JPH0248616B2

JPH0248616B2 -

Info

Publication number: JPH0248616B2
Application number: JP62037342A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Yamashita; Kazuo Sato; Yoshio Kato
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1983-02-19
Filing date: 1987-02-20
Publication date: 1990-10-25
Also published as: JPS62218514A

Description

【発明の詳細な説明】発明の背景技術分野本発明は、セリウム族、イツトリウム族の１種
以上からなる希土類元素ＲとCoとの金属間化合
物を主体としたR₂Co₁₇系Cu置換析出硬化型の永
久磁石材料の熱処理方法に関する。先行技術とその問題点重量百分比で、22〜28％のＲ（Ｒは希土類元素
の一種以上）と、Coと、Cuと、Fe、Ni、Mnお
よびCrのうちの１種以上と、Zr、Ti、Hf、Nb、
ＶおよびTaのうちの１種以上とからなる組成を
有する希土類コバルト系のR₂Co₁₇系Cu置換析出
硬化型の永久磁石が知られている。この磁石は、残留磁束密度（Br）、保持力
（bHc、iHc）が大きく、エネルギー積（Ｂ・Ｈ）
maxが大きく、しかもキユリー温度が高く、温
度特性のすぐれた永久磁石である。このような永久磁石を製造するには、公知のい
わゆる還元拡散法あるいは溶解法によつて化合物
を作製したのち、これに溶体化処理、時効処理を
施して粉砕し、磁場配向を施して、ゴムやプラス
チツク樹脂をバインダーとして粉末成型磁石とし
たり、あるいは、化合物を粉砕後、磁場成型し、
その後焼結と溶体化処理を行い、次いで時効処理
を施し焼結磁石としたりしている。このような場合、R₂Co₁₇系のCu置換型磁石の
時効処理は、スピノーダル分解を利用して、マト
リツクス中に微細な析出物を分散析出させ、この
相分離を制御して保持力を高めるための熱処理で
ある。そして、この析出および相分離の状態が磁
石の性能を大きく左右するため、この時効処理を
最適な条件下で実施することが、製造上きわめて
重要なポイントとなるものである。従来、R₂Co₁₇系のCu置換析出硬化型磁石の時
効処理としては、700〜900℃の温度から400℃近
傍まで多段時効する方法（特開昭50−133106号公
報）や、700〜900℃の温度から400℃近傍まで徐
冷する方法（特開昭53−106624号公報）が知られ
ている。しかし、これら従来の方法による時効処理で
は、保磁力、残留磁束密度、エネルギー積、履歴
曲線の角形比、着磁特性等の磁気特性の点で、未
だ十分満足のできる特性が得られるには至つてお
らず、特に、10wt％以下、とりわけ8wt％以下の
低Cu量、および6wt％以上、とりわけ10wt％以
上の高Fe量の低価格の実用磁石材料組成におい
ての、磁気特性の改良が望まれている。すなわち、より具体的に説明するならば、これ
ら低Cu量、高Fe量の実用磁石材料組成では、従
来公知の時効処理を施すことにより、12KG程度
のBrがえられ、30MGOe以上の（Ｂ・Ｈ）max
値が期待されるにもかかわらず、角形性が悪く、
所期の（Ｂ・Ｈ）max値がえられない。この場
合、10wt％よりわずかに小さいCu量の組成では、
所期の（Ｂ・Ｈ）max値より１〜2MGOe程度小
さいのみの（Ｂ・Ｈ）max値はえられるが、従
来の時効処理では、この１〜2MGOeのエネルギ
