JPS60238463A - Sm↓2Co↓1↓7合金の製造方法 - Google Patents
Sm↓2Co↓1↓7合金の製造方法Info
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- JPS60238463A JPS60238463A JP60026117A JP2611785A JPS60238463A JP S60238463 A JPS60238463 A JP S60238463A JP 60026117 A JP60026117 A JP 60026117A JP 2611785 A JP2611785 A JP 2611785A JP S60238463 A JPS60238463 A JP S60238463A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は永久磁石として使用するものに適するSm2C
o+7合金を製造する方法に関矛る−ものである。
o+7合金を製造する方法に関矛る−ものである。
希土類コバルト合金磁石の利点は今日良く知られている
。かかる磁石はDCサーボモーターのような小形モータ
ーに使用するのに特に適してし)る。 −またSm2C
O+q合金は永久磁石として使用する場合には5MCo
5合金(1) より極めて優れた利点を有することも知
られている。例えば、SmzCO+y合金磁石を使用す
るDCモーターは、SmCo5合金磁石を使用する場合
より、重量および慣性が小さくかつトルクおよび加速が
大きい。
。かかる磁石はDCサーボモーターのような小形モータ
ーに使用するのに特に適してし)る。 −またSm2C
O+q合金は永久磁石として使用する場合には5MCo
5合金(1) より極めて優れた利点を有することも知
られている。例えば、SmzCO+y合金磁石を使用す
るDCモーターは、SmCo5合金磁石を使用する場合
より、重量および慣性が小さくかつトルクおよび加速が
大きい。
高エネルギー積(BH)、、、および高固有保持力HH
cを有する永久磁石を形成できるSmzCO+7合金を
得ようとする種々の試みが従来から行われている。
cを有する永久磁石を形成できるSmzCO+7合金を
得ようとする種々の試みが従来から行われている。
代表的な従来技術は、例えば、米国特許第4,172,
71.7号32)、同第4,213.803号(3)、
同第4,22L613号(4) および同第4,375
,996号3″)に示されてし)る。他の従来技術は刊
行物36・7+ l++ 9・10)に示されている。
71.7号32)、同第4,213.803号(3)、
同第4,22L613号(4) および同第4,375
,996号3″)に示されてし)る。他の従来技術は刊
行物36・7+ l++ 9・10)に示されている。
上述の従来技術に開示されているように、22〜30M
GOeのエネルギー積(B11”)、、、および5.8
〜6.3M0eの固有保持力(6・7)を有する磁石を
形成することができる5m2GO+1合金が知られてい
る。その後の開発によって高保磁力を有する磁石を生成
することができるSmzGO+を合金が得られたが、こ
の利点はエネルギー積の低下によって相殺されている。
GOeのエネルギー積(B11”)、、、および5.8
〜6.3M0eの固有保持力(6・7)を有する磁石を
形成することができる5m2GO+1合金が知られてい
る。その後の開発によって高保磁力を有する磁石を生成
することができるSmzGO+を合金が得られたが、こ
の利点はエネルギー積の低下によって相殺されている。
例えば、26MGOeのエネルギー積(BH)、、Xお
よび15.0KOeの固有保磁力tHr、を有する磁石
を生成することができるあるSmzCo+7合金(7)
が今日知られている。上述の米国特許第4,375,
996号(S)に記載されているように、27MG(l
eのエネルギー積(B11)、、。
よび15.0KOeの固有保磁力tHr、を有する磁石
を生成することができるあるSmzCo+7合金(7)
が今日知られている。上述の米国特許第4,375,
996号(S)に記載されているように、27MG(l
eのエネルギー積(B11)、、。
および10.0KOeの固有保磁力111cを有する他
のSm2GO+7合金が今日知られている。
のSm2GO+7合金が今日知られている。
また、S’mzCo+7合金は磁気硬化機構が異なるた
めSmCo2より未磁化状態から磁化するのが困難であ
ることが知られている。例えば、モーターを構成する場
合には、未磁化磁石を使用して、界磁アセンブリまたは
固定子アセンブリを構成し、次いで岸−ユニットとして
仕上げたアセンブリを磁化するのが好ましい実施方法で
ある。この好ましい工業的実施方法では代表的アセンブ
リの未磁化磁石にかりることのできる磁界強さに対して
約25KOeの上限が課せられる。従って、実用できる
ようにするには、未磁化磁石は25KOeの磁界におい
てその特定の特性を得ることができる必要がある。今日
まで、30MGOeより大きいエネルギー積を有ずSm
zcO+7合金の場合にはかかる必要条件を達成するこ
とができなかった16)。
めSmCo2より未磁化状態から磁化するのが困難であ
ることが知られている。例えば、モーターを構成する場
合には、未磁化磁石を使用して、界磁アセンブリまたは
固定子アセンブリを構成し、次いで岸−ユニットとして
仕上げたアセンブリを磁化するのが好ましい実施方法で
ある。この好ましい工業的実施方法では代表的アセンブ
リの未磁化磁石にかりることのできる磁界強さに対して
約25KOeの上限が課せられる。従って、実用できる
ようにするには、未磁化磁石は25KOeの磁界におい
てその特定の特性を得ることができる必要がある。今日
まで、30MGOeより大きいエネルギー積を有ずSm
zcO+7合金の場合にはかかる必要条件を達成するこ
とができなかった16)。
従って、S町Co1ff合金がSmCo5合金のような
他の希土類/遷移金属合金より著しく優れた利点を有す
ることが認められているが、SmzCO+を合金ば未だ
実用できるものとはなっていない。この理由は、優れた
保磁力がエネルギー積を犠牲にしてはじめて得られるか
らであり、またかかる合金が約25KOe以下の磁界に
