(57)【要約】【課題】１．０Ｔ以上の高い残留磁束密度が得られているＲ−Ｆｅ−Ｂ系交換スプリング磁石粉末（Ｒは希土類元素）の保持力を向上し、この粉末を用いることで特性の優れたボンド磁石をえること。【解決手段】希土類元素として、Ｐｒのみを用い、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｓｉを添加した原料合金溶湯の冷却ロールへの噴射で得られる、急冷薄帯もしくは急冷粉末を、熱処理することにより、磁石の固有保磁力（ＨＣＪ）が高く、温度特性が良い、信頼性に優れた交換スプリング磁石粉末とそれを用いたボンド磁石が得られる。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともハード相のＰｒ２（Ｆｅ、Ｃｏ）１４Ｂ相とソフト相のα−（Ｆｅ、Ｃｏ）相と（Ｆｅ、Ｃｏ）３Ｂ相を含んでなる原料合金から得られる交換スプリング磁石粉末であって、一般式がＰｒｘ（Ｆｅ１−ｕＣｏｕ）１００−ｘ−ｙ−ｚ−ｗＴｉｙＢｚＳｉｗ（式中、ｘ＝９〜１１、ｙ＝０．５〜２．０、ｚ＝７．５〜１１．５、ｕ＝０〜０．２、ｗ＝０．５〜１．５である）で表されることを特徴とする交換スプリング磁石粉末。
【請求項２】
溶融合金を急冷することにより得られることを特徴とする請求項１に記載の交換スプリング磁石粉末。
【請求項３】
冷却ロールを用いて製造された急冷薄帯を粉砕して得られることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の交換スプリング磁石粉末。
【請求項４】
前記冷却ロールの周速度は、５．０〜１５．０ｍ／ｓであることを特徴とする、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の交換スプリング磁石粉末。
【請求項５】
熱処理が施されることを特徴とする、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の交換スプリング磁石粉末。
【請求項６】
平均結晶粒径は１５〜２０ｎｍで、結晶粒径分布は１０〜３０ｎｍであることを特徴とする、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の交換スプリング磁石粉末。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の磁石粉末を、結合樹脂で結合してなることを特徴とするボンド磁石。
【請求項８】
室温での磁気特性を表す固有保磁力（ＨＣＪ）が７００  〜１６００ｋＡ／ｍであることを特徴とする請求項７に記載のボンド磁石。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、交換スプリング磁石粉末及びそれを用いたボンド磁石に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
永久磁石相と軟磁性相とを同時に有する交換スプリング磁石は、近年、新たな磁石材料として注目を集めている。この交換スプリング磁石は、主に永久磁石相（ハード相）を希土類−鉄−ボロン系とし、軟磁性相（ソフト相）を磁束密度が高いα−Ｆｅとした組成系に関して開発が進められている。
【０００３】
交換スプリング磁石は、極めて高い最大エネルギー積を有することが可能であるが、優れた磁石特性を発現するためには、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系合金において、添加物を加えることにより、１．０Ｔ以上の高い残留磁束密度が得られているが、十分な保磁力が得られない。
【０００４】
