JPH02298003A - 希土類永久磁石の製造方法 - Google Patents

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−銖（コバルト）−ホウ素系（以下、ｒ
Ｒ−Ｆｅ　（Ｃｏ）−Ｂ系」という）永久磁石に関し、
更に詳しくは、チタンを含有するＲ−Ｆｅ　（Ｃｏ）−
Ｂ系溶融合金を液体急冷凝固させ、それを２段熱処理す
ることによって、希土類含有量の少ない組成でも高保磁
力、高エネルギー積を呈する希土類永久磁石を製造する
方法に関するものである。

［従来の技術］ Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石の製法には、粉末冶金的手法に
より作製する焼結法、鋳造合金を熱間加工後に熱処理し
て作製する鋳造法、溶融状態から急冷して極めて微細な
構造をもつように固化する急冷法がある。

これらの中で急冷法では、溶解−高速急冷一粗粉砕一（
冷間ブレス）（温間プレス）−磁石という工程で行われ
、他の方法に比べて工程が面素化される利点があり、様
々な研究が進められている。

［発明が解決しようとする課題］ 急冷法により得られる永久磁石も基本的にはＲＩ　Ｆｏ
ｚＢ化合物を主相とする。０．０１〜１μｍ程度のＲｍ
Ｆ４１＋４Ｂ微細粒子をアモルファス相が取り囲んだ極
めて微細な組織により、磁壁のビン止めが保磁力を決定
するピンニング型磁石となっている。

保磁力発生機構が焼結磁石や鋳造磁石とは異なるにもか
かわらず、実用化されている急冷磁石の希土類含有量は
Ｒ＝１３％であり、若干主相のそれよりも多くなってい
る。Ｒの含有量が１２％未満になると保磁力ｉＨｃが急
激に劣化する。特開昭５９−６４７３９には．ＲｘＣｏ
＝１０％になるとｉＨｃは６ｋＯｅ以下になることが示
されている。（なお本明細書で「％」は全て「原子％」
を意味している） 焼結法、鋳造法、急冷法を問わず、いずれの方法におい
ても、従来のＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石合金では、希土類
元素の含有量が１２％未満では保磁力ｉＨｃが急激に低
下する現象がみられる。

また磁石特性を改善するためＲ−Ｆｅ−Ｂ系に種々の添
加物を加えることが試みられており、例えば特開昭６３
−１９０１３８にはＴ１を適量添加すると保磁力の温度
特性を向上させうろことが記載されている。

本発明の目的は、希土類元素の含有量が少ない（１２％
未満）＆［ｌ／ｉ！６Ｎ域であっても、等方性でも高保
磁力、高エネルギー積を示す永久磁石を製造しうる方法
を提供することにある。

〔課題を解決するための手段］ 本発明は．ＲｘＣｏ１１（Ｆ　ｅ　＋−１，ｌＣＯｍ　
）　＋−＊−ｙ−ｍＢ、Ｔｉ、（但し．ＲｘＣｏはＹを
包含する希土類元素の１種または２種以上）なる一般式
で表され、６≦ｘ≦１６．２≦ｙ≦２５．０＜ｚ≦１２
゜０≦ｗｆａ１．Ｏである液体急冷合金を使用する。

そして第１段目の熱処理を３００〜８００℃で等温で行
い、次いで第２段目の熱処理を６００〜１０００℃で且
つ第１段目より高い温度で等温で行う。このように本発
明の特徴は、特にＴｉ（チタン）を適量添加した組成の
材料を液体急冷する点、及び液体急冷した合金について
特定の２段階の熱処理を行う点である。

液体急冷法には種々の形式があり、その特徴を利用して
任意の手法を採用してよい。特、に、遠心法、単ロール
法・、双ロール法は薄帯を連続的に大量に作製でき、工
業生産に適している。

上記の方法は、いずれも電気炉あるいは高周波炉により
合金を溶解し、その溶融合金をガス圧によりルツボ先端
のノズルから噴出させ、回転する冷却用回転体の表面上
で接触凝固させるものである。量産性の面から、本発明
の場合には単ロール法、即ち１個の回転するロールの周
面上に溶融合金を噴出する方法が最も適当である。

