JPH01222406A - 熱安定性の良好な永久磁石 - Google Patents

熱安定性の良好な永久磁石

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JPH01222406A
JPH01222406A JP63048175A JP4817588A JPH01222406A JP H01222406 A JPH01222406 A JP H01222406A JP 63048175 A JP63048175 A JP 63048175A JP 4817588 A JP4817588 A JP 4817588A JP H01222406 A JPH01222406 A JP H01222406A
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JP
Japan
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thermal stability
permanent magnet
addition
xal
ysi
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Pending
Application number
JP63048175A
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English (en)
Inventor
Minoru Endo
実 遠藤
Masaaki Tokunaga
徳永 雅亮
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Proterial Ltd
Original Assignee
Hitachi Metals Ltd
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Publication date
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    • 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

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  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Hard Magnetic Materials (AREA)

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は希土類磁石材料、特に希土類元#(以下Rと略
記する◇)、鉄及び硼素を主成分とじたR−Fe−B系
永久磁石材料であって良好な熱安定性を持つものに関す
る。
〔従来の技術〕
R−Fe −B系永久磁石材料は、R−Co系永久磁石
材料よシも高い磁気特性が得、られる新しい組成系とし
て開発が進んでおり、数多くの発明が提案されている。
例えはNd5i Fett B@C組成式表示でNd(
Fee、5IBo、os ) s、ay )は最大磁気
エネルギー& (BH)maxが35MGOe、固有保
磁力Incが10 KOeに達する磁気特性を得ている
( J、Appl 、Physs 、 55 (6)2
083 (1984)参照)0 しかしながら、開発初期に提案されたR −Fe −B
系永久磁石はキュリー点(Tc)が低く、そのため熱安
定性が悪いという欠点がある。すなわち、従来のR−C
o系の永久磁石では約800℃のTC′1に有するのに
対し、開発初期に提案されたR−Fe−B系永久磁石材
料では通常Tcが約300℃程度であシ、最高でも37
0℃程度と極めて低い(特開昭59−46008号公報
参照)0従って、熱安定性が不十分でありて、周囲温度
が高い環境下での使用には難点があった。
それを解決する手段としては、直接Tcを向上させるこ
と、室温における固有保磁力(Inc )を十分高くす
ることによって高温での減磁分かありても耐えられるよ
うにすることの2つが知られている0前省として、■F
eの一部をCoで置換することによってTct上ける試
みがなされた。その結果、Teを400℃以上で、磁気
特性を曽牲にすれは800℃にまでも上昇させる効果が
認められた(特開昭59−64733号公報参照)0 後者として、■A1.Ti、V、CrtMn+ZntH
ftNb a Ta 、 Me * Ge # Sb 
* Sn + Bi # Ni等の冷加が行われてきた
。中でもA1はInc向上に特に有効とされる(%開陥
59−89401号、60−77960号公報参照)0 更に、■Tb t Dy e Hoのような重希土類元
素によるNdの一部置俟が高い最大エネルギー積((B
H)max )を保持しつつIHcを改善するために提
案されており、約30MGOeの(BH)maxのとき
IHcが9KOe程度のものが12〜18KOeK増大
