JP5532745B2 - Magnetic anisotropic magnet and manufacturing method thereof - Google Patents

Magnetic anisotropic magnet and manufacturing method thereof Download PDF

Info

Publication number
JP5532745B2
JP5532745B2 JP2009192178A JP2009192178A JP5532745B2 JP 5532745 B2 JP5532745 B2 JP 5532745B2 JP 2009192178 A JP2009192178 A JP 2009192178A JP 2009192178 A JP2009192178 A JP 2009192178A JP 5532745 B2 JP5532745 B2 JP 5532745B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
magnetic
anisotropic magnet
hot
atomic
magnetic anisotropic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2009192178A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2011042837A (en
Inventor
敬子 日置
崇生 藪見
早人 橋野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daido Steel Co Ltd
Original Assignee
Daido Steel Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daido Steel Co Ltd filed Critical Daido Steel Co Ltd
Priority to JP2009192178A priority Critical patent/JP5532745B2/en
Priority to CN201410341682.2A priority patent/CN104143402B/en
Priority to CN200910252534.2A priority patent/CN101770843B/en
Priority to EP10150072A priority patent/EP2207186A1/en
Priority to US12/683,125 priority patent/US9324485B2/en
Publication of JP2011042837A publication Critical patent/JP2011042837A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5532745B2 publication Critical patent/JP5532745B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、熱間塑性加工を施して得られる磁気異方性磁石及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a magnetic anisotropic magnet obtained by performing hot plastic working and a manufacturing method thereof.

近年、モータ、発電機などの用途として、ネオジウムやサマリウムなどの希土類元素を含んだ磁石(希土類磁石)が盛んに使用されている。希土類磁石が使用される理由は、磁気特性に優れ、比較的安価だからである。この磁気特性は、保磁力(iHc)と残留磁束密度(Br)が重要な指標とされている。
保磁力は、磁化をゼロにするために必要な磁界の大きさのことである。一般に、この保磁力が大きいと耐熱性に優れることが知られている。
残留磁束密度は、磁石材料において最大の磁束密度の大きさ(磁界の強さの程度)を示すものである。この残留磁束密度が大きい(高い)場合、発電機などの装置の小型化及び磁石のコスト低減が図れるため、大変有利となる。
このため、希土類磁石として、残留磁束密度が高いNd(ネオジウム)−Fe(鉄)−B(ボロン)磁石が最も多く使用されている。
In recent years, magnets containing rare earth elements such as neodymium and samarium (rare earth magnets) have been actively used for applications such as motors and generators. The reason why rare earth magnets are used is that they are excellent in magnetic properties and relatively inexpensive. In this magnetic characteristic, coercive force (iHc) and residual magnetic flux density (Br) are important indicators.
The coercive force is the magnitude of a magnetic field necessary to make the magnetization zero. Generally, it is known that when this coercive force is large, the heat resistance is excellent.
The residual magnetic flux density indicates the magnitude of the maximum magnetic flux density (degree of magnetic field strength) in the magnet material. When this residual magnetic flux density is large (high), it is very advantageous because it is possible to reduce the size of a device such as a generator and reduce the cost of the magnet.
For this reason, Nd (neodymium) -Fe (iron) -B (boron) magnets having a high residual magnetic flux density are most frequently used as rare earth magnets.

一方、従来、R(希土類元素)−Fe−B系磁石合金に熱間塑性加工を施すことにより得られる磁石合金が公知である(特許文献1を参照)。この特許文献1には、R−Fe−B系磁石合金の組成とその加工条件を最適化することで優れた磁気特性を持つ異方性磁石が得られる旨記載されている。   On the other hand, conventionally, a magnet alloy obtained by subjecting an R (rare earth element) -Fe-B magnet alloy to hot plastic working is known (see Patent Document 1). This Patent Document 1 describes that an anisotropic magnet having excellent magnetic properties can be obtained by optimizing the composition of R-Fe-B magnet alloys and the processing conditions thereof.

また、保磁力を向上させるために、主としてPr(プラセオジウム)を使用した磁石が公知である(特許文献2を参照)。この特許文献2には、鋳造・熱間圧延時の加工性の確保と高保磁力という観点から、Prの組成を15〜17原子%の範囲に限定した磁石が記載されている(段落「0014」を参照)。また、Pr−Fe−B系鋳造合金に適当な熱処理を加えることで高保磁力を持つ磁石が得られることが知られている(特許文献3の[作用]を参照)。   Moreover, in order to improve a coercive force, the magnet which mainly uses Pr (praseodymium) is well-known (refer patent document 2). This Patent Document 2 describes a magnet in which the composition of Pr is limited to a range of 15 to 17 atomic% from the viewpoint of ensuring workability during casting and hot rolling and a high coercive force (paragraph “0014”). See). Further, it is known that a magnet having a high coercive force can be obtained by applying an appropriate heat treatment to a Pr—Fe—B based cast alloy (see [Operation] in Patent Document 3).

しかしながら、従来の磁石は、高温の環境下で使用されるモーターなどの用途として、以下のような問題があった。   However, conventional magnets have the following problems as applications for motors used in high-temperature environments.

技術上、PrやNdを主成分とする希土類磁石の磁気特性は、残留磁束密度が向上すれば保磁力は低下し、保磁力が向上すれば磁束密度が低下するというトレードオフの関係にあり、両者を同時に向上させるのが難しい。
このため、特許文献1に記載された磁石合金は、特に磁束密度を高めることで最大エネルギー積((BH)max)が向上しているものの、十分な保磁力が得られていないという問題があった。また、特許文献2及び3に記載された磁石は、高い保磁力が得られているが、必ずしも十分な残留磁束密度が得られていないという問題があった。
Technically, the magnetic properties of rare earth magnets mainly composed of Pr and Nd are in a trade-off relationship that the coercive force decreases if the residual magnetic flux density improves, and the magnetic flux density decreases if the coercive force improves, It is difficult to improve both at the same time.
For this reason, the magnet alloy described in Patent Document 1 has a problem that a sufficient coercive force is not obtained although the maximum energy product ((BH) max) is improved by increasing the magnetic flux density. It was. The magnets described in Patent Documents 2 and 3 have a high coercive force, but have a problem that a sufficient residual magnetic flux density is not necessarily obtained.

特開平11−329810号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-329810 特開平8−273914号公報JP-A-8-273914 特開平2−3210号公報JP-A-2-3210

本発明が解決しようとする課題は、Prを主成分とする磁気異方性磁石において、残留磁束密度を低下させることなく、保磁力の向上を図ることにある。 The problem to be solved by the present invention is to improve the coercive force without reducing the residual magnetic flux density in a magnetic anisotropic magnet mainly composed of Pr.

上記課題を解決するために本発明に係る磁気異方性磁石は、以下の構成を備えていることを要旨とする。
(1)前記磁気異方性磁石は、Pr:12.5〜15.0原子%、B:4.5〜6.5原子%、及びGa:0.1〜0.7原子%を含み、残部がT及び不可避的不純物からなるPr−T−B−Ga系の成分組成を有する。
但し、Tは、Fe又はFeの一部をCoで置換したものである。
(2)前記磁気異方性磁石は、残留磁束密度(Br)/飽和磁束密度(Js)で規定される磁気配向度が0.92以上である。
(3)前記磁気異方性磁石は、結晶粒径が1μm以下である。
(4)前記磁気異方性磁石は、保磁力が1600kA/m以上、かつ、残留磁束密度が1.20T以上であり、熱間塑性加工が施されている。
In order to solve the above problems, a magnetic anisotropic magnet according to the present invention has the following configuration.
(1) The magnetic anisotropic magnet includes Pr: 12.5 to 15.0 atomic%, B: 4.5 to 6.5 atomic%, and Ga: 0.1 to 0.7 atomic%. The remainder has a Pr—T—B—Ga-based component composition consisting of T and inevitable impurities.
However, T is obtained by replacing Fe or a part of Fe with Co.
(2) The magnetic anisotropic magnet has a degree of magnetic orientation defined by residual magnetic flux density (Br) / saturated magnetic flux density (Js) of 0.92 or more.
(3) The magnetic anisotropic magnet has a crystal grain size of 1 μm or less.
(4) The magnetic anisotropic magnet has a coercive force of 1600 kA / m or more and a residual magnetic flux density of 1.20 T or more, and is subjected to hot plastic working.

前記磁気異方性磁石は、Prの一部がNdで置換されていても良い。但し、Prは、全希土類元素の50原子%以上である。
また、前記磁気異方性磁石は、前記Pr(及び、必要に応じて添加されるNd)の一部が、Dy及びTbからなる群から選ばれる少なくとも1種で置換されていても良い。
さらに、前記磁気異方性磁石は、Cu及びAlからなる群から選ばれる少なくとも1種をさらに含んでいても良い。
本発明に係る磁気異方性磁石の製造方法は、
本発明に係る磁気異方性磁石となるように配合された成分組成の合金溶湯を急冷し、急冷により得られた薄帯を粉砕する溶解・急冷・粉砕工程と、
粉砕により得られた合金粉末を冷間成形する冷間成形工程と、
前記冷間成形工程で得られた冷間成形体を500℃以上850℃以下の温度で予備加熱する予備加熱工程と、
前記予備加熱された冷間成形体を熱間成形する熱間成形工程と、
前記熱間成形工程で得られた熱間成形体に対して熱間塑性加工を施す熱間塑性加工工程
を備
前記磁気異方性磁石は、磁気配向度が0.92以上、かつ、結晶粒径が1μm以下であり、保磁力が1600kA/m以上、かつ、残留磁束密度が1.2T以上である
In the magnetic anisotropic magnet , part of Pr may be substituted with Nd. However, Pr is 50 atomic% or more of all the rare earth elements.
In the magnetic anisotropic magnet , a part of Pr (and Nd added as necessary) may be substituted with at least one selected from the group consisting of Dy and Tb.
Furthermore, the magnetic anisotropic magnet may further include at least one selected from the group consisting of Cu and Al.
The method for producing a magnetic anisotropic magnet according to the present invention includes:
A melting / quenching / crushing step of rapidly cooling a molten alloy of a component composition formulated so as to be a magnetic anisotropic magnet according to the present invention, and crushing a ribbon obtained by the rapid cooling;
A cold forming step of cold forming the alloy powder obtained by grinding,
A preheating step of preheating the cold formed body obtained in the cold forming step at a temperature of 500 ° C. or higher and 850 ° C. or lower;
A hot forming step of hot forming the preheated cold formed body;
E Bei hot plastic working step of performing hot plastic working to the obtained hot compact in the hot forming process
The magnetic anisotropic magnet has a magnetic orientation degree of 0.92 or more, a crystal grain size of 1 μm or less, a coercive force of 1600 kA / m or more, and a residual magnetic flux density of 1.2 T or more .

本発明に係る磁気異方性磁石素材は、Ndよりも保磁力を高める作用が大きいPrを主成分として含有するので、高い保磁力が得られる。また、Pr量を12.5〜15.0原子%に限定しているので、保磁力が向上すると同時に、熱間塑性加工の困難性の増大や金型への焼付きという実用上の問題も生じない。   Since the magnetic anisotropic magnet material according to the present invention contains Pr, which has a larger effect of increasing the coercive force than Nd, as a main component, a high coercive force can be obtained. In addition, since the amount of Pr is limited to 12.5 to 15.0 atomic%, coercive force is improved, and at the same time, there are practical problems such as increased difficulty in hot plastic working and seizure to the mold. Does not occur.

