JPS61207545A - 永久磁石材料の製造方法 - Google Patents
永久磁石材料の製造方法Info
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- JPS61207545A JPS61207545A JP60045746A JP4574685A JPS61207545A JP S61207545 A JPS61207545 A JP S61207545A JP 60045746 A JP60045746 A JP 60045746A JP 4574685 A JP4574685 A JP 4574685A JP S61207545 A JPS61207545 A JP S61207545A
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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】
「産業上の利用分野コ
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)、B、Feを主成分とする永久磁石材料の製造
方法、特に特定の原料合金粉末の適正な配合により、製
造工程の省略化と共にすぐれた磁石特性を有するR、B
、Feを主成分とする永久磁石材料の製造方法に関する
。
も1種)、B、Feを主成分とする永久磁石材料の製造
方法、特に特定の原料合金粉末の適正な配合により、製
造工程の省略化と共にすぐれた磁石特性を有するR、B
、Feを主成分とする永久磁石材料の製造方法に関する
。
[従来の技術]
現在の代表的な永久磁石材料は、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。近
年のコバルトの原料事情の不安定化に件ない、コバルト
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ェライトが磁石
材料の主流を占めるようになった。一方、希土類コバル
ト磁石はコバルトを50〜60wt%も含むうえ、希土
類鉱石中にあまり含まれていないSm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。
年のコバルトの原料事情の不安定化に件ない、コバルト
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ェライトが磁石
材料の主流を占めるようになった。一方、希土類コバル
ト磁石はコバルトを50〜60wt%も含むうえ、希土
類鉱石中にあまり含まれていないSm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。
そこで1本出願人は先に、高価なSmやCOを含有しな
い新しい高性能永久磁石としてFe−B−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(特開昭59−46008号)。この永久磁石は
、RとしてNdやPrを中心とする資源的に豊富な軽希
十類を用い、Feを主成分として20〜25 MGOe
さらにそれ以1−の極めて高いエネルギー積を示す、す
ぐれた永久磁石である。
い新しい高性能永久磁石としてFe−B−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(特開昭59−46008号)。この永久磁石は
、RとしてNdやPrを中心とする資源的に豊富な軽希
十類を用い、Feを主成分として20〜25 MGOe
さらにそれ以1−の極めて高いエネルギー積を示す、す
ぐれた永久磁石である。
このR−B−Fe系磁石合金は主相の金属間化合物の正
方晶相2例えばRがNdの場合はNd2Fe14B型金
属間化合物と結晶粒界航近に存在するNdリッチ非磁性
相の存在により、すぐれた磁石特性が得られるものであ
る。(Sagawa et al。
方晶相2例えばRがNdの場合はNd2Fe14B型金
属間化合物と結晶粒界航近に存在するNdリッチ非磁性
相の存在により、すぐれた磁石特性が得られるものであ
る。(Sagawa et al。
J、 Appl、 、Phys、 vol 55. N
o、 6.15 March 1984゜Sagawa
et al、 IEEE Trans、
Magn、 HAG−20) 。
o、 6.15 March 1984゜Sagawa
et al、 IEEE Trans、
Magn、 HAG−20) 。
[解決すべき問題点]
かかる永久磁石合金は従来、所要の原料を配合してAr
雰囲気中にて溶解して造塊した鋳塊を機械的粉砕法等に
より、粗粉砕、微粉砕して所要粒度の微粉末とした後、
成形、焼結、更に時効処理等を施して得られていたが、
製造工程が多くて製造コストの%以上昇を招来し、コス
ト低減を計るため製造工程の省略化と共に磁石特性の向
にが要望されている。
雰囲気中にて溶解して造塊した鋳塊を機械的粉砕法等に
より、粗粉砕、微粉砕して所要粒度の微粉末とした後、
成形、焼結、更に時効処理等を施して得られていたが、
製造工程が多くて製造コストの%以上昇を招来し、コス
ト低減を計るため製造工程の省略化と共に磁石特性の向
にが要望されている。
本発明は従来法のかかる欠点を解消し、上記の要望に応
えることを基本的目的とする。
えることを基本的目的とする。
そのため、従来の鋳塊粉砕法による原料合金粉末を製造
する代りに磁石合金組成になる如く配合された希土類酸
化物、弗化物とFe源、B源との配合混合物をCaによ
り直接還元することにより。
