JPS648453B2 - - Google Patents

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JPS648453B2
JPS648453B2 JP55179984A JP17998480A JPS648453B2 JP S648453 B2 JPS648453 B2 JP S648453B2 JP 55179984 A JP55179984 A JP 55179984A JP 17998480 A JP17998480 A JP 17998480A JP S648453 B2 JPS648453 B2 JP S648453B2
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JP
Japan
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crystals
alloy
columnar
crystal
magnet
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JP55179984A
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JPS57104201A (en
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Tatsuya Shimoda
Itaru Okonogi
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
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Publication of JPS57104201A publication Critical patent/JPS57104201A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/032Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials
    • H01F1/04Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/047Alloys characterised by their composition
    • H01F1/053Alloys characterised by their composition containing rare earth metals
    • H01F1/055Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5
    • H01F1/0555Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 pressed, sintered or bonded together
    • H01F1/0558Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 pressed, sintered or bonded together bonded together

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Hard Magnetic Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は、希土類元素と遷移金属を主成分とす
る析出型の希土類永久磁石に関する。 本発明の希土類永久磁石の製造方法を第1図に
示す。この磁石の磁気性能は、合金組成、熱処
理、粉末の粒度ならびに形状、バインダーの種
類、成形法などにより左右されることが以前から
知られていたが、今回新たに鋳造インゴツトのマ
クロ組織により、磁気性能が大きく変化すること
を見出した。 Sm−Pr−Co−M合金を使用した磁石は、析出
硬化型あるいは、2相分離型磁石の範疇に入る。
これは、マトリツクス中に異相を析出させて、磁
気硬化させるためである。本系統の磁石は最初
Sm−Co−Cu3元系合金で、主にSm2CO17型結晶
を用いた組成で磁石化されて以来、今日広く発展
してきたものである。Cuの代りに、Mn、Cr、
Mo、W、Ni、Ag、Au、Al、Ti、Zr、Hf、V、
Nb、Taのうちの1種あるいは2種以上を複合さ
せて、Sm−Co−Mとして用いれば、合金は同様
に磁気硬化する。Smの一部をPrで置き換える
と、Sm2Co17型よりPr2CO17型の方が飽和磁化
4πIsが高いので、高エネルギー積の磁石を得るこ
とが可能になる。また、希土類金属の資源確保の
観点から言つても、SmとPrの両方を使うことが
できるので都合がよい。しかしながら、Smの一
部をPrで置き換えてゆくと、4πIsは上昇するが、
異方性磁場Haの値は小さくなる。Haが低下すれ
ば、保磁力iHcも必然的に低くなる。それ故本発
明の一つの目的は、このPrを入れたことによる
iHcの低下を、インゴツトを柱状晶化することに
より防ぐことにある。 一般に溶融金属が、るつぼから鋳型に注入され