ここで、Ｎｄの一部をＰｒで置換させると、ナノコンポジット組織を構成するハード磁性相の飽和磁化を高め、また磁石として、残留磁束密度の低下をほとんど生じることなく、保磁力および角型性を向上させることができる。
【０００５】
ところで、現在、高性能な希土類ボンド磁石として使用されているものとしては、希土類磁石粉末として、ＭＱＩ社製のＭＱＰ−Ｂ粉末を用いた等方性ボンド磁石が大半を占めている。このＭＱＰ−Ｂ粉末に代表される従来の等方性ボンド磁石には、次のような問題点がある。
【０００６】
従来の等方性ボンド磁石では、磁束密度が不十分であった。即ち、用いられる磁石粉末の磁気性能（磁化）が低いため、ボンド磁石中の磁石粉末の含有量（含有率）を高めなければならないが、磁石粉末の含有量を高くすると、ボンド磁石の成形性が悪くなるため、限界がある。また、成形条件の工夫等により磁石粉末の含有量を多くしたとしても、やはり、得られる磁束密度には限界がある。
【０００７】
ナノコンポジット磁石で残留磁束密度の高い磁石も報告されているが、その場合は逆に保磁力が小さすぎて、熱的安定性も劣る。温度特性が低く、特に不可逆減磁率については、磁石の固有保磁力（ＨｃＪ）が低くなると、極端に低下する問題があった。Ｎｄ−（Ｐｒ）−Ｆｅ−Ｂ系磁石において、例えば、次の特許文献に開示されているが、実用に供するために必要な保磁力は得られていない。
【０００８】
【特許文献１】
特開平０８−３３５５０６号公報
【特許文献２】
特開平１０−２６１５１５号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、希土類元素として、Ｐｒを用いることにより、磁石の固有保磁力（ＨＣＪ）が高く、温度特性が良い、信頼性に優れた交換スプリング磁石粉末及びそれを用いたボンド磁石を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
このような目的は、下記（１）〜（８）の本発明により達成される。
【００１１】
（１）少なくともハード相のＰｒ２（Ｆｅ、Ｃｏ）１４Ｂ相とソフト相のα−（Ｆｅ、Ｃｏ）相と（Ｆｅ、Ｃｏ）３Ｂ相を含んでなる交換スプリング磁石用原料合金であって、一般式がＰｒｘ（Ｆｅ１−ｕＣｏｕ  ）１００−ｘ−ｙ−ｚ−ｗＴｉｙＢｚＳｉｗ（式中、ｘ＝９〜１１、ｙ＝０．５〜２．０、ｚ＝７．５〜１１．５、ｕ＝０〜０．２、ｗ＝０．５〜１．５）。
【００１２】
（２）磁石粉末は、溶融合金を急冷することにより得られたものである上記（１）に記載の磁石粉末。
【００１３】
（３）磁石粉末は、冷却ロールを用いて製造された急冷薄帯を粉砕して得られたものである上記（１）または（２）に記載の磁石粉末。
【００１４】
（４）前記冷却ロールによる周速度は、５．０〜１５．０ｍ／ｓで得られたものである上記（１）ないし（３）に記載の磁石粉末。
【００１５】
（５）磁石粉末は、その製造過程で、熱処理が施されたものである上記（１）ないし（４）に記載の磁石粉末。
【００１６】
（６）平均粒径が１５〜２０ｎｍで粒径分布は１０〜３０ｎｍである上記（１）ないし（５）に記載の磁石粉末。
【００１７】
（７）上記（１）ないし（６）に記載の磁石粉末を結合樹脂で結合してなることを特徴とするボンド磁石。
【００１８】
（８）少なくともハード相のＰｒ２（Ｆｅ、Ｃｏ）１４Ｂ相とソフト相のα−（Ｆｅ、Ｃｏ）相と（Ｆｅ、Ｃｏ）３Ｂ相を含んでなる交換スプリング磁石用原料合金であって、一般式がＰｒｘ（Ｆｅ１−ｕＣｏｕ）１００−ｘ−ｙ−ｚ−ｗＴｉｙＢｚＳｉｗ（式中、ｘ＝９〜１１、ｙ＝０．５〜２．０、ｚ＝７．５〜１１．５、ｕ＝０〜０．２、ｗ＝０．５〜１．５である）で表されることを特徴とする上記（７）に記載のボンド磁石。
【００１９】
（９）磁石粉末を結合樹脂で結合してなるボンド磁石であって、室温での磁気特性を表す固有保磁力（ＨｃＪ）が７００〜１６００ｋＡ／ｍであることを特徴とする上記（７）または（８）に記載のボンド磁石。
