JP2774372B2 - 永久磁石粉末 - Google Patents
永久磁石粉末Info
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、永久磁石材料、特に合成樹脂や非磁性金属
等と混合してボンド磁石としたり、あるいは粉末を高温
で成形して高い密度のバルク状の磁石とするための磁気
特性の優れた高保磁力永久磁石粉末に関する。
等と混合してボンド磁石としたり、あるいは粉末を高温
で成形して高い密度のバルク状の磁石とするための磁気
特性の優れた高保磁力永久磁石粉末に関する。
［従来の技術］ 従来、希土類元素（Ｒ）と遷移金属（Ｔ）および半金
属元素（Ｍ）からなる合金において、非晶質再結晶粒径
の大きさの結晶粒を有する高保磁力永久磁石粉末が開示
されている（特開平１−28489号公報参照）。
属元素（Ｍ）からなる合金において、非晶質再結晶粒径
の大きさの結晶粒を有する高保磁力永久磁石粉末が開示
されている（特開平１−28489号公報参照）。
これによれば目的とする組成の合金を溶融状態から高
速急冷もしくはスパッタ法により、イオンを基板上に到
達せしめて急冷し、非晶質化し、かかる非晶質合金材料
を適当な温度で熱処理し、再結晶化することにより、安
定した高保磁力永久磁石粉末が得られる。
速急冷もしくはスパッタ法により、イオンを基板上に到
達せしめて急冷し、非晶質化し、かかる非晶質合金材料
を適当な温度で熱処理し、再結晶化することにより、安
定した高保磁力永久磁石粉末が得られる。
［発明が解決しようとする課題］ ところで、合金溶湯を急冷してつくる永久磁石粉末の
磁気特性は、合金組成および急冷条件によって大きく変
化する。磁気特性において最大エネルギ積（BH）maxは
最も重要なパラメータであるが、これを大きくするため
には、残留磁束密度（Br）、保磁力（iHc）、及び減磁
曲線の角型性を大きくする必要がある。
磁気特性は、合金組成および急冷条件によって大きく変
化する。磁気特性において最大エネルギ積（BH）maxは
最も重要なパラメータであるが、これを大きくするため
には、残留磁束密度（Br）、保磁力（iHc）、及び減磁
曲線の角型性を大きくする必要がある。
一般的には、残留磁束密度を大きくする条件を適用す
ると保磁力が低下し、また、保磁力を大きくする条件を
適用すると残留磁束密度が低下し、最大エネルギ積は両
者の兼ね合いから、ある程度の値に止ってしまう。これ
以上の最大エネルギ積とするためには、減磁曲線の角型
性を向上させる必要がある。このためには、合金元素お
よび組成の選択が重要である。
ると保磁力が低下し、また、保磁力を大きくする条件を
適用すると残留磁束密度が低下し、最大エネルギ積は両
者の兼ね合いから、ある程度の値に止ってしまう。これ
以上の最大エネルギ積とするためには、減磁曲線の角型
性を向上させる必要がある。このためには、合金元素お
よび組成の選択が重要である。
減磁曲線の角型性を表すパラメータとしては、Hk/iHc
が用いられる。ただし、Hkは４πＩ−Ｈで表された減磁
曲線上において、４πＩが0.9BrとなるＨである。この
関係を第３図に表す。
が用いられる。ただし、Hkは４πＩ−Ｈで表された減磁
曲線上において、４πＩが0.9BrとなるＨである。この
関係を第３図に表す。
［課題を解決するための手段］ 本発明では、希土類元素（Ｒ）と遷移金属（Ｔ）並び
に（Ｑ）および半金属元素（Ｍ）からなる合金におい
て、合金元素およびその組成を種々検討した結果、Siを
含有する組成において、希土類元素の含有量を比較的少
なくし、かつ、Taを非常に微量添加することにより、残
留磁気密度および保磁力の値が適当で、しかも減磁曲線