ると、鋳壁から凝固が開始する。これは、固体異
物質と接触したエンブリオ(晶芽)は、接触しな
いで融液中に漂つているものに比べて、安定核生
成に対するエネルギー障壁が小さくなるからと説
明されている。鋳壁に生成した結晶は、隣の結晶
と相互に競争しつつ溶湯中に成長する。第3図に
示すような、鋳塊最外層の結晶の競争成長領域を
チル晶帯と呼んでいる。結晶は成長速度に異方性
があるため、最大成長速度をもつ方向が熱流の方
向に平行であるような結晶が、隣接の結晶成長を
抑えて優先的に成長する。結晶の成長中、優先方
位が熱流に近い程長く生き残り、他の結晶は淘汰
される結果、結晶の数は鋳塊内部にゆくに従つて
少なくなり、柱状晶帯が形成される。条件が整え
ば柱状晶帯がぶつかり合い凝固は完了するが、通
常第3図に示すように、柱状晶の内部に等軸晶が
生成する。等軸晶の生因については、以前はよく
知られていなかつたが、現在では鋳壁とか冷却さ
れた湯面で形成された結晶が遊離して自由晶とな
り、この自由晶が等軸晶体を形成することが明ら
かになつている(A.Ohno、T.Motegi and H.
Soda:Trans.ISIJ.11(1971)18)。 本系の合金でも、前述したように、チル晶帯、
柱状晶帯、等軸晶帯のうちで柱状晶帯が磁石にす
るのに最もすぐれていることが明らかになつた。
チル晶も等軸チル晶と柱状チル晶では、柱状チル
晶の方がすぐれている。今、例を樹脂結合型希土
類コバルト磁石にとつて説明する。この磁石は第
1図に示すような方法で磁石合金を磁石にする。
製法を全く同じにして、等軸晶合金と柱状晶合金
そしてチル晶合金を磁石にしてみると、柱状晶合
金が、飽和磁化4πIs、保磁力iHc、bHcあるいは
ヒステリシスループの角形性にと、全ての性能に
わたつてすぐれていることが分つた。逆に、等軸
晶合金および等軸チル晶合金が性能的に一番劣つ
ている。柱状チル晶合金からは、これらのものの
中間の値の磁石ができる。 これは、柱状晶組織が、該合金を熱処理(溶体
化処理および時効処理)する時に有効に作用する
ためであると考えられる。すなわち、柱状晶によ
つてマトリツクス中に析出する異相の析出物の分
布の均一化を促進するものと考えられ、そのため
にヒステリシスの角形性がよくなる。また同時に
析出物の結晶構造、形態もiHcを高める方向に形
成する作用も及ぼすものと考えられ、そのため
iHcも向上する。 本合金の製造は、鋳壁近傍のチル晶帯域は柱状
チル晶にして、他の部分は柱状晶にする製造法が
よい磁石を得るために大切である。チル晶帯は合
金全体では量が少ないので、製造上最も大切なこ
とは、等軸晶帯を防ぎ柱状晶帯の比率を大きくす
ることにあるのである。また、組成的に柱状晶化
によつて最も効果が期待されるのは、原子比を用
いた組成が、 Sm1-xPrx(Co1-uMuz (但し、0<x<0.5 0<u<0.2 6.5≦z<9.0 MはMn、Cr、Mo、W、Ni、Ag、Au、Al、
Ti、Zr、Hf、V、Nb、Taのうちの少なくとも
1種からなる元素を示す。) で表わされる合金である。 それでは以下に成分と組成域を限定した理由を
述べる。 本合金系およびその組成域においては、Sm−
Co系が基本である。中でもSm2Co17型結晶が主
体をなす。MはSm2Co17型合金の保磁力を得るた
めに加えられるものであり、Mを入れることで
iHcは向上するが、4πIsは低下する。このため実
用磁性材料としては、組成式中のuの値は、u<
0.2が望ましい。Mは単独で用いるだけでなく、
2種以上を複合して加えても良い。zの値が、5
z8.5の間にある時は、Sm−Co合金は、
SmCo5型化合物とSm2Co17型化合物に分離する。
4πIsの値は、Sm2Co17型の方が高い。よつて、高
い4πIsを実現するためには、zは6.5以上が望ま
しい。またzが9.0以上になると、Co相が多くな
るのでヒステリシスループの角形性が悪くなり好
ましくない。また、Pr2Co17型化合物は、
Sm2Co17型化合物よりも4πIsの値は大きいが、結
晶磁気異方性定数K1は負であり、Pr2Co17のまま
では、一軸異方性を利用した磁石は作れない。よ
つてK1が正で大きいSm2Co17型化合物と4πIsの大
きいPr2CO17型化合物を複合させて、磁石にする
ことは、飽和磁化が大きくてしかもある程度高い
保磁力を有する磁石を得るのに有効な方法であ
る。このためにはSm1-xPrx(Co1-uMuz組成にお
いて、x<0.5が実用材料としては望ましい。そ
れ以上xの値が大きいと、iHcが足らなくなる。 鋳造時の、マクロ組織でインゴツトの性能が改
善されることは、前述したが、この事実を最もよ
く利用することのできる磁石製造法は、微粉末結
合型磁石である。何故なら、該磁石を製造するに
は第1図で示すような工程を取るので、熱処理は
全てインゴツトのまま行い磁気硬化させた後で、
粉砕してバインダーで結合する。それ故、インゴ
ツトの状態で磁石化することもでき、この点では
鋳造磁石と少しも変わらない。バインダーで結合
するのは結晶を揃えるためと、実際の製品を作る
ときの成形性を上げ、コストを低くするためにあ
り、磁性の本質は、鋳造磁石と同じである。この
ため焼結法では、鋳造のインゴツトの金属組織に
磁石の性能は左右されないが、微粉末結合磁石で
