JPS6242982B2 - - Google Patents
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- JPS6242982B2 JPS6242982B2 JP53092967A JP9296778A JPS6242982B2 JP S6242982 B2 JPS6242982 B2 JP S6242982B2 JP 53092967 A JP53092967 A JP 53092967A JP 9296778 A JP9296778 A JP 9296778A JP S6242982 B2 JPS6242982 B2 JP S6242982B2
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Landscapes
- Hard Magnetic Materials (AREA)
Description
本発明は、Smと遷移金属がほぼ２対17付近で
単相を形成することを利用した、高性能の永久磁
石を提供する永久磁石材料に関するものである。 希土類金属とコバルトは、種々の金属間化合物
を形成する。それらは、RCo13、R2Co17、
RCo5、R5Co19、R2Co5、RCo3、RCo2、R2Co3、
R4Co3、R24Co17、R9Co4、R3Co等である。これ
らの金属間化合物中、現在永久磁石材料として用
いられているのは、RCo5とR2Co17である。特に
RCo5系の磁石はすでに工業的に定着して、需要
は年を追つて伸びている。RCo5系の磁石の代表
格であるSmCo5磁石は従来のアルニコ磁石、フ
エライト磁石あるいは白金コバルト磁石に比べ、
はるかに大きいエネルギー積を有するものであ
る。 R2Co17はRCo5よりも一般的に飽和磁化Msが高
く磁石材料としては有望であるにもかかわらず、
保磁力Hcの値が低いものしか得られなかつた。 それ故、一時は実用材料としての見通しがたた
なかつたが、Cuを適当量加えることにより保磁
力を高めることができることが発見されてから、
脚光をあびることとなつた。 R2Co17とR2Fe17は疑２元系を構成し、R2
（Co1-xFex）17で表わすとｘ＝0.6程度までｘの増
加に伴いMsは増加し、一軸異方性も維持され
る。保磁力の目安となる異方性磁場Haはｘ＝０
では65KOe程度で、ｘ＝0.2を過ぎると低くなり
始めてｘ＝0.5では20KOe程度になつてしまう。
しかし実際にSm2（Co Cu）17系にFeを置換する
と、10wt％以下でもかなりの保磁力の低下をも
たらしてしまい、Msを増加させる長所をあまり
生かせなかつた。一方Cuの置換は、保磁力を上
昇させはするがMsをかなり低下させてしまう。
我々の実験によれば、Sm2（Co Cu）17が保てる
ようにCoをCuと置換していつたとき8wt％で12
％、16wt％で25％減少してしまつた。このよう
なFe置換による保磁力の低下、Cu置換による飽
和磁化の低下はZrを少量添加することより改善さ
れた。すなわちCuを8wt％程度に減らしても、
Feを15wt％程度増しても、6KOe以上のiHcを出
すことができた。しかし、Zrを加えたもので実用
された永久磁石は、Smと遷移金属との比（以下
Ｍ比と記す）が、２：17ではなく１：７付近であ
つた。１：７付近は金属組織学的にはいわゆる、
TM比が１：５の１−５相と２：17の２−17相の
２相が共存する領域である。この１−５相と２−
17相の基本となつているSmCo5とSm2Co17を比べ
るとMsはSmCo5の10.0KGに比べ、Sm2Co17は
12.0KGと高い。またSm2Co17はFeをCoと置換す
るとMsが上昇するが、SmCo5の場合はFe置換の
Msに及ぼす効果は、我々の実験では確認できな
かつた。また１：５相と２：17相中へのCuの固
溶量は１：５相中の方が多く、特に両者が共存す
る領域ではCuは１：５相中に多く固溶してしま
うことが、Ｘ線分析の結果明らかになつた。例と
してSm（CO0.66Cu0.10Fe0.22Zr0.02）7の組成の合
金インゴツトを1200℃で10時間均質化処理し、組
織観察すると３相に分離する。Ｘ線分析によると
２−17相、１−５相、Zr−Co−Fe相の３相であ
つた。添付参考写真がそれを示しており、Ａが２
−17相、Ｂが１−５相、ＣがFe−Co−Zr相であ
る。Cu量は、２−17相よりも１−５相の方が多
かつた。このようにTM比が１：７付近では飽和
磁化Msの低い１−５相がかなり多量に出てい
る。また１−５相はMsを低下させるCuを１−５
