JPH04165031A

JPH04165031A - 永久磁石用合金およびそのボンド磁石

Info

Publication number: JPH04165031A
Application number: JP2291228A
Authority: JP
Inventors: Toshiharu Suzuki; 俊治鈴木; Naomi Inoue; 尚実井上
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: Minebea Co Ltd
Priority date: 1990-10-29
Filing date: 1990-10-29
Publication date: 1992-06-10

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、希土類金属・鉄・ホウ素系永久磁石用合金の
改良および該合金の粉末を樹脂で固めて成るボンド磁石
に関する。

（従来の技術）近年開発された希土類金属・鉄・ホウ素系の永久磁石は
、従来の希土類コバルト磁石に比べて磁気特性に優れて
いるところから、その利用範囲が拡大しつ＼ある。一方
、希土類金属・鉄・ホウ素系合金粉末を樹脂で固めて成
るボンド磁石は、一般に熱硬化性樹脂を用いる圧縮成形
磁石と熱可塑性樹脂を用いる射出成形磁石に分けられる
が、磁石形状の自由度が大きく、寸法精度に優れ、他部
品との複合成形が可能であるなどの理由により、近年モ
ーター用などに市場拡大が図られている。

（発明が解決しようとする課題）ところで、この種の希土類金属・鉄・ホウ素系永久磁石
は、その代表的なネオジム・鉄・ホウ素磁石で、空気中
で錆び易い鉄を６０〜７５重量％含み、防錆のための表
面処理を欠かすことができなかった。そしてこの表面処
理として、従来一般には磁石体表面にスプレーまたは１
ｆ＠法によりエポキシ系皮膜を形成することが行われて
いた。しかしながら、これらの処理だけでは皮膜中の微
細なピンホールにより充分な耐食性を確保することが困
難であったり、高低温サイクル環境下での密着強度に難
点があり、信頼性に劣るという問題があった。また、合
金粉自体にシラン系やチタネート系のカップリング処理
を施すことも一部で実施されているが、この方法による
場合も粉末表面における結合強度は充分でなく、形成さ
れる膜厚も薄いために充分な耐食性の向上は得難いとい
う問題があった。さらにこのような表面処理は製造コス
トの面でも不利益となる。

一方、この種の希土類金属・鉄・ホウ素系永久磁石は、
その主相であるＮｄｚＦｅ、４Ｂ化合物のキュリー温度
が３１２℃であり、サマリウム・コバルト磁石における
Ｓ　ｎ１ｚｃＯ＋を化合物の約９００℃と比較して著し
く低いため、高温使用時における磁性の劣化が問題とな
る。そこで、従来一般には、Ｎｄの一部をジスプロシウ
ム（Ｄｙ）やテルビウム（Ｔｂ　）で置換することによ
って高温度における磁性の劣化を低減することが実施さ
れているが、高価なりｙやＴｂの使用によるコスト上昇
、着磁負担の増加が問題となってくる。別の対策として
Ｆｅの一部をＣｏで置換する試みがあるが、この場合に
は残留磁束密度や保磁力などの基本の磁気特性の低下が
問題になるため、少量の置換にとどまり、根本的な解決
には至っていない。

したがって本発明の目的は、基本の磁気特性を犠牲にす
ることなく耐食性に優れかつ温度特性に優れた永久磁石
用合金を提供し、併せてこの合金を用いたボンド磁石を
提供することにある。

（課題を解決するための手段）本発明では、以下の技術的手段によって優れた耐食性と
温度特性とを有する永久磁石用合金を実現した。

すなわち、本発明にかＳる永久磁石用合金は、希土類金
属（Ｒ）、遷移金属（Ｔ）及び水素（Ｂ）が原子百分率
で、５〜１６％Ｒ−３〜１５％Ｂ−残部Ｔの割合で含ま
れ、前記希土類金属（Ｒ）はＮｄとＰｒの一種または二
種の合計を５０原子％以上含むランタノイド元素から成
り、前記遷移金属（Ｔ）は５０原子％以上のＣｏ及び残
部Ｆｅから成り、かつ溶湯を直接急冷して薄片または粉
末として成ることを特徴とする。

本発明において、希土類金属（Ｒ）としてネオジム（Ｎ
ｄ　）とプラセオジム（Ｐｒ　）とを選択したのは、Ｎ
ｄｚＣｏ＋Ｊ、　ＰｒａＣｏｚＢ化合物等の異方性エネ
ルギーが他の希土類を用いた同様化合物より大きく、し
かも実験的に優れた磁気特性を認めたためである。また
これらの二元素は、資源的にも豊富で利用価値が高いた
めである。