本発明に係る磁気異方性磁石素材は、所定の組成からなる合金粉末に、冷間成形、予備加熱、熱間成形、及び熱間塑性加工を施すことにより得られる。すなわち、磁気異方性磁石素材は、結晶粒とそれを取り囲んで配置される粒界相とを備えた多結晶体からなる。
冷間成形体に対して予備加熱+熱間成形を行うと、粒界相が液状化して磁石素材が緻密化すると同時に、液状化した粒界相が結晶粒の周囲を取り囲む。この時、結晶粒の磁化容易軸は、ランダムな方向を向いたままである。次いで、得られた熱間成形体に対して熱間塑性加工を行うと、結晶粒が加圧方向に圧縮されて塑性変形すると同時に、各結晶粒の磁化容易軸が加圧方向に配向する。その結果、残留磁束密度(Br)/飽和磁束密度(Js)で規定される磁気配向度が0.92以上となる。また、製造条件を最適化すると、磁気配向度は0.95以上となる。
本発明においては、磁化容易軸が一定の方向へ向きやすくなる結果、残留磁束密度を高めることができる。これは、磁気異方性磁石素材の主成分としてPrを用いると粒界相の融点が比較的低くなり、結晶粒をスムーズに回転させることができるからだと考えられる。つまり、本発明は、Pr自体の元素特性と熱間塑性加工時におけるPr独自の配向機構の作用により、残留磁束密度を低下させることなく、保磁力の向上を図ることができる。
The magnetic anisotropic magnet material according to the present invention is obtained by subjecting an alloy powder having a predetermined composition to cold forming, preheating, hot forming, and hot plastic working. That is, the magnetic anisotropic magnet material is made of a polycrystalline body having crystal grains and a grain boundary phase arranged so as to surround the crystal grains.
When preheating + hot forming is performed on the cold formed body, the grain boundary phase is liquefied and the magnet material is densified, and at the same time, the liquefied grain boundary phase surrounds the crystal grains. At this time, the easy axis of magnetization of the crystal grains remains in a random direction. Next, when hot plastic working is performed on the obtained hot-formed body, the crystal grains are compressed in the pressing direction and plastically deformed, and at the same time, the easy axis of magnetization of each crystal grain is oriented in the pressing direction. As a result, the degree of magnetic orientation defined by the residual magnetic flux density (Br) / saturated magnetic flux density (Js) becomes 0.92 or more. Further, when the manufacturing conditions are optimized, the degree of magnetic orientation becomes 0.95 or more.
In the present invention, the residual magnetic flux density can be increased as a result of the easy magnetization axis being easily oriented in a certain direction. This is considered to be because when Pr is used as the main component of the magnetic anisotropic magnet material, the melting point of the grain boundary phase becomes relatively low and the crystal grains can be smoothly rotated. That is, according to the present invention, the coercive force can be improved without reducing the residual magnetic flux density due to the elemental characteristics of Pr itself and the action of Pr's unique orientation mechanism during hot plastic working.

Prの含有量と保磁力(iHc)との関係、及びPrの含有量と残留磁束密度(Br)との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between Pr content and coercive force (iHc), and the relationship between Pr content and residual magnetic flux density (Br). Pr含有量−保磁力(iHc)−残留磁束密度(Br)の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship of Pr content-coercive force (iHc)-residual magnetic flux density (Br). Prの含有量と磁気配向度Br/Jsの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between content of Pr, and magnetic orientation degree Br / Js. Gaの含有量と保磁力(iHc)との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between Ga content and coercive force (iHc). 磁気異方性磁石素材の製造方法の各工程を示す図である。It is a figure which shows each process of the manufacturing method of a magnetic anisotropic magnet raw material. 熱間成形体の内部の状態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the state inside a hot compact. 円筒状成形体の内部の状態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the state inside a cylindrical molded object. ホットプレス時の予備加熱温度を750℃としたPr系磁石のSEM写真である。It is the SEM photograph of the Pr type magnet which made the preheating temperature at the time of a hot press 750 degreeC. ホットプレス時の予備加熱温度を820℃としたPr系磁石のSEM写真である。It is the SEM photograph of the Pr type magnet which made the preheating temperature at the time of a hot press 820 degreeC.

以下に、本発明の一実施の形態について詳細に説明する。
[1. 磁気異方性磁石素材]
本発明に係る磁気異方性磁石素材は、以下のような構成を備えている。
[1.1 成分組成]
本発明に係る磁気異方性磁石素材は、Pr−T−B−Ga系の成分組成を有する。すなわち、本発明に係る磁気異方性磁石素材は、所定量のPr、B及びGaを含み、残部がT及び不可避不純物からなる。各元素の範囲及び限定理由は、以下の通りである。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail.
[1. Magnetic anisotropic magnet material]
The magnetic anisotropic magnet material according to the present invention has the following configuration.
[1.1 Component composition]
The magnetic anisotropic magnet material according to the present invention has a Pr—T—B—Ga based component composition. That is, the magnetic anisotropic magnet material according to the present invention contains a predetermined amount of Pr, B, and Ga, with the balance being T and inevitable impurities. The range of each element and the reason for limitation are as follows.

[1.1.1 主構成元素]
(1) Pr:12.5〜15.0原子%
Prの含有量が少ないと、保磁力(iHc)が極端に低下する。また、熱間塑性加工を施す際に、被加工材の十分な流動性が得られないために、塑性加工が困難となる、さらに、Pr含有量が少ないと、後述する磁気配向度(Br/Js)が低下する。従って、Pr含有量は、12.5原子%以上である必要がある。Pr含有量は、さらに好ましくは、13.0原子%、さらに好ましくは、13.5原子%以上である。
一方、Pr含有量が過剰になると、残留磁束密度(Br)が極端に低下する。また、熱間塑性加工を施す際に、金型への焼付きが発生しやすくなる。さらに、Pr含有量が過剰になると、磁気配向度(Br/Js)が低下する。従って、Pr含有量は、15.0原子%以下とする必要がある。Pr含有量は、さらに好ましくは、14.5原子%以下、さらに好ましくは、14.0原子%以下である。
[1.1.1 Main constituent elements]
(1) Pr: 12.5 to 15.0 atomic%
When the content of Pr is small, the coercive force (iHc) is extremely lowered. Further, when hot plastic working is performed, sufficient fluidity of the workpiece is not obtained, so that plastic working becomes difficult. Further, if the Pr content is low, the degree of magnetic orientation (Br / Js) decreases. Therefore, the Pr content needs to be 12.5 atomic% or more. The Pr content is more preferably 13.0 atomic%, more preferably 13.5 atomic% or more.
On the other hand, when the Pr content is excessive, the residual magnetic flux density (Br) is extremely reduced. In addition, when hot plastic working is performed, seizure to the mold is likely to occur. Furthermore, when the Pr content becomes excessive, the degree of magnetic orientation (Br / Js) decreases. Therefore, the Pr content needs to be 15.0 atomic% or less. The Pr content is more preferably 14.5 atomic% or less, and further preferably 14.0 atomic% or less.

(2) B:4.5〜6.5原子%
B含有量が少ないと、磁気異方性磁石素材中の結晶粒が粗大化し、良好な結晶粒の配向状態が得られない。従って、B含有量は、4.5原子%以上である必要がある。残留磁束密度を低下させることなく、保磁力を向上させるためには、B含有量は、5.0原子%以上が好ましい。
一方、B含有量が過剰になると、粒界相量が少なくなり、結晶粒界に硬くて脆いPrFeB4などのBリッチ相が形成され、配向が不完全な結晶粒の状態が形成されやすくなる。従って、B含有量は、6.5原子%以下である必要がある。残留磁束密度を低下させることなく、保磁力を向上させるためには、B含有量は、6.0原子%以下が好ましい。
(2) B: 4.5 to 6.5 atomic%
When the B content is small, the crystal grains in the magnetic anisotropic magnet material are coarsened, and a good orientation state of the crystal grains cannot be obtained. Therefore, B content needs to be 4.5 atomic% or more. In order to improve the coercive force without reducing the residual magnetic flux density, the B content is preferably 5.0 atomic% or more.
On the other hand, when the B content is excessive, the amount of grain boundary phase decreases, a hard and brittle B-rich phase such as PrFeB 4 is formed at the crystal grain boundary, and the state of crystal grains with incomplete orientation tends to be formed. . Therefore, the B content needs to be 6.5 atomic% or less. In order to improve the coercive force without reducing the residual magnetic flux density, the B content is preferably 6.0 atomic percent or less.

(3) Ga:0.1〜0.7原子%
Ga含有量が少ないと、保磁力(iHc)が低下する。従って、Ga含有量は、0.1原子%以上である必要がある。Ga含有量は、さらに好ましくは、0.15原子%以上、さらに好ましくは、0.2原子%以上である。保磁力を向上させるためには、Ga含有量は、0.4原子%以上が好ましい。
一方、Ga含有量が過剰になると、保磁力(iHc)がかえって低下する。また、Gaは高価であるので、Gaの必要以上の添加は、高コスト化を招く。従って、Ga含有量は、0.7原子%以下である必要がある。保磁力を向上させるためには、Ga含有量は、0.5原子%以下が好ましい。
(3) Ga: 0.1 to 0.7 atomic%
When the Ga content is low, the coercive force (iHc) decreases. Therefore, the Ga content needs to be 0.1 atomic% or more. The Ga content is more preferably 0.15 atomic% or more, and further preferably 0.2 atomic% or more. In order to improve the coercive force, the Ga content is preferably 0.4 atomic% or more.
On the other hand, when the Ga content is excessive, the coercive force (iHc) is lowered. In addition, since Ga is expensive, adding more than necessary Ga causes an increase in cost. Therefore, the Ga content needs to be 0.7 atomic% or less. In order to improve the coercive force, the Ga content is preferably 0.5 atomic% or less.

(4) T及び不可避不純物
Pr、B及びGa以外の残部は、T及び不可避不純物からなる。
Tは、Feのみからなるものでも良く、あるいは、Feの一部がCoで置換されているものでも良い。
Feの一部をCoで置換すると、耐食性と熱安定性が向上する。しかしながら、CoによるFeの置換量が過剰になると、飽和磁束密度と保磁力が低下する。従って、磁気異方性磁石素材中の全元素量に対するCo含有量は、6.0原子%以下が好ましい。
(4) T and inevitable impurities The remainder other than Pr, B, and Ga consists of T and inevitable impurities.
T may be composed only of Fe, or a part of Fe may be substituted with Co.
When a part of Fe is replaced with Co, corrosion resistance and thermal stability are improved. However, when the substitution amount of Fe by Co becomes excessive, the saturation magnetic flux density and the coercive force are lowered. Therefore, the Co content with respect to the total amount of elements in the magnetic anisotropic magnet material is preferably 6.0 atomic percent or less.

[1.1.2 副構成元素]
(1) Nd
Prの一部は、Ndに置換されていても良い。この場合、高温特性が要求される用途で使用されると好ましいからである。しかしながら、Ndの含有量が過剰になると、保磁力が低下する。従って、Ndを含む場合、PrとNdの総量が12.5〜15.0原子%であることに加えて、Prの含有量が全希土類元素の50原子%以上となるように、Prの一部をNdで置換するのが好ましい。
具体的には、磁気異方性磁石素材中の全元素量に対するNdの含有量は、6.0原子%以下が好ましい。Nd含有量は、さらに好ましくは、5.0原子%以下、さらに好ましくは、4.0原子%以下、さらに好ましくは、2.0原子%以下である。
[1.1.2 Sub-constituent elements]
(1) Nd
A part of Pr may be substituted with Nd. In this case, it is preferable to be used in an application where high temperature characteristics are required. However, when the Nd content is excessive, the coercive force is reduced. Therefore, when Nd is contained, in addition to the total amount of Pr and Nd being 12.5 to 15.0 atomic%, the Pr content is set so that the Pr content is 50 atomic% or more of the total rare earth elements. It is preferred to substitute part with Nd.
Specifically, the Nd content with respect to the total amount of elements in the magnetic anisotropic magnet material is preferably 6.0 atomic percent or less. The Nd content is more preferably 5.0 atomic percent or less, still more preferably 4.0 atomic percent or less, and still more preferably 2.0 atomic percent or less.