おいては特定の特性を得ることができなかったからであ
る。
他の希土類/遷移金属合金より著しく優れた利点を有す
ることが認められているが、SmzCO+を合金ば未だ
実用できるものとはなっていない。この理由は、優れた
保磁力がエネルギー積を犠牲にしてはじめて得られるか
らであり、またかかる合金が約25KOe以下の磁界に
おいては特定の特性を得ることができなかったからであ
る。
高エネルギー生成物を得るために、1つの必要条件は高
い残留磁化を有せねばならぬことおよびこれが鉄の添加
11°12) により達成し得ることか知られている。
い残留磁化を有せねばならぬことおよびこれが鉄の添加
11°12) により達成し得ることか知られている。
第2の必要条件は十分に高い固有保磁力および第2象限
における良好なループの角形性を有する必要があること
で、これらの必要条件は銅およびジルコニウムを添加す
ることによって達成される。また、この優れた結晶構造
は1−53m−C。
における良好なループの角形性を有する必要があること
で、これらの必要条件は銅およびジルコニウムを添加す
ることによって達成される。また、この優れた結晶構造
は1−53m−C。
六面体相<13“14・+51の境界領域により包囲さ
れる2−173m−Co菱面体相のセル即ちネットワー
クより形成されなければならない。
れる2−173m−Co菱面体相のセル即ちネットワー
クより形成されなければならない。
上記従来技術には、3mzC019合金を製造するため
の種々の方法が被層されている。然し上述の如く、また
かかる従来法によりつくられるSmzCo+7合金はj
フ当に高いエネルギー積並びに適当に高い保磁力を有せ
ず、25KOeの磁界では容易に磁化されない。
の種々の方法が被層されている。然し上述の如く、また
かかる従来法によりつくられるSmzCo+7合金はj
フ当に高いエネルギー積並びに適当に高い保磁力を有せ
ず、25KOeの磁界では容易に磁化されない。
本出願と同時に出願する出願明細書には、Sm。
Fe、C++およびZrの相対的分量を狭い範囲内で最
適にし、実際のSmおよびZr含量が夫々酸素含量およ
び炭素含量により変化する優れた3m2GO+’7合金
組成物が記載しである。かかる組成物により優れた磁気
特性を有するSm2GO+7合金を得ることができる。
適にし、実際のSmおよびZr含量が夫々酸素含量およ
び炭素含量により変化する優れた3m2GO+’7合金
組成物が記載しである。かかる組成物により優れた磁気
特性を有するSm2GO+7合金を得ることができる。
本発明は優れた磁気特性を有する5IIIZCO17合
金を製造する優れた方法を提供する。
金を製造する優れた方法を提供する。
本発明は一部ではSm2GO+7合金の磁気特性が焼結
工程に続いて固溶体処理工程を行い、すべての合金元素
が均一の固溶体内に存在するように制御した方法で合金
を焼結温度から固溶体処理温度まで冷却する方法により
かかる合金を製造することにより・改善されることを見
出したことに基づく。
工程に続いて固溶体処理工程を行い、すべての合金元素
が均一の固溶体内に存在するように制御した方法で合金
を焼結温度から固溶体処理温度まで冷却する方法により
かかる合金を製造することにより・改善されることを見
出したことに基づく。
焼結温度から固溶体処理温度までのかかる制御した冷却
は、すべての成分が均質な固溶体内に溶解されることを
可能にし、優れた磁気特性Sm、Co、7合金において
得ることを可能にすることを見出した。例えば、合金が
2−’173m−Co相を不安定にすることなく、比較
的高い鉄含量を有する(比較的高い残留磁化を与える)
ことおよび第2象限における良好なループの角形性を与
えるための比較的高いサマリウム含量を有することが可
能である。従来法の場合、鉄分が多く存在することによ
り、要求された2−172−17S菱面体相が不安定に
なり、この結果化ずる鉄に冨んだ相への移転、これによ
る磁気特性の低下、特に残留磁化の劣化が伴われる。
は、すべての成分が均質な固溶体内に溶解されることを
可能にし、優れた磁気特性Sm、Co、7合金において
得ることを可能にすることを見出した。例えば、合金が
2−’173m−Co相を不安定にすることなく、比較
的高い鉄含量を有する(比較的高い残留磁化を与える)
ことおよび第2象限における良好なループの角形性を与
えるための比較的高いサマリウム含量を有することが可
能である。従来法の場合、鉄分が多く存在することによ
り、要求された2−172−17S菱面体相が不安定に
なり、この結果化ずる鉄に冨んだ相への移転、これによ
る磁気特性の低下、特に残留磁化の劣化が伴われる。
本発明の方法を用いることにより、約25KOeの磁界
でその特定の性質を達成し、少なくとも30’MGOe
のエネルギー積(BH)、、、を有し且つ14〜16K
Oeの満足な固有保磁力、1(oを有する永久磁石を製
造することが可能である。
でその特定の性質を達成し、少なくとも30’MGOe
のエネルギー積(BH)、、、を有し且つ14〜16K
Oeの満足な固有保磁力、1(oを有する永久磁石を製
造することが可能である。
また本発明における磁石は少なくとも約11.5KGの
満足な残留磁化Brを有しまた第2象限における一層良
好なループの角形性即ち約9.0KOeのHKを有する
ことができる。
満足な残留磁化Brを有しまた第2象限における一層良
好なループの角形性即ち約9.0KOeのHKを有する
ことができる。
初期合金体を液体+固体領域において最も高い可能な温
度で焼結して十分な密度と高い残留磁化が達成されるこ
とを確かめた焼結温度は焼結工程の少なくとも終りで少
なく表も約1200℃とすることかできる。焼結温度は
迅速な焼結を促進するためその温度において液相および
固相の混合物から成るような温度とすべきである。優れ
た固相は217Sm−Co粒子より成り、これ等はZr
に冨む相を少■含有するCu5mから成る液相により包
囲される。
度で焼結して十分な密度と高い残留磁化が達成されるこ
とを確かめた焼結温度は焼結工程の少なくとも終りで少
なく表も約1200℃とすることかできる。焼結温度は
迅速な焼結を促進するためその温度において液相および
固相の混合物から成るような温度とすべきである。優れ
