WO2012124387A1 - 磁性材料 - Google Patents

磁性材料 Download PDF

Info

Publication number
WO2012124387A1
WO2012124387A1 PCT/JP2012/051863 JP2012051863W WO2012124387A1 WO 2012124387 A1 WO2012124387 A1 WO 2012124387A1 JP 2012051863 W JP2012051863 W JP 2012051863W WO 2012124387 A1 WO2012124387 A1 WO 2012124387A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
amorphous metal
magnetic
magnetic material
magnet powder
temperature
Prior art date
Application number
PCT/JP2012/051863
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
興作 岡村
和彦 間所
Original Assignee
ダイハツ工業株式会社
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 ダイハツ工業株式会社 filed Critical ダイハツ工業株式会社
Priority to JP2013504592A priority Critical patent/JP6033768B2/ja
Priority to CN2012800131346A priority patent/CN103430248A/zh
Priority to DE112012001234T priority patent/DE112012001234T5/de
Priority to US14/004,804 priority patent/US20140000763A1/en
Publication of WO2012124387A1 publication Critical patent/WO2012124387A1/ja

Links

Classifications

    • 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
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/12Both compacting and sintering
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C1/00Making non-ferrous alloys
    • C22C1/04Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C1/00Making non-ferrous alloys
    • C22C1/10Alloys containing non-metals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C28/00Alloys based on a metal not provided for in groups C22C5/00 - C22C27/00
    • 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
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00Apparatus 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
    • H01F41/02Apparatus 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
    • H01F41/0253Apparatus 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 for manufacturing permanent magnets
    • H01F41/0273Imparting anisotropy
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2201/00Treatment for obtaining particular effects
    • C21D2201/03Amorphous or microcrystalline structure
    • 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
    • H01F1/0577Alloys 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 sintered

