JPH10270224A - 異方性磁石粉末の製造方法および異方性ボンド磁石の製造方法 - Google Patents
異方性磁石粉末の製造方法および異方性ボンド磁石の製造方法Info
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- JPH10270224A JPH10270224A JP9074224A JP7422497A JPH10270224A JP H10270224 A JPH10270224 A JP H10270224A JP 9074224 A JP9074224 A JP 9074224A JP 7422497 A JP7422497 A JP 7422497A JP H10270224 A JPH10270224 A JP H10270224A
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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Abstract
(57)【要約】
【課題】フェライトよりも磁気特性にすぐれ、希土類磁
石よりも廉価なMn−Al−C磁石において、形状自由
度の大きな異方性ボンド磁石を得る。 【解決手段】 Mn−Al−Cからなる合金の薄帯を所
定の温度で熱間加工して異方性を付与した後粉砕し、生
産性に優れた異方性磁石粉末を得る。さらにその磁石粉
末を樹脂と結合して、磁気特性とコストのバランスに優
れた異方性ボンド磁石を得る。
石よりも廉価なMn−Al−C磁石において、形状自由
度の大きな異方性ボンド磁石を得る。 【解決手段】 Mn−Al−Cからなる合金の薄帯を所
定の温度で熱間加工して異方性を付与した後粉砕し、生
産性に優れた異方性磁石粉末を得る。さらにその磁石粉
末を樹脂と結合して、磁気特性とコストのバランスに優
れた異方性ボンド磁石を得る。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、異方性磁石粉末の
製造方法および異方性ボンド磁石の製造方法に関する。
製造方法および異方性ボンド磁石の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】現在使用されている代表的な永久磁石と
しては、BaフェライトやSrフェライトを原料とする
フェライト磁石とNd−Fe−B系、Sm−Co系など
の希土類磁石が挙げられる。フェライト磁石は非常に廉
価であるが、その磁気特性は最も高い特性が得られる異
方性の焼結磁石でも最大エネルギー積は約4MGOe
で、形状自由度の大きなボンド磁石では1〜2MGOe
の低い特性しか得られない。一方希土類磁石は焼結磁石
で40MGOe以上の磁気特性を得ることができるが、
高価な希土類元素を使用しているためコスト高となる。
しては、BaフェライトやSrフェライトを原料とする
フェライト磁石とNd−Fe−B系、Sm−Co系など
の希土類磁石が挙げられる。フェライト磁石は非常に廉
価であるが、その磁気特性は最も高い特性が得られる異
方性の焼結磁石でも最大エネルギー積は約4MGOe
で、形状自由度の大きなボンド磁石では1〜2MGOe
の低い特性しか得られない。一方希土類磁石は焼結磁石
で40MGOe以上の磁気特性を得ることができるが、
高価な希土類元素を使用しているためコスト高となる。
【0003】この2種以外の代表的な磁石の一つとし
て、Mn−Al−C系の磁石が挙げられる。この磁石は
フェライト磁石に比べて磁気特性に優れ、ほぼ2倍の最
大エネルギー積を有する。一方、希土類元素やCoなど
の高価な原料を使用していないためNd−Fe−B系、
あるいはSm−Co系の希土類磁石に比較して非常に廉
価に作製することができる。
て、Mn−Al−C系の磁石が挙げられる。この磁石は
フェライト磁石に比べて磁気特性に優れ、ほぼ2倍の最
大エネルギー積を有する。一方、希土類元素やCoなど
の高価な原料を使用していないためNd−Fe−B系、
あるいはSm−Co系の希土類磁石に比較して非常に廉
価に作製することができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】Mn−Al−C系の磁
石は上述したように磁気特性とコストのバランスに優れ
ているが、形状自由度に劣るという課題を有していた。
石は上述したように磁気特性とコストのバランスに優れ
ているが、形状自由度に劣るという課題を有していた。
【0005】これまで報告されている代表的なMn−A
l−C系磁石は、特公昭54-36986号に示されて
いるように、鋳造合金を金属製コンテナにパッキングし
てから熱間で押し出し加工することにより異方性磁石を
得るものであった。しかしこうした製造方法では、磁石
形状はコンテナ形状と加工度によってほぼ決定されるた
め、形状自由度は大きく制限されてしまっていた。
l−C系磁石は、特公昭54-36986号に示されて
いるように、鋳造合金を金属製コンテナにパッキングし
てから熱間で押し出し加工することにより異方性磁石を
得るものであった。しかしこうした製造方法では、磁石
形状はコンテナ形状と加工度によってほぼ決定されるた
め、形状自由度は大きく制限されてしまっていた。
【0006】形状自由度に優れる磁石としては、磁石粉
末と樹脂を結合したボンド磁石が挙げられる。しかし、
Mn−Al−C系合金は、脆性的なフェライトや希土類
磁石材料に比べて機械的強度に優れ、破壊させるために
必要なエネルギーが高く、そのためバルク材(塊状の材
料)を粉砕して磁石粉末を得ることは非常に困難であっ
た。またたとえ粉末が得られたとしても、粉砕に要する
時間が非常に長時間となって生産コストの増大を招くば
かりでなく、粉砕によって磁気特性、特に保磁力が劣化
してしまい、ボンド磁石として使用するに耐えうる磁石
粉末を得ることは困難であった。
末と樹脂を結合したボンド磁石が挙げられる。しかし、
Mn−Al−C系合金は、脆性的なフェライトや希土類
