JP3138927B2 - 希土類磁石の製造方法 - Google Patents

希土類磁石の製造方法

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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,R2TM17系磁石合金の製造方法,特に,溶体
化工程後の成形体を再加熱し,一定時間内で保持するこ
とによって,磁石特性に対する溶体化後の急冷速度の許
容巾を広げ高特性の磁石を得ることが可能なR2TM17系磁
石合金の製造方法に関する。
[従来の技術] 特に,この種のR2TM17系磁石,主にRとしてSm,TMと
してCoを主体としたFe,Cu,Zrの5元系合金は,すでに各
種モータを始め広く工業用材料として用いられている。
一般に,この系の磁石の製造方法としては,粉末冶金
法を利用する。その工程を工程順に記述すると合金鋳
造,粗粉砕,微粉砕,磁場中成形,焼結,溶体化,時効
となる。
ここで,焼結,溶体化,時効の各熱処理工程を説明す
る。焼結は粉末成形体を緻密化するための工程であり,1
200℃から1230℃の温度で0.5〜1.5時間保持し,溶体化
は焼結時の液相と固相の2相共存組織を2−17単相にす
るための工程であり,通常は焼結工程から連続して焼結
温度から−10℃〜−50℃の温度範囲で0.5〜5時間保持
し,その後室温度まで急冷する。また,時効はその溶体
化あがりSm過剰の過飽和固溶体を再び750℃〜850℃の温
度範囲に加熱し,その範囲内で2時間以上保持すること
により保磁力を発現させる工程である。これら各々の熱
処理条件は,直ちに磁石特性に影響を与えるので,厳密
に制御する必要がある。熱処理条件のうち熱処理温度と
時間の制御は容易であるが,溶体化後の室温までの冷却
速度の制御は非常に困難である。その理由を述べると,
冷却速度は磁石特性に与える影響を考えれば,速ければ
速いほど異相が出現し難いので良いが,それが速すぎる
と焼結成形体にクラックが入るので,その許容巾が非常
に狭い範囲にとどまっている。そのため水焼入れ等の方
法は使用できず,いままでは焼結溶体化成形体に冷却し
たAr,Heなどの不活性ガスを吹きつけて強制冷却してい
た。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら,上述した従来の製造方法によれば,冷
却のための設備が必要であり,焼結炉の設備が複雑でし
かも高価となる。そして,その結果として,ランニング
コストも非常に高くなる。しかもこの方法によっても焼
結量が多くなればなるほど焼結品すべてを同じ冷却速度
で冷却することは不可能となり,製品の特性ばらつきの
大きな要因となっていた。従って,本系磁石において冷
却速度の許容巾が狭いことは,工業生産を行なう上で非
常に不利であった。
そこで,本発明の技術的課題は,R2Co17系合金磁石の
製造方法において磁石特性に対する溶体化後の急冷速度
の許容巾を広げるものであり,容易にかつ安価に高特性
の磁石をばらつきが小さく製造する方法を提供すること
である。
[課題を解決するための手段] 本発明によれば,R2TM17系合金(ここで、Rはイット
リウム及び希土類元素、TMは遷移金属を表す。)を出発
原料として、希土類磁石を製造する方法において、前記
出発原料としての微粉砕粉末を磁場中成形した後、焼結
し、この焼結温度よりも低い温度で溶体化処理した後、
引き続き前記溶体化処理の温度未満の温度で且つ1000℃
〜1200℃の温度範囲内に降温し、その温度で1分以上2
時間以内の範囲で保持した熱処理を施こし、室温まで急
冷することを特徴とする希土類磁石の製造方法が得られ
る。
[作用] 本発明は、R2TM17系合金磁石の製造工程中において、
溶体化処理につづいて、成形体を溶体化温度未満の温度
で且つ1000℃〜1200℃の温度範囲内に降温し、その温度
で1分以上2時間以内の時間保持した熱処理を急こし、
室温まで急冷することにより、結晶粒のC面に磁界方向
と垂直な方向に析出相が発生し,これにより室温までの
冷却速度の許容巾が広くなる。
[実施例] 以下,本発明の実施例を図面を参照して説明する。
本実施例は,R2TM17合金磁石の製造工程において,溶
体化後に溶体化温度から1000℃の温度範囲に1分以上2
時間以内の時間を保持し,その後室温まで冷却するもの
で,この時合金の組織の変化としては結晶粒のC面に析
出相が確認できる。これは磁場成形体であれば,印加磁
界と平行な面を光学顕微鏡で観察すると,磁界方向と垂
直な析出相であり容易に判別できる。以上のような溶体
化後冷却の前に熱処理を行なうことにより,冷却速度の
許容巾が広くなることが見出された。
ここで,溶体化後の熱処理温度を溶体化温度から1000
℃以下になると,C面への析出相が形成されず,本発明の
