JPS63213324A - 樹脂結合型希土類磁石 - Google Patents

樹脂結合型希土類磁石

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JPS63213324A
JPS63213324A JP62047052A JP4705287A JPS63213324A JP S63213324 A JPS63213324 A JP S63213324A JP 62047052 A JP62047052 A JP 62047052A JP 4705287 A JP4705287 A JP 4705287A JP S63213324 A JPS63213324 A JP S63213324A
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JP
Japan
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resin
rare earth
coercive force
bonded
magnet
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JP62047052A
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English (en)
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Koji Akioka
宏治 秋岡
Osamu Kobayashi
理 小林
Tatsuya Shimoda
達也 下田
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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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
    • H01F1/057Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B
    • H01F1/0571Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B in the form of particles, e.g. rapid quenched powders or ribbon flakes
    • H01F1/0575Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B in the form of particles, e.g. rapid quenched powders or ribbon flakes pressed, sintered or bonded together
    • H01F1/0578Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B in the form of particles, e.g. rapid quenched powders or ribbon flakes pressed, sintered or bonded together bonded together

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  • Inorganic Chemistry (AREA)
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  • Power Engineering (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〕 本発明は樹脂結合型希土類磁石に関する。
〔従来の技術〕
従来、報告されているR −’ ? e −B系の樹脂
結合製磁石の製造方法は以下のものである。
アモルファス金属を製造するのに用いる急冷薄帯製造装
置で厚さ30μm程度の急冷薄片を作り、その茫片を樹
脂結合法で磁石にする(参考文献1 )。
参考文献1. R,W、Lae : Appl 、 P
hya 、 Lett 。
’VoL46(8)、15  April  1985
  、P 790文献に添って上記の従来技術を説明す
ると、急冷薄帯製造装置を@適なロール速度(約20 
m/s)にして、R−? e −B合金の急冷N帯を作
る。
得られた薄帯は厚さ50μmのリボン状をしており、直
径が1oooX以下の多結晶が集合している。薄帯は脆
