JPH11283815A - 磁石材料とそれを用いたボンド磁石 - Google Patents
磁石材料とそれを用いたボンド磁石Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 Ｒ−Ｆｅ−Ｎ系の磁石材料やＴｂＣｕ7 型化
合物およびその窒化物からなる磁石材料において、磁気
特性を損なうことなく、希土類元素量を低減することを
可能にする。 【解決手段】 一般式：（Ｒ1 X Ｒ2 Y Ｂ
Z Ｍ1-X-Y-Z ) 1-Q ＮQ（式中、Ｒ1 は希土類元素から
選ばれる少なくとも 1種の元素を、Ｒ2 はＺｒ、Ｈｆお
よびＳｃから選ばれる少なくとも 1種の元素を、ＭはＦ
ｅおよびＣｏから選ばれる少なくとも 1種の元素を示
し、 X、 Y、 Z、および Qはそれぞれ0.02≦X ≦0.07、
0.001≦Y 、0.03≦ X+Y≦0.2 、 0≦ Z≦0.1 、 0.001
≦ Q≦0.2 を満足する数である）で実質的に表される組
成を有し、例えばＴｂＣｕ7 型結晶構造を有する結晶相
を主相と磁石材料である。
合物およびその窒化物からなる磁石材料において、磁気
特性を損なうことなく、希土類元素量を低減することを
可能にする。 【解決手段】 一般式：（Ｒ1 X Ｒ2 Y Ｂ
Z Ｍ1-X-Y-Z ) 1-Q ＮQ（式中、Ｒ1 は希土類元素から
選ばれる少なくとも 1種の元素を、Ｒ2 はＺｒ、Ｈｆお
よびＳｃから選ばれる少なくとも 1種の元素を、ＭはＦ
ｅおよびＣｏから選ばれる少なくとも 1種の元素を示
し、 X、 Y、 Z、および Qはそれぞれ0.02≦X ≦0.07、
0.001≦Y 、0.03≦ X+Y≦0.2 、 0≦ Z≦0.1 、 0.001
≦ Q≦0.2 を満足する数である）で実質的に表される組
成を有し、例えばＴｂＣｕ7 型結晶構造を有する結晶相
を主相と磁石材料である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高性能永久磁石と
して用いられる磁石材料とそれを用いたボンド磁石に関
する。
して用いられる磁石材料とそれを用いたボンド磁石に関
する。
【０００２】
【従来の技術】高性能希土類永久磁石の一種として、従
来からＳｍ−Ｃｏ系磁石、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石などが
知られている。これらの磁石にはＦｅやＣｏが多量に含
まれ、飽和磁束密度の増大に寄与している。また、これ
らの磁石にはＮｄやＳｍなどの希土類元素が含まれてお
り、希土類元素は結晶場中における4f電子の挙動に由来
して、非常に大きな磁気異方性をもたらす。これにより
保磁力の増大が図られ、高性能な磁石が実現される。
来からＳｍ−Ｃｏ系磁石、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石などが
知られている。これらの磁石にはＦｅやＣｏが多量に含
まれ、飽和磁束密度の増大に寄与している。また、これ
らの磁石にはＮｄやＳｍなどの希土類元素が含まれてお
り、希土類元素は結晶場中における4f電子の挙動に由来
して、非常に大きな磁気異方性をもたらす。これにより
保磁力の増大が図られ、高性能な磁石が実現される。
【０００３】このような高性能磁石は、主としてモー
タ、計測器などの電気機器に使用されている。近年、各
種電気機器への小形化および低価格化の要求が高まり、
それに対応するためにより高性能な永久磁石が求められ
ている。このような要求に対して、Ｒ−Ｆｅ−Ｎ系磁石
はそのような可能性を秘めた磁石材料として注目を集め
ている（特公平 5-82041号公報、特開平 2-57663号公
報、同4-288801号公報など参照）。また、本発明者らは
残留磁化が高いなど、磁石特性に優れたＴｂＣｕ7型化
合物およびその窒化物を提案している（特開平6-172936
号公報、同 9-74006号公報など参照）。
タ、計測器などの電気機器に使用されている。近年、各
種電気機器への小形化および低価格化の要求が高まり、
それに対応するためにより高性能な永久磁石が求められ
ている。このような要求に対して、Ｒ−Ｆｅ−Ｎ系磁石
はそのような可能性を秘めた磁石材料として注目を集め
ている（特公平 5-82041号公報、特開平 2-57663号公
報、同4-288801号公報など参照）。また、本発明者らは
残留磁化が高いなど、磁石特性に優れたＴｂＣｕ7型化
合物およびその窒化物を提案している（特開平6-172936
号公報、同 9-74006号公報など参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述したＲ−Ｆｅ−Ｎ
系の磁石材料やＴｂＣｕ7 型化合物およびその窒化物か
らなる磁石材料は、より高性能な磁石材料として期待を
集めているものの、Ｓｍ−Ｃｏ系磁石やＮｄ−Ｆｅ−Ｂ
系磁石などと同様に、高価な希土類元素を比較的多く含
んでおり、さらなる低コスト化や省資源化のために希土
類元素の含有量の低減が求められている。
系の磁石材料やＴｂＣｕ7 型化合物およびその窒化物か
らなる磁石材料は、より高性能な磁石材料として期待を
集めているものの、Ｓｍ−Ｃｏ系磁石やＮｄ−Ｆｅ−Ｂ
系磁石などと同様に、高価な希土類元素を比較的多く含
んでおり、さらなる低コスト化や省資源化のために希土
類元素の含有量の低減が求められている。
【０００５】また特に、希土類元素の主成分がＳｍある
場合、Ｓｍは蒸気圧が高いために溶融時に揮発しやす
