JPH01196104A - 希土類合金磁石の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は異方性を付与したＲ−Ｆｅ−Ｍ系合金磁石（Ｒ
は希土類元素、ＭはＢを必須成分とする半金属）の製造
方法に関する。本発明の方法で得られる合金磁石は異方
性の付与による高磁気特性を有する。

（従来技術とその問題点） 希土類磁石として近年Ｒ−Ｔ−Ｍ（代表的にはＮ　ｄ　
−Ｆ　ｅ　−Ｂ　）系の磁石が開発されており、これら
は焼結法によって製造されたり（特開照５９−４６００
８号公報等）、高速急冷法によって製造されたりしてい
る（特開照６０−９８５２号公報等）がある。

焼結法による磁石は、粉末冶金プロセスを適用して原料
の溶解、鋳造によるインゴット化、インゴットの粗粉砕
、微粉砕、プレス、そして焼結の工程を経て製造される
。焼結法による磁石は一般に高い磁気異方性を有し高特
性であるか、製造工程が複雑でコストが高く、また耐酸
化性が悪い。

一方、高速急冷法による磁石は、原料の溶解、高速急冷
、粗粉砕及び冷間または温間プレスによって製造され、
工程が少なく製造コストか低いという利点を有する。し
かし、高速急冷法により高い磁気特性を有する磁石を得
るためには、温間加工を用いて磁気異方性磁石とする必
要がある。しかし、この系の磁石は金属間化合物である
ために、塑性変形はし難く、変形には、６５０℃以上の
温度か必要である。このため、急冷法を用いた異方性磁
石は生産性が悪く、大量生産は困難である。一方、高価
な希土類元素を１２ａｔ％以下に減じて安価な磁石を製
造しようと試みると、塑性加工はますます困難となり、
より高い温度（例えば７５０　’Ｃ以上）と高い圧力が
必要となる。なお、保磁力の大幅な低下も生じる。そこ
で本発明等はＲ−Ｔ−Ｍ系の磁石にさらにＺｒ、Ｎｂ、
Ｈｆ、Ｔａ、Ｗなどを添加することを試みたがＲか５５
〜１２ａｔ％の範囲でも比較的高保磁力を有し、且つ等
方性としては非常に高エネルギー積を有する磁石を製造
することができたが、この磁石の加工性ないし変形性は
改善されない。

したかって、よりすぐれたＲ−Ｔ−Ｍ系磁石の製造方法
の開発か望まれる。

（発明の目的） 本発明は、磁気異方性の高い希土類合金磁石、特に急冷
法なとで製造される微結晶集合型のＲ−Ｆ’、ｅ−Ｍ系
合金磁石、特にＲ２ＦｅｚＭ型微結晶を主体とする異方
性磁石合金（Ｒは稀土類元素で、一部がＺｒ、Ｎｂ、Ｈ
ｆ、Ｔａ、Ｗの少なくとも一種で置換されていても良く
、Ｍは上に述べた通り）を提供することを目的とする。

本発明は特に急冷法なとで製造される微結晶集合型のＲ
−Ｔ−Ｍ系合金磁石の磁気異方性を高めるための新規な
方法を提供することを目的とする。

（発明の概要） 本発明は、平均粒子径１μｍ以下のＲ２Ｆ　８１４Ｍ型
微結晶を主体とする合金（但し、Ｒは希土類元素で、Ｒ
の一部がＺｒ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｖ、Ｈｆ、Ｔａの一種以上
で置換されても良く、ＭはＢを必須成分とする半金属で
ある）と、７５０　’Ｃ以下の温度で液相な発生ずる金
属又は合金とを混合し、加熱してＲ２ＦｅｚＭ型微結晶
の粒界に液相発生合金を拡散し、ついて塑性加工するこ
とな特徴とする異方性合金磁石の製造方法により、異方
性の高い磁石を提供することができる。本発明の方法は
、特にＲが合金全量を基準にして１２ａ七％以下含有さ
れている場合に大きな効果を奏することができる。

