JPH056831A - 耐熱性の優れた希土類コバルト磁石の製造方法 - Google Patents

耐熱性の優れた希土類コバルト磁石の製造方法

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JPH056831A
JPH056831A JP3183139A JP18313991A JPH056831A JP H056831 A JPH056831 A JP H056831A JP 3183139 A JP3183139 A JP 3183139A JP 18313991 A JP18313991 A JP 18313991A JP H056831 A JPH056831 A JP H056831A
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JP
Japan
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rare
molten metal
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changed
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JP3183139A
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Noriaki Meguro
訓昭 目黒
Masaaki Tokunaga
雅亮 徳永
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Hitachi Metals Ltd
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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
    • H01F1/03Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/032Magnets 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
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 希土類とCoからなる金属間化合物永久磁
石、特に耐熱性に優れたCu置換型R2Co17系永久磁
石およびその製造方法を提供する。 【構成】 一般式R(Co1-a-b-cFeaCubZrcz
(ここでR:Sm,Ceを中心とする希土類元素の1種
または2種以上の組合せ、0.24≦a≦0.26,0.058≦b
≦0.064,0.018≦c≦0.024,7.2≦z≦7.8)で表され
る組成を有し、且つ最大エネルギー積が常温から150℃
の温度範囲で27MGOe以上であることを特徴とする耐熱性
に優れた希土類コバルト磁石、及び前記一般式で表され
る組成の合金を粉砕し、得られた微粉末を磁場中で圧縮
成形した後、焼結、溶体化、時効処理を施す希土類コバ
ルト磁石の製造方法において、前記合金を鋳湯後、800
℃以上の温度範囲を2〜25℃/secの速度で冷却すること
を特徴とする耐熱性に優れた希土類コバルト磁石の製造
方法である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、希土類とCoからなる
金属間化合物永久磁石、特に耐熱性に優れたCu置換型
2Co17系永久磁石の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】希土類磁石は、各種電機、電子機器材料
として幅広い分野で用いられつつあるが、近年の小型
化、高効率化の要求に供い、さらに高性能および高耐熱
化を有する材質の開発が望まれている。希土類磁石の場
合、常温における高性能化という点では最近開発された
R−Fe−B系磁石が有利であるが、本磁石材料は磁気
特性の温度係数が大きいという欠点をもっている。その
ため、残留磁束密度Br、保磁力iHcは温度上昇に伴
い急激に減少し、実用上大きな問題となっており、特に
iHcの急激な低下が使用温度範囲を大きく制限してい
る。これは保磁力の発生機構が核発生成長型のためであ
る。一方、2相分離型の保磁力発生機構をもつ、R2
17系磁石はR−Fe−B系磁石に比べ、磁気特性の温
度係数が小さく、またキュリー温度が高いことから高温
度での使用に適した希土類磁石として従来より用いられ
てきた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、R2Co17
磁石の配合組成においてはFeの含有量を増加させる
と、保磁力Hcおよび履歴曲線の角型性が低下し、Fe
の含有量を減少させると残留磁束密度Brが低下する。
一方Cuの含有量を増せば残留磁束密度Brが低下し、
Cuの含有量を減らせば保磁力Hcが低下する。また、
Zrの含有量を増せば残留磁束密度Brが低下し、Zr
の含有量を減らせば保磁力Hcおよび履歴曲線の角型性
が低下する。従って、磁気特性の組成依存性には構成元
素の間で相反する傾向がある。すなわち、R2Co17
磁石において高い磁気特性を得るためには、高Br化が
必要で、Feの含有量の増加もしくはCuおよびZrの
減少は不可欠のものとなる。本組成領域においては、保
磁力Hcおよび角型性が低下するため従来技術では高い
磁気特性と同時に高い耐熱性を同時に実現することは上
述の理由から不可能であった。本研究の目的は、かかる
従来技術の欠点を改善し、高性能で耐熱性に優れたR2
Co17系磁石、特には常温から150℃の温度範囲で最大
