JP3072742B2 - 永久磁石 - Google Patents
永久磁石Info
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- JP3072742B2 JP3072742B2 JP02041745A JP4174590A JP3072742B2 JP 3072742 B2 JP3072742 B2 JP 3072742B2 JP 02041745 A JP02041745 A JP 02041745A JP 4174590 A JP4174590 A JP 4174590A JP 3072742 B2 JP3072742 B2 JP 3072742B2
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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
- H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
- H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
- H01F1/032—Magnets 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
- H01F1/04—Magnets 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
- H01F1/047—Alloys characterised by their composition
- H01F1/053—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals
- H01F1/055—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5
- H01F1/0551—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 in the form of particles, e.g. rapid quenched powders or ribbon flakes
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- Inorganic Chemistry (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は永久磁石に関する。
(従来の技術) 従来、高性能永久磁石としては、Sm−Co系、NdFeB系
のものが知られている。これらの永久磁石には、Sm、Nd
等の希土類元素が多量に含まれている。磁性体中の希土
類元素は、結晶中の4f電子に起因する非常に大きな磁気
異方性をもたらし、高保磁力化が図られ高性能な永久磁
石が実現されている。しかしながら、希土類元素は非常
に高価であるために、この永久磁石は高価格となる問題
がある。
のものが知られている。これらの永久磁石には、Sm、Nd
等の希土類元素が多量に含まれている。磁性体中の希土
類元素は、結晶中の4f電子に起因する非常に大きな磁気
異方性をもたらし、高保磁力化が図られ高性能な永久磁
石が実現されている。しかしながら、希土類元素は非常
に高価であるために、この永久磁石は高価格となる問題
がある。
最近、Mitra Ghemawatらにより、1989年にIEEE Tran
s.on Magn.MAG−225 p3312において、Co80Zr16B4および
Co80Zr18B2の組成の超急冷合金で約3kOeの保磁力が得ら
れることが報告されている。しかしながら、この超急冷
合金は磁束密度の低下の要因となるBを必須成分として
含むと共に、このZrの含有量では有意な 保磁力が得られないことが報告されている。
s.on Magn.MAG−225 p3312において、Co80Zr16B4および
Co80Zr18B2の組成の超急冷合金で約3kOeの保磁力が得ら
れることが報告されている。しかしながら、この超急冷
合金は磁束密度の低下の要因となるBを必須成分として
含むと共に、このZrの含有量では有意な 保磁力が得られないことが報告されている。
(発明が解決しようとする課題) 従来の永久磁石は、希土類を多量に含むために高価格
となり、価格、性能(高保磁力、高磁束密度)の両面で
満足することができない。
となり、価格、性能(高保磁力、高磁束密度)の両面で
満足することができない。
本発明の目的は、わずかな希土類元素を含有するだけ
で、高保磁力、高磁束密度を有する永久磁石を提供する
ことにある。
で、高保磁力、高磁束密度を有する永久磁石を提供する
ことにある。
[発明の構成] (発明を解決するための手段および作用) 本願第1の発明は、原子分率で1〜16%のM(MはZ
r、Hfの内の少なくとも1種を含み)、0.1〜10%のR
(Rの50%以上がSmであり、Rの残部がYを含む希土類
元素の内の少なくとも1種)および残部が実質的にCoか
らなると共に、主相の平均結晶粒径が0.01〜20μmであ