くて割れやすく、結晶粒は等方向に分布しているのでF
iB気的にも等方性である。保磁力機構はいわゆるピニ
ング型で、微細なR27e14B相のまわりをアモルフ
ァス状態の軟磁性相がとっかこんでおり、  Sm20
017型のようなセル組織となっている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上述した従来技術で、樹脂結合型R−? e −B基磁
石は一応作製できるが、従来技術は次のような欠点を有
していた。
まず参考文献1.による方法は原理的に等方性であるた
め低エネルギー積であり、ヒステリシスループの角形性
もよくないので温度特性に対しても使用する面において
も不利である。さらに現状では、急冷薄帯製造装置は生
産性が悪く高価であるという点があげられる。
本発明になる樹脂結合型R−IF 8− B基磁石の製
造方法はこれらの欠点を解決せんとするものであり、そ
の目的とするところは、高性能かつ低コストな樹脂結合
型R−IF e −B系永久磁石を得ることにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の永久磁石は、樹脂結合型希土類−鉄系永久磁石
に関するものであり、具体的にはRが8〜50原子%、
Bが2〜28原子%、0o50原子%以下、Al15原
子%以下、及び残部が鉄及びその他の製造上不可避な不
純物からなる合金を溶解後急冷し、粉砕後、有機物樹脂
と混練、成形することを特徴とする。さらに磁気特性、
特に保磁力の向上のためには、前記組成中でもRが8〜
−25原子%、Bが2〜28[子%、coso原子%以
下、Al15原子%以下、及び残部が鉄及びその他の製
造上不可避な不純物からなることを特徴とする。tた本
発明による樹脂結合温布上類−鉄系永久磁石は、参考文
献1による磁石と異なり、初磁化曲線の立ち上がりの急
峻ないわゆるnucleation  タイプの初磁化
曲線であることを特徴とする。適切な保磁力を得るため
の粒径としては0.1μm以上10μ風以下であること
を特徴とする。
前記のように現存の樹脂結合型希土類−鉄系永久磁石は
、fii気特性の悪さ、生産性の悪さといった大きな欠
点を有している。本発明者らは、これらの欠点を解決す
るため、R−? e −B基磁石の保磁力機構及び樹脂
結合化のための適切な粒径とその配向の可否等の研究に
着手した。その結果、参考文献2に示されているように
急冷法によっても粒径が11μm以上であれば磁場配向
が可能であることを確認し、これと本発明者らが先に出
願した鋳造R−? e −B 磁石とを組み合わせるこ
とにより面内異方性樹脂結合型希土類−鉄系磁石を発明
した。
参考文献z、  R,W、L651 at al ;工
R1E E  TranTol、MAG−21、Fa5
.5ept  1985.P195Bこの方法は、参考
文献1のように作製される樹脂結合磁石に比して、面内
異方性であることから約1.5倍のエネルギー積な有し
、また急冷の度合もアモルファス相を形成するほど大き
い必(はないため、ストリップキャスティングのような
生産性の高い方法が使えるため、コストパフォーマンス
にはるかに優れた磁石を製造することができる以下、本
発明の内容を詳しく説明する。樹脂結合磁石を作るため
には、当然のことながら粉末状態で安定した保磁力が得
られなげればならない。
R−? e −B基磁石は、その保磁力の源をR21F
914B  という金属間化合物の結晶磁気異方性に依
存しており、その単磁区臨界半径はサブミクロンオーダ
である。現在、その保磁力4〜構には参考文献1,2の
急冷法に代表されるpinningモデルと、参考文献
3に代表されるnucleation  モデルの2種
がある。
参考文献五 M、 +3agawa 、 S 、 ?u
jimura 、 N 、TOgava、H,Yama
moto anl Y 、Matsuura  : J
 、Appl 、Phya、Tol、55(S)、15
  March 1984.?208B両者とも保磁力
の出現には第2相あるいは第3相を必要とするが、主相
の粒径は著しく異なる。
すなわちpinningモデルに依るものでは11μm
以下、またnucleation  モデルによるもの
では10μmn程と100倍以上異なっている。樹脂結
合化のために必要な粒径は数μm−m−数10受風り、
その範囲の大きさな粒の中で前記の保磁力機構が再現さ
れれば樹脂結合磁石が得られることになる0次に異方化
について言えば、磁場配向できるためには、粒子がすで
に異方性を持っていなければならず、その形態として、
各粒子がほぼ単結晶状態にあるか、すでに配向した微粒
