JPH03170643A

JPH03170643A - 永久磁石用合金

Info

Publication number: JPH03170643A
Application number: JP2206044A
Authority: JP
Inventors: Setsuo Fujimura; 藤村　節夫; Masato Sagawa; 眞人佐川; Yutaka Matsuura; 裕松浦; Hitoshi Yamamoto; 日登志山本; Masao Togawa; 戸川　雅夫
Original assignee: Sumitomo Special Metals Co Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1983-08-04
Filing date: 1990-08-03
Publication date: 1991-07-24
Also published as: JPH0536495B2

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】本発明は高価で資源希少なコバルトを多量に使用しない
，希土類・鉄系高性能永久磁石材料に関する。

永久磁石材料は一般家庭の各種電気製品から，自動車や
通信器部品，大型コンピュ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。近年の電気，電子機器の高性能化・小型化の要
求にともない，永久磁石材料もまた高性能化が求められ
ている。

現在の代表的な永久磁石材料はアルニコ，ハードフエラ
イトおよ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屯瓜％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こなった。一方，希土類コ
バルト磁石は最大エネルギー積２０ＭＧＯｅ以上を有す
る高性能磁石であるが，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ＳＩＩ
ｌを多量に使用するため大変高価である。しかし，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
った。

希土類コバルト磁石のような高性能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ネオジムやプラセオジムのよう
な軽希土類元素を中心成分とすることが必要である。

このような希土類コバルト磁石に代る永久磁石材料の試
みは，まず希土類・鉄二元系化合物についてなされた。

希土類・鉄系化合物は希土類コバルト系化合物と比べて
存在する化合物の種類が少なく，また一般的にキュリ一
点も低い。そのため，希土類コバルト化合物の磁石化に
用いられている鋳造法や粉末冶金的手法では，希土類秩
系化合物においては，従来いかなる方法も成功していな
い。

クラーク（Ａ．　Ｅ．　Ｃｌａｒｋ）はスバッタしたア
モルファスＴｂＦｅ２が４．２１で３０ｋＯｅの高い保
磁力（ｌｌｅ）を有することを見出し，３００〜３５０
℃で熱処理することによって室温でＩｌｃ　−　３．４
ｋＯｅ．最大エネルギー積（（ＢＨ）ＩａＸ）　−　７
ＭＧＯｅを示すことを示した（Ａｐｐｌ．　Ｐｈｙｓ．
　Ｌｅｔｔ．　２３（ｉｆ），　１９７３．　８４２　
−６４５）。

クロート（Ｊ．　Ｊ．　Ｃｒｏａｔ）等はＮｄ．　Ｐｒ
の軽希土類元素を用いたＮｄＦｅ及びＰｒＦｅの超急冷
リボンがＩ！ｃ＝７　．　５　ｋＯｅを示すことを報告
している。しかし，　Ｂｒは５ｋＧ以下で（　Ｂ　ＩＩ
　）　ｍ　ａ　ｘは３〜４ＭＧＯｅを示すにすぎない（
Ａｐｐｌ．　Ｐｈｙｓ．　Ｌｅｔｔ．　３７．　１９８
０．　１０９Ｂ．　Ｊ．ＡＩ）ｐ１．　Ｐｈｙｓ．　５
３．　（３）　１９８２．　２４０４　−　２４１）８
）。

このように，予め作成したアモルファスを熱処理する方
法と超急冷法の二つが，希土類・鉄系磁石を得る最も有
望な手段として知られていた。

しかし，これらの方法で得られる材料はいずれも薄膜又
は薄帯であり，スビーカやモータなどの一般の磁気回路
に用いられる磁石材料ではない。

さらにクーン（Ｎ．　Ｃ．　Ｋｏｏｎ）等はＬａを加え
ることによって重希土類元素を含有したＦｅＢ系合金の
超急冷リボンを得て＋　　（Ｆｅｏ．ｓａ　Ｂ　ｏ．＋
ｓ　）　０．９　Ｔｂｏ．ｏｓＬａ０．。，の組成のリ
ボンを熱処理することにより，１１ｃ＝９ｋｏｅに達す
ることを見出した（Ｂｒ−５ｋＧ，Ａｐｐｌ．　Ｐｈｙ
ｓ．　Ｌｅｔｔ．　３９　（１０）．　１９８１．　８
４０　−８４２）。

