JPS6337180B2 - - Google Patents
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- JPS6337180B2 JPS6337180B2 JP53102868A JP10286878A JPS6337180B2 JP S6337180 B2 JPS6337180 B2 JP S6337180B2 JP 53102868 A JP53102868 A JP 53102868A JP 10286878 A JP10286878 A JP 10286878A JP S6337180 B2 JPS6337180 B2 JP S6337180B2
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- Hard Magnetic Materials (AREA)
Description
本発明のFe―Ni―Al系等方性永久磁石合金は
アルニ系磁石合金とも呼ばれ、単にFe、Ni、
Al、Co等の元素のみならず目的に応じた磁気特
性の改善を行うため、適量のCu、Ti、Nb、Zr、
Si等の元素を単独または複合添加することが行な
われている。 アルニ系永久磁石は保磁力および最大エネルギ
ー積が高いことのほか磁性の温度変化が約0.02％
と小さいこと、および経年変化の小さいことなど
の優れた特徴を有しているため広く実用に供され
ているが、唯一の欠点は鍛造、圧延等の塑性加工
が極めて困難なことである。従つて通常これらの
系の合金は鋳造、熱処理、研削（摩）加工して製
造することが多い。しかし、この製造過程におい
ても問題は多い。例えば鋳造あるいは溶体化処理
等の熱処理工程において、製品に残留する熱応力
に起因する割れが多く発生し製品歩留を下げてい
る。 特にアルニ系の半硬質磁性材ではヒステレシス
モータ用に薄肉のリング磁石が使用されるが、そ
の製造にあたつては鋳造後の冷却過程において鋳
造材と鋳物との熱膨張の差により鋳物に過大な熱
応力が加わり割れを発生することが多い。 従来これらの対策の１つとして、Ｓを適量添加
して脆性を改善することが良く知られている（特
公昭36―14682）。 しかし、このＳ添加についての本質的解明は十
分でない。アルニ系、アルニコ系磁石合金へのＳ
の添加は、一般にはＳがマトリツクス中に固溶し
て磁気特性を著しく劣化させるので、前記公報の
ごとく単独添加の場合では磁性効果を充分期待で
きない。しかし高保磁力を得る目的でTiを加え
たため、結晶が微細化して柱状晶を起こしにくく
なつた含Ti磁石合金に、Ｓを添加して柱状晶を
起こし易くして磁場処理の効果を上げた例があ
る。アルニコ８などはその代表的な磁石合金であ
る。又このアルニコ８磁石合金について調査して
いるうちに、Ti、Ｓを共に含有するものは、そ
うでないものに比べ、磁気特性の他に耐割れ性、
耐欠け性が優れていることを新たに認識した。そ
こでさらにTiおよびＳの含有量を種々変化させ
たところ一定範囲外では磁気特性を下げるか、磁
気特性および耐割れ性、耐欠け性のいずれも下げ
るかであつた。 本発明者等は前記事実をさらに詳しく調べたと
ころ、特定元素（Ti、Zr、Hf）の特定量の硫化
物が前記耐割れ性、耐欠け性等の製造性に影響を
与えていることを見出だした。そこで他のアルニ
コ系磁石合金およびアルニ系磁石合金に対しても
Ti、Zr、Hf等をそれぞれＳと一定比率添加して
硫化物を組織中に適量存在させると、Ti、Zr、
HfおよびＳを全く添加しない場合、あるいはＳ
を単独添加した場合に比べ磁気特性に全く影響を
与えずに加工性を改善できることがわかつた。 即ち本発明は、重量比率で、S0.05〜0.50％と
Ti、ZrおよびHfの１種または２種以上の合計
0.01〜0.75％とを含有するアルニ系等方性磁石合
金において、原子比で Ti＋Zr＋Hf／Ｓが0.2〜1.0であることと、Ti、Zr およびHfの硫化物が体積比率で、合計0.2〜2.0％
であることを特徴とする耐割れ性および耐欠け性