相が多量に含んでいたり、Msを高めるFeを１−
５相中のZrが補促して、化合物を形成したりして
いて高性能な磁石を得るためにはたいへん都合が
悪い。そこで我々はインゴツトをＡ相単相のみに
できないかという問題に取り組み、実験を積み重
ねた結果、TM比が１：8.1〜１：8.3でインゴツ
トが単相のみからなることを発見した。また別紙
参考写真のＡ中のCuの含有量は５〜7wt％と少
い。またＡは全体の75％の組織を占めており全体
の保磁力への寄与は大きい。この２点を考慮する
と、２〜17相はCuの含有量が１：７合金より少
くとも高保磁力が得られることを示唆している。
かかる点は上記の２−17相単相のインゴツトを得
ることにより実証された。すなわち２−17単相の
場合、Cu−は5.6wt％でもインゴツトの状態で
6KOe以上に保磁力を得ることができた。また２
−17単相を得ることは、２−17相が本来Msが高
いことと、Cu含有量が少くともよいことから、
Msの高い合金を実現できることになる。Msの値
は焼結磁石に関していうと、１−７合金では11G
が限度であつたが、２−17単相より得られたもの
は12Gとかなり高い値となつた。 更に添加元素としてSi、Al、Mg、Ｐの中から
１種以上の元素を選んで添加することによつて合
金の粉砕を容易にし、保磁力の向上に効果がある
ことを実験的に確認した。これらの元素は単独で
も複合して加えても同様の効果を期待できる。添
加量は0.05％以下では効果が小さく２％を越える
と飽和磁化の低下を招く。 特許請求の範囲第１項の組成範囲は、インゴツ
トの状態でiHcが6KOe以上、Msが12.5KG以上、
かつ熱処理を促すことによつて、90vol％以上の
２−17相を得られる範囲である。すなわちSmは
24wt％以上である１−５相が残り、Msは12.5KG
より低くまた２−17相は90vol％以上を占められ
ない。 Smが22wt％より低下すると、２−17相と軟磁
性のFe−Co共存となるので、6KOe以上のiHcが
得られなくなる。Cuは5wt％以下の含有量では
6KOe以下の保磁力しか得られず、また12.5KG以
上のMsを得るためには10.0wt％以下でなくては
いけない。Fe、Zrの含有量の範囲も、以上の理
由と同じような理由からである。即ち鉄は12.8％
以下ではMs値向上の効果がうすく、また18％以
上では保磁力の向上が期待しにくい。次にZrは保
磁力向上の効果が大きいためFeの多い場合は同
様に多くすることが望ましい0.5％以下ではその
効果はほとんどなく、また2.5％以上ではMs値を
低下する。なお、以上述べてきた２−17相とは、
光学顕微鏡あるいは３万倍以下の電子顕微鏡で観
祭したとき均一に見え、しかも分析の値がTM比
で２：17に近いものとした。実施例について説明
する。 実施例 １ 次の組成になるように合金を溶解した。なお、
No.１の試料は、Ｍ元素添加による効果を確認する
ための比較例である。
単相を形成することを利用した、高性能の永久磁
石を提供する永久磁石材料に関するものである。 希土類金属とコバルトは、種々の金属間化合物
を形成する。それらは、RCo13、R2Co17、
RCo5、R5Co19、R2Co5、RCo3、RCo2、R2Co3、
R4Co3、R24Co17、R9Co4、R3Co等である。これ
らの金属間化合物中、現在永久磁石材料として用
いられているのは、RCo5とR2Co17である。特に
RCo5系の磁石はすでに工業的に定着して、需要
は年を追つて伸びている。RCo5系の磁石の代表
格であるSmCo5磁石は従来のアルニコ磁石、フ
エライト磁石あるいは白金コバルト磁石に比べ、
はるかに大きいエネルギー積を有するものであ
る。 R2Co17はRCo5よりも一般的に飽和磁化Msが高
く磁石材料としては有望であるにもかかわらず、
保磁力Hcの値が低いものしか得られなかつた。 それ故、一時は実用材料としての見通しがたた
なかつたが、Cuを適当量加えることにより保磁
力を高めることができることが発見されてから、
脚光をあびることとなつた。 R2Co17とR2Fe17は疑２元系を構成し、R2
（Co1-xFex）17で表わすとｘ＝0.6程度までｘの増
加に伴いMsは増加し、一軸異方性も維持され
る。保磁力の目安となる異方性磁場Haはｘ＝０
では65KOe程度で、ｘ＝0.2を過ぎると低くなり
始めてｘ＝0.5では20KOe程度になつてしまう。
しかし実際にSm2（Co Cu）17系にFeを置換する
と、10wt％以下でもかなりの保磁力の低下をも
たらしてしまい、Msを増加させる長所をあまり
生かせなかつた。一方Cuの置換は、保磁力を上
