JPH02102503A - 永久磁石 - 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〕 本発明はＲ２Ｃｏ、、系永久磁石（ただしＲは希土類元
素）の磁気特性の改良に関するものである。

〔従来の技術〕

２相分離型Ｒ２Ｃｏ、７系永久磁石（ただしＲは希土類
元素）の保磁力発生機構は微細な強磁性の２つの相を共
存させることにより磁壁の移動が妨げられることに起因
している。この２つの相を共存させるためにはＣｕの存
在が不可欠であり、また残留磁束密度を高めるためには
Ｆｅの添加が有効であることから、−Ｃ的にはＣｏの一
部をＣｕとＦｅで置換したものが実用化されている。ま
た近年、これにさらにＺｒ　（特開昭５２−１１５００
０）あるいはＨｆ（特開昭５３−１０６３２６）などの
遷移元素を微量添加することによって保磁力、Ｉｌｃと
最大エネルギー積（Ｂｔｌ）ｍを高めた磁石合金が提案
されている。

この２相分離型のＲ２Ｃｏ１７系永久磁石では、熱処理
である時効処理によってマトリクスに析出する微細な析
出相の状態がその保磁力の水準や第２象限の角型性を大
きく左右するため、この時効処理を最適な条件下で実施
することが製造上のポイントとなる。このためＲ２Ｃｏ
、７系永久磁石の磁気特性の改良は時効処理を中心に行
なわれてきた。例えば特開昭５０−１３３１０６には７
００〜９００°Ｃの温度から４００　’Ｃ近傍まで多段
時効する方法が、特開昭５３−１０６６２４には７００
〜９００　’Ｃの温度から４００°Ｃ近傍の温度まで徐
冷する方法が示されている。また特開昭５７４６１０４
４には４００〜７５０°Ｃの温度で等温処理し、次いで
６００〜１０００”Ｃを開始温度として３００〜６００
°Ｃまで冷却する方法が、特開昭５９−１５３８７３に
は７５０−〜９５０°Ｃの温度から７００　’Ｃ以下の
温度まで冷却する熱処理を２回以上くり返す方法が示さ
れている。その結果今日では、合金組成に応じた適切な
時効処理を施すことによって、１０ｋＯｅ以上の高い保
磁力、Ｈｃが得られるようになっている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところがこのようなＲ２Ｃｏ、、系永久磁石の磁化曲線
の第２象限にはクニックが存在し、このため残留磁束密
度の値から期待される水準に比較して得られる最大エネ
ルギー積（Ｂ　ＩＩ　）　ｍの水準がかなり低下すると
いう問題があった。このクニックは保磁力１１１ｃが大
きくなるほど顕著になる傾向がある。

従ってこのクニックは時効条件を変更し保磁力１１１ｃ
を抑制することでその程度を緩和することは可能である
。しかし時効条件の変更のみでは完全に解消することは
できない。

本発明の目的は、上記問題点を解消し、高い保磁力とエ
ネルギー積を有する磁化曲線の第２象限の角型性の良い
ＲｚＣＯ＋を系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〕

本発明者等はＲ２Ｃ０Ｉ７系永久磁石に関し第２象限の
角型性を改良する方法について種々検討した結果、本系
合金に特定の元素を特定量添加することによって前記目
的を達成できることを見い出し、本発明を完成させるに
至ったものである。

即ちまず、本発明者等は研究の過程で木Ｒ，Ｃｏ、。

系永久磁石の磁気特性が焼結温度のわづかな変化に対し
て大きく変化することを見い出しこれに注目した。第１
図に、実験結果の１例として、Ｓｍ２５．５ｗｔ％、Ｆ
ｅ１Ｂ、Ｏｗｔ％＋　Ｃｕ　５．　Ｏｗｔ％、Ｚｒ２．
７ｗｔ％、残部Ｃｏの永久磁石合金の焼結温度と第２象
限の磁化曲線（４πＩ−８曲線）の関係を示す。

