技術分野〕 本発明は、セリウム(Ce)−ジジム(Di)−鉄(F
e)−モリブデン(MO)−ボロン(B)からなるある
いは該第を主体とした低コストで高性能な永久磁石合金
に関する。ただし、ジジムはNd−Pr合金の通称であ
る。
従来実用化されている磁石の主なものを、化学組成と製
造法にもとすいて分類すると第1表のようになる。
第1表 表中○印は生産されているもの゛、×゛印は生産されて
いないものを示している。日本市jlAにおいては焼結
アルニコを除く他の5種類の磁石が生産されている。こ
の5種類の磁石は、日本市@VCおいて出荷金額および
生産重量で99%以上(1985年)占めており、磁石
といえばこれらのどれかであると言える。磁石の種類が
このように多いのは、各々のものがそれぞれ長所短所を
持っており、種々の応用から要求される仕様によりそれ
ぞれ使いわけられてい°るからである。これらの磁石の
長所短所を挙げてみる。まず焼結フェライト磁石である
が、この磁石は他のものに比べて単価が最も安いことか
ら、現在多量に使用されている(於日本、1983年の
推定で59.000 ton )。単価は等方性で0.
5〜1円/1、異方性で2〜3円/fであり、性能はエ
ネルギー積(BE)maxで示すと、等方性でIMGO
e糧11jF、異方性で3.5〜4.0 MGOe程度
である。このように焼結フェライト磁石は性能は低いが
それにも増して単価にメリットがある。
しかしながら本来がセラミック磁石なので硬くて脆く耐
衝撃性に乏しい、そして複雑な形状に加工しにくいとい
う欠点を有しそいる。この欠点を補う目的で作られてい
るのがプラスチックボンド形フェライト磁石である。通
−フェライトボンド磁石と呼ばれるこの磁石は、靭性と
加工性に富んでいるので割れ欠けに強く複雑形状の磁石
も簡単にできる、等方性の磁石は、(BH)max=0
.5〜IMGOeで単価が約0.6円/lであり、異方
性の磁石は、(BR)max=1.5程度で単価は約2
.8円/2である。異方性のものの単価が焼結フェライ
ト!比べ同等以上でありしかも性能が低いのは、バイン
ダー月相として高価なエンジニア7゛ラスチツクをVO
I%で40〜50%も含んでいるからであるうけれども
フェライトボンド磁石はこのような単価が高く性能が低
いという欠点にもかかわらず、異方性のものは需要が急
増している。この理由は萌述の長所が効いていることに
他なら々い。次にはアルニコ磁石であるが希土類磁石が
出現する以前には高磁束密度を得ようとするならばこの
磁石しかなかったので、生産額もフェライト磁石を凌ぐ
程大きかった。しかし、本来持っている保磁力IBcの
小ささ、コバルト価格の不安定さ、加工のしすらさそし
て希土類磁石の出現等が原因となり1979年頃からそ
の需要は低下し続け、遂に1983年には生産額で希土
類磁石に抜かれてしまった。今後もこの傾向は続くであ
ろう。最後に希土類磁石であるが、1970年頃から試
験的に製造され始め、1976年あたりより工業的な意
味での生産が開始された。1976年の日本の生産量は
若干5tOnであるが以後急激に伸ひ1983年には2
90 ton生産されたものと推定されている。希土類
磁石がこのように伸びた理由としては何と言っても、そ
のエネルギー積がそれまでの磁石より圧倒的に昼い(焼
結で16〜3o MGOe )ことが市場のニーズとう
まく一致したことが挙げられる。しかし単価は他の磁石
に比較して桁違い □に高く、40〜50円/fである
。また焼結希土類磁石は非常に脆いという欠点を有して
おり割れ欠けが起りゃすぐ使いにぐい。この脆弱性を克
服したものにプラスチックボンド形希土類磁石かある。
圧粉成形で製造されるものは、(’EH)max=10
〜18 MGOeを有しておりこの範囲では焼結磁石に
対して優位を保っている。また最近になって射出成形、
押出し成形といった技術が本磁石に採用されるようにな
り増々使いやすい磁石としてその応用範囲を拡大してい
る。しかしバインダーを混入させるのでどうしても磁気
性能には限度があり単価も焼結に比べて現実には低下し
ていないのでコストパフォーマンスはあまり向上しない
磁石のコストパフォーマンスを評価するのに従来は、(
BH)max(MGOe)を単価(円/j)で割り算し
た指標が便宜的に使用されていたが、実際に磁石を使用
する時に重要なのはN量当りではな(体積あたりのエネ
ルギー積であるから、コストパフォーマンスの指標も体
積あたりにすべきである。従って帯間を8とすると、指
標よりはより = (BE )max/ (e −単価
