JPH06260311A - 希土類永久磁石の製造方法 - Google Patents

希土類永久磁石の製造方法

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JPH06260311A
JPH06260311A JP5041453A JP4145393A JPH06260311A JP H06260311 A JPH06260311 A JP H06260311A JP 5041453 A JP5041453 A JP 5041453A JP 4145393 A JP4145393 A JP 4145393A JP H06260311 A JPH06260311 A JP H06260311A
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rare earth
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alloy
permanent magnet
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JP5041453A
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Fumio Takagi
富美男 高城
Osamu Kobayashi
理 小林
Sei Arai
聖 新井
Seiji Ihara
清二 伊原
Koji Akioka
宏治 秋岡
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Seiko Epson Corp
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Seiko Epson 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
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    • H01F1/057Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B
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    • H01F1/0576Alloys 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 pressed, sintered or bonded together pressed, e.g. hot working

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱間加工により合金を異方性化する希土類永
久磁石において、結晶粒径の異なるさまざまな合金に対
し、安定的に高性能を有する磁石をつくる。 【構成】 R−FeーB系合金の平均結晶粒径が10μ
m未満の場合熱間加工温度を700〜1100℃とし、
平均結晶粒径が10μm以上の場合熱間加工温度を90
0〜1100℃とする。 【効果】 結晶粒径に無関係に、高性能が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、希土類永久磁石の製造
方法、特に合金を熱間で塑性加工を施して磁気的に異方
性化するRーFeーB系希土類永久磁石の製造方法に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】現在使用されている永久磁石のうち代表
的なものはアルニコ系鋳造磁石、フェライト磁石及び希
土類−遷移金属系磁石である。特に、希土類−遷移金属
系磁石であるR−Co系永久磁石やR−Fe−B系永久
磁石は、極めて高い保磁力とエネルギー積を持つ永久磁
石として、高い磁気性能が得られるので、従来から多く
の研究開発がなされている。
【0003】従来、これら希土類−鉄(遷移金属)系の
高性能永久磁石の製造方法には、次のようなものがあ
る。
【0004】(1)まず、特開昭59−46008号公
報やM.Sagawa,S.Fujimura,N.T
ogawa,H.Yamamoto and Y.Ma
tsuura;J.Appl,Phys,Vol,55
(6)15March 1984,p2083、等に
は、原子百分比で8〜30%のR(但しRはYを包含す
る希土類元素の少なくとも1種)、2〜28%のB及び
残部Feから成る磁気異方性焼結体であることを特徴と
する永久磁石及びそれが粉末冶金法に基づく焼結によっ
て製造されることが開示されている。
【0005】この方法は、合金を粉末にすることを必須
とするものであり、合金中の含有酸素濃度が高く耐食性
が悪いという問題がある。一般的にこの製造方法は高価
な設備が必要になるばかりでなく生産効率が悪く、結局
磁石の製造コストが高くなってしまう。
【0006】(2)また、特開昭59−211549号
公報やR.W.Lee;Appl,Phys,Let
t.Vol,46(8),15 April 198
5,p790には、アモルファス合金を製造するに用い
る急冷薄帯製造装置で、厚さ30μm程度の急冷薄片を
作り、その薄片を樹脂結合法で磁石にするメルトスピニ
