JPH04322406A - 希土類永久磁石 - 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、ＴｈＭｎ１２構造をも
つ新規でかつ高い磁気特性を有する希土類永久磁石に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】体心正方晶ＴｈＭｎ１２型の希土類−遷
移金属化合物において、高Ｆｅ量の３元化合物が本発明
者らによって以前に発明された（特許出願番号昭６１−
８４７２３、６１−８４７２４、６１−８４７２５、６
２−８２３９８、６２−８２３９９、６２−１０８２１
８、６２−１０８２１９、６２−２１１１９４、６２−
２２４７６４参照）。しかしＴｈＭｎ１２型のＲＦｅ１
２化合物は存在せず、第３元素の導入により初めて高Ｆ
ｅ領域の化合物が安定化したものである。典型的な化学
量論比としてはＳｍＴｉＦｅ１１、ＳｍＶ２Ｆｅ１０，
ＳｍＣｒ２Ｆｅ１０，ＳｍＭｏ２Ｆｅ１０，ＳｍＷＦｅ
１１，ＳｍＳｉ２Ｆｅ１０，ＳｍＲｅＦｅ１１などが知
られている。もちろんＳｍに限定されるものではなく、
殆どすべての希土類元素（Ｒ）について同じ化学量論比
を有する化合物が存在する。このような高Ｆｅ領域のＴ
ｈＭｎ１２構造を有する化合物を、Ｒ（　ＭＦｅ）１２
　と表わすとき、これらの化合物はほとんどのものが　
３００℃以上のキュリー温度（Ｔｃ）を有し、しかも高
Ｆｅ量であるため高い飽和磁束密度（Ｍｓ）を有してい
る。また、中でもＳｍ系化合物は著しく高い異方性磁場
を有しており、永久磁石材料として最適であり、実際に
液体超急冷磁石では１０ＫＯｅ以上の高い保磁力が得ら
れている。このような高Ｆｅ領域での３元化合物として
は、他にＮｄ２Ｆｅ１４Ｂが知られているのみである。

【０００３】Ｒ（　ＭＦｅ）１２　化合物は前述のごと
くたいへん高い磁気特性を有しているが、第３元素（Ｍ
）は非磁性元素でＦｅを置換するため、例えばＮｄ２Ｆ
ｅ１４ＢとＳｍＴｉＦｅ１１化合物を比較すると、Ｆｅ
原子の原子百分比はほぼ同等であるのに飽和磁化の大き
さは後者の方がかなり低い。このためＲ（　ＭＦｅ）１
２　系で第３元素Ｍの比率をできるだけ低下させ、でき
れば零に近づけて飽和磁化を高める努力が続けられてい
る。しかし、ＲＴｉＦｅ１１化合物等におけるＭ元素の
比率より更に下げることには成功していない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】以上の観点から本発明
では、ＲＦｅ１２系化合物の第３元素による置換量を減
少して、大きな飽和磁化を保ったままＴｈＭｎ１２構造
を安定化して磁気特性の向上を図ろうとするものである
。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らはＲ（　ＭＦ
ｅ）１２　化合物におけるＭ元素の役割について研究を
重ねた結果、第３元素Ｍ１でＲを置換し、Ｍ２でＦｅを
置換すれば、　　第３元素の総量を減少させてＴｈ２Ｍ
ｎ１２　構造を安定化し得ることを見出し、諸条件を充
分検討して本発明を完成させたもので、合金組成が式　
（Ｒ１−Ｘ　Ｍ１Ｘ）［（Ｆｅ１−ＹＣｏＹ）１−ＺＭ
２Ｚ］Ｗ　（但し、ＲはＹ，Ｔｈ　およびＳｍを主体と
した希土類元素の１種もしくは２種以上、Ｍ１はＺｒ，
Ｈｆ，Ｂｉ，Ｓｎ，Ｉｎ，Ｐｂ　から選らばれた１種ま
たは２種以上の元素、Ｍ２はＴｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｍ
ｏ，Ｗ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｓｉ，Ａｌ　から選らばれた１種
または２種以上の元素、０．０１≦Ｘ　≦０．４、　０
．１≦Ｙ　≦０．５、０．０１≦Ｚ≦０．３、１０≦Ｗ
　≦１３）からなり、その主相が体心正方晶ＴｈＭｎ１
２構造でかつＭ１原子がＲ原子を置換し、Ｍ２原子がＦ
ｅあるいはＣｏ原子を置換していることを特徴とする希
土類永久磁石を要旨とするものである。。

