JPH06140223A - リング状磁石材料の製造方法 - Google Patents

リング状磁石材料の製造方法

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JPH06140223A
JPH06140223A JP3359901A JP35990191A JPH06140223A JP H06140223 A JPH06140223 A JP H06140223A JP 3359901 A JP3359901 A JP 3359901A JP 35990191 A JP35990191 A JP 35990191A JP H06140223 A JPH06140223 A JP H06140223A
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谷 彰 彦 柳
Kazuhiko Morishita
下 和 彦 森
Tomohiro Nishiyama
山 智 宏 西
Noboru Harada
田 昇 原
Ichiro Takasu
須 一 郎 高
Yoshikazu Tanaka
中 義 和 田
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は希土類系磁石材料でリング状磁石形
状を成形するにあたり、径方向一軸異方性に優れた永久
磁石材料を安価に製造することのできる方法を提供する
ことを目的とする。 【構成】 本発明はリングローリングまたはフォージン
グ可能で、被塑性加工材を密封収納するリング状溝を内
包するリング状金属製容器にRFeB系(Rは希土類元
素を示す)磁石材料の合金粉末を充填封入し、500℃
以上液相線以下の温度域においてリング上下巾方向に塑
性変形を抑制しつつリング径方向に加圧塑性加工させ、
周方向に塑性流れを形成することにより、上記容器内の
被塑性加工材を実質的に径方向一軸に異方化させること
を特徴とするリング状磁石材料の製造方法にある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、モータ、アクチュエー
タ、コンピュータ周辺機器などいわゆるエレクトロニク
ス、メカトロニクスの分野で実用に供される希土類−遷
移金属−半金属系の永久磁石材料をリング形状に成形す
る製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に永久磁石材料は、その固有の特性
により、各種エレクトロニクス、メカトロニクスの分野
で目的に応じて使用されており、その要求される特性は
益々高性能化しつつある。高性能永久磁石材料として
は、Sm−Co系、R−Fe−B(Rは希土類元素)系
があり、前者は希少なかつ高価な元素からなる一方、資
源的に豊富で工業的に有利な後者の希土類系磁石が近年
注目され、数多くの研究もなされている。後者の磁石材
料としては従来Nd−Fe−B系、Pr−Fe−B系が
代表的なものである。このような希土類系磁石には等方
性磁石と異方性磁石とがあり、異方性磁石を得るために
は成形の段階で塑性加工することが必要である。たとえ
ばNd系永久磁石は粉砕粉あるいは超急冷粉を出発原料
として、1000℃から1200℃付近で焼結したり、
700℃付近で熱間押し出しなどにより塑性加工してい
る。Pr系永久磁石においてはNd系と同様に粉砕粉を
焼結あるいは熱間押し出ししたり、または鋳造塊中の柱
状晶部分のみを切りだして圧延することにより塑性加工
し、異方性磁石として製造されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記希
土類系磁石材料においては圧縮方向に磁化容易軸方向で
あるC軸が揃い異方化するため、従来の技術たとえば粉
砕粉・磁場中プレス焼結という工法ではその磁気的性質
は一軸異方性であるが、径方向に一軸に異方化されたリ
ング状の永久磁石は得られない。また、熱間押し出し法
においても径方向および周方向に加圧塑性加工されるた
め、磁石としての異方性は面内等方性であり、一軸異方
に優れた異方性は得られない。他方、圧延工法は加圧方
向に垂直な方向に異方化するものの、実用で強く要求さ
れるリング状磁石においての径方向に実質的に一軸に異
方化した永久磁石を得ることはできない。
【0004】リング状径方向一軸異方性を製造する方法
としては後方押出が唯一用いられているが、リング径が
ダイス形状に支配されるため、種々の寸法のリング状磁
石材料を製造するにはコスト高となるとともに、潤滑が
必要で、圧下率が低く、直接薄板のリング状に加工でき
ないなど工業的生産に不適である。そこで、本発明は希
土類系磁石材料でリング状磁石形状を成形するにあた
り、径方向一軸異方性に優れた永久磁石材料を安価に製
造することのできる方法を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明はリングローリン
グまたはフォージング可能で、被塑性加工材を密封収納
するリング状溝を内包するリング状金属製容器にRFe
B系(Rは希土類元素を示す)磁石材料の合金粉末を充
