KR101676331B1 - 자성 재료 및 자성 재료의 제조 방법 - Google Patents

자성 재료 및 자성 재료의 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101676331B1
KR101676331B1 KR1020157017600A KR20157017600A KR101676331B1 KR 101676331 B1 KR101676331 B1 KR 101676331B1 KR 1020157017600 A KR1020157017600 A KR 1020157017600A KR 20157017600 A KR20157017600 A KR 20157017600A KR 101676331 B1 KR101676331 B1 KR 101676331B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
magnetic material
phase
magnetic
heat treatment
powder
Prior art date
Application number
KR1020157017600A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20150090242A (ko
Inventor
사토시 수기모토
케이타 이소가이
Original Assignee
고쿠리츠켄큐카이하츠호진 카가쿠기쥬츠신코키코
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 고쿠리츠켄큐카이하츠호진 카가쿠기쥬츠신코키코 filed Critical 고쿠리츠켄큐카이하츠호진 카가쿠기쥬츠신코키코
Publication of KR20150090242A publication Critical patent/KR20150090242A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101676331B1 publication Critical patent/KR101676331B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C22/00—Alloys based on manganese
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/032—Magnets 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/02—Compacting only
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/12—Both compacting and sintering
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/24—After-treatment of workpieces or articles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/02—Pretreatment of the material to be coated
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
    • C23C8/08—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases only one element being applied
    • C23C8/24—Nitriding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/032—Magnets 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
    • H01F1/04—Magnets 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
    • H01F1/047—Alloys characterised by their composition
    • H01F1/053—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/032—Magnets 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
    • H01F1/04—Magnets 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
    • H01F1/06—Magnets 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 in the form of particles, e.g. powder
    • H01F1/08—Magnets 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 in the form of particles, e.g. powder pressed, sintered, or bound together
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/032—Magnets 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
    • H01F1/10—Magnets 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 non-metallic substances, e.g. ferrites, e.g. [(Ba,Sr)O(Fe2O3)6] ferrites with hexagonal structure
    • H01F1/11—Magnets 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 non-metallic substances, e.g. ferrites, e.g. [(Ba,Sr)O(Fe2O3)6] ferrites with hexagonal structure in the form of particles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/40—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials of magnetic semiconductor materials, e.g. CdCr2S4
    • H01F1/401—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials of magnetic semiconductor materials, e.g. CdCr2S4 diluted
    • H01F1/407—Diluted non-magnetic ions in a magnetic cation-sublattice, e.g. perovskites, La1-x(Ba,Sr)xMnO3
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
    • B22F2998/10—Processes characterised by the sequence of their steps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2999/00—Aspects linked to processes or compositions used in powder metallurgy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Hard Magnetic Materials (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Manufacturing Cores, Coils, And Magnets (AREA)

Abstract

자성 재료는 내부 조직이 적어도 제 1 상 및 제 2 상으로 상 분리하고 있다. 제 1 상 및 제 2 상 중 적어도 하나는 페로브스카이트 구조를 취하는 화합물을 갖고 있다. 제 1 상 및 제 2 상이 Mn, Sn 및 N을 포함함으로써, 보자력 등의 자기 특성을 향상시킨 자성 재료를 얻을 수 있다. 또한, 이 자성 재료를 구성하는 원소에 희토류 원소가 포함되지 않는 경우에는 내식성을 갖는 자성 재료를 얻을 수 있다.