のすぐれた等方性永久磁石合金である。 以下にＳ、Ti、Zr、Hfについての成分限定の
理由について述べる。 Ｓ：0.05％以下では割れを改善するのに必要な
硫化物を存在させず0.5％以上ではＳの一部がα
相中に固溶して磁性を劣化させるので好ましくな
い。 Ti、Zr、Hf：Ｓと結びついて製造性向上に必
要な硫化物となるが、0.01％以下であるとＳ単独
による磁性の劣化を招く。又0.75％以上になつて
も製造性の向上には影響なく磁気特性を変化させ
るのみである。 さらにTi、Zr、HfとＳとの原子比 Ti＋Zr＋Hf／Ｓが0.2〜1.0の範囲内で耐割れ性、 耐欠け性に優れている。原子比が0.2以下となる
と硫化物の他に過剰のＳが単独に存在し磁性の劣
化をもたらす。また、原子比が1.0以上になると
これらの耐割れ性および耐欠け性に対し悪影響は
ないが、単独で存在する過剰のTi、Zr、Hfは磁
性に影響を及ぼすだけで製造性には作用しない。 硫化物の量と結晶粒界の形および耐割れ性、耐
欠け性の関係を調べた結果、Ｓ単独添加または硫
化物の量が0.2体積パーセント以下では、結晶粒
界は直線的で粒界が強化されていない。硫化物の
量が0.2〜2.0体積％で樹枝状晶的に凝固し、粒界
が強化されている。しかし2.0体積パーセント以
上になると返つて粒界を弱め、耐割れ性および耐
欠け性等の製造性を劣化させてしまう。 ここで実施例により本発明の優位性について述
べる。 実施例 １ Ni17％、Al9％、Co3％、Si0.5％、Fe残部を主
成分とするアルニ磁石合金に他の元素無添加、Ｓ
添加、ＳとTi、Zr、Hfの１種または２種を添加
の場合を各々大気高周波誘導炉溶解し、外径45mm
×内径38mm×長さ30mmの製品を480個取のシエル
鋳型に鋳込んで製品の磁気特性、割れ不良率を調
べた。第１表にその結果を示す。
アルニ系磁石合金とも呼ばれ、単にFe、Ni、
Al、Co等の元素のみならず目的に応じた磁気特
性の改善を行うため、適量のCu、Ti、Nb、Zr、
Si等の元素を単独または複合添加することが行な
われている。 アルニ系永久磁石は保磁力および最大エネルギ
ー積が高いことのほか磁性の温度変化が約0.02％
と小さいこと、および経年変化の小さいことなど
の優れた特徴を有しているため広く実用に供され
ているが、唯一の欠点は鍛造、圧延等の塑性加工
が極めて困難なことである。従つて通常これらの
系の合金は鋳造、熱処理、研削（摩）加工して製
造することが多い。しかし、この製造過程におい
ても問題は多い。例えば鋳造あるいは溶体化処理
等の熱処理工程において、製品に残留する熱応力
に起因する割れが多く発生し製品歩留を下げてい
る。 特にアルニ系の半硬質磁性材ではヒステレシス
モータ用に薄肉のリング磁石が使用されるが、そ
の製造にあたつては鋳造後の冷却過程において鋳
造材と鋳物との熱膨張の差により鋳物に過大な熱
応力が加わり割れを発生することが多い。 従来これらの対策の１つとして、Ｓを適量添加
して脆性を改善することが良く知られている（特
公昭36―14682）。 しかし、このＳ添加についての本質的解明は十
分でない。アルニ系、アルニコ系磁石合金へのＳ
の添加は、一般にはＳがマトリツクス中に固溶し
て磁気特性を著しく劣化させるので、前記公報の
ごとく単独添加の場合では磁性効果を充分期待で
きない。しかし高保磁力を得る目的でTiを加え
たため、結晶が微細化して柱状晶を起こしにくく
なつた含Ti磁石合金に、Ｓを添加して柱状晶を
起こし易くして磁場処理の効果を上げた例があ
る。アルニコ８などはその代表的な磁石合金であ
る。又このアルニコ８磁石合金について調査して
いるうちに、Ti、Ｓを共に含有するものは、そ
うでないものに比べ、磁気特性の他に耐割れ性、
耐欠け性が優れていることを新たに認識した。そ
こでさらにTiおよびＳの含有量を種々変化させ
たところ一定範囲外では磁気特性を下げるか、磁
気特性および耐割れ性、耐欠け性のいずれも下げ
るかであつた。 本発明者等は前記事実をさらに詳しく調べたと
ころ、特定元素（Ti、Zr、Hf）の特定量の硫化
