JPS5919979B2

JPS5919979B2 - 永久磁石合金

Info

Publication number: JPS5919979B2
Application number: JP51013601A
Authority: JP
Inventors: 哲人米山; 徹男堀; 輝彦尾島
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1976-02-10
Filing date: 1976-02-10
Publication date: 1984-05-10
Also published as: JPS5296923A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、すぐれた磁気特性を有するＣｕあるいはＣｕ
とＦｅを添加したＲ２ＣＯ、７系永久磁石合金（ただし
、Ｒは希土類金属）の改良に関する。

すなわち、本発明は特に低Ｃｕ量において、結晶粒の内
部に均一層、結晶粒の表面、す゜なわち結晶粒界近傍に
２相混在相という２重構造結晶粒を有することを特徴と
する永久磁石合金に関する。希土類コバルト磁石は、大
別して、ＲＣｏ５系磁石（特にＲ＝５ｍ）とＣｕ添加Ｒ
２Ｃ０１７系磁石（特にＲ＝５ｍ）とに分類される。Ｒ
Ｃｏ５磁石は、微粒子化しなければ保磁力の発生しない
微粒子型磁石であり、磁壁ないし逆磁壁の発生によつて
、保磁力が支配されるゆえ、保磁力を上げるためには、
磁壁の導入を阻止するため、いかに欠陥のない均一な相
の粒子を作るかに主眼がおかれるものである。一方、Ｃ
ｕ添加Ｒ２Ｃ０ｌ７系のものは、微粒子化せずにバルク
の状態でも保磁力が発生するものであり、微粒子型磁石
と異なり、熱処理による相変態を利用し、内部に２相分
離による異相を出現させ、この微細構造による磁壁のピ
ンニングにより保磁力が発生する２相分離ないし析出硬
化型磁石であり、保磁力を上げるためには、磁壁をピン
ニングするピンニングサイトをいかに上手に導入するか
に主眼がおかれる。

従来、ｓｍ２ｃｏ１７で表わされる金属間化合物は、こ
れまでの高性能磁石の基礎となるｓｍｃｏ５の金属間化
合物に比べ、飽和磁束密度が１２ＫＧ、キューリー温度
が９２６℃と大きく、かつ結晶磁気異方性も５×１０７
ｅｒｇ／ｍｌとかなり大きな値を有するため、磁石材料
として有望視されていた。

そして、永久磁石としての特性を向上させるため、Ｃｏ
の一部をＣｕあるいはＣｕとＦｅで置換し、この組成物
を溶体化し、その後時効処理を行うことにより、結晶粒
中にＣｕに富む微細な非磁性又は弱磁性相を析出させて
高保磁力を得て、その結果、高エネルギー積を得ている
。たとえば、２６．５ｗｔ％Ｓｍ−１２ｗｔ％Ｃｕ−４
ｗｔ％Ｆｅ一残部ＣＯの組成でＢｒ＝９ＫＧ，ＩＨＣ＝
７Ｋ０ｅ，（Ｂ−Ｈ）Ｍａｘ＝２０ＭＧ・０ｅの値を得
ており（第７４回、日本金属学会講演概要、１７５ペー
ジ、１９７４年）、工業的に有用な材料となつている。

このように、ＣＯの一部をＣｕで置換することにより、
高保磁力が得られるが、一般的にＣｕ添加量の効果に関
しては、Ｃｕ量の増加は保磁力を増加させるが、他方残
留磁束密度を支配する自発磁化を減小させるという欠点
がある。そして、逆にＣｕ量の減少は、自発磁化を増加
させるが、保磁力を低下させるという欠点がある。たと
えば、Ｃｕ添加Ｓｍ２ｃＯｌ７系磁石合金のＣｕ量につ
いては、１０ｗｔ％Ｃｕ以下では保磁力が急激に低下し
、その保磁力は２Ｋ０ｅ以下の値のものしか得られてい
ない。しかしながら、高エネルギー積を得るためには、
保磁力および自発磁化とも高いことが必要である。すな
わち、高い自発磁化を有する低Ｃｕ量においても高保磁
力を得ることが必要なのであるが、低Ｃｕ量において従
来と同じ構造、すなわち、結晶粒内部に一様にＣｕを析
出させたのでは、保磁力の低下を招くことは明白である
。本発明者らは、そこでこうした問題点にとりくみ、低
Ｃｕ量添加Ｓｍ２ｃＯ，７系合金磁石において、高自発
磁化および高保磁力を得ることを目的として鋭意研究を
重ねた結果、本発明に到達したものである。

すなわち、本発明は、合金の結晶粒内部が均一層で、結
晶粒界近傍が２相混合相であることを特徴とするＣｕあ
るいはＣｕとＦｅ等の３ｄ遷移金属を添加したＲ２Ｃ：
０１７系永久磁石合金を要旨とする。

本発明による永久磁石合金の内部構造の拡大模式図を第
１図に示す。第１図において、ＡｌＢｌＣはそれぞれＳ
ｍＣＯ合金の結晶粒であり、ＡｌＢ，．Ｃの境界、すな
わち結晶粒界近傍は、Ｃｕに富む非磁性または弱磁性相
、およびＳｍ−ＣＯ合金の強磁性相からなる２相混在相
になつており、結晶粒内部は強磁性相の均一相になつて
いる。

゛すなわち、本発明は上述のような２重構造結晶粒を有
しており、結晶粒内部の強磁性相からなる均一相に高い
自発磁化を持たせ、結晶粒界近傍の２相混在相に、高保
磁力を持たせることにより、低Ｃｕ量においても極めて
高い保磁力を得ることができたものである。Ｆｅ等の３
ｄ遷移金属の添加は必ずしも必要ではないが、後に実施
例で詳しく説明するように、３ｄ遷移金属の含有量が１
２ｗｔ％以下であれば、本発明に基づく保磁力の向上が
顕著に認められる。なお、以下の実施例においては、希
土類金属としてＳｍを用いたものを挙げたが、本発明は
Ｓｍに限定するものではなく、Ｓｍと同等の化学的特性
を有する希土類金属、すなわち、Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ
，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，ＨＯ，Ｅｒ，
Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕを用いても、本発明と同等の効果が得
られる。次に、実施例をあげて、本発明を更に詳しく説
明する。

実施例１２７．５ｗｔ％Ｓｍ，残部ＣＯよりなる組成の合金とな
るように原料を調合し、この混合物をアルゴン中で高周
波加熱により溶解し、鉄皿に鋳造し、インゴツトを得る
。

これを母合金とし、鉄乳鉢中で粗粉砕し、振動式ミルを
用い、トルエン中にて平均粒径３〜４μに微粉砕した。
この粉末をＣａｈｌｌｌ，ＭｃＣＯｒｎｅｌの浴中（硝
酸銅１５ｇ／１１，炭酸ナトリウム１０ｇ／１，酒石酸
カリウムナトリウム３０ｇ／１，Ｎａ０Ｈ２０ｇ／１，
３７％ホルマリン溶液１００ｍ１／ｌからなる）に分散
させ、粒子の表面に銅メツキを施した。銅メツキ後の重
量比は、２５．３ｗｔ％Ｓｍ，８ｗｔ％Ｃｕ，残部Ｃ。
である。この銅メツキを施した粉末を１０００００ｅの
磁場中でプレス成型し、成型体を１１５０℃の温度で約
１０分焼結し、表面のＣｕ層が母合金粒子の表面に富む
ように拡散させた。

この後、３Ｖｓｅｃの速度で５００℃まで冷却し、その
後は空冷とし、２重構造を有する合金を得た。このよう
にして得られた合金の保磁力は、１５Ｋ０ｅであつた。
実施例２実施例１と同様に母合金を作成し、粗粉砕後
、Ｃｕ粉末（２００ｍｅｓｈ以下のもの）を混合し、重
量比で、２５．３ｗｔ％Ｓｍ，８ｗｔ％Ｃｕ，残部ＣＯ
の組成となるように調合した。

その後、振動式ミルを用い、混合しながら、トルエン中
にて、３〜４μに微粉砕した。この粉末を実施例１と同
様の方法で成型体とし、同様の熱処理を施した。こうし
て得られた合金の保磁力は１６Ｋ０ｅであつた。実施例
３実施例２と同様な方法で、２５．５ｗｔ％Ｓｍ，４〜１
０ｗｔ％Ｃｕ，残部ＣＯよりなる組成の粉末を作製し、
これを実施例１と同様な方法で成型体とし、同様の熱処
理を施し、本発明の２重構造組織を有する永久磁石合金
を作成した。

