JPH03260018A - 異方性希土類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−鉄（コバルト）−ホウ素系（Ｒ−Ｆｅ
　（Ｇｏ）−Ｂ系）の永久磁石合金に関する。更に詳し
く述べると、Ｔｉの他にＡ１等をも含むＲ−Ｆｅ　　（
Ｃｏ）　−Ｂ系組成の急冷凝固合金を高密度化し、塑性
変形して異方化する希土類永久磁石の製造方法に関する
ものである。

［従来の技術］ Ｒ−Ｆｅ　（Ｃｏ）−Ｂ系永久磁石の製法として、溶融
状態から急冷固化することにより微細構造にする急冷法
がある。急冷法は、溶解−高速急冷−粗粉砕−冷間ブレ
ス（温間プレス）−磁石という工程で行われ、焼結法や
鋳造法など他の方法に比べて工程が簡素化される利点が
ある。

この系の急冷磁石合金については、磁石特性を改善する
ため様々な研究が進められており、例えばＴｉを含有さ
せ熱処理すると希土類含有量の少ない＆［ｌ威でも高保
磁力が生しることが分かっている。また特開昭６３−１
９０１．３８にはＴｉを適量添加すると保磁力の温度特
性を向上させうろことが記載されている。

［発明が解決しようとする課題］ 急冷法により得られる永久磁石も、基本的にはＲｔＦｅ
１ａＢ化合物を主相とする。０．０１〜１μｍ程度のＲ
ｚＦｅｚＢ微細粒子を非晶質相が取り囲んだ極めて微細
な＆ｌＩ織により、磁壁のビン止めが保磁力を決定する
ピンニング型磁石になっている。

保磁力発生機構が焼結磁石や鋳造磁石と異なるにもかか
わらず、実用化されている急冷磁石の希土類元素Ｒは１
３％であり主相のそれよりも若干多くなっている。Ｒが
１２％未満になると保磁力は急激に劣化する。特開昭５
９−６４７３９には、Ｒが１０％になると保磁力が６ｋ
Ｏｅ以下になることが示されている。（なお本明細書で
「％」は全て「原子％」を意味している。） Ｒ−Ｆｅ　　（Ｃｏ）−Ｂ系永久磁石では、前述のよう
にＴｉの添加によって保磁力は向上するが、Ｔｉ含有量
の増大に伴い残留磁束密度が低下し角型性も低下してい
く欠点がある。

本発明の目的は、希土類元素の含有量が少ない（１２％
未満）組成領域であっても、高保磁力、高エネルギー積
を示す永久磁石を製造しうる方法を提供することにある
。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、Ｒｘ　　（Ｆ　ｅ＋−ＣＱｗ　）　＋ｏｏ−
ｘ−ｙｔ−ｖ　Ｂ、Ｔ　ｉ、Ｍｖなる一般式で表され、
６≦ｘ≦１６．０≦Ｗ≦１．２≦ｙ≦２５．０＜ｚ≦１
２．０＜ｖ≦５からなる液体急冷合金を使用する。ここ
でＲはイツトリウムを包含する希土類元素の少なくとも
１種、ＭはＭｇ、ＡＩ。

Ｇａ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｇｅ、Ｉｎの少なくとも１種である
。上記組成の液体急冷合金を高密度化した後、塑性変形
により異方化する。このように本発明の特徴は、ＡＩ、
Ｇａ等を適量添加した組成の材料を液体急冷する点、及
び液体急冷した合金について高密度化した後、塑性変形
により異方化する点である。

液体急冷法には種々の方法があり、その特徴を利用した
任意の手法を採用しうる。ガン法、ピストン・アンビル
法、トーションカタパルト法は冷却速度を大きくできる
。遠心法、単ロール法、双ロール法は薄帯を連続的に大
量に作製でき、工業生産に適している。これらは電気炉
あるいは高周波炉により合金を溶解し、その熔融合金を
ガス圧によりルツボ先端のノズルから噴出させ、回転す
る冷却用回転体の表面上で接触凝固させるものである。

量産性の面から、本発明の場合には単ロール法、即ち１
個の回転するロールの周面上に熔融合金を噴出する方法
が最も適当である。その他、スプレー法、キャビチーシ
ラン法、回転液中噴出法による粉末作製、水流中紡糸法
、回転液中紡糸法、ガラス被覆紡糸法による細線作製な
ども適用可能である。

このようにして得た液体急冷合金を４００〜１０００℃
、より好ましくは６００〜８５０℃でＨＩＰ　（熱間静
水圧プレス）またはホットプレスにより理論密度の７０
％以上、より好ましくは９０％以上に高密度化する。高
密度化の際の急冷合金は、成形体、薄帯、容器に詰めた
粉体なと、いかなる形態でもよい。

