(57)【要約】【課題】バランスの良い優れた磁気特性及び高耐蝕性を示すと共に、焼結体による窒化物系の安価な永久磁石を提供すること。【解決手段】本発明の焼結体による窒化物系の永久磁石は、主成分としてＭｎを９５〜７０ｗｔ％含有すると共に、Ｎを１〜１０ｗｔ％含有し、副成分としてＦｅ，Ｚｒ，Ｂ，Ｔｉ，Ｓｉ，Ｎｂ，Ｎｉ，Ｔａ，Ｍｇ，Ａｌのうちの１種以上を３ｗｔ％以上含有して成るか、或いは主成分としてＦｅを９５〜７０ｗｔ％含有すると共に、Ｎを１〜１０ｗｔ％含有し、副成分としてＭｎ，Ｚｒ，Ｂ，Ｔｉ，Ｓｉ，Ｎｂ，Ｎｉ，Ｔａ，Ｍｇ，Ａｌのうちの１種以上を３ｗｔ％以上含有して成るものである。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
主成分としてＭｎを９５〜７０ｗｔ％含有すると共に、Ｎを１〜１０ｗｔ％含有し、副成分としてＦｅ，Ｚｒ，Ｂ，Ｔｉ，Ｓｉ，Ｎｂ，Ｎｉ，Ｔａ，Ｍｇ，Ａｌのうちの１種以上を３ｗｔ％以上含有して成ることを特徴とする永久磁石。
【請求項２】
主成分としてＦｅを９５〜７０ｗｔ％含有すると共に、Ｎを１〜１０ｗｔ％含有し、副成分としてＭｎ，Ｚｒ，Ｂ，Ｔｉ，Ｓｉ，Ｎｂ，Ｎｉ，Ｔａ，Ｍｇ，Ａｌのうちの１種以上を３ｗｔ％以上含有して成ることを特徴とする永久磁石。
【請求項３】
請求項１又は２記載の永久磁石を製造する際、前記主成分及び前記副成分についての窒化化合物原料粉末を混合したものを熱処理して窒化物を合成する熱処理工程を含むことを特徴とする永久磁石の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として高い使用温度条件下でも安定して優れた磁気特性及び高耐蝕性を保持する焼結体による窒化物系の安価な永久磁石及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一般に永久磁石は、大きく分けて鋳造磁石，希土類磁石，フェライト磁石の３種類が知られている。これらの各種磁石は、磁気特性や耐蝕性が異なるため、使用条件下を考慮して用途を選定することが望ましいとされている。
【０００３】
その他、窒化物（窒素固溶体）磁石として、Ｓｍ２Ｆｅ１７Ｎｘ（２≦ｘ≦３）がよく知られている。これらの窒化物磁石は、一般に焼結が不可能であることによりボンド磁石として使用されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した周知の永久磁石の場合、例えば鋳造磁石については、保磁力が低いために応用範囲が狭くて特殊な用途にしか使えないという欠点があり、希土類磁石については、希土類を含有するために一般に耐蝕性が悪い上、高価であるという欠点があり、フェライト磁石については、安価で耐蝕性が良好であるものの、飽和磁化が小さく磁気特性が低いという欠点があるため、総括的に希土類磁石よりも安価で高耐蝕性があり、鋳造磁石よりも保磁力が大きく、フェライト磁石よりも飽和磁化が大きいという具合いに、バランスの取れた優れた磁気特性及び高耐蝕性を示す永久磁石を安価に提供するための技術開発が切望されている。
【０００５】