する代りに磁石合金組成になる如く配合された希土類酸
化物、弗化物とFe源、B源との配合混合物をCaによ
り直接還元することにより。
R,B、Feを主成分とする永久磁石用合金粉末を直接
的に製造することも考えられる。
的に製造することも考えられる。
しかるにCaによる直接還元法によりFe−B−R系合
金粉末を製造すると還元後のF e −B−R系合金の
粉末中には還元剤のCaやフラックスのCa Cl 2
などの反応生成物が残存するため水中に投入して、これ
らのCa分を除去しなければならないが、このときCa
除去と共に還元された合金粉末表面に生成されたNdリ
ッチ非磁性相が流出してしまい、かかる還元合金粉末に
より磁石化しても、磁石特性の劣化、バラツキを惹起し
、すぐれた磁石特性を有する磁石材料を安定的に量産す
ることは困難であるという新たな問題点が生じた。
金粉末を製造すると還元後のF e −B−R系合金の
粉末中には還元剤のCaやフラックスのCa Cl 2
などの反応生成物が残存するため水中に投入して、これ
らのCa分を除去しなければならないが、このときCa
除去と共に還元された合金粉末表面に生成されたNdリ
ッチ非磁性相が流出してしまい、かかる還元合金粉末に
より磁石化しても、磁石特性の劣化、バラツキを惹起し
、すぐれた磁石特性を有する磁石材料を安定的に量産す
ることは困難であるという新たな問題点が生じた。
この発明はさらに上述の直接還元法における問題点をも
克服し、磁石特性にすぐれ、且つ製造工程の省略化ない
し簡略化と共に製造コストの低減 ′を計った永久
磁石材料の製造方法を提供することを課題とする。
克服し、磁石特性にすぐれ、且つ製造工程の省略化ない
し簡略化と共に製造コストの低減 ′を計った永久
磁石材料の製造方法を提供することを課題とする。
[発明による問題点の解決手段]
この発明は磁石H料の主相なる正方晶相を構成する合金
組成の主原料のFe−R−B系母合金粉末をCaによる
直接還元法により製造し、又粒界相即ち非磁性相を形成
するR−Fe系ないしR−B−Fe系TI′I界相成分
粉末を直接還元法以外の方法により製造し、前記母合金
粉末と粒界相成分粉末を所定磁石合金組成になる如くか
つ粒度15μm以下の合金微粉末となるようi♂]製し
、前記合金微粉末を磁場中配向して、或いは配向せずに
成型後、焼結するものである。なお前記微粉末以降は粉
末冶金的方法により永久磁石を製造でき、さらに時効処
理により磁気特性を一層高めることかできる。
組成の主原料のFe−R−B系母合金粉末をCaによる
直接還元法により製造し、又粒界相即ち非磁性相を形成
するR−Fe系ないしR−B−Fe系TI′I界相成分
粉末を直接還元法以外の方法により製造し、前記母合金
粉末と粒界相成分粉末を所定磁石合金組成になる如くか
つ粒度15μm以下の合金微粉末となるようi♂]製し
、前記合金微粉末を磁場中配向して、或いは配向せずに
成型後、焼結するものである。なお前記微粉末以降は粉
末冶金的方法により永久磁石を製造でき、さらに時効処
理により磁気特性を一層高めることかできる。
即ち1本発明は直接還元法により得られたR:12〜1
8原子%(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%(但しRはYを含む希土類元素のうち少なくと
も1種)。
B:4〜15原子%。
Fe:68−84原子%
を主成分とする主相成分を成す母合金粉末と2粒界相底
分粉末として、直接還元法以外の方法により得られたR
50原子%以上を含むR−Fe合金もしくはR50原子
%以上、B4040原子%以下、残部Feから成るR−
B−Fe合金の1以上、又はこれらと、金属ホウ素;フ
ェロホロン;R15原子%以下、B3838原子−]二
、残部FeからなるBリッチB−Fe−R合金から成る
群から選ばれた1以」−の粉末との混合物を最終組成か
R:12.5〜20原子%。
分粉末として、直接還元法以外の方法により得られたR
50原子%以上を含むR−Fe合金もしくはR50原子
%以上、B4040原子%以下、残部Feから成るR−
B−Fe合金の1以上、又はこれらと、金属ホウ素;フ
ェロホロン;R15原子%以下、B3838原子−]二
、残部FeからなるBリッチB−Fe−R合金から成る
群から選ばれた1以」−の粉末との混合物を最終組成か
R:12.5〜20原子%。
84〜15原子%。
Fe:65〜83.5原子%。
となるよう、かつ平均粒度15μm以下の合金微粉末と
なるよう調製する工程、及び該合金微粉末を成形・焼結
する工程から成ることを特徴とする永久磁石材料の製造
方法である。
なるよう調製する工程、及び該合金微粉末を成形・焼結
する工程から成ることを特徴とする永久磁石材料の製造
方法である。
なお、該合金微粉末の調製は、好ましくは母合金粉末と
粒界相成分粉末を配合・混合後ホールアトライタ等にて
微粉砕して行うが、必すしもこれに限定されず、出発合
金が十分に微細な場合には微粉砕は省略もでき、また配
合・混合と微粉砕の前後関係は必すしも上記の順序に限
らない。
粒界相成分粉末を配合・混合後ホールアトライタ等にて
微粉砕して行うが、必すしもこれに限定されず、出発合
金が十分に微細な場合には微粉砕は省略もでき、また配
合・混合と微粉砕の前後関係は必すしも上記の順序に限
らない。
[好適な実施の態様及び作用効果]
粒界相成分粉末は非磁性層を形成するものであり、少な
くともRリッチ相を形成する成分を含む。
くともRリッチ相を形成する成分を含む。
Rリッチ相のための成分としては前記R−Fe合金又は
R−B−Fe合金(各R50原子%以上)を用い2粒界
におけるRの存在を確保するため直接還元法以外の方法