【００２０】
【発明の実施の形態】
（磁石粉末の合金組成）
本発明の磁石粉末は、Ｐｒｘ（Ｆｅ１−ｕＣｏｕ）１００−ｘ−ｙ−ｚ−ｗＴｉｙＢｚＳｉｗ（式中、ｘ＝９〜１１、ｙ＝０．５〜２．０、ｚ＝７．５〜１１．５、ｕ＝０〜０．２、ｗ＝０．５〜１．５である）で表される合金組成からなる。
【００２１】
ここで、希土類元素Ｒは不可避不純物として他の希土類元素が含まれても良いが、Ｐｒを主とする希土類元素であるのが好ましい。その理由は、ナノコンポジット組織を構成するハード磁性相の飽和磁化を高め、また磁石として良好な保磁力を実現するために有効だからである。
【００２２】
Ｃｏを添加すること（Ｆｅの一部を置換すること）により、キュリー温度が高くなり、温度特性が向上するが、Ｆｅに対するＣｏの置換比率が０．３０を超えると、保磁力、磁束密度とともに低下する傾向を示す。Ｆｅに対するＣｏの置換比率が０〜０．２の範囲では、温度特性の向上のみならず、磁束密度も向上するので、好ましい。
【００２３】
Ｔｉは、組織微細化には有効な元素であり、添加することにより、結晶粒成長が抑制され、微細化の効果が得られる。その含有量は、０．５〜２．０ａｔ％とされる。Ｔｉが０．５ａｔ％未満であると、組織微細化が図れず、一方、Ｔｉが２．０ａｔ％を超えると、磁束密度が低下する。
【００２４】
Ｂは、高い磁気特性を得るのに重要な元素であり、その含有量は、７．５〜１１．５ａｔ％とされる。Ｂが７．５ａｔ％未満であると、Ｊ−Ｈ減磁曲線における角型性が悪くなる。一方、Ｂが１１．５ａｔ％を超えると、非磁性相が多くなり、磁束密度が減少する。
【００２５】
Ｓｉは、急冷薄帯製造の際、湯流れを良くするために有効な元素であるとともに、磁石粉末およびボンド磁石の耐食性の向上にとっても有利な元素であり、０．５〜１．５ａｔ％の範囲でその効果が顕著に現れる。
【００２６】
【実施例】
以下、実施例により本発明を説明する。
【００２７】
（実施例１）
以下に述べるような方法で合金組成がＰｒｘ（Ｆｅ０．９Ｃｏ０．１）８７．５−ｘＴｉ１．５Ｂ１０．５Ｓｉ０．５の磁石粉末（Ｐｒ含有量ｘを種々変化させた複数種の磁石粉末）を得た。Ｐｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｂ、Ｓｉの各原料を秤量して、真空溶解により、母合金インゴットを得、急冷薄帯製造装置を用い、ロール周速度１０．０（ｍ／ｓ）で急冷薄帯を得た。
【００２８】
その後、アルゴンガス雰囲気中で、６５０℃×０ｍｉｎの熱処理を施した。ここで、×０ｍｉｎと表記したのは、前記急冷薄帯を６５０℃とした後、直ちに加熱を停止し、６５０℃で保持した時間を、実質的に０分としたことを意味している。以下の表記も同様である。薄帯試料の磁気測定は、パルス着磁を行った後に、振動試料型磁力計（ＶＳＭ）を用いて測定した。
【００２９】
表１の磁気特性からわかるように、Ｊｒ、（ＢＨ）ｍａｘはｘの増加とともに減少する傾向がり、一方ＨＣＪは増加する傾向にある。ＨＣＢはｘ＝１０．０の時に最大値をとり、Ｐｒ量ｘは１０．０ａｔ％が最適であることがわかる。
【００３０】
【表１】
2004235508.tif 000002
【００３１】
（実施例２）
以下に述べるような方法で合金組成がＰｒ１０（Ｆｅ０．９Ｃｏ０．１）８８−ＺＴｉ１．５ＢｚＳｉ０．５の磁石粉末（Ｂ含有量ｚを種々変化させた複数種の磁石粉末）を得た。Ｐｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｂ、Ｓｉの各原料を秤量して、真空溶解により、母合金インゴットを得、急冷薄帯製造装置を用い、ロール周速度１０．０（ｍ／ｓ）で急冷薄帯を得た。その後、アルゴンガス雰囲気中で、６５０℃×０ｍｉｎの熱処理を施した。磁気測定は、実施例１と同様に行った。
【００３２】
