JPH0316761B2

JPH0316761B2 -

Info

Publication number: JPH0316761B2
Application number: JP58005813A
Authority: JP
Inventors: Masato Sagawa; Setsuo Fujimura; Yutaka Matsura
Original assignee: Sumitomo Special Metals Co Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1983-01-19
Filing date: 1983-01-19
Publication date: 1991-03-06
Also published as: JPS59132104A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、一般家庭の各種電気製品から、大型
コンピユータの周辺端末機まで、幅広い分野で使
われるきわめて重要な電気・電子材料の一つであ
る永久磁石の改良に係り、特に新規なCo添加Fe
−Ｂ−Ｒ系永久磁石に関する。近年の電気、電子機器の小型化、高効率化の要
求にともない、永久磁石はますます高性能化が求
められるようになつた。現在の代表的な永久磁石はアルニコ、ハードフ
エライト及び希土類コバルト磁石である。最近の
コバルトの原料事情の不安定化にともない、コバ
ルトを20〜30重量％含むアルニコ磁石の需要は減
り、鉄の酸化物を主成分とする安価なハードフエ
ライトが磁石材料の主流を占めるようになつた。
一方、希土類コバルト磁石はコバルトを50〜65重
量％も含むうえ、希土類鉱石中にあまり含まれて
いないSmを使用するため大変高価であるが、他
の磁石に比べて、磁気特性が格段に高いため、主
として小型で、付加価値の高い磁気回路に多く使
われるようになつた。希土類コバルト磁石はRCo₅，R₂Co₁₇（Ｒは
Sm，Ceを中心とする希土類元素）にて示される
２元系化合物をベースとする永久磁石であり、
Coの一部を少量のCu，Feの他Zr，Ti，Ｖ，Hf
等の遷移金属元素にて置換することによつて磁気
特性の向上が図られてきたものである。他方近時、コバルトを含まない磁性材料として
FeとＲ（以下本発明においてＲは希土類元素を示
す記号として用いる）を主成分とするスパツタ薄
膜又は超急冷リボンの磁性材料が提案されてい
る。例えば、クラークによるスパツタした薄膜ア
モルフアスTbFe₂，DyFe₂，SmFe₂合金の磁気特
性が報告されている（A.E.Clark：Appl.Phys.
Lett.vol.23 No.11 １ December 1973 642〜
644頁）。また超急冷リボンの磁性材料としてクロ
ートによるPrFe系合金（J.J.Croat：Appl.Phys.
Lett.37（12），15 December 1980 1096〜1098頁）
があり、さらにクーン等による（Fe₀.₈₂B₀.₁₈）₀.
₉Tb₀.₀₅La₀.₀₅合金（N.C.Koon他：Appl.Phys.
Lett.39（10），15 November 1981，840〜842
頁）、カバコフ等による（Fe₀.₈B₀.₂）_1-xPr_x（ｘ＝
０〜0.3原子比）合金（L.Kabakoff他：J.Appl.
Phys.53（３），March 1982，2255〜2257頁）等
が報告されている。さらに前記クロートは軽希土
類鉄合金は低コスト永久磁石の魅力的な候補とし
て長い間考えられてきたが、これら合金を粉末冶
金法によつて磁気的に硬化する試みは成功しなか
つたことを報告するとともに、Pr−Fe及びNd−
Fe合金が溶融紡糸（超急冷）によつて磁気的に
硬化され得ることを見い出したと報告している
（J.J.Croat：J.Appl.Phys.53（４），April 1982，
3161頁）。希土類を用いた磁石がもつと広い分野で安価
に、かつ多量に使われるようになるためには、高
価なコバルトを含まず、かつ希土類金属として、
鉱石中に多量に含まれている軽希土類を主成分と
することが必要とされよう。一方既述のようにＲ−FeないしＲ−Fe−Ｂ合
金を磁性材料として有用化するためには、スパツ
