JPS63118042A - 永久磁石材料及びその製造方法 - Google Patents

永久磁石材料及びその製造方法

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JPS63118042A
JPS63118042A JP61263550A JP26355086A JPS63118042A JP S63118042 A JPS63118042 A JP S63118042A JP 61263550 A JP61263550 A JP 61263550A JP 26355086 A JP26355086 A JP 26355086A JP S63118042 A JPS63118042 A JP S63118042A
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JP
Japan
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rare earth
permanent magnet
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magnet material
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JP61263550A
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Ryoji Uno
良治 宇野
Makoto Takano
誠 高野
Harutaka Shibusawa
渋沢 治孝
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Proterial Ltd
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Hitachi Metals Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/032Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials
    • H01F1/04Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/047Alloys characterised by their composition
    • H01F1/053Alloys characterised by their composition containing rare earth metals
    • H01F1/055Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5
    • H01F1/0553Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 obtained by reduction or by hydrogen decrepitation or embrittlement

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  • Powder Metallurgy (AREA)
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 発明は、希土類金属(以下Rと記す)・と遷移金属(以
下Tmと記す)の合金、特にR2Tm□7系永久磁石材
料とその製造方法に関するものである。
〔従来の技術〕
従来より、R−Co−Fe−Cuからなる合金系に、Z
r、Hf、Ti、Nb等の遷移金属元素を添加すること
により、優れた磁気特性が得られることが知られており
、特に、Sm−Co−FeCu  M (MはZr、T
i、Hf、Nb等)系においては、最大エネルギー積で
30 M G Oc以上の特性が得られることが報告さ
れている。このような多元系希土類金属間化合物永久磁
石合金の製造方法としては、希土類金属、Co、’ F
eその他の合金構成成分の高耗度金属を出発原料とし、
ルツボ中不活性雰囲気下において溶解。
vI造する方法が最も一般的である。
しかしながら希土類金属は、一般的に高価でるため、原
料価格が高くなり、型造原価を上げる要因となっている
。一方、溶解法の上記欠点を改善する方法としては、純
金属に比較し安価な、希土類酸化物を原料として、適当
な還元剤(Ca 、 M g 、 Ca Hz等)を用
いて還元し、Co2Feその他の金属成分と拡散反応に
より合金化させる直接還元拡散法が知られている。(例
えば特開昭54−102271号公報)しかしながら、
特開昭54−8763C)号公報にも記載されているよ
うに、SmCo、系等の2元系磁石については、成分の
制御が容易であるが。
R−Co−Fe−Cu−M (MはZr、 Hf。
Ti、Nb等) で表わされるR2Tm17系の地元系希土類コバルト磁
石においては、還元拡散反応時の成分制御。
特にCu量の制御が雅しく1例えば特開昭58−234
105号、に記載されているような還元拡散反応後にC
u を必要量添加する方法等が提案されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし、上記のR2Tm□7系の多元系希土類磁石の還
