JPS63127504A - 磁石及びその製造方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、最大エネルギー積（Ｂ）］　）ｍ、ｘの高温
での減少が少ない希土類ｓ石及びその製造方法に関する
。

〔従来の技術とその問題貞〕

希土類研石材料の１櫓としてＮｄ　（ネオジム）−Ｆｅ
　（鉄）−８＋ホウ素）系磁石材料が知られている。こ
のＮｄ　−ｋ’ｅ　−Ｂ系磁石材料は比較的大きな最大
エネルギー積（ＢＨ）ｍａｘ　”？得ろことができるが
、キューリ一点が比較的低い３１２℃であるため、使用
環境温度が１００℃以上になると、　（Ｂ）４）ｍａｘ
が大喝に減少するといつ大連があった。

この種の欠Ａを解決するために、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系のＦ
ｅの一部ＹＣｏ等の他の金Ｍ（以下Ｍと呼ぶ）で置換し
たＮｄ　−Ｆｅ　−Ｍ　−Ｂ系昌石材料（例えばモル比
で示す組成式Ｎ（ｊ＋ｓＦｅｓｙｃｏ２６Ｂｇの磁石）
が既に知られている。このＮｄ　−Ｆｅ　−Ｃｏ　−Ｂ
系磁石材料は１次の（１１〜（６）の工程で製造されて
いる。

（１１原料をＮｄ　Ｉｓ　Ｆｅ５０　Ｃｏ２６８ｇの比
率（モル比）になるように配合する。

【２：　　上記配合原料を溶解し、インゴットを作成す
る。

（３１得られたインゴットを平均粒径数μｍになるよう
に微粉砕する。

（４）得られた合金粉末を磁場中成形する。

（５１得られた成形体を、　　Ａｒガス雰囲気中約１１
００℃で焼成し、急冷する。

（６１得られた焼結体を、該焼結温度以下で再び熱処理
する。

上述の方法で製作されたＮｄ　−Ｆｅ　−Ｃ’ｏ　Ｂ系
磁石材料は、高温における最大エネルギー積の減少率は
確かに低くなるが、更に減少率の低いＮｄ　−Ｆｅ−Ｍ
−Ｂ系磁石材料が要求されている。

そこで１本発明の目的は、高温における最大エネルギー
積の減少率を従来のＮｄ　−Ｆｅ　−Ｍ　−ｋ３系礎石
よシも小きくすることｋある。

〔問題Ａを解決するための手段〕

上記問題声を解決し、上記目的を達成するための本願の
第１番目の発明は４１　Ｎｄ　（ネオジム）と。

ｋ’ｅ　（鉄）と、金属元素Ｍ（但し１ＭはＡｌ　ｔア
ルミニウム）、　’ｌ’ｉ　（チタン）、ＶＣバナジウ
ム）。

Ｃｒ　（りｏム）、Ｍｎ（＝ンガン）、Ｃｏ（コバルト
）、Ｎｉにッケル）、Ｚｒ（ジルコニラＡ）、ＮｂＣニ
オブ）　、Ｎｏ　（モリブデン）、Ｔａ（タンタル）、
、７ＪびＷ（タングステン）の内の少な（とモ１権の金
属元素）と、Ｂ（ホウ素）とを含むＮｄ　−Ｆｅ　−Ｍ
　−Ｂ系団石において、前記Ｍの濃度が磁石を構成する
結晶粒（主相）の周辺部で低いことを特徴とする磁石に
係わるものである。

本願の第２番目の発明は、ＮｄとＦｅとＭとＢとから成
る合金粉末■と、原子数で示す組成式Ｎｄ。

Ｆｅ１４Ｂ　（−Ｆ：　ル％で示す組成式はＮｄ　Ｉ　
１．８　Ｆｅ　８２，３　Ｂ５．９）から成り１合金粉
末Ｉよりも高い焼結温度を有している合金粉末口を用意
する工程と、８０〜９９重量１の合金粉末Ｉと、１〜２
０１Ｘ％の合金粉末口とｔ混合する工程と、前記合金粉
末Ｉと前記合金粉末ＩＩとの混合物を出湯中成形して成
形体を得る工程と、前記成形体を焼結させる工程とを有
して第１番目の発明の磁石を製造する方法に係わるもの
である。

