JPS62170455A - 永久磁石合金 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 利用産業分野 この発明は、Ｆａ　　Ｂ−Ｒ系永久磁石の磁石特性、特
に、温度特性を改善し、残留磁束密度のすぐれたＦａ−
Ｂ−Ｒ系永久磁石合金に関する。

背景技術 現在、高磁気特性でかつ安価な永久磁石材料が求められ
、さらに資源的に豊富で、今後の安定供給が可能な組成
元素からなる永久磁石材料が切望されており、本出願人
は先に、高価なＳｍやらを含有しない新しい高性能永久
磁石としてＦａ−Ｂ−Ｒ系（ＲはＹを含む希土類元素の
うち少なくとも１種）永久磁石を提案した（特開昭５９
−４６００８号、特開昭５９−６４７３３号、特開昭５
９−８９４０１号、特開昭５９−１３２１０４号）。こ
の永久磁石は、Ｒとして陽や門を中心とする資源的に葭
富な軽希土類を用い、Ｆｅを主成分として２０ＭＧＯｅ
以上の極めて高いエネルギー積を示す、すぐれた永久磁
石である。

最近、磁気回路の高性能化、小形化に伴ない、Ｆｓ　−
Ｂ　−Ｒ系永久磁石材料が益々注目され、その用途の多
様化に伴なって、永久磁石の磁石特性の改善、特に、温
度特性の改善が要望されてきた。

前記Ｆａ　　Ｂ　　Ｒ三元系永久磁石は、そのキューリ
一点が、１４０’Ｃ〜４００’Ｃで、特にＲがＭの場合
は３１２°Ｃであるため、そのＢｒの温度係数は、−０
，１５〜−０，１％／℃であり、使用条イ１によって、
磁石特性の低下が甚だしくなり、使用範囲を制限される
問題があった。

このＦｅ−Ｂ　Ｒ系永久磁石において、Ｆｅの一部をＣ
ｏで置換し、キューリ一点を上昇させて該温度特性を改
善（特開昭５９−６４７３３号）することができるが、
多量の添加はコスト高を招来する問題がある。

発明の目的 この発明は、希土類・ボロン・鉄を主成分とする本出願
人提案の永久磁石材料において、使用用途拡大、使用温
度条件の改善のため、磁石特性、特に、温度特性を改善
したＦａ　　Ｂ　　Ｒ系永久磁石を目的としている。

発明の構成と効果 発明者らは、Ｆｅ−Ｂ−Ｒ系永久磁石の磁石特性、特に
温度特性の改善を計ることができる微量元素の効果につ
いて種々検討した結果、Ｆｅ　　Ｂ　　Ｒ系永久磁石内
に、微ｍのＨａを含有させることにより、該磁石のキュ
ーリ一点を上昇させ、温度特性を改善し、かつ３ｒを向
上させることができることを知見した。

すなわち、この発明は、 Ｒ（ＲはＮｄ、　Ｐｒ、　Ｄｙ、　Ｈｏ、　Ｔｂのうち
少なくとも１種あるいはさらに、Ｌａ、　Ｃｏ、　Ｓｍ
、　（ｆｆｌ、　Ｅｒ、　Ｅｕ、　Ｔｍ。

Ｙｂ、　Ｌｕ、　Ｙのうち少なくとも１種からなる）１
０原子％〜２４原子％、 Ｂ４原子％〜２４原子％、 Ｆｅ６５原子％〜８１原子％、 Ｈａ０．０５原子％〜０．３原子％を主成分とし、主相
が正方晶相からなることを特徴とする永久磁石合金であ
る。

また、この発明の永久磁石合金は、平均結晶粒径が１〜
８０．ｍの範囲にある正方品系の結晶構造を有する化合
物を主相とし、体積比で１％〜５０％の非磁性相（酸化
物相を除く）を含むことを特徴とする。

したがって、この発明は、Ｒとして陶あるいはさらに円
を中心とする資源的に豊富な軽希土類を主に用い、Ｆｅ
　、Ｂ、　Ｒ，Ｈａを主成分とすることにより、２０Ｍ
ＧＯａ以上の極めて高いエネルギー積並びに、高残沼磁
束密度、高保磁力を有し、かつ温度による磁気特性の劣
化を防止したＦｅ−Ｂ−Ｒ系永久磁石材料を安価に得る
ことができる。

