JP2002059246A - 冷却ロール、薄帯状磁石材料、磁石粉末およびボンド磁石 - Google Patents
冷却ロール、薄帯状磁石材料、磁石粉末およびボンド磁石Info
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Abstract
ることができる冷却ロール、薄帯状磁石材料、磁石粉末
およびボンド磁石を提供すること。 【解決手段】急冷薄帯製造装置1は、筒体2と、加熱用
のコイル4と、冷却ロール5とを備えている。筒体2の
下端には、磁石材料の溶湯6を射出するノズル3が形成
されている。冷却ロール5の周面53には、ディンプル
矯正手段が設けられている。急冷薄帯8は、ヘリウムガ
スのような不活性ガス(雰囲気ガス)中で、溶湯6をノ
ズル3から射出し、冷却ロール5の周面53に衝突さ
せ、冷却固化することにより製造される。このとき、冷
却ロール5の周面53上に、ディンプル矯正手段が設け
られていることにより、周面53との接触面において発
生するディンプルは分割され、巨大ディンプルの発生が
防止される。
Description
状磁石材料、磁石粉末およびボンド磁石に関するもので
ある。
で構成される希土類磁石材料は、高い磁気特性を有する
ため、モータ等に用いられた場合に、高性能を発揮す
る。
造装置を用いた急冷法により製造される。以下、この製
造方法を説明する。
より製造する装置(急冷薄帯製造装置)における溶湯の
冷却ロールへの衝突部位付近の状態を示す断面側面図で
ある。
材料(以下「合金」と言う)を溶融し、その溶湯60を
図示しないノズルから射出し、ノズルに対して図23中
矢印A方向に回転している冷却ロール500の周面53
0に衝突させ、この周面530と接触させることにより
合金を急冷、凝固し、薄帯状(リボン状)の合金を連続
的に形成する。この薄帯状の合金は、急冷薄帯と呼ば
れ、速い冷却速度で凝固された結果、そのミクロ組織
は、非晶質相や微細結晶相からなる組織となっており、
そのまま、または熱処理を施すことにより、優れた磁気
特性を発揮する。なお、図23中、溶湯60の凝固界面
710を点線で示す。
化されると磁気特性が低下するため、前記急冷薄帯80
の製造は、主として不活性ガス中で行われていた。
ル(湯溜り)70との間にガスが侵入し、急冷薄帯80
のロール面(冷却ロール500の周面530と接触する
面)810にディンプル(凹部)9を生じることがあっ
た。この傾向は、冷却ロール500の周速度が大きくな
るほど顕著となり、生じるディンプルの面積も大きくな
る。
ル)が生じると、ディンプル部分においては、ガスの介
在により冷却ロール500の周面530との接触不良が
生じ、冷却速度が低下して、急速な凝固が妨げられる。
そのため、ディンプル9が生じた部位では、合金の結晶
粒径が粗大化し、磁気特性が低下する。
帯を粉砕して得られる磁石粉末は、磁気特性のバラツキ
が大きくなる。したがって、このような磁石粉末を用い
て製造されたボンド磁石は、低い磁気特性しか得られ
ず、また、耐食性も低下する。
特性が優れ、信頼性に優れた磁石を提供することができ
る冷却ロール、薄帯状磁石材料、磁石粉末およびボンド
磁石を提供することにある。
(1)〜(29)の本発明により達成される。
させ、冷却固化して、薄帯状磁石材料を製造するための
冷却ロールであって、冷却ロールの周面上に、前記薄帯
状磁石材料の冷却ロールとの接触面において発生するデ
ィンプルを分割するディンプル矯正手段を設けたことを
特徴とする冷却ロール。
ロール基材の外周に設けられた表面層とを有し、前記表
面層に前記ディンプル矯正手段を設けたものである上記
(1)に記載の冷却ロール。
構成材料の室温付近における熱伝導率より低い熱伝導率
を有する材料で構成されたものである上記(2)に記載
の冷却ロール。
成されたものである上記(2)または(3)に記載の冷
却ロール。
熱伝導率が80W・m-1・K-1以下の材料で構成された
ものである上記(2)ないし(4)のいずれかに記載の
冷却ロール。
熱膨張率が3.5〜18[×10-6K-1]の材料で構成
されたものである上記(2)ないし(5)のいずれかに
記載の冷却ロール。
〜50μmである上記(2)ないし(6)のいずれかに
記載の冷却ロール。
工を行わないで形成されたものである上記(2)ないし
(7)のいずれかに記載の冷却ロール。
くとも1本の凸条または溝である上記(1)ないし
(8)のいずれかに記載の冷却ロール。
95μmである上記(9)に記載の冷却ロール。
0μmである上記(9)または(10)に記載の冷却ロ
ール。
溝の平均深さは、0.5〜20μmである上記(9)な
いし(11)のいずれかに記載の冷却ロール。
冷却ロールの回転軸を中心とする螺旋状に形成されたも
のである上記(9)ないし(12)のいずれかに記載の
冷却ロール。
れており、その平均ピッチは、0.5〜100μmであ
る上記(9)ないし(13)のいずれかに記載の冷却ロ
ール。
たは前記溝の占める投影面積の割合が10%以上である
上記(9)ないし(14)のいずれかに記載の冷却ロー
ル。
周面に衝突させ、冷却固化して得られた薄帯状磁石材料
であって、前記冷却ロールとの接触面に溝または凸条が
形成されており、該溝または該凸条によりディンプルが
分割されていることを特徴とする薄帯状磁石材料。
ずれかに記載の冷却ロールを用いて製造されたことを特
徴とする薄帯状磁石材料。
いて、凝固時に形成された2000μm2以上の巨大デ
ィンプルの占める面積の割合が、10%以下である上記
(16)または(17)に記載の薄帯状磁石材料。
前記冷却ロールの表面形状の少なくとも一部が転写され
たものである上記(16)ないし(18)のいずれかに
記載の薄帯状磁石材料。
または凸条が形成されており、該溝または該凸条により
ディンプルが分割されている上記(16)ないし(1
9)のいずれかに記載の薄帯状磁石材料。
上記(16)ないし(20)のいずれかに記載の薄帯状
磁石材料。
いずれかに記載の薄帯状磁石材料を粉砕して得られたこ
とを特徴とする磁石粉末。
は製造後少なくとも1回熱処理が施されたものである上
記(22)に記載の磁石粉末。
る上記(22)または(23)に記載の磁石粉末。
ード磁性相とを有する複合組織で構成されるものである
上記(22)ないし(24)のいずれかに記載の磁石粉
末。
フト磁性相の平均結晶粒径は、いずれも1〜100nm
である上記(25)に記載の磁石粉末。
いずれかに記載の磁石粉末を結合樹脂で結合してなるこ
とを特徴とするボンド磁石。
0〜1200kA/mである上記(27)に記載のボン
ド磁石。
maxが40kJ/m3以上である上記(27)または(2
8)に記載のボンド磁石。
状磁石材料、磁石粉末およびボンド磁石の実施の形態に
ついて、詳細に説明する。
明の冷却ロールの第1実施形態と、その冷却ロールを用
い、単ロール法により薄帯状磁石材料(急冷薄帯)を製
造する装置(急冷薄帯製造装置)の構成例とを示す斜視
図、図2は、図1に示す冷却ロールの正面図、図3は、
図1に示す冷却ロールの拡大断面図である。
置1は、磁石材料を収納し得る筒体2と、該筒体2に対
し図中矢印A方向に回転する冷却ロール5とを備えてい
る。筒体2の下端には、磁石材料の溶湯6を射出するノ
ズル(オリフィス)3が形成されている。
英、アルミナ、マグネシア等の耐熱性セラミックス等が
挙げられる。
形、楕円形、スリット状等が挙げられる。
加熱用のコイル4が配置され、このコイル4に例えば高
周波を印加することにより、筒体2内を加熱(誘導加
