JPH03149804A - 繊維状異方性永久磁石及びその製造方法 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野》 本発明は、希土類−鉄又はコバルト−ボロンを主成分と
する繊維状異方性永久磁石及びその製造方法に関するも
のである。

（従来の技術） 近年、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石が開発され、この磁石は、
Ｓｍ−Ｃｏ系磁石をしのぐ優れた最大磁石エネルギー積
を有するため、高性能小型磁石など多方面への応用が期
待されている。

一般に希土類元素とＦｅやＧｏからなる磁石材料の特性
については、磁気異方性をつけることにより大幅に最大
磁石エネルギー積が向上することが知られており、Ｎｄ
−Ｆｅ−Ｂ系磁石についても優れた磁気特性を有する磁
石材料を製造する方法が幾つか提案されている。

磁気異方性を有するＮｄ−Ｆｅ−８系磁石の代表的な製
造方法としては、従来の粉末冶金法の技術を用いて製造
できることが特開昭５９−４６００８号公報に開示され
ており、Ｎｄ、Ｆｅ及びＢの合金インゴットを作製し、
これを粉砕して微粉末にした後、この粉末を磁場中で成
形し焼結を行って異方性磁石が作製できることが述べら
れている。

また。上述の粉末冶金法による製造方法とは別に特開昭
５９−６４　フ　３９号公報あるいは特開昭５９−２１
１５４９号公報には、液体急冷法を応用する技術が開示
されており、Ｎｄ、Ｆｅ及びＢの合金溶湯を溶融スピニ
ングのような液体急冷技術によりリボン状の非晶質合金
とした後、その非晶質合金リボンを熱処理してＮ　ｄ　
２　Ｆ　８１４８合金を結晶化させて磁石材料を製造す
る方法が述べられている。さらに特開昭６０−１００４
０２号公報では、液体急冷技術により作製された非晶質
合金リボンのフレークを用いて異方性磁石を製造する方
法が開示されている。この方法はＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系非晶
質合金リボンを粉末化したものを熱間で圧縮成形した後
、さらに高温、高圧力下で加工して、これを潰し、その
際の塑性流動に基づいて磁化容易軸を一定方向に配向さ
せるものである。

一方、高性能な小形磁石及びそれを製造する方法として
は、特開平１−１８０７５７号公報によって提案されて
おり、そこには、繊維状に紡出して固化された直径が５
００μｍ以下である繊維状硬質磁性材料と、Ｎｄ−Ｆｅ
−Ｂ系の硬質磁性材料が冷媒に水を用いた回転液中紡糸
法により作製できることが記載されている。

（発明が解決しようとする課題》 しかしながら、特開昭５９−４６００８号公報に記載の
粉末冶金法ならびに特開昭６０−１００４０２号公報に
記載の液体急冷法を応用する異方性のＮｄ−Ｆｅ−８系
磁石材料の製造方法は、両者とも複雑な工程を必要とし
、また。製造時間も必然的に長くなり、コストが非常に
高くなるという問題点を有していた。

さらに高性能磁石材料の応用分野として非常に大きなマ
ーケットを有するボンド磁石へのＮｄ−Ｆｅ−８系磁石
材料の適用を考えると、優秀なボンド磁石の製造に必要
な異方性磁性粉としては。

粉末冶金法により得られた焼結磁石を砕いたものは内部
歪のため逆磁区発生が容易に起こり保磁力を上げられず
不適であり、液体急冷法により得られた急冷磁石片も急
冷のままでは等方性の磁性粉であり、しかも磁気特性が
不十分であり、ボンド磁石の性能を向上できないと言う
問題点を有していた。

一方、特開平１−１８０７５７号公報の記載に従い、冷
媒に水を用いた回転液中紡糸法により。

Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系の硬質磁性材料の製造を行なったとこ
ろ、直径が５００μｍ以下の小型の繊維状材料が得られ
たが、繊維表面は厚い酸化皮膜で覆われており、磁気特
性も保磁力ｉＨｃが３ｋＯｅ程度のものしか得られてお
らず、優れた磁気特性を有する繊維状永久磁石が得られ
ないという問題点が明らかになった。また。冷媒に水を
用いた回転液中紡糸法により得られた繊維状永久磁石は
。

繊維軸長手方向と繊維軸直角方向の磁気特性（保磁力及
び残留磁束密度）にほとんど差がなく、異方性を有する
繊維状磁石材料が得られず、さらに得られた繊維状磁石
をボンド磁石用の磁性粉に用いても優れた性能を有する
ボンド磁石が得られないという問題点も含んでいた。

したがって、安価な繊維状の異方性Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁
石の製造方法及びボンド磁石の磁性粉としても利用でき
る優れた性能を有する繊維状の異方性Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系
磁石の開発が強く要望されていた。

