JPS6362842A

JPS6362842A - 希土類永久磁石材料

Info

Publication number: JPS6362842A
Application number: JP61206725A
Authority: JP
Inventors: Akira Fukuno; 亮福野; Tetsuto Yoneyama; 米山　哲人
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1986-09-04
Filing date: 1986-09-04
Publication date: 1988-03-19

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、希土類−鉄−ホウ素系高性能永久磁石材料に
関するものであり、さらに詳しく述べるならばその保磁
力の温度特性の改良に関するものである。

〔従来の技術〕

希土類−鉄一ホウ素永久磁石材料は、高価なコバルト等
を必須成分とせずにまた安価な工業材料である鉄を多量
に用いることによって、優れた磁石特性を実現する。こ
れまで、より一層の磁石特性の向上を図り、より安価な
元素を使用しつつ良好な磁石特性乞達成し、あるいは加
工性を向上する等の方法によって、従来の一般的永久磁
石である希土類コバルト永久磁石、フェライト磁石に代
替しあるいはこれらの磁石と競合できる希土類−鉄一ホ
ウ素系高性能永久磁石材料貴を提供するための研究が活
発になされている。

特開昭５９−８９４０１号公報によると、室温における
保磁力ｉＨｃを高めると高温における保磁力ｉＨｃが高
められるため、室温における保磁力ｉＨｃを高めること
を目的とした発明が提案され、具体的手段としては、Ｔ
ｉ、Ｎｉ、Ｂｉ、Ｖなどの１６種類の元素の添加が提案
されている。特開昭５９−１３２１０４号公報にもＡｌ
、Ｔｉ、Ｖ　、Ｏｒなど１６種類の元素の添加が示され
ている。

特開昭６０−６８６０４号公報は、サマリウムのような
希少な希土類元素を使用せず、室温で良好な磁石特性を
有する希土類−鉄−ホウ素永久磁石材料を提供すること
を目的とした発明に関する。同公報では、Ｆｅ　　ＲＢ
　　Ｍ（Ｍ＋＋Ｍｚ、ただし、Ｍ。

は、Ｖ　、Ｔａ、Ｗ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｍ２は、Ｔｉ
。

Ｈｆ、Ｎｉ、Ｓｒ＋、Ｚｒ、Ｍｎ、Ｇｅ、Ｂｉ）を基本
組成とする材料は焼結および熱処理により、磁気特性、
特に保磁力と角型性が優れた永久磁石となると説明され
ている。その実施例では、ネオジウムを希土類元素とし
、焼結後熱処理を行な、うことにより約７〜１２ｋＯｅ
の保磁力（ｉＨｃ）が得られている。

本出願人の出願に係る特願昭６０−２５９８１７号にお
いて、２５〜４２重量％の１種または２種以上の希土類
元素、０．５〜５重量％のホウ素、０．０２〜１５％の
Ｍ（但しＭはＡｌ、Ｎｂ、Ｍｎ、Ｎｉの少なくとも１種
）、残部鉄より実質的になる希土類−鉄−ホウ素永久磁
石材料に０．５〜２．０％のＣｏを添加することにより
保磁力が改善されることを開示しな。

本出願人の先願に係る特願昭６０−２５９８１８号にお
いて、２５〜４４重量％の１種または２種以上の希土類
元素、０．５〜５重量％のホウ素、０．０２〜１５％の
Ｍ（但し、ＭはＡｌ、Ｎｂ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｔａ、Ｍｏ。

Ｗ、Ｇｅ、Ｖ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｂｉの少なくとも１
種）、残部鉄よりなる組成の範囲内での掻く狭い熱処理
温度範囲で加熱後の急冷を行なうと保磁力がピークを示
す狭い範囲があり、かつこの範囲と熱処理温度範囲は相
互に関連して変化することを開示した０Ｍ元素は保磁力
の増大、減磁曲線の角型性改善に効果があった。

従来の技術では保磁力の測定温度は特記されておらない
か、あるいは室温であることが明示されていた。

また、磁石特性の温度特性を改善するための研究として
、残留磁束密度が温度に対して安定になるようにコバル
トを添加することが知られている。

このコバルト添加はキュリ一点を高めることにより残留
磁束密度の温度特性を改善するものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