一方、窒化物磁石の場合、磁気特性は高いものの、約６００℃で不均化反応を起こしてＳｍＮ＋αＦｅに分解してしまうという欠点があって、焼結が不可能であることによりボンド磁石としての用途に限定されてしまっており、生産量及び生産金額の何れにおいてもＮｄ２Ｆｅ１４Ｂと比べて非常に小さいのが現状であり、Ｓｍ２Ｆｅ１７Ｎｘ（２≦ｘ≦３）の焼結体として製造できないという難点がある。
【０００６】
本発明は、このような問題点を解決すべくなされたもので、その技術的課題は、バランスの良い優れた磁気特性及び高耐蝕性を示すと共に、焼結体による窒化物系の安価な永久磁石及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、主成分としてＭｎを９５〜７０ｗｔ％含有すると共に、Ｎを１〜１０ｗｔ％含有し、副成分としてＦｅ，Ｚｒ，Ｂ，Ｔｉ，Ｓｉ，Ｎｂ，Ｎｉ，Ｔａ，Ｍｇ，Ａｌのうちの１種以上を３ｗｔ％以上含有して成る永久磁石が得られる。
【０００８】
又、本発明によれば、主成分としてＦｅを９５〜７０ｗｔ％含有すると共に、Ｎを１〜１０ｗｔ％含有し、副成分としてＭｎ，Ｚｒ，Ｂ，Ｔｉ，Ｓｉ，Ｎｂ，Ｎｉ，Ｔａ，Ｍｇ，Ａｌのうちの１種以上を３ｗｔ％以上含有して成る永久磁石が得られる。
【０００９】
更に、本発明によれば、上記何れかの永久磁石を製造する際、主成分及び副成分についての窒化化合物原料粉末を混合したものを熱処理して窒化物を合成する熱処理工程を含む永久磁石の製造方法が得られる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の永久磁石の場合、主成分のＭｎ窒化物又はＦｅ窒化物に副成分のＺｒＮ，ＴｉＮ，ＢＮ，ＮｂＮ，ＴａＮ，Ｍｇ３Ｎ２，Ｓｉ３Ｎ４，Ｎｉ３Ｎ，ＡｌＮ等の窒化物を混合したものを熱処理することにより、磁気異方性の優れた窒化物を合成して永久磁石の材料としているため、バランスの良い優れた磁気特性及び高耐蝕性を示す焼結体による窒化物系の永久磁石を安価に提供できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の最良の形態に係る永久磁石は、主成分としてＭｎを９５〜７０ｗｔ％含有すると共に、Ｎを１〜１０ｗｔ％含有し、副成分としてＦｅ，Ｚｒ，Ｂ，Ｔｉ，Ｓｉ，Ｎｂ，Ｎｉ，Ｔａ，Ｍｇ，Ａｌのうちの１種以上を３ｗｔ％以上含有して成るか、或いは主成分としてＦｅを９５〜７０ｗｔ％含有すると共に、Ｎを１〜１０ｗｔ％含有し、副成分としてＭｎ，Ｚｒ，Ｂ，Ｔｉ，Ｓｉ，Ｎｂ，Ｎｉ，Ｔａ，Ｍｇ，Ａｌのうちの１種以上を３ｗｔ％以上含有して成るものである。
【００１２】
これらの永久磁石を製造する際、主成分及び副成分についての窒化化合物原料粉末を混合したものを熱処理して窒化物を合成する熱処理工程を実行するようにすれば良く、これにより磁気異方性の優れた窒化物を合成できるため、結果としてバランスの良い優れた磁気特性及び高耐蝕性を示す焼結体による窒化物系の永久磁石を安価に作製することが可能となる。又、本発明の永久磁石の製造方法によれば、希土類磁石を製造する場合には不可能であった塩水中等の腐食性条件下でも適用可能となり、同様に高耐蝕性のフェライト磁石よりも飽和磁化が高いために係る条件下では非常に有利な永久磁石を提供できる。更に、本発明の永久磁石は、原料に希土類金属やＣｏ等の高価な金属元素を使用しなくて済むことにより、安価に製造できて競争力高く量産できる。加えて、本発明の永久磁石は、保磁力が鋳造磁石よりも高く、飽和磁化がフェライト磁石よりも高く、希土類磁石よりも安価で高耐蝕性を示すため、あらゆる要求に対応できる非常に優れたものとなる。
