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JPS59204209A - 等方性永久磁石材料 - Google Patents

等方性永久磁石材料

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Publication number
JPS59204209A
JPS59204209A JP58079096A JP7909683A JPS59204209A JP S59204209 A JPS59204209 A JP S59204209A JP 58079096 A JP58079096 A JP 58079096A JP 7909683 A JP7909683 A JP 7909683A JP S59204209 A JPS59204209 A JP S59204209A
Authority
JP
Japan
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permanent magnet
isotropic
rare earth
alloy
earth element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP58079096A
Other languages
English (en)
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JPH0467322B2 (ja
Inventor
Setsuo Fujimura
藤村 節夫
Masato Sagawa
眞人 佐川
Yutaka Matsuura
裕 松浦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Proterial Ltd
Original Assignee
Sumitomo Special Metals Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Special Metals Co Ltd filed Critical Sumitomo Special Metals Co Ltd
Priority to JP58079096A priority Critical patent/JPS59204209A/ja
Priority to EP19830113252 priority patent/EP0124655B1/en
Priority to US06/567,640 priority patent/US4840684A/en
Priority to DE8383113252T priority patent/DE3380612D1/de
Priority to CA000444488A priority patent/CA1277159C/en
Publication of JPS59204209A publication Critical patent/JPS59204209A/ja
Priority to SG49090A priority patent/SG49090G/en
Priority to HK68390A priority patent/HK68390A/xx
Priority to US07/717,002 priority patent/US5192372A/en
Publication of JPH0467322B2 publication Critical patent/JPH0467322B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/032Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials
    • H01F1/04Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/06Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials metals or alloys in the form of particles, e.g. powder
    • H01F1/08Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials metals or alloys in the form of particles, e.g. powder pressed, sintered, or bound together
    • H01F1/086Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials metals or alloys in the form of particles, e.g. powder pressed, sintered, or bound together sintered

