JPS6077960A - 永久磁石材料の製造方法 - 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】 本発明は新規なん上類磁石に係り、ＦｅＢＲをベースと
しＣＯを使用せず特にＳ＋ｏなとの希少希土類金属を必
ずしも必要とせず資源的に豊富でかつ用途が少ないＮｄ
やＰ「を中心とする軽希土類とＦｅを主成分とする高性
能な永久磁石材料及びその製造方法に関する。

永久磁石材料は一般家庭の各種電気製品から大型コンピ
ューターの周辺端末機器まで巾広い分野で使用されてい
る極めて重要な電気・電子材料の一つである。近年電気
機器の小型化、高効率化の要求にともない、永久磁石材
料はますます高性能化がめられている。また実用的には
モーター用発電機用磁気カップリング用など極めて大き
い逆磁界のかかる用途も多く高保磁力を有する磁石材料
もめられている。

現在使用されている永久磁石のうら代表的なものはアル
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。最近の高い磁石特性を満たす永久磁石としては希
土類コバルト磁石である。

しかし希土類コ／ちルト磁石は資源的に希少なＳｍを必
要とし供給が不安定なＧｏを多量に使用するため非常に
高価である。

希土類磁石がもっと広い分野でかつ多量に使用されるよ
うになるためには高価なコバルトを多量に含まず希土類
金属として鉱石中に多量に含まれている軽希土類を主成
分とすることが必要である。そのような永久磁石材料へ
の一つの試みとしてＲＦｓ系化合物（但しＲは希土類金
属の少なくとも１種）が提案された。クラーク（Ａ、　
Ｅ、　Ｇｌａｒｋ）はスパッタリングにより得られた非
晶質ＴｂＦｅｚは４．２　°Ｋ　テ２９．５ＭＧＯｅの
エネルギー積をもち、これを３００〜５００°Ｃで熱処
理すると室温で保磁力は３　、４　ｋＯｅ、最大エネル
ギー積は７ＭＧＯｅを示すことを見い出した。同様な研
究はＳｍＦｅ　についても行われ７７°にで９．２ＭＧ
Ｏｅを示すことが報告されている。

しかしこれらのものはどれもスパッタリングにより作成
された薄膜であり一般のスピーカーやモーターに使用で
きる磁石ではない。またＰｒＦｅ系合金の超急冷により
作製したリボンが２．８ｋＯｅの高保磁力を示すことが
報告されている。さらにクーン等は（Ｆｅ、Ｂ）。、Ｔ
ｂ、。ｆｆＬａａａＳの超急冷により得られた非晶質リ
ボンを６２７°Ｃで焼鈍すると保磁力が９ｋＯｅにも達
することを見い出した（Ｂｒは５ｋＧ）。しかしこの場
合磁化曲線の角形性が恕いため最大エネルギー積は低い
（Ｎ、　Ｃ，Ｋｏ−ｏｎ他Ａｐｐ１．　Ｐｈｙｓ。

しｅｔｔ、、３１３（１０）　ＩＨｌ、８４０〜８４２
　頁）　。

またカバコア　（Ｌ、　Ｋａｂａｃｏｆｆ）等は（Ｆｅ
Ｂ）　Ｌ−ｘＰｒｘ（Ｘ＝θ〜０．３原子比）の組成の
超急冷で作成した’）ポアはＦｅ・Ｐｒ２ｄｉ分系で室
温でＫＯｅレベルの保磁力をもつものがあると報告して
いる。これらの超急冷でのリボン又はスパッタリングに
よる薄膜はそれ自体として使用可能な実用永久磁石（体
）ではなく、これらのリボンや薄膜から実用永久磁石を
得ることは出来ない。即ち従来提案されているＦｅＢＲ
系のリボン又はＲＦｅ系の薄膜からは任意の形状ψ寸法
を有するバルク永久磁石体を得ることは出来ない。又こ
れまでに報告されたＦｅＢＲ系のリボンの磁化曲線は角
形性が悪〈従来慣用ｙれている磁石に対抗できる実用永
久磁石材料とはみなされない。更には超急冷でのリボン
、スパッタリングによる薄膜はいずれも本質上等方性で
あり、これから磁気異方性の実用永久磁石を得ることは
事実上手Ｏｆ能であった。

本発明の基本的目的は従来の欠点を除去した５ｆｆｉ等
の希少な希土類を必ずしも用いる必要がなくまた００等
資源的に問題のある成分を全（含まない新規な永久磁石
材料を得ることである。

さらに、本発明は、室温以上の温度で良好な磁石特性を
有し磁化曲線の角形性が高い永久磁石材料の製造方法を
提供することを目的とする。本発明はさらに、資源的に
豊富な軽希土類元素を有効に使用可能な高性能永久磁石
材料製造方法を提供せんとするものである。

