JPH05222488A - 永久磁石用合金鋳塊及びその製造法 - Google Patents

永久磁石用合金鋳塊及びその製造法

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JPH05222488A JP4028656A JP2865692A JPH05222488A JP H05222488 A JPH05222488 A JP H05222488A JP 4028656 A JP4028656 A JP 4028656A JP 2865692 A JP2865692 A JP 2865692A JP H05222488 A JPH05222488 A JP H05222488A
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 短軸方向0.1〜50μm、長軸方向0.1
〜100μmの結晶粒径を有する結晶を90容量%以上
含有する希土類金属−鉄−ボロン系永久磁石用合金鋳塊
及びその製造方法。 【効果】 本発明の永久磁石用合金鋳塊は、特定結晶粒
径を有する結晶を特定量含有し、また希土類金属−鉄−
ボロン系組成であるので、粉砕性、焼結性等に優れてい
る。従って、磁石特性の極めて優れた永久磁石用原料と
して有用である。また本発明の製造方法では、特定の冷
却速度及び特定の過冷度にて、均一性に優れた組成及び
組織を有する永久磁石合金鋳塊を容易に得ることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、磁石特性に優れた結晶
組織を有する希土類金属−鉄−ボロン系永久磁石用合金
鋳塊及びその製造法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、永久磁石用合金鋳塊は、溶融した
合金を金型に鋳造する金型鋳造法により製造されている
のが一般的である。しかし該金型鋳造法により合金溶融
物を凝固させる場合、合金溶融物の抜熱過程において、
抜熱初期では鋳型伝熱律速であるが、凝固が進行する
と、鋳型−凝固相間及び凝固相における伝熱が抜熱律速
となり、金型冷却能を向上させても鋳塊内部と鋳型近傍
の鋳塊では、冷却条件が異なり、特に鋳塊厚が厚いほど
このような現象が生じる。このように鋳塊の内部と表面
付近での冷却条件の相違が大きい場合には、特に磁石組
成における高残留磁束密度側の鋳造組織に、初晶γ−F
eが多く存在し、このため鋳塊の中央部に粒径10〜1
00μmのα−Feが残存し、同時に主相を取り巻く希
土類金属に富んだ相の大きさも大きくなる。
【0003】一方、磁石製造工程における粉砕過程にお
いては、通常鋳塊が数ミクロンまで微粉砕されるが、前
記金型鋳造法で得られる鋳塊の場合には、粉砕が困難な
粒径の大きいα−Fe及び希土類金属に富んだ大きい相
を含有するので、粉砕後の粉末粒度分布が不均一とな
り、磁性の配向性及び焼結性に悪影響を及ぼし、最終的
に得られる永久磁石の磁気特性が低下するという欠点が
ある。
【0004】また前記金型鋳造法により得られる鋳塊組
織中に、短軸方向0.1〜50μm、長軸方向0.1〜
100μmの結晶粒径を有する結晶が存在することが知
られているが、該結晶の含有率は、僅かであって、磁石
特性に良好な影響を及ぼすには至っていない。
【0005】更にまた、希土類金属元素、コバルト及び
必要に応じて、鉄、銅、ジルコニウムを添加し、ルツボ
中で溶解させた後、双ロール、単ロール、双ベルト等を
組み合わせたストリップキャスティング法等で0.01
〜5mmの厚さとなるように凝固させる希土類金属磁石
用合金の製造法が提案されている。
【0006】該方法では、金型鋳造法に比して組成の均
一な鋳塊が得られるが、原料成分が、希土類金属元素、
コバルト及び必要に応じて、鉄、銅、ジルコニウムを組
み合わせた成分であるために、前記ストリップキャステ
ィング法による磁石性能の向上が充分に得られない等の
問題がある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、永久