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Hard Magnetic Materials (AREA)

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】 本発明は等方性永久磁石及びその製造方法に関する。本
発明においてRは希土類元素を示す記号として用いる。
永久磁石材料は一般家庭で使用される各釉電気製品から
産業用大型コンピューターの周辺端末機まで巾広い分野
で使用される極めて重要な電気。
電子材料の一つである。
オだ、近年の電気、電子機器の小型化高効率化の要求に
伴ない永久磁石材料はますます高性能化が求められるよ
うになった。永久磁石の中でも等方性磁石は性能的に異
方性磁石にかなわない点もあるが形状や磁化方向に制約
を受けないだめ重用されてきた。
等方性永久磁石は従来磁石材料として用いられる殆んど
全てのものから作られている。しかしフェライト、アル
ニコ、MnAt、 FeCrCo磁石ではエネルギー積
(BH)max  が高々2MGOe であり5mC0
磁石の場合で4〜5 MGOe  と異方性磁石の場合
のに〜%である。このSmC0磁石は、Sm、(:o共
資源が希少なため高価であシ、磁石を大量生産するだめ
の材料としては好ましくない。
そこで重希土類のSm に代シ資源的に豊富な軽希土類
例えばCe 、Nd 、pr 等を用い、Co  に代
りFeを用いることが望まれている。しかし、軽希土類
とFe“は均質に相互溶融し、冷却して結晶化した場合
でも磁石材料として適した金属間化合物を形成しないこ
とがよく知られている。さらに、このような軽希土類−
Fe合金の磁力を粉末冶金法によって強化する試みも成
功しなかった(特開昭57−210934、明細書6頁
参照)。これに対し、特開昭57−210934におい
て、(Fe 、Ni 、CO)−R系非晶質合金が溶融
急冷によシ得られることが開示され、Fe−R(Rとし
てCe 、Pr 、Nd 、 Sln、Eu等)、特に
Fe −Nd  の二元系合金を液体急冷法によシ非晶
質リボンとしこれを磁化して磁石とすることが提案され
ている。この方法では(BH) maxが4〜5MGO
e  のものが得られるが数μm〜数10Jimの厚さ
のリボンであるだめ実用的なバルクにするには積層か粉
末化後プレスが必要となりいずれの方法でも理論密度比
が60〜80%位に低下し磁石特性はさらに低下して実
用的なものでなくなってしまう。
とのFe−R二元系組成を本発明者等は粉末冶金法によ
る焼結体として得ることを試みだが、本明細書第1表の
NllClに示す如く、’HC(BH)ma): 4p
殆んど零であり、FeR二元系焼結体は、実用的な磁石
材料とはならない。
従って本発明は、上述の従来の等方性永久磁石に代わる
新規な等方性永久磁石(材料)を提供することを基本目
的とし、特に、資源的に豊富な材料から成るB’e  
及びRを用い実用上十分高い磁気’II性を有する等方
性永久磁石(材料)及びその製造方法を提供せんとする
ものである。
すなわち本発明の等方性永久磁石は原子百分率で10〜
25係のR,3〜23係のB1および残部Fe  およ
び不可避の不純物からなり磁気的に等方性であり粉末冶
金法によって得られる焼結体であることを特徴とする。
木登1嬰1者等は先にSm + COを必ずしも用いる
必要のない1i’eBR系異方性永久磁石を発明したが
、さらに等方性永久磁石についても鋭意研究の結果、F
eBRを用いてしかも焼結法により良好な等方性永久磁
石が得られる知見を得て本発明に至った。
本発明で得られるFeBR系等方性永久磁石はSmC。
系等方性磁石の特性と同等以上でしかも高価なSmを必
ずしも用いる必要がなく、COを使用する必要がないの
で安価であり、極めて実用的なものでちる。
本発明においで、「等方性」とは、実質的に等方性であ
るとと即ち、成形中に磁場を印加しないという点で等方
性であることを意味し、プレスなどによって現われるこ
とのある異方性を示すものも包含する。
本発明においてR及びBの廿を限定したのは以下の理由
による。(以下係は特に指定なき場合原子百分率比を示
す)。Riが増加するにイア(つて1J(cは増加する
が、Br  は最大値を経た後減少する(第1図参照)
。かくて(BH)max 2 MGOe以上を満足する
R量は10チ以上でかつ25条以下である。
また8敗が増大するに従いiHCけ増大するがBrは最
大値を経た後減少する(第2図参照)。かくて(DH)
max 2 MtlHOe 以上を得るには83〜23
%の範囲でなければたらない。
好ましくは軽希土類をRの主成分(全R中軽希土類が5
0原子係以上)とし12〜20係のR15〜18q6の
B1残部Fe  の組成で(BH)max 4MGOe
 以上の高い磁気特性を示す。最も好ましい範囲として
Nd、pr等の1経希土類を工(の主成分とし12〜1
6%のR,6−18%のB残ぞ」二Fe  の糸日成で
は(BH)rnax が7以上で等方性永久磁石てはか
つて無い高い特性が得られる。
Rとしては資源的に豊富な軽希土類を用いることができ
、必らずしもSm を必要とせず或いはSmを主体とす
る必要もないので原料が安価でありきわめて有用である
本発明の永久磁石に用いる希土類元素RFiYを包含し
軽希土類及び重希土類を包含する希土類元素でありその
うち一種以上を用いる。即ちとのRとしてはNd、Pr
、 La、Ce、Tb、Dy、I(o、Er、Eu、S
m、Gd、Pm+Tm 、Yb 、 Lu  及びYが
包含される。Rとしては軽希土類をもって足シ特にNd
、prが好ましい。また通例Rのうち一種をもって足シ
るが実用上は二種以上の混合物(ミツシュメタル、ソヅ
ム等)を入手上の便宜等の理由により用いることが出来
、 3m。
Y、La 、Ce 、La  等は他のNd、Pr等の
軽希土類と混合して用いることができる。々お、とのR
は純希土類元素でなくともよく、工業上入手可能な範囲
で製造上不可避な不純物を含有するもので差支えない。
B(ホウ素)としては純ボロン又はフェロボロンを用い
ることが出来、不可避的に混入してくる不純物たとえば
N、si等を含むものも用いることができる。
先に出願したFe−B−R系永久磁石は磁気異方性焼結
体として得られるが本発明の永久磁石は磁気等方性であ
ることを除き同様の焼結体として得られる。即ち、溶解
鋳造して成る鋳造合金を粉末化した後成形し焼結するこ
とにより等方性永久礎石が得られる。
溶解は真空または不活性ガス雰囲気下で行ない、鋳造は
銅その他金属製等の鋳型を用い、この場合インゴット合
金の成分偏析を防ぐために水冷タイプの鋳型などを用い
て、冷却速度を早くすることが望ましい。十分冷却した
のち、スタンプミル等で粗粉砕し、さらにアトライター
、ボールミルなどで微粉砕して約400μm以下、好ま
しくは1〜100μmとする。
FeBR系合金の微粉砕粉を得る方法としては、上述し
た方法の外に、噴霧法などの機械的粉砕法や還元法、電
解法などの物理化学的i14粉法なども用いることがで
きる。
この微粉末合金を、常法にて加圧成形し、成形物を約9
00〜1200℃、好ましくは105o〜1150℃の
温度にて所定時間焼結する。焼結後の平均結晶粒径が所
定範囲になるよう焼結条件(特に温度、時間)を選択す
ることにより、磁気特性の高い等方性焼結磁石体を得る
。例えば出発原料として100μm以下の合金粉末を成
形し、温度1050〜1150℃において30分〜8時
間焼結することにより、好ましい結晶粒径の焼結体がイ
jIられる。
なお、焼結は好ましくは真空又は不活性ガス雰囲気で行
う まだ、成形に際しては、カンファ、パラフィン、レ
ジン、塩化アンモニウム等の結合剤、ステアリン酸亜鉛
、ステアリン酸カルシウム、i4 ラフイン、レジン等
の滑剤ないし成形助剤を用いることができる。
以下本発明を実施例に従って説明する。但しこの実施例
日二本発明をこれらに限定するものではない。
77Fe−8B−15Ndの試料をつぎの工程によシ作
製した。
(1)  )i’eとして純度99.9 %の電解鉄、
B 19.4係を含有し残部がFeとAt、si、cの
不純物からなるフェロポロン合金、Rとして純度99.
71以上(不純物は主として他の希土類金属)を使用し
所定の原子比になるように配合した後溶解し水冷銅鋳型
にて鋳造。
(21粉砕スタンプミルにより35メツシユスルまでに
粗粉砕し次いでボールミルにより3時間微粉砕(3・〜
10μm)、 (3)  これを成形(1,5t/c!tで加圧)、(
4)  焼結を1000〜1200℃1時間Ar 中で
結晶粒径が凡そ5〜30μ7)lの範囲内になるよう行
ないその后放冷して試料を得ノt。
第1表の永久磁石試料は上記の工程により作製し夫々の
磁気特性i:[c、13r 、 (BJ()max  
を測定した。
第1表には各試料の室温下の磁気特性を記した。
所定の各成分の範囲内において保磁力1J(cはIKO
e以上を示し13r  は3 KG以上を示した。又(
Bi()maxは2.OMAe  を示して夫々高い磁
気特性を示している。
Rとしては2種以上の希土類元素も有用であることが判
る。さらに、8冊、B量と磁気特性との関係を調べるた
めxNd−8B−Fe系(x−o〜35チ)、15Nd
−xB−Fe系(x = O〜30 % )において上
記と同様の工程によシ試料を作製し1)ic、Brを測
定しt?J1図、第2図にその結果を示す。
(C1〜C4は比較例を示す。) 丁”eBR系焼結体永久磁石はフェライトやrt−c。
磁石と同じ単磁区微粒子型磁石であり一旦粉末にして加
圧成形後焼結を経て初めて良好ガ磁石特性が得られる。
単磁区微粒子型磁石では微粒子内に磁壁を有しないため
磁化の反転は回転によるしがなくとツユが高保磁力の原
因となっている。
そこで本発明者等は本発明によるFeBR系等方性焼結
体永久磁石の焼結後の結晶粒径の大きさと磁石特性、特
に1l(cの関係について、Fe−8B−15Nd系に
ついて検討した。その結果を第3図に示す。