本発明のＲ２Ｃ０１７系永久磁石合金の具体的な製造方
法については後で詳細な説明を加えるが、この第１図の
実験は同じ製造方法によっている。第１図から、磁気特
性のうち特に保磁力、１１ｃの水準と第２象限の角型性
が焼結温度の５°Ｃというわづかな変化に対して大きく
変化することがわかる。一方間時に、いづれの焼結温度
においても第・２象限のクニックは完全には解消されて
いないことがわかる。光学顕微鏡による永久磁石焼結体
のｍ織観察によって、焼結体の結晶粒の大きさは焼結温
度の上昇に伴って大きくなり粗大化していることを確認
した。以上の実験結果は、Ｒ２Ｃｏ１．系永久磁石の保
磁力、Ｈｃの水準や第２象限の角型性が時効処理によっ
て一義的に決まるのではなく、焼結体の結晶粒の状況と
も密接な関係があることを示している。焼結条件の変化
によって粒界をも含めた結晶粒のミクロ的な状況がどの
様に変化しているのかは今のところ明確ではない。しか
しそれが時効処理過程で析出する析出物の生成状態に大
きく影響していることは先の実験結果からも容易に推定
できる。

本発明者等は以上の実験結果をふまえ、添加物の添加に
よって結晶粒のミクロ的な状況が変化しそれによってＲ
２Ｃ０Ｉ７系永久磁石の第２象限の角型性が変化すると
いう見通しのちとに種々の添加物に関して研究を行なっ
た。その結果、Ｐの添加が第２象限の角型性の改善に有
効であることが判明した。

即ち本発明におけるＲｚＣｏ＋＝系永久磁石は、重量百
分比でＲ２２〜２８％（ただしＲは希土類元素の１種も
しくは２種以上）、Ｆｅ１７〜２５％（ただし１７．０
は含まず）、Ｃｕ１〜１０％，Ｍ０．２〜５％（ただし
ＭはＺｒ、Ｉｌｆの内の少なくとも１種）Ｐｏ、０１−
１．０％、残部が実質的にＣＯからなる組成である。第
２図に、実験結果の１例としてＳｍ２５．５ｗｔ％、Ｆ
ｅ１Ｂ、Ｏｗｔ％＋Ｃｕ５．０ｗｔ％、Ｚｒ２−７ｗｔ
％、ＰＯ〜２ｗｔ％、残部Ｃｏの永久磁石合金の第２象
限の磁化曲線を示す。第２図から、Ｐの添加によって第
２象限のクニックが消滅し角型性が改善されることがわ
かる。またその改善効果は、０．０１ｗｔ％以上の添加
量で顕著であることがわかる。一方、１ｗｔ％より多い
添加量では残留磁束度の低下が大きく添加のメリットが
得られない。従って、Ｐの添加量は０．０１〜１ｉｖｔ
％の範囲に限定される。第３図にＳｍ２５．５ｎｔ％、
Ｐｅ１Ｂ、Ｏｗｔ％。

Ｃｕ５．Ｏｗｔ％＋Ｚｒ２．７ｗｔ％，Ｐ０．３ｗｔ％
、残部ＣＯの永久磁石合金の焼結温度と第２象限の磁イ
し曲線の関係を示す。第３図を第１図と比較することに
よって、Ｐの添加によって磁気特性の焼結温度依存性が
緩和されることがわかる。

ここでＰ以外のの元素の組成限定理由を説明する。希土
類元素Ｒは２２〜２８ｗｔ％とされる。希土類元素の含
有量が２２ｈｔ％未満では十分な保磁力が得られない。

また希土類元素の含有量が２８ｗｔ％より多い場合には
残留磁束密度が低下する。

Ｆｅは１７〜２５ｈｔ％とされる。（ただし１７．０は
含まず）。１７−ｔ％以下では残留磁束密度が低下する
。２５ｗｔ％より多い場合には保磁力および角型性が低
下する。Ｃｕは１〜１０−ｔ％未満とされる。

１ｗｔ％未満では十分な保磁力が得られない。１０１．
１ｔ％より多い場合には残留磁束密度が低下する。

Ｍ元素（Ｚｒ、Ｈｆの内の少（とも１種）は０．２〜５
ｗｔ％とされる。０．２ｗｔ％未満では十分な保ｃｎ力
が得られず、５ｗｔ％より多い場合には残留磁束密度が
低下する。