で製造することが好ましい。さらに粒界相に生成するB
リッチな相(R2Fe7B6ないしR2Fe7B6)を
補う成分として、補助的にB含有成分を用いることかで
きる。このB含有成分としては、金属ホウ素、フェロホ
ロン、Bリッチなり−Fe−R合金(R15原子%以下
、B3838原子%以上、残部Fe)等の1以1〕を用
いることができる。
R−B−Fe合金(各R50原子%以上)を用い2粒界
におけるRの存在を確保するため直接還元法以外の方法
で製造することが好ましい。さらに粒界相に生成するB
リッチな相(R2Fe7B6ないしR2Fe7B6)を
補う成分として、補助的にB含有成分を用いることかで
きる。このB含有成分としては、金属ホウ素、フェロホ
ロン、Bリッチなり−Fe−R合金(R15原子%以下
、B3838原子%以上、残部Fe)等の1以1〕を用
いることができる。
この発明において、母合金粉末を製造する直接還元法は
生成合金粉末か所定のFe−R−B組成。
生成合金粉末か所定のFe−R−B組成。
好ましくはR(RはYを含む存土類元素のうち少なくと
も1種)12〜18原子%、B4〜15原子%、Fe6
8〜84原子%を主成分とする組成になる様に該希土類
酸化物、或いは希土類弗化物の1種以トに鉄粉および、
純ポロン粉、フェロホロン粉、およびB2O3粉末のう
ち少なくとも1種を配合してなる原料混合粉末に前記希
土類酸化物なと原料粉末中に含まれる酸素用に対して還
元に要する化学は論的必要昂の145倍〜3.5倍の還
元剤(金属カルシウム、場合により金属Mg等、又はこ
れらの混合物)と希土類酸化物、弗化物の1〜15wt
%の還元剤の塩化物(Ca Cl 2等)とを混合し、
圧縮成型した後。
も1種)12〜18原子%、B4〜15原子%、Fe6
8〜84原子%を主成分とする組成になる様に該希土類
酸化物、或いは希土類弗化物の1種以トに鉄粉および、
純ポロン粉、フェロホロン粉、およびB2O3粉末のう
ち少なくとも1種を配合してなる原料混合粉末に前記希
土類酸化物なと原料粉末中に含まれる酸素用に対して還
元に要する化学は論的必要昂の145倍〜3.5倍の還
元剤(金属カルシウム、場合により金属Mg等、又はこ
れらの混合物)と希土類酸化物、弗化物の1〜15wt
%の還元剤の塩化物(Ca Cl 2等)とを混合し、
圧縮成型した後。
Ar等の不活性雰囲気中において、1000°C〜12
00℃の温度で還元拡散を行ない、II7られた反応生
成物を8メツシユ以下に粉砕後、水中に入れ、スラリー
状態となし、該スラリーを水により洗浄処理して、Ca
分等の還元剤成分を十分に除去するものである。還元剤
としてはCaを用いることが好ましい。
00℃の温度で還元拡散を行ない、II7られた反応生
成物を8メツシユ以下に粉砕後、水中に入れ、スラリー
状態となし、該スラリーを水により洗浄処理して、Ca
分等の還元剤成分を十分に除去するものである。還元剤
としてはCaを用いることが好ましい。
この発明における母合金粉末と粒界相成分粉末の配合比
は85%:15%〜99,5%、0.5%の範囲か好ま
しく両者の平均粒径は500μm以下か好ましい。矛伝
訃相成分粉末としてのR−Fe合金、R−B−Fe合金
の500μm以下のものは、ガスアトマイズ法又は鋳塊
粉末法等により得られる。この発明は従来の鋳塊粉砕法
に比し溶解造塊王稈、粗粉砕工程の省略化ないし大11
1な軽減か可能となり5例九粒界相成分粉末を鋳塊粉砕
法により製造しても、前記の如く粒界相成分粉末の使用
量は少量であり、製造コストの低減に極めて有効である
と」(に、磁石特性も従来の鋳塊粉砕法により得られた
合金粉末からの磁石合金利料と同等以にである。さらに
、 jj’4界相成分相成分B含有成分も一般に少量で
あり、これはどうような方法によって製造されてもよく
、入手可能であれば市1段のものでもよい。
は85%:15%〜99,5%、0.5%の範囲か好ま
しく両者の平均粒径は500μm以下か好ましい。矛伝
訃相成分粉末としてのR−Fe合金、R−B−Fe合金
の500μm以下のものは、ガスアトマイズ法又は鋳塊
粉末法等により得られる。この発明は従来の鋳塊粉砕法
に比し溶解造塊王稈、粗粉砕工程の省略化ないし大11
1な軽減か可能となり5例九粒界相成分粉末を鋳塊粉砕
法により製造しても、前記の如く粒界相成分粉末の使用
量は少量であり、製造コストの低減に極めて有効である
と」(に、磁石特性も従来の鋳塊粉砕法により得られた
合金粉末からの磁石合金利料と同等以にである。さらに
、 jj’4界相成分相成分B含有成分も一般に少量で
あり、これはどうような方法によって製造されてもよく
、入手可能であれば市1段のものでもよい。
なお、特にエネルギー積30MGOe以上の高い磁気特
性を実現するためには、酸素、炭素。
性を実現するためには、酸素、炭素。
Caの含有量を規制する必要がある。即ち1本発明の合
金粉末の酸素含有量は6000 ppm以%以下、炭素
含有Mは1000 ppm以下、Ca含有量は2000
ppm以下にする必要かあり、Caによる直接還元法
により得られる母合金粉末及び添加合金粉末は、所定比
に配合・混合してこの条件を達成するよう規制する。即
ち1本発明の合金粉末に含まれる酸素は最も酸化しゃす
い希1−類元索と結合して希土類酸化物を形成し、酸素
含有量か6000 ppmを越えると永久磁石中に酸化
物(R203)として4%以に残留することになり。
金粉末の酸素含有量は6000 ppm以%以下、炭素
含有Mは1000 ppm以下、Ca含有量は2000
ppm以下にする必要かあり、Caによる直接還元法
により得られる母合金粉末及び添加合金粉末は、所定比
