JPH0418705A - 永久磁石の製造方法 - 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、希土類元素と遷移金属とボロンを基本成分と
する永久磁石の製造方法に関するものである。

［従来の技術］ 従来、希土類−遷移金属−ボロン系の永久磁石には次の
４通りの方法による磁石が報告されている。

（１）粉末冶金法に基づく焼結法による磁石。

（参考文献１） （２）アモルファス合金を製造するのに用いる急冷薄帯
製造装置で厚さ３０μｍ程度の急冷薄片を作り、その薄
片を樹脂で結合する磁石。　（参考文献２） （３）（２）の方法で使用した同じ薄片を、２段階のポ
ットプレス法で機械的配向処理を施した磁石。　（参考
文献３） （４）鋳造インゴットを１段階の熱間加工により、機械
的配向を施し、さらに熱処理を施した磁石。

（参考文献４） 参考文献　１．特開昭５９−４６００８号公報／ノ　　
　２．特開昭５９−２１１５４９号公報／／３．特開昭
６０−１００４０２号公報〃４．特開昭６３−１５１９
０５号公報次に上記の従来方法について説明する。

先す（１）の焼結法では、溶解・鋳造により合金インゴ
ットを作製し、粉砕して適当な粒度（数μｍ）の磁石粉
を得る。磁石粉は成形助材のバインダーと混練され、磁
場中でプレス成形されて成形体ができあがる。成形体は
アルゴン中で１１０°Ｃ前後の温度で１時間焼結され、
その後室温まで急冷される。焼結後、６００°Ｃ前後の
温度で熱処理することにより保磁力を向上させる。

（２）メルトスピニング法による急冷薄片を用いた樹脂
結合方法では、先ず急冷ＶｊＷＩ製造装置の最適な回転
数でＲ−ＴＭ−Ｂ合金の急冷薄帯をつくる。得られた厚
さ３０μｍのリボン状薄帯は、直径が１００ＯＡ’以下
の結晶の集合体であり、脆くて割れ易く、結晶粒は等方
向に分布してｌ、ｓるので、磁気的にも等方性である。

この薄帯を適当な粒度に粉砕して、樹脂と混練してプレ
ス成形する。

（３）の製造方法は、　（２）におけるリボン状急冷薄
帯あるいは薄片を、真空中あるいは不活性雰囲気中で２
段階ホットプレス法と呼ばれる方法で緻密で異方性を有
するＲ−ＴＭ−Ｂ磁石を得るものである。

このプレス過程では一軸性の圧力が加えられ、磁化容易
軸がプレス方向と平行に配向して、合金は異方化する。

尚、最初のメルトスピニング法で作られるリボン状薄帯
の結晶粒は、それが最大の保磁力を示すときの粒径より
も小さめにしておき、後のホットプレス中に結晶粒の粗
大化が生じて最適の粒径になるようにしておく。

（４）の製造方法は、　（１）と同様に溶解・鋳造によ
り作製した合金インゴットを、真空中あるいは、不活性
ガス雰囲気中で熱間加工することにより異方性を有し、
かつ熱処理に良好な磁気特性を有するＲ−ＴＭ−Ｂ磁石
を得るものである。

この方法では、異方性方向は（３）と同じく加工方向に
あるが、熱間加工は一段階のみでよく、結晶粒も、加工
によりむしろ小さくなるという違いがある。

［発明が解決しようどする課Ｍ］ 前述の従来技術を用いることにより一応Ｒ−ＴＭＢ系永
久磁石は製造できるが、これらの製造方法には次のよう
な欠点を有している。

（１）の焼結法は、合金を粉末にすることが必須である
が、Ｒ−Ｔ　Ｍ−Ｂ系永久磁石は酸素に対して非常に活
性であり、そのため、粉末にするという工程を経ると表
面積が増え、酸化が激しくなり焼結体中の酸素温度はど
うしても高くなってしまう。また、粉末を成形するとき
に、たとえばステアリン酸亜鉛のような成形助材を使用
しなければならない。これは焼結工程で前もって取り除
かれるのではあるが、散開は磁石の中に炭素の形で残っ
てしまう。この炭素はＲ−Ｔ　Ｍ−Ｂ系永久磁石の磁気
性能を低下させてしまい好ましくない。

成形助材を加えてプレス成形した後の成形体はグリーン
体と言われる。これはたいへん脆く、ハンドリングが難
しい。従って、焼結炉にきれいに並べて入れるのは相当
の手間がかかることも大きな欠点である。

また、異方性の磁石を得るためには磁場中でプレス成形
しなければならず、磁場電源、コイルなどの大きな装置
が必要となる。

以上の欠点があるので、−船釣に言ってＲ−ＴＭＢ系の
焼結磁石の製造には高価な設備が必要になるばかりでは
なく、生産効率も悪くなり、磁石の製造コストが高くな
ってしまう。従って、比較的原料の安いＲ−ＴＭ−Ｂ系
磁石の長所を活かすことができるとは言い難い。

次に、　（２）並びに（３）の方法であるが、これらの
方法は真空メルトスピニング装置を使用するが、この装
置は現在ではたいへん生産性が悪くしかも高価である。

（２）の方法は原理的に等方性であるので、低いエネル
ギー積であり、ヒステリシスループの角形性も良くない
ので温度特性に対しても、使用する面においても不利で
ある。