勿論、その他の方法でもよい。

本発明における各成分の限定理由は以下のｊｉｉりであ
る。これらは実施例に記載したような多くの実験結果か
ら求められた。Ｒのｉｌｘは、６％未満ではｉＨｃが５
ｋＯａ未満となり、１６％を超えると最大エネルギー積
（ＢＨ）、、、が５ＭＧＯｅとなり、いずれも実用上好
ましくない、Ｂの量ｙは２％未満ではｉＨｃが５ｋＯｅ
未満と小さく、２５％を超えると（ＢＨ）、□が低下す
る。ＬＨｃ増加のためにＴｉを添加することが必要で、
そのＮＺは０．１％以上、１％以上で効果は顕著となる
。しかし２が１２％を超えるとＢｒ、ｉＨｃ共に低下す
る。

またＦｅをＣｏで置喚することでキュリー温度が改良さ
れ温度特性が向上する。そ装置１典量Ｗはその全域にわ
たって高保磁力が得られる。

Ｗ−１、即ちＦｅを全てＣｏで置換しても８ｋＯｅ以上
の保磁力を有する磁石が得られる。

更にＢの一部をＣ，Ｐ、Ｓｔ、Ａ１等により置換するこ
とも可能であり、製造性の改善、低価格化が可能となる
。

［作用コ 溶融合金を直接急冷凝固すると、急冷後の組織は、合金
組成や急冷条件により異なるが、一般的にアモルファス
あるいは微結晶又はその混合組織となる。これを熱処理
することにより、その微結晶又はアモルファスと微結晶
からなるＭｉ織およびサイズを更にコントロールでき、
０．０１〜！μｍ程度のＲ１Ｆ６１４Ｂ微細粒子をアモ
ルファス相が取り囲んだ永久磁石にとって非常に好まし
い組織が得られる。

急冷法で得られるＲ−Ｆｅ　（Ｃｏ）−Ｂ系材料につい
て種々の添加元素の影響を検討すると、特にＴｉを添加
した場合．ＲｘＣｏ含有量が少ない組成（１２％未満）
でも高保るｎ力を示し、実用に適した高性能磁石を製作
できることが判った。

またＲ含有量が１２％以上の場合でもＴｉの添加により
保磁力を改良できた。

しかしＴｉの添加は保磁力の向上に寄与するものの、ヒ
ステリシスループの角型性が悪いため最大エネルギー積
（ＢＨ）□８が低い。そこで本発明では液体急冷法によ
って急冷凝固した材料について、不活性雰囲気または真
空中において２段階の熱処理を行う。第１段目は３００
〜８００℃での等温処理、第２段目は６００〜１０００
℃で且つ第１段目よりも高い温度での等温処理である。

この２段階の熱処理によって（Ｂ）ｉ）、、、は向上す
る。第１段目の熱処理では主相を核発生させる（核の数
をコントロールする）。また第２段目の熱処理では主相
を成長させる（サイズをコントロールする）、このよう
に２段熱処理を行うことにより、主相の数とサイズとが
磁気特性上、最適なものになる。この熱処理効果は．Ｒ
ｘＣｏ含有量の少ない（１２％未満）組成で特に有効で
ある。Ｒ含有量が多い（１６％を趨える）＆ｌ成では効
果は見られない。

［実施例１］ Ｎ　ｄ＊　Ｆ　ｅ＊１−ｘＢｓ　Ｔ　ｉ　ｈ　　（６≦
ｘ≦２０）なる組成を有する合金をアーク溶解した。こ
の溶融合金を、２０ｍ／秒で回転するロール表面に内径
０．７鶴の石英ノズルを通してアルゴンガス圧１ｋｇ／
ｃｍ”　で射出して高速冷却し、アモルファスあるいは
微結晶質からなる薄帯を得た。

この薄帯を、真空中３００〜１０００℃の温度範囲で１
段の熱処理を施した。第１図に各条件で得られた最高の
保磁力Ｉ　Ｈｃ及び残留磁束密度Ｂｒを示す、また比較
例としてＴｉを添加していない組成（Ｎｄ、Ｆ　ｅｑｍ
−ｘＢｓ　　ｉ　６≦ｘ≦２０）について、同様の処理
を行い、各条件で得られた最高の保磁力もあわせて示す
。なお磁気特性は全て磁石粉体をカプセルに充填し、Ｖ
ＳＭで測定した。

第１図からＴ１の添加によりＮｄ含有量の少ない（１２
％未満）！成でも５ｋＯｅ以上の高保磁力が得られ、ま
たＮｄ含有量の多い（１２％以上）組成でも保磁力が向
上することが判る。

次に上記の液体急冷法で得た薄帯について、真空中で、
通常の１段熱処理を施した場合と、本発明の２段熱処理
を施した場合の（Ｂ　Ｉ−（）　、、。

の比較結果を第２図に示す。熱処理パターンは次の通り
である。

・１段熱処理パターン・・・７００℃×１時間・２段熱
処理パターン（本発明） 第１段目・・・５００℃×１時間 第２段目・・・７００℃×１時間 ２段熱処理バター゛ンの効果はＮｄ量ｘｆＪ＜１２％未
満の場合に特に有効であり、１６％を超えると効果はな
くなる。

［実施例２］ Ｎ　ｄ　＋＊Ｆ　＠　、、−、ｓｙＴ　ｉ　ｈ　　（２
≦ｙ≦２５）なる組成を有する液体急冷合金を実施例１
と同様の手順で製作し、真空中３００−１０００ｔの温
度範囲で１段の熱処理を施した。得られた材料のＢｒ、
ｌＨｃ特性を第３図に示す。同図から、２≦ｙ≦２５に
おいて高磁気特性が１％られることか判る。

次に１＆体急冷法で得た上記組成の薄帯について、真空
中で、通常の１段熱処理を施した場合と、本発明の２段
熱処理を施した場合の（ＢＨ）ａｍｘの比較結果を第４
図に示す。熱処理パターンは次の通りである。

・１段熱処理パターン・・・６５０℃×１時間・２段熱
処理パターン（本発明） 第１段目・・・４００℃×１時間 第２段目・・・６５０℃×１時間 ２段熱処理によって角型性が改善され、（ＢＨ）。８が
向上する。

［実施例３］ Ｎ（１＋ｏＦ６ｏｚ−ｍＢａ　”ｒｉｆｆｉ　　（０≦
２≦１２）なる組成を有する液体急冷合金を実施例１と
同様の手順で作製し、真空中３００〜１０００℃の温度
範囲で１段の熱処理を施した。得られた材料のＢｒ、Ｌ
Ｈｃ特性を第５図に示す、同図より、Ｏ＜ｚ≦１２にお
いて高磁気特性が得られることか判る。

次に液体急冷法で得た上記組成の薄帯について、真空中
で、通常の１段熱処理を施した場合と、本発明の２段熱
処理を施した場合の（Ｂ　Ｈ’）ａａｘの比較結果を第
６図に示す。熱処理パターンは次の通りである。

・１段熱処理パターン・・・７５０℃×１時間・２段熱
処理パターン（本発明） 第１段目・・・６００℃×１時間 第２段目・・・７５０℃×１時間 ２段熱処理により（ＢＨ）□８が向上する。

［実施例４］ Ｎｄ＋ｏ　（Ｆ　＠＋−ｗ　ＣＯｉｉ　）　ｔｘ−、Ｔ
　ｌｂ　　（０≦Ｗ≦１）なる組成を有する液体急冷合
金を実施例１と同様の手順で作製し、真空中３００〜１
０００℃の温度範囲で１段の熱処理を施した。

得られた材料のＢｒ、１）（ｃ特性を第７図に示す。同
図より、０≦Ｗ≦１の全域にわたって高磁気特性が得ら
れることが判る。

次に液体急冷法で得た上記組成の薄帯について、真空中
で、通常の１段熱処理を施した場合と、本発明の２段熱
処理を施した場合の（ＢＨ）１ｏの比較結果を第８図に
示す。熱処理パターンは次の通りである。

・１段熱処理パターン・・・８００℃×１時間・２段熱
処理パターン（本発明） 第１段目・・・５５０℃×１時間 第２段目・・・８００℃×１時間 本発明の２段熱処理を施すことによりヒステリンスルー
ブの角型性が改善され（ＢＨ）、、つが向上する。

［実施例５］ 種々の希土類元素について、実施例１と同様の処理を行
った結果を第１表に示す。但し、真空中３００〜１ｏｏ
ｏ℃の温度範囲で１段の熱処理を施した。

第１表より、種々の希土類元素において、その含有量の
低い（１０％以下）組成でもＴｉ添加により十分高い保
磁力が得られることが判る。

第１表 次に液体急冷法で得た上記組成の薄帯について、真空中
で、通常の１段熱処理を施した場合と、本発明の２段熱
処理を施した場合の（ＢＨ）−亀χの比較結果を第２表
に示す、熱処理パターンは次の通りである。

