(57)【要約】本発明は、高い保磁力および残留磁束密度をもつ希土類永久磁石材料を提供することを目的とする。すなわち、本発明の永久磁石は、２８〜３５重量％のネオジウムＮｄ、プラセオジウムＰｒ、ジスプロミウムＤｙ、テルビウムＴｂおよびホルミウムＨｏよりなる群から選択された１種以上の希土類元素、０．９〜１．３重量％のボロンＢ、０．２５〜３重量％のリンＰ、鉄Ｆｅおよび不可避の不純物からなる。さらに、０．１〜３．６重量％のコバルトＣｏ、０．０２〜０．２５重量％の銅Ｃｕを含むことができる。
2002103719.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２８〜３５重量％のネオジウムＮｄ、プラセオジウムＰｒ、ジスプロミウムＤｙ、テルビウムＴｂおよびホルミウムＨｏからなる群より選択された１種以上の希土類元素、０．９〜１．３重量％のボロンＢ、０．２５〜３重量％のリンＰ、および、鉄Ｆｅを含む希土類永久磁石材料。
【請求項２】
さらに、０．１〜３．６重量％のコバルトＣｏおよび０．０２〜０．２５重量％の銅Ｃｕを含む請求の範囲第１項記載の希土類永久磁石材料。
【請求項３】
リンＰの含有量が０．３〜２．５重量％である請求の範囲第１項記載の希土類永久磁石材料。
【請求項４】
リンＰの含有量が０．３〜２．５重量％である請求の範囲第２項記載の希土類永久磁石材料。
【請求項５】
主相が正方晶構造の金属間化合物である請求の範囲第１項記載の希土類永久磁石材料。
【請求項６】
主相が正方晶構造の金属間化合物である請求の範囲第２項記載の希土類永久磁石材料。
【請求項７】
主相が正方晶構造の金属間化合物である請求の範囲第３項記載の希土類永久磁石材料。
【請求項８】
主相が正方晶構造の金属間化合物である請求の範囲第４項記載の希土類永久磁石材料。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、磁気特性を著しく向上させた希土類永久磁石材料に関する。
背景技術
希土類永久磁石は、その優れた磁気特性と経済性から、電気・電子機器の分野で多用されており、近年、益々高性能化が要求されている。希土類永久磁石のうち、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系希土類永久磁石は、希土類コバルト磁石に比べて、主要元素であるＮｄがＳｍより豊富に存在し、かつＣｏを多量に使用しないことから原材料費が安価であり、磁気特性も希土類コバルト磁石を遥かに凌ぐ極めて優れた永久磁石である。
従来、このＲ−Ｆｅ−Ｂ系希土類永久磁石の磁気特性を向上させるため、種々の試みがなされている。具体的には、Ｃｏを添加することによりキュリー温度が上昇した例（特開昭５９−６４７３３号公報参照）、安定した保磁力を得るために、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｉ、Ｂｉなどを添加した例（特開昭５９−１３２１０４号公報参照）、０．０２〜０．５原子％のＣｕを添加することにより保磁力が向上し、かつ熱処理の最適温度の幅が広くなり、製造効率が改善される例（特開平１−２１９１４３号公報参照）、０．２〜０．５原子％のＣｒを添加することにより、耐食性を向上させた例（特開平１−２１９１４２号公報参照）などが報告されている。
前記の報告では、いずれもＲ−Ｆｅ−Ｂ系希土類永久磁石に、新たな元素を添加することにより、磁気特性をさらに向上させようとした。しかし、新たに別の元素を添加すると、ほとんどの場合、保磁力（ｉＨｃ）が増加しても残留磁束密度（Ｂｒ）が低下する。したがって、実質的な意味において、磁気特性の向上を図ることは難しかった。
本発明は、高い保磁力および残留磁束密度をもつ希土類永久磁石材料を提供することを目的とする。
発明の開示
Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系希土類永久磁石において、膨大な元素の中から新たに添加する元素の種類とその量を鋭意検討した結果、Ｐを添加した一定範囲の組成において、保磁力および残留磁束密度が共に増加することを見い出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明の第１の永久磁石材料は、２８〜３５重量％のネオジウムＮｄ、プラセオジウムＰｒ、ジスプロミウムＤｙ、テルビウムＴｂおよびホルミウムＨｏからなる群より選択された１種以上の希土類元素、０．９〜１．３重量％のＢ、０．２５〜３重量％のＰ、および、Ｆｅを含む希土類永久磁石材料に関する。
本発明の第２の永久磁石材料は、第１の永久磁石材料において、さらに、０．１〜３．６重量％のコバルトＣｏおよび０．０２〜０．２５重量％の銅Ｃｕを含む希土類永久磁石材料に関する。
