JPH01201903A - 希土類永久磁石およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、耐食性および高温での磁気特性に優れた希
土類永久磁石およびその製造方法に関するものである。

（従来の技術） 現在、製造されている代表的な永久磁石材料としてはア
ルユニ１磁石、フェライト磁石および希土類磁石なとが
挙げられる。中でもＳｍ　−Ｃｏに代表される希土類磁
石は他の磁石よりも磁気特性が優れていることから、小
型、高効率化か要求される電子機器の磁気回路なとに多
く利用されている。

しかしながらＳ＋ｎ　−Ｃｏ　（ａ石は、資源的に乏し
いＳｍとＣｏを主成分としているため、高価な磁石とな
らざるを得なかった。

そこで高価なＳｍやＣｏを含まない安価でかつ高磁気特
性を有する磁石合金の開発が進められ、その結果特公昭
６１−３４２４２号公報に開示されているような焼結法
による三元系で安定な合金や、特開昭５９−６４７３９
号公報に開示されているような液体急冷法による保磁ノ
ｊの高い合金などが開発された。これらは希土ＩＮ（Ｒ
ｅｍ）　−Ｆｅ　−１３からなる合金でその最大エネル
ギー積はＳｍ　−Ｃｏ系磁石のそれを大きく超える優れ
たものである。

しかしながら、１７ｅｍ　−Ｆｅ　−Ｂ系磁石は、耐食
性に劣ることの他、キュリー温度が３００°Ｃ程度と低
いために残留磁束密度の温度特性がＳｍ　−Ｃｏ系に比
べて著しく悪いという欠点かあった。

そこで発明者らは、上記の問題を解決するものとして、
特願昭６２−２５２３２０号明細書においてＲｅｍ　−
Ｆｅ　−Ｂ系磁石のｒｅをＣｏおよびＮ１て置換した希
土類遷移金属磁石合金を提案した。

上記の発明により耐食性および残留磁束密度の温度特性
にすくれた良好な磁石合金が得られるようになったか、
保磁力が充分とは云い難いという難点かあった。

その対策として、Ｒｅｍの一部をＤｙ　、　Ｔｂのよう
な異方性の大きい重希土類元素とすれば、保磁力が大き
くなることが理論的に予測され、実験的にも確かめられ
ていた。

しかしなからこの場合、重希土類元素は鉄とフ、　ＩＪ
磁性的に結合するため、残留磁束密度が大幅に低下する
という難点が新たに生じていた。

（発明が解決しようとする課題） 上述したとおり発明者らは先に、Ｆｅの一部をＣｏ　。

Ｎｉで複合置換することにより耐食性と残留磁束密度の
温度変化にすくれたＲｅｍ　−（Ｆｅ、　Ｇｏ、　Ｎｉ
）　−Ｂ系磁石を開発したが、依然として残留磁束密度
を低下させることなしに保磁力を上げることは難しいと
いう、課題が残されていた。

この発明は、上記の課題を有利に解決するもので、耐食
性や夕、（留磁束密度の高温特性に優れるのはいうまで
もなく保磁力にも優れた希土類酸化物石を、その有利な
製造方法と共に提案することを目的とする。

（課題を解決するための手段） すなわちこの発明は、Ｒｅｍ　：　　８〜４５ａｔＸ　
　（以下単に％て示す）。

ここてＲｅｍはＹを含む希土類元素で、そのうち０．１
〜１５％か希土類酸化物の形で存在するＢ　：　２〜２
０％ Ｆｅ：ｌＱ％以上、７５％未満 Ｃｏニア〜５０％ Ｎｉ：３〜３０％ でかつ（Ｆｅ　＋　Ｃｏ　＋　Ｎｉ）：　５０％以上、
９０％未満の組成になる希土類永久磁石（第１発明）で
ある。

またこの発明は、Ｉンｅｍ：３〜３０％ここでＲｅｍは
Ｙを含む希土類元素 Ｂ　：　２〜２０％ Ｆｅ：１０％以上、７５％未満 Ｃｏニア〜５０％ Ｎｉ：３〜３０％ でかつ（Ｆｅ　＋　Ｃｏ　＋　Ｎｉ）：　５０％以上、
９０％未満の組−５＝ 成になる合金粉末に、希土類酸化物粉末をＲｅｍ換算で
０．１〜１５ａＬχの範囲において添加混合したのち、
加圧成形、ついで焼結することから成る希土類永久磁石
の製造方法（第２発明）である。

以下この発明を具体的に説明する。

まず、第２発明において出発材料の成分組成を上記の範
囲に限定した理由について説明する。

Ｒｅｍ　　（Ｙを含む希土類元素）；８〜３０％Ｒｅｍ
は、高保磁力を得る上で必須の元素であるが、含有量が
８％に満たないとその添加効果に乏しく、一方３０％を
超えると残留磁束密度が低下するので、各希土類元素は
単独または併用いずれの場合においても８〜３０％の範
囲で添加するものとした。

Ｂ　：２〜２０％ Ｂは、主相の形成と充分な保磁力を発現させるために不
可欠な元素であるが、２％未満では高保磁力が得られず
、一方２０％を超えると、残留磁束密度か低下するので
、２〜２０％の範囲で含有させるものとした。

Ｆｅ　；　１０％以上、７５％未満 Ｆｅは、高飽和磁束密度を得るために必要不可欠である
か、１０％に満たないとその効果に乏しく、一方７５％
以上では相対的に他成分の含有量が滅って保磁力か低下
するので１０％以上、７５％未満の範囲に限定した。

Ｎ１；８％以上、３０％以下。

Ｃｏ；７％以上、５０％以下 Ｎｉは、耐食性の向上に有効に寄与するが、含有量が８
％未満ではその添加効果に乏しく、一方３０％を超える
と保磁力や残留磁束密度か著しく低下するので、８〜３
０％好ましくは１０〜１８％の範囲で添加する必要があ
る。

Ｃｏは、Ｎｉ添加による耐食性の向−ヒ効果を損なうこ
となしに磁気特性とくに保磁力を効果的に向上させるだ
けてなく、キュリー温度の向−ヒ従って残留磁束密度の
温度特性の改善にも有効に寄与する。

しかしながら含有量か７％に満たないとその添加効果に
乏しく、一方５０％を超えるとかえって保磁力や残留磁
束密度の低下を招くので、７〜５０％の範囲に限定した
。

（Ｆｅ＋Ｎｉ４Ｃｏ）　；　５０％以上、９０％未満Ｆ
ｅ、　ＮｉおよびＧｏの遷移金属元素の総量が５０％に
浅たないと残留磁束密度の低下を招き、一方９０％以上
では相対的に他成分の量が少なくなって保磁力の低下を
招く。従ってこの発明では、Ｆｅ、　Ｎｉ　。

Ｃｏの合計量は各元素がそれぞれ上記の適正範囲を満足
した上でかつ５０％以上、９０％未満の範囲で含有させ
るものとした。

さて上記の組成に調整されたＲｅｍ　−（Ｆｅ、　Ｃｏ
、　Ｎ１）−Ｂ系合金の溶湯を、インゴ７１−に鋳込ん
だのち、粒径：数μｗ程度の粉粒に微粉砕する。

ついてこれとは別に数μｍ程度以下に微粉砕した希土類
酸化物を、Ｒｅｍ換算で０．１〜１５％の範囲において
添加混合したのち、好ましくは磁場中で配向させながら
加圧成形し、しかるのち焼結、熱熟理を施して焼結磁石
とする。

ここに希土類酸化物の添加量を上記の範囲に限定したの
は次の理由による。

希土類酸化物（ＲｅｍｘＯｙ　：　Ｘ＋　！ＩＩは、Ｃ
ｅ、　Ｐｒ、　Ｔｂを除いてそれぞれ２，３の値をとり
、残りはそれぞれＣｃＯｚ、　ＰｒｂＯｚ＋　Ｔｂ４０
７）のうちから選んだ少なくとも一種：　Ｒｅｍ換算で
０．１〜１５％これらの酸化物は、Ｒｅｍ　−（Ｆｅ、
　Ｃｏ、　Ｎｉ）　−Ｂ磁石で残留磁束密度の大幅な低
下を招くことなしに保磁力を増加させるのに有効に寄与
するものである。しかしなから添加量が０．１％に満た
ないとその効果に乏しく、一方１５％を超えると残留磁
束密度の低下か著しいので、０．１〜１５％の範囲で添
加するものとした。

この結果、第１発明の磁石製品中、Ｒｅｍ成分は、８〜
４５％の範囲に限定される。なお第１発明においてＲｅ
ｍ以外の他の成分の組成および限定理由は第２発明につ
いて述べたところと同様である。

（作　用） 希土類酸化物を添加することで、残留磁束密度をさほど
低下させることなしに保磁力を増加させることができる
が、この理由は、これらの酸化物か焼結体の結晶粒径の
成長を効果的に抑制するためであると考えられる。とく
に重希土類元素であるＤｙ、　Ｔｂ、　Ｈｏなとはその
効果が顕著であるが、これは粒の肥大化を抑制すること
の他に次の効果が考えられる。

