JPS63149362A - 永久磁石材料の製造方法 - 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】 Ｃ産業上の利用分野コ 本発明は、希土類元素と遷移金属を主成分とするＲｚＭ
＋７系（但しＲはＹ（イツトリウム）を含む希土類元素
１Ｍは遷移金属を表す）永久磁石材料の製造方法に関し
、更に詳しくは、それに銅とジルコニウムを適量添加し
た２−１７型希土類磁石合金の製造方法に関するもので
ある。

［従来の技術］ Ｒ−Ｃｏ−Ｆｅ−Ｃｕ系の２−１７型希土類永久位石合
金は従来公知である。この系の合金材料において、Ｃｕ
の添加は保磁力を高める効果があり１０重世％以上は必
要であるとされていた。しかしＣｕの添加量が増大する
と残留磁束密度Ｂ「が低下してしまう問題が生しる。

この問題を解決するため更に適量のＺｒ（ジルコニウム
）を添加することにより低Ｃｕｉの組成で保磁力（ｉＨ
ｃ）と最大エネルギー積（（ＢＨ）Ｉｌａｘ）を高めう
る技術が報告されている（例えば特公昭５５−４７０９
７．特公昭５５−４８０９４．特開昭！＋５−６４８０
）。

また近年、このＲ−Ｃｏ−Ｆｅ−Ｃｕ−Ｚｒ系で、Ｃｕ
の添加量を５重量％以下というように更に少なくし、且
つ適切な熱処理を施すことにより保磁力を高める技術も
提案されている（例えば特公昭６０−３４６３２．特公
昭６ｌ−１９０８４）。

従来行われていた焼結・溶体化処理の温度プログラムと
しては第２図Ａ、Ｂ、Ｃに示すようなものがあり、時効
処理の温度プログラムとしては第４図Ａ、Ｂ、Ｃに示す
ようなものがある。

［発明が解決しようとする問題点コ これらＣｕの添加量を抑えた組成でのＲ−Ｃｏ−Ｆｅ−
Ｃｕ−Ｚｒ系合金に呵ッては、非磁性であるＣｕ量を少
なくしたことにより残留磁束密度Ｂｒが向上し、更には
適切な熱処理を施すことによりｉＨｃを向上させること
が可能なので高磁気特性が得られる。Ｆｅ量量を多くす
れば残留磁束密度を高めうるものの保磁力が低下するた
め、従来技術では１）（ｃを実用範囲に保つためＦｅ含
有攪は２５重量％以下に制限されていた。

本発明の目的は、Ｃｕが６重量％以下という低い領域で
且つＦｅの添加量を従来技術の上限とされている２５重
量％を超えた組成においても高保磁力を実現し、また２
５重量％以下のＦｅ量でも従来技術より保磁力を向上さ
せることができ、その結果、高エネルギー積を発生させ
うるようにした永久磁石材料の製造方法を提供すること
にある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明者等はＲ−Ｃｏ−Ｆｅ−Ｃｕ−Ｚｒ系の永久磁石
合金に関しＣｕの量を極力少なくしつつＦｅ量量を多く
して永久磁石としての保磁力を実用範囲まで高め、高残
留磁束密度をうる方法について種々検討した結果、特定
の組成領域で且つ特定の焼結・溶体化処理並びに２段時
効処理の温度プログラムを採用することによって前記目
的を達成できることを見出し、本発明を完成させるに至
ったものである。

即ち本発明において素材原料は、２２〜２７重量％のＲ
（但しＲはＹ（イツトリウム）を含む希土類元素の１種
もしくは２種以上）、１２〜３５重量％のＦｅ、２〜６
重量％のＣｕ、１〜４重量％のＺｒ、および残部が実質
的にＣｏからなる組成である。

このような組成の素材を第１図に示すように、まず１０
００〜１１５０℃を開始温度として毎分０．１〜１０℃
の昇温速度で１１５０〜１２５０℃の範囲で且つ開始温
度より３０℃以上高い温度まで連続的に昇温し、その到
達温度で等温焼結し、引き続き１１００〜１２４５℃で
且つ焼結温度より５〜５０℃低い温度で溶体化処理を行
う、これを第３図に示すように、第１段時効として４０
０〜９００℃で等温処理し、第２段時効として７００〜
１ｏｏｏ℃の第１段時効よりも高い温度で等温処理を行
う。その後、毎分０．２〜１０℃の冷却速度で連続的に
３００〜６００℃まで冷却するものである。

