JPH03236202A - 焼結永久磁石 - 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、Ｒ（ＲはＹを含む希土類元素である。　以下
同じ。）、ＦｅおよびＢを含むＲ−Ｆｅ−Ｂ系の焼結永
久磁石に関する。

〈従来の技術〉 高性能を有する希土類磁石としては、粉末冶金法による
Ｓｍ−Ｃｏ系磁石でエネルギー積３２　ＭＧＯｅ程度の
ものが量産されている。

しかし、このものは、Ｓｍ％Ｇｏの原料価格が高いとい
う欠点を有する。　希土類元素の中では原子量の小さい
元素、例えば、ＣｅやＰｒ％Ｎｄは、Ｓ−ｍよりも豊富
にあり価格が安い、　また、Ｆｅはｃｏに比べ安価であ
る。

そこで、近年Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ磁石等の Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石が開発され、特開昭５９−４６００
８号公報では焼結磁石が、また特開昭６０−９８５２号
公報では高速急冷法によるものが開示されている。

焼結法による磁石では、従来のＳ　ｍ　−Ｃｏ系の粉末
冶金プロセス（溶解−鋳造−インゴット粗粉砕−微粉砕
→成形→焼結→磁石）を適用でき、しかも高い磁石特性
が得られる。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかし、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石は、Ｓｍ−Ｃ。

系磁石に比べて熱安定性が低い。　例えば、室温から１
８０℃の範囲におけるΔ　ｉＨｃ／ΔＴが、−０，６０
〜−０，５５％／℃程度にも達し、また、高温にさらさ
れると不可逆的に著しい減磁が生じる。

このため、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石を、高温環境下で使用さ
れる機器、例えば、自動車用などの各種電機・電子機器
等に適用する場合、実用性に欠けるという問題がある。

Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石の加熱による不可逆減磁を減少させ
るために、特開昭６２−１６５３０５号公報では、Ｎｄ
の一部をり、ｙで置換し、かつＦｅの一部をＣｏで置換
することが提案されている。

Ｄｙ置換により室温における保磁力　ｉＨｃは向上し、
Ｃｏ置換により　ｉＨｃの増加およびΔＢｒ／八Ｔのへ
る程度の改良は可能であるが、本発明者らの研究によれ
ば、Ｄｙおよびｃｏを添加しただけでは、Δ　ｉＨｃ／
ΔＴを顕著に減少させることはできないことがわかった
。

また、同公報に示されるように、Ｄｙ置換量が多い実施
例では比較的不可逆減磁率が小さくなっているが、その
反面、最大エネルギー積（ＢＨ）ｍａｘが低下してしま
っている。

本発明はこのような事情からなされたものであり、高い
熱安定性を有し、しかも、磁気特性、特に最大エネルギ
ー積の高いＲ−Ｆｅ−Ｂ系焼結永久磁石を提供すること
を目的とする。

〈課題を解決するための手段〉 このような目的は、下記（１）の本発明によって達成さ
れる。

（１）下記式で表わされることを特徴とする焼結永久磁
石。

［式］（Ｒ１−ａＤｙａ）ａＦ８１００−ａ−ｂ−ｃ−
ｄ−ｅＢｂＡρＣ８ｎｄＭｅ（ただし、上記式において
、Ｒは、Ｄｙを除く希土類元素の１種以上であり、Ｍは
、Ｃｏ、Ｎｂ、Ｗ％　Ｖ％　Ｔａ、Ｍｏ１　Ｔｉ、Ｎｉ
。

Ｂ　ｉ、Ｃｒ％Ｍｎ、Ｓｂ％Ｇｅ、Ｚｒ、Ｈｆ、ＳＬ、
ＩｎおよびＰｂから選択される１種以上の元素であり、 ０．０１≦α≦　０．５ ８　　　≦ａ≦３０ ２　　　≦ｂ≦２８ ０．２　≦ｃ≦２ ０　、０３　≦　ｄ　≦　　０．　５ ０　　　　　　　≦　ｅ　≦　　　３ である。） 〈作用〉 本発明のＲ−Ｆｅ−Ｂ系焼結永久磁石は、希土類元素と
してＤｙを含み、さらに、微量のＳｎおよび八βを必須
元素として含有するので、高保磁力かつ保磁力の温度特
性Δ　ｉＨｃ／Δ丁が小さくなり、加熱による不可逆減
磁が小さい。

