JP5705141B2 - 希土類系合金片の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金溶湯を急冷ロールに供給して凝固させてインゴットを鋳造する希土類系合金片の製造方法に関する。さらに詳しくは、急冷ロールの表面性状が消耗して変化することにより、得られる合金片に発生する結晶組織のばらつきを抑制できる希土類系合金片の製造方法に関する。
近年、希土類磁石用合金として、磁石特性に優れるＲ−Ｔ−Ｂ系合金がある。ここで、「Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金」における「Ｒ」は希土類元素、「Ｔ」はＦｅを必須とする遷移金属、「Ｂ」はホウ素を意味する。このＲ−Ｔ−Ｂ系合金からなる合金片は、原料を加熱してＲ−Ｔ−Ｂ系合金溶湯とし、この溶湯を急冷ロールに供給して凝固させて薄帯状のインゴットを鋳造する急冷凝固法を用いて製造できる。急冷凝固法としては、ストリップキャスト法が多用される。
急冷凝固法としてストリップキャスト法を採用する場合、例えば以下の手順により、希土類系合金片は製造できる。
（ａ）ルツボに原料を装入して加熱することにより融解してＲ−Ｔ−Ｂ系合金溶湯とする。
（ｂ）この溶湯を、タンディッシュを介して内部に冷媒が流通する構造を有する急冷ロールの外周面上に供給し、急冷することにより凝固させて厚さ０．１〜１．０ｍｍである薄帯状のインゴットを鋳造する。
（ｃ）鋳造された薄帯状のインゴットを破砕して合金片とし、冷却する。
ここで、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金の酸化を防止するため、上記（ａ）〜（ｃ）の手順は、通常、減圧下または不活性ガス雰囲気下で行われる。
（ａ）ルツボに原料を装入して加熱することにより融解してＲ−Ｔ−Ｂ系合金溶湯とする。
（ｂ）この溶湯を、タンディッシュを介して内部に冷媒が流通する構造を有する急冷ロールの外周面上に供給し、急冷することにより凝固させて厚さ０．１〜１．０ｍｍである薄帯状のインゴットを鋳造する。
（ｃ）鋳造された薄帯状のインゴットを破砕して合金片とし、冷却する。
ここで、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金の酸化を防止するため、上記（ａ）〜（ｃ）の手順は、通常、減圧下または不活性ガス雰囲気下で行われる。
このような急冷ロールを用いた急冷凝固法による薄帯状のインゴットの鋳造では、通常、装入された原料を融解して溶湯とするルツボの容量に制限があることから、バッチ式により行われる。また、急冷ロールは、複数回の鋳造にわたって用いられる。
このような急冷凝固法により製造された希土類系合金片は、Ｒ2Ｔ14Ｂ相からなる結晶相と、希土類元素が濃縮したＲ−リッチ相とが共存する合金結晶組織を有する。主相は磁化作用に寄与する強磁性相であり、Ｒ−リッチ相は磁化作用に寄与しない非磁性相である。主相とＲ−リッチ相とからなる合金結晶組織は、得られた合金片を厚さ方向に切断した断面（厚さ方向の断面）を観察し、一つのＲ−リッチ相から隣に位置するＲ−リッチ相までの間隔であるＲ−リッチ相間隔を測定することにより評価できる。以下では、Ｒ−リッチ相のうちで濃縮した希土類元素がＮｄであるＲ−リッチ相を特に「Ｎｄ−リッチ相」ともいう。
また、急冷凝固法により製造された希土類系合金片は、希土類系の焼結磁石やボンド磁石の原料として用いることができる。原料となる希土類系合金片で結晶組織がばらつき、強磁性相である主相と非磁性相であるＲ−リッチ相の分布が不均一であると、得られる希土類系磁石の特性が低下したり、品質がばらついたりする。このため、希土類系合金片の製造では、得られる合金片で結晶組織のばらつきを抑えることが要求される。