子の集合体である必要がある0以上の2点、すなわち、
粉末状態での保磁力及び粒径と異方化という点から上記
2モデルを見ると以下のようになる。tずpinnin
gモデルであるが、この場合はすでに樹脂結合磁石が実
現されていることからもわかるように、粉末状態での保
磁力は、得られているが異方化という点に問題がある。
このモデルでは保磁力の出現に第2相としてアモルファ
ス軟磁性相を必要とするが、これを形成するには、非常
に速い冷却速度を必要とし、主相であるHIP@taB
棺を前記のような配向可能な11μm以上というサイズ
にすることができない。
一方、nuo16ation  モデルだが、これには
現在、焼結法及び鋳造法があるが、どちらの方法もas
 5intarea as costの状態ではR21
614B相の粒径はほぼ10μmm後が限界で、バルク
状態から粉砕すれば保磁力の出現に重要な役割を果す、
粒界相に影響を与え保磁力は激減してしまう、た。
だしこの粉砕はほぼ単結晶に近いので磁場配向は可能な
る。また鋳造磁石では柱状晶の異方性を利用した面内異
方性磁石が製造できる。これを−歩進めて、さらに微細
な粒からなる柱状晶あるいはチル晶を作って、樹脂結合
のための粉末内にその結晶状態が維持できるならば、面
内異方性を持った、保磁力を有する粉末が作れることに
なる。
これらの点を考慮して、我々はnucleatton 
 タイプの磁石の粒径な、通常の鋳造に比して急速に冷
却することにより、小さくして樹脂結合に適した粉末状
態で保磁力を得る研究に着手し、前記組成範囲で面内異
方性樹脂結合型磁石の製造が可能であることを発明した
この方法による磁石の保磁力機構はnucxeatio
nタイプであり、保磁力の出現には焼結あるいは鋳造に
よる磁石と同様、粒界の第2相あるいは第3相を必要と
するが、主相の粒径が小さいので、粉砕を行っても、粒
界相が維持される度合が大きく、それほど保磁力は減少
しない、tた面内異方性となる理由は、この方法による
磁石の結晶状態がチル晶または微細な柱状晶であり、R
2νeats相の容易磁化方向が結晶成長に直角な面内
にランダムに分布する性質があるからである。
その他、本発明の利点としては、通常の鋳造より急冷す
るので、組織が微細化するとともに固溶範囲が広がり、
後に行なうラアニール処理の低温゛変化、短時間化が可
能となる。
以下、本発明による樹脂結合磁石の特許請求の範囲限定
理由を説明する。tず組成であるが、希土類としてはY
、La、Oe、’Pr、Ha、Ieu、Gll、’r1
)、D7.HO,?u、Tm、Yb。
nuが候捕として挙げられ、これらのうちの1種また2
VJ以上を組み合わせて用いられる。最も高い磁気性能
はpr、Haで得られる。従って実用的にはT’r、’
E’r−M6合金、 Oe −vr −N 6合金等が
用いられる。tた少量の添加元素、例えば、重希土元素
のDy、、Tb等やAl、M、Si等は保磁力の向上に
有効である。R−We−B基磁石の主相はR2Fe14
Bである。従ってRが8原子%未満では、もはや上記化
合物を形成せずα−鉄と同一構造の立方晶組織となるの
で高磁気特性は得られない、8一方Rが30原子%を越
えると非磁性のR−rich 相が多くなり磁気特性は
著しく低下する2、よってRの範囲は8〜30原子噂が
適当である。
Bは、Rzyl」!l相を形成するための必須元素であ
り、2原子%未満では菱面体のR−7e系になるため高
保磁力は望めない、また28原子%を越えるとBに富む
非磁性相が多くなり、残留磁束密度は著しく低下してく
る。しかしより高保磁力化のために、粒径を小さく制御
するにはBは8原子%以下がよい。
COは本系磁石のキ1リ一点を増加させるのに存効な元
素であり、基本的にはFeのサイトを置換し、R2?6
t4Bを形成するが、この化合物は結晶異方性磁界が小
さく、その量が増すにつれて礎石全体としての保磁力は
小さくなる。そのため永久磁石として考えられるI K
Oe以上の保磁力を与えるには50原子%以内がよい。
Alは参考文献4  Zhang Maocai他、P
rocecdings of the 8eh工nte
rnational Workshop onRare
 −Earth Magnets 、 1985 、 
P541  に示されるように保磁力の増大効果を有し
ている。同文献は焼結磁石に対する効果を示したもので
あるが、その効果は本発明による磁石にも同様に存在す
る。しかしA/、は非磁性元素であるため、その添加量
を増すと残留磁束密度が低下し、15原子%を越えると
ハードフェライト以下の残留磁束密度になってしまうの
で希土類磁石としての目的を果し得ない。よってAlの
添加量は15原子%以下でよい。
