JPS6257701B2 - - Google Patents
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- JPS6257701B2 JPS6257701B2 JP53150860A JP15086078A JPS6257701B2 JP S6257701 B2 JPS6257701 B2 JP S6257701B2 JP 53150860 A JP53150860 A JP 53150860A JP 15086078 A JP15086078 A JP 15086078A JP S6257701 B2 JPS6257701 B2 JP S6257701B2
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- phase
- coercive force
- magnetic
- powder
- permanent magnet
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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
石の改良に係わる。 希土類金属とコバルトは、種々金属間化合物を
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（CoCu）17系にFeを置換す
ると、10wt％以下でもなか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（CoCu）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によ
り改善された。すなわち、Cuを8wt％程度に減ら
しても、Feを15wt％程度に増しても、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TM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SmCo17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（Co0.66 Cu0.10 Fe0.22
Zr0.02）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―７相、Zr
―Co―Fe相の３相であつた。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を多量に含んでいたり、Msを高め
るFeを１―５相中のZrが補足して、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。 この問題に関しては、本発明者はすでに特願昭
53―79332号（特開昭55―6480号公報参照）にお
いて解決している。すなわち、特願昭53―79332
号には、TM比を１：8.1〜１：8.3とすることに
より、90Vo1％以上をSm2（Co，Cu，Fe，Zr）17
の単相からなる、高性能な永久磁石材料が得られ
ることが開示されている。 本発明は、上述の永久磁石材料の性能をさらに
向上させることを目的とするもので、Sm，Co，
Cu，FeおよびZrからなる合金に、さらにZn，
Sn，In，Geの１種もしくは２種以上を添加する
ことにより、合金の湯流れを改善し、溶解時の脱
酸作用によつて合金中への酸素の混入を防止して
飽和磁化を高め得ること、また析出を促進して保
磁力を向上させ得ることを見出したものである。 これらの元素は、単独でも複合して加えても同
様の効果が期待できる。また添加量は、0.01wt％
以下では充分な効果が得られず、2wt％を越える
とかえつて保磁力を低減させ、飽和磁化も低くな
る。 本発明における合金の組成範囲は、インゴツト
の状態でiHcが6KOe以上、Msが12.0KG以上、か
つ熱処理を促すことによつて、90Vo1％以上の２
―17相を得られる範囲である。すなわち、Smは
25wt％以上であると１―５相が多量に残り、Ms
は12.0KGより低く、また２―17相は90Vo1％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2.5wt％以下の含有量では
6KOe以下の保磁力しか得られず、また12.0KG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３％
以下ではMs向上の効果が全くなく、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。0.05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
著しく低下する。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
鏡で観察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。
単相を形成することを利用した、高性能の永久磁
石の改良に係わる。 希土類金属とコバルトは、種々金属間化合物を
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（CoCu）17系にFeを置換す
ると、10wt％以下でもなか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（CoCu）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によ
り改善された。すなわち、Cuを8wt％程度に減ら
しても、Feを15wt％程度に増しても、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TM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SmCo17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（Co0.66 Cu0.10 Fe0.22
Zr0.02）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―７相、Zr
―Co―Fe相の３相であつた。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を多量に含んでいたり、Msを高め
るFeを１―５相中のZrが補足して、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。 この問題に関しては、本発明者はすでに特願昭
53―79332号（特開昭55―6480号公報参照）にお
いて解決している。すなわち、特願昭53―79332
号には、TM比を１：8.1〜１：8.3とすることに
より、90Vo1％以上をSm2（Co，Cu，Fe，Zr）17
の単相からなる、高性能な永久磁石材料が得られ
ることが開示されている。 本発明は、上述の永久磁石材料の性能をさらに
向上させることを目的とするもので、Sm，Co，
Cu，FeおよびZrからなる合金に、さらにZn，
Sn，In，Geの１種もしくは２種以上を添加する
ことにより、合金の湯流れを改善し、溶解時の脱
酸作用によつて合金中への酸素の混入を防止して
飽和磁化を高め得ること、また析出を促進して保
磁力を向上させ得ることを見出したものである。 これらの元素は、単独でも複合して加えても同
様の効果が期待できる。また添加量は、0.01wt％
以下では充分な効果が得られず、2wt％を越える
とかえつて保磁力を低減させ、飽和磁化も低くな
る。 本発明における合金の組成範囲は、インゴツト
の状態でiHcが6KOe以上、Msが12.0KG以上、か
つ熱処理を促すことによつて、90Vo1％以上の２
―17相を得られる範囲である。すなわち、Smは
25wt％以上であると１―５相が多量に残り、Ms
は12.0KGより低く、また２―17相は90Vo1％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2.5wt％以下の含有量では
6KOe以下の保磁力しか得られず、また12.0KG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３％
以下ではMs向上の効果が全くなく、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。0.05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
著しく低下する。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
鏡で観察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。
【表】
溶解後1200℃均質化したインゴツトを10〜80μ
に粉砕し、次に10KOeの磁場中で圧縮成形後、
1160℃で溶体化、800℃で時効して磁石体となし
た。これらの試料の残留磁束密度Br飽和磁化Ms
と保磁力bHc及び最大磁気エネルギー積BHmax
はそれぞれ第２表に示すとおりである。
に粉砕し、次に10KOeの磁場中で圧縮成形後、
1160℃で溶体化、800℃で時効して磁石体となし
た。これらの試料の残留磁束密度Br飽和磁化Ms
と保磁力bHc及び最大磁気エネルギー積BHmax
はそれぞれ第２表に示すとおりである。
【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。但し
該磁性化合物は、粉末を極端に細かくすると飽和
磁化を減少するとともに、少ない結合剤では成形
体を得にくくし、また粒子が大きすぎると結合剤
を加えた成形体の強度（靭性）が低下する。切削
等による寸法精度が得にくくなる。その意味にお
いて、粉末は５〜150μに入ることが望ましい。
粉末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
磁石中に占める磁性化合物は多い程磁気特性が高
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。 このようなことから、結合剤は50％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.４組
成の磁性化合物インゴツトを1200℃で均熱処理
し、更に1160℃から急冷した。更に800℃で２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20〜125μの粉末を得
た、該粉末に1.4％（重量比）の液状エポキシ樹
脂（一液性）を加えて混練し、約15KOeの磁場
中で圧粉成形し、150℃で加熱し固化した。該永
久磁石はBr8.6KG，bHc5.8KOe，
BHMax16.9MGOeであつた。更に磁石中に占め
る磁性粉末は体積率で約78％であつた。また、磁
石の抗折強度は11.2Kg／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Bn，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。 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具などへ
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。但し
該磁性化合物は、粉末を極端に細かくすると飽和
磁化を減少するとともに、少ない結合剤では成形
体を得にくくし、また粒子が大きすぎると結合剤
を加えた成形体の強度（靭性）が低下する。切削
等による寸法精度が得にくくなる。その意味にお
いて、粉末は５〜150μに入ることが望ましい。
粉末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
磁石中に占める磁性化合物は多い程磁気特性が高
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。 このようなことから、結合剤は50％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.４組
成の磁性化合物インゴツトを1200℃で均熱処理
し、更に1160℃から急冷した。更に800℃で２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20〜125μの粉末を得
た、該粉末に1.4％（重量比）の液状エポキシ樹
脂（一液性）を加えて混練し、約15KOeの磁場
中で圧粉成形し、150℃で加熱し固化した。該永
久磁石はBr8.6KG，bHc5.8KOe，
BHMax16.9MGOeであつた。更に磁石中に占め
る磁性粉末は体積率で約78％であつた。また、磁
石の抗折強度は11.2Kg／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Bn，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。 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具などへ
の適用もできる。
Claims (1)
- １ Smと遷移金属との比が１：8.1〜8.3、前記
遷移金属がCo，Cu，FeおよびZrからなり、かつ
重量百分率でSmが22〜25％、Cuが2.5〜10％、
Feが３〜18％、Zrが0.05〜2.5％、残部がCoから
なる組成の金属間化合物からなる永久磁石材料に
おいて、前記Coの一部を重量百分率で0.01〜２
％のZn，Sn，In，Geのうちの１種もしくは２種
以上で置換したことを特徴とする永久磁石材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15086078A JPS5576037A (en) | 1978-12-05 | 1978-12-05 | Permanent magnet material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15086078A JPS5576037A (en) | 1978-12-05 | 1978-12-05 | Permanent magnet material |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5576037A JPS5576037A (en) | 1980-06-07 |
| JPS6257701B2 true JPS6257701B2 (ja) | 1987-12-02 |
Family
ID=15505952
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15086078A Granted JPS5576037A (en) | 1978-12-05 | 1978-12-05 | Permanent magnet material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5576037A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4805998B2 (ja) * | 2008-11-19 | 2011-11-02 | 株式会社東芝 | 永久磁石とそれを用いた永久磁石モータおよび発電機 |
| JP5197669B2 (ja) * | 2010-03-31 | 2013-05-15 | 株式会社東芝 | 永久磁石およびそれを用いたモータおよび発電機 |
| JP5558596B2 (ja) * | 2013-02-04 | 2014-07-23 | 株式会社東芝 | 永久磁石およびそれを用いたモータおよび発電機 |
-
1978
- 1978-12-05 JP JP15086078A patent/JPS5576037A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5576037A (en) | 1980-06-07 |
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