JPH06192795A

JPH06192795A - 永久磁石合金

Info

Publication number: JPH06192795A
Application number: JP4345785A
Authority: JP
Inventors: Keisuke Nakamura; 啓介中村; Minoru Endo; 実遠藤
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1992-12-25
Filing date: 1992-12-25
Publication date: 1994-07-12

Abstract

(57)【要約】【目的】添加元素Ｍを添加することにより、磁気特性
の改善を図ったＢａＣｄ₁₁型結晶構造相を主相とする永
久磁石を提供する。【構成】組成式：Ｒ_aＴ_bＳｉ_cＭ_d（式中ＲはＹを含む
全ての希土類元素のうち少なくとも１種、ＴはＦｅおよ
びＣｏの１種または２種、ＭはＢ，Ｃ，Ｎ，Ａｌ，Ｔ
ｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｇａ，Ｇｅ，
Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｒｅ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｉｎ，Ｓ
ｎ，Ｓｂ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗ，Ｐｔ，Ａｕ，Ｂｉのうちの
少なくとも１種で、1≦ ａ ≦15 ａｔ％，0.1≦ ｂ ≦1
00-a-c-d ａｔ％，5≦ ｃ ≦30 ａｔ％，0.1≦ ｄ ≦20
ａｔ％）で示され、主相が体心正方晶ＢａＣｄ₁₁型結
晶構造を有するように構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＶＣＭ（ボイスコイル
モータ），回転機器等に使用される高性能希土類永久磁
石に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から知られ、量産されている高性能
希土類永久磁石にＳｍ−Ｃｏ系やＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石
などがある。これらの磁石に含まれる希土類元素Ｓｍ，
Ｎｄなどは、大きな結晶磁気異方性発現において重要な
役割を果たし、高い保磁力を得るため必要不可欠であ
る。

【０００３】しかし、希土類元素は一般に高価なため、
これらを多く含有することは製造コスト的に不利であ
る。このため、高性能希土類磁石のコスト低減には希土
類含有量の低減が必要である。

【０００４】この含有希土類量の低減化を図った磁石材
料としてＴｈＭｎ₁₂型結晶構造を有する金属間化合物Ｓ
ｍ−Ｆｅ−Ｔｉ系が見いだされている（特公平４−５０
７２２号）。しかし実際には、この組成系で焼結磁石が
作製された例はなく、超急冷，メカニカルアロイング法
による磁気特性が報告されている。

【０００５】また同様に、Ｓｍ−Ｃｏ系やＮｄ−Ｆｅ−
Ｂ系よりも含有希土類量を低減した磁石材料として体心
正方晶のＢａＣｄ₁₁型結晶構造を有する金属間化合物Ｎ
ｄ−Ｆｅ−Ｃｏ−Ｓｉ系も報告されている（J.Chem.Res
earch(S),1987,138）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の金属間
化合物は飽和磁化，異方性磁界，キュリー温度が低く、
実用高性能希土類磁石には使用できなかった。本発明は
上記問題点を改善するためになされ、飽和磁化，異方性
磁界，キュリー温度の改善を図った高性能希土類永久磁
石を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、高価な希
土類元素量を低減し、ＢａＣｄ₁₁型結晶構造を有する金
属間化合物の磁気特性を向上させるために研究を重ねた
結果、Ｒ−Ｆｅ−Ｃｏ−Ｓｉ系に更に添加元素を添加す
ることにより、本金属間化合物を主相とする永久磁石を
形成したとき、飽和磁化，異方性磁界，キュリー温度を
大幅に高めることが可能となることを見いだし、本発明
を完成させた。

【０００８】すなわち、本発明にかかわる永久磁石合金
は、組成式：Ｒ_aＴ_bＳｉ_CＭ_d（式中ＲはＹを含む全ての
希土類元素のうち少なくとも１種、ＴはＦｅまたはＣｏ
の１種または２種、ＭはＢ，Ｃ，Ｎ，Ａｌ，Ｔｉ，Ｖ，
Ｃｒ，Ｍｎ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｇａ，Ｇｅ，Ｚｒ，Ｎ
ｂ，Ｍｏ，Ｒｅ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｉｎ，Ｓｎ，Ｓ
ｂ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗ，Ｐｔ，Ａｕ，Ｂｉのうちの少なく
とも１種で、1≦ ａ ≦15 ａｔ％，0.1≦ ｂ ≦100-ａ-
ｃ-ｄａｔ％，5≦ ｃ ≦30 ａｔ％，0.1≦ ｄ≦20 ａ
ｔ％）からなり、主相が体心正方晶ＢａＣｄ₁₁型結晶構
造を有することを特徴とする。