しかし、薄帯状のインゴットを鋳造する際に用いられる急冷ロールは、複数回の鋳造で繰り返して用いられることにより消耗して表面性状が変化する。急冷ロールの表面性状が変化すると、得られる合金片でＲ−リッチ相間隔が変動するので、同じ鋳造条件で製造された合金片であっても、鋳造ごとに合金片の結晶組織にばらつきが生じて問題となる。
急冷ロールを用いた急冷凝固法によるインゴットの鋳造に関し、例えば特許文献１〜４に示されるように従来から種々の提案がなされている。特許文献１に記載される急冷ロールは、耐摩耗金属層からなるロール外周面において、ロール幅方向における中央付近部の表面粗さＲａ２を０．１〜１０μｍ、かつ、両側付近部の表面粗さＲａ１を２〜２０μｍとし、さらにＲａ１＞Ｒａ２とする。これにより、特許文献１では、急冷ロールの中央付近部で凝固した合金の結晶組織と、両側付近部で凝固した合金の結晶組織とのばらつきを抑えることができ、結晶組織が微細かつ均一な合金片を製造できるとしている。
また、特許文献２に記載される急冷ロールでは、ロール外周面における凹凸の平均間隔Ｓｍ（ｍｍ）および算術平均粗さＲａ（μｍ）により規定されるＳｍ／Ｒａの値を０．０３〜０．１２（ｍｍ／μｍ）とし、かつ、凹凸の平均間隔Ｓｍを０．１〜０．６ｍｍとする。これにより、特許文献２では、得られる希土類系合金の結晶組織を均一化できるとしている。
特許文献３は、複数回の鋳造で用いられて消耗した急冷ロールを再生する方法に関する。特許文献３に記載の急冷ロールの再生方法は、外周部に熱伝導層を形成した本体と、該熱伝導層の外周部に形成した金属層とを有する急冷ロールを以下の手順により再生する。
（１）急冷ロールの外周面を所定量除去する。
（２）所定量除去した後の急冷ロールの外周面を、中心線平均粗さを１〜５０μｍとする。
（３）形成する金属層の熱伝導率、除去した外周面の金属層の熱伝導率および除去した外周面の中心線平均粗さに基づいて規定される厚さの金属層を形成する。
（１）急冷ロールの外周面を所定量除去する。
（２）所定量除去した後の急冷ロールの外周面を、中心線平均粗さを１〜５０μｍとする。
（３）形成する金属層の熱伝導率、除去した外周面の金属層の熱伝導率および除去した外周面の中心線平均粗さに基づいて規定される厚さの金属層を形成する。
特許文献３では、上記（１）〜（３）の手順により急冷ロールを再生することにより、新しく製造された急冷ロールと略同等の冷却性能を有する急冷ロールに再生でき、得られる合金片の品質を長時間にわたって安定して維持することができるとしている。
特許文献４では、外周面の表面粗さを十点平均粗さ（Ｒｚ）で５〜１００μｍとする急冷ロールが記載されている。特許文献４では、外周面に凹凸が形成された急冷ロールを用いることにより、急冷ロールと接触するインゴット表面が過度に急冷されるのを防ぎ、急冷ロールと接触するインゴット表面の付近で微細なＲ−リッチ相の生成が抑制できるとしている。これにより、インゴット表面のうちで急冷ロールと接触する表面付近とその反対側の表面付近とで、Ｒ−リッチ相の分散状態が均質となるとしている。
前述の通り、希土類系合金片の製造では、合金片を原料とした希土類系磁石の特性や品質を安定して確保するため、得られる合金片に発生する結晶組織のばらつきを抑えることが要求される。しかし、急冷ロールが複数回の鋳造にわたって用いられることにより消耗することから、同じ鋳造条件で製造された合金片であっても、鋳造ごとに得られる合金片の結晶組織にばらつきが生じる。