表２の磁気特性からわかるように、Ｊｒはｚの増加とともに減少する傾向がり、一方、ＨＣＪはｚ＝１０．５の時に最大値をとり、ＨＣＢはｘによる変動が小さい。（ＢＨ）ｍａｘはｚ＝８．５の時に最大値をとり、その後、減少するという傾向にある。以上の結果より、Ｂ量ｘは１０．５ａｔ％が最適であることがわかる。
【００３３】
【表２】
2004235508.tif 000003
【００３４】
（実施例３）
以下に述べるような方法で合金組成がＰｒ１０（Ｆｅ０．９Ｃｏ０．１）７９−ＹＴｉｙＢ１０．５Ｓｉ０．５の磁石粉末（Ｔｉ含有量ｙを種々変化させた複数種の磁石粉末）を得た。Ｐｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｂ、Ｓｉの各原料を秤量して、真空溶解により、母合金インゴットを得、急冷薄帯製造装置を用い、ロール周速度１０．０（ｍ／ｓ）で急冷薄帯を得た。その後アルゴンガス雰囲気中で、６５０℃×０ｍｉｎの熱処理を施した。磁気測定は、実施例１と同様に行った。
【００３５】
表３の磁気特性からわかるように、Ｊｒ、ＨＣＪ、ＨＣＢ、（ＢＨ）ｍａｘは、すべてｙの増加とともに増加し、ｙ＝１．５の時に最大値をとり、その後、減少するという傾向にある。以上の結果より、Ｔｉ量ｙは１．５ａｔ％が最適であることがわかる。
【００３６】
【表３】
2004235508.tif 000004
【００３７】
（実施例４）
以下に述べるような方法で合金組成がＰｒ１０（Ｆｅ０．９Ｃｏ０．１）７８−ＷＴｉ１．５Ｂ１０．５ＳｉＷの磁石粉末（Ｓｉ含有量ｗを種々変化させた複数種の磁石粉末）を得た。Ｐｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｂ、Ｓｉの各原料を秤量して、真空溶解により、母合金インゴットを得、急冷薄帯製造装置を用い、ロール周速度１０．０（ｍ／ｓ）で急冷薄帯を得た。
【００３８】
表４からわかるように、Ｓｉ無添加の場合は、湯流れが悪く、急冷薄帯を作製することが不可能である。Ｓｉ添加により、ｗ＝２．０まで、湯流れが良く、特にｗ＝０．５の時、最良の湯流れとなり、良好な急冷薄帯を作製することができた。
【００３９】
【表４】
2004235508.tif 000005
【００４０】
（実施例５）
以下に述べるような方法で合金組成がＰｒ１０（Ｆｅ０．９Ｃｏ０．１）７７．５Ｔｉ１．５Ｂ１０．５Ｓｉ０．５の磁石粉末を得た。Ｐｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｂ、Ｓｉの各原料を秤量して、真空溶解により、母合金インゴットを得、急冷薄帯製造装置を用い、ロール周速度を７．５から１２．５（ｍ／ｓ）まで変化させて急冷薄帯を得た。その後、アルゴンガス雰囲気中で、６５０℃×０ｍｉｎの熱処理を施した。磁気測定は、実施例１と同様に行った。
【００４１】
表５の磁気特性からわかるように、Ｊｒは周速度の増加とともに増加する傾向があり、一方、ＨＣＪは１０．０ｍ／ｓの時に最大値をとり、その後、減少するという傾向にある。ＨＣＢ、（ＢＨ）ｍａｘは周速度の増加とともに減少するという傾向にある。以上の結果より、周速度は１０．０ｍ／ｓが最適であることがわかり、比較的低い周速度で良い磁気特性が得られたことを特徴としている。
【００４２】
【表５】
2004235508.tif 000006
【００４３】
（実施例６）
以下に述べるような方法で合金組成がＰｒ１０（Ｆｅ０．９Ｃｏ０．１）７７．５Ｔｉ１．５Ｂ１０．５Ｓｉ０．５の磁石粉末を得た。Ｐｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｂ、Ｓｉの各原料を秤量して、真空溶解により、母合金インゴットを得、急冷薄帯製造装置を用い、ロール周速度１０．０（ｍ／ｓ）で急冷薄帯を得た。その後、アルゴンガス雰囲気中で、６２５℃から７００℃×０ｍｉｎ（熱処理温度を変化させた複数種の磁石粉末）の熱処理を施した。磁気測定は、実施例１と同様に行った。
