JPH0684677A - Production of permanent magnet - Google Patents

Production of permanent magnet

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JPH0684677A
JPH0684677A JP4257437A JP25743792A JPH0684677A JP H0684677 A JPH0684677 A JP H0684677A JP 4257437 A JP4257437 A JP 4257437A JP 25743792 A JP25743792 A JP 25743792A JP H0684677 A JPH0684677 A JP H0684677A
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JP
Japan
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ingot
permanent magnet
ingots
casting
producing
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Application number
JP4257437A
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Japanese (ja)
Inventor
Naomasa Kimura
直正 木村
Mitsuya Hosoe
光矢 細江
Tadahiro Kubota
忠弘 久保田
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Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0684677A publication Critical patent/JPH0684677A/en
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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
    • H01F1/057Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B
    • H01F1/0571Alloys 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
    • H01F1/0575Alloys 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
    • 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

Abstract

PURPOSE:To produce a large permanent magnet having uniform magnetic characteristics and excellent mechanical characteristics. CONSTITUTION:A material containing a rare earth element mainly composed of praseodymium or neodymium, iron, and boron, as main constituents, is cast to produce an ingot for permanent magnet. A plurality of ingots are then laid side by side and subjected to hot machining to integrate the plurality of ingots and to bring about magnetic anisotropy thus producing a permanent magnet having uniform magnetic characteristics. In the production of the permanent magnet, cross-sectional area of molten metal injecting face of the ingot is set at 20cm<2> or less at the time of casting.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は複数個のインゴットから
大型の永久磁石を作製する方法に関し、さらに詳しく
は、希土類元素、鉄及びホウ素を主成分とし、磁気的に
均一で機械的強度が大きな永久磁石を作製する方法に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a large permanent magnet from a plurality of ingots. More specifically, it is mainly composed of rare earth elements, iron and boron, and is magnetically uniform and has a high mechanical strength. The present invention relates to a method of manufacturing a permanent magnet.

【0002】[0002]

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】永久磁
石は従来より種々の電気機器に利用されているが、近年
の電子技術の発展に伴い、その用途は大きく広がってき
ている。
BACKGROUND OF THE INVENTION Permanent magnets have hitherto been used in various electric devices, but their applications have greatly expanded with the recent development of electronic technology.

【0003】代表的な永久磁石としては、アルニコ系、
ハードフェライト系、サマリウムコバルト系のものが知
られているが、最近では、高価なサマリウムやコバルト
を含まず、高い磁気特性を有する永久磁石を与えるもの
として、希土類元素−鉄−ホウ素系の合金が注目されて
おり、種々の用途に実用化されている。
Typical permanent magnets are alnico type,
Hard ferrite-based and samarium-cobalt-based alloys are known, but recently, rare earth elements-iron-boron-based alloys have been used as a permanent magnet having high magnetic properties without containing expensive samarium or cobalt. It has attracted attention and has been put to practical use in various applications.

【0004】工業用機器の大型化、高性能化に伴い、用
いる永久磁石も大型化、高性能化が要求されるようにな
ってきた。
Along with the increase in size and performance of industrial equipment, the permanent magnets used are also required to increase in size and performance.

【0005】ところで、希土類元素−鉄−ホウ素系の永
久磁石の製造方法としては、磁気をかけながら希土類元
素−鉄−ホウ素系の合金をプレスし、磁気異方化させて
永久磁石を作製する方法がある。しかしこの方法では均
一磁場の発生範囲に限りがあるため得られる磁石の大き
さに限界があり、150mm ×150mm ×25mm程度の大きさが
限度である。そのため大きな磁石を作製するには小さな
磁石をエポキシ樹脂等の接着剤で接着しなければならな
い。
As a method for producing a rare earth element-iron-boron permanent magnet, a rare earth element-iron-boron alloy is pressed while applying magnetism to magnetically anisotropically produce a permanent magnet. There is. However, in this method, there is a limit to the size of the magnet that can be obtained because the range of generation of the uniform magnetic field is limited, and the size is about 150 mm × 150 mm × 25 mm. Therefore, in order to manufacture a large magnet, a small magnet must be bonded with an adhesive such as an epoxy resin.

