JPS62205226A - 非常に低い保磁力の結晶性稀土類−遷移金属−ホウ素合金からの永久磁石製作 - Google Patents
非常に低い保磁力の結晶性稀土類−遷移金属−ホウ素合金からの永久磁石製作Info
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- C21D8/00—Modifying the physical properties of ferrous metals or ferrous alloys by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/12—Modifying the physical properties of ferrous metals or ferrous alloys by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties
- C21D8/1216—Modifying the physical properties of ferrous metals or ferrous alloys by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties characterised by the working steps
- C21D8/1222—Hot rolling
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
- F16H61/12—Detecting malfunction or potential malfunction, e.g. fail safe ; Circumventing or fixing failures
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K17/00—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves
- F16K17/02—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side
- F16K17/14—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side with fracturing member
- F16K17/16—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side with fracturing member with fracturing diaphragm ; Rupture discs
- F16K17/162—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side with fracturing member with fracturing diaphragm ; Rupture discs of the non reverse-buckling-type
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は鋳造したままでは永久磁石ではない合金である
1個ないし複数個の軽稀土類(RE)元素、1個ないし
複数個の遷移金属(TM)及びホウ素(B)を含む十分
に結晶性の合金から、高保磁力で高エネルギー積の磁石
を作成する方法に関する。本発明は、特にTMが鉄を含
むRE2TM14B相を主として含む非永久磁性の結晶
性鋳造合金の大粒子又はビレッ) (billet)を
高温処理することにより、強い永久磁石を製作すること
に係る。
1個ないし複数個の軽稀土類(RE)元素、1個ないし
複数個の遷移金属(TM)及びホウ素(B)を含む十分
に結晶性の合金から、高保磁力で高エネルギー積の磁石
を作成する方法に関する。本発明は、特にTMが鉄を含
むRE2TM14B相を主として含む非永久磁性の結晶
性鋳造合金の大粒子又はビレッ) (billet)を
高温処理することにより、強い永久磁石を製作すること
に係る。
背 景
高保磁力、高エネルギー積軽稀土類−鉄(RE−Fe)
を基材とした永久磁石は、米国出願第4、496.34
5号、ヨーロッパ特許出願第0108474号(ジェネ
ラルモーター社)及びヨーロッパ特許出願第01441
12号(ジェネラルモーター社)の対象である。その好
ましい磁石組成は稀土類元素ネオジム(Nd)又はプラ
セオジム(Pr)又は両方、遷移金属鉄(Fe)又は鉄
及びコバルト(CO)の混合物及びホウ素(B)を基材
としている。好ましい組成は大きな比率でRE2TM1
4B相を含み、この場合TMは鉄を含む1個ないし複数
個の遷移金属元素である。
を基材とした永久磁石は、米国出願第4、496.34
5号、ヨーロッパ特許出願第0108474号(ジェネ
ラルモーター社)及びヨーロッパ特許出願第01441
12号(ジェネラルモーター社)の対象である。その好
ましい磁石組成は稀土類元素ネオジム(Nd)又はプラ
セオジム(Pr)又は両方、遷移金属鉄(Fe)又は鉄
及びコバルト(CO)の混合物及びホウ素(B)を基材
としている。好ましい組成は大きな比率でRE2TM1
4B相を含み、この場合TMは鉄を含む1個ないし複数
個の遷移金属元素である。
上で示した特許及び特許出願に述べられているような、
そのような合金の好ましい加工方法は、実質的にアモル
ファ不から等方向な永久磁石特性をもつ非常に微小な結
晶微細構造を得るために溶融合金を急速に固化させるこ
とを含んでいる。最も高いエネルギー積合金の結晶学的
秩序範囲は、最適な単一磁区の寸法と一致すると信じら
れている。過剰クエンチした合金はブレーン(grai
n)成長を起し、それにより磁気保磁力を誘導するのに
適当な温度でてニールすることができる。クエンチした
状態のNd−Fe−8を基材とした合金の今日までの最
大の磁気エネルギー積は、約15メガガウスエルステツ
ドである。
そのような合金の好ましい加工方法は、実質的にアモル
ファ不から等方向な永久磁石特性をもつ非常に微小な結
晶微細構造を得るために溶融合金を急速に固化させるこ
とを含んでいる。最も高いエネルギー積合金の結晶学的
秩序範囲は、最適な単一磁区の寸法と一致すると信じら
れている。過剰クエンチした合金はブレーン(grai
n)成長を起し、それにより磁気保磁力を誘導するのに
適当な温度でてニールすることができる。クエンチした
状態のNd−Fe−8を基材とした合金の今日までの最
大の磁気エネルギー積は、約15メガガウスエルステツ
ドである。
ヨーロッパ特許出願第0133758号(ジェネラルモ
ーター社)は、高温処理により急速に固化させたRE−
Fe−Bを基材とした合金中に非等方性磁気特性を導入
する方法に係る。過剰クエンチした本質的にアモルファ
ス微細構造をもつ合金は、高温で処理され、粒径成長を
起させ、最もよい急速固化したままの合金より実質的に
高いエネルギー積を生じる粒子成長と結晶配向を生じさ
せる。
ーター社)は、高温処理により急速に固化させたRE−
Fe−Bを基材とした合金中に非等方性磁気特性を導入
する方法に係る。過剰クエンチした本質的にアモルファ
ス微細構造をもつ合金は、高温で処理され、粒径成長を
起させ、最もよい急速固化したままの合金より実質的に
高いエネルギー積を生じる粒子成長と結晶配向を生じさ
せる。
高温処理、融液スピニングされた(melt−spun
)Nd−Fe−B合金の今日までに最も大きいエネル
ギー積は、64 mGOe もの高いエネルギー積が
理論的に可能であるにもかかわらず、約45mGOeで
ある。
)Nd−Fe−B合金の今日までに最も大きいエネル
ギー積は、64 mGOe もの高いエネルギー積が
理論的に可能であるにもかかわらず、約45mGOeで
ある。
高い保磁力及びエネルギー積は通常の方向性加圧焼結(
OP S : orient−press−sinte
r )により軽いRE−Fe−Bを基材とした合金中に
導入できることが知られている。この方法は20年以上
前から、サマリウム・コバルト及び他の稀土類・コバル
ト永久磁石を作るために使われてきた。この方法は制御
された非酸化性雲囲気で行われねばならない多くの処理
工程を必要とするため、商業的には限界がある。高い保
磁力及びエネルギー積(lQmGOe以上)は結晶性合
金を非常に微細な(5ミクロン以下)の粉末に粉砕し、
強い磁界中でその粉末を磁気的に配向させ、かつ圧密し
、コンパクト化したものを焼結することによってのみ得
られる。OPSプロセスで作られた磁石は脆く僅かの最
も簡単な小さな形状物を得るのに一般に大量の仕上げ粉
砕物を必要とする。
