JPS63241142A

JPS63241142A - 強磁性合金

Info

Publication number: JPS63241142A
Application number: JP62329641A
Authority: JP
Inventors: Masato Sagawa; 眞人佐川; Setsuo Fujimura; 藤村　節夫; Yutaka Matsuura; 裕松浦
Original assignee: Sumitomo Special Metals Co Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1987-12-28
Filing date: 1987-12-28
Publication date: 1988-10-06
Also published as: JPH0535211B2

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Ｆｅ、希土類元素を主体とする強磁性合金、特
に新規なＣｏ添加Ｆｅ−Ｂ−Ｒ系強磁性合金に関する。

従来から強磁性合金の一つとして永久磁石材料が知られ
ている。永久磁石材料は一般家庭の各種電気製品から、
大型コンピュータの周辺端末機まで２幅広い分野で使わ
れるきわめて重要な電気・電子材料の一つである。近年
の電気、電子機器の小型化、高効率化の要求にともない
、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。

現在の代表的な永久磁石材料はアルニコ、ハードフェラ
イトおよび希土類コバルト系磁石材料である。最近のコ
バルトの原料事情の不安定化にともない、コバルトを２
０〜３０重量％含むアルニコ磁石材料の需要は減り、鉄
の酸化物を主成分とする安価なハードフェライトが磁石
材料の主流を占めるようになった。一方、希土類コバル
ト系磁石材料はコバルトを５０〜６５重量％も含むうえ
、希土類鉱石中にあまり含まれていないＳｍを使用する
ため大変高価であるが、他の磁石材料に比べて。

磁気特性が格段に高いため、主として小型で、付加価値
の高い磁気回路に多く使われるようになった。

希土類を用いた磁石材料がもっと広い分野で安価に、か
つ多量に使われるようになるためには。

高価なコバルトを含まず、かつ希土類金属として、鉱石
中に多量に含まれている軽希土類を主成分と、すること
が必要である。このような永久磁石材料の一つの試みと
して＋　ＲＦ　ｅ　Ｚ系化合物（ただしＲは希土類元素
を示す記号）が検討された。

クロｈ　（Ｊ、　Ｊ、　Ｃｒｏａｔ）はＰｒ　　　Ｆｅ
　　　の超０．４　　　　　０．６急冷リボンが２９５ＫにてＨｅ−２，８ｋＯｃの保磁力
を示すことを報告している（Ｊ、　Ｊ、　Ｃｒｏａｔ　
　Ａｐｐｌ。

Ｐｈｙｓ、　Ｌｃｔｔ、　３７　（１２）　１５　Ｄｅ
ｃｅｍｂｅｒ　１９８０．１０９８〜１０９８頁）。そ
の後Ｎｄ　　　Ｆｅ　　　の超急冷リボ０．４　　０．
８ンにおいても２９５ＫにてＨｃ＝　７．４５　ｋｏｃの
保磁力を示すことを報告している（Ｊ、　Ｊ、　Ｃｒｏ
ａｔ　　Ａｐｐｌ。

Ｐｂｙｓ、Ｌｅｔｔ、３９　　（４）１５　　Ａｕｇｕ
ｓｔ　　１９８１．３５７〜３５Ｂ頁）。しかし、これ
らの超急冷リボンは、いずれも（Ｂｌｌ）ｗａｘが低い
（４ＭＧＯｅ未満）。

さらに、クーン（Ｎ、　Ｃ，Ｋｏｏｎ）等は（ＦｅＯ，
８２）　　　Ｔｂ　　　Ｌａ　　　の超急冷アモルファ
０．１８　０，９　　０．０５　　０．０５スリボンを
６２７℃で焼鈍すると、　ｌｉｅ　−９ｋｏｅにも達す
ることを見い出した（　Ｂｒ　−５ｋＧ）。但し、この
場合、磁化曲線の角形性が悪いため（Ｉ３１１）ｗａｘ
は低い（Ｎ、　Ｃ，Ｋｏｏｎ他、　　Ａｐｐｌ、　Ｐｈ
ｙｓ、　ｔ、ｃｔｔ、　３９（１０）、　１９８１．８
４０〜８４２頁）。

また、カバコツ（Ｌ、　Ｋａｂａｃｏｒｆ’）等は（Ｆ
　ｅ　ｏ、ｇＢ　　　）　　　Ｐｒ　　（ｘ＝ｏ〜０．
３原子比）の組０．２　１−Ｘ　　　Ｘ成の超急冷アモルファスリボンを作製し、その非晶質合
金が５０ｃ程度のＨｅを有することを報告している。（
Ｌ、　Ｋａｂａｋｏｌ’ｒ他：　　Ｊ、　Ａｐｐｌ、　
Ｐｈｙｓ、　５３　（３）Ｍａｒｃｂ　１９８２．２２
５５〜２２５７頁）。

以Ｊ−に示す超急冷リボンのほとんどが希土類としては
軽希土類を主成分とするものであるが、いずれも従来か
ら慣用される永久磁石材料と比べて（ａｌｌ）ｏ＋ａｘ
が低く、実用永久磁石材料として使用することは困難で
あった。また、これらの超急冷リボンはそれ自体として
一般のスピーカやモータ等に使用可能な実用永久磁石（
体）ではなく、これらのリボンからｆ［意の形状・寸法
をａする実用永久磁石を得ることができなかった。

