JP2003158005A - Nanocomposite magnet and its manufacturing method - Google Patents

Nanocomposite magnet and its manufacturing method

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JP2003158005A
JP2003158005A JP2001353998A JP2001353998A JP2003158005A JP 2003158005 A JP2003158005 A JP 2003158005A JP 2001353998 A JP2001353998 A JP 2001353998A JP 2001353998 A JP2001353998 A JP 2001353998A JP 2003158005 A JP2003158005 A JP 2003158005A
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atomic
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hard
alloy
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Toshio Mitsugi
敏夫 三次
Hirokazu Kanekiyo
裕和 金清
Satoru Hirozawa
哲 広沢
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Sumitomo Special Metals Co Ltd
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    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y25/00Nanomagnetism, e.g. magnetoimpedance, anisotropic magnetoresistance, giant magnetoresistance or tunneling magnetoresistance
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/032Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials
    • H01F1/04Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/047Alloys characterised by their composition
    • H01F1/053Alloys characterised by their composition containing rare earth metals
    • H01F1/055Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5
    • H01F1/057Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B
    • H01F1/0579Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B with exchange spin coupling between hard and soft nanophases, e.g. nanocomposite spring magnets

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To mass-produce permanent magnets that show a high coercive force and high magnetization though the magnet contains a little amount of rare-earth elements and a demagnetizing curve having excellent squareness. SOLUTION: A nanocomposite magnet contains a hard magnetic phase and a soft magnetic phase expressed by the compositional formula of (Fe1-m Tm )100-x-y-z-n (B1-p Cp )x Ry Tiz M1n (wherein, T, R, and M respectively denote one ore more kinds of elements selected out of Co and Ni, one or more kinds of elements selected from among rare-earth elements including Y (yttrium), and one or more kinds of elements selected from among Al, Si, Sn, V, Cr, Mn, Cu, Zn, Ga, Zr, Nb, Mo, Ag, Hf, Ta, W, Pt, Au, and Pb) and magnetically coupled with each other through an exchange interaction.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、各種モータやアク
チュエータに好適に使用される永久磁石の製造方法に関
し、特に複数の強磁性相を有する鉄基希土類合金磁石お
よびその製造方法に関している。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a permanent magnet suitable for use in various motors and actuators, and more particularly to an iron-based rare earth alloy magnet having a plurality of ferromagnetic phases and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、家電用機器、OA機器、および電
装品等において、より一層の高性能化と小型軽量化が要
求されている。そのため、これらの機器に使用される永
久磁石については、磁気回路全体としての性能対重量比
を最大にすることが求められており、例えば残留磁束密
度Brが0.5T(テスラ)以上の永久磁石を用いるこ
とが要求されている。しかし、従来の比較的安価なハー
ドフェライト磁石によっては、残留磁束密度Brを0.
5T以上にすることはできない。
2. Description of the Related Art In recent years, there has been a demand for higher performance, smaller size and lighter weight in household appliances, office automation equipment, electrical equipment and the like. Therefore, the permanent magnets used in these devices are required to maximize the performance-to-weight ratio of the entire magnetic circuit. For example, the residual magnetic flux density B r is 0.5 T (tesla) or more. It is required to use a magnet. However, depending on the conventional relatively inexpensive hard ferrite magnet, the residual magnetic flux density B r is set to 0.
It cannot exceed 5T.

【0003】現在、0.5T以上の高い残留磁束密度B
rを有する永久磁石としては、粉末冶金法によって作製
されるSm−Co系磁石が知られている。Sm−Co系
磁石以外では、粉末冶金法によって作製されるNd−F
e−B系焼結磁石や、液体急冷法によって作製されるN
d−Fe−B系急冷磁石が高い残留磁束密度Brを発揮
することができる。前者のNd−Fe−B系焼結磁石
は、例えば特開昭59−46008号公報に開示されて
おり、後者のNd−Fe−B系急冷磁石は例えば特開昭
60−9852号公報に開示されている。
At present, high residual magnetic flux density B of 0.5 T or more
As a permanent magnet having r , an Sm-Co based magnet manufactured by a powder metallurgy method is known. Other than Sm-Co magnets, Nd-F produced by powder metallurgy
e-B system sintered magnet, N produced by liquid quenching method
The d-Fe-B system quenched magnet can exhibit a high residual magnetic flux density B r . The former Nd-Fe-B system sintered magnet is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-46008, and the latter Nd-Fe-B system quenching magnet is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-9852. Has been done.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Sm−
Co系磁石は、原料となるSmおよびCoのいずれもが
高価であるため、磁石価格が高いという欠点を有してい
る。
[Problems to be Solved by the Invention] However, Sm-
Co-based magnets have the disadvantage that the price of the magnets is high because both Sm and Co, which are raw materials, are expensive.

【0005】Nd−Fe−B系磁石の場合は、安価なF
eを主成分として(全体の60重量%〜70重量%程
度)含むため、Sm−Co系磁石に比べて安価ではある
が、その製造工程に要する費用が高いという問題があ
る。製造工程費用が高い理由のひとつは、含有量が全体
の10原子%〜15原子%程度を占めるNdの分離精製
や還元反応に大規模な設備と多大な工程が必要になるこ
とである。また、粉末冶金法による場合は、どうしても
製造工程数が多くなる。
In the case of an Nd-Fe-B system magnet, it is cheap F
Since e is contained as a main component (about 60% by weight to 70% by weight of the whole), it is cheaper than the Sm-Co based magnet, but there is a problem that the cost required for the manufacturing process is high. One of the reasons why the manufacturing process cost is high is that a large-scale facility and a large number of processes are required for the separation and purification of Nd whose content is about 10 atomic% to 15 atomic% and the reduction reaction. In addition, when the powder metallurgy method is used, the number of manufacturing steps is inevitably large.

【0006】これに対し、液体急冷法によって製造され
るNd−Fe−B系急冷磁石は、溶解工程→液体冷却工
程→熱処理工程といった比較的簡単な工程で得られるた
め、粉末冶金法によるNd−Fe−B系磁石に比べて工
程費用が安いという利点がある。しかし、液体急冷法に
よる場合、バルク状の永久磁石を得るには、急冷合金か
ら作製した磁石粉末を樹脂と混ぜ、ボンド磁石を形成す
る必要があるので、成形されたボンド磁石に占める磁石
粉末の充填率(体積比率)は高々80%程度である。ま
た、液体急冷法によって作製した急冷合金は、磁気的に
等方性である。
On the other hand, the Nd-Fe-B system quenching magnet manufactured by the liquid quenching method can be obtained by a relatively simple process such as a melting process → a liquid cooling process → a heat treatment process. There is an advantage that the process cost is lower than that of the Fe-B magnet. However, in the case of the liquid quenching method, in order to obtain a bulk-shaped permanent magnet, it is necessary to mix the magnet powder prepared from the quenching alloy with the resin to form the bond magnet. The filling rate (volume ratio) is at most about 80%. Further, the quenched alloy produced by the liquid quenching method is magnetically isotropic.

【0007】以上の理由から、液体急冷法を用いて製造
したNd−Fe−B系急冷磁石は、粉末冶金法によって
製造した異方性のNd−Fe−B系焼結磁石に比べてB
rが低いという問題を有している。
For the above reasons, the Nd-Fe-B system quenched magnet produced by the liquid quenching method has a B content higher than that of the anisotropic Nd-Fe-B system sintered magnet produced by the powder metallurgy method.
It has the problem of low r .

【0008】Nd−Fe−B系急冷磁石の特性を改善す
る手法としては、特開平1−7502号公報に記載され
ているように、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、および
Wからなる群から選択された少なくとも1種の元素と、
Ti、V、およびCrからなる群から選択された少なく
とも1種の元素とを複合的に添加することが有効であ
る。このような元素の添加によって、保磁力HcJと耐食
性とが向上するが、残留磁束密度Brを改善する有効な
方法は、ボンド磁石の密度を向上すること以外に知られ
ていない。また、Nd−Fe−B系急冷磁石中に6原子
%以上の希土類元素が含まれる場合、多くの先行技術に
よれば、溶湯の急冷速度を高めるため、ノズルを介して
冷却ロールに溶湯を噴射するメルトスピニング法が使用
されている。
As a method for improving the characteristics of the Nd-Fe-B system quenching magnet, a group consisting of Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, and W, as described in JP-A-1-7502. At least one element selected from
It is effective to add at least one element selected from the group consisting of Ti, V, and Cr in a composite manner. The addition of such an element improves the coercive force H cJ and the corrosion resistance, but an effective method for improving the residual magnetic flux density B r is not known other than improving the density of the bonded magnet. Further, when the Nd-Fe-B quenching magnet contains 6 atomic% or more of a rare earth element, according to many prior arts, in order to increase the quenching rate of the molten metal, the molten metal is injected through a nozzle onto a cooling roll. The melt spinning method is used.

【0009】Nd−Fe−B系急冷磁石の場合、希土類
元素の濃度が比較的に低い組成、すなわち、Nd3.8
77.219(原子%)の近傍組成を持ち、Fe3B型化
合物を主相とする磁石材料が提案されている(R. Coeho
orn等、J. de Phys, C8,1998,669〜670頁)。この永久
磁石材料は、液体急冷法によって作製したアモルファス
合金に対して結晶化熱処理を施すことにより、軟磁性で
あるFe3B相および硬磁性であるNd2Fe14B相が混
在する微細結晶集合体から形成された準安定構造を有し
ており、「ナノコンポジット磁石」と称されている。こ
のようなナノコンポジット磁石については、1T以上の
高い残留磁束密度Brを有することが報告されている
が、その保磁力HcJは160kA/m〜240kA/m
と比較的低い。そのため、この永久磁石材料の使用は、
磁石の動作点が1以上になる用途に限られている。
In the case of the Nd-Fe-B system quenching magnet, the composition in which the concentration of the rare earth element is relatively low, that is, Nd 3.8 F
A magnetic material having a composition near 77.2 B 19 (atomic%) and a Fe 3 B type compound as a main phase has been proposed (R. Coeho
Orn et al., J. de Phys, C8, 1998, pp. 669-670). This permanent magnet material is obtained by subjecting an amorphous alloy produced by a liquid quenching method to a crystallization heat treatment to obtain a fine crystal aggregate in which a soft magnetic Fe 3 B phase and a hard magnetic Nd 2 Fe 14 B phase are mixed. It has a metastable structure formed from the body and is called a "nanocomposite magnet". It has been reported that such a nanocomposite magnet has a high residual magnetic flux density B r of 1 T or more, but its coercive force H cJ is 160 kA / m to 240 kA / m.
And relatively low. Therefore, the use of this permanent magnet material is
It is limited to applications where the operating point of the magnet is 1 or more.

【0010】また、ナノコンポジット磁石の原料合金に
種々の金属元素を添加し、磁気特性を向上させる試みが
なされているが(特開平3-261104号公報、特許第272750
5号公報、特許第2727506号公報、国際出願の国際公開公
報WO003/03403、W.C.Chan, et.al. "THE EFFECTS OF
REFRACTORY METALS ON THE MAGNETIC PROPERTIES OF
α−Fe/R2Fe14B-TYPE NANOCOMPOSITES", IEEE, Tran
s. Magn. No. 5, INTERMAG. 99, Kyongiu, Korea pp.32
65-3267, 1999)、必ずしも充分な「コスト当りの特性
値」は得られていない。これは、ナノコンポジット磁石
において実用に耐えられる大きさの保磁力が得られてい
ないため、実使用において充分な磁気特性を発現できな
いためである。
Attempts have been made to improve the magnetic properties by adding various metal elements to the raw material alloy of the nanocomposite magnet (JP-A-3-261104, Japanese Patent No. 272750).
5, Gazette No. 2727506, International Publication No. WO003 / 03403, WCChan, et.al. "THE EFFECTS OF
REFRACTORY METALS ON THE MAGNETIC PROPERTIES OF
α-Fe / R 2 Fe 14 B-TYPE NANOCOMPOSITES ", IEEE, Tran
s. Magn.No. 5, INTERMAG. 99, Kyongiu, Korea pp.32
65-3267, 1999), and sufficient "characteristic value per cost" has not been obtained. This is because the nanocomposite magnet has not obtained a coercive force of a size that can be practically used, and therefore cannot exhibit sufficient magnetic characteristics in actual use.