【0006】しかしながらこの方法においては数々の問
題がある。接着面は磁気的に中立なため磁気的な谷間と
なり、磁気特性が悪い。また、曲げ強度、せん断強度に
弱く、熱にも弱い。耐熱温度は200℃位である。それ
に加え、機械的精度も出ない。
However, there are a number of problems with this method. Since the adhesive surface is magnetically neutral, it forms a magnetic valley, resulting in poor magnetic properties. Moreover, it is weak in bending strength and shear strength, and also weak in heat. The heat resistant temperature is about 200 ° C. In addition to that, mechanical precision is not obtained.

【0007】一方、希土類元素−鉄−ホウ素系の合金で
大型インゴットを作製し、圧延にて異方化させて大型の
永久磁石を作製する方法もある。
On the other hand, there is also a method in which a large ingot is made of a rare earth element-iron-boron system alloy and is anisotropically made by rolling to make a large permanent magnet.

【0008】このような大型インゴットを作製する方法
では、鋳造インゴット内部の冷却速度が小さくなり、マ
クロ組織的に内部の等軸晶と外周部の柱状晶とに別れ
る。そのため、そのままでは熱間加工後の磁気特性に高
低が生じる。そこでその磁石から均一な特性の磁石を得
るには切り出しが必要であるが、これでは歩留りが悪
く、コストが高くつく。また、高特性の部分は限られて
いるため、高性能で均一な大型磁石とすることができな
い。
In the method for producing such a large ingot, the cooling rate inside the cast ingot becomes small and the equiaxed crystal inside and the columnar crystal at the outer peripheral portion are macroscopically divided. Therefore, if it is left as it is, the magnetic characteristics after hot working will be high or low. Therefore, in order to obtain a magnet having uniform characteristics from the magnet, it is necessary to cut out the magnet, but this leads to a low yield and a high cost. In addition, since the high-characteristic portion is limited, it is not possible to make a high-performance and uniform large magnet.

【0009】したがって本発明の目的は、磁気的に均一
で機械的にも優れた大型永久磁石を作製する方法を提供
することである。
Therefore, it is an object of the present invention to provide a method for producing a large permanent magnet which is magnetically uniform and mechanically excellent.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的に鑑み、インゴ
ットを複数個並べて置き、熱間加工を施すことによっ
て、複数の前記インゴットを一体化するとともに磁気的
な異方化を起こす方法について鋭意研究の結果、本発明
者は、インゴット中の柱状晶の体積分率又は主相粒子の
平均粒径を特定の範囲に限定するか、インゴットの製造
における注湯面断面積又は体積を特定の範囲に限定する
か、又は鋳造後の平均冷却速度を特定の範囲に限定する
ことにより、磁気的に均一でかつ機械的にも優れた大型
の永久磁石を作製することができることを発見した。本
発明は以上の知見に基づくものである。
In view of the above object, a keen study on a method of placing a plurality of ingots side by side and performing hot working to integrate the plurality of ingots and cause magnetic anisotropy As a result, the present inventor limits the volume fraction of columnar crystals in the ingot or the average particle diameter of the main phase particles to a specific range, or the pouring surface cross-sectional area or volume in the production of the ingot to a specific range. It was discovered that by limiting or limiting the average cooling rate after casting to a specific range, a large permanent magnet that is magnetically uniform and mechanically excellent can be produced. The present invention is based on the above findings.

【0011】すなわち、本発明の第一の方法は、同一組
成を有する永久磁石のインゴットを複数個並べて置き、
熱間加工を施すことによって、複数の前記インゴットを
一体化するとともに磁気的な異方化を起こし、もって磁
気的に均一な永久磁石を作製する方法であって、第一の
方法は、前記鋳造の際、インゴットの注湯面の断面積を
20cm2 以下とすることを特徴とする。第二の方法は、前
記インゴット中における柱状晶の体積分率を40%以上と
することを特徴とする。第三の方法は、前記鋳造後、急
冷の際、平均冷却速度を5℃/sec 以上とすることを特
徴とする。第四の方法は、前記インゴットの体積を0.1
cm3 以上とすることを特徴とする。第五の方法は、前記
インゴット中の主相粒子の平均粒径を15μm以下とする
ことを特徴とする。
That is, the first method of the present invention is to place a plurality of permanent magnet ingots having the same composition side by side,
A method for producing a magnetically uniform permanent magnet by integrating a plurality of the ingots and causing magnetic anisotropy by performing hot working, wherein the first method is the casting At the time of
It is characterized by being 20 cm 2 or less. The second method is characterized in that the volume fraction of columnar crystals in the ingot is 40% or more. The third method is characterized in that the average cooling rate is 5 ° C./sec or more during the rapid cooling after the casting. The fourth method is to adjust the volume of the ingot to 0.1
It is characterized in that it is at least cm 3 . A fifth method is characterized in that the main phase particles in the ingot have an average particle size of 15 μm or less.