タ薄膜化又は超急冷ないしアモルフアス化が不可
欠であるとされている。しかし、これらのスパツタ薄膜又は超急冷リボ
ンからは任意の形状・寸法を有するバルク状の実
用永久磁石を得ることができなかつた。これまで
に報告されたFe−Ｂ−Ｒ系リボンの磁化曲線は
角形性が悪く、従来慣用の磁石に対抗できる実用
永久磁石とはみなされえない。また、上記スパツ
タ薄膜及び超急冷リボンは、いずれも本質上等方
性であり、これらから磁気異方性の実用永久磁石
を得ることは、事実上不可能であつた。本発明は、このような要請に応えるべき新規な
実用高性能永久磁石を提供することを基本目的と
し、特に、Ｒとして希少なSm等を必須とせず、
従来のフエライト磁石と同等以上の磁気特性を有
する永久磁石を提供することを目的とする。このような永久磁石として、本発明者は、先
に、Nd，Prを中心とする特定の希土類元素とFe
とＢとを特定比をもつて必須とし、かつ磁気異方
性焼結体である、全く新しい種類の実用高性能永
久磁石を開発し、本願と同一出願人により出願し
た（特願昭57−145072）。このFe−Ｂ−R3元系磁
石は、従来知られているRCo₅やR₂Co₁₇化合物と
は異なる新しい化合物を基礎とし、粉末冶金法に
て適当なミクロ組織を形成することによつて得ら
れる焼結永久磁石であり、Coを全く使用せずに
30MGOe以上の高いエネルギー積をも示す。尚、
このFe−Ｂ−R3元系磁石においてボロン（Ｂ）
は、従来の、例えば非晶質合金作成時の非晶質促
進元素又は粉末冶金法における焼結促進元素とし
て添加されるものではなく、Fe−Ｂ−Ｒ系永久
磁石を構成する磁気的に安定で高い磁気異方性定
数を有するＲ−Fe−Ｂ三元化合物の必須構成元
素である。上述のFe−Ｂ−Ｒ系磁気異方性焼結永久磁石
は必ずしもCoを含む必要がなく、またＲとして
は好適な実施態様として資源的に豊富なNd，Pr
を主体とする軽希土類を用いることができ、必ず
しもSmを必要とせず或いはSmを主体とする必要
もないので原料が安価である。しかも、磁気特性
はハードフエライト磁石以上の特性を有し（保磁
力iHc≧１ kOe、残留磁束密度Br≧4kG、最大
エネルギー積（BH）max≧4MGOe）特に好ま
しい組成範囲においては希土類コバルト磁石と同
等以上の極めて高いエネルギー積を示すことがで
きる。即ち、このFe−Ｂ−Ｒ系永久磁石は磁気
異方性に基づく高磁気特性、任意成形性、資源的
により豊富な材料を用いることができる等の点で
高いコストパフオーマンスを有し、Ｒ−Co系磁
石にも代わり得る工業上極めて有用なものであ
る。以上の通りこのFe−Ｂ−Ｒ系永久磁石は従来
のアルニコや希土類コバルト磁石に置き変わり得
る新しい実用高性能永久磁石であるが、一方、こ
のFe−Ｂ−Ｒ三元系強磁性合金のキユリー点
（温度）は、特願昭59−246897に開示の通り一般
に300℃前後、最高370℃である。このキユリー点
は、従来のアルニコ系ないしＲ−Co系の永久磁
石材料の約800℃のキユリー点と比べてかなり低
いものである。従つて、Fe−Ｂ−Ｒ系永久磁石
（材料）は、従来のアルニコ系やＲ−Co系磁石
（材料）に比して磁気特性の温度依存性が大であ
り、高温においては磁気特性の低下が生ずる。本
発明者の研究の結果によれば、Fe−Ｂ−Ｒ系焼
結磁石（材料）は約100℃以上の温度で使用する
とその温度特性が劣化するため、約70℃以下の通
常の温度範囲で使用することが適当であることが
判明した。この様に永久磁石材料にとつて磁気特性の温度
依存性が大きい、即ちキユリー点が低いことはそ
の使用範囲が狭められることとなり、Fe−Ｂ−
Ｒ系永久磁石を広範囲の用途に使用するためには
キユリー点を上昇せしめ、温度特性を改善するこ
とが必要であつた。本発明は、かかるFe−Ｂ−Ｒ系永久磁石にお
いて、その温度特性を改良することを併せて目的
とする。本発明はFe−Ｂ−Ｒ系永久磁石においてキユ
リー温度を改良する為に、Feの一部をCoで置換
することが効果的であることを知見するととも
に、Al，Ti，Ｖ，Cr，Mn，Zr，Hf，Nb，Ta，
Mo，Ge，Sb，Sn，Bi，Ni及びＷよりなる群か
ら選択された特定の添加元素Ｍを所定％をもつて