は、大いに影響される。逆に言うと、これを利用
して、微粉末結合型磁石の性能は高められるので
ある。 以下、実施例に従い本発明を詳細に説明してゆ
く。 実施例 1 高周波溶解炉を用いて、アルゴンガス中で合金
を1Kg溶解した。溶湯は第2図に示される円筒の
鉄製鋳型に鋳造された。鋳造インゴツトの断面の
マクロ組織は、第3図のようであつた。すなわち
A部はチル晶帯、B部は柱状晶帯、C部は等軸晶
帯を示す。鋳造された合金の組成は、第1表に示
すとおりである。
【表】
【表】
【表】 鋳造インゴツトより、A部、B部そしてC部を
切り出し、第1図に示される磁石製造工程に従い
樹脂結合型磁石を製造した。容体化処理は1100〜
1200℃の間の各組成に適した温度で、10時間行
い、時効処理は800度で24時間行つた。結果を第
2表に示す。表中のます目の中で、上段の数字は
B部の柱状晶帯を用いて得たものであり、下段の
ものは、C部の等軸晶帯を用いて得たものであ
る。これにより、柱状晶帯の方がiHc、4πIsとも
に大きいことが分かる。 実施例 2 実施例1と同様な方法で、第3表に示される組
成の合金を使用して樹脂結合型磁石を製造した。
【表】 その結果を、第4表に示す。表中のます目の中
で、上段の数字はB部の柱状晶帯を用いて得たも
のであり、下段の数字はC部の等軸晶帯を用いて
得たものである。
【表】 第4表より分かることは、柱状晶化することに
より、角形性(Hk/iHc)が大変上昇している
ことである。ただしHkは、4πI−H減磁曲線上で
0.9×Brを与える磁場の大きさである。また、こ
れらの合金組成でも、柱状晶の方が等軸晶よりも
iHcがすぐれており、角形性がすぐれていること
と相まつて、柱状晶の方が最大エネルギー積が大
変大きくなつている。 実施例 3 実施例1と同様な方法で、第5表、第6表に示
される組成の合金を使用して、樹脂結合型磁石を
製造した。
【表】
【表】 結果を第4図、第5図に示す。この結果より、
SmをPrで置換していつた時にも、柱状晶化によ
り磁気性能は向上することが分かる。また第5図
から、zのどの値に対しても、柱状晶の方が磁気
性能がすぐれていることが分かる。 このようにSm−Co−M合金にPrを入れて飽和
磁化を高め、さらに柱状晶化により保磁力、角形
性そして飽和磁化まで向上させた合金を使用した
微粉末結合型磁石は、磁気性能、成形性、加工
性、コスト面においてすぐれ、精密業界のみなら
ず業界に与える効用は大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は、樹脂結合型磁石の製造工程を示す。
第2図は、円筒状の鉄製鋳型を示す。寸法の単位
はmmである。第3図は、第2図で示される鋳型に
鋳込まれたときのインゴツトのマクロ組織を示
す。Aはチル晶帯、Bは柱状晶帯、Cは等軸晶
帯、Dは鋳型の側面の断面である。第4図は、
Sm1-xPrx(Co0.95Zr0.058.3の組成において、xを
変化させた時の樹脂結合磁石の磁気性能を示す。
第5図は、Sm0.8Pr0.2(Co0.95Ti0.05zの組成におい
て、zを変化させた時の樹脂結合磁石の磁気性能
を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 Sm2Co17型結晶を主体とする合金の粉末にバ
    インダーを混練して成形してなる希土類永久磁石
    において、前記合金として原子比を用いた組成
    が、 Sm1-xPrx(Co1-uMuz (但し、0<x<0.5 0<u<0.2 6.5≦z<9.0 MはMn、Cr、Mo、W、Ni、Ag、Au、Al、
    Ti、Zr、Hf、V、Nb、Taのうちの少なくとも
    1種からなる元素を示す。) で表わされ、かつマクロ組織が主に柱状晶組織で
    ある合金を使用したことを特徴とする希土類永久
    磁石。
JP55179984A 1980-12-19 1980-12-19 Permanent magnet made of rare-earth cobalt Granted JPS57104201A (en)

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JPH02117236U (ja) * 1989-03-08 1990-09-19

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JPS5061699A (ja) * 1973-10-03 1975-05-27
JPS5216444A (en) * 1975-07-30 1977-02-07 Matsushita Refrigeration Automatic spot welding process
JPS6043900B2 (ja) * 1978-08-03 1985-10-01 セイコーエプソン株式会社 永久磁石材料

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JPH02117236U (ja) * 1989-03-08 1990-09-19

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