JPH06163295A - 希土類永久磁石の製造方法 - Google Patents

希土類永久磁石の製造方法

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JPH06163295A
JPH06163295A JP4318870A JP31887092A JPH06163295A JP H06163295 A JPH06163295 A JP H06163295A JP 4318870 A JP4318870 A JP 4318870A JP 31887092 A JP31887092 A JP 31887092A JP H06163295 A JPH06163295 A JP H06163295A
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rare earth
permanent magnet
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manufacturing
roll diameter
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Fumio Takagi
富美男 高城
Osamu Kobayashi
理 小林
Sei Arai
聖 新井
Seiji Ihara
清二 伊原
Koji Akioka
宏治 秋岡
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/032Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials
    • H01F1/04Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/047Alloys characterised by their composition
    • H01F1/053Alloys characterised by their composition containing rare earth metals
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 鋳造、熱間圧延により、高性能R−Fe−B
系磁石をつくる。 【構成】 R−Fe−B系鋳造合金をカプセルに入れて
圧延する工程において、最終板厚T、ロール径Dに対
し、T/Dが0.05〜0.1となるようにカプセル形状、総
加工度を最適化した。 【効果】 磁気特性が向上し、ばらつきが小さくなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、希土類永久磁石の製造
方法、特に鋳造合金を熱間で塑性加工を施して磁気的に
異方性化するR−Fe−B系希土類永久磁石の製造方法
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】現在使用されている永久磁石のうち代表
的なものはアルニコ系鋳造磁石、フェライト磁石及び希
土類−遷移金属系磁石である。特に、希土類−遷移金属
系磁石であるR−Co系永久磁石やR−Fe−B系永久
磁石は、極めて高い保磁力とエネルギー積を持つ永久磁
石として、高い磁気性能が得られるので、従来から多く
の研究開発がなされている。
【0003】従来、これら希土類−鉄(遷移金属)系の
高性能永久磁石の製造方法には、次のようなものがあ
る。
【0004】(1)まず、特開昭59−46008号公
報やM.Sagawa,S.Fujimura,N.T
ogawa,H.Yamamoto and Y.Ma
tsuura;J.Appl,Phys,Vol,55
(6)15March 1984,p2083、等に
は、原子百分比で8〜30%のR(但しRはYを包含す
る希土類元素の少なくとも1種)、2〜28%のB及び
残部Feから成る磁気異方性焼結体であることを特徴と
する永久磁石及びそれが粉末冶金法に基づく焼結によっ
て製造されることが開示されている。
【0005】(2)また、特開昭59−211549号
公報やR.W.Lee;Appl,Phys,Let
t.Vol,46(8),15 April 198
5,p790には、アモルファス合金を製造するに用い
る急冷薄帯製造装置で、厚さ30μm程度の急冷薄片を
作り、その薄片を樹脂結合法で磁石にするメルトスピニ
ング法による急冷薄片を用いた樹脂結合方法で希土類−
鉄磁石が製造されることが開示されている。
【0006】(3)さらに、特開昭60−100402
号公報や前述のR.W.Leeの論文には、高温処理に
よって異方性の永久磁石を作る方法において、永久磁石
が鉄−希土類金属であり、方法が、鉄,ネオジムおよび
/あるいはプラセオジムおよびホウ素を含む無定形ない
し微細な結晶性の固体材料を高温処理し、微細な粒子の
微細構造を持つ塑性的に変形された物体を作り、その物
体を冷却し、得られる物体が磁性的に異方性であり、永
久磁石特性を示すようにすることからなることを特徴と
する永久磁石の製造方法が開示されている。
【0007】この磁石の製造方法は、前記(2)におけ
るリボン状急冷薄帯あるいは薄帯の片を、真空中あるい
は不活性雰囲気中で約700℃でホットプレスを行なっ
て高密度化し、次いで最初の厚みの1/2になるまで据
え込み加工(ダイアップセット)を行なうことにより、
合金はプレス方向と平行に配向し、異方性化する。
