JPH0354805A - 希土類永久磁石およびその製造方法 - Google Patents

希土類永久磁石およびその製造方法

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JPH0354805A
JPH0354805A JP1190168A JP19016889A JPH0354805A JP H0354805 A JPH0354805 A JP H0354805A JP 1190168 A JP1190168 A JP 1190168A JP 19016889 A JP19016889 A JP 19016889A JP H0354805 A JPH0354805 A JP H0354805A
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Hiroaki Nagata
浩昭 永田
Takeshi Ohashi
健 大橋
Yoshio Tawara
俵 好夫
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Shin Etsu Chemical Co Ltd
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    • 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
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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、広い温度範囲にわたって磁束変化の少ない、
温度特性に優れた希土類永久磁石とその製造方法に関す
るものである。
(従来の技術) 従来のSm系2−17型希土類永久磁石は、Nd系、C
e系と比較すると磁化の温度特性(可逆温度係数で表わ
すと、Sm系−0.03%/”C,Nd系一〇.l3%
/℃、Ce系−0.09%/℃となる)は良いが、広い
温度範囲、例えば−20〜100℃で使用する航空機、
計測器等の精密電子機器の制御には温度に対する磁束の
変化量がさらに少ない温度特性の良いものが求められて
いた。
また、Slo系l−5型磁石のSmをGd. Er. 
Dy等の重希土類元素で置換した磁石は飽和磁気履歴曲
線(以下、ヒステリシスカーブと略称する)の角型性が
悪く、比較的磁気特性の低いものしか得られていなかっ
た(参考文献:1)Dong Li,Erda Xu:
IEEE TRANS  Vol.MAG−16  N
o.5,Sept.1980、  2)F.G. Jo
nesand  M.Tokunaga:IEEE  
TRANS  Vol.MAG−12,  No.6,
Nov.1976) .さらにSm系2−17型希土類
磁石を基礎とし、SmをGd. Er, Dy等の重希
土類元素で置換した磁石も角型性が悪く、着磁に際し大
型の着磁装置を必要とする欠点があった(参考文献:3
)熊坂、星野、小野:低温度係数R* (CoFeC:
uZr) + 7系希土類磁石:電気通信学会技報、C
PM83−36, p.991〜997. 1983)
(発明が解決しようとする課題) 本発明は、このような従来の磁石の持つ欠点を除去する
ため、Sm系2−17型希土類磁石を基礎として、Sm
をGd. Er. Dy等の重希土類元素で置換し、多
段焼結、多段時効処理の最適条件を組み合わせることに
よって、磁化の温度特性を大幅に向上し、かつ、角型性
の良い希土類永久磁石を提供することにある。
(課題を解決するための手段) 本発明者等は、かかる課題を解決するために磁石合金組
成、磁化条件について鋭意検討した結果、本発明を完成
した。その要旨とするところは、1.一般式  SII
++−xRx(Got−u−v−yFeucuvMy)
z(ここにRはGd, Tb. Dy. Ho. Er
.Tmから選ばれる少なくとも1種以上、MはTi. 
Zr. Hf. Nb. Ta. Wから選ばれる少な
くとも1種以上、0.2≦X≦0.6、0.1≦IJ≦
0.3、0.02≦V ≦0.06、0.003 ≦Y
 ≦0.05、6.5≦Z≦8.0)で表わされる合金
組成物からなる希土類永久磁石および 2.請求項1に記載の合金組成物を微粉砕し、この微粉
を磁界中で所定形状に圧縮成形した後、焼結、溶体化お
よび時効処理する永久磁石の製造方法において、a)1
,100 〜1,250℃の範囲内で2段階以上の多段
填結を合計30分間〜5時間行なった後、b)1,00
0〜1,200℃の範囲内で20分間〜3時間溶体化処
理するが、c) a)の焼結時間およびb)の溶体化時
間の合計を50分間〜8時間内とし、次いでd)400
〜1,000℃の範囲内で2回以上の時効処理を行なう
ことを特徴とする希土類永久磁石の製造方法にある。
?下、本発明を詳細に説明する。
先ず、永久磁石合金組成について述べる。
一般に、希土類二相分離型磁石はRTg−s. s (
式中Rは希土類元素、丁はコバルトを含む遷移金属)で
表わされるが、本発明においては、一般式Sm+ −x
Rx (Cot−u−v−JeuCuvMy) zの組
成式が有効である。ここにRはGd.Tb, Dy. 