一方、急冷ロールを用いた急冷凝固法によるインゴットの鋳造に関し、前述の特許文献１〜４がある。これらの特許文献１〜４は、急冷ロールの表面性状を規定することにより、鋳造される薄帯状のインゴットでロール幅方向や厚さ方向で生じる結晶組織のばらつきの抑制等を目的としている。
このため、特許文献１〜４のいずれでも、急冷ロールが消耗して表面性状が変化することによって鋳造ごとに得られる合金片の結晶組織にばらつきが生じる問題について検討されていない。その結果、特許文献１〜４のいずれに記載される急冷ロールを用いた場合でも、複数回の鋳造に用いると急冷ロールの表面性状が変化し、鋳造ごとに合金片の結晶組織にばらつきが生じる。
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、消耗した急冷ロールを用いた場合でも得られる合金片のＲ−リッチ相間隔を目標値に制御でき、鋳造ごとに生じる合金片の結晶組織のばらつきを抑制できる希土類系合金片の製造方法を提供することを目的とする。
本発明者は、上記問題を解決するため、種々の試験を行い、鋭意検討を重ねた結果、供給されるＲ−Ｔ−Ｂ系合金溶湯を急冷ロール上で凝固させてインゴットを鋳造するにあたり、溶湯の温度を急冷ロールの表面における算術平均粗さＲａ（ＪＩＳ Ｂ ０６０１）および／または凹凸の平均間隔Ｓｍ（ＪＩＳ Ｂ ０６０１）に応じて調整することにより、消耗した急冷ロールを用いた場合でも得られる合金片のＲ−リッチ相間隔を目標値に制御でき、鋳造ごとに生じる合金片の結晶組織のばらつきを抑制できることを知見した。
さらに、本発明者は、Ｒ−リッチ相間隔が目標値となる溶湯の温度と急冷ロールの表面における算術平均粗さＲａおよび凹凸の平均間隔Ｓｍとの関係を調査したところ、Ｒ−リッチ相間隔が目標値となる溶湯の温度を調整する量Δｔ（℃）と、急冷ロール表面で算術平均粗さＲａが変化した量ΔＲａ（μｍ）および急冷ロール表面で凹凸の平均間隔Ｓｍが変化した量ΔＳｍ（μｍ）とに、相関があることを見出した。
本発明は、上記の知見に基づいて完成したものであり、下記（１）〜（３）の希土類系合金片の製造方法を要旨としている。
（１）原料を加熱してＲ−Ｔ−Ｂ系合金溶湯とし、この溶湯を急冷ロールに供給して凝固させることによりインゴットを鋳造するにあたり、前記急冷ロールの表面における算術平均粗さＲａ（ＪＩＳ Ｂ ０６０１）および／または凹凸の平均間隔Ｓｍ（ＪＩＳ Ｂ ０６０１）に応じて前記溶湯の温度を調整し、得られる合金片の結晶組織におけるＲ−リッチ相間隔を目標値に制御することを特徴とする希土類系合金片の製造方法。
（２）前記急冷ロールの表面における算術平均粗さＲａ（ＪＩＳ Ｂ ０６０１）および／または凹凸の平均間隔Ｓｍ（ＪＩＳ Ｂ ０６０１）に応じて前記溶湯の温度を調整する際に、下記（１）式により前記溶湯の温度を調整することを特徴とする上記（１）に記載の希土類系合金片の製造方法。
Δｔ＝−７×（｜ΔＲａ｜×｜ΔＳｍ｜）0.5／α ・・・（１）
Δｔ：溶湯温度を調整する量（℃）、
ΔＲａ：急冷ロール表面の算術平均粗さＲａ（ＪＩＳ Ｂ ０６０１）の変化した量（μｍ）、
ΔＳｍ：急冷ロール表面の凹凸の平均間隔Ｓｍ（ＪＩＳ Ｂ ０６０１）の変化した量（μｍ）、
α：相関係数（ここで、α＞０）
Δｔ＝−７×（｜ΔＲａ｜×｜ΔＳｍ｜）0.5／α ・・・（１）
Δｔ：溶湯温度を調整する量（℃）、
ΔＲａ：急冷ロール表面の算術平均粗さＲａ（ＪＩＳ Ｂ ０６０１）の変化した量（μｍ）、
ΔＳｍ：急冷ロール表面の凹凸の平均間隔Ｓｍ（ＪＩＳ Ｂ ０６０１）の変化した量（μｍ）、