磁石材料に比べて機械的強度に優れ、破壊させるために
必要なエネルギーが高く、そのためバルク材(塊状の材
料)を粉砕して磁石粉末を得ることは非常に困難であっ
た。またたとえ粉末が得られたとしても、粉砕に要する
時間が非常に長時間となって生産コストの増大を招くば
かりでなく、粉砕によって磁気特性、特に保磁力が劣化
してしまい、ボンド磁石として使用するに耐えうる磁石
粉末を得ることは困難であった。
【0007】本発明は以上のような従来技術の課題を解
決するものであり、そのうち請求項1から10に係る発
明はMn−Al−C系からなり、粉砕時の生産効率に優
れ、かつ求められる磁気的性能を十分に有し、形状自由
度の大きなボンド磁石に適する異方性磁石粉末の製造方
法を提供することを目的としている。
決するものであり、そのうち請求項1から10に係る発
明はMn−Al−C系からなり、粉砕時の生産効率に優
れ、かつ求められる磁気的性能を十分に有し、形状自由
度の大きなボンド磁石に適する異方性磁石粉末の製造方
法を提供することを目的としている。
【0008】請求項11から13に係る発明は、異方性
磁石粉末を樹脂と結合して、磁気特性とコストのバラン
スに優れる異方性ボンド磁石を提供することにある。
磁石粉末を樹脂と結合して、磁気特性とコストのバラン
スに優れる異方性ボンド磁石を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、下記(1)〜
(13)の特徴を有する。
(13)の特徴を有する。
【0010】(1) Mnが68〜73重量%、炭素が
0.1〜2.5重量%、およびAlを含有する合金イン
ゴットを溶融して合金溶湯とし、前記合金溶湯を急冷し
て合金薄帯にする第1の工程と、前記合金薄帯を熱間加
工する第2の工程と、熱間加工された前記合金薄帯を粉
砕して磁石粉末にする第3の工程と、を有することを特
徴とする。
0.1〜2.5重量%、およびAlを含有する合金イン
ゴットを溶融して合金溶湯とし、前記合金溶湯を急冷し
て合金薄帯にする第1の工程と、前記合金薄帯を熱間加
工する第2の工程と、熱間加工された前記合金薄帯を粉
砕して磁石粉末にする第3の工程と、を有することを特
徴とする。
【0011】(2) 前記第1の工程において、回転す
る冷却されたロール上で前記合金溶湯を凝固させて合金
薄帯にすることを特徴とする。
る冷却されたロール上で前記合金溶湯を凝固させて合金
薄帯にすることを特徴とする。
【0012】(3) 前記第2の工程において、400
〜800℃の温度範囲内で熱間加工することを特徴とす
る。
〜800℃の温度範囲内で熱間加工することを特徴とす
る。
【0013】(4) 前記第2の工程において、前記合
金薄帯を20〜2000μmの範囲内の厚さに熱間加工
することを特徴とする。
金薄帯を20〜2000μmの範囲内の厚さに熱間加工
することを特徴とする。
【0014】(5) 前記第2の工程において、前記合
金薄帯の厚み減少率が50%〜95%の範囲内であるこ
とを特徴とする。
金薄帯の厚み減少率が50%〜95%の範囲内であるこ
とを特徴とする。
【0015】(6) 前記第3の工程において、前記磁
石粉末を20〜100μmの範囲内の平均粒度となるま
で粉砕することを特徴とする。
石粉末を20〜100μmの範囲内の平均粒度となるま
で粉砕することを特徴とする。
【0016】(7) Mnが68〜73重量%、炭素が
0.1〜2.5重量%、およびAlを含有する合金イン
ゴットを溶融して合金溶湯とし、前記合金溶湯を急冷し
て合金薄帯にする第1の工程と、前記合金薄帯を熱処理
する第2の工程と、前記合金薄帯を熱間加工する第3の
工程と、熱間加工された前記合金薄帯を粉砕して磁石粉
末にする第4の工程と、を有することを特徴とする。
0.1〜2.5重量%、およびAlを含有する合金イン
ゴットを溶融して合金溶湯とし、前記合金溶湯を急冷し
て合金薄帯にする第1の工程と、前記合金薄帯を熱処理
する第2の工程と、前記合金薄帯を熱間加工する第3の
工程と、熱間加工された前記合金薄帯を粉砕して磁石粉
末にする第4の工程と、を有することを特徴とする。
【0017】(8) 前記第2の工程において、300
〜600℃の範囲内の温度で熱処理することを特徴とす
る。
〜600℃の範囲内の温度で熱処理することを特徴とす
る。
【0018】(9) Mnが68〜73重量%、炭素が
0.1〜2.5重量%、およびAlを含有する合金イン
ゴットを溶融して合金溶湯とし、前記合金溶湯を急冷し
て合金薄帯にする第1の工程と、前記合金薄帯を熱間加
工する第2の工程と、熱間加工された前記合金薄帯を熱
処理する第3の工程と、熱処理された前記合金薄帯を粉
砕して磁石粉末にする第4の工程と、を有することを特
徴とする。
0.1〜2.5重量%、およびAlを含有する合金イン
ゴットを溶融して合金溶湯とし、前記合金溶湯を急冷し
て合金薄帯にする第1の工程と、前記合金薄帯を熱間加
工する第2の工程と、熱間加工された前記合金薄帯を熱
処理する第3の工程と、熱処理された前記合金薄帯を粉
砕して磁石粉末にする第4の工程と、を有することを特
徴とする。
【0019】(10) 前記第3の工程において、35
0〜800℃の範囲内の温度で熱処理することを特徴と
する。
0〜800℃の範囲内の温度で熱処理することを特徴と
する。
【0020】(11) Mnが68〜73重量%、炭素
が0.1〜2.5重量%、およびAlを含有する合金イ
ンゴットを溶融して合金溶湯とし、前記合金溶湯を急冷
して合金薄帯にする工程と、前記合金薄帯を熱間加工す
る工程と、熱間加工された前記合金薄帯を粉砕して磁石
粉末にする工程と、前記磁石粉末と樹脂とを混合して配
向磁場を印加しながら成形する工程と、を有することを
特徴とする。
が0.1〜2.5重量%、およびAlを含有する合金イ
ンゴットを溶融して合金溶湯とし、前記合金溶湯を急冷
して合金薄帯にする工程と、前記合金薄帯を熱間加工す
る工程と、熱間加工された前記合金薄帯を粉砕して磁石
粉末にする工程と、前記磁石粉末と樹脂とを混合して配
