(57)【要約】残留磁気の少なくとも2/3の固有磁束密度を有する等方性磁性合金粉末およびその製造方法を提供する。重量パーセントで約15〜35%の１種以上の希土類金属と約0.5〜4.5%のホウ素と約0〜20%のコバルトと残りの成分の鉄とを含む組成を有する合金から該粉末を製造する。好ましくはオリフィスとホイールとの距離を1.5インチ未満にして、一定量の合金を不活性環境で溶融紡糸によりリボンにした後、リボンを粉末に粉砕して粉末を焼鈍するプロセスにより、該合金粉末を製造する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量パーセントで約15〜35%の１種以上の希土類金属と約0.5〜4.5%のホウ素と約0〜20%のコバルトと残りの成分の鉄とから本質的になる等方性磁性材料であって、重量で0.1%未満のニオブと0.01%未満のガリウムとを含有し、その固有保磁力の2/3で測定して反磁界補正係数を考慮しないときにその残留磁気の少なくとも2/3の固有磁束密度を有する、上記磁性材料。
【請求項２】
前記固有磁束密度が残留磁気の少なくとも70%である、請求項１に記載の磁性材料。
【請求項３】
前記固有磁束密度が残留磁気の少なくとも75%である、請求項１に記載の磁性材料。
【請求項４】
溶融紡糸ステップを含むプロセスにより製造されたものである、請求項１に記載の磁性材料。
【請求項５】
前記溶融紡糸ステップでオリフィスとホイールとが利用され、該オリフィスと該ホイールとの距離が1.5インチ未満である、請求項４に記載の磁性材料。
【請求項６】
前記プロセスが、前記溶融紡糸ステップの後、前記溶融紡糸ステップにより得られたリボンを粉末に粉砕するステップをさらに含む、請求項４に記載の磁性材料。
【請求項７】
前記プロセスが、リボンを粉末に粉砕する前記ステップの後、該粉末を焼鈍するステップをさらに含む、請求項６に記載の磁性材料。
【請求項８】
前記焼鈍が、600℃を超える温度で行われる、請求項７に記載の磁性材料。
【請求項９】
重量パーセントで約15〜35%の１種以上の希土類金属と約0.5〜4.5%のホウ素と約0〜20%のコバルトと残りの成分の鉄とから本質的になる組成を有する合金から製造された等方性磁性材料であって、重量で0.1%未満のニオブと0.01%未満のガリウムとを含有し、その固有保磁力の2/3で測定して反磁界補正係数を考慮しないときにその残留磁気の少なくとも2/3の固有磁束密度を有し、溶融紡糸プロセスにより製造されたものである、上記磁性材料。
【請求項１０】
前記溶融紡糸プロセスでオリフィスとホイールとが利用され、該オリフィスと該ホイールとの距離が1.5インチ未満である、請求項９に記載の等方性磁性材料。
【請求項１１】
重量パーセントで約15〜35%の１種以上の希土類金属と約0.5〜4.5%のホウ素と約0〜20%のコバルトと残りの成分の鉄とから本質的になる組成を有する合金から製造された等方性磁性材料であって、重量で0.1%未満のニオブと0.01%未満のガリウムとを含有し、その固有保磁力の2/3で測定して反磁界補正係数を考慮しないときにその残留磁気の少なくとも2/3の固有磁束密度を有し、オリフィスとホイールとの距離を1.5インチ未満にして該合金を溶融紡糸によりリボンにした後で該リボンを粉末に粉砕して該粉末を焼鈍する溶融紡糸プロセスにより製造されたものである、上記磁性材料。
【請求項１２】
前記リボンが40メッシュ未満のサイズの粉末に粉砕される、請求項１１に記載の等方性磁性材料。
【請求項１３】
前記焼鈍が少なくとも600℃の温度で行われる、請求項１１に記載の等方性磁性材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、現在許可されている1997年12月30日出願の特許出願第09/000,789号の一部継続出願であり、その特許出願の内容は参照により組み入れられるものとする。
【０００２】
本発明は、一般には、等方性希土類-ホウ素-鉄磁性材料に関し、より特定的には、高い固有磁束密度を有する等方性希土類-鉄-ホウ素磁性材料およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
高い固有磁束密度を有する等方性磁性材料が望まれる。より高い固有磁束密度とは、より高い磁束密度を意味し、これによりそのような材料からより薄くかつより軽い磁石を製造できるようになる。多くの用途においてより薄くかつより軽い磁石を使用することが望まれる。
【０００４】
