JPH0420242B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、有用な永久磁石をつくるのに、鉄、
１つ以上の希土類金属およびホウ素から成り極端
に速く固化させられた組成物の、ひずみを高温で
焼鈍する方法に関するものである。更にくわしく
は、この発明は、鉄、ネオジムおよび／或はプラ
セオジムおよびホウ素を含み、有用な、磁気的に
配列された永久磁石をつくるための、過急冷した
組成物について、高温での圧密（consolidation）
と熱間加工（hot working）に関するものであ
る。

高エネルギー積を有し、高い飽和保磁力の永久
磁石の組成物は、例えば、鉄、ネオジムおよび／
或はプラセオジムとホウ素を含み、その製法は、
欧州特許出願0108474（ゼネラルモーターズ株式会
社）に発表されている。組成物の１例は、原子比
であらわしてNd₀.₁₃（Fe₀.₉₅B₀.₀₅）₀.₈₇のものであ
る。これは、本質的に最大の長さが約20から
400nmのクリスタリツト（crystallite）を構成す
るとき、高い飽和保磁力を有する特異的な安定な
金属間相の組成物である。

上記組成物の溶融物は、固体物質、例えば薄い
リボンをつくるのに、メルトスピンニングのよう
な方法で非常に速やかに急冷（quench）するこ
とができる。冷却速度が、安定な微結晶粒微細構
造（20nmから400nm）をつくるよう調節されれ
ば、その物質はすぐれた永久磁石特性を持つ。こ
れに反して、より速い冷却（過急冷）は、より小
さなクリスタリツトと、より低い保和保磁力を持
つ物質となる。然し、開示されたように、このよ
うな過急冷（over quench）された物質は、焼鈍
（anneal）により、高い飽和保磁力と高いエネル
ギー積を有する適当な結晶の大きさにすることが
できる。

（例えば）このネオジム−鉄−ホウ素の組成物
の興味のある有用な特性は、それが磁気的に等方
性であることである。微細な粒子、即ちメルトス
ピンニングされたリボンは偏平な粒子に破砕する
ことができる。この粒子は、室温で型の中で圧縮
して、密度が物質密度の約85％の単一の物体にす
ることができる。圧粉（compaction）の前また
は後に、接着剤を使用することができる。このよ
うな接着された磁石の製法は、1984年３月６日に
出願された欧州特許84301453.1（ゼネラルモータ
ーズ株式会社に開示されている。この接着された
磁石は特定の磁化容易方向を示さないことを見出
すことはとても驚くべきことである。固有保磁力
あるいは最大エネルギー積の値は、印加した磁界
の方向には依存しない。リボンをとても細から粒
子に粉砕し、圧粉の前にこれらの粒子を磁気的に
配列させることの利点はない。

このような磁気的に等方性の材料はとても有用
である。というのは、この材料は容易にプレスし
て（磁気的に配列させることなしに）接着された
形状にすることができるからである。成形物は最
も便利な方向に磁化することができる。

鉄−ネオジム−ホウ素型の組成物は、もし少く
ともその微細構造中の粒子またはクリスタリツト
の一部分が物理的に配列することができ、またこ
のように配列したものが少くとも部分的に磁区の
配列を生じるならば、さらにより高いエネルギー
を有することとなろう。そうすればこの材料は希
望する磁化方向を特つであろう。この材料は磁気
的に異方性であり、希望する方向に、より高い磁
化とより高いエネルギーを持つであろう。このこ
とは、過急冷したメルトスピンニングされた材料
を用いて、その材料を熱間加工することにより、
それを十分に圧密化し、また磁気的配列を生ずる
塑性流れをおこさせることによつて達成された。
同じような改良は、もし熱間加工が、過大な粒子
成長を生じ保磁力が減少する前に、速やかに行わ
れるならば、微結晶性高保磁力（例えばH_ci＞
1000エルステツド）材料についても達成できる。

充分に高密度化した微結晶粒からなる、異方性
の永久磁石を、鉄、ネオジムおよび／あるいはプ
ラセオジムおよびホウ素を含む適当な材料を熱間
加工することによりつくつて提供することが、本
発明の一つの目的である。この異方性の磁石は、
同様の組成の等方性の磁石よりも高い残留磁化と
エネルギー積を有している。

鉄、ネオジムおよび／またはプラセオジムを適
当な割合で含む過急冷された組成物を、適当な温
度と圧力において処理して、この材料を充分に高
密度化した固体の塊りとし、微細な高い飽和保持
力を持つクリスタリツトを成長せしめ、またこの
材料に巨視的な磁気異方性を生じさせるよう充分
な流れと配向を起させる方法を提供するのが本発
明の１つの目的である。

