DE60104600T2 - Kühlwalze, bandartige Magnetmaterialien und Verfahren zur Herstellung - Google Patents

Kühlwalze, bandartige Magnetmaterialien und Verfahren zur Herstellung Download PDF

Info

Publication number
DE60104600T2
DE60104600T2 DE60104600T DE60104600T DE60104600T2 DE 60104600 T2 DE60104600 T2 DE 60104600T2 DE 60104600 T DE60104600 T DE 60104600T DE 60104600 T DE60104600 T DE 60104600T DE 60104600 T2 DE60104600 T2 DE 60104600T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
roll
cooling
surface layer
magnetic
melt
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE60104600T
Other languages
English (en)
Other versions
DE60104600D1 (de
Inventor
Akira Suwa-shi ARAI
Hiroshi Suwa-shi KATO
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Publication of DE60104600D1 publication Critical patent/DE60104600D1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE60104600T2 publication Critical patent/DE60104600T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y25/00—Nanomagnetism, e.g. magnetoimpedance, anisotropic magnetoresistance, giant magnetoresistance or tunneling magnetoresistance
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/06—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars
    • B22D11/0611—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars formed by a single casting wheel, e.g. for casting amorphous metal strips or wires
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/06—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars
    • B22D11/0637—Accessories therefor
    • B22D11/0648—Casting surfaces
    • B22D11/0651—Casting wheels
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/032—Magnets 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
    • H01F1/04—Magnets 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
    • H01F1/047—Alloys characterised by their composition
    • H01F1/053—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals
    • H01F1/055—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5
    • H01F1/057—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B
    • H01F1/0571—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B in the form of particles, e.g. rapid quenched powders or ribbon flakes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/032—Magnets 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
    • H01F1/04—Magnets 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
    • H01F1/047—Alloys characterised by their composition
    • H01F1/053—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals
    • H01F1/055—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5
    • H01F1/057—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B
    • H01F1/0571—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B in the form of particles, e.g. rapid quenched powders or ribbon flakes
    • H01F1/0575—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B in the form of particles, e.g. rapid quenched powders or ribbon flakes pressed, sintered or bonded together
    • H01F1/0578—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B in the form of particles, e.g. rapid quenched powders or ribbon flakes pressed, sintered or bonded together bonded together
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/032—Magnets 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
    • H01F1/04—Magnets 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
    • H01F1/047—Alloys characterised by their composition
    • H01F1/053—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals
    • H01F1/055—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5
    • H01F1/057—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B
    • H01F1/0579—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B with exchange spin coupling between hard and soft nanophases, e.g. nanocomposite spring magnets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
    • B22F2998/10—Processes characterised by the sequence of their steps
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12389—All metal or with adjacent metals having variation in thickness
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12431—Foil or filament smaller than 6 mils
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12993—Surface feature [e.g., rough, mirror]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/29—Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof
    • Y10T428/2913—Rod, strand, filament or fiber
    • Y10T428/2933—Coated or with bond, impregnation or core
    • Y10T428/2938—Coating on discrete and individual rods, strands or filaments
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/29—Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof
    • Y10T428/2913—Rod, strand, filament or fiber
    • Y10T428/2933—Coated or with bond, impregnation or core
    • Y10T428/294—Coated or with bond, impregnation or core including metal or compound thereof [excluding glass, ceramic and asbestos]
    • Y10T428/2942—Plural coatings
    • Y10T428/2949—Glass, ceramic or metal oxide in coating

