JPH0427287B2 - - Google Patents
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- JPH0427287B2 JPH0427287B2 JP1090313A JP9031389A JPH0427287B2 JP H0427287 B2 JPH0427287 B2 JP H0427287B2 JP 1090313 A JP1090313 A JP 1090313A JP 9031389 A JP9031389 A JP 9031389A JP H0427287 B2 JPH0427287 B2 JP H0427287B2
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- Hard Magnetic Materials (AREA)
Description
本発明は、サマリウム（Sm）、コバルト
（Co）、銅（Cu）、鉄（Fe）、ジルコニウム（Zr）
からなるSm2（CoFe）17化合物を主体とした強磁
性合金において、Co、Cu、Fe、Zrの含有量の比
を適当に選ぶと、Feの含有量を多くしても、高
保磁力が得られ、その結果、高性能の磁石が安価
にできることを特徴とする永久磁石材料に関する
ものである。 希土類金属(R)とコバルトとは種々の金属間化合
物を形成する。その中で、最初に永久磁石材料と
して用いられたのは、RCO5であり、特にSmCo5
は従来のアルニコ磁石、フエライト磁石に比べて
はるかに大きいエネルギー積を出すことができ
た。現在ではRCo5系の磁石材料はすでに工業的
に定着して、需要の方も年を追つて伸びている。 従つて、希土類磁石の次の課題は、より高いエ
ネルギー積を実現することと、より安価な永久磁
石を造ることとなつた。そこで着目されたのが、
Coに対しＲの割合が少なく、飽和磁化の高い
R2Co17化合物であつた。その中でもSm2Co17は
磁気異方性が大きく、最も有望な化合物である。
Sm2Co17化合物の磁石化は、現在Cu及びZrを添
加し、保磁力を得る方法で行なわれるのが主流で
ある。 しかし、実際に磁石化された合金の組成は、
Smと遷移金属の比が１：７の合金で２：17では
なかつた。遷移金属をTMの記号で表わすと、
SmTM2において、SmとTMの原子比ｚが大き
くなる程、4πIsの値は大きくなる。従つて、１：
７合金よりも２：17合金にした方が4πIsは高くな
る。しかし、従来SmTM2では、ｚが７付近で最
大の保磁力が得られ、ｚが8.5付近の２：17では、
殆ど保磁力が得られないとされていた。さらに、
Feの添加は保磁力の低下を招くので、Fe15wt％
程度が最も大きい最大エネルギー積を与え、それ
以上Feを増すと、4πIsは上昇するがそれに見合
うだけの保磁力が得られないので、最大エネルギ
ー積は低下し始めると言われていた。 本発明は、かかる欠点を改良するためになされ
た。すなわち、１：７よりもSm含有の低い２：
17付近へ合金の組成を移行させても、遷移金属元
素間の比を適当に変えることにより、鉄の含有量
を多くしても充分高い保磁力が得られるとの知見
に基づいてなされたものである。 具体的に例を挙げて説明すると、従来磁石化さ
れているSm（CoFe）7を主体とした数種の合金群
の代表組成は、Sm：25.5wt％、Cu：8wt％、
Fe：15wt％、Zr：1.5wt％、残りはCo（Ojima
他：IEEE Trans.Magn.、MAG13（1977）1317）
あるいは、Sm：27.5wt％、Cu：10.9wt％、Fe：
8.2wt％、Ti：0.6wt％、残りはCo（Inomata他：
Appl.Phys.Letter.30.（1977）669）あるいは、
Sm：25.9wt％、Cu：7.9wt％、Fe：15.3wt％、
Hf（ハフニウム）：1.3wt％、残りはCo（Nezu他：
Proc.4th Int.work.R−Co Mag（1979）437）で
ある。これら３種類の合金を、原子比を用いた組
成比で表わすと、最初のZr入りのものはSm
（Co0.677Cu0.1Fe0.21Zr0.013）7.4次のTi入りのものは
Sm（Co0.73Cu0.14Fe0.12Ti0.01）6.7、さらに３番目の
Hf入りのものはSm（Co0.674Fe0.22Cu0.1Hf0.006）7.25
となる。 以上から分かるように、これからの合金は、
Smと遷移金属との比が１：７付近であり、資源
が乏しくて非常に高価な原料であるSmの割合が
まだ比較的高いため、あまり安価にならないとい
う欠点がある。これを解決するために、特開昭55