ー積の増大を実現することができず、実用上大き
な不都合を生じている。なお、Cu量を２〜3wt％程度にまで減少させた
ときには、従来の時効処理方法では、Brもきわ
めて低下してしまい、まつたく実用に耐える磁石
は実現しない。さらには、従来の希土類コバルト系材料の時効
処理は、時効の開始温度および終了温度における
保持時間を長くとる必要があり、時効所要時間が
長いという欠点もある。なお、従来の希土類コバルト系材料の時効処理
では、冷却の制御のしかたのみが着目されてお
り、くりかえし複数回の加熱冷却を行う例はな
い。さらには、特開昭57−161044号公報には、１次
焼結および２次焼結を施し、等温処理後それより
高い温度から冷却する旨が開示されている。しか
し、この方法は、２回の焼結を行わなければなら
ない点がきわめて煩雑であり、製品へのコストア
ツプにつながるものである。また減磁曲線の角形
比が十分でない。さらに時効処理方法も低温での
等温処理の後、温度を上げて次の時効処理を行な
う点で本発明の時効処理方法とは異なるものであ
る。発明の目的本発明は、このような実状に鑑みてなされたも
のであつて、その主たる目的は、保磁力、残留磁
束密度、エネルギー積、角形比、着磁特性等の磁
気特性が、高Fe量、低Cu量において、従来の時
効処理と比較して格段と向上し、実用上十分満足
できる磁石特性をもつ実用磁石が実現し、しか
も、時効処理時間も短縮できるR₂Co₁₇系Cu置換
型永久磁石材料の熱処理方法を提供することにあ
る。このような目的は、下記の本発明によつて達成
される。すなわち本発明は、重量百分比で、22〜28％Ｒ（Ｒは希土類元素の
一種以上）、２〜10％Cu、６〜35％Ｔ（ＴはFe、
Ni、MnおよびCrのうちの１種以上）、0.5〜６％
Ｍ（ＭはZrおよび／またはHfと、Ti、Nb、Ｖお
よびTaのうちの１種以上との組合せ）、残部Co
を主体とする組成を有する希土類コバルト系金属
間化合物を焼結および溶体化処理した後、急冷
し、次いで、750〜950℃の温度から700℃以下の
温度まで、0.5〜15℃／minの冷却速度で冷却す
る熱処理を２回以上くりかえし施すことを特徴と
する永久磁石材料の熱処理方法である。なお、本出願の先願である特開昭58−219704号
に記載された永久磁石の製造方法は本発明と同種
の多段時効を行うものであるが、R₂Co₁₇系材料
は、Zrおよび／またはHfのみを構成元素とする
ものであり、Zrおよび／またはHfに加え、Ti、
Nb、ＶおよびTaのうちの１種以上を必須成分と
している本発明のものとは異なるものである。また、特開昭58−25403号公報では、R₂Co₁₇系
合金を、800〜900℃に加熱後、400℃以下まで冷
却し、この焼鈍を少なくとも２回くり返す熱処理
方法が開示されている。しかし、この方法では、くり返し焼鈍の際の冷
却速度が２℃／sec、すなわち120℃／minと大き
いので、角形比が低いという欠点がある。発明の具体的構成以下、本発明の具体的構成について詳細に説明
する。本発明の熱処理方法において、時効のための複
数回の熱処理に先だつては焼結合金に対し溶体化
処理が施される。溶体化処理に際しては、焼結後溶体化処理を行
つても、溶体化処理と焼結とを同時にかねさせて
も、いずれでもよい。焼結および溶体化処理は、1000℃以上で行うこ
とが好ましい。これは、1000℃未満では、履歴曲
線の角形性と保磁力とが低下するからである。このような場合、溶体化処理は、通常、1000℃
〜1200℃にて、0.5〜10時間程度施される。溶体化処理ののち、材料は急冷される。この急冷は、一般に１〜300℃／min程度の冷
却温度で行われる。そして、急冷は、第１回目の