物が前記耐割れ性、耐欠け性等の製造性に影響を
与えていることを見出だした。そこで他のアルニ
コ系磁石合金およびアルニ系磁石合金に対しても
Ti、Zr、Hf等をそれぞれＳと一定比率添加して
硫化物を組織中に適量存在させると、Ti、Zr、
HfおよびＳを全く添加しない場合、あるいはＳ
を単独添加した場合に比べ磁気特性に全く影響を
与えずに加工性を改善できることがわかつた。 即ち本発明は、重量比率で、S0.05〜0.50％と
Ti、ZrおよびHfの１種または２種以上の合計
0.01〜0.75％とを含有するアルニ系等方性磁石合
金において、原子比で Ti＋Zr＋Hf／Ｓが0.2〜1.0であることと、Ti、Zr およびHfの硫化物が体積比率で、合計0.2〜2.0％
であることを特徴とする耐割れ性および耐欠け性
のすぐれた等方性永久磁石合金である。 以下にＳ、Ti、Zr、Hfについての成分限定の
理由について述べる。 Ｓ：0.05％以下では割れを改善するのに必要な
硫化物を存在させず0.5％以上ではＳの一部がα
相中に固溶して磁性を劣化させるので好ましくな
い。 Ti、Zr、Hf：Ｓと結びついて製造性向上に必
要な硫化物となるが、0.01％以下であるとＳ単独
による磁性の劣化を招く。又0.75％以上になつて
も製造性の向上には影響なく磁気特性を変化させ
るのみである。 さらにTi、Zr、HfとＳとの原子比 Ti＋Zr＋Hf／Ｓが0.2〜1.0の範囲内で耐割れ性、 耐欠け性に優れている。原子比が0.2以下となる
と硫化物の他に過剰のＳが単独に存在し磁性の劣
化をもたらす。また、原子比が1.0以上になると
これらの耐割れ性および耐欠け性に対し悪影響は
ないが、単独で存在する過剰のTi、Zr、Hfは磁
性に影響を及ぼすだけで製造性には作用しない。 硫化物の量と結晶粒界の形および耐割れ性、耐
欠け性の関係を調べた結果、Ｓ単独添加または硫
化物の量が0.2体積パーセント以下では、結晶粒
界は直線的で粒界が強化されていない。硫化物の
量が0.2〜2.0体積％で樹枝状晶的に凝固し、粒界
が強化されている。しかし2.0体積パーセント以
上になると返つて粒界を弱め、耐割れ性および耐
欠け性等の製造性を劣化させてしまう。 ここで実施例により本発明の優位性について述
べる。 実施例 １ Ni17％、Al9％、Co3％、Si0.5％、Fe残部を主
成分とするアルニ磁石合金に他の元素無添加、Ｓ
添加、ＳとTi、Zr、Hfの１種または２種を添加
の場合を各々大気高周波誘導炉溶解し、外径45mm
×内径38mm×長さ30mmの製品を480個取のシエル
鋳型に鋳込んで製品の磁気特性、割れ不良率を調
べた。第１表にその結果を示す。
【表】
【表】
第１表で明らかな通りＳとTi、Zr、Hfの１種
または２種を含む合金は無添加の場合に比べ磁気
特性を下げずに割れ不良率を著しく下げているの
がわかる。また、Ｓ単独添加のものは割れ不良率
は、さほど上がらないがBrが降下している。 また、第１表の合金Ａ、Ｆ、Ｇについて組織断
面図をそれぞれ第１図、第２図および第３図に示
す。これらによると、ＳおよびTiを複合添加し
た第１図の本発明合金は、太い線状の結晶粒界が
ノコ刃状を呈して粒界面を強化していることが良
くわかる。第３図のＳ単独の場合も無添加の第２
図の場合に比べると結晶粒界は多少のノコ刃状を
呈して強化はされているが第１図に比べると充分
でなく、TiSの介在物が極く少ないことがわか
る。 実施例 ２ Ni25.0％、Al12.0％、Si0.5％、Fe残部を主成
分とするアルニ磁石合金に、Ｓ、Tiを種々変化
させて大気中高周波誘導炉溶解し、９mm角×50mm
長さの抗折試験片が取れるシエル鋳型に鋳込ん
だ。抗折試験は第４図に示すような、支点間距離
Ｌは35mm、押さえ金具の先端の半径Ｒは４mmの荷
重試験工具を用い、荷重Ｗを加えて破断したとき
の値を求めた。磁気測定は1150℃で30分間容体化
処理した後、大気中放冷し、引き続き600℃で６
時間の時効処理を施した後に行つた。 第５図および第６図はＳとTiの添加量の原子
