JPH01247A - 永久磁石材料及びその製造方法 - Google Patents

永久磁石材料及びその製造方法

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JPH01247A
JPH01247A JP62-288346A JP28834687A JPH01247A JP H01247 A JPH01247 A JP H01247A JP 28834687 A JP28834687 A JP 28834687A JP H01247 A JPH01247 A JP H01247A
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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、R,Co、、金属間化合物(ただし、RはS
Llを主体とする希土類金属)を主体をし、着磁性にす
ぐれたR −Co−Cu−Pe−Zr −B系永久磁石
材料及びその製造方法に関するものである。
本系磁石はR,Co、、型と総称されるが、その代表で
あるS■tco+’r型磁石は高磁気特性を示すために
小型で高性能を要求される電磁変換機器(モーター等)
に広範に使用されている。
〔従来の技術〕
5IIIzCol、型のSs −Go −Cu −Fe
 −Zr系永久磁石は少量のZrの添加によって高性能
化が達成された磁石である(特公昭55−48094号
公報)。従来のSmCo5型磁石に比較してSmzCO
+、型磁石はその保有する飽和磁化が大きく、高い磁気
特性が得られる。しかしながら、Sm、Go、7電磁石
は、磁壁のピンニングによって保磁力が発生するために
、逆磁区の発生が保磁力を決めるタイプの5sCos型
磁石に比較して着磁性がよくない。したがって、実用上
着磁磁場の大きさに限界があるような場合には、S+a
zCO+を型磁石の性能を十分に発揮できない場合があ
る0例えば、リング状磁石に多極着磁をする場合には、
着磁性のよいSw+Col型磁石の方がSn+zCO+
を型磁石よりも高い表面磁束密度を与えるという報告が
ある(野口他、第9回日本応用磁気学会学術講演概要集
、1985.35頁)。種々の磁石部品の性能として5
llxCO+を型磁石がすぐれるためには、その磁石の
着磁性を改善しなければならない、従来、この問題に取
り組み有効な手段を示した報告はない。
〔発明が解決しようとする問題点〕
種々の磁石部品の着磁において通常得られる着磁磁場は
20〜25kOeである。したがって、磁石の磁気特性
はその着磁磁場で十分に発揮されるものでなければなら
ない。
SwzCO+を型磁石のSs −Co −Cu −Fe
 −Zr系においては、低Cu(10wt%以下)、高
Fe(15wt%以上)の成分系で高特性が得られる0
本発明者らは重量百分率(ht%)でGo −25,5
wt%Srn−6wt%Cu −(17〜21)wt%
Pe−2wt%Zrで表わされる合金の異方性ボンド磁
石の高性能化を計る過程で、保磁力iHcと最大エネル
ギー積(all)+++axが最大となる熱処理条件の
もとでは着磁性が著しく悪くなることを見い出した。こ
れは、上記熱処理条件のもとでは本系合金特有の微細セ
ル組織(セル間隔〜50nw+)以外に粗大な析出相(
zonalstructure、以下X相、〜0.5μ
l1l)が出現したためであることをつきとめた。X1
ao YaofuとZhangZhengyiの報告(
Proc、8th InterJorkshop on
Rare−Earth Magnets and Th
eir Applications。
1985、P257 >に示されるように、このX相は
S+5CoB型の結晶構造(或いは本発明者らの研究に
よればSm2CoI?型の結晶構造)を有し、強い磁壁
のピンニングサイトとして働く、微細セル組織はセル内
部の5llx (Code) I ?相とセル境界のS
s (CoCu) s相で構成される。その両相の相境
界は磁壁のピンニングサイトとして働くことは周知であ
るが、X相はその相境界よりも強い磁壁のピンニングを