Ho. Er. Tmから選ばれる少なくとも1種以上
とされ、温度特性の点からGdが好ましい。、MはTi
. Zr. Hf. Nb; Ta. Wから選ばれる
少なくとも1種以上とされ、角型比向上のの点からZr
. Tiが好ましい。RとT5〜6■に相当する(Sm
+−xRx)と(GO+−u−v−YFeuCuvMy
)zとの比Zは6.5≦Z≦8.0に限定され、好まし
くは7.2≦Z≦7.8である。6.5未満では飽和磁
化の低下が大となり、8.0を超えると充分な保磁力が
得られなくなる。また、Xは0.2≦X≦0.6の範囲
、好ましくは0.3≦X≦0.5が良く、0.2未満で
は重粕土類を添加しても、磁化の温度特性の改善効果が
顕著でなくなり、0.6を越えると飽和磁化の低下が大
きく、実用上有効でない。他方、Uおよび■の値を0.
1≦U≦0.3 、0.02≦V ≦0.06と限定し
たのは一般公知の経験に基づき、二相分離型磁石におけ
る高特性実現の範囲であり、かつ、本発明の製造方法に
おいて有効であることが確認されたからである。即ち、
Uが0.1未満では飽和磁化は充分上がらず、0.3を
越えると飽和磁化は上がるが、充分な保持力を確保出来
ないためである。
■の値を限定した理由もUの場合と同様に0,02未満
では保持力が充分確保出来ず、逆に0.06を越えると
、充分な飽和磁化を確保できないためである。微量添加
物MはYの値が0. 003≦Y≦0.05が良< ,
 0.003未満では本発明の熱処理効果が実現されず
、逆に0.05を越えると逆効果のみが表われ、磁石の
磁気特性が悪くなる。
次に第2の発明である希土類永久磁石の製造方法につい
て述べる。 本発明に係わる永久磁石の成形物は、公知
の粉末冶金法によって製造することが出来る。即ち、所
定の磁石合金組成の割合に配合した原料金属混合物をア
ルゴン雰囲気中で高周波誘導加熱により溶解し、水冷鉄
板に鋳湯してインゴットを得、このインゴットをブラウ
ンミル等の粉砕機を用いて、粗粒状に粉砕し、更にこの
粗粒をジェットミルにより微粉状に粉砕した後、15,
000エルステッド程度の磁界中で所定の任意形状にプ
レス成形する。
このようにして得られた成型物は、先ず1.100〜1
,250℃で填結されるが、多段階的に境結するのが好
ましく、各段階の焼結時間を合計して30分間〜5時間
行なうのが良い。例えば、( 1,180℃×50分間
)+ ( 1,210℃×2時間)の2段階焼結とする
。本発明の合金組成物は2段階以上の多段填結をしなけ
れば、焼結体の密度が充分でなく、また、充分な角型性
が得られないためである。焼結時間が30分間より短い
と密度上昇が充分でなく5時間以上になると長時間とな
り実用上困難となる。
次いで、溶体化処理に入る。その条件は1,000〜1
,200℃の範囲内で20分間〜3時間処理するが、前
述の焼結時間および該溶体化時間の合計を50分間〜8
時間以内とすることが良い。該溶体化時間が20分間よ
り短いと溶体化効果がなく、3時間以上になると長時間
となり、実用性がなくなるからである。
次に時効工程に入るが、時効は400〜1,000℃で
2回以上行なう。最初の時効は800℃以下で10分間
〜10時間保持後、1℃/分以下の速度で400℃以下
まで降下させ、引き続き2回目以降の時効は800℃以
上でlO分間〜10時間保持後、0.5℃/分以下の速
度で100℃以下まで降下させる。時効を2回以上行な
わないと、充分な保持力が得られず、最初の時効および
2回目以降の時効も上記の条件を満たさない場合は、本
発明の組成において充分な保持力を得ることが出来ない
。1回目時効と2回目時効で保持時間、保持速度を変え
るのは、それにより良好な角型性を持つヒステリシスカ
ーブが得られ、磁気特性が向上するためである。
以上の各工゛程は、成型物が酸化されることがないよう
に真空中またはアルゴン等の不活性ガス中で行なわれる
。以上述べた様に上記組成の成型体を各工程で熱処理す
ることによって充分な保持力と良好な角型を確保し、磁
化の温度特性に優れた希土類永久磁石材料が得られる。
以下、本発明の具体的実施態様を実施例を挙げて説明す
るが、本発明はこれらに限定されるものではない。例中
部および%は全で重量に拠る。
(実施例1) Smo7Gdo. s (Go。,InFeb. to
ctlo. osZra. oss)t. s上記組或
のインゴットを1気圧のAr雰囲気中で高周波溶解炉を
用い、アーク溶解を行ない、磁石インゴットを作製した
。このインゴットを使い、粉末冶金法にて磁石を製造し
た。先ず、粗砕機(ジョークラッシャーおよびブラウン
ミル)を用いて粗粉砕し、この粗粉をジェットミルを用
いて窒素中で平均微粉粒径3μmまで微粉砕した。この