の角型性が良好で、最大エネルギ積の大きな磁気特性が
得られることを見出した。
に（Ｑ）および半金属元素（Ｍ）からなる合金におい
て、合金元素およびその組成を種々検討した結果、Siを
含有する組成において、希土類元素の含有量を比較的少
なくし、かつ、Taを非常に微量添加することにより、残
留磁気密度および保磁力の値が適当で、しかも減磁曲線
の角型性が良好で、最大エネルギ積の大きな磁気特性が
得られることを見出した。
さらに、実質的にFeからなる遷移金属の一部を約25原
子％までのCoで置換しても、減磁曲線の角型性で高い値
が得られることを見出した。
子％までのCoで置換しても、減磁曲線の角型性で高い値
が得られることを見出した。
本発明は、原子百分率で表した組成式、 RxMySizTawT100-x-y-z-w または RxMySizTaw（Ｔ＋Ｑ）100-x-y-z-w （ただし、 7≦ｘ≦15 1≦ｙ≦10 0.05≦ｚ≦5.0 0.005≦ｗ≦0.1 T:実質的にFeまたはFe＋Co Q:Ti、Ｖ、Cr、Mn、Ni、Cu、Zr、Nb、Mo、Hf、Ｗより選
ばれる１種もしくは２種以上の組合せ、 M:B、Ｃ、Al、Ga、Geより選ばれる１種もしくは２種以
上の組合せ、 R:Yおよびランタニド元素より選ばれる１種もしくは２
種以上の組合せ） よりなり、減磁曲線の角型性を表すパラメータHk/iHcが
0.45以上（ただし、Hk:4πＩ−Ｈで表された減磁曲線上
において４πＩが0.9BrとなるＨ、iHc:固有保磁力）
で、かつ、最大エネルギ積が15MGOe以上である永久磁石
粉末である。
ばれる１種もしくは２種以上の組合せ、 M:B、Ｃ、Al、Ga、Geより選ばれる１種もしくは２種以
上の組合せ、 R:Yおよびランタニド元素より選ばれる１種もしくは２
種以上の組合せ） よりなり、減磁曲線の角型性を表すパラメータHk/iHcが
0.45以上（ただし、Hk:4πＩ−Ｈで表された減磁曲線上
において４πＩが0.9BrとなるＨ、iHc:固有保磁力）
で、かつ、最大エネルギ積が15MGOe以上である永久磁石
粉末である。
本発明の永久磁石粉末をつくるには、合金溶湯を溶融
状態から高速急冷し、非晶質合金とし、これを適当な温
度で処理し、再結晶化して微細な結晶粒径を有する永久
磁石粉末とする方法、あるいは高速急冷する際の冷却速
度を制御し、実質的に非晶質再結晶粒径を有する永久磁
石粉末とする方法、さらにはこれらを組合せる方法があ
る。
状態から高速急冷し、非晶質合金とし、これを適当な温
度で処理し、再結晶化して微細な結晶粒径を有する永久
磁石粉末とする方法、あるいは高速急冷する際の冷却速
度を制御し、実質的に非晶質再結晶粒径を有する永久磁
石粉末とする方法、さらにはこれらを組合せる方法があ
る。
希土類元素（Ｒ）の含有量ｘとしては、従来は自発磁
化（σ）が高く、かつ、高い保磁力を有する永久磁石材
料を得るために、11〜65原子％の組成が用いられてい
た。
化（σ）が高く、かつ、高い保磁力を有する永久磁石材
料を得るために、11〜65原子％の組成が用いられてい
た。
本発明においては、Taを微量含むことにより、７〜15
原子％においてHk/iHcが0.45以上の高い角型性が得られ
る。希土類元素の含有量が７原子％より低い場合には、
保磁力が低下してしまい、永久磁石粉末として利用でき
なくなる。また、15原子％を越えると、保磁力は大きく
なるものの、減磁曲線の角型性が悪くなる。
原子％においてHk/iHcが0.45以上の高い角型性が得られ
る。希土類元素の含有量が７原子％より低い場合には、
保磁力が低下してしまい、永久磁石粉末として利用でき
なくなる。また、15原子％を越えると、保磁力は大きく
なるものの、減磁曲線の角型性が悪くなる。