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kühlwalze, bandförmige Magnetmaterialien, Magnetpulver und Verbundmagnete (im Folgenden als "Pressmagnete" bezeichnet). Genauer gesagt betrifft die vorliegende Erfindung eine Kühlwalze, ein unter Verwendung der Kühlwalze hergestelltes bandförmiges Magnetmaterial, ein aus dem bandförmigen Magnetmaterial gebildetes Magnetpulver und einen unter Verwendung des Magnetpulvers hergestellten Verbundmagneten.
  • Beschreibung des Standes der Technik
  • Seltenerd-Magnetmaterialien als Legierung, die Seltenerdelemente enthalten, haben hervorragende magnetische Eigenschaften. Wenn sie für Magnetmaterialien z. B. von Motoren verwendet werden, können die Motoren eine hohe Leistung aufweisen.
  • Solche Magnetmaterialien werden durch das Abschreck-Verfahren unter Verwendung von beispielsweise einer Schmelzspinnvorrichtung hergestellt. Im Folgenden wird hierin das Herstellungsverfahren bei Verwendung der Schmelzspinnvorrichtung erläutert.
  • 23 ist eine Seitenansicht im Schnitt, die den Zustand an oder um einen Berührungsabschnitt einer geschmolzenen Legierung mit einer Kühlwalze in der herkömmlichen Schmelzspinnvorrichtung zeigt, die bandförmiges Magnetmaterial mittels eines Einwalzenverfahrens herstellt.
  • Wie aus dieser Figur zu ersehen ist, wird beim herkömmlichen Verfahren ein Magnetmaterial aus einer vorgegebenen Legierungszusammensetzung (im Folgenden als "Legierung" bezeichnet) erschmolzen und die so erschmolzene Legierung 60 wird aus einer Düse (in der Zeichnung nicht dargestellt) eingespritzt, so dass sie auf eine Umfangsfläche 530 einer Kühlwalze 500 prallt, die sich relativ zur Düse in der durch den Pfeil A in 23 angegebenen Richtung dreht. Die Legierung, die auf die Umfangsfläche 530 prallt, wird abgeschreckt (abgekühlt) und erstarrt dann, wodurch eine bandförmige Legierung auf kontinuierliche Weise hergestellt wird. Diese bandförmige Legierung wird als schmelzgesponnenes Band bezeichnet. Da das schmelzgesponnene Band mit hoher Abkühlgeschwindigkeit abgeschreckt wurde, besteht sein Feingefüge aus einer amorphen Phase oder mikrokristallinen Phase, so dass es durch eine Wärmebehandlung hervorragende magnetische Eigenschaften entwickeln kann. Diesbezüglich ist zu beachten, dass die gestrichelte Linie in 23 eine Erstarrungs-Grenzfläche 710 der geschmolzenen Legierung 60 markiert.
  • Die Seltenerdelemente neigen zu Oxidation. Im oxidierten Zustand haben ihre magnetischen Eigenschaften die Tendenz, schwächer zu werden. Deshalb erfolgt die Herstellung des schmelzgesponnenen Bandes 80 normalerweise in einer Schutzgasatmosphäre.
  • Dies führt jedoch dazu, dass Gas zwischen die Umfangsfläche 530 und das Bad 70 der geschmol zenen Legierung 60 eindringt, was in der Bildung von Grübchen (Vertiefungen) 9 in der Walzenkontaktfläche 810 des schmelzgesponnenen Bandes 80 resultiert (d. h. in der Oberfläche des schmelzgesponnenen Bandes, die mit der Umfangsfläche 530 der Kühlwalze 500 in Berührung steht). Diese Tendenz wird verstärkt, wenn die Umfangsgeschwindigkeit der Kühlwalze 500 hoch wird, und in diesem Fall wird auch die Fläche der entstehenden Grübchen größer.
  • In dem Fall, in dem sich solche Grübchen 9 (vor allem sehr große Grübchen) bilden, kann die geschmolzene Legierung 60 aufgrund des eingedrungenen Gases keinen ausreichenden Kontakt mit der Umfangsfläche 530 der Kühlwalze 500 an den Stellen mit Grübchen herstellen, so dass die Abkühlgeschwindigkeit verringert wird, um eine rasche Erstarrung zu vermeiden. Als Ergebnis wird in Abschnitten des schmelzgesponnenen Bandes, in denen sich solche Grübchen gebildet haben, die Kristallkorngröße der Legierung grob, was in schlechteren magnetischen Eigenschaften resultiert.
  • Magnetpulver, das durch Mahlen eines derartigen schmelzgesponnenen Bandes mit den Abschnitten schlechterer magnetischer Eigenschaften erhalten wird, weist eine größere Streuung oder Schwankung seiner magnetischen Eigenschaften auf. Deshalb können aus einem derartigen Magnetpulver gebildete Pressmagnete nur mäßige magnetische Eigenschaften haben, und auch ihre Korrosionsbeständigkeit ist gering.
  • Im Dokument US-A-5,665,177 (am nächsten kommender Stand der Technik) wird eine Kühlwalze zur Herstellung von bandförmigem Magnetmaterial offenbart. Das bandförmige Magnetmaterial wird durch Aufprall einer geschmolzenen Legierung auf eine Umfangsfläche der Kühlwalze durch Abkühlen gefolgt von Erstarren hergestellt. Die Kühlwalze hat eine Mehrzahl sich in Umfangsrichtung erstreckender Nuten. Die Nuten sorgen für eine Oberflächenrauheit, deren beabsichtigtes Ergebnis ist, dass die Zunahme der Abkühlgeschwindigkeit aufgrund der Vergrößerung der verfügbaren Oberfläche der Kühlwalze auf die Abnahme der Abkühlgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Oberflächenrauheit abgestimmt werden kann. Die äußere Oberflächenschicht wird von einer Cr-Oberflächenschicht gebildet.
  • Im Dokument EP-A-0 936 633 wird ein Verfahren zur Herstellung eines Bandes aus einer Magnetlegierung und eines Harz-Verbundmagneten offenbart. Eine Legierungsschmelze wird auf eine rotierende Metallwalze gebracht, um die Legierungsschmelze rasch zur Erstarrung zu bringen und so das Magnetlegierungsband herzustellen.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kühlwalze hoher Dauerhaftigkeit bereitzustellen, die die Herstellung eine Magneten mit hervorragenden magnetischen Eigenschaften und hervorragender Zuverlässigkeit gestattet, sowie ein Verfahren zur Herstellung von bandförmigem Magnetmaterial unter Verwendung der Kühlwalze.
  • Diese Aufgaben werden von einer Kühlwalze gemäß Anspruch 1 und einem Verfahren zur Herstellung von bandförmigem Magnetmaterial unter Verwendung einer solchen Walze gemäß Anspruch 14 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Die Kühlwalze gemäß Anspruch 1 gestattet die Herstellung von Magneten mit hervorragenden magnetischen Eigenschaften und hervorragender Zuverlässigkeit.
  • Vorzugsweise besteht die äußere Oberflächenschicht der Kühlwalze aus einem Material, dessen Wärmeleitfähigkeit bei oder etwa bei Raumtemperatur niedriger ist als die Wärmeleitfähigkeit des Baumaterials des Grundwalze. Dadurch wird es möglich, die geschmolzene Legierung des Magnetmaterials mit einer geeigneten Abkühlgeschwindigkeit abzuschrecken, wodurch Magnete mit besonders hervorragenden magnetischen Eigenschaften bereitgestellt werden können.
  • Außerdem besteht bei der vorliegenden Erfindung die äußere Oberflächenschicht der Kühlwalze vorzugsweise aus einem Material, dessen Wärmeleitfähigkeit bei oder etwa bei Raumtemperatur gleich oder kleiner ist 80 Wm–1K–1 ist. Dadurch wird es ebenfalls möglich, die geschmolzene Legierung des Magnetmaterials mit einer geeigneten Abkühlgeschwindigkeit abzuschrecken, wodurch Magnete mit besonders hervorragenden magnetischen Eigenschaften bereitgestellt werden können.
  • Ferner besteht die äußere Oberflächenschicht der Kühlwalze ebenfalls bevorzugt aus einem Material, dessen Wärmedehnungskoeffizient bei oder etwa bei Raumtemperatur im Bereich von 3,5–18[× 10–6K–1] liegt. Demzufolge ist die Oberflächenschicht fest auf der Grundwalze der Kühlwalze verankert, so dass ein Abschälen der Oberflächenschicht wirksam verhindert werden kann.
  • Bei der vorliegenden Erfindung hat außerdem die äußere Oberflächenschicht der Kühlwalze bevorzugt eine durchschnittliche Dicke von 0,5 bis 50 μm. Dadurch wird es ebenfalls möglich, die geschmolzene Legierung des Magnetmaterials mit einer geeigneten Abkühlgeschwindigkeit abzuschrecken, wodurch Magnete mit besonders hervorragenden magnetischen Eigenschaften bereitgestellt werden können.
  • Des Weiteren wird bevorzugt, dass die äußere Oberflächenschicht der Kühlwalze ohne spanende Bearbeitung hergestellt wird. Durch die Verwendung einer solchen Kühlwalze kann die Oberflächenrauheit Ra der Umfangsfläche der Kühlwalze gering gehalten werden, ohne dass ein spanendes Verfahren wie Schleifen oder Polieren eingesetzt werden muss.
  • Bei der vorliegenden Erfindung enthält das Mittel zur Grübchenkorrektur bevorzugt mindestens einen auf der Umfangsfläche der Kühlwalze ausgeformten Grat. Dadurch können in der Walzenkontaktfläche entstandene Grübchen wirksam geteilt werden, wodurch Magnete mit besonders hervorragenden magnetischen Eigenschaften bereitgestellt werden können.
  • Hierbei beträgt die bevorzugte durchschnittliche Breite des Grates 0,5–95 μm. Dadurch können in der Walzenkontaktfläche entstandene Grübchen wirksam geteilt werden, wodurch Magnete mit besonders hervorragenden magnetischen Eigenschaften bereitgestellt werden können.
  • Ferner wird der Grat bevorzugt durch Ausformen mindestens einer Nut in der Umfangsfläche der Kühlwalze hergestellt. Durch die Bildung des Grates in dieser Weise wird es möglich, die Gratbreite und dgl. genau einzustellen.
  • Des Weiteren wird bevorzugt, dass die durchschnittliche Breite jeder Nut 0,5–90 μm beträgt. Dadurch können in der Walzenkontaktfläche entstandene Grübchen ebenfalls wirksamer geteilt werden, wodurch Magnete mit besonders hervorragenden magnetischen Eigenschaften bereitgestellt werden können.
  • Des Weiteren wird bevorzugt, dass die durchschnittliche Höhe des Grates 0,5–20 μm beträgt. Dadurch können in der Walzenkontaktfläche entstandene Grübchen wirksamer geteilt werden, wodurch Magnete mit besonders hervorragenden magnetischen Eigenschaften bereitgestellt werden können.
  • Außerdem wird bevorzugt, den Grat oder die Nut spiralförmig bezüglich der Drehachse der Kühlwalze auszuformen. Durch eine derartige Struktur kann die Kühlwalze mit den Nuten und Graten auf relativ einfache Weise geformt werden. Dadurch können außerdem in der Walzenkontaktfläche entstandene Grübchen wirksamer geteilt werden, wodurch Magnete mit besonders hervorragenden magnetischen Eigenschaften bereitgestellt werden können.
  • Ferner weist der mindestens eine Grat oder die mindestens eine Nut bevorzugt eine Mehrzahl Grate oder Nuten auf, die parallel zueinander in einem durchschnittlichen Abstand von 0,5–100 μm angeordnet sind. Bei dieser Anordnung der Grate oder Nuten ist es möglich, die Streuung oder Schwankung der Abkühlgeschwindigkeiten in verschiedenen Abschnitten der geschmolzenen Legierung klein zu halten, so dass Magnete mit besonders hervorragenden magnetischen Eigenschaften bereitgestellt werden können.
  • Bei der vorliegenden Erfindung ist außerdem das Verhältnis der projizierten Fläche des Grates oder der Nut zur projizierten Fläche der Umfangsfläche vorzugsweise gleich oder größer als 10%. Dadurch kann die geschmolzene Legierung des Magnetmaterials mit einer geeigneten Abkühlgeschwindigkeit abgeschreckt werden, wodurch Magnete mit besonders hervorragenden magnetischen Eigenschaften bereitgestellt werden können.
  • Das bandförmige Magnetmaterial gestattet die Bereitstellung von Magneten mit besonders hervorragenden magnetischen Eigenschaften und hervorragender Zuverlässigkeit.
  • Bei diesem bandförmigen Magnetmaterial enthalten vorzugsweise die auf der Walzenkontaktfläche des bandförmigen Magnetmaterials bei der Erstarrung desselben entstandenen Grübchen sehr große Grübchen, von denen ein jedes eine Fläche von gleich oder größer als 2000 μm hat, wobei das Verhältnis der von den so erzeugten großen Grübchen in der Walzenkontaktfläche eingenommenen Fläche zur Gesamtfläche der Walzenkontaktfäche des bandförmigen Magnetmaterials gleich oder kleiner als 10% ist. Ein derartiges bandförmiges Magnetmaterial hat eine geringere Streuung der Kristallkorngrößen an seinen verschiedenen Abschnitten, so dass Magnete mit besonders hervorragenden magnetischen Eigenschaften bereitgestellt werden können.
  • Vorzugsweise erfolgt beim bandförmigen Magnetmaterial die Teilung der entstandenen Grübchen durch Übertragen der Form zumindest eines Teils der Umfangsfläche der Kühlwalze auf die Walzenkontaktfläche des bandförmigen Magnetmaterials. Dies ermöglicht es, die Streuung der Kristallkorngrößen an den verschiedenen Abschnitten des bandförmigen Magnetmaterials gering zu halten, so dass Magnete mit besonders hervorragenden magnetischen Eigenschaften bereitgestellt werden können.
  • Hierbei beträgt die durchschnittliche Dicke des bandförmigen Magnetmaterials 8–50 μm. Durch die Verwendung eines solchen bandförmigen Magnetmaterials können Magnete mit noch besseren magnetischen Eigenschaften bereitgestellt werden.
  • Durch die Verwendung eines derartigen Magnetpulvers ist es möglich, Magnete mit hervorragenden magnetischen Eigenschaften und hervorragender Zuverlässigkeit bereitzustellen.
  • Hierbei wird das Magnetpulver vorzugsweise mindestens einer Wärmebehandlung während oder nach seinem Herstellungsprozess unterworfen. Dies ermöglicht es, Magnete mit noch besseren magnetischen Eigenschaften bereitzustellen.
  • Ferner liegt die durchschnittliche Partikelgröße vorzugsweise im Bereich von 1–300 μm. Dies ermöglicht es ebenfalls, Magnete mit noch besseren magnetischen Eigenschaften bereitzustellen.
  • Des Weiteren hat das Magnetpulver vorzugsweise ein Verbundgefüge, das aus einer hartmagnetischen und einer weichmagnetischen Phase besteht. Dies ermöglicht es ebenfalls, Magnete mit besonders hervorragenden magnetischen Eigenschaften bereitzustellen.
  • Hierbei beträgt die durchschnittliche Kristallkorngröße sowohl der hart- als auch der weichmagnetischen Phase vorzugsweise zwischen 1 und 100 nm. Dies ermöglicht es ebenfalls, Magnete mit besonders hervorragenden magnetischen Eigenschaften, insbesondere mir hervorragender Koerzitivkraft und Rechteckigkeit bereitzustellen.
  • Der Pressmagnet hat besonders hervorragende magnetische Eigenschaften und eine hervorragende Zuverlässigkeit.
  • Hierbei liegt die Eigenkoerzitivkraft (HCJ) des Pressmagneten bei Raumtemperatur bevorzugt im Bereich von 320 bis 1200 kA/m. Dies ermöglicht es, einen Pressmagneten mit hervorragender Wärmebeständigkeit und Magnetisierbarkeit sowie mit ausreichender magnetischer Flussdichte bereitzustellen.
  • Hierbei ist das maximale magnetische Energieprodukt (BH)max des Pressmagneten vorzugsweise gleich oder größer als 40 kJ/m3. Durch die Verwendung eines solchen Pressmagneten können Kleinmotoren hoher Leistung bereitgestellt werden.
  • Diese und andere Aufgaben, Strukturen und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung in Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen deutlich.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Vorrichtung (Schmelzspinnvorrichtung) zur Herstellung von bandförmigen Magnetmaterial schematisch zeigt, die mit einer Kühlwalze einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgerüstet ist.
  • 2 ist eine Vorderansicht der in 1 dargestellten Kühlwalze.
  • 3 ist eine Schnittansicht, die die Form eines Abschnitts in der Nähe der Umfangsfläche der in 1 dargestellten Kühlwalze schematisch zeigt.
  • 4 ist eine Querschnittsansicht, die den Zustand in der Nähe des Berührungsabschnitts der geschmolzenen Legierung mit der Kühlwalze der herkömmlichen Schmelzspinnvorrichtung schematisch zeigt, die ein bandförmiges Magnetmaterial mittels des Einwalzenverfahrens herstellt.
  • 5 ist eine Querschnittsansicht, die den Zustand in der Nähe des Berührungsabschnitts der geschmolzenen Legierung mit der Kühlwalze der in 1 dargestellten Schmelzspinnvorrichtung schematisch zeigt.
  • 6 ist eine perspektivische Ansicht, die den Oberflächenzustand des von der herkömmlichen Schmelzspinnvorrichtung hergestellten bandförmigen Magnetmaterials schematisch zeigt.
  • 7 ist eine perspektivische Ansicht, die den Oberflächenzustand des von der in 1 dargestellten Schmelzspinnvorrichtung hergestellten bandförmigen Magnetmaterials schematisch zeigt.
  • 8 ist eine Darstellung zur Erläuterung eines Verfahrens zur Grübchenkorrektur.
  • 9 ist eine Darstellung zur Erläuterung eines anderen Verfahrens zur Grübchenkorrektur.
  • 10 zeigt schematisch ein Beispiel des Verbundgefüges (Nanoverbundgefüge) des Magnetpulvers der vorliegenden Erfindung.
  • 11 zeigt schematisch ein anderes Beispiel des Verbundgefüges (Nanoverbundgefüge) des Magnetpulvers der vorliegenden Erfindung.
  • 12 zeigt schematisch ein anderes Beispiel des Verbundgefüges (Nanoverbundgefüge) des Magnetpulvers der vorliegenden Erfindung.
  • 13 ist eine Vorderansicht, die eine zweite Ausführungsform der Kühlwalze gemäß der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt.
  • 14 ist eine Schnittansicht, die die Form eines Abschnitts in der Nähe der Umfangsfläche der in 13 dargestellten Kühlwalze schematisch zeigt.
  • 15 ist eine Vorderansicht, die eine dritte Ausführungsform der Kühlwalze gemäß der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt.
  • 16 ist eine Schnittansicht, die schematisch die Form eines Abschnitts in der Nähe der Umfangsfläche der in 15 dargestellten Kühlwalze zeigt.
  • 17 ist eine Vorderansicht, die eine vierte Ausführungsform der Kühlwalze gemäß der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt.
  • 18 ist eine Schnittansicht, die schematisch die Form eines Abschnitts in der Nähe der Umfangsfläche der in 17 dargestellten Kühlwalze zeigt.
  • 19 ist eine Vorderansicht, die eine weitere Ausführungsform der Kühlwalze gemäß der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt.
  • 20 ist eine Schnittansicht, die die Form eines Abschnitts in der Nähe der Umfangsfläche der Kühlwalze der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt.
  • 21 ist eine Schnittansicht, die ein weiteres Beispiel der Form der Umfangsfläche der Kühlwalze der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt.
  • 22 ist ein Elektronograf des Oberflächenzustands des bandförmigen Magnetmaterials gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 23 ist eine Schnittansicht, die den Zustand an oder um einen Berührungsabschnitt einer geschmolzenen Legierung mit einer Kühlwalze in der herkömmlichen Vorrichtung (Schmelzspinnvorrichtung) zeigt, die bandförmiges Magnetmaterial mittels eines Einwalzenverfahrens herstellt.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Nachfolgend werden Ausführungsformen der Kühlwalze gemäß der vorliegenden Erfindung sowie Ausführungsformen des bandförmigen Magnetmaterials, des Magnetpulvers und des Pressmagneten gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen detailliert beschrieben.
  • Aufbau der Schmelzspinnvorrichtung
  • 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Schmelzspinnvorrichtung, mit der ein bandförmiges Magnetmaterial im Einwalzenverfahren hergestellt wird. Die Vorrichtung ist mit einer Kühlwalze 5 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ausgestattet. Des Weiteren zeigt 2 eine Vorderansicht der in 1 dargestellten Kühlwalze und 3 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Teils der Umfangsfläche der in 1 dargestellten Kühlwalze.
  • Wie aus 1 ersichtlich ist, enthält die Schmelzspinnvorrichtung 1 einen zylindrischen Körper 2, der ein Magnetmaterial aufnehmen kann, und eine Kühlwalze 5, die in der durch den Pfeil A in der Figur angegebenen Richtung relativ zum zylindrischen Körper 2 rotiert. Eine Düse (Blende) 3, die das geschmolzene Magnetmaterial (geschmolzene Legierung) 6 einspritzt, ist am unteren Ende des zylindrischen Körpers 2 angeformt.
  • Der zylindrische Körper 2 kann aus einem wärmebeständigen Keramikmaterial wie Kristall, Tonerde, Magnesia und dgl. bestehen.
  • Die Düsenöffnung der Düse 3 kann verschiedene Formen haben wie z. B. einen Kreis, eine Ellipse, einen Schlitz und dgl.
  • Außerdem ist am Außenumfang des zylindrischen Körpers 2 eine Heizspule 4 vorgesehen. Durch Anlegen z. B. hochfrequenter Wellen wird das Innere des zylindrischen Körpers 2 erwärmt (induktiv erwärmt) und deshalb geht das Magnetmaterial im zylindrischen Körper 2 in den geschmolzenen Zustand über.
