![]() Aimant a base de fer-elements de terres rares et procede de production
专利摘要:
公开号:WO1988006797A1 申请号:PCT/JP1988/000225 申请日:1988-03-01 公开日:1988-09-07 发明作者:Koji Akioka;Osamu Kobayashi;Tatsuya Shimoda 申请人:Seiko Epson Corporation; IPC主号:C21D8-00
专利说明:
[0001] 明 細 書 希土類一鉄系永久磁石及びその製造方法 技 術 分 野 [0002] 本発明は、 希土類元素と鉄を主成分とする、 希土類一鉄系永久磁石及びそ の製造方法に関する。 背 景 技 術 [0003] 永久磁石は、 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 器まで、 幅広い分野で使用されている重要な電気、 電子材料の一つである。 最近の電気製品の小型化、 高効率化の要求にともない、 永久磁石もますます 高性能化が求められている。 [0004] 現在使用されている永久磁石のう ち代表的なものは、 アルニコ磁石、 ハー ドフユライ ト磁石及び希土類一遷移金属系磁石である。 このう ち希土類一還 移金属系磁石である希土類ーコバルト系永久磁石.や希土類一鉄系永久磁石は、 高い磁気性能が得られるので、 従来から多く の研究開発が成されている。 特 に希土類一鉄系永久磁石は、 高価な原料であるコバルトを多量に使用する希 土類ーコ バルト系永久磁石に比べて、 安価で高性能な永久磁石を提供できる 可能性が髙いため、 最近注目を集めている磁石である。 [0005] 従来、 これら希土類一鉄系永久磁石については、 以下の 3通りの製造方法 によるものが報告されている。 [0006] (1) 粉末冶金法に基づく焼結法による磁石 (特開昭 5 9 - 4 6 0 0 8号公 報参照) 。 [0007] (2) アモルファ ス合金を製造するのに用いられる急冷薄帯製造装置で厚さ 3 0 πι程度の急冷薄片を作り、 その薄片を樹脂で結合した磁石 (特開 昭 5 9— 2 1 1 5 4 9号公報参照) 。 [0008] (3) 前記 (2)の方法で作られた薄片に、 2段階のホッ トプレス法で機械的配 向処理を施した磁石 (特開昭 6 0 - 1 0 0 4 0 2号公報参照) 。 [0009] 0 5 さらに我々は、 日本特許出願昭和 6 1年第 1 4 4 5 3 2号 (特開昭 6 2 一 [0010] 2 7 6 8 0 3号公報参照) において、 鋅造ィ ンゴッ トに、 1段階の熱藺加工 により機梂的配商処理を施した磁石 (以下 (4)の方法と言う) を提案した。 前記 (1)の方法は、 まず溶解, 籙造により合金イ ンゴッ トを作製し、 粉碎し て粒度が 3 m程度の磁石粉とし、 この磁石粉と成形助剤となるバインダー 1 0 とを混練し、 磁場中でブレス成形して成形体とした後、 アルゴン雰囲気中で 1 1 0 0で前後の温度で 1時間焼結し、 その後室温まで急冷するものである。 さらに焼結後、 6 0 0で前後の温度で熱処理することにより保磁力を向上さ せる。 [0011] 前記 (2)の方法は、 まず急冷薄帯製造装置の最適な面耘数で、 R— F e— B i s 合金の急冷薄帯を作るものである。 得られた急冷薄帯は、 厚さ 3 0 程度 のリボン伏の薄帯で、 直径が 1 0 0 0 人以下の結晶粒'の集合体であり、 脆く て割れ易く、 また結晶粒は等方的に分布しているので、 磁気的にも等方性で ある。 次にこの薄帯を適当な粒度に粉碎し、 樹脂と混練してプレス成形する。 前記 (3)の方法は、 f 記 (2)の方法で得られたリボン状の薄帯あるいは薄片に、 2 0 真空 Φあるいは不活性ガス雰囲気中で、 2段階のホッ トプレス法による機搣 的配向処理を施し、 鑀密で異方性を有する R— F e— B磁石を得るものであ る。 このプレス過程では、 一軸性の圧力が加えられ、 磁化容易軸がブレス方 向と平行に配向して異方性化する。 [0012] なお、 この方法では最初に得られるリボン状蘀帯の結晶粒は、 それが最大 の保磁力を示す時の粒径よりも小さめにしておき、 次のホッ トプレス中に結 晶粒の粗大化が生じて最適の粒径になるようにしている。 [0013] 前記 (4)の方法は、 溶解, 铸造により作製した合金イ ンゴッ トを、 真空中あ るいは、 不活性ガス雰囲気中で熱間加工することにより、 異方性を有する R — F e — B磁石を得るものである。 [0014] この方法では、 前記 (3)の方法と同じように、 磁化容易軸が加工方向と平行 に配向して異方性化するが、 熱間加工は 1段階だけである点と、 結晶粒は熱 間加工によつて逆に小さ くなるという点で、 前記 (3)の方法とは異なる。 [0015] 上記の従来技術により、 希土類一鉄系永久磁石は一応作製できるのである が、 これらの従来技術は、 以下に述べるような欠点を有している。 [0016] 前記 (1)の方法は、 合金を粉末にするのが必須であるが、 R— F e — B系合 金は酸素に対して非常に活性であるので、 粉末化すると余計酸化が激しくな り、 焼結体中の酸素濃度はどう しても高く なつてしまう。 