【００１３】
以下は、本発明の永久磁石について、幾つかの実施例を挙げ、その製造方法を含めて具体的に説明する。
【実施例１】
【００１４】
実施例１では、先ず純度が３Ｎでチップ状の電解ＭｎをＡｒガス雰囲気中でディスクミル粉砕し、平均粒径が約３００μｍのＭｎ粉末を得た後、このＭｎ粉末をＮ２ガス雰囲気中で５００℃の温度条件で５時間熱窒化処理を行ってＭｎ４Ｎを合成したものをボールミルにより微粉砕し、主成分の窒化化合物原料粉末である平均粒径が約５．５μｍのＭｎ４Ｎ粉末を得た。
【００１５】
そこで、次に得られたＭｎ４Ｎ粉末を電子天秤で８９．８ｇとなるように秤量し、又純度が３Ｎで副成分の窒化化合物原料粉末である平均粒径が３μｍのＴｉＮ粉末を電子天秤で１８．０ｇとなるように秤量し、これらをボールミルに投入してＩＰＡ溶媒中で１時間混合・粉砕を行った後、得られた混合粉末を吸引濾過して大気中で十分に乾燥させてから窒素雰囲気中、１０００℃の温度条件下で１２時間熱処理する熱処理工程を実行した。
【００１６】
次に、この熱処理された混合粉末を再びボールミルに投入してＩＰＡ溶媒中で１時間混合・粉砕を行った後、係る混合粉末を濾過して十分に乾燥させてから口径φ＝１２ｍｍの円柱形状の金型の材料充填部へ充填し、約５ｔｏｎ／ｃｍ２の圧力条件下でプレスを行うことで得られた形成体を更に窒素雰囲気中、１２００℃の温度条件下で５時間熱処理して焼結する焼結工程を実行して焼結体による窒化物系の永久磁石材料である実施例１に係るＭｎ９０Ｚｒ１０Ｎを得た。
【００１７】
そこで、この実施例１に係る焼結体による窒化物系のＭｎ９０Ｚｒ１０Ｎの磁気特性を東英工業社製Ｂ−Ｈトレーサー（硬磁性測定）を用いて室温で測定した。測定条件は、２５ターンの巻回数の検出コイルに対する最大印加磁界を１．９７５×１０６Ａ／ｍとした。
【００１８】
磁気特性の測定結果、Ｍｎ９０Ｚｒ１０Ｎについての残留磁束密度Ｂｒは５×１０５μＴ、保磁力ｉＨｃは約２．３７×１０５Ａ／ｍ、飽和磁化Ｍｓは５．２×１０５μＴであり、優れた磁気特性値を示すことが判った。又、このような優れた磁気特性は高い使用温度条件下で長期間を経ても安定して保持され、しかも高耐蝕性を有することが判った。
【実施例２】
【００１９】
実施例２では、先ず平均粒径が３μｍのＦｅ粉末をＮＨ３ガス雰囲気中で５００℃の温度条件で５時間熱窒化処理を行って合成した主成分の窒化化合物原料粉末であるＦｅ４Ｎと平均粒径が３μｍの副成分の窒化化合物原料粉末であるＴｉＮ粉末とを電子天秤でＦｅ４Ｎ：ＴｉＮがそれぞれ１０１．７ｇ：５．５８ｇ，９７．０ｇ：１１．２４ｇ，８７．５ｇ：２２．８１ｇ，７７．７ｇ：３４．７３ｇとなるように秤量したものをＶ型混合機に投入して１時間混合を行って４種の混合粉末を得た後、これらの各混合粉末を窒素雰囲気中、９００℃の温度条件下で１２時間熱処理する熱処理工程を実行した。但し、ここでの各混合粉末における原子比Ｆｅ：Ｔｉはそれぞれ９５：５，９０：１０，８０：２０，７０：３０となっている。
