JPH0467323B2 - - Google Patents
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- JPH0467323B2 JPH0467323B2 JP58079097A JP7909783A JPH0467323B2 JP H0467323 B2 JPH0467323 B2 JP H0467323B2 JP 58079097 A JP58079097 A JP 58079097A JP 7909783 A JP7909783 A JP 7909783A JP H0467323 B2 JPH0467323 B2 JP H0467323B2
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- H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
- H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
- H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
- H01F1/032—Magnets 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
- H01F1/04—Magnets 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
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- H01F1/086—Magnets 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 in the form of particles, e.g. powder pressed, sintered, or bound together sintered
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- Powder Metallurgy (AREA)
- Hard Magnetic Materials (AREA)
Description
本発明は鉄（Fe）・ホウ素（Ｂ）・希土類元素
（Ｒ）系永久磁石材料の温度特性の改良に関する。
本発明においてＲは希土類元素を示す記号として
用いる。 永久磁石材料は一般家庭の各種電気製品から、
大型コンピユータの周辺端末機まで幅広い分野で
使われるきわめて重要な電気電子材料の一つであ
る。近年の電気、電子機器の小型化、高効率化の
要求に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。 現在の代表的な永久磁石材料はアルニコ、ハー
ドフエライトおよび希土類コバルト系である。最
近のコバルト（Co）の原料事情の不安定化にと
もないコバルトを20〜30重量％含むアルニコ磁石
の需要は減り、鉄の酸化物を主成分とする安価な
ハードフエライトが磁石材料の主流を占めるよう
になつた。一方希土類コバルト系はコバルトを50
〜60重量％も含むうえ希土類鉱石中にあまり含ま
れていないサマリウム（Sm）を使用するため大
変高価であるが他の磁石に比べて磁気特性が格段
に高いため主として小型で付加価値の高い磁気回
路に多く使われるようになつた。 等方性永久磁石は一般に異方性永久磁石に比べ
磁気特性は劣るが形状や磁化方向に制約を受けな
いため重用される。 等方性永久磁石は従来磁石材料として用いられ
る殆んど全てのものから作られてはいる。しかし
フエライト、アルニコ、マンガンアルミニウム
（MnA）系、鉄−クロム−コバルト（Fe・
Cr・Co）系では磁石特性の一つであるエネルギ
ー積（BH）maxが高々2MGOeと低く、希土類
元素コバルト（Ｒ・Co）系磁石の場合で４〜
5MGOeとその異方性磁石に比して1/4〜1/6であ
る。 Fe−Ｒ系合金では磁石化に適した金属間化合
物が存在しない（RFe，R2，Fe17等が存在する
がこれらは磁石化に不適）。また、Fe・Ｒの二元
系合金から液体急冷法により非晶質リボンを得、
これを磁化して磁石とすることが提案されている
（特開昭57−210934）。この方法では（BH）max
が４〜5MGOeのものが得られる。 またFe・Ｂ・Ｒ系合金の溶解急冷により非晶
質リボンを得ることもN.C.Koon，L.K.Kabacoff
によつて提案されているが、しかし、常温での磁
石特性は低く、実用的ではない。 これらの非晶質リボンは数μm〜数10μmの厚さ
のリボンであるため実用的なバルクにするには積
層か粉末化後プレスが必要となりいずれの方法で
も理論密度比が60〜80％位に低下し磁石特性は低
下して実用的な磁石となり難い。 本発明は、かかる従来の等方性永久磁石材料の
欠点を改良した新規な等方性永久磁石材料を提供
することを基本目的とする。以下本発明について
詳述する。 本発明者等はFe・Ｒ系、Fe・Ｂ・Ｒ系の粉末
治金法による焼結体の特性を検討した結果、Ｒ−
Fe系ではHC，（BH）maxが零に近い値しか示さ
なかつたが、Fe−Ｂ−Ｒ系において、上述の特
定の組成範囲内でかつ特定の製造法に従い、従来
にない高特性の永久磁石が得られることを先に見
出した。 本発明者等は、それに基づき、資源的に希少な
Sm，Coを必ずしも必要としないFe・Ｂ・Ｒ系の
永久磁石材料及び磁気異方性永久磁石を開発し、
出願した（特願昭57−145072）。このFeBR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、例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れるものではなく、この