行うと考えられる。事実、X1ao YaofuとZh
ang Zhen−gyiの上記文献によればX相が出
現する場合には保磁力は3・QkOe以上に達している
。したがってこのような場合には20 25kOeの着
磁磁場では十分に本系磁石の特性を引き出すことができ
ない0本発明は、上記したX相の出現を抑制し、もって
着磁性を改善することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の要旨とするところは、下記のとおりである。
(1)重量百分率(wt%)でR(ただしRはSsを主
体とする希土類元素): 23〜28%、Cu: 4〜
16%、Fe:15〜25%、Zr:0.2〜5%、B
: o、oos〜0.06%、残部がCo並びに不可避
的不純物からなることを特徴とする永久磁石材料。
(2)重量百分率(wt%)でR(ただしRはS11を
主体とする希、土類元素)が23〜28%、Cuが4〜
lO%、Feが15〜25%、Zrが0.2〜5%、B
がo、oos〜0.06%、残部がCo並びに不可避的
不純物からなる合金溶湯を、板厚31以下の薄板に直接
連続鋳造急冷処理を行うことを特徴とする永久磁石材料
の製造方法。
以下、本発明の詳細な説明する。
合金中の析出は微量元素の添加によって影響を受けるこ
とが多い、また合金の冷却条件によっても左右される0
本発明者らは、5s−Co−Cu−Fe −Zr合金に
微量のBを添加し、板厚3IIIl以下の薄板に直接連
続鋳造急冷処理を行うことによりX相の析出が抑制され
ることを新たに見い出した。ここで、Bの添加量は微量
であるので飽和磁化の低下はほとんどない、したがって
、B添加によって磁気特性を損うことな(着磁性を改善
することができる。
以下、本発明の磁石合金R−Co−Cu−Fe−Zr 
−B系の成分について言及する。
本発明のRCo  Cu  Fe−Zr−B系において
RはSsを主体とする希土類元素であるが、それが23
wt%未満では十分な保磁力が得られず、28wt%超
では飽和磁化が低い、 Cuは4wt%未満では十分な
保磁力が得られず、10wt%超では飽和磁化が低(な
る。Feは15−t%未満では飽和磁化の十分に高いも
のが得られず、25−t%超では保磁力が低い。Zrは
特公昭55−48094号公報により公知のごとく低C
uで高Feの本系磁石合金においては0.2〜5imt
%の範囲で添加する必要がある。すなわち、Zrが0.
2wt%未満では十分な保磁力が得られず、5wt%超
では飽和磁化の低下が著しい。本発明の主眼となるBは
、0.005 wt%未満では着磁性改善の効果が少く
、0.06wt%超では飽和磁化(すなわち残留磁化)
の低下が無視できないほど大きくなる。
BをSmzCO+を系磁石合金に添加した例は特開昭5
5−115304号公報、特開昭56−44741号公
報、特公昭59−10562号公報、特開昭60−23
8436号公報、特開昭60−238437号公報記載
のものなどがあるが、いずれも保磁力を高める目的でB
を添加しており、本発明のように着は性の改善を狙った
ものではない。又、前記公知文献においてはBの添加量
が著しく多い。本発明はこれらの発明と異って、Sm 
−Co−Cu−Fe−Zr −B系合金溶湯を双ロール
などの公知の薄板直接連続鋳造装置によって鋳造し、水
冷を施して板厚3叩以下の薄板状急冷鋳片を製造した。
それによって、添加したBが均一にマトリックスに分散
することになり、極小量の添加量で効果的にX相の析出
を防止することを可能にしたものである。通常の徐冷法
による合金鋳塊の場合は、Bは結晶粒界に化合物として
晶出(又は析出)し、着磁性改善の効果は少ない。
〔作 用〕
微量のBの添加はSmzCO+を型磁石合金におけるX
相の析出を抑制し、もって着磁性を改善する。
第1図にSm −Go −Cu −Fe −Zr合合金
色それに0.03wt%のBを添加した合金Tとの最大
印加磁界(着磁磁場)24kOeにおける減磁曲線を示
す。実施例に詳しく説明するが、合金Sの場合は着磁が
不十分であるものが、合金Tにおいてはほぼ完全に着磁
が行なわれている。第2図に合金SとTの光学顕微鏡に
