JPH0447024B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本発明は、希土類元素−鉄−ボロン系を基本と
するるボンド磁石用急冷薄帯合金に関する。 （従来の技術） 従来、希土類元素−鉄−ボロン系合金を使用す
る永久磁石としては、製法上の分類に従うと、次
の３種類が公知である。 (1) 粉末治金法により製造される焼結磁石（たと
えば、特開昭59−46008号、特開昭59−219453
号）。 (2) 魚冷薄帯の製法により得られる磁粉を用いて
製造されるボンド磁石（樹脂結合磁石）（たと
えば、特開昭57−141901号、特開昭58−123853
号）。 (3) 前記(2)の薄帯磁粉に熱間圧縮応力を少くとも
１回以上加えることにより得られる熱間加工磁
石（たとえば、特開昭60−100402号）。 前記(1)および(3)の磁石は、異方性磁石となりう
るが、(2)の磁石は等方性磁石、したがつて磁気エ
ネルギが低い磁石としてしか工業生産されていな
い。(2)の磁石で異方性のものを得るためには、(1)
もしくは(3)の異方性磁石を粉砕し異方性磁粉とし
たのち、これをボンド磁石化する方法が提案され
ているが、未だ工業生産には至つていない。 ボンド磁石は、磁粉のバインダとして樹脂を使
用して製造される成形加工磁石であり、熱硬化性
樹脂を用いる圧縮成形磁石と熱可塑性樹脂を用い
る射出成形磁石とに大別されるが、この他に押出
成形磁石の例もある。ボンド磁石は、磁気的な不
純物とみなされる樹脂を一般には15〜50体積％も
含有するため、自ら磁気特性は低い磁石となる
が、その他の工業的な利点、例えば、量産性、形
状の自由度、寸法の高精度、一体成形による複合
部品化が容易などの有利さが認識されており、近
年各種磁粉を用いたボンド磁石の生産量は著しく
増大している。 （発明が解決しようとする問題点） 前述のように、希土類−鉄−ホウ素を基本とす
る合金を用いたボンド磁石は現在までのところ等
方性であり、その磁気エネルギは、射出成形磁石
で高々6MGOe、圧縮成形磁石で高々10MGOeが
限界である。しかし、等方性ボンド磁石は異方性
ボンド磁石に比較して、磁場中成形などの配向工
程が不要なため、金型の製造が容易であり品質上
のバラツキも少なく、しかも安価で大量生産に適
した磁石であり、更に前述のようなボンド磁石特
有の優れた工業的利点をも数々有している。した
がつて、等方性ボンド磁石の欠点である磁気特性
を改善向上せしめれば、コストパフオマンス（磁
気エネルギ／製造コスト）が高められることにな
り、工業生産量の増大に大きく寄与できる。 すなわち、本発明は等方性ボンド磁石用急冷薄
帯合金の磁気特性を向上することにより、優れた
工業製品としての等方性ボンド磁石の提供を可能
とすることを目的としている。 （問題を解決するための手段） 本発明では、上記の目的である優れた磁気特性
を有する急冷薄帯合金を実現するために、下記の
ような技術的手段を採用した。 すなわち、基本的に希土類−鉄−ホウ素を主体
とする合金組成を以下のように選定すれば上記目
的を達成でき、優れた磁気特性を有するボンド磁
石を得ることができるとの知見を得たものであ
る。 かくして、本発明は、合金組成式： R_XFe_{100-(X+Y+Z+W)}Co_WB_YV_Z （ここで、ＲはNd単独、もしくは少くとも50
原子％のNdを含む複合希土類元素とする） で表示される合金であり、かつ原子百分率が９≦
Ｘ≦12、６≦Ｙ≦10、0.5≦Ｚ≦３および５≦Ｗ
≦16であることを特徴とするボンド磁石用急冷薄
帯合金を提供する。上記組成は製造上不可避な不
純物を含むことができる。 従来のボンド磁石用急冷薄帯磁粉は、米国ゼネ
ラルモータ社が供給しており、この磁粉を用いて
製造される等方性ボンド磁石の磁気特性は、圧縮
成形磁石で高々10MGOe、射出成形磁石で高々
6MGOeであつた。本発明は、急冷薄帯の合金組
成を種々検討した結果、残留磁束密度Br≧9KG、
保磁力_IHC_C≧8KOe、磁気エネルギ（BH）_nax≧
17MGOeと従来品の特性を大巾にしのぐ優れた
急冷薄帯の合金組成を見出したことによりなされ
たものであり、後述の実施例にも見るごとく、高
特性で高い生産性を有す等方性ボンド磁石の提供
を可能としたものである。 本発明の急冷薄帯合金は、従来公知の製造方法
を用いて製造することができる。急冷薄帯は合金
の溶融状態の温度から、固化するまでの温度に至
る時間を極めて短かくすることにより得れるもの
であり、代表的にはメルトスピニングと呼ばれる
製造方法が公知である。この方法は例えば、高周
波溶解した合金を周速数10ｍ／秒程度で回転する
