JPS6235602A

JPS6235602A - 永久磁石およびその製造方法

Info

Publication number: JPS6235602A
Application number: JP60175068A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Tokunaga; 徳永　雅亮; Minoru Endo; 実遠藤
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1985-08-09
Filing date: 1985-08-09
Publication date: 1987-02-16

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】［産業上の利用分野］本発明は、希土類金属（以下Ｒと略記する）とＦｅから
なる金属間化合物永久磁石に関し、基本的にはＢをその
構成元素として含むＲ−Ｆｅ−Ｂ金属間化合物磁石に関
するものである。特に粉末冶金的手段による製造が困難
な薄肉磁石（アーク形状、薄板等〉に関するものである
。

［従来の技術ＩＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石材料はＲ−Ｃｏ系永久磁石材料
よりも高い磁気特性の得られる新しい組成系として開発
が進んでいる。（特開昭５９−、’１６００８号公報、
特開昭５９−６４７３３号公報、特開昭５９−８９４０
１号公報、　Ｍ、Ｓａａａｗａ　ｅｔ　ａｔ　Ｊ、　Ａ
、　Ｐ、　５５（６）２０８３（１９８４）　　”Ｎｅ
ｗ　　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ｆｏｒ　　Ｐｅｒｍａｎｅ
ｎｔ　ｍａｑｎｅｔｓ　ｏｎ　ａ　ｂａｓｅ　ｏｆ　Ｎ
　ｄ　ａｎｄ　Ｆ　ｅ　”　）これらによれば例えば、
Ｎｄｔ５　Ｆｅ　ｙｓ−Ｆ３ｔｏ　（原子％）、すなわ
ちモル分率比率で表示すると、Ｎ　ｄ　　（Ｆ　ｅ／ｘ
Ｂ　、、／２　）　ケなる合金で（３Ｈ）　ｍａｘ　〜
３５Ｍ　Ｇｏｅ、　　ＩＨｃ〜１０ＫＯｅの磁気特性が
得られ、又Ｆｅの１部をＣｏで置換することによりキュ
ーリ一点が向上すること、Ｔｉ　、Ｎｉ　、Ｂｉ　、Ｖ
、Ｎｂ　、Ｔａ　。

Ｃｒ　、Ｍｏ　、Ｗ、Ｍｎ　、ＡＩ　、Ｓｂ　、　Ｇｅ
　、Ｓｎ　。

Ｚｒ、Ｉｎなどの添加によりｒＨｃが向上することが示
されている。

これらＲ−Ｆｅ−Ｂ合金で得られる（ＢＨ）ｍａＸは３
５ＭＧＯｅにも達し、Ｒ−Ｇｏ系磁石で得られている（
　Ｂ　Ｈ）　ｍａＸ　〜３０Ｍ　ＧＯｅヲ大キ＜上回ッ
テいる。これら永久磁石材料は粉末冶金法によって製作
される。すなわち、真空溶解によるインゴット作製、粉
砕、ｔａ界中成形、焼結、熱処理、加工の工程によって
製造される。溶解は通常の方法でＡｒ中ないし真空中で
行う。Ｂはフェロボロンを用いることも可能であり、希
土類元素は最後に投入する。粉砕は粗粉砕と微粉砕に分
かれ、粗粉砕はスタンプミル、ショークラッシャー、ブ
ラウンミル、ディスクミルで、又微粉砕はジェットミル
。

（辰動ミル、ボールミル等で行われる。いずれも酸化を
防ぐために非酸化性雰囲気で行うが、有機溶剤や不活性
ガスも用いられる。粉砕粒度は３〜５ｕｍ　　（Ｆ　１
ｓｃｈｅｒ　５ｕｂ−ｓｉｅｖｅ　５ｉｚｅｒにより測
定）が望ましい。成形は金型成形により磁場中で行われ
る。これは異方性をつけるために必要な技術で、本合金
の場合、粉砕粉のＣ軸をそろえるために不可欠な工程で
ある。しかしながら、金型成形によって得られる圧粉体
には限界があり、一般に厚みの薄い、アーク状の製品の
製造は困難であった。

