JP3818397B2 - 多重構造希土類金属磁石体の製造法 - Google Patents
多重構造希土類金属磁石体の製造法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、多重構造希土類磁石体の製造方法に関するものである。さらに詳しくは、この発明は、発電機、電動機の高速回転状態で使用されるマグネットロータ等に有用な、磁石の破損防止性能に優れた多重構造の希土類磁石体の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術とその課題】
Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系に代表される希土類永久磁石は、その優れた磁気特性から、様々な分野においてその利用が広がってきている。このような特徴のある希土類磁石は、通常は、溶解した合金を鋳造し、得られたインゴットを粉砕した後に、磁場中で配向しつつ成形して焼結し、さらに所要の熱処理を施してから磁化することによって製造されている。
【０００３】
また、特に高い磁気特性の磁石は、溶解した合金を超急冷して薄帯とし、これを粉砕して得た粉末をホットプレスして成形し、これを磁化して等方性磁石とすることや、あるいは、ホットプレス後に、熱間加工した後に磁化して、最大エネルギー種の極めて大きな異方性磁石とすることにより製造されている。しかしながら、これまでのＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系等の希土類磁石の場合には、いずれの製造方法によるものでも、発電機や電動機のマグネットロータ等の高速回転部位に使用するためには、その物理的強度が充分でなく、回転時に破損する危険があり、必ずしも実用的なものでないという欠点があった。
【０００４】
このことは、特に優れた磁気特性を持つ、超急冷薄帯からの粉末により製造される磁石にとって、その優れた磁気特性を利用することにおいて、大きな課題であった。
このようなＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系に代表される希土類磁石の強度の点での弱点を補う等の目的のために、強度が比較的大きく、耐食性等に優れた素材からなる容器内に磁石合金粉末をホットプレスしたり、磁石を押出し加工して多重構造化することがこれまでにも提案されているが、これらの提案されている方法では、たとえば粉末を容器内に密閉しなければならないために工業生産上の問題があることや、磁石と容器との焼き付けが生じ、磁石に割れが発生すること等の問題があった。
【０００５】
そこで、この発明は、以上の通りの従来技術の課題を解決し、押出し加工による焼き付きや割れの発生がなく、十分な押出しが可能で、磁気特性の劣化もほとんどなく、高速回転部位等への使用が可能な破損防止性に優れた多重構造希土類磁石体を製造することのできる新しい方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記の課題を解決するものとして、希土類元素、鉄族元素並びにホウ素を含有する希土類磁石の容器内への押出し加工による磁石と容器が一体形成された多重構造磁石体の製造において、磁石合金の粉末を冷間プレスして成形体を作製し、その全面に潤滑剤を塗布した後に成形体を容器内に入れ、該容器内で前記成形体に対しホットプレスと押出し加工を連続して行うことを特徴とする多重構造希土類磁石体の製造法を提供する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
この発明では、上記の通りの方法によって容器内への押出し加工によって多重構造化された希土類磁石体を製造することを特徴としているが、希土類磁石そのものの組成においては、希土類元素は、Ｎｄ（ネオジウム）に代表されるものであって、Ｃｅ、Ｄｙ、Ｐｒ等の他の希土類の各種のものである。なかでも、Ｎｄ、もしくは、このＮｄにＣｅ、Ｄｙ等が加えられたものとして考慮される。鉄族元素については、代表的にはＦｅ、もしくはＣｏであって、その両者からなる系も例示される。希土類元素−鉄族元素−ホウ素の組成比については、従来より知られている範囲であってよい。また、磁気性能の向上だけでなく、耐食性、加工性、耐熱性等の改善のために、Ｇａ、Ｎｂ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｐｂ、Ａｌ等の元素をさらに含有させてもよい。