に配合・混合してこの条件を達成するよう規制する。即
ち1本発明の合金粉末に含まれる酸素は最も酸化しゃす
い希1−類元索と結合して希土類酸化物を形成し、酸素
含有量か6000 ppmを越えると永久磁石中に酸化
物(R203)として4%以に残留することになり。
磁石特性とくに保磁力が10kOe以下になるので好ま
しくない。
しくない。
含有炭素量が1000111)mを越えると酸素の場合
と同様炭化物(RC,)として永久磁石中に残留し著し
い保磁力の低下を生ずる。
と同様炭化物(RC,)として永久磁石中に残留し著し
い保磁力の低下を生ずる。
またカルシウム含有量が2000 ppmを越えると後
続のこの合金粉末を用いて磁石化する途中の焼結工程に
おいて還元性の極めて高いCa蒸気を多量に発生し、熱
処理炉をいちじるしく汚染することになって、場合によ
っては熱処理炉の炉壁を損耗して工業的に安定な生産が
不可能となる。また、でき、1−った永久磁石中に含ま
れるCa量も多くなって磁石特性の劣化を生ずる。なお
、上記の酸素、炭素、Ca含有量の条件は前記配合・混
合−】 1 − 粉末を微粉砕した微粉末の状態で確保する必要がある。
続のこの合金粉末を用いて磁石化する途中の焼結工程に
おいて還元性の極めて高いCa蒸気を多量に発生し、熱
処理炉をいちじるしく汚染することになって、場合によ
っては熱処理炉の炉壁を損耗して工業的に安定な生産が
不可能となる。また、でき、1−った永久磁石中に含ま
れるCa量も多くなって磁石特性の劣化を生ずる。なお
、上記の酸素、炭素、Ca含有量の条件は前記配合・混
合−】 1 − 粉末を微粉砕した微粉末の状態で確保する必要がある。
この発明の合金粉1、末に用いる希土類元素RはNd、
Pr、Dy、’Ho、Tbのうち少なくとも1種を含み
、あるいはこれらの1種以上にさらにLa、Ce、Sm
、Gd、Er、Eu、Pm。
Pr、Dy、’Ho、Tbのうち少なくとも1種を含み
、あるいはこれらの1種以上にさらにLa、Ce、Sm
、Gd、Er、Eu、Pm。
Tm、Yb、Yのうち少なくとも1種を含むものか好ま
しい。又通例Rのうち1種(特にNd。
しい。又通例Rのうち1種(特にNd。
Pr、Dy、Ho、Tb等)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
)を人手上の便宜等の理由により用いることができる。
)を人手上の便宜等の理由により用いることができる。
但し主相を構成する合金のR中のSm、Laはできるた
け少ない方がよい(例えばSml原子%以下、さらに0
.5%以下)。R混合系としては特にNd、Pr、又は
これらと少量(全合金中0.05〜5原子%、特に0.
2〜3原子%)のDy、Ho、Tb等の組合せが温度特
性−1−好ましい。RとしてはNd、Prの合計5゜原
子%以上(さらに好ましくは8o原子%)以−1−とす
ることが特性、コスト、資源的観点から好ま= 1
2 − しい。
け少ない方がよい(例えばSml原子%以下、さらに0
.5%以下)。R混合系としては特にNd、Pr、又は
これらと少量(全合金中0.05〜5原子%、特に0.
2〜3原子%)のDy、Ho、Tb等の組合せが温度特
性−1−好ましい。RとしてはNd、Prの合計5゜原
子%以上(さらに好ましくは8o原子%)以−1−とす
ることが特性、コスト、資源的観点から好ま= 1
2 − しい。
なお、このRは純希土類元素でなくてもよく。
工業上入手可能な範囲で製造%以上不可避な不純物を含
有するものでも差し支えない。R(Yを含む希土類元素
のうち少なくとも1種)は母合金粉末の場合は12〜1
8原子%の範囲であり、12原子%未満ではαFeの析
出等により磁石特性の劣%以下、特に高保磁力が得られ
ず、又18原子%を越えるとCaによる直接還元法にお
けるCa除去の工程にてRかCaと共に流出する恐れが
ある。
有するものでも差し支えない。R(Yを含む希土類元素
のうち少なくとも1種)は母合金粉末の場合は12〜1
8原子%の範囲であり、12原子%未満ではαFeの析
出等により磁石特性の劣%以下、特に高保磁力が得られ
ず、又18原子%を越えるとCaによる直接還元法にお
けるCa除去の工程にてRかCaと共に流出する恐れが
ある。
粒界相成分R−Fe合金粉末の場合は、Rは50原子%
以上が必要であり、Rが50原子%以下では焼結磁石斗
]料内にRリッチの非磁性相の生成か少なく、磁石特性
の劣下を招来し、添加合金粉末としての役割を十分に果
たし得ない。R−Fe合金中のFeは少量でもよく一般
に0.1〜50原子%、好ましくは20〜30原子%、
最も好ましくはM、P、の低い25原子%(人品点)で
ある。粒界相成分のR成分としてこのR−Fe合金を用
いることはコスト的にメリットがあると同時に、その低
い融解温度により焼結−に及び粒界相の形成上の効果が
ある。
以上が必要であり、Rが50原子%以下では焼結磁石斗
]料内にRリッチの非磁性相の生成か少なく、磁石特性
の劣下を招来し、添加合金粉末としての役割を十分に果
たし得ない。R−Fe合金中のFeは少量でもよく一般
に0.1〜50原子%、好ましくは20〜30原子%、
最も好ましくはM、P、の低い25原子%(人品点)で
ある。粒界相成分のR成分としてこのR−Fe合金を用
いることはコスト的にメリットがあると同時に、その低
い融解温度により焼結−に及び粒界相の形成上の効果が
ある。
また、R−B−Fe合金についても、R−Fe合金と同
様の理由でRは50原子%以上とし、Bは401jii
子%を越えると好ましくない相か生成するため40原子
%以下とし、Bはこく微量でもよい(例えは0.1原子
%以L)。R−B−Fe含金の(=1加的利点はRリッ
