JPS59112602A - 永久磁石 - Google Patents

永久磁石

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JPS59112602A
JPS59112602A JP57221981A JP22198182A JPS59112602A JP S59112602 A JPS59112602 A JP S59112602A JP 57221981 A JP57221981 A JP 57221981A JP 22198182 A JP22198182 A JP 22198182A JP S59112602 A JPS59112602 A JP S59112602A
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JP
Japan
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alloy
permanent magnet
phase
laminated
ribbon
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JP57221981A
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English (en)
Inventor
Masashi Sahashi
政司 佐橋
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Publication of JPS59112602A publication Critical patent/JPS59112602A/ja
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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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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Hard Magnetic Materials (AREA)

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】 〔発明の技術分野〕 本発明はFe −0r−Co系永久磁石に関する。よシ
詳しくは、生産性が高く、かつ、残留磁気密度、保持力
が大きく、ヒステリシス環線の角形特性に優れ、従って
最大エネルギー積の大きな積層体永久磁石に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
永久磁石は保磁力Hcと残留磁束密度Brが犬きく、シ
かもヒステリシス項線が角型であること、すなわち最大
エネルギー積(B Hmax )の大きいことが要求さ
れる。このような永久磁石には、例えば磁界中における
冷却処理等によって磁気異方性を付与せしめた合金系(
例えば、アルニコ)、金属間化合物系(例えば、希土類
−コバルト磁石)、酸化物系(例えば、フェライト)な
どがある。
しかしながら、これらの永久磁石は、いずれも機械的に
脆弱であυ、機械加工、とりわけ塑性加工することが極
めて困難であるという欠点を有している。
しかるに、近年のエレクトロニクスの急速な発展に伴い
、多様な形状の永久磁石が要求されるようになってきた
。このため、磁性特性のみならず、加工性、成形性が優
れ、しかも生産性の高い永久磁石の開発が望まれている
スピノーダル分解型のFe−0r−Oo三元系磁石合金
は、圧延又は塑性加工が可能な永久磁石合金として注目
されている磁性材料の一つである。
この磁性合金は、高温型α相を得るための溶体化処理(
処理温度1300℃)後、恒温磁界処理又は磁場中冷却
等の磁界中熱処理を施すことにより、所謂、スピノーダ
ル分解を行ない、非磁性マトリックス相中に強磁性相の
単磁区微粒子を形状異方性をもたせて析出させて製造さ
れている。
しかしながら、その生産性および磁気的特性は必ずしも
十分なものでなかった。すなわち、製造工程においては
、上記溶体化処理後の急冷操作で、変形、ワレなどが起