【0011】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、残留磁束密度Br
0.75Tを維持しながら、実用に耐えられる高い保磁
力(例えばHcJ≧450kA/m)を満足する優れた磁
気特性を持つ鉄基合金磁石を安価に製造し得る永久磁石
の製造方法を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to obtain a residual magnetic flux density B r
Provided is a method for manufacturing a permanent magnet, which can inexpensively manufacture an iron-based alloy magnet having excellent magnetic properties satisfying a high coercive force (eg, H cJ ≧ 450 kA / m) that can be practically used while maintaining 0.75T. To do.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明によるナノコンポ
ジット磁石は、組成式が(Fe1-mm
100-x-y-z-n(B1-ppxyTizn(TはCoおよ
びNiからなる群から選択された1種以上の元素、Rは
Y(イットリウム)および希土類元素からなる群から選
択された1種以上の元素、Mは、Al、Si、Sn、
V、Cr、Mn、Cu、Zn、Ga、Zr、Nb、M
o、Ag、Hf、Ta、W、Pt、Au、およびPbか
らなる群から選択された1種以上の元素)で表現され、
組成比率(原子比率)x、y、z、m、n、およびp
が、それぞれ、15<x≦25原子%、4≦y<9原子
%、3≦z≦14原子%、0≦m≦0.5、0≦n≦1
0原子%、0≦p≦0.4、および、0.3≦z/x≦
0.7を満足し、かつ、交換相互作用によって磁気的に
結合した硬磁性相および軟磁性相を含有するナノコンポ
ジット磁石であって、前記硬磁性相の平均結晶粒径をG
hard、前記軟磁性相の平均結晶粒径をGso ftとしたと
き、1nm≦Ghard≦200nm、1nm≦Gsoft≦2
00nm、および0.5≦Ghard/Gsoft≦10の関係
を満足する。
The nanocomposite magnet according to the present invention has a composition formula (Fe 1-m T m ).
100-xyzn (B 1-p C p) x R y Ti z M n (T is at least one element selected from the group consisting of Co and Ni, R is from the group consisting of Y (yttrium) and the rare earth elements One or more selected elements, M is Al, Si, Sn,
V, Cr, Mn, Cu, Zn, Ga, Zr, Nb, M
one or more elements selected from the group consisting of o, Ag, Hf, Ta, W, Pt, Au, and Pb),
Composition ratio (atomic ratio) x, y, z, m, n, and p
Respectively, 15 <x ≦ 25 atomic%, 4 ≦ y <9 atomic%, 3 ≦ z ≦ 14 atomic%, 0 ≦ m ≦ 0.5, 0 ≦ n ≦ 1
0 atomic%, 0 ≦ p ≦ 0.4, and 0.3 ≦ z / x ≦
A nanocomposite magnet satisfying 0.7 and containing a hard magnetic phase and a soft magnetic phase magnetically coupled by exchange interaction, wherein the average crystal grain size of the hard magnetic phase is G
hard , where Gso ft is the average crystal grain size of the soft magnetic phase, 1 nm ≦ G hard ≦ 200 nm, 1 nm ≦ G soft ≦ 2
00 nm and 0.5 ≦ G hard / G soft ≦ 10 are satisfied.

【0013】好ましい実施形態では、C(炭素)を必須
元素として含有し、0.01≦p≦0.4を満足する。
In a preferred embodiment, C (carbon) is contained as an essential element, and 0.01 ≦ p ≦ 0.4 is satisfied.

【0014】好ましい実施形態において、前記軟磁性相
は、強磁性の硼化物を含んでおり、前記硼化物は、前記
軟磁性相全体に対して体積比率で50%以上を占めてい
る。
In a preferred embodiment, the soft magnetic phase contains a ferromagnetic boride, and the boride occupies 50% or more by volume of the entire soft magnetic phase.

【0015】好ましい実施形態において、前記硬磁性相
の体積比率は、磁石全体の30%以上70%以下であ
り、前記軟磁性相の体積比率は、磁石全体の20%以上
70%以下であり、硬磁性相および軟磁性相の体積比率
の合計は、磁石全体の90体積%以上である。
In a preferred embodiment, the volume ratio of the hard magnetic phase is 30% or more and 70% or less of the whole magnet, and the volume ratio of the soft magnetic phase is 20% or more and 70% or less of the whole magnet. The total volume ratio of the hard magnetic phase and the soft magnetic phase is 90% by volume or more of the entire magnet.

【0016】好ましい実施形態において、前記硬磁性相
は、R2Fe14B型化合物の結晶から構成されている。
In a preferred embodiment, the hard magnetic phase is composed of crystals of R 2 Fe 14 B type compound.

【0017】好ましい実施形態において、前記軟磁性相
は、鉄基硼化物を含んでいる。
In a preferred embodiment, the soft magnetic phase contains an iron-based boride.

【0018】本発明によるナノコンポジット磁石用急冷
合金の製造方法は、組成式が(Fe 1-mm
100-x-y-z-n(B1-ppxyTizn(TはCoおよ
びNiからなる群から選択された1種以上の元素、Rは
Y(イットリウム)および希土類元素からなる群から選
択された1種以上の元素、Mは、Al、Si、Sn、
V、Cr、Mn、Cu、Zn、Ga、Zr、Nb、M
o、Ag、Hf、Ta、W、Pt、Au、およびPbか
らなる群から選択された1種以上の元素)で表現され、
組成比率(原子比率)x、y、z、m、n、およびp
が、それぞれ、15<x≦25原子%、4≦y<9原子
%、3≦z≦14原子%、0≦m≦0.5、0≦n≦1
0原子%、0≦p≦0.4、および、0.3≦z/x≦
0.7を満足する鉄基希土類原料合金の溶湯を用意する
工程と、前記合金の溶湯を急冷し、急冷合金を作製する
工程とを包含する。
Quenching for nanocomposite magnets according to the invention
The composition method of the alloy is (Fe 1-mTm)
100-xyzn(B1-pCp)xRyTizMn(T is Co and
And one or more elements selected from the group consisting of Ni and R are
Selected from the group consisting of Y (yttrium) and rare earth elements
One or more selected elements, M is Al, Si, Sn,
V, Cr, Mn, Cu, Zn, Ga, Zr, Nb, M
o, Ag, Hf, Ta, W, Pt, Au, and Pb
Represented by one or more elements selected from the group consisting of
Composition ratio (atomic ratio) x, y, z, m, n, and p
Respectively, 15 <x ≦ 25 atom%, 4 ≦ y <9 atom
%, 3 ≦ z ≦ 14 atomic%, 0 ≦ m ≦ 0.5, 0 ≦ n ≦ 1
0 atomic%, 0 ≦ p ≦ 0.4, and 0.3 ≦ z / x ≦
Prepare a molten iron-based rare earth alloy that satisfies 0.7
Process and quenching the molten metal of the alloy to produce a quenched alloy
And steps.

【0019】本発明によるナノコンポジット磁石の製造
方法は、上記方法で作製した急冷合金を用意する工程
と、前記急冷合金を加熱することにより、交換相互作用
によって磁気的に結合した硬磁性相および軟磁性相を含
有するナノコンポジット組織を作製する工程とを包含
し、前記ナノコンポジット組織は、前記硬磁性相の平均
結晶粒径をGhard、前記軟磁性相の平均結晶粒径をG
softとしたとき、1nm≦G hard≦200nm、1nm
≦Gsoft≦200nm、および、0.5≦Ghard/G
soft≦10の関係を満足する。
Manufacture of nanocomposite magnets according to the invention
The method is the step of preparing the quenched alloy produced by the above method.
And exchange interaction by heating the quenched alloy
Containing a hard magnetic phase and a soft magnetic phase magnetically coupled by
A step of producing a nanocomposite structure having
However, the nanocomposite structure is an average of the hard magnetic phase.
Crystal grain size is Ghard, The average crystal grain size of the soft magnetic phase is G
softAnd 1nm ≦ G hard≤200 nm, 1 nm
≤ Gsoft≦ 200 nm and 0.5 ≦ Ghard/ G
softThe relationship of ≦ 10 is satisfied.

【0020】好ましい実施形態では、前記結晶化熱処理
は前記急冷合金を500℃以上850℃以下の温度で3
0秒以上保持することを含む。
In a preferred embodiment, the crystallization heat treatment is performed by subjecting the quenched alloy to a temperature of 500 ° C. or higher and 850 ° C. or lower.
Including holding for 0 seconds or more.

【0021】好ましい実施形態では、前記結晶化熱処理
の前に前記急冷合金を粉砕する工程を含む。
In a preferred embodiment, a step of crushing the quenched alloy is included before the crystallization heat treatment.

【0022】好ましい実施形態では、前記冷却工程にお
いて、前記合金溶湯の凝固過程で最初に析出する化合物
相は硼化チタン系化合物である。
In a preferred embodiment, in the cooling step, the compound phase first precipitated in the solidifying process of the molten alloy is a titanium boride compound.

【0023】好ましい実施形態では、前記冷却工程にお
いて、前記硼化チタン系化合物に次いでR2Fe14B型
化合物が析出する。
In a preferred embodiment, in the cooling step, the R 2 Fe 14 B type compound is deposited next to the titanium boride type compound.

【0024】本発明によるボンド磁石の製造方法は、上
記いずれかの方法によって作製されたナノコンポジット
磁石の粉末を用意する工程と、前記粉末を用いてボンド
磁石を作製する工程とを包含する。
The method for producing a bonded magnet according to the present invention includes the steps of preparing a powder of the nanocomposite magnet produced by any one of the above methods and a step of producing a bonded magnet using the powder.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】本発明では、希土類元素Rの含有
量を10原子%未満とし、しかも、硼素(および硼素の
一部を置換した炭素)の組成比率を15原子%超とした
合金組成において、充分な量のTiを添加することによ
り、各構成相の粗大化を抑制したナノコンポジット組織
を形成している。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In the present invention, an alloy composition in which the content of the rare earth element R is less than 10 atomic% and the composition ratio of boron (and carbon in which a part of boron is substituted) exceeds 15 atomic%. In, a sufficient amount of Ti is added to form a nanocomposite structure in which coarsening of each constituent phase is suppressed.

【0026】本発明では、急冷直後において、アモルフ
ァス相中に微細なR2Fe14B型結晶相が優先的に析出
した合金組織を作製し、その後に熱処理を行なうことに
より、アモルファス相から磁化の高い硼化物やα−Fe
を析出させ、平均結晶粒径1nm以上200nm以下の
微細な構成相が分散したナノコンポジット組織を生成す
る。
In the present invention, an alloy structure in which a fine R 2 Fe 14 B type crystal phase is preferentially precipitated in the amorphous phase immediately after quenching is prepared, and then heat treatment is carried out, whereby the magnetization of the amorphous phase is changed. High boride and α-Fe
To form a nanocomposite structure in which fine constituent phases having an average crystal grain size of 1 nm or more and 200 nm or less are dispersed.

【0027】希土類元素量が10原子%を下回り、か
つ、硼素濃度が15原子%を超えるような合金にTiを
添加しない場合、合金溶湯を冷却して急冷合金を作製す
ると、α−Feが優先的に析出し、粗大化する。また、
熱処理後は、硼素を多く含む非磁性のアモルファス相が
残存し、ナノコンポジット磁石として機能しなくなる。
しかし、本発明では、添加したTiの働きにより、α−
Feの優先的な析出・粗大化を抑制するとともに、硼素
リッチな非磁性アモルファス相の体積比率を低減し、代
わりに、磁化の高い微細な硼化物を分散させた状態で生
成することができる。その結果、硬磁性相であるNd2
Fe14B系化合物の結晶粒と、軟磁性相である硼化物と
が交換相互作用によって磁気的に強く結合した組織を得
ることができ、磁気特性に優れたナノコンポジット磁石
を実現することができる。
When Ti is not added to an alloy having a rare earth element content of less than 10 atomic% and a boron concentration of more than 15 atomic%, α-Fe takes precedence when the alloy melt is cooled to prepare a quenched alloy. Precipitates and becomes coarse. Also,
After the heat treatment, the non-magnetic amorphous phase containing a large amount of boron remains and does not function as a nanocomposite magnet.
However, in the present invention, due to the action of added Ti, α-
It is possible to suppress the preferential precipitation / coarsening of Fe, reduce the volume ratio of the boron-rich nonmagnetic amorphous phase, and instead generate fine boride having high magnetization in a dispersed state. As a result, the hard magnetic phase Nd 2
It is possible to obtain a structure in which the crystal grains of the Fe 14 B-based compound and the boride that is the soft magnetic phase are magnetically strongly bonded by exchange interaction, and it is possible to realize a nanocomposite magnet having excellent magnetic properties. .

【0028】本発明によるナノコンポジット磁石用の急
冷合金は、ノズルを用いて合金溶湯を高速で回転する冷
却ロールの表面に噴射するメルトスピニング法や、ノズ
ルを用いないで合金溶湯を冷却ロールの表面に供給する
ストリップキャスト法によって好適に作製され得る。メ
ルトスピニング法による場合、極めて速い冷却速度が得
られるため、非晶質の急冷合金を作製するのに適してい
る。これに対し、ストリップキャスト法を用いる場合
は、従来のメルトスピニング法における冷却速度よりも
遅い速度で合金溶湯を冷却するが、本発明では、添加元
素Tiの働きにより、急冷凝固工程でα−Fe相の析出
を抑え、更には、結晶化熱処理工程におけるα−Fe相
などの軟磁性相の粗大化を抑制している。
The quenching alloy for nanocomposite magnets according to the present invention includes a melt spinning method in which a molten alloy is sprayed onto the surface of a cooling roll rotating at a high speed by using a nozzle, or a molten alloy is sprayed on the surface of the cooling roll without using a nozzle. Can be suitably prepared by the strip casting method. The melt spinning method provides an extremely high cooling rate, and is suitable for producing an amorphous quenched alloy. On the other hand, when the strip casting method is used, the molten alloy is cooled at a slower rate than the cooling rate in the conventional melt spinning method. However, in the present invention, due to the function of the additive element Ti, α-Fe is used in the rapid solidification step. It suppresses the precipitation of the phase and further suppresses the coarsening of the soft magnetic phase such as the α-Fe phase in the crystallization heat treatment step.