  • In dieser Hinsicht ist zu beachten, dass das in dieser Vorrichtung verwendete Heizmittel nicht auf die oben beschriebene Spule 4 beschränkt ist, sondern dass anstelle der Spule 4 ein Kohleheizelement verwendet werden kann.
  • Die Kühlwalze 5 ist aus einer Grundwalze 51 und einer Oberflächenschicht 52 aufgebaut, die die Umfangsfläche 53 der Kühlwalze 5 bildet.
  • Die Oberflächenschicht 52 kann aus dem gleichen Material bestehen wie die Grundwalze 51. Vorzugsweise besteht jedoch die Oberflächenschicht 52 aus einem Material mit einer niedrigeren Wärmeleitfähigkeit als die des Materials der Grundwalze 51.
  • Das für die Grundwalze 51 verwendete Material ist nicht auf ein bestimmtes Material beschränkt. Bei der vorliegenden Erfindung besteht jedoch die Grundwalze 51 vorzugsweise aus einem Metallmaterial mit hoher Wärmeleitfähigkeit wie Kupfer oder Kupferlegierungen, damit die in der Oberflächenschicht 52 erzeugte Wärme so rasch wie möglich abgeführt werden kann.
  • Die Wärmeleitfähigkeit des Materials der Oberflächenschicht 52 bei oder etwa bei Raumtemperatur ist nicht ausdrücklich auf einen bestimmten Wert festgelegt. Vorzugsweise beträgt jedoch die Wärmeleitfähigkeit 80 W·m–1·K–1 oder darunter und mehr bevorzugt liegt die Wärmeleitfähigkeit im Bereich von 3–60 W·m–1·K–1 und am meisten bevorzugt liegt die Wärmeleitfähigkeit im Bereich von 5–40 W·m–1·K–1.
  • Durch den Aufbau der Kühlwalze 5 aus der Oberflächenschicht 52 und der Grundwalze 51 jeweils mit der oben beschriebenen Wärmeleitfähigkeit wird es möglich, die geschmolzene Legierung 6 mit einer geeigneten Abkühlgeschwindigkeit abzuschrecken. Ferner wird die Differenz zwischen den Abkühlgeschwindigkeiten in der Nähe der Walzenkontaktfläche 81 (bei der es sich um die Oberfläche des schmelzgesponnenen Bandes handelt, die mit der Umfangsfläche der Kühlwalze in Kontakt steht) und in der Nähe der freien Oberfläche 82 (bei der es sich um die Oberfläche des schmelzgesponnenen Bandes gegenüber von der Walzenkontaktfläche handelt) klein. Folglich ist es möglich, ein schmelzgesponnenes Band 8 zu erhalten, bei dem die Streuung der Kristallkorngrößen an verschiedenen Abschnitten desselben geringer ist und das dadurch hervorragende magnetische Eigenschaften aufweist.
  • Beispiele für Materialien mit einer derartigen Wärmeleitfähigkeit sind u. a. Metallmaterialien wie Zr, Sb, Ti, Ta, Pd, Pt und Legierungen solcher Metalle, Metalloxide dieser Metalle und Keramikmateria lien. Beispiele für Keramikmaterialien enthalten oxidische Keramikmaterialien wie Al2O3, SiO2, TiO2, Ti2O3, ZrO2, Y2O3, Bariumtitanat, Strontiumtitanat und dgl., nitridische Keramikmaterialien wie AlN, Si3N4, TiN, BN, ZrN, HfN, VN, TaN, NbN, CrN, CrN, Cr2N und dgl., carbidische Keramikmaterialien wie Graphit, SiC, ZrC, Al4C3, CaC2, WC, TiC, HfC, VC, TaC, NbC und dgl. sowie Gemische aus zwei oder mehr dieser Keramikmaterialien. Von diesen Keramikmaterialien werden nitridische Keramikmaterialien und Materialien, die diese enthalten, besonders bevorzugt.
  • Im Vergleich zu den herkömmlichen Materialien, die für die Umfangsfläche der Kühlwalze verwendet werden (d. h. Cu, Cr oder dgl.), haben diese Keramikmaterialien eine hohe Härte und eine ausgezeichnete Dauerhaftigkeit (Abriebfestigkeit). Deshalb kann selbst bei wiederholter Verwendung der Kühlwalze 5 die Form der Umfangsfläche 53 erhalten werden und deshalb wird auch die Wirkung des Mittels zur Grübchenkorrektur (Beschreibung folgt später) kaum beeinträchtigt.
  • Ferner haben die oben beschriebenen Materialien, die für die Kühlwalze 51 verwendet werden können, normalerweise einen hohen Wärmedehnungskoeffizienten. Bevorzugt liegt deshalb der Wärmedehnungskoeffizient des Materials der Oberflächenschicht 52 nahe dem der Grundwalze 51. So liegt z. B. der Wärmedehnungskoeffizient (Koeffizient der linearen Dehnung α) bei oder etwa bei Raumtemperatur vorzugsweise im Bereich von 3,5–18[× 10–6 K–1] und mehr bevorzugt im Bereich von 6–12[× 10–6 K–1]. Wenn der Wärmedehnungskoeffizient des Materials der Oberflächenschicht 52 bei oder etwa bei Raumtemperatur innerhalb dieses Bereichs liegt, kann eine zuverlässige Bindung zwischen der Grundwalze 51 und der Oberflächenschicht 52 aufrechterhalten werden, wodurch ein Abschälen der Oberflächenschicht 52 wirksam vermieden wird.
  • Die Oberflächenschicht 52 kann anstelle einer einzigen Schicht wie oben beschrieben als Laminatstruktur mit einer Mehrzahl Schichten verschiedener Zusammensetzungen gebildet werden. Eine solche Oberflächenschicht 52 kann beispielsweise aus zwei oder mehr Schichten gebildet werden, die eine Schicht aus Metallmaterial und eine Schicht aus Keramikmaterial wie oben beschrieben enthalten. Ein Beispiel für eine solche Laminatstruktur aus zwei Schichten der Oberflächenschicht 52 ist ein Laminat bestehend aus einer unteren Schicht aus einem Metallmaterial, die sich an der Seite der Grundwalze 51 befindet, und einer oberen Schicht aus Keramikmaterial. In diesem Fall sollen diese benachbarten Schichten vorzugsweise gut aneinander haften oder miteinander verbunden werden. Zu diesem Zweck können diese benachbarten Schichten dasselbe Element enthalten.
  • Wenn die Oberflächenschicht 52 als eine solche Laminatstruktur aus einer Mehrzahl Schichten aufgebaut ist, besteht ferner vorzugsweise die äußerste Schicht aus dem Material, das eine Wärmeleitfähigkeit im oben beschriebenen Bereich hat.
  • Ferner ist es in dem Fall, in dem die Oberflächenschicht 52 aus einer einlagigen oben beschriebenen Struktur besteht, nicht erforderlich, dass die Materialzusammensetzung der Oberflächenschicht eine gleichmäßige Verteilung in ihrer Dickenrichtung hat. So können sich beispielsweise die Anteile der Bestandteile in Dickenrichtung ändern (d. h. es können klassierte Materialien verwendet werden).
  • Die durchschnittliche Dicke der Oberflächenschicht 52 (im Fall der Laminatstruktur die Gesamtdicke) ist nicht auf einen bestimmten Wert beschränkt. Vorzugsweise liegt die durchschnittliche Dicke jedoch im Bereich von 0,5–50 μm und mehr bevorzugt zwischen 1 und 20 μm.
  • Liegt die durchschnittliche Dicke der Oberflächenschicht 52 unter dem oben angegebenen unteren Grenzwert, können sich folgende Probleme ergeben. Ja nach dem für die Oberflächenschicht 52 zu verwendendem Material kann nämlich der Fall eintreten, dass die Kühlfähigkeit zu hoch wird. Wird ein derartiges Material für die Oberflächenschicht 52 verwendet, wird die Abkühlgeschwindigkeit in der Nähe der Walzenkontaktfläche 81 des schmelzgesponnenen Bandes 8 zu hoch, selbst wenn es ziemlich dick ist, was dazu führt, dass in diesem Abschnitt ein amorphes Gefüge erzeugt wird. Andererseits wird in der Nähe der freien Oberfläche 82 des schmelzgesponnenen Bandes 8, wo die Wärmeleitfähigkeit relativ gering ist, die Abkühlgeschwindigkeit mit zunehmender Dicke des schmelzgesponnenen Bandes 8 niedrig, so dass die Kristallkorngröße wahrscheinlich grob wird. Dies führt nämlich dazu, dass die Kristallkorngröße in der Nähe der freien Oberfläche 82 des erhaltenen schmelzgesponnenen Bandes 8 die Tendenz hat, grob zu werden und dass wahrscheinlich ein amorphes Gefüge in der Nähe der Walzenkontaktfläche 81 des schmelzgesponnenen Bandes 8 erzeugt wird, was dazu führt, dass keine einwandfreien magnetischen Eigenschaften erzielt werden können. Selbst wenn in diesem Fall z. B. die Dicke des schmelzgesponnenen Bandes 8 durch Erhöhen der Umfangsgeschwindigkeit der Kühlwalze 5 gering gemacht wird, um die Kristallkorngröße in der Nähe der freien Oberfläche 82 des schmelzgesponnenen Bandes 8 zu verringern, führt dies wiederum dazu, dass das schmelzgesponnene Band 8 ein noch ausgeprägteres regelloses amorphes Gefüge in der Nähe der Walzenkontaktfläche 81 des erhaltenden schmelzgesponnenen Bandes 8 aufweist. Bei einem solchen schmelzgesponnenen Band 8 liegt dann der Fall vor, dass selbst durch eine Wärmebehandlung nach der Herstellung keine einwandfreien magnetischen Eigenschaften erzielt werden.
  • Überschreitet dagegen die durchschnittliche Dicke der Oberflächenschicht 52 den obigen oberen Grenzwert, wird die Abkühlgeschwindigkeit zu langsam und dadurch die Kristallkorngröße grob, was zu schlechten magnetischen Eigenschaften führt.
  • Das Verfahren zur Ausbildung der Oberflächenschicht 52 ist nicht auf ein bestimmtes Verfahren beschränkt. Vorzugsweise wird jedoch ein chemisches Aufdampfverfahren (chemical vapour deposition – CVD) wie Wärme-CVD, Plasma-CVD, Laser-CVD und dgl. oder ein physikalisches Aufdampfverfahren (PVD) wie Abscheidung aus der Gasphase, Sputtern, Ionenbeschichtung und dgl. angewendet. Mit diesen Verfahren lässt sich eine Oberflächenschicht mit einer gleichmäßigen Dicke auf relativ einfache Weise herstellen, so dass es nicht erforderlich ist, die Oberfläche nach der Ausbildung der Oberflächenschicht 52 spanend zu bearbeiten. Die Oberflächenschicht 52 kann außerdem mittels anderer Verfahren wie galvanischer Beschichtung, Tauchbeschichtung, chemischer Metallabscheidung, Metallspritzen und dgl. hergestellt werden. Von diesem Verfahren wird das Metallspritzen besonders bevorzugt. Der Grund hierfür ist, dass bei Bildung der Oberflächenschicht 52 nach diesem Verfahren die Oberflächenschicht 52 fest auf der Grundwalze 51 haftet bzw. mit dieser verbunden wird.
  • Des Weiteren kann vor der Ausbildung der Oberflächenschicht 52 auf der äußeren Umfangsfläche der Grundwalze 51 eine Vorbehandlung der äußeren Oberfläche der Grundwalze 51 stattfinden. Beispiele für eine solche Vorbehandlung sind u. a. eine Waschbehandlung wie alkalisches Waschen, oxidisches Waschen und Waschen unter Verwendung organischer Lösungsmittel und dgl. sowie eine Grundierbehandlung wie Strahlen, Ätzen und die Ausbildung einer Beschichtungsunterlage und dgl. Auf diese Weise wird die Oberflächenschicht 52 fester mit der Grundwalze 51 nach der Ausbildung der Oberflächenschicht 52 verbunden. Außerdem wird es durch die oben beschriebene Grundierbehandlung möglich, eine gleichmäßige und präzise Oberflächenschicht 52 auszubilden, so dass die erhaltene Kühlwalze 5 eine geringere Streuung der Wärmeleitfähigkeit an ihren verschiedenen Abschnitten aufweist.
  • Mittel zur Grübchenkorrektur
  • Wie später beschrieben wird, wird das schmelzgesponnene Band 8 hergestellt, indem eine geschmolzene Legierung 6 aus einem Magnetmaterial auf die Umfangsfläche 53 der Kühlwalze 5 prallt, wo sie abgeschreckt (abgekühlt) wird. Dabei werden Grübchen in der Walzenkontaktfläche 81 des schmelzgesponnenen Bandes 8 erzeugt oder gebildet, da Gas zwischen die Umfangsfläche 53 und das Bad 7 der geschmolzenen Legierung 6 eingedrungen ist. Wie aus 4 ersichtlich bilden sich Grübchen auf der Walzenkontaktfläche 81 des erhaltenen schmelzgesponnenen Bandes 8, da Abschnitte, in die Gas eingedrungen ist, mit dem darin eingeschlossenen Gas abgekühlt werden (siehe 6). Ferner haben die Abschnitte des Bades 7, die in Berührung mit dem eingedrungenen Gas stehen, eine relativ niedrigere Abkühlgeschwindigkeit als die anderen Abschnitte des Bades 7, was zu gröberen Kristallkorngrößen führt. Als Ergebnis hat das erhaltene schmelzgesponnene Band 8 große Schwankungen oder Streuungen seiner Kristallkorngrößen und magnetischen Eigenschaften. Diese Tendenz wird verstärkt, wenn die Fläche jedes Grübchens 9 und die Gesamtfläche der Grübchen 9 groß werden.
  • Angesichts des obigen Problems wird in der Umfangsfläche 53 der Kühlwalze 5 der vorliegenden Erfindung ein Mittel zur Grübchenkorrektur bereitgestellt, um die in der Walzenkontaktfläche 81 des schmelzgesponnenen Bandes 8 entstandenen Grübchen 9 zu teilen. Indem solche Mittel zur Grübchenteilung auf der Kühlwalze 5 bereitgestellt werden, werden Grübchen 9 so erzeugt oder gebildet, dass sie durch die in 5 und 7 dargestellten Nuten 84 geteilt werden. Ferner wird durch die Gas austreibende Wirkung der Nuten 54 (wird später beschrieben) zumindest ein Teil des zwischen die Umfangsfläche 53 und das Bad 7 eingedrungenen Gases durch die Nuten 84 ausgetrieben, so dass die Menge des zwischen der Umfangsfläche 53 und dem Bad 7 verbleibenden Gases klein wird. Aus diesen Gründen wird die Fläche jedes der in der Walzenkontaktfläche 81 des erhaltenen schmelzgesponnenen Bandes 8 klein, und deshalb wird die Gesamtfläche der erzeugten Grübchen ebenfalls klein (siehe 7). Das bedeutet, dass die Streuung der Abkühlgeschwindigkeiten in den verschiedenen Abschnitten des Bades 7 gering wird, so dass ein schmelzgesponnenes Band mit geringer Streuung der Kristallkorngrößen und hervorragenden magnetischen Eigenschaften erhalten werden kann.
  • Bei dem in den Zeichnungen dargestellten Beispiel wird das Mittel zur Grübchenkorrektur aus Nuten 54 gebildet, die in der Umfangsfläche 53 der Kühlwalze 5 parallel zur Drehrichtung der Kühlwalze 5 ausgeformt werden. In diesem Zusammenhang ist zu beachten, dass zwischen benachbarten Nuten 54 Grate 55 vorhanden sind. Bei der vorliegenden Erfindung fungieren die so gebildeten Grate 55 als Mittel zur Grübchenkorrektur.
  • Durch die Ausbildung solcher Nuten 54 in der Umfangsfläche 53 der Kühlwalze 5 kann das zwischen die Umfangsfläche 53 und das Bad 7 eingedrungene Gas in die Nuten 54 gelangen und dann durch die Nuten 54 abfließen. Deshalb wird das zwischen die Umfangsfläche 53 und das Bad 7 eingedrungene Gas durch die Nuten entsprechend der Drehung der Kühlwalze 5 ausgetrieben. Durch einen derartigen Effekt (im Folgenden als "Gas austreibender Effekt" bezeichnet) wird das Bad 7 mit der Umfangsfläche 53 an den Abschnitten, wo Gas eingedrungen ist, in Kontakt gebracht. Wenn das Bad 7 auf diese Weise so mit der Umfangsfläche 53 in Berührung kommt, werden Grübchen 9 so erzeugt, dass sie durch die in 7 dargestellten Grate 55 geteilt werden, so dass die Fläche jedes Grübchens klein wird. Außerdem wird die Menge des zwischen der Bad 7 und der Umfangsfläche 53 verbleibenden Gases wie auch die Gesamtfläche der Grübchen klein. Als Ergebnis wird die Streuung der Abkühlgeschwindigkeiten in den verschiedenen Abschnitten des Bades 7 gering, so dass es möglich wird, ein schmelzgesponnenes Band 8 mit geringer Streuung seiner Kristallkorngrößen und hervorragenden magnetischen Eigenschaften zu erzielen.
  • In diesem Zusammenhang ist zu beachten, dass zwar in dem in der Zeichnung dargestellten Beispiel eine Mehrzahl Grate 55 ausgeformt ist, für diese Erfindung jedoch mindestens ein Grat ausreichend ist.
  • Der Durchschnittswert der Breite L1 jeder Nut 54 (Breite der Nut in einem Öffnungsabschnitt in der Umfangsfläche 53) wird vorzugsweise auf 0,5–90 μm und mehr bevorzugt auf 1–50 μm eingestellt. Ist der Durchschnittswert der Breite L1 der Nut 54 kleiner als der kleinste Wert, wird der Gas austreibende Effekt zum Austreiben des zwischen die Umfangsfläche 53 und das Bad 7 eingedrungenen Gases geschwächt. Überschreitet andererseits der Durchschnittswert der Breite L1 der Nut 54 den größten Wert, werden große Grübchen in den Abschnitten der Nuten 54 erzeugt, so dass die Kristallkorngröße grob wird.
  • Ferner wird der Durchschnittswert der Breite L2 des Grates 55 (am maximalen Breitenabschnitt des Grates) vorzugsweise auf 0,5 bis 95 μm und mehr bevorzugt auf 1 bis 50 μm eingestellt. Ist der Durchschnittswert der Breite L2 des Grates kleiner als der kleinste Wert, funktionieren die Grate nicht ausreichend als Mittel zur Grübchenkorrektur, so dass sich sehr große Grübchen in der Walzenkontaktfläche bilden. Überschreitet andererseits der Durchschnittswert L2 des Grates 55 den oberen Grenzwert, werden Grübchen zwischen den Graten und dem Bad gebildet.
  • Der Durchschnittswert der Tiefe (maximale Tiefe) L3 jeder Nut 54 (oder der Durchschnittswert der maximalen Höhe L3 jedes Grates 55) wird vorzugsweise auf 0,5–20 μm und mehr bevorzugt auf 1–10 μm eingestellt. Ist der Durchschnittswert der Tiefe L3 der Nut 54 kleiner als der kleinste Wert, wird der Gas austreibende Effekt zum Austreiben des zwischen die Umfangsfläche 53 und das Bad 7 eingedrungenen Gases geschwächt, so dass die Wirkung als Mittel zur Grübchenkorrektur nicht ausreichend zum Tragen kommt. Überschreitet andererseits der Durchschnittswert der Tiefe L3 der Nut 54 den größten Wert, nimmt die Durchflussmenge des in der Nut fließenden Gases zu, so dass die Gasströmung die Tendenz zur turbulenten Strömung mit Wirbeln hat, was dazu führt, dass die Wirkung des Mittels zur Grübchenkorrektur nicht ausreichend zum Tragen kommt.
  • Der Durchschnittswert des Abstandes L4 zwischen benachbarten Nuten 54 (oder der Durchschnittswert des Abstandes L1 zwischen benachbarten Graten 55) ist ein wichtiger Faktor für die Einstellung oder Bestimmung der Größe jedes der in der Walzenkontaktfläche 81 des schmelzgesponnenen Bandes 8 entstandenen Grübchens 9 sowie der Gesamtfläche der gebildeten Grübchen 9. Vorzugsweise wird der Durchschnittswert des Abstandes L4 zwischen benachbarten Nuten 54 (oder der Durchschnittswert des Abstandes L4 zwischen benachbarten Graten 55) auf 0,5–100 μm und mehr bevorzugt auf 3–50 μm eingestellt. Liegt der Durchschnittswert des Abstandes L4 innerhalb dieses Bereichs, funktioniert jeder Grat 55 wirksam als Mittel zur Grübchenkorrektur, und der Abstand zwischen dem Berührungsabschnitt und dem Nicht-Berührungsabschnitt der Umfangsfläche 53 bezüglich des Bades 7 kann hinreichend klein gemacht werden. Bei diesem Ergebnis wird die Differenz der Abkühlgeschwindigkeiten zwischen den Abschnitten des Bades, die mit der Kühlwalze 5 in Berührung stehen, und den Abschnitten des Bades, die nicht mit der Kühlwalze 5 in Berührung stehen, hinreichend klein, so dass es möglich ist, ein schmelzgesponnenes Band 8 mit geringer Streuung seiner Korngrößen und magnetischen Eigenschaften zu erhalten.
  • Das Verhältnis der Fläche der Nuten 54 (oder der Grate 55) zur Fläche der Umfangsfläche 53 bei Projektion auf dieselbe Ebene sollte vorzugsweise gleich oder größer als 10% sein und liegt mehr bevorzugt im Bereich von 30–99,5%. Ist das Verhältnis der projizierten Fläche der Nuten 54 (oder der Grate 55) zur projizierten Fläche der Umfangsfläche 53 kleiner als 10%, ist es nicht möglich, ausreichende Gas austreibende Strömungswege zum Austreiben des zwischen das Bad 7 und die Umfangsfläche 53 eingedrungenen Gases bereitzustellen, so dass das Gas wahrscheinlich zwischen dem Bad 7 und der Umfangsfläche 53 verbleibt, was dazu führt, dass sehr große Grübchen entstehen.
  • Zur Ausformung der Nuten 54 (oder der Grate 55) in der Umfangsfläche 53 der Kühlwalze 5 können verschiedene Verfahren angewendet werden. Beispiele der Verfahren sind u. a. verschiedene spanende Prozesse wie Schneiden, Stufenpressen, Schleifen, Strahlen und dgl., Laserbearbeitung, funkenerosive Bearbeitung, chemisches Ätzen und dgl. Von diesen Verfahren ist die spanende Bearbeitung, vor allem, besonders bevorzugt, da im Vergleich mit anderen Verfahren Breite und Tiefe jeder Nut und der Abstand benachbarter Nuten relativ einfach mit hoher Präzision eingestellt werden können.
  • In diesem Zusammenhang ist zu beachten, dass die Grate 55 aus der resultierenden Form der Umfangsfläche 53 entstehen, nachdem die Nuten 54 in die Umfangsfläche 53 durch das oben genannte Verfahren eingeformt worden sind.