（発明の詳細な説明） 高速急冷法により製造された希土類合金磁石またはそれ
をさらに熱処理して得た磁石は微結晶集合体またはアモ
ルファス合金基質中に多数の微結晶を分散した型のもの
で、平均粒子径１μｍ以下のＲ２Ｆｅ＋＜Ｍ型機結晶を
主体とする合金（但し、Ｒは好ましくはＮｄを主体とす
る希土類元素で、好ましくはＲの一部がＺｒ、Ｎｂ、Ｔ
ｉ、■、Ｈｆ、Ｔａの一種以上で置換されても良く、Ｍ
はＢを必須成分とする半金属である）である。

しかしこのものは等方性または等方性に近い磁気特性を
たするので通常は温間プレスや温間塑性加工を要する。

しかし、それによっても十分な異方性を持たせることが
困難であった。

本発明の方法は上記合金を、７５０℃以下の温度で液相
な発生する金属又は合金と混合し、加熱してＲ２Ｆｅ１
４Ｍ型微結晶の粒界に液相発生合金を拡散し、ついで塑
性加工することにより異方性の高い磁石合金を得ること
ができた。

疫枇光土遣１ 液相発生金属又は合金は７５０　’Ｃ以下の温度での加
熱によりすくなくとも部分的に液相を発生ずる金属又は
合金であり、この条件において前記微結晶合金の内部に
拡散することなく粒子間に侵入して粒子の界面に膜を形
成するような性質のものから選択される。このような金
属又は合金の例にはＺｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｉｎ、Ｇａ、Ａ
ｌあるいはこれらの２種以上の合金などかある。更にＦ
ｅ、Ｃｏ、Ｒ−Ｆｅ、Ｒ−Ｃｏなとの磁性合金を含んで
も良い。８００℃以上の拡散温度は使用されないが、こ
れはこの温度より高い温度ではＲ２Ｆｅ１４Ｍ型微結晶
の粗大化が起こり、磁気特性が低下し始めるからである
。

合金組成 本発明で用いる磁石は平均粒子系か１ミクロンｍ以下の
Ｒ２Ｆｅ１４Ｍ型微結晶を主体とする合金（但し、Ｒは
好ましくはＮ’ｄを主体とする希土類元素で、好ましく
はＲの一部がＺｒ、Ｎｂ、Ｔ１、■、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗの
一種以上、特にＺｒ、Ｎｂて置換されても良く、ＭはＢ
を必須成分とする半金属である）である。Ｒは一般には
５〜２０ａｔ％、好ましくは５．５〜１２ａｔ％である
。この好ましい範囲では、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔ
ａ、Ｗから選ばれた添加元素を加えることによって高保
磁力及び高エネルギー積を達成することかできる。また
、特にＲが６〜１０ａｔ％ては高エネルギー積が得られ
る。しかしこの組成では塑性加工性が特に悪くなるＱ本
発明は特にこの範囲で効果を発揮する。一方、Ｒが１２
ａｔ％以上であればこれら添加元素は用いなくてもよい
。ＭはＢを必須成分とする半金属であり、５０％以下を
８１、ｃ、ｐ、ｓなどの半金属である。

原料の調整 合金原料は、高温度で溶融し、次いで高速急冷して得た
微結晶集合体または微結晶をアモルファス基質中に分散
した形のＲ−Ｆ　ｅ　−Ｍ合金である。この液体急冷法
は、水冷等により冷却された金属製の回転体の表面に、
ノズルから溶湯を射出して高速で急冷凝固さ゛せ、リボ
ン状の材料を得る方法であり、ディスク法、単ロール法
（片ロール法）、双ロール法等があるが、この発明の場
合には片ロール法、すなわち１個の回転ロールの周面上
に溶湯を射出する方法が最も適当である。片ロール法で
この発明の磁石を得る場合、水冷回転ロールの周速度は
、２ｍ／ｓｅｃ〜１０ｏｍ／ｓｅＣの範囲内とすること
か望ましい。その理由は、ロール周速度が２　ｍ　／　
ｓ　ｅ　ｃ未満の場合および１００　ｍ　／　ｓ　ｅ　
ｃを越える場合のいずれにおいても保磁力ｉＨｃが低く
なるからである。高保磁力、高エネルギー積を得るため
にはロール周速度を５〜３０ｍ／ｓｅｃとする事が望ま
しい。このようにロール周速度２〜１００ｍ／ｓｅｃに
て片ロール法で前記組成の合金溶湯を急冷凝固させるこ
とによって、保磁力ｉＨｃが、３０００〜２０００００
ｅ、５ｆｉ化か６５〜１５０ｅｍｕ／ｇの磁石が得られ
る。このように溶湯から直接急冷凝固させれば、非晶質
と微結晶もしくは極めて微細な結晶質の組織が得られ、
その結果上述のように磁石特性か優れた磁石が得られる
のである。これを本発明により処理して異方性化しさら
に高特性とすることができる。