たとえは、Ｎｄ＋５（Ｆｅ、　Ｇｏ、　Ｎ１）ｔＪｕ組
成粉に、Ｄｙ２Ｏ３粉を添加すると、次式 ％式％） の反応によって、第１図に示すような構造となる。

すなわちＤｙ２Ｏ３粉が、主相であるＮ（＋２　（Ｆｅ
、　Ｃｏ、　Ｎｉ）　＋　ａＢ相（Ａ相）の粒界イ」近
と反応してＮｄとＤｙとが一部置換し、（ＮｄＤｙ）ｚ
（Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎ１）ｚ　Ｂ　　（Ｂ相）を形成する。

一方未反応のＤｙ２Ｏ３や反応によって生じたＮｄ２Ｏ
，は、（Ｎｄ、Ｄｙ）　　リッチ相（Ｃ相）として粒界
層にとり込まれる。

このようにＡ相のまわりがＡ相よりも異方性の大きなり
相でとり囲まれることにより、磁場を反転したときの逆
磁区の発生が困難となり、そのため保磁力か増大するの
である。

（実施例） 表１に示すようなＲａｍ　−（Ｆｅ、　Ｃｏ、　Ｎｉ）
　−Ｂ光合金の種々の基本組成の溶湯を、インゴットに
鋳込んだのち、これをスタンプミルて粗粉砕してから、
ジェットミルにて粒径：２〜４μｍ程度に微粉砕した。

この粉末に、別途に微粉砕した同じく表１に示す希土類
酸化物を、基本組成に対して所定量添加混合し、得られ
た混合粉を１３ｋＯｅの磁場中、２ｔｏｎ／ｃｍ２て加
圧成形した後、Ｉ　Ｘ　１０−５Ｔｏｒｒ程度の真空中
で１０００〜１１００’Ｃで１時間、ついで１気圧のＡ
ｒ雰囲気中で１時間焼結、その後Ａｒガス中で３００〜
７００°Ｃ１１〜５時間の保持の後、急冷する時効処理
を施した。

かくして得られた焼結体をパルス着磁した後、磁化測定
を行なって残留磁束密度（Ｂｒ）、保磁力（ｉＨｃ）お
よび最大工不ルキー積（（ＢＨ）　ｍａｘ　）について
調べた結果も併せて示す。

なお比較例として、希土類酸化物を加えない場合（比較
例１）、希土類元素を酸化物で添加するのでなく合金成
分に加えた場合（比較例２）および添加元素を限定範囲
より多く加えた場合（比較例３）や少な（加えた場合（
比較例４）などについても同様に調べて表１に併記した
。

同表より明らかなように、この発明に従って希土類酸化
物を添加することにより、残留磁束密度の低下を招くこ
となしに、保磁力が向上している。

（発明の効果） かくしてこの発明によれば、耐食性に優れるのはいうま
でもなく、高い保磁力ひいては高温での磁気特性に優れ
た永久磁石を得ることができる。

また希土類酸化物は希土類金属と比べると安価であるの
で、従来よりも低コストで製造できる利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、希土類酸化物を添加して焼結した時の結晶粒
およびその粒界相の模式図である。 Ａ　；　Ｎｄｚ　（ＦｅＣｏＮｔつ１４ＢＢ　：　（Ｎ
ｄＤｙ）２（ＦｅＣｏＮｊ）ｔａＢＣ：　（Ｎｄ、Ｄｙ
）　リッ＋孕月

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．Ｒｅｍ：８〜４５ａｔ％ ここでＲｅｍはＹを含む希土類元素で、そのうち０．１
   〜１５ａｔ％が希土類酸化物の 形で存在する Ｂ：２〜２０ａｔ％ Ｆｅ：１０ａｔ％以上、７５ａｔ％未満 Ｃｏ：７〜５０ａｔ％ Ｎｉ：８〜３０ａｔ％ でかつ（Ｆｅ＋Ｃｏ＋Ｎｉ）：５０ａｔ％以上、９０ａ
   ｔ％未満の組成になることを特徴とする希土類永久磁石
   。
2. ２．Ｒｅｍ：８〜３０ａｔ％ ここでＲｅｍはＹを含む希土類元素 Ｂ：２〜２０ａｔ％ Ｆｅ：１０ａｔ％以上、７５ａｔ％未満 Ｃｏ：７〜５０ａｔ％ Ｎｉ：８〜３０ａｔ％ でかつ（Ｆｅ＋Ｃｏ＋Ｎｉ）：５０ａｔ％以上、９０ａ
   ｔ％未満の組成になる合金粉末に、希土類酸化物粉末を
   Ｒｅｍ換算で０．１〜１５ａｔ％の範囲において添加混
   合したのち、加圧成形、ついで焼結することを特徴とす
   る希土類永久磁石の製造方法。