熱)し、筒体2内の磁石材料を溶融状態にする。
限らず、例えば、カーボンヒータを用いることもでき
る。
ロール5の周面53を形成する表面層52とで構成され
ている。
で一体構成されていてもよいが、ロール基材51の構成
材料より熱伝導率の小さい材質で構成されているのが好
ましい。
れないが、表面層52の熱をより速く放散できるよう
に、例えば銅または銅系合金のような熱伝導率の大きい
金属材料で構成されているのが好ましい。
熱伝導率は、特に限定されないが、例えば、80W・m
-1・K-1以下であるのが好ましく、3〜60W・m-1・
K-1であるのがより好ましく、5〜40W・m-1・K-1
であるのがさらに好ましい。
する表面層52とロール基材51とで構成されることに
より、適度な冷却速度で溶湯6を急冷することが可能と
なる。また、ロール面81(冷却ロールの周面と接触す
る側の面)付近とフリー面82(ロール面と反対側の
面)付近とでの冷却速度の差が小さくなる。したがっ
て、得られる急冷薄帯8は、各部位における結晶粒径の
バラツキが小さく、磁気特性に優れたものとなる。
は、例えば、Zr、Sb、Ti、Ta、Pd、Pt等、
またはこれらを含む合金等の金属材料やこれらの酸化
物、セラミックス等が挙げられる。セラミックスとして
は、例えば、Al2O3、SiO2、TiO2、Ti2O3、
ZrO2、Y2O3、チタン酸バリウム、チタン酸ストロ
ンチウム等の酸化物系セラミックス、AlN、Si
3N4、TiN、BN、ZrN、HfN、VN、TaN、
NbN、CrN、Cr2N等の窒化物系セラミックス、
グラファイト、SiC、ZrC、Al4C3、CaC2、
WC、TiC、HfC、VC、TaC、NbC等の炭化
物系のセラミックス、あるいは、これらのうちの2以上
を任意に組合せた複合セラミックスが挙げられる。この
中でも特に、窒化物系セラミックスを含むものであるの
が好ましい。
材料として用いられてきたもの(Cu、Crなど)に比
べ、このようなセラミックスは、高い硬度を有し、耐久
性(耐摩耗性)に優れている。このため、冷却ロール5
を繰り返し使用しても、周面53の形状が維持され、後
述するディンプル矯正手段の効果も劣化しにくい。
材料は、通常、比較的高い熱膨張率を有している。その
ため、表面層52の構成材料の熱膨張率は、ロール基材
51の熱膨張率に近い値であるのが好ましい。表面層5
2の構成材料の室温付近での熱膨張率(線膨張率α)
は、例えば、3.5〜18[×10-6K-1]程度である
のが好ましく、6〜12[×10-6K-1]程度であるの
がより好ましい。表面層52の構成材料の室温付近にお
ける熱膨張率(以下、単に「熱膨張率」とも言う)がこ
のような範囲の値であると、ロール基材51と表面層5
2との高い密着性を維持することができ、表面層52の
剥離をより効果的に防止することができる。
えば組成の異なる複数の層の積層体であってもよい。例
えば、表面層52は、前述した金属材料、セラミックス
等で構成された層が2層以上積層されたものであっても
よい。このような表面層52としては、例えば、ロール
基材51側から金属層(下地層)/セラミックス層が積
層された2層積層体で構成されたものが挙げられる。こ
のような積層体の場合、隣接する層同士は、密着性の高
いものが好ましく、その例としては、隣接する層同士に
同一の元素が含まれているものが挙げられる。
る場合、少なくとも、その最外層が前述した範囲の熱伝
導率を有する材料で構成されたものであるのが好まし
い。
場合でも、その組成は、厚さ方向に均一なものに限ら
ず、例えば、含有成分が厚さ方向に順次変化するもの
(傾斜材料)であってもよい。
はその合計厚さ)は、特に限定されないが、0.5〜5
0μmであることが好ましく、1〜20μmであること
がより好ましい。
と、次のような問題を生じる場合がある。すなわち、表
面層52の材質によっては、冷却能が大きすぎて、厚さ
がかなり大きい急冷薄帯8でもロール面81付近では冷
却速度が大きく、非晶質になり易くなる。一方、フリー
面82付近では急冷薄帯8の熱伝導率が比較的小さいの
で急冷薄帯8の厚さが大きいほど冷却速度が小さくな
り、その結果、結晶粒径の粗大化が起こり易くなる。す
なわち、フリー面82付近では粗大粒、ロール面81付
近では非晶質といった急冷薄帯となり易くなり、満足な
磁気特性が得られない場合がある。また、フリー面82
付近での結晶粒径を小さくするために、例えば、冷却ロ
ール5の周速度を大きくして、急冷薄帯8の厚さを小さ
くしたとしても、ロール面81付近での非晶質がよりラ
ンダムなものとなり、急冷薄帯8の作成後に、熱処理を
施したとしても、十分な磁気特性が得られない場合があ
る。
えると、急冷速度が遅く、結晶粒径の粗大化が起こり、
結果として磁気特性が低下する場合がある。
いが、熱CVD、プラズマCVD、レーザーCVDなど
の化学蒸着法(CVD)または真空蒸着、スパッタリン
グ、イオンプレーティングなどの物理蒸着法(PVD)
が好ましい。これらの方法を用いた場合、比較的容易
に、表面層の厚さを均一にすることができるため、表面
層52の形成後、その表面に機械加工を行わなくてよ
い。なお、表面層52は、その他、電解メッキ、浸漬メ
ッキ、無電解メッキ、溶射等の方法で形成されてもよ
い。この中でも、溶射により表面層52を形成した場
合、ロール基材51と表面層52との密着性(接着強
度)は、特に優れたものとなる。
に形成するのに先立ち、ロール基材51の外表面に対し
て、アルカリ洗浄、酸洗浄、有機溶剤洗浄等の洗浄処理
や、ブラスト処理、エッチング、メッキ層の形成等の下
地処理を施してもよい。これにより、表面層52の形成
後におけるロール基材51と表面層52との密着性が向
上する。また、前述したような下地処理を施すことによ
り、均一かつ緻密な表面層52を形成することができる
ため、得られる冷却ロール5は、各部位における熱伝導
率のバラツキが特に小さいものとなる。
急冷薄帯8は、冷却ロール5の周面53に磁石材料の溶
湯6を衝突させ、急冷することにより製造される。この
とき、周面53と、溶湯6のパドル(湯溜り)7との間
にガスが侵入することにより、ロール面81においてデ
ィンプルが発生する場合がある。図4に示すように、ガ
スが侵入した部位は、ガスが溜まった状態で冷却される
ので、得られる急冷薄帯8のロール面81には、ディン
プル9が発生することとなる(図6参照)。また、ガス
が侵入した部位では、パドル7の他の部位に比べて、冷
却速度が小さくなり、結晶粒径の粗大化が起こる。その
結果、急冷薄帯8の各部位における結晶粒径、磁気特性
のバラツキが大きくなる。このような傾向は、ディンプ
ル9の1個あたりの面積、ディンプル9の総面積が大き
くなるほど顕著となる。
53には、急冷薄帯8のロール面81において発生する
ディンプル9を分割するディンプル矯正手段が設けられ
ている。
ィンプル9は、溝84によって分割される。また、後述
するガス抜き効果により、周面53とパドル7との間に
侵入したガスの少なくとも一部が排出されることとな
り、周面53とパドル7との間に残存するガス量は少な
くなる。これらの理由から、得られる急冷薄帯8のロー
ル面81に形成されるディンプル9の1個あたりの面積
は小さくなり、ディンプル9の総面積も減少する(図7
参照)。そのため、パドル7の各部位における冷却速度
のバラツキが小さくなり、結果として、結晶粒径のバラ
ツキが小さく、磁気特性に優れた急冷薄帯8が得られ
る。
て、冷却ロール5の周面53上に、溝54が冷却ロール
の回転方向に対し、ほぼ平行に形成されている。(この
