JPH0339428A - ＮｉおよびＢ含有希土類―遷移金属系磁石合金素材の製造方法 - Google Patents
ＮｉおよびＢ含有希土類―遷移金属系磁石合金素材の製造方法Info
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- JPH0339428A JPH0339428A JP17199989A JP17199989A JPH0339428A JP H0339428 A JPH0339428 A JP H0339428A JP 17199989 A JP17199989 A JP 17199989A JP 17199989 A JP17199989 A JP 17199989A JP H0339428 A JPH0339428 A JP H0339428A
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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。
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）
この発明は、保磁力や角型性に優れるだけでなく、耐蝕
性および温度特性にも優れた希土類−遷移金属系磁石合
金の合金素材の製造方法に関するものである。
性および温度特性にも優れた希土類−遷移金属系磁石合
金の合金素材の製造方法に関するものである。
（従来の技術）
現在、製造されている代表的な永久磁石材料としては、
アルニコ磁石、フェライト磁石および希土類磁石などが
挙げられる。アルニコ磁石は歴史的に古く、過去長い期
間にわたって磁石材料市場の大部分を占めてきたが、成
分として多量に含有されるコバルトが一時供給不安によ
り、高騰したこともあって、安価なフェライト磁石ある
いはさらにより高い磁気特性を持つ希土類磁石の開発に
より、需要は低下しつつある。一方フエライト磁石は、
酸化物を主原料としていることから化学的に安定で、か
つ低コストであるため、現在でも磁石材料の主流を占め
ているが、最大エネルギー積が小さいという欠点があっ
た。
アルニコ磁石、フェライト磁石および希土類磁石などが
挙げられる。アルニコ磁石は歴史的に古く、過去長い期
間にわたって磁石材料市場の大部分を占めてきたが、成
分として多量に含有されるコバルトが一時供給不安によ
り、高騰したこともあって、安価なフェライト磁石ある
いはさらにより高い磁気特性を持つ希土類磁石の開発に
より、需要は低下しつつある。一方フエライト磁石は、
酸化物を主原料としていることから化学的に安定で、か
つ低コストであるため、現在でも磁石材料の主流を占め
ているが、最大エネルギー積が小さいという欠点があっ
た。
その後、希土類イオンの持つ磁気異方性と遷移金属元素
の持つ磁気モーメントとを組合わせたＳｍ−Ｃｏ系磁石
が出現し、従来の最大エネルギー積を大幅に更新した。
の持つ磁気モーメントとを組合わせたＳｍ−Ｃｏ系磁石
が出現し、従来の最大エネルギー積を大幅に更新した。
しかしながら、Ｓｍ −Ｃｏ系磁石は資源的に乏しいＳ
ｍとＣｏを主成分としているために高価な磁石とならざ
るを得なかった。
ｍとＣｏを主成分としているために高価な磁石とならざ
るを得なかった。
そこで高価なＳａ＋やＣｏを含まない、安価でかつ高磁
気特性を有する磁石合金の開発が行われ、その結果伴用
らは、焼結法により三元系で安定な合金（特公昭６１−
３４２４２号公報および特開昭５９−１３２１０４号公
報）を、またＪ、Ｊ、Ｃｒｏａｔらは液体急冷法により
保磁力の高い合金（特開昭５９−６４７３９号公報）を
開発した。これらはＮｄ、 Ｆｅ及びＢからなる合金で
焼結法で作成した磁石における最大エネルギー積は５Ｉ
ｌ−Ｃｏ系磁石のそれを超えるものである。