Description

자성 재료 및 자성 재료의 제조 방법{MAGNETIC MATERIAL AND METHOD FOR PRODUCING MAGNETIC MATERIAL}
본 발명은 자성 재료 및 자성 재료의 제조 방법에 관한 것이다.
종래, 천이금속을 베이스로 한 합금계 자석이 알려져 있다(예를 들면, 비특허문헌 1). 비특허문헌 1에는 FeCo 등의 입자를 비자성 중에 분산시킴으로써, 형상자기 이방성에서 기인해서 40∼80kA/m 정도의 보자력이 발현되는 것이 기재되어 있다. 또한, 형상 자기 이방성에서 기인한 보자력을 갖는 자석으로서, Fe, Al, Ni, Co, Cu, Ti를 기본으로 하는 다원계 합금의 자석(알니코 자석)이 기재되어 있고, 그 보자력은 40∼130kA/m 정도이다. 또한, 자기 이방성에서 기인해서 보자력이 발현되는 화합물로서 BaO·6Fe2O3나 SrO·6Fe2O3 등의 M형 페라이트 화합물이 기재되어 있다.
한편, 희토류 원소 등의 4f 전자를 갖는 원소 또는 Ga 등의 반금속 원소와, Fe, Co, Ni, Mn 등의 천이 금속 원소의 화합물을 이용한 희토류 자석이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1). 특허문헌 1에는 희토류 자석은 일반적인 영구 자석인 페라이트 등에 비해서 보자력 등의 자기 특성이 우수하고 있다고 기재되어 있다.
일본특허공개 2011-14600호 공보
사가와 마사토 편찬 「영구 자석 - 재료 과학과 응용」AGNE Gijutsu Center Inc., 2007년 9월 15일, p.170, p.174, p.194
상기 특허문헌 1에 기재되는 희토류 자석 등, 희토류 원소를 사용한 자성 재료는 일반적으로 내식성이 낮기 때문에, 코팅을 실시하지 않으면 안된다. 또한, 희토류 원소 등의 레어 메탈을 재료로서 사용하는 것은 비용이 높아지는 원인이 된다.
이 때문에, 본 기술분야에서는 내식성을 손상시키지 않고 자기 특성을 향상시킬 수 있는 자성 재료가 요구되고 있다.
본 발명의 일측면에 따른 자성 재료는 내부 조직이 적어도 제 1 상 및 제 2 상으로 상 분리하고 있고, 제 1 상 및 제 2 상 중 적어도 하나는 페로브스카이트 구조를 취하는 화합물을 갖고, 제 1 상 및 제 2 상이 Mn, Sn 및 N을 포함한다.
이 자성 재료에 의하면, 내부 조직이 적어도 제 1 상 및 제 2 상으로 상 분리하고, 제 1 상 및 제 2 상이 Mn, Sn 및 N을 구성 원소로서 포함하도록 분리한다. 제 1 상 및 제 2 상 중 적어도 하나는 페로브스카이트 구조를 취하는 화합물을 갖는다. 예를 들면, 상 분리에 의해 제 1 상이 주로 Mn4N(페로브스카이트 구조) 또는 Mn3SnN(페로브스카이트 구조)을 포함하고, 제 2 상이 주로 α-Mn 또는 β-Mn을 포함하도록 2상으로 분리한 경우에는 보자력을 향상시킨 자성 재료를 얻을 수 있다. 또한, 희토류 원소를 자성 재료에 포함하지 않고 보자력을 향상시킬 수 있으므로 보자력을 향상시키는 것과 내식성을 갖는 것을 양립시킬 수 있다. 따라서, 내식성을 손상시키지 않고 보자력 등의 자기 특성을 향상시킬 수 있다.
일실시형태에서는 Co, Fe, Cr, Nb, Ga, Cu, V, Ni, Zr, Ti, Zn 및 Al 중 적어도 1개 이상을 구성 원소로서 더 포함해서 구성되어 있어도 된다. 제 1 상에 포함되는 Mn4N 또는 Mn3SnN을 구성하는 원소 중 적어도 일부가 Co, Fe, Cr, Nb, Ga, Cu, V, Ni, Zr, Ti, Zn 및 Al 중 적어도 1개 이상의 원소로 치환된다. 이들 원소를 포함함으로써 자성 재료의 자기 특성을 더욱 향상시킬 수 있다.
일실시형태에서는 조성식(MnaSnbXc)100 - dNd로 나타내어지고, a+b+c=100, 30≤a≤90, 5≤b≤35, 0≤c≤35 또한 10≤d이고, 원소 X는 Co, Fe, Cr, Nb, Ga, Cu, V, Ni, Zr, Ti, Zn 및 Al로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종이어도 된다. 이러한 조성으로 함으로써 내식성을 손상시키지 않고 자성 재료의 자기 특성을 더욱 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일측면에 따르는 자성 재료의 제조 방법은 상술한 자성 재료를 제조하는 방법이고, 질소를 제외한 금속 구성 원소를 용해해서 합금화하는 용해 스텝과, 상기 용해 스텝에 의해 얻어진 합금을 분말화하는 분말화 스텝과, 상기 분말화 스텝에 의해 얻어지는 분말을 질소원이 함유되는 분위기내에서 열처리하는 열처리 스텝을 포함한다.
이 제조 방법에서는 우선, 용해 스텝에 있어서, 자성 재료를 구성하는 원소 중 N을 제외하는 원소가 용해되어 금속 합금이 얻어진다. 그리고, 분말화 스텝에서는 용해 스텝에 의해 얻어지는 금속 합금이 분말화된다. 또한, 열처리 스텝에서는 분말화 스텝에 의해 얻어지는 합금의 분말이 질소원을 함유하는 분위기내에서 열처리되어 소결체가 된다. 또한, 용해 스텝에 있어서, Co, Fe, Cr, Nb, Ga, Cu, V, Ni, Zr, Ti, Zn 및 Al로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 원소와, Mn 및 Sn이 함께 용해된 경우에는 Mn4N 또는 Mn3SnN을 구성하는 원소 중 적어도 일부가 Co, Fe, Cr, Nb, Ga, Cu, V, Ni, Zr, Ti, Zn 및 Al로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 원소로 치환된 자성 재료가 얻어진다. 이렇게, 자기 특성을 향상시킨 자성 재료를 제조할 수 있다. 또한, 희토류 원소를 자성 재료에 포함하지 않는 자성 재료를 제조할 수 있으므로, 보자력을 향상시키는 것과 내식성을 갖는 것을 양립시킨 자성 재료를 제조할 수 있다. 따라서, 내식성을 손상시키지 않고 보자력 등의 자기 특성을 향상시킨 자성 재료를 제조할 수 있다.
일실시형태에서는 분말화 스텝에 의해 얻어지는 분말을 압축 성형하는 성형 스텝을 더 포함하고, 열처리 스텝은 성형 스텝에 의해 얻어지는 성형체를 질소원이 함유되는 분위기내에서 열처리해도 좋다. 이렇게 구성하면, 분말을 압축 성형된 벌크체의 자성 재료를 제조할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 자성 재료의 제조 방법은 상술한 자성 재료를 제조하는 방법으로서, 자성 재료를 구성하는 원소를 포함하는 질화물 분말 또는 금속 분말을 혼합하는 혼합 스텝과, 혼합 스텝에 의해 혼합된 분말을 압축 성형하는 성형 스텝과, 성형 스텝에 의해 성형된 성형체를 질소원이 함유되는 분위기내에서 열처리하는 열처리 스텝을 포함한다.
이 제조 방법에서는 우선, 혼합 스텝에 있어서, 자성 재료를 구성하는 질화물 분말 또는 금속 분말이 혼합된다. 그리고, 성형 스텝에서는 혼합된 분말이 압축 성형된다. 또한, 열처리 스텝에서는 성형 스텝에 의해 압축 성형된 질화물 분말 또는 금속 분말이 질소원을 함유한 분위기내에서 열처리된다. 이 때문에, 예를 들면, Mn4N 또는 Mn3SnN을 포함하는 소결체를 제조할 수 있다. 여기서, 분말상의 Mn은 분말상의 질화된 Mn이어도 된다. 또한, Co, Fe, Cr, Nb, Ga, Cu, V, Ni, Zr, Ti, Zn 및 Al로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 원소를 포함하는 분말과 Mn 및 Sn의 분말을 함께 열처리하는 경우에는 Mn4N 또는 Mn3SnN을 구성하는 원소 중 적어도 일부가 Co, Fe, Cr, Nb, Ga, Cu, V, Ni, Zr, Ti, Zn 및 Al로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 원소로 치환된 소결체를 제조하는 것이 가능해진다. 이렇게, 자기 특성을 향상시킨 자성 재료를 제조할 수 있다. 또한, 희토류 원소를 자성 재료에 포함하지 않고 자성 재료를 제조하는 것이 가능해지므로, 보자력을 향상시키는 것과 내식성을 갖는 것을 양립시킨 자성 재료를 제조할 수 있다. 따라서, 내식성을 손상시키지 않고 보자력 등의 자기 특성을 향상시킨 자성 재료를 제조할 수 있다.
일실시형태에 있어서, 열처리 스텝에서는 자장 중에서 열처리를 행해도 된다. 이렇게 구성하면, 자기 이방성이 높은 자성 재료를 제조할 수 있다. 또한, 자화의 방향을 제어하면서 자성 재료를 제조할 수 있기 때문에, 보자력 등의 자기 특성을 향상시킨 자성 재료를 제조할 수 있다.
(발명의 효과)
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 각종 측면 및 실시형태에 의하면, 내식성을 손상시키지 않고 자기 특성을 향상시킬 수 있는 자성 재료를 제공할 수 있다.
도 1은 자성 재료의 제 1 제조 방법의 흐름을 나타내는 플로우 차트이다.
도 2는 자성 재료의 제 2 제조 방법의 흐름을 나타내는 플로우 차트이다.
도 3의 (A)는 질화 처리 전의 Mn85Sn5Co10의 X선 회절 패턴의 결과를 나타내고, (B)는 질화 처리 후의 Mn85Sn5Co10의 X선 회절 패턴의 결과를 나타내는 도면이다.
도 4의 질화 처리 전의 Mn85Sn5Co10의 반사 전자상을 나타내는 도면이다.
도 5는 질화 처리 후의 Mn85Sn5Co10의 반사 전자상을 나타내는 도면이다.
도 6의 (A)는 질화 처리 전의 Mn70Sn15Fe15의 X선 회절 패턴의 결과를 나타내고, (B)는 질화 처리 후의 Mn70Fe15Sn15의 X선 회절 패턴의 결과를 나타내는 도면이다.
도 7은 질화 처리 전의 Mn70Sn15Fe15의 반사 전자상을 나타내는 도면이다.
도 8은 질화 처리 후의 Mn70Sn15Fe15의 반사 전자상을 나타내는 도면이다.