比を1.0で複合添加した場合と、Ｓを単独添加し
た場合についてＳ量の変化による磁気特性と抗折
荷重を示す。 この結果で明らかな通りＳとTiの複合添加が、
単独の場合に比べ磁気特性、抗折力とも優れてい
る。即ち複合添加の場合、磁気特性と共に耐割れ
性および耐欠け性に優れる。また、その時のＳの
限界が0.05〜0.5％であることもわかる。 実施例 ３ 次にNi27.0％、Al10.0％、Co6.0％、Cu3.0％、
Si0.5％、Ti1％、Fe残を主成分とした含Tiアル
ニ系磁石に、TiおよびＳを複合添加し、硫化物
TiSを調整した場合の効果について第２表に述べ
る。製造法、試験方法については実施例２と同じ
である。
または２種を含む合金は無添加の場合に比べ磁気
特性を下げずに割れ不良率を著しく下げているの
がわかる。また、Ｓ単独添加のものは割れ不良率
は、さほど上がらないがBrが降下している。 また、第１表の合金Ａ、Ｆ、Ｇについて組織断
面図をそれぞれ第１図、第２図および第３図に示
す。これらによると、ＳおよびTiを複合添加し
た第１図の本発明合金は、太い線状の結晶粒界が
ノコ刃状を呈して粒界面を強化していることが良
くわかる。第３図のＳ単独の場合も無添加の第２
図の場合に比べると結晶粒界は多少のノコ刃状を
呈して強化はされているが第１図に比べると充分
でなく、TiSの介在物が極く少ないことがわか
る。 実施例 ２ Ni25.0％、Al12.0％、Si0.5％、Fe残部を主成
分とするアルニ磁石合金に、Ｓ、Tiを種々変化
させて大気中高周波誘導炉溶解し、９mm角×50mm
長さの抗折試験片が取れるシエル鋳型に鋳込ん
だ。抗折試験は第４図に示すような、支点間距離
Ｌは35mm、押さえ金具の先端の半径Ｒは４mmの荷
重試験工具を用い、荷重Ｗを加えて破断したとき
の値を求めた。磁気測定は1150℃で30分間容体化
処理した後、大気中放冷し、引き続き600℃で６
時間の時効処理を施した後に行つた。 第５図および第６図はＳとTiの添加量の原子
比を1.0で複合添加した場合と、Ｓを単独添加し
た場合についてＳ量の変化による磁気特性と抗折
荷重を示す。 この結果で明らかな通りＳとTiの複合添加が、
単独の場合に比べ磁気特性、抗折力とも優れてい
る。即ち複合添加の場合、磁気特性と共に耐割れ
性および耐欠け性に優れる。また、その時のＳの
限界が0.05〜0.5％であることもわかる。 実施例 ３ 次にNi27.0％、Al10.0％、Co6.0％、Cu3.0％、
Si0.5％、Ti1％、Fe残を主成分とした含Tiアル
ニ系磁石に、TiおよびＳを複合添加し、硫化物
TiSを調整した場合の効果について第２表に述べ
る。製造法、試験方法については実施例２と同じ
である。
【表】
第２表において合金Ｈは、アルニ磁石にTiを
添加してHcを高めたもので、含Tiのアルニ磁石
である。合金Ｉは合金Ｈの割れ防止のため、Ｓを
単独添加し、抗折力を高めたものであるが、Br
は減少している。合金Ｊは合金ＨにTi、Ｓを合
金中の硫化物TiS量が体積パーセントで0.5％に
なるべく複合添加した本発明合金である。なお、
合金Ｊの含有Tiのうち、1.0％はマトリツクスに
固溶して磁性改善に効果をもたらし、（ ）外に
示す添加Tiの量はTiSを形成して脆性改善に効果
をもたらしているTi量である。 第２表で明らかな通り、本発明がTi、Ｓの適
性添加で組織中に硫化物TiSを適正化したため磁
気特性を降下させずに割れを防止できた。 実施例 ４ 重量パーセントでNi25.0％、Al9.0％、Cu3.0
％、Si0.5％、Fe残部とするアルニ磁石合金に他
の元素を無添加、Ｓ＋Ti、Ｓ＋Ti＋Zr、Ｓ＋Ti
＋Hf、Ｓ＋Zr＋Hf、およびＳ＋Ti＋Zr＋Hfを
それぞれ添加し、大気中高周溶解し、９mm角×50
mm長さの抗折試験片が取れるシエル鋳型に鋳込ん
だ。抗折試験は支点間距離35mmで行い、破断した
ときの荷重を求めた。 磁気測定は、抗折試験片残材にて、1100℃で30
分間容体化処理した後、室温まで大気中放冷し引
き続き600℃で１時間の時効処理を施した後に行