気特性を有する磁石合金の開発が行われ、その結果伴用
らは、焼結法により三元系で安定な合金（特公昭６１−
３４２４２号公報および特開昭５９−１３２１０４号公
報）を、またＪ、Ｊ、Ｃｒｏａｔらは液体急冷法により
保磁力の高い合金（特開昭５９−６４７３９号公報）を
開発した。これらはＮｄ、 Ｆｅ及びＢからなる合金で
焼結法で作成した磁石における最大エネルギー積は５Ｉ
ｌ−Ｃｏ系磁石のそれを超えるものである。
しかしながらＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石は、成分として非常
に活性の高いＮｄなとの軽希土類元素および錆び易いＦ
ｅを多量に含んでいることから、耐蝕性に劣り、その結
果磁気特性が劣化して工業材料としての信頼性に欠ける
という欠点があった。
に活性の高いＮｄなとの軽希土類元素および錆び易いＦ
ｅを多量に含んでいることから、耐蝕性に劣り、その結
果磁気特性が劣化して工業材料としての信頼性に欠ける
という欠点があった。
上記の問題を克服するものとして、発明者らは先に、特
願昭６３−２３２２５８号公報において、ＦｅをＣ。
願昭６３−２３２２５８号公報において、ＦｅをＣ。
とＮｉで複合置換することからなる耐蝕性希±！−遷移
金属径磁石合金を提案した。
金属径磁石合金を提案した。
（発明が解決しようとする課題）
ところで従来、ＦｅとＢを含有する希土類磁石の原料中
、Ｂ源としてはフェロボロンが用いられてきた。かよう
なフェロボロンとしては、通常、約１８〜２４ｗｔ％Ｂ
（５３〜６２ａｔ％Ｂ）の組成が磁石用として採用さ
れている。
、Ｂ源としてはフェロボロンが用いられてきた。かよう
なフェロボロンとしては、通常、約１８〜２４ｗｔ％Ｂ
（５３〜６２ａｔ％Ｂ）の組成が磁石用として採用さ
れている。
しかしながら、Ｆｅ−Ｂ二元系において形成されるポラ
イドは一般に融点が高＜ （ＦｅＪ ； １３８９°Ｃ
１Ｆｅｎ ； １５４０″Ｃ，ＦｅＢｔ ； ２０７０
’Ｃ） 、また上記磁石合金の高周波溶解の際における
比抵抗が大きいことと相まって、その融解のために溶湯
の温度を１６００℃以上に高めざるを得す、その結果、
蒸気圧の高い成分の揮散やるつぼとの反応による不純物
の混入などの問題を抱え、最終磁気特性、とくに保磁力
が低下するという問題を残していた。
イドは一般に融点が高＜ （ＦｅＪ ； １３８９°Ｃ
１Ｆｅｎ ； １５４０″Ｃ，ＦｅＢｔ ； ２０７０
’Ｃ） 、また上記磁石合金の高周波溶解の際における
比抵抗が大きいことと相まって、その融解のために溶湯
の温度を１６００℃以上に高めざるを得す、その結果、
蒸気圧の高い成分の揮散やるつぼとの反応による不純物
の混入などの問題を抱え、最終磁気特性、とくに保磁力
が低下するという問題を残していた。
この発明は、上記の問題を有利に解決するもので、Ｂ原
材料の適正な選択により、溶解温度を有利に低減するこ
とによって、従来懸念された最終磁気特性の劣化を効果
的に防止しようとするものである。
材料の適正な選択により、溶解温度を有利に低減するこ
とによって、従来懸念された最終磁気特性の劣化を効果
的に防止しようとするものである。
（課題を解決するための手段）
発明者らは、Ｂ−Ｎｉ二元合金においては、第１図にそ
の状態図（Ｉｚｖｅｓｔ Ａｋａｄ Ｎａｕｋ ＳＳＳ
Ｒ−ＮＥＯＲＧＭＡＴＥＲＩＡＬＹ ｖｏｌ、３ （１
９６７）−英訳版６４３頁）を示すとおり、融点が１５
９０℃のＢ、Ｎｉを別にすれば、形成されるポライドは
一般に融点が低い（ＢＮｉ ； １０６５“Ｃ１Ｂ３Ｎ
ｉ４ ； ９９５°Ｃ、ＢＮｉｚ ； １１１０°Ｃ，
ＢＮｉｓ ； １１４０°Ｃ）ことに着目した。
の状態図（Ｉｚｖｅｓｔ Ａｋａｄ Ｎａｕｋ ＳＳＳ
Ｒ−ＮＥＯＲＧＭＡＴＥＲＩＡＬＹ ｖｏｌ、３ （１
９６７）−英訳版６４３頁）を示すとおり、融点が１５