昇させはするがMsをかなり低下させてしまう。
我々の実験によれば、Sm2（Co Cu）17が保てる
ようにCoをCuと置換していつたとき8wt％で12
％、16wt％で25％減少してしまつた。このよう
なFe置換による保磁力の低下、Cu置換による飽
和磁化の低下はZrを少量添加することより改善さ
れた。すなわちCuを8wt％程度に減らしても、
Feを15wt％程度増しても、6KOe以上のiHcを出
すことができた。しかし、Zrを加えたもので実用
された永久磁石は、Smと遷移金属との比（以下
Ｍ比と記す）が、２：17ではなく１：７付近であ
つた。１：７付近は金属組織学的にはいわゆる、
TM比が１：５の１−５相と２：17の２−17相の
２相が共存する領域である。この１−５相と２−
17相の基本となつているSmCo5とSm2Co17を比べ
るとMsはSmCo5の10.0KGに比べ、Sm2Co17は
12.0KGと高い。またSm2Co17はFeをCoと置換す
るとMsが上昇するが、SmCo5の場合はFe置換の
Msに及ぼす効果は、我々の実験では確認できな
かつた。また１：５相と２：17相中へのCuの固
溶量は１：５相中の方が多く、特に両者が共存す
る領域ではCuは１：５相中に多く固溶してしま
うことが、Ｘ線分析の結果明らかになつた。例と
してSm（CO0.66Cu0.10Fe0.22Zr0.02）7の組成の合
金インゴツトを1200℃で10時間均質化処理し、組
織観察すると３相に分離する。Ｘ線分析によると
２−17相、１−５相、Zr−Co−Fe相の３相であ
つた。添付参考写真がそれを示しており、Ａが２
−17相、Ｂが１−５相、ＣがFe−Co−Zr相であ
る。Cu量は、２−17相よりも１−５相の方が多
かつた。このようにTM比が１：７付近では飽和
磁化Msの低い１−５相がかなり多量に出てい
る。また１−５相はMsを低下させるCuを１−５
相が多量に含んでいたり、Msを高めるFeを１−
５相中のZrが補促して、化合物を形成したりして
いて高性能な磁石を得るためにはたいへん都合が
悪い。そこで我々はインゴツトをＡ相単相のみに
できないかという問題に取り組み、実験を積み重
ねた結果、TM比が１：8.1〜１：8.3でインゴツ
トが単相のみからなることを発見した。また別紙
参考写真のＡ中のCuの含有量は５〜7wt％と少
い。またＡは全体の75％の組織を占めており全体
の保磁力への寄与は大きい。この２点を考慮する
と、２〜17相はCuの含有量が１：７合金より少
くとも高保磁力が得られることを示唆している。
かかる点は上記の２−17相単相のインゴツトを得
ることにより実証された。すなわち２−17単相の
場合、Cu−は5.6wt％でもインゴツトの状態で
6KOe以上に保磁力を得ることができた。また２
−17単相を得ることは、２−17相が本来Msが高
いことと、Cu含有量が少くともよいことから、
Msの高い合金を実現できることになる。Msの値
は焼結磁石に関していうと、１−７合金では11G
が限度であつたが、２−17単相より得られたもの
は12Gとかなり高い値となつた。 更に添加元素としてSi、Al、Mg、Ｐの中から
１種以上の元素を選んで添加することによつて合
金の粉砕を容易にし、保磁力の向上に効果がある
ことを実験的に確認した。これらの元素は単独で
も複合して加えても同様の効果を期待できる。添
加量は0.05％以下では効果が小さく２％を越える
と飽和磁化の低下を招く。 特許請求の範囲第１項の組成範囲は、インゴツ
トの状態でiHcが6KOe以上、Msが12.5KG以上、
かつ熱処理を促すことによつて、90vol％以上の
２−17相を得られる範囲である。すなわちSmは
24wt％以上である１−５相が残り、Msは12.5KG
より低くまた２−17相は90vol％以上を占められ
ない。 Smが22wt％より低下すると、２−17相と軟磁
性のFe−Co共存となるので、6KOe以上のiHcが
得られなくなる。Cuは5wt％以下の含有量では
6KOe以下の保磁力しか得られず、また12.5KG以
上のMsを得るためには10.0wt％以下でなくては
いけない。Fe、Zrの含有量の範囲も、以上の理
由と同じような理由からである。即ち鉄は12.8％
以下ではMs値向上の効果がうすく、また18％以
上では保磁力の向上が期待しにくい。次にZrは保
磁力向上の効果が大きいためFeの多い場合は同
様に多くすることが望ましい0.5％以下ではその
効果はほとんどなく、また2.5％以上ではMs値を
低下する。なお、以上述べてきた２−17相とは、
光学顕微鏡あるいは３万倍以下の電子顕微鏡で観
祭したとき均一に見え、しかも分析の値がTM比
