JPH0260105A - 希土類永久磁石 - Google Patents

希土類永久磁石

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JPH0260105A
JPH0260105A JP63211674A JP21167488A JPH0260105A JP H0260105 A JPH0260105 A JP H0260105A JP 63211674 A JP63211674 A JP 63211674A JP 21167488 A JP21167488 A JP 21167488A JP H0260105 A JPH0260105 A JP H0260105A
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JP
Japan
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carbon
magnet
rare earth
permanent magnet
alloy
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JP63211674A
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Setsu Arikawa
有川 節
Kenji Yamamoto
健治 山本
Masanobu Shimao
正信 島尾
Takeshi Ohashi
健 大橋
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Shin Etsu Chemical Co Ltd
Original Assignee
Shin Etsu Chemical Co 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
    • 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

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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−Fe−B系希土類永久磁石の保磁力Hcを
低下させる原因となる不純元素であるCを炭化物として
磁石中に析出させ、保磁力低下を防止した希土類永久磁
石に関するものである。
(従来の技術) 粉砕、磁場中成形、焼結の各工程を含む粉末冶金法によ
って製造されるR−Fe−B系希土類永久磁石は、磁気
特性に優れ高性能磁石として注目されているが、この磁
石の保磁力Hcが劣化することがあり、その原因として
炭素がRリッチ相のRと炭化物を形成することが解明さ
れた。従って、Hc劣化防止方法としては、この炭素を
磁石組成から除去するか、磁石特性に影響を与えない化
合物に変換することが考えられ、具体的には、R2Fe
Ia B相のBの一部を炭素で置換するか、あるいは、
炭素がRリッチ相のRと炭化物を生成することにより実
質的に減少するRリッチ相に相当するRを予め増加させ
た合金組成にすること等の方法が採用されてきたが必ず
しも満足されるものではなかった。
(発明が解決しようとする課題) 本発明の解決すべき技術的課題は、上記したようにR−
Fe−B系希土類永久磁石の保磁力を劣化させる原因で
ある炭素を磁石組成中に残存させないか、或は磁石特性
に影響を及ぼさない化合物に変換してしまうことである
。この不純物炭素は、原料金属の不純物として、更には
成形性向上のために用いられる成形改良剤や粉体の酸化
防止に用いられている粉体安定剤が有機物であるために
焼結時に熱分解生成物として混入してくるが、原料金属
に不純炭素の少ない高純度品を使用することはコスト上
昇になり、後者の有機物はその使用が避けられないので
不可避的に混入する不利が生ずる。
(課題を解決するための手段) 本発明者らは、上記課題を解決するため炭素による保磁
力低下の原因と解決手段を種々検討した結果、先ず原因
として、R−Fe−B系希土類永久磁石に炭素が混入し
た場合、強磁性相であるR*Fe+4B相のBの一部が
炭素で置換されても磁石特性への影響は殆んどないが、
通常の手法により作成した磁石合金では、炭素の多くは
R2Fed4B相以外のRリッチ相内のRと炭化物を形
成するために実質的にRリッチ相が減少し保磁力低1来
したことが判明した。また、本磁石は焼結時にRリッチ
相が液相となり焼結が進行する液相焼結磁石であるため
、焼結には充分な量のR17ツチ相が必要となるが、R
リッチ相中のRが炭化物を形成するとこの炭化物は焼結
時に液相にならないため、実質的にRリッチ相は減少し
、その結果Hcが低下することを見出した。このHcに
影響を及ぼす炭素量は0.01重量%以上であり、Hc
の低下を防止するには製造工程中に混入する炭素量を0
.01重量%未満に制御するか、あるいは、炭素により
実質的に減少するRリッチ相に相当するRを予め増加し
た合金組成にすることが考えられる。しかしながら、磁
