DE60128980T2 - Kühlwalze - Google Patents

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kühlwalze.
  • Beschreibung des Stands der Technik
  • Magnetische Seltenerdmaterialien, die aus Legierungen mit einem Gehalt an Seltenerdelementen gebildet sind, weisen hochwertige magnetische Eigenschaften auf. Wenn sie daher beispielsweise als magnetische Materialien für Motoren eingesetzt werden, können die Motoren eine hohe Leistung aufweisen.
  • Derartige magnetische Materialien werden beispielsweise durch ein Abschreckverfahren unter Verwendung einer Schmelzspinnvorrichtung hergestellt. Nachstehend findet sich eine Erläuterung des Herstellungsverfahrens unter Verwendung einer Schmelzspinnvorrichtung.
  • 20 ist eine Schnittansicht, die die Situation zeigt, die in der herkömmlichen Schmelzspinnvorrichtung, bei der ein magnetisches Material unter Anwendung eines Einzelwalzenverfahrens hergestellt wird, am Kollisionsabschnitt einer geschmolzenen Legierung mit einer Kühlwalze oder um diesen Abschnitt herum verursacht wird.
  • Wie in dieser Figur dargestellt, wird beim herkömmlichen Verfahren ein magnetisches Material, das aus einer vorgegebenen Legierungszusammensetzung (nachstehend als "Legierung" bezeichnet) hergestellt worden ist, geschmolzen und die geschmolzene Legierung 60 aus einer Düse (in der Zeichnung nicht dargestellt) so ausgestoßen, dass sie mit einer Umfangsfläche 530 einer Kühlwalze 500, die sich relativ zur Düse in der in 20 mit dem Pfeil A bezeichneten Richtung dreht, kollidiert. Die Legierung, die mit der Umfangsfläche 530 kollidiert, wird abgeschreckt und anschließend verfestigt, wodurch in kontinuierlicher Weise eine bandförmige Legierung erzeugt wird. Diese bandförmige Legierung wird als schmelzgesponnenes Band bezeichnet. Da das schmelzgesponnene Band mit einer raschen Abkühlgeschwindigkeit abgeschreckt worden ist, ist ihre Mikrostruktur aus einer amorphen Phase oder einer mikrokristallinen Phase zusammengesetzt, so dass sie als solche oder nach Durchlaufen einer Wärmebehandlung hervorragende magnetische Eigenschaften besitzt. Diesbezüglich ist darauf hinzuweisen, dass die gestrichelte Linie in 20 eine Verfestigungsgrenzfläche der geschmolzenen Legierung 60 andeutet.
  • Die Seltenerdelemente unterliegen leicht einer Oxidation. Wenn sie oxidiert werden, verschlechtern sich die magnetischen Eigenschaften tendenziell. Daher wird normalerweise die Herstellung des schmelzgesponnenen Bandes unter einer Inertgasatmosphäre durchgeführt. Dies führt jedoch zu dem Fall, dass Gas in den Bereich zwischen die Umfangsfläche 530 und der flüssigen Masse ("puddle") 70 der geschmolzenen Legierung 60 gelangt, was zur Bildung von Dellen (Vertiefungen) 9 in der Walzenkontaktoberfläche 810 des schmelzgesponnenen Bandes 80 (d. h. der Oberfläche des schmelzgesponnenen Bandes, die in Kontakt mit der Umfangsfläche 530 der Kühlwalze 500 steht) führt. Diese Tendenz wird dann besonders ausgeprägt, wenn die Umfangsgeschwindigkeit der Kühlwalze 500 groß wird. In einem derartigen Fall vergrößert sich auch die Fläche der gebildeten Dellen.
  • Wenn derartige Dellen 9 (insbesondere große Dellen) gebildet werden, kann die geschmolzene Legierung 60 an den Stellen der Dellen nicht in ausreichendem Maße in Kontakt mit der Umfangsfläche 530 der Kühlwalze 500 gelangen, was auf das eingetretene Gas zurückzuführen ist, so dass die Abkühlgeschwindigkeit sich verringert und eine rasche Verfestigung verhindert wird. Infolgedessen ergibt sich in den Bereichen des schmelzgesponnenen Bandes, wo die Dellen gebildet werden, eine Vergröberung der Kristallkorngröße der Legierung, was zu verschlechterten magnetischen Eigenschaften führt.
  • Magnetpulver, das durch Mahlen eines derartigen schmelzgesponnenen Bandes mit Bereichen von verschlechterten magnetischen Eigenschaften erhalten worden ist, weist eine größere Streuung oder Schwankung seiner magnetischen Eigenschaften auf. Daher besitzen Verbundmagneten, die aus einem derartigen Magnetpulver hergestellt worden sind, nur schlechte magnetische Eigenschaften und weisen auch eine geringe Korrosionsbeständigkeit auf.
  • US-A-5 665 177 beschreibt eine Kühlwalze gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Insbesondere wird ein Permanentmagnetmaterial beschrieben, das durch Kühlen einer geschmolzenen Legierung mit der Kühlwalze hergestellt wird, wobei die Legierung die Bestandteile R (wobei R mindestens ein Seltenerdelement unter Einschluss von Y, Fe oder Fe und Co bedeutet) und B, insbesondere Rx(FeCo)yBz, wobei x = 11,76 at%, y = 82,36 at% und z = 5,88 at%, enthält. Die Kühlwalze weist eine Mehrzahl von sich in Umfangsrichtung erstreckenden Rillen oder eine spiralförmige Rille in einer Umfangsfläche auf, wobei der Abstand zwischen zwei benachbarten Rillen durchschnittlich 100 bis 300 μm beträgt. Gemäß diesem Stand der Technik wird der Abstand der Rillen so festgelegt, dass gewährleistet wird, dass die geschmolzene Legierung in die Rillen gelangt. Dadurch wird verhindert, dass Gas, das zwischen der Kühlwalze und dem geschmolzenen Material eingeschlossen ist, durch die Rillen entweichen kann.
  • ZUSAMMENFASSENDE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Im Hinblick auf das vorstehend geschilderte Problem, das im Stand der Technik auftritt, besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung einer Kühlwalze, die die Herstellung eines Magneten mit hervorragenden magnetischen Eigenschaften und hoher Zuverlässigkeit erlaubt.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Kühlwalze gemäß Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der nachgeordneten Ansprüche.
  • Erfindungsgemäß ist es möglich, eine Kühlwalze bereitzustellen, die die Herstellung von Magneten mit hervorragender Beschaffenheit in Bezug auf magnetische Eigenschaften und Zuverlässigkeit erlaubt. Die beanspruchte Struktur der Kühlwalze ermöglicht es, Gas, das zwischen eine flüssige Masse der geschmolzenen magnetischen Legierung und die Umfangsfläche gelangt ist, in wirksamer Weise auszustoßen, so dass es möglich wird, Magneten mit besonders hervorragenden magnetischen Eigenschaften bereitzustellen.
  • Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, dass die Kühlwalze eine Walzengrundlage und eine äußere Oberflächenschicht, die auf dem äußeren Umfangsbereich der Walzengrundlage vorgesehen ist, umfasst, und dass die genannte Gasausstoßeinrichtung in der äußeren Oberflächenschicht vorgesehen ist. Dies ermöglicht die Herstellung von Magneten mit besonders hervorragenden magnetischen Eigenschaften.
  • In diesem Fall ist es bevorzugt, dass die äußere Oberflächenschicht der Kühlwalze aus einem Material gebildet ist, dessen Wärmeleitfähigkeit geringer als die Wärmeleitfähigkeit des Baumaterials der Walzengrundlage bei Raumtemperatur oder um Raumtemperatur herum ist. Dies ermöglicht es, die geschmolzene Legierung des magnetischen Materials mit einer angemessenen Abkühlgeschwindigkeit abzuschrecken, was es ermöglicht, Magneten mit besonders hervorragenden magnetischen Eigenschaften bereitzustellen.
  • Ferner ist die äußere Oberflächenschicht der Kühlwalze vorzugsweise aus einem keramischen Material gebildet. Dies ermöglicht es ebenfalls, die geschmolzene Legierung des magnetischen Materials mit einer angemessenen Abkühlgeschwindigkeit abzuschrecken, was es ermöglicht, Magneten mit besonders hervorragenden magnetischen Eigenschaften bereitzustellen. Ferner wird auch die Dauerhaftigkeit der Kühlwalze verbessert.
  • Ferner ist es erfindungsgemäß bevorzugt, dass die äußere Oberflächenschicht der Kühlwalze aus einem Material gebildet ist, dessen Wärmeleitfähigkeit bei Raumtemperatur oder um Raumtemperatur herum 80W·m–1·K–1 oder weniger beträgt. Auch dies ermöglicht es, die geschmolzene Legierung des magnetischen Materials mit einer angemessenen Abkühlgeschwindigkeit abzuschrecken, so dass es möglich wird, Magneten mit besonders hervorragenden magnetischen Eigenschaften bereitzustellen.
  • Ferner ist es bevorzugt, dass die äußere Oberflächenschicht der Kühlwalze aus einem Material gebildet ist, das bei Raumtemperatur oder um Raumtemperatur herum einen Wärmeausdehnungskoeffizienten im Bereich von 3,5–18[× 10–6K–1] aufweist. Demgemäß ist die Oberflächenschicht fest an der Walzengrundlage der Kühlwalze befestigt, so dass ein Ablösen der Oberflächenschicht in wirksamer Weise verhindert werden kann.
  • Erfindungsgemäß ist es ferner bevorzugt, dass die durchschnittliche Dicke der äußeren Oberflächenschicht der Kühlwalze 0,5 bis 50 μm beträgt. Auch dies ermöglicht es, die geschmolzene Legierung des magnetischen Materials mit einer angemessenen Abkühlgeschwindigkeit abzuschrecken, was es ermöglicht, Magneten mit besonders hervorragenden magnetischen Eigenschaften bereitzustellen.
  • Außerdem ist es bevorzugt, dass die äußere Oberflächenschicht der Kühlwalze ohne Durchlaufen einer maschinellen Bearbeitung hergestellt wird. Erfindungsgemäß kann nämlich die Oberflächenrauigkeit Ra der Umfangsfläche der Kühlwalze gering gehalten werden, ohne dass ein maschineller Vorgang, wie Schleifen oder Polieren, durchgeführt wird.
  • In diesem Fall beträgt die Oberflächenrauigkeit Ra eines Teils der Umfangsfläche, wo die Gasausstoßeinrichtung nicht vorgesehen ist, 0,05–5 μm. Dies ermöglicht es, ein bandförmiges magnetisches Material mit gleichmäßiger Dicke herzustellen, wobei die Bildung von großen Dellen unterdrückt wird. Infolgedessen wird es möglich, Magneten mit besonders hervorragenden magnetischen Eigenschaften bereitzustellen.
  • Ferner wird die durchschnittliche Tiefe der Rillen vorzugsweise auf 0,5–20 μm eingestellt. Auch dies ermöglicht es, in wirksamer Weise Gas, das zwischen die flüssige Masse und die Umfangsfläche der Kühlwalze gelangt ist, auszustoßen, so dass es möglich wird, Magneten mit besonders hervorragenden magnetischen Eigenschaften herzustellen.
  • Ferner wird der Winkel, der von der Längsrichtung der Rille und der Rotationsrichtung der Kühlwalze eingeschlossen wird, vorzugsweise auf 30° oder weniger eingestellt. Auch dies ermöglicht es, Gas, das zwischen die flüssige Masse und die Umfangsfläche der Kühlwalze gelangt ist, in wirksamer Weise auszustoßen, so dass es möglich wird, Magneten mit besonders hervorragenden magnetischen Eigenschaften herzustellen.
  • Außerdem ist es bevorzugt, dass die Rille spiralförmig in Bezug zur Rotationsachse der Kühlwalze ausgebildet wird. Gemäß dieser Struktur ist es möglich, die Kühlwalze in relativ einfacher Weise mit den Rillen auszugestalten. Ferner wird es dadurch möglich, in wirksamer Weise Gas, das zwischen die flüssige Masse und die Umfangsfläche der Kühlwalze gelangt ist, auszustoßen, was es ermöglicht, Magneten mit besonders hervorragenden magnetischen Eigenschaften bereitzustellen.
  • Ferner ist es bevorzugt, dass mindestens eine Rille eine Mehrzahl von Rillen umfasst, die parallel zueinander mit einem durchschnittlichen Mittenabstand von 0,5–100 μm angeordnet sind. Diese Anordnung der Rillen ermöglicht es, die Streuung oder Schwankung der Abkühlgeschwindigkeiten der geschmolzenen Legierungen in verschiedenen Bereichen der Kühlwalze gering zu halten, so dass Magneten mit hervorragenden magnetischen Eigenschaften hergestellt werden können.
  • Ferner ist es bevorzugt, dass die Rille Öffnungen aufweist, die sich an den Randkanten der Umfangsfläche befinden. Dadurch lässt sich in wirksamer Weise verhindern, dass Gas, das bereits ausgestoßen worden ist, wieder in den Bereich zwischen der flüssigen Masse und der Umfangsflä che gelangt, so dass es möglich wird, Verbundmagneten mit besonders hervorragenden magnetischen Eigenschaften herzustellen.
  • Bei den vorstehend beschriebenen Anordnungen ist es bevorzugt, dass das Verhältnis der projizierten Fläche der Rille oder der Rillen zur projizierten Fläche der Umfangsfläche 10–99,5 % beträgt. Dies ermöglicht es, die geschmolzene Legierung des magnetischen Materials mit einer angemessenen Abkühlgeschwindigkeit abzuschrecken, so dass es möglich wird, Magneten mit besonders hervorragenden magnetischen Eigenschaften bereitzustellen.