【０００８】
これらの組成の磁石は、この発明では、まず合金粉末として冷間プレス加工により所要の形状、大きさの成形体に成形される。この場合の合金粉末としては、希土類磁石構成元素の溶融合金の鋳造により得られるインゴットの粉砕、あるいは超急冷により得られる薄帯の粉砕等から作製されたものが用られる。その粒径には厳密な制限はないが、焼結性、磁気特性等の点からは、一般的には１０００μｍ以下、さらには１００〜８００μｍ程度のものが好ましく使用される。
【０００９】
次いで得られた成形体には、その全面に潤滑剤が塗布される。潤滑剤としては無機質、有機質のものが考慮されるが、高温安定性等の観点からは、グラファイトがその好適なものの一つとして例示される。この潤滑剤は、成形体の全面に塗布されるべきであり、一部のみの塗布では、容器と磁石との間に焼き付きが生じ、充分な押出し加工ができない。磁石に割れが生じやすくもなる。
【００１０】
潤滑剤を塗布した成形体は、所定の容器内に入れ、ホットプレスと押出し加工を連続的に行うことになる。この場合の容器は、破損防止のために充分に強度があり、熱間変形抵抗が小さく、焼き付きが生じにくく、さらには使用目的に応じて良好な耐食性や加工性等も備えたものとして選ばれる。
ホットプレス、押出し加工は６００〜９００℃程度に加熱して行われるが、容器そのものを加熱しておくことが考えられる。また、真空下、もしくはＡｒ（アルゴン）等の不活性ガス雰囲気で行うのが好ましくもある。圧力は容器の大きさ、厚みにもよるが、およそ０．５〜１０トン／ｃｍ2 程度とされる。なお、ホットプレスと押出し加工は、この発明においては、連続して行われる。ホットプレス後に冷却し、再度加熱して押出し加工する場合には、磁石の結晶粒が成長し、変形抵抗の増大や磁気特性の劣化、特にｉＨｃの大きな低下をまねくため好ましくない。
【００１１】
また、押出し加工では、押出し自由端に圧力を付与して行うのが、磁石の割れの発生を抑えるとの点において好ましい。図１は、ホットプレスとこれに続く押出し加工の工程を例示したものであり、ダイ（１）と下パンチ（２）および上パンチ（３）とによって形成される空間には容器（４）が配置されており、この容器（４）内に、潤滑剤がその全面に塗布された冷間プレス成形体（５）が装入されてホットプレスが行われ、続いて直ちに、容器（４）および磁石成形体（５）が連続して加熱された状態で押出し加工が行われる。この時、図１の例では押出し自由端にはアウターパンチ（６）により圧力が付与されてもいる。
【００１２】
以上のようにして、この発明の破損防止性能に優れた多重構造磁石体が製造される。
そこで以下に実施例を示し、さらに詳しくこの発明の実施の形態について説明する。
【００１３】
【実施例】
実施例
Ｎｄ３０．５ｗｔ％、Ｃｏ５．５ｗｔ％、Ｂ０．９ｗｔ％、Ｇａ０．６ｗｔ％、Ｆｅ６２．５ｗｔ％からなる組成の溶融合金から超急冷法によって作製された粉末を用いて、冷間プレスによって成形体を作製した。この成形体の全面に潤滑剤としてグラファイトを塗布した後、図２に示した大きさ、形状の円筒型のインコネル×７５０製の容器に入れた。この容器を７５０℃まで加熱した後、図１に示した方法でホットプレスを行い、続いて押出し加工を行った。
【００１４】
比較例１
実施例と同様にして成形体を作製し、成形体の上下端面だけに潤滑剤を塗布し、容器内に入れてホットプレス並びに押出し加工を行った。
比較例２
ホットプレス後、一旦室温まで冷却した。その後再度上端面に潤滑剤を塗布し、７５０℃まで加熱し押出し加工を行った。なお、その他の条件は実施例と同様とした。実施例及び比較例で得られた磁石の押出し深さ、割れの発生の有無、磁気特性を表１に示した。潤滑剤を成形体全面に塗布しないで、押出し加工を行う（比較例１）と容器と磁石との間に焼き付きが生じ、十分な押出し加工ができなかった。また、磁石に割れが発生する。さらに、ホットプレスと押出し加工を連続して行わず、２回の加熱を行う（比較例２）と結晶粒が成長し、変形抵抗の増大や磁気特性の劣化、特にｉＨｃの大きな低下が認められた。
【００１５】
【表１】
【００１６】
