JPH0543989A - 硬質磁性材料およびその製法 - Google Patents

硬質磁性材料およびその製法

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JPH0543989A
JPH0543989A JP3224577A JP22457791A JPH0543989A JP H0543989 A JPH0543989 A JP H0543989A JP 3224577 A JP3224577 A JP 3224577A JP 22457791 A JP22457791 A JP 22457791A JP H0543989 A JPH0543989 A JP H0543989A
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JP
Japan
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hard magnetic
magnetic material
gas
nitrogen
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JP3224577A
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Yasunori Matsunari
靖典 松成
Shogo Miki
章伍 三木
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Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Original Assignee
Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
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Publication date
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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
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    • 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
    • H01F1/059Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and Va elements, e.g. Sm2Fe17N2

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 硬質磁性材料において、優れたコストパフォ
ーマンス性を有する組成を用いながら磁気特性の向上を
図り、硬質磁性材料の用途拡大を目指すことを目的とす
る。 【構成】 下記組成式を有する硬質磁性材料である。 【化1】 但し、MはCo、Ni、Ti、V、Cr、Mn、Zr、
Nb、Mo、Hf、Ta、W、B、C、Si、P又はS
の内から選ばれる少なくとも一種。XはN、Hのうちの
少なくとも一種からなり、以下の原子比率の範囲を有す
る。 1≦α≦20 1≦β≦25 また、このような硬質磁性材料の製法は、前記組成式の
Xを除く構成元素を先ず合金化した後、これを急冷薄帯
法でリボン状もしくはフレーク状とし、そのままあるい
は粉砕したのち1500℃以下の温度において、窒素ガ
ス、水素ガス又はアンモニアガスのうちの少なくとも一
種を含む雰囲気中で熱処理することを基本としたことを
特徴としてる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、磁気特性に優れ、且つ
コストパフォーマンスにも優れた硬質磁性材料とその製
法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、硬質磁性材料は永久磁石あるいは
磁気記録媒体の材料として使用量が増大している。以下
に従来の硬質磁性材料について、永久磁石を主体にして
説明する。一般に、硬質磁性材料に要求される特性は、
飽和磁化(以下4πIsと記す)及び残留磁束密度(以
下Brと記す)が大きいこと、保持力(以下iHcと記
す)が大きいこと、そしてこれらの結果としての最大磁
気エネルギー(以下(BH)max と記す)が大きいこ
と、キュリー点(以下Tcと記す)が十分高いことなど
が挙げられる。現在、硬質磁性材料としては、ハードフ
ェライト系、アルニコ系及び希土類−遷移金属系が使用
されており、例えば希土類−遷移金属系としては、Sm
−Co系の1−5型、2−17型、Nd−Fe−B系な
どが使用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
硬質磁性材料は次のような問題点を有していた。即ち、
ハードフェライトは安価であるが磁気特性が低く、アル
ニコ系は比較的高価であるうえに磁気特性のうちiHc
が低く、また希土類−遷移金属系は磁気特性は高いもの
のかなり高価であるという問題がある。すなわち、従来
の硬質磁性材料はいずれも(BH)max /(グラム・
円)で表されるコストパフォーマンスがさほど大きくな
いため、工業的な使用に際して制限があり、また応用機
器の小型高性能化を十分に達成することができない問題
点を有していた。
【0004】本発明は、上記従来の問題点を解決するも
ので、安価且つ高磁気特性を有し優れた価格対比磁気特
性が発揮できるコストパフォーマンスに優れた硬質磁性
材料とその製法を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明は以下の組成式を有する硬質磁性材料を提案す
る。
【化2】 但し、MはCo、Ni、Ti、V、Cr、Mn、Zr、
Nb、Mo、Hf、Ta、W、B、C、Si、Pおよび
Sの内から選ばれる少なくとも一種。XはN、Hのうち
の少なくとも一種からなり、以下の原子比率の範囲を有
する。 1≦α≦20 1≦β≦25
【0006】また、上記組成の硬質磁性材料の製造は、
先ず上記の組成式のXを除く構成元素を先ず合金化した
後、これを急冷薄帯法でリボン状もしくはフレーク状と
し、そのままあるいは粉砕したのち1500℃以下の温
度において、窒素ガス、水素ガス又はアンモニアガスの
うちの少なくとも一種を含む雰囲気中で熱処理すること