本発明は、このような要請に応えるべき新規な強磁性合
金、特に永久磁石材料として有用なものを提供すること
を基本目的とする。特に、Ｆｅを主体とし、Ｒとして資
源的に豊富な軽希土類元素を有効に使用できるものを得
ることを目的とする。

このような強磁性合金として２本発明者は、先に、Ｎｄ
、Ｐｒを特徴とする特定の希土類元素とＦｅとＢとを特
定比をもって必須とする強磁性合金、特に磁気異方性な
いし磁界中配向能力を有する。全く新しい種類の実用強
磁性合金を開発し。

本願と同一出願人により出願した（特願昭５７−１４５
０７２の分割出願としての特願昭５９−２４６８９７）
。

尚、このＦｅ−Ｂ−Ｒ三元系合金においてボロン（Ｂ）
は、従来の２例えば非晶質合金作成時の非品質促進元素
又は粉末冶金法における焼結促進元素として添加される
ものではなく、Ｆｅ−Ｂ−Ｒ三元系合金のベースとなる
室温以上で磁気的に安定で高い磁気異方性を有するＲ−
Ｆｅ−Ｂ三元化合物の必須構成元素である。この合金は
実用上十分に高いキュリー；３度（約３００℃以上）を
有する。

上述のＦｅ−Ｂ−Ｒ三元系強磁性合金は必ずしもＣｏを
含む必要がなく、またＲとしては資源的に豊富なＮｄ、
Ｐｒを主体とする軽希土類を用いることができ、必ずし
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ａ用である。しかも、
この強磁性合金を用いて得られるＦｅ−Ｂ−Ｒ系磁気異
方性焼結永久磁石の磁気特性はハードフェライト磁石以
上の特性を有しく保磁力１１１ｃ≧１　ｋｏｅ　＊残留
磁束密度Ｂｒ≧４　ｋＧ、最大エネルギ積（Ｂｌｌ）ｓ
ａｘ≧４ＭＧＯｅ）特に好ましい組成範囲においては希
土類コバルト磁石と同等以上の極めて高いエネルギ積を
示すことができる。

以上の通りこのＦｅ−Ｂ−Ｒ系強磁性合金は従来のアル
ニコや希土類コバルト磁石材料に置き変わり得る新しい
強磁性合金であるが、一方、このＦｅ−Ｂ−Ｒ三元系強
磁性合金のキュリ一点（温度）は、特願昭５９−２４６
８９７に開示の通り一般に３００℃前後、最高３７０℃
である。このキュリ一点は、従来のアルニコ系ないしＲ
−Ｃｏ系の永久磁石材料の約８００℃のキュリ一点と比
べてかなり低いものである。従って、Ｆｅ−Ｂ−Ｒ系永
久磁石（Ｊｒ）ｉ料）は、従来のアルニコ系やＲ−Ｃｏ
系磁石（材料）に比して磁気特性の温度依存性が大であ
り、高温においては磁気特性の低下が生ずる。本発明者
の研究の結果によれば、Ｆｅ−Ｂ−Ｒ系焼結磁石（材料
）は約１００℃以上の温度で使用するとその温度特性が
劣化するため、約７０℃以下の通常の温度範囲で使用す
ることが適当であることが判明した。

この様に永久磁石材料にとって磁気特性の温度依存性が
大きい、即ちキュリ一点が低いことはその使用範囲が狭
められることとなり、Ｆｅ−Ｂ−Ｒ系永久磁石材料を広
範囲の用途に使用するためにはキュリ一点を上昇せしめ
、温度特性を改善することが必要であった。

本発明は、かかるＦｅ−Ｂ−Ｒ系永久磁石材料において
、その温度特性を改良することを併せて目的とする。

本発明はＦｅ−Ｂ−Ｒ系強磁性合金においてキュリ一温
度を改良する為に、Ｆｅの一部をＣ。

で置換することが効果的であることを知見するとともに
、Ａｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｚｒ。

Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｇｅ、Ｓｂ、Ｓｎ。

Ｂｉ、Ｎｉ及びＷよりなる群から選択された特定の添加
元素Ｍを所定％をもって加えることにより、先願（特願
昭５７−１４５０７２）に係るＦｅ−Ｂ−Ｒ三元系強磁
性合金と同様に、前述した目的を達成するものである。

即ち１本発明の強磁性合金は次の通りである。

第１発明：原子百分比でＲ（ＲはＮｄとＰｒの一種又は
二種）８〜３０％、８２〜２８％、下記所定％以下（０
％を除く）の添加光ｆ：Ｍの一種又は二種以上（但し添
加元素Ｍが二種以上のときは１Ｍ合量は当該添加元素の
うち最大所定％を有するものの当該所定％以下）、及び
残部実質的にＦｅから成り、前記Ｆｅの一部を全組成に
対して５０％以下（０％を除く）のＣｏで置換したこと
を特徴とする強磁性合金；Ａぶ　９．５％、　　　Ｔｉ４．５％。