  • Diese und weitere Aufgaben, Strukturen und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der Erfindung und den Beispielen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine perspektivische Ansicht zur Darstellung einer Vorrichtung (Schmelzspinnvorrichtung) zur Herstellung eines bandförmigen magnetischen Materials, wobei die Vorrichtung mit einer Kühlwalze gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung versehen ist.
  • 2 ist eine Vorderansicht der in 1 dargestellten Kühlwalze.
  • 3 ist eine Schnittansicht, die in schematischer Weise die Struktur eines Bereiches in der Nähe der Umfangsfläche der in 1 dargestellten Kühlwalze zeigt.
  • 4 ist eine Darstellung zur Erläuterung eines Verfahrens zur Bildung einer Gasausstoßeinrichtung.
  • 5 ist eine Darstellung zur Erläuterung eines weiteren Verfahrens zur Bildung einer Gasausstoßeinrichtung.
  • 6 ist eine Darstellung, die in schematischer Weise ein Beispiel der Verbundstruktur (Nanoverbundstruktur) eines Magnetpulvers zeigt.
  • 7 ist eine Darstellung, die in schematischer Weise ein weiteres Beispiel der Verbundstruktur (Nanoverbundstruktur) eines Magnetpulvers zeigt.
  • 8 ist eine Darstellung, die in schematischer Weise ein weiteres Beispiel der Verbundstruktur (Nanoverbundstruktur) eines Magnetpulvers zeigt.
  • 9 ist eine Vorderansicht, die in schematischer Weise eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlwalze zeigt.
  • 10 ist eine Schnittansicht, die in schematischer Weise die Struktur eines Bereiches in der Nähe der Umfangsfläche der in 9 dargestellten Kühlwalze zeigt.
  • 11 ist eine Vorderansicht, die in schematischer Weise eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlwalze zeigt.
  • 12 ist eine Schnittansicht, die in schematischer Weise die Struktur eines Bereiches in der Nähe der Umfangsfläche der in 11 dargestellten Kühlwalze zeigt.
  • 13 ist eine Vorderansicht, die in schematischer Weise eine vierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlwalze zeigt.
  • 14 ist eine Schnittansicht, die in schematischer Weise die Struktur eines Bereiches in der Nähe der Umfangsfläche der in 13 dargestellten Kühlwalze zeigt.
  • 15 ist eine Vorderansicht, die in schematischer Weise eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlwalze zeigt.
  • 16 ist eine Schnittansicht, die in schematischer Weise ein Beispiel für die Querschnittgestalt der Rillen zeigt, die in der erfindungsgemäßen Kühlwalze gebildet werden können.
  • 17 ist eine Schnittansicht, die in schematischer Weise ein weiteres Beispiel für die Querschnittgestalt der Rille zeigt, die in der erfindungsgemäßen Kühlwalze gebildet werden kann.
  • 18 ist eine Vorderansicht, die in schematischer Weise eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlwalze zeigt.
  • 19 ist eine Schnittansicht, die in schematischer Weise die Struktur eines Bereiches in der Nähe der Umfangsfläche der in 18 dargestellten Kühlwalze zeigt.
  • 20 ist eine Schnittansicht, die die Situation zeigt, die bei der herkömmlichen Vorrichtung (Schmelzspinnvorrichtung), bei der ein bandförmiges magnetisches Material unter Anwendung eines Einzelwalzenverfahrens hergestellt wird, am Kollisionsabschnitt einer geschmolzenen Legierung mit einer Kühlwalze oder um diesen Abschnitt herum auftritt.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Nachstehend werden Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Kühlwalze ausführlich beschrieben.
  • Struktur der Kühlwalze
  • 1 ist eine perspektivische Ansicht zur Darstellung einer Schmelzspinnvorrichtung, mit der ein bandförmiges magnetisches Material unter Anwendung des Einzelwalzenverfahrens hergestellt wird. Die Vorrichtung ist mit einer Kühlwalze 5 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung versehen. Ferner ist 2 eine Vorderansicht der in 1 dargestellten Kühlwalze. 3 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Bereiches einer Umfangsfläche der in 1 dargestellten Kühlwalze.
  • In der Umfangsfläche 53 der Kühlwalze 5 ist eine Einrichtung zum Ausstoßen von Gas, das in den Bereich zwischen der Umfangsfläche 53 und einer flüssigen Masse 7 aus geschmolzener Legierung 6 gelangt ist, ausgebildet.
  • Durch Ausstoßen des Gases aus dem Bereich zwischen der Umfangsfläche 53 und der flüssigen Masse 7 mittels der Gasausstoßeinrichtung wird die flüssige Masse 7 dazu befähigt, in zuverlässigerer Weise in Kontakt mit der Umfangsfläche 53 zu treten (dies verhindert die Bildung von großen Dellen). Dies bedeutet, dass Unterschiede in den Abkühlgeschwindigkeiten in verschiedenen Bereichen der flüssigen Masse 7 gering werden. Dadurch ergibt sich auch eine geringe Streuung der Korngrößen (Korngrößenverteilung) des erhaltenen bandförmigen magnetischen Materials 8, was es ermöglicht, ein schmelzgesponnenes Band 8 mit relativ gleichmäßigen magnetischen Eigenschaften zu erhalten.
  • In dem in der Zeichnung dargestellten Beispiel umfasst die Gasausstoßeinrichtung Rillen 54, die auf der Umfangsfläche 53 ausgebildet sind. Diese Rillen 54 sind im wesentlichen parallel zur Rotationsrichtung der Kühlwalze angeordnet. Durch Bildung der Gasausstoßeinrichtung aus derartigen Rillen 54 lässt sich Gas, das in die Rillen 54 aus dem Bereich zwischen der Umfangsfläche 53 und der flüssigen Masse 7 gelangt ist, entlang der Längsrichtung der einzelnen Rillen ausstoßen. Daher lässt sich Gas, das in den Bereich zwischen der Umfangsfläche 53 und der flüssigen Masse 7 gelangt ist, mit hohem Wirkungsgrad ausstoßen, was zu einem verbesserten Kontakt der flüssigen Masse 7 mit der Umfangsfläche 53 führt.
  • Diesbezüglich ist darauf hinzuweisen, dass die in den Zeichnungen dargestellte Kühlwalze zwar eine Mehrzahl von Rillen aufweist, dass aber erfindungsgemäß das Vorliegen mindestens einer Rille ausreichend ist.
  • Der Mittelwert der Breite L1 der einzelnen Rillen 54 wird vorzugsweise auf 0,5–90 μm, insbesondere auf 1–50 μm und ganz besonders auf 3–25 μm eingestellt. Wenn der Mittelwert der Breite L1 der Rille 54 unter dem kleinsten Wert liegt, ergibt sich die Situation, dass Gas, das in den Bereich zwischen der Umfangsfläche 53 und der flüssigen Masse 7 gelangt ist, nicht in ausreichendem Maße ausgestoßen werden kann. Wenn andererseits der Mittelwert der Breite L1 der Rille 54 den höchsten Wert übersteigt, ergibt sich die Situation, dass die geschmolzene Legierung 6 in die Rille 54 gelangt, so dass die Rille 54 nicht ihre Funktion als Gasausstoßeinrichtung ausübt.
  • Der Mittelwert der Tiefe (maximale Tiefe) L2 der einzelnen Rillen 54 wird vorzugsweise auf 0,5–20 μm und insbesondere auf 1–10 μm eingestellt. Liegt der Mittelwert der Tiefe L2 der Rille 54 unter dem kleinsten Wert, ergibt sich die Situation, dass Gas, das in den Bereich zwischen der Umfangsfläche 53 und der flüssigen Masse 7 gelangt ist, nicht in ausreichendem Maße ausgestoßen werden kann. Wenn andererseits der Mittelwert der Tiefe L2 der Rille 54 den höchsten Wert übersteigt, nimmt die Strömungsgeschwindigkeit des in der Rille strömenden Gases zu, so dass der Gasstrom zu einer turbulenten Strömung unter Ausbildung von Wirbeln neigt, was dazu führt, dass es leicht zu großen Dellen an der Oberfläche des schmelzgesponnenen Bandes 8 kommt.
  • Der Mittelwert des Mittenabstands (maximaler Mittenabstand) L3 zwischen benachbarten Rillen 54 wird vorzugsweise auf 0,5–100 μm und insbesondere auf 3–50 μm eingestellt. Wenn der Mittelwert des Mittenabstands L3 innerhalb dieser Werte liegt, übt jede Rille 54 in wirksamer Weise ihre Funktion als Gasausstoßeinrichtung aus und der Zwischenraum zwischen dem Kontaktbereich und dem Nichtkontaktbereich der flüssigen Masse 7 in Bezug zur Umfangsfläche kann ausreichend klein ausgestaltet werden. Dadurch wird der Unterschied in den Abkühlgeschwindigkeiten im Kontaktbereich und im Nichtkontaktbereich ausreichend klein, so dass es möglich wird, ein schmelzgesponnenes Band 8 mit einer geringen Streuung der Korngrößen und der magnetischen Eigenschaften zu erhalten.
  • Das Verhältnis der Fläche der Rillen 54 zur Fläche der Umfangsfläche 53 (jeweils auf die gleiche Ebene projiziert) wird vorzugsweise auf 10–99,5 % und insbesondere auf 30–95 % eingestellt. Wenn das Verhältnis der projizierten Fläche der Rillen zur projizierten Fläche der Umfangsfläche 53 unter der Untergrenze liegt, wird die Abkühlgeschwindigkeit des schmelzgesponnenen Bandes 8 in der Nähe seiner Walzenkontaktoberfläche 81 (einer Oberfläche des schmelzgesponnenen Bandes, die in Kontakt mit der Umfangsfläche der Kühlwalze kommen soll) hoch, so dass ein derartiger Bereich leicht eine amorphe Struktur annimmt. Ferner ergibt sich in der Nähe der freien Oberfläche 82 des schmelzgesponnenen Bandes 8 (eine Oberfläche des schmelzgesponnenen Bandes, die der Walzenkontaktoberfläche gegenüberliegt) eine grobe Kristallkorngröße aufgrund der dort gegebenen relativ langsameren Abkühlgeschwindigkeit, verglichen mit der Geschwindigkeit in der Nähe der Walzenkontaktoberfläche 81, was zu der Situation führt, dass die magnetischen Eigenschaften vermindert werden.
  • Zur Bildung der Rillen 54 können verschiedene Verfahren herangezogen werden. Zu Beispielen für die Verfahren gehören verschiedene maschinelle Verfahren, wie Schneiden, Übertragen (Druckwalzen), Gleiten, Sandstrahlen und dergl., die Laserbearbeitung, eine maschinelle Bearbeitung unter elektrischer Entladung und chemische Ätzvorgänge und dergl. Unter diesen Verfahren werden maschinelle Verfahren, insbesondere das Gleitverfahren, besonders bevorzugt, da beim Gleitverfahren die Breite und die Tiefe der einzelnen Rillen und der Abstand von benachbarten Rillen in relativ einfacher Weise mit hoher Präzision eingestellt werden können, verglichen mit anderen Verfahren.
  • Oberflächenrauigkeit
  • Die Oberflächenrauigkeit Ra der Umfangsfläche 53 in Bereichen außerhalb der Rillen 54 ist nicht auf einen speziellen Wert beschränkt; es ist aber bevorzugt, dass die Oberflächenrauigkeit Ra auf 0,05–5 μm und insbesondere auf 0,07–2 μm eingestellt wird. Liegt die Oberflächenrauigkeit Ra unter der Untergrenze, so kann die flüssige Masse 7 nicht in ausreichendem Maße in Kontakt mit der Kühlwalze 5 gelangen, was zu der Situation führt, dass eine Bildung von großen Dellen nicht in wirksamer Weise unterdrückt werden kann. Wenn andererseits die Oberflächenrauigkeit Ra über der Obergrenze liegt, so ergibt sich eine ausgeprägte Streuung der Dicke des schmelzgesponnenen Bandes 8, was zu der Situation führt, dass sich eine hohe Streuung der Korngrößen und eine hohe Streuung der magnetischen Eigenschaften ergeben.
  • Material der Kühlwalze
  • Die Kühlwalze 5 ist aus einer Walzengrundlage 51 und einer Oberflächenschicht 52, die die Umfangsfläche 53 der Kühlwalze 5 darstellt, gebaut.
  • Die Oberflächenschicht 52 kann aus dem gleichen Material wie die Walzengrundlage 51 gebildet sein. Es ist jedoch bevorzugt, dass die Oberflächenschicht 52 aus einem Material gebildet wird, das im Vergleich zum Material der Walzengrundlage 51 eine geringere Wärmeleitfähigkeit aufweist.
  • Das Material für die Walzengrundlage 51 ist nicht auf ein spezielles Material beschränkt. Es ist jedoch bevorzugt, dass die Walzengrundlage 51 aus einem Metallmaterial mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit gebildet ist, wie Kupfer oder Kupferlegierungen, um es möglich zu machen, die in der Oberflächenschicht 52 erzeugte Wärme so rasch wie möglich abzuführen.
  • Die Wärmeleitfähigkeit des Materials der Oberflächenschicht 52 bei Raumtemperatur oder um diese Temperatur herum ist nicht auf einen speziellen Wert beschränkt. Es ist jedoch bevorzugt, dass die Wärmeleitfähigkeit 80 W·m–1·K–1 oder weniger beträgt. Insbesondere liegt die Wärmeleitfähigkeit im Bereich von 3–60 W·m–1·K–1 und insbesondere im Bereich von 5–40 W·m–1·K–1.