磁石合金の特性に最も良い影響を与える結晶組織を有す
る永久磁石用合金鋳塊及びその製造法を提供することに
ある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、短軸方
向0.1〜50μm、長軸方向0.1〜100μmの結
晶粒径を有する結晶を90容量%以上含有する希土類金
属−鉄−ボロン系永久磁石用合金鋳塊又は該合金の主相
結晶粒内に、包晶核である粒径10μm未満のα−Fe
及び/又はγ−Feが微細分散されてなる永久磁石用合
金鋳塊が提供される。
【0009】また本発明によれば、希土類金属−鉄−ボ
ロン系合金溶融物を凝固させて前記永久磁石用合金鋳塊
を製造するにあたり、該合金溶融物を冷却速度10〜5
00℃/秒、過冷度10〜500℃の冷却条件下均一に
凝固させることを特徴とする永久磁石用合金鋳塊の製造
法が提供される。
【0010】以下本発明を更に詳細に説明する。
【0011】本発明の永久磁石用合金鋳塊は、短軸方向
0.1〜50μm、長軸方向0.1〜100μmの結晶
粒径を有する結晶を90容量%以上、好ましくは98容
量%以上含有する希土類金属−鉄−ボロン系の合金鋳塊
であって、特に、主相結晶粒内に包晶核として通常含有
されるα−Fe及び/又はγ−Feが全く含有されてい
ないのが好ましく、また該α−Fe及び/又はγ−Fe
を含有する場合には、該α−Fe及び/又はγ−Feの
粒径が10μm未満であり、且つ微細分散されているの
が好ましい。この際前記特定の結晶粒径を有する結晶の
含有割合が、90容量%未満の場合には、得られる合金
鋳塊に優れた磁石特性を付与できない。また短軸方向及
び長軸方向の長さが前記範囲外である場合、若しくは該
α−Fe及び/又はγ−Feの粒径が10μm以上であ
り、且つ微細分散されていない場合には、永久磁石製造
工程における粉砕の際に、粒度分布が不均一になるので
好ましくない。また永久磁石用合金鋳塊の厚さは、0.
05〜15mmの範囲であるのが好ましい。厚さが15
mmを超える場合には、所望の結晶組織とするための後
述する製造法が困難となるので好ましくない。
【0012】本発明の永久磁石用合金鋳塊を形成する原
料成分は、希土類金属−鉄−ボロン系であれば特に限定
されるものではなく、通常製造の際に不可避的に含まれ
る他の不純物成分を含んでいても良い。また希土類金属
は、単体でも混合物であっても良い。該希土類金属と、
ボロンと、鉄との配合割合は、通常永久磁石用合金鋳塊
の配合割合と同様で良く、好ましくは重量比で、25〜
40:0.5〜2.0:残量であるのが好ましい。
【0013】本発明の製造方法では、前記永久磁石用合
金鋳塊を得るために、希土類金属−鉄−ボロン系合金溶
融物を、冷却速度10〜500℃/秒、好ましくは10
0〜500℃/秒、過冷度10〜500℃、好ましくは
200〜500℃の冷却条件下で均一に凝固させること
を特徴とする。
【0014】この際過冷度とは、(合金の融点)−(合
金溶融物の実際の温度)の値であって、冷却速度と相関
関係を有する。冷却速度及び過冷度が前記必須範囲外の
場合には、所望の組織を有する合金鋳塊が得られない。
【0015】本発明の製造方法を更に具体的に説明する
と、例えば真空溶融法、高周波溶融法等により、好まし
くはるつぼ等を用いて、不活性ガス雰囲気下、希土類金
属−鉄−ボロン系合金を溶融物とした後、該溶融物を、
例えば、単ロール、双ロール又は円板上等において、前
記条件下、好ましくは連続的に凝固させる等のストリッ
プキャスティング法を用いた方法等により、所望の結晶
組織を有する永久磁石用合金鋳塊を得ることができる。
即ち、ストリップキャスティング法等で凝固させる場合
には、合金鋳塊の厚さを、好ましくは0.05〜15m
mの範囲となるように、鋳造温度及び注湯速度等を適宜
選択し、前記条件下処理するのが最も容易な方法であ
る。
【0016】本発明の永久磁石用合金鋳塊は、通常の粉
砕、混合、微粉砕、磁場プレス及び焼結工程等により、
永久磁石とすることができる。
