JPH0641655A - 希土類磁石用合金及びその製造方法 - Google Patents

希土類磁石用合金及びその製造方法

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JPH0641655A
JPH0641655A JP4201042A JP20104292A JPH0641655A JP H0641655 A JPH0641655 A JP H0641655A JP 4201042 A JP4201042 A JP 4201042A JP 20104292 A JP20104292 A JP 20104292A JP H0641655 A JPH0641655 A JP H0641655A
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JP
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alloy
magnet
rco
rare earth
ingot
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JP4201042A
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Teruhiko Fujiwara
照彦 藤原
Etsuo Otsuki
悦夫 大槻
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Tokin 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
    • H01F1/0551Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 in the form of particles, e.g. rapid quenched powders or ribbon flakes

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 優れた磁気特性を有するRCo系磁石を安価
に製造可能にすべく、溶解鋳造法による希土類磁石用合
金及びその製造方法を提供するものである。 【構成】 RCo系磁石合金材料を高周波溶解して円柱
状又は円錐状に鋳造して得た円柱形の合金インゴット1
0は、磁化容易軸が鉛直方向に配向されたRCo系磁石
用合金となる。これにより、このRCo系磁石用合金を
磁化して得られるRCo系磁石は高磁気特性を示す。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、溶解鋳造法によるRC
o系磁石合金材料を用いた希土類磁石用合金及びその製
造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、永久磁石材料は各種電気製品,小
型精密機器,アクチュエータ等の幅広い分野における機
器の部品材料として使用されている。この為、永久磁石
材料は電気・電子・通信機器の重要な部品材料の一つに
挙げられる。
【0003】一方、近年の機器に対する小型化や高効率
化等の要求により、永久磁石にも高特性なものが求めら
れている。それ故、これらの要求に応え得る高特性を有
する永久磁石であるRCo系磁石は需要が非常に多い。
【0004】このRCo系磁石の製造方法は、RCo系
磁石合金材料(その組成材料)の溶湯を鋳型に注入する
溶解鋳造法(溶解鋳造工程)により合金インゴットを得
た後、この合金インゴットを磁石用合金として磁化する
ことによりRCo系磁石(希土類磁石)を得るものであ
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た永久磁石の製造方法の場合、溶解鋳造工程における溶
湯凝固時に結晶の成長を制御できないので、合金インゴ
ットの各結晶の方位がまちまちになる。この為、合金イ
ンゴットを粉砕して微粉末の状態にしても磁場配向性が
低くなってしまうという問題がある。
【0006】具体的に云えば、一般に磁石合金を製造す
る場合、高周波溶解等により磁石合金材料を溶解して鉄
製又は銅製の鋳型に注ぐ溶解鋳造工程を要するが、この
際凝固時に特別な方策を施さない限り、結晶の成長方位
は等方的となる。従って、更に粉砕工程を経て製造した
磁石用粉末には、多軸結晶粒も相当数含まれるので、こ
れが磁場配向性の低下を招く。結果として、磁気特性が