도 9는 일실시형태에 있어서의 제 1 상의 결정 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 10의 (A)는 질화 처리 전의 자성 재료의 X선 회절 패턴의 결과를 나타내고, (B)는 질화 처리 후의 자성 재료의 X선 회절 패턴의 결과를 나타내는 도면이다.
도 11은 질화 처리 전의 자성 재료의 반사 전자상을 나타내는 도면이다.
도 12는 질화 처리 후의 자성 재료의 반사 전자상을 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조해서 본 발명의 일실시형태에 대해서 구체적으로 설명한다.
(자성 재료)
자성 재료는 Mn, Sn 및 N을 구성 원소로서 함유해서 내부 조직을 구성하고 있다. 자성 재료의 내부 조직은 적어도 제 1 상 및 제 2 상으로 상 분리하고 있다. 제 1 상 및 제 2 상 중 적어도 하나는 페로브스카이트 구조를 취하는 화합물을 갖고 있다. 또한, 본 실시형태에 있어서, 페로브스카이트 구조란 변형된 페로브스카이트형 및 역페로브스카이트형을 포함한다.
제 1 상 및 제 2 상은 Mn, Sn 및 N을 포함하고 있다. 자성 재료는 상 분리에 의해, 예를 들면 제 1 상이 주로 Mn4N 또는 Mn3SnN을 포함하는 상과 제 2 상이 주로 α-Mn 또는 β-Mn을 포함하는 상으로 분리한다. 즉, 제 1 상이 자성상이 되어 있고, 자화의 값은 제 1 상의 Mn4N 또는 Mn3SnN이 원인이 되어 발현된다. 그리고, 이렇게 2상이 분리하고, 자성상인 제 1 상이 제 2 상 중에 미세한 조직으로서 석출함으로써 보자력이 향상한다. 또한, 이 자성 재료를 구성하는 원소에 희토류 원소를 포함하지 않도록 구성함으로써 내식성을 갖는 자성 재료를 얻을 수 있다.
여기서, 도 9를 참조하고, 본 실시형태에 있어서의 제 1 상의 결정 구조에 관하여 설명한다. 제 1 상은 페로브스카이트 구조(1)를 취하는 화합물을 갖고 있다. 이러한 화합물은 예를 들면, Mn4N가 열거된다. 이 경우, 페로브스카이트 구조(1)는 이상적으로는 Mn과 N으로 이루어지는 입방정의 단위 격자를 하고 있다. 입방정의 각 정점에는 Mn 원자가 배치되어 있다. 입방정의 각 면심에는 Mn 원자가 배치되어 있다. 입방정의 체심에는 N 원자가 배치되어 있다. 페로브스카이트 구조(1)에 있어서, Mn4N은 원자간의 상호 작용에 의해 용이하게 변형하기 때문에, 결정 구조는 용이하게 변화된다. 즉, Mn4N은 입방정과는 대칭성이 다른 결정 구조이어도 된다. Mn4N은 결정 구조의 일부가 다른 원자로 치환된 결정 구조이어도 된다.
또한, 자성 재료는 Mn4N 또는 Mn3SnN의 일부가 Co, Fe, Cr, Nb, Ga, Cu, V, Ni, Zr, Ti, Zn 및 Al 중 적어도 1개 이상의 원소를 함유하고 있어도 된다. 이 경우, 제 1 상의 Mn4N 또는 Mn3SnN을 구성하는 원소 중 적어도 일부가 Co, Fe, Cr, Nb, Ga, Cu, V, Ni, Zr, Ti, Zn 및 Al 중 적어도 1개 이상의 원소로 치환된다. 상기 원소로 치환한 경우에는 자기 특성이 우수한 원소를 자성 재료내에 포함할 수 있음과 아울러 치환된 원소에 의해 Mn4N 또는 Mn3SnN의 격자 정수가 변화되어서 자기 특성에 양호한 영향을 준다. 이 때문에, 자성 재료의 자기 특성을 향상시킬 수 있다. 보자력의 향상 효과를 얻기 위해서는 Mn4N 또는 Mn3SnN을 구성하는 원소로 치환하는 원소는 Co, Nb, Ga, Zr, Ti, Zn 및 Al로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종으로 해도 된다. 또한, 포화 자화의 향상 효과를 얻기 위해서는 Mn4N 또는 Mn3SnN을 구성하는 원소로 치환하는 원소는 Fe, Cr, Cu, V 및 Ni로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종으로 하여도 된다. 또한, 상기한 바와 같이, Co, Fe, Cr, Nb, Ga, Cu, V, Ni, Zr, Ti, Zn 및 Al 중 적어도 1개 이상의 원소에 의해 일부가 치환된 Mn4N 또는 Mn3SnN은 페로브스카이트 구조를 취하는 화합물이다.
또한, 조성식(MnaSnbXc)100 - dNd로 나타내어지고, a+b+c=100, 30≤a≤90, 5≤b≤35, 0≤c≤35 또한 10≤d이고, 원소 X는 Co, Fe, Cr, Nb, Ga, Cu, V, Ni, Zr, Ti, Zn 및 Al로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종이어도 된다. 예를 들면, 자성 재료를 구성하는 각 원소를 구성 비율은 소망의 보자력 또는 포화 자화 등의 자기 특성에 따라서 적당하게 결정해도 된다.
상기 구성에 의하면, 고보자력 재료로서 주지의 희토류-천이금속 화합물, 백금족-천이금속 화합물, Ga-천이금속 화합물보다 저렴하고, 합금계 자석 및 M형 페라이트 화합물보다도 보자력이 크고, 또한 희토류 자석보다도 내식성을 갖는 자성 재료로 할 수 있다.
또한, 자성 재료는 희토류 원소를 포함하지 않는 원소로 구성되어도 된다. 자성 재료가 희토류 원소를 포함하지 않는 경우라도 본 발명의 작용, 효과를 나타낼 수 있다.
(자성 재료의 구조 평가)
본 실시형태에 있어서, 자성 재료로서 Mn80Co10Sn10의 구조를 평가했다. 구조 평가에는 X선 회절 장치 및 주사 전자 현미경을 사용했다. 도 10의 (A)는 질화 처리 전의 자성 재료에 있어서의 X선 회절 패턴이다. 도 10의 (B)는 질화 처리 후의 자성 재료에 있어서의 X선 회절 패턴이다.
도 10의 (A)에 나타내는 바와 같이, 질화 처리 전의 자성 재료는 β-Mn을 함유하고 있는 것이 확인되었다. 또한, 도 10의 (B)에 나타내는 바와 같이, 자성 재료는 900℃에서 질화 처리를 행함으로써, 페로브스카이트 구조가 출현하는 것이 확인되었다. 이렇게, 질화 처리 후에 있어서, 페로브스카이트 구조가 출현하는 것이 확인되었다.
도 11은 질화 처리 전의 자성 재료의 반사 전자상이고, 도 12는 질화 처리 후의 자성 재료의 반사 전자상이다.
도 11에 나타내는 바와 같이, 질화 처리 전의 자성 재료는 거의 단상의 조직으로 되어 있는 것이 확인되었다. 도 10의 (A)의 X선 회절 패턴의 결과로부터, 질화 처리 전의 자성 재료는 β-Mn의 단상이라고 생각된다.
한편, 도 12에 나타내는 바와 같이, 질화 처리 후의 자성 재료는 2상 분리 조직으로 되어 있는 것이 확인되었다. 도 10의 (B)의 X선 회절 패턴의 결과로부터, 질화 처리 후의 자성 재료는 페로브스카이트 구조를 취하는 화합물을 갖는 상과 β-Mn의 2상 분리 조직이라고 생각된다.
또한, 도 12에 나타내는 질화 처리 후의 자성 재료는 다른 조직의 폭이 2㎛이하이었다. 이렇게, 질화 처리 후의 자성 재료내의 조직은 미세화되어 있는 것이 확인되었다.
이상, 도 10부터 도 12의 결과에 의해, 페로브스카이트 구조를 주로 갖는 자성상이 석출함으로써, 자성 재료에 자화가 발현되는 것이 확인되었다. 그리고, 페로브스카이트 구조를 주로 갖는 상과 β-Mn을 함유하는 상으로 분리하고, 페로브스카이트 구조를 주로 갖는 자성상이 미세화됨으로써 보자력 및 포화 자화 등의 자기 특성이 향상했다고 생각된다.
(자성 재료의 제 1 제조 방법)
이하, 일실시형태에 따른 자성 재료의 제조 방법에 관하여 설명한다. 도 1을 이용하여, 본 실시형태에 있어서의 자성 재료의 제 1 제조 방법을 나타낸다. 제 1 제조 방법에서는 자성 재료는 용해 스텝, 분말화 스텝, 성형 스텝 및 열처리 스텝을 통해서 제조된다. 각 공정에 대해서, 이하에 설명한다. 또한, 자성 재료의 바람직한 제조 방법은 이하에 한정되지 않고, 사용하는 재료나 처리 조건 등은 적당하게 변경할 수 있다.
용해 스텝 S11에서는 자성 재료의 원료를 배합하고, 배합된 자성 재료의 원료를 아크 용해 또는 고주파 용해 등에 의해 금속 합금을 얻는다. 자성 재료의 원료로서는 질소를 제외한 자성 재료를 구성하는 원소(금속 구성 원소) 중 1종 또는 2종 이상을 포함하는 화합물이 사용된다. 예를 들면, Mn 및 Sn이 사용된다. 그 밖에, Fe, Co, Cr, Nb, Ga, Cu, V, Ni, Zr, Ti, Zn 및 Al로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 원소를 포함해도 좋다. 예를 들면, MnSn을 주성분으로 하는 자성 재료를 제조하는 경우에는 Mn 및 Sn만을 재료로서 선택하면 된다. 또한, 예를 들면 MnSnFe를 주성분으로 하는 자성 재료를 제조하는 경우에는 Mn, Sn 및 Fe만을 재료로서 선택하면 된다. 이렇게, 용해 스텝 S11에서는 아크 용해 또는 고주파 용해 등에 의해 소망의 조성이 되도록 칭량해서 배합한 재료를 용해한다. 또한, 자성 재료의 원료는 자성 재료를 구성하는 원소를 포함하는 산화물 또는 소성에 의해 산화물이 되는 화합물(탄산염, 수산화물, 질산염 등)이어도 된다. 또한, 필요에 따라서 기타의 부성분의 원료 화합물(원소 단체, 산화물 등)을 배합해도 좋다.
분말화 스텝 S12에서는 예를 들면, 물 애토마이즈법 또는 가스 애토마이즈법 등을 채용할 수 있다. 물 애토마이즈법을 사용한 경우에는 용해 스텝 S11에서 얻어지는 합금을 도가니에서 용탕으로 하고, 도가니 저부의 작은 구멍으로부터 유하시키고, 용탕에 고압수를 분사해서 수냉하고, 응고화 및 분말화한다. 또는 가스 애토마이즈법을 사용한 경우에는 용해 스텝 S11으로 얻어지는 합금을 도가니에서 용탕으로 하고, 도가니 저부의 작은 구멍으로부터 유하시키고, 용탕에 고압 가스를 분사해서 공냉하고, 응고화 및 분말화한다. 가스 애토마이즈법에서 사용되는 가스는 불활성 가스를 이용하여도 좋고, 예를 들면 아르곤 가스로 해도 된다. 또는 불활성 가스 대신에, 질소를 함유한 가스를 사용해도 된다. 또한, 가스 애토마이즈법과 물 애토마이즈법을 조합시켜서 사용해도 된다.
