JPH04233201A - 等方性永久磁性材料およびその製造方法並びに合成樹脂結合の等方性永久磁石 - Google Patents

等方性永久磁性材料およびその製造方法並びに合成樹脂結合の等方性永久磁石

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JPH04233201A
JPH04233201A JP3191268A JP19126891A JPH04233201A JP H04233201 A JPH04233201 A JP H04233201A JP 3191268 A JP3191268 A JP 3191268A JP 19126891 A JP19126891 A JP 19126891A JP H04233201 A JPH04233201 A JP H04233201A
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JP
Japan
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magnetic material
isotropic permanent
alloy
isotropic
permanent magnetic
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JP3191268A
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English (en)
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Dirk Bastiaan Demooij
ディルク バスティアーン デ ムーエイ
Henricus Arnoldus A Keetels
ヘンリクス アーノルダス アントニウス キーテルズ
John Eisses
ジョン エイセス
Kurt Heinz Juergen Buschow
カート ハインツ ユルゲン ブショー
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Koninklijke Philips NV
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Philips Gloeilampenfabrieken NV
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/032Magnets 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
    • H01F1/04Magnets 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 metals or alloys
    • H01F1/047Alloys characterised by their composition
    • H01F1/053Alloys characterised by their composition containing rare earth metals
    • H01F1/055Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5
    • H01F1/058Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IVa elements, e.g. Gd2Fe14C

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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。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、Ndおよび/またはP
r, FeおよびCを含む等方性永久磁性材料の成分を
一緒に溶融して合金を形成し次いで熱処理して相転移を
起させる等方性永久磁性材料の製造法に関するものであ
る。本発明はまた、等方性永久磁性材料および合成樹脂
結合の等方性永久磁石に関するものである。
【0002】
【従来の技術】序文に記載した型の方法はそれ自体知ら
れているものである。例えば欧州特許出願公開第320
,064 号には、Nd2Fe14Cの合金を870 
℃で500 時間熱処理して相転移を発生させる方法が
記載されている。この熱処理において、既知のNd2F
e14B化合物の硬質磁性相に特有の「2−14−1」
の正方結晶構造が形成される。Nd2Fe14Cの場合
、熱処理は840 ℃〜890 ℃という比較的狭い温
度範囲において行わなければならない。890℃より高