  • Dadurch, dass die Kühlwalze 5 aus der Oberflächenschicht 52 und der Walzengrundlage 51, die jeweils die vorstehend angegebene Wärmeleitfähigkeit aufweisen, gebaut ist, wird es möglich, die geschmolzene Legierung 6 mit einer geeigneten Abkühlgeschwindigkeit abzuschrecken. Ferner wird der Unterschied zwischen den Abkühlgeschwindigkeiten in der Nähe der Walzenkontaktoberfläche 81 und der Nähe der freien Oberfläche 82 gering. Infolgedessen ist es möglich, ein schmelzgesponnenes Band 8 mit einer geringeren Streuung der Kristallkorngrößen an seinen verschiedenen Bereichen und mit hervorragenden magnetischen Eigenschaften zu erhalten.
  • Zu Beispielen für Materialien mit einer derartigen Wärmeleitfähigkeit gehören Metallmaterialien, wie Zr, Sb, Ti, Ta, Pd, Pt und Legierungen derartiger Metalle, Metalloxide dieser Metalle und keramische Materialien. Zu Beispielen für keramische Materialien gehören keramische Oxidmaterialien, wie Al2O3, SiO2, TiO2, Ti2O3, ZrO2 Y2O3, Bariumtitanat und Strontiumtitanat und dergl.; keramische Nitridmaterialien, wie AIN, Si3N4, TiN, BN, ZrN, HfN, VN, TaN, NbN, CrN, Cqr2N und dergl.; keramische Carbidmaterialien, wie Graphit, SiC, ZrC, Al4C3, CaC2, WC, TiC, HfC, VC, TaC, NbC und dergl.; und Gemische aus zwei oder mehr dieser keramischen Materialien. Darunter werden keramische Materialien, keramische Nitridmaterialien und diese enthaltenden Materialien besonders bevorzugt.
  • Im Vergleich zu herkömmlichen Materialien, die für die Umfangsfläche der Kühlwalze verwendet werden (d. h. Cu, Cr oder dergl.), weisen diese keramischen Materialien eine hohe Härte und eine hervorragende Dauerhaftigkeit auf (Antiabriebeigenschaften). Daher kann auch bei wiederholter Verwendung der Kühlwalze 5 die Gestalt der Umfangsfläche 53 aufrechterhalten werden, so dass die Wirkung der Gasausstoßeinrichtung kaum beeinträchtigt wird.
  • Ferner weisen normalerweise die Materialien, die für die vorstehend beschriebene Kühlwalze 5 verwendet werden können, einen hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten auf. Daher ist es bevorzugt, dass der Wärmeausdehnungskoeffizient des Materials der Oberflächenschicht 52 nahe an dem Wert des Materials der Walzengrundlage 51 liegt. Beispielsweise beträgt der Wärmeausdehnungskoeffizient (Koeffizient der linearen Ausdehnung α) bei Raumtemperatur oder um diese Temperatur herum vorzugsweise 3,5–18[x10–6K–1] und insbesondere 6–12[x10–6K–1]. Wenn der Wärmeausdehnungskoeffizient des Materials der Oberflächenschicht 52 bei Raumtemperatur oder um diese Temperatur herum in diesem Bereich liegt, ist es möglich, eine zuverlässige Bindung zwischen der Walzengrundlage 51 und der Oberflächenschicht 52 aufrechtzuerhalten, so dass eine Ablösung der Oberflächenschicht 52 in wirksamer Weise verhindert werden kann.
  • Neben der vorstehend beschriebenen Einzelschichtstruktur kann die Oberflächenschicht 52 auch aus einem Laminat mit einer Mehrzahl von Schichten unterschiedlicher Zusammensetzungen gebildet werden. Beispielsweise kann eine derartige Oberflächenschicht 52 aus zwei oder mehr Schichten gebildet werden, die eine Schicht aus dem metallischen Material und eine Schicht aus dem keramischen Material gemäß den vorstehenden Ausführungen umfassen. Zu einem Beispiel für eine derartige zweischichtige Laminatstruktur der Oberflächenschicht 52 gehört ein Laminat, das aus einer unteren Schicht des metallischen Materials an der Seite der Walzengrundlage 51 und einer oberen Schicht aus dem keramischen Material zusammengesetzt ist. In diesem Fall ist es bevorzugt, dass diese benachbarten Schichten aneinander haften. Zu diesem Zweck können diese benachbarten Schichten als Bestandteil das gleiche Element enthalten.
  • Ferner ist es dann, wenn die Oberflächenschicht 52 in einer derartigen Laminatstruktur mit einem Gehalt an einer Mehrzahl von Schichten ausgebildet ist, bevorzugt, dass zumindest die äußerste Schicht aus einem Material gebildet ist, das eine Wärmeleitfähigkeit innerhalb des vorstehend beschriebenen Bereiches aufweist.
  • Ferner ist es in dem Fall, bei dem die Oberflächenschicht 52 in der vorstehend beschriebenen Einzelschichtstruktur ausgebildet ist, nicht erforderlich, dass die Zusammensetzung des Materials der Oberflächenschicht in Dickenrichtung gleichmäßig verteilt ist. Beispielsweise kann sich der Gehalt an den Bestandteilen in Dickenrichtung allmählich verändern (d. h. es werden Gradientenmaterialien verwendet).
  • Die durchschnittliche Dicke der Oberflächenschicht 52 (im Fall der Laminatstruktur deren Gesamtdicke) ist nicht auf einen speziellen Wert beschränkt. Es ist jedoch bevorzugt, dass die durchschnitt liche Dicke im Bereich von 0,5–50 μm und insbesondere von 1–20 μm liegt.
  • Liegt die durchschnittliche Dicke der Oberflächenschicht 52 unter der vorstehend genannten Untergrenze, besteht die Möglichkeit, dass die folgenden Probleme auftreten. In Abhängigkeit von dem für die Oberflächenschicht 52 zu verwendendem Material kann der Fall eintreten, dass die Abkühlfähigkeit zu hoch wird. Wenn ein derartiges Material für die Oberflächenschicht 52 verwendet wird, ergibt sich eine zu hohe Abkühlgeschwindigkeit in der Nähe der Walzenkontaktoberfläche 81 des schmelzgesponnenen Bandes 8, selbst wenn dieses eine erhebliche Dicke aufweist, so dass sich die Situation ergibt, dass in diesem Bereich eine amorphe Struktur entsteht. Wenn andererseits in der Nähe der freien Oberfläche 82 des gesponnenen Bandes 8 die Abkühlgeschwindigkeit relativ nieder ist, ergibt sich mit zunehmender Dicke des schmelzgesponnenen Bandes 8 eine geringe Abkühlgeschwindigkeit, so dass es leicht zu einer groben Kristallkorngröße kommen kann. Dies führt leicht zu einer groben Beschaffenheit der Korngröße in der Nähe der freien Oberfläche 82 des erhaltenen schmelzgesponnenen Bandes 8 und leicht zur Bildung einer amorphen Struktur in der Nähe der Walzenkontaktoberfläche 81 des schmelzgesponnenen Bandes 8. Selbst wenn diesbezüglich die Dicke des schmelzgesponnenen Bandes 8 beispielsweise durch Erhöhung der Umfangsgeschwindigkeit der Kühlwalze 5 klein gehalten wird, um die Kristallkorngröße in der Nähe der freien Oberfläche 82 des schmelzgesponnenen Bandes 8 zu verringern, führt dies zu der Situation, dass das schmelzgesponnene Band 8 eine willkürlichere amorphe Struktur in der Nähe der Walzenkontaktoberfläche 81 des erhaltenen schmelzgesponnenen Bandes 8 aufweist. In einem derartigen schmelzgesponnenen Band 8 kann es der Fall sein, dass keine ausreichenden magnetischen Eigenschaften erhalten werden, selbst wenn es nach der Herstellung einer Wärmebehandlung unterzogen wird.
  • Wenn ferner die durchschnittliche Dicke der Oberflächenschicht 52 die vorgenannte Obergrenze übersteigt, ergibt sich eine langsame Abkühlgeschwindigkeit, wodurch eine grobe Kristallkorngröße entsteht, was zu schlechten magnetischen Eigenschaften führt.
  • Wenn die Oberflächenschicht 52 auf der äußeren Umfangsfläche der Walzengrundlage 51 vorgesehen ist (d. h. der Fall, bei dem die Oberflächenschicht 52 nicht einstückig mit der Walzengrundlage 51 ausgebildet ist), können die Rillen 54 direkt in der Oberflächenschicht 52 mittels des vorstehend beschriebenen Verfahrens gebildet werden, oder sie können unter Anwendung einer anderen Möglichkeit gebildet werden. Speziell können, wie in 4 dargestellt ist, nach der Bildung der Oberflächenschicht 52 die Rillen 54 in der Oberflächenschicht 52 mittels des vorstehend beschriebenen Verfahrens gebildet werden. Alternativ ist es auch möglich, wie in 5 dargestellt ist, Rillen 54 auf der äußeren Umfangsfläche der Walzengrundlage 51 mittels des vorstehend beschriebenen Verfahrens auszubilden und anschließend darauf eine Oberflächenschicht 52 zu bilden. Beim letztgenannten Weg wird die Dicke der Oberflächenschicht 52 im Vergleich zur Tiefe der einzelnen Rillen 54, die in der Walzengrundlage 51 ausgebildet sind, gering gehalten. Dadurch können die Rillen 54 als Gasausstoßeinrichtung in der Umfangsfläche 53 ohne Durchführung irgendwelcher maschineller Bearbeitungen der Oberfläche der Oberflächenschicht 52 gebildet werden. Da bei dieser Möglichkeit keine maschinelle Bearbeitung der Oberfläche der Oberflächenschicht 52 vorgenommen wird, kann die Oberflächenrauigkeit Ra der Umfangsfläche 53 erheblich kleiner gehalten werden, ohne dass ein Poliervorgang, der normalerweise in der letzten Stufe durchgeführt wird, vorgenommen wird.
  • Diesbezüglich ist darauf hinzuweisen, dass aufgrund der Tatsache, dass 3 eine Darstellung zur Erläuterung der Struktur des Querschnitts der Abkühlwalze in der Nähe der Umfangsfläche ist, eine Grenzfläche zwischen der Walzengrundlage und der Oberflächenschicht aus der Zeichnung weggelassen ist (gleiches gilt für die 7, 9, 11, 13 und 14).
  • Das Verfahren zur Bildung der Oberflächenschicht 52 unterliegt keinen speziellen Beschränkungen. Es ist jedoch bevorzugt, ein chemisches Dampfabscheidungsverfahren (CVD) anzuwenden, z. B. ein Wärme-CVD, Plasma CVD, Laser-CVD und dergl., oder ein physikalisches Dampfabscheidungsverfahren (PVD), z. B. eine Dampfabscheidung, ein Sprühverfahren und eine Ionenplattierung und dergl. Gemäß diesen Verfahren ist es möglich, in relativ einfacher Weise eine Oberflächenschicht mit gleichmäßiger Dicke zu erhalten, so dass es nicht erforderlich ist, auf der Oberfläche nach Bildung der Oberflächenschicht 52 eine maschinelle Bearbeitung vorzunehmen. Ferner kann die Oberflächenschicht 52 durch ein anderes Verfahren gebildet werden, z. B. durch Elektroplattieren, Tauchplattieren, stromloses Plattieren und Aufsprühen von Metallen und dergl. Unter diesen Verfahren wird das Aufsprühen von Metallen besonders bevorzugt. Der Grund hierfür liegt darin, dass dann, wenn die Oberflächenschicht 52 durch dieses Verfahren gebildet wird, die Oberflächenschicht 52 fest mit der Walzengrundlage 51 verbunden werden kann.
  • Ferner kann vor der Bildung der Oberflächenschicht 52 auf der äußeren Umfangsfläche der Walzengrundlage 51 eine Vorbehandlung der äußeren Oberfläche der Walzengrundlage 51 vorgenommen werden. Zu Beispielen für eine derartige Vorbehandlung gehören eine Waschbehandlung, z. B. eine alkalische Waschbehandlung, eine Oxid-Waschbehandlung und eine Waschbehandlung unter Verwendung eines organischen Lösungsmittels und dergl., sowie eine Grundierbehandlung, wie Sandstrahlen, Ätzen und Bildung einer Plattierungsschicht und dergl. Auf diese Weise wird die Oberflächenschicht 52 nach ihrer Bildung fester mit der Walzengrundschicht 51 verbunden. Ferner wird es bei Durchführung der Grundierbehandlung gemäß den vorstehenden Ausführungen möglich, eine gleichmäßige und genaue Oberflächenschicht 52 zu bilden, so dass die erhaltene Kühlwalze 5 eine geringere Streuung ihrer Wärmeleitfähigkeit in ihren verschiedenen Bereichen aufweist.
  • Legierungszusammensetzung des magnetischen Materials
  • Damit das bandförmige magnetische Material und das Magnetpulver hervorragende magnetische Eigenschaften aufweisen, ist es bevorzugt, dass sie aus Legierungen mit einem Gehalt an R gebildet sind (dabei bedeutet R mindestens ein Seltenerdelement mit einem Gehalt an Y). Unter diesen Legierungen werden Legierungen mit einem Gehalt an R (dabei bedeutet R mindestens ein Seltenerdelement mit einem Gehalt an Y), TM (dabei bedeutet TM mindestens ein Übergangsmetall) und B (Bor) besonders bevorzugt. Dabei wird die Verwendung einer der folgenden Legierungen bevorzugt.
    • (1) Eine Legierung, die aus einem Seltenerdelement mit einem vorwiegenden Gehalt an Sm und einem Übergangsmetall mit einem vorwiegenden Gehalt an Co als Grundkomponenten zusammengesetzt ist (nachstehend als "Legierungen auf Sm-Co-Basis" bezeichnet).
    • (2) Eine Legierung, die aus R (dabei bedeutet R mindestens ein Seltenerdelement mit einem Gehalt an Y), einem Übergangsmetall mit einem vorwiegenden Gehalt an Fe (TM) und B als Grundkomponenten zusammengesetzt ist (nachstehend als "Legierungen auf R-TM-B-Basis" bezeichnet).
