JPH02252205A - 異方性永久磁石の製造方法 - 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］ 本発明は希土類元素と遷移金属元素、及びボロンを基本
成分とする永久磁石の製造法に関するものである。

［従来の技術］ 磁性合金は、永久磁石を始め一般家庭の各種電気製品か
ら大型コンピューターの周辺末端機器まで幅広い分野で
使用されている重要な電気、電子材料の一つである。最
近の電気製品の小型化、高効率化の要求にともない、永
久磁石も益々高性能化が求められている。

現在使用されている永久磁石のうち代表的なものはアル
ニコ、ハードフェライト及び希土類−遷移金属系磁石で
ある。特に、希土類（以下、Ｒと略す。）−遷移金属（
以下、ＴＭと略す、）系磁石であるＲ−Ｃｏ系永久磁石
や、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石は高い磁気性能が得られる
ので従来がら多くの研究開発が行なわれている。

従来、Ｒ−Ｔ　Ｍ−Ｂ系異方性永久磁石の製造法に関し
ては以下の文献に示すような方法がある。

（１）特開昭５９−４６００８号公報やＭ、　Ｓａｇａ
ｗａ、　　Ｓ。

Ｆｕｊｉｍｕｒａ、　　Ｎ、　Ｔｏｇａｗａ、　　Ｈ，
Ｙａｍａｍｏｔｏ　ａｎｄ　Ｙ。

Ｍａｔｕｕｒａ；　Ｊ、　Ａｐｐｌ、　Ｐｈｙｓ、　　
Ｖｏｌ、　５５（６）１５　Ｍａｒｃｈ１９８４　ｐ２
０８３に見られるような粉末冶金に基づく焼結による方
法。

（２）特開昭５９−２１１５４９号公報やＲ，Ｗ、　Ｌ
ｅｅ　；Ａｐｐｌ、　　Ｐｈｙｓ、　　Ｌｅｔｔ、　　
Ｖｏｌ、　　４６　　　（８）１５　　Ａｐｒｉｌ　　
１９８５　　ｐ７９０や特開昭６０−１００４０２号公
報等に見られる様な非晶質合金を製造するのに用いる急
冷薄体装置で、厚さ３０μｍ程度の急冷薄片を２段階の
ホットプレスで機械的配向処理を行なう方法。

（３）特開昭６２−２７６８０３号公報で開示されたよ
うな鋳造インゴットを５００℃以上の温度で熱間加工を
する事により結晶粒を微細化し、またその結晶軸を特定
の方向に配向せしめて該鋳造合金を磁気的に異方性化す
る方法。

［発明が解決しようとする課題］ 前述の従来技術を用いることにより、一応Ｒ−ＴＭ−Ｂ
系異方化永久磁石は製造できるが、これらの製造方法に
は次のような欠点を有している。

（１）の焼結法は、合金を粉末にする事が必須であるが
、Ｒ−Ｔ　Ｍ−Ｂ系合金は酸素に対して非常に活性であ
り、そのため、粉末にするという工程を経ると表面積が
増え、酸化が激しくなり焼結体中の酸素濃度はどうして
も高くなってしまう。また、粉末を成形するときに、例
えばステアリン酸亜鉛のような成形助材を使用しなけれ
ばならない、これは焼結工程で前もって取り除かれるの
ではあるが、数刻は磁石の中に炭素の形で残ってしまう
。

この炭素はＲ−ＴＭ−Ｂ系磁石の磁気性能を低下させて
しまい好ましくない。

さらに成形助材を加えてプレス成形した後の成形体はグ
リーン体と言われが、これは大変脆くハンドリングが非
常に難しい、従って、焼結炉にきれいに並べて入れるの
は相当の手間がかかることも大きな欠点である。

また、異方性の磁石を得るためには磁場中でプレス成形
しなければならず、磁場電源、コイル等の大きな装置が
必要となる。

以上の欠点があるので、−膜内に言って、Ｒ−ＴＭ−Ｂ
系の焼結磁石の製造には高価な設備が必要になるばかり
でなく、生産効率も悪くなり、磁石の製造コストが高く
なってしまう。従って、比較的原料の安いＲ−Ｔ　Ｍ−
Ｂ系磁石の長所を生かすことが出来るとは言いがたい。

