JPH04229602A - 薄板状希土類−遷移金属系永久磁石の製造方法 - Google Patents

薄板状希土類−遷移金属系永久磁石の製造方法

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JPH04229602A
JPH04229602A JP3124523A JP12452391A JPH04229602A JP H04229602 A JPH04229602 A JP H04229602A JP 3124523 A JP3124523 A JP 3124523A JP 12452391 A JP12452391 A JP 12452391A JP H04229602 A JPH04229602 A JP H04229602A
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JP
Japan
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phase
rare earth
powder
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JP3124523A
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Masayoshi Ishida
昌義 石田
Yukiko Ozaki
由紀子 尾崎
Michio Shimotomai
道夫 下斗米
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Kawasaki Steel Corp
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/032Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials
    • H01F1/04Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/047Alloys characterised by their composition
    • H01F1/053Alloys characterised by their composition containing rare earth metals
    • H01F1/055Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5
    • H01F1/057Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B
    • H01F1/0571Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B in the form of particles, e.g. rapid quenched powders or ribbon flakes
    • H01F1/0574Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B in the form of particles, e.g. rapid quenched powders or ribbon flakes obtained by liquid dynamic compaction

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Inorganic Chemistry (AREA)
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  • Hard Magnetic Materials (AREA)

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】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、磁気特性はいうまで
もなく、耐蝕性にも優れた薄板状希土類‐遷移金属系永
久磁石の有利な製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】現在、製造されている代表的な永久磁石
材料としては、アルニコ磁石、フェライト磁石及び希土
類磁石などが挙げられる。その後、希土類イオンの持つ
磁気異方性と遷移金属元素の持つ磁気モーメントとを組
合わせたSm−Co系磁石が出現した。しかしSm−C
o系磁石は、資源的に乏しいSmとCoを主成分として
いるために、高価な磁石とならざるを得なかった。
【0003】そこで高価なSmやCoを含まない、安価
でかつ高磁気特性を有する磁石合金の開発が進められ、
その結果、佐川らは焼結法により三元系で安定な合金(
特公昭61−34242 号公報及び特開昭59−13
2104号公報) を、また J. J. Croat
らは液体急冷法により保磁力の高い合金(特開昭59−
64739号公報) をそれぞれ開発した。これらはN
d, Fe及びBからなる磁石で、その最大エネルギー
積はSm−Co系磁石のそれを超えるものである。しか
しながらNd−Fe−B系磁石は、主相であるNd2F