(2) Dy及びTb
Prの一部は、Dy及びTbからなる群から選ばれる少なくとも1種で置換されていても良い。また、PrとNdの双方を含む場合、Pr及び/又はNdの一部がDy及びTbからなる群から選ばれる少なくとも1種で置換されていても良い。
Pr(及びNd)の一部を、Dy及び/又はTbで置換すると、磁気異方性が大きくなり、高保磁力化を図ることができる。そのため、Dy及び/又はTbを含む磁気異方性磁石素材は、高温で使用される磁石材料として好適である。
高保磁力化を図るためには、Pr(及びNd)、Dy及びTbの総量が12.5〜15.0原子%であることに加えて、磁気異方性磁石素材中の全元素量に対するDy及びTbの含有量は、それぞれ、1.0原子%以上が好ましい。
一方、Dy及び/又はTbの置換量が過剰になると、残留磁束密度が低下する。従って、Pr(及びNd)、Dy及びTbの総量が12.5〜15.0原子%であることに加えて、磁気異方性磁石素材中の全元素量に対するDy及びTbの含有量は、それぞれ、2.0原子%以下が好ましい。
Ndで置換することに加えて、又はこれに代えて、Dy及び/又はTbで置換する場合においても、Prの総量は、全希土類元素の50原子%以上が好ましい。
(2) Dy and Tb
A part of Pr may be substituted with at least one selected from the group consisting of Dy and Tb. When both Pr and Nd are included, part of Pr and / or Nd may be substituted with at least one selected from the group consisting of Dy and Tb.
When a part of Pr (and Nd) is substituted with Dy and / or Tb, the magnetic anisotropy is increased and a high coercive force can be achieved. Therefore, a magnetic anisotropic magnet material containing Dy and / or Tb is suitable as a magnet material used at a high temperature.
In order to increase the coercive force, in addition to the total amount of Pr (and Nd), Dy, and Tb being 12.5 to 15.0 atomic%, Dy with respect to the total amount of elements in the magnetic anisotropic magnet material And Tb content is preferably 1.0 atomic% or more.
On the other hand, when the substitution amount of Dy and / or Tb becomes excessive, the residual magnetic flux density decreases. Therefore, in addition to the total amount of Pr (and Nd), Dy, and Tb being 12.5 to 15.0 atomic%, the contents of Dy and Tb with respect to the total amount of elements in the magnetic anisotropic magnet material are: Each is preferably 2.0 atomic percent or less.
In addition to or instead of substitution with Nd, the substitution of Dy and / or Tb also preferably gives a total amount of Pr of 50 atomic% or more of the total rare earth elements.

(3) Cu及びAl
Pr(及びNd)の一部をDy及びTbのいずれか1種以上で置換することに代えて、又はこれに加えて、磁気異方性磁石素材は、Cu及びAlからなる群から選ばれる少なくとも1種をさらに含んでいても良い。
所定の組成を有する磁気異方性磁石素材中にCu及び/又はAlを添加すると、保磁力が向上する。これは、Cu及び/又はAlを添加することによって粒界相が低融点化し、主相の周囲に粒界相が均一に形成されるため、及び、これによって外部からの磁界を受けにくくなるため、と考えられる。Cu及びAlの含有量が微量である場合、これらの添加で主相の磁気特性が損なわれることがない。
一方、Cu及びAlの含有量が過剰になると、残留磁束密度が低下する。従って、Cuを単独で添加する場合、Cuの含有量は、1.0原子%以下が好ましく、さらに好ましくは、0.5原子%以下である。同様に、Alを単独で添加する場合、Alの含有量は、1.0原子%以下が好ましく、さらに好ましくは、0.5原子%以下である。
さらに、Cu及びAlを同時に添加する場合、Cu及びAlの合計の含有量は、2.0原子%以下が好ましく、さらに好ましくは、1.5原子%以下である。
(3) Cu and Al
Instead of or in addition to substituting a part of Pr (and Nd) with any one or more of Dy and Tb, the magnetic anisotropic magnet material is at least selected from the group consisting of Cu and Al. One kind may be further included.
When Cu and / or Al is added to a magnetic anisotropic magnet material having a predetermined composition, the coercive force is improved. This is because the addition of Cu and / or Al lowers the melting point of the grain boundary phase, and the grain boundary phase is uniformly formed around the main phase, and this makes it difficult to receive an external magnetic field. ,it is conceivable that. When the contents of Cu and Al are very small, the addition of these does not impair the magnetic properties of the main phase.
On the other hand, when the contents of Cu and Al become excessive, the residual magnetic flux density decreases. Accordingly, when Cu is added alone, the Cu content is preferably 1.0 atomic% or less, and more preferably 0.5 atomic% or less. Similarly, when Al is added alone, the Al content is preferably 1.0 atomic percent or less, and more preferably 0.5 atomic percent or less.
Further, when Cu and Al are added simultaneously, the total content of Cu and Al is preferably 2.0 atomic percent or less, and more preferably 1.5 atomic percent or less.

[1.2 組織]
本発明に係る磁気異方性磁石素材は、上述のような成分組成の合金溶湯を急冷し、急冷により得られた薄帯を粉砕し、粉砕により得られた合金粉末を冷間成形し、冷間成形体を予備加熱し、予備加熱した冷間成形体を熱間成形し、この熱間成形体に対して熱間塑性加工を施すことにより得られる。その結果、磁気異方性磁石素材は、主相(R214B相(Rは、希土類元素))からなる結晶粒と、それを取り囲んで配置される粒界相とを備えた多結晶体となる。
成分組成及び後述する製造条件を最適化すると、保磁力を高く維持したまま、残留磁束密度を向上させることができる。これは、結晶粒の粗大化、及び酸素含有量の増大を生じさせることなく、磁化容易軸の配向度が向上するためと考えられる。
[1.2 Organization]
The magnetic anisotropic magnet material according to the present invention rapidly cools the molten alloy having the above composition, pulverizes the ribbon obtained by the rapid cooling, cold-forms the alloy powder obtained by the pulverization, It is obtained by preheating the hot formed body, hot forming the preheated cold formed body, and subjecting the hot formed body to hot plastic working. As a result, the magnetic anisotropic magnet material is a polycrystal having a crystal grain composed of a main phase (R 2 T 14 B phase (R is a rare earth element)) and a grain boundary phase arranged so as to surround it. Become a body.
When the component composition and manufacturing conditions described later are optimized, the residual magnetic flux density can be improved while maintaining the coercive force high. This is presumably because the degree of orientation of the easy magnetization axis is improved without causing coarsening of crystal grains and an increase in oxygen content.

主相の結晶粒径は、保磁力に影響を与える。一般に、主相の結晶粒径が小さくなるほど、保磁力が増大する。高い保磁力を得るためには、結晶粒径は、1μm以下が好ましい。結晶粒径は、さらに好ましくは、500nm以下、さらに好ましくは、300nm以下、さらに好ましくは、200nm以下である。
ここで、「結晶粒径」とは、
(a)結晶のab面(加圧方向に対して平行な面。例えば、押出し成形された円筒状磁石の場合、縦断面)を撮影し、
(b)撮影された画像の上に圧縮方向に対して垂直方向に、総数100個の結晶粒を横切るように1本又は複数本の直線を引き、
(c)100個の結晶粒を横切る直線の総長さを100で割る、
ことにより得られる値をいう。
The crystal grain size of the main phase affects the coercive force. Generally, the coercive force increases as the crystal grain size of the main phase decreases. In order to obtain a high coercive force, the crystal grain size is preferably 1 μm or less. The crystal grain size is more preferably 500 nm or less, more preferably 300 nm or less, and still more preferably 200 nm or less.
Here, "crystal grain size"
(A) Photographing the ab plane of the crystal (a plane parallel to the pressing direction. For example, in the case of an extruded cylindrical magnet, a longitudinal section)
(B) Draw one or more straight lines across the total of 100 crystal grains in a direction perpendicular to the compression direction on the captured image;
(C) Divide the total length of straight lines across 100 crystal grains by 100,
The value obtained by this.

[1.3 磁気配向度]
磁気配向度とは、残留磁束密度(Br)/飽和磁束密度(Js)で規定される値をいう。また、飽和磁束密度(Js)とは、磁性体の自発磁化の強さ、言い換えれば、磁性体に外部から磁場を加えていったときに、磁化が増えなくなったときの値をいう。
2Fe14B結晶(Rは、希土類元素)の磁化容易軸(c軸)が完全に配向した試料では、一旦飽和磁束密度Jsまで磁化した後に外部磁界を取り去っても、残留磁束密度Brは、ほぼJsと同じになることが予測される。すなわち、完全に配向した試料は、磁気配向度が1となる。
一方、磁化容易軸がある角度に傾いた試料では、完全配向した試料と同じ飽和磁束密度を有していても、外部磁界を減じる過程で相当量の磁化容易軸の回転が起こって磁化の低下を招く。その結果として、Js>Brとなる。
[1.3 Magnetic orientation]
The degree of magnetic orientation refers to a value defined by residual magnetic flux density (Br) / saturation magnetic flux density (Js). The saturation magnetic flux density (Js) refers to the strength of the spontaneous magnetization of the magnetic material, in other words, the value at which the magnetization does not increase when an external magnetic field is applied to the magnetic material.
In a sample in which the easy axis (c-axis) of the R 2 Fe 14 B crystal (R is a rare earth element) is completely oriented, even if the external magnetic field is removed after magnetization to the saturation magnetic flux density Js, the residual magnetic flux density Br is It is predicted that it will be almost the same as Js. In other words, the fully oriented sample has a magnetic orientation degree of 1.
On the other hand, in the sample with the easy axis tilted at an angle, even if the sample has the same saturation magnetic flux density as the fully oriented sample, a considerable amount of easy axis rotation occurs in the process of reducing the external magnetic field, resulting in a decrease in magnetization. Invite. As a result, Js> Br.

本発明に係る磁気異方性磁石素材は、成分組成及び製造条件を最適化すると、その磁気配向度は、0.92以上となる。また、成分組成及び製造条件をさらに最適化すると、磁気配向度は、0.95以上となる。   The magnetic anisotropy magnet material according to the present invention has a magnetic orientation degree of 0.92 or more when the component composition and manufacturing conditions are optimized. Further, when the component composition and manufacturing conditions are further optimized, the magnetic orientation degree becomes 0.95 or more.

[1.4 保磁力及び残留磁束密度]
本発明に係る磁気異方性磁石素材は、成分組成及び製造条件を最適化すると、その保磁力(iHc)は、1600kA/m以上となる。また、成分組成及び製造条件をさらに最適化すると、保磁力(iHc)は、1700kA/m以上、1800kA/m以上、1900kA/m以上、あるいは、2000kA/m以上となる。
また、本発明に係る磁気異方性磁石素材は、成分組成及び製造条件を最適化すると、残留磁束密度(Br)は、1.20T以上となる。
[1.4 Coercive force and residual magnetic flux density]
The magnetic anisotropic magnet material according to the present invention has a coercive force (iHc) of 1600 kA / m or more when the component composition and production conditions are optimized. Further, when the component composition and manufacturing conditions are further optimized, the coercive force (iHc) is 1700 kA / m or more, 1800 kA / m or more, 1900 kA / m or more, or 2000 kA / m or more.
Further, the magnetic anisotropic magnet material according to the present invention has a residual magnetic flux density (Br) of 1.20 T or more when the component composition and manufacturing conditions are optimized.

[2. 磁気異方性磁石素材の製造方法]
本発明に係る磁気異方性磁石素材の製造方法は、溶解・急冷・粉砕工程と、冷間成形工程と、予備加熱工程と、熱間成形工程と、熱間塑性加工工程とを備えている。
[2. Manufacturing method of magnetic anisotropic magnet material]
The method for producing a magnetic anisotropic magnet material according to the present invention includes a melting / quenching / pulverizing step, a cold forming step, a preheating step, a hot forming step, and a hot plastic working step. .