効果が現われない。
また保持時間を1分以上2時間以上としたのは1分以
下では,いかなる温度でも析出相が形成されず,また2
時間以下としたのは,あまり長い時間保持することは生
産上無意味であり,また角形性の劣化を招くからであ
る。
以下,実施例について具体的に説明する。
(実施例1) 第1の合金鋳造工程で,Smが25,5wt%,Feが14.0wt%,C
uが4.5wt%,Zrが3.0wt%残部がCoとなるようにアルゴン
雰囲気中で高周波加熱により溶解しインゴットを得た。
この合金を第2の粗粉砕工程で粗粉砕した後に第3の微
粉砕工程でボールミルを用いて平均粒径3μmに微粉砕
した。この微粉砕粉末を第4の磁場体成形工程で20kOe
の磁界をかけながら磁界と直角方向から1.5TON/cm2の圧
力で成形した。
次に,この成形体を第5の焼結工程で1210℃で30分真
空中で焼結し,その後第6の溶体化工程で1200℃で60分
間Ar中で溶体化した。さらに,その後本発明の熱処理工
程5℃/minの冷却速度で連続的に1150℃(所用時間10
分),1100℃(所用時間20分),1050℃(所用時間30
分),1000℃(所用時間40分),950℃(所用時間50分),
900℃(所用時間60分)の各温度で5分,15分,30分,60
分,120分の各々の時間保持した後室温まで急冷した。
これらすべての焼結体を印加磁界と平行な面から組織
を光学顕微鏡で観察した結果を第1表に示す。
その後,それら試料を800℃2時間保持した後1℃/mi
nの冷却速度で400℃まで冷却しその後急冷した。
次に,その時の磁石特性を測定した。その結果を第1
図,第2図に示す。
第1図より,保持温度が1000℃以上のときにIHCが10.
5kOe以上の高い保磁力とHK/IHCが80%以上の高い角形性
を有する磁石が得られ,それ以下の保持温度では低特性
の磁石しか得られなかった。また1000℃以上の保持温度
でも,第1表に示した如く析出相が時効前の組織に観察
されない保持時間の条件では高特性磁石は得られなかっ
た。また保持時間が120分になると保磁力は高い値を維
持しているが,角形率が劣化した。
次に,実施例1と全く同様の製造条件で作製した磁場
配向成形体100個を実施例1と全く同様に1210℃で30分
間焼結し,その後1200℃で60分間溶体化した。その後12
00℃から連続的に5℃/minの冷却速度で1000℃まで降温
(所用時間は40分)した後60分間保持し,その後室温ま
で冷却したものと,実施例と全く同様に作製した磁場配
向成形体100個をやはり1210℃で30分間焼結し,その後
従来の製造方法で1200℃で60分間溶体化しそのまま室温
まで冷却したものとを比較する。
この比較例による磁石特性を,第3図,第4図に示
す。また、IHC,HK/IHCの平均値と標準偏差を第2表に示
す。実施例は従来の製法による比較例に対し磁石特性の
平均値が高く又バラツキが小さいことがわかる。
【図面の簡単な説明】
第1図は,溶体化温度後の析出化熱処理の温度と時間に
対する保磁力IHCを示したグラフ,第2図は,角形率HK/
IHCを示したグラフ,第3図は,本発明の製造方法と従
来の製造方法によって得られた試料による保磁力IHC
度数分布図,第4図は,角形率HK/IHCの度数分布図であ
る。 1……熱処理温度が1150℃の折線,2……熱処理温度が11
00℃の折線,3……熱処理温度が1050℃の折線,4……熱処
理温度が1000℃の折線,5……熱処理温度が950℃の折線,
6……熱処理温度が900℃の折線。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 隆文 宮城県仙台市太白区郡山6丁目7番1号 株式会社トーキン内 (56)参考文献 特開 昭59−4107(JP,A) 特開 昭64−8218(JP,A) 特開 平2−285607(JP,A) 特開 昭58−142507(JP,A) 特開 昭52−96921(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】R2TM17系合金(ここで、Rはイットリウム
    及び希土類元素、TMは遷移金属を表す。)を出発原料と
    して、希土類磁石を製造する方法において、前記出発原
    料としての微粉砕粉末を磁場中成形した後、焼結し、こ
    の焼結温度よりも低い温度で溶体化処理した後、引き続
    き前記溶体化処理の温度未満の温度で且つ1000℃〜1200
    ℃の温度範囲内に降温し、その温度で1分以上2時間以
    内の範囲で保持した熱処理を施こし、室温まで急冷する
    ことを特徴とする希土類磁石の製造方法。
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