OP S : orient−press−sinte
r )により軽いRE−Fe−Bを基材とした合金中に
導入できることが知られている。この方法は20年以上
前から、サマリウム・コバルト及び他の稀土類・コバル
ト永久磁石を作るために使われてきた。この方法は制御
された非酸化性雲囲気で行われねばならない多くの処理
工程を必要とするため、商業的には限界がある。高い保
磁力及びエネルギー積(lQmGOe以上)は結晶性合
金を非常に微細な(5ミクロン以下)の粉末に粉砕し、
強い磁界中でその粉末を磁気的に配向させ、かつ圧密し
、コンパクト化したものを焼結することによってのみ得
られる。OPSプロセスで作られた磁石は脆く僅かの最
も簡単な小さな形状物を得るのに一般に大量の仕上げ粉
砕物を必要とする。
また、REIII:o5 組成中のコバルトの幾分か
を銅でおきかえることにより、400ないし500℃の
適当な熱処理によって鋳造したばかりの合金に保磁力が
導入できることも知られている。保磁力は磁区壁ピンニ
ング(domain wall pinning )現
象により生じると信じられている。鋳造RE−Fe−B
を基材とした組成物の類似の偏析固化(precipi
tation hardening )は、今日まで実
現されておらず、痕跡量以上の銅が存在すると、RE−
Fe−Bを基材とした合金のエネルギー積が急速に減少
することが見出されている。また、稀土類元素を含まな
いある種の鋳造したばかりのCr −Co−Fe組成物
は、低温で一軸的に処理をし、約5 mGOe まで
のエネルギー積が実現できることも知られている。
を銅でおきかえることにより、400ないし500℃の
適当な熱処理によって鋳造したばかりの合金に保磁力が
導入できることも知られている。保磁力は磁区壁ピンニ
ング(domain wall pinning )現
象により生じると信じられている。鋳造RE−Fe−B
を基材とした組成物の類似の偏析固化(precipi
tation hardening )は、今日まで実
現されておらず、痕跡量以上の銅が存在すると、RE−
Fe−Bを基材とした合金のエネルギー積が急速に減少
することが見出されている。また、稀土類元素を含まな
いある種の鋳造したばかりのCr −Co−Fe組成物
は、低温で一軸的に処理をし、約5 mGOe まで
のエネルギー積が実現できることも知られている。
RE−Fe−Bを基材とした組成物の急速固化と高温処
理はより実際的で、OPSより費用がかからないが、最
初に急速固化をせずに高保磁力、高エネルギー積のRE
−Fe−8を基材とした永久磁石を作れる手段を得るこ
とが望ましい。ここで急速固化というのは、はじめに融
点以上の温度で1分当り約105℃又はそれ以上の冷却
速度で、合金を固化させることを意味する。すなわち、
通常の方法で鋳造された十分な結晶性の合金からではあ
るが、微細粉砕及びOPSプロセスの配向工程なしに永
久RE−Fe−8磁石を作ることが有利であろう。通常
の方法による鋳造では1分当り105℃よりずっと低い
冷却速度となる。しかし、この発明以前に、そのような
方法は知られていなかったし、提案もされていなかった
。
理はより実際的で、OPSより費用がかからないが、最
初に急速固化をせずに高保磁力、高エネルギー積のRE
−Fe−8を基材とした永久磁石を作れる手段を得るこ
とが望ましい。ここで急速固化というのは、はじめに融
点以上の温度で1分当り約105℃又はそれ以上の冷却
速度で、合金を固化させることを意味する。すなわち、
通常の方法で鋳造された十分な結晶性の合金からではあ
るが、微細粉砕及びOPSプロセスの配向工程なしに永
久RE−Fe−8磁石を作ることが有利であろう。通常
の方法による鋳造では1分当り105℃よりずっと低い
冷却速度となる。しかし、この発明以前に、そのような
方法は知られていなかったし、提案もされていなかった
。
要 約
本発明の好ましい実施例に従うと、適当な比率の1個な
いし複数個の稀土類元素、1個ないし複数個の鉄を含む
遷移金属、及びホウ素がるつぼ中で一緒に溶融される。
いし複数個の稀土類元素、1個ないし複数個の鉄を含む
遷移金属、及びホウ素がるつぼ中で一緒に溶融される。
成分の比は鋳造された材料が主としてRB2TM、4B
のブレーンから成り、ブレーンの境界にREを含む少量
の相を層状に存在させるように選ばれる。RE、TM、
Bブレーンは薄く平坦な小板であることが特に好ましい
。
のブレーンから成り、ブレーンの境界にREを含む少量
の相を層状に存在させるように選ばれる。RE、TM、
Bブレーンは薄く平坦な小板であることが特に好ましい
。
好ましい稀土類元素はNd及びPrで、好ましい遷移金
1m (TM)は鉄又は鉄とコバルトの混合物である。
1m (TM)は鉄又は鉄とコバルトの混合物である。
N(Ls、 5Fets−3L、 2はそのような好ま
しい材料の名目上の全体的な組成である。この合金の従
たる第2の相は、相対的にネオジム及びホウ素の多い相
である。
しい材料の名目上の全体的な組成である。この合金の従
たる第2の相は、相対的にネオジム及びホウ素の多い相
である。
溶融金属が高熱伝導性材料から成る冷えたブロック又は
冷えたモールド上に鋳造される。冷却速度は融液スピニ
ング又は他の急速固化プロセスの冷却速度より、何桁も
遅い。612+no+厚の鋳造ビレットの場合、相対的
に厚い冷却ブロック上の冷却で、少くとも5ミクロンの
最小寸法で一般に50ミクロンより大きくない小板状結
晶を生じる。
冷えたモールド上に鋳造される。冷却速度は融液スピニ
ング又は他の急速固化プロセスの冷却速度より、何桁も
遅い。612+no+厚の鋳造ビレットの場合、相対的
に厚い冷却ブロック上の冷却で、少くとも5ミクロンの
最小寸法で一般に50ミクロンより大きくない小板状結
晶を生じる。
各小板の結晶学的C軸は、その主平坦面に垂直である。
最も小さい大きさにおいて、これらの単結晶小板はOP
Sプロセスで有用な粉砕された粒子の最大の大きさより
大きい。
Sプロセスで有用な粉砕された粒子の最大の大きさより
大きい。
従って小板はそのいくつか(少なければ4個多ければ3
0個以上)がグループ状になって薄板領域(ラメラ領域
)となり平坦面同志が向き合って配列し、すべてが冷却
方向に垂直な方向に最小寸法(小板の厚さ)を持つ。以
後“パケット”とよぶこれらの薄板領域は、最小寸法か
ら最大寸法中の冷却鋳造インゴットの全体の厚さまで、
約50ないし数百ミクロンの長距離秩序をもつ。小板の
配向はそれらが鋳造される冷却表面からの方向性冷却に
より生じる。小板の結晶学的C−軸は、冷却表面に平行
になる。RE2TM14B結晶の磁気的配列の好ましい
方向は、C軸に沿う方向である。この鋳造材料の保磁力
は非常に低く、もし測定できたとしても5000eより
小さい。
0個以上)がグループ状になって薄板領域(ラメラ領域
)となり平坦面同志が向き合って配列し、すべてが冷却
方向に垂直な方向に最小寸法(小板の厚さ)を持つ。以
後“パケット”とよぶこれらの薄板領域は、最小寸法か
ら最大寸法中の冷却鋳造インゴットの全体の厚さまで、
約50ないし数百ミクロンの長距離秩序をもつ。小板の
配向はそれらが鋳造される冷却表面からの方向性冷却に
より生じる。小板の結晶学的C−軸は、冷却表面に平行
になる。RE2TM14B結晶の磁気的配列の好ましい
方向は、C軸に沿う方向である。この鋳造材料の保磁力
は非常に低く、もし測定できたとしても5000eより
小さい。
好ましい一実施例において、鋳造合金は平均寸法約50
ないし600ミクロンの粒子に粗く砕いてもよい。ビレ
ットは境界で選択的に割れ、そのため各粒子は基本的に
単一のパケットでできる。
ないし600ミクロンの粒子に粗く砕いてもよい。ビレ
ットは境界で選択的に割れ、そのため各粒子は基本的に
単一のパケットでできる。
従って、各粒子中には実質的に均一な結晶学的配向があ
る。
る。
粒子は通常の低温圧搾により約80バー・セントの密度
にあらかじめ密度を上げてもよく、あるいは高密度化せ
ずコンパクト化容器又は缶の中に注入してもよい。缶は
極軟鉄(dead 5oft 1ron)又は銅のよう
な容易に変形できる金属で作られるのが好ましい。粒子
が一度缶の中に入ると、それは封じられる。
にあらかじめ密度を上げてもよく、あるいは高密度化せ
ずコンパクト化容器又は缶の中に注入してもよい。缶は
極軟鉄(dead 5oft 1ron)又は銅のよう
な容易に変形できる金属で作られるのが好ましい。粒子
が一度缶の中に入ると、それは封じられる。
缶及び内容物は次に第二相の融点以上の温度に加熱され
る。典型的な場合650℃以上800℃以下の温度が適
当である。Nd+s、 5Fete、 Jt、 2組成
物の処理の場合、730℃±30℃の温度が好ましい。
