JPH06108190A - 希土類永久磁石合金 - Google Patents
希土類永久磁石合金Info
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- JPH06108190A JPH06108190A JP4280829A JP28082992A JPH06108190A JP H06108190 A JPH06108190 A JP H06108190A JP 4280829 A JP4280829 A JP 4280829A JP 28082992 A JP28082992 A JP 28082992A JP H06108190 A JPH06108190 A JP H06108190A
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- 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
- H01F1/047—Alloys characterised by their composition
- H01F1/053—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals
- H01F1/055—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5
- H01F1/0555—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 pressed, sintered or bonded together
- H01F1/0557—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 pressed, sintered or bonded together sintered
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【構成】重量百分率で、24〜28％のＲ（Ｒは希土類元素
のうち１種以上）、10〜20％のFe、３〜６％のCu、２〜
４％のZr、残部Coからなり、かつＲ2Co17 相から成る微
細なセル状組織のセル内のCu量が１原子％以上３原子％
以下の範囲内であることを特徴とする希土類永久磁石合
金。 【効果】本発明によれば、保磁力が 20KOeを超えるよう
な高特性R2Co17系希土類永久磁石合金を製造することが
でき、産業上その利用価値は極めて高い。
のうち１種以上）、10〜20％のFe、３〜６％のCu、２〜
４％のZr、残部Coからなり、かつＲ2Co17 相から成る微
細なセル状組織のセル内のCu量が１原子％以上３原子％
以下の範囲内であることを特徴とする希土類永久磁石合
金。 【効果】本発明によれば、保磁力が 20KOeを超えるよう
な高特性R2Co17系希土類永久磁石合金を製造することが
でき、産業上その利用価値は極めて高い。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、R2Co17系希土類永久磁
石合金に関するものである。
石合金に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】希土類永久磁石合金としては、現在、R2
Co17系磁石合金と R2Fe14B系磁石合金とが一般に使用さ
れている。通常、R2Fe14B系磁石合金の方が最大エネルギ
ー積が大きいため幅広く利用されているが、R2Fe14B系磁
石合金はキュリー温度が約 300℃と低いため 100℃を超
えるような高温では磁気特性が極端に低下してしまい使
用に耐えない。反面、R2Co17系磁石合金はキュリー温度
が約 800℃と高いため、高温においては R2Fe14B系磁石
合金よりも磁気特性が高くなり、高温での使用ではR2Co
17系磁石合金が用いられており、用途が限定されつつも
さらなる高特性を目指して研究開発が進められている。
R2Co17系希土類永久磁石合金はその組織構造として微細
なセル状組織を有していることはよく知られている。こ
のセル状組織は、500〜5,000 Åのセル径をもつR2Co17相
からなるセルと、幅50〜 200Åの境界相であるRCo5相と
からなっている。R2Co17系希土類永久磁石合金は、この
微細なセル状組織に磁壁がピンニングされることにより
保磁力が発生するピンニング型の磁石である。従って、
微細構造であるセル状組織と磁気特性は密接に関係して
おり、セル状組織を適切に制御することにより、磁気特
性を高めようという試みが従来からなされてきた。例え