さらに、本発明は、任意の形状、実用寸法に成形できる
高性能永久磁石材料の実用的製造方法を提供せんとする
。

その他の目的は、本発明の開示全体から明らかとなる。

本発明者らはかかる目的を達成するための永久磁石材料
について鋭意研究したところＦｅＢＲ系をヘースとし、
少Ｉ）ＡＩを含むＦｅ・ＢｌＩＲＩＩＡｌ系の一定の組
成範囲の合金粉末を成形し、焼結し、更に熱処理するこ
とにより磁石特性、特に保磁力と角形性が著しく優れた
永久磁石材料が得られることぎ見い出し本願発明に至っ
たものである。

即ち、本発明によれば原子百分率で８〜３０％のＲ（但
しＲはＹを包含する希土類元素の少なくとも１種）、　
２〜２８％のＢ、Ｏ，１〜３χのＡ１及び残部Ｆｅ及び
不可避の不純物から成る組成（ＦｅＢＲＡＩ組Ｊｂ、）
を有する焼結体を特効処理して成る永久磁石材料が提供
される。

また本発明によればＬ記ＦｅＢＲＡ１組成を有し、平均
粒度０．３〜８０ｇｍの合金粉末を成形し、８００〜１
２００°Ｃで非酸化性又は還元性雰囲気下において焼結
し、３５０°Ｃ〜当該焼結温度以下で熱処理することに
より、ＦｅＢＲＡＩ系永久磁石材料が製造できる。

この永久磁石材料は、上記ＦｅＢＲＡＩ組成において異
方性の場合特に優れた磁気特性を示す。以下他に明示な
い場合、％は原子％を示す。

本発明は、従来のＦｅＢＲ系アモルファスリボンと異な
り磁気異方性の永久磁石体が得られる点で特徴的である
が、等方性のものも従来の等方性永久磁石に比して優れ
たものが得られる。

即ち、本発明は、成形を磁界中で行うことにより磁気異
方性（以下異方性と称する）の永久磁石を製造できるが
、磁界をかけずに成形を行うことにより、等方性の永久
磁石もその他同様にして製造でき、時効処理の効果があ
る。

等方性永久磁石を得る場合、有用な磁気特性は、ＦｅＢ
Ｒベース系において、ＲＩＯ−２０％　、　Ｂ３〜２３
χ、ｊｌ　Ｏ，１〜３ｚ、残部Ｆｅ及び不純物の組成と
することにより得られる。

また、永久磁石材料へのＡ１の含有は、保磁力を増大さ
せる効果を示し、特に時効処理を施したとき顕著である
。以下、まず主として異方性の場合を基本として説明す
る。

本発明者等は、すでにＦｅＢＲを基本系とする新規な合
金（約３００〜３７０℃のキュリ一点Ｔｃをもつ）から
成る焼結永久磁石を出願している（特願昭５７−１４５
０７２）が、本発明の永久磁石材料は、ＦｅＢＲ系磁石
材料において少量のＡＩを含有することによりｉＨｃを
増大させて磁石の安定性を改善するものであり、更には
希土類元素Ｒとして資源的に豊富なＮｄやＰｒなとの軽
希土類を主体として用いて高い磁気特性を発現させるも
のである。

Ｂは保磁力がｌ　ｋｏｅ以上を満たすために２％以上と
し、ハードフェライトの残留磁束密度Ｂｒ約４ｋＧ以上
とするためには２８　Ｘ以上である。希土類元素Ｒは保
磁力１ｋＯｅ以上とするため８％以上必要であり、また
燃え易く工業的取扱・製造上の困難のため、また高価で
あることから３０％以下とする。　Ｂとしては純ポロン
又はフェロポロンを用いることが出来、不純物としてＡ
Ｉ、　Ｓ＋、　Ｇなどを含むものを用いることが出来る
。

Ｒとしては資源的に豊富な軽希土類を用いることができ
必ずしもＳ＋ａを必要とせず或いはＳｍを主体とする必
要もないのでその場合、原料が安価でありきわめて有用
である。ＣＯを全く用いないことと併せて、本発明の永
久磁石は従来のＲａ　Ｇｏ磁石に比べ′ｇｔ源的、価格
的いずれの点においても有利なもの、或いは磁気特性の
上からも−・層優れたものが得られる。本発明で用いる
希土類元素Ｒは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、そのうち一種以一ヒを用いる。

即ちこのＲとしてはＮｄ、　Ｐｒ、　Ｌａ、　Ｃｅ、　
Ｔｂ、　Ｄｙ、　Ｈａ、　Ｅｒ。

Ｅｕ、　Ｓｍ、　Ｇｄ、　ＰＩｌ、　Ｔｔｎ、　Ｙｂ、
　Ｌｕ及びＹが包含される。Ｒとしては軽希土類を主体
とすることが好ましく、特にＮｄ、　Ｐｒを主体とする
ことが好ましい。

