JPS6334606B2 - - Google Patents

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JPS6334606B2
JPS6334606B2 JP57021819A JP2181982A JPS6334606B2 JP S6334606 B2 JPS6334606 B2 JP S6334606B2 JP 57021819 A JP57021819 A JP 57021819A JP 2181982 A JP2181982 A JP 2181982A JP S6334606 B2 JPS6334606 B2 JP S6334606B2
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JP
Japan
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sintering
temperature
rare earth
torr
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JP57021819A
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Naoyuki Ishigaki
Yutaka Matsura
Hitoshi Yamamoto
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Proterial Ltd
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Sumitomo Special Metals Co Ltd
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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
    • H01F1/0555Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 pressed, sintered or bonded together
    • H01F1/0557Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 pressed, sintered or bonded together sintered

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
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  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Hard Magnetic Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
この発明は、希土類コバルト系永久磁石の製造
方法の改良に係り、真空雰囲気中における昇温と
減圧アルゴンガス雰囲気中における焼結および溶
体化・急冷処理を行なう製造方法に関する。 希土類コバルト系磁石は、今日多用されている
アルニコ系磁石、フエライト系磁石に比較して、
高い保磁力と大きなエネルギー積を有する永久磁
石として、近年特にその需要が高まり、電子工業
を始めとし多岐方面で利用されている。 希土類コバルト系磁石合金のもつ磁石特性を最
大限に発揮させるためには、製造方法が最も重要
であり、各工程において厳格に管理して磁石を製
造しなければならない。 中でも希土類コバルト系磁石の主成分の1つで
ある希土類金属は、Mg、Al、Siなどより酸素と
の親和力が著しく強いため、希土類コバルト系磁
石の製造時には、精製したアルゴンのような不活
性雰囲気中での処理が重要となり、とくに、本系
磁石の製造途中、高温状態になる焼結時における
非酸化雰囲気の重要性が強調される。 以上のような点から、特開昭52−4421号公報で
は、希土類コバルト系磁石の製造方法に関して、
焼結の際に、水素含有雰囲気の利用が有効である
ことが提案されている。 しかしながら、水素ガスはあらゆるガスの中で
最も密度が小さく、拡散速度が非常に大きいの
で、たとえば焼結炉の細小の空隙からでも外部へ
漏洩し易く、また、常温・常圧において水素が空
気と4〜75体積%の広範囲で混合した場合、わず
かな点火源により大爆発を起す。したがつて、工
業的規模で多量に水素ガスを使用することは極め
て危険なことであり、取扱上著しい注意を必要と
する。 上述の問題点に鑑み、発明者は先に特願昭56−
166040において、焼結の際特定条件の二段処理が
有効なことを見出し、希土類金属を含有するコバ
ルト、コバルト−銅合金、コバルト−鉄−銅合
金、コバルト−鉄−ニツケル−銅合金等から成る
希土類コバルト系合金粉末を成型し、この成型体
を焼結する際に、まず1×10-2Torr以下の真空
雰囲気中において室温から800℃まで4〜20℃/