【0012】[0012]

【実施例】以下、永久磁石を作製する本発明の方法につ
いて、詳細に説明する。本発明の方法では、磁気特性に
優れ、機械的強度の大きな、プラセオジム−鉄−ホウ素
系の永久磁石、あるいはネオジム−鉄−ホウ素系の永久
磁石を作製することができるが、以下においては、説明
の簡単のために、Pr2 Fe14Bを強磁性主相とする永久磁
石の製造を例にとって説明する。しかし、本発明はこれ
に限定されない。
The method of the present invention for producing a permanent magnet will be described in detail below. In the method of the present invention, excellent magnetic properties, large mechanical strength, praseodymium-iron-boron-based permanent magnet, or neodymium-iron-boron-based permanent magnet can be produced, but in the following description For the sake of simplicity, the production of a permanent magnet having Pr 2 Fe 14 B as a ferromagnetic main phase will be described as an example. However, the present invention is not limited to this.

【0013】図1は、本発明の方法を用いた永久磁石の
作製工程を示すフローチャートである。
FIG. 1 is a flow chart showing the steps of manufacturing a permanent magnet using the method of the present invention.

【0014】まず、工程(a) として原料を混合する。こ
の種の永久磁石において、磁気特性を示す相(主相)は
Pr2 Fe14Bからなる。本発明の方法においては、基本的
にはこの組成に合うように原料を配合するが、実際に
は、加圧成形の容易さを考慮してプラセオジム、鉄、ホ
ウ素の添加量をPr2 Fe14Bの組成から適宜加減するのが
好ましい。
First, the raw materials are mixed in step (a). In this type of permanent magnet, the phase (main phase) that exhibits magnetic characteristics is
It consists of Pr 2 Fe 14 B. In the method of the present invention, the raw materials are basically mixed so as to match this composition, but in practice, the addition amounts of praseodymium, iron, and boron are set to Pr 2 Fe 14 in consideration of the ease of pressure molding. It is preferable to adjust appropriately from the composition of B.

【0015】また、本発明では、最終的に得られる磁石
の磁気特性の向上等の目的で、他の元素も配合すること
ができる。
Further, in the present invention, other elements may be blended for the purpose of improving the magnetic properties of the finally obtained magnet.

【0016】たとえば、Co、Cu、Nb、V 等の遷移金属元
素を添加することができる。これらの遷移金属元素は、
CoはFeの50原子%までを置換することができ、他は、Fe
の3原子%までを置換するように配合することができ
る。
For example, a transition metal element such as Co, Cu, Nb or V can be added. These transition metal elements are
Co can replace up to 50 atom% of Fe, and
Can be compounded so as to replace up to 3 atom%.

【0017】また、Al、Ga等の周期表3B族の元素を添加
することもできる。これらの3B族元素は、Bの 1.5原子
%までを置換するように配合することができる。
It is also possible to add elements of Group 3B of the periodic table such as Al and Ga. These Group 3B elements can be mixed so as to replace up to 1.5 atom% of B.

【0018】上記の元素を有する原料混合物を得たら、
次に、工程(b) として、これを加熱して溶融混合する。
この溶融混合は、酸化を防止する目的で、不活性ガス雰
囲気下で行う必要がある。具体的には、原料混合物をAl
2 3 等のルツボに採り、一旦真空引きした後に、純度
の高いアルゴンガス等の不活性ガスを導入し、加熱溶融
する。
When a raw material mixture containing the above elements is obtained,
Next, in step (b), this is heated and melt mixed.
This melt mixing must be performed in an inert gas atmosphere for the purpose of preventing oxidation. Specifically, the raw material mixture is
It is placed in a crucible such as 2 O 3 and vacuumed once, and then an inert gas such as high-purity argon gas is introduced and heated and melted.