750〜950℃の冷却開始温度以下の任意の温度まで
行えばよい。この後、必要に応じ所定の熱処理の冷却開始温
度までの加熱を行つたのち、複数回の熱処理が施
される。すなわち、複数回施される各回の熱処理は、
750〜950℃の冷却開始温度から、700℃以下の冷
却終了温度までの冷却工程からなる。そして、このような熱処理を２回以上くりかえ
すことによつて、本発明所定の効果が実現するも
のである。この場合、くりかえし回数は、２回以上であれ
ば任意の回数であつてよいが、時効処理時間を短
縮化する上では、２〜４回であることが好まし
い。各回の冷却開始温度は、それぞれ互いに異なつ
ていてもよいが、750〜950℃、好ましくは780〜
920℃である。冷却開始温度が750℃未満となると析出硬化が
不十分となり、また950℃をこえると析出粒子が
粗大化して、ともに保磁力が低下してしまい不適
当である。各回の冷却終了温度は、それぞれ異なつていて
もよいが、700℃以下である。冷却終了温度が700℃をこえると、析出粒子が
粗大化したり、あるいは析出硬化が不十分とな
り、保磁力が低下してしまい好ましくない。この場合、冷却終了温度は、600℃から室温ま
での範囲、特に500℃から室温までの範囲とする
と、磁気特性向上の点で、より好ましい結果をう
る。なお、このような特性向上は、冷却終了温度
を下げるほど大きくなるが、400℃以下ではほと
んど効果はかわらない。各回の冷却速度は、0.05〜15℃／min、より好
ましくは２〜10℃／minである。この場合、冷却プロフイールは、一旦温度を保
持する多段冷却としてもよく、必要に応じ途中で
冷却速度を変える連続冷却であつてもよい。た
だ、時効処理時間を短縮する上では、連続冷却で
あることが好ましく、特に、初期より終期の冷却
速度を減少させることが好ましい。なお、冷却プ
ロフイールの最適条件は、組成等の違いに応じ、
実験から容易に求めることができる。さらに、各回の熱処理時間の加熱プロフイール
は任意であるが、通常は２〜10℃／min程度とす
る。なお、冷却開始温度においては、保持時間を設
けることが好ましい。保持時間は、通常、５分〜
20時間程度であるが、好ましくは10分〜６時間が
よい。この保持時間は、くりかえしの回数、冷却
速度等の組合わせにより経験的に定める。一方、冷却終了温度では、必ずしも保持時間を
設ける必要はない。このような複数回の熱処理を施す永久磁石材料
の組成は、上記のものである。この場合、22〜28wt％含有される希土類元素
Ｒは、セリウム系、イツトリウム系いずれの１種
以上であつてもよいが、特に好ましいのは、サマ
リウムまたはセリウムを含む場合である。また、Cuの含有量は２〜10wt％である。これ以外では、本発明の実効が小さくなる。この場合、Cu含有量が、2.5〜8wt％、特に３
〜7.5wt％となると、従来の時効処理に対する磁
気特性の増大率はきわめて大きいものとなる。そ
して、きわめて良好な磁気特性をもつ磁石が実現
する。さらに、Fe、Ni、Mn、Crの１種以上の
Ｔは、６〜35wt％含有される。Ｔが、これ以外
の含有値となると、本発明の実効が小さくなる。この場合、Ｔは必須元素としてFeを含み、必
要に応じ、Ni、Mn、Crの１種以上を含有する
と、より好ましい結果をうる。そして、Fe含有
量が10〜25wt％、特に14〜25wt％となると、従
来の時効処理に対する磁気特性の増大率はきわめ
て大きいものとなり、きわめて良好な磁気特性を
もつ磁石が実現する。加えて、本発明における永久磁石材料中には、
Zrおよび／またはHfと、Ti、Nb、ＶおよびTa
のうちの少なくとも１種以上との組合せであるＭ
が0.5〜6wt％含有される。Ｍがこれ以上の含有量となると、磁気特性が劣
