JP2011143455A - 磁石材料の製造方法および製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】磁気異方性を持つ磁石材料を液体急冷法により高い生産性で製造する方法および装置を提供する。
【解決手段】本発明の装置は、磁石材料の溶湯を冷却ロールに噴射し、該冷却ロールの表面上に形成された急冷凝固帯を、該冷却ロールの該表面に貼り付いた状態で該冷却ロールの回転により搬送し、該冷却ロールと圧延ロールとの間の圧延間隙に走入させて圧延することを特徴とする。本発明の方法は、磁石材料の溶湯を保持する溶湯保持容器、該溶湯保持容器からの溶湯を中空の冷却ロールの内周面に噴射する溶湯噴射装置、該冷却ロールの内周面との間に圧延間隙を構成する圧延ロールを備えたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁気異方性を持つ磁石材料を液体急冷法により高い生産性で製造する方法および装置に関する。

ボンド磁石等の磁石の材料となる磁性粉末は、一般に、液体急冷法すなわち溶融した材料を冷却ロールの噴射し、得られた急冷リボンを粉砕して製造される。しかし、こうして得られた磁性粉末は磁気的に等方性であるため、高い磁化を持つ磁石が得られない。そこで、これまでに異方性の磁性粉末を得るために種々の方法が考えられてきた。

特許文献1には、急冷リボンを粉砕した得た粉末を、金属製容器内に封入し、圧縮することにより異方化し、その後、金属容器から取り出す方法が提案されている。

しかし、この方法は、粉末を金属容器に封入する工程および金属容器から取り出す工程が必要なため、工程が煩雑であり、連続的な製造ができず、高い生産速度が得られない。金属容器から取り出した粉末は、互いに凝着しており、取り出し後に粉砕工程を必要とする。金属容器は一回の圧縮でつぶれてしまうため、使い捨てとなり、コストが高くなる。

特許文献２には、急冷した後ロール圧延により異方性を付与することが提案されている。しかし、急冷リボンを圧延温度のロールで再加熱する必要があり、工程が煩雑であり、高い生産性が得られない。

特許文献３には、ロール対により、溶湯の急冷と圧延を同時に行なう方法が提案されている。しかし、この方法では、急冷と圧延を同じロール対で行なうため、急冷〜圧延過程が不安定であり、製品のバラツキが大きくなることが避けられない。

特許文献４、５、６には、急冷リボンをロール圧延することで異方化することが提案されている。しかし、この方法には下記の問題点があった。

すなわち、ＮｄＦｅＢ等の磁性材料は非常に脆性である。また、急冷ロールを用いた溶湯の急冷において、十分な冷却速度を得るためには（材料の熱伝導率が低いため）リボンの厚さは５０μｍ程度が上限である。加えて、急冷ロールの周速は２０〜５０ｍ／秒と非常に速い。そのため、急冷ロールから２０〜５０ｍ／秒という高速で飛び出してくるリボン状材料は、材料自体の振動等によって容易に破壊してしまう。したがって、連続製造法としては実用的でない。

特開平１１−２３３３２３号公報 特開平０１−１３６９４９号公報 特開平０１−２５５６２０号公報 特開平１０−１８９３２０号公報 特開２００１−３０７９１３号公報 特開２００１−３１９８２１号公報

本発明は、磁気異方性を持つ磁石材料を液体急冷法により高い生産性で製造する方法および装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明によれば、磁石材料の溶湯を冷却ロールに噴射し、該冷却ロールの表面上に形成された急冷凝固帯を、該冷却ロールの該表面に貼り付いた状態で該冷却ロールの回転により搬送し、該冷却ロールと圧延ロールとの間の圧延間隙に走入させて圧延することを特徴とする磁石材料の製造方法が提供される。

上記の目的を達成するために、本発明によれば、磁石材料の溶湯を保持する溶湯保持容器、該溶湯保持容器からの溶湯を中空の冷却ロールの内周面に噴射する溶湯噴射装置、該冷却ロールの内周面との間に圧延間隙を構成する圧延ロールを備えたことを特徴とする磁石材料の製造装置も提供される。

急冷凝固帯を冷却ロールの表面に張り付いた状態のまま冷却ロール表面上を搬送した後に、冷却ロールと圧延ロールとで構成する圧延間隙で圧延するので、冷却ロール表面で安定して急冷凝固帯が形成され、かつ、急冷凝固帯は冷却ロール表面に張り付いた状態のまま圧延間隙まで搬送されるので途中で破壊することなく圧延に供して異方性を付与することができるため、安定に高い歩留まりで異方性磁性材料を製造することができる。

本発明の望ましい形態により異方性磁石材料を製造する装置を模式的に示す図である。 従来技術により異方性磁石材料を製造する装置を模式的に示す図である。

本発明によれば、磁気異方性を持つ磁性薄帯を高い生産性で製造することができる。図１を参照して、本発明の望ましい形態により異方性磁石材料を製造する装置を説明する。

磁性薄帯の製造装置Ａは、磁石材料の溶湯Ｌを保持する溶湯保持容器Ｙを備え、溶湯保持容器Ｙは底部の穴が溶湯噴射装置としてのノズルＮを構成する。

溶湯ＬはノズルＮから中空の冷却ロールＣの内周面Ｗの位置Ｕに噴射され、内周面Ｗ上で凝固して急冷凝固帯Ｓとなる。

急冷凝固帯Ｓは、冷却ロールＣの回転による遠心力の作用により冷却ロールＣの内周面Ｗに張り付いた状態で、冷却ロールＣの回転方向ｒ１方向に搬送され、冷却ロールＣと、同じ回転方向ｒ２に回転する圧延ロールＲとで構成される圧延間隙Ｇに到達する。

急冷凝固帯Ｓは、間隙Ｇに走入し、冷却ロールＣと圧延ロールＲにより間隙Ｇに対応する厚さに圧下され、圧延薄帯Ｂとして間隙Ｇから走出する。

間隙Ｇから走出した圧延薄帯Ｂは、冷却ロールＣの内周面Ｗ上を冷却ロールＣの回転方向ｒ１に搬送される。

冷却ロールＣの内周面Ｗ上の適当な位置に、例えば内周面Ｃに接触して摺動する楔状等の剥離装置Ｑを配置し、内周面Ｗ上を搬送されてきた圧延薄帯Ｂを内周面Ｗから剥離させる。

剥離された圧延薄帯Ｂは、剥離時の変形により細かく破砕されて砕片Ｐとなり、受け皿Ｘ内に回収される。

図１に示した装置を用い、本発明により、合金組成１４．６Ｎｄ７４．２Ｆｅ４．５Ｃｏ０．５Ｇａ６．２Ｂに対応する割合で各原料を配合し、アーク炉で溶解し、金型に鋳造して合金ビレットを得た。

ビレットをＡｒ雰囲気中で誘導加熱により溶融し、溶湯温度約１５００℃で、周速２５ｍ／分で回転する銅製の中空冷却ロールの内周面に噴射した。

冷却ロール内周面に形成したリボン状の急冷凝固帯は、内周面に張り付いた状態で搬送されて途中で破壊することなく圧延間隙に到達し、冷却ロールと圧延ロールとによって圧延され、厚さが約７０％減少した。

その後、リボンは剥離器によって冷却ロールの内周面から剥離され、その再の変形により破砕されてチップ状の砕片として回収された。

回収されたチップ状の磁性材料の磁気特性を振動試料型磁力計（ＶＳＭ）により測定した。

その結果、チップの厚さ方向の残留磁化は１２．４ｋＧであり、チップの長手方向の残留磁化は１．６ｋＧであり、大きな磁気異方性が得られた。

〔従来例〕
比較のため、従来法により図２に示す装置を用いて磁石材料の製造を行なった。

磁石材料の溶湯Ｌを溶湯保持容器ＹからノズルＮを通して冷却ロールＣの外周面に噴射する。形成された急冷凝固帯Ｓは冷却ロールＣの回転方向ｒ１に飛び出す。急冷凝固帯Ｓの飛翔方向に、回転方向ｒ２に回転する一対の圧延ロールＲ，Ｒが配置されている。

実施例と同じ配合組成のアーク炉溶製した合金ビレットを実施例と同様にＡｒ雰囲気中で誘導加熱により溶融した。

溶湯温度約１５００℃で、周速２５ｍ／分で回転する銅製の冷却ロールの外周面に噴射した。圧延ロールＲ，Ｒを周速２５ｍ／分で回転させておく。

生成したリボン状の急冷凝固帯Ｓは、圧延ロールＲ，Ｒに達する以前に、それ自体の振動により破壊して破片Ｓ’となり飛び散ってしまい、圧延することはできなかった。

本発明によれば、磁気異方性を持つ磁石材料を液体急冷法により高い生産性で製造する方法および装置が提供される。

Ａ 磁性薄帯の製造装置
Ｌ 磁石材料の溶湯
Ｙ 溶湯保持容器
Ｎ 溶湯噴射装置としてのノズルＮ
Ｃ 冷却ロール（圧延ロール兼用）
Ｒ 圧延ロール
ｒ１ 冷却ロールＣの回転方向
ｒ２ 圧延ロールＲの回転方向
Ｗ 冷却ロールＣの内周面
Ｕ 内周面Ｗの溶湯噴射位置
Ｓ 急冷凝固帯
Ｇ 圧延間隙
Ｂ 圧延薄帯
Ｑ 剥離装置
Ｐ 砕片
Ｘ 受け皿

Claims (3)

1. 磁石材料の溶湯を冷却ロールに噴射し、該冷却ロールの表面上に形成された急冷凝固帯を、該冷却ロールの該表面に貼り付いた状態で該冷却ロールの回転により走行させ、該冷却ロールと圧延ロールとの間の圧延間隙に走入させて圧延することを特徴とする磁石材料の製造方法。
2. 請求項１において、上記冷却ロールの内周面に上記溶湯を噴射し、遠心力を利用して上記急冷凝固帯を該内周面に張り付いた状態にすることを特徴とする磁石材料の製造方法。
3. 磁石材料の溶湯を保持する溶湯保持容器、該溶湯保持容器からの溶湯を中空の冷却ロールの内周面に噴射する溶湯噴射装置、該冷却ロールの内周面との間に圧延間隙を構成する圧延ロールを備えたことを特徴とする磁石材料の製造装置。

Images