非晶質-結晶質転移を利用したDyレス高保磁力磁石の開発

2010 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 22360128
• Research Institution: Nagasaki University
• Principal Investigator: 福永 博俊 長崎大学, 工学部, 教授 (10136533)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中野 正基 長崎大学, 工学部, 准教授 (20274623) ; 柳井 武志 長崎大学, 工学部, 助教 (30404239)
• Keywords: 保磁力 / Nd-Fe-B / 結晶化 / マイクロマグネティクス

Research Abstract

H23年度の研究においては,非晶質-結晶化転移を利用してDyレス高保磁力等方性磁石粉末を開発することを目標に,計算機シミュレーションと薄膜コーティング技術を融合利用して研究を進めた。まず,極微細Nd-Fe-B結晶から構成される磁石を仮定し,結晶表面の異方性低下と保磁力の関係について,マイクロマグネティクス理論に基づいた計算機シミュレーションを行い,結晶表面の磁気異方性の回復が極微細結晶磁石の保磁力を著しく増加させることを明らかにした。
この成果を基に,超急冷法により得られた非晶質Nd-Fe-Bフレークの片面にPLD法によりDyコーティングを施し,極短時間熱処理によりフレークの結晶化とDyのNd-Fe-B結晶表面付近への拡散を同時に行い,結晶粒の肥大化を抑制しつつ,残留磁化を損なうことなく高保磁力を達成することを試みた。この結果,熱処理温度650℃,保持時間0分の熱処理により,高保磁力のNd-Fe-Bフレーク磁石を得ることができた。開発磁粉保磁力は,Dyコーティングを施さずに結晶化したフレークに比べて,約500kA/m高く,残留磁化はコーティングなしのもととほぼ同じであった。SEMおよびTEMによる微細組織と組成の分析により,極短時間の熱処理により,Dyがフレークの内部に拡散し,Nd-Fe-B結晶の粒界に偏在していることを確認した。
非晶質Nd-Fe-Bフレークにおいて高保磁力を達成できたので,フレークを粉砕して得た非晶質磁粉の表面に,蒸着法によりDyをコーティングし,フレークと同様な効果が得られることを確認した。1.6wt.%のDyをコーティングした際に,約500kA/mの保磁力増加が観測された。