とき、隣接する溝54、溝54間は、凸条55となって
いる。また、逆に、隣接する凸条55、凸条55間は、
溝54となっているものとみなすこともできる。このよ
うに、溝と凸条とは、相対する関係にあるので、以下、
特に断りのない限り、ディンプル矯正手段として、溝に
ついて代表的に説明する。)
により、周面53とパドル7との間に侵入したガスは、
溝54内に入り込んだ後、さらに溝54に沿って移動す
ることが可能となる。そのため、周面53とパドル7と
の間に侵入したガスは、冷却ロール5の回転に伴い、溝
54を介して外部に排出される。このような効果(ガス
抜き効果)により、ガスが侵入した部位における周面5
3とパドル7との接触が起こり易くなる。このようにし
て周面53とパドル7との接触が起こると、図7に示す
ように、ディンプル9は分割され、ディンプルの1個あ
たりの面積は小さくなる。また、周面53とパドル7と
の間に残存するガス量が少なくなるため、形成されるデ
ィンプル9の総面積も小さくなる。したがって、パドル
7の各部位における冷却速度のバラツキは、小さくな
り、結果として、結晶粒径のバラツキが小さく、磁気特
性に優れた急冷薄帯8が得られる。
は、それぞれ複数本形成されているが、少なくとも1本
形成されていればよい。
での幅)L1の平均値は、0.5〜90μmであるのが
好ましく、1〜50μmであるのがより好ましい。溝5
4の幅L1の平均値が下限値未満であると、周面53と
パドル7との間に侵入したガスを排出するガス抜き効果
が低下し、ディンプル矯正手段としての効果が十分に発
揮されない場合がある。一方、溝54の幅L1の平均値
が上限値を超えると、溝54で面積の大きいディンプル
が発生し、結晶粒が粗大化する場合がある。
0.5〜95μmであるのが好ましく、1〜50μmで
あるのがより好ましい。凸条55の幅L2の平均値が下
限値未満であると、ディンプルの矯正手段として、凸条
が十分に機能しなくなり、結果として、大面積のディン
プルが形成される場合がある。一方、凸条55の幅L 2
の平均値が上限値を超えると、凸条の表面積が大きくな
り、凸条とパドルとの間にディンプルが形成される場合
がある。
高さ)L3の平均値は、0.5〜20μmであるのが好
ましく、1〜10μmであるのがより好ましい。溝54
の深さL3の平均値が下限値未満であると、周面53と
パドル7との間に侵入したガスを排出するガス抜き効果
が低下し、ディンプル矯正手段としての効果が十分に発
揮されない場合がある。一方、溝54の深さL3の平均
値が上限値を超えると、溝54を流れるガス流の流速が
増大するとともに、渦を伴う乱流となり易くなり、ディ
ンプル矯正手段としての効果が十分に発揮されない場合
がある。
いる凸条55)のピッチL4は、ロール面81上に形成
されるディンプル9の1個あたりの大きさや、ディンプ
ル9の総面積を規定する重要な要件である。並設されて
いる溝54(または並設されている凸条55)のピッチ
L4の平均値は、0.5〜100μmであるのが好まし
く、3〜50μmであるのがより好ましい。溝54のピ
ッチL4の平均値がこのような範囲の値であると、溝5
4(または凸条55)がディンプル矯正手段として十分
に機能し、かつパドル7との接触部分−非接触部分の間
隔が十分小さくなる。その結果、周面53に接触してい
る部分と接触していない部分との冷却速度の差は、十分
小さくなり、得られる急冷薄帯8の結晶粒径、磁気特性
のバラツキは小さくなる。
5)の占める投影面積(周面に投影したときの面積)の
割合は、10%以上であるのが好ましく、30〜99.
5%であるのがより好ましい。周面53上における溝5
4(または凸条55)の占める投影面積の割合が10%
未満であると、周面53とパドル7との間に巻き込まれ
るガス量に対して、ガス抜きのための流路が十分に確保
されず、周面53とパドル7との間にガスが残存し、そ
の結果、巨大ディンプルを形成し易くなる。
形成されたものであってもよい。溝54は、例えば、冷
却ロール5の周面53に対し、切削、転写(圧転)、研
削、ブラスト処理等の各種機械加工、レーザー加工、放
電加工、化学エッチング等を施すことにより形成するこ
とができる。その中でも、溝54の幅、深さ、並設され
た溝54のピッチ等の精度を高くすることが比較的容易
である点で、機械加工、特に、切削であるのが好まし
い。
述した溝54の形成方法による加工を施した結果、(周
面53上に残存する部分として)形成されたものであっ
てもよい。
設けられる場合(表面層52がロール基材51と一体形
成されていない場合)、溝54または凸条55は、表面
層に直接、前述した方法により形成されたものであって
も、そうでなくてもよい。すなわち、図8に示すよう
に、表面層52を設けた後、その表面層に前述した方法
により溝54または凸条を形成してもよいが、図9に示
すように、ロール基材51の外周面上に、前述した方法
により溝または凸条を形成した後、表面層52を形成し
てもよい。この場合、表面層52の厚さをロール基材5
1に形成された溝の深さまたは凸条の高さに比べて小さ
くすることにより、結果として、表面層52の表面に機
械加工を施すことなく、周面53上にディンプル矯正手
段である溝54または凸条55が形成される。この場
合、表面層52の表面に機械加工等が施されないため、
その後、研磨等が施されなくても周面53の表面粗さR
aを比較的小さくすることができる。
6、図18、図20、図21も同様)では、ロール基材
と表面層との境界は、省略して示した。
帯状磁石材料や磁石粉末としては、優れた磁気特性を有
するものが好ましく、このようなものとしては、R(た
だし、Rは、Yを含む希土類元素のうちの少なくとも1
種)を含む合金、特にR(ただし、Rは、Yを含む希土
類元素のうちの少なくとも1種)とTM(ただし、TM
は、遷移金属のうちの少なくとも1種)とB(ボロン)
とを含む合金が挙げられ、次の[1]〜[5]の組成の
ものが好ましい。
oを主とする遷移金属とを基本成分とするもの(以下、
Sm−Co系合金と言う)。
類元素のうちの少なくとも1種)と、Feを主とする遷
移金属(TM)と、Bとを基本成分とするもの(以下、
R−TM−B系合金と言う)。
eを主とする遷移金属と、Nを主とする格子間元素とを
基本成分とするもの(以下、Sm−Fe−N系合金と言
う)。
類元素のうち少なくとも1種)とFe等の遷移金属とを
基本成分とし、ソフト磁性相とハード磁性相とが相隣接
して(粒界相を介して隣接する場合も含む)存在する複
合組織(特に、ナノコンポジット組織と呼ばれるものが
ある)を有するもの。
のうち、少なくとも2種を混合したもの。この場合、混
合する各磁石粉末の利点を併有することができ、より優
れた磁気特性を容易に得ることができる。
は、SmCo5、Sm2TM17(ただしTMは、遷移金
属)が挙げられる。
は、Nd−Fe−B系合金、Pr−Fe−B系合金、N
d−Pr−Fe−B系合金、Nd−Dy−Fe−B系合
金、Ce−Nd−Fe−B系合金、Ce−Pr−Nd−
Fe−B系合金、これらにおけるFeの一部をCo、N
i等の他の遷移金属で置換したもの等が挙げられる。
ては、Sm2Fe17合金を窒化して作製したSm2Fe17
N3、TbCu7型相を主相とするSm−Zr−Fe−C
o−N系合金が挙げられる。ただし、これらSm−Fe
−N系合金の場合、Nは、急冷薄帯を作製した後、得ら
れた急冷薄帯に適切な熱処理を施し、窒化することによ
り格子間原子として導入されるのが一般的である。