Definitions

  • the present invention relates to a magnetic material.
  • a nitrogen-based magnet for example, a magnet having an Sm—Fe—N-based composition
  • a nitrogen-based magnet has a high potential and excellent magnetic properties, it is thermally unstable. Therefore, when it is sintered, the magnetic properties may deteriorate due to decomposition of components of the nitrogen-based magnet.
  • a nitrogen-based magnet specifically, Sm 2 Fe 17 N 3 is mixed with metallic glass, specifically, Nd 10 Fe 10 Al 10, and the mixture is heated and discharged with a discharge plasma sintering machine.
  • Magnetic materials obtained by pressurization have been proposed (see, for example, Patent Document 1).
  • An object of the present invention is to provide a magnetic material having excellent magnetic properties by simple manufacturing.
  • the magnetic material of the present invention is a magnetic material using magnet powder and amorphous metal as raw materials, and the magnet powder is a neodymium-iron-boron magnet powder, and the amorphous metal Contains a rare earth element, iron and boron, and in the amorphous metal, the atomic ratio of the rare earth element is in the range of 22 to 44 atomic%, and the atomic ratio of the boron is in the range of 6 to 28 atomic%.
  • the magnetic powder and the amorphous metal are mixed and at least 30 ° C. lower than the crystallization temperature (Tx) of the amorphous metal, or when the amorphous metal is metallic glass, its glass transition temperature ( It is characterized by being obtained by heating to a temperature of Tg) or higher.
  • a magnetic anisotropic magnet powder is used as the magnet powder, and a mixture with the amorphous metal is subjected to a magnetic field press treatment.
  • the magnetic material of the present invention high magnetic properties can be ensured by simple manufacturing.
  • the magnetic material of the present invention is made from magnet powder and amorphous metal.
  • Examples of the magnet powder include neodymium-iron-boron magnet powder.
  • a neodymium-iron-boron (hereinafter sometimes referred to as “Nd—Fe—B”) magnet powder is a magnet powder containing neodymium, iron and boron and having a Nd 2 Fe 14 B phase as a main phase. And it does not restrict
  • each of these elements may be partially substituted with other elements.
  • Nd can be substituted with, for example, Dy (dysprosium), Tb (terbium), Pr (praseodymium), Y (yttrium), Sm (samarium), etc.
  • a part of Fe can be replaced by, for example, Co (cobalt), Ni (nickel), or the like.
  • each of these elements is, for example, Ga (gallium), Zr (zirconium), Hf (hafnium), Al (aluminum), Cu (copper), Mn (manganese), Ti (titanium), Si (silicon), Nb (niobium), V (vanadium), Cr (chromium), Ge (germanium), Mo (molybdenum), In (indium), Sn (tin), Ta (tantalum), W (tungsten), Pb (lead), etc. Can be substituted.
  • the element substitution ratio is not particularly limited, and is appropriately set according to the purpose and application.
  • Such Nd—Fe—B magnet powder is not particularly limited and can be obtained by a known method.
  • an Nd—Fe—B alloy is produced by a rapid solidification method, it is formed into a lump by a hot isostatic pressing method (HIP method), and the obtained lump is then converted into a known method.
  • HIP method hot isostatic pressing method
  • an Nd—Fe—B-based magnetic anisotropic magnet powder having fine crystals with a crystal grain size of 1 ⁇ m or less can be obtained by plastic working with the following.
  • the Nd—Fe—B alloy is stored at 750 to 950 ° C. while absorbing hydrogen, and after the high-temperature hydrogen treatment step that causes normal structure transformation, the stored hydrogen is released to reverse structure.
  • An Nd—Fe—B based magnetic anisotropic magnet powder can be obtained by a method of performing a dehydrogenation step that causes transformation (Hydrogenation Decomposition Decomposition Recombination Method, hereinafter referred to as HDDR method).
  • the volume average particle diameter of the magnetic anisotropic magnet powder is, for example, 5 to 500 ⁇ m, preferably 10 to 300 ⁇ m.
  • volume average particle diameter of the magnetic anisotropic magnet powder is in the above range, the filling rate of the magnet powder can be improved and an excellent residual magnetic flux density can be ensured.
  • examples of the Nd—Fe—B based magnet powder include Nd—Fe—B based nanocomposite magnet powder.
  • the Nd—Fe—B-based nanocomposite magnet powder is, for example, a nanocomposite magnet powder having a Fe / Nd—Fe—B-based structure, and is not particularly limited.
  • the Nd—Fe—B-based nanocomposite magnet powder can be manufactured by a rapid cooling method or the like. it can.
  • a molten raw material alloy (Nd—Fe—B alloy) is first quenched to produce a rapidly solidified alloy.
  • the obtained rapidly solidified alloy is heat-treated to disperse the hard magnetic phase and the fine crystals of the soft magnetic phase.
  • an Nd—Fe—B-based nanocomposite magnet powder can be produced.
  • the Nd—Fe—B nanocomposite magnet powder can be further pulverized and used as required.
  • the Nd—Fe—B-based nanocomposite magnet powder is not limited to the above method, and can be produced by other known methods.
  • Nd—Fe—B nanocomposite magnet powder examples include nanocomposite magnet powder of Fe and Nd 2 Fe 14 B (Curie point: 310 ° C.).
  • the volume average particle diameter of the nanocomposite magnet powder is, for example, 5 to 500 ⁇ m, preferably 10 to 300 ⁇ m.
  • volume average particle diameter of the nanocomposite magnet powder is in the above range, the filling rate of the magnet powder can be improved, and an excellent residual magnetic flux density can be secured.
  • the temperature at which the crystal is coarsened is, for example, 600 ° C. or more.
  • magnet powder Nd—Fe—B-based magnet powders other than those described above, specifically, for example, a crystal grain size used as a raw material for magnetic isotropic magnet powders and sintered magnets. It is also possible to use magnet powder having a diameter of 1 ⁇ m or more.
  • magnet powders can be used alone or in combination of two or more.
  • the magnet powder is preferably an Nd—Fe—B magnet powder or an Nd—Fe—B nanocomposite magnet powder obtained by the HDDR method.
  • the coercive force and the residual magnetic flux density can be improved.
  • the residual magnetic flux density and the like can be improved.
  • the amorphous metal contains rare earth elements, Fe (iron) and B (boron).
  • a rare earth element is contained in order to cause magnetocrystalline anisotropy and improve its magnetic properties (for example, coercive force) during firing.
  • rare earth elements include Sc (scandium), Y (yttrium), La (lanthanum), Ce (cerium), Pr (praseodymium), Nd (neodymium), Pm (promethium), Sm (samarium), Eu (europium).
  • Light rare earth elements such as Gd (gadolinium), Tb (terbium), Dy (dysprosium), Ho (holmium), Er (erbium), Tm (thulium), Yb (ytterbium), Lu (lutetium), etc. Heavy rare earth elements.
  • These rare earth elements can be used alone or in combination of two or more.
  • such an amorphous metal can express a sufficiently large coercive force after crystallization without necessarily including a heavy rare earth element.
  • the rare earth element is preferably a light rare earth element, more preferably Nd (neodymium), Y (yttrium), and still more preferably Nd (neodymium).
  • Nd neodymium
  • the rare earth element is preferably a combination of Nd (neodymium) and Y (yttrium).
  • the rare earth element contains Nd (neodymium) and Y (yttrium), the coercive force and residual magnetization of the magnetic material obtained using amorphous metal can be improved.
  • the rare earth element contains Nd (neodymium) and Y (yttrium)
  • the content ratio thereof is such that Nd (neodymium) is 65 to 95 atoms with respect to the total amount of Nd (neodymium) and Y (yttrium).
  • % And Y (yttrium) is 5 to 35 atomic%.
  • the atomic ratio of rare earth elements (the total amount when they are used together) is 22 to 44 atomic%, preferably 23 to 40 atomic%, more preferably 24 to 37 atomic%. It is a range.
  • the crystallization temperature (Tx) of the amorphous metal may be increased, so that a magnetic material is manufactured by heat-treating the magnet powder and the amorphous metal as described later. In this case, there is a problem that the energy cost of the heat treatment is increased and the workability and productivity are lowered.
  • the atomic ratio of the rare earth element is in the above range, the remanent magnetization and coercive force of the magnetic material obtained using the amorphous metal can be improved, and further, the crystallization temperature (Tx) of the amorphous metal. Therefore, as will be described later, a magnetic material can be manufactured at low cost and with good workability and productivity without heat treatment at a high temperature.
  • Fe is an element that contributes to magnetism, and is contained to improve the magnetic properties (for example, residual magnetic flux density) of the magnetic material.
  • the atomic ratio of Fe (iron) is, for example, in the range of 15 to 65 atomic%, preferably 20 to 60 atomic%, and more preferably 25 to 55 atomic%.
  • the atomic ratio of Fe (iron) is less than the above lower limit, the residual magnetic flux density of the magnetic material after heat treatment (crystallization) described later may decrease.
  • the atomic ratio of Fe (iron) exceeds the above upper limit, the coercivity of the magnetic material after heat treatment (crystallization) described later may be reduced.
  • B boron
  • the atomic ratio of B (boron) is in the range of 6 to 28 atomic%, preferably 12 to 28 atomic%, more preferably 15 to 25 atomic%.
  • a crystal phase may be generated during quenching, which will be described later.
  • a discharge plasma sintering method, a hot press method, or the like is used. In the case of manufacturing a molded body, moldability and workability may be reduced.
  • the atomic ratio of B (boron) exceeds the above upper limit, the residual magnetic flux density of the magnetic material after heat treatment (crystallization) described later may be lowered.
  • the amorphous metal preferably contains Co (cobalt).
  • Co cobalt
  • the amorphous metal In the amorphous metal, Co (cobalt) is contained in order to improve the magnetic properties of the magnetic material obtained by using the amorphous metal and to improve the handleability by preventing oxidation.
  • the amorphous metal is a metallic glass as described later
  • Co cobalt
  • the metallic glass in a softened state (glass transition state) described later, and improves its moldability. Contained.
  • the atomic ratio of Co (cobalt) is, for example, in the range of 1 to 50 atomic%, preferably 2 to 45 atomic%, more preferably 4 to 40 atomic%.
  • the residual magnetic flux density of the magnetic material obtained using amorphous metal may be lowered.
  • the atomic ratio of Co (cobalt) is preferably 1.5 or less, preferably 1.44 or less, more preferably 0.6 or less. Can be mentioned.
  • the handleability can be improved, and if it is 0.6 or less, a large coercive force can be expressed by heat treatment. On the other hand, if it exceeds 1.5, there is a problem that the cost is inferior.
  • the amorphous metal further contains other elements such as Ti (titanium), Zr (zirconium), Hf (hafnium), V (vanadium), Nb (niobium), Ta (tantalum), Cr (additional elements).
  • additive elements can be used alone or in combination of two or more.
  • Preferred additive elements include Ti (titanium), Zr (zirconium), Nb (niobium), Cr (chromium), Ni (nickel), Cu (copper), Si (silicon), and Al (aluminum).
  • the additive element is selected from the group consisting of Ti (titanium), Zr (zirconium), Nb (niobium), Cr (chromium), Ni (nickel), Cu (copper), Si (silicon), and Al (aluminum). If at least one kind is contained, the residual magnetic flux density and coercive force of the magnetic material can be improved.
  • the atomic ratio of the additive element is, for example, 1 to 15 atomic%, preferably 1 to 10 atomic%. More preferably, it is 1 to 5 atomic%.
  • the additive element is Al (aluminum) or Cu (copper).
  • the amorphous metal contains Al (aluminum) and / or Cu (copper) as additive elements, the crystallization temperature (Tx) of the amorphous metal described later can be kept low.
  • a magnetic material can be manufactured without heat treatment, that is, at low cost and with good workability and productivity.
  • the amorphous metal is a metal glass described later, since the softening start temperature (glass transition temperature (Tg)) of the metal glass can be kept low, the formability can be further improved.
  • glass transition temperature (Tg) glass transition temperature
  • the atomic ratio of Al (aluminum) and Cu (copper) (the total amount thereof when used together) is, for example, 15 atomic% It is less than, preferably less than 5 atomic%, more preferably 3.5 atomic% or less, and further preferably 3 atomic% or less.
  • the crystallization temperature (Tx) of the amorphous metal increases, which increases the cost of manufacturing the magnetic material, and decreases workability and productivity. There is a case to let you.
  • the amorphous metal contains Cu (copper) as an additive element, it can be made into a metallic glass, and a wide supercooling region can be obtained.
  • the total amount of atomic ratios of rare earth elements and Fe (iron) (and Co (cobalt) contained if necessary) is, for example, 65 to 94 atomic%, preferably 70 to 90 atoms. %, More preferably 72 to 85 atomic%.
  • the formability and workability of the amorphous metal can be improved.
  • the residual magnetic flux density and coercive force of the magnetic material after the heat treatment (crystallization) can be improved.
  • an element excluding rare earth elements and Fe (iron) (and Co (cobalt) contained if necessary) (including B (boron) as an essential component) and an additive element (for example, Ti (titanium) as an optional component) ), Zr (zirconium), Nb (niobium), Cr (chromium), Ni (nickel), Cu (copper), Si (silicon), Al (aluminum), and the like. It is in the range of 6 atomic% or more, preferably 10 to 30 atomic%, more preferably 15 to 28 atomic%, and particularly preferably 15 to 25 atomic%.
  • the formability and workability of the amorphous metal can be improved, and further, heat treatment (crystal The residual magnetic flux density and coercive force of the magnetic material after the formation can be improved.
  • such an amorphous metal can precipitate a hard magnetic phase at a low temperature, and can exhibit a sufficiently large coercive force without necessarily containing a heavy rare earth element.
  • An example of such an amorphous metal is an amorphous metal represented by the following formula (1).
  • R 83-x Fex / 2 Co x / 2 Al 17-y B y (1)
  • R represents a rare earth element. 0 ⁇ x ⁇ 83 and 0 ⁇ y ⁇ 17.
  • R represents the rare earth element described above (the same applies hereinafter).
  • the range of x is 0 ⁇ x ⁇ 83, preferably 28 ⁇ x ⁇ 58, and more preferably 33 ⁇ x ⁇ 53.
  • the value of x is in the above range, the formability and workability of the amorphous metal can be improved, and further, the residual magnetic flux density and coercive force of the magnetic material after heat treatment (crystallization) described later are improved. be able to.
  • the range of y is 0 ⁇ y ⁇ 17, preferably 12 ⁇ y ⁇ 17, and more preferably 13.5 ⁇ y ⁇ 17.
  • the formability and workability of the amorphous metal can be improved, and further, the residual magnetic flux density and coercive force of the magnetic material after heat treatment (crystallization) to be described later are improved. be able to.
  • Such an amorphous metal is not particularly limited, and can be produced by a known method.
  • first, simple powders, lumps, etc. of the above-mentioned respective elements (which may be partially alloyed if necessary) are prepared as raw material components, and these are set to the above atomic ratio. Mix like so.
  • the obtained mixture of raw material components is dissolved in, for example, an inert gas (eg, nitrogen gas, argon gas) atmosphere.