【0019】本発明においては、この加熱溶融した原料
混合物を用いて鋳造を行い、インゴットを作製する。こ
こで、最終的に得られる磁石を、磁気的に特性が優れ、
機械的強度にも優れたものにするための条件を、(1) イ
ンゴットの注湯面断面積、(2) インゴット中における柱
状晶の体積分率、(3) インゴット鋳造後の平均冷却速
度、(4) インゴットの体積、及び(5) インゴット中の主
相粒子の平均粒径について以下のようにするのが好まし
い。ただし、(1) 〜(5) における条件を全て満たす必要
はなく、一つの条件を優先させた場合、他の条件におけ
る範囲はある程度の幅をもって変化してもよい。
In the present invention, the heat-melted raw material mixture is used for casting to produce an ingot. Here, the finally obtained magnet has excellent magnetic properties,
The conditions for achieving excellent mechanical strength are (1) the cross-sectional area of the ingot pouring surface, (2) the volume fraction of columnar crystals in the ingot, (3) the average cooling rate after ingot casting, The volume of the ingot (4) and the average particle diameter of the main phase particles in the ingot (5) are preferably as follows. However, it is not necessary to satisfy all the conditions in (1) to (5), and when one condition is prioritized, the ranges in other conditions may change with a certain width.

【0020】(1) インゴットの注湯面断面積 原料混合物が加熱溶融して均一な状態になったら、工程
(c) として、溶融物を鋳型に流し込む。鋳型としては、
Cu-Be 、純Cu、ステンレス等の材料からなるものを用い
るのが好ましい。得られる磁石が25MGOe以上の特性を持
つためには、注湯面の断面積を20cm2 以下にして鋳造を
行う。特に0.5 〜16cm2 とするのが好ましい。ここで、
鋳型における注湯面の断面積とは、鋳造インゴットの体
積をV、鋳造インゴットの平均高さをhとしたとき、 注湯面の断面積(A)=V/h で定義されるものである。このとき、鋳造インゴットの
断面は、最短の一辺が0.4 〜4cmの範囲内の長方形とす
るのが好ましい。
(1) Ingot pouring surface cross-sectional area Once the raw material mixture is heated and melted to a uniform state,
As (c), the melt is poured into a mold. As a mold,
It is preferable to use a material made of Cu-Be, pure Cu, stainless steel or the like. In order for the obtained magnet to have characteristics of 25 MGOe or more, casting is performed with the cross-sectional area of the pouring surface being 20 cm 2 or less. It is particularly preferably 0.5 to 16 cm 2 . here,
The cross-sectional area of the pouring surface in the mold is defined by the cross-sectional area of the pouring surface (A) = V / h, where V is the volume of the casting ingot and h is the average height of the casting ingot. . At this time, the cross section of the cast ingot is preferably a rectangle whose shortest side is in the range of 0.4 to 4 cm.

【0021】(2) インゴット中における柱状晶の体積分
インゴット中における柱状晶の体積分率は40%以上とす
る。柱状晶の体積分率が40%未満になると等軸晶の体積
分率が大きくなり、熱間加工後に得られる磁石の内部に
おいて磁気的に高低の差ができるため、磁気的に均一な
磁石を得ることができない。柱状晶の体積分率を40〜10
0 %にすれば得られる磁石の(BH)ma x は25MGOe以上
となる。体積分率を上記の範囲にするには、工程(c) に
おいて鋳型の温度を200 ℃以下にする。鋳型の温度が20
0 ℃を超えると、インゴット中に形成される柱状晶の体
積分率は40%未満になる。
(2) Volume of columnar crystals in ingot
The volume fraction of the columnar crystals in the rate of the ingot is 40% or more. If the volume fraction of columnar crystals is less than 40%, the volume fraction of equiaxed crystals will increase, and there will be a magnetic difference in height inside the magnet obtained after hot working. Can't get The volume fraction of columnar crystals is 40 to 10
Magnet obtained if the 0% (BH) ma x is equal to or greater than 25 MGOe. In order to adjust the volume fraction to the above range, the temperature of the mold is set to 200 ° C. or lower in the step (c). Mold temperature is 20
Above 0 ° C, the volume fraction of columnar crystals formed in the ingot becomes less than 40%.