e、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、D
y、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、ミッシュメタルが
挙げられ、これらを1種または2種以上含むことができ
る。また、前記遷移金属としては、Fe、Co、Ni等
が挙げられ、これらを1種または2種以上含むことがで
きる。
磁気特性を向上させるため、あるいは、耐熱性、耐食性
を向上させるために、磁石材料中には、必要に応じ、A
l、Cu、Ga、Si、Ti、V、Ta、Zr、Nb、
Mo、Hf、Ag、Zn、P、Ge、Cr、W等を含有
することもできる。
は、ソフト磁性相10とハード磁性相11とが、例え
ば、図10、図11または図12に示すようなパターン
(モデル)で存在しており、各相の厚さや粒径がナノメ
ーターレベルで存在している。そして、ソフト磁性相1
0とハード磁性相11とが相隣接し(粒界相を介して隣
接する場合も含む)、磁気的な交換相互作用を生じる。
より容易にその向きを変えるので、ハード磁性相に混在
すると、系全体の磁化曲線はB−H図(J−H図)の第
二象現で段のある「へび型曲線」となる。しかし、ソフ
ト磁性相のサイズが数10nm以下と十分小さい場合に
は、ソフト磁性体の磁化が周囲のハード磁性体の磁化と
の結合によって十分強く拘束され、系全体がハード磁性
体として振舞うようになる。
織)を持つ磁石は、主に、以下に挙げる特徴1)〜5)
を有している。
磁化が可逆的にスプリングバックする(この意味で「ス
プリング磁石」とも言う)。 2)着磁性が良く、比較的低い磁場で着磁できる。 3)磁気特性の温度依存性がハード磁性相単独の場合に
比べて小さい。 4)磁気特性の経時変化が小さい。 5)微粉砕しても磁気特性が劣化しない。
は、優れた磁気特性を有する。したがって、磁石粉末
は、このような複合組織を有するものであるのが特に好
ましい。
一例であって、これらに限られるものではない。
冷却ロール5を用いた薄帯状磁石材料(急冷薄帯)の製
造について説明する。
ロールの周面に衝突させ、冷却固化することにより製造
される。以下、その一例について説明する。
は、チャンバー(図示せず)内に設置され、該チャンバ
ー内に不活性ガスやその他の雰囲気ガスが充填された状
態で作動する。特に、急冷薄帯8の酸化を防止するため
に、雰囲気ガスは、不活性ガスであるのが好ましい。不
活性ガスとしては、例えばアルゴンガス、ヘリウムガ
ス、窒素ガス等が挙げられる。
が、1〜760Torrであるのが好ましい。
の内圧より高い所定の圧力がかけられている。溶湯6
は、この筒体2内の溶湯6の液面に作用する圧力と筒体
2内における液面の高さに比例してかかる圧力との和
と、チャンバー内の雰囲気ガスの圧力との差圧により、
ノズル3から射出する。
用する圧力と筒体2内における液面の高さに比例してか
かる圧力との和と、チャンバー内の雰囲気ガスの圧力と
の差圧)は、特に限定されないが、10〜100kPa
であるのが好ましい。
材料を入れ、コイル4により加熱して溶融し、その溶湯
6をノズル3から射出すると、図1に示すように、溶湯
6は、冷却ロール5の周面53に衝突し、パドル(湯溜
り)7を形成した後、回転する冷却ロール5の周面53
に引きずられつつ急速に冷却されて凝固し、急冷薄帯8
が連続的または断続的に形成される。このとき、パドル
7と周面53との間にガスが侵入すると、急冷薄帯8の
ロール面81にディンプル9が形成されるが、冷却ロー
ル5の周面53上にディンプル矯正手段(溝54および
凸条55)が設けられていることにより、ディンプル9
は分割される。このようにして形成された急冷薄帯8
は、やがて、そのロール面81が周面53から離れ、図
1中の矢印B方向に進行する。
手段が設けられることにより、ロール面81における巨
大ディンプルの発生が防止され、パドル7の不均一な冷
却が防止される。その結果、結晶粒径のバラツキが小さ
く、磁気特性に優れた急冷薄帯8が得られる。
ては、必ずしもノズル3を冷却ロール5の回転軸50の
真上に設置しなくてもよい。
成、表面層52の構成材料(組成)、周面53の表面性
状(特に、周面53の溶湯6に対する濡れ性)等により
その好適な範囲が異なるが、磁気特性向上のために、通
常、5〜60m/秒であるのが好ましく、10〜40m
/秒であるのがより好ましい。冷却ロール5の周速度が
下限値未満であると、溶湯6(パドル7)の冷却速度が
低下し、結晶粒径が増大する傾向を示し、磁気特性が低
下する場合がある。一方、冷却ロール5の周速度が上限
値を超えると、逆に冷却速度が大きくなり、非晶質組織
が占める割合が大きくなり、その後に、後述する熱処理
を施したとしても、磁気特性が十分に向上しない場合が
ある。
その幅wおよび厚さができるだけ均一であるものが好ま
しい。この場合、急冷薄帯8の平均厚さtは、8〜50
μm程度であるのが好ましく、10〜40μm程度であ
るのがより好ましい。平均厚さtが下限値未満である
と、非晶質組織が占める割合が大きくなり、その後に、
後述する熱処理を施したとしても磁気特性が十分に向上
しない場合がある。単位時間当たりの生産性も低下す
る。一方、平均厚さtが上限値を超えると、フリー面8
2側の結晶粒径が粗大化する傾向を示すため、磁気特性
が低下する場合がある。
8は、ロール面81の少なくとも一部に、冷却ロール5
の周面53の表面形状が転写(部分的な転写も含む)さ
れることがある。これにより、冷却ロール5の周面53
の表面形状(溝54または凸条55)に対応する凸条8
3または溝84が形成される。このようにして、凸条8
3または溝84が形成されることにより、ディンプル9
が効率よく分割され、ディンプル9の1個あたりの面積
が小さくなっている。また、冷却ロール5の周面53上
に形成された溝54のガス抜き効果により、ディンプル
9の総面積も減少している。その結果、急冷薄帯8の各
部位における結晶粒径のバラツキが小さくなり、優れた
磁気特性が得られる。
時に形成された2000μm2以上のディンプル9(巨
大ディンプル)の占める投影面積の割合は、10%以下
であるのが好ましく、5%以下であるのがより好まし
い。巨大ディンプルの占める投影面積の割合が10%を
超えると、冷却ロール5と接触していた部分に比べ、冷
却速度が極端に小さい部分(特に、巨大ディンプルの中
央部付近)の占める面積の割合が大きくなり、急冷薄帯
8全体としての磁気特性が低下する。
ール面81上の所定の面積中に占める面積率として算出
される。特に、ロール面81上の数箇所以上について算
出した面積率の平均値を取るのが好ましい。
時に形成されたディンプル9の占める投影面積(総面
積)の割合は、40%以下であるのが好ましく、30%
以下であるのがより好ましい。ディンプル9の占める投
影面積(総面積)の割合が大きすぎると、凝固時におけ
る冷却速度が全体として低下することとなり、その結
果、結晶粒径の粗大化が起こり、得られる急冷薄帯8の
磁気特性が低下する。
えば、非晶質組織(アモルファス組織)の再結晶化の促
進、組織の均質化等を目的として、熱処理を施すことも
できる。この熱処理の条件としては、例えば、400〜
900℃で、0.2〜300分程度とすることができ
る。
に、真空または減圧状態下(例えば1×10-1〜1×1
0-6Torr)、あるいは窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウ
ムガス等の不活性ガス中のような、非酸化性雰囲気中で