加えることにより、先願（特願昭57−145072）に
係るFe−Ｂ−Ｒ三元系永久磁石と同様に、前述
した目的を達成するものである。即ち、本発明の
永久磁石は次の通りである。第１発明：原子百分比で、希土類元素（Ｒ）と
してNd，Pr，Dy，Ho，Tbのうち少なくとも一
種８〜30％、B2〜28％、下記所定％以下（０％
を除く）の添加元素Ｍの一種又は二種以上（但し
添加元素Ｍが二種以上のときは、Ｍ合量は当該添
加元素のうち最大所定％を有するものの当該所定
％以下）、及び残部実質的にFeから成る磁気異方
性焼結体であり、前記Feの一部を全組成に対し
て50％以下（０％を除く）のCoで置換したこと
を特徴とする永久磁石； Al 9.5％， Ti 4.5％，Ｖ 9.5％， Cr 8.5％， Mn ８％， Zr 5.5％， Hf 5.5％， Nb 12.5％， Ta 10.5％， Mo 9.5％， Ge ７％， Sb 2.5％， Sn 3.5％， Bi ５％， Ni ８％，及びＷ 9.5％。第２発明：原子百分比で、希土類元素（Ｒ）と
してNd，Pr，Dy，Ho，Tbのうち少なくとも一
種とLa，Ce，Pm，Sm，Eu，Gd，Er，Tm，
Yb，Lu，Ｙのうち少なくとも一種の合計８〜30
％、B2〜28％、下記所定％以下（０％を除く）
の添加元素Ｍの一種又は二種以上（但し添加元素
Ｍが二種以上のときは、Ｍ合量は当該添加元素の
うち最大所定％を有するものの当該所定％以下）、
及び残部実質的にFeから成る磁気異方性焼結体
であり、前記Feの一部を全組成に対して50％以
下（０％を除く）のCoで置換したことを特徴と
する永久磁石（添加元素Ｍの所定％は第１発明に
おけるものと同じ）。本出願人の先願に係るFe−Ｂ−Ｒ系永久磁石
は、磁気異方性焼結体として得られるが、本発明
のFe−Co−Ｂ−Ｒ−Ｍ系永久磁石も同様な焼結
体として得られる。例えば、合金を溶解、冷却、
例えば鋳造し、生成合金を粉末化した後磁界中に
て成形し焼結することにより実用高性能永久磁石
を得ることができる。本発明においては、Feの一部を全組成に対し
て50％以下のCoで置換することによつて（Fe，
Co）−Ｂ−Ｒ化合物を基礎とした新規なFe−Co
−Ｂ−Ｒ−Ｍ系永久磁石を提供するものである。このCoの含有によつて、Fe−Ｂ−Ｒ系をベー
スとして実用上充分に高いキユリー点を備え温度
依存性を軽減させることができる。さらに所定の
Ｍを含有することによつてFe−Ｂ−Ｒ三元系と
同様に従来のハードフエライトと同等以上の磁気
特性（保磁力等）を備えた全く新規な永久磁石を
提供できる。Ｍとしては、前記の如くAl，Ti，
Ｖ，Cr，Mn，Ni，Ge，Nb，Mo，Sb，Sn，
Zr，Hf，Ta，Ｗ，Biがあり、その一種又は二種
以上を用いる。加えて、iHcは一般に温度上昇と
共に低下するが上記ＭのうちＶ，Ta，Nb，Cr，
Ｗ，Mo，Al等の含有によつて常温時のiHcを高
めることにより、高温度に曝されても減磁が実質
的に生じないようにすることができる。従つて、
苛酷な環境、例えば磁石の薄型化に併う強い反磁
界、コイルや他の磁石によつて加えられる強い逆
磁界、これらに加えて機器の高速化、高負荷化に
よる高温環境等にさらされてもこれらの用途に適
合しうる永久磁石が、本発明により提供される。なおＭとして２種以上用いる場合、Ｍ合量は、
当該添加元素のうち最大所定値を有するものの所
定％以下とし、夫々は前記の所定値以下とする。
また、このＭの添加は、夫々の態様において残留
磁化Brの漸次の低下を招くので、Ｍの含有量は、
少くとも残留磁化Brが従来のハードフエライト
のBr値と同等以上の範囲としかつ従来品と同等
以上の高保磁力を示すものが本発明の対象として
把握される。かくて本発明磁石は従来のフエライ
ト磁石と同等以上の磁気特性（エネルギ積約
4MGOe以上）を示すものである。本発明のFe−Co−Ｂ−Ｒ−Ｍ系磁石において、
Ｒ，Ｂの組成範囲は、本出願人の先願に係るFe
−Ｂ−Ｒ系永久磁石の場合と基本的に同様にして
定められる。即ち、保磁力iHc≧1kOeを満たす
ためＢは２％以上（原子比、以下特記なき場合同
じ）とし、ハードフエライトの残留磁束密度Br
（約4kG）以上とするためにＢは28％以下とする。
Ｒは、保磁力を1kOe以上とするため８％以上必