い温度では、上記正方結晶構造は形成されない。熱処理
を840 ℃より低い温度で行う場合、許容し得ぬ量の
Nd2Fe17 が、所望の正方相以外に形成される。
【0003】既知の方法には欠点がある。上記の方法に
より製造された磁性材料は、相転移後、保磁力(HC 
)を殆どまたは全く有しないことがわかった。保磁力の
値は50kA/mより小さい。上記の小さな保磁力のた
め、既知の材料は、合成樹脂結合の等方性永久磁石に用
いるのにはあまり適切でない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の1つの目的は
、既知の方法を改善することである。本発明は、さらに
特に、序文に記載した型の、保磁力を有する等方性永久
磁性材料を製造する方法を提供することを目的とする。 本発明の他の目的は、ほぼ単相の結晶構造および少なく
とも150 kA/mの保磁力を有する等方性永久磁性
材料を提供することにある。この磁性材料は、さらに高
飽和磁化を有するべきである。本発明の他の目的は、合
成樹脂結合の等方性永久磁石を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】これらのおよび他の目的
は、本発明により合金が10〜20原子%のNdおよび
/またはPr、70〜85原子%のFe、4〜11原子
%のCおよび0.1 〜2原子%のBを含有し、熱処理
を900 ℃〜1050℃の間の温度で行うことを特徴
とする序文に記載した型の方法により達成される。
【0006】本発明は、特に、相転移が行われる温度範
囲を、既知のNd2Fe14CのCの少量をBで置換す
ることによりかなり拡張することができることを実験に
より知見したことに基くものである。既知のNd2Fe
14Cにおいては、相転移は840 ℃〜890 ℃の
範囲内でのみ発生したが、本発明の材料の場合、正方相
の形成は800 〜1050℃の範囲の温度で行われる
。驚くべきことには、熱処理を900 〜1050℃で
実施する場合、この材料は少なくとも150 kA/m
という保磁力を示す。熱処理を800 ℃〜900 ℃
の温度で行う場合、保磁力が150kA/m より小さ
い等方性永久磁性材料が得られる。熱処理を1050℃
より高い温度で行う場合、正方相はほとんど、または全
く得られない。
【0007】合金中の希土類金属の含有物は、Ndおよ
び/またはPrだけから成るかまたはほとんどNdおよ
び/またはPrだけから成るべきである。これは、本発
明の方法による磁性材料に高飽和磁化を与える。少量の
他の希土類金属(10原子%まで)は、材料のある磁性
に影響を与えるのに適している場合がある。しかしなが
ら、この材料は、希土類金属としてNdのみを含有する
のが好ましい。このようにして、最も高い飽和磁化が得
られる。
【0008】本発明の方法により得られる等方性永久磁
性材料は、遷移金属としてFeを、独占的に、またはほ
ぼ独占的に含有する。ある条件の下で、この材料はまた
遷移金属として少量のCo(10原子%まで)を含有す
るのが有利である。Coは、キュリー温度及び磁性材料
の耐食性を増加させる。さらに、Coを含有する磁石は
遷移金属としてFeのみを含有する磁石よりもはるかに
小さな磁場で配向させることができる。後者の磁石の場
合、少なくとも5Tの磁場が必要である。Coを含有す
る磁石は2.0Tにおいて、すでに最も良く配向させる
ことができる。しかしながら、最高飽和磁化が目的であ
る場合には、遷移金属としてFeのみを用いなければな
らない。
【0009】上述の通り、磁性材料中に比較的少量のB
が存在していることが、本発明の方法に不可欠である。 Bは、結晶化「Nd2Fe14C」構造中にCの格子部
位を取る。Bのモル量は、BおよびCの総含量の少なく
とも2.5 %である。Bの含量がこれより低い場合、
正方相は、900 〜1050℃の範囲の温度における
再結晶により形成されるが不十分である。Bのモル量は
、BおよびCの総含量の最大15%である。Bの含量が
これより高い場合、再結晶により多相材料が形成される
。このことは欠点であると考えられる。
【0010】多くの R2Fe14Cx B1−x化合
物を、ジェイ.アプル.フィズ.(J. Appl. 
Phys.)第61巻3574頁 (1987年) の
図1から知ることができる。Rは希土類金属を示す。上
記の図において、Fe77R15(B,C)8 化合物
が一連のものを形成する範囲が示されている。その図に
は、希土類金属としてNdのみを含有し且つC以外に少
量のBも含有する組成が数種示されている。しかしなが
ら、これらの化合物は、800 ℃において熱処理を受
けるものであり、この結果、保磁力を全く有していない
【0011】さらに、マト.レト.(Mat. Let
t) 第4巻378 頁 (1986年) には、Hc
が12.5kOe であるFe77Nd9Dy6C7.