冷却用ロールの表面に、石英ノズルからアルゴン
等のガス圧を介して射出し、急速冷却することに
より、幅10mm程度、厚さ数10μmのリボン状もし
くは粉体状の急冷薄帯を得るものである。得られ
る薄帯のＸ線回析的な状態は、冷却速度が早い場
合は非晶質的であり、遅い場合は結晶質的回析線
となる。 本発明で良好な磁気特性を示した急冷薄帯は、
Ｘ線的には中間の状態、すなわち、数100〜数
1000Å程度の結晶性の微粒子が多数存在する状態
であり、この状態にする為には、冷却速度を適切
に調整して急冷状態のままで達成する方法と非晶
質的な状態にまで冷却して得た薄帯を適切な温度
で熱処理することにより微結晶を析出させる方法
とがあり、いずれの方法をも用いることができ
る。 得られる急冷薄帯は適切な粒径（メツシユ）に
粉砕され、ボンド磁石製造の為の原材料として使
用される。 次に、本発明における合金組成について説明す
る。本発明における合金組成は基本的には希土類
−鉄−ホウ素の三元系、例えばNd₁₅Fe₈₈B₇のよ
うな代表的な合金の組成の改良により高特性を見
出したことに基いている。即ち、希土類−鉄−ホ
ウ素三元系に、コバルト（Co）とさらにバナジ
ウム（Ｖ）とを組合せた五元系合金を急冷薄帯と
することにより、良好な磁気特性を見出したもの
である。ただし、上記三元系又は五元系におい
て、希土類元素は二種以上組合された場合も一元
とみなす。 本発明において、ＲはNd単独、もしくはNdを
少くとも50原子％含む複合希土類元素を意味す
る。複合希土類元素はたとえばNd_100-UPr_U（ここ
でＵは原子百分率で50＞Ｕ＞０）と表わされ、そ
の例としては、ジジム合金、セリウムジジム合金
などもあげられる。ここで、Ndを50原子％以上
に限定する理由は、50原子％未満では磁気エネル
ギが17MGOeを超えるような高特性が実現しな
いからである バナジウム（Ｖ）は、Va族金属の一種であり、
他にNb、Taがこれに属するが、Nb、Taの場合
は本発明のような良好な磁気特性は示さなかつ
た。従つて、本発明では、Va族金属としてはＶ
のみを必須成分とする。ただし、Ｖの合金原料と
しては、低純度のＶ金属やフエロバナジウム
（Fe−Ｖ主体）も使用することができ、この場合
不純物元素として、例えば、Si、Al、Ｃなどを
５％未満で含むことがある。これらの不可避の不
純物は本発明の範囲内に包含されるものとする。
また、その他の合金原料に含まれる不純物や急冷
薄帯を得るまでの工程において不可避的に混入す
る不純物（Ｏ、Ｎ、Ｈなどのガス成分をも含む）
も同様に本発明の範囲内に包含されるものとす
る。 次に、希土類元素（Ｒ）、ホウ素（Ｂ）、バナジ
ウム（Ｖ）及びコバルト（Co）のそれぞれの原
子百分率Ｘ、Ｙ、Ｚ及びＷの数値限定について説
明する。 Ｘ＜９では残留磁束密度の低下ひいては磁気エ
ネルギの低下が著しく、Ｘ＞12では、軟磁性相の
出現により保磁力が低下し、磁気エネルギも低下
する。また、Ｙ＜６では保磁力が低く、Ｙ＞10で
は非磁性相が出現し残留磁束密度が低下する。ま
た、Ｚ＜0.5でもかなり良好な磁気特性は示すが
十分でなく、Ｚ＞３では残留磁束密度の低下が大
きい。さらに、Ｗ＜５ではキユリー温度の上昇が
顕著でない上に、本発明の特徴であるCoとＶと
の複合効果による残留磁束密度および保磁力の同
時向上が十分に達成されない。Ｗ＞16では主とし
て残留磁束密度の低下が著しい。 上記のように、本発明の特徴は、CoとＶとの
組合せ添加による複合効果により、Ｒ−Fe−Co
−Ｂ−Ｖからなる五元系合金の急冷薄帯の磁性に
おいて残留磁束密度Brが9KG以上および保磁力_I
Hcが8kOe以上とともに著しく向上し、したがつ
て磁気エネルギ（BH）_naxが17MGOe以上と優れ
た等方性ボンド磁石用急冷薄帯を得たことにあ
る。したがつて、本発明においては、CoもＶも
共に合金成分として必須であり、どちらかの成分
を欠く場合は磁気エネルギに十分に優れた急冷薄
帯は得られない。 本発明は等方性ボンド磁石用の急冷薄帯合金を
提供するものであるが、ボンド磁石の製造時に配
向磁場を印加すると僅かながら磁気特性の向上が
認められることもある。さらに、本合金を用いて
ホツトプレス等の熱間圧縮応力と加えて得られる
等方性あるいは異方性を付与したブロツク状の金
属磁石さらにはその粉末を用いる異方性ボンド磁
石を製造することができることは言うまでもな
い。 以下に実施例により本発明を更に詳しく説明す
る。 ［実施例 １］ 第１表に示すような組成を有する各合金を高周
波溶解し、合金インゴツトを得た。これらの合金
粗粉砕し、石英射出管に入れ、高周波溶解したの
