JPH0435547B2 - - Google Patents

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JPH0435547B2
JPH0435547B2 JP58184842A JP18484283A JPH0435547B2 JP H0435547 B2 JPH0435547 B2 JP H0435547B2 JP 58184842 A JP58184842 A JP 58184842A JP 18484283 A JP18484283 A JP 18484283A JP H0435547 B2 JPH0435547 B2 JP H0435547B2
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JP
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less
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permanent magnet
sintering
rare earth
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JP58184842A
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Hitoshi Yamamoto
Masato Sagawa
Setsuo Fujimura
Yutaka Matsura
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Proterial Ltd
Original Assignee
Sumitomo Special Metals Co Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】
本発明は新規な希土類磁石材料の製造方法に係
り、Fe・Ｂ・Ｒをベースとして添加元素Ｍを含
み特にSmなどの希少希土類金属を必ずしも必要
とせず資源的に豊富でかつ用途が少ないNdやPr
を中心とする軽希土類とFeを主成分とする高性
能な永久磁石材料の製造方法に関する。 永久磁石材料は一般家庭の各種電気製品から大
型コンピユーターの周辺端末機器まで巾広い分野
で使用されている極めて重要な電気・電子材料の
一つである。近年電気機器の小型化、高効率化の
要求にもともない、永久磁石材料はますます高性
能化が求められている。また実用的にはモーター
用・発電機用・磁気カツプリング用など極めて大
きい逆磁界のかかる用途も多く高保磁力を有する
磁石材料も求められている。 現在使用されている永久磁石のうち代表的なも
のはアルニコ、ハードフエライト、および希土類
コバルト磁石である。最近の高い磁石特性を満た
す永久磁石としては希土類コバルト磁石である。
しかしコバルト磁石は資源的に希少なSmを必要
とし供給が不安定なCoを多量に使用するため非
常に高価である。 希土類磁石がもつと広い分野でかつ多量に使用
されるようになるためには高価なコバルトを多量
に含まず希土類金属として鉱石中に多量に含まれ
ている軽希土類を主成分とすることが必要であ
る。そのような永久磁石材料への一つの試みとし
てＲ・Fe2系化合物（但しＲは希土類金属の少な
くとも１種）が提案された。クラーク（A.E.
Clark）はスパツタリングにより得られた非晶質
TbFe2は、4.2〓で29.5MGOeのエネルギー積をも
ち、これを300〜500℃で熱処理すると室温で保磁
力は3.4kOe、最大エネルギー積は7MGOeを示す
ことを見い出した。同様な研究はSmFe2につい
ても行われ、77〓で9.2MGOeを示すことが報告
されている。 しかしこれらののはどれもスパツタリングによ
り作成された薄膜であり一般のスピーカーやモー
ターに使用できる磁石ではない。またPr・Fe系
合金の超急冷により作製したリボンが2.8kOeの
高保磁力を示すことが報告されている。さらにク
ーン等は（Fe、Ｂ）0.9Tb0.05La0.05の超急冷により
得られた非晶質リボンを627℃で焼鈍すると保磁
力が9kOeにも達することを見い出した（Brは
5kG）。しかしこの場合磁化曲線の角形性が悪い