−8455号公報あるいは特開昭55−21521号公報に
おいて、Smと遷移金属との比が２：17付近でも
6KOe以上の保磁力を有する永久磁石材料が提案
されている。これらの合金は、Smの含有量が
１：７の合金に比べてより少なくなるため、より
安価な永久磁石が実現できるという利点を有して
いるが、保磁力が６〜7KOe程度でまだ充分な値
とはいえないという欠点がある。 また、周知のように、CoもSmとならんで非常
に高価な原料であるため、Coの割合も少なくす
ることが、より安価な永久磁石を提供するうえで
望ましく、Feを添加すると4πIsが上昇するため、
Coの割合の低減と特性の向上に有益であるが、
あまりFeの量を多くすると保磁力が著しく低下
するため、18wt％が限界であると言われていた。 本発明者らは、種々の研究を重ねた結果、この
ようなSm2Co17化合物を主体とした合金に対し
て、磁気的に硬化させるための時効処理の条件を
適切に制御することにより、Feの量が18wt％を
越えても、8KOe以上という充分高い保磁力が得
られることを見出し、本発明に至つたものであ
る。 すなわち本発明の永久磁石材料は、いずれも重
量百分率で 22.0≦Sm＜24.0 4.0≦Cu≦10.0 18.0＜Fe≦35.0 1.2≦Zr≦5.0 残部はCo なる組成範囲であることを特徴とするものであ
る。 請求範囲における組成範囲限定の理由を述べ
る。 Smの量を、22.0≦Sm＜24.0としたのは、高保
磁力を得るためにはｚが8.5付近にしなければな
らず、wt％に変換すると該範囲が該当する、Fe
の量は高飽和磁化を得るために、多い方がよい
が、多すぎるとSm2（CoFe）17の一軸異方性が消
滅するので、上限は35wt％が限度であり、また
下限は、請求範囲における組成範囲内でCu量、
Zr量を多くしても、9KG以上の飽和磁化を得ら
れ、充分実用材料として供せられる合金となるよ
う18wt％が適切である。また、Cu量とZr量は、
該４次元空間内に入るように、それぞれ4.0≦Cu
≦10.0、1.2≦Zr≦5.0が適切である。 （実施例） 第１表に示される組成の合金を高周波溶解炉を
用いて得た。表中の数字はwt％を示す。
（Co）、銅（Cu）、鉄（Fe）、ジルコニウム（Zr）
からなるSm2（CoFe）17化合物を主体とした強磁
性合金において、Co、Cu、Fe、Zrの含有量の比
を適当に選ぶと、Feの含有量を多くしても、高
保磁力が得られ、その結果、高性能の磁石が安価
にできることを特徴とする永久磁石材料に関する
ものである。 希土類金属(R)とコバルトとは種々の金属間化合
物を形成する。その中で、最初に永久磁石材料と
して用いられたのは、RCO5であり、特にSmCo5
は従来のアルニコ磁石、フエライト磁石に比べて
はるかに大きいエネルギー積を出すことができ
た。現在ではRCo5系の磁石材料はすでに工業的
に定着して、需要の方も年を追つて伸びている。 従つて、希土類磁石の次の課題は、より高いエ
ネルギー積を実現することと、より安価な永久磁
石を造ることとなつた。そこで着目されたのが、
Coに対しＲの割合が少なく、飽和磁化の高い
R2Co17化合物であつた。その中でもSm2Co17は
磁気異方性が大きく、最も有望な化合物である。
Sm2Co17化合物の磁石化は、現在Cu及びZrを添
加し、保磁力を得る方法で行なわれるのが主流で
ある。 しかし、実際に磁石化された合金の組成は、
Smと遷移金属の比が１：７の合金で２：17では
なかつた。遷移金属をTMの記号で表わすと、
SmTM2において、SmとTMの原子比ｚが大き
くなる程、4πIsの値は大きくなる。従つて、１：
７合金よりも２：17合金にした方が4πIsは高くな
る。しかし、従来SmTM2では、ｚが７付近で最
大の保磁力が得られ、ｚが8.5付近の２：17では、
殆ど保磁力が得られないとされていた。さらに、
Feの添加は保磁力の低下を招くので、Fe15wt％
程度が最も大きい最大エネルギー積を与え、それ
以上Feを増すと、4πIsは上昇するがそれに見合
うだけの保磁力が得られないので、最大エネルギ
ー積は低下し始めると言われていた。 本発明は、かかる欠点を改良するためになされ
た。すなわち、１：７よりもSm含有の低い２：
17付近へ合金の組成を移行させても、遷移金属元
素間の比を適当に変えることにより、鉄の含有量
を多くしても充分高い保磁力が得られるとの知見
に基づいてなされたものである。 具体的に例を挙げて説明すると、従来磁石化さ
れているSm（CoFe）7を主体とした数種の合金群
の代表組成は、Sm：25.5wt％、Cu：8wt％、
