JPS61166945A - 希土類−鉄系永久磁石合金 - Google Patents

希土類−鉄系永久磁石合金

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JPS61166945A
JPS61166945A JP60005381A JP538185A JPS61166945A JP S61166945 A JPS61166945 A JP S61166945A JP 60005381 A JP60005381 A JP 60005381A JP 538185 A JP538185 A JP 538185A JP S61166945 A JPS61166945 A JP S61166945A
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JP
Japan
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rare earth
iron
permanent magnet
magnets
earth element
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JP60005381A
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English (en)
Inventor
Koji Akioka
宏治 秋岡
Tatsuya Shimoda
達也 下田
Ryuichi Ozaki
隆一 尾崎
Toshiyuki Ishibashi
利之 石橋
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
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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、希土類−鉄系永久磁石に関する。
〔従来技術〕
永久磁石材料は、家庭用の小型電気製品から大型コンビ
エータ一端末機、軍用進行波管まで、非常に幅広い分野
に使用される。非常に重要な機能材料である。そして近
年の傾向である、各種機器の小型薄型化、高効率化、い
わゆる軽薄短少の製条にエリ、その特性に対する要求度
はますます高まっている。従来、実用化されている主な
磁石としては、フェライト磁石、アルニコ磁石、そして
希土類コバルト磁石がある。アルニコ磁石は長年永久磁
石の主流をしめて斡たが、コバルトショックによる原料
事情の不安定化、セしてアルニコ磁石Lすも高性能な希
土類コバルト磁石の登場により、その需要は低下し続け
ている。フェライト磁石は鉄の酸化物を主成分とするた
め、原料事情がLぐ低コストであるため、磁気特性は低
いが多量に用いられ、売り上げ金額及び生産量で圧倒的
に現在の磁石の主流を占めている。希土類コバルト磁石
はコバルトを50〜65 w t *  も含むが、非
常に大きな結晶磁気異方性と飽和磁化を合わせ持つため
、精力的な開発が進められ、磁石材料の性能を飛躍的に
高めた。しかし希土類元素として、希土類原鉱石に高々
dwt%しか含まれないamを使用するため、8mの希
土類元素中における資源バランス及びCO含有量の多さ
からくる供給不安等の問題をかかえている。ところが、
最近この希土類コバルト磁石の欠点を解決するため、新
たに第2世代の希土類磁石が開発されている。以下、簡
単に説明すると従来の高性能永久磁石はアルニコ、希土
類コバルト磁石を初めとして、一定量のCO量を特徴と
する特に希土類コバルト磁石はその最たるもので希土類
(以下Rと略す)とCOの金属間化合物、RCO1+ま
たはR10O1,の飽和磁化及び結晶磁気異方性にその
特性は依存している。そこでCOを含まない高性能永久
磁石を開発する試みとして、希土類−鉄(R−Fe)2
元系合金が注目された。B1特に軽希土類と鉄の2元系
化合物は希土類モーメントと鉄モーメントの強磁性的結
合に工り、高い飽和磁化を示すため、希土類コバルト磁
石に匹敵する高性能磁石の有力候補と考えられてきた。
しかし、 (1)軽希土類からなる希土撃鉄化合物のキュリ一点が
あまりに低すぎる。
(2)軽希土類と鉄は安定な化合物をわずかしか作らな
い。
(31希土類と鉄の化合物〒−軸異方性を有するもっは
ない。
という5つの理由にエリ実用化はなされていなかった。
ところがこの5点を解決する試みが1981年ごろ↓り
発表された。それは以下の2つ方法に大別できる。
(1)希土類と鉄の平衡相のみでなく、s安定相、非平
衡相に漕目する。この方法によって、T、J。
Croat (Jounal of Applied 
Physice、 55f611 5   March
 ’+ 984 P2O78,2082)らは等方性で
(BB)max  I 4.1 MGOeを示す工うな
高保磁力合金を開発した。
(2)希土類と鉄の2元系だけでなく3元系、4元系へ
研究を拡張し、あらたな安定相を探す。
佐用(Jounal of Applied Phys
ics、 55 f611.5 March 1984
  F2083〜2087 )らB添加合金に焼結法を
採用して異方性で(BE)max 55 MGOeに達
する新合金を開発した。
これら2つの試みは、いずれもメタロイドであるBを添
加することに工っており、その磁性の根元となる化合物
はR1Fe、4Bですでに多ぐの物性値が報告され、温
度特性を改善するためにCOでIFeを置換するといっ
た試みも報告されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし、前述の従来技術の希土類−鉄系永久磁石合金は
、温度特性の改善を要求しなければ高性能永久磁石材料
として初めてCOばなれを達成したものの、Bという新
たく供給不安を伴う元素をどうしても必要とするように
なった。ボロンの地殻における平均存在量はlOppm
糧度で、コバルトの25ppm、鉛のl 2.5ppm
と同程度である。ただし工業原料になりうるE、O,品
位40%以上の鉱石はアメリカ西部、トルコなどごく限
られた地域に偏在している。ボロンの用途は従来。
大半がガラス、陶磁器向けが#1とんどであったが最近
、化学工業の還元剤、トラ/ス用鉄7L?への大巾な代
替えが期待されるアモルファス合金、そして今回の希土
類−鉄系永久磁石材料と、その用途は年々、拡大してお
υ市場の伸び率は年率10悌近く九達している。寿命的
には、磁性材料への用途が大幅に増しても、今後100
年以上の寿命が期待できるので数字的にはまず心配ない
と言える。
むしろ前述の資源偏在が問題で、特に鉄心への需要が伸
び、ケイ素鋼の代替が進めば、我国での自給が全く見込
めないため鉄鉱輸出自主規制を強要し得る元素となる可
能性もあり、海外開発に積極的に乗り出すことも必要で
ある。以上、ボロン元素の問題点′について述べた。本
発明の目的はこの点を解決するもので、Bを安価なNで
置換することにエリ、省ポロン化あるいは脱ボロンを実
現シ工り化コストで高性能な永久磁石合金を提供するこ
とにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明による希土類−鉄系永久磁石合金の組成は、原子
百分比においてRIO〜50慢(但しRはYを含む希土
類元素の少な(とも1種)、(B+N)5〜25%、但
し必ずNを含有し、残部がFe及び、その他、製造上不
可避な不純物から成るものであり、N添加に工り省ポロ
ン化あるいは脱ボロン化を実現し、低コスト化高性能化
することを特徴とする。従来のNd−Fe−Bに代表さ
れる従来の希土類−鉄系磁石合金の磁性の源となってい
る、FltFeI4B化合物の構造はすてIcX線回折
及び中性子回折にエリ明らかにされ、B原子は格子間に
侵入して原子間距離を拡げる役割を果している。そして
これがa、=a82λ、0o=1.2.24λというか
なり大きな正方晶構造を有し、単純な希土類−鉄の2元
系化合物に比して高いキュ′り一点を用する原因と考え
られている。そこで本発明者らは、鉄に固溶して侵入型
固溶体を形成する元素IIC′/M目し、研究を始めた
。鉄に固溶して侵入型固溶体を形成する元素は周期律表
の始めの原子番号の小さなもの、すなわち、H,B、O
,N、Oである。このうちHFiF eに対する固溶度
が小さく取り扱いも困難である。また0は電気的に陰性
なため安定な酸化物を形成し、固溶度も小さく不純物分
量に影響されやすい。Cは固溶体としては最も期待でき
るものであるが、従来の希土類磁石の研究で磁性に対し
て著しく悪影響を与えることが知られている。こういっ
た観点エリ、発明者らはNに的を絞って研究を進めた。
鉄の窒化物はFe4Nに代表されるように、純鉄に近い
飽和磁化とともに硬度が高く、耐候性が高いため大きな
注目を集めている。磁気的にもr’−Fo、NはTcが
488℃で磁気モーメントも約9μB/Fe、N  と
大きい、また準安定相の♂−Fe、6N、はα−FF3
エリ大きな飽和磁化を持つとの報告もあり、Bを置換す
る元素として最適なものである。しかし、窒素は鉄中に
単一原子として溶は込み、1気圧で鉄に接触している状
態では完全に2原子分子となっているため溶解度が小さ
い。そこで本発明者らアンモニア分解ガスを高圧で作用
することを用いた。アンモニアが鉄の表面に接触してい
る場合には、2NH,(気相)=Nt(気相)+5馬(
気相) ・・・(1)2NI(3(気相)=2N(α鉄
中)+5H!(気相) ・・・(2)の反応が可能で、
(1)と(2)を組み合わせるとNt (気体) = 
2 N (α□鉄中)となり、鉄中の窒素の溶解度が、
’p(Pは圧力)に   ゛ 1比例することエリ、溶
解度は(P” N)!3/P”■農に比例することにな
る。さらに窒素の溶解度はγ鉄中ではα鉄、δ鉄りり大
きいことを利用して、高1域で溶解度を高めようとした
のである。これらの方法はすべて単純な鉄−窒素系から
導かれるものであるが、本発明者らは、あらかじめ鋳造
後粉砕してかいたE?−Fe合金を成形焼結する過程に
おいて、先に述べた条件の応用が可能であり、充分に高
い保磁力を有するあらたな実用永久磁石が得られること
を見い出した。以下に本発明の組成について言及する。
本発明の永久磁石に用いる希土類元素RはYを包含し、
軽希土類及び重希土類を包含するものであり、そのうち
一種以上を用いる。Rとしては軽希土類が工ぐ、特にC
e、Nd、Prが好ましい。通常Rは一種でよいが、実
用上、コスト面等からミツシュメタル、ジジム、セリウ
ムジジムを用いることもできる。またRは純希土類元素
でなくとも工ぐ、工業上入手可能な範囲で製造上不可避
な不純物を含んでも差支えない。Nとしてはスリーナイ
ン以上の純度を有するものであれば工(、Bは純ポロン
が工いが、取り扱い及びコストの点から不純物として若
干のAt、Si等を含むフェロボロ/でも充分である。
本発明の永久磁石体は前述のRIO〜50原子壬、(B
+N)5〜25原子チ、但し必ずNを含有し、残部がF
e(原子百分率)において、保磁力1Bc≧1.2KO
s、残留磁束密度Er)AKGの磁気特性を示し、最大
エネルギー積(DH)maxはフェライト磁石(〜4M
GO,程度)と同橿度以上となる。最も好ましくは軽希
土類Rを主成分として12〜18原子チR,7〜20原
子%(B+N )残部IPeの組成であり、最大エネル
ギー積(:Sa)mawl ≧20MGOeを示しくB
H)maxはiItI4ili40MGOe以上に達し
、従来の希土類コバルト磁石及び希土類鉄磁石を凌駕す
るものとなる。
〔実施例〕
以下、本発明について実施例に基づき詳細に説明する。
第1表は久の工程によって作製した種々のFe・B−N
−R化合物からなる永久磁石体の特性を示す。
(1)  まずR−Fe*B合金(このときBは含1れ
ない場合もある。)を抵周波溶解し、水冷銅鋳型に鋳造
する。このときFeは純度99.9%の電解鉄、Bとし
てフエロボaノ合金(i52チB、(115%M、α6
8僑Si、(LI2%C1残部Fe)、Rとしては純度
95慢以上(不純物は主として他の希土類金属で、to
tal希土類で98慢以上)を使用した。
+21  粉砕  スタンプミルに工り80メツシユス
ルーまでに粗粉砕し、次いでジェットミルにより微粉砕
(2〜5μ=) +31  磁界(15KO6)中配向・成形α5t/d
Kて加圧 (4)窒素導入 成形体をアンモニア中に封じ込め3気圧の状態で950
℃、5時間保持後、急冷し150〜500℃の温度で5
時間保持した。
(5)  焼結 1000〜1200℃2時間A、中 第1表 注 秦は比較試料 永久磁石材料としては少くともI KOe以上はiEc
が必要であり、これを満たすには(B+N )量は少な
くとも5原子チ以上でなければならない。
本発明による永久磁石材料は組成を変化させることにエ
フ、磁束密度と保磁力の組み合わせが比較的自由であり
、その用途は広い。
ハードフェライトのBr約4KGを越すためには(B+
N )量は25原子慢以下でなければならないO R量については第2表に示すようにR量が多いほど1)
10が高くなる。特に実用材料を考えて1Hc) r 
xoe以上とすると、R量は10原子囁以上必要となる
。しかしR1の増大とともに粉末の発火性が増すととも
にコストも高くなる。そこで量産の見地から、R量は5
0原子チ以下が工い。
本発明において、特に12〜1.8原子SR17〜20
原子%(B+N)、残BFeの組成範囲は(EE)ma
x≧20 MGOe  を示す、最適組成域であるO 以上の工うに1本発明によるRFeNB系永久磁石は、
従来の希土曜コバルト磁石及び希土類鉄磁石を凌駕する
ものである。さらにその展開、応用としては単純RFe
B系磁石と同様なことが可能である。すなわちFeの一
部をC!o、Ni で置換するこ々によりキュリ一点の
上昇が可能である。さらにM、Ti、V、Or、Mn、
Ou、Zn、Ga、Ge、As。
13r、Zr、Nb、Mo、Ag、In、Sn、8b、
Te、Ba。
Hf、Ta、W、Reの二種以上を添加することに工り
、高保磁力化も可能である。
〔効果〕
以上、述べたLうに本発明に工れば、従来のRFeB系
磁石の省ボロン化又は脱ボロン化、さらに高性能化、低
コスト化が可能という効果を肩する。
以   上