た固相は217Sm−Co粒子より成り、これ等はZr
に冨む相を少■含有するCu5mから成る液相により包
囲される。
焼結処理は、アルゴンの如き不活性雰囲気内、水素中ま
たは真空中或いはこれ等を組合せた雰囲気で行うことが
できる。単にアルゴン雰囲気中で焼結する場合、若干の
アルゴンが焼結した合金の孔内に存在している可能性が
ある。この望ましくない存在は、最初真空中で若干低い
温度で焼結して孔を減らし、次いでアルゴン雰囲気中で
温度を上げて十分な密度を達成することにより最小にす
ることができる。同様に焼結全体を真空中で行うのは、
サマリウムの損失が多くなるので、実際的ではなく、好
ましい処理は最初真空中で低い温度で焼結し、次いでア
ルゴン雰囲気に変え然る後温度を所望のより高い温度に
上げることである。或いはまた合金を最初水素雰囲気で
、若干低い温度で、例えば1150℃で30分間焼結し
て内部の孔を閉じ、次いでアルゴンの雰囲気中1200
〜1215°Cの範囲の温度に加熱し、この温度に10
分間維持する。
たは真空中或いはこれ等を組合せた雰囲気で行うことが
できる。単にアルゴン雰囲気中で焼結する場合、若干の
アルゴンが焼結した合金の孔内に存在している可能性が
ある。この望ましくない存在は、最初真空中で若干低い
温度で焼結して孔を減らし、次いでアルゴン雰囲気中で
温度を上げて十分な密度を達成することにより最小にす
ることができる。同様に焼結全体を真空中で行うのは、
サマリウムの損失が多くなるので、実際的ではなく、好
ましい処理は最初真空中で低い温度で焼結し、次いでア
ルゴン雰囲気に変え然る後温度を所望のより高い温度に
上げることである。或いはまた合金を最初水素雰囲気で
、若干低い温度で、例えば1150℃で30分間焼結し
て内部の孔を閉じ、次いでアルゴンの雰囲気中1200
〜1215°Cの範囲の温度に加熱し、この温度に10
分間維持する。
本発明においては、焼結した合金体を焼結温度から固溶
体処理温度まで、Cu5mとZrに富んだ相の、安定な
2−173m−Co相における固溶体への均質で釣合の
とれた溶解を確保するように制御した方法で冷却する。
体処理温度まで、Cu5mとZrに富んだ相の、安定な
2−173m−Co相における固溶体への均質で釣合の
とれた溶解を確保するように制御した方法で冷却する。
鉄含量が比較的高いとかかる溶解を達成するのが困難に
なる。この理由は鉄含量が高いと安定な2−173m−
Co固相が単−相として存在する11見度範囲が減する
。然し、本発明において焼結温度から固溶体処理温度ま
での制御した冷却によりこの問題は克服される。
なる。この理由は鉄含量が高いと安定な2−173m−
Co固相が単−相として存在する11見度範囲が減する
。然し、本発明において焼結温度から固溶体処理温度ま
での制御した冷却によりこの問題は克服される。
鉄含量の比較的高い焼結合金体を焼結温度から固溶体処
理温度まで速く冷却しすぎる場合には、C,u S m
およびZrに富んだ相が粒子の境界に集中してとどまる
。サマリウムの局部的高濃度により、2−173m−C
o相の一層低い残留磁化を有するI?eに冨んだ相への
転移を生ずる。また、同じ粒子の境界領域におい一ζジ
ルコニウムが固溶体から取り除かれる吉ループの角形性
に対し悪影響が及ぼされる。
理温度まで速く冷却しすぎる場合には、C,u S m
およびZrに富んだ相が粒子の境界に集中してとどまる
。サマリウムの局部的高濃度により、2−173m−C
o相の一層低い残留磁化を有するI?eに冨んだ相への
転移を生ずる。また、同じ粒子の境界領域におい一ζジ
ルコニウムが固溶体から取り除かれる吉ループの角形性
に対し悪影響が及ぼされる。
かかる望ましくない影響のおこる可能性は、本発明にお
いて1170℃から固溶体処理温度まで緩徐に冷却する
ことにより著しく減ぜられる。
いて1170℃から固溶体処理温度まで緩徐に冷却する
ことにより著しく減ぜられる。
合金組成に対する固体+液体/固体相転移温度以下であ
り、例えば約り140℃〜約1150℃とすることがで
きる。固溶体処理温度まで緩徐に冷却した後、合金体を
この温度に一定時間(例えば約2時間)維持して合金化
する元素の溶解を改善し、アニーリングにより任意の構
造的欠陥を除去する。
り、例えば約り140℃〜約1150℃とすることがで
きる。固溶体処理温度まで緩徐に冷却した後、合金体を
この温度に一定時間(例えば約2時間)維持して合金化
する元素の溶解を改善し、アニーリングにより任意の構
造的欠陥を除去する。
次いで合金体を固溶体処理温度から800℃以下の温度
まで約10℃/Sの速度で冷却し、然る後室温まで冷却
する。前記の同時に出願する明細書には、サマリウムの
随意の部分をプラセオジムと置き換えることができるこ
とが記載しである。この場合、固体+液体/固体相転移
温度は一層低く、固溶体処理温度が一層低い、1120
〜1145°Cの範囲でなくてはならない。
まで約10℃/Sの速度で冷却し、然る後室温まで冷却
する。前記の同時に出願する明細書には、サマリウムの
随意の部分をプラセオジムと置き換えることができるこ
とが記載しである。この場合、固体+液体/固体相転移
温度は一層低く、固溶体処理温度が一層低い、1120
〜1145°Cの範囲でなくてはならない。
次いで合金体をエージングし−rl−53m−Co相ネ
ットワークを発現させる。エージング温度は一般に80
0〜860℃の範囲であるが、組成により、特にジルコ
ニウム含量により正確に選定しなければならない。木i
明における好ましいエージング温度は20時間845±
5℃である。
ットワークを発現させる。エージング温度は一般に80
0〜860℃の範囲であるが、組成により、特にジルコ
ニウム含量により正確に選定しなければならない。木i
明における好ましいエージング温度は20時間845±
5℃である。
エージング工程後、制御した方法で合金体を冷却して所
要の磁気硬化を行うこと、即ち所要の固有保磁力および
良好なループの角形性を達成することが必要である。か
かる制御した冷却は、エージング温度から約600℃ま
で好ましくは約2℃/minの速度で行い、400℃の
領域で約600℃から第2エージング温度まで約1℃/
minの速度で行えばよい。本発明において好ましい第