Fe：15wt％、Zr：1.5wt％、残りはCo（Ojima
他：IEEE Trans.Magn.、MAG13（1977）1317）
あるいは、Sm：27.5wt％、Cu：10.9wt％、Fe：
8.2wt％、Ti：0.6wt％、残りはCo（Inomata他：
Appl.Phys.Letter.30.（1977）669）あるいは、
Sm：25.9wt％、Cu：7.9wt％、Fe：15.3wt％、
Hf（ハフニウム）：1.3wt％、残りはCo（Nezu他：
Proc.4th Int.work.R−Co Mag（1979）437）で
ある。これら３種類の合金を、原子比を用いた組
成比で表わすと、最初のZr入りのものはSm
（Co0.677Cu0.1Fe0.21Zr0.013）7.4次のTi入りのものは
Sm（Co0.73Cu0.14Fe0.12Ti0.01）6.7、さらに３番目の
Hf入りのものはSm（Co0.674Fe0.22Cu0.1Hf0.006）7.25
となる。 以上から分かるように、これからの合金は、
Smと遷移金属との比が１：７付近であり、資源
が乏しくて非常に高価な原料であるSmの割合が
まだ比較的高いため、あまり安価にならないとい
う欠点がある。これを解決するために、特開昭55
−8455号公報あるいは特開昭55−21521号公報に
おいて、Smと遷移金属との比が２：17付近でも
6KOe以上の保磁力を有する永久磁石材料が提案
されている。これらの合金は、Smの含有量が
１：７の合金に比べてより少なくなるため、より
安価な永久磁石が実現できるという利点を有して
いるが、保磁力が６〜7KOe程度でまだ充分な値
とはいえないという欠点がある。 また、周知のように、CoもSmとならんで非常
に高価な原料であるため、Coの割合も少なくす
ることが、より安価な永久磁石を提供するうえで
望ましく、Feを添加すると4πIsが上昇するため、
Coの割合の低減と特性の向上に有益であるが、
あまりFeの量を多くすると保磁力が著しく低下
するため、18wt％が限界であると言われていた。 本発明者らは、種々の研究を重ねた結果、この
ようなSm2Co17化合物を主体とした合金に対し
て、磁気的に硬化させるための時効処理の条件を
適切に制御することにより、Feの量が18wt％を
越えても、8KOe以上という充分高い保磁力が得
られることを見出し、本発明に至つたものであ
る。 すなわち本発明の永久磁石材料は、いずれも重
量百分率で 22.0≦Sm＜24.0 4.0≦Cu≦10.0 18.0＜Fe≦35.0 1.2≦Zr≦5.0 残部はCo なる組成範囲であることを特徴とするものであ
る。 請求範囲における組成範囲限定の理由を述べ
る。 Smの量を、22.0≦Sm＜24.0としたのは、高保
磁力を得るためにはｚが8.5付近にしなければな
らず、wt％に変換すると該範囲が該当する、Fe
の量は高飽和磁化を得るために、多い方がよい
が、多すぎるとSm2（CoFe）17の一軸異方性が消
滅するので、上限は35wt％が限度であり、また
下限は、請求範囲における組成範囲内でCu量、
Zr量を多くしても、9KG以上の飽和磁化を得ら
れ、充分実用材料として供せられる合金となるよ
う18wt％が適切である。また、Cu量とZr量は、
該４次元空間内に入るように、それぞれ4.0≦Cu
≦10.0、1.2≦Zr≦5.0が適切である。 （実施例） 第１表に示される組成の合金を高周波溶解炉を
用いて得た。表中の数字はwt％を示す。
【表】
ただし、残部はコバルト。
これらの合金のインゴツトを粉砕して、平均粒
度3μの粉末にした。粉末を磁場中でプレス成形
し、磁気的異方性を有する成形体とした。成形体
をアルゴン雰囲気において２時間燒結した。ただ
し、燒結温度はそれぞれNo.１と２の合金は1240
℃、No.３と合金は1220℃、No.５の合金は1200℃で
あつた。燒結の後、続いて1180℃で10時間液体処
理を行ないアルゴン気流中で急冷した。次に保磁
力を得るために850℃で２時間、800℃で２時間、
そして700℃で５時間の多段熱処理を行なつた。
このようにして得られた磁石の磁気性能を第２表
に示す。
度3μの粉末にした。粉末を磁場中でプレス成形
し、磁気的異方性を有する成形体とした。成形体
をアルゴン雰囲気において２時間燒結した。ただ
し、燒結温度はそれぞれNo.１と２の合金は1240
℃、No.３と合金は1220℃、No.５の合金は1200℃で
あつた。燒結の後、続いて1180℃で10時間液体処
理を行ないアルゴン気流中で急冷した。次に保磁
力を得るために850℃で２時間、800℃で２時間、