最後に、本発明のＲ２Ｃｏ、、系永久磁石の製造方法を
特徴する特許請求の範囲に示す組成を有する永久磁石合
金は、通常の溶解法あるいはいわゆる還元拡散法によっ
て作製することが可能である。

この合金をジェットミル、ボールミル等によって３〜７
μの粒度に粉砕し、粉砕粉を磁場中で成形して成形体と
する。成形体は真空中あるいは非酸化性の雰囲気中で１
１００〜１２５０°Ｃの温度で焼結する。次に焼結体を
非酸化性の雰囲気中で焼結温度より１０〜５０°Ｃ低い
温度に保持し、次いで時効処理開始温度以下の温度まで
急冷して溶体化処理を行なう。最後に試料を６５０〜９
００°Ｃの温度で一定の時間保持した後４００°Ｃ以下
の温度まで多段冷却または連続冷却して時効処理する。

以下本発明の実施例と比較例を説明するがこれによって
本発明の範囲が制限されるものではない。

（実施例） （実施例１） 表１のＮｏ、　１〜Ｎｏ、　５に示す組成（重量百分比
）の合金を高周波誘導溶解により作製した。これを各々
ショークラッシャーで粗粉砕し、次いでジェットミルで
微粉砕した。微粉の粒度は約４．０μ（Ｆ・Ｓ　−Ｓ　
−Ｓ）であった。微粉を配向磁界強度１０ｋＯｅ、成形
圧３　ｔｏｎ／ｃ＋ｆｌの条件下で成形して成形体とし
た。成形体はＨ２ガス雰囲気中で１１８０’ＣＸ　２Ｈ
の条件で焼結した。次いで焼結体を１１６０°ＣＸ４１
１の条件で溶体化処理し水中に急冷した。最後に８００
　’ＣＸ　８　Ｈの等温処理をおこなった後１’Ｃ／ｍ
ｉｎの冷却速度で常温まで徐冷するという時効処理を施
した。以上の処理によって永久磁石合金を永久磁石化し
その磁気特性を測定したところ表２に示すような結果を
得た。ここで１．はＢｒＸ０．９の点でのＩ−Ｈ曲線上
のＨの値である。また角型性の程度を表わす角型比はＩ
ＩＫ／　ＩＩＩＣＸ　１００　（％）で定義した。表２
から、Ｐの添加によって６０％以上という良好な角型比
が得られることがわかる。

（比較例１） 表３のＮｏ、　６〜Ｎｏ、　１０に示す組成（重量百分
比）の合金を高周波誘導溶解により作製した。これを実
施例１と同一の条件で処理して永久磁石化しその磁気特
性を測定したところ表４に示すような結果を得た。表４
の磁気特性と表２に記載の対応する組成の合金の磁気特
性とを比較することによって、Ｐが添加されていない合
金ではそれらが添加されている合金に比べて角型比が悪
く最大エネルギー積（ＢＨ）ｍが小さいことがわかる。

表 表 〔発明の効果〕 以上述べたように、Ｐを適当量添加することによってＲ
２Ｃ０１７系永久磁石の第２象限の角型性が改善され、
かつ磁気特性の焼結温度依存性が緩和される。これによ
って高性能のＲ２ＧＯ＋を系永久磁石を安定に製造する
ことが可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来組成における焼結温度と磁気特性の関係を
示す図。 第２図はＰ添加量と磁気特性の関係を示す図。 第３図は本発明の組成における焼結温度と磁気特性の関
係を示す図。 Ｈ（にＯｅ） 第 図 Ｓｍ２５．５−Ｆｅ１８．０−Ｃｕ！ａｏ−Ｚｒ２．７
第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　重量百分比でＲ２２〜２８％（ただしＲは希土類元素
   ），Ｆｅ１７〜２５％（ただし１７．０は含まず），Ｃ
   ｕ１〜１０％，Ｍ０．２〜５％（ただしＭはＺｒ，Ｈｆ
   の内の少なくとも１種），Ｐ０．０１〜１％，残部が実
   質的にＣｏからなる希土類含有永久磁石。