その微細構造が無定形あるいはとても細かい結
晶質であるため、永久磁石の特性を持つていない
適当な遷移金属−希土類金属−ホウ素の組成物を
処理することが、本発明のもう一つの目的であ
る。この処理は、熱間プレス、熱間ダイ−アツプ
セツト（die upset）、押出し、鍛造、あるいはロ
ーラーかけのような熱間加工工程により、当該材
料片を十分圧密化させ、適当な粒子成長を促が
し、その内部で塑性流れを発生させて、磁気的異
方性を持つた物体を得るものである。このような
熱間加工された物体の最大の磁気特性は、処理の
方向に平行に配列する（流れの方向に垂直）こと
が見出された。希望する磁気的配列の方向におい
てエネルギー積は同様の組成の等方性の磁石の特
性よりもずつと大きなものとすることができる。

本発明の望ましい具体例によれば、これらおよ
びその他の目的と利益は以下のようにして達成さ
れる。

鉄、ネオジムおよびあるいはプラセオジム、お
よびホウ素を含む溶融された組成物が用意され
る。その他の成分は、以下に開示されるように存
在することが可能である。望ましい組成物の一つ
の例は、原子比率で標示すれば、Nd₀.₁₃（Fe₀.
₉₅B₀.₀₅）₀.₈₇となる。溶融された材料は、メルトス
ピンニングによるように、非常に速やかに冷却さ
れて、固体材料の薄いリボンとなる。これは永久
磁石の特性は持つていない。典型的には、この材
料は微細構造では無定形である。そしてこれは結
晶質の物質のＸ線回折から得られるような、多く
の明確な回折の最大を持つているＸ線図を持つて
はいない。非常に拡大されても、例えば走査型電
子顕微鏡による写真によつても、明確に区別され
た粒子（あるいはクリスタリツト）は認められな
い。

リボンあるいはその他の薄い固体の形状のもの
を、必要があれば、目的とする熱間加工操作のた
めに都合のよい大きさの粒子に破砕する。これら
の粒子は適当な高温、好ましくは700℃あるいは
それ以上の温度に、アルゴン中で加熱され、高
圧、できれば少くとも68974.6KPa（10000psi）で
短時間熱間加工される。このような処理は、多く
の知られている熱間加工の仕方の何れの方法によ
つても達成される。この材料はまた型の中で熱間
プレスしてもよく、押出したり、ロールをかけた
り、ダイ−アツプセツトしたり、あるいはハンマ
ー処理してもよい。用いられる熱間加工がどのよ
うな具体的形式であつても、いくつかの個々の粒
子はプレスされ、その組成物の最大の密度になる
まで、共に流れる。更に、高温の塊りは塑性流れ
をうけさせられる。高温の状況下で、永久磁石で
ないところの微細構造は、適当な微結晶粒の結晶
性の材料に変る。高温の微結晶粒の材料の流れ
は、そのキユリー温度以下に冷却されて、望まし
い磁化の方向を持つ物体となり、またすぐれた磁
石特性を与える。

うまく実施すると、熱間加工工程は、微結晶性
すなわち微細な粒子状の微細構造（例えば、一番
大きな寸法が約0.4から0.5マイクロメーターま
で）を生ずる。過大の粒子の成長と保磁力の損失
の発生する前に、材料を冷却するように注意がな
される。熱間加工した製品の磁化の望ましい方向
は、典型的には、プレスの方向に平行であり、塑
性流れを横切る方向である。その物体が塑性流れ
の方向を横切るよう磁化されると、有意の高いエ
ネルギー積を有するものが得られる。

前に述べたように、同様の組成の材料や同様の
微細構造は、熱間加工なしでつくられている。こ
のような材料は、磁性的に等方性であり、低い最
大エネルギー積しか持たない。

本発明のもう一つの具体例として、出発材料は
高い保磁力（＞1000Oe）の等方性材料であるこ
とが可能である。この材料を適当な熱間加工によ
り十分密度を高くし、磁気的に異方性の構造に微
細な結晶を配列するよう塑性流れをおこさせる。
然し、この熱間加工は、クリスタリツトが、大き
く成長して望ましい磁気的特性を失うことがない
ように短かい時間でなければならない。