  • In dem Fall, in dem die Oberflächenschicht 52 auf der äußeren Umfangsfläche der Grundwalze 51 (d. h. in dem Fall, in dem die Oberflächenschicht 52 nicht integral mit der Grundwalze 51 hergestellt wird), können die Nuten 54 und die Grate 55 direkt in der Oberflächenschicht 52 durch das oben genannte Verfahren oder durch ein anderes Verfahren ausgeformt werden. Die Nuten 54 und Grate 55 können speziell wie in 8 dargestellt in der Oberflächenschicht 52 durch das oben genannte Verfahren ausgeformt werden. Alternativ ist es auch möglich, die Nuten 54 und Grate 55 auf der äußeren Umfangsfläche der Grundwalze 51 durch das oben beschriebene Verfahren auszuformen und dann die Oberflächenschicht 52 darüber anzubringen, wie in 9 dargestellt ist. Im zuletzt genannten Fall wird die Dicke der Oberflächenschicht 52 im Vergleich zur Tiefe jeder Nut 54 oder zur Höhe jedes Grates 55, die in der Grundwalze 51 ausgeformt werden, klein gewählt. Damit können die als Mittel zur Grübchenkorrektur dienenden Grate 55 in der Umfangsfläche 53 ausgeformt werden, ohne dass die Oberflächenschicht 52 einer spanenden Bearbeitung unterzogen wird. Da auf diese Weise keine spanende Bearbeitung der Oberfläche der Oberflächenschicht 52 durchgeführt wird, kann die Oberflächenrauheit Ra der Umfangsfläche 53 ohne Polieren, das normalerweise in der letzten Stufe erfolgt, relativ gering gehalten werden.
  • In diesem Zusammenhang ist zu beachten, dass in jeder der 3 und 5 die Grenzfläche zwischen der Grundwalze und der Oberflächenschicht in der Zeichnung nicht dargestellt ist (in jeder der 14, 16, 18, 20 und 21, deren Erläuterung später folgt, ist die Grenzschicht ebenfalls nicht dargestellt).
  • Legierungszusammensetzung des Magnetmaterials
  • Bei dieser Erfindung haben das bandförmige Magnetmaterial und das Magnetpulver gemäß der vorliegenden Erfindung bevorzugt hervorragende magnetische Eigenschaften. Zu diesem Zweck bestehen sie vorzugsweise aus Legierungen die R (rare earth – seltene Erden) (hier bedeutet R mindestens eines der Seltenerdelemente, einschließlich Y). Von diesen Legierungen werden R enthaltende Legierungen (hier bedeutet R mindestens eines der Seltenerdelemente, einschließlich Y), TM (= transition metal) (hier bedeutet TM mindestens eines der Übergangsmetalle) und B (Bor) besonders bevorzugt. Jede der nachstehenden Legierungen ist besonders bevorzugt.
    • (1) Eine Legierung, deren Basiskomponenten ein Seltenerdelement hauptsächlich Sm und ein Übergangsmetall hauptsächlich Co enthalten (im Folgenden als "Legierungen auf Sm-Co-Basis" bezeichnet).
    • (2) Eine Legierung, deren Basiskomponenten R (hier bedeutet R mindestens eines der Seltenerdelemente, einschließlich Y), ein Übergangsmetall hauptsächlich Fe (TM) und B enthalten (im Folgenden als "Legierungen auf R-TM-B-Basis" bezeichnet).
    • (3) Eine Legierung, deren Basiskomponenten ein Seltenerdelement hauptsächlich Sm und ein Übergangsmetall hauptsächlich Fe sowie ein Lückenelement hauptsächlich N enthalten (im Folgenden als "Legierungen auf Sm-Fe-N-Basis" bezeichnet).
    • (4) Eine Legierung, deren Basiskomponenten R (hier bedeutet R mindestens eines der Seltenerdelemente, einschließlich Y), ein Übergangsmetall wie Fe enthalten, und die ein Nanoverbundgefüge hat, in dem eine weichmagnetische und ein hartmagnetische Phase nebeneinander existieren (einschließlich des Falls, bei dem sie durch eine Korngrenzenphase verbunden sind).
    • (5) Ein Gemisch aus zwei oder mehr der oben genannten Legierungszusammensetzungen (1) bis (4). In diesem Fall können die Vorteile der Legierungszusammensetzungen genutzt werden, so dass sich auf einfache Weise noch hervorragendere magnetische Eigenschaften erzielen lassen.
  • Typische Beispiele der Legierungen auf Sm-Co-Basis sind u. a. SmCo5, Sm2TM17 (TM bedeutet hier ein Übergangsmetall).
  • Typische Beispiele der Legierungen auf R-Fe-B-Basis sind u. a. Legierungen auf Nd-Fe-B-Basis, Legierungen auf Pr-Fe-B-Basis, Legierungen auf Nd-Pr-Fe-B-Basis, Legierungen auf Nd-Dy-Fe-B-Basis, Legierungen auf Ce-Nd-Fe-B-Basis, Legierungen auf Ce-Pr-Nd-Fe-B-Basis und eine dieser Legierungen, bei der ein Teil des Fe durch ein anderes Übergangsmetall wie Co oder Ni oder dgl. ersetzt ist.
  • Typische Beispiele der Legierungen auf Sm-Fe-N-Basis sind u. a. Sm2Fe17N3, das durch Nitrifizieren einer Sm2Fe17-Legierung gebildet wird, und Legierungen auf Sm-Zr-Fe-Co-N-Basis mit einer TbCu7-Phase. Im Falle der Legierung auf Sm-Fe-N-Basis wird normalerweise N in Form eines Lückenatoms eingeführt, indem das schmelzgesponnene Band einer geeigneten Wärmebehandlung unterzogen wird, um es nach der Herstellung des schmelzgesponnenen Bandes zu nitrifizieren.
  • Beispiele der oben genannten Seltenerdelemente sind Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu und ein Mischmetall, und es können ein oder mehrere dieser Seltenerdmetalle enthalten sein. Beispiele für die Übergangsmetalle sind Fe, Co, Ni und dgl., und es können ein oder mehrere dieser Metalle enthalten sein.
  • Zur Verbesserung der magnetischen Eigenschaften wie Koerzitivkraft und maximales Energieprodukt und dgl. oder um die Wärme- und Korrosionsbeständigkeit zu verbessern, können die Magnetmaterialien ferner ein oder mehrere der Elemente Al, Cu, Ga, Si, Ti, V, Ta, Zr, Nb, Mo, Hf, Ag, Zn, P, Ge, Cr und W wie erforderlich enthalten.
  • In diesem Verbundgefüge (Nanoverbundgefüge) existieren eine weichmagnetische Phase 10 und eine hartmagnetische Phase 11 in Form eines Musters (Modell) wie beispielsweise in 10 dargestellt. 11 oder 12, in denen die Dicke der jeweiligen Phasen und ihre Korngrößen dargestellt sind, sind im Nanometermaßstab dargestellt. Ferner sind die weichmagnetische Phase 10 und die hartmagnetische Phase 11 nebeneinander angeordnet (dazu gehört auch der Fall, bei dem diese Phasen über eine Korngrenzenphase benachbart sind), wodurch zwischen ihnen magnetische Wechselwirkungen stattfinden können.
  • Die Magnetisierung der weichmagnetischen Phase ändert durch die Wirkung eines externen Magnetfeldes leicht ihre Richtung. Wenn die weichmagnetische Phase zusammen mit der hartmagnetischen Phase vorliegt, zeigt deshalb die Magnetisierungskurve für das gesamte System eine gestufte "Serpentinenkurve" im zweiten Quadranten des B-H-Diagramms (J-H-Diagramm). Hat jedoch die weichmagnetische Phase eine hinreichend kleine Größe von weniger als einigen nm-Zehnern, wird die Magnetisierung der weichmagnetischen Phase ausreichend und stark durch die Kopplung mit der Magnetisierung der umgebenden hartmagnetischen Phase eingeschränkt, so dass sich das gesamte System wie ein hartmagnetisches Material verhält.
  • Ein Magnet mit einem solchen Verbundgefüge (Nanoverbundgefüge) hat die folgenden fünf Hauptmerkmale.
    • (1) Im zweiten Quadranten des B-H-Diagramms (J-H-Diagramm) springt die Magnetisierung in umgekehrter Richtung zurück (in diesem Sinne wird ein solcher Magnet auch als "" bezeichnet).
    • (2) Er ist gut magnetisierbar, so dass er mit einem relativ schwachen Magnetfeld magnetisiert werden kann.
    • (3) Die Temperaturabhängigkeit der magnetischen Eigenschaften ist gering im Vergleich zu dem Fall, in dem das System ausschließlich aus einer hartmagnetischen Phase besteht.
    • (4) Die Änderungen der magnetischen Eigenschaften im Lauf der Zeit sind gering.
    • (5) Es kann keine Verschlechterung der magnetischen Eigenschaften festgestellt werden, selbst wenn er fein gemahlen wird.
  • Wie oben beschrieben haben aus dem Verbundgefüge bestehende Magnete hervorragende magnetische Eigenschaften. Die Magnetpulver gemäß der vorliegenden Erfindung haben deshalb vorzugsweise ein derartiges Verbundgefüge.
  • Diesbezüglich versteht es sich, dass die in den 10 bis 12 dargestellten Muster nur Beispiele sind, und das Verbundgefüge nicht darauf beschränkt ist.
  • Herstellung des bandförmigen Magnetmaterials
  • Nachfolgend wird die Herstellung des bandförmigen Magnetmaterials (d. h. des schmelzgesponnenen Bandes) unter Verwendung der oben beschriebenen Kühlwalze 5 beschrieben.
  • Wie oben beschrieben wird das bandförmige Magnetmaterial durch Aufprall einer geschmolzenen Legierung des Magnetmaterials auf die Umfangsfläche der Kühlwalze zum Abkühlen und anschließenden Erstarren hergestellt. Nachfolgend wird dafür ein Beispiel beschrieben.
  • Wie in 1 dargestellt ist die Schmelzspinnvorrichtung 1 in einer Kammer (nicht dargestellt) eingebaut und wird unter der Bedingung betrieben, bei der das Kammerinnere mit einem inerten Gas oder einem anderen Umgebungsgas gefüllt ist. Um die Oxidation des schmelzgesponnenen Bandes 8 zu verhindern, ist das Umgebungsgas vorzugsweise ein inertes Gas. Beispiele für inerte Gase sind u. a. Argongas, Heliumgas, Stickstoffgas oder dgl.
  • Der Druck des Umgebungsgases ist ausdrücklich auf einen bestimmten Wert begrenzt, beträgt aber vorzugsweise zwischen 1,3 hPa und 1013,25 hPa (1–760 Torr).
  • Die flüssige Oberfläche der erschmolzenen Legierung 6 im zylindrischen Körper 2 wird mit einem vorgegebenen Druck, der höher ist als der Innendruck der Kammer, beaufschlagt. Die erschmolzene Legierung 6 wird aus der Düse 3 durch den Differenzdruck zwischen dem Druck des Umgebungsgases in der Kammer und der Summe der auf die flüssige Oberfläche der erschmolzenen Legierung 6 im zylindrischen Körper 2 und auf den zylindrischen Körper 2 proportional zum Flüssigkeitspegel ausgeübten Drücke eingespritzt.
  • Der Einspritzdruck der erschmolzenen Legierung (d. h. der Differenzdruck zwischen dem Druck des Umgebungsgases in der Kammer und der Summe der auf die flüssige Oberfläche der erschmolzenen Legierung 6 im zylindrischen Körper 2 und auf den zylindrischen Körper 2 proportional zum Flüssigkeitspegel ausgeübten Drücke) ist nicht ausdrücklich auf einen bestimmten Wert begrenzt, beträgt aber vorzugsweise 10–100 kPa.
  • Bei der Schmelzspinnvorrichtung 1 wird ein magnetisches Material (Legierung) in den zylindrischen Körper 2 eingebracht und durch Erwärmen mittels der Spule 4 erschmolzen, und die dann erschmolzene Legierung 6 wird aus der Düse 3 ausgestoßen. Danach prallt die erschmolzene Legierung 6 wie in 1 dargestellt auf die Umfangsfläche 53 der Kühlwalze 5 und nach der Bildung eines Bades 7 wird die erschmolzene Legierung 6 rasch zur Erstarrung abgekühlt, während sie über die Umfangsfläche 53 der rotierenden Kühlwalze 5 geschleppt wird, wodurch kontinuierlich oder intermittierend ein schmelzgesponnenes Band 8 erzeugt wird. Wenn bei dieser Bedingung Gas (Umgebungsgas) zwischen das Bad 7 und die Umfangsfläche 53 eindringt, werden Grübchen 9 in der Walzenkontaktfläche des schmelzgesponnenen Bandes 8 erzeugt wie oben beschrieben. Da jedoch bei dieser Ausführungsform das Mittel zur Grübchenkorrektur (Grate 55) in der Umfangsfläche 53 der Kühlwalze 5 vorgesehen ist, werden diese Grübchen so erzeugt, dass sie durch die in der Walzenkontaktfläche ausgeformten Nuten geteilt werden. Das so gebildete schmelzgesponnene Band 8 wird bald von der Umfangsfläche freigegeben und in Richtung des Pfeils B in 1 geführt.
  • Da das Mittel zur Grübchenkorrektur auf diese Weise in der Umfangsfläche 53 der Kühlwalze 5 vorgesehen ist, wird die Bildung sehr großer Grübchen und dadurch auch die ungleichmäßige Abkühlung des Bades 7 verhindert. Als Ergebnis kann ein schmelzgesponnenes Band 8 mit geringerer Streuung seiner Kristallkorngrößen und mit hervorragenden magnetischen Eigenschaften erhalten werden.
  • In diesem Zusammenhang ist zu beachten, dass es für die Herstellung eines solchen schmelzgesponnenen Bandes 8 nicht immer erforderlich ist, die Düse 3 unmittelbar oberhalb der Drehachse 50 der Kühlwalze 5 zu installieren.
  • Der optimale Bereich der Umfangsgeschwindigkeit der Kühlwalze 5 hängt von der Zusammensetzung der geschmolzenen Legierung, dem Materialaufbau (Zusammensetzung) der Oberflächenschicht 52 und dem Oberflächenzustand der Umfangsfläche 53 (insbesondere der Benetzbarkeit der Umfangsfläche 53 bezüglich der geschmolzenen Legierung 6) und dgl. ab. Um die magnetischen Eigenschaften zu verbessern, wird jedoch eine Umfangsgeschwindigkeit im Bereich von 5 bis 60 m/s normalerweise bevorzugt, wobei 10 bis 40 m/s mehr bevorzugt ist. Liegt die Umfangsgeschwindigkeit der Kühlwalze 5 unter dem obigen unteren Grenzwert, verringert sich die Abkühlgeschwindigkeit der geschmolzenen Legierung 6 (Bad 7). Dies führt dazu, dass die Kristallkorngröße wahrscheinlich zunimmt, wodurch die magnetischen Eigenschaften verschlechtert werden. Überschreitet dagegen die Umfangsgeschwindigkeit der Kühlwalze 5 den obigen oberen Grenzwert, ist die Abkühlgeschwindigkeit zu hoch, wodurch ein amorphes Gefüge vorherrschend wird. In diesem Fall lassen sich die magnetischen Eigenschaften nicht ausreichend verbessern, selbst wenn in einem späteren Stadium eine nachstehend beschriebene Wärmebehandlung erfolgt.
  • Vorzugsweise hat das so erhaltene schmelzgesponnene Band 8 eine gleichmäßige Breite w und Dicke t. Hierbei sollte die durchschnittliche Dicke t des schmelzgesponnenen Bandes 8 vorzugsweise im Bereich von 8–50 μm und mehr bevorzugt im Bereich von 10–40 μm liegen. Ist die durchschnittliche Dicke t kleiner als der untere Grenzwert, wird amorphes Gefüge vorherrschend, so dass sich die magnetischen Eigenschaften nicht ausreichend verbessern lassen, selbst wenn in einem späteren Stadium eine nachstehend beschriebene Wärmebehandlung erfolgt. Außerdem nimmt die Produktivität pro Zeiteinheit ebenfalls ab. Überschreitet dagegen die durchschnittliche Dicke t den obigen oberen Grenzwert, wird die Kristallkorngröße an der Seite der freien Oberfläche 82 des schmelzgesponnenen Bandes 8 wahrscheinlich grob, so dass sich die magnetischen Eigenschaften verschlechtern.
  • Bei dem wie oben beschrieben erhaltenen gesponnenen Band 8 der vorliegenden Erfindung wird die Oberflächenform oder -gestalt der Umfangsfläche 53 der Kühlwalze 5 auf zumindest einen Teil der Walzenkontaktfläche 81 des schmelzgesponnenen Bandes 8 (ganz oder teilweise) übertragen. Folglich werden in der Walzenkontaktfläche 81 des schmelzgesponnenen Bandes 8 Grate 83 und Nuten (oder Vertiefungen) 84, die jeweils der Oberflächenform der Umfangsfläche 53 der Kühlwalze 5 (d. h. den Nuten 84 und Graten 83) entsprechen, ausgeformt. Da die Grate 83 und Nuten 84 auf diese Weise in der Walzenkontaktfläche 81 des schmelzgesponnenen Bandes 8 ausgebildet werden, werden entstandene Grübchen wirksam durch diese Nuten 84 so geteilt, dass die Fläche jedes Grübchens klein ist. Ferner wird die Gesamtfläche der Grübchen 9 wegen der oben beschriebenen Gas austreibenden Wirkung der in der Umfangsfläche 53 der Kühlwalze 5 ausgeformten Nuten 54 ebenfalls kleiner. Mit diesem Ergebnis lässt sich ein schmelzgesponnenes Band 8 mit einer geringeren Streuung seiner Kristallkorngrößen in seinen verschiedenen Abschnitten und mit hervorragenden magnetischen Eigenschaften erzielen.
  • Ferner beträgt bei der vorliegenden Erfindung das Verhältnis der projizierten Fläche sehr großer Grübchen 9 (ein sehr großes Grübchen hat eine Fläche über 2000 μm2), die in der Walzenkontaktfläche 81 des schmelzgesponnenen Bandes 8 bei seiner Erstarrung gebildet werden, vorzugsweise weniger als 10% und mehr bevorzugt weniger als 5%. Bei einem größeren Verhältnis als 10% wird die Gesamtfläche der Abschnitte des schmelzgesponnenen Bandes 8 mit extrem niedriger Abkühlgeschwindigkeit (d. h. Abschnitte der Walzenkontaktfläche 81 des schmelzgesponnenen Bandes 8, wo sich sehr große Grübchen gebildet haben, insbesondere der Bereich um den Mittelpunkt jedes großen Grübchens) groß im Vergleich zur Gesamtfläche der Abschnitte des schmelzgesponnenen Bandes 8, die mit der Kühlwalze 5 in Berührung stehen, so dass die magnetischen Eigenschaften des schmelzgesponnenen Bandes 8 insgesamt schlechter werden.
  • Diesbezüglich ist darauf hinzuweisen, dass das Verhältnis der projizierten Fläche der großen Grübchen 9 als Verhältnis der projizierten Fläche zu einer vorgegebenen Fläche der Walzenkontaktfläche 81 berechnet wird. Hierbei ist das Verhältnis vorzugsweise ein Durchschnittswert, der aus einigen Stichprobenpunkten auf der Walzenkontaktfläche 81 erhalten wird.
  • Ferner beträgt bei der vorliegenden Erfindung das Verhältnis der projizierten Fläche der Grübchen 9 (alle Grübchen), die in der Walzenkontaktfläche 81 des schmelzgesponnenen Bandes 8 bei dessen Erstarrung gebildet werden, vorzugsweise weniger als 40% und mehr bevorzugt weniger als 30%. Ist das Verhältnis der projizierten Fläche der Grübchen zu groß, wird die Abkühlgeschwindigkeit bei der Erstarrung insgesamt niedriger, so dass die Kristallkorngröße grob wird und die magnetischen Eigenschaften des erhaltenen schmelzgesponnenen Bades ebenfalls schlechter werden.
  • Ferner kann das erhaltene schmelzgesponnene Band 8 mindestens einer Wärmebehandlung unterzogen werden, um z. B. die Rekristallisierung des amorphen Gefüges zu beschleunigen und um das Gefüge homogener zu machen. Die Bedingungen dieser Wärmebehandlung können beispielsweise eine Erwärmung im Bereich von 400 bis 900°C für die Dauer von 0,2 bis 300 min sein.
  • Um außerdem Oxidation zu verhindern, wird diese Wärmebehandlung vorzugsweise im Vakuum oder bei verringertem Druck (z. B. im Bereich von 13 Pa–0,0013 Pa (1 × 10–1 bis 1 × 10–6 Torr) oder in einer nicht oxidierenden Atmosphäre eines inerten Gases wie Stickstoffgas, Argongas, Heliumgas oder dgl. durchgeführt.
  • Das wie oben beschrieben erhaltene schmelzgesponnene Band (bandförmiges Magnetmaterial) 8 hat ein Mikrokristallgefüge oder ein Gefüge, bei dem Mikrokristalle in einem amorphen Gefüge enthalten sind, und weist hervorragende magnetische Eigenschaften auf.
  • Die obige Beschreibung erfolgte unter Bezugnahme auf das Einwalzenverfahren. Es ist jedoch selbstverständlich möglich, das Doppelwalzenverfahren anzuwenden. Mit diesen Abschreckverfahren kann das Metallgefüge (d. h. die Kristallkörnung) zu einem Mikrogefüge umgebildet werden, so dass diese Verfahren besonders wirksam zur Verbesserung der magnetischen Eigenschaften, insbesondere der Koerzitivkraft, von Pressmagneten sind.
  • Herstellung des Magnetpulvers
  • Das Magnetpulver dieser Erfindung wird durch Mahlen des wie oben beschrieben hergestellten schmelzgesponnenen Bandes 8 erhalten.
  • Das Mahlverfahren für das schmelzgesponnene Band ist nicht ausdrücklich eingeschränkt, und es können verschiedene Arten von Mahl- oder Zerkleinerungsvorrichtungen verwendet werden wie eine Kugelmühle, Vibrationsmühle, Strahlmühle und Stiftmühle. Dabei kann zur Vermeidung von Oxidation der Mahlprozess im Vakuum oder bei einem verringerten Druck (z. B. bei einem Druck von 13 Pa–0,0013 Pa (1 × 10–1 bis 1 × 10–6 Torr) oder in einer nicht oxidierenden Atmosphäre eines inerten Gases wie Stickstoff, Argon, Helium oder dgl. durchgeführt werden.
  • Die durchschnittliche Partikelgröße (Durchmesser) des Magnetpulvers ist nicht ausdrücklich eingeschränkt. In dem Fall, in dem das Magnetpulver jedoch zur Herstellung von Pressmagneten (Seltenerd-Pressmagneten) verwendet wird, was später beschrieben wird, beträgt die durchschnittliche Partikelgröße vorzugsweise zwischen 1 und 300 μm und mehr bevorzugt zwischen 5 und 150 μm, um die Oxidation des Magnetpulvers und eine Verschlechterung der magnetischen Eigenschaften während des Mahlens zu verhindern.
  • Um eine bessere Formbarkeit des Pressmagneten zu erzielen, wird ein gewisses Maß der Streuung der Partikelgrößenverteilung des Magnetpulvers bevorzugt. Dadurch ist es möglich, das Hohlraumverhältnis (Porosität) des erhaltenen Pressmagneten zu verringern. Als Ergebnis können die Dichte und mechanische Festigkeit des Pressmagneten im Vergleich zu einem Pressmagneten mit dem gleichen Anteil Magnetpulver erhöht werden, wodurch die magnetischen Eigenschaften weiter verbessert werden.
  • Das erhaltene Magnetpulver kann einer Wärmebehandlung unterzogen werden, um z. B. den Einfluss der durch den Mahlprozess hervorgerufenen Spannungen zu beseitigen und um die Kristallkorngröße innerhalb festgelegter Grenzen zu halten. Die Bedingungen dieser Wärmebehandlung können z. B. eine Erwärmung im Bereich von 350 bis 850°C für die Dauer von 0,2 bis 300 min sein.