【0008】(4)また、特開昭62−276803号
公報には、R(ただしRはYを含む希土類元素のうち少
なくとも1種)8原子%〜30原子%、B 2原子%〜
28原子%、Co 50原子%以下、Al 15原子%
以下、及び残部が鉄及びその他の製造上不可避な不純物
からなる合金を溶解および鋳造後、該鋳造合金を夫々5
00℃以上の温度で、油圧プレスのダイに装入する押出
し加工、またロールにより圧延する圧延加工、さらに基
板の上に載置しスタンプするスタンプ加工等の熱間加工
を行うことにより、結晶粒を微細化しまたその結晶軸を
特定の方向に配向せしめて、該鋳造合金を磁気的に異方
性化することを特徴とする希土類−鉄系永久磁石が開示
されている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】叙上の(1)〜(4)
の従来のR−Fe−B系永久磁石の製造方法は、次の如
き欠点を有している。
【0010】(1)の永久磁石の製造方法は、合金を粉
末にすることを必須とするものであるが、R−Fe−B
系合金は大変酸素に対して活性を有するので、粉末化す
ると余計酸化が激しくなり、焼結体中の酸素濃度はどう
しても高くなってしまう。
【0011】又粉末を成形するときに、例えばステアリ
ン酸亜鉛のような成形助剤を使用しなければならず、こ
れは焼結工程で前もって取り除かれるのであるが、成形
助剤中の数割は、磁石体の中に炭素の形で残ってしま
い、この炭素は著しくR−Fe−Bの磁気性能を低下さ
せ好ましくない。
【0012】成形助剤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、これは大変脆く、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に
は、相当の手間が掛かることも大きな欠点である。
【0013】これらの欠点があるので、一般的に言って
R−Fe−B系の焼結磁石の製造には、高価な設備が必
要になるばかりでなく、その製造方法は生産効率が悪
く、結局磁石の製造コストが高くなってしまう。従っ
て、比較的原料費の安いR−Fe−B系磁石の長所を活
かすことが出来ない。
【0014】次に(2)及び(3)の永久磁石の製造方
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、現在では大変生産性が悪くしかも高価である。
(2)の永久磁石は、原理的に等方性であるので低エネ
ルギー積であり、ヒステリシスループの角形性もよくな
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。
【0015】(3)の永久磁石を製造する方法は、ホッ
トプレスを二段階に使うというユニークな方法である
が、実際に量産を考えると非能率であることは否めない
であろう。更にこの方法では、高温例えば800℃以上
では結晶粒の粗大化が著しく、それによって保磁力iH
cが極端に低下し、実用的な永久磁石にはならない。
【0016】(4)の永久磁石を製造する方法は、磁石
合金をカプセルに密封して熱間加工するので大気中で加
工できるため、加工時の雰囲気制御が不要で高価な設備
を必要としない。製造工程全体が簡略なため、製造コス
トが安い。また、粉末工程を含まないため含有酸素濃度
が低く耐食性がよい。さらに、機械的強度が高く大型の
磁石が製造可能である等、多くの長所を有する。特に熱
間加工の手段として圧延を用いることにより、量産性が
向上する。圧延加工の特性上、問題となるのは材料とロ
ールとの摩擦によって発生するせん断歪の影響である。
これを制御するためには、圧下率、シース厚みを変える
方法がある。圧下率に関して、特願平2−257650
には圧下率が20%を超えるパスを含むこと、さらには
圧下率30%以上のパスを複数回行なうことにより高い
配向度が得られることが示されている。特願平3−09
5698には熱間圧延による加工度が40〜70%の範
囲で、圧下率が20%を超えるパスを1回以上行なうこ
とにより、高い配向度が得られることが示されている。
特願平1−072276には、シース厚みが合金板厚の
20%以上必要であることが示されている。しかしなが
ら、これまで圧下率やシース厚に無関係に、圧延を複数
回重ね、圧延材が薄くなりすぎると磁気特性がかえって
低くなってしまうことがあった。また、ロール径が小さ
い場合、75%以上圧下しても高い磁気特性が得られな
いことがあった。
【0017】
【課題を解決するための手段】上記課題に対し研究を行
なった結果、板厚とロール径との比を最適化することに
よって、さらに高い磁気特性を安定して得ることができ
るという知見を得た。すなわち、本発明の希土類永久磁
石の製造方法は、R(ただしRはYを含む希土類元素の
うち少なくとも1種)、Fe(鉄)、及びB(ボロン)
を原料基本成分とする合金を溶解・鋳造し、金属製シー
スに入れ熱間圧延を行なった後、熱処理を行なう希土類
永久磁石の製造工程、特にその熱間圧延工程において、
シース込みの最終板厚Tとロール径Dに対し、 0.05<T/D<0.1 の関係が成り立つことを特徴とするものである。
【0018】即ち、上記の希土類永久磁石の製造方法
は、R−Fe−B系鋳造合金が、熱間圧延によって配向
度が向上する過程において、板厚とロール径によって配
向度の向上の効率が異なることを考慮したものである。
熱間圧延により高い配向度すなわち高い磁気特性を得る