つた。その結果を第３表に示す。
添加してHcを高めたもので、含Tiのアルニ磁石
である。合金Ｉは合金Ｈの割れ防止のため、Ｓを
単独添加し、抗折力を高めたものであるが、Br
は減少している。合金Ｊは合金ＨにTi、Ｓを合
金中の硫化物TiS量が体積パーセントで0.5％に
なるべく複合添加した本発明合金である。なお、
合金Ｊの含有Tiのうち、1.0％はマトリツクスに
固溶して磁性改善に効果をもたらし、（ ）外に
示す添加Tiの量はTiSを形成して脆性改善に効果
をもたらしているTi量である。 第２表で明らかな通り、本発明がTi、Ｓの適
性添加で組織中に硫化物TiSを適正化したため磁
気特性を降下させずに割れを防止できた。 実施例 ４ 重量パーセントでNi25.0％、Al9.0％、Cu3.0
％、Si0.5％、Fe残部とするアルニ磁石合金に他
の元素を無添加、Ｓ＋Ti、Ｓ＋Ti＋Zr、Ｓ＋Ti
＋Hf、Ｓ＋Zr＋Hf、およびＳ＋Ti＋Zr＋Hfを
それぞれ添加し、大気中高周溶解し、９mm角×50
mm長さの抗折試験片が取れるシエル鋳型に鋳込ん
だ。抗折試験は支点間距離35mmで行い、破断した
ときの荷重を求めた。 磁気測定は、抗折試験片残材にて、1100℃で30
分間容体化処理した後、室温まで大気中放冷し引
き続き600℃で１時間の時効処理を施した後に行
つた。その結果を第３表に示す。
【表】
第３表から明らかなように、
Ti＋Zr＋Hf／Ｓの原子比が約1.0となるように添
加して実験した結果、Ｓ＋Ti、Ｓ＋Zr＋Hf、Ｓ
＋Ti＋Zr、Ｓ＋Ti＋Hf、およびＳ＋Ti＋Zr＋
Hfの順に抗折力が増加している。すなわちＳに、
Ti、Zr、およびHfの複合添加もまた効果がある。 以上説明の通りにアルニ系磁石合金にTi、Zr、
HfとＳとを複合添加し組織中にTiS、ZrS、HfS
を適量存在させて結晶の強化をはかり、磁気特性
を降下させずに耐割れ性および耐欠け性を改善で
きたことは、製造歩留を著しく高めるばかりでな
く、従来製造困難とされていた複雑な形状の磁石
も容易にでき、工業的価値はきわめて高い。
＋Ti＋Zr、Ｓ＋Ti＋Hf、およびＳ＋Ti＋Zr＋
Hfの順に抗折力が増加している。すなわちＳに、
Ti、Zr、およびHfの複合添加もまた効果がある。 以上説明の通りにアルニ系磁石合金にTi、Zr、
HfとＳとを複合添加し組織中にTiS、ZrS、HfS
を適量存在させて結晶の強化をはかり、磁気特性
を降下させずに耐割れ性および耐欠け性を改善で
きたことは、製造歩留を著しく高めるばかりでな
く、従来製造困難とされていた複雑な形状の磁石
も容易にでき、工業的価値はきわめて高い。
第１図は本発明合金の、第２図および第３図は
それぞれ従来合金の組織断面図である。第４図は
抗折試験工具を示す図である。第５図はアルニ磁
石合金において、Ｓ、Tiが磁気特性に及ぼす影
響を示す図、第６図は同じく抗折力に及ぼす影響
を示す図である。
それぞれ従来合金の組織断面図である。第４図は
抗折試験工具を示す図である。第５図はアルニ磁
石合金において、Ｓ、Tiが磁気特性に及ぼす影
響を示す図、第６図は同じく抗折力に及ぼす影響
を示す図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 重量比率で、Al8〜14％、Ni14〜30％、
Si1.0％以下、残部Feのアルニ系磁石合金におい
て、さらにS0.05〜0.50％とTi、ZrおよびHfの１
種または２種以上が合計で0.01〜0.75％、 原子比でTi＋Zr＋Hf／Ｓが0.2〜1.0での範囲で含 有させ、Ti、ZrおよびHfの硫化物が体積比率で、
合計0.2〜2.0％であることを特徴とする耐割れ性
および耐欠け性のすぐれた等方性永久磁石合金。 ２ 重量比率で、Al8〜14％、Ni14〜30％、
Si1.0％以下、及びCo16％以下、Cu6％以下、Ti3
％以下の１種以上、残部Feのアルニ系磁石合金
において、S0.05〜0.50％とTi、ZrおよびHfの１