微粉を磁場中配向させ、2 t/cm”のプレス圧でプ
レスした。この成型体を200TorrのAr雰囲気中
で焼結炉を用い、1,180℃で30分間、1, 18
8℃で60分間2段焼結した後、1, 175℃で30
分間の溶体化処理を行なった。この後、1気圧のAr雰
囲気中で780℃でl時間時効処理を行ない、1℃/分
の速度で室温まで冷却した。次に、これを再び830℃
で3時間時効処理を行ない、0.5℃/分の速度で室温
まで冷却し、表−1に示す磁気特性および温度特性の磁
石を得た。
(実施例2) Sllo. ssGdo. 44 (fl:oo. y
+sFea. zocuo. osZro. oss)
7. t+この組成の合金を用いて実施例1と同様の方
法で磁石を製造した。焼結は1,185℃で40分間、
1,192℃で50分間、2段焼結した後、1, 18
2℃で30分間の溶体化処理を行なった。時効はl回目
の時効を790℃で2時間行ない、1’C/分の速度で
室温まで冷却した。2段目の時効は830℃で3時間行
ない、0.5℃/分の速度で室温まで冷却し、表−1に
示す磁気特性および温度特性を得た。
(実施例3) 実施例2と同じ組或の合金を用いて実施例1と同様の方
法で磁石を製造した。填結は1, 183℃で20分間
、1, 190℃で70分間2段填結した後、1,18
0℃で40分間の溶体化処理を行なった。時効処理は1
回目の時効を780℃で2時間行ない、1℃/分の速度
で室温まで冷却した。2回目の時効は840℃で2時間
行ない、0,5℃/分の速度で室温まで冷却し、表−1
に示す磁気特性および温度特性を得た。
(実施例4) Smo. yGdo. s (Coo. t4Feo.
 +sCuo. oaTLo. as)t. ?この組
成の合金を用いて実施例1と同様の方法で磁石を製造し
た。焼結は1,182℃で40分間、1,192℃で8
0分間2段焼結した後、1.177℃で50分間の溶体
化処理を行なった。時効処理は1回目を760℃で3時
間行ない、1℃/分の速度で室温まで冷却した。2回目
は830℃で2時間行なル)、0.5℃/分の速度で室
温まで冷却し、表−1に示す磁気特性および温度特性を
得た。
(比較例1) 実施例2と比較するために、実施例2の組成の合金を使
用して実施例lと同様の方法で磁石を製造した。焼結は
1,190℃で2時間の1段焼結とした。時効は1段の
みで820℃で3時間行ない、0.5℃/分の速度で室
温まで冷却し、表−1に示す磁気特性および温度特性を
得た。これを実施例2と比較すると、角型比およびiH
cが小さくなっているため、磁気特性および温度特性が
落ちているのが解る。
(比較例2) 実施例3と比較するために実施例2の組成の合金を使用
して実施例1と同様の方法で磁石を製造した。焼結は1
,188℃で80分間の1回焼結とした.時効は1回の
みで820℃で2時間行ない、0.5℃/分の速度で室
温まで冷却し、表−1に示す磁気特性、および温度特性
を得た。これを実施例3と比較すると、角型比およびi
Hcが小さくなっているため、磁気特性および温度特性
が落ちているのが解る。
(発明の効果) 本発明により,従来の組成、磁化方法では得られなかっ
た磁化の温度特性に優れ、かつ、角型性の良い希土類永
久磁石の提供が可能となり、産業上極めて利用価値が高
い。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.一般式Sm_1_−_XR_X(Co_1_−_U
    _−_V_−_YFe_UCu_VM_Y)_Z(ここ
    にRはGd、Tb、Dy、Ho、Er、Tmから選ばれ
    る少なくとも1種以上、MはTi、Zr、Hf、Nb、
    Ta、Wから選ばれる少なくとも1種以上、0.2≦X
    ≦0.6、0.1≦U≦0.3、0.02≦V≦0.0
    6、0.003≦Y≦0.05、6.5≦Z≦8.0)
    で表わされる合金組成物からなる希土類永久磁石。
  2. 2.請求項1に記載の合金組成物を微粉砕し、この微粉
    を磁界中で所定形状に圧縮成形した後、焼結、溶体化お
    よび時効処理する永久磁石の製造方法において、a)1
    ,100〜1,250℃の範囲内で2段階以上の多段焼
    結を合計30分間〜5時間行なった後、b)1,000
    〜1,200℃の範囲内で20分間〜3時間溶体化処理
    するが、c)a)の焼結時間およびb)の溶体化時間の
    合計を50分間〜8時間内とし、次いでd)400〜1
    ,000℃の範囲内で2回以上の時効処理を行なうこと
    を特徴とする希土類永久磁石の製造方法。
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