〔作　用〕

Ｍの濃度が結晶粒周辺部で高く、中心部で低いと、この
濃度差によりエネルギー障壁が生じ、これＫより、高温
状態での採出力の低下が少なくなシ、最大エネルギー積
の大幅な減少が生じなくなる。また１Ｍが結晶粒中に均
一に分布すると、残留磁束密度（Ｂｒ　）が低下するが
１本発明に従って結晶粒の中心部のＭの濃度を低くすれ
ば、残留磁束密度ｔＢｒ　）が大きくなり、最大エネル
ギー積（Ｂ）ｌ）ｍａｘも大きくなる。

本願の第２番目の発明の製造方法によれば、高い焼結温
度以下している合金粉末口のＮｄ２Ｆｅ１４Ｂを核とし
て結晶が成長し１Ｍの濃度が結晶中心部で低く、結晶周
辺部で高くなる。このため、最大エネルギー積が大きく
、且つ高温時に最大エネルギー積の大幅な減少が生じな
い磁石を容易に製造することができる。

〔実施例〕

次に１本発明の実施例（比較例も含む）ＩＣ係わる希土
類磁石及びその製造方法を説明する。

まず１本発明に従う試料ＡＩＫ示す磁石を次のＴｌｌ〜
αＤの工程によって得た。

（ＩＩ　　モル力で示す組成式Ｎｄ　Ｉｓ　Ｆｅ　５７
　Ｃｏ　ｔｏ　Ｂｓの合金粉末ｌを得るために、　Ｎｄ
　３２．７　ｉ［１ｆｉ％、Ｆｅ４８．１重量ら、Ｃｏ
１７．９１１量％、Ｂ］、３重量％から成る原料■を用
意し、更に、原子数で示す組成式Ｎｄ。

Ｆｅ１４Ｂ　（−Ｅ：　ル％で示す組成式Ｎｄ１ｓ、５
Ｆｅａ２．ｓＢ５．ｅ　）の合金粉末口を得るためにＮ
ｄ　２６．７１１１１％、　Ｆｅ７２．３重１１％、Ｂ
１．０１！蓋曳から成る原料口を用意した。

（２）原料■、原料ｎをそれぞれ１０　　ｔｏｒｒ以下
の真空度で高周波溶解し、水冷銅鋳型にて鋳造し。

それぞれのインボラトラ作成した。

【３１　　得られた各インゴットをそれぞれスタンプミ
ルによりＮ２ガス雰囲気中で平均粒径５ｍｍ程度に解砕
し、さらに同じ＜Ｎ２ガス雰囲気中でデイスクミルによ
！＋　０．１〜１．０ｍｍＫ粗粉砕して１合金粉末口及
び合金粉末口を得た。

（４１合金粉末Ｉと合金粉末りとを９７Ｎ景％と３Ｍ１
に％の割合に秤量し、Ｎｚガス雰囲気中で混合した。

（５１合金粉末Ｉ及び口の混合粉末ＹＮ２ガス雰囲免中
でジェットミルによジ平均粒径４μｍＫなるよりに微粉
砕し、得られた粉末をすみやかにトルエン中に浸漬した
。

ｆ６１　２　ｔｏｎ／ｃｍ’　の圧力で１５　ｋｏｅの
ｉｔｓ中成形成形ジ、１０１０Ｘ１０Ｘ１２の直方体形
状の成形体？得た。

（７）　　該成形体を、　Ｎｄ　−Ｆ’ｅ　−Ｂ系ゲッ
ターを満りＬ　？、：　ステンレス製サヤ中＜ｍめ込ミ
、該すヤヲ石英管忙封入した。

（８１該石英管暑予め１０ｔｏｒｒ以下の真空度にした
後、焼成炉内に挿入し、該真空度を保持した状態で１０
℃／ｍｉｎで１１００℃筐で昇温した。

（９１１１００℃付近よりＡｒガスを通気させ。

１１００℃で１時間保持したのち、　Ａｒガス雰囲気中
でサヤごと急冷した。

ａα　サヤが室温まで冷えた特産でサヤと共に焼結体を
取り出し、Ａｒガスを通気させた状態の炉に入れ、約９
００℃まで１０℃／ｍｉｎで昇温し。

９００℃’ｒ１時間保持したのち、ルガス雰囲気中でサ
ヤごと急冷した。

０１１　　得られた焼結体試料を５　Ｘ　５　Ｘ　５　
ｍｍの形状に研磨し、試料層ｌの磁石を得た。

第１表における試料Ａ１以外の本発明の試料も。

試料層１と同様に作表した。なお、第１表において１〜
６０の内の奇数の試料高１，３．５・・・・・・・・５
９、及び試料Ａ　６１〜６５は合金粉末口の混合率が零
でないので１本発明に従うものであり、１〜６０の内の
偶数の試料Ａ２．４．６・・・・・・・・６０は合金粉
末口の混合率が零であるので、本発明に属しない比較例
である。比較例である試料Ａ　２　。