【0029】本発明によれば、希土類元素量が比較的少
ない(10at%未満)原料合金を用いながら、磁化
(残留磁束密度Br)および保磁力HcJが高く、減磁曲
線の角形性にも優れた永久磁石を量産レベルで製造する
ことができる。本発明による保磁力の増加は、Nd2
14B相を冷却工程で優先的に析出・成長させ、それに
よってNd2Fe14B相の体積比率を可能な限り増加さ
せながら、しかし軟磁性相の粗大化を抑制したことによ
って実現する。磁化の増加は、Tiの働きにより、急冷
凝固合金中に存在する硼素リッチな非磁性アモルファス
相から強磁性鉄基硼化物などの硼化物相を生成し、結晶
化熱処理後に残存する非磁性アモルファス相の体積比率
を減少させたために得られたものと考えられる。本発明
では、Bおよび/またはCの量を多くし、また、これに
合わせてTiの添加量を多くすることにより、磁化の高
い軟磁性相の体積比率を多くし(20体積%以上)、残
留磁束密度Brを充分なレベルに向上させている。
According to the present invention, the magnetization (residual magnetic flux density B r ) and the coercive force H cJ are high and the demagnetization curve has squareness even if the raw material alloy having a relatively small amount of rare earth element (less than 10 at%) is used. It is also possible to manufacture excellent permanent magnets on a mass production level. Increase of coercive force by the present invention, Nd 2 F
This is achieved by preferentially precipitating and growing the e 14 B phase in the cooling step, thereby increasing the volume ratio of the Nd 2 Fe 14 B phase as much as possible, but suppressing coarsening of the soft magnetic phase. The increase in magnetization is caused by the action of Ti, which produces a boride phase such as a ferromagnetic iron-based boride from the boron-rich nonmagnetic amorphous phase present in the rapidly solidified alloy, and the nonmagnetic amorphous phase remaining after the crystallization heat treatment. It is thought that it was obtained because the volume ratio of was reduced. In the present invention, the amount of B and / or C is increased, and the amount of Ti added is also increased to increase the volume ratio of the soft magnetic phase having high magnetization (20% by volume or more). The residual magnetic flux density B r is improved to a sufficient level.

【0030】以下、本発明の鉄基希土類合金磁石の製造
方法を詳細に説明する。
The method for manufacturing the iron-based rare earth alloy magnet of the present invention will be described in detail below.

【0031】まず、組成式が(Fe1-mm
100-x-y-z-n(B1-ppxyTiznで表現される合
金の溶湯を用意する。ここで、TはCoおよびNiから
なる群から選択された1種以上の元素、RはY(イット
リウム)および希土類元素からなる群から選択された1
種以上の元素、Mは、Al、Si、Sn、V、Cr、M
n、Cu、Zn、Ga、Zr、Nb、Mo、Ag、H
f、Ta、W、Pt、Au、およびPbからなる群から
選択された1種以上の元素である。組成比率(原子比
率)x、y、z、m、n、およびpが、それぞれ、15
<x≦25原子%、4≦y<9原子%、3≦z≦14原
子%、0≦m≦0.5、0≦n≦10原子%、0≦p≦
0.4、および0.2≦z/x≦0.7を満足する。
First, the composition formula is (Fe 1-m T m ).
100-xyzn (B 1-p C p) x R y Ti z M n preparing a melt of the alloy represented by. Here, T is one or more elements selected from the group consisting of Co and Ni, and R is 1 selected from the group consisting of Y (yttrium) and rare earth elements.
More than one element, M is Al, Si, Sn, V, Cr, M
n, Cu, Zn, Ga, Zr, Nb, Mo, Ag, H
At least one element selected from the group consisting of f, Ta, W, Pt, Au, and Pb. The composition ratio (atomic ratio) x, y, z, m, n, and p are each 15
<X ≦ 25 atomic%, 4 ≦ y <9 atomic%, 3 ≦ z ≦ 14 atomic%, 0 ≦ m ≦ 0.5, 0 ≦ n ≦ 10 atomic%, 0 ≦ p ≦
0.4 and 0.2 ≦ z / x ≦ 0.7 are satisfied.

【0032】次に、メルトスピニング法やストリップキ
ャスト法により、上記の合金溶湯を減圧雰囲気ガス中に
て急冷し、急冷合金を作製する冷却工程を行なう。この
急冷合金の組織は、微細なR2Fe14B相および/また
は硼化物相を有しているか、あるいは全体がアモルファ
ス相である。
Next, a cooling step is performed in which the molten alloy described above is rapidly cooled in a reduced pressure atmosphere gas by a melt spinning method or a strip casting method to produce a rapidly cooled alloy. The structure of this quenched alloy has a fine R 2 Fe 14 B phase and / or boride phase, or is entirely an amorphous phase.

【0033】その後、急冷合金に対する結晶化熱処理を
行ない、R2Fe14B型化合物相および強磁性の鉄基硼
化物相を含むナノコンポジット組織を形成する。軟磁性
相としては、鉄基硼化物の他に、微細なα−Fe相を含
んでいても良い。このような組織中、硬磁性相(R2
14B型化合物相)の平均結晶粒径Ghardは1nm以上
200nm以下、軟磁性相の平均結晶粒径Gsoftは1n
m以上200nm以下となるように合金溶湯の冷却条件
および結晶化熱処理条件が調節される。
Then, the quenched alloy is subjected to a crystallization heat treatment to form a nanocomposite structure containing an R 2 Fe 14 B type compound phase and a ferromagnetic iron-based boride phase. The soft magnetic phase may include a fine α-Fe phase in addition to the iron-based boride. In such a structure, the hard magnetic phase (R 2 F
e 14 B type compound phase) has an average crystal grain size G hard of 1 nm to 200 nm, and a soft magnetic phase has an average crystal grain size G soft of 1 n.
The conditions for cooling the molten alloy and the conditions for heat treatment for crystallization are adjusted so that the thickness is m or more and 200 nm or less.

【0034】最終的な磁石における硬磁性相の平均結晶
粒径Ghardと、軟磁性相の平均結晶粒径Gsoftとは、
0.5≦Ghard/Gsoft≦10の関係式を満足すること
が好ましい。このような関係を満足するとき、軟磁性相
の平均結晶粒径Gsoftが50nm以下であれば、各構成
相が交換相互作用によって効果的に結合し、軟磁性相の
磁化方向が硬磁性相によって拘束されるので、合金全体
としては優れた減磁曲線の角形性を示すことが可能にな
る。
The average crystal grain size G hard of the hard magnetic phase in the final magnet, the mean grain size G soft soft magnetic phase,
It is preferable to satisfy the relational expression 0.5 ≦ G hard / G soft ≦ 10. When such a relationship is satisfied, if the average crystal grain size G soft of the soft magnetic phase is 50 nm or less, the constituent phases are effectively coupled by exchange interaction, and the magnetization direction of the soft magnetic phase is the hard magnetic phase. Therefore, the alloy as a whole can exhibit excellent demagnetization curve squareness.

【0035】本発明では、硼素(および/または炭素)
とTiを比較的多く添加することにより、R2Fe14
型化合物相の飽和磁化と同等または、それよりも高い飽
和磁化を有する鉄基硼化物を生成する。生成される鉄基
硼化物は、例えば、Fe3B(飽和磁化1.5T)やF
236(飽和磁化1.6T)である。ここで、R2Fe
14Bの飽和磁化は、RがNdの場合に約1.6Tであ
る。このような強磁性の鉄基硼化物が軟磁性相に占める
体積比率は50%以上である。また、軟磁性相が合金全
体に占める体積比率は20%以上70%以下である。
In the present invention, boron (and / or carbon)
And a relatively large amount of Ti and R 2 Fe 14 B
An iron-based boride having a saturation magnetization equal to or higher than that of the type compound phase is formed. The iron-based borides produced are, for example, Fe 3 B (saturation magnetization 1.5 T) and F
e 23 B 6 (saturation magnetization 1.6 T). Where R 2 Fe
The saturation magnetization of 14 B is about 1.6 T when R is Nd. The volume ratio of the ferromagnetic iron-based boride in the soft magnetic phase is 50% or more. The volume ratio of the soft magnetic phase in the entire alloy is 20% or more and 70% or less.

【0036】本発明の製造方法による場合、上記のよう
な強磁性の鉄基硼化物が生成されやすい理由は、Tiの
働きにより、R2Fe14B型化合物相がα−Feよりも
優先して析出するため、急冷合金中に存在するアモルフ
ァス相がどうしても硼素および/または炭素を過剰に含
むこととなるが、Tiが、この余分な硼素を鉄と結合し
やすくするように作用する結果、磁化の高い鉄基硼化物
が析出・成長しやすくなるためであると考えられる。
According to the production method of the present invention, the reason why the above-mentioned ferromagnetic iron-based boride is likely to be produced is that the R 2 Fe 14 B type compound phase has priority over α-Fe due to the action of Ti. Therefore, the amorphous phase existing in the quenched alloy will inevitably contain an excessive amount of boron and / or carbon, but Ti acts to facilitate the bonding of this excess boron with iron, resulting in the magnetization. It is considered that this is because an iron-based boride having a high content easily precipitates and grows.

【0037】硼素および/または炭素の組成比率xが多
くなるほど、添加すべきTiの組成比率zを多くするこ
とが好ましい。実験によると、0.2≦z/x≦0.7
を満足することが好ましく、0.3≦z/x≦0.6で
あることが更に好ましい。
It is preferable to increase the composition ratio z of Ti to be added as the composition ratio x of boron and / or carbon increases. According to experiments, 0.2 ≦ z / x ≦ 0.7
Is preferably satisfied, and more preferably 0.3 ≦ z / x ≦ 0.6.

【0038】本発明者の実験によれば、Tiを添加した
場合だけ、V、Cr、Mn、Nb、Moなどの他の種類
の金属を添加した場合と異なり、磁化の低下が生じず、
むしろ磁化が向上することがわかった。また、Tiを添
加した場合、前述の他の添加元素と比べ、減磁曲線の角
形性が特に良好なものとなった。これらのことから、磁
化の低い硼化物の生成を抑制する上でTiが特に重要な
働きをしていると考えられる。従って、添加元素Mに占
めるTiの割合(原子比率)は、70%以上であること
が好ましく、85%以上であるこど更に好ましい。
According to the experiments of the present inventor, only when Ti is added, unlike the case where other kinds of metals such as V, Cr, Mn, Nb, and Mo are added, the decrease in magnetization does not occur.
Rather, it was found that the magnetization was improved. In addition, when Ti was added, the squareness of the demagnetization curve was particularly good as compared with the other additive elements described above. From these facts, it is considered that Ti plays a particularly important role in suppressing the formation of boride having low magnetization. Therefore, the ratio (atomic ratio) of Ti in the additional element M is preferably 70% or more, and more preferably 85% or more.

【0039】また、Tiに代えて、Nb、V、Crなど
の金属元素を添加した場合は、α−Fe相の粒成長が著
しく進行し、α−Fe相の磁化方向が硬磁性相との交換
結合によって有効に拘束されなくなる結果、減磁曲線の
角形性が大きく低下する。また、VやCrを添加した場
合は、Tiを添加した場合に比べ、これらの添加金属が
Feに容易に固溶し、反強磁性的に結合するため、磁化
が大きく低下してしまう。
When a metal element such as Nb, V, or Cr is added instead of Ti, the grain growth of the α-Fe phase significantly progresses, and the magnetization direction of the α-Fe phase becomes the hard magnetic phase. As a result of being effectively unrestrained by exchange coupling, the squareness of the demagnetization curve is greatly reduced. In addition, when V or Cr is added, compared with the case where Ti is added, these added metals easily form a solid solution with Fe and are antiferromagnetically coupled, so that the magnetization is greatly reduced.

【0040】なお、Tiに代えて、Nb、Mo、Wを添
加した場合、α−Feが析出しない比較的低い温度領域
で熱処理を行なえば、減磁曲線の角形性に優れた良好な
硬磁気特性を得ることが可能である。しかし、このよう
な温度で熱処理を行なった合金では、R2Fe14B型微
細結晶相が非磁性のアモルファス相中に分散して存在し
ていると推定され、ナノコンポジット磁石の構成は形成
されていない。また、更に高い温度で熱処理を行なう
と、アモルファス相中からα−Fe相が析出してしま
う。このα−Fe相は、Tiを添加した場合と異なり、
析出後、急激に成長し、粗大化する。このため、α−F
e相の磁化方向が硬磁性相との交換結合によって有効に
拘束されなくなり、減磁曲線の角形性が大きく劣化して
しまうことになる。
When Nb, Mo or W is added in place of Ti and heat treatment is carried out in a relatively low temperature range in which α-Fe does not precipitate, good hard magnetic properties excellent in the squareness of the demagnetization curve are obtained. It is possible to obtain the characteristics. However, in the alloy heat-treated at such a temperature, it is presumed that the R 2 Fe 14 B type fine crystal phase is dispersed and present in the non-magnetic amorphous phase, and the structure of the nanocomposite magnet is formed. Not not. Further, if the heat treatment is performed at a higher temperature, the α-Fe phase will be precipitated out of the amorphous phase. This α-Fe phase is different from the case where Ti is added,
After precipitation, it grows rapidly and becomes coarse. Therefore, α-F
The magnetization direction of the e phase is not effectively restrained by the exchange coupling with the hard magnetic phase, and the squareness of the demagnetization curve is greatly deteriorated.

【0041】しかしながら、Tiを添加した場合は、α
−Fe相の析出・成長のキネティクス(kinetics)が遅
くなり、析出・成長に時間を要するため、α−Fe相の
析出・成長が完了する前にR2Fe14B相の析出・成長
が開始すると考えられる。このため、α−Fe相が粗大
化する前にR2Fe14B相が均一に分散した状態で成長
する。
However, when Ti is added, α
Since the kinetics of precipitation / growth of the -Fe phase becomes slow and the precipitation / growth requires time, the precipitation / growth of the R 2 Fe 14 B phase starts before the precipitation / growth of the α-Fe phase is completed. It is thought that. Therefore, the R 2 Fe 14 B phase grows in a uniformly dispersed state before the α-Fe phase becomes coarse.