軽希土類（Ｎｄ、　Ｐｒ等）をＲのうち５０％以上（さ
らに好ましくは８０　％以上）とすることが好ましい。

また通例Ｒとして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、　Ｌ
ａ、　Ｃｅ、　Ｇｄ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。Ｒとしては純希土
類元素でなくともよく工業」二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用いることが出来る
。

本発明の永久磁石材料においてＡＩは保磁力を増大させ
る効果をもっている。保磁力の増大は磁石の安定性を増
し、その用途が拡大される。しかしＡＩはその増大につ
れてＢｒが低下していき、そのため最大エネルギー積（
ＢＨ）ｗａｘが減少する。ｉＨｃの増大の効果、Ｂｒの
低下傾向、（ＯＨ）＋ｍａｘへ与える影響を考慮すると
、ＡＩ　０．１〜３％　（好ましくは０．２〜２ｇ）が
特に有効である。　ＡＩが３ｚを越えるとｉＨｃはさら
に増大するが（ＢＨ）ｍａ　ｘがＡＩを含有しない場合
より実質上低下するので、Ａ１は３＄以下とし、　ＡＩ
ｏ、１％未満ではｉＨｃ増大の効果が十分でないのでＡ
Ｉ　０．１　！以」二とする。

第１図はＧｏを含まない基本系（７７−ｘ）Ｆｅ−８Ｂ
−１５Ｎｄ−ｘＡ　Ｉを示すが、ＡＩ　３％で３０　Ｍ
ＧＯｅ以」二の（ＢＨ）ｌＩａｍが得られ、一方ｉＨｃ
は１２　ｋＯｅ以上に達するので、Ａｌ３Ｘ以下が最も
優れた磁気特性を４＝Ｊ与する上で有効と言える。ＡＩ
　０．５％　テ（ＢＨ）　ｗａｘ　３６ＭＧＯｅ（７）
ピークに達する。

前記ＦｅＢＲＡ　Ｉ組成の範囲内の場合、最大エネルギ
ー積（ＢＨ）ｗａｘはハードフェライト磁石（〜４ＭＧ
Ｏｅ）と同等あるいはそれ以りとなる。またＦｅＢＲ成
分について、軽希土類元素を全Ｒ中の５０２以上含有し
、カッｌｌ　〜２４％　（７）Ｒ１３−２７Ｘ　（７）
Ｂ、残部は実質的にＦｅの組成範囲の場合、（ＢＨ）ｖ
ａｎは７８ＧＯｅ以上を与えるための好ましい範囲とな
る。

ＦｅＢＲ成分についてさらに好ましい範囲は軽希土類元
素を全Ｒ中の５（Ｈ以上含有し、かつ１２〜２０％のＲ
１４〜２４％のＢ、残部は実質的にＦｅの組成範囲の場
合、温度に対する安定性が良好であるとともに（ＢＨ）
ｗａｘは１０ＭＧＯｅ以り十分可能であり、最高の最大
エネルギー積は３３ＭＧＱｅ以上に達する。また本発明
のＦｅ−Ｂ−Ｒ−Ａ１合金はＡ１を含有しないＦｅ−Ｂ
−Ｒ合金に比較して良好な温度安定性を有するのみなら
ず、ＡＩ添加により減磁曲線の角形性が改善されるため
、最大エネルギー積の向上がはかれる。

本発明のＦｅＢＲＡｌ系焼結体から成る永久磁石は。

Ｆｅ、　Ｂ、　Ｒ，ＡＩの外工業的製造上不可避な不純
物の存在を許容できる。

即ち本発明の永久磁石材料はＣｕ、　Ｃ，Ｓ、　Ｐ、　
Ｇａ。

Ｍｇ、　Ｏ，Ｓｉ等を少量含有することも可能であり、
製造上の利点、低価格化に資す。即ち、Ｃｕ　３．５＄
以下、Ｓ　２．ＯＸ　以下、Ｃ４，０％以下、Ｐ　３．
５　％以下、Ｃａ　４　Ｘ以下、Ｍｇ　４　％　以下、
０　２Ｘ以下、５１５ｚ以下の含有（但しその含量は当
該各元素の最大値以下）は、なおハードフェライトと同
程度のＢｙ（４ｋＧ程度）以上であり、有用である。Ｃ
ｕ、Ｐ。

Ｃａ、　Ｍｇ、　Ｃは安価な原料、有機成形助剤等から
、Ｓ、０　は製造工程から混入することがある。

本発明の製造方法は０．３〜８０ｇｍの平均粒度を有す
る前記Ｆｅ＊Ｂ＊Ｒ参ＡＩ組成の合金粉末をプレス成形
後、還元性または非酸化性雰囲気中（真空ないし不活性
ガス雰囲気中）で８００〜１２００”Ｏの温度で焼結を
行い、さらに３５０　’Ｃがら当該焼結温度以下の温度
範囲で熱処理を施すことを特徴とする。