[2.1 溶解・急冷・粉砕工程]
溶解・急冷・粉砕工程は、所定の組成を有する合金を溶解し、溶湯を急冷して薄帯とし、得られた薄帯を粉砕する工程である。
原料の溶解方法は、特に限定されるものではく、成分が均一で、かつ急冷凝固が可能な程度の流動性を持つ溶湯が得られる方法であれば良い。本発明に係る磁気異方性磁石素材の場合、溶湯の温度は、1000℃以上が好ましい。
溶湯の急冷は、一般に、抜熱性の高い回転ロール(銅ロール)に溶湯を滴下することにより行う。溶湯の冷却速度は、回転ロールの周速度及び溶湯の滴下量により制御することができる。周速度は、通常、10〜30m/秒程度である。
急冷により得られた薄帯を粉砕すると、約20nmの微結晶粒から構成されるフレーク状の合金粉末が得られる。
[2.1 Dissolution / Quenching / Crushing Process]
The melting / quenching / pulverization step is a step of melting an alloy having a predetermined composition, rapidly cooling the molten metal to form a ribbon, and pulverizing the obtained ribbon.
The method for melting the raw material is not particularly limited as long as it is a method capable of obtaining a molten metal having a uniform component and fluidity that can be rapidly solidified. In the case of the magnetic anisotropic magnet material according to the present invention, the temperature of the molten metal is preferably 1000 ° C. or higher.
In general, the molten metal is rapidly cooled by dropping the molten metal onto a rotating roll (copper roll) having high heat removal properties. The cooling rate of the molten metal can be controlled by the peripheral speed of the rotating roll and the amount of molten metal dropped. The peripheral speed is usually about 10 to 30 m / sec.
When the ribbon obtained by the rapid cooling is pulverized, a flaky alloy powder composed of fine crystal grains of about 20 nm is obtained.

[2.2 冷間成形工程]
冷間成形工程は、急冷・粉砕により得られる合金粉末を冷間成形する工程である。
冷間成形は、室温において合金粉末を型に充填し、パンチで加圧することにより行う。
一般に、成形圧力が大きくなるほど、高密度の冷間成形体が得られる。一方、成形圧力がある値以上になると、冷間成形体の密度が飽和するので、必要以上の加圧には実益がない。成形圧力は、組成、粉末の大きさ等によって適宜選択するのが好ましい。
加圧時間は、冷間成形体の密度が飽和する時間以上であれば良い。通常、1〜5秒間である。
[2.2 Cold forming process]
The cold forming step is a step of cold forming an alloy powder obtained by rapid cooling and pulverization.
Cold forming is performed by filling a mold with alloy powder at room temperature and pressurizing with a punch.
In general, the higher the molding pressure, the higher the density of the cold formed body. On the other hand, when the molding pressure exceeds a certain value, the density of the cold formed body is saturated, so there is no practical advantage in pressing more than necessary. The molding pressure is preferably appropriately selected depending on the composition, the size of the powder, and the like.
Pressurization time should just be more than the time when the density of a cold fabrication object is saturated. Usually, 1 to 5 seconds.

[2.3 予備加熱工程]
予備加熱工程は、冷間成形工程で得られた冷間成形体を500℃以上850℃以下の温度で予備加熱する工程である。
予備加熱と後述する熱間成形とを組み合わせると、冷間成形体の加熱及び加圧を連続的に行うことができるので、工業的な量産方法として好適である。また、予備加熱の条件を最適化して熱間成形すると、結晶組織が均一かつ微細な成形体ができる。この成形体を熱間塑性加工すると、磁気配向度がさらに向上するという利点もある。
[2.3 Preheating step]
The preheating step is a step of preheating the cold formed body obtained in the cold forming step at a temperature of 500 ° C. or higher and 850 ° C. or lower.
Combining preheating and hot forming, which will be described later, is suitable as an industrial mass production method because the cold formed body can be continuously heated and pressurized. Further, when the preheating conditions are optimized and hot forming is performed, a compact with a uniform and fine crystal structure can be obtained. When this molded body is hot plastic processed, there is an advantage that the degree of magnetic orientation is further improved.

予備加熱と熱間成形とを組み合わせる場合において、予備加熱温度が低すぎると、熱間成形時における粒界相の液状化が不十分となる。その結果、熱間成形時に成形体に割れが発生する場合がある。従って、予備加熱温度は、500℃以上が好ましい。予備加熱温度は、さらに好ましくは、600℃以上、さらに好ましくは、700℃以上である。
なお、熱間成形時における成形体の割れの発生を避けるために、型内に成形体を挿入した後、成形体が所定の温度に達するまで保持するのは、生産効率の低下を招く。
一方、予備加熱温度が高すぎると、結晶粒が粗大化する。また、大気中で予備加熱を行う場合、予備加熱温度が高くなるほど、材料が酸化し、酸素含有量が増大する。従って、予備加熱温度は、850℃以下が好ましい。予備加熱温度は、さらに好ましくは、800℃以下、さらに好ましくは、780℃以下である。
When preheating and hot forming are combined, if the preheating temperature is too low, liquefaction of the grain boundary phase at the time of hot forming becomes insufficient. As a result, cracks may occur in the molded body during hot forming. Therefore, the preheating temperature is preferably 500 ° C. or higher. The preheating temperature is more preferably 600 ° C. or higher, more preferably 700 ° C. or higher.
In order to avoid the occurrence of cracks in the molded body during hot forming, holding the molded body in the mold until the molded body reaches a predetermined temperature causes a reduction in production efficiency.
On the other hand, if the preheating temperature is too high, the crystal grains become coarse. When preheating is performed in the atmosphere, the higher the preheating temperature, the more the material is oxidized and the oxygen content increases. Therefore, the preheating temperature is preferably 850 ° C. or less. The preheating temperature is more preferably 800 ° C. or lower, and further preferably 780 ° C. or lower.

予備加熱時間は、成形体が所定の温度に達する時間であれば良い。予備加熱時間が短すぎると、粒界相が液状化しないため、熱間成形時に割れが発生する。一方、必要以上の予備加熱は、結晶粒を粗大化させる原因となる。最適な予備加熱時間は、成形体のサイズや予備加熱温度に応じて選択するのが好ましい。一般に、成形体のサイズが大きくなるほど、予備加熱時間を長くするのが好ましい。また、予備加熱温度が低くなるほど、予備加熱時間を長くするのが好ましい。
予備加熱時の雰囲気は、不活性雰囲気、酸化雰囲気、還元雰囲気のいずれであっても良い。しかしながら、酸素含有量の増加は、磁気特性の低下を招く。従って、予備加熱時のの雰囲気は、不活性雰囲気又は還元雰囲気が好ましい。
The preheating time may be a time for the molded body to reach a predetermined temperature. If the preheating time is too short, the grain boundary phase is not liquefied, and cracks occur during hot forming. On the other hand, preheating more than necessary causes the crystal grains to become coarse. The optimum preheating time is preferably selected according to the size of the molded body and the preheating temperature. Generally, it is preferable to increase the preheating time as the size of the molded body increases. In addition, it is preferable to increase the preheating time as the preheating temperature becomes lower.
The atmosphere at the time of preheating may be any of an inert atmosphere, an oxidizing atmosphere, and a reducing atmosphere. However, an increase in oxygen content leads to a decrease in magnetic properties. Therefore, the atmosphere at the time of preheating is preferably an inert atmosphere or a reducing atmosphere.

[2.4 熱間成形工程]
熱間成形工程は、予備加熱された冷間成形体を熱間において加圧し、磁石素材を緻密化させる工程である。
本発明において、「熱間成形」とは、型内において加熱された冷間成形体をパンチで加圧する、いわゆるホットプレス法をいう。ホットプレス法を用いて冷間成形体を熱間において加圧すると、冷間成形体に残存する気孔が消滅し、緻密化させることができる。
ホットプレス法を用いて熱間成形を行う方法としては、具体的には、
(1)型内に冷間成形体を挿入し、冷間成形体及び型の温度が所定の温度に達する前若しくは後、又は昇温の過程で、冷間成形体に所定の圧力を所定時間かける第1の方法、
(2)冷間成形体を予備加熱し、予備加熱された冷間成形体を所定の温度に加熱された型内に挿入し、冷間成形体に所定の圧力を所定時間かける第2の方法、
などがある。
本発明においては、第2の方法を用いる。
[2.4 Hot forming process]
The hot forming step is a step in which the pre-heated cold formed body is hot pressed to densify the magnet material.
In the present invention, “hot forming” refers to a so-called hot press method in which a cold formed body heated in a mold is pressed with a punch. When the cold formed body is hot-pressed using a hot press method, the pores remaining in the cold formed body disappear and can be densified.
As a method of hot forming using a hot press method, specifically,
(1) Insert a cold-formed body into the mold, and apply a predetermined pressure to the cold-formed body for a predetermined time before or after the temperature of the cold-formed body and the mold reaches a predetermined temperature, or in the process of raising the temperature. The first method to apply,
(2) A second method in which the cold formed body is preheated, the preheated cold formed body is inserted into a mold heated to a predetermined temperature, and a predetermined pressure is applied to the cold formed body for a predetermined time. ,
and so on.
In the present invention, the second method is used.

ホットプレス条件は、成分組成や要求される特性に応じて最適なものを選択する。
一般に、ホットプレス温度が低すぎると、粒界相の液状化が不十分となる。その結果、緻密化が不十分となり、あるいは熱間成形後の成形体に割れが発生する場合がある。従って、ホットプレス温度は、750℃以上が好ましい。
一方、ホットプレス温度が高すぎると、結晶粒が粗大化し、磁気特性の低下を招く。従って、ホットプレス温度は、850℃以下が好ましい。
The optimum hot pressing conditions are selected according to the component composition and required characteristics.
Generally, when the hot press temperature is too low, liquefaction of the grain boundary phase becomes insufficient. As a result, densification becomes insufficient, or cracks may occur in the molded body after hot forming. Accordingly, the hot press temperature is preferably 750 ° C. or higher.
On the other hand, if the hot press temperature is too high, the crystal grains become coarse and the magnetic properties are deteriorated. Accordingly, the hot press temperature is preferably 850 ° C. or lower.

一般に、ホットプレス時の圧力が高くなるほど、成形体の緻密化が進行する。一方、必要以上の加圧は、効果が飽和するので、実益がない。ホットプレス圧力は、組成、粉末の大きさ、温度条件等によって適宜選択するのが好ましい。
一般に、加圧時間が長くなるほど、成形体の緻密化が進行する。一方、必要以上の保持は、結晶粒が粗大化し、磁気特性の低下を招く。加圧時間は、組成、粉末の大きさ、温度条件等に応じて適宜選択するのが好ましい。
ホットプレス時の雰囲気は、不活性雰囲気、酸化雰囲気、還元雰囲気のいずれであっても良い。しかしながら、酸素含有量の増加は、磁気特性の低下を招く。従って、ホットプレス時の雰囲気は、不活性雰囲気又は還元雰囲気が好ましい。
In general, as the pressure during hot pressing increases, densification of the molded body proceeds. On the other hand, pressurization more than necessary has no practical benefit because the effect is saturated. The hot press pressure is preferably selected as appropriate depending on the composition, the size of the powder, temperature conditions, and the like.
In general, the densification of the molded body proceeds as the pressing time becomes longer. On the other hand, holding more than necessary causes the crystal grains to become coarse and causes a decrease in magnetic properties. The pressing time is preferably selected as appropriate according to the composition, the size of the powder, temperature conditions, and the like.
The atmosphere during hot pressing may be any of an inert atmosphere, an oxidizing atmosphere, and a reducing atmosphere. However, an increase in oxygen content leads to a decrease in magnetic properties. Therefore, the atmosphere during hot pressing is preferably an inert atmosphere or a reducing atmosphere.

[2.5 熱間塑性加工工程]
熱間塑性加工工程は、緻密化された熱間成形体を所定の形状に塑性変形させる工程である。
熱間塑性加工方法は、特に限定されるものではなく、目的に応じて種々の方法を用いることができる。
熱間塑性加工方法としては、具体的には、
(1)熱間押出し加工(後方押出し加工及び前方押出し加工を含む)、
(2)熱間据え込み加工、
などがある。熱間塑性加工方法は、工業的な生産性の観点から、熱間押出し加工が特に好適である。
[2.5 Hot plastic working process]
The hot plastic working step is a step of plastically deforming the densified hot-formed body into a predetermined shape.
The hot plastic working method is not particularly limited, and various methods can be used depending on the purpose.
Specifically, as a hot plastic working method,
(1) Hot extrusion (including backward extrusion and forward extrusion),
(2) Hot upsetting,
and so on. As the hot plastic working method, hot extrusion is particularly suitable from the viewpoint of industrial productivity.