성형 스텝 S13에서는 분말화 스텝 S12에서 얻어진 분말(원료 분말)을 압축 성형한다. 성형의 압력은 약 5×107kg/m2 정도로 해도 된다. 또한, 성형 스텝 S13에 있어서, 금형을 이용하여 압하 성형해도 좋다. 금형은 압하 방향으로 수직한 평면의 단면 형상이 대략 다각 형상 또는 대략 원 형상이어도 된다. 또한, 압하 방향으로 수직한 평면의 단면 형상의 직경(φ)이 8∼14mm 정도의 대략 원 형상이어도 된다.
열처리 스텝 S14에서는 성형 스텝 S13에서 얻어진 성형체를 질소원이 함유되는 분위기 중에서 소성(열처리)해서 소결체로 한다. 질소원으로서는 기체의 질소이어도 되고 기체의 질소 화합물(암모니아 등)이어도 된다. 소성 온도는 예를 들면, 질소 분위기 중에서 행하고, 900∼1250℃의 온도 범위로 해도 된다. 소성의 온도를 유지하는 시간은 10시간 이하로 할 수 있고, 5시간 이하로 해도 된다. 또한, 소성 후, 매분 0.5℃ 정도의 온도 구배로 300℃까지 강온시킴으로써, 소성체를 얻을 수 있다. 또한, 소성 온도를 유지하는 시간 및 강온하는 시간 및 온도 구배는 조성에 의해 적당하게 변경해도 된다. 열처리 스텝 S14에 있어서, 질화한 Mn 및 Sn의 분말은 소결하고, Mn4N 또는 Mn3SnN을 제 1 상에 포함하는 자성 재료가 된다. 그리고, Mn 및 Sn의 분말이 Co, Fe, Cr, Nb, Ga, Cu, V, Ni, Zr, Ti, Zn 및 Al로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 원소를 포함하는 경우에는 Mn4N 또는 Mn3SnN을 구성하는 원소 중 적어도 일부가 Co, Fe, Cr, Nb, Ga, Cu, V, Ni, Zr, Ti, Zn 및 Al로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 원소로 치환된 자성 재료가 제조된다.
이상에서 도 1의 처리를 종료한다. 또한, 상술한 분말화 스텝 S12의 처리는 분쇄법을 채용해도 된다. 분쇄법을 사용한 경우, 용해 스텝 S11에서 얻어지는 합금을, 예를 들면 거친 분말이 되도록 분쇄(조분쇄)한 후, 이것을 더욱 미세하게 분쇄한다(미분쇄)고 하는 2단계의 공정으로 행해도 된다. 그리고, 바람직한 분쇄 시간은 분쇄 방법에 의해 적당하게 설정해도 되고, 예를 들면 1∼10시간 정도로 해도 된다. 또한, 제품 형태가 본드 자석용 분말과 같이 분말 형상으로서 사용하는 경우에는 성형 스텝 S13을 생략해도 좋다.
또한, 열처리 스텝 S14에서는 자장 중에서 열처리해서 소성체를 얻어도 된다. 인가하는 자장은 500kA/m 이상(예를 들면, 2000kA/m 정도)의 정자장으로 해도 된다. 이 경우, 자기 이방성이 높은 질화물의 소결체를 얻을 수 있다. 또한, 자화의 방향을 제어하면서 자성 재료를 제조할 수 있기 때문에, 보다 보자력 또는 포화 자화의 값이 큰 자성 재료를 제조할 수 있다.
이상, 제 1 제조 방법에 의하면, 원료를 용해해서 합금화하고, 얻어진 합금을 분말화하고, 이 분말을 성형한 후에 질화시킴으로써 실시형태에 따른 자성 재료를 제조할 수 있다.
(자성 재료의 제 2 제조 방법)
이하, 자성 재료의 제 2 제조 방법에 관하여 설명한다. 도 2는 자성 재료의 제 2 제조 방법을 나타내는 플로우 차트이다. 제 2 제조 방법에 의해 자성 재료는 혼합 스텝, 성형 스텝 및 열처리 스텝을 통해서 제조된다. 각 공정에 대해서 이하에 설명한다. 또한, 자성 재료의 바람직한 제조 방법은 이하에 한정되지 않고, 사용하는 재료나 처리 조건 등은 적당하게 변경할 수 있다.
우선, 혼합 스텝 S21에서는 자성 재료의 원료를 배합해서 원료의 조성물을 얻는다. 자성 재료의 원료로서는 자성 재료를 구성하는 원소 중 1종 또는 2종 이상을 포함하는 화합물이 열거되고, 예를 들면 Mn 및 Sn이다. 또한, Fe, Cr, Nb, Ga, Cu, V, Ni, Zr, Ti, Zn 및 Al로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 원소를 포함해도 좋다. 또한, 자성 재료를 구성하는 원소를 포함하는 질화물 분말 또는 금속 분말을 혼합해도 좋다.
그리고, 혼합 스텝 S21에서는 각 원료를 소망으로 하는 자성 재료의 조성이 얻어지도록 칭량해서 혼합한다. 각 원료를 혼합한 후, 볼밀 등의 분쇄기를 이용하여 혼분쇄 처리한다. 이렇게, 자성 재료를 구성하는 질화물 분말 또는 금속 분말은 혼합 스텝에 의해 혼합된다. 또한, 이 혼합 스텝 S21에 있어서 모든 원료를 혼합할 필요는 없고, 일부는 후술하는 성형 스텝 S22 후에 첨가해도 좋다.
다음에 성형 스텝 S22에서는 혼합 스텝 S21에서 얻어진 원료 분말을 압축 성형한다. 성형의 압력은 약 5×107kg/m2 정도로 해도 된다. 또한, 성형 스텝에 있어서, 금형을 이용하여 압하 성형해도 된다. 금형은 압하 방향으로 수직한 평면의 단면 형상이 대략 다각 형상 또는 대략 원 형상이어도 된다. 또한, 압하 방향으로 수직한 평면의 단면 형상이 직경 8∼14mm 정도의 대략 원 형상으로 해도 된다.
그리고, 열처리 스텝 S23에서는 성형 스텝 S22에서 얻어진 성형체를 질소원이 함유되는 분위기 중에서 소성(열처리)해서 소결체로 한다. 질소원으로서는 기체의 질소이어도 되고 기체의 질소 화합물(암모니아 등)이어도 된다. 소성 온도는 예를 들면, 질소 분위기 중에서 행하고, 900∼1250℃의 온도 범위에서 행해도 된다. 소성 온도를 유지하는 시간은 10시간 이하로 해도 되고, 또는 5시간 이하로 해도 된다. 또한, 소성 후, 매분 0.5℃ 정도의 온도 구배로 300℃까지 강온시킴으로써, 소성체가 얻어진다. 열처리 스텝 S23에 있어서, 질화한 Mn 및 Sn의 분말이 Mn4N 또는 Mn3SnN을 포함하는 소결체가 된다. 그리고, Mn 및 Sn의 분말이 Co, Fe, Cr, Nb, Ga, Cu, V, Ni, Zr, Ti, Zn 및 Al로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 원소를 포함하는 경우에는 Mn4N 또는 Mn3SnN을 구성하는 원소 중 적어도 일부가 Co, Fe, Cr, Nb, Ga, Cu, V, Ni, Zr, Ti, Zn 및 Al로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 원소로 치환된 자성 재료가 제조된다.
또한, 열처리 스텝 S23은 자장 중에서 열처리하고, 소성체를 얻어도 된다. 예를 들면, 인가하는 자장은 500kA/m 이상(예를 들면, 2000kA/m 정도)의 정자장으로 하여도 된다. 이 경우, 자기 이방성이 높은 질화물의 소결체를 얻을 수 있다. 또한, 자화의 방향을 제어하면서 자성 재료를 제조할 수 있기 때문에, 보다 보자력 또는 포화 자화의 값이 큰 자성 재료를 제조할 수 있다.
이상, 제 2 제조 방법에 의하면, 혼합된 금속 분말을 성형해서 질화시킴으로써 실시형태에 따른 자성 재료를 제조할 수 있다.
상술한 바와 같이, 바람직한 실시형태에 따른 자성 재료 및 그 제조 방법에 관하여 설명했지만, 본 실시형태에 의해 얻어지는 자성 재료 및 그 제조 방법은 상술한 형태로 한정되는 것은 아니고, 변형하거나 또는 다른 것에 적용한 것이어도 된다.
상기 실시형태에서는 제 1 상이 페로브스카이트 구조를 취하는 화합물을 갖는 경우를 설명했지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 제 1 상 및 제 2 상이 페로브스카이트 구조를 취하는 화합물을 갖고 있어도 된다. 이렇게 구성된 경우이어도 상기의 작용, 효과를 발휘할 수 있다.
실시예
이하, 상기 효과를 설명하기 위해서 본 발명자가 실시한 실시예 및 비교예에 대해서 설명한다.
[질화 처리의 유무에 의한 자기 특성 및 구조의 변화: MnSn 자성 재료 및 MnSnCo 자성 재료]
(실시예 1: 질화 처리 있음)
제 1 제조 방법에 기초하여 자성 재료를 제조했다. 우선, 자성 재료의 주성분의 원료로서, 순도가 99.9%의 5∼20mm의 칩상의 전해 금속 Mn과 입경 5∼8mm의 쇼트상의 Co와 입경 2∼4mm의 쇼트상의 Sn을 준비했다. 그리고, 이들 원료를 조성식: Mn95 - cSn5Coc(c=0, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 50)가 되도록 전자 천칭으로 칭량하고, 각 조성의 원료의 합계가 30g으로 했다. 칭량한 각 원료를 아크 용해에 의해 합금화했다(용해 스텝). 또한, 이 합금을 900℃에서 20시간, Ar분위기 하에서 열처리를 행했다. 얻어진 합금 덩어리를 철발로 파쇄하고, 그 분말을 체로 분급하여 500㎛ 이상 1mm 이하의 분말을 얻었다(분말화 스텝). 얻어진 분말을 질소 분위기 중, 900℃에서 5시간 열처리 후, 0.5℃/min으로 300℃까지 강온했다(열처리 스텝). 이것에 의해 자성 재료(Mn95-cSn5Coc)100 -dNd(0<d)를 제조했다.
(비교예 1: 질화 처리 없음)
실시예 1에 있어서 질화 처리를 하기 전(열처리 스텝 전)에 처리를 중지하는 점 이외는 실시예 1과 동일한 제조를 행했다.
(MnSn 자성 재료 및 MnSnCo 자성 재료의 자기 특성의 평가)
실시예 1 및 비교예 1의 자성 재료의 자기 측정을 행하고, 보자력(Hc), 포화 자화(Js)를 얻었다. 측정 조건은 최대 인가 자장을 1600kA/m(20kOe)로 했다. 자기 특성은 Riken Densi Co., Ltd. 제품 VSM을 이용하여 측정했다. 측정 조건은 최대 인가 자장이 1600kA/m(20kOe), 실온 하에서 측정했다. 얻어진 결과를 정리해서 표 1에 나타낸다.
Figure 112015063816611-pct00001