)とするのがよいであろう。この指標にもとづいて萌述
した5種類の磁石のコストパフォーマンスを計矯した(
第2表a、b)・ 第2表(a) 第2表(1)) この表から分るように、コストパフォーマンスの高い磁
石は性能が低く1.逆に性能の高い磁石はコストパフォ
ーマンスが低いという現象がでている。
従って、従来の磁石においては性能が市場の要求に合致
する程塵に高くしかもコストパフォーマンスにすぐれた
磁石は存在しないという問題があった、 〔目的〕 本発明はこのような問題点を解決するもので、その目的
とするところは゛ミ性能が高くしかも低コストの磁石を
提供することKある。
〔概要〕
本発明による永久磁石合金は、セリウム−7ジム、鉄、
モリブデン、ボロンを主成分とした合金である。広い意
味では希土類磁石の範ちゅうに入るが、従来のサマリウ
ム−コバルトを主体とした磁石とは成分を全く異にする
希土類元素は一般に15種類が混合粘土として産出する
。個々の元素を取り出すには混せ粘土を分離精製しなけ
ればならない。また特足の元素のみが多く使用されると
他の元素が余ってし捷い都合が悪い。従って希土類元素
の値段は単に資源の豊富さ、重要量ばかりでなく、精練
においての抽出順序その難易さ、そして他の元素とのノ
くランス性によって足まる。結果としてSmは約6万円
/−ミツシュメタルは3千円/ K9強というように決
まる(いずれ1,1985年現在)。0e−Di(ジジ
ム; N dP r合金)は、モナザイトおよびノくス
トネサイト鉱の混合希土中にそれぞれ約75%および7
0係も含まれており、精錬プロセスの最初の方で抽出さ
れるので精錬工Vはかからず、また近年の重希土類(S
mからLuに至る元素)の伸びとミツシュメタル需要減
からむしろ余剰が生ずる傾向にあり、バランス性の心配
はない。従って多量に使用されるようになればミツシュ
メタルに近い価格で手に入るようになるであろう。本発
明による永久磁石合金の特徴の第一はこのように安価な
希土類メタルを使用したことにある。
本発明による永久磁石合金の第2の特徴は、従来の希土
類磁石の主成分の一つであるコノクルトを用いていない
ことである。普通、Oe−D i−F e reけでは
キューり点Tcが低くて強磁性体としては使用できない
が、ボロンを適量添加することによりTcが上昇し強磁
性は安定する。ボロンは純度の高いものを使用してもよ
いし、安価なフェロボロンも使用できる。コバルトの代
りに鉄を使用したことにより資源的な制約条件から解放
されるとともに合金コストも大幅に引き下げられる。
本発明による永久磁石合金の第3の特徴は、保磁方向上
およびバルク状態モも大きな保磁力が得られるようにす
るためモリブデン(Mo)を加えたことにある。Mn添
加により、保磁力1Hcは実用に支障のない大きさまて
向上する、またバルク状態で大きな保磁力が得られるこ
とは、樹脂ボンド磁石への応用にとって特に大切であり
、10μm以上の磁粉も問題なく利用できるので磁石の
信頼性、特性を高めることができる。また、大きな粒度
の磁粉を扱えることはその製造にとってもメリットがあ
る。Mnの一部をTi、lHf、V、Nb、Taのうち
少なくとも一つの元素で置換するところのMOの効果は
強められる。
また本発明のCe −L+i −F e −M o −
B合金のBの一部をAI!、Ga、In、Si、Go、
P、S、Bi。
an、Pb、Oの少々(とも一つの元素で置換すると強
磁性安定効果はさらに高められる。希土類元素の一部を
Laで置換しても少量で・は磁力は低下しない、Laを
入れることにより希土類成分の製造は一層簡単になりさ
らに合金を低コストにできる。
次に組成域の限足の理由を述べる。希土類元素中におけ
る元素の原子比R=C!e、、−a−b Nd a P
rbを示す係数a、bは、Cθ−IJi合金を工業的に
安価に製造できる組成範囲に柚っである。またM=Fe
s−x−y MOX ByとしたときのRとMの比2(
Z=M/R)は保磁力を5 KOe以上出すためには4
.0〜9.0の間になくてはならない。M中のMO量又
は、0,01以上でMoの効果が出始め、0.2を越え
ると飽和磁束密度の低下が著しいという理由で決められ
た。yは同様にポロンの効果が出始めるのはα001以
上であり、α15を越えると保持力、飽和磁化が急激に
低下するという理由により範囲が定まる。
〔実施例〕
以下、本発明について実施例に基づき詳細に説明する。
実施例1 0 e O,4Nao、< Pros (Feo、s 
MOOJ Bcu )zの組成式で2を4、0から0.