チ相のためのR成分とBリッチ相のためのB成分が同時
に含まれる点である。焼結上の効果もR−Fe合金と同
様に得られる。
様の理由でRは50原子%以上とし、Bは401jii
子%を越えると好ましくない相か生成するため40原子
%以下とし、Bはこく微量でもよい(例えは0.1原子
%以L)。R−B−Fe含金の(=1加的利点はRリッ
チ相のためのR成分とBリッチ相のためのB成分が同時
に含まれる点である。焼結上の効果もR−Fe合金と同
様に得られる。
これらのR−Fe合金、R−B−Fe合金に用いるRと
しては、前記の配合合金粉末についてと同様で足りる。
しては、前記の配合合金粉末についてと同様で足りる。
但し、La、Ce等は余り好ましくない。
粒界相成分粉末としては、さらに、%以上記R−Fe合
金、R−B−Fe合金の1以上に、B成分を補助的に用
いることかできるか、主として組成上調節目的、焼結促
進1粒界相生成促進(アモルファスホウ素等)等の効果
もある。フェロホロンはFeB (1: 1を中心とす
る市販のものでFe50原子%未満のものとする。Bリ
ッチB−Fe−Rとしては、Bリッチ相の41.成合金
と考えられるR2Fe7B6〜RIFe4B4の範囲の
ものか好ましく、そのためR15原子%以%以下、B約
38原子%以−に、残部Feとし、好ましくはR2Fe
7B6又はR,Fe4B4組成の合金粉末とする。
金、R−B−Fe合金の1以上に、B成分を補助的に用
いることかできるか、主として組成上調節目的、焼結促
進1粒界相生成促進(アモルファスホウ素等)等の効果
もある。フェロホロンはFeB (1: 1を中心とす
る市販のものでFe50原子%未満のものとする。Bリ
ッチB−Fe−Rとしては、Bリッチ相の41.成合金
と考えられるR2Fe7B6〜RIFe4B4の範囲の
ものか好ましく、そのためR15原子%以%以下、B約
38原子%以−に、残部Feとし、好ましくはR2Fe
7B6又はR,Fe4B4組成の合金粉末とする。
配合合金粉末において、R12,5原子%未満では結晶
f+lIf造がα−鉄と同一構造の立方晶組織か現イつ
れるため、高磁気特性、特にMj保磁力が得られず、2
0原子96を越えるとRリッチな非磁性相が多くなり残
留磁束密度(Br)か低ドしてずくれた磁石特性を有す
る永久磁石か得られない。
f+lIf造がα−鉄と同一構造の立方晶組織か現イつ
れるため、高磁気特性、特にMj保磁力が得られず、2
0原子96を越えるとRリッチな非磁性相が多くなり残
留磁束密度(Br)か低ドしてずくれた磁石特性を有す
る永久磁石か得られない。
よってRは12.5〜20原子%の範囲とする。
Bは母合金粉末の場合は4〜15原子%の範囲であり、
4原子%未満では還元拡散反応時にRFe、4Bの組成
式を存する正方品化合物か+分得られず、15原子%を
越えるとBに富んた他の化合物か現イつれるので好まし
くない。
4原子%未満では還元拡散反応時にRFe、4Bの組成
式を存する正方品化合物か+分得られず、15原子%を
越えるとBに富んた他の化合物か現イつれるので好まし
くない。
は菱面体組織が現われ、高い保磁力(iHc)か得られ
ず、15原子%を越えると、Bリッチな非磁性相か多く
なり、残留磁束密度(Br)か低下するため、すぐれた
永久磁石は得られない。よって、Bは4〜15原子%の
範囲とする。
ず、15原子%を越えると、Bリッチな非磁性相か多く
なり、残留磁束密度(Br)か低下するため、すぐれた
永久磁石は得られない。よって、Bは4〜15原子%の
範囲とする。
Feは母合金粉末の場合は68〜84原子%の範囲であ
り、68原子%未満では、RやBに富んだ非磁性相が多
くなり、84原子96を越えると。
り、68原子%未満では、RやBに富んだ非磁性相が多
くなり、84原子96を越えると。
正方晶化合物の外にα鉄相が現われ、好ましくない。
R−Fe合金、R−B−Fe合金粉末の場合はFe50
原子%を越えるとRに富んだ非磁性相の形成の効果が得
られないので、Fe50原子%以下にする必要かある。
原子%を越えるとRに富んだ非磁性相の形成の効果が得
られないので、Fe50原子%以下にする必要かある。
又、配合合金粉末の場合はFeは65原子%未満では残
留磁束密度(Br)の低下を来たし。
留磁束密度(Br)の低下を来たし。
83.5原子%以上では保磁力(iHc)が低下するの
で、好ましくない。
で、好ましくない。
この発明の配合混合合金粉末において高い残留磁束密度
と高保持力を得るためには、R13〜18原子%、B5
〜155〜15原子67〜8282原子場合、最大エネ
ルギー積(BH)ma×25 MGOe以上が得られる
のが好ましい範囲である。(さらにB5−11原子%で
は(BH)max30 MGOe以上が得られる。)R 13〜16原子%、B6〜116〜11原子 5 MG
Oc以上、さらにR13〜14.5原子%。
と高保持力を得るためには、R13〜18原子%、B5
〜155〜15原子67〜8282原子場合、最大エネ
ルギー積(BH)ma×25 MGOe以上が得られる
のが好ましい範囲である。(さらにB5−11原子%で
は(BH)max30 MGOe以上が得られる。)R 13〜16原子%、B6〜116〜11原子 5 MG
Oc以上、さらにR13〜14.5原子%。
B6−7.5原子%では40 MGOe以」−(最高4
4MGOc)か達成される。
4MGOc)か達成される。
また、下記添加元素Mのうち少なくとも1種は。
Fe−B−R系永久磁石に対してそ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す
る。しかし、保磁力改善のための添 加に伴ない一