本発明の第３の永久磁石材料は、第１の永久磁石材料において、リンＰの含有量が０．３〜２．５重量％である希土類永久磁石材料に関する。
本発明の第４の永久磁石材料は、第２の永久磁石材料において、リンＰの含有量が０．３〜２．５重量％である希土類永久磁石材料に関する。
本発明の第５の永久磁石材料は、第１の永久磁石材料において、主相が正方晶構造の金属間化合物である希土類永久磁石材料に関する。
本発明の第６の永久磁石材料は、第２の永久磁石材料において、主相が正方晶構造の金属間化合物である希土類永久磁石材料に関する。
本発明の第７の永久磁石材料は、第３の永久磁石材料において、主相が正方晶構造の金属間化合物である希土類永久磁石材料に関する。
本発明の第８の永久磁石材料は、第４の永久磁石材料において、主相が正方晶構造の金属間化合物である希土類永久磁石材料に関する。
発明を実施するための最良の形態
本発明の希土類永久磁石材料は、希土類元素、ボロンＢ、リンＰ、鉄Ｆｅおよび不可避の不純物からなり、Ｆｅの一部をコバルトＣｏおよび銅Ｃｕで置換することができる。本発明の希土類永久磁石材料は、このような特定の組成に由来して、高い残留磁束密度および保持力を有している。
本発明の希土類永久磁石は、ネオジウムＮｄ、プラセオジウムＰｒ、ジスプロミウムＤｙ、テルビウムＴｂおよびホルミウムＨｏからなる群より選択された１種以上の希土類元素（以下、Ｒともいう。）を含み、その含有量は２８〜３５重量％の範囲である。Ｒの含有量が２８重量％未満であると保磁力が著しく減少し、また、３５重量％をこえると残留磁束密度が著しく減少する。より好ましくは、Ｒの含有量の上限は３３重量％、下限は３０重量％である。
本発明の永久磁石を構成するＢの含有量は０．９〜１．３重量％の範囲である。０．９重量％未満であると保磁力が著しく減少し、また、１．３重量％をこえると残留磁束密度が著しく減少する。より好ましくは、Ｂの含有量の上限は１．２重量％、下限は１．０重量％である。
本発明の永久磁石を構成するＰの含有量は０．２５〜３重量％の範囲である。０．２５重量％未満であると残留磁束密度が著しく減少し、また、３重量％をこえると保磁力が著しく減少する。さらに、含有量が３重量％をこえると正方晶構造が安定して得られず、正方晶構造の割合が減少して、好ましくない。これらの理由から０．３〜２．５重量％添加することがより好ましい。
本発明の永久磁石を構成するＦｅの含有量は、５８〜８０重量％であることが好ましい。Ｆｅの含有量が５８重量％未満では残留磁束密度が大きく減少する傾向があり、８０重量％をこえると保磁力が著しく減少する傾向がある。より好ましくは、Ｆｅの含有量の上限は７５重量％、とくには７２重量％、下限は６２重量％である。Ｆｅの一部をＣｏおよびＣｕで置換する場合は、Ｆｅの含有量は５４〜７８重量％とすることができる。
本発明の永久磁石を構成するＦｅの一部をＣｏで置換すると、キュリー温度（Ｔｃ）の改善が見られる。本発明では、Ｃｏの含有量は０．１〜３．６重量％の範囲とすることができる。０．１重量％未満であるとキュリー温度の改善効果があまり認められず、また、３．６重量％をこえるとコスト的に不利となる。より好ましくは、Ｃｏの含有量の上限は３．２重量％、下限は０．５重量％である。
本発明の永久磁石を構成するＣｕは、前記したように、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系希土類永久磁石に高い磁気特性を付与する。本発明では、Ｃｕの含有量は０．０２〜０．２５重量％の範囲とすることができる。０．０２重量％未満であると保磁力がほとんど増加しなくなり、また、０．２５重量％をこえると残留磁束密度が大きく減少する。より好ましくは、Ｃｕの含有量の上限は０．２重量％、下限は０．０６重量％である。
本発明の永久磁石に含まれる正方晶構造の割合は、全体の５０重量％、とくには７０重量％以上であることが好ましい。正方晶構造の割合が５０重量％未満では保磁力が小さくなる傾向がある。
本発明の永久磁石は、通常、３８０〜６００℃のキュリー温度（Ｔｃ）を有し、２５℃において１１〜１８ｋＧの残留磁束密度（Ｂｒ）、１４〜２１ｋＯｅの保磁力（ｉＨ）を有する。
本発明の希土類永久磁石材料を製造するには、Ｎｄ系磁石の一般的な製造方法にしたがって製造すればよい。その一例を以下に示す。
まず、原料となるＮｄ、Ｆｅ、Ｂ、Ｐおよび添加元素（Ｃｏ、Ｃｕなど）を所定の割合に配合し、高周波溶解して合金を鋳造する。この場合、製造に用いるＣｏ、Ｃｕは、原料として用いるＦｅとの混合物でもよい。
