JPS59145753A

JPS59145753A - 希土類金属・コバルト磁石とその製造方法

Info

Publication number: JPS59145753A
Application number: JP58018125A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Onishi; 洋大西
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-02-08
Filing date: 1983-02-08
Publication date: 1984-08-21

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】本発明は希土類金属・コバルト磁石及びその製法に関す
る。

従来から、希土類金属・コバルト磁石は磁石エネルギー
積が実用磁石中最も大きく機器の小型イヒ・軽量化に有
効であること、並びに飽和磁化、結晶磁気異方性定数及
びキュリ一点が高い等の優れた磁石特性を有することか
ら永久磁石としての実用的価値が期待されている。この
うち現在、工業的に生産され、使用されているのは主と
してサマリウム・コバルト磁石であり、軽量かつ高性能
な磁石が容易に安価に製造できる。サマリウム・コバル
ト磁石はサマリウムメタルとコバルトメタルを溶解炉、
例えば高周波真空溶解炉を用いて不活性ガス中で溶解し
た後、鋳鉄製鋳型に鋳造してインゴットを作り、次に溶
解鋳造したインゴットをゼールミル等によって粒径数ミ
クロンの粉末とし、製造した粉末を磁場中で圧縮成形し
、成形体を不活性気流中で１１００〜１２００℃程度で
焼結、さらに必要に応じて焼鈍して製造され、結晶磁包
異方性の高い数ミクロンの微粒子がコンパクトに一方向
に整列した単磁区粒子に近い性質を示す磁石特性の優れ
た永久磁石が製造できる。

しかじかから、原料鉱石からサマリウムを分離するには
先ずランタンやセリウムを分肉Ｉ　Ｌ　ｋ後でなければ
サマリウムの分離ができないため、サマリウムは他の希
土類金属より高価である。さらに、磁石利料としての需
要が太きいにもかかわらず、資源としては豊富ではない
こともサマリウムが高価な原因である。

一方、同じ希土類金属であるプラセオジウムとコバルト
の磁石は理論的には最も優れた磁石特性を示すが、現実
に磁石を製造してもその特性を有する磁石は得られなか
った。例えば、最大エネルギー積（ＢＨｍａ、ｘ）の場
合、理論値の１３係〜１６％程度の磁石しか製造できな
かった。こｉ″１．は粉砕か容易なサマリウム・コバル
ト磁石と異なって、プラセオジウム・コバルト合金は粉
砕時に過粉砕になりやすく、従って粒度調整が困難なた
め、単磁区粒子に近い性質を示し得ないためである。し
かし、プラセオジウムは利用可能な資源としてはサマリ
ウムよシ三倍近くも豊富であシ、上記のように理論的に
は、磁石特性も最良である。そこで、サマリウムとプラ
セオジウムとを含有する希土類金回°コパル目市石が従
来から提案されているが、プラセオジウムの上記の欠点
により、サマリウムとプラセオジウムを含有する磁石の
磁石特性が低下するという欠点があった。

従って、本発明の目的はサマリウムとプラセオジウムを
配合して、磁石特性の優れたサマリウム。

プラセオジウム・コバルト磁石及びその製造方法を提供
することである。

本発明の別の目的は、従来は実用磁石として利用できな
かったプラセオジウムが木来有する磁石特性を発揮しう
るプラセオジウム含有希土類磁石及びその製法を提供す
ることである。

本発明のサマリウム・プラセオジウム・コ・２ルト磁石
は、一般式：　（ＳｍｘＰｒｙ）Ｇｏｓ　　（式中Ｘは
０．５〜０．７、ｙは０．５〜０．３、ｘ＋ｙ＝１．０
）で示される希土類金属・コバルト磁石であり、このよ
うな希土類金属・コバルト磁石は、希土類金属・コバル
ト合金を溶解し、磁場中で凝固させて鋳造し、鋳造した
合金を粉砕し、次いで磁場中で１１００℃〜１２００℃
の温度で焼結し、更に必要に応じて焼鈍することにより
製造される。

以Ｔ１本発明を更に詳細に説明する。

本発明によるサマリウム（Ｓｍ）・プラセオ・ジウム（
Ｐｒ）−ニア　ノ：　ルｌ□　（Ｃｏ）の永久磁石は一
般式（ＳｍｘＰｒｙ）Ｃｏ５で表現され、式中Ｘは０．
５〜０．７、ｙは０．５〜０，３でｘ　十ｙ　＝　１．
０の関係でなければ方らない。

