JPH03295202A - 温間加工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、遷移金属、硼素から実質的になる永久
磁石であって温間加工によって磁気異方性を付与する温
間加工磁石の改良に関し、とくに適量のＡＩを添加する
ことによって加工性を向上して割れがなく且つ配向性を
向上して良好な磁気特性を有する永久磁石とその製造方
法に関する。

［従来の技術］ 希土類、遷移金属、硼素から実質的になる永久磁石（以
下Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石と呼ぶ）は安価で且つ高磁気特
性を有することで注目を集めている。それは、この合金
系では、正方晶系の結晶構造を持ったＲ２Ｔｌ４Ｂで表
される優れた磁気特性を有する金属間化合物か発現する
からである。この金属間化合物は、室温ではａ軸及びＣ
軸の格子定数はそれぞれａ＝０．８７８ｎｍ、ｃ＝１．
２１８ｎｍである。

この系の磁気異方性磁石の製造法には、従来からの粉末
冶金を踏襲した焼結磁石の製造方法と急冷法による温間
加工磁石の製造方法に大別される。

第１のプロセスは、特開昭５９−４６００８号公報及び
同５９−６４７３３号公報に記載されているように、Ｒ
−Ｔ−Ｂ系合金を粉砕した後、磁場中で配向させながら
成形を行い、焼結処理及び時効熱処理を経て焼結磁石と
する方法である。

第２のプロセスは、例えば特開昭６０−１００４０２号
公報に記載されているようにＲ−Ｔ−Ｂ系合金の溶湯を
急冷して非晶質と微結晶からなる急冷薄帯を７００℃以
上の温度でホットプレスもしくはＨＩＰで高密度化した
圧密体を更に７００℃以上の温度で据込み加工を施し圧
縮方向に異方性を付与した温間加工磁石を得る方法であ
る。

［発明が解決しようとする問題点］ 第１のプロセスで得られる焼結磁石では、エネルギー積
が３５〜４０　ＭＧ−Ｏｅの高い磁気特性が得られるが
、磁場の中で成形するという面倒な工程が必須であり磁
石の形状に制約を受ける。

一方、第２のプロセスによれば、温間で塑性加工を施す
ことにより磁気異方性化は可能で、磁気異方性は塑性流
動と直角な方向（結晶粒の配向性）に密接な相関関係が
ある。この温間加工磁石の磁気特性は高いところでは４
０ＭＧ−Ｏｅ以上のエネルギー積が得られるか、塑性流
動が不均一であるために磁気特性が大きくばらつくとい
う問題点がある。また、不均一変形は塑性加工における
被加工物のバルジ現象（端縁部が樽形に変形する。）に
よって端縁部に大きなりラックを生じてしまう。これら
は、温間加工の際の磁粉間の摩擦によるもので、このた
め著しい不均一変形が生じるものである。このことは、
製品としての磁石を得ようとする場合には大きな問題点
となる。

本発明は、上記従来からの問題点に鑑みてなされたもの
で、Ｒ−Ｔ−Ｂ系の温間加工磁石において塑性加工を容
易にして割れのないものを得るとともに、均一な配向を
得て磁気特性が良好なものを提供することを目的とする
。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は上記の目的を達成するために、下記のような技
術的手段を用いた。すなわち、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金（Ｒは
Ｙを含む１種または２種以上の希土類元素、Ｔは遷移金
属、Ｂは硼素）の溶湯を超急冷凝固して薄帯または薄片
を得て、粉砕して磁性粉末を得た後、６００℃〜８００
℃での温間加工により磁気異方性を付与し最終工程終了
後の異方性磁石の平均結晶粒径が０．０２〜０．５μｍ
に制御した温間加工磁石の製造方法において、前記磁性
粉末にＡｌの金属粉末及び金属チップを混合することを
特徴とする温間加工磁石の製造方法である。

本発明の温間加工磁石の製造方法において、Ａｌの添加
量は磁性粉末に対して０．０５〜５ｗｔ％に設定するこ
とが望ましい。この添加量が０．０５ｗｔ％　未満であ
ると充分な添加効果がみられず、温間加工磁石の塑性変
形を均一にすることが出来ない場合があり、５　ｗ　ｔ
％を超えると、単位体積当りの磁性粉末の量が減少して
充分な磁気特性が得られない場合がある。

本発明において、平均結晶粒径は超急冷法による磁石の
特徴として微細である。平均結晶粒径が０．０２μｍ未
満の超微細結晶を工業的に安定して得ることは現時点で
の技術では困難であり、また平均結晶粒径が０．５μｍ
を越えると、保磁力ｉＨｃが低下して好ましくない。