【0042】このようにTiを添加した場合のみ、α−
Fe相の粗大化を適切に抑制し、R 2Fe14B相(硬磁
性相)と強磁性の鉄基硼化物(軟磁性相)とが適切な粒
径をもって分散した組織を形成することが可能になる。
Only when Ti is added in this way, α-
Appropriately suppress coarsening of the Fe phase, 2Fe14Phase B (hard magnetic
Suitable for the iron-based boride (soft magnetic phase) and the ferromagnetic phase)
It becomes possible to form a dispersed structure having a diameter.

【0043】なお、Tiは、液体急冷時にFe初晶(後
にα−Feに変態するγ−Fe)の晶出を遅らせ、過冷
却液体の生成を容易にする元素として硼素や炭素ととも
に重要な働きをするため、合金溶湯を急冷する際の冷却
速度を102℃/秒〜104℃/秒程度の比較的低い値に
しても、粗大なα−Feを析出させることなく、R2
14B型結晶相を優先的に析出させることが可能にな
る。このため、冷却速度が比較的低いストリップキャス
ト法によっても特性に優れたナノコンポジット磁石を製
造することが可能になる。本発明では、B(硼素)およ
びC(炭素)の濃度を高めに設定しているが、これらの
元素はアモルファス生成能が高いため、Tiの働きとと
もに、冷却速度の低下にとって効果的に寄与する。
Ti is an element which, together with boron and carbon, plays an important role as an element that delays the crystallization of Fe primary crystals (γ-Fe which is later transformed into α-Fe) during liquid quenching and facilitates the formation of a supercooled liquid. Therefore, even if the cooling rate at the time of rapidly cooling the molten alloy is set to a relatively low value of about 10 2 ° C / sec to 10 4 ° C / sec, R 2 F can be formed without precipitating coarse α-Fe.
It is possible to preferentially precipitate the e 14 B type crystal phase. Therefore, it becomes possible to manufacture a nanocomposite magnet having excellent characteristics even by the strip casting method with a relatively low cooling rate. In the present invention, the concentrations of B (boron) and C (carbon) are set to be high, but since these elements have a high amorphous forming ability, they work effectively together with Ti to effectively reduce the cooling rate. .

【0044】[組成の限定理由]BおよびCの合計の組
成比率xが15原子%以下になると、急冷時の冷却速度
が102℃/秒〜105℃/秒程度と比較的遅い場合、R
2Fe14B型結晶相とアモルファス相とが混在する急冷
合金を作製することが困難になり、その後に熱処理を施
しても高い保磁力が得られない。また、組成比率xが1
5原子%以下になると、高い磁化を示す鉄基硼化物の生
成量が低下する。
[Reason for limiting composition] When the total composition ratio x of B and C is 15 atomic% or less, when the cooling rate during quenching is relatively slow at about 10 2 ° C / sec to 10 5 ° C / sec, R
It becomes difficult to produce a quenched alloy in which a 2 Fe 14 B type crystal phase and an amorphous phase coexist, and a high coercive force cannot be obtained even if a heat treatment is performed thereafter. The composition ratio x is 1
If it is 5 atomic% or less, the amount of iron-based borides exhibiting high magnetization decreases.

【0045】一方、組成比率xが25原子%を超える
と、結晶化熱処理後も残存するアモルファス相の体積比
率が増し、同時に、構成相中で最も高い飽和磁化を有す
るα−Feの存在比率が減少するため、残留磁束密度B
rが低下してしまう。
On the other hand, when the composition ratio x exceeds 25 atomic%, the volume ratio of the amorphous phase remaining after the crystallization heat treatment increases, and at the same time, the abundance ratio of α-Fe having the highest saturation magnetization in the constituent phases increases. Remaining magnetic flux density B
r decreases.

【0046】以上のことから、組成比率xは15原子%
を超え、25原子%以下となるように設定することが好
ましい。より好ましい組成比率xの範囲の上限は20原
子%である。
From the above, the composition ratio x is 15 atom%.
It is preferable to set it so as to exceed 25 and be 25 atomic% or less. The upper limit of the more preferable composition ratio x is 20 atom%.

【0047】Cは、Bの一部と置換し、Bと同様にアモ
ルファス生成能を高める。また、Cを添加することによ
り、溶湯を急冷する際における溶湯の凝固開始温度が低
下するため、出湯温度を低くすることが可能になる。こ
のことにより、溶解時間を短縮し、急冷速度を向上させ
ることができる。更に、Cの添加により、合金溶湯の粘
度が低下し、冷却ロールに対する「ぬれ性」が向上する
ため、冷却ロールと溶湯との密着性を向上させ、冷却ロ
ールによる冷却効率が改善される。このような効果を有
するCであるが、BおよびCの合計に対するCの比率p
が0.4を超えると、α−Fe相の生成量が増大して、
磁気特性が劣化するという問題が生じるため、好ましく
ない。故に、BおよびCの全体に対するCの比率pは、
原子比で、0以上0.4以下の範囲にあることが好まし
い。また、比率pが0.5を超えると、TiCが析出し
て磁気特性が劣化するおそれがある。更に、ストリップ
キャスト法による場合は、比率pが大きくなるほど、溶
湯粘度が上昇するため、安定した急冷を行うことが難し
くなる。C添加の効果を得るには、Cの比率pが0.0
1以上であることが好ましい。pが0.01よりも少な
すぎると、C添加の効果がほとんど得られない。比率p
の下限は、0.02であることが好ましく、pの上限は
0.3以下であることが好ましい。比率pは0.08以
上0.15以下であることが更に好ましい。なお、Bと
Cとが同時添加される場合、Bの組成比率が合金全体の
15原子%を超えること((1−p)・x>15原子
%)が望ましい。
C replaces a part of B and enhances the ability to form amorphous like B. Further, the addition of C lowers the solidification start temperature of the molten metal when the molten metal is rapidly cooled, so that the tapping temperature can be lowered. As a result, the melting time can be shortened and the quenching rate can be improved. Furthermore, the addition of C lowers the viscosity of the molten alloy and improves the "wettability" with respect to the cooling roll, so that the adhesion between the cooling roll and the molten metal is improved, and the cooling efficiency by the cooling roll is improved. Although C has such an effect, the ratio of C to the total of B and C is p
When exceeds 0.4, the amount of α-Fe phase produced increases,
This is not preferable because it causes a problem of deterioration of magnetic characteristics. Therefore, the ratio p of C to the total of B and C is
The atomic ratio is preferably 0 or more and 0.4 or less. On the other hand, if the ratio p exceeds 0.5, TiC may precipitate and the magnetic properties may deteriorate. Further, in the case of the strip casting method, the molten metal viscosity increases as the ratio p increases, so that it becomes difficult to perform stable rapid cooling. In order to obtain the effect of adding C, the ratio p of C is 0.0
It is preferably 1 or more. If p is less than 0.01, the effect of adding C is hardly obtained. Ratio p
The lower limit of is preferably 0.02, and the upper limit of p is preferably 0.3 or less. The ratio p is more preferably 0.08 or more and 0.15 or less. When B and C are added simultaneously, it is desirable that the composition ratio of B exceeds 15 atom% of the entire alloy ((1-p) · x> 15 atom%).

【0048】Rは、希土類元素およびY(イットリウ
ム)からなるの群から選択された1種以上の元素であ
る。LaまたはCeが存在すると、R2Fe14B相のR
(典型的にはNd)がLaやCeで置換され、保磁力お
よび角形性が劣化するため、LaおよびCeを実質的に
含まないことが好ましい。ただし、微量のLaやCe
(0.5原子%以下)が不可避的に混入する不純物とし
て存在する場合、磁気特性上、問題はない。従って、
0.5原子%以下のLaやCeを含有する場合は、La
やCeを実質的に含まないといえる。
R is at least one element selected from the group consisting of rare earth elements and Y (yttrium). In the presence of La or Ce, R 2 Fe 14 B phase R
Since (typically Nd) is replaced with La or Ce and coercive force and squareness are deteriorated, it is preferable that La and Ce are not substantially contained. However, a small amount of La or Ce
When (0.5 atomic% or less) is present as an impurity that is inevitably mixed, there is no problem in terms of magnetic properties. Therefore,
When it contains 0.5 atom% or less of La or Ce, La
It can be said that or Ce is not substantially included.

【0049】Rは、より具体的には、PrまたはNdを
必須元素として含むことが好ましく、その必須元素の一
部をDyおよび/またはTbで置換してもよい。Rの組
成比率yが全体の4原子%未満になると、保磁力の発現
に必要なR2Fe14B型結晶構造を有する化合物相が充
分に析出せず、高い保磁力HcJを得ることができなくな
る。また、Rの組成比率yが9原子%以上になると、強
磁性を有する鉄基硼化物の存在量が低下し、代わりにB
リッチの非磁性層の存在量が増加するため、ナノコンポ
ジット構造が形成されず、磁化が低下する。故に、希土
類元素Rの組成比率yは4原子%以上9原子%未満の範
囲、例えば、4.5原子%以上8.5原子%以下に調節
することが好ましい。より好ましいRの範囲は5原子%
以上8.5原子%以下であり、更に好ましいRの範囲は
5.5原子%以上8.0原子%以下である。最も良好な
磁気特性が得られるRの範囲は、6原子%以上8原子%
以下である。
More specifically, R preferably contains Pr or Nd as an essential element, and a part of the essential element may be replaced with Dy and / or Tb. When the composition ratio y of R is less than 4 atom% of the whole, the compound phase having the R 2 Fe 14 B type crystal structure necessary for expressing the coercive force is not sufficiently precipitated, and a high coercive force H cJ can be obtained. become unable. Further, when the composition ratio y of R is 9 atomic% or more, the amount of the iron-based boride having ferromagnetism decreases, and instead of B,
Since the abundance of the rich nonmagnetic layer increases, the nanocomposite structure is not formed and the magnetization decreases. Therefore, the composition ratio y of the rare earth element R is preferably adjusted in the range of 4 atomic% or more and less than 9 atomic%, for example, 4.5 atomic% or more and 8.5 atomic% or less. More preferable range of R is 5 atomic%
It is at least 8.5 at%, and a more preferable range of R is at least 5.5 at% and at most 8.0 at%. The range of R that gives the best magnetic properties is 6 atom% or more and 8 atom% or more.
It is the following.

【0050】Tiの添加は、合金溶湯の急冷中に硬磁性
相を軟磁性相よりも早くに析出・成長させるという効果
を発揮するとともに、保磁力HcJおよび残留磁束密度B
rの向上および減磁曲線の角形性の改善に寄与し、最大
エネルギ積(BH)maxを向上させる。
The addition of Ti exerts the effect of precipitating and growing the hard magnetic phase earlier than the soft magnetic phase during the rapid cooling of the molten alloy, and also has the coercive force H cJ and the residual magnetic flux density B.
It contributes to the improvement of r and the squareness of the demagnetization curve, and improves the maximum energy product (BH) max .

【0051】Tiの組成比率zが全体の3原子%未満に
なると、Ti添加の効果が充分に発現しない。一方、T
iの組成比率zが全体の14原子%を超えると、結晶化
熱処理後も残存するアモルファス相の体積比率が増すた
め、残留磁束密度Brの低下を招来しやすい。以上のこ
とから、Tiの組成比率zは3原子%以上14原子%以
下の範囲とすることが好ましい。より好ましいzの範囲
の下限は5原子%であり、より好ましいzの範囲の上限
は10原子%である。更に好ましいzの範囲の上限は8
原子%である。
When the composition ratio z of Ti is less than 3 atomic% of the whole, the effect of adding Ti is not sufficiently exhibited. On the other hand, T
If the composition ratio z of i exceeds 14 atomic% of the whole, the volume ratio of the amorphous phase remaining after the crystallization heat treatment increases, and thus the residual magnetic flux density B r is likely to decrease. From the above, the composition ratio z of Ti is preferably in the range of 3 atomic% or more and 14 atomic% or less. The more preferable lower limit of the range of z is 5 atom%, and the more preferable upper limit of the range of z is 10 atom%. A more preferable upper limit of the range of z is 8
It is atomic%.

【0052】また、Cおよび/またはBから構成される
Qの組成比率xが高いほど、Q(例えば硼素)を過剰に
含むアモルファス相が形成されやすいので、Tiの組成
比率zを高くして、鉄基硼化物の生成を促進することが
好ましい。Tiは、R2Fe1 4B型化合物結晶の析出・
成長にともなって、R2Fe14B相型化合物結晶の粒界
に濃縮されるが、Bに対するTiの比率が高すぎると、
Tiは粒界にではなく、R2Fe14B化合物中に入り込
み、磁化を低下させる可能性がある。逆にBに対するT
iの比率が低すぎると、非磁性のBリッチアモルファス
相が多く生成されてしまい、磁気特性が低下するだけで
なく、R2Fe14B相の代わりにR2Fe233相が析出
する場合があり、硬磁気特性が得られない。実験によれ
ば、0.2≦z/x≦0.7を満足させるように組成比
率を調節することが好ましく、0.25≦z/x≦0.
6を満足させることがより好ましい。更に好ましくは
0.3≦z/x≦0.55である。
Further, the higher the composition ratio x of Q composed of C and / or B, the easier the formation of an amorphous phase containing excess Q (for example, boron). It is preferable to promote the formation of iron-based borides. Ti is deposited in R 2 Fe 1 4 B type compound crystal,
As it grows, it is concentrated in the grain boundaries of the R 2 Fe 14 B phase type compound crystal, but if the ratio of Ti to B is too high,
Ti may enter the R 2 Fe 14 B compound rather than at the grain boundaries and reduce the magnetization. On the contrary, T for B
When i ratio is too low, will be B-rich amorphous phase of the non-magnetic is often produced, not only the magnetic characteristics deteriorate, R 2 Fe 23 B 3 phase is precipitated instead of the R 2 Fe 14 B phase In some cases, hard magnetic properties cannot be obtained. According to experiments, it is preferable to adjust the composition ratio so as to satisfy 0.2 ≦ z / x ≦ 0.7, and 0.25 ≦ z / x ≦ 0.
It is more preferable to satisfy 6. More preferably, 0.3 ≦ z / x ≦ 0.55.

