(57)【要約】【課題】  Ｆｅ相とＳｍＣｏ相のナノコンポジット構造を持った永久磁石とその製造方法を提供する。  【解決手段】本発明の永久磁石は、軟磁性相がＦｅ相であり、硬磁性相が１０〜５００ｎｍのＳｍＣｏ相であるナノコンポジット化した組織を有する。この磁石の製造方法は、Ｆｅ粒子を７０〜９５質量％にし、これと１０〜５００ｎｍのＳｍＣｏ粒子を５〜３０質量％を混合し、この混合したものを成形後焼結してナノコンポジット化した組織の永久磁石を得るようにした。また、Ｆｅ粒子とＳｍＣｏ粒子の少なくとも一方の表面に、炭素を被覆してもよい。焼結する工程は、プラズマ放電焼結により１０００℃以下の温度で行うとよい。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
硬磁性相と軟磁性相とがナノコンポジット化した組織を有する永久磁石において、
前記軟磁性相がＦｅ相であり、前記硬磁性相が１０〜５００ｎｍのＳｍＣｏ相であることを特徴とする永久磁石。
【請求項２】
硬磁性相の粉末と軟磁性相の粉末とを混合し、これを成形後焼結してナノコンポジット化した組織の永久磁石を得る永久磁石の製造方法において、
前記軟磁性相の粉末をＦｅ粒子７０〜９５質量％にし、前記硬磁性相の粉末を１０〜５００ｎｍのＳｍＣｏ粒子５〜３０質量％にして、Ｆｅ相とＳｍＣｏ相を得るようにしたことを特徴とする永久磁石の製造方法。
【請求項３】
前記Ｆｅ粒子と前記ＳｍＣｏ粒子の少なくとも一方の表面に、炭素を被覆することを特徴とする請求項２記載の永久磁石の製造方法。
【請求項４】
前記焼結する工程は、プラズマ放電焼結により３００〜１０００℃の温度で行うことを特徴とする請求項２または３記載の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、ナノコンポジット構造を有する永久磁石とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のナノコンポジット構造を有する永久磁石は、主に急冷法および焼結法で作製されている。
急冷法では、１種類の溶解した合金を急冷して硬磁性相と軟磁性相とがナノコンポジット化した組織の磁石を得るものである。図５にこの永久磁石の金属組織を示す。この方法では、Ｆｅ相とＳｍＣｏ相ができずに、結晶粒が粗大化したＳｍＦｅ相とＳｍＣｏ相の混合相６が存在し、磁気特性が低くなる。
また、焼結法では、成形体を１０００℃以上に加熱し焼結を行うものである（例えば、特許文献１参照）。  図５は、従来の製造方法を示す工程図である。金属溶解法により作成した１つの合金を、粉砕し、これを成形し、最後に焼結するものである。
【特許文献１】特開平１０−２６１５１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、従来の磁石の製造方法である急冷法では、1種類の合金を出発原料とし作製しているため、金属状態図上では構成できない硬磁性相と軟磁性相があり、コンポジット化した組織ができないという問題があった。特に保磁力の大きいＳｍＣｏ５相と、磁化の高いＦｅ相をコンポジット化した組織ではできないという問題があった。
また、焼結法では１０００℃以上に加熱し製造するため、粒子同士が反応してＦｅ相とＳｍＣｏ相ができずに結晶粒が粗大化し、ナノコンポジット化した組織できず磁気特性が低くなるという問題があった。
本発明はこのような問題点を鑑みてなされたものであり、硬磁性相の組織を持つナノ粒子と軟磁性相の組織を持つナノ粒子を混合し、成形を行なうことにより硬磁性相と軟磁性相を持ったコンポジット化した組織を有する磁石とその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記問題を解決するため、本発明は次のように構成したものである。
請求項１に記載の発明は、硬磁性相と軟磁性相とがナノコンポジット化した組織を有する永久磁石において、前記軟磁性相がＦｅ相であり、前記硬磁性相が１０〜５００ｎｍのＳｍＣｏ５相であるものである。
請求項２に記載の発明は、硬磁性相の粉末と軟磁性相の粉末とを混合し、これを成形後焼結してコンポジット化した組織の永久磁石を得る永久磁石の製造方法において、前記軟磁性相の粉末をＦｅ粒子７０〜９５質量％にし、前記硬磁性相の粉末を１０〜５００ｎｍのＳｍＣｏ５粒子５〜３０質量％にして、Ｆｅ相とＳｍＣｏ５相を得るようにしたものである。
請求項３に記載の発明は、前記Ｆｅ粒子と前記ＳｍＣｏ粒子の少なくとも一方の表面に、炭素を被覆したものである。
請求項４に記載の発明は、前記焼結する工程をプラズマ放電焼結により３００〜１０００℃の温度で行うようにしたものである。
【発明の効果】
【０００５】
請求項１に記載の発明によると、Ｆｅ相とＳｍＣｏ相を有するナノコンポジット構造にすることにより、高い磁気特性を得ることができる。
請求項２に記載の発明によると、Ｆｅ粒子を７０〜９５質量％にし、ＳｍＣｏ５粒子を３０〜５０質量％で混合し、焼結を行うことで、Ｆｅ相とＳｍＣｏ相を有するナノコンポジット構造を有する磁石を作製することができる。
請求項３に記載の発明によると、Ｆｅ粒子とＳｍＣｏ５粒子の表面に、炭素をコーティングすることで、焼結時にＦｅ粒子とＳｍＣｏ５粒子の反応を少なくすることができるので、Ｆｅ相とＳｍＣｏ相が存在するナノコンポジット構造を有する磁石を作製することができる。