行うのが好ましい。
状磁石材料)8は、微細結晶組織、もしくは微細結晶が
非晶質組織中に含まれるような組織となり、優れた磁気
特性が得られる。
法を例に説明したが、双ロール法を採用してもよい。こ
のような急冷法は、金属組織(結晶粒)を微細化するこ
とができるので、ボンド磁石の磁石特性、特に保磁力等
を向上させるのに有効である。
された急冷薄帯8を粉砕することにより、本発明の磁石
粉末が得られる。
ールミル、振動ミル、ジェットミル、ピンミル等の各種
粉砕装置、破砕装置を用いて行うことができる。この場
合、粉砕は、酸化を防止するために、真空または減圧状
態下(例えば1×10-1〜1×10-6Torr)、あるいは
窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガス等の不活性ガス
中のような、非酸化性雰囲気中で行うこともできる。
が、後述するボンド磁石(希土類ボンド磁石)を製造す
るためのものの場合、磁石粉末の酸化防止と、粉砕によ
る磁気特性劣化の防止とを考慮して、1〜300μmで
あるのが好ましく、5〜150μmであるのがより好ま
しい。
形性を得るために、磁石粉末の粒径分布は、ある程度分
散されている(バラツキがある)のが好ましい。これに
より、得られたボンド磁石の空孔率を低減することがで
き、その結果、ボンド磁石中の磁石粉末の含有量を同じ
としたときに、ボンド磁石の密度や機械的強度をより高
めることができ、磁気特性をさらに向上することができ
る。
ば、粉砕により導入されたひずみの影響の除去、結晶粒
径の制御を目的として、熱処理を施すこともできる。こ
の熱処理の条件としては、例えば、350〜850℃
で、0.2〜300分程度とすることができる。
に、真空または減圧状態下(例えば1×10-1〜1×1
0-6Torr)、あるいは窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウ
ムガス等の不活性ガス中のような、非酸化性雰囲気中で
行うのが好ましい。
製造した場合、該磁石粉末は、結合樹脂との結合性(結
合樹脂の濡れ性)が良く、そのため、このボンド磁石
は、機械的強度が高く、熱安定性(耐熱性)、耐食性が
優れたものとなる。従って、当該磁石粉末は、ボンド磁
石の製造に適しており、製造されたボンド磁石は、信頼
性の高いものとなる。
500nm以下であるのが好ましく、200nm以下で
あるのがより好ましく、10〜120nm程度がさらに
好ましい。平均結晶粒径が500nmを超えると、磁気
特性、特に保磁力および角型性の向上が十分に図れない
場合がある。
組織を有するものである場合、平均結晶粒径は、1〜1
00nmであるのが好ましく、5〜50nmであるのが
より好ましい。平均結晶粒径がこのような範囲の大きさ
であると、ソフト磁性相10とハード磁性相11との間
で、より効果的に磁気的な交換相互作用を生じることと
なり、顕著な磁気特性の向上が認められる。
明のボンド磁石について説明する。
の磁石粉末を結合樹脂で結合してなるものである。
性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれでもよい。
ド(例:ナイロン6、ナイロン46、ナイロン66、ナ
イロン610、ナイロン612、ナイロン11、ナイロ
ン12、ナイロン6−12、ナイロン6−66)、熱可
塑性ポリイミド、芳香族ポリエステル等の液晶ポリマ
ー、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンサルファ
イド、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸
ビニル共重合体等のポリオレフィン、変性ポリオレフィ
ン、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポ
リエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレー
ト等のポリエステル、ポリエーテル、ポリエーテルエー
テルケトン、ポリエーテルイミド、ポリアセタール等、
またはこれらを主とする共重合体、ブレンド体、ポリマ
ーアロイ等が挙げられ、これらのうちの1種または2種
以上を混合して用いることができる。
り、機械的強度が高いことから、ポリアミド、耐熱性向
上の点から、液晶ポリマー、ポリフェニレンサルファイ
ドを主とするものが好ましい。また、これらの熱可塑性
樹脂は、磁石粉末との混練性にも優れている。
重合化等により、例えば成形性を重視したものや、耐熱
性、機械的強度を重視したものというように、広範囲の
選択が可能となるという利点がある。
スフェノール型、ノボラック型、ナフタレン系等の各種
エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン
樹脂、ポリエステル(不飽和ポリエステル)樹脂、ポリ
イミド樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレタン樹脂等が挙
げられ、これらのうちの1種または2種以上を混合して
用いることができる。
り、機械的強度が高く、耐熱性に優れるという点から、
エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、シリ
コーン樹脂が好ましく、エポキシ樹脂が特に好ましい。
また、これらの熱硬化性樹脂は、磁石粉末との混練性、
混練の均一性にも優れている。
は、室温で液状のものでも、固形(粉末状)のものでも
よい。
次のようにして製造される。磁石粉末と、結合樹脂と、
必要に応じ添加剤(酸化防止剤、潤滑剤等)とを混合、
混練(例えば、温間混練)してボンド磁石用組成物(コ
ンパウンド)を製造し、このボンド磁石用組成物を用い
て、圧縮成形(プレス成形)、押出成形、射出成形等の
成形方法により、無磁場中で所望の磁石形状に成形す
る。結合樹脂が熱硬化性樹脂の場合には、成形後、加熱
等によりそれを硬化する。
成形および射出成形(特に、射出成形)は、形状選択の
自由度が広く、生産性が高い等の利点があるが、これら
の成形方法では、良好な成形性を得るために、成形機内
におけるコンパウンドの十分な流動性を確保しなければ
ならないため、圧縮成形に比べて、磁石粉末の含有量を
多くすること、すなわちボンド磁石を高密度化すること
ができない。しかしながら、本発明では、後述するよう
に、高い磁束密度が得られ、そのため、ボンド磁石を高
密度化しなくても優れた磁気特性が得られるので、押出
成形、射出成形により製造されるボンド磁石にもその利
点を享受することができる。
率)は、特に限定されず、通常は、成形方法や、成形性
と高磁気特性との両立を考慮して決定される。具体的に
は、75〜99.5wt%程度であるのが好ましく、8
5〜97.5wt%程度であるのがより好ましい。
れたものの場合には、磁石粉末の含有量は、90〜9
9.5wt%程度であるのが好ましく、93〜98.5
wt%程度であるのがより好ましい。
形により製造されたものの場合には、磁石粉末の含有量
は、75〜98wt%程度であるのが好ましく、85〜
97wt%程度であるのがより好ましい。
石粉末の比重、磁石粉末の含有量、空孔率等の要因によ
り決定される。本発明のボンド磁石において、その密度
ρは特に限定されないが、4.5〜6.6Mg/m3程
度であるのが好ましく、5.5〜6.4Mg/m3程度
であるのがより好ましい。
磁力が大きいので、ボンド磁石に成形した場合に、磁石