しかしながら、現在入手可能な等方性希土類-ホウ素-鉄磁性材料は、比較的低い固有磁束密度を有する。たとえば、市販されているMagnequench  International Inc.製の等方性希土類-ホウ素-鉄磁性粉末MQP-Bは、9kOeの固有保磁力を有する。この固有保磁力値の2/3（すなわち約6kOe）において、粉末の固有磁束密度値は約4.5kGである。この粉末の公称残留磁気値は約8.2kGである。したがって、この粉末の4.5kGという固有磁束密度は、その残留磁気値の約55%にすぎない。磁性材料の固有磁束密度値はその残留磁気値に対するパーセントが高いほど望ましい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、本発明の目的は、より高い固有磁束密度値を有する等方性希土類-ホウ素-鉄磁性材料を提供することである。
【０００６】
また、本発明の他の目的は、そのような材料の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
発明の概要
本発明は、固有保磁力の2/3で測定して反磁界補正係数を考慮しないときに残留磁気の少なくとも2/3の固有磁束密度を有する等方性希土類-ホウ素-鉄磁性材料を提供する。好ましくは、本発明の磁性材料は、重量パーセントで約15〜35%の１種以上の希土類金属と約0.5〜4.5%のホウ素と約0〜20%のコバルトと残りの成分の鉄とを含む組成を有する合金から製造される。
【０００８】
好ましい実施形態では、次のように本発明の磁性材料を製造する。最初に、不活性環境下で溶融紡糸プロセスにより合金からリボンを形成する。好ましくは、このプロセスでは、所望の磁気特性を得るために、オリフィスとホイールとの距離を1.5インチ未満に保持する。次いで、この溶融紡糸プロセスにより得られたリボンを粉末に粉砕して、400℃を超える温度で、好ましくは少なくとも600℃で、焼鈍する。
【０００９】
本発明のこれらおよび他の目的、特徴、ならびに利点は、以下の詳細な説明を添付の図面と組合せれば、より明瞭になるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
発明の詳細な説明
本発明は、固有保磁力の2/3で測定したときに残留磁気値の少なくとも2/3の固有磁束密度を有する等方性希土類-ホウ素-鉄磁性材料およびその製造方法を提供する。好ましくは、固有磁束密度値は、固有保磁力の2/3で測定したときに残留磁気の少なくとも70%以上、より好ましくは少なくとも75%である。
【００１１】
本発明によれば、等方性磁性材料は、重量パーセントで約15〜35%の１種以上の希土類金属と約0.5〜4.5%のホウ素と約0〜20%のコバルトと残りの成分の鉄とを含む組成を有する合金から製造される。本発明の等方性磁性材料は、溶融紡糸プロセスにより製造される。本発明によれば、溶融紡糸プロセスでは、オリフィスとホイールとの距離を1.5インチ未満にしてリボンを形成することが好ましい。次いで、リボンを破砕して粉末を形成してから400℃を超える温度で焼鈍する。好ましくは、焼鈍の温度は少なくとも600℃である。本発明により得られる等方性磁性材料は、その固有保磁力の2/3で測定して反磁界補正係数を考慮しないときにその残留磁気の少なくとも2/3の固有磁束密度を示す。
【００１２】
当然のことながら、本発明の等方性希土類-ホウ素-鉄磁性材料は、限定されるものではないが、リボン、粉末、または磁石をはじめとする多種多様な形態をとりうる。
【００１３】
具体例として、図１は、従来の等方性希土類-ホウ素-鉄磁性材料（曲線1）およびより高い固有磁束密度を有する本発明の磁性材料（曲線2）の減磁曲線をそれぞれ示している。具体例として、減磁曲線が曲線1で示される従来の等方性磁性材料は、約9kOeの固有保磁力および約8.25kGの残留磁気Brを有する。かくして、固有保磁力の2/3で測定したときに、そのような従来の磁性材料は、その残留磁気の2/3（約5.5kG）に満たない約5.25kGの固有磁束密度Bd1を有する。これと比較すると、曲線2で示される減磁曲線を有する本発明の等方性磁性粉末も、同一の固有保磁力（約9kOe）および残留磁気（約8.25kG）を有する。しかしながら、本発明の粉末は、より高い固有磁束密度を呈する。すなわち、その固有保磁力の2/3で測定したときのその固有磁束密度Bd2は、その残留磁気の2/3（約5.5kG）を超える約6.25kGである。
【００１４】
本発明の等方性磁性材料を形成するのに用いられる合金には、他の元素が、単独でまたは組合せで、約2重量%までの副次量で存在してもよい。これらの元素としては、タングステン、クロム、ニッケル、アルミニウム、銅、マグネシウム、マンガン、ガリウム、ニオブ、バナジウム、モリブデン、チタン、タンタル、ジルコニウム、炭素、スズ、およびカルシウムが挙げられるが、これらに限定されるものではない。典型的には、ケイ素もまた酸素および窒素と同様に少量で存在する。上記の元素が仮に存在する場合、避けられない不純物として磁性材料中に存在するかまたは特定の製造プロセスで必要なものとして存在する可能性がある。しかしながら、元素は、なかでも高価な元素は、組成物にとくに添加することなく低レベルに保持される。たとえば、組成物中のニオブの量は、好ましくは0.1重量%未満、より好ましくは約0.01重量%未満である。ガリウムの量は、好ましくは0.01重量%未満、より好ましくは0.005重量%未満である。