この発明の方法は、適当な遷移金属成分、適当
な希土類元素成分、およびホウ素を含む組成物に
適用される。

遷移金属成分は、鉄あるいは鉄と、コバルト、
ニツケル、クロムあるいはマンガン（のうちの１
つまたは２つ以上）である。コバルトは約40原子
％まで鉄と交換できる。クロム、マンガンおよび
ニツケルはそれより低い量、望ましくは約10原子
％未満が交換可能である。ジルコニウムおよび／
あるいは少量のチタン（鉄の約２原子％まで）は
鉄と置換えができる。低炭素鋼が組成物の鉄の原
料であるときには炭素とケイ素の非常に小量は許
容できる。組成物は、遷移金属成分−主として鉄
−を約50原子％から約90原子％含むことが望まし
い。

また組成物はまた、約10原子％から約50原子％
の希土類元素成分を含む。ネオジムおよび／ある
いはプラセオジムは必須の希土類元素成分であ
る。上に述べたように、それらは代替使用可能で
ある。サマリウム、ランタン、セリウム、テルビ
ウムおよびジスプロシウムのようなその他の希土
類元素は相対的に小量が、望ましい磁気特性の実
質的な損失なしに、ネオジムとプラセオジムと混
合可能である。それ等は、希土類元素成分の約40
原子％以上にならないことが望ましい。希土類元
素成分に伴う不純物元素は小量であると期待され
ている。

過急冷却された組成物は約１から10原子％のホ
ウ素を含む。

全体としての組成は、RE_1-X（TM_1-YB_Y）_Xなる
式で表わすことができる。希土類元素（RE）成
分は、組成物の10から50原子％（Ｘ＝0.5〜0.9）
を占め、その少くとも60原子％がネオジムおよ
び／あるいはプラセオジムである。こゝに使用さ
れる遷移金属（RE）は、全組成の約50から90原
子％となり、その遷移金属成分の約80原子％が鉄
である。上記の実験式に関する限りは、コバル
ト、ニツケル、クロムおよびマンガンのようなそ
の他の成分は、“遷移金属”と呼ばれる。

ホウ素は、全組成物の約１から10原子％（Ｙ＝
約0.01〜0.11）の量存在する。

便宜上、組成は原子比率によつて表現されてい
る。これらの組成は、明らかに、組成混合物の調
製のために重量比に容易に換算することができ
る。

例示の目的で、本発明について、ほゞ以下の原
子比率の組成物を用いて記述しよう。

Nd_0.13（Fe_0.95B_0.05）_0.87 然しながら、本発明の方法は、上述したように
組成物の同族に適用できるものと理解されるべき
である。

冷却の速度により、溶融した遷移金属−希土類
元素−ホウ素の組成物は、以下の微細溝造を持つ
て固化することができる。

(a) 無定形（ガラス状）で、極端に微細な粒子の
微細構造（例えば、大きくても20nm以下）か
ら (b) 非常に細かい（微細な）粒子状の微細構造
（例えば、20nmから約400nmまで）、また (c) より大きな粒子状の微細構造まで。

このように、大きな粒子状の微細構造の材料
で、有用な永久磁石特性を持つものはつくられな
かつた。粒子が約20から400nmの最大の大きさを
持つような微細な粒子状の微細構造は、有用な磁
石特性を持つている。無定形の材料はこのような
性質を持たない。然し、ガラス状の微細構造の材
料のあるものは、焼鈍して、等方性の磁気特性を
持つ微細な粒子の永久磁石に転化させることがで
きる。この発明は、このような過急冷却したガラ
ス状の材料に適用できる。また、“焼鈍されたま
まの、”高い保磁力の、微細な粒子状の材料が、
例えば５分より短いような短時間だけ、700℃以
上の高温で、熱間加工されるのであれば、それら
の材料に適用できる。

適当な過急冷された組成物は、メルトスピンニ
ングによりつくることができる。メルトスピンニ
ングの実験においては、材料は適当な容器、例え
ば石英のるつぼに入れられる。組成物は、アルゴ
ン下で、るつぼの中で誘導加熱または抵抗加熱に
より溶融される。るつぼの底に、直径約500ミク
ロンの小さな円形の排出口が備つている。設備は
るつぼの上部を閉ぢるようにつくられている。そ
の結果によつて、アルゴンを加圧して溶融物を容
器から非常に細い流れで押し出すようにすること
ができる。