化してしまう。Zrおよび／またはHfに加え、さ
らにTi、Nb、ＶおよびTaのうちの少なくとも１
種以上を含有させることにより、残留磁束密度
（Br）、保磁力（bHc、iHc）が大きく、エネルギ
ー積（（Ｂ・Ｈ）max）が大きく、しかもキユリ
ー温度が高く温度特性の優れた磁石が可能とな
る。このような本発明の熱処理方法を用いて、永久
磁石を製造するには、化合物を粉砕後、磁場成型
し、その後焼結と溶体化処理を行ない、急冷した
のち、本発明の複数回の熱処理を施す。これによつて焼結磁石が形成される。発明の具体的作用効果本発明によれば、従来の時効処理を行うときと
比較して、保磁力、残留磁束密度、エネルギー
積、角形比、着磁特性等の磁気特性が向上する。すなわち、10wt％以下の低Cu量、高Fe量の実
用磁石材料組成において、実用上十分満足できる
磁気特性がえられる。この場合、比較的10wt％に近いCu量範囲、例
えば４〜10wt％、特に４〜8wt％においては、従
来の時効処理と比較して、Brを同等以上とした
上で、角形性が向上し、保磁力が向上するので、
所期の（Ｂ・Ｈ）max値がえられ、実用上十分
満足できる特性を示す。また、従来の時効処理ではまつたく実用に耐え
なかつた、より低Cu組成、例えば２〜4wt％、特
に2.5〜4wt％では、Br、保磁力ともきわめて高
い増大率で増大する結果、やはり実用上十分満足
できる特性を示す。また、各回の冷却過程において、冷却開始ない
し終了温度等での保持時間は従来より短くするこ
とができ、総体として、時効処理時間は、従来よ
り短縮することができる。さらには、２回の焼結を行う必要がない。発明の具体的実施例以下、本発明を実施例により、さらに詳細に説
明する。実施例１重量百分比で、24.5％Sm、５％Cu、15％Fe、
1.0％Zr、0.5％Hf、0.5％Ti、残Coからなる合金
を高周波誘導溶解により作製した。次いで、これをジヨークラツシヤーで粗粉砕
し、ジエツトミルで微粉砕した。これを磁場成型
し、真空中で1200℃、１時間焼結、溶体化処理
し、室温まで冷却した。これを、第１図のようなプロフイールにて、冷
却開始温度T₁、冷却終了温度t₁として、T₁とt₁を
変化させて熱処理を２回くりかえした。第３図に、iHcとT₁との関係、第４図にiHcと
t₁との関係を実線にて示す。なお、第３図、第４図には、第２図で示した従
来法である１回のみの多段時効処理のプロフイー
ルにおいて、保持時間をａ＝2Hr、ｂ＝1Hr、ｃ
＝1Hrとした場合の結果が破線で示される。これらの結果から、２回以上の所定の時効熱処
理を施す本発明の効果があきらかである。また、T₁は750〜950℃、t₁は700℃以下が好ま
しいこともわかる。さらには、トータル時効処理時間も短縮されて
いることがわかる。実施例２実施例１と同様に、表１に示される合金No.１〜
８をえた。これを実施例１と同様に粉砕、焼結、溶体化処
理したのち、下記熱処理Ａ、Ｂ、Ｃを施して、サ
ンプル1A〜10Cを得た。Ａ：第１図のプロフイールにおいて、 T₁＝850℃、t₁＝400℃。Ｂ：第５図の３回のプロフイールにおいて、 T₁＝900℃、T₂＝850℃、 T₃＝800℃、t₁＝500℃、 t₂＝450℃、t₃＝400℃。Ｃ：第２図の１回のみのプロフイールにおいて、
T₁＝850℃、t₁＝400℃、ａ＝6Hr、ｂ＝1Hr、
ｃ＝4Hrとした場合。サンプル1A〜10Cの磁気特性、Br、iHr、
（Ｂ・Ｈ）maxおよび着磁率を表２に示す。この
場合、着磁率は、15KOe印加着磁時のBrの値を、
完全着磁時のBrで除した値である。また、表２には、これら各特性の、処理Ｃに対
する増大率が示される。

