JPH03241705A - 磁気異方性磁石及びその製造方法 - 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、遷移金属（Ｔ）、Ｙを含む希土類元素（Ｒ）
、及び硼素（Ｂ）を主成分とするＲ−Ｔ−Ｂ系磁石であ
り、ボイスコイルモータ、マグネトロン、リニアモータ
、ＭＲＩ等の用途に要求される特性に適合するように、
中心部と端部の最大エネルギ積が実質的に均一に分布し
ていることを特徴とする磁気異方性磁石に関する。

［従来の技術］ 磁気回路、例えばボイスコイルモータ、マグネトロン、
リニアモータ、ＭＲＩ等、に用いられる永久磁石に要求
される特性として、最大エネルギ積（ＢＨ）ｍａｘの絶
対値は当然であるとして、中心部と端部の最大エネルギ
積が均一に分布していることが要求されている。特に近
年、その市場ニーズは高まっている。

希土類元素（Ｒ）、遷移金属（Ｔ）、硼素（Ｂ）を主成
分とする永久磁石（以下Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石と呼ぶ）は安
価で且つ高磁気特性を有し前記の市場ニーズに適合する
ものとして注目を集めている（特開昭６１−２６６０５
６号公報）。

然して、Ｒ−Ｔ　−Ｂ糸磁石は、焼結磁石と超急冷磁石
に大別される。とりわけ台金溶湯を超急冷法によって凝
固し、薄帯または薄片を得て粉砕しホットプレス（高温
処理）した後、温間で塑性加工して磁気異方性を付与し
た永久磁石（以下「温間加工磁石」と呼ぶ）が注目され
ている（特開昭６０−１００４０２号公報参照）Ｂ この温間加工磁石であって、中心部と端部の最大エネル
ギ積をそれぞれＡ、Ｂとしたとき、Ａ。

Ｂは（Ａ−Ｂ）　Ｘ　Ｉ　ＯＯ／Ａ≦４の関係を満足し
、且つ全体の最大エネルギ積の平均値が２０ＭＧＯｅ以
上である磁気特性のバラツキの少ないものが知られてい
る（特開平１−２５１７０３号公報）。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、この温間加工磁石は前記の関係式から分かる様
にＡ≧Ｂなる関係を必須とし、全体のエネルギ積も実施
例から２２．９〜２５．２　（ＭＧＯｅ）と、高性能の
磁気回路を構成するには未だ不十分なものである。Ａ≧
Ｂなる関係を必須とするのは、通常の塑性加工において
中心部の材料が工具表面の摩擦力による拘束で塑性流動
しにくいために起こっているものと考えられる。いずれ
にせよ、かかる限定条件があるのは商品としての市場ニ
ーズから見て好ましいことではない。

なお、前記特開平１−２５１７０３号公報には何にも書
かれていないが、不均一変形はバルジ現象によって端縁
部に大きなりラックを生じてしまう。このことは、商品
としての磁石を得ようとする場合には大きな問題点であ
る。特に、コンピュータの外部記憶装置に用いられるボ
イスコイルモータにおいては、割れ欠けによる発塵は重
大な事故を生起する。

従って、本発明の目的は均一な分布で高いエネルギー積
を有し且つ割れのない温間加工磁石を提供することであ
る。

［問題点を解決するための手段］ 本発明者は前記課題を解決するために、磁性粉末にそれ
と反応生成物を生成して磁気特性を向上する顕著な効果
がある炭素または炭素を含有する添加物と、活性な被加
工物である温間加工磁石との反応性をなくした最適な潤
滑剤と、最適な温間加工、特に多段加工との３要素の最
適組合せが良いことを知見した。

即ち本発明は、遷移金属（１’）、Ｙを含む希土類元素
（Ｒ）、及び硼素（Ｂ）を主成分とし、その結晶粒のア
スペクト比が２以上のＲ−Ｔ−Ｂ系合金でなり、中心部
と端部の最大エネルギ積が実質的に均一に分布している
ことを特徴とする磁気異方性磁石である。

本発明でアスペクト比とは、結晶粒のＣ軸に垂直方向の
平均径ＣとＣ軸方向の平均径ａとの比Ｃ／ａで定義され
る。この値が２以上であれば残留磁束密度として８ｋＧ
以上のものを得ることができる。ここで、平均径はいわ
ゆる切断法で求める。

即ち、顕微鏡写真を任意の線分で切断し線分の長さを切
る結晶粒の数で割ったものである。本発明では３０箇所
以上について算出したものの平均値で表す。

本発明はまた、かかる磁石を製造する手段として、遷移
金属、Ｙを含む希土類元素Ｒ９及び硼素Ｂを主成分とす
る溶湯を急冷凝固した後粉砕して磁性粉末とし、炭素を
含有する添加剤との混合物を圧密して成形体とした後、
該成形体の表面及び／又は工具面に潤滑剤を塗布し、温
間で塑性加工することを特徴とする磁気異方性磁石の製
造方法を提供する。

本発明で炭素を含有する添加物は有機、無機いずれの化
合物でもよいが、二価のアルコールであるジエチレング
リコールは好適である。また、ガラスも使用することが
できる。この場合には、グラファイトとの複合添加は前
記の粗大粒を生ぜず好ましい。

ここで、前記塑性加工は二段以上の据え込みであること
が好ましいが、被加工物の形状、大きさ等によっては１
段加工で良い場合もある。

温間加工磁石においては塑性流動と直角な方向の磁気的
配列状態との密接な相関が重要である。

塑性流動を被加工物の全体に均一に充分行わせることが
磁気特性に関係する配向度向上に必要である。高いエネ
ルギー積を得るためには、高い加工率（据え込み前の高
さと据え込み後の高さの差の据え込み前の高さに対する
百分率）が必要となる。

しかしながら、強加工を施すと、磁石外周端部に割れが
発生するので被加工物と工具間の摩擦を低減する必要が
あり潤滑が施される。

前記の塑性加工において、合金成分と実質的に反応しな
い潤滑剤の保護膜を形成し、更にその上に潤滑剤を積層
させ複合潤滑を施すことは、Ｆｅと希土類元素を多量に
含み、且つ高温で加工する本発明の温間加工磁石には好
適である。

一般に、据え込み工程におけるクラックは、加工に伴い
材料に伺与された最大主応力が材料強度を越えたとき発
生する。また、加工率に対する最大主応力の増加はワー
クとパンチ間の動摩擦係数が大きいほど顕著である。

この観点からクラックの発生を抑制する手段として、材
料強度を上げること、摩擦係数を低下させることの２つ
の手段がある。

前者については、炭素又は炭素を含有する添加剤を用い
ることにより材料強度を上げることができる。これは、
かかる添加剤が磁性粉末と反応して粗大粒の生成を防ぎ
流動性を向上するためである。なお、粗大粒の生成メカ
ニズムについては本願出願人が平成元年１１月１０日付
けの出願で詳しく述べた通りであって、結晶粒径が０．
７μｍを越える結晶粒の体積分率は２０％未満であるこ
とが必要である。

後者については、潤滑剤を用いるのが普通であるが、加
工に伴い被加工物の表面積が変化、増大するにつれて潤
滑剤の不足するからである。また、合金成分と潤滑剤の
反応の問題がある。通常の塑性加工に用いられる潤滑剤
では高温で活性な被加工物と反応して工具との焼きイづ
きをおこしてしまう。本発明による二段以上の据え込み
は、各段毎に外部潤滑剤を補給することができ、加工に
伴うワークとパンチ間の動摩擦係数の増加を防止するこ
とができる。

さらには、本発明において圧密工程あるいは据え込み一
段目に合金成分と反応しないあるいは反応性が小さい潤
滑剤の保護膜を成形体に施し、それ以降の据え込みには
反応しやすい、潤滑剤を使用することが好ましい。例え
ば、−段目で合金との反応性が小さいＢＮ（窒化硼素）
を用いＢＮの保護膜を形成し、以降の据え込みには潤滑
性には優れているガラスを使用できる。

本発明の多段加工においては、加工温度は６３０〜８３
０度の範囲内が適当である。６３０℃末溝では、塑性変
形に必要なＮｄリッチ（液相）が、発生しにくくその結
果、割れが多数発生するからである。また、８３０℃を
越えると結晶粒の粗大化により加工性を悪くする。

以下、実施例によって本発明を具体的に説明する。

［実施例］ （実施例１〜２） Ｎ　ｄ　（Ｆ　８６．ａ２ｃＯｏ、＋　Ｂ、、。、ｃ　
ａｌｌ、＠Ｉ）　ｓ、＊なる組成の合金をアーク溶解に
て作製した。本合金をＡｒ雰囲気中で周速が３０ｍ／秒
で回転する単ロール上に射出して約３０４の厚さを持っ
た不定形のフレーク状薄片を作製した。Ｘ線回折の結果
、非晶質と結晶質の混合物であることがわかった。薄帯
または薄片は、その内部が無数の微細結晶粒からなって
いた。得られた薄片は厚さ３０μｓ程度で一辺の長さが
５００１ｍ以下の板状の不定形をしていた。その内部に
含まれる結晶粒は大体０゜３−程度以下と微細であった
。

次いで、フレーク状の薄片を５００１ｍ以下に粉砕した
磁性粉末に２価を低級アルコールに属するジエチレング
リコールを添加、混合し成形圧６トン／−で磁場を印加
せずに金型成形をして密度が５．７ｇ／ｃｃで直径２８
ｍｍ、高さ４７ｒｎｍの円板状の成形体を作製した。

得られた成形体にＢＮ（窒化硼素）スプレーを吹き付け
、６９０℃、２トン／　ａｄでホットプレスし密度が７
．４ｇ／ｃｃと高密度の直径３０ｍｍ、高さ３０ｍｍの
成形体を得た。この際、外部拘束によって外周部に割れ
が生じないように注意した。