  • Um die Oxidation des Magnetpulvers zu vermeiden, wird die Wärmebehandlung vorzugsweise im Vakuum oder bei einem verringerten Druck (z. B. im Bereich von 13 Pa–0,0013 Pa (1 × 10–1 bis 1 × 10–6 Torr) oder in einer nicht oxidierenden Atmosphäre eines inerten Gases wie Stickstoffgas, Argongas und Heliumgas durchgeführt.
  • Das so erhaltende Magnetpulver hat ein gutes Bindungsvermögen mit Bindeharzen (Benetzbarkeit der Bindeharze). Wenn also ein Pressmagnet unter Verwendung des oben beschriebenen Magnetpulvers hergestellt wird, hat er eine hohe mechanische Festigkeit sowie eine ausgezeichnete Wärmestabilität (Wärmebeständigkeit) und Korrosionsbeständigkeit. Demzufolge kann geschlossen werden, dass das Magnetpulver für die Herstellung des Pressmagneten geeignet ist und der hergestellte Pressmagnet eine hohe Zuverlässigkeit hat.
  • Bei einem solchen oben beschriebenen Magnetpulver sollte die durchschnittliche Kristallkorngröße des Magnetpulvers vorzugsweise gleich oder kleiner als 500 nm, mehr bevorzugt gleich oder kleiner als 200 nm sein und am meisten bevorzugt im Bereich von 10–120 nm liegen. Ist die durchschnittliche Kristallkorngröße größer als 500 nm, können die magnetischen Eigenschaften, vor allem die Koerzitivkraft und die Rechteckigkeit, nicht ausreichend verbessert werden.
  • Vor allem dann, wenn das Magnetmaterial eine Legierung mit dem Verbundgefüge wie in (4) oben beschrieben ist, sollte die durchschnittliche Kristallkorngröße vorzugsweise im Bereich von 1–100 nm und mehr bevorzugt im Bereich von 5–50 nm liegen. Bei einer durchschnittlichen Kristallkorngröße in diesem Bereich treten zwischen der weichmagnetischen Phase 10 und der hartmagnetischen Phase 11 wirksamere magnetische Wechselwirkungen auf, so dass deutlich verbesserte magnetische Eigenschaften festgestellt werden können.
  • Pressmagnet und dessen Herstellung
  • Nachstehend wird der Pressmagnet gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • Der Pressmagnet gemäß der vorliegenden Erfindung wird durch Binden des oben beschriebenen Magnetpulvers unter Verwendung eines Bindeharzes (Bindemittel) hergestellt.
  • Als Bindemittel kann entweder ein thermoplastisches Harz oder ein thermohärtendes Harz verwendet werden.
  • Beispiele für thermoplastisches Harz sind u. a. Polyamid (Beispiel: Nylon 6, Nylon 46, Nylon 66, Nylon 610, Nylon 612, Nylon 11, Nylon 12, Nylon 6-12, Nylon 6-66); thermoplastisches Polyimid; Flüssigkristall-Polymer wie aromatischer Polyester; Polyphenylenoxid; Polyphenylensulfid; Polyolefin wie Polyethylen, Polypropylen und Ethylvinylacetatcopolymer; modifiziertes Polyolefin; Polycarbonat, Polymethylmethacrylat; Polyester wie Polyethylenterephthalat und Polybutylenterephthalat; Polyether, Polyetheretherketon; Polyetherimid; Polyacetal; Copolymer mit legierter Basis und Polymerlegierung mit mindestens einem dieser Materialien als Hauptbestandteil. Hierbei kann ein Gemisch aus zwei oder mehr Arten dieser Materialien verwendet werden.
  • Von diesen Harzen wird ein Polyamid als Hauptbestandteil enthaltendes Harz aufgrund seiner besonders hervorragenden Formbarkeit und hohen mechanischen Festigkeit besonders bevorzugt. Außerdem wird ein Flüssigkristallpolymer und/oder Polyphenylensulfid als Hauptbestandteil enthaltendes Harz bevorzugt, da es die Wärmebeständigkeit verbessert. Des Weiteren weisen diese thermoplastischen Harze eine hervorragende Knetbarkeit mit dem Magnetpulver auf.
  • Diese thermoplastischen Harze haben den Vorteil, dass aus einer weiten Palette gewählt werden kann. So ist es z. B. möglich, ein thermoplastisches Harz mit guter Formbarkeit oder ein thermoplastisches Harz mit guter Wärmebeständigkeit und mechanischer Festigkeit durch geeignete Wahl der betreffenden Arten, Copolymerisierung und dgl. bereitzustellen.
  • Andererseits enthalten Beispiele für thermohärtendes Harz verschiedene Arten von Epoxidharzen des Bisphenoltyps, Novolak-Typs, Melaminharze, Polyester- (oder ungesättigte Polyester)-Harze, Polyimidharze, Siliconharze, Polyurethanharze und dgl. Hierbei kann ein Gemisch aus zwei oder mehr Arten dieser Materialien verwendet werden.
  • Von diesen Harzen werden die Epoxidharze, Phenolharze und Siliconharze wegen ihrer besonders hervorragenden Formbarkeit, hohen mechanischen Festigkeit und hohen Wärmebeständigkeit bevorzugt. Von diesen Harzen werden die Epoxidharze besonders bevorzugt. Diese thermohärten den Harze haben außerdem eine hervorragende Knetbarkeit mit dem Magnetpulver und Homogenität (Gleichmäßigkeit) beim Kneten.
  • Das zu verwendende nicht gehärtete thermohärtende Harz kann entweder im flüssigen oder festen (pulverförmigen) Zustand bei Raumtemperatur vorliegen.
  • Der oben beschriebene Pressmagnet gemäß dieser Erfindung kann beispielsweise wie folgt hergestellt werden. Zunächst werden das Magnetpulver, ein Bindeharz und erforderlichenfalls ein Additiv (Antioxidans, Gleitmittel oder dgl.) gemischt und geknetet (z. B. warm geknetet), um das Verbundmaterial (Verbundmasse) für den Pressmagneten herzustellen. Danach wird das so erhaltene magnetische Verbundmaterial in einem magnetfeldfreien Raum durch ein Formungsverfahren wie Pressverdichten (Nasspressen), Strangpressen oder Spritzgießen in die gewünschte Magnetform gebracht. Ist das verwendete Bindeharz ein thermohärtendes Harz, wird der erhaltende Rohling nach dem Formen durch Erwärmen oder dgl. ausgehärtet.
  • Von diesen drei Typen Formungsverfahren sind das Strangpressen und das Spritzgießen (insbesondere das Spritzgießen) deshalb vorteilhaft, weil z. B. die Wahlmöglichkeiten der Formen vielfältig sind und die Produktivität hoch ist. Bei diesen Formungsverfahren muss jedoch eine ausreichend hohe Fluidität der Masse in der Formmaschine sichergestellt werden, um eine einwandfreie Formbarkeit zu erhalten. Aus diesem Grund ist es bei diesen Verfahren nicht möglich, den Anteil des Magnetpulvers zu erhöhen, d. h. es ist nicht möglich, Pressmagnete hoher Dichte herzustellen wie im Fall des Pressverdichtens. Bei dieser Erfindung ist es jedoch möglich, eine hohe magnetische Flussdichte zu erzielen, wie später beschrieben wird, so dass hervorragende magnetische Eigenschaften erhalten werden können, ohne einen Pressmagneten mit hoher Dichte herzustellen. Dieser Vorteil der vorliegenden Erfindung trifft auch für den Fall zu, in dem Pressmagnete durch Strangpressen oder Spritzgießen hergestellt werden.
  • Der Anteil des Magnetpulvers im Pressmagneten ist nicht ausdrücklich beschränkt und wird normalerweise im Hinblick auf das anzuwendende Formungsverfahren und die Kompatibilität der Formbarkeit mit den hohen magnetischen Eigenschaften bestimmt. Der Anteil liegt vorzugsweise im Bereich von 75–99,5 Gew.-% und mehr bevorzugt im Bereich von 85–97,5 Gew.-%.
  • Besonders dann, wenn ein Pressmagnet durch Pressverdichten hergestellt wird, sollte der Anteil des Magnetpulvers vorzugsweise im Bereich von 90–99,5 Gew.-% und mehr bevorzugt im Bereich von 93–98,5 Gew.-% liegen.
  • In dem Fall, in dem ein Pressmagnet durch Strangpressen oder Spritzgießen hergestellt wird, sollte der Anteil des Magnetpulvers vorzugsweise im Bereich von 75–98 Gew.-% und mehr bevorzugt im Bereich von 85–97 Gew.-% liegen.
  • Die Dichte ρ des Pressmagneten wird von Faktoren wie dem spezifischen Gewicht des im Pressmagneten enthaltenen Magnetpulvers und dem Hohlraumverhältnis (Porosität) des Pressmagneten und dgl. bestimmt. Für die Pressmagnete gemäß dieser Erfindung ist die Dichte ρ nicht ausdrücklich auf einen bestimmten Wert beschränkt, sie liegt aber vorzugsweise im Bereich von 4,5–6,6 mg/m3 und mehr bevorzugt im Bereich von 5,5–6,4 mg/m3.
  • Da die remanente magnetische Flussdichte und die Koerzitivkraft des Magnetpulvers hoch sind, stellt bei dieser Erfindung der aus dem Magnetpulver geformte Pressmagnet hervorragende magnetische Eigenschaften (speziell ein hohes maximale magnetisches Energieprodukt (BH)max) selbst dann bereit, wenn der Anteil des Magnetpulvers relativ gering ist. Diesbezüglich versteht es sich von selbst, dass die hervorragenden magnetischen Eigenschaften in dem Fall erhalten werden können, in dem der Anteil des Magnetpulvers hoch ist.
  • Form, Abmessungen und dgl. des gemäß dieser Erfindung hergestellten Pressmagneten sind nicht ausdrücklich eingeschränkt. Hinsichtlich der Form beispielsweise sind alle Formen wie stabförmig, prismenförmig, zylindrisch (Kreiszylinder), rund, tellerförmig, gekrümmt tellerförmig und dgl. zulässig. Hinsichtlich der Abmessungen sind alle Größen, beginnend von großen Größen bis ultraminiaturisierten, zulässig. Wie jedoch wiederholt in dieser Beschreibung erwähnt, ist die vorliegende Erfindung besonders vorteilhaft, wenn sie für miniaturisierte und ultraminiaturisierte Magnete angewendet wird.
  • Ferner beträgt bei der vorliegenden Erfindung die Koerzitivkraft (HCJ) (Koerzitivkraft bei Raumtemperatur) des Pressmagneten vorzugsweise 320 bis 1200 kA/m, wobei 400 bis 800 kA/m mehr bevorzugt ist. Ist die Koerzitivkraft (HCJ) niedriger als der untere Grenzwert, tritt eine deutliche Demagnetisierung auf, wenn ein umgekehrtes Magnetfeld angelegt wird, und die Wärmebeständigkeit bei hohen Temperaturen verschlechtert sich. Überschreitet dagegen die Koerzitivkraft (HCJ) den obigen oberen Grenzwert, wird die Magnetisierbarkeit schlechter. Deshalb kann durch die Einstellung der Koerzitivkraft (HCJ) auf den obigen Bereich in dem Fall, in dem der Pressmagnet einer multipolaren Magnetisierung unterworfen wird, eine einwandfreie Magnetisierung selbst dann erzielt werden, wenn kein ausreichend starkes Magnetisierungsfeld sichergestellt werden kann. Außerdem kann eine hinreichende magnetische Flussdichte erzielt werden, wodurch Pressmagnete hoher Leistungsfähigkeit bereitgestellt werden können.
  • Des Weiteren beträgt bei der vorliegenden Erfindung das maximale magnetische Energieprodukt (BH)max des Pressmagneten vorzugsweise 40 kJ/m3 oder mehr, ist mehr bevorzugt gleich oder größer als 50 kJ/m3 und liegt am meisten bevorzugt im Bereich von 70 bis 120 kJ/m3. Ist das maximale magnetische Energieprodukt (BH)max kleiner als 40 kJ/m3, lässt sich kein ausreichendes Drehmoment bei einer Verwendung in Motoren erzielen, die von den Typen und Strukturen derartiger Magnete abhängen.
  • Wie oben beschrieben werden bei der Kühlwalze dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Grübchen in der Walzenkontaktfläche 81 des schmelzgesponnenen Bandes 8 im geteilten Zustand erzeugt, da die als Mittel zur Grübchenkorrektur wirkenden Grate 55 auf der Kühlwalze 5 vorgesehen sind. Deshalb ist es möglich, die Bildung sehr großer Grübchen zu verhindern, so dass die Streuung oder Schwankung der Abkühlgeschwindigkeiten klein wird. Es ist somit möglich, ein schmelzgesponnenes Band mit geringerer Streuung seiner Kristallkorngrößen und mit stabil guten magnetischen Eigenschaften zu erhalten.
  • Deshalb können Pressmagneten, die aus dem erhaltenen schmelzgesponnenen Band hergestellt werden, ebenfalls gute magnetische Eigenschaften aufweisen. Außerdem lassen sich bei der Herstellung der Pressmagnete gute magnetische Eigenschaften erzielen, ohne dass dies zu Lasten der hoher Dichte geht. Dies bedeutet, dass die erhaltenen Pressmagnete verbesserte Formbarkeit, Maßgenauigkeit, mechanische Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Wärmebeständigkeit und dgl. aufweisen können.
  • Nunmehr wird die zweite Ausführungsform der Kühlwalze 5 gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. 13 ist eine Vorderansicht, die die zweite Ausführungsform der Kühlwalze 5 gemäß der vorliegenden Erfindung schematisch darstellt, und 14 ist eine Schnittansicht, die das Gefüge eines Abschnitts in der Nähe der Umfangsfläche der in 13 dargestellten Kühlwalze 5 schematisch zeigt. Im Folgenden wird die Kühlwalze 5 der zweiten Ausführungsform unter Betonung der Unterschiede zwischen der ersten und zweiten Ausführungsform beschrieben, während auf die Beschreibung der Gemeinsamkeiten verzichtet wird.
  • Wie aus 13 ersichtlich sind die Grate 55, die als Mittel zur Grübchenkorrektur dienen, spiralförmig bezüglich der Drehachse 50 der Kühlwalze 5 ausgeformt. Die Grate 55 mit einer solchen Spiralform lassen sich auf relativ einfache Weise über die gesamte Umfangsfläche 53 ausformen. So können beispielsweise die Nuten 54 mit einem Schneidwerkzeug gebildet werden, z. B. auf einer Drehmaschine, die mit konstanter Drehzahl parallel zur Drehachse 50 der Kühlwalze 5 bewegt wird, wobei die Kühlwalze 5 mit konstanter Drehzahl rotiert. Auf diese Weise bilden die verbleibenden Abschnitte der Umfangsfläche 53 zwischen benachbarten Nuten 54 und 54 die Grate 55.
  • Hierbei ist anzumerken, dass die Anzahl der Spiralnuten 54 (oder Grate 55) eins oder mehr sein kann.
  • Ferner sollte der Winkel θ (Absolutwert), der zwischen der Längsrichtung der Nut 54 (oder dem Grat 55) und der Drehrichtung der Kühlwalze 5 definiert wird, vorzugsweise gleich oder kleiner als 30° und mehr bevorzugt gleich oder kleiner als 20° betragen. Ist der Winkel θ gleich oder kleiner als 30°, kann das zwischen die Umfangsfläche 53 und das Bad 7 eingedrungene Gas ungeachtet der Umfangsgeschwindigkeit der Kühlwalze 5 wirksam ausgetrieben werden. Folglich wird eine wirksamere Teilung der Grübchen erreicht, so dass die Fläche jedes Grübchens und die Gesamtfläche der Grübchen weiter verringert werden kann.
  • Außerdem kann der Winkel θ so geändert werden, dass er je nach Lage auf der Umfangsfläche 53 identische oder verschiedene Werte hat. Werden ferner zwei oder mehr Nuten 54 (oder Grate 55) ausgeformt, kann der Winkel θ in jeder der Nuten 54 (oder Grate 55) geändert werden.
  • Bei dieser Ausführungsform münden die Enden jeder Nut 54 in Öffnungen 57, die in den gegenüberliegenden Randabschnitten 56 der Umfangsfläche 53 in den Stirnflächen der Kühlwalze 5 ausgeformt sind. Diese Anordnung ermöglicht es, das Gas, das zwischen der Umfangsfläche 53 und dem Bad 7 ausgetrieben worden ist, durch die Öffnungen 57 zu den Seiten der Kühlwalze 5 abzuführen, so dass ein erneutes Eindringen des abgeführten Gases zwischen die Umfangsfläche 53 und das Bad 7 wirksam verhindert werden kann, wodurch der Grübchenkorrektureffekt weiter verbessert wird. Obwohl im obigen Beispiel die Nut 54 mit den Öffnungen 56 an ihren gegenüberliegenden Enden ausgeführt ist, kann eine solche Öffnung auch an einem ihrer Enden vorgesehen werden.
  • Nunmehr wird die dritte Ausführungsform der Kühlwalze 5 gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. 15 ist eine Vorderansicht, die die dritte Ausführungsform der Kühlwalze 5 gemäß der vorliegenden Erfindung schematisch darstellt, und 16 ist eine Schnittansicht, die das Gefüge eines Abschnitts in der Nähe der Umfangsfläche der in 15 dargestellten Kühlwalze 5 schematisch zeigt. Im Folgenden wird die Kühlwalze 5 der dritten Ausführungsform unter Betonung der Unterschiede zwischen der dritten und der ersten und zweiten Ausführungsform beschrieben, während auf die Beschreibung der Gemeinsamkeiten verzichtet wird.
  • Wie aus 15 ersichtlich sind in der Umfangsfläche 53 mindestens zwei Spiralnuten 54 ausgeformt, deren Spiralrichtungen voneinander verschieden sind, so dass sich diese Nuten 54 an zahlreichen Stellen schneiden.
  • Auf die gleiche Weise wie bei der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform bilden bei dieser Ausführungsform die in der Umfangsfläche 53 zwischen benachbarten Nuten 54 und 54 verbleibenden Abschnitte die Grate 55.
  • Bei dieser Ausführungsform wird das schmelzgesponnene Band 8 durch die Ausformung solcher Nuten mit entgegengesetzter Spiralrichtung von den rechts gerichteten sowie von den links gerichteten Spiralen mit einer seitlichen Kraft beaufschlagt, die sich gegenseitig aufhebt. Deshalb wird eine seitliche Bewegung des schmelzgesponnenen Band 8 in 15 unterdrückt, so dass die Vorwärtsrichtung des schmelzgesponnenen Band 8 stabil wird.
  • Ferner liegen die Winkel (Absolutwert), die jeweils zwischen der Längsrichtung der Nuten 54 und der Drehrichtung der Kühlwalze 5 definiert werden (in 15 mit θ1 und θ2 gekennzeichnet), vorzugsweise im gleichen Bereich die der oben im Zusammenhang mit der zweiten Ausführungsform beschriebene Winkel θ.
  • Nunmehr wird die vierte Ausführungsform der Kühlwalze 5 gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. 17 ist eine Vorderansicht, die die vierte Ausführungsform der Kühlwalze 5 gemäß der vorliegenden Erfindung schematisch darstellt, und 18 ist eine Schnittansicht, die das Gefüge eines Abschnitts in der Nähe der Umfangsfläche der in 17 dargestellten Kühlwalze 5 schematisch zeigt. Im Folgenden wird die Kühlwalze 5 wie bei der zweiten und dritten Ausführungsform unter Betonung der Unterschiede zwischen der vierten Ausführungsform und der ersten, zweiten und dritten Ausführungsform beschrieben, während auf die Beschreibung der Gemeinsamkeiten verzichtet wird.
  • Wie aus 17 ersichtlich ist bei dieser Ausführungsform die Kühlwalze 5 mit einer Mehrzahl V-förmiger Nuten versehen, von denen eine jede eine Spitze an der Mitte der Breite der Umfangsfläche 53 der Kühlwalze 5 in axialer Richtung derselben hat, wobei sich zwei Nuten zu den Rändern 56 der Umfangsfläche 53 erstrecken.
  • Bei dieser Ausführungsform bilden durch Ausformen der Nuten 54 mit der obigen Form die in der Umfangsfläche 53 von den Nuten 54 und 54 verbleibenden verschiedenen Abschnitte die Grate 55, die ein Mehrzahl V-förmiger Grate aufweisen.
  • Bei Verwendung der Kühlwalze 5 mit diesen Nuten 54 kann das Gas, das zwischen die Umfangsfläche 53 und das Bad 7 eingedrungen ist, wirksamer ausgetrieben werden ist, indem solche Nuten relativ zur Drehrichtung der Kühlwalze 5 geeignet angeordnet werden. Folglich wird eine wirksamere Teilung der Grübchen erzielt, so dass die Fläche jedes Grübchens und die Gesamtfläche der Grübchen weiter verringert werden kann.
  • Wird außerdem die Kühlwalze 5 mit diesen Nuten 54 verwendet, wird das schmelzgesponnene Band 8 mit einer seitlichen Kraft von den Nuten 54 an seiner einen Seite sowie mit einer seitlichen Kraft von den Nuten 54 an seiner anderen Seite beaufschlagt, die sich gegenseitig aufhebt (siehe 17). Als Ergebnis ist das schmelzgesponnene Band 8 in axialer Richtung mittig auf der Kühlwalze 5 positioniert, so dass die Vorwärtsrichtung des schmelzgesponnenen Bandes 8 stabil wird.
  • Obwohl das Mittel zur Grübchenkorrektur der vorliegenden Erfindung oben unter Bezugnahme auf die erste bis vierte Ausführungsform beschrieben wurde, ist die Struktur des Mittels zur Grübchenkorrektur nicht auf diejenigen dieser Ausführungsformen beschränkt.
  • Obwohl bei den obigen Ausführungsformen die als Mittel zur Grübchenkorrektur dienenden Grate als die verbleibende Form der Umfangsfläche ausgebildet werden, die sich durch die Ausformung der Nuten ergibt, können die Grate auch durch die Anwendung anderer Verfahren ausgebildet werden. Die Grate können z. B. gebildet werden, indem andere Elemente aus dem gleichen Material wie die Oberflächenschicht auf der Umfangsfläche der Kühlwalze vorgesehen werden.
  • Ferner versteht es sich, dass Form oder Gestalt des Mittels zur Grübchenkorrektur nicht auf den oben erwähnten Grat beschränkt ist, und andere Formen verwendet werden können, sofern sie die Funktion der Korrektur der in der Walzenkontaktfläche des schmelzgesponnenen Bandes gebildeten Grübchen erfüllen.
  • So kann beispielsweise wie in 19 gezeigt das Mittel zur Grübchenkorrektur der vorliegenden Erfindung aus einer Reihe getrennter, kurzer, geneigter Nuten 54 gebildet werden. Ferner kann die Querschnittsform jeder Nut 54 einer der in 20 oder 21 dargestellten Formen entsprechen.
  • Mit den in 19 bis 21 dargestellten Kühlwalzen 5 lassen sich die gleichen Ergebnisse wie mit denen gemäß der ersten bis vierten Ausführungsform erzielen.
  • BEISPIELE
  • Im Folgenden werden praktische Beispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • Beispiel 1