９０℃のＢ、Ｎｉを別にすれば、形成されるポライドは
一般に融点が低い（ＢＮｉ ； １０６５“Ｃ１Ｂ３Ｎ
ｉ４ ； ９９５°Ｃ、ＢＮｉｚ ； １１１０°Ｃ，
ＢＮｉｓ ； １１４０°Ｃ）ことに着目した。
この発明は、上記の観点に立脚して数多くの実験と検討
を重ねた末に、開発されたものである。
を重ねた末に、開発されたものである。
すなわちこの発明は、希土類元素原材料と、遷移金属元
素原材料と、ボロン原材料としてＮｉ ： ４５〜８５
ａ ｔ％を含有し、残部実質的にＢの組成になるＮｉ−
Ｂ合金とを溶解し、ついで凝固せしめることからなるＮ
ｉおよびＢ含有希土類−遷移金属系磁石合金素材の製造
方法である。
素原材料と、ボロン原材料としてＮｉ ： ４５〜８５
ａ ｔ％を含有し、残部実質的にＢの組成になるＮｉ−
Ｂ合金とを溶解し、ついで凝固せしめることからなるＮ
ｉおよびＢ含有希土類−遷移金属系磁石合金素材の製造
方法である。
（作 用）
この発明に従う母合金の要件は、ボロン濃度が高く（約
１５ａｔ％以上）、かつ液相化温度が低い（約１３５０
°Ｃ以下）ことである。
１５ａｔ％以上）、かつ液相化温度が低い（約１３５０
°Ｃ以下）ことである。
ここで上記の条件を満たすＮｉ−Ｂ二元合金について考
察すると、前掲第１図に示したＮｉ−Ｂ二元合金状態図
によれば、Ｎｉ１ｉが４５〜８５ａ ｔ％の範囲では、
液相線の最高温度は４５ａ ｔ％Ｎｉ−Ｂ合金における
１３４０°Ｃ１−力量低温度はＢＮｉとＢ５Ｎｉ、の共
晶組成である５３ａ ｔ％Ｎｉ−Ｂ合金における９００
’Ｃである。
察すると、前掲第１図に示したＮｉ−Ｂ二元合金状態図
によれば、Ｎｉ１ｉが４５〜８５ａ ｔ％の範囲では、
液相線の最高温度は４５ａ ｔ％Ｎｉ−Ｂ合金における
１３４０°Ｃ１−力量低温度はＢＮｉとＢ５Ｎｉ、の共
晶組成である５３ａ ｔ％Ｎｉ−Ｂ合金における９００
’Ｃである。
この点、Ｃｏ−Ｂ二元合金では、その状態図を第２図（
Ｚ、Ｍｅｔａｌｌｋｕｎｄｅ ５７ （１９６６） Ｐ
、３２３）に示すとおり、Ｃｏ濃度が４５〜８５ａ ｔ
％の範囲では、液相線の最低温度は共晶組成（８２ａ
ｔ％Ｃｏ）における１０９５°Ｃであり、Ｂの濃度が増
加するにつれて１４６０°Ｃまで高くなっていく。そし
て第３図に示すＦｅ−Ｂ系二元状態図と比較すれば明ら
かなように、Ｃｏ−Ｂ系では液相線がＦｅ−Ｂ系よりも
１００°Ｃ程度低下しているにすぎず、Ｃｏ−Ｂ系母合
金採用のメリットはあまり無いことがわかる。
Ｚ、Ｍｅｔａｌｌｋｕｎｄｅ ５７ （１９６６） Ｐ
、３２３）に示すとおり、Ｃｏ濃度が４５〜８５ａ ｔ
％の範囲では、液相線の最低温度は共晶組成（８２ａ
ｔ％Ｃｏ）における１０９５°Ｃであり、Ｂの濃度が増
加するにつれて１４６０°Ｃまで高くなっていく。そし
て第３図に示すＦｅ−Ｂ系二元状態図と比較すれば明ら
かなように、Ｃｏ−Ｂ系では液相線がＦｅ−Ｂ系よりも
１００°Ｃ程度低下しているにすぎず、Ｃｏ−Ｂ系母合
金採用のメリットはあまり無いことがわかる。
それ故この発明では、Ｂ源としてＮｉ−Ｂ合金を採用す
るものとし、かつＮｉの含有量を４５〜８５％の範囲に
限定したのである。
るものとし、かつＮｉの含有量を４５〜８５％の範囲に
限定したのである。
さて希土類−鉄−Ｂ系の磁石の製造においては、磁気特
性の向上にために、均質な合金を作成することが要求さ
れ、そのために高周波溶解においてはまず鉄などの遷移
金属を溶解し、その後溶湯の温度を１６００°Ｃ以上に
上昇させてからフェロボロンを溶解し、最後に溶湯の温
度を１４００°Ｃ程度まで下げたのち、希土類元素をホ
ッパーから投入する手順で行われていた。
性の向上にために、均質な合金を作成することが要求さ
れ、そのために高周波溶解においてはまず鉄などの遷移
金属を溶解し、その後溶湯の温度を１６００°Ｃ以上に
上昇させてからフェロボロンを溶解し、最後に溶湯の温