ング法による急冷薄片を用いた樹脂結合方法で希土類−
鉄磁石が製造されることが開示されている。この永久磁
石は、原理的に等方性であるので低エネルギー積であ
り、ヒステリシスループの角形性もよくないので、温度
特性に対しても、使用する面においても不利である。
【0007】(3)さらに、特開昭60−100402
号公報や前述のR.W.Leeの論文には、前記(2)
におけるリボン状急冷薄帯あるいは薄帯の片を真空中あ
るいは不活性雰囲気中で約700℃でホットプレスを行
なって高密度化し、次いで最初の厚みの1/2になるま
で据え込み加工(ダイアップセット)を行なうことによ
り、合金はプレス方向と平行に配向し異方性化する方法
が示されている。
【0008】この方法は製造コストが高く、量産が困難
であるという問題がある。
【0009】(4)これに対し、特開昭62−2768
03号公報には、R(ただしRはYを含む希土類元素の
うち少なくとも1種)8原子%〜30原子%、B 2原
子%〜28原子%、Co 50原子%以下、Al 15
原子%以下、及び残部が鉄及びその他の製造上不可避な
不純物からなる合金を溶解および鋳造後、該鋳造合金を
夫々500℃以上の温度で、油圧プレスのダイに装入す
る押出し加工、またロールにより圧延する圧延加工、さ
らに基板の上に載置しスタンプするスタンプ加工等の熱
間加工を行うことにより、結晶粒を微細化しまたその結
晶軸を特定の方向に配向せしめて、該鋳造合金を磁気的
に異方性化することを特徴とする希土類−鉄系永久磁石
が開示されている。
【0010】この方法は、磁石合金をカプセルに密封し
て熱間加工するので大気中で加工できるため、加工時の
雰囲気制御が不要で高価な設備を必要としない。製造工
程全体が簡略なため、製造コストが安い。また、粉末工
程を含まないため含有酸素濃度が低く耐食性がよい。さ
らに、機械的強度が高く大型の磁石が製造可能である
等、多くの長所を有する。
【0011】高い磁気特性を得るためには結晶粒径が微
細でなければらない。特開昭63−114106号公報
には、希土類元素(Yを含む)と鉄とボロンを基本成分
とする磁石の製造方法において、その平均結晶粒径が1
50μm以下となるように鋳造し、次に500℃以上の
温度で熱間加工することにより該磁石を異方性化するこ
とを特徴とする永久磁石の製造方法が開示されている。
また、特開平1−175208号公報には、希土類元素
(Yを含む)と鉄とボロンを基本成分とする磁石の製造
方法において、その平均結晶粒径が0.01μm以上1
μm以下となるように鋳造し、次に500℃以上の温度
で熱間加工することにより該磁石を異方性化することを
特徴とする永久磁石の製造方法が開示されている。さら
に、特開平2−007505号公報には、希土類元素
(Yを含む)と鉄とボロンを基本成分とする磁石の製造
方法において、その平均結晶粒径が20μm以下、20
〜50μm、50〜100μmとなるよう鋳造し、その
それぞれの合金に対し歪速度が10-4〜102/se
c、10-4〜10/sec、10-4〜1/secの範囲
で熱間加工することにより該合金を異方性化することを
特徴とする永久磁石の製造方法が開示されている。いず
れも平均結晶粒径が小さいほど加工性および磁気特性が
向上することが示されているが、加工温度と結晶粒径の
関係についは言及していない。また、特開昭62−20
5226号公報には、R2Fe14Bを第1相とするB鋳造
合金を粉砕し缶に詰めてロールにより圧密化する方法、
または鋳造合金から機械加工によりビレットを切り出し
高温で処理する方法が示されている。この中では結晶粒
径が10〜30μmの合金に対し、加工温度は730±
30℃が望ましいとされている。しかしながら、そこで
得られている磁気特性は低いレベルであり、加工温度と
結晶粒径の関係について記述されていない。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】これに対しいくつかに
実験を行なったところ、結晶粒径によって最適加工温度
が異なるため、しばしば期待する磁気特性が得られない
ことがあるという問題があった。平均結晶粒径が小さい
ほど加工性が向上し配向しやすくなる。また、加工温度
が高いほど変形抵抗が低下するため加工性が向上し配向
性が向上する。一方、加工温度が高すぎると保磁力が低
下する。一般に、R−Fe−B系鋳造合金の平均粒径は
鋳造条件により5〜150μmの範囲で変化する。すな
わち、加工温度はその粒径に応じて変化させないと、高
い磁気特性が得られないという問題があった。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記課題に対し熱間加工
温度を最適化する研究を行なった結果、平均粒径によっ
て熱間加工の温度を変えることにより高い磁気特性が得
られるという知見を得た。
【0014】すなわち本発明は、R(ただしRはYを含
む希土類元素のうち少なくとも1種)、Fe(鉄)、及
びB(ボロン)を原料基本成分とする平均結晶粒径10
μm未満の合金を700〜1100℃の温度で熱間加工
すること、また、平均結晶粒径10μm以上の合金を9
00〜1100℃の温度で熱間加工することを特徴とす
るものである。
【0015】
【作用】上記の希土類永久磁石の製造方法は、熱間加工
温度を粒径に応じて最適化するものである。