【0053】種々の効果を得る為、金属元素Mを添加し
ても良い。Mは、Al、Si、Sn、V、Cr、Mn、
Cu、Zn、Ga、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、
W、Pt、Pb、AuおよびAgからなる群から選択さ
れた1種以上の元素である。
The metal element M may be added in order to obtain various effects. M is Al, Si, Sn, V, Cr, Mn,
Cu, Zn, Ga, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta,
It is one or more elements selected from the group consisting of W, Pt, Pb, Au and Ag.

【0054】Feは、上述の元素の含有残余を占める
が、Feの一部をCoおよびNiの1種または二種の遷
移金属元素(T)で置換しても所望の硬磁気特性を得る
ことができる。Feに対するTの置換量が50%を超え
ると、0.7T以上の高い残留磁束密度Brが得られな
い。このため、置換量は0%以上50%以下の範囲に限
定することが好ましい。なお、Feの一部をCoで置換
することによって、減磁曲線の角形性が向上するととも
に、R2Fe14B相のキュリー温度が上昇するため、耐
熱性が向上する。CoによるFe置換量の好ましい範囲
は0.5%以上40%以下である。
Fe occupies the remaining content of the above elements, but desired hard magnetic characteristics can be obtained even if a part of Fe is replaced with one or two transition metal elements (T) of Co and Ni. You can If the substitution amount of T with respect to Fe exceeds 50%, a high residual magnetic flux density B r of 0.7 T or more cannot be obtained. Therefore, the substitution amount is preferably limited to the range of 0% to 50%. By substituting a part of Fe with Co, the squareness of the demagnetization curve is improved and the Curie temperature of the R 2 Fe 14 B phase is increased, so that the heat resistance is improved. The preferable range of the Fe substitution amount by Co is 0.5% or more and 40% or less.

【0055】次に、図面を参照しながら、本発明の好ま
しい実施形態を詳細に説明する。
Next, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0056】(実施形態1)まず、本発明の第1の実施
形態を説明する。
(Embodiment 1) First, a first embodiment of the present invention will be described.

【0057】本実施形態では、図1に示すストリップキ
ャスティング装置を用いて急冷凝固合金を製造する。酸
化しやすい希土類元素RやFeを含む原料合金の酸化を
防ぐため、不活性ガス雰囲気中で急冷合金の作製を実行
する。不活性ガスとしては、ヘリウムまたはアルゴン等
の希ガスや窒素を用いることができる。なお、窒素は希
土類元素Rと比較的に反応しやすいため、ヘリウムまた
はアルゴンなどの希ガスを用いることが好ましい。
In this embodiment, a rapidly solidified alloy is manufactured using the strip casting apparatus shown in FIG. In order to prevent the oxidization of the raw material alloy containing the rare earth element R or Fe, which is easily oxidized, the production of the quenched alloy is performed in the inert gas atmosphere. A rare gas such as helium or argon or nitrogen can be used as the inert gas. Since nitrogen is relatively easy to react with the rare earth element R, it is preferable to use a rare gas such as helium or argon.

【0058】図1のストリップキャスティング装置は、
内部を不活性ガス(Arガスなど)の減圧雰囲気にする
ことができるチャンバ内に配置される。このストリップ
キャスティング装置は、合金原料を溶解するための溶解
炉1と、溶解炉1から供給される合金溶湯3を急冷・凝
固させるための冷却ロール7と、溶解炉1から冷却ロー
ル7に溶湯3を導くシュート(案内手段)5と、凝固し
て冷却ロール7から薄帯状の合金8を剥離しやすくする
スクレパーガス噴出器9とを備えている。
The strip casting apparatus of FIG.
It is placed in a chamber whose inside can be a reduced pressure atmosphere of an inert gas (Ar gas or the like). This strip casting apparatus includes a melting furnace 1 for melting an alloy raw material, a cooling roll 7 for quenching and solidifying the molten alloy 3 supplied from the melting furnace 1, and a molten metal 3 from the melting furnace 1 to the cooling roll 7. A chute (guide means) 5 for guiding and a scraper gas ejector 9 for solidifying and easily peeling the ribbon-shaped alloy 8 from the cooling roll 7 are provided.

【0059】溶解炉1は、合金原料を溶融することによ
って作製した溶湯3をシュート5に対して略一定の供給
量で供給することができる。この供給量は、溶解炉1を
傾ける動作を制御することなどによって、任意に調節す
ることができる。
The melting furnace 1 can supply the melt 3 produced by melting the alloy raw material to the chute 5 at a substantially constant supply amount. This supply amount can be arbitrarily adjusted by controlling the operation of tilting the melting furnace 1.

【0060】冷却ロール7は、その外周面が銅などの熱
伝導性の良好な材料から形成されており、例えば、直径
30cm〜100cmで幅が15cm〜100cmの寸
法を有する。冷却ロール7は、不図示の駆動装置によっ
て所定の回転速度で回転することができる。この回転速
度を制御することによって、冷却ロール7の周速度を任
意に調節することができる。このストリップキャスティ
ング装置による冷却速度は、冷却ロール7の回転速度な
どを選択することにより、約102℃/秒〜約2×104
℃/秒の範囲で制御可能である。
The cooling roll 7 has an outer peripheral surface formed of a material having good thermal conductivity such as copper, and has a diameter of 30 cm to 100 cm and a width of 15 cm to 100 cm, for example. The cooling roll 7 can be rotated at a predetermined rotation speed by a driving device (not shown). By controlling this rotation speed, the peripheral speed of the cooling roll 7 can be arbitrarily adjusted. The cooling rate of the strip casting device is about 10 2 ° C / sec to about 2 × 10 4 depending on the rotation speed of the cooling roll 7 or the like.
It can be controlled in the range of ° C / sec.

【0061】シュート5の溶湯を案内する面は、水平方
向に対して角度(傾斜角度)αで傾斜し、シュート5の
先端部と冷却ロールの表面との距離は数mm以下に保た
れる。そして、シュート5は、その先端部と冷却ロール
7の中心とを結ぶ線が水平方向に対して角度β(0°≦
β≦90°)を形成するように配置される。シュート5
の傾斜角度αは、1°≦α≦80°であることが好まし
く、5°≦α≦60°の関係を満足することが更に好ま
しい。角度βは、10°≦β≦55°の関係を満足する
ことが好ましい。
The surface of the chute 5 that guides the molten metal is inclined at an angle (inclination angle) α with respect to the horizontal direction, and the distance between the tip of the chute 5 and the surface of the cooling roll is kept at several mm or less. The line connecting the tip of the chute 5 and the center of the cooling roll 7 forms an angle β (0 ° ≦ 0 ° with respect to the horizontal direction.
β ≦ 90 °). Shoot 5
The inclination angle α is preferably 1 ° ≦ α ≦ 80 °, more preferably 5 ° ≦ α ≦ 60 °. The angle β preferably satisfies the relationship of 10 ° ≦ β ≦ 55 °.

【0062】シュート5上に供給された溶湯3は、シュ
ート5の先端部から冷却ロール7の表面に対して供給さ
れ、冷却ロール7の表面に溶湯のパドル6を形成する。
The molten metal 3 supplied onto the chute 5 is fed from the tip of the chute 5 to the surface of the cooling roll 7 to form a molten metal paddle 6 on the surface of the cooling roll 7.

【0063】シュート5は、溶解炉1から所定の流量で
連続的に供給される溶湯3を一時的に貯湯するようにし
て流速を遅延し、溶湯3の流れを整流することができ
る。シュート5に供給された溶湯3における溶湯表面部
の流れを選択的に堰き止めることができる堰き止め板を
設ければ、整流効果を更に向上させることができる。シ
ュート5を用いることによって、冷却ロール7の胴長方
向(軸線方向:紙面に垂直)において、一定幅にわたっ
て略均一な厚さに広げた状態で、溶湯3を供給すること
ができる。シュート5の溶湯案内面の傾斜角度αを調節
することにより、溶湯供給速度を微調整できる。溶湯
は、その自重により、シュート5の傾斜した案内面を流
れ、水平方向(X軸方向)に平行な運動量成分をもつ。
シュート5の傾斜角度αを大きくするほど、溶湯の流速
は速くなり、運動量も大きくなる。
The chute 5 temporarily stores the molten metal 3 continuously supplied from the melting furnace 1 at a predetermined flow rate, delays the flow velocity, and can rectify the flow of the molten metal 3. The rectification effect can be further improved by providing a damming plate that can selectively dam the flow of the molten metal surface portion in the molten metal 3 supplied to the chute 5. By using the chute 5, the molten metal 3 can be supplied in a state where the cooling roll 7 is spread to a substantially uniform thickness over a certain width in the cylinder length direction (axial direction: vertical to the paper surface). By adjusting the inclination angle α of the molten metal guide surface of the chute 5, the molten metal supply rate can be finely adjusted. Due to its own weight, the molten metal flows along the inclined guide surface of the chute 5 and has a momentum component parallel to the horizontal direction (X-axis direction).
The larger the inclination angle α of the chute 5, the higher the flow velocity of the molten metal and the larger the momentum.

【0064】シュート5は、上記の機能に加え、冷却ロ
ール7に達する直前の溶湯3の温度を調整する機能をも
有する。シュート5上における溶湯3の温度は、液相線
温度よりも100℃以上高い温度であることが望まし
い。溶湯3の温度が低すぎると、急冷後の合金特性に悪
影響を及ぼすTiB2などの初晶が局所的に核発生し、
これが凝固後に残存してしまうことがあるからである。
また、溶湯温度が低すぎると、溶湯粘度が上昇し、スプ
ラッシュが発生しやすくなる。シュート5上での溶湯温
度は、溶解炉1からシュート5に注ぎ込む時点での溶湯
温度やシュート5自体の熱容量などを調節することによ
って制御することができるが、必要に応じてシュート加
熱装置(図1において不図示)を設けても良い。
In addition to the above functions, the chute 5 also has a function of adjusting the temperature of the molten metal 3 immediately before reaching the cooling roll 7. The temperature of the molten metal 3 on the chute 5 is preferably 100 ° C. or more higher than the liquidus temperature. When the temperature of the molten metal 3 is too low, primary crystals such as TiB 2 which adversely affect the alloy properties after quenching are locally nucleated,
This is because this may remain after solidification.
Further, if the temperature of the molten metal is too low, the viscosity of the molten metal increases, and splash is likely to occur. The molten metal temperature on the chute 5 can be controlled by adjusting the molten metal temperature at the time of pouring from the melting furnace 1 into the chute 5, the heat capacity of the chute 5 itself, and the like. 1 (not shown) may be provided.

【0065】本実施形態におけるシュート5は、冷却ロ
ール7の外周面に対向するように配置された端部におい
て、冷却ロールの軸線方向に沿って所定の間隔だけ離し
て設けられた複数の排出部を有している。この排出部の
幅(溶湯の1つの流れの幅)は、好適には0.5cm〜
10.0cmに設定され、より好適には0.7cm〜
4.0cmに設定される。本実施形態では、排出部にお
ける各溶湯流れの幅は1cmに設定されている。なお、
溶湯の流れの幅は、上記排出部の位置から離れるにつ
れ、横方向に広がる傾向がある。シュート5に複数の排
出部を設け、複数の溶湯流れを形成する場合は、隣接す
る溶湯流れが相互に接触しないようにすることが好まし
い。
The chute 5 in the present embodiment has a plurality of discharge portions provided at the ends arranged so as to face the outer peripheral surface of the cooling roll 7 and separated by a predetermined distance along the axial direction of the cooling roll. have. The width of this discharge part (width of one flow of molten metal) is preferably 0.5 cm to
It is set to 10.0 cm, and more preferably 0.7 cm to
It is set to 4.0 cm. In this embodiment, the width of each molten metal flow in the discharge part is set to 1 cm. In addition,
The width of the flow of molten metal tends to widen in the lateral direction as it moves away from the position of the discharge part. When a plurality of discharge parts are provided in the chute 5 to form a plurality of molten metal flows, it is preferable that adjacent molten metal flows do not contact each other.

【0066】シュート5上に供給された溶湯3は、冷却
ロール7の軸線方向に沿って、各排出部の幅と略同一幅
を有して冷却ロール7と接触する。その後、冷却ロール
7に所定の出湯幅で接触した溶湯3は、冷却ロール7の
回転に伴って(冷却ロール7に引き上げられるようにし
て)ロール周面上を移動し、この移動過程において冷却
される。なお、溶湯漏れを防止するために、シュート5
の先端部と冷却ロール7との間の距離は、3mm以下
(特に0.4〜0.7mmの範囲)に設定されることが
好ましい。
The molten metal 3 supplied onto the chute 5 comes into contact with the cooling roll 7 along the axial direction of the cooling roll 7 with a width substantially the same as the width of each discharge portion. After that, the molten metal 3 that comes into contact with the cooling roll 7 with a predetermined tapping width moves on the roll peripheral surface (as if being pulled up by the cooling roll 7) as the cooling roll 7 rotates, and is cooled in this moving process. It In addition, in order to prevent molten metal leakage, the chute 5
It is preferable that the distance between the tip of the and the cooling roll 7 is set to 3 mm or less (particularly in the range of 0.4 to 0.7 mm).

