JPH02219207A - 希土類磁石の製造方法及び希土類磁石 - 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） この発明は希土類磁石の製造方法及び希土類磁石に関す
る。

（発明の背景） Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ等のＲ−Ｔ−Ｍ系希土類磁石の製造方法
として、磁石材料粉末を熱間プレス成形して高密度化を
図り、磁気特性を高める方法や、その高密度化した成形
体或いは合金インゴットを熱間塑性加工して最終形状に
成形加工すると同時に圧縮歪を生ぜしめて磁気異方性を
付与し、その方向の磁気特性を向上させる方法等が知ら
れている。

ところでこのようにして得られた最終製品は、実際の使
用に際して相手部材、例えばこの磁石をモータ用に用い
る場合には、相手部材としてのロータのシャフトやボス
部材に接着して組み付けなければならない。

この場合接着工程が必要となるのみならず、接着作業の
際に接着不良があったりすると或いはその後に接着剤が
劣化したりすると、接着剥離の問題を生じてしまう。

またこのようなモータ用ロータの磁石として用いる場合
には、磁石を上記成形工程でリング形状に成形すること
が必要であるが、このとき、特に成形方法として熱間塑
性加工（例えば後方押出成形加工）を行ったとき、希土
類磁石材料の加工性が低いために、第７図に示すように
リング成形体１００の内周面に過大な歪が生じて同内周
面に割れ１０２が発生してしまう。而してこのような割
れ１０２か生ずると、その部分を削り取ることが必要で
あって加工工数が増す外、材料の歩留も低下し、なかん
ずく磁石としての特性が大幅に低下してしまう不具合を
生ずる。

（課題を解決するための手段） 本願の発明はこのような課題を解決することを目的とし
て為されたものであり、而して第一の解決手段の要旨は
、希土類磁石材料を熱間成形により最終形状に成形加工
するに際して、製品としての希土類磁石を固着すべき相
手部材ないしその構成材料と該希土類磁石材料とを互い
に密着状態に組合わせた状態において該希土類磁石材料
を熱間成形加工し、以て成形加工と同時に希土類磁石を
前記相手部材に一体に固着することにある。

また第二の解決手段の要旨は、希土類磁石材料と、製品
としての希土類磁石を固着すべき相手部材ないしその構
成材料とを互いに密着状態に組み合わせた状態で該希土
類磁石材料を熱間成形し、以て該希土類磁石材料を相手
部材に一体に固着した状態で最終形状に成形して成るこ
とにある。

このように本発明では、希土類磁石材料を単独で最終製
品形状に成形した上でこれを相手部材に固着するのでは
なく、相手部材ないしその構成材料と共に最終形状に熱
間成形加工し、その最終の成形加工と同時にこれを相手
部材に固着するものである。

従って一旦最終形状に成形したものを相手部材に接着す
る場合のように製品磁石の接着工程は不要であり、従っ
てその際に接着不良を起したり、接着剤の劣化等に基づ
く接着剥離の問題を起こす心配がない。

また例えば希土類磁石材料をリング状に熱間塑性加工す
る場合、例えば熱間押出成形加工する場合において、最
も大きな歪の生ずる部位に相手部材の構成材料を位置さ
せておいて、希土類磁石材料と相手材料とを一体に押出
成形するようにすれば、希土類磁石材料に過大な歪が発
生するのを防止することができ、これにより磁石成形体
に割れが生ずるのを防止し得て高い磁気特性を確保する
ことができると同時に、割れを除くための加工が不要と
なって加工工程が簡略化し、また材料の歩留率も向上す
る。

