JPS6054406A - 耐酸化性のすぐれた永久磁石 - Google Patents

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）、ｆ３．Ｆｅを１−成分どする永久磁石に係
り、永久磁石の耐酸化性を改善した希土類・ボロン・鉄
系永久磁石に関する９゜永久磁石材料は、一般家庭の各
８ｉ電電気品から、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１１石材利は益々高性能化
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］、ハードフ］
ライトおにび希土類コバルｌ−磁右である。

近年の：」バルトの原１１事情の不安定化に伴ない、コ
バル１−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Ｔライ
トが磁石４ＡＩｌの主流を占めるようになった。

一方、希土類コバル１〜磁石は＝］バルトを５０〜６０
Ｗ１％も含むうえ、希土類鉱石中にあまり含まれていな
い５Ｔｔｌ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。

てこで、本発明者は先に、高価な５Ｔ１１や６を含有し
ない新しい高性能永久磁石としてＦｅ−Ｅｌ−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
を提案したく持前Ｐｉ’３５７−１４５０７２号）。こ
の永久！［ｉは、ＲどしてＭや円を中心とする資源的に
豊富な軒希土類を用い、Ｆａを主成分として２５Ｍ　Ｇ
　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Ｃある、。

しかしながら、１記の１１ぐれた１（１気’Ｆ　１１を
右りる「θ−Ｂ−１り光り１気５゛（方＋Ｉす＋’を結
体からなる永久磁石は−１−成分どして、空気中で酸化
１〕次第に安定な酸化物を生成し易い希土類元素及び鉄
を含有覆るため、磁気回路に組込んだ場合に、磁イｊ表
面に生成する酸化物にＪ、す、磁気回路の出力低下及び
磁気回路間のばらつさを惹起し、二１．た、表面酸化物
の脱落にＪ：る周辺機器への）り染の問題があった。

この発明は、希土類・ボ［１ン・鉄を主成分と覆る新規
な永久磁石の耐酸化ｖ１を改善した希土類・ボ［１ン・
鉄を主成分どする永久１１１１　？　＋を［］的として
い条・ すなわら、この発明は、Ｒ（但し［くはＹを含む希土類
元素のうち少＜’ｔくとも１種）　８原子％へ・３０１
ｉ７ｉ子％、３　２１Ｇｉ　”１％へ一２Ｅ３原ｒ％、
「Ｃ４２原子％〜９０原子％を主成分どし主相が正方晶
相からなる永久礪右体表面に耐酸化めつき腑を被覆して
なることを特徴りる永久１４＆　’ｒｉ　’ｒある、１
この発明は、水系永久磁石表面に生成１する酸化物を抑
制づるため、該表面に強固かつ安定なｉＪ耐酸化っき層
を形成りるものである。

したがって、この発明の永久磁石は、１でどしてＭやＰ
ｒを中心どする資源的に豊富な軽希土類を主に用い、Ｆ
θ］、Ｒ，を主成分ど覆ることにＪ：す、２５ＭＧＯθ
以上の極めて高いエネルギー積並びに、高残留磁束密ｊ
α、高保持力を有し、かつ高い耐酸化性を有する、すぐ
れた永久磁石を安価に得ることができる。

また、この発明の永久磁石用合金は、粒径が１・〜　１
００．ａｍの範囲にある正方晶系の結晶構造を右する化
合物を主相とり−るもので、体積比で１％−，５０％の
非銀ｆ１−相（ｌＩ！２化物相を除く）を含むことを特
徴どする。

以下に、この発明にＪ：る永久磁石の組成限定ｙ１１山
を説明する。

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不希土類を包含Ｊ８８
土類元索であり、これらのうち少なくども１種、好まし
くはＮｄ　、Ｐｒ等の軽希土３− 類を主体どして、あるいＩＪ：Ｎｄ　、　Ｐｒ雪どのＭ
ｕ合物を用いる。１イＣわり、１＜としでは、ネＡジ１
Ａ（Ｎｄ＞、ブラゼＡジム（１”ｒ）。

ランタン（＋−，ａ　）　、　ｔリウｌｘ　（Ｃａ　）
　。

テルビウム（ｌ’ｂ）、ジスプｔ１シウム（ＤＶ）。

ホルミウム（＋１０　）　、　：１ルビウム（Ｅ’ｒ）
。

コラ［］ビウム（［’、ｕ）、リマ１戸ン１．ｓ（ｓｍ
）。

カドリニウム（Ｇ＋Ｉ　）　、　、７’ｌ−，１メブウ
ｌ＼（ＩＩ）ｍ）。

ツリウム（１’ｎｌ）、イッテルビウム（Ｙｈ）。

ルテチウム（１，ｕ　）　、イソ１〜リウム（Ｙ）が包
含される。

又、通例［でのうｔ−、１秤を６・）Ｃ犀りるか、実用
上は２種以１の混合物（ミッシＪ＋メタル、ジジム等）
を入手−１の便宜等の理由により用いることができ、Ｓ
ｍ　、　Ｙ、　Ｉ−ａ　、’　Ｃｏ　、　Ｇｄ　ｇｆＬ
Ｌ（Ｉ！ｌの１で、特にＮｄ　、　Ｐｒ　等どの混合物
どして用いることができる。。