e14B相の結晶粒を結びつけているNdリッチ相が非
常に腐食され易いため、磁気特性が経時的に劣化して工
業材料としての信頼性に欠けるという欠点があった。
【0004】従って耐蝕性の改善のために、たとえば焼
結磁石については表面めっき(特開昭63−77103
号公報) 、コーティング処理(特開昭60−6390
1号公報) 等を施し、また樹脂結合型磁石では磁粉と
樹脂とを混練する前に予め表面処理を施すなどの対策が
講じられているが、いずれも長時間にわたって有効な防
錆処理とはいえず、また処理のためコスト高となり、さ
らには保護膜による磁束のロスなどの問題もあった。
【0005】上記の問題の解決策として、発明者らは先
に、Nd−Fe−B系磁石のFeをCo及びNiで高濃
度に置換した希土類−遷移金属−ボロン系磁石合金を提
案した(特開平2−4939号公報) 。上記の磁石は
、耐蝕性に優れ、しかもキュリー点が上昇するので、材
料としての信頼性が大幅に向上した。
【0006】また発明者らはさらに、上記の磁石を発展
させて磁気特性及び耐蝕性をより一層向上させた二相組
織の希土類‐遷移金属系磁石を開発し、特願平2−26
9635号明細書において提案した。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、上記の二
相組織になる薄板状希土類‐遷移金属系磁石の新規な製
造法に関するものである。すなわち希土類磁石は通常、
合金の溶解−鋳造−粉砕−プレス−焼結のプロセスで製
造されるが、最近、希土類磁石搭載機器の小型化やフラ
ット化の動向に合わせて、偏平形状の磁石の需要が増加
している。かかる要請に対し、従来は焼結体をスライシ
ングするか、一枚毎にプレスして焼成後研削する方法が
採用されていた。この発明は、上記のような従来法に代
わる簡便で安価な薄板状磁石の製造法を提案するもので
ある。
【0008】
【課題を解決するための手段】まず、この発明の解明経
緯について説明する。さて発明者らは、上記のCoとN
iを高濃度に含有する磁石について高分解能電子顕微鏡
を用いて微視組織の観察を鋭意進めた結果、該磁石には
大きな飽和磁束密度を持つNd2TM14B相の結晶粒
間に、CrB 構造を持つNdとTM(ただしTMは主
としてNi) よりなる相が数nmから数μm の厚み
で存在し、他のNd2TM14B相結晶粒や不純物相と
間を隔絶していることを見出した。ここにNd−Ni二
元系状態図についてはまだ公知の文献は無いけれども、
発明者らが熱分析をしたところ、Nd−Ni相は 75
0℃付近に融点を持つことが判明した。またNd−Ni
相の小片をNd2TM14B相単相の板の上に置き、真
空中で加熱して両相の濡れ性について調査したところ、
750 ℃以上では非常に濡れ性が良いことが判明した
。この発明は、上記の知見に立脚して開発されたもので
ある。
【0009】すなわちこの発明は、 RE2TM14B ここでRE:Y,Sc及びランタノイドのうちから選ん
だ一種又は二種以上 TM:Fe, Co及びNiのうちから選んだ一種又は
二種以上の組成で示される金属間化合物相を主体とする
粉末と、主としてREとTMよりなる融滴とを、それぞ
れ不活性ガスを搬送ガスとして基板に向けて搬送し、該
基板上に混合堆積させることからなる磁気特性及び耐蝕
性に優れる薄板状希土類−遷移金属系永久磁石の製造方
法である。
【0010】ここにランタノイドとは、La, Ce,
 Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, 
Dy, Ho, Er, Tm, Yb及びLuをいう
【0011】この発明は、RE2Fe14B構造を持つ
RE2TM14Bなる相と CrB構造を持つRE−T
Mなる相との二相から主として成る薄肉の磁石を、プレ
ス工程や研削工程を経ることなく製造するものである。 予め作製した主としてREとTMとからなる相の粉末(
好適には粒径1〜5μm )を、不活性雰囲気のプラズ
マ溶射装置やレーザービーム加熱装置に導入し、プラズ
マ加熱又はレーザービーム加熱によってミスト状の液滴
とし、この融滴を、噴出する不活性ガス気流に乗せて基
板に搬送し堆積させるが、この搬送の途中又は基板直上
において、同じく不活性ガスを搬送ガスとする好適粒径
:1〜20μm のNd2Fe14B構造を持つRE2
TM14Bの粉末と良く混合し、基板上に両相の混合状
態で堆積させるのである。
【0012】
【作用】かくして得られた膜ないし板は、RE2TM1
4Bの結晶粒の間をRE−TMの融滴が埋めて凝固した
組織の磁石体となっており、ここにRE−TM相は、逆
磁区が発生したNd2Fe14Bの結晶粒から隣接する
別のNd2Fe14Bの結晶粒にカスケード的に磁化反
転が伝播するのを妨げる緩衝地帯として機能する。その
結果、本法で作られた膜ないし板は高い保磁力を示すの
である。なお本法で得られた膜ないし板で、内部に空隙
が存在したり、表面にあばた状の孔が形成され、磁石体
として残留磁束密度が不足する場合には、基板と共に6
00 〜1100℃の温度範囲に真空中で加熱し焼結を
進行させて緻密化を図ることが好ましい。また、上記の
高温域でのプレス、圧延、ショットブラスチング等の力
学的エネルギーの補助を得て緻密化を促進させることは
有利である。