しかして希土類金１）：　（Ｒ）の含有量が５原子％未
満ではＣｏを主体とする軟磁性相の増大によって保磁力
が低下するばかりか磁気エネルギーも低下し、一方、１
６原子％を越えると残留、磁束密度が低下して所望の磁
気エネルギーを得ることが難しくなるので、本発明では
希土類金属の含有量を５〜１６原子％とした。本発明に
おいて希土類金属としては、合金コスト低減のためにＣ
ｅ、Ｌａを含んだり、あるいは磁気特性の改良調整のた
めにＤ　ｙ、　Ｇ　ｄ、　Ｔ　ｂ、　Ｈｏ、　Ｓ　ｖ等
地の希土類元素を含むことができる。ただし、Ｎｄ。

Ｐｒの単独または両者の合計が５０原子％以上であるこ
とが、良好な磁気特性を得るために必要である。

遷移金属（Ｔ）については、耐食性確保のため基本的に
Ｃｏを主体とし、飽和磁化の低下を補うために一定量の
Ｆｅを含ませる。ＣＯを５０原子％以上としたのは、こ
れ未満では通常環境下での耐食性向上効果が小さく、ま
たキュリー温度の上昇が顕著でな（かつ残留磁束密度Ｂ
ｒの温度係数αの向上があまり期待できないためである
。

Ｂについては、その含有量が３原子％未満ではＲ２Ｔ、
、Ｂ化合物相が不安定化して磁気特性の急激な低下があ
り、三方１５原子％を越えると非磁性相の増大により磁
気エネルギーの低下が著しいので、本発明ではこのＢの
含有量を３〜１５原子％とした。

本発明の合金は、従来公知の方法によって製造すること
ができる。最も一般的な製造方法はゼネラルモータース
社において実施されているメルトスピン法であり、これ
はたとえば高周波溶解された所定成分組成の合金を、石
英ノズルからアルゴンなどのガス圧力を利用して毎秒数
十ｍの周速度で回転する銅製ロール表面に射出する。ま
た必要によっては射出後、合金内部の組織調整のために
熱処理を行うことができる。

この他に合金を得る方法として、前記銅製ロールの代わ
りに他の金属やセラミック製ディスクを用いることがで
きる。さらには溶湯合金をガスや液中に高速で噴出させ
るアトマイズ法も、高速冷却をあまり必要としない場合
には用いることができる。なお、本発明において良好な
磁気特性を示した合金粉末は、走査型電子顕微鏡歓察に
よれば数十から数百ｎｍ　（ｌ　ｎｍ＝　１０−’ｍ　
）の微細な結晶粒が認められ、またＸ＃１回折によれば
典型的なＲ２Ｔ、４Ｂ化合物が認められた。

本発明にか＼る合金の適用範囲は任意であり、等方性ボ
ンド磁石はもとより、焼結磁石、熱間加工して得られる
等方性あるいは異方性の金属磁石、あるいは該金属磁石
を粉砕した粉末を使用する異方性ボンド磁石などに用い
ることができる。

本発明はまた、上記した合金の薄片または粉末に樹脂を
混合してボンド磁石としたことを特徴とする。本ボンド
磁石において、前記樹脂の種類は特に問うものでなく、
例えばエポキシ樹脂やフェノール樹脂などの熱硬化性樹
脂、あるいはナイロンやポリフェニレンサルファイド（
ＰＰＳ）などの熱可塑性樹脂を用いることができる。こ
のボンド磁石の製造に際しては磁場中成形を行っても良
（、これによって磁気特性の若干の向上を達成すること
ができる。

（作用）上記のように構成した永久磁石用合金においては、Ｃｏ
を主成分としてこれに適当量の希土類金属、Ｆｅ及びホ
ウ素を加えることにより、基本の磁気特性を低下させる
ことなく耐食性と温度特性とを向上させることができる
。因みに、従来汎用のボンド磁石用合金粉末は米国ゼネ
ラルモータース社が製造販売しており、その代表的粉末
（商品名：　ＭＱＰ−Ｂ）の残留磁束密度Ｂｒの温度係
数αは［−０，１０％／”Ｃｌであるが、本発明のαは
［−０，０５％／’Ｃ］で、温度特性は大幅に向上して
いる。