加工温度は、成形体に割れを生じさせることなく、塑性変形が可能な温度であれば良い。一般に、加工温度が低すぎると、粒界相の液状化が不十分となり、成形体に割れが発生するおそれがある。従って、加工温度は、750℃以上が好ましい。
一方、加工温度が高すぎると、結晶粒が粗大化し、磁気特性の低下を招く。従って、加工温度は、850℃以下が好ましい。
熱間塑性加工時の雰囲気は、不活性雰囲気、酸化雰囲気、還元雰囲気のいずれであっても良い。しかしながら、酸素含有量の増加は、磁気特性の低下を招く。従って、熱間塑性加工時の雰囲気は、不活性雰囲気又は還元雰囲気が好ましい。
熱間塑性加工後、必要に応じて後加工を施すと、所望の成分組成及び形状を有する磁石素材が得られる。
The processing temperature may be any temperature that allows plastic deformation without causing cracks in the molded body. In general, when the processing temperature is too low, liquefaction of the grain boundary phase becomes insufficient, and there is a possibility that cracks may occur in the molded body. Accordingly, the processing temperature is preferably 750 ° C. or higher.
On the other hand, if the processing temperature is too high, the crystal grains become coarse and the magnetic properties are degraded. Accordingly, the processing temperature is preferably 850 ° C. or lower.
The atmosphere during hot plastic working may be any of an inert atmosphere, an oxidizing atmosphere, and a reducing atmosphere. However, an increase in oxygen content leads to a decrease in magnetic properties. Therefore, the atmosphere during hot plastic working is preferably an inert atmosphere or a reducing atmosphere.
After hot plastic working, if necessary, the magnet material having the desired component composition and shape can be obtained.

[3. 磁気異方性磁石素材及びその製造方法の作用]
急冷凝固・粉砕した合金粉末を冷間成形し、冷間成形体を予備加熱+熱間成形すると、緻密な熱間成形体が得られる。図6は、熱間成形体の内部の状態を示す模式図である。図6によく示されるように、熱間成形体の内部は、結晶粒51と粒界相52からなる。熱間成形時に成形体の温度が約600〜700℃を超えると、粒界相52が液状化しはじめる。そして、加熱温度が約700〜800℃を超えると、結晶粒51は、液状化した粒界相52に囲まれた状態となる。
この時、結晶粒51は、黒塗り矢印Aに示す方向へ回転可能な状態となる。しかしながら、熱間加工時においては圧縮変形量が少ないために、各結晶粒51中に存在する磁化容易軸53(白抜き矢印)は、磁化の方向(すなわち、N極、S極の方向)がバラバラの状態(等方化状態)のままであり、通常、磁化容易軸53がある方向に揃った状態(異方化状態)になることはない。
[3. Operation of Magnetic Anisotropy Magnet Material and Manufacturing Method Thereof]
When the rapidly solidified and ground alloy powder is cold formed and the cold formed body is preheated and hot formed, a dense hot formed body can be obtained. FIG. 6 is a schematic view showing an internal state of the hot formed body. As well shown in FIG. 6, the inside of the hot formed body is composed of crystal grains 51 and grain boundary phases 52. When the temperature of the compact exceeds about 600 to 700 ° C. during hot forming, the grain boundary phase 52 begins to liquefy. And when heating temperature exceeds about 700-800 degreeC, the crystal grain 51 will be in the state enclosed by the liquefied grain boundary phase 52. FIG.
At this time, the crystal grains 51 can be rotated in the direction indicated by the black arrow A. However, since the amount of compressive deformation is small at the time of hot working, the easy magnetization axis 53 (open arrow) existing in each crystal grain 51 has the magnetization direction (that is, the direction of N pole and S pole). It remains in a disaggregated state (isotropic state), and usually does not become a state in which the easy magnetization axis 53 is aligned in a certain direction (anisotropic state).

次に、得られた熱間成形体に対して熱間塑性加工を施すと、熱間成形体が塑性変形し、所望の形状を有する磁石素材が得られる。
熱間成形体を加熱すると、粒界相が液状化し、結晶粒が回転可能な状態となる。このような状態で熱間塑性加工を行うと、結晶粒が加圧方向に圧縮されて塑性変形すると同時に、磁化容易軸が加圧方向に配向する。
Next, when hot plastic working is performed on the obtained hot formed body, the hot formed body is plastically deformed to obtain a magnet material having a desired shape.
When the hot formed body is heated, the grain boundary phase is liquefied and the crystal grains can be rotated. When hot plastic working is performed in such a state, the crystal grains are compressed in the pressing direction and plastically deformed, and at the same time, the easy axis of magnetization is oriented in the pressing direction.

例えば、熱間成形体に対して熱間後方押出し加工を施すと、有底の円筒状成形体が得られる。図7は、このような円筒状成形体の内部の状態を示す模式図である。図7中、右側方向が円筒状成形体のラジアル方向である。
熱間後方押出し加工により円筒状成形体を製造する場合、パンチは軸方向に挿入されるが、材料の加圧方向は、ラジアル方向となる。そのため、後方押出しに伴い、液状化した粒界相52に囲まれた結晶粒51は、ラジアル方向に圧縮される。また、これと同時に、磁化容易軸53がラジアル方向に揃うように回転する。その結果、図7に示すように、磁化容易軸53がラジアル方向に揃った円筒状成形体が得られる。
For example, when a hot back extrusion process is performed on a hot formed body, a bottomed cylindrical formed body is obtained. FIG. 7 is a schematic view showing an internal state of such a cylindrical molded body. In FIG. 7, the right side direction is the radial direction of the cylindrical molded body.
When a cylindrical molded body is manufactured by hot back extrusion, the punch is inserted in the axial direction, but the pressing direction of the material is the radial direction. Therefore, the crystal grains 51 surrounded by the liquefied grain boundary phase 52 are compressed in the radial direction along with the backward extrusion. At the same time, the easy magnetization axis 53 rotates so as to align in the radial direction. As a result, as shown in FIG. 7, a cylindrical molded body having easy magnetization axes 53 aligned in the radial direction is obtained.

本発明に係る磁気異方性磁石素材は、Prを主成分としているため、高い磁気配向性(磁化容易軸53の揃いやすさ)を有している。磁気配向性が高くなる理由は、Prを主成分として含有すると、粒界相52の融点が比較的低温になるからだと推察される。すなわち、高温の状態で熱間塑性加工を施すことで、結晶粒51が回転しやすくなるというPr独自の配向機構にあるものと考えられる。
つまり、本発明に係る磁気異方性磁石素材は、Pr自体の元素の特性と熱間塑性加工時におけるPr独自の配向機構により、残留磁束密度を低下させることなく、保磁力を向上させることが可能となった。
Since the magnetic anisotropic magnet material according to the present invention is mainly composed of Pr, it has a high magnetic orientation (easy alignment of the easy magnetization axis 53). It is assumed that the reason why the magnetic orientation becomes high is that when Pr is contained as a main component, the melting point of the grain boundary phase 52 becomes relatively low. In other words, it is considered that Pr has a unique orientation mechanism in which the crystal grains 51 are easily rotated by performing hot plastic working at a high temperature.
That is, the magnetic anisotropic magnet material according to the present invention can improve the coercive force without reducing the residual magnetic flux density due to the characteristics of the element of Pr itself and the orientation mechanism unique to Pr during hot plastic working. It has become possible.

また、ホットプレス法を用いて熱間成形を行う場合において、製造条件を最適化すると、保磁力を高く維持したまま、残留磁束密度をさらに向上させることができる。特に、成形体を所定の温度で予備加熱し、次いで所定の温度に加熱された型内で成形体をホットプレスする方法を用いると、熱間塑性加工後の磁石素材は、予備加熱を行わない場合よりも保磁力が向上すると同時に、磁気配向度が0.92以上、さらには、0.95以上である磁石素材が得られる。
これは、
(1)所定の温度で予備加熱することによって、冷間成形体が金型の温度に近い温度まで均一に加熱され、熱間成形中における磁石素材の温度分布が一様になり、熱間成形時間が短縮化される。これにより、均一な微細組織を有する熱間成形体ができるため、及び、
(2)結晶粒が微細化かつ均一化した熱間成形体を熱間塑性加工することによって、結晶粒が微細化したままR2Fe14Bのc軸(磁化容易軸)が加圧方向に配向しやすくなったため、
と考えられる。
Further, when hot forming is performed using a hot press method, if the manufacturing conditions are optimized, the residual magnetic flux density can be further improved while maintaining the coercive force high. In particular, when a method of pre-heating the compact at a predetermined temperature and then hot pressing the compact in a mold heated to a predetermined temperature, the magnet material after hot plastic working is not pre-heated. As a result, the coercive force is improved more than the case, and at the same time, a magnet material having a magnetic orientation degree of 0.92 or more, and further 0.95 or more is obtained.
this is,
(1) By preheating at a predetermined temperature, the cold formed body is uniformly heated to a temperature close to the temperature of the mold, and the temperature distribution of the magnet material during the hot forming becomes uniform, and the hot forming is performed. Time is shortened. As a result, a hot formed body having a uniform microstructure can be obtained, and
(2) By hot plastic forming a hot formed body in which crystal grains are refined and uniformized, the c axis (magnetization easy axis) of R 2 Fe 14 B is in the pressing direction while the crystal grains are refined. Because it became easier to align,
it is conceivable that.

(実施例1.1)
[1. 試料の作製]
所定の組成を有する合金溶湯を急冷した。得られた薄帯を粉砕して合金粉末を得た。合金粉末を冷間成形し、冷間成形体を熱間成形した。さらに、この熱間成形体に対して熱間塑性加工を施し、磁気異方性磁石素材を得た。
合金組成は、PrxFe94.05-x5.5Ga0.45(x=12.0、12.5、13.0、13.5、14.0、14.5、15.0、15.5、16.0。不可避不純物を含む。)とした。
また、予備加熱条件及び熱間成形条件は、
(1)750℃×10minで予備加熱+815℃(金型温度)でホットプレス(予備加熱有り)、又は、
(2)850℃(金型温度)でホットプレス(予備加熱無し)
とした。
Example 1.1
[1. Preparation of sample]
The molten alloy having a predetermined composition was quenched. The obtained ribbon was pulverized to obtain an alloy powder. The alloy powder was cold formed, and the cold formed body was hot formed. Furthermore, hot plastic working was performed on this hot formed body to obtain a magnetic anisotropic magnet material.
The alloy composition is Pr x Fe 94.05-x B 5.5 Ga 0.45 (x = 12.0, 12.5, 13.0, 13.5, 14.0, 14.5, 15.0, 15.5, 16 0.0. Inevitable impurities included).
In addition, preheating conditions and hot forming conditions are:
(1) Preheating at 750 ° C. × 10 min + hot pressing at 815 ° C. (mold temperature) (with preheating), or
(2) Hot press (no preheating) at 850 ° C (mold temperature)
It was.

[2. 試験方法]
[2.1 磁気特性]
磁気異方性磁石素材を着磁し、その磁気特性を直流BHトレーサにより測定した。
[2.2 磁気配向度]
磁気異方性磁石素材を着磁し、その磁気配向度をパルス式高磁界測定器(磁場:3988kA/m)により測定した。
[2. Test method]
[2.1 Magnetic properties]
A magnetic anisotropic magnet material was magnetized, and its magnetic characteristics were measured with a DC BH tracer.
[2.2 Magnetic orientation]
A magnetic anisotropic magnet material was magnetized, and the degree of magnetic orientation was measured with a pulse type high magnetic field measuring device (magnetic field: 3988 kA / m).