【０００９】本発明にかかわる永久磁石合金において、
組成を上記のように限定した理由を下記に説明する。

【００１０】Ｒとしては、Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｐ
ｍ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔ
ｍ，Ｙｂ，Ｌｕの希土類元素およびＹで、これらの少な
くとも１種または２種以上の混合物が使用される。Ｒは
いずれも材料に磁気異方性をもたらし、高い保磁力を与
えるため１ａｔ％以上、１５ａｔ％以下がよい。Ｒが１
ａｔ％未満ではα-Ｆｅが生成して保磁力を下げ、１５
ａｔ％を越えると飽和磁化が大幅に低下する。また高価
な希土類元素を大量に使うことになり、製造コストが上
がるため不利である。

【００１１】Ｆｅは磁気モーメントを増大するので０．
１ａｔ％以上添加することが好ましい。

【００１２】ＣｏはＦｅと全量置換可能であり、飽和磁
化はＦｅ：Ｃｏ＝１：１付近で最大になる。さらにＣｏ
は耐食性の向上に効果があるが、高価なため製造コスト
との兼ね合いで任意の量の比で選択可能である。

【００１３】ＳｉはＢａＣｄ₁₁型構造を安定化するため
に不可欠で、５ａｔ％以上、３０ａｔ％以下がよい。Ｓ
ｉが５ａｔ％未満ではＢａＣｄ11型構造が生成せず、３
０ａｔ％を越えると飽和磁化が大幅に低下する。

【００１４】Ｍ元素としては、Ｂ，Ｃ，Ｎ，Ａｌ，Ｔ
ｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｇａ，Ｇｅ，
Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｒｅ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｉｎ，Ｓ
ｎ，Ｓｂ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗ，Ｐｔ，Ａｕ，Ｂｉのうちの
少なくとも１種または２種以上の混合物が使用される。
本来Ｍ元素を添加しなくともＢａＣｄ₁₁型結晶構造はＲ
−Ｆｅ−Ｃｏ−Ｓｉ系により形成するが、Ｍ元素を２０
ａｔ％以下の範囲で添加することにより、飽和磁化，異
方性磁界，キュリー温度の向上に有効な元素である。

【００１５】すなわち、Ｒ−Ｆｅ−Ｃｏ−Ｓｉ系による
ＢａＣｄ₁₁型結晶構造を有する化合物は、Ｒの強い異方
性と、ＦｅまたはＣｏの３ｄ−３ｄ交換相互作用による
高いキュリー温度と、ＦｅまたはＣｏの３ｄバンドギャ
ップの大きな磁気モーメントによる高い飽和磁化が期待
される。

【００１６】しかし実際は、Ｒ−Ｒ距離が遠いため異方
性磁界が弱く、弱い３ｄ−３ｄ交換相互作用のためキュ
リー温度も低く、３ｄバンドへＳｉ原子からの電子移入
によりギャップが埋められて飽和磁化も低い。

【００１７】本発明は、Ｍ元素をこのＲ−Ｆｅ−Ｃｏ−
Ｓｉ系に添加することにより、Ｒ−Ｒ距離を近づけて異
方性磁界を向上させ、３ｄ−３ｄ交換相互作用を強化し
てキュリー温度を改善し、３ｄバンドへＳｉ原子からの
電子移入を抑えて飽和磁化を向上するのに効果がある。