種または２種以上が合計で0.01〜0.75％、 原子比でTi＋Zr＋Hf／Ｓが0.2〜1.0での範囲で含 有させ、Ti、ZrおよびHfの硫化物が体積比率で、
合計0.2〜2.0％であることを特徴とする耐割れ性
および耐欠け性のすぐれた等方性永久磁石合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10286878A JPS5531116A (en) | 1978-08-25 | 1978-08-25 | Permanent magnet alloy with superior cracking and breaking resistances |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10286878A JPS5531116A (en) | 1978-08-25 | 1978-08-25 | Permanent magnet alloy with superior cracking and breaking resistances |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61087801A Division JPS6230850A (ja) | 1986-04-16 | 1986-04-16 | 耐割れ性および耐欠け性のすぐれた永久磁石合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5531116A JPS5531116A (en) | 1980-03-05 |
| JPS6337180B2 true JPS6337180B2 (ja) | 1988-07-25 |
Family
ID=14338875
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10286878A Granted JPS5531116A (en) | 1978-08-25 | 1978-08-25 | Permanent magnet alloy with superior cracking and breaking resistances |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5531116A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007139163A (ja) * | 2005-11-22 | 2007-06-07 | Yamauchi Corp | トルクリミッタ |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5026497A (ja) * | 1973-07-06 | 1975-03-19 | ||
| JPS5233097A (en) * | 1975-09-10 | 1977-03-12 | Hitachi Metals Ltd | Method to manufacture and anisotropic permanent magnet |
-
1978
- 1978-08-25 JP JP10286878A patent/JPS5531116A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5026497A (ja) * | 1973-07-06 | 1975-03-19 | ||
| JPS5233097A (en) * | 1975-09-10 | 1977-03-12 | Hitachi Metals Ltd | Method to manufacture and anisotropic permanent magnet |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5531116A (en) | 1980-03-05 |
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