保磁力iHC(KOe)がIKOe以上には平均結晶粒
径は1〜160μm12Koe以上では1〜11゜lt
m″′Cあり、さらに好ましくは1〜80μm1最も好
ましくは3〜10μmである。
本発明の磁石を製造するにF7、し結合剤、滑剤を加え
た造粒粉(数十〜数百μm)として用いることも出来る
。結合剤、滑剤(一般には数十〜数百、μm)は、異方
性磁石成形の際には、配向を妨げるため一般には用いら
れ′ないが、本発明では等方性磁石のため、結合剤、滑
剤等を含むことによシブレス効率の酸タロ、成形体の強
度増大等が可能である。
本発明によって得られる等方性永久磁石は好ましい態様
において従来の等方性永久磁石のどれよりも高い磁石特
性を有ししかもSm、CO′fr、どの高価な成分を特
に必要としないものである。又提案されている非晶質リ
ボンでは得られない実用的に十分なバルクの製品が粉末
冶金法によシ製造出来る本発明磁石はきわめて有用高価
値を有するものである。
以上詳述の通り本発明のFeBR系等方性永久磁石はR
とし、て軽希土類(特にNd、Pr等)、特に各種の軽
希土類、重希土類の混合物等の安価なR原料を用いて高
い磁気特性が得られる。
本発明永久磁石は工業的製造上不可避な不純物の存在を
許容できるがさらに以下の展開も可能であシ一層実用性
を高めることができる。即ちR,B。
Fe  の他に所定範囲内でC,P、S、Cu  が含
有されることもでき製造上の便宜、低価格化に・、干す
る。Cらも含有されることがある。C4,0〜1ノ、下
、P3.3多以下、82.5%以下、CuI2.3  
%以下、イシしこれらの合計は、各成分のうち最大値以
下では実用可能である。
さらに本発明の磁石にAZ+T’+λノ、Cr、It(
n)N j 、Zn、Z r。
Nl) 、MO、Ta 、W、 sn 、B i、 s
bの一種以上を添加することにより高保磁力化が可能と
なり捷だNl#加により耐食性改善も可能となる。いず
れも限ら7′lた範囲内で使用が可能である。
以上本発明はFeBR系等方性永久磁石で高残留磁化、
高保磁力、高エネルギー積を有すン・すぐわた焼結体永
久磁石を実現し、たもので工業的にきわめて高い価値を
もつものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、R(Nd)  f”1とiHc 、 B r
  の関係を示すグラフ、 第2図は、B量とiHc、13r  の関係を示すグラ
フ、第3図は本発明の一実施例についての呼均結晶粒径
分布と保磁力の関係を示すグラフ、第4図はA元素含有
量とBr  の関係を示すグラフ、を夫々示す。 出願人 住友特殊金属株式会社 代理人 弁理士 加 藤 朝 道 第1図 Fe−88−X・Nd Nd原子自分率(X%) 第2図 − 8厘子百今撃(X%) 第3図 平均8Jピ怠棧D (pm) 第4図 A!−)i分牟(X%) 手本完ネ市1F型臀(自発) 昭和59年8月6日 特許庁長官 志賀  学 殿 l 事件の表示 昭和58年特許願第79096号 (昭和58年5月6日出願) 2 発明の名称 等方性永久磁石及びその製造方法 3 補正をする者 事件との関係  出願人 氏名  住友特殊金属株式会社 4 代理人 5 補正命令あ日付   自発 6 補正により増加する発明の数  なし7 補正の対
象 明細書の発明の詳細な説明の欄を次の通り補正する。 (1)第6頁第18行、「7以上」をr7MGOe以上
」に補正する。 以  上

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 原子百分率で10〜25チのR(但しRはYを含
    む希土類元素の少くとも一種)、3〜23係のB1及び
    残部pc 及び不可避の不純物から成る磁気等方性焼結
    体永久磁石。 2、原子百分率で10〜25%のR(但しRはYを含む
    希土類元素の少くとも一種)、3〜23チのB1及び残
    部Fe及び不可避の不純物から成り、焼結体の平均結晶
    粒径が1〜160μmである磁気等方性焼結体永久磁石
    。 3、原子百分率で10〜25%のR(但しRはYを含む
    希土類元素の少くとも一種)、3〜23%のB1及び残
    部Fe 及び不可避の不純物から成る合金を溶解冷却し
    、該合金を粉砕し、加圧成形後焼結することを特徴とす
    る磁気等方性焼結体永久磁石の製造方法。 4、原子百分率で10〜25チのR(但しRはYを含む
    希土類元素の少くとも一種)、3〜23ヴのB1及び残
    部Fe 及び不可避の不純物から成る合金粉末を加圧成
    形し、焼結体の平均結晶粒径が1〜160μ?nとなる
    条件下において焼結することを特徴とする研り1等方性
    焼結体の製造方法。
JP58079096A 1983-05-06 1983-05-06 等方性永久磁石材料 Granted JPS59204209A (ja)

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