JPS6136362B2 - - Google Patents
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- JPS6136362B2 JPS6136362B2 JP53090081A JP9008178A JPS6136362B2 JP S6136362 B2 JPS6136362 B2 JP S6136362B2 JP 53090081 A JP53090081 A JP 53090081A JP 9008178 A JP9008178 A JP 9008178A JP S6136362 B2 JPS6136362 B2 JP S6136362B2
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Landscapes
- Hard Magnetic Materials (AREA)
Description
本発明はＲ―Co―Mn―Fe系合金に遷移金属、
特に周期律表でVA族に属する金属元素を添加し
て従来の永久磁石よりも大きなエネルギー積を有
する永久磁石材料に関するものである。 希土類金属とコバルトは種々の金属間化合物を
形成する。それらは、RCo13，R2Co17，RCo5，
R5Co19，R2Co7，RCo3，RCo2，R2Co3，R4Co3，
R24Co17，R9Co4，R3Co等である。これらの金属
間化合物中、現在永久磁石材料として用いられて
いるのは、RCo5とR2Co17である。特にRCo5系の
磁石はすでに工業的に定着して、需要は年を追つ
て伸びている。RCo5系の磁石の代表格である
SmCo5磁石は従来のアルニコ磁石、フエライト
磁石あるいは白金コバルト磁石に比べはるかに大
きいエネルギー積を有するものである。R2Co17
はRCo5よりも一般的に飽和磁化Msが高く磁石材
料としては有望であるにもかわらず、保磁力Hc
の値が低いものしか得られなかつた。それ故一時
は実用材料としての見通しがたたなかつたが、
Cuを適当量加えることにより保磁力を高めるこ
とができることが発見されてから脚光をあびるこ
ととなつた。Cu含有R2Co17系磁石は現在、Ｒ対
Coが１対７付近で最大の性能、すなわち
30MGOeが得られている。これはFeをCoと置換
して、Msを高めた結果得られたものである。 R2Co17とR2Fe17は疑２元系を構成し、R2
（Co1-xFeX）で表わすとSmの場合Ｘ＝0.6程度ま
でのＸの増加に伴いMsは増加し、一軸異方性も
維持される。保磁力の目安となる異方性磁場Hc
は、Ｘ＝０では65KOe程度で、Ｘ＝0.2を過ぎる
と低くなり始めてＸ＝0.5では2.0KOe程度になつ
てしまう。よつて実用材料としてはFeのCoとの
置換はＸ＝0.5が限度であろう。これらのことは
他のＲについてもだいたい当てはまり、Fe置換
はＸ＝0.5が限度と思われる。特許請求範囲でＶ
置を0.05＜ｖ≦0.5にしたのは以上のような理由
からである。 上記したようにR2Co17系の保磁力を得るため
には現在CoにCuを置換してなされているが、Cu
置換はR2Co17系のMsをかなり下げてしまう。実
験によればR2（Co1-2Cux）17と表わした時、Ｘ＝
0.1のとき12％、Ｘ＝0.2のとき25％減少してしま
う。Cuよりも保磁力を出す点では劣るがMn置換
はMsの低下を少なくし、ある程度の保磁力が得
られる点で有望である。本発明は、このような
Mnの利点を他元素をさらに添加することによ
り、一層顕著にするためになされた。すなわち
R2Co17系にMnを単独に置換したR2（Co Mn）17系
では、R2（Co Cu）17系よりも保磁力が劣つてい
るが、ある種の遷移金属元素、特にＶ，Nb，Ta
を加えるとR2（Co Cu）17系よりも高い保磁力が
出しかもMsの値がR2（Co Cu）17よりも高いもの
が得られたという発見にもとずくものである。よ
つてR2（Co Mn）17のCoをMeで置換していつた
時、Msが上昇するのを保磁力を出すため犠性に
することなくR2（Co Cu）17系よりもさらに高い
エネルギー積を有する磁石の製造が可能となつ
た。 Ｒの例をSmにとり説明すると、Sm2
（Co1-xCuX）8.2では第１図に示すようにＸ＝0.16
で7000 Oeと十分高い保磁力が得られる。Sm2
（Co1-xMnx）8.2はこれに反してＸ＝0.2までMnの
比率を高めてもiHc＝3700Oeしか得られない。と
ころがＶを加えたSm（Co0，98-xMnx V0.02）8.2で
は、Ｘ＝0.06でiHcは3400 Oe以上得られＸ＝0.12
で7100 OeとSm2（Co1-2 Cu2）8.2のiHcをはるか
にしのいでいる。Ｖ添加することによりＸが低い
所、すなわちMn置換によるMsの低下が少ない所
で高保磁力が出せ、Mn置換の利点をさらに特徴
づけている。 次にSm2（Co Cu）17，Sm2（Co Cu）17，Sm2
（Co Mn Ｖ）17系のCoをFe置換していつたとき
の磁気性能を調べてみた。すなわちSm（Co0.