2エージング処理は410℃で10時間である。次いで
合金体を室温まで冷却する。
要の磁気硬化を行うこと、即ち所要の固有保磁力および
良好なループの角形性を達成することが必要である。か
かる制御した冷却は、エージング温度から約600℃ま
で好ましくは約2℃/minの速度で行い、400℃の
領域で約600℃から第2エージング温度まで約1℃/
minの速度で行えばよい。本発明において好ましい第
2エージング処理は410℃で10時間である。次いで
合金体を室温まで冷却する。
第1エージング温度から冷却する間および第2エージン
グ温度に維持する間、2−172−17S相の領域は1
−53m−Co相ネットワーク内で整合よく核形成し、
これにより格子歪および磁気硬化を起す+161゜磁気
的に硬化する場合、1−5S1−5S相ネツトワークは
磁壁の移動に対する障害として役立ち、必要とされる固
有保磁力および良好な第2象限のループの角形性を生ず
る。
グ温度に維持する間、2−172−17S相の領域は1
−53m−Co相ネットワーク内で整合よく核形成し、
これにより格子歪および磁気硬化を起す+161゜磁気
的に硬化する場合、1−5S1−5S相ネツトワークは
磁壁の移動に対する障害として役立ち、必要とされる固
有保磁力および良好な第2象限のループの角形性を生ず
る。
本発明における一例の合金体は一次形態で得られ、次の
重量で表わされる組成を有する:2’2.1%の有効S
m、22.0%のPe、4.6χのCu、■、5χの有
効Zrおよび残部Co0 この合金体を水素中1150
℃で30分間、アルゴン中1205℃で10分間焼結し
た。次いでこの焼結した合金体を2°C/minの速度
で1150℃に冷却した。 − 次いで合金体を1140〜1150℃の温度で2時間固
溶体処理を行った。固溶体処理後、合金体を室温まで冷
却する。顕微鏡写真により均一の単一相固溶体構造が達
成されたことがわかった。
重量で表わされる組成を有する:2’2.1%の有効S
m、22.0%のPe、4.6χのCu、■、5χの有
効Zrおよび残部Co0 この合金体を水素中1150
℃で30分間、アルゴン中1205℃で10分間焼結し
た。次いでこの焼結した合金体を2°C/minの速度
で1150℃に冷却した。 − 次いで合金体を1140〜1150℃の温度で2時間固
溶体処理を行った。固溶体処理後、合金体を室温まで冷
却する。顕微鏡写真により均一の単一相固溶体構造が達
成されたことがわかった。
次いで合金体を815℃まで再加熱することによりエー
ジングし、この温度に20時間維持し、次いで合金体を
2°C/minの速度で600°Cまで冷却し、600
℃から410℃まで1℃/minで冷却し、410°C
で10時間維持し、次いで室温まで冷却した。顕微鏡写
真を取ると2−172−17S粒子の均一構造を示した
。
ジングし、この温度に20時間維持し、次いで合金体を
2°C/minの速度で600°Cまで冷却し、600
℃から410℃まで1℃/minで冷却し、410°C
で10時間維持し、次いで室温まで冷却した。顕微鏡写
真を取ると2−172−17S粒子の均一構造を示した
。
前記合金体と同様の組成を有する他の合金体をつくり、
前記合金と同様の処理をした。但し、焼結温度から固溶
体処理温度までの冷却はIO’C/Sの迅速な速度で行
った。次いで合金を815°Cに再加熱し、上述の如く
エージングした。顕微鏡写真を取ったところ2−172
−17S相より成る大きい粒子を示し、Cu5mの黒色
相とZrに冨んだ白色相の粒子の境界に見られた。
前記合金と同様の処理をした。但し、焼結温度から固溶
体処理温度までの冷却はIO’C/Sの迅速な速度で行
った。次いで合金を815°Cに再加熱し、上述の如く
エージングした。顕微鏡写真を取ったところ2−172
−17S相より成る大きい粒子を示し、Cu5mの黒色
相とZrに冨んだ白色相の粒子の境界に見られた。
次いで合金体を25KOeの磁界で磁化し、得られた磁
気特性を評価し、次の表に示す。
気特性を評価し、次の表に示す。
Br =Hc IIK (BH)lIaX(KG) (
KOe) (KOe) (MGOe)緩徐な冷却 11
.7 15.8 9.0 30.8迅速な冷却 11.
7 14.9 6.0 2B、0本発明により焼結温度
から固溶体処理温度への緩徐な冷却を行った合金体の磁
気特性が優れていることが容易に明らかである。
KOe) (KOe) (MGOe)緩徐な冷却 11
.7 15.8 9.0 30.8迅速な冷却 11.
7 14.9 6.0 2B、0本発明により焼結温度
から固溶体処理温度への緩徐な冷却を行った合金体の磁
気特性が優れていることが容易に明らかである。
焼結処理において、先ず水素雰囲気中で、次いでアルゴ
ン雰囲気中で更に一定期間焼結するのが有利であること
を見出した。例えば、好適なる焼結処理は水素中115
0℃で30分間焼結し、次いで炉内雰囲気中をアルゴン
に変え、温度を4〜bで1205℃まで高め、この温度
を10分間維持することである。最初の焼結処理中、生
成物の密度は、若干の水素の取込みを伴って孔が密閉さ
れた。アルゴン雰囲気における第2焼結処理では、初期
の71り素が拡散により除去され、残りの孔が密閉され
て十分な密度となる。第2焼結処理中アルゴンの取り込
みは、外側の孔が第1焼結処理により十分に閉鎖されい
しまうので起こらず、また、最終焼結処理をアルゴン中
で行なうので水素は合金中に残存することがない。全焼
結処理をアルゴン中で行なう場合には、若干のアルゴン
が内部孔の内に取り込まれて、残存孔が生じ、完成磁石
は低密度および低残留磁化(Br)となる。
ン雰囲気中で更に一定期間焼結するのが有利であること
を見出した。例えば、好適なる焼結処理は水素中115
0℃で30分間焼結し、次いで炉内雰囲気中をアルゴン
に変え、温度を4〜bで1205℃まで高め、この温度
を10分間維持することである。最初の焼結処理中、生
成物の密度は、若干の水素の取込みを伴って孔が密閉さ
れた。アルゴン雰囲気における第2焼結処理では、初期
の71り素が拡散により除去され、残りの孔が密閉され
て十分な密度となる。第2焼結処理中アルゴンの取り込
みは、外側の孔が第1焼結処理により十分に閉鎖されい
