JPH06260359A - 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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JPH06260359A
JPH06260359A JP5041454A JP4145493A JPH06260359A JP H06260359 A JPH06260359 A JP H06260359A JP 5041454 A JP5041454 A JP 5041454A JP 4145493 A JP4145493 A JP 4145493A JP H06260359 A JPH06260359 A JP H06260359A
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rolling
capsule
permanent magnet
cast
plate thickness
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JP5041454A
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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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    • 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】 高性能、低コストのR−Fe−B系磁石をつ
くる。 【構成】 R−FeーB系鋳造合金をカプセルに入れて
圧延し異方性化する工程において、圧延後の板厚Tとロ
ール径Dの関係がT/D<0.1となるようなパスを1
回以上行う、さらに、その時の圧下率を10〜25%と
する。 【効果】 磁気特性特に保磁力が向上し、高性能磁石が
できる。また、圧延によるクラックや性能のばらつきが
減少する。

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、特に鋳造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−Fe−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。特に熱間加工の手段として圧
延を用いることにより、量産性が向上する。
【0011】圧延加工の特性上、問題となるのは材料と
ロールとの摩擦によって発生するせん断歪の影響であ
る。これを制御するためには、圧下率、カプセル厚みを
変える方法がある。圧下率に関して、特願平2−257
650には圧下率が20%を超えるパスを含むこと、さ
らには圧下率30%以上のパスを複数回行なうことによ
り高い配向度が得られることが示されている。特願平3
−095698には熱間圧延による加工度が40〜70
%の範囲で、圧下率が20%を超えるパスを1回以上行
なうことにより、高い配向度が得られることが示されて
いる。特願平1−072276には、カプセル厚みが合
金板厚の20%以上必要であることが示されている。さ
らに、特願平4−318870には、カプセルを含めた
最終板厚Tとロール径Dに対し、 0.05<T/D<0.1 の関係が成り立つ場合に高い磁気特性が得られることが
示されている。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、板厚の
変化に応じて最適な圧下率が変化することがわかってき
た。特に圧延材の板厚が薄くなると、圧下率が磁気特性
に与える影響が無視できなくなり、場合によっては期待
した磁気性能が得られないことがあった。その時の組織
を顕微鏡で観察するとせん断変形によって粒径が微細化
した筋状の組織が多く観察され、せん断変形が支配的に
なることがわかった。また、粒径、配向、粒界相の分布
が不均一になり性能のばらつきが大きくなるという問題
があった。
【0013】本発明は、以上の従来技術の欠点、特にこ
の永久磁石の圧延条件を最適化するものであり、その目
的とするところは、高性能かつ低コストの永久磁石の製
造方法を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】上記課題に対し研究を行
なった結果、板厚とロール径の比に応じて圧下率を最適
化することにより、さらに高い磁気特性を安定して得る
ことができるという知見を得た。すなわち、本発明の希
土類永久磁石の製造方法は、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合金を溶解・鋳造し、
金属製カプセルに入れ、そのカプセルを含む圧延後の板
厚Tとロール径Dの関係が、 T/D<0.1 となるような圧延を1パス以上行うこと、また、前記熱
間圧延工程において、カプセルを含む圧延後の板厚Tと
ロール径Dの関係が、 T/D<0.1 を満たし、圧下率が10〜25%の圧延を1パス以上行
うことを特徴とするものである。
【0015】
【作用】R−Fe−B系鋳造合金が、熱間圧延によって
配向度が向上する過程において、十分な配向度を安定し
て得るためには板厚の減少率が75%以上あることが望
ましい。経験的に、理想的な圧下率は平均で20%程度
であるが、30%以上のパスを含むことによってさらに
高い磁気特性が得られることが知られていた。しかしな
がら、さらに実験を行なった結果、カプセルを含む圧延
後の板厚Tやロール径Dに応じて最適な圧下率が存在す
ることがわかったのである。