【００２０】
次に、この熱処理された混合粉末をボールミルに投入してＩＰＡ溶媒中で１時間混合・粉砕を行った後、係る混合粉末を濾過して十分に乾燥させてから口径φ＝φ１２ｍｍの円柱形状の金型の材料充填部へ充填し、約５ｔｏｎ／ｃｍ２の圧力条件下でプレスを行うことで得られた形成体を更に窒素雰囲気中、１２３０℃の温度条件下で５時間熱処理して焼結する焼結工程を実行して焼結体による窒化物系の永久磁石材料である実施例２に係るＦｅ９５Ｔｉ５Ｎ，Ｆｅ９０Ｔｉ１０Ｎ，Ｆｅ８０Ｔｉ２０Ｎ，Ｆｅ７０Ｔｉ３０Ｎを得た。
【００２１】
そこで、この実施例２に係る焼結体による窒化物系のＦｅ９５Ｔｉ５Ｎ，Ｆｅ９０Ｔｉ１０Ｎ，Ｆｅ８０Ｔｉ２０Ｎ，Ｆｅ７０Ｔｉ３０Ｎについても、実施例１の場合と同様に磁気特性を東英工業社製Ｂ−Ｈトレーサー（硬磁性測定）を用いて室温で測定した。測定条件は、２５ターンの巻回数の検出コイルに対する最大印加磁界を１．９７５×１０６Ａ／ｍとした。
【００２２】
磁気特性の測定結果、Ｆｅ９５Ｔｉ５Ｎについての残留磁束密度Ｂｒは６．５×１０５μＴ、保磁力ｉＨｃは約１．９７５×１０５Ａ／ｍ、飽和磁化Ｍｓは６．８×１０５μＴであり、Ｆｅ９０Ｔｉ１０Ｎについての残留磁束密度Ｂｒは５．５×１０５μＴ、保磁力ｉＨｃは約２．３７×１０５Ａ／ｍ、飽和磁化Ｍｓは５．７×１０５μＴであり、Ｆｅ８０Ｔｉ２０Ｎについての残留磁束密度Ｂｒは４．０×１０５μＴ、保磁力ｉＨｃは約３．１６×１０５Ａ／ｍ、飽和磁化Ｍｓは４．２×１０５μＴであり、Ｆｅ７０Ｔｉ３０Ｎについての残留磁束密度Ｂｒは３．３×１０５μＴ、保磁力ｉＨｃは約３．９５×１０５Ａ／ｍ、飽和磁化Ｍｓは３．５×１０５μＴであり、特にＦｅ９５Ｔｉ５Ｎについてはフェライト磁石より高い残留磁束密度Ｂｒを示し、又Ｔｉの含有量が増加するに従って保磁力ｉＨｃが高くなって優れた磁気特性値を示すことが判った。因みに、これらの各永久磁石材料については、窒素量が１〜１０ｗｔ％とばらつきが大きくなっている。又、このような優れた磁気特性は高い使用温度条件下で長期間を経ても安定して保持され、しかも高耐蝕性を有することが判った。
【００２３】
尚、実施例１，実施例２では、主成分の窒化化合物原料粉末であるＭｎ４ＮやＦｅ４Ｎに副成分の窒化化合物原料粉末であるＺｒＮ，ＴｉＮ等を使用して混合する例を説明したが、その他の副成分の窒化化合物原料粉末としてＢＮ，ＮｂＮ，ＴａＮ，Ｍｇ３Ｎ２，Ｓｉ３Ｎ４，Ｎｉ３Ｎ，ＡｌＮ等を使用して混合する場合においてもほぼ同様な磁気特性が得られ、しかも同様に容易に製造することができるため、本発明は実施例１や実施例２で開示したものに限定されない。因みに、副成分の窒化化合物原料粉末が異なれば磁気特性の細部が幾分異なるものとなるため、作製する永久磁石の使用用途や必要とされる磁気特性に応じてこれらを選定して使い分けることが重要である。