く、組成制御が困難になるという問題がある。このＳｍ
量の変動は磁気特性、特に保磁力のばらつきにつなが
る。
場合、Ｓｍは蒸気圧が高いために溶融時に揮発しやす
く、組成制御が困難になるという問題がある。このＳｍ
量の変動は磁気特性、特に保磁力のばらつきにつなが
る。
【０００６】このようなことから、Ｒ−Ｆｅ−Ｎ系の磁
石材料やＴｂＣｕ7 型化合物およびその窒化物からなる
磁石材料において、磁気特性を損なうことなく、高価な
希土類元素量を低減することが望まれている。
石材料やＴｂＣｕ7 型化合物およびその窒化物からなる
磁石材料において、磁気特性を損なうことなく、高価な
希土類元素量を低減することが望まれている。
【０００７】本発明はこのような課題に対処するために
なされたもので、磁気特性を損なうことなく、希土類元
素量を低減することを可能にした磁石材料、およびそれ
を用いたボンド磁石を提供することを目的としている。
なされたもので、磁気特性を損なうことなく、希土類元
素量を低減することを可能にした磁石材料、およびそれ
を用いたボンド磁石を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記した
目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、以下に示
す知見を得ると共に、そのような知見に基づいて本発明
を成すに至った。
目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、以下に示
す知見を得ると共に、そのような知見に基づいて本発明
を成すに至った。
【０００９】すなわち、Ｒ−Ｚｒ−Ｆｅ 3元系やＲ−Ｚ
ｒ−Ｆｅ−Ｃｏ 4元系ではＺｒが存在することによっ
て、ＦｅやＣｏの濃度が高い結晶相（例えばＴｂＣｕ7
型結晶構造を有する相（以下、ＴｂＣｕ7 相と記す））
が生成する。例えばＴｂＣｕ7相において、Ｚｒは主と
して希土類サイトを占有することが判っている。このた
め、Ｚｒの含有量を増大させることによって、希土類サ
イトの元素量を低下させることなく、希土類元素の含有
量を低減できる可能性がある。
ｒ−Ｆｅ−Ｃｏ 4元系ではＺｒが存在することによっ
て、ＦｅやＣｏの濃度が高い結晶相（例えばＴｂＣｕ7
型結晶構造を有する相（以下、ＴｂＣｕ7 相と記す））
が生成する。例えばＴｂＣｕ7相において、Ｚｒは主と
して希土類サイトを占有することが判っている。このた
め、Ｚｒの含有量を増大させることによって、希土類サ
イトの元素量を低下させることなく、希土類元素の含有
量を低減できる可能性がある。
【００１０】本発明者らは、希土類元素含有量の低減に
基づく磁石材料の低コスト化や省資源化などの観点に立
ち、希土類元素とＺｒに代表される希土類サイトを占め
る元素の総量に対するＺｒなどの割合を増大することを
検討した結果、希土類元素の含有量が少ない組成におい
ても、優れた磁気特性を示すことを見出した。
基づく磁石材料の低コスト化や省資源化などの観点に立
ち、希土類元素とＺｒに代表される希土類サイトを占め
る元素の総量に対するＺｒなどの割合を増大することを
検討した結果、希土類元素の含有量が少ない組成におい
ても、優れた磁気特性を示すことを見出した。
【００１１】本発明はこのような知見に基いてなされた
もので、本発明の磁石材料は請求項１に記載したよう
に、 一般式：（Ｒ1 X Ｒ2 Y ＢZ Ｍ1-X-Y-Z ) 1-Q ＮQ ……(1) （式中、Ｒ1 は希土類元素から選ばれる少なくとも 1種
の元素を、Ｒ2 はＺｒ、ＨｆおよびＳｃから選ばれる少
なくとも 1種の元素を、ＭはＦｅおよびＣｏから選ばれ
る少なくとも 1種の元素を示し、 X、 Y、 Z、および Q
はそれぞれ0.02≦X ≦0.07、 0.001≦Y 、0.03≦ X+Y≦
0.2 、 0≦ Z≦0.1 、 0.001≦ Q≦0.2 を満足する数で
ある）で実質的に表される組成を有することを特徴とし
ている。
もので、本発明の磁石材料は請求項１に記載したよう
に、 一般式：（Ｒ1 X Ｒ2 Y ＢZ Ｍ1-X-Y-Z ) 1-Q ＮQ ……(1) （式中、Ｒ1 は希土類元素から選ばれる少なくとも 1種
の元素を、Ｒ2 はＺｒ、ＨｆおよびＳｃから選ばれる少
なくとも 1種の元素を、ＭはＦｅおよびＣｏから選ばれ
る少なくとも 1種の元素を示し、 X、 Y、 Z、および Q
はそれぞれ0.02≦X ≦0.07、 0.001≦Y 、0.03≦ X+Y≦
0.2 、 0≦ Z≦0.1 、 0.001≦ Q≦0.2 を満足する数で
ある）で実質的に表される組成を有することを特徴とし
ている。
【００１２】本発明は例えば請求項２に記載したよう
に、前記Ｒ1 元素の50原子% 以上がＳｍである場合に、
特に効果的である。また、本発明の磁石材料は、請求項
３に記載したように、ＴｂＣｕ7 型結晶構造を有する結
晶相を主相とすることが好ましい。
に、前記Ｒ1 元素の50原子% 以上がＳｍである場合に、
特に効果的である。また、本発明の磁石材料は、請求項
３に記載したように、ＴｂＣｕ7 型結晶構造を有する結
晶相を主相とすることが好ましい。
【００１３】本発明のより具体的な形態としては、請求
項４に記載したように、前記Ｎ量を表す Qの値は 0.1≦
V≦0.2 の範囲であること、また請求項５に記載したよ
うに、前記Ｂ量を表す Zの値は 0.001≦ Z≦0.1 の範囲
であることが挙げられる。さらに、本発明の磁石材料に