ち、アルゴンガス圧力により、オリフイス（径
0.5mm）を通じて、クロムメツキを施した銅製の
片ロール（ロール径150mm）に射出し急冷した。
ロールの周速度は種々実験した結果、本発明で用
いた装置の場合は約17ｍ／秒が好適であつた。 得られた急冷薄帯は巾が約１mm、厚さが20〜
30μmのリボン状であつた。得られた急冷薄帯を
パルス着磁（50kOe）したのち、その磁気特性を
室温にて振動試料型磁力計で測定した。反磁場補
正後の急冷薄帯の磁気特性を第１表に示す。第１
表においてNo.７は比較例である。 第１表から、適切なバナジウムの組成範囲にお
いて磁気エネルギ（BH）_naxが17MGOeを超える
高特性を有する急冷薄帯が得られたことがわか
る。しかも、比較例に比べ残留磁束密度Br、保
磁力_IHcともに向上することが判明した。 試料No.４の急冷薄帯を約150μm以下の粒径に粉
砕、エポキシ樹脂を15体積％含む等方性圧縮成形
ボンド磁石を作製したところ、その磁気エネルギ
は12.3MGOeの高特性を示した、さらに、ナイロ
ン樹脂を37体積％含む等方性射出成形ボンド磁石
を作製したところ、その磁気エネルギは
7.4MGOeの高特性を示した。

【表】 ＊ 比較例
［実施例 ２］ 第２表に示すような合金組成について実施例１
と同様な方法で急冷薄帯を作製し、磁気特性を測
定した。その結果も第２表に示した。第２表にお
いてNo.８及びNo.13は比較例である。この表からも
明らかなように、Ndの原子百分率が適切な範囲
のところで、17MGOeを超える好特性が得られ
た。試料No.10の急冷薄帯合金を使用した圧縮成形
磁石と射出成形磁石の磁気特性は、それぞれ、
12.1MGOeおよび7.0MGOeであつた。

【表】 ＊ 比較例
［実施例 ３］ 第３表に示すような合金組成について実施例１
と同様な方法で急冷薄帯を作製し、磁気特性を測
定した。その結果も第３表に示した。第３表にお
いてNo.14及びNo.21は比較例である。表から明らか
なように、Coの原子百分率の範囲は比較的広く
ても好特性は保持されている。試料No.16の急冷薄
帯合金を使用した圧縮成形磁石と射出成形磁石の
磁気特性は、それぞれ、12.2MGOeおよび
7.1MGOeであつた。

【表】

【表】 ＊ 比較例
［比較例 ４］ 実施例１における試料No.４と同等組成の合金を
用いて、急冷薄帯を作成した。その際のロールの
周速度を23.6ｍ／秒とし、前述の非晶質的な状態
にまで急冷し、その後650℃、10分間の熱処理を
施し微結晶の析出状態を実現させた。この薄帯の
磁気測定の結果は、（BH）_nax＝18.6MGOe、Br＝
9.5kG、iHc＝10.4kOeであり、十分な高特性が達
成された。 この薄帯を粉末にし、ボンドを作成したとこ
ろ、等方性の圧縮成形磁石で（BH）_nax＝
11.4MGOe、射出成形磁石で（BH）_nax＝
6.8MGOeと高特性であつた。なお本実施例にお
けるロール周速度や熱処理条件の値は、あくまで
一例であり、合金組成や急冷装置の構造に基い
て、適切な値を設定する必要がある。したがつ
て、本実施例は過冷却後に熱処理を施こす場合で
も、本発明の合金組成によれば高特性なボンド磁
石用急冷薄帯を提供できることを例示したもので
ある。 さらに、特許請求の範囲に記載された合金組成
に基く種々の急冷薄帯材料を作製し、磁気特性を
測定したが、上記実施例と同様な効果、すなわ
ち、CoとＶの同時添加による複合効果が顕著に
現われ、無添加の比較試料よりも大幅に磁気特性
が向上することが確認された。 ［発明の効果］ 本発明によれば、希土類−鉄−コバルト−ホウ
素−バナジウムからなる合金の急冷薄帯は、コバ
ルトとバナジウムの同時添加効果により、従来の
急冷薄帯に比して、Br、_IHc、（BH）_nax共に大幅
な向上を達成した。該急冷薄帯を用いれば、従来
よりも高特性の等方性ボンド磁石が提供できる。
また、この急冷薄帯はこの他種々の形態の磁石用
材料としても使用できる可能性を有している。し
たがつて、本発明は、永久磁石を応用する工業分
野において多大の貢献をなすものと期待される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 合金組成式： R_XFe_{100-(X+Y+Z+W)}Co_WB_YV_Z （ここで、ＲはNd単独、もしくは少くとも50
   原子％のNdを含む複合希土類元素とする） で表示される合金であり、かつ原子百分率が９≦
   Ｘ≦12、６≦Ｙ≦10、0.5≦Ｚ≦３および５≦Ｗ
   ≦16であることを特徴とするボンド磁石用急冷薄
   帯合金。