これは磁場中で粉末の配向と成形とを同時に行う際、成
形体に密度の不均一が生じ、充分な強度を持ち、又、カ
ケ、クラックのない成形体が得られないためである。し
たがって、薄肉の製品の場合は厚肉の成形体を焼結後切
削、切断して製造される。焼結は、△ｒ、Ｈｅ等の不活
性ガス中又は真空中で１０５０〜１１５０℃の温度範囲
で行われる。さらにはＨ２ガス中の焼結も可能である。

熱処理は用いる希土類元素や組成によって異なるが、４
００〜１０００℃の温度範囲で行われる。加工は切断、
平面研削、内研、センタレス、両面研削等種々の方法で
行われるが薄肉製品の場合は加工量が多く、工数１歩留
の点でコスト高となっている。

［発明が解決しようとする問題点１以上述べたように、従来技術である粉末冶金。

焼結法によって得られるアーク状磁石の厚みはア一りの
弧１面積にもよるが概略３ｎ＋ｍが限界であった。例え
ば、第１図（ａ　）に示したアーク状磁石の場合、同図
（ｂ　）に示した２２ｍｍｘ　ｔ８ｍｍｘ　６．５ｍｎ
＋程度の長方形焼結磁石を作製し加工するか、アークの
厚み５ｍｍ程度のものを作製し加工するなどによって製
造される。したがって製品歩留は加工のために非常に低
下していた。又、あらかじめ厚みのあるアーク状磁石を
作製する場合も成形時の割れ、亀裂が多発し、さらに歩
留を低下させていた。

したがって、薄肉のアーク状磁石の製造費は歩留の悪さ
から非常に高く、応用分野を制限し、広範な用途開発が
行えない状況にあった。

［問題を解決するための手段］上記問題点を解決するために、本発明ではＲ（Ｆ　ｅ　
（、ｘ−！ｊ−ｚ　Ｃｏｘ３　ｙ　Ｍ　ｚ　）Ａ（ここ
でＲはＮｄ単独あるいはＮｄとＰｒを中心とした希土類
元素の１種又は２種以上の組み合せ、ｌｖＨ，ｔＡｌ、
Ｖ。

Ｐ、Ｗ、Ｔｉ　、Ｎｉ　、Ｎｂ　、Ｇｒ　、ＭＯ、Ｓｉ
　。

Ｚｒ　、Ｈｆ　、Ｍｎ　、Ｂｉ　、Ｓｎ　、３ｂの１種
又は２種以上の組み合せ、０≦ｘ≦０．５．　０．０２
≦ｙ≦０．３．　０≦７≦０．０３，４≦Δ≦　７．５
）なる組成を持つ永久磁石において、まずＢを含有しな
い合金を溶解鋳造し所定の形状に加工後、巳を拡散せし
めることにより実質的に正方晶系の結晶構造を有する化
合物を主相としたことを特徴とするものである。なお前
述の式でＲはＮｄ及び若しくはＰｒと他の希土類元素と
の組み合わけである。他の希土類元素とはｌａ、Ｃｅ、
ジジム、　Ｄｙ　、　Ｔｂ他の希土類元素をいう。

すなわちＢを含まないＲ−Ｆｅ合金をあらかじめ永久磁
石として実用される形状に加工した後、Ｂを拡散させる
方法を用いる。Ｂを含まないＲ−Ｆｅ合金、例えばＮｄ
Ｆｅ合金はＢを含む合金に比較して、冷間および温間の
加工が容易である。

気相−固相反応によるＢの拡散は種々の方法によって実
行可能であるが、Ｂ拡散によって一定方向に正方晶系の
Ｒ２Ｆｅ＃４Ｂ合金のＣ軸を成長させることが可能で、
異方性化が実現できる。よって、粉末冶金法における磁
場中成形のような異方性化工程は必要としない。

前述のように、本発明は永久磁石製造のために２つの工
程からなる。第１は、Ｂを含まないＲ−Ｆｅ合金の機械
的性質を利用し、永久磁石として実用される形状に加工
する工程であり、特に薄形アーク等のような粉末冶金的
手法の適さない形状の磁石製造に好適である。第２は、
Ｂを拡散させることにより、Ｒ２Ｆｅ　　Ｂ金属間化合
物を生成せしめるとともにＲ２Ｆｅ　　ＢのＣ＠を一定
方向に形成させ異方性化する工程である。