ば、特開昭 56-156734号および特開昭 56-156735号で
は、セル状組織のセルとセルとの距離を適当な大きさに
制御することにより 15KOeを越えるような大きな保磁力
を得ている。
Co17系磁石合金と R2Fe14B系磁石合金とが一般に使用さ
れている。通常、R2Fe14B系磁石合金の方が最大エネルギ
ー積が大きいため幅広く利用されているが、R2Fe14B系磁
石合金はキュリー温度が約 300℃と低いため 100℃を超
えるような高温では磁気特性が極端に低下してしまい使
用に耐えない。反面、R2Co17系磁石合金はキュリー温度
が約 800℃と高いため、高温においては R2Fe14B系磁石
合金よりも磁気特性が高くなり、高温での使用ではR2Co
17系磁石合金が用いられており、用途が限定されつつも
さらなる高特性を目指して研究開発が進められている。
R2Co17系希土類永久磁石合金はその組織構造として微細
なセル状組織を有していることはよく知られている。こ
のセル状組織は、500〜5,000 Åのセル径をもつR2Co17相
からなるセルと、幅50〜 200Åの境界相であるRCo5相と
からなっている。R2Co17系希土類永久磁石合金は、この
微細なセル状組織に磁壁がピンニングされることにより
保磁力が発生するピンニング型の磁石である。従って、
微細構造であるセル状組織と磁気特性は密接に関係して
おり、セル状組織を適切に制御することにより、磁気特
性を高めようという試みが従来からなされてきた。例え
ば、特開昭 56-156734号および特開昭 56-156735号で
は、セル状組織のセルとセルとの距離を適当な大きさに
制御することにより 15KOeを越えるような大きな保磁力
を得ている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、セル状
組織の制御は未だ十分に行われているとは言えず、セル
状組織を十分に制御することによってR2Co17系希土類永
久磁石合金のさらなる高特性化が期待できる。
組織の制御は未だ十分に行われているとは言えず、セル
状組織を十分に制御することによってR2Co17系希土類永
久磁石合金のさらなる高特性化が期待できる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、微細なセ
ル状組織と磁気特性について鋭意研究を続けた結果、セ
ル内のCuの量が磁気特性、特に保磁力に大きな影響を及
ぼし、セル内のCu量を適切に制御することにより保磁力
が 20KOeを超えるような高特性なR2Co17系永久磁石を製
造することに成功し、本発明を完成した。本発明の要旨
は、重量百分率で、24〜28％のＲ（Ｒは希土類元素のう
ち１種以上）、10〜20％のFe、３〜６％のCu、２〜４％
のZr、残部Coからなり、かつＲ2Co17 相から成る微細な
セル状組織のセル内のCu量が１原子％以上３原子％以下
の範囲内であることを特徴とする希土類永久磁石合金で
ある。
ル状組織と磁気特性について鋭意研究を続けた結果、セ
ル内のCuの量が磁気特性、特に保磁力に大きな影響を及
ぼし、セル内のCu量を適切に制御することにより保磁力
が 20KOeを超えるような高特性なR2Co17系永久磁石を製
造することに成功し、本発明を完成した。本発明の要旨
は、重量百分率で、24〜28％のＲ（Ｒは希土類元素のう
ち１種以上）、10〜20％のFe、３〜６％のCu、２〜４％
のZr、残部Coからなり、かつＲ2Co17 相から成る微細な
セル状組織のセル内のCu量が１原子％以上３原子％以下
の範囲内であることを特徴とする希土類永久磁石合金で
ある。
【０００５】以下、本発明を詳細に説明する。R2Co17系
希土類永久磁石合金は、一般に、次のような工程により
製造される。先ず、所定量の原料金属を秤量して高周波
溶解炉またはアーク炉などの溶解炉で溶解しインゴット
を鋳造する。次いでこのインゴットをジョークラッシャ
ー、スタンプミル、ブラウンミル等を用いて粗粉砕し、
ジェットミル、ボールミル等により粒径１〜50μｍにな
るように微粉砕を行う。次にこの微粉を磁場中で所望の
形に圧縮成形した後、1,100 〜1,250 ℃で燒結し、続い
て燒結温度よりも０〜50℃低い温度で溶体化する。燒
結、溶体化に要する時間は、0.5〜５時間が適当である。
最後に時効処理として、通常初段時効を 700〜 950℃で
一定時間保持し、その後、連続冷却または多段時効を行
う。上記の各工程は、R2Co17系合金が酸化されると特性
の劣化が著しいので、これを防止するため真空中または
非酸化性の雰囲気下で行われる。
希土類永久磁石合金は、一般に、次のような工程により