本発明の特徴は、永久磁石を構成する金属元素の組成と
焼結・溶体化処理および時効処理方法との結合にある。

本発明における合金の組成比率や処理条件等は全て各種
実験結果に基づいている。Ｒを２２〜２７重量％とじた
のは２２２重丸未満ではｉＨｃが小さく、２７重量％超
えるとＢｒが低下するからである。Ｆｅを１２〜３５重
量％としたのは、１２重量％未満ではＢｒが低く３５重
量％を超えると１ｌ（ｃが著しく低下し、そのため（Ｂ
Ｈ）Ｉｌａｘ　も減少するからである。

Ｃｕの含１ｉを２〜６重量％としたのは、Ｃｕが２重量
％未満ではｉＨｃの増大はなく、６重量％を超えるとＢ
ｒが低下するからである。

Ｚ、　ｒの添加量を１〜４重量％とじたのは、１重量％
未満ではｉＨｃが小さくなり、４重量％を超えるとＢｒ
が小さくなるからである。

焼結温度を１１５０〜１２５０℃としたのは、１１５０
℃未満では焼結密度が上昇せずＢｒが低くなるし、焼結
温度が高いほど密度が上がりＢｒが高くなるが１２５０
℃を超えると焼結体が溶けＢｒがかえって低くなるから
である。

１０００〜１１５０℃の開始温度から１０℃／分以下の
速度で昇温するのは、ゆっくりと昇温させるほどｉＨｃ
が高くなるという知得に基づいている。また焼結温度よ
り低い１１００〜１２４５℃で溶体化処理を行うのは、
それによってヒステリシス曲線の角形性が改善され高エ
ネルギー積が得られるからである。

更に第１段よりも高い温度で第２段時効を行い、その開
始温度から連続冷却するのは、それによってＣｕが６重
量％以下の場合でも高いｉＨｃを発生させることができ
るからである。

［作用］ このような特定の合金組成と特殊な熱処理条件を採用す
ることによって、Ｒ−Ｃｏ−Ｆｅ−Ｃｕ−Ｚｒ系の合金
磁石材料においてＣｕを６重量％以下に少なくし且つＦ
ｅを従来技術の上限２５重量％を超えて加えても、高い
Ｂｒを維持しｉＨｃを実用範囲内にすることができる。

また２５重量％以下のＦｅ量においても、従来のものと
比べて保磁力を向上させることができる。

［実施例１］ Ｓｍ２５．０重量％、Ｆｅ１Ｏ，Ｏ〜４０゜０重量％、
Ｃｕ４．５重量％、Ｚｒ２．８重量％、残部がＣｏから
なる組成の合金粉末を磁場プレスで成形し、これを従来
一般に行われてきた焼結・溶体化処理と時効処理（以下
、「従来処理法」という）により得た試料と、本発明の
焼結・溶体化処理と時効処理（以下、「本発明処理法」
という）により得た試料につきｉＨｃを測定した。測定
結果を第５図に示す。

ここで従来処理法と本発明処理法は次の通りである。

（従来処理法） Ｆｅ含有量に応じて１１７０〜１２００℃で３０分間、
次いで１１８０〜１２１Ｏ℃で１時間焼結した後、１１
６０〜１２００℃で１時間溶体化を行う（第２図Ｃの温
度プログラム）。

次に６５０℃で１時間等温処理してから８００℃を開始
温度として０．５℃／分の冷却速度で４００℃まで冷却
する（第４図Ｃの温度プログラム）。

（本発明処理法） １０７０℃を開始温度として０８１〜ｂ／分（比較例と
して２０℃／分についても行った）の昇温速度でＦｅ含
有量に応じて１１８０〜１２１０℃まで昇温し、次いで
この到達温度で１時間等温焼結した後、１１６０〜１２
００℃で１時間溶体化処理を行う。

次にこれを６５０℃で１時間等温処理しく第１段時効処
理）、その後８００℃で２時間等温処理しく第２段時効
処理）、引き続いて０．　５℃／分の冷却速度で４００
℃まで冷却する。

第５図から昇温速度がｉＨｃと密接に関係していること
が判る。昇温速度が遅い方が好ましく、速くなるにした
がって特性が急激に劣化し、その度合はＦｅ量が多くな
る程大きい。本発明処理法のように昇温速度を１０℃／
分以下に制御することによりＦｅ含有量を従来の上限と
されていた２５重量％を超えた組成としても高ｉＨｃを
実現できる。またＦｅ量が少ない組成においても本発明
処理法によって１ｄｌｅが向上する。