υやすく、また、その成形加工においては焼鈍と冷間加
工を操シ返す必要があるため、生産性に問題があった。
更には、製造時に磁気特性に悪影響を及はすγ相やα相
が混入しやすく、シかも磁気異方性も十分でないため、
最大エネルギー積の向上には限界があるという欠点を有
していた。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、生産性が高り、シかも保磁力、残留磁
束密度、が大きく、角形性、磁気異方性に優れる積層体
構造のFe −0r−co系永久磁石を提供することに
ある。′ 〔発明の概要〕 本発明者は、上記目的を達成すべ(、Fe−0r−C。
系磁性合金の組成および製造方法について鋭意研究を重
ねた結果:特定の組成からなるFe、 Or、 C。
および8i、 A4 TI、 Zr、 Hf、 V、 
Nb、 Ta、 Mo等の合金材料に、所謂溶湯急冷法
を適用すると、成形性の優れたα単相の合金薄帯が容易
に得られ、との薄帯を1000〜13oo℃で焼鈍する
と、磁化容易軸である(100)結晶軸が薄帯面に垂直
に集積した組織となシ、磁性特性が著しく向上するとと
:および、この合金薄帯を多層に積層することにより、
容易に(100)異方性の永久磁石が得られることを見
出し本発明を完成するに到った。
即ち、本発明の永久磁石は、クロム(Or)15〜35
重量%;コバル) (Co ) 10〜50重量%;ケ
イ素(Si)、アルミニウム(AL) 、チタン(Ti
)、ジルコニウム(Zr )、ノ1フニウム(Hf)、
バナジウム(v)、ニオブ(Nb )、タンタル(Ta
)、モリブデン(MO)及びタングステン(W)の群か
ら選ばれる少なくとも1種の元素0.2〜9重量%;並
びに残部が実質的に鉄(Fe )から成る合金薄帯の積
層体であり、妙・つ、該合金の(100)結晶軸が積層
面に垂直方向に集積されていることを特徴とする。
本発明の永久磁石は、後述する合金薄帯を複数枚積層し
て構成される積層体である。
以下、本発明を更に詳細に説明する。
上記、合金薄帯において、Orはα相安定化元素である
とともにスピノーダル非磁性相形成の必須元素である。
その含有量は15〜35重量%である。含有量が15重
量%未満であると保磁力の増大が認められず、一方、3
5重量%を超えると残留磁束密度及び最大エネルギー積
が低下し、しカーも薄帯の製造が困難となる。
Coはスピノーダル強磁性相形成の必須元素であり、ま
たスピノーダル分解温度の制御元素でもある。その含有
量は10〜50重量%である。含有量が10重量%未満
であるとスピノーダル分解2相分離温度が低下し、その
結果、保磁力及び最大エネルギー積が低下する。一方、
50重量%を超えると保磁力が低下し、しかも脆化して
製造上問題が生ずる。
Si、 A4 Ti、 Zr、 Hf、 V、 Nb、
 Ta、 Mo及びWの群′から選ばれる少なくとも1
種の元素は、本発明の永久磁石の(100)結晶面平板
集合組織の生成を促進するものである。その含有量は0
.2〜9重量%である。含有量が0.2重量%未満であ
ると積層面に垂直にα相〔100〕結晶軸が配向する(
100)結晶面平板集合組織の集合度が著しく低下する
また、たとえ集合度が満たされていても(100)結晶
配向を磁気特性の上に十分反映することができない。一
方、9重量%を超えると得られる永久磁石薄帯の残留磁
束密度及び保磁力が著しく低下し、しかも薄帯の製造が
極めて困難となる。
合金薄帯は厚さ10〜500μmであることが好ましい
。厚さ10μm未満であると、薄帯の製造が困難となり
、しかも(100)結晶面平板集合損紙の集合度が低下
することとなる。厚さ500μm以上であると、表面性
が著しく低下し、良質の積層体を成形することが困難と
なる。
本発明に係る薄帯の製造方法は、先ず、常法に従って上
記組成の磁性合金を溶融する。溶融は所定桁の上記各元
素の粉末又は塊を、例えば、石英るつぼ等の中に収容し
、これを高周波誘導コイル、キセノンランプ、電子ビー
ム又はアーク放電等により加熱して適宜性なわれる。加
熱時の雰囲気は大気であっても差し支えないが、一度真
空にしだ後、アルゴン等の不活性ガスを導入して溶融す
ることが好ましい。
次いで、上記融液を溶湯急冷法を用いて薄帯化する。即
ち、第1図に示したように、融液1を、例えば、アルタ
ニウム、銀、銅、鉄又はこれらの合金で構成され、周速