石中に混入する炭素量を0.01重量%に抑えることは
、前述したように大量生産する上では非常に困難である
。また、R量を多くした合金組成にすると、その増量分
だけ飽和磁化が小さくなる欠点がある。
本発明は以上のような不利を解決した磁石で、不純物炭
素を磁気特性に影響を与えない化合物としてRリッチ相
に析出させた組成をもつ希土類永久磁石に関するもので
あり、その要旨とするところは、 R(RはYを含む希土類元素のうち少なくとも1種であ
る)が25〜35%(重量%、以下同じ)、Bが0.5
〜2.0%、M’  (Fe、Co、A1.Ni、Mn
、St、GaのうちFeを含む少なくとも1種である)
が60〜70%、M2(Cr、Mo、Nb、Ta、Ti
、V、W、Zrのうち少なくとも1種である)が0.1
−10.0%および 炭素が0.01〜1.0%からな
り、炭素はM2と炭化物を形成していることを特徴とす
る希土類永久磁石にある。
以下本発明を詳述する。
本発明は、R−Fe−B系希土類永久磁石(RはYを含
む希土類元素のうち少なくとも1種である)において、
原料金属、成形改良剤、粉体安定剤等から不可避的に混
入する炭素によるHCの低下を抑えることを目的に種々
検討した結果、R−Fe−B系磁石合金中に含まれる炭
素をCr、Mo、Nb、Ta、Ti、V、W、 Zrの
いずれか1種または2種以上の元素(M2)との炭化物
として磁石合金中に析出させることによりHcの低下を
抑えられることを見出し、本発明に到達した。
すなわち、本R−Fe−B系希土類永久磁石の基本的組
成は、 R(RはYを含む希土類元素のうち少なくとも
1種である)が25〜35%(重量%、以下同じ)、B
が0.5〜2.0%、M’  (Fe、C。
、A1.Ni、Mn、Si、 GaのうちFeを含む少
なくとも1種である)が60〜70%、M”  (Cr
、MO1〜b、 Ta、 Ti、■、W、Zrのうち少
なくとも1種である)が0.1〜1O00%を主成分と
する焼結磁石合金で、かつ、不純物として製造工程上原
料金属、成形改良剤、粉体安定剤等から不可避的に混入
する0、01−1.0%の炭素が含まれているが、この
炭素がM2と炭化物を形成し、合金中に析出したものと
なっている。この合金中に析出することの効果は、炭素
がR−Fe−B系磁石中でRリッチ相のRと炭化物を形
成することを防止することにある。すなわち、Rリッチ
相のRが炭化物を形成するとこの炭化物は焼結・時に液
相とならないため、実質的なRリッチ相が減少する。こ
の結果、焼結に必要なRすッチ相が不足し、Haは低下
する。しかし、M3はMlより炭化物をつくり易い元素
であるため、磁石合金に含有される炭素なM3との炭化
物として合金中に析出させれば、実質的なRリッチ相が
減少せず、炭素が混入することによるHcの低下を抑え
ることが出来る。また、M2との炭化物は主にRリッチ
相中に析出し、Ra FeI< Bには析出しないため
、飽和磁化の減少も少ないmM”の添加量は、炭化物を
形成するのに充分な量、即ち、0.1〜10.0%が必
要であるが、この量を超えるとM2はR2Feha B
相中にも含まれるようになり、飽和磁化が減少するので
この範囲内にする必要がある。Rが25%以下およびB
が0.5%以下の時はいずれも充分な保磁力が得られな
い、またRが35%を超えるかあるいはBが2%を超え
ると飽和磁化の減少が著しく、良好な磁気特性が得られ
ない、Rとしては、La、 Ce%Pr、 Nd%Sm
%Eu、 Gd、 Tb、 Dy、Ho、 Er、 T
m、 Yb、 LuおよびYの希土類元素の1種以上で
あり、特には、Pr、 Ndの軽希土類やそれらとTb
、 toyの重希土類元素との組合わせが望ましい。
MlはFeを主体とじCo、AI、Ni、Mn、Si、
Gaは磁石の可逆温度係数の改善や保磁力の増大を目的
として、これらの内から少なくとも1種を選択し、組み
合わされる。
原料金属の炭素含有量はR金属が0.2%以下、フェロ
ボロン0.1%以下で、原料金属からの炭素の混入は、
主に、これらの金属から起こり、この結果、磁石合金中
に混入する炭素材は0.O1〜0.1%程度となる。ま
た、不純物炭素の混入源である成形改良剤とは、パラフ
ィン類あるいはステアリン酸、パルミチン酸、オレイン
酸等の主として長鎖脂肪酸からなり磁石合金微粉末の圧
縮加圧成形時に添加し粉体の金型への流動性や成形後の
離脱性を良好にするため添加されるものである。また、
粉体安定剤は、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、
ポリオキシエチレン千ノ脂肪酸エステル、ポリオキシエ
チレンアルキルアリルエーテル等があり、化学的に活性
な磁石合金粉末の発熱、発火を防止するために、粉末表
面に被覆して用いるものである。これらの添加剤は、磁
石合金粉末に対し約0.O1〜0.5%添加され、炭素
量としては約0、008〜0.4%に相当する。さらに
、湿式粉砕によって磁石粉末を得る場合には、溶媒から
の約0゜O1〜0.1%の炭素の混入がある。また、炭
化物の形成時期は、原料金属からの炭素は鋳造時に、成
形改良剤、粉体安定剤からの炭素は焼結時に主として形
成される。 以下本発明の具体的実施例を挙げて説明す