そして、上記範囲の極めて微量のＡρおよびＳｎにより
熱安定性が顕著に向上するのでＤｙの添加量が少なくて
済み、最大エネルギー積の低下を最小限に抑えることが
できる。

本発明の焼結永久磁石は、例えば、パーミアンス係数２
において減磁率５％以下となる温度が２５０℃以上と極
めて熱安定性が高（、しかも、室温から１８０℃の範囲
におけるΔ　ｉＨｃ／ΔＴの絶対値が、０．４５％／℃
以下と極めて低いので、自動車のボンネット内やエアサ
スペンション等、極めて高温の環境においても安定した
性能を発揮する。

く具体的構成〉 以下、本発明の具体的構成について詳細に説明する。

本発明の焼結永久磁石は、下記式で表わされる組成を有
する。

ただし、上記式において、Ｒは、Ｄｙを除く希土類元素
の１種以上であり、Ｍは、Ｃｏ、Ｎｂ１凱■、Ｔａ、　
Ｍｏ％Ｔｉ％Ｎｉ１Ｂ　ｉ　％Ｃｒ　％Ｍ　ｎ　％Ｓ　
ｂ　ｓ　Ｇ　ｅ　ｓ　Ｚ　ｒ　ｓ　Ｈｆ　％Ｓｔ、■６
およびＰｂから選択される１種以上の元素であり、 ０．０１≦α≦　０．５ ８　　　≦ａ≦３０ ２　　　≦ｂ≦２８ ０　、２　　　≦ｃ≦　２ ０　、０３　≦ｄ≦　　０．５ ０　　　　　　≦　ｅ　≦　　３ である。

なお、α、ａ、ｂ、ｃ、ｄおよびｅは、原子比を表わす
。

本発明において希土類元素とは、Ｙ、ランタニドおよび
アクチニドであり、Ｒとしては、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｔｂのう
ち少な（とも１種、あるいはさらに、Ｌａ、Ｃｅ、Ｇｄ
ｌＥｒ％Ｈｏ。

Ｅｕ％Ｐｍ、Ｔｍ％Ｙｂ％Ｙのうち１種以上を含むもの
が好ましい。

なお、希土類元素原料として、ミツシュメタル等の混合
物を用いることもできる。

ＲとＤｙとの合計含有量を表わすａが前記範囲未満では
、結晶構造がα−鉄と同一構造の立方晶組織となるため
、高い保磁力ｉＨｃが得られない。　また、ａが前記範
囲を超えると希土類元素のリッチな非磁性相が多（なり
、残留磁束密度Ｂｒが低下する。

なお、ａの好ましい範囲は、 １０≦ａ≦２０ である。

Ｄｙは常温から高温までのｉＨｃを向上させるため、熱
安定性を向上させる作用を有する。

ただし、希土類元素中のＤｙの比率を表わすαが前記範
囲を超えると、Ｂｒおよび（ＢＨ）ｗａｘが不十分とな
る。　また、αが前記範囲未満となると、熱安定性が不
十分となる。

なお、αの好ましい範囲は、 ０．１５≦α≦０．３０ であり、より好ましい範囲は、 ０．１５≦α≦０．２５ である。

Ｂの含有量を表わすｂが前記範囲未満となると、菱面体
組織となるためｉＨｃが不十分となり、前記範囲を超え
ると、Ｂリッチな非磁性相が多くなるためＢｒが低下す
る。

なお、ｂの好ましい範囲は、 ５≦ｂ≦１０ である。

Ａ２およびＳｎはΔ　ｉＨｃ／ΔＴを減少させ、高温で
のｉＨｃを向上させる。　このため、これらを同時に含
有することにより極めて高い熱安定性が得られる。

Ａ２の含有量を表わすＣおよびＳｎの含有量を表わすｄ
のいずれか一方でも前記範囲未満となると、極めて高い
熱安定性を得ることは困難となる。　また、Ｃが前記範
囲を超えると、Ｂｒが減少する。　ｄが前記範囲を超え
ると、室温でのｉＨｃが激減し、Ｂｒも減少する。

