JPH04362145A - 希土類コバルト1−5系永久磁石合金の製造方法 - Google Patents

希土類コバルト1−5系永久磁石合金の製造方法

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JPH04362145A
JPH04362145A JP3163701A JP16370191A JPH04362145A JP H04362145 A JPH04362145 A JP H04362145A JP 3163701 A JP3163701 A JP 3163701A JP 16370191 A JP16370191 A JP 16370191A JP H04362145 A JPH04362145 A JP H04362145A
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Muneaki Watanabe
宗明 渡辺
Kazunori Tanaka
田中 一憲
Takuo Takeshita
武下 拓夫
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    • 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
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    • H01F1/0553Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 obtained by reduction or by hydrogen decrepitation or embrittlement

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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】この発明は、磁気特性、特に角型
性に優れた希土類コバルト1−5系永久磁石合金の製造
方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】希土類元素をRとすると、RCo5 で
表される希土類コバルト1−5系永久磁石合金は広く知
られており、例えば、特公昭63−34604号公報に
は、重量%(以下、%は重量%を示す)で、Pr(プラ
セオジム):16.5〜29.0%、Sm(サマリウム
):7.0〜18.0%、Co(コバルト):残部、か
らなる成分組成の希土類コバルト1−5系永久磁石合金
およびその製造方法が記載されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記希
土類コバルト1−5系永久磁石合金は、その最大エネル
ギー積はせいぜい30MGOeであり、これは、高い最
大エネルギー積がさらに期待できるSm:7.0%以下
の組織領域で角型性が著しく低下すること、またPr:
29.0%以上では保磁力や角型性が低下することによ
るものであった。
【0004】上記角型性は、一般に、4πI−H減磁曲
線における残留磁束密度Brの90%の保磁力をHk(
Knee  Point)とすると、Hkと保磁力iH
cの比で表され、より良い永久磁石を表す目安とされて
いる。
【0005】したがって、現在では、すぐれた残留磁束
密度Br、保磁力iHc、最大エネルギー積(BH)m
axの他にすぐれた角型性を有する希土類コバルト1−
5系永久磁石合金が求められている。
【0006】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは、
残留磁束密度Br、保磁力iHc、最大エネルギー積(
BH)maxの他にすぐれた角型性を有する希土類コバ
ルト1−5系永久磁石合金を得るべく研究を行った結果
、PrおよびSmをPr:21〜36%、Sm:3〜9
%でかつPr+Sm:30〜39%となるように含有し
、残りがCoおよび不可避不純物からなる組成を有する
合金原料粉末に、Zr、Ti、HfおよびNbのうち少
くとも1種(以下、Mと記す)の水素化物を0.05〜
1%添加して混合粉砕し、得られた混合粉末をプレス成
形して圧粉体としたのち、この圧粉体を不活性ガス雰囲
気中で焼結すると、従来の希土類コバルト1−5系永久
磁石合金よりも、特に角型性や保磁力iHcの一層優れ
た希土類コバルト1−5系永久磁石合金が得られるとい
う知見を得たのである。
【0007】この発明は、かかる知見に基づいて成され
たものであって、Pr:21〜36%、Sm:3〜9%