要であり、また燃え易く工業的取扱、製造上の困
難のため、30％以下とする。このＢ，Ｒ範囲にお
いて最大エネルギ積（BH）maxはハードフエラ
イトと同等以上となる。本発明の永久磁石は、既述の８〜30％Ｒ、２〜
28％Ｂ、残部Feの全範囲において、Co及び添加
元素Ｍの含有の有効性が認められており、この
Fe−Ｂ−Ｒの範囲外では、有効ではない。本発明の永久磁石は工業的に入手可能な材料を
用いて製造可能であり、その出発原料として次の
如き金属を用いることができる。希土類元素Ｒとしては、軽希土類及び重希土類
更にはＹを包含する希土類元素があり、そのうち
所定の一種以上を用いる。即ちこのＲとしては、
Nd，Pr，La，Ce，Tb，Dy，Ho，Er，Eu，
Sm，Gd，Pm，Tm，Yb，Lu及びＹが包含され
る。Ｒとしては、Nd，Prを主体とする軽希土類
（特にNd，Pr）が好ましい。Nd，Prは資源的に
Smなどに比べて豊富であり、しかも一般に用途
が余りないため、余剰気味であり、このような軽
希土類元素を、本発明の永久磁石の中心的元素と
することは、極めて有利である。通例Ｒのうち特
定のもの一種をもつて足りる（Nd，Pr，Dy，
Ho，Tb等）が、La，Ce，Pm，Sm，Eu，Gd，
Er，Tm，Yb，Lu，Ｙ等は他のＲ、特にNd，
Pr，Dy，Ho，Tb（一種以上）との混合物として
用いることができる。実用上は二種以上の混合物
（ミツシユメタル、ジジム等）を入手上の便宜等
の理由により用いることができる。Sm，La，
Er，Tm，Ce，Gd，Ｙは単独ではiHcが低いた
め好ましくなく、Eu，Pm，Yb，Luは微量にし
か存在せず高価である。従つてこれらの希土類元
素は、前述の通り、Nd，Pr等の他のＲとの混合
物として用いることができる。なお、このＲは純
希土類元素でなくともよく、工業上入手可能な範
囲で製造上不可避な不純物（他の希土類元素、
Ca，Mg，Fe，Ti，Ｃ，Ｏ等）を含有するもの
で差支えない。Ｂ（ホウ素）としては、純ボロン又はフエロボ
ロンを用いることができ、不純物としてAl，Si，
Ｃ等を含むものも用いることができる。 Coとしては、市販の工業用グレードのCoを用
いることができる。また、これら構成元素の２以
上から成る合金も用いることができる。尚、本発明の永久磁石はＣ，Ｓ，Ｐ，Ca，
Mg，Ｏ，Si等工業的製造上不可避な不純物の存
在を許容できる。これらの不純物は、原料或いは
製造工程から混入することが多く、合計５％以下
が好ましい。またＢの一部をＣ，Ｐ，Si等により
置換することも可能である。＜実施例＞以下本発明について、実験例及び実施例を引照
しつつ詳述するが、本発明はこれらに限定される
ものではない。種々の添加元素Ｍを含むFe−Co−Ｂ−Ｒ−Ｍ
合金（但しＭは１種又は２種以上）の永久磁石試
料を次の方法で作成した。 (1) 合金を高周波溶解し、水冷銅鋳型に鋳造、出発原料はFeとして純度99.9％の電解鉄、Ｂ
としてフエロボロン合金及び99％の純度のボロ
ンを用い、Ｒとして純度99.7％以上のもの（不
純物は主として他の希土類金属）、Coとして純
度99.9％の電解Coを使用した。添加元素Ｍとし
て、純度99％のTi，Mo，Bi，Mn，Sb，Ni，
Ta、98％のＷ、99.9％のAl、95％のHf、99.9
％のGe，Sn、またＶとして81.2％のＶを含む
フエロバナジウム、Nbとして67.6％のNbを含
むフエロニオブ、Crとして61.9％のCrを含むフ
エロクロム及びZrとして75.5％のZrを含むフエ
ロジルコニウムを使用した（なお純度は重量
％）； (2) 粉砕：スタンプミルにより35メツシユスルー
までに粗粉砕し、次いでボールミルにより３時
間磁界中配向可能な結晶粒子に微粉砕（３〜
10μm）； (3) 磁界中（10kOe）配向、成形（1.5t／cm²にて
加圧）； (4) 焼結 1000〜1200℃１時間Ar中。焼結後放
冷。多種多用な組成の上記試料について、iHc，
Br，（BH）max等の測定により詳細な磁石特性
の検討を行つた結果、CoとともにＭを１種ある
いは２種以上含むFe−Co−Ｂ−Ｒ−Ｍ系合金に
おいて、高い永久磁石特性を示す領域が存在する
ことが判明した。前述の工程と同様にして製造し
