(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎｄ−Ｃｅ−Ｔ−Ｇａ−Ｂの成分系を有し、Ｎｄ：２７．０〜２９．５重量％、Ｃｅ：０．５〜２．０重量％、Ｎｄ＋Ｃｅ：３０重量％未満、Ｎｄ、Ｃｅを除くその他の希土類金属が１．０重量％以下、Ｇａ：０．２〜１．０重量％、Ｂ：０．８２〜０．９６重量％、Ｔは鉄族遷移金属の１種または２種以上で残部が不可避的不純物であることを特徴とする熱間塑性加工性および磁気特性に優れた磁石合金。
【請求項２】
請求項１に係る磁石合金を溶製し、この合金溶湯を急冷することによって薄帯としたのちこの薄帯を破砕して粉末を得、該粉末を冷間でプレス成形し、ホットプレスを行い、このホットプレス成形体に対し、熱間押出し加工を行うことによって結晶方位をそろえた磁石素材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、すぐれた高エネルギー積を有する磁気特性の良い永久磁石として適用されうる磁石合金及び磁石素材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、残留磁束密度（Ｂｒ）および保磁力（Ｈｃ）が良好であってすぐれた高エネルギー積（（ＢＨ）ｍａｘ）を有する磁気特性の良い永久磁石として、Ｒ（希土類金属）−Ｆｅ−Ｂ系の磁石合金が多用されるようになってきている。
【０００３】
このＲ−Ｆｅ−Ｂ系の磁石合金は、熱間で塑性加工を施すことによって結晶粒を特定の方向に配向させることにより、磁気的に異方性を付与した磁気特性の優れた永久磁石となる。
【０００４】
このＲ−Ｆｅ−Ｂ系の磁石合金は、この合金溶湯を急冷することによって非晶質または微細結晶質の薄片を得たのち破砕して微粉末とし、これを冷間や熱間で成形したのち熱間で塑性加工したり、あるいはまた、前記合金溶湯を鋳造したのち鋳造体を熱間で塑性加工したりすることにより製造される。
【０００５】
そして、この種の熱間塑性加工法によるＲ−Ｆｅ−Ｂ系の磁石合金において、Ｒ（希土類金属）の含有量を３０重量％未満にすると、磁気特性のうち残留磁束密度（Ｂｒ）が向上するが、磁気特性のうち保磁力（ｉＨｃ）が著しく低下するため実用上好ましくないという問題があった。
【０００６】
また、Ｒ含有量を減らすと熱間塑性加工性も低下し、加工中にクラックを生じたり加工に長時間を要したりすることがあって生産上の障害を伴うこともありうるという問題があった。
【０００７】
そのため、現在は、残留磁束密度（Ｂｒ）がおよそ１２．６ｋＧ以下程度しか得ることができないＲ含有量３０．０〜３１．５重量％の範囲内のものが生産されているにすぎないことから、このような状況を改善し、熱間塑性加工性に優れていると共に、残留磁束密度（Ｂｒ）および保磁力（ｉＨｃ）により優れた最大エネルギー積（（ＢＨ）ｍａｘ）がさらに良好である磁石合金を提供することが課題としてあった。
【０００８】
【発明の目的】
本発明は、このような従来の課題にかんがみてなされたものであって、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系の磁石合金において、熱間塑性加工性により一層優れていると共に、残留磁束密度（Ｂｒ）がより大きな値を有し、保磁力（ｉＨｃ）も良好な値を有し、最大エネルギー積（（ＢＨ）ｍａｘ）のより一層優れた磁石合金を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系の磁石合金において、先に、Ｒの一部をＣｅに特定することによって熱間変形能の優れた磁石合金を得ることができることを見い出したが、さらに、Ｎｄ：２７．