填封入し、500℃以上液相線以下の温度域においてリ
ング上下巾方向に塑性変形を抑制しつつリング径方向に
加圧塑性加工させ、周方向に塑性流れを形成することに
より、上記容器内の被塑性加工材を実質的に径方向一軸
に異方化させるリング状磁石材料の製造方法にある。
【0006】
【作用】本発明によれば、金属製容器内に合金粉末を充
填するので、固形環状体の冷間転造に使用されるリング
ローリングまたはリングフォージングによる成形方法を
採用することができる。ここで、金属製容器および内部
の合金粉末は、リング上下巾方向に塑性変形を抑制しつ
つリング径方向に加圧されると、合金粉末にはリング周
方向に塑性流れが生じつつリング径方向に塑性加工され
ることになる。したがって、RFeB系(Rは希土類元
素を示す)磁石材料の合金粉末は圧縮方向に磁化容易軸
方向であるC軸が揃い異方化するため、径方向一軸異方
性化したリング状永久磁石材料を得ることができる。
【0007】本発明が適用されるRFeB系磁石材料と
しては従来Nd−Fe−B系、Pr−Fe−B系が代表
的なものであり、粉砕粉末、急冷粉末、ガスアトマイズ
粉末が使用される。他方、金属製容器としては密封充填
される磁石材料と同等の圧延特性を有する材料を使用す
るのが好ましく、通常ステンレス鋼を使用する。金属製
容器に内包されるリング状溝は全体としてリング状をな
す肉厚環状部にその中央部を周方向に穿設して形成さ
れ、上記合金粉末を充填後リング状溝上部に蓋体を溶接
固定して密封できるようになっている。かかる金属製容
器は塑性加工後内部のリング状磁石材料を取り出すた
め、外殻除去してもよいが、金属製容器材料に非磁性材
を使用してそのまま磁石材料として使用するのが生産コ
ストの低減に役立つ。上記リングローリングまたはリン
グフォージングによる成形は500℃以上液相線以下の
温度域において行われる。通常、500℃未満では塑性
加工による異方性化効果が充分に発揮されず、1100
℃以上では液相線以上であるからである。本発明におい
て、成形製品の寸法精度を向上させるために、上記リン
グ状金属製容器に上記合金粉末を封入前にリング形状に
焼結成形し、または冷間静水圧プレスによりリング形状
に予備形成を施すことにより充填密度を98〜100%
に向上させるのが好ましい。上記焼結成形または予備成
形は合金粉末を金属容器内に充填密封した後に行うよう
にしてもよく、特にRFeB系(Rは希土類元素を示
す)磁石材料の合金粉末は焼成中に酸化し易いので、通
常真空炉で焼成されるが、上記金属製容器内には充填密
封後は通常の大気炉において焼成することができる利点
がある。上記加圧塑性加工後400℃以上700℃以下
の温度において磁気特性向上のための熱処理を施すのが
好ましい。
【0008】
【発明の効果】以上本発明の製造方法によれば、熱間前
方押出しなどの方法では不可能であった径方向に実質的
に一軸異方性を有したリング状の永久磁石の製造が可能
になるとともに、粉末を出発原料とするため、圧延・押
出などにおける最先端部・最後端部の不健全部の歩留ま
り低下を引き起こすことがなく収率よく、製造できる。
また、後方押出のようにダイス寸法に規制されず、圧下
率を変更することにより種々のリング状磁石が容易に製
造できるので、工業的価値は大なるものである。
【0012】
【実施例】図1は本発明方法によりリングローリングに
付される前の金属製容器とリングローリング後の金属製
容器の半断面斜視図で、図2は図1に示す金属製容器を
リングローリングするための転造装置を示す正面図
(a)と平面図(b)である。図面に示すように、金属
製容器1は全体として環状をなし、その環状部11中央
には全周にわたって延びるリング状溝12が形成され、
その上端開口を環状の蓋体13にて封鎖され、溶接にて
密封固定されるようになっている。このリング状溝には
RFeB系磁石材料粉末等2が充填される。この金属製
容器1はリング上下巾方向に塑性変形を抑制しつつリン
グ径方向に加圧する周面溝加工されたワーキングロール
3とその対向側に配置される一対のバックアップロール
4との間に配置されたマンドレル5に挿通し、金属製容
器1の外周面に上記ワーキングロール3を噛み合わせ、
金属製容器1を転造できるようになっている。
【0013】(実施例1)図3に示す粉度分布のPr
17.4Fe76.24.9 Cu1.5 ガスアトマイズ粉末を外径
72mm内径48mm高さ20mmの金属製容器(その
断面形状を図4(a)に示す)のリング溝内充填封入
し、650℃に加熱保持後上記図2に示す転造装置を用
い、径方向に歪み速度10sec-1で温間ローリングし
た。得られた塑性加工リングの断面を図4(b)に示
す。その時の圧縮比は40%で、各方向の最大磁気エネ
ルギ積を表1に示す。
【0014】(実施例2)Pr15.7Fe77.85 Cu
1.5 磁石材料の製造において、母材合金粉末をリング形
状に1000℃で1時間焼結成形したのち、外径70m
m内径40mm長さ24mmリング状該金属製容器(そ
の断面形状を図5(a)に示す)に充填封入し、650
℃において図2に示す転造装置を用い、リング径方向よ