般に残留磁束密度(B r)の低下を招来するので、B
r9kG以上を得るため下記範囲での添加か望ましい。
るいは製造性の改善、低価格化に効果があるため添加す
る。しかし、保磁力改善のための添 加に伴ない一
般に残留磁束密度(B r)の低下を招来するので、B
r9kG以上を得るため下記範囲での添加か望ましい。
5.0原子%以下のAI、 3.0原子%以下のTi
。
。
5.5原子%以下のv、 e、o原子%以下のNi
。
。
4.5原子%以下のCr、5.0原子%以下のMn。
5.0原子%以下のBi、9.0原子%以下のNb。
7.0原子%以下のTa、 5.2原子%以下のM
o 。
o 。
5.0原子%以下のW、 1.0原子%以下のSb
。
。
3.5原子%以下のGe、 1.5原子%以−ドのS
r1゜3.3原子%以下のZr、3.3原子%以下のH
f。
r1゜3.3原子%以下のZr、3.3原子%以下のH
f。
5.0原子%以下のSi、0.5原子%以下のZnのう
ち少なくとも1種を添加含有(但し、2種以1″含有す
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%以下の含有)させることにより、
永久磁石の高保磁力化が可能になる。なおNi、Mnの
限度はiHcから定められる。但し上記添加元素Mの含
有量は一般にBrの所望値に応じて適宜上記範囲内で選
択でき、一般に0.1〜3原子%以下(特に1%以下)
が有効である。なおこれらの添加元素Mは酸化物又は他
の構成元素との混合酸化物として直接還元の際の出発原
料中に配合してお(こともできる。
ち少なくとも1種を添加含有(但し、2種以1″含有す
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%以下の含有)させることにより、
永久磁石の高保磁力化が可能になる。なおNi、Mnの
限度はiHcから定められる。但し上記添加元素Mの含
有量は一般にBrの所望値に応じて適宜上記範囲内で選
択でき、一般に0.1〜3原子%以下(特に1%以下)
が有効である。なおこれらの添加元素Mは酸化物又は他
の構成元素との混合酸化物として直接還元の際の出発原
料中に配合してお(こともできる。
このMはまた2粒界組成分中に合金化して添加すること
もできる。添加元素MとしてはV、Nb。
もできる。添加元素MとしてはV、Nb。
Ta、Mo、W、Cr、AIが好ましい。
この発明における合金粉末の結晶相は主用か少なくとも
50vo1%以」−(好ましくは80vo1%以−1−
)の正方晶であり、少なくとも非磁性相により主用の粒
界が囲まれていることが、すぐれた磁気特性を有する焼
結永久磁石を作製するのに不可欠である。非磁性相は主
としてRリッチ相(R90原子%以上の金属)或いはさ
らにBリッチ相(RFe B ないしRFe4B4
等)から構成されほんのわずかでも有効であり1例えば
1 vo1%以上は十分な昂である。正方品格子のパラ
メータはa約8.8人、C約12.2^でありその中心
組成はRFe14Bであると考えられる。
50vo1%以」−(好ましくは80vo1%以−1−
)の正方晶であり、少なくとも非磁性相により主用の粒
界が囲まれていることが、すぐれた磁気特性を有する焼
結永久磁石を作製するのに不可欠である。非磁性相は主
としてRリッチ相(R90原子%以上の金属)或いはさ
らにBリッチ相(RFe B ないしRFe4B4
等)から構成されほんのわずかでも有効であり1例えば
1 vo1%以上は十分な昂である。正方品格子のパラ
メータはa約8.8人、C約12.2^でありその中心
組成はRFe14Bであると考えられる。
本発明においてFe−B−R系磁石合金に添加元素Mを
含有せしめる場合は、直接還元を行なう際に金属粉、酸
化物又は構成元素との合金粉、或いは混合酸化物として
添加含有させ、母合金粉末中に含有さけるか1粒界相酸
分合金粉末作製に際し合金溶解時に含有させるか、或い
は配合混合時に500μm以下の粒界相成分金属粉又は
構成光索との合金粉として添加含有させるいずれの方法
でもよい。
含有せしめる場合は、直接還元を行なう際に金属粉、酸
化物又は構成元素との合金粉、或いは混合酸化物として
添加含有させ、母合金粉末中に含有さけるか1粒界相酸
分合金粉末作製に際し合金溶解時に含有させるか、或い
は配合混合時に500μm以下の粒界相成分金属粉又は
構成光索との合金粉として添加含有させるいずれの方法
でもよい。
なお、R−Fe合金粉末はねばり気により微粉化困難で
あり、微粉砕化工程を容易にするため母合金粉末と混合
して微粉砕にかけることが最も好ましい。この微粉砕の
後にさらに微粉末の合金成分を添加・混合して最終合金
組成の調節を行うことももちろんできる。またRを最終
合金組成の調節のために一部粒界相成分として用いるこ
ともてきる。
あり、微粉砕化工程を容易にするため母合金粉末と混合
して微粉砕にかけることが最も好ましい。この微粉砕の
後にさらに微粉末の合金成分を添加・混合して最終合金
組成の調節を行うことももちろんできる。またRを最終
合金組成の調節のために一部粒界相成分として用いるこ
ともてきる。
また、この発明による永久磁石用配合混合合金粉末にR
,B、Feの他、工業的生産上不可避的不純物の存在を
許容できる。但しこれらの含有は一般にBrの低下を招
来するので、Br9kGとするため、その含有量は2.
0原子%以下のC22,0原子%以下のP、2.0原子
%以下のS。
,B、Feの他、工業的生産上不可避的不純物の存在を
許容できる。但しこれらの含有は一般にBrの低下を招
来するので、Br9kGとするため、その含有量は2.