以ｒ本発明の製造方法を磁気異方性永久磁石の場合につ
いて説明する。

まず出発原料となる前記ＦｅｍＢφＲ−ＡＩ組成の合金
粉末を得る。これは通常の合金溶解後例えば鋳造等アモ
ルファス状態とならない条件で冷却して得た合金鋳塊を
粉砕して分級、配合等により供してもよく、あるいはＦ
ｅ、Ｆｅｅ粉等と共にＣａ等の還元剤を用いて希土類酸
化物から還元法によって得てもよくこのＦｅｅＢ＊Ｒ＊
ＡＩ合金粉末は構成元素又はその合金により組成を調整
できる。即ち、本発明の合金粉末は、予め所定のＦｅ５
Ｂ＊Ｒ＊Ａ１組成として調製した合金粉末、或いは、所
定の組成となるよう配合した合金粉末混合物、或いは、
Ｆｅ−Ｂ−Ｒベース合金に補助的に構成元素又はその合
金を添加して所定組成としたもの、等を用いることがで
きる。例えば、　ＡＩ酸成分しては、Ａ１含有フェロポ
ロン合金を添加して用いることもできる。

ＦｅＢＲＡＩ系化合物は、ＦｅＢＲ系をベースとする化
合物磁石として、従来のアモルファス薄膜や超急冷リボ
ンとは全く異なる結晶性のＸ線回折パターンを示し、新
規な正方晶系結晶構造を主相として有するものである。

このことは、同一・出願人の出願に係る特願昭５８−９
４８７８に開示の通りである。

Ｆｅｅ　Ｂ　ｅ　Ｒ＊Ａ１合金粉末の平均粒度は０．３
〜８０ｐ、ｍのものが用いられる。平均粒度８０ＪＬ１
１をこえるとすぐれた磁石特性が得られない。平均粒度
０．３　ｐ−ｍより丁では、微粉砕中ないしその後の製
造工程において、粉末の酸化が著しくなり、焼結後の密
度が−［−がらず得られる磁石特性も低い。平均粒度４
０〜８０用ｍの範囲では磁石特性のうち保磁力がやや低
い。優れた磁石特性を得るためには合金粉末の平均粒度
として、１．０〜２０ＪＬＩ１１が最も望ましい。

粉砕は湿式で行うことが好ましく、アルコール系溶媒、
ヘキサン、トリクロルエタン、トリクロルエチレン、キ
シレン、トルエン、フッ素系溶媒、パラフィン系溶媒な
どを用いることができる。

次に合金粉末を成形する。成形は通例の粉末冶金法と同
様に行うことができ、加圧成形が好ましく、異方性とす
るためには、磁界中でプレスする。例えば、合金粉末を
、５ｋＯｅ以にの磁界中で０．５〜３．ＯＴｏｎ／　ｃ
ｍ’の圧力で加圧することにより成形体と成す。この磁
界中加圧成形は粉末をそのまま成形する方法、アセトン
、トルエン等有機溶媒中成形する方法いずれも可能であ
る。

次に、この成形体を還元性ないし非酸化性雰囲気中で所
定温度（９００〜１２００℃）に−Ｃ焼結する。例えば
、この成形体を１０　Ｔｏｒｒ　以下の真空中ないし、
　ｌ−７６０Ｔｏｒｒ、純度９９．９＄以上の不活性カ
スないし還元性ガス雰囲気中で８００〜１２００°Ｃの
温度範囲で０．５〜４時間焼結する。焼結温度８００℃
よリドでは十分な焼結密度が得られず、高い残留磁束密
度も得られない。また１２００°Ｃより上では焼結体が
変形し結晶粒の配向がくずれるため残留磁束密度の低下
と減磁曲線の角形性が低下する。また焼結時間は５分以
上あればよいが余り長時間になると量産性に問題がある
ので、磁石特性の再現性を考慮すると０．５〜４時間の
焼結時間が望ましい。

焼結は、所定の結晶粒径、焼結密度かえられるよう温度
、時間等の条件を調節して行う。なお、焼結に関しては
、本願と同一出願人により出願された特願昭５８−８８
３７２にさらに詳細に開示の通りである。

焼結体の′８：ｌｉは理論密度（比）の９５ｚ以上が磁
気特性上好ましく、例えば、焼結温度１０６０〜１１６
０℃で密度７．２３／　Ｃｍ’以上が得られ、これは理
論密度の９６　％以上に相当する。

更に、１１００〜ｔｔｅｏ’ｃの焼結では、理論密度比
８９を以上にも達する。

上記焼結例では１１６０℃では密度は高くても（ＢＨ）
ｍａＸは低下している。これは結晶粒の粗大化に起因し
、】ＨＣ角形比が低下するためであると考えられる。

焼結雰囲気は木合金中の成分であるＲが高温で極めて酸
化しやすいので、非酸化性雰囲気である高真空中あるい
は不活性ガス、還元性ガス雰囲気中にて行うが、不活性
ガス、還元性ガスの純度は高い方がよい。不活性ガスを
用いる場合は高い焼結密度を得る方法として１〜７８０
　Ｔｏｒｒ未満の減圧雰囲気中で行うことも可能である
。