また、塑性加工を施す温度としては、６０ｏ℃〜ＳＯＯ
℃が好ましく、さらには６７０℃〜８００℃が最も望ま
しい。

つまり、６００℃以下では塑性変形に重要なＲリッチな
液相がフレーク内部の結晶粒界に発生しないため磁石に
磁気異方性を付与することが出来ず、また加工時の変形
抵抗も高く割れも多数発生する。６００℃以上では、Ｒ
リッチな液相が発生するために初めて磁気異方性化が可
能となる。

また、Ａｌの融点は６７０℃であるため、加工温度が６
７０℃以上では、フレーク界面に存在する溶融状態のＡ
ｌの潤滑効果により不均一な塑性流動が改善されるため
に結晶粒の配向を顕著に向上させ、その結果良好な磁気
特性が得られ、また変形抵抗は低下して加工性が向上す
る。

ここで結晶粒の配向度はＸＮ１回折によって測定するこ
とができる。即ち、先ず等方性の試料においてデイフラ
クトメータで各回折面のＸ線回折強度を測定し、ついで
異方性化させた温間加工磁石から切り出した試料を測定
し、その回折強度を等方性試料の強度で規格化する。規
格化した値を各回折面が０面となす角度についてプロッ
トし、ガウス分布で近似して、その角度分散で結晶配向
性を評価できる。

従来の温間加工磁石での角度分散は磁石表面において３
０度以上であり、結晶の配向が不十分であり満足する磁
気特性が得られなかったが、本発明ではこの角度分散は
３０度未満となり良好な結晶配向性が得られ、高磁気特
性を実現することが可能となった。

また、８００℃以上になると急速な結晶粒成長が生じる
ため、磁石の平均結晶粒径は０．５μｍを越え、保磁力
は急激に低下してしまい、また割れも多数発生するので
、磁気特性と加工性の両面から好ましくない。

［作用］ 以上のように構成した本発明による磁石において、磁性
粉末にＡｌの金属粉末を混合して温間で塑性加工が行わ
れるので、溶融状態のＡｌが潤滑剤として作用し、その
ために塑性流動が改善されて、均一な塑性変形となり磁
石の磁気特性か向上し被加工性も良好となる。

［実施例コ 以下実施例により本発明を具体的に説明する。

（実施例１） Ｎ　ｄ　１４．５　Ｆ　ｅ　ｂａｌ　Ｃｏ　７．５６８
６なる組成の合金をアーク溶解にて作製した。本合金を
Ａｒ雰囲気中で周速が３０ｍ／秒で回転する単ロール上
に噴出して約３０μｍの厚さを持った不定形のフレーク
状薄片を作製した。Ｘ線回折の結果、非晶質と結晶質の
混合物であることが分かった。ついで、フレーク状の薄
片を５００μｍ以下に粉砕した磁性粉末を作製した。こ
の磁性粉末に、Ａｌの金属粉末を０．５ｗｔ％添加した
もの（本発明）と無添加のもの（比較例）を、それぞれ
Ｖ型混合機により磁性粉末とＡｌ粉末とが一様になるよ
うに混合した。これらの混合粉末を成形圧６トン／Ｃｍ
２で金型成形をして密度が約５．７ｇ／ｃｃで直径２８
ｍｍ、高さ４６ｍｍの成形体を作製した。

得られた成形体を７００℃，２ｔ−ン／ｃｍ２てホット
プレスし、密度が約７．６ｇ／ｃｃと高密度の直径３０
ｍｍ、高さ３０ｍｍの成形体を得た。

更に７００′Ｃて加工率（据込み前と据込み後の高さの
減少率）７５％まで磁石に温間加工を施して磁気異方性
を付与した。

この磁石から切り出した試料をＥＰ〜ＩＡで分析したと
ころ、Ｎｄリッチな結晶粒界相にＡｌが含まれているこ
とが分かった。

また、加工後の磁石から測定試料を切り出し磁気特性と
結晶配向性を示す角度の分散値を測定した。磁気特性と
角度の分散値を第１表に示す。ここで角度の分散値は数
値が小さいほど結晶の配向度が高くなることを示す。

第１表 第１表より明らかなようにＡｌの添加により温間加工時
の塑性流動性が改善されて結晶の配向性が良好となり、
磁気特性が顕著に向上することが分かる。

（実施例２） 実施例１と同様の合金組成の磁性粉末に、Ａｌの金属粉
末を０ｗｔ％、０．０３ｗｔ％、　　０．　０５ｗｔ％
、Ｏ，１ｗｔ％、１，０ｗｔ％、３，０ｗｔ％、５．０
ｗｔ％、８，０ｗｔ％の８段階に分けて添加し、それぞ
れ■型混合機により磁性粉とＡｌ粉末とが一様になるよ
うに混合した。これらの混合粉末を成形圧６トン／　ｃ
　ｍ２で金型成形をして密度が約５．７ｇ／ｃｃで直径
２８．ｍｍｔ高さ４６ｍｍの成形体を作製した。得られ
た成形体を７００℃、２トン／ｃｍ２でホットプレスし
、密度が約７．６ｇ／ｃｃと高密度の直径３０ｍｍ、高
さ３０ｍｍの成形体を得た。