０〜２９．５重量％、Ｃｅ：０．５〜２．０重量％、Ｎｄ＋Ｃｅ：３０重量％未満とした場合において、Ｃｅには変形能を高める（割れを発生しにくくする）作用を有することに加えて、変形抵抗を下げる（熱間塑性加工時間を短くする）作用を有することを見い出し、さらには、このような低Ｎｄ＋Ｃｅ含有量（すなわち、３０重量％未満）において保磁力（ｉＨｃ）をかなり向上させる作用があることを見い出した。
【００１０】
さらにまた、Ｇａ含有量およびＢ含有量についても熱間塑性加工性および磁気特性の両方に及ぼす影響を検討することによって好ましい組成範囲の磁石合金を見い出した。
【００１１】
すなわち、本発明による熱間塑性加工性および磁気特性に優れた磁石合金は、請求項１に記載しているように、Ｎｄ−Ｃｅ−Ｔ−Ｇａ−Ｂの成分系を有し、Ｎｄ：２７．０〜２９．５重量％、Ｃｅ：０．５〜２．０重量％、Ｎｄ＋Ｃｅ：３０重量％未満、Ｎｄ、Ｃｅを除くその他の希土類金属が１．０重量％以下、Ｇａ：０．２〜１．０重量％、Ｂ：０．８２〜０．９６重量％、Ｔは鉄族遷移金属の１種または２種以上で残部が不可避的不純物であるものとしたことを特徴としている。
【００１２】
同じく、本発明に係わる熱間塑性加工性および磁気特性に優れた磁石合金の実施態様においては，請求項２に記載しているように、請求項１に係る磁石合金を溶製し、この合金溶湯を急冷することによって薄帯としたのちこの薄帯を破砕して粉末を得、該粉末を冷間でプレス成形し、ホットプレスを行い、このホットプレス成形体に対し、熱間押出し加工を行うことによって結晶方位をそろえた磁石素材とすることができる。
【００１３】
【発明の作用】
本発明による熱間塑性加工性および磁気特性に優れた磁石合金の成分組成（重量％）の限定理由は次のとおりである。
【００１４】
Ｎｄ：２７．０〜２９．５％
Ｎｄ含有量が少ないと保磁力（ｉＨｃ）が低下するので、２７．０％以上、より好ましくは２８．０％以上とすることが必要であるが、Ｎｄ含有量が多いと残留磁束密度（Ｂｒ）が低下するので、２９．５％以下、より好ましくは２９．０％以下とすることが必要である。
【００１５】
Ｃｅ：０．５〜２．０重量％
Ｃｅ含有量が少ないとＮｄ＋Ｃｅ含有量が３０％未満の低（Ｎｄ＋Ｃｅ）領域において熱間塑性加工性の向上作用が小さく、例えば熱間押出し加工に要する時間が長くなると共に、保磁力（ｉＨｃ）の向上作用も小さくなるので、このような低（Ｎｄ＋Ｃｅ）領域において熱間塑性加工性および保磁力（ｉＨｃ）を良好なものにするためには、０．５％以上とする。
【００１６】
しかし、Ｃｅ含有量が多くなると、保磁力（ｉＨｃ）や残留磁束密度（Ｂｒ）が低下する傾向となるので、２．０％以下、望ましくは１．５％以下とする。
【００１７】
Ｎｄ＋Ｃｅ：３０％未満
Ｎｄ＋Ｃｅ量が多いと残留磁束密度（Ｂｒ）が大きく低下するので、Ｎｄ＋Ｃｅ量を３０％未満、場合によって２９．５％以下、ないしは２９．０％以下とすることによって残留磁束密度（Ｂｒ）がかなり向上するものとし、最大エネルギー積（（ＢＨ）ｍａｘ）のさらに優れた磁石合金が得られるようにする。
【００１８】
Ｇａ：０．２〜１．０％
Ｇａはこの種の磁石合金の保磁力（ｉＨｃ）および残留磁束密度（Ｂｒ）を向上させる作用を有するが、このＧａ含有量が少ないと保磁力（ｉＨｃ）および残留磁束密度（Ｂｒ）が低下するので、０．２％以上とするのが良いが、多すぎると残留磁束密度（Ｂｒ）が低下することとなるので、１．０％以下、より望ましくは０．８％以下とするのが良い。
