JPH03287723A

JPH03287723A - 希土類―鉄―ボロン系磁石の製造方法

Info

Publication number: JPH03287723A
Application number: JP2090718A
Authority: JP
Inventors: Koji Akioka; 宏治秋岡; Osamu Kobayashi; 理小林; Toshiaki Yamagami; 利昭山上; Sei Arai; 聖新井
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1990-04-05
Filing date: 1990-04-05
Publication date: 1991-12-18

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−鉄一ボロン系磁石の製造方法に関し
、更に詳しくは、熱間加工工程を改良した希土類−鉄−
ボロン系磁石の製造方法に関する。

［従来の技術］最近の電気製品の小型化、高効率化の要求に伴い、その
材料として高い磁気的性能を持つ希土類元素と鉄とボロ
ンとを基本成分とする合金を用いて磁石を作ることが望
まれている。即ち、希土類−鉄−ボロン系磁石である。

希土類−鉄−ボロン系磁石を製造する技術としては、い
わゆる填結法と液体急冷法とが知られているが、これら
の方法よりも生産性に優れた方法として、例えば特開昭
６２−２０３３０２号公報に開示の如き鋳造法が提案さ
れている。

この鋳造法は、いわゆる填結法や液体急冷法とは異なり
、希土類元素と鉄とボロンとを基本成分とする合金の溶
湯を鋳型に流し込んで、磁石を鋳造することを基本とす
る製造方法である。

そして、所望の形状に成形すること及び結晶軸の配向性
を向上するために、鋳塊に熱間加工を施すことが提案さ
れている。

しかし、希土類元素と鉄とボロンとを基本成分とする合
金は著しく加工性が悪いため、割れを生じる等、所望の
加工を行えない問題点がある。また、固液共存の半溶融
状態にあるときには加工圧によって液相が飛び出す問題
点がある。更に、希土類元素と鉄とボロンとを基本成分
とする合金は非常に活性であるため、厳格な雰囲気管理
を要する問題点がある。

［発明が解決しようとする課題１この点を改善するため、特開平１−１７１２０４では熱
間加工時における割れの発生を防止し、厳密な雰囲気管
理を経ずに熱間加工を行なう方法として被熱間加工材を
金属シースにくるんでカプセル化する方法が開示されて
いる。しかし、この方法では、熱間加工時の割れは防げ
るものの、加工後の冷却過程での割れが生ずるという問
題があった。

本発明は、上記欠点を改善し、割れのない熱間加工によ
る磁石を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］本発明の希土類−鉄−ボロン系磁石の製造方法は、希土
類元素と鉄とボロンとを基本成分とする合金の鋳塊を熱
間加工する工程を含む希土類−鉄−ボロン系磁石の製造
方法において、炭素量が０．２５ｗｔ％以下で融点が６
００℃以上の金属材料で鋳塊を囲繞すると共に密封した
上で熱間加工を行い加工後、１０℃／分未満の冷却速度
で冷却することを特徴とするものである。

本発明になる希土類−鉄−ボロン系磁石のインゴットは
強磁性材料のため、約３００°Ｃ前後のキュリー温度ま
では、収縮する。しかし、キュリー温度以降は、膨張し
特に５００°Ｃから６００℃で発生する液相の出現によ
り、大幅な膨張をする。

一方、鉄を主体とするシース材は、周知のように、８０
０〜９００°Ｃ（炭素濃度に依存）に、体心立方格子か
ら面心立方格子への変態があり、このときはシース材は
体積収縮を生じる。以上、見たように被熱間加工材であ
る、希土類−鉄−ボロン系インゴットとシース材である
鉄系材料は、熱膨張の挙動が大きくことなる。従来のカ
プセルタイプの熱間加工で、加工後の冷却工程で割れが
生したのは、この熱膨張挙動の差と指定される。本発明
者らは、この声、に注目し加工後の冷却速度を１０℃／
分未満におさえれば、割れのない熱間加工材が提供でき
ることを発生した。

上記構成において、希土類元素としては、Ｙ、Ｌａ、Ｃ
ｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、）ｌ
ｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕが挙げられ、これらのうち
の１種あるいは２種以上を組み合わせて用いる。最も高
い磁気的性能はＰｒで得られるから、実用的にはＰｒ、
ＰｒとＮｄの組み合わせ、ＣｅとＰｒのＮｄの組み合わ
せ等を用いるのが好ましい。