おいて、前記Ｒ2 元素量を表す Yの値は、請求項９に記
載したように0.03≦Y の範囲であることが好ましい。
項４に記載したように、前記Ｎ量を表す Qの値は 0.1≦
V≦0.2 の範囲であること、また請求項５に記載したよ
うに、前記Ｂ量を表す Zの値は 0.001≦ Z≦0.1 の範囲
であることが挙げられる。さらに、本発明の磁石材料に
おいて、前記Ｒ2 元素量を表す Yの値は、請求項９に記
載したように0.03≦Y の範囲であることが好ましい。
【００１４】本発明のボンド磁石は、請求項１０に記載
したように、上述した本発明の磁石材料とバインダとを
混合し、この混合物を所望形状に成形してなることを特
徴としている。
したように、上述した本発明の磁石材料とバインダとを
混合し、この混合物を所望形状に成形してなることを特
徴としている。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明を実施するための形
態について説明する。
態について説明する。
【００１６】本発明の磁石材料は前述した (1)式で実質
的に表される組成を有するものである。まず、本発明の
磁石材料を構成する各成分の配合理由および配合量の規
定理由について述べる。
的に表される組成を有するものである。まず、本発明の
磁石材料を構成する各成分の配合理由および配合量の規
定理由について述べる。
【００１７】Ｒ1 元素としての希土類元素は、磁石材料
に大きな磁気異方性をもたらし、ひいては高い保磁力を
与える成分である。このようなＲ1 元素としては、Ｌ
ａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄ
ｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｌｕ、Ｙなどの希土類元素が挙
げられる。これらのうち、特にＲ1 元素の50原子% 以上
がＳｍであることが好ましく、これにより主相の磁気異
方性を高め、保磁力を増大させることができる。
に大きな磁気異方性をもたらし、ひいては高い保磁力を
与える成分である。このようなＲ1 元素としては、Ｌ
ａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄ
ｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｌｕ、Ｙなどの希土類元素が挙
げられる。これらのうち、特にＲ1 元素の50原子% 以上
がＳｍであることが好ましく、これにより主相の磁気異
方性を高め、保磁力を増大させることができる。
【００１８】本発明はＲ1 元素の含有量を低減し、磁石
材料の製造コストの削減および省資源化、さらにＲ1 元
素の主成分がＳｍである場合には磁気特性のばらつき抑
制などを図ったものである。ただし、Ｒ1 元素の含有量
を極端に低下させると磁気異方性の低下が著しく、大き
な保磁力を有する磁石材料を得ることが困難となる。こ
のため、Ｒ1 元素の含有量X は0.02以上とする。一方、
Ｒ1 元素の含有量X が0.07を超えると、上記した製造コ
ストの削減、省資源化などの効果が得られないため、Ｒ
1 元素の含有量X は0.07以下とする。Ｒ1 元素の含有量
X はさらに0.04≦ X≦0.07の範囲とすることが望まし
い。
材料の製造コストの削減および省資源化、さらにＲ1 元
素の主成分がＳｍである場合には磁気特性のばらつき抑
制などを図ったものである。ただし、Ｒ1 元素の含有量
を極端に低下させると磁気異方性の低下が著しく、大き
な保磁力を有する磁石材料を得ることが困難となる。こ
のため、Ｒ1 元素の含有量X は0.02以上とする。一方、
Ｒ1 元素の含有量X が0.07を超えると、上記した製造コ
ストの削減、省資源化などの効果が得られないため、Ｒ
1 元素の含有量X は0.07以下とする。Ｒ1 元素の含有量
X はさらに0.04≦ X≦0.07の範囲とすることが望まし
い。
【００１９】Ｒ2 元素はＺｒ、ＨｆおよびＳｃから選ば
れる少なくとも 1種の元素である。このようなＲ2 元素
は主として主相の希土類サイトを占有するため、希土類
サイトの元素量を低下させることなく、Ｒ1 元素の含有
量を低減することを可能にするものである。前述したよ
うに、例えばＺｒはＴｂＣｕ7 相の希土類サイトを主と
して占有するため、そのような結晶構造を維持した上
で、希土類元素の含有量を低減することが可能になる。
れる少なくとも 1種の元素である。このようなＲ2 元素
は主として主相の希土類サイトを占有するため、希土類
サイトの元素量を低下させることなく、Ｒ1 元素の含有
量を低減することを可能にするものである。前述したよ
うに、例えばＺｒはＴｂＣｕ7 相の希土類サイトを主と
して占有するため、そのような結晶構造を維持した上
で、希土類元素の含有量を低減することが可能になる。
【００２０】また、Ｒ2 元素は基本的には主相の希土類
サイトを占有して、希土類サイトの平均原子半径を小さ
くするなどの作用を有する。これによって、主相中のＦ
ｅやＣｏの濃度を高めることが可能となる。さらに、Ｒ
2 元素は結晶粒を微細化するなど、磁石材料の微細組織
に好影響を及ぼし、保磁力や残留磁化の向上にも寄与す
る。
サイトを占有して、希土類サイトの平均原子半径を小さ
くするなどの作用を有する。これによって、主相中のＦ
ｅやＣｏの濃度を高めることが可能となる。さらに、Ｒ
2 元素は結晶粒を微細化するなど、磁石材料の微細組織