次に（２）の方法であるが、これらの方法は真空メルト
スピニング装置を使用するが、この装置は現在では大変
生産性が悪くシかも高価である。

（２）の方法での異方性の磁石は、ホットプレス法を２
段階に使うので、実際に量産を考えると大変に非効率に
なることは否めないであろう。

また、この方法では高温、例えば８００℃以上では結晶
粒の粗大化が著しく、それによって保磁力が極端に低下
し、実用的な永久磁石にはならない。

（３）の方法では粉末工程を含まず、最も製造工程を簡
略化する事が可能であるが、性能的にはやや劣るという
問題があった。

本発明は以上の従来技術の欠点、特に（３）の永久磁石
の性能面での欠点をを解決するものであり、その目的と
するところは、高性能低コストなＲ−ＴＭ−Ｂ系永久磁
石の製造法を提供するところにある。

［課題を解決するための手段］ 希土類元素（但しイツトリウムを含む）と遷移金属元素
、ボロンを基本成分とする異方性永久磁石の製造方法に
於て、該原料を溶解・鋳造し、その後鋳造インゴットを
２種類以上の熱間加工法で、加工を施すもので、５００
℃以上の温度にて結晶粒微細化および、磁気異方性、機
械的配向を付与することを主たる目的とした熱間加工工
程および、４００℃以上の温度で、インゴットから非磁
性であるＲ−リッチ相の液相を排除する事により磁性相
を濃縮し、磁気異方性および機械的配向性の向上するこ
とを主たる目的とした熱間加工工程を含むことを特徴と
する、異方性永久磁石の製造法である。

［作用］ 本発明者等は、数多くのＲ−Ｆｅ−Ｂ系鋳造合金を評価
し、Ｐｒ−Ｆｅ−Ｂ系合金に適当な熱処理を加えれば高
い保磁力が得られることを知見し、更に、この合金を基
に熱間加工よる機械的配向処理、添加元素による磁気特
性の改善効果を研究し、高性能の永久磁石の製造方法を
知見した。

即ち、希土類元素（但しイツトリウムを含む）と遷移金
属、およびボロンを基本成分とし、該基本成分から成る
合金を溶解・鋳造する。次いで、該鋳造インゴットを熱
間で加工を行ない、必要に応じて熱処理を施す。この製
造方法により鋳造−熱間加工−熱処理という粉末工程を
含まない方法で、従来法に比肩する高性能の磁石が得ら
れるものである。

この製造方法における加工には次の作用がある。

ｌ）非磁性物であるＲリッチ相の液相を排除することに
よる磁性相の濃縮。

２）結晶粒の微細化。

３）結晶の機械的配向にともなう加工方向への磁気的配
向。

上記作用の内、１）の磁性相の濃縮、および３）の磁気
的配向には比較的低い歪速度の変形が望ましく、また、
２）の結晶粒の微細化には比較的高い歪速度がよいこと
が知られている。そこで、それぞれの作用を十分に行な
わせるためにはそれぞれの目的にあった加工法を用いる
ことが望ましい。

また、１）の磁性相の濃縮には非磁性相であるＲリッチ
相の融点以上で加工を行なうことが必要である。このＲ
リッチ相の融点は添加元素の種類、量により変化し、少
なくとも４００℃以上で加工する事が必要である。

［実施例］ ［実施例１］ 表１の組成となるようにとなるように、希土類、遷移金
属およびボロンを秤量し、アルゴンガス雰囲気下でセラ
ミックるつぼ中で誘導加熱炉により原料を溶解・鋳造す
る。

表１ 溶解したインゴットは適当な大きさに切り出す。

まず、結晶粒の微細化と機械的配向を目的に、熱間圧延
を施す。熱間圧延法は比較的大きな歪速度とが得られ、
生産性の高い加工方法の−っである。

切り出されたインゴットは離型剤を塗布され、鉄製のシ
ースに封入される。シースに封入することで大気との反
応を防ぐことができ、加工における雲囲気制御をする必
要がなく、大気中で従来のの圧延機を用いることが可能
となった。ついでシースごと炉内で約９５０℃まで加熱
し圧延をおこなった。加工率は約７５％であった。シー
スに封入し加工したため、Ｒリッチ相の染みだしによる
磁性相の濃縮は、この熱間圧延過程に於いてはほとんど
起こらない。