Research Products

• [Journal Article] Computer Simulation of Enhancement of Coerciviy in Nd-Fe-B/(Nd,Dy)-Fe-B Composite Magnets (2011)
  • Author(s): K. Kawasaki and H. Fukunaga
  • Journal Title: J. Magn. Volume: 16 Pages: 145-9
  • DOI: DOI:10.4283/JMAG.2011.16.2.145
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Coercivity enhancement of Dy-coated Nd-Fe-B flakes by crystallization (2011)
  • Author(s): H.Fukunaga, Y.Sugimoto, M.Nakano, T.Yanai, S.Ohta, M.Itakura, M.Nishida
  • Journal Title: Journal of Applied Physics Volume: 109 Pages: 07A701(1-3)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Computer Simulation of Magnetic Properties of Dy-less (Nd,Dy)-Fe-B Composite Magnets (2010)
  • Author(s): Kohei Kawasaki, Takeshi Yanai, Masaki Nakano, Hirotoshi Fukunaga
  • Journal Title: Proceedings of the 11th Joint Symposium of Nagasaki University and Jeju National University on Science and Technology Pages: 62-65
• [Journal Article] Computer Simulation of the Magnetization Reversal Process in Nd-Fe-B Magnets Controlled by Magnetostatic Interaction (2010)
  • Author(s): Hirotoshi FUKUNAGA, Kazuo KIRINO, Kohei KAWASAKI, Takeshi YANAI, Masaki NAKANO
  • Journal Title: Proceedings of the 21st Workshop on Rare-Earth Permanent Magnets and Their Applications Pages: 169-172
• [Journal Article] Microstructure Analysis of High Coercivity PLD-Made Nd-Fe-B Thick-Film Improved by Tb-Coating-Diffusion Treatment (2010)
  • Author(s): M.Ishimaru, M.Itakura, M.Nishida M.Nakano, H.Fukunaga
  • Journal Title: Materials Transactions Volume: 51 Pages: 1939-1943
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Micromagnetic Simulation of Enhancement of Coercivity in Nd-Fe-B/(Nd,Dy)-Fe-B Composite Magnets (2011)
  • Author(s): K.Kawasaki, T.Yanai, M.Nakano, H.Fukunaga
  • Organizer: Japan-Taiwan 4 Universities Joint Symposium on Material Science for Next Generation Energy and Nano Science
  • Place of Presentation: 長崎大学文教キャンパス
  • Year and Date: 2011-01-20
• [Presentation] Micromagnetic Simulation of Enhancement of Hc in Nd-Fe-B/(Nd,Dy)-Fe-B Composite Magnets (2011)
  • Author(s): K Kawasaki, H.Fukunaga, et al.
  • Organizer: Japan-Taiwan 4 Universities Joint Symposium on Material Science for Next Generation Energy and Nano Science
  • Place of Presentation: 長崎大学文教キャンパス
  • Year and Date: 2011-01-20
• [Presentation] Computer Simulation of the Magnetization Reversal Process in Nd-Fe-B Magnets Controlled by Magnetostatic Interaction (2010)
  • Author(s): Hirotoshi FUKUNAGA, Kazuo KIRINO, Kohei KAWASAKI, Takeshi YANAI, Masaki NAKANO
  • Organizer: The 21st Workshop on Rare-Earth Permanent Magnets and Their Applications
  • Place of Presentation: Bled, Slovenia
  • Year and Date: 20100800
• [Presentation] Computer Simulation of Enhancement of Coerciviy in Nd-Fe-B/(Nd,Dy)-Fe-B Composite Magnets. (2010)
  • Author(s): Kohei Kawasaki, Takeshi Yanai, Masaki Nakano, Hirotoshi Fukunaga
  • Organizer: International Conference of AUMS (ICAUMS2010)
  • Place of Presentation: Jeju Island(韓国)
  • Year and Date: 2010-12-06
• [Presentation] Dyコーティングによる 等方性Nd-Fe-B磁石粉の保磁力改善 (2010)
  • Author(s): 福永博俊, 杉元祐一, 中野正基, 柳井武志
  • Organizer: 電気学会マグネティックス研究会(永久磁石の研究)
  • Place of Presentation: 明治大学駿河台キャンパス
  • Year and Date: 2010-12-02
• [Presentation] Dyレス(Nd,Dy)-Fe-Bコンポジット磁石の磁気特性の計算機シミュレーション (2010)
  • Author(s): 川崎康平・柳井武志・中野正基・福永博俊
  • Organizer: 平成22年度 (第63回) 電気関係学会九州支部連合大会
  • Place of Presentation: 九州産業大学
  • Year and Date: 2010-09-26
• [Presentation] DyコーティングによるNd-Fe-B磁石粉の保磁力の向上 (2010)
  • Author(s): 杉元祐一・柳井武志・中野正基・福永博俊
  • Organizer: 平成22年度 (第63回) 電気関係学会九州支部連合大会
  • Place of Presentation: 九州産業大学
  • Year and Date: 2010-09-26
• [Presentation] Computer Simulation of Magnetic Properties of Dy-less (Nd,Dy)-Fe-B Composite Magnets (2010)
  • Author(s): Kohei Kawasaki, Takeshi Yanai, Masaki Nakano, Hirotoshi Fukunaga
  • Organizer: The 11th Joint Symposium between Nagasaki University and Jeju National University on Science and Technology
  • Place of Presentation: 長崎大学文教キャンパス
  • Year and Date: 2010-06-22
• [Remarks]
  • URL: http://www.eee.nagasaki-u.ac.jp/~magnet/index.html
• [Patent(Industrial Property Rights)] Nd-Fe-B系磁石及びその製造方法 (2010)
  • Inventor(s): 福永博俊, 中野正基, 柳井武志
  • Industrial Property Rights Holder: 長崎大学
  • Industrial Property Number: 特許, 特願2010-213979
  • Filing Date: 2010-09-24