ることを特徴とする永久磁石である。また、本願第2の
発明は、原子分率で1〜16%のM(MはZr、Hfの内の少
なくとも1種を含み)、0.1〜2%のR(Rの50%以上
がErであり、Rの残部がYを含む希土類元素の内の少な
くとも1種)および残部が実質的にCoからなると共に、
主相の平均結晶粒径が0.01〜20μmであることを特徴と
する永久磁石である。
r、Hfの内の少なくとも1種を含み)、0.1〜10%のR
(Rの50%以上がSmであり、Rの残部がYを含む希土類
元素の内の少なくとも1種)および残部が実質的にCoか
らなると共に、主相の平均結晶粒径が0.01〜20μmであ
ることを特徴とする永久磁石である。また、本願第2の
発明は、原子分率で1〜16%のM(MはZr、Hfの内の少
なくとも1種を含み)、0.1〜2%のR(Rの50%以上
がErであり、Rの残部がYを含む希土類元素の内の少な
くとも1種)および残部が実質的にCoからなると共に、
主相の平均結晶粒径が0.01〜20μmであることを特徴と
する永久磁石である。
本発明の永久磁石を構成する各元素の含有量を限定し
た理由は、M(MはZr、Hfの内の少なくとも1種を含
み)の含有量が1原子%未満であると保磁力の低下を招
き、一方、16原子%を超えると磁束密度が低下してしま
う。また、R(RはYを含む希土類元素の内の少なくと
も1種)の含有量が0.1原子%未満では十分な保磁力増
大効果が得られず、10原子%を超えると永久磁石の高価
格化を招き好ましくない。さらに、高保磁力を得るため
にはM(MはZr、Hfの内の少なくとも1種を含み)とR
(RはYを含む希土類元素の内の少なくとも1種)との
含有量の合計は、6原子%以上であることが望ましく、
高磁束密度を得るためにはこの含有量の合計は25原子%
以下であることが望ましい。
た理由は、M(MはZr、Hfの内の少なくとも1種を含
み)の含有量が1原子%未満であると保磁力の低下を招
き、一方、16原子%を超えると磁束密度が低下してしま
う。また、R(RはYを含む希土類元素の内の少なくと
も1種)の含有量が0.1原子%未満では十分な保磁力増
大効果が得られず、10原子%を超えると永久磁石の高価
格化を招き好ましくない。さらに、高保磁力を得るため
にはM(MはZr、Hfの内の少なくとも1種を含み)とR
(RはYを含む希土類元素の内の少なくとも1種)との
含有量の合計は、6原子%以上であることが望ましく、
高磁束密度を得るためにはこの含有量の合計は25原子%
以下であることが望ましい。
上記Rとしての希土類元素のうち、SmおよびErが保磁
力改善効果が著しく、希土類元素の含有量の50原子%以
上がこのSmまたはErの1種以上であることが望ましい。
力改善効果が著しく、希土類元素の含有量の50原子%以
上がこのSmまたはErの1種以上であることが望ましい。
保磁力および磁石のヒステリシス曲線の角型性等を改
善するために、上記M(MはZr、Hfの内の少なくとも1
種を含み)の一部をNb、Mo、Ta、W、Tiで、また、Coの
一部をV、Cr、Ni、Cu、Zn、Ga、B、Si、P、Snで、夫
々置換することができる。これらの元素の置換量は、6
原子%以上にとどめることが望ましい。また、磁束密度
を向上させるために、Coの一部をFeで置換しても良い。
善するために、上記M(MはZr、Hfの内の少なくとも1
種を含み)の一部をNb、Mo、Ta、W、Tiで、また、Coの
一部をV、Cr、Ni、Cu、Zn、Ga、B、Si、P、Snで、夫
々置換することができる。これらの元素の置換量は、6
原子%以上にとどめることが望ましい。また、磁束密度
を向上させるために、Coの一部をFeで置換しても良い。
本発明の永久磁石は主相の平均結晶粒径が0.01〜20μ
mの範囲内にあると、極めて大きな保磁力が得られるの
で、この範囲の平均結晶粒径を有することが望ましい。
mの範囲内にあると、極めて大きな保磁力が得られるの
で、この範囲の平均結晶粒径を有することが望ましい。
本発明の永久磁石は完全に結晶化している必要はな
く、例えば、急冷法で磁石を製造した場合には部分的に
非晶質であっても良い。
く、例えば、急冷法で磁石を製造した場合には部分的に
非晶質であっても良い。
本発明の永久磁石は、例えば、以下の方法により、製
造される。まず、所定の組成を有する合金素材を溶融さ
せた後、急冷する。この急冷手段としては、例えば、単
ロール法、双ロール法等の他にガスアトマイズ法、回転
円板上に溶融合金を噴射させるRDP(Rotating Disk Pro
cess)法等を採用することができる。
造される。まず、所定の組成を有する合金素材を溶融さ
せた後、急冷する。この急冷手段としては、例えば、単
ロール法、双ロール法等の他にガスアトマイズ法、回転
円板上に溶融合金を噴射させるRDP(Rotating Disk Pro
cess)法等を採用することができる。
得られた急冷材をAr、He、N2等の不活性ガス雰囲気下
または真空(実質的な酸素分圧が0.1torr以下)雰囲気
で、300〜1000℃で熱処理を施し、保磁力を増加させ
る。この熱処理工程を省略しても良いが、高い磁気特性
を有する磁石を得るためには、この熱処理工程を行うこ
とが望ましい。いずれの場合でも、主相の平均結晶粒径
が0.01〜20μmの範囲となるように処理条件を制御する
ことにより、非常に大きな保磁力を有する磁石とするこ
とができる。
または真空(実質的な酸素分圧が0.1torr以下)雰囲気
で、300〜1000℃で熱処理を施し、保磁力を増加させ
る。この熱処理工程を省略しても良いが、高い磁気特性
を有する磁石を得るためには、この熱処理工程を行うこ
とが望ましい。いずれの場合でも、主相の平均結晶粒径
が0.01〜20μmの範囲となるように処理条件を制御する
ことにより、非常に大きな保磁力を有する磁石とするこ
とができる。
次いで、この急冷材を用いて、以下の各種の永久磁石
を製造する。
を製造する。
(1)急冷材を平均粒径1〜800μm程度に粉砕して粉
末状とし、エポキシ樹脂、ナイロン等の樹脂と混合成形
してボンド型永久磁石を製造する。この成形方法として
は、射出成形法、圧縮成形法等が採用される。
末状とし、エポキシ樹脂、ナイロン等の樹脂と混合成形
してボンド型永久磁石を製造する。この成形方法として
は、射出成形法、圧縮成形法等が採用される。
(2)急冷材をそのまま、あるいは平均粒径1〜800μ
m程度に粉砕して粉末状とし、これを金型に充填した
後、温度500〜1200℃、圧力0.1〜5ton/cm2にて加熱加圧
成形して、永久磁石を製造する。
m程度に粉砕して粉末状とし、これを金型に充填した
後、温度500〜1200℃、圧力0.1〜5ton/cm2にて加熱加圧
成形して、永久磁石を製造する。
本発明の永久磁石は、上記以外の粉末冶金法による焼
結磁石、スパッタ等の方法による薄膜磁石とすることも
できる。
結磁石、スパッタ等の方法による薄膜磁石とすることも
できる。
本発明によれば、原子分率で、1%〜16%のM(Mは
Zr、Hfの内の少なくとも1種を含み)、0.1〜10%のR
(RはYを含む希土類元素の内の少なくとも1種)、お
よび残部が実質的にCoから永久磁石を構成することによ
り、多量の希土類を含有させることなく、低価格で、高
保磁力、高磁束密度等の優れた磁気特性を有する永久磁
石が得られる。
Zr、Hfの内の少なくとも1種を含み)、0.1〜10%のR
(RはYを含む希土類元素の内の少なくとも1種)、お
よび残部が実質的にCoから永久磁石を構成することによ
り、多量の希土類を含有させることなく、低価格で、高
保磁力、高磁束密度等の優れた磁気特性を有する永久磁
石が得られる。
(実施例) 以下、本発明の実施例について説明する。
(実施例1) まず、10原子%のZr、4原子%のSm、残部がCoとなる
ように配合し、Ar雰囲気中で水冷銅ボートを用いてアー
ク溶解した。得られた合金をAr雰囲気下にて30m/secで
高速回転する直径300mmの銅ロールを用いた単ロール法
により超急冷を行って超急冷リボン状合金を作製した。
ように配合し、Ar雰囲気中で水冷銅ボートを用いてアー
ク溶解した。得られた合金をAr雰囲気下にて30m/secで
高速回転する直径300mmの銅ロールを用いた単ロール法
により超急冷を行って超急冷リボン状合金を作製した。
この合金をTEMおよびSEMを用いて測定したところ、主
相の平均結晶粒径は約0.1μmであった。また、振動試
料型磁力計で保磁力(iHc)を測定したところ、2.2kOe
であった。また、残留磁束密度(Br)は9.4kG、最大エ
ネルギー積(BHmax)は13.3MGOeであった。この実施例
の磁石は、高保磁力、高磁束密度を有する優れたもので
ある。
相の平均結晶粒径は約0.1μmであった。また、振動試
料型磁力計で保磁力(iHc)を測定したところ、2.2kOe
であった。また、残留磁束密度(Br)は9.4kG、最大エ
ネルギー積(BHmax)は13.3MGOeであった。この実施例
の磁石は、高保磁力、高磁束密度を有する優れたもので
ある。
(実施例2〜8) 第1表に示す組成の合金を実施例1と同様な方法によ
り超急冷した後、真空中において温度500〜700℃、10分
間の熱処理を施すことにより、リボン状合金を作製し
た。引き続いて、これらの合金を平均粒径60μmまで粉
砕して合金粉末とした。これらの合金粉末をエポキシ樹
脂にそれぞれ2.5重量%添加して混合した後、圧力8ton/
cm2で圧縮成形し、さらに、120℃で1.5時間キュア処理
を施して、7種類のボンド磁石とした。
り超急冷した後、真空中において温度500〜700℃、10分
間の熱処理を施すことにより、リボン状合金を作製し
た。引き続いて、これらの合金を平均粒径60μmまで粉
砕して合金粉末とした。これらの合金粉末をエポキシ樹
脂にそれぞれ2.5重量%添加して混合した後、圧力8ton/
cm2で圧縮成形し、さらに、120℃で1.5時間キュア処理
を施して、7種類のボンド磁石とした。
各ボンド磁石について、合金粉末の主相の平均結晶粒
径、残留磁束密度(Br)、保磁力(iHc)、最大エネル
ギー積(BHmax)を実施例1と同様な方法で測定した。
その結果を第1表に併記した。
径、残留磁束密度(Br)、保磁力(iHc)、最大エネル
ギー積(BHmax)を実施例1と同様な方法で測定した。
その結果を第1表に併記した。