FeBR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FeBR系永久磁石材料に
基づき、適当なミクロ組成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。）さらにFe・Ｂ・Ｒ系の磁気等方性永
久磁石材料をも開発した（別途出願）。 このFe・Ｂ・Ｒ系永久磁石材料はCoを含まず、
Ｒとしてネオジウム（Nd）やプラセオジム
（Pr）を中心とする資源的に豊富な軽希土類元素
を主体として用い、Feを主成分として約9MGOe
の極めて高いエネルギー積を示すことが出来るこ
とを示した点で優れたものである。 このFe・Ｂ・Ｒ系永久磁石材料は従来のアル
ニコ磁石材料やRCo磁石材料に比してより低いコ
ストで高い特性を有する即ちより高いコストパフ
オーマンスを与えるのでそれ自体として大きな有
用性を有する。 所でFe・Ｂ・Ｒ系永久磁石材料のキユリー温
度（Tc）は、300℃前後最高370℃である。この
キユリー温度は従来のアルニコ系ないしＲ・Co
系の永久磁石材料の約800℃のTcと比べてかなり
低いものである。 かくて、本発明はFe・Ｂ・Ｒ系等方性永久磁
石材料の温度特性を改良することを具体的課題と
する。本発明によればFe・Ｂ・Ｒ系磁石材料の
主成分のFeの一部をCoで置換することにより生
成合金のTcを上昇せしめ温度特性を改善するこ
とが出来る。 即ち本発明の永久磁石材料は原子百分率におい
て10〜25％の下記Ｒ、３〜23％のＢ、及び残部実
質的にFeから成り、磁気等方性であり、かつＲ
−Fe−Ｂ三元化合物に基づく実質的に完全な結
晶質の永久磁石材料であつて、前記Feの一部を
全組成に対して50％以下（０％を除く）のCoで
置換し、但し、ＲはNd，Pr，Dy，Ho，Tbの少
くとも一種（第１発明）、又はこれらとLa，Ce，
Pm，Sm，Eu，Gd，Er，Tm，Yb，Lu，Ｙの
少なくとも一種（第２発明）から成るものであ
る。こうした構成により温度特性を実質的に従来
のアルニコ、RCo系磁石材料と同等程度に改善す
るものである。 本発明においてはCoを包含することにより
Fe・Ｂ・Ｒ系永久磁石材料の温度特性を改善す
ると共に希土類元素Ｒとして資源的に豊富なNd
やPrなどの軽希土類元素を用いて高い磁気特性
を発現する。このため本発明の永久磁石材料は従
来のＲ・Co磁石材料と比較すると資源的、価格
的にも有利であるばかりでなく磁気特性もさらに
優れたものが得られる。 一般にFe合金中へのCoの含有はCo量の増大に
従いTcが上昇するものと下降するものとが認め
られ、FeをCoで置換することは通常複雑な結果
を生来しその結果の予測は困難である。 本発明によるFe・Ｂ・Ｒ系におけるFeのCoに
よる置換においては第１図に示す通りCo置換量
の増大によりTcは徐々に増大する。Fe・Ｂ・Ｒ
系合金においては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Tcの増大
に有効であり第１図として例示する系（77−ｘ）
Fe−8B−15Nd−xCoにおいて明らかな通りＸの
調整により約300〜約800℃の任意のTcをもつ合
金が得られる。なお、従来このようなキユリー温
度を有する同様な系の合金は知られていない。 本発明のCo置換Fe・Ｂ・Ｒ系永久磁石材料の
Ｂ，Ｒ、及び（Fe＋Co）合量の組成は、Coを含
まないFe・Ｂ・Ｒ系合金と基本的に同様である。 即ち、本発明においてＲ，Ｂの量は、本永久磁
石材料の典型的最終製品たる等方性焼結体永久磁
石とする場合を考慮して限定したものである。 Ｒ，Ｂの含有量とiHc，Brの関係を第３図、第
４図に夫々に典型例として示す。Ｂは、第４図に
示すごとく、少量の含有で保磁力（iHc）が出現
し、含有量の増加とともに増加する。一方、残留
磁束密度（Br）は、含有量の増加とともに一旦
増加し最大値に達したのち減少する。そのため等
方性焼結磁石として保磁力1kOe、最大エネルギ
ー積2MGOe以上を得るための範囲として、３〜
23％とする。Ｒは、第３図に示すごとく、７〜８
％あたりで保磁力（iHc）が出現し急峻に立上
り、以後Ｒ量が増加するに従つてiHcは増加する
が、BrはiHcよりやや早く立上るが、10％あたり
で最大値に達した後減少する。そのため、等方性
焼結磁石として（BH）max2MGOe以上を満足
するための範囲として、10〜25％とする。またＲ
は多量になると燃え易く取扱いが危険、困難とな
る。 Ｒとしては資源的に豊富な軽希土類を用いるこ
とができ必らずしも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。 本発明の等方性永久磁石材料に用いる希土類元
素Ｒはイツトリウム（Ｙ）を包含し軽希土類及び
重希土類を包含する希土類元素でありそのうち所
定の一種以上、好ましくはNd，Pr等の軽希土類
を主体として、或いはPr，Nd等との混合物を用
いる。即ちＲとしてはネオジム（Nd）、プラセオ
ジム（Pr）、ランタン（La）、セリウム（Ce）、
テルビウム（Tb）、ジスプロシウム（Dy）、ホル
ミウム（Ho）、エルビウム（Er）、ユウロピウム
（Eu）、サマリウム（Sm）、ガドリニウム（Gd）、
プロメチウム（Pm）、ツリウム（Tm）、イツテ
ルビウム（Yb）、ルテチウム（Lu）及びイツト
リウム（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のうち所定の一種をもつて足りるが実用上は