で２：17に近いものとした。実施例について説明
する。 実施例 １ 次の組成になるように合金を溶解した。なお、
No.１の試料は、Ｍ元素添加による効果を確認する
ための比較例である。
【表】
1200℃均質化のインゴツトを５〜30μに粉砕
し、次に10KOeの磁場中で圧縮成形后、1150℃
の溶体化、800℃で時効して磁石体となした。こ
れらの試試の残留磁束密度Brと保磁力iHcはそれ
ぞれ第２表に示すとおりである。 これからＭ元素の添加効果が明らかである。尚
No.１合金はＭ元素を添加しない比較用である。
し、次に10KOeの磁場中で圧縮成形后、1150℃
の溶体化、800℃で時効して磁石体となした。こ
れらの試試の残留磁束密度Brと保磁力iHcはそれ
ぞれ第２表に示すとおりである。 これからＭ元素の添加効果が明らかである。尚
No.１合金はＭ元素を添加しない比較用である。
【表】
ここまでは、焼結型永久磁石を中心に説明を加
えたが該磁性化合物はこれを粉末状にして非磁性
結合剤を用いて固形化することもできることは特
に説明をまたない。但し該磁性化合物は粉末を極
端に細かくすると飽和磁束を減少しまた粒子が大
きすぎると結合剤を加えた成形体の強度が低下す
る。その意味において粉末は３〜150μに入るこ
とが望ましい。しかしながら加工方法等を考慮し
て量産性のある90％以上が前記範囲になつている
ことが望ましい。永久磁石中に占める磁化合物は
良い報磁気特性が高い。しかし焼結手段を用いな
いで得られる結合剤タイプは結合剤が減少するこ
とによつて強度面の低下はさけられない。 結合剤タイプの永久磁石は一般に他部品などと
アセンブルして用いることが多く強度面の要求も
強い。ここでは結合剤が体積率（以下同じ）で10
％以下では前記使用に耐えるような強度（例えば
抗折力で５Kg／mm2）が得られない。また35％を越
えて加えれば磁気特性は著しく低下するばかりで
なくたとえば液状の有機物樹脂などを結合剤とし
て用いる場合は圧粉成形が不可能である。 ここで１つの実施例を掲げると第１表No.２組成
の磁性化合物インゴツトを1200℃で均熱処理し更
に1150℃から急冷した。更に800℃で１時間の時
効処理を加えたこのインゴツトをボールミルを用
いて粉砕しおよそ５〜125μの粉末を得た。該粉
末に3.3％（重量比）の液状エポキシ樹脂（一液
性）を加えて混練し約10KOeの磁場中で圧粉成
形し150で加熱して固化した。該永久磁石は
Br8.3KG、BH max16.1MGOeであつた。更に磁
場中に占める磁性粉末は体積率で約69％であつ
た。また磁石の抵抗強度は13.3Kg／mm2であつた。 ここで結合剤はエポキシ樹脂に限定されること
はなくまた性状も粉末等の固形も可能である。次
にSn、Pb、Cu等の非磁性金属或いは合金を用い
ることも可能である。 磁性化合物は粉砕後メツキ、熱処理（窒化、硫
化等も含む）などによつて表面層を磁気的に硬化
することを結合剤使用タイプの永久磁石において
は可能である。 以上のとおり本願発明は高性能な永久磁石を提
供するものでこれを応用して高品質機器の実用化
を可能にし、また工業用以外に装身などへの適用
もできる。
えたが該磁性化合物はこれを粉末状にして非磁性
結合剤を用いて固形化することもできることは特
に説明をまたない。但し該磁性化合物は粉末を極
端に細かくすると飽和磁束を減少しまた粒子が大
きすぎると結合剤を加えた成形体の強度が低下す
る。その意味において粉末は３〜150μに入るこ
とが望ましい。しかしながら加工方法等を考慮し
て量産性のある90％以上が前記範囲になつている
ことが望ましい。永久磁石中に占める磁化合物は
良い報磁気特性が高い。しかし焼結手段を用いな
いで得られる結合剤タイプは結合剤が減少するこ
とによつて強度面の低下はさけられない。 結合剤タイプの永久磁石は一般に他部品などと
アセンブルして用いることが多く強度面の要求も
強い。ここでは結合剤が体積率（以下同じ）で10
％以下では前記使用に耐えるような強度（例えば
抗折力で５Kg／mm2）が得られない。また35％を越
えて加えれば磁気特性は著しく低下するばかりで
なくたとえば液状の有機物樹脂などを結合剤とし
て用いる場合は圧粉成形が不可能である。 ここで１つの実施例を掲げると第１表No.２組成
の磁性化合物インゴツトを1200℃で均熱処理し更
に1150℃から急冷した。更に800℃で１時間の時
効処理を加えたこのインゴツトをボールミルを用
いて粉砕しおよそ５〜125μの粉末を得た。該粉
末に3.3％（重量比）の液状エポキシ樹脂（一液
性）を加えて混練し約10KOeの磁場中で圧粉成