しまうので起こらず、また、最終焼結処理をアルゴン中
で行なうので水素は合金中に残存することがない。全焼
結処理をアルゴン中で行なう場合には、若干のアルゴン
が内部孔の内に取り込まれて、残存孔が生じ、完成磁石
は低密度および低残留磁化(Br)となる。
優れた磁気特性、例えば高エネルギー積を達成するため
には、Fe含量を系統的に増加させ、従って、その他の
元素を調整し且つ固溶体の熱処理温度および時間を制御
してすべての合金化する元素を均一固溶体内に存在させ
る基本的必要条件を達成することが必要であることを見
出した。例えば、Fe含量を15%から22%まで増加
させるためにCI+含量を6.0χから4.6Zニ、有
効Zr含量を2.5zから1.5%まで減じ、且つ11
80℃で1時間の固溶体加熱処理を1205℃の焼結温
度から固体+液体/固体相転移温度よりもほんの僅かに
(marginally)低い溶液熱処理温度までの制
御した冷却法に変更することが必要である。この温度は
正確な組成に左右され、また金属組織学的に決定するこ
とができる。この転移温度に対する主な影響力は、鉄に
関して観察されるもので、例えば15%のFeを含有す
る合金Gこついては転移温度は1180℃として決定さ
れ、17%のReでは1170℃また22%のFeでは
1150°Cとなり、・ずなわら今まで研究した範囲で
はFe含量が1%増加するのに転移温度は約4℃減少す
る。 ゛固溶体処理の後、合金を室温まで冷却し、且つ
800〜860℃の範囲内のエージング温度まで20時
間までの間に再加熱する。このエージング処理において
、2−173m−Co固溶体は、2−175m−Goマ
トリックス内に1−53m−Co相の連続ネットワーク
を有する二重(duplex)構造に転移する。エージ
ング温度に関するこの広い温度範囲800〜860℃は
許容することができず、かかるエージング温度をジルコ
ニウム含量に関して正確に決定しなければならないこと
を見い出した。例えば、最適エージング温度は2.0〜
2.5χの有効ジルコニウム含量につ0て815±5℃
であることを見い出した。ジルコニウム含量が低い場合
には、エージング温度を上昇させなければならない。例
えば、有効ジルコニウム含量が1.4〜2.0zの場合
には最適エージング温度が845±5℃であることを見
い出した。要求される1−5S1−5S相ネツトワーク
を形成させて所望保磁力を発揮させるためには、エージ
ング温度で最低約20時間が必要であることを見い出し
た。時間が短かいと、すなわち10〜15時間だと保磁
力が低くなり、また時間が長いと、すなわち30時間だ
と如何なる他の改善もなされなくなる。所望保磁力およ
びループの角形性()IK)を発現させるためには、1
−5SIIl−Co相の連続ネットワークを有すること
が必要である。これには十分なサマリウムが存在するこ
とが要求され、22.5〜23.5%のを効サマリウム
が好適量であることを見い出した。
には、Fe含量を系統的に増加させ、従って、その他の
元素を調整し且つ固溶体の熱処理温度および時間を制御
してすべての合金化する元素を均一固溶体内に存在させ
る基本的必要条件を達成することが必要であることを見
出した。例えば、Fe含量を15%から22%まで増加
させるためにCI+含量を6.0χから4.6Zニ、有
効Zr含量を2.5zから1.5%まで減じ、且つ11
80℃で1時間の固溶体加熱処理を1205℃の焼結温
度から固体+液体/固体相転移温度よりもほんの僅かに
(marginally)低い溶液熱処理温度までの制
御した冷却法に変更することが必要である。この温度は
正確な組成に左右され、また金属組織学的に決定するこ
とができる。この転移温度に対する主な影響力は、鉄に
関して観察されるもので、例えば15%のFeを含有す
る合金Gこついては転移温度は1180℃として決定さ
れ、17%のReでは1170℃また22%のFeでは
1150°Cとなり、・ずなわら今まで研究した範囲で
はFe含量が1%増加するのに転移温度は約4℃減少す
る。 ゛固溶体処理の後、合金を室温まで冷却し、且つ
800〜860℃の範囲内のエージング温度まで20時
間までの間に再加熱する。このエージング処理において
、2−173m−Co固溶体は、2−175m−Goマ
トリックス内に1−53m−Co相の連続ネットワーク
を有する二重(duplex)構造に転移する。エージ
ング温度に関するこの広い温度範囲800〜860℃は
許容することができず、かかるエージング温度をジルコ
ニウム含量に関して正確に決定しなければならないこと
を見い出した。例えば、最適エージング温度は2.0〜
2.5χの有効ジルコニウム含量につ0て815±5℃
であることを見い出した。ジルコニウム含量が低い場合
には、エージング温度を上昇させなければならない。例
えば、有効ジルコニウム含量が1.4〜2.0zの場合
には最適エージング温度が845±5℃であることを見
い出した。要求される1−5S1−5S相ネツトワーク
を形成させて所望保磁力を発揮させるためには、エージ
ング温度で最低約20時間が必要であることを見い出し
た。時間が短かいと、すなわち10〜15時間だと保磁
力が低くなり、また時間が長いと、すなわち30時間だ
と如何なる他の改善もなされなくなる。所望保磁力およ
びループの角形性()IK)を発現させるためには、1
−5SIIl−Co相の連続ネットワークを有すること
が必要である。これには十分なサマリウムが存在するこ
とが要求され、22.5〜23.5%のを効サマリウム
が好適量であることを見い出した。
このエージング処理において、起こり得る構造変化の性
質はエージング処理の開始温度に絶対的に左右され、す
なわち温度を高くして時間を短かくするか若しくはその
逆の場合にしても同し結果を得ることができないことを
観察した。この挙動は、核形成および生長反応とは異な
る如きスピノーダル分解に代表される。
質はエージング処理の開始温度に絶対的に左右され、す
なわち温度を高くして時間を短かくするか若しくはその
逆の場合にしても同し結果を得ることができないことを
観察した。この挙動は、核形成および生長反応とは異な
る如きスピノーダル分解に代表される。
約800〜860℃の第1エージング処理の後、試験体
を臨界速度で400〜425℃の範囲の第2エージング
