JPH0569906B2 - - Google Patents

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JPH0569906B2
JPH0569906B2 JP59073200A JP7320084A JPH0569906B2 JP H0569906 B2 JPH0569906 B2 JP H0569906B2 JP 59073200 A JP59073200 A JP 59073200A JP 7320084 A JP7320084 A JP 7320084A JP H0569906 B2 JPH0569906 B2 JP H0569906B2
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magnets
rare earth
magnet
alloy
performance
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Tatsuya Shimoda
Ryuichi Ozaki
Koji Akioka
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Seiko Epson Corp
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Seiko Epson Corp
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Description

【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕 本発明は、セリウム(Ce)−ジジム(Di)−鉄
(Fe)−モリブデン(Mo)−ボロン(B)からなるあ
るいは該系を主体とした低コストで高性能な永久
磁石合金に関する。ただし、ジジムはNd−Pr合
金の通称である。 従来実用化されている磁石の主なものを、化学
組成と製造法にもとずいて分類すると第1表のよ
うになる。
【表】 表中○印は生産されているもの、×印は生産さ
れていないものを示している。日本市場において
は焼結アルニコを除く他の5種類の磁石が生産さ
れている。この5種類の磁石は、日本市場におい
て出荷金額および生産重量で99%以上(1983年)
占めており、磁石といえばこれらのどれかである
と言える。磁石の種類がこのように多いのは、
各々のものがそれぞれ長所短所を持つており、
種々の応用から要求される仕様によりそれぞれ使
いわけられているからである。これらの磁石の長
所短所を挙げてみる。まず焼結フエライト磁石で
あるが、この磁石は他のものに比べて単価が最も
安いことから、現在多量に使用されている(於日
本、1983年の推定で59000ton)。単価は等方性で
0.5〜1円/g、異方性で2〜3円/gであり、
性能はエネルギー積(BH)maxで示すと、等方
性で1MGOe程度、異方性で3.5〜4.0MGOe程度
である。このように焼結フエライト磁石は性能は
低いがそれにも増して単価にメリツトがある。し
かしながら本体がセラミツク磁石なので硬くて脆
く耐衝撃性に乏しい。そして複雑な形状の加工し
にくいという欠点を有している。この欠点を補う
目的で作られているのがプラスチツクボンド形フ
エライト磁石である。通常フエライトボンド磁石
と呼ばれるこの磁石は、靭性と加工性と富んでい
るので割れ欠けに強く複雑形状の磁石も簡単にで
きる、等方性の磁石は、(BH)max=0.5〜
1MGOeで単価が約0.6円/gであり、異方性の磁
石は、(BH)max=1.5程度で単価は約2.8円/g
である。異方性のものの単価が焼結フエライトと
比べ同等以上でありしかも性能が低いのは、バイ
ンダー材料として高価なエンジニアプラスチツク
をVo1%で40〜50%も含んでいるからである。け
れどもフエライトボンド磁石はこのような単価が
高く性能が低いという欠点にもかかわらず、異方
性のものは需要が急増している。この理由は前述
の長所が効いていることに他ならない。次にはア
ルニコ磁石であるが希土類磁石が出現する以前に
は高磁束密度を得ようとするならばこの磁石しか
なかつたので、生産額もフエライト磁石を凌ぐ程
大きかつた。しかし、本来持つている保磁力iHc
の小ささ、コバルト価格の不安定さ、加工のしず
らさそして希土類磁石の出現等が原因となり1979
年項からその需要は低下し続け、遂に1983年には
生産額で希土類磁石に抜かれてしまつた。今後も
この傾向は続くであろう。最後に希土類磁石であ
るが、1970年項から試験的に製造され始め、1976
年あたりより工業的な意味での生産が開始され
た。1976年の日本の生産量は若干5tonであるが以
後急激に伸び1983年には290ton生産されたものと
推定されている。希土類磁石がこのように伸びた
理由としては何と言つても、そのエネルギー積が
それまでの磁石より圧倒的に高い(焼結で16〜
30MGOe)ことが市場のニーズのうまく一致し
たことが挙げられる。しかし単価は他の磁石に比
較して桁違いに高く、40〜50円/gである。また
焼結希土類磁石は非常に脆いという欠点を有して
おり割れ欠けが起りやすく使いにくい。この脆弱
製を克服したものにプラスチツクボンド形希土類
磁石がある。圧粉成形で製造されるものは、
(BH)max=10〜18MGOeを有しておりこの範
囲では焼結磁石に対して優位を保つている。また
