Fe-Pt系磁石及其制造方法技术

本发明专利技术试图提供一种最大磁能积及矫顽力优越，并且，防腐性优越的微小型磁石。本发明专利技术的Ｆｅ－Ｐｔ系磁石合金，其特征为，由白金的原子数比为３５～５５％，和从Ⅳａ族的元素、Ⅴａ族的元素、Ⅲｂ族的元素及Ⅳｂ族的元素中选择的１种以上的第３元素的原子数比为０．００１～１０％，和剩余部分为铁及不可避免的不纯物所组成的合金，其平均结晶粒径为０．３μｍ以下。即，通过对Ｆｅ－Ｐｔ合金以所定的比例混合特定的元素，能得到比原有的Ｆｅ－Ｐｔ合金性能高的高性能的Ｆｅ－Ｐｔ系磁石。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种Fe-Pt系磁石及其制造方法，即，矫顽力和最大磁能积非常优越，小型且强力的Fe-Pt系磁石和其制造方法。
技术介绍
近年来，永久磁石不仅应用于原有的发动机等，作为新的用途，如牙科用义齿磁固位体等也作为用于人体的医疗器具来使用。在人体内使用时，材料的安全性更为重要。而且要求对生物不附加负担，体积小却能发挥强大的磁力。而且，为实现未来被称为微型机的微小机械的研究正在进行中，其中特别期待着此研究结果能在医疗上减少人体负担的治疗能成为可能。对微型机用途要求具有毫米等级的微小尺寸，强磁力，且防腐性高的永久磁石。原来，用于电动机等一般性的磁石材料，作为高性能永久磁石材料的以Nd-Fe-B为代表的稀土类磁石已开发出且被广泛使用着。但是稀土类磁石存在容易氧化防腐性差的问题。因此对上述用途，不一定能适用。例如，牙科用义齿磁固位体等，作为在人体内使用的医疗器具，直接使用稀土类磁石时，因为存在腐蚀问题有困难。因此，使用时，需要进行防腐蚀涂层或将磁石封闭在防腐箱里等复杂的对策，保证防腐性不容易。而且，由于涂层对磁性回路产生抵抗使磁石原有的特性得不到完全发挥。作为稀土类磁石的防腐对策的一例，如展示在特开平11-137576号专利上。稀土类磁石的另一个缺点为，由于松脆，在加工和处理中或在使用中容易破裂。因此，上述的微型机等，通过对微小的毫米以下的部件进行机械加工来制作使用是非常困难的。而且，因为微小部件的体积非常小，即使是微少的表面氧化，也能使其特性受到很大的影响。因此，从防腐性能的观点来说对微小部件的稀土类磁石的应用存在很多问题。针对上述的防腐性，加工性，被称为Co-Pt，Fe-Pt的白金合金的磁石会较佳。这种合金因含有多量的白金，防腐性高，而且强度，韧性优越，不易破裂。特别是，Fe-Pt合金的磁性特性良好已为大家所知。规则相的Fe-Pt合金具有CuAu(L10)型的面心正方晶，显示永久磁石特性。这种规则相是通过对不规则相(面心立方晶，A-1型)的合金进行适当的热处理来获得。已得知这种Fe-Pt系磁石具有比得上稀土类磁石的高结晶磁各向异性(O.A.Ivanov其他，Phys.Metallog.Vol.35、p81、1973)，已预测出其潜在的磁性特性非常高。关于防腐性，由于质量百分率上含有70％程度的白金，因此具有接近白金的防腐性(日本磁性牙科学会vol.1、No.1、p14、1982)，防腐性高，可以说是一种特别适合于微小型磁石的材料。不过，这种白金合金的磁石与稀土类磁石相比较只能得到相当低的磁性特性。例如，作为牙科用途用的目的，在尝试着通过对Fe-Pt合金部件进行熔解，铸造来制作的工序。(日本应用磁性学会杂志vol.21、p377-380、1997)。其结果，最大磁能积即(BH)max为127.32kJ/m3(16MGOe∶1GOe＝79.5774×10-4J/m3，以下同样)，矫顽力即(顽磁力)iHc为318.30kA/m(4kOe∶1Oe＝79.5774A/m，以下同样)，与稀土类磁石的磁性特性相比相当低。特别是当矫顽力为低的318.30kA/m时，如果将这个合金做成微小型的部件，存在因抵抗不了反磁场而使特性降低的问题。就改善Fe-Pt合金的矫顽力的手段而言，近年，已发现了通过喷镀以Fe-Pt合金薄膜使矫顽力得到显著提高的专利技术。关于模状态的Fe-Pt合金的最初报告是由来于Aboaf(IEEE Trans、MAG-20、p1642、1984)。据此报告了iHc的组成依存性，报告了等原子比的Fe-Pt组成时得到的最高的iHc为843.52kA/m(10.6kOe)。