JPS6063903A - 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ｔ）１種）、Ｂ、、Ｆｅを主成分どづる永久磁石に係
り、永久磁石の耐酸化ｆ１を改善した希ｊ−類・ボ１１
ン・鉄系永久磁石に関りる。

永久磁石材料は、一般家庭の各秒電気製品から、大型コ
ンビコータの周辺端末機器まぐ、幅広い分野で使用され
る極めて重要な電気・電子月利の一つぐある。近イ１の
電気・電子機器の小形化、高効率化の要求にともない、
永久磁石拐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１１は、ノフルニコ、ハード
フｌライトおよび希土類］パル１−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
１〜を２０〜３０ｗｔ％含むアルニコ磁石のＡｉ７　ｆ
は減り、鉄の酸化物を主成分とづる支価なバートノエラ
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１−を５０・〜６（
ｌＷｊ％も含むうえ、希土類鉱石中にあまり含まれてい
ない５１１１を使用づ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６を含イＪしな
い新しい高性能永久磁石としＵＦｅ−Ｒ−Ｒ系（ＲはＹ
を含む希土類元素のうち少ＣＫ＜どｔ）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　Ｏ
ｅ以上の極めて高いエネルギー梢を示づりくれた永久磁
石である。

しかしながら、上記のすぐれた磁気特色を有り−るＦｅ
−Ｂ−Ｒ光磁気異方性焼結体からなる永久磁石は主成分
として、空気中で酸化し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するため、磁気回路に組込ん
だ場合に、磁石表面に生成する酸化物により、磁気回路
の出力低下及び磁気回路間のばらつきを惹起し、また、
表面酸化物の脱落にＪ、る周辺機器への汚染の問題があ
った。

この発明は、希土類・ボロン・鉄を主成分とづる新規な
永久磁石の耐酸化性を改善した希土類・ボロン・鉄を主
成分どする永久磁石を目的としている。

１なわち、この発明は、１で（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
２２原子〜２８原子％、［ｅ４２原子％〜９０原子％を
主成分とし主相が正方晶相からなる永久磁石体表面に耐
酸化性化成被膜を被覆してなることを特徴する永久磁石
である。

この発明は、水系永久磁石表面に生成する酸化物を抑制
するため、該表面に強固かつ安定な耐酸化性化成被膜を
形成づるものである。

この発明における耐酸化性化成被膜はＶ４酸曲釦、燐酸
マンガン等の燐Ｍ塩被膜、るいはあるいはクロム酸塩被
膜が好ましく、さらにこれら化成被ｎｌｉ表面に塗料あ
るいは樹脂層を被覆してもＪ、い。

この発明の化成被膜厚みは、ｔｆ４酸塩被膜の場合は耐
酸化性および強度、コストの而から３．Ｗ１１〜１（）
逆、り［１ム酸塩被膜の場合【よ２μｍ・〜５摩が好ま
しい。

この発明の永久磁石は、１（とし−（陶）ゝ’Ｐｒを中
心とする資源的に豊富な軽希土類を主に用い、Ｆｅ　。

Ｅｌ、Ｒ，を主成分とづることにより、２！１ＭＧＯｅ
以上の極めて高いエネルギー梢並びに、高残留磁束密度
、高保持力を右し、かつ高い耐酸化性をイｊ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１〜１００
１ｓｌの範囲にある正方晶系の結晶構造をイｊりる化合
物を主相とするもので、体積化で１％・〜５（）％の非
磁性相（酸化物相を除く）を含むことを特徴とする。

以トに、この発明による永久磁石の組成限定理由を説明
づ゛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だ１を包含づる
層上Ｗ１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。す゛なわら、
Ｒどしては、ネオジム（Ｎ（１）、アラ１．／Ａジム（
Ｐｒ）。

ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）。

−ノルビウム（１−ｂ　）　、ジスプロシウム（ｏｙ　
）　。

小ルミウノ＼ｎｌｏ　）　、　：Ｔルビウム（Ｌｒ）。

」ウロごラム（Ｅｕ）、ザマリウム（ｓＩｌｌ）。

カドリニ１ンム（Ｇｄ）、ツリウム（−１−ｎ＋）。

イツトリウム（Ｙｂ）、ルテチウム（ｍｕ）。

イン１−リウム（Ｙ）が包含される。

又、通例１くのうら１種を−６って足りるが、実用４−
は２種以上の五合物（ミッシコメタル、ジジム雪）を人
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１７、特にＮｄ、ＰｒＷ
との混合物とじＣ用いることができる。