次いで高密度化された成形体を更に６９０℃で加工率４
５％まで据え込み加工を行なった。その後、ＢＮスプレ
ーを吹きつけ潤滑剤の補給を行い、さらに加工率６０％
まで据え込み加工を施した。

比較例１として、ＢＨの補給無しに一段で６０％の加工
を行った結果を示した。また、比較例２では、磁性粉末
に、ジエチレングリコールを添加しない場合について２
段据え込みを行なった。

その結果得られた温間加工磁石の磁気特性とアスペクト
比を表１に示した。割れは、本発明のものでは見られな
かったが、比較例の場合には大きく割れが発生した。

表 表１の結果から２段据え込み及び潤滑剤の補給により外
周端部の割れの問題を解決できることがわかる。

実施例１および比較例２で得られた圧密体の引張り強度
を７００℃の雰囲気中で測定した結果を表２に示す。

表　　　２ １ １２− 表２の結果から、ジエチレングリコールの添加は材料強
度を上昇させ据え込みにおける割れを減少させることが
わかる。

また、実施例１で得られた試料について、Ｘ線回折によ
り、上パンチ側端面の配向バラツキを調べた。その結果
を第１図に示した。但し、第１図で配向バラツキは各結
晶軸とＣ軸のなす角度に対して規格化した。塑性加工時
の圧力印加方向に対する結晶粒のＣ軸のズレを示す。Ｘ
線強度がガウス分布に従うと仮定したときの標準偏差で
あられした。

第１図かられかるように、本発明によると磁石表面の配
向が均一になっている。一方、比較例１の場合は、試料
端部では、配向バラツキが、大きくなっている。すなわ
ち、比較例では加工に伴い潤滑剤の不足が起り被加工物
の表面付近の塑性流れが困難になっている。

第２図は、この場合の（ＢＨ）ｍａｘとＢｒの分布を示
す。いずれも本発明の顕著な効果が分かる。

（実施例３） 実施例１と同様の方法で、−段目４５％、二段目７０％
まで据え込みを行った。尚、二段目の潤滑剤として低融
点ガラスである鉛硼珪酸鉛系ガラスを用いた。その結果
を表２に示した。比較例としてＢＮを使わずに（保護膜
を形成させずに）、最初からガラスを潤滑剤として用い
、加工率７０％まで据え込みを行なった結果を示す。「
割れ」の欄でＯはクラックのないものを、Δは大きなり
ラックは見られないまでも微小クラックのあるものを示
す。「反応性」の欄は、磁石と工具表面との反応性の度
合を示したもので○は反応が認められないもの、×は反
応があって加工に支障があるものを示す。ｃ／ａはアス
ペクト比を示す。

表　　２ 本実施例によりＢＮが保護膜として働くことによりガラ
スとの合金の反応を防止することがわかる。

（実施例４） 実施例３と同様にＢＮの保護膜形成後、２段目の据え込
みで種々の潤滑剤を使用した。その結果を表３にまとめ
た。「割れ」の欄でＯはクラックのないものを、Δは大
きなりラックは見られないまでも微小クラックのあるも
のを、Ｘは明らかにクラックのあるものを示す。

表　　　３ 外　　部　　潤　　滑　　剤　　（ＢＨ）ｍａｘ　　割
れ表３の結果から、潤滑剤として黒鉛、ガラスあるいは
その混合物が割れを無くすことがわかる。

［発明の効果］ 本発明により、中心部と端部の最大エネルギ積が実質的
に均一に分布している磁気回路に近年要求の高まってき
た市場ニーズに適合することが可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明と比較例の温間加工磁石における配向バ
ラツキ分布を示す図、第２図は本発明と比較例の温間加
工磁石における（ＢＨ）ｍａｘのバラツキ分布を示す図
である。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）遷移金属（Ｔ），Ｙを含む希土類元素（Ｒ），及
   び硼素（Ｂ）を主成分とし、その結晶粒のアスペクト比
   が２以上のＲ−Ｔ−Ｂ系合金でなり、中心部と端部の最
   大エネルギ積が実質的に均一に分布していることを特徴
   とする磁気異方性磁石。
2. （２）端部の最大エネルギ積が、中心部の最大エネルギ
   積と同等か若しくは大きいことを特徴とする請求項１に
   記載の磁気異方性磁石。
3. （３）遷移金属，Ｙを含む希土類元素，及び硼素を主成
   分とする溶湯を急冷凝固した後粉砕して磁性粉末とし、
   炭素を含有する添加剤との混合物を圧密して成形体とし
   た後、該成形体の表面及び／又は工具面に潤滑剤を塗布
   し、温間で塑性加工することを特徴とする磁気異方性磁
   石の製造方法。
4. （４）前記塑性加工が２段以上の据え込みであることを
   特徴とする請求項３に記載の磁気異方性磁石の製造方法
   。
5. （５）前記の塑性加工において、合金成分と実質的に反
   応しない潤滑剤の保護膜を形成し、更にその上に潤滑剤
   を積層させ複合潤滑を施すことを特徴とする請求項３に
   記載の磁気異方性磁石の製造方法。