粉末の含有量が多い場合はもちろんのこと、含有量が比
較的少ない場合でも、優れた磁気特性(特に、高い最大
磁気エネルギー積(BH)ma x)が得られる。
限定されず、例えば、形状に関しては、例えば、円柱
状、角柱状、円筒状(リング状)、円弧状、平板状、湾
曲板状等のあらゆる形状のものが可能であり、その大き
さも、大型のものから超小型のものまであらゆる大きさ
のものが可能である。特に、小型化、超小型化された磁
石に有利であることは、本明細書中で度々述べている通
りである。
固有保磁力)HcJが320〜1200kA/mであるの
が好ましく、400〜800kA/mがより好ましい。
保磁力が前記下限値未満では、逆磁場がかかったときの
減磁が顕著になり、また、高温における耐熱性が劣る。
また、保磁力が前記上限値を超えると、着磁性が低下す
る。従って、保磁力HcJを上記範囲とすることにより、
ボンド磁石(特に、円筒状磁石)に多極着磁等をするよ
うな場合に、十分な着磁磁場が得られないときでも、良
好な着磁が可能となり、十分な磁束密度が得られ、高性
能なボンド磁石を提供することができる。
ー積(BH)maxが40kJ/m3以上であるのが好まし
く、50kJ/m3以上であるのがより好ましく、70
〜120kJ/m3であるのがさらに好ましい。最大磁
気エネルギー積(BH)maxが40kJ/m3未満である
と、モータ用に用いた場合、その種類、構造によって
は、十分なトルクが得られない。
ール5によれば、ディンプル矯正手段として溝54およ
び凸条55が設けられているため、ロール面81に形成
されるディンプル9を分割することができる。そのた
め、巨大ディンプルの発生を防止し、パドル7の各部位
における冷却速度の差を小さくすることができる。その
結果、急冷薄帯8においては、結晶粒径のバラツキが小
さく、高い磁気特性が安定して得られる。
ボンド磁石は、優れた磁気特性を有している。また、ボ
ンド磁石の製造に際し、高密度化を追求しなくても高い
磁気特性を得ることができるため、成形性、寸法精度、
機械的強度、耐食性、耐熱性等の向上を図ることができ
る。
態について、説明する。図13は、本発明の冷却ロール
の第2実施形態を示す正面図、図14は、図13に示す
冷却ロールの拡大断面図である。以下、第2実施形態の
冷却ロールについて、前記第1実施形態との相違点を中
心に説明し、同様の事項の説明は省略する。
である溝54(または凸条55)は、冷却ロール5の回
転軸50を中心とする螺旋状に形成されている。溝54
(または凸条55)がこのような形状であると、比較的
容易に、周面53全体にわたり溝54(または凸条5
5)を形成することができる。例えば、冷却ロール5を
一定速度で回転させておき、旋盤等の切削工具を回転軸
50に対して平行に、一定速度で移動させながら、冷却
ロール5の外周部を切削することによりこのような溝5
4を形成することができる。
は、1条(1本)であっても、2条(2本)以上であっ
てもよい。
冷却ロール5の回転方向とのなす角θ(絶対値)は、3
0°以下であるのが好ましく、20°以下であるのがよ
り好ましい。θが30°以下であると、冷却ロール5の
あらゆる周速度において、周面53とパドル7との間に
侵入したガスを効率よく排出することができる。そのた
め、ディンプルの分割がさらに起こり易くなり、ディン
プルの1個あたりの面積、ディンプルの総面積は、さら
に小さくなる。
一定であっても、一定でなくてもよい。また、溝54
(または凸条55)を2条以上有する場合、それぞれの
溝54(または凸条55)について、θは、同一であっ
ても、異なっていてもよい。
開口部57で開口している。これにより、周面53とパ
ドル7との間から溝54に排出されたガスがこの開口部
57から冷却ロール5の側方へ排出されるため、排出さ
れたガスが再び周面53とパドル7との間に侵入するの
を効果的に防止することができ、ディンプルを矯正する
効果がさらに向上する。図示の構成では、溝54は、両
縁部に開口しているが、一方の縁部にのみ開口していて
もよい。
態について、説明する。図15は、本発明の冷却ロール
の第3実施形態を示す正面図、図16は、図15に示す
冷却ロールの拡大断面図である。以下、第3実施形態の
冷却ロールについて、前記第1実施形態、第2実施形態
との相違点を中心に説明し、同様の事項の説明は省略す
る。
旋の回転方向が互いに逆向きである少なくとも2本の溝
54が形成されている。これらの溝54は、多点で交差
している。
る溝54が形成されることにより、製造された急冷薄帯
8が右巻きの溝から受ける横方向の力と左巻きの溝から
受ける横方向の力とが相殺され、急冷薄帯8の図15中
の横方向の移動が抑制され、進行方向が安定する。
の回転方向の溝54の長手方向と冷却ロール5の回転方
向とのなす角(絶対値)は、前述したθと同様な範囲の
値であるのが好ましい。
態について、説明する。図17は、本発明の冷却ロール
の第4実施形態を示す正面図、図18は、図17に示す
冷却ロールの拡大断面図である。以下、第4実施形態の
冷却ロールについて、前記第1実施形態〜第3実施形態
との相違点を中心に説明し、同様の事項の説明は省略す
る。
却ロール5の周面の幅方向のほぼ中央から両縁部56の
方向に、ハの字状に形成されている。
5を用いた場合、その回転方向との組み合わせにより、
周面53とパドル7との間に侵入したガスをさらに高い
効率で排出することができる。そのため、ディンプルの
分割がさらに起こり易くなり、ディンプルの1個あたり
の面積、ディンプルの総面積は、さらに小さくなる。
た場合、冷却ロール5の回転に伴って生じる、図17
中、左右の両溝54からの力がつりあうことにより、冷
却ロール5の幅方向のほぼ中央に急冷薄帯8がよせられ
るため、急冷薄帯8の進行方向が安定する。
形状等の諸条件は、前述した第1実施形態〜第4実施形
態に限定されるものではない。
欠的に形成されたものであってもよい。また、溝54の
断面形状は、特に限定されず、例えば、図20、図21
に示すようなものであってもよい。
うな溝や凸条に限らず、ディンプルを矯正する機能を有
するものであればいかなるものでもよい。
1実施形態〜第4実施形態の冷却ロール5と同様の効果
が得られる。
る。
ンプル矯正手段を有する冷却ロールを製造し、この冷却
ロールを備えた図1に示す構成の急冷薄帯製造装置を用
意した。
た。まず、銅(20℃における熱伝導率:395W・m
-1・K-1、20℃における熱膨張率:16.5×10-6
K-1)製のロール基材(直径200mm、幅30mm)
を用意し、その周面に切削加工を施し、ほぼ鏡面(表面
粗さRa0.07μm)とした。
基材の回転方向に対し、ほぼ平行な溝を形成した。
であるZrC(20℃における熱伝導率:20.6W・
m-1・K-1、20℃における熱膨張率:7.0×10-6
K-1)の表面層をイオンプレーティングにより形成し、
図1〜図3に示すような冷却ロールを得た。
えた急冷薄帯製造装置1を用いて、以下に述べるような
方法で合金組成が(Nd0.75Pr0.2Dy0.05)9.0Fe
balCo8.2B5.6で表される急冷薄帯を製造した。
の各原料を秤量して母合金インゴットを鋳造した。
ル(円孔オリフィス)3を設けた石英管内に前記母合金
インゴットを入れた。急冷薄帯製造装置1が収納されて
いるチャンバー内を脱気した後、不活性ガス(ヘリウム
ガス)を導入し、所望の温度および圧力の雰囲気とし
た。
周波誘導加熱により溶解し、さらに、冷却ロール5の周
速度を28m/秒とし、溶湯6の噴射圧(石英管の内圧