（課題を解決するための手段》 本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究の結
果、冷媒にオイルを用いる液体急冷法を用いれば、急冷
状態のままでも異方性の優れた磁石特性を有する繊維状
のＮｄ−Ｆｅ又はＣ０−８系磁石が得られることを見い
出し、本発明を完成した。

すなわち、第一の発明は、Ｎｄ、Ｐｒｅ　Ｄｙ。

ＨＯ、Ｔｂ、Ｌａ及びＣｅよりなる群から選ばれた希土
類元素の一種又は二種以上と、Ｆｅ及びＣｏの一種又は
二種と、Ｂとからなり、平均直径が約５０〜１０００μ
ｍの繊維状で、かつ磁気異方性を有することを特徴とす
る繊維状異方性永久磁石を要旨とするものである。

また。第二の発明は、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｄｙ、Ｈｏ。

Ｔｂ、Ｌａ及びＣｅよりなる群から選ばれた希土類元素
の一種又は二種以上と、Ｆｅ及びＣＯの−種又は二種と
、Ｂとらなる合金を溶融状態でオイル中に押し出して繊
維状に冷却固化させることを特徴とする繊維状異方性永
久磁石の製造方法を要旨とするものである。

本発明の磁石は、主として優れた磁気特性を示すＮｄ２
Ｆｅ＋ａＢ型化合物を急冷固化時に形成する希土類元素
−鉄−ボロン系ならびに希土類元素−鉄−コバルト−ポ
ロン系の合金溶湯を、冷媒としてオイルを用いる液体急
冷法により繊維状に急冷固化させたものであり、その組
織は主にＮｉ２Ｐ　ｅ　、、Ｂ型化合物相と非平衡相か
らなり、急冷固化した状態で繊維軸に直角な方向の磁気
特性（保磁力、残留磁束密度）に比べ繊維軸長手方向の
磁気特性（保磁力、残留磁束密度）が格段に優れた性能
を示す異方性磁石である。

本発明の繊維状異方性永久磁石の合金組成は。

急冷固化時に主相としてＮａｚＦｅ＋＊Ｂ型化合物を形
成する合金系が望まれる。特にＮｄ、Ｐｒ。

Ｄｙ、ＨＯ、Ｔｂ、Ｌａ及びＣｅよりなる群から選ばれ
た希土類元素の一種又は二種以上を８〜３０原子％、Ｂ
を２〜２８原子％、Ｃｏを３０原子％以下、残部が実質
的にＦｅからなるものが望ましく、さらにはＮｄ、Ｐｒ
、Ｄｙ、ＨＯ、Ｔｂ。

Ｌａ及びＣｅよりなる群から選ばれた希土類元素の一種
又は二種以上を８〜２０原子％、Ｂを４〜１５原子％、
Ｃｏを３０原子％以下、残部が実質的にＦｅからなるも
のがより好ましい。特に、上記希土類元素の含有量のう
ち、Ｎｄが５０％以上含有しているものが好ましい。

また。上記組成に、Ｓｉ、Ａｊ、Ｎｂ、Ｚｒ。

Ｍｏ、Ｈｆ、Ｐ及びＣのうち一種又は二種以上を（１０
０１〜３原子％含んでいてもよい。

本発明における繊維の形状としては、断面力５楕円もし
くは円形であればよいが、円形に近い方が好ましい。

本発明でいう繊維の平均直径とは、繊維状磁石の一断面
中の最大径（長軸）と最小径（短軸）の平均を求め、そ
れを１０箇所測定して平均を求めた値をいう。この繊維
の平均直径の最大の径としては、異方性の磁気特性を得
るために１ｍｍまでであることが必要であり、また。最
小の径としては。

安定して製造されるために（１０５ｍｍまでであること
が必要である。

次に、本発明の繊維状異方性磁石を得るためには、例え
ば液体急冷法を採用すればよいが、その液体急冷法の冷
媒としてオイルを用いることが必要である。

この液体急冷法としては、例えば特開昭４９−１３５８
２０号公報で開示された方法など種々の方法を適用する
ことができるが、中でも好ましい方法としては、回転液
中紡糸法と呼ばれる特開昭５５−６４９４８号公報で開
示された方法があげられる。この方法は回転ドラムの中
に冷却液体を入れ、遠心力でドラムの内壁に液膜を形成
させ。