    • (3) Eine Legierung, die aus einem Seltenerdelement mit einem vorwiegenden Gehalt an Sm, einem Übergangsmetall mit einem vorwiegenden Gehalt an Fe und einem interstitiellen Element mit einem vorwiegenden Gehalt an N als Grundkomponenten zusammengesetzt ist (nachstehend als "Legierungen auf Sm-Fe-N-Basis" bezeichnet).
    • (4) Eine Legierung, die aus R (dabei bedeutet R mindestens ein Seltenerdelement mit einem Gehalt an Y) und einem Übergangsmetall, wie Fe, als Grundkomponenten zusammengesetzt ist und eine Nanoverbundstruktur aufweist, bei der eine weiche magnetische Phase und eine harte magnetische Phase in Nachbarstellung zueinander existieren (einschließlich der Situation, bei der sie über eine intergranuläre Grenzphase verbunden sind).
    • (5) Eine Gemisch aus zwei oder mehr der vorerwähnten Legierungszusammensetzungen (1) bis (4). In diesem Fall werden die Vorteile der zu vermischenden Legierungszusammensetzungen erreicht, so dass sich auf einfache Weise noch hochwertigere magnetische Eigenschaften erzielen lassen.
  • Zu typischen Beispielen für Legierungen auf Sm-Co-Basis gehören SmCo5 und Sm2TM17 (dabei bedeutet TM ein Übergangsmetall).
  • Zu typischen Beispielen für Legierungen auf R-Fe-B-Basis gehören 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 denen ein Teil des Fe durch ein anderes Übergangsmetall, wie Co oder Ni oder dergl., ersetzt ist.
  • Zu typischen Beispielen für Legierungen auf Sm-Fe-N-Basis gehören Sm2Fe17N3, das durch Nitrieren einer Sm2Fe17-Legierung gebildet wird, und Legierungen auf Sm-Zr-Fe-Co-N-Basis mit einer TbCu7-Phase. Im Fall der Legierungen auf Sm-Fe-N-Basis wird normalerweise N in Form von interstitiellen Atomen eingeführt, indem man das schmelzgesponnene Band einer geeigneten Wärmebehandlung unterzieht, um das schmelzgesponnene Band nach dessen Herstellung zu nitrieren.
  • Zu Beispielen für die vorerwähnten Seltenerdelemente gehören Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu und Mischmetall. Eines oder mehrere dieser Seltenerdmetalle können enthalten sein. Zu weiteren Beispielen für Übergangsmetalle gehören Fe, Co, Ni und dergl. Eines oder mehrere dieser Metalle können enthalten sein.
  • Um ferner die magnetischen Eigenschaften, wie die Koerzitivkraft und das maximale Energieprodukt und dergl., zu verstärken oder um die Wärmebeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit zu verbessern, können die magnetischen Materialien je nach Bedarf Al, Cu, Ga, Si, Ti, V, Ta, Zr, Nb, Mo, Hf, Ag, Zn, P, Ge, Cr und W enthalten.
  • In dieser Verbundstruktur (Nanoverbundstruktur) liegen eine weiche magnetische Phase 10 und eine harte magnetische Phase 11 in einem Muster (Modell) vor, wie beispielsweise in den 6, 7 oder 8 dargestellt ist, wobei die Dicke der jeweiligen Phasen und Korngrößen in der Größenordnung von Nanometern liegen. Ferner sind die weiche magnetische Phase 10 und die harte magnetische Phase 11 nebeneinander angeordnet (dies umfasst auch den Fall, bei denen diese Phasen über eine intergranuläre Grenzphase benachbart sind), was es ermöglicht, zwischen den Phasen eine magnetische Austauschwechselwirkung vorzunehmen.
  • Die Magnetisierung der weichen magnetischen Phase ändert durch Einwirkung eines äußeren Magnetfelds leicht ihre Orientierung. Wenn daher die weiche magnetische Phase zusammen mit der harten magnetischen Phase vorliegt, zeigt die Magnetisierungskurve des gesamten Systems im zweiten Quadranten des B-H-Diagramms (J-H-Diagramm) eine abgestufte "Serpentinenkurve". Wenn jedoch die weiche magnetische Phase eine ausreichend geringe Größe von weniger als einigen 10 nm aufweist, wird die Magnetisierung der weichen magnetischen Phase ausreichend und stark durch die Kupplung mit der Magnetisierung der umgebenden harten magnetischen Phase in Schranken gehalten, so dass das gesamte System als hartes magnetische Material wirkt.
  • Ein Magnet mit einer derartigen Verbundstruktur (Nanoverbundstruktur) weist hauptsächlich die folgenden fünf Merkmale auf.
    • (1) Im zweiten Quadranten des B-H-Diagramms (J-H-Diagramm) springt die Magnetisierung in umgekehrter Richtung zurück (diesbezüglich wird ein derartiger Magnet als "Sprungmagnet" bezeichnet).
    • (2) Er weist eine zufriedenstellende Magnetisierbarkeit auf und kann mit einem relativ geringen Magnetfeld magnetisiert werden.
    • (3) Die Temperaturabhängigkeit der magnetischen Eigenschaften ist im Vergleich zu dem Fall, bei dem das System nur aus einer harten magnetischen Phase besteht, gering.
    • (4) Die Veränderungen der magnetischen Eigenschaften im Laufe der Zeit sind gering.
    • (5) Eine Beeinträchtigung der magnetischen Eigenschaften ist auch dann, wenn der Magnet fein gemahlen ist, nicht festzustellen.
  • Wie vorstehend ausgeführt, weisen aus der Verbundstruktur zusammengesetzte Magneten hervorragende magnetische Eigenschaften auf. Daher ist es bevorzugt, dass die Magnetpulver eine derartige Verbundstruktur aufweisen.
  • Herstellung des bandförmigen magnetischen Materials
  • Nachstehend wird die Herstellung des bandförmigen magnetischen Materials (d. h. eines schmelzgesponnenen Bandes) unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Kühlwalze 5 beschrieben.
  • Das bandförmige magnetische Material wird hergestellt, indem man für eine Kollision einer geschmolzenen Legierung des magnetischen Materials mit der Umfangsfläche der Kühlwalze sorgt, um die Legierung abzukühlen und sie zu verfestigen. Nachstehend wird ein Beispiel hierfür beschrieben.
  • Wie in 1 dargestellt, ist die Schmelzspinnvorrichtung 1 mit einem zylindrischen Körper 2, der zur Aufbewahrung des magnetischen Materials befähigt ist, und einer Kühlwalze 5, die sich in Richtung des Pfeils A in der Figur relativ zum zylindrischen Körper 2 dreht, versehen. Eine Düse (Öffnung) 3, die die geschmolzene Legierung 6 aus dem magnetischen Material (Legierung) einspritzt, ist am unteren Ende des zylindrischen Körpers 2 ausgebildet.
  • Ferner ist am äußeren Umfang des zylindrischen Körpers 2 eine Heizwendel 4 zum Erwärmen (Induktionsheizung) des magnetischen Materials im zylindrischen Körper 2 vorgesehen.
  • Eine derartige Schmelzspinnvorrichtung 1 wird in einer Kammer (nicht dargestellt) installiert und unter solchen Bedingungen betrieben, dass das Innere der Kammer mit einem Inertgas oder einem andersartigen Umgebungsgas gefüllt ist. Insbesondere ist es mit dem Ziel, eine Oxidation des schmelzgesponnenen Bandes 8 zu verhindern, bevorzugt, dass es sich beim Umgebungsgas um ein Inertgas handelt. Zu Beispielen für derartige Inertgase gehören Argongas, Heliumgas, Stickstoffgas oder dergl.
  • Der Druck des Umgebungsgases ist nicht auf einen speziellen Wert beschränkt, jedoch wird ein Druck von 133-101 080 Pa (1–760 Torr) bevorzugt.
  • Ein vorgegebener Druck, der höher als der Innendruck der Kammer ist, wird an die Oberfläche der Flüssigkeit aus der geschmolzenen Legierung 6 im zylindrischen Körper 2 angelegt. Die geschmolzene Legierung 6 wird aus der Düse 3 injiziert, und zwar aufgrund der Druckdifferenz zwischen dem Druck des Umgebungsgases in der Kammer und der Summe aus dem Druck, der auf die Oberfläche der Flüssigkeit aus der geschmolzenen Legierung 6 im zylindrischen Körper 2 ausgeübt wird, und dem Druck, der im zylindrischen Körper 2 im Verhältnis zum Flüssigkeitsniveau ausgeübt wird.
  • Der Einspritzdruck der geschmolzenen Legierung (d. h. die Druckdifferenz zwischen dem Druck des Umgebungsgases in der Kammer und der Summe aus dem Druck, der auf die Oberfläche der Flüssigkeit der geschmolzenen Legierung 6 im zylindrischen Körper 2 ausgeübt wird, und dem Druck, der im zylindrischen Körper 2 im Verhältnis zum Flüssigkeitsniveau ausgeübt wird) ist nicht auf einen speziellen Wert beschränkt, beträgt aber vorzugsweise 10–100 kPa.
  • In der Schmelzspinnvorrichtung 1 wird ein magnetisches Material (Legierung) in den zylindrischen Körper 2 gebracht und durch Erwärmen mit der Wendel 4 geschmolzen. Anschließend wird die geschmolzene Legierung 6 aus der Düse 3 ausgetragen. Sodann kollidiert, wie in 1 dargestellt ist, die geschmolzene Legierung 6 mit der Umfangsfläche 53 der Kühlwalze 5. Nach Bildung der flüssigen Masse 7 wird die geschmolzene Legierung 6 zur Verfestigung rasch abgekühlt, wobei sie entlang der Umfangsfläche 53 der rotierenden Kühlwalze 5 gezogen wird, wodurch das schmelzgesponnene Band 8 in kontinuierlicher oder intermittierender Weise gebildet wird. Unter dieser Situation wird Gas, das zwischen die flüssige Masse 7 und die Umfangsfläche 53 gelangt ist, durch die Rillen 54 (Gasausstoßeinrichtung) nach außen ausgestoßen oder ausgetragen. Die Walzenkontaktoberfläche 81 des auf diese Weise gebildeten schmelzgesponnenen Bandes 8 wird bald von der Umfangsfläche 53 abgelöst und das schmelzgesponnene Band 8 läuft in Pfeilrichtung B von 1.
  • Da auf diese Weise eine Gasausstoßeinrichtung vorgesehen ist, kann die flüssige Masse 7 in zuverlässiger Weise in Kontakt mit der Umfangsfläche 53 kommen, um die Bildung von großen Dellen zu verhindern. Ferner wird auch eine ungleichmäßige Abkühlung der flüssigen Masse 7 verhindert. Infolgedessen ist es möglich, ein schmelzgesponnenes Band 8 mit hochwertigen magnetischen Eigenschaften zu erhalten.
  • Diesbezüglich ist darauf hinzuweisen, dass es bei der Herstellung eines derartigen schmelzgesponnenen Bandes 8 nicht immer erforderlich ist, die Düse 3 unmittelbar oberhalb der Rotationsachse 50 der Kühlwalze 5 anzubringen.
  • Der optimale Bereich für die Umfangsgeschwindigkeit der Kühlwalze 5 hängt von der Zusammensetzung der geschmolzenen Legierung, dem Strukturmaterial (Zusammensetzung) der Oberflächenschicht 52 und dem Oberflächenzustand der Umfangsfläche 53 (insbesondere von der Benetzbarkeit der Oberflächenschicht 52 mit der geschmolzenen Legierung 6) und dergl. ab. Zur Verstärkung der magnetischen Eigenschaften ist jedoch im Normalfall eine Umfangsgeschwindigkeit im Bereich von 5 bis 60 m/s und insbesondere von 10 bis 40 m/s bevorzugt. Wenn die Umfangsgeschwindigkeit der Kühlwalze 5 unter der vorstehenden Untergrenze liegt, so nimmt die Abkühlgeschwindigkeit der geschmolzenen Legierung 6 ab. Dies führt tendenziell zu einer Zunahme der Kristallkorngröße, was wiederum dazu führt, dass die magnetischen Eigenschaften verringert werden. Wenn andererseits die Umfangsgeschwindigkeit der Kühlwalze 5 die vorstehende Obergrenze übersteigt, ergibt sich eine zu hohe Abkühlgeschwindigkeit, wodurch die amorphe Struktur vorherrschend wird. In diesem Fall lassen sich die magnetischen Eigenschaften nicht in ausreichendem Maße verbessern, selbst wenn in einem späteren Stadium eine nachstehend beschriebene Wärmebehandlung vorgenommen wird.
  • Es ist bevorzugt, dass das auf diese Weise erhaltene schmelzgesponnene Band 8 eine gleichmäßige Breite w und Dicke t aufweist. Dabei soll die durchschnittliche Dicke t des schmelzgesponnenen Bandes 8 vorzugsweise im Bereich von 8–50 μm und insbesondere im Bereich von 10–40 μm liegen. Liegt die durchschnittliche Dicke t unter der Untergrenze, so wird die amorphe Struktur dominant, so dass die Situation entsteht, dass sich die magnetischen Eigenschaften nicht in ausreichendem Maße verbessern lassen, selbst wenn in einem späteren Stadium eine Wärmebehandlung durchgeführt wird. Ferner sinkt auch die Produktivität pro Zeiteinheit. Wenn andererseits die durchschnittliche Dicke t die vorstehende Obergrenze übersteigt, so besteht eine Tendenz zur Ausbildung einer groben Kristallkorngröße auf der Seite der Walzenkontaktoberfläche 81 des schmelzgesponnenen Bandes 8, so dass die Situation entsteht, dass die magnetischen Eigenschaften abnehmen.