1 z / sec以上で回転するドラム又はロール2
の回転面に噴出する。そして、冷却速度1000℃/ 
sec以上で急冷凝固せしめて薄帯化する。かかる処理
により、第2図に示しだ薄帯化した際の初期状態から第
3図に示したようなα相(体心立方晶)の〔100〕軸
が薄帯面の垂直方向にかなりの集合度で配向した柱状晶
構造に変化し、(100)面平板集合組織を有する異方
性薄帯が得られる。
上記処理において、ドラム又はロールの周速が1 m 
/ sec未満であると1000℃/ sec以上の冷
却速度が得られず、表面が平?1↑で連続膜の薄帯を形
成することが困難となるっ又、融液の冷却速度が100
0℃/ Sec未満であると、冷却時に凝固偏析が起こ
ると共に、磁気特性に悪影響を及ばすγ相及びα相の生
成が防止出来ず、α相のみを単相状態で室温まで引抜き
出すことが困難となる、。
更に、柱状晶構造から成る(100)面平板集合組織の
形成が困難となる。
次いで、通常、上記薄帯を所定の寸法に裁断した後、こ
れを重ね合せたものを1000〜1300℃の温度で焼
鈍処理を施すことにより柱状晶構造から成る(100)
面平板集合組織の集合度が飛躍的に高められる。この状
態を第4図に示したが、かかる処理によシはぼ単結晶に
近い状態にまで集合度を高めることが可能となる。
この高温焼鈍処理時に、(ioo)面平板集合組織の接
面垂直方向から、例えば0.01〜IOQOKg / 
cm’の圧力を加えると、各積層面がその界面において
拡散接合された積層体が容易に得られる。
その際、焼鈍処理温度が1000℃未満であるとγ相の
混入が起り、磁気特性が低下する。一方、1300℃を
超える温度では、一部融解が起り、磁気特性が低下する
のみならず、熱経済上、好ましくない。
上記焼鈍処理と同時に行う積層体の成形にあっては各薄
帯の積層面間にCo−8iもしくはFe−8iの微粉末
管の接合拐を挿入し、加圧することによって、その接合
性を高めることも可能である。
更に、別法として、各薄帯を積層することなく、高温焼
鈍した後、これを積層し、各薄帯を室温以上の低温で耐
熱性有機接着拐、低融点ガラス、低融点合金等の接合利
によって接合することによシ積層体を成形することがで
きる。更には、縫着もしくは締着等の機械的方法によっ
て多層薄帯を相互に接合することも可能である。
積層体にあっては、各薄帯間のエアーギャップもしくは
接合利層の厚さは1μm以下であることが好ましい。厚
さ1μIn  を超えると、反磁界力が大きくなるため
、利用可能な磁束密度が低下するからである。
このようにしてイqられる積層体の形状は、第6図に示
すようにその用途に応じて平板、円環、波板状もしくは
その他の種々の形をとることができる。
次に、上記積層体を、そのα相〔1oo〕結晶軸に平行
に20000e以上の磁場を印加して、磁場中熱処理を
300〜700℃の温度範囲で行うことによシ、本発明
の永久磁石が得られる、以下、本発明の永久磁石を実施
例に沿って詳説する。
〔発明の実施例〕
実施例1〜6 第1表に示す組成(重量%)の実施例1〜6の6種類の
合金材料を、先端にノズルを備えた石英容器の中に入れ
、アルゴン′d囲気中において高周波誘導加熱法により
、それぞれ溶融した。
それぞれの融液をその組成の融点よりも100℃高い温
度に維持し、融液をノズルから5 Q Q rpnで回
転する直径300肥の銅製片ロールの回転面上に噴出せ
しめた。ノズルと回転面のギャップは0、1 anであ
った。又、銅製片ロールの周速は7.5m / sec
であり、冷却速度は104℃/ secであった。かか
る処理により、それぞれ、表面が平滑で100μmの厚
さの連続薄帯を得た。
との薄帯を切断して5X20mmのシートを得、これを
各100枚ずつ積層し、圧力0.1 Kg /crn2
、温度1OOO〜1200℃で2時間の真空焼鈍を行っ
た後、室温寸で急冷して積層体(厚み約1 cm )を
得た。この積層体の積層面のX線回折プロフィルを第5
−1図に示す。比較として、焼鈍処理前の液体急冷薄帯
面のX線回折パターンを第5−2図に示す。高温焼鈍処
理により、(1100・)平板集合組織が著しく成長し
ていることが明らかである1、図から明らかな通り、合
金結晶の〔100〕軸は積層面に垂直に配向していた。
また、積層体において、各シートは互に強固に結合して