上記２工程により、粉末冶金法では不可能であった薄物
アーク形状などの永久磁石を、歩留よく製造できる。

第２図に、従来法と本発明による方法における製造工程
を比較して示す。

し作用］ここで、合金組成限定理由を述べる。

Ｃｏの置換置Ｘが０．５を越える場合は４πＪｒの低下
が大きく、永久磁石材料として好ましくない。Ｘが０．
５以下の場合はキューリ一点の向上を利用できる。Ｂ＠
換ｆｆ１Ｖが０．０２未満の場合、キューリ一点が上胃
せず、高いＩＨＣも得られない。

一方、ｙが０．３を越える場合には逆にキューリ一点、
４πＪｒが低下し、磁気特性の好ましくない相の発生が
見られる。Ｍ元素は含有されていなくともよいが、Ｍ元
素の含有により保磁力が上り、Ｚが０．０００１以上の
場合ｒＨｃの向上を期待できる。一方、７が０．０３を
越える場合には４π１ｒ（Ｓｒ　）・および角型性が低
下し、永久磁石材料として好ましくない。Ａが４未満の
場合、４πＪｒが低下し、　７．５を越えるとＦｅ　、
Ｃｏ　ｃ富んだ相が坦われ、ｘ　ｌ−１ｃの低下が顕著
となる。

Ｂ拡散には種々の方法が利用可能である。例えば、ガス
を賦与剤とするもの、液体を賦与剤するものおよび固体
を賦与剤とするものに分類するこができる。ガスを賦与
剤とするＢ拡散法はハロゲンボロン（ＢＦ３　、ＢＣＩ
　３　、ＢＢｒ　、１　）ディボラン（Ｂ２　Ｈ２）ボ
ロン有機化合物（ＣＨ３）　３Ｂ、（Ｃ２Ｈｓ　）３　
ＢあるいはこれらにＨ２ガスを添加したガス状ボロン賦
与剤が使用され、これらのガス状賦与剤を管状炉などで
加熱したワークの上を通過させてボロン拡散を行う。

Ｕ実施例１以下、実施例により本発明を説明する。

［実施例１１Ｎ　ｄ　　（Ｆ　ｅＯ，ｙ　Ｃ０６，１）、ｇ合金を高
周波溶解ニテ作成し、さらに機械加工を加え６０ｍｍφ
ｘｌｏｏｍｍ　Ｑのインゴットを得た。本インゴットを
１０５０℃に３０分間加熱し、押出加工した。加工され
た平板は厚み２．５ｍｍ、幅３０ｍｍであった。押出比
は１０．５で押出圧は８ｔｏｎ／　ａｍ２であった。得
られた平板を加工し、３０ｍｍｘ　１５ｍｍｘ　２．２
ｍｍｔの平板を得た。本平板を１０５０℃ｘ　１０ｈｒ
ｓ　Ｂ　Ｃｌ　３をＢ賦与剤、Ｈ２をキャリアーガスと
してＢ拡散を行った。１ｑられた平板状磁石を９００℃
Ｘ　２ｈｒＳ保持後、１．３℃７ｍ１ｎで常温まで制御
冷却し、さらに６６０℃Ｘ１ｈｒ保持しオイル中に急冷
した。得られた磁気特性は、３ｒ〜１１５００Ｇ、　　
ＢＨＣ〜８８０００ｅ、　　ｚＨｃ　〜９２０００ｅ、
　　（Ｂ１−１　）　ｍａｘ〜３２ＭＧＯｅであった。

又、磁石の分析値は、”　ｄ（Ｆ　ｅｒ、＃　Ｃｏｏ、
ａ’１Ｆ３ａ、Ｈ＞！；、２であった。

［実施例２１（Ｎ　ｄｏ、ｒ　Ｄ　Ｖｔｐ、ｔ　）　　（Ｆ　ｅａ、
りｓ　ｃ　ｏｏ、ｏｒ　＞　ｓ：、ｘなる合金を実施例
１と同様の方法で押出、Ｂ拡散を行い、３０ｍｍｘ　１
５＋ｎｎ＋ｘ　２．Ｏｍｍｔの平板状磁石を得た。ただ
し、Ｂ拡散終了後、１℃／　ｍｉｎの制御冷Ｗを行った
。熱処理は６５０℃で１ｈｒ加熱保持し、オイル中に急
冷した。得られた磁気特性は、Ｂｒ−１０７００Ｇ、　
　ａＨｃ　〜ｔ（１３０００ｅ、　　ｘＨｃ　〜１５（
１００ｅ、　　（ＢＨ）ｍａｘ〜２８Ｍ　Ｇ　Ｏｅであ
った。分析結果は、（ＮｄＤ　Ｖｏ、ｔｏ　＞　　（Ｆ
　ｅａ、ｏｒｃ　ｏａ、ｔｓ−Ｂｏ、ａｒ）ｓ、６であ
った。