α：相関係数（ここで、α＞０）
（３）前記急冷ロールとして、その表面における算術平均粗さＲａ（ＪＩＳ Ｂ ０６０１）が２〜２０μｍであり、かつ、凹凸の平均間隔Ｓｍ（ＪＩＳ Ｂ ０６０１）が１００〜１０００μｍである急冷ロールを用いることを特徴とする上記（１）または（２）に記載の希土類系合金片の製造方法。
本発明の希土類系合金片の製造方法は、溶湯の温度を急冷ロールの表面における算術平均粗さＲａおよび／または凹凸の平均間隔Ｓｍに応じて調整することにより、消耗した急冷ロールを用いた場合でも得られる合金片のＲ−リッチ相間隔を目標値に制御でき、鋳造ごとに生じる合金片の結晶組織のばらつきを抑制できる。
本発明の希土類系合金片の製造方法は、原料を加熱してＲ−Ｔ−Ｂ系合金溶湯とし、この溶湯を急冷ロールに供給して凝固させることによりインゴットを鋳造するにあたり、急冷ロールの表面における算術平均粗さＲａおよび／または凹凸の平均間隔Ｓｍに応じて溶湯の温度を調整し、得られる合金片の結晶組織におけるＲ−リッチ相間隔を目標値に制御することを特徴とする。
所定の表面性状に仕上げられた急冷ロールに溶湯を供給して１回目の鋳造を行うと、急冷ロールの表面に形成された微少な凹部には溶湯が入り込み難いことから、急冷ロールの表面の一部が溶湯と接触しない。この急冷ロールを複数回の鋳造に用いると、消耗により微少な凹部は幅が大きくなるとともに深くなり、その結果、算術平均粗さＲａが粗くなるとともに凹凸の平均間隔Ｓｍが広くなる。
このように算術平均粗さＲａが粗くなるとともに凹凸の平均間隔Ｓｍが広くなった急冷ロールに溶湯を供給すると、幅が大きくなるとともに深くなった微少な凹部に溶湯が入り込み易いことから、溶湯と急冷ロールとが接触する面積が増して急冷ロールによる溶湯の冷却速度が増加する。その結果、算術平均粗さＲａが粗くなるとともに凹凸の平均間隔Ｓｍが広くなった急冷ロールを用いた場合は、得られる合金片の結晶組織でＲ−リッチ相間隔が狭くなり、急冷ロールの表面性状の変化により鋳造ごとに得られる合金片の結晶組織のばらつきが生じる。
一方、本発明の希土類系合金片の製造方法は、急冷ロールの表面における算術平均粗さＲａおよび／または凹凸の平均間隔Ｓｍに応じて溶湯の温度を調整する。これにより、急冷ロールに供給される溶湯の粘性を変化させ、溶湯と急冷ロールとが接触する面積が変動するのを防止して溶湯の冷却速度を維持できる。このため、本発明の希土類系合金片の製造方法は、複数回の鋳造にわたって急冷ロールを用いることにより表面性状が変化した場合でも、得られる合金片のＲ−リッチ相間隔を目標値に制御することができ、鋳造ごとに生じる合金片の結晶組織のばらつきを抑制できる。
急冷ロールの表面における算術平均粗さＲａおよび／または凹凸の平均間隔Ｓｍに応じた溶湯の温度を調整は、例えば、算術平均粗さＲａが粗くなるのに応じて溶湯の温度を低下させることにより行う。また、凹凸の平均間隔Ｓｍが広くなるのに応じて溶湯の温度を低下させることにより行うこともできる。さらに、算術平均粗さＲａおよび凹凸の平均間隔Ｓｍに応じて溶湯の温度を低下させることにより行うこともできる。
複数回の鋳造にわたって急冷ロールを用いると、前述の通り、消耗により微少な凹部は幅が大きくなるとともに深くなって算術平均粗さＲａが粗くなるとともに凹凸の平均間隔Ｓｍが広くなる。このように粗くなる算術平均粗さＲａおよび広くなる凹凸の平均間隔Ｓｍのいずれか一方または両方に応じて溶湯の温度を低下させると、溶湯の粘性が増加する。これにより、幅が大きくなるとともに深くなった微少な凹部に溶湯が入り込み難くなり、溶湯と急冷ロールとが接触する面積が増加するのを防止でき、急冷ロールによる溶湯の冷却速度を維持できる。その結果、得られる合金片のＲ−リッチ相間隔を目標値に制御することができる。