る。典型的な場合650℃以上800℃以下の温度が適
当である。Nd+s、 5Fete、 Jt、 2組成
物の処理の場合、730℃±30℃の温度が好ましい。
一度その温度になると、材料は変形し適当な高温処理が
行われ、材料中に保磁力及び増加しスの残留磁気及び1
0mGOe 以上のエネルギー積を含む良好な永久磁
石特性を与える。
行われ、材料中に保磁力及び増加しスの残留磁気及び1
0mGOe 以上のエネルギー積を含む良好な永久磁
石特性を与える。
別の好ましい実施例において、溶融RE−Fe−B金属
は鋳造され、方向性をもって固化した合金を生じ、それ
は粒子をさらに粉砕することなく加工するためにまたは
缶の中に入れるために適当な大きさ及び形の片に切って
もよい。方向性をもって固化した試料は約730±30
℃の温度で非酸化性雲囲気中で、合金の結晶学的C軸に
平行な方向すなわち冷却の方向に垂直な方向に高温処理
するのが好ましい。
は鋳造され、方向性をもって固化した合金を生じ、それ
は粒子をさらに粉砕することなく加工するためにまたは
缶の中に入れるために適当な大きさ及び形の片に切って
もよい。方向性をもって固化した試料は約730±30
℃の温度で非酸化性雲囲気中で、合金の結晶学的C軸に
平行な方向すなわち冷却の方向に垂直な方向に高温処理
するのが好ましい。
別の処理方法は部分的に方向性をもつ鋳造ビレット(す
なわち完全には方向性をもって固化してはいない)から
合金試料を切り、方向性固化合金について述べたように
高温操作することを含む。
なわち完全には方向性をもって固化してはいない)から
合金試料を切り、方向性固化合金について述べたように
高温操作することを含む。
詳細な記述
本発明の好ましい実施例に従うと、特にヨーロッパ特許
出顆第0108474号及び第0144112号(上で
引用し、ここで引用文献として入っている)中で述べら
れかつ特許請求の範囲にある一連の組成に属する稀土類
−遷移金属−ホウ素(RE−TM−B)合金は、本発明
を実施する上で、特に有用である。
出顆第0108474号及び第0144112号(上で
引用し、ここで引用文献として入っている)中で述べら
れかつ特許請求の範囲にある一連の組成に属する稀土類
−遷移金属−ホウ素(RE−TM−B)合金は、本発明
を実施する上で、特に有用である。
遷移金属成分は鉄又は鉄と1個ないしそれ以上のコバル
ト、ニッケル(Ni) 、クロム(Cr)又はギー積を
保つため、約40原子パーセントまで、鉄で置きかえる
ことができる。クロム、マンガン及びニッケルは少量、
好ましくは10原子パーセントより少い量の置きかえが
可能である。第二象限の消磁曲線の形を修正するため、
少量のジルコニウム(Zr)、チタy (Ti) 、シ
リコン(Sl)及し30原子パーセントの稀土類成分を
含む。ネオンl、又はプラセオジムは好ましい稀土類で
あって、置きかえて使うことができる。サマリウム(S
m )ランタン(シa)及びセリウム(Ce)のような
他の稀土類元素の少量をネオジム及びプラセオジムと混
合してもよく、それによっては望ましい磁気特性を実質
的に失うことはない。テレビラム(Tb)及びジスプロ
シウム(Dy)のような重い稀土類元素の少量を、保磁
力を増すために加えてもよい。
ト、ニッケル(Ni) 、クロム(Cr)又はギー積を
保つため、約40原子パーセントまで、鉄で置きかえる
ことができる。クロム、マンガン及びニッケルは少量、
好ましくは10原子パーセントより少い量の置きかえが
可能である。第二象限の消磁曲線の形を修正するため、
少量のジルコニウム(Zr)、チタy (Ti) 、シ
リコン(Sl)及し30原子パーセントの稀土類成分を
含む。ネオンl、又はプラセオジムは好ましい稀土類で
あって、置きかえて使うことができる。サマリウム(S
m )ランタン(シa)及びセリウム(Ce)のような
他の稀土類元素の少量をネオジム及びプラセオジムと混
合してもよく、それによっては望ましい磁気特性を実質
的に失うことはない。テレビラム(Tb)及びジスプロ
シウム(Dy)のような重い稀土類元素の少量を、保磁
力を増すために加えてもよい。
Nd又はPr以外の稀土類元素を、稀土類成分の約40
原子パーセントを越えない範囲にとどめるのが好ましい
。好ましくは、第二相中の稀土類成分が主たるRE2T
M、4B相中に存在するより大きな比率で存在するよう
十分な稀土類元素が合金中に含まれるべきである。
原子パーセントを越えない範囲にとどめるのが好ましい
。好ましくは、第二相中の稀土類成分が主たるRE2T
M、4B相中に存在するより大きな比率で存在するよう
十分な稀土類元素が合金中に含まれるべきである。
組成は少くとも0..5、好ましくは6ないしlO原子
パーセントのホウ素を含むのが好ましい。
パーセントのホウ素を含むのが好ましい。
ここで問題にする合金の主な磁性相は、RE2TM14
Bで、ここでTMは主としてFeで、この相は四角形の
結晶構造をもち、室温での格子定数はa=0、878ナ
ノメータで、C=1.218ナノメータである。882
7M14B結晶はX線結晶学用国際表、エヌ、ヘンリー
(N、 )Ienry )ら編、キノツク、バーミンガ
ム(Kynock、Birmingham )’、英国
(1952)のP4□/mnm空間群と分類されている
。結晶学的a及びC軸を示すNd2Fe、4B結晶の展
開図が、第1図に示されている。以下の表は第1図に示
されているNdzFe+Jの単位胞Nd、Fe5.B、
対称位置及び場所をまとめである。
Bで、ここでTMは主としてFeで、この相は四角形の
結晶構造をもち、室温での格子定数はa=0、878ナ
ノメータで、C=1.218ナノメータである。882
7M14B結晶はX線結晶学用国際表、エヌ、ヘンリー
(N、 )Ienry )ら編、キノツク、バーミンガ
ム(Kynock、Birmingham )’、英国
(1952)のP4□/mnm空間群と分類されている
。結晶学的a及びC軸を示すNd2Fe、4B結晶の展
開図が、第1図に示されている。以下の表は第1図に示
されているNdzFe+Jの単位胞Nd、Fe5.B、
対称位置及び場所をまとめである。
Nd 4 f O,2
730,2730,ONd 4
g 0.128 −0.128 0.OF
e 16 k、 0.227
0.564 0.870Fe 16
k20.036 0.356
0.175Fe 8 j、
0.099 0.099 0.203Fc
8 J2 0.686
0.686 0.751Fe 4
e O,00,00,391Fe
4 c O,00,50
,OB 4 g 0.36
4 −0.364 0.0ココで用いるRE2T
M14B及びRB2Fe14eの式は上で述べた四角形
結晶構造を有するすべての組成物を含み、結晶構造には
Si、 C,カルシウム(Ca)、ストロンチウム(S
r) 、マグネシウム(Mg)のような他の元素を、そ
れらがRE2TM 、 、 B結晶相を破壊しないかぎ
り少量含んでもよい。
730,2730,ONd 4
g 0.128 −0.128 0.OF
e 16 k、 0.227
0.564 0.870Fe 16
k20.036 0.356
0.175Fe 8 j、
0.099 0.099 0.203Fc
8 J2 0.686
0.686 0.751Fe 4
e O,00,00,391Fe
4 c O,00,50
,OB 4 g 0.36
4 −0.364 0.0ココで用いるRE2T
M14B及びRB2Fe14eの式は上で述べた四角形
結晶構造を有するすべての組成物を含み、結晶構造には
Si、 C,カルシウム(Ca)、ストロンチウム(S
r) 、マグネシウム(Mg)のような他の元素を、そ
れらがRE2TM 、 、 B結晶相を破壊しないかぎ
り少量含んでもよい。
合金の約10体積パーセント又はそれより小さいパーセ
ントが、■ないし複数の従たる稀土類が多い相から成る
のが好ましい。Fe、B、Ndは暫定的にそのような相
の一つと同定されている。稀土類−鉄共融合金に組成的
近いもう一つの相もおそらく存在すると信じれられてい
る。二次的の相の少くとも一つは、主たる相より低い融
点をもつ。
ントが、■ないし複数の従たる稀土類が多い相から成る
のが好ましい。Fe、B、Ndは暫定的にそのような相
の一つと同定されている。稀土類−鉄共融合金に組成的
近いもう一つの相もおそらく存在すると信じれられてい
る。二次的の相の少くとも一つは、主たる相より低い融
点をもつ。
説明のため本発明についてほぼ下の原子比率の組成を用
いて述べる。
いて述べる。
N(Ls−、Ferg、s日1.2
しかし、本発明の方法は上で述べたように他の組成にも
適用できることを認識すべきである。
適用できることを認識すべきである。
過去において、高エネルギー積(l Q mGOe以上