請求項４では、プラズマ放電を用いて焼結温度を１０００℃以下にすることにより、Ｆｅ相とＳｍＣｏ相を有するナノコンポジット構造を持った磁石を作製できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【実施例１】
【０００７】
図１は、本発明の永久磁石の製造方法を示す工程図である。ST1は原料の粒子を作製する粒子作製工程、ST2は作製した粒子を混合する混合工程、ST3は混合した粒子を成形する成形工程、ST4は成形した粒子を焼結する焼結工程である。
粒子作製工程ST1では、１００〜１００００ｎｍのＦｅ粒子を作製する工程ST11と、１０〜５００ｎｍのＳｍＣｏ５粒子を作製する工程ST12とにより行った。
混合工程ST2では、Ｆｅ粒子とＳｍＣｏ５粒子との配合量を３０〜９５質量％として混合を行った。混合した後の金属組織の一例を図２の模式図に示す。軟磁性粒子１として粒径の大きい１０００ｎｍのＦｅ粒子と、硬磁性粒子２として粒径の小さい１０〜５００ｎｍのＳｍＣｏ５粒子が混合した状態になっていることが分かる。
成形工程ST3では、圧縮成形により立方体の形状に成形した。
焼結工程ST4ではプラズマ放電により、焼結温度を３００〜１０００℃の範囲で焼結を行った。図３は、このようにして作製した永久磁石の金属組織を示した図である。軟磁性相３のＦｅ相と硬磁性相４のＳｍＣｏ５相が共存した組織になっており、ナノコンポジット構造を持った磁石になっていることが分かる。
なお、比較のため従来の方法も含めた磁石も作製した。
つぎに、Ｆｅ粒径を２０００ｎｍ、ＳｍＣｏ５粒径を１００ｎｍにし、Ｆｅ粒子の質量％を種々変えた条件で作製した磁石の磁気特性を表１に示す。表１において、＃１〜＃８は本発明の実施例であり、Ｃ１〜Ｃ４は比較例である。
実施例であるＦｅ粒子７０〜９５質量％のものは、磁束密度Ｂｒ、最大エネルギ積ＢＨmaxが比較例Ｃ１の６５質量％に比べ高く、保磁力Ｈｃｊが、比較例Ｃ４の９７質量％に比べ高くなっていることが分かる。
また、焼結温度が１０００℃以下の本発明のもの磁気特性は、焼結温度の高い比較例Ｃ２，Ｃ３のそれより優れていることが分かる。
【０００８】
【表１】
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【実施例２】
【０００９】
表２は、本発明の実施例２を示すもので、硬磁性相と軟磁性相の粒径の影響を調べたものである。硬磁性相の配合量を８５％、焼結温度を９００℃としている。表２において、＃１１〜＃１９は本発明の実施例であり、硬磁性相４の粒径が１０〜５００ｎｍである。Ｃ５〜Ｃ７は比較例であり、硬磁性相４の粒径が５ｎｍ、６００ｎｍおよび８００ｎｍである。
本実施例の磁石の磁石保磁力Ｈｃｊは、比較例の磁石と比較して高くなっており、効果のあることが分かる。
また、本実施例ではＳｍＣｏ5の粒径が小さくなるため、Ｆｅの粒径に比べ粒径比が大きくなり、保磁力Ｈｃｊが高くなる。比較例ではＳｍＣｏ5の粒径が大きくなるため、Ｆｅの粒径に比べ粒径比が小さくなり、保磁力Ｈｃｊと最大エネルギ積ＢＨmaxが小さくなる。     
【００１０】
【表２】
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【実施例３】
【００１１】
本実施例は粒子の作製後に炭素コーティングを施して、次の混合工程に入り、磁石を製造したものである。図４に炭素コーティング後の模式図を示す。ＳｍＣｏ５粒子２にカーボン５を被覆した状態が分かる。
このようにして製造した磁石の磁気特性を調べた結果を表３に示す。この表から分かるように、本発明の炭素コーティングをしたものは、炭素コーティングをしないものに比べて、磁束密度Ｂｒ、保磁力Ｈｃｊ、最大エネルギ積ＢＨmaxとも高くなっており、被覆の効果がある。磁気特性が向上した理由は、カーボンを被覆することにより、焼結時の結晶粒の粗大化が防止でき、正常なＦｅ相とＳｍＣｏ５相が出現したことによるものである。
【００１２】
【表３】
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【００１３】
本発明が特許文献１と異なる部分は、２種類以上の合金を使用している点と、結晶粒径の粗大化を防止するため、粒子にカーボンをコーティングした点と、焼結にプラズマ放電焼結を用い、１０００℃以下の温度で焼結した点が異なる。
【００１４】
このように、永久磁石を従来にない製造方法にて作製することにより、磁気特性を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
本発明の永久磁石の製造方法を示す工程図
【図１】本発明の永久磁石の製造方法を示す工程図
【図２】本発明の実施例１を示す粒子の混合状態の模式図
【図３】本発明の実施例１を示す永久磁石の金属組織の模式図
【図４】本発明の実施例を示す粒子にカーボンを被覆した状態の模式図
【図５】従来の永久磁石の金属組織を示す模式図
【図６】従来の製造方法を示す工程図
【符号の説明】
【００１６】
１  軟磁性粒子（Ｆｅ粒子）
２  硬磁性粒子（ＳｍＣｏ５粒子）
３  軟磁性（Ｆｅ相）
４  硬磁性（ＳｍＣｏ５相）
５  カーボン
６  混合相（ＳｍＣｏ＋ＳｍＦｅ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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