JPH0418706A - 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とボロンを基本成分と
する永久磁石の製造方法に関するものである。

［従来の技術］ 従来、希土類−遷移金属−ボロン系の永久磁石には次の
４通りの方法による磁石が報告されている （１）粉末冶金法に基づく焼結法による磁石。

（参考文献１） （２）アモルファス合金を製造するのに用いる急冷薄帯
製造装置で厚さ３０μｍ程度の急冷薄片を作り、その薄
片を樹脂で結合する磁石、　（参考文献２） （３）（２）の方法で使用した同じ薄片を、２段階のホ
ットプレス法で機械的配向処理を施した磁石。　（参考
文献３） （４）鋳造インゴットを１段階の熱間加工により、機械
的配向を施し、さらに熱処理を施した磁石。

（参考文献４） 参考文献　１．特開昭５９−４６００８号公報ｌノ　　
　２、特開昭５９−２１１５４９号公報〃３．特開昭６
０−１００４０２号公報ノ／４．特開昭６３−１５１９
０５号公報次に上記の従来方法について説明する。

先ず（１）の焼結法では、溶解・鋳造により合金インゴ
ットを作製し、粉砕して適当な粒度く数μｍ）の磁石粉
を得る。磁石粉は成形助材のバインダーと混練され、磁
場中でプレス成形されて成形体ができあがる。成形体は
アルゴン中で１１０°Ｃ前後の温度で１時間焼結され、
その後室温まで急冷される。焼結後、６００　’Ｃ前後
の温度で熱処理することにより保磁力を向」ニさせる。

（２）メルトスピニング法による急冷薄片を用いた樹脂
結合方法では、先ず急冷薄帯製造装置の最適な回転数で
Ｒ−Ｔ　Ｍ　−Ｂ合金の急冷薄帯をつくる。得られた厚
さ３０μｍのリボン状薄帯は、直径が１００ＯＡ６以下
の結晶の集合体であり、脆くて割れ易く、結晶粒は等方
向に分布しているので、磁気的にも等方性である。この
薄帯を適当な粒度に粉砕して、樹脂ど混練してプレス成
形する。

（３）の製造方法は、　（２）におけるリボン状急冷薄
帯あるいは薄片を、真空中あるいは不活性雰囲気中で２
段階ホットプレス法と呼ばれる方法で緻密で異方性を有
するＲ、−Ｔ　Ｍ　−Ｂ磁石を得るものである。

このプレス過程では一軸性の圧力が加えられ、磁化容易
軸がプレス方向と平行に配向して、合金は異方化する。

尚、最初のメルトスピニング法で作られるリボン状薄帯
の結晶粒は、それが最大の保磁力を示すときの粒径より
も小さめにしておき、後のポットプレス中に結晶粒の粗
大化が生じて最適の粒径になるようにしておく。

（４）の製造方法は、　（］）と同様に溶解・鋳造によ
り作製した合金インゴットを、真空中あるいは、不活性
ガス雰囲気中で熱間加工することにより異方性を有し、
かつ熱処理に良好な磁気特性を有するＲ　−Ｔ　Ｍ　−
Ｂ磁石を得るものである。

この方法では、異方性方向は（３）と同じく加工方向に
あるが、熱間加工は一段階のみでよく、結晶粒も、加工
によりむしろ小さくなるという違いがある。

［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−ＴＭＢ系永
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、合金を粉末にすることが必須である
が、Ｒ−Ｔ　Ｍ−Ｂ系永久磁石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、たと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、成剤は磁石の中に炭素の形で残っ
てしまう。この炭素はＲ−Ｔ　Ｍ−Ｂ系永久磁石の磁気
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。これはたいへん脆く、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ブし・大成
形しなければならず、磁場電源、コイルなどの大きな装
置が必要となる。

以トの欠点があるので、−船釣に言ってＲ−ＴＭＢ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は
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−ＴＭ−Ｂ系
磁石の長所を活かすことができるとは曾い難い。

欧に、　く２）並びに（３）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
置は現在ではたいへん生産性が悪くしかも高価である。

（２）の方法は原理的に等方性であるので、低いエネル
ギー積であり、ヒステリシスループの角形性も良くない
ので温度特性に対しても、使用する面においても不利で
ある。

（３）の方法では異方性の磁石が得られるが、ホットプ
レスを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、たとえば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。

（４）の方法は、粉末工程を含まず、ホットプレスが一
段階でよい為に、最も製造工程が簡略化されるが、性能
的には（１）（３）に比してやや劣るという問題があっ
た。

本発明は、以上の従来技術のうぢ特に（４）の性能面で
の欠点を解決するものであり、その目的とするところは
、高性能かつ低コストなＲ，−ＴＭ−Ｂ系永久磁石を提
供するところにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は希土類元素（ただしＹを含む）と遷移金属とボ
ロンを基本成分とする合金を鋳造した後、熱間加工する
工程と熱処理工程を含む永久磁石の製造方法において、
上記鋳造時に、金型内を真空、あるいは減圧にして鋳造
することを特徴とする。

［作用］ 本発明者らは、数多くのＲ−Ｆｅ−Ｅ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
にホットプレス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
法を知見した。

しかし上記の方法に於て、鋳造時に通常の金型中に鋳込
んだ場合、金型とインチ９１〜間にエアーギャップが生
じ、インゴットから金型への熱移動量が急激に低下し、
柱状晶の発達を妨げるとともに粒径の粗大化を招く。こ
のような因子は、熱間加工工程及び熱処理工程を経て得
られる磁気性能の低下を招く。