)RE−Fe−B磁石を得ることは、急速固化された合
金のサブミクロン結晶サイズ又はOPS法中の粉砕され
た合金の5ミクロン粒子サイズより小さいサイズにもっ
ばら依存した。
)RE−Fe−B磁石を得ることは、急速固化された合
金のサブミクロン結晶サイズ又はOPS法中の粉砕され
た合金の5ミクロン粒子サイズより小さいサイズにもっ
ばら依存した。
ヨーロッパ特許出願第0133758は実質的にアモル
ファスないし非常に微細な結晶合金を高温処理し、微小
粒径微細構造ををする合金に到達する方法に係る。この
場合、ブレーンは50ないし500ナノメータ(0,0
5ないし085ミクロン)の最大寸法をもつ。
ファスないし非常に微細な結晶合金を高温処理し、微小
粒径微細構造ををする合金に到達する方法に係る。この
場合、ブレーンは50ないし500ナノメータ(0,0
5ないし085ミクロン)の最大寸法をもつ。
OPSプロセスは一般に完全な結晶合金から出発するが
、その合金は約5ミクロンより大きくない粉末サイズに
粉砕される必要がある。そのような微細粉末は、磁気特
性の劣化と粉末の自然燃焼を防止するため、酸素を完全
に断って処理しなければならない。その粉末は次に外部
から印加された磁界により磁気的に配向され、圧搾され
、焼結されなければならない。
、その合金は約5ミクロンより大きくない粉末サイズに
粉砕される必要がある。そのような微細粉末は、磁気特
性の劣化と粉末の自然燃焼を防止するため、酸素を完全
に断って処理しなければならない。その粉末は次に外部
から印加された磁界により磁気的に配向され、圧搾され
、焼結されなければならない。
本発明は長い小板形状の基本的のブレーンをもった完全
な結晶合金から出発する。小板の最も短い平均寸法は少
くとも5ミクロンで、最大OPS粉砕粉末サイズと同程
度である。小板の結晶学的C軸は、最短寸法に沿う。す
なわち小板表面は横断する方向である。低温鋳造合金に
おいて、小板は相互に平行な面を有する薄片領域(la
mellarregion)を形成する。従って、個々
の小板C軸も相互に平行で、薄片領域全体又はパケット
は、低温表面に平行で冷却の方向に垂直な単−C軸方向
及び゛′結晶″は相互に入れかえて用いることができる
。
な結晶合金から出発する。小板の最も短い平均寸法は少
くとも5ミクロンで、最大OPS粉砕粉末サイズと同程
度である。小板の結晶学的C軸は、最短寸法に沿う。す
なわち小板表面は横断する方向である。低温鋳造合金に
おいて、小板は相互に平行な面を有する薄片領域(la
mellarregion)を形成する。従って、個々
の小板C軸も相互に平行で、薄片領域全体又はパケット
は、低温表面に平行で冷却の方向に垂直な単−C軸方向
及び゛′結晶″は相互に入れかえて用いることができる
。
本発明に従うと、結晶合金は小板集合パケットを離すた
め、最初に粗く摩滅させてもよい。これにより約200
ないし600ミクロン平均直径の比較的大きな粒子が生
じ、50ミクロン以下の非常に微細な粒子は僅かしか含
まれない。これらの粒子は空気中で自然燃焼することは
ない。あるいは合金の厚切れを単に冷却したビレットか
ら切り出し、直接高温圧搾することもできる。
め、最初に粗く摩滅させてもよい。これにより約200
ないし600ミクロン平均直径の比較的大きな粒子が生
じ、50ミクロン以下の非常に微細な粒子は僅かしか含
まれない。これらの粒子は空気中で自然燃焼することは
ない。あるいは合金の厚切れを単に冷却したビレットか
ら切り出し、直接高温圧搾することもできる。
第2図は本発明の好ましい実施例を模式的に示す。第2
(a)図に示された最初の工程では、溶融RE−Fe−
8合金2を低温モールド4中に鋳造し、好ましくは少く
ともl mmの厚さの合金の層6を形成する。これによ
り大きな小板8が冷却された合金に形成され、それらは
数個ないし数百側の小板の領域にわたって相互に平行で
ある。小板8間の境界11は説明のため、実際より大き
く示しである。結晶学的C軸は矢印により示されるよう
に、主冷却表面10に平行である。
(a)図に示された最初の工程では、溶融RE−Fe−
8合金2を低温モールド4中に鋳造し、好ましくは少く
ともl mmの厚さの合金の層6を形成する。これによ
り大きな小板8が冷却された合金に形成され、それらは
数個ないし数百側の小板の領域にわたって相互に平行で
ある。小板8間の境界11は説明のため、実際より大き
く示しである。結晶学的C軸は矢印により示されるよう
に、主冷却表面10に平行である。
小板8は本質的に結晶RE2TM14B相から成る。こ
こで、REは主としてNdおよび/またはPrで、TM
は主としてFeである。鋳造溶融合金を室温の鉄中に鋳
造することにより形成された平均的の小板は、約10〜
30ミクロン×約50−100ミクロンX合金層の厚さ
となるであろう。
こで、REは主としてNdおよび/またはPrで、TM
は主としてFeである。鋳造溶融合金を室温の鉄中に鋳
造することにより形成された平均的の小板は、約10〜
30ミクロン×約50−100ミクロンX合金層の厚さ
となるであろう。
第3図は約0.64 ctnの摩さのNd+s−5Fe
1. Jt、 2合金インゴットの研磨された最上表面
(すなわちスチール冷却モールドの主冷却表面に面する
インゴットの面)を見上した光学顕微鏡写真である。
1. Jt、 2合金インゴットの研磨された最上表面
(すなわちスチール冷却モールドの主冷却表面に面する
インゴットの面)を見上した光学顕微鏡写真である。
平均の最小小板寸法は約10ミクロン径である。
それに対し同様の組成の溶融スピニングされた急速固化
合金は、50ナノメータ径より小さいブレーンを有する
。そのような微小なブレーンは光学顕微鏡技術を用いて
見ることはできない。溶融スピニングされた合金の微小
結晶サイズはスチール冷却モールド中での合金の冷却速
度より一般に少くとも1000倍速い冷却の結果である
。
合金は、50ナノメータ径より小さいブレーンを有する
。そのような微小なブレーンは光学顕微鏡技術を用いて
見ることはできない。溶融スピニングされた合金の微小
結晶サイズはスチール冷却モールド中での合金の冷却速
度より一般に少くとも1000倍速い冷却の結果である
。
顕微鏡から小板が同じように配向したパケットを形成し
ていることも明らかである。領域は100ミクロン又は
それ以上(矢印32)に延び、一般に多くの小板層の厚
さは矢印30により示されるようなものである。顕微鏡
上の暗い領域により示されたはるかに少量の第二の相が
、Rε2TM14B小板の周囲に形成されている。電子
顕微鏡分析はこの相は主たるR[E2TM14B相に比
べREが多く、RE−Fe溶融合金に近い組成をもつこ
とを示す。少い方の相はR[327M14B相より低い
融点をもつ。
ていることも明らかである。領域は100ミクロン又は
それ以上(矢印32)に延び、一般に多くの小板層の厚
さは矢印30により示されるようなものである。顕微鏡
上の暗い領域により示されたはるかに少量の第二の相が
、Rε2TM14B小板の周囲に形成されている。電子
顕微鏡分析はこの相は主たるR[E2TM14B相に比
べREが多く、RE−Fe溶融合金に近い組成をもつこ
とを示す。少い方の相はR[327M14B相より低い
融点をもつ。
第20))図は粗く粉砕した低温鋳造合金6により形成
された粒子12を示す。合金6はパケントの境界又は小
板8間の境界11で選択的に割れる。
された粒子12を示す。合金6はパケントの境界又は小
板8間の境界11で選択的に割れる。
粒子の酸化を起しうる過度の湿気又は熱は避けるよう注
意しなければならないが、小板を粗く粉砕すために、任
意の摩滅装置を用いることができる。
意しなければならないが、小板を粗く粉砕すために、任
意の摩滅装置を用いることができる。
第2(b)図は圧搾ローラ13間の合金6の破砕を示す
。好ましい粒子寸法の範囲は、平均直径が50ミクロン
以上600ミクロン以下である。ジョー・ローラー・ク
ラッシャー(図示されていない)中で合金を粉砕するこ
とにより、正規分布範囲に亘り、かなり均一な大きさの
粒子が生じることがわかっている。破砕プロセスにより
50ミクロンより小さい微細粒子は、はとんど生じなか
った。
。好ましい粒子寸法の範囲は、平均直径が50ミクロン
以上600ミクロン以下である。ジョー・ローラー・ク
ラッシャー(図示されていない)中で合金を粉砕するこ
とにより、正規分布範囲に亘り、かなり均一な大きさの
粒子が生じることがわかっている。破砕プロセスにより
50ミクロンより小さい微細粒子は、はとんど生じなか
った。
第2(C)図は軟鉄缶14又は他の高温処理用の適当な
気密性容器中への粒子12の装入を示す。粒子12は必
要ならば缶に装入する前又は後に、通常の低温圧搾で約