【0017】
【発明の効果】本発明の永久磁石用合金鋳塊は、短軸方
向0.1〜50μm、長軸方向0.1〜100μmの結
晶粒径を有する結晶を特定量含有し、また希土類金属−
鉄−ボロン系組成であるので、粉砕性、焼結性等に優れ
ている。従って、磁石特性の極めて優れた永久磁石用原
料として有用である。また本発明の製造方法では、特定
の冷却速度及び特定の過冷度にて、均一性に優れた組成
及び組織を有する永久磁石合金鋳塊を容易に得ることが
できる。
【0018】
【実施例】以下本発明を実施例及び比較例により更に詳
細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものでは
ない。
【0019】
【実施例1】ネオジム14原子%、ボロン6原子%、鉄
80原子%からなる各金属元素を配合した合金を、アル
ゴンガス雰囲気中で、アルミナるつぼを使用して高周波
溶融法により溶融物とした。次いで、得られた溶融物の
温度を1350℃に保持した後、図1に示す装置を用い
て以下の方法に従って永久磁石用合金鋳塊を得た。得ら
れた合金鋳塊を化学分析した結果を表1に示す。
【0020】図1は、単ロールを用いたストリップキャ
スト法により永久磁石用合金鋳塊を製造するための概略
図であって、1は前記高周波溶融法により溶融した溶融
物の入ったるつぼである。1350℃に保持された溶融
物2を、タンディッシュ3上に連続的に流し込み、次い
で約1m/sで回転するロール4上において、冷却速度
500℃/秒、過冷度200℃の冷却条件となるように
急冷凝固させ、ロール4の回転方向に連続的に溶融物2
を落下させて、厚さ0.2〜0.4mmの合金鋳塊5を
製造した。
【0021】次に得られた永久磁石用合金鋳塊を、25
0〜24メッシュに粉砕し、アルコール中において、更
に3μm程度まで微粉砕した。次いで得られた微粉末
を、150MPa、2400KAm~1の条件下、磁場プ
レスした後、1040℃にて2時間焼結し、10×10
×15mmの永久磁石を得た。得られた永久磁石の磁石
特性を表2に示す。
【0022】
【比較例1】実施例1で製造した合金溶融物を、高周波
溶融法により溶解し、金型鋳造法により厚さ25mmの
永久磁石用合金鋳塊を得た。得られた合金鋳塊を実施例
1と同様に分析し、更に永久磁石を製造した。合金鋳塊
の分析結果を表1に、磁石特性を表2に示す。
【0023】
【比較例2】ネオジム11.6原子%、プラセオジム
3.4原子%、ボロン6原子%、鉄79原子%からなる
各金属元素を配合した合金を用いた以外は、実施例1と
同様に永久磁石用合金鋳塊を製造し、得られた合金鋳塊
を実施例1と同様に分析し、更に永久磁石を製造した。
合金鋳塊の分析結果を表1に、磁石特性を表2に示す。
【0024】
【表1】
【0025】
【表2】
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、実施例1で用いたストリップキャスト
法により永久磁石用合金鋳塊を製造する際の概略図であ
る。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 短軸方向0.1〜50μm、長軸方向
    0.1〜100μmの結晶粒径を有する結晶を90容量
    %以上含有する希土類金属−鉄−ボロン系永久磁石用合
    金鋳塊。
  2. 【請求項2】 前記合金鋳塊の主相結晶粒内に、包晶核
    である粒径10μm未満のα−Fe及び/又はγ−Fe
    が微細分散されていることを特徴とする請求項1記載の
    永久磁石用合金鋳塊。
  3. 【請求項3】 希土類金属−鉄−ボロン系合金溶融物を
    凝固させて請求項1記載の永久磁石用合金鋳塊を製造す
    るにあたり、該合金溶融物を冷却速度10〜500℃/
    秒、過冷度10〜500℃の冷却条件下で均一に凝固さ
    せることを特徴とする永久磁石用合金鋳塊の製造法。
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