ため最大エネルギー積は低い（N.C.Koon他
Appl.Phys.Lett.39(10)1981、840〜842頁）。 またカバコフ（L.Kabacoff）等は（Fe、Ｂ）1-
ＸPrX（ｘ＝０〜0.3原子比）の組成の超急冷で作成
したリボンはFe・Pr2成分系で室温でkOeレベル
の保磁力をもつものがあると報告している。 これらの超急冷でのリボン又はスパツタリング
により薄膜はそれ自体として使用可能な実用永久
磁石（体）ではなく、これらのリボンや薄膜から
実用永久磁石材料を得ることは出来ない。即ち従
来提案されているFe・Ｂ・Ｒ系のリボン又は
Ｒ・Fe系の薄膜からは任意の形状・寸法を有す
るバルク永久磁石体を得ることは出来ない。又こ
れまでに報告されたFe・Ｂ・Ｒ系のリボンの磁
化曲線は角形性が悪く従来慣用されている磁石材
料に対抗できる実用永久磁石材料とはみなされな
い。更には超急冷でのリボン、スパツタリングに
よる薄膜はいずれも本質上等方性であり、これか
ら磁気異方性の実用永久磁石材料を得ることは事
実上不可能である。 本発明は、従来の欠点を除去したSm等の稀小
な希土類を必ずしも用いる必要がなくCo等の資
源的に問題のある成分を多く含まない新規な永久
磁石材料を得ることを基本目的とする。さらに、
本発明は、室温で良好な磁石特性を有し任意の形
状・実用寸法に成形でき、磁化曲線の角形性が高
いものであり、資源的に豊富な軽希土類元素を有
効に使用可能な永久磁石材料の製造方法を提供せ
んとするものである。 本発明者等は先にSm、Coを必ずしも用いる必
要のないFe・Ｂ・Ｒ系永久磁石材料を発明した
（特願昭57−145072）。このFe・Ｂ・Ｒ系永久磁
石材料は、従来知られているRCo5やR2Co17化合
物とは異なる新しい化合物を基礎とし、特にボロ
ン(B)は、従来の、たとえば非晶質合金作成時の非
晶質促進元素又は粉末治金法における焼結促進元
素として添加させるものではなく、このFe・
Ｂ・Ｒ系永久磁石材料の実体的内容を構成する磁
気的に安定で高い磁気異方性定数を有するＲ・
Fe・Ｂ化合物の必須構成元素であることを明ら
かにした（なお、上記Fe・Ｂ・Ｒ系永久磁石材
料に基づき、適当なミクロ組織を形成することに
よつて磁気異方性焼結永久磁石が得られることも
明らかにした）。更に、こうしたFe・Ｂ・Ｒ系永
久磁石材料が、所定の組成を有する平均粒度0.3
〜80μｍの合金粉末（組成物）を成形し、非酸化
性雰囲気において900〜1200℃で焼結することに
よつて製造きることも発明し、別途出願した（特
願昭58−88372）。 本発明者らは前記目的を達成するため、さらに
こうしたFe・Ｂ・Ｒ三元化合物に基づく結晶質
の永久磁石材料について鋭意研究したところ
Fe・Ｂ・Ｒ系をベースとしFeの一部をCoで置換
し、添加元素ＭつまりM1（Ti、Zr、Hf、Mn、
Ni、Ge、Sn、Bi、Sb）とM2（Ｖ、Nb、Ta、
Mo、Ｗ、Cr、Al）を含むFe・Ｂ・Ｒ・Ｍ系の一
定の組成範囲の合金粉末を成形し、焼結し、更に
熱処理することにより磁石特性、特に保磁力と角
形性が著しく優れた永久磁石材料が得られること
を見い出し本願発明に至つたものである。 即ち、本発明によれば、原子百分率で８〜30％
のＲ（ただしＲはイツトリウムＹを包含する希土
類元素の少なくとも１種）、２〜28％のホウ素Ｂ、
所定％のＭ（ただしＭは少なくとも１種のM1と少
なくとも１種のM2からなり、このうち M1はTi4.5％以下、Zr5.5％以下、 Hf5.5％以下、Mn8.0％以下、 Ni8.0％以下、Ge7.0％以下、 Sn3.5％以下、Bi5.0％以下、 及びSb2.5％以下であり、また M2はV9.5％以下、Nb12.5％以下、 Ta10.5％以下、Mo9.5％以下、 W9.5％以下、Cr8.5％以下、 及びAl9.5％以下であり、Ｍの合量はM1及びM2
の含有される当該元素の上記％値のうち最大のも
のの値以下とし、M1及びM2が各２以上の元素を
含む場合も同様とする）、および残部鉄Feと不純
物からなり、前記Feの一部を全組成に対して50
％以下のCo（ただし０％を除く）で置換したFe・
Co・Ｂ・Ｒ・Ｍ系組成を有し、900〜1200℃で焼
結してなる焼結体を350℃〜当該焼結温度以下で
熱処理することを特徴とする永久磁石材料の製造