[3. 結果]
図1に、Prの含有量と保磁力(iHc)との関係、及びPrの含有量と残留磁束密度(Br)との関係を示す。
図1より、
(1)予備加熱がない場合において、Prの含有量が13原子%未満であるときには、保磁力(iHc)が極端に低下し、塑性加工も困難となる、
(2)予備加熱がない場合において、Prの含有量が15原子%を超えるときには、残留磁束密度(Br)が極端に低下し、金型への焼付きも発生しやすくなる、
(3)予備加熱がある場合において、Prの含有量が12.5原子%以上であるときには、予備加熱なしに比べて保磁力(iHc)が高く、塑性加工も可能となる、
(4)予備加熱を行うと、予備加熱なしに比べて残留磁束密度(Br)が向上する、
ことがわかる。
[3. result]
FIG. 1 shows the relationship between the Pr content and the coercive force (iHc), and the relationship between the Pr content and the residual magnetic flux density (Br).
From FIG.
(1) In the absence of preheating, when the Pr content is less than 13 atomic%, the coercive force (iHc) is extremely reduced, and plastic working becomes difficult.
(2) In the absence of preheating, when the Pr content exceeds 15 atomic%, the residual magnetic flux density (Br) is extremely reduced, and seizure to the mold is likely to occur.
(3) In the case where there is preheating, when the content of Pr is 12.5 atomic% or more, the coercive force (iHc) is higher than that without preheating, and plastic working is also possible.
(4) When preheating is performed, the residual magnetic flux density (Br) is improved as compared to the case without preheating.
I understand that.

図2に、Pr含有量−保磁力(iHc)−残留磁束密度(Br)の関係を示す。図2において、右上に行くほど、磁気特性に優れていることを意味している。
図2より、
(1)予備加熱がない場合において、保磁力と残留磁束密度の両方が共に優れるPr含有量は、13.0〜14.5原子%、さらに好ましくは13.5〜14.0原子%である、
(2)予備加熱を行うと、保磁力と残留磁束密度の両方がともに優れるPr含有量の範囲が12.5〜15.0原子%に拡大する、
ことがわかる。
FIG. 2 shows the relationship of Pr content-coercive force (iHc) -residual magnetic flux density (Br). In FIG. 2, the closer to the upper right, the better the magnetic properties.
From FIG.
(1) When there is no preheating, the Pr content in which both the coercive force and the residual magnetic flux density are excellent is 13.0 to 14.5 atomic%, more preferably 13.5 to 14.0 atomic%. ,
(2) When preheating is performed, the range of Pr content in which both the coercive force and the residual magnetic flux density are excellent is expanded to 12.5 to 15.0 atomic%.
I understand that.

図3に、Prの含有量と磁気配向度Br/Jsとの関係を示す。
図3より、
(1)予備加熱がない場合において、Pr含有量が13原子%未満であるとき、及び15原子%を超えるときのいずれも、磁気配向度が低下する、
(2)予備加熱がある場合において、Pr含有量が12.5〜15原子%の範囲で0.92以上の磁気配向度が得られる、
ことがわかる。
FIG. 3 shows the relationship between the Pr content and the degree of magnetic orientation Br / Js.
From FIG.
(1) When there is no preheating, the degree of magnetic orientation decreases when the Pr content is less than 13 atomic% and when the Pr content exceeds 15 atomic%.
(2) In the case where there is preheating, a magnetic orientation degree of 0.92 or more is obtained when the Pr content is in the range of 12.5 to 15 atomic%.
I understand that.

(実施例1.2)
[1. 試料の作製]
合金組成を、Pr13.09Fe81.51-y5.4Gay(y=0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8。不可避不純物を含む。)とした以外は、実施例1.1と同様にして、磁気異方性磁石素材を作製した。
[2. 試験方法]
磁気異方性磁石素材を着磁し、その磁気特性を直流BHトレーサにより測定した。
(Example 1.2)
[1. Preparation of sample]
The alloy composition is Pr 13.09 Fe 81.51-y B 5.4 Ga y (y = 0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8 A magnetic anisotropic magnet material was produced in the same manner as in Example 1.1 except that inevitable impurities were included.
[2. Test method]
A magnetic anisotropic magnet material was magnetized, and its magnetic characteristics were measured with a DC BH tracer.

[3. 結果]
図4に、Ga含有量と保磁力(iHc)との関係を示す。
図4より、
(1)Ga含有量が0.1原子%未満になると、保磁力(iHc)が極端に低下する、
(2)Ga含有量が0.7原子%を超えると、保磁力(iHc)が低下する、
(3)高い保磁力を得るためには、Ga含有量は、0.2〜0.7原子%が好ましく、0.4〜0.5原子%がさらに好ましい、
(4)予備加熱を行うと、予備加熱を行わない場合に比べて高い保磁力が得られる、
ことがわかる。
[3. result]
FIG. 4 shows the relationship between the Ga content and the coercive force (iHc).
From FIG.
(1) When the Ga content is less than 0.1 atomic%, the coercive force (iHc) is extremely reduced.
(2) When the Ga content exceeds 0.7 atomic%, the coercive force (iHc) decreases.
(3) In order to obtain a high coercive force, the Ga content is preferably 0.2 to 0.7 atomic%, more preferably 0.4 to 0.5 atomic%.
(4) When preheating is performed, a higher coercive force can be obtained than when preheating is not performed.
I understand that.

(実施例2.1〜2.21、比較例2.1〜2.5)
[1. 試料の作製]
表1に示す合金組成(実施例2.1〜2.21、比較例2.1〜2.5)について、以下に示す製造方法で磁気異方性磁石素材を作製した。図5に、磁気異方性磁石素材の製造方法の各工程を示す。
(Examples 2.1 to 2.21, Comparative Examples 2.1 to 2.5)
[1. Preparation of sample]
With respect to the alloy compositions (Examples 2.1 to 2.21, Comparative Examples 2.1 to 2.5) shown in Table 1, magnetic anisotropic magnet materials were produced by the production methods shown below. In FIG. 5, each process of the manufacturing method of a magnetic anisotropic magnet raw material is shown.

[1.1 溶解・急冷・粉砕工程]
合金原料を各種所定量配合し、1000℃以上で溶解した。その溶湯11をオリフィス12から抜熱性の高い回転ロール13に滴下して急冷し、薄帯14を製造した。回転ロール13の周速度は、18〜20m/秒とした。この薄帯14を粉砕し、0.02μm(20nm)の微結晶粒からなるフレーク状の合金粉末10を得た。
[1.2 冷間成形工程]
56gの合金粉末10をコールドプレス機21にセットした。5.1t/cm2(5.0×102MPa)程度の圧力を1秒から5秒間かけて円柱状に成形加工し、冷間成形体20(外径:22.8mm、高さ30mmの円柱状成形体)を得た。
[1.1 Dissolution / Quenching / Crushing Process]
Various predetermined amounts of alloy raw materials were blended and dissolved at 1000 ° C. or higher. The molten metal 11 was dropped from an orifice 12 onto a rotary roll 13 having high heat removal properties and rapidly cooled to produce a ribbon 14. The peripheral speed of the rotary roll 13 was 18 to 20 m / sec. The ribbon 14 was pulverized to obtain a flaky alloy powder 10 composed of fine crystal grains of 0.02 μm (20 nm).
[1.2 Cold forming process]
56 g of alloy powder 10 was set in the cold press machine 21. A pressure of about 5.1 t / cm 2 (5.0 × 10 2 MPa) was molded into a cylindrical shape over a period of 1 to 5 seconds, and the cold-formed body 20 (outer diameter: 22.8 mm, height 30 mm) A cylindrical molded body) was obtained.

[1.3 熱間成形工程]
冷間成形体20を、アルゴン雰囲気中において、750℃×10min予備加熱した。次いで、予備加熱された冷間成形体20をホットプレス機31にセットした。これをアルゴン雰囲気中で815℃(金型温度)の条件下で4t/cm2(3.92MPa)程度の圧力を約20秒間かけて円柱状に成形加工し、熱間成形体30(外径22.8mm、高さ20mmの円柱状成形体)を得た。
[1.4 後方押出し加工]
熱間成形体30を後方押出し装置41にセットし、大気中で860℃(金型温度)の条件下で後方押出しを行い、磁気異方性磁石素材40(外径22.8mm、内径18.8mm、高さ40mmの円筒状成形体)を得た。
熱間成形体30を金型43に挿入し、熱間成形体30よりも径が小さいパンチ42で後方(図5では上方向)に押し出すと、熱間成形体30が、パンチ42と金型43との間の溝に、パンチ42の進行方向と逆方向に押し出される。その結果、有底の円筒状成形体40が得られる。
得られた円筒状成形体40の底部分を切り落とした後、ラジアル方向に着磁してリング状磁石を得た。
[1.3 Hot forming process]
The cold-formed body 20 was preheated at 750 ° C. for 10 minutes in an argon atmosphere. Next, the preheated cold formed body 20 was set in a hot press machine 31. This was molded into a cylindrical shape under a condition of 815 ° C. (mold temperature) in an argon atmosphere at a pressure of about 4 t / cm 2 (3.92 MPa) for about 20 seconds, and the hot molded body 30 (outer diameter) 22.8 mm and a 20 mm-high columnar molded body) were obtained.
[1.4 Backward extrusion]
The hot formed body 30 is set in the backward extrusion device 41, and backward extrusion is performed in the atmosphere under the condition of 860 ° C. (die temperature), and the magnetic anisotropic magnet material 40 (outer diameter 22.8 mm, inner diameter 18. A cylindrical molded body having a height of 8 mm and a height of 40 mm was obtained.
When the hot molded body 30 is inserted into the mold 43 and extruded backward (upward in FIG. 5) with a punch 42 having a smaller diameter than the hot molded body 30, the hot molded body 30 is moved to the punch 42 and the mold. The punch 42 is pushed out in the direction opposite to the traveling direction of the punch 42. As a result, a bottomed cylindrical molded body 40 is obtained.
The bottom portion of the obtained cylindrical molded body 40 was cut off, and then magnetized in the radial direction to obtain a ring magnet.

[2. 試験方法]
[2.1 組成分析]
合金粉末の組成をICP分析により測定した。
[2.2 磁気配向度]
得られたリング状磁石の磁気配向度Br/Jsを、パルス式高磁界測定器(磁場:3988kA/m)を用いて測定した。この測定は、着磁したリング状磁石の側面から切り取った直径約5mmの円盤状の試験片を用いて行った。
[2.3 磁気特性]
得られたリング状磁石の保磁力(iHc)と残留磁束密度(Br)を直流BHトレーサにより測定した。この測定は、磁気配向度の測定と同様に、着磁したリング状磁石の側面から切り取った直径約5mmの円盤状の試験片を用いて行った。
表1に、これらの測定結果を示す。
[2. Test method]
[2.1 Composition analysis]
The composition of the alloy powder was measured by ICP analysis.
[2.2 Magnetic orientation]
The magnetic orientation degree Br / Js of the obtained ring-shaped magnet was measured using a pulse type high magnetic field measuring device (magnetic field: 3988 kA / m). This measurement was performed using a disk-shaped test piece having a diameter of about 5 mm cut from the side surface of the magnetized ring-shaped magnet.
[2.3 Magnetic properties]
The coercive force (iHc) and residual magnetic flux density (Br) of the obtained ring-shaped magnet were measured with a direct current BH tracer. Similar to the measurement of the degree of magnetic orientation, this measurement was performed using a disk-shaped test piece having a diameter of about 5 mm cut from the side surface of the magnetized ring-shaped magnet.
Table 1 shows the measurement results.

Figure 0005532745
Figure 0005532745

[3. 検証]
表1に良く示されるように、実施例2.1〜2.21の磁気配向度Br/Jsは、いずれも0.92以上の高い数値となっているのに対し、比較例2.1〜2.5の磁気配向度Br/Jsは、いずれも0.92を下回っている。また、実施例2.1〜2.21の残留磁束密度(Br)は、比較例2.1〜2.5の残留磁束密度(Br)と比べると、同等若しくはそれ以上の数値となっている。
これは、熱間塑性加工時におけるPr独自の配向機構及び適切な予備加熱により、磁気配向度が向上したためと推定される。
[3. Verification]
As shown well in Table 1, the magnetic orientation degrees Br / Js of Examples 2.1 to 2.21 are all high values of 0.92 or more, whereas Comparative Examples 2.1 to The degree of magnetic orientation Br / Js of 2.5 is less than 0.92. Further, the residual magnetic flux density (Br) of Examples 2.1 to 2.21 is equal to or higher than the residual magnetic flux density (Br) of Comparative Examples 2.1 to 2.5. .
This is presumably because the degree of magnetic orientation was improved by Pr's unique orientation mechanism and appropriate preheating during hot plastic working.