  • an inert gas eg, nitrogen gas, argon gas
  • the method for dissolving the raw material components is not particularly limited as long as it is a method capable of dissolving each of the above elements, and examples thereof include arc melting.
  • the obtained bulk alloy is pulverized by a known method to obtain alloy particles (particle size: 0.5 to 20 mm).
  • the obtained alloy particles are melted to obtain a molten alloy.
  • the method for melting the alloy granular material is not particularly limited as long as it is a method capable of melting the alloy granular material, and examples thereof include high-frequency induction heating.
  • the obtained molten alloy is rapidly cooled by a known method such as a single roll method or a gas atomizing method to obtain an amorphous metal.
  • the molten alloy is flowed down on the outer peripheral surface of the rotating cooling roll, and the molten alloy and the cooling roll are brought into contact with each other for a predetermined time to rapidly cool the molten alloy.
  • the rapid cooling rate (cooling rate) of the molten alloy is, for example, 10 ⁇ 2 to 10 3 ° C./s.
  • the rapid cooling rate (cooling rate) of the molten alloy is controlled, for example, by adjusting the rotational speed of the cooling roll.
  • the rotation speed of the cooling roll is, for example, 1 to 60 m / s, preferably 20 to 50 m / s, and more preferably 30 to 40 m / s.
  • a strip-shaped (including a thin film and a thick film) amorphous metal can be obtained on the outer peripheral surface of the cooling roll.
  • the thickness of the obtained amorphous metal is, for example, 1 to 500 ⁇ m, preferably 5 to 300 ⁇ m, more preferably 10 to 100 ⁇ m.
  • a high-pressure injection gas for example, helium gas, argon gas, nitrogen gas, etc.
  • a high-pressure injection gas for example, helium gas, argon gas, nitrogen gas, etc.
  • powdered amorphous metal can be obtained by rapidly cooling the molten alloy.
  • the volume average particle diameter of the obtained amorphous metal is, for example, 1 to 200 ⁇ m, preferably 5 to 50 ⁇ m.
  • the method for rapidly cooling the molten alloy is not limited to the single roll method and the gas atomizing method, and a known method can be employed. Preferably, a single roll method is employed.
  • the crystallization temperature (Tx) of the amorphous metal (temperature at which crystallization starts) is, for example, 600 ° C. or less, preferably 550 ° C. or less, more preferably 500 ° C. or less.
  • the crystallization temperature (Tx) of the amorphous metal can be measured by DSC (Differential Scanning Calorimetry), and is defined as a value measured at a heating rate of 40 ° C./min in the present invention.
  • the lowest crystallization temperature (Tx) among the crystallization temperatures (Tx) is set as the crystallization temperature (Tx) of the amorphous metal.
  • the amorphous metal obtained in this way contains metallic glass.
  • Metallic glass is an amorphous alloy having a glass transition temperature (Tg) lower than the crystallization temperature (Tx), and has high formability.
  • the softening start temperature (glass transition temperature (Tg)) is 600 degrees C or less, for example, Preferably, it is 500 degrees C or less, More preferably 450 ° C. or lower.
  • the amorphous metal is not metallic glass, it may be softened by heating.
  • the softening start temperature is, for example, 600 ° C. or lower, preferably 500 ° C. or lower, more preferably 450 ° C. or lower. It is.
  • the softening start temperature of amorphous metal can be obtained by, for example, DSC (differential scanning calorimetry) or press displacement measurement of a discharge plasma sintering machine.
  • amorphous metals can be used alone or in combination of two or more.
  • magnet powder and amorphous metal are mixed.
  • the blending ratio of the magnet powder and the amorphous metal is, for example, 60 to 99 parts by weight, preferably 80 to 95 parts by weight of the magnet powder with respect to 100 parts by weight of the total amount of the magnet powder and the amorphous metal.
  • the metal is, for example, 1 to 40 parts by mass, preferably 5 to 20 parts by mass.
  • the mixing is not particularly limited as long as the magnet powder and the amorphous metal can be sufficiently mixed.
  • a known mixing device such as a ball mill can be used.
  • either a dry method or a wet method can be employed.
  • magnet powder and amorphous metal are mixed in an inert gas (for example, nitrogen gas, argon gas, etc.) atmosphere.
  • inert gas for example, nitrogen gas, argon gas, etc.
  • magnet powder and amorphous metal are mixed in a solvent (for example, cyclohexane, acetone, ethanol, etc.).
  • the mixing conditions are not particularly limited, but when a ball mill (capacity 0.3 L) is used, the rotation speed is, for example, 100 to 300 rpm, preferably 150 to 250 rpm, and the mixing time is, for example, 5 to 60 minutes, preferably 5 to 45 minutes.
  • the mixture of the magnet powder and the amorphous metal is heated to a temperature lower by 30 ° C. than the crystallization temperature (Tx) of the amorphous metal, for example, while applying pressure.
  • the mixture of the magnet powder and the amorphous metal can be heated to a temperature equal to or higher than the glass transition temperature (Tg) while being pressurized, for example.
  • a mixture of magnet powder and amorphous metal is applied at a pressure of, for example, 20 to 1500 MPa, preferably 200 to 1000 MPa.
  • the temperature is 30 ° C. lower than the crystallization temperature (Tx) of the amorphous metal or, if the amorphous metal is a metallic glass, the glass transition temperature (Tg) or more, preferably the crystallization temperature of the amorphous metal. (Tx) or more, specifically, for example, heating to 400 to 600 ° C., preferably 410 to 550 ° C.
  • ⁇ / RTI> By such pressure heating molding, the amorphous metal is deformed, whereby a high-density magnetic material can be obtained. Furthermore, since an amorphous metal becomes a hard magnetic phase, a magnetic material containing a magnet powder and a hard magnetic phase generated from the amorphous metal can be obtained.
  • the heating is not particularly limited, but for example, heating can be performed from room temperature at a constant temperature increase rate.
  • the temperature increase rate is, for example, 10 to 200 ° C./min, preferably 20 to 100 ° C./min.
  • a molded body of magnet powder and an amorphous metal or a hard magnetic phase generated from an amorphous metal may be heated at a high temperature using the image furnace or the like. It can also be held for a predetermined time under the conditions.
  • the above-described pressure heating molding and the subsequent heat treatment can be performed in a magnetic field.
  • a mixture of magnet powder and amorphous metal can be pressurized (magnetic field press treatment) in a magnetic field.
  • a magnetic anisotropic magnet powder is used as the magnet powder
  • a mixture of the magnet powder and the amorphous metal is subjected to magnetic field press treatment.
  • the magnetic powder When pressed in a magnetic field, the magnetic powder can be oriented in a predetermined direction, so that the magnetic properties of the obtained magnetic material can be further improved.
  • the applied magnetic field is 10 kOe or more, preferably 20 kOe or more, and the pressure condition is, for example, 30 to 2000 MPa, preferably 100 to 1000 MPa.
  • the compact density (bulk density) of the magnetic material thus obtained is, for example, 6 to 7.5 g / cm 3 , and preferably 6.5 to 7.5 g / cm 3 .
  • the magnetic flux density can be improved.
  • a molded object density is computable by the Archimedes method, for example, following formula (2), for example.
  • m / V (2) (In the formula, ⁇ represents the density of the magnetic material (molded body density), m represents the mass of the magnetic material, and V represents the volume of the magnetic material.) And in the magnetic material obtained in this way, material deterioration caused by firing the magnet powder, more specifically, coarsening of the crystal is suppressed, and in the gap (void) of the magnet powder, A hard magnetic phase generated from an amorphous metal having excellent magnetic properties is filled.
  • the atomic ratio of the rare earth element in the amorphous metal is in the range of 22 to 44 atomic%, the crystallization temperature (Tx) is kept low, that is, without heat treatment at a high temperature, that is, Therefore, a magnetic material can be manufactured at low cost and with good workability and productivity. Furthermore, since the magnetic properties of the hard magnetic phase generated from the amorphous metal are high, a magnetic material having high magnetic properties can be produced.
  • an amorphous metal other than the above composition for example, Nd 60 Fe 30 Al 10 or the like
  • an amorphous metal has insufficient magnetic properties and is thus obtained.
  • the magnetic properties of the magnetic material may be inferior.
  • the magnetic material of the present invention is obtained by mixing the above amorphous metal and magnet powder and heating to a temperature equal to or higher than the deformation start temperature of the amorphous metal, it can have excellent magnetic properties. .
  • alloy particles particle size: 0.5 to 10 mm.
  • the obtained alloy granular material is melted by high-frequency induction heating to obtain a molten alloy, and the obtained molten alloy is subjected to an outer periphery of a cooling roll having a rotational speed of 40 m / s in a single roll apparatus in an Ar atmosphere. It flowed down on the surface and cooled rapidly. Thereby, an amorphous metal was obtained.
  • the obtained amorphous metal was pulverized with a planetary ball mill (LP-1 manufactured by Ito Seisakusho) or a mortar.
  • a planetary ball mill LP-1 manufactured by Ito Seisakusho
  • a powder having a volume average particle diameter of 1.5 ⁇ m was obtained, and in the case of a mortar, a powder having a volume average particle diameter of 20 ⁇ m was obtained.
  • Nd 60 Fe 30 Al 10 was produced by a gas atomizing method (injection gas: Ar) and then finely pulverized by a ball mill (LP-1 manufactured by Ito Seisakusho). Accordingly, the volume average particle diameter of 1 [mu] m, to obtain a powder of Nd 60 Fe 30 Al 10.
  • DSC Denssion Chemical Vapor Deformation Method
  • Tx crystallization temperature
  • Table 2 shows the amorphous metal powder obtained in Production Example 1 and MFP-19 (trade name, Nd—Fe—B magnetic anisotropic magnet powder obtained by HDDR method, manufactured by Aichi Steel Corporation). By mixing in a mortar at the indicated ratio, a mixed powder of amorphous metal powder and magnet powder was obtained.
  • Example 8 the magnetic material taken out from the discharge plasma sintering machine was heat-treated at 460 ° C. for 25 minutes in a vacuum in an image furnace.
  • Comparative Example 1 a magnetic material was obtained without blending amorphous metal.
  • Comparative Example 2 the glass was heated to a temperature (420 ° C.) 13 ° C. lower than the glass transition temperature (433 ° C.) of the amorphous metal.
  • the density (molded body density) of each magnetic material obtained was calculated by the following formula (2).
  • Table 3 shows the amorphous metal powder obtained in Production Example 2 and MFP-15 (trade name, Nd—Fe—B magnetic anisotropic magnet powder obtained by HDDR method, manufactured by Aichi Steel Corporation). By mixing in the ratio shown and mixing in a mortar, a mixed powder of amorphous metal powder and magnet powder was obtained.
  • Comparative Example 4 the glass was heated to a temperature (420 ° C.) 11 ° C. lower than the glass transition temperature (431 ° C.) of the amorphous metal.
  • Examples 23-29 By mixing the amorphous metal powder obtained in Production Examples 3 to 6 with MFP-15 or MFP-19 in the ratio shown in Table 4, and mixing in a mortar, the amorphous metal powder and the magnet powder are mixed. Of mixed powder was obtained.
  • Example 30 and Comparative Example 6 Table 5 shows the amorphous metal powder obtained in Production Example 2 and MFP-15 (trade name, Nd—Fe—B magnetic anisotropic magnet powder obtained by HDDR method, manufactured by Aichi Steel Corporation). By mixing in the ratio shown and mixing in a mortar, a mixed powder of amorphous metal powder and magnet powder was obtained.
  • Example 30 The magnetic properties of each magnetic material obtained in Example 30 and Comparative Example 6 at room temperature (22.5 to 22.6 ° C.), 100 ° C. and 150 ° C. were evaluated with a BH tracer (manufactured by Tamagawa Seisakusho). The results are shown in Table 9.
  • Jmax maximum magnetization
  • Br residual magnetic flux density
  • bHc B coercive force
  • iHc I coercive force
  • BH maximum energy product
  • the magnetic material of each Example obtained by heating to the above temperature is the maximum magnetization, residual magnetic flux density, coercive force (B coercive force) compared with the magnetic material of Comparative Example 5 in which other magnet powder and amorphous metal are used. , I coercive force) and maximum energy product.
  • the magnetic material of Comparative Example 1 containing no amorphous metal has a coercive force (B coercive force, I coercive force) and a magnetic material of Examples 1 to 4 produced under the same conditions except that it contains an amorphous metal. It was inferior to the maximum energy product.
  • the magnetic material of Comparative Example 3 containing no amorphous metal has a coercive force (B coercive force) compared to the magnetic materials of Examples 10 and 20 to 22 manufactured under the same conditions except that it contains an amorphous metal. Magnetic force, I coercive force) and maximum energy product.
  • B coercive force coercive force
  • Magnetic force, I coercive force maximum energy product.
  • Heat treatment temperature The magnetic material of Comparative Example 2 heat-treated at a temperature lower than the glass transition temperature (Tg) of the amorphous metal was the same as that of Examples 3 and 6 manufactured under the same conditions except that it was heat-treated at the glass transition temperature (Tg) of the amorphous metal or higher. Compared to the magnetic material, it was inferior in maximum magnetization, residual magnetic flux density, coercive force (B coercive force, I coercive force) and maximum energy product.
  • the magnetic material of Comparative Example 4 that was heat-treated at a temperature lower than the glass transition temperature (Tg) of the amorphous metal was manufactured under the same conditions except that it was heat-treated at or above the glass transition temperature (Tg) of the amorphous metal.
  • Tg glass transition temperature
  • the maximum magnetization, residual magnetic flux density, coercive force (B coercive force, I coercive force) and maximum energy product were inferior.
  • Example 30 when an amorphous metal having no glass transition temperature (Tg) was used, heat treatment was performed at a temperature 30 ° C. lower than the crystallization temperature (Tx) of the amorphous metal. It was confirmed that a magnetic material having magnetic properties can be manufactured.
  • Magnetic press treatment The magnetic material of Example 30 in which a mixture of magnetic anisotropic magnet powder and amorphous metal was subjected to magnetic field press treatment was the same as that of Example 16 manufactured under the same conditions except that magnetic field press treatment was not performed. Compared with the magnetic material of Comparative Example 6 manufactured under the same conditions except that was not used, the magnetic properties were excellent at room temperature.
  • Example 30 had excellent magnetic properties even under high temperature environments such as 100 ° C. and 150 ° C.
  • the magnetic material of the present invention is suitably used in, for example, a motor incorporated in various equipment such as a drive motor of a hybrid vehicle or an electric vehicle, for example, a compressor of an air conditioner.