方法によつて達成される。 熱処理によつて、同一組成の焼結体に対し他の
磁気特性を劣化させることなく保磁力の顕著な増
大が得られる。この点は、例えば希土類元素Ｒの
増加による保磁力の増大の場合残留磁化の減少を
もたらすこと（特願昭57−145072号参照）に対比
するとその意義は極めて大きい。 なお、かかる焼結体を前記先願におけるように
所定の組成を有する平均粒度0.3〜80μｍの合金粉
末（組成物）を成形、特に非酸化性雰囲気で焼結
することによつて得ることが好ましい。 この永久磁石材料は、上記Fe・Co・Ｂ・Ｒ・
Ｍ系組成において異方性の場合特に優れた磁気特
性を示す。 本発明は、従来のFe・Ｂ・Ｒ系アモルフアス
リボンと異なり磁気異方性の永久磁石材料が得ら
れる点で特徴的であるが、等方性のものも従来の
等方性永久磁石材料に比して優れたものが得られ
る。以下、まず主として磁気異方性の場合を基本
として説明する。 本発明の永久磁石材料の製造方法にあつては、
Fe・Ｂ・Ｒ系磁石材料において、FeをCoにより
一部置換することにより磁石材料の温度特性を改
善すると共に添加元素Ｍ（M1、M2）の添加及び
時効処理により保磁力及び角形性を改善するもの
であるが、更には希土類元素Ｒとして資源的に豊
富なNdやPrなどの軽希土類を用いて高い磁気特
性を発現させるものである。 一般にFe合金へのCoの添加は添加量の増大に
よりキユリー点Tcが上昇するものと加工するも
のがあり、一般的に添加効果を予測することは困
難である。本発明においてFeのCoによる置換の
結果はCoの置換量の増大に伴いTcは徐々に増大
することが明らかとなつた。又磁石材料組成のＲ
の種類によらず同様な傾向が確認される。Coの
置換量はわずかでも（例えば0.1〜１％でも）Tc
増大に有効であり、Coの置換量により約310〜約
750℃の任意のTcをもつ合金が得られるがCo量
は50％（以下％は合金中の原子比百分率を示す）
以下で十分効果が得られ、Co量はiHc1kOe以上
とするため50％以下とする。 Ｂは保磁力が1kOe以上を満たすために２％以
上とし、ハードフエライトの残留磁束密度Br約
4kG以上とするために28％以下である。希土類元
素Ｒは保磁力1kOe以上とするため８％以上必要
であり、また燃え易く工業的取扱・製造上の困難
のため、また高価であることから30％以下とす
る。Ｂ（ホウ素）としては純ボロン又はフエロボ
ロンを用いることが出来、不純物としてAl、Si、
Ｃなどを含むものを用いることが出来る。 Ｒとしては資源的に豊富な軽希土類を用いるこ
とができ必ずしもSmを必要とせず或いはSmを主
体とする必要もないので原料が安価でありきわめ
て有用である。本発明の永久磁石は従来のＲ・
Co磁石に比べて資源的、価格的いずれの点にお
いても有利であり磁気特性の上からも一層優れた
ものが得られる。本発明で用いる希土類元素Ｒは
Ｙを含有し、軽希土類及び重希土類を包含する希
土類元素であり、そのうち一種以上を用いる。即
ち、このＲとしてはNd、Pr、La、Ce、Tb、
Dy、Ho、Er、Eu、Sm、Gd、Pm、Tm、Yb、
Lu及びＹが包含される。Ｒとしては軽希土類を
もつて足り、特にNd、Prが好ましい。また通例
Ｒとして１種をもつて足りるが実用上は２種以上
の混合物（ミツシユメタイル、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、Cd等は他のＲ、特にNd、Prとの
混合物として用いることができる。なおＲとして
は純希土類元素でなくと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
用いることが出来る。 合成粉末としては、Fe・Co・Ｂ・Ｒ・Ｍ合金
又は２以上の該合金の混合物を用いることができ
る。また、ベース合金（Fe・Co・Ｂ・Ｒ；Fe・
Co・Ｂ・Ｒ・Ｍ）と共に、Ｒと構成元素との合
金、例えばＲ・Fe・Co合金、その他基本系元素
Fe・Co・Ｂ・Ｒと添加元素Ｍとの合金等を用い
ることができる。特に、これらの合金は、補助的
に用いて成分調整することができる。Ｍ成分は単
体粉末としても用いることができ、他の成分につ
いても単体粉末を補助的に用いることができる。 本発明によつて得られる永久磁石材料において