（実施例）以下、本発明の実施例について説明する。

実施例１第１表に示すような所定組成の合金を高周波溶解して鋳
造インゴットを製作した。各溶解原料は、純度９９％以
上のＮｄ、Ｐｒおよび純度９５％以上の他の希土類金属
、純度９９％以上の電解鉄、電解コバルト、および不純
物として約１重量％のＣ，Ｓｉ、　Ａｌを含有する市販
グレードのフェロボロン（Ｆｅ−Ｂ）を用いた。上記イ
ンゴットを粗粉砕して石英射出管に装填して高周波溶解
した後、アルゴンガス圧力によって石英管下部の細孔か
ら回転する単ロール面に射出急冷した。得られた合金は
、幅ＩＩＩＩＩ＋、長さ１０〜１５０１１１ｍ　、厚さ
０．０３ａ＋＋ｉの薄片または薄帯形状をしていた。な
おロールは表面がクロムメツキされた水冷銅ロールで、
直径４００＋ｎ＋ｓである。またロール周速度は得られ
る合金薄片の磁気特性と密接に関係しているために、１
６〜２２ｍ／秒の範囲で変化させた。得られた合金の磁
気特性を第１表に示した。なお、市販されているゼネラ
ルモータ社製ＭＱＰ−Ｂ粉末（組成式：Ｎｄ目Ｃ０５Ｆ
ｅｙｙ　Ｂｓ　）と同一組成の合金薄片も製造し、これ
を比較例とした。

磁気特性は、振動試料型磁力計（ＶＳＭ）を用いて、６
０ＫＯｅのパルス着磁後２４ＫＯｅの磁場中、室温で測
定した。測定は薄片の長手方向に行ったため、反磁場補
正は必要としなかった。

また残留磁束密度Ｂｒの温度係数αはＶＳＭを用いて室
温と１５０℃それぞれのヒステリシスループを測定する
ことによって求めた。さらに耐食性の測定評価は、上記
薄片を６０℃、９５％の恒温恒湿槽中に５００時間放置
した後、１０倍の顕微鏡観察を行い、薄片試料表面の赤
錆の有無によって判定した。これらの結果を第１表に一
括して示す。なお以下の表において、Ｂｒ　（ＫＧ）は
残留磁束密度、ｉＨｃ　（ＫＧｅｌは保磁力、α（％／
”Ｃ１は温度係数をそれぞれ表し、また耐食性は、○が
変色なし、△が変色あり、×が鎖ありをそれぞれ表し、
さらに＃は比較例を表している。

第１表から明らかなように、合金中の希土類金属（Ｒ）
の原子百分率が適当な範囲（５原子％以上、１６原子％
以下）において、残留磁束密度Ｂｒが６〜８ＫＧと高く
、しかも温度係数と耐食性に優れた磁気特性が得られた
。

第１表（＃比較例、　○変色なし、△変色あり、×鎮あり）実
施例２実施例１と同様な方法で、所定の合金組成について急冷
合金薄片を製作して磁気特性、温度特性及び耐食性を測
定した。その結果を第２表に示す。第２表から明らかな
ように、Ｃｏに対するＦｅの適度な置換率において、６
ＫＧ以上の残留磁束密度Ｂｒを維持しながら、−０，０
５％／℃未満の改良された温度係数αと優れた耐食性を
得ることができた。ただしＣｏに対するＦｅの置換率が
５０％を越える場合は、耐食性の低下を招くことが明ら
かとなった。

第２表（＃比較例、　Ｏ変色なし、△変色あり、×錆あり）実
施例３第３表に示すような所定組成のインゴットを製作し、石
英射出管からその合金溶湯を回転する単ロール面に射出
急冷した。この時、合金を非晶質化させるために、ロー
ル周速度は３５ｍ／秒とした。得られた急冷合金は、輻
０．５ｍｍ、長さ５〜１５霧■、厚み０．０２冒園の薄
片形状をしており、その磁気特性は保磁力がほとんどゼ
ロであった。次にこの薄片をアルゴンガス雰囲気下で、
６００〜７５０℃の温度範囲において熱処理を実施して
保磁力を回復させた。このようにして得られた最良の磁
気特性値を第３表に示す。

第３表（＃比較例、　○変色なし、△変色あり、×錆あり）第
３表から明らかなように、適切なり含有量範囲（３原子
％以上、１５原子％以下）において６ＫＧ以上の残留磁
束密度Ｂｒを得た。Ｂ含有量が少なすぎる場合（Ｎｏ、
１８）は軟磁性相の出現によって保磁力が著しく低下し
、一定量より多すぎる場合（Ｎｏ、２５）には非磁性相
の増大によって残留磁束密度Ｂｒが低下することが明ら
かとなった。