される(特開昭60−32306.60−34005号
公報参照)。
加えて、■CoとAIの複合添加が熱安定性向上の手段
として提案されている。すなわち、Feの一部をCoで
置換するとTeは向上するが、反面IHeの低下が否め
ない。それは、Nd (Fe # Co ) zで表わ
される磁性を持った析出物が結晶粒界に現われ逆磁区が
発生してlHcを低下するためと考えられている。そこ
で、Co K Alを複合添加することによりて非磁性
のNd (Fe * Co * Al ) sで振わさ
れる相を出現させることによって逆磁区を発生させない
試みも行われている(APpl、PhFs、Lett 
、 48(19)、 1309(1986) )。
また、■S1の添加によりキ為り一点の向上と保磁力の
向上に寄与し、温度特性及び耐酸化性の改善に有効であ
ることが報告されている(特開昭60−1808号公報
参h)o史に81と添加元素M(TI。
N1#Bl*VsNbsTa*Cr、Mo*WtMne
AzlbtGe e Sn等)との複合添加により保磁
力を向上させ、かつ温度特性及び耐酸化性を改善するこ
とが開示されている(%開昭60−9104号公報参照
)0また、のNdの一部をよシ酸化され易いPrで置換
することにより有効なNdの量を増やすことも知られて
いる(特開昭62−62504号公報参照)0〔発明が
解決しようとする問題点〕 しかし、前述の従来技術には次に述べる問題点がある。
■CoによるFeの一部筐換の場合 結晶磁気異方性を低下させるためIHcを低下する。ま
た、原料面からコスト高、供給小管がある0 ■AI、Ti、V、Ni等を添加する場合Niを除いて
非磁性材料であるため、多量の癖加はis*m束密j1
4 w I rの低下を招来し、(BH)maxを下げ
る。Niも、強磁性体ではあるが磁気モーメントが小さ
いため、結局4πIrを低下する0 ■TL希土炉元素を添加する場合 非常に高価であるためコストの著しい上昇を伴なう◇簀
源的希少性に加えて永久磁石以外の用途が少ないためで
ある。
■CoとAIを拶合酢加する場合 A1の添加はTcを著しく低下させるため、100℃以
上における高温での熱安定性に劣る0加えて、CoとA
lt−?J合飽加しfc R−Fe −B系磁石のIH
eは、たかだか12 KOe 8度にすぎない。
■Stを添加する場合 Stの添加はTcを向上させるが、COと比較するとそ
の効果は非常に小さい0又、保磁力の向上もD7 、A
tと比較すると小さいため、熱安定性改嵜にはあまりを
与しない0更に添加元素M(A4励等)を複合添加して
もl’iJ様である0■Prを添加する場合 IHc向上に効果はあるものの、化学的安定性を低下し
て磁気特性を下げるので添加量に制約がある0 従って、本発明の目的は従来のR−Fe −B系磁石に
おいて不十分だった熱安定性の良好な永久磁石を提供す
ることにある。
〔問題点を解決するための手段〕
前記問題点を解決するために種々検討した結果、本発明
者は各々単独で使用する場合には長所短所を有するDy
 e Pr 、 Co e Mo 、 Atr Si添
加において、添加量を蝦小限に抑え、各添加元素量を最
適化することKより、単独添加よシはるかに優れた磁気
特性及び熱安定性が得られることを見出した0すなわち
、本発明は (1)  Nci、−α−βDyαPrβ(Fe t−
v−w−x−y−z Coy BwNbxAzy Si
z )A(ここで、α≦0.2.β≦0.1 、 v5
0.3 、0.02≦w≦0.3 、 VS0.05 
,y≦0.05.2≦0.05 、4.0≦A≦7.5
)なる式で懺わされ、残部か製造上不可避の不純物から
成る熱安定性の良好な永久磁石。
(2)  Ndt−αPrα(Fe t −y−W−1
−y−1Coy By NbX Aty 5iz)A(
ここで、α≦0.3 、 VS0.3 、0.02≦w
≦0.3 、 VS0.05 、 VS0.05 、 
VS0.05 、4.0≦A≦7.5)なる式で表わさ
れ、残部が製造上不可避の不純物から成る熱安定性の良
好な永久磁石。
(3)  Ndt−aDya(Fet−v−w−x−y
−zCOvBwNbxMfSiz)a(ここで、α≦0
.3.マ≦0.3 、0.02≦w≦0.3゜VS0.
05 ,y≦0.05 ,y≦0.05.4.0≦A≦
7.5)なる式で表わされ、残部が製造上不可避の不純
物から成る熱安定性の良好な永久磁石。
(4)  R(Fe t −y−y−z−y−1Coy
 BwNbz Aty St z )A (ここでRは
Yを含む希土類元素のうちの1楕又は2種以上の組合わ
せでめ9,y≦2.3 、0.02≦w≦0.3 、 
VS0.05 、 )’≦0.05 、 VS0.05
゜4.0≦A≦7.5)なる式で表わされ、残部が製造
上不可避の不純物から敗る熱安定性の良好な永久磁石。
(5)  R(Fe t −y−X−y−2ByNbx
 Aty Siz )A (ここでRはYを含む希土類
元素のうちの1種又は2種以上の組合わせであり、0.