向磁場を印加しながら成形する工程と、を有することを
特徴とする。
【0021】(12) Mnが68〜73重量%、炭素
が0.1〜2.5重量%、およびAlを含有する合金イ
ンゴットを溶融して合金溶湯とし、前記合金溶湯を急冷
して合金薄帯にする工程と、前記合金薄帯を熱処理する
工程と、前記合金薄帯を熱間加工する工程と、熱間加工
された前記合金薄帯を粉砕して磁石粉末にする工程と、
前記磁石粉末と樹脂とを混合して配向磁場を印加しなが
ら成形する工程と、を有することを特徴とする。
が0.1〜2.5重量%、およびAlを含有する合金イ
ンゴットを溶融して合金溶湯とし、前記合金溶湯を急冷
して合金薄帯にする工程と、前記合金薄帯を熱処理する
工程と、前記合金薄帯を熱間加工する工程と、熱間加工
された前記合金薄帯を粉砕して磁石粉末にする工程と、
前記磁石粉末と樹脂とを混合して配向磁場を印加しなが
ら成形する工程と、を有することを特徴とする。
【0022】(13) Mnが68〜73重量%、炭素
が0.1〜2.5重量%、およびAlを含有する合金イ
ンゴットを溶融して合金溶湯とし、前記合金溶湯を急冷
して合金薄帯にする工程と、前記合金薄帯を熱間加工す
る工程と、熱間加工された前記合金薄帯を熱処理する工
程と、熱間加工された前記合金薄帯を粉砕して磁石粉末
にする工程と、前記磁石粉末と樹脂とを混合して配向磁
場を印加しながら成形する工程と、を有することを特徴
とする。
が0.1〜2.5重量%、およびAlを含有する合金イ
ンゴットを溶融して合金溶湯とし、前記合金溶湯を急冷
して合金薄帯にする工程と、前記合金薄帯を熱間加工す
る工程と、熱間加工された前記合金薄帯を熱処理する工
程と、熱間加工された前記合金薄帯を粉砕して磁石粉末
にする工程と、前記磁石粉末と樹脂とを混合して配向磁
場を印加しながら成形する工程と、を有することを特徴
とする。
【0023】
【発明の実施の形態】図1に本発明の工程概略図を示
す。以下本発明を、各項目の限定理由も含めて工程に沿
って詳細に述べる。
す。以下本発明を、各項目の限定理由も含めて工程に沿
って詳細に述べる。
【0024】1)合金組成 本発明の磁石はMn−Al−C系磁石であり、その主相
はMnとAlを単位胞中に各1個づつ有するL10型規
則相のτ相である。炭素原子(C)はこの相に固溶し、
本来準安定相で2元系では非常に不安定にしか存在しな
いτ相を安定に存在させるとともに、格子定数を変化さ
せてτ相の磁気的性質を改善させる効果を有する。合金
中のMnの量は68〜73重量%とすることが望まし
い。この組成範囲の外では上述したτ相は形成されな
い。炭素の組成範囲は0.1〜2.5重量%とすること
が望ましい。これは0.1重量%未満ではτ相の構造安
定化の効果が認められず、一方2.1重量%を超える組
成では、τ相の結晶磁気異方性定数が低下してしまうた
め、好ましくない。
はMnとAlを単位胞中に各1個づつ有するL10型規
則相のτ相である。炭素原子(C)はこの相に固溶し、
本来準安定相で2元系では非常に不安定にしか存在しな
いτ相を安定に存在させるとともに、格子定数を変化さ
せてτ相の磁気的性質を改善させる効果を有する。合金
中のMnの量は68〜73重量%とすることが望まし
い。この組成範囲の外では上述したτ相は形成されな
い。炭素の組成範囲は0.1〜2.5重量%とすること
が望ましい。これは0.1重量%未満ではτ相の構造安
定化の効果が認められず、一方2.1重量%を超える組
成では、τ相の結晶磁気異方性定数が低下してしまうた
め、好ましくない。
【0025】2)合金薄帯製造工程 本発明における合金は、脆性的なフェライトや希土類磁
石材料に比べて機械的性質に優れているため、先に述べ
たようにバルク(塊状)のままでは粉砕することが非常
に困難である。そのため本発明ではその形態を薄帯状と
することで、その後の粉砕時に要するエネルギーを低減
して、粉末を容易に得ることを可能にする。さらに、こ
の合金薄帯を粉末にしても磁気特性の劣化が少ない微細
均一な結晶粒径からなる組織を有することが可能とな
る。
石材料に比べて機械的性質に優れているため、先に述べ
たようにバルク(塊状)のままでは粉砕することが非常
に困難である。そのため本発明ではその形態を薄帯状と
することで、その後の粉砕時に要するエネルギーを低減
して、粉末を容易に得ることを可能にする。さらに、こ
の合金薄帯を粉末にしても磁気特性の劣化が少ない微細
均一な結晶粒径からなる組織を有することが可能とな
る。
【0026】合金薄帯は、まず所定の合金組成となるよ
うに各原料を秤量した後、いわゆる液体急冷法によって
作製する。
うに各原料を秤量した後、いわゆる液体急冷法によって
作製する。
【0027】液体急冷法としては単ロール法、双ロール
法などが知られるが、最も一般的な製法は単ロール法で
ある。図2にその概略図を示す。底部にオリフィス
(孔)を設けたるつぼまたは石英管に充填した母合金
を、高周波加熱などで溶融して合金溶湯とし、その後合
金溶湯の上から不活性ガスで圧力をかけることによっ
て、オリフィスを介して合金溶湯を高速回転する冷却さ
れたロールの上に噴射し、凝固させることによって合金
薄帯を製造する。このような方法によって厚みが数μm
〜数mmまでの合金薄帯を得ることができる。なお、単ロ
ールの材質としては熱伝導率の大きな材質が好ましく、
銅、モリブデン、クロムなどが適用される。
法などが知られるが、最も一般的な製法は単ロール法で
ある。図2にその概略図を示す。底部にオリフィス
(孔)を設けたるつぼまたは石英管に充填した母合金
を、高周波加熱などで溶融して合金溶湯とし、その後合
金溶湯の上から不活性ガスで圧力をかけることによっ
て、オリフィスを介して合金溶湯を高速回転する冷却さ
れたロールの上に噴射し、凝固させることによって合金
薄帯を製造する。このような方法によって厚みが数μm
〜数mmまでの合金薄帯を得ることができる。なお、単ロ
ールの材質としては熱伝導率の大きな材質が好ましく、