80パーセントの密度に圧縮してもよいが、それらは缶
14中にゆるくつめてもよい。缶14は合金の磁気特性
を劣化させない軟い変形しうる金属で作るのが好ましい
。軟鉄及び銅が、適当であることがわかっている。ただ
し、高温処理温度で悪影響を及ぼさない他の順応性のあ
る材料を使用してもよい。粒子12を缶14中に入れた
後、高温処理の持金まれる合金が著しく酸化されるのを
防止するため、それはカバー16で封じられるか単に締
めつけて閉じるか溶接でふたをされる。
気密性容器中への粒子12の装入を示す。粒子12は必
要ならば缶に装入する前又は後に、通常の低温圧搾で約
80パーセントの密度に圧縮してもよいが、それらは缶
14中にゆるくつめてもよい。缶14は合金の磁気特性
を劣化させない軟い変形しうる金属で作るのが好ましい
。軟鉄及び銅が、適当であることがわかっている。ただ
し、高温処理温度で悪影響を及ぼさない他の順応性のあ
る材料を使用してもよい。粒子12を缶14中に入れた
後、高温処理の持金まれる合金が著しく酸化されるのを
防止するため、それはカバー16で封じられるか単に締
めつけて閉じるか溶接でふたをされる。
特にことわらない限り、以下で述べる試料用に使用する
缶は、長さ約10cm、幅5.7 cm及び厚さ19m
mの軟鉄ブロックであった。約7.5 amの深さ、3
、2 cmの幅及び1.3cmの厚さの溝が、ブロック
中に加工された。長さ約6.4cm、幅3.1 c+n
及び1.25amの厚さの粗粉砕した粒子の予備的高密
度化(約80パーセントの濃さ)粒子を、スロット中に
置き、プラグをスロット近くの位置に合わせて溶接した
。プラグを所定の位置に封じる前に、スロットを真空に
しておくか否かは、問題でないようにみえた。はるかに
薄い壁の缶を用いることができると確信される。たとえ
ば、粉末は薄い鋼管中に連続的に入れることができ、そ
れは急速に加熱でき、ロールにかけて厚さを減し、磁石
の形に切断するか高温で打ちぬくか、あるいはそのほか
の方法で適切に加工できた。
缶は、長さ約10cm、幅5.7 cm及び厚さ19m
mの軟鉄ブロックであった。約7.5 amの深さ、3
、2 cmの幅及び1.3cmの厚さの溝が、ブロック
中に加工された。長さ約6.4cm、幅3.1 c+n
及び1.25amの厚さの粗粉砕した粒子の予備的高密
度化(約80パーセントの濃さ)粒子を、スロット中に
置き、プラグをスロット近くの位置に合わせて溶接した
。プラグを所定の位置に封じる前に、スロットを真空に
しておくか否かは、問題でないようにみえた。はるかに
薄い壁の缶を用いることができると確信される。たとえ
ば、粉末は薄い鋼管中に連続的に入れることができ、そ
れは急速に加熱でき、ロールにかけて厚さを減し、磁石
の形に切断するか高温で打ちぬくか、あるいはそのほか
の方法で適切に加工できた。
第2(6)図の高温処理工程は、Nd+s、 5Fe7
6、3B7.2合金の場合に試料の温度を約650℃以
上、好ましくは約730℃±30℃にあげる必要がある
。
6、3B7.2合金の場合に試料の温度を約650℃以
上、好ましくは約730℃±30℃にあげる必要がある
。
この温度はRB、’ru、e小板間の層を形成する少い
方の相の融点以上である。前記温度は合金の組成に依存
して変化する。この温度において、適当な高温処理は試
料片中に保磁力を生成する。
方の相の融点以上である。前記温度は合金の組成に依存
して変化する。この温度において、適当な高温処理は試
料片中に保磁力を生成する。
第2(d)図を参照すると、缶14中の粒子12を高温
処理する好ましい方法は、それらを約740℃にあらか
じめ加熱し、カレンダーローラー18を通し、缶14中
の材料の厚さを、材料の完全な高密度化のために約30
パーセントないし70パーセント減少させる。この厚さ
減少は1回の通過又は数回の通過で起させることができ
るが、得られる高密度化コンパクト20の完全性は、1
回の通過の方が良好であるように思われる。ローラー1
8は加熱してもしなくてもよいが、もしローラーを加熱
しないときには試料片をローラーを通過させるたびに加
熱することが必要であろう。
処理する好ましい方法は、それらを約740℃にあらか
じめ加熱し、カレンダーローラー18を通し、缶14中
の材料の厚さを、材料の完全な高密度化のために約30
パーセントないし70パーセント減少させる。この厚さ
減少は1回の通過又は数回の通過で起させることができ
るが、得られる高密度化コンパクト20の完全性は、1
回の通過の方が良好であるように思われる。ローラー1
8は加熱してもしなくてもよいが、もしローラーを加熱
しないときには試料片をローラーを通過させるたびに加
熱することが必要であろう。
ローラーにかけている間、高温材料中のRE2TM、4
Bの大きな平坦な小板はそれらのC軸がローラー面に垂
直配向するように移動する。これによりローラー面に垂
直な磁気的配列が導入される。しかし、そのような高温
処理の重要さは、それが材料中に保磁力を導入すること
である。
Bの大きな平坦な小板はそれらのC軸がローラー面に垂
直配向するように移動する。これによりローラー面に垂
直な磁気的配列が導入される。しかし、そのような高温
処理の重要さは、それが材料中に保磁力を導入すること
である。
第2(e)図に示されるように、高温処理された合金コ
ンパクト20はそのキューリ一温度以下に冷却された後
、適当な磁化器22中で磁化させることができる。もし
缶が鉄又はスチールのように磁性なら、それは磁化工程
前に、コンパクトからとり除くべきである。そうでない
ときはそのままでよい。
ンパクト20はそのキューリ一温度以下に冷却された後
、適当な磁化器22中で磁化させることができる。もし
缶が鉄又はスチールのように磁性なら、それは磁化工程
前に、コンパクトからとり除くべきである。そうでない
ときはそのままでよい。
問題としている方法により生じた配列も保磁力生成機構
も、現在のところ完全には理解されていない。しかし、
高温処理中に起る2つの物理的変化が貢献していると考
えられる: (i) RtizTMt、B小板は砕か
れ、それによって粒子サイズが減少し、表面積を増し、
小板を分離するNdを多く含む相に結合しない新しい表
面を、特に露出する、および(2) Ndを多く含む
低融点の二次的の相の共融混合物は高温圧搾温度で流れ
、RB2TM14B相のこれらの個々の砕かれた粒子を
実質的に覆いまたは分離する。
も、現在のところ完全には理解されていない。しかし、
高温処理中に起る2つの物理的変化が貢献していると考
えられる: (i) RtizTMt、B小板は砕か
れ、それによって粒子サイズが減少し、表面積を増し、
小板を分離するNdを多く含む相に結合しない新しい表
面を、特に露出する、および(2) Ndを多く含む
低融点の二次的の相の共融混合物は高温圧搾温度で流れ
、RB2TM14B相のこれらの個々の砕かれた粒子を
実質的に覆いまたは分離する。
高温処理により起された1ないしそれ以上の物理的変化
は、磁区壁トラップに都合のよい条件を生み出すと信じ
られている。大きな鋳造したばかりのRIE2TM14
B小板中には、逆転した磁界中で容易金が軟質磁性特性
をもつという事実は、このことを指示する。本発明の高
温処理法は、磁区壁トラップをおそらくRε2TM14
B少量相境界に発生させる。
は、磁区壁トラップに都合のよい条件を生み出すと信じ
られている。大きな鋳造したばかりのRIE2TM14
B小板中には、逆転した磁界中で容易金が軟質磁性特性
をもつという事実は、このことを指示する。本発明の高
温処理法は、磁区壁トラップをおそらくRε2TM14
B少量相境界に発生させる。
磁区壁のトラップ効果は消磁に対する抵抗を高め、より
高い保磁力を増進する。
高い保磁力を増進する。
実施例1
名目上の組成(原子パーセントで)
Nd1g、 5Fe7a−Jt、 2を有する約150
0グラムの合金を真空中で、その融点より約150℃高
く加熱した。合金は約15.2 cmの内径、2.54
amの底での厚さ及び側面周囲の約2c111の高さ
で6mlのリップ厚をもつ室温の円筒状固体スチールモ
ールド(低温ブロック)中で鋳造された。得られたイン
ゴットは約1.27 cmの厚さであった。熱のほとん
どはモールドの厚い底を通して除かれたため、小板はた
とえば第2(6)図に示されるように、結晶C軸が実質
的に冷却面に平行なりラスタ又はパケットを形成した。
0グラムの合金を真空中で、その融点より約150℃高
く加熱した。合金は約15.2 cmの内径、2.54
amの底での厚さ及び側面周囲の約2c111の高さ
で6mlのリップ厚をもつ室温の円筒状固体スチールモ
ールド(低温ブロック)中で鋳造された。得られたイン
ゴットは約1.27 cmの厚さであった。熱のほとん
