JPH01128404A

JPH01128404A - 永久磁石の製造方法

Info

Publication number: JPH01128404A
Application number: JP62286339A
Authority: JP
Inventors: Osamu Kawamoto; 修河本; Kazunori Hirose; 広瀬　一則; Tetsuto Yoneyama; 米山　哲人
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1987-11-12
Filing date: 1987-11-12
Publication date: 1989-05-22

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ■　発明の背景技術分野本発明は永久磁石の製造方法に関する。

先行技術とその問題点高性能を有する希土類磁石としては、粉末冶金法による
Ｓｍ−Ｃｏ系磁石が量産されている。　このものは、エ
ネルギー積が３２ＭＧＯｅと高いが、原料価格が高いと
いう欠点を有する。

そこで、希土類元素の中でも原子量が小さく、Ｓｍより
豊富に存在し価格も安いＣｅ。

Ｐｒ、Ｎｄに注目し、これらの希土類元素の１つである
Ｎｄや豊富で安価なＦｅ等を原料とするＮｄ−Ｆｅ−Ｂ
等のＲ−Ｆｅ−Ｂ（ＲはＹを含む希土類元素、以下同じ
）系磁石が近年開発されている。

このような磁石としては、特開昭５９−４６００８号公
報に焼結磁石が、また特開昭６０−９８５２号公報には
高速急冷法によるものが開示されている。

焼結法による磁石では、従来のＳｍ−Ｃｏ系の粉末冶金
プロセスを適用出来るものの、酸化しゃすいＮｄ−Ｆｅ
系合金インゴットを２〜１０μｍ程度に微粉末化する工
程を有するため、取り扱いが難しいこと、あるいは粉末
冶金プロセスは工程数が多い（溶解→鋳造−インゴット
粗粉砕−徹粉砕−ブレス→焼結−磁石）ため安価な原料
を用いるという特徴を生かせない面がある。

一方、高速急冷法による磁石では工程が簡素化され（溶
解−高速急冷一粗粉砕一冷間プレス（温間ブレス）→磁
石）、かつ微粉末化工程を必要としないという利点があ
る。　しかしながら、高速急冷法による磁石を工業材料
となすためには一層の高保磁力化、高エネルギー積化、
低コスト化および着磁特性の改良等が望まれている。

このような高速急冷法による磁石の特性改良方法として
高速急冷時の冷却速度を制御して非晶質の出現を抑えて
磁気特性の向上を企図することが知られている。　　し
かし、この場合には高特性のものが得られることもある
が、再現性よく特性値の高いものは得られず、特性値の
バラツキが大きく平均値が低くなる傾向がある。

他方、他の改良方法として、熱処理により、非晶質を熱
して結晶質として磁気特性を改良する方法がある。

しかし、これらいずれの方法によって得られた磁石も、
余効定数が大きいため磁気特性の経時変化が激しく、ま
た、磁化容易軸が任意の方向を向いているため、等方性
の磁石しか得られないという問題があった。

ＩＩ　　発明の目的本発明の目的は、このような問題を解決し、余効定数が
小さく異方性の大きい永久磁石の製造方法を提供するこ
とにある。

ＩＩＩ　　発明の開示このような目的は、下記の本発明によって達成される。

すなわち、本発明は、希土類元素（Ｙを含む）、ホウ素
および鉄を含有する合金に熱処理を施して永久磁石を製
造する方法であって、前記熱処理が磁場強度３０ｋＯｅ
以上の磁場中にて行なわれることを特徴とする永久磁石
の製造方法である。

なお、１９８５　　Ｄｉｇｅｓｔｓ　　ｏｆ　　Ｉｎｔ
ｅｒｍａｇ（：ｏｎｔ、　Ａ　Ａ　−７にはＮｄ　−（
Ｆｅ、Ｃｏ）−Ｂ急冷合金を１４ｋＯｅの磁場中で熱処
理を行ない、磁場を印加することで結晶化の温度が加速
される旨が開示されている。

また、特開昭５７−１４１９０１号公報、同６０−１９
４５０２号公報、同６１−１２９８０２号公報にも永久
磁石を１５ｋＯｅ以下の磁場中で熱処理する旨が提案さ
れている。