Landscapes

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

Abstract

 磁性材料は、磁石粉末とアモルファス金属とを原料とする磁性材料であって、磁石粉末が、ネオジム-鉄-ホウ素系磁石粉末であり、アモルファス金属が、希土類元素、鉄およびホウ素を含有し、アモルファス金属において、希土類元素の原子割合が、22~44原子%の範囲であり、ホウ素の原子割合が、6~28原子%の範囲であり、磁石粉末とアモルファス金属とを混合するとともに、アモルファス金属の結晶化温度(Tx)より30℃低い温度以上、または、アモルファス金属が金属ガラスである場合には、そのガラス遷移温度(Tg)以上の温度に加熱することにより得られる。

Description

磁性材料
 本発明は、磁性材料に関する。
 従来より、高い磁気特性を有する磁石として、例えば、窒素系磁石(例えば、Sm-Fe-N系の組成を有する磁石など)が提案されている。しかし、窒素系磁石はポテンシャルが高く、優れた磁気特性を有するが、熱的に不安定であるため、焼結すると窒素系磁石の成分の分解により、磁気特性が低下する場合がある。
 そのため、例えば、窒素系磁石、具体的には、SmFe17に、金属ガラス、具体的には、Nd10Fe10Al10を混合し、その混合物を放電プラズマ焼結機で加熱および加圧することにより得られる磁性材料が、提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
 このような磁性材料では、窒素系磁石の分解などが抑制されるとともに、その磁石粉末の隙間(空隙)に金属ガラスが充填されるので、簡易な製造により、優れた磁気特性を確保することができる。
特開2011-23605号公報
 しかるに、近年では、磁性材料における各種磁気特性のさらなる向上が要求されている。
 本発明の目的は、簡易な製造によって、優れた磁気特性を備える磁性材料を提供することにある。
 上記目的を達成するために、本発明の磁性材料は、磁石粉末とアモルファス金属とを原料とする磁性材料であって、前記磁石粉末が、ネオジム-鉄-ホウ素系磁石粉末であり、前記アモルファス金属が、希土類元素、鉄およびホウ素を含有し、前記アモルファス金属において、前記希土類元素の原子割合が、22~44原子%の範囲であり、前記ホウ素の原子割合が、6~28原子%の範囲であり、前記磁石粉末と前記アモルファス金属とを混合するとともに、前記アモルファス金属の結晶化温度(Tx)より30℃低い温度以上、または、アモルファス金属が金属ガラスである場合には、そのガラス遷移温度(Tg)以上の温度に加熱することにより得られることを特徴としている。
 また、本発明の磁性材料では、前記磁石粉末として、磁気異方性磁石粉末が用いられ、前記アモルファス金属との混合物が磁場プレス処理されていることが好適である。
 本発明の磁性材料によれば、簡易な製造によって、高い磁気特性を確保することができる。
発明の実施形態
 本発明の磁性材料は、磁石粉末とアモルファス金属とを原料としている。
 磁石粉末としては、ネオジム-鉄-ホウ素系磁石粉末が挙げられる。
 ネオジム-鉄-ホウ素系(以下、Nd-Fe-B系と示す場合がある。)磁石粉末は、ネオジム、鉄およびホウ素を含有するとともに、NdFe14B相を主相とする磁石粉末であって、特に制限されず、種々の組成比の磁石粉末を用いることができる。
 また、Nd-Fe-B系磁石粉末においては、それら各元素が、部分的に他の元素に置換されていてもよい。
 具体的には、例えば、Ndの一部が、例えば、Dy(ジスプロシウム)、Tb(テルビウム)、Pr(プラセオジム)、Y(イットリウム)、Sm(サマリウム)などにより置換されることができ、また、Feの一部が、例えば、Co(コバルト)、Ni(ニッケル)などにより置換されることができる。さらには、それら各元素が、例えば、Ga(ガリウム)、Zr(ジルコニウム)、Hf(ハフニウム)、Al(アルミニウム)、Cu(銅)、Mn(マンガン)、Ti(チタン)、Si(ケイ素)、Nb(ニオブ)、V(バナジウム)、Cr(クロム)、Ge(ゲルマニウム)、Mo(モリブデン)、In(インジウム)、Sn(錫)、Ta(タンタル)、W(タングステン)、Pb(鉛)などにより置換されることができる。
 なお、元素の置換割合は、特に制限されず、目的および用途に応じて、適宜設定される。
 そして、このようなNd-Fe-B系磁石粉末は、特に制限されず、公知の方法により得ることができる。
 具体的には、例えば、急冷凝固法によりNd-Fe-B系合金を製造した後、熱間静水圧成形法(HIP法)により塊状に成形し、次いで、得られた塊状物を公知の方法により塑性加工し、その後、粉砕することにより、例えば、結晶粒径が1μm以下の微細結晶を有するNd-Fe-B系の磁気異方性磁石粉末を得ることができる。
 また、例えば、Nd-Fe-B系合金を、750~950℃に加熱しつつ水素を吸蔵させて、順組織変態を生じさせる高温水素処理工程の後に、吸蔵した水素を放出させて、逆組織変態を生じさせる脱水素化工程を施す方法(Hydrogenation Decomposition Desorption Recombination法。以下、HDDR法。)により、Nd-Fe-B系の磁気異方性磁石粉末を得ることができる。
 また、磁気異方性磁石粉末の体積平均粒子径は、例えば、5~500μm、好ましくは、10~300μmである。
 磁気異方性磁石粉末の体積平均粒子径が上記範囲であれば、磁石粉末の充填率の向上を図ることができ、優れた残留磁束密度を確保することができる。
 また、Nd-Fe-B系磁石粉末としては、さらに、Nd-Fe-B系ナノコンポジット磁石粉末が挙げられる。
 Nd-Fe-B系ナノコンポジット磁石粉末は、例えば、Fe/Nd-Fe-B系の組織を有するナノコンポジット磁石の粉末であって、特に制限されないが、例えば、急冷法などにより製造することができる。
 より具体的には、この方法では、例えば、まず、原料合金(Nd-Fe-B系合金)の溶湯を急冷し、急冷凝固合金を製造する。次いで、得られた急冷凝固合金を熱処理し、硬磁性相と、軟磁性相の微細結晶とを分散させる。これにより、Nd-Fe-B系ナノコンポジット磁石粉末を製造することができる。また、Nd-Fe-B系ナノコンポジット磁石粉末は、必要により、さらに粉砕して用いることもできる。
 なお、Nd-Fe-B系ナノコンポジット磁石粉末は、上記の方法に限定されず、他の公知の方法により製造することができる。
 このようなNd-Fe-B系ナノコンポジット磁石粉末として、より具体的には、FeとNdFe14B(キュリー点:310℃)とのナノコンポジット磁石粉末などが挙げられる。
ナノコンポジット磁石粉末の体積平均粒子径は、例えば、5~500μm、好ましくは、10~300μmである。 
 ナノコンポジット磁石粉末の体積平均粒子径が上記範囲であれば、磁石粉末の充填率の向上を図ることができ、優れた残留磁束密度を確保することができる。
 なお、一般に、磁性材料の製造において、上記のような微細な結晶を有する磁石粉末を焼成すると、その結晶の粗大化などにより、保磁力などが低下する。
 上記のような微細な結晶を有する磁石粉末において、結晶の粗大化などが生じる温度は、例えば、600℃以上である。
 また、磁石粉末としては、さらに、上記以外のNd-Fe-B系磁石粉末、具体的には、例えば、磁気等方性磁石粉末や、焼結磁石の原料に用いられるような、結晶粒径が1μm以上の磁石粉末などを用いることもできる。
 これら磁石粉末は、単独使用または2種類以上併用することができる。
 磁石粉末として、好ましくは、HDDR法により得られたNd-Fe-B系磁石粉末、Nd-Fe-B系ナノコンポジット磁石粉末が挙げられる。
 HDDR法により得られたNd-Fe-B系磁石粉末を用いれば、保磁力や残留磁束密度などの向上を図ることができる。
 また、Nd-Fe-B系ナノコンポジット磁石粉末を用いれば、残留磁束密度などの向上を図ることができる。
 本発明において、アモルファス金属は、希土類元素、Fe(鉄)およびB(ホウ素)を含有する。
 このようなアモルファス金属において、希土類元素は、その焼成において、結晶磁気異方性を生じさせ、その磁気特性(例えば、保磁力など)を向上させるために含有される。
 希土類元素としては、例えば、Sc(スカンジウム)、Y(イットリウム)、La(ランタン)、Ce(セリウム)、Pr(プラセオジム)、Nd(ネオジム)、Pm(プロメチウム)、Sm(サマリウム)、Eu(ユーロピウム)などの軽希土類元素、例えば、Gd(ガドリニウム)、Tb(テルビウム)、Dy(ジスプロシウム)、Ho(ホルミウム)、Er(エルビウム)、Tm(ツリウム)、Yb(イッテルビウム)、Lu(ルテチウム)などの重希土類元素などが挙げられる。
 これら希土類元素は、単独使用または2種類以上併用することができる。
 なお、詳しくは後述するが、このようなアモルファス金属は、必ずしも重希土類元素を含まなくとも、結晶化後に十分大きな保磁力を発現することができる。
 希土類元素として、好ましくは、軽希土類元素、より好ましくは、Nd(ネオジム)、Y(イットリウム)、さらに好ましくは、Nd(ネオジム)が挙げられる。
 希土類元素としてNd(ネオジム)を用いれば、アモルファス金属を用いて得られる磁性材料の保磁力、残留磁化を向上することができる。
 また、希土類元素として、好ましくは、Nd(ネオジム)とY(イットリウム)との併用が挙げられる。
 希土類元素が、Nd(ネオジム)およびY(イットリウム)を含有していれば、アモルファス金属を用いて得られる磁性材料の保磁力、残留磁化を向上することができる。
 希土類元素がNd(ネオジム)およびY(イットリウム)を含有する場合には、それらの含有割合は、Nd(ネオジム)およびY(イットリウム)の総量に対して、Nd(ネオジム)が、65~95原子%であり、Y(イットリウム)が、5~35原子%である。
 また、アモルファス金属において、希土類元素の原子割合(併用される場合には、それらの総量)は、22~44原子%、好ましくは、23~40原子%、より好ましくは、24~37原子%の範囲である。
 希土類元素の原子割合が上記下限未満である場合には、アモルファス金属の結晶化温度(Tx)が高くなる場合があるため、後述するように、磁石粉末およびアモルファス金属を熱処理して磁性材料を製造する場合において、熱処理のエネルギーコストが増加し、さらに、作業性および生産性が低下するという不具合がある。