また粉末を成形す るときには、 例えばステアリ ン酸亜鉛のような成形助剤を使用しなければな らない。 この成形助剤ば、 焼結工程で前もって取り除かれるのであるが、 完 全には取り除かれず、 数割程度は焼結体の中に炭素の形で残ってしまう。 こ の炭素は R— F e — B永久磁石の磁気性能を著しく低下させる。 成形助剤を 加えてプレス成形した後の成形体はグリ一ン体と言われ、 これは非常に脆く、 ハンドリ ングが難しい。 したがって焼結炉にきれいに並べて入れるために相 当の手間がかかるのも大きな欠点である。 [0017] これらの欠点があるので、 一般的に言って R— F e 一 B系の焼結磁石の製 造には、 高価な設備が必要になるばかりでなく、 生産効率が悪く、 磁石の製 造費が高く なつてしまう。 したがって、 R— F e — B系永久磁石の、 原料費 が安いという特徴を充分に活かすことができる磁石とは言い難い。 [0018] 前記 (?)及び (3)の方法は、 急冷薄帯製造装置を必要とする。 この装置は、 現 在のところ大変生産性が悪く、 しかも高価である。 さらに (2)の方法により得 られる永久磁石は、 原理的に等方性であるので、 低エネルギー積であり、 ヒ ステリ シスループの角形性もよくないので、 溫度特性に対しても、 使用する 面においても不利である。 [0019] 前記 (3)の方法は、 ホッ トプレスを 2段階に使うというユニークな方法であ a s るが、 実際に量産する場合には、 大変非効率になることは否めない。 またこ の方法では、 8 0 0 。C以上では結晶粒の粗大化が著しく、 そのために保磁力 が極端に低下し、 実用的な永久磁石にならない。 [0020] 前記 (4)の方法は、 粉末化工程が不要で、 熱藺加工も 1段階でよいため、 最 も製造工程が簡略化された方法であるが、 得られる永久磁石の磁気性能が、 t o 前記 (1)もしく はは)の方法により得られるものに比べて、 やや劣るという欠点 を有している。 [0021] " 発 明 の 開 示 [0022] 本発明は、 前述のような欠点、 特に前記 (4)の方法における、 磁気性能が劣 [0023] 1 5 るという欠点を解決するもので、 その目的とするところは、 高性能でかつ低 価格の希土類一鉄系永久磁石を提供することにある。 · 本発明の希土類一鉄系永久磁石は、 Rで表わされる希土類元素の少なく と も 1種、 F eおよび Bを主成分とする合金に、 C uを添加してなる合金を溶 解, 錄造して得られる籙造イ ンゴッ トを、 5 0 0 °c以上の温度で熱藺加工す 2 0 ることにより結晶粒を微細化し、 かつその結晶軸を特定の方向に配向させ.て 磁気的に異方性化したものである。 [0024] 保磁力を向上させるために、 熱間加工前およびノまたは熱間加工後に、 2 5 0で以上の温度で熱処理を施しても良い。 また、 等方性の永久磁石は、 前 述の籙造イ ンゴッ トを、 2 5 0で以上の温度で熱処理して保磁力を向上させ 25 ることにより得られる。 前述の合金としては、 組成式 R F e B C uで表わされる組成を有し、 原子 百分比で 8〜 3 0 %の R、 2〜 2 8 %の B、 6 %以下の C u及び残部が F e とその他の製造上不可避の不純物からなる合金を用いるのが望ましい。 また、 温度特性を向上させるために、 F eの 5 0原子%以下を C oで置換しても良 い。 さらに、 磁気特性を向上させるために、 G a、 A ΰ. . S i、 B i、 V、 N b、 T a、 C r、 M o、 W、 N i、 M n、 T i、 Z r、- H f のうち 1種ま たは 2種以上を 6原子%以下の範囲で添加しても良い。 製造上不可避の不純 物として、 Sを 2原子%以下、 Cを 4原子%以下、 Pを 4原子%以下の範囲 で含有させても良い。 [0025] 樹脂結合型の永久磁石は、 熱間加工により結晶粒が微細化する性質、 もし く は熱間加工により結晶粒が微細化する性 »と水素化物を作り粒子が微細化 しゃすい性質とを利用して粉砕し、 有機物バイ ンダ一と混練して成形するこ とにより得られる。 さらに、 粉砕された粉末の表面を、 物理あるいは化学蒸 着によりコーティ ングしても良い。 [0026] 前述したように、 前記 (4)の方法は、 鎳造イ ンゴッ トを熱間加工することに より異方性化するものであり、 前記 (1)の方法のように、 粉末化工程が不要で、 成形助剤も使用しないため、 磁石中に含まれる酸素および炭素の濃度が非常 に低く、 また製造工程も著しく簡略化されるという特徵を有しているが、 磁 気性能は、 結晶軸の配向度が悪いために、 前記 (1)および (3)の方法に比べて劣 つていた。 [0027] 我々は、 この欠点を改良するために種々の添加元素の研究に着手し、 C u が配向度の向上のために非常に有効であることを見出したものである。 [0028] R - F e— B系の合金に C uを添加するこ とについては、 すでに特開昭 5 9 - 1 3 2 1 0 5号公報に開示されている。 しかし、 この公報の記載によれ ば、 C uは磁気特性の向上のために積極的に添加する元素として考えられて いるものではなく、 純度の低い安価な F eを用いる時に、 必然的に含まれる 不可避の不純物として考えられており、 本発明とは逆に、 磁気特性を低下さ せるものとして扱われている。 