銅、モリブデン、クロムなどが適用される。
【0028】さらに液体急冷法によれば、103〜10
6℃/s程度の非常に大きな冷却速度を簡単に実現できる
ため、その構成組織はアモルファス組織、あるいはそれ
に準ずる微結晶組織からなる。その結果熱間加工・熱処
理を施した後でも、若干の粒成長はあるものの、得られ
る結晶粒径は10μm以下となる。このため粉砕によっ
て導入される欠陥による磁気特性(特に保磁力)の劣化
は抑制され、ボンド磁石化に適する磁石粉末を得ること
ができる。これに対して通常の鋳造法で作製されるバル
ク状のインゴットにおける結晶粒径は数十μm以上であ
り、仮にこれを粉砕して磁石粉末を得たとしても、粉砕
時の導入欠陥を主なサイトとする逆磁区発生による磁化
反転が容易に起こるようになるため、磁気特性、特に保
磁力が劣化してしまう。
6℃/s程度の非常に大きな冷却速度を簡単に実現できる
ため、その構成組織はアモルファス組織、あるいはそれ
に準ずる微結晶組織からなる。その結果熱間加工・熱処
理を施した後でも、若干の粒成長はあるものの、得られ
る結晶粒径は10μm以下となる。このため粉砕によっ
て導入される欠陥による磁気特性(特に保磁力)の劣化
は抑制され、ボンド磁石化に適する磁石粉末を得ること
ができる。これに対して通常の鋳造法で作製されるバル
ク状のインゴットにおける結晶粒径は数十μm以上であ
り、仮にこれを粉砕して磁石粉末を得たとしても、粉砕
時の導入欠陥を主なサイトとする逆磁区発生による磁化
反転が容易に起こるようになるため、磁気特性、特に保
磁力が劣化してしまう。
【0029】本発明における合金薄帯の厚みは、上述し
た良好な粉砕性と磁気特性の確保を可能とするために、
20〜2000μmとすることが望ましい。厚みを20
μm未満とすると、その後の熱間加工工程において厚み
減少率(加工度)の局部的なばらつきが大きくなるなど
均一な加工が困難となり、最終的に安定した磁気特性が
得られない。また2000μmを超える厚みとした場合
は、粉砕に要するエネルギーが高くなって、生産性の著
しい低下を招くばかりでなく、急冷時に十分な冷却速度
が得られないために、結晶粒径の粗大化を招き、粉末の
磁気特性が劣化する。
た良好な粉砕性と磁気特性の確保を可能とするために、
20〜2000μmとすることが望ましい。厚みを20
μm未満とすると、その後の熱間加工工程において厚み
減少率(加工度)の局部的なばらつきが大きくなるなど
均一な加工が困難となり、最終的に安定した磁気特性が
得られない。また2000μmを超える厚みとした場合
は、粉砕に要するエネルギーが高くなって、生産性の著
しい低下を招くばかりでなく、急冷時に十分な冷却速度
が得られないために、結晶粒径の粗大化を招き、粉末の
磁気特性が劣化する。
【0030】3)合金薄帯の熱処理工程 上述した方法で得られた合金薄帯については熱間加工に
先立って熱処理を行ってもよい。特に薄帯製造時の冷却
速度が非常に大きく、完全なアモルファス組織となった
場合には、その後の結晶化を均一に起こすためにも一旦
熱処理を行うことが好ましい。熱処理温度は300〜6
00℃の温度範囲とすることが好ましい。300℃未満
の温度では熱処理による結晶化が全く起こらず、効果が
認められない。また600℃を超える温度では過度の粒
成長を招くため、最終的な磁気特性の低下を招く。
先立って熱処理を行ってもよい。特に薄帯製造時の冷却
速度が非常に大きく、完全なアモルファス組織となった
場合には、その後の結晶化を均一に起こすためにも一旦
熱処理を行うことが好ましい。熱処理温度は300〜6
00℃の温度範囲とすることが好ましい。300℃未満
の温度では熱処理による結晶化が全く起こらず、効果が
認められない。また600℃を超える温度では過度の粒
成長を招くため、最終的な磁気特性の低下を招く。
【0031】4)熱間加工工程 本発明における熱間加工は、加工によってさらに薄帯を
薄くして粉砕しやすくすると同時に、主相である硬磁性
相の磁化容易軸方向を特定の方向に配向させて異方性を
付与することを目的としている。
薄くして粉砕しやすくすると同時に、主相である硬磁性
相の磁化容易軸方向を特定の方向に配向させて異方性を
付与することを目的としている。
【0032】熱間加工の方法としては、合金薄帯の厚み
を薄くするような加工を行う必要があるので、熱間鍛
造、熱間圧延などが挙げられる。この中で熱間圧延は、
高速度加工が可能で他の方法に比べて非常に量産性に優
れる。
を薄くするような加工を行う必要があるので、熱間鍛
造、熱間圧延などが挙げられる。この中で熱間圧延は、
高速度加工が可能で他の方法に比べて非常に量産性に優
れる。
【0033】また、本発明の合金においては、熱間加工
によって主相であるτ相の磁化容易軸方向は加工時の最
大応力方向と垂直な方向にそろうように異方化される。
このため、上述したような厚みを薄くする熱間加工を行
った場合には、厚み方向(圧下方向)に垂直な面内に異
方性が付与される。熱間圧延とそれによる異方性付与の
概略図を図3に示す。図に示したように最大応力方向
(=圧下方向)と垂直な方向、すなわち板面内のランダ
ムな方向に異方性が付与される。
によって主相であるτ相の磁化容易軸方向は加工時の最
大応力方向と垂直な方向にそろうように異方化される。
このため、上述したような厚みを薄くする熱間加工を行
った場合には、厚み方向(圧下方向)に垂直な面内に異
方性が付与される。熱間圧延とそれによる異方性付与の
概略図を図3に示す。図に示したように最大応力方向
(=圧下方向)と垂直な方向、すなわち板面内のランダ
ムな方向に異方性が付与される。
【0034】熱間加工時の加工温度は400℃〜800
℃の温度範囲とすることが望ましい。400℃未満では
十分な塑性変形が起こらず、異方化の付与が困難とな
る。また800℃を超える温度では、主相結晶粒の粗大
化が顕著となり、磁気特性の劣化を招く。
℃の温度範囲とすることが望ましい。400℃未満では
十分な塑性変形が起こらず、異方化の付与が困難とな