표 1에 나타내는 바와 같이, MnSn 자성 재료(c=0)에 있어서, 질화 처리 후의 자성 재료(실시예 1)는 질화 처리 전의 자성 재료(비교예 1)에 비하여, 포화 자화(Js) 및 보자력(Hc)의 값이 상승했다. 이 결과에 의해, MnSn 자성 재료를 질화 처리함으로써, 자기 특성을 향상시키는 것이 가능한 것이 확인되었다. 또한, 보자력(Hc)은 160kA/m(2kOe) 이상의 값을 나타내고, 또한 포화 자화(Js)는 100mT(1000G) 이상의 값을 나타냈다. 이 결과에 의해, MnSn 자성 재료가 종래의 합금계 자석보다도 보자력(Hc)이 큰 고보자력 재료인 것이 확인되었다.
또한, 표 1에 나타내는 바와 같이, MnSnCo 자성 재료(0<c)에 있어서, 질화 처리 후의 자성 재료(실시예 1)는 질화 처리 전의 자성 재료(비교예 1)에 비하여 포화 자화(Js)와 보자력(Hc)의 값이 상승했다. 이 결과에 의해, MnSnCo 자성 재료를 질화 처리함으로써, 자기 특성을 향상시키는 것이 가능한 것이 확인되었다. 보자력(Hc)은 Co의 조성비 c가 0<c≤35의 범위에서 160kA/m(2kOe) 이상의 값을 나타내고, 또한 포화 자화(Js)는 0<c≤35의 범위에서 100mT(1000G) 이상의 값을 나타냈다. 이 결과에 의해, MnSnCo 자성 재료가 종래의 합금계 자석 및 M형 페라이트보다도 보자력(Hc)이 큰 고보자력 재료인 것이 확인되었다.
또한, 표 1에 나타내는 바와 같이, 질화 처리 후에 있어서, MnSn 자성 재료(c=0)와 MnSnCo 자성 재료(0<c≤35)를 비교하면, Co를 함유한 경우에는 Co를 함유하지 않는 경우에 비해서 포화 자화(Js)는 그다지 변화되지 않지만, 보자력(Hc)이 크게 향상했다. 이렇게, 보자력(Hc)을 향상시키기 위해서는 Co를 적절하게 함유시키는 것이 유효한 것이 확인되었다.
(MnSnCo 자성 재료의 구조 평가)
c=10이라고 하는 실시예 1(Mn85Sn5Co10)100-dNd(0<d)의 구조와 c=10으로 한 비교예 1(Mn85Sn5Co10)의 구조를 평가했다. 구조 평가에는 X선 회절 장치 및 주사 전자 현미경을 사용했다. 도 3의 (A)는 질화 처리 전(비교예 1)의 자성 재료에 있어서의 X선 회절 패턴이다. 도 3의 (B)는 질화 처리 후(실시예 1)의 자성 재료에 있어서의 X선 회절 패턴이다.
도 3의 (A)에 나타내는 바와 같이, 비교예 1의 자성 재료(Mn85Sn5Co10)는 β-Mn을 함유하고 있는 것이 확인되었다. 또한, 도 3의 (B)에 나타내는 바와 같이 실시예 1의 자성 재료((Mn85Sn5Co10)100-dNd(0<d))는 Mn4N 및 β-Mn을 함유하고 있는 것이 확인되었다. 이렇게, 질화 처리 후에 있어서, 페리 자성인 Mn4N이 출현하는 것이 확인되었다.
도 4는 비교예 1의 자성 재료의 반사 전자상이고, 도 5는 실시예 1의 자성 재료의 반사 전자상이다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 비교예 1의 자성 재료는 거의 단상의 조직이 되어 있는 것이 확인되었다. 도 3의 (A)의 X선 회절 패턴의 결과로부터, 비교예 1의 자성 재료는 β-Mn의 단상이라고 생각된다. 한편, 도 5에 나타내는 바와 같이, 질화 처리 후인 실시예 1의 자성 재료는 2상 분리 조직으로 되어 있는 것이 확인되었다. 도 3의 (B)의 X선 회절 패턴의 결과로부터, 실시예 1의 자성 재료는 Mn4N 및 β-Mn의 2상 분리 조직이라고 생각된다. 또한, 도 5에 나타내는 실시예 1의 자성 재료는 다른 조직의 폭이 2㎛ 이하이었다. 이렇게, 실시예 1의 자성 재료내의 조직은 미세화되어 있는 것이 확인되었다.
이상, 도 3∼5의 결과에 의해, Mn4N을 주로 함유하는 상이 석출함으로써, 자성 재료에 자화가 발현되는 것이 확인되었다. 그리고, Mn4N을 함유하는 상과 β-Mn을 함유하는 상으로 분리하고, Mn4N을 함유하는 자성상이 미세화됨으로써 보자력 및 포화 자화 등의 자기 특성이 향상했다고 생각된다.
(MnSn 자성 재료 및 MnSnCo 자성 재료의 질소량 평가)
실시예 1의 자성 재료의 질소량을 평가했다. 결과를 표 2에 나타낸다.
Figure 112015063816611-pct00002
표 1에 나타내는 자기 특성을 향상시킬 수 있는 Co 조성 범위(0≤c≤35)에 있어서의 질소량은 표 2에 나타내는 바와 같이 10at% 이상인 것, 즉 10≤d인 것이 확인되었다.
[질화 처리의 유무에 의한 자기 특성 및 구조의 변화: MnSnFe 재료]
(실시예 2 : 질화 처리 있음)
제 2 제조 방법에 기초하여 자성 재료를 제조했다. 자성 재료의 주성분의 원료로서, 순도가 99.9%인 칩상의 전해 금속 Mn을 준비하고, 원료를 Ar 분위기 중에서 디스크 밀로 분쇄하고, 평균 입경 약 300㎛의 Mn 분말을 얻었다. 다음에 얻어진 Mn 분말을 N 분위기 중, 500℃ 하에서 5시간 열처리를 행함으로써 Mn4N을 합성했다. 또한, 얻어진 Mn4N를 볼밀로 미분쇄하고, 평균 입경 약 5.5㎛의 Mn4N 분말을 얻었다. 한편, 평균 입자가 3㎛인 카르보닐 Fe 분말을 암모니아 분위기 중, 500℃ 하에서 4시간 열처리를 행함으로써 Fe4N 분말을 얻었다. 다음에, Mn, Sn, Fe의 조성비가 Mn70Sn15Fe15가 되도록 전자 천칭으로 칭량을 행했다. 계측한 각 분말을 볼밀에 투입하고, 헵탄 용매 중에서 1시간 혼합·분쇄를 행했다(혼합 스텝). 이 분말을 흡인 여과하고, 대기 중에서 잘 건조시켜 직경 φ12mm의 원주 형상의 금형으로 약 5×107kg/m2 정도의 압력으로 프레스를 행하고, 성형체를 얻었다(성형 스텝). 얻어진 성형체를 질소 분위기 중, 950℃ 하에서 5시간 열처리 후, 0.5℃/min으로 300℃까지 강온하고, 프레스체의 소결을 행했다(열처리 스텝). 이것에 의해 자성 재료(Mn70Sn15Fe15)100 -dNd(0<d)을 제조했다.
(비교예 2: 질화 처리 없음)
실시예 2에 있어서 질화 처리를 하기 전(열처리 스텝 전)에서 처리를 중지한 점 이외는 실시예 2와 동일한 제조를 행했다.
(MnSnFe 자성 재료의 자기 특성의 평가)
실시예 2의 자성 재료의 자기 측정을 행하고, 잔류 자화(Br), 보자력(Hc) 및 포화 자화(Js)를 얻었다. 자기 특성은 TOEI INDUSTRY CO., LTD.제품 B-H 트레이서를 이용하여 측정했다. 측정 조건은 실온이고 또한 최대 인가 자장 2000kA/m(25kOe)으로 했다. 얻어진 결과를 표 3에 나타낸다.
Figure 112015063816611-pct00003
표 3에 나타내는 바와 같이, 질화 처리 전의 자성 재료(비교예 2)에 비해서 질화 처리 후의 시료(실시예 2)는 포화 자화(Js) 및 보자력(Hc)의 값이 상승했다. 질화 후의 MnSnFe 자성 재료의 잔류 자화(Br), 보자력(Hc) 및 포화 자화(Js)의 값은 표 1의 MnSnCo 자성 재료와 거의 같고, 모두 양호한 자기 특성을 갖는 것이 확인되었다.
(MnSnFe 자성 재료의 구조 평가)
실시예 2(Mn70Sn15Fe15)100-dNd(0<d)의 구조와 비교예 2(Mn70Sn15Fe15)의 구조를 평가했다. 구조 평가에는 X선 회절 장치 및 주사 전자 현미경을 사용했다. 도 6의 (A)는 질화 처리 전(비교예 2)의 자성 재료에 있어서의 X선 회절 패턴이다. 도 6의 (B)는 질화 처리 후(실시예 2)의 자성 재료에 있어서의 X선 회절 패턴이다.
도 6의 (A)에 나타내는 바와 같이, 비교예 2의 자성 재료(Mn70Sn15Fe15)는 β-Mn을 함유하고 있는 것이 확인되었다. 또한, 도 6의 (B)에 나타내는 바와 같이 실시예 2의 자성 재료((Mn70Sn15Fe15)100-dNd(0<d))는 Mn4N 및 β-Mn을 함유하고 있는 것이 확인되었다. 이렇게, 질화 처리 후에 있어서, 페리 자성인 Mn4N가 출현하는 것이 확인되었다.
도 7은 비교예 2의 자성 재료의 반사 전자상이고, 도 8은 실시예 2의 자성 재료의 반사 전자상이다. 도 7에 나타내는 바와 같이, 비교예 2의 자성 재료는 거의 단상의 조직으로 되어 있는 것이 확인되었다. 도 6의 (A)의 X선 회절 패턴의 결과로부터, 비교예 2의 자성 재료는 β-Mn의 단상이라고 생각된다. 한편, 도 8에 나타내는 바와 같이, 질화 처리 후인 실시예 2의 자성 재료는 2상 분리 조직으로 되어 있는 것이 확인되었다. 도 6의 (B)의 X선 회절 패턴의 결과로부터, 실시예 2의 자성 재료는 Mn4N 및 β-Mn의 2상 분리 조직이라고 생각된다. 또한, 도 8에 나타내는 실시예 2의 자성 재료는 다른 조직의 폭이 2㎛ 이하이었다. 이렇게, 실시예 2의 자성 재료내의 조직은 미세화되어 있는 것이 확인되었다.
이상, 도 6∼8의 결과에 의해, Mn4N을 주로 함유하는 상이 석출함으로써, 자성 재료에 자화가 발현되는 것이 확인되었다. 그리고, Mn4N을 함유하는 상과 β-Mn을 함유하는 상으로 분리하고, Mn4N을 함유하는 자성상이 미세화됨으로써 보자력 및 포화 자화 등의 자기 특성이 향상했다고 생각된다.
[질화 처리 후의 자기 특성의 상세 : MnSn 자성 재료 및 MnSnFe 자성 재료]
(실시예 3)
제 1 제조 방법에 기초하여 자성 재료를 제조했다. 우선, 자성 재료의 주성분의 원료로서, 순도가 99.9%인 5∼20mm의 칩상의 전해 금속 Mn과 순도가 99.7%의 블록상의 전해 Fe 분말과 순도가 99.8%의 입경 2∼4mm의 쇼트상의 Sn을 준비하고, 이들 원료를 조성식:MnaSnbFec(0≤a≤100, 0<b≤50, 0≤c≤50)가 되도록 전자 천칭으로 칭량하고, 칭량한 각 원료를 아크 용해에 의해 합금화했다(용해 스텝). 얻어진 합금에 대하여 아르곤 가스를 사용한 가스 애토마이즈를 행함으로써 분말을 얻었다(분말화 스텝). 그 분말을 체로 분급해서 평균 입경이 약 100㎛인 분말을 얻은 후, 얻어진 분말을 직경 φ12mm의 원주 형상의 금형으로 약 5×107kg/m2의 압력으로 압축 성형했다(성형 스텝). 얻어진 성형체를 암모니아 3vol%와 질소 97vol%의 혼합 분위기 중에서 5시간 열처리 후, 0.5℃/min으로 300℃까지 강온하고, 소결체를 얻었다(열처리 스텝). 열처리의 온도는 Sn의 함유량의 차이에 의해 변화되고, Sn의 함유량이 5at%인 경우에는 1120℃, 10at%인 경우에는 1080℃, 20at%인 경우에는 1000℃, 30at%인 경우에는 980℃, 40at%인 경우에는 930℃, 50at%인 경우에는 900℃에서 행했다. 이것에 의해 자성 재료(MnaSnbFec)100-dNd(a+b+c=100, 0<d)을 제조했다.