事実、 前記公開公報によれば、 0 を 1原子 %舍有するだけで、 (B H)max は 1 0 MGO e程度にまで低下している。 本 ¾明においては、 C uは積極的に添加すべき元素であり、 添加によって 磁気特性が大幅に向上することから、 その意義は前記公開公報とは全く異な ' るものである。 [0029] 次に C uの与える実際の効果について説明する。 本発明においては、 Cu 添加により、 籙造ィ ンゴッ トを熱閭加工せずに単に熱処理するだけの鋅造磁 石としても、 また熱藺加工を施した後の異方性磁石としても、 エネルギー積、 保磁力が增加している。 C uの効果は、 他の保磁力を増すのに効果のある元 素、 たとえば D yなどとは大き く異なる。 すなわち、 D yは R2-x D yx F e 14Bとして本系磁石の主相の希土類元素を置換することにより、 主相の異 方性磁場を増加させ、 その結果として保磁力の増加を見るわけである。 とこ ろが C Uの場合は主相中の F eを置換するというより、 主として粒界の希土 類リ ッチ相に希土類とともに存在している。 - よく知られているように、 R— F e— B系の磁石の保磁力は、 主栢の R2 F e 14B相のみではほとんど得られず、 粒界栢である希土類リ ッチ相の共存 により、 始めて得られる。 現在、 我々の癸見した C uの他にも、 A 、 G a、 Mo、 Nb、 B i等の元素が保磁力増大効果があるとして知られているが、 いずれも主相に直接、 影響を与えるのではなく、 粒界相に影響を与える元素 と考えられている。 C uもそのうちの一つと考えられ、 Cu添加により、 鋅 造後、 及び熱間加工後に、 金属組織上の変化が表われる。 それは ¾下の 2つ に分類される。 [0030] (1) 鏵造時の結晶粒の微細化。 (2) 加工性改善による加工後組織の均一化。 [0031] 前記 (4)の方法により得られる本系磁石の保磁力機構は、 その初磁化曲線の 急峻な立ち上がりから、 ニューク リ ヱーショ ンモデルによると考えられる。 このことは、 保磁力は結晶粒の大きさに依存することを意味する。 鐃造法に る磁石の場合、 結晶粒のサイズは鎳造時点で決定されるため、 C uによつ て铸造磁石としての保磁力が增大したのである。 [0032] 次に加工性の改善について説明する。 本系磁石の熱間加工性にづいては、 希土類リ ッチ相が大き く闋係している。 すなわち同相が粒子の面転を助县し、 加工による破壊から粒子を保護している。 C は、 希土類リ ツチ相とともに 存在し、 その融点をさらに下げるこ とにより、 加工性をよく し、 加工後の組 織を均一化して、 結晶粒のプレス方向への配向度を高めると考えられる。 以下、 本発明による永久磁石の組成限定理由を説明する。 希土類としては、 [0033] Y、 L a、 C e、 P r、 N d、 Sm、 E u、 G d、 T b、 D y、 Η·ο、 E r、 Tm、 Y b、 L uが候補として挙げられ、 このうちの 1種あるいは 1種以上 を組み合わせて用いられる。 最も高い磁気性能は P rで得られる。 従って実 用的には P r、 N d、 P r— N d合金、 C e— P r— N d合金が用いられる。 また少量の重希土元素 D y、 T b等は保磁力の向上に有効である。 R— F e — B系磁石の主相は R2 F e 14Bである。 従って Rが 8原子%未満では、 も はや上記化合物を形成せず —鉄と同一構造の立方晶組織となるため高い磁 気特性は得られない。 一方 Rが 3 0原子%を越えると非磁性の Rリ ッチ相が 多く なり磁気特性は著しく低下する。 よって Rの範囲は 8〜 3 0原子%が適 当である。 しかし鏵造磁石とするため、 好ましく は Rは 8〜 2 5原子%の範 囲が適当である。 [0034] Βは、 R2 F e 14B相を形成するための必須元素であり、 2原子%未満で は菱面体の R— F e系になるため高保磁力は望めない。 また 2 8原子%を越 えると Bに富む非磁性相が多くなり、 残留磁束密度は著しく低下してく る。 しかし錄造磁石としては B 8原子%以下がよく、 それ以上では特殊な冷却を 施さないかぎり、 徽細な R2 F e 14B相を得ることができず、 保磁力は小さ い。 [0035] C 0は本系磁石のキュリー点を增加させるのに有効な元素であり、 基本的 に F eのサイ トを置換し R2 C 0 14Bを形成するのであるが、 この化合物は 結晶異方性磁界が小さく、 その量が增すにつれて磁石全体としての保磁力は 小さくなる。 そのため永久磁石として考えられる 1 K 0 &以上の保磁力を与 えるには 5 0原子%以下がよい。 [0036] C uは前述したように柱状組織の微細化、 熱藺加工性の向上により、 エネ ルギ一積、 保磁力を増加させる元素である。 しかし、 非磁性元素であるので、 その添加量を極端に增すと残留磁束密度が低下するので 6原子%以下がよい。 [0037] C uの他に Ga、 A £、 S i、 B iヽ V、 N b、 T a、 C r、 Mo、 W、 N i、 Mn、 T i、 Zて、 H f 等の元素も保磁力の向上の効果が認められる。 