しかし、これらのものは余効定数の減少あるいは異方性
化を目的としておらず、また、実際にこれらの点に関し
ては効果を示さないものである。

ＩＶ　　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。

本発明は、上記のように、Ｙを含む希土類元素、ホウ素
および鉄を含む合金に磁場中にて熱処理を施し、永久磁
石を製造するものである。

この場合、磁場強度は３０ｋＯｅ以上とされる。

これが３０ｋＯｅ未満であると、余効定数の減少が不十
分であるため磁気特性の経時変化が激しく、また、異方
性化も不十分となる。

磁場強度が５０ｋＯｅ以上であると、余効定数の減少お
よび異方性化の増大に関して、より好ましい結果を得る
。

なお、磁場強度は、通常、１００ｋＯｅ以下とする。　
これは、超電導マグネットで発生する磁界として比較的
安価に発生することができ、また、１００ｋＯｅ以下で
本発明の効果は十分に実現するからである。

このような磁場は、合金に対しどのような方向から印加
してもよいが、後述する液体急冷法により作製した薄帯
状の合金に本発明を適用する場合は、反磁界の影響を避
は磁場を有効に利用するために、薄帯の長手方向に印加
することが好ましい。

本発明においては、熱処理温度は、熱処理を施される合
金のキュリー温度以下でかつ３００〜７５０℃であるこ
とが好ましい。

熱処理温度がキュリー温度を超えると合金の異方性化を
行なうことができない。

３００℃末溝であると結晶化に長時間を要し、７５０℃
を超えると最適熱処理時間が短くなり制御が容易ではな
くなるからである。

なお、熱処理温度は、４００〜７００℃であると、より
好ましい結果を得る。

このような磁場中熱処理によって得られた永久磁石は配
向度が高く、異方性の大きいものである。

この異方性の大きさは、例えば、配向方向の残留磁化を
Ｂｒ、これと垂直方向の残留磁化をＢｒ’としたとき、
Ｂｒ／（Ｂｒ±Ｂｒ　’）により表わすことができる。

なお、粉体についてＢｒ／（Ｂｒ＋Ｂｒ’）を求めるた
めには、例えば、一方向磁界中で溶融パラフィン内に粉
体を分散して配向、固定し、これについてＢｒおよびＢ
ｒ’を測定すればよい、　薄帯のＢｒ／（Ｂｒ＋Ｂｒ’
）と、その薄帯を粉砕して得た粉体のＢｒ／（Ｂｒ＋Ｂ
ｒ’）とは、はぼ同等となる。

残留磁化の測定は、振動型磁力計等によればよい。

このような磁場中熱処理を施される合金は、希土類元素
（Ｙを含む）、ホウ素および鉄を含有するものである。

このような合金は、通常、これらの元素を含む溶融体を
高速急冷して作製される。

この場合結晶室を含んでいてもよいが、磁石として過冷
却なもの、すなわち、非晶質であるか、あるいは非晶質
と結晶室とが共存する状態であることが好ましい。

熱処理する対象としては、高速急冷後の薄帯であっても
、これを粉砕した粉体でありても、さらにこれを圧粉し
たものでありてもよい。

また、粉体を本発明における熱処理を兼ねた形態での温
間加工により塑性加工したものであってもよい、　温間
加工により塑性加工するには具体的にはホットプレスす
ればよい。

ホットプレスの圧力条件は２００〜５０００Ｋｇ／ｃｔ
ａ”程度である。

このような合金としては、Ｙを含む希土類元素Ｒ（例え
ばＮｄ、Ｐｒ、Ｃｅ、Ｌａ、Ｄｙ。

Ｔｂ、Ｈｏ等）の１種以上を５．５〜２０ａｔ％程度、
より好ましくは７〜１３ａｔ％、Ｂを２〜１５ａｔ％程
度、より好ましくは３〜１０ａｔ％、残部Ｆｅを含有す
るものであることが好ましい。

上記のＦｅは一部（８０％程度まで、より好ましくは３
０〜７０％）Ｃｏで置換されていることが好ましい。

また、Ｂの５０％以下がＳｔ、Ｃ，Ｇａ。

ＡＩ、Ｐ、Ｎ、Ｓｅ、Ｓ等で置換されていてもよい。

その他、他の遷移金属成分としてＺｒ。

Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｔｉ、ＶおよびＣｒの１
種以上、あるいはこれらに加え更にＣｕ、Ｎｉ、Ｍｎお
よびＡｇの１種以上が全体の１０ａｔ％程度、より好ま
しくは８ａｔ％まで含有されていることが好ましい。

本発明に用いるこのような合金は、後述の結晶相として
の主相のキュリー温度が結晶化温度よりも高いものであ
る。

このような合金の結晶相のキュリー温度は、４００〜６
５０℃程度、結晶化温度は４ｏｏ〜５００℃程度である
。

なお、前述した熱処理は、結晶化温度以上キュリー温度
以下で行なわれることが好ましい。

本発明において、Ｒ，ホウ素および鉄を含有する溶融体
を高速急冷して合金とするには、液体急冷法、アトマイ
ズ法、溶射法、スパッタ法等、特に制限はないが、通常
、いわゆる液体急冷法を適用する。