添加元素Ｍは、（特にM2は顕著に）保磁力を増大
させる効果をもつている。保磁力の増大は磁石の
安定性を増し、その用途が拡大される。しかしＭ
の増大につれてBrが低下していき、そのため最
大エネルギー積（BH）maxが減少する。（BH）
maxは少し低くなつても高い保磁力Hcが必要と
される用途は最近ことに多くなつてきたためM1、
M2を含む合金は大変有用であるが（BH）max
は4MGOe以上の範囲で有用である。 添加元素Ｍの夫々の添加によるBrへの及ぼす
効果を明らかにするためその添加量を変化させて
Brの変化を測定しハードフエライトのBr約4kG
と同等以上をその範囲とする。Brに対するＭの
各元素の効果は、特願昭58−5813号に明示さえる
とおりであり、Ｍの添加量の増大に伴い、Bi、
Mn、Niを除きほぼ一様にBrが低下する。またハ
ードフエライトの（BH）max約4MGOeと同等
以上の範囲を考慮しＭの添加量の上限は、M1に
ついては Ti4.5％、 Zr5.5％、 Hf5.5％、 Mn8.0％、 Ni8.0％、 Ge7.0％、 Sn3.5％、 Bi5.0％、 及びSb2.5％以下であり、またM2については、 V9.5％、 Nb12.5％、 Ta10.5％、 Mo9.5％、 W9.5％、 Cr8.5％、 及びAl9.5％以下である。 M1およびM2はそれぞれ１種又は２種以上添加
使用することができる。この場合各添加元素の特
性の中間の値を一般に示し、M1とM2の含有量は
上記％の範囲内でかつその合量が各元素に対する
上記％の最大値以下とする。 前記Fe・Co・Ｂ・Ｒ・Ｍ組成の範囲内の場合、
最大エネルギー積（BH）maxはハードフエライ
ト磁石（〜4MGOe）と同等あるいはそれ以上と
なる。 また、（BH）maxを7MGOe以上とするために
は、好ましくは以下の組成とする。即ち、軽希土
類元素（特にNd、Pr）を全Ｒ中の50％以上含有
し、かつ11〜24％のＲ、３〜27％のＢ、Co50％
以下（ただしCo0％を除く）、添加元素M1は
Ti4.0％以下、Zr4.5％以下、Hf4.5％以下、
Mn6.0％以下、Ni3.5％以下、Ge5.5％以下、
Sn2.5％以下、Bi4.0％以下、及びSb1.5％以下と
し、M2はV8.0％以下、Nb10.5％以下、Ta9.5％
以下、Mo7.5％以下、W7.5％以下、Cr6.5％以下
及びAl7.5％以下とする。M1とM2の合量は含有
するM1およびM2の当該各含有元素のうち最大値
を有するものの原子百分率以下、残部は実質的に
Feの組成範囲とする。 さらに最も好ましい範囲は、軽希土類元素（特
にNd、Pr）を全Ｒ中の50％以上含有し、かつ12
〜20％Ｒ、４〜24％Ｂ、Co50％以下（但しCo0％
を除く）、添加元素M1はTi3.5％以下、Zr3.5％以
下、Hf3.5％以下、Mn4.0％以下、Ni2.0％以下、
Ge4.0％以下、Sn1.0％以下、Bi.3.0％以下、及び
Sb0.5％以下であり、またM2はV6.5％以下、
Nb8.5％以下、Ta8.5％以下、Mo5.5％以下、
W5.5％以下、Cr4.5％以下及びAl5.5％以下とし、
M1とM2の合量は含有するM1とM2の当該各含有
元素のうち最大値を有するものの原子百分率以
下、残部は実質的にFeの組成範囲とする。この
場合、（BH）maxは10MGOe以上十分可能であ
り、最高の最大エネルギー積は33MGOe以上に
達する。なおＭ添加量は、iHcの増大効果、Br減
少傾向、（BH）maxへの影響を考慮すると、
（BH）max30MGOe以上とするため0.1〜３％が
最も望ましく、M2としては特にAlが有効であ
る。 また本発明のFe・Co・Ｂ・Ｒ・Ｍ合金はCo5
％以上で残留磁束密度（Br）の温度係数（α）
はα≦0.1％／℃となり、温度特性が良好となり、
Coを含有しないFe・Ｂ・Ｒ合金に比較して良好
な温度特性を有するのみならず、Co添加により
減磁曲線の角形性が改善されるため、最大エネル
ギー積の向上がはかれる。Co25％以下において、
他の磁気特性（特にエネルギー積）は実質上悪影
響を受けない。Coが25％をこえると、（BH）
maxは減少する。また、CoはFeに比べて耐蝕性
を有するので、Fe・Ｂ・Ｒ合金にCoを添加する
ことにより耐蝕性を付与することが可能である。 また本発明製法において合金粉末（組成物）、