これに対し、この発明の実施例では、焼き付き、割れの発生はなく、十分に押出し加工ができ、磁気特性の劣化もほとんどなかった。そして、得られた容器との多重構造磁石体では、電動機の高速回転でも一切磁石に破損は生じなかった。
【００１７】
【発明の効果】
以上詳しく説明した通り、この発明により、焼き付きや割れの発生なく、十分な押出し加工が可能で、磁気特性の劣化もほとんどなく、高速回転時の破損防止性能に優れた多重構造化希土類磁石体を製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の方法を例示した工程断面図である。
【図２】 容器を例示した断面図である。
【符号の説明】
１ ダイ
２ 下パンチ
３ 上パンチ
４ 容器
５ 成形体
６ アウターパンチ
７ 磁石
【発明の属する技術分野】
この発明は、多重構造希土類磁石体の製造方法に関するものである。さらに詳しくは、この発明は、発電機、電動機の高速回転状態で使用されるマグネットロータ等に有用な、磁石の破損防止性能に優れた多重構造の希土類磁石体の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術とその課題】
Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系に代表される希土類永久磁石は、その優れた磁気特性から、様々な分野においてその利用が広がってきている。このような特徴のある希土類磁石は、通常は、溶解した合金を鋳造し、得られたインゴットを粉砕した後に、磁場中で配向しつつ成形して焼結し、さらに所要の熱処理を施してから磁化することによって製造されている。
【０００３】
また、特に高い磁気特性の磁石は、溶解した合金を超急冷して薄帯とし、これを粉砕して得た粉末をホットプレスして成形し、これを磁化して等方性磁石とすることや、あるいは、ホットプレス後に、熱間加工した後に磁化して、最大エネルギー種の極めて大きな異方性磁石とすることにより製造されている。しかしながら、これまでのＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系等の希土類磁石の場合には、いずれの製造方法によるものでも、発電機や電動機のマグネットロータ等の高速回転部位に使用するためには、その物理的強度が充分でなく、回転時に破損する危険があり、必ずしも実用的なものでないという欠点があった。
【０００４】
このことは、特に優れた磁気特性を持つ、超急冷薄帯からの粉末により製造される磁石にとって、その優れた磁気特性を利用することにおいて、大きな課題であった。
このようなＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系に代表される希土類磁石の強度の点での弱点を補う等の目的のために、強度が比較的大きく、耐食性等に優れた素材からなる容器内に磁石合金粉末をホットプレスしたり、磁石を押出し加工して多重構造化することがこれまでにも提案されているが、これらの提案されている方法では、たとえば粉末を容器内に密閉しなければならないために工業生産上の問題があることや、磁石と容器との焼き付けが生じ、磁石に割れが発生すること等の問題があった。
【０００５】
そこで、この発明は、以上の通りの従来技術の課題を解決し、押出し加工による焼き付きや割れの発生がなく、十分な押出しが可能で、磁気特性の劣化もほとんどなく、高速回転部位等への使用が可能な破損防止性に優れた多重構造希土類磁石体を製造することのできる新しい方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記の課題を解決するものとして、希土類元素、鉄族元素並びにホウ素を含有する希土類磁石の容器内への押出し加工による磁石と容器が一体形成された多重構造磁石体の製造において、磁石合金の粉末を冷間プレスして成形体を作製し、その全面に潤滑剤を塗布した後に成形体を容器内に入れ、該容器内で前記成形体に対しホットプレスと押出し加工を連続して行うことを特徴とする多重構造希土類磁石体の製造法を提供する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