0原子%以下のC22,0原子%以下のP、2.0原子
%以下のS。
2.0原子%以下のCuのうち少なくとも1種。
合計量で2.0原子%以下とすることが好ましい。この
ような許容によって永久磁石の製造性改善、低価格化が
可能である。焼結は900〜1200°Cの温度で還元
性又は非酸化性雰囲気中で行う。
ような許容によって永久磁石の製造性改善、低価格化が
可能である。焼結は900〜1200°Cの温度で還元
性又は非酸化性雰囲気中で行う。
本発明では焼結の後時効処理を施すことによりさらに保
磁力の増大が付加され(通例1〜2 koe”以上)そ
の結果最高40 MGOe以上にも達するエネルギー源
が確実に達成される。゛ 好ましい時効処理は次の通りである。即ち。
磁力の増大が付加され(通例1〜2 koe”以上)そ
の結果最高40 MGOe以上にも達するエネルギー源
が確実に達成される。゛ 好ましい時効処理は次の通りである。即ち。
焼結後750〜10(10℃(好ましくは770〜92
0℃)の温度で1次熱処理を行い、その後3〜2000
°C/m’In (好ましくは20〜1000’C/
m1n)の冷却速度で680℃以下の温度まで冷却し、
さらに480〜700℃(好ましくは550〜650℃
)の温度で2次熱処理する。熱処理は凡そ0.5〜12
時間行う。
0℃)の温度で1次熱処理を行い、その後3〜2000
°C/m’In (好ましくは20〜1000’C/
m1n)の冷却速度で680℃以下の温度まで冷却し、
さらに480〜700℃(好ましくは550〜650℃
)の温度で2次熱処理する。熱処理は凡そ0.5〜12
時間行う。
[実施例コ
実施例I
N d 203粉末: 95. 54gr。
D y 203粉末ニア、31gr・
フェロボロン粉末(19,5wt%B−Fe合金粉末)
: 10. 2gr。
: 10. 2gr。
Fe粉: 100. Ogr。
金属Ca:91.1gr
(化学量論比の2.5倍)
CaC1:4.4gr(希土類酸化物原料の4.3wt
%) の原料粉末を用い、V型混合機を用いて混合した後この
混合原料の圧縮体をステンレス製容器に充填し、マツフ
ル炉中に装入後容器内をアルゴンガス気流中において昇
温した。1150℃X3hrの恒温保持後室温まで炉冷
し、えられた還元反応生成物を8mesbスルーに粗粉
砕後10Lの水中に投入し1反応生成物中の酸化カルシ
ウム(Cab)。
%) の原料粉末を用い、V型混合機を用いて混合した後この
混合原料の圧縮体をステンレス製容器に充填し、マツフ
ル炉中に装入後容器内をアルゴンガス気流中において昇
温した。1150℃X3hrの恒温保持後室温まで炉冷
し、えられた還元反応生成物を8mesbスルーに粗粉
砕後10Lの水中に投入し1反応生成物中の酸化カルシ
ウム(Cab)。
Ca0・2CaC1、未反応の残留カルシウムを水酸化
カルシウムにして反応生成物を崩壊させスラリー状にし
た。1時間撹拌した後、30分間静置して水酸化カルシ
ウム懸濁液をすて、再び注水し、撹拌・静置・懸濁液除
去の工程を複数回くり返した。このようにして分離・採
取されたN d −D y−F e −B系合金粉末を
真空中で乾燥し2本発明の20〜500μm粒度の磁石
材料用希土類母合金粉末を得た。
カルシウムにして反応生成物を崩壊させスラリー状にし
た。1時間撹拌した後、30分間静置して水酸化カルシ
ウム懸濁液をすて、再び注水し、撹拌・静置・懸濁液除
去の工程を複数回くり返した。このようにして分離・採
取されたN d −D y−F e −B系合金粉末を
真空中で乾燥し2本発明の20〜500μm粒度の磁石
材料用希土類母合金粉末を得た。
成分分析の結果、下記の通り。
Nd:%.8wt%、 Dy:4.2wt%。
Fe:65.4wt%、 B:1.5wt%。
Ca : 800 ppm 、 O: 3500
ppm 。
ppm 。
c : 600 ppm
の所望の母合金粉末かえられた。X線回折図形の/ll
り定により。
り定により。
を有する正方品系の金属間化合物を95%以−Lの主相
とする合金粉末であった。
とする合金粉末であった。
次に、出発原料として純度97%のNd(不純物はほと
んどか他のR(L a、 Ce、、 P r 、、
、))及び電解鉄を使用し、78原子%Nd−22原子
%Fe (90w↑%Nd−10wt%Fe)に配合し
。
んどか他のR(L a、 Ce、、 P r 、、
、))及び電解鉄を使用し、78原子%Nd−22原子
%Fe (90w↑%Nd−10wt%Fe)に配合し
。
真空及びアルゴン雰囲気で高周波溶解し、直径3 mm
のノスルより溶湯を落下させ、音速以上の高速アルゴン
でアトマイズして500μm以下の添加合金粉末を作製
した。
のノスルより溶湯を落下させ、音速以上の高速アルゴン
でアトマイズして500μm以下の添加合金粉末を作製
した。
これらの母合金及び添加合金粉末を重量比て各々96%
、4%配合し、原子百分率で13.6%Nd−1,7%
Dy−8,8%B−75.9%Feの組成合金粉末を得
た。
、4%配合し、原子百分率で13.6%Nd−1,7%
Dy−8,8%B−75.9%Feの組成合金粉末を得
た。
この粉末をボールミル微粉砕し、平均粒径2.70μm
の粉末にして1.5ton/c♂の圧力で10kOeの
磁界中において圧縮成形体にした。
の粉末にして1.5ton/c♂の圧力で10kOeの
磁界中において圧縮成形体にした。
その後1100°C−2時間のAr気流中焼結と600
°C−1時間の時効処理を行い、永久磁石試料を作製し
た。
°C−1時間の時効処理を行い、永久磁石試料を作製し
た。
Br=11.8kG
i Hc = 19 、 0 kOe
(BH)max−33,4MGOe
のすくれた磁石特性が得られた。
実施例2
実施例1と同様の方法で、還元法で得られた母合金粉末
(重量比で30.7%Nd−3,7%Dy−1,3%B
−64.3%Fe、Ca380 ppm 、 023
300 ppm 、 C420ppm )及びアトマ
イズ法で得られた添加用合金(重量比で80%Nd−2
0%Fe)、及び200μm以下の粒度を有する60重
量96 M O−F e合金粉を重量比で90.4ニア
、2:2.4の比率に配合し、アトライターで微粉砕を
行ない、平均粒径3.0μmの粉末にして、 1.