【０００６】以下、本発明を詳細に説明する。Ｍ元素は
その格子がＦｅより少し大きい場合には、Ｆｅを置換し
て格子を押し広げ、ＴｈＭｎ１２構造を安定化すると考
えられる。 Ｍ元素が広い固溶限をもっているバナジュウムＶ元素の
場合には、Ｖ量の減少とともに格子が縮小することがわ
かっている。つまり、Ｍ元素無しでは格子が小さくなり
、Ｆｅ原子が本来入るべき空間が小さくなり過ぎる。し
かしまた、Ｍ原子がＦｅ原子よりかなり大きい場合は、
格子を大幅に押し広げなければならないため、ＴｈＭｎ
１２構造を安定化できない。このような理由でＲ（　Ｍ
Ｆｅ）１２　化合物を安定化する元素が限定され、しか
も置換量も狭い幅の中に制限されるものと考えられる。

【０００７】以上の考察から、Ｆｅサイトを大きめの原
子で置換して格子を押し広げるか、もしくはＲサイトを
小さめの原子で置換して隙間を作り出すことにより、Ｔ
ｈＭｎ１２構造を安定化出来るものと考えられる。Ｒサ
イトの置換元素Ｍ１として、一般的な希土類元素よりも
原子半径が小さく、Ｆｅサイトを置換するには大き過ぎ
るＺｒ，Ｈｆ，Ｂｉ，Ｓｎ，Ｉｎ，Ｐｂ　から選らばれ
た１種または２種以上の元素が適当である。Ｆｅサイト
の置換元素Ｍ２については、Ｆｅよりやや大きめのＴｉ
，Ｖ，Ｃｒ　Ｍｎ，Ｍｏ，Ｗ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｓｉ，Ａｌ
　から選らばれた１種または２種以上の元素が好ましい
。このＦｅサイトの大きめの原子による置換とＲサイト
のちいさめの原子による置換との両者の効果が同時に働
くことにより夫々の置換量を減らしても安定化させ得る
ことが判った。

【０００８】Ｒサイト置換元素Ｍ１の量Ｘ　は、０．０
１以上、０．４以下が好ましく、Ｆｅサイト置換元素Ｍ
２の量Ｚ　は０．０１以上０．３　以下が好ましい。Ｍ
１元素が０．０１未満でかつＭ２元素が０．０１未満で
はＴｈＭｎ１２構造を安定化させることが出来ず、Ｒ２
Ｆｅ１７　相とＦｅの相に分離してしまう。また、Ｍ１
量が０．４　よりも多いとＲＦｅ１２系磁性合金の磁気
異方性が主にＲ元素に依存していることから、磁石材料
として満足出来る磁気特性が得られなくなってしまう。 さらにＭ２元素も０．３　を越えると主に飽和磁化をＦ
ｅ原子の量に依存していることから、磁気特性が悪くな
ってしまう。

【０００９】　　　　≦Ｚ　≦０．３、１０≦Ｗ　≦１
３Ｆｅ原子はＣｏ原子で置換することが可能で、Ｃｏ置
換によりキュリー温度が向上し、磁気特性の温度安定性
が改善される。また、Ｃｏ置換により飽和磁化も少し上
昇するが、逆に結晶磁気異方性は減少するのでＣｏ置換
量Ｙ　は０．５　以下がよい。遷移金属の量Ｗ　は１０
未満ではＲ２Ｆｅ１７　が安定化され、１３　を越える
とＦｅが主相となりＴｈＭｎ１２構造が安定化されない
ため、この範囲内であることが必要である。