二種以上の混合物（ミツシユメタル、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，Gd等は他のＲ、特に
Nd，Pr等との混合物として用いることができ
る。なお、このＲ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
包含するものでも差支えない。ホウ素Ｂとしては
純ボロン又はフエロボロンを用いることができ、
不純物としてアルミニウムＡ、珪素Si、炭素Ｃ
等を含むものも用いることができる。 本発明の永久磁石材料は、最も好ましい態様で
ある焼結体として得たとき、既述の10〜25％の
Ｒ、３〜23％のＢ，Co50％以下、残部Feの組成
において、保磁力iHc≧1kOe、残留磁束密度Br
3kGの磁石特性を示し最大エネルギー積
（BH）max2MGOe以上を示すものである（第
３，４図参照）。 Ｒ（全Ｒ中Nd，Prが50％以上）12〜20％、B5
〜18％は夫々好ましい範囲であり、（BH）
max4MGOe以上のさらに高い磁石特性を付与す
る。 本発明の永久磁石材料は磁気的に等方性であ
り、また先願（特願昭57−145072）と同様にＲ−
Fe−Ｂ三元化合物に基づく結晶質材料である。
本発明は、それに基づき焼結体が得られる。な
お、等方性焼結体は、典型的には既述組成の合金
を溶解・鋳造し、鋳造合金を粉末化した後成形し
焼結することにより得られる。（なお、上記先願
においては、磁界中で配向成形、焼結することに
より、磁気異方性焼結体が得られる。） 溶解は真空または不活性ガス雰囲気下で行な
い、鋳造は銅その他金属製等の鋳型を用い、この
場合インゴツト合金の成分偏析を防ぐために水冷
タイプの鋳型などを用いて、冷却速度を早くする
ことが望ましい。十分冷却したのち、スタンプミ
ル等で粗粉砕し、さらにアトライター、ボールミ
ルなどで微粉砕して、約400μm以下、好ましくは
１〜100μmとする。 Fe・Ｂ・Ｒ系合金の微粉砕粉を得る方法とし
ては、上述した方法の外に、噴霧法などの機械的
粉砕法や還元法、電解法などの物理化学的製粉法
なども用いることができる。 この微粉末合金を、加圧成形し、成形物を約
900〜1200℃、好ましくは1050〜1150℃の温度に
て所定時間焼結する。焼結後の平均結晶粒径が所
定範囲になるよう焼結条件（特に温度、時間）を
選択することにより、磁気特性の高い等方性焼結
磁石体を得る。例えば出発原料として100μm以下
の合金粉末を成形し、温度1050〜1150℃において
30分〜８時間焼結することにより、好ましい結晶
粒径の焼結体が得られる。 なお、焼結は好ましくは真空又は不活性ガス雰
囲気で行う。また、成形に際しては、カンフア、
パラフイン、レジン、塩化アンモニウム等の結合
剤、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウ
ム、パラフイン、レジン等の滑剤ないし成形助剤
を用いることができる。 本発明のCo置換Fe・Ｂ・Ｒ磁石材料はCoを含
有しないFe・Ｂ・Ｒ三元系磁石材料と比較して
良好な温度特性を示し、磁石特性としては、Br
はほぼ同程度、iHcは同等或いは少し低いがCoの
添加により角形性が改善されるため（BH）max
は同等か或いはそれ以上である。また、CoはFe
に比べて耐食性を有するのでFe・Ｂ・Ｒ合金に
Coを添加することにより耐食性を付与すること
も可能となる。 以下本発明を実施例に従つて説明する。但し、
本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。 第１図に代表例として77Fe・8B・15NdのFe
の一部をCo（ｘ）で置換した系（77x）Fe−xCo
−8B−15Ndにおいて、ｘを０〜80に変化させた
場合のTcの変化を示す。この試料はつぎの工程
により作成した。 (1) 合金を高周波溶解し水冷銅鋳型に鋳造し、出
発原料はFeとして純度99.9％の電解鉄、B19.4
％を含有し残部がFeとＡ，Si，Ｃの不純物
からなるフエロボロン合金、Ｒとして純度99.7
％以上（不純物として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。 (2) 粉砕スタンプミルにより35メツシユスルーま
で粗粉砕し次いでボールミルにより３時間微粉
砕（３〜10μm） (3) 粉末を1.5T／cm2にて加圧成形 (4) 焼結1000〜1200℃１時間アルゴン（Ar）気
流中にて結晶粒径が凡そ５〜30μmとなるよう
焼結後放冷、焼結体から約0.1gブロツクを切出
しVSMにより次のようにしてキユリー点
（Tc）を測定した。即ち試料は25〜600℃まで
の温度範囲で磁化4πIがほぼ零になる温度をTc
とした。 第１図から明らかな通り、TcはFeに対するCo
の置換量の増大に伴い急速に増大しCoが30％以
上では600℃以上に達する。一般に永久磁石材料
においてTcの増大は磁気特性の温度変化の減少
のため最も重要な要因とされている。この点の確
認のためTc測定用試料と同じ工程により第１表
の永久磁石試料を作成しBrの温度特性を測定し
た。 Brの温度変化は次のようにして測定した。即
ち25℃，60℃，100℃の各温度でBHトレーサー
により磁化曲線を測定し25〜60℃と60〜100℃に
おけるBrの温度変化を平均した。 各種（Fe−Co）・Ｂ・Ｒ系磁石試料並びに比較
例についてのBrの温度係数ならびに磁気特性の
測定結果を第１表に示す。 第１表からFe・Ｂ・Ｒ系をベースとする磁石
材料にCoを含有することによりBrの温度依存性
が改善されることが明らかである。 Ｒ，Ｂの含有量のiHc，Brとの関係を調べるた