尚、希土類磁石材料と相手部材ないしその構成材料との
組合せ及び加工形態、態様には種々の形態、態様が考え
られるが、その−例として、希土類磁石材料及び相手部
材の構成材料を夫々冷間加工により所定形状に成形して
おき、これを複合化して一体化した後、この一体化物に
最終の成形加工を施すことが考えられる。例えば希土類
磁石材料を、中心部側に空洞を有する形状に成形する一
方、相手側の材料をその空洞に対応する形状に成形して
両者を嵌合一体化し、その一体化物を押出成形ダイス内
に装填して中心部側の相手材料に押出ポンチを作用させ
、以て一体化物全体をリング状に押出成形する。このと
き押出ポンチに直接接触して大きな歪を受けるのは相手
部材の構成材料であり、希土類磁石材料には過大な歪は
発生せず、従って割れを生ずることもない。尚これはあ
くまで一例示であって、本発明では、後の実施例でも明
らかにされるように他の形態、態様を採用することも勿
論可能である。

本発明において、希土類磁石とはＲ−Ｔ−Ｍ系の磁石で
あって、Ｒとしては高磁気特性の得られるＮｄ、Ｐｒ、
低廉なＣｅ　、高保磁力の得られるＤＹ、　Ｔｂ等のい
わゆる希土類元素の一種或いは二種以上が使用可能であ
る。

またＴとしては鉄族の遷移金属である Ｆｅ、　Ｇｏ、旧或いはＭｕの一種又は二種以上が使用
可能である。

更にＭとしてはＢ、Ｃ，Ｐ、Ｓｉ等の一種又は二種以上
の使用が可能である。また温度特性、保磁力。

減磁曲線の角形性、耐食性９機械加工性を向上させるた
めに、Ｚｒ、Ｇａ、ＡＩ、Ｎｏ、Ｔａ、Ｗ、Ｈｆ、Ｃａ
、Ｔｉ　、Ｍｇ、Ｎｂ。

Ｏｒ、Ｒｕ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ｉｎ、Ｐｄにｕ、Ｚｎ、ＴＩ
、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｌｉ等を添加することも可能であり、不
純物として０．Ｎ等を若干含んでいても磁気特性に及ぼ
す影響は少ない。

（実施例） 次に本発明の実施例を図面に基づいて詳しく説明する。

第１図はモータ用のリング磁石をボス部材と一体に後方
押出成形する例を示したものである。

本例においては、先ずボス部材２５の構成材料であるＦ
ｅ粉末１０（或いはＳＵＳ粉末、Ｃｕ粉末）と希土類磁
石材料粉末１２とを夫々用意し、これらを図中（Ｂ）に
示しているように、逆円錐台形状及び対応する形状の空
洞部１６を中心部側に有する円柱ブロック形状の成形体
１４及び１８に冷開成形する。次いで（Ｃ）に示してい
るようにこれら冷間成形体１４及び１８を嵌合して複合
一体化した上で、この複合体２０に熱間ブレス加工を施
して高密度（密度はぼ１００％）成形体２２と成す。次
にこの高密度成形体２２をダイス内に装填して中心部側
の成形体１４に押出ポンチを作用させて後方押出成形し
、高密度成形体２２全体を底部２４付きのリング状成形
体２６に成形する。この時リング状成形体２６は、底部
２４がボス部材２５の構成材料により、また円筒部のう
ち外周側の部分が磁石材料で、また内周側の部分がボス
部材構成材料にて形成される。即ち円筒形状の磁石成形
体の内周面が、同じく円筒形状に成形されたボス部材構
成材料にて被覆された形態となる。而してこの押出成形
時に局部的に大きな力を受けるのはボス材料の側であっ
て、磁石材料の側には一定の歪は発生するものの（この
歪は必要的である）過大な歪は発生せず、従って円筒形
状の磁石成形体の内周面に割れを生ずることはない。尚
、ボス部材構成材料は易加工性であって、このような割
れの問題は生じない。

さてこのようにしてリング状成形体２６を後方押出成形
したら、次に図（Ｆ）に示しているように上下端面をカ
ー／　）した上、内外周面を研磨し、更に底部２４に穴
を開けてここにロータのシャフト３０を嵌め込んで一体
化すると、ここにモータ用ロータ２８が出来上がる。