エネルギー積が27MGOe以上である希土類コバルト磁石と
その製造方法を提供することである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、一般式
R(Co1-a-b-cFeaCubZrcz(ここでR:S
m,Ceを中心とする希土類元素の1種または2種以上
の組合せ、0.24≦a≦0.26,0.058≦b≦0.064,0.018
≦c≦0.024,7.2≦z≦7.8)で表される組成を有し、
且つ最大エネルギー積が常温から150℃の温度範囲で27M
GOe以上である耐熱性に優れた希土類コバルト磁石が提
供される。この磁石の製造方法の特徴は、前記組成の合
金を粉砕し、得られた微粉末を磁場中で圧縮成形した
後、焼結、溶体化、時効処理を施す希土類コバルト磁石
の製造方法において、前記組成の合金は鋳湯後800℃以
上の温度範囲を2〜25℃/secの速度で冷却することにあ
る。
【0005】本発明を詳述する。2相分離型R2Co17
系磁石の結晶学的な特徴は高温領域でより安定な1/7構
造(TbCu7構造)をとることにある。この1/7相は、
適当な時効焼純を施すことによってセル状構造の1/5相
と2/17相の2相状態に分解する。磁壁はその相境界に捕
捉され、移動が困難となる結果、高い保磁力が得られ
る。また履歴曲線の角型性もこの2相分離したセル状構
造に大きく依存した変化を示す。本発明はこの2相分離
したセル状構造組織の均質化を図ったものである。すな
わち、本発明者等は従来技術によるFeの含有量の増加
またはCu,Zrの含有量の低下によって生じる保磁力
および履歴曲線の角型性の低下について、鋭意、研究、
討論を行った結果、その原因は溶解直後の合金すなわち
インゴットの結晶組織分布が不均一であることに起因す
ることを見い出した。図1にアーク溶解により作製した
Sm(Co0.67Fe0.25Cu0.06Zr0.027.5なる合
金の結晶組織および存在する各相のSEM/EDXによ
る分析結果を示す。存在する相は、一般的な考えに従っ
て(Sm,Zr)A(Co,Fe,Cu)Bの原子比で比
較すれば、B/A=8.1〜8.4の2/17相に近い相(分析点1、
2)、B/A=5.4〜6.3の1/5相に近い相(分析点3、4)
とCu rich(分析点5、6)またはZr rich(分析
点7,8)なほぼ2/7相に近い4種の化学量論組成が確
認できる。表1に分析値を示す。
【0006】
【表1】 原子比B/A:(Sm,Zr)A(Co,Fe,Cu)B 図2に上記合金を焼結体とした場合の結晶組織および各
相の分析結果を示す。枠内はB/A=6.9〜7.0とほぼ1/7相
であることがわかる。表2に分析値を示す。
【0007】
【表2】 原子比B/A:(Sm,Zr)A(Co,Fe,Cu)B
【0008】しかし粒界に一部、図1の分析点7,8と
ほぼ同様の組成が確認される。すなわち、図2の分析点
4の存在は粉砕、成形、焼結、溶体化、熱処理を施すこ
とによっても焼結体内部に未拡散部分が存在しているこ
とを意味する。図2の分析点4はZr richな2/7相で
あることから、必然的に枠内にZr poorな領域が存在
することになる。このような場合、均一なセル状構造組
織はとり得ず、その結果磁壁移動が不規則となり、特に
履歴曲線の角型性の低下を招く。また場合によっては保
磁力iHcも低下する。本発明者は、前記のR2Co17
系磁石の高性能化の要点は合金内部の改質であると考え
た。また、履歴曲線の角型性の改善は、高性能化と同時
に高温度で使用される場合には極めて重要となる。この
ような観点から鋭意、検討した結果、前記合金を鋳湯
後、800℃以上の温度範囲を2〜25℃/secの速度で冷却
することにより、図1の分析点3、4に示す1/5相に近
い相が相対的に増加することを見い出した。図3に10℃
/secの速度で冷却した場合の結晶組織を示すが、明かに
1/5相の相対的増加が確認できる。1/5相の相対的な増加
による磁気特性の向上は、焼結時において1/5相が焼結
助剤となりZr rich 2/7相、Cu rich 2/7相およ
び2/17相の拡散を助長し、均質な焼結体となることに起
因していると考えられる。表3には図3の各分析点にお
ける分析値を示す。
【表3】 原子比B/A:(Sm,Zr)A(Co,Fe,Cu)B
本発明は、限定された組成の合金を鋳湯後、2〜25℃/s
ecの速度で冷却後、粉砕、成形、焼結、溶体化、熱処理
を行うことによって完成されたものである。合金を鋳湯
後、25℃/secを超える速度で冷却した場合、冷却速度が
大きすぎるため1/5相の相対的な増加は図れない。鋳湯
後の冷却速度が2℃/sec未満の場合、1/5相の相対的な
増加は図れるが、工業的に好ましくない。
【0009】次に組成の限定理由を述べる。aが0.24未
満では残留磁束密度Brの低下が大きく常温から150℃
の温度範囲で最大エネルギー積27MGOe以上を得ることは
困難である。aが0.26を超えると履歴曲線の角型性の低
下が大きく合金の均質化処理によっても改善できない。
bが0.058未満の場合、保磁力の低下が大きく、耐熱性
の高い磁石が得られない。bが0.064を超える場合、残
留磁束密度Brの低下が著しく常温から150℃の温度範
囲で最大エネルギー積27MGOe以上は維持できない。cが
0.018未満の場合は合金の均質化処理によっても、高い
保磁力および良好な履歴曲線の角型性は得られない。c
が0.024を超える場合、残留磁束密度Brの低下が著し
く常温から150℃の温度範囲で最大エネルギー積27MGOe
以上が維持できない。zが7.2未満の場合、残留磁束密
度Brおよび保磁力が低下する。zが7.8を超える場
合、保磁力の低下が著しい。なお前記の基本成分以外に
