JPH0422008B2

JPH0422008B2 -

Info

Publication number: JPH0422008B2
Application number: JP58172021A
Authority: JP
Inventors: Hideya Sakurai; Masato Sagawa; Tetsuharu Hayakawa
Original assignee: Sumitomo Special Metals Co Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1983-09-16
Filing date: 1983-09-16
Publication date: 1992-04-15
Also published as: JPS6063903A

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野この発明は、Ｒ（ＲはＹを含む希土類元素のう
ち少なくとも１種）、Ｂ、Feを主成分とする永久
磁石に係り、Ｒ−Fe−Ｂ系永久磁石体表面に耐
酸化性化成被膜を被覆して耐酸化性を改善した希
土類・鉄・ボロン系永久磁石に関する。従来の技術永久磁石材料は、一般家庭の各種電気製品か
ら、大型コンピユータの周辺端末機器まで、幅広
い分野で使用される極めて重要な電気・電子材料
の一つである。近年の電気・電子機器の小形化、
高効率化の要求にともない、永久磁石材料は益々
高性能化が求められるようになつた。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。近年のコバルトの原料事情の不安定化に伴な
い、コバルトを20〜30wt％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に
なつた。一方、希土類コバルト磁石はコバルトを50〜
60wt％も含むうえ、希土類鉱石中にあまり含ま
れていないSmを使用するため大変高価であるが、
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用さ
れるようになつた。そこで、本発明者は先に、高価なSmやCoを必
ずしも含有しない新しい高性永久磁石としてＲ−
Fe−Ｂ系（ＲはＹを含む希土類元素のうち少な
くとも１種）永久磁石を提案した（特願昭57−
145072号）。このＲ−Fe−Ｂ系永久磁石は、ＲとしてNdや
Prを中心とする資源的に豊富な軽希土類を用い、
Feを主成分として25MGOe以上の極めて高いエ
ネルギー積を示すすぐれた永久磁石である。発明が解決しようとする課題しかしながら、上記のすぐれた磁気特性を有す
るＲ−Fe−Ｂ系永久磁石は主成分として、空気
中で酸化し次第に酸化物を生成し易い希土類元素
及び鉄を含有するため、Ｒ−Fe−Ｂ系永久磁石
を磁気回路に組込んだ場合に、磁石表面に生成す
る酸化物により、磁気回路の出力低下及び磁気回
路間のばらつきを惹起し、また、表面酸化物の脱
落による周辺機器への汚染の問題があつた。この発明は、新規なＲ−Fe−Ｂ系永久磁石の
耐酸化性を改善した希土類・鉄・ボロンを主成分
とする永久磁石の提供を目的としている。課題を解決するための手段この発明は、Ｒ（但しＲはＹを含む希土類元素のうち少なく
とも１種）８原子％〜30原子％、 B2原子％〜28原子％、 Fe42原子％〜90原子％を主成分とし、主相が正方晶相からなる永久磁石体表面に耐酸
化性化成被膜を被覆してなることを特徴とするＲ
−Fe−Ｂ系永久磁石である。作用この発明は、Ｒ−Fe−Ｂ系永久磁石表面に生
成する酸化物を抑制するため、該表面に強固かつ
安定な耐酸化性化成被膜を形成するものである。この発明における耐酸化性化成被膜には、燐酸
亜鉛、燐酸マンガン等の燐酸塩被膜、あるいはク
ロム酸塩被膜が好ましく、さらにこれら化成被膜
表面に塗料あるいは樹脂層を被覆してもよい。この発明の化成被膜厚みは、燐酸塩被膜の場合
は耐酸化性および強度、コストの面から3μｍ〜
10μｍ、クロム酸塩被膜の場合は2μｍ〜5μｍが好
ましい。この発明は、ＲとしてNdやPrを中心とする資
源的に豊富な軽希土類を主に用い、Fe、Ｂ、Ｒ、
を主成分とすることにより、25MGOe以上の極
めて高いエネルギー積並びに高残留磁束密度、高
保磁力を有しかつ高い耐酸化性を有する、すぐれ
たＲ−Fe−Ｂ系永久磁石を安価に得ることがで
きる。組成限定理由以下に、この発明による永久磁石の組成限定理
由を説明する。この発明の永久磁石に用いる希土類元素Ｒは、
イツトリウムＹを包含し軽希土類及び重希土類を
包含する希土類元素であり、これらのうち少なく
とも１種、好ましくはNd、Pr等の軽希土類を主
体として、あるいはNd、Pr等との混合物を用い
る。すなわち、Ｒとしては、ネオジム（Nd）、プラセオジム（Pr）、ランタン（La）、セリウム（Ce）、テルビウム（Tb）、ジスプロシウム（Dy）、ホルミウム（Ho）、エルビウム（Er）、ユウロビウム（Eu）、サマリウム（Sm）、カドリニウム（Gd）、ツリウム（Tm）、イツテルビウム（Yb）、ルテチウム（Lu）、イツトリウム（Ｙ）が包含される。又、通例Ｒのうち１種をもつて足りるが、実用
上は２種以上の混合物（ミツシユメタル、ジジム
等）を入手上の便宜等の理由により用いることが
でき、Sm、Ｙ、La、Ce、Gd等は他のＲ、特に
Nd、Pr等との混合物として用いることができ