■９．５％、　　　　Ｃｒ８．５％。

Ｍｎ　　８　　％、　　　　Ｚｒ５．５％。

Ｈｆ５．５％、　　　Ｎ　ｂ　１２．５％。

Ｔ　ａ　１０．５％、　　　Ｍｏ９．５％。

Ｇｅ　　７　　％、　　　　Ｓｂ２．５％。

Ｓｎ３．５％、　　　Ｂｉ５　　％。

Ｎｉ　　８　　％、及びＷ　　９．５％゜第２発明：原
子百分比でＲ（ＲはＮｄ、Ｐｒ。

Ｄｙ、Ｈａ、Ｔｂ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｇｄ、Ｙのうち少なく
とも一種で、かつＲの５０％以上はＮｄとＰｒの一種又
は二Ｍ）８〜３０％、８２〜２８％、下記所定％以下（
０％を除く）の添加元素Ｍの一種又は二種以上（但し添
加元素Ｍが二種以上のときは９Ｍ合量は当該添加元素の
うち最大所定％を存するものの当該所定％以下）、及び
残部実質的にＦｅから成り、前記Ｆｅの一部を全組成に
対して５０％以下（０％を除く）のＣｏで置換したこと
を特徴とする強磁性合金（添加元素Ｍの所定％は第１発
明におけるものと同じ）。

本出願人の先願に係るＦｅ−Ｂ−Ｒ系合金と同様に１本
発明のＦｅ−Ｃｏ−Ｂ−Ｒ−Ｍ系合金を用いて実用永久
磁石を製造できる。例えば９合金を溶成、冷却１例えば
鋳造し、生成合金を粉末化した後磁界中にて成形し焼結
することにより適当なミクロ組織を形成することによっ
て、最も効果的に実用高性能永久磁石を得ることができ
る。

本発明においては、Ｆｅの一部を全組成に対して５０％
以下のＣｏで置換することによって（Ｆｅ、Ｃｏ）−Ｂ
−Ｒ化合物を基礎とした新規なＦ　ｅ−Ｃｏ−Ｂ−Ｒ−
Ｍ系強磁性合金を提供するものである。

このＣｏの含有によって、Ｆｅ−Ｂ−Ｒ系をベースとし
て実用上充分に高いキュリ一点を備え温度依存性を軽減
させることができる。さらに所定のＭを食付することに
よってＦｅ−Ｂ−Ｒ三元系と同様に従来のハードフェラ
イト磁性材料と同等以上の磁気特性（保磁力等）を備え
た全く新規な強磁性合金を提供できる。Ｍとしては、前
記の如（Ａ、ｇ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｇｅ。

Ｎｂ、Ｍｏ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔａ。

Ｗ、Ｂｉがあり、その一種又は二種以上を用いる。加え
て、　　１１１ｃは一般に温度上昇と共に低下するが上
記ＭのうちＶ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｗ。

ＭＯ，Ａ、５等の含有によって常温時の　ｌ　Ｈｃを高
めることにより、高温度に曝されても減磁が実質的に生
じないようにすることができる。従って。

苛酷な環境２例えば磁石の薄型化に併う強い反磁界、コ
イルや他の磁石によって加えられる強い逆磁界２　これ
らに加えて機器の高速化、高負荷化による高温環境等に
さらされてもこれらの用途に適合しうる永久磁石材料が
４本発明により提供される。Ｆｅ−Ｂ−Ｒ三元系と同様
に本発明のＦｅ−Ｃｏ−Ｂ−Ｒ−Ｍ系合金も高い異方性
磁界を示し磁界中配向能力を有するので、特に異方性磁
石用材料としてａ用である。

なおＭとして２種以上用いる場合１Ｍ合量は。

当該添加元素のうち最大所定値を釘するものの所定％以
下とし、夫々は前記の所定値以下とする。

また、このＭの添加は、夫々の態様において残留磁化Ｂ
ｒの漸次の低下を招くので１Ｍの含有量は。

少くとも残留磁化Ｂｒが従来のハードフェライトのＢｒ
値と同等量」−の範囲としかつ従来品と同等以上の高保
磁力を示す磁気異方性磁石を提供できるものが本発明の
対象として把握される。かくて本発明合金は従来のフェ
ライト磁石と同等以上の磁気特性（エネルギ積約４　Ｍ
ＧＯｃ以上）を示す永久磁石を提供可能なものである。

本発明の強磁性合金において、その形態は問わず、鋳塊
あるいは粉体等の公知の形態の永久磁石用の素材の他、
任意の形態からなる永久磁石材料をも包含する。

本発明の強磁性合金の組成範囲の限定理由は後述する実
施例によって詳細に説明するが、特に本発明を最も効果
的に用いた場合、すなわち、磁気異方性焼結永久磁石と
して用いた場合にハードフェライトと同等以上の磁気特
性を得ることが可能な組成範囲を選定した。