この液膜中に溶湯のジェットを噴出して断面が円形もし
くは楕円の急冷凝固繊維を製造する方法である。

本発明に用られるオイルとしては、種々のオイル、例え
ば各種焼き入れオイル、鉱物油、エステル系オイルや各
種シリコンオイルなどがあげられるが、溶湯中に含まれ
る多量の希土類元素との反応を避けるためＪＩＳ規格一
種から三種の鉱物系焼入油、ジメチルシリコンオイルや
メチルフェニルシリコンオイルなどの反応性の少ないオ
イルを用いる方が望ましい。また。オイルの粘性として
は、ｔｏｏｏｃｐ以下のものが好ましい。このオイルの
粘度が１０００ｃｐを超えるオイルを用いた場合は、溶
融状態で押し出した溶湯が冷媒中に安定して潜らず、十
分な急冷効果が得られにくくなるため、冷却固化された
繊維状の磁石の磁気特性が悪くなる傾向がある。

本発明により作製された繊維状異方性急冷磁石に適当な
熱処理を施すことにより、最大磁石エネルギー積をさら
に優れたものに改善することも可能である。このときの
熱処理の条件としては、例えば、３００〜８００℃の温
度で０．０１〜１０時間の条件を採用すればよい。

（実施例） 次に本発明を実施例により具体的に説明する。

実施例１ Ｎｄ１５原子％、Ｆｅ７５原子％、Ｂ１０原子％からな
る組成の合金を回転液中紡糸法により。

急冷凝固繊維を作製した。

すなわち、作製に用いた回転ドラム径を５００ｍｍφ、
紡出ノズル（石英）の孔径を１２５μｍとし、冷媒とし
て２０℃のジメチルシリコンオイル（粘性１０　Ｃｐ、
竹本油脂社製）を用いた。また。製造条件として吹き出
し圧力４．５気圧、ドラム回転数３０Ｏｒｐｍ、溶湯温
度１３５０℃、入射角６０度とした。

次に、得られた急・冷凝固繊維を樹脂に埋め込み光学顕
微鏡で断面を観察したところ、平均直径が１２０μｍの
円形断面を持った繊維であった。また。Ｃｕ−にα線を
用いてＸ線回折を行ったところ、組織は主にＮａ２Ｆｅ
＋ｍＢ相からなるＮｄ−Ｆｅ−８系急冷凝固繊維である
ことがわかった。

さらに得られた急冷凝固繊維を長さ１０ｍｍに切断した
ものを２′０本合わせて、ＶＳＭ（東栄株式会社製、Ｖ
ＳＭ−３３型）により室温で繊維軸に直角な方向（直角
方向）及び繊維軸長手方向（長手方向）の磁気特性を測
定した。得られたそれぞれの方向１ついての残留磁束密
度Ｂ　ｒ　（ｋＧ）及び保磁力ｉ　Ｈｃ　（ｋＯｅ）を
表１に示す。

なお、測定に用いた印加磁界は１５ｋＯｅである。

比較例１ 冷媒に温度４℃の水を用いた以外は実施例１と同じ回転
液中紡糸法により、急冷凝固繊維を作製した。

次に、得られた急冷凝固繊維を樹脂に埋め込み光学顕微
鏡で断面を観察したところ、平均直径が１２０μｍの円
形断面を持った繊維であった。

また。Ｃｕ−にα線を用いてＸ線回折を行ったところ、
組織は主に酸化物Ｎｄ２０５相と金属間化合物ＮｄｓＦ
ｅ＋ｓＢ和からなるＮｄ−Ｆｅ−８系急冷凝固繊維であ
ることがわかった。

さらに得られた繊維の磁気特性を実施例１と同様の方法
で測定した結果を表１に示す。

比較例２ Ｎｄ１５原子％、ｐｅ７５原子％、Ｂ１０原子％からな
る実施例１と同一組成の合金を単ロール急冷装置を用い
て急冷凝固薄帯を作製した。

すなわち、作製に用いた銅製ロール径を２０ｃｍとし、
紡出ノズル（石英）孔径を０，５ｍｎｎとし。

製造条件として吹き出し圧を０．５気圧、ロール回転数
を１０００ｒｐｍ、溶湯温度を１３５０℃とした。

次に、得られた急冷凝固薄帯を樹脂に埋め込み光学顕微
鏡で断面を観察したところ、１０点の断面の平均の厚さ
が約５０μｍであり、幅１〜２ＩＩＩＩの矩形断面を持
った薄帯であった。

また。Ｃｕ−にα線を用いてＸ線回折を行ったところ、
組織はＮｄ２Ｆｅｚ４Ｂ相と非晶質相からなるＮｄ−Ｆ
−ｅ−Ｂ系急冷凝固薄帯であることがわかった。− さらに得られた急冷凝固薄帯を長さ１０ｍｍに切断した
ものを１０枚合わせで、ＶＳＭにより薄帯の長手に直角
方向（直角方向）及び薄帯長手方向（長手方向）の磁気
特性を測定した。得られたそれぞれの方向についての残
留磁束密度Ｂ　ｒ　（ｋＧ）及び保磁力ｉ　Ｈｃ　（ｋ
Ｏｅ）を表１に示す。