  • Ferner kann das erhaltene schmelzgesponnene Band 8 mindestens einer Wärmebehandlung unterworfen werden, um beispielsweise eine Beschleunigung der Rekristallisation der amorphen Struktur und eine Homogenisierung der Struktur zu erreichen. Die Bedingungen dieser Wärmebehandlung können beispielsweise in einer Wärmebehandlung im Bereich von 400 bis 900 °C für eine Zeitspanne von 0,5 bis 300 min bestehen.
  • Außerdem ist es zur Verhinderung von Oxidation bevorzugt, dass diese Wärmebehandlung in einem Vakuum oder unter vermindertem Druck (beispielsweise im Bereich von 133 × 10–1 Pa bis 133 × 10–6 Pa (1 × 10–1 bis 1 × 10–6 Torr)) oder in einer nicht oxidierenden Atmosphäre eines Inertgases, wie Stickstoffgas, Argongas, Heliumgas oder dergl., durchgeführt wird.
  • Das auf die vorstehende Weise erhaltene schmelzgesponnene Band (bandförmiges magnetisches Material) 8 weist eine mikrokristalline Struktur oder eine Struktur auf, in der Mikrokristalle in einer amorphen Struktur eingeschlossen sind, und es besitzt hervorragende magnetische Eigenschaften.
  • Vorstehend erfolgte die Beschreibung unter Bezugnahme auf das Einzelwalzenverfahren. Es ist jedoch selbstverständlich möglich, ein Doppelwalzenverfahren heranzuziehen. Gemäß diesen Abschreckverfahren kann die metallische Struktur (d. h. Kristallkornstruktur) zu einer Mikrostruktur ausgebildet werden, so dass diese Verfahren in besonderer Weise zur Verbesserung von magnetischen Eigenschaften von Verbundmagneten, insbesondere der Koerzitivkraft, wirksam sind.
  • Herstellung von Magnetpulver
  • Das Magnetpulver wird erhalten, indem man das schmelzgesponnene Band 8, das auf die vorstehend beschriebene Weise hergestellt worden ist, mahlt.
  • Das Mahlverfahren des schmelzgesponnenen Bandes unterliegt keinen speziellen Beschränkungen. Verschiedene Arten von Mahl- oder Zerkleinerungsvorrichtungen, wie Kugelmühlen, Vibrationsmühlen, Strahlmühlen und Stiftmühlen, können verwendet werden. Dabei kann zur Verhinderung von Oxidation das Mahlverfahren unter Vakuum oder unter einem vermindertem Druck (beispielsweise unter einem vermindertem Druck von 133 × 10–1 Pa bis 133 × 10–6 Pa (1 × 10–1 bis 1 × 10–6 Torr)) oder in einer nicht-oxidierenden Atmosphäre eines Inertgases, wie Stickstoff, Argon, Helium oder dergl., durchgeführt werden.
  • Die durchschnittliche Teilchengröße (Durchmesser) des magnetischen Pulvers unterliegt keinen speziellen Beschränkungen. Jedoch ist es für den Fall, dass das magnetische Pulver zur Herstellung von Verbundmagneten (Seltenerd-Verbundmagneten) gemäß den nachstehenden Ausführungen verwendet wird, zur Verhinderung der Oxidation des magnetischen Pulvers und der Beeinträchtigung der magnetischen Eigenschaften während des Mahlverfahrens bevorzugt, dass die durchschnittliche Teilchengröße im Bereich von 1 bis 300 μm und vorzugsweise im Bereich von 5 bis 150 μm liegt.
  • Um eine bessere Verformbarkeit des Verbundmagneten zu erzielen, ist es bevorzugt, einen bestimmten Streuungsgrad der Teilchengrößenverteilung des magnetischen Pulvers vorzusehen. Dadurch ist es möglich, den Hohlraumanteil (Porosität) des erhaltenen Verbundmagneten zu verringern. Infolgedessen ist es möglich, die Dichte und die mechanische Festigkeit des Verbundmagneten zu erhöhen, verglichen mit einem Verbundmagneten mit dem gleichen Anteil an Magnetpulver, was es ermöglicht, die magnetischen Eigenschaften weiter zu verbessern.
  • Das auf diese Weise erhaltene magnetische Pulver kann einer Wärmebehandlung mit dem Ziel unterworfen werden, beispielsweise den Einfluss einer Spannung, der durch das Mahlverfahren ausgeübt wird, zu beseitigen und die Kristallkorngröße zu steuern. Die Bedingungen der Wärmebehandlung bestehen beispielsweise in einer Erwärmung auf eine Temperatur im Bereich von 350 bis 850 °C für eine Zeitspanne von 0,5 bis 300 min.
  • Um eine Oxidation des magnetischen Pulvers zu verhindern, ist es bevorzugt, die Wärmebehandlung in einem Vakuum oder unter einem vermindertem Druck (beispielsweise im Bereich von 133 × 10–1 Pa bis 133 × 10–6 Pa (1 × 10–1 bis 1 × 10–6 Torr)) oder in einer nicht-oxidierenden Atmosphäre eines Inertgases, wie Stickstoffgas, Argongas und Heliumgas, durchzuführen.
  • Das auf diese Weise erhaltene magnetische Pulver lässt sich in zufriedenstellender Weise mit Bindemittelharzen binden (Benetzbarkeit mit Bindemittelharzen). Wenn daher ein Verbundmagnet unter Verwendung des vorstehend beschriebenen magnetischen Pulvers hergestellt wird, weist der Verbundmagnet eine hohe mechanische Festigkeit sowie eine hervorragende Beschaffenheit in Bezug auf Wärmestabilität (Wärmebeständigkeit) und Korrosionsbeständigkeit auf. Infolgedessen lässt sich der Schluss ziehen, dass sich das magnetische Pulver zur Herstellung des Verbundmagneten eignet und der hergestellte Verbundmagnet in hohem Maße zuverlässig ist.
  • In einem derartigen Magnetpulver, wie es vorstehend beschrieben worden ist, soll die durchschnittliche Kristallkorngröße des Magnetpulvers vorzugsweise 500 nm oder weniger, insbesondere 200 nm oder weniger und ganz besonders 10 bis 120 nm betragen. Wenn die durchschnittliche Kristallkorngröße 500 nm übersteigt, kommt es dazu, dass die magnetischen Eigenschaften, insbesondere die Koerzitivkraft und die Rechteckigkeit, sich nicht in ausreichendem Maße verbessern lassen.
  • Insbesondere wenn es sich beim magnetischen Material um eine Legierung mit der vorstehend unter (4) beschriebenen Verbundstruktur handelt, soll die durchschnittliche Kristallkorngröße vorzugsweise 1–100 nm und insbesondere 5–50 nm betragen. Wenn die durchschnittliche Kristallkorngröße in diesem Bereich liegt, erfolgt eine wirksamere magnetische Austauschwechselwirkung zwischen der weichen magnetischen Phase 10 und der harten magnetischen Phase 11, so dass sich deutlich verbesserte magnetische Eigenschaften erkennen lassen.
  • Verbundmagnet und Herstellung desselben
  • Die nachstehende Beschreibung bezieht sich auf den erfindungsgemäßen Verbundmagneten.
  • Der erfindungsgemäße Verbundmagnet wird hergestellt, indem man das vorstehend beschriebene magnetische Pulver unter Verwendung eines Bindemittelharzes (Bindemittel) bindet.
  • Als Bindemittelharz können entweder ein thermoplastisches Harz oder ein hitzehärtendes Harz verwendet werden.
  • Zu Beispielen für das thermoplastische Harz gehören Polyamid (Beispiele: Nylon 6, Nylon 46, Nylon 66, Nylon 610, Nylon 612, Nylon 11, Nylon 12, Nylon 6-12, Nylon 6-66); thermoplastisches Polyimid; flüssigkristalline Polymere, wie aromatische Polyester; Polyphenylenoxid; Polyphenylensulfid; Polyolefine, wie Polyethylen, Polypropylen und Ethylen-Vinylacetat-Copolymere; modifizierte Polyolefine; Polycarbonate; Polymethylmethacrylate; Polyester, wie Polyethylenterephthalat und Polybutylenterephthalat; Polyether; Polyetheretherketone; Polyetherimide; Polyacetale; und Copolymere, Mischkörper und Polymerlegierungen mit mindestens einem dieser Materialien als Hauptbestandteil. Dabei können Gemische aus zwei oder mehr Arten dieser Materialien verwendet werden.
  • Unter diesen Harzen wird ein Harz mit einem Gehalt an einem Polyamid als Hauptbestandteil besonders bevorzugt, und zwar im Hinblick auf die besonders hervorragende Verformbarkeit und hohe mechanische Festigkeit. Ferner wird auch ein Harz mit einem Gehalt an einem flüssigkristallinen Polymeren und/oder an Polyphenylensulfid als Hauptbestandteil bevorzugt, und zwar im Hinblick auf eine Erhöhung der Wärmebeständigkeit. Ferner weisen diese thermoplastischen Harze eine hervorragende Verknetbarkeit mit dem magnetischen Pulver auf.
  • Diese thermoplastischen Harze führen zu dem Vorteil, dass breite Wahlmöglichkeiten bestehen. Beispielsweise ist es möglich, ein thermoplastisches Harz mit guter Verformbarkeit bereitzustellen oder ein thermoplastisches Harz mit guter Wärmebeständigkeit und mechanischer Festigkeit bereitzustellen, indem man in geeigneter Weise die Harzarten, die Copolymerisation oder dergl. auswählt.
  • Andererseits gehören zu Beispielen für die hitzehärtenden Harze verschiedene Arten von Epoxyharzen vom Bisphenoltyp, Novolaktyp und Harze auf Naphthalinbasis, Phenolharze, Harnstoffharze, Melaminharze, Polyesterharze (oder ungesättigte Polyesterharze), Polyimidharze, Siliconharze, Polyurethanharze und dergl. Dabei können Gemische aus zwei oder mehr Arten dieser Materialien verwendet werden.
  • Unter diesen Harzen werden Epoxyharze, Phenolharze, Polyimidharze und Siliconharze im Hinblick auf ihre spezielle Eignung in Bezug auf Verformbarkeit, hohe mechanische Festigkeit und hohe Wärmebeständigkeit bevorzugt. Unter diesen Harzen sind die Epoxyharze besonders bevorzugt. Diese hitzehärtenden Harze weisen ferner eine hervorragende Verknetbarkeit mit dem Magnetpulver und eine hervorragende homogene Beschaffenheit (Gleichmäßigkeit) beim Knetvorgang auf.
  • Das zu verwendende ungehärtete hitzehärtende Harz kann entweder in einem flüssigen Zustand oder in einem festen (pulverförmigen) Zustand bei Raumtemperatur vorliegen.
  • Der erfindungsgemäße Verbundmagnet gemäß den vorstehenden Ausführungen kann beispielsweise gemäß den nachstehenden Ausführungen hergestellt werden. Zunächst werden das Magnetpulver, ein Bindemittelharz und ein Additiv (Antioxidationsmittel, Gleitmittel oder dergl.) je nach Bedarf vermischt und verknetet (z. B. durch Warmkneten), um einen gebundenen Magnetverbundstoff (Masse) zu bilden. Der auf diese Weise erhaltene Magnet-Verbundstoff wird in einem Raum, der frei von Magnetfeldern ist, zur angestrebten Magnetform geformt, und zwar durch ein Formgebungsverfahren, wie die Verdichtungsformgebung (Pressformgebung), Extrusionsformgebung oder Spritzformgebung. Wenn es sich beim Bindemittelharz um ein Harz vom hitzehärtenden Typ handelt, wird der erhaltene rohe Pressformkörper nach der Formgebung durch Erwärmen oder ähnliche Maßnahmen gehärtet.
  • Bei diesen drei Typen von Formgebungsverfahren weisen die Extrusionsformgebung und die Spritzformgebung (insbesondere die Spritzformgebung) Vorteile insofern auf, als beispielsweise eine breite Auswahl der Formen und eine hohe Produktivität gegeben sind. Jedoch ist es bei diesen Formgebungsverfahren erforderlich, eine ausreichend hohe Fluidität der Masse in der Formgebungsmaschine zu gewährleisten, um eine zufriedenstellende Verformbarkeit zu erzielen. Daher ist es bei diesen Verfahren nicht möglich, den Anteil des magnetischen Pulvers zu erhöhen, d. h. es ist nicht möglich, Verbundmagneten mit hoher Dichte, verglichen mit dem Fall des Verdichtungsformgebungsverfahrens, herzustellen. Erfindungsgemäß ist es jedoch möglich, eine hohe Magnetflussdichte zu erreichen, wie nachstehend ausgeführt wird, so dass sich hervorragende magnetische Eigenschaften erzielen lassen, und zwar auch dann, wenn kein Verbundmagnet von hoher Dichte hergestellt wird. Dieser Vorteil der vorliegenden Erfindung kann auch auf den Fall ausgedehnt werden, bei dem Verbundmagneten durch das Extrusionsformgebungsverfahren oder das Spritzgießverfahren hergestellt werden.
  • Der Anteil des magnetischen Pulvers im Verbundmagneten unterliegt keinen speziellen Beschränkungen und wird normalerweise unter Berücksichtigung der Art des zu verwendenden Formgebungsverfahrens und der Verträglichkeit zwischen Verformbarkeit und hochwertigen magnetischen Eigenschaften festgelegt. Beispielsweise ist es bevorzugt, dass der Anteil im Bereich von 75–99,5 Gew.-% und insbesondere im Bereich von 85–97,5 Gew.-% liegt.
  • Insbesondere soll im Fall eines Verbundmagneten, der durch das Verdichtungsformgebungsverfahren hergestellt wird, der Anteil des magnetischen Pulvers vorzugsweise im Bereich von 90–99,5 Gew.-% und insbesondere im Bereich von 93–98,5 Gew.-% liegen.