ためには、各パスの圧下率が十分大きいことが望まし
い。具体的には圧下率30%以上のパスが少なくとも1
回以上必要であろう。総加工度は50〜85%必要であ
る。また、シース厚は磁石合金の厚さの20%以上必要
である。これよりも薄いと磁石の割れが多くなるだけで
なく、配向度が低いものになってしまう。せん断歪を低
く抑えるために、ロール径は大きいことが望ましいが、
大きすぎる場合もしくは板厚を薄くしすぎる場合、磁気
特性はかえって低下する。
【0019】具体的には、最終板厚T、ロール径Dの比
T/Dが0.05〜0.1の範囲において、最も高い配
向度が得られる。ロール径が小さすぎる場合、すなわち
T/Dが0.1よりかなり大きい場合、十分な配向度は
得られない。さらにT<0.05になるまで、圧延を行
なうとせん断歪が大きくなり、磁気特性は逆に低下す
る。
【0020】このようにロール径と板厚の比を最適化し
たことにより、使用する圧延ロールに対し、最も配向し
やすい圧延材形状を選ぶことができ、その結果高い磁気
特性を得ることができる。
【0021】
【実施例】
(実施例1)先ずアルゴン雰囲気中で誘導加熱炉を用い
て、Pr16.5Fe77.25.1Cu1.2なる組成の合金を溶
解し、次いで鋳造し、柱状晶組織から成る平均粒径15
μmの長さ150mm×高さ140mm×厚さ20mm
の鋳造サンプルを得た。この鋳造サンプルを表1に示す
ような形状に加工した。これを、同表に示す寸法のSS
41製シースにいれ溶接により密封し、950℃の炉で
1時間加熱したものを、ロール径300mmの圧延機を
用い、各パスの圧下率10〜30%で圧延を行なった。
その結果最終加工度75%を圧延材を得た。
【0022】
【表1】
【0023】冷却後シースをとり除き、1025℃で1
2時間、500℃で6時間熱処理を行なった後、機械加
工により7mm×7mm×高さ8mmのサンプルを作製
し、BHトレーサにて磁気特性を測定した。最終板厚
T、ロール径D(=300mm)に対し、T/Dの値と(BH)ma
x、iHcの関係を表2に示す。
【0024】
【表2】
【0025】この結果から、T/Dの値が0.05〜0.1の
範囲内にある場合、高い磁気特性が得られている。
【0026】(実施例2)実施例1と同様に、先ずアル
ゴン雰囲気中で誘導加熱炉を用いて、Pr16.5Fe77.2
5.1Cu1.2なる組成の合金を溶解し、次いで鋳造し、
柱状晶組織から成る平均粒径15μmの長さ150mm
×高さ140mm×厚さ20mmの鋳造サンプルを得
た。この鋳造サンプルを幅18mm×高さ125mm×
長さ150mmのビレットに加工した。これを7枚並
べ、幅320mm×高さ250mm×長さ400mmの
SS41製シースにいれ、溶接により密封し、950℃
の炉で2時間加熱したものを、ロール径がφ500、φ
900の圧延機を用いて圧延を行なった。1パスの圧下
率は10〜30%で、最終加工度は75%以上となるよ
うにした。冷却後シースをとり除き、1025℃で12
時間、500℃で6時間熱処理を行なった後、機械加工
により7mm×7mm×高さ8mmのサンプルを作製
し、BHトレーサにて磁気特性を測定した。
【0027】表3に、各サンプルの最終板厚T、ロール
径D、T/D値、加工度、磁気特性を示す。
【0028】
【表3】
【0029】圧延により板厚が減少するにつれて磁気特
性は向上するが、T/Dが0.05〜0.1の範囲内に
おいて特に高い磁気特性が得られている。また、そのば
らつきも小さくなっている。したがって、高い磁気特性
を得るためには、圧延後の最終板厚TはT/Dが0.0
5〜0.1の範囲に入ることが望ましいことがわかる。
【0030】
【発明の効果】叙上の如く本発明の希土類永久磁石粉末
の製造方法は、次の如き効果を奏するものである。
【0031】(1)鋳造・熱間圧延・熱処理の工程から
つくられるため、機械的強度が高く大型で低コストの磁
石ができる。
【0032】(2)圧延による配向効率が上がるため、
磁気特性が向上し、ばらつきが小さくなる。
【0033】(3)圧延機やロール径が変わっても、容
易に最適な圧延材形状を設計することができる。
───────────────────────────────────────────────────── 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 1/053 1/08 A (72)発明者 伊原 清二 長野県諏訪市大和3丁目3番5号セイコー エプソン株式会社内 (72)発明者 秋岡 宏治 長野県諏訪市大和3丁目3番5号セイコー エプソン株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 R(ただしRはYを含む希土類元素のう
    ち少なくとも1種)、Fe(鉄)、及びB(ボロン)を
    原料基本成分とする合金を溶解・鋳造し、金属製シース
    に入れ熱間圧延を行なった後、熱処理を行なう希土類永
    久磁石の製造工程、特にその熱間圧延工程において、シ
    ースを含めた最終板厚Tとロール径Dに対し、 0.05<T/D<0.1 の関係が成り立つことを特徴とする希土類永久磁石の製
    造方法。
JP4318870A 1992-11-27 1992-11-27 希土類永久磁石の製造方法 Pending JPH06163295A (ja)

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