４．６・・・・・・・・６０の磁石は１合金粉末口の混
合率を零にした他は、試料ＡＩと同一の方法で表作した
。

第１表に＄５ける合金粉末Ｉの欄には１合金粉末口を構
成するＮｄ　−Ｆｅ　−Ｍ　−Ｈの割合がモル３で示さ
れ１合金粉末口の混合率の欄には１合金粉末口と合金粉
末■との合計重量に対する合金粉末口の割合が５で示さ
れ、焼結後の磁石の組成の榴には磁石に含まれているＮ
ｄ、Ｆｅ、Ｍ、Ｂの割合がモル馬で示されている。また
１Ｍの欄には１Ｍの内容と割合Ｃモル％）が示されてい
る。なお、本発明に従う試料の場合には１合金粉末１と
合金粉末０とを混合するために、混合後の各成分の割合
をモル％で正確に表示することは実際上不可能であるの
で、全体で１００モル％となるように適当に９１り捨て
、又は切り上げがなさｎている。

次に、試料Ｉｎ　１〜６５の各磁石について、ＶＳＭ（
振動試料型磁力計）を使用して、残留Ｓ束密度Ｂｒ、固
有保磁力Ｈｃｉ　１１　ｊｌ大エネルギー積（ＢＨ）ｍ
ａＸ、１００℃及び１３０℃での最大エネルギー積（Ｂ
Ｈ）ｍａｘの減少率を求めたところ、第２表に示す結果
が得られた。なお、　Ｂｒ、　）Ｉｃｉ　、　（ＢＨ）
ｍａｘは２５℃における値を示す。また、Ｒｋ大エネル
ギｍ　（ＢＨ）ｍａｘの減少率は次式で求めた。

ただし、　（Ｂ　）１　）　ｍ３＞；　−Ａは２５℃に
おける最大エネルギー積、（ＢＨ）ｍａｘ−Ｅは１００
℃又は１３０’ＣＫ＃ける最大エネルギー積である。

第２表の本発明に従う試料Ａ１のＢ「は１２．２ｋＧ、
Ｈｃｉは７．３　ｋｏｅ、　（ＢＨ）ｍＨは３５．３　
ＭＧＱｅ。

１００”Ｃ及び１３０℃でのＣＢＨ）ｍａＸの減少率は
６．３，１９．８％であり、比較例の試料点２のそれ等
よりも優れている。

合金粉末■の組成が試料Ａ１及び２と異なる試料層３〜
６０においても１合金粉末口’ｋａｉ１量％添加した奇
数番目の本発明に従う試料が、合金粉末ｎ？添加しない
偶数番目の比較例の試料よりも良い特性を有する。

試料ムロ１〜６５から明らかな如く１合金粉末口の混合
率がｌ５２０１１８％の範囲−おいて１合金粉末口の添
加効果が得られている。最大エネルギー積の高温での減
少率は混合率が３重量％の場合に最も少ない。

ＭをＣｏ以外の金属元素にしても合金粉末Ｕの添加効果
が得られることは、試料点３．５，７．９゜１１．１３
．１５．１７．１９．２１．２３．２５−２７．２９．
３１．３３．３５．３７．３９゜４１．４３％４５から
明らかである。

上述の如く１合金粉末【と合金粉末ａとを組み合せるこ
とによって、＊大エネルギーｆｌ　（ＢＨ）ｙｙ）ａｘ
が大きくなシ、且つ高温での（ＢＨ）ｍａＸの低下が小
言（なる理由は、焼結温度が高い合金粉末口〔Ｎｄ２Ｆ
ｅＩ、Ｂ　）を核にして結晶が成長し、結晶粒の中央部
におけるＭの濃度がゼロ又は微小になり１周辺部におい
てＭの濃度が高くなるためと思われる。

そこで１Ｍの濃度分布を調べるために、試料点１及び２
のそれぞれの磁石について、磁化軸に垂直な面に平行Ｋ
１ｍｍの摩さで切断し、これをダイヤモンドディスクに
よ！７０．１　ｍｍ　”！で研磨したのち、得られた試
料片をさらにＡｒエツチングによジ薄膜化し１分析試料
を作成した。得られた分析試料の直径約ｌＯμｍの結晶
断面上の各声におけるＮｄ、Ｆｅ、ｃｏの濃度比（原子
の数の比〕を求めた。なおこの濃度比はＥ　Ｄ　Ｘ　（
Ｅｎｅｒｇｙ　１）ｉｓｐｅｒｓｉｖｅ　Ｘ−ｒａｙ　
Ｓｐｅｃｔｒｕｍ　）法により得られたデータを電算機
処理すること釦より求めた。第３表はこの結果を示し、
測定膚１は粒界部、測定卓２は境界相より主相中央部へ
向けて１μｍの主相内部。