 また、希土類元素の原子割合が上記下限未満である場合には、磁性材料の保磁力が低下するという不具合がある。
 一方、希土類元素の原子割合が上記上限を超過する場合には、磁性材料の残留磁化が低下するという不具合がある。
 また、希土類元素の原子割合が上記上限を超過すると、コスト面に劣り、また、酸化しやすくなるため、生産性および安全性にも劣るという不具合がある。
 これに対し、希土類元素の原子割合が上記範囲であれば、アモルファス金属を用いて得られる磁性材料の残留磁化および保磁力を向上することができ、さらには、アモルファス金属の結晶化温度(Tx)を低く抑えることができるため、後述するように、高温で熱処理することなく、低コスト、かつ、作業性および生産性よく磁性材料を製造することができる。
 アモルファス金属において、Fe(鉄)は、磁性に寄与する元素であって、磁性材料の磁気特性(例えば、残留磁束密度など)を向上させるために含有される。
 アモルファス金属において、Fe(鉄)の原子割合は、例えば、15~65原子%、好ましくは、20~60原子%、より好ましくは、25~55原子%の範囲である。
 Fe(鉄)の原子割合が上記下限未満である場合には、後述する熱処理(結晶化)後の磁性材料の残留磁束密度が低下する場合がある。
 また、Fe(鉄)の原子割合が上記上限を超過する場合には、後述する熱処理(結晶化)後の磁性材料の保磁力が低下する場合がある。
 アモルファス金属において、B(ホウ素)は、非晶質相を形成し、アモルファス合金とするために含有される。
 アモルファス金属において、B(ホウ素)の原子割合は、6~28原子%、好ましくは、12~28原子%、より好ましくは、15~25原子%の範囲である。
 B(ホウ素)の原子割合が上記下限未満である場合には、後述する急冷時において、結晶相が生成する場合があり、アモルファス金属を原料として、放電プラズマ焼結法やホットプレス法等を用いて成形体を製造する場合において、成形性および加工性が低下する場合がある。
 また、B(ホウ素)の原子割合が上記上限を超過する場合には後述する熱処理(結晶化)後の磁性材料の残留磁束密度が低下する場合がある。
 また、アモルファス金属は、好ましくは、Co(コバルト)を含有している。
 アモルファス金属において、Co(コバルト)は、アモルファス金属を用いて得られる磁性材料の磁気特性を向上させ、また、酸化を防止することにより取扱性の向上を図るために含有される。
 さらに、アモルファス金属が後述するように金属ガラスである場合には、Co(コバルト)は、その金属ガラスを、後述する軟化状態(ガラス遷移状態)において安定化させ、その成形性を向上するために含有される。
 アモルファス金属において、Co(コバルト)の原子割合は、例えば、1~50原子%、好ましくは、2~45原子%、より好ましくは、4~40原子%の範囲である。
 Co(コバルト)の原子割合が上記下限未満である場合には、取扱性、成形性および加工性が低下する場合がある。
 とりわけ、アモルファス金属が後述するように金属ガラスである場合において、その過冷却領域(ガラス遷移温度以上、かつ、結晶化温度未満の領域。ΔTx(=Tx-Tg))を十分に確保することができず、成形性および加工性が低下する場合がある。
 また、Co(コバルト)の原子割合が上記上限を超過する場合には、アモルファス金属を用いて得られる磁性材料の残留磁束密度が低下する場合がある。
 また、Co(コバルト)の原子割合として、好ましくは、Fe(鉄)に対するCo(コバルト)の原子比が、1.5以下、好ましくは、1.44以下、より好ましくは0.6以下であることが挙げられる。
 Fe(鉄)に対するCo(コバルト)の原子比が、1.5以下であれば取扱性を向上でき、さらに、0.6以下であれば熱処理により大きな保磁力を発現できる。一方、1.5を超過すると、コスト面に劣るという不具合がある。
 また、アモルファス金属は、添加元素として、さらに、その他の元素、例えば、Ti(チタン)、Zr(ジルコニウム)、Hf(ハフニウム)、V(バナジウム)、Nb(ニオブ)、Ta(タンタル)、Cr(クロム)、Mo(モリブデン)、W(タングステン)、Mn(マンガン)、Ni(ニッケル)、Cu(銅)、Ru(ルテニウム)、Rh(ロジウム)、Pd(パラジウム)Ag(銀)、Os(オスミウム)、Ir(イリジウム)、Pt(白金)、Au(金)などの遷移元素、例えば、C(炭素)、P(リン)、Al(アルミニウム)、Si(ケイ素)、Ca(カルシウム)、Ga(ガリウム)、Ge(ゲルマニウム)、Sn(スズ)、Pb(鉛)、Zn(亜鉛)などの典型元素など、種々の元素を含むことができる。
 これら添加元素は、単独使用または2種類以上併用することができる。
 添加元素として、好ましくは、Ti(チタン)、Zr(ジルコニウム)、Nb(ニオブ)、Cr(クロム)、Ni(ニッケル)、Cu(銅)、Si(ケイ素)、Al(アルミニウム)が挙げられる。
 添加元素として、Ti(チタン)、Zr(ジルコニウム)、Nb(ニオブ)、Cr(クロム)、Ni(ニッケル)、Cu(銅)、Si(ケイ素)およびAl(アルミニウム)からなる群から選択される少なくとも1種を含有すれば、磁性材料の残留磁束密度、保磁力などを向上させることができる。
 このようなアモルファス金属において、添加元素の原子割合は、例えば、1~15原子%、好ましくは、1~10原子%。より好ましくは、1~5原子%である。
 また、添加元素として、より好ましくは、Al(アルミニウム)、Cu(銅)が挙げられる。
 アモルファス金属が、添加元素として、Al(アルミニウム)および/またはCu(銅)を含有すれば、後述するアモルファス金属の結晶化温度(Tx)を低く抑えることができるため、後述するように、高温で熱処理することなく、すなわち、低コスト、かつ、作業性および生産性よく磁性材料を製造することができる。
 また、アモルファス金属が、後述する金属ガラスである場合に、その金属ガラスの軟化開始温度(ガラス遷移温度(Tg))を低く抑えることができるため、成形性をより向上することができる。
 アモルファス金属がAl(アルミニウム)および/またはCu(銅)を含有する場合において、Al(アルミニウム)およびCu(銅)の原子割合(併用される場合にはそれらの総量)は、例えば、15原子%未満であり、好ましくは、5原子%未満、より好ましくは、3.5原子%以下、さらに好ましくは、3原子%以下である。
 Al(アルミニウム)の原子割合が5原子%以上である場合には、アモルファス金属の結晶化温度(Tx)が高くなり、磁性材料の製造におけるコストを増加させる場合や、作業性および生産性を低下させる場合がある。
 また、アモルファス金属が、添加元素としてCu(銅)を含有すれば金属ガラスとすることができ、広い過冷却領域を得ることができる。
 そして、このようなアモルファス金属において、希土類元素およびFe(鉄)(さらに必要により含有されるCo(コバルト))の原子割合の総量は、例えば、65~94原子%、好ましくは、70~90原子%、より好ましくは、72~85原子%である。
 希土類元素およびFe(鉄)(さらに必要により含有されるCo(コバルト))の原子割合の総量が上記範囲であれば、アモルファス金属の成形性および加工性を向上することができ、さらには、後述する熱処理(結晶化)後の磁性材料の残留磁束密度および保磁力を良好とすることができる。
 また、アモルファス金属において、希土類元素およびFe(鉄)(さらに必要により含有されるCo(コバルト))を除く元素(必須成分としてB(ホウ素)を含み、任意成分として添加元素(例えば、Ti(チタン)、Zr(ジルコニウム)、Nb(ニオブ)、Cr(クロム)、Ni(ニッケル)、Cu(銅)、Si(ケイ素)、Al(アルミニウム)などを含む。)の原子割合の総量は、例えば、6原子%以上、好ましくは、10~30原子%、より好ましくは、15~28原子%、とりわけ好ましくは、15~25原子%の範囲である。
 希土類元素、Fe(鉄)およびCo(コバルト)を除く元素の原子割合の総量が上記範囲であれば、アモルファス金属の成形性および加工性を向上することができ、さらには、後述する熱処理(結晶化)後の磁性材料の残留磁束密度および保磁力を良好とすることができる。
 また、このようなアモルファス金属は、低い温度で硬磁性相を析出させることができ、必ずしも重希土類元素を含まなくとも、十分大きな保磁力を発現することができる。
 このようなアモルファス金属の一態様として、例えば、下記式(1)で示されるアモルファス金属が挙げられる。
         R83-xFex/2Cox/2Al17-y    (1)
(式中、Rは、希土類元素を示す。また、0<x<83であり、また、0<y≦17である。)
 上記式(1)において、Rは、上記した希土類元素を示す(以下同様。)。
 また、xの範囲は、0<x<83、好ましくは、28<x<58、より好ましくは、33<x<53である。
 xの値が上記範囲であれば、アモルファス金属の成形性および加工性を向上することができ、さらには、後述する熱処理(結晶化)後の磁性材料の残留磁束密度および保磁力を良好とすることができる。
 また、yの範囲は、0<y≦17、好ましくは、12<y<17、より好ましくは、13.5<y<17である。
 yの値が上記範囲であれば、アモルファス金属の成形性および加工性を向上することができ、さらには、後述する熱処理(結晶化)後の磁性材料の残留磁束密度および保磁力を良好とすることができる。
 そして、このようなアモルファス金属は、特に制限されず、公知の方法により製造することができる。
 より具体的には、例えば、まず、原料成分として、上記各元素の単体の粉末、塊状物など(必要により、一部合金化していてもよい)を用意し、それらを、上記原子割合となるように混合する。
 次いで、得られた原料成分の混合物を、例えば、不活性ガス(例えば、窒素ガス、アルゴンガスなど)雰囲気において溶解させる。
 原料成分の溶解方法としては、上記各元素を溶解できる方法であれば特に制限されないが、例えば、アーク溶解などが挙げられる。
 次いで、例えば、放冷し、上記各元素を上記原子割合で含有する塊状合金(鋳塊、インゴット)を得る。その後、得られた塊状合金を公知の方法により粉砕し、合金粒状物(粒子径:0.5~20mm)を得る。
 その後、この方法では、得られた合金粒状物を溶解させ、合金溶湯を得る。
 合金粒状物の溶解方法としては、上記合金粒状物を溶解できる方法であれば特に制限されないが、例えば、高周波誘導加熱などが挙げられる。