更に７００℃で加工率（据込み前と据込み後の高さの減
少率）７５％まで磁石に温間加工を施して磁気異方性を
付与し、加工後の磁石から測定試料を切り出し磁気特性
と結晶配向性を示す角度の分散値を測定した。磁気特性
と角度の分散値の測定結果を表２に示す。

（以下余白） 表２ １．０　　　　　　　　　１２．０　　　１８．７　　
３４．１　　　　２１３．０　　　　　　　　１２．０
　　　１８．９　　３４．０　　　　２１５、Ｏ１１，
９１９，０３３，４２１ ８、Ｏｌ　　　１０．５　　　１８．５　　２５．０　
　　２４表２よりＡｌの添加量が０．０５ｗｔ％未満で
は磁気特性に変化はみられないが、添加量が０．０５〜
５ｗｔ％では、とくに４π１ｒが向上し良好な磁気特性
が得られ、Ａｌ添加による効果が認められた。また、添
加量が５　ｗ　ｔ％以上になると単位体積当りの磁気特
性を担う磁性合金の占める割合が減少するために４πＩ
ｒは著しく低下した。

（実施例３） 実施例１と同様の温間加工方法により、据込み加工温度
を５５０°Ｃ，６００℃，７００℃、８００℃、８５０
℃の５段階に変化させ、据込み加工を行った。”加工時
の変形抵抗と加工率との関係を記録紙より算出し、まと
めた結果を表３に示す。ここで加工時に磁石に割れが発
生したものにはＸ印とし、それ以外のものについては加
工率３０％の時の変形抵抗（ｔｏｎ／ｃｍ２）とした。

表３ 加工温度 （℃）０ ５８０　　　　　　× ６００　　　　’２．０３ ７００　　　．１．１３ ７５０　　　　１　、１０ ５０ × Ａｌ添加量（ｗ℃％） ０．５　　　１．０　　３．Ｏ Ｘ　　　　Ｘ　　　　× ２．００　　１．９８　　１．９５ ０．９７　　０．８８　　０．８５ ０．９９　　０．９８　　０．８９ ５．０ × １．９０ ０．８１ ０．８４ × × 加工温度５５０℃では変形抵抗かなり大きく磁石に割れ
が発生した。一方８５０℃においても変形抵抗は著しく
増大し磁石に多数の割れが発生した。

従って、本発明に係わる温間加工は約り００℃〜約８０
０℃が好ましい。

［発明の効果コ 本発明によれば、温間加工磁石において従来不十分であ
った成形性が改善されると同時に磁気特性が著しく向上
した異方性磁石が得られる。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）遷移金属Ｔを主成分とし、イットリウムを含む希
   土類元素Ｒ及び硼素Ｂを含有するＲ−Ｔ−Ｂ系合金であ
   って、磁気的異方性を有する平均結晶粒径が０．０２〜
   ０．５μｍの微細な結晶粒を有する温間加工磁石におい
   て、結晶粒界相がＡｌを含むＲ（希土類元素）リッチ相
   からなり、磁気的な異方性が温間または熱間での塑性加
   工により付与されることを特徴とする温間加工磁石。
2. （２）遷移金属Ｔを主成分とし、イットリウムを含む希
   土類元素Ｒ及び硼素Ｂを含有するＲ−Ｔ−Ｂ系合金であ
   って、磁気的異方性を有する平均結晶粒径が０．０２〜
   ０．５μｍの微細な結晶粒を有する温間加工磁石におい
   て、Ｘ線回折による結晶のＣ軸からの結晶配向の角度分
   散が磁石表面おいて３０度未満であることを特徴とする
   温間加工磁石。
3. （３）遷移金属Ｔを主成分とし、イットリウムを含む希
   土類元素Ｒ及び硼素Ｂを含有するＲ−Ｔ−Ｂ系合金の溶
   湯を急冷凝固して薄体または粉体を得て、それを温間加
   工により磁気異方性を付与させる温間加工磁石の製造方
   法において、磁性粉末にＡｌの金属粉末及び金属チップ
   を０．０５〜５ｗｔ％混合分散して、温間で塑性加工を
   施し異方性を付与することを特徴とする温間加工磁石の
   製造方法。
4. （４）前記温間加工が６００℃〜８００℃の温度で行う
   ことを特徴とする特許請求項第２項記載の温間加工磁石
   の製造方法。