この発明では、上記の通りの方法によって容器内への押出し加工によって多重構造化された希土類磁石体を製造することを特徴としているが、希土類磁石そのものの組成においては、希土類元素は、Ｎｄ（ネオジウム）に代表されるものであって、Ｃｅ、Ｄｙ、Ｐｒ等の他の希土類の各種のものである。なかでも、Ｎｄ、もしくは、このＮｄにＣｅ、Ｄｙ等が加えられたものとして考慮される。鉄族元素については、代表的にはＦｅ、もしくはＣｏであって、その両者からなる系も例示される。希土類元素−鉄族元素−ホウ素の組成比については、従来より知られている範囲であってよい。また、磁気性能の向上だけでなく、耐食性、加工性、耐熱性等の改善のために、Ｇａ、Ｎｂ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｐｂ、Ａｌ等の元素をさらに含有させてもよい。
【０００８】
これらの組成の磁石は、この発明では、まず合金粉末として冷間プレス加工により所要の形状、大きさの成形体に成形される。この場合の合金粉末としては、希土類磁石構成元素の溶融合金の鋳造により得られるインゴットの粉砕、あるいは超急冷により得られる薄帯の粉砕等から作製されたものが用られる。その粒径には厳密な制限はないが、焼結性、磁気特性等の点からは、一般的には１０００μｍ以下、さらには１００〜８００μｍ程度のものが好ましく使用される。
【０００９】
次いで得られた成形体には、その全面に潤滑剤が塗布される。潤滑剤としては無機質、有機質のものが考慮されるが、高温安定性等の観点からは、グラファイトがその好適なものの一つとして例示される。この潤滑剤は、成形体の全面に塗布されるべきであり、一部のみの塗布では、容器と磁石との間に焼き付きが生じ、充分な押出し加工ができない。磁石に割れが生じやすくもなる。
【００１０】
潤滑剤を塗布した成形体は、所定の容器内に入れ、ホットプレスと押出し加工を連続的に行うことになる。この場合の容器は、破損防止のために充分に強度があり、熱間変形抵抗が小さく、焼き付きが生じにくく、さらには使用目的に応じて良好な耐食性や加工性等も備えたものとして選ばれる。
ホットプレス、押出し加工は６００〜９００℃程度に加熱して行われるが、容器そのものを加熱しておくことが考えられる。また、真空下、もしくはＡｒ（アルゴン）等の不活性ガス雰囲気で行うのが好ましくもある。圧力は容器の大きさ、厚みにもよるが、およそ０．５〜１０トン／ｃｍ2 程度とされる。なお、ホットプレスと押出し加工は、この発明においては、連続して行われる。ホットプレス後に冷却し、再度加熱して押出し加工する場合には、磁石の結晶粒が成長し、変形抵抗の増大や磁気特性の劣化、特にｉＨｃの大きな低下をまねくため好ましくない。
【００１１】
また、押出し加工では、押出し自由端に圧力を付与して行うのが、磁石の割れの発生を抑えるとの点において好ましい。図１は、ホットプレスとこれに続く押出し加工の工程を例示したものであり、ダイ（１）と下パンチ（２）および上パンチ（３）とによって形成される空間には容器（４）が配置されており、この容器（４）内に、潤滑剤がその全面に塗布された冷間プレス成形体（５）が装入されてホットプレスが行われ、続いて直ちに、容器（４）および磁石成形体（５）が連続して加熱された状態で押出し加工が行われる。この時、図１の例では押出し自由端にはアウターパンチ（６）により圧力が付与されてもいる。
【００１２】
以上のようにして、この発明の破損防止性能に優れた多重構造磁石体が製造される。
そこで以下に実施例を示し、さらに詳しくこの発明の実施の形態について説明する。
【００１３】
【実施例】
実施例
Ｎｄ３０．５ｗｔ％、Ｃｏ５．５ｗｔ％、Ｂ０．９ｗｔ％、Ｇａ０．６ｗｔ％、Ｆｅ６２．５ｗｔ％からなる組成の溶融合金から超急冷法によって作製された粉末を用いて、冷間プレスによって成形体を作製した。この成形体の全面に潤滑剤としてグラファイトを塗布した後、図２に示した大きさ、形状の円筒型のインコネル×７５０製の容器に入れた。この容器を７５０℃まで加熱した後、図１に示した方法でホットプレスを行い、続いて押出し加工を行った。
【００１４】
比較例１
実施例と同様にして成形体を作製し、成形体の上下端面だけに潤滑剤を塗布し、容器内に入れてホットプレス並びに押出し加工を行った。
比較例２