(비교예 3)
실시예 3에 있어서 Sn의 함유량을 0at%(b=0, 열처리 온도 1150℃)로 한 점이외는 실시예 3과 동일한 제조를 행했다.
(자성 재료의 자기 특성의 평가)
실시예 3 및 비교예 3에 있어서의 자성 재료의 자기 측정을 행하고, 보자력(Hc), 포화 자화(Js)를 얻었다. 자기 특성은 TOEI INDUSTRY CO., LTD. 제작 B-H 트레이서를 이용하여 측정했다. 측정 조건은 최대 인가 자장을 2000kA/m(25kOe)로 했다. 얻어진 결과를 정리해서 표 4∼표 6에 나타낸다.
Figure 112015063816611-pct00004
표 4는 각 조성에 있어서의 보자력(Hc)의 값(kA/m)이다. 표 4에 나타내는 바와 같이, MnSn 자성 재료(c=0)에 있어서, 5≤b≤40의 범위에서, 160kA/m(2kOe) 이상의 큰 보자력(Hc)이 되었다. 또한, MnSnFe 자성 재료(MnaSnbFec)100 - dNd(a+b+c=100, 0<d)에 있어서, 30≤a≤95, 5≤b≤35 또한 0<c≤35의 범위이고, 160kA/m(2kOe) 이상의 큰 보자력이 되었다. 이 결과에 의해, MnSn 자성 재료 및 MnSnFn 자성 재료가 종래의 합금계 자석보다도 보자력이 큰 고보자력 재료인 것이 확인되었다.
Figure 112015063816611-pct00005
표 5는 각 조성에 있어서의 포화 자화(Js)의 값(mT)이다. 표 5에 나타내는 바와 같이 0≤b≤35 또한 0≤c≤50의 범위이고, 100mT(1000G) 이상의 큰 포화 자화(Js)가 되었다. 또한, 표 5에 나타내는 바와 같이, Fe의 함유량을 증가시킴에 따라서 포화 자화(Js)가 향상했다. 이렇게, 포화 자화(Js)를 향상시키기 위해서는 Fe를 함유시키는 것이 유효한 것이 확인되었다. 표 4, 표 5에서 높은 보자력과 높은 포화 자화의 양쪽을 겸비하는 조성 범위는 5≤b≤35 또한 0≤c≤35인 것이 확인되었다.
Figure 112015063816611-pct00006
표 6은 Sn이 10at%(b=10) 또한 각 Fe 조성 c의 조성(Mn90 - CFeCSn10(0≤c≤50))에 있어서의 질화 후의 질소량이다. 표 5에 나타내는 보자력이 향상한 조성 범위인 0≤c≤35의 범위의 질소 함유량은 표 6에 나타내는 바와 같이 10at% 이상인 것, 즉 10≤d인 것이 확인되었다.
[자장 중 질화 처리에 의한 자기 특성의 변화]
(실시예 4-1)
실시예 2의 제조 방법에 있어서, 300℃까지 강온하는 처리를 1600kA/m의 정자장 중에서 행한 점 이외는 실시예 2와 동일한 제조를 행했다.
(실시예 4-2)
실시예 2와 동일한 제조를 행했다.
(자성 재료의 자기 특성의 평가)
실시예 4-1 및 실시예 4-2의 자성 재료의 자기 측정을 행하고, 잔류 자화(Br), 보자력(Hc), 포화 자화(Js)를 얻었다. 자기 특성은 TOEI INDUSTRY CO., LTD.제품 B-H 트레이서를 이용하여 측정했다. 측정 조건은 최대 인가 자장을 2000kA/m(25kOe)로 했다. 얻어진 결과를 표 7에 나타낸다.
Figure 112015063816611-pct00007
표 7에 나타내는 바와 같이 자장 중에서 질화 처리를 행한 자성 재료(실시예 4-1)는 무자장에서 질화 처리를 행한 자성 재료(실시예 4-2)에 비하여 자기 특성이 향상했다. 이 결과에 의해, 자장 중에서 질화·열처리함으로써 자기 특성을 향상시키는 것이 가능한 것이 확인되었다.
[MnSnX 자성 재료]
(실시예 5-1)
제 2 제조 방법에 기초하여 자성 재료를 제조했다. 자성 재료의 주성분의 원료로서, 순도가 99.9%인 칩상의 전해 금속 Mn을 준비하고, 원료를 Ar 분위기 중에서 디스크 밀로 분쇄하고, 평균 입경 약 300㎛의 Mn 분말을 얻었다. 다음에 볼밀에 의해 미분쇄를 행하고, 평균 입경 약 5.5㎛의 분말을 얻었다. 다음에 얻어진 Mn 분말과 평균 입경 63㎛의 Sn 분말과 평균 입경 75㎛ 이하의 원소 X(Cr, Nb, Ga, Cu, V, Ni, Zr, Ti, Zn 또는 Al)의 분말을 전자 천칭으로 원소비가 Mn80Sn10X10이 되도록 칭량하고, 이들의 분말을 볼밀로 미분쇄하고, 헵탄액 중에서 1시간 혼합·분쇄를 행하고, 그 후, 흡인 여과하고, 잘 건조시켰다(혼합 스텝). 직경 φ12mm의 원주 형상의 금형으로 약 5×107kg/m2 정도의 압력으로 프레스를 행하고, 성형체를 얻었다(성형 스텝). 얻어진 성형체를 암모니아 및 질소의 혼합 분위기 중에서, 1050℃ 하에서 5시간 열처리 후, 0.5℃/min으로 300℃까지 강온하고 소결시켰다(열처리 스텝). 이것에 의해 자성 재료(Mn80Sn10X10)100 -dNd(0<d)을 제조했다.
(실시예 5-2)
실시예 3에 있어서의 자성 재료(Mn80Sn10Fe10)100 -dNd(0<d)로 했다.
(자성 재료의 자기 특성의 평가)
실시예 5-1 및 실시예 5-2의 자성 재료의 자기 측정을 행하고, 보자력(Hc), 포화 자화(Js)를 얻었다. 자기 특성은 TOEI INDUSTRY CO., LTD.제품 B-H 트레이서를 이용하여 측정했다. 측정 조건은 최대 인가 자장을 2000kA/m(25kOe)로 했다. 얻어진 결과를 표 8에 나타낸다.
Figure 112015063849145-pct00023
표 8의 실시예 5-1로부터, 원소 X가 Cr, Nb, Ga, Cu, V, Ni, Zr, Ti, Zn 또는 Al인 경우에는 보자력(Hc)은 160kA/m(2kOe) 이상의 값을 나타내고, 또한 포화 자화(Js)는 100mT(1000G) 이상의 값을 나타냈다. 또한, 실시예 5-1과 실시예 5-2를 비교하면, 원소 X가 Ni, V, Cr 또는 Cu인 경우에는 원소 X가 Fe인 경우와 같은 정도의 자화 향상 효과가 있는 것이 확인되었다. 또한, 원소 X로서 Ti, Nb, Zr 또는 Ga를 원료에 포함함으로써, 원소 X가 Fe인 경우에 비해서 큰 보자력 향상 효과가 있는 것이 확인되었다.
[MnSnFe 자성 재료에 다른 원소를 첨가한 경우에 있어서의 자성 재료의 자기 특성의 변화]
(실시예 6-1)
제 2 제조 방법에 기초하여 자성 재료를 제조했다. 우선, 자성 재료의 주성분의 원료로서, 순도가 99.9%인 칩상의 전해 금속 Mn을 준비하고, 원료를 Ar 분위기 중에서 디스크 밀로 분쇄하고, 평균 입경 약 300㎛의 Mn 분말을 얻었다. 다음에 볼밀에 의해 미분쇄를 행하고, 평균 입경 약 5.5㎛의 분말을 얻었다. 다음에, 얻어진 Mn 분말과 평균 입경 3㎛의 카르보닐 Fe 분말과 평균 입경 63㎛의 Sn 분말과 평균 입경 75㎛ 이하의 원소 X(Cr, Nb, Ga, Cu, V, Ni 또는 Al)의 분말을 전자 천칭에 의해 원소비가 Mn70Sn10Fe10X10이 되도록 칭량하고, 이들의 분말을 볼밀로 미분쇄하고, 헵탄액 중에서 1시간 혼합·분쇄를 행하고, 그 후, 흡인 여과하고, 잘 건조시켰다(혼합 스텝). 직경 φ12mm의 원주 형상의 금형으로 약 5×107kg/m2 정도의 압력으로 프레스를 행하고, 성형체를 얻었다(성형 스텝). 얻어진 성형체를 암모니아 및 질소의 혼합 분위기 중에서 1050℃ 하에서 5시간 열처리 후, 0.5℃/min으로 300℃까지 강온하고, 소결시켰다(열처리 스텝). 이것에 의해 자성 재료(Mn70Sn10Fe10X10)100 -dNd(0<d)을 제조했다.
(실시예 6-2)
실시예 3에 있어서의 자성 재료(Mn80Sn10Fe10)100 -dNd(0<d)로 했다.
(자성 재료의 자기 특정의 평가)
실시예 6-1 및 실시예 6-2의 자성 재료의 자기 측정을 행하고, 잔류 자화(Br), 보자력(Hc), 포화 자화(Js)를 얻었다. 자기 특성은 TOEI INDUSTRY CO., LTD.제품 B-H트레이서를 이용하여 측정했다. 측정 조건은 최대 인가 자장을 2000kA/m(25kOe)로 했다. 얻어진 결과를 표 9에 나타낸다.
Figure 112015063849145-pct00024
표 9에서 실시예 6-1의 Fe와 Cr, Nb, Ga, Cu, V, Ni, Zr, Ti, Zn 또는 Al의 조합의 모두에 있어서, 포화 자화는 100mT(1000G) 이상, 보자력은 160kA/m(2kOe)이상이었다. 즉, 원소 X가 2개 이상의 원소로 구성된 경우이어도 뛰어난 자기 특성을 갖는 것이 확인되었다. 또한, Fe에 Cr, Cu, Ni 또는 V를 조합시킴으로써 실시예 6-2(Fe만)에 비해서 포화 자화를 크게 증가시키는 효과가 있는 것이 확인되었다. 그리고, Fe에 Ga, Nb, Zr 또는 Ti를 조합시킴으로써 실시예 6-2(Fe만)에 비해서 보자력을 크게 증가시키는 효과가 있는 것이 확인되었다. 이렇게, Fe와 조합시키는 원소를 선택함으로써, 어떤 자기 특성을 향상시킬지를 제어할 수 있는 것이 확인되었다. 따라서, 상기 원소를 적당하게 조합함으로써, 소망의 보자력 또는 포화 자화 등의 자기 특성을 갖는 자성 재료가 얻어지는 것이 확인되었다.
(산업상의 이용 가능성)
자성 재료는 산업상, 이하와 같은 이용 가능성을 갖고 있다. 예를 들면 영구 자석, 자기 기록 매체, 스핀트로닉스 등의 분야에서 이용할 수 있다. 또한, 자성 재료는 고보자력이 요청되는 기기 부품 또는 소자로서 사용할 수 있다.
1 … 페로브스카이트 구조