  • Ferner soll im Fall eines Verbundmagneten, der durch Extrusionsformgebung oder Spritzgießformgebung hergestellt wird, der Anteil des magnetischen Pulvers vorzugsweise im Bereich von 75–98 Gew.-% und insbesondere im Bereich von 85–97 Gew.-% liegen.
  • Die Dichte ρ des Verbundmagneten wird durch Faktoren, wie spezifisches Gewicht des im Verbundmagneten enthaltenen magnetischen Pulvers und Anteil des magnetischen Pulvers sowie Hohlraumanteil (Porosität) des Verbundmagneten und dergl., festgelegt. Die Dichte ρ ist nicht auf einen speziellen Wert beschränkt, liegt aber vorzugsweise im Bereich von 4,5–6,6 mg/m3 und insbesondere im Bereich von 5,5–6,4 mg/m3.
  • Da die remanente Magnetflussdichte und die Koerzitivkraft des magnetischen Pulvers hoch sind, ergibt der Verbundmagnet, der aus dem magnetischen Pulver gebildet worden ist, hervorragende magnetische Eigenschaften (insbesondere ein hohes maximales magnetisches Energieprodukt (BH)max), selbst wenn der Anteil des magnetischen Pulvers relativ gering ist. Diesbezüglich braucht nicht erwähnt zu werden, dass es möglich ist, auch dann hervorragende magnetische Eigenschaften zu erreichen, wenn der Anteil des magnetischen Pulvers hoch ist.
  • Die Gestalt, die Abmessungen und dergl. des hergestellten Verbundmagneten unterliegt keinen speziellen Beschränkungen. Beispielsweise sind bezüglich der Form sämtliche Formen, wie säulenartige Formen, prismenartige Formen, zylindrische Formen (ringförmige Formen), kreisförmige Formen, plattenartige Formen, Formen in der Art von gekrümmten Platten und dergl., akzeptabel. Was die Abmessungen betrifft, so sind alle Größen, ausgehend von großen Formen bis ultraminiaturisierten Formen, akzeptabel.
  • Ferner ist es bevorzugt, dass die Koerzitivkraft (HCJ) (Koerzitivkraft bei Raumtemperatur) des Verbundmagneten 320 bis 1200 kA/m und insbesondere 400 bis 800 kA/m beträgt. Wenn die Koerzitivkraft (HCJ) unter der Untergrenze liegt, kommt es zu einer erheblichen Demagnetisierung, wenn ein umgekehrtes magnetisches Feld angelegt wird, und es ergibt sich eine Beeinträchtigung der Wärmebeständigkeit bei hohen Temperaturen. Wenn andererseits die Koerzitivkraft (HCJ) die vorstehende Obergrenze übersteigt, wird die Magnetisierbarkeit beeinträchtigt. Daher lässt sich durch Einstellen der Koerzitivkraft (HCJ) auf den vorstehenden Bereich für den Fall, dass der Verbundmagnet einer multipolaren Magnetisierung unterworfen wird, eine zufriedenstellende Magnetisierung selbst dann erreichen, wenn ein ausreichend hohes Magnetisierungsfeld nicht gewährleistet werden kann. Ferner ist es auch möglich, eine ausreichende Magnetflussdichte zu erzielen, was es ermöglicht, Verbundmagneten von hoher Leistungsfähigkeit bereitzustellen.
  • Ferner ist es bevorzugt, dass das maximale magnetische Energieprodukt (BH)max des Verbundmagneten 40 kJ/m3 oder mehr und vorzugsweise 50 kJ/m3 oder mehr beträgt und insbesondere im Bereich von 70 bis 120 kJ/m3 liegt. Liegt das maximale magnetische Energieprodukt (BH)max unter 40 kJ/m3, ist es nicht möglich, ein ausreichendes Drehmoment bei Verwendung für Motoren in Abhängigkeit von deren Typen und Strukturen zu erreichen.
  • Wie vorstehend ausgeführt, ist es bei der erfindungsgemäßen Kühlwalze aufgrund der Tatsache, dass die Rillen 54, die als Gasausstoßeinrichtung wirken, an der Umfangsfläche 53 vorgesehen sind, möglich, das Gas, das in den Bereich zwischen der Umfangsfläche 53 und der flüssigen Masse 7 gelangt ist, auszustoßen. Somit wird das Wegschwimmen der flüssigen Masse 7 verhindert, so dass die flüssige Masse 7 in ausreichender und zuverlässiger Weise sich in Kontakt mit der Umfangsfläche 53 befindet. Infolgedessen ergibt sich eine geringe Streuung oder Variation der Abkühlgeschwindigkeiten, so dass alle erhaltenen schmelzgesponnenen Bänder 8 in stabiler Weise hohe magnetische Eigenschaften besitzen.
  • Daher können die Verbundmagneten, die aus den erhaltenen schmelzgesponnenen Bändern hergestellt worden sind, ebenfalls hochwertige magnetische Eigenschaften aufweisen. Ferner lassen sich hochwertige magnetische Eigenschaften ohne Realisierung einer hohen Dichte bei der Herstellung der Verbundmagneten erhalten. Dies bedeutet, dass die erhaltenen Verbundmagneten in Bezug auf Verformbarkeit, Maßhaltigkeit, mechanische Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Wärmebeständigkeit und dergl. verbessert sein können.
  • Nachstehend wird die zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlwalze 5 beschrieben. Diesbezüglich stellt 9 eine Vorderansicht dar, die in schematischer Weise die zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlwalze 5 zeigt. 10 ist eine Schnittansicht, die in schematischer Weise die Bauweise eines Bereiches in der Nähe der Umfangsfläche der in 9 dargestellten Kühlwalze 5 zeigt. Die nachstehenden Erläuterungen konzentrieren sich auf unterschiedliche Punkte zwischen der ersten und der zweiten Ausführungsform, während eine Erläuterung der gemeinsamen Punkte unterbleibt.
  • Wie in 9 gezeigt ist, sind die Rillen 54 in Bezug zur Rotationsachse 50 der Kühlwalze 5 spiralförmig ausgebildet. Die Rillen 54 mit derartigen Spiralenformen lassen sich relativ leicht auf der Gesamtheit der Umfangsfläche 53 ausbilden. Beispielsweise lassen sich derartige Rillen 54 bilden, indem man den äußeren Umfangsbereich der Kühlwalze 5 mit einem Schneidewerkzeug, z. B. einer Drehbank, einschneidet, wobei das Werkzeug mit konstanter Geschwindigkeit parallel zur Rotationsachse 50 der Kühlwalze 5 bewegt wird, wobei sich die Kühlwalze 5 mit konstanter Drehzahl dreht.
  • Diesbezüglich ist darauf hinzuweisen, dass die Anzahl der spiralförmigen Rillen 1 oder mehr betragen kann.
  • Ferner soll der Winkel θ (absoluter Wert), der von der Längsrichtung der Rille 54 und der Rotationsrichtung der Kühlwalze 5 eingeschlossen wird, vorzugsweise 30° oder weniger und insbesondere 20° oder weniger betragen. Wenn der Winkel einen Wert von 30° oder weniger aufweist, kann das Gas, das in den Bereich zwischen der Umfangsfläche 53 und der flüssigen Masse 7 gelangt ist, in wirksamer Weise ausgestoßen werden, ungeachtet der Umfangsgeschwindigkeit der Kühlwalze 5.
  • Ferner kann der Winkel θ so verändert werden, dass er den gleichen Wert oder unterschiedliche Werte aufweist, und zwar in Abhängigkeit von den Positionen an der Umfangsfläche 53. Wenn zwei oder mehr Rillen 54 gebildet werden, kann der Winkel θ ferner sich in jeder der Rillen 54 verändern.
  • In dieser Ausführungsform werden die Enden der einzelnen Rillen 54 zu Öffnungen 56 ausgebildet, die an gegenüberliegenden Randbereichen 55 der Umfangsfläche 53 in den Endflächen der Kühlwalze 5 geöffnet sind. Diese Anordnung ermöglicht es, das Gas auszutragen, das aus dem Bereich zwischen der Umfangsfläche 53 und der flüssigen Masse 7 zu den Seiten der Kühlwalze 5 durch die Öffnungen 56 ausgestoßen worden ist, so dass es möglich ist, in wirksamer Weise das ausgetragene Gas an einem erneuten Eintritt in den Bereich zwischen der Umfangsfläche 53 und der flüssigen Masse 7 zu hindern. Obgleich im vorstehenden Beispiel die Rille 54 die Öffnungen 56 an ihren gegenüberliegenden Enden aufweist, kann eine derartige Öffnung auch nur an einem ihrer Enden vorgesehen sein.
  • Nachstehend wird die dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlwalze 5 beschrieben. Diesbezüglich stellt 11 eine Vorderansicht dar, die in schematischer Weise die dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlwalze 5 zeigt. 12 ist eine Schnittansicht, die in schematischer Weise die Bauweise eines Bereiches in der Nähe der Umfangsfläche der in 11 dargestellten Kühlwalze 5 zeigt. Die nachstehenden Erläuterungen konzentrieren sich auf unterschiedliche Punkte zwischen der dritten Ausführungsform einerseits und der ersten und zweiten Ausführungsform andererseits konzentrieren, während eine Erläuterung der gemeinsamen Punkte unterbleibt.
  • Wie in 11 gezeigt ist, sind in der Umfangsfläche 53 mindestens zwei spiralförmige Rillen 54 ausgebildet, deren Spiralrichtungen sich voneinander so unterscheiden, dass sich die Rillen 54 an zahlreichen Stellen gegenseitig schneiden.
  • Bei dieser Ausführungsform nimmt das schmelzgesponnene Band 8 aufgrund der Bildung derartiger Rillen, die in entgegengesetzten Richtungen spiralförmig ausgerichtet sind, die seitlich von den rechtsseitigen Spiralen ausgeübte Kraft sowie die seitlich von den linksseitigen Spiralen ausgeübte Kraft auf, wobei sich diese Kräfte gegenseitig aufheben. Daher wird die Bewegung des schmelzgesponnenen Bandes 8 in 11 zur Seite unterdrückt, so dass die Vorschubrichtung des schmelzgesponnenen Bandes 8 stabil wird.
  • Ferner ist es bevorzugt, dass die Winkel (absoluter Wert), die jeweils zwischen den Längsrichtungen der Rillen 54 und der Rotationsrichtung der Kühlwalze 5 eingeschlossen werden (in 11 mit θ1 und θ2 bezeichnet), im gleichen Bereich liegen wie der Winkel θ, der vorstehend unter Bezug auf die zweite Ausführungsform beschrieben worden ist.
  • Nachstehend wird die vierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlwalze 5 beschrieben. Diesbezüglich stellt 13 eine Vorderansicht dar, die in schematischer Weise die vierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlwalze 5 zeigt. 14 ist eine Schnittansicht, die in schematischer Weise die Bauweise eines Bereiches in der Nähe der Umfangsfläche der in 13 dargestellten Kühlwalze 5 zeigt. Nachstehend wird in der gleichen Weise wie bei der ersten und dritten Ausführungsform die Kühlwalze 5 der vierten Ausführungsform beschrieben, wobei sich die Erläuterungen auf unterschiedliche Punkte zwischen der vierten Ausführungsform einerseits und der ersten, zweiten und dritten Ausführungsform andererseits konzentrieren, während eine Erläuterung der gemeinsamen Punkte unterbleibt.
  • Bei dieser vierten Ausführungsform unterscheiden sich die Gestalt oder Form der Rillen (Gasaus stoßeinrichtung) von der Ausgestaltung der ersten bis dritten Ausführungsform.
  • Diesbezüglich ist 13 eine Vorderansicht, die die in der vierten Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung von magnetischem Material verwendete Kühlwalze zeigt. 14 ist eine vergrößerte Querschnittansicht der in 13 dargestellten Kühlwalze.
  • Wie in 13 gezeigt ist, sind eine Mehrzahl von V-förmigen Rillen mit jeweils einem Maximum im Zentrum der axialen Richtung der Kühlwalze 5 vorgesehen, wobei zwei Rillen sich zu den Rändern 55 der Umfangsfläche 53 erstrecken.
  • Wenn die Kühlwalze 5 mit diesen Rillen 54 verwendet wird, ist es möglich, das Gas, das in den Bereich zwischen der Umfangsfläche 53 und der flüssigen Masse 7 gelangt ist, in wirksamerer Weise auszustoßen, indem man in entsprechender Weise derartige Rillen in Bezug zur Rotationsrichtung der Kühlwalze 5 anordnet.
  • Wenn die Kühlwalze 5 mit diesen Rillen 54 verwendet wird, nimmt das schmelzgesponnene Band 8 die von den Rillen, die sich auf einer Seite befinden, in seitlicher Richtung ausgeübte Kraft sowie die von den Rillen, die sich auf der anderen Seite befinden, in seitlicher Richtung ausgeübte Kraft auf. Diese Kräfte heben sich gegenseitig auf. Infolgedessen wird das schmelzgesponnene Band 8 im Zentrum der Kühlwalze 5 in der axialen Richtung positioniert, so dass die Vorschubrichtung des schmelzgesponnenen Bandes 8 stabil ist.
  • Obgleich die Ausführungsformen der Gasausstoßeinrichtung vorstehend unter Bezugnahme auf die erste bis vierte Ausführungsform beschrieben worden sind, ist die Struktur der Gasausstoßeinrichtung, wie ihre Gestalt oder Form, nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt.
  • Beispielsweise kann, wie in 15 dargestellt ist, die erfindungsgemäße Gasausstoßeinrichtung durch eine Anzahl von getrennten, kurzen, schrägen Rillen 54 gebildet sein. Ferner kann die Querschnittgestalt der einzelnen Rillen 54 gemäß der Darstellung in 16 oder 17 ausgebildet sein.