【００４４】
表６の磁気特性からわかるように、Ｊｒは熱処理温度の増加とともに増加する傾向があり、一方、ＨＣＢ、ＨＣＪは６５０℃の時に最大値をとり、その後、減少するという傾向にある。（ＢＨ）ｍａｘは６７５℃の時に最大値をとり、その後、減少するという傾向にある。以上の結果より、熱処理温度は６５０℃が最適であることがわかる。
【００４５】
【表６】
2004235508.tif 000007
【００４６】
得られた各磁石粉末について、その相構成を分析するため、Ｃｕ−Ｋαを用い回折角２０°〜６０°にてＸ線回折を行った。図１の各回折パターンから、急冷薄帯上がりでは、ソフト磁性相であるα−（Ｆｅ，Ｃｏ）相の回折ピークが確認でき、熱処理を施すことにより、ハード磁性相であるＰｒ２（Ｆｅ・Ｃｏ）１４Ｂ相と、ソフト磁性相であるα−（Ｆｅ，Ｃｏ）相の回折ピークが確認できた。Ｂの含有量が多い割には，（Ｆｅ、Ｂ）相の析出が見られないのが特徴であり、粒界に存在していると考えられる。
【００４７】
熱処理温度が最適の６５０℃×０ｍｉｎのが最適である磁石粉末について、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）による観察結果から、図２に示すように、平均結晶粒径が１５〜２０ｎｍで結晶粒径分布が１０〜３０ｎｍであるナノコンポジット組織を形成していることが確認された。
【００４８】
（実施例７）
以下に述べるような方法で合金組成がＰｒ１０Ｆｅ６９．５Ｃｏ８Ｔｉ１．５Ｂ１０．５Ｓｉ０．５の磁石粉末を得た。Ｐｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｂ、Ｓｉの各原料を秤量して、真空溶解により、母合金インゴットを得、急冷薄帯製造装置を用い、ロール周速度１０．０（ｍ／ｓ）で急冷薄帯を得た。その後、アルゴンガス雰囲気中で、６５０℃×０ｍｉｎ（熱処理温度を変化させた複数種の磁石粉末）の熱処理を施した。
【００４９】
次に、薄帯試料をアルゴン雰囲気中で１５０μｍ以下に粉砕し、エポキシ樹脂（２．５ｗｔ％）とを混合攪拌し、９８０ＭＰａの圧力で圧縮成形（無磁場中）して、成形体を得た。
【００５０】
離型後、１５０℃×１ｈｒの加熱によりエポキシ樹脂を硬化させて（キュア処理）、等方性ボンド磁石を得た。ボンド磁石の密度は、約６．２９／ｃｍ３であった。ボンド磁石の磁気特性は、パルス着磁後、高感度自記磁束計を用いて測定した。
【００５１】
図３に、得られたＪ−Ｈ図の減磁曲線を示す。磁気特性は、残留磁束密度Ｊｒ：０．６９Ｔ、固有保磁力ＨＣＪ９５１．３ｋＡ／ｍ、最大磁気エネルギー積（ＢＨ）ｍａｘ：８０．２ｋＪ／ｍ３である。
【００５２】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、磁石の固有保磁力（ＨＣＪ）が高く、温度特性が良い、信頼性に優れた交換スプリング磁石粉末及びそれを用いたボンド磁石の提供が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の磁石粉末のＸ線回折パターンを示す図。
【図２】本発明の磁石粉末の透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）による観察像と電子回折パターンを示す図。
【図３】本発明のボンド磁石の磁気特性を示す図。
【図１】
2004235508.tif 000008
【図２】
2004235508.tif 000009
【図３】
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