JPS58123853A - 希土類−鉄系永久磁石およびその製造方法 - 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】 （１）　　発明の技術分野 本発明は希土類−鉄系永久磁石およびその製造方法机関
するものであり、とくに、従来の技術では、困難であっ
た高保磁力化を実現できるものに関する。

（２）技術の′背景 希土類金属（Ｒ）と（Ｆｅ　）から成る金属間化合物は
大きな結晶磁気異方性と高い飽和磁化を示し、高保磁力
さらには高エネルギ積を有する永久磁石材料として有望
である。特に希土類−コバルトからがる材料に比して廉
価である点で永久磁石として有望である。これまでに、
スパッタリング法などにより作製し九Ｒ−Ｆｅ系合金の
非晶質薄味か、適当な焼鈍により、高い保磁力を示すこ
とは、良く知られていた。

（３）従来技術と問題点 しかし力から通常の鋳造法により得られるＲ−Ｆｅ　系
合金では、最適焼鈍した場合でも、低い保磁力しか得ら
れかい。Ｒ−Ｆｅ系合金を永久磁石材料として応用する
ためには、実用性の点からバルク材で高憚碑カを得るこ
とが必要である。

非晶質Ｒ−Ｆｅ系合金薄模において高い保磁力が得られ
る理由は、この薄膜を焼鈍した際に、結晶化が起こり、
しかもそのサイズが１単磁区構造をとる大きさ１′穆度
であることによる。一方、鋳造法によるバルク材におい
ては、鋳造時の凝固過程で粗大析出が起こり、単磁区構
造をとれなくなる結果、低い保磁力しか得られがい。

（４）発明の目的 本発明は、このような欠点を解消し、Ｒ−Ｆｅ系合金の
バルク材において高保磁力化を実現できる永久磁石及び
その製造方法を提供するものである。

具体的には、本発明は、液体超急冷法を用いて非晶質Ｒ
−Ｆｅ系合金を作製し、これを適切な焼鈍により結晶化
させることによって、Ｒ−Ｆｅ系合金の高保磁力化を実
現する方法を提供するものである。

（５）　　発明の構成 本発明の材料の組成は、　・。

（ＦｅｘＢｔ−ｘ）ｙ（ＬｌｚＰｒｗＲｔ　−ｚ−ｗ）
ｔ　−ｙただしＲは希土類金属 ０．７５≦Ｘ≦０．！１５　、　０．８５≦ｙ≦０．９
５０．４０≦２≦０．７５　、　０．２５≦Ｗ≦０．６
０．　　ｚ＋ｗ≦１．０であり、その製法、は材料の組
成が上記の関係にある希土類−鉄系合金を液体超急冷法
により作成する工程と、肢合金を焼鈍する工程を有する
ことを特徴とする′。

（６）発明の実施例 本発明の液体超急冷法は、第１図に示すようへ合金１を
、加熱溶融した後、ノズル２から噴出させ、これを冷却
ドラム３あるいは冷却ロール４上で急冷することによっ
て、非晶質化した合金材５を製造する方法である。（ａ
）、　（ｂ）、　（ｃ）ｔｆそれぞれディスク法、単ロ
ール法、双ロール法と称される方法である。

本発明は、上記液体超急冷法を用いて、非晶質Ｒ−Ｆｅ
系合金の薄板あるいはリボンを作製し、これを適切な条
件で焼鈍する工程から成る。焼鈍によって、非晶質Ｒ−
Ｆｅ”′系合金は結晶化される。その際、焼鈍条件を適
切に選ぶことによって、結晶のサイズが１単磁区構造を
とる大きさ”程度となるよう制御すれば、ＲＱＦｅ系合
金のバルク材において、高保磁力化が実現できる。

本発明では前述した如き組成の合金で、希土類金属Ｒと
してはＴｂ、Ｎｄ　　等で、各添字”＃　　）’１ｚ、
　ｗの範囲には以下に示すような理由より最適条件が規
定されている。

まずｐ’ｅ系の成分を（Ｆｅｘ１３ｔ−ｘ　　）、　　
０．７５≦Ｘ≦０，８５　とした理由は次のとおりであ
る。

すなわち、液体超急冷法により非晶質合金を作製する場
合、合金を非晶質化するために、Ｂ、Ｃ。

ＰＩどの半金属（以後メタロイドと記す）を添加する必
要がある・本発明におけるごとく、Ｆｅを含む合金では
、これらのメタロイドの添加方法として、メタロイドを
ｐｅと合金化させて添加する方法が最も専属で、確実で
ある。そして、各種メタロイドの中で、Ｆｅと合金化し
た場合に最も高い磁化を示すものは、Ｂである。第２図
に示すごと＜、Ｆｅ−Ｂ合金においては、Ｆｅが８０原
子チ近傍において、飽和磁化が最も高くなる。Ｆｅが９
０原子チ以上の場合には、非晶質化が困難であり、ｐｅ
が７５原子チ以下の場合には、飽和磁化が低下する。こ
れらのことから、本発明によるＲ−Ｆｅ系合金において
、Ｆｅ成分は、メタロイドとしてＢを含むＦｅＸＢＩ−
Ｘとした。ここで、Ｘは０．７５〜０．８５が最適であ
る。

次に希土類Ｒ成分を（Ｌｍ　ｇ＋　Ｐ　ｒＷＲｌ　−ｚ
−ｗ）　＋０．４０≦２≦０．７５　、０．２５≦Ｗ≦
０．６０．ｚ＋ｗ≦１．０とした理由は次のとおりであ
る。

Ｒ成分としては、種種検討の結果、Ｒを単独で添加する
よりも、ＬａおよびＰｒ（両者とも希土類金属であるこ
とにはかわりない）を含む、Ｌｍ　−Ｐｒ−Ｒ組成が最
も良い特性を与える。これは、次のような理由による。

すなわち、Ｌａは超急冷後の状態において非晶質体を得
るための他のＲ成分の添加量を増す作用を有し、たとえ
ば、５ｉ子参のＬａの添加により。

他のＲ成分の添加量を、Ｌａ量含まない場合に比べて、
１０倍以上も増すことができる。

このデータをｆＩｇ３図に示す。第３図は（ｐｅα８２
Ｂａ１ｓ）ａｅ（ＬａｚＰｒｌ−ｇ）ａｌについて横軸
にＬａ量の原子−２を、縦軸に保磁力をとったときのデ
−夕である。焼鈍温度Ｆｉ７００℃である。このグラフ
かられかるように、Ｌａの原子チは４０〜７５のと時が
高い保磁力を示す。この結果は、この範囲のｌａ量で、
Ｐｒを含む合金の非晶質体を作製でき、その後の焼鈍に
より保磁力が高くなることを示している。Ｌａが４０原
子チ以下の場合には、超急冷後の状態で、ｐｒ　　とＦ
ｅの化合物と考えられる結晶相が形成されるため（Ｘ線
回折により、結晶の存在を示す回折ピークが認められる
）、保磁力は高くできない。また、Ｌａが７５原子−以
上の場合は、ｐｒ量が少ないために、高保磁力化が達成
できない。この結果より、　Ｌａ以外の希土類元素は２
５〜６０原子チと規定される。ここで示した例では、Ｌ
ａ以外の希土類元素はＰｒのみであるので、（Ｌａ　２
ＰｒＷＲ１−ｚ−ｗ）において０．４０≦２≦０．７５ ０．２５≦Ｗ≦０．６０ である。しかし、一般的には、上式で示されるように、
Ｌａ１Ｐｒ以外の希土類元素を含む場合でも、Ｌａが４
０〜７５ｗ、子チの範囲にあれば、２５〜６０原子チの
Ｐｒおよび他の希土類元素を添加することができ、しか
も超急冷後の状態でも非晶質とかる。

また、Ｐｒの添加は、ヒステリシスループの改善のため
である。たとえば、ＲとしてＴｂのみ（もちろんＬａは
含む）を含む場合には、得られる合金のヒステリシスル
ープは蛇形と欧り、エネルギ積の低下をもたらす。しか
し、ｐｒを同時に存在させることにより、この蛇形ヒス
テリシスループを正常な形に近づけることができる。こ
の点については、第４図に示すように、（Ｆｅａｓ２Ｂ
ｏ、ｔｓ）ａｓ（Ｌａｏ、５Ｔｂｏ、ｓ）ａｘの場合の
ヒステリシスループ（ａ）と（ＦｅａｓｚＢａｔｇ）ｗ
ｅ（Ｌａα４ＰｒａｓＴｂｏ、５）ａｔの場合のヒステ
リシスループ伽）とを比べると明白である。このように
ヒステリシスループが蛇形になるとエネルギ積が低下す
る。