焼結時の昇温速度は特に規定しないが、前記湿式プレス
方式の場合には有機溶媒の溶媒除去をおこなうため昇温
速度４０℃／ｗｉｎ以下で昇温を行うか或いは昇温途中
で２００〜８００°Ｃの温度範囲で０．５時間以上保持
して溶媒除去をおこなうことが望ましい。

焼結後、室温までの冷却速度は２０℃／ｓｉｎ以上が製
品のバラツキを少なくするために好ましく、引続く時効
処理により磁石特性を高めるためには冷却速度として　
１００°Ｃ／ｍ　ｉｎ以上が望ましい（但し、焼結に続
いて直ちに熱処理工程に入ることもできる）、、いずれ
の場合にも少なくとも８００℃以下まで上記冷却速度で
冷却することが好ましい。

時効処理は真空ないし不活性ガスないし還元性ガス雰囲
気中で３５０°Ｃから焼結温度以下の温度範囲で、凡そ
５分から４０時間おこなう。時効処理の雰囲気としては
合金中の主成分のＲが高温で酩素或いは水分と急激に反
応するので、真空の場合は真空度　１０　Ｔｏｒｒ以下
、不活性ガス、還元性ガス雰囲気の場合は雰囲気の純度
９ＬＨ＄以上が望ましい。

本発明合金の最適焼結温度は組成により異なり、時効処
理は本発明磁石材料の各焼結温度以下で行う必要がある
。例えば８０Ｆｅ５Ｂ１３Ｎｄ２ＡＩ合金では時効処理
のＬ限温度は１０３０℃である。一般にＦｅ１こ富むあ
るいはＢが少ない、あるいはＲが少ない組成はどヒ限時
効処理温度を高くできる。しかし、時効処理温度が高す
ぎると、本発明合金の結晶粒が過剰成長し、磁石特性と
りわけ保磁力の低下をもたらすとともに、最適時効処理
時間が極めて短峙間となり製造条件の制御が困難となり
実用的でない。また３５０℃より下では時効処理時間に
極めて長時間を要するため実用的でなく、かつ減時曲線
の角形性が低ドし優れた永久磁石にならない。なお、焼
結体の平均結晶粒径は、ｉＨｃ　１ｋＯｅ以上とするた
めには１〜８０ｐｍとすることが好ましい。本発明の永
久磁石材料の結晶粒の過剰成長を起さずに優れた磁石特
性を実用的に得るには時効処理温度として４５０℃から
８００℃が望ましく、５００〜７００℃が最も望ましい
。時効処理は５分から４０時間おこなうが、時効処理時
間が５分未満では時効処理の効果はほとんど現れず、ま
た得られる磁石特性のバラツキも大きい。−力、時効処
理が４０時間をこえると工業的に長時間を要しすぎるた
め実用的とはいいがたい。優れた磁石特性を実用的に再
現性良く得るには時効処理時間として３０分から８時間
が望ましい。

また本磁石合金の時効処理の手法として２段以上の多段
時効処理も有効であり、例えば１０３０℃で焼結した７
９Ｆｅ−７Ｂ−１３Ｎｄ−ＩＡＩ合金では１段目として
８２０℃〜９２０°Ｃの温度範囲で３０分から６時間の
初段時効処理を行ったのち、２段目以降は４００〜７５
０℃の温度範囲で２時間から３０時間の１段以上の時効
処理を行うことにより、残留磁束密度、保磁力、減磁曲
線の角形性のともに高い優れた磁石特性が得られる。と
りわけ２段目以降の時効処理は保磁力の著しい向上に効
果がある。また時効処理の刷子法として多段時効処理の
代りに時効処理時４００°Ｃから８００°Ｃの温度範囲
を空冷・水冷等の冷却方法により一定の冷却速度で冷却
を行っても同等の磁石特性が得られるが、その際の冷却
速度は０．２℃／ｓｉｎ　から２０℃／ｓｉｎであるこ
とが必要である。なおこれら時効処理は焼結後そのまま
行っても、焼結後一旦室温まで冷却後再びＡ温して行っ
てもよい。

また本発明の製造方法は磁気異方性永久磁石のみならず
、等方性永久磁石にも適用できる。なお等方性永久磁石
の製造方法においては合金粉末を磁界中でなく成形する
ほか他工程はそのまま利用することが出来る。

等方性の場合には、Ｒ１０〜２５％　、　８３〜２：Ｈ
５０，１〜３ｚのＡ１、残部Ｆｅ及び不可避の不純物か
ら成る組成において、（ＢＨ）ｗａｘ　２ＭＧＯｅ以上
が得られる０等方性磁石は元来異方性磁石の磁気特性の
１／４〜Ｉ／６の低い特性のものであるが、本発明によ
れば、それにもかかわらず、等方性としては極めて有用
な高い特性が得られる。