なお、このＩ【はｌ１Ｉｉ希土類兄素でなく　Ｔ−ｂＪ
、く、工業上入手可能な範囲で製造上不可避な不純物を
含有するしのでも差支えない１゜ 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ｔａ石におりる、必須元素で′あって
、８原子％未満では、結晶４１１１造がα−畝と同一構
造の立Ｉｊ品組械となるＩＪめ、ｉ：：：ｉ磁気狛↑１
１、特に高保磁ツノが得られず、３０原子％を越えると
、Ｒリッヂな非磁性相が多くなり、残留磁束密度（Ｂｒ
　）が低下して、づぐれた特性の永久磁わが得られない
。Ｊ、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１よ、菱面体組織となり、高い保磁
力（１ｌ−１ｃ　）は得られヂ、２８Ｄ；！ｆ％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（
Ｂｒ　）が低下づるため、づぐれｌＪ永スト（ｊが（７
られない。Ｊ、つＣ１］３は、２原子％〜２８原子％の
範囲とづる。

１：ｅ（よ、新規／、ｆ十記系永久磁石においＣ１必須
元素であり、４２原子％未満では残留磁束密度（１，３
ｒ）が低下し、９０原子％を越えると、高い保磁ノ〕が
１７られないので、「ｅは４２原子％〜９０原子％のａ
右とづる。

また、この発明による永久磁石用合金において、Ｆｅの
一部をらで置換ツることは、ｊｎられる磁石の磁気特性
を損うことなく、温度特性を改善することができるが、
Ｃｏ百換（６）がＦｏの５０％を越えると、逆に磁気特
１’ｌが劣化Ｊるため、好ましくない。

；１．た、この発明にＪ、る永久磁石は、　Ｒ，Ｂ。

［０の他、工業的生産上不可避的不純物の存在を六′１
容（・きるが、Ｂの　一部を４．０原子％以下のＣ１；
３．５原子％以上の１．）、２．５肋了％以下のＳ、３
．５％以上のＣｕのうち少なくとｔＪ１種、合計間で４
　、　（１１３；ｉ了％以下で買換りることにＪ、す、
永久磁石の製迄刊改色、１１℃価格化が可能である。

また、下記添加元素のうら少なくとも１種は、ＲＲ−Ｆ
ｅ系永久１１石に対し−Ｃで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づる。し
かし、保（６カ改正のための添加に伴ない残留磁束密度
（Ｂｒ　）の低下をｆ／ｊ来りるので、従来のハートノ
ェライト磁肴１の残留磁束密度と同等以上となる範囲で
の添加が望ましい。

９．５原子％以下の１．４．５］京了％ｊス下の−１１
，９゜５原子％以下のＶ、８．５原子％以下のＯｒ、８
．０原子％以下のＭｎ、５原子％以上の１３ｉ、１２．
５原子％以下のＮｂ　、１０．５原子％以下の１−ａ、
９．５原子％以下のＭＯ１９，５原子％以上のＷ、２．
５原子％以下のｓｂ、７原子％以干のＧＯ１３５原子％
以下の３ｎ、５．５原子％以上の／１゛、５．５原子％
以下のＨ［のうち少なくとも１種を添加含有、但し、２
種以上含有りる揚台は、イの最大含有量は当該添加元素
のうち最大値をイｊリ−るｂのの原子百分比％以下の含
イＪさμ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ぐあることか、微細で均一な合金
粉末より、１ぐれた磁気特性をイｊ−Ｊる焼結永久磁石
を作製りるのに不可欠である。

また、この発明の永久磁石は、磁場中プレス成型り−る
ことにより磁気的周方性磁石が得られ、ま１、：、無磁
界中でプレス成型することにより、磁気的秀方性磁石を
１゛スることがＣぎる。

この発明にＪ、る永久磁石は、保磁）月１−ＩＣ≧１（
〈０８、残留磁束密１αＩ３ｒ　＞　４ＫＧ、を示し、
最大エネルギー槓（＋３　ＩＩ　）　ｍａｘはハードフ
Ｉライ１−と同一９以−１となり、最し好ましい組成範
囲ひは、（１３Ｉｆ　）　ｍａｘ≧１０〜ＩＧ０８を示
し、最大的は２５Ｍ　ＧＯｅ以Ｊ−に遂づる。

また、この発明永久磁石用合金のＲの主成分が−での５
０％以上を軽昂十類金属が占める場合で、Ｒ１２原子９
Ｉ＋・へ・２０原子％、Ｂ　４原子％・〜２４原子％、
Ｆθ＋ｉ　５１ｂ！丁％〜８２１京了％、を主成分とり
るとき、焼結Ｉ６イー１の揚台最ムリぐれ１．：磁気特
性を示し、特に軽４上類金屈がｊ旬の場合には、（Ｄ　
Ｉ−１＞　ｍａｘはぞの１以人１ｉＣ＋が３３１ｖｌＧ
Ｏｅ以」−に達りる１゜以１；に、この発明による実施
例を示しその効果を明らかにＪる。