次に特許請求の範囲第3項であるが、pinningタ
イプの初値化曲線を有する磁石では、本発明のような面
内異方化は非常に困難であるためにnucleatio
n  タイプの初値化曲線を有することとした。
最後に特許請求の範囲第4項だが、前記したように粒径
α゛1μm1μm以下方化ができずに等方性になってし
まう。また10μm以上では粉砕によって保磁力が激減
し、樹脂結合位石化ができないために11μ扉以上10
μ扉未満に限定した〔実施例1〕 本発明による樹脂結合型希土類鉄系磁石の製造法の工程
図例を第1図に示す、tず所望の組成の合金を誘導炉で
溶解し、これに接続した急冷装置に鋳込む。本実施例で
はステンレス鋼製の双ロール急冷薄帯製造装置を用いた
。まず鋳造R−751−B基磁石の代表的組成であるP
r1s7ellxB4  という組成で、ロール速度を
種々変化させて薄帯を製造し、これをすべて700℃X
1hでアニールした後、平均粒径20μ隅まで機械的な
粉砕を施し、磁気特性なVi9Mで測定した。結果を第
1表に示す、なお比較例には、急冷しない通常の鋳造の
例をあげた。
第1表(iHcの()内は粉砕前の値)本発明ではロー
ル速度7〜9rrV/BのところにiHc  のピーク
値がきているがこれは通常の急冷法(保磁力機構はピニ
ング)の約半分以内のスピードであり、装置の機構的に
かなり有利となる。
また第2図は試料なVSMで測定したときの6−Hカー
ブである。初値化曲線の形は明らかにnualeati
on  タイプを示している。
以上のことから、本発明によれば粉末状態で充分な保磁
力が得られることがわかる。
続いて第1表のロールM度7 m/sで凝固させた試料
にエボ午シ樹脂を2wt%加えて混練し、配向磁場20
 KOe  で磁場成形した。結果は以下の通りであっ
た。
Br=7.2kG iHc   =   1 1.51COe(BH)ma
x =  1 1.8  MGOeρ= & Of/c
d 参考文献1に代表されるpinningモデルの保磁力
機構による樹脂結合磁石は等方性のため(BH)max
+8 M()Os前後あるが、本発明では面内異方性の
ため、約1.5倍のエネルギー積を有することがわホる
〔実施例2〕 次にロール速度を7 m/aに固定し、第2表のような
組成で実施例1と同様な樹脂結合磁石を作成した。
第2表 結果を第3表に示す。
第3表からiHc  は特にBの量に敏感であることが
わかる。
〔発明の効果〕
以上述べたように本発明によれば、従来のpinnin
gタイプの保磁力機構を有する等方性の樹脂結合磁石と
異なり、面内異方性かつnuc1eat1onタイプの
保磁力機構を有する、高性能かつ低コストな樹脂結合型
希土類−鉄系磁石の製造が可能であるという効果がある
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明によるR −76−E系樹脂結合型磁
石の製造工程図。 第2図は、本発明による樹脂結合用P r −? e−
B磁粉のVSMによる磁気測定の一例を示す図以  上 出願人 セイコーエプソン株式会社 代理人 弁理士最上務(他1名) 、ど!ノ ・ノ 第1図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)R(ただしRはYを含む希土類元素のうち少なく
    とも1種)8原子%〜30原子%、ボロン(B)2原子
    %〜28原子%、Co50原子%以下、Al15原子%
    以下、及び残部が鉄及びその他の製造上不可避な不純物
    からなる合金を溶解後急冷し、粉砕後有機物樹脂と混練
    ・成形することを特徴とする樹脂結合型希土類磁石。
  2. (2)R(ただしRはYを含む希土類元素のうち少なく
    とも1種)8原子%〜30原子%、ボロン(B)2原子
    %〜8原子%、Co50原子%以下、Al15原子%以
    下、及び残部が鉄及びその他の製造上不可避な不純物か
    らなることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の樹
    脂結合型希土類磁石。
  3. (3)初磁化曲線の立ち上がりが急峻ないわゆるnuc
    leationタイプの初磁化曲線であることを特徴と
    する特許請求の範囲第1項又は第2項記載の樹脂結合型
    希土類磁石。
  4. (4)粒径が0.1μm以上10μm未満であることを
    特徴とする特許請求の範囲第1項又は第2項又は第3項
    記載の樹脂結合型希土類磁石。
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