度を１４００°Ｃ程度まで下げたのち、希土類元素をホ
ッパーから投入する手順で行われていた。
かかる一連の過程の間に溶湯とるつぼ材（通常アルミナ
が用いられる）とが１６００°Ｃ以上の高温下で反応し
て原料中に不純物が混入し、磁気特性を劣化させていた
のは前述したとおりであるが、この点、ＮｉとＢを含有
する希土類磁石合金の溶解においてＮｉ−Ｂ二元合金を
溶解原料とすることによって、この問題は解決されるの
である。
が用いられる）とが１６００°Ｃ以上の高温下で反応し
て原料中に不純物が混入し、磁気特性を劣化させていた
のは前述したとおりであるが、この点、ＮｉとＢを含有
する希土類磁石合金の溶解においてＮｉ−Ｂ二元合金を
溶解原料とすることによって、この問題は解決されるの
である。
（実施例）
表１に示す種々の組成になる希土類−遷移金属系磁石合
金各１０ｋｇを、アルミするつぼを用いて２０ｋＨｚの
高周波溶解炉にて製造した。
金各１０ｋｇを、アルミするつぼを用いて２０ｋＨｚの
高周波溶解炉にて製造した。
原料としてはＮｄメタル、電解鉄、電解コバルト、電解
Ｎｉ、フェロチタン（５０ａ ｔ％Ｔｉ）および５３ａ
ｔ％Ｎｉ−Ｂ母合金を用いた。
Ｎｉ、フェロチタン（５０ａ ｔ％Ｔｉ）および５３ａ
ｔ％Ｎｉ−Ｂ母合金を用いた。
まず、るつぼ内に電解鉄、電解コバルト、電解Ｎｉ、Ｎ
ｉ−Ｂ母合金およびフェロチタンを入れ、高周波のパワ
ーを上げて溶解させた。パイロメーターで測定した温度
が最高で１５５０°Ｃのとき、溶湯は電磁力により十分
に撹拌された。その後、溶湯の温度を１４００°Ｃに低
下させてから、ホッパーよりＮｄメタルを投入し、電磁
撹拌により全体が均一になったことを確認してから、水
冷銅鋳型に鋳造した。
ｉ−Ｂ母合金およびフェロチタンを入れ、高周波のパワ
ーを上げて溶解させた。パイロメーターで測定した温度
が最高で１５５０°Ｃのとき、溶湯は電磁力により十分
に撹拌された。その後、溶湯の温度を１４００°Ｃに低
下させてから、ホッパーよりＮｄメタルを投入し、電磁
撹拌により全体が均一になったことを確認してから、水
冷銅鋳型に鋳造した。
この鋳造過程において、溶解に用いたるつぼの侵蝕は極
めて少なく、また鋳造合金中の酸素量はいづれも１１０
０ｐｐ程度であった。
めて少なく、また鋳造合金中の酸素量はいづれも１１０
０ｐｐ程度であった。
ついで鋳造合金をスタンプミルで粗粉砕後、ジェットミ
ルで１〜３μｍ程度に微粉砕してから、磁場中でプレス
底型し、ついで１０４０’Ｃで焼結後、油焼入れした。
ルで１〜３μｍ程度に微粉砕してから、磁場中でプレス
底型し、ついで１０４０’Ｃで焼結後、油焼入れした。
かくして得られた希土類−遷移金属系磁石合金につき、
パルス着磁後の残留磁束密度Ｂｒ、保磁力１１ｃおよび
最大エネルギー積（ＢＨ）□８について測定した結果を
、表１に併せて示す。
パルス着磁後の残留磁束密度Ｂｒ、保磁力１１ｃおよび
最大エネルギー積（ＢＨ）□８について測定した結果を
、表１に併せて示す。
また同表には、耐蝕性を温度７０℃、湿度９５％の環境
下で調べた結果を、１０００時間後の酸化による重量増
で示した。
下で調べた結果を、１０００時間後の酸化による重量増
で示した。
なお比較のために、同じ組成の合金をフェロボロン（Ｂ
： １８ａＬ％）を原料として溶解したところ、溶湯
の温度を１６５０℃にまで上げてようやくフェロボロン
が溶融した。鋳造後、アルミするつぼの内面を調べたと
ころ、内面は激しい侵蝕を受けていた。また鋳塊の酸素
分析を行ったところ３００ ｐｐｍであった。その後実
施例と同様に焼結磁石を製造した。その磁気特性および
ｉｌ蝕性についての調査結果も、表１に併記する。
： １８ａＬ％）を原料として溶解したところ、溶湯
の温度を１６５０℃にまで上げてようやくフェロボロン
が溶融した。鋳造後、アルミするつぼの内面を調べたと