を基本的な工程とすることによって得られる。
【0007】
【作用】このような構成とすることによって、高い磁気
特性を有し、且つ鉄合金を主体とした安価な原料使用が
可能であるという両利点を兼ね備えることになり、高コ
ストパフォーマンスを有する硬質磁性材料を提供するこ
とができる。
【0008】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。本
発明は、
【化3】 の一般式で示される組成を有する鉄主体の硬質磁性材料
である。MはCo(コバルト)、Ni(ニッケル)、T
i(チタン)、V(バナジウム)、Cr(クロム)、M
n(マンガン)、Zr(ジルコニウム)、Nb(ニオ
ブ)、Mo(モリブデン)、Hf(ハフニウム)、Ta
(タンタル)、W(タングステン)、B(ホウ素)、C
(炭素)、Si(ケイ素)、P(リン)又はS(硫黄)
の内から一種又は複数が選択され、その原子比αは1≦
α≦20の範囲に設定される。
【0009】また、XはN(窒素)、H(水素)のうち
のいずれか、あるいは両方が選択され、その原子比βは
1≦β≦25の範囲に設定される。
【0010】1≦α≦20としたのは、α<1では安定
な窒素もしくは窒素と水素の含有合金が得られない為で
あり、またα>20では磁気特性のうちBrが低下する
為である。また1≦β≦25としたのは、β<1では窒
素もしくは窒素と水素の含有量が少なすぎて高磁気特性
を示さないし、β>25では非磁性成分が多くなりすぎ
る結果、やはり磁気特性に優れたものが得られない為で
ある。但し、βの値は熱処理によって多少調整すること
はできる。
【0011】次にこのような硬質磁性材料の製法を、本
発明の硬質磁性材料の効果を確かめる為に行った実験手
順とともに述べる。実験は表1に示すFe−M合金構成
を対象とし、このFe−M系硬質磁性材料に窒素又は水
素を侵入処理もしくは化合処理して得られる本願実施例
のFe−M−X系硬質磁性材料の磁気特性を測定し、一
方、比較例として前記実施例と同じFe−M合金構成を
有しながらも窒素の侵入処理もしくは化合処理を行わな
かったものの磁気特性も測定してこれらを比較すること
によって行った。実験は次の手順によった。
【0012】元素Xの導入前の合金、すなわちFe−M
合金は、それぞれの金属元素あるいは半金属元素を秤量
混合し、これをアーク溶解することにより作製した。ア
ークボタンを必要により熱処理を施して均一化したの
ち、小片に砕き、これを急冷薄帯法でリボン状もしくは
フレーク状とした。Fe−M合金の組成によっては、射
出しにくいものもあったが、その場合はノズル径とガス
加圧力で調整した。また急冷薄帯法ではアモルファス状
のものか、あるいは微結晶粒集合体状のもののいずれを
得ることもできるが、急冷速度を調整することにより、
微結晶粒集合体とした。しかしながら、一旦アモルファ
ス化した後、熱処理によって微結晶を析出させること
も、他の実施態様として適宜採用される。
【0013】次に、このものを平均粒径が約100μm
となるまで粉砕して粉体とした。この粉体を熱処理炉に
入れ、窒素ガスまたはアンモニアガス雰囲気中で300
〜1500℃の温度で1〜10時間加熱し、窒素単独又
は窒素と水素を同時にFe−M合金に導入し、Fe−M
−X系硬質磁性材料粉末とした。この粉末のBrとiH
cをVSMにより測定した。結果を表1に示す。
【0014】
【表1】
【0015】表1から明かなように、本発明の硬質磁性
材料である実施例1〜15は、比較例1〜3に比べて高
いBrと高いiHcが得られることがわかり、特にiH
cに関しては実用上必要なiHcの大きさである1KO
e以上の優れた値が実現できていることがわかる。
【0016】なお、実施例においてはより好適なMとし
てCo、Ni、Ti、V、Cr、Mn、Zr、Nb、M
o、Hf、Ta、W、B、C、Si、PおよびSのうち
から選択される少なくとも一種としたが、磁気特性を向
上させる目的でこれら以外にAl(アルミニウム)、C
u(銅)、Zn(亜鉛)、Ga(ガリウム)、Ge(ゲ
ルマニウム)、Sn(スズ)、Sb(アンチモン)、B
i(ビスマス)、Mg(マグネシウム)、Ca(カルシ
ウム)又はミッシュメタル、ジジム合金などを合わせて
使用することもできる。
【0017】また工業的に不可避な不純物である酸素や
塩素などを組成上含むものも、当然本発明に包含され
る。また、前記実施例においては、より好適な製造方法
である急冷薄帯法を示し、リボン状もしくはフレーク状
のFe−M合金を得た後、これを粉砕して粉体とした
が、他の一般的に行われている合金化の手法や粉体化の
手法を採用することも可能であり、例えば高周波溶解や
各種ミリング法等が採用できる。また、急冷法について
も、片ロール法、双ロール法、ディスク法、アトマイズ
法、溶射法等の各種の高速急冷法を用いることができ
る。さらに、X成分の導入についても、好適には窒素ガ
ス、水素ガス又はアンモニアガスのうちの少なくとも1
種以上からなる雰囲気としたが、これらのガス以外にア
ルゴンガス等が混在していても良いし、浸炭性のあるガ
スが混在しても良い。また、ガス圧力も1気圧に限定す
ることはなく、例えば高圧下で熱処理することもでき
る。さらに、実施例では一旦粉体にして窒素等を導入し
たが、可能であればリボン状、フレーク状あるいは小塊
状のFe−M合金に窒素等を導入することもありうる。
また、各工程において、磁場の印加を組合せて、より高
特性の硬質磁性材料を製造することもできる。同じく、
各工程の前後に必要に応じて熱処理工程や養生工程を付
加することもできる。
【0018】このように本発明の硬質磁性材料によれ
ば、優れた磁気特性を有する粉末状の硬質磁性材料を安
価に得ることが可能で高いコストパフォーマンスを実現
することができるので、この粉末を用いてボンド磁石や
バルク状の永久磁石を製造することにより永久磁石の用
途拡大に貢献することができる。
【0019】
【発明の効果】本発明の組成並びに製法によれば、高磁
気特性を有し且つ安価なコストパフォーマンスに優れた
鉄主体の硬質磁性材料を得ることができる。したがって
従来のハードフェライト系やアルニコ系、希土類−遷移
金属系の硬質磁性材料では実現困難であった安価な原材
料を使用しながら高い磁気特性を実現するという課題が
達成でき、硬質磁性材料の工業的使用における制約を大
きく緩和することが可能となって、硬質磁性材料の用途
の拡大がはかれる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01F 1/06