でかつPr+Sm:30〜39%となるように含有し、
残りがCoおよび不可避不純物からなる組成を有する合
金原料粉末に、上記Mの水素化物粉末を0.05〜1%
添加して混合粉砕し、得られた混合粉末をプレス成形し
て圧粉体としたのち、この圧粉体を不活性ガス雰囲気中
で焼結する希土類コバルト1−5系永久磁石合金の製造
方法、に特徴を有するものである。
【0008】この発明の希土類コバルト1−5系永久磁
石合金の製造方法をさらに詳細に説明する。
【0009】まず、通常の方法で製造された平均粒径:
2〜50μmのPrおよびSmをPr:21〜36%、
Sm:3〜9%でかつPr+Sm:30〜39%となる
ように含有し、残りがCoおよび不可避不純物からなる
組成の合金原料粉末(以下、単に合金原料粉末という)
を用意し、さらに通常の方法で水素化処理された平均粒
径:50〜200μmのMの水素化物粉末を用意し、上
記合金原料粉末に上記Mの水素化物粉末を0.05〜1
%添加してボールミルなどにより短時間混合粉砕すると
、上記水素化処理されたMの水素化物粉末は脆くて粉砕
されやすいために上記合金原料粉末よりも極めて早く微
粉末化し、ほとんど粉砕されていない上記合金原料粉末
と微粉末化したMの水素化物微粉末からなる原料混合粉
末が得られる。
【0010】この原料混合粉末をプレス成形すると、粒
径の大きな上記合金原料粉末の周囲に、微粉末化した粒
径の極めて小さなMの水素化物微粉末が偏在する組織の
圧粉体が得られる。
【0011】この圧粉体を温度:1000〜1150℃
の不活性ガス雰囲気中で焼結すると、上記合金原料粉末
の周囲をMの水素化物粉末が包囲する状態で焼結温度以
下の温度で水素化物中の水素は飛散し、したがって焼結
が終了した後、結果としてPr、SmおよびCoを主成
分とする組成の合金の結晶粒界に0.05〜1%のMが
偏析している組織の希土類コバルト1−5系永久磁石合
金が得られるのである。
【0012】この発明の希土類コバルト1−5系永久磁
石合金の組織を電子顕微鏡で観察し、写生した組織図を
図1に示す。図1において、1はPr、SmおよびCo
を主成分とする組成の合金の結晶粒、2は結晶粒界、3
はMである。図1からこの発明の希土類コバルト1−5
系永久磁石合金は、結晶粒界2にM3が偏析しているこ
とが分かる。
【0013】つぎに、この発明の希土類コバルト1−5
系永久磁石合金の製造方法における添加成分の組成範囲
を上記のごとく限定した理由を説明する。(a)Prお
よびSmの添加量、Prは、Coとともに共存して高い
飽和磁化と最大エネルギー積を得るために必要な成分で
あるが、その含有量が21%未満では十分な保磁力が得
られず、一方、36%を越えて含有すると高い最大エネ
ルギー積が得られない。したがって、Prの含有量は2
1〜36%に定めた。
【0014】さらに、Smは保磁力を得るために必要な
成分であるが、その含有量が3%未満では十分な保磁力
が得られず、一方、9%を越えて含有すると高い最大エ
ネルギー積が低下する。したがって、Smの含有量は3
〜9%に定めた。
【0015】PrおよびSmは共に希土類元素であり、
PrおよびSmの合計量(以下、Pr+Smと記す)が
30%未満では、十分な保磁力が得られず、一方、Pr
+Smが39%を越えて含有しても高い最大エネルギー
積が低下する。したがって、Pr+Sm:30〜39%
に定めた。
【0016】(b)  M(Zr、Ti、HfおよびN
bのうち少くとも1種)の水素化物の添加量、これらの
成分は、PrおよびSmを含む希土類コバルト1−5系
永久磁石合金のPr、SmおよびCoを主成分とする合
金の角型性を高めるために必要な成分であるが、Zr、
Ti、HfおよびNbの水素化物の1種または2種以上
の添加量が0.05%未満では十分な効果が得られず、
一方、1%を越えて添加しても飽和磁化が低下し、した
がって、最大エネルギー積が低下する。したがって、Z
r、Ti、HfおよびNbの水素化物の1種または2種
以上の添加量は、0.05〜1%に定めた。
【0017】この発明を実施例に基づいて具体的に説明
する。
【実施例】実施例1、Arガス雰囲気中、高周波溶解炉
を用いて溶製し鋳造したインゴットをArガスを流しな
がらスタンプミル粉砕し、さらに、トルエン中で振動ミ
ル粉砕し、Pr:28%、Sm:6%、残りがCoおよ
び不可避不純物からなる成分組成の(Pr、Sm)Co
合金粉末を製造した。
【0018】一方、Zr、Ti、HfおよびNbの水素
化物粉末として、市販のZrH2 粉末、TiH2 粉
末、HfH2 粉末およびNbH粉末を用意し、これら
水素化物粉末を上記(Pr、Sm)Co合金合金粉末に