02≦w≦0.3.VS0.05 、 VS0−05 
、 VS0.05 、4.0≦A≦7.5)なる式で表
わされ、残部が製造上不可避の不純物から成る熱安定性
の良好な永久磁石。
(6)  Nb 、 At、及びSlの大部分が主相に
含まれ力い上記(1)〜(5)のいずれかの項に記載の
熱安定性の良好な永久磁石。
なお、本発明で如著な抱合添加効果を見出したのけ、単
なる組合せではなく、結晶粒界の物性が熱安定性に大き
な影響を与えると考えた結果、本発明者は粒界組織の改
質に最適の組合わせを見出したものである。主相への添
加はそのTeを著しく低下させ、熱安定性の上で好まし
くないからである0 本発明において、Dyの添加はIHe e熱安定性向上
に効果があるが、Ndに対して20%を越える置換は4
πIrを低下させ、かつ製造コス)ヲ上けるので好まし
くない。
本発明において、Prの添加はIHcを同上させるが、
過剰のPrの添加は化学的安定性を低下させ、保磁力の
温度係数を悪くするため、熱安定性を低下させる。また
、4πIrの低下も伴う。このためPrの添加は、Nd
に対して10%以下のmsが望ましい。
本発明において、coの添加はTeの向上に効果がある
が、co−JlがFeに対して0.3を越える場合4π
I r * IHeが低下して好ましくない。
本発明において、硼素Bの含有tyが0.02未満だと
Teが低くなり、かつ十分な保磁力が得られない。他方
、yが0.3を越えると4πI3が低下し、磁気特性に
悪影響を及はす相が出現する。従って、yは0.02〜
0.3であり、より好ましくは0.03〜0.2、最も
好ましくは0.04〜0.15である。
本発明において、Moの添加は焼結時における結晶粒成
長を抑制し、iHcの向上に効果がある。しかし、MO
のFeに対して5%以上の添加は4πIrが低下してT
Ifましくない。
本発明において、Atの添加はIHeの向上に効果があ
るが、過剰のAtの添加はTeを低下させ、熱安定性に
社好ましくない結果を与える。また、AtのFeに対し
て5%以上の添加は4πIrが低下して好ましくない。
本発明において、Slの添加はIHc e Tcの向上
に効果があるが、5iOFeに対して5−以上の添加は
4πIrが低下して好ましくない。
重要なことは、前記の添加されたMoの大部分が主相(
(Nd e Pr * D)’ )m Feta B 
)に入るのではなく、それ以外、特に結晶粒界に含有さ
れることである。
本発明は、これら元素の複合添加が結晶粒界を改質する
ことによシ磁気特性を顕著に向上する仁とを見出したも
のである。
本発明において、Aが4未満のときは4π工3が低く、
7.5t−越えるときはFeとCoリッチな相が出現し
、保磁力を著しく低下させる。従って、Aは4〜7.5
であシ、よシ好ましい範囲は4.5〜7、最も好ましく
は5.0〜6.8である。
本発明の永久磁石は粉末冶金法により製造される0 以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するO (実施例1) Ndo、n Pro、ot (Feo、sti −y 
Coy Bo、o@A4.ooi Si o、oot 
)s、5(v=0〜0.07) Ndooma D3’o、os Pro、at (Fe
o、sti −y cO′vBo、osAム、oosS
io、5ot)s、5(v=0〜0.06) Ndo、麹Dyo、t Pro、at (Fe6,11
4−y CoyBo、os、Mo、oos Si o、
噌)s、5(v−0〜0.07) なる組成の合金をアーク溶解にて作製した。得られたイ
ンゴットをスタンプミル及びディスクミルで粗粉砕した
。粉砕媒体としてl’bガスを用い、ジェットミルで微
粉砕を行い、粉砕粒度3.5μl1l(FSSS)の微
粉砕粉を得た。得られた原料粉を8KOeの磁界中で横
磁場成形(プレス方向と磁界方向が直交)した0成杉圧
力d2ト桧−でありた。本成形体を1070℃×2時間
で焼結した。熱処理はAr中で900℃×2時間加熱株
持し、1.3※−の冷却速度で300℃以下まで冷却し
、再度520〜680CX1時間加熱保持恢急冷した。
得られた磁石の磁気特性と熱安定性を図1〜3に示す。
熱安定性の測定にはPc = 2に加工した試料を用い
た0図1のDyを添加しない場合、Co1tO,01で
IHeは最大となり、熱安定性が最も良い。図2のDy
を0.05添加し九場合、IHe FiCo量0.05
で最大となシ、熱安定性が最も良い0図3のDyを0.