［実施例２］ Ｓｍ２５．５重量％、Ｆｅ２Ｂ、０重量％。

Ｃｕ４．０重量％、Ｚｒ３．５重量％、残部がＣｏから
なる組成の合金粉末を磁場プレスで成形した。

これを１０７０℃を開始温度として０．１〜ｂ 次いでその温度で１時間等温焼結した後、１１７０℃で
１時間溶体化処理を行う。

次にこれを６５０℃で１時間等温処理しく第１段時効処
理）、その後８００℃で２時間等温処理しく第２段時効
処理）、引き！いて０．５℃／分の冷却速度で４００℃
まで冷却する。

このようにして得られた試料のＩ　Ｈｃの測定結果を第
１表に示す。

第１表 この第１表からも昇温速度が１ｌ（ｃと極めて密接に関
係していることが判る。特に本発明処理法のように昇温
速度を１０℃／分以下に制御することによりｉＨｃは向
上する。

［実施例３］ 実施例２と同様の組成の合金粉末を６ｎ場プレスで成形
し、これを１０７０℃を開始温度として２℃／分の昇温
速度で１２００℃まで昇温し、次いでその温度で１時間
等温焼結した後、１１５０〜１１９０℃で１時間溶体化
処理を行う。

次にこれを６５０℃で１時間等温処理し、その後８００
℃で２時間等温処理し、引き続いて０．５℃／分の冷却
速度で４００℃まで冷却する。

このようにして得られた各試料についての（ＢＨ）ｍａ
ｘの測定結果を第２表に示す。

第２表 この第２表から溶体化処理を行うことによりヒステリシ
ス曲線の角形性が改善され、高エネルギー積が得られる
ことが判る。

［実施例４］ Ｓｍ２４．０重量％、Ｆｅ１５．０重量％。

Ｃｕ２．Ｏ〜６．０重量％、Ｚｒ２．７重世％。

残部がＣｏからなる組成の合金粉末（これを「合金ａ」
という）と、Ｓｍ２３．０重量％。

Ｆｅ５０．０重量％、Ｃｕ２．０〜６．０重景％以下ｒ
３．０重量％、残部がＣｏからなる組成の合金粉末（こ
れを「合金ｂ」という）を磁場プレスで成形し、これを
従来処理法を施した試料と、本発明処理法を施した試料
のｉＨｃを測定した。測定結果を合金ａについては第３
表に、合金すについては第４表にそれぞれ示す。

ここで従来処理法と本発明処理法は次の通りである。

（従来法処理） Ｃｕ含有量に応して１１８０〜１２１０℃で３０分間、
次いで１１９０〜１２２０℃で１時間焼結した後、１１
６０〜１２００℃で１時間溶体化を行う　（第２図Ｃの
温度プログラム）。

次に６５０℃で１時間の等温処理を行ってから８００℃
を開始温度として０．２〜ｂの冷却速度で４００℃まで
冷却する（第４図Ｃの温度プログラム）。

（本発明処理法） １０７０℃を開始温度として２℃／分の昇温速度でＣｕ
含有量に応じて１１９０〜１２２０℃まで昇温し、次い
でこの到達温度で１時間等温焼結した後、１１６０〜１
１９０℃で且つ焼結温度よりも３０℃低い温度で１時間
溶体化処理を行う。

次にこれを６５０℃で１時間等温処理しく第１段時効処
理）、その後８００℃で２時間等温処理しく第２段時効
処理）、引き続いて０．２〜ｂ 第３表 合金ａ　（Ｆｅ＝１５．０重量％） 第４表 合金ｂ　（Ｆｅ＝３０．０重量％） Ｃｕの添加を２〜６重量％という低Ｃｕ量の組成範囲に
おいて本発明処理法を採用することにより、従来処理法
と比較してＦｅの添加を従来その上限とされている２５
重量％を超えた組成（合金ｂ）において高１）（ｃを実
現できたことが判る（第４表）、またＦｅの添加量が２
５重世％以下である従来組成（合金ａ）においても従来
処理法に比べてｉ　Ｈｃが向上することが判る（第３表
）。