形し150で加熱して固化した。該永久磁石は
Br8.3KG、BH max16.1MGOeであつた。更に磁
場中に占める磁性粉末は体積率で約69％であつ
た。また磁石の抵抗強度は13.3Kg／mm2であつた。 ここで結合剤はエポキシ樹脂に限定されること
はなくまた性状も粉末等の固形も可能である。次
にSn、Pb、Cu等の非磁性金属或いは合金を用い
ることも可能である。 磁性化合物は粉砕後メツキ、熱処理（窒化、硫
化等も含む）などによつて表面層を磁気的に硬化
することを結合剤使用タイプの永久磁石において
は可能である。 以上のとおり本願発明は高性能な永久磁石を提
供するものでこれを応用して高品質機器の実用化
を可能にし、また工業用以外に装身などへの適用
もできる。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ いずれも重量百分率で 22.0≦Sm＜24.0 5.0≦Cu≦10.0 12.8≦Fe≦18.0 0.5≦Zr≦2.5 残部はCo なる組成の永久磁石材料にAl、Si、MgおよびＰ
から選ばれた少なくとも１種類の元素を重量百分
率で0.05％を越え2.0％以下の範囲で添加したこ
とを特徴とする永久磁石材料。 ２ 重量比で10〜35％の結合剤と混合して成形し
た特許請求の範囲第１項に記載の永久磁石材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9296778A JPS5521521A (en) | 1978-07-28 | 1978-07-28 | Permanent magnet material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9296778A JPS5521521A (en) | 1978-07-28 | 1978-07-28 | Permanent magnet material |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5521521A JPS5521521A (en) | 1980-02-15 |
| JPS6242982B2 true JPS6242982B2 (ja) | 1987-09-10 |
Family
ID=14069183
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9296778A Granted JPS5521521A (en) | 1978-07-28 | 1978-07-28 | Permanent magnet material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5521521A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0262404A (ja) * | 1988-08-25 | 1990-03-02 | Yutani Heavy Ind Ltd | 特殊作業機の複合操作用油圧回路 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55152145A (en) * | 1979-05-18 | 1980-11-27 | Daido Steel Co Ltd | Permanent magnet material |
| JPS5647540A (en) * | 1979-09-27 | 1981-04-30 | Hitachi Metals Ltd | Alloy for permanent magnet |
| JPS56150152A (en) * | 1980-04-18 | 1981-11-20 | Seiko Epson Corp | Permanent magnet material |
-
1978
- 1978-07-28 JP JP9296778A patent/JPS5521521A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0262404A (ja) * | 1988-08-25 | 1990-03-02 | Yutani Heavy Ind Ltd | 特殊作業機の複合操作用油圧回路 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5521521A (en) | 1980-02-15 |
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