溶融した流れは、排出口の下約6.35mm（１／４
インチ）に位置する運動しつつある冷却表面上に
向けられる。こゝに記述された実施例では、この
冷却表面は、直径25cm、厚さ1.3cmの薄い銅の円
板（wheel）である。その周辺の面はクロムでメ
ツキされている。るつぼと円板は、空気を排除し
て代りにアルゴンで満たされる箱に入れられる。
実験では、円板は冷却されない。どの作業でも、
円板の上に衝突する溶融物の量よりも円板の質量
がずつと大きいので、円板の温度は大巾に変わる
ことはない。溶融物がその廻転する円板に突き当
ると、それは平らになり、殆んど瞬間的に固化
し、それはリボンとして押しのけられる。リボン
の厚さと冷却速度とは、円板の周辺の速度によつ
て大凡きめられる。この処理で、速度をかえるこ
とにより、無定形のリボン、微細な粒子状のリボ
ン、あるいは大きな粒子状のリボンをつくること
ができる。

本発明の方法の実施にあたつて、冷却速度ある
いは冷却円板の速度は、無定形あるいは極端な微
細結晶の構造がつくられるようにすることが望ま
しい。このような構造は、例えば、最大の大きさ
が約20nmよりも小さい微細な結晶になるか、無
定形になるかである。実際の処、無定形の微細構
造と、このような極端に微細な結晶性の微細構造
は多分区別して認識できない。要望されているの
は、最適の永久磁気特性がより小さいが、改良さ
れた磁石特性を得るために焼鈍できる処の過急冷
された材料である。然し、本発明の方法によれ
ば、その材料は、焼鈍と熱間加工とを別個に行う
のではない。実際上、異方性の磁気特性を持つ磁
気微細構造を生ずるよう熱間加工される間に焼鈍
される。

本発明の実施について、二三の実施例を次に示
そう。

実施例 １ 過急冷された、メルトスピンニングされたリボ
ン状のものが作られた。溶融された混合物は、以
下の式に一致するように作られた。

Nd_0.13（Fe_0.95B_0.05）_0.87 約40ｇの混合物は、長さ約10cm、直径2.45cmの石
英管中で溶融された。石英管には底に円形で直径
約600μｍの排出口がついている。管の上部は密
封され、加圧アルゴンガスが管内の溶融合金上に
供給された。合金は実際に誘導加熱を用いて管中
で溶融された。溶融物が1400℃になつたとき、約
20.68Kpa（3psig）のアルゴンの排出圧が加えら
れた。

溶融金属の極端に細い流れが、上述した円板の
縁に排出された。円板は銅でつくられており、周
辺の表面はクロムでメツキされている。円板は最
初は室温であり、その上に排出される溶融金属に
接触することを除いて、実験中加熱も冷却もされ
なかつた。円板は、毎秒約35ｍ（ｍ／ｓ）の周辺
速度で回転させられた。

円板から、固化したメルトスピンニングされた
リボンがでてきた。それは厚さ約30μｍで、巾は
約１mmであつた。

この材料は、冷却速度が大きすぎたので有用な
永久磁性を持たなかつた。換言すれば、それは過
急冷された。円板をもう少しおそく回転させれ
ば、有用な、硬質磁性を与える微細構造を持つよ
うなリボン状のものがつくられるであろう。

このリボンは、小さい破片に砕かれ、第１図に
示してあるような、円形のダイ１０の円筒形の空
洞１２の中におかれた。空洞は直径が9.525mm
（３／８インチ）であり、材料は上と下のポンチ
（Punch）１４の間に入れられた。型は工具鋼の
ライナー（liner）を持つ高温に高温用ニツケル
合金からつくられている。

ダイと内容物は、アルゴン下で、誘導コイル１
６により、最高温度750℃まで急速に加熱された。
温度は、空洞の隣りの型の中で熱電対（図示して
いない）を用いて測定された。上のポンチはそれ
から破砕されたリボン状の小片に、最高圧力
220632.32KPa（32000psi）を加えるために作動さ
せられた。加熱と加圧が止められ、この製造中の
加工品（work piece）はダイ上で室温まで冷却
された。然し、この加工品が700℃以上の温度に
ある合計時間は約５分間に過ぎなかつた。圧密化
した加工品はダイから取り出された。得られた円
筒状のものは、堅く強かつた。それは本質的に最
大の密度である１立方cm当り約7.5ｇの密度を持
つていた。

この材料の磁気的性質は、円筒状のものから一
部分を切り出し、その切り出された部分から、直
径約２mmの小さな球状のものを砥ぎ出すことによ
り測定された。球状のものを、約40キロガウスの
強さのパルス状の磁界に入れて、既知の方向に磁
化した。それからその球状のものを、磁力計の陽
極にその球状のものの陽極をおくように、振動試
料磁力計中においた。＋10KOeから−20KOeに
徐々に減少する磁界にその試料をおいた。この磁
界は、それに対応して試料磁化（4πM）を減少
させた。このやり方で、磁化の特定の方向につい
て、第２象限の磁化プロツト（4πM対Ｈ）が得
られた。