るが本発明はこれらに限定されるものではない0例中%
は全で重量%を表わす。
(実施例1) 出発原料として、純度99.9%の電解鉄、817.5
%を含み残部はFeおよび炭素などの不純物から成るフ
ェロボロン合金、純度99.5%以上のNd金属、純度
99.9%以上のAI金金属Nb金属を重量%でNd:
32.0%、Fe:65.5%、B:1.1%、Al:
0.4%、Nb:1.0%となるように秤量し、高周波
溶解により鋳塊を得た。
この鋳塊を粗粉砕した後、N−ヘキサン中でボールミル
により湿式粉砕し、平均粒径3,3μmの合金粉末のス
ラリーを得た。このスラリー中の合金粉末100重量部
に対して成形改良剤として0.1部のステアリン酸を湿
式混合した後、乾燥させて、合金粉末を得た。この合金
粉末を用いて15kOeの磁場中で配向し、1. Ot
/cm”にて加圧成形したのちAr中1080℃X I
Hr、の条件で焼結し、さらに600℃X 2Hrsの
時効処理を施して永久磁石を作製した。
この磁石の組織をEPMAで観察したところ、合金中に
含まれている炭素の大部分はNbと炭化物を作りNdリ
ッチ相内に析出していた。得られた永久磁石の磁気特性
と炭素量を表−1に示す。
(実施例2) 出発原料として、純度99.9%の電解鉄、817.5
%を含み残部はFeおよび炭素などの不純物から成るフ
ェロボロン合金、純度99.5%以上のNd金属、純度
99.9%以上のAI金金属Cr金属を重量%でNd:
32.0%、Fe:65.5%、B:1.1%、Al:
0.4%、Cr:1.0%となるように秤量し、高周波
溶解により鋳塊を得た。
この鋳塊を用いて実施例1と同一条件で永久磁石を作成
した。 この磁石の組織をEPMAで観察したところ、
合金中に含まれている炭素の大部分はCrと炭化物を作
りNdリッチ相内に析出していた。得られた永久磁石の
磁気特性と炭素量を表−1に示す。
(実施例3) 出発原料として、純度99.9%の電解鉄、817.5
%を含み残部はFeおよび炭素などの不純物から成るフ
ェロボロン合金、純度99.5%以上のNd金属、純度
99.9%以上のAI金金属Mo金属を重量%でNd:
32.0%、Fe:65.5%、B:1.1%、A1:
0.4%、Mo:1.0%となるように秤量し、高周波
溶解により鋳塊を得た。
この鋳塊を用いて実施例1と同一条件で永久磁石を作成
した。 この磁石の組織をEPMAで観察したところ、
合金中に含まれている炭素の大部分はMOと炭化物を作
りNdリッチ相内に析出していた。得られた永久磁石の
磁気特性と炭素量を表−1に示す。
(実施例4) 出発原料として、純度99.9%の電解鉄、817.5
%を含み残部はFeおよび炭素などの不純物から成るフ
ェロボロン合金、純度99.5%以上のNd金属、純度
99.9%以上のAI金金属Ti金属を重量%でNd:
32.0%、Fe:65.5%、B:1.1%、A]:
0.4%、Ti:1.0%となるように秤量し、高周波
溶解により鋳塊を得た。
この鋳塊を用いて実施例1と同一条件で永久磁石を作成
した。 この磁石の組織をE PMAで観察したところ
、合金中に含まれている炭素の大部分はTiと炭化物を
作りNdリッチ相内に析出していた。得られた永久磁石
の磁気特性と炭素量を表−1に示す。
(比較例) 出発原料として、純度99.9%の電解鉄、B10.5
%を含み残部はFeおよび炭素などの不純物から成るフ
ェロボロン合金、純度99.5%以上のNd金属、純度
99.9%以上のAI金金属重量%でNd:32.0%
、Fe二66.5%、B:1.1%、A1:0.4%と
なるよ゛うに秤量し、高周波溶解により鋳塊を得た。こ
の鋳塊を用いて実施例1と同一条件で永久磁石を作成し
た。 この磁石の組織をEPMAで観察したところ、合
金中に含まれている炭素の大部分はNdと炭化物を作り
Ndリッチ相内に析出していた。得られた永久磁石の磁
気特性と炭素量を表−1に示す。
(発明の効果) 表−1から明らかなようにR−Fe−B系永久磁石の製
造工程上不可避的に混入する炭素による磁気特性の劣化
を本発明により防止でき、安定な磁気特性を有する希土
類永久磁石を製造することができ産業上有益な効果をも
たらすものである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  R(RはYを含む希土類元素のうち少なくとも1種で
    ある)が25〜35%(%は重量%を表わす、以下同じ
    )、Bが0.5〜2.0%、M^1(Fe、Co、Al
    、Ni、Mn、Si、GaのうちFeを含む少なくとも
    1種である)が60〜70%、M^2(Cr、Mo、N
    b、Ta、Ti、V、W、Zrのうち少なくとも1種で
    ある)が0.1〜10.0%およびC(炭素)が0.0
    1〜1.0%からなり、CはM^2と炭化物を形成して
    いることを特徴とする希土類永久磁石。
JP63211674A 1988-08-26 1988-08-26 希土類永久磁石 Pending JPH0260105A (ja)

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