る。また800℃を超える温度では、主相結晶粒の粗大
化が顕著となり、磁気特性の劣化を招く。
【0035】合金薄帯の加工度を厚み減少率[(t0-t1)/
t0×100(%)、ただしt0:圧延前の合金薄帯の厚さ、t1:
圧延後の厚さ]で表わした場合、これを50%〜95%
とすることが望ましい。これは50%未満の板厚減少率
では、τ相の十分な塑性変形が起こらないため、異方性
の付与が不十分となってしまうためであり、逆に95%
を超える板厚減少率とした場合は、均一な加工が困難と
なり、磁気特性のばらつきが大きくなってしまうためで
ある。
t0×100(%)、ただしt0:圧延前の合金薄帯の厚さ、t1:
圧延後の厚さ]で表わした場合、これを50%〜95%
とすることが望ましい。これは50%未満の板厚減少率
では、τ相の十分な塑性変形が起こらないため、異方性
の付与が不十分となってしまうためであり、逆に95%
を超える板厚減少率とした場合は、均一な加工が困難と
なり、磁気特性のばらつきが大きくなってしまうためで
ある。
【0036】5)熱間加工後の熱処理工程 熱間加工後の材料は、350℃〜800℃で熱処理する
ことが望ましい。この熱処理は、加工工程で材料に入っ
たひずみを除去することが主たる目的である。これによ
り、加工によって導入された欠陥が引き起こす磁気特性
の劣化を抑制し、さらに優れた磁気特性が得られるよう
になる。
ことが望ましい。この熱処理は、加工工程で材料に入っ
たひずみを除去することが主たる目的である。これによ
り、加工によって導入された欠陥が引き起こす磁気特性
の劣化を抑制し、さらに優れた磁気特性が得られるよう
になる。
【0037】ここで、350℃未満の温度で熱処理を行
った場合には、熱処理の効果が見られず、一方800℃
を超える温度では、結晶粒径の粗大化が起こるため、好
ましくない。
った場合には、熱処理の効果が見られず、一方800℃
を超える温度では、結晶粒径の粗大化が起こるため、好
ましくない。
【0038】6)粉砕工程 熱間加工および熱処理を加えた後、材料を粉砕し、ボン
ド磁石に適した粉末を作製する。粉末粒度はあまり微粉
末とする必要はなく、ボンド磁石としての成形性を考慮
すれば平均粒度を20μmから100μm程度とすれば
よい。
ド磁石に適した粉末を作製する。粉末粒度はあまり微粉
末とする必要はなく、ボンド磁石としての成形性を考慮
すれば平均粒度を20μmから100μm程度とすれば
よい。
【0039】7)ボンド磁石製造工程 上述のように作製された異方性磁石粉末を、エポキシ樹
脂などの熱硬化性樹脂またはナイロン樹脂などの熱可塑
性樹脂のいずれかと混合し、磁場配向させてから結合し
てボンド磁石を得る。エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂
を用いる場合は、樹脂と混合して混練後、磁場配向させ
ながら成形し、その後キュア処理を施して異方性ボンド
磁石とする。ナイロン樹脂などの熱可塑性樹脂を用いる
場合には、樹脂と混合・混練後、加熱し、樹脂がほぼ溶
融している状態で磁場配向させながら成形し、その後冷
却してボンド磁石とし、最後に着磁する。
脂などの熱硬化性樹脂またはナイロン樹脂などの熱可塑
性樹脂のいずれかと混合し、磁場配向させてから結合し
てボンド磁石を得る。エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂
を用いる場合は、樹脂と混合して混練後、磁場配向させ
ながら成形し、その後キュア処理を施して異方性ボンド
磁石とする。ナイロン樹脂などの熱可塑性樹脂を用いる
場合には、樹脂と混合・混練後、加熱し、樹脂がほぼ溶
融している状態で磁場配向させながら成形し、その後冷
却してボンド磁石とし、最後に着磁する。
【0040】本発明の磁石粉末は上述したように面内異
方性を有する。そこで磁場配向工程では面内のいずれか
の方向に磁場をかければ異方性はそろうことになる。た
とえばラジアル異方性を有するリング磁石を得たい場合
には、まず磁場配向時に図4に示した様にリングの中心
軸方向を法線方向とする面内の任意の方向に磁場をかけ
て配向させて成形すればよい。そして成形した後、ラジ
アル方向に着磁することによってラジアル異方性のリン
グ磁石を得ることができる。
方性を有する。そこで磁場配向工程では面内のいずれか
の方向に磁場をかければ異方性はそろうことになる。た
とえばラジアル異方性を有するリング磁石を得たい場合
には、まず磁場配向時に図4に示した様にリングの中心
軸方向を法線方向とする面内の任意の方向に磁場をかけ
て配向させて成形すればよい。そして成形した後、ラジ
アル方向に着磁することによってラジアル異方性のリン
グ磁石を得ることができる。
【0041】またさらに好ましくは、熱間加工時の圧下
方向である厚み方向が最も反磁界係数が大きくなるよう
な粉末、すなわち厚みが他の寸法に対して十分小さくな
るような粉末が多数を占めるようにして、ボンド磁石を
作製することが望ましい。このような場合には個々の粉
末にかかる反磁界を低減できるため、磁場配向に必要な
外部印加磁界が小さくて済み、かつ残留磁束密度(B
r)や角型性の低下を抑制できるという利点が挙げられ
る。
方向である厚み方向が最も反磁界係数が大きくなるよう
な粉末、すなわち厚みが他の寸法に対して十分小さくな
るような粉末が多数を占めるようにして、ボンド磁石を
作製することが望ましい。このような場合には個々の粉
末にかかる反磁界を低減できるため、磁場配向に必要な
外部印加磁界が小さくて済み、かつ残留磁束密度(B
r)や角型性の低下を抑制できるという利点が挙げられ
る。
【0042】本発明により製造された異方性磁石粉末
は、製造コスト及び磁石に成形されたときに求められる
磁気性能から鑑みて、保磁力が2.8kOe以上、最大
エネルギー積が3.7kOe以上であることが好まし
い。
は、製造コスト及び磁石に成形されたときに求められる
磁気性能から鑑みて、保磁力が2.8kOe以上、最大
エネルギー積が3.7kOe以上であることが好まし
い。
【0043】また、本発明により製造された異方性ボン
ド磁石は、製造コスト及び求められる磁気的性能から鑑
みて、保磁力が2.7kOe以上、最大エネルギー積が
2.7MGOe以上であることが好ましい。
ド磁石は、製造コスト及び求められる磁気的性能から鑑
みて、保磁力が2.7kOe以上、最大エネルギー積が
2.7MGOe以上であることが好ましい。
【0044】
【実施例】以下実施例に基づいて、本発明をさらに具体
的に述べる。
的に述べる。
【0045】(実施例1)純度が99%のMn,Alの
原料メタルとグラファイトをMn:72wt%、C:
1.2wt%、残Alとなるように秤量し、これをAr
ガス雰囲気中で高周波誘導炉にて溶解し、銅製金型中に
鋳造して重量約1kgの合金インゴットを作製した。こ
のインゴットから約50gのサンプル片を切り出し、こ
れを底部に0.6mφのオリフィスを設けた透明石英管
に入れ、次いでこの石英管を直径300mmの銅製の単
ロールを有する急冷薄帯製造装置に装着した。その後A
r雰囲気中で、高周波加熱にてサンプル片を石英管内で
溶解し、回転中の該銅製ロール上に合金溶湯を噴射し
て、リボン状の急冷薄帯を得た。急冷薄帯の製造に際し
ては、銅製ロールの回転スピード、Arガス噴射圧など
を変化させて、厚みの異なるいくつかの急冷薄帯を得
た。その概要を表1に示す。
原料メタルとグラファイトをMn:72wt%、C:
1.2wt%、残Alとなるように秤量し、これをAr
ガス雰囲気中で高周波誘導炉にて溶解し、銅製金型中に
鋳造して重量約1kgの合金インゴットを作製した。こ
のインゴットから約50gのサンプル片を切り出し、こ
れを底部に0.6mφのオリフィスを設けた透明石英管
に入れ、次いでこの石英管を直径300mmの銅製の単
ロールを有する急冷薄帯製造装置に装着した。その後A
r雰囲気中で、高周波加熱にてサンプル片を石英管内で
溶解し、回転中の該銅製ロール上に合金溶湯を噴射し
て、リボン状の急冷薄帯を得た。急冷薄帯の製造に際し
ては、銅製ロールの回転スピード、Arガス噴射圧など
を変化させて、厚みの異なるいくつかの急冷薄帯を得
た。その概要を表1に示す。
【0046】得られたそれぞれの急冷薄帯を、大気炉中
にて500℃に加熱した後、炉から取り出し、直ちに圧
延機にて熱間圧延を施した。圧延時の加工度はいずれも
50%以上としたが、厚みが15μmの急冷薄帯はとこ
ろどころほとんど厚みの減少が達成されておらず、不均
一な加工となっていた。圧延終了後、ライカイ機にて粉
砕し、いずれも平均粒度が50〜60μm程度の粉末を
得た。得られた粉末を溶融パラフィン中で磁場配向させ
ながら冷却・固化させた後、振動試料型磁力計(VS
M)により配向磁場と同方向に磁場をかけて(最大印加
磁場15kOe)磁気特性を測定した。その結果を表1
に併せて示す。
にて500℃に加熱した後、炉から取り出し、直ちに圧
延機にて熱間圧延を施した。圧延時の加工度はいずれも
50%以上としたが、厚みが15μmの急冷薄帯はとこ
ろどころほとんど厚みの減少が達成されておらず、不均
一な加工となっていた。圧延終了後、ライカイ機にて粉
砕し、いずれも平均粒度が50〜60μm程度の粉末を
得た。得られた粉末を溶融パラフィン中で磁場配向させ
ながら冷却・固化させた後、振動試料型磁力計(VS
M)により配向磁場と同方向に磁場をかけて(最大印加
磁場15kOe)磁気特性を測定した。その結果を表1
に併せて示す。
【0047】
【表1】
【0048】表から明らかなように、厚みが20〜20
00μmの急冷薄帯において、熱間加工後良好な磁気特
性が得られる。
00μmの急冷薄帯において、熱間加工後良好な磁気特
性が得られる。
【0049】(実施例2)実施例1と同一組成のインゴ
ットを鋳造し、同様の条件で厚みが25μmの急冷薄帯
を製造した。このようにして得られた急冷薄帯はX線回
折の結果から、一部アモルファス組織が形成されている
ことが確認された。これらの急冷薄帯について250℃
〜700℃の各温度で20分の熱処理を施した後、実施
例1と同様の圧延を行った。ただし厚み減少率が60%
とした。
ットを鋳造し、同様の条件で厚みが25μmの急冷薄帯
を製造した。このようにして得られた急冷薄帯はX線回
折の結果から、一部アモルファス組織が形成されている
ことが確認された。これらの急冷薄帯について250℃
〜700℃の各温度で20分の熱処理を施した後、実施
例1と同様の圧延を行った。ただし厚み減少率が60%
とした。
【0050】圧延終了後、ライカイ機で粉砕して粉末を
得た。得られた粉末にエポキシ樹脂を1.6wt%添加
し、混合した後、10kOeの磁場中にて配向させなが
ら7ton/cm2の成形圧で圧縮成形し、その後15
0℃で硬化処理を行い、ボンド磁石を作製した。
得た。得られた粉末にエポキシ樹脂を1.6wt%添加
し、混合した後、10kOeの磁場中にて配向させなが
ら7ton/cm2の成形圧で圧縮成形し、その後15
0℃で硬化処理を行い、ボンド磁石を作製した。
【0051】得られたボンド磁石について直流自記磁束
計により、最大印加磁場25kOeで磁気特性を測定し
た。
計により、最大印加磁場25kOeで磁気特性を測定し
た。
【0052】表2に、急冷薄帯に施した熱処理温度とボ
ンド磁石の磁気特性を併せて示す。
ンド磁石の磁気特性を併せて示す。
【0053】
【表2】
【0054】表から明らかなように、急冷薄帯に300
〜600℃の温度で熱処理してから熱間圧延を行ってボ
ンド磁石としたものおいて良好な磁気特性を得ることが
できる。
〜600℃の温度で熱処理してから熱間圧延を行ってボ
ンド磁石としたものおいて良好な磁気特性を得ることが
できる。
【0055】(実施例3)実施例1と同組成のインゴッ
トからサンプル片を切り出し、急冷薄帯製造装置にて厚
みが50μmの急冷薄帯を製造した。得られた急冷薄帯
を表3に示す各温度で熱間圧延を施した。熱間圧延後、
ライカイ機にて粉砕して粉末を得て、実施例2と同様な