希土類元素の比率は、８〜２５原子％が適当である。希
土類元素と鉄とボロンとを基本成分とする永久磁石の主
相はＲ２ｐ　ｅ　１４８　（Ｒは希土類元素）であるが
、希土類元素が８原子％未満では上記化合物を形成せず
ａ−鉄と同一構造の立方晶組織となるため良好な磁気的
特性が得られない。他方、鋳造法によっても良好な磁気
的特性を得るたメニハ、２５原子％以下とすることが適
当であるからである。

ボロンの比率は、２〜８原子％が適当である。

２原子％未満では菱面体のＲ−Ｆｅ系になるため高保磁
力を得られず、他方、鋳造法によっても良好な磁気的特
性を得るためには、８原子％以下とすることが適当であ
るからである。

また少量の添加元素、例えばＣｏ、Ａｌ１、Ｍｏ、Ｓｉ
等や、重希土類元素のＤｙ、Ｔｂ等は、保磁力の向上に
有効である。

Ｃｅはキュリー点を高めるのに有効である。永久６ｎ石
として考えられるｌ　ｋｏｅ以上の保磁力を得るには５
０原子％以内がよい。Ｃｏは基本的にＦｅのサイトを置
換しＲ２Ｃ０１４Ｂを形成するのであるが、この化合物
は結晶異方性磁界が小さく、その量が増すにつれて磁石
全体としての保磁力が小さくなってしまうからである。

Ｃｕは、熱間加工性を高め保磁力の増大効果を有する。

Ｃｕの添加量は６原子％以下がよい。

Ｃｕは非磁性元素であるため、その添加量を増すと残留
磁束密度が低下するからである。

また、上記構成において金属材料の炭素量を０．２５ｗ
ｔ％以下としたのは、炭素量が０．２５ｗｔ％を越える
と、炭素が合金内部に拡散して磁気的特性を劣化させる
からである。また、上記構成において融点が６００℃以
上としたのは、合金よりも高融点にするべきだからであ
る。

かかる金属材料の具体例としては、ＳＳ、５１０Ｃ，５
２５Ｃ，５ＵＳ３０４等が挙げられる。

囲繞すると共に密封するとは、上記金属材料製のカプセ
ルに鋳塊を入れて密封することは熱論、上記金属材料製
の箔を鋳塊に巻き、これを炭素量が０．２５ｗｔ％を越
え融点が６００℃以上の金属材料製カプセルに入れて密
封する場合も含むものである。炭素量０．２５ｗｔ％以
下の条件は合金と接触する材料として要求される条件だ
からである。

熱間加工としては、押出、圧延、スタンピング、絞り等
を挙げることができる。

［作　用１本発明の製造方法では、希土類元素と鉄とボロンとを基
本成分とする合金の鋳塊を金属材料製カプセルに密封し
て熱間加工を行い、また加工後徐冷するので、割れ等を
発生することが防止される。さらに、半溶融状態での液
相の飛び出しも防止される。次に、外気と遮断されるか
ら、厳格な雰囲気管理を必要としなくなる。従って、熱
間加工を良好に行うことが出来る。

なお、別な観点では、熱間加工の加工率を増大できるか
ら、結晶軸の配向性等も一層向上でき、磁気的特性を向
上することが出来る。

［実　施　例］以下、図面を参照しつつ、本発明の実施例について説明
する。ここに第１図は鋳塊を熱間押出用のカプセルに密
封した状態の一部破断斜視図、第２図は熱間押出工程を
示す断面図、第３図は鋳塊を熱間圧延用のカプセルに密
封した状態の一部破断斜視図、第４図は熱間圧延工程の
断面図、第５図は鋳塊をプレス及びスタンピング用のカ
プセルに密封した状態の一部破断斜視図、第６図はスタ
ンピング工程の断面図である。なお、これにより本発明
が限定されるものではない。

第１表に示すＮｏ、　１〜Ｎ０１４までの１４種類の組
成の合金の鋳塊を各々作成した。

このうちＮｏ、　１〜Ｎｏ、　５の鋳塊は円柱形とし、
第１図に示すように、その円柱形の鋳塊１を熱間押出用
のカプセル２に入れ、脱気し、密封した。熱間押出用の
カプセル２は、炭素量的０．１ｗｔ％て融点が１４００
°Ｃの５ＩＯＣ製である。