永久磁石の成分限定理由 この発明の永久磁石に用いる希土類元素Ｒは、組成の１
０原子％〜２４原子％を占めるが、ｍ、　Ｐｒ。

Ｄｙ、　Ｈｏ、　Ｔｂのうち少なくとも１種、あるいは
ざらに、Ｌｉ、　Ｃｏ、　Ｓｍ、　Ｃｄ、　Ｅｒ、　Ｅ
ｕ、丁ｍ、　Ｙｂ、　Ｌｕ、　Ｙのうち少なくとも１種
を含むものが好ましい。

また、通常Ｒのうち１種（好ましくはｍ、　Ｐｒ。

〜、　Ｈａ、　Ｔｂ等）をもって足りるが、実用上は２
種以上の混合物（ミツシュメタル、ジジム等〉を入手上
の便宜等の理由により用いることができる。

また、主相を構成するＲ中のＳｍ、Ｌａはできるだ【ブ
少ないほうが好ましく、例えば、Ｓｍは、１原子％以下
、ざらに好ましくは０．５原子％以下である。

また、温度特性の向上のためには、Ｒ混合系として、Ｎ
ｄ、Ｐｒ、または、これらに０．００５原子％〜５原子
％、好ましくは０．２原子％〜３原子％のＮ。

Ｈｏ、Ｔｂ等の組み合せが望ましい。

さらに、特性、コスト、資源的観点から、Ｒとしては、
ｍ、Ｐｒが、全Ｒの５０％以上、さらには８０％以上で
あることが好ましい。

なお、このＲは純希土類元素でなくてもよく、工業上入
手可能な範囲で製造上不可避な不純物を含有するもので
も差支えない。

Ｒは、新規な上記系永久磁石材料における、必須元素で
あって、１０原子％未満では、結晶構造がα−鉄と同一
構造の立方晶組織が析出するため、高磁気特性、特に高
保磁力が得られず、２４原子％を越えると、Ｒリッチな
非磁性相が多くなり、残留磁束密度（Ｂｒ）が低下して
、すぐれた特性の永久磁石が得られない。よって、希土
類元素は、１０原子％〜２４原子％の範囲とする。

Ｂは、この発明による永久磁石材料における、必須元素
であって、４原子％未満では、菱面体構造が主相となり
、高い保磁力（ｉｔ−１ｃ）は得られず、２４原子％を
越えると、Ｂリッチな非磁性相が多くなり、残留磁束密
度（Ｓｒ）が低下するため、すぐれた永久磁石が得られ
ない。よって、Ｂは、４原子％〜２４原子％の範囲とす
る。

Ｆｅは、新規な上記系永久磁石において、必須元素であ
り、６５原子％未満では残留磁束密度（Ｓｒ）が低下し
、８１原子％を越えると、高い保磁力が得られないので
、Ｆｅは６５原子％〜８１原子％の含有とする。

Ｈ２は、この発明において、Ｆｅ　　Ｂ　　Ｒ系永久磁
石合金のキューリ一点を上昇させて温度特性を改善し、
残留磁束密度Ｂｒを増加させるため含有させるが、０．
０５原子％未満ではキューリ一点上昇効果が少なく、０
．３原子％を越えると、保磁力ｉＨＣが５　ｋｏｅ以下
に低下するほか、磁石合金が非常に酸化しやすくなり、
実用性がなくなり好ましくないため、０．０５原子％〜
０．３原子％に限定する。

また、この発明による永久磁石合金において、Ｆｅの一
部を６で置換することは、得られる磁石の磁気特性を損
うことなく、温度特性を改善することができるが、Ｇ置
換量がＦｅの２０％を越えると、逆に磁気特性が劣化す
るため、好ましくない。らの原子比率かＦｅとＣＯの合
計量で５％〜１５％の場合は、　（Ｂｒ）は置換しない
場合に比較して増加するため、高磁束密度を得るために
は好ましい。

また、この発明による永久磁石は、Ｒ，Ｂ、Ｆａ。

Ｈ２の他、工業的生産上不可避的不純物の存在を許容で
きるが、Ｂの一部を４．０原子％以下のＣ１２，０原子
％以下のＰ、２．０原子％以下のＳ、　　２．０原子％
以下の髄のうち少なくとも１種、合計量で２．０原子％
以下で置換することにより、永久磁石の製造性改善、低
価格化が可能でおる。

また、下記添加元素のうち少なくとも１種は、ＲＢ　　
Ｆａ系永久磁石に対してその保磁力、減磁曲線の角型性
を改善あるいは製造性の改善、低価格化に効果があるた
め添加することができる。

