JPH0569908B2 - - Google Patents

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JPH0569908B2
JPH0569908B2 JP59073993A JP7399384A JPH0569908B2 JP H0569908 B2 JPH0569908 B2 JP H0569908B2 JP 59073993 A JP59073993 A JP 59073993A JP 7399384 A JP7399384 A JP 7399384A JP H0569908 B2 JPH0569908 B2 JP H0569908B2
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magnets
rare earth
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magnet
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)−銀(Ag)−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づいて分類すると第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
ながら本来がセラミツク磁石なので硬くて脆く耐
衝撃性に乏しい。そして複雑な形状に加工しにく
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、靭性と加工性に富んでいるの
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
vol%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
頃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年頃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とうまく一致し
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
性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ρとすると、指標IDは ID=(BH)max/(ρ・単価) とするのがよいであろう。この指標にもとずいて
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−ジジ
ム、鉄、銀、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の範ちゆうに入るが、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
離精製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、需要量ばかりでなく、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、精錬プロセスの最初の方で抽出さ
れるので精錬工数はかからず、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解放されると
ともに合金コストも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銀(Ag)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は、樹脂ボンド磁石へ
の応用にとつて特に大切であり、10μm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、Zr、Hf、V、Nb、Taのう
ち少なくとも一つの元素で置換するとこのAgの
効果は強められる。 また本発明のCe−Li−Fe−Ag−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−b Nda
Prb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 Agx ByとしたときのRとMの
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
Ag量xは、0.01以上でAg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を越えると保磁力、
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(Fe0.8Ag0.1B0.1)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
を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℃/min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た実施例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 Ag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−w Ag0.1Aw B0.08(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。
ただし均質化後の熱処理は、Ti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性向上を狙つ
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
溶解した。ただしM=Fe0.75Ag0.15B0.15−uQu(Q
は上記の10元素)、R=Ce0.4Nd0.5Pr0.1そしてZ
=6.5(RM 6.5)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見でき、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(Fe0.8Ag0.1B0.1)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−WAg0.1
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、Ce0.45−cNd0.45Pr0.1Lac(Fe0.82Ag0.1
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(Fe0.82Ag0.1B0.086.5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
数として示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 (La1-a-b-cCeaPrbNdc)(Fe1-x-y(Ag1-sαsx
    (B1-tBtyz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、Nd、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。
JP59073993A 1984-04-13 1984-04-13 永久磁石合金 Granted JPS60218453A (ja)

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JPS60218453A JPS60218453A (ja) 1985-11-01
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH023206A (ja) * 1988-06-20 1990-01-08 Seiko Epson Corp 希土類−鉄系永久磁石

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