本発明の希土類系合金片の製造方法は、急冷ロールの表面における算術平均粗さＲａおよび／または凹凸の平均間隔Ｓｍに応じて溶湯の温度を調整する際に、下記（１）式により溶湯の温度を調整するのが好ましい。これにより、後述する実施例に示すように、得られる合金片のＲ−リッチ相間隔を安定して目標値に制御することができる。
Δｔ＝−７×（｜ΔＲａ｜×｜ΔＳｍ｜）0.5／α ・・・（１）
ここで、Δｔは溶湯温度を調整する量（℃）、ΔＲａは急冷ロール表面で算術平均粗さＲａ（ＪＩＳ Ｂ ０６０１）の変化した量（μｍ）、ΔＳｍは急冷ロール表面で凹凸の平均間隔Ｓｍ（ＪＩＳ Ｂ ０６０１）の変化した量（μｍ）、αは相関係数（ここで、α＞０）である。
Δｔ＝−７×（｜ΔＲａ｜×｜ΔＳｍ｜）0.5／α ・・・（１）
ここで、Δｔは溶湯温度を調整する量（℃）、ΔＲａは急冷ロール表面で算術平均粗さＲａ（ＪＩＳ Ｂ ０６０１）の変化した量（μｍ）、ΔＳｍは急冷ロール表面で凹凸の平均間隔Ｓｍ（ＪＩＳ Ｂ ０６０１）の変化した量（μｍ）、αは相関係数（ここで、α＞０）である。
前記（１）式における相関係数αは、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金溶湯の化学組成や鋳造される薄帯状のインゴットの板厚、単位時間あたりの鋳込み量といった鋳造条件により変化するが、例えば、以下の手順により設定することができる。
（Ａ）鋳造する前に急冷ロールの表面における算術平均粗さＲａおよび凹凸の平均間隔Ｓｍを測定し、１回目の鋳造を行う。
（Ｂ）２回目以降の複数（例えば２〜５回）の鋳造では、鋳造する前に急冷ロールの表面における算術平均粗さＲａおよび凹凸の平均間隔Ｓｍを測定し、α値を変化させて複数のα値を用いて前記（１）式により溶湯温度の調整量Δｔを算出して溶湯の温度を設定し、薄帯状のインゴットを鋳造する。
（Ｃ）α値を変化させた複数の鋳造で、得られた合金片のＲ−リッチ相間隔を測定し、目標とするＲ−リッチ相間隔に最も近い鋳造で用いたα値を、以降の鋳造で前記（１）式により溶湯温度の調整量Δｔを算出する際のα値に採用する。
（Ａ）鋳造する前に急冷ロールの表面における算術平均粗さＲａおよび凹凸の平均間隔Ｓｍを測定し、１回目の鋳造を行う。
（Ｂ）２回目以降の複数（例えば２〜５回）の鋳造では、鋳造する前に急冷ロールの表面における算術平均粗さＲａおよび凹凸の平均間隔Ｓｍを測定し、α値を変化させて複数のα値を用いて前記（１）式により溶湯温度の調整量Δｔを算出して溶湯の温度を設定し、薄帯状のインゴットを鋳造する。
（Ｃ）α値を変化させた複数の鋳造で、得られた合金片のＲ−リッチ相間隔を測定し、目標とするＲ−リッチ相間隔に最も近い鋳造で用いたα値を、以降の鋳造で前記（１）式により溶湯温度の調整量Δｔを算出する際のα値に採用する。
本発明の希土類系合金片の製造方法は、急冷ロールとして、その表面における算術平均粗さＲａが２〜２０μｍであり、かつ、凹凸の平均間隔Ｓｍが１００〜１０００μｍである急冷ロールを用いるのが好ましい。これにより、急冷ロールに供給された溶湯を好適な冷却速度で急冷して凝固させることができ、安定して薄帯状のインゴットを鋳造することができる。
本発明の希土類系合金片の製造方法による効果を検証するため、一つの急冷ロールを複数の鋳造に用いて合金片を得る試験を行った。
［試験方法］