  • Eine Kühlwalze mit dem Mittel zur Grübchenkorrektur wie in den 1 bis 3 dargestellt wurde hergestellt und dann eine Schmelzspinnvorrichtung mit der Kühlwalze gemäß 1 ausgerüstet und betriebsbereit gemacht.
  • Die Kühlwalze wurde wie folgt hergestellt.
  • Zuerst wurde eine Grundwalze (Durchmesser 200 mm, Breite 30 mm) aus Kupfer (Wärmeleitfähigkeit 395 W·m–1·K–1 bei einer Temperatur von 20°C, Wärmedehnungskoeffizient 16,5 × 10–6 K–1 bei einer Temperatur von 20°) hergestellt und dann die Umfangsfläche mit einer Oberflächenrauheit Ra von 0,07 μm auf Hochglanz geschliffen.
  • Danach wurde ein Mehrzahl Nuten 54, die sicht parallel zur Drehachse der Grundwalze erstreckten, durch Schneiden ausgeformt.
  • Als Ergebnis der Ausformung der. Nuten 54 werden Grate 55, die die verbleibenden Abschnitte zwischen benachbarten Nuten 54 sind, auf der Umfangsfläche 53 der Kühlwalze 5 ausgeformt.
  • Danach wurde eine Oberflächenschicht aus ZrC (ein Keramikmaterial) (Wärmeleitfähigkeit 20,6 W·m–1·K–1 bei einer Temperatur von 20°C, Wärmedehnungskoeffizient 7,0 × 10–6 K–1 bei einer Temperatur von 20°) auf der Außenumfangsfläche der Grundwalze mittels Ionenbeschichtung aufgebracht, um die in den 1 bis 3 dargestellte Kühlwalze zu erhalten.
  • Durch die Verwendung der Schmelzspinnvorrichtung mit der so hergestellten Kühlwalze 5 wurde schmelzgesponnenes Band aus einer Legierung, deren Zusammensetzung die Formel (Nd0,75Pr0,20Dy0,05)9,0FeRestCo8,2B5,6 hat, gemäß dem nachstehenden Verfahren hergestellt.
  • Zunächst wurde eine Menge (Grundgewicht) jedes der Materialien Nd, Pr, Dy, Fe, Co und B abgemessen und dann ein Block aus der Mutterlegierung durch Gießen dieser Materialien hergestellt.
  • Danach wurde der Block aus der Mutterlegierung in ein Kristallrohr der Schmelzspinnvorrichtung 1 mit einer Düse (kreisförmige Blende) 3 an seinem unteren Ende eingebracht. Danach wurde in einer Kammer, in der die Schmelzspinnvorrichtung 1 installiert ist, ein Vakuum erzeugt und dann ein inertes Gas (Heliumgas) eingeleitet, um die gewünschte Atmosphäre mit vorgegebener Temperatur und vorgegebenem Druck zu erzeugen.
  • Danach wurde der Block aus der Mutterlegierung im Kristallrohr erschmolzen, indem dieses mittels hochfrequenter induktiver Erwärmung erwärmt wurde. Danach wurde bei einer auf 28 m/s eingestellten Umfangsgeschwindigkeit der Kühlwalze 5 und einem auf 40 kPa eingestellten Einspritzdruck (d. h. der Differenzdruck zwischen dem Umgebungsdruck und der Summe der auf die Oberfläche der Flüssigkeit im Rohr, der sich proportional zum Flüssigkeitspegel verhält, ausgeübten Drücke) und einem auf 60 kPa eingestellten Druck des Umgebungsgases die erschmolzene Legierung 6 in Richtung des Scheitels der Kühlwalze 5 von unmittelbar oberhalb der Drehachse der Kühlwalze 5 aus eingespritzt, um kontinuierlich ein schmelzgesponnenes Band 8 herzustellen.
  • Beispiele 2 bis 7
  • Außer der obigen wurden weitere sechs Typen Kühlwalzen hergestellt, die jeweils die gleiche Konfiguration der Kühlwalze von Beispiel 1 hatten, mit der Ausnahme, dass Nuten mit Form und Gestalt gemäß den in 13 und 14 dargestellten hergestellt wurden. Hier sollte beachtet werden, dass diese Kühlwalzen so hergestellt wurden, dass die durchschnittliche Breite jeder Nut, die durchschnittliche Breite jedes Grates, die durchschnittliche Tiefe jeder Nut (durchschnittliche Höhe jedes Grates), der durchschnittliche Abstand benachbarter Nuten (Grate) bei jeder der Kühlwalzen verschieden waren. Außerdem wurden in jeder der Kühlwalzen drei Nuten mittels einer Drehmaschine ausgeformt, bei der drei Schneidwerkzeuge in gleichem Abstand angeordnet waren, so dass die benachbarten Nuten im Wesentlichen den gleichen Abstand in allen Abschnitten der Umfangsflächen hatten. Außerdem wurde bei jeder dieser Kühlwalzen der zwischen der Längsrichtung jeder Nut und der Drehrichtung der Kühlwalze definierte Winkel θ auf 5° eingestellt. Danach wurde durch aufeinander folgenden Austausch der Kühlwalze der Schmelzspinnvorrichtung von Beispiel 1 mit jeder dieser Kühlwalzen schmelzgesponnenes Band auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt.
  • Beispiel 8
  • Ferner wurde eine weitere Kühlwalze auf die gleiche Weise wie die Kühlwalze von Beispiel 2 hergestellt, mit der Ausnahme, dass Form und Gestalt der Nuten und Grate gemäß den in 15 und 16 dargestellten hergestellt wurden. Danach wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 ein schmelzgesponnenes Band hergestellt, wobei die Kühlwalze der Schmelzspinnvorrichtung durch diese Kühlwalze ersetzt wurde. In diesem Zusammenhang ist zu beachten, dass bei diesem Beispiel 8 die Winkel θ1 und θ2, die jeweils zwischen der Längsrichtung jeder Nut und der Drehrichtung der Kühlwalze definiert werden, auf 15° eingestellt wurden.
  • Beispiel 9
  • Ferner wurde eine weitere Kühlwalze auf die gleiche Weise wie die Kühlwalze von Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass Form und Gestalt der Nuten und Grate gemäß den in 17 und 18 dargestellten hergestellt wurden. Danach wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 ein schmelzgesponnenes Band hergestellt, wobei die Kühlwalze der Schmelzspinnvorrichtung durch diese Kühlwalze ersetzt wurde. In diesem Zusammenhang ist zu beachten, dass bei diesem Beispiel 9 die Winkel θ1 und θ2, die jeweils zwischen der Längsrichtung jeder Nut und der Drehrichtung der Kühlwalze definiert werden, auf 20° eingestellt wurden.
  • Vergleichsbeispiel
  • Ferner wurde eine weitere Kühlwalze auf die gleiche Weise wie die Kühlwalze von Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass keine Nuten oder Grate ausgeformt wurden, nachdem die Außenumfangsfläche auf Hochglanz geschliffen wurde. Dann wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 ein schmelzgesponnenes Band hergestellt, wobei die Kühlwalze der Schmelzspinnvorrichtung durch diese Kühlwalze ersetzt wurde.
  • Bei jeder der Kühlwalzen der Beispiele 1 bis 9 und des Vergleichsbeispiels betrug die Dicke der Oberflächenschicht 7 μm. Ferner wurde bei keiner der Kühlwalzen die Oberflächenschicht nach ihrer Ausbildung einer spanenden Bearbeitung unterworfen.
  • Bei jeder dieser oben genannten Kühlwalzen wurden die Breite jeder Nut L1 (Durchschnittswert), die Breite jedes Grates L2 (Durchschnittswert), die Tiefe jeder Nut (Höhe jedes Grates) L3 (Durchschnittswert), der Abstand L4 (Durchschnittswert) benachbarter Nuten (Grate) und das Verhältnis der projizierten Fläche der Nuten zur projizierten Fläche eines vorgegebenen Abschnitts der Umfangsfläche der Kühlwalze gemessen; die Messwerte sind in der beiliegenden Tabelle 1 aufgelistet.
  • Als Nächstes wurde das Oberflächengefüge (Zustand) der Walzenkontaktfläche jedes schmelzgesponnenen Bandes der Beispiele 1–9 und des Vergleichsbeispiels mittels eines Rasterelektronenmikroskops (scanning electronic microscope – SEM) geprüft. Als Ergebnis wurde bestätigt, dass bei allen schmelzgesponnenen Bändern der Beispiele 1–9 Grate und Nuten entsprechend den Graten und Nuten der Umfangsflächen der Kühlwalzen auf ihren Walzenkontaktflächen aufgrund der Formübertragung der Umfangsflächen der Kühlwalzen ausgebildet waren, so dass Grübchen in den Walzenkontaktflächen vorhanden waren, die durch die Grate oder Nuten geteilt worden sind. Beim schmelzgesponnenen Band des Vergleichsbeispiels dagegen bestätigte sich jedoch, dass zahlreiche sehr große Grübchen in der Walzenkontaktfläche erzeugt worden sind. 22 zeigt ein elektronische Schliffbild der Walzenkontaktfläche des schmelzgesponnenen Bandes von Beispiel 3.
  • Darüber hinaus wurden die folgenden Bewertungen (1) und (2) für jedes schmelzgesponnene Band der Beispiele 1 bis 9 und des Vergleichsbeispiels vorgenommen.
  • (1) Magnetische Eigenschaften der jeweiligen schmelzgesponnenen Bänder
  • Ein Streifen des schmelzgesponnenen Bandes mit einer Länge von 5 cm wurde von jedem schmelzgesponnenen Band abgeschnitten und dann wurden Proben mit einer Länge von jeweils etwa 7 mm von jedem Streifen genommen. Danach wurden bei jeder der Proben die durchschnittliche Dicke t, das Verhältnis der projizierten Fläche der großen Grübchen (mit einer Fläche gleich oder größer als 200 μm2) in der Walzenkontaktfläche, das Verhältnis der projizierten Fläche (Gesamtfläche) aller Grübchen in der Walzenkontaktfläche und ihre magnetischen Eigenschaften gemessen.
  • Die Dicke wurde mit einem Mikrometer an 20 Probenahmestellen jeder Probe gemessen und aus den Messwerten wurde die durchschnittliche Dicke t bestimmt. Das Verhältnis der projizierten Fläche der großen Grübchen (mit einer Fläche gleich oder größer als 200 μm2) in der Walzenkontaktfläche und das Verhältnis der projizierten Fläche (Gesamtfläche) aller Grübchen in der Walzenkontaktfläche wurden aus den Prüfergebnissen mit dem Rasterelektronenmikroskop (SEM) erhalten. Von den magnetischen Eigenschaften wurden die Koerzitivkraft HCJ (kA/m) und das maximale Energieprodukt (BH)max unter Verwendung einen Proben-Magnetometers des Vibrationstyps (vibration type sample magnetometer – VSM) gemessen. Bei der Messung wurde das Magnetfeld entlang der Hauptachse der schmelzgesponnenen Bänder angelegt. Es erfolgte jedoch keine Korrektur der Demagnetisierung.
  • (2) Magnetische Eigenschaften der Pressmagnete
  • Jedes der schmelzgesponnen Bänder wurde einer Wärmebehandlung in Argongasatmosphäre bei einer Temperatur von 675°C für die Dauer von 300 s unterzogen.
  • Jedes der wärmebehandelten schmelzgesponnenen Bänder wurde dann gemahlen, um ein Magnetpulver mit einer mittleren Partikelgröße (Durchmesser) von 75 μm zu erhalten.
  • Zur Analyse des Phasengefüges der erhaltenen Magnetpulver wurden die jeweiligen Magnetpulver einem Röntgenbeugungstest unter Verwendung der Cu-Kα-Beugungslinie bei einem Beugungswinkel (2θ) von 20° bis 60° unterzogen. Anhand des Beugungsmusters der jeweiligen Magnetpulver wurde bestätigt, dass in jedem der Magnetpulver eine Beugungsspitze einer hartmagnetischen Phase der R2(Fe·Co)14B-Phase und eine Beugungsspitze einer weichmagnetischen Phase der α-(Fe, Co)-Phase vorlagen. Außerdem ergab sich bei Prüfung mit dem Durchstrahlungselektronenmikroskop (transmission electron microscope – TEM), dass die jeweiligen Magnetpulver ein Verbundgefüge (Nanoverbundgefüge) aufwiesen. Ferner wurde bei jedem der Magnetpulver auch die durchschnittliche Korngröße dieser Phasen gemessen.
  • Danach wurde jedes Magnetpulver mit einem Epoxidharz gemischt, um Zusammensetzungen für Verbundmagnete (Gemische) zu erhalten. Hierbei hatte jedes Gemisch das gleiche Mischungsver hältnis (Gewichtsteile) von Magnetpulver zu Epoxidharz. Jede Probe enthielt nämlich ca. 97,5 Gew.-Magnetpulver.
  • Danach wurde jedes der so erhaltenen Gemische gemahlen oder zu granularer Beschaffenheit zerkleinert. Die granulare Substanz (Partikel) wurde dann gewogen und in eine Matrize einer Pressmaschine gefüllt, danach bei einer Temperatur von 12°C und einem Druck von 600 MPa pressverdichtet (bei Fehlen eines Magnetfeldes), um einen Formling zu erhalten. Der Formling wurde aus der Matrize entnommen und durch Erwärmen auf eine Temperatur von 175°C gehärtet, um einen Pressmagneten in Stabform mit einem Durchmesser von 10 mm und einer Höhe von 8 mm zu erhalten.
  • Nach einer Impulsmagnetisierung der jeweiligen Pressmagneten bei einer Magnetfeldstärke von 3,2 MA/m wurden die magnetischen Eigenschaften (remanente magnetische Flussdichte Br, Koerzitivkraft HCJ und maximales Energieprodukt (BH)max) mittels eines aufzeichnenden Gleichstrom-Flussmeters (unter der Produktkennzeichnung TRF-5-BH hergestellt und vertrieben von Toe Industry Co. Ltd.) bei einer maximalen anliegenden Magnetfeldstärke von 2,0 MA/m gemessen. Die Temperatur während der Messung betrug 23°C (also Raumtemperatur).
  • Die Messergebnisse sind in den beiliegenden Tabellen 2 bis 4 aufgelistet.
  • Wie aus den beiliegenden Tabellen 2 und 3 zu ersehen ist, ist bei jedem der schmelzgesponnenen Bänder der Beispiele 1 bis 9 das Verhältnis der von sehr großen Grübchen eingenommenen Fläche mit einem Bereich von 0,1 bis 3,8% relativ gering, und das Verhältnis der Fläche (Gesamtfläche) der von den Grübchen eingenommen Fläche ist ebenfalls gering. Außerdem haben diese schmelzgesponnenen Bänder eine geringere Streuung ihrer magnetischen Eigenschaften und weisen im Allgemeinen hervorragende magnetische Eigenschaften auf. Dies hat vermutlich die folgenden Ursachen.
  • Die Kühlwalzen der Beispiele 1 bis 9 sind nämlich an ihren Umfangsflächen mit dem Mittel zur Grübchenkorrektur versehen. Deshalb wird die Bildung sehr großer Grübchen in den Walzenkontaktflächen verhindert oder unterdrückt. Werden also Grübchen in den Walzenkontaktflächen erzeugt, ist die Fläche (Größe) jedes Grübchens relativ klein, so dass die von den gebildeten Grübchen eingenommene Gesamtfläche ebenfalls klein wird. Folglich wird die Differenz der Abkühlgeschwindigkeiten an verschiedenen Abschnitten jedes Bades ebenfalls klein, so dass ein schmelzgesponnenes Band mit geringerer Streuung seiner Kristallkorngrößen und magnetischen Eigenschaften erzielt werden kann.
  • Beim schmelzgesponnenen Band des Vergleichsbeispiels dagegen ist das Verhältnis der von den großen Grübchen eingenommenen Fläche mit einem Bereich von 15,5 bis 25,5% relativ groß, und das Verhältnis der von den Grübchen eingenommenen Fläche (Gesamtfläche) ist im Vergleich zu den schmelzgesponnenen Bändern gemäß der vorliegenden Erfindung ebenfalls groß. Ferner weisen die magnetischen Eigenschaften eine starke Streuung auf, obwohl es aus demselben schmelzgesponnenen Band entnommen wurde. Dies hat vermutlich die folgenden Ursachen.
  • Beim schmelzgesponnenen Band des Vergleichsbeispiels wurden in der Walzenkontaktfläche des schmelzgesponnenen Bandes zahlreiche sehr große Grübchen durch das zwischen das Band und die Umfangsfläche eingedrungene Gas gebildet. Aufgrund der Bildung solcher großen Grübchen sank die Abkühlgeschwindigkeit an den Abschnitten der Walzenkontaktfläche (insbesondere an den Abschnitten um die Mittelpunkte der großen Grübchen), die nicht mit der Umfangsfläche der Kühlwalze in Berührung standen, während die Abkühlgeschwindigkeit an den Abschnitten der Walzenkontaktfläche, die mit der Umfangsfläche in Berührung standen, relativ hoch war, so dass diese Differenz der Abkühlgeschwindigkeiten eine grobe Kristallkorngröße verursacht hat. Außerdem wird angenommen, dass diese Differenz der Abkühlgeschwindigkeiten auch für die starke Streuung der magnetischen Eigenschaften des erhaltenen schmelzgesponnenen Bandes verantwortlich war.
  • Wie des Weiteren aus der beiliegenden Tabelle 4 ersichtlich ist, haben die aus den schmelzgesponnenen Bändern der Beispiele 1 bis 9 hergestellten Pressmagnete hervorragende magnetische Eigenschaften, während der Pressmagnet des Vergleichsbeispiels nur schlechte magnetische Eigenschaften aufweist.
  • Dies hat vermutlich die folgenden Ursachen. Die Pressmagnete der Beispiele 1 bis 9 werden aus den Magnetpulvern, die aus dem schmelzgesponnenen Bändern mit hervorragenden magnetischen Eigenschaften und geringerer Streuung ihrer magnetischen Eigenschaften hergestellt wurden, gebildet, während der Pressmagnet des Vergleichsbeispiels aus dem Magnetpulver, das aus dem schmelzgesponnenen Band mit einer großen Streuung der magnetischen Eigenschaften hergestellt wurde, gebildet wurde, so dass angenommen wird, dass der Pressmagnet des Vergleichsbeispiels insgesamt schlechte magnetische Eigenschaften aufweist.
  • Wie oben beschrieben werden gemäß der vorliegenden Erfindung die folgenden Effekte verwirklicht.
  • Da das Mittel zur Grübchenkorrektur auf der Umfangsfläche der Kühlwalze vorgesehen ist, wird die Bildung sehr großer Grübchen in der Walzenkontaktfläche des schmelzgesponnenen Bandes verhindert oder unterdrückt. Selbst wenn dennoch Grübchen in der Walzenkontaktfläche gebildet werden, ist die Fläche (Größe) jedes Grübchens relativ klein und deshalb wird auch die von den erzeugten Grübchen eingenommene Gesamtfläche klein. Folglich wird auch die Differenz der Abkühlgeschwindigkeiten an den verschiedenen Abschnitten jedes Bades klein, so dass es möglich ist, ein schmelzgesponnenes Band mit hervorragenden magnetischen Eigenschaften stabil herzustellen.
  • Insbesondere durch die geeignete Wahl des Materialgefüges und der Dicke der Oberflächenschicht sowie der Einstellung von Form und Gestalt der als Mittel zur Grübchenkorrektur dienenden Nuten und Grate ist es möglich, die Fläche (Größe) jedes in der Walzenkontaktfläche des schmelzgesponnenen Bandes gebildeten Grübchens sowie die Gesamtfläche der gebildeten Grübchen in geeigneter Weise zu kontrollieren, so dass ein Magnetmaterial mit hervorragenden magnetischen Eigenschaften erhalten wird.
  • Da ferner das Magnetpulver aus einem Verbundgefüge mit einer weichmagnetischen und einer hartmagnetischen Phase besteht, kann das Magnetpulver eine gute Magnetisierbarkeit und hervorragende magnetische Eigenschaften aufweisen, von denen insbesondere die Koerzitivkraft und die Wärmebeständigkeit verbessert werden.
  • Das außerdem eine hohe magnetische Flussdichte erzielt werden kann, ist es möglich, Pressmagnete mit guten magnetischen Eigenschaften herzustellen, selbst wenn es sich um isotrop gebundene Magnete handelt. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann insbesondere eine hervorra gende magnetische Leistung bei kleineren Pressmagneten im Vergleich zu herkömmlichen Pressmagneten erzielt werden, so dass Kleinmotoren hoher Leistung hergestellt werden können.
  • Da wie oben beschrieben außerdem eine höhere magnetische Flussdichte sichergestellt werden kann, können bei der Herstellung der Pressmagnete hinreichend gute magnetische Eigenschaften erzielt werden, ohne dass irgendwelche Vorkehrungen getroffen werden müssen, um die Dichte des Pressmagneten zu erhöhen. Als Ergebnis können die Maßgenauigkeit, die mechanische Festigkeit, die Korrosionsbeständigkeit (Wärmebeständigkeit) und dgl. wie auch die Formbarkeit weiter verbessert werden, so dass es möglich ist, auf einfache Weise Pressmagnete mit hoher Zuverlässigkeit herzustellen.
  • Da außerdem die Magnetisierbarkeit des Pressmagneten gemäß dieser Erfindung hervorragend ist, ist es möglich, den Magneten mit einem schwächeren Magnetfeld zu magnetisieren. Insbesondere kann eine multipolare Magnetisierung und dgl. auf einfache Weise und zuverlässig durchgeführt und eine hohe magnetische Flussdichte erzielt werden.
  • Da für den Pressmagneten keine hohe Dichte erforderlich ist, kann die vorliegende Erfindung bei einem Verfahren wie Strangpressen oder Spritzgießen angewendet werden, bei dem Formen mit hoher Dichte im Vergleich zu herkömmlichen Pressverdichten schwer zu verwirklichen ist, und die oben beschriebenen Effekte können auch bei nach diesen Formungsverfahren hergestellten Pressmagneten erzielt werden. Demzufolge können verschiedene Formungsverfahren wahlweise angewandet werden, wodurch die Wahlmöglichkeiten für die Form des Pressmagneten erhöht werden können.
  • Schließlich versteht es sich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen und Beispiele beschränkt ist, und dass zahlreiche Änderungen oder Hinzufügungen vorgenommen werden können, ohne vom Gültigkeitsbereich der Erfindung abzuweichen, der durch die folgenden Ansprüche definiert wird.
  • TABELLE 1 Messwerte der Umfangsflächen der Kühlwalzen, Nuten und Grate
    Figure 00320001
  • TABELLE 2 Eigenschaften der schmelzgesponnenen Bänder (Beispiel 1 bis 5)
    Figure 00330001
  • TABELLE 3 Eigenschaften der schmelzgesponnenen Bänder (Beispiel 6 bis 9, Vergleichsbeispiel)
    Figure 00340001
  • Tabelle 4 Mittlere Kristallkorngrößen der Magnetpulver und magnetische Eigenschaften der Pressmagnete
    Figure 00350001