Claims (10)

  1. 내부 조직이 적어도 제 1 상 및 제 2 상으로 상 분리하고 있고, 상기 제 1 상 및 상기 제 2 상 중 적어도 하나는 페로브스카이트 구조를 취하는 화합물을 갖고, 상기 제 1 상 및 상기 제 2 상은 Mn, Sn 및 N을 포함하고,
    조성식(MnaSnbXc)100-dNd로 나타내어지고,
    a+b+c=100, 30≤a≤90, 5≤b≤35, 0≤c≤35 또한 10≤d이고,
    원소 X는 Co, Fe, Cr, Nb, Ga, Cu, V, Ni, Zr, Ti, Zn 및 Al로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종인 것을 특징으로 하는 자성 재료.
  2. 제 1 항에 있어서,
    Co, Fe, Cr, Nb, Ga, Cu, V, Ni, Zr, Ti, Zn 및 Al 중 적어도 1개 이상을 구성 원소로서 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자성 재료.
  3. 삭제
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 상은 적어도 Mn4N 또는 Mn3SnN을 포함하는 것을 특징으로 하는 자성 재료.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 상은 적어도 β-Mn 또는 α-Mn을 포함하는 것을 특징으로 하는 자성 재료.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 자성 재료를 제조하는 방법으로서,
    질소를 제외한 금속 구성 원소를 용해하여 합금화하는 용해 스텝과,
    상기 용해 스텝에 의해 얻어진 합금을 분말화하는 분말화 스텝과,
    상기 분말화 스텝에 의해 얻어지는 분말을 질소원이 함유되는 분위기내에서 열처리하는 열처리 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 자성 재료의 제조 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 분말화 스텝에 의해 얻어지는 분말을 압축 성형하는 성형 스텝을 더 포함하고,
    상기 열처리 스텝은 상기 성형 스텝에 의해 얻어지는 성형체를 질소원이 함유되는 분위기내에서 열처리하는 것을 특징으로 하는 자성 재료의 제조 방법.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 자성 재료를 제조하는 방법으로서,
    상기 자성 재료를 구성하는 원소를 포함하는 질화물 분말 또는 금속 분말을 혼합하는 혼합 스텝과,
    상기 혼합 스텝에 의해 혼합된 분말을 압축 성형하는 성형 스텝과,
    상기 성형 스텝에 의해 성형된 성형체를 질소원이 함유되는 분위기내에서 열처리하는 열처리 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 자성 재료의 제조 방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 열처리 스텝에서는 자장 중에서 열처리를 행하는 것을 특징으로 하는 자성 재료의 제조 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 열처리 스텝에서는 자장 중에서 열처리를 행하는 것을 특징으로 하는 자성 재료의 제조 방법.
KR1020157017600A 2013-01-16 2014-01-07 자성 재료 및 자성 재료의 제조 방법 KR101676331B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013005507 2013-01-16
JPJP-P-2013-005507 2013-01-16
PCT/JP2014/050078 WO2014112406A1 (ja) 2013-01-16 2014-01-07 磁性材料及び磁性材料の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150090242A KR20150090242A (ko) 2015-08-05
KR101676331B1 true KR101676331B1 (ko) 2016-11-15

