JPH06212327A - 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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Abstract
のうち1種以上)、5〜30%のFe、3〜6%のCu、2〜
4%のZr、残部Coから成り、微細なセル状組織のセル内
の組成が原子百分率で、8≦R≦12、5≦Fe≦40、1≦
Cu≦4、 0.1≦Zr≦3、残部Coから成ることを特徴とす
る希土類永久磁石合金。 【効果】本発明によれば、残留磁束密度および保磁力の
高い高特性R2Co17 系永久磁石合金が得られ、産業上そ
の利用価値は極めて高い。
Description
磁石合金に関するものである。
2Co17 系磁石合金とR2Fe14 B系磁石合金とが一般に使
用されている。通常R2Fe14 B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、これ
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R2Fe14 B系磁石合
金よりも磁気特性が高くなり、高温での使用はR2Co17
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。
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、500〜5000Åのセル径を
もつR2Co17 相と、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56-156
735 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。
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。本発明
は、セル内組織を精密に制御することにより優れた高磁
気特性を示す希土類永久磁石合金を提供しようとするも
のである。
ル状組織と磁気特性について鋭意研究を続けた結果、セ
ル内の組成が磁気特性に大きな影響を及ぼし、セル内の
組成を適切に制御することにより残留磁束密度や保磁力
が高い高特性なR2Co17 系永久磁石を製造することに成
功した。即ち、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)、5〜30%の
Fe、3〜6%のCu、2〜4%のZr、残部Coから成り、微
細なセル状組織のセル内の組成が原子百分率で、8≦R
≦12、5≦Fe≦40、1≦Cu≦4、 0.1≦Zr≦3、残部Co
から成ることを特徴とする希土類永久磁石合金にある。
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、所定量の原料を秤量し、それらを高
周波溶解炉またはアーク炉などの溶解炉で溶解し鋳造す
る。続いて、この溶解インゴットをジョークラッシャ
ー、スタンプミル、ブラウンミルなどを用いて粗粉砕を
行い、その後、ジェットミル、ボールミルなどにより、
粒径1〜50μmになるように微粉砕を行う。微粉砕され
たR2Co17 系合金は、磁場中で成形され、その後、1,10
0 〜1,250℃で燒結され、次いで、燒結温度よりも0〜5
0℃低い温度で溶体化される。燒結、溶体化に要する時
間は、0.5〜5時間が適当である。最後に時効処理が施さ
れる。時効処理は通常初段時効として 700〜 950℃で一
定の時間保持し、その後、連続冷却または多段時効を行
う。上記の各工程においては、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ぐため、真空中
または非酸化性の雰囲気下で行われる。
型の結晶構造を示すが、次工程の時効処理によりR2Co
17 相とRCo5 相とに分離し、微細なセル状組織を形成
する。この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、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
ル内へと拡散し、Zrは殆ど拡散しない。R2Co17相とRC
o5 相の組成が変化していくことにより、R2Co17 系磁
石合金の特性も変化していく。従って、セル内の組成を
適切に制御することにより、残留磁束密度、保磁力が高
い高性能永久磁石を製造することが可能である。
より規定される。セル内のRの量を原子%で8%以上12
%以下としたのは、Rの量が12%より多くなると大きな
保磁力が得られないためである。これは、Rの量が多い
ということは相分離の進行が不十分であるということで
あり、従って、磁壁のピンニング作用が不十分であるた
めと考えられる。また、セルの結晶構造をR2Co17 相に
保つためにはセル内のRの量は8%以上が必要である。
Rは希土類元素の1種以上で、Yを含む La,Ce,Pr,Nd,P
m,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,YbおよびLuから選択される
1種または2種以上の混合元素とすることができる。セ
ルのR2Co17 相に含まれるFe量が5原子%未満であると
R2Co17 系磁石合金の残留磁束密度は小さくなってしま
う。これは、R2Co17 相に含まれるFe量が5原子%より
少なくなると、R2Co17 相の飽和磁化が小さくなるため
だと考えられる。従って、大きな残留磁束密度を得るた
めに、セルのR2Co17 相に含まれるFe量が5原子%以上
となるように時効処理すればよいが、セル内に含まれる
Fe量が40原子%より多くなると保磁力が低下してしま
う。以上のような観点により、セルのR2Co17 相に含ま
れるFe量が5原子%以上40原子%以下に限定される。
%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。これは、R2Co17 相に含まれるCu量が4原子
%を超えると、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
めにはセルのR2Co17 相に含まれるCu量が4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、製造上問題が
ある。以上のような観点により、セルのR2Co17 相に含
まれるCu量が1原子%以上4原子%以下に限定される。
セル内のZr量が3原子%を超えると、永久磁石の残留磁
束密度が低下してしまう。また、0.1原子%未満に(≦は
以上)するためには長時間の時効処理を行わなければな
らず、製造上不合理である。
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。
R2Co17 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 が低下する。また、24重量%未満では
角型が悪くなる。また、Fe量が、5重量%未満ではBr
が低下してしまい、30重量%を超えると保磁力が低下す
る。さらにZr量が2重量%未満では十分な保磁力が得ら
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。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。
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Sm 25.5、Fe 14、Cu 4.5、Zr 3、
残Co各重量%となるように原料を秤量した後、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ない平均粒径を約
5μmとした。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、0.5 ℃/min の冷却速度で夫々 600℃、500
℃、400℃まで連続冷却を行い、続いて常温まで急冷し
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、エネルギー分散型X線分析装
置で微細組織のセル内の各元素の定量分析を行った。得
られた結果を表1に示す。
4.0、Zr 2、 残 Co 各重量%とし、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。即ち、初段時効として 870℃で2時間保持した後、
それぞれ50℃/min、10℃/min、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
の各元素の定量分析を行った。得られた結果を表2に示
す。
5.0、Zr 2.5、残 Co 各重量%とし、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、初段時効としてそれぞれ 850℃で 0.5、
2、10時間保持した後、700℃で1時間、600℃で2時間、5
00℃で5時間、400℃で10時間の多段処理を行った。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
細組織のセル内の各元素の定量分析を行った。得られた
結果を表3に示す。
磁力の高い高特性R2Co17 系永久磁石合金が得られ、産
業上その利用価値は極めて高い。
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)、5〜30%のFe、3〜6%のCu、
2〜4%のZr、残部Coから成り、微細なセル状組織のセ
ル内の組成が原子百分率で、8≦R≦12、5≦Fe≦40、
1≦Cu≦4、 0.1≦Zr≦3、残部Coから成ることを特徴
とする希土類永久磁石合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5022080A JP2904667B2 (ja) | 1993-01-14 | 1993-01-14 | 希土類永久磁石合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5022080A JP2904667B2 (ja) | 1993-01-14 | 1993-01-14 | 希土類永久磁石合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06212327A true JPH06212327A (ja) | 1994-08-02 |
| JP2904667B2 JP2904667B2 (ja) | 1999-06-14 |
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ID=12072909
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|---|---|---|---|
| JP5022080A Expired - Lifetime JP2904667B2 (ja) | 1993-01-14 | 1993-01-14 | 希土類永久磁石合金 |
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