本発明のＦｅ−Ｃｏ−Ｂ−Ｒ−Ｍ系合金において、Ｒ，
Ｂの組成範囲は２本出願人の先願に係るＦｅ−Ｂ−Ｒ系
合金の場合と基本的に同様にして定められる。即ち、異
方性焼結体としたとき保磁力１１１ｃ≧１　ｋｏｃを満
たすためＢは２％以上（原子比、以下特記なき場合同じ
）とし、ハードフェライトの残留磁束密度Ｂｒ　（約４
　ｋＧ）以上とするためにＢは２８％以下とする。Ｒは
、保磁力を１　ｋｏｃ以上とするため８％以上必要であ
り、また燃え易く工業的取扱、製造上の困難のため、３
０％以下とする。このＢ、Ｒ範囲において最大エネルギ
積（Ｂ　Ｉｆ　）ｆｆｉａＸはハードフェライトと同等
量」二となる。

本発明の強磁性合金は、既述の８〜３０％Ｒ，２〜２８
％Ｂ、残部Ｆｅの全範囲において、Ｃｏ及び添加元素Ｍ
の含有の角°幼性が認められており、このＦｅ−Ｂ−Ｒ
の範囲外では、ｑ効ではない。

本発明の強磁性合金は工業的に入手可能な材料を用いて
製造可能であり、その出発原料として次の如き金属を用
いることができる。

希土類元素Ｒとしては、軽希土類及び重希土類更にはＹ
を包含する希土類元素であり、そのうち所定の一種以」
二を用いる。即ちこのＲとしては。

Ｎｄ、Ｐｒ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ。

Ｅｒ、Ｅｕ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｐｍ、Ｔｍ、Ｙｂ。

Ｌｕ及びＹが包含される。Ｒとしては、Ｎｄ。

Ｐｒの一種または二種をもって足りる。Ｎｄ。

Ｐｒは資源的にＳｍなどに比べて豊富であり。

しかも一般に用途が余りないため、余剰気味であり、こ
のような軽希土類元素を１本発明の強磁性合金の中心的
元素とすることは、極めて有利である。さらに、これら
Ｎｄ、ＰｒをＲの５０％以上として他のＤｙ、Ｈｏ、Ｔ
ｂ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｇｄ。

Ｙのうち少なくとも一種を混合して用いることができる
。実用上は二種以上の混合物（ミツシュメタル、ジジム
等）を入手上の便宜等の理由により用いることができる
。なお、この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（他の希土類元
素、Ｃａ。

Ｍｇ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｃ，Ｏ等）を倉荷するもので差支え
ない。

Ｂ（ホウ素）としては、純ボロン又はフェロボロンを用
いることができ、不純物としてＡＪ。

Ｓｔ、Ｃ等を含むものも用いることができる。

Ｃｏとしては、市販の工業用グレードのＣｏを用いるこ
とができる。また、これら構成元素の２以上から成る合
金も用いることができる。

尚１本発明の強磁性合金はＣ，Ｓ、Ｐ、Ｃａ。

Ｍｇ、ｏ、ｓｉ等工業的製造上不可避な不純物の存在を
許容できる。これらの不純物は、原料或いは製造工程か
ら混入することが多く１合計５％以下が好ましい。また
Ｂの一部をＣ，Ｐ、Ｓｔ等により置換することも可能で
ある。

〈実施例〉以下本発明について、実験例及び実施例を引照しつつ詳
述するが１本発明はこれらに限定されるものではない。

種々の添加元素Ｍを含むＦｅ−Ｃｏ−Ｂ−Ｒ−Ｍ合金（
但しＭは一種又は二種以上）試料を次の方法で作成した
。

合金を高周波溶解し、水冷銅鋳型に鋳造。

出発原料はＦｅとして純度９９　、９％の電解鉄、Ｂと
してフェロボロン合金及び９９％の純度のボロンを用い
、Ｒとして純度９９．７％以上のもの（不純物は主とし
て他の希土類金属）、Ｃｏとして純度９９　、９％の電
解Ｃｏを使用した。添加元素Ｍとして、純度９９％のＴ
ｉ、Ｍｏ、Ｂ　ｉ、Ｍｎ、Ｓｂ。

Ｎｉ、Ｔａ、９８％のＷ、　９９．９％のＡＪ、９５％
のＨｆ、９９．９％のＧｅ、Ｓｎ、またＶとして８１．
２％のＶを含むフェロバナジウム、Ｎｂとして６７．６
％のＮｂを含むフェロニオブ、Ｃｒとして６１．９％の
Ｃｒを含むフェロクロム及びＺｒとして７５．５％のＺ
ｒを含むフェロジルコニウムを使用した（なお純度は重
量％）；この合金を用いて永久磁石試料を次のように作成した。

（１）粉砕ニスタンプミルにより３５メツシユスルーま
でに粗粉砕し１次いでボールミルにより３時間磁界中配
向可能な結晶粒子に微粉砕（３〜ｌＯ趨）；（２）磁界中（１ｏｋｏｅ）配向、成形（Ｌ、５ｔ／Ｃ
ｍ２にて加圧）；（３）焼結　１０００〜１２００℃１時間Ａｒ中。焼結
後放冷。