2B0.8の化合物が記載されている。希土類金属Dy
が、R2Fe14B の型の正方2−14−1化合物に
かなりの保磁力を与えることはそれ自体知られている。
【0012】本発明の方法の興味深い例は、合金を最大
4日間熱処理することを特徴とする。欧州特許出願公開
第320,064 号明細書記載の方法の場合、合金に
所望の正方結晶構造を生じさせるのに少なくとも約1週
間の熱処理が必要である。経済的生産の見地から、この
ような長い熱処理は好ましくない。
【0013】本発明の方法の他の好適例は、合金を粉砕
して平均粒径が2〜40μmである磁性粒子を形成する
ことを特徴とする。熱処理に続いて、合金を粉砕して平
均粒径が2〜40μmである磁性粉末を形成する場合、
磁性材料の保磁力はかなり増加することを見出した。粉
砕操作は、例えばボールミルにより実施する。粉砕後、
Hcが少なくとも500 kA/mである磁性粉末が得
られる。
【0014】本発明は、さらに、等方性永久磁性材料に
関する。本発明において、上記材料は、10〜20原子
%のNdおよび/またはPr,70〜85原子%のFe
,4〜11原子%のCおよび0.1 〜2原子%のBを
含有し、少なくとも150 kA/mの保磁力を有する
ことを特徴とする。上記材料は、粉末状であり、平均の
粒径が2〜40μmであり、保磁力が少なくとも500
 kA/mであることが好ましい。かかる粉末は、合成
樹脂結合の等方性永久磁石に有利に用いることができる
【0015】本発明は、さらに合成樹脂結合の等方性永
久磁石に関する。本発明において、上記磁石は、10〜
20原子%のNdおよび/またはPr,70〜85原子
%のFe,4〜11原子%のCおよび0.1 〜2原子
%のBを含有し且つ平均の粒径が2〜40μmの範囲内
である粉末状である等方性永久磁性材料を含有し、該材
料が少なくとも500 kA/mの保磁力を有すること
を特徴とする。
【0016】
【実施例】図面を参照し本発明を実施例により説明する
。10〜20原子%のNdおよび/またはPr,70〜
85原子%のFe,4〜11原子%のCおよび0.1 
〜2原子%のBを含有する多くの合金を製造した。この
ために、所望の割合の成分の混合物を、約1800℃の
アークにより一緒に溶融した。次いで合金をガラス製カ
プセルに真空下で封入し、熱処理を行って相転移を発生
させた。熱処理の持続時間及び温度は変化させた。X線
分析により、結晶化した合金は、ほぼ完全な単相であり
、正方構造であることが示された。未粉砕の合金の保磁
力を測定した。
【0017】次いで合金をボールミルで、不活性雰囲気
(窒素または真空)下で粉砕して平均粒径が2〜40μ
mの範囲内にある粉末を形成した。数種の合金について
、Hcの変化を、粉砕の持続時間の関数として調査した
。このために、粉砕した粉末を合成樹脂で固定した。固
定操作中、粉末粒子を磁場により配向させた。合金1〜
9は5Tの磁場を用いて配向させた。合金10〜12は
2.0 Tの磁場を用いて配向させた。これらの磁石の
Hcは振動試料磁力計により測定した。表
【0018】表は、本発明の方法により製造した合金の
種々の組成および特性を示す。1の欄は実施例の番号の
記載である。2の欄は合金の組成の記載である。熱処理
の持続期間(日)および温度(℃)をそれぞれ3の欄お
よび4の欄に記載してある。再結晶した合金の、粉砕操
作の前および後における保磁力(kA/m)を、それぞ
れ5の欄および6の欄に記載してある。粉砕操作は、ボ
ールミル中で10〜20分間、2〜40μmの範囲内の
平均粒径が達成されるまで実施した。7の欄は、ろう中
に粉末を固定することにより得られた合成樹脂結合の等
方性永久磁石の飽和磁化(emu /g)の記載である
。合金10〜12に基いた磁石のエネルギー積B・Hm
ax は、約70 KJ /m3 であった。
【0019】一般式Nd16Fe75(C1−xB x
 )9の組成を有する若干の合金を、さらに詳細に調査
した。前記の通り、合金はアーク溶融により製造した。 次に、これらを900 ℃で5.5 日間、熱処理した
。これらの合金の保磁力(Hc)の測定値は、290 
kA/m(x=0.01);430 kA/m(x=0
.03);500 kA/m(x=0.05)および4
40 kA/m(x=0.01)であった。x=0およ
びx=0.25の値の場合、合金のHcは150 kA
/mより小さかった。
【0020】さらに、一般式Nd16Fe74−xCo
x C9.5B0.5の組成を有する若干の合金を、ア
ーク溶融により製造した。上記合金において、xの値は
0から10までの間で変化させた。Coを含有する合金
の焼なましおよび配向の後、上記合金の保磁力は、Co