84-y Cu0.18 Fey）8.2，Sm（Co0.88-y Mn0.12
Fey）8.2，Sm（Co0.86-y Mn0.12 V1.02 Fe-y）8.2を
例にしてｙを増加していつたときの保磁力iHcと
残留磁束密度Brを測定した。結果を第２図、第
３図に示す。Cu置換のものはｙが1.5を過ぎると
iHcの低下が著しいがMn置換にＶを加えたものは
ｙ＝2.5までiHcの著しい低下はおこらない。一方
Brは第３図で見るようにどの組成のものも直線
的に増加している。このことはMn置換のＶ添加
合金は高Feの領域で十分実用的な高エネルギー
積の磁力となることを約束している。上記の磁気
特性は焼結法による磁石に最適な熱処理を施して
得たものである。同じように、Ｖの代りにNb，
Taを添加したり、それら３種を組み合せて添加
しても、さほど変りない結果が得られた。 次に組成をある範囲に限定した理由を述べる。
特許請求範囲で、０＜ｕ0.3としたのはMn置換
が0.3を越すと急激にMsが低下するからであり、
0.01＜ｗ0.20も同様の理由からである。また、
7.5＜ｚ8.5としたのはこの範囲でR2T17（Ｔは
遷移金属）の単相が得られやすいからである。 実施例 １ 第１表で示されるNo.１〜No.10の組成の磁石を作
製した。
特に周期律表でVA族に属する金属元素を添加し
て従来の永久磁石よりも大きなエネルギー積を有
する永久磁石材料に関するものである。 希土類金属とコバルトは種々の金属間化合物を
形成する。それらは、RCo13，R2Co17，RCo5，
R5Co19，R2Co7，RCo3，RCo2，R2Co3，R4Co3，
R24Co17，R9Co4，R3Co等である。これらの金属
間化合物中、現在永久磁石材料として用いられて
いるのは、RCo5とR2Co17である。特にRCo5系の
磁石はすでに工業的に定着して、需要は年を追つ
て伸びている。RCo5系の磁石の代表格である
SmCo5磁石は従来のアルニコ磁石、フエライト
磁石あるいは白金コバルト磁石に比べはるかに大
きいエネルギー積を有するものである。R2Co17
はRCo5よりも一般的に飽和磁化Msが高く磁石材
料としては有望であるにもかわらず、保磁力Hc
の値が低いものしか得られなかつた。それ故一時
は実用材料としての見通しがたたなかつたが、
Cuを適当量加えることにより保磁力を高めるこ
とができることが発見されてから脚光をあびるこ
ととなつた。Cu含有R2Co17系磁石は現在、Ｒ対
Coが１対７付近で最大の性能、すなわち
30MGOeが得られている。これはFeをCoと置換
して、Msを高めた結果得られたものである。 R2Co17とR2Fe17は疑２元系を構成し、R2
（Co1-xFeX）で表わすとSmの場合Ｘ＝0.6程度ま
でのＸの増加に伴いMsは増加し、一軸異方性も
維持される。保磁力の目安となる異方性磁場Hc
は、Ｘ＝０では65KOe程度で、Ｘ＝0.2を過ぎる
と低くなり始めてＸ＝0.5では2.0KOe程度になつ
てしまう。よつて実用材料としてはFeのCoとの
置換はＸ＝0.5が限度であろう。これらのことは
他のＲについてもだいたい当てはまり、Fe置換
はＸ＝0.5が限度と思われる。特許請求範囲でＶ
置を0.05＜ｖ≦0.5にしたのは以上のような理由
からである。 上記したようにR2Co17系の保磁力を得るため
には現在CoにCuを置換してなされているが、Cu
置換はR2Co17系のMsをかなり下げてしまう。実
験によればR2（Co1-2Cux）17と表わした時、Ｘ＝
0.1のとき12％、Ｘ＝0.2のとき25％減少してしま
う。Cuよりも保磁力を出す点では劣るがMn置換
はMsの低下を少なくし、ある程度の保磁力が得
られる点で有望である。本発明は、このような
Mnの利点を他元素をさらに添加することによ
り、一層顕著にするためになされた。すなわち
R2Co17系にMnを単独に置換したR2（Co Mn）17系
では、R2（Co Cu）17系よりも保磁力が劣つてい
るが、ある種の遷移金属元素、特にＶ，Nb，Ta
を加えるとR2（Co Cu）17系よりも高い保磁力が
出しかもMsの値がR2（Co Cu）17よりも高いもの
