JPH0422106A - 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】 ［産業上の利用分野コ 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（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）！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／／　　
　　２．　　特開昭５９−２１１５４９号公報／／３．
特開昭６０−１００４０２号公報ｔｔ　　　　４．　　
特開昭６３−１５１９０５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（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６　成形体
はアルゴン中で１１０℃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上させる。

（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−ＴＭ−Ｅ合金の急冷薄帯をつくる。得られた厚さ３
０μｍのリボン状薄帯は、直径が１００ＯＡ’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、樹脂と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−ＴＭ−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、後のホ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、　（１）と同様に溶解・訪造によ
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、
かっ熱処理に良好な磁気特性を有するＲ−ＴＭ−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−ＴＭ−Ｂ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２・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濃度は
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、散開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プレス成形
巳なければならず、磁場電源、コイルなどの大きな装置
が必要となる。

以上の欠点があるので、一般的に言ってＲ−ＴＭ−Ｂ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言い難い。

次に、　（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、実際に生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ち特に（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、鋳造金型を鉛直方向に対して傾斜させて
設置し、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−Ｂ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。

しかし合金インゴットを鋳造する際、従来の鋳造金型を
用いた場合、合金インゴットと金型間にエアーギャップ
が発生し、この為実質的な冷却能が低下して柱状晶組織
の形成が妨げられるとともに、結晶粒の粗大化を招き、
さらには磁気性能も低下する。

そこで本発明者らは、鋳造金型を溶解炉内に於て鉛直方
向に傾斜させて設置し、溶湯を注湯する事によって金型
とインゴット間に生じるエアーギャップの発生を防ぐと
共に冷却能の低下を防ぎ、柱状晶組織の伸長したインゴ
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。

以下実施例について述べる。

［実施例〕 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金型を傾斜させた鋳造法
（以下傾斜鋳造法とする）の概要を示す。

本実施例では鉛直方向に対する傾斜角を４５°とした。

また第３図に比較例として通常の鋳造法の概略図を示す
。

（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２図のような傾斜鋳造法（
Ａ種とする）と、第３図の様な通常鋳造（Ｂ種とする）
によりインゴット厚２０．２５．３０．３５．４０ミリ
のインゴットを作製した。各々のインゴットについてイ
ンゴット厚み方向断面の組織観察をした結果、柱状晶組
織のみからなるインゴットと、等軸晶組織等が混在した
組織からなるインゴットがみられた。第１表にその結果
をまとめる６表中Ｏ印は柱状晶組織のみからなるもので
あり、Ｘ印は等軸晶と柱状晶組織が混在した組織からな
るインゴットである。

第１表 以上のように傾斜鋳造法によれば、より厚い柱状晶のみ
からなるインゴットの製造が可能となる。

（実施例２） 上記実施例１と同一組成の、Ａ種とＢ種の４０ミリ厚イ
ンゴツトについて、それぞれの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°Ｃ２４時
間のアニール処理を施した後、更にアルゴン雰囲気中４
７５℃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。　その結果を第２表に示す。

第２表 この様に傾斜鋳造法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りた。

（実施例３） 上記実施例２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℃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。プレス後上記実施例１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 以上のことから、熱間プレス後の磁気性能においても、
傾斜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２と同様な各インゴットを金属シス中に封入
し、９５０℃に於て加工度７５％の熱間圧延を施した。

熱間圧延後９５０’０６時間の熱処理を施し、さらに４
７５°ｃ２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。

第４表 以上のように傾斜鋳造法によるインゴットは、熱間圧延
拶の磁気性能においても良好な値を得ることができる。

（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
施例と同様に傾斜鋳造法（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５表 第６表 以上のことから、いずれの組成においても傾斜鋳造法に
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。

ｒ＊明の効果］ 以上のように本発明によれば、鋳造金型を鉛直方向に対
して傾斜させて設置してから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図は本発明での傾斜鋳造法の概略断面図である。第２
図中のＣｕ金型は鉛直方向に対して４５″傾斜させて設
置しである。第３図は通常鋳造法の概略断面図である。 ２０１．３０１−−−Ｃｕ製金型 ２０２．３０２・・・合金インゴット ２０３　・ 金型固定台 以 上

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、鋳造金型を鉛直方向に対して傾斜させて設置し、
   鋳造することを特徴とする永久磁石の製造方法。