【0016】まずR−Fe−B系合金は、粒径にかかわ
らず700℃以下になると塑性変形しにくくなりクラッ
クが発生しやすくなるとともに配向度が低下するため、
高い磁気特性が得られない。また、1100℃以上にな
ると粒径の粗大化が激しくなり、高い保磁力が得られな
い。したがって、熱間加工温度を700〜1100℃に
する必要がある。
【0017】次に粒径に注目すると、鋳造合金の平均粒
径が10μm以上の場合、900℃以下では加工中に割
れが発生し配向度が低くなってしまう。平均粒径10μ
m以下であれば、700〜1100℃の加工温度で加工
可能である。加工温度の上限は1100℃である。この
温度を超えると粒径の粗大化により保磁力が低下してし
まう。高い磁気特性を得るためには平均結晶粒径も50
μm以下が望ましい。さらに、平均粒径10μm以下の
場合は1000℃以上の温度になると粒成長しやすいた
め、熱間加工前に長時間高温にされないことが望まし
い。
【0018】
【実施例】(実施例1)先ずアルゴン雰囲気中で誘導加
熱炉を用いて、Pr16.5Fe77.25.1Cu1.2なる組成
の合金を溶解し、次いで鋳型比の異なる4種類の型に鋳
造し、柱状晶組織から成る長さ150mm×高さ140
mm×厚さ20mmの鋳造サンプルを得た。その組織を
顕微鏡により観察したところ、平均結晶粒径はそれぞれ
5μm、8μm、13μm、25μmであった。この鋳
造サンプルから厚さ18mm×高さ38mm×長さ60
mmのビレットに加工した。これを、外形が幅60mm
×高さ76mm長さ120mmのSS41製シースにい
れ溶接により密封し、600℃、800℃、1000℃
でそれぞれ1時間加熱したものを、ロール径300mm
の圧延機を用いて圧延を行なった。圧下率は20%で6
パスの圧延を行い、最終加工度74%の圧延材を得た。
【0019】冷却後シースをとり除き、1025℃で1
2時間、500℃で6時間熱処理を行なった後、機械加
工により7mm×7mm×高さ8mmのサンプルを作製
し、BHトレーサにて磁気特性を測定した。鋳造合金の
平均粒径、圧延温度と(BH)max、iHcの関係を表1に示
す。
【0020】
【表1】
【0021】この結果からわかるように、粒径に無関係
に600℃では高い磁気特性は得られない。また、平均
粒径が10μm以上の場合、加工温度は1000℃の場
合のみ高い性能が得られている。
【0022】(実施例2)実施例1で得られた合金を1
020℃で20時間熱処理した結果、平均粒径は8μm
から15μmに、また13μmから20μmに大きくな
った。これらの合金(結晶粒径8,13,15,20μ
m)を厚さ18mm×高さ38mm×長さ60mmのビ
レットに加工し、幅60mm×高さ76mm×長さ12
0mmのSS41製カプセルにいれ溶接により密封し、
650〜1150℃の温度において1時間加熱したもの
を、ロール径300mmの圧延機を用いて圧延を行なっ
た。圧下率20%で6パスの圧延により、総加工度74
%の圧延サンプルを得た。
【0023】冷却後シースをとり除き、1025℃で1
2時間、500℃で6時間熱処理を行なった後、機械加
工により7mm×7mm×高さ6mmのサンプルを作製
し、BHトレーサにて磁気特性を測定した。その結果を
表2に示す。
【0024】
【表2】
【0025】この結果から、平均粒径が10μm未満の
場合最適熱間加工温度は700〜1100℃であり、平
均粒径が10μm以上の場合最適熱間加工温度は900
〜1100℃であるということがわかる。
【0026】
【発明の効果】叙上の如く本発明の希土類永久磁石粉末
の製造方法は、次の如き効果を奏するものである。
【0027】(1)鋳造・熱間圧延・熱処理の工程から
つくられるため、機械的強度が高く大型で低コストの磁
石ができる。
【0028】(2)従来の圧延条件でつくられたものに
比べ、磁気特性が向上する。
【0029】(3)せん断変形の集中を抑えることがで
きるため、磁気特性のばらつき、クラックの発生を減ら
すことができる。
フロントページの続き (72)発明者 伊原 清二 長野県諏訪市大和3丁目3番5号セイコー エプソン株式会社内 (72)発明者 秋岡 宏治 長野県諏訪市大和3丁目3番5号セイコー エプソン株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 R(ただしRはYを含む希土類元素のう
    ち少なくとも1種)、Fe(鉄)、及びB(ボロン)を
    原料基本成分とする平均結晶粒径10μm未満の合金
    を、700〜1100℃の温度で熱間加工することによ
    り、該合金を異方性化することを特徴とする希土類永久
    磁石の製造方法。
  2. 【請求項2】 R(ただしRはYを含む希土類元素のう
    ち少なくとも1種)、Fe(鉄)、及びB(ボロン)を
    原料基本成分とする平均結晶粒径10μm以上の合金
    を、900〜1100℃の温度で熱間加工することによ
    り、該合金を異方性化することを特徴とする希土類永久
    磁石の製造方法。
JP5041453A 1993-03-02 1993-03-02 希土類永久磁石の製造方法 Pending JPH06260311A (ja)

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