5刻みで9.0まで取った11種類の合金(組成式は原
子比)を、低周波誘導炉を用いて溶解した。Bは前もっ
てFeと母合金を作製し、溶解しやすいようにした。各
合金は、アルゴン雰囲気中で1100へ1000℃の間
の最適温度で均質化処理を4時間行った後、室温までク
エンチされた。その後820℃で6時間続いて650℃
で4Ff#間等温熱処理を行った後室温まで1.5℃/
―の冷却速度で除冷した。合金は仄Kio〜20μmの
平均粒度に粉砕され、3 wt%のエポキシ樹脂と混練
された。混練された磁性粉は15KOeの磁場中で加圧
成形され、エポキシ樹脂をキュアーさせて磁石にした。
得られた磁石の磁気特性を2の値に従って第1図に示し
た。2が4.0から90の間で実用上に支障のない程度
の保磁力1腕と高い残留磁束相変B r 、エネルギー
積(EH) maxが得られていることが分る。
実施例2 第3表に示した組成の合金を用いて実施例1と同様な方
法を用いて磁石を作製した。得られた磁石の磁気性能を
第4表に示す。
第3表 第4表 各組成にわたり、(BH)maxが7以上の特性が得ら
れており中には5m2Co、、系の最高性能と同等のも
のが得られている。このような磁石が低コストでできる
ことは意義深い。
実施例3 MOの一部をTi、Zr、Bf、V、Nb、Taで置換
した合金を実施例1の方法で溶解した。ただしM = 
Fe t3.B2.No 6.I AwB aos (
Aは上記の6元素つとしてWを0から0.02刻みで0
.20まで11種類とシ、R= ce(L4NaOJp
rOJとしRとMの比zIfi、6.0とした。磁石製
造法は実施例1と同様々方法で行った。第2図VcAが
Zrの場合の結果を示した。ただし均質化後の熱処理は
、1−1f添加によりiEcは向上するので高エネルギ
ー積を得るために、1月Cて最適な条件を採用した。Z
r添加しないものよりある程庸添加した方がよい結果が
得られていることが分る。上記6元素の添加によりどれ
位添加前に比べて性能が向上したかを第5表に示す。
第5表 実施例4 Bの一部を、AI(、Ga、In、Si、Ge、P、S
i。
Bi、 Sn、Pb で置換した合金を実施例1の方法
で溶解した。ただしM2R:Fe(1,76M0o、I
 Bun−uQu (Qは上記の10元素)、R= O
e OJ Nd as Pr 0.1そして2=6、5
 (RM u、 )とし、Uをα01から0.01刻み
でalまで10種類とった。磁石製造は実施例1と同様
な方法で行った。各置換元素で得られた磁石で(BE)
max≧10MGOe以上のものの中からその合金のキ
ューリ一点が添加@に比べて最高に向上した合金のキュ
ーリ一点の向上分を各元素ごとに示すと第6表のようv
cfi’る。
第6表 実施例5 希土類元素の一部をLaで置換した合金を実施例1と同
様な方法で磁石にした。ただし組成としてはR=Oeo
4s−cNdoAsPrO,tLac (0= 0.0
2 、0.08 。
al 5 、0.25 ) 、 M=Fea82MOO
,l Bo、08そしてZ = 6.5(RM as)
の4種類を対象にした。得られた磁気特性を第3図に示
す。Laを加えると、微量のときにはヒステリシスの角
形性が若干向上することが示されている。角形性の評価
SQ値は、4πニ−H減磁曲線上で4yr工= 0.9
 X B rになる磁場Hの絶対値を)lkとすると、
5Q=Hk/1l(cで与えられる。
実施例6 実施例5と同組成の合金を実施例1と同様な方法で溶解
して、焼結法により磁石を作製した。焼結温度は120
0〜1300℃の間の最適条件(収縮が最も大きい条件
)で行い、焼結後は室温まで2〜3時間除冷をした。そ
して再度温度を上昇させ、850〜400℃寸で多段時
効を行った。
得られた磁石の磁気性能を第4図に示す。図に示すよう
に本組成のような安価な材料を用いても8m−Co系と
同等の磁石が得られることが分る。
〔効果〕
以ト述べたように本発明によれば、安価な希土類化合物
Ce−Diを用いても高性能なプラスチックボンド磁石
および焼結磁石が発現でき、従来の磁石にない高コスト