本試験では、一つの急冷ロールを複数の鋳造に用いて合金片を得て、各鋳造の前に急冷ロールの表面における算術平均粗さＲａおよび凹凸の平均間隔Ｓｍを測定した。各鋳造では、前述したストリップキャスト法によるインゴットの鋳造手順により、質量３００ｋｇのＲ−Ｔ−Ｂ系合金溶湯から薄帯状のインゴットを鋳造し、当該インゴットを破砕して合金片とした。
本試験では、一つの急冷ロールを複数の鋳造に用いて合金片を得て、各鋳造の前に急冷ロールの表面における算術平均粗さＲａおよび凹凸の平均間隔Ｓｍを測定した。各鋳造では、前述したストリップキャスト法によるインゴットの鋳造手順により、質量３００ｋｇのＲ−Ｔ−Ｂ系合金溶湯から薄帯状のインゴットを鋳造し、当該インゴットを破砕して合金片とした。
本試験では、Ａｌ2Ｏ3製ルツボ内に投入した原料を高周波誘導加熱により融解して所定温度（溶湯温度）とし、この溶湯をタンディッシュを介して急冷ロールに供給して凝固させることにより薄帯状のインゴットを鋳造した。この際、注湯量および急冷ロールの回転数を調整し、鋳造された薄帯状のインゴットのサイズを幅３００ｍｍ、厚さ０．５ｍｍとし、このインゴットを３０ｍｍ角以下かつ厚さ０．５ｍｍの合金片となるように破砕した。また、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金溶湯は、金属ネオジウム、電解鉄およびフェロボロンを配合した原料を加熱して溶湯とし、その代表組成はＦｅ：７７．７原子％、Ｎｄ：１３．８原子％およびＢ：１．０原子％であった。雰囲気条件は、不活性ガスであるアルゴン雰囲気の減圧下とした。
本試験に用いた急冷ロールの表面性状は、１回目の鋳造を行う前で、本発明例１では算術平均粗さＲａが７．１μｍかつ凹凸の平均間隔Ｓｍが３６３μｍであって、本発明例２では算術平均粗さＲａが８．２μｍかつ凹凸の平均間隔Ｓｍが４２５μｍであった。
各鋳造を行う前に実施した急冷ロールの表面における算術平均粗さＲａ（ＪＩＳ Ｂ ０６０１：２００１）および凹凸の平均間隔Ｓｍ（ＪＩＳ Ｂ ０６０１：２００１）の測定では、急冷ロールの幅方向における中央位置から急冷ロールの幅方向に測定した。
本発明例１および２ともに、前記（１）式により、急冷ロールの表面粗さに応じて溶湯の温度を調整し、得られる合金片の結晶組織におけるＮｄ−リッチ相間隔の目標値を３．０μｍとした。１回目の鋳造における溶湯温度は、本発明例１では当該合金の計算融点℃に３０６℃を加算した温度に設定し、本発明例２では当該合金の計算融点℃に２９３℃を加算した温度に設定した。
本発明例１および２ともに、２回目以降の鋳造では、鋳造を行う前の急冷ロールの算術平均粗さＲａ（μｍ）と、１回目の鋳造を行う前における急冷ロールの算術平均粗さＲａ（μｍ）との差、すなわち、急冷ロールで算術平均粗さＲａが変化した量ΔＲａ（μｍ）を求めた。同様に、鋳造を行う前の急冷ロールの凹凸の平均間隔Ｓｍ（μｍ）と、１回目の鋳造を行う前における急冷ロールの凹凸の平均間隔Ｓｍ（μｍ）との差、すなわち、急冷ロールで凹凸の平均間隔Ｓｍが変化した量ΔＳｍ（μｍ）を求めた。このＲａが変化した量の絶対値｜ΔＲａ｜（μｍ）およびＳｍが変化した量の絶対値｜ΔＳｍ｜（μｍ）から前記（１）式により溶湯温度を調整する量Δｔ（℃）を算出し、２回目以降の鋳造における溶湯温度（℃）は、算出した溶湯温度を調整する量Δｔ（℃）に１回目の鋳造における溶湯温度（℃）を加えた温度とした。
本発明例１および２ともに、２回目の鋳造ではα＝２、３回目の鋳造ではα＝３、４回目の鋳造ではα＝４、５回目の鋳造ではα＝５とした。２〜５回目の鋳造で得られた合金片の結晶組織をＮｄ−リッチ相間隔を測定してそれぞれ確認した。５回目の鋳造が終了した時点で、得られた合金片のＮｄ−リッチ相間隔が目標値と最も近かった鋳造で用いたα値を、６回目以降の鋳造で前記（１）式により溶湯温度を調整する際のα値として採用した。本発明例１では合計４５回の鋳造を行い、本発明例２では合計４２回の鋳造を行って合金片を得た。