温度まで冷却しなければならない。好適なる冷却速度は
エージング温度から約600℃までで約2°C/min
であり、また約600℃から第2エージング温度まで約
1℃/minである。かかる条件の僅かな変動では有害
作用がもたらされることはないが、〉2℃/minの如
き急冷またはく0.5℃/minの如き極めて緩徐な冷
却では劣った磁気特性をもたらす。この臨界冷却工程中
、2−173m−Co相の領域は1−55m−Co相の
ネットワーク内に整合良く核形成し、これにより格子歪
みが発生し、保磁力を引き出す316)。この転移は1
−55m−Co相の銅の存在により高めされる。このモ
デルより、冷却速度が速いと1−5S1−5S相の領域
が2−175m−Co相に転移し、また冷却速度が遅い
と格子歪みを生ずることがなく整合性の悪い核形成が起
こることがわかる。
を臨界速度で400〜425℃の範囲の第2エージング
温度まで冷却しなければならない。好適なる冷却速度は
エージング温度から約600℃までで約2°C/min
であり、また約600℃から第2エージング温度まで約
1℃/minである。かかる条件の僅かな変動では有害
作用がもたらされることはないが、〉2℃/minの如
き急冷またはく0.5℃/minの如き極めて緩徐な冷
却では劣った磁気特性をもたらす。この臨界冷却工程中
、2−173m−Co相の領域は1−55m−Co相の
ネットワーク内に整合良く核形成し、これにより格子歪
みが発生し、保磁力を引き出す316)。この転移は1
−55m−Co相の銅の存在により高めされる。このモ
デルより、冷却速度が速いと1−5S1−5S相の領域
が2−175m−Co相に転移し、また冷却速度が遅い
と格子歪みを生ずることがなく整合性の悪い核形成が起
こることがわかる。
銅を含有する1−53m−Co系において、保磁力を発
現するためのエーシング処理は400〜450℃の範囲
に最適温度を示す(16)、保磁力とループの角形性(
Hk)を銅含有1−5 Sm ’−Co相ネットワーク
のエージングにより発現させた本発明に係る2173m
−Co系において同一の効果が適合することを確かめた
。最適なエージング温度は410〜415℃であること
を確かめた。400°Cのエージング温度で10時間処
理すると、下記に示す如<422℃に於ける場合と同様
に一層低いループの角形性(Hk )が得られる。
現するためのエーシング処理は400〜450℃の範囲
に最適温度を示す(16)、保磁力とループの角形性(
Hk)を銅含有1−5 Sm ’−Co相ネットワーク
のエージングにより発現させた本発明に係る2173m
−Co系において同一の効果が適合することを確かめた
。最適なエージング温度は410〜415℃であること
を確かめた。400°Cのエージング温度で10時間処
理すると、下記に示す如<422℃に於ける場合と同様
に一層低いループの角形性(Hk )が得られる。
8x (KOe)
400 7.6
410 8.7
422 7.8
410〜415℃で10時間のエージング処理が有効−
であることを見出した。また、最適な第2エージング温
度は銅含量に左右されるごとを確かめた。
であることを見出した。また、最適な第2エージング温
度は銅含量に左右されるごとを確かめた。
400〜425℃でのエージング後、常温までの最終冷
却工程は絶対的でないことを確かめた。
却工程は絶対的でないことを確かめた。
また本発明は、鉄、銅およびシルコニうム又は同様の第
1VB若しくはVBi遷移金属を含有するSm2CO+
7合金を一次形態で用意し、該合金を高温度で焼結して
高残留磁化になる高密度にし、前記合金の好適組成に関
する液体+固体/固体相転移温度以下にある固溶体処理
温度を選択し、該合金を高い焼結温度から固溶体処理温
度まで合金成分が均一な固溶体になるように制御した方
法で冷却し、前記固溶体処理温度で保持し、常温まで冷
却し、前記合金を該合金の組成、特にジルコニウム含量
に臨界的に左右されるエージング温度まで再加熱し、2
173m −C,o固溶体を2−175m −C。
1VB若しくはVBi遷移金属を含有するSm2CO+
7合金を一次形態で用意し、該合金を高温度で焼結して
高残留磁化になる高密度にし、前記合金の好適組成に関
する液体+固体/固体相転移温度以下にある固溶体処理
温度を選択し、該合金を高い焼結温度から固溶体処理温
度まで合金成分が均一な固溶体になるように制御した方
法で冷却し、前記固溶体処理温度で保持し、常温まで冷
却し、前記合金を該合金の組成、特にジルコニウム含量
に臨界的に左右されるエージング温度まで再加熱し、2
173m −C,o固溶体を2−175m −C。
7トリックス内の1−53m−Co相の連続ネットワー
クからなる構造に転移するに十分な時間保持し、該合金
を第2エージング温度まで臨界的速度で冷却し、当該温
度で217Sm−Co相の領域が155m−Co相ネッ
トワーク内で整合よく核形成するよう所定時間保持して
高い保磁力および良好なループの角形性になる格子歪を
形成し、該合金を第2エージング温度から常温まで冷却
することよりなるSm2CO+7合金永久磁石の製造方
法も提供する。
クからなる構造に転移するに十分な時間保持し、該合金
を第2エージング温度まで臨界的速度で冷却し、当該温
度で217Sm−Co相の領域が155m−Co相ネッ
トワーク内で整合よく核形成するよう所定時間保持して
高い保磁力および良好なループの角形性になる格子歪を
形成し、該合金を第2エージング温度から常温まで冷却
することよりなるSm2CO+7合金永久磁石の製造方
法も提供する。
本発明に関連して下記の事項も適切である。
■、 高い焼結温度は高密度を発現し、最終的に高い残
留磁化にする。歪を最小にするためには、水素中115
0℃で30分間加熱後アルゴン中4〜5℃/分で120
5°Cまで加熱する工程と、該温度で10分間保持する
工程との2段階処理が好適である。
留磁化にする。歪を最小にするためには、水素中115
0℃で30分間加熱後アルゴン中4〜5℃/分で120
5°Cまで加熱する工程と、該温度で10分間保持する
工程との2段階処理が好適である。
2、高い鉄含有量は残留磁化とエネルギー積を増大する
のに望ましいが、均一な2−17 Sm −Co固溶体