多種多用な組成の上記試料について１ｌｌｃ、　Ｂｒ。

（１３１１）　ａ　ａ　ｘ等の測定により詳細な磁石特
性の検討を行った結果、ＣｏとともにＭを１種あるいは
２　Ｍ１以−１−含むＦ　ｅ　−Ｃｏ　−Ｂ　−Ｒ−Ｍ
系合金において、高い永久磁石特性を示す領域が存在す
ることが判明した。前述の工程と同様にして製造した試
料により、　　（８１，５−ｘ）　Ｆｅ−１０Ｃｏ−８
８−ｘＮｄ−０，５Ａ、ｇの系においてＸを０〜４０に
変化させてＮｄＥｉｌｔとＤｒ、　　ＩＩ［ｃとの関係
を調べた。その結果を第６図に示す。さらに、　　（７
４，５−ｘ）　Ｆｅ−ＩＯｃ　ｏ　−ｘ　Ｂ　−１５Ｎ
　ｄ　−０，５Ａ　ｐの系においてＸをθ〜３５に変化
させてＢＷとＤｒ、　　ｌ１ｌｃとの関係を調べ、その
結果を第７図に示す。Ｆｅ−Ｃｏ−Ｂ−Ｒ−Ｍ系におけ
るＢ、ＲのＢｒ、　　１１１ｃに対する基本的傾向は、
Ｎｄ以外の希土類元素、Ａ１以外のＭの場合でも基本的
に第６．７図と同様である。’＞’Ｓ　１表に代表的な
試料について、永久磁石特性として最も重要な最大エネ
ルギ積（Ｂ　Ｈ）ｔａ　ａ　ｘを示す。第１表中、Ｆｅ
は残部である。尚、前記永久磁石試料の作成工程におい
て微粉砕後の合金（粉末状態）での特性を調べたところ
、　　１１１ｃは１　ｋｏｃ以上を示していた。

第１表から、　　Ｆｅ−Ｃｏ−Ｂ−Ｒ−Ｍ系磁石は広い
組成範囲にわたって１０ＭＧＯｅ以上の高いエネルギ積
を有していることが分る。この表には主としてＮｄ、Ｐ
ｒを含む合金の例を掲裁したが、他の所定Ｒとの組合せ
についても本発明合金は良好な。

永久磁石特性を示す。しかし、既述の通り、　ＮｄやＰ
ｒは、希土類鉱石中に比較的多量に含まれており、こと
にＮｄは大量に使用される用途がまだ知られていないの
で、これらを主体として使用できることは他の希少な希
土類（Ｓｍ、Ｙ、等）を主原料としなければならない永
久磁石材料と比較するとはるかに存利である。

Ｆｅ−Ｃｏ−Ｂ−Ｒ−Ｍ系強磁性合金において、Ｃｏは
含’Ｑｍが２５％以下のとき（Ｂｌｌ）ｗａｘにあまり
大きい役割を果たさない。例えば、試料に４ｇとＮα５
０．魔５８とＮα６０．及び＆６８と魔７０等を夫々比
較すると、これらの合金の組成差はほとんどＣ。

量の差だけ（Ｉ　ＣｏとＬＯＣｏ）で、この差によって
、　（Ｂ　ＩＩ　）　ｍ　ａ　Ｘは１，５％程度しか違
わない。Ｃｏ（１）役割は、これらの合金のキュリ一点
を上げることである。

一般にＦｅ合金へのＣｏの添加の際、Ｃｏ添加量の増大
に従いキュリ一点（Ｔｃ）が上昇するものと下降するも
のと両方が認められている。そのためＦｅをＣｏで置換
することは、一般的には複雑な結果を生来し、その結果
の予測は困難である。

例えばＲＦ　ｅ　ｓ化合物のＦｅをＣｏで置換して行く
と、Ｃｏｎの増大に併いＴｅはまず上昇するがＦｅをｌ
／２置換したＲ（Ｆｅ　　　Ｃ。

Ｏ，５０，５）３付近で極大に達し、その後低下してしまう。またＦ　ｅ　
２　Ｂ合金の場合には、ＦｅのＣｏによる置換によりＴ
ｃは単調に低下する。

本発明によるＦｅ−Ｃｏ−Ｂ−Ｒ−Ｍ系強磁性合金にお
いては、第１図として例示する系（７６−ｘ）Ｆｅ−ｘ
Ｃｏ−８Ｂ−１５Ｎｄ−ＩＭにおいて明らかな通り、Ｃ
ｏ置換量（ｘ）の増大に併いＴｃは当初急速に増大し、
以後徐々に増大する。

この傾向はＲの種類によらず同様な傾向が確認される。

又Ｃｏの置換量はわずか（例えば０．１〜１％）でもＴ
ｃ増大に有効でありＣｏの置換量により約３１０〜約７
５０℃の任意のＴｃをもつ強磁性合金が得られる。又第
１図よりキュリ一点はＣｏ含有量の増大にともなって大
きく上昇していくことが分るが、この傾向は添加元素Ｍ
によってあまり変化しないことが確認される。

Ｃｏ９Ｑｒ；ｉが２５％を超えると（Ｂｌｌ）ｓａｗは
徐々に低下していき、３５％を超えると急激な低下が起
こる。これは、主として磁性材料の　１１１ｃの低下に
よる。Ｃｏｆｆ１が５０％になると（Ｂｌｌ）ａ＋Ｈｘ
は４　ＭＧＯｏ程度（ハードフェライトのレベル）にま
で低下する。