そこで本発明者らは、鋳造時に金型中を真空、あるいは
減圧にして、そこに溶湯を圧力差によって鋳込むことに
より、微細な柱状晶組織からなるインゴットを得た。こ
の様にして得られた鋳造インゴットに対し、熱間加工工
程及び熱処理工程を施すことにより高性能な永久磁石が
得られる。また、この様な減圧下で鋳造されるインゴッ
トは通常インゴットに比べ、ガス欠陥が少ないため機械
的強度に優れ、表面状態も非常にきれいなインゴットが
得られる。

以下実施例について述べる。

［実施例コ 第１図に本発明における製造工程図を示す。

第２図に本発明において行った減圧鋳造法の注湯法の概
要を示した。まず溶解炉内をアルゴン雰囲気としておき
、誘導加熱により坩堝中で合金を溶解する。この後鋳造
金型内を真空ポンプで減圧する。すると合金溶湯は坩堝
から水冷金型に吸い一卜げられる。この様にして所望の
合金インゴットを鋳造する。また第３図に比較例として
通常の鋳造金嬰を示す。この場合、合金溶湯は坩堝から
直接金型内に注湯される。

（実施例１） 本実施例において使用した合金の組成は、Ｐｒ１７原子
％、Ｆｅ７６．５原子％、Ｂ５原子％、Ｃｕ１．５原子
％である。この合金を上記第１図のような鋳造法により
作成したインゴット（Ａ種とする）と通常鋳造によるイ
ンゴット（Ｂ種とする）についてそれぞれのインゴット
から試料片を切り出し、その密度を測定した。また組織
観察の結果得られたインゴット組織の平均粒径を測定し
た。さらにインゴット内部欠陥（ガス欠陥、引は巣）の
発生状況を調べた。この結果を第１表に示す。

第１表 この様に減圧鋳造によるインゴットＡは、インゴット内
部の欠陥が少なく、このため密度も高くなっている。こ
のことから減圧鋳造を行なうことによって良好なインゴ
ットが得られることが分かった。

（実施例２） 上記実施例１と同様な各インゴットから試料片を切り出
し、アルゴン雰囲気中に於て１０００℃２４時間のアニ
ール処理を施した後、更にアルゴン雰囲気中４７５°Ｃ
２時間の熱処理を施した後、得られる磁気性能を測定し
た。この結果を第２表に示す。

第２表 上記実施例２と同様な二段熱処理を施した。この結果得
られた磁気性能を第３表に示す。

第３表 この様に減圧鋳造によるインゴットでは熱処理後の磁気
性能において、通常インゴットに比較して優れた磁気性
能が得られることが明かとなった。

（実施例３） 」二記実施例１と同様な各インゴットから試料片を切り
出し、アルゴン雰囲気中１０００°Ｃに於て熱間プレス
を施した。プレス時にはインゴット試料片に鉄製リング
をつけてプレスした。プレス後以上のことから、熱間プ
レス後の磁気性能においても、減圧鋳造によるインゴッ
トの方が高い磁気性能を示すことがあきらかとなった。

〈実施例４） 上記実施例１と同様な各インゴットを金属シース中に封
入し、９５０°Ｃに於て加工度７５％の熱間圧延を施し
た。熱間圧延後９５０°Ｃ６時間の熱処理を施し、さら
に４７５℃２時間の熱処理を施した。この結果得られた
磁気性能の結果を第４表に示す。また圧延後の各試料に
ついて３点曲げ試験を行ない、曲げ強度を測定した。こ
の結果も併せて第４表に示す。

第４表 第５表 以上のように減圧鋳造法によるインゴットは、熱間圧延
後の磁気性能においても良好な値を得ることができ、機
械的強度は通常鋳造法に比べてかなりの高強度となる。

（実施例５） 下記第５表に示すような組成の各合金について、上記実
施例と同様に減圧鋳造法（Ａ種）と通常鋳造法（Ｂ種）
による２種類のインゴットを鋳造した。これらの各イン
ゴットについて実施例３と同様な熱間プレス工程、およ
び熱処理工程を施した結果得られた磁気性能を第６表に
示す。

第６表 以上のことから、いずれの組成においても減圧鋳造法に
より作成したインゴットの方が優れた磁気性能が得られ
ることが分かった。

［発明の効果コ 以上のように本発明によれば、鋳造金型内を減圧にして
鋳造を行なうことによって、従来の鋳造法の欠点であっ
た磁気特性、特に保磁力の改善がなされ、焼結による磁
石と同等、もしくはそれ以上の性能を得ることができる
。そのため、製造工程の短縮といった鋳造法の長所がさ
らに助長される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のＲ−Ｆｅ−Ｂ系磁石の製造工程図、第
２図は本発明での減圧鋳造法の概略図、第３図は通常鋳
造法の概略図である。 ２０１．３０４・・−Ｃｕ製金型 ２０２・・・水冷ジャケット ２０３・・・セラミック製ストーク ２０４．３０３・・・合金溶湯 ３０２・・・セラミック製坩堝 ２　０　６。 ３０１・・・誘導コイル ２　０　７　・ ・ロータリーポンプ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　希土類元素（ただしＹを含む）と遷移金属とボロンを
   基本成分とする合金を鋳造した後、熱間加工する工程と
   熱処理工程を含む永久磁石の製造方法において、上記鋳
   造時に、金型内を減圧として鋳造することを特徴とする
   永久磁石の製造方法。