 次いで、この方法では、得られた合金溶湯を、公知の方法、例えば、単ロール法、ガスアトマイズ法などにより急冷し、アモルファス金属を得る。
 単ロール法では、例えば、回転する冷却ロールの外周表面上に合金溶湯を流下し、その合金溶湯と冷却ロールとを所定時間接触させることにより、合金溶湯を急冷する。
 合金溶湯の急冷速度(冷却速度)は、例えば、10-2~10℃/sである。
 また、合金溶湯の急冷速度(冷却速度)は、例えば、冷却ロールの回転速度を調節することなどにより制御される。このような場合において、冷却ロールの回転速度は、例えば、1~60m/s、好ましくは、20~50m/s、より好ましくは、30~40m/sである。
 このように合金溶湯を急冷することにより、冷却ロールの外周表面上において、例えば、帯状(薄膜状、厚膜状を含む)のアモルファス金属を得ることができる。
 得られるアモルファス金属の厚みは、例えば、1~500μm、好ましくは、5~300μm、より好ましくは、10~100μmである。
 また、ガスアトマイズ法では、上記の合金溶湯に、例えば、高圧の噴射ガス(例えば、ヘリウムガス、アルゴンガス、窒素ガスなど)を噴き付け、合金溶湯を急冷するとともに微粉化する。
 このように合金溶湯を急冷することにより、粉末状のアモルファス金属を得ることができる。
 得られるアモルファス金属の体積平均粒子径は、例えば、1~200μm、好ましくは、5~50μmである。
 なお、合金溶湯の急冷方法としては、上記の単ロール法、ガスアトマイズ法に限定されず、公知の方法を採用することができる。好ましくは、単ロール法が採用される。
 また、アモルファス金属の結晶化温度(Tx)(結晶化を開始する温度)は、例えば、600℃以下、好ましくは、550℃以下、より好ましくは、500℃以下である。
 アモルファス金属の結晶化温度(Tx)は、DSC(示差走査熱量測定)によって測定することができ、本発明においては、40℃/minの昇温速度で測定された値であると定義される。
 なお、結晶化温度(Tx)が複数確認される場合には、それら結晶化温度(Tx)のうち最も低い結晶化温度(Tx)を、アモルファス金属の結晶化温度(Tx)とする。
 また、このようにして得られるアモルファス金属は、金属ガラスを含んでいる。
 金属ガラスは、結晶化温度(Tx)未満のガラス遷移温度(Tg)を有するアモルファス合金であり、高い成形性を有している。
 そして、このようにして得られるアモルファス金属が、金属ガラスである場合には、その軟化開始温度(ガラス遷移温度(Tg))は、例えば、600℃以下、好ましくは、500℃以下、より好ましくは、450℃以下である。
 また、アモルファス金属は、金属ガラスでなくとも、加熱により軟化する場合があり、そのような場合における軟化開始温度は、例えば、600℃以下、好ましくは、500℃以下、より好ましくは、450℃以下である。
 アモルファス金属(金属ガラスを含む。)の軟化開始温度は、例えば、DSC(示差走査熱量測定)、または、放電プラズマ焼結機のプレス変位測定などにより、求めることができる。
 これらアモルファス金属は、単独使用または2種類以上併用することができる。
 本発明において、磁性材料を製造するには、まず、磁石粉末とアモルファス金属とを混合する。
 磁石粉末とアモルファス金属との配合割合は、磁石粉末とアモルファス金属との総量100質量部に対して、磁石粉末が、例えば、60~99質量部、好ましくは、80~95質量部であり、アモルファス金属が、例えば、1~40質量部、好ましくは、5~20質量部である。
 混合は、磁石粉末とアモルファス金属とを十分に混合できれば、特に制限されず、例えば、ボールミルなどの公知の混合装置を用いることができる。
 この方法では、乾式法、湿式法のいずれも採用することができる。例えば、乾式法では、磁石粉末とアモルファス金属とを、不活性ガス(例えば、窒素ガス、アルゴンガスなど)雰囲気下において、混合する。また、湿式法では、磁石粉末とアモルファス金属とを、溶媒(例えば、シクロヘキサン、アセトン、エタノールなど)中において、混合する。
 混合条件としては、特に制限されないが、ボールミル(容量0.3L)を使用する場合には、回転数が、例えば、100~300rpm、好ましくは、150~250rpmであって、混合時間が、例えば、5~60分間、好ましくは、5~45分間である。
 次いで、この方法では、磁石粉末とアモルファス金属との混合物を、例えば、加圧しながら、アモルファス金属の結晶化温度(Tx)より30℃低い温度以上に加熱する。
 また、アモルファス金属が金属ガラスである場合には、磁石粉末とアモルファス金属との混合物を、例えば、加圧しながら、ガラス遷移温度(Tg)以上の温度に加熱することもできる。
 より具体的には、この方法では、例えば、ホットプレス装置、放電プラズマ焼結機などを用いて、磁石粉末とアモルファス金属との混合物を、例えば、20~1500MPa、好ましくは、200~1000MPaの圧力条件下において、アモルファス金属の結晶化温度(Tx)より30℃低い温度以上、または、アモルファス金属が金属ガラスである場合にはそのガラス遷移温度(Tg)以上、好ましくは、アモルファス金属の結晶化温度(Tx)以上、具体的には、例えば、400~600℃、好ましくは、410~550℃に加熱する。
 このような加圧加熱成形により、アモルファス金属が変形を生じ、これにより、高密度な磁性材料を得ることができる。さらに、アモルファス金属が硬磁性相となるため、磁石粉末、および、アモルファス金属から生成した硬磁性相を含む磁性材料を、得ることができる。
 加熱は、特に制限されないが、例えば、常温から一定の昇温速度で加熱することができ、そのような場合には、昇温速度は、例えば、10~200℃/分、好ましくは、20~100℃/分である。
 また、磁性材料の製造においては、必要により、イメージ炉などを用いて、上記の加圧加熱成形の後、磁石粉末と、アモルファス金属またはアモルファス金属から生成した硬磁性相との成形体を、高温条件下において所定時間保持することもできる。
 そのような場合には、上記の加圧加熱成形の後、例えば、400~600℃、好ましくは、410~550℃において、例えば、1~120分間、好ましくは、10~60分間保持する。
 これにより、アモルファス金属の結晶化熱処理工程を、バッジ式で行えるため、磁性材料の生産性を向上することができる。
 また、磁性材料の製造においては、加圧加熱成形の昇温後に、必要により、加圧加熱状態で保持することもできる。
 さらに、磁性材料の製造においては、例えば、上記の加圧加熱成形、および、その後の熱処理を磁場中で行うことができる。
 また、上記の加圧加熱成形の前処理として、磁石粉末とアモルファス金属との混合物を、磁場中で加圧(磁場プレス処理)することもできる。
 とりわけ、磁石粉末として、磁気異方性磁石粉末が用いられる場合には、好ましくは、磁石粉末とアモルファス金属との混合物を磁場プレス処理する。
 磁場中で加圧すると、磁石粉末を所定方向に配向することができるため、得られる磁性材料の磁気特性を、より一層向上することができる。
 磁場プレス処理における条件としては、例えば、印加磁場が、10kOe以上、好ましくは、20kOe以上であり、圧力条件が、例えば、30~2000MPa、好ましくは、100~1000MPaである。
 このようにして得られる磁性材料の成形体密度(かさ密度)は、例えば、6~7.5g/cm、好ましくは、6.5~7.5g/cmである。
 成形体密度が上記範囲であれば、磁束密度を良好とすることができる。
 なお、成形体密度は、例えば、アルキメデス法や、例えば、下記式(2)により算出することができる。
             ρ=m/V     (2)
(式中、ρは磁性材料の密度(成形体密度)を、mは磁性材料の質量を、Vは磁性材料の体積を、それぞれ示す。)
 そして、このようにして得られる磁性材料では、磁石粉末が焼成されることにより生じる材料劣化、より具体的には、結晶の粗大化などが抑制されるとともに、磁石粉末の隙間(空隙)に、磁気特性に優れるアモルファス金属から生成した硬磁性相が充填されている。
 そのため、このような磁性材料によれば、簡易な製造によって、高い磁気特性を確保することができる。
 また、このような磁性材料では、アモルファス金属における希土類元素の原子割合が22~44原子%の範囲であるため、結晶化温度(Tx)が低く抑えられており、高温で熱処理することなく、すなわち、低コスト、かつ、作業性および生産性よく磁性材料を製造することができる。さらに、アモルファス金属から生成する硬磁性相の磁気特性が高いため、磁気特性の高い磁性材料を製造することができる。
 つまり、アモルファス金属として、上記組成を除くアモルファス金属(例えば、Nd60Fe30Al10など)を用いることも検討されるが、このようなアモルファス金属は、磁気特性が十分ではなく、そのため、得られる磁性材料の磁気特性に劣る場合がある。
 一方、本発明の磁性材料は、上記のアモルファス金属と磁石粉末とを混合するとともに、そのアモルファス金属の変形開始温度以上の温度に加熱することにより得られるため、優れた磁気特性を備えることができる。
 次に、本発明を実施例および比較例に基づいて説明するが、本発明は下記の実施例によって限定されるものではない。
 製造例1~6(アモルファス金属の製造)
 Nd(ネオジム)、Fe(鉄)、Co(コバルト)、B(ホウ素)、Cu(銅)の単体粉末または塊状物を、表1に示す配合割合で処方し、アーク溶解炉により、-4kPa(-30Torr)、Ar(アルゴン)雰囲気下で溶解させ、表1に示す組成比の合金(インゴット)を作製した。
 次いで、得られたインゴットを粉砕し、合金粒状物(粒子径:0.5~10mm)を得た。
 その後、得られた合金粒状物を高周波誘導加熱にて溶解し、合金溶湯とした後、得られた合金溶湯を、Ar雰囲気下において、単ロール装置にて回転速度40m/sの冷却ロールの外周表面上に流下し、急冷した。これにより、アモルファス金属を得た。
 その後、得られたアモルファス金属を、遊星ボールミル(伊藤製作所製 LP-1)または乳鉢により粉砕した。遊星ボールミルによる粉砕の場合は体積平均粒径1.5μm、乳鉢の場合は体積平均粒子径20μmの粉末を得た。
 製造例7(アモルファス金属の製造)の製造