また、 これら 1 5種類の元素は単独で添加するよりも C uと複合させて R— F e— Bに加えた方が効某が栢乗的に高まる。 これら元素は N iを除いて、 いずれも主相に直接影響を与えずに、 粒界相に影響を与えると考えられるの で比較的少量で効果が出る。 従って、 N iを除いた他の元素の添加量は 6原 子%以下でよい。 これ以上多いと C uの時と同様に残暂磁束密度が低下する。 ただし N i のみは主相に-固溶するので 3 0原子%位まで全体的な磁気性能を 極端に低下させずに加えられる。— しかし、 残留磁束密度をある程度確保する ために 6 %以下とした。 なお、 該 1 5種の元素は複合して R— F e一 B— C uに添加しても効果が認められる。 [0038] 不純物元素 (S、 C、 P) はその含有を許すことにより、 本系磁石におけ る原料選択の範囲を增すという効果を有する。 例えば原料としてフ ロボ口 ンを用いた場合、 C、 S, Pが含有されることが多い。 こういった不純物を 含む原料の使用を可能することにより、 原料コス トは大き く低下するが、 磁 石体の不純物含有量に応じて残留磁束密度は大き く低下してしまう。 そのた めその含有量は S 2. 0原子%以下、 C 4. 0原子%以下、 P 4. 0原子% 以下とするのが望ましい。 [0039] 以上述べたように、 本発明によれば、 前記 (4)の方法すなわち鎳造法の欠点 であった、 磁気特性の改善が可能となり、 前記 (1)で述べた焼結法による磁石 と同等もしく はそれ以上の磁気性能を得ることができるものであり、 製造ェ 程の簡略化という鍚造法の特徴を著しく助县し、 かつ異方性の樹脂結合型永 久磁石の製造も可能になるなど、 高性能でかつ低価格の永久磁石の実用化に 多大の高価を有するものである。 発明を実施するための最良の形態 · [0040] 〔実施例 1〕 [0041] まず所望の組成の合金を誘導炉で溶解し、 铸型に籙造する。 次に磁石に異 方性を付与するために、 各種の熱間加工を施す。 本実施例では、 一般的な鍚 造法ではなく、 特殊鍚造法として急冷による結晶粒微細効果の大きな L i q u i d d y n a m i c c o mp a c t i o n法 (参考文献 6、 T. S . C h i n他、 J. A p 1. P h y s . 5 9 ( 4) 、 1 5 F e b r u a r 1 9 8 6. P 1 2 9 7 ) を用いた。 本実施例では、 熱間加工として①押 し出し加工、 ②圧延加工、 ③スタ ンプ加工、 ④ブレス加工のいずれかを 1 0 0 0 で施した。 押し出し加工については、 等方的に力が加えられるように ダイ側からも力が加わるよう工夫した。 圧延及びスタ ンプについては、 極力 ひずみ速度が小さ く なるようにロール ' スタ ンプの速度を調整した。 いずれ の方法でも合金の押される方向に平行になるように結晶の磁化容易軸は配向 する [0042] 第 1表の組成の合金を溶鞣、 鍚造し、 それぞれ第 1表に示す熱間加工法で 磁石を作製した。 用いた熱間加工法を表中に併記した。 また熱藺加工後のァ ニール処理はすべて 1 0 0 0 'c X 2 4時藺行った。 [0043] 第 1 表 [0044] Να 組 成 熱藺加工 [0045] 1 N d a F e 84 B a 押し出し [0046] 2 N d I5 F e 77 B a 圧 延 [0047] 3 P r 22 F e 70 B 8 プ レ ス [0048] 4 P r 30 F e 62 B8 押し出し [0049] 5 Nd15 F e 83 B2 圧 延 [0050] 6 N d 15 F e a L B 4 プ レ ス [0051] 7 N d i s F e T O B 15 スタ ンプ [0052] 8 N d 15 F e 57 B 28 ブ レ ス [0053] 9 N d 22 F e 68 B i o スタ ンプ [0054] 1 0 N d 30 F e 55 B x 5 押し出し [0055] 1 1 C o 3 N d 9 P r 5 F e 75 B 8 圧 延 [0056] 1 2 P r 15 F e 72 C o 5 B 8 押し出し [0057] 1 3 P r t5 F e 67 C o 10 B a プ レ ス [0058] 1 N d ! 7 F e 60 C o l5 B a スタ ンプ [0059] 1 5 N d 17 F e g C o so B 8 圧 延 [0060] 1 6 P r is F e 27 C o so B a スタ ンプ [0061] 1 7 P r I5 F e 72 A i 5 B a プ レ ス [0062] 1 8 N d 15 F e 67 A io B 8 押し出し 1 9 N d 15 F e 62 A , 5 B 8 圧 延 [0063] 2 0 N d , 5 F e 60 C o 12 A B 8 圧 延 [0064] 2 1 N d I0 P r 7 F e 55 C o 15 A I 3 B 8 スタ ンプ [0065] 2 2 P r 15 F e 75 C u z B 8 プ レ ス [0066] 2 3 P r 1 5 F e 63 C o 10 C u 4 B 8 押し出し [0067] 2 4 P r 15 F e 71 C u 6 B g プ レ ス [0068] 2 5 P r I3 F e 75 G a 2... B a 押し出し [0069] 2 6 P r 15 F e 63 C o 10 G a 4 B 8 プ レ ス [0070] 2 7 N d ! 