どはモールドの厚い底を通して除かれたため、小板はた
とえば第2(6)図に示されるように、結晶C軸が実質
的に冷却面に平行なりラスタ又はパケットを形成した。
最小の平均小板寸法(すなわちその厚さ)は約30ミク
ロンで、その最も長いものは1.27 amで、鋳型の
厚さを有した。
ロンで、その最も長いものは1.27 amで、鋳型の
厚さを有した。
インゴットはジョー・ローラー・クラッシャーの中で、
最大粒子寸法約600ミクロンに粉砕され、平均サイズ
は約200ミクロンで、より小さな1寸法の粒子は、正
規分布を示した。50ミクロンより小さな粒子はほとん
ど存在しなかった。粉砕された粒子は空気中で自然に燃
焼することはなく、酸化に対しかなりの抵抗をもつよう
にみえた。
最大粒子寸法約600ミクロンに粉砕され、平均サイズ
は約200ミクロンで、より小さな1寸法の粒子は、正
規分布を示した。50ミクロンより小さな粒子はほとん
ど存在しなかった。粉砕された粒子は空気中で自然に燃
焼することはなく、酸化に対しかなりの抵抗をもつよう
にみえた。
各粒子は複数の結晶を含んだ。各結晶は複数の磁区を含
んだ。数エルステッドを越えない保磁力を磁界の印加に
よりプロセスのこの段階で粒子中に誘起することができ
た。すなわち、粒子は磁気的に軟質の特性を有した。
んだ。数エルステッドを越えない保磁力を磁界の印加に
よりプロセスのこの段階で粒子中に誘起することができ
た。すなわち、粒子は磁気的に軟質の特性を有した。
粒子は80パーセントの密度まで予備的に圧密され、上
で述べたように軟いスチール缶中の溝に挿入された。缶
およびコンパクト試料は抵抗加熱炉中で、約740℃の
温度に加熱された。缶は炉から取り出され、直ちにもと
もと室温の一対の22、2 cm直径のカレンダーロー
ラーを直ちに通過させた。缶はロールを1回通る間に、
30−40℃だけ温度が下り、その後のロール処理工程
のために、約740℃に再加熱された。各試料の約70
0℃を越える温度の全時間は、約20分−ごあっブこ。
で述べたように軟いスチール缶中の溝に挿入された。缶
およびコンパクト試料は抵抗加熱炉中で、約740℃の
温度に加熱された。缶は炉から取り出され、直ちにもと
もと室温の一対の22、2 cm直径のカレンダーロー
ラーを直ちに通過させた。缶はロールを1回通る間に、
30−40℃だけ温度が下り、その後のロール処理工程
のために、約740℃に再加熱された。各試料の約70
0℃を越える温度の全時間は、約20分−ごあっブこ。
各試料のロール処理が完了した後、缶は切り取られ、得
られた完全に高密度化した磁性材料の高密度ブロックか
ら、小さな試料が取られた。多数回のロール処理工程を
経た試料の端部には、ある程度のストレスクラッキング
がみられた。しかし、クラックはより良好な装置を用い
、プロセスの僅かの調整をすることにより除けると確信
される。
られた完全に高密度化した磁性材料の高密度ブロックか
ら、小さな試料が取られた。多数回のロール処理工程を
経た試料の端部には、ある程度のストレスクラッキング
がみられた。しかし、クラックはより良好な装置を用い
、プロセスの僅かの調整をすることにより除けると確信
される。
処理しない“鋳造したまま″の比較用試料と高温処理し
た試料を19KOeの磁界中で磁化させ、第二象限の消
磁曲線を、室温でプリンストンアプライドリサーチ振動
試料マグネトメーター中で測定した。第4図中の曲線4
6は鋳造したままの材料の消磁曲線である。各高温処理
試料の場合、磁化のおこり易い方向は、ローリング面に
垂直(すなわち缶に入れた試料の厚さが減少する方向に
平行)であった。
た試料を19KOeの磁界中で磁化させ、第二象限の消
磁曲線を、室温でプリンストンアプライドリサーチ振動
試料マグネトメーター中で測定した。第4図中の曲線4
6は鋳造したままの材料の消磁曲線である。各高温処理
試料の場合、磁化のおこり易い方向は、ローリング面に
垂直(すなわち缶に入れた試料の厚さが減少する方向に
平行)であった。
第4図は高温処理合金の磁気特性に対する各ロール処理
工程の前の缶温度の効果を示す。缶中の合金の(完全な
高密度化にたいする補正後の)厚さは、 缶をカレンダ
ーローラーを3回通すことにより、約1.25 cmか
ら0.67 amに減少し、1回通過する毎に、全厚の
約1/3を減少させる効果があった。730−740℃
の温度に加熱された後ローラーにかけた試料(曲線40
)は最高の残留磁気、保磁力およびエネルギー積を有し
た。710℃(曲線42)及び770℃(曲線44)で
は、ロール処理で、試料中に永久磁化が生じたが、値は
低かった。このように、高温処理は充分な高温範囲で行
うことができるが、低温ローラーで処理するには、約7
40℃が最適のようにみえる。
工程の前の缶温度の効果を示す。缶中の合金の(完全な
高密度化にたいする補正後の)厚さは、 缶をカレンダ
ーローラーを3回通すことにより、約1.25 cmか
ら0.67 amに減少し、1回通過する毎に、全厚の
約1/3を減少させる効果があった。730−740℃
の温度に加熱された後ローラーにかけた試料(曲線40
)は最高の残留磁気、保磁力およびエネルギー積を有し
た。710℃(曲線42)及び770℃(曲線44)で
は、ロール処理で、試料中に永久磁化が生じたが、値は
低かった。このように、高温処理は充分な高温範囲で行
うことができるが、低温ローラーで処理するには、約7
40℃が最適のようにみえる。
第5図は1回通過する前ごとに約740℃に加熱された
試料の磁気特性に対する変形の程度の効果を示す。これ
らの例においては、変形は固化にたいする補正後の、合
金試料の最初の厚さの減少のパーセントで示されている
。ローラーを一回通過させてわずか15パーセント減少
したとしても、試料中には永久磁性が生じる。1回の通
過で30パーセント減少すれば、残留磁気及び保磁力は
改善される。最高の残留磁気及び最も四角形に近い曲線
は、3回の通過で50パーセント厚さを減少させた試料
において得られた。3回の通過で70パーセント減少さ
せたものは、より高い保磁力を生じたが、残留磁気はよ
り低かった。従って、高温処理パラメーターを変更する
ことにより、第二家元のヒステリシス曲線の形はある程
度は目的に合わせることができるようである。
試料の磁気特性に対する変形の程度の効果を示す。これ
らの例においては、変形は固化にたいする補正後の、合
金試料の最初の厚さの減少のパーセントで示されている
。ローラーを一回通過させてわずか15パーセント減少
したとしても、試料中には永久磁性が生じる。1回の通
過で30パーセント減少すれば、残留磁気及び保磁力は
改善される。最高の残留磁気及び最も四角形に近い曲線
は、3回の通過で50パーセント厚さを減少させた試料
において得られた。3回の通過で70パーセント減少さ
せたものは、より高い保磁力を生じたが、残留磁気はよ
り低かった。従って、高温処理パラメーターを変更する
ことにより、第二家元のヒステリシス曲線の形はある程
度は目的に合わせることができるようである。
第6図は1.25 cmの厚さの合金試料の消磁に対す
るプリカーサ合金の状態の効果を示す。各試料の補正さ
れた厚さは、毎回通過する前に約740℃に加熱した時
、3回の通過で50パーセント減少した。曲線50は8
0パーセントの密度にアラかじめ高密度化したく複数の
小板から成る)粒子から成る約30ミクロンの大きさの
最小小板を有する粒子を含む試料に対応する。
るプリカーサ合金の状態の効果を示す。各試料の補正さ
れた厚さは、毎回通過する前に約740℃に加熱した時
、3回の通過で50パーセント減少した。曲線50は8
0パーセントの密度にアラかじめ高密度化したく複数の
小板から成る)粒子から成る約30ミクロンの大きさの
最小小板を有する粒子を含む試料に対応する。
曲線52は平均小板厚が30ではなく約10ミクロンの
より微細なブレ・イン微細構造を有するインゴッドを用
いて同様に処理した試料を表わす。
より微細なブレ・イン微細構造を有するインゴッドを用
いて同様に処理した試料を表わす。
これにより粗いグレイン試料より高い保磁力を生じたが
、残留磁気はわずかに減少した。
、残留磁気はわずかに減少した。
曲線54は3回の通過で、完全高密度の合金の厚さを5
0パーセン、ト減少させたときの効果を示す。この場合
この粒子(30ミクロンが最小の小板寸法)は単に缶の
中に注がれ、栓を打って入れた。最初の粉末密度は理論
的密度の約60パーセントであった。
0パーセン、ト減少させたときの効果を示す。この場合
この粒子(30ミクロンが最小の小板寸法)は単に缶の
中に注がれ、栓を打って入れた。最初の粉末密度は理論
的密度の約60パーセントであった。
曲線56は幅3.2 cm、長さ2.5cm、厚さ1.