た試料により、（81.5−ｘ）Fe−10Co−8B−xNd
−0.5Alの系においてｘを０〜40に変化させてNd
量とBr，iHcとの関係を調べた。その結果を第６
図に示す。さらに、（74.5−ｘ）Fe−10Co−xB
−15Nd−0.5Alの系においてｘを０〜35に変化さ
せてＢ量とBr，iHcとの関係を調べ、その結果を
第７図に示す。Fe−Co−Ｂ−Ｒ−Ｍ系における
Ｂ，ＲのBr，iHcに対する基本的傾向は、Nd以
外の希土類元素、Al以外のＭの場合でも基本的
に第６，７図と同様である。第１表に代表的な試
料について、永久磁石特性として最も重要な最大
エネルギ積（BH）maxを示す。なお、第１表
中、Feは残部である。第１表から、Fe−Co−Ｂ−Ｒ−Ｍ系磁石は広
い組成範囲にわたつて10MGOe以上の高いエネ
ルギ積を有していることが分る。この表には主と
してNd，Prを含む合金の例を携載したが、希土
類元素５種類（Nd，Pr，Tb，Dy，Ho）は単独
でも高いエネルギ積が得られその他はこれらとの
併用ができる。しかし、既述の通り、NdやPr
は、希土類鉱石中に比較的多量に含まれており、
ことにNdは大量に使用される用途がまだ知られ
ていないので、これらを主体として使用できるこ
とは他の希少な希土類（Sm，Ｙ，等）を主原料
としなければならない永久磁石と比較するとはる
かに有利である。 Fe−Co−Ｂ−Ｒ−Ｍ系永久磁石において、Co
は含有量が25％以下のとき（BH）maxにあまり
大きい役割を果たさない。例えば、試料No.48とNo.
50、No.58とNo.60、及びNo.68とNo.70等を夫々比較す
ると、これらの合金の組成差はほとんどCo量の
差だけ（1Coと10Co）で、この差によつて、
（BH）maxは1.5％程度しか違わない。Coの役割
は、これらの合金のキユリー点を上げることであ
る。一般にFe合金へのCoの添加の際、Co添加量の
増大に従いキユリー点（Tc）が上昇するものと
下降するものと両方が認められている。そのため
FeをCoで置換することは、一般的には複雑な結
果を生来し、その結果の予測は困難である。例え
ばRFe₃化合物のFeをCoで置換して行くと、Co量
の増大に併いTcはまず上昇するがFeを1/2置換し
たＲ（Fe₀.₅Co₀.₅）₃付近で極大に達し、その後低下
してしまう。またFe₂B合金の場合には、FeのCo
による置換によりTcは単調に低下する。本発明によるFe−Co−Ｂ−Ｒ−Ｍ系永久磁石
においては、第１図として例示する系（76−ｘ）
Fe−xCo−8B−15Nd−1Mにおいて明らかな通
り、Co置換量（ｘ）の増大に併いTcは当初急速
に増大し、以後徐々に増大する。この傾向はＲの
種類によらず同様な傾向が確認される。又Coの
置換量はわずか（例えば0.1〜１％）でもTc増大
に有効でありCoの置換量により約310〜約750℃
の任意のTcをもつ永久磁石が得られる。又第１
図よりキユリー点はCo含有量の増大にともなつ
て大きく上昇していくことが分るが、この傾向は
添加元素Ｍによつてあまり変化しないことが確認
される。 Co含有量が25％を超えると（BH）maxは徐々
に低下していき、35％を超えるとやや急な低下が
起こる。これは、主として磁石のiHcの低下によ
る。Co量が50％になると（BH）maxは4MGOe
程度（ハードフエライトのレベル）にまで低下す
る。したがつて、Co量は50％が限度である。さ
らにCo量が35％以下の方が所定量の添加元素Ｍ
を含む場合にも（BH）maxが最高級アルニコの
10MGOeを超え、原料価格も低くなるので、望
ましい。なお好ましい添加元素Ｍの場合、Co35
％でなお20MGOe近く出る（試料No.57，67等）。本発明のFe−Co−Ｂ−Ｒ−Ｍ系磁石はCoを含
有しないFe−Ｂ−Ｒ三元系磁石と比較してキユ
リー点が高く良好な温度特性を示し、Brはほぼ
同程度、iHcは同等以上或いは少し低いが、Co添
加により角形性が改善されるため、（Co量の多い
場合を除き）（BH）maxは同等か或いはそれ以
上である。またCoはFeに比べて耐食性を有するので、Co
を含有することにより耐食性を付与することも可
能となる。即ち、更に得られた焼結体（第１表No.