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 原子比百分率においてR10〜30%(但しRはYを含
    む希土類元素の少なくとも1種)、(B+N)5〜25
    %、但しNを必ず含有し、残部がFe及び、その他、製
    造上不可避な不純物から成る、希土類−鉄系永久磁石合
    金。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01276250A (ja) * 1988-04-28 1989-11-06 Hitachi Ltd 光デイスクを用いたフアイル履歴管理方式
US5186766A (en) * 1988-09-14 1993-02-16 Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha Magnetic materials containing rare earth element iron nitrogen and hydrogen

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5946008A (ja) * 1982-08-21 1984-03-15 Sumitomo Special Metals Co Ltd 永久磁石
JPS6089546A (ja) * 1983-10-21 1985-05-20 Sumitomo Special Metals Co Ltd 永久磁石合金およびその製造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5946008A (ja) * 1982-08-21 1984-03-15 Sumitomo Special Metals Co Ltd 永久磁石
JPS6089546A (ja) * 1983-10-21 1985-05-20 Sumitomo Special Metals Co Ltd 永久磁石合金およびその製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01276250A (ja) * 1988-04-28 1989-11-06 Hitachi Ltd 光デイスクを用いたフアイル履歴管理方式
US5186766A (en) * 1988-09-14 1993-02-16 Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha Magnetic materials containing rare earth element iron nitrogen and hydrogen

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