【００１９】
Ｂ：０．８２〜０．９６％
Ｂはこの種の磁石合金の保磁力（ｉＨｃ）および残留磁束密度（Ｂｒ）を向上させる作用を有するが、このＢ含有量が少ないと保磁力（ｉＨｃ）および残留磁束密度（Ｂｒ）の向上作用が小さいので０．８２％以上、望ましくは０．８４％以上とするのが良いが、多すぎると残留磁束密度（Ｂｒ）を逆に低下させる傾向になると共に、変形抵抗を急激に増大させて例えば熱間押出し加工の際の加工時間を多く必要とすることになるので、０．９６％以下とするのが良い。
【００２０】
そして、他のＰｒ，Ｄｙ等の希土類金属は１．０％以下とする。
【００２１】
このような成分組成の磁石合金とすることによって、熱間塑性加工の際の変形能を良好なものとすることが可能であって加工中にクラック等の不具合が発生するのを防止することが可能であると共に変形抵抗を小さなものとすることが可能であって塑性加工時間を短かくすることが可能であり、加えて、磁束密度（Ｂｒ）が１３．０ｋＧ以上、保磁力（ｉＨｃ）が１２．０ｋＯｅ以上の磁気特性に優れたラジアル異方性高ネルギー積磁石合金が得られることとなる。
【００２２】
【実施例】
（実施例１）Ｎｄ：２６〜２９重量％、Ｃｅ：０〜３重量％、Ｆｅ：残部、Ｃｏ：６重量％、Ｇａ：０．６重量％、Ｂ：０．９重量％の組成からなる合金を溶製し、この合金溶湯を単ロール法にて超急冷することによって薄帯としたのちこの薄帯を破砕して粉末を得た。
【００２３】
なお、この粉末は、不純物として、Ｐｒ：０．２重量％、Ｃ：０．０２重量％、Ｓｉ：０．１５重量％、Ａｌ：０．１１重量％を含有していた。
【００２４】
次いで、上記粉末を冷間でプレス成形した後、Ａｒガス雰囲気中において温度８００℃でホットプレスを行った。
【００２５】
続いて、このホットプレス成形体に対し、温度８２０℃で熱間押出し加工を行うことによって結晶方位をそろえたカップ状の磁石素材にした。
【００２６】
次いで、このカップ状磁石素材の外壁から試料を切り出してラジアル方向の磁気特性を調査した。
【００２７】
また、熱間での変形抵抗の評価として、ある深さのカップ形状となるまでの所要加工時間を計測した。
【００２８】
これらの特性評価結果を図１ないし図３に示す。
【００２９】
図１ないし図３に示すように、Ｒ（Ｎｄ）＋Ｃｅ含有量が３０重量％を超えると磁気特性のうち残留磁束密度（Ｂｒ）がかなり低下し、Ｃｅ含有量が少ないとＲ（Ｎｄ）＋Ｃｅ含有量が３０％未満の領域において保磁力（ｉＨｃ）の向上作用がかなり小さく、Ｃｅ含有量が多いとＲ（Ｎｄ）＋Ｃｅ含有量が３０％未満の領域であっても押出し時間がＲ（Ｎｄ）＋Ｃｅ含有量が３０％以上の領域と同様に短かくなって熱間塑性加工性には優れたものになっているものの、保磁力（ｉＨｃ）や残留磁束密度（Ｂｒ）などの磁気特性が低下する傾向となることが認められた。
【００３０】
（実施例２）Ｎｄ：２８重量％、Ｃｅ：１重量％、Ｆｅ：残部、Ｃｏ：６重量％、Ｇａ：０．６重量％、Ｂ：０．８〜１．０重量％の組成からなる合金を溶製し、この合金溶湯を単ロール法にて超急冷することによって薄帯を得たのちこの薄帯を破砕して粉末を得た。
【００３１】
なお、この粉末は、不純物として、Ｐｒ：０．２重量％、Ｃ：０．０２重量％、Ｓｉ：０．１５重量％、Ａｌ：０．１１重量％を含有していた。
【００３２】
次いで、上記粉末を冷間でプレス成形した後、Ａｒガス雰囲気中において温度８００℃でホットプレスを行った。
【００３３】
続いて、このホットプレス成形体に対し、温度８２０℃で熱間押出し加工を行うことによって結晶方位をそろえたカップ状の磁石素材にした。