なお、Ｃおよびｄの好ましい範囲は、 ０．５≦ｃ≦１．３ ０．１≦ｄ≦０．３ である。

添加元素Ｍは、それぞれ目的に応じて添加される。

ＣＯの微量添加により、耐酸化性を改善することができ
る。

また、Ｎｂ％Ｗ％Ｖ％Ｔａ、Ｍｏ％Ｔ　ｉ。

Ｃｒ　％　Ｍｎ、　　Ｓｂ、　　Ｇｅ、　　Ｚｒ、　　
Ｈｆ、　　Ｓｉ。

ＩｎおよびＰｂの１種以上の添加により磁気特性を向上
させることができ、特にＮｂ、ＷおよびＶの添加により
角形性が向上する。

Ｍの含有量を表わすｅが前記範囲を超えると、Ｂｒの顕
著な低下が生じる。

なお、ｅの好ましい範囲は、 ０．５≦ｅ≦２ である。

また、これらの他、不可避的不純物としてＣｕ、Ｃａ％
Ｏｓ　、Ｍｇ等が全体の５ａｔ％以下含有されていても
よい。

さらに、Ｂの一部を、Ｃ，Ｐ、Ｓ、Ｎのうちの１種以上
で置換することにより、生産性の向上および低コスト化
が実現できる。　この場合、置換量は全体の３ａｔ％以
下であることが好ましい。

このような組成を有する焼結永久磁石は、実質的に正方
晶系の結晶構造の主相を有する。

そして、通常、体積比で０．５〜１０％程度の非磁性相
を含むものである。

また、平均結晶粒径は、２〜６−程度である。

本発明の永久磁石は、焼結法により製造される。　用い
る焼結法に特に制限はないが、例えば下記の方法を用い
ることが好ましい。

まず、目的とする組成の合金を鋳造し、合金インゴット
を得る。

得られた合金インゴットを、スタンプミル等により粒径
１ＯＮ１００μｍ程度に粗粉砕し、次いで、ボールミル
、ジェットミル等により０．５〜１０−程度の粒径に微
粉砕する。

次いで、微粉砕粉を成形する。

成形圧力に特に制限はないが、例えば１〜５ｔ／ｃｍ”
程度であることが好ましい。

成形は磁場中にて行なわれることが好ましい。　磁場強
度に特に制限はないが、例えば１０ｋＯｅ以上とするこ
とが好ましい。

得られた成形体を、焼結する。

焼結時の各種条件に特に制限はないが、例えば１０００
〜１２００℃で０．５〜１２時間焼結し、その後、急冷
することが好ましい、　なお、焼結雰囲気は、真空中ま
たはＡｒガス等の不活性ガス雰囲気であることが好まし
い。