サマリウムの割合が０．５す、下でプラセオジウムの割
合が１５り上になるとプラセオジウム・コバルト磁石の
場合のように磁石特性が劣化するのて好壕しくない。逆
に、サマリウムの割合が０．７以上でプラセオジウムの
割合が帆３以下になると磁石特性はサマリウム・コパル
ｉ・磁石に近く良好となるが、この場合には公知の方法
でも同等の製品が製造でき、製品価格も従来のサマリウ
ム・コバルト磁石に近くなるので好捷しく々い。

なお、本発明においては更に、上記のプラセオジウムの
一部を別の希土類金属で置換した磁石も包含する。この
ような磁石は一般式（ＳｍｘＰ　ｒ　ｙＲｚ　）Ｃｏ　
５で表現され、式中Ｘば０．５〜０．７、ｙ　＋　Ｚ　
＝　０．５〜０．３でＸ＋７＋Ｚ＝１．Ｏでなければな
らない。

式中のＲは希土類金属、例えばセリウム、ネオジウム等
が使用できる。例えばサマリウムとプラセオジウムとセ
リウムの比を各々０．５．０．３．０．２とした永久磁
石がある。

本発明による希土類金属・コバルト磁石の製造にあたっ
ては、第一工程である希土類金属とコバルトの合金を製
造する際に、従来の溶解鋳造法の代わりに磁場鋳造法を
採用する。本発明による磁場鋳造法では１．温度、時間
等を厳密に調整することにより一種の適冷状態を起こさ
せ、次いで高温融体金属に磁場をかけることにより、凝
固時に発生する粒子に方向性を与えて磁石特性の優れた
希土類金属・コバルト磁石を製造する。

本発明において磁場鋳造に使用するサマリウムは、サマ
リウム酸化物から金属還元蒸留法により製造した純度９
５〜９９．９％、好ましくは９９．９　％のサマリウム
である。また、本発明で使用できるゾラセオジウムはプ
ラセオジウムの酸化物又は弗化物〃・らカル／ラム還元
法や電解法で製造した純度９０〜９９．９％、好壕しく
は純度９９％のものである。他の希土類元素であるセリ
ウム、ネオジウム等は、プラセオジウムと同様に酸化物
又は弗化物をカル／ラム還元法又は電解還元法にょシ製
造した純度９０〜９９．９％のものが使用できる。更に
、本発明で好捷しく使用できるコバルトは水溶液電解法
１Ｃより製造した純度９９係以上のものであり、例えば
口拡ニッケル・コガルト株式会社製のコバルトである。

本発明においては、上記の原料金属を高周波真空性１Ｗ
炉で希土類金属を配合して、不活性ガス、例えばアルゴ
ン、ヘリウム雰囲気中で添１１４５０〜１６５０℃、好
ましくは１４５０〜１５５０℃で溶解する。この溶解金
属を上記と同様の不活性分Ｕυ気中で、磁場の強さ１０
，０００〜］５＋０００ｏｅ、好ましくは１．　］、、
　０００〜１．２，０ＯＯｏθの磁場中に設置したセル
モールドの鋳型に鋳造する。鋳造温度は１３００〜１４
５０℃、好ましくは１３５０℃であり、鋳型温度は２０
０〜５００Ｃ，好ましくは２５０〜３００℃とする。

完全凝固するまでの時間を１０〜１５分とし、適冷状態
発生用微量添加物を添加するのが好捷し諭、。。

このようにして磁場鋳造した希土類金属・コバルト合金
を常法により粉砕し、４０００〜７０００ｏ８−好まし
くは５０００’ｏｅの磁場中で圧縮成形し、成形体を水
素等の気流中で、約１１００〜１２００℃の温度で２〜
１０時間、好寸しくは４〜５時間焼結した後急冷する。

その後、更に焼鈍して希土類金属・コバルト永久磁石を
製造する。焼鈍にあたっては、例えばカーボンシリサイ
ド発熱体の電気炉を使用する。

本発明によシ得られる希土類金属コバルト磁石はサマリ
ウム・コバルト磁石に匹敵する磁石特性を示し、サマリ
ウム・コバルト磁石と同様に使用できる。例えば、小型
ＡＣザーボモーター等に特に有効である。

以下、本発明について実施例を挙げて説明する。

実施例１原料としてサマリウム１　、７５に９　、プラセオジウ
ム］、、７５に９、コバルト６．５に９を高周波真空炉
中に導入Ｉ−てアルゴン気流中で溶融し、融解物を２８
０℃に予熱したシェルモールドに１３５０℃で注入し、
とのシェルモールド１２０００　ｏｅの磁場吊に置いて
合金を１０〜１５分間で凝固させた。凝固して生成した
インゴットを螢光Ｘ線法により分析したととろ（Ｓｒｒ
＋ｏ、５Ｐｒｏ、ｓ　）Ｃｏ５の組成であった。この希
土類金属・コバルト合金をゼールミルを用いてアルゴン
気流中で粉砕して平均粒径１０ミクロンにした。