【0067】隣接する排出部間の間隙は、好適には1c
m〜10cmに設定される。このようにして冷却ロール
7の外周面における溶湯接触部(溶湯冷却部)を複数の
箇所に分離すれば、各排出部から排出された溶湯を効果
的に冷却することができる。結果として、シュート5へ
の溶湯供給量を増加させた場合にも所望の冷却速度を実
現することができる。
The gap between the adjacent discharge portions is preferably 1c.
It is set to m to 10 cm. By thus dividing the molten metal contact portion (molten metal cooling portion) on the outer peripheral surface of the cooling roll 7 into a plurality of locations, the molten metal discharged from each discharge portion can be effectively cooled. As a result, a desired cooling rate can be realized even when the amount of molten metal supplied to the chute 5 is increased.

【0068】なお、シュート5の形態は、上記形態に限
られず、単一の排出部を有するものであってもよいし、
出湯幅がより大きく設定されていてもよい。
The form of the chute 5 is not limited to the above-mentioned form, and it may have a single discharge part.
The tapping width may be set larger.

【0069】回転する冷却ロール7の外周面上で凝固さ
れた合金溶湯3は、薄帯状の凝固合金8となって冷却ロ
ール7から剥離する。本実施形態の場合、複数の排出部
の各々から流れ出た溶湯が所定幅の帯となり、凝固す
る。剥離した凝固合金8は、不図示の回収装置において
破砕され、回収される。
The molten alloy 3 solidified on the outer peripheral surface of the rotating cooling roll 7 becomes a strip-shaped solidified alloy 8 and is separated from the cooling roll 7. In the case of this embodiment, the molten metal flowing out from each of the plurality of discharge portions becomes a band of a predetermined width and solidifies. The separated solidified alloy 8 is crushed and collected by a recovery device (not shown).

【0070】このように、ストリップキャスト法は、メ
ルトスピニング法のようにノズルを用いておらず、ノズ
ル径による噴射スピードの制約やノズル部での凝固によ
る溶湯詰まりなどの問題がないので、大量生産に適して
いる。また、ノズル部の加熱設備や溶湯ヘッド圧を制御
する為の圧力制御機構も必要でないため、初期設備投資
やランニングコストを小さく抑えることができる。
As described above, the strip casting method does not use a nozzle unlike the melt spinning method, and does not have a problem such as restriction of the jetting speed due to the nozzle diameter or clogging of the molten metal due to solidification at the nozzle portion. Suitable for Further, since heating equipment for the nozzle portion and a pressure control mechanism for controlling the pressure of the molten metal head are not required, initial equipment investment and running cost can be suppressed to be small.

【0071】また、メルトスピニング法では、ノズル部
分の再利用が不可能なため、加工コストの高いノズルを
使い捨てにしなければならなかったが、ストリップキャ
スト法ではシュート5を繰り返し使用することが可能で
あるのでランニングコストが安価である。更に、ストリ
ップキャスト法によれば、メルトスピニング法に比べ、
遅い速度で冷却ロールを回転させ、また、合金出湯量を
多くできるため、急冷合金薄帯を厚くすることができ
る。
Further, in the melt spinning method, since it is impossible to reuse the nozzle portion, it is necessary to dispose of the nozzle, which has a high processing cost, but in the strip casting method, the chute 5 can be repeatedly used. Therefore, the running cost is low. Furthermore, according to the strip casting method, compared to the melt spinning method,
Since the cooling roll can be rotated at a slow speed and the amount of molten alloy discharged can be increased, the quenched alloy ribbon can be thickened.

【0072】しかしながら、ストリップキャスト法では
合金溶湯を冷却ロールの表面に強く噴射しないため、冷
却ロール7が10m/秒以上の比較的速い周速度で回転
するような場合は、冷却ロール7の表面に溶湯のパドル
6を安定して形成するのが難しいという問題がある。ま
た、ノズルを用いない場合、合金溶湯がロール表面を押
す圧力が小さいため、合金溶湯とロール表面との接触部
において合金溶湯とロール表面との間に微小な隙間が生
じやすい。このため、合金溶湯とロール表面との間の密
着性は、ストリップキャスト法がメルトスピニング法に
比べて劣る。
However, since the molten alloy is not strongly jetted onto the surface of the cooling roll in the strip casting method, when the cooling roll 7 rotates at a relatively high peripheral speed of 10 m / sec or more, the surface of the cooling roll 7 is There is a problem that it is difficult to stably form the paddle 6 of the molten metal. Further, when the nozzle is not used, the pressure of the molten alloy pressing on the roll surface is small, so that a minute gap is likely to occur between the molten alloy and the roll surface at the contact portion between the molten alloy and the roll surface. Therefore, the adhesiveness between the molten alloy and the roll surface is inferior in the strip casting method as compared with the melt spinning method.

【0073】本実施形態では、溶湯供給速度(処理量)
の上限値を、溶湯と冷却ロールとの間の単位接触幅あた
りの供給速度で規定している。ストリップキャスト法に
よる場合、溶湯は冷却ロールの軸線方向に沿って所定の
接触幅を有するように冷却ロールと接触するため、溶湯
の冷却条件が単位接触幅あたりの溶湯供給速度に大きく
依存する。
In this embodiment, the molten metal supply rate (processing amount)
Is defined by the supply rate per unit contact width between the molten metal and the cooling roll. In the case of the strip casting method, the molten metal comes into contact with the cooling roll so as to have a predetermined contact width along the axial direction of the cooling roll, so that the cooling conditions of the molten metal largely depend on the molten metal supply rate per unit contact width.

【0074】溶湯供給速度が速すぎると、冷却ロールに
よる溶湯の冷却速度が低下し、その結果、非晶質化が促
進せずに結晶化組織を多く含む急冷合金が作製されてし
まいナノコンポジット磁石に適した原料合金を得ること
ができなくなってしまう。このため、本発明では、単位
接触幅(cm)あたりの供給速度(kg/分)を3kg
/分/cm以下に設定している。
If the molten metal supply rate is too fast, the cooling rate of the molten metal by the chill roll will decrease, and as a result, a quenched alloy containing a large amount of crystallized structure will be produced without promoting amorphization, and the nanocomposite magnet will be produced. It becomes impossible to obtain a raw material alloy suitable for. Therefore, in the present invention, the supply rate (kg / min) per unit contact width (cm) is 3 kg.
/ Min / cm or less is set.

【0075】また、前述のように、例えば接触幅約2c
m×3本の接触形態で溶湯を冷却ロールに接触させる場
合、供給速度を約0.5kg/分/cm以上に設定する
ことによって、約3kg/分以上の処理量を実現するこ
とができる。
As described above, for example, the contact width is about 2c.
When the molten metal is brought into contact with the cooling roll in a contact form of m × 3 pieces, a throughput of about 3 kg / min or more can be realized by setting the supply rate to about 0.5 kg / min / cm or more.

【0076】このように、上記特定範囲の周速度で回転
する冷却ロールに対して上記特定範囲の供給速度で溶湯
を供給することによって、ストリップキャスト法を用い
た場合にも所望の急冷合金を生産性高く作製することが
できる。ストリップキャスト法では、メルトスピニング
法のように製造コストを著しく増加させるノズルを使用
しないので、ノズルにかかるコストが不必要となり、ま
た、ノズルの閉塞事故によって生産が停止することもな
い。
As described above, by supplying the molten metal to the cooling roll rotating at the peripheral speed in the specific range at the supply speed in the specific range, a desired quenched alloy can be produced even when the strip casting method is used. It can be manufactured with high flexibility. Unlike the melt spinning method, the strip casting method does not use a nozzle that significantly increases the manufacturing cost. Therefore, the cost for the nozzle is unnecessary, and the production is not stopped due to a nozzle clogging accident.

【0077】本実施形態においては、冷却ロールの周速
度を5m/秒以上20m/秒未満に設定することができ
る。ロール周速度が5m/秒未満であると、冷却能力の
不足により所望の急冷合金が得られず、また、20m/
秒以上にすると、ロールによって溶湯を引き上げること
が難しくなり、冷却合金が薄片状で飛散するため、回収
にも困難をきたすおそれがある。最適な周速度は、冷却
ロールの構造、材質、溶湯供給速度などによって異なり
得るが、周速度が速いと、得られる薄帯状合金は極端に
薄くなって嵩張るため、取り扱いにくくなる。また、周
速度が速すぎると、薄帯状合金を粉砕して作製した磁粉
の形状が扁平になるため、磁粉を成形する際、磁粉の流
動性やキャビティ充填率が低下する。一方、周速度が遅
いと、十分な冷却速度を得ることが困難になる。これら
のことから、冷却ロールの周速度は、好ましくは5m/
秒以上20m/秒以下に設定され、より好ましくは6m
/秒以上15m/秒以下に設定される。冷却ロールの周
速度の更に好ましい範囲は、10m/秒以上13m/秒
以下である。
In this embodiment, the peripheral speed of the cooling roll can be set to 5 m / sec or more and less than 20 m / sec. If the roll peripheral speed is less than 5 m / sec, the desired quenched alloy cannot be obtained due to insufficient cooling capacity, and 20 m / sec.
If the time is longer than 2 seconds, it will be difficult to pull up the molten metal by the rolls, and the cooling alloy will scatter in the form of flakes, which may cause difficulty in recovery. The optimum peripheral speed may vary depending on the structure of the cooling roll, the material, the molten metal supply rate, etc., but if the peripheral speed is high, the ribbon-shaped alloy obtained will be extremely thin and bulky, making it difficult to handle. On the other hand, if the peripheral speed is too fast, the shape of the magnetic powder produced by crushing the ribbon-shaped alloy will be flat, so that the fluidity of the magnetic powder and the cavity filling rate will decrease when the magnetic powder is molded. On the other hand, if the peripheral speed is low, it becomes difficult to obtain a sufficient cooling speed. Therefore, the peripheral speed of the cooling roll is preferably 5 m /
It is set to more than 20 seconds and less than 20 seconds, more preferably 6 meters
/ Second or more and 15 m / second or less. A more preferable range of the peripheral speed of the cooling roll is 10 m / sec or more and 13 m / sec or less.

【0078】なお、単位接触幅あたりの供給速度が3k
g/分/cmを超えると、所定の冷却速度が得られず、
所望の急冷合金を作製することが困難になる。単位接触
幅あたりの供給速度の適切な範囲は、ロール周速度、ロ
ール構造などに応じて異なり得るが、2kg/分/cm
以下であることが好ましく、1.5kg/分/cm以下
であることが更に好ましい。
The supply rate per unit contact width is 3 k
If it exceeds g / min / cm, the predetermined cooling rate cannot be obtained,
It becomes difficult to produce the desired quenched alloy. The appropriate range of the feed rate per unit contact width may vary depending on the roll peripheral velocity, roll structure, etc., but is 2 kg / min / cm.
It is preferably below, and more preferably 1.5 kg / min / cm or below.

【0079】また、装置全体としての溶湯供給速度(処
理速度)は、3kg/分未満では生産性が悪く、安価な
原料供給を実現できないため、3kg/分以上にしてい
る。このためには、シュートや冷却ロールの形状などを
適切に選択した場合において単位接触幅あたりの供給速
度を、0.4kg/分/cm以上にすることが好まし
い。
If the molten metal supply rate (processing rate) of the apparatus as a whole is less than 3 kg / min, productivity will be poor and inexpensive raw material supply cannot be realized. For this purpose, it is preferable that the supply rate per unit contact width is 0.4 kg / min / cm or more when the shapes of the chute and the cooling roll are appropriately selected.

【0080】例えば直径約35cmで幅約15cmのC
u製ロールを用いた場合、ロール周速度が5m/秒〜1
0m/秒であれば、単位接触幅あたりの供給速度は、
0.5kg/分/cm〜2kg/分/cm程度が好まし
い。この場合、0.5kg/分〜6kg/分の供給速度
で急冷工程を行うことができる。
For example, C having a diameter of about 35 cm and a width of about 15 cm
When the u-made roll is used, the roll peripheral speed is 5 m / sec to 1
If it is 0 m / sec, the supply speed per unit contact width is
It is preferably about 0.5 kg / min / cm to 2 kg / min / cm. In this case, the rapid cooling step can be performed at a supply rate of 0.5 kg / min to 6 kg / min.

【0081】シュート5の形状や、溶湯排出部の幅と本
数、溶湯供給速度などを適切に選択することによって、
得られる薄帯状急冷合金の厚さ(平均値)及び幅が適正
範囲内に調節できる。薄帯状急冷合金の幅は、15mm
〜80mmの範囲であることが好ましい。また、薄帯状
合金の厚さは、薄すぎると嵩密度が低くなるので回収困
難となり、厚すぎると溶湯のロール接触面と自由面(溶
湯表面)とで冷却速度が異なり、自由面の冷却速度が十
分に得られないため好ましくない。このため、薄帯状合
金の厚さが50μm以上250μm以下となるようにす
ることが好ましく、60μm以上200μm以下となる
ようにすることがより好ましい。急冷合金の厚さの更に
好ましい範囲は、70μm以上90μm以下である。
By appropriately selecting the shape of the chute 5, the width and number of the molten metal discharge portion, the molten metal supply rate, etc.
The thickness (average value) and width of the obtained ribbon-shaped quenched alloy can be adjusted within an appropriate range. The width of the ribbon-shaped quenched alloy is 15 mm
It is preferably in the range of -80 mm. Also, if the thickness of the ribbon alloy is too thin, the bulk density will be low, and it will be difficult to collect it. If it is too thick, the cooling rate will be different between the roll contact surface and the free surface (melt surface), and Is not obtained, which is not preferable. Therefore, the thickness of the ribbon-shaped alloy is preferably 50 μm or more and 250 μm or less, and more preferably 60 μm or more and 200 μm or less. A more preferable range of the thickness of the quenched alloy is 70 μm or more and 90 μm or less.

【0082】なお、冷却はストリップキャスト以外の方
法(例えばメルトスピニング法)で行ってもよい。
The cooling may be performed by a method other than strip casting (eg, melt spinning method).

【0083】[熱処理]本実施形態では、熱処理をアル
ゴン雰囲気中で実行する。好ましくは、昇温速度を5℃
/秒〜20℃/秒として、500℃以上850℃以下の
温度で30秒以上20分以下の時間保持した後、室温ま
で冷却する。この熱処理によって、アモルファス相中に
準安定相の微細結晶が析出・成長し、ナノコンポジット
組織構造が形成される。本実施形態によれば、α−Fe
相や他の結晶相の粗大化が抑制され、Nd2Fe14B型
結晶相からなる硬磁性相および硼化物が均一に微細化さ
れる。
[Heat Treatment] In this embodiment, the heat treatment is performed in an argon atmosphere. Preferably, the heating rate is 5 ° C
/ Sec to 20 ° C / sec, the temperature is kept at 500 ° C or higher and 850 ° C or lower for 30 seconds or longer and 20 minutes or shorter, and then cooled to room temperature. By this heat treatment, metastable phase fine crystals are precipitated and grown in the amorphous phase, and a nanocomposite structure structure is formed. According to this embodiment, α-Fe
The coarsening of the phase and other crystal phases is suppressed, and the hard magnetic phase composed of the Nd 2 Fe 14 B type crystal phase and the boride are uniformly miniaturized.

【0084】なお、熱処理温度が500℃を下回ると、
熱処理後もアモルファス相が多く残存し、急冷条件によ
っては、保磁力が充分なレベルに達しない場合がある。
また、熱処理温度が850℃を超えると、各構成相の粒
成長が著しく、残留磁束密度Brが低下し、減磁曲線の
角形性が劣化する。このため、熱処理温度は500℃以
上850℃以下が好ましいが、より好ましい熱処理温度
の範囲は570℃以上820℃以下である。
When the heat treatment temperature is lower than 500 ° C.,
A large amount of amorphous phase remains after the heat treatment, and the coercive force may not reach a sufficient level depending on the rapid cooling conditions.
Further, when the heat treatment temperature exceeds 850 ° C., grain growth of each constituent phase is remarkable, the residual magnetic flux density B r is lowered, and the squareness of the demagnetization curve is deteriorated. Therefore, the heat treatment temperature is preferably 500 ° C. or higher and 850 ° C. or lower, but a more preferable heat treatment temperature range is 570 ° C. or higher and 820 ° C. or lower.

【0085】熱処理雰囲気は、合金の酸化を防止するた
め、50kPa以下のArガスやN 2ガスなどの不活性
ガスが好ましい。0.1kPa以下の真空中で熱処理を
行っても良い。
The heat treatment atmosphere prevents the alloy from being oxidized.
Therefore, Ar gas or N of 50 kPa or less 2Inert such as gas
Gas is preferred. Heat treatment in a vacuum of 0.1 kPa or less
You can go.

【0086】熱処理前の急冷合金中には、Nd2Fe14
B型化合物相およびアモルファス相以外に、Fe3
相、Fe236、R2Fe14B相、およびR2Fe233
等の準安定相が含まれていても良い。その場合、熱処理
によって、R2Fe233相は消失し、R2Fe14B相の
飽和磁化と同等、または、それよりも高い飽和磁化を示
す鉄基硼化物(例えばFe236)やα−Feを結晶成
長させることができる。なお、本明細書における「Fe
3B相」は、「Fe3.5B相」を含むものとする。
Nd 2 Fe 14 was added to the quenched alloy before heat treatment.
In addition to the B-type compound phase and the amorphous phase, Fe 3 B
Phase, Fe 23 B 6 , R 2 Fe 14 B phase, and metastable phases such as R 2 Fe 23 B 3 phase may be included. In that case, the heat treatment causes the R 2 Fe 23 B 3 phase to disappear, and an iron-based boride (for example, Fe 23 B 6 ) exhibiting a saturation magnetization equal to or higher than the saturation magnetization of the R 2 Fe 14 B phase. And α-Fe can be crystal-grown. In the present specification, "Fe
The " 3 B phase" includes the "Fe 3.5 B phase".

【0087】本発明の場合、最終的に鉄基硼化物やα−
Feのような軟磁性相が存在していても、軟磁性相と硬
磁性相とが交換相互作用によって磁気的に結合するた
め、優れた磁気特性が発揮される。
In the case of the present invention, finally iron-based boride and α-
Even if a soft magnetic phase such as Fe is present, the soft magnetic phase and the hard magnetic phase are magnetically coupled by exchange interaction, so that excellent magnetic properties are exhibited.

【0088】熱処理後におけるNd2Fe14B型化合物
相の平均結晶粒径Ghardは、単軸結晶粒径である300
nm以下となる必要があり、1nm以上200nm以下
であることが好ましく、20nm以上150nm以下で
あることが更に好ましい。また、強磁性の鉄基硼化物相
やα−Fe相などの軟磁性相の平均結晶粒径Gsoftも1
nm以上200nm以下であることが好ましい。軟磁性
相が大きくなりすぎると、各構成相間に働く交換相互作
用が弱まり、減磁曲線の角形性が劣化するため、(B
H)maxが低下してしまう。軟磁性相の平均結晶粒径G
softは1nm以上100nm以下であることが好まし
く、1nm以上50nm以下であることが更に好まし
い。軟磁性相の平均結晶粒径Ghardと硬磁性相の平均結
晶粒径Gsoftは、0.5≦Ghard/Gsoft≦10の関係
を満足することが好ましい。
The average grain size G hard of the Nd 2 Fe 14 B type compound phase after the heat treatment is uniaxial grain size 300.
It is necessary that the thickness be 1 nm or less, preferably 1 nm or more and 200 nm or less, and more preferably 20 nm or more and 150 nm or less. Also, the average crystal grain size G soft of a soft magnetic phase such as a ferromagnetic iron-based boride phase or α-Fe phase is 1
The thickness is preferably not less than 200 nm and not more than 200 nm. If the soft magnetic phase becomes too large, the exchange interaction that acts between the constituent phases weakens and the squareness of the demagnetization curve deteriorates.
H) max decreases. Average grain size G of soft magnetic phase
The soft is preferably 1 nm or more and 100 nm or less, more preferably 1 nm or more and 50 nm or less. The average crystal grain size G hard of the soft magnetic phase and the average crystal grain size G soft of the hard magnetic phase preferably satisfy the relationship of 0.5 ≦ G hard / G soft ≦ 10.

【0089】本実施形態では、Nd2Fe14B型化合物
相の体積比率は、全体の30%以上70%以下の範囲内
にある。
In this embodiment, the volume ratio of the Nd 2 Fe 14 B type compound phase is in the range of 30% or more and 70% or less of the whole.

【0090】なお、熱処理前に急冷合金の薄帯を粗く切
断または粉砕しておいてもよい。熱処理後、得られた磁
石を微粉砕し、磁石粉末(磁粉)を作製すれば、その磁
粉から公知の工程によって種々のボンド磁石を製造する
ことができる。ボンド磁石を作製する場合、鉄基希土類
合金磁粉はエポキシ樹脂やナイロン樹脂と混合され、所
望の形状に成形される。このとき、ナノコンポジット磁
粉に他の種類の磁粉、例えばSm−Fe−N系磁粉やハ
ードフェライト磁粉を混合してもよい。
The ribbon of the quenched alloy may be roughly cut or crushed before the heat treatment. After the heat treatment, the obtained magnet is finely pulverized to produce magnet powder (magnetic powder), so that various bonded magnets can be produced from the magnetic powder by a known process. When producing a bonded magnet, the iron-based rare earth alloy magnetic powder is mixed with an epoxy resin or a nylon resin and molded into a desired shape. At this time, other kinds of magnetic powder, for example, Sm-Fe-N-based magnetic powder or hard ferrite magnetic powder may be mixed with the nanocomposite magnetic powder.

【0091】上述のボンド磁石を用いてモータやアクチ
ュエータなどの各種の回転機を製造することができる。
Various rotary machines such as motors and actuators can be manufactured using the above-mentioned bond magnet.

【0092】本発明の方法により得られた磁石磁末を射
出成形ボンド磁石用に用いる場合、平均粒度が200μ
m以下になるように粉砕することが好ましく、より好ま
しい粉末の平均粒径は30μm以上150μm以下であ
る。また、圧縮成形ボンド磁石用に用いる場合は、粒度
が300μm以下になるように粉砕することが好まし
く、より好ましい粉末の平均粒径は30μm以上250
μm以下である。更に好ましい範囲は50μm以上20
0μm以下である。
When the magnet magnetic powder obtained by the method of the present invention is used for an injection-molded bonded magnet, the average particle size is 200 μm.
It is preferable to pulverize so as to have a particle diameter of m or less, and more preferable average particle diameter of the powder is 30 μm or more and 150 μm or less. When used for a compression-molded bonded magnet, it is preferable to grind so that the particle size is 300 μm or less, and more preferable average particle size is 30 μm or more and 250
μm or less. A more preferable range is 50 μm or more 20
It is 0 μm or less.

【0093】こうして得られた粉末粒子の長軸サイズに
対する短軸サイズの平均比率(アスペクト比)は0.3
〜1.0程度である。本実施形態で作製した急冷合金の
厚さが粉末粒径に対して充分に厚いため、等軸形状に近
い形状の粉末粒子が得られやすい。これに対し、通常の
メルトスピニングによって作製した急冷合金の厚さは2
0〜40μm程度と薄いため、本実施形態と同じ粉砕条
件では、アスペクト比の小さいフレーク状の粉末粒子が
得られる。本実施形態で得られる粉末は、アスペクト比
が1に近いため、充填性や流動性に優れ、ボンド磁石に
最適である。
The average ratio (aspect ratio) of the minor axis size to the major axis size of the powder particles thus obtained is 0.3.
It is about 1.0. Since the thickness of the quenched alloy produced in this embodiment is sufficiently thicker than the powder particle size, it is easy to obtain powder particles having a shape close to an equiaxed shape. On the other hand, the thickness of the quenched alloy produced by normal melt spinning is 2
Since it is as thin as about 0 to 40 μm, flaky powder particles having a small aspect ratio can be obtained under the same grinding conditions as in the present embodiment. Since the powder obtained in this embodiment has an aspect ratio close to 1, it has excellent filling properties and fluidity, and is suitable for a bonded magnet.

【0094】このようにして得られた磁粉の保磁力HcJ
は600kA/m以上の値を示すことができる。
The coercive force H cJ of the magnetic powder thus obtained
Can show a value of 600 kA / m or more.

【0095】[0095]

【実施例】表1における試料No.1〜5(実施例)お
よび試料No.6〜8の合金組成を有するように、純度
99.5%以上のNd、B、C、Fe、Ti、Nb、Z
r、Al、およびGaの材料を用いて総量が15グラム
となるように秤量し、石英るつぼ内に投入した。石英る
つぼは、底部に直径0.8mmのオリフィスを有してい
るため、上記原料は石英るつぼ内で溶解された後、合金
溶湯となってオリフィスから下方に滴下することにな
る。原料の溶解は、圧力が1.33〜47.92kPa
のアルゴン雰囲気下において高周波加熱法を用いて行っ
た。本実施例では溶湯温度を1350℃に設定した。合
金溶湯の湯面を39.9kPaのアルゴンガスで加圧す
ることによって、オリフィスの下方0.7mm程度の位
置にある銅製ロールの外周面に対して溶湯を噴出させ
た。ロールは、その外周面の温度が室温程度に維持され
るように内部が冷却されながら高速で回転する。このた
め、オリフィスから滴下した合金溶湯はロール周面に接
触して熱を奪われつつ、周速度方向に飛ばされることに
なる。合金溶湯はオリフィスを介して連続的にロール周
面上に滴下されるため、急冷によって凝固した合金は薄
帯状に長く延びたリボン(幅:2〜3mm、厚さ:30
〜80μm)の形態を持つことになる。ロール周速度
は、5m/秒〜20m/秒とした。
[Example] Sample No. in Table 1 1-5 (Example) and sample No. Nd, B, C, Fe, Ti, Nb, Z having a purity of 99.5% or more so as to have an alloy composition of 6 to 8.
The materials of r, Al, and Ga were weighed so that the total amount was 15 g, and put into a quartz crucible. Since the quartz crucible has an orifice with a diameter of 0.8 mm at the bottom, the above raw material is melted in the quartz crucible and then becomes an alloy melt and drops downward from the orifice. For the dissolution of the raw material, the pressure is 1.33 to 47.92 kPa.
Was performed using a high frequency heating method under an argon atmosphere. In this example, the melt temperature was set to 1350 ° C. By pressing the molten metal surface of the molten alloy with an argon gas of 39.9 kPa, the molten metal was ejected onto the outer peripheral surface of the copper roll located at a position about 0.7 mm below the orifice. The roll rotates at high speed while the inside is cooled so that the temperature of the outer peripheral surface is maintained at about room temperature. For this reason, the molten alloy that dripped from the orifice comes into contact with the peripheral surface of the roll to remove heat, and is blown in the circumferential velocity direction. Since the molten alloy is continuously dripped on the peripheral surface of the roll through the orifice, the alloy solidified by the rapid cooling is a ribbon elongated in a ribbon shape (width: 2 to 3 mm, thickness: 30).
˜80 μm). The roll peripheral speed was 5 m / sec to 20 m / sec.

