JPH0335801B2 - - Google Patents
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- JPH0335801B2 JPH0335801B2 JP56062546A JP6254681A JPH0335801B2 JP H0335801 B2 JPH0335801 B2 JP H0335801B2 JP 56062546 A JP56062546 A JP 56062546A JP 6254681 A JP6254681 A JP 6254681A JP H0335801 B2 JPH0335801 B2 JP H0335801B2
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- Japan
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- cooling
- temperature
- coercive force
- phase
- maximum energy
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- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F7/00—Magnets
- H01F7/02—Permanent magnets [PM]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
- H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
- H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
- H01F1/032—Magnets 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
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- H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
- H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
- H01F41/0253—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets for manufacturing permanent magnets
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Hard Magnetic Materials (AREA)
Description
本発明は白金および鉄を主成分としてこれに小
量（0.5％以下）の不純物を含む永久磁石および
その製造方法に関するもので、その目的とすると
ころは加工が容易でかつ超高保磁力と最大エネル
ギー積が極めて大きい永久磁石を得ることにあ
る。 従来規則−不規則格子相変態を利用した永久磁
石として知られているものにはCo−Pt系合金に
おけるほぼ化学量論比の組成より成る磁石があ
る。この合金には高温に不規則格子の面心立方型
のα相があり、温度の低い側では面心正方型の規
則格子Co−Pt系のγ1相の合金がある。従つてこ
の合金を1000℃の高温のα相から一定の速度で冷
却したのち600℃において焼戻したり、あるいは
焼入れしたのち焼戻すことによつて不規則α相が
規則格子γ1相に変態する初期の状態において超高
保磁力および極めて大きな最大エネルギー積が得
られる。しかし最高の値を示す組成が化学量論比
の白金77.8重量％で多量の白金を要し、しかも強
磁性原子がコバルトであるため鉄と比較して磁気
モーメントが小さく、残留磁束密度が7.2KG、最
大エネルギー積が12M.G.Oeであるなど特性の向
上には限界がある。 本発明は不規則格子の面心立方型γ相を規則格
子の面心正方型γ1相にする規則−不規則格子の変
態型磁石に関するものである。この鉄・白金系磁
石特性については1965年に渡井、清水氏がFe−
50原子％Pt合金を粉末にして不規則状態とし、
保磁力7.4Oeで最大エネルギー積の値は（密度で
補正したもの）7.6M.G.Oeを得ることに成功して
いる（日本金属学会誌29822（1965）参照）。しか
しこれらは粉末状態での永久磁石を実験的に得た
値にとどまつており、鋳造した合金のままでは得
られていない。 本発明は第１図の状態図に示すようにFe−50
原子％Pt合金において不規則格子のγ相から規
則格子のγ1相への変態点が余りにも高温度（約
1320℃）にあるため、水焼入急冷によつても規則
化が進行し過る傾向にあり、良い磁性が得られな
い。よつて合金の組成を変えれば変態温度が800
℃近く迄低下し容易に不規則格子のγ相が得られ
ることに着目し、急冷により規則化の早急な進行
を阻止させ面心立方晶型のγ相より正方晶型の規
則格子γ1相に変態した初期の状態すなわち、不規
則格子のγ相のマトリツクスに規則格子のγ1相が
微細に均質分散している状態を急冷により常温に
もち来し固定することにより最大エネルギー積の
大きい超高保磁力永久磁石を得られることを知見
したことによるものである。 本発明は原子比にて白金が35.0〜39.5％（重量
比65.3〜69.6％）、残量鉄で不純物0.5％以下を含
み、最大エネルギー積の大きい超高保磁力永久磁
石に係る。 このような永久磁石を製造する方法は下記の熱
処理をするものである。 (A) 白金が35.0〜39.5原子％、残部鉄より成る合
金を、適当な溶解炉を用いて溶融したのち充分
に撹拌して組成的に均一な溶融合金を造り、こ
れを適当な形状の鋳型に入れ又は目的の形状に
線引き、鍛造、圧延して成形したものを1050°
〜1400℃に１分ないし100時間加熱し均質固溶
化処理した後急冷することにより、面心立方晶
型のγ相より面心正方晶型のγ1相への変態初期
の状態即ちγ1相の規則格子の微細結晶がγ相の
マトリツクス中に均質分散して析出して状態を
急冷により常温迄もつて来てこの状態を固定し
ようとする工程である。 (B) (A)の急冷をした後、90％以上の線引きまたは
圧延等の塑性加工をする。 (C) (B)の90％以上の塑性加工をした後、400°〜
700％の温度で１分ないし300時間加熱した後、
冷却する。この工程は(B)の工程で塑性加工した
ために生じた内部歪をとる焼戻すことにより優
秀な永久磁石特性が得られるのである。この焼
鈍工程の冷却は急冷でも徐冷でもよい。 この理由は不規則なγ相単相の得られる
1050゜〜1400℃における均質固溶化処理に引続
く冷却速度は水中、空気中あるいは炉中冷却の
何れでもよいが、出来るだけ早い冷却速度で急
冷することが望ましい。次に焼戻は組成によつ
て不要の場合もあるが必要な合金は少くとも
400℃以上（好ましくは425°〜650℃）の温度で
少くとも１分間以上300時間以下（好ましくは
20分〜200時間）焼鈍すると、高温において生
じた不規則なγ相固溶体が規則格子γ1相に変態
する初期の状態に局所歪が生ずることによつて
超高保磁力と極めて大きな最大エネルギー積を
有する永久磁石が得られるものと考えられる。 ここで焼鈍温度を700℃以上にすると規則化が
著しく進行するため上述の磁気特性が低下するの
で好ましくない。また400℃以下では焼鈍時間が
300時間以上かかり、焼鈍時間があまり長すぎて
経済的でないと共に磁性の向上が望めないので、
400°〜700℃の温度範囲が好適である。 つぎに本発明の実施例について述べる。原料と
しては99.9％純度の電解鉄および白金を用いた。
実験の試料を造るには全重量10ｇの原料を目的の
組成に秤量してアルミナ・タンマン管に入れ、ア
ルゴンガスを吹きかけながらタンマン炉によつて
溶かしたのちよく撹拌して均質な溶融合金とし、
これを直径約３〜3.5mmの石英管に吸い上げた。
さらに得られた丸棒から25mmの長さのものを切り
とり1050゜〜1400℃の温度で約１時間加熱したの
ち水焼入れを施してつぎの実験を行なつた。 第２図にはこのように熱処理した組成の異なる
５種類の試料No.２、４、５、７、10の合金を400°
〜700℃の種々な温度に時間焼戻処理を施した場
合の磁石特性を示す。図からわかるように保磁力
のあらわれる温度は組成によつて異なり、Fe量
の多いNo.２、４合金では600°〜650℃に焼戻処理
を施した場合に著しく増加するが、これにより
Pt量が多いNo.５、７合金の場合には焼戻温度の
低下が見られ、さらにPt量の多いNo.10合金では
熱処理による効果が非常に小さくなる。またこれ
らの合金はいずれも675℃以上900℃以下の温度に
加熱すると一般に保磁力が著しく低下する。 これらの結果から本発明は規則格子γ1相を水焼
入れによつて歪の加わつた状態にするか、あるい
は規則−不規則変態で規則化が完全に進行しない
組成合金を選び400°〜700℃の温度範囲において
それぞれ一定時間焼戻処理を施すことによつて保
磁力を発揮させられることがわかつた。
量（0.5％以下）の不純物を含む永久磁石および
その製造方法に関するもので、その目的とすると
ころは加工が容易でかつ超高保磁力と最大エネル
ギー積が極めて大きい永久磁石を得ることにあ
る。 従来規則−不規則格子相変態を利用した永久磁
石として知られているものにはCo−Pt系合金に
おけるほぼ化学量論比の組成より成る磁石があ
る。この合金には高温に不規則格子の面心立方型
のα相があり、温度の低い側では面心正方型の規
則格子Co−Pt系のγ1相の合金がある。従つてこ
の合金を1000℃の高温のα相から一定の速度で冷
却したのち600℃において焼戻したり、あるいは
焼入れしたのち焼戻すことによつて不規則α相が
規則格子γ1相に変態する初期の状態において超高
保磁力および極めて大きな最大エネルギー積が得
られる。しかし最高の値を示す組成が化学量論比
の白金77.8重量％で多量の白金を要し、しかも強
磁性原子がコバルトであるため鉄と比較して磁気
モーメントが小さく、残留磁束密度が7.2KG、最
大エネルギー積が12M.G.Oeであるなど特性の向
上には限界がある。 本発明は不規則格子の面心立方型γ相を規則格
子の面心正方型γ1相にする規則−不規則格子の変
態型磁石に関するものである。この鉄・白金系磁
石特性については1965年に渡井、清水氏がFe−
50原子％Pt合金を粉末にして不規則状態とし、
保磁力7.4Oeで最大エネルギー積の値は（密度で
補正したもの）7.6M.G.Oeを得ることに成功して
いる（日本金属学会誌29822（1965）参照）。しか
しこれらは粉末状態での永久磁石を実験的に得た
値にとどまつており、鋳造した合金のままでは得
られていない。 本発明は第１図の状態図に示すようにFe−50
原子％Pt合金において不規則格子のγ相から規
則格子のγ1相への変態点が余りにも高温度（約
1320℃）にあるため、水焼入急冷によつても規則
化が進行し過る傾向にあり、良い磁性が得られな
い。よつて合金の組成を変えれば変態温度が800
℃近く迄低下し容易に不規則格子のγ相が得られ
ることに着目し、急冷により規則化の早急な進行
を阻止させ面心立方晶型のγ相より正方晶型の規
則格子γ1相に変態した初期の状態すなわち、不規
則格子のγ相のマトリツクスに規則格子のγ1相が
微細に均質分散している状態を急冷により常温に
もち来し固定することにより最大エネルギー積の
大きい超高保磁力永久磁石を得られることを知見
したことによるものである。 本発明は原子比にて白金が35.0〜39.5％（重量
比65.3〜69.6％）、残量鉄で不純物0.5％以下を含
み、最大エネルギー積の大きい超高保磁力永久磁
石に係る。 このような永久磁石を製造する方法は下記の熱
処理をするものである。 (A) 白金が35.0〜39.5原子％、残部鉄より成る合
金を、適当な溶解炉を用いて溶融したのち充分
に撹拌して組成的に均一な溶融合金を造り、こ
れを適当な形状の鋳型に入れ又は目的の形状に
線引き、鍛造、圧延して成形したものを1050°
〜1400℃に１分ないし100時間加熱し均質固溶
化処理した後急冷することにより、面心立方晶
型のγ相より面心正方晶型のγ1相への変態初期
の状態即ちγ1相の規則格子の微細結晶がγ相の
マトリツクス中に均質分散して析出して状態を
急冷により常温迄もつて来てこの状態を固定し
ようとする工程である。 (B) (A)の急冷をした後、90％以上の線引きまたは
圧延等の塑性加工をする。 (C) (B)の90％以上の塑性加工をした後、400°〜
700％の温度で１分ないし300時間加熱した後、
冷却する。この工程は(B)の工程で塑性加工した
ために生じた内部歪をとる焼戻すことにより優
秀な永久磁石特性が得られるのである。この焼
鈍工程の冷却は急冷でも徐冷でもよい。 この理由は不規則なγ相単相の得られる
1050゜〜1400℃における均質固溶化処理に引続
く冷却速度は水中、空気中あるいは炉中冷却の
何れでもよいが、出来るだけ早い冷却速度で急
冷することが望ましい。次に焼戻は組成によつ
て不要の場合もあるが必要な合金は少くとも
400℃以上（好ましくは425°〜650℃）の温度で
少くとも１分間以上300時間以下（好ましくは
20分〜200時間）焼鈍すると、高温において生
じた不規則なγ相固溶体が規則格子γ1相に変態
する初期の状態に局所歪が生ずることによつて
超高保磁力と極めて大きな最大エネルギー積を
有する永久磁石が得られるものと考えられる。 ここで焼鈍温度を700℃以上にすると規則化が
著しく進行するため上述の磁気特性が低下するの
で好ましくない。また400℃以下では焼鈍時間が
300時間以上かかり、焼鈍時間があまり長すぎて
経済的でないと共に磁性の向上が望めないので、
400°〜700℃の温度範囲が好適である。 つぎに本発明の実施例について述べる。原料と
しては99.9％純度の電解鉄および白金を用いた。
実験の試料を造るには全重量10ｇの原料を目的の
組成に秤量してアルミナ・タンマン管に入れ、ア
ルゴンガスを吹きかけながらタンマン炉によつて
溶かしたのちよく撹拌して均質な溶融合金とし、
これを直径約３〜3.5mmの石英管に吸い上げた。
さらに得られた丸棒から25mmの長さのものを切り
とり1050゜〜1400℃の温度で約１時間加熱したの
ち水焼入れを施してつぎの実験を行なつた。 第２図にはこのように熱処理した組成の異なる
５種類の試料No.２、４、５、７、10の合金を400°
〜700℃の種々な温度に時間焼戻処理を施した場
合の磁石特性を示す。図からわかるように保磁力
のあらわれる温度は組成によつて異なり、Fe量
の多いNo.２、４合金では600°〜650℃に焼戻処理
を施した場合に著しく増加するが、これにより
Pt量が多いNo.５、７合金の場合には焼戻温度の
低下が見られ、さらにPt量の多いNo.10合金では
熱処理による効果が非常に小さくなる。またこれ
らの合金はいずれも675℃以上900℃以下の温度に
加熱すると一般に保磁力が著しく低下する。 これらの結果から本発明は規則格子γ1相を水焼
入れによつて歪の加わつた状態にするか、あるい
は規則−不規則変態で規則化が完全に進行しない
組成合金を選び400°〜700℃の温度範囲において
それぞれ一定時間焼戻処理を施すことによつて保
磁力を発揮させられることがわかつた。
【表】
また第１表中には試料No.２，３，４の合金を約
1050℃以上で１時間加熱して水焼入れしたのち約
90％以上の線引き加工を施して焼戻処理した場合
の特性が示してある。第１表からわかるように線
引き加工をした場合の磁石特性はいずれも向上し
ている。すなわち試料No.４合金（36原子％Pt）
では最高3.65KOeの保磁力が得られ、そのときの
残留磁束密度は9.5KG、最大エネルギー積は
11.04M.G.Oeである。 第５図には試料No.３（ａ：水焼入れ）で比較的
残留磁束密度の大きい場合、試料No.４（ｄ：水焼
入れ後線引き加工）および最高の保磁力を示した
試料No.７(a)合金の減磁曲線が示してある。またこ
れらの合金は加工が容易で特に小型で複雑な形状
の磁石の製造に適する。 最後に本発明において鉄・白金合金の組成を
35.0〜39.5原子％白金の合金に限定したのはこの
組成範囲では化学量論比Fe−50at％Ptより白金
が少なく、上述のように白金35.0〜39.5原子％の
とき最高の保磁力が4.6KOeのような優秀な特性
が得られるが、この組成以外では製造条件の如何
にかかわらず磁石特性が劣つているからである。
なお、白金の好ましい組成範囲は36〜39.5原子％
である。 以上詳述したとおり、本発明の永久磁石は熱処
理が極めて簡単でありかつ鉄と白金合金より成る
ので加工性がよく、保磁力と最大エネルギー積が
極めて大きい永久磁石が得られる格別に顕著な特
徴がある。
1050℃以上で１時間加熱して水焼入れしたのち約
90％以上の線引き加工を施して焼戻処理した場合
の特性が示してある。第１表からわかるように線
引き加工をした場合の磁石特性はいずれも向上し
ている。すなわち試料No.４合金（36原子％Pt）
では最高3.65KOeの保磁力が得られ、そのときの
残留磁束密度は9.5KG、最大エネルギー積は
11.04M.G.Oeである。 第５図には試料No.３（ａ：水焼入れ）で比較的
残留磁束密度の大きい場合、試料No.４（ｄ：水焼
入れ後線引き加工）および最高の保磁力を示した
試料No.７(a)合金の減磁曲線が示してある。またこ
れらの合金は加工が容易で特に小型で複雑な形状
の磁石の製造に適する。 最後に本発明において鉄・白金合金の組成を
35.0〜39.5原子％白金の合金に限定したのはこの
組成範囲では化学量論比Fe−50at％Ptより白金
が少なく、上述のように白金35.0〜39.5原子％の
とき最高の保磁力が4.6KOeのような優秀な特性
が得られるが、この組成以外では製造条件の如何
にかかわらず磁石特性が劣つているからである。
なお、白金の好ましい組成範囲は36〜39.5原子％
である。 以上詳述したとおり、本発明の永久磁石は熱処
理が極めて簡単でありかつ鉄と白金合金より成る
ので加工性がよく、保磁力と最大エネルギー積が
極めて大きい永久磁石が得られる格別に顕著な特
徴がある。
第１図はFe−Pt合金の平衡状態図、第２図は
本発明による35〜39.5原子％Pt中５種類の合金の
焼戻温度と磁石特性との関係を示す磁石特性図、
第３図は本発明による代表的な４種類の合金の等
温焼戻時間と磁石特性との関係を示す特性図、第
４図は本発明のFe−Pt合金における組成と磁石
特性との関係を示す特性図、第５図は本発明磁石
の代表的なNo.３(a)、No.４(d)、No.７(a)合金の減磁曲
線を示す特性図である。
本発明による35〜39.5原子％Pt中５種類の合金の
焼戻温度と磁石特性との関係を示す磁石特性図、
第３図は本発明による代表的な４種類の合金の等
温焼戻時間と磁石特性との関係を示す特性図、第
４図は本発明のFe−Pt合金における組成と磁石
特性との関係を示す特性図、第５図は本発明磁石
の代表的なNo.３(a)、No.４(d)、No.７(a)合金の減磁曲
線を示す特性図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 原子比にて白金が35.0〜39.5％（重量比65.3
〜69.6％）、残量鉄で不純物0.5％以下を含み面心
正方晶型のγ1相が面心立方晶型のγ相のマトリツ
クス中に均質分散して析出したγ相よりγ1相変態
初期の状態を有し、保磁力が2000エルステツド以
上、残留磁束密度が８キロガウス以上、最大エネ
ルギー積が５メガガウスエルステツド以上である
ことを特徴とする最大エネルギー積の大きい超高
保磁力永久磁石。 ２ 原子比にて白金が35.0〜39.5％、残量鉄で少
量の不純物を含む合金を1050℃〜1400℃の温度に
おいて１分ないし100時間加熱し、均質固溶化処
理した後、水中或は空気中で30℃／分以上2000
℃／秒以下の冷却速度で急冷することを特徴とす
る最大エネルギー積の大きい超高保磁力永久磁石
の製造方法。 ３ 原子比にて白金が35.0〜39.5％、残量鉄で少
量の不純物を含む合金を1050℃〜1400℃の温度に