【００３４】
次いで、このカップ状磁石素材の外壁から試料を切り出してラジアル方向の磁気特性を調査した。
【００３５】
また、熱間での変形抵抗の評価として、ある深さのカップ形状となるまでの所要加工時間を計測した。
【００３６】
これらの特性評価結果を図４ないし図６に示す。
【００３７】
図４ないし図６に示すように、Ｂ含有量が多くなるにしたがって残留磁束密度（Ｂｒ）および保磁力（ｉＨｃ）が向上するが、Ｂ含有量が多くなると押出し時間が長くなって熱間塑性加工性が低下すると共に、残留磁束密度（Ｂｒ）も低下することが認められた。
【００３８】
（実施例３）Ｎｄ：２８重量％、Ｃｅ：１重量％、Ｆｅ：残部、Ｃｏ：６重量％、Ｇａ：０〜１．０重量％、Ｂ：０．９２重量％の組成からなる合金を溶製し、この合金溶湯を単ロール法にて超急冷することによって薄帯としたのちこの薄帯を破砕して粉末を得た。
【００３９】
なお、この粉末は、不純物として、Ｐｒ：０．２重量％、Ｃ：０．０２重量％、Ｓｉ：０．１５重量％、Ａｌ：０．１１重量％を含有していた。
【００４０】
次いで、上記粉末を冷間でプレス成形した後、Ａｒガス雰囲気中において温度８００℃でホットプレスを行った。
【００４１】
続いて、このホットプレス成形体に対し、温度８２０℃で熱間押出し加工を行うことによって結晶方位をそろえたカップ状の磁石素材にした。
【００４２】
次いで、このカップ状磁石素材の外壁から試料を切り出してラジアル方向の磁気特性を調査した。
【００４３】
また、熱間での変形抵抗の評価として、ある深さのカップ形状となるまでの所要加工時間を計測した。
【００４４】
これらの特性評価結果を図７ないし図９に示す。
【００４５】
図７ないし図９に示すように、Ｇａ含有量が多くなると残留磁束密度（Ｂｒ）および保磁力（ｉＨｃ）が向上してくるが、Ｇａ含有量が多くなりすぎると残留磁束密度（Ｂｒ）が低下することが認められた。
【００４６】
【発明の効果】
本発明による磁石合金は、請求項１に記載しているように、Ｎｄ−Ｃｅ−Ｔ−Ｇａ−Ｂの成分系を有し、Ｎｄ：２７．０〜２９．５重量％、Ｃｅ：０．５〜２．０重量％、Ｎｄ＋Ｃｅ：３０重量％未満、Ｎｄ、Ｃｅを除くその他の希土類金属が１．０重量％以下、Ｇａ：０．２〜１．０重量％、Ｂ：０．８２〜０．９６重量％、Ｔは鉄族遷移金属の１種または２種以上で残部が不可避的不純物であるものとしたから、熱間塑性加工性に優れ、所要形状を熱間塑性加工によって得るに際して良好な変形能を有していることからクラック等の不具合を生じがたくすることが可能であると共に変形抵抗が小さいことから塑性加工時間をより短かくすることが可能であり、また、残留磁束密度（Ｂｒ）がより大きな値を有し、保磁力（ｉＨｃ）も良好な値を有していて、最大エネルギー積（（ＢＨ）ｍａｘ）の優れた磁石合金を提供することが可能であるという著しく優れた効果がもたらされる。
【００４７】
そして、熱間塑性加工に優れ、保磁力（ｉＨｃ）および残留磁束密度（Ｂｒ）が大であって磁気特性にも優れた磁石合金を提供することが可能であるという著しく優れた効果がもたらされる。
【００４８】
また、請求項２に記載しているように、熱間塑性加工は熱間押出し加工であるものとすることによって、熱間押出し加工の際にクラック等の不具合を生じがたいと共に熱間押出し加工時間を短縮することが可能であり、熱間押出し加工によって磁気特性の優れたラジアル異方性磁石を得ることが可能であるという著しく優れた効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１において、Ｃｏ：６重量％、Ｇａ：０．６重量％、Ｂ：０．９重量％と一定にし、Ｎｄ：２６〜２９重量％、Ｃｅ：０〜３重量％と変化させ、Ｆｅ：残部とした磁石合金を熱間押出し加工により成形した際のＮｄ＋Ｃｅ含有量およびＣｅ含有量による残留磁束密度（Ｂｒ）への影響を調べた結果を例示するグラフである。