に好影響を及ぼし、保磁力や残留磁化の向上にも寄与す
る。
【００２１】Ｒ2 元素の含有量Y は、上記したような基
本的な作用効果を得る上で、少なくとも 0.001以上とす
るが、主相の結晶構造を維持した上でＲ1 元素の含有量
の低減効果を得るために、0.03以上とすることが好まし
い。Ｒ2 元素の含有量の上限はＲ1 元素との合計量に基
づいて、以下のように規定される。
本的な作用効果を得る上で、少なくとも 0.001以上とす
るが、主相の結晶構造を維持した上でＲ1 元素の含有量
の低減効果を得るために、0.03以上とすることが好まし
い。Ｒ2 元素の含有量の上限はＲ1 元素との合計量に基
づいて、以下のように規定される。
【００２２】Ｒ1 元素とＲ2 元素の合計量(X+Y) は、主
相の結晶構造を維持して、高保磁力の磁石材料を得るた
めに0.03以上とする。Ｒ1 元素とＲ2 元素の合計量(X+
Y) が0.03未満であるとα−Ｆｅ（Ｃｏ）の析出が著し
くなり、磁石材料の保磁力が低下する。一方、Ｒ1 元素
とＲ2 元素の合計量が 0.2を超えると、飽和磁化の低下
が大きくなる。よって、Ｒ1 元素とＲ2 元素の合計量(X
+Y) は0.03≦ X+Y≦0.2の範囲とする。Ｒ1 元素とＲ2
元素の合計量(X+Y) は0.06≦ X+Y≦0.1 の範囲とするこ
とがより好ましい。
相の結晶構造を維持して、高保磁力の磁石材料を得るた
めに0.03以上とする。Ｒ1 元素とＲ2 元素の合計量(X+
Y) が0.03未満であるとα−Ｆｅ（Ｃｏ）の析出が著し
くなり、磁石材料の保磁力が低下する。一方、Ｒ1 元素
とＲ2 元素の合計量が 0.2を超えると、飽和磁化の低下
が大きくなる。よって、Ｒ1 元素とＲ2 元素の合計量(X
+Y) は0.03≦ X+Y≦0.2の範囲とする。Ｒ1 元素とＲ2
元素の合計量(X+Y) は0.06≦ X+Y≦0.1 の範囲とするこ
とがより好ましい。
【００２３】Ｍ元素は、ＦｅおよびＣｏから選ばれる少
なくとも 1種の元素であり、磁石材料の飽和磁化を増大
させる働きを有する。飽和磁化の増大は残留磁化の増大
をもたらし、これに伴って最大磁気エネルギー積も増大
する。このようなＭ元素は磁石材料中に70原子% 以上含
有させることが好ましく、これにより効果的に飽和磁化
を増大させることができる。さらに、磁石材料の飽和磁
化をより一層増大させる上で、Ｍ元素の総量中に占める
Ｆｅ量は50原子% 以上とすることが好ましい。Ｍ元素の
一部はＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｇａ、Ａｌ、
Ｓｎ、Ｔａ、Ｎｂ、ＳｉおよびＮｉから選ばれる少なく
とも 1種の元素（以下Ｔ元素と記す）で置換してもよ
い。このようなＴ元素でＭ元素の一部を置換することに
より、耐食性や耐熱性などの実用上重要な諸特性を改善
することができる。ただし、Ｍ元素をあまり多量のＴ元
素で置換すると磁気特性の低下が顕著となるため、Ｔ元
素によるＭ元素の置換量は20原子% 以下とすることが望
ましい。
なくとも 1種の元素であり、磁石材料の飽和磁化を増大
させる働きを有する。飽和磁化の増大は残留磁化の増大
をもたらし、これに伴って最大磁気エネルギー積も増大
する。このようなＭ元素は磁石材料中に70原子% 以上含
有させることが好ましく、これにより効果的に飽和磁化
を増大させることができる。さらに、磁石材料の飽和磁
化をより一層増大させる上で、Ｍ元素の総量中に占める
Ｆｅ量は50原子% 以上とすることが好ましい。Ｍ元素の
一部はＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｇａ、Ａｌ、
Ｓｎ、Ｔａ、Ｎｂ、ＳｉおよびＮｉから選ばれる少なく
とも 1種の元素（以下Ｔ元素と記す）で置換してもよ
い。このようなＴ元素でＭ元素の一部を置換することに
より、耐食性や耐熱性などの実用上重要な諸特性を改善
することができる。ただし、Ｍ元素をあまり多量のＴ元
素で置換すると磁気特性の低下が顕著となるため、Ｔ元
素によるＭ元素の置換量は20原子% 以下とすることが望
ましい。
【００２４】Ｂ（硼素）は、磁石材料の残留磁化の向上
に有効な元素であるが、必ずしも本発明の磁石材料中に
配合しなければならないものではない。ただし、Ｂが過
剰に配合されると熱処理工程でＲ2 Ｆｅ14Ｂ相の生成が
顕著になり、磁石材料の磁気特性が劣化するおそれがあ
る。従って、Ｂを配合する場合の含有量Z は 0.001≦Z
≦0.1 の範囲とする。Ｂの含有量Z は 0.001≦ Z≦0.04
の範囲とすることがより好ましく、さらに好ましくは
0.001≦ Z≦0.02の範囲である。
に有効な元素であるが、必ずしも本発明の磁石材料中に
配合しなければならないものではない。ただし、Ｂが過
剰に配合されると熱処理工程でＲ2 Ｆｅ14Ｂ相の生成が
顕著になり、磁石材料の磁気特性が劣化するおそれがあ
る。従って、Ｂを配合する場合の含有量Z は 0.001≦Z
≦0.1 の範囲とする。Ｂの含有量Z は 0.001≦ Z≦0.04
の範囲とすることがより好ましく、さらに好ましくは
0.001≦ Z≦0.02の範囲である。
【００２５】Ｎ（窒素）は、主として主相の格子間位置
に存在し、Ｎを含まない場合と比較して主相のキュリー
温度や磁気異方性を向上させる。これらのうち、磁気異
方性の向上は、磁石材料に大きな保磁力を付与するため
に重要である。Ｎは少量の配合でその効果を発揮する