め、夫々xNd−10Co−8B−Feの系（ｘ＝０〜35
％）、及び15Nd−10Co−xB−Feの系（ｘ＝０〜
30％）について既述の工程と同様にして試料を作
製し磁気特性を測定した。その結果を第３図、第
４図に夫々示す。 同様にして測定したCoを含まない場合の15Nd
−xB−Fe系のiHc曲線を点線にて第４図に示す。
（Ｒ）系永久磁石材料の温度特性の改良に関する。
本発明においてＲは希土類元素を示す記号として
用いる。 永久磁石材料は一般家庭の各種電気製品から、
大型コンピユータの周辺端末機まで幅広い分野で
使われるきわめて重要な電気電子材料の一つであ
る。近年の電気、電子機器の小型化、高効率化の
要求に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。 現在の代表的な永久磁石材料はアルニコ、ハー
ドフエライトおよび希土類コバルト系である。最
近のコバルト（Co）の原料事情の不安定化にと
もないコバルトを20〜30重量％含むアルニコ磁石
の需要は減り、鉄の酸化物を主成分とする安価な
ハードフエライトが磁石材料の主流を占めるよう
になつた。一方希土類コバルト系はコバルトを50
〜60重量％も含むうえ希土類鉱石中にあまり含ま
れていないサマリウム（Sm）を使用するため大
変高価であるが他の磁石に比べて磁気特性が格段
に高いため主として小型で付加価値の高い磁気回
路に多く使われるようになつた。 等方性永久磁石は一般に異方性永久磁石に比べ
磁気特性は劣るが形状や磁化方向に制約を受けな
いため重用される。 等方性永久磁石は従来磁石材料として用いられ
る殆んど全てのものから作られてはいる。しかし
フエライト、アルニコ、マンガンアルミニウム
（MnA）系、鉄−クロム−コバルト（Fe・
Cr・Co）系では磁石特性の一つであるエネルギ
ー積（BH）maxが高々2MGOeと低く、希土類
元素コバルト（Ｒ・Co）系磁石の場合で４〜
5MGOeとその異方性磁石に比して1/4〜1/6であ
る。 Fe−Ｒ系合金では磁石化に適した金属間化合
物が存在しない（RFe，R2，Fe17等が存在する
がこれらは磁石化に不適）。また、Fe・Ｒの二元
系合金から液体急冷法により非晶質リボンを得、
これを磁化して磁石とすることが提案されている
（特開昭57−210934）。この方法では（BH）max
が４〜5MGOeのものが得られる。 またFe・Ｂ・Ｒ系合金の溶解急冷により非晶
質リボンを得ることもN.C.Koon，L.K.Kabacoff
によつて提案されているが、しかし、常温での磁
石特性は低く、実用的ではない。 これらの非晶質リボンは数μm〜数10μmの厚さ
のリボンであるため実用的なバルクにするには積
層か粉末化後プレスが必要となりいずれの方法で
も理論密度比が60〜80％位に低下し磁石特性は低
下して実用的な磁石となり難い。 本発明は、かかる従来の等方性永久磁石材料の
欠点を改良した新規な等方性永久磁石材料を提供
することを基本目的とする。以下本発明について
詳述する。 本発明者等はFe・Ｒ系、Fe・Ｂ・Ｒ系の粉末
治金法による焼結体の特性を検討した結果、Ｒ−
Fe系ではHC，（BH）maxが零に近い値しか示さ
なかつたが、Fe−Ｂ−Ｒ系において、上述の特
定の組成範囲内でかつ特定の製造法に従い、従来
にない高特性の永久磁石が得られることを先に見
出した。 本発明者等は、それに基づき、資源的に希少な
Sm，Coを必ずしも必要としないFe・Ｂ・Ｒ系の
永久磁石材料及び磁気異方性永久磁石を開発し、
出願した（特願昭57−145072）。このFeBR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、例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れるものではなく、この
FeBR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FeBR系永久磁石材料に
基づき、適当なミクロ組成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。）さらにFe・Ｂ・Ｒ系の磁気等方性永
久磁石材料をも開発した（別途出願）。 このFe・Ｂ・Ｒ系永久磁石材料はCoを含まず、
Ｒとしてネオジウム（Nd）やプラセオジム
（Pr）を中心とする資源的に豊富な軽希土類元素
を主体として用い、Feを主成分として約9MGOe
の極めて高いエネルギー積を示すことが出来るこ
とを示した点で優れたものである。 このFe・Ｂ・Ｒ系永久磁石材料は従来のアル
ニコ磁石材料やRCo磁石材料に比してより低いコ
ストで高い特性を有する即ちより高いコストパフ
オーマンスを与えるのでそれ自体として大きな有
用性を有する。 所でFe・Ｂ・Ｒ系永久磁石材料のキユリー温
度（Tc）は、300℃前後最高370℃である。この
キユリー温度は従来のアルニコ系ないしＲ・Co
系の永久磁石材料の約800℃のTcと比べてかなり
低いものである。 かくて、本発明はFe・Ｂ・Ｒ系等方性永久磁
石材料の温度特性を改良することを具体的課題と
する。本発明によればFe・Ｂ・Ｒ系磁石材料の
主成分のFeの一部をCoで置換することにより生
成合金のTcを上昇せしめ温度特性を改善するこ
とが出来る。 即ち本発明の永久磁石材料は原子百分率におい
て10〜25％の下記Ｒ、３〜23％のＢ、及び残部実
質的にFeから成り、磁気等方性であり、かつＲ
−Fe−Ｂ三元化合物に基づく実質的に完全な結
晶質の永久磁石材料であつて、前記Feの一部を
全組成に対して50％以下（０％を除く）のCoで
置換し、但し、ＲはNd，Pr，Dy，Ho，Tbの少