なお、測定に用いた印加磁界は２０ｋＯｅである。

表１ 表１から明かなように、従来の液体急冷法により得られ
た比較例２の急冷薄帯は、それぞれの面内方向による磁
気特性（保磁力、残留磁束密度）の差がほとんどない等
方性磁石材料であることがわかる。− また。冷媒に水を用いた回転液中紡糸法で作製された比
較例１の急冷凝固繊維は、保磁力ならびに残留磁束密度
の値の小さいもであり、磁気特性の劣ったものであるこ
とがわかる。

さらに比較例１においては直角方向の磁気特性（保磁力
、残留磁束密度）と長手方向の磁気特性（保磁力、残留
磁束密度）がほぼ同等の値を示しており、異方性がない
ことがわかる。

これに対して、本発明である実施例１の急冷凝固繊維は
保磁力ならびに残留磁束密度の値が十分大きく、また。

直角方向の磁気特性（保磁力、残留磁束密度）に比べて
長手方向の磁気特性（保磁力、残留磁束密度）が格段に
優れた性能を示す異方性磁石材料になっていることがわ
かる。

比較例３ 孔径４５μｍφのノズルを用いて実施例１と同じ回転液
中紡糸法により、Ｎｄ１５原子％、Ｆｅ７５原子％、Ｂ
１０原子％からなる組成の合金の急冷凝固繊維の作製を
試み、実施例Ｉと同様にして得られた繊維の平均直径及
び磁気特性を測定した。

その結果、得られた繊維の平均直径は４２μｍであった
。

また。磁気特性は、繊維軸に直角ならびに長手方向とも
保磁力が３ｋｏｅ以下であり、溶融状態で押し出した溶
湯が冷媒中に安定し て潜らず十分な急冷効果が得られないため、冷却固化さ
れた繊維の磁気特性は非常に悪いものであった。

比較例４ 孔径１１００μｍφのノズルを用いて実施例１と同じ回
転液中紡糸法により、Ｎｄ１５原子％。

Ｆｅ７５原子％、Ｂ１０原子％からなる組成の合金の急
冷凝固繊維の作製を試みた。

その結果、得られた繊維の平均直径は１２００μｍであ
り、冷媒にシリコンオイルを用いたにもかかわらずかな
り表面酸化が生じていた。

次に、実施例１と同様にして磁−気特性を測定した結果
、繊維軸に直角な方向及びび繊維軸長手方向の保磁力と
も約５ｋＯｅであり、磁気特性に異方性がない繊維状磁
石になっていた。

上記の比較例３及び４は、いずれも本発明の範囲外であ
り、冷媒にオイルを用いた液体急冷法により作製された
繊維状磁石の磁気特性が本発明である実施例１に比べて
悪いものになっていることが明らかである。

実施例２−．−９ 表２に示す組成からなる合金について実施例１と同じ方
法で急冷凝固繊維を作製した。

また。作製した繊維について実施例１と同じ方法で測定
した平均直径及び磁気特性ついても表２に示す。

（以下余白） 表２の結果より、本発明である実施例２〜９の繊維状磁
石は、繊維軸に直角方向の磁気特性６（保磁力、残留磁
束密度）に比べて繊維軸長手方向の磁気特性（保磁力、
残留磁束密度）が格段に優れた性能を示す異方性磁石材
料になっていることが明らかである。

（発明の効果） 本発明の繊維状の磁石は、急冷凝固状態のままで繊維軸
長手方向に異方性の優れた磁気特性を有しているので、
異方性ボンド磁石の磁性粉材料として応用可能である。

また。本発明の繊維状の磁石の製造方法は、液体急冷法
を採用したので、上記繊維状の磁石を容易に、かつ多量
に、しかも安価に生産することができる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　Ｎｄ、Ｐｒ、Ｄｙ、ＨＯ、Ｔｂ、Ｌａ及びＣよ
   りなる群から選ばれた希土類元素の一種又は二種以上と
   、Ｆｅ及びＣｏの一種又は二種と、Ｂとからなり、平均
   直径が約５０〜１０００μｍの繊維状で、かつ磁気異方
   性を有することを特徴とする繊維状異方性永久磁石。
2. （２）　Ｎｄ、Ｐｒ、Ｄｙ、ＨＯ、Ｔｂ、Ｌａ及びＣｅ
   よりなる群から選ばれた希土類元素の一種又は二種以上
   と、Ｆｅ及びＣＯの一種又は二種と、Ｂとらなる合金を
   溶融状態でオイル中に押し出して繊維状に冷却固化させ
   ることを特徴とする請求項１記載の繊維状異方性永久磁
   石の製造方法。