希土類−鉄−ホウ素永久磁石材料の諸特性の中で保磁力
は温度に鋭敏であり、希土類コバルト永久磁石の保磁力
（ｉＨｃ）の温度係数が０，１５％／℃であるのに対し
て、希土類−鉄一ホウ素永久磁石材料の保磁力（ｉＨｃ
）の温度係数は０．６〜０．７％／℃と４倍以上高いと
いう問題点があった。したがって、希土類−鉄−ホウ素
永久磁石材料は温度上昇に伴って減磁する危険が大きく
、磁気回路上での限定された設計を余儀なくされていた
。さらには、例えば、熱帯で使用する自動車のエンジン
ルーム内の部品用永久磁石としては使用不可能であった
。希土類−鉄−ホウ素永久磁石材料は保磁力の温度係数
が大きいところに実用上の問題があることは従来より知
られていたが、保磁力の絶対値を大きくすること以外に
問題点解決手段はないと考えられていた（日経マテリア
ル、１９８６．４−２８（Ｎｏ、　９　）第８０頁）、
ところが、本発明者は、希土類−鉄一ホウ素永久磁石材
料を常温よりがなり高温まで使用する場合必要になる諸
特性について研究を行なったところ、保磁力の絶対値を
増大させる手段によらず保磁力の温度係数を小さくする
手段により高温での保磁力劣化を防止できることを見出
した。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者は、従来知られている希土類−鉄−ホウ素永久
磁石材料の添加元素を添加して保磁力（ｉＨｃ）の温度
係数を測定する多くの実験を行ない、その結果Ｖが他の
元素には見られない保磁力を温度不敏感にする作用を有
することを発見しそして本発明を完成した。

本発明は、希土類元素（Ｒ）の少なくとも一種を３〜２
０原子％、Ｆｅを６５〜８５原子％、Ｂを１〜１５原子
％、■を０．１〜１０原子％含有し、保磁力の温度特性
が優れている希土類−鉄一ホウ素永久磁石材料を提供す
る。

以下、第１図を参照して、■が保磁力を温度不敏感にす
る作用を説明する。

第１図は、１４％Ｎｄ−１％Ｄｙ−０，５％＾１−８％
Ｂ−０−３％Ｖ−ｂａｌＦｅ（百分率は原子％）の磁石
材料のＶ含有量と保磁力の温度係数および残留磁化の関
係を示すグラフである。第２図は、１４％Ｎｄ−１％Ｄ
ｙ−８％Ｂ−０〜３％Ｖ　　ｂａｌＦｅについての同様
のグラフである。保磁力の温度係数は２０℃から１２０
℃までの保磁力の変化を温度差（ｄＴ）　　に対する百
分率として求めた。また、磁石材料は通常の焼結法で成
形後１１００℃で熱処理を行なって作製した。

第１図より、■が０．１％以上添加されると（ｄｉＨｃ
／ｄＴ）が■無添加の場合に比較して４０％以上低くな
るという■の顕著な作用が明らかである。なお、■以外
の元素にはこのような作用はなく、添加量にかかわらず
保磁力の温度係数（ｄｉＨｃ／ｄＴ）は０．６〜０，７
％／℃という希土類−鉄一ホウ素系組成固有の値に留っ
た。■は残留磁化（Ｂｒ）を直線的に低下させる。この
ようなＶの作用は、■が非磁性であるからであり、Ｖな
どの非磁性元素が残留磁化（Ｂｒ）を低下させることは
従来より知られていた。また■は従来より知られていた
ように保磁力を向上させる。第１図でもＶの添加量とと
もに保磁力が向上している。

この様にＶは保磁力の温度係数（ｄｉ）Ｉｃ　／　ｄＴ
　）を顕著に低下させる。

以下本発明にかかる永久磁石の組成およびその限定理由
を説明する。

希土類元素（Ｒ）は、イツトリウムを含む希土類元素（
Ｒ）の一種以上であって、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｌａ。

Ｃｅ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｓｓ、Ｇｄ、Ｐｍ、Ｅ
ｕ。

Ｇｄ、Ｌｕ、Ｙなどを包含する。これらの元素の選択に
ついては、Ｎｄ単独、Ｐ「単独、ＮｄとＰｒの組み合わ
せ、ＮｄとＣｅの組み合わせ、ＳＩＩとＰｒの組み合わ
せ、ＰｒとＹの組み合わせ、Ｎｄ、ＰｒとＬａの組み合
わせ、Ｔｂ単独、Ｄ、単独、Ｈ。