いた。
次に、この積層体を、40000eの積層面に垂直な磁
場中、630℃の温度で15時間、更に600℃の温度
で2時間熱処理を行った後、無磁場で、580℃、1時
間、次に560℃、1時間、更に540℃、8待間の時
効処理を行って、本発明の異方性永久磁石を得た。
この永久磁石について、残留磁束密度(Br )、保磁
力(IHC)及び最大エネルギー積((BH)max 
)を測定した。その結果を第1表に示した。また、これ
らの永久磁石は優れた角形性を有していた。
盈皇土↓ニヱ 第1表に示す組成を有する比較例1〜6の6種類の合金
利料を実施例と同様の方法でそれぞれ溶解、薄帯化、積
層、焼鈍処理、時効処理を施して、永久磁石を得た。こ
の永久磁石について、残留磁束密度(Br)、保磁力(
rHc )及び最大エネルギー積((BH)max )
を測定した。その結果を第1表に示した。
第1表から明らかな通り、本発明の永久磁石は比較例の
永久磁石に比べBr、  工Hc、とりわけIHCが高
く、従って最大エネルギー積が太きい。
比較例 7 実施例2と同一の組成を有する比較例7の合金利料2 
Kgを真空高周波炉中、融点より100℃高い温度に維
持し、溶解した後、室温まで冷却してインゴットを得た
。このインゴットを熱間鍛造後1300℃で溶体化処理
すると同時に高温焼鈍した後、室温まで急冷して合金板
を得た。この板面についてX線回折分析を行った結果、
(100)面の集合組織が認められなかった。
この合金板を実施例1と同様に時効処理した後、残留磁
束密度(Br)、保磁力(IHC)及び最大エネルギー
積((BH)max’ )を測定した。その結果を第1
表に示した。
第1表から明らかな通り、本発明の積層体構造の永久磁
石は、インゴット合金から得られる永久磁石に比べBr
および工Hcのいずれも大きく、従って最大エネルギー
積が太きい。
〔発明の効果〕
以上の説明から明らかな通り、本発明の永久磁石は、■
可撓性に富む合金薄帯を原料とするので、任意の形状に
容易に積層成形することができ、しかも生産性が高く、
■まだ、(100)磁化容易軸が積層面に垂直方向に極
度に配向した積層体構造を有するので、残留磁束密度、
保磁力や伏きく、ヒステリス猿線が角形となp1従って
最大エネルギー積が大きくなるなどの効果を奏し、その
工業的価値は極めて犬である。
【図面の簡単な説明】
第1図は溶湯急冷法の概念図、第2図は薄帯化初期状態
の結晶構造を示す模式図、第3図は冷却後の薄帯の結晶
構造を示す模式図、第4図は焼鈍処理後の薄帯の結晶構
造を示す模式図、第5−1図は実施例1の試料の焼鈍処
理後のX線回折プロフィル図、第5−2図は実施例1の
試料の焼鈍処理前のX線回折プロフィル図、および第6
図は各種形状をした本発明の積層体構造の永久磁石の態
様を示す模式図である。1−−−−一融液、2−−−−
−一ロール。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. クロム(Or ) 1.5〜35重量%;コバルト(C
    o ) 10〜50重量%;ケイ素(Sl)、アルミニ
    ウム(At)、チタン(TI)、シルコニ・ラム(Zr
     )、ハフニウム(Hf)、バナジウム(V)、ニオブ
    (Nb)、タンタル(Ta)、モリブデン(Mo )及
    びタングステン(W)の群から選ばれる少なくとも1種
    の元素0.2〜9重量%;並びに残部が実質的に鉄(F
    e )から成る合金薄帯の積層体であ)、かつ、該合金
    の(100)結晶軸が積層面に垂直方向に集積されてい
    ることを特徴とする永久磁石。
JP57221981A 1982-12-20 1982-12-20 永久磁石 Pending JPS59112602A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5049208A (en) * 1987-07-30 1991-09-17 Tdk Corporation Permanent magnets
CN115029611A (zh) * 2022-07-25 2022-09-09 西安钢研功能材料股份有限公司 一种铁钴钒磁滞合金带材的制备方法

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