JPH064882B2 - 永久磁石材料の加工方法 - Google Patents

永久磁石材料の加工方法

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JPH064882B2
JPH064882B2 JP10667785A JP10667785A JPH064882B2 JP H064882 B2 JPH064882 B2 JP H064882B2 JP 10667785 A JP10667785 A JP 10667785A JP 10667785 A JP10667785 A JP 10667785A JP H064882 B2 JPH064882 B2 JP H064882B2
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日登志 山本
真人 佐川
節夫 藤村
裕 松浦
哲 広沢
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Sumitomo Special Metals Co Ltd
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  • Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Manufacturing Cores, Coils, And Magnets (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 利用産業分野 この発明は、Fe−B−R系焼結永久磁石の研削加工等に
伴なう磁石特性の劣化を防止した永久磁石の加工方法に
係り、特に、体積が2.5cm3以下あるいは厚みが5.0mm以
下の小物あるいは薄物用永久磁石材料の加工方法に関す
る。
背景技術 現在の代表的な永久磁石材料は、アルニコ,ハードフェ
ライトおよび希土類コバルト磁石である。この希土類コ
バルト磁石は、磁気特性が格段にすぐれているため、多
種用途に利用されているが、主成分のSm,Coは共に資源
的に不足し、かつ高価であり、今後長期間にわたって、
安定して多量に供給されることは困難である。
そのため、磁気特性がすぐれ、かつ安価で、さらに資源
的に豊富で今後の安定供給が可能な組成元素からなる永
久磁石材料が切望されてきた。
本出願人は先に、高価なSmやCoを含有しない新しい高性
能永久磁石としてFe−B−R系(RはYを含む希土類元
素のうち少なくとも1種)永久磁石を提案した(特開昭
59-46008号、特開昭59-64733号、特開昭59-89401号、特
開昭59-132104号)。この永久磁石は、RとしてNdやPr
を中心とする資源的に豊富な軽希土類を用い、Feを主成
分として25MGOe以上の極めて高いエネルギー積を示
すすぐれた永久磁石である。
最近、磁気回路の高性能化,小形化に伴ない、Fe−B−
R系永久磁石材料が益々注目され、さらに、体積が2.5c
m3以下あるいは厚みが5.0mm以下の小物あるいは薄物用F
e−B−R系永久磁石材料が要望されてきた。
かかる用途の永久磁石材料を製造するには、成形焼結し
た小物あるいは極薄物の焼結磁石体は、その表面の凹凸
や歪みを除去するため、あるいは表面酸化層を除去する
ため、さらには磁気回路に組込むために、磁石体の全面
あるいは所要表面を切削加工する必要があり、加工には
外周刃切断機,内周刃切断機,表面研削機,センタレス
グラインダー,ラッピングマシン等が使用される。
しかしながら、上記装置にてFe−B−R系永久磁石材料
を研削加工すると、磁気特性の劣化がみられ、特に、小
物あるいは薄物用Fe−B−R系永久磁石材料では、磁気
特性が甚だしく劣化する問題があった。
発明の目的 この発明は、希土類・ボロン・鉄を主成分とする新規な
永久磁石材料において、特に小物あるいは極薄物用の焼
結磁石体の切削加工や研削加工に伴なう磁気特性の劣化
を防止した永久磁石材料の加工方法を目的としている。
発明の構成と効果 Fe−B−R系永久磁石材料は、主成分として、空気中で