単独、ＥｒとＴｂの組み合わせなどが可能である。これ
らの組み合わせの場合は各元素の量比は任意に定められ
る。しかしながらＬａとＣｅの単独使用は磁気特性を損
なうため、同時に使用しかつその量比はいづれか一方の
元素に偏らないようにすることが望ましい（特開昭６１
−１５９７０８号参照）。

希土類元素（Ｒ）の含有量が３原子％未満であると、保
磁力が低くなり、一方その含有量が２０原子％を越える
と残留磁束密度が低くなり、高性能磁石としての実用性
がなくなるため、希土類元素（Ｒ）の含有量を３原子％
未満、２０原子％以下とした。

また、Ｂの含有量が１原子％未満であると、保磁力が低
くなり、一方その含有量が１５原子％を越えると残留磁束密度が低くなる。

本発明が最も特徴とする元素である■の含有量が０．１
原子％未満あると保磁力を温度不敏感にする作用が十分
でなく、一方その含有量が１０原子％を越えると残留磁
束密度が低くなるため、■の含有量を０．１原子％以上
１０原子％以下とした。■の含有量が０．５〜１原子原
子あると残留磁束密度の低下が少なく保磁力の温度特性
がほぼ最大限度まで改善される。

本発明は上記組成を基本系としてさらに添加成分を含む
希土類−鉄−ホウ素永久磁石材料を提供する。その一つ
は、希土類元素（Ｒ）の少なくとも一種を３〜２０原子
％、ＦｅとＣｏを合計で６５〜８５原子％（ただし、Ｆ
ｅとＣｏの合計量に対してＣ。

は５０原子％以下）、Ｂを１〜１５原子％、■を０．１
〜１０原子％含有する永久磁石材料である。Ｃ。

はＦｅを置換して、キュリ一点（Ｔｃ）　　を高めるこ
とにより残留磁束密度の温度特性を向上させる作用があ
る。Ｃｏの含有量は磁石全体に対して最大４０．５％に
なる。この含有量を越えると残留磁束密度が低下するた
め、ＦｅとＣｏを合計で６５〜８５原子％のＦｅとＣｏ
の合計量に対してＣｏは５０原子％以下とした。

本発明は上記基本系組成またはＣｏ添加系組成に、Ａｌ
、Ｎｂ、Ｚｒの少なくとも一種を１０％以下を添加する
ことができる。

１４．２％Ｎｄ−０，５％Ｄｙ−７，５％Ｂ−２％Ｖ−
ｂａｌＦｅ（百分率は原子％）の基本系組成にＡｌ、Ｎ
ｂ、Ｚｒを添加したときの保磁力およびその温度係数を
次表に示す。

以下余白表１保磁力（ｉＨｃ）の測定は室温（２０℃）と１２０’Ｃ
の間において行ない、表中の保磁力は室温のものを示し
、温度係数は２０℃と１２０℃により算出した。

表１よりＡＩ　、Ｎｂ、Ｚｒは保磁力の温度係数を改善
も劣化もしないが、保磁力の絶対値を高めることにより
高温での保磁力を向上することが分かる。

ＡＩ　、Ｎｂ、Ｚｒの添加量が１０原子％を越えると、
残留磁束密度が低下するため、その添加量（２種以上添
加の場合は合計量）を１０原子％以下にした。

本発明に係る永久磁石は公知の液体急冷法、液体急冷一
時効法、焼結法、粉末結合法などにより製造可能である
。製造方法と保磁力の温度係数の関連は特に認められな
い、製造条件についても特に保磁力の温度係数との関連
は認められない、熱処理、焼結法における圧縮、焼結な
どの条件に磁石特性上の好ましい範囲があることは、本
出願人の特開昭６１−１５９７０９．６１−１５９７１
０．６１−１７４３６４号公報で公知であり、これらの
条件を本発明において適宜採用することができる。

〔作　用〕

保磁力の温度係数（ｉＨｃ／ｄＴ　）が０．６〜０．７
％／°Ｃである従来の希土類−鉄一ホウ素永久磁石材料
では、２０℃の室温から１００℃まで温度が上昇すると
約半分に保磁力が低下する。したがって室温における保
磁力（ｉＨｃ）が５〜１０ｋＯｅの磁石の保磁力（ｉＨ
ｃ）は２〜５ｋＯｅとなる。この程度の反磁界は汎用永
久磁石回転機の場合には現実に発生しているので、■を
含有しない永久磁石は消磁により磁石としての機能を失
ってしまうか、あるいは消磁を避けようとすると限定さ
れた磁気回路の設計を余儀なくされる。これに対してＶ
を含有する永久磁石は、保磁力の温度係数の改善により
、磁石特性が測定温度の範囲内で安定したものとなる。