主成分としてPrを含有している実施例2.1〜2.21の保磁力(iHc)は、いずれも1600kA/m以上である。一方、主成分としてNdを含有している比較例2.1〜2.5の保磁力(iHc)は、いずれも1600kA/mを下回っている。これは、Pr2Fe14B型組成物の異方性磁界が、Nd2Fe14B型組成物より大きいためである。 The coercive force (iHc) of Examples 2.1 to 2.21 containing Pr as the main component is 1600 kA / m or more. On the other hand, the coercive force (iHc) of Comparative Examples 2.1 to 2.5 containing Nd as the main component is less than 1600 kA / m. This is because the Pr 2 Fe 14 B type composition has an anisotropic magnetic field larger than that of the Nd 2 Fe 14 B type composition.

また、実施例2.15〜2.19は、Dy又はTbの置換量が1原子%以上であるため、保磁力(iHc)がいずれも2000kA/m以上となっている。この中でも特に実施例2.16は、Cuを添加しているため、保磁力(iHc)が良好な結果となっている。
この結果から、高温環境下で使用される自動車用モータ等、耐熱性の要求が更に高い用途には、Dy又はTbの置換量が1原子%以上のものを用いればよいことがわかる。ただし、必要以上に置換すると、熱間塑性加工時の磁気配向度に悪影響を及ぼすことが考えられる。そのため、置換量は2.0原子%以下とする方が良い。
よって、保磁力が使用上、特に要求される場合には、Dy又はTbの置換量は、1.0〜2.0原子%とすることが望ましい。
In Examples 2.15 to 2.19, since the substitution amount of Dy or Tb is 1 atomic% or more, the coercive force (iHc) is 2000 kA / m or more. Among these, especially in Example 2.16, since Cu was added, the coercive force (iHc) was satisfactory.
From this result, it can be seen that for applications with higher heat resistance requirements such as automobile motors used in high temperature environments, it is sufficient to use a Dy or Tb substitution amount of 1 atomic% or more. However, if it is replaced more than necessary, it can be considered that the degree of magnetic orientation during hot plastic working is adversely affected. Therefore, the substitution amount is preferably set to 2.0 atomic% or less.
Therefore, when the coercive force is particularly required in use, the substitution amount of Dy or Tb is preferably 1.0 to 2.0 atomic%.

また、CuとAlの組成以外はほぼ同様である実施例2.2〜2.4間を比較すると、CuとAlを添加した実施例2.3、2.4は、保磁力(iHc)が良好な結果となっている。同じく、CuとAlの組成以外はほぼ同様である実施例2.10〜2.13間を比較すると、CuとAlを添加した実施例2.10、2.11、2.13は保磁力(iHc)が良好な結果となっている。
この結果から、CuとAlの添加による高保磁力化が確認できた。
Further, when Examples 2.2 to 2.4, which are substantially the same except for the composition of Cu and Al, are compared, Examples 2.3 and 2.4 to which Cu and Al are added have a coercive force (iHc). Good results. Similarly, when Examples 2.10 to 2.13, which are substantially the same except for the composition of Cu and Al, are compared, Examples 2.10, 2.11, and 2.13 to which Cu and Al are added have a coercive force ( iHc) is a good result.
From this result, it was confirmed that the coercive force was increased by adding Cu and Al.

さらに、Prの一部をNdで置換した実施例2.20、2.21は、希土類元素の総量がこれらとほぼ同等である実施例2.18と同等以上の磁気特性を有していた。
以上の結果から、実施例2.1〜2.21に係る磁気異方性磁石素材により、残留磁束密度を低下させることなく、保磁力の向上を図ることが確認できた。また、本発明に係る磁気異方性磁石素材は、特に、高い磁力と耐熱性が要求されるモータ用途として期待できる点が確認できた。
Further, Examples 2.20 and 2.21 in which a part of Pr was substituted with Nd had magnetic characteristics equivalent to or higher than those of Example 2.18, in which the total amount of rare earth elements was almost the same as these.
From the above results, it was confirmed that the magnetic anisotropy magnet material according to Examples 2.1 to 2.21 can improve the coercive force without reducing the residual magnetic flux density. In addition, it was confirmed that the magnetic anisotropic magnet material according to the present invention can be expected particularly as a motor application requiring high magnetic force and heat resistance.

(実施例3.1〜3.9、比較例3.1〜3.15)
[1. 試料の作製]
急冷凝固・粉砕法により、Pr系(実施例3.1〜3.9、比較例3.10〜3.15)及びNd系(比較例3.1〜3.9)の合金粉末を作製した。Pr系合金粉末の組成は、12.85Pr−5.36B−0.42Ga−bal.Fe(原子%)とした。また、Nd系合金粉末の組成は、12.87Nd−5.38B−0.44Ga−bal.Fe(原子%)とした。
この合金粉末を用いて冷間成形、熱間成形、及び熱間塑性加工を行い、円筒状成形体を得た。熱間成形は、冷間成形体をAr雰囲気中において500〜820℃で予備加熱し、予備加熱された成形体を815〜850℃に加熱された型内で加圧することにより行った。但し、比較例3.10〜3.15については、予備加熱を行わなかった。冷間成形及び熱間塑性加工の条件は、実施例2.1〜2.21と同様とした。
得られた円筒状成形体の底部分を切り落とした後、ラジアル方向に着磁してリング状磁石を得た。
(Examples 3.1 to 3.9, Comparative examples 3.1 to 3.15)
[1. Preparation of sample]
Pr-based (Examples 3.1 to 3.9, Comparative Examples 3.10 to 3.15) and Nd-based (Comparative Examples 3.1 to 3.9) alloy powders were prepared by a rapid solidification / pulverization method. . The composition of the Pr-based alloy powder was 12.85Pr-5.36B-0.42Ga-bal. Fe (atomic%) was used. The composition of the Nd-based alloy powder was 12.87Nd-5.38B-0.44Ga-bal. Fe (atomic%) was used.
Using this alloy powder, cold forming, hot forming, and hot plastic working were performed to obtain a cylindrical formed body. The hot forming was performed by preheating the cold formed body at 500 to 820 ° C. in an Ar atmosphere, and pressurizing the preheated formed body in a mold heated to 815 to 850 ° C. However, no preheating was performed for Comparative Examples 3.10 to 3.15. The conditions for cold forming and hot plastic working were the same as in Examples 2.1 to 2.21.
The bottom portion of the obtained cylindrical molded body was cut off, and then magnetized in the radial direction to obtain a ring magnet.

[2. 試験方法]
実施例2.1〜2.21と同様の手順に従い、磁気特性及び磁気配向度を測定した。
表2に、その結果を示す。なお、表2には、予備加熱条件及び熱間成形条件も併せて示した。
なお、表2における成形体の特性評価は、下記基準にて行った。
◎=押出加工時間が15秒以下
○=押出加工時間が16〜20秒
△=押出加工時間が21秒以上
[2. Test method]
The magnetic properties and the degree of magnetic orientation were measured according to the same procedure as in Examples 2.1 to 2.21.
Table 2 shows the results. Table 2 also shows preheating conditions and hot forming conditions.
In addition, the characteristic evaluation of the molded object in Table 2 was performed on the following reference | standard.
◎ = Extrusion time 15 seconds or less ○ = Extrusion time 16 to 20 seconds △ = Extrusion time 21 seconds or more

Figure 0005532745
Figure 0005532745

[3. 結果]
表2より、以下のことがわかる。
(1)Pr系磁石では、予備加熱温度750℃、金型温度815℃の時に最大エネルギー積(BH)maxが最大となり、磁気配向度が0.95を超える。また、極めて良好な成形性が得られる。
(2)Nd系磁石の磁気配向度は0.90未満である。成形性は、比較的良好であるが、予備加熱有りのPr系磁石には及ばない。
(3)Pr系磁石であっても、予備加熱を行わないと、熱間成形の成形性が低下して均一な微細組織を有する成形体が得られないため、熱間塑性加工時の押出に時間がかかる。この結果、結晶粒の粗大化により保磁力が低下すると共に配向しにくくなるため残留磁束密度も低下する。言い換えれば、予備加熱を行った場合には、熱間加工及び熱間塑性加工をスムーズに行うことができ、良好な磁気特性を持つ磁石素材を得ることができる。また、Pr系磁石において、予備加熱温度が高すぎると最大エネルギー積が低下するのは、結晶粒の粗大化による保磁力の低下と結晶が配向しにくくなることによる残留磁束密度の低下が原因だと考えられる。
[3. result]
Table 2 shows the following.
(1) In the Pr-based magnet, the maximum energy product (BH) max becomes maximum when the preheating temperature is 750 ° C. and the mold temperature is 815 ° C., and the degree of magnetic orientation exceeds 0.95. Also, very good moldability can be obtained.
(2) The degree of magnetic orientation of the Nd-based magnet is less than 0.90. Formability is relatively good, but not as good as Pr-based magnets with preheating.
(3) Even if it is a Pr-based magnet, if preheating is not performed, the formability of hot forming is reduced and a compact having a uniform microstructure cannot be obtained. take time. As a result, the coercive force is reduced due to the coarsening of the crystal grains, and the residual magnetic flux density is also reduced because it is difficult to orient. In other words, when preheating is performed, hot working and hot plastic working can be performed smoothly, and a magnet material having good magnetic properties can be obtained. In addition, in the Pr magnet, when the preheating temperature is too high, the maximum energy product decreases because of a decrease in coercive force due to coarsening of crystal grains and a decrease in residual magnetic flux density due to difficulty in crystal orientation. it is conceivable that.

(4)一方、Nd系磁石は、Pr系磁石よりも粒界相の融点が高いため、熱間成形体を緻密化かつ均一な組織とするためには、Pr系磁石より高い温度で予備加熱する必要がある。つまり、Nd系磁石の場合、緻密化かつ均一な組織を有する熱間成形体を作製するための適切な予備加熱温度は、Pr系磁石より高い温度帯にシフトする。このため、Nd系磁石の最大エネルギー積(BH)maxは、予備加熱温度による影響をあまり受けない。
(5)Pd系磁石及びNd系磁石ともに、予備加熱温度が500℃未満である場合、粒界相が液状化しないために熱間成形後のワークに割れが生じ、磁石成形が困難となる場合が多かった。
(4) On the other hand, Nd-based magnets have a higher melting point of grain boundary phase than Pr-based magnets, so in order to make a hot compact compact and uniform structure, preheating at a higher temperature than Pr-based magnets. There is a need to. That is, in the case of an Nd-based magnet, an appropriate preheating temperature for producing a hot-formed body having a dense and uniform structure is shifted to a higher temperature range than that of a Pr-based magnet. For this reason, the maximum energy product (BH) max of the Nd-based magnet is not significantly affected by the preheating temperature.
(5) When the preheating temperature is less than 500 ° C. for both Pd magnets and Nd magnets, the grain boundary phase does not liquefy and cracks occur in the work after hot forming, making magnet forming difficult. There were many.

図8及び図9に、それぞれ、750℃及び820℃で予備加熱したPr系磁石のSEM写真を示す。予備加熱温度820℃の場合、粗大な粒子が含まれており、結晶粒径は700nm以上であった。これに対し、予備加熱温度750℃の場合、粗大な粒子を含まず、結晶粒径は200nm程度であった。予備加熱温度を750℃にすることによって高い磁気特性が得られるのは、結晶粒が均一、かつ微細化するためと考えられる。
以上の結果から、Nd系磁石に比べて粒界相融点の低いPr系磁石では、磁石成形が可能であり、かつ磁気特性の低下が小さい適切な予備加熱温度を持つことがわかった。
8 and 9 show SEM photographs of Pr-based magnets preheated at 750 ° C. and 820 ° C., respectively. When the preheating temperature was 820 ° C., coarse particles were included, and the crystal grain size was 700 nm or more. On the other hand, when the preheating temperature was 750 ° C., coarse particles were not included and the crystal grain size was about 200 nm. The reason why high magnetic characteristics can be obtained by setting the preheating temperature to 750 ° C. is considered to be because the crystal grains are uniform and refined.
From the above results, it was found that a Pr-based magnet having a grain boundary phase melting point lower than that of an Nd-based magnet can be magnet-molded and has an appropriate preheating temperature with a small decrease in magnetic properties.