・１段熱処理パターン・・・７５０ｔＸ１時間・２段熱
処理バダ−ン（本発明） 第１段目・・・６００℃×１時間 第２段目・・・７５０℃×１時間 第２表 ２段熱処理を施すことにより（ＢＨ）、、、が向上する
。なお比較例から判るように、′ｒｌが添加されていな
い組成では、２段熱処理を行っても（Ｂ　Ｈ）。４の向
上は見られない。

［発明の効果１ 本発明は上記のようにＲ−Ｆ　ｅ　　（Ｃｏ）　−Ｂ系
組成にＴｉ元素を適量添加したから、それによって希土
類元素只の含有量が少ない（１２％未満の）領域でも、
希土類元素の多い場合と遜色ない高い保磁力ｉ　Ｈｃが
得られ、低コスト化を図ることができる。そして本発明
では、このような材料について特定の２饅熱処理を施し
ているため、最大エネルギー積（Ｂ　ｌ（’）□、が向
上し、実用上すぐれた永久磁石が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はＮ　ｄｍ　Ｆ　ｆ３ｎｂ−１Ｂ６　Ｔ　ｉ４の
ｉ　ｌ−１ｃとＢｒ特性を示すグラフ、第２図はその熱
処理条件の違いによる（ＢＨ）、、、特性を示すグラフ
である。 第３図はＮ　ｄ　＋ｅＦ　ｅ　ａｎ−ｙＢ、　Ｔ　ｉ　
６のｉ　ＨｃとＢｒ特性を示すグラフ、第４図はその熱
処理条件の違いによる（　Ｂ　ｌ（）　＠ａＸ特性を示
すグラフである。 第５図はＮ　ｄ　＋ｏ　Ｆ　ｅ　８！、Ｂ　ｓ　Ｔ　Ｉ
　ｘのＩＨＣとＢｒ特性を示すグラフ、第６図はその熱
処理条件の違いによる（ＢＨ）、、、特性を示すグラフ
である。 第７図はＮｄ＋ｅ　（Ｆａｔ−ｗ　Ｃｏｗ　）ｖａｎ＠
ｉ”　ｉ　、の（ＨｃとＢｒ特性を示すグラフ、第８図
はその熱処理条件の違いによる（ＢＨ）、、。 特性を示すグラフである。 特許出願人　　冨土電気化学株式会社 代　　理　　人　　　　　茂　　見　　　　　１第１Ｉ
！Ｉ 第２図 第３図 第４図 １５ｉ　　　　Ｎｄ、、Ｆｓ、、−、Ｂ、　Ｔｉ。 ｙ 第５ｒｌＡ 第６因 第７図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. １．Ｒ＿ｘＦｅ＿１＿−＿ｘ＿−＿ｙ＿−＿ｚＢ＿ｙＴ
   ｉ＿ｚ（但し、ＲはＹを包含する希土類元素の１種また
   は２種以上）なる一般式で表され、６≦ｘ≦１６，２≦
   ｙ≦２５，０＜ｚ≦１２である液体急冷合金を用い、第
   １段目の熱処理を３００〜８００℃で等温で行い、次い
   で第２段目の熱処理を６００〜１０００℃で且つ第１段
   目より高い温度で等温で行うことを特徴とする希土類永
   久磁石の製造方法。
2. ２．Ｒ＿ｘ（Ｆｅ＿１＿−＿ｗＣｏ＿ｗ）＿１＿−＿ｘ
   ＿−＿ｙ＿−＿ｚＢ＿ｙＴｉ＿ｚ（但し、ＲはＹを包含
   する希土類元素の１種または２種以上）なる一般式で表
   され、６≦ｘ≦１６，２≦ｙ≦２５，０＜ｚ≦１２， ０＜ｗ＜１である液体急冷合金を用い、第１段目の熱処
   理を３００〜８００℃で等温で行い、次いで第２段目の
   熱処理を６００〜１０００℃で且つ第１段目より高い温
   度で等温で行うことを特徴とする希土類永久磁石の製造
   方法。
3. ３．Ｒ＿ｘＣｏ＿１＿−＿ｘ＿−＿ｙ＿−＿ｚＢ＿ｙＴ
   ｉ＿ｚ（但し、ＲはＹを包含する希土類元素の１種また
   は２種以上）なる一般式で表され、６≦ｘ≦１６，２≦
   ｙ≦２５，０＜ｚ≦１２である液体急冷合金を用い、第
   １段目の熱処理を３００〜８００℃で等温で行い、次い
   で第２段目の熱処理を６００〜１０００℃で且つ第１段
   目より高い温度で等温で行うことを特徴とする希土類永
   久磁石の製造方法。