が、過剰に配合するとα−Ｆｅ相の析出が多くなる。従
って、Ｎの含有量Q は0.01≦ Q≦0.2 の範囲とする。よ
り好ましいＮの含有量Qは 0.1≦ Q≦0.2 の範囲であ
る。
に存在し、Ｎを含まない場合と比較して主相のキュリー
温度や磁気異方性を向上させる。これらのうち、磁気異
方性の向上は、磁石材料に大きな保磁力を付与するため
に重要である。Ｎは少量の配合でその効果を発揮する
が、過剰に配合するとα−Ｆｅ相の析出が多くなる。従
って、Ｎの含有量Q は0.01≦ Q≦0.2 の範囲とする。よ
り好ましいＮの含有量Qは 0.1≦ Q≦0.2 の範囲であ
る。
【００２６】Ｎの一部はＨ、ＣおよびＰから選ばれる少
なくとも 1種の元素で置換してもよく、これにより保持
力などの磁石特性を改善することができる。ただし、
Ｈ、Ｃ、ＰによるＮの置換量があまり多いと、主相のキ
ュリー温度や磁気異方性の向上効果が低下するため、Ｎ
の置換量は50原子% 以下とすることが好ましい。
なくとも 1種の元素で置換してもよく、これにより保持
力などの磁石特性を改善することができる。ただし、
Ｈ、Ｃ、ＰによるＮの置換量があまり多いと、主相のキ
ュリー温度や磁気異方性の向上効果が低下するため、Ｎ
の置換量は50原子% 以下とすることが好ましい。
【００２７】なお、上記 (1)式で実質的に表される磁石
材料は、酸化物などの不可避不純物を含有することを許
容する。
材料は、酸化物などの不可避不純物を含有することを許
容する。
【００２８】上述したような組成を有する本発明の磁石
材料は、特にＴｂＣｕ7 型結晶構造を有する相（ＴｂＣ
ｕ7 相）を主相とすることが好ましい。本発明の磁石材
料の主相は、Ｔｈ2 Ｚｎ17型結晶構造を有する相（Ｔｈ
2 Ｚｎ17相）などとすることも可能であるが、特にＴｂ
Ｃｕ7 相を主相とする磁石材料は、Ｔｈ2 Ｚｎ17相を主
相とする磁石材料などに比べて、残留磁化などの磁気特
性に優れた磁石材料を提供することができる。これらの
結晶構造はＸ線回折などにより容易に確認することがで
きる。
材料は、特にＴｂＣｕ7 型結晶構造を有する相（ＴｂＣ
ｕ7 相）を主相とすることが好ましい。本発明の磁石材
料の主相は、Ｔｈ2 Ｚｎ17型結晶構造を有する相（Ｔｈ
2 Ｚｎ17相）などとすることも可能であるが、特にＴｂ
Ｃｕ7 相を主相とする磁石材料は、Ｔｈ2 Ｚｎ17相を主
相とする磁石材料などに比べて、残留磁化などの磁気特
性に優れた磁石材料を提供することができる。これらの
結晶構造はＸ線回折などにより容易に確認することがで
きる。
【００２９】特に、ＴｂＣｕ7 相を磁石材料の主相とす
る場合、その格子定数の比ｃ／ａは0.847以上であるこ
とが好ましい。このような場合に、より大きな飽和磁化
を得ることができ、さらに残留磁化を増大させることが
できる。ＴｂＣｕ7 相の格子定数の比ｃ／ａは、磁石材
料の構成成分組成や製造方法により制御することができ
る。
る場合、その格子定数の比ｃ／ａは0.847以上であるこ
とが好ましい。このような場合に、より大きな飽和磁化
を得ることができ、さらに残留磁化を増大させることが
できる。ＴｂＣｕ7 相の格子定数の比ｃ／ａは、磁石材
料の構成成分組成や製造方法により制御することができ
る。
【００３０】なお、本発明の磁石材料における主相と
は、合金中のアモルファス相を含む構成相中の体積比が
最大のものを指す。本発明の磁石材料中の主相は、磁石
特性などの観点から体積比で 80%以上含むことが好まし
い。
は、合金中のアモルファス相を含む構成相中の体積比が
最大のものを指す。本発明の磁石材料中の主相は、磁石
特性などの観点から体積比で 80%以上含むことが好まし
い。
【００３１】本発明の磁石材料は、例えば以下のように
して製造される。まず、所定量のＲ1 、Ｒ2 、Ｍ、Ｂの
各元素、さらには必要に応じてＴ元素などを含有するイ
ンゴットを、アーク溶解または高周波溶解にて調製す
る。このインゴットを小片に切り出し、高周波誘導溶解
などにより溶融した後、ノズルから溶湯を高速で回転す
る金属製ロール上に噴出させて急冷材を作製する（単ロ
ール法）。急冷材は単ロール法の他に、双ロール法、回
転ディスク法、ガスアトマイズ法などを適用して作製し
てもよい。
して製造される。まず、所定量のＲ1 、Ｒ2 、Ｍ、Ｂの
各元素、さらには必要に応じてＴ元素などを含有するイ
ンゴットを、アーク溶解または高周波溶解にて調製す
る。このインゴットを小片に切り出し、高周波誘導溶解
などにより溶融した後、ノズルから溶湯を高速で回転す
る金属製ロール上に噴出させて急冷材を作製する（単ロ
ール法）。急冷材は単ロール法の他に、双ロール法、回
転ディスク法、ガスアトマイズ法などを適用して作製し
てもよい。
【００３２】なお、上記急冷工程はＡｒ、Ｈｅなどの不
活性ガス雰囲気中で行うことが望ましい。このような雰
囲気中で急冷させることによって、酸化による磁気特性
の劣化を防止することができる。また、上記急冷工程で
得られた急冷材には、必要に応じてＡｒ、Ｈｅなどの不
活性ガス雰囲気中または真空中にて、 300〜1000℃程度
の温度で 0.1〜10時間の熱処理を施してもよい。このよ
うな熱処理を施すことにより、保磁力などの磁気特性を
向上させることができる。
活性ガス雰囲気中で行うことが望ましい。このような雰
囲気中で急冷させることによって、酸化による磁気特性
の劣化を防止することができる。また、上記急冷工程で
得られた急冷材には、必要に応じてＡｒ、Ｈｅなどの不