【００１５】
以下の実施例により本発明についてさらに説明するが、これらは本発明を例示するものであり、なんら限定するものではない。
【実施例１】
【００１６】
重量パーセントで濃度が28.2%の希土類と0.92%のホウ素と5.0%のコバルトと残りの成分の鉄とを有する公称組成の合金を、アルゴン雰囲気中、毎秒32mで溶融紡糸した。次いで、この溶融紡糸プロセスで作製されたリボンを40メッシュ未満のサイズの粉末に粉砕した。その後、アルゴン環境中、600℃で4分間焼鈍した。この粉末で測定した減磁曲線を図2に示す。粉末の磁気特性は次の通りである：
Br（残留磁気）                        8.55kG
Hci（固有保磁力）                     9.75kOe
BHmax（エネルギー積）                 14.2MGOe
Bd（Hciの2/3で測定した固有磁束密度）      6.0kG。
【００１７】
上記のように、粉末の固有磁束密度値は、その残留磁気の約70%であり、その残留磁気値の2/3を超える。
【００１８】
本明細書全体にわたり、別段の記載がないかぎり、磁性材料の固有磁束密度(Bd)は、常に、その固有保磁力Hciの2/3で測定した固有磁束密度を指す。
【００１９】
上に列挙した磁気特性を決定する際、反磁界補正係数を用いなかった。反磁界係数を用いた場合、値は次のようになる：
Br                9.16kG
Hci               9.75kOe
BHmax             17.3MGOe
Bd                7.3kG。
【００２０】
反磁界補正係数を考慮して決定した場合、粉末の固有磁束密度がその残留磁気の約80%であることに留意すべきである。
【実施例２】
【００２１】
実施例１に示された組成を有する合金を、ヘリウム雰囲気中、毎秒20mで溶融紡糸した。溶融紡糸プロセスにより得られたリボンを粉末に粉砕して630℃で4分間焼鈍した。反磁界補正係数を用いないときの粉末の磁気特性を以下に列挙する：
Br                8.4kG
Hci               9.44kOe
Bd                5.676kG
この場合もまた、粉末の固有磁束密度は、その残留磁気の2/3を超える。
【実施例３】
【００２２】
実施例１に示された組成を有する合金を、不活性環境中、毎秒36mで溶融紡糸した。このプロセス中、オリフィスとホイールとの距離を１インチに保持した。このプロセスにより形成されたリボンを粉末に粉砕して640℃の温度で4分間焼鈍した。反磁界補正係数を考慮しないときの粉末の磁気特性は次のとおりである：
Br                8.48kG；
Hci               9.87kOe；
BHmax             14.4MGOe；および
Bd                6.4kG
この場合の固有磁束密度は、残留磁気の75%を超える。
【００２３】
以上の実施例からわかるように、本発明の等方性磁性粉末の固有磁束密度値は、その残留磁気値の2/3を超える。好ましくは、それは、その残留磁気の70%を超え、より好ましくはその残留磁気の75%を超える。これと比較して、希土類とホウ素と鉄とからなる従来の等方性粉末は、その残留磁気の2/3未満の固有磁束密度値を有する。
【００２４】
本発明によれば、溶融紡糸プロセスは、真空、アルゴン、ヘリウムなどのような任意の不活性環境中で行うことが可能である。好ましくは、溶融紡糸プロセス中、ノズルからホイールまでの距離は1.5インチ未満である。なぜなら、その距離が1.5インチを超えると、得られる粉末の磁気特性が低減するからである。
【００２５】
本発明の範囲は、本発明の各態様を単に例示することを意図した上記の特定の実施形態に限定されるものではない。本明細書に提示および説明されている態様以外の本発明の種々の変更態様は、以上の説明および添付の図面から当業者に自明なものとなろう。そのような変更態様は添付の特許請求の範囲内に包含されるものとみなされる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】従来の等方性希土類-ホウ素-鉄磁性材料およびより高い固有磁束密度を呈する本発明の等方性希土類-ホウ素-鉄磁性材料のそれぞれの減磁曲線を示す。
【図２】実施例１に記載した本発明の磁性材料で測定した減磁曲線である。
【図１】
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【図２】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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