急冷後の組織は急冷条件により異なるが、アモルファス
或いはＲｚＦｅ１４Ｍ微結晶またはその混合組織からな
るか、焼鈍により、Ｒ２Ｆｅ１４Ｍ微結晶またはアモル
ファスとＲ２Ｆｅ１４Ｍ微結晶からなる組織およびサイ
ズをさらにコントロールでき、より高い磁気特性が得ら
れるので焼鈍したものを本発明の方法で処理してもよい
。微結晶相としては、平均粒子系が１μｍ未満の範囲内
の大きさである時、磁気特性が得られる。アモルファス
相を含まない組織からなる時高特性が得られる。

液体急冷法によって急冷凝固された磁石を、不活性雰囲
気もしくは真空中において３００〜９゜０℃の温度範囲
にて０．００１〜５０時間焼鈍しても良い。このような
焼鈍熱処理を施すことによって、この発明で対象とする
成分の急冷磁石では、急冷条件によって緒特性が敏感で
なくなり、安定した特性か容易に得られる。ここで焼鈍
温度は、３００℃未満では焼鈍の効果はなく、８００℃
を越える場合には、微結晶粒径が粗大化し、保磁力ｉＨ
ｃが急激に低下する。好ましくは４００〜８００℃であ
る。また焼鈍時間がｏ、ｏｏｉ時間未満では焼鈍の効果
がなく、５０時間を越えてもそれ以上特性は向上せず、
経済的に不利となるたけである。したがって焼鈍条件は
前述のようにした。

高速急冷で製造されたＲ　−Ｆ　ｅ　−Ｍ系合金はスタ
ンプミルなとて平均粒子径１００μｍ程度に粉砕する。

磁　と？　　　生　　の１合 次いて、先に述べた液相発生金属又は合金とこの粗粉末
とを混合し、４００〜８００℃の温度で熱処理する。４
００　’Ｃより低い温度では磁石合金の間に液相発生合
金の拡散か起こりにくい。特定の処理温度において液相
発生合金は少なくとも部分的に液相を形成することが必
要である。このようにして磁性合金結晶粒子の間に液相
形成合金が拡散する。ホットプレスを用いると効率の良
い拡散が可能となる。

別法として混合と加熱は同時工程として行なっても良い
。

こうして得られた磁石は、等方性永久磁石となる。

塑↓づ用工 次ぎに、この等方性磁石を２００〜８００℃の温度で塑
性加工する。塑性加工は従来から知られている方法を用
いることかできる。例えば２本ロールの間に通して高い
圧力を加える。割れを起こさず、保磁力を低下せずに変
形するには２００〜８０ｏ　０ｃ、好ましくは２００〜
６５００Ｃの温度を用いる。この温度は従来の方法では
６５０　’Ｃ以上が必要であった。この工程により、結
晶粒の方向が揃い、磁気異方性が高い磁石合金が得られ
る。

以下に、本発明の詳細な説明する。

夫鳳側 （１）Ｎｄ＋ｚ４Ｆｅａ＋、＋８６□、（２）Ｎｄ９９
　Ｆ　Ｂ　８０．３２　ｒ　２６Ｂ　７．２　、　（３
）Ｎｄ９９Ｆ　ｅａ□２Ｎ　ｂ２．ｏ　ＢＢ、９、（４
）Ｎｄ＋２２Ｆｅａｏ７Ｂａ、＋の組成が得られるよう
に原料を秒置し、溶融法により合金の溶湯を形成し、こ
れを３０ｍ／秒の周速の単一銅ロール上に吹き付けて高
速急冷した。これをＡｒ中、７００’Ｃの温度で３０分
間熱処理した。これにより微結晶か成長して微結晶分散
ないし集合型の合金が得られた。この合金をスタンプミ
ルで２００〜６ｏメツシユに粗粉砕した。

