JPS5852019B2 - 希土類コバルト系永久磁石合金 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は希土類金属（Ｒ＝Ｓｍ、Ｙ）と３ｄ遷移金属（
Ｔ＝Ｃｏ、Ｆｅ、ＣＵ）から構成するＲ２Ｔ１７金属間
化合物を主成分にし、この一部をＹで置換することを特
徴とした永久磁石合金に関するものである。

ＲＣｏ５およびＲ２Ｃｏ １７金属間化合物の中間物に
おいてＣｏ成分又はＣｏ 、 Ｆｅ複合成分を部分的に
Ｃｕで置換したＲ（Ｃｏ。

Ｆ ｅ ｔ Ｃｕ ） ｘ （ｘ ５〜８．５ ）の組
成合金が合金状態で又は粉末焼結合金ですぐれた永久磁
石材料となる事は米国特許公報第３５６０２００号によ
って知られている。

その後の研究から現在残留磁気Ｂｒ＝９〜ｌ０ＫＧ（キ
ロガウス、エルステッド）（ＢＨ）ｍａｘ＝２０ＭＧＯ
ｅ （メガガウス。

エルステッド）程度の磁石特性を有する合金が工業的に
製品化されている。

しかしながら上記の性能はＲ２Ｔ１？金属間化合物が本
来保有している理論的な磁石性能、たとえばＳｍ２ （
ｃ ｏ 、 Ｆ ｅ ）１−７金属間化合物でＢｒ：１
２〜１４ＫＧ、（ＢＨ）ｍａＸ：３６〜５０ＭＧＯｅ１
に比較してなお低い値であった。

この理由はＲ（Ｃｏ ｔ Ｆ ｅ 、Ｃｕ ）Ｘで与え
られる析出硬化型磁石では非磁性銅相中に強磁性相を析
出させて保磁性の向上を計る機構から原子比率で少なく
とも１２％程度のＣｕ成分が不可欠となりその分量だけ
合金の飽和磁化値を低下させることによる。

又Ｘが６．５〜７．０の組成領域でのみ実用に適する保
磁力を示し、その範囲では、Ｒ２Ｔ１□化合物の化学量
論組成よりも希土類側にかなり移動しており、実際には
ＲＴ５とＲ２Ｔｌ？化合物の中間的な性能となり、その
結果Ｒ２Ｔ１７化合物の理論的磁石性能、特にＢｒ値を
減少させている。

上述の様なＲ（Ｃｏ、Ｆｅ。Ｃｕ）ｘ系永久磁石合金に
おけるＢｒ値あるいは飽和磁化値の増加を与える対策と
して、現在磁石化に成功しているＳｍ、ＳｍとＣｅの複
合物よりも磁化値の高い希土類成分を用いる方法がある
。

そこで多種類のＲ２Ｔ１７系合金の飽和磁化値でこれま
で調査されているものについて第１図に示した。

この図からＳ 〜２ Ｃ０１７よりも飽和磁化値の高い
希土類元素としてＹ 、 Ｎ ｄ 、 Ｐ ｒ 、 Ｌ
ｕがある。

Ｎｄ２Ｔ１７系合金は容易磁化方向が高い保磁力発生に
必要な結晶のＣ軸方向ではなく、Ｃ軸に直角方向である
ため飽和磁化の増加が得られても保磁力が極度に低く不
適当である。

次にＹ、Ｐｒ。ＬｕについてＳｍ（Ｃｏ、Ｆｅ、Ｃｕ）
ｘのＳｍを部分的に置換してその磁石性能を測定したと
ころＹ置換合金のみ高い保磁力を維持しつつ、Ｂｒおよ
びＢｓ値の増加が得られた。