そして700℃で５時間の多段熱処理を行なつた。
このようにして得られた磁石の磁気性能を第２表
に示す。
【表】
（実施例 ２）
実施例１で使用された合金のインゴツトを第３
表で示される温度で10時間、アルゴン雰囲気中で
均質化処理した。
表で示される温度で10時間、アルゴン雰囲気中で
均質化処理した。
【表】
均質化処理後、インゴツトはアルゴン気流中で
室温まで急冷された。続いて、インゴツトには、
保磁力を得るために850℃で２時間、800℃で２時
間、そして700℃で５時間の多段熱処理が施され
た。次に、これらのインゴツトを粉砕して、平均
粒度10μCの粉末にした。得られた粉末は、熱硬
化性樹脂と混ぜ合わせられる。その樹脂と磁粉の
混合物を20KOeの磁場中で成形し、その後に樹
脂を熱硬化させて樹脂結合型磁石を得た。得られ
た樹脂結合型磁石の磁気性能を第４表に示す。
室温まで急冷された。続いて、インゴツトには、
保磁力を得るために850℃で２時間、800℃で２時
間、そして700℃で５時間の多段熱処理が施され
た。次に、これらのインゴツトを粉砕して、平均
粒度10μCの粉末にした。得られた粉末は、熱硬
化性樹脂と混ぜ合わせられる。その樹脂と磁粉の
混合物を20KOeの磁場中で成形し、その後に樹
脂を熱硬化させて樹脂結合型磁石を得た。得られ
た樹脂結合型磁石の磁気性能を第４表に示す。
【表】
（実施例 ３）
第５表に示される組成の合金を高周波溶解炉を
用いて得た。表中の数字はwt％を示す。 合金No.８〜11の合金インゴツトを第６表で示さ
れる温度で４時間、アルゴンガス雰囲気中で均質
化処理した。
用いて得た。表中の数字はwt％を示す。 合金No.８〜11の合金インゴツトを第６表で示さ
れる温度で４時間、アルゴンガス雰囲気中で均質
化処理した。
【表】
【表】
均質化処理後、インゴツトはアルゴン気流中で
室温まで急冷された。続いてインゴツトを800℃
×２時間、８時間、24時間の時効熱処理が施され
た。次にこれらのインゴツトを粉砕して、平均粒
度15μ（ミクロン）の粉末にした。得られた粉末
はエポキシ系の熱硬化樹脂を2.2wt％混合し、乳
鉢中で混ぜ合わせられる。磁石粉末と樹脂の混合
粉末を20KOeの磁場中で成形し、型より取り出
した後、150℃×１時間加熱硬化させて樹脂結合
型磁石を得た。このようにして得られた磁石の磁
気特性の4πIs及びiHcの値を第１図及び第２図に
示す。本例からもわかるように、鉄の高い領域で
も、すぐれた磁気特性が得られた。次に合金10と
比較例のインゴツトを第６表に示した条件で均質
化処理後、時効処理を800℃で１時間〜100時間に
ついて行なつた試料の磁石化後の磁気特性を第３
図に示す。 第３図からわかるように、24時間以上時効処理
を行なつた場合には、鉄の含有量にかかわらず保
磁力は向上するが、4πIsは鉄の含有量が18wt％
以下である試料では、大巾に低下してしまい、
18wt％を越える試料の方が高い磁気特性を得る
ことができる。 実施例１で得られた燒結磁石は、たいへん性能
が高く、これをモーター用に使つたら、極めて低
消費電流のモーターが得られた。すなわち、従来
のフエライト使用のものより、同じ大きさで約４
倍のトルクが得られることが可能となつた。実施
例２、３の樹脂結合型磁石は、燒結のものと較べ
て性能は低いが、切削性・機械的強度がすぐれて
いるので、複雑な形状の磁石や小型の磁石あるい
は極めて薄い磁石の作製が容易である。磁気的性
質も、希土類磁石以外と比較すれば圧倒的にすぐ
れている。この型の磁石を腕時計のロータ磁石に
使用すると、ローラー磁石のコストは燒結磁石使
用のものより半分近く減る。これは加工性のよい
理由による。 本発明により、従来より高性能な磁石と加工性
のよい磁石が得られたことは、各業界にとつて大
変意義なことである。
室温まで急冷された。続いてインゴツトを800℃
×２時間、８時間、24時間の時効熱処理が施され
た。次にこれらのインゴツトを粉砕して、平均粒
度15μ（ミクロン）の粉末にした。得られた粉末
はエポキシ系の熱硬化樹脂を2.2wt％混合し、乳
鉢中で混ぜ合わせられる。磁石粉末と樹脂の混合
粉末を20KOeの磁場中で成形し、型より取り出
した後、150℃×１時間加熱硬化させて樹脂結合
型磁石を得た。このようにして得られた磁石の磁
気特性の4πIs及びiHcの値を第１図及び第２図に
示す。本例からもわかるように、鉄の高い領域で
も、すぐれた磁気特性が得られた。次に合金10と
比較例のインゴツトを第６表に示した条件で均質
化処理後、時効処理を800℃で１時間〜100時間に
ついて行なつた試料の磁石化後の磁気特性を第３