Taの含有量ｗは、0.005原子％未満では減磁曲線の角
型性の改善に効果がなく、0.1原子％を越えると減磁曲
線の角型性がかえって悪くなる。
型性の改善に効果がなく、0.1原子％を越えると減磁曲
線の角型性がかえって悪くなる。
半金属元素（Ｍ）は、Ｂ、Ｃ、Al、Ga、Geより選ばれ
る１種もしくは２種以上の組合せである。半金属元素
（Ｍ）の含有量ｙの値は１原子％未満では高い保磁力を
得るための製造条件が厳しくなるので好ましくなく、10
原子％を越えると残留磁束密度が低下して高い最大エネ
ルギー積が得られなくなる。
る１種もしくは２種以上の組合せである。半金属元素
（Ｍ）の含有量ｙの値は１原子％未満では高い保磁力を
得るための製造条件が厳しくなるので好ましくなく、10
原子％を越えると残留磁束密度が低下して高い最大エネ
ルギー積が得られなくなる。
遷移金属（Ｔ）は、実質的にFeまたはFe＋Coよりな
る。Coを含む場合、その含有量が25原子％までは同様の
優れた磁気特性が得られ、かつ、合金のキュリー点も高
くなり、永久磁石粉末としての温度特性の改善に有効で
ある。また、Ｑ元素として、Ti、Ｖ、Cr、Mn、Ni、Cu、
Zr、Nb、Mo、Hf、Ｗより選ばれる１種もしくは２種以上
を添加しても有効である。
る。Coを含む場合、その含有量が25原子％までは同様の
優れた磁気特性が得られ、かつ、合金のキュリー点も高
くなり、永久磁石粉末としての温度特性の改善に有効で
ある。また、Ｑ元素として、Ti、Ｖ、Cr、Mn、Ni、Cu、
Zr、Nb、Mo、Hf、Ｗより選ばれる１種もしくは２種以上
を添加しても有効である。
本発明における永久磁石粉末は、残留磁気密度および
保磁力の値が適当で、しかも、減磁曲線の角型性が0.45
以上と良好であることから、最大エネルギ積が15MGOe以
上の優れた永久磁石粉末である。
保磁力の値が適当で、しかも、減磁曲線の角型性が0.45
以上と良好であることから、最大エネルギ積が15MGOe以
上の優れた永久磁石粉末である。
［実施例］ つぎに本発明について、実験例および実施例により説
明する。
明する。
実験例１ Nd9Pr1B7Si0.9TawFe82.0−ｗ（ｗ＝0,0.01,0.02,0.0
5,0.1,0.5）の組成の合金を、石英管中でアルゴンガス
雰囲気中で溶解し、回転速度930rpmで回転している外径
300mmの銅製単ロール上に射出して急冷し、永久磁石粉
末を得た。この永久磁石粉末を60kOeのパルス着磁後、
振動磁束計により磁気特性を測定した。Ta含有量と減磁
曲線の角型性Hk/iHcおよび最大エネルギ積（BH）maxと
の関係を第１図に示す。
5,0.1,0.5）の組成の合金を、石英管中でアルゴンガス
雰囲気中で溶解し、回転速度930rpmで回転している外径
300mmの銅製単ロール上に射出して急冷し、永久磁石粉
末を得た。この永久磁石粉末を60kOeのパルス着磁後、
振動磁束計により磁気特性を測定した。Ta含有量と減磁
曲線の角型性Hk/iHcおよび最大エネルギ積（BH）maxと
の関係を第１図に示す。
Taを微量含有することにより、減磁曲線の角型性が改
善され、最大エネルギ積も向上することがわかる。ま
た、Ta含有量が0.1原子％を越えると減磁曲線の角型性
が0.45以下に低下し、最大エネルギ積も15MGOe未満とな
ってしまう。
善され、最大エネルギ積も向上することがわかる。ま
た、Ta含有量が0.1原子％を越えると減磁曲線の角型性
が0.45以下に低下し、最大エネルギ積も15MGOe未満とな
ってしまう。
実験例２ 第１表に示す組成の合金を、実験例１と同様の方法に
より急冷し、永久磁石粉末を得た。この永久磁石粉末
を、同様の方法により磁気特性を測定した。減磁曲線の
角型性Hk/iHcおよび最大エネルギ積（BH）maxの値を第
１表に示す。
より急冷し、永久磁石粉末を得た。この永久磁石粉末
を、同様の方法により磁気特性を測定した。減磁曲線の
角型性Hk/iHcおよび最大エネルギ積（BH）maxの値を第
１表に示す。
これによると、Siの含有量が0.05〜5.0原子％の場合
に、0.45以上の減磁曲線の角型性が得られ、最大エネル
ギ積も15MGOe以上となることがわかる。
に、0.45以上の減磁曲線の角型性が得られ、最大エネル
ギ積も15MGOe以上となることがわかる。
実施例１〜10 第２表に示す組成の合金を、石英管中でアルゴンガス
雰囲気中で溶解し、回転速度950rpmで回転している外径
300mmの銅製単ロール上に射出して急冷し、永久磁石粉
末を得た。これらの永久磁石粉末をそれぞれ約700Torr
のアルゴンガスとともに石英管中に封入し、400℃で１
時間の熱処理をした。熱処理後の粉末を60kOeのパルス
着磁後、振動磁束計により磁気特性を測定した。結果を
第２表に示す。
雰囲気中で溶解し、回転速度950rpmで回転している外径
300mmの銅製単ロール上に射出して急冷し、永久磁石粉
末を得た。これらの永久磁石粉末をそれぞれ約700Torr
のアルゴンガスとともに石英管中に封入し、400℃で１
時間の熱処理をした。熱処理後の粉末を60kOeのパルス
着磁後、振動磁束計により磁気特性を測定した。結果を
第２表に示す。
希土類元素と遷移金属および半金属からなる合金にお
いて、Siを含有しTaを微量添加した合金は、いずれも高
い減磁曲線の角型性を示し、15MGOe以上の高い最大エネ
ルギ積が得られることがわかる。
いて、Siを含有しTaを微量添加した合金は、いずれも高
い減磁曲線の角型性を示し、15MGOe以上の高い最大エネ
ルギ積が得られることがわかる。
実施例11〜22 第３表に示す組成の合金を、石英管中でアルゴンガス
雰囲気中で溶解し、回転速度500〜1500rpmで回転してい
る外径300mmの銅製単ロール上に射出して急冷し、永久
磁石粉末を得た。これらの粉末を60kOeのパルス着磁
後、振動磁束計により磁気特性を測定した。各組成につ
いて、最も高い最大エネルギ積が得られたときのロール
回転速度での磁気特性の結果を第３表に示す。
雰囲気中で溶解し、回転速度500〜1500rpmで回転してい
る外径300mmの銅製単ロール上に射出して急冷し、永久
磁石粉末を得た。これらの粉末を60kOeのパルス着磁
後、振動磁束計により磁気特性を測定した。各組成につ
いて、最も高い最大エネルギ積が得られたときのロール
回転速度での磁気特性の結果を第３表に示す。
遷移金属（Ｔ）としては実質的にFeまたはFe＋Coにさ
らに必要な場合（Ｑ）としてTi、Ｖ、Cr、Mn、Ni、Cu、
Zr、Nb、Mo、Hf、Ｗより選ばれる１種もしくは２種以上
を添加しても高い保磁力が得られ、しかも高い減磁曲線
の角型性を示し、15MGOe以上の高い最大エネルギ積が得
られることがわかる。
らに必要な場合（Ｑ）としてTi、Ｖ、Cr、Mn、Ni、Cu、
Zr、Nb、Mo、Hf、Ｗより選ばれる１種もしくは２種以上
を添加しても高い保磁力が得られ、しかも高い減磁曲線
の角型性を示し、15MGOe以上の高い最大エネルギ積が得
られることがわかる。
実施例23 Nd2Pr8.5Ｂ7.8Si0.1Ta0.02Ｖ0.8CovFe80.78−ｖ（ｖ
＝0.8,16,24,40）の組成の合金を、石英管中でアルゴン
ガス雰囲気中で溶解し、回転速度920rpmで回転している
外径300mmの銅製単ロール上に射出して急冷し、永久磁
石粉末を得た。これらの粉末の磁気特性を振動磁束計に