5 F e S g C o 1 2 G a 6 B 8 押し出し [0071] 2 8 P r 1 5 F e 74 C u !. s G a !. s B 8 ブ レ ス 次に結果を示す。 参考データとして熱間加工を行わない試料の残留磁束密 度を示した。 [0072] 第 2 表 熱 間 加 工 有 ' 無 [0073] Να [0074] Br (KG) BHC(KOe) (BH)ma (MGOe) Br (KG) [0075] 1 8. 9 2. 3 4. 9 0, 8 [0076] 2 1 0. 5 5. 3 1 2, 5 2. 3 [0077] 3 8. 9 5. 0 1 0. 0 2. 0 [0078] 4 Ί . 6 3 - 8 5. 8 0. 8 [0079] 5 8. 5 2. 4 4. 5 0. 8 · [0080] 6 1 2. 3 8. 4 2 3. 2 1. 5 [0081] 7 7. 9 .4. 8 7. 6 0. 9 [0082] 8 7. 0 2. 8 3. 9 0. 7 [0083] 9 8. 3 3. 5 6. 3 2, 0 [0084] 6. 2 4. 1 5.. 6 1, 5 [0085] 1 0 1 1 1 0. 8 5. 0 1 2. 0 1. 0 [0086] 1 2 9. 9 5. 3 1 1. 5 1. 3 [0087] 1 3 9, 8 5. 2 1 1. 3 1. 2 [0088] 1 4 9, 6 4. 2 7. 7 1. 2 [0089] 1 5 9. Q 3. 6 6. 5 1. 0 [0090] 1 6 8. 4 3. 0 4. 4 1, 0 [0091] 1 7 1 1. 0 9. 5 2 3. 5 6. 3 [0092] 1 8 9. 2 8. 6 1 5. 8 5. 6 [0093] 1 9 7. 7 6. 4 9. 9 4. 8 [0094] 20 1 1. 0 9. 8 2 4. 5 6. 2 [0095] 2 1 1 0. 7 " 9. 7 2 3. 4 6. 2 [0096] 2 2 1 2. 3 8. 7 3 0. 7 8. 0 [0097] 2 3 1 0, 0 7. 5 2 0. 6 6. 0 [0098] 2 4 6. 9 5. 4 8. 1 3. 7 [0099] 2 5 1 1. 9 9. 6 3 5. 7 6. 4 [0100] 2 6 8. 1 7. 0 1 5. 4 5. 1 [0101] 2 7 6. 9 · 4. 0 7. 1 3. 7 [0102] 2 8 1 0. 7 9. 9 2 7. 3 6. 3 第 2表より、 押し出し、 圧延、. スタ ンプ、 ブレスのすべての熱間加工法で 残留磁束密度が增加し、 磁気的に異方化され、 さらに C u、 G a添加のもの では著しく、 エネルギー積が向上していることがわかる„ [0103] 〔実施例 2〕 [0104] ここでは、 通常の鋅造法を用いた実施例を轺介する。 まず第 3表のような 組成の合金を誘導炉で溶解し鉄鋅型に鎳造し、 柱状晶を形成せしめる。 加工 率約 5 0 %以上の熱間加工 (本実施例ではプレス) を行った後、 イ ンゴッ ト を磁気的に硬化させるため 1 0 0 0 'c X 2 4時間のァニール処理を施した。 このときァニール後の平均粒径は約 1· 5〃 mであった。 鐃造タィプの場合は、 熱間加工を行わず、 所望形状に加工すれば、 柱伏晶の異方性を利用した面内 異方性磁石となる。 [0105] 第 3 表 [0106] Να 組 成 [0107] 1 P r 15· F e 77 B8 [0108] 2 N d ,ο P r 5 F e si B 4 [0109] 3 C e a N d 10 P r 4 F e 6 C o i o A £ z B 5 [0110] 4 P r 15 F e 80 C u i B 4 [0111] 5 P r 17 F e 76 C 2 B5 [0112] 6 P r 17 F e 63 C O 1 o C U 4 B 6 [0113] 7 N d 17 F e 7I C u b B6 [0114] 8 N d I 7 F e 66 C 0 ! o G a z B 5 [0115] 9 P r 15 F e 76 G a 4 B 5 [0116] 1 0 N d I 5 F e 58 C O 1 5 G a 6 B 6 [0117] 1 1 P r 17 F e 75 C U 5 G a 0. 5 B b [0118] 1 2 P r 17 F e 75 C u z S! B 5 [0119] 1 3 P r I7 F e 74 C u z s 2 B 5 [0120] 1 P r 17 F e 74 C u z C2 B 5 [0121] 1 5 P r ,7 F e 72 C U 2 C4 B 5 [0122] 1 6 P r , 7 F e 74 C U 2 P2 B 5 1 7 P r 17 F e 72 C u z P4 B s [0123] 1 8 P r 17 F e 72 C U z s2 Cz B5 [0124] 1 9 P r 17 F e 72 C U 2 S z Pz B 5 [0125] 2 0 P r I 7 F e 72 C 2 Oz Pz B5 [0126] 05 第 4表に各組成に対し、 ァニール処理のみを施したものと、 熱藺加工後ァ ール処理を施したものの結果を示した。 [0127] 第 DO 4 表 [0128] 3 [0129] 熱 藺 加 工 な し 熱 藺 加 工 有 [0130] DL 1ひし DI 1 ilし C 、M£5Π)ノ -max [0131] (KG) (KOe) (KG) (KOe) (MGOe) [0132] 10 1 2.3 1.0 0 8 10.8 7.8 14.7 [0133] 2 6.6 9.2 6.4 12.2 14.8 28.1 [0134] 3 6.2 9. 6.4 11.0 15.8 24.2 [0135] 4 6.7 12.ひ 7.9 12.6 14.0 36.1 [0136] 5 7.5 10.0 10.5 13.5 12.3 43.0 i 5 6 7.0 7.0 6.9 12.5 10.0 28.9 [0137] 7 6.2 6.3 5.1 10.0 7.3 15.1 [0138] 8 7.6 12.5 9.4 13.4 10.1 42.3 [0139] 9 6.8 7.2 7.1 12.0 9.1 26.5 [0140] 1 0 6.3 6.7 5.6 9.8 5.7 12.4 [0141] 20 1 1 8.0 12.0- 11.0 13.7 15.1 45.1 [0142] 1 2 7.0 6.7 7.0 11.8 7.9 30.0 [0143] 1 3 6.1 5.4 5.0 9.7 5.2 15.0 [0144] Z 5 1 4 7.0 6.2 6.8 11.7 7.2 28.0 1 5 5.3 5.0 4.4 9.8 5.9 13.5 [0145] 1 6 6.9 6.7 7.0 11.4 8.0 29.0 [0146] 1 7 5,7 5.3 5.1 10.0 6.1 14.0 [0147] 1 8 5.6 ' 5.0 5.6 9.8 6.5 14.9 [0148] 1 9 6.3 6.7 6.0 9.7 6.0 13.1 [0149] 2 0 6.0 6.1 5.0 9.5 7.1 12.1 熱間加工によって (B H)max 、 i H cともに大幅な增加を示して (/、る。 これは熱間加工により粒子が配向し、 4 π I一 Ηループの角形性が大幅に改 善されたためである。 前記 (3)の方法による配向では、 ホッ ト プレスによりむ しろ i H cは減る傾向にあり、 i H cの大幅増加は本発明の大きな特徵にな つている。 また本実施例により C uの添加量、 C、 S、 Pといった不純物の 含有限界もわかる。 〔実施例 3〕 [0150] 実施例 2において最も高い性能の得られた P r 17 F e 75 C uし 5 G a 0.5 B6 なる組成の合金を用いて樹脂結合磁石化を試みた例を示す。 樹脂結合磁 石化は次の 4つの方法で行った。 [0151] (1) 铸造上がりのイ ン^ッ トを室温において 1 8— 8ステ ン レス綱製容 中、 1 0気圧程度の水素ガス雰面気のもとでの水素吸蔵と 1 0— 5 t 0 r rの真 空中での脱水素をく り返し行い、 粉砕後 2. 5重量%のエポキシ樹脂と混 練し、 1 5 KO e磁場で一辺が.1 5 «1のキュービックを成形した。 -このと き粉砕後の平均粒径は約 3 0 μ m (フィ ッ シヤーサブシーブサイザ一にて 測定) だった。 [0152] (2) 熱間加工後のイ ンゴッ トをスタ ンプミ ル、 ディ スク ミ ルにて同じく平均 1 [0153] 粒径約 3 0〃mにまで粉砕した。 このとき粒內の P r 2 F e 14B栢の粒径 は 2〜3 であった。 この粉末を (1)と同様の方法で、 圧縮磁場成形した ( [0154] (3) (2)で用いた粉末をシランカップリ ング剤で表面 &理したのち 40 V 0 1 %のナイ ロン 1 2と約 2 5 0でで混練した後、 同じく一辺が 1 5 nのキュ 一ビッ クを 1 5 K 0 eの磁場で射出成形した。 [0155] (4) (1)で用いた粉末に D yを高周波スパッタにより約 0. 5 mつけ、 その 後、 粉末を R筒伏のケースに A rとともに封入し、 3 0 ひでで 1時間処理 後、 再び (1)と同様の条件で樹脂結合磁石とした。 [0156] 以上の結某を第 5表に示す。 [0157] ^ D A [0158] [0159] 本癸明によれば異方性の樹脂結合磁石の製造が可能なことがわかる [0160] 〔実施例 4〕 [0161] 実施例 2で用いた o.1、 α4、 α ΐ 0の組成からなる磁石 (熱藺加工眘) について 6 0で X 9 5 %恒温槽內にて耐候性試験を行った。 第 6表にその結 果を示す。 第 6 表 [0162] [0163] Να 1の組成は、 焼結法で用いられる標準組成であり、 Να 4, α 1 0は本癸 明の製造方法に適した組成である。 第 6表の結果から、 本 ¾明によれば、 磁 石の耐候性を大き く改善できることがわかる。 このことは、 粒界に存在する [0164] C uの影響と o.4 , No.1 0の組成が Να 1の組成に比して低 Β組成であり、 不 動態膜を形成しないとされるポロンリ ツチ相を含まないことの影響と考えら れる。 