JPH04323801A - 希土類磁石 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は新規な希土類磁石、特に
希土類−鉄−窒素−炭素系（以下「Ｒ−Ｆｅ−Ｎ−Ｃ系
」という）希土類磁石に関する。

【０００２】

【従来の技術】永久磁石としては、従来、Ｃｏを２０〜
３０重量％含むアルニコ磁石、Ｆｅの酸化物を主成分と
するハードフェライト磁石、Ｃｏを５０〜６５重量％含
み、かつ希土類元素（Ｒ）としてＳｍを含む希土類コバ
ルト磁石が代表的なものとして知られている。

【０００３】但し、アルニコ磁石や希土類コバルト磁石
に使用されるＣｏの原料事情が不安定化し、また希土類
コバルト磁石に使用されるＳｍは希土類鉱物中の含有量
が少なく極めて高価である等の理由により、ハードフェ
ライト磁石が永久磁石の主流を占めている。

【０００４】ところが、希土類コバルト磁石は、他の磁
石に比べ、磁気特性が格段に高く、主として小型で、付
加価値の高い磁気回路に必須の磁石とされている。

【０００５】そこで、ＣｏやＳｍを含まない希土類磁石
の開発が急務となり、これまで各種の希土類磁石の研究
がなされている。

【０００６】このような事情から、希土類磁石の開発が
進み、最近、ＣｏやＳｍを含まず、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｄｙ、
Ｈｏ、Ｔｂの希土類元素のうちの少なくとも一種８〜３
０ａｔ％と、Ｂ２〜２８ａｔ％と、残部実質的にＦｅと
からなる磁気異方性焼結体の希土類永久磁石、並びにＮ
ｄ、Ｐｒ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｔｂの希土類元素のうちの少な
くとも一種と、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、
Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｙの希土類元素のうちの少な
くとも一種の合計８〜３０ａｔ％と、Ｂ２〜２８ａｔ％
と、残部実質的にＦｅとからなる磁気異方性焼結体の希
土類永久磁石が提案された（特公昭６１−３４２４２号
）。

【０００７】また、液体急冷法を用いて、高磁石特性を
有する永久磁石の製造方法も提案されている（特開昭５
９−６４７３９号）。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前述したＲ−Ｆｅ−Ｂ
系磁石は室温では磁気特性が高い。しかしキュリー温度
が約３００℃であるため、温度特性が悪い。

【０００９】本発明の目的はＣｏを含有しないで、また
は少量のＣｏしか含有しないでキュリー温度が高くかつ
高磁気特性を有する希土類磁石を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明に係る希土類磁石
は上記目的を達成するために、７〜２５ａｔ％のＲ（但
し、ＲはＹを含む希土類元素の１種または２種以上）、
２〜２５ａｔ％のＮ、１〜２０ａｔ％のＣ、０．１〜１
８ａｔ％のＴ（但しＴはＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、
Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｕのうちの１種
または２種以上）、残部Ｆｅからなるものであり、本発
明はまた前記Ｆｅを０＜Ｃｏ／Ｆｅ≦１の範囲でＣｏと
置換したものも提供される。

【００１１】本発明に係る希土類磁石（Ｒ−Ｆｅ−Ｎ−
Ｃ系磁石）においては、上述した組成領域で高磁気特性
が発生する。

【００１２】このような作用を確保するためには、各成
分を上記の量含有させることが必要なのであり、順にそ
の理由を述べれば、まずイツトリウムＹを含む希土類元
素であるＲの含有量は７〜２５ａｔ％必要である。即ち
、少なくとも７ａｔ％とする必要があるが、しかしＲ含
有量が多くなり過ぎると残留磁束密度（Ｂｒ）最大エネ
ルギー積（（ＢＨ）ｍａｘ　）が低下するため、２５ａ
ｔ％以下とすることが重要であり、好ましいＲ含有量は
９〜２２ａｔ％である。

【００１３】また、窒素Ｎの含有量が少なくなり過ぎる
と保磁力（ｉＨｃ）、Ｂｒ、（ＢＨ）ｍａｘ　が低下す
る。 一方Ｎの含有量が多くなり過ぎてもｉＨｃが減少してし
まうため、Ｎは２〜２５ａｔ％とする必要がある。好ま
しくは５〜２０ａｔ％である。