  • Ferner ist die Gasausstoßeinrichtung nicht auf die vorstehend beschriebenen verschiedenen Rillen beschränkt. Andere Strukturen können herangezogen werden, wenn sie einen Ausstoß des Gases, das in den Bereich zwischen der Umfangsfläche und der flüssigen Masse gelangt ist bewirken können. Beispiele für weitere Strukturen umfassen eine Anzahl von Öffnungen, wie in den 18 und 19 dargestellt ist. Wenn die Gasausstoßeinrichtung durch diese Öffnungen gebildet wird, können diese Öffnungen unabhängig voneinander oder in kontinuierlicher Weise ausgebildet sein. Jedoch ist es im Hinblick auf den Wirkungsgrad der Gasableitung bevorzugt, dass sie in kontinuierlicher Weise ausgebildet sind.
  • Mit den in den 15 bis 19 dargestellten Kühlwalzen 5 ist es ebenfalls möglich, die gleichen Ergebnisse wie bei der ersten bis vierten Ausführungsform zu erzielen.
  • BEISPIELE
  • Nachstehend werden tatsächliche Beispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • Beispiel 1
  • Eine Kühlwalze mit der in den 1 bis 3 dargestellten Gasausstoßeinrichtung wurde hergestellt. Anschließend wurde eine Schmelzspinnvorrichtung, die mit der in 1 dargestellten Kühlwalze A ausgerüstet war, hergestellt.
  • Die Herstellung der Kühlwalze erfolgte folgendermaßen.
  • Zunächst wurde eine Walzengrundlage (mit einem Durchmesser von 200 mm und einer Breite von 30 mm) aus Kupfer (mit einer Wärmeleitfähigkeit von 395 W·m–1·K–1 bei einer Temperatur von 20 °C und einem Wärmeausdehnungskoeffizienten von 16,5 × 10–6K–1 bei einer Temperatur von 20 °C) hergestellt und anschließend so geschliffen, dass sie eine hochglanzpolierte äußere Umfangsfläche mit einer Oberflächenrauigkeit Ra von 0,07 μm aufwies.
  • Sodann wurde eine Mehrzahl von Rillen 54, die sich parallel zur Rotationsrichtung der Walzengrundlage erstreckten, durch Schneiden gebildet.
  • Sodann wurde eine Oberflächenschicht aus ZrC (ein Keramikmaterial) (mit einer Wärmeleitfähigkeit von 20,6 W·m–1·K–1 bei einer Temperatur von 20 °C und einem Wärmeausdehnungskoeffizienten von 7,0 × 10–6K–1 bei einer Temperatur von 20 °C) auf der äußeren Umfangsfläche der Walzengrundlage durch Ionenplattierung ausgebildet, wodurch man die in den 1 bis 3 dargestellte Kühlwalze A erhielt.
  • Unter Verwendung der Schmelzspinnvorrichtung 1 mit der auf diese Weise erhaltenen Kühlwalze 5 wurden schmelzgesponnene Bänder aus einer Legierungszusammensetzung der Formel (Nd0,75Pr0,20Dy0.05)9,1FeRestCo8,5B5,5 gemäß dem folgenden Verfahren hergestellt.
  • Zunächst wurden die Mengen (Grundgewicht) bei einzelnen Materialien Nd, Pr, Dy, Fe, Co und B abgemessen. Anschließend wurde durch Gießen dieser Materialien ein Mutterlegierungsblock hergestellt.
  • Sodann wurde der Mutterlegierungsblock in ein Kristallrohr der Schmelzspinnvorrichtung 1 eingesetzt, wobei das Rohr am Boden eine Düse (kreisförmige Öffnung) 3 aufwies. Anschließend wurde eine Kammer, in der die Schmelzspinnvorrichtung 1 installiert war, evakuiert. Sodann wurde ein Inertgas (Heliumgas) eingeleitet, um eine angestrebte Atmosphäre bei vorgegebener Temperatur und vorgegebenem Druck zu erzeugen.
  • Sodann wurde der Mutterlegierungsblock im Kristallrohr durch Erwärmen mittels einer induktiven Hochfrequenzheizung geschmolzen. Sodann wurde die geschmolzene Legierung 6 unter solchen Bedingungen, dass die Umfangsgeschwindigkeit der Kühlwalze 5 auf 27 m/sec eingestellt war, der Einspritzdruck (d. h. die Druckdifferenz zwischen Umgebungsdruck und Summe aus internem Druck des Kristallrohrs und dem Druck, der an die Oberfläche der Flüssigkeit im Rohr proportional zum Flüssigkeitsniveau ausgeübt wird) der geschmolzenen Legierung 6 auf 40 kPa eingestellt wurde und der Druck des Umgebungsgases auf 60 kPa eingestellt wurde, in Richtung zum Scheitel der Kühlwalze 5 unmittelbar oberhalb der Rotationsachse der Kühlwalze 5 gespritzt, wodurch in kontinuierlicher Weise ein schmelzgesponnenes Band 8 hergestellt wurde.
  • Beispiele 2 bis 7
  • Ferner wurden weitere sechs Typen von Kühlwalzen hergestellt, die jeweils die gleiche Konfiguration wie die vorstehende Kühlwalze (A) aufwiesen, mit der Ausnahme, dass die Gestalt und die Form der Rillen zu den in den 9 und 10 dargestellten Ausgestaltungen ausgebildet wurden. Dabei ist darauf hinzuweisen, dass diese Kühlwalzen (G) so hergestellt wurden, dass die durchschnittliche Breite der einzelnen Rillen, die durchschnittliche Tiefe der einzelnen Rillen, der durchschnittliche Mittenabstand benachbarter Rillen und der Winkel θ zwischen der Längsrichtung der einzelnen Rillen und der Rotationsrichtung der Kühlwalze sich in jeder der Kühlwalzen voneinander unterschieden. Ferner wurden in jeder der Kühlwalzen drei Sätze von Rillen unter Verwendung einer Drehbank mit drei Schneidewerkzeugen ausgebildet, wobei die Werkzeuge so angeordnet waren, dass sie den gleichen Abstand aufwiesen, so dass die benachbarten Rillen in sämtlichen Bereichen der Umfangsflächen den gleichen Abstand aufwiesen. Sodann wurden unter Ersatz der in Beispiel 1 verwendeten Kühlwalze der Schmelzspinnvorrichtung durch jede dieser Kühlwalzen nacheinander schmelzgesponnene Bänder unter den gleichen Bedingungen 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 die Gestalt und die Form der Rillen der Darstellung in den 11 und 12 entsprachen. Sodann wurde unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 ein schmelzgesponnenes Band hergestellt, wobei die Kühlwalze der Schmelzspinnvorrichtung durch diese Kühlwalze ersetzt wurde.
  • Beispiel 9
  • Ferner wurde eine weitere Kühlwalze auf die gleiche Weise wie die Kühlwalze von Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass die Gestalt und die Form der Rillen der Darstellung in den 13 und 14 entsprachen. Sodann wurde unter den gleichen Bedingungen ein schmelzgesponnenes Band hergestellt, wobei die Kühlwalze der Schmelzspinnvorrichtung durch diese Kühlwalze ersetzt wurde.
  • Vergleichsbeispiel
  • Außerdem wurde eine weitere Kühlwalze auf die gleiche Weise wie die Kühlwalze von Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass keine Rillen ausgebildet wurden, wonach die äußere Umfangsfläche durch Schleifen hochglanzpoliert wurden. Anschließend wurde unter den gleichen Bedingungen 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 eine maschinelle Bearbeitung an der Oberflächenschicht nach Bildung dieser Oberflächenschicht durchgeführt.
  • Ferner wurde für jede dieser Kühlwalzen die Breite der einzelnen Rillen L1 (Mittelwert), die Tiefe der einzelnen Rillen L2 (Mittelwert), der Mittenabstand L3 (Mittelwert) von benachbarten Rillen, der Winkel θ zwischen der Längsrichtung der einzelnen Rillen und der Rotationsrichtung der Kühlwalze, das Verhältnis der projizierten Fläche der Rillen zur projizierten Fläche der Umfangsfläche der Kühlwalze und die Oberflächenrauigkeit Ra eines Teils der Umfangsfläche, die nicht Bestandteil der Rillen ist, gemessen. Die Messergebnisse sind in der beigefügten Tabelle 1 aufgeführt.
  • Die folgenden Bewertungen (1) und (2) wurde für jedes der in den Beispielen 1 bis 9 und im Vergleichsbeispiel hergestellten schmelzgesponnenen Bänder vorgenommen.
  • (1) Magnetische Eigenschaften der jeweiligen schmelzgesponnenen Bänder
  • Ein Streifen des schmelzgesponnenen Bandes mit einer Länge von 5 cm wurde jeweils aus den schmelzgesponnenen Bändern ausgeschnitten. Anschließend wurden fünf Proben mit einer Länge von jeweils etwa 7 mm aus jedem Streifen gewonnen. Anschließend wurden für die einzelnen Proben die durchschnittliche Dicke t und die magnetischen Eigenschaften gemessen.
  • Die Dicke wurde unter Verwendung eines Mikrometers an 20 Probennahmepunkten bei jeder der Proben gemessen. Der Mittelwert der gemessenen Werte wurde als durchschnittliche Dicke t verwendet. Bezüglich der magnetischen Eigenschaften wurden die remanente Magnetflussdichte Br(T), die Koerzitivkraft HCJ (kA/m) und das maximale Energieprodukt (BH)max (kJ/m3) unter Verwendung eines Probenmagnetometers vom Vibrationstyp (VSM) gemessen. Bei der Messung wurde das Magnetfeld an die Hauptachse der jeweiligen schmelzgesponnenen Bänder angelegt. Es wurde jedoch keine Entmagnetisierungskorrektur durchgeführt.
  • (2) Magnetische Eigenschaften von Verbundmagneten
  • Die einzelnen schmelzgesponnenen Bänder wurden einer Wärmebehandlung in einer Argongasatmosphäre bei einer Temperatur von 675 °C für eine Zeitspanne von 300 sec unterworfen.
  • Die einzelnen schmelzgesponnenen Bänder, die der Wärmebehandlung unterworfen worden waren, wurden sodann zu einem magnetischen Pulver mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 70 μm gemahlen.
  • Zur Analyse der Phasenstruktur der erhaltenen magnetischen Pulver wurden die entsprechenden magnetischen Pulver einem Röntgenbeugungstest unter Verwendung der Cu-Kα-Linie bei einem Beugungswinkel (2θ) von 20°–60° unterworfen. Durch das Beugungsmuster der jeweiligen Magnetpulver wurde bestätigt, dass ein Beugungspeak einer harten magnetischen Phase einer R2(Fe·Co)14B-Phase und ein Beugungspeak einer weichen magnetischen Phase einer α-(Fe, Co)-Phase vorlagen. Ferner zeigte sich aus den Beobachtungsergebnissen mit dem Transmissionselektronenmikroskop (TEM), dass die einzelnen Magnetpulver eine Verbundstruktur (Nanoverbundstruktur) aufwiesen. Außerdem wurde in den einzelnen magnetischen Pulvern die durchschnittliche Korngröße der einzelnen Phasen gemessen.
  • Anschließend wurden die einzelnen magnetischen Pulver mit einem Epoxyharz vermischt, um Zusammensetzungen für Verbundmagneten (Massen) zu erhalten. Dabei wies jede Masse das gleiche Mischungsverhältnis (Gew.-teile) des magnetischen Pulvers und des Epoxyharzes auf. Es waren nämlich in jeder Probe etwa 97,5 Gew.-% magnetisches Pulver enthalten.
  • Sodann wurden die einzelnen, auf diese Weise erhaltenen Massen zu einer granulierten Beschaffenheit gemahlen oder zerkleinert. Anschließend wurde die granulierte Substanz (Teilchen) gewogen und in die Form einer Pressmaschine gefüllt und hierauf einer Verdichtungsformgebung (in Abwesenheit eines Magnetfelds) bei Raumtemperatur und unter einem Druck von 700 MPa unterworfen. Man erhielt einen Formkörper. Dieser Formkörper wurde aus der Form entnommen und anschließend durch Erwärmen auf eine Temperatur von 175 °C gehärtet. Man erhielt einen Verbundmagneten mit säulenförmiger Gestalt mit einem Durchmesser von 10 mm und einer Höhe von 8 mm.
  • Nach Durchführung einer Pulsmagnetisierung in den jeweiligen Verbundmagneten unter einer Magnetfeldstärke von 3,2 MA/m wurden die magnetischen Eigenschaften (remanente Magnetflussdichte Br, Koerzitivkraft und maximales magnetisches Energieprodukt (BH)max) unter Verwendung eines aufzeichnenden Gleichstrom-Flussmessgeräts (hergestellt und vertrieben von der Fa. Toei Industry Co. Ltd. unter der Produktbezeichnung TRF-5BH) gemessen, wobei ein maximales magnetisches Feld von 2,0 MA/m angelegt wurde. Die Messtemperatur betrug 23 °C (d. h. Raumtemperatur).
  • Die Messergebnisse sind in den beigefügten Tabellen 2 bis 4 aufgeführt.
  • Wie aus den Tabellen 2 und 3 ersichtlich ist, weisen die schmelzgesponnenen Bänder der Beispiele 1 bis 9 eine geringere Streuung ihrer magnetischen Eigenschaften auf und besitzen im allgemeinen hervorragende magnetische Eigenschaften. Es wird angenommen, dass dies auf die folgenden Gründe zurückzuführen ist.