極めて酸化しやすく、直ちに安定な酸化物を生成する希
土類元素及び鉄を含有するため、発熱したり大気と加工
面との接触により酸化層が生成し、特に小物あるいは極
薄物の焼結磁石体では、この酸化層の影響が顕著であ
り、甚だしい磁気特性の劣化を招来していたのである。
そこで、非酸化性流体中で加工することにより、この酸
化層の生成を防止し、加工に伴なう磁気特性の劣化を防
止したのである。
すなわち、この発明は、 R(RはNd,Pr,Dy,Ho,Tbのうち少なくとも1種あるいは
さらに、La,Ce,Sm,Gd,Er,Eu,Tm,Yb,Lu,Yのうち少なく
とも1種からなる)10原子%〜30原子%、 B2原子%〜28原子%、 Fe65原子%〜80原子%を主成分とし、主相が正方晶相か
らなる焼結磁石体を非酸化性流体中にて切削あるいは研
削加工することを特徴とする永久磁石材料の加工方法で
ある。
また、この発明の永久磁石材料は平均結晶粒径が1〜80
μmの範囲にある正方晶系の結晶構造を有する化合物を
主相とし、体積比で1%〜50%の非磁性相(酸化物相を
除く)を含むことを特徴とする。
したがって、この発明の永久磁石材料は、RとしてNdあ
るいはさらにPrを中心とする資源的に豊富な軽希土類を
主に用い、Fe,B,R,を主成分とすることにより、25
MGOe以上の極めて高いエネルギー積並びに、高残留磁
束密度、高保磁力を有し、かつ研削加工による磁気特性
の劣化を防止したFe−B−R系永久磁石材料を安価に得
ることができる。
この発明において、非酸化性流体としては、水分をほと
んど含有しない非酸化性油であれば、植物性あるいは軽
油等の鉱物性のいずれの油でもよく、また、上記の混合
油でもよいが、酸化防止のため水分含有率は0.1wt%以
下が望ましい。
また、非酸化性ガスとしては、Arガス,N2ガス等の不
活性ガスであればよいが、純度が99%以上であること
が、酸化防止のために望ましい。
この発明における加工方法としては、外周刃切断法、内
周刃切断法、ワイヤ切断法、平面研削法、両面研削法、
センタレスグラインダー法、及びラップ研摩法など、通
常の磁石加工方法がすべて適用できる。
また、加工方法における磁石は、ダイヤモンド砥石,ポ
ラゾン砥石が磁気特性の劣化防止に有効であり、ラップ
回転速度は、磁石特性の向上並びに加工能率の点から、
900rpm〜3600rpmの範囲が望ましい。
永久磁石の成分限定理由 この発明の永久磁石に用いる希土類元素Rは、組成の10
原子%〜30原子%を占めるが、Nd,Pr,Dy,Ho,Tbのうち少
なくとも1種、あるいはさらに、La,Ce,Sm,Gd,Er,Eu,T
m,Yb,Lu,Yのうち少なくとも1種を含むものが好まし
い。
また、通常Rのうち1種をもって足りるが、実用上は2
種以上の混合物(ミッシュメタル,ジジム等)を入手上
の便宜等の理由により用いることができる。
なお、このRは純希土元素でなくてもよく、工業上入手
可能な範囲で製造上不可避な不純物を含有するものでも
差支えない。
Rは、新規な上記系永久磁石材料における、必須元素で
あって、10原子%未満では、結晶構造がα−鉄と同一構
造の立方晶組織となるため、高磁気特性、特に高保磁力
が得られず、30原子%を越えると、Rリッチな非磁性相
が多くなり、残留磁束密度(Br)が低下して、すぐれた特
性の永久磁石が得られない。よって、希土類元素は、10
原子%〜30原子%の範囲とする。
Bは、この発明による永久磁石材料における、必須元素
であって、2原子%未満では、菱面体構造が主相とな
り、高い保磁力(iHc)は得られず、28原子%を越える
と、Bリッチな非磁性相が多くなり、残留磁束密度(Br)
が低下するため、すぐれた永久磁石が得られない。よっ
て、Bは、2原子%〜28原子%の範囲とする。
Feは、新規な上記系永久磁石材料において、必須元素で
あり、65原子%未満では残留磁束密度(Br)が低下し、80
原子%を越えると、高い保磁力が得られないので、Feは
65原子%〜80原子%の含有とする。
また、この発明による永久磁石材料において、Feの一部
をCoで置換することは、得られる磁石の磁気特性を損う