実施例１ 出発原料として、純度９９．９％の電解鉄、Ｅ１１９，
４％を含有し残部はＦｅ及び／Ｖ、Ｓ；、Ｃ等の不純物
からなる）［ロボロン合金、Ｉｌｉ度９９．７％以上の
陶を使用し、これらを高周波溶解し、イの後水冷銅防型
に鋳造した。

その後インゴットを、スタンプミルにＪ、す３５メツシ
コスルーまＣに粗粉砕し、次にボールミルにより３１′
！ｉ間粉砕し、粒度３〜１　（ｌＢｍの微お）木を（二
１１こ、。

この微粉末を金型に挿入し、１０ＫＯθの磁界中ひ配向
し、１．！ｉ　＋４の圧力ｔ゛成形た、。

１′１られた成形体を、１１００’Ｃ，１０，１間、　
Ａｒ中、の条件で焼結し、ぞの後放冷し、さらにＡｒ中
ので６００℃、２時間の時効処理を施して、この発明に
Ｊ：る永ストでｊを作製した。

このときの成分組成は、１１Ｎａ　−７，、’＋Ｂ−７
８ＪＦ。

であった。

ｆ）られた永久磁石から１５ｍｍＸ　ｉｏｍｍＸ　６＋
ｍ＋い」法に試験Ｊ４を切り出し、試験片を脱脂、酸洗
後、手記条件の燐酸塩処理（１）（２］、およびり１コ
ｌＸ酸釦処理（３）を（ｊなった。ついで各試料の被膜
厚み、磁気特性。

１ｊす酸化性、接着強度を測定した。結果は第′１表に
承り１゜ 燐酸塩処理条１′１− （１）　メＩＩ帽：　４．Ｇｏ　／λ ′ｌＡ酸根　１７．８り　／見 浴温　７５℃ 保持ｎ）間　５分 （２）マンカン　４，２（１／愛 燐酸根　１．’１．４１１１　ｇ／　ｉ浴？ｉ１ａ　９
８　°Ｃ 保持＋＋、）間　１０分 りＥｌ　ｌＸ酸塩処理条イ′１ （：（）疾酸ソータ　５５．ＯＱ　／父りしＩＡ酸ソー
タ　１７，５ｊｌ　／免珪酸ソーダ　０．８ｇ／支 浴温　９５℃ 保持時間　１０分 耐酸化性試験は、上記試験片を６０℃の温瓜、９０％の
１度の雰囲気に３日間放置した場合の、試験片の酸化増
量をもって評価した。。

また、接着強度試験は、化成処理後の」−記試験片を、
保持板にアラルタイト△Ｗ−１０ｃｉ　（商品名）なる
接着剤で接着した後、試験Ｐ１にノ７ムスラー試験機に
より剪ｒｇｉ力を加え′Ｃ，単位面「ｊ当りの接着強度
を測定した１゜ また、比較のため、本発明の実施例と同一成分の試験片
に化成処理することなく、酸化試１ｔＪｉどして上記と
同一の６０℃、湿度９０％の雰囲気中に、１０間、２日
間、３日間放置した場合の各試料の酸化増ｍ及び酸化膜
厚み（Ｗ化にＪ、るＩｌｕ人酸化Ｉｔｓ！　Ｊ’、’（
ｌＩＩ）’Ｃ評価し、第２表に示す。

第１表、第２表Ｊ、り明らかなように、照処即試料は短
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、また、１１（１気回路に組込まれた磁石の酸化
に１゛１′なう酸化ｍ膜の増大ＩＡ、磁気回路の空隙を
益々狭くし、最終的には前記空隙部はＯとなり、磁気回
路の出力低下、さらには作動困難を来たすが、この発明
にＪ、る永久磁石１Ｊ、？ｉＪ酸化刊にりぐれ（おり、
磁気回路等に組込んだ場合に出力９！を性の安定化及び
信頼性の向上にきわめ゛Ｃ右効なことが分かる。

以下余白 第１表 第２表 以下余白

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｉ　ｎ（但し１くは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％、「ｅ４２原子ｎへ・９０原子％を主成分とし主相
   が正方晶相からなる永久磁石体表面に耐酸化性化成被膜
   を被覆してなることを特徴−する永久磁石。