  • Die Kühlwalzen der Beispiele 1 bis 9 wiesen an ihren Umfangsflächen die Gasausstoßeinrichtung auf. Daher wurde bei den Herstellungsverfahren unter Verwendung dieser Kühlwalzen Gas, das in den Bereich zwischen die flüssige Masse und die Umfangsfläche gelangt war, in wirksamer Weise ausgestoßen, so dass die flüssige Masse in ausreichender und zuverlässiger Weise in Kontakt mit der Umfangsfläche kommen konnte, wodurch es möglich wurde, die Bildung von großen Dellen an der Walzenkontaktoberfläche des schmelzgesponnenen Bandes zu verhindern oder zu unterdrücken. Infolgedessen lässt sich die Differenz in den Abkühlgeschwindigkeiten in den verschiedenen Bereichen des schmelzgesponnenen Bandes gering halten, so dass das erhaltene schmelzgesponnene Band eine geringe Streuung seiner Kristallkorngröße aufweist und somit auch die Streuung der magnetischen Eigenschaften gering ist.
  • Andererseits ergibt sich im schmelzgesponnenen Band des Vergleichsbeispiels eine starke Streuung der magnetischen Eigenschaften, trotz der Tatsache, dass die Probe aus dem gleichen schmelzgesponnenen Band ausgeschnitten worden ist. Dies ist vermutlich auf die folgenden Gründe zurückzuführen.
  • In diesem schmelzgesponnenen Band verbleibt das Gas, das in den Bereich zwischen der flüssigen Masse und der Umfangsfläche gelangt ist, in unveränderter Weise, so dass große Dellen an der Walzenkontaktoberfläche des schmelzgesponnenen Bandes entstehen. Während daher ein Teil der Walzenkontaktoberfläche, die in Kontakt mit der Umfangsfläche steht, einer relativ hohen Abkühlgeschwindigkeit unterliegt, weist der Teil der Walzenkontaktoberfläche, bei dem Dellen gebildet werden, eine geringe Abkühlgeschwindigkeit auf, so dass in diesem Bereich eine gröbere Kristallkorngröße entsteht. Es wird angenommen, dass dies die Ursache für die starke Streuung der magnetischen Eigenschaften des erhaltenen schmelzgesponnenen Bandes ist.
  • Ferner weisen die aus den schmelzgesponnenen Bändern der Beispiele 1 bis 9 gebildeten Verbundmagneten hervorragende magnetische Eigenschaften auf, wie aus Tabelle 4 hervorgeht, während der aus dem Band des Vergleichsbeispiels gebildete Verbundmagnet nur schlechte magnetische Eigenschaften aufweist.
  • Vermutlich ist dies auf die folgenden Gründe zurückzuführen. In den Beispielen 1 bis 9 werden die schmelzgesponnen Bänder verwendet, die aus den Magnetpulvern mit hervorragenden magnetischen Eigenschaften und einer geringeren Streuung ihrer magnetischen Eigenschaften erhalten worden sind, während im Vergleichsbeispiel das schmelzgesponnene Band verwendet wird, das aus dem Magnetpulver mit einer starken Streuung seiner magnetischen Eigenschaften erhalten worden ist, so dass angenommen wird, dass der aus diesem schmelzgesponnenen Band gebildete Verbundmagnet insgesamt schlechte magnetische Eigenschaften besitzt.
  • Wie vorstehend ausgeführt, lassen sich erfindungsgemäß die folgenden Wirkungen erzielen.
  • Da die Gasausstoßeinrichtung an der Umfangsfläche der Kühlwalze vorgesehen ist, kann die flüssige Masse in ausreichender und zuverlässiger Weise in Kontakt mit der Umfangsfläche kommen, so dass hochwertige magnetische Eigenschaften in stabiler Weise erzielt werden können.
  • Insbesondere ist es durch entsprechende Auswahl des Strukturmaterials und der Dicke der Oberflächenschicht und durch Festlegung der Gestalt und der Form der Gasausstoßeinrichtung möglich, bessere magnetische Eigenschaften zu erzielen.
  • Da ferner das magnetische Pulver aus einer Verbundstruktur mit einer weichen magnetischen Phase und einer harten magnetischen Phase besteht, kann das magnetische Pulver eine hohe Magnetisierbarkeit und hervorragende magnetische Eigenschaften aufweisen, wobei insbesondere die Koerzitivkraft und die Wärmebeständigkeit verbessert sind.
  • Da ferner sich eine hohe Magnetflussdichte erreichen lässt, ist es möglich, Verbundmagneten mit hochwertigen magnetischen Eigenschaften zu erhalten, selbst wenn es sich um isotrope Verbundmagneten handelt. Insbesondere lässt sich erfindungsgemäß ein besseres magnetisches Verhalten bei einer geringeren Größe des Verbundmagneten erzielen, verglichen mit einem herkömmlichen Verbundmagneten. Somit ist es möglich, Hochleistungsmotoren von kleinerer Größe herzustellen.
  • Da außerdem eine höhere Magnetflussdichte gewährleistet werden kann, wie vorstehend ausgeführt wurde, lassen sich bei der Herstellung von Verbundmagneten ausreichend hochwertige magnetische Eigenschaften erzielen, ohne dass Maßnahmen zur Erhöhung der Dichte des Verbundmagneten ergriffen werden müssen.
  • Infolgedessen lassen sich die Maßhaltigkeit, die mechanische Festigkeit, die Korrosionsbeständigkeit, die Wärmebeständigkeit (Wärmestabilität) und dergl. zusätzlich zur Verbesserung der Verformbarkeit weiter verbessern, so dass es möglich ist, in einfacher Weise Verbundmagneten mit hoher Zuverlässigkeit herzustellen.
  • Da außerdem die Magnetisierbarkeit des Verbundmagneten hervorragend ist, ist es möglich, einen Magneten bei einem geringeren Magnetisierungsfeld zu magnetisieren. Insbesondere lässt sich eine multipolare Magnetisierung oder dergl. in einfacher und zuverlässiger Weise erreichen. Ferner lässt sich auch eine hohe Magnetflussdichte erzielen. TABELLE 1 Bedingungen bezüglich der Umfangsfläche und der Rillen der einzelnen Kühlwalzen
    Durchschnittliche Breite L1 (μm) Durchschnittliche Tiefe L2 (μm) Durchschnittlicher Mittenabstand L3 (μm) Winkel θ Projizierte Fläche des Rillenbereiches (%) Oberflächenrauigkeit Ra (μm)
    Beispiel 1 15,0 3,2 30,0 0° 50 0,80
    Beispiel 2 5,0 5,0 12,5 3° 40 1,12
    Beispiel 3 9,2 1,5 10,0 5° 92 0,50
    Beispiel 4 27,0 8,0 90,0 10° 30 2,10
    Beispiel 5 30,0 2,0 50,0 15° 60 0,55
    Beispiel 6 15,0 1,8 20,0 20° 75 0,60
    Beispiel 7 6,4 4,0 8,0 28° 80 0,95
    Beispiel 8 9,5 2,5 15,0 θ1 = 15° θ2 = 15° 58 0,63
    Beispiel 9 20,0 1,5 30,0 θ1 = 10° θ2 = 20° 63 0,45
    Vergl.-bsp. - - - - - 0,08
    TABELLE 2 Durchschnittliche Dicke des schmelzgesponnenen Bandes und dessen magnetische Eigenschaften Beispiele 1–7
    Probe Nr. Durchschnittliche Dicke (μm) HCJ(kA/m) Br (T) (BH)max(kJ/m3)
    Beispiel 1 1 19 555 1,06 160
    2 19 550 1,05 156
    3 18 545 1,06 158
    4 18 548 1,06 160
    5 19 552 1,05 157
    Beispiel 2 1 20 560 1,04 152
    2 19 555 1,05 155
    3 19 553 1,05 153
    4 20 561 1,05 154
    5 19 556 1,04 150
    Beispiel 3 1 22 570 1,02 150
    2 21 562 1,03 149
    3 20 558 1,02 149
    4 22 569 1,01 152
    5 21 560 1,02 151
    Beispiel 4 1 25 554 0,96 138
    2 19 538 0,98 142
    3 24 550 0,96 140
    4 20 542 0,97 143
    5 21 545 0,97 137
    Beispiel 5 1 20 562 1,04 155
    2 20 560 1,04 152
    3 21 564 1,03 153
    4 20 560 1,04 151
    5 21 565 1,03 150
    Beispiel 6 1 17 528 1,05 159
    2 18 535 1,05 158
    3 18 532 1,05 155
    4 17 529 1,06 157
    5 18 533 1,05 155
    Beispiel 7 1 21 559 1,03 156
    2 22 563 1,03 153
    3 20 557 1,04 154
    4 20 556 1,04 151
    5 20 558 1,04 152
    TABELLE 3 Durchschnittliche Dicke des schmelzgesponnenen Bandes und dessen magnetische Eigenschaften (Beispiele 8 und 9, Vergleichbeispiel)
    Probe Nr. Durchschnittliche Dicke (μm) HCJ (kA/m) Br (T) (BH)max(kJ/m3)
    Beispiel 8 1 19 548 1,05 149
    2 20 553 1,03 150
    3 21 545 1,04 152
    4 19 549 1,04 151
    5 21 555 1,02 154
    Beispiel 9 1 21 560 1,02 149
    2 22 562 1,01 148
    3 20 555 1,01 150
    4 19 557 1,03 148
    5 21 563 1,02 147
    Vergl.-bsp. 1 30 413 0,72 59
    2 18 235 0,90 72
    3 20 370 0,81 75
    4 28 330 0,78 63
    5 17 210 0,65 55
    TABELLE 4 Durchschnittliche Teilchengröße des Magnetpulvers und magnetische Eigenschaften des Verbundmagneten
    Durchschnittliche Teilchengröße (nm) HCJ(kA/m) Br (T) (BH)max(kJ/m3)
    Beispiel 1 Beispiel 2 Beispiel 3 Beispiel 4 Beispiel 5 Beispiel 6 Beispiel 7 Beispiel 8 Beispiel 9 Vergl.-bsp. 28 550 0,88 115
    29 558 0,87 110
    35 565 0,85 104
    40 545 0,81 94
    33 562 0,86 107
    27 532 0,88 112
    32 559 0,87 108
    30 550 0,87 106
    34 560 0,85 103
    65 355 0,68 48

Claims (15)

  1. Kühlwalze zur Herstellung eines bandförmigen magnetischen Materials durch Herbeiführen einer Kollision einer geschmolzenen Legierung mit einer Umfangsfläche der Kühlwalze (5), um die Legierung abzukühlen und sie anschließend zu verfestigen, wobei die Kühlwalze (5) mindestens eine Rille (54) in der Umfangsfläche aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die durchschnittliche Breite der Rille (54) 0,5–90 μm beträgt, so dass sie eine Gasausstoßeinrichtung zum Ausstoßen von Gas, das in den Bereich zwischen der Umfangsfläche und einer flüssigen Masse der geschmolzenen Legierung gelangt ist, bildet.
  2. Kühlwalze nach Anspruch 1, bei der die Kühlwalze (5) eine Walzengrundlage (51) und eine äußere Oberflächenschicht (52), die auf dem äußeren Umfangsbereich der Walzengrundlage (51) vorgesehen ist, umfasst und wobei die Gasausstoßeinrichtung in der äußeren Oberflächenschicht (52) vorgesehen ist.
  3. Kühlwalze nach Anspruch 2, bei der die äußere Oberflächenschicht (52) der Kühlwalze (5) aus einem Material gebildet ist, dessen Wärmeleitfähigkeit kleiner als die Wärmeleitfähigkeit bei Raumtemperatur des Baumaterials der Walzengrundlage (51) ist.
  4. Kühlwalze nach Anspruch 2, bei der die äußere Oberflächenschicht (52) der Kühlwalze (5) aus einem keramischen Material gebildet ist.
  5. Kühlwalze nach Anspruch 2, bei der die äußere Oberflächenschicht (52) der Kühlwalze (5) aus einem Material gebildet ist, das eine Wärmeleitfähigkeit von 80W·m–1·K–1 oder weniger bei Raumtemperatur aufweist.
  6. Kühlwalze nach Anspruch 2, bei der die äußere Oberflächenschicht (52) der Kühlwalze (5) aus einem Material gebildet ist, das einen Wärmeausdehnungskoeffizienten im Bereich von 3,5–18[× 10–6K–1] bei Raumtemperatur aufweist.
  7. Kühlwalze nach Anspruch 2, bei der die durchschnittliche Dicke der äußeren Oberflächenschicht (52) der Kühlwalze (5) 0,5–50 μm beträgt.
  8. Kühlwalze nach Anspruch 2, bei der die äußere Oberflächenschicht (52) der Kühlwalze (5) ohne Ausführung einer maschinellen Bearbeitung hergestellt worden ist.
  9. Kühlwalze nach Anspruch 1, bei der die Oberflächenrauigkeit Ra eines Teils der Umfangsfläche, wo die Gasausstoßeinrichtung nicht vorgesehen ist, 0,05–5 μm beträgt.
  10. Kühlwalze nach Anspruch 1, bei der die durchschnittliche Tiefe der Rille (54) 0,5–20 μm beträgt.
  11. Kühlwalze nach Anspruch 1, bei der der Winkel, der von der Längsrichtung der Rille (54) und der Rotationsrichtung der Kühlwalze (5) eingeschlossen wird, 30° oder weniger beträgt.
  12. Kühlwalze nach Anspruch 1, bei der die Rille (54) in Bezug zur Rotationsachse der Kühlwalze (5) spiralförmig ausgebildet ist.
  13. Kühlwalze nach Anspruch 1, bei der die Gasausstoßeinrichtung eine Mehrzahl von Rillen aufweist, die parallel zueinander mit einem durchschnittlichen Mittenabstand von 0,5–100 μm angeordnet sind.
  14. Kühlwalze nach Anspruch 1, bei der die Rille (54) Öffnungen aufweist, die sich an den peripheren Rändern der Umfangsfläche befinden.
  15. Kühlwalze nach Anspruch 1, bei der das Verhältnis der projizierten Fläche der Rille (54) zur projizierten Fläche der Umfangsfläche 10–99,5 % beträgt.
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