り歪み速度10sec-1で加圧塑性加工させ、図5
(b)に示す断面形状のリングを得る。その時の圧縮比
は40%で、各方向の最大磁気エネルギ積を表2に示
す。
【0015】(実施例3)Pr21.3Fe145 Cu1.5
磁石材料の製造において、母材合金粉末をリング形状金
属製容器に充填封入し、700℃において温間プレスで
予備成形したのち、外径80mm内径40mm長さ20
mmリング状金属製容器(その断面形状を図6(a)に
示す)に充填封入し、600℃以上の温度域においてリ
ング径方向より歪み速度0.1sec-1で加圧塑性加工
させ、図6(b)に示す断面形状のリングを得る。その
時の圧縮比は75%で、各方向の最大磁気エネルギ積を
表3に示す。
【0016】(実施例4)NdFeBガスアトマイズ粉
末を図6(a)に示す断面形状の金属製容器に充填封入
し、650℃に加熱保持後図2に示す転造装置を用い、
径方向に歪み速度1.0sec-1でフォージングし、図
6(c)に示す断面形状のリングを得る。その時の圧縮
比は75%で、各方向の最大磁気エネルギ積を表4に示
す。
【0017】(実施例5)NdFeBガスアトマイズ粉
末を図6(a)に示す断面形状の金属製容器に充填封入
し、1000℃に加熱60min保持し予備焼結した
後、650℃に加熱保持後図2に示す転造装置を用い、
径方向に歪み速度1.0/秒でフォージングし、図6
(c)に示す断面形状のリングを得る。その時の圧縮比
は75%で、各方向の最大磁気エネルギ積を表5に示
す。
【0018】(実施例6)Pr17.4Fe76.15 Cu
1.5 ガスアトマイズ粉末を図6(a)に示す断面形状の
金属製容器に充填封入し、650℃に加熱保持後図2に
示す転造装置を用い、径方向に歪み速度1.0/秒でフ
ォージングし、図6(c)に示す断面形状のリングを得
る。塑性加工後500℃で30min熱処理を行った。
その時の圧縮比は75%で、各方向の最大磁気エネルギ
積を表6に示す。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明において用いる塑性加工前(a)および
後(b)のリング状金属製容器の形状を示す半断面斜視
図、
【図2】本発明方法を実施するための転造装置の概要を
示す正面図(a)および平面図(b)、
【図3】本発明において使用したガスアトマイズ粉末の
粉度分布を示すグラフである。
【図4】本発明において使用した第1の金属製容器の塑
性加工前(a)および後(b)の断面図、
【図5】本発明において使用した第2の金属製容器の塑
性加工前(a)および加工後(b)の断面図、
【図6】本発明において使用した第3の金属製容器の塑
性加工前(a)および(b),(c)の断面図である。
【符号の説明】
1 金属製容器 12 リング状溝 2 充填合金粉末 3 ワーキングロール 4 バックアップロール 5 マンドレル
【表1】
【表2】
【表3】
【表4】
【表5】
【表6】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01F 7/02 Z (72)発明者 原 田 昇 兵庫県姫路市飾磨区中島字一文字3007番地 山陽特殊製鋼株式会社内 (72)発明者 高 須 一 郎 兵庫県姫路市飾磨区中島字一文字3007番地 山陽特殊製鋼株式会社内 (72)発明者 田 中 義 和 兵庫県姫路市飾磨区中島字一文字3007番地 山陽特殊製鋼株式会社内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 リングローリングまたはフォージング可
    能で、被塑性加工材を密封収納するリング状溝を内包す
    るリング状金属製容器にRFeB系(Rは希土類元素を
    示す)磁石材料の合金粉末を充填封入し、500℃以上
    液相線以下の温度域においてリング上下巾方向に塑性変
    形を抑制しつつリング径方向に加圧塑性加工させ、周方
    向に塑性流れを形成することにより、上記容器内の被塑
    性加工材を実質的に径方向一軸に異方化させることを特
    徴とするリング状磁石材料の製造方法。
  2. 【請求項2】 上記リング状金属製容器に上記合金粉末
    を封入前にリング形状に焼結成形し、または冷間静水圧
    プレスによりリング形状に予備成形を施す請求項1記載
    のリング状磁石材料の製造方法。
  3. 【請求項3】 上記リング状金属製容器に充填封入した
    上記合金粉末を加圧塑性加工前温間プレスなどで予備成
    形を施すか、または焼結成形を施す請求項1記載のリン
    グ状磁石材料の製造方法。
  4. 【請求項4】 上記加圧塑性加工後400℃以上700
    ℃以下の温度において磁気特性向上のための熱処理を施
    す請求項1〜3のいずれかに記載のリング状磁石材料の
    製造方法。
  5. 【請求項5】 塑性加工した径方向一軸異方性化したR
    FeB系磁石材料が同時に塑性加工した非磁性金属製容
    器に内包されているリング状永久磁石材料。
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