と筒体2内における液面の高さに比例してかかる圧力と
の和と、雰囲気圧との差圧)を40kPa、雰囲気ガス
の圧力を60kPaとしたうえで、溶湯6を冷却ロール
5の回転軸50のほぼ真上から冷却ロール5の頂部の周
面53に向けて噴射し、急冷薄帯8を連続的に作製し
た。
13、図14に示すようなものとした以外は実施例1と
同様にして冷却ロールを製造した。このとき、溝の平均
幅、凸条の平均幅、溝の平均深さ(凸条の平均高さ)、
および並設された溝(凸条)の平均ピッチを種々変化さ
せて、6種の冷却ロールを製造した。なお、いずれも、
3本の切削工具を等間隔に設置した旋盤を用いて、併設
された溝のピッチが周面上の各部位において、ほぼ一定
となるように3条の溝を形成した。なお、溝の長手方向
と冷却ロールの回転方向とのなす角θは、いずれの冷却
ロールも5°であった。実施例1で用いた急冷薄帯製造
装置の冷却ロールをこれらの冷却ロールに順次交換し、
実施例1と同様にして急冷薄帯を製造した。
5、図16に示すようなものとした以外は実施例2と同
様にして冷却ロールを製造し、急冷薄帯製造装置の冷却
ロールをこの冷却ロールに交換して、実施例1と同様に
して急冷薄帯を製造した。なお、溝の長手方向と冷却ロ
ールの回転方向とのなす角θ1、θ2は、いずれも15°
であった。
7、図18に示すようなものとした以外は実施例1と同
様にして冷却ロールを製造し、急冷薄帯製造装置の冷却
ロールをこの冷却ロールに交換して、実施例1と同様に
して急冷薄帯を製造した。なお、溝の長手方向と冷却ロ
ールの回転方向とのなす角θ1、θ2は、いずれも20°
であった。
よりほぼ鏡面とした後、溝、凸条を設けずに、そのまま
表面層を形成したものを製造した以外は、実施例1と同
様にして冷却ロールを製造し、急冷薄帯製造装置の冷却
ロールをこの冷却ロールに交換して、実施例1と同様に
して急冷薄帯を製造した。
ールの表面層の厚さは、いずれも、7μmであった。な
お、表面層の形成後、該表面層に対し、機械加工は施さ
なかった。各冷却ロールについて、溝の幅L1(平均
値)、凸条の幅L2(平均値)、溝の深さ(凸条の高
さ)L3(平均値)、並設された溝(凸条)のピッチL4
(平均値)、冷却ロールの周面上における溝の占める投
影面積の割合の測定値を表1に示す。
について、走査型電子顕微鏡(SEM)を用い、ロール
面の表面形状の観察を行った。その結果、実施例1〜9
の各急冷薄帯では、いずれも、冷却ロールの周面の表面
形状(溝または凸条)が転写され、対応する凸条または
溝が形成されており、これにより、ディンプルが分割さ
れている様子が確認された。これに対し、比較例の急冷
薄帯では、巨大ディンプルが数多く存在することが確認
された。実施例3の急冷薄帯について、電子顕微鏡写真
を図22に示す。
に対し、それぞれ、下記およびの評価を行った。
を取り出し、さらにそこから長さ約7mmのサンプルを
5サンプル連続して作製し、それぞれのサンプルについ
て平均厚さt、ロール面における巨大ディンプル(20
00μm2以上)の占める投影面積の割合、ロール面にお
けるディンプルの占める投影面積(総面積)の割合およ
び磁気特性を測定した。
サンプルにつき20箇所の測定点で測定し、これを平均
した値とした。ロール面における巨大ディンプル(20
00μm2以上)の占める投影面積の割合およびロール面
におけるディンプルの占める投影面積(総面積)の割合
は、走査型電子顕微鏡(SEM)による観察の結果から
求めた。磁気特性は、振動試料型磁力計(VSM)を用
いて保磁力HcJ(kA/m)および最大磁気エネルギー
積(BH)max(kJ/m3)を測定した。測定に際して
は、急冷薄帯の長軸方向を印加磁界方向とした。なお、
反磁界補正は行わなかった。
675℃×300秒の熱処理を施した。
平均粒径75μmの磁石粉末を得た。
て、その相構成を分析するため、Cu−Kαを用い回折
角(2θ)が20°〜60°の範囲にてX線回折を行っ
た。回折パターンからハード磁性相であるR2(Fe・
Co)14B型相と、ソフト磁性相であるα−(Fe,C
o)型相の回折ピークが確認でき、透過型電子顕微鏡
(TEM)による観察結果から、いずれも、複合組織
(ナノコンポジット組織)を形成していることが確認さ
れた。また、各磁石粉末について、各相の平均結晶粒径
を測定した。
し、ボンド磁石用組成物(コンパウンド)を作製した。
このとき、磁石粉末とエポキシ樹脂との配合比率(重量
比)は、各サンプルについてほぼ等しい値とした。すな
わち、各サンプル中の磁石粉末の含有量(含有率)は、
約97.5wt%であった。
とし、この粒状物を秤量してプレス装置の金型内に充填
し、温度120℃、圧力600MPaで圧縮成形(無磁
場中)してから冷却し、離型した後、175℃で加熱硬
化させて、直径10mm×高さ8mmの円柱状のボンド
磁石を得た。
3.2MA/mのパルス着磁を施した後、直流自記磁束
計(東英工業(株)製、TRF−5BH)にて最大印加
磁場2.0MA/mで磁気特性(残留磁束密度Br、保
磁力HcJおよび最大磁気エネルギー積(BH)max)を
測定した。測定時の温度は、23℃(室温)であった。
これらの結果を表2〜表4に示す。
例1〜9の急冷薄帯では、巨大ディンプルの占める面積
の割合が0.1〜3.8%と小さく、ディンプルの占め
る面積(総面積)の割合も小さくなっている。また、磁
気特性のバラツキが小さく、全体として磁気特性が高
い。これは、以下のような理由によるものであると推定
される。
に、ディンプル矯正手段を有している。そのため、急冷
薄帯のロール面への巨大ディンプルの発生は、防止また
は抑制され、ディンプルの1個あたりの面積が小さくな
り、ディンプルの占める面積(総面積)の割合も小さく
なる。このため、パドルの各部位における冷却速度の差
は小さくなり、結果として、結晶粒径、磁気特性のバラ
ツキの小さい急冷薄帯が得られるものと考えられる。
ディンプルの占める面積の割合が15.5〜25.5%
と大きく、ディンプルの占める面積(総面積)の割合も
本発明の急冷薄帯に比べ、大きくなっている。また、連
続した急冷薄帯から切り出したサンプルであるにもかか
わらず、磁気特性のバラツキが大きい。これは、以下の
ような理由によるものであると推定される。
り、急冷薄帯のロール面に巨大なディンプルが形成され
る。このため、周面に接触している部分における冷却速
度は大きいのに対し、周面に接触していない部分(特
に、巨大ディンプルの中央部付近)における冷却速度は
低下し、結晶粒径の粗大化が起こる。その結果、得られ
る急冷薄帯の磁気特性のバラツキは大きくなると考えら
れる。
〜9のボンド磁石では、優れた磁気特性が得られている
のに対し、比較例のボンド磁石は、低い磁気特性しか有
していない。
く、かつ磁気特性のバラツキの小さい急冷薄帯から得ら
れる磁石粉末を用いているのに対し、比較例では、磁気
特性のバラツキの大きい急冷薄帯から得られる磁石粉末
を用いているため、全体としての磁気特性が低下してい
るものであると考えられる。
のような効果が得られる。
が設けられているため、製造される急冷薄帯における巨
大ディンプルの発生が防止または抑制され、ディンプル
の1個あたりの面積も小さくなる。また、ロール面にお
けるディンプルの総面積も小さくなる。そのため、パド
ルの各部位における冷却速度の差が小さくなり、製造さ
れる急冷薄帯においては、高い磁気特性が安定して得ら
れる。
プル矯正手段としての、溝、凸条の寸法、ピッチ等の条
件を適宜選択することにより、製造される急冷薄帯のロ