Family

ID=51209498

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020157017600A KR101676331B1 (ko) 2013-01-16 2014-01-07 자성 재료 및 자성 재료의 제조 방법

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10043606B2 (ko)
EP (1) EP2947664B1 (ko)
JP (1) JP5681839B2 (ko)
KR (1) KR101676331B1 (ko)
CN (1) CN104919545B (ko)
WO (1) WO2014112406A1 (ko)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6647590B2 (ja) * 2015-04-23 2020-02-14 国立研究開発法人物質・材料研究機構 垂直磁化膜と垂直磁化膜構造並びに磁気抵抗素子および垂直磁気記録媒体
KR102055930B1 (ko) * 2015-12-18 2019-12-13 주식회사 엘지화학 자성 물질 및 이의 제조방법
CN108441727A (zh) * 2017-02-16 2018-08-24 河北科技大学 一种具有高温近零膨胀特性的金属间化合物材料及其制备方法
CN110747430B (zh) * 2019-10-25 2020-12-15 西南交通大学 一种低压气体快速渗氮方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009111176A (ja) * 2007-10-30 2009-05-21 Seiko Instruments Inc 稀土類磁石粉末の製造方法及び稀土類ボンド磁石
JP2011014600A (ja) 2009-06-30 2011-01-20 Hitachi Ltd 希土類磁石
JP2012140324A (ja) * 2004-07-30 2012-07-26 Institute Of Physical & Chemical Research マンガン窒化物結晶、及び負の熱膨張材料

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4023991A (en) * 1973-08-02 1977-05-17 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Anisotropic permanent magnet of Mn-Al-C alloy
JP3182399B2 (ja) 1997-09-17 2001-07-03 株式会社東芝 軟磁性合金膜とその製造方法、磁気ヘッド、および磁気ディスク
WO2008081647A1 (ja) 2006-12-27 2008-07-10 Riken 低膨張材料および低膨張材料の製造方法
JP2009249682A (ja) 2008-04-04 2009-10-29 Nec Tokin Corp 硬磁性合金およびその製造方法
US8221909B2 (en) * 2009-12-29 2012-07-17 Ut-Battelle, Llc Phase-separated, epitaxial composite cap layers for electronic device applications and method of making the same
US20140132376A1 (en) * 2011-05-18 2014-05-15 The Regents Of The University Of California Nanostructured high-strength permanent magnets
CN102320650B (zh) 2011-06-07 2014-02-12 江苏大学 一种锌锡掺杂锰氮化合物-氮化锰复合材料
US9659814B2 (en) * 2013-02-01 2017-05-23 Applied Materials, Inc. Doping control of metal nitride films

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012140324A (ja) * 2004-07-30 2012-07-26 Institute Of Physical & Chemical Research マンガン窒化物結晶、及び負の熱膨張材料
JP2009111176A (ja) * 2007-10-30 2009-05-21 Seiko Instruments Inc 稀土類磁石粉末の製造方法及び稀土類ボンド磁石
JP2011014600A (ja) 2009-06-30 2011-01-20 Hitachi Ltd 希土類磁石

Also Published As

Publication number Publication date
CN104919545B (zh) 2017-07-14
US10043606B2 (en) 2018-08-07
JP5681839B2 (ja) 2015-03-11
EP2947664B1 (en) 2020-07-15
WO2014112406A1 (ja) 2014-07-24
JPWO2014112406A1 (ja) 2017-01-19
US20150348684A1 (en) 2015-12-03
KR20150090242A (ko) 2015-08-05
CN104919545A (zh) 2015-09-16
EP2947664A4 (en) 2016-10-05
EP2947664A1 (en) 2015-11-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH0778269B2 (ja) 永久磁石用希土類・鉄・ボロン系正方晶化合物
JP2001189206A (ja) 永久磁石
KR101676331B1 (ko) 자성 재료 및 자성 재료의 제조 방법
JP3715573B2 (ja) 磁石材料及びその製造方法
JP2000114017A (ja) 永久磁石材料および永久磁石
KR100204256B1 (ko) 자기적 이방성 및 내식성이 우수한 희토류-에프이-비 계영구자석분말 및 접합자석
JPH04184901A (ja) 希土類鉄系永久磁石およびその製造方法
JP4170468B2 (ja) 永久磁石
JPH0551656B2 (ko)
JP6919788B2 (ja) 希土類焼結磁石
JP2665658B2 (ja) 希土類・鉄・コバルト・ボロン系正方晶化合物
JP4483630B2 (ja) 希土類焼結磁石の製造方法
JP2684140B2 (ja) 希土類・鉄・コバルト・ボロン系正方晶化合物
JP3645312B2 (ja) 磁性材料と製造法
JPH0769618A (ja) 希土類・鉄・ボロン系正方晶化合物
JPS6031208A (ja) 永久磁石材料
JPS6247455A (ja) 高性能永久磁石材料
JPS61147503A (ja) 希土類磁石
JPH068488B2 (ja) 永久磁石合金
JP5235264B2 (ja) 希土類焼結磁石及びその製造方法
JP2022046184A (ja) 希土類鉄炭素系磁性粉末及びその製造方法
JP4645336B2 (ja) 希土類焼結磁石及びその製造方法
JP4972919B2 (ja) 希土類焼結磁石及びその製造方法
JPS63278208A (ja) 希土類永久磁石の製造方法
JPS60230959A (ja) 永久磁石およびその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant