JP7425451B2 - 永久磁石用合金及びその製造方法並びに永久磁石及びその製造方法 - Google Patents
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Description
永久磁石用合金の組成等の限定理由について以下に説明する。
本開示における永久磁石用合金の製造方法の実施形態を以下に説明する。
本開示において、上述した永久磁石用合金の組成範囲に含まれる組成を有する第一合金を得ることを第一工程という。
本開示において、前記第一合金に対して真空中又は不活性ガス中で熱処理を実施し、正方晶構造を有する安定相の比率が50%以上である第二合金を得ることを第二工程という。
本開示における永久磁石は、前記永久磁石用合金の製造方法によって製造された永久磁石用合金を用いて、例えば、以下に説明する製造方法の実施形態によって得ることができる。永久磁石の組成範囲は永久磁石用合金の組成範囲と同一である。また、永久磁石においても、前記正方晶構造を有する安定相が主相であり、永久磁石における安定相の比率が50%以上である。永久磁石は永久磁石用合金が緻密化した状態である。永久磁石における組成等の限定理由は永久磁石用合金と同様であるため説明を省略する。
本開示における永久磁石の製造方法の実施形態を以下に説明する。
Mn、Al、Cuの各元素を秤量し、高周波誘導溶解炉を用いて溶解及び鋳造を行い、インゴットを得た。得られたインゴットをアルゴンガス雰囲気の石英管に封入し、加熱炉にて900℃で24時間保持する均質化処理を実施し第一合金を得た(第一工程)。引き続き、得られた第一合金に600℃で168時間保持する熱処理を実施し第二合金を得た(第二工程)。得られた第二合金の成分を高周波誘導結合プラズマ発光分光分析法(ICP-OES)を使用して測定したところ、Mn49.1Al48.4Cu2.5(原子%)であった。
Mn、Al、Cuの各元素の秤量重量を変えた以外は実施例1と同様にして第一合金及び第二合金を作製した。得られた第二合金の成分、結晶構造、相比率、磁気特性を実施例1と同様に測定したところ、成分はMn49.7Al48.8Cu1.5(原子%)であり、主相が正方晶相であることが確認できた。正方晶相の相比率は99%であった。磁化は印加磁場9Tにおいて117.2A・m2/kgであった。
実施例1と同組成となるようにMn、Al、Cuの各元素を秤量し、小型超急冷装置を用いて第一合金を得た(第一工程)。得られた第一合金の成分を高周波誘導結合プラズマ発光分光分析法(ICP-OES)を使用して測定したところ、成分はMn48.9Al48.7Cu2.4(原子%)と実施例1とほぼ同組成であった。得られた第一合金を石英管に入れ、ロータリーポンプで真空引きした後にアルゴンガス雰囲気とし、加熱炉にて600℃で1時間から168時間保持する熱処理を実施し第二合金を複数個得た(第二工程)。
Mn、Al、Cuの各元素を秤量し、小型超急冷装置を用いて第一合金を複数個得た(第一工程)。得られた第一合金の成分を高周波誘導結合プラズマ発光分光分析法(ICP-OES)を使用して測定したところ、表2に示す組成であった。得られた第一合金を実施例3~5と同様の方法にて600℃で1時間保持する熱処理を実施し、第二合金を複数個得た(第二工程)。
Mn、Al、Cu、Cの各元素を秤量し、小型超急冷装置を用いて第一合金を複数個得た(第一工程)。得られた第一合金の成分をMn、Al、Cuは高周波誘導結合プラズマ発光分光分析法(ICP-OES)、Cは燃焼-赤外線吸収法を使用して測定したところ、表3に示す組成であった。得られた第一合金を石英管に入れ、ロータリーポンプで真空引きした後にアルゴンガス雰囲気とし、加熱炉にて600℃で1時間保持する熱処理を実施し第二合金を複数個得た(第二工程)。