又得られる永久磁石材料は、Cu、Ｃ、Ｓ、Ｐ、
Ca、Mg、Ｏ、Si等を少量含有することも可能で
あり、製造性改善、低価格化が可能となる。特
に、Cu3.5％以下、S2.0％以下、C4.0％以下、
P3.5％以下（但しその合量は当該各元素の最大値
以下）が実用上好ましい。これらの元素の含有に
よつても、なおハードフエライトと同程度のBr
（4kG程度）以上であり、有用である。さらに、
例えば、Ca、Mgについては夫々４％以下、Ｏ、
Ｓについては夫々２％以下（但しその合量は当該
元素のうち最大値以下）とすることが好ましい。
Cu、Ｐは安価な原料から、Ｃは有機成形助剤等
から、Ｓは製造工程から混入することがある。 また、合金粉末の状態においては、処理工程、
空気からの吸着成分（水分、酸素等）が含まれ易
いが、これらは焼結時に除去することができる。
但し、必要に応じ工程、保存に注意する。その
他、工業的製造上不可避な不純物の存在を許容で
きる点で本発明は実用的である。 以下本発明の製造方法を磁気異方性永久磁石材
料を製造する場合について説明する。 まず出発原料となる前記Fe・Co・Ｂ・Ｒ・Ｍ
組成の合金粉末（組成物）を得る。これは通常の
合金溶解・鋳造で得た合金鋳塊を粉砕して分級、
配合等により供してもよく、あるいはCa等の還
元剤を用いて酸化物から還元法によつて得つもよ
いが、Fe・Co・Ｂ・Ｒ・Ｍ合金粉末の平均粒度
0.3〜80μｍのものを用いることが好ましい。平均
粒度80μｍをこえるとすぐれた磁石特性が得られ
ない傾向がある。平均粒度0.3μｍより下では、微
粉砕中ないしその後の製造工程において、粉末の
酸化が著しくなり、焼結後の密度が上がらず得ら
れる磁石特性も低い傾向がある。平均粒度40〜
80μｍの範囲では磁石特性のうち保磁力がやや低
い。優れた磁石特性を得るためには合金粉末の平
均粒度として、1.0〜20μｍが最も望ましい。 粉砕は通常の方法でよく、不活性ガス雰囲気中
で行なう乾式粉砕又は有効溶媒中で行なう湿式粉
砕のいずれでもよい。湿式で行なう場合、アルコ
ール系溶媒、ヘキサン、トリクロルエタン、トリ
クロルエチレン、キシレン、トルエン、フツ素系
溶媒、パラフイン系溶媒などを用いることができ
る。 次に合金粉末を成形する。成形は通例の粉末治
金法と同様に行うことができ、加圧成形が好まし
く、異方性とするためには、磁界中でプレスす
る。例えば、合金粉末を、5kOe以上の磁界中で
0.5〜3.0Ton／cm2の圧力で加圧することにより成
形体と成す。この磁界中加圧成形は粉末をそのま
ま成形する方法、アセトン、トルエン等有機溶媒
中成形する方法いずれも可能である。 次に、この成形体を還元性ないし非酸化性雰囲
気中で所定温度（900〜1200℃）にて焼結する。
例えば、この成形体を10-2Torr以下の真空中な
いし、または１〜760Torr、純度99.9％以上の不
活性ガスないし還元性ガス雰囲気中で900〜1200
℃の温度範囲で0.5〜４時間焼結する。焼結温度
900℃より下では十分な焼結密度が得られず、高
い残留磁束密度も得られない。また1200℃より上
では焼結体が変形し結晶粒の配向がくずれるため
残留磁束密度の低下と減磁曲線の角形性が低下す
る。また焼結時間は５分以上あればよい余り長時
間になると量産性に問題があるので、磁石特性の
再現性を考慮すると0.5〜４時間の焼結時間が望
ましい。 焼結雰囲気は本合金中の成分であるＲが高温で
極めて酸化しやすいので、非酸化性雰囲気である
高真空中あるいは不活性ガス、還元性ガス雰囲気
中にて行うが、不活性ガス、還元性ガスの純度は
高い方がよい。不活性ガスを用いる場合は高い焼
結密度を得る方法として１〜760Torr未満の減圧
雰囲気中で行なうことも可能である。 焼結時の昇温速度は特に規定しないが、前記湿
式プレス方式の場合には有機溶媒の溶媒除去をお
こなうため昇温速度30℃／min以下で昇温を行う
か或いは昇温途中で200〜800℃の温度範囲で約１
時間以上保持して溶媒除去をおこなうことが望ま
しい。 焼結後、室温までの冷却速度は30℃／min以上
が製品のバラツキを少なくするために好ましく、
引続く熱処理（時効処理）により磁石特性を高め
るためには冷却速度として150℃／min以上が望
ましい（但し、焼結に続いて直ちに熱処理工程に