を維持するために鉄含量を増大させるにつれて銅および
ジルコニウム含量を減する必要がある。
のに望ましいが、均一な2−17 Sm −Co固溶体
を維持するために鉄含量を増大させるにつれて銅および
ジルコニウム含量を減する必要がある。
鉄は固溶体処理温度に対し最も顕著な効果を有する。好
適な鉄含量は22%で、好ましい固溶体処理温度ば11
40〜1170°Cである。
適な鉄含量は22%で、好ましい固溶体処理温度ば11
40〜1170°Cである。
3、 サマリウムおよびジルコニウムは、同時に出願す
る出願明細書に開示した如く、酸素および炭素の存在を
考慮するために有効量として見做す必要かある。
る出願明細書に開示した如く、酸素および炭素の存在を
考慮するために有効量として見做す必要かある。
4、 1−55m−Co相ネットワークをエージング処
理中2−173m −Coマトリックス内に形成する際
に、]−55m−Co相ネットワークが連続し・ている
ことを確実にするに十分なサマリウムが存在する必要が
ある。これは良好な保磁力およびループの角形性(H2
)に関しても必要である。サマリウJ1の好適な有効量
は23.0%である。
理中2−173m −Coマトリックス内に形成する際
に、]−55m−Co相ネットワークが連続し・ている
ことを確実にするに十分なサマリウムが存在する必要が
ある。これは良好な保磁力およびループの角形性(H2
)に関しても必要である。サマリウJ1の好適な有効量
は23.0%である。
5、 存在する有効なジルコニウムは上述したエージン
グ転移が生ずる正確な温度に対し臨界的効果を有す゛る
。有効ジルコニウムの好ましい分量は845±5°C〜
815 ±5°Cで20時間のエージング処理で1.4
〜2゜0%である。
グ転移が生ずる正確な温度に対し臨界的効果を有す゛る
。有効ジルコニウムの好ましい分量は845±5°C〜
815 ±5°Cで20時間のエージング処理で1.4
〜2゜0%である。
に、存在する銅は、800〜860°Cの範囲内の第1
エーシング温度から第2エーシング温度までの制御した
冷却および後者の温度での保持中に1−53m−Co相
ネットワーク領域の2−173m −C。
エーシング温度から第2エーシング温度までの制御した
冷却および後者の温度での保持中に1−53m−Co相
ネットワーク領域の2−173m −C。
相の整合−域への最終転移に有益に作用する。2−17
8m −Co相の整合領域は高い保磁力になる1−5S
1−5S相ネツトワークを変形させる、すなわち歪ませ
る。銅の好適含量は4.6%である。好適な冷却速度は
860℃から600℃までは2℃/minである。60
0℃から410℃までは1℃/minである。好適な第
2エージング温度は410℃である。
8m −Co相の整合領域は高い保磁力になる1−5S
1−5S相ネツトワークを変形させる、すなわち歪ませ
る。銅の好適含量は4.6%である。好適な冷却速度は
860℃から600℃までは2℃/minである。60
0℃から410℃までは1℃/minである。好適な第
2エージング温度は410℃である。
410℃での好適保持時間は10時間である。
7、 前述した如く、全ての合金化する元素を固溶体処
理工程において最適にするためジルコニウムおよび銅の
両含量を制御する必要がある。
理工程において最適にするためジルコニウムおよび銅の
両含量を制御する必要がある。
参考文献
1、ワラス・ダブリュー・イー、「希土類金属間化合物
」アカデミツク・プレス、ニューヨーク。
」アカデミツク・プレス、ニューヨーク。
1973゜
2、トクナガ・エム、ハギ・シーおよびムラヤマ・エイ
チ、「永久磁石合金」米国特許第4,172,717号
、1979年10月30日。
チ、「永久磁石合金」米国特許第4,172,717号
、1979年10月30日。
3、ヨネヤマ・ティー、トミザワ・ニス、ホリ・ティー
およびオジマ・ティー、rRzcO+を希土類コバルト
永久磁石合金およびその製造方法」米国時aり第11,
213,803号1980年7月22日。
およびオジマ・ティー、rRzcO+を希土類コバルト
永久磁石合金およびその製造方法」米国時aり第11,
213,803号1980年7月22日。
4、イマイスミ・エヌおよびワカナ・ケイ、「希土類コ
バルト系永久磁石合金およびその製造方法」米国特許第
4.221,613号、1980年9月9日。
バルト系永久磁石合金およびその製造方法」米国特許第
4.221,613号、1980年9月9日。
5、タワラ・ワイ、チノ・ティーおよびオーハシ・ケイ
[永久磁石用希土類金属含有合金」米国特許第4,37
5,996号、1983年3月811゜6、シモンス・
ヒー・シー、 [高エネルギー密度箱出類=−コバルト
16石およびり、C,サーボモータ:貴重な結合」第6
回希土類−コバルト永久磁石の国際研究集会、オースト
リア、ビエンナ、バーデン1982年。
[永久磁石用希土類金属含有合金」米国特許第4,37
5,996号、1983年3月811゜6、シモンス・
ヒー・シー、 [高エネルギー密度箱出類=−コバルト
16石およびり、C,サーボモータ:貴重な結合」第6
回希土類−コバルト永久磁石の国際研究集会、オースト
リア、ビエンナ、バーデン1982年。
7、ハジパナイス・ジー・シー、r2:17永久磁石の
ミクロ構造と磁区構造」第6回希土類−コバルト永久磁
石の国際研究集会、オーストリア、ビエンナ、ハーデン
、 1982年。
ミクロ構造と磁区構造」第6回希土類−コバルト永久磁
石の国際研究集会、オーストリア、ビエンナ、ハーデン
、 1982年。
8、ヨネヤマ・ティー、トミザワ・ニス、ホリ・ティー
およびオジマ・ティー+ rsmz(Co、 Cu、
Fe。
およびオジマ・ティー+ rsmz(Co、 Cu、
Fe。
M)17に基づく新しい型の希土類−コバルト磁石」第
3回希土類−コバルト永久磁石の国際研究集会、カリポ
ルニア、う・ジョラ、 1978年。
3回希土類−コバルト永久磁石の国際研究集会、カリポ
ルニア、う・ジョラ、 1978年。
9、ヨネヤマ・ティー、フクノ・ニーおよびオジマ・テ
ィー、「高いiHcおよび(Bll)、、Xを有するS
m2(Go、 Cu+ Fe’+ Zr)+を磁石」第
3回フェライト国際会議2日本1京都、1980年。