が得られたという発見にもとずくものである。よ
つてR2（Co Mn）17のCoをMeで置換していつた
時、Msが上昇するのを保磁力を出すため犠性に
することなくR2（Co Cu）17系よりもさらに高い
エネルギー積を有する磁石の製造が可能となつ
た。 Ｒの例をSmにとり説明すると、Sm2
（Co1-xCuX）8.2では第１図に示すようにＸ＝0.16
で7000 Oeと十分高い保磁力が得られる。Sm2
（Co1-xMnx）8.2はこれに反してＸ＝0.2までMnの
比率を高めてもiHc＝3700Oeしか得られない。と
ころがＶを加えたSm（Co0，98-xMnx V0.02）8.2で
は、Ｘ＝0.06でiHcは3400 Oe以上得られＸ＝0.12
で7100 OeとSm2（Co1-2 Cu2）8.2のiHcをはるか
にしのいでいる。Ｖ添加することによりＸが低い
所、すなわちMn置換によるMsの低下が少ない所
で高保磁力が出せ、Mn置換の利点をさらに特徴
づけている。 次にSm2（Co Cu）17，Sm2（Co Cu）17，Sm2
（Co Mn Ｖ）17系のCoをFe置換していつたとき
の磁気性能を調べてみた。すなわちSm（Co0.
84-y Cu0.18 Fey）8.2，Sm（Co0.88-y Mn0.12
Fey）8.2，Sm（Co0.86-y Mn0.12 V1.02 Fe-y）8.2を
例にしてｙを増加していつたときの保磁力iHcと
残留磁束密度Brを測定した。結果を第２図、第
３図に示す。Cu置換のものはｙが1.5を過ぎると
iHcの低下が著しいがMn置換にＶを加えたものは
ｙ＝2.5までiHcの著しい低下はおこらない。一方
Brは第３図で見るようにどの組成のものも直線
的に増加している。このことはMn置換のＶ添加
合金は高Feの領域で十分実用的な高エネルギー
積の磁力となることを約束している。上記の磁気
特性は焼結法による磁石に最適な熱処理を施して
得たものである。同じように、Ｖの代りにNb，
Taを添加したり、それら３種を組み合せて添加
しても、さほど変りない結果が得られた。 次に組成をある範囲に限定した理由を述べる。
特許請求範囲で、０＜ｕ0.3としたのはMn置換
が0.3を越すと急激にMsが低下するからであり、
0.01＜ｗ0.20も同様の理由からである。また、
7.5＜ｚ8.5としたのはこの範囲でR2T17（Ｔは
遷移金属）の単相が得られやすいからである。 実施例 １ 第１表で示されるNo.１〜No.10の組成の磁石を作
製した。
【表】
磁石の製法は、アルゴンガス中で高周波加熱炉
で溶解し、鋳型に鋳込んでインゴツトとなす。こ
れを粗粉砕後、ボールミルで５μｍ程度の粒径の
粉にする。その粉を15KOeの磁場中でプレス成
型して、1200℃〜1250℃の温度で焼結し、アルゴ
ン中で急冷し、冷却後1100℃〜1150℃で１時間熱
処理した後、引き続き700〜800℃で１時間、400
℃〜500℃で８〜10時間熱処理を施して磁石とな
した。このようにして得られた磁石の性能を第２
表に示す。
で溶解し、鋳型に鋳込んでインゴツトとなす。こ
れを粗粉砕後、ボールミルで５μｍ程度の粒径の
粉にする。その粉を15KOeの磁場中でプレス成
型して、1200℃〜1250℃の温度で焼結し、アルゴ
ン中で急冷し、冷却後1100℃〜1150℃で１時間熱
処理した後、引き続き700〜800℃で１時間、400
℃〜500℃で８〜10時間熱処理を施して磁石とな
した。このようにして得られた磁石の性能を第２
表に示す。
【表】
実施例 ２
Sm（Co0.86-yMn0.12V0.02Fey）8.2で表わされる
組成で、ｙを０〜0.31まで0.04刻みに変化させて
た結果を第２図、第３図に示す。図から明らかな
ようにiHcはｙ＝2.5付近まで安定して高い値が得
られる。またBrはｙの値につれて増加してい
る。この系の（BH）maxはｙ＝0.20の所にあ
り、実施例で示すように27〜29MGOeという高い
値が得られた。しかし、熱処理条件のバラツキな
ど製造方法によるデータのバラツキはかなり大き
く今後量産性の研究を要する。特に粉砕、成形、