【００１８】上記効果を現すためにＭは０．１ａｔ％以
上の添加が好ましいが、２０ａｔ％を越えて添加すると
飽和磁化が大幅に低下する。

【００１９】次に本発明にかかわる永久磁石の製造方法
について説明する。本発明にかかわる永久磁石は公知の
製造方法、例えば、溶解、鋳造、熱処理、または溶解、
鋳造、粉砕、成形、焼結、熱処理、または溶解、鋳造、
超急冷、熱処理することにより得られる。さらに、原料
または溶解合金の粉末を相互に固相反応させて合金化す
るメカニカルアロイング法や、ＣまたはＮを添加する際
にガス−固体反応法を用いても得られる。また、上記の
ような合金材を一体化するための熱処理の代わりにホッ
トプレス処理を行ってもよい。なお、上記の合金材を熱
処理後、エポキシ樹脂，ナイロン系などの樹脂と混合し
成形してボンド磁石を製造することができる。

【００２０】本発明にかかわる永久磁石は、体心正方晶
の安定なＢａＣｄ₁₁型結晶構造を有する化合物相を主体
とし、添加元素Ｍにより飽和磁化、異方性磁界、キュリ
ー温度が高く、従来の２元系または３元系の化合物と比
べて極めて優れた磁気特性を発揮する。

【００２１】

【実施例】

（実施例１）表１に示すR,Fe,Co,Si,Al,V,Ga,Mo,Hf,Zr,
Pd,Ti,Mn,Cの元素からなる組成の合金をアーク溶解によ
り作製した。得られたインゴットを粉砕し、さらに一部
をガス−固体反応法により窒化および炭化を500℃で4時
間おこなった。これら粉末の飽和磁化（σs），異方性
磁界（ＨA），キュリー温度（Ｔc）を測定したところ、
表２に示す結果が得られた。

【００２２】

【表１】 ┃

【００２３】

【表２】

【００２４】以上のように、Ｒ−Ｆｅ−Ｃｏ−Ｓｉ−Ｍ
系材料は高い磁気特性が得られる。

【００２５】（実施例２）表３に示すR,Fe,Co,Si,Al,Z
r,B,Cr,Mo,In,Ta,W,Nb,Cu,Ge,Snの元素からなる組成の
合金をアーク溶解により作製した。得られたインゴット
をディスクミルで平均5〜10μmの大きさに粗粉砕し、ジ
ェットミルで平均2〜3μmの大きさに微粉砕し、横磁場
成形した。1000〜1200℃で2時間焼結し、550〜950℃で2
時間熱処理した後急冷した。熱処理後の異方性焼結体の
残留磁束密度（Ｂr），保磁力（iＨc），最大エネルギ
ー積（（ＢＨ）max）を測定したところ、表４に示す結
果が得られた。

【００２６】

【表３】 ┃

【００２７】

【表４】 ┃

【００２８】以上のように、Ｒ−Ｆｅ−Ｃｏ−Ｓｉ−Ｍ
系焼結磁石は高い磁気特性が得られる。

【００２９】

【発明の効果】以上のように、本発明によればＲ−Ｆｅ
−Ｃｏ−Ｓｉ系にＭ元素を添加することにより、安定し
た体心正方晶ＢａＣｄ₁₁型構造を有する金属間化合物の
飽和磁化，異方性磁界，キュリー温度を改善し、さらに
本金属間化合物を主相とする磁気特性の高い永久磁石を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＢａＣｄ₁₁型結晶構造の粉末Ｘ線回折図を示
す。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】組成式：Ｒ_aＴ_bＳｉ_CＭ_d（式中ＲはＹを
含む全ての希土類元素のうち少なくとも１種、ＴはＦｅ
またはＣｏの１種または２種、ＭはＢ，Ｃ，Ｎ，Ａｌ，
Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｇａ，Ｇ
ｅ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｒｅ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｉ
ｎ，Ｓｎ，Ｓｂ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗ，Ｐｔ，Ａｕ，Ｂｉの
うちの少なくとも１種で、1≦ ａ ≦15 ａｔ％，0.1≦
ｂ ≦100-ａ-ｃ-ｄａｔ％，5≦ ｃ ≦30 ａｔ％，0.1
≦ ｄ ≦20 ａｔ％）からなり、主相が体心正方晶Ｂａ
Ｃｄ₁₁型結晶構造を有することを特徴とする永久磁石合
金。