【0016】T/D>0.1では従来どおり圧下率20
〜30%の圧延が望ましく、この段階では柱状晶で構成
される鋳造組織が破壊され結晶粒1つ1つが分離した状
態となる。T/D<0.1の範囲においては、せん断変
形が支配的になり粒径の微細化が進行し、その結果保磁
力が向上する。さらにその時の圧下率を10〜25%と
することによって、高い磁気特性を有する磁石が得られ
る。また、せん断変形の集中を防ぎ圧延によるクラック
の発生を抑えるとともに性能のばらつきを小さくするこ
とができる。圧下率が25%を越えると必要以上のせん
断応力がはたらき結晶粒の配向が妨げられてしまう。圧
下率10%以下では磁石部分に十分な応力がかからず配
向がおこりにくい。最適な圧下率はカプセルの厚さに大
きく左右されるため、10〜25%の間で最適化する必
要がある。
【0017】
【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、次いで鋳造し、柱状晶組織から成る平
均粒径15μmの長さ150mm×高さ140mm×厚
さ20mmの鋳造サンプルを得た。この鋳造サンプルを
表1のような形状に加工した。これを、同表に示すよう
な外形を有するSS41製カプセルにいれ溶接により密
封し、950℃の炉で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。そのとき
のパススケジュールを同表に示す。
【0018】
【表1】
【0019】冷却後カプセルをとり除き、1025℃で
12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。(BH)ma
x、iHcの値を表2に示す。
【0020】
【表2】
【0021】この結果から、T/D<0.1となる状態
で圧延を行うことにより高い磁気特性が得られる。特に
粒径の微細化により保磁力が著しく向上している。
【0022】(実施例2)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、次いで鋳造し、柱状晶組織から成る
平均粒径15μmの長さ150mm×高さ140mm×
厚さ20mmの鋳造サンプルを得た。この鋳造サンプル
を長さ60mm×高さ30mm×厚さ18mmのような
形状に加工した。これを、外形が長さ120mm×高さ
60mm×幅60mmのSS41製カプセルにいれ溶接
により密封し、950℃の炉で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。
そのときのパススケジュールを表3に示す。
【0023】
【表3】
【0024】冷却後カプセルをとり除き、1025℃で
12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1
0個作製し、BHトレーサにて磁気特性を測定した。(B
H)max、iHcの値を表4に示す。
【0025】
【表4】
【0026】この結果から、T/Dの値が0.1未満の
場合、圧下率は10〜25%にした時に最も高い磁気特
性が得られている。また、30%の場合には磁気特性の
ばらつきが大きく、ワレ・カケも多くなっている。以上
の結果から、T/D<0.1の領域で圧延を行うことに
より、磁気特性が向上する。特に高い保磁力が得られ
る。また、その時の圧下率は磁気特性のばらつきやワレ
・カケなどへの影響から、10〜25%が最適であるこ
とがわかる。
【0027】
【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。
【0028】(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。
【0029】(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。
【0030】(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合金を溶解・鋳造し、金属製カプセ
    ルに入れ熱間圧延によって異方性化させる際、そのカプ
    セルを含む圧延後の板厚Tとロール径Dの関係が、 T/D<0.1 となるような圧延を1パス以上行う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】 前記熱間圧延工程において、カプセルを
    含む圧延後の板厚Tとロール径Dの関係が、 T/D<0.1 を満たし、圧下率が10〜25%の圧延を1パス以上行
    うことを特徴とする希土類永久磁石の製造方法。
JP5041454A 1993-03-02 1993-03-02 希土類永久磁石の製造方法 Pending JPH06260359A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020047722A (ja) * 2018-09-18 2020-03-26 株式会社東芝 永久磁石、回転電機、及び車

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020047722A (ja) * 2018-09-18 2020-03-26 株式会社東芝 永久磁石、回転電機、及び車
US11177060B2 (en) 2018-09-18 2021-11-16 Kabushiki Kaisha Toshiba Permanent magnet, rotary electric machine, and vehicle

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