よるミクロ組織を示す。図から微量のBの添加によって
粒内のX相の析出が抑制されているのがわかる。
〔実施例] 実施例1 第1表に示す成分の5Lll−Co−Cu−Fe−Zr
合合金色それに0.03wt%のBを添加した合金Tを
高周波真空溶解により溶製した。次にAr雰囲気中で高
周波誘導加熱により合金鋳片を再溶解し、直径300胴
の銅製ロール2本を並設した双ロール式薄板連続鋳造装
置を用い、ロール回転速度20PPMにて連続鋳造し、
ガイドロール直下より水冷してvi厚1.5 mの薄板
直接鋳造材を得た。
第   1   表 (重量百分率で表わし、残部はGoおよび不可避的不純
物) 合金S、Tそれぞれについて最適の溶体化温度(Sは1
150°C,Tは1130°C)を決め、その温度で合
金薄板を16時間溶体化した。溶体化後急冷し、時効処
理として850°C”i?1時間保持後に400°Cま
で1°C/+winで冷却した。次に合金薄板を粗粉砕
後に、ボールミルによって微粉砕し、粉砕粒子の粒径が
平均90μ謡になるように調整した。
この粉末にエポキシ樹脂を2.6wt%添加して混練し
、その混練物を16kOeの磁場中にて4ton/c4
の圧力で試験片形状(10X1’OX20m) に圧縮
成形した。成形体を熱硬化させ、自記磁束計により磁気
特性を測定した。第1図に、最大印加磁場(着磁磁場)
24kOeにおける減磁曲線を示す。図から明らかなよ
うに、B添加合金Tの方がB無添加の合金Sよりも残留
磁束密度Brが1.1 kG高い。第2表に、着磁磁場
24kOeにおける磁気特性を60kOeのパルス着磁
を行って測定した磁気特性と比較して示す。60kOe
のパルス着磁を行うと合金SとTの間でBrと(Bll
)Illaxにほとんど差がなくなる。合金Sは着磁性
が悪く、24kOeO着磁磁場では(BH)IIIax
の飽和値(14,3MGOe)の72%しか得られてい
ない。一方、Bを添加した合金Tでは、24kOeの着
磁磁場において(BH) maxの飽和値(14,1M
GOe)が得られており極めて着磁性がよい。
第2図(a)は合金S(B:Q%)、同(b)は合金T
(B:0.03%)の時効処理後の光学顕微鏡写真であ
る。合金Sにおいては前述のごとく着磁性を悪くするX
相が結晶粒内に出現しているが、合金Tではそれが見ら
れない。
実施例2 着磁性に及ぼすBの添加量の効果を調べた。 C。
25.5wt%55−6wt%Cu  19wt%Fe
  2wt%Zr合金をベースにBの添加量を変えた合
金を溶製した。実施例1と同様の方法でボンド磁石を作
製し、磁気特性を評価した。ここで、溶体化温度はおの
おのの合金組成で最高の保磁力を出す温度を選び、溶体
化時間は8時間とした0時効条件は実施例1と同じであ
る。
第3図に着磁磁場が24 k Oeと60kOeの場合
の磁気特性・を示す、Bの添加量が0.015〜0.0
3wt%において、高い(BH)曽axを維持したまま
着磁性が改善されている。ここで、Bの添加によって保
磁力は減少する。
実施例3 ・Feの含有量の異や゛合金を溶製し、B添加の効果を
調べた。すなわち、Co−25,5wt%55−6wt
%Cu −(17〜21)wt%Pa−2wt%Zr合
金とそれらに0.03wt%のBを添加した合金を溶製
し、実施例1と同様の方法でボンド磁石を作製した。こ
こで溶体化温度はそれぞれの組成で最高の保磁力を出す
温度とし、溶体化時間は8時間とした。
第4図に着磁磁場が24kOeと60kOeの場合の磁
気特性の結果を示す。Fe含有量が変化した場合でもB
の添加によって着磁性が改善されている。
実施例4 第1表に示す成分の合金を用いて以下の手順に従って焼
結磁石を作製した。まず、実施例1と同様の方法で作製
した合金薄板からボールミル粉砕によって微細合金粉を
得、それを16kOeの磁場中にて2 ton/cdの
圧力で圧縮成形した0次に、成形体を1160〜122
0″Cの範囲の最適温度で1時間焼結し、引き続き11
1O〜1160℃の範囲の最適温度で16時間溶体化し
た。溶体化後の時効処理として、850℃で1〜4時間
保定し、その後1℃/+sinで400℃まで冷却した
。850℃での保定時間を長くすることによって保磁力