したがって、Ｃｏｍは５０％が限度である。さらにＣｏ
ｎが３５％以下の方が所定量の添加元素Ｍを含む場合に
も（Ｂｌｌ）ｗａｘが最高級アルニコの１０ＭＧＯｅを
超え、原料価格も低くなるので、望ましい。なお好まし
い添加元素Ｍの場合、Ｃｏ３５％でなお２０ＭＧＯｏ近
く出る（試料に５７．８７等）。

本発明のＦｅ−Ｃｏ”−Ｂ−Ｒ−Ｍ系強磁性合金はＣｏ
を含有しないＦｅ−Ｂ−Ｒ三元系強磁性合金と比較して
キュリ一点が高く良好な温度特性を示し、　Ｂｒはほぼ
同程度、　　ｌ１ｌｃは同等以上或いは少し低いが、Ｃ
ｏ添加により角形性が改善されるため、（Ｃｏ量の多い
場合を除き）　（Ｂｌｌ）ａ＋ａｘは同等か或いはそれ
以上である。

またＣｏはＦｅに比べて耐食性を有するので。

Ｃｏを含有することにより耐食性を付与することも可能
となる。即ち、更に得られた焼結体（第１表磁５）を８
０℃、相対湿度９０％の恒温恒湿槽に２００時間置き、
酸化による重量変化を測定した処９本発明に係る試料（
Ｎα５）はＣｏを含まない試料（Ｆｅ−８Ｂ−１５Ｎｄ
）に比べて’ｉｆｉ　ｆｉｔ増加の割合が著しく低く、
又Ｃｏの添加量に応じてその効果が顕著に認められた。

又Ｃｏは５％未満でもＴｃ増大に寄与し、特に５％以」
二でＢｒの温度係数的０．１％／℃以下を示し、２５％
以下では他の特性を損うことなく、Ｔｅの増大に寄与す
る。

第２図に、　　Ｆｅ−Ｃｏ−Ｂ−Ｒ−Ｍ系合金からなる
焼結磁石の代表例及び比較のためにＭを含まないＦｅ−
Ｃｏ−Ｂ−Ｒ系磁石の代表例の減磁曲線を示す。図中１
は添加元素Ｍを含まない磁石。

２はＮｂ添加（試料Ｎα５３）磁石、３はＷ添加（試料
Ｎα８３）磁石の減磁曲線である。

これら以外のＶ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、ＡＪにおいても同
様に　１ｌｌｃ向上効果が認められた。これらのＭ添加
による　１ｌｌｅの向上は、磁石の安定性を増し、その
用途が拡大される。しかし、これらのＭは非磁性の元素
であるため、添加量の増大によって、　Ｂｒが低下して
いき、そのため（ＢＨ）ｗａｘが減少する。（Ｂｌｌ）
ａ＋ａｘは少し低くなっても、高い　１１１ｃが必要と
される用途は最近ことに多くなってきたため、これらの
Ｍを含む合金は大変ａ用であるが。

但しく１３１１）ｍｉｘは４　ＭＧＯｅ以上の範囲が冑
用である。

次に添加元素Ｍの夫々の添加のＢｒに及ぼす効果を明ら
かにするため、その添加量を変化させて実験によりＢ「
の変化を測定し、その結果を第３図〜第５図に示す。Ｂ
ｉ、Ｍｎ、Ｎｉを除く添加元素Ｍ　（Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ
、Ｖ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｃｒ。

Ｗ、Ｍｏ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｇｅ、Ａｉ）の添加量の上限は
、第３図〜第５図に示す通り、異方性焼結体としたとき
ハードフェライトのＢ「約４ｋＧと同等以上の範囲とし
て定められる。さらに、　Ｂｒの観点からの好ましい範
囲は、　Ｂｒを８．５．　８．１０ｋＧ等の段階をもっ
て区画することにより夫々第３図〜第５図から明らかに
読むことができる。これらの図からハードフェライトの
レベルのエネルギ積（Ｂｌｌ）ｍａｘ約４　ＭＧＯｅと
同等以上の範囲として添加元素Ｍの添加はの上限は次の
ようになる。

Ａｉ！９．５％、　　　　Ｔｉ４．５％。

■９．５％、　　　　Ｃｒ８．５％。

Ｍｎ８％、　　　　　Ｚｒ５．５％。

Ｈｆ５．５％、　　　　Ｎ　ｂ　１２．５％。

Ｔ　　ａ　　１０．５％、　　　　　　Ｍｏ９．５％。

Ｇｅ　　７　　　％、　　　　　　Ｓｂ２．５％。

Ｓｎ３．５％、　　　　　　Ｂｉ　　５　　　％。

Ｎｉ　　８　　％、及びＷ９．５％。

Ｍｎ、Ｎｉは多量に添加すると、　　ＩＨｃが減少する
がＮｉは強磁性元素であるため、　Ｂｒは余り低下しな
い（第４図参照）。そのため、Ｎｉの上限はＩ　Ｈｃを
１　ｋＯｃ以上とするため８％とし、　　ｌ１ｌｃの減
少の観点からはＮｉは４．５％以下が好ましい。