Claims (14)

  1. Kühlwalze (5), geeignet zur Herstellung eines bandförmigen Magnetmaterials (8) durch Aufprall einer geschmolzenen Legierung (8) auf die Umfangsfläche (53) der Kühlwalze (5), um die Legierung abzukühlen und zum Erstarren zu bringen, wobei die Kühlwalze (5) eine Grundwalze (51) und eine äußere Oberflächenschicht (52) enthält, die auf einem äußeren Umfangsabschnitt der Grundwalze (51) vorgesehen ist, um als Umfangsfläche (53) zu fungieren; die äußere Oberflächenschicht (52) der Kühlwalze (5) Mittel zur Grübchenkorrektur mit mindestens einem Grat (55) auf der äußeren Oberflächenschicht (52) aufweist, um in der Walzenkontaktfläche (81) des bandförmigen Magnetmaterials (8), die mit der äußeren Oberflächenschicht (52) der Kühlwalze (5) in Berührung steht, gebildete Grübchen (9) zu teilen; dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Oberflächenschicht (52) aus einem Keramikmaterial hergestellt ist.
  2. Kühlwalze (5) nach Anspruch 1, bei der die äußere Oberflächenschicht (52) der Kühlwalze (5) aus einem Material gebildet ist, das bei oder etwa bei Raumtemperatur eine niedrigere Wärmeleitfähigkeit hat als das Baumaterial der Grundwalze (51).
  3. Kühlwalze (5) nach Anspruch 1, bei der die äußere Oberflächenschicht (52) der Kühlwalze (5) aus einem Material gebildet ist, dessen Wärmeleitfähigkeit bei oder etwa bei Raumtemperatur gleich oder kleiner ist als 80 W·m–1·K–1.
  4. Kühlwalze (5) nach Anspruch 1, bei der die äußere Oberflächenschicht (52) der Kühlwalze (5) aus einem Material gebildet ist, dessen Wärmedehnungskoeffizient bei oder etwa bei Raumtemperatur im Bereich von 3,5–18 × 10–6 K–1 liegt.
  5. Kühlwalze (5) nach Anspruch 1, bei der die durchschnittliche Dicke der äußeren Oberflächenschicht (52) der Kühlwalze (5) 0,5 bis 50 μm beträgt.
  6. Kühlwalze (5) nach Anspruch 1, bei der die äußere Oberflächenschicht (52) der Kühlwalze (5) ohne einen spanenden Bearbeitungsprozess hergestellt wird.
  7. Kühlwalze (5) nach Anspruch 1, bei der die durchschnittliche Breite des Grates (55) 0,5 bis 95 μm beträgt.
  8. Kühlwalze (5) nach Anspruch 1, bei der der mindestens eine Grat (55) durch die Ausformung von Nuten (54) in der äußeren Oberflächenschicht (52) der Kühlwalze (5) gebildet ist.
  9. Kühlwalze (5) nach Anspruch 8, bei der die durchschnittliche Breite der Nut (54) 0,5 bis 90 μm beträgt.
  10. Kühlwalze (5) nach Anspruch 8, bei der die durchschnittliche Höhe des Grates (55) oder die durchschnittliche Tiefe der Nut (54) 0,5 bis 20 μm beträgt.
  11. Kühlwalze (5) nach Anspruch 8, bei der der Grat (55) oder die Nut (54) spiralförmig bezüglich der Drehachse der Kühlwalze (5) ausgeformt ist.
  12. Kühlwalze (5) nach Anspruch 8, bei der der mindestens eine Grat eine Mehrzahl Grate und Nuten aufweist, die zueinander parallel in einem durchschnittlichen Abstand von 0,5 bis 100 μm angeordnet sind.
  13. Kühlwalze (5) nach Anspruch 8, bei der das Verhältnis der projizierten Fläche des Grates oder der Nut bezüglich der projizierten Fläche der Umfangsfläche gleich oder größer als 10% ist.
  14. Verfahren zur Herstellung eines bandförmigen Magnetmaterials durch Aufprallenlassen einer geschmolzenen Legierung (8) auf die Umfangsfläche (53) einer Kühlwalze (5) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, um die Legierung abzukühlen und zum Erstarren zu bringen.
DE60104600T 2000-05-30 2001-05-30 Kühlwalze, bandartige Magnetmaterialien und Verfahren zur Herstellung Expired - Lifetime DE60104600T2 (de)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000159772 2000-05-30
JP2000159772 2000-05-30
JP2000399880A JP3611108B2 (ja) 2000-05-30 2000-12-28 冷却ロールおよび薄帯状磁石材料
JP2000399880 2000-12-28