おいて１分ないし100時間加熱し、均質固溶化処
理する工程と、これを水中あるいは空気中で30
℃／分以上2000℃／秒以下の冷却速度で急冷する
工程と、これを90％以上の線引または圧延等の冷
間加工をする工程と、これを更に400°〜700℃に
１分ないし300時間再加熱した後冷却する工程と
の結合よりなることを特徴とする最大エネルギー
積の大きい超高保磁力永久磁石の製造方法。 ４ 原子比にて白金が35.0〜39.5％、残量鉄で少
量の不純物を含む合金を1050℃〜1400℃の温度で
１分ないし100時間加熱し、均質固溶化処理し、
これを急冷する工程と、これを更に400°〜700℃
の温度に１分ないし100時間加熱し、冷却する工
程との結合を特徴とする最大エネルギー積の大き
い超高保磁力永久磁石の製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56062546A JPS57178305A (en) | 1981-04-27 | 1981-04-27 | Extra-high coercive force permanent magnet with maximum energy product and manufacture therefor |
| US06/318,402 US4396441A (en) | 1981-04-27 | 1981-11-05 | Permanent magnet having ultra-high coercive force and large maximum energy product and method of producing the same |
| NL8105076A NL8105076A (nl) | 1981-04-27 | 1981-11-10 | Permanente magneet met hoge coercitiefkracht. |
| DE19813144869 DE3144869A1 (de) | 1981-04-27 | 1981-11-11 | Permanentmagnet |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56062546A JPS57178305A (en) | 1981-04-27 | 1981-04-27 | Extra-high coercive force permanent magnet with maximum energy product and manufacture therefor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57178305A JPS57178305A (en) | 1982-11-02 |
| JPH0335801B2 true JPH0335801B2 (ja) | 1991-05-29 |
Family
ID=13203337
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56062546A Granted JPS57178305A (en) | 1981-04-27 | 1981-04-27 | Extra-high coercive force permanent magnet with maximum energy product and manufacture therefor |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4396441A (ja) |
| JP (1) | JPS57178305A (ja) |
| DE (1) | DE3144869A1 (ja) |
| NL (1) | NL8105076A (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0791610B2 (ja) * | 1985-06-17 | 1995-10-04 | 日本電装株式会社 | 非酸化物セラミックヒータ用金属ロー材 |
| JP2513679B2 (ja) * | 1987-04-30 | 1996-07-03 | 財団法人 電気磁気材料研究所 | 最大エネルギ−積の大きい超高保磁力永久磁石およびその製造方法 |
| US5161972A (en) * | 1989-09-04 | 1992-11-10 | Nippon Mining Co., Ltd. | Method and magnetic device for fixing a denture |
| JPH03179709A (ja) * | 1989-09-04 | 1991-08-05 | Nippon Mining Co Ltd | 義歯固定用磁石 |
| JP2633401B2 (ja) * | 1991-02-19 | 1997-07-23 | 株式会社ジャパンエナジー | 医療用具用磁力吸着器具 |
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