【0022】(3) インゴット鋳造後の平均冷却速度 工程(d) として急速冷却を行う。急冷は、冷却媒体を鋳
型の側面に接触させることにより行うことができる。こ
の急冷により、強磁性主相からなる微細な結晶核(後述
する熱処理において素材中に形成される柱状晶の核とな
るもの)が素材中に形成される。平均冷却速度は5℃/
sec 以上とし、特に5〜200 ℃/sec とするのが好まし
い。5℃/sec 未満では、得られる磁石は25MGOe以上の
特性を持つことができない。また、200 ℃/sec におい
て、35MGOeの上限値に達するのでそれ以上の冷却速度に
することはコスト上好ましくない。なお、平均冷却速度
は熱電対により冷却曲線を測定することによって算出す
ることができる。
(3) Rapid cooling is performed as the average cooling rate step (d) after ingot casting . The rapid cooling can be performed by bringing the cooling medium into contact with the side surface of the mold. By this quenching, fine crystal nuclei (which become the nuclei of columnar crystals formed in the material in the heat treatment described later) consisting of the ferromagnetic main phase are formed in the material. Average cooling rate is 5 ℃ /
It is preferably not less than sec, especially 5 to 200 ° C./sec. If it is less than 5 ° C / sec, the obtained magnet cannot have characteristics of 25MGOe or more. Further, at 200 ° C./sec, the upper limit value of 35 MGOe is reached, so it is not preferable in terms of cost to set the cooling rate higher than that. The average cooling rate can be calculated by measuring the cooling curve with a thermocouple.

【0023】(4) インゴットの体積 工程(d) によりインゴットを得たら、これを離型(工程
(e) )し、機械切削及び研磨にて必要な大きさ(断面
積:0.2 〜20cm2 )に加工する。各鋳造インゴットの体
積は0.1 cm3 以上とし、特に0.1 〜1000cm3 とするのが
好ましい。このような大きさのインゴットを用いれば、
最終的に得られる磁石は25MGOe以上の特性を持つように
なる。1000cm3 より大きいインゴットを用いると、鋳造
したときに等軸晶の体積分率が大きくなる。なお、それ
ぞれのインゴットは、上述した範囲内の体積であれば必
ずしも全て同一体積である必要はなく、位置によって多
少体積が異なっていてもよい。なお、必要に応じてアセ
トン等を用いて脱脂を行う。工程(a) から工程(e) を繰
り返して、最終的に得られる磁石の大きさを考慮して、
必要数のインゴットを作製する。
(4) Volume of Ingot Once the ingot is obtained by the step (d), it is released from the mold (step
(e)) and machine to the required size (cross-sectional area: 0.2 to 20 cm 2 ) by mechanical cutting and polishing. Volume of each cast ingot and 0.1 cm 3 or more, particularly preferably in the 0.1 ~1000cm 3. If you use an ingot of this size,
The finally obtained magnet will have characteristics of 25 MGOe or more. When an ingot larger than 1000 cm 3 is used, the volume fraction of equiaxed crystals increases when cast. It should be noted that each ingot does not necessarily have to have the same volume as long as it has a volume within the above-mentioned range, and the volume may be slightly different depending on the position. If necessary, degreasing is performed using acetone or the like. Repeating steps (a) to (e), considering the size of the finally obtained magnet,
Make the required number of ingots.