表1および表2に示される割合に配合し、ボールミルで
30分間混合したところ、上記(Pr、Sm)Co系合
金粉末はほとんど粉砕されず、一方、水素化物粉末は微
粉砕されて、(Pr、Sm)Co合金粗粉末および水素
化物微粉末からなる混合粉末a〜vが得られた。
【0019】
【表1】
【0020】
【表2】
【0021】これら混合粉末a〜tを23KOeの磁場
中で3ton/cm2 の圧力でプレス成形し、たて:
10mm、よこ:9mm、高さ:8mmの寸法を有する
圧粉体を製造し、これら圧粉体を真空または不活性ガス
雰囲気中、温度:1100℃、4時間保持の条件で焼結
し、本発明焼結磁石合金1〜14および比較焼結磁石合
金1〜8を製造した。
【0022】さらに比較のために、水素化物を含まない
(Pr、Sm)Co粉末も本発明焼結磁石合金1〜12
および比較焼結磁石合金1〜8と同様にして従来焼結磁
石合金を製造した。
【0023】ついで、これら焼結磁石合金の残留磁束密
度Br、保磁力iHc、および最大エネルギー積(BH
)maxを測定し、さらに4πI減磁曲線におけるBr
の90%の保磁力をHkと保磁力iHcの比を角型性と
して求め、これらの結果を表3および表4に示した。
【0024】
【表3】
【0025】
【表4】
【0026】表1〜表4に示される結果から、上記(P
r、Sm)Co合金粉末にMの水素化物粉末を0.05
〜1%の割合で配合し混合し焼結して得られた本発明焼
結磁石合金1〜14は、いずれもMの水素化物を添加し
ていない従来焼結磁石合金に比べて磁気特性が優れてい
ることが分かる。しかし、(Pr、Sm)Co合金粉末
にMの水素化物粉末を0.05〜1%の範囲から外れて
添加しても十分な磁気特性が得られないことが分かる。
【0027】実施例2 Arガス雰囲気中、高周波溶解炉を用いて(Pr、Sm
)Co合金を溶製し、鋳造してインゴットを製造し、こ
のインゴットをArガスを流しながらスタンプミルで粉
砕し、さらに、トルエン中で振動ミル粉砕して平均粒径
:5μmの表5に示される成分組成の(Pr、Sm)C
o合金粉末A〜Jを製造した。
【0028】これら(Pr、Sm)Co合金粉末A〜J
に実施例1で用意した水素化物粉末を表6に示される割
合に配合し、ボールミルで30分間混合したところ、(
Pr、Sm)Co系合金粉末はほとんど粉砕されず、一
方、水素化物粉末は微粉砕されて、(Pr、Sm)Co
合金粗粉末および水素化物微粉末からなる混合粉末が得
られ、これら混合粉末をを23KOeの磁場中で3to
n/cm2 の圧力でプレス成形し、たて:10mm、
よこ:9mm、高さ:8mmの寸法を有する圧粉体を製
造し、これら圧粉体を不活性ガス雰囲気中、温度:11
00℃、4時間保持の条件で焼結し、本発明焼結磁石合
金15〜20および比較焼結磁石合金9〜12を製造し
た。
【0029】
【表5】 ★印は、この発明の範囲外の値を示す。
【0030】
【表6】
【0031】表5および表6に示された結果から、Pr
:21〜36%、Sm:3〜9%でPr+Sm=30〜
39%となるように含有する(Pr、Sm)Co合金粉
末に水素化物粉末:0.05〜1%を添加して作製した
本発明焼結磁石合金15〜20は、優れた磁気特性を示
すことが分かる。しかし、この発明の条件を満たさない
比較焼結磁石合金9〜12は、Br、iHc、(BH)
maxおよび角型性の磁気特性のうちのいずれかが劣る
ことが分かる。
【0032】
【発明の効果】この発明の方法により優れた磁気特性を
有する希土類コバルト1−5系磁石合金を製造すること
ができ、産業上優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の希土類コバルト1−5系磁石合金の
組織図である。
【符号の説明】
1  Pr、SmおよびCoを主成分とする合金の結晶
粒2  結晶粒界

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  Pr:21〜36重量%、Sm:3〜
    9重量%でかつPr+Sm:30〜39重量%となるよ
    うに含有し、残りがCoおよび不可避不純物からなる組
    成を有する合金原料粉末に、Zr、Ti、HfおよびN
    bのうち少くとも1種の水素化物粉末を0.05〜1重
    量%添加して混合粉砕し、得られた混合粉末をプレス成
    形して圧粉体としたのち、この圧粉体を不活性ガス雰囲
    気中で焼結することを特徴とする希土類コバルト1−5
    系永久磁石合金の製造方法。
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