Ｍｎ添加はＢｒ減少に与える影響はＮｉよりは大である
が急激ではない。かくて、Ｍｎの上限は　Ｉｔｌｃを１
　ｋＯｅ以上とするため８％とし、　　ｌ１ｌｃの減少
の観点からはＭｎ　　３．５％以下が好ましい。

Ｂｉについては、その蒸気圧が極めて高＜Ｂｉ５％を超
える合金の製造が、事実上不可能であり５％以下とする
。

上記元素を２種以上含有する場合には、第３〜５図に示
す各添加元素の特性曲線を合成したものとほぼ同様なり
「曲線を示す。それぞれの元素の含有量は上記％以下で
、かつ、その含量が各元素に対する上記％の最大値以下
となるようにする。

Ｍ添加量のさらに望ましい範囲は、　　（Ｔ３１１）ｗ
ａｘがｆ＆　４級アルニコの１０ＭＧＯｅを越える範囲
から決められる。（Ｂｉｔ）ｗａｘが１０ＭＧＯｅ以上
であるためには、　Ｂｒは［ｆ、５ｋＧ以上とすること
が好ましい。

第３図〜第５図からＢ「が（ｉ、５ｋＧとなるＭ添加量
の上限が次のように望ましい範囲として決定される（但
しＭｎ、Ｎｉはｌ１ｌｃの観点から定められる）。

八ぶ７．５％、　　　Ｔｉ　　４　　％。

■　８　％、　　　Ｃｒ８．５％゜Ｍｎ３．５％、　　　Ｚｒ４．５％。

Ｈｆ４．５％、　　　Ｎ　ｂ　１０．５％。

Ｔａ９．５％、　　　Ｍｏ　７．５９ｏ。

Ｇ　ｅ　５．５％．　　　Ｓ　ｂ　　１．５％゜Ｓｎ２
．５％、　　　Ｂｉ　　５　　％。

Ｎｉ４．５％、及びＷ　７．５％。

さらにＲの範囲を１１〜２４％、Ｂの範囲を４〜２４％
、残部Ｆｅ（Ｃｏの置換量を３５％以下）とすることで
（１３１１）ｌｌａｘ　１０ＭＧＯｅ以上の磁気異方性
焼結永久磁石を得ることができる。より好ましい態様に
おいて２本発明の強磁性合金は（Ｉ３１１）ｗａｘ　１
５．２Ｇ。

２５、３０さらに３３ＭＧＯｃ以上の各特性を示す磁気
異方性焼結永久磁石を提供できる。

添加元素Ｍはその添加量の増大と共に、一般にＢｒが減
少しているが、好ましい範囲内では（Ｂｌｌ）ｆｆｌａ
ｘはＭ無添加の場合と同等程度の値となり、最高３３Ｍ
ＧＯｃ以上にも達する。又特定のＭの添加による保磁力
の増大は、既述の通り、その磁気特性の安定化に資する
のでＣｏによるキュリ一点の上昇と相俟って、実用的に
極めて安定なかつ高エネルギ積の磁気異方性焼結永久磁
石が得られる。

なおＭの添加口は、　Ｂｒ減少傾向、　（ＢＨ）＋ｅａ
ｘへの影響を考慮すると、０．１〜３％が最も望ましい
。

又Ｍとしては第３図〜第５図より明らかな様にＶ、Ｔａ
、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｗ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｎｉ。

Ａｊ）は比較的多量に添加してもＢ「を著しく低下させ
ることなく　（例えば８％添加してもＢｒは４ｋＧ以上
）、特にＮｉ、Ｍｎを除（Ｖ、Ｔａ、Ｎｂ。

Ｃｒ、Ｗ、Ｍｏ、Ａｊ！は広い範囲において目ＩＣ向上
に寄１テする。

（以下余白）第１表（１）第１表（２）第１表（３）第１表（４）第１表（５）第１表（８）第１表（７）以上詳述の通り２本発明は、新規なＦｅ−Ｃ。

−Ｂ−Ｒ−Ｍ系強磁性合金、即ちＦｅを主体とし、また
Ｒとしても資源的に豊富であり］二業上入手し易い希土
類元素（Ｎｄ、Ｐ　ｒ）を主体とした（Ｆｅ、Ｃｏ）−
Ｂ−Ｒ化合物をベースとする強磁性合金であり、特に永
久磁石材料としてｑ用である。これを用いることにより
ハードフェライト以上の磁気特性を有し、Ｓｍ−Ｃｏ系
材料にも代替し得るＦｅ−Ｃｏ−Ｂ−Ｒ−Ｍ系磁気異方
性焼結体永久磁石の提供も可能としたもので、工業的に
極めて高い価値をもつものである。特に永久磁石材料と
しての利点は、従来のＳｍ−Ｃｏ系と対比するとその主
成分元素の点で極めて顕著になる。加えて、Ｆｅ−Ｂ−
Ｒ三元系強磁性合金と対比してみても、Ｃｏの含有によ
り実用上充分高いキュリ一点を備え、さらに特定の添加
元素Ｍの含有によって焼結磁石の保磁力の増大も可能な
らしめ、応用範囲を拡げ実用的価値を高めることにも寄
与し得る。