第1表から明らかな様に、実施例2〜8の永久磁石
は、いずれも高保磁力、高磁束密度を有する優れたもの
である。
は、いずれも高保磁力、高磁束密度を有する優れたもの
である。
[発明の効果] 以上の様に、本発明によれば、わずかな希土類元素を
含有するだけで、高保磁力、高磁束密度を有する永久磁
石を提供することができる。
含有するだけで、高保磁力、高磁束密度を有する永久磁
石を提供することができる。
フロントページの続き (72)発明者 佐橋 政司 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株式会社東芝総合研究所内 (56)参考文献 特開 昭60−24339(JP,A) 特開 平3−192703(JP,A) 特開 平2−294447(JP,A) 特開 平1−298704(JP,A)
Claims (5)
- 【請求項1】原子分率で1〜16%のM(MはZr、Hfの内
の少なくとも1種を含み)、0.1〜10%のR(Rの50%
以上がSmであり、Rの残部がYを含む希土類元素の内の
少なくとも1種)および残部が実質的にCoからなると共
に、主相の平均結晶粒径が0.01〜20μmであることを特
徴とする永久磁石。 - 【請求項2】前記Smの一部がErで置換されており、この
Erは原子分率で2%以下であることを特徴とする請求項
1記載の永久磁石。 - 【請求項3】原子分率で1〜16%のM(MはZr、Hfの内
の少なくとも1種を含み)、0.1〜2%のR(Rの50%
以上がErであり、Rの残部がYを含む希土類元素の内の
少なくとも1種)および残部が実質的にCoからなると共
に、主相の平均結晶粒径が0.01〜20μmであることを特
徴とする永久磁石。 - 【請求項4】前記Coの一部がFeで置換されていることを
特徴とする請求項1又は請求項3記載の永久磁石。 - 【請求項5】前記Mの一部がTiで置換されていることを
特徴とする請求項1又は請求項3記載の永久磁石。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP02041745A JP3072742B2 (ja) | 1990-02-22 | 1990-02-22 | 永久磁石 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP02041745A JP3072742B2 (ja) | 1990-02-22 | 1990-02-22 | 永久磁石 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03244106A JPH03244106A (ja) | 1991-10-30 |
JP3072742B2 true JP3072742B2 (ja) | 2000-08-07 |
Family
ID=12616963
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP02041745A Expired - Fee Related JP3072742B2 (ja) | 1990-02-22 | 1990-02-22 | 永久磁石 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3072742B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5197669B2 (ja) * | 2010-03-31 | 2013-05-15 | 株式会社東芝 | 永久磁石およびそれを用いたモータおよび発電機 |
JP5558596B2 (ja) * | 2013-02-04 | 2014-07-23 | 株式会社東芝 | 永久磁石およびそれを用いたモータおよび発電機 |
CN103343250B (zh) * | 2013-07-09 | 2015-06-17 | 北京工业大学 | 一种分步掺杂提高Sm5Co19合金矫顽力的方法 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6024339A (ja) * | 1983-07-19 | 1985-02-07 | Hitachi Metals Ltd | 永久磁石合金 |
JP3009405B2 (ja) * | 1989-05-09 | 2000-02-14 | 三菱製鋼株式会社 | 永久磁石材料およびその製造方法 |
JPH03192703A (ja) * | 1989-12-22 | 1991-08-22 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | ボンド磁石用希土類合金粉末及びボンド磁石 |
-
1990
- 1990-02-22 JP JP02041745A patent/JP3072742B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH03244106A (ja) | 1991-10-30 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |