JPH05217723A - 希土類−鉄−硼素系永久磁石用材料の製造方法 - Google Patents
希土類−鉄−硼素系永久磁石用材料の製造方法Info
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- JPH05217723A JPH05217723A JP4040465A JP4046592A JPH05217723A JP H05217723 A JPH05217723 A JP H05217723A JP 4040465 A JP4040465 A JP 4040465A JP 4046592 A JP4046592 A JP 4046592A JP H05217723 A JPH05217723 A JP H05217723A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 結晶軸が一定方向に十分配向されかつ結晶粒
が微細である永久磁石用材料として最適な希土類−鉄−
硼素系粉を、簡単な装置で、しかも少ないエネルギー消
費で、容易にかつ安定して製造する方法を提供すること
を目的とする。 【構成】 希土類金属−硼素系合金と鉄とを主原料とす
る混合物を、繰り返して圧延して合金化させることを特
徴とする希土類−鉄−硼素系永久磁石用材料の製造方
法。
が微細である永久磁石用材料として最適な希土類−鉄−
硼素系粉を、簡単な装置で、しかも少ないエネルギー消
費で、容易にかつ安定して製造する方法を提供すること
を目的とする。 【構成】 希土類金属−硼素系合金と鉄とを主原料とす
る混合物を、繰り返して圧延して合金化させることを特
徴とする希土類−鉄−硼素系永久磁石用材料の製造方
法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、磁気特性に優れた希土
類−鉄−硼素系永久磁石用材料の新規な製造方法に関す
る。
類−鉄−硼素系永久磁石用材料の新規な製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】その優れた磁気特性ゆえに、希土類−鉄
−硼素系永久磁石は、家庭用電化製品から、通信用機
器、音響用機器、医療用機器、一般産業用機器等の広い
分野にわたって利用されている。この希土類−鉄−硼素
系永久磁石は、焼結磁石と樹脂磁石とに大別される。
−硼素系永久磁石は、家庭用電化製品から、通信用機
器、音響用機器、医療用機器、一般産業用機器等の広い
分野にわたって利用されている。この希土類−鉄−硼素
系永久磁石は、焼結磁石と樹脂磁石とに大別される。
【０００３】焼結磁石は、特定量の磁石材料粉を成形用
の金型中に挿入して加圧成形し、さらに、この成形体を
真空または還元雰囲気下で加熱処理することによって得
られる。焼結磁石は樹脂磁石と異なり成型のためのバイ
ンダーが不要であるため、その密度を高くすることが容
易であるという長所がある反面、成形時の機械的強度が
弱いため、複雑形状や薄肉形状の製品の製造は容易でな
いという欠点を有している。
の金型中に挿入して加圧成形し、さらに、この成形体を
真空または還元雰囲気下で加熱処理することによって得
られる。焼結磁石は樹脂磁石と異なり成型のためのバイ
ンダーが不要であるため、その密度を高くすることが容
易であるという長所がある反面、成形時の機械的強度が
弱いため、複雑形状や薄肉形状の製品の製造は容易でな
いという欠点を有している。
【０００４】一方樹脂磁石は、磁石材料粉と、例えばエ
ポキシ系の熱硬化性樹脂とを混練し、この混練物を磁場
中で加圧成形することによって、該材料の容易磁化結晶
軸を特定方向に配向させながら硬化させる方法や、磁石
材料粉と、例えばナイロン系の熱可塑性樹脂とを混練
し、この混練物を射出成形する方法で得られている。こ
のようにして得られた樹脂磁石は、焼結磁石と比較して
磁気特性は若干劣るが、成形性に極めて優れているた
め、高い寸法精度を要求される製品や、複雑形状の製品
の量産に適している。
ポキシ系の熱硬化性樹脂とを混練し、この混練物を磁場
中で加圧成形することによって、該材料の容易磁化結晶
軸を特定方向に配向させながら硬化させる方法や、磁石
材料粉と、例えばナイロン系の熱可塑性樹脂とを混練
し、この混練物を射出成形する方法で得られている。こ
のようにして得られた樹脂磁石は、焼結磁石と比較して
磁気特性は若干劣るが、成形性に極めて優れているた
め、高い寸法精度を要求される製品や、複雑形状の製品
の量産に適している。
【０００５】希土類−鉄−硼素系永久磁石の製造におい
ては、焼結磁石用の材料粉には還元拡散法、または溶解
法によって得られる材料粉が、樹脂磁石用の材料粉には
ロール急冷法によって得られる材料粉が、それぞれ従来
より利用されている。
ては、焼結磁石用の材料粉には還元拡散法、または溶解
法によって得られる材料粉が、樹脂磁石用の材料粉には
ロール急冷法によって得られる材料粉が、それぞれ従来
より利用されている。
【０００６】還元拡散法は、希土類酸化物粉と他の金属
粉とを原料とする混合物を加熱し、原料に同時に添加さ
れた金属カルシウムによって希土類酸化物を金属に還元
し、これと同時に希土類金属を他の金属粉の各粒子中に
拡散させて合金化して、所定組成の合金粉を生成させる
ものである。この方法は、原料費が安く、しかも均一な
組成の製品が得られるという長所を有している。
粉とを原料とする混合物を加熱し、原料に同時に添加さ
れた金属カルシウムによって希土類酸化物を金属に還元
し、これと同時に希土類金属を他の金属粉の各粒子中に
拡散させて合金化して、所定組成の合金粉を生成させる
ものである。この方法は、原料費が安く、しかも均一な
組成の製品が得られるという長所を有している。
【０００７】一方溶解法は、所定組成に配合された希土
類金属及び他の金属またはこれらの合金を原料とし、こ
の原料を溶解、鋳造して合金塊を得、さらにこの合金塊
を粉砕して、所定組成の合金粉とする方法である。この
方法は、合金中の酸素量を低減できるという長所を有し
ている。
類金属及び他の金属またはこれらの合金を原料とし、こ
の原料を溶解、鋳造して合金塊を得、さらにこの合金塊
を粉砕して、所定組成の合金粉とする方法である。この
方法は、合金中の酸素量を低減できるという長所を有し
ている。
【０００８】また、ロール急冷法は、内部を水冷した銅
製のロールを高速回転させ、このロールの表面に溶解し
た所定組成の合金を射出して急速に冷却固化させて薄帯
状の合金片を得る方法である。この方法は、極めて微細
な結晶構造を持った合金片が得られることを長所とす
る。
製のロールを高速回転させ、このロールの表面に溶解し
た所定組成の合金を射出して急速に冷却固化させて薄帯
状の合金片を得る方法である。この方法は、極めて微細
な結晶構造を持った合金片が得られることを長所とす
る。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
還元拡散法や溶解法で得られた合金粉材料を用いて永久
磁石を製造した場合、合金粉を構成する結晶粒内のそれ
ぞれの結晶方位が特定の方向に配向され難いため、磁気
特性として必要とされる残留磁束密度が、特定方向に完
全に配向された場合の理論値に対して８〜９割の値しか
得られない。また、合金粉を構成する結晶粒の大きさ
は、還元拡散法で得られる合金粉では数μｍ、溶解法で
得られる合金粉では数十μｍと比較的大きいため、磁気
特性として必要とされる保磁力も十分でないという欠点
がある。
還元拡散法や溶解法で得られた合金粉材料を用いて永久
磁石を製造した場合、合金粉を構成する結晶粒内のそれ
ぞれの結晶方位が特定の方向に配向され難いため、磁気
特性として必要とされる残留磁束密度が、特定方向に完
全に配向された場合の理論値に対して８〜９割の値しか
得られない。また、合金粉を構成する結晶粒の大きさ
は、還元拡散法で得られる合金粉では数μｍ、溶解法で
得られる合金粉では数十μｍと比較的大きいため、磁気
特性として必要とされる保磁力も十分でないという欠点
がある。
【００１０】一方、ロール急冷法で得られる合金粉は、
合金粉を構成する結晶粒が微細であるため、永久磁石を
製造した場合に保磁力が十分得られるが、この方法は比
較的複雑な装置を必要とし、また合金を溶解、射出する
ために多量のエネルギーを消費する。さらに、製造条件
が微妙であるため、均一な製品を安定的に供給すること
が困難であるという欠点がある。
合金粉を構成する結晶粒が微細であるため、永久磁石を
製造した場合に保磁力が十分得られるが、この方法は比
較的複雑な装置を必要とし、また合金を溶解、射出する
ために多量のエネルギーを消費する。さらに、製造条件
が微妙であるため、均一な製品を安定的に供給すること
が困難であるという欠点がある。
【００１１】本発明は、上記欠点を解消し、結晶粒の結
晶方位が一定方向に十分配向されかつ結晶粒が微細であ
る永久磁石用材料として最適な希土類−鉄−硼素系合金
粉を、少ないエネルギー消費で、容易にかつ安定して製
造する方法を提供することを目的とする。
晶方位が一定方向に十分配向されかつ結晶粒が微細であ
る永久磁石用材料として最適な希土類−鉄−硼素系合金
粉を、少ないエネルギー消費で、容易にかつ安定して製
造する方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の方法は、希土類金属−硼素系合金と鉄とを主原
料とする混合物を、繰り返して圧延して合金化させる点
に特徴がある。
本発明の方法は、希土類金属−硼素系合金と鉄とを主原
料とする混合物を、繰り返して圧延して合金化させる点
に特徴がある。
【００１３】本発明に使用する原料は所定の比で混合す
るが、希土類金属−硼素系合金、鉄いずれも不純物が少
ない方が良く、また、板状、粒状、粉状いずれの形状で
も良い。ただし、効果的な圧延、合金化を速やかに進行
させるため、形状はできるだけ細かいものまたは薄いも
のが望ましく、粒径または厚みは５ｍｍ以下が最適であ
る。希土類金属−硼素系合金の硼素含有量は任意に選べ
るが、目的の合金の組成によって決定される。また、上
記主原料の他に、磁石の特性を向上させるための他の添
加元素を、単体でまたは合金として用いてもよい。
るが、希土類金属−硼素系合金、鉄いずれも不純物が少
ない方が良く、また、板状、粒状、粉状いずれの形状で
も良い。ただし、効果的な圧延、合金化を速やかに進行
させるため、形状はできるだけ細かいものまたは薄いも
のが望ましく、粒径または厚みは５ｍｍ以下が最適であ
る。希土類金属−硼素系合金の硼素含有量は任意に選べ
るが、目的の合金の組成によって決定される。また、上
記主原料の他に、磁石の特性を向上させるための他の添
加元素を、単体でまたは合金として用いてもよい。
【００１４】本発明に用いる圧延機は、冷間圧延できる
市販の金属材料用の装置であれば良い。原料は、鋼や銅
やアルミニウムなどの金属製板または箔の保持材に包む
か、またははさむことで圧延が容易に施せる。
市販の金属材料用の装置であれば良い。原料は、鋼や銅
やアルミニウムなどの金属製板または箔の保持材に包む
か、またははさむことで圧延が容易に施せる。
【００１５】混合物を圧延する条件は使用する圧延機や
原料と保持材との組み合わせによっても異なるが、例え
ば厚さ０．３ｍｍのステンレス製の板材を保持材として
使用し、１回の圧延率を１０％とした場合、３０回以上
の圧延回数が必要であり、これ以下では合金化が不完全
となる。望ましくは、５０回以上である。
原料と保持材との組み合わせによっても異なるが、例え
ば厚さ０．３ｍｍのステンレス製の板材を保持材として
使用し、１回の圧延率を１０％とした場合、３０回以上
の圧延回数が必要であり、これ以下では合金化が不完全
となる。望ましくは、５０回以上である。
【００１６】
【作用】本発明によって得られる合金粉は、Ｎｄ2Ｆｅ
14Ｂ1相、Ｎｄ−ｒｉｃｈ相及びＢ−ｒｉｃｈ相を含む
ものであり、磁石の特性を左右するこれらの相の存在割
合は、出発原料比で調整できる。
14Ｂ1相、Ｎｄ−ｒｉｃｈ相及びＢ−ｒｉｃｈ相を含む
ものであり、磁石の特性を左右するこれらの相の存在割
合は、出発原料比で調整できる。
【００１７】繰り返し圧延することにより混合原料は圧
延されると同時に、異種原料の接触面で拡散反応が進行
し、次第に合金化していく。このとき生成した合金は、
圧延が繰り返される度に薄く延ばされ、これを積み重ね
てさらに圧延を繰り返すと、次第に層状の薄い結晶がで
きてくる。
延されると同時に、異種原料の接触面で拡散反応が進行
し、次第に合金化していく。このとき生成した合金は、
圧延が繰り返される度に薄く延ばされ、これを積み重ね
てさらに圧延を繰り返すと、次第に層状の薄い結晶がで
きてくる。
【００１８】さらに、磁石の主相であるＮｄ2Ｆｅ14Ｂ1
相の結晶構造の特徴から、合金が圧延により延ばされる
方向が配向させるべき容易磁化方向に垂直な面と一致し
ているため、この面が選択的に薄く延ばされるため、結
果として特定方向に配向されかつ微細な結晶粒を有する
合金粉が得られることとなる。
相の結晶構造の特徴から、合金が圧延により延ばされる
方向が配向させるべき容易磁化方向に垂直な面と一致し
ているため、この面が選択的に薄く延ばされるため、結
果として特定方向に配向されかつ微細な結晶粒を有する
合金粉が得られることとなる。
【００１９】本発明による製造方法で必要とする装置は
通常の圧延機のみであり、還元拡散法や溶解法で必要と
するエネルギーを多量に消費する高温加熱装置や、溶解
法で必要とする粗粉砕装置や、ロール急冷法で必要とす
る急冷薄帯製造装置等が不要である。このため本発明の
方法では製造コストを低減できる。具体的には、合金粉
１ｋｇ当たりの製造に必要とする総電力量は、ロール急
冷法では約２００ｋＷｈであるのに対し、本発明による
方法では約５０ｋＷｈである。
通常の圧延機のみであり、還元拡散法や溶解法で必要と
するエネルギーを多量に消費する高温加熱装置や、溶解
法で必要とする粗粉砕装置や、ロール急冷法で必要とす
る急冷薄帯製造装置等が不要である。このため本発明の
方法では製造コストを低減できる。具体的には、合金粉
１ｋｇ当たりの製造に必要とする総電力量は、ロール急
冷法では約２００ｋＷｈであるのに対し、本発明による
方法では約５０ｋＷｈである。
【００２０】
実施例１ ・・・ 純度９９．９重量％以上、平均粒径
５μｍ以下の電解鉄粉３１．３ｇと、硼素含有量２．８
重量％、粒度６０メッシュアンダー（タイラーによる。
以下同じ。）のＮｄ−Ｂ合金粉１７．７ｇとの混合物を
原料とした。この混合原料を、厚さ０．２ｍｍ、幅３０
ｍｍ、長さ１００ｍｍの２枚の鋼製板材にはさみ、ロー
ル径１００ｍｍの２段圧延機で５０回圧延した。１回の
圧延率は１０％となるように上下ワークロールの間隔を
調整した。この際保持材も原料とともに圧延されるの
で、圧延１０回毎に保持材をはがし、新しいものと交換
した。
５μｍ以下の電解鉄粉３１．３ｇと、硼素含有量２．８
重量％、粒度６０メッシュアンダー（タイラーによる。
以下同じ。）のＮｄ−Ｂ合金粉１７．７ｇとの混合物を
原料とした。この混合原料を、厚さ０．２ｍｍ、幅３０
ｍｍ、長さ１００ｍｍの２枚の鋼製板材にはさみ、ロー
ル径１００ｍｍの２段圧延機で５０回圧延した。１回の
圧延率は１０％となるように上下ワークロールの間隔を
調整した。この際保持材も原料とともに圧延されるの
で、圧延１０回毎に保持材をはがし、新しいものと交換
した。
【００２１】圧延終了後保持材を除去し、圧延された合
金粉を回収した。得られた合金粉の組成は、Ｎｄ３４．
２重量％、Ｆｅ６４．６重量％、Ｂ１．１重量％、酸素
０．１重量％であった。得られた合金粉を偏光顕微鏡で
観察したところ、組織は厚さ１００Ａ以下の極めて微細
な層状の結晶粒で構成され、しかも結晶磁区方向が容易
磁化方向に良く揃っていることが確認された。
金粉を回収した。得られた合金粉の組成は、Ｎｄ３４．
２重量％、Ｆｅ６４．６重量％、Ｂ１．１重量％、酸素
０．１重量％であった。得られた合金粉を偏光顕微鏡で
観察したところ、組織は厚さ１００Ａ以下の極めて微細
な層状の結晶粒で構成され、しかも結晶磁区方向が容易
磁化方向に良く揃っていることが確認された。
【００２２】次に、得られた合金粉と、エポキシ系樹脂
とを重量比１００対１の割合で混合し、１５ｋＯｅの磁
界中で、５．４ｋｇ／ｃｍ2の圧力で加圧成形して樹脂
磁石を得た。Ｃｉｏｆｆｉ型自記磁束計で測定したこの
磁石の磁気特性は、残留磁束密度（Ｂｒ）が８．９ｋ
Ｇ、保磁力（ｉＨｃ）が１４．０ｋＯｅであり、優れた
磁気特性であった。
とを重量比１００対１の割合で混合し、１５ｋＯｅの磁
界中で、５．４ｋｇ／ｃｍ2の圧力で加圧成形して樹脂
磁石を得た。Ｃｉｏｆｆｉ型自記磁束計で測定したこの
磁石の磁気特性は、残留磁束密度（Ｂｒ）が８．９ｋ
Ｇ、保磁力（ｉＨｃ）が１４．０ｋＯｅであり、優れた
磁気特性であった。
【００２３】実施例２ ・・・ 実施例１と同じ電解鉄
粉３２．３ｇと、実施例１と同じＮｄ−Ｂ合金粉１５．
５ｇと、硼素含有量２．８重量％、粒度６０メッシュア
ンダーのＤｙ−Ｂ合金粉２．３ｇとの混合物を原料と
し、実施例１と同様の方法でＮｄ−Ｄｙ−Ｆｅ−Ｂ系合
金粉を得た。
粉３２．３ｇと、実施例１と同じＮｄ−Ｂ合金粉１５．
５ｇと、硼素含有量２．８重量％、粒度６０メッシュア
ンダーのＤｙ−Ｂ合金粉２．３ｇとの混合物を原料と
し、実施例１と同様の方法でＮｄ−Ｄｙ−Ｆｅ−Ｂ系合
金粉を得た。
【００２４】得られた合金粉の組成は、Ｎｄ３０．３重
量％、Ｄｙ４．０重量％、Ｆｅ６４．６重量％、Ｂ１．
０重量％、酸素０．１重量％であった。この合金粉を偏
光顕微鏡で観察したところ、組織は厚さ１００Ａ以下の
極めて微細な層状の結晶粒で構成され、しかも結晶磁区
方向が容易磁化方向に良く揃っていることが確認され
た。
量％、Ｄｙ４．０重量％、Ｆｅ６４．６重量％、Ｂ１．
０重量％、酸素０．１重量％であった。この合金粉を偏
光顕微鏡で観察したところ、組織は厚さ１００Ａ以下の
極めて微細な層状の結晶粒で構成され、しかも結晶磁区
方向が容易磁化方向に良く揃っていることが確認され
た。
【００２５】次に、得られた合金粉を実施例１と同じ方
法で樹脂磁石とした。この磁石の磁気特性は、残留磁束
密度（Ｂｒ）が８．５ｋＧ、保磁力（ｉＨｃ）が１６．
６ｋＯｅであり、優れた磁気特性であった。
法で樹脂磁石とした。この磁石の磁気特性は、残留磁束
密度（Ｂｒ）が８．５ｋＧ、保磁力（ｉＨｃ）が１６．
６ｋＯｅであり、優れた磁気特性であった。
【００２６】
【発明の効果】本発明法によれば、一定方向に十分に配
向されかつ微細な結晶粒を有する永久磁石用材料として
最適な希土類−鉄−硼素系合金粉を、容易にかつ安定し
て製造することが可能であり、特にますます小型化、軽
量化が望まれる各種装置用高性能モーターの性能向上に
大きく貢献する。
向されかつ微細な結晶粒を有する永久磁石用材料として
最適な希土類−鉄−硼素系合金粉を、容易にかつ安定し
て製造することが可能であり、特にますます小型化、軽
量化が望まれる各種装置用高性能モーターの性能向上に
大きく貢献する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２２Ｆ 9/04 Ｅ Ｃ２２Ｃ 33/02 Ｈ Ｈ０１Ｆ 1/06
Claims (1)
- 【請求項１】 希土類金属−硼素系合金と鉄とを主原料
とする混合物を、繰り返し圧延して合金化させることを
特徴とする希土類−鉄−硼素系永久磁石用材料の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4040465A JPH05217723A (ja) | 1992-01-31 | 1992-01-31 | 希土類−鉄−硼素系永久磁石用材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4040465A JPH05217723A (ja) | 1992-01-31 | 1992-01-31 | 希土類−鉄−硼素系永久磁石用材料の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05217723A true JPH05217723A (ja) | 1993-08-27 |
Family
ID=12581386
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4040465A Pending JPH05217723A (ja) | 1992-01-31 | 1992-01-31 | 希土類−鉄−硼素系永久磁石用材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05217723A (ja) |
-
1992
- 1992-01-31 JP JP4040465A patent/JPH05217723A/ja active Pending
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