製造される。先ず、所定量の原料金属を秤量して高周波
溶解炉またはアーク炉などの溶解炉で溶解しインゴット
を鋳造する。次いでこのインゴットをジョークラッシャ
ー、スタンプミル、ブラウンミル等を用いて粗粉砕し、
ジェットミル、ボールミル等により粒径１〜50μｍにな
るように微粉砕を行う。次にこの微粉を磁場中で所望の
形に圧縮成形した後、1,100 〜1,250 ℃で燒結し、続い
て燒結温度よりも０〜50℃低い温度で溶体化する。燒
結、溶体化に要する時間は、0.5〜５時間が適当である。
最後に時効処理として、通常初段時効を 700〜 950℃で
一定時間保持し、その後、連続冷却または多段時効を行
う。上記の各工程は、R2Co17系合金が酸化されると特性
の劣化が著しいので、これを防止するため真空中または
非酸化性の雰囲気下で行われる。
【０００６】溶体化処理終了直後のR2Co17系合金は TbC
u7型の結晶構造を示すが、次工程の時効処理により、R2
Co17相とRCo5相とに分離し、微細なセル状組織を形成す
る。セル状組織は初段時効時に形成され、そのセルの大
きさは、概ね初段時効の温度で決まる。その後の連続冷
却または多段時効により各構成元素が拡散し、セルを構
成するR2Co17相、境界を構成するRCo5相の組成は変化し
ていく。Ｒ、Cuは境界相へと拡散し、Co、Feはセル内へ
と拡散するがZrは殆ど拡散しない。R2Co17相とRCo5相の
組成が変化するにつれて、R2Co17系磁石合金の特性も変
化していく。
u7型の結晶構造を示すが、次工程の時効処理により、R2
Co17相とRCo5相とに分離し、微細なセル状組織を形成す
る。セル状組織は初段時効時に形成され、そのセルの大
きさは、概ね初段時効の温度で決まる。その後の連続冷
却または多段時効により各構成元素が拡散し、セルを構
成するR2Co17相、境界を構成するRCo5相の組成は変化し
ていく。Ｒ、Cuは境界相へと拡散し、Co、Feはセル内へ
と拡散するがZrは殆ど拡散しない。R2Co17相とRCo5相の
組成が変化するにつれて、R2Co17系磁石合金の特性も変
化していく。
【０００７】本発明の最大の特徴は、これらの構成元素
の内、セル内に拡散するCuの量が保磁力に大きな影響を
及ぼすことを見出し、その量を制御したことにある。セ
ルを構成するR2Co17相に含まれるCu量が３原子％を超え
るとR2Co17系磁石合金の保磁力は小さくなってしまう
が、これはR2Co17相の結晶磁気異方性が小さくなるため
だと考えられる。従って、大きな保磁力を得るために、
セルのR2Co17相に含まれるCu量を３原子％以下となるよ
うに時効処理すればよいが、１原子％以下にするために
は長時間の時効処理を必要とし製造上不利であるので、
セルのR2Co17相に含まれるCu量は１原子％以上３原子％
以下の範囲内でに限定される。
の内、セル内に拡散するCuの量が保磁力に大きな影響を
及ぼすことを見出し、その量を制御したことにある。セ
ルを構成するR2Co17相に含まれるCu量が３原子％を超え
るとR2Co17系磁石合金の保磁力は小さくなってしまう
が、これはR2Co17相の結晶磁気異方性が小さくなるため
だと考えられる。従って、大きな保磁力を得るために、
セルのR2Co17相に含まれるCu量を３原子％以下となるよ
うに時効処理すればよいが、１原子％以下にするために
は長時間の時効処理を必要とし製造上不利であるので、
セルのR2Co17相に含まれるCu量は１原子％以上３原子％
以下の範囲内でに限定される。
【０００８】次に、R2Co17系永久磁石合金の組成を重量
百分率で、24〜28％のＲ（Ｒは希土類元素のうち１種以
上）、10〜20％のFe、３〜６％のCu、２〜４％のZr、残
部Coと限定したのは、以下のような理由からである。R2
Co17系永久磁石合金中に含まれるＲの量が、28重量％を
超えるとBrが低下すし、24重量％未満では角型が悪くな
る。ここにＲは、Ｙを含む La,Ce,Pr,Nd,Pm,Sm,Eu,Gd,T
b,Dy,Ho,Er,Tm,YbおよびLuの内から選択される１種また
は２種以上の混合元素であり、好ましくはSmである。ま
た、R2Co17系永久磁石合金中に含まれるFe量が、10重量
％未満ではBrが低下してしまい、20重量％を超えると保
磁力が低下し、Zr量が２重量％未満では充分な保磁力が
得られず、４重量％より多くなると最大エネルギー積の
低下を引き起こす。更にCu量が３重量％未満では保磁力
が低くなってしまい、６重量％より多くなるとBrの低下
をもたらす。
百分率で、24〜28％のＲ（Ｒは希土類元素のうち１種以
上）、10〜20％のFe、３〜６％のCu、２〜４％のZr、残
部Coと限定したのは、以下のような理由からである。R2