［実施例５］ Ｓｍ２３．０重量％、Ｆｅ１２〜４０重量％。

Ｃｕ４．５重量％、Ｚｒ３．０重量％、残部がＣｏから
なる合金粉末を磁場プレスで成形し、次のような焼結・
溶体化処理と時効処理を組み合わせた熱処理条件で試料
を作製したところ第５表の結果が得られた。

・処理Ｐ・・・第２図Ｃの焼結・溶体化処理子弟４図Ｃ
の時効処理 ・処理Ｑ・・・第２図Ｃの焼結・溶体化処理子弟３図の
時効処理 ・処理Ｒ・・・第１図の焼結・溶体化処理子弟４図Ｃの
時効処理 ・処理Ｓ・・・第１図の焼結・溶体化処理子弟３図の時
効処理（本発明処理法） ここで上記各処理における第１図、第２図Ｃ１第３図、
第４図Ｃの温度プログラムの具体的な条件は次の通りで
ある。

（第１図の焼結・溶体化処理） １０７０℃を開始温度として２℃／分の昇温速度でＦｅ
含有量に応じて１１８０〜１２１０℃まで昇温し、次い
でこの温度で１時間等温焼結し、更に１１５０−１１８
０℃の温度で且つ前記焼結温度よりも３０゛Ｃ低い温度
で１時間溶体化処理を行う。

（第２図Ｃの焼結・溶体化処理） Ｆｅの含有量に応じ１１７０〜１２００℃で３０分間、
次いで１１８０−１２１０℃で１時間焼結した後、１１
６０〜１２００℃で１時間溶体化を行う。

（第３図の°時効処理） ６５０℃で１時間等温処理し、８００℃で２時間等温処
理した後、続いて０．５℃／分の冷却速度で４００℃ま
で連続的に冷却する。

（第４図Ｃの時効処理） ６５０℃で１時間等温処理してから、８００℃を開始温
度として０．５℃／分の冷却速度で４００℃まで連続的
に冷却する。

第５表 第５表よりＦｅ量が２５重量％を超えた組成で処理Ｓ、
即ち本発明処理法を施すことによって高１１（ｃを実現
することができ、その結果、高（ＢＨ）ｍａｘが得られ
ることが判る。

［発明の効果］ 本発明は上記のように特定の合金組成を採用し特定の温
度プログラムに基づく焼結・溶体化処理と２段時効処理
を採用したことによって、Ｃｕの量を６重量％以下の低
い組成領域で且つＦｅ含有量を２５重量％を超えて多く
しても永久磁石に必要な高い保磁力を発生させることが
でき、その結果、高いエネルギー積を実現できる優れた
効果が生しる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における焼結・溶体化処理の温度プログ
ラムの説明図、第２図Ａ、Ｂ、Ｃはそれぞれ従来の焼結
・溶体化処理の温度プログラムの説明図、第３図は本発
明における時効処理の温度プログラムの説明図、第４図
Ａ、Ｂ。 Ｃはそれぞれ従来の時効処理の温度プログラムの説明図
、第５図は熱処理条件を変えてＦｅ含有量の対するｉＨ
Ｃの変化をプロットしたグラフである。 特許出願人　　富士電気化学株式会社 代　　理　　人　　　　　茂　　見　　　　　穣第１ｆ
ｆ１ 時間 時間　　　　　　時間 時間 第３図 時間 時間　　　　　　時間 時間 第５図 Ｆｅ量（重量％）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．２２〜２７重量％のＲ（但しＲはＹ（イットリウム
   ）を含む希土類元素の１種もしくは２種以上）、１２〜
   ３５重量％のＦｅ、２〜６重量％のＣｕ、１〜４重量％
   のＺｒ、残部が実質的にＣｏからなる組成の磁石合金を
   、１０００〜１１５０℃を開始温度として毎分０．１〜
   １０℃の昇温速度で開始温度より ３０℃以上高い１１５０〜１２５０℃まで連続的に昇温
   し、この到達温度で等温焼結し、続いて１１００〜１２
   ４５℃で且つ前記焼結温度より５〜５０℃低い温度で溶
   体化処理を行った後、第１段時効として４００〜９００
   ℃で等温処理し、第２段時効として７００〜１０００℃
   の温度で且つ第１段時効よりも高い温度で等温処理し、
   引き続いて毎分０．２〜１０℃の冷却速度で連続的に３
   ００〜 ６００℃まで冷却することを特徴とする永久磁石材料の
   製造方法。