这个报告，值得注目的是Fe-Pt本来能具有的优越的磁性特性。而且，在制造微小型用途等的微小的磁石部件时，称为喷镀的成膜方法，从成本，容易实行的面来看比通过从散装到机械加工做成所定尺寸还是非常有希望的。上述Aboaf的报告，是关于为300～400Nm(3000～4000)的非常薄的膜的报告，实际上为了将这个合金作为永久磁石部件来发挥机能，需要把膜厚进一步加厚。但是，用喷镀方法将膜厚进行加厚时，本专利技术者中的一位发现其磁性特性，特别是矫顽力会下降(日本应用磁性学会杂志vol.24、No.4-2、p927、2000)。据这个报告，0.5μm程度的膜厚时矫顽力为716.20kA/m(9kOe)，随着膜厚的增厚矫顽力下降，超过100μm的膜厚时下降到397.89kA/m(5kOe)以下。也就是说，明确了被认为对改善矫顽力有效的喷镀方法，当膜厚加厚到实用领域时也将失去效果。综上所述，用Fe-Pt系合金组成微小磁石部件时，得不到足够的磁性特性。这里作为足够的磁性特性，是指膜厚为1μm程度的比较小的膜厚时，希望最大磁能积(BH)max＝159.15kJ/m3(20MGOe)以上，且矫顽力iHc＝557.04kA/m(7kOe)以上，又，考虑作为实用的永久磁石来应用时，对膜厚为30μm以上的厚膜，希望最大磁能积(BH)max为119.37kJ/m3(15MGOe)以上，矫顽力iHc为397.89kA/m(5kOe)以上。
技术实现思路
鉴于上述背景，本专利技术的目的是提供最大磁能积及矫顽力优越的Fe-Pt合金材料，而且，用喷镀等成膜方法制作时，既是增大其膜厚矫顽力也不会降低，即提供保持最大磁能积可能的Fe-Pt合金。本专利技术者，对Fe-Pt系合金进行详细研究的结果，发现通过对Fe-Pt合金进行微量添加适当的第三元素，其磁性特性得到改善，而且，对厚膜矫顽力也安定，专利技术出即使是厚膜也能发挥出高的最大磁能积。本专利技术中，添加第三元素能使Fe-Pt合金的磁性特性得到改善的原因没有完全得到解明，从本专利技术者发现的矫顽力和结晶粒子的大小有密切关系来看，可以考虑，通过第三元素的添加使结晶粒子微细化，而使磁性特性得到提高。以下，对本专利技术的经过进行说明。对通过熔解，铸造制造的，经过热处理的散状的Fe-Pt二元合金，调查了其组成及热处理的影响，调查得知，其组成当原子数基准为38.5％Fe-Pt时，显示最高矫顽力和最大磁能积。但是其矫顽力向上述的一样为318.31kA/m(4kOe)，很低。这时候的结晶粒子的大小为数100μm。与这个相比较，已报告出具有高的矫顽力的Fe-Pt合金喷镀膜，结晶粒子的大小为0.05～0.2μm程度。因此，可推测出结晶粒子的大小对矫顽力具有很大的影响。本专利技术者，通过对由喷镀成膜的Fe-Pt合金的膜厚和结晶粒子的大小之间的关系进行调查，发现随着膜厚的增大其结晶粒径也增大，得出矫顽力的降低是结晶粒子增大的结论。而且，作为抑制结晶粒径的增大的手段，通过添加微量的Fe、Pt以外的第三元素，进行反复实验，发现从元素周期表上，选择IVa族的元素，Va族的元素，IIIb族的元素及IVb族的元素中的一种以上的元素是有效的。上述的元素组之中，从C、B、Si、Al、Ti及Zr元素中选择一种以上的元素为更有效。将这些元素，通过单独或复合添加，能抑制结晶粒子的增大，由此来保持优越的矫顽力。根据发现安定的矫顽力，能发挥高水准的最大磁能积。专利技术者找出了，100μm程度为止的厚的膜，能满足为397.89kA/m(5kOe)以上的矫顽力iHc，最大磁能积(BH)max为119.37kJ/本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Ｆｅ－Ｐｔ系磁石，其特征为，由白金的原子数比为３５～５５％，和从Ⅳａ族的金属元素、Ⅴａ族的元素、Ⅲｂ族的元素及Ⅳｂ族的元素中选择的１种以上的第３元素的原子数比为０．００１～１０％，和剩余部分为铁及不可避免的不纯物所组成的合金，其平均结晶粒径为０．３μｍ以下。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：青山均，本藏义信，浅野巧，
申请(专利权)人：爱知制钢株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]