５）を80℃、相対湿度90％の恒温恒湿槽に200時
間置き、酸化による重量変化を測定した処、本発
明に係る試料（No.５）はCoを含まない試料（Fe
−8B−15Nd）に比べて重量増加の割合が著しく
低く、又Coの添加量に応じてその効果が顕著に
認められた。又Coは５％未満でもTc増大に寄与
し、特に５％以上でBrの温度係数約0.1％／℃以
下を示し、25％以下では他の特性を損うことな
く、Tcの増大に寄与する。第２図に、Fe−Co−Ｂ−Ｒ−Ｍ系磁石の代表
例及び比較のためにＭを含まないFe−Co−Ｂ−
Ｒ系磁石の代表例の減磁曲線を示す。図中１は添
加元素Ｍを含まない磁石、２はNb添加（試料No.
53）磁石、３はＷ添加（試料No.83）磁石の減磁曲
線である。これら以外のＶ，Ta，Cr，Mo，Alにおいて
も同様にiHc向上効果が認められた。これらのＭ
添加によるiHcの向上は、磁石の安定性を増し、
その用途が拡大される。しかし、これらのＭは非
磁性の元素であるため、添加量の増大によつて、
Brが低下していき、そのため（BH）maxが減少
する。（BH）maxは少し低くなつても、高いiHc
が必要とされる用途は最近ことに多くなつてきた
ため、これらのＭを含む合金は大変有用である
が、但し（BH）maxは4MGOe以上の範囲が有
用である。次に添加元素Ｍの夫々の添加のBrに及ぼす効
果を明らかにするため、その添加量を変化させて
実験によりBrの変化を測定し、その結果を第３
図〜第５図に示す。Bi，Mn，Niを除く添加元素
Ｍ（Ti，Zr，Hf，Ｖ，Ta，Nb，Cr，Ｗ，Mo，
Sb，Sn，Ge，Al）の添加量の上限は、第３図〜
第５図に示す通り、ハードフエライトのBr約
4kGと同等以上の範囲として定められる。さら
に、Brの観点からの好ましい範囲は、Brを6.5，
８，10kG等の段階をもつて区画することにより
夫々第３図〜第５図から明らかに読むことができ
る。これらの図からハードフエライトのレベルの
エネルギ積（BH）max約4MGOeと同等以上の
範囲として添加元素Ｍの添加量の上限は次のよう
になる。 Al 9.5％， Ti 4.5％，Ｖ 9.5％， Cr 8.5％， Mn ８％， Zr 5.5％， Hf 5.5％， Nb 12.5％， Ta 10.5％， Mo 9.5％， Ge ７％， Sb 2.5％， Sn 3.5％， Bi ５％， Ni ８％，及びＷ 9.5％。 Mn，Niは多量に添加すると、iHcが減少する
がNiは強磁性元素であるため、Brは余り低下し
ない（第４図参照）。そのため、Niの上限はiHc
を1kOe以上とするため８％とし、iHcの減少の
観点からはNiは4.5％以下が好ましい。Mn添加
はBr減少に与える影響はNiよりは大であるが急
激ではない。かくて、Mnの上限はiHcを1kOe以
上とするため８％とし、iHcの減少の観点からは
Mn3.5％以下が好ましい。 Biについては、その蒸気圧が極めて高くBi5％
を超える合金の製造が、事実上不可能であり５％
以下とする。上記元素を２種以上含有する場合には、第３〜
５図に示す各添加元素の特性曲線を合成したもの
とほぼ同様なBr曲線を示す。それぞれの元素の
含有量は上記％以下で、かつ、その合量が各元素
に対する上記％の最大値以下となるようにする。Ｍ添加量のさらに望ましい範囲は、（BH）
maxが最高級アルニコの10MGOeを越える範囲
から決められる。（BH）maxが10MGOe以上で
あるためには、Brは6.5kG以上とすることが好ま
しい。第３図〜第５図からBrが6.5kGとなるＭ添加量
の上限が次のように望ましい範囲として決定され