その後、６００〜１０００℃、歪速度ｌＯ〜１　／ｓｅ
ｃ、加工率３０％以上、より好ましくは５０％以上で温
間塑性加工を施す、これにより加工方向に磁化容易軸が
整列した異方性永久磁石が得られる。温間塑性加工法は
、ホットプレス法、圧延法など任意の方法を用いてよい
。なお歪速度と加工率は、高密度化後の試料厚さをｈｏ
、塑性変形後の試料厚さをり、−塑性変形に要した時間
をｔとしたとき、それぞれ次のように表すものとする。

ｈ。

本発明における各成分の限定理由は次の通りである。な
お以下に示す磁気特性の数値は、（Ｘずれも等方性粉体
での値である。Ｒの量Ｘは６％未満では保磁力ｉ　Ｈｃ
が５ｋＯｅ未満になり、１６％を超えると最大エネルギ
ー積（ＢＨ）、、。

が５　Ｍ　Ｇ　Ｏｅになり、いずれも実用上好ましくな
い、Ｂの量ｙは２％未満ではｉＨｃが５ｋＯｅ未満と小
さく、２５％を超えると（ＢＨ）、、。

が低下する。Ｔｉの量２は、ｉＨｃ増加のために０．１
％以上であることが好ましく、１％以上で効果は顕著と
なる。しかし２の値が１２％を超えると（ＢＨ）、、、
、ｉＨｃ共に低下する。

ＭとしてｐＪＩｇ、ＡＩ、Ｇａ、Ｓｂ、Ｔｅ、ＧｅＩｎ
の少なくとも１種を添加するのは、これら全ての元素が
結晶粒成長を抑制し、保磁力の減少を抑制するからであ
る。Ｍの置■は、塑性変形可能温度を低下させるために
も、０．１％以上であることが好ましく、５％を超える
と（ＢＨ）５□８．ｉＨｃ共に低下する。

またＦｅをＣｏで置換することでキュリー温度が改良さ
れ温度特性が向上する。その置換量Ｗはその全域にわた
って高保磁力が得られる。

ｗ−１、即ちＦｅを全てＣＯで置換しても８ｋＯｅ以上
の保磁力を有する磁石が得られる。

好ましい処理条件における数値は次のような理由による
。高密度化の温度が４００℃未満では理論密度の７０％
に満たず、１０００℃を超えると結晶粒成長によるｉＨ
ｃの低下が避けられない。特に６００〜８５０℃の温度
範囲にすると、理論密度の９０％以上となり、より好ま
しい、塑性変形は６００〜１０００℃で行う。

６００℃未満では本明細書に示した組成範囲では塑性変
形が不可能であり、１０００℃を超えると結晶粒成長に
よるｉＨｃの低下が避けられない、歪速度はＩ　／ｓｅ
ｃを超えると−様な塑性変形が妨げられ、１０−’／ｓ
ｅｃより遅い場合には粒成長によるｉ　Ｈｃの低下が避
けられない。加工率は大きい程、異方化の割合が大きく
なるが、８ｋＧ以上の残留磁束密度Ｂｒを得るためには
少なくとも３０％以上の加工率が必要となる。

また加工率が５０％以上であると１０ｋＧ以上のＢｒが
得られ、より好ましい。

［作用］ 溶融合金を急冷凝固すると、合金組成や急冷条件により
異なるが、急冷後のＡｌ１織は一般に非晶質あるいは微
結晶又はその混合組織となる。

これを高密度化処理することにより、その微結晶又は非
晶質と微結晶からなるｍｍおよびサイズを更にコントロ
ールでき、０．０１〜１μｍ程度の微細粒子を非晶質相
が取り囲んだ永久磁石にとって非常に好ましい＆［ｌ織
が得られる。

急冷法で得られるＲ−Ｆ　ｅ　（Ｃｏ）　−Ｂ糸材料に
ついて種々の添加元素の影響を検討すると、特にＴｉを
添加した場合、Ｒ含有量が少ない組Ｊｆｆｌ（１２％未
満）でも高保磁力を示し、実用に適した高性能磁石を製
作できる。またＲ含有量が１２％以上の場合でもＴｉの
添加により保磁力が改善される。