【図２】本発明の実施例１において、Ｃｏ：６重量％、Ｇａ：０．６重量％、Ｂ：０．９重量％と一定にし、Ｎｄ：２６〜２９重量％、Ｃｅ：０〜３重量％と変化させ、Ｆｅ：残部とした磁石合金を熱間押出し加工により成形した際のＮｄ＋Ｃｅ含有量およびＣｅ含有量による保磁力（ｉＨｃ）への影響を調べた結果を例示するグラフである。
【図３】本発明の実施例１において、Ｃｏ：６重量％、Ｇａ：０．６重量％、Ｂ：０．９重量％と一定にし、Ｎｄ：２６〜２９重量％、Ｃｅ：０〜３重量％と変化させ、Ｆｅ：残部とした磁石合金を熱間押出し加工により成形した際のＮｄ＋Ｃｅ含有量およびＣｅ含有量による熱間押出し時間への影響を調べた結果を例示するグラフである。
【図４】本発明の実施例２において、Ｎｄ：２８重量％、Ｃｅ：１重量％、Ｃｏ：６重量％、Ｇａ：０．６重量％と一定にし、Ｂ：０．８〜１．０重量％と変化させ、Ｆｅ：残部とした磁石合金を熱間押出し加工により成形した際のＢ含有量による残留磁束密度（Ｂｒ）への影響を調べた結果を例示するグラフである。
【図５】本発明の実施例２において、Ｎｄ：２８重量％、Ｃｅ：１重量％、Ｃｏ：６重量％、Ｇａ：０．６重量％と一定にし、Ｂ：０．８〜１．０重量％と変化させ、Ｆｅ：残部とした磁石合金を熱間押出し加工により成形した際のＢ含有量による保磁力（ｉＨｃ）への影響を調べた結果を例示するグラフである。
【図６】本発明の実施例２において、Ｎｄ：２８重量％、Ｃｅ：１重量％、Ｃｏ：６重量％、Ｇａ：０．６重量％と一定にし、Ｂ：０．８〜１．０重量％と変化させ、Ｆｅ：残部とした磁石合金を熱間押出し加工により成形した際のＢ含有量による熱間押出し時間への影響を調べた結果を例示するグラフである。
【図７】本発明の実施例３において、Ｎｄ：２８重量％、Ｃｅ：１重量％、Ｃｏ：６重量％、Ｂ：０．９２重量％と一定にし、Ｇａ：０〜１．０重量％と変化させ、Ｆｅ：残部とした磁石合金を熱間押出し加工により成形した際のＧａ含有量による残留磁束密度（Ｂｒ）への影響を調べた結果を例示するグラフである。
【図８】本発明の実施例３において、Ｎｄ：２８重量％、Ｃｅ：１重量％、Ｃｏ：６重量％、Ｂ：０．９２重量％と一定にし、Ｇａ：０〜１．０重量％と変化させ、Ｆｅ：残部とした磁石合金を熱間押出し加工により成形した際のＧａ含有量による保磁力（ｉＨｃ）への影響を調べた結果を例示するグラフである。
【図９】本発明の実施例３において、Ｎｄ：２８重量％、Ｃｅ：１重量％、Ｃｏ：６重量％、Ｂ：０．９２重量％と一定にし、Ｇａ：０〜１．０重量％と変化させ、Ｆｅ：残部とした磁石合金を熱間押出し加工により成形した際のＧａ含有量による熱間押出し時間への影響を調べた結果を例示するグラフである。
【図１】
0004120035.tif 000002
【図２】
0004120035.tif 000003
【図３】
0004120035.tif 000004
【図４】
0004120035.tif 000005
【図５】
0004120035.tif 000006
【図６】
0004120035.tif 000007
【図７】
0004120035.tif 000008
【図８】
0004120035.tif 000009
【図９】
0004120035.tif 000010