劣化した磁石が多く製造されてしまう。
【0007】そこで、このような欠点を解消するために
溶解鋳造工程にて一方向凝固等により結晶粒を成長させ
る方法が提案されている。しかしながら、この方法は生
産コストが高くなり過ぎるので、現実的には採用に困難
がある。又、特開昭56−102533号公報に開示さ
れている如く、合金インゴットの溶製時に柱状晶組織を
成すことで磁気特性を改善する方法も提案されている。
この技術は結晶粒を粗大化させたものであるが、粉末の
磁場配向性が不充分となる上、鋳造条件の変化により結
晶粒径の大きさが変化し易く、この影響を受けて磁気特
性が鋭敏に変化する。この為、安定した磁気特性が得ら
れず、量産性において不利がある。
【0008】本発明は、かかる問題点を解決すべくなさ
れたもので、その技術的課題は、優れた磁気特性を有す
るRCo系磁石を安価に製造可能にすべく、溶解鋳造法
による希土類磁石用合金及びその製造方法を提供するこ
とにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、RCo
(但し、RはYを含む希土類元素)を主成分とするRC
o系磁石合金材料を溶解鋳造工程によりRCo系磁石用
合金と成す希土類磁石合金の製造方法において、溶解鋳
造工程は、RCo系磁石用合金の磁化容易軸を一定方向
に配向されたものとする希土類磁石用合金の製造方法が
得られる。
【0010】又、本発明によれば、上記希土類磁石用合
金の製造方法において、溶解鋳造工程は、RCo系磁石
用合金を円柱状又は円錐状に鋳造する希土類磁石用合金
の製造方法が得られる。
【0011】更に、本発明によれば、上記希土類磁石用
合金の製造方法により製造された希土類磁石用合金が得
られる。
【0012】加えて、本発明によれば、上記希土類磁石
用合金を磁化した希土類磁石が得られる。
【0013】
【作用】本発明の希土類磁石用合金の製造方法により得
られる希土類磁石用合金は、磁化容易軸が一定方向に配
向しているので、これを材料に磁化して得られるRCo
系磁石は、優れた磁石特性を示す。
【0014】
【実施例】以下に実施例を挙げ、本発明の希土類磁石用
合金及びその製造方法について詳細に説明する。最初に
本発明の希土類磁石用合金の概要を説明する。
【0015】本発明は、容易かつ安価に高特性のRCo
系磁石(但し、RはYを含む希土類元素)を製造可能と
する為、溶解鋳造工程においてRCo系磁石合金材料を
円柱状又は円錐状に鋳造してRCo系磁石用合金を得れ
ば良いことを見い出した。即ち、一般のRCo系磁石合
金材料に対する溶解鋳造工程の場合、凝固時において結
晶成長の優先方位と磁化容易軸とがまちまちになるの
で、本発明では凝固時に磁化容易軸を一定方向に揃える
ものとする。
【0016】そこで、鋳造時にRCo系磁石合金材料を
円筒状の鋳型に鋳造すれば、磁化容易軸が鉛直方向に配
向されたRCo系磁石用合金が容易に得られる。この製
造方法によれば、従来のRCo系磁石用合金において特
に磁気特性が低くなるとして問題視されていたチル晶部
や等軸晶部においても優れた磁気特性が得られる。
【0017】ここで、磁化容易軸が鉛直方向に配向する
理由は、溶解されたRCo系磁石合金材料が凝固する時
の結晶成長過程において、鋳型内壁が円形の曲率を有す
る為、溶湯からの抜熱が軸対称になることに起因して、
隣接する結晶粒が互いにその成長方位を干渉し合いなが
ら成長するためと考えられる。
【0018】以下は幾つかの実施例に基づいて本発明の
希土類磁石用合金及びその製造方法を具体的に説明す
る。
【0019】(実施例1)実施例1ではSm2 Co17
合金として、Smを23.5wt%,Feを14wt
%,Cuを4.5wt%,Zrを2.5wt%,残部を
Coとする合金組成になるように各元素を秤量後、外径
200mm,内径90mm,高さ200mmの円筒状の
銅製鋳型にて高周波溶解して合金インゴットを鋳造し
た。
【0020】図1はこのようにして鋳造されたインゴッ
ト10を示したもので、同図(a)はインゴット10を
平面図により示し、同図(b)はインゴット10を側面
図により示したものである。このインゴット10の形状
は、径が90mm,高さが100mmの円柱形である。
【0021】次に、インゴット10をAr雰囲気中11
80℃の温度条件下で15時間溶体化処理した。更に、
このインゴット10から図1(a)及び(b)に示すよ
うに、径方向に沿って一辺が10mmの立方体試料を6
個切り出した。次に各立方体試料について、図2に示す
如く3方向(鉛直方向,弦方向,径方向)に印加磁場約
20kOeで磁化した後、その磁化量をBHトレーサで
測定した。図5は各立方体試料の3方向における磁化量
Br(kG)の測定結果を示したものである。
【0022】尚、比較例として、実施例1の場合と同一
組成で他の合金インゴットを鋳造した。図3は比較例の
インゴット11を示したもので、同図(a)はインゴッ
ト11を平面図により示し、同図(b)はインゴット1
1を側面図により示したものである。このインゴット1
1の形状は、幅が150mm,厚み45mm,高さ10
0mmの角柱形である。このインゴット11をこの実施
例1の場合と同様に熱処理後、その厚み方向に沿って一
辺が10mmの立方体試料として4個切り出した。これ
らの各立方体試料についても、図4に示す如く、実施例
1と同一の条件で磁化量(磁束密度)Br(kG)を測
定し、その結果を図6に示した。[尚、図5と図6とに
示した各立方体試料の測定結果は、それぞれ図1(b)
と図3(b)とに示した試料番号順に対応している。]
これらの比較結果により、RCo系磁石合金材料を円筒
鋳型に鋳造すると、鉛直方向の磁化の値が高くなること
が判る。即ち、これは磁化容易軸が鉛直方向に配向され
たRCo系磁石用合金が得られることを示している。
【0023】(実施例2)実施例2では実施例1で使用
したSm2 Co17系合金材料を鋳造後、溶体化したイン
ゴット10を800℃の温度条件下で2時間保持後、1
℃/minの冷却速度で降温させる時効処理を行った。
その後、インゴット10をディスクミルを用いて粉砕粒
径500μm以下に粉砕した。次に、その粉砕粉末にバ
インダーとして、エポキシ樹脂を重量比で97:3の割
合で混合した後、20kOeの磁界中5ton/cm2
の圧力で成形した。その成形体を80℃で5時間保持
し、バインダーを硬化させてボンドRCo系磁石を得
た。又、比較例として、先の実施例1の比較例で使用し
たインゴット11をこの実施例2と同様に時効処理後、
粉砕してボンドRCo系磁石を得た。
【0024】更に、これらの各RCo系磁石の磁気特性
を測定したところ、インゴット10に係るRCo系磁石
では、磁化量(磁束密度)Br(kG)が8.40、保
磁力IHc(kOe)が10.5、磁場の最大エネルギ
ー密度BHmax (MGOe)が16.5となった。
【0025】一方、インゴット11に係るRCo系磁石
では、磁化量(磁束密度)Br(kG)が8.05、保
磁力IHc(kOe)が10.2、磁場の最大エネルギ
ー密度BHmax (MGOe)が15.0となった。
【0026】これらの比較結果により、RCo系磁石合
金材料を円筒鋳型で鋳造したインゴット1をRCo系磁
石用合金とすると、これを用いて製造したボンドRCo
系磁石の磁性特性も向上することが判った。
【0027】(実施例3)実施例3ではSm2 Co17
合金として、Smを25.5wt%,Feを14wt
%,Cuを4.5wt%,Zrを2.5wt%,残部を
Coとする合金組成になるように各元素を秤量後、高周
波溶解して実施例1と場合と同一の円筒状の鋳型に鋳造
してインゴットを得た。このインゴットの形状は、径が
90mm,高さが100mmの円柱形である。
【0028】次に、このインゴットをディスクミルを用
いて平均粒径500μm以下に粗粉砕した後、この粉末
をジェットミルを用いて平均粒径3μmに微粉砕した。
引き続き、この微粉砕粉末を約20kOaの印加磁場中
にて磁界との直角方向から1.5ton/cm2 の圧力
で成形処理を施して成形体を得た。
【0029】更に、この成形体を1210℃の温度条件
下の真空中で30分間焼結し、その後に1200℃の温
度条件下のAr雰囲気中で60分間溶体化後、室温まで
急冷した。最後にその焼結体を800℃の温度条件下で
2時間保持後、1℃/minの冷却速度で400℃まで
冷却し、その後は急冷させてRCo系磁石を得た。
【0030】又、比較例として実施例3と同一の組成の
角柱インゴット(実施例1において説明したもので、幅
・厚み・高さが150mm×45mm×100mmのも
の)を鋳造し、実施例3と全く同様な条件下でRCo系
磁石を得た。
【0031】更に、これらの各RCo系磁石の磁気特性
を測定したところ、実施例3のインゴットに係るRCo
系磁石では、磁化量Br(kG)が11.35、保磁力
IHc(kOe)が10.5、磁場の最大エネルギー密
度BHmax (MGOe)が30.5となったのに対し、
比較例のインゴットに係るRCo系磁石では、磁化量B