ィー、「高いiHcおよび(Bll)、、Xを有するS
m2(Go、 Cu+ Fe’+ Zr)+を磁石」第
3回フェライト国際会議2日本1京都、1980年。
10、ハジパナイス・ジー・シー、ハゼルトン・アール
・シー、つ次リンス・ニス・エイチ、ウィシエキエルス
キ・ニーおよびロウレス・ケイ・アール、[ミクロ構造
の熱処理効果およびSm、(Co、 Fe+Cu+ Z
rL、z磁石の磁気的性質」、第6回希土類−コバルト
永久磁石の国際研究集会、オーストリア。
・シー、つ次リンス・ニス・エイチ、ウィシエキエルス
キ・ニーおよびロウレス・ケイ・アール、[ミクロ構造
の熱処理効果およびSm、(Co、 Fe+Cu+ Z
rL、z磁石の磁気的性質」、第6回希土類−コバルト
永久磁石の国際研究集会、オーストリア。
ビエンナ、バーデン、1982年。
11、シモダ・ティー、オコノギー・アイ、カザイ・ケ
ーおよびテライシ・ケー、[新しい樹脂−結合SmzC
o+を型磁石」第3回フェライト国際会議、日本9京都
、1980年。
ーおよびテライシ・ケー、[新しい樹脂−結合SmzC
o+を型磁石」第3回フェライト国際会議、日本9京都
、1980年。
12、シモダ・ティー、オコノギ・アイおよびテライシ
・グー1樹脂結合S町TMI7型磁石の磁気的性質の開
発」、第6回希土類コバルト永久磁石の国際研究集会会
報、バージニア、ロアツク、1981年6月。
・グー1樹脂結合S町TMI7型磁石の磁気的性質の開
発」、第6回希土類コバルト永久磁石の国際研究集会会
報、バージニア、ロアツク、1981年6月。
13.フィドラー・ジェーおよびスカリンキイ・ビー、
r REPMにおける磁壁のピンニング」第6回希土類
コバルト永久磁石の国際研究集会会報、オーストリア、
ビエンナ、1982年9月。
r REPMにおける磁壁のピンニング」第6回希土類
コバルト永久磁石の国際研究集会会報、オーストリア、
ビエンナ、1982年9月。
14、クロンミュラー・エヌ、rRE〜’Co−磁石の
逆磁区の核形成と伝播」第6回希土類コバルト永久磁石
の国際研究集会会報、オーストリア、ビエンナ、198
2年9月。
逆磁区の核形成と伝播」第6回希土類コバルト永久磁石
の国際研究集会会報、オーストリア、ビエンナ、198
2年9月。
15、−yベンヘルグ・エル、ミシュラ・アール・ケー
およびトマス・ジー、rsmcol、n型磁石のセル状
ミクロ構造の開発」第6回希土類コバルト永久磁石の国
際研究集会会報、オーストリア、ビエイナ、1982年
9月。
およびトマス・ジー、rsmcol、n型磁石のセル状
ミクロ構造の開発」第6回希土類コバルト永久磁石の国
際研究集会会報、オーストリア、ビエイナ、1982年
9月。
16、ベリー・ニー・ジェー、ナゲル・エヌおよびメン
ス・ニー、rRE(Co、 Cu)を基礎とする永久磁
石材料」、硬質磁気材料の第3回欧州会議、アムステル
ダム、1974年9月17〜19日。
ス・ニー、rRE(Co、 Cu)を基礎とする永久磁
石材料」、硬質磁気材料の第3回欧州会議、アムステル
ダム、1974年9月17〜19日。
特許出願人 シエリット・ゴートン・マインズ・リミテ
ッド 第1頁の続き ■Int、C1,’ 識別記号 庁内整理番H01F
1108 7354−5 0発 明 者 モーリス会ニー・フレ カナダ国アルッ
グ ンドレッド
ッド 第1頁の続き ■Int、C1,’ 識別記号 庁内整理番H01F
1108 7354−5 0発 明 者 モーリス会ニー・フレ カナダ国アルッ
グ ンドレッド
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ■、鉄、銅およびジルコニウムまたは同様のIVB族若
しくはVB族の遷移金属と、4ノ・マリラムの一部を随
意に置換したバラセオジムとを含有する、永久磁石とし
て使用するのに適するSm2C017合金を製造するに
あたり、上記合金を1次形態で得、−上記合金を高温で
焼結して高密度および高残留磁化を達成し、上記合金の
固体+液体/固体相転移温度以下の溶液処理温度を選定
し、 焼結した合金体を焼結温度から溶液処理温度まで合金成
分が実質的に均一な2〜173m−G。 固溶体中に存在するように制御した方法で冷却し、これ
を固溶体処理温度で保持し、該合金を室温まで冷却し、
該合金を第1エージング温度まで再加熱して2−173
m−Co固溶体を、2−175m−Goマトリックス内
に1−55m−Co相のネットワークを有する構造に転
移させ、 該合金を、2−173m−Go相の領域が1−55m−
C。 相ネットワーク内に整合良く核形成を生し、高保磁力お
よび良好なるループの角形性をもたらす格子歪みを生せ
しめるように制御した方法で第2エージング温度まで冷
却し1、 次いで該合金を室温まで冷却する ことを特徴とするSmzCO+を合金の製造方法。 2、 合金体を上記焼結工程の少なくとも最後において
少なくとも約1200℃の温度で焼結する特許請求の範
囲第1項記載の製造方法。 3、 焼結を不活性ガス雰囲気中で行なう特許請求の範
囲第1項記載の製造方法。 4、 焼結を水素雰囲気中で行なう特許請求の範囲第1
項記載の製造方法。 5、焼結を2工程で行ない、第1工程を水素雰囲気中で
実施し、第2工程を不活性ガス雰囲気中で行なう特許請
求の範囲第1項記載の製造方某。 6、焼結を2工程で行ない、第1工程を真空中で実施し
、第2工程を不活性ガス雰囲気中で行なう特許請求の範
囲第1項記載の製造方法。 7. 焼結した合金体を焼結温度から固溶体処理温度ま
で、冷却速度が1170℃から固溶体処理温度まで約2
〜6℃/minである速度で冷却する特許請求の範囲第
1項記載の製造方法。 8、 固溶体処理温度が約1120〜約1150℃の範
囲内である特許請求の範囲第1項記載の製造方法。 9、 第1エージング温度が約20時間約800〜86
0℃である特許請求の範囲第1項記載の製造方法。 10、第2エージング温度が約10時間約400〜42
0°Cである特許請求の範囲第1項記載の製造方法。 11′、合金を第1エージング温度から第2エージング
温度まで約1〜2℃/minの速度で冷却する特許請求
の範囲第1項記載の製造方法。
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