〔実施例 5〕 [0165] 実施例 2と同様の方法で第 7表の組成の磁石を作成した。 その結果を第 8 表に示す。 Να ΐは比較例である。 [0166] 第 7 表 [0167] No. 組 成 [0168] 1 P r 17 F e 76. 5 C U 1. 5 B5 [0169] 2 P r 17 F e 76 C U 1. 5 A £ o. 5 B 5 [0170] 3 P r 17 F e 74. 5 C U !. 5 A a 2» 0 B5 [0171] 4 P r 17 F e 7 b U I. 5 S i o. 5 B5 [0172] 5 P r 17 F e 74. 5 C U 5 S i Z. 0 B5 a •z e丄 ^ 0 9 Λ ュ d [0173] 9 n o 9ム θ d d 9 Z [0174] a 0 ·ζ N ^ 〇 ュ d 9 Z [0175] H N Ti o 9 I Θ j τι 0 [0176] a 0 '2 a , J TI o J d 2 Z [0177] a a 8 9 L [0178] 3 A ュ d Z Z [0179] a 'i n o 9 Λ d I Z [0180] e n o 9i s ^ ュ d 0 Z [0181] a 0 *z [0182] ^ 〇 ュ d 6 T [0183] a '丛 ''n o 9i Θ j a 0 *z o n TI o a 'I TX〇 9 L [0184] 9 d d [0185] E [0186] 9 • 〇 ' 9 ^ S T [0187] a ュ 〇 *T n o 9i Θ i[ T g 0 ·ζ P N n〇 d [0188] a P N " n o 9 i 9 d [0189] Q 0 'Z A 51 n o s .ャム s e •o Λ ο τ [0190] so a 0 *E J Ή n o a H d [0191] a 0 z TI〇 ュ d a z n 0 9i a d [0192] ム 690/88 OAV 第 8 表 · [0193] 0 [0194] [0195] Cuにさらにひとつの添加元素を加えることにより、 磁気特性、 特に保磁 力の向上が、 比較例である α ΐに対して見られる。
权利要求:
Claims請 求 の 範 囲 1. Rで表わされる希土類元素の少なく とも 1種、 F e、 Bおよび C uから , なる合金を溶解、 铸造して得られる鎳造ィ ンゴッ トを 5 0 0 'C以上の温度 で熱間加工することにより結晶粒が微細化し、 かつ磁気的に異方性化した 5 ことを特徴とする希土類一鉄系永久磁石。 2. 前記熱間加工前およびノまたは熱藺加工後に 2 5 0で以上の瘟度で熱処 理を施すことにより保磁力が向上した請求の範囲第 1項記載の希土類一鉄 系永久磁石。 - 3. 前記合金が、 原子百分比で 8〜 3 0 %の R、 2〜 2 8 %の B、 6 %以下 0 の C u、 残部が F eおよびその他の製造上不可避の不純物からなる請求の 範囲第 1項記載の希土類一鉄系永久磁石。 4. 製造上不可避の不純物として Sを 2原子%以下、 Cを 4原子%以下、 P を 4原子%以下の範囲で含有する請求の範囲第 3項記載の希土類一鉄系永 久磁石。 5 5. 前記 F eを 5.0原子%以下の範囲で C 0で置換した請求の範囲第 3項記 載の希土類一鉄系永久磁石。 · 6. G a、 A S i、 B i、 V、 N b、 T a、 C r、 M o、 W、 N i、 M n、 T i、 Z r、 H f のうちの 1種もしく は 2種以上を 6原子%以下の範 囲で添加した請求の範囲第 3項記載の希土類一鉄系永久磁石。 0 7. 前記 Rが P r、 N d、 P r— N d合金、 C e— P r— N d合金、 重希土 元素のうちの 1種もしく は 2種以上からなる請求の範囲第 3項記載の希土 類一鉄系永久磁石。 8. Rで表わされる希土類元素の少なく とも 1種、 F e、 Bおよび C uから なる合金を溶解、 錄造して得られる鍚造ィ ンゴッ トを 2 5 0で以上の温度 で熱処理することにより保磁力が向上したことを特徵とする等方性の希土 類一鉄系永久磁石。 9.前記合金が、 原子百分比で 8〜 3 0 %の R、 2〜 2 8 %の B、 6 下 の C u、 残部が F eおよびその他の製造上不可避の不純物からなる請求の 範囲第 8項記載の希土類一鉄系永久磁石。 1 0. 製造上不可避の不純物として Sを 2原子%以下、 Cを 4原子%以下、 Pを 4原子%以下の範囲で舍有する請求の範囲第 9項記載の希土類一鉄系 永久磁石。 1 1. 前記 F eを 5 0原子%以下の範面で C 0で置換した請求の範囲第 9項 記載の希土類一鉄系永久磁石。 1 2. Ga、 A S i、 B i、 V、 Nb、 T a、 C r、 Mo、 W、 N i、 .Mn、 T i、 Z r、 H f のうちの 1種もしくは 2種以上を 6原子%以下の 範囲で添加した請求の範西第 9項記載の希土類一鉄系永久磁石。 1 3. 前記 Rが P r、„ N d、 P r— N d合金、 C e— P r— N d合金、 重希 土元素のうちの 1種もしく は 2種以上からなる請求の範囲第 9項記載の希 土類一鉄系永久磁石。 