r(kG)が10.95、保磁力IHc(kOe)が1
0.6、磁場の最大エネルギー密度BHmax (MGO
e)が28.4となった。
【0032】これらの比較結果により、実施例3に係る
インゴットによりRCo系磁石を製造すると、比較例の
インゴットに係るインゴットによりRCo系磁石を製造
した場合よりもRCo系磁石自体の磁性特性が向上する
ことが判った。
【0033】以上のように、鋳型の内壁が一定の曲率,
即ち、その断面形状が円形であることが結晶配向の起源
となることから、鋳造物の形状が円柱状であっても、或
いは円錐状であっても同一の効果が期待されることは容
易に類推される。
【0034】尚、各実施例ではRCo系磁石合金材料と
して、Sm2 Co17系についてのみ説明したが、これ以
外にSmCo5 系,又はSmの一部若しくは全部をY及
び他の希土類元素,例えばCe,Pr,Nd等で置換し
た様々な希土類磁石合金材料を対象とすることもでき
る。従って、本発明は各実施例に限定されない。
【0035】
【発明の効果】以上に述べた通り、本発明によれば、磁
気特性が優れたRCo系磁石を容易にして安価に製造可
能にし得る希土類磁石用合金及びその製造方法が実現さ
れている。これにより、高磁気特性の希土類磁石が得ら
れることになるので、これを部品材料として使用可能な
電気・電子・通信機器に対しても、その基本性能の改善
への寄与が期待できる。従って、本発明は工業上極めて
有益である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1に係る円筒鋳型に鋳造したイ
ンゴットを示したもので、(a)はその平面図を示し、
(b)はその側面図を示したものである。
【図2】図1に示すインゴットから切り出した立方体試
料に対する印加磁場の方向を説明するために示した図で
ある。
【図3】本発明の比較例に係る角柱鋳型に鋳造したイン
ゴットを示したもので、(a)はその平面図を示し、
(b)はその側面図を示したものである。
【図4】図3に示すインゴットから切り出した立方体試
料に対する印加磁場の方向を説明するために示した図で
ある。
【図5】図1に示すインゴットから切り出した各立方体
試料に対する磁化後の磁性特性(磁化量)を測定した結
果を示す図である。
【図6】図3に示すインゴットから切り出した各立方体
試料に対する磁化後の磁性特性(磁化量)を測定した結
果を示す図である。
【符号の説明】
10,11 インゴット

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 RCo(但し、RはYを含む希土類元
    素)を主成分とするRCo系磁石合金材料を溶解鋳造工
    程によりRCo系磁石用合金と成す希土類磁石合金の製
    造方法において、前記溶解鋳造工程は、前記RCo系磁
    石用合金の磁化容易軸を一定方向に配向されたものとす
    ることを特徴とする希土類磁石用合金の製造方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の希土類磁石用合金の製造
    方法において、前記溶解鋳造工程は、前記RCo系磁石
    用合金を円柱状又は円錐状に鋳造するものであることを
    特徴とする希土類磁石合金の製造方法。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2記載の希土類磁石用合金
    の製造方法により製造されたことを特徴とする希土類磁
    石用合金。
  4. 【請求項4】 請求項3記載の希土類磁石用合金を磁化
    して得られたことを特徴とする希土類磁石。
JP4201042A 1992-07-28 1992-07-28 希土類磁石用合金及びその製造方法 Pending JPH0641655A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108777202A (zh) * 2018-05-29 2018-11-09 北京航空航天大学 一种提高Zr元素固溶度的钐钴磁体及方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108777202A (zh) * 2018-05-29 2018-11-09 北京航空航天大学 一种提高Zr元素固溶度的钐钴磁体及方法
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Effective date: 20020821