【００１４】さらに炭素Ｃの含有量が少なくなり過ぎる
とｉＨｃ、Ｂｒ、（ＢＨ）ｍａｘ　が小さく、Ｃ含有量
が多くなり過ぎるとＢｒ、（ＢＨ）ｍａｘが小さくなる
。そのため、Ｃは１〜２０ａｔ％とする必要がある。好
ましくは、３〜１７ａｔ％である。

【００１５】ところで、磁気的にソフトな相が合金中に
存在していると磁石になりにくい。そのため合金中にお
いてソフト相を抑えなければならない。そこで、Ｔｉ、
Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、
Ｎｉ、Ｃｕのうちの１種または２種以上の遷移元素であ
るＴを含有させることによりソフト相であるα‐Ｆｅの
析出を抑えることができる。よってＴの含有によりｉＨ
ｃが向上されると思われる。

【００１６】Ｔの含有量が少なくなり過ぎるとｉＨｃが
小さい。またＴの含有量が多くなり過ぎるとＢｒ、（Ｂ
Ｈ）ｍａｘ　が小さくなる。よってＴの含有量は０．１
〜１８ａｔ％とする必要がある。好ましくは、０．５〜
１８ａｔ％である。

【００１７】本発明の希土類磁石は原則として原料事情
のよくないコバルトを含有しないものであるが、コバル
トの含有により高い磁気特性がえられるため、Ｆｅの一
部をＣｏで置換させることにより少量のコバルトを含有
させることもできる。その場合、Ｃｏ置換量が多くなる
ほどキュリー温度は上昇するがＣｏ置換量が多くなり過
ぎるとｉＨｃが減少してしまう。そのため、一部コバル
トで置換する場合はＦｅを０＜Ｃｏ／Ｆｅ≦１の範囲内
でＣｏと置換する必要がある。

【００１８】このような成分の希土類磁石を製造するに
当っては、まず窒素以外の成分、即ち、Ｒ、Ｃ、Ｔ、Ｆ
ｅ或はさらにＣｏの各成分を所定の割合に混合した混合
物をつくり、これをアーク溶解炉等で高温に加熱して溶
解し、冷却後粉砕する。

【００１９】得られた粉体を次いで窒素ガス気流中で高
温に加熱して窒素処理する。ここでえられた窒素含有粉
体に一定量の有機結合剤たとえばエポキシ樹脂を混練し
、磁場をかけて圧縮成形し、その後キュア処理してボン
ド磁石化処理を行なって製品とする。

【００２０】

【実施例】以下に本発明の希土類磁石の実施例をあげる
。しかし本発明がこの実施例によって限定されると解さ
れるべきではない。この例では各磁石の製造方法も示さ
れており、またその中の一成分の含有量或はＣｏ／Ｆｅ
の比を変化させたときの磁気特性を測定して示した。 これにより各成分の規定含有量或は前記Ｃｏ／Ｆｅ比の
範囲外では良好な磁気特性がえられないことが明らかで
あろう。

【００２１】〔実施例１〕下記の第１工程（前工程）、
第２工程（窒素処理工程）および第３工程（ボンド磁石
化工程）を経て、Ｓｍを６〜２６ａｔ％の範囲内で第１
表に示すように種々変化させ、Ｎ：８ａｔ％、Ｃ：５ａ
ｔ％、Ｔｉ：５ａｔ％、Ｃｏ：１０ａｔ％、Ｆｅ：残部
の組成を有する本発明に係るＲ−Ｆｅ−Ｎ−Ｃ系希土類
磁石を調製した。

【００２２】第１工程（前工程） 必要とする合金元素（Ｓｍ、Ｆｅ、Ｃ、Ｔｉ、Ｃｏ）を
アーク溶解炉で溶解し、Ｓｍ含有量に応じて９７０〜１
０２０℃で２４時間溶体化処理を行なった。その後粉砕
機で平均粒径約３μに粉砕した。