等方性の場合も、Ｒ１が増加するに従ってｉＨｃは増加
するが、Ｂｒは最大値を経た後減少する（第１図参照）
。かくて（ＢＨ）請ａｘ　２ＭＧＯｅ以上を満足するＲ
量は１（Ｈ以上でかつ２５ｚ以下である。

またＢ量が増大するに従いｉＨｃは増大するがＢｒは最
大値を経た後減少する。かくて（ＢＨ）Ｉｌａｘ２ＭＧ
Ｏｅ以上を得るには８３〜２３％の範囲でなければなら
ない。

Ｆｅ、　Ｂ、　Ｒ成分について、好ましくは軽希土類を
Ｒの主成分（全村中軽希土類が５０原子２以上）とＬ１
２〜２Ｈ１７）Ｒ、５〜１８％　ノ８　、残部Ｆｅノｌ
ｋｌ成テ（ＢＨ）ｗａｘ　４ＭＧＯｅ以上の高い磁気特
性を示す。Ｆｅ。

Ｂ、　Ｒ成分について最も好ましい範囲としてＮｄ、Ｐ
ｒ等の軽希土類を只の主成分とし１２〜１Ｂ駕のＲ１８
〜１８％　（７）Ｂ残部Ｆｅ（７）組成では（ＯＨ）ｗ
ａｘが７ＭＧＯｅ以上で等方性永久磁石ではかつて無い
特性が得られる。

ＡＩは異方性の場合と同じ範囲が好ましく１時効処理に
よるｉＨｃ増大の効果が大である。等方性の場合も、そ
の添加量の増大と共にＢｒは減少傾向を示す。

結合剤、滑剤は、異方性の場合には、成形の際の配向を
妨げるため一般には用いられないが、等力性磁石の場合
には、結合剤、滑剤等を含むことによりプレス効率の改
善、成形体の強度増大等が可能である。

等方性の場合も工業的製造上不可避な不純物の存在を許
容できる。即ちＲ，Ｂ、　Ｆｅ、　ＡＩの他に所定範囲
内でＣ，Ｐ、　Ｓ、　Ｃｕ、　Ｃａ、　Ｍｇ、　０．　
Ｓｉ等が含有さレルコトモテキ、Ｃ４，ＯＸ以下、Ｐ　
３．３％以下、５２．５％以下、Ｃｕ　３．３Ｘ以下（
Ｃａ、　Ｍｇ、　０．　Ｓｉについては異方性の場合と
同じ）但しこれらの合計は、各成分のうち最大値以下で
は実用可能である。

Ｃ−７′人てへ≧も） 本発明は、さらに高い磁気特性を得るためＡＩを０．１
１〜３％　とし、Ｒを選択し、Ｆｅ、　Ｂ、　Ｒ組成を
次の通り選択することにより、さらに高性能の永久磁石
を提供する。

即ち、下記Ｒ，と下記Ｒ２の和をＲ（希土類元素）とし
たとき、原子百分比でＲ，０，０５〜５１Ｒ１２，５〜
２０　％　、、　Ｅ！　、４〜２０　％、残部Ｆｅ（但
し、Ｒ１はＯｙ、　Ｔｂ、　Ｇｄ、　Ｈａ、　Ｅｒ、　
Ｔａｒ、　Ｙｂの内一種以上、Ｒ２，はＮｄとＰｒの合
計がｅｏ　Ｘ以上で、残りがＲ１以外のＹを包含する希
土類元素の少なくとも一種）から成る磁気異方性焼結永
久磁石（Ｆｅ−Ｇｏ−Ｂ−Ｒ，−Ｒ１−Ａ　Ｉ系磁石）
は極めて高性能である。

この系においても、ＡＩはｉＨｃ増大の役割を果たしく
第２．３図参照）　、　Ｄｙ等のＲの効果と相俟って、
極めて高い温度特性を付与する。

この永久磁石は、既述のＲをＲ１と旺の合計として原子
百分比−ｔｌ’　Ｒ，０，０５〜５　％、　Ｒ１２，５
〜２０１゜８４〜２ＯＬ　Ｃｏ　３５Ｘ以下、Ａｌ　Ｏ
，Ｉ　Ｘ　〜３　＄　、残部Ｆｅの組成において保磁カ
ｉＨｃ約１０　ｋｏｅ以上。

残留磁束密度Ｏｒ　９ｋＧ以北、最大エネルギー積（Ｂ
Ｈ）ｍａｎ　２０ＭＧＯｅ以上の高保磁力・高エネルギ
ー積を示す。

Ｊ　０．２〜３　％、　Ｒ１３〜１８　％、　Ｂ　５〜
ｉｌ　％、　ＡＩｏ、１〜３％、残部Ｆｅの組成は最大
エネルギー積（ＢＨ）ＩＩｌａｒ　３０ＭＧＯｅ以上を
示し、さらに好ましい範囲である。