 ガスアトマイズ法(噴射ガス:Ar)によりNd60Fe30Al10を製造した後、ボールミル(伊藤製作所製 LP-1)により微粉砕した。これにより、体積平均粒子径1μmの、Nd60Fe30Al10の粉末を得た。
[評価]
 DSC(示差走査熱量測定:SII社製、DSC6300)を用いて、各製造例において得られたアモルファス金属の結晶化温度(Tx)、および、アモルファス金属が金属ガラスである場合には、そのガラス遷移温度(Tg)を測定した。
 具体的には、アモルファス金属試料10mgをアルミナパンに投入し、Ar雰囲気中、昇温速度40℃/minで測定した。
 なお、結晶化反応(Tx)が複数確認された場合には、その温度の低い方を結晶化温度(Tx)として測定した。
 また、結晶化温度(Tx)、および、ガラス遷移温度(Tg)が確認される場合には、過冷却領域ΔTx(=Tx-Tg)を算出した。
 その結果を表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
  実施例1~9および比較例1~2
 製造例1において得られたアモルファス金属の粉末と、MFP-19(商品名、HDDR法により得られたNd-Fe-B系磁気異方性磁石粉末、愛知製鋼社製)とを、表2に示す割合で、乳鉢中において混合することにより、アモルファス金属の粉末と磁石粉末との混合粉末を得た。
 その後、混合粉末0.3gを採取して、超硬製金型(成形サイズ:5mm×5mm)に充填し、放電プラズマ焼結機(SPSシンテックス社製SPS-515S)によって、真空中で表2に示す圧力で、表2に示す温度まで、昇温速度40℃/minで加熱(昇温)し、表2に示す時間、保持した。これにより、磁性材料を得た。
 また、実施例8および9では、放電プラズマ焼結機から取り出した磁性材料を、イメージ炉において、真空中で、460℃で25分間熱処理した。
 なお、比較例1では、アモルファス金属を配合することなく、磁性材料を得た。
 また、比較例2では、アモルファス金属のガラス遷移温度(433℃)より13℃低い温度(420℃)に加熱した。
 得られた各磁性材料の密度(成形体密度)を、下記式(2)により、それぞれ算出した。
               ρ=m/V     (2)
(式中、ρは磁性材料の密度(成形体密度)を、mは磁性材料の質量を、Vは磁性材料の体積を、それぞれ示す。)
 その結果を、表2に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
  実施例10~22および比較例3~4
 製造例2で得られたアモルファス金属の粉末と、MFP-15(商品名、HDDR法により得られたNd-Fe-B系磁気異方性磁石粉末、愛知製鋼社製)とを、表3に示す割合で混合し、乳鉢中において混合することにより、アモルファス金属の粉末と磁石粉末との混合粉末を得た。
 その後、混合粉末0.3gを採取して、超硬製金型(成形サイズ:5mm×5mm)に充填し、放電プラズマ焼結機(SPSシンテックス社製SPS-515S)によって、真空中で表3に示す圧力で、表3に示す温度まで加熱(昇温)し、表3に示す時間、その温度で保持した後、放冷した。これにより、磁性材料を得た。
 なお、比較例3では、アモルファス金属を配合することなく、磁性材料を得た。
 また、比較例4では、アモルファス金属のガラス遷移温度(431℃)より11℃低い温度(420℃)に加熱した。
 得られた各磁性材料の密度(成形体密度)を、上記式(2)により、それぞれ算出した。その結果を、表3に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
  実施例23~29
 製造例3~6で得られたアモルファス金属の粉末と、MFP-15またはMFP-19とを、表4に示す割合で混合し、乳鉢中において混合することにより、アモルファス金属の粉末と磁石粉末との混合粉末を得た。
 その後、混合粉末0.3gを採取して、超硬製金型(成形サイズ:5mm×5mm)に充填し、放電プラズマ焼結機(SPSシンテックス社製SPS-515S)によって、真空中で表4に示す圧力で、表4に示す温度まで加熱(昇温)し、表4に示す時間、その温度で保持した後、放冷した。これにより、磁性材料を得た。
 得られた各磁性材料の密度(成形体密度)を、上記式(2)により、それぞれ算出した。その結果を、表4に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
  比較例5
 製造例7において得られたNd60Fe30Al10の粉末と、Z16(磁石粉末、Sm-Fe-N系磁石(SmFe17)、分解温度600℃、体積平均粒子径3μm、日亜化学工業社製)とを、それらの総量に対してNd60Fe30Al10が10質量%となるように配合し、窒素雰囲気下において、ボールミル(伊藤製作所製 LP-1 容量0.3L)によって、250rpmで30分間混合した。
 その後、得られたNd60Fe30Al10とZ16との混合物を0.5g採取して、金型(サイズ:5mm×5mm、超硬製型)に充填し、放電プラズマ焼結機(SPSシンテックス社製)によって、800MPaに加圧するとともに、10分かけて420℃まで加熱(昇温)した後、放冷した。これにより、磁性材料を得た。
  実施例30および比較例6
 製造例2で得られたアモルファス金属の粉末と、MFP-15(商品名、HDDR法により得られたNd-Fe-B系磁気異方性磁石粉末、愛知製鋼社製)とを、表5に示す割合で混合し、乳鉢中において混合することにより、アモルファス金属の粉末と磁石粉末との混合粉末を得た。
 次いで、混合粉末2.0gを採取して、非磁性金型(ホッカイMIC製、成形サイズ:8mm×6mm)に充填し、磁場プレス機(玉川製作所製TM-MPH8525-10T型)によって、磁界25kOe、プレス圧800MPaで磁場プレス処理した。
 その後、放電プラズマ焼結機(SPSシンテックス社製SPS-515S)によって、真空中で表5に示す圧力で、表5に示す温度まで加熱(昇温)し、表5に示す時間、その温度で保持した後、放冷した。これにより、磁性材料を得た。
 なお、比較例6では、アモルファス金属を配合することなく、磁性材料を得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
 評価
 各実施例および各比較例(実施例30および比較例6を除く)により得られた各磁性材料について、VSM(玉川製作所製)にて減磁曲線を測定し、それらの磁気特性を評価した。その結果を表6~8に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
 実施例30および比較例6により得られた各磁性材料の室温(22.5~22.6℃)、100℃および150℃における磁気特性を、BHトレーサ(玉川製作所製)にて評価した。その結果を表9に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
 なお、表中において、Jmax(最大磁化)、Br(残留磁束密度)、bHc(B保磁力)、iHc(I保磁力)、(BH)max(最大エネルギー積)は、いずれもその値が高いほど磁気特性が良好であることを示す。
(考察)
[磁性材料]
 ネオジム-鉄-ホウ素系磁石粉末である磁石粉末と、希土類元素、鉄およびホウ素を含有し、希土類元素の原子割合が、22~44原子%の範囲であり、ホウ素の原子割合が、6~28原子%の範囲であるアモルファス金属とを混合するとともに、アモルファス金属の結晶化温度(Tx)より30℃低い温度以上、または、アモルファス金属が金属ガラスである場合には、そのガラス遷移温度(Tg)以上の温度に加熱することにより得られる各実施例の磁性材料は、その他の磁石粉末およびアモルファス金属が用いられる比較例5の磁性材料に比べ、最大磁化、残留磁束密度、保磁力(B保磁力、I保磁力)および最大エネルギー積に優れていた。
[アモルファス金属]
 アモルファス金属を含有していない比較例1の磁性材料は、アモルファス金属を含有する以外は同じ条件で製造した実施例1~4の磁性材料に比べ、保磁力(B保磁力、I保磁力)および最大エネルギー積に劣っていた。
 また、同様に、アモルファス金属を含有していない比較例3の磁性材料は、アモルファス金属を含有する以外は同じ条件で製造した実施例10,20~22の磁性材料に比べ、保磁力(B保磁力、I保磁力)および最大エネルギー積に劣っていた。
[熱処理温度]
 アモルファス金属のガラス遷移温度(Tg)よりも低い温度で熱処理した比較例2の磁性材料は、アモルファス金属のガラス遷移温度(Tg)以上で熱処理する以外は同じ条件で製造した実施例3および6の磁性材料に比べ、最大磁化、残留磁束密度、保磁力(B保磁力、I保磁力)および最大エネルギー積に劣っていた。
 また、同様に、アモルファス金属のガラス遷移温度(Tg)よりも低い温度で熱処理した比較例4の磁性材料は、アモルファス金属のガラス遷移温度(Tg)以上で熱処理する以外は同じ条件で製造した実施例10,14~16の磁性材料に比べ、最大磁化、残留磁束密度、保磁力(B保磁力、I保磁力)および最大エネルギー積に劣っていた。
 また、実施例28および29より、ガラス遷移温度(Tg)を持たないアモルファス金属を用いた場合には、アモルファス金属の結晶化温度(Tx)より30℃低い温度以上で熱処理することにより、優れた磁気特性を備える磁性材料を製造できることが、確認された。
[磁場プレス処理]
 磁気異方性磁石粉末とアモルファス金属との混合物が磁場プレス処理された実施例30の磁性材料は、磁場プレス処理されなかった以外は同条件で製造された実施例16の磁性材料や、アモルファス粉末を用いなかった以外は同条件で製造された比較例6の磁性材料に比べ、室温において、優れた磁気特性を備えていた。
 また、実施例30の磁性材料は、100℃、150℃などの高温環境下においても、優れた磁気特性を備えることが確認された。
 なお、上記発明は、本発明の例示の実施形態として提供したが、これは単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。当該技術分野の当業者によって明らかな本発明の変形例は、後記特許請求の範囲に含まれるものである。
 本発明の磁性材料は、例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車の駆動モータ、例えば、空調機のコンプレッサーなど、種々の機材に組み込まれるモータなどにおいて、好適に用いられる。