を含有しない同様の合金の保磁力よりも著しく高いこと
がわかった。さらに、Coを含有する磁石は、2.0 
Tの磁場において最もよく配向できた。Coを含有しな
い同様の磁石は、少なくとも5.0 Tの磁場を必要と
した。さらに、焼なまし処理に必要な時間もより短い。 従って、6時間,950℃で焼なましを行った後、Nd
16Fe70Co4C9.5B0.5 はすでに600
 kA/mの保磁力を有することがわかった。Coを含
有しない同様の磁場は、上記の値を達成するのに粉砕工
程を必要とした(表参照)。950 ℃で15分間焼な
ましの操作を行った後、合金Nd16Fe72Co2C
9.5B0.5 はすでに510 kA/mの保磁力を
有しているようであった。
【0021】図1は、最大転移温度へのNd2Fe14
CのCの少量をBで置換した場合の影響を示す。図示し
た線より上方では、所望の正方相は達成できなかった。 約2.5 %のBを加えた場合、CおよびBの総含有量
に関連して、最大転移温度は890 ℃から1050℃
に上昇したことがわかった。
【0022】図2は、本発明の方法(実施例2)によっ
て得られた合金の、粉砕(時間t,分)の保磁力(Hc
,kA/m)への影響を示す。粉砕操作により、保磁力
は約三倍に高められた。図2は、さらに、粉砕操作があ
まりに長い場合、粉末の保磁力に逆効果があることも示
している。
【0023】図3は、Nd16Fe75C8.55B0
.45の組成を有する磁性合金の、5Tの磁場における
ヒステリシスループを示す。合金は、950 ℃で1日
加熱した。残留磁気は0.65Tであった。
【図面の簡単な説明】
【図1】等方性の磁性材料Nd2Fe14C1−x B
 x またはPr2Fe14C1−x B x を、B
の含有量xの関数として形成することのできる最高の温
度T(℃)を示す線図である。
【図2】組成式Nd15Fe77C7.68B0.32
の合金における粉砕時間t(分)の保磁力Hc(kA/
m)への影響を示す線図である。
【図3】組成式Nd16Fe75C8.55B0.45
の磁性合金のヒステリシスループを示す線図である。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  Ndおよび/またはPr, Feおよ
    びCを含む等方性永久磁性材料の成分を一緒に溶融して
    合金を形成し次いで熱処理して相転移を起させて等方性
    永久磁性材料を製造するに当り、合金が10〜20原子
    %のNdおよび/またはPr、70〜85原子%のFe
    、4〜11原子%のCおよび0.1 〜2原子%のBを
    含有し、熱処理を900 ℃〜1050℃の間の温度で
    行うことを特徴とする等方性永久磁性材料の製造法。
  2. 【請求項2】  合金を最大4日間熱処理することを特
    徴とする請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】  合金を粉砕して平均粒径が2〜40μ
    m である磁性粉末を生成することを特徴とする請求項
    1または2記載の方法。
  4. 【請求項4】  10〜20原子%のNdおよび/また
    はPr、70〜85原子%のFe、4〜11原子%のC
    および0.1〜2原子%のBを含有し、少なくとも15
    0 kA/mの保磁力を有することを特徴とする等方性
    永久磁性材料。
  5. 【請求項5】  最大10原子%のCoも含有すること
    を特徴とする請求項4記載の等方性永久磁性材料。
  6. 【請求項6】  請求項4または5記載の等方性永久磁
    性材料を含有することを特徴とする合成樹脂結合の等方
    性永久磁石。
JP3191268A 1990-07-09 1991-07-05 等方性永久磁性材料およびその製造方法並びに合成樹脂結合の等方性永久磁石 Pending JPH04233201A (ja)

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NL9001561 1990-07-09

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US4849035A (en) * 1987-08-11 1989-07-18 Crucible Materials Corporation Rare earth, iron carbon permanent magnet alloys and method for producing the same

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