本発明はＳ ｒｎ （Ｃｏ ｔ Ｆ ｅ ｔ Ｃｕ ）
ｘ系析出硬化型磁石においてＳｍの一部をＹで置換す
ることにより飽和磁化および残留磁化値の高い高性能な
永久磁石を提供するものであり、その組成領域は原子比
率で希土類成分（ＳｍとＹ）１１．７〜１２．４％中Ｙ
：０．２〜５．０％、Ｓｍ：６．７〜１２．２％； Ｆ
ｅ ： ０．４〜１２．４％ｔ Ｃｕ ： １０．５
〜１４．２％、 Ｃｏ ： ６１．３〜７７．８％で示
される。

本発明による永久磁石合金の一般的製法は、溶解、粉砕
、配向、圧縮成形、焼結、急冷、焼鈍の順に実施される
。

まず規定量の原素材を混合し、不活性雰囲気中でアーク
炉もしくは、高周波炉等にて溶解しインゴット（鋳塊）
を得る。

次にインゴットを１〜１００μｍの粒度まで粉砕する。

このとき粒子径が最終磁石合金の磁気特性に与える影響
は、従来のＳｍＣｏ５系焼結合金よりも厳密でなく、し
かも保磁性の面ではより荒い粒子５０〜１００μｍのほ
うが効果的である。

しかし粒子配向率を向上し残留磁化を増加するにはより
微小粒子（１〜５０…）であることが効果的である。

従って粉砕工程で粒度を調節することから要求に合った
磁性を得ることが可能である。

次に粉体を磁界中で配向し、圧縮成形する。

本発明の磁石合金の配向に必要な磁界は１０ＫＣｅ程度
で充分である。

この成形体を不活性雰囲気中または真空中、１１８０〜
１２５０℃の温度範囲内で適当時間焼結し、焼結後直ち
に９００℃まで急冷する。

一般にＲ２Ｔ１□化合物は高温領域でのみ高い結晶磁気
異方性を示す低対称結晶（この場合六方晶形）が安定相
になっており、この高温安定相を低温まで維持させる目
的から、本発明磁石合金においても急冷工程が要求され
、その冷却率は１℃／秒以上で実施すれば高い保磁性を
有する合金が得られる。

次に比較的に低温域７５０〜９００℃で再加熱し、微小
な強磁性相と、それよりも弱い相に析出分離させる。

この焼鈍工程は焼結温度から９００℃以下まで急冷され
た合金を継続して焼鈍温度に適当時間保持するか、また
は９００℃以下まで急冷された合金を室温まで徐冷する
ことでも充分な磁気性能を示す。

上述の工程から、１３ｒ：ｌｏＫＧ以上、ｉＨｃ：４Ｋ
Ｏｅ以上、（ＢＨ）ｍａｘ： ２０ＭＧＯｅ以上の高性
能な永久磁石合金が工業的生産規模で容易に製造できる
ことが解った。

さきに規定した本発明の各成分限定理由は、全希土類成
分１１．７〜１２，４％においてＹが０．２％以下では
本発明の目的とする残留磁化値及び飽和磁化値の増大に
効果がなく、５．０％以上では保磁力が減少する為５．
０％を上限とした。

残部がＳｍとなる。

又Ｆｅ成分は含有しなくともある程度の磁石性能を示す
が、低対称結晶（ここでは六方晶形）を安定させ、磁化
値の向上を計ることから０．４％以上は必要であり、１
２．４％以上になるとＣｏのＦｅ置換は飽和し、逆に磁
気的に軟質物を生成し合金全体の保磁性を劣化させるこ
とから上限を１２４％とした。

次にＣｕ成分は、１０．５％以下では充分な析出硬化に
よる保磁力増大効果が得られず、１４．２％以上では磁
化値を極端に低下させることから１４．２％を上限とし
た。

以上の残部がＣｏ成分で与えられる。

従って本発明磁石合金の有効範囲はそれぞれ希土類成分
（ＳｍとＹ）１１．７〜１２．４％中、Ｙ：０．２〜５
．０％、Ｓｍ：６．７〜１２．２％； Ｆｅ ： ０．
４〜１２．４％、Ｃｕ：１０．５〜１４．２％、 Ｃｏ
６１．３〜７７．８％となる。

以下、本発明を実施例によって詳述する。

実施例 ｌ ５ｒｎ１−ｘＹｘ（Ｃｏ Ｏ，８ｏＦｅ Ｏ，０６Ｃｕ
Ｏ，１４）７．３の組成式でＸをパラメーターとして
表−１に示す６種類の合金をＡｒ中でアーク溶解し、水
冷銅鋳型でインゴットを作製した。

このインゴットを約２０μｍ粒径まで粉砕し、約１０Ｋ
Ｏｅの磁界中で加圧成形した。

次に成形体をＡｒ気流中で１２２０℃、３０分間の焼結
後、平均１０℃／秒の割合で室温まで冷却した。

この焼結体に８００℃、３０分間の再加熱を施し、室温
まで炉冷した。

このようにして得た焼結合金の磁気特性を測定したとこ
ろ、第２図に示すようにＹ置換によってＢｒ値が上昇し
くＸ＝ＯでＢｒ：９．７ＫＧからｘ ＝ ０．２でＢ
ｒ ： １０．３ＫＧ）最大エネルギー積は、Ｙ増加に
伴う保磁力減少との兼合いからｘ ＝ ０．１で極大値
（ＢＨ）ｍａｘ： ２６ＭＧＯｅを示した。

実施例 ２ 原子比率でＹｌ、２％ｙｓｍ１０．４％、Ｆｅ３．５％
、 Ｃｕ １２．４％、Ｃｏ７２．５％から構成する
合金を実施例−１と同様に成形体とし、真空中（１０’
ｉｚＨｇ程度）で１２０℃、１時間焼結し、急冷、焼鈍
を実施例−１と同様に実施し、その磁気特性を測定した
ところＢｒ １０．３ＫＧ、ｉＨｃ。

４．０ （ＢＨ）ｍａｘ：２２．５ＫＧＯｅであった。

以上に詳述したように、本発明の磁石合金は、Ｒ２Ｔ１
７金属間化合物を主成分にし、ＲであるＳｍの一部をよ
り高い残留磁化および飽和磁化を得るために、Ｒ２Ｔ１
□化合物状態で磁化値の高いＹで置換した高性能なＳｍ
、Ｙ（Ｃｏ 、Ｆｅ 。

Ｃｕ）ｘ系析出硬化磁石合金を提供するものであり、従
来のＲ−Ｃｏ系磁石より高い磁化を示すことから、これ
まで高級アルニコ磁石等を用いていた小型回転機、音響
用機器等の性能向上および製品の小型、軽量化に対して
多大な効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はＲ２Ｃ０１７化合物の飽和磁化値をＲＣｏ、化
合物の磁化値とともに示したものであり、第２図は、Ｓ
ｍ１−ｘＹｘ（Ｃｏ０．８０ ＦｅＯ，０６Ｃｕ０．
１４）７．３でＸの増加に対する磁石特性の変化を示し
たものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 原子比率で希土類成分（サマリウムとイツトリウム
   からなる）が１１．７〜１２．４％、鉄が０．４〜１２
   ．４％、銅が１０．５〜１４．２％、コバルトが６１．
   ３〜７７．８％の範囲内の組成分量を有し、希土類成分
   のうち０．２〜５．０％がイツトリウム、６．７〜１２
   ．２％がサマリウムであることを特徴にした永久磁石合
   金。 ２ 原子比率で希土類成分（サマリウムとイツトリウム
   からなる）が１１．７〜１２．４％、銅が１０．５〜１
   ４．２％、コバルトが７３．５〜７８．２％の範囲内の
   組成分量を有し、希土類成分のうち０．２〜５．０％が
   イツトリウム、６．７〜１２．２％がサマリウムである
   ことを特徴にした永久磁石合金。