製造工程上不可避な不純物が含まれても良い。以下本発
明を実施例によって説明する。
【0010】
【実施例】(実施例1)Sm(Co0.67Fe0.25Cu
0.06Zr0.027.4なる組成の合金を高周波溶解で作製
した。この際、インゴットはブック型の鋳型を用い45mm
の厚さとした。鋳湯後の冷却速度は800℃まで約6℃/se
cであった。得られたインゴットは、スタンプミルおよ
びディスクミルで粗粉砕後、ジェットミルを用いて微粉
砕を行った。この際、粉砕媒体はN2ガスを用い、粉砕
粒度は3.5μm(F.S.S.S)とした。得られた微粉末を15kO
eの磁場中で横磁場成形した。成形圧力は2ton/cm2であ
った。本成形体を真空中で1200℃、1時間の条件で焼結
した後、1160℃で1時間Ar気流中で溶体化処理を施し
た。この焼結体を850℃で5時間保持した後、常温まで
1℃/minの速度で冷却した。得られた磁気特性を比較例
1との対比で表4に示した。 (比較例1)Sm(Co0.67Fe0.25Cu0.06
0.027.4なる組成の合金を高周波溶解で作製した。
この際、鋳型は水冷されたブック型を用いた。作製した
インゴットの厚みは15mmであり、鋳湯後の冷却速度は80
0℃まで35℃/secであった。得られたインゴットは、実
施例1と同様の手法を用いて焼結体を作製し、溶体化お
よび熱処理を施した。得られた磁気特性を実施例1との
対比で表4に示した。表4において、本発明の請求範囲
内でインゴットを冷却することにより150℃の高温度に
おけるエネルギー積は、著しく高い値を示すことがわか
る。表4の結果は、履歴曲線の角型性の改良すなわちH
kの向上に起因したものである。
【0011】
【表4】 (実施例2)Sm(Co0.662Fe0.26Cu0.058Zr
0.0207.4なる組成の合金を高周波溶解で作製した。こ
の際、インゴットはブック型の鋳型を用い25mmの厚さと
した。この場合の冷却速度は鋳湯後800℃まで11℃/sec
であった。得られたインゴットを、実施例1と同様の手
法を用い磁気特性の評価を行った。結果を表5に比較例
2との対比で示した。 (比較例2)Sm(Co0.662Fe0.26Cu0.058Zr
0.0207.4なる組成の合金を高周波溶解で作製した。こ
の際のインゴット作製条件および磁気特性の評価は、比
較例1と同様の手法を用いた。得られた磁気特性を実施
例2との対比で表5に示す。
【0012】
【表5】 (実施例3)Sm(Co0.662Fe0.25Cu0.064Zr
0.0247.5なる組成の合金を高周波溶解で作製した。こ
の際、型加熱を行い鋳型温度を約500℃とし、加熱され
た鋳型に鋳湯した。この場合のインゴットの厚みは25m
m、また鋳湯後、800℃までの冷却速度は3℃/secであっ
た。型加熱は、鋳湯後インゴット温度が800℃以下であ
ることを確認した後、終了させた。常温まで冷却した
後、インゴットは実施例1と同様の手法を用い磁気特性
の評価を行った。結果を表6に比較例3との対比で示し
た。 (比較例3)Sm(Co0.662Fe0.25Cu0.064Zr
0.0247.5なる組成の合金を高周波溶解で作製した。こ
の際のインゴット作製条件および磁気特性の評価は、比
較例1と同様の手法を用いた。得られた磁気特性を実施
例3との対比で表6に示す。表4、表5および表6から
明かなように本発明による著しい磁気特性の向上は履歴
曲線の角型改善であり、本改善効果は150℃近傍の高温
度領域で、特に顕著となることがわかる。
【0013】
【表6】
【0014】
【発明の効果】以上述べたように本発明の製造方法によ
り、従来技術では困難であった高性能でかつ耐熱性の優
れた希土類コバルト磁石の製造が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るアーク溶解で作製した合金の金属
組織を示す写真である。
【図2】本発明に係る焼結体の金属組織を示す写真であ
る。
【図3】本発明に係る合金を鋳湯後10℃/secの速度で冷
却した場合の金属組織を示した写真である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 一般式R(Co1-a-b-cFeaCub
    cz(ここでR:Sm,Ceを中心とする希土類元素
    の1種または2種以上の組合せ、0.24≦a≦0.26,0.05
    8≦b≦0.064,0.018≦c≦0.024,7.2≦z≦7.8)で表
    される組成の合金を鋳湯し、塊状の合金を得た後、粉砕
    し、得られた微粉末を磁場中で圧縮成形した後、焼結、
    溶体化、時効処理を施す希土類コバルト磁石の製造方法
    において、前記合金を鋳湯後、800℃以上の温度範囲を
    2〜25℃/secの速度で冷却することを特徴とする耐熱性
    に優れた希土類コバルト磁石の製造方法。
JP3183139A 1991-06-27 1991-06-27 耐熱性の優れた希土類コバルト磁石の製造方法 Pending JPH056831A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107610857A (zh) * 2017-10-22 2018-01-19 苏州南尔材料科技有限公司 一种具有电镀涂层的钐钴永磁材料的方法

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CN107610857A (zh) * 2017-10-22 2018-01-19 苏州南尔材料科技有限公司 一种具有电镀涂层的钐钴永磁材料的方法

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