測定虚３は主相中央部を示す。

第　　　　３　　　　表 第１図及び第２図は第３表の結果を説明的に示す。試料
ＡＩの本発明に従り磁石においては、第１図面に示す如
く磁石を構成する結晶粒１の中心部に符号２で示すＣＯ
が存在せず１周辺部に存在している。試料層１の磁石の
結晶粒１の中心を通る直線上における（０の濃度を説明
的に示すと第１図■になる。

一万、試料Ａ２の比較例の磁石〈おいては、第２図（２
）に示す如＜、ＣＯが均一に分布している。第２図０３
７は試料、瓢２の磁石の結晶粒ｌの中心を通る直線上に
おけるＣｏの濃度を示す。

第２図（Ａ、ＩＫ示す如＜　Ｃｏが結晶粒の中に均−忙
分布すると、　Ｃｏの濃度差によるエネルギー障壁が生
じない。こ九に対して、第１図（ＡＲＫ示す如く（°０
の濃度差が生じると、これに基づきエネルギー障壁が生
じ、高温時の保田力Ｈｃｉの低下が少なくなり。

最大エネルギー積（ＢＨ）ｍａｘの低下も少なくなる。

また１本発明に従って、Ｃｏの濃度を結晶粒１の中心部
でゼロ又は低くすると、Ｃｏを添加することＫよる残留
磁束密度Ｂｒの減少を制限することができ。

大きな最大エネルギー積を得ることができる。ＭがＣｏ
以外の金属の場合もＣＯの場合と同様な作用効果が得ら
れる。

本発明は上述の実施例に限定されるものでなく。

変形可能なものである。例えば、Ｎｄ、Ｆｅ、Ｍ、Ｂの
割合ｙａｌ−稀々変えても、実施例と同様な効果が得ら
れる。本発明忙従う磁石の好ましい組成は、次のモル％
の組成式で示すことができる。

ＮｄｙＭｚ　（Ｆｅ１−ＸＨＸ　）１６０−ｙ−ｚｏ、
０８≦Ｘ≦０．１５ １０≦ｙ≦２０ １≦２≦２０ また、焼成温度を例えば１０６０℃〜１１４０℃の範囲
、熱処理の温度を８８０℃〜９４０℃の範囲で！えても
よい。また熱処理の回数を増減させてもよい。

〔発明の効果〕

本願の第１番目の発明忙よれば、最、大エネルギー積が
大きく、且つ最大エネルギー積の高温での減少率が小さ
い永久磁石を提供することができる。

本願の第２番目の発明によれば、Ｒ大エネルギー積が大
きく、且つ高温での最大エネルギー積の減少率が小さい
磁石を容易に與造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図面は試料層１の磁石の結晶粒における（’。 の分布を説明的に示す図。 第１図■は第１図面のｃｏの濃度と位置との関係を示す
図。 第２９囚は試料Ａ２の磁石の結晶粒におけるＣ０の分布
を説明的忙示す図。 第２図■は第２９囚のＣｏの濃度と位置との関係Ｚ示す
図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｎｄと、Ｆｅと、Ｍ（Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍ
   ｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａ及びＷの内の
   少なくとも１種の金属元素）と、Ｂとを含むＮｄ−Ｆｅ
   −Ｍ−Ｂ系磁石において、 前記Ｍの濃度が磁石を構成する結晶粒（主相）の周辺部
   で高く、中心部で低いことを特徴とする磁石。
2. （２）Ｎｄと、Ｆｅと、Ｍ（Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍ
   ｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａ及びＷの内の
   少なくとも１種の金属元素）と、Ｂとから成る合金粉末
   I と、ＮｄとＦｅとＢとから成り、前記合金粉末 I よ
   りも高い焼結温度を有している合金粉末IIとを用意する
   工程と、 ８０〜９９重量％の前記合金粉末 I と１〜２０重量％
   の前記合金粉末IIとを混合する工程と、前記合金粉末
   I と前記合金粉末IIとの混合物を磁場中成形して成形体
   を得る工程と、 前記成形体を焼結させる工程と を含んでいることを特徴とする磁石の製造方法。