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希土類異方性永久磁石材料、その磁気粉末およびそれからなる磁石の製造方法

国内特許コード P150011626
掲載日 2015年3月30日
出願番号 特願2007-110646
公開番号 特開2008-078610
登録番号 特許第4659780号
出願日 平成19年4月19日(2007.4.19)
公開日 平成20年4月3日(2008.4.3)
登録日 平成23年1月7日(2011.1.7)
優先権データ
  • 200610113209.4 (2006.9.19) CN
発明者
  • 楊應昌
出願人
  • 北京大学
発明の名称 希土類異方性永久磁石材料、その磁気粉末およびそれからなる磁石の製造方法
発明の概要 【課題】 異方性を有する希土類磁石材料を提供する。
【解決手段】 Th2Zn17型結晶構造を有し、一般式:(Sm1-ααFe100-x-y-z(式中、Rは、単一のPr、またはPrとその他の希土類元素の混合物であり、αは、0.01≦α≦0.30であり、Mは、Si、Ti、V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、Nb、Mo、Al及びZrからなる群から選択され、Iは、単一のNまたはN及びCの混合物であり、x、y、zは、それぞれ原子%で、7≦x≦12、0.01≦y≦8.0、6≦z≦14.4である)で表される希土類異方性永久磁石材料である。
【選択図】 なし
従来技術、競合技術の概要



希土類磁石は焼結磁石とボンド磁石との2種類に大別される。最近、ボンド磁石に関する技術が急速に進歩している。また、ボンド磁石も、成形技術により、圧縮成形磁石、射出成形磁石、押出成形磁石および圧延成形磁石などの異なる種類がある。圧延技術により製造されるフレキシブルゴム磁石は、加工が容易で、コストが低く、その市場も大きい。従来の永久磁石材料の中では、フェライト粉末だけが圧延磁気異方性を有し、すでにフレキシブル圧延磁石の製造に多く使用されている。しかし、フェライトは圧延磁気異方性を有するものの、フェリ磁性に属するので、それ自身の磁性は低い。このため、現在製造することができる圧延磁石の最大磁気エネルギー積は5.6~13.6kJ/m3(0.7~1.7MGOe)にとどまり、デバイスの小型化と高性能化の要望に対しては、性能が十分であるとはいえない。





一方、希土類永久磁石材料において、希土類ボンド磁石の製造に多く使用されているのが急冷ネオジウム磁気粉末である。急冷ネオジウム磁気粉末は等方性の圧縮成形磁石の製造に広く応用されている。しかし、急冷ネオジウム磁気粉末を用いて圧延磁石を製造すると、いくつかの問題が生じる。たとえば、その粉末は粒子が大きいので、延性が低い、表面が荒い、加工が難しいという問題が生じる。また、急冷ネオジウム磁気粉末は等方性であり、圧延磁気異方性を有しないので、高性能の圧延磁石の製造には使用できない。なお、一般に異方性を有する希土類永久磁石材料と言われるもの、たとえば、サマリウムコバルト磁石とHDDR方法(Hydrogenation:水素吸蔵、 Disproportionation:ディスプロポーショネーション、 Desorption:脱水素、 Recombination:再結合)により製造されるテクスチャーを有するネオジウム磁気粉末は、その異方性は結晶磁気異方性だけを示し、これらを磁場中において配向することができる。磁場成形技術によって異方性圧縮成形磁石または異方性射出成形磁石を作製できるが、圧延磁気異方性を有しない、たとえば、サマリウムコバルト磁気粉末は高い特性を有するものの、圧延異方性を有しないので、得られた圧延ゴム磁石は等方性であり、最大磁気エネルギー積が低く、実用的ではない。

産業上の利用分野



本発明は、希土類異方性永久磁石材料、異方性磁気粉末および圧延磁気異方性を有するフレキシブル磁石の製造方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
一般式:
(Sm1-ααFe100-x-y-z
(式中、Rは、単一のPr、またはPrとLa、Ce、Nd、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu及びYからなる群から選択される少なくとも1種類の希土類元素との組み合わせであり、αは、0.01≦α≦0.20であり、Mは、Si、Ti、V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、Nb、Mo、Al及びZrからなる群から選択される少なくとも1種類の元素であり、Iは、単一のNまたはNとCの組み合わせであり、x、y及びzは、それぞれ原子%で、7≦x≦12、0.01≦y≦8.0、6≦z≦14.4である)で表され、Th2Zn17型結晶構造を有し、平均粒径が1~3μmの異方性を有するスライス状の単結晶粉末であり、結晶粒子の磁化容易軸方向c軸がスライス状結晶の短軸方向に沿うことを特徴とする、希土類異方性永久磁石材料。

【請求項2】
前記αが0.1~0.20である、請求項1記載の希土類異方性永久磁石材料。

【請求項3】
前記Rが、Pr1-ββ’(式中、R’は、Yを含むがSm及びPr以外の希土類元素であり、βは、0.95未満である)であり、かつ、Prの含有量が希土類元素組成(Sm1-αα)全体に対して1原子%以上である、請求項1記載の希土類異方性永久磁石材料。

【請求項4】
前記Mが、Si、V、Ni、またはSi-V、Si-Ni、もしくはSi-V-Niの組み合わせである、請求項1記載の希土類異方性永久磁石材料。

【請求項5】
IがNとCの組み合わせであり、かつ、Nの含有量が50原子%以上である、請求項1記載の希土類異方性永久磁石材料。

【請求項6】
請求項1~5のいずれか1項記載の希土類異方性永久磁石材料の粉末の製造方法であって、
(1)窒素以外の他の成分を使用して、溶解またはメルトスピニング薄片技術によって母合金を作製する工程、
(2)前記母合金を、窒素雰囲気中で、窒化温度が450~600℃、反応時間が4~8時間で気相-固相反応させる工程、
(3)前記得られた窒化物を粉砕し、平均粒径が1~3μmの異方性を有するスライス状の単結晶粉末を形成する工程、
を含む方法。

【請求項7】
請求項1記載の希土類異方性永久磁石材料の磁気粉末と、ゴムと、加工補助剤とを、磁気粉末78~98重量%、ゴム1.5~20重量%、加工補助剤0.5~10重量%の割合で混合し、その後、混練、圧延を行い、ここで、混練と圧延成型工程中において圧延の繰り返し回数が少なくとも30回であり、これによって異方性圧延ゴム磁石が成形される、異方性圧延フレキシブル磁石の製造方法。

【請求項8】
混練前、混練工程中、または圧延工程中に磁場をかける、請求項7記載の異方性圧延フレキシブル磁石の製造方法。

【請求項9】
磁場として、ネオジウム系焼結磁石からの永久磁場、定常電磁場またはパルス電磁場を使用し、磁場強度が4~60kOeである、請求項8記載の異方性圧延フレキシブル磁石の製造方法。

【請求項10】
圧延後、磁石を50~100℃の温度に加熱し、再び磁場中で磁石表面の垂直方向に圧縮成形し、冷却し、ここで、磁界の方向と圧縮方向が同一であり、磁場強度が15~20kOeである、請求項7記載の異方性圧延フレキシブル磁石の製造方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
出願権利状態 登録
分野
  • 電気
  • 化学;冶金
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