【0096】本実施例で採用する回転ロール法(単ロー
ル法)の場合、冷却速度はロール周速度および単位時間
当たりの溶湯流下量によって規定される。この溶湯流下
量は、オリフィス径(断面積)と溶湯圧力とに依存す
る。本実施例では、流下レートを約0.4〜0.8kg
/分とした。
In the case of the rotating roll method (single roll method) employed in this embodiment, the cooling rate is defined by the roll peripheral speed and the molten metal flow rate per unit time. This molten metal flow-down amount depends on the orifice diameter (cross-sectional area) and the molten metal pressure. In this embodiment, the flow rate is about 0.4 to 0.8 kg.
/ Min.

【0097】次に、上記の急冷合金をアルゴンガス中で
熱処理した。具体的には、600〜800℃にて急冷合
金を6〜8分間保持した後、室温まで冷却した。その
後、幅2mm〜3mm、厚み30μm〜80μm、長さ
3mm〜5mmの試料を作製し、振動型磁力計を用いて
各試料の磁気特性を測定した。測定結果は表2に示す。
Next, the above quenched alloy was heat-treated in argon gas. Specifically, the quenched alloy was held at 600 to 800 ° C. for 6 to 8 minutes and then cooled to room temperature. Thereafter, a sample having a width of 2 mm to 3 mm, a thickness of 30 μm to 80 μm, and a length of 3 mm to 5 mm was prepared, and the magnetic characteristics of each sample were measured using a vibration type magnetometer. The measurement results are shown in Table 2.

【0098】[0098]

【表1】 [Table 1]

【0099】[0099]

【表2】 [Table 2]

【0100】表2に示す試料No7の値は、測定限度以
下の低い数値であり、試料No.7は磁石特性を発現し
ているとは言えない状態であった。表2からからわかる
ように、比較例よりも実施例の方が高い磁化および最大
磁気エネルギ積が得られた。
The values of sample No. 7 shown in Table 2 are low values below the measurement limit. No. 7 was in a state where it could not be said that the magnet characteristics were exhibited. As can be seen from Table 2, higher magnetization and maximum magnetic energy product were obtained in the example than in the comparative example.

【0101】[0101]

【発明の効果】本発明によれば、希土類元素Rが少な
く、硼素(炭素)が比較的多い鉄基合金に対して、適切
な量のTiを添加することにより、保磁力および磁化が
充分に高い優れた磁気特性を発揮するナノコンポジット
磁石を量産することができる。
According to the present invention, by adding an appropriate amount of Ti to an iron-based alloy containing a small amount of rare earth element R and a relatively large amount of boron (carbon), a sufficient coercive force and magnetization can be obtained. It is possible to mass-produce nanocomposite magnets that exhibit excellent magnetic properties.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明で好適に使用されるストリップキャスト
装置の構成例を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a strip casting apparatus that is preferably used in the present invention.

【図2】本発明により製造されるナノコンポジット磁石
の組織を示す図である。
FIG. 2 is a view showing the structure of a nanocomposite magnet manufactured according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 溶解炉 3 合金溶湯 5 シュート(溶湯の案内手段) 6 合金溶湯のパドル 7 冷却ロール 8 急冷合金 9 スクレパーガス噴出器 1 melting furnace 3 molten alloy 5 Shoots (Means for guiding molten metal) 6 Paddle of molten alloy 7 cooling rolls 8 Quenched alloy 9 scraper gas ejector

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C22C 38/00 303 H01F 1/08 A H01F 1/08 1/04 H (72)発明者 広沢 哲 大阪府三島郡島本町江川2丁目15番17号 住友特殊金属株式会社山崎製作所内 Fターム(参考) 4K017 AA01 BA06 BB01 BB02 BB04 BB05 BB06 BB07 BB08 BB09 BB12 BB16 BB18 CA07 DA04 EA03 EC02 ED01 ED08 FA21 4K018 AA27 BA18 BC01 GA04 KA46 5E040 AA04 CA01 HB19 NN01 NN06 NN18 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) C22C 38/00 303 H01F 1/08 A H01F 1/08 1/04 H (72) Inventor Satoshi Hirosawa Osaka Prefecture 2-15-17 Egawa, Shimamoto-cho, Mishima-gun F-term in Sumitomo Special Metals Yamazaki Works (reference) 4K017 AA01 BA06 BB01 BB02 BB04 BB05 BB06 BB07 BB08 BB09 BB12 BB16 BB18 CA07 DA04 EA03 EC02 ED01 ED08 FA21 4K01 GA04 BAA27 BA27 BA04 KA46 5E040 AA04 CA01 HB19 NN01 NN06 NN18

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 組成式が(Fe1-mm
100-x-y-z-n(B1-ppxyTiz n(TはCoおよ
びNiからなる群から選択された1種以上の元素、Rは
Y(イットリウム)および希土類元素からなる群から選
択された1種以上の元素、Mは、Al、Si、Sn、
V、Cr、Mn、Cu、Zn、Ga、Zr、Nb、M
o、Ag、Hf、Ta、W、Pt、Au、およびPbか
らなる群から選択された1種以上の元素)で表現され、
組成比率(原子比率)x、y、z、m、n、およびp
が、それぞれ、 15<x≦25原子%、 4≦y<9原子%、 3≦z≦14原子%、 0≦m≦0.5、 0≦n≦10原子%、 0≦p≦0.4、および0.2≦z/x≦0.7を満足
し、かつ、 交換相互作用によって磁気的に結合した硬磁性相および
軟磁性相を含有するナノコンポジット磁石であって、 前記硬磁性相の平均結晶粒径をGhard、前記軟磁性相の
平均結晶粒径をGsoftとしたとき、 1nm≦Ghard≦200nm、 1nm≦Gsoft≦200nm、および0.5≦Ghard
soft≦10の関係を満足するナノコンポジット磁石。
1. The composition formula is (Fe1-mTm)
100-xyzn(B1-pCp)xRyTizM n(T is Co and
And one or more elements selected from the group consisting of Ni and R are
Selected from the group consisting of Y (yttrium) and rare earth elements
One or more selected elements, M is Al, Si, Sn,
V, Cr, Mn, Cu, Zn, Ga, Zr, Nb, M
o, Ag, Hf, Ta, W, Pt, Au, and Pb
Represented by one or more elements selected from the group consisting of
Composition ratio (atomic ratio) x, y, z, m, n, and p
But each 15 <x ≦ 25 atomic%, 4 ≦ y <9 atomic%, 3 ≦ z ≦ 14 atomic%, 0 ≦ m ≦ 0.5, 0 ≦ n ≦ 10 atomic%, Satisfies 0 ≦ p ≦ 0.4 and 0.2 ≦ z / x ≦ 0.7
And A hard magnetic phase magnetically coupled by exchange interactions and
A nanocomposite magnet containing a soft magnetic phase, The average crystal grain size of the hard magnetic phase is Ghard, Of the soft magnetic phase
The average crystal grain size is GsoftAnd when 1nm ≦ Ghard≤200 nm, 1nm ≦ Gsoft≦ 200 nm, and 0.5 ≦ Ghard/
GsoftA nanocomposite magnet satisfying the relationship of ≦ 10.
【請求項2】 C(炭素)を必須元素として含有し、
0.01≦p≦0.4を満足する請求項1に記載のナノ
コンポジット磁石。
2. Containing C (carbon) as an essential element,
The nanocomposite magnet according to claim 1, wherein 0.01 ≦ p ≦ 0.4 is satisfied.
【請求項3】 前記軟磁性相は、強磁性の硼化物を含ん
でおり、 前記硼化物は、前記軟磁性相全体に対して体積比率で5
0%以上を占めている請求項1または2に記載のナノコ
ンポジット磁石。
3. The soft magnetic phase contains a ferromagnetic boride, and the boride has a volume ratio of 5 to the entire soft magnetic phase.
The nanocomposite magnet according to claim 1 or 2, which occupies 0% or more.
【請求項4】 前記硬磁性相の体積比率は、磁石全体の
30%以上70%以下であり、 前記軟磁性相の体積比率は、磁石全体の20%以上70
%以下であり、 硬磁性相および軟磁性相の体積比率の合計は、磁石全体
の90体積%以上である請求項1から3のいずれかに記
載のナノコンポジット磁石。
4. The volume ratio of the hard magnetic phase is 30% or more and 70% or less of the whole magnet, and the volume ratio of the soft magnetic phase is 20% or more and 70% of the whole magnet.
The nanocomposite magnet according to any one of claims 1 to 3, wherein the total volume ratio of the hard magnetic phase and the soft magnetic phase is 90% by volume or more of the entire magnet.
【請求項5】 前記硬磁性相は、R2Fe14B型化合物
の結晶から構成されている請求項1から4のいずれかに
記載のナノコンポジット磁石。
5. The nanocomposite magnet according to claim 1, wherein the hard magnetic phase is composed of crystals of an R 2 Fe 14 B type compound.
【請求項6】 前記軟磁性相は、鉄基硼化物を含んでい
る請求項1から4のいずれかに記載のナノコンポジット
磁石。
6. The nanocomposite magnet according to claim 1, wherein the soft magnetic phase contains an iron-based boride.
【請求項7】 組成式が(Fe1-mm
100-x-y-z-n(B1-ppxyTiz n(TはCoおよ
びNiからなる群から選択された1種以上の元素、Rは
Y(イットリウム)および希土類元素からなる群から選
択された1種以上の元素、Mは、Al、Si、Sn、
V、Cr、Mn、Cu、Zn、Ga、Zr、Nb、M
o、Ag、Hf、Ta、W、Pt、Au、およびPbか
らなる群から選択された1種以上の元素)で表現され、
組成比率(原子比率)x、y、z、m、n、およびp
が、それぞれ、 15<x≦25原子%、 4≦y<9原子%、 3≦z≦14原子%、 0≦m≦0.5、 0≦n≦10原子%、 0≦p≦0.4、および0.2≦z/x≦0.7を満足
する鉄基希土類原料合金の溶湯を用意する工程と、 前記合金の溶湯を急冷し、急冷合金を作製する工程と、 を包含するナノコンポジット磁石用急冷合金の製造方
法。
7. The composition formula is (Fe1-mTm)
100-xyzn(B1-pCp)xRyTizM n(T is Co and
And one or more elements selected from the group consisting of Ni and R are
Selected from the group consisting of Y (yttrium) and rare earth elements
One or more selected elements, M is Al, Si, Sn,
V, Cr, Mn, Cu, Zn, Ga, Zr, Nb, M
o, Ag, Hf, Ta, W, Pt, Au, and Pb
Represented by one or more elements selected from the group consisting of
Composition ratio (atomic ratio) x, y, z, m, n, and p
But each 15 <x ≦ 25 atomic%, 4 ≦ y <9 atomic%, 3 ≦ z ≦ 14 atomic%, 0 ≦ m ≦ 0.5, 0 ≦ n ≦ 10 atomic%, Satisfies 0 ≦ p ≦ 0.4 and 0.2 ≦ z / x ≦ 0.7
A step of preparing a molten iron-based rare earth raw material alloy, Quenching the melt of the alloy to produce a quenched alloy; To manufacture quenched alloys for nanocomposite magnets containing
Law.
【請求項8】 請求項7に記載の製造方法によって作製
された急冷合金を用意する工程と、 前記急冷合金を加熱することにより、交換相互作用によ
って磁気的に結合した硬磁性相および軟磁性相を含有す
るナノコンポジット組織を作製する工程と、を包含し、 前記ナノコンポジット組織は、前記硬磁性相の平均結晶
粒径をGhard、前記軟磁性相の平均結晶粒径をGsoft
したとき、 1nm≦Ghard≦200nm、 1nm≦Gsoft≦200nm、および0.5≦Ghard
soft≦10の関係を満足する、ナノコンポジット磁石
の製造方法。
8. A step of preparing a quenched alloy produced by the manufacturing method according to claim 7, and a hard magnetic phase and a soft magnetic phase magnetically coupled by exchange interaction by heating the quenched alloy. And a step of producing a nanocomposite structure containing, wherein the nanocomposite structure has an average crystal grain size of the hard magnetic phase as G hard and an average crystal grain size of the soft magnetic phase as G soft. , 1 nm ≦ G hard ≦ 200 nm, 1 nm ≦ G soft ≦ 200 nm, and 0.5 ≦ G hard /
A method for producing a nanocomposite magnet, which satisfies the relationship of G soft ≦ 10.
【請求項9】 前記結晶化熱処理は前記急冷合金を50
0℃以上850℃以下の温度で30秒以上保持すること
を含む請求項8に記載のナノコンポジット磁石の製造方
法。
9. The crystallization heat treatment is performed on the quenched alloy to 50%.
The method for producing a nanocomposite magnet according to claim 8, comprising holding at a temperature of 0 ° C to 850 ° C for 30 seconds or more.
【請求項10】 前記結晶化熱処理の前に前記急冷合金
を粉砕する工程を含む請求項9に記載のナノコンポジッ
ト磁石の製造方法。
10. The method for producing a nanocomposite magnet according to claim 9, further comprising a step of crushing the quenched alloy before the crystallization heat treatment.
【請求項11】 請求項8から10のいずれかに記載の
方法によって作製されたナノコンポジット磁石の粉末を
用意する工程と、 前記粉末を用いてボンド磁石を作製する工程とを包含す
るボンド磁石の製造方法。
11. A bond magnet comprising: a step of preparing a powder of a nanocomposite magnet manufactured by the method according to claim 8; and a step of manufacturing a bond magnet using the powder. Production method.
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