この粉末を電子顕微鏡により観察したところ、サマリウ
ム・コバルト合金（ＳｍＣｏ５）粒子の形状に近く、粉
砕工程で過粉砕になり難い特長かあった。

製造した粉末を１００００　ｏｅの磁場中で３ｔ／ｚ＋
２の圧力下で圧縮成形し、成形体を水素雰囲ヌ炉を用い
て１５分間１２００℃で焼結した後、急冷・焼鈍してサ
マリウム・プラセオジウム・コバルト永久磁石を製造し
た。この磁石の最大エネルギー積（１３Ｈｍａ、ｘ　）
を第１表に示す。

実施例２原料としてサマリウム２．４５　Ｋ９　、プラセオジウ
ム１．０５に９及びコ、パル）６．５に９を使用したり
、外は実施例１と同様の方法でインゴットを製造し、同
様の方法で平均粒径１０ミクロンに粉砕してサマリウム
・プラセオジウム・コバルト磁石を製造した。

磁石の組成は（５ｒｎｏ、７Ｐｒｏ、３）Ｃｏ５であり
、その最大エネルギー積を第１表に示す。

比較例１及び２実施例１及び２において磁場鋳造法によりインテ、ツ、
トを製造する代わりにサマリウム１．７５Ｋｙ、プラセ
オジウムｉ、７５に９及びコパル）６．５に９を高周波
、真空炉を用い、アルゴン雰囲気中で溶解し、鋳鉄製鋳
型に注入し、次いで自然凝固させた、螢光Ｘ線法により
分析したところ、（Ｓｍｏ、５Ｐｒｏ、５）Ｃｏ５の組
成であった。このインゴットを実施例１及び２と同様の
方法で磁石を製造し、最大エネルギー積を測定した。結
果を第１表に示す。

比較９す３−１０比較のためにＳｍＣｏ５　、（Ｓｍｏ、５Ｐｒｏ、２）
Ｃｏ５、（Ｓｍｏ、４Ｐｒｏ、６）Ｃｏ５及びＰｒＣｏ
５　　を各々上記と同様にして本発明による磁場鋳造法
と常法により製造し、最大エネルギー積を測定した結果
を第１表に示す。

実施例３原料としてサマリウム１．７５に９．プラセオジウム周
波真空炉中に導入してアルゴン気流中で溶融し、融解物
を２８０℃予熱したシェルモールドに１３５０℃で注入
し、１２０００’Ｏ・ｅの磁場中で合金を凝固させて組
成が（Ｓｍｏ、５Ｐｒｏ、ａｓＮａｏ、ｏｓ　）　Ｃｏ
５のインゴットを得た。インゴットをアルゴン気流中で
ヂールミルで粉砕して平均粒径を１０ミクロンとした。

この粉末を１００００ｉ６ｅの磁場中で圧縮成形し、成
形体を１２００℃で水素気中電気炉にて焼結し、急冷後
焼鈍したところ、最大エネルギー積１７．０Ｋｏθを得
た。

実施例４原料としてサマリウム２．４５に！、プラセオジウム０
．５３に９、ネオジム０．０５に９、セリウム０．４７
に９及びコバルト６．５　Ｋ９を使用して合金の組成を
（Ｓｍｏ、７ｏＰｒｏ、ｔｓＮｄＯ，ＯＩ　ＣｅＯ，１
４）　Ｃｏ５とした以外は実施例３の方法を繰返した。

この場合の最大エネルギー積は２ｏ、ｏＫｏｅであった
。

以上のように、本発明の希土類金属・コバルト磁石は、
従来は使用すると磁石特性が低下するとされていたプラ
セオジウム、セリウム等の元素を含有するにもかかわら
ず、公知のサラ１ノウム・コバルト磁石に匹敵する又は
それ以上の磁石特性を示すことが明らかである。

特許出願人　大　　西　　　　　洋２５ト

Claims

【特許請求の範囲】

（１）一般式：％式％）（式中Ｘは０．５〜０．７、ｙは０．５〜０．３、Ｘ−
１−３’　””　１．０　）で示される希土類金欄・コバルト磁石。
（２）一般式：％式％）（式中Ｘは０．５〜０．７、ｙは０．５〜０．３、Ｘ十
ｙ＝ｌ、Ｑ）で示される希土類金属・コバルト磁石の製造方法におい
て、希土類金属・コバルト合金を溶解し、磁場中で凝固
させて鋳造し、鋳造した合金を粉砕し、磁場中で１１０
０〜１２００℃の流度で焼結し、更に必要に応じて焼鈍
することを特徴とする希土類金属・コバルト合金の製造
方法。