1添加した場合、IHc FiCo量0.06で最大と
なシ、熱安定性が最も良い。このようにoyftp増加
は、COの許容範艶を広ける効果があり、COの少量添
加Fi、IHcを向上させる。
(実施例2) Nd(Fee、nBollos)11.+1  #  
Nd(Fee、swBo、osMoo、am)s、o 
 、Nd(Feo、5sBo、osAt4.on)s、
e # Nd(Fee、5sBe、ossio、os)
s、o # Nd(Fee、swBo、u Moo、o
ps At、、oIS i e、oss ) s、o 
e Nd (FeO,I COO6O! BOoOl 
) s、o eNd (Feo、sy Coo、os 
Be、01 Moo、on ) st・m Nd(Fe
o、sy Co(1,0! Be、01 Ato、on
)i、o e Nd(Fee、5ycoo、odlo、
omsio、am)s、o e Nd(Fee、stc
@、01 Be、os M(1o、ou At@、@1
81@、0011 )s、*なる組成の合金をアーク溶
解にて作製し、(実施例1)と囲1椋な条件で粉砕、地
形、焼結、熱処理した。熱安屋性の測定に使用した試料
はPc = 2に加工した。得られた結果を表2に示す
。表よシ、MotAz、stの単独除却で杜、十分熱安
定性は得られないが、3元素を置台添加することにより
、4πIrの減少も少なく、lHcが高く、良い熟女定
性か得られた0まだ、eをFeに対して0.02添加す
ることにより、4πIrは逆に向上し、lHCl熱安定
ともに良い結果が得られている。Co e Mo * 
AA * S iを複合添加することによシ、単独添加
よシ4πIrが高く、熱安定性の良好な磁石が得られた
また、表2には、Moの相分配を駒ぺた結果を併せて示
している。試料屋10の場合が、結晶粒界へのMoの分
配が最も多く、逆に主相への分配が少なくなることを示
しておシ、本発明における添加元素が結晶粒界の改質に
役立って不可逆減磁率が小さく熱安定性が向上すること
がわかる・(実施例6) ■:  Ndo、ws D5’o、ox Pro、oo
s(Feo、ns Q)@J意B(1,01Ate、o
lSi @、004Mo6.o* )a、a ■: Ndo、sss DVo、oa Pro、oa4
(Feo、s+u coo、oa Bo、os Ak、
oa Si o、oomMoo、oti )s、i なる組成の合金を高周波溶解にて5kfずつ溶解し、(
実施例1)と同様な条件で、粉砕、成形、焼結した。熱
処理は900℃×2時間加熱保持後急冷し、褥度り80
℃×1時間加熱保持後急冷した。費3に各々の磁気特性
と熱安定性を示す。熱安定性の測定に使用した試料はP
c = 2である。
(実施例4) Nda、vw Pro、ot (Fee、sn Q)0
.@I Be、ova Mo、ot ノーに、OOs 
Sin、sot )g、i(M =Fe # V e 
Nb# Mo e W )なる組成の合金をアーク溶解
にて作製した。得られたインゴットを常温で水素吸厳さ
せ、400℃×6時間真空中で脱水素した〇得られた粗
粉をジェットミルによシ微粉砕し、4.0μ簿(F、8
.S、S )の微粉砕粉を得た。成形、焼結、熱処理条
件は(実施例1)と−様に行った。得られた結果を図4
に示す。熱安定性の測定に使用した試料はPc = 2
に加工した。4πIrと(B H)max u SV 
* 1’Jb e Mo * W添加にはめまり依存し
ない。工Hcの最も高いのはW添加であるが、熱安定性
に関してはMo松加が最屯良い。
〔先例の効果〕
以上、央り例に示したようにR−Fe−B糸磁石の添加
元素の中で、各々単独添加で使用する場合には長所短所
を有するDy * Pr # Co mMo eAt*
 St添加において、添加量を最小限に抑え、各添加元
素量を蝦適化することにより、単独添加よりはるかに優
れた磁気特性および熱安定性が得られることを見出した
【図面の簡単な説明】
第1図は、Nd−Pr−Fe−Co−B−Al−8t系
磁石の磁気特性及び熱安定性とCo添加量の関係を示す
図、第2図はNd−D’1−Pr−Fe −Co−B−