次に、鋳塊１を密封したカプセル２を、第２図に示すよ
うに、９５０°Ｃで熱間押出した。次いで５５０℃で２
時間の熱処理を施した後第２表中の冷却速度で制御冷却
した。３はダイス、４はステム、５はコンテナである。

雰囲気は空気中で行った。

この結果、液相の漏れを生じず、また、合金が酸化され
ることも無く、良好に熱間押出を行うことが出来た。

カプセル材を除去し、割れの状態を観察し磁気的特性を
測定したところ第２表のＮｏ、　１　＝　Ｎｏ、　５に
示す結果が得られた。

他方、第１表に示すＮｏ、　６〜Ｎｏ、　１０の鋳塊は
板状とし、第３図に示すように、その鋳塊１１を熱間圧
延用のカプセル１２に入れ脱気し、密封し１こ。

鋳塊１１を密封したカプセル１２は、第４図に示すよう
に、圧延ローラ１３ａ、１３ｂによって９５０°Ｃで熱
間圧延した。次いて５５０℃で２時間の熱処理を施した
後、第２表中の冷却速度で制御冷却した。雰囲気は空気
中である。

この結果、液相の漏れを生じず、また、鋳塊１１の酸化
も生じず、良好に熱間圧延を行うことが出来た。

カプセル材を除去し、割れ状態を観察し磁気的特性を測
定したところ第２表のＮｏ、　６〜Ｎｏ、　１０に示す
結果が得られた。

他方、第１表に示すＮｏ、　１１〜Ｎｏ、　１４の鋳塊
は円桧型とし、第５図に示すように、その鋳塊２１をプ
レス及びスタンピング用のカプセル２２に入れ、脱気し
、密封した。

鋳塊２１を密封したカプセル２２を、第６図に示すよう
に、９００℃でスタンピングした１次いで６００℃で２
時間の熱処理を施した後、第２表中の冷却速度で制御冷
却した。１３は基板、１４はスタンプである。雰囲気は
空気中で行なった。

この結果、液相の漏れを生じず、また、鋳塊２１の酸化
も生じず、良好にスタンピングを行うことが出来た。

カプセル材を除去し、割れ状態を観察し磁気的特性を測
定したところ第２表のＮｏ１ｌ−１４に示す結果が得ら
れた。

第　　１　　表第　　２　　表有・無の表示はカプセル材除去後の割れ・クラック等の
有無を意味する。

第２表から、加工後の冷却速度がほぼ１０℃／ｍｉｎ未
満であれば、割れなく、熱間加工ができることがわかる
。

［発明の効果］本発明によれば、希土類元素と鉄とボロンとを基本成分
とする合金の鋳塊を熱間加工する工程を含む希土類−鉄
−ボロン系磁石の製造方法において、炭素量が０．２５
ｗｔ％以下で融点が６００℃以上の金属材料で鋳塊を囲
繞すると共に密封した上で熱間加工を行い加工後、１０
℃／分未満の冷却速度で冷却することを特徴とする希土
類−鉄−ボロン系磁石の製造方法が提供され、これによ
り割れや液相の漏れ等を防止して良好に熱間加工を行う
ことが出来るようになる。このため加工率を増大するこ
とが出来、結晶粒を微細化できるので、磁気的性能を向
上できることとなる。また、合金が外部と遮断されるた
め、厳密な雰囲気管理を行う必要がなくなり、熱間加工
の工程を簡素化できるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は鋳塊を熱間押出用のカプセルに密封した状態の
一部破断斜視図、第２図は熱間押出工程を示す断面図、
第３図は鋳塊を熱間圧延用のカプセルに密封した状態の
一部破断斜視図、第４図は熱間圧延工程の断面図、第５
図は鋳塊をプレス及びスタンピング用のカプセルに密封
した状態の一部破断斜視図、第６図はスタンピング用程
の断面図である。１、１２　・２・鋳塊・熱間押出用のカプセル・熱間圧延用のカプセル・プレス及びスタンピング用のカプセル以上

Claims

【特許請求の範囲】

１．希土類元素と鉄とボロンとを基本成分とする合金の
鋳塊を熱間加工する工程を含む希土類−鉄−ボロン系磁
石の製造方法において、炭素量が０．２５ｗｔ％以下で
融点が６００℃以上の金属材料で鋳塊を囲繞すると共に
密封した上で熱間加工を行い、加工後、１０℃／分未満
の冷却速度で冷却することを特徴とする希土類−鉄−ボ
ロン系磁石の製造方法。