る。なお、このＲは純希土類元素でなくてもよく、
工業上入手可能な範囲で製造上不可避な不純物を
含有するものでも差支えない。Ｒは、新規なＲ−Fe−Ｂ系永久磁石における
必須元素であつて、８原子％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磁気
特性、特に高保磁力が得られず、30原子％を越え
ると、Ｒリツチな非磁性相が多くなり残留磁束密
度Brが低下して、すぐれた特性の永久磁石が得
られない。よつて、Ｒは８原子％〜30原子％の範
囲とする。Ｂは、新規なＲ−Fe−Ｂ系永久磁石における
必須元素であつて、２原子％未満では菱面体組織
となり高い保磁力（iHc）は得られず、28原子％
を越えるとＢリツチな非磁性相が多くなり、残留
磁束密度Brが低下するためすぐれた永久磁石が
得られない。よつて、Ｂは２原子％〜28原子％の
範囲とする。 Feは、新規なＲ−Fe−Ｂ系永久磁石において
必須元素であり、42原子％未満では残留磁束密度
Brが低下し、90原子％を越えると高い保磁力が
得られないので、Feは42原子％〜90原子％の含
有とする。また、この発明による永久磁石用合金におい
て、Feの一部をCoで置換することは、得られる
磁石の磁気特性を損うことなく、温度特性を改善
することができるが、Co置換量がFeの50％を越
えると、逆に磁気特性が劣化するため、好ましく
ない。また、この発明による永久磁石は、Ｒ、Ｂ、
Feの他、工業的生産上下可避的不純物の存在を
許容できるが、FeまたはＢの一部を4.0原子％以
下のＣ、3.5原子％以下のＰ、2.5原子％以下の
Ｓ、3.5原子％以下のCuのうち少なくとも１種、
合計量で4.0原子％以下で置換することにより、
永久磁石の製造性改善、低価格化が可能である。また、下記添加元素のうち少なくとも１種は、
Ｒ−Fe−Ｂ系永久磁石に対してその保磁力等を
改善あるいは製造性の改善、低価格化に効果があ
るため添加する。しかし、保磁力改善のための添加に伴ない残留
磁束密度Brの低下を招来するので、従来のハー
ドフエライト磁石の残留磁束密度と同等以上とな
る範囲での添加が望ましい。 9.5原子％以下のAl、4.5原子％以下のTi、 9.5原子％以下のＶ、8.5原子％以下のCr、 8.0原子％以下のMn、５原子％以下のBi、 12.5原子％以下のNb、10.5原子％以下のTa、 9.5原子％以下のMo、9.5原子％以下のＷ、 2.5原子％以下のSb、７原子％以下のGe、 3.5原子％以下のSn、5.5原子％以下のZr、 5.5原子％以下のHfのうち少なくとも１種を添
加含有、但し、２種以上含有する場合は、その最
大含有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％以下の含有させることにより、
永久磁石の高保磁力化が可能になる。この発明のＲ−Fe−Ｂ系永久磁石において、
結晶相は主相が正方晶であることが不可欠であ
り、微細で均一な合金粉末を得て、すぐれた磁気
特性を有する焼結永久磁石を作製するのに効果的
である。また、この発明の永久磁石用合金は、焼結磁石
の場合には正方晶系の結晶構造を有する化合物を
主相とするもので、体積比で１％〜50％の非磁性
相（酸化物相を除く）を含むことを特徴とする。また、この発明のＲ−Fe−Ｂ永久磁石は、磁
場中プレス成型することにより磁気的異方性磁石
が得られ、また、無磁界中でプレス成型すること
により、磁気的等方性磁石を得ることができる。永久磁石特性この発明によるＲ−Fe−Ｂ永久磁石は、保磁
力iHc≧1kOe、残留磁束密度Br＞4kG、を示し、
最大エネルギー積（BH）maxはハードフエライ
トと同等以上となり、最も好ましい組成範囲で
は、（BH）max≧10MGOeを示し、最大値は
25MGOe以上に達する。また、この発明による永久磁石の組成におい
て、Ｒの主成分がその50％以上を軽希土類金属が
占める場合で、R12原子％〜20原子％、B4原子
％〜24原子％、Fe65原子％〜82原子％、を主成
分とするとき、焼結磁石の場合に最もすぐれた磁
気特性を示し、特に軽希土類金属がNdの場合に
は、（BH）maxはその最大値が33MGOe以上に
達する。実施例以下に、この発明による実施例を示しその効果
を明らかにする。出発原料として、純度99.9％の電解鉄、B19.4
％を含有し残部はFe及びAl5.3％、Si0.7％、
C0.03％等の不純物からなるフエロボロン合金、
純度99.7％以上のNdを使用し、これらを高周波
溶解したのち水冷銅鋳型に鋳造した。その後インゴツトを、スタンプミルにより35メ
ツシユスルーまでに粗粉砕し、次にボールミルに
より３時間粉砕して粒度３〜10μｍの微粉末を得
た。この微粉末を金型に挿入し、10kOeの磁界中で
配向し、1.5t／cm²の圧力で成形した。得られた成形体を、1100℃、１時間、Ar中の
条件で焼結し、その後放冷し、さらにAr中で600
℃、２時間の時効処理を施して、この発明による
永久磁石を作製した。このときの成分組成は、14Nd−7.5B−78.5Fe
であつた。得られた永久磁石から15mm×10mm×６mm寸法に
試験片を切り出し、第１表に示すように、各試験
片を脱脂、酸洗後、下記条件の燐酸塩処理(1)(2)、
およびクロム酸鉛処理(3)を行なつた。化成被膜処
理後の各試験片の被膜厚み、磁気特性、耐酸化
性、接着強度を測定した。測定結果は第１表に示
す。