Mn、Al、Cuの各元素を秤量し、小型超急冷装置を用いて第一合金を複数個得た(第一工程)。得られた第一合金の成分を高周波誘導結合プラズマ発光分光分析法(ICP-OES)を使用して測定したところ、表4に示す組成であった。得られた第一合金を管状炉に入れ、ロータリーポンプで真空引きした後にアルゴンガス雰囲気とし、500℃から600℃で1時間から24時間保持する熱処理を実施し第二合金を複数個得た(第二工程)。
Mn、Al、Cu、Cの各元素を秤量し、小型超急冷装置を用いて第一合金を複数個得た(第一工程)。得られた第一合金の成分をMn、Al、Cuは高周波誘導結合プラズマ発光分光分析法(ICP-OES)、Cは燃焼-赤外線吸収法を使用して測定したところ、表5に示す組成であった。得られた第一合金を管状炉に入れ、ロータリーポンプで真空引きした後にアルゴンガス雰囲気とし、500℃から700℃で1時間から168時間保持する熱処理を実施し第二合金を複数個得た(第二工程)。
Mn、Al、Cuの各元素の秤量重量を変えた以外は実施例1と同様にして第一合金及び第二合金を作製した。得られた第二合金の成分、結晶構造、相比率を実施例1と同様に測定したところ、成分はMn49.5Al49.0Cu2.5(原子%)であり、主相が正方晶相であることが確認できた。正方晶相の相比率は96%であった。第二合金を425μm以下に粉砕した後、遊星ボールミルにて微粉砕し、粉砕粒径D50が22μmの微粉砕粉を得た(合金準備工程)。なお、粉砕粒径D50は、気流分散法によるレーザー回折法で得られた体積中心値(体積基準メジアン径)である。微粉砕粉を真空ホットプレス装置にて100MPaの圧力を印加しながら600℃で10分間保持し、永久磁石のバルク体を作製した(緻密化工程)。得られた永久磁石のバルク体を印加磁場7Tのパルス着磁機にて着磁後、磁気特性を最大印加磁場2Tの振動試料型磁力計を用いて測定したところ、磁化の最大値は63.6A・m2/kgと高い値を示した。得られた永久磁石のバルク体を75μm以下に粉砕し、結晶構造をX線回折装置、相比率をリートベルト解析法を用いて測定したところ、正方晶相の相比率は91%であり、粉砕工程および焼結工程後も高い正方晶比率が得られた。
Mn、Al、Cu、Cの各元素を秤量し、小型超急冷装置を用いて第一合金を複数個得た(第一工程)。得られた第一合金の成分をMn、Al、Cuは高周波誘導結合プラズマ発光分光分析法(ICP-OES)、Cは燃焼-赤外線吸収法を使用して測定したところ、表6に示す組成であった。得られた第一合金を管状炉に入れ、ロータリーポンプで真空引きした後にアルゴンガス雰囲気とし、500℃から700℃で1時間から168時間保持する熱処理を実施し第二合金を複数個得た(第二工程)。
実施例55と同様に第二合金を作成し、粉砕を行い微粉砕粉を得た(合金準備工程)。微粉砕粉を真空ホットプレス装置にて200MPaまたは400MPaの圧力を印加しながら450℃から700℃で12分間保持し、永久磁石のバルク体を作製した(緻密化工程)。得られた永久磁石のバルク体を印加磁場7Tのパルス着磁機にて着磁後、磁気特性を最大印加磁場2Tの振動試料型磁力計を用いて測定した。得られた永久磁石のバルク体を75μm以下に粉砕し、結晶構造をX線回折装置を用いて測定し、相比率をリートベルト法を用いて解析した。磁気特性は振動試料型磁力計を用いて測定した。
実施例55と同様に第二合金を作成し、粉砕を行い微粉砕粉を得た。微粉砕粉の一部を未熱処理の粉末とし、残りはアルゴンガス雰囲気の石英管に封入し、加熱炉にて300℃から600℃で12分間保持して熱処理した。未熱処理の粉末および熱処理した粉末を緻密化せずにパラフィンで固定した後、印加磁場7Tのパルス着磁機にて着磁後、磁気特性を最大印加磁場2Tの振動試料型磁力計を用いて測定した。
Claims (15)
- Mn:41原子%以上53原子%以下、
Al:46原子%以上53原子%以下、
Cu:0.5原子%以上10原子%以下、
を含み、Cが0.8原子%以下(0原子%を含む)であり、正方晶構造を有する安定相の比率が50%以上である永久磁石用合金。 - Cが0.5原子%以下(0原子%を含む)である請求項1に記載の永久磁石用合金。
- Mn:44原子%以上53原子%以下、
Al:46原子%以上51.5原子%以下、
Cu:0.5原子%以上7原子%以下、
を含む、請求項1又は請求項2に記載の永久磁石用合金。 - Mn:45原子%以上51.5原子%以下、
Al:46原子%以上50原子%以下、
Cu:0.5原子%以上5原子%以下、
を含む、請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の永久磁石用合金。 - Mn、Al、Cu及びCの含有量が合計で100原子%(但し、不可避的不純物は含有してもよい)である、請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の永久磁石用合金。
- Mn:41原子%以上53原子%以下、
Al:46原子%以上53原子%以下、
Cu:0.5原子%以上10原子%以下、
を含む永久磁石用合金となるように第一合金を準備する第一工程と、
前記第一合金を真空中又は不活性ガス中で300℃以上、750℃以下で熱処理し、第二合金を得る第二工程と、
を含み、
前記第一工程では、Cを0.8原子%以下(0原子%を含む)含む永久磁石用合金となるように前記第一合金を準備する、永久磁石用合金の製造方法。 - 前記第一工程では、Cを0.5原子%以下(0原子%を含む)含む永久磁石用合金となるように前記第一合金を準備する、請求項6に記載の永久磁石用合金の製造方法。
- 前記第一工程では、
Mn:44原子%以上53原子%以下、
Al:46原子%以上51.5原子%以下、
Cu:0.5原子%以上7原子%以下、
を含む永久磁石用合金となるように前記第一合金を準備する、請求項6又は請求項7に記載の永久磁石用合金の製造方法。 - 前記第一工程では、
Mn:45原子%以上51.5原子%以下、
Al:46原子%以上50原子%以下、
Cu:0.5原子%以上5原子%以下、
を含む永久磁石用合金となるように前記第一合金を準備する、請求項請求項6乃至請求項8のいずれかに記載の永久磁石用合金の製造方法。 - 前記第一工程では、Mn、Al、Cu及びCの含有量が合計で100原子%(但し、不可避的不純物は含有してもよい)の永久磁石用合金となるように前記第一合金を準備する、請求項6乃至請求項9のいずれかに記載の永久磁石用合金の製造方法。
- Mn:41原子%以上53原子%以下、
Al:46原子%以上53原子%以下、
Cu:0.5原子%以上10原子%以下、
を含み、Cが0.8原子%以下(0原子%を含む)であり、正方晶構造を有する安定相の比率が50%以上である永久磁石。 - Cが0.5原子%以下(0原子%を含む)である請求項11に記載の永久磁石。
- Mn:44原子%以上53原子%以下、
Al:46原子%以上51.5原子%以下、
Cu:0.5原子%以上7原子%以下、
を含む、請求項11又は請求項12に記載の永久磁石。 - Mn:45原子%以上51.5原子%以下、
Al:46原子%以上50原子%以下、
Cu:0.5原子%以上5原子%以下、
を含む、請求項11乃至請求項13のいずれかに記載の永久磁石。 - 請求項6乃至請求項10のいずれかに記載の製造方法によって永久磁石用合金を準備する合金準備工程と、
前記永久磁石用合金の粉末を緻密化する緻密化工程と、
を含む永久磁石の製造方法。
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