このようにして得られた合金の保磁力を第２図に示す。

第２図は横軸にＣｕ含有量をＷｔ％で目盛つてあり、た
て軸は保磁力の大きさである。第２図において、（イ）
が本発明によるものであり、比較例として、同様に作成
した成型体を、従来のような溶体化→時効処理（すなわ
ち、１２３０〜１２５０℃で焼結兼溶体化後、約１『Ｃ
／Ｓｅｃの速度で冷却し、８００℃で１ｈｒ，続いて５
００℃で２ｈｒ時効処理）を行なつて得られた均一析出
組織を有する合金の保磁力を、（［Ｉ］）として示す。
第２図より、本発明による合金は、８ｗｔ％という低Ｃ
ｕ含有量において、従来にはない最大値１８Ｋ０ｅとい
う値を示し、４ｗｔ％Ｃｕにおいてもなお、５Ｋ０ｅと
いう高い保磁力が得られる。なお、本発明による（イ）
曲線は約８ｗｔ％Ｃｕにおいて最大値を示すが、従来の
（ロ）曲線は極値を示さず、Ｃｕ量の増加にともなつて
、保磁力がわずかに上昇するが、その値はきわめて低い
。実施例４８ｗｔ％Ｃｕ，２３〜２８ｗｔ％Ｓｍ，残部ＣＯよりな
る組成の磁石合金を実施例２と同様にして作成した。

こうして得られた合金の保磁力を第３図に示す。第３図
に゛おいて、横軸は、Ｓｍ量をＷｔ％でとつてある。第
３図より、Ｓｍ量は２５〜２６ｗｔ％において最大値を
示し、２４〜２８ｗｔ％の間で、約５Ｋ０ｅ以上の値を
示している。実施例５２５．５ｗｔ％Ｓｍ，８ｗｔ％Ｃｕ，Ｏ〜１６ｗｔ％Ｆ
ｅ，残部ＣＯよりなる組成の磁石合金を実施例２と同様
にして作製した。

こうして得られた合金の保磁力を第４図に示す。第４図
においで、横軸はＦｅｗｔ％含有量である。第４図より
、Ｆｅ含有量が増加するにしたがつて保磁力が徐々に減
少していくが、Ｆｅ含有量が１２ｗｔ％以下であれば、
７Ｋ０ｅ以上の高い保磁力が得られる。なお、Ｆｅ添加
に限らず、Ｆｅと同様の化学的特性を有する３ｄ遷移金
属、すなわち、Ｔｌ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｎｉのグ
ループの中から少くとも一種を添加しても同等の効果が
得られる。本発明は以上のような構成よりなり、特に合
金磁石の結晶粒内部が均一相で、結晶粒界近傍が２相混
在相であるような２種構造組織を有する合金磁石である
ため、低Ｃｕ添加量、および低ＣｕおよびＦｅ添加量に
おいて、従来よりはるかに保磁力を向上させ、その結果
、高エネルギー積を得ることができたものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による永久磁石合金の内部構造を示す
拡大模式図である。

Claims

【特許請求の範囲】１重量百分比で、２４〜２８％Ｒ（ただし、ＲはＹ、
Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄ
ｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕの少くとも一種）、
４〜１０％Ｃｕ、６２〜７２％Ｃｏの組成からなる合金
において、該合金の結晶粒内部が均一相、結晶粒界近傍
が２相混在相である２重構造組織を有することを特徴と
する永久磁石合金。２重量百分比で、２４〜２８％Ｒ（ただし、ＲはＹ、
Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄ
ｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕの少くとも一種）、
４〜１０％Ｃｕ、６２〜７２％Ｃｏよりなる組成におい
て前記Ｃｏを１２％以下のＭ（ただし、Ｍは、Ｔｉ、Ｖ
、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉの少くとも一種）で置換して
なる合金において、該合金の結晶粒内部が均一相、結晶
粒界近傍が２相混在相である２重構造組織を有すること
を特徴とする永久磁石合金。