ころ、内面は激しい侵蝕を受けていた。また鋳塊の酸素
分析を行ったところ３００ ｐｐｍであった。その後実
施例と同様に焼結磁石を製造した。その磁気特性および
ｉｌ蝕性についての調査結果も、表１に併記する。
同表より明らかなように、この発明に従う合金素材を用
いた場合は、従来法によって製造した場合よりも、保磁
力が２ ｋＯｅ優れていた。
いた場合は、従来法によって製造した場合よりも、保磁
力が２ ｋＯｅ優れていた。
なお従来材の保磁力が劣っていた理由は、鋳造時におい
て酸素が混入してきたことと、溶解時の温度がまだ低く
ボロンの分布が溶湯内で不均一であったためと考えられ
る。
て酸素が混入してきたことと、溶解時の温度がまだ低く
ボロンの分布が溶湯内で不均一であったためと考えられ
る。
（発明の効果）
かくして、この発明によれば、ＮｉとＢを含有する希土
類−遷移金属系磁石合金素材を、従来よりも低い溶解温
度で溶製することができ、ひいては最終製品における磁
気特性の劣化を効果的に防止することができる。
類−遷移金属系磁石合金素材を、従来よりも低い溶解温
度で溶製することができ、ひいては最終製品における磁
気特性の劣化を効果的に防止することができる。
第１図は、Ｎｉ−Ｂ系二元状態図、
第２図は、Ｃｏ−Ｂ系二元状態図、
第３図は、Ｆｅ−Ｂ系二元状態図である。
第１図
Ｎｊ（重量ｙ）
第２図
ｃｏ（ＩＬｔ％）
Claims (1)
- １、希土類元素原材料と、遷移金属元素原材料と、ボロ
ン原材料としてＮｉ：４５〜８５ａｔ％を含有し、残部
実質的にＢの組成になるＮｉ−Ｂ合金とを溶解し、つい
で凝固せしめることを特徴とするＮｉおよびＢ含有希土
類−遷移金属系磁石合金素材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17199989A JPH0339428A (ja) | 1989-07-05 | 1989-07-05 | ＮｉおよびＢ含有希土類―遷移金属系磁石合金素材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17199989A JPH0339428A (ja) | 1989-07-05 | 1989-07-05 | ＮｉおよびＢ含有希土類―遷移金属系磁石合金素材の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0339428A true JPH0339428A (ja) | 1991-02-20 |
Family
ID=15933649
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17199989A Pending JPH0339428A (ja) | 1989-07-05 | 1989-07-05 | ＮｉおよびＢ含有希土類―遷移金属系磁石合金素材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0339428A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101103392B1 (ko) * | 2009-09-24 | 2012-01-05 | 김성숙 | 이중 케이블릴 장치 |
-
1989
- 1989-07-05 JP JP17199989A patent/JPH0339428A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101103392B1 (ko) * | 2009-09-24 | 2012-01-05 | 김성숙 | 이중 케이블릴 장치 |
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