ホットプレス後、一旦室温まで冷却した。その後再度上端面に潤滑剤を塗布し、７５０℃まで加熱し押出し加工を行った。なお、その他の条件は実施例と同様とした。実施例及び比較例で得られた磁石の押出し深さ、割れの発生の有無、磁気特性を表１に示した。潤滑剤を成形体全面に塗布しないで、押出し加工を行う（比較例１）と容器と磁石との間に焼き付きが生じ、十分な押出し加工ができなかった。また、磁石に割れが発生する。さらに、ホットプレスと押出し加工を連続して行わず、２回の加熱を行う（比較例２）と結晶粒が成長し、変形抵抗の増大や磁気特性の劣化、特にｉＨｃの大きな低下が認められた。
【００１５】
【表１】
これに対し、この発明の実施例では、焼き付き、割れの発生はなく、十分に押出し加工ができ、磁気特性の劣化もほとんどなかった。そして、得られた容器との多重構造磁石体では、電動機の高速回転でも一切磁石に破損は生じなかった。
【００１７】
【発明の効果】
以上詳しく説明した通り、この発明により、焼き付きや割れの発生なく、十分な押出し加工が可能で、磁気特性の劣化もほとんどなく、高速回転時の破損防止性能に優れた多重構造化希土類磁石体を製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の方法を例示した工程断面図である。
【図２】 容器を例示した断面図である。
【符号の説明】
１ ダイ
２ 下パンチ
３ 上パンチ
４ 容器
５ 成形体
６ アウターパンチ
７ 磁石
Claims (2)
- 希土類元素、鉄族元素並びにホウ素を含有する希土類磁石の容器内への押出し加工による磁石と容器が一体形成された多重構造磁石体の製造において、磁石合金の粉末を冷間プレスして成形体を作製し、その全面に潤滑剤を塗布した後に成形体を容器内に入れ、該容器内で前記成形体に対しホットプレスと押出し加工を連続して行うことを特徴とする多重構造希土類磁石体の製造法。
- 押出し自由端に圧力を付与しながら押出し加工する請求項１の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28103395A JP3818397B2 (ja) | 1995-10-27 | 1995-10-27 | 多重構造希土類金属磁石体の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28103395A JP3818397B2 (ja) | 1995-10-27 | 1995-10-27 | 多重構造希土類金属磁石体の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09124372A JPH09124372A (ja) | 1997-05-13 |
| JP3818397B2 true JP3818397B2 (ja) | 2006-09-06 |
Family
ID=17633361
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28103395A Expired - Fee Related JP3818397B2 (ja) | 1995-10-27 | 1995-10-27 | 多重構造希土類金属磁石体の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3818397B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6424754B2 (ja) | 2015-07-10 | 2018-11-21 | トヨタ自動車株式会社 | 成形体の製造方法 |
| CN106964778A (zh) * | 2016-01-14 | 2017-07-21 | 罗伯特·博世有限公司 | 生产热变形磁体的方法和设备 |
| CN111403166B (zh) * | 2020-04-17 | 2022-08-05 | 成都银河磁体股份有限公司 | 一种热压磁体的制备方法及其产品 |
| CN112635188B (zh) * | 2020-12-14 | 2021-10-08 | 电子科技大学 | 一种钕铁硼表面激光熔敷重稀土丝材的方法及设备 |
-
1995
- 1995-10-27 JP JP28103395A patent/JP3818397B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH09124372A (ja) | 1997-05-13 |
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