試料は磁力計から取出され、違つた方向に前の
ようにパルス状の磁界で磁化され、次に磁力計に
戻され、新しい磁化曲線が測定された。この過程
が再び繰返され、それぞれの曲線を比較した。

第２図には、4πM対Ｈの４種の第２象限の曲
線がある。履歴現象のループの第２象限の部分
は、永久磁石特性についての有用な情報を提供す
る。第２図中のこれらの曲線のうちの三つはよい
特性をあらわしている。ゼロ磁界（Ｈ＝０）での
残留磁化は高く、また固有の保磁力即ち試料を脱
磁するための逆の磁界（4πM＝０）も高い。上
部の曲線１８は、球状の試料について得られた、
好ましい磁化の方向をあらわす。一番下の曲線２
０は、熱間プレスした成形体の、配列した方向か
ら比較的離れた方向から得られたデータをあらわ
す。中央の線２２は脱磁の曲線であるが、その高
温成形品がつくられたもとの同一のリボン状のも
のの等方性の配列の振動試料磁力計に発生する。
これらのリボン状の試料は727℃の温度になるま
で、毎分160℃の速度で加熱（焼鈍）され、次に
同じ速度で室温まで冷却された。得られたデータ
は100％の試料密度に規格化された。このように、
曲線２２はこの実施例で得られる異方性磁石と同
一の組成の等方性磁石のものである。

履歴現象の曲線はまた、元の過急冷されたリボ
ン状の試料から作られた。その第２象限の部分
は、第２図中の曲線２４としてあらわされる。そ
れは相対的に低い固有保磁力と残留磁化とを持
つ。

このように、熱間プレス操作は、充分に高密度
化された物体をつくり、また磁性的に異方性とな
るよう、微細構造を配列させる処の流れを材料内
に生ずる。（曲線１８であらわされるよう）磁化
の望ましい方向では、残留磁化とエネルギー積
は、等方性の材料におけるよりは大きい。

熱間プレスされた物体は、室温ですぐれた永久
磁石特性を持つほか、空気中で高い温度にさらさ
れている間、その特性を保持する。この試料の熱
間プレスされた物体は、空気中で、160℃で、
1507時間の間、4KOeの逆磁界内に保持された。
それはたゞ、永久磁石特性のうちの最小の損失を
受けただけであつた。

第３ａ図は、室温で完全密度の85％に圧縮され
た接着磁石の断面の顕微鏡写真である。元のリボ
ン状のものの板状の部分が列んでおり、接着され
た磁石中に保存されているのが見られる。第３ｂ
図は本発明により十分に高密度化された熱間プレ
スされた試料の同一の拡大率での顕微係鏡写真で
ある。平らなリボンの断面が接着された磁石中と
ほゞ同じ大きさで認められるが、この十分高密度
の試料中には空隙はない。

実施例 ２ もう一つの過急冷した、メルトスピンニングさ
れたリボン状のものが、実施例１に記述された方
法で作らた。このリボン状のものの各目上の組成
は、実験式 Nd_0.13（Fe_0.94B_0.06）_0.87に一致した。リボン状のも
のは、32m／ｓの速度で回転する冷たい円板上で
溶融物を冷却することでつくられた。リボン状の
ものの厚さはほゞ30μｍであり、巾はほゞ１mmで
あつた。この冷却速度では、磁化しても有用な永
久磁石特性をもつ磁石を生成することができない
微細構造しか得られなかつた。

リボン状のものの小片は、ダイ中に室温でプレ
スされ、最高密度の約85％の密度の予備成形され
た物体となつた。次にこの予備成形品は、実施例
１に記述したと同様の、高温用合金のダイの空洞
におかれた。然し、ダイには黒鉛がライニングし
てあつた。炭化物のポンチがこの予備成形品を空
洞に閉ぢこめた。このダイとその内容物は急激
に、アルゴン中で740℃に加熱され、ラム圧が
68947.6KPa（10kpsi）で、予備成形品を押し出そ
うとする。後方へ押し出されたものの予期しない
形状は、予備成形品が、ポンチと、取り替えた黒
鉛のダイのライナーとの間から流れ出て、コツプ
状のものとなることによるものである。室温まで
冷却した後、このものは型から取出され、この試
料の押出された部分は、密度測定と磁気測定が可
能な大きさであつた。そして押し出された部分は
充分に高密度化されていた。

