JPS62224601A - 焼結体の製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ■　発明の背景 技術分野 本発明は焼結体、特に焼結磁石の製造方法に関する。

先行技術とその問題点 人体の断層イメージを得るため、例えば１〜゛１０にＧ
の磁界中にて行う医療用核磁気共１β断層装置（ＮＭＲ
−ＣＴ）が開発されている。

ＮＭＲ−ＣＴの磁界発生装置としては、常電導磁石や超
電導磁石が知られているが、電力消費がなく、漏洩磁界
が弱い点で永久磁石がイＴ利である。

永久磁石を用いる場合の永久磁石回路が、例えば米国特
許第４５３８１３０号および特開昭６０−２６０１０７
号に提案されている。

この回路は第３図に示されるように、それぞれ直方体の
磁石１を“リング状に配置した内側磁石群２と外側磁石
群３とを有する。

−内側および外側磁石群２，３において芥磁石１は、図
示楔印のような磁化容易軸方向をもち、リング内にて下
方からＬ方へ向かう均一な磁場が生じるようにされてい
る。

また、内側磁石群２および／または外側磁石群３はリン
グの径方向に可動であり、こわを動かすことによりチュ
ーニングが可能となる。

そして、これらにより均一な磁場を有し、チューニング
可能な永久磁石回路が実現する。

このような永久磁石回路において、図示Ｘ方向径および
ｙ方向径以外に配置される磁石ｌは、直方体の矩形面の
辺と斜めの方向に容易磁化方向をもたなければならない
。

ところで、このような永久磁石回路に用いる磁石として
は、最大エネルギー積が大きいという点で、Ｆｅ−Ｂ−
希土類等の焼結磁石を用いることが好ましい。

焼結磁石は、磁場中にて圧粉成型したのち、これを焼結
して得られるものである。　そこで、前記のように、矩
形面の辺に対し斜めに配向した圧粉成型体を得、これを
焼結しようとすると、矩形面は゛ト行四辺形に変形して
しまう。

これは、Ｆｅ−Ｂ−希−１−￥Ｉ焼結磁石では、配向方
向とそれに１１直な方向の焼結時の縮率が大きく異なる
ためである。

このような点から、辺に対し斜めに配向した直方体焼結
磁石を直接前ることはされておらず、辺と下行に配向し
た直方体焼結磁石を得、これから所定の方向に切り出し
ている。　　しかし、このときには、材料ロスは完成品
に対して４０〜１５０％にも及び、材料費がかさみ、ま
た切り出しに手間とコストがかかることになる。

これに対し、先述の米国特許第４５３８１３０号では、
辺に対し平行に配向した直方体焼結磁石を得、これを所
定の角度で例えば３分割し、各分割体をならべかえて−
・体化し、所定の角度の容易磁化方向をもたせる旨が開
示されている。

しかしこの場合も、焼結磁石の分割、再一体化に手間か
かかる不都合がある。

■　発明の目的 本発明の目的は、例えば直方体焼結磁石の辺に斜めに容
易磁化方向をもたせる場合等において、製造上きわめて
有利な方法を提供することにある。

■　発明の開示 このような目的は、ｆ記の本発明によって達成される。

すなわち本発明は、主軸に対し創めの方向に容易磁化軸
を有する焼結体を得るに際し、焼結体の容易磁化軸をＸ
軸としたときの焼結体の座標を（Ｘ、Ｙ、Ｚ）としたと
き、磁化方向および磁化垂直方向の縮化ＳＸ、　　、、
Ｓ２を予め求め、（ｘ／ｓｘ　、Ｙ／Ｓｙ、ｚ／５２１
）の座標をもつような圧粉成型体を磁場中で圧粉成型し
、得られた圧粉成型体を焼結することを特徴とする焼結
体の製造方法である。

■　発明の具体的構成 以下、本発明のＪ（体的構成について詳細に説明する。

本発明によって得られる焼結体は、種々の立体形状であ
ってよい。

ただ、通常は平行な主面、特に多角形の面を有するもの
は、後述のように、２次元的に扱えるので４＋利である
。　これらのうちでは、扱いやすさの点で、少なくとも
１対の平行な辺をもつ多角形面を存するものがある。　
すなわち、通常は、長方形、平行四辺形、台形等の四角
形面を有する柱状体、例えば直方体、台柱等である。　
この他、必要に応じ、平行な辺を有するなど種々の多角
形面や種々の形状の主面をもつ柱状体、板状体、雄状体
等であってもよい。