最近になつて射出成形、押出し成形といつた技術
が本磁石に採用されるようになり増々使いやすい
磁石としてその応用範囲を拡大している。しかし
バインダーを混入させるのでどうしても磁気性能
には限度があり単価も焼結に比べて現実には低下
していないのでコストパフオーマンスはあまり向
上しない。 磁石のコストパフオーマンスを評価するのに従
来は、(BH)max(MGOe)を単価(円/g)で
割り算した指標が便宜的に使用されていたが、実
際に磁石を使用する時に重要なのは重量当りでは
なく体積あたりのエネルギー積であるから、コス
トパフオーマンスの指標も体積あたりにすべきで
ある。従つて密度をeとすると、指標IDは ID=(BH)max/(e・単価) とするのがよいであろう。この指標にもとづいて
前述した5種類の磁石のコストパフオーマンスを
計算した(第2表a,b)。
〔目的〕
本発明はこのような問題点を解決するもので、
その目的とするところは、性能が高くしかも低コ
ストの磁石を提供することにある。 〔概要〕 本発明による永久磁石合金は、セリウム−シジ
ム、鉄、モリブデン、ボロンを主成分とした合金
である。広い意味では希土類磁石と範ちゆうに入
るが、従来のサマリウム−コバルトを主体とした
磁石とは成分を全く異にする。 希土類元素は一般に15種類が混合希土として産
出する。個々の元素を取り出すには混合希土を分
離精裂しなければならない、また特定の元素のみ
が多く使用されると他の元素が余つてしまい都合
が悪い。従つて希土類元素の値段は単に資源の豊
富さ、重要量ばかりでなく、精練においての抽出
順序その難易さ、そして他の元素とのバランス性
によつて定まる。結果としてSmは約3万円/Kg
ミツシユメタルは3千円/Kg強というように決ま
る(いずれも1983年現在)。Ce−Di(ジジム;Nd
−Pr合金)は、モナザイトおよびバストネサイ
ト鉱の混合希土中にそれぞれ約75%および70%も
含まれており、精練プロセスの最初の方で抽出さ
れるので精練工数はかからず、また近年の重希土
類(SmからLuに至る元素)の伸びとミツシユメ
タル需要減からむしろ余剰が生ずる傾向にあり、
バランス性の心配はない。従つて多量に使用され
るようになればミツシユメタルに近い価格で手に
入るようになるであろう。本発明による永久磁石
合金の特徴の第一はこのように安価な希土類メタ
ルを使用したことにある。 本発明による永久磁石合金の第2の特徴は、従
来の希土類磁石の主成分の一つであるコバルトを
用いていないことである。普通、Ce−Di−Feだ
けではキユーリ点Tcが低くて強磁性体としては
使用できないが、ボロンを適量添加することによ
りTcが上昇し強磁性は安定する。ボロンは純度
の高いものを使用してもよいし、安価なフエロボ
ロンも使用できる。コバルトの代りに鉄を使用し
たことにより資源的な制約条件から開放されると
ともに合金コストを大幅に引き下げられる。 本発明による永久磁石合金の第3の特徴は、保
磁力向上およびバルク状態でも大きな保磁力が得
られるようにするためモリブデン(Mo)を加え
たことにある。Mn添加により、保磁力iHcは実
用に支障のない大きさまで向上する。またバルク
状態で大きな保磁力が得られることには、樹脂ボ
ンド磁石への応用にとつて特に大切であり、10μ
m以上の磁粉も問題なく利用できるので磁石の信
頼性、特性を高めることができる。また、大きな
粒度の磁粉を扱えることはその製造にとつてもメ
リツトがある。Mnの一部をTi、Hf、V、Nb、
Taのうち少なくとも一つの元素で置換するとこ
ろのMoの効果は強められる。 また本発明のCe−Di−Fe−Mo−B合金のBの
一部をAl、Ga、In、Si、Ge、P、S、Bi、Sn、
Pb、Cの少なくとも一つの元素で置換すると強
磁性安定効果はさらに高められる。希土類元素の
一部をLaで置換しても少量では磁力は低下しな
い。Laを入れることにより希土類成分の製造は
一層簡単になりさらに合金を低コストにできる。 次に組成域の限定の理由を述べる。希土類元素
中における元素の原子比R=Ce1−a−bNdaPrb
を示す係数a、bは、Ce−Di合金を工業的に安
価に製造できる組成範囲に取つてある。またM=
Fe1−x−y Mox ByとしたときのRとMと比
Z(Z=M/R)は保磁力を5KOe以上出すため
には4.0〜9.0の間になくてはならない。M中の
Mo量Xは、0.01以上でMoの効果が出始め、0.2
を越えると飽和磁束密度の低下が著しいという理
由で決められた。yは同様にボロンの効果が出始
めるのは0.001以上であり、0.15を越えると保持
力、飽和磁化が急激に低下するという理由により
範囲が定まる。 〔実施例〕 以下、本発明について実施例に基づき詳細に説
明する。 実施例 1 Ce0.4Nd0.4Pr0.2(Fe0.8Mo0.1B0.1)zの組成式で
zを4.0から0.5刻みで9.0まで取つた11種類の合金
(組成式は原子比)を、低周波誘導炉を用いて溶
解した。Bは前もつてFeと母合金を作製し、溶
解しやすいようにした。各合金は、アルゴン雰囲
気中で1100〜1200℃の間の最適温度で均質化処理
4時間行つた後、室温までクエンチされた。その
後820℃で6時間続いて650℃で4時間等温熱処理
を行つた後室温まで1.5℃/mmの冷却速度で除冷
した。合金は次に10〜20μmの平均粒度に粉砕さ
れ、3wt%のエポキシ樹脂と混練された。混練さ
れた磁性粉は15KOeの磁場中で加圧成形され、