この押し出された金属の部分より、２mmの立方
体を砥ぎ出し（be ground）、振動試料磁気計で
試験した。この立方体面を横切つて試料を磁化
し、減磁することにより、試料が磁性的に異方性
を示すことが観察された。三つの直交方向を、第
４図に２６，２８，３０の曲線によつてあらわ
す。磁化の方向が異なるとこれらの第２象限のプ
ロツトが異なることは、試料中の磁区の物理的配
列によるものである。曲線の相違が大きい程、磁
気的配列の程度が大きい。押し出された試料の配
列は、第１図の試料のそれより顕著であつたこと
がわかる。焼鈍されたリボン状のものの減磁曲線
２２と、過急冷されたリボン状のものの曲線２４
はまた第２図におけると同じくこの図にも含まれ
ている。押出された試料の飽和保磁力は、焼鈍さ
れた試料のそれよりずつと大きいことがわかる。
多分、押出しの間に、より適当な大きさのクリス
タリツトが得られるからであろう。押出された試
料の一番望ましい方向の磁化は、等方性の焼鈍さ
れたリボン状のものの磁化より大きく、またより
大きなエネルギー積を有することとなる。

第３ｃ図は、押出された試料の断面の600倍の
顕微鏡写真である。最初のリボン小片の厚さが減
少していることからわかるように、押出された試
料中により大きな塑性流れの発生したことが見ら
れる。この塑性流れは、材料中の磁気的モーメン
トの配列に必須であることと、この配列は一般的
にこの塑性流れを横断する方向にあることとが信
じられている。換言すれば、この試料について、
磁気的配列は、押出されたリボン（即ち第３ｃ図
の上と下）の長手方向を横切つている。

第５図は、押出された試料の割け目の表面を
ほゞ44000倍した走査型電子顕微鏡写真である。
これは微細な粒子組織を示している。

実施例１のように、附加的な熱間加工試験と、
実施例２のように、変形された押出し試験が、
700〜770℃の範囲の種々のダイ温度と、68947.6
〜206842.8KPa（10000〜30000psi）の範囲の圧力
で行われた。これらの試験により、より低い圧力
や温度でも、十分な高密度化が起り得ることを示
している。然し、低温、低圧で調製された試料
は、より脆いように見える。リボンの破片には、
第３ａ図にあらわされると同じ裂目のあることが
光学顕微鏡写真で見出された。明らかに、750℃
以下では第３ｂ図にみられるような裂目が無くな
るにはより高い圧力が必要であり、高温でプレス
された試料の望ましい磁化の方向は、プレスの方
向に平行であり、塑性流れの方向に垂直である。
塑性流れが大きくなれば、押し出し試験の場合の
ように、より大きな方向的な異方性が発達する。

実施例 ３ この実施例は、ダイアツプセツトの実際を示
す。

実施例２の過急冷されたリボンの破片が、第１
図に示されたような加熱ダイ中で、最高ダイ温度
が770℃で圧が103421.4KPa（15Kpsi）アルゴン下
で熱間プレスされた。9.525mm（３／8″）の円筒
型の100％密度の物体が、成形された。このプレ
スされた円筒は、砂でみがいて、より小さな円筒
（直径１cm以下）とし、それは元の円筒の軸を横
切る円筒軸を持つ。この円筒は、その軸（元のプ
レスの方向に垂直）に沿つて、元の直径の空洞中
でもう一度プレスされた。その結果、それは、直
径9.525mm（３／8″）でより短かい円筒に容易に
変形した。（即ち、ダイアツプセツテイングす
る）。このダイアツプセツテイングの操作は、最
大温度770℃と110316.16KPa（16Kpsi）で行われ
た。前の実施例のように、このものは型の中で冷
却された。立方体の試料はこのダイアツプセツト
した物体から機械加工して得られ、その磁性特性
は、上述の実施例１および２におけるように、振
動試料磁気計中で、プレス方向に平行と直角の二
つの方向につき測定された。第２象限の、室温の
4πMとＨの曲線がこれらの二つの方向について
第６図に示されている。曲線３２は、ダイアツプ
セツトプレス方向に平行な方向について得られ、
曲線３４は、それに垂直な方向、即ち物質の流れ
の方向に平行な方向について得られたものであ
る。このダイアツプセツトの実施により、単なる
熱間プレス操作あるいは押し出し試験よりも大き
な異方性が得られることがわかる。即ち、等方性
のリボン状のものでは、Br＝8KGと約12MGOe
のエネルギー積を有するのにくらべて、9.2KGの
Brと18MGOeのエネルギー積をこのものは持つ。

実施例 ４ この実施例は、実施例３と同様のダイアツプセ
ツテイングの実際を示す。ただし十分密度の高
い、熱間プレスされた試料が、もとの熱間プレス
圧と同じ方向に加えられて、ダイアツプセツトさ
れた。

実施例２の過急冷されたリボンの波片が、第１
図に描かれたように、最高温度760℃と圧力
103421.4KPa（15psi）で、加熱されたダイ中で、
アルゴン下で熱間プレスされた。9.525mm（３／
8″）の円筒形の物体は、100％高密度で生成した。
この熱間プレス片は、サンド処理されて
（sanded）より小さな（約１cmより小）垂直の円
筒形にされた。そして、最初のプレスの方向に平
行な方向で同じ直径の空洞中でダイアツプセツト
された。このダイアツプセツトの操作は、最高温
度750℃で82737.1KPa（12kpsi）の圧力で行われ
た。試料はダイ中で冷却された。

立方体の試料がこのダイアツプセツトした物体
から機械加工で得られ、上記実施例におけるよう
に、ダイアツプセツトプレスの方向と平行および
直角の方向につき、その磁気特性が、振動試料磁
気計中で測定された。この二つの方向について、
第２象限の、室温の4πM対Ｈの曲線が第７図に
描かれている。曲線３６は、ダイアツプセツトプ
レスの方向に平行な方向について得られ、曲線３
８はそれに直角な方向について得られる。熱間プ
レスの後、同じ方向でダイアツプセツテイングす
るこのやり方では、前記試料の何れから得られる
よりも大きな異方性が得られる。磁化の望ましい
方向（曲線３６）では、残留磁化は11KGより大
きく、また固有の飽和保磁力はやはり7KOeより
大きい。この試料の持つ最大のエネルギー積は
27MGOeである。

もつと大きな配列が、高い温度でより大きな疎
性流れを与えるような方法により得られると信じ
られる。配列因子（alignment factor）を（Br）
平行／（Br）垂直と定義しよう。こゝで、Brは
プレス方向に夫々平行と垂直に測つた残留誘導
（Ｈ＝０で）である。実施例４では、配列因子は
2.46であつた。1.32の配列因子は、ダイアツプセ
ツテイング（実施例３）によつて達成された。
1.18の配列因子は押し出し（実施例２）によつて
達成された。

高温による圧密（consolidation）と塑性流れ
の実施は、ひずみのなまし工程と見ることができ
る。この工程は、加工片中の粒子の磁気的配列と
粒子の成長を起させる。然し、もし粒子の成長が
大きすぎると、飽和保磁力は減少する。従つて、
圧密（および多分試行錯誤的試験）は、粒子の成
長が起りうる温度に材料が存在する時間に関連し
て、出発材料の粒子の大きさに与えられるに違い
ない。もし、望むならば、出発材料が過急冷され
たものであれば、幾分かの粒子の成長が望まれる
のであるから加工片は長時間、比較的高い温度に
保つことができる。もし最適の粒子の大きさの材
料から出発すれば、熱間加工は速く行なわなけれ
ばならず、それに続く冷却は速やかにして粒子の
過度の成長を抑えねばならない。例えば、熱間加
工の実験が、ネオジム−鉄−ホウ素のメルトスピ
ンニングした組成物について行われた。用いられ
た組成物は、最高の磁性製品になるよう、最適の
粒子の大きさとなるよう、最適に急冷されたもの
であつた。この熱間加工の間、材料は５分間以上
700℃以上の温度となつた。材料はこのような温
度に長く保たれすぎた。何故ならば飽和保磁力
は、完全に除去されるまでには至らないけれども
常に低い値になつたからである。従つて最良の結
果は得られなかつた。

また熱間プレスの実験が、均一化された、大き
な粒子の微細構造を持つ、焼鈍した鋳塊（ingot）
について行われた。磁化した際、このような鋳塊
は5000Oe以下といつた非常に低い飽和保磁力を
持つていた。本発明の熱間プレスのひずみ−焼き
なましの操作は、鋳塊試料中のBrの著しい方向
依存性を生じたが、飽和保磁力は増加しなかつ
た。ひずみ−焼きなましの操作は、最適の粒子の
大きさの成長をさせるような、鋳塊中の再結晶を
惹き起すであろうと期待された。これらの実験で
飽和保磁力の増加を得るのに失敗したこと、ひず
み−焼きなましの操作が大きな粒子の材料に有効
に適用できないことを示す。