その後、シースよりインゴットを取り出し、Ｒリッチ相
の染みだしによる、磁性相の濃縮を目的にホットプレス
を施した。ホットプレスはアルゴン雰囲気中で、５００
．７００．９００、および１０００℃の各温度で行なっ
た。加工度は約５０％、歪速度は０．００１〜０．００
０１／ｓｅｅであった。

表２に濃縮の結果をＯ（多）Δ（中）×（少）の３段階
で示す。

表２ 延後とあわせて示す。

プレス後は、磁性相の濃縮によるためと思われるＢｒの
増大が現れ、また若干だが配向性も向上した。この傾向
は高温はど大きいが、粒径の増大のため１ｆ（ｃが低下
し、（ＢＨ）ｍａｘはそれほど延びない。

表３ ホットプレスの温度が高いほど磁性相の濃縮は起こり易
く、プレスの時間も短くて済むことがわかった。つづい
て、磁性相の濃縮が十分出来た温度、９００および１０
００℃での磁気特性を表３に圧［実施例２］ 実施例１と同様に鋳造インゴットを作製する。

組成はａおよびｆである。実施例１と同様にシースにい
れ、９５０℃に加熱する１本実施例に於いては実施例１
の圧延法の代わりにスタンプ法を用いた。加工度は約７
０％である。スタンプ法も比較的高い歪速度を持ち、結
晶粒微細化に有効な加工方法である。その後、実施例１
と同様にホットプレスを施す。温度は９００度、加工度
は５０％である。

本実施例に於いても十分な磁性相の濃縮が行なわれた。

磁気性能を表４に示す。

［実施例３］ 実施例１と同様に鋳造インゴットを作製する。

組成はａおよびｆである。鋳造インゴットに離型剤を塗
布し、鉄製の拘束リングを付ける。このリング付インゴ
ットをアルゴン雰囲気中９５０℃でホットプレスする。

加工度は約７０％である。歪速度０．１〜０．０１７ｓ
ｅｃである。拘束リングを付けることで、比較的高い歪
速度でプレスすることが可能となり、結晶粒微細化に有
効な加工方法となる。

その後、リングをはずし、実施例１と同様にホットプレ
スを施す。温度は９００度、加工度は５０％である。

本実施例に於いても十分な磁性相の濃縮が行なわれた。

磁気性能を表５に示す。

［発明の効果］ 以上のように本発明の異方性永久磁石の製造方法によれ
ば、高性能の異方性永久磁石が簡単で低コストに作成す
ることが出来、従来の磁石の生産性を大幅に高めるとい
う効果を有する。

出願人　セイコーエプソン株式会社

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）希土類元素（但しイットリウムを含む）と遷移金
   属元素、及びボロンを基本成分とする異方性永久磁石の
   製造方法に於て、該原料を溶解・鋳造し、その後鋳造イ
   ンゴットを２種類以上の熱間加工方法を組み合わせて加
   工を施すことを特徴とする異方性永久磁石の製造方法。
2. （２）希土類元素（但しイットリウムを含む）と遷移金
   属元素、及びボロンを基本成分とする異方性永久磁石の
   製造方法に於て、該原料を溶解・鋳造し、その後鋳造イ
   ンゴットを、高歪速度と低歪速度の２種類以上の熱間加
   工方法を組み合わせて加工を施すことを特徴とする請求
   項１記載の異方性永久磁石の製造方法。
3. （３）希土類元素（但しイットリウムを含む）と遷移金
   属元素、ボロンを基本成分とする異方性永久磁石の製造
   方法に於て、該原料を溶解・鋳造し、その後鋳造インゴ
   ットを５００℃以上の温度にて結晶粒微細化および、磁
   気異方性、機械的配向を付与することを主たる目的とし
   た熱間加工工程、ついで４００℃以上の温度で、インゴ
   ットから非磁性であるＲ−リッチ相の液相を排除する事
   により磁性相を濃縮し、磁気異方性および機械的配向性
   の向上することを主たる目的とした熱間加工工程を含む
   ことを特徴とする、請求項１記載の異方性永久磁石の製
   造法。