minで昇温し、ひき続いて50〜350Torrの減圧ア
ルゴンガス雰囲気にして950〜1250℃の温度範囲
で焼結する希土類−コバルト系永久磁石の製造方
法を提案した。 しかし、上記出願の製造方法では、磁気特性の
焼結温度依存性が著しく大きく、特定組成の希土
類−コバルト系合金を焼結する際の最適な焼結温
度範囲が非常に狭いという問題があつた。すなわ
ち、焼結温度が最適焼結温度より若干低い場合に
は粉末圧縮成型体の焼結反応が十分進行せず、空
孔の多い焼結体となつて優れた磁気特性の得られ
る理論密度に近い焼結体とならない。また、最適
焼結温度より若干高い場合には粉末圧縮成型体中
に融液相が多量に発生し、密度は十分高くなる
が、この磁気特性的に有害となる融液相のために
優れた磁気特性の焼結体とならない。 この発明はまず上述の問題点を改良したもので
あつて、希土類元素Rと遷移金属元素Mからなる
R2M17系永久磁石合金(ただし、RはY、La、
Ce、Pr、Nd、SmおよびMM(ミツシユメタル)、
1種又は2種以上の組合せ、MはCuとCo、Feも
しくはNiのうち1種又は2種以上の組合せ、お
よび上述遷移金属Mの一部をさらにMn、Zrの各
元素のうち1種以上の元素と置換した組合せ)か
らなる希土類コバルト系合金を平均粒径2〜10μ
mの微粉末にし、磁界中プレス機などにより成型
圧縮体を作製する。ひき続いて、成型体の密度を
上げて最終生成物の磁気特性向上を計るために焼
結を行なう。その際、希土類コバルト系合金成型
体中に吸着あるいは吸蔵している酸素・水蒸気・
水素ガスなどをすみやかに除去し、ひき続いて行
なう減圧アルゴンガス中焼結の効果を最大限に発
揮させるために以下の如き焼結の際の前段処理を
行なう。 室温から800℃までの昇温過程は、脱ガス処理
と同時に酸化防止のために1×10-2Torr以下の
真空雰囲気中、4〜20℃/minの速度でゆつくり
と昇温を行なう。昇温速度の限定理由は、4℃/
min未満の昇温速度では、800℃までの昇温に3
時間以上を要し、真空雰囲気中といえどもその間
に成型体は酸化し、しかも工業的には余りにも時
間を要するためであり、また、20℃/minを越え
る昇温速度の場合には、昇温が速すぎて前述した
成型体中の吸着・吸蔵ガスを十分除去し得なく
て、ひき続いて行なう減圧アルゴン雰囲気中焼結
による特性向上の効果を生じない。とくに、上記
昇温過程において、成型体中の吸着・吸蔵ガスの
約90%の多量ガスは200〜600℃の温度範囲放出さ
れるので、この温度範囲での昇温速度は4〜10
℃/minとし、1×10-4〜1×10-5Torr高真空雰
囲気にして酸化を防止しながら脱ガス処理を有効
に行なうことが好ましい。 800℃以上の昇温過程と1100℃〜1250℃温度範
囲の温度での一定温度保持の焼結過程は、焼結後
の密度を理論密度近くまで高め磁気特性を向上さ
せるために、50〜350Torrの減圧したアルゴンガ
ス雰囲気中で行なう。 焼結終了後の溶体化処理は、焼結温度より若干
低い1100〜1200℃の温度範囲で減圧あるいは常圧
のアルゴン雰囲気中で行ない焼結時に発生した融
液相と焼結した結晶相とを十分反応させ、組成的
に均質化する。この溶体化処理は、焼結後室温ま
で冷却して、再び昇温し溶体化処理する場合と、
焼結後室温まで冷却することなく、ひき続いて溶
体化処理温度まで降温して溶体化処理しても、得
られる磁気特性は同等である。 溶体化処理終了後は、200℃/min以上急速冷
却処理を行ない、溶体化で得られた均質組成の単
一相を室温で得るようにし、最後に時効処理を施
こし永久磁石を得る。 ここで、アルゴンガス雰囲気圧力の限定理由
は、50Torrよりも圧力が低くなると、希土類コ
バルト系磁石合金の成分、とくに希土類成分の蒸
気圧は800℃以上で20〜30Torrと金属元素中でも
かなり高いため、希土類金属が優先的に雰囲気中
へ蒸発し、最終焼結体は所定組成から異なつた組
成となり、磁気特性の著しい劣化を生ずる。ま
た、350Torrよりも圧力が高い場合には十分な密
度の向上が認められず、最終的には優れた磁気特
性が得られないため、50〜350Torrとする。 また、焼結温度範囲を限定した理由は、希土類
コバルト系磁石合金に於て、その構成成分やその
構成成分の各成分割合などに依つてその最適な焼
結温度範囲は異なるが、1100℃未満の焼結温度で
は十分な焼結密度が得られず、また1250℃を越え
る焼結温度では合金が溶融してしまい良好な特性
を有する焼結磁石体とならない。 また、溶体化処理を200℃/min以上の冷却速
度で急冷却処理を施こし、ひき続いて時効処理を
施す理由は、200℃/min未満の遅い冷却速度で
冷却した場合には、溶体化処理時に得られる単一
均質相から析出物を生成し、時効処理後優れた磁
気特性を得ることができないからである。 以下に実施例を掲げてこの発明方法の効果を記
述する。 実施例 1 純度99.9%以上のSm27.1wt%、純度99.8%の
Co49.3wt%、Fe7.7wt%、Ni8.0wt%および
Cu7.9wt%からなる合金を、アルゴン雰囲気中で