次いで、上記（１）、（２）、（３）、（４）の粗粉に
それぞれ （１）１５０メツシユアンダーのＡｌ粉末を１、　４ｗ
ｔ％、 （２）１５０メツシユアンダーのＺｎ粉末を３、　１ｗ
ｔ％、 （３）１５０〜６０メツシユのＣｅ　６０ＣＯｓｏ粉末
を７．８ｗｔ％ （４）平均粒径６０メツシユのＮｄ７５Ｆｅ２５粉末を
５．８ｗｔ％ を混合した。次いでこれらの混合物をホットプレス加工
としてそれぞれ （１）６８０℃１５００ｋ　ｇ　／　ｃ　ｍ　２で６０
分、（２）７００℃１５００ｋ　ｇ　／　ｃ　ｍ　２で
６０分、（３）６００℃、５００ｋｇ／ｃｍ２で１２０
分（４）６５０℃、５００ｋｇ／ｃｍ２で６０分の条件
で処理して低融点金属又は合金（液相発生金属）を磁石
合金の粒界に拡散させた。

得られた等方性磁石に塑性加工としてそれぞれ（１）６
８０℃、４００　ｋ　ｇ　／　ｃ　ｍ　２で１０分、（
２）５００℃、８００ｋｇ／ｃｍ２で１０分、（３）６
００’Ｃ１５００ｋｇ／ｃｍ”で１０分（４）６４０℃
、８００　ｋ　ｇ　／　ｃ　ｍ　２で５分の条件で、一
方向性の圧力を加えて塑性加工した。

こうして製造された異方性磁石の磁気特性を測だして、
第１表の結果を得た。

よ校訓 最終的に実施例の磁石合金と同一の組成か得られるよう
に調製した原料を用いて異方性磁石を製造した。すなわ
ち（５）　Ｎ　ｄ　＋２Ｆ　ｅ　７［１，ＢＡ　１１４
Ｂ６、　（６）Ｎｄ９．ａ　　Ｆｅ７ａＺｒ２５　Ｚｎ
５Ｂ７、（７）Ｎｄ９．４Ｃｅ２．ｓ　Ｆｅ７ｇ、５Ｃ
Ｏ２５Ｎｂ＋、９Ｂ５．ａ、（８）　Ｎｄ　１３．ｓＦ
　ｅａｏ５Ｂｅの組成が得られるように原料を秒置し、
実施例の方法により溶融、急冷、熱処理、粗粉砕を行な
った。次いで、低融点金属又は合金の混合を行なわない
で、それぞれの試料に対して実施例のポットプレス加工
の条件（１）、（２）、（３）、（４）で処理を行ない
、最後に実施例の塑性加工の条件で塑性加工を行なった
。

こうして製造されたい異方性磁石の磁気特性を第１表に
示す。

（作用効果） 実施例と比較例を対比すれば、本発明の方法により製造
される磁石の異方性はきわめて高くなることか分かる。

特に稀土類金属の含有量か少ないときに異方性の改善効
果が大きいことが分かる。

以上のように、本発明によれば、低融点粒界層を利用し
て低温での塑性変形を能率よ〈実施することが可能とな
り、特にＲが１２ｗｔ％以下、特に１０ｗｔ％以下のと
きに異方性の向上が著しい。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）平均粒子径１μｍ以下のＲ＿２Ｆｅ＿１＿４Ｍ型
   微結晶を主体とする合金（但し、Ｒは希土類元素で、Ｒ
   の一部がＺｒ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｖ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗの一種
   以上で置換されても良く、ＭはＢを必須成分とする半金
   属である）の粗粉と、７５０℃以下の温度で液相を発生
   する金属又は合金とを混合し、加熱してＲ＿２Ｆｅ＿１
   ＿４Ｍ型微結晶の粒界に液相発生合金を拡散し、ついで
   塑性加工することを特徴とする異方性合金磁石の製造方
   法。