Co17系永久磁石合金中に含まれるＲの量が、28重量％を
超えるとBrが低下すし、24重量％未満では角型が悪くな
る。ここにＲは、Ｙを含む La,Ce,Pr,Nd,Pm,Sm,Eu,Gd,T
b,Dy,Ho,Er,Tm,YbおよびLuの内から選択される１種また
は２種以上の混合元素であり、好ましくはSmである。ま
た、R2Co17系永久磁石合金中に含まれるFe量が、10重量
％未満ではBrが低下してしまい、20重量％を超えると保
磁力が低下し、Zr量が２重量％未満では充分な保磁力が
得られず、４重量％より多くなると最大エネルギー積の
低下を引き起こす。更にCu量が３重量％未満では保磁力
が低くなってしまい、６重量％より多くなるとBrの低下
をもたらす。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の実施態様を実施例を挙げて具
体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるもので
はない。 （実施例１）合金組成がSm25.5重量％、Fe14重量％、Cu
4.5重量％、Zr３重量％、残Coとなるように原料金属を
秤量をした後、これらを高周波溶解炉にて溶解し合金イ
ンゴットを作製した。得られた合金インゴットをブラウ
ンミルを用いて粗粉砕し、その後ジェットミルで微粉砕
を行った。微粉砕後の合金粉の平均粒径は約５μｍであ
った。この合金粉を磁場中で成形を行い、得られた成形
体を1,200 ℃で燒結、1,180 ℃で溶体化した。次いで時
効処理はまず初段時効として 850℃で２時間保持した
後、５℃/min、１℃/min、0.2℃/min、のそれぞれの冷却
速度で 400℃まで連続冷却を行い、急冷した。得られた
永久磁石は、磁気特性を測定し、透過電子顕微鏡で微細
組織を観察し、エネルギー分散型Ｘ線分析装置で微細組
織のセル内の組成のCuの定量分析を行った。得られた結
果を表１に示す。
体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるもので
はない。 （実施例１）合金組成がSm25.5重量％、Fe14重量％、Cu
4.5重量％、Zr３重量％、残Coとなるように原料金属を
秤量をした後、これらを高周波溶解炉にて溶解し合金イ
ンゴットを作製した。得られた合金インゴットをブラウ
ンミルを用いて粗粉砕し、その後ジェットミルで微粉砕
を行った。微粉砕後の合金粉の平均粒径は約５μｍであ
った。この合金粉を磁場中で成形を行い、得られた成形
体を1,200 ℃で燒結、1,180 ℃で溶体化した。次いで時
効処理はまず初段時効として 850℃で２時間保持した
後、５℃/min、１℃/min、0.2℃/min、のそれぞれの冷却
速度で 400℃まで連続冷却を行い、急冷した。得られた
永久磁石は、磁気特性を測定し、透過電子顕微鏡で微細
組織を観察し、エネルギー分散型Ｘ線分析装置で微細組
織のセル内の組成のCuの定量分析を行った。得られた結
果を表１に示す。
【００１０】
【表１】
【００１１】（実施例２）実施例１と同様な条件で燒結
体を作成し、その後次のような時効処理を施した。すな
わち、初段時効として 870℃で１、２、５、10時間保持
した後、１℃/minの冷却速度で 400℃まで連続冷却し急
冷した。得られた永久磁石は、磁気特性を測定し、透過
電子顕微鏡で微細組織を観察し、エネルギー分散型Ｘ線
分析装置で微細組織のセル内の組成のCuの定量分析を行
った。得られた結果を表２に示す。
体を作成し、その後次のような時効処理を施した。すな
わち、初段時効として 870℃で１、２、５、10時間保持
した後、１℃/minの冷却速度で 400℃まで連続冷却し急
冷した。得られた永久磁石は、磁気特性を測定し、透過
電子顕微鏡で微細組織を観察し、エネルギー分散型Ｘ線
分析装置で微細組織のセル内の組成のCuの定量分析を行
った。得られた結果を表２に示す。
【００１２】
【表２】
【００１３】（実施例３）実施例１と同様な条件で燒結
体を作製し、その後次のような時効処理を施した。すな
わち、初段時効としてそれぞれ 800℃、850℃、900℃で10
時間保持した後、700℃で１時間、600℃で２時間、500℃
で５時間、400℃で10時間の多段時効を行った。得られた
永久磁石は、磁気特性を測定し、透過電子顕微鏡で微細
組織を観察し、エネルギー分散型Ｘ線分析装置で微細組
織のセル内の組成のCuの定量分析を行った。得られた結
果を表３に示す。
体を作製し、その後次のような時効処理を施した。すな
わち、初段時効としてそれぞれ 800℃、850℃、900℃で10
時間保持した後、700℃で１時間、600℃で２時間、500℃