焼結に係わる工程における酸化防止、温度管理に
工夫を要する。 以上は焼結型永久磁石を中心に説明を加えたが
該磁性化合物はこれを粉末状にして非磁性結合剤
を用いて固形化することもできることは特に説明
をまたない。但し該磁性化合物は粉末を極端に細
かくすると飽和磁束を減少しまた粒径が大きすぎ
ると結合剤を加えた成形体の強度が低下する。そ
の意味において粉末は３〜50μに入ることが望ま
しい。しかしながら加工方法等を考慮して量産性
のある90％以上が前記範囲になつていることが望
ましい。永久磁石中に占める磁性化合物は多い程
磁気特性が高い。しかし焼結手段を用いないで得
なれる結合剤タイプは結合剤が減少することによ
つて強度面の低下はさけられない。結合剤タイプ
の永久磁石の一般に他部品などとアセンブルして
用いることが多く強度面の要求も強い。ここでは
結合剤が体積率（以下同じ）で10％以下では前記
使用に耐えるような強度（例えば抗折力で５Kg／
mm2）が得られない。また35％を超えて加えれば磁
気特性は著しく低下するばかりなくくたとえば液
状の有機物樹脂などを結合剤として用いる。場合
は圧粉成形が不可能である。 ここで１つの実施例を掲げると第１表No.１組成
の磁性化合物インゴツトを1200℃で均熱処理し更
に1100℃から急冷した。更に800℃で１時間の時
効処理を加えたこのインレツトをボールミルを用
いて粉砕しおよそ５〜25μの粉末を得た。該粉末
に3.5％（重量比）の液状エポキシ樹脂（一液
性）を加えて混練し約10KOeの磁場中で圧粉成
形し150℃で加熱して固化した。該永久磁石は
Br7.8KD，BHmax15.1MGOeであつた。更に磁石
中に占める磁性粉末は体積率で約69％であつた。
また磁石の抗折強度は9.5Kg／mm2であつた。 ここで結合剤はエポキシ樹脂に限定されること
はなくまた性状も粉末等の固形も可能である。次
にSn，Pb，Cu等の非磁性金属或いは合金を用い
ることも可能である。 磁性化合物は粉砕後メツキ、熱処理（窒化、硫
化等も含む）などによつて表面層を磁気的に硬化
することも結合剤使用タイプの永久磁石において
は可能である。 以上のとおり本願発明は高性能な永久磁石を提
供するものでこれを応用して高品質機器の実用化
を可能にし、また工業用以外に装身具などへの適
用もできる。
組成で、ｙを０〜0.31まで0.04刻みに変化させて
た結果を第２図、第３図に示す。図から明らかな
ようにiHcはｙ＝2.5付近まで安定して高い値が得
られる。またBrはｙの値につれて増加してい
る。この系の（BH）maxはｙ＝0.20の所にあ
り、実施例で示すように27〜29MGOeという高い
値が得られた。しかし、熱処理条件のバラツキな
ど製造方法によるデータのバラツキはかなり大き
く今後量産性の研究を要する。特に粉砕、成形、
焼結に係わる工程における酸化防止、温度管理に
工夫を要する。 以上は焼結型永久磁石を中心に説明を加えたが
該磁性化合物はこれを粉末状にして非磁性結合剤
を用いて固形化することもできることは特に説明
をまたない。但し該磁性化合物は粉末を極端に細
かくすると飽和磁束を減少しまた粒径が大きすぎ
ると結合剤を加えた成形体の強度が低下する。そ
の意味において粉末は３〜50μに入ることが望ま
しい。しかしながら加工方法等を考慮して量産性
のある90％以上が前記範囲になつていることが望
ましい。永久磁石中に占める磁性化合物は多い程
磁気特性が高い。しかし焼結手段を用いないで得
なれる結合剤タイプは結合剤が減少することによ
つて強度面の低下はさけられない。結合剤タイプ
の永久磁石の一般に他部品などとアセンブルして
用いることが多く強度面の要求も強い。ここでは
結合剤が体積率（以下同じ）で10％以下では前記
使用に耐えるような強度（例えば抗折力で５Kg／
mm2）が得られない。また35％を超えて加えれば磁
気特性は著しく低下するばかりなくくたとえば液
状の有機物樹脂などを結合剤として用いる。場合
は圧粉成形が不可能である。 ここで１つの実施例を掲げると第１表No.１組成
の磁性化合物インゴツトを1200℃で均熱処理し更
に1100℃から急冷した。更に800℃で１時間の時