くとも一種（第１発明）、又はこれらとLa，Ce，
Pm，Sm，Eu，Gd，Er，Tm，Yb，Lu，Ｙの
少なくとも一種（第２発明）から成るものであ
る。こうした構成により温度特性を実質的に従来
のアルニコ、RCo系磁石材料と同等程度に改善す
るものである。 本発明においてはCoを包含することにより
Fe・Ｂ・Ｒ系永久磁石材料の温度特性を改善す
ると共に希土類元素Ｒとして資源的に豊富なNd
やPrなどの軽希土類元素を用いて高い磁気特性
を発現する。このため本発明の永久磁石材料は従
来のＲ・Co磁石材料と比較すると資源的、価格
的にも有利であるばかりでなく磁気特性もさらに
優れたものが得られる。 一般にFe合金中へのCoの含有はCo量の増大に
従いTcが上昇するものと下降するものとが認め
られ、FeをCoで置換することは通常複雑な結果
を生来しその結果の予測は困難である。 本発明によるFe・Ｂ・Ｒ系におけるFeのCoに
よる置換においては第１図に示す通りCo置換量
の増大によりTcは徐々に増大する。Fe・Ｂ・Ｒ
系合金においては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Tcの増大
に有効であり第１図として例示する系（77−ｘ）
Fe−8B−15Nd−xCoにおいて明らかな通りＸの
調整により約300〜約800℃の任意のTcをもつ合
金が得られる。なお、従来このようなキユリー温
度を有する同様な系の合金は知られていない。 本発明のCo置換Fe・Ｂ・Ｒ系永久磁石材料の
Ｂ，Ｒ、及び（Fe＋Co）合量の組成は、Coを含
まないFe・Ｂ・Ｒ系合金と基本的に同様である。 即ち、本発明においてＲ，Ｂの量は、本永久磁
石材料の典型的最終製品たる等方性焼結体永久磁
石とする場合を考慮して限定したものである。 Ｒ，Ｂの含有量とiHc，Brの関係を第３図、第
４図に夫々に典型例として示す。Ｂは、第４図に
示すごとく、少量の含有で保磁力（iHc）が出現
し、含有量の増加とともに増加する。一方、残留
磁束密度（Br）は、含有量の増加とともに一旦
増加し最大値に達したのち減少する。そのため等
方性焼結磁石として保磁力1kOe、最大エネルギ
ー積2MGOe以上を得るための範囲として、３〜
23％とする。Ｒは、第３図に示すごとく、７〜８
％あたりで保磁力（iHc）が出現し急峻に立上
り、以後Ｒ量が増加するに従つてiHcは増加する
が、BrはiHcよりやや早く立上るが、10％あたり
で最大値に達した後減少する。そのため、等方性
焼結磁石として（BH）max2MGOe以上を満足
するための範囲として、10〜25％とする。またＲ
は多量になると燃え易く取扱いが危険、困難とな
る。 Ｒとしては資源的に豊富な軽希土類を用いるこ
とができ必らずしも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。 本発明の等方性永久磁石材料に用いる希土類元
素Ｒはイツトリウム（Ｙ）を包含し軽希土類及び
重希土類を包含する希土類元素でありそのうち所
定の一種以上、好ましくはNd，Pr等の軽希土類
を主体として、或いはPr，Nd等との混合物を用
いる。即ちＲとしてはネオジム（Nd）、プラセオ
ジム（Pr）、ランタン（La）、セリウム（Ce）、
テルビウム（Tb）、ジスプロシウム（Dy）、ホル
ミウム（Ho）、エルビウム（Er）、ユウロピウム
（Eu）、サマリウム（Sm）、ガドリニウム（Gd）、
プロメチウム（Pm）、ツリウム（Tm）、イツテ
ルビウム（Yb）、ルテチウム（Lu）及びイツト
リウム（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のうち所定の一種をもつて足りるが実用上は
二種以上の混合物（ミツシユメタル、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，Gd等は他のＲ、特に
Nd，Pr等との混合物として用いることができ
る。なお、このＲ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
包含するものでも差支えない。ホウ素Ｂとしては
純ボロン又はフエロボロンを用いることができ、
不純物としてアルミニウムＡ、珪素Si、炭素Ｃ
等を含むものも用いることができる。 本発明の永久磁石材料は、最も好ましい態様で
ある焼結体として得たとき、既述の10〜25％の
Ｒ、３〜23％のＢ，Co50％以下、残部Feの組成
において、保磁力iHc≧1kOe、残留磁束密度Br
3kGの磁石特性を示し最大エネルギー積
（BH）max2MGOe以上を示すものである（第
３，４図参照）。 Ｒ（全Ｒ中Nd，Prが50％以上）12〜20％、B5
〜18％は夫々好ましい範囲であり、（BH）
max4MGOe以上のさらに高い磁石特性を付与す
る。 本発明の永久磁石材料は磁気的に等方性であ
り、また先願（特願昭57−145072）と同様にＲ−
Fe−Ｂ三元化合物に基づく結晶質材料である。
本発明は、それに基づき焼結体が得られる。な
お、等方性焼結体は、典型的には既述組成の合金
を溶解・鋳造し、鋳造合金を粉末化した後成形し
焼結することにより得られる。（なお、上記先願
においては、磁界中で配向成形、焼結することに
より、磁気異方性焼結体が得られる。） 溶解は真空または不活性ガス雰囲気下で行な
い、鋳造は銅その他金属製等の鋳型を用い、この
場合インゴツト合金の成分偏析を防ぐために水冷
タイプの鋳型などを用いて、冷却速度を早くする
ことが望ましい。十分冷却したのち、スタンプミ
ル等で粗粉砕し、さらにアトライター、ボールミ
ルなどで微粉砕して、約400μm以下、好ましくは