【0013】ところで上述した方法では、堆積した膜状
ないし板状の磁石体の磁気的性質は等方的にならざるを
得ない。この点、異方性が必要な場合には、RE−TM
の液滴とRE2TM14B粉体とが混合堆積する基板に
対し、例えばその面に垂直に磁場をかけておけばよい。 その際、基板の温度は堆積するRE2TM14Bのキュ
リー温度よりも低い温度に維持しておく必要がある。か
くして、容易磁化軸が膜面ないし板面に垂直な磁石体を
得ることができる。
【0014】またこの発明において、RE2TM14B
金属間化合物相粉体とRE−TM系融滴との比率は、式
量単位で95:5ないし50:50程度とするのが好ま
しい。というのは両者の比率が上記の範囲を外れると保
磁力や飽和磁束密度の劣化を招くからである。ここに式
量(formula unit)とは、たとえばNd2
Fe14Bを一つの分子(固体ではこれをformul
a という) とみなした場合に相当する。
【0015】さらに、RE−TM系融滴の組成は、 C
rB構造を有するRE1TM1がとりわけ好適であるが
、以下のようなものでもよい。RE2TM17, RE
TM5, RE2TM7, RETM3, RETM2
, RE2TM1.7, RE7TM3, RE3TM
 。なお、RE2TM14BのREとRE−TM系のR
Eとは同一の元素である必要は無い。また上記のREと
TMの一部を、Mg, Al, Si, Ti, V,
 Cr, Mn, Cu, Ag, Au, Cd, 
Rh, Pd,Ir, Pt, Zn, Ga, Ge
, Zr, Nb, Mo, In, Sn, Hf,
 Ta及びWのうちから選んだ少なくとも一種で、磁石
全体の8at%まで置換してもこの発明の効果が失われ
ることはない。
【0016】
【実施例】実施例1 表1に示す成分組成になる RE2TM14B1相合金
及びRE−TM相合金をアーク溶解炉によって作製した
。得られた合金ボタンに RE2TM14B1相合金に
ついては 950℃,7日間、一方RE−TM相合金の
うちRE1TM1相については 690℃, またRE
3TM1相については 500℃でそれぞれ10日間の
均一化処理を真空炉中で施したのち、粗粉砕と微粉砕を
施して粒径数μm の微粉末を得た。
【0017】これらの微粉末を原料とし、次のような直
流プラズマ溶射法によって厚膜磁石を作製した。溶射基
板は20μm の厚さにNiコーティングした10mm
厚さ、50mm四方のFe板とし、ショットブラストを
施したのち、脱脂洗浄して用いた。プラズマ溶射は数T
orrの減圧下で行い、原料粉の搬送ガスとしてはAr
を用いた。RE−TM相合金粉は直流プラズマトーチに
搬送して溶融状態で射出する一方、RE2TM14B1
 相合金粉はプラズマアーク下流に設けた搬送管ノズル
より射出し、溶融したRE−TM相合金粉流を受けさせ
ることによって、 RE2TM14B1相及びRE−T
M相の混合流を形成し、基板上に堆積させた。
【0018】このようにして作製した厚さ約 100μ
m の厚膜磁石から試験片を切り出し、磁気特性及び耐
蝕性について調査した結果を表1に併記する。ここに磁
気特性は直流磁化装置によって膜面に垂直な磁界中で測
定した。また耐蝕性は試料を温度70℃、湿度95%の
環境に曝した後の試料表面発錆面積率で評価した。なお
表1には、比較例として、 RE2TM14B1相及び
RE−TM相全体の組成になるアーク溶解合金を粉砕し
た微粉末のみをプラズマ溶射して得た同じ厚さの厚膜の
特性値について調べた結果も併記した。さらに試料No
.3の厚膜から基板ごと切り出した試験片に、真空中で
 600〜1200℃, 1時間の熱処理を施した後の
磁気特性及び耐蝕性について調査した結果を表2に示す
【0019】
【表1】
【0020】     表  2 ┌─────┬────────────────┬─
──────┬───┐│熱処理温度│    磁  
  気    特    性        │  耐
  蝕  性  │      ││        
  ├───┬────┬───────┼─────
──┤備  考││  (℃)  │Br(kG)│i
Hc(kOe)│(BH)max (MGOe)│発錆
面積(%)│      │├─────┼───┼─
───┼───────┼───────┼───┤│
    600   │  6.6 │   8.5 
 │    10.0      │     2  
      │好適例││    700   │  
6.7 │   8.4  │    10.2   
   │     1        │  〃  │
│    800   │  6.8 │   8.9
  │    10.5      │     0 
       │  〃  ││    900   
│  7.0 │  10.4  │    11.0
      │     0        │  〃
  ││   1000   │  7.1 │  1
0.0  │    11.2      │    
 0        │  〃  ││   1100
   │  7.5 │   9.8  │    1
1.8      │     0        │
  〃  ││   1200   │  4.2 │
   3.5  │     1.4      │ 