そして、得られた合金をジョークラッシャーやブラウンミルなどで粗粉砕し、そののち、アトライターやボールミルなどを用いた有機溶媒による湿式法や、チッ素ガスによるジェットミルのような乾式法により微粉砕する。微粉の粒径はとくに限定しないが、平均０．５〜５μｍが好ましい。
得られた微粉末は約１０ｋＯｅ程度の磁場中で磁場方向に配向させ、約０．２〜２トン／ｃｍ２の圧力でプレス成形する。そして、プレス成形してできた成形体を、高真空中または不活性ガス中で１０００〜１４００℃、１〜２時間焼結し、さらに焼結温度よりも低い温度（８００〜１２００℃程度）で熱処理する。これにより、本発明の希土類永久磁石材料が得られる。
そして、前記記希土類永久磁石材料に対して、さらに加工、表面処理を施せば、希土類永久磁石が得られる。
なお、本発明の記希土類永久磁石材料の製造において、使用原料中に含まれる、または、製造工程中に混入する不可避な不純物である０．２重量％以下の微量のＬａ、Ｃｅ、Ｓｍ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｓは、本発明の効果を損ねるものではない。
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
実施例１〜３および比較例１〜３
出発原料として、Ｎｄ、電解鉄、フェロボロン、リン化鉄を使用した。そして、これらの原料を、重量百分率（％）が３０Ｎｄ−ＢＡＬ．Ｆｅ−１Ｂ−ＸＰ（Ｘは０〜５の数値）の組成に配合したのち、アルミるつぼ中で高周波溶解し、水冷銅鋳型に注入して各種組成の鋳塊（インゴット）を得た。つぎに、これらの鋳塊をブラウンミルで粗粉砕し、さらにチッ素気流中のジェットミルで微粉砕して平均粒径１μｍ程度の微粉末を得、この微粉末と潤滑効果のあるステアリン酸を０．０７重量％チッ素雰囲気中のＶ型ミキサーで混合した。
そののち、これらの微粉末を成形装置の金型に充填し、１０ｋＯｅの磁界中で配向させ、磁界に対して垂直方向に１．２トン／ｃｍ２の圧力でプレス成形した。得られた成形体を１２００℃で２時間、Ａｒ雰囲気中で焼成したのち、冷却し、さらに８００℃で１時間Ａｒ雰囲気中で熱処理して、Ｐ含有量が異なる各種組成の希土類永久磁石材料を作製した。
なお、鋳塊から焼結までの工程間はすべてチッ素雰囲気中で移動を行ない、酸素含有量の低減に努めた。
これらの希土類永久磁石材料について、キュリー温度、保磁力（ｉＨｃ）および残留磁束密度（Ｂｒ）を測定し、得られた結果を図１および表１に示した。その結果、表１からわかるように、Ｆｅの一部をＣｏで置換することにより、キュリー温度（Ｔｃ）が改善された。また、図１および表１からわかるように、Ｐの含有量が３重量％までは、無添加のものに比べて残留磁束密度を低下させることなく、保磁力を増加させることができた。Ｐの添加量が３重量％をこえると、Ｐを添加しないものに比べて、残留磁束密度、保磁力両方とも減少した。さらに、Ｐの含有量が２重量％の場合は、残留磁束密度を３．６ｋＧ、保磁力を４．５ｋＯｅ増加させることができ、磁気特性が大幅に向上した。
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また、図２には、得られた試料（Ｐの含有量が２重量％）の結晶構造を、ＣｕＫα線を用いＸ線回折をした結果を示す。この回折結果より、主相がＮｄ２Ｆｅ１４Ｂ型正方晶の結晶構造であることが確認された。
実施例４
出発原料として、Ｎｄ、Ｄｙ、電解鉄、Ｃｏ、フェロボロン、燐化鉄、Ｃｕを使用した。そして、これらの原料を、実施例１と同様の方法により、重量比（％）が３０Ｎｄ−１Ｄｙ−６２．８Ｆｅ−３Ｃｏ−１Ｂ−０．２Ｃｕ−２Ｐの組成に配合し、希土類永久磁石材料を作製した。
この希土類永久磁石材料について、キュリー温度（Ｔｃ）、保磁力（ｉＨｃ）および残留磁束密度（Ｂｒ）を測定したところ、キュリー温度が４５０℃、残留磁束密度が１６．２ｋＧ、保磁力が２０．３ｋＯｅであり、大幅な磁気特性の向上を達成することができた。
また、得られた試料の結晶構造を、ＣｕＫα線を用いＸ線回折した結果、主相がＮｄ２Ｆｅ１４Ｂ型正方晶の結晶構造の回折図を示すことを確認した。
産業上の利用可能性
本発明の第１〜８の永久磁石によれば、高い保磁力および残留磁束密度をもつ希土類永久磁石材料が得られる。
【図面の簡単な説明】
図１はＰ含有量と保磁力（ｉＨｃ）および残留磁束密度（Ｂｒ）との関係を示す図である。
図２は本発明の実施例２における希土類永久磁石材料のＸ線回折図である。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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