この液体急冷法は、水冷等により冷却された金属製の回
転体の表面に、ノズルから溶湯を射出して高速で急冷凝
固させ、リボン状の材料を得る方法であり、ディスク法
、単ロール法（片ロール法）、双ロール法等があるが、
本発明においては片ロール法、すなわち１個の回転ロー
ルの周面上に溶湯を射出する方法が最も適当である。　
片ロール法における水冷回転ロールの周速度は、５〜７
０ｍ／秒程度とする。　このような周速度において、合
金の組成により異なるが非晶質を含む合金が得られる。

５ｍ／秒未満では、薄帯のすべてが結晶質となり、熱処
理の効果は減少し、５０〜７０ｍ／秒の周速度で薄帯の
すべてが非晶質となり、７０ｍ／秒をこえる周速度とす
る必要はなくなる。

本発明の製造方法を適用した永久磁石Ｒ−Ｔ−Ｂ系（ＴはＦｅを必須元素として含む遷穆金属
元素の１種以上）の合金は、Ｒ−Ｔ−Ｂ等から構成され
る実質的に正方晶系の結晶構造の主相（主としてＲ２Ｔ
１４Ｂ正方晶化合物）を有するがこの結晶相の主相を有
し、これに加えＲ２Ｔ１４Ｂを除く結晶質あるいは非晶
質のいずれもが副相として存在していてもよい。

副相は粒界相として存在し、合金組織を強化する働きを
有する。　副相は結晶質でも非晶質であってもよい。

本発明における永久磁石としては、薄帯状の磁石、粉体
から温間加工するバルク体磁石、粉体を樹脂等のバイン
ダーで結合したボンディッド磁石などいずれの形態でも
よい。

なお、高速急冷後の薄帯の厚さは１０〜８０μｍ程度、
またこれを粉砕した粉体は１〜１０００μｍ程度の粒径
とする。

粉体を用いる際には、好ましくは３０〜５００μｍの粒
径に粉砕して、冷間プレスまたは温間プレスすることに
より高密度のバルク体磁石とすることができる。

また、粉体を塑性加工等を用いて高密度かつさらに異方
性化することにより約２〜３倍の磁石特性の向上が見ら
れる。

塑性加工法はホットプレス、押出し、圧延、スウェージ
、鍛造などにより行なわれる。

ホットプレスの条件は５５０〜１１００℃、２００〜２
５００　Ｋ　ｇ　／　ｃ　ｍ　２が好ましい。

特性上はホットプレス、押出加工が好ましい。　ホット
プレスは一次プレスだけでもよいが、さらに２次プレス
を行うと、良好な磁石特性が得られる。

押出し成形の場合５５０〜１１００℃、４００〜１２０
００　Ｋ　ｇ　／　ｃ　ｍ　’が好ましく、この際前記
の磁場中熱処理を併用することができる。　このように
さらに異方性化された磁石もボンディッド磁石として使
用される。

■　発明の具体的作用効果本発明によれば、非晶質を含む合金に所定の磁場強度に
て磁場中熱処理を施すため、熱処理によって析出する結
晶の磁化容易軸が磁場方向に配向し、異方性が大きく保
磁力の大きい永久磁石が得られる。

また、本発明により製造された永久磁石は、余効定数が
小さく、磁気特性の経時変化が少ないものである。

■　発明の具体的実施例以下、本発明の具体的実施例を挙げ、本発明をさらに詳
細に説明する。

［実施例１］１４Ｎｄ−８Ｂ−２５Ｃｏ−５３Ｆｅ（数値はａｔ％を表わす）の組成の合金をアーク溶解に
より作製した。　得られた合金な溶湯とし、これを周速
度５０　ｍ　／　ｓ　ｅ　ｃのロール表面に石英ノズル
により射出して急冷し、５０μｍ厚の薄帯を得た。