【表】

【表】表２の結果から、本発明の効果があきらかであ
る。なお、本発明の合金No.１〜７にＡ、Ｂの処理を
施したサンプルは、Zrを単独添加した合金No.８
にＡ、Ｂの処理を施したサンプルと遜色のない磁
気特性を示している。比較例実施例１の合金No.１の粉末を磁場プレスで成型
し、これをアルゴン気流中においてCuの含有量
に応じ、1180〜1210℃で30分間、ついで1190〜
1220℃で１時間焼結した。次に、650℃で１時間等温処理をしてから、800
℃を開始温度として３℃〜0.1℃／分の冷却速度
で400℃まで連続的に冷却した。このようにして特開昭57−161044号に従い得ら
れた合金をサンプル1Dとする。さらに、この合金No.１を用い、実施例１と同様
に粉砕、焼結、容体化処理したのち、熱処理Ａ、
Ｂにおいて冷却速度を120℃／minとする他は同
様の熱処理を施した。このそれぞれの熱処理を、熱処理Ａ、Ｂに対応
させてそれぞれ熱処理Ｅ、Ｆとし、このようにし
て得られたサンプルをサンプル1E、1Fとする。これらのサンプルにつき、角形比およびiHcを
測定した。角形比はHk／iHc（％）で表わし、Hkは90％
Br線と減磁曲線の交点におけるＨの値である。本発明のサンプルとともに、結果を以下に示
す。

【表】これらの結果から、本発明の効果があきらかで
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の熱処理方法の１例を示す温
度−時間プロフイールのグラフである。第２図
は、従来の熱処理方法の例を示す温度−時間プロ
フイールのグラフである。第３図および第４図
は、それぞれ第１図および第２図のプロフイール
のT₁およびt₁をかえたときの、保磁力−T₁およ
び保磁力−t₁のグラフである。この場合、第３図
および第４図において、実線が第１図のプロフイ
ールによる、破線が第２図のプロフイールによる
場合である。第５図は、本発明の熱処理方法の他
の例を示す温度−時間プロフイールのグラフであ
る。

Claims

【特許請求の範囲】１重量百分比で、22〜28％Ｒ（Ｒは希土類元素
の一種以上）、２〜10％Cu、６〜35％Ｔ（ＴはFe、
Ni、MnおよびCrのうちの１種以上）、0.5〜６％
Ｍ（ＭはZrおよび／またはHfと、Ti、Nb、Ｖお
よびTaのうちの１種以上との組合せ）、残部Co
を主体とする組成を有する希土類コバルト系金属
間化合物を焼結および溶体化処理した後、急冷
し、次いで、750〜950℃の温度から700℃以下の
温度まで、0.5〜15℃／minの冷却速度で冷却す
る熱処理を２回以上くりかえし施すことを特徴と
する永久磁石材料の熱処理方法。２ Cu含有量が2.5〜８％である特許請求の範囲
第１項に記載の永久磁石材料の熱処理方法。３ＴがFe、またはFeとNi、MnおよびCrのう
ちの１種以上との組合わせからなり、Fe含有量
が10〜25％である特許請求の範囲第１項または第
２項に記載の永久磁石材料の熱処理方法。４焼結および溶体化処理温度が1000℃以上であ
る特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれか
に記載の永久磁石材料の熱処理方法。５焼結および溶体化処理後の急冷終了温度が、
第１回目の750〜950℃の冷却開始温度から室温ま
での温度範囲内にある特許請求の範囲第１項ない
し第４項のいずれかに記載の永久磁石材料の熱処
理方法。６各回の冷却終了温度が、650℃から室温まで
の温度範囲内にある特許請求の範囲第１項ないし
第５項のいずれかに記載の永久磁石材料の熱処理
方法。７熱処理のくりかえし回数が２〜４回である特
許請求の範囲第１項ないし第６項のいずれかに記
載の永久磁石材料の熱処理方法。８各回の冷却開始温度にて、５分〜20時間の保
持時間を設ける特許請求の範囲第１項ないし第７
項のいずれかに記載の永久磁石材料の熱処理方
法。