ことなく、温度特性を改善することができるが、Co置換
量がFeの20%を越えると、逆に磁気特性が劣化するた
め、好ましくない。Coの置換量がFeとCoの合計量で5原
子%〜15原子%の場合は、(Br)は置換しない場合に比較
して増加するため、高磁束密度を得るためには好まし
い。
また、この発明による永久磁石は、R,B,Feの他、工
業的生産上不可避的不純物の存在を許容できるが、Bの
一部を4.0原子%以下のC、3.5原子%以下のP、2.5原
子%以下のS、3.5原子%以下のCuのうち少なくとも1
種、合計量で4.0原子%以下で置換することにより、永
久磁石の製造性改善、低価格化が可能である。
また、下記添加元素のうち少なくとも1種は、R−B−
Fe系永久磁石に対してその保磁力、減磁曲線の角型性を
改善あるいは製造性の改善、低価格化に効果があるため
添加することができる。しかし、保磁力改善のための添
加に伴ない残留磁束密度(Br)の低下を招来するので、従
来のハードフェライト磁石の残留磁束密度と同等以上と
なる範囲での添加が望ましい。
9.5原子%以下のAl、 4.5原子%以下のTi、 9.5原子%以下のV、 8.5原子%以下のCr、 8.0原子%以下のMn、 5.0原子%以下のBi、 9.5原子%以下のNb、 9.5原子%以下のTa、 9.5原子%以下のMo、 9.5原子%以下のW、 2.5原子%以下のSb、 7原子%以下のGe、 3.5原子%以下のSn、 5.5原子%以下のZr、 9.0原子%以下のNi、 9.0原子%以下のSi、 1.1原子%以下のZn、 5.5原子%以下のHf、 のうち少なくとも1種を添加含有、但し、2種以上含有
する場合は、その最大含有量は当該添加元素のうち最大
値を有するものの原子%以下の含有させることにより、
永久磁石の高保磁力化が可能になる。
結晶相は主相が正方晶であることが、微細で均一な合金
粉末より、すぐれた磁気特性を有する焼結永久磁石を作
製するのに不可欠である。
また、この発明の永久磁石は、磁場中プレス成型するこ
とにより磁気的異方性磁石が得られ、また、無磁界中で
プレス成型することにより、磁気的等方性磁石を得るこ
とができる。
この発明による永久磁石は、 保磁力iHc≧1kOe、残留磁束密度Br>4kG、を示し、
最大エネルギー積(BH)maxは、最も好ましい組成範囲で
は、(BH)max≧10MGOeを示し、最大値は25MGOe以上に達
する。
また、この発明永久磁石用合金粉末のRの主成分がその
50%以上をNd及びPrを主とする軽希土類金属が占める場
合で、R12原子%〜20原子%、B4原子%〜24原子
%、Fe74原子%〜80原子%、を主成分とするとき、(BH)
max35MGOe以上のすぐれた磁気特性を示し、特に軽希土
類金属がNdの場合には、その最大値が42MGOe以上に達す
る。
実施例 実施例1 出発原料として、純度99.9%の電解鉄、フェロボロン合
金、純度99.7%以上のNdを使用し、これらを配合後高周
波溶解し、その後水冷銅鋳型に鋳造し、16.0Nd7.0B77Fe
なる組成の鋳塊を得た。
その後このインゴットを、スタンプミルにより組粉砕
し、次にボールミルにより微粉砕し、平均粒度2.8μm
の微粉末を得た。
この微粉末を金型に挿入し、15kOeの磁界中で配向し、
磁界に平行方向に、1.2t/cm2の圧力で成形した。
得られた成形体を、1100℃,1時間,Ar雰囲気中、の条
件で焼結し、長さ25mm×幅40mm×厚み30mm寸法の焼結体
を得た。
さらにAr中での800℃,1時間と630℃,2時間の2段時
効処理を施して永久磁石を作製した。
上記の永久磁石を、大気中で、ダイヤモンド#200番を
砥石として、回転数2400rpm,送り速度5mm/minで、長さ
1.5mm×幅2.5mm×厚み1.0mm寸法に切出した。
また、水分0.05wt%、で油溶性界面活性剤含有の植物性
油50%、鉱物性油50%混合油の中に浸漬して、ダイヤモ
ンド#200番を砥石として、回転数2400rpm,送り速度5m
m/minで、長さ1.5mm×幅2.5mm×厚み1.0mm寸法に切出し