イＥ　ｉｌＪ、；Ｘ　）Ｒｌ；Ｌ　Ｎ　？？、−ｌ類九
”Ａ　−Ｃ＜ｒ　＜　’（”ｂ　Ｊ：　＜、工業土入手
可能な範囲で製造−１不司避な不純物を含有〃る一ｂの
Ｃ゛１〕１〕差支１゜ ４− ［く（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りる、必須元素であつ℃、８
原子％未満では、結晶構造がα−鉄と同一１１４造の立
方晶組織どなるため、高磁気時すノ１、特に高保磁力が
１！１られず、３０原子％を越えると、［でリップな〕
１（ｌ性相が多くイにり、残留磁束密度（Ｂｒ　）が低
■ζして、す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％へ・３０原子％の範囲ど°
する。

Ｂは、新規イア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ｔ１織となり、高い保
磁力（ｉｆ−１ｃ）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（１’
３ｒ　）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％の範囲どする
。

「ｅは、新規イ【」−記系永久磁石において、必須元素
であり、４２１１＜子％未満では残留磁束密度（Ｂｒ　
）が低下し、９０原子％を越えると、高い保磁ツノが得
られ（ｙいので、「ｅは４２原子％〜９０ｙＡ子％の含
有とする。

また、この発明にＪ、る永久Ｉｆｆ　（ｊ用合金にＪり
い−Ｃ１Ｆθの一部を６で置換づることは、得られる磁
石の磁気特性を損うこと／１＜、温ｌ口特↑１１を数円
Ｊることができるが、Ｃｏ冒換吊がＦｅのり０％を越え
ると、逆に磁気性ｆ１１が劣化りるため、Ｑｊ′ましく
ない。

また、この発明に３）、る永久磁イｊは、　Ｒ，Ｂ。

「ｅの他、二［業的生産」不１１１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Ｐ、２．！１ｌｌｉミ了％以上の３．　３
．！ｉ％以下のＣｕのうち少なくと６１　ｆ；ｌｉ、、
合ｉｔ　Ｆｉ！で４．０原子％以下で置換することにＪ
、す、永久１４１　’（＋のＨＡ３ｉ％性改善、低価格
化が可能である。

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イの保磁力等を改善あるいは
製Ｊｉｍ　ｆｌの改善、低価格化に効果があるため添加
する。しかし、保磁力数円のための添加に伴ない残留磁
束ｉ！’ｊｌｌ　（ｔａｒ　）の低下をＩｎ来覆るので
、従来のハードフェライｌ−磁石の残留磁束密度と同等
以上と４ｆる範囲での添加が望ましい１゜９、！ｉ原原
子以下のΔノ、４．５原子％以下の王１１９．５原子％
以下のＶ、８．５原子％以下のＣｒ−８，０原子％以下
のＭｎ１５原子％以下のＲｉ、１２．５原子％以下のＮ
ｌ＋　、１０．５原子％以下の丁ａ１９．５原子％以下
のＭＯ，９，５原子％以下のＷ、２．５原子％以下のＳ
１１．７原子％以下のＧｅ。

３５原子％以下のＳｎ、５．５原子％以下のＺｒ。

５．５原子％以下の１１ｆのうら少なくとも１種を添加
含有、但し、２種以上含有′ｔＪ−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するものの原子
百分化％Ｉス下の含有さＵ−ることにより、永久磁石の
高保磁力化が可能になる。

結晶相は主相が正方品であることが、微細で均一な合金
粉末より、すぐれた磁気特性を有する焼結永久磁石を作
製覆るのに不可欠である。

また、この発明の永久磁石用合金は、粒径が１〜１００
庫の範囲にある正方品系の結晶構造を右する化合物を主
相とし、体積比で１％〜５０％の非磁性相（酸化物相を
除く）を含むことを特徴とする。

この発明にお【ノる耐酸化性めっぎ層は２５ｕｍ以下７
− の厚みの、ＮＬ、Ｃ’Ａ、　Ｚｎｉ′！７′の耐酸化性
をイｊする金属または合金のめっき、あるいはこれらの
複合めっきでｄつればよく、めつさ・すｌ　１１ｐ方ｄ
１としＣは、無電解めっきまたは電解め−）き、あるい
は前記めっきのｇ１用にＪ、るプノ法でもよい。また、
この発明にお（）る耐酸化性めっき層は、本永久１１石
合金の磁気特性には何等の影響を与えない。

また、耐酸化１４＋めっき層のメリみは、２５ρを越え
る厚みでは、めっきＨの強度が劣化づるどどもに、製品
の寸法粘ＩＱを得ることが困ガ（になり、かつ、めっき
り１理時間に長時間を要し、］スト的にも好ましくない
ため、めっき層厚みは２５ノ皿以下とする必要がある。