カバコフ（Ｌ．　Ｋａｂａｃｏｆ’ｆ’）等は，　Ｐｏ
Ｂ系合金でアモルファス化が容易になることに注目し，
（Ｆｅｏ．Ｂｏ、２　）　１−Ｘ　Ｐｒｙ　　（ｘ　−
　０　〜０．３原子比）の組成の超急冷リボンを作成し
たが，室温でのＨｅは数Ｏｅのレベルのものしか得られ
なかった（Ｊ．　Ａｐｐｌ．　Ｐｈｙｓ．　５３　（３
）　１９８２．　２２５５　〜２２５７）。

これらのスパッタングによるアモルファス薄膜及び超急
冷リボンから得られる磁石は，薄く，寸法的な制約を受
け，それ自体として一般の磁気回路に使用可能な実用永
久磁石ではない。即ち，従来のフエライトや希土類コバ
ルト磁石のような任意の形状・寸法を有するバルク永久
磁石体を得ることができない。また，ス・バッタ薄膜及
び超急冷リボンはいずれも本質上等方性であり．室温で
の磁石特性は低く，これらから高性能の磁気異方性永久
磁石を得ることは，事実上不可能である。

最近，永久磁石はますます過酷な環境−たとえば．磁石
の薄型化にともなう強い反磁界，コイルや他の磁石によ
って加えられる強い逆磁界，これらに加えて機器の高速
化，高負荷化により高温度の環境−にさらされることが
多くなり，多くの用途において，特性安定化のために，
一層の高保磁力化が必要とされる。（一般に永久磁石の
ｉｄｌｅは温度上昇にともない低下する。そのため室温
におけるＩＨｅが小さければ，永久磁石が高温度に露さ
れると減磁が起こる。しかし，室温におけるｉＨｃが十
分高ければ実質的にこのような減磁は起こらない。）フエライトや希土類コバルト磁石では，高保磁力化を図
るため，添加元素や異なる組成系を利用しているが，そ
の場合一般に飽和磁化が低下し，（Ｂｉ）島ａｘ　も低
い。

本発明はかかる従来法の欠点を解消した新規な実用永久
磁石用合金を提供することを基本的目的とする。

かかる観点より，本発明者等は先にＲ−Ｆｅ二元系をベ
ースとして，キュリー点が高く，且つ室温付近で安定な
化合物合金ないしは磁石を作ることを目標とし，多数の
系を探った結果，特にＦｅＢＲ系化合物及びＦｅＢＲＭ
系化合物が磁石化に最適であることを見出した（特願昭
５７−　１４５０７２，特願昭５７−２００２０４）。

ここでＲとはＹを包含する希土類元素の内，少なくとも
一種以上を示し，特にＮｄ，　Ｐｒの軽希土類元素が望
ましい。Ｂはホウ素を示す。ＭはＴＩ，Ｚｒ，　！Ｉｆ
．　Ｃｒ，　Ｍｎ．　Ｎｆ．　Ｔａ，　Ｇｅ，　Ｓｎ，
　Ｓｂ，　Ｂ１，　Ｍｏ，Ｎｂ，Ｍ，Ｖ，Ｗの内から選
ばれた一種以上を示す。

このＦｅＢＲ系磁石は実用に十分な　３００℃以上のキ
ュリ一点を有し．且つ，Ｒ−Ｐａ二元系では従来或功し
ていなかったフエライトや希土類コバルトと同じ粉末冶
金的手法によって得られる。

またＲとしてＮｄやＰ『なとの資源的に豊富な軽希土類
元素を中心組成とし，高価なＣｏやＳｓを必ずしも含有
せず，従来の希土類コバルト磁石の最高特性（（ＢＨ）
＋ｇａｘ−　３１ＭＧＯｅ）をも大幅に越える（ＢＨ）
Ｉｌａｘ３ＢＭＧＯｅ以上もの特性を有する。

さらに．本発明者等はこれらＦｅＢＲ系．’　ＦｅＢＲ
Ｍ系化合物合金ないしは磁石が従来のアモルファス薄膜
や超急冷リボンとはまったく異なる結晶性のＸｌ１回折
パターンを示し，磁気異方性を有する新規な磁気異方性
を有する正方品系結晶構造を主ｔ口として有することを
見出した（特願昭５８−９４８７８）。

これらのＦｅＢＲ系，　ＰａＢＲＭ系合金のキュリー点
は一般に３００℃前後〜３７０℃であるが，さらにこれ
らの系においてＦｏを置換して５０原子％以下のＣｏを
含有する永久磁石用合金は，より高いキュリー点を有し
，同一出願人により出願されている（　ＦｅＣｏＢＲ系
特願昭５７−　１８６８８３号，　ＦｏＣｏＢＲＭ系特
願昭５８−　５８１３号）。