［実施例３］（Ｎ　ｄ、、ｙ　Ｔ　ｂｏ、１　）　　（Ｆ　ｅｔｒ、
ｑｓｃ　Ｏａ、、５）ｘ−＋なる合金を高周波溶解し、
６０ｍｎ＋φＸ　１００１１１ｔのインゴットを作製し
た。本インゴットを１０５０℃に加熱し、押出を行った
。押出圧を１２ｔｏｎ　／ｃＩＩ１２とし内径２７ｍｍ
φ。

外径３０ｖｎφのパイプを得た。パイプを６ｍｍ　Ｑに
切断後、Ｂ拡散を行った。ＢＫ故により放射状の異方性
が１ｑられた。次いでリング形状磁石に熱処理を加えた
。すなわち、９００℃Ｘ　２ｈｒｓ加熱保持後。

０．５℃／ｍｉｎで常温まで制御冷却した。さらに６４
０℃ｘ１ｈｒ加熱保持し、オイル中に急冷した。

得られた放射状磁石を切り出しＶＳＭにて磁気測定した
。得られた磁気特性は、１３ｒ〜１０４００Ｇ　。

ｅＨｃ　〜９９０００ｓ、　　ｒＨｃ　〜１８００００
ａ、　　（ＢＨ）　ｍａ×〜２８ＭＧＯｅであった。又
、磁石の分析値は、（Ｎ　ｄ　Ｏ，ｙ　Ｔ　ｂａ、ｔ　
　）　　（Ｆ　ｅｔｒ、ｒ７ｃ　Ｏｔｙ、ｔｓ−Ｆ３ｔ
ｒ、９）ｘ、９であった。

［発明の効果］以上、実施例に示したように、押出法、その他の加工法
とＢ拡散を組み合わせることにより薄肉磁石が歩留よく
作製でき、しかも磁場中成形工程が不要で異方性が得ら
れ、その工業上の意味は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図はアーク状磁石の一例を示す図、第２図は従来法
（粉末冶金）と本発明による方法の製造工程図である。第　１　図手続補正書０（（１ｎ　　％’・５・望　。昭和６０年　特許願　第１７５０６８号発明の名称永久磁石およびその製造方法補正をする者事件との関係　　特許出願人住所　東京都千代田区丸の内二丁目１番２号名称　（５
０８）日立金属株式会社補正の対象　明細書の「発明の詳細な説明」の欄補正の
内容１、第７頁第７行のｒＲ２Ｆｅ　ＢＪを「Ｒ２Ｆｅ斗Ｂ
」に訂正する。２、同頁第８行のｒＲ２Ｆｅ　８Ｊを［Ｒ２Ｆｅ１４Ｂ
Ｊに訂正する。域と

Claims

【特許請求の範囲】

（１）Ｒ（Ｆｅ＿１＿−＿ｘ＿−＿ｙ＿−＿ｚＣｏ＿ｘ
Ｂ＿ｙＭ＿ｚ）＿Ａ（ここでＲはＮｄ単独あるいはＮｄ
とＰｒを中心とした希土類元素の１種又は２種以上の組
み合せ、ＭはＡｌ、Ｖ、Ｐ、Ｗ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｎｂ、Ｃ
ｒ、Ｍｏ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｍｎ、Ｂｉ、Ｓｎ、Ｓｂ
の１種又は２種以上の組み合せ、０≦ｘ≦０．５、０．
０２≦ｙ≦０．３、０≦ｚ≦０．０３、４≦Ａ≦７．５
）なる組成を有す鋳造体であることを特徴とする永久磁
石。
（２）Ｒ−Ｆｅ、Ｒ−Ｆｅ−Ｃｏ、Ｒ−Ｆｅ−Ｃｏ−Ｍ
合金のいずれかを溶解鋳造し所定の形状に加工後、Ｂ（
硼素）を拡散せしめることにより実質的に正方晶系の結
晶構造を有する化合物を主相とした永久磁石の製造方法
。