【００１０】ここで、ＲはＹ、Ｔｈ、Ｓｍ　を主体とす
る希土類元素からなる群から選択される１種または２種
以上の元素に適用される。

【００１１】本発明の化合物の磁石化は種々の手段によ
って可能である。典型的な手段としては、焼結磁石また
はボンド磁石化が挙げられる。得られた合金はジェット
ミル等で微粉砕して磁石合金粉末を作製する。この微粉
砕には液体超急冷法、メカニカルアロイング法やガスア
トマイズ法等を使用してもよい。焼結磁石については磁
石合金粉末を磁場中で配向させながら成形し、これを１
，０００〜　１，３００℃の温度範囲で焼結し、その後
５００　〜９００　℃で時効処理を行う。ボンド磁石に
ついては磁石合金粉末を有機バインダーと混合し、磁場
中で配向させた後、有機バインダーを硬化させてボンド
磁石とすれば良い。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施態様を実施例、比較例を
挙げて具体的に説明するが、本発明はこれらに限定され
るものではない。 （実施例１）純度９９％のＳｍメタル、純度９９．９％
のＦｅ、Ｃｏおよび添加金属元素Ｍ１，Ｍ２　を各々表
１（合金番号１〜３、６〜１０）のように秤量し、不活
性ガス中で高周波溶解を行い、溶湯を銅鋳型で冷却した
。該インゴットを粗粉砕後、Ｎ２ガスによるジェットミ
ルで３〜５μｍ径に微粉砕を行なった。該微粉を１５Ｋ
Ｏｅ　の静磁場中で配向させた状態で、１ｔｏｎ／ｃｍ
２　の圧力でプレス成形を行なった後、該成形体を不活
性ガス中１，０５０　〜１，２５０　℃の温度で１〜２
時間焼結を行い、引続き　５００〜　９００℃の温度範
囲で１時間以上熱処理を行なった後急冷した。該焼結体
の磁気特性　ｉＨｃを自記磁束計で測定した結果を表１
に示した。比較例としてＭ１またＭ２を添加しない合金
を合金Ｎｏ．　４、５として作製し、表１に併記した。 　　表１に示したように、Ｍ１，Ｍ２　の両Ｍ元素を添
加したものは、どちらか一つを添加したものよりも添加
量を減らすことが出来るため、非磁性元素による希釈が
少なくて済、磁気特性が向上している。

【００１３】

【表　１】

【００１４】

【発明の効果】本発明によれば、従来遷移金属サイトに
Ｔｉ等で相当量置換しなければ安定化出来なかったＴｈ
Ｍｎ１２構造を持つＲ（Ｆｅ，Ｃｏ）１２　系磁性体が
希土類サイトを少量のＺｒ，Ｈｆ　等で置換することに
より、遷移金属を置換しているＴｉ等の量をかなり減ら
しても安定化できるようになった。また、遷移金属サイ
トと希土類サイトとの両方を置換した相乗効果により、
夫々の置換量を減らして安定化出来るようになった。従
って、従来１−１２系磁性体の持つ問題点であった非磁
性金属の導入による飽和磁束密度およびキュリー点の低
下を防止し、それを用いて高特性の磁石を作製出来るよ
うになった。またこの１−１２系磁石はＦｅを主成分と
するため、高価なＣｏを多く使用していたＳｍＣｏ系磁
石に比べて、資源や供給安定性およびコストの面で有利
であり、産業上その利用価値は極めて高い。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】合金組成が式　（Ｒ１−Ｘ　Ｍ１Ｘ）［（
   Ｆｅ１−ＹＣｏＹ）１−ＺＭ２Ｚ］Ｗ　（但し、ＲはＹ
   ，Ｔｈ　およびＳｍを主体とした希土類元素の１種もし
   くは２種以上、Ｍ１はＺｒ，Ｈｆ，Ｂｉ，Ｓｎ，Ｉｎ，
   Ｐｂ　から選らばれた１種または２種以上の元素、Ｍ２
   はＴｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｍｏ，Ｗ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｓｉ
   ，Ａｌ　から選らばれた１種または２種以上の元素、０
   ．０１≦Ｘ　≦０．４、　０．１≦Ｙ　≦０．５、０．
   ０１≦Ｚ　≦０．３、１０≦Ｗ　≦１３）からなり、そ
   の主相が体心正方晶ＴｈＭｎ１２構造でかつＭ１原子が
   Ｒ原子を置換し、Ｍ２原子がＦｅあるいはＣｏ原子を置
   換していることを特徴とする希土類永久磁石。