１〜100μmとする。 Fe・Ｂ・Ｒ系合金の微粉砕粉を得る方法とし
ては、上述した方法の外に、噴霧法などの機械的
粉砕法や還元法、電解法などの物理化学的製粉法
なども用いることができる。 この微粉末合金を、加圧成形し、成形物を約
900〜1200℃、好ましくは1050〜1150℃の温度に
て所定時間焼結する。焼結後の平均結晶粒径が所
定範囲になるよう焼結条件（特に温度、時間）を
選択することにより、磁気特性の高い等方性焼結
磁石体を得る。例えば出発原料として100μm以下
の合金粉末を成形し、温度1050〜1150℃において
30分〜８時間焼結することにより、好ましい結晶
粒径の焼結体が得られる。 なお、焼結は好ましくは真空又は不活性ガス雰
囲気で行う。また、成形に際しては、カンフア、
パラフイン、レジン、塩化アンモニウム等の結合
剤、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウ
ム、パラフイン、レジン等の滑剤ないし成形助剤
を用いることができる。 本発明のCo置換Fe・Ｂ・Ｒ磁石材料はCoを含
有しないFe・Ｂ・Ｒ三元系磁石材料と比較して
良好な温度特性を示し、磁石特性としては、Br
はほぼ同程度、iHcは同等或いは少し低いがCoの
添加により角形性が改善されるため（BH）max
は同等か或いはそれ以上である。また、CoはFe
に比べて耐食性を有するのでFe・Ｂ・Ｒ合金に
Coを添加することにより耐食性を付与すること
も可能となる。 以下本発明を実施例に従つて説明する。但し、
本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。 第１図に代表例として77Fe・8B・15NdのFe
の一部をCo（ｘ）で置換した系（77x）Fe−xCo
−8B−15Ndにおいて、ｘを０〜80に変化させた
場合のTcの変化を示す。この試料はつぎの工程
により作成した。 (1) 合金を高周波溶解し水冷銅鋳型に鋳造し、出
発原料はFeとして純度99.9％の電解鉄、B19.4
％を含有し残部がFeとＡ，Si，Ｃの不純物
からなるフエロボロン合金、Ｒとして純度99.7
％以上（不純物として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。 (2) 粉砕スタンプミルにより35メツシユスルーま
で粗粉砕し次いでボールミルにより３時間微粉
砕（３〜10μm） (3) 粉末を1.5T／cm2にて加圧成形 (4) 焼結1000〜1200℃１時間アルゴン（Ar）気
流中にて結晶粒径が凡そ５〜30μmとなるよう
焼結後放冷、焼結体から約0.1gブロツクを切出
しVSMにより次のようにしてキユリー点
（Tc）を測定した。即ち試料は25〜600℃まで
の温度範囲で磁化4πIがほぼ零になる温度をTc
とした。 第１図から明らかな通り、TcはFeに対するCo
の置換量の増大に伴い急速に増大しCoが30％以
上では600℃以上に達する。一般に永久磁石材料
においてTcの増大は磁気特性の温度変化の減少
のため最も重要な要因とされている。この点の確
認のためTc測定用試料と同じ工程により第１表
の永久磁石試料を作成しBrの温度特性を測定し
た。 Brの温度変化は次のようにして測定した。即
ち25℃，60℃，100℃の各温度でBHトレーサー
により磁化曲線を測定し25〜60℃と60〜100℃に
おけるBrの温度変化を平均した。 各種（Fe−Co）・Ｂ・Ｒ系磁石試料並びに比較
例についてのBrの温度係数ならびに磁気特性の
測定結果を第１表に示す。 第１表からFe・Ｂ・Ｒ系をベースとする磁石
材料にCoを含有することによりBrの温度依存性
が改善されることが明らかである。 Ｒ，Ｂの含有量のiHc，Brとの関係を調べるた
め、夫々xNd−10Co−8B−Feの系（ｘ＝０〜35
％）、及び15Nd−10Co−xB−Feの系（ｘ＝０〜
30％）について既述の工程と同様にして試料を作
製し磁気特性を測定した。その結果を第３図、第
４図に夫々示す。 同様にして測定したCoを含まない場合の15Nd
−xB−Fe系のiHc曲線を点線にて第４図に示す。
【表】
保磁力iHcはCo置換によりやや低下するが減磁
曲線の角形性の向上により（BH）maxは上昇す
る。しかしCo置換量が多くなり50％に近付くと
iHcの低下が著しく、永久磁石材料としてiHc
1kOeを得るためにCo量は50％以下とする（第１
表比較例No.C4参照）。 第１表にはＲとしてNd，Prを主として用いた
例を掲げてあるが夫々高い磁気特性を示しFeの
Coによる置換によつて更に温度特性が改善され
ている。Ｒとしては二種以上の希土類元素の混合
物も有用である。 本発明の等方性永久磁石材料の一例（第１表、
試料No.７）を用いてiHcと平均結晶粒径の関係に
ついて検討した結果を第２図に示す。第２図から
iHc1kOeを得るためには焼結後の平均結晶粒
径は１〜130μmである必要があり、好ましくは１
〜80μm、より好ましくは３〜30μmであり、永久
磁石とする上で参考となる。 このように本発明の（Fe−Co）・Ｂ・Ｒ系等方
性永久磁石材料はＲとして軽希土類特にNd，Pr
を含む各種の軽希土類・重希土類の混合物例えば
ミツシユメタル、ジジムのような安価なＲ原料を
用いて高い磁気特性が得られかつCoの含有量も
重量百分率で45％以下（原子％で50％以下）で十
分（実用上はさらに10数％以下で十分）であり
Sm・Co系磁石材料が50〜60重量％のCoを含有す
るのと比較すればCoを十分節約可能であり、温
度特性はFe・Ｂ・Ｒ系磁石に比べて顕著に改善
され、実用上十分有用な温度特性を示す。 本発明の永久磁石材料は（Fe−Co）・Ｂ・Ｒの