高周波溶解し、鉄乳鉢中で粗粉砕した。粗粉砕後
の粉末を有機溶剤中でボールミル粉砕により平均
粒度2〜10μmの微粉末にした。得られた微粉末
を12KOeの磁界中でプレスし、圧縮成型体を作
つた。 このようにして得た圧縮体を1×10-3Torrの
真空雰囲気中において、800℃まで10℃/minの
速度で昇温した。ひき続いて、200Torrの減圧ア
ルゴンガス雰囲気中に於て、1180℃から1220℃の
温度範囲で2時間焼結後、1180℃×1時間の溶体
化処理を施した後500℃/minの冷却速度vで急
速冷却した。さらに、800℃4時間の時効処理を
施し、特性を測定した。 また、比較例として、上記の成型体を200Torr
の減圧アルゴンガス雰囲気中において、1180℃か
ら1220℃の温度範囲で焼結後、溶体化処理を施す
ことなく急速冷却し、ひき続いて800℃×4時間
の時効処理を施し、特性の測定をした。 磁気特性の測定結果をまとめて第1図に示す。
第1図は焼結後溶体化処理した場合と焼結だけの
場合の焼結温度と磁気特性の関係を示す。また第
1表には最高の磁気特性のえられた焼結温度1200
℃の場合について本発明の方法と比較例とをまと
めて示す。
【表】 上記の結果から明らかな如く、本発明によれ
ば、優れた磁気特性がえられるのみならず、焼結
温度範囲も広くなり、工業的に安定な製造条件と
なることが判る。 実施例 2 純度99.9%以上のSm:26.1wt% 純度99.9%以上のCo:7.7wt% Fe:15.2wt%、Cu:49.7wt% Mn:0.5wt%、Zr:0.8wt% からなる合金をアルゴンガス雰囲気中でアークボ
タン溶解し、アルゴンガス流気中において鉄乳鉢
で粗粉砕した。粗粉砕後の粉末を窒素ガスを使用
してジエツトミル粉砕し、平均粒径2〜10μmの
微粉末にした。得られた微粉末を10KOeの磁界
中でプレス成型し、圧縮成型体を作つた。 このようにして得た圧縮体を10-8Torrの真空
雰囲気中において800℃まで10℃/minの速度で
昇温した。ひき続いて250Torrの減圧アルゴンガ
ス雰囲気中に於て、1200℃、2時間焼結し、ひき
続いて1180℃、2時間の溶体化処理を施した後
700℃/minの冷却速度で液体窒素中へ急冷処理
した。その後アルゴンガス雰囲気中で850℃より
450℃まで多段時効処理を行なつた。 比較のため、溶体化処理を施すことなく前記と
同様の熱処理を施した。 上記の本発明法及び比較の熱処理を施した試料
について磁気特性の測定結果を第2表に示す。
【表】 以上に示すように、本発明方法によれば、水素
ガスの如く量産上危険を併うガスを使わずに、焼
結工程においてまず真空雰囲気中に於て800℃ま
で昇温し、ひき続いて減圧アルゴンガス雰囲気中
焼結をした後、溶体化急冷処理し、ひき続いて時
効処理することにより、密度の向上に有効でそれ
に併つて磁気特性の優れた希土類コバルト磁石を
得るために非常に有効な製造方法である。
【図面の簡単な説明】
第1図は焼結温度と、Br、(BH)max、密度
の各々との関係を示すグラフで、〇印を結ぶ曲線
は焼結後1180℃において溶体化処理を施した場合
であり、△印を結ぶ曲線は焼結のままの場合を示
す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 希土類元素Rと遷移金属元素Mからなる
    R2M17系永久磁石合金 (ただし、RはY、La、Ce、Pr、Nd、Smおよ
    びMM(ミツシユメタル)の1種又は2種以上の
    組合せ、 MはCuとCo、FeもしくはNiのち1種又は2種
    以上の組合せおよび上記遷移金属Mの一部をさら
    にMn、Zrの各元素のうち1種以上の元素と置換
    した組合せ)から成る希土類コバルト系合金粉末
    を成型し、 この成型体を焼結する際に、まず1×
    10-2Torr以下の真空中において、室温から800℃
    まで 4〜20℃/minで昇温し、 ひき続いて50〜350Torr減圧アルゴンガス雰囲
    気において、1100〜1250℃の温度範囲で焼結し、 ひき続いて1100〜1200℃の温度範囲で溶体化処
    理後、200℃/min以上の急冷を施し、時効処理
    を行なうことを特徴とする希土類コバルト系永久
    磁石の製造方法。
JP57021819A 1982-02-12 1982-02-12 希土類コバルト系永久磁石の製造方法 Granted JPS58139406A (ja)

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JPS63233505A (ja) * 1987-03-23 1988-09-29 Seiko Epson Corp 希土類磁石
EP3121821B1 (en) * 2014-03-18 2020-03-11 Kabushiki Kaisha Toshiba Permanent magnet, motor, and generator

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