５．０原子％以下のＡ１．３．０原子％以下の１１１５
．５原子％以下のＶ、４．５原子％以下のＣｒ。

５．０原子％以下のＨｎ、５．０原子％以下の８１．９
．０原子％以下のＮｂ、７．０原子％以下の丁ａ、５．
２原子％以下のＮｏ、　　５．０原子％以下の４．１．
０原子％以下のｓｂ、３．５原子％以下のＧｅ、１．５
原子％以下のＳｎ、３．３原子％以下のＺｒ、６．０原
子％以下のＮｉ、　　５．０原子％以下の５１１１．１
原子％以下のＺｎ、３．３原子％以下のＨｆ、のうち少
なくとも１種を添加含有、但し、２種以上含有する場合
は、その最大含有量は当該添加元素のうち最大値を有す
るものの原子％以下の含有させることにより、永久磁石
の高保磁力化が可能になる。なお、添加量の上限は、磁
石の（Ｂｌｌ）ｍａＸを２０）４ＧＯｅ以上とするには
、（Ｂｒ）が少なくとも９ｋＧ以上必要となるため、該
条件を満す範囲とした。

結品相は主相が正方品であることが、微細で均一な合金
粉末より、すぐれた磁気特性を有する焼結永久磁石を作
製するのに不可欠である。

また、この発明の永久磁石は、磁場中プレス成型するこ
とにより磁気的異方性磁石が得られ、また、無磁界中で
プレス成型することにより、磁気的等方性磁石を１ワる
ことかできる。

この発明による永久磁石は、保磁力ｉＨｃ≧１ｋＯｅ、
残留磁束密度Ｂｒ＞　ａ　ｋＱ、を示し、最大エネルギ
ー積（Ｂｌｌ）ｍａｘは、２０ＭＧＯｅ以上を示し、好
ましい組成範囲では、最大値は２５８ＧＯｅ以上に達す
る。

また、この発明永久磁石用合金粉末のＲの主成分がその
５０％以上を出及び円を主とする軽希土類金属が占める
場６合で、Ｒ１２原子％〜１５原子％、Ｂ６６原子〜９
原子％、Ｆａ　　７８原子％〜８０原子％、の組成範囲
のとき、（ＢＨ）ｍａＸ　３５）ＩＧＯｅ以上のすぐれ
た磁気特性を示し、特に軽希土類金属が陶の場合には、
その最大値が４２ＭＧＯｓ以上に達する。

実施例 実施例１ 出発原料として、純度９９．９％の電解鉄、フェロボロ
ン合金、純度９９．７％以上のＮｄを使用し、これらを
配合後高周波溶解し、その後水冷銅鋳型に鋳造し、１４
Ｎｄ　８　Ｂ７８Ｆｅなる組成の鋳塊を得た。

その後このインゴットを、スタンプミルにより粗粉砕し
、次にボールミルにより微粉砕し、平均粒度３．０〃ｍ
の微粉末を１７だ。

この微粉末を金型に挿入し、１０　ｋｏｅの磁界中で配
向し、磁界に直交方向に、２　ｔ４の圧力で成形した。

得られた成形体を、１１００’Ｃ，１時間、　Ａｒ雰囲
気中、の条件で焼結し、ざらに、Ａｒ雰囲気中で、８０
０’Ｃ，１時間と６３０’Ｃ，１時間の２段時効処理し
、その後、処理合金を、０．１ＴｏｒｒのＨ２雰囲気中
に、保持時間を種々変えて保持しするＨ２含有処理を施
した。

得られた永久磁石のＨ２含有量、キューリ一温度及び磁
石特性を測定し、その結果を第１表に示す。

第１表より明らかな如く、Ｆａ　　Ｂ　　Ｒ系永久磁石
内に、微量のＨ２を含有させることにより、該磁石のキ
ューリ一点が上昇し、温度特性が改善され、かつ３ｒが
向上することが分る。

以下余白 第１表

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　Ｒ（ＲはＮｄ、Ｐｒ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｔｂのうち少なく
   とも１種あるいはさらに、Ｌａ、Ｃｅ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｅ
   ｒ、Ｅｕ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｙのうち少なくとも１種
   からなる）１０原子％〜２４原子％、 Ｂ４原子％〜２４原子％、 Ｆｅ　６５原子％〜８１原子％、 Ｈ＿２　０．０５原子％〜０．３原子％を主成分とし、
   主相が正方晶相からなることを特徴とする永久磁石合金
   。