ほか工業的製造上不可避な不純物の存在を許容で
きるが、さらに以下の展開も可能であり一層実用
性を高めることができる。即ち、本発明の基本組
成はP3.3％以下、S2.5％以下、C4.0％以下、
Cu3.3％以下の含有も許容し、Brの減少を伴う
が、この範囲内で実用可能である。Ｃは有機成形
助剤ないし結合剤から、Ｓ，Ｐ，Cu等は原料、
製造工程等から含有されることがあり、これらの
許容は工業的製造上有利である。 さらに本発明の磁石材料にアルミニウム（Ａ
）、チタン（Ti）、バナジウム（Ｖ）、クロム
（Cr）、マンガン（Mn）、銅（Cu）、亜鉛（Zn）、
ジルコニウム（Zr）、ニオブ（Nb）、モリブデン
（Mo）、タンタル（Ta）、タングステン（Ｗ）、ス
ズ（Sn）、ビスマス（Bi）、アンチモン（Sb）、の
一種以上を添加することにより高保磁力化が可能
となり、またニツケル（Ni）添加により耐食性
改善も可能となる。 以上詳述の通り本発明はFe（Co）BR系等方性
永久磁石材料であり、従来レベル以上の磁石特性
をSm，Coなどの希少かつ高価な成分を特に必要
とせずに実現し得るものであり、又提案されてい
る非晶質リボンでは得られない実用的に十分なバ
ルクの永久磁石材料が得られる上、さらにバルク
の等方性永久磁石が粉末治金法により製造可能で
ある点において、きわめて有用である。特に、本
発明のFe（Co）BR系等方性永久磁石材料は好ま
しい態様において従来のいずれの等方性永久磁石
材料に比べても高い磁気特性iHc，Br，（BH）
maxを有する等方性焼結体永久磁石を提供する
ことを可能としたもので工業的に極めて高い価値
をもつものである。更に、FeBR系に対してもFe
のCo置換によつて温度特性が改善されたものと
なつている。
曲線の角形性の向上により（BH）maxは上昇す
る。しかしCo置換量が多くなり50％に近付くと
iHcの低下が著しく、永久磁石材料としてiHc
1kOeを得るためにCo量は50％以下とする（第１
表比較例No.C4参照）。 第１表にはＲとしてNd，Prを主として用いた
例を掲げてあるが夫々高い磁気特性を示しFeの
Coによる置換によつて更に温度特性が改善され
ている。Ｒとしては二種以上の希土類元素の混合
物も有用である。 本発明の等方性永久磁石材料の一例（第１表、
試料No.７）を用いてiHcと平均結晶粒径の関係に
ついて検討した結果を第２図に示す。第２図から
iHc1kOeを得るためには焼結後の平均結晶粒
径は１〜130μmである必要があり、好ましくは１
〜80μm、より好ましくは３〜30μmであり、永久
磁石とする上で参考となる。 このように本発明の（Fe−Co）・Ｂ・Ｒ系等方
性永久磁石材料はＲとして軽希土類特にNd，Pr
を含む各種の軽希土類・重希土類の混合物例えば
ミツシユメタル、ジジムのような安価なＲ原料を
用いて高い磁気特性が得られかつCoの含有量も
重量百分率で45％以下（原子％で50％以下）で十
分（実用上はさらに10数％以下で十分）であり
Sm・Co系磁石材料が50〜60重量％のCoを含有す
るのと比較すればCoを十分節約可能であり、温
度特性はFe・Ｂ・Ｒ系磁石に比べて顕著に改善
され、実用上十分有用な温度特性を示す。 本発明の永久磁石材料は（Fe−Co）・Ｂ・Ｒの
ほか工業的製造上不可避な不純物の存在を許容で
きるが、さらに以下の展開も可能であり一層実用
性を高めることができる。即ち、本発明の基本組
成はP3.3％以下、S2.5％以下、C4.0％以下、
Cu3.3％以下の含有も許容し、Brの減少を伴う
が、この範囲内で実用可能である。Ｃは有機成形
助剤ないし結合剤から、Ｓ，Ｐ，Cu等は原料、
製造工程等から含有されることがあり、これらの
許容は工業的製造上有利である。 さらに本発明の磁石材料にアルミニウム（Ａ
）、チタン（Ti）、バナジウム（Ｖ）、クロム
（Cr）、マンガン（Mn）、銅（Cu）、亜鉛（Zn）、
ジルコニウム（Zr）、ニオブ（Nb）、モリブデン
（Mo）、タンタル（Ta）、タングステン（Ｗ）、ス
ズ（Sn）、ビスマス（Bi）、アンチモン（Sb）、の
一種以上を添加することにより高保磁力化が可能
となり、またニツケル（Ni）添加により耐食性
改善も可能となる。 以上詳述の通り本発明はFe（Co）BR系等方性
永久磁石材料であり、従来レベル以上の磁石特性
をSm，Coなどの希少かつ高価な成分を特に必要
とせずに実現し得るものであり、又提案されてい
る非晶質リボンでは得られない実用的に十分なバ
ルクの永久磁石材料が得られる上、さらにバルク
の等方性永久磁石が粉末治金法により製造可能で
ある点において、きわめて有用である。特に、本
発明のFe（Co）BR系等方性永久磁石材料は好ま
しい態様において従来のいずれの等方性永久磁石
材料に比べても高い磁気特性iHc，Br，（BH）
maxを有する等方性焼結体永久磁石を提供する
ことを可能としたもので工業的に極めて高い価値
をもつものである。更に、FeBR系に対してもFe
のCo置換によつて温度特性が改善されたものと
なつている。
第１図は本発明の一実施例についてキユリー点
（温度）Tc（℃）とCo量の関係を示すグラフ（横
軸ｘはCoの原子百分比％）、第２図は本発明の一
実施例についての保磁力iHc（kOe）と平均結晶
粒径の関係を示すグラフ、（横軸Ｄは平均結晶粒
径μm）、第３図はＲ（Nd）含有量（横軸原子％）
とBr（kG），iHc（kOe）との関係を示すグラフ、
第４図はＢ含有量（横軸原子％）とBr（kG），
iHc（kOe）との関係を示すグラフである。
（温度）Tc（℃）とCo量の関係を示すグラフ（横
軸ｘはCoの原子百分比％）、第２図は本発明の一
実施例についての保磁力iHc（kOe）と平均結晶