方法でボンド磁石を作製した。熱間圧延温度と最終的に
得られたボンド磁石の特性を表3に併せて示す。
トからサンプル片を切り出し、急冷薄帯製造装置にて厚
みが50μmの急冷薄帯を製造した。得られた急冷薄帯
を表3に示す各温度で熱間圧延を施した。熱間圧延後、
ライカイ機にて粉砕して粉末を得て、実施例2と同様な
方法でボンド磁石を作製した。熱間圧延温度と最終的に
得られたボンド磁石の特性を表3に併せて示す。
【0056】
【表3】
【0057】表から明らかなように400〜800℃の
温度で圧延を行うことによって高い磁気特性が得られる
ことがわかる。
温度で圧延を行うことによって高い磁気特性が得られる
ことがわかる。
【0058】(実施例4)実施例1と同組成のインゴッ
トからサンプル片を切り出し、急冷薄帯製造装置にて厚
みが100μmの急冷薄帯を製造した。得られた急冷薄
帯について700℃で厚み減少率が70%の熱間圧延を
施した。圧延後の急冷薄帯について、表4に示した各温
度で熱処理を施し、その後実施例2と同様な方法で異方
性ボンド磁石を作製した。得られたボンド磁石の磁気特
性を表4に併せて示す。
トからサンプル片を切り出し、急冷薄帯製造装置にて厚
みが100μmの急冷薄帯を製造した。得られた急冷薄
帯について700℃で厚み減少率が70%の熱間圧延を
施した。圧延後の急冷薄帯について、表4に示した各温
度で熱処理を施し、その後実施例2と同様な方法で異方
性ボンド磁石を作製した。得られたボンド磁石の磁気特
性を表4に併せて示す。
【0059】
【表4】
【0060】表から明らかなように、圧延後350〜8
00℃で熱処理を施すことによって良好な磁気特性が得
られる。
00℃で熱処理を施すことによって良好な磁気特性が得
られる。
【0061】
【発明の効果】本発明の異方性磁石粉末の製造方法によ
れば、粉砕するときの生産効率にすぐれ、かつ形状自由
度の大きなボンド磁石に適した異方性磁石粉末を提供す
ることができる。また、安価な原料を使用するので、コ
ストと磁気的性能のバランスの良い異方性磁石粉末を製
造することが可能となる。
れば、粉砕するときの生産効率にすぐれ、かつ形状自由
度の大きなボンド磁石に適した異方性磁石粉末を提供す
ることができる。また、安価な原料を使用するので、コ
ストと磁気的性能のバランスの良い異方性磁石粉末を製
造することが可能となる。
【0062】また、本発明の異方性ボンド磁石の製造方
法によれば、磁気特性とコストのバランスに優れ、形状
の自由度の高い異方性ボンド磁石を得ることができると
いう優れた効果を奏する。
法によれば、磁気特性とコストのバランスに優れ、形状
の自由度の高い異方性ボンド磁石を得ることができると
いう優れた効果を奏する。
【図1】 本発明の製造工程概略図。
【図2】 液体急冷法による急冷薄帯製造の概略図。
【図3】 熱間圧延とそれによる異方性付与の模式図。
【図4】 リング磁石の磁場配向時の模式図。
1…合金の溶湯 2…底部にオリフィスを設けた石英管またはるつぼ 3…急冷薄帯 4…水冷銅ロール 5…銅ロールの回転方向 6…圧延ロール 7…圧延前の合金薄帯 8…圧延後の合金薄帯 9…圧延ロールの回転方向 10…圧延時の圧下方向 11…圧延により配向した主相の磁化容易軸方向 12…リング磁石 13…リング磁石の中心軸方向 14…中心軸方向を法線とする面を表わす概略図 15…中心軸方向を法線とする面内の任意の磁場配向方
向を表わす概略図
向を表わす概略図
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI // C22F 1/00 660 C22F 1/00 660D 680 680 681 681 683 683 687 687 694 694B
Claims (13)
- 【請求項1】 Mnが68〜73重量%、炭素が0.1
〜2.5重量%、およびAlを含有する合金インゴット
を溶融して合金溶湯とし、前記合金溶湯を急冷して合金
薄帯にする第1の工程と、 前記合金薄帯を熱間加工する第2の工程と、 熱間加工された前記合金薄帯を粉砕して磁石粉末にする
第3の工程と、を有することを特徴とする異方性磁石粉
末の製造方法。 - 【請求項2】 前記第1の工程において、回転する冷却
されたロール上で前記合金溶湯を凝固させて合金薄帯に
することを特徴とする請求項1に記載の異方性磁石粉末
の製造方法。 - 【請求項3】 前記第2の工程において、400〜80
0℃の温度範囲内で熱間加工することを特徴とする請求
項1に記載の異方性磁石粉末の製造方法。 - 【請求項4】 前記第2の工程において、前記合金薄帯
を20〜2000μmの範囲内の厚さに熱間加工するこ
とを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の異方性
磁石粉末の製造方法。 - 【請求項5】 前記第2の工程において、前記合金薄帯
の厚み減少率が50%〜95%の範囲内であることを特
徴とする請求項1に記載の異方性磁石粉末の製造方法。 - 【請求項6】 前記第3の工程において、前記磁石粉末
を20〜100μmの範囲内の平均粒度となるまで粉砕
することを特徴とする請求項1に記載の異方性磁石粉末
の製造方法。 - 【請求項7】 Mnが68〜73重量%、炭素が0.1
〜2.5重量%、およびAlを含有する合金インゴット
を溶融して合金溶湯とし、前記合金溶湯を急冷して合金
薄帯にする第1の工程と、 前記合金薄帯を熱処理する第2の工程と、 前記合金薄帯を熱間加工する第3の工程と、 熱間加工された前記合金薄帯を粉砕して磁石粉末にする
第4の工程と、を有することを特徴とする異方性磁石粉
末の製造方法。 - 【請求項8】 前記第2の工程において、300〜60
0℃の範囲内の温度で熱処理することを特徴とする請求
項7に記載の異方性磁石粉末の製造方法。 - 【請求項9】 Mnが68〜73重量%、炭素が0.1
〜2.5重量%、およびAlを含有する合金インゴット
を溶融して合金溶湯とし、前記合金溶湯を急冷して合金