At−8i系磁石の磁気特性及び熱安定性とCo添加量
の関係を示す図、第3図はNd−Dy−Pr−Fe−C
o−B−At−8i系磁石と磁気特性及び熱安定性とC
o添加量の関係を示す図、第4図IfiNd−Pr −
Fe−Co−B −M −AL−8i(MFiFe、V
、Nb、Mo、W)糸磁石の磁気特性及び熱安定性を示
す図である。 田願人 日立金属株式公社

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)Nd_1−α−βDyαPrβ(Fe_1_−_
    v_−_w_−_x_−_y_−_zCo_vBwMo
    _xAl_ySi_z)_A(ここで、α≦0.2,β
    ≦0.1,v≦0.3,0.02≦w≦0.3,x≦0
    .05,y≦0.05,z≦0.05,4.0≦A≦7
    .5)なる式で表わされ、残部が製造上不可避の不純物
    から成る熱安定性の良好な永久磁石。
  2. (2)Nd_1−αPrα(Fe_1_−_v_−_w
    _−_x_−_y_−_zCo_vB_wMo_xAl
    _ySi_z)_A(ここで、α≦0.3,v≦0.3
    ,0.02≦w≦0.3,x≦0.05,y≦0.05
    ,z≦0.05,4.0≦A≦7.5)なる式で表わさ
    れ、残部が製造上不可避の不純物から成る熱安定性の良
    好な永久磁石。
  3. (3)Nd_1−αDyα(Fe_1_−_v_−_w
    _−_x_−_y_−_zCo_vB_wMo_xAl
    _ySi_z)_A(ここで、α≦0.3,v≦0.3
    ,0.02≦w≦0.3,x≦0.05,y≦0.05
    ,z≦0.05,4.0≦A≦7.5)なる式で表わさ
    れ、残部が製造上不可避の不純物から成る熱安定性の良
    好な永久磁石。
  4. (4)R(Fe_1_−_v_−_w_−_x_−_y
    _−_zCo_vB_wMo_xAl_ySi_z)A
    (ここでRはYを含む希土類元素のうちの1種又は2種
    以上の組合わせであり、v≦0.3,0.02≦w≦0
    .3,x≦0.05,y≦0.05,z≦0.05,4
    .0≦A≦7.5)なる式で表わされ、残部が製造上不
    可避の不続物から成る熱安定性の良好な永久磁石。
  5. (5)R(Fe_1_−_w_−_x_−_y_−_z
    B_wMo_xAl_ySi_z)_A(ここでRはY
    を含む希土類元素のうちの1種又は2種以上の組合わせ
    であり、0.02≦w≦0.3,x≦0.05,y≦0
    .05,z≦0.05,4.0≦A≦7.5)なる式で
    表わされ、残部が製造上不可避の不純物から成る熱安定
    性の良好な永久磁石。
  6. (6)Moの大部分が主相以外に含まれる請求項(1)
    ないし(5)のいずれかの項に記載の熱安定性の良好な
    永久磁石。
JP63048175A 1988-03-01 1988-03-01 熱安定性の良好な永久磁石 Pending JPH01222406A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6319336B1 (en) 1998-07-29 2001-11-20 Dowa Mining Co., Ltd. Permanent magnet alloy having improved heat resistance and process for production thereof
KR100760453B1 (ko) * 2002-11-14 2007-09-20 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 R-Fe-B계 소결 자석
CN110797157A (zh) * 2019-11-21 2020-02-14 厦门钨业股份有限公司 钕铁硼磁体材料、原料组合物及制备方法和应用

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