    0        │参考例│└─────┴
───┴────┴───────┴───────┴
───┘
【0021】表1及び2から、この発明に従っ
て作製した希土類‐遷移金属系厚膜磁石は磁気特性につ
いては勿論、耐蝕性においても優れた特性を示し、さら
に熱処理によって特性が格段に向上することが判る。
【0022】実施例2 実施例1で作製した原料粉の組合せのいくつかを用いて
レーザービーム溶射法により厚膜磁石を作製した。ここ
に炭酸ガスレーザーをレンズによって集光して加熱源と
し、原料粉搬送ガスとしてはArガスを用いて真空中で
溶射を行った。また溶射基板としては、実施例1と同様
の処理を施したNiコーティングFe板を用いた。
【0023】さてRE−TM相合金粉をレーザービーム
集光部に搬送し、溶融状態で射出する一方、 RE2T
M14B1相合金粉をレーザービーム下流に設けた搬送
管ノズルより射出し、溶融したRE−TM相合金粉流を
受ける状態とすることにより、 RE2TM14B1相
及びRE−TM相の混合流を形成し、基板上に堆積させ
た。かくして得られた厚さ約 100μm の厚膜磁石
の磁気特性及び耐蝕性について調査した結果を表3に示
す。なお磁気特性及び耐蝕性は実施例1と同様にして評
価した。
【0024】表  3
【0025】同表より明らかなように、この発明に従っ
て作製した希土類‐遷移金属系厚膜磁石は磁気特性、耐
蝕性ともに優れた特性を示している。
【0026】実施例3 実施例1で作製した原料粉の組合せのいくつかを用いて
プラズマ溶射法により厚膜磁石を作製した。ここに溶射
基板は5μm の厚さにNiをコーティングした5mm
厚さ、50mm四方の SUS 316製の板とし、シ
ョットブラストを施した後、脱脂洗浄して用いた。
【0027】さて RE2TM14B1相のキュリー温
度より約 100℃低い温度に加熱してある基板の背面
に電磁石を配置し、溶射面において板面に垂直に 3 
kOeの磁界を発生させ、この状態で実施例1と同様の
方法により、 RE2TM14B1相及びRE−TM 
相の混合流を基板上に堆積させ、膜厚 700μm の
厚膜磁石を作製した。この試料から試験片を基板毎に切
り出し、Ar雰囲気中で850 ℃, 1時間の熱処理
、あるいはAr雰囲気中、850 ℃で1軸プレスを施
した。これらの試料の磁気特性及び耐蝕性について調査
した結果を表4中に示す。なお磁気特性及び耐蝕性は実
施例1と同様の方法によって評価した。
【0028】
【表4】
【0029】同表より明らかなように、この発明によれ
ば優れた磁気特性を有する希土類−遷移金属系異方性厚
膜磁石を製造することもできる。
【0030】
【発明の効果】かくしてこの発明によれば、磁気特性は
いうまでもなく、耐蝕性に優れた薄板状希土類‐遷移金
属系永久磁石を容易かつ安価に得ることができる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】    RE2TM14BここでRE:Y
    ,Sc及びランタノイドのうちから選んだ一種又は二種
    以上 TM:Fe, Co及びNiのうちから選んだ一種又は
    二種以上の組成で示される金属間化合物相を主体とする
    粉末と、主としてREとTMよりなる融滴とを、それぞ
    れ不活性ガスを搬送ガスとして基板に向けて搬送し、該
    基板上に混合堆積させることを特徴とする磁気特性及び
    耐蝕性に優れる薄板状希土類−遷移金属系永久磁石の製
    造方法。
JP3124523A 1990-06-19 1991-04-30 薄板状希土類−遷移金属系永久磁石の製造方法 Pending JPH04229602A (ja)

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JP15877490 1990-06-19
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6168673B1 (en) 1996-10-18 2001-01-02 Sumitomo Special Metals Co., Ltd. Sheet magnet having microcrystalline structure and method of manufacturing the same, and method of manufacturing isotropic permanent magnet powder
EP1263006A3 (en) * 2001-05-30 2003-10-15 Ford Motor Company A method of manufacturing a permanent magnet comprising kinetically spraying and electromagnetic devices prepared therewith
JP2005286152A (ja) * 2004-03-30 2005-10-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd 異方性希土類−鉄系磁石膜の製造方法および超小型モータ

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