が向上する。得られた保磁力iHcに対して残留磁束密
度Brを示すと第5図のようになる0図には、着磁磁場
■糟が24koeと60kOeの場合のBrを示した。
Hllが60 k Oeの場合には、はぼ完全に着磁さ
れており、B添加の有無によってBrに差はない。一方
、Hmが24 k Oeの場合には、保磁力が高くなる
に従って着磁が不完全になり、Brが低下する。一般に
着磁性は保磁力によって異なるために、より適性に磁石
の着磁性を評価するためには、同程度の保磁力を有する
磁石においてBrを比較する必要がある。第5図のHm
が24 k Oeの場合から明らかなように、同程度の
保磁力の所でBの添加によって1〜1.5kG高いBr
が得られており、著しく着磁性が改善されている。保磁
力として約10kOeを示す条件での合金S(B無添加
)とT(0,03%B添加)の磁気特性を第3表に示す
。表から明らかなように、B添加合金においては著しく
着磁性が改善されているのみならず、B添加による減磁
曲線の角形性の改善により高い(BH)s+axが得ら
れている。B無添加合金の場合に着磁性が悪い理由は、
ボンド磁石と同様に焼結磁石においても第2図に示すよ
うなX相が出現しているためである。見かけ上保磁力が
同じでもX相のような強い磁壁のピンニングサイトがあ
る場合には、着磁性が著しく悪くなる。B添加はX相の
出現を抑制し、均一な微細セル組織を実現することによ
り着磁性を向上させる。
〔発明の効果〕
本発明による微量のBの添加によってSmzCO+を型
磁石の着磁性は著しく改善された。実施例で取り上げた
異方性のボンド磁石は、リング状磁石となし半径方向に
異方性をもたせることができるので近年その用途が広が
りつつある。ここで、リングの円周方向に多極に着磁す
る場合には、着磁磁場の大きさもおのずと制限されるが
、本発明の着磁性のよい磁石合金を用いることによりそ
の問題・は解消される。
本発明の磁石合金を用いて焼結磁石を作製した場合にも
著しく着磁性が改善され、実際の磁石部品の着磁が容易
になることが期待される。
【図面の簡単な説明】
第1図はSs −Go −Cu −F4− Zr合金と
それにBを添加した合金の減磁曲線を示す図、第2図(
a) 、 (b)はB添加によってX相の析出が抑制さ
れることを示す金属組織顕微鏡写真、第3図は着磁性に
及ぼすB添加量の効果を示す図、第4図はFeの添加量
の異る合金におけるB添加の効果を示す図、第5図は焼
結磁石におけるB添加の効果を示す図である。 特許出願人 新日本製鐵株式會社 第1図 第2図 州 (a) 0   0.015  0.OJ   O,0458(
wt%) 第4図 /7    fQ    2/     17    
fQ    2fFe(しVi oA)       
           Fe (Wi %)0  4 
  θ   /2    /6   2θgだ(大Oe

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)重量百分率(wt%)でR(ただしRはSmを主
    体とする希土類元素):23〜28%、Cu:4〜10
    %、Fe:15〜25%、Zr:0.2〜5%、B:0
    .005〜0.06%、残部がCo並びに不可避的不純
    物からなることを特徴とする永久磁石材料。
  2. (2)B:0.015〜0.03%である特許請求の範
    囲第1項記載の永久磁石材料。
  3. (3)重量百分率(wt%)でR(ただしRはSmを主
    体とする希土類元素)が23〜28%、Cuが4〜10
    %、Feが15〜25%、Zrが0.2〜5%、Bが0
    .005〜0.06%、残部がCo並びに不可避的不純
    物からなる合金溶湯を、板厚3mm以下の薄板に直接連
    続鋳造急冷処理を行うことを特徴とする永久磁石材料の
    製造方法。
  4. (4)Bが0.015〜0.03%であることを特徴と
    する特許請求の範囲第3項記載の永久磁石材料の製造方
    法。
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