このように、この高温−高圧の圧密と、適当
な、遷移金属、希土類金属、ホウ素の組成物の熱
間加工とは、すぐれた永久磁石特性を持つ、磁気
的に異方性の製品をつくる。実例のために、本発
明の操作が、ネオジム、鉄およびホウ素の特定の
組成物を用いて記述された。然し、その他の材料
に、置きかえたり、それらの適当な小量が存在す
ることもできる。プラセオジムはネオジムに置き
かえたり、あるいはそれと一緒に使用することが
できる。その他の希土類金属は、ネオジムおよ
び／あるいはプラセオジムと一緒に使用すること
ができる。同様に、コバルト、ニツケル、マンガ
ンおよびクロムのようなその他の材料は、適当な
小量を、鉄とともに使用できる。望ましい組成的
な範囲は上に記述されている。

本発明は、望ましい具体例によつて記述されて
いるが、他の具体例は、当該技術に精通している
者により容易に適用できる。従つて、本発明の範
囲は、特許請求の範囲のみに限定されると考える
べきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一つの具体例を実施するた
めの熱間プレスのダイの断面図である。第２図
は、熱間プレスによりつくられた試料について、
室温での4πMとＨの曲線の第２象限図である。
第３ａ図は、初期の仕事による、理論密度の85％
に圧密された試料の金属組織の、600倍の光学顕
微鏡写真である。第３ｂ図は、本発明の方法によ
り熱間プレスされた試料の金属組織の600倍の光
学顕微鏡写真である。第３ｃ図は、本発明の方法
により押し出された試料の金属組織の600倍の顕
微鏡写真である。第４図は、押し出しによりつく
られた試料の、室温での4πMとＨの曲線の第２
象限図である。第５図は、本発明の方法により調
製された押し出し試料の断面の金属の組織を示す
43600倍の走査型電子顕微鏡写真である。第６図
は、本発明の方法により、ダイ−アツプセツトさ
れて得られた試料の、室温での4πMとＨの曲線
の第２象限図である。第７図は、本発明の方法に
より、別のダイ−アツプセツトのやり方によりつ
くられた試料の、室温での4πMとＨの曲線の第
２象限図である。 主要部分の符号の説明、１０…円形のダイ、１
２…円筒形の空洞、１４…ポンチ、１６…誘導コ
イル、１８…実施例１の球状試料の曲線、２２…
実施例１のリボン状のものの焼鈍した曲線、２４
…実施例１の試料（リボン）の曲線、２６…実施
例２の試料（立方体）の曲線、２８…実施例２の
試料（立方）の曲線、３０…実施例２の試料（立
方体）の曲線、３２…実施例３の試料の曲線、３
４…実施例３の試料の曲線、３６…実施例４の試
料の曲線、３８…実施例４の試料の曲線。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 磁気異方性の鉄−希土類系永久磁石を作る方
   法において、鉄、ネオジムおよび／あるいはプラ
   セオジム、およびホウ素を含む無定型ないし微結
   晶性の固体材料を700℃以上の温度で熱間加工し
   て微結晶粒微細構造をもつ塑性的に変形された物
   体を作り、その物体を冷却して、磁気異方性の永
   久磁石特性を生じさせることからなることを特徴
   とする方法。 ２ 該材料が十分に圧密化するように熱間加工す
   る特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ３ 該材料を十分な圧力をかけて熱間加工するこ
   とにより無孔性の物体となし且つその物体に塑性
   流れを生じさせ、続いてその物体を直ちに冷却し
   て500nm以下の結晶粒径を有するようにする特許
   請求の範囲第１項に記載の方法。 ４ 該材料を熱間プレス加工した後に熱間ダイア
   ツプセツト加工することにより、その物体中に塑
   性流れを生じさせるとともに微結晶粒微細構造を
   生じさせ、続いてその物体を冷却してその磁化容
   易方向がダイアツプセツトプレス方向に平行であ
   る磁気異方性の永久磁石特性を生じさせる特許請
   求の範囲第１項に記載の方法。 ５ 該材料が実質的に鉄、ネオジムおよびホウ素
   からなる溶融混合物からメルトスピンニングによ
   り過急冷された薄い固体のリボン状の材料であ
   り、そのリボン状の材料の断片を熱間加工して十
   分に圧密化した物体とし且つその物体の少なくと
   も一部に塑性流れを生じさせるとともに微結晶粒
   微細構造を生じさせ、続いてその物体を冷却して
   磁気異方性の永久磁石特性を生じさせる特許請求
   の範囲第１項に記載の方法。