比較例では、溶湯の温度を調整することなく、すべての鋳造で溶湯温度を当該合金の計算融点に３０４℃を加算した温度に設定し、合計４１回の鋳造を行って合金片を得た。
［評価指標］
本発明例１および２では、前述の２〜５回目の各鋳造に加えて、１回目の鋳造から１０回の鋳造毎および最終の鋳造で、得られた合金片についてＮｄ−リッチ相間隔を測定した。また、比較例では、１回目の鋳造から１０回の鋳造毎に、得られた合金片についてＮｄ−リッチ相間隔を測定した。
本発明例１および２では、前述の２〜５回目の各鋳造に加えて、１回目の鋳造から１０回の鋳造毎および最終の鋳造で、得られた合金片についてＮｄ−リッチ相間隔を測定した。また、比較例では、１回目の鋳造から１０回の鋳造毎に、得られた合金片についてＮｄ−リッチ相間隔を測定した。
Ｎｄ−リッチ相間隔の測定は、以下の手順により行った。
（１）得られた合金片から少なくとも２個の合金片を採取し、厚さ方向の断面が観察できるように樹脂に埋め込んで研磨した。
（２）合金片断面について、走査型電子顕微鏡を用いて反射電子像を撮影した。
（３）撮影した反射電子像写真を画像解析装置に取り込み、輝度を基準にＮｄ−リッチ相と主相の２値化処理を行った。
（４）合金片の厚さ方向の中央位置で急冷ロールと接触した面と平行な直線を引き、直線上でＮｄ−リッチ相の間隔を各合金片でそれぞれ１０点測定し、その平均値をＮｄ−リッチ相間隔とした。
（１）得られた合金片から少なくとも２個の合金片を採取し、厚さ方向の断面が観察できるように樹脂に埋め込んで研磨した。
（２）合金片断面について、走査型電子顕微鏡を用いて反射電子像を撮影した。
（３）撮影した反射電子像写真を画像解析装置に取り込み、輝度を基準にＮｄ−リッチ相と主相の２値化処理を行った。
（４）合金片の厚さ方向の中央位置で急冷ロールと接触した面と平行な直線を引き、直線上でＮｄ−リッチ相の間隔を各合金片でそれぞれ１０点測定し、その平均値をＮｄ−リッチ相間隔とした。
本発明例および比較例ともに、得られた合金片のＮｄ−リッチ相間隔について１回目の鋳造から１０回の鋳造毎に評価した。表１に示す「評価」の欄の記号の意味は次の通りである：
○：Ｎｄ−リッチ相間隔の測定値が目標値に対して±０．１μｍの範囲以内であることを示す。
×：Ｎｄ−リッチ相間隔の測定値が目標値に対して±０．１μｍの範囲を超えていることを示す。
○：Ｎｄ−リッチ相間隔の測定値が目標値に対して±０．１μｍの範囲以内であることを示す。
×：Ｎｄ−リッチ相間隔の測定値が目標値に対して±０．１μｍの範囲を超えていることを示す。
［試験結果］
表１に、本試験の各鋳造において、鋳造を行う前に測定した算術平均粗さＲａおよび凹凸の平均間隔Ｓｍ、算術平均粗さの変化量の絶対値｜ΔＲａ｜、凹凸の平均間隔の変化量の絶対値｜ΔＳｍ｜、前記（１）式による算出に用いた相関係数α、前記（１）式により算出した溶湯温度の調整量Δｔ、溶湯温度、得られた合金片のＮｄ−リッチ相間隔およびその評価について示す。
表１に、本試験の各鋳造において、鋳造を行う前に測定した算術平均粗さＲａおよび凹凸の平均間隔Ｓｍ、算術平均粗さの変化量の絶対値｜ΔＲａ｜、凹凸の平均間隔の変化量の絶対値｜ΔＳｍ｜、前記（１）式による算出に用いた相関係数α、前記（１）式により算出した溶湯温度の調整量Δｔ、溶湯温度、得られた合金片のＮｄ−リッチ相間隔およびその評価について示す。