活性ガス雰囲気中または真空中にて、 300〜1000℃程度
の温度で 0.1〜10時間の熱処理を施してもよい。このよ
うな熱処理を施すことにより、保磁力などの磁気特性を
向上させることができる。
【００３３】次に、上記急冷材を必要に応じて、ボール
ミル、ブラウンミル、スタンプミル、ハンマーミル、ジ
ェットミルなどによって、平均粒径が数μm 〜数 100μ
m となるように粉砕する。この合金粉末を窒素含有雰囲
気中で熱処理（窒化処理）することによって、目的とす
る磁石材料が得られる。窒化処理は 0.001〜 100気圧の
窒素ガス雰囲気中にて、 200〜 700℃程度の温度下で実
施することが好ましい。このような条件下での窒化処理
は 0.1〜 300時間程度行うことが好ましい。
ミル、ブラウンミル、スタンプミル、ハンマーミル、ジ
ェットミルなどによって、平均粒径が数μm 〜数 100μ
m となるように粉砕する。この合金粉末を窒素含有雰囲
気中で熱処理（窒化処理）することによって、目的とす
る磁石材料が得られる。窒化処理は 0.001〜 100気圧の
窒素ガス雰囲気中にて、 200〜 700℃程度の温度下で実
施することが好ましい。このような条件下での窒化処理
は 0.1〜 300時間程度行うことが好ましい。
【００３４】窒化処理時の雰囲気は窒素ガスに代えて、
アンモニアガスなどの窒素化合物ガスを用いてもよい。
アンモニアガスを用いた場合、窒化反応速度を高めるこ
とができる。この際、水素、窒素、アルゴンなどのガス
を同時に用いることによって、窒化反応速度を制御する
こともできる。さらに、窒化処理の前工程として 0.001
〜 100気圧の水素ガス雰囲気中にて 100〜 700℃の温度
で熱処理を行ったり、あるいは窒素ガスに水素ガスを混
合したガスを用いることによって、高効率の窒化を行う
ことができる。
アンモニアガスなどの窒素化合物ガスを用いてもよい。
アンモニアガスを用いた場合、窒化反応速度を高めるこ
とができる。この際、水素、窒素、アルゴンなどのガス
を同時に用いることによって、窒化反応速度を制御する
こともできる。さらに、窒化処理の前工程として 0.001
〜 100気圧の水素ガス雰囲気中にて 100〜 700℃の温度
で熱処理を行ったり、あるいは窒素ガスに水素ガスを混
合したガスを用いることによって、高効率の窒化を行う
ことができる。
【００３５】本発明の磁石材料は、例えばボンド磁石の
構成材料として好適である。以下に本発明の磁石材料か
らボンド磁石を製造する方法について説明する。なお、
ボンド磁石を製造する場合、通常、磁石材料を粉砕して
用いる。ただし、前述した磁石材料の製造工程におい
て、既に粉砕が行われている場合にはこれを省略するこ
とが可能である。
構成材料として好適である。以下に本発明の磁石材料か
らボンド磁石を製造する方法について説明する。なお、
ボンド磁石を製造する場合、通常、磁石材料を粉砕して
用いる。ただし、前述した磁石材料の製造工程におい
て、既に粉砕が行われている場合にはこれを省略するこ
とが可能である。
【００３６】(a) 本発明の磁石材料の粉末を有機系のバ
インダと混合し、これを所望の形状に圧縮成形または射
出成形することによりボンド磁石を製造する。バインダ
としては、例えばエポキシ系、ナイロン系などの樹脂を
使用することができる。バインダとしてエポキシ系樹脂
のような熱硬化性樹脂を用いる場合には、所望形状に成
形した後に 100〜 200℃程度の温度でキュア処理を施す
ことが好ましい。
インダと混合し、これを所望の形状に圧縮成形または射
出成形することによりボンド磁石を製造する。バインダ
としては、例えばエポキシ系、ナイロン系などの樹脂を
使用することができる。バインダとしてエポキシ系樹脂
のような熱硬化性樹脂を用いる場合には、所望形状に成
形した後に 100〜 200℃程度の温度でキュア処理を施す
ことが好ましい。
【００３７】(b) 本発明の磁石材料の粉末を低融点金属
または低融点合金と混合した後、圧縮成形することによ
りメタルボンド磁石を製造する。この場合、低融点金属
や低融点合金がバインダとして機能する。低融点金属と
しては例えばＡｌ、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｍｇなど
を、また低融点合金としては上記低融点金属を含む合金
などを用いることができる。
または低融点合金と混合した後、圧縮成形することによ
りメタルボンド磁石を製造する。この場合、低融点金属
や低融点合金がバインダとして機能する。低融点金属と
しては例えばＡｌ、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｍｇなど
を、また低融点合金としては上記低融点金属を含む合金
などを用いることができる。
【００３８】
【実施例】次に、本発明の具体的な実施例について説明
する。
する。
【００３９】実施例１〜５ まず、高純度の各原料を表１に示す各組成（Ｎは基本的
には除く）となるように調合し、Ａｒ雰囲気中で高周波
溶解して原料インゴットをそれぞれ作製した。次いで、
これら各原料インゴットをＡｒ雰囲気中で高周波誘導加
熱により溶融した後、ノズルから溶湯を周速35m/s で回
転する直径 300mmの銅ロール上に噴射し、急冷させるこ
とにより合金薄帯をそれぞれ作製した。
には除く）となるように調合し、Ａｒ雰囲気中で高周波
溶解して原料インゴットをそれぞれ作製した。次いで、
これら各原料インゴットをＡｒ雰囲気中で高周波誘導加