25cmの合金ブロックの厚さを50パーセント減少さ
せる(30ミクロンが最小の小板寸法)ときの効果を示
す。インゴットのブロックはスチール缶中に封入され、
小板のC軸がローリング方向に一般に垂直にあるように
向けられた。
25cmの合金ブロックの厚さを50パーセント減少さ
せる(30ミクロンが最小の小板寸法)ときの効果を示
す。インゴットのブロックはスチール缶中に封入され、
小板のC軸がローリング方向に一般に垂直にあるように
向けられた。
第7図の曲線60は高温ローラーを3回通過させるうち
の最初の通過において他の2回に対して垂直な方向に通
過させた場合、3回すべてを同じ方向に通過させた場合
の試料(曲線62)より、50パーセント厚さを減少さ
せた時わずかに良好な磁気特性が生じることを示す。す
べての通過は試料を約740℃に加熱又は再加熱した後
に行った。
の最初の通過において他の2回に対して垂直な方向に通
過させた場合、3回すべてを同じ方向に通過させた場合
の試料(曲線62)より、50パーセント厚さを減少さ
せた時わずかに良好な磁気特性が生じることを示す。す
べての通過は試料を約740℃に加熱又は再加熱した後
に行った。
第8(a)ないし8(d)図は本発明を実施するもう一
つの好ましい方法のフローチャートをダイヤグラムで示
す。
つの好ましい方法のフローチャートをダイヤグラムで示
す。
溶融合金は上で述べ第2(a)図に示されるように通常
の低温モールド手かに鋳造されるか、あるいは方向性を
もたせて固化させ、合金中のすべてのグレインを平行な
配列にさせる。第8(a)図は急速に金属を固化させる
周知の一つの方法を示し、それは主としてモールド底部
lO′を通る冷却方向に冷やされるモールド4′中に、
溶融合金2′を注ぐことを必要とし、冷却コイル15′
によりモールド側壁11′を通して横方向に加熱する。
の低温モールド手かに鋳造されるか、あるいは方向性を
もたせて固化させ、合金中のすべてのグレインを平行な
配列にさせる。第8(a)図は急速に金属を固化させる
周知の一つの方法を示し、それは主としてモールド底部
lO′を通る冷却方向に冷やされるモールド4′中に、
溶融合金2′を注ぐことを必要とし、冷却コイル15′
によりモールド側壁11′を通して横方向に加熱する。
このようにして生じた固体合金において、方向性固化合
金6′のC軸は実質的に冷却表面10′に平行になる。
金6′のC軸は実質的に冷却表面10′に平行になる。
通常の鋳造合金は冷却方向に垂直なグレインを高い比率
で有するが、他の結晶配向をしたある程度の粒径領域も
ある。
で有するが、他の結晶配向をしたある程度の粒径領域も
ある。
第8Q))図を参照すると、第2の工程は合金6の方向
性固化部分85を、結晶学的C軸が図に示されたように
圧搾方向に向くよう高温圧搾機80中に配置することを
必要とする。適当な高温処理装置は、スチールダイ82
を有する通常の高温圧搾機から成る。加熱コイル84が
ダイ82を囲む。
性固化部分85を、結晶学的C軸が図に示されたように
圧搾方向に向くよう高温圧搾機80中に配置することを
必要とする。適当な高温処理装置は、スチールダイ82
を有する通常の高温圧搾機から成る。加熱コイル84が
ダイ82を囲む。
合金6′の方向性固化小板のいくつかの切片が、底部パ
ンチ88の最上部87上に置かれているのが示されてい
る。切片の結晶学的C軸は、示されているように、圧搾
の方向に平行である。
ンチ88の最上部87上に置かれているのが示されてい
る。切片の結晶学的C軸は、示されているように、圧搾
の方向に平行である。
第8(C)図を参照すると、加熱コイル84はRE−T
M−B合金が約700℃の温度で実質的に軟化するまで
動作させる。最上部パンチ86及び底部パンチ88に次
に力を加える。合金切片85は砕け、矢印で示される切
片の結晶学的C軸に一般に垂直な方向に流れる。
M−B合金が約700℃の温度で実質的に軟化するまで
動作させる。最上部パンチ86及び底部パンチ88に次
に力を加える。合金切片85は砕け、矢印で示される切
片の結晶学的C軸に一般に垂直な方向に流れる。
大きなグレインの結晶RE−TM−B試料を高温に単純
に加熱するだけでは、保磁力は導入されない。しかし、
高温加工処理で著しい保磁力と試料の流の方向に垂直な
磁化の好ましい方向をもつ残留磁化を生じる。本発明の
好ましい実施例において、鋳造合金はRB2TM、4B
の小板状グレインを生じるよう方向をもって冷却される
。方向性の冷却により更に小板8′が鋳造ブロック6′
中で配列している領域が生じる傾向がある。小板のC軸
に一般に平行に(高温加工処理)圧搾することは、もっ
と好ましい。なぜならば、この方向の圧力は、磁石中に
保磁力を導入するのに最も効果的である。
に加熱するだけでは、保磁力は導入されない。しかし、
高温加工処理で著しい保磁力と試料の流の方向に垂直な
磁化の好ましい方向をもつ残留磁化を生じる。本発明の
好ましい実施例において、鋳造合金はRB2TM、4B
の小板状グレインを生じるよう方向をもって冷却される
。方向性の冷却により更に小板8′が鋳造ブロック6′
中で配列している領域が生じる傾向がある。小板のC軸
に一般に平行に(高温加工処理)圧搾することは、もっ
と好ましい。なぜならば、この方向の圧力は、磁石中に
保磁力を導入するのに最も効果的である。
小板のC軸に垂直な方向に圧力を加えた時、はるかに小
さな保磁力の導入が観測された。
さな保磁力の導入が観測された。
保磁力は加熱のみでも、過剰にクエンチした急速固化(
たとえば溶融スピニングされた)合金中に誘起できる。
たとえば溶融スピニングされた)合金中に誘起できる。
従って、本発明の方法により完全に結晶性のRE2TM
148合金に保磁力が導入される機構とは、異なり、高
温処理に関連する。
148合金に保磁力が導入される機構とは、異なり、高
温処理に関連する。
第8図(d)図を参照すると、高温圧搾合金(6′)は
冷却された後、図式的に(22′)と示されている適当
な装置中で磁化される。
冷却された後、図式的に(22′)と示されている適当
な装置中で磁化される。
実施例2
一方の側が約6印で名目上の組成Nd+e−5Fe76
、3B1,2をもつ試料を上の実施例1で述べたように
鋳造したビレットから切り出したが、厚さは約6m11
1だげで、冷却モールドは銅で作られた。(すべてでは
ないカリはとんどのダレインはそれらの結晶学的C軸が
冷却方向に垂直(基本的な冷却表面に平行)に配列した
。
、3B1,2をもつ試料を上の実施例1で述べたように
鋳造したビレットから切り出したが、厚さは約6m11
1だげで、冷却モールドは銅で作られた。(すべてでは
ないカリはとんどのダレインはそれらの結晶学的C軸が
冷却方向に垂直(基本的な冷却表面に平行)に配列した
。
試料はそのC軸が選択的に圧搾の方向に平行を向くよう
に高温圧搾機中に置いた。圧搾機中を真空にし、約72
5℃に試料を加熱するため、加熱コイルを動作させた。
に高温圧搾機中に置いた。圧搾機中を真空にし、約72
5℃に試料を加熱するため、加熱コイルを動作させた。
約103メガパスカル(15,000psi)の圧力を
カーバイドパンチ間の試料に加えた。試料の厚さは約5
0パーセント減少し、試料は圧搾方向に垂直な方向に流
れた。試料は700℃を越える温度に、合計約10分間
あった。
カーバイドパンチ間の試料に加えた。試料の厚さは約5
0パーセント減少し、試料は圧搾方向に垂直な方向に流
れた。試料は700℃を越える温度に、合計約10分間
あった。
試料はパルスの100k[]e磁界中で磁化させた。
それは最初C軸に平行な方向に磁化され、それはまた圧
搾の方向にも平行であった。
搾の方向にも平行であった。
高温圧搾試料の磁気特性はプリンストンアプライド・リ
サーチ振動試料7グネトメータで測定された。消磁曲線
が第9図に示されている。第9図を参照すると、試料は
約6 KOe最大保磁力、約9、5 kGaussの残
留磁気及び15.5mGOeのエネルギー積(曲線90
)をもつことがわかった。試料は次に同じ磁界中で、し
かもC軸に垂直な方向、圧搾の方向に磁化された。曲線
92はそのように磁化した時、試料ははるかに低い保磁
力と残留磁気を有したことを示す。高温加工処理により
、保磁力とともに試料中にかなりの磁気異方性が導入さ
れた。
サーチ振動試料7グネトメータで測定された。消磁曲線
が第9図に示されている。第9図を参照すると、試料は
約6 KOe最大保磁力、約9、5 kGaussの残
留磁気及び15.5mGOeのエネルギー積(曲線90
)をもつことがわかった。試料は次に同じ磁界中で、し
かもC軸に垂直な方向、圧搾の方向に磁化された。曲線
92はそのように磁化した時、試料ははるかに低い保磁
力と残留磁気を有したことを示す。高温加工処理により
、保磁力とともに試料中にかなりの磁気異方性が導入さ