なお、焼結体には凸部、四部、切欠部等があってもよい
。

焼結体の容易磁化ＩＩｊｔｈ（配向方向）は、このよう
な立体形状の主軸に対し斜めの方向をもつ。

この場合、主軸とは、焼結体外形に関し仮想できる軸心
の方向をいう。　例えば柱状体の軸心や、平行主面を有
する場合には、主面間の中心線などである。

従って、多角形の平行主面を有する場合には、多角形面
には、容易磁化方向が、その実質的に面内にて、少なく
とも１つの辺と交叉している。　前記の平行四辺形、台
形、長方形の場合には、磁化方向が１対の平行な辺と交
叉している。

この場合、交叉する。あるいは斜めであるとは、容易磁
化方向と、主軸、例えば１対の平行辺とが０°より大、
１８０°より小である意味である。　なお、主面に対す
る実質的に面内とは、容易磁化方向が主面と５“以下の
範囲で交叉してよい意味である。

なお、焼結磁石の材質としでは、フェライト磁石、アル
ニコ磁石、希り類コバルトＷ１．石等であってもよい。

ただ、より高性能で小型化でき、しかも安価であり、か
つ焼結時の縮率の異方性が大きく、本発明の適用がより
有効である点で、Ｆｅ−Ｂ−希土類磁石が好適である。

Ｆｅ−Ｂ−希土類磁石としては、Ｎｄ。

Ｐｒ、Ｃｅ、Ｄｙ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｌａ、Ｈｏ。

Ｅｒ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｐｍ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ。

ＹのＹを含む希七類元素の１種以ト、特にＮｄ、Ｐｒを
８〜３０ａｔ％含有するものが好ましい。　そして、Ｂ
は２〜２８ａＬ％含有され、残部はＦｅである。　Ｆｅ
の一部は４０ａｔ、％以上のＣｏで置換されてもよい。

この場合、１３ａし％以下の範囲で、Ｔｉ。

Ｎｉ、Ｂｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ。

Ｗ、Ｍｎ、Ａｎ、Ｓｂ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｚｒ。

Ｈｆ等が１種以上含有されていてもよい。

これらでは、主相が正方晶であり、２５ＭＧＯｅ以上の
高いエネルギー＆７を示す。　また。

ｉＨｃは１〜２５ＫＯｅ程度である。

なお、Ｍｉ磁石法は任意である。

これら焼結磁石、特にＦｅ−Ｂ−希土類磁石は、合金を
溶解、鋳造し、鋳造合金を粉末化したのち、磁界中にて
成型し、焼結して得られる。

この場合、溶解には高周波溶解を用い、これを水冷鋳型
に鋳造すればよい。　粉砕はスタンプミル、ボールミル
、ジェット気流粉砕機等を用い、１〜５０μｍ程度に粉
砕すればよい。

また、成型の際の圧力は１〜３　ｔ／ｃｍ２程度、印加
磁界は３〜１５ＫＯｅ程度とすればよい。

そして、焼結は非酸化性雰囲気にて、９００〜１２００
℃にて０．５〜１０時間程度行えばよい。

このような場合において、本発明では、圧粉成型体の形
状および寸法を制御する。

すなわち、得ようとする焼結体より大体積であって、３
次元的に所定の相比を考慮した寸法および形状を有する
圧縮成型体をえる。

例えば、＋Ｍｆ記した多角形平行主面をもつ場合には、
容易磁化方向をその面内に実質的に有する多角形面より
も大面積であって、焼結後に、特に互いに）行となる１
対の辺に対応する辺と隣りの辺との交角を、焼結後と異
なる角度であるように設定する。

より１１体的には、焼結後に例えば断面長方形の柱状体
、すなわち直方体を得ようとするときには、それより大
面ｈ１の平行四辺形を断面とする柱状体とする。　平行
四辺形を断面とする柱状体を得ようとするときには、そ
れより大面積であって、角度の異なる平行四辺形の柱状
体とする。　また、台柱な得ようとするときには、それ
より大面積で角度の異なる四角柱とする。

以下、圧粉成型体の寸法、角度の制御の仕方を詳説する
。

まず、材料の磁化方向および磁化方向に垂直の方向の焼
結時の°縮率Ｓ　およびＳ□を求める。

これは、１〜３ｃｍ×１〜３ｃｍ×１〜３ｃｍ程度の直
方体に１辺に平行に磁界をかけ、用いる条件で加圧成型
し、これを用いる条件で焼結することによって、容易に
算出できる。