次に最適の焼鈍温度に関：して以下に一実施例と共にさ
らに説明する。

（実施例−１） 合金組成は（Ｆｅ　ａｓ　２Ｂ（Ｌｌ　ｍ　）　（Ｌ９
　（Ｌａ　ｏ、５Ｐｒｏ、ｓ　）ａｔである。純＆９９
．５％のＬａ　、　ｐｒ　オよび純度９９．９チのＦｅ
およびＦｅ−Ｂを用いて、上記組成のインゴットを作製
した。このインゴットを小片に砕き、これを溶融させた
後、液体超急冷法により、厚さ２０〜３０　ｐｍ％幅数
ｎのリボン状試料を作製した。この試料は、Ｘ線解析の
結果、非晶質であることが確認された。この試料を焼鈍
し、保磁力と婢鈍温度との関係を調べたところ、第５図
に示すように、７００℃で焼鈍したときに、最も高い保
磁力３ＫＯｅを示すことがわかった。僻鈍時間を１時間
から１８時間まで延長した場合にも、保磁力の変化は認
められかかった。一方最初に作製したインゴットから切
り出した試料を、７００℃でφ鈍したとき、その保磁力
け２５００ｅ程度と低かった。このことから、本発明は
Ｒ−Ｆｅ系合金の高保磁力化を実現できる方法であるこ
とが確認できた。第５図より焼鈍温度は６００〜９００
℃が最適である。

（実施例−２） 合金組成は（Ｆｅａｓ２Ｂａ、Ｉｓ）ｏｓｃＬａ６ＡＰ
ｒｃ４Ｔｂｅｓ）ｍｓ　。

であり、製造法は実施例−】と同じである。この試料は
、第６図に示すように、６００℃焼鈍で、最も高す保磁
力２．２ＫＯｅを示す。焼鈍時間による保磁力の変化は
、実施例−１と同様、認められス１時間の焼鈍で十分で
ある。また、インゴットから切り出した試料は、６００
℃情鈍で、２０００ｅを示し、このことから、本発明の
有効性を確認できた。

（実施例−３） 合金組成は（ＦｅｕｚＢａｉｓ）ａｓ（ＬａａａＰｒｏ
＃ｄｏｈ）ａｘであり、製造法は実施例−１と同じであ
る。この試料は、第７図に示すように、８００℃の勢鈍
で最も高論保磁力２，５Ｋｏｅを示す。焼鈍時間は、前
記実施例と同様に、１時間で十分である。

実施例１〜３の結果から、焼鈍温度は６００〜９００℃
が最適である。

（７）発明の詳細 な説明したように本発明によれば、磁化が大でかつ保磁
力大なる希土類−鉄系の安価な永久磁石を得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は液体超冷法を説明するための図、第２図ｔｆＦ
ｅ−ＢにおけるＦｅ量と飽和磁化の関係を示すグラフ図
、第３図はＬａの成分の添加の効果を示す図、第４図は
Ｐｒの添加の効果を示す図、第５〜７図は焼鈍温度と保
磁力の関係を示す図である０ （σ）　　　　　（め　　　　（ＣＩ 算１図 ｓ、２０　　　′

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）材料の組成が以下の関係にあることを特命とする
   希土類−鉄系永久磁石。 （ＦｅｚＢｌ　−Ｘ　）ｙ（ＬａｚＰｒｗＲｌ−ｚ　−
   Ｗ　）　ｌ−ｙただしＲｔｆＬａ、Ｐｒ以外の希土類金
   属０．７５≦Ｘ≦０．８５．０．８５≦ｙ≦Ｏ，ＳＳ。
2. （２）材料の組成が以下の関係にある希土類−鉄系合金
   を液体超急冷法により作成する工程と、該合金を焼鈍す
   る工程を有することを特徴とする希土類−鉄系永久磁石
   の製造方法。 （ｒｅ、１１１ｉ　−Ｘ　）ｙ　（ＬａｚＰｒｗ”ｔｌ
   −Ｚ−ｗｈ　−ｙただしＲｔｉＬａ、Ｐｒ以外の希土類
   金属０．７５≦Ｘ≦０．８５．０．８５≦ｙ≦０．９５
   ゜