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記の組成式を有する硬質磁性材料。 【化1】 但し、MはCo、Ni、Ti、V、Cr、Mn、Zr、
    Nb、Mo、Hf、Ta、W、B、C、Si、P又はS
    の内から選ばれる少なくとも一種。XはN、Hのうちの
    少なくとも一種からなり、以下の原子比率の範囲を有す
    る。 1≦α≦20 1≦β≦25
  2. 【請求項2】 請求項1記載の組成式においてXを除く
    構成元素を先ず合金化した後、これを急冷薄帯法でリボ
    ン状もしくはフレーク状とし、そのままあるいは粉砕し
    たのち1500℃以下の温度において、窒素ガス、水素
    ガス又はアンモニアガスのうちの少なくとも一種を含む
    雰囲気中で熱処理することから基本的に構成される硬質
    磁性材料の製法。
JP3224577A 1991-08-08 1991-08-08 硬質磁性材料およびその製法 Pending JPH0543989A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100394993B1 (ko) * 2001-02-20 2003-08-19 한국과학기술연구원 FeCoNiN계 연자성 박막합금 조성물
JP2018538437A (ja) * 2015-10-30 2018-12-27 ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピアBasf Se マンガン、鉄、ケイ素、リン、及び窒素を含む磁気熱量材料

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