元拡散法は、成分制御、特にCu量の制御が未だ十分で
はなく、実験室レベルの小規模な生産を除き、大量生産
時には溶解法と同等の特性を安定して得ることは雅しく
、未だ実用化には至っていない。
本発明は、溶解法のコスト面での欠点と還元拡散法にお
ける成分制御の面での欠点を改善し、優れたR2Tl1
1□7系多元系希土類金属間化合物永久磁石合金を安定
して量産し得る製造方法並びにそれによって製造した永
久磁石A材料を堤供することを目的とするものである。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、20〜30wt%のR(RはSm。
Ce、Prを中心とする希土類金属)、10〜21wt
、%のFc、3.5〜5.0wt%のCu、  0.0
5−0.20wt%のCaを含み、更ニ2.0〜3.0
’−t%のZr、3.5〜6.0wt%のHf、  1
.0−2 、 0wt%の]’i、  2.0〜3.0
讐t%のNbの群から選ばれた少なくとも1種の元素を
含み、残部Coからなることを特徴とする永久磁石材料
である。
また、この発明による永久磁石材料の製造方法は、希土
類酸化物、i移金属の粉末、及び粒状又は粉末のCaを
混合し、1000〜1300°Cに加熱、保持し、還元
拡散反応せしめ、その後脱Ca、粉砕を加えた材料を用
いて、磁場中成形、焼結を行い20〜30wt%のR(
RはSm、Cc、Prを中心とする希土類元素)、1゜
−21wt%のFe、  3.5〜5.0wt%のCu
0.05〜0.20iit%のCaを含み、更に2.0
−3.0wt%のZr、  3.5〜6.0wt%のH
f 。
L、O−2,0wt%のT x +  2 、0〜3 
、 Ow t%のNbの群から選ばれた少なとも1種の
元素を含み、残部Goからなる成分を持つことを特徴と
する。
以下本発明の詳細をS m 2 (Co r F e 
+ Cu +M)、7系永久磁石を製造する場合を例に
して説明する。
まず希土類金属酸化物(例えばSII+20.)と適当
な還元剤(Ca、 C,1lH2,Mgの内の1種又は
2種以上)とFe、 Co、 Cu、 M (Tl、 
Zr。
Nb、Hfの内の1種又は2種以上)金属粉またはこれ
ら金属粉の一部ないしは全部の酸化物を各々所定値秤取
し、■型混合機等の公知の混合機中に投入し、1000
〜1300’cの温度に加熱して還元拡散反応(以下R
/D反応という)を行なわせる。
R/D反応が順調に進行した場合には1本工程において
、希土類金属酸化物および金属酸化物は還元剤により合
金化されてケーキ状の反応組成物が形成される。第3図
は、本反応過程をCa、 5rn20.、Fe、Cuお
よびCoを用いて示差黙分析装置(DTA)で調べたも
のである。
800℃近傍に図中aで示すようにCQの融点に相当す
る吸熱ピークが認めら九、;皮相状態のCQがSm20
.を還元(Sm20J+aCa−p2Sm十3Ca○)
することによる発熱ピークbが830〜900℃に認め
ら九る。このようにして還元さ才したS+++が、FL
〕、 CQ、 Cuと相互拡散することにより、略90
0℃以上で、僅かな吸熱反応Cを伴いながらS m −
Co−Fa −Cuの合金jヒl\ど拡散反応が進行し
ていくことがわかる、一方図中にdおよびCで示すよう
に低、U側で隙かな発熱反応が見られるが、この反応は
CuとC,Jとの間にCa  Cu系の低融点合金が一
部生成するためであり、これらのピークは例えばHan
scn、 Con5wtution of Binar
y A11oys中に記載のCa−Cu二元系状態図の
結果と良く対応している。
このCa  Cu合金の一部は、R/D反応後の脱Ca
工程でCoとともに目的とする合金系と分離洗浄される
ため、最終組成のCu量が減少する。二元に対して、出
発時に配合するCu量を目的とする合金の化学量論組成
に対して 105・〜1.30 倍程度増加させる方法
が一般的ではあるが、出発原料の粉体特性1反応炉の温
度分布笠の影響により、 Cuiの歩留の変動が大きく
なる。これに対して1発明者等は2種々のRL/D化反
応の実験を行い、配合する Cu量を5.0wt%以下
とし、  CuがCoに固溶する限度に対して余裕を大
きくとると、 Cu量の歩留が向上し1歩留の変動も小
さくなること、及び皿Ca工程にてCaを分前洗浄した
後の合金中に含ま九る残存Ca量を0.05wt%以上
にすると。
分離洗浄時に消失する Cl3量が少なく、最終組成中
のCu量も安定することを見出した。配合するCu量は
少ないほうが、最終組成のCu量が安定するが、 Cu
量を少なくした場合には、最終的に得られる永久磁石ご
合の析出相が減少し保持力特性が低下するが2.0Ii
t%以上、より好ましくは2 # !IJ W t%以
上のCu量であ九ば、析出相生成のための時効温度を高
くシ1時効時間を延長することで、実用的に十分な保持
力特性が得られる。従って、2 、0 wt%〜5.0
wt%のCuiの範囲で、安定したCuiを得るR/D
反応と、保持力特性が両立する。脱Ca工程後の残存C
aiは、それが多くなるほどCufJ、が安定するが、
一方で磁気特性、特に残留磁束密度を低くする作用をも
つことから、その上限は0゜20irt%とり、0.0
5−0.20wt%の[D1?制御することが望ましい
以上説明した様に、最終組成中のCu量を安定化を図る
方法として、配合Cu量を制御する方法と残存Ca量を
制御する方法の2つがあり、各々単独でも効果があるが
1両方の併用により一層高い効果が得られ、溶解法と同
等のCu量の安定性と磁気特性が得られる。
以下、本発明の実施例について説明する。
〔実施例〕
〔実施例1〕 S+u20,15L、og、Co25L、Og、Fe7
0、Og、Zr12.Og、Ca88.Ogと。
Cu7.7.  Lo、4. 15.8,21.2.2
G。
8.44.3,69.5gの組合せの粉末を精秤し、V
型混合機で30分間混合した。 Ca及びCoはそれぞ
れ目標とする化学量論組成の1.3倍及び1.1倍を配
合した。Cuの各配合量の目標値は各々1.5,2.0
,3.0,4.0,5゜0.8.0,12.0wt%で
ある。 次いでAr雰囲気中で1200℃2hのR/D
反応を行った。
反応後得られたケーキを水中に2h投し繰返し洗浄を行
った。次いでPH=3〜5の範囲内でlh、Hclによ
る処理を行い、水に難溶性の残渣を溶解除去した後P 
H” 6 、5〜7になるまで水洗後乾燥した。得られ
た合金粉の成分分析を行い、目標Cu量と得られた合金
粉に含まれるCu量を比較したのが第1図である。各条
件について、3〜5回の実験を行っている4第1図に明
らかなようにCu量の目標値が5wt%以下では、得ら
れた合金粉に含まtしる Cumか目標値に近づき安定
した結果を示している。
〔実施例2〕 実施例1において、Cu投入量を26.8 gとし、R
/D反応後の脱Ca工程のHclによる処理を、 PH
=3〜5の範囲で2m1n−2h変化させることで、得
られた合金粉中の残存Ca量を変化させ、残存Ca量と
得られた合金粉に含まれる Cu量を比較したのが第2
図である。残存CafJが高いほど、Cu量のバラツキ
が少なく、残存Ca量が0.05wt%以下では、 C
u量が非常に不安定となっている。
〔実施例3〕 実施例1において、Cu投入量を21.2 gとしR/
D反応後の脱Ca工程のHclによる処理をPH=3〜
5の範囲で30m1n、  行い、第1表に示す磁石合
金を得た。
第1表 上記合金をボールミルで平均3.8μmの粒子に微粉砕
後、  8KOeの磁場中(横磁場)で約3ton/c
Jの圧力でプレス成形し、H2雰囲気中で1200℃X
2hの条件で焼結し、1150℃Xlhの保持後、油冷
を行う溶体化処理を行った後850℃X5hの保持効1
℃/minの速度で300℃まで冷却する時効処理を行
って焼結磁石を作成し、m気持性を測定したところ第2
表に示す結果を得た。
第2表 〔発明の効果〕 本発明により、従来成分制御が不安定であったR/D法
による多元系R2Tm1.型希土類合金の製造が容易に
なり、高価な希土類金属を使用しない希土類酸化物を原
料とした永久磁石の製造が可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図はR/D法における目標Cu量と実際に得られた
合金中のCu量との関係を示す図、第2図は、R2O法
により得られた合金中の残存CamとCu量の関係を示
す図、第3図はSm203−Co−Fe−Cu−Caに
よるR/D法の示差熱分析結果を示す図である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)20〜30wt%の希土類金属R(RはSm、C
    e、Prを中心とする希土類元素)、10〜21wt%
    のFc、3.5〜5.0wt%のCu、0.05〜0.
    20wt%のCaを含み、更に2.0〜3.0wt%の
    Zr、3.5〜6.0wt%のHf1.0〜2.0wt
    %のTi、2.0〜3.0wt%のNbの群から選ばれ
    た少なくとも1種の元素を含み、残部Coからなること
    を特徴とする永久磁石材料。
  2. (2)希土類酸化物、遷移金属の粉末、及び粒状又は粉
    末のCaを混合し、1000〜1300℃に加熱、保持
    し、還元拡散反応せしめ、その後脱Ca粉砕を加えた材
    料を用いて、磁場中成形、焼結を行い、20〜30Wt
    %のR(RはSm、Ce、Prを中心とする希土類元素
    )。 10〜21wt%のFe3.5〜5.0wt%のCu、
    0.05〜0.20wt%のCaを含み、更に、2.0
    〜3.0wt%のZr、3.5〜6.0Wt%のHf、
    1.0〜2.0wt%のTi、2.0〜3.0wt%の
    Nbの群から選ばれた少なくとも1種の元素を含み、、
    残部Coからなる成分を持った永久磁石材料とすること
    を特徴とする永久磁石材料製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02128404A (ja) * 1988-11-08 1990-05-16 Fuji Elelctrochem Co Ltd 希土類永久磁石の製造方法
CN105374484A (zh) * 2015-12-10 2016-03-02 湖南航天磁电有限责任公司 一种高矫顽力钐钴永磁材料及其制备方法
CN113510247A (zh) * 2021-04-23 2021-10-19 兰州大学 一种Ce2Fe17及Ce2Fe17N3合金粉末的制备方法

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