エポキシ樹脂をキユアーさせて磁石にした。得ら
れた磁石の磁気特性をZの値に従つて第1図に示
した。Zが4.0から9.0の間で実用上に支障のない
程度の保磁力iHcと高い残留磁束密度Br、エネル
ギー積(BH)maxが得られていることが分る。 実施例 2 第3表に示した組成の合金を用いて実施例1と
同様な方法を用いて磁石を作製した。得られた磁
石の磁気性能を第4表に示す。
【表】
【表】
【表】 各組成にわたり、(BH)maxが7以上の特性が
得られており中にはSm2Co17系の最高性能と同等
のものが得られている。このような磁石が低コス
トでできることは意義深い。 実施例 3 Moの一部をTi、Zr、Hf、V、Nb、Taで置換
した合金を実施例1の方法で溶解した。ただしM
=Fe0.82-WMo0.1AwB0.08(Aは上記の6元素)と
してWを0から0.02刻みで0.20まで11種類とり、
R=Ce0.4Nd0.5Pr0.1としRとMの比Zは6.0とし
た。磁石製造法は実施例1と同様な方法で行つ
た。第2図にAがZrの場合の結果を示した。た
だし均一化後の熱処理は、Hf添加によりiHcは向
上するので高エネルギー積を得るために、iHcは
適度に抑えてヒステリシスの角形成向上を狙つて
最適な条件を採用した。Zr添加しないものより
ある程度添加した方がよい結果が得られているこ
とが分かる。上記6元素の添加によりどれ位添加
前に比べて性能が向上したかを第5表に示す。
【表】 実施例 4 Bの一部を、Al、Ga、In、Si、Ge、P、Si、
Bi、Sn、Pbで置換した合金を実施例1の方法で
溶融した。ただしM=Fe0.75Mo0.1B0.15−uQu(Q
は上記の10元素)、R=Ce0.4Md0.5Pr0.1そしてZ
=6.5(RM6.5)とし、uを0.01から0.01刻みで0.1
まで10種類とつた。磁石製造は実施例1と同様な
方法で行つた。各置換元素で得られた磁石で
(BH)max10MGOe以上のものの中からその
合金のキユーリー点が添加前に比べて最高に向上
した合金のキユーリー点の向上分を各元素ごとに
示すと第6表のようになる。
〔効果〕
以上述べたように本発明によれば、安価な希土
類化合物Ce−Diを用いても高性能なプラスチツ
クボンド磁石および焼結磁石が発現でき、従来の
磁石にない高コストパフオーマンスが達成できる
という効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は、Ce0.4Nd0.4Pr0.2(Fe0.8Mo0.1B0.1)Z
組成において、希土類と他元素との比Zを変化さ
せた時のプラスチツクボンド磁石の磁気特性を示
す。第2図は、Ce0.4Nd0.5Pr0.1(Fe0.82-WMo0.1
ZrwB0.086.0組成においてZrの量wを変化させた
時のプラスチツク磁石のエネルギー積を示す。第
3図は、Co0.45-CNd0.45Pr0.1Lac(Fe0.82Mo0.1
B0.086.5の組成においてLaの量cを変化させた時
のプラスチツクボンド磁石の角形性およびエネル
ギー積の変化を示す。第4図は、Ce0.45-CNd0.45
Pr0.1Lac(Fe0.82Mo0.1B0.086.5の組成の合金を焼結
した磁石のエネルギー積をLaの量cの変化の関
係として示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 (La1-a-b-cCeaPrbNdc)(Fe1-x-y(Mo1-sαs
    x(B1-tβtyzで表わされる永久磁石合金におい
    て、希土類元素Rと他の元素Mとの比をz(z=
    Mの原子数/Rの原子数)としたとき、係数a、
    b、c、x、y、zが次の値の範囲、すなわち 0.01≦a≦0.9 0.05≦b≦0.5 0.05≦c≦0.8 0.01≦x≦0.3 0.001≦y≦0.15 3.5≦z≦9.0 であり、αはTi、Zr、Hf、V、Nb、Taから選
    ばれた少なくとも1種の元素、βは、Al、Ga、
    In、Si、Ge、P、S、Bi、Sn、Pb、Cから選ば
    れた少なくとも1種の元素で係数s、tが次の値
    の範囲すなわち 0.01≦s≦0.99 0.01≦t≦0.99 であることを特徴とする永久磁石合金。
JP59073200A 1984-04-12 1984-04-12 永久磁石合金 Granted JPS60218455A (ja)

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JPS60218455A JPS60218455A (ja) 1985-11-01
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3783975T2 (de) * 1986-07-23 1993-05-27 Hitachi Metals Ltd Dauermagnet mit guter thermischer stabilitaet.
JPH03148804A (ja) * 1987-07-23 1991-06-25 Hitachi Metals Ltd 熱安定性の良好な永久磁石及びその製造方法
JPH03148803A (ja) * 1990-07-17 1991-06-25 Hitachi Metals Ltd 永久磁石

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