このものの結晶化温度は５２０℃であった。

この薄帯についてＸ線回折を行ない、非晶質であること
を確認した。

この薄帯に対し、下記表１に示す条件にて磁場中熱処理
を行ない、永久磁石サンプルを得た。

これらのサンプルの結晶相のキュリー温度は、６００℃
であった。

なお、磁場の印加方向は、薄帯の長手方向とした。

得られたサンプルについて、下記の試験を行なった。

（１）保存試験サンプルを２５℃、６５％ＲＨにて１０００時間保存し
、初期と保存後の表面磁束の変化（Δφ／φ）を比較し
た。

（２）異方性化測定サンプルの配向方向の残留磁化（Ｂｒ）と、これと垂直
方向の残留磁化（Ｂｒ’）とを測定し、これらからＢｒ
／（Ｂｒ＋Ｂｒ’）を算出した。

なお、残留磁化の測定は、振動型磁力計により行なった
。

［比較例１］無磁場中で熱処理を行なって得た永久磁石サンプルおよ
び磁場強度が本発明範囲から外れる条件にて熱処理を行
なって得た永久磁石サンプルについて、上記と同様にし
て耐久試験および異方性化測定を行なった。

実施例１および比較例１の結果を、表１に示す。

表　　　　１サンプル　磁場強度　熱処理温度　処理時間　Ｂｒ／（
Ｂｒ◆Ｂｒ　）　　（ＢＨ）ｗａｘ　　ΔΦ／φＮｏ、
　　（ｋｏｅ）　　　（’Ｃ）　　　　（分）　　　　
　　　　　（ＭＧＯｅ）　　　（％）１　　　　　３５
　　　５５０　　４５　　　　０．８　　　　２６　　
−０．８２　　　　　５０　　　５５０　　４５　　　
　０．９　　　　３５　　−０．６３　　　　　Ｚｏｏ
　　　　５５０　　４５　　　　０．９　　　　３５　
　−０．５４（比較）１５　　　５５０　　４５　　　
　０．５　　　　１５　　−１．８５（比較）　　　Ｏ
５５０４’５　　　　０．５　　　　１０　　−２．０
６　　　　　３５　　　５５０　　４５　　　　０．８
　　　　２６　　−０．１３７　　　　　３５　　　５
８０　　４５　　　　０．７５　　　２５　　−０．８
８　　　　　３５　　　５２０　　４５　　　　０．７
５　　　２５　　−０．８９　　　　　３５　　　８０
０　　４５　　　　０．５　　　　１０　　−１．５１
０　　　　　３５　　　３００　　４５　　　　０．５
　　　　１０　　−１．５なお、実施例１に準じて作製
した下記に示す組成の薄帯に、本発明の磁場中熱処理を
行なったところ、実施例１と同等の効果が得られた。

１４Ｎｄ−８Ｂ−２５Ｃｏ−５２Ｆｅ−Ｉ　Ｚｒ１４Ｎ
ｄ−８Ｂ−２５Ｃｏ−５２Ｆｅ−ＩＮｂｌ　４Ｎ′ｄ−
８Ｂ−２５Ｃｏ−５２Ｆｅ−ＩＴ　ｉｌ　４Ｎｄ−８Ｂ
−３１Ｃｏ−４６Ｆｅ−Ｉ　Ｚｒ１４Ｎｄ−８Ｂ−３８
Ｃｏ−３９Ｆｅ−ｆ　Ｚｒ１０Ｎｄ−６Ｂ−２５Ｃｏ−
５８Ｆｅ−Ｉ　Ｚｒ３Ｎｄ−５Ｂ−２５Ｃｏ−６１Ｆｅ
−ＩＺｒ［実施例２］実施例１のサンプルＮ００２と比較例１のサンプルＮ０
０４とを５０〜２００μｍに粉砕し、熱硬化性樹脂と混
合後、４０ｋＯｅの磁場中で成形し、密度６．０ｇ／ｃ
ｍ３のボンディッド磁石を得た。

これに４０ｋＯｅのパルス着磁を施し、磁気特性を測定
した。

結果を下記に示す。

（サンプルＮｏ、２）Ｂｒ／　（Ｂｒ＋Ｂｒ　’）＝０．８５ｉＨｃ＝ｆ２ｋ
ｏｅ（Ｂ　Ｈ）　ｍａｘ　＝　２０　Ｍ　Ｇ　Ｏｅ（サンプ
ルＮｏ、４）Ｂｒ／　（Ｂｒ＋Ｂｒ　’）＝０．５ｉＨｃ＝１０ｋｏｅ（Ｂ　Ｈ）　ｍａｘ　＝　８　Ｍ　Ｇ　Ｏｅ以上の結果
から、本発明の効果が明らである。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）希土類元素（Ｙを含む）、ホウ素および鉄を含有
する合金に熱処理を施して永久磁石を製造する方法であ
って、前記熱処理が磁場強度３０ｋＯｅ以上の磁場中にて行な
われることを特徴とする永久磁石の製造方法。