で５時間、400℃で10時間の多段時効を行った。得られた
永久磁石は、磁気特性を測定し、透過電子顕微鏡で微細
組織を観察し、エネルギー分散型Ｘ線分析装置で微細組
織のセル内の組成のCuの定量分析を行った。得られた結
果を表３に示す。
【００１４】
【表３】
【００１５】
【発明の効果】本発明によれば、保磁力が 20KOeを超え
るような高特性R2Co17系希土類永久磁石合金を製造する
ことができ、産業上その利用価値は極めて高い。
るような高特性R2Co17系希土類永久磁石合金を製造する
ことができ、産業上その利用価値は極めて高い。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｈ０１Ｆ 7/02 Ｚ
Claims (1)
- 【請求項１】重量百分率で、24〜28％のＲ（Ｒは希土類
元素のうち１種以上）、10〜20％のFe、３〜６％のCu、
２〜４％のZr、残部Coからなり、かつＲ2Co17相から成
る微細なセル状組織のセル内のCu量が１原子％以上３原
子％以下の範囲内であることを特徴とする希土類永久磁
石合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4280829A JPH06108190A (ja) | 1992-09-25 | 1992-09-25 | 希土類永久磁石合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4280829A JPH06108190A (ja) | 1992-09-25 | 1992-09-25 | 希土類永久磁石合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06108190A true JPH06108190A (ja) | 1994-04-19 |
Family
ID=17630570
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4280829A Pending JPH06108190A (ja) | 1992-09-25 | 1992-09-25 | 希土類永久磁石合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06108190A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003058648A1 (en) * | 2001-12-28 | 2003-07-17 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Rare earth element sintered magnet and method for producing rare earth element sintered magnet |
| CN107430915A (zh) * | 2015-09-15 | 2017-12-01 | 株式会社东芝 | 永久磁铁以及旋转电机 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61260610A (ja) * | 1985-05-15 | 1986-11-18 | Seiko Instr & Electronics Ltd | 永久磁石の製造方法 |
| JPH02104632A (ja) * | 1988-10-12 | 1990-04-17 | Hitachi Metals Ltd | 永久磁石合金の製造方法 |
-
1992
- 1992-09-25 JP JP4280829A patent/JPH06108190A/ja active Pending
Patent Citations (2)
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| EP3352181A4 (en) * | 2015-09-15 | 2019-05-08 | Kabushiki Kaisha Toshiba | PERMANENT MAGNET AND DYNAMOELECTRIC MACHINE |
| US11081264B2 (en) | 2015-09-15 | 2021-08-03 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Permanent magnet and rotary electrical machine |
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