入ることもできる。）。好ましくは、焼結後、800
℃以下の温度に100℃／min以上の速度で冷却す
る。以降は引続き時効処理を行うことも或いは室
温まで冷却後再加熱して時効処理することもでき
る。 時効処理は真空ないし不活性ガスないし還元性
ガス雰囲気中で350℃から焼結温度以下の温度範
囲で、凡そ５分から70時間おこなう。時効処理の
雰囲気としては合金中の主成分のＲが高温で酸素
或いは水分と急激に反応するので、真空の場合は
真空度10-3Torr以下、不活性ガス、還元性ガス
雰囲気の場合は雰囲気の純度99.99％以上が望ま
しい。 本発明の製造方法において最適焼結温度は組成
により異なり、時効処理は磁石材料の各焼結温度
以下で行う必要がある。例えば71Fe・5Co・
8B・14Nd・1Ti・1W合金、52Fe・25Co・5B・
17Nd・0.5Mn・0.5Al合金では時効処理の上限温
度は各々950℃、1000℃である。一般にFeに富む
あるいＢはが少ない、あるいはＲが少ない組成ほ
ど上限時効処理温度を高くできる。しかし、時効
処理温度が高すぎると、合金の結晶粒が過剰成長
し、磁石特性とりわけ保磁力の低下をもたらすと
ともに、最適時効処理時間が極めて短時間となり
製造条件の制御が困難となり実用的でない。また
350℃より下では時効処理時間に極めて長時間を
要するため実用的でなく、かつ減磁曲線の角形性
が低下し優れた永久磁石にならない。本発明によ
つて製造される永久磁石材料の結晶粒の過剰成長
を起さずに優れた磁石特性を実用的に得るには時
効処理温度として450℃から800℃が望ましく、さ
らに望ましくは、500〜700℃である。時効処理は
５分から70時間おこなうが、時効処理時間が５分
未満では時効処理の効果はほとんど現れず、また
得られる磁石特性のバラツキも大きい。一方、時
効処理が70時間をこえると工業的に長時間を要し
すぎるため実用的とはいいがたい。優れた磁石特
性を実用的に再現性良く得るには時効処理時間と
して30分から８時間が望ましい。時効処理はほぼ
等温状態で行うことが望ましい。 また本磁石合金の時効処理の手法として２段以
上の多段時効処理も有効であり、１段目を800℃
以上、２段目以降を800℃以下とすることができ
る。例えば1100℃で焼結した68Fe・5Co・7B・
18Nd・1Ge・1Nd合金では１段目として800℃〜
900℃の温度範囲で30分から８時間の初段時効処
理を行つたのち、２段目以降は400〜800℃の温度
範囲で２時間から70時間の１回以上の時効処理を
行うことにより、残留磁束密度、保磁力、減磁曲
線の角形性のともに高い優れた磁石特性が得られ
る。とりわけ２段目以降の時効処理は保磁力の著
しい向上に効果がある。また時効処理の別手法と
して多段時効処理の代りに時効処理の際に350℃
から950℃の温度範囲を空冷・水冷等の冷却方法
により一定の冷却速度で冷却を行つてもよいが、
その際の冷却速度は0.2℃／minから20℃／minで
あることが必要である。なおこれら時効処理は焼
結後そのまま行つても、焼結後一旦室温まで冷却
後再び昇温して行つてもよい。 また本発明の製造方法は磁気異方性永久磁石材
料のみならず、等方性永久磁石材料にも適用でき
る。なお等方性永久磁石材料の製造方法において
は合金粉末を磁界中でなく成形するほか他工程は
そのまま利用することが出来る。 等方性の場合には、R10〜25％、B3〜23％、
50％以下のCo、所定％のＭ、残部Fe及び不可避
の不純物から成る組成において、（BH）
max2MGOe以上が得られる。等方性磁石は元来
異方性磁石の磁気特性の1/4〜1/6の低い特性のも
のであるが本発明によれば、それにもかかわら
ず、等方性としては極めて有用な高い特性が得ら
れる。 等方性の場合も、Ｒ量が増加するに従つてiHc
は増加するが、Brは最大値を経た後減少する。
かくて（BH）max2MGOe以上を満足するＲ量
は10％以上でかつ25％以下である。 またＢ量が増大するに従いiHcは増大するがBr
は最大値を経た後減少する。かくて（BH）
max2MGOe以上を得るにはB3〜23％の範囲でな
ければならない。 好ましくは軽希土類（特にNd、Pr）をＲを主
成分（全Ｒ中軽希土類が50原子％以上）とし12〜
20％のＲ、５〜18％のＢ、残部Feの組成で