表１に示す結果から、比較例では、溶湯温度を当該合金の計算融点に３０４℃を加算した温度で一定とし、一つの急冷ロールにより鋳造した回数が増えるのに伴い、算術平均粗さＲａおよび凹凸の平均間隔Ｓｍが大きくなるとともに、得られる合金片のＮｄ−リッチ相間隔が狭くなった。このため、初期の鋳造ではＮｄ−リッチ相間隔の評価が○となったが、２１回目の鋳造以降ではＮｄ−リッチ相間隔の評価が×となった。
本発明例１では、２〜５回目の鋳造で得られた合金片のうち、５回目の鋳造では、得られた合金片のＮｄ−リッチ相間隔が目標値と同じ値となり、α＝５であった。このため、６回目以降の鋳造では、α＝５として前記（１）式により急冷ロールの算術平均粗さＲａおよび凹凸の平均間隔Ｓｍに応じて溶湯の温度を調整し、Ｎｄ−リッチ相間隔の評価はいずれも○であった。
本発明例２では、２〜５回目の鋳造で得られた合金片のうち、３回目の鋳造では、得られた合金片のＮｄ−リッチ相間隔が目標値と同じ値となり、α＝３であった。このため、６回目以降の鋳造では、α＝３として前記（１）式により急冷ロールの算術平均粗さＲａおよび凹凸の平均間隔Ｓｍに応じて溶湯の温度を調整し、Ｎｄ−リッチ相間隔の評価はいずれも○であった。
これらから、急冷ロールの表面における算術平均粗さＲａおよび凹凸の平均間隔Ｓｍに応じて溶湯の温度を調整することにより、得られる合金片の結晶組織におけるＲ−リッチ相間隔を目標値に制御でき、鋳造ごとに生じる合金片の結晶組織のばらつきを抑制できることが明らかになった。
本発明の希土類系合金片の製造方法は、溶湯の温度を急冷ロールの表面における算術平均粗さＲａおよび／または凹凸の平均間隔Ｓｍに応じて調整することにより、得られる合金片の結晶組織におけるＲ−リッチ相間隔を目標値に制御でき、鋳造ごとに生じる合金片の結晶組織のばらつきを抑制できる。
したがって、本発明の希土類系合金片の製造方法により製造された合金片を、希土類系磁石の原料として用いれば、希土類系磁石の特性および品質の向上に大きく寄与することができる。
Claims (3)
- 原料を加熱してＲ−Ｔ−Ｂ系合金溶湯とし、この溶湯を急冷ロールに供給して凝固させることによりインゴットを鋳造するにあたり、
前記急冷ロールの表面における算術平均粗さＲａ（ＪＩＳ Ｂ ０６０１）および／または凹凸の平均間隔Ｓｍ（ＪＩＳ Ｂ ０６０１）に応じて前記溶湯の温度を調整し、得られる合金片の結晶組織におけるＲ−リッチ相間隔を目標値に制御することを特徴とする希土類系合金片の製造方法。 - 前記急冷ロールの表面における算術平均粗さＲａ（ＪＩＳ Ｂ ０６０１）および／または凹凸の平均間隔Ｓｍ（ＪＩＳ Ｂ ０６０１）に応じて前記溶湯の温度を調整する際に、下記（１）式により前記溶湯の温度を調整することを特徴とする請求項１に記載の希土類系合金片の製造方法。
Δｔ＝−７×（｜ΔＲａ｜×｜ΔＳｍ｜）0.5／α ・・・（１）
Δｔ：溶湯温度を調整する量（℃）、
ΔＲａ：急冷ロール表面の算術平均粗さＲａ（ＪＩＳ Ｂ ０６０１）の変化した量（μｍ）、
ΔＳｍ：急冷ロール表面の凹凸の平均間隔Ｓｍ（ＪＩＳ Ｂ ０６０１）の変化した量（μｍ）、
α：相関係数（ここで、α＞０） - 前記急冷ロールとして、その表面における算術平均粗さＲａ（ＪＩＳ Ｂ ０６０１）が２〜２０μｍであり、かつ、凹凸の平均間隔Ｓｍ（ＪＩＳ Ｂ ０６０１）が１００〜１０００μｍである急冷ロールを用いることを特徴とする請求項１または２に記載の希土類系合金片の製造方法。
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