た。
研削前並びに研削により得られた各永久磁石材料の減磁
曲線を第1図に示し、また、Br,iHc及び(BH)maxの値
を、振動試料型磁力計(VSM)を用いて測定して第1表に
その結果を示す。第1図において、曲線aは研削前の永
久磁石で、曲線bは大気中研削の場合、曲線cは非酸化
性油中で研削した本発明の場合である。
実施例2 出発原料として、純度99.9%の電解鉄、フェロボロン
合金、純度99.7%以上のNdを使用し、これらを配合後高
周波溶解し、その後水冷銅鋳型に鋳造し、16.5Nd6.5B77
Feなる組成の鋳塊を得た。
その後このインゴットを、スタンプミルにより粗粉砕
し、次にボールミルにより微粉砕し、平均粒度2.8μm
の微粉末を得た。
この微粉末を金型に挿入し、15kOeの磁界中で配向し、
磁界に平行方向に、1.2t/cm2の圧力で成形した。
得られた成形体を、1100℃,1時間,Ar雰囲気中、の条
件で焼結し、長さ50mm×幅20mm×厚み12.0mm寸法の焼結
体を得た。
さらにAr中での800℃,1時間と630℃,2時間の2段時
効処理を施して永久磁石を作製した。
上記の永久磁石を、大気中で、ボラゾン#300番を砥石と
して、回転数2400rpm,送り速度2mm/minで、長さ8mm×
幅10mm×厚み1.5mm寸法に切出した。
また、純度99.5%のArガス中で、ボラゾン#300番を砥
石として、回転数2400rpm,送り速度2mm/minで、長さ8m
m×幅10mm×厚み1.5mm寸法に切出した。
研削前並びに研削により得られた各永久磁石材料の減磁
曲線を第2図に示し、また、Br,iHc及び(BH)maxの値
を、振動試料型磁力計(VSM)を用いて測定して第2表に
その結果を示す。第2図において、曲線aは研削前の永
久磁石で、曲線bは大気中研削の場合、曲線cはArガス
中で研削した本発明の場合である。
第1図,第1表及び第2図,第2表の結果から明らかな
ように、非酸化性流体中での加工が、磁石の磁気特性劣
化防止にすこぶる有効であることが分る。
【図面の簡単な説明】
第1図と第2図は永久磁石材料の減磁曲線を示す図であ
る。曲線aは研削前の永久磁石で、曲線bは大気中研削
の場合、曲線cは非酸化性流体中で研削した本発明の場
合である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松浦 裕 大阪府三島郡島本町江川2丁目15―17 住 友特殊金属株式会社山崎製作所内 (72)発明者 広沢 哲 大阪府三島郡島本町江川2丁目15―17 住 友特殊金属株式会社山崎製作所内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】R(RはNd,Pr,Dy,Ho,Tbのうち少なくとも
    1種あるいはさらに、La,Ce,Sm,Gd,Er,Eu,Tm,Yb,Lu,Y
    のうち少なくとも1種からなる)10原子%〜30原子%、 B2原子%〜28原子%、 Fe65原子%〜80原子%を主成分とし、 主相が正方晶相からなる焼結磁石体を非酸化性流体中に
    て切削あるいは研削加工することを特徴とする永久磁石
    材料の加工方法。
JP10667785A 1985-05-17 1985-05-17 永久磁石材料の加工方法 Expired - Lifetime JPH064882B2 (ja)

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JP4591748B2 (ja) * 2004-03-29 2010-12-01 Tdk株式会社 希土類焼結磁石の製造方法及び製造装置
JP5326746B2 (ja) * 2009-03-26 2013-10-30 日立金属株式会社 表面改質されたR−Fe−B系焼結磁石の製造方法
JP5326747B2 (ja) * 2009-03-26 2013-10-30 日立金属株式会社 R−Fe−B系焼結磁石の脱粒防止方法

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