（BH）max4MGOe以上の高い磁気特性を示す。
最も好ましい範囲としてNd、Pr等の軽希土類を
Ｒの主成分とし12〜16％のＲ、６〜18％のＢ、残
部Feの組成では（BH）maxが7MGOe以上で等
方性永久磁石材料ではかつて無い高い特性が得ら
れる。 M1としては、下記の外は異方性の場合と同じ
範囲が好ましい（Ti4.7％以下、Ni4.7％以下、
Ge6.0％以下）。M2としては、下記の外は異方性
の場合と同じ範囲が好ましい（W8.8％以下）。い
ずれのM1成分も等方性の場合、その添加量の増
大と共にBrは減少傾向を示し、Br3kG以上（等
方性ハードフエライトの（BH）max2MGOeの
レベルと同等以上とするため）をこの範囲内で示
す。 結合剤、滑剤は、異方性の場合には、成形の際
の配向を妨げるため一般には用いられないが、等
方性磁石の場合には、結合剤、滑剤等を含むこと
によりプレス効率の改善、成形体の強度増大等が
可能である。 等方性の場合もＲ、Co、Ｂ、Ｍ、Feの他に所
定範囲内でＣ、Ｐ、Ｓ、Cu、Ca、Mg、Ｏ、Siが
含有されることもでき、C4.0％以下、P3.3％以
下、S2.5％以下、Cu3.3％以下、Ca4％以下、
Mg4％以下、O2％以下、Si5％以下（但しこれら
の合計は、各成分のうち最大値以下）が実用上好
ましい。なお、その他工業的製造上不可避な不純
物の存在を許容できる点の異方性材料におけるも
のと同様である。 以上詳述の通り本発明の永久磁石材料の製造方
法は新規なFe・Co・Ｂ・Ｒ・Ｍ系の高保磁力・
高エレルギー積を備える磁石特性を有する永久磁
石材料を提供するものである。又ＲとしてNd、
Pr等の軽希土類元素を用いることにより資源
的・価格的などの点においても優れた永久磁石で
あり、工業的利用性の高いものである。特に、
Fe・Ｂ・Ｒ系においてFeの一部をCoで置換する
ことによつて温度特性を改善し、しかも所定の元
素Ｍ（M1及びM2）を含有させると共に所定の時
効処理を施すことによつて、結晶質のFe・Ｂ・
Ｒ・Ｍ系永久磁石材料について、より一層の保磁
力の向上及び減磁曲線の角形性の向上を実現した
ものである。 以下本発明の態様及び効果について、さらに実
施例に従つて説明する。但し実施例及び記載の態
様は、本発明をこれらに限定するものではない。 表１〜４は、つぎの工程によつて作製した種々
のFe・CO・Ｂ・Ｒ・Ｍ系組成から成る永久磁石
体の特性を示す。 (1) 出発原料はFeとして純度99.9％（重量％、以
下原料純度について同じ）の電解鉄、Ｂとして
フエロボロン合金（19.38％Ｂ、5.32％Al、0.74
％Si、0.03％Ｃ、残部Fe）、Ｒとして純度99％
以上（不純物は主として他の希土類金属）を使
用。 Coは純度99.9％の電解Coを使用した。M1と
しては純度99％のTi、Bi、Mn、Sb、Ni、Sn、
Ge、95％のHf、及びZrとして77.5％のZrを含
むフエロジルコニウムを使用した。 M2としては純度99％のTa、98％のＷ、99.9
％のAlまたＶとして81.2％のＶを含むフオロバ
ナジウム、Nbとして67.6％のNbを含むフエロ
ニオブ、Crとして61.9％のCrを含むフエロクロ
ムを使用した。 (2) 磁石原料を高周波誘導を用いて溶解を行つ
た。その際ルツボとしてはアルミナルツボを用
い水冷銅鋳型中に鋳込みインゴツトを作つた。 (3) 溶解で得られたインゴツトを搗砕し−
35meshにしたのち、更にボールミルにより所
定の平均粒度のものが得られるように粉砕を行
つた。 (4) 粉末を磁界中で所定の圧力で成形した（但し
等方性磁石材料を製造する場合は磁界をかけな
いで成形した。）。 (5) 成形体は900〜1200℃の範囲内の所定温度及
び所定の雰囲気焼結を行い、その後所定の熱処
理を行つた。 実施例 １ 原子百分率組成61Fe・10Co・7B・16Nd・
2Mo・1Niなる平均粒度3μｍの合金粉末を15kOe
磁界中で1.5Ton／cm2の圧力で加圧成形した後、
99.99％純度の350Torr Ar中で1100℃、２時間焼
結し、焼結後は冷却速度600℃／minで室温まで
冷却した。さらに時効処理を600℃で20分、120
分、240分、3000分行い、本発明製法に係る磁石
材料を得た。磁石特性結果および本合金磁石の残
留磁束密度（Br）の温度係数α（％／℃）を比較
