JPH02252211A

JPH02252211A - 異方性永久磁石およびその製造方法

Info

Publication number: JPH02252211A
Application number: JP7272689A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Yamagami; 利昭山上; Osamu Kobayashi; 理小林; Koji Akioka; 宏治秋岡; Tatsuya Shimoda; 達也下田; Nobuyasu Kawai; 河合　伸泰
Original assignee: Seiko Epson Corp; Kobe Steel Ltd
Current assignee: Seiko Epson Corp; Kobe Steel Ltd
Priority date: 1989-03-25
Filing date: 1989-03-25
Publication date: 1990-10-11

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とそ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。また、近年永
久磁石タイプのＭＨＩ等の開発により、大型の磁石の需
要が高まっている。

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
るので従来から多くの研究開発が行なわれている。

従来、Ｒ−Ｔ　Ｍ−Ｂ光異方性化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　ｐ７
９０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。

［埴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温度はどうして
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、散剤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。

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
体と言われる。これは大変脆く、ハンドリングが難しい
。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。そのため、異方性方向に長い磁石を作る場
合は、それに見合った大きな磁場を必要とする。しかし
、工業上利用できる磁場は限界が有り、そのために異方
性方向の長さにも限界がある。また、異方性方向と他の
短辺との比を２以上とするには、異方性磁石合金から切
り出すことを必要とする。

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
生産性が悪くしかも高価である。

（２）の方法での異方性の磁石は、急冷粉末を扱わなけ
ればならず、前述の焼結法と同様に酸化の問題がある。

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、ホットプレスも一
段階で良いために、最も製造工程を簡略化する事が可能
である。しかし、異方性磁石を得るためには加工するこ
とが必須であり、磁石は加工方向に異方性化し、強加工
するほど強い磁石となる。また、この加工において座屈
等の変形不良を起こさせない為には、金属学的に加工方
向とその他の短辺との比は３以下でなければならないこ
とが知られている。そのため、強加工を必要とするより
強い磁石はその比を１以上の磁石とする事は困難であっ
た。

また、上記３つの方法とも厚肉とするためには接着剤等
ではりつけて使用する方法があるが、磁石単体中に非磁
性相を形成するので磁気特性が劣る問題があった。

本発明は以上の従来技術の欠点、特に（３）の永久磁石
の形状面での欠点をを解決し、その目的とするところは
、厚肉、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
、及びボロンを基本成分とする合金を溶解・鋳造する工
程、ついで鋳造インゴットを５００℃以上の温度にて、
熱間加工し磁気異方性および機械的配向性を付与する工
程、得られた合金を２ピース以上重ねて、４００℃以上
でホットプレスをし、板厚方向に異方性方向をもち、そ
のアスペクト比（板厚／板幅）が２以上の磁石を得るこ
とを特徴とする異方性永久磁石の製造法。

［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
に熱間加工に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、及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・鋳造し、次いで、鋳造インゴットを５００℃
以上の温度にて熱間加工し、磁気異方性及び機械的配向
性を付与することを特徴とする永久磁石の製造方法であ
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。

この方法で作成される異方性永久磁石は、熱間加工法に
より加工方向に配向、異方性化されるものである。金属
の塑性加工においては、加工方向とその他の短辺との比
が３以上では座屈してしまい、均一な変形は因数である
ことが知られている。

また、この方法で作製する磁石においては、高性能の異
方性磁石とするためには少なくとも５０％以上の加工率
が必要であり、それゆえ、得られる磁石の異方性方向の
アスペクト比は２以上の物は得られない。

一方、この磁石は４００℃以上の熱間で加工することで
、非磁性相であるＲリッチ相がしみだす現象が知られて
いる。　（特願昭８３−１５００３９）本発明者らはこ
のＲリッチ相を利用する事で、２つ以上の磁石合金を一
体化できることを知見した。すなわち、−度加工を施し
異方性化した磁石合金を、さらに２つ以上重ねてホット
プレスを施す、この時は１回目の加工はど強加工は必要
ない、この加工により、磁石は一体化し、若干異方性も
ます。

以上の方法により上記（３）の方法でも異方性方向とそ
のほかの短辺との比が２以上の磁石が作製できることに
なる。

以下、実施例で詳細に述べる。

［実施例］［実施例１］表１に示した組成となるように、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溶解・鋳造する。

表１鋳造インゴットを１５ｗｘ　１５ｘ　３０ｔの大きさに
切り出し、各鋳造インゴットに熱間加工としてホットプ
レスを施した。加工率７５％、アルゴンガス雰囲気中、
９５０℃である。加工後の磁石合金の大きさは約３０ｗ
Ｘ　３０ｗＸ　７ｔであった。

この磁石合金の上下面を研磨し、１０ピース重ねアルゴ
ン雰囲気中、８００℃、１０％ホットプレス加工を行な
った。その後成形加工し得られた磁石の大きさは、２８
ｗｘ　２８ｘ　８０ｔであった。

比較のため、１回目のホットプレス加工磁石を、アルフ
ァシアノアクリレート系樹脂で同数接着した、同じ大き
さの磁石の残留磁束密度（Ｂｒ）を表２に示す。

表２表３［実施例２］実施例１と同様に表１の組成となるように合金を溶解・
鋳造する。本実施例では最初の熱間加工法として、熱間
圧延法を用いる。鋳造した該インゴットを圧下率７０％
、９５０℃で熱間圧延を施す。得られた圧延材は４０ｗ
ｘ　８００ｘ　２０ｔであった。

この圧延材より、３０ｗｘ　３０ｘ　２０ｔのピースを
切りだし、上下面を研磨し、実施例１と同様に４ピース
重ねてホットプレスを施した。得られた磁石の大きさは
、３０賢ｘ　３０ｘ　７０ｔであった。

比較のため、１回目の圧延磁石を、アルファシアノアク
リレート系樹脂で同数接着した、同じ大きさの磁石の残
留磁束密度（Ｂｒ）を表３に示す。

以上の方法は重ねるピースの数により、異方性方向とそ
の他の短辺との比は２以上、任意に決められる。

［発明の効果］以上のように本発明の異方性化永久磁石の製造方法によ
れば、粉末工程を経ず、また大きな磁場発生装置を必要
とせずに、厚肉の大きな高性能異方性永久磁石が簡単に
作成することが出来るという効果を有する。

Claims

【特許請求の範囲】

（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に
於て、板厚方向にその異方性方向を持ち、アスペクト比
（板厚／板幅）が２以上であることを特徴とする異方性
永久磁石。
（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合金を溶解・鋳造
する工程、ついで鋳造インゴットを５００℃以上の温度
にて、熱間加工し磁気異方性および機械的配向性を付与
する工程、さらに４００℃以上で得られた磁石合金を２
ピース以上重ねて、ホットプレスすることを特徴とする
請求項１記載の異方性永久磁石の製造法。