（３）の方法では異方性の磁石が得られるが、ホットプ
レスを２段階に使うので、実際に量産を考えると大変に
非効率になることは否めないであろう。

また、この方法では高温、たとえばｓ　ｏ　ｏ　’ｃ以
上では結晶粒の粗大化が著しく、それによって保磁力が
極端に低下し、実用的な永久磁石にはならない。

（４）の方法は、粉末工程を含まず、ホットプレスが一
段階でよい為に、最も製造工程が簡略化されるが、性能
的には（１）（３）に比してやや劣るという問題があっ
た。

本発明は、以上の従来技術のうち特に（４）の性能面で
の欠点を解決するものであり、その目的とするところは
、高性能且つ低コストなＲ−ＴＭＢ系永久磁石を提供す
るところにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は希土類元素（ただしＹを含む）と遷移金属とボ
ロンを基本成分とする合金を鋳造した後、熱間加工する
工程と熱処理工程を含む永久磁石の製造方法において、
上記鋳造工程において、鋳造金型の冷却能を、金型上部
で大きく下部で小さくなるようにしたことを特徴とする
永久磁石合金インゴットの製造方法である。

［作用］ 本発明者らは、数多くのＲ−Ｆｅ−Ｂ系鋳造合金を評価
し、Ｐｒ−Ｆｅ−Ｅ系合金に適当な熱処理を加えれば高
い保磁力が得られることを知見し、更に、この合金を基
にホットプレスによる機械的配向処理、添加元素による
磁気特性の改善効果を研究し、高性能の永久磁石の製造
法を知見した。

しかし上記の方法に於て、鋳造時に上下方向での冷却能
に差の無い鋳造金型を使用した場合、インゴット上部組
織と下部組織では下部に対し上部の結晶粒径が大きくな
り、不均一な組織となってしまう。特にインゴットが大
型化するにつれてこの傾向は顕著になる。これは注湯時
に鋳型が溶湯によって加熱されるため、インゴット下部
で得られる熱移動量よりも上部で得られる熱移動量が小
さくなり、かつ注湯時間がかかるにつれて溶湯の湯温が
下がる結果過冷度が減少するためである。

この結果得られる」二部組織の結晶粒の粗大化は熱間加
工性の低下、保磁力の低下などを招き、且つインゴット
全体として不均一な磁気特性を招く原因となる。

そこで本発明者らは、上下方向の冷却能が上部はど大き
くなるような鋳造鋳型を使用することにより、微細で均
一な柱状晶組織からなるインボッｌ−を得た。この様に
して得られた鋳造インゴットに対し、熱間加工工程及び
熱処理工程を施すことにより高性能な永久磁石が得られ
る。

以下実施例について述べる。

［実施例］ 以下実施例について述べる。第１図には本発明の永久磁
石合金の製造工程を示す。なお、この実施例により本発
明が限定されるものではない。

（実施例１） 第１表に示した組成となるように、各元素を秤量し、ア
ルゴンガス雰囲気中でセラミック坩堝中で銹導加熱炉に
より原料を溶解し、得られた溶湯を第２図の様な断面形
状をしたＣｕ製金型（金型Ａ）中に注湯する。第２図の
金型は、その厚みが上部はど厚くなり、冷却能が大きく
なるように設計された金型である。また第３図のように
金型上部に水冷ジャケットを付けて下部に比べて上部の
冷却能を大きくした鋳型（金型Ｂ）での鋳造も行った。

この様にしで作られたインゴットと、第４図の様な通常
の鋳型（金型Ｃ）で作られたインゴットの粒径をそれぞ
れの組成について上部、中部、下部組織について測定し
た結果を第２表に示す。

なお、表中の粒径の単位はμｍである。

第１表 第２表 以上のようにいずれの組成の合金インゴットにおいても
金型上部の冷却能を大きくした金型Ａ、　　Ｂを用いた
方が均一な粒径が得られている。

第３表 上記のようにして得られた組成ａのインゴット 各部について１０００℃で２４時間の熱処理を施した後
さらに４７５°Ｃ２時間の熱処理を加えた場合の磁気特
性を第３表に示す。

以上のように金型Ａ、　　Ｂの様な鋳型を用いることに
より、磁気性能においてもインゴット上部の性能が改善
され、インゴット各部に於て均一な値が得られる。

（実施例２） 上記実施例１に示した組成ａの合金を、実施例１と同様
に金型Ａ、　　Ｂ、　　Ｃにそれぞれ鋳造してインゴッ
トを得た後、それぞれのインゴットの上、中、下部に９
５０°Ｃで７５％の熱間圧延を施し、その後９５０°Ｃ
で４時間熱処理後、更に４７５℃で２時間の熱処理を加
え、磁気性能を測定した。

その結果を第４表に示す。

第４表 以上のように金型上部の冷却能を大きく、下部を小さく
した鋳型を用いた場合、熱間加工後の磁気性能において
も均一で良好な磁気性能が得られることが分かった。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、金型上部の冷却能を
、下部に比較して大きくすることによって、従来の鋳造
法の欠点であった磁気特性の改善が鋳造組織の微細かつ
均一化によってなされ、焼結による磁石と同等、もしく
はそれ以上の性能を得ることが出来る。そのため、製造
工程の短縮といった鋳造法の長所が更に助長される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のＲ−Ｆｅ−Ｂ系磁石の製造工程図、第
２図は」二部を厚くした鋳造金型（金型Ａ）の概略図、
第３図は上部に水冷ジャケットをつけた鋳造金型（金型
Ｂ）の概略図、第４図は通常の鋳造金型（金型Ｃ）の概
略図である。 ２０１．３０１，４０１・＝Ｃｕ製金型２０２．３０２
，４０２・・・インゴット３０３・・・水冷ジャケット −１５〜

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　希土類元素（ただしＹを含む）と遷移金属とボロンを
   基本成分とする合金を鋳造した後、熱間加工する工程と
   熱処理工程を含む永久磁石の製造方法において、上記鋳
   造時に、鋳造金型の冷却能を金型上部で大きく、下部で
   小さくなるようにしたことを特徴とする永久磁石の製造
   方法。