しかしＴｉの添加は、保磁力の向上に寄与するものの、
ヒステリシスループの角型性が悪いため最大エネルギー
積（Ｂ　Ｈ）□８が低い。これを温間塑性加工して異方
化すことより解決する。しかし、あまり高い温度で塑性
加工すると保磁力が低下してしまう。低希土類量のＲＦ
ｅ−Ｂ−Ｔｉの４元系急冷磁石は約１０００℃以上でな
いと塑性変形は困難であるので、主相の粗大化によって
保磁力も激減する。この系に対してＭｇ、ＡＩ、Ｇａ、
Ｓｂ、Ｔｅ、ＧｅＩｎを適量添加すると、塑性変形が可
能となる温度が低下し、結晶粒成長が抑えられる。その
ため保磁力の減少が抑制される。特にＡＩ。

Ｇａはその効果が顕著である。

［実施例］ 第１表に示すＡｌ１威を有する合金をアーク溶解により
作製した。この合金を、液体急冷法を用い、２０　ｍ／
ｓｅｃで回転するロール表面に石英ノズルヲ通してアル
ゴンガス圧をかけて射出して高速冷却し、非晶質あるい
は微結晶質からなる薄帯を得た。

この薄帯を６０メツシユ以下に粉砕しホントブレスを用
いて温度７００℃、圧力２　ｔｏｎ／ｃ１で底形した。

この成形棒を側面フリーの状態で再びホットプレスによ
り加圧し温間塑性変形させた。このとき歪速度は１０−
″／ｓｅｃ、温度は７００℃であった（また変形しない
時は、変形するまで行った）、塑性加工後の磁石特性を
組成と共に第１表に示す。

第１表からＲ−Ｆ　ｅ　（Ｃｏ）　　Ｂ−Ｔ　ｉ　−Ｍ
系に対して、Ｍｇ、Ａ　Ｉ、Ｇａ、Ｓ　ｂ、Ｔｅ。

Ｇｅ、Ｉｎの添加が低温での塑性変形を可能にし、更に
主相の粗大化を防ぎｉＨｃの減少を抑制することが分か
る。

（以下余白） 第１表 （＊印は比較例） ［発明の効果〕 本発明はＲ−Ｆｅ　（Ｃｏ）−Ｂ系＆ｌｌ威にＴｉを添
加した＆ｌｌ威だから、希土類元素Ｒの含有量が少ない
（１２％未満の〉領域でも、希土類元素の多い場合と遜
色ない高い保磁力ｉＨｃが得られ、低コスト化を図るこ
とができる。特に本発明では高密度化した後、塑性変形
により異方化しているため、最大エネルギー積（ＢＨ）
、、。

が向上する。材料組成にＭ（Ａ１．Ｇａ等）が含まれて
いるため、比較的低温度で温間塑性加工ができ、主相の
粗大化も生じず、保磁力の減少を防止できる。これらに
よって実用上すぐれた特性の異方性永久磁石が得られる
。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. １．Ｒ＿ｘＦｅ＿１＿０＿０＿−＿ｘ＿−＿ｙ＿−＿ｚ
   ＿−＿ｖＢ＿ｙＴｉ＿ｚＭ＿ｖ（但し、Ｒはイットリウ
   ムを含む希土類元素の少なくとも１種、ＭはＭｇ，Ａｌ
   ，Ｇａ，Ｓｂ，Ｔｅ，Ｇｅ，Ｉｎの少なくとも１種）な
   る一般式で表され、６≦ｘ≦１６，２≦ｙ≦２５，０＜
   ｚ≦１２，０＜ｖ≦５からなる液体急冷合金を、高密度
   化した後、塑性変形により異方化することを特徴とする
   異方性希土類永久磁石の製造方法。
2. ２．Ｆｅの一部をＣｏで置換し、Ｒ＿ｘ（Ｆｅ＿１＿−
   ＿ｗＣｏ＿ｗ）＿１＿０＿０＿−＿ｘ＿−＿ｙ＿−＿ｚ
   ＿−＿ｖＢ＿ｙＴｉ＿ｚＭ＿ｖなる一般式で表され、０
   ＜ｗ＜１である請求項１記載の製造方法。
3. ３．Ｆｅの全部をＣｏで置換し、Ｒ＿ｘＣｏ＿１＿０＿
   ０＿−＿ｘ＿−＿ｙ＿−＿ｚ＿−＿ｖＢ＿ｙＴｉ＿ｚＭ
   ＿ｖなる一般式で表される請求項１記載の製造方法。
4. ４．高密度化を４００〜１０００℃で加圧することによ
   り行い、理論密度の７０％以上にする請求項１、２又は
   ３記載の製造方法。
5. ５．塑性加工による異方化を６００〜１０００℃、歪速
   度１０＾−＾４〜１／ｓｅｃ、加工率３０％以上で温間
   塑性加工することにより行う請求項１、２又は３記載の
   製造方法。