より測定した。Co含有量と減磁曲線の角型性Hk/iHcおよ
び最大エネルギ積（BH）maxとの関係を第２図に示す。
＝0.8,16,24,40）の組成の合金を、石英管中でアルゴン
ガス雰囲気中で溶解し、回転速度920rpmで回転している
外径300mmの銅製単ロール上に射出して急冷し、永久磁
石粉末を得た。これらの粉末の磁気特性を振動磁束計に
より測定した。Co含有量と減磁曲線の角型性Hk/iHcおよ
び最大エネルギ積（BH）maxとの関係を第２図に示す。
遷移金属（Ｔ）としてCoを含有する場合、その含有量
が25原子％までは、同様に優れた減磁曲線の角型性が得
られ、高い最大エネルギ積が得られることがわかる。
が25原子％までは、同様に優れた減磁曲線の角型性が得
られ、高い最大エネルギ積が得られることがわかる。
実施例24 Nd7.6Pr1.9Ｂ7.5Si0.25Ta0.02V1Co8.2Fe73.53の組成
の合金を、アルゴンガス中の高周波溶解炉で溶解し、外
径300mm、回転速度928rpmの銅製単ロール上に射出して
急冷し、永久磁石粉末を得た。この粉末を60kOeのパル
ス着磁後、振動磁束計より磁気特性を測定した。結果
は、 σｒ＝98.5emu/g iHc ＝10.2kOe Hk ＝5.6kOe Hk/iHc＝0.55 （BH）max＝19.6MGOe であった。
の合金を、アルゴンガス中の高周波溶解炉で溶解し、外
径300mm、回転速度928rpmの銅製単ロール上に射出して
急冷し、永久磁石粉末を得た。この粉末を60kOeのパル
ス着磁後、振動磁束計より磁気特性を測定した。結果
は、 σｒ＝98.5emu/g iHc ＝10.2kOe Hk ＝5.6kOe Hk/iHc＝0.55 （BH）max＝19.6MGOe であった。
この粉末に液体のエポキシ樹脂を1.5重量％混合し、1
0t/cm2の圧力で成形し、さらに150℃で30分熱硬化して
ボンド磁石を作成した。このボンド磁石の磁気特性は、 Br＝7.8KG iHc＝10.2kOe （BH）max＝13.8MGOe であった。
0t/cm2の圧力で成形し、さらに150℃で30分熱硬化して
ボンド磁石を作成した。このボンド磁石の磁気特性は、 Br＝7.8KG iHc＝10.2kOe （BH）max＝13.8MGOe であった。
［発明の効果］ 本発明は、希土類元素（Ｒ）と遷移金属（Ｔ）および
半金属元素（Ｍ）からなる合金において、Siを含有し、
希土類元素の含有量を比較的少なくし、かつ、Taを微量
添加することにより、残留磁気密度および保磁力の値が
適当で、かつ、減磁曲線の角型性が良好で、最大エネル
ギ積が15MGOe以上の優れた磁気特性を持った永久磁石粉
末である。
半金属元素（Ｍ）からなる合金において、Siを含有し、
希土類元素の含有量を比較的少なくし、かつ、Taを微量
添加することにより、残留磁気密度および保磁力の値が
適当で、かつ、減磁曲線の角型性が良好で、最大エネル
ギ積が15MGOe以上の優れた磁気特性を持った永久磁石粉
末である。
第１図は実験例１の組成の永久磁石粉末の、Ta含有量と
減磁曲線の角型性Hk/iHcおよび最大エネルギ積（BH）ma
xとの関係を示すグラフ、第２図は実施例23の組成の永
久磁石粉末のCo含有量と減磁曲線の角型性Hk/iHcおよび
最大エネルギ積（BH）maxとの関係を示すグラフ、第３
図は減磁曲線の角型性の説明図である。
減磁曲線の角型性Hk/iHcおよび最大エネルギ積（BH）ma
xとの関係を示すグラフ、第２図は実施例23の組成の永
久磁石粉末のCo含有量と減磁曲線の角型性Hk/iHcおよび
最大エネルギ積（BH）maxとの関係を示すグラフ、第３
図は減磁曲線の角型性の説明図である。