図に示す。 第３図からわかるように、24時間以上時効処理
を行なつた場合には、鉄の含有量にかかわらず保
磁力は向上するが、4πIsは鉄の含有量が18wt％
以下である試料では、大巾に低下してしまい、
18wt％を越える試料の方が高い磁気特性を得る
ことができる。 実施例１で得られた燒結磁石は、たいへん性能
が高く、これをモーター用に使つたら、極めて低
消費電流のモーターが得られた。すなわち、従来
のフエライト使用のものより、同じ大きさで約４
倍のトルクが得られることが可能となつた。実施
例２、３の樹脂結合型磁石は、燒結のものと較べ
て性能は低いが、切削性・機械的強度がすぐれて
いるので、複雑な形状の磁石や小型の磁石あるい
は極めて薄い磁石の作製が容易である。磁気的性
質も、希土類磁石以外と比較すれば圧倒的にすぐ
れている。この型の磁石を腕時計のロータ磁石に
使用すると、ローラー磁石のコストは燒結磁石使
用のものより半分近く減る。これは加工性のよい
理由による。 本発明により、従来より高性能な磁石と加工性
のよい磁石が得られたことは、各業界にとつて大
変意義なことである。
第１図、第２図、第３図は、本発明方法で得ら
れた磁気特性を示す。第１図は本発明合金のＶ
（Fe）のモル比と飽和磁化（4πIs）の変化を示す
図。保磁力を高めるための時効処理は800℃×
2H、800℃×8H、800℃×24Hで行なつた。第２
図は本発明合金のＶ（Fe）のモル比と保磁力
（iHc）の変化を示す図。時効処理は、第１図の
データと同一で行なつた。第３図は本発明合金の
時効処理時間と、4πIs、iHcの変化を示す図。
れた磁気特性を示す。第１図は本発明合金のＶ
（Fe）のモル比と飽和磁化（4πIs）の変化を示す
図。保磁力を高めるための時効処理は800℃×
2H、800℃×8H、800℃×24Hで行なつた。第２
図は本発明合金のＶ（Fe）のモル比と保磁力
（iHc）の変化を示す図。時効処理は、第１図の
データと同一で行なつた。第３図は本発明合金の
時効処理時間と、4πIs、iHcの変化を示す図。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ サマリウム（Sm）、コバルト（Co）、銅
（Cu）、鉄（Fe）、ジルコニウム（Zr）よりなる永
久磁石材料において、いずれも重量百分率で 22.0≦Sm＜24.0 4.0≦Cu≦10.0 18.0＜Fe≦35.0 1.2≦Zr≦5.0 残部はコバルトからなる組成範囲であることを
特徴とする永久磁石材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1090313A JPH0215138A (ja) | 1989-04-10 | 1989-04-10 | 永久磁石材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1090313A JPH0215138A (ja) | 1989-04-10 | 1989-04-10 | 永久磁石材料 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5128880A Division JPS56150152A (en) | 1980-04-18 | 1980-04-18 | Permanent magnet material |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0215138A JPH0215138A (ja) | 1990-01-18 |
| JPH0427287B2 true JPH0427287B2 (ja) | 1992-05-11 |
Family
ID=13995041
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1090313A Granted JPH0215138A (ja) | 1989-04-10 | 1989-04-10 | 永久磁石材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0215138A (ja) |
-
1989
- 1989-04-10 JP JP1090313A patent/JPH0215138A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0215138A (ja) | 1990-01-18 |
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