Ｆｅ−Ｂ−希土類磁石の場合、Ｓ、は１５〜２５％程度
、Ｓ□は５〜１５％程度である。

次に得ようとする焼結体の例えば重心位置など任意の一
点を原点とし、容易磁化方向をＸ軸とする。

このとき、焼結体の任意の位置の座標は（ｘ、　Ｙ、ｚ
）である。

今、配向方向がＸ軸であるので、Ｘ軸、ｙ軸およびＺ軸
方向の縮んだ線の長さの比、すなわち縮化をＳＸ　　（
％）、Ｓ、（％）、ＳＺ（％）とすると、 ｓＸ　＝　　１００−５．）／１００ ｓ、：　（１００−５□）／１００ Ｓ２　＝（１００−Ｓ□）／１００ である。

そこで、圧粉成ｊ１′！体は、その所定の位置の座標（
ｘ、ｙ、ｚ）か、 Ｘ＝Ｓｘ　−ｘ ｙ＝ｓ、−ｙ Ｚ＝Ｓ、、−ｚ となるようにする。

次に゛ト行主面をもつ柱状体であって、主面間の中心線
を主軸とする場合について述べる。

この場合、多角形面を主面とする柱状体であって、この
多角形面が平行辺をもつ場合を説明する。

今、相モ行する１対の辺と容易磁化（配向）方向との交
叉角をθとして、外形は四角柱形状の磁石とする。

得ようとする焼結磁石の２組の相対する２辺の中点を結
んだ直線の交点を原点とし、容易磁化方向をＸｌｌ１Ｉ
ｂとし、その縦断面図を第１図に示す。

同図において、辺ＢＣとＤＡが７行であり、辺ＡＢ、Ｂ
Ｃ，ＣＤ、ＤＡの長さをそれぞれａ、ｂ、ｃ、ｄとする
。　またｆＤＡＢ、ＺＡＢＣ，ＺＢＣＤ、　ＺＣＤＡの
角度はそれぞれ、α、π−α、π−β、βである。

従って、点Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄの座標（ｘ、ｙ）は、下記の
とおりである。

そこで、焼結１′Ｉ「の成型体の寸法、形状を求める。

　この場合、第２図の記号を用いる。

すなわち、成型体Ａ’　Ｂ’　Ｃ’　Ｄ’の座標を（ｘ
、ｙ）とすると、 Ｘ＝Ｓｘ　−ｘ Ｙ＝Ｓ、−ｙ　　　　　　　である。

従って、点Ａ’　、Ｂ’　、Ｃ’　、Ｄ’の座標は下記
のとおりである。

従フて、各辺および角の大きざはＦ記のとおりである。

Ａ’　　Ｂ’ Ｂ’　Ｃ’ Ｃ’　Ｄ’ Ｄ’　　Ａ’ α　　　　＝　π　−α β′ β″　＝π−β′ また、辺Ｂ’　Ｃ’あるいは辺Ｄ’　Ａ’　に対する印
加磁界の角度θ′は なお、この場合、Ｚ軸方向は、昨に８７で除した寸法と
すればよい。

次に、より具体的な例として、長方形では、α＝β＝π
／２、ａ＝ｃ、ｂ＝ｄであるので下３己のとおりである
。

Ａ′ Ｂ′ Ｄ′ Ａ’　　Ｂ’　　＝Ｃ’　　Ｄ’ Ｂ’　　Ｃ’　　＝Ｄ’　　Ａ’ α′＝β″ α“　＝β′　＝π−α′ この場合も、Ｚ軸方向はｓ２を考慮した大きさとすれば
よい。

従って、上記のように、成型体の形状、寸法および配向
方向を制御すればよい。

そして、縮率Ｓ、およびＳ□を考慮して配向方向をＸ軸
とし、圧粉成型体の座標（ｘ、ｙ。

２）を、焼結体の座標（ｘ、ｙ、ｚ）に対し、Ｘ＝Ｓｘ
　・ｘ、Ｙ＝Ｓ、　・ｙ、Ｚ＝ＳＺ　・ｚとなるように
制御すれば、容易に他の形状の場合の制御が可能となる
。

■　発明の具体的作用効果 本発明によれば、成型体の形状、マ１−法および配向方
向な；−制御することにより、所定の形状、寸法、磁化
方向をもつ焼結体が得られ、切削等の必要がないので、
製造ｔきわめて有利であり、コストも低順となる。