薄帯にする第1の工程と、 前記合金薄帯を熱間加工する第2の工程と、 熱間加工された前記合金薄帯を熱処理する第3の工程
と、 熱処理された前記合金薄帯を粉砕して磁石粉末にする第
4の工程と、を有することを特徴とする異方性磁石粉末
の製造方法。 - 【請求項10】 前記第3の工程において、350〜8
00℃の範囲内の温度で熱処理することを特徴とする請
求項9に記載の異方性磁石粉末の製造方法。 - 【請求項11】 Mnが68〜73重量%、炭素が0.
1〜2.5重量%、およびAlを含有する合金インゴッ
トを溶融して合金溶湯とし、前記合金溶湯を急冷して合
金薄帯にする工程と、 前記合金薄帯を熱間加工する工程と、 熱間加工された前記合金薄帯を粉砕して磁石粉末にする
工程と、 前記磁石粉末と樹脂とを混合して配向磁場を印加しなが
ら成形する工程と、を有することを特徴とする異方性ボ
ンド磁石の製造方法。 - 【請求項12】 Mnが68〜73重量%、炭素が0.
1〜2.5重量%、およびAlを含有する合金インゴッ
トを溶融して合金溶湯とし、前記合金溶湯を急冷して合
金薄帯にする工程と、 前記合金薄帯を熱処理する工程と、 前記合金薄帯を熱間加工する工程と、 熱間加工された前記合金薄帯を粉砕して磁石粉末にする
工程と、 前記磁石粉末と樹脂とを混合して配向磁場を印加しなが
ら成形する工程と、を有することを特徴とする異方性ボ
ンド磁石の製造方法。 - 【請求項13】 Mnが68〜73重量%、炭素が0.
1〜2.5重量%、およびAlを含有する合金インゴッ
トを溶融して合金溶湯とし、前記合金溶湯を急冷して合
金薄帯にする工程と、 前記合金薄帯を熱間加工する工程と、 熱間加工された前記合金薄帯を熱処理する工程と、 熱間加工された前記合金薄帯を粉砕して磁石粉末にする
工程と、 前記磁石粉末と樹脂とを混合して配向磁場を印加しなが
ら成形する工程と、を有することを特徴とする異方性ボ
ンド磁石の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9074224A JPH10270224A (ja) | 1997-03-26 | 1997-03-26 | 異方性磁石粉末の製造方法および異方性ボンド磁石の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9074224A JPH10270224A (ja) | 1997-03-26 | 1997-03-26 | 異方性磁石粉末の製造方法および異方性ボンド磁石の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10270224A true JPH10270224A (ja) | 1998-10-09 |
Family
ID=13541008
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9074224A Withdrawn JPH10270224A (ja) | 1997-03-26 | 1997-03-26 | 異方性磁石粉末の製造方法および異方性ボンド磁石の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10270224A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017535062A (ja) * | 2014-09-02 | 2017-11-24 | ノースイースタン・ユニバーシティ | Fe−Niに基づくレアアースフリー永久磁性材料 |
| JP2019147994A (ja) * | 2018-02-28 | 2019-09-05 | 国立大学法人 鹿児島大学 | Mn−Al−C系磁石の製造方法及びMn−Al−C系磁性焼結体 |
| JP2019216233A (ja) * | 2018-12-11 | 2019-12-19 | アビリティゲート株式会社 | シート状高分子材料の製造方法及びこれにより製造されるシート状高分子材料 |
| JP2019214140A (ja) * | 2018-06-11 | 2019-12-19 | アビリティゲート株式会社 | シート状高分子材料の製造方法及びこれにより製造されるシート状高分子材料 |
| CN117079961A (zh) * | 2023-07-07 | 2023-11-17 | 燕山大学 | 一种各向异性Nd2Fe14B/α-Fe块体纳米晶复合永磁材料的制备方法 |
-
1997
- 1997-03-26 JP JP9074224A patent/JPH10270224A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017535062A (ja) * | 2014-09-02 | 2017-11-24 | ノースイースタン・ユニバーシティ | Fe−Niに基づくレアアースフリー永久磁性材料 |
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| CN117079961A (zh) * | 2023-07-07 | 2023-11-17 | 燕山大学 | 一种各向异性Nd2Fe14B/α-Fe块体纳米晶复合永磁材料的制备方法 |
| CN117079961B (zh) * | 2023-07-07 | 2024-05-24 | 燕山大学 | 一种各向异性Nd2Fe14B/α-Fe块体纳米晶复合永磁材料的制备方法 |
| US12494322B2 (en) | 2023-07-07 | 2025-12-09 | Yanshan University | Preparation method for anisotropic Nd2Fe14β/α-Fe bulk nanocrystalline composite permanent magnet material |
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