る（但しMn，NiはiHcの観点から定められる）。 Al 7.5％， Ti ４％，Ｖ８％， Cr 6.5％， Mn 3.5％， Zr 4.5％， Hf 4.5％， Nb 10.5％， Ta 9.5％， Mo 7.5％， Ge 5.5％， Sb 1.5％， Sn 2.5％， Bi ５％， Ni 4.5％，及びW7.5％。さらにＲの範囲を11〜24％（ただしＲの50％以
上はNdとPrの１種又は２種）、Ｂの範囲を４〜
24％、Coの置換量を35％以下、残部Feとするこ
とで（BH）max10MGOe以上以上の永久磁石を
得ることができる。より好ましい態様において、
本発明の永久磁石は（BH）max15，20，25，30
さらに33MGOe以上の各特性を示すものを包含
する。添加元素Ｍはその添加量の増大と共に、一般に
Brが減少しているが、好ましい範囲内では
（BH）maxはＭ無添加の場合と同等程度の値と
なり、最高33MGOe以上にも達する。又特定の
Ｍの添加による保磁力の増大は、既述の通り、そ
の磁気特性の安定化に資するのでCoによるキユ
リー点の上昇と相俟つて、実用的に極めて安定な
かつ高エネルギ積の永久磁石が得られる。なおＭの添加量は、Br減少傾向、（BH）max
への影響を考慮すると、0.1〜３％が最も望まし
い。又Ｍとしては第３図〜第５図より明らかな様
にＶ，Ta，Nb，Cr，Ｗ，Mo，Mn，Ni，Alは
比較的多量に添加してもBrを著しく低下させる
ことなく（例えば８％添加してもBrは4kG以
上）、特にNi，Mnを除くＶ，Ta，Nb，Cr，Ｗ，
Mo，Alは広い範囲においてiHc向上に寄与する。

【表】

【表】以上詳述の通り、本発明は、新規なFe−Co−
Ｂ−Ｒ−Ｍ系合金の異方性焼結体から成る実用永
久磁石を提供し、従来レベル以上の磁気特性をＲ
として必ずしもSmを用いることなくまたCoを多
量に用いることなく実現したものである。本発明
は、その実施の態様においてさらに従来品よりも
優れた高保磁力、高エネルギ積を備えると共に実
質的に従来のアルニコ、Ｒ−Co系磁石に匹敵す
る温度特性を備えた実用高性能永久磁石を提供
し、好適な態様として従来にない最高のエネルギ
積をも実現したものである。加えて、Ｒとして
Nd，Pr等の軽希土類を希土類の中心として用い
ることができることにより、資源、価格、磁気特
性いずれの点においても優れた永久磁石であり、
工業利用性の高いものである。またFe−Ｂ−Ｒ
系磁石としてみると、Coの含有により実用上充
分高いキユリー点を備え、さらに特定の添加元素
Ｍの含有によつては保磁力の増大も可能ならし
め、応用範囲を拡げ実用的価値を高めている。

【図面の簡単な説明】

第１図は（76−ｘ）Fe−xCo−8B−15Nd−
1M系においてCo含有量（横軸）とキユリー点
（縦軸）との関係を示すグラフ、第２図は、Ｍを
含有しない試料（57Fe−20Co−8B−15Nd）、試
料No.53（56Fe−20Co−8B−15Nd−1Nb）及び試
料No.83（56Fe−20Co−8B−15Nd−1W）におい
て、減磁曲線（横軸磁界Ｈ（kOe）、縦軸磁化4π
（kG））を示すグラフ、第３〜５図は、（62−ｘ）
Fe−15Co−8B−15Nd−xMにおいて、添加元素
Ｍの添加量（横軸）と残留磁下Br（kG）との関
係を示すグラフ、第６図は、（81.5−ｘ）Fe−
10Co−8B−xNd−0.5Al系において、Nd量（横
軸原子％）とiHc，Brとの関係を示すグラフ、第
７図は、（74.5−ｘ）Fe−10Co−xB−15Nd−
0.5Al系において、Ｂ量（横軸原子％）とiHc，
Brとの関係を示すグラフ、及び第８図は、（94.5
−ｘ−ｙ）Fe−5Co−yB−xNd−0.5Al系におけ