例（焼結後）とともに表１に示す。
【表】 実施例 ２ 原子百分率組成55Fe・18Co・10B・15Nd・
2Y・2Nb・1Ge、平均粒度3μｍなる合金粉末を
15kOe磁界中で1.0Ton／cm2の圧力で加圧成形し
た後、99.999％純度の700Torr Ar中で1190℃、
４時間焼結し、焼結後は冷却速度350℃／minで
室温まで冷却した。さらに３×10-5Torr真空中
にて時効処理を表２に示す各温度にて２時間行
い、永久磁石材料を得た。磁石特性結果および残
留磁束密度（Br）の温度係数α（％／℃）を比較
例（焼結後）とともに表２に示す。
【表】 実施例 ３ 平均粒度２〜15μｍ、表３に示す原子百分率組
成を有するFe・Co・Ｂ・Ｒ・Ｍ合金粉末を
15kOe磁界中で1.5Ton／cm2の圧力で加圧成形し
た後、99.999％の純度の200TorrAr中で1120℃、
２時間焼結し、焼結後は冷却速度700℃／minで
室温まで急速冷却した。さらに400TorrのAr中
にて時効処理を700℃で２時間行い、永久磁石材
料を得た。磁石特性結果および残留磁束密度
（Br）の温度係数α（％／℃）の値をCoを含有し
ないを比較例とともに表３に示す。
【表】
【表】 実施例 ４ 平均粒度１〜10μｍを有する下記原子百分率組
成のFe・Co・Ｂ・Ｒ・Ｍ合金粉末を無磁界中で
1.0Ton／cm2の圧力で加圧成形した後、99.99％純
度の200Torr Ar中で1100℃、２時間焼結し。焼
結後は冷却速度650℃／minで室温まで急速冷却
した。さらに500Torr Ar中にて時効処理を600
℃で２時間行い、永久磁石材料を得た。磁石特性
の結果を時効処理なしの焼結後の試料（比較例）
とともに表４に示す。
【表】

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 原子百分率で８〜30％のＲ（ただしＲはイツ
    トリウムＹを包含する希土類元素の少なくとも１
    種）、２〜28％のホウ素Ｂ、所定％のＭ（ただしＭ
    は少なくとも１種のM1と少なくとも１種のM2か
    らなり、このうち M1はTi4.5％以下、Zr5.5％以下、 Hf5.5％以下、Mn8.0％以下、 Ni8.0％以下、Ge7.0％以下、 Sn3.5％以下、Bi5.0％以下、 及びSb2.5％以下であり、また M2はV9.5％以下、Nb12.5％以下、 Ta10.5％以下、Mo9.5％以下、 W9.5％以下、Cr8.5％以下、 及びAl9.5％以下であり、Ｍは合量はM1及びM2
    の含有される当該元素の上記％値のうち最大のも
    のの値以下とし、M1及びM2が各２以上の元素を
    含む場合も同様とする）、および残部鉄Feと不純
    物からなり、前記Feの一部を全組成に対して50
    ％以下のCo（ただし０％を除く）で置換したFe・
    Co・Ｂ・Ｒ・Ｍ系組成を有し、900〜1200℃で焼
    結してなる焼結体を350℃〜当該焼結温度以下で
    熱処理することを特徴とする永久磁石材料の製造
    方法。 ２ 前記焼結体は、前記Fe・Co・Ｂ・Ｒ・Ｍ系
    組成を有し、平均粒度0.3〜80μｍの合金粉末組成
    物を成形、焼結して得られる特許請求の範囲第１
    項記載の永久磁石材料の製造方法。 ３ 前記焼結体は、前記Fe・Co・Ｂ・Ｒ・Ｍ系
    組成を有する合金粉末組成物を磁界中にて成形、
    焼結して得られる特許請求の範囲第１項又は第２
    項記載の永久磁石材料の製造方法。 ４ 前記焼結体は、原子百分率で10〜25％のＲ
    （ただしＲはイツトリウムＹを包含する希土類元
    素の少なくとも１種）、３〜23％のホウ素Ｂ、前
    記所定％のＭおよび残部鉄Fe及び不純物からな
    り、前記Feの一部を全組成に対して50％以下の
    Co（ただし０％を除く）で置換したFe・Co・
    Ｂ・Ｒ・Ｍ系組成を有し、平均粒度0.3〜80μｍの
    合金粉末を無磁界中で成形、焼結及び熱処理して
    得られることを特徴とする特許請求の範囲第１項
    記載の永久磁石材料の製造方法。
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