［実験例１］ 上記磁石材料粉末１２としてＦｅ−３ＯＮｄ−ＩＢ（重
量％）の合金粉末を用い、これを冷間プレス成形（３ｔ
　／ｃｍ２）　して第１図中１８で示す円柱ブロック形
状の冷開成形体１８を作成した。尚この成形体１８の寸
法は、第２図においてＡ＝３０層履φ　、Ｂ−＝ｌＯ＋
ｓｓ＋φ　、Ｃ＝２０＋ａｍ＋φ　１文＝４０ｍ鵬とし
た。

これと併せてボス部材２５の構成材料としてのＦｅ粉末
１０を冷間プレス成形して、第１図中１４で示す逆円錐
台形状の冷開成形体１４を得た。尚その寸法は、第２図
中Ｂ＝ｌＯ＋ｗｍφ、Ｃ＝２０層諧φ、見＝４０ｍ履と
した。

次に上記操作で得られた成形体１８．１４を一体化して
複合体２０を得、これを冷間プレス成形した後温度８０
０°Ｃ、Ａｒ雰囲気中、圧力２ｔ／ＣＮ２で１分間熱間
圧粉して高密度化した。次にこの高密度成形体２２を温
度７５０℃、Ａｒ雰囲気中、圧力２ｔ／ｃｍ２．押出比
２．８で後方押出成形し、上記リング状成形体２６を得
た。得られた成形体２６の上下両端面を切断した上、内
外周面研磨、底部２４中夫に４ｍｍφの穴空けを行い、
そこにシャフト３０を圧入してロータ２８を得た。

得られたロータ２８の磁石の磁気特性を測定したところ
、最大磁気エネルギー積（ＢＨ）　ｗａｘ　＝３６ＮＧ
・Ｏｅであった。またリング磁石の内周面には何等割れ
は生じていなかった。

［比較実験例１］ 磁石材料１２としてＦｅ−３ＯＮｄ−ＩＢの合金粉末を
用いてこれを冷間プレス成形し、寸法Ａ＝３０ｍｍφ、
ＪＪ＝４０ｍｍの冷開成形体を得た。次にこれを温度８
００°Ｃ，Ａｒ雰囲気中、圧力２ｔ／Ｃｌ１１２で１分
間熱間圧粉して高密度成形体を得た。

この高密度成形体を温度７５０℃、Ａｒ雰囲気中。

圧力２ｔ／ｃｍ２　、押出比４．０でリング状に後方押
出成形した。そしてこの押出成形体の両端面を切断した
上、内外周面を研磨してラジアル異方性リング磁石を得
た。

一方別工程で得られたボス部材をリング磁石に接着して
取り付けた後、このボス部材にシャツＩ・を圧入してモ
ータ用ロータを得た。そしてリング磁石の磁気特性を測
定したところ、最大磁気エネルギー積（ＢＨ）ｍａｙが
２５ＮＧｅＯｅであった。またリング磁石の内周面には
割れが発生しており、このために研磨代を多く取って同
内周面を研磨することが必要であり、また底部切断のた
めに（リング磁石は底部付きの状態に後方押出成形され
る）歩留りが低かった。

上記実施例では、磁石材料を穴空き形状に冷間プレス成
形して、その穴にボス部材の構成材料の冷開成形体を嵌
め込んで両者を複合化しているが、第３図に示している
ように磁石材料の冷開成形体３２の上にボス材料の冷開
成形体３４を配置した状態において後方押出成形を施し
、同図（Ｂ）に示す底部３６付きのリング状成形体３８
を得るようにしても良い。但しこの場合には、成形体３
８の開放側端部を図中４０の位置で切断する必要がある
のみならず、底部３６においてもこれを４２の位置で切
断する必要がある。