れた。
試料はそれらが高温処理される前、1000e より
小さい保磁力を有した。
小さい保磁力を有した。
結論として永久磁石を作るため、十分に結晶性のRE2
TM148合金を高温処理する新しい方法が発見された
。この方法は実施するのははるかに容易で、従来の方法
より費用がかからない。高温処理した無秩序に配向した
粗く粉砕した低温鋳造粒子は、結晶学的C軸の少くとも
ある程度が、圧搾の方向、流れの方向に垂直な方向の配
列を生じる。方向性をもって固化した合金は所望の配列
を確実にするため、RE2TMI4B結晶の結晶学的C
軸に平行に、意図的に処理できる。低温鋳造結晶インゴ
ットを熱処理しても、磁気的保磁力は誘起されないが、
熱と圧力を同時に加えれば著しい保磁力が現れる。すな
わち、高温処理は結晶合金を磁気的に軟質の状態から磁
気的に硬質の状態に変換する。
TM148合金を高温処理する新しい方法が発見された
。この方法は実施するのははるかに容易で、従来の方法
より費用がかからない。高温処理した無秩序に配向した
粗く粉砕した低温鋳造粒子は、結晶学的C軸の少くとも
ある程度が、圧搾の方向、流れの方向に垂直な方向の配
列を生じる。方向性をもって固化した合金は所望の配列
を確実にするため、RE2TMI4B結晶の結晶学的C
軸に平行に、意図的に処理できる。低温鋳造結晶インゴ
ットを熱処理しても、磁気的保磁力は誘起されないが、
熱と圧力を同時に加えれば著しい保磁力が現れる。すな
わち、高温処理は結晶合金を磁気的に軟質の状態から磁
気的に硬質の状態に変換する。
従って、本発明の方法を用いることにより、溶融スピニ
ングされた合金又は微細に粉砕した合金ではなく、合金
の鋳造インゴットを用いて、磁気的に硬質の合金製品を
作成することができる。
ングされた合金又は微細に粉砕した合金ではなく、合金
の鋳造インゴットを用いて、磁気的に硬質の合金製品を
作成することができる。
本発明の実施及び範囲は以下の詳細な記述と添付図面を
参照することにより、より良く理解できるであろう。 第1図はNd2Fe、4B合金の結晶を展開した図、第
2図は永久磁石を得るために十分結晶性のRE−Fe−
8合金を高温処理する好ましい方法のフローチャートを
ダイヤグラムで示す図、第3図は鉄製冷却モールド中で
鋳造されたN(Lg、 5Fets、 Jq、 2合金
の光学顕微鏡写真本===ミ第4−7図は缶に入れ加熱
し、次に高温圧延した結晶性Nd−Fe−B合金試料の
第二象限消磁曲線で、第4図は高温処理温度の効果を示
し、第5図は厚さ減少の効果を表わし、第6図はプリカ
ーサ合金の異なる形の効果を示し、第7図は2つの異な
る相互に垂直な方向での試料の高温処理の効果を示す図
、 第8図は永久磁石を得るために、完全に結晶性の方向性
固化又は部分的に方向性の固化の固化合金の高温処理の
場合のフローチャートをダイヤグラムで示す図、 第9図は真空のプレス中のパンチ及びダイの中でビレッ
トの冷却方向に垂直に高温処理した結晶性Nd−Fe−
B合金ビレット試料についての第二象限消磁曲線を示す
図である。
参照することにより、より良く理解できるであろう。 第1図はNd2Fe、4B合金の結晶を展開した図、第
2図は永久磁石を得るために十分結晶性のRE−Fe−
8合金を高温処理する好ましい方法のフローチャートを
ダイヤグラムで示す図、第3図は鉄製冷却モールド中で
鋳造されたN(Lg、 5Fets、 Jq、 2合金
の光学顕微鏡写真本===ミ第4−7図は缶に入れ加熱
し、次に高温圧延した結晶性Nd−Fe−B合金試料の
第二象限消磁曲線で、第4図は高温処理温度の効果を示
し、第5図は厚さ減少の効果を表わし、第6図はプリカ
ーサ合金の異なる形の効果を示し、第7図は2つの異な
る相互に垂直な方向での試料の高温処理の効果を示す図
、 第8図は永久磁石を得るために、完全に結晶性の方向性
固化又は部分的に方向性の固化の固化合金の高温処理の
場合のフローチャートをダイヤグラムで示す図、 第9図は真空のプレス中のパンチ及びダイの中でビレッ
トの冷却方向に垂直に高温処理した結晶性Nd−Fe−
B合金ビレット試料についての第二象限消磁曲線を示す
図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、磁気的に異方性で永久磁石特性を示す最終的な物体
を生成するため、高い温度及び圧力で合金を高温処理す
ることを含む永久磁石作成のための稀土類元素、鉄及び
ホウ素を含む合金の処理方法において、 合金は実質的にRE_2TM_1_4Bのグレインから
成る結晶性材料から成り(REは1個ないし複数個の稀
土類元素で、その少くとも60パーセントはネオジム又
はプラセオジムであり、TMは遷移金属でその少くとも
60パーセントは鉄であり、Bは元素ホウ素である)、
そのグレインはRE_2TM_1_4Bのグレインより
稀土類元素が多い合金相の粒間界面層により分離され、
結晶性材料は最初500Oeを越えない保磁力を有し、
前記高温処理は合金が100Oeを越える保磁力を得る
まで行われることを特徴とする方法。 2、RE_2TM_1_4Bの粒径が薄い平坦小板の形
であることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の
合金の処理方法。 3、RE_2TM_1_4Bの前記グレインはそれらの
最小平均寸法に沿って測定すると、少くとも5ミクロン
であることを特徴とする特許請求の範囲第1項または第
2項に記載の合金の処理方法。 4、方法は主たる相がRE_2TM_1_4Bの前記グ
レインから実質的に成る固化された磁気的に軟質の合金
(6、6′)を形成するため、適当な比率で稀土類元素
、鉄及びホウ素を含む溶融金属混合物(2、2′)を低
温鋳造し、前記グレインのそれぞれは結晶学的C軸をも
ち、そのような軸が本質的に相互に平行な領域に集合体
を作り、前記合金相はRE_2TM_1_4B相より低
い融点を有する従たる第二の相であって、前記合金(6
、6′)は第二の相の融点より高い高温に加熱され、次
に前記合金は合金を冷却した時、得られた基材(20、
85)が磁気的に異方性で永久磁石性を有するよう機械
的に処理及び変形されることを特徴とする特許請求の範
囲第1項または第2項記載の合金の処理方法。 5、方法が稀土類元素、鉄及びホウ素を適当な比率で含
む溶融金属混合物(2)を、実質的にRE_2TM_1
_4Bの平らな小板から成る主たる相を有する固化した
磁気的に軟質の合金(6)を形成するため低温鋳造する
ことを含み、前記小板のそれぞれはその平坦面に垂直な
結晶学的C軸を有し、各結晶学的C軸が相互に実質的に
平行である領域に集まり、前記合金相は小板(8)間の
従たる第二の相で、その相はRE_2TM_1_4相よ
り稀土類元素が相対的に高く、前記合金は摩砕されて大
きさが50ミクロンより大きな粗い粒子(12)を形成
し、前記粒子(12)は展性のある金属容器(14、1
6)中に封じられ、前記容器(14、16)及び合金は
第二の相を溶融させるため高温に上げられ、前記容器(
14、16)がその中の粒子(12)がほぼ100パー
セントの密度に圧密されるよう変形させるためロールに
かけられることを特徴とする特許請求の範囲第2項に記
載の合金処理方法。 6、方法は稀土類元素、鉄及びホウ素を適切な比率で含
む溶融金属混合物(2′)を、RE_2TM_1_4B
の前記平らな小板(8′)から実質的に成る主たる相を
有する固化された低保磁力合金(6′)を形成するため
、方向性をもたせて固化させることを含み、前記小板(
8′)のそれぞれはその平坦面に垂直な結晶学的C軸を
もち、前記合金相は前記小板(8′)間の従たる相で、
この従たる相はRE_2TM_1_4B相より稀土類元
素が相対的に多く、前記合金(6′)は第二の相を溶融
させるため高温に加熱され、前記合金(6′)はその中
の小板(8′)の結晶学的C軸が配列するように流れる
まで機械的に処理し、高温処理した合金を冷却して生じ
る物体(85)が磁気的に異方的で、永久磁石特性をも
つことを特徴とする特許請求の範囲第2項に記載の合金
処理方法。
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|---|---|---|---|
| US82378586A | 1986-01-29 | 1986-01-29 | |
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|---|---|
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| JPH0617546B2 JPH0617546B2 (ja) | 1994-03-09 |
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