Claims (2)
- 【請求項１】原子百分率で表した組成式、 RxMySizTawT100-x-y-z-w （ただし、７≦ｘ≦15 １≦ｙ≦10 0.05≦ｚ≦5.0 0.005≦ｗ≦0.1 T:実質的にFeまたはFe＋Co M:B、Ｃ、Al、Ga、Geより選ばれる１種もしくは２種以
上の組合せ、 R:Yおよびランタニド元素より選ばれる１種もしくは２
種以上の組合せ） よりなり、減磁曲線の角型性を表すパラメータHk/iHcが
0.45以上（ただし、Hk:4πＩ−Ｈで表された減磁曲線上
において４πＩが0.9BrとなるＨ、iHc:固有保磁力）
で、かつ、最大エネルギ積が15MGOe以上である永久磁石
粉末。 - 【請求項２】原子百分率で表した組成式、 RxMySizTaw（Ｔ＋Ｑ）100-x-y-z-w （ただし、７≦ｘ≦15 １≦ｙ≦10 0.05≦ｚ≦5.0 0.005≦ｗ≦0.1 T:実質的にFeまたはFe＋Co Q:Ti、Ｖ、Cr、Mn、Ni、Cu、Zr、Nb、Mo、Hf、Ｗより選
ばれた１種もしくは２種以上の組合せ M:B、Ｃ、Al、Ga、Geより選ばれる１種もしくは２種以
上の組合せ R:Yおよびランタニド元素より選ばれる１種もしくは２
種以上の組合せ） よりなり、減磁曲線の角型性を表すパラメータHk/iHcが
0.45以上（ただし、Hk:4πＩ−Ｈで表される減磁曲線上
において４πＩが0.9BrとなるＨ、iHc:固有保磁力）
で、かつ、最大エネルギ積が15MGOe以上である永久磁石
粉末。
Priority Applications (4)
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| JPS60257107A (ja) * | 1984-05-31 | 1985-12-18 | Daido Steel Co Ltd | 永久磁石用粉末および永久磁石の製造方法 |
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| JPS61123119A (ja) * | 1984-11-20 | 1986-06-11 | Hitachi Metals Ltd | Ｃ０基磁心およびその熱処理方法 |
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-
1990
- 1990-09-20 JP JP2248705A patent/JP2774372B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1991
- 1991-06-21 US US07/719,333 patent/US5135584A/en not_active Expired - Fee Related
- 1991-09-18 EP EP91115826A patent/EP0476606B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-09-18 DE DE69101895T patent/DE69101895T2/de not_active Expired - Fee Related
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| DE69101895T2 (de) | 1994-08-11 |
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| EP0476606B1 (en) | 1994-05-04 |
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