熱により溶融した後、ノズルから溶湯を周速35m/s で回
転する直径 300mmの銅ロール上に噴射し、急冷させるこ
とにより合金薄帯をそれぞれ作製した。
【００４０】引き続いて、上記各合金薄帯をＡｒ雰囲気
中にて 760℃で30分間熱処理した。熱処理後の各合金薄
帯のＸ線回折を行った結果、全ての合金薄帯において微
小なα−Ｆｅ相の回折ピークの他は全てＴｂＣｕ7 型結
晶構造で指数付けされ、その格子定数の比ｃ／ａは 0.8
56〜 0.868の範囲にあることが分かった。
中にて 760℃で30分間熱処理した。熱処理後の各合金薄
帯のＸ線回折を行った結果、全ての合金薄帯において微
小なα−Ｆｅ相の回折ピークの他は全てＴｂＣｕ7 型結
晶構造で指数付けされ、その格子定数の比ｃ／ａは 0.8
56〜 0.868の範囲にあることが分かった。
【００４１】次に、上記各合金薄帯をボールミルを用い
て粉砕して、平均粒径が 150〜 200μm の合金粉末をそ
れぞれ作製した。これらの合金粉末に窒素を含有させる
ために、各合金粉末をアンモニアガスと水素ガスの混合
気流中で 430℃× 3時間の条件で熱処理した。アンモニ
アガスと水素ガスの流量比は1:15とした。得られた磁石
材料の組成を表１に示す。
て粉砕して、平均粒径が 150〜 200μm の合金粉末をそ
れぞれ作製した。これらの合金粉末に窒素を含有させる
ために、各合金粉末をアンモニアガスと水素ガスの混合
気流中で 430℃× 3時間の条件で熱処理した。アンモニ
アガスと水素ガスの流量比は1:15とした。得られた磁石
材料の組成を表１に示す。
【００４２】このようにして得た各磁石材料にエポキシ
樹脂を 2.5重量% 添加、混合した後、1000MPa の圧力条
件で圧縮成形し、さらに 150℃の温度で 2.5時間キュア
処理することにより、それぞれボンド磁石を作製した。
得られた各ボンド磁石の保磁力、残留磁束密度、最大磁
気エネルギー積を表１に併せて示す。
樹脂を 2.5重量% 添加、混合した後、1000MPa の圧力条
件で圧縮成形し、さらに 150℃の温度で 2.5時間キュア
処理することにより、それぞれボンド磁石を作製した。
得られた各ボンド磁石の保磁力、残留磁束密度、最大磁
気エネルギー積を表１に併せて示す。
【００４３】比較例１〜３ 実施例１と同様な方法で作製した各合金薄帯を、実施例
１と同様にＡｒ雰囲気中で熱処理および粉砕した後、窒
化処理を施してそれぞれ磁石材料を作製した。これら比
較例の磁石材料は、本発明の範囲外の合金組成を有する
ものである。得られた各磁石材料を用いて、実施例１と
同様にボンド磁石をそれぞれ作製した。これら各ボンド
磁石の保磁力、残留磁束密度、最大磁気エネルギー積を
表１に併記する。
１と同様にＡｒ雰囲気中で熱処理および粉砕した後、窒
化処理を施してそれぞれ磁石材料を作製した。これら比
較例の磁石材料は、本発明の範囲外の合金組成を有する
ものである。得られた各磁石材料を用いて、実施例１と
同様にボンド磁石をそれぞれ作製した。これら各ボンド
磁石の保磁力、残留磁束密度、最大磁気エネルギー積を
表１に併記する。
【００４４】
【表１】 表１から明らかなように、希土類元素の含有量が少ない
組成(X≦0.07）の磁石材料であっても、0.07＜X の磁石
材料と比較して、遜色のない磁気特性を有するボンド磁
石が得られていることが分かる。ただし、希土類元素の
含有量X を X＜0.02とすると、保磁力の低下が顕著とな
ることも分かる。
組成(X≦0.07）の磁石材料であっても、0.07＜X の磁石
材料と比較して、遜色のない磁気特性を有するボンド磁
石が得られていることが分かる。ただし、希土類元素の
含有量X を X＜0.02とすると、保磁力の低下が顕著とな
ることも分かる。
【００４５】さらに、各実施例の磁石材料は、Ｓｍを希
土類元素の主成分としているにもかかわらず、磁気特性
のばらつきが小さいものであった。これは各実施例によ
るボンド磁石をそれぞれ 100個ずつ作製し、それらの保
磁力を測定することにより評価した。その結果、各実施
例によるボンド磁石は、いずれも比較例１、２によるボ
ンド磁石に比べて保磁力のばらつきが小さいことが判明
した。
土類元素の主成分としているにもかかわらず、磁気特性
のばらつきが小さいものであった。これは各実施例によ
るボンド磁石をそれぞれ 100個ずつ作製し、それらの保
磁力を測定することにより評価した。その結果、各実施
例によるボンド磁石は、いずれも比較例１、２によるボ
ンド磁石に比べて保磁力のばらつきが小さいことが判明
した。
【００４６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の磁石材料
によれば、磁気特性を損なうことなく、希土類元素量を
低減することが可能となる。従って、そのような磁石材
料を用いることによって、低コスト化および省資源化を
図ったボンド磁石を提供することができる。
によれば、磁気特性を損なうことなく、希土類元素量を
低減することが可能となる。従って、そのような磁石材
料を用いることによって、低コスト化および省資源化を
図ったボンド磁石を提供することができる。
【００４７】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平井 隆大 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内
Claims (10)