実施例４実施例１におけるＮｏ、　１〜７の薄片と、ゼネラルモ
ータース社製合金粉末ＭＱＰ−Ｂ　（組成式：　Ｎｄ＋
ＪｅｙｔＣＯｓＢｇ　）と同一組成の薄片を、衝撃式気
流粉砕機を使用して１５０ミクロン以下に粉砕した。得
られた粉末に液状エポキシ樹脂を２゜５重量％添加混合
したものを金型に充填し、５トン／ｃｍｔの圧力で圧縮
成型して直径１２ｍｍ、長さＩＤｍｍ、密度はぼ６．１
　ｇ　／　ｃｖｎ”の円柱状試料を製作した。続いて１
５０℃で１時間のキュア処理を行ってエポキシ樹脂を硬
化させた。試料の磁気特性は、直流式Ｂ−Ｈトレーサー
によって最大測定磁場２４ＫＯｅの下で測定し、その結
果を温度特性と耐食性の測定結果とを合わせて第４表に
示す。なお第４表における試料Ｎｏ、　Ｉ　Ａ〜７Ａ及
びＩＯＡは、実施例１に於ける試料Ｎｏ、　１〜７及び
１０に対応している。

第４表から明らかなように、本発明による所定成分組成
の急冷合金薄片を使用したボンド磁石は、比較例として
示したボンド磁石に対して磁気特性の若干の低下が認め
られるものの、充分に実用できるものであり、優れた耐
食性と温度係数αとを有している。

第４表（＃比較例、　○変色なし、△変色あり、×錆あり）実
施例５実施例４と同様にして実施例１におけるＮｏ、　１〜７
及び１０の薄片と、ゼネラルモータース社製粉末ＭＱＰ
−Ｂ　（組成式：　Ｎｄ＋ＪｅｙｙＣＯａＢｓ　）と同
一組成の薄片とを、衝撃式気流粉砕機を使用して１５０
ミクロン以下に粉砕した。得られた粉末に、８重量％の
ナイロン１２を添加して２６０℃で練合し、冷却、カッ
ティングしてペレットにした。次に日本製鋼新製の射出
成形機を用いて、ペレット供給口に窒素ガスを３ρ／分
流しながら射出温度２９０℃で成形して直径１６ｍｍ、
長さ１０ｍｍ、密度５ｇ／ｃｍ”の円柱状試料を製作し
た。試料の磁気特性は直流式Ｂ−Ｈトレーサーによって
最大測定磁場２４ＫＯｅの下で測定し、その結果を温度
係数αと耐食性の結果と合わせて第５表に示す。なお第
５表における試料Ｎｏ、　Ｉ　Ｂ〜７Ｂ及びＩＯＢは、
実施例１における試料Ｎｏ、　１〜７及び１０に対応し
ている。

第５表（＃比較例、　○変色なし、△変色あり、Ｘ錆あり）第
５表から明らかなように、本発明による所定成分組成の
急冷合金薄片を使用した磁石は、優れた温度特性と優れ
た耐食性を有することが明らかになった。

（発明の効果）以上、詳細に説明したように、本発明にか＼る永久磁石
用合金によれば、コバルトを主成分としてこれに適当量
の希土類金属、鉄及びホウ素を加えることにより、基本
の磁気特性の低下を招くことな（耐食性と温度特性とを
大幅に向上させることができる。またこの合金を用いた
ボンド磁石も同様であり、その高い耐食性のために磁石
に表面処理を施す必要がなくなり、製造コストの低減を
達成できる。また従来品と比較して温度係数がほぼ半減
するので、より高濃度での使用が可能になって適用範囲
が大幅に拡大し、その及ぼす効果は大なるものがある。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）希土類金属（Ｒ）、遷移金属（Ｔ）及びホウ素（
Ｂ）が原子百分率で、５〜１６％Ｒ−３〜１５％Ｂ−残
部Ｔの割合で含まれ、前記希土類金属（Ｒ）はＮｄとＰ
ｒの一種または二種の合計を５０原子％以上含むランタ
ノイド元素から成り、前記遷移金属（Ｔ）は５０原子％
以上のＣｏ及び残部Ｆｅから成り、かつ溶湯を直接急冷
して薄片または粉末として成ることを特徴とする永久磁
石用合金。
（２）希土類金属（Ｒ）、遷移金属（Ｔ）及びホウ素（
Ｂ）が原子百分率で、５〜１６％Ｒ−３〜１５％Ｂ−残
部Ｔの割合で含まれ、前記希土類金属（Ｒ）はＮｄとＰ
ｒの一種または二種の合計を５０原子％以上含むランタ
ノイド元素から成り、前記遷移金属（Ｔ）は５０原子％
以上のＣｏ及び残部Ｆｅから成り、かつ溶湯を直接急冷
して形成した薄片または粉末に樹脂を混合して成ること
を特徴とするボンド磁石。