Claims (2)

  1.  磁石粉末とアモルファス金属とを原料とする磁性材料であって、
     前記磁石粉末が、ネオジム-鉄-ホウ素系磁石粉末であり、
     前記アモルファス金属が、希土類元素、鉄およびホウ素を含有し、
     前記アモルファス金属において、前記希土類元素の原子割合が、22~44原子%の範囲であり、前記ホウ素の原子割合が、6~28原子%の範囲であり、
     前記磁石粉末と前記アモルファス金属とを混合するとともに、
     前記アモルファス金属の結晶化温度(Tx)より30℃低い温度以上、または、アモルファス金属が金属ガラスである場合には、そのガラス遷移温度(Tg)以上の温度に加熱することにより得られることを特徴とする、磁性材料。
  2.  前記磁石粉末として、磁気異方性磁石粉末が用いられ、前記アモルファス金属との混合物が磁場プレス処理されていることを特徴とする、請求項1に記載の磁性材料。
     
PCT/JP2012/051863 2011-03-16 2012-01-27 磁性材料 WO2012124387A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013504592A JP6033768B2 (ja) 2011-03-16 2012-01-27 磁性材料の製造方法
CN2012800131346A CN103430248A (zh) 2011-03-16 2012-01-27 磁性材料
DE112012001234T DE112012001234T5 (de) 2011-03-16 2012-01-27 Magnetisches Material
US14/004,804 US20140000763A1 (en) 2011-03-16 2012-01-27 Magnetic material

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011058580 2011-03-16
JP2011-058580 2011-03-16

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2012124387A1 true WO2012124387A1 (ja) 2012-09-20

Family

ID=46830468

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2012/051863 WO2012124387A1 (ja) 2011-03-16 2012-01-27 磁性材料

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20140000763A1 (ja)
JP (1) JP6033768B2 (ja)
CN (1) CN103430248A (ja)
DE (1) DE112012001234T5 (ja)
WO (1) WO2012124387A1 (ja)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012032961A1 (ja) * 2010-09-06 2012-03-15 ダイハツ工業株式会社 磁性材料およびその製造方法
CN103680793B (zh) * 2013-12-19 2016-01-20 南京信息工程大学 一种含铑高磁能积功能材料及其制备方法
CN103871704B (zh) * 2014-03-04 2016-03-09 南京信息工程大学 一种钕铁氮磷永磁材料及制备方法
CN111986912B (zh) * 2020-08-24 2022-02-08 昆山磁通新材料科技有限公司 非晶态软磁粉芯及其制备方法和应用
CN114804115B (zh) * 2022-04-26 2023-05-12 四川大学 一种块状室温铁磁性Si1-xGexMy半导体、制备方法及其应用
CN118398318A (zh) * 2024-05-07 2024-07-26 扬州国光新材料有限公司 一种低损耗粉末冶金磁芯材料及其制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63232304A (ja) * 1986-04-30 1988-09-28 Tokin Corp 耐酸化性に優れた永久磁石とその製造方法
JPS63254703A (ja) * 1987-04-11 1988-10-21 Tokin Corp 耐酸化性に優れた希土類永久磁石の製造方法
JPH06260360A (ja) * 1993-03-09 1994-09-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd 希土類−鉄系磁石の製造方法
JP2004099932A (ja) * 2002-09-05 2004-04-02 Mitsubishi Electric Corp 焼結磁石用希土類合金粉末の製造方法
JP2011214148A (ja) * 2010-03-17 2011-10-27 Daihatsu Motor Co Ltd アモルファス金属および磁性材料
WO2012032961A1 (ja) * 2010-09-06 2012-03-15 ダイハツ工業株式会社 磁性材料およびその製造方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3783413T2 (de) * 1986-09-16 1993-05-27 Tokin Corp Verfahren zur herstellung eines seltenerd-eisen-bor-dauermagneten mit hilfe eines abgeschreckten legierungspuders.
JP4710507B2 (ja) * 2005-09-21 2011-06-29 株式会社日立製作所 磁石,磁石用磁性材料,コート膜形成処理液及び回転機
JP5335590B2 (ja) 2009-07-16 2013-11-06 ダイハツ工業株式会社 磁性材料

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63232304A (ja) * 1986-04-30 1988-09-28 Tokin Corp 耐酸化性に優れた永久磁石とその製造方法
JPS63254703A (ja) * 1987-04-11 1988-10-21 Tokin Corp 耐酸化性に優れた希土類永久磁石の製造方法
JPH06260360A (ja) * 1993-03-09 1994-09-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd 希土類−鉄系磁石の製造方法
JP2004099932A (ja) * 2002-09-05 2004-04-02 Mitsubishi Electric Corp 焼結磁石用希土類合金粉末の製造方法
JP2011214148A (ja) * 2010-03-17 2011-10-27 Daihatsu Motor Co Ltd アモルファス金属および磁性材料
WO2012032961A1 (ja) * 2010-09-06 2012-03-15 ダイハツ工業株式会社 磁性材料およびその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2012124387A1 (ja) 2014-07-17
US20140000763A1 (en) 2014-01-02
CN103430248A (zh) 2013-12-04
JP6033768B2 (ja) 2016-11-30
DE112012001234T5 (de) 2013-12-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI431644B (zh) Rare earth permanent magnet and manufacturing method thereof
JP5093485B2 (ja) 希土類永久磁石及びその製造方法
JP6729446B2 (ja) R−t−b系永久磁石
JP5767788B2 (ja) R−t−b系希土類永久磁石、モーター、自動車、発電機、風力発電装置
WO2012032961A1 (ja) 磁性材料およびその製造方法
JP4702549B2 (ja) 希土類永久磁石
JP6733577B2 (ja) R−t−b系永久磁石
JP4482769B2 (ja) 希土類永久磁石及びその製造方法
TW201308368A (zh) 稀土類永久磁石及其製造方法
JP2017157833A (ja) R−t−b系永久磁石
TW201113910A (en) Rare earth magnet and its preparation
JP6033768B2 (ja) 磁性材料の製造方法
JP6466362B2 (ja) 希土類永久磁石及び希土類永久磁石の製造方法
WO1999062081A1 (fr) Materiau pour aimant permanent en terre rare de type nitrure et aimant lie utilisant ce materiau
JP4700578B2 (ja) 高抵抗希土類系永久磁石の製造方法
JP4821128B2 (ja) R−Fe−B系希土類永久磁石
JP5859753B2 (ja) 磁性材料の製造方法
JP6463293B2 (ja) 希土類永久磁石及び希土類永久磁石の製造方法
JP2013179196A (ja) 磁性材料
JP5715362B2 (ja) 磁性材料の製造方法
JP2014127700A (ja) アモルファス金属および磁性材料
JP2011214148A (ja) アモルファス金属および磁性材料
CN114999756A (zh) 一种合金粘结剂、复合稀土永磁材料及其制备方法
JP4930226B2 (ja) 希土類焼結磁石
JP2013179195A (ja) 磁性材料

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12757462

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2013504592

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14004804

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 112012001234

Country of ref document: DE

Ref document number: 1120120012348

Country of ref document: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 12757462

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1