本発明はさらに，前述のＦｅＣｏＢＲ及びＦｅＣｏＢＲ
Ｍ系合金磁石において得られる高いキュリー点と，これ
らとほぼ同等以上の高い最大エネルギー積（ＢＨ）ｗａ
ｘを保有しさらにその温度特性，特にｉｆ｛ｃを向上せ
しめ得る永久磁石用合金を提供することを具体的目的と
する。

本発明によれば．ＲとしてＮｄやＰｒなどの軽希土類を
中心としたＦｅＣｏＢＲ及びＦｅＣｏＢＲＭ系磁石用合
金に，Ｒの一部として重希土類を中心としたＲ，として
Ｄｙ．　Ｔｂ，　Ｃｄ，　ｎｏ．　Ｅｒ，　Ｔａ．　Ｙ
ｂの内一種を含有することによって，　ＦｅＣｏＢＲ系
，　ＦｅＣｏＢＲＭ系において高い（ＢＨ）ｗａｘを保
有したままＩＨｃをさらに向上せしめた。

即ち，本発明による永久磁石用合金は次の通りである。

合金組成が原子百〜分比でＲ（下記Ｒ１とＲ２とからな
る）　１２．５〜２０％，Ｒ１０．０５〜５％、Ｂ４〜
２０％，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永久磁石用合金；但し，Ｒ，はＤ
ｙ，　Ｔｂ．　Ｇｄ，　Ｈｏ，　Ｂｒ．　Ｔｍ，　Ｙｂ
の内一種以上＋Ｒ２はＮｄとＰｒの一種以上．又はＮｄ
とＰｒの合計が８０％以上で残りがＲ，以外のＹを包含
する希土類元素の少なくとも一種。

合金組成が原子百分比でＲ（下記Ｒ１とＲ２とからなる
’）　１２．５〜２０％，Ｒ１０．０５〜５％、Ｂ４〜
２０％，下記の所定％以下の添加元素Ｍの一種以上（但
し，Ｍとして二種以上の前記添加元素を含む場合は，Ｍ
合量は当該添加元素のうち最大値を有するものの原子百
分比以下），残部実質的にＰａから成り，前記Ｆｅの一
部を金川成に対して３５％以下（Ｏ％を除く）のＣｏで
置換したことを特徴とする永久磁石用合金；但し，Ｒ１はＤｙ．　Ｔｂ，　Ｇｄ．　ｌｌｏ，　Ｅｒ
．　Ｔｍ．　Ｙｂの内一種以上＋Ｒ２はＮｄとＰ『の一
種以上，又はＮｄとＰ『の合計が８０％以上で残りがＲ
，以外のＹを包含する希土類元素の少なくとも一種であ
り，添加元索Ｍは下記の通り：Ｔｉ　　　３％，　　　　　　Ｚｒ　　　３．３％，Ｈ
ｒ３．　　　３．３％，，Ｃｒ　　　４．５％，Ｍｎ　
　　６％，　　　　　　Ｎｉ　　　［１％，Ｔａ　　　
７％，　　　　　　Ｇｅ　　　３．５％８ｎ　　　１．
５％，　　　　　ｓｂ　　　ｔ％，Ｂｉ　　　５％，　
　　　　　ＭＯ　　　５．２％Ｎｂ　　　９％，Ｍ５％
， ■５．５％，　　　　　Ｗ５％，また，最終製品中には下記の数値以下の代表的な不純物
が含有されてもよい。

Ｃｕ　　　　　２％，　　　　　　　　　０２％，Ｐ　
　　　２％，　　　　　　　　　Ｃａ　　　　　４％，
Ｍｇ　　　　　４％，　　　　　　　　　０２％，Ｓｌ
　　　　　５％，　　　　　　　　　３２％，但し，不
純物の合計は５％以下とする。

これらの不純物は原料または製造工程中に混入すること
が予想されるが，上記限界量以上になると特性が低下す
る。これらの内，Ｓｌはキュリー点を上げ，また耐食性
を向上させる効果を有するが，，５％を越えるとｉｌｌ
ｃが低下する。Ｃａ，　ＭｇはＲ原料中に多く含まれる
ことがあり，またｆＨｃを増す効果も有するが，製品の
耐食性を低下させるため多量に含有するのは望ましくな
い。

なお，本発明においてボロン（Ｂ）は．従来の磁性材料
におけるように，例えば非晶質合金作成時の非品質化促
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，本発明に係るＲ　−　Ｆｅ（Ｃｏ
）　−　Ｂ正方品化合物の必須構成元素である（なお，
　ＣｏはＦｅの一部を置換）。

本発明の新規な化合物に基づく合金は粉末化した後成形
焼結することによってもっとも効果的に実用永久磁石を
得ることが可能である。

上紀紹成による永久磁石用合金は，特に最も効果的に用
いた場合，即ち磁気異方性焼結永久磁石として用いた場
合，最大エネルギー積（Ｂｉｌ）ａ＋ａｘ　２０ＭＧＯ
ｅ以上を有したまま，保磁力ｉ１ｌｃ　ｌＯｋＯｅ以上
を有する高性能磁石が得られる。

本発明の永久磁石用合金は室温以上で磁気的に安定で，
磁気異方性を有するＦｅ（Ｃｏ）　−　Ｂ　−　Ｒ正方
晶化合物を含むものであれば，その形態は問わず，鋳塊
あるいは粉体等の公知の形態の永久磁石用の素材の他，
　Ｆｅ（Ｃｏ）　−　Ｂ　−　Ｒ正方晶化合物を含む任
意の形態からなる永久磁石用材料をも包含する。

以下に本発明をさらに詳述する。

ＦｃＢＲ系合金を用いてなる磁石は前述の通り高い（Ｂ
Ｈ）ｍａｘを有するが．　Ｉｔｌｃは従来の高性能磁石
の代表である８１１２　ＣＯＬＴ型磁石と同等程度（５
〜ＩＯｋｏｅ）であった。

これは強い減磁界を受けたり，温度が−１−昇すること
によって減磁されやすいこと，即ち安定性が良くないこ
とを示している。磁石のＨｌｃは一般に温度上昇と共に
低下する。例えば前述の３０ＭＧＯｅ級のＳｍ２Ｃｏ１
７型磁石やＦｅＢＲ系磁石では１００℃ではおよそ５ｋ
Ｏｅ程度の値しか保有しない。（表４）電算機用磁気デ
ィスクアクチュエー夕や自動車用モータ等では強い減磁
界や温度上昇があるため，このようなｉｌｌｃでは使用
できない。高温においても尚一層の安定性を得るために
は高いキュリー点を有すると共に室温付近でのＩＨｃの
値をもっと大きくする必要がある。

また，室温付近においても，磁石の時間経過による劣化
（経時変化）や衝撃や接触などの物理的な擾乱に対して
も一般的にｉｌｌｃが高い方が安定であることがよく知
られている。

以上のことから，本発明者等はＦｅＣｏＢＲ５３Ｅ分系
を中心に更に詳しい検討を行った結果，希土類元素中の
Ｄｙ，　Ｔｂ，　Ｇｄ，　Ｉｌｏ，　Ｅｒ，　Ｔｏｍ，
　Ｙｂの内一種以上と，　ＮｄやＰ『などの軽希土類元
素等を組合わせることによって，　ＦｅＢＲ系，　Ｆｅ
ＣｏＢＲ系合金を用いた磁石では得られなかった高い保
磁力を得ることができた。

更に，本発明よる成分系では，　ｉＨｃの増大のみなら
ず，減磁曲線の角形性の改善，即ち（ＯＨ）ｍａｘの一
層増大の効果をも具備することが判った。

なお本発明者等はＦｅＣｏＢＲ系合金を用いた磁石のｉ
ｌｌｃを増大させるために様々の検討を行った結果，以
下の方法が有効であることを既に知った。

即ち，（１）Ｒ又はＢの含有量を多くする。

（２〉添加元素Ｍを加える。（　ＦｅＣｏＢＲＭ系磁石
）しかしながら，Ｒ又はＢの含有量を増加する方法は，
各々１１１ｃを増大するが，含有量が多くなるにつれて
Ｂｒが低下し，その結果（Ｂｉｌ）ｍａｘの値も低くな
る。

また，添加元素ＭもｌＨｃ増大の効果を有するが，添加
量の増加につれて（ＢＨ）＋ａｘが低下し飛耀的な改善
効果には繋がらない。

本発明の永久磁石用合金においては，重希土類を中心と
する希土類元素Ｒ１の含有と＋Ｒ２としてＮｄ，　Ｐｒ
を主体とすることと，さらにＲ，Ｂ，Ｃｏの所定範囲内
の組成とに基づき，時効処理を施した場合のＩＨｅの増
大が顕著である。即ち，上記特定の組成の合金からなる
磁気異方性焼結体に時効処理を施すと．　Ｂｒの値を損
ねることな＜　ＩＨｃを増大させ，さらに減磁曲線の角
形性改善の効果もあり．　（Ｂｉｌ）ｗａｘはほぼ同等
かまたはそれ以上となり，その効果は顕著である。なお
，　Ｒ，　　Ｂ，　Ｃｏの範囲と，　　（Ｎｄ，　Ｐｒ
又は両者）の量を規定することにより，時効処理前にお
いても１１１ｃ約１０ｋＯｅ以上が達成され，Ｒ内にお
けるＲ１の所定の含有により時効処理の効果がさらに著
しく付加される。

即ち，本発明合金を用いることにより，（Ｂｉｌ）ｗａ
ｘ　２０ＭＧＯｅ以上を保有したまま，　Ｔｃ約３ｌＯ
〜約８４０℃かつＩＨｃ　１０ｋＯｏ以上で示される十
分な安定性を兼ね具え，従来の高性能磁石よりも広範な
用途に適用し得る高性能磁石を提供できる。

（ＢＨ）ｗａｘ　．　ｉＨｃの最大値は各々４０．６Ｍ
ＧＯｅ　（表２　，’　ｋｌ７）　，　２０．ＯｋＯｅ
　　Ｃ表２，Ｎａｌ９）を示した。

本発明の永久磁石用合金に用いるＲは＋Ｒ１　とＲ２の
和より威るが，ＲとしてＹを包含し．　Ｎｄ，Ｐｒ．　
Ｌａ，　Ｃｅ，　Ｔｂ，　Ｄｙ．　Ｉｔｏ．　Ｅｒ．　
Ｅｕ．　Ｓｎ，　Ｃｄ，　Ｐｍ．Ｔｍ．　Ｙｂ，　Ｌｕ
の希土類元素である。そのうちＲ１はＤｙ，　Ｔｂ，　
Ｇｄ．　ｌｌｏ，　ｒ２ｒ，　Ｔｍ．　Ｙｂの七種のう
ち少なくとも一種を用い＋　Ｒ２は上記七種以外の希土
類元素を示し，特に軽希土類の内ＮｄとＰ『の合計を８
０％以上包含するものを用いる。（但し，　Ｓａは高価
でありＩＨｃを降下させるのでできる限り少ない方が好
まし＜，Ｌａは不純物としてよく希土類金属中に含まれ
るがやはり少ない方が好ましい。）これらＲは純希土類
元索でなくてもよく，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，　Ｆ
ｅ，　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Ｍ，　８１，Ｃ等を含む
ものも用いることができる。

本発明の永久磁石用合金は，磁気異方性焼結永久磁石と
して用いた場合（以下同様），既述のＲをＲ，とＲ２の
合計として原子百分比でＲ，　０．０５〜５％，　１１
２．５　〜２０％、Ｂ４　〜２０％，　Ｃｏ３５％以下
，残部Ｆｅの組成において保磁力ＩＨｃ約１０ｋＯｅ以
上，残留磁束密度Ｂｒ９ｋＧ以」二，最大エネルギー積
（ＢＨ）ｗａｘ　２ＤＭＧＯｅ以上の高保磁力・高エネ
ルギー積を示す。

Ｒ１の０．２〜３％．Ｒ１３〜！９％，Ｂ５〜１１％，
Ｃｏ２３％以下，残部Ｆｅの組成は最大エネルギー積（
Ｂｉｔ）ｗａｘ　２９ＭＧＯｅ以上を示し，好ましい範
囲である。

また，Ｒ，としてはＤｙ，　Ｔｂが特に望ましい。

Ｒの量を１２．５％以上としたのは，Ｒがこの量よりも
少なくなると本系合金化合物中にＦｅが析出して保磁力
が急激に低下するためである。Ｒの上限を２０％とした
のは．２０％以上でも保磁力はｌＯｋｏｅ以上の大きい
値を示すがＢｒが低下して（ＢＨ）＋ａｘ２０Ｍ（ｉｏ
ｅ以上に必要なＢｒが得られなくなるからである。

Ｒ１の量は上述Ｒに置換することによって捉えられる。

Ｒ，量は表２，Ｔｈ２に示すように僅か０．２％の置換
でもＨｅが増加しており，さらに減磁曲線の角形性も改
善され（Ｂｉｔ）ｍａｘが増加していることが判る。Ｒ
１量の下限値はｆｉｌｅ増加の効果と（８１１）ｗａｘ
増大の効果を考慮して０．０５％以上とする（第２図参
照）Ｒｌｆｆｉが増加するにつれて．　ｉｌｌｅは上昇
していき（表２，Ｎα２〜７）（１３ｔｌ）ｉａｘは０
．４％をピークとしてわずかずつ減少するが．例えば３
％の置換でも（　Ｂ　ｔｌ　）　ｍ　ａ　ｘは２９ＭＧ
Ｏｃ以上を示している（第２図参照）。

安定性が特に要求される用途にはＩＨｃが高いほど，す
なわちＲ１を多く含有する方が有利であるが，しかしＲ
，を構成する元素は希土類鉱石中にもわずかしか含まれ
ておらず，大変高価である。

従ってその上限は５％とする。Ｂｒ；ｋは，４％以下に
なるとｉ　Ｈ　ｅがｌＯｋｏｅ以下になる。またＢ量の
増加もＲｆｆｉの増加と同じ＜ｉｌｌｃを増加させるが
，　Ｂｒが低下していく。（Ｂｉ！）ＩＩｌａｘ　２０
ＭＧＯｅ以上であるためには８２０％以下が必要である
。

本発明の永久磁石用合金では，３５％以下のＣｏの含有
により（Ｂｉｌ）ａ＋ａｘを高く保持しつつ温度特性が
改善されるが，一般にＦｅ合金にＣｏを添加すると，そ
の添加量に比較してキュリ一点が上昇するものと逆に下
降するものがあり添加効果を予測することは困難である
。

本発明においてＦｅＢＲ系中のＦｅの一部をＣｏで置換
したときのキュリー点は，第１図に示す通りＣｏの置換
量の増大に伴い徐々に増大する。Ｃｏの置換はわずか（
例えば０．１〜１％）でもキュリー点増大に有効であり
第１図に示すようにその置換量により約３１０〜約６４
０℃の任意のキュリー点をもつ合金、が得られる。Ｆｅ
をＣｏで置換する場合，　Ｃｏ量の増大と共にｌＨｃは
減少傾向を示すが，当初（ＢＨ）ＩＩｌａｘは．減磁曲
線の角形性が改善されるためやや塘大する。

Ｃｏ２５％以下では，　Ｃｏは他の磁気特性特に（ＢＨ
）ｍｉｘに実質上影響を与えることなくキュリー点の増
大に寄与し，特にＣｏ２３％以下では同等以上である。

Ｃｏ含有量が２５％を越えると（Ｂｉｔ）ｍａｘは低下
していき３５％を越えるとさらに低下し，　（　Ｄ　Ｉ
Ｉ　）ｔＩｌａ　Ｘは２０ＭＧＯｅより低くなる。また
，Ｃｏ５％以上の含有にょりＢ『の温度係数（室温〜１
４（１℃の平均値）は約０．１％／℃以下になる。本発
明のＰａＣｏＢＲ系合金を用いた磁石はまた，常温着磁
後の１０（１’ｃにおける翼露テストでは．　Ｓｌ２　
ＣＯＩ？磁石，或いはＲ１成分を含まないＦｃＢＲ磁石
と比べて極めて僅かな減磁率を示し，安定性が大きく改
善されている。

なおＣｏに関して同様の議論はＦｅＣｏＢＲＭ系につい
ても同様に成立ち，キュリー点増大の効果はＭの添加元
素により多少の変動があるが基本的傾向は同じである。

添加元素Ｍは１１１ｃを増し，減磁曲線の角形性を増す
効果があるが．一方その添加瓜が増すに従い，ｒ３『が
低下していくため，　　（ａｌｌ）ａ＋ａｘ　２０ＭＧ
Ｏｅ以上を有するにはＢｒＱｋＧ以上が必要であり，添
加量の各々の上限は先述の値以下と定められる。２種以
上のＭを添加する場合のＭ合計の上限は，実際に添加さ
れた当該Ｍ元索の各上限値のうち最大値を有するものの
値以下となる。例えばＴＩ，　Ｎｆ，　Ｎｂを添加した
場合には．　Ｎｂの９％以下となる。Ｍとしては，　　
Ｖ，　Ｎｂ，　Ｔａ，　Ｍｏ，　Ｗ，　Ｃｒ．　Ａｌ．
　Ｓｎが好ましい。なお，一部のＭ　（Ｓｂ．　Ｓｎ等
）を除いて，Ｍの添加量は凡そ３％以内が好ましくＭは
０．１〜３％（特に０．２〜２％）が好ましい。

本発明の永久磁石用合金は最も効果的に実用永久磁石に
するため焼結体とすることが好ましく，その場合平均結
晶粒径は，　ＦｅＣｏＢＲ系，　ＦｅＣＯＢＲＭ系いず
れにおいても１〜１００ａ好ましくは２〜４０μｌ，特
に好ましくは約３〜１０μ国の範囲にあることが重要で
ある。焼結は９００〜１２００゜Ｃの温度で行うことが
できる。時効処理は焼結後３５０’Ｃ以上当該焼結温度
以下，好ましくは４５０〜８００℃で行うことができる
。焼結に供する合金粉末は０．３〜８ｏμｌ（好ましく
は１〜４０μ鵡，特に好ましくは２〜２０μ１）の平均
粒度のものが適当である。焼結条件等については，すで
に同一出願人の出願に係る特願昭５８−　　８８３７３
号，　５ｇ−　　９［）０３９号に開示されている。

以下本発明の態様及び効果について実施例に従って説明
する。試料はつぎの工程によって作成した。（純度は重
量％で表示）（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（　１９．３８％Ｂ，　５．３２％Ｍ，０
。７４％Ｓｉ，　０．０３％Ｃ，残部Ｆｅ）　，　Ｒと
して純度９９．７％以上（不純物は主として他の希土類
金属）を使用。（Ｃｏは純度９９．９％の電解Ｃｏを使
用）。

（２〉粉砕　スタンプミルにより３５メッシュスルーま
でに粗粉砕し．次いでボールミルにより３時間微粉砕（
３〜ｌＯμｍ）。

（３）磁界（１０ｋＯｅ　）中配向・成形（１．５ｔ／
ｃｄにて加圧）。

（４〉焼結　１０００　〜ｌ’２００℃　１時間Ａｒ中
，焼結後放冷得られた試料を加工研摩後，電磁石型の磁石特性試験器
によって磁石特性を調べた。

実施例１．Ｒとして，　Ｎｄと他の希土類元素とを組合わせた合金
を作り，上記の工程により磁石化した。結果を表１に示
す。希土類元素Ｒの中でも．　ｈｔｔ〜１４に示すよう
にＤｙ．　Ｔｂ，　Ｈｏ等，　ＩＨｅ改善に顕著な効果
を有する元素（Ｒ１）が存在することが判った。なお，
傘を付したものは比較例，を示す。またＣｏ５％以上の
含有により．　［３ｒ温度係数は０．１％／℃以下とな
ることが表１から認められる′。

実施例２，Ｎｄ，　Ｐｒを中心とした軽希土類元素に，実施例１で
挙げた希土類の種類及び含有量をもっと広汎に選んで合
金を作製し，前述の方法で磁石化した。

さらに，一層のｉＨｃ増大効果を持たせるため、Ｂ００
〜７００℃×２時間，　Ａｒ中において熱処理を施した
。結果を表２に示す。

表２，ｋ傘１は希土類としてＮｄだけを用いた比較例で
ある。胤２〜Ｎａ　７はＤｙをＮｄに置換していった場
合を示す。Ｄｙｆｆｉの増加に伴ない１１１０は次第に
増大してゆくが（ＢＨ）ｗａｘは０．４％Ｄｙのあたり
で最高値を示す（なお第２図も参照）。

第２図によれば，　Ｄｙは０．０５％から効果を示し始
め，０．１％，０．３％と増大に併いｉｌｌｃへの効果
を増大する（第２図の横軸をｌｏｇスケールに変換する
と明瞭になる）　。Ｇｄ　（Ｎａｉｌ）　，　Ｈｏ　（
ＮａｌＧ）　．　Ｔｂ（Ｎａｌ２）　，　Ｅｒ　（Ｎ（
１１３）　，　Ｙｂ　（Ｎａｌ４）等も同様の効果を有
するが，　Ｄｙ，　ＴｂはＨａ増大に効果が特に顕著で
ある。Ｒ，の内，　ＤＬ　’ｒｂ以外の元素も１０ｋＯ
ｅを十分に越えるｌｌｌｅを有し，高い（Ｂｉｌ）ＩＩ
ａｘを有する。（Ｂｉｌ）ｓａｗ　ｋ　３ＯＭＧＯｅ級
で，これほどの高いｉｌｌｃを有する磁石材料はこれま
でにない。Ｎｄに代えて，　Ｐｒを用いても（　Ｔｈ　
１５）或いは，　　（Ｎｄ十Ｐｒ）をＲ２のうち８０％
以上としても（Ｎａｌ６）　．　’（ＢＨ）ａ＋ａｘ２
０ＭＧＯｃ以上を示す。

第３図に典型的なｉｆ｛ｃを有する０．８％Ｄｙ　（表
１，ｋ８）の減磁曲線を示す。Ｆｅ　−　Ｂ　−　Ｎｄ
系の例（表１，Ｎａ亭１）に比べてＩＨｃが十分高くな
っている様子が判る。

実施例３．添加元素Ｍとして，純度９９％のＴＩ．　Ｍｏ，旧，Ｍ
ｎ，　ｓｂ，　Ｎｌ，Ｔａ．Ｓｎ＋　Ｇｅ−　９８％の
Ｗ，　９９．９％のＭ，９５％（７）Ｉｌｒ．またＶと
しテＲｌ．２％のｖを含むフエロバナジウム，　Ｎｂと
して６７．８％のＮｂを含むフエロニオプ，　Ｃｒとし
て６１．９％のＣ『を含むフェロクロムおよびＺｒとし
て７５．５％の２『を含むフエロジルコニウムを使用し
た。

これらを前記と同様の方法で合金化し，さらに５■〜７
ＤＯ”Ｃで時効処理を行なった。結果を表３に示す。

ＦｅＣｏＢＲ系に添加元素Ｍを加えたＦｅＣｏＢＲＭ系
合金についても，十分に高いＩＨｃが得られることが確
かめられる。表３．Ｎｌ’ｌの減磁曲線を第３図曲線３
に示す。

（以下余白）２表３Ｘ４以上，本発明はＦｅを主体とし，またＲとしても資源的
に豊富であり工業上人手し易い希土類元素（　Ｎｄ．　
Ｐｒ）を主体とした新規なＦｅ（Ｃｏ）　−　Ｂ　−　
Ｒ正方晶化合物を含む永久磁石用合金を提供するもので
あり，この合金は特に永久磁石用素材として有用である
。これを用いることにより．高残留磁化，高保磁力．高
エネルギー積を有する磁気異方性焼結体永久磁石の提供
も可能としたものであり．しかも所定のＲ　（Ｒ，，Ｒ
２）を組合せることにより温度特性（特に保磁力）を高
エネルギー積（　Ｂ　ＩＩ　）ｒｓ　ａ　ｘを保有した
まま一層高め，かつＦｅの一部をＣｏで置換することに
よりＰ　ｅ　Ｂ　Ｒ系に対してもキュリ一点を高めるこ
とを達成でき，従って工業的にきわめて高い価値をもつ
ものである。特に永久磁石材料としての利点は，従来の
Ｓｍ−Ｃｏ系と対比するとその主成分元素の点で極めて
顕著である。

極めて有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は，本発明の一実施例においてＦｅをＣｏで置換
した場合のＣｏ含有量とキュリ一点Ｔｃの関係を示すグ
ラフ．第２図は，本発明の一実施例においてＮｄをＲ１
元素Ｄｙで置換した場合のｏｙ含有量とＩ　Ｉｆ　ｃ　
，　（　Ｂ　１１　）　ｍ　ａ　ｘとの関係を示すグラ
フ，第３図は，代表的実施例の減磁曲線を示すグラフを
夫々示す。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）合金組成が原子百分比でＲ（下記Ｒ＿１とＲ＿２
とからなる）１２．５〜２０％、Ｒ＿１０．０５〜５％
、Ｂ４〜２０％、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Ｃ
ｏで置換したことを特徴とする永久磁石用合金；但し、
Ｒ＿１はＤｙ、Ｔｂ、Ｇｄ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂの
内一種以上、Ｒ＿２はＮｄとＰｒの一種以上、又はＮｄ
とＰｒの合計が８０％以上で残りがＲ＿１以外のＹを包
含する希土類元素の少なくとも一種。
（２）合金組成が原子百分比でＲ（下記Ｒ＿１とＲ＿２
とからなる）１２．５〜２０％、Ｒ＿１０．０５〜５％
、Ｂ４〜２０％、下記の所定％以下の添加元素Ｍの一種
以上（但し、Ｍとして二種以上の前記添加元素を含む場
合は、Ｍ合量は当該添加元素のうち最大値を有するもの
の原子百分比以下）、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永久磁石用合金；但し、Ｒ＿１はＤｙ、Ｔｂ、Ｇｄ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、
Ｙｂの内一種以上、Ｒ＿２はＮｄとＰｒの一種以上、又
はＮｄとＰｒの合計が８０％以上で残りがＲ＿１以外の
Ｙを包含する希土類元素の少なくとも一種であり、添加
元素Ｍは下記の通り：Ｔｉ　３％，　Ｚｒ　３．３％，Ｈｒ　３．３％，　Ｃｒ　４．５％，Ｍｎ　５％，　Ｎｉ　６％，Ｔａ　７％，　Ｇｅ　３．５％，Ｓｎ　１．５％，　Ｓｂ　１％，Ｂｉ　５％，　Ｍｏ　５．２％，Ｎｂ　９％，　Ａｌ　５％，Ｖ　５．５％，　Ｗ　５％。