効処理を加えたこのインレツトをボールミルを用
いて粉砕しおよそ５〜25μの粉末を得た。該粉末
に3.5％（重量比）の液状エポキシ樹脂（一液
性）を加えて混練し約10KOeの磁場中で圧粉成
形し150℃で加熱して固化した。該永久磁石は
Br7.8KD，BHmax15.1MGOeであつた。更に磁石
中に占める磁性粉末は体積率で約69％であつた。
また磁石の抗折強度は9.5Kg／mm2であつた。 ここで結合剤はエポキシ樹脂に限定されること
はなくまた性状も粉末等の固形も可能である。次
にSn，Pb，Cu等の非磁性金属或いは合金を用い
ることも可能である。 磁性化合物は粉砕後メツキ、熱処理（窒化、硫
化等も含む）などによつて表面層を磁気的に硬化
することも結合剤使用タイプの永久磁石において
は可能である。 以上のとおり本願発明は高性能な永久磁石を提
供するものでこれを応用して高品質機器の実用化
を可能にし、また工業用以外に装身具などへの適
用もできる。
第１図は、Cu置換合金とMn置換合金そして
Mn置換Ｖ添加合金の置換量と、iHcの関係を示し
ている。第２図、第３図は各々、該３種の合金の
CoにFeを置換していつたときのiHcとBrの変化
を示している。
Mn置換Ｖ添加合金の置換量と、iHcの関係を示し
ている。第２図、第３図は各々、該３種の合金の
CoにFeを置換していつたときのiHcとBrの変化
を示している。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 組成が一般式 Ｒ（Co1-u-v-wMnuFevTw）ｚ ただし ０＜ｕ0.30 0.05＜ｖ0.50 0.005＜ｗ0.20 7.5ｚ8.5 Ｒは希土類金属の１種もしくは２種以上の混
合物、ＴはＶ，Nb，Taのいずれか１種もしく
は２種以上の混合物 で表わされることを特徴とする永久磁石材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9008178A JPS5516481A (en) | 1978-07-21 | 1978-07-21 | Permanent magnet material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9008178A JPS5516481A (en) | 1978-07-21 | 1978-07-21 | Permanent magnet material |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5516481A JPS5516481A (en) | 1980-02-05 |
| JPS6136362B2 true JPS6136362B2 (ja) | 1986-08-18 |
Family
ID=13988561
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9008178A Granted JPS5516481A (en) | 1978-07-21 | 1978-07-21 | Permanent magnet material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5516481A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4969961A (en) * | 1989-03-03 | 1990-11-13 | General Motors Corporation | Sm-Fe-V magnet alloy and method of making same |
-
1978
- 1978-07-21 JP JP9008178A patent/JPS5516481A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5516481A (en) | 1980-02-05 |
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