【表】

【表】耐酸化性試験は、上記試験片を60℃の温度、90
％の湿度の雰囲気に３日間放置した場合の試験片
の酸化増量をもつて評価した。接着強度試験は、化成処理後の上記試験片を保
持板にアラルダイトAW−106（商品名）なる接着
剤で接着した後、試験片にアムスラー試験機によ
り剪断力を加えて、単位面積当りの接着強度を測
定した。また、比較のため、本発明の実施例と同一成分
の試験片に化成処理することなく、酸化試験とし
て上記と同一の60℃、湿度90％の雰囲気中に、１
日間、２目間、３日間放置した場合の各試料の酸
化増量及び酸化膜厚み（酸化による最大酸化膜厚
値）で評価し、第２表に示す。

【表】

【表】発明の効果実施例より明らかなように、比較の無処理試料
は短期間の酸化試験で、磁石合金の表面に酸化被
膜が生成し、時間の経過とともに酸化が内部に進
行し、その結果、磁気特性が劣化したことを確認
した。また、磁気回路に組込まれた比較例磁石の
酸化に伴なう酸化被膜の増大は、磁気回路の空〓
を益々狭くし、最終的には前記空〓は０となり、
磁気回路の出力低下、さらには作動困難を来たす
こととなる。これに対して、この発明によるＲ−Fe−Ｂ系
永久磁石は、強固かつ安定な耐酸化性化成被膜を
有するため、第１表に示す如く、耐酸化性にすぐ
れていることが明らかである。従つて、この発明
による耐酸化性化成被膜を有するＲ−Fe−Ｂ系
永久磁石を磁気回路等に組込んだ場合に出力特性
の安定化及び信頼性の向上にきわめて有効であ
る。

Claims

【特許請求の範囲】１Ｒ（但しＲはＹを含む希土類元素のうち少な
くとも１種）８原子％〜30原子％、 B2原子％〜28原子％、 Fe42原子％〜90原子％を主成分とし、主相が正方晶相からなる永久磁石体表面に耐酸
化性化成被膜を被覆してなることを特徴とする永
久磁石。