この外、第４図に示しているようにボス部材構成材料を
全体として逆円錐台形状且つ中心部に貫通穴４４を有す
るリング状成形体４６に冷開成形して、上記第一の実施
例と同様の操作を施すことにより、最終の複合リング状
成形体２６を得るようにすることも可能である。

以上は何れも異方性リング磁石を製造する場合の例であ
るが、本発明は等方性のリング磁石を製造するに際して
も適用可能である。第５図はその具体例を示している。

図に示しているようにこの例では、中心部にロータのシ
ャフト（Ｃｕ溶製材丸棒）４８を配置して、これを取り
囲むように磁石材料（粉末又はバルク材）５０を配し、
これを下ポンチ５２と上ポンチ５４とにより圧縮して、
同図（Ｂ）に示すロータ５６を得るものである。尚第６
図に示しているように、成形後においてボス部５８を残
すようにしてシャフト４８を切削加工することは適宜に
なし得る。

［実験例２１ Ｆｅ　−２８Ｎｄ−２Ｐｒ−０，８Ｂ−０，０５３ｉ−
０，０５ＡＩ−１０Ｇｏの粉末とＣｕ溶製材丸棒とを用
いて両者の複合冷開成形体５８を作った。この成形体５
８を真空中８５０℃に加熱したダイスの中に入れて加圧
成形した。圧力は１　ｔｏｎｆ／　ｃｍ２とし、また加
圧時間２０（秒）で収縮は終了した。得られたロータ５
６（第５図（Ｂ））の磁石の最大エネルギー積（ＢＨ）
ＩＩａｘは１５、ＯＭＧ・Ｏｅであった。

以上本発明の実施例を詳述したが、本発明はその他の態
様において実施することも可能である。

例えば第一の実施例では磁石材料、ボス材料共に冷開成
形したものを互いに組み付けて複合化した上、これを熱
間ブレス成形して高密度化しているが、これらを予め別
々に高密度化した上で両者を組み付けて一体化し、その
後塑性加工するようしても良い。

また上側では何れもモータ用ロータのリング磁石の製造
を例として説明しているが、本発明は他の目的に用いら
れる磁石の製造に際して、或いは他の形状の磁石製造に
際しても適用可能である。

更に第一の実施例において、熱間成形方法として後方押
出成形を用いているが、これに代えて前方押出成形法を
採用することも可能であり、またかかる押出成形法の外
、アプセット加工法を採用することも可能である。

その他、磁石材料及び相手部材構成材料の形態としては
、上記粉末状はもとよりバルク材であっても良い。

この外、逐一例示することは省略するが本発明はその趣
旨を逸脱しない範囲において、当業者の知識に基づき種
々変更を加えた態様で実施することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例方法の工程図であり、第２図
は第１図における冷開成形体の寸法を示す図、第３図乃
至第６図は夫々本発明の他の実施例方法の各説明図、第
７図は従来生じていた不具合の説明図である。 １０：Ｆｅ粉末 １２二希土類磁石材料粉末 １４．１８，３２，３４，４６：冷間成形体２０　、５
８　：複合体 ２２：高密度成形体 ２６：リング状成形体 ２８．５６：ロータ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）希土類磁石材料を熱間成形により最終形状に成形
   加工するに際して、製品としての希土類磁石を固着すべ
   き相手部材ないしその構成材料と該希土類磁石材料とを
   互いに密着状態に組合わせた状態において該希土類磁石
   材料を熱間成形加工し、以て成形加工と同時に希土類磁
   石を前記相手部材に一体に固着することを特徴とする希
   土類磁石の製造方法。
2. （２）希土類磁石材料と、製品としての希土類磁石を固
   着すべき相手部材ないしその構成材料とを互いに密着状
   態に組み合わせた状態で該希土類磁石材料を熱間成形し
   、以て該希土類磁石材料を相手部材に一体に固着した状
   態で最終形状に成形して成る希土類磁石。