【００２３】第２工程（窒素処理工程）第１工程で得た
粉体を１気圧Ｎ２　ガス中５５０℃でＳｍ含有量に応じ
て２〜８時間の窒素処理を行なった。

【００２４】第３工程（ボンド磁石化工程）第２工程で
得たＮを含有した粉体に３ｗｔ％のエポキシ樹脂を混練
し、１５ＫＯｅの磁場中で成形圧３ｔｏｎ　／ｃｍ２　
で圧縮成形し、その後キュアー処理を行なった。

【００２５】以上のようにして得られた本発明に係るＲ
−Ｆｅ−Ｎ−Ｃ系希土類磁石のｉＨｃ、Ｂｒ、（ＢＨ）
ｍａｘ　を測定し、その結果をＳｍ含有量との対比で第
１表に示した。

【００２６】 第１表から明らかなように、Ｓｍ含有量が６ａｔ％未満
ではｉＨｃが小さく、Ｓｍ含有量が２５ａｔ％を超える
とＢｒ、（ＢＨ）ｍａｘ　が小さくなってしまう。

【００２７】〔実施例２〕下記の第１工程（前工程）、
第２工程（窒素処理工程）および第３工程（ボンド磁石
化工程）を経て、Ｎを１〜２７ａｔ％の範囲内で第２表
に示すように種々変化させ、Ｓｍ：１３ａｔ％、Ｃ：５
ａｔ％、Ｃｏ：５ａｔ％、Ｖ：５ａｔ％、Ｆｅ：残部の
組成を有する本発明に係るＲ−Ｆｅ−Ｎ−Ｃ系希土類磁
石を調製した。

【００２８】第１工程（前工程） 必要とする合金元素（Ｓｍ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｖ、Ｃ）をア
ーク溶解炉で溶解し、合金組成に応じて９６０〜１００
０℃で２４時間溶体化処理を行なった。その後粉砕機で
平均粒径約３μに粉砕した。

【００２９】第２工程（窒素処理工程）第１工程で得た
粉体を１気圧Ｎ２　ガス中５５０℃でＮ含有量に応じて
１〜１６時間の窒素処理を行なった。

【００３０】第３工程（ボンド磁石化工程）実施例１に
同じ 以上のようにして得られた本発明に係るＲ−Ｆｅ−Ｎ−
Ｃ系希土類磁石のｉＨｃ、Ｂｒ、（ＢＨ）ｍａｘ　を測
定し、その結果をＮ含有量との対比で第２表に示した。

【００３１】 第２表から明らかなように、Ｎ含有量が２ａｔ％未満で
はｉＨｃ、Ｂｒ、（ＢＨ）ｍａｘ　が小さく、Ｎ含有量
が２５ａｔ％を超えるとｉＨｃは小さくなってしまう。

【００３２】〔実施例３〕下記の第１工程（前工程）、
第２工程（窒素処理工程）および第３工程（ボンド磁石
化工程）を経て、Ｃを０〜２２ａｔ％の範囲内で第３表
に示すように種々変化させ、Ｓｍ：１１ａｔ％、Ｎ：７
ａｔ％、Ｎｂ：６ａｔ％、Ｆｅ：残部の組成を有する本
発明に係るＲ−Ｆｅ−Ｎ−Ｃ系希土類磁石を調製した。

【００３３】第１工程（前工程） 必要とする合金元素（Ｓｍ、Ｆｅ、Ｃ、Ｎｂ）をアーク
溶解炉で溶解し、Ｃ含有量に応じて９６０〜１０１０℃
で２４時間溶体化処理を行なった。その後粉砕機で平均
粒径約３μに粉砕した。

【００３４】第２工程（窒素処理工程）第１工程で得た
粉体を１気圧Ｎ２　ガス中５５０℃でＣ含有量に応じて
１〜４時間の窒素処理を行なった。

【００３５】第３工程（ボンド磁石化工程）実施例１に
同じ 以上のようにして得られた本発明に係るＲ−Ｆｅ−Ｎ−
Ｃ系希土類磁石のｉＨｃ、Ｂｒ、（ＢＨ）ｍａｘ　を測
定し、その結果をＣ含有量との対比で第３表に示した。

【００３６】 第３表から明らかなように、Ｃ含有量が１ａｔ％未満で
はｉＨｃ、Ｂｒ、（ＢＨ）ｍａｘ　が小さく、Ｃ含有量
が２０ａｔ％を超えるとｉＨｃは小さくなってしまう。

【００３７】〔実施例４〕下記の第１工程（前工程）、
第２工程（窒素処理工程）および第３工程（ボンド磁石
化工程）を経て、Ｓｍを７〜１３ａｔ％、Ｐｒを０〜６
ａｔ％（但しＳｍ＋Ｐｒ＝１３ａｔ％）の範囲内で第４
表に示すように種々変化させ、Ｎ：１０ａｔ％、Ｃ：５
ａｔ％、Ｈｆ：４ａｔ％、Ｆｅ：残部の組成を有する本
発明に係るＲ−Ｆｅ−Ｎ−Ｃ系希土類磁石を調製した。

【００３８】第１工程（前工程） 必要とする合金元素（Ｓｍ、Ｐｒ、Ｆｅ、Ｃ、Ｈｆ）を
アーク溶解炉で溶解し、Ｐｒ含有量に応じて９６０〜１
０００℃で２４時間溶体化処理を行なった。その後粉砕
機で平均粒径約３μに粉砕した。

【００３９】第２工程（窒素処理工程）第１工程で得た
粉体を１気圧Ｎ２　ガス中５５０℃でＰｒ含有量に応じ
て４〜５時間の窒素処理を行なった。

【００４０】第３工程（ボンド磁石化工程）実施例１に
同じ 以上のようにして得られた本発明に係るＲ−Ｆｅ−Ｎ−
Ｃ系希土類磁石のｉＨｃ、Ｂｒ、（ＢＨ）ｍａｘ　を測
定し、その結果をＰｒ含有量との対比で第４表に示した
。

【００４１】 第４表から明らかなようにＳｍのＰｒ含有量に応じて磁
気特性が変化するが、実用上充分な磁気特性が得られる
ことが判る。このことは、Ｓｍ以外のＲ（Ｙを含む）で
あっても有効であることを明示するものである。

【００４２】〔実施例５〕下記の第１工程（前工程）、
第２工程（窒素処理工程）および第３工程（ボンド磁石
化工程）を経て、Ｔとして第５表に示すものを使用し、
Ｓｍ：１５ａｔ％、Ｎ：８ａｔ％、Ｃ：５ａｔ％、Ｔ：
８ａｔ％、Ｃｏ：１０ａｔ％、Ｆｅ：残部の組成を有す
る本発明に係るＲ−Ｆｅ−Ｎ−Ｃ系希土類磁石を調製し
た。

【００４３】第１工程（前工程） 必要とする合金元素（Ｓｍ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃ、Ｔ）をア
ーク溶解炉で溶解し、Ｔに応じて９８０〜１０００℃で
２４時間溶体化処理を行なった。その後粉砕機で平均粒
径約３μに粉砕した。

【００４４】第２工程（窒素処理工程）第１工程で得た
粉体を１気圧Ｎ２　ガス中５５０℃でＴに応じて３〜４
時間の窒素処理を行なった。

【００４５】第３工程（ボンド磁石化工程）実施例１に
同じ 以上のようにして得られた本発明に係るＲ−Ｆｅ−Ｎ−
Ｃ系希土類磁石のｉＨｃ、Ｂｒ、（ＢＨ）ｍａｘ　を測
定し、その結果をＴとの対比で第５表に示した。

【００４６】 第５表から明らかなように、Ｔの種類が変わると磁気特
性も変化するが、いずれの種類のＴであっても実用上充
分な磁気特性が得られることが判る。

【００４７】〔実施例６〕下記の第１工程（前工程）、
第２工程（窒素処理工程）および第３工程（ボンド磁石
化工程）を経て、Ｔｉを０〜２０ａｔ％の範囲内で第６
表に示すように種々変化させ、Ｓｍ：１１ａｔ％、Ｎ：
８ａｔ％、Ｃ：７ａｔ％、Ｃｏ：８ａｔ％、Ｆｅ：残部
の組成を有する本発明に係るＲ−Ｆｅ−Ｎ−Ｃ系希土類
磁石を調製した。

【００４８】第１工程（前工程） 必要とする合金元素（Ｓｍ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃ、Ｔｉ）を
アーク溶解炉で溶解し、Ｔｉ含有量に応じて９８０〜１
０２０℃で２４時間溶体化処理を行なった。その後粉砕
機で平均粒径約３μに粉砕した。

【００４９】第２工程（窒素処理工程）第１工程で得た
粉体を１気圧Ｎ２　ガス中５００℃でＴｉ含有量に応じ
て３〜６時間の窒素処理を行なった。

【００５０】第３工程（ボンド磁石化工程）実施例１に
同じ 以上のようにして得られた本発明に係るＲ−Ｆｅ−Ｎ−
Ｃ系希土類磁石のｉＨｃ、Ｂｒ、（ＢＨ）ｍａｘ　を測
定し、その結果をＴｉ含有量との対比で第６表に示した
。

【００５１】 　　第６表から明らかなように、Ｔｉ含有量が０．１ａ
ｔ％未満ではｉＨｃが低く、Ｔｉ含有量が１８ａｔ％を
超えるとＢｒ、（ＢＨ）ｍａｘ　は小さくなってしまう
。

【００５２】〔実施例７〕下記の第１工程（前工程）、
第２工程（窒素処理工程）および第３工程（ボンド磁石
化工程）を経て、Ｃｏ／Ｆｅを０〜１．１の範囲内で第
７表に示すように種々、変化させ、Ｓｍ：１０ａｔ％、
Ｎ：１０ａｔ％、Ｃ：１０ａｔ％、Ｗ：５ａｔ％、残部
ＦｅとＣｏの組成を有する本発明に係るＲ−Ｆｅ−Ｎ−
Ｃ系希土類磁石を調製した。

【００５３】第１工程（前工程） 必要とする合金元素（Ｓｍ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃ、Ｗ）をア
ーク溶解炉で溶解し、Ｃｏ／Ｆｅに応じて１０００〜１
０２０℃で２４時間溶体化処理を行なった。その後粉砕
機で平均粒径約３μに粉砕した。

【００５４】第２工程（窒素処理工程）第１工程で得た
粉体を１気圧Ｎ２　ガス中５５０℃でＣｏ／Ｆｅに応じ
て５〜６時間の窒素処理を行なった。

【００５５】第３工程（ボンド磁石化工程）実施例１に
同じ 以上のようにして得られた本発明に係るＲ−Ｆｅ−Ｎ−
Ｃ系希土類磁石のｉＨｃ、Ｂｒ（ＢＨ）ｍａｘ　を測定
し、その結果をＣｏ／Ｆｅとの対比で第７表に示した。 キュリー温度の測定結果も示しておく。

【００５６】 　　第７表から明らかなように、Ｃｏ／Ｆｅが大きくな
るに従ってキュリー温度が上昇するが、Ｃｏ／Ｆｅが１
．０を超えるとｉＨｃが小さくなる。

【００５７】本発明のＲ−Ｆｅ−Ｎ−Ｃ系希土類磁石（
Ｃｏ／Ｆｅ＝０）のキュリー温度は従来のＲ−Ｆｅ−Ｂ
系希土類磁石のキュリー温度より約１５０℃高い。

【００５８】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明に係るＲ−
Ｆｅ−Ｎ−Ｃ系希土類磁石によれば、従来のもののよう
にＣｏを多量に含まなくても高磁気特性を確保すること
ができる。しかも高いキュリー温度を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】７〜２５ａｔ％のＲ（但し、ＲはＹを含む
   希土類元素の１種または２種以上）、２〜２５ａｔ％の
   Ｎ、１〜２０ａｔ％のＣ、０．１〜１８ａｔ％のＴ（但
   しＴはＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ
   、Ｗ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｕのうちの１種または２種以上）
   、残部Ｆｅからなることを特徴とする希土類磁石。
2. 【請求項２】前記Ｆｅを０＜Ｃｏ／Ｆｅ≦１の範囲でＣ
   ｏと置換することを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の希土類磁石。