例えば、侃下地、　Ｎｉめっき、あるいはＮＬ無電解め
っき下地＋Ｎ１．？ｊｆ解めっき等の複合めっぎの場合
は、５ｔｔｍ　□”　１５ｕｍ　Ｆｊみ、Ｎしめっぎ及
びへめっきの場合は５ｍ＋〜１５加厚み、Ｚｎめっぎの
場合は５．ｍ〜１５左厚みのめつぎ層のとぎ、耐酸化性
はもちろん、強度及びコスト面からも最もりｆましい。

また、この発明の永久磁石は、磁場中プ１ノス成−〇− 型することにより磁気的異方性磁石が得られ、また、無
磁界中でプレス成型することにより、磁気的等方性ｖＡ
石を得ることができる。

この発明による永久磁石は、保磁ノ］＋１−１ｃ≧１Ｋ
Ｏｅ、残留磁束密度１３ｒ　＞　４ＫＧ、を示し、最大
エネルギー積（ＢＨ）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、（Ｂ）−１）
ｍａｘ≧１０ＭＧＯｅを示し、最大値は２５Ｍ　ＧＯθ
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
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　６
５原子％〜８２原子％、を主成分とするとき、焼結磁石
の場合最もすぐれた磁気特性を示し、特に軽希土類金属
がＭの場合には、（ＢＨ）ｍａｘはその最大値が３３Ｍ
ＧＯθ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、８１９．４
％を含有し残部は「０及び八ρ、Ｓ５　Ｃ等の不純物か
らなるフＴ　Ｄボロ２合金、純瓜９９．１％以上の陶を
使用し、これらを畠周波溶解１ハその後水冷銅鋳型に鋳
造した。

その後インボッＩ−を、スタンプミルにより：３５メッ
シコ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．ｆ／ｍの微粉末を得た。

この微粉末を金型に挿入し、１０ＫＯｅの磁Ｗ中で配向
し、１．５１４の圧力で成形した。

得られた成形体を、１１００℃、ｉｌｌ；！１間、　Ａ
ｒ中、の条イ！１で焼結し、イの後放冷し、２＼らにＡ
ｒ中ので６００℃、２時間の時効処理を施して、この発
明による永久磁石を作製した。

このときの成分組成は、１５ｔ！１−８Ｅｌ−７７Ｆθ
であつ　ｌこ。

得られた永久磁石から１　！ｉ　ｍ＋口×１０１０１１
　Ｘ　６１１１ｍ　”Ｓｌ法に試験片を切り出し、第１
表に示Ｊ−めっき条ｆｌで各試験片にめっき処ＤＩ！　
Ｌ／、めっき後の６試ｒ１の磁気特性、耐酸化性、接ね
強度を測定した。結果は第２表に示？ｌ’１１ 耐酸化性ＧＪ、上記試験片を６０℃の温度、９０％の湿
度の雰囲気に３８間放置した場合の、試験片の酸化増量
９Ｍ化膜厚をもって評価した１、なお、酸化膜厚みは酸
化膜の最大厚みで表わしである。

また、接名強度は、めっき処理後の上記試験片を、保持
板にアラルダイトＡＷ−１０６（商品名）なる接着剤で
接着した後、試験片にアムスラー試験機により剪断力を
加えて、単位面積当りの接着強度を測定した。

なお、第３表に比較のため、本発明の実施例と同一成分
の無めつぎ試料を酸化試験として、上記ど同一の６０℃
、湿ｆα９０％の雰囲気中に、１Ｅｌ間。

２ｎ間、ＪＥＩ間放置した場合の各試料の酸化増量及び
酸化膜厚みで評価しである。

第２表、第３表Ｊζり明らかなように、無めつぎ試料は
短期間の酸化試験で、磁石合金の表面に酸化被膜が生成
し、時間の経過とともに酸化は内部に進行して磁気特性
が劣化しており、また、磁気回路に組込まれた磁石の酸
化に伴なう酸化被膜の増大は、磁気回路の空隙を益々狭
くし、最終的に１１− は前記空隙部はＯとなり、磁気回路の出力低下、ざらに
は作動用ケＵを来たすが、この発明にＪ、る永久１！ｉ
　７−ｈは、耐酸化１（１にＪぐれ−Ｃおり、磁気回路
等に組込／υだ場合に出力特１りの安定化及びイ８頼ｖ
１の向」−にきわめ−（有効／ｃｒことが分かる。。

以下余白 １２− 第１表 以下余白 第２表 −１５− −２７＝

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ＩＲ（但し１＜はＹを含む希二Ｉ−類元索のうち少なく
   とも１種）８原子％〜３０原子％、Ｂ　２原子％〜２８
   原子％、［ｅ４２原子原子９０原子％を主成分どし主相
   が正方晶相からなる永久磁石体表面に耐酸化めっき層を
   被覆して＜’にることを特徴する永久！１右。