粒径の関係を示すグラフ、（横軸Ｄは平均結晶粒
径μm）、第３図はＲ（Nd）含有量（横軸原子％）
とBr（kG），iHc（kOe）との関係を示すグラフ、
第４図はＢ含有量（横軸原子％）とBr（kG），
iHc（kOe）との関係を示すグラフである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 原子百分率において、10〜25％のＲ（Ｒは
Nd，Pr，Dy，Ho，Tbの少くとも一種）、３〜
23％のＢ、及び残部実質的にFeからなり、磁気
等方性であり、かつＲ−Fe−Ｂ三元化合物に基
づく実質的に完全な結晶質であるFeBR系永久磁
石材料であつて、前記Feの一部を全組成に対し
て50％以下（０％を除く）のCoで置換したこと
を特徴とする永久磁石材料。 ２ Ｒの50％以上がNdとPrの一種又は二種であ
る特許請求の範囲第１項に記載の永久磁石材料。 ３ 原子百分率において、10〜25％のＲ（但しＲ
はNd，Pr，Dy，Ho，Tbの少なくとも一種と
La，Ce，Pm，Sm，Eu，Gd，Er，Tm，Yb，
Lu，Ｙの少なくとも一種）、３〜23％のＢ、及び
残部実質的にFeから成り、磁気等方性であり、
かつＲ−Fe−Ｂ三元化合物に基づく実質的に完
全な結晶質であるFeBR系永久磁石材料であつ
て、前記Feの一部を全組成に対して50％以下
（０％を除く）のCoで置換したことを特徴とする
永久磁石材料。 ４ Ｒの50％以上がNdとPrの一種又は二種であ
る特許請求の範囲第３項に記載の永久磁石材料。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58079097A JPS59204210A (ja) | 1983-05-06 | 1983-05-06 | 等方性永久磁石材料 |
| EP83113253A EP0125347B1 (en) | 1983-05-06 | 1983-12-30 | Isotropic magnets and process for producing same |
| CA000444518A CA1280013C (en) | 1983-05-06 | 1983-12-30 | Isotropic magnets and process for producing same |
| DE8383113253T DE3381482D1 (de) | 1983-05-06 | 1983-12-30 | Isotrope magneten und verfahren zu ihrer herstellung. |
| US06/567,008 US4767474A (en) | 1983-05-06 | 1983-12-30 | Isotropic magnets and process for producing same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58079097A JPS59204210A (ja) | 1983-05-06 | 1983-05-06 | 等方性永久磁石材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59204210A JPS59204210A (ja) | 1984-11-19 |
| JPH0467323B2 true JPH0467323B2 (ja) | 1992-10-28 |
Family
ID=13680371
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58079097A Granted JPS59204210A (ja) | 1983-05-06 | 1983-05-06 | 等方性永久磁石材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59204210A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6338217A (ja) * | 1986-08-04 | 1988-02-18 | Tohoku Metal Ind Ltd | 焼結型希土類磁石の製造方法 |
| JP7564626B2 (ja) * | 2020-02-13 | 2024-10-09 | 山陽特殊製鋼株式会社 | スパッタリングターゲット材及びその製造方法 |
| CN120249710B (zh) * | 2025-03-12 | 2025-11-14 | 华南理工大学 | 一种利用稀土合金化和偏析降低高纯铝中Fe/Si杂质的复合处理方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57141901A (en) * | 1981-02-26 | 1982-09-02 | Mitsubishi Steel Mfg Co Ltd | Permanent magnet powder |
| US4851058A (en) * | 1982-09-03 | 1989-07-25 | General Motors Corporation | High energy product rare earth-iron magnet alloys |
-
1983
- 1983-05-06 JP JP58079097A patent/JPS59204210A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59204210A (ja) | 1984-11-19 |
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