また、Ｒ（とじてはＤｙ、　Ｔｂが特に望ましい。

Ｒの量が１２．５　ｇ　よりも少なくなると水系合金化
合物中にＦｅが析出して保磁力が低下する。Ｒ２０２以
上では保磁力は１ＯｋＯｅ以上の大きい値を示すがＢｒ
が低下しテ（Ｂ）Ｉ）ｗａｘ　２０ＭＧＯｅ以−１がこ
必要なりｒが得られない。

ＲＩの量は上述Ｒに置換することによって捉えられる。

Ｒ１量は僅か０．２　鬼の置換でもＨｃが増加し、ざら
に減磁曲線の角形性も敗訴され（ＢＨ）ｗａｘが増加す
る。Ｒ１量はｉＨｃ増加の効果と（ＢＨ）ａ＋ａｚ増大
の効果を考慮して０．０５％以上が好ましい。Ｒ１量が
増加するにつれて、ｉＨｃは上昇していき、（ＢＨ）ｗ
ａｘは０．４ｚをピークとしてわずかずつ減少するが、
例えば３ｚの置換でも（ＢＨ）　ｍａ　！は３０　ＭＧ
Ｏｅ以上を示す。

安定性が特に要求される用途にはｉＨｃが高いほど、す
なわちＲ１を多く含有する方が有利であるが、しかしＲ
４を構成する元素は希土類鉱石中にもわずかしか含まれ
ておらず、大変高価である。

従ってＲ１は５ｚ以下が好ましい、Ｂ量は、４ｚ以下に
なるとｉＨｃが１０　ｋｏｅ以下になる。またＢ量の増
加もＲ量の増加と同じ＜　ｉＨｃを増加させるが、Ｂｒ
が低下していく。（ＢＨ）ｗａｘ　２０ＭＧＯｅ以−ヒ
であるためには８２０　Ｘ以下が必要である。

コ（７）　ＦｅＢＲ，ＲｚＡＩ　ＢＲ系磁石は、常温着
磁後１７）１０００Ｃにおける暴露テストでは、５ｆｆ
１２Ｃｏｌ、Ｉ磁石、或いはＲ成分を含まないＦｅＢＲ
ｉ石と比べて極めて僅かな減磁率を示し、安定性が大き
く改善されている。

Ａ１は時効処理によりｉＨｃを増し、減磁曲線の角形性
を増す効果があり、一方その添加量が増すに従い、ＢＴ
が低下していくため、　（Ｂ）ｌ）ｍａｘを余り低下さ
せない範囲が有用と考えられ、Ａ１３％以下でこの条件
を満足する（第２図参照３０ＧＯｅ以上あり）。

以上詳述の通り本発明の永久磁石およびその製造方法は
新規なＦｅ・Ｂ−Ｒ−ＡＩ系の高保磁力・高エネルギー
積を備える優れた磁石特性を有する永久磁石を提供する
ものである。又ＲとしてＮｄ、Ｐｒ等の軽希土類元素を
主体として用いることにより資源的會価格的などの点に
おいても優れた永久磁石であり工業的利用性の高いもの
である。

以下本発明の態様及び効果について、さらに実施例に従
って説明する。但し実施例及び記載の態様は、本発明を
これらに限定するものではない。

実施例　１ つぎの工程によって作製した（７７−ｘ）Ｆｅ−８Ｂ−
１５Ｎｄ−！ＡＩ系組成から成る永久磁石体の特性を調
べた。

（１）出発原料はＦｅとして純度８９．８χ（重量％、
以ｒ原料純度について同じ）の電解鉄、Ｂとして純度９
９．Ｏを以上の純ポロン及び純度９０．０２以上ノフェ
ロポロン合金（１！３．３Ｄ　Ｂ、　５．３２ＸＡＩ、
　０．７４％、　Ｓｉ、　０．０３％　Ｇ、残部Ｆｅ）
　、Ｒとして純度９９．７　％以上（不純物は主として
他の希七類金属）を使用。

ＡＩとしては純度８９．８２のＡＩ、及びフェロポロン
合金を使用した。

（２）磁石原料を高周波誘導を用いて溶解を行った。そ
の際ルツボとしてはアルミナルツボを用い水冷銅′ｊＰ
ｆ型中に鋳込みインゴットを使った。

（３）溶解で得られたインヨツトを搗砕し−３５ｍｅｓ
ｈにしたのち更にボールミルにより所定の平均粒度（３
〜ＪＯμｍ）に粉砕を行った。

（４）粉末を磁界中（１０ｋＯｅ）テ圧力５　ｔ／ｃｒ
ｎ’で成形した（但し等方性磁石を製造する場合は磁界
をかけないで成形した。）。

（５）成形体は１００〜＋２００’ＣＸ　２時間、Ａｒ
中で焼結を行い、その後Ａｒ中において５００〜７００
°Ｃ×２時間時効処理を行った。

その結果をｉ１図に示す。

実施例　２．３ 実施例１と同様にして（７７−ｘ）Ｆｅ−８Ｂ−１４，
６Ｎｄ−０，４Ｄｙ−ｘＡｌ、（７７−ｘ）Ｆｅ−８Ｂ
−１３，５Ｎｄ−１，５Ｄｙ−ｘＡｌの系について実験
を行い結果を夫々第２．３１Δに示す。