ール面におけるディンプルの1個あたりの面積や総面積
等をコントロールすることができ、優れた磁気特性の磁
石材料を得ることができる。
とを有する複合組織で構成されることにより、磁化が高
く、優れた磁気特性を発揮し、特に固有保磁力と角型性
が改善される。
あっても、高磁気特性を持つボンド磁石が得られる。特
に、従来の等方性ボンド磁石に比べ、より小さい体積の
ボンド磁石で同等以上の磁気性能を発揮することができ
るので、より小型で高性能のモータを得ることが可能と
なる。
ら、ボンド磁石の製造に際し、高密度化を追求しなくて
も十分に高い磁気特性を得ることができ、その結果、成
形性の向上と共に、寸法精度、機械的強度、耐食性、耐
熱性(熱的安定性)等のさらなる向上が図れ、信頼性の
高いボンド磁石を容易に製造することが可能となる。
で着磁することができ、特に多極着磁等を容易かつ確実
に行うことができ、かつ高い磁束密度を得ることができ
る。
成形法に比べて高密度の成形がしにくい押出成形法や射
出成形法によるボンド磁石の製造にも適し、このような
成形方法で成形されたボンド磁石でも、前述したような
効果が得られる。よって、ボンド磁石の成形方法の選択
の幅、さらには、それによる形状選択の自由度が広が
る。
却ロールを用いて薄帯状磁石材料を製造する装置(急冷
薄帯製造装置)の構成例とを模式的に示す斜視図であ
る。
模式的に示す図である。
する装置(急冷薄帯製造装置)における溶湯の冷却ロー
ルへの衝突部位付近の状態を模式的に示す断面図であ
る。
冷薄帯製造装置)における溶湯の冷却ロールへの衝突部
位付近の状態を模式的に示す断面図である。
する装置(急冷薄帯製造装置)で製造された薄帯状磁石
材料の表面形状を模式的に示す斜視図である。
冷薄帯製造装置)で製造された薄帯状磁石材料の表面形
状を模式的に示す斜視図である。
の図である。
の図である。
ンポジット組織)の一例を模式的に示す図である。
ンポジット組織)の一例を模式的に示す図である。
ンポジット組織)の一例を模式的に示す図である。
に示す正面図である。
状を模式的に示す図である。
に示す正面図である。
状を模式的に示す図である。
に示す正面図である。
状を模式的に示す図である。
に示す正面図である。
近の断面形状を模式的に示す図である。
近の断面形状を模式的に示す図である。
子顕微鏡写真である。
造する装置(急冷薄帯製造装置)における溶湯の冷却ロ
ールへの衝突部位付近の状態を示す断面側面図である。
Claims (29)
- 【請求項1】 磁石材料の溶湯をその周面に衝突させ、
冷却固化して、薄帯状磁石材料を製造するための冷却ロ
ールであって、 冷却ロールの周面上に、前記薄帯状磁石材料の冷却ロー
ルとの接触面において発生するディンプルを分割するデ
ィンプル矯正手段を設けたことを特徴とする冷却ロー
ル。 - 【請求項2】 冷却ロールは、ロール基材と、該ロール
基材の外周に設けられた表面層とを有し、前記表面層に
前記ディンプル矯正手段を設けたものである請求項1に
記載の冷却ロール。 - 【請求項3】 前記表面層は、前記ロール基材の構成材
料の室温付近における熱伝導率より低い熱伝導率を有す
る材料で構成されたものである請求項2に記載の冷却ロ
ール。 - 【請求項4】 前記表面層は、セラミックスで構成され
たものである請求項2または3に記載の冷却ロール。 - 【請求項5】 前記表面層は、室温付近における熱伝導
率が80W・m-1・K-1以下の材料で構成されたもので
ある請求項2ないし4のいずれかに記載の冷却ロール。 - 【請求項6】 前記表面層は、室温付近における熱膨張
率が3.5〜18[×10-6K-1]の材料で構成された
ものである請求項2ないし5のいずれかに記載の冷却ロ
ール。 - 【請求項7】 前記表面層の平均厚さは、0.5〜50
μmである請求項2ないし6のいずれかに記載の冷却ロ
ール。 - 【請求項8】 前記表面層は、その表面に機械加工を行
わないで形成されたものである請求項2ないし7のいず
れかに記載の冷却ロール。 - 【請求項9】 前記ディンプル矯正手段は、少なくとも
1本の凸条または溝である請求項1ないし8のいずれか
に記載の冷却ロール。 - 【請求項10】 前記凸条の平均幅は、0.5〜95μ
mである請求項9に記載の冷却ロール。 - 【請求項11】 前記溝の平均幅は、0.5〜90μm
である請求項9または10に記載の冷却ロール。 - 【請求項12】 前記凸条の平均高さまたは前記溝の平
均深さは、0.5〜20μmである請求項9ないし11
のいずれかに記載の冷却ロール。 - 【請求項13】 前記凸条または前記溝は、前記冷却ロ
ールの回転軸を中心とする螺旋状に形成されたものであ
る請求項9ないし12のいずれかに記載の冷却ロール。 - 【請求項14】 前記凸条または前記溝が並設されてお
り、その平均ピッチは、0.5〜100μmである請求
項9ないし13のいずれかに記載の冷却ロール。 - 【請求項15】 前記周面上における前記凸条または前
記溝の占める投影面積の割合が10%以上である請求項
9ないし14のいずれかに記載の冷却ロール。 - 【請求項16】 磁石材料の溶湯を冷却ロールの周面に
衝突させ、冷却固化して得られた薄帯状磁石材料であっ
て、前記冷却ロールとの接触面に溝または凸条が形成さ
れており、該溝または該凸条によりディンプルが分割さ
れていることを特徴とする薄帯状磁石材料。 - 【請求項17】 請求項1ないし15のいずれかに記載
の冷却ロールを用いて製造されたことを特徴とする薄帯
状磁石材料。 - 【請求項18】 前記冷却ロールとの接触面において、
凝固時に形成された2000μm2以上の巨大ディンプ
ルの占める面積の割合が、10%以下である請求項16
または17に記載の薄帯状磁石材料。 - 【請求項19】 前記冷却ロールとの接触面は、前記冷
却ロールの表面形状の少なくとも一部が転写されたもの
である請求項16ないし18のいずれかに記載の薄帯状
磁石材料。 - 【請求項20】 前記冷却ロールとの接触面に溝または
凸条が形成されており、該溝または該凸条によりディン
プルが分割されている請求項16ないし19のいずれか
に記載の薄帯状磁石材料。 - 【請求項21】 平均厚さが8〜50μmである請求項
16ないし20のいずれかに記載の薄帯状磁石材料。 - 【請求項22】 請求項16ないし21のいずれかに記
載の薄帯状磁石材料を粉砕して得られたことを特徴とす
る磁石粉末。 - 【請求項23】 磁石粉末は、その製造過程または製造
後少なくとも1回熱処理が施されたものである請求項2
2に記載の磁石粉末。 - 【請求項24】 平均粒径が1〜300μmである請求
項22または23に記載の磁石粉末。 - 【請求項25】 磁石粉末は、ソフト磁性相とハード磁
性相とを有する複合組織で構成されるものである請求項
22ないし24のいずれかに記載の磁石粉末。 - 【請求項26】 前記ハード磁性相および前記ソフト磁
性相の平均結晶粒径は、いずれも1〜100nmである
請求項25に記載の磁石粉末。 - 【請求項27】 請求項22ないし26のいずれかに記
載の磁石粉末を結合樹脂で結合してなることを特徴とす
るボンド磁石。 - 【請求項28】 室温での固有保磁力HcJが320〜1
200kA/mである請求項27に記載のボンド磁石。 - 【請求項29】 最大磁気エネルギー積(BH)maxが
40kJ/m3以上である請求項27または28に記載
のボンド磁石。
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