焼結後、時効処理を施す。

本発明では、２段階の時効処理を施すことが好ましい。

１段目の時効処理は、７００〜１０００℃にて０．５〜
２時間時間上することが好ましく、冷却速度は１０℃／
ｍｉｎ程度以上とすることが好ましい。

また、２段目の時効処理は、４００〜６５０℃にて０．
５〜２時間時間上することが好ましく、冷却速度は１０
℃／ｗｉｎ程度以上とすることが好ましい。

なお、時効処理は、不活性ガス雰囲気中で施されること
が好ましい。

時効処理後、必要に応じて着磁される。

〈実施例〉 以下、本発明の具体的実施例を示し、本発明をさらに詳
細に説明する。

［実施例１］ 下記の方法により、下記表１に示される組成の磁石サン
プルを作製した。

まず、鋳造により合金インゴットを作製した。

この合金インゴットをジ目−クラッシャおよびブラウン
ミルにより一＃３２にまで粗粉砕し、次いで、ジェット
ミルにより微粉砕した。

微粉砕粉を、１２ｋＯｅの磁場中にて１．５ｔ／ｃｍ”
の圧力で成形した。

得られた成形体を、真空中で１０８０℃、２時間焼結し
た後、急冷し、焼結体を得た。

得られた焼結体に、Ａｒ雰囲気中で２段階時効処理を施
し、さらに着磁した。

１段目の時効処理は８５０℃にて１時間とし、冷却速度
は１５℃／ｗｉｎとした。　また、２段目の時効処理は
６００℃にて１時間とし、冷却速度は１５℃／ｓｉｎと
した。

このようにして得られた各サンプルについて、ｉＨｃ　
、　（ＢＨ）ｗａｘ　、　２５〜１８０℃におけるΔ　
１）（ｃ／ΔＴをＢＨトレーサーおよびＶＳＭで測定し
た。　結果を表１に示す。

また、各サンプルをパーミアンス係数が２となるように
加工し、５０　ｋＯｅの磁場で着磁した後、恒温槽で２
時間保存し、次いで室温まで冷却し、フラックスメータ
ーにて不可逆減磁率を測定した。　不可逆減磁率が５％
に達する温度を、表１にＴ（５％）として示す。

表１に示される結果から本発明の効果が明らかである。

すなわち、ＡβおよびＳｎを所定量含有する本発明のサ
ンプルは、ΔｉＨｃ／ΔＴの絶対値が０，４５％／℃以
下と極めて低（、不可逆減磁が５％に達する温度が２５
０〜２６０℃と極めて高く、熱安定性が良好である。　
しかも、高い（ＢＨ）ａ＋ａｘが得られている。

これに対し、Ａｌ１およびＳｎのいずれも含有しない比
較サンプルおよびＡｌ１またはＳｎの一方だけを含有す
る比較サンプルでは、Δ　ｉＨｃ／ΔＴの絶対値が０．
５２％／℃以上と高（、不可逆減磁が５％に達する温度
が２００℃以下であり、熱安定性が不十分である。

なお、表１に示されるサンプルでは、添加元素Ｍとして
Ｇｏ、ＮｂおよびＷを用いたが、これらの他、あるいは
これらに加え、Ｖ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｂｉ％Ｃ
ｒ％Ｍｎ％Ｓｂ。

Ｇ　ｅ　％Ｚ　ｒ　ｓ　Ｈｆ　ｓ　Ｓ　ｌ　％　Ｉ　ｎ
およびＰｂの１種以上を添加した場合でも、上記と同等
の効果が得られた。

〈発明の効果〉 本発明によれば、熱安定性が極めて良好で、しかも最大
エネルギー積の高いＲ−Ｆｅ−Ｂ系の焼結永久磁石が実
現する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）下記式で表わされることを特徴とする焼結永久磁
   石。 ［式］（Ｒ＿１＿−＿αＤｙ＿α）＿ａＦｅ＿１＿０＿
   ０＿−＿ａ＿−＿ｂ＿−＿ｃ＿−＿ｄ＿−＿ｅＢ＿ｂＡ
   ｌ＿ｃＳｎ＿ｄＭ＿ｅ（ただし、上記式において、Ｒは
   、Ｄｙを除く希土類元素の１種以上であり、Ｍは、Ｃｏ
   、Ｎｂ、Ｗ、Ｖ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｎｉ、 Ｂｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｓｂ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｓｉ、Ｉ
   ｎおよびＰｂから選択される１種以上の元素であり、 ０．０１≦α≦０．５ ８≦ａ≦３０ ２≦ｂ≦２８ ０．２≦ｃ≦２ ０．０３≦ｄ≦０．５ ０≦ｅ≦３ である。）