7ton /c♂の圧力で10kOeの磁界中において
圧縮成形体にした。
(重量比で30.7%Nd−3,7%Dy−1,3%B
−64.3%Fe、Ca380 ppm 、 023
300 ppm 、 C420ppm )及びアトマ
イズ法で得られた添加用合金(重量比で80%Nd−2
0%Fe)、及び200μm以下の粒度を有する60重
量96 M O−F e合金粉を重量比で90.4ニア
、2:2.4の比率に配合し、アトライターで微粉砕を
行ない、平均粒径3.0μmの粉末にして、 1.
7ton /c♂の圧力で10kOeの磁界中において
圧縮成形体にした。
その後1120°C−1,5時間のAr気流中焼結と6
00°C−1時間の時効処理を行ない、永久磁石試料を
作製した。
00°C−1時間の時効処理を行ない、永久磁石試料を
作製した。
Br=11.7kG
iHc=19.6kOe
(B H) m a x = 33 、6 MGOeの
すぐれた磁石特性が得られた。
すぐれた磁石特性が得られた。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 (1)直接還元法により得られた R:12〜18原子%(但しRはYを含む希土類元素の
うち少なくとも1種) B:4〜15原子% Fe:68〜84原子% を主成分とする主相成分を成す母合金粒末と、粒界相成
分粉末として、直接還元法以外の方法により得られたR
50原子%以上を含むR−Fe合金もしくはR50原子
%以上、B40原子%以下、残部Feから成るR−B−
Fe合金の1以上、又はこれらと、金属ホウ素;フェロ
ボロン;R15原子%以下、B38原子%以上、残部F
eからなるBリッチB−Fe−R合金から成る群から選
ばれた1以上の粉末との混合物を最終組成が R:12.5〜20原子% B:4〜15原子% Fe:65〜83.5原子% となるよう、かつ平均粒度15μm以下の合金微粉末と
なるよう調製する工程、及び該合金微粉末を成形・焼結
する工程から成ることを特徴とする永久磁石材料の製造
方法。 (2)前記Feに部分的に代わり前記混合粉末中に、5
.0原子%以下のAl、 3.0原子%以下のTi、 5.5原子%以下のV、 6.0原子%以下のNi、 4.5原子%以下のCr、 5.0原子%以下のMn、 5.0原子%以下のBi、 9.0原子%以下のNb、 7.0原子%以下のTa、 5.2原子%以下のMo、 5.0原子%以下のW、 1.0原子%以下のSb、 3.5原子%以下のGe、 1.5原子%以下のSn、 3.3原子%以下のZr、 3.3原子%以下のHf、 5.0原子%以下のSi、 0.5原子%以下のZn のうち少なくとも1種を母合金粉末、添加合金粉末又は
金属粉あるいは構成元素との合金粉として配合・混合時
に添加含有させることを特徴とする請求の範囲第1項記
載の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60045746A JPS61207545A (ja) | 1985-03-09 | 1985-03-09 | 永久磁石材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60045746A JPS61207545A (ja) | 1985-03-09 | 1985-03-09 | 永久磁石材料の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61207545A true JPS61207545A (ja) | 1986-09-13 |
JPH0524975B2 JPH0524975B2 (ja) | 1993-04-09 |
Family
ID=12727876
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60045746A Granted JPS61207545A (ja) | 1985-03-09 | 1985-03-09 | 永久磁石材料の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61207545A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61207546A (ja) * | 1985-03-12 | 1986-09-13 | Tohoku Metal Ind Ltd | 希土類磁石の製造方法 |
JPS6393841A (ja) * | 1986-10-04 | 1988-04-25 | Shin Etsu Chem Co Ltd | 希土類永久磁石合金用組成物 |
JPH0320001A (ja) * | 1989-05-12 | 1991-01-29 | Mitsubishi Materials Corp | 耐食性および磁気特性に優れた希土類―B―Fe系焼結磁石 |
JP2005286175A (ja) * | 2004-03-30 | 2005-10-13 | Tdk Corp | R−t−b系焼結磁石及びその製造方法 |
JP2013245357A (ja) * | 2012-05-23 | 2013-12-09 | Nichia Corp | 希土類―鉄―窒素系磁性材料およびその製造方法 |
-
1985
- 1985-03-09 JP JP60045746A patent/JPS61207545A/ja active Granted
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61207546A (ja) * | 1985-03-12 | 1986-09-13 | Tohoku Metal Ind Ltd | 希土類磁石の製造方法 |
JPH0119461B2 (ja) * | 1985-03-12 | 1989-04-11 | Tookin Kk | |
JPS6393841A (ja) * | 1986-10-04 | 1988-04-25 | Shin Etsu Chem Co Ltd | 希土類永久磁石合金用組成物 |
JPH0621324B2 (ja) * | 1986-10-04 | 1994-03-23 | 信越化学工業株式会社 | 希土類永久磁石合金用組成物 |
JPH0320001A (ja) * | 1989-05-12 | 1991-01-29 | Mitsubishi Materials Corp | 耐食性および磁気特性に優れた希土類―B―Fe系焼結磁石 |
JP2005286175A (ja) * | 2004-03-30 | 2005-10-13 | Tdk Corp | R−t−b系焼結磁石及びその製造方法 |
JP4534553B2 (ja) * | 2004-03-30 | 2010-09-01 | Tdk株式会社 | R−t−b系焼結磁石及びその製造方法 |
JP2013245357A (ja) * | 2012-05-23 | 2013-12-09 | Nichia Corp | 希土類―鉄―窒素系磁性材料およびその製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0524975B2 (ja) | 1993-04-09 |
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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
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