パフォーマンスが達故できるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は、C!ecL4Ndo、 Pro、 (Feo
、 Mo0. Bo、 ) Z組成において、粘土撃と
他元素との比2を変化させた時のプラスチックボンド磁
石の磁気特性を示す。 第2図はs C!eo4NdosPro、+(Feo、
sz−wMoo、tZrwBons)g。 組成においてZrの量Wを変化させた時のプラスチック
磁石のエネルギー積を示す。 第3図は、0oo4s−clJdoAsPro、tLa
c(FeonzMooIBons)65ノ組成において
Laの量Cを変化させた時のグラスチックボンド磁石の
角形性およびエネルギー積の変化を示す。 第4図は% 0eo4s−cNdo4sPro、tLa
c(Feon2Moo、+B o、os ) u の組
成の合金を焼結した磁石のエネルギー積を■ノミのme
の変化の関数として示す。 以 と 出願人 株式会社諏訪精工舎 代理人 弁理士量 上 務 5s789 z4−’y 第1図 W4ム→ 第2図 ÷ 0.00 0.05 0.10 0,15 0.20 
0.25C,4KL − 第3図 0.00 0.05 010 ’0.+50.2C) 
0.2ジC4ti−十 第4図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (11qe−Nd−Pr−Fe−Mo−B系合金におい
    て、希土類元素Rと他の元素Mとめ原子比を2(Z=M
    の原子数/Rの原子数)とし、Rの中での原子比をR=
    Oe、 −a−’b NdaPrbとし、またMの中の
    原子比をM = Fe、 −x−y 1.Qox By
     で表した時、係数a+ b* X + 7 + zが
    仄の値の範囲すなわち 0、05 ≦a < 0.8 o、os<b≦0.5 0.01≦X≦0.3 o、ool<y≦0.15 65≦Z < 9.0 であることを%徴とする永久磁石合金。 +21 Moの一部を、Ti、Zr、Hf、V、Nb、
    Taの少なくとも一つの元素で置換したことを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項記載の永久磁石合金。 (3)Bの一部を、AJ+、Ga、工n1Si、Ge、
    P。 8、Bi、8n、Pb、Oの少な(とも一つの元素で置
    換した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。 (4)希土類元素の一部をLaで置換したことを特徴と
    する特許請求の範囲第1項記載の永久磁石合金。
JP59073200A 1984-04-12 1984-04-12 永久磁石合金 Granted JPS60218455A (ja)

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JPH0569906B2 JPH0569906B2 (ja) 1993-10-04

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS647503A (en) * 1986-07-23 1989-01-11 Hitachi Metals Ltd Permanent magnet with high thermal stability
JPH03148804A (ja) * 1987-07-23 1991-06-25 Hitachi Metals Ltd 熱安定性の良好な永久磁石及びその製造方法
JPH03148803A (ja) * 1990-07-17 1991-06-25 Hitachi Metals Ltd 永久磁石

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JPH03148803A (ja) * 1990-07-17 1991-06-25 Hitachi Metals Ltd 永久磁石

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