【図面の簡単な説明】第１図は（７Ｂ−ｘ）　Ｆｅ−ｘＣｏ−８Ｂ　−１５Ｎ
　ｄ　−Ｉ　Ｍ系合金からなる異方性焼結磁石について
Ｃｏ含有！（横軸）とキュリ一点（縦軸）との関係を示
すグラフ。第２図は２Ｍを含有しない試料（５７Ｆｅ−２０Ｃｏ　
−８Ｂ　−１５Ｎ　ｄ　）　、試料４５３　（５８Ｆ　
ｅ　−２０Ｃｏ　−８Ｂ　−１５Ｎ　ｄ　−Ｉ　Ｎ　ｂ
　）及び試料Ｎａ８３（５８Ｆｅ−２０Ｃｏ−８Ｂ−１
５Ｎｄ−ＩＷ）からなる異方性焼結磁石について、減磁
曲線（横軸磁界Ｈ（ｋＯｅ）、縦軸磁化４　ｙｒ　Ｉ　
（ｋＧ））を示すグラフ。第３〜５図は、　　（６２〜ｘ）　Ｆｅ−１５ｃｏ−８
Ｂ−１５Ｎ　ｄ　−ｘ　Ｍ系合金からなる異方性焼結磁
石について、添加元素Ｍの添加量（横軸）と残留磁化Ｂ
ｒ（ｋＧ）との関係を示すグラフ。第６図は、　　（８１，５−ｘ）　Ｆｅ−１０Ｃｏ−８
８−ｘＮｄ−０，５ＡＪ系合金からなる異方性焼結磁石
において、Ｎｃｌ（横軸原子％）と　１１１ｃ、　Ｂｒ
との関係を示すグラフ。第７図は、　　（７４，５−ｘ）　Ｆｅ−１０Ｃｏ−ｘ
Ｂ　−１５Ｎ　ｄ　−０，５Ａβ系合金からなる異方性
焼結磁石において、ＢＲ（横軸原子％）とＩＨｃ、　Ｂ
ｒとの関係を示すグラフ、及び第８図は、　　（９４，５−ｘ−ｙ）　Ｆｅ−５Ｃｏ　
−ｙ　Ｂ　−ｘ　Ｎ　ｄ　−０，５Ａ　Ｉ系合金からな
る異方性焼結磁石において、　　（９４，５−ｘ−ｙ）
　Ｆｅ−ｙＢ’　−ｘＮｄ三成分に対する（ＢＨ）ｍａ
ｘ等高線図。を夫々に示す。出願人　　住友特殊金属株式会社代理人　　　弁理士　　加　藤　朝　道（他１名）第１図Ｃｏノ策壬百会比　Ｘ（％）第３図Ｘ（％）第４図′ 第５図第６図Ｎｄ量　（原子％）（８１，５−ｘ）　Ｆ　ｅ　・１０Ｃｏ　・８　Ｂ−ｘ
Ｎｄ　Φ０．５ＡＪ第７図日量（涼÷％）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）原子百分比でＲ（ＲはＮｄとＰｒの一種又は二種
）８〜３０％、Ｂ２〜２８％、下記所定％以下（０％を
除く）の添加元素Ｍの一種又は二種以上（但し添加元素
Ｍが二種以上のときは、Ｍ合量は当該添加元素のうち最
大所定％を有するものの当該所定％以下）、及び残部実
質的にＦｅから成り、前記Ｆｅの一部を全組成に対して
５０％以下（０％を除く）のＣｏで置換したことを特徴
とする強磁性合金；Ａｌ９．５％、Ｔｉ４．５％、Ｖ９．５％、Ｃｒ８．５％、Ｍｎ８％、Ｚｒ５．５％、Ｈｆ５．５％、Ｎｂ１２．５％、Ｔａ１０．５％、Ｍｏ９．５％、Ｇｅ７％、Ｓｂ２．５％、Ｓｎ３．５％、Ｂｉ５％、Ｎｉ８％、及びＷ９．５％。
（２）原子百分比でＲ（ＲはＮｄ、Ｐｒ、Ｄｙ、Ｈｏ、
Ｔｂ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｇｄ、Ｙのうち少なくとも一種で、
かつＲの５０％以上はＮｄとＰｒの一種又は二種）８〜
３０％、Ｂ２〜２８％、下記所定％以下（０％を除く）
の添加元素Ｍの一種又は二種以上（但し添加元素Ｍが二
種以上のときは、Ｍ合量は当該添加元素のうち最大所定
％を有するものの当該所定％以下）、及び残部実質的に
Ｆｅから成り、前記Ｆｅの一部を全組成に対して５０％
以下（０％を除く）のＣｏで置換したことを特徴とする
強磁性合金；Ａｌ９．５％、Ｔｉ４．５％。Ｖ９．５％、Ｃｒ８．５％。Ｍｎ８％、Ｚｒ５．５％、Ｈｆ５．５％、Ｎｂ１２．５％、Ｔａ１０．５％、Ｍｏ９．５％、Ｇｅ７％、Ｓｂ２．５％、Ｓｎ３．５％、Ｂｉ５％、Ｎｉ８％、及びＷ９．５％。