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE60104600D1 DE60104600D1 (de) 2004-09-09
DE60104600T2 true DE60104600T2 (de) 2005-07-28

Family

ID=26592878

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE60104600T Expired - Lifetime DE60104600T2 (de) 2000-05-30 2001-05-30 Kühlwalze, bandartige Magnetmaterialien und Verfahren zur Herstellung

Country Status (7)

Country Link
US (2) US6796363B2 (de)
EP (1) EP1160807B1 (de)
JP (1) JP3611108B2 (de)
KR (1) KR100414461B1 (de)
CN (1) CN1213821C (de)
DE (1) DE60104600T2 (de)
TW (1) TWI236684B (de)

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100562681B1 (ko) 2000-05-24 2006-03-23 가부시키가이샤 네오맥스 복수의 강자성상을 포함하는 영구자석 및 그 제조방법
US7217328B2 (en) * 2000-11-13 2007-05-15 Neomax Co., Ltd. Compound for rare-earth bonded magnet and bonded magnet using the compound
KR100535943B1 (ko) * 2001-05-15 2005-12-12 가부시키가이샤 네오맥스 철 기재의 희토류합금 자석 및 그 제조방법
US7507302B2 (en) * 2001-07-31 2009-03-24 Hitachi Metals, Ltd. Method for producing nanocomposite magnet using atomizing method
ATE335280T1 (de) * 2001-11-22 2006-08-15 Neomax Co Ltd Nanozusammensetzungsmagnet
US7442262B2 (en) 2001-12-18 2008-10-28 Showa Denko K.K. Alloy flake for rare earth magnet, production method thereof, alloy powder for rare earth sintered magnet, rare earth sintered magnet, alloy powder for bonded magnet and bonded magnet
US20040025974A1 (en) * 2002-05-24 2004-02-12 Don Lee Nanocrystalline and nanocomposite rare earth permanent magnet materials and method of making the same
US20060054245A1 (en) * 2003-12-31 2006-03-16 Shiqiang Liu Nanocomposite permanent magnets
US7722726B2 (en) * 2004-03-31 2010-05-25 Santoku Corporation Process for producing alloy slab for rare-earth sintered magnet, alloy slab for rare-earth sintered magnet and rare-earth sintered magnet
WO2006004998A2 (en) * 2004-06-30 2006-01-12 University Of Dayton Anisotropic nanocomposite rare earth permanent magnets and method of making
AU2008100847A4 (en) 2007-10-12 2008-10-09 Bluescope Steel Limited Method of forming textured casting rolls with diamond engraving
CA2701236C (en) 2007-10-12 2017-12-19 Ajax Tocco Magnethermic Corporation Semi-liquid metal processing and sensing device and method of using same
JP5057111B2 (ja) 2009-07-01 2012-10-24 信越化学工業株式会社 希土類磁石の製造方法
EP2576852B1 (de) * 2010-05-27 2018-10-31 The Nanosteel Company, Inc. Verfahren zum ausbilden von legierungen mit einer struktur aus spinodalen glasmatrix-mikrobestandteilen und deformationsmechanismen
MY174972A (en) 2011-05-02 2020-05-29 Shinetsu Chemical Co Rare earth permanent magnets and their preparation
CN103706770B (zh) * 2013-12-09 2016-08-17 北京工业大学 一种圆盘式单辊甩带制备非晶合金薄带的方法
EP2982460A1 (de) 2014-08-07 2016-02-10 Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen von metallischen oder anorganischen Strängen mit einer Dicke im Mikronbereich durch Schmelzspinnen
JP6594947B2 (ja) * 2015-02-18 2019-10-23 株式会社村田製作所 コイル内蔵基板およびその製造方法
KR20160125132A (ko) * 2015-04-21 2016-10-31 희성금속 주식회사 저항 발열체를 이용한 Bi-Te계 열전 재료의 제조 방법
KR102451085B1 (ko) 2017-03-31 2022-10-05 히타치 긴조쿠 가부시키가이샤 Fe기 나노 결정 합금용의 Fe기 아몰퍼스 합금 리본 및 그 제조 방법
CN108677123B (zh) * 2018-06-13 2020-08-04 中国地质大学（北京） 一种基体表面喷涂Fe基非晶合金涂层及其渗氮处理的方法
CN113600819B (zh) * 2021-09-30 2021-12-07 荷兴电子科技(南通)有限公司 一种电子产品加工金属粉末处理装置

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3939900A (en) * 1973-11-16 1976-02-24 Allied Chemical Corporation Apparatus for continuous casting metal filament on interior of chill roll
US4077462A (en) * 1976-06-30 1978-03-07 Allied Chemical Corporation Chill roll casting of continuous filament
US4930565A (en) 1983-12-14 1990-06-05 Ribbon Technology Corporation Melt overflow system for producing filamentary and film products directly from molten materials
JPS6191331A (ja) * 1984-10-11 1986-05-09 Sumitomo Metal Ind Ltd 方向性高珪素電磁鉄板の製造方法
US4865117A (en) * 1985-10-11 1989-09-12 Battelle Development Corporation Direct strip casting on grooved wheels
US4705095A (en) * 1986-01-09 1987-11-10 Ribbon Technology Corporation Textured substrate and method for the direct, continuous casting of metal sheet exhibiting improved uniformity
USRE33327E (en) 1986-01-16 1990-09-11 Ribbon Technology Corporation Melt overflow system for producing filamentary and film products directly from molten materials
US4945974A (en) * 1988-02-05 1990-08-07 Reynolds Metals Company Apparatus for and process of direct casting of metal strip
US4934443A (en) * 1988-02-16 1990-06-19 Reynolds Metals Company Method of and apparatus for direct casting of metal strip
JPH01245946A (ja) * 1988-03-28 1989-10-02 Kawasaki Steel Corp 急冷金属薄帯製造装置
JPH023905A (ja) * 1988-06-20 1990-01-09 Kobe Steel Ltd 希土類−Ｆｅ−Ｂ系磁石の製造方法
JPH02165849A (ja) * 1988-09-27 1990-06-26 Kawasaki Steel Corp 双ロール式急冷薄帯製造用の冷却ロール
US4903751A (en) * 1988-11-04 1990-02-27 Ribbon Technology Corporation Two wheel melt overflow process and apparatus
JPH02224853A (ja) * 1989-02-27 1990-09-06 Kawasaki Steel Corp 双ロール式急冷薄帯製造用の冷却ロール
JPH0823046B2 (ja) * 1990-03-17 1996-03-06 日本鋼管株式会社 磁気特性の優れた無方向性電磁鋼板の製造方法
JPH0455042A (ja) * 1990-06-21 1992-02-21 Tdk Corp 永久磁石材料の製造方法
JP3502107B2 (ja) * 1991-08-29 2004-03-02 Ｔｄｋ株式会社 永久磁石材料の製造方法
JP3248942B2 (ja) * 1992-03-24 2002-01-21 ティーディーケイ株式会社 冷却ロール、永久磁石材料の製造方法、永久磁石材料および永久磁石材料粉末
JPH08215801A (ja) 1995-02-17 1996-08-27 Nippon Steel Corp 急冷金属薄帯およびその製造装置
JPH08260112A (ja) * 1995-03-24 1996-10-08 Daido Steel Co Ltd 永久磁石用合金薄帯とこれより得られた合金粉末，磁石及び永久磁石用合金薄帯の製造方法
JPH09271909A (ja) 1996-04-05 1997-10-21 Nippon Steel Corp 急冷金属薄帯製造用冷却基板
JPH1154306A (ja) 1997-07-31 1999-02-26 Seiko Epson Corp 磁石合金薄帯および樹脂結合ボンド磁石
JPH11309549A (ja) 1998-04-24 1999-11-09 Seiko Epson Corp 磁石材料の製造方法、磁石材料およびボンド磁石
JP2000077219A (ja) 1998-08-27 2000-03-14 Seiko Epson Corp 磁石材料の製造方法、磁石材料およびボンド磁石
JP2000117399A (ja) * 1998-10-08 2000-04-25 Alps Electric Co Ltd 非晶質軟磁性合金薄帯の製造方法及び非晶質軟磁性合金薄帯の製造装置及び非晶質軟磁性合金薄帯及び非晶質軟磁性合金部材
JP3277933B2 (ja) * 2000-04-24 2002-04-22 セイコーエプソン株式会社 磁石粉末、ボンド磁石の製造方法およびボンド磁石

Also Published As

Publication number Publication date
KR100414461B1 (ko) 2004-01-07
EP1160807A3 (de) 2002-11-06
US6838014B2 (en) 2005-01-04
EP1160807B1 (de) 2004-08-04
US6796363B2 (en) 2004-09-28
JP2002059246A (ja) 2002-02-26
CN1213821C (zh) 2005-08-10
KR20010109488A (ko) 2001-12-10
CN1327889A (zh) 2001-12-26
TWI236684B (en) 2005-07-21
JP3611108B2 (ja) 2005-01-19
DE60104600D1 (de) 2004-09-09
EP1160807A2 (de) 2001-12-05
US20020038680A1 (en) 2002-04-04
US20040245491A1 (en) 2004-12-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60104600T2 (de) Kühlwalze, bandartige Magnetmaterialien und Verfahren zur Herstellung
DE60205728T2 (de) Seltenerdlegierungspulver auf eisenbasis und das seltenerdlegierungspulver enthaltende zusammensetzung sowie diese verwendender dauermagnet
DE60102278T2 (de) Nanokomposit-Magnet und Herstellungsverfahren
DE69911138T2 (de) Gesinterter R-T-B-Dauermagnet
DE112012004288T5 (de) R-T-B-basiertes Legierungsband, R-T-B-basierter gesinterter Magnet und Verfahren zu deren Herstellung
DE60128980T2 (de) Kühlwalze
DE60317767T2 (de) R-t-b-seltenerd-permanentmagnet
DE10064024A1 (de) Permanentmagnet-Legierungspulver auf Eisenbasis und Verfahren zu seiner Herstellung
DE10114939B4 (de) Pulverpressvorrichtung und Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Seltenerdmetall-Legierungspulverpresslings
DE60132047T2 (de) Bandähnliches Magnetmaterial und daraus hergestelltes Magnetpulver
DE60122047T2 (de) Herstellungsverfahren für magnetische Materialien, pulverförmige magnetische Materialien und Verbundmagnet
DE60031914T2 (de) Magnetpulver und isotroper Verbundmagnet
DE102014105778B4 (de) R-t-b-basierter permanentmagnet
DE60011593T2 (de) Magnetmaterial in form eines dünnen bandes, magnetpulver und seltenerd-verbundmagnet
DE60127353T2 (de) Magnetpulver-Herstellungsverfahren, Magnetpulver und Verbundmagnete
DE60123701T2 (de) Magnetpulver und zugehöriges Herstellungsverfahren, Verbundmagnet

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition