JP2631514B2 - 永久磁石の製造方法 - Google Patents
永久磁石の製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、希土類元素と鉄のボロンを基本成分とする
永久磁石の製造方法に関するものである。
永久磁石の製造方法に関するものである。
〔従来の技術〕 永久磁石は、一般家庭の各種電気製品から大型のコン
ピューターの周辺末端機器まで幅広い分野で使用されて
いる重要な電気、電子材料の一つである。
ピューターの周辺末端機器まで幅広い分野で使用されて
いる重要な電気、電子材料の一つである。
最近の電気製品の小型化、高効率化の要求にともな
い、永久磁石も益々高性能化が求められている。現在使
用されている永久磁石のうち代表的なものはアルニコ、
ハードフェライト及び希土類−遷移金属磁石である。特
に希土類−遷移金属系磁石であるＲ−Co系永久磁石やＲ
−Fe−Ｂ系永久磁石は、高い磁気性能が得られるので従
来から多くの研究開発が成されている。
い、永久磁石も益々高性能化が求められている。現在使
用されている永久磁石のうち代表的なものはアルニコ、
ハードフェライト及び希土類−遷移金属磁石である。特
に希土類−遷移金属系磁石であるＲ−Co系永久磁石やＲ
−Fe−Ｂ系永久磁石は、高い磁気性能が得られるので従
来から多くの研究開発が成されている。
従来、これらＲ−Fe−Ｂ系永久磁石の製造方法に関し
ては、以下の文献に示すような方法がある。
ては、以下の文献に示すような方法がある。
（１）粉末治金方に基づく焼結による方法。（文献１、
文献２） （２）アモルファス合金を製造するのに用いる急冷薄帯
製造装置で、厚さ30μｍ程度の急冷薄片を作り、その薄
片を樹脂結合法で磁石にするメルトスピニング法による
急冷薄片を用いた樹脂結合方法。（文献３、文献４） （３）上述の（２）の方法で使用した急冷薄片を、２段
階のホットプレス法で機械的配向処理を行う方法。（文
献４、文献５） （４）鋳造インゴットを、そのまま熱間加工することに
より異方性化する方法。（文献６、文献７） ここで、 文献1:特開昭59−46008号公報； 文献2:M.Sagawa,S.Fujimura,N.Togawa,H.Yamamoto,and
Y.Matsuura;J.Appl,Phys,Vol,55（６）15March1984,p20
83. 文献3:特開59−211549号公報； 文献4:R.W.Lee;Appl,Phys,Lett.Vol,46（８）,15April1
985,p790; 文献5:特開昭60−100402号公報 文献6:特願昭62−120706号 文献7:特願昭62−120718号 次に上記の従来方法について説明する。
文献２） （２）アモルファス合金を製造するのに用いる急冷薄帯
製造装置で、厚さ30μｍ程度の急冷薄片を作り、その薄
片を樹脂結合法で磁石にするメルトスピニング法による
急冷薄片を用いた樹脂結合方法。（文献３、文献４） （３）上述の（２）の方法で使用した急冷薄片を、２段
階のホットプレス法で機械的配向処理を行う方法。（文
献４、文献５） （４）鋳造インゴットを、そのまま熱間加工することに
より異方性化する方法。（文献６、文献７） ここで、 文献1:特開昭59−46008号公報； 文献2:M.Sagawa,S.Fujimura,N.Togawa,H.Yamamoto,and
Y.Matsuura;J.Appl,Phys,Vol,55（６）15March1984,p20
83. 文献3:特開59−211549号公報； 文献4:R.W.Lee;Appl,Phys,Lett.Vol,46（８）,15April1
985,p790; 文献5:特開昭60−100402号公報 文献6:特願昭62−120706号 文献7:特願昭62−120718号 次に上記の従来方法について説明する。
先ず（１）の焼結法では、溶解、鋳造により合金イン
ゴットを作製し、このインゴットを３μｍ位の粒径にま
で粉砕し、バインダーと混練し、磁場中でプレス成形さ
れて成形体が出来上がる。
ゴットを作製し、このインゴットを３μｍ位の粒径にま
で粉砕し、バインダーと混練し、磁場中でプレス成形さ
れて成形体が出来上がる。
この成形体は、アルゴンガス中で1100℃前後の温度で
１時間焼結され、その後600℃前後の温度で熱処理する
ことにより保磁力が向上される。
１時間焼結され、その後600℃前後の温度で熱処理する
ことにより保磁力が向上される。
（２）のメルトスピニング法による急冷薄片を用いた
樹脂結合方法では、先ず急冷薄帯製造装置の回転数を最
適化して、直径が400Å以下の多結晶の集合体となって
いるようなＲ−Fe−Ｂ合金の厚さ30μｍのリボン状薄片
を作製する。この薄片中の結晶粒の結晶軸は等方的に分
布し磁気的にも等方性であり、適度な粒度に粉砕して樹
脂の混練して、プレス成形すれば等方性の磁石が得られ
る。
樹脂結合方法では、先ず急冷薄帯製造装置の回転数を最
適化して、直径が400Å以下の多結晶の集合体となって
いるようなＲ−Fe−Ｂ合金の厚さ30μｍのリボン状薄片
を作製する。この薄片中の結晶粒の結晶軸は等方的に分
布し磁気的にも等方性であり、適度な粒度に粉砕して樹
脂の混練して、プレス成形すれば等方性の磁石が得られ
る。
（３）の二段階ホットプレスによる製造方法は、
（２）で用いられたリボン状の急冷薄片が、真空中ある
いは不活性ガス中700℃付近で圧力〜1.4ton/cm2でプレ
スされる。次に同様の700Åで0.7ton/cm2で数秒間プレ
スしてその厚めを初めの1/2にすると合金は異方性化し
て、緻密で異方性を有するＲ−Ｆ−ｅ−Ｂ磁石が製造で
きる。
（２）で用いられたリボン状の急冷薄片が、真空中ある
いは不活性ガス中700℃付近で圧力〜1.4ton/cm2でプレ
スされる。次に同様の700Åで0.7ton/cm2で数秒間プレ
スしてその厚めを初めの1/2にすると合金は異方性化し
て、緻密で異方性を有するＲ−Ｆ−ｅ−Ｂ磁石が製造で
きる。
（４）の製造は、鋳造インゴットを、粉末工程を経ず
に、そのまま熱間加工を施し異方性化にするもので、製
造工程の容易さ、酸素や炭素による磁石材料の汚染が極
めて少くすむことに特徴がある。
に、そのまま熱間加工を施し異方性化にするもので、製
造工程の容易さ、酸素や炭素による磁石材料の汚染が極
めて少くすむことに特徴がある。
叙上の従来技術で一応希土類元素と鉄とボロンを基本
成分とする永久磁石は製造出来るが、これらの製造方法
には次の如き欠点を有している。
成分とする永久磁石は製造出来るが、これらの製造方法
には次の如き欠点を有している。
（１）の焼結法は、合金を粉末にするのが必須である
が、Ｒ−Fe−Ｂ系磁石合金においてその粉末は、酸素に
対して大変活性があるので、焼結法に用いられる粉末は
厳重に管理される必要があり、不活性ガス雰囲気等の高
価な設備が必要となる。
が、Ｒ−Fe−Ｂ系磁石合金においてその粉末は、酸素に
対して大変活性があるので、焼結法に用いられる粉末は
厳重に管理される必要があり、不活性ガス雰囲気等の高
価な設備が必要となる。
又焼結法においては、バインダーの炭素が磁気性能に
悪影響を与える問題やグリーン体と呼ばれる成形体のハ
ンドリングが難かしいといった生産効率を悪くする問題
があり、Ｒ−Fe−Ｂ系磁石の原料費の安さを十分に引き
出すことが出来る方法とは言い難い。
悪影響を与える問題やグリーン体と呼ばれる成形体のハ
ンドリングが難かしいといった生産効率を悪くする問題
があり、Ｒ−Fe−Ｂ系磁石の原料費の安さを十分に引き
出すことが出来る方法とは言い難い。
又、（２）並びに（３）の方法は、従来の永久磁石製
造の概念を変える興味深いものであるが 約106℃/secもの冷却速度を必要とし、冷却速度のバ
ラツキが性能に、大きく影響する。
造の概念を変える興味深いものであるが 約106℃/secもの冷却速度を必要とし、冷却速度のバ
ラツキが性能に、大きく影響する。
組織中には結晶質相だけでなく、非晶質をも含有し、
その相が磁気特性に大きく依存している。そのため非晶
質相が結晶化する高温での安定性に乏しい。
その相が磁気特性に大きく依存している。そのため非晶
質相が結晶化する高温での安定性に乏しい。
異方化のための熱間加工も結晶化をさせないため短時
間で行う必要があり、高度の製造技術を要するため、製
造コストが高価となる。
間で行う必要があり、高度の製造技術を要するため、製
造コストが高価となる。
保磁力機構がピニングあり、なおかつ温度特性の悪さ
を、カバーするため高保磁力であるので、磁石の着脱磁
が非常に困難である。
を、カバーするため高保磁力であるので、磁石の着脱磁
が非常に困難である。
といった、生産性に起因する問題が数多く存在する。
（４）の方法は、前述したように製造工程のシンプル
さ、含有酸素及び炭素濃度の少なさに特徴があるが、文
献６、７に開示されているように、使用できるインゴッ
トの粒径及び熱間加工における歪速度に制限があり、両
者の関係は示されていなかった。
さ、含有酸素及び炭素濃度の少なさに特徴があるが、文
献６、７に開示されているように、使用できるインゴッ
トの粒径及び熱間加工における歪速度に制限があり、両
者の関係は示されていなかった。
本発明は従来技術（４）の欠点を解決するものであ
り、その目的とするところは高性能かつ低コストな永久
磁石の製造方法を提供することにある。
り、その目的とするところは高性能かつ低コストな永久
磁石の製造方法を提供することにある。
本発明の永久磁石の製造方法の第１は、希土類元素
（但しＹを含む）と鉄とボロンを基本成分とする永久磁
石の製造方法において、その平均結晶粒径が15〜20μｍ
となるように鋳造し、次に歪速度が10-4〜102/secの範
囲で熱間加工することにより該磁石を異方性化すること
を特徴とする。
（但しＹを含む）と鉄とボロンを基本成分とする永久磁
石の製造方法において、その平均結晶粒径が15〜20μｍ
となるように鋳造し、次に歪速度が10-4〜102/secの範
囲で熱間加工することにより該磁石を異方性化すること
を特徴とする。
その製造方法の第２は、平均結晶粒径が20〜50μｍと
なるように鋳造し、次に歪速度が10-4〜10/secの範囲で
熱間加工することにより該磁石を異方性化することを特
徴とする。
なるように鋳造し、次に歪速度が10-4〜10/secの範囲で
熱間加工することにより該磁石を異方性化することを特
徴とする。
その製造方法の第３は、平均結晶粒径が50〜100μｍ
となるように鋳造し、次に歪速度が10-4〜1/secの範囲
で熱間加工することにより該磁石を異方性化することを
特徴とする。
となるように鋳造し、次に歪速度が10-4〜1/secの範囲
で熱間加工することにより該磁石を異方性化することを
特徴とする。
また、その製造方法の第４は、希土類元素（但しＹを
含む）と鉄とボロンを基本成分とし、かつ銅を含有する
永久磁石の製造方法において、その平均結晶粒径が20μ
ｍ以下になるように鋳造し、次に歪速度が10-4〜102/se
cの範囲で熱間加工することにより該磁石を異方性化す
ることを特徴とする。
含む）と鉄とボロンを基本成分とし、かつ銅を含有する
永久磁石の製造方法において、その平均結晶粒径が20μ
ｍ以下になるように鋳造し、次に歪速度が10-4〜102/se
cの範囲で熱間加工することにより該磁石を異方性化す
ることを特徴とする。
本発明は文献６、７に開示されている従来技術（４）
の加工条件を、最適化により効率のよい生産を行なわし
めんとするものである。文献６には、最適なインゴット
の平均結晶粒径として0.04μｍ〜100μｍが、また文献
７には最適な加工条件として10-4〜102/sが示されてい
る。本発明は、平均結晶粒径及び歪速度の関係を明確に
規定するものである。本発明者らは、加工前のインゴッ
トの結晶粒径と加工時の歪速度の間に密接な関係がある
と考え、種々の粒径を有する、インゴット及び、種々の
歪速度を有する熱間加工法の組み合わせを調査した結
果、前述の粒径及び歪速度の組み合わせにおいて最も効
率的な製造ができるとの結論に達した。
の加工条件を、最適化により効率のよい生産を行なわし
めんとするものである。文献６には、最適なインゴット
の平均結晶粒径として0.04μｍ〜100μｍが、また文献
７には最適な加工条件として10-4〜102/sが示されてい
る。本発明は、平均結晶粒径及び歪速度の関係を明確に
規定するものである。本発明者らは、加工前のインゴッ
トの結晶粒径と加工時の歪速度の間に密接な関係がある
と考え、種々の粒径を有する、インゴット及び、種々の
歪速度を有する熱間加工法の組み合わせを調査した結
果、前述の粒径及び歪速度の組み合わせにおいて最も効
率的な製造ができるとの結論に達した。
以下に本発明による粒径、歪速度の限定理由を説明す
る。本発明における熱間加工の目的は異方性化結晶
粒の微細化の２点である。この２点のうち特にの目的
は粒径と密接な関係がある。すなわち粒径が大きすぎる
と加工時に割れを生じ十分な異方性化が行なえなくな
る。そのため粒径が大きいほど低歪速度で加工しなくて
はならない。また、の目的は加工時の歪速度と密接な
関係がある。すなわち歪速度が大きいほど加工後の粒径
が微細化する関係にある。粒径の微細化は保磁力の増加
と直結するので重要である。しかし、ここでも粒径が大
きすぎると歪速度の大きな加工ができないことになるの
で、適切な加工範囲が狭まることになる。
る。本発明における熱間加工の目的は異方性化結晶
粒の微細化の２点である。この２点のうち特にの目的
は粒径と密接な関係がある。すなわち粒径が大きすぎる
と加工時に割れを生じ十分な異方性化が行なえなくな
る。そのため粒径が大きいほど低歪速度で加工しなくて
はならない。また、の目的は加工時の歪速度と密接な
関係がある。すなわち歪速度が大きいほど加工後の粒径
が微細化する関係にある。粒径の微細化は保磁力の増加
と直結するので重要である。しかし、ここでも粒径が大
きすぎると歪速度の大きな加工ができないことになるの
で、適切な加工範囲が狭まることになる。
以上の２点から、粒径が小さいほど広範囲の歪速度に
わたって加工ができることになる。特許請求の範囲中の
歪速度の上限はいずれもそれ以上の歪速度だと、インゴ
ットに割れを生じ加工が不十分になってしまうところで
ある。
わたって加工ができることになる。特許請求の範囲中の
歪速度の上限はいずれもそれ以上の歪速度だと、インゴ
ットに割れを生じ加工が不十分になってしまうところで
ある。
また、歪速度の下限は生産性から見て、許容できる最
小の歪速度である。これ以上歪速度が小さくなると、生
産性の低下だけでなく高温下で長時間保持されることか
ら、結晶粒成長が起こり、保磁力が低下してしまう。
小の歪速度である。これ以上歪速度が小さくなると、生
産性の低下だけでなく高温下で長時間保持されることか
ら、結晶粒成長が起こり、保磁力が低下してしまう。
次に本発明の実施例について説明する。
第１表に示した組成を誘導溶解炉で、次の４種の鋳造
で溶解した。
で溶解した。
水冷銅鋳型 鉄鋳型 振動鉄鋳型（注湯直後に振動を加える。） セラミック鋳型（セラミックはAl2O3を使用）また、
使用した希土類元素は総希土類純分が99.9％該当希土類
純分が99.9％以上のものを用いた。
使用した希土類元素は総希土類純分が99.9％該当希土類
純分が99.9％以上のものを用いた。
こうして得られたインゴットを、次の種々の加工法
で、いずれも1000℃、加工度70％で加工した。
で、いずれも1000℃、加工度70％で加工した。
歪速度10-4/secのホットプレス 歪速度10-2/secのホットプレス 歪速度1/secの圧延 歪速度10/secの圧延 歪速度100/secのホットプレス このときｃ、ｄ、ｅの加工にはインゴットを覆うシー
スとしてSUS304製のシースを用いた。
スとしてSUS304製のシースを用いた。
次にできあがった磁石を25KOeの磁場でＢ−Ｈループ
トレーサーを用いて磁気特性を施した。結果を第２表に
示す。
トレーサーを用いて磁気特性を施した。結果を第２表に
示す。
以上の結果から、平均結晶粒径が小さいほど、広範囲
の歪速度で高性能な磁石の製造ができることがわかる。
またCu添加組成（No.2）の方が、結晶粒径をより微細化
することができ、広範囲の歪速度の加工が可能なことが
わかる。
の歪速度で高性能な磁石の製造ができることがわかる。
またCu添加組成（No.2）の方が、結晶粒径をより微細化
することができ、広範囲の歪速度の加工が可能なことが
わかる。
叙上の如く、本発明の永久磁石の製造方法によれば、
低コストかつ高性能な永久磁石の製造が可能になる。
低コストかつ高性能な永久磁石の製造が可能になる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山上 利和 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイ コーエプソン株式会社内 (72)発明者 下田 達也 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイ コーエプソン株式会社内 (72)発明者 河合 伸泰 兵庫県神戸市須磨区北落合５丁目15番29 号 (56)参考文献 特開 昭63−286515（ＪＰ，Ａ)
Claims (4)
- 【請求項１】希土類元素（但しＹを含む）と鉄とボロン
を基本成分とする永久磁石の製造方法において、その平
均結晶粒径が15〜20μｍとなるように鋳造し、次に歪速
度が10-4〜102/secの範囲で熱間加工することにより該
磁石を異方性化することを特徴とする永久磁石の製造方
法。 - 【請求項２】希土類元素（但しＹを含む）と鉄とボロン
を基本成分とする永久磁石の製造方法において、その平
均結晶粒径が20〜50μｍとなるように鋳造し、次に歪速
度が10-4〜10/secの範囲で熱間加工することにより該磁
石を異方性化することを特徴とする永久磁石の製造方
法。 - 【請求項３】希土類元素（但しＹを含む）と鉄とボロン
を基本成分とする永久磁石の製造方法において、その平
均結晶粒径が50〜100μｍとなるように鋳造し、次に歪
速度が10-4〜1/secの範囲で熱間加工することにより該
磁石を異方性化することを特徴とする永久磁石の製造方
法。 - 【請求項４】希土類元素（但しＹを含む）と鉄とボロン
を基本成分とし、かつ銅を含有する永久磁石の製造方法
において、その平均結晶粒径が20μｍ以下になるように
鋳造し、次に歪速度が10-4〜102/secの範囲で熱間加工
することにより該磁石を異方性化することを特徴とする
永久磁石の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63158424A JP2631514B2 (ja) | 1988-06-27 | 1988-06-27 | 永久磁石の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63158424A JP2631514B2 (ja) | 1988-06-27 | 1988-06-27 | 永久磁石の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH027505A JPH027505A (ja) | 1990-01-11 |
| JP2631514B2 true JP2631514B2 (ja) | 1997-07-16 |
Family
ID=15671457
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63158424A Expired - Lifetime JP2631514B2 (ja) | 1988-06-27 | 1988-06-27 | 永久磁石の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2631514B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5538565A (en) * | 1985-08-13 | 1996-07-23 | Seiko Epson Corporation | Rare earth cast alloy permanent magnets and methods of preparation |
| US6136099A (en) * | 1985-08-13 | 2000-10-24 | Seiko Epson Corporation | Rare earth-iron series permanent magnets and method of preparation |
| WO1992020081A1 (en) * | 1991-04-25 | 1992-11-12 | Seiko Epson Corporation | Method of producing a rare earth permanent magnet |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63286515A (ja) * | 1987-05-19 | 1988-11-24 | Seiko Epson Corp | 永久磁石の製造方法 |
-
1988
- 1988-06-27 JP JP63158424A patent/JP2631514B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH027505A (ja) | 1990-01-11 |
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