■　発明の具体的実施例 以ド、本発明の具体的実７ｉζ例を示し、本発明をさら
に詳細に説明する。

実施例 ９９．９％の電解鉄、フェロボロン合金および９９％ボ
ロン、およびＮｄ等を用い、これを高周波溶解し、水冷
銅鋳型に鋳造した。

組成は、 Ｆｅ　　７６．５ａＬ％−８７．９ａＬ％−Ｎｄ　　１
５．６ａＬ％とした。

１　、’８ｃｍＸ　２．　Ｏｃｍｘ　１　、　５ｃｍに
てＳ　およ上 びＳ、を測定したところ、１０．８％および２０．０％
であった。

従って、Ｓｘ、Ｓ、、Ｓｚはそれぞれ ０．８，０．８９２，０．８９２である。

これを、１０ＫＯｅの磁界中で、２１．７ｃｍ２の圧力
で圧粉成型した。

その後、Ａｒ中にて１１００℃にて３時間焼結後放冷し
た。

このような場合において、直方体および台柱形状であっ
て、ｆ行違と磁化方向との角度が種々穴なるものを作製
した。　圧粉成型体および焼結体の寸法をＦ記に示す。

台形 成型体 Ａ’　Ｂ’　＝６１．６ｍｍ Ｂ’　　Ｃ’　　＝８７．　５ａ＋ｍ Ｃ′　Ｄ’　　＝５９．　７ｍｍ Ｄ’　　Ａ’　　＝６２．　０＋ｎｍ α’　　＝１０６．　３　。

β’　　＝　９７．　９゜ α″　＝７３．７　。

β”　＝８２．　　ｌ。

θ’　　＝２０．　４゜ 焼結体（かっこ内は設計値） ｄ＝５１．０ｍｍ（５０，３２ｍｍ） ｂ＝７２．４ｍｍ（７１，０＋ｎｍ） α＝１０１．５°　（１０１，２５°）β＝１０１．３
°　（１０１，２５°）ａ＝５２．９ｍｍ（５３，０ｍ
ｍ） ｃ＝５２．７ｍｍ（５３，０ｍｍ） θ＝２２．３°　（２２，５°） 長方形 成型体 Ａ’　　Ｂ’　＝Ｃ’　Ｄ’　＝７７．２ｍｍＢ’　Ｃ
’　＝Ｄ’　Ａ’　＝８９．１ｎｆｆＩα′　＝β”＝
９６．２゜ β′　＝α“　＝８３．　８゜ θ’　　＝４１．　８９　。

焼結体 ａ　＝　ｃ　＝　６４　、８　ｍｍ　（６５、０ｍｍ）
ｂ　＝　ｄ　＝　７５．３＋ｎｍ（７５，０ｍｍ）α＝
９０．４°　（９０，０°） β＝８９．６°　（９０，０°） θ＝４４．９°　（４５，０°） 以トの結果から、本発明によれば、きわめて良好な粒度
で所望の寸法および形状の焼結体が直接得られており、
本発明の効果があきらかである。

【図面の簡単な説明】 第１図および第２図は、それぞれ本発明における焼結体
および圧粉成型体の形状、寸法を示す図である。　第３
図は、本発明によって得られる焼結磁石を用いた磁石回
路を説明するための斜視図である。 符号の説明 １・・・磁石、２・・・内側磁石群、３・・・外側磁石
群山願人　　ティーディーケイ株式会社 代理人　　弁理上　　石　井　陽　− ＦＩＧ、Ｉ ＦＩＧ、２

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）主軸に対し斜めの方向に容易磁化軸を有する焼結
   体を得るに際し、焼結体の容易磁化軸をｘ軸としたとき
   の焼結体の座標を（Ｘ、Ｙ、Ｚ）としたとき、磁化方向
   および磁化垂直方向の縮比Ｓｘ、Ｓｙ、Ｓｚを予め求め
   、（Ｘ／Ｓｘ、Ｙ／Ｓｙ、Ｚ／Ｓｚ）の座標をもつよう
   な圧粉成型体を磁場中で圧粉成型し、得られた圧粉成型
   体を焼結することを特徴とする焼結体の製造方法。