保磁力の温度係数は、■の最良添加範囲において、約０
．３０〜０．３５％（温度範囲２０〜１２０°Ｃ）とな
る。

以下、本発明の詳細な説明する。

〔実施例〕

表２に組成を示すインゴットを真空溶解法により得、焼
結法および液体急冷法（試料Ｎｏ、９．１４）のそれぞ
れの大きさの粒度にインゴットを粉砕した。液体急冷法
では溶解るつぼに入る大きさにインゴッドを粉砕後、溶
解し、５ｘｌＯＩＳ〜１０１６℃／ｓｅｃの冷却速度で
急冷を行ない、厚さがおよそ２０μ論、幅がおよそ１０
ｍｌ１のリボンを作製した。

このリボンを６５０℃で熱処理しな、焼結法では、イン
ゴットを粗粉砕、微粉砕によって得られた平均粒径２〜
１０μ階の粉末を１５ｋＯｅの磁場中で圧縮成型し、次
に１０００〜１１３０℃で焼結後、６００℃で熱処理し
た。永久磁石の特性を表２に示す０表中試料１〜９は本
発明の実施例、１０〜１４は比較例である。これらのデ
ータより■は保磁力の温度係数を低下させるとともにそ
の絶対値を高めることが分かる。

以下余白〔発明の効果〕本発明によると、保磁力の絶対値を高める手段を採用せ
ずに高温での保磁力を高めることができる。保磁力の絶
対値を高める手段を採用する場合、希土類−鉄−ホウ素
永久磁石材料のＶ以外の添加金属を用いると相当多量添
加をしなければ高温で保磁力を高める効果がなく、その
ため残留磁束密度が低下する弊害が生じた。また、重希
土類を使用すると保磁力の温度係数が低くなるが、コス
ト高になる等の弊害が生じる。これらの弊害は希土類−
鉄−ホウ素永久磁石材料の競争力を著しく弱める０本発
明者が見出しな■添加は、これらの弊害を全く伴わずに
、希土類−鉄一ホウ素永久磁石材料の最大の欠点のひと
つとして解決が切望されていた保磁力の高い温度係数を
解決するものであり、磁石産業の発展に寄与するところ
が大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はＶの添加量と磁石特性の関係を示
すグラフである。Ｖ（ａ上０１０）第１図

Claims

【特許請求の範囲】１、希土類元素（Ｒ）の少なくとも一種を３〜２０原子
％、Ｆｅを６５〜８５原子％、Ｂを１〜１５原子％、Ｖ
を０．１〜１０原子％含有し、保磁力の温度特性が優れ
ていることを特徴とする希土類永久磁石材料。２、希土類元素（Ｒ）の少なくとも一種を３〜２０原子
％、ＦｅとＣｏを合計で６５〜８５原子％（ただし、Ｆ
ｅとＣｏの合計量に対してＣｏは５０原子％以下）、Ｂ
を１〜１５原子％、Ｖを０．１〜１０原子％含有し、保
磁力の温度特性および残留磁束密度の温度特性が優れて
いることを特徴とする希土類永久磁石材料。３、希土類元素（Ｒ）の少なくとも一種を３〜２０原子
％、Ｆｅを６５〜８５原子％、Ｂを１〜１５原子％、Ｖ
を０．１〜１０原子％、Ａｌ、Ｎｂ、Ｚｒの少なくとも
一種を１０原子％以下含有し、保磁力の温度特性が優れ
ていることを特徴とする希土類永久磁石材料。４、希土類元素（Ｒ）の少なくとも一種を３〜２０原子
％、ＦｅとＣｏを合計で６５〜８５原子％（ただし、Ｆ
ｅとＣｏの合計量に対してＣｏは５０原子％以下）、Ｂ
を１〜１５原子％、Ｖを０．１〜１０原子％、Ａｌ、Ｎ
ｂ、Ｚｒの少なくとも一種を１０原子％以下含有し、保
磁力の温度特性および残留磁束密度の温度特性が優れて
いることを特徴とする希土類永久磁石材料。