る（94.5−ｘ−ｙ）Fe−yB−xNd三成分に対す
る（BH）max等高線図、を夫々に示す。

Claims

【特許請求の範囲】１原子百分比で、希土類元素（Ｒ）としてNd，
Pr，Dy，Ho，Tbのうち少なくとも一種８〜30
％、B2〜28％、下記所定％以下（０％を除く）
の添加元素Ｍの一種又は二種以上（但し添加元素
Ｍが二種以上のときは、Ｍ合量は当該添加元素の
うち最大所定％を有するものの当該所定％以下）、
及び残部実質的にFeから成る磁気異方性焼結体
であり、前記Feの一部を全組成に対して50％以
下（０％を除く）のCoで置換したことを特徴と
する永久磁石； Al 9.5％， Ti 4.5％，Ｖ 9.5％， Cr 8.5％， Mn ８％， Zr 5.5％， Hf 5.5％， Nb 12.5％， Ta 10.5％， Mo 9.5％， Ge ７％， Sb 2.5％， Sn 3.5％， Bi ５％， Ni ８％，及びＷ 9.5％。２原子百分比で、前記希土類元素（Ｒ）（但し
前記希土類元素（Ｒ）の50％以上はNd，Prの一
種又は二種）11〜20％、B4〜24％、下記所定％
以下（０％を除く）の添加元素Ｍの一種又は二種
以上（但し添加元素Ｍが二種以上のときは、Ｍ合
量は当該添加元素のうち最大所定％を有するもの
の当該所定％以下）、及び残部実質的にFeから成
り、前記Feの一部を全組成に対して35％以下
（０％を除く）のCoで置換したことを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の永久磁石； Al 7.5％， Ti ４％，Ｖ８％， Cr 6.5％， Mn 3.5％， Zr 4.5％， Hf 4.5％， Nb 10.5％， Ta 9.5％， Mo 7.5％， Ge 5.5％， Sb 1.5％， Sn 2.5％， Bi ５％， Ni 4.5％，及びＷ 7.5％。３原子百分比で、希土類元素（Ｒ）としてNd，
Pr，Dy，Ho，Tbのうち少なくとも一種とLa，
Ce，Pm，Sm，Eu，Gd，Er，Tm，Yb，Lu，
Ｙのうち少なくとも一種の合計８〜30％、B2〜
28％、下記所定％以下（０％を除く）の添加元素
Ｍの一種又は二種以上（但し添加元素Ｍが二種以
上のときは、Ｍ合量は当該添加元素のうち最大所
定％を有するものの当該所定％以下）、及び残部
実質的にFeから成る磁気異方性焼結体であり、
前記Feの一部を全組成に対して50％以下（０％
を除く）のCoで置換したことを特徴とする永久
磁石； Al 9.5％， Ti 4.5％，Ｖ 9.5％， Cr 8.5％， Mn ８％， Zr 5.5％， Hf 5.5％， Nb 12.5％， Ta 10.5％， Mo 9.5％， Ge ７％， Sb 2.5％， Sn 3.5％， Bi ５％， Ni ８％，及びＷ 9.5％。４原子百分比で、前記希土類元素（Ｒ）（但し
前記希土類元素の50％以上はNd，Prの一種又は
二種）11〜20％、B4〜24％、下記所定％以下
（０％を除く）の添加元素Ｍの一種又は二種以上
（但し添加元素Ｍが二種以上のときは、Ｍ合量は
当該添加元素のうち最大所定％を有するものの当
該所定％以下）、及び残部実質的にFeから成り、
前記Feの一部を全組成に対して35％以下（０％
を除く）のCoで置換した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； Al 7.5％， Ti ４％，Ｖ８％， Cr 6.5％， Mn 3.5％， Zr 4.5％， Hf 4.5％， Nb 10.5％， Ta 9.5％， Mo 7.5％， Ge 5.5％， Sb 1.5％， Sn 2.5％， Bi ５％， Ni 4.5％，及びＷ 7.5％。