本発明に係る磁気異方性磁石素材は、残留磁束密度を低下させずに、保磁力の向上を図るものである。このため、特に高い保磁力と残留磁束密度が要求される自動車搭載モータ用として好適に使用される。このようなモータは、高熱環境下で使用されるため、磁気異方性磁石素材には耐熱性が求められるからである。さらには、自動車部品の小型化のため、高い回転力(磁力)が求められるからである。   The magnetic anisotropic magnet material according to the present invention is intended to improve the coercive force without reducing the residual magnetic flux density. For this reason, it is suitably used for an automobile-mounted motor that requires a particularly high coercive force and residual magnetic flux density. This is because such a motor is used in a high heat environment, and thus the magnetic anisotropic magnet material is required to have heat resistance. Furthermore, high rotational force (magnetic force) is required for miniaturization of automobile parts.

10 合金粉末
20 冷間成形体
30 熱間成形体
40 円筒成形体(磁気異方性磁石素材)
51 結晶粒
52 粒界相
53 磁化容易軸
10 Alloy powder 20 Cold formed body 30 Hot formed body 40 Cylindrical formed body (magnetic anisotropic magnet material)
51 crystal grain 52 grain boundary phase 53 easy axis of magnetization

Claims (7)

以下の構成を備えた磁気異方性磁石。
(1)前記磁気異方性磁石は、Pr:12.5〜15.0原子%、B:4.5〜6.5原子%、及びGa:0.1〜0.7原子%を含み、残部がT及び不可避的不純物からなるPr−T−B−Ga系の成分組成を有する。
但し、Tは、Fe又はFeの一部をCoで置換したものである。
(2)前記磁気異方性磁石は、残留磁束密度(Br)/飽和磁束密度(Js)で規定される磁気配向度が0.92以上である。
(3)前記磁気異方性磁石は、結晶粒径が1μm以下である。
(4)前記磁気異方性磁石は、保磁力が1600kA/m以上、かつ、残留磁束密度が1.20T以上であり、熱間塑性加工が施されている。
A magnetic anisotropic magnet having the following configuration .
(1) The magnetic anisotropic magnet includes Pr: 12.5 to 15.0 atomic%, B: 4.5 to 6.5 atomic%, and Ga: 0.1 to 0.7 atomic%. The remainder has a Pr—T—B—Ga-based component composition consisting of T and inevitable impurities.
However, T is obtained by replacing Fe or a part of Fe with Co.
(2) The magnetic anisotropic magnet has a degree of magnetic orientation defined by residual magnetic flux density (Br) / saturated magnetic flux density (Js) of 0.92 or more.
(3) The magnetic anisotropic magnet has a crystal grain size of 1 μm or less.
(4) The magnetic anisotropic magnet has a coercive force of 1600 kA / m or more and a residual magnetic flux density of 1.20 T or more, and is subjected to hot plastic working.
前記Prの一部が、Ndで置換されている請求項1に記載の磁気異方性磁石
但し、前記Prは、全希土類元素の50原子%以上である。
The magnetic anisotropic magnet according to claim 1, wherein a part of the Pr is substituted with Nd.
However, the Pr is 50 atomic% or more of the total rare earth elements.
前記Pr及び/又は前記Ndの一部が、Dy及びTbからなる群から選ばれる少なくとも1種で置換され、
Dy及びTbの含有量は、それぞれ、2.0原子%以下である請求項1又は2に記載の磁気異方性磁石
A part of the Pr and / or the Nd is substituted with at least one selected from the group consisting of Dy and Tb ;
The magnetic anisotropic magnet according to claim 1 or 2, wherein the contents of Dy and Tb are each 2.0 atom% or less .
Cu及びAlからなる群から選ばれる少なくとも1種をさらに含み、
Cu及びAlの含有量は、それぞれ、1.0原子%以下である請求項1から3までのいずれかに記載の磁気異方性磁石
Further seen contains at least one selected from the group consisting of Cu and Al,
The content of Cu and Al, respectively, anisotropic magnet according to any one of Motomeko 1 is 1.0 at% to 3.
請求項1から4までのいずれかに記載の磁気異方性磁石となるように配合された成分組成の合金溶湯を急冷し、急冷により得られた薄帯を粉砕する溶解・急冷・粉砕工程と、
粉砕により得られた合金粉末を冷間成形する冷間成形工程と、
前記冷間成形工程で得られた冷間成形体を500℃以上850℃以下の温度で予備加熱する予備加熱工程と、
前記予備加熱された冷間成形体を熱間成形する熱間成形工程と、
前記熱間成形工程で得られた熱間成形体に対して熱間塑性加工を施す熱間塑性加工工程と
を備
前記磁気異方性磁石は、磁気配向度が0.92以上、かつ、結晶粒径が1μm以下であり、保磁力が1600kA/m以上、かつ、残留磁束密度が1.2T以上である
磁気異方性磁石の製造方法。
A melting, quenching, and pulverizing step of rapidly cooling a molten alloy having a component composition blended so as to be a magnetic anisotropic magnet according to any one of claims 1 to 4, and pulverizing a ribbon obtained by the rapid cooling ,
A cold forming step of cold forming the alloy powder obtained by grinding,
A preheating step of preheating the cold formed body obtained in the cold forming step at a temperature of 500 ° C. or higher and 850 ° C. or lower;
A hot forming step of hot forming the preheated cold formed body;
E Bei the hot plastic working step of performing hot plastic working to the obtained hot compact in the hot forming process
The magnetic anisotropic magnet has a magnetic orientation degree of 0.92 or more, a crystal grain size of 1 μm or less, a coercive force of 1600 kA / m or more, and a residual magnetic flux density of 1.2 T or more.
Manufacturing method of magnetic anisotropic magnet .
前記熱間成形工程は、前記冷間成形体を所定の温度に加熱された型に挿入し、所定の圧力をかけるものである請求項5に記載の磁気異方性磁石の製造方法。  6. The method for producing a magnetic anisotropic magnet according to claim 5, wherein the hot forming step inserts the cold formed body into a mold heated to a predetermined temperature and applies a predetermined pressure. 前記予備加熱工程において、前記冷間成形体を500℃以上750℃以下の温度で予備加熱するものである請求項5又は6に記載の磁気異方性磁石の製造方法。  The method for producing a magnetic anisotropic magnet according to claim 5 or 6, wherein in the preheating step, the cold formed body is preheated at a temperature of 500 ° C or higher and 750 ° C or lower.
JP2009192178A 2008-02-29 2009-08-21 Magnetic anisotropic magnet and manufacturing method thereof Active JP5532745B2 (en)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009192178A JP5532745B2 (en) 2009-08-21 2009-08-21 Magnetic anisotropic magnet and manufacturing method thereof
CN201410341682.2A CN104143402B (en) 2009-01-07 2009-12-23 material for magnetic anisotropic magnet
CN200910252534.2A CN101770843B (en) 2009-01-07 2009-12-23 Material for anisotropic magnet and method of manufacturing the same
EP10150072A EP2207186A1 (en) 2009-01-07 2010-01-05 Material for anisotropic magnet and method of manufacturing the same
US12/683,125 US9324485B2 (en) 2008-02-29 2010-01-06 Material for anisotropic magnet and method of manufacturing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009192178A JP5532745B2 (en) 2009-08-21 2009-08-21 Magnetic anisotropic magnet and manufacturing method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2011042837A JP2011042837A (en) 2011-03-03
JP5532745B2 true JP5532745B2 (en) 2014-06-25

Family

ID=43830463

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009192178A Active JP5532745B2 (en) 2008-02-29 2009-08-21 Magnetic anisotropic magnet and manufacturing method thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5532745B2 (en)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012008623A1 (en) * 2010-07-16 2012-01-19 トヨタ自動車株式会社 Process for producing rare-earth magnet, and rare-earth magnet
EP2444985B1 (en) * 2010-10-25 2018-07-11 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Production method of rare earth magnet
JP5742733B2 (en) * 2012-01-16 2015-07-01 トヨタ自動車株式会社 Rare earth magnet manufacturing method
JP6213402B2 (en) * 2014-07-08 2017-10-18 トヨタ自動車株式会社 Method for manufacturing sintered body
JP6421551B2 (en) * 2014-11-12 2018-11-14 Tdk株式会社 R-T-B sintered magnet
CN105839006B (en) * 2015-01-29 2020-08-11 户田工业株式会社 Method for producing R-T-B-based rare earth magnet powder, and bonded magnet
JP6613730B2 (en) * 2015-09-01 2019-12-04 大同特殊鋼株式会社 Rare earth magnet manufacturing method
JP6569408B2 (en) * 2015-09-10 2019-09-04 Tdk株式会社 Rare earth permanent magnet
JP2018059197A (en) * 2016-09-30 2018-04-12 日立金属株式会社 R-tm-b-based sintered magnet
JP6668289B2 (en) * 2017-05-12 2020-03-18 ミネベアミツミ株式会社 Method of manufacturing RTB-based permanent magnet and RTB-based permanent magnet
JP6773150B2 (en) * 2019-02-15 2020-10-21 Tdk株式会社 RTB-based rare earth sintered magnet alloy, RTB-based rare earth sintered magnet
JP2022098987A (en) 2020-12-22 2022-07-04 Tdk株式会社 R-t-b-based permanent magnet

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH023210A (en) * 1988-06-20 1990-01-08 Seiko Epson Corp Permanent magnet
JPH08273914A (en) * 1995-03-31 1996-10-18 Seiko Epson Corp Rare-earth magnet and its manufacture

Also Published As

Publication number Publication date
JP2011042837A (en) 2011-03-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5532745B2 (en) Magnetic anisotropic magnet and manufacturing method thereof
CN107871582B (en) R-Fe-B sintered magnet
JP4873008B2 (en) R-Fe-B porous magnet and method for producing the same
JP5120710B2 (en) RL-RH-T-Mn-B sintered magnet
JP2010114200A (en) Method of manufacturing rare-earth magnet
JP2007266038A (en) Manufacturing method of rare-earth permanent magnet
JP6451900B2 (en) R-Fe-B sintered magnet and method for producing the same
JP6471669B2 (en) Manufacturing method of RTB-based magnet
CN112136192A (en) Method for producing rare earth sintered permanent magnet
JP2013149862A (en) Method of manufacturing rare earth magnet
KR101966785B1 (en) A Fabricating method of magnet of Nd-Fe-B system
JP6613730B2 (en) Rare earth magnet manufacturing method
EP2207186A1 (en) Material for anisotropic magnet and method of manufacturing the same
JP5288276B2 (en) Manufacturing method of RTB-based permanent magnet
JP2014160760A (en) Method for manufacturing r-t-b-based sintered magnet
US9324485B2 (en) Material for anisotropic magnet and method of manufacturing the same
JP6691666B2 (en) Method for manufacturing RTB magnet
JP2013115156A (en) Method of manufacturing r-t-b-based permanent magnet
JP6198103B2 (en) Manufacturing method of RTB-based permanent magnet
JP2012195392A (en) Method of manufacturing r-t-b permanent magnet
WO2012029527A1 (en) Alloy material for r-t-b-based rare earth permanent magnet, production method for r-t-b-based rare earth permanent magnet, and motor
JP6691667B2 (en) Method for manufacturing RTB magnet
EP2099039A1 (en) Material for magnetic anisotropic magnet
US20190311851A1 (en) Method of producing nd-fe-b magnet
JP2005171264A (en) Method of manufacturing isotropic magnet and the magnet

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20120625

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20131115

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20131126

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140115

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20140401

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5532745

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20140414