実施例　４ 平均粒度　１１−１Ｏｐを有する下記原子百分率組成ｃ
７）Ｆｅ−Ｂ−Ｒ−ＡＩ合金粉末を無磁界中−ｒｌ、２
　Ｔｏｎ／ＣＩＴＩ’の圧力で加圧成形した後、９９．
９９９！純度の２１０　Ｔｏｒｒ　Ａｒ中で１０８０℃
、１時間焼結し、焼結後は冷却速度３００°（１！／ｍ
ｉｎで室温まで急速冷却した。

さらに６５０　Ｔｏｒｒ　Ａｒ中にて時効処理を６５０
℃で３時間行い、本発明磁石を得た。磁石特性の結果を
時効処理なしの焼結後の試料とともに次表に示す。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例たる（７７−ｘ）Ｆｅ−８Ｂ−
１５Ｎｄ−ｘＡ　Ｉの組成の永久磁石（異方性）につい
てのＡＩ含有量とｉＨｃ、　Ｂｒ、　（Ｂ）ｌ）ｍａｗ
との関係を示すグラフ、第２、＄３図は、夫々に本発明
の他の実施例（７７−ｘ）Ｆｅ−８Ｂ−１４，６Ｎｄ−
０，４Ｄｙ−ｘＡｌ及び（７９−ｘ）Ｆｅ−８Ｂ−１３
，５Ｎｄ−１，５Ｄｙ−ｘＡｌについての第１図と同様
なグラフ、 を夫々示す。 出願人　住友特殊金属株式会社 代理人　弁理士　加　藤　朝　道 第３図 Ａア（ａｔ％） 手／ｌ、光ネ市正書（自発） 昭和５８年１１月２４日 特許庁長官　若杉和夫　殿 １　本件の表示 昭和５８年特許願第１８４８４４号 （昭和５８年１０月３目出願） ２　発明の名称 永久磁石及びその製造方法 ３　補正をする者 一’ＬＧ件との関係　出願人 氏名　住友特殊金属株式会社 ４　代理人 ６　袖正により増加する発明の数　なし７　Ｉ＃ｉ正の
対象 １−面 昭和５９年１２月２８日 特許庁長官　志賀　学　殿 ｌ　事件の表示　昭和５８年特許願第１８４８４４号（
昭和５８年ｌＯ月３日出願） ２　発明の名称　永久磁石及びその製造方法３　補正を
する者 事件との関係　特許出願人 氏名　住友特殊金属株式会社 ４　代理人 ５　補正命令の日付　自発 ６　補正により増加する発明の数　なし７　補正の対象
　明細書の発明の詳細な説明の欄８　補正の内容　別紙
の通り 明細書の発明の詳細な説明の欄を次の通り補正する。 ■）第９頁第１１行〜第１４行にある「Ｒとしては・・
・・・が出来る。」を削除し、欧文を挿入する。 「なおＳｍ’、Ｌａ、Ｅｒ、Ｔｍは単独で用いることは
ｉＨｃが低く好ましくなく、Ｎｄ、Ｐｒ等の軒昂」類を
Ｈのうちの８０％以上とすることが９ましい。Ｅｕ、Ｐ
ｍ、Ｙｂ、Ｌｕ等は非常に微量にしか存在せず高価であ
るか、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ｎ土類元素でなくともよく、［梁
上入手可能な範囲で製造り不可避な不純物を含イ１する
もので差支えない。このようにＲとしては工業−ヒ入手
し易いものを主体として用いることができる点で本発明
は極めて有利である。」 ２）第２３頁第２行目のｒｏ　、　１１〜３」を「０．
１〜３」に補正する。 以」ニ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）原子比で８〜３０χのＲ（但しＲはＹを包含すｇ
   希土類元素の少なくとも１種）、２〜２８％のＢ、０．
   １〜３ｚのＡＩ、残部Ｆｅ及び不純物から成る焼結永久
   磁石。
2. （２）原子比テ８〜３０％　（７）Ｒ（但ＬＲはＹを包
   含する希土類元素の少なくとも１種）、２〜２８％のＢ
   、０．１〜３ｚのＡ１、残部Ｆｅ及び不純物から成る合
   金粉末を成形し、９００〜１２００°Ｃで焼結し、焼結
   後３５０°Ｃ〜当該焼結温度以下の温度で熱処理するこ
   とを特徴とする焼結永久磁石の製造方法。