- 【請求項１】 一般式：（Ｒ1 X Ｒ2 Y Ｂ
Z Ｍ1-X-Y-Z ) 1-Q ＮQ （式中、Ｒ1 は希土類元素から選ばれる少なくとも 1種
の元素を、 Ｒ2 はＺｒ、ＨｆおよびＳｃから選ばれる
少なくとも 1種の元素を、ＭはＦｅおよびＣｏから選ば
れる少なくとも 1種の元素を示し、 X、 Y、 Zおよび Q
はそれぞれ0.02≦X ≦0.07、 0.001≦Y 、0.03≦ X+Y≦
0.2 、 0≦ Z≦0.1 、 0.001≦ Q≦0.2 を満足する数で
ある）で実質的に表される組成を有することを特徴とす
る磁石材料。 - 【請求項２】 請求項１記載の磁石材料において、 前記Ｒ1 元素の50原子% 以上がＳｍであることを特徴と
する磁石材料。 - 【請求項３】 請求項１または請求項２記載の磁石材料
において、 ＴｂＣｕ7 型結晶構造を有する相を主相とすることを特
徴とする磁石材料。 - 【請求項４】 請求項１ないし請求項３のいずれか１項
記載の磁石材料において、 前記Ｎ量を表す Qの値が 0.1≦ Q≦0.2 の範囲であるこ
とを特徴とする磁石材料。 - 【請求項５】 請求項１ないし請求項４のいずれか１項
記載の磁石材料において、 前記Ｂ量を表す Zの値が 0.001≦ Z≦0.1 の範囲である
ことを特徴とする磁石材料。 - 【請求項６】 請求項１ないし請求項７のいずれか１項
記載の磁石材料において、 前記Ｍ元素の50原子% 以上がＦｅであることを特徴とす
る磁石材料。 - 【請求項７】 請求項１ないし請求項６のいずれか１項
記載の磁石材料において、 前記Ｍ元素の20原子% 以下を、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｏ、
Ｗ、Ｍｎ、Ｇａ、Ａｌ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｓｉおよび
Ｎｉから選ばれる少なくとも 1種の元素で置換すること
を特徴とする磁石材料。 - 【請求項８】 請求項１ないし請求項７のいずれか１項
記載の磁石材料において、 前記Ｎ元素の50原子% 以下をＨ、ＣおよびＰから選ばれ
る少なくとも 1種の元素で置換することを特徴とする磁
石材料。 - 【請求項９】 請求項１ないし請求項８のいずれか１項
記載の磁石材料において、 前記Ｒ2 元素量を表す Yの値が0.03≦Y の範囲であるこ
とを特徴とする磁石材料。 - 【請求項１０】 請求項１ないし請求項９のいずれか１
項記載の磁石材料とバインダとを混合し、この混合物を
所望形状に成形してなることを特徴とするボンド磁石。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10081725A JPH11283815A (ja) | 1998-03-27 | 1998-03-27 | 磁石材料とそれを用いたボンド磁石 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10081725A JPH11283815A (ja) | 1998-03-27 | 1998-03-27 | 磁石材料とそれを用いたボンド磁石 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11283815A true JPH11283815A (ja) | 1999-10-15 |
Family
ID=13754401
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10081725A Pending JPH11283815A (ja) | 1998-03-27 | 1998-03-27 | 磁石材料とそれを用いたボンド磁石 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11283815A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114255947A (zh) * | 2020-09-24 | 2022-03-29 | 丰田自动车株式会社 | Sm-Fe-N系磁性材料及其制造方法 |
-
1998
- 1998-03-27 JP JP10081725A patent/JPH11283815A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114255947A (zh) * | 2020-09-24 | 2022-03-29 | 丰田自动车株式会社 | Sm-Fe-N系磁性材料及其制造方法 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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|
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|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
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|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070625 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20080408 |