1 4. Rで表わされる希土類元素の少なく とも 1種、 F e、 Bおよび C uか らなる合金の粉末と有機物バイ ンダ一とからなることを特徴とする希土類 一鉄系永久磁石。 1 5. 前記粉末が前記合金を溶鞣、 鏵造して得られる籙造ィ ンゴッ トを 5 0 0で以上の温度で熱藺加工することにより磁気的に異方性化した合金の粉 末である請求の範囲第 1 4項記載の希土類一鉄系永久磁石。 1 6. 前記粉末が前記合金を溶解、 鎳造して得られる錄造イ ンゴッ トを 2 5 0で以上の温度で熱処理した合金の粉末である請求の範囲第 1 4項記載の 希土類一鉄系永久磁石。 1 7. 前記合金が、 原子百分比で 8〜3 0 %の R、 2〜2 8 %の8、 6 %以 下の C u、 残部が F eおよびその他の製造上不可避の不純物からなる請求 の範囲第 1 4項記載の希土類一鉄系永久磁石。 1 8. 製造上不可避の不純物として Sを 2原子%以下、 Cを 4原子%以下、 Pを 4原子%以下の範囲で含有する請求の範西第 1 Ί項記載の希土類一鉄 系永久磁石。 1 9. 前記 F eを 5 0原子%以下の範囲で C oで置換した請求の範囲第 9項 記載の希土類一鉄系永久磁石。 2 0. G a、 A I S i、 B i、 V、 N b、 T a、 C r、 M o、 W、 N i、 Mn、 T i、 Z r、 H f のうちの 1種もしく は 2種以上を 6原子%以下の 範囲で添加した請求の範囲第 1 7項記載の希土類一鉄系永久磁石。 2 1. 前記 Rが P r、 N d、 P r一 N d合金、 C e— P r— d合金、 重希 土元素のうちの 1種もしく は 2種以上からなる請求の範囲第 1 7項記載の , 希土類一鉄系永久磁石。 2 2. Rで表わされる希土類元素の少なぐとも 1種、 F e、 Bおよび C uか らなる合金を溶解、 鎳造し、 得られた鎳造ィ ンゴッ トを 5 0 0 'C以上の温 度で熱間加工することにより結晶粒を微細化し、 かつその結晶軸を特定の 方向に配向させて磁気的に異方性化することを特徴とする希土類一鉄系永 久磁石の製造方法。 23. 前記熱間加工前および/または熱間加工後に 25 0 °c以上の温度で熱 処理することにより保磁力を向上させる請求の範囲第 2 2項記載の希土類 一鉄系永久磁石の製造方法。 2 4. 前記熱間加工後の合金を粉砕し、 得られた粉末と有機物バイ ンダ一と を混練して成形する請求の範囲第 2 2項記載の希土類一鉄系永久磁石の製 造方法。 5. 前記粉末の表面をコーティ ングした後、 有機物バイ ンダーと混練して 成形する請求の範囲第 2 4項記截の希土類一鉄系永久磁石の製造方法。 2 6. 前記粉末の平均粒径が約 3 0 «" 111となるように粉碎する請求の範面第 2 4項記載の希土類一鉄系永久磁石の製造方法。 2 7 前記合金として、 原子百分比で 8〜 3 0 %の R、 2〜 2 8 %の8、 6 05 %以下の C u、 残部が F eおよびその他の製造上不可避の不純物からなる 合金を用いる請求の範囲第 2 2項記載の希土類一鉄系永久磁石の製造方法。 2 8. 前記 F eを 5 0原子%以下の範囲で C oで置換した合金を用いる請求 の範囲第 2 了項記載の希土類一鉄系永久磁石の製造方法。 2 9. 前記 Rが P r、 Nd、 P r— Nd合金、 C e— P r一 Nd合金、 重希 i o 土元素のう ¾の 1種もしく は 2種以上からなる合金を用いる請求の範囲第 2 7項記載の希土類一鉄系永久磁石の製造方法。 3 0. Rで表わされる希土類元素の少なく とも 1種、 F e '、 Bおよび C uか らなる合金を溶解、 鍚造し、 得られた錄造ィ ンゴッ トを 2 5 0。c以上の温 度で熱処理することにより保磁力を向上させることを特徵とする希土額一 永久磁石の製造方法。 3 1. 前記熱処理後の合金を、 水素ガス雰囲気中で水素吸蔵と真空中での 水素とをく り返すことにより粉碎し、 得られた粉末と有機物バイ ンダ一と を混練して成形する請求の範囲第 3 0項記載の希土類一鉄系永久磁石の製 造方法。 . 20 3 2. 前記粉末の表面をコーティ ングした後、 有機物バイ ンダーと混練して 成形する請求の範囲第 3 1項記載の希土類一^系永久磁石の製造方法。 3 3. 前記粉末の平均粒径が約 3 0 «umとなるように粉砕する請求の範囲第 3 1項記載の希土類一鉄系永久磁石の製造方法。 3 4. 前記会金として、 原子百分比で 8〜3 0 %の R、 2〜 2 8 %の B、 6 25- %以下の C u、 残部が F eおよびその他の製造上不可避の不純物からなる 合金を用いる請求の範囲第 3 0項記載の希土類一鉄系永久磁石の製造方法。 3 5 . 前記 F eを 5 0原子%以下の範囲で C oで置換した合金を用いる請求 の範囲第 3 4項記載の希土類一鉄系永久磁石の製造方法。 3 6 . 前記 Rが P r、 N d、 P r— N 'd合金、 C e— P r— N d合金、 重希 0 5 土元素のう.ちの 1種もしく は 2種以上からなる合金を用いる請求の範囲第 3 4項記載の希土類一鉄系永久磁石の製造方法。 1 0 Z 0
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