【0024】(5) インゴット中の主相粒子の平均粒径 上記で得た複数のインゴットに対して熱処理(工程(f)
)を行う。この熱処理により、インゴット中のα−Fe
が消失し、強磁性相である主相(Pr2 Fe14B)が晶出す
る。熱処理は5.0 ×10-4Torr以下の真空中、又は、不活
性ガス中で行う必要がある。インゴット中の主相粒子の
平均粒径は15μm以下とし、特に1〜15μmとするのが
好ましい。本発明者らの研究によれば平均粒径を上記の
範囲内にすれば、最終的に得られる永久磁石の(BH)
max が25MGOe以上となり、4点曲げ強さが20kgf/mm2
上となる。このような磁石を得るためには上記の熱処理
時間を1〜10時間程度とするのが好ましく、熱処理温度
は600 〜1100℃とするのが好ましい。なお、本発明にお
ける粒径は直行交差法により測定したものである。
[0024] (5) a heat treatment for a plurality of ingots obtained in an average particle size above the main phase particles in the ingot (step (f)
)I do. By this heat treatment, α-Fe in the ingot
Disappears and the main phase (Pr 2 Fe 14 B), which is a ferromagnetic phase, crystallizes out. The heat treatment must be performed in a vacuum of 5.0 × 10 -4 Torr or less or in an inert gas. The average particle size of the main phase particles in the ingot is 15 μm or less, and particularly preferably 1 to 15 μm. According to the research conducted by the present inventors, if the average particle size is within the above range, the finally obtained permanent magnet (BH)
The max is 25 MGOe or more, and the 4-point bending strength is 20 kgf / mm 2 or more. In order to obtain such a magnet, the heat treatment time is preferably about 1 to 10 hours, and the heat treatment temperature is preferably 600 to 1100 ° C. In addition, the particle diameter in the present invention is measured by a direct intersection method.

【0025】上記(1) 〜(5) における条件において、一
つの条件を優先させるときに、変化し得る他の条件を以
下に示す。 (1) 注湯面の断面積を0.5 〜20cm2 とした場合、 (a) 柱状晶の体積分率は80〜100 %とするのが好まし
い。 (b) 平均冷却速度は10〜200 ℃/sec とするのが好まし
い。 (c) インゴットの体積は0.5 〜500 cm3 とするのが好ま
しい。 (d) 主相粒子の平均粒径は1〜10μmとするのが好まし
い。 (2) 柱状晶の体積分率を40〜100 %とした場合、 (a) 注湯面の断面積は1〜20cm2 とするのが好ましい。 (b) 平均冷却速度は5〜200 ℃/sec とするのが好まし
い。 (c) インゴットの体積は0.1 〜1000cm3 とするのが好ま
しい。 (d) 主相粒子の平均粒径は3〜15μmとするのが好まし
い。 (3) 平均冷却速度を5〜200 ℃/sec とした場合、 (a) 注湯面の断面積は1〜20cm2 とするのが好ましい。 (b) 柱状晶の体積分率は80〜100 %とするのが好まし
い。 (c) インゴットの体積は0.5 〜1000cm3 とするのが好ま
しい。 (d) 主相粒子の平均粒径は1〜10μmとするのが好まし
い。 (4) インゴットの体積を0.1 〜1000cm3 とした場合、 (a) 注湯面の断面積は0.5 〜20cm2 とするのが好まし
い。 (b) 柱状晶の体積分率は80〜100 %とするのが好まし
い。 (c) 平均冷却速度は5〜100 ℃/sec とするのが好まし
い。 (b) 主相粒子の平均粒径は1〜15μmとするのが好まし
い。 (5) 主相粒子の平均粒径を15μm以下とした場合、 (a) 注湯面の断面積は1〜20cm2 とするのが好ましい。 (b) 柱状晶の体積分率は80〜100 %とするのが好まし
い。 (c) 平均冷却速度は10〜200 ℃/sec とするのが好まし
い。 (d) インゴットの体積は0.5 〜1000cm3 とするのが好ま
しい。
In the above conditions (1) to (5), other conditions that can change when one condition is prioritized are shown below. (1) When the cross-sectional area of the pouring surface is 0.5 to 20 cm 2 , (a) the volume fraction of columnar crystals is preferably 80 to 100%. (b) The average cooling rate is preferably 10 to 200 ° C./sec. (c) The volume of the ingot is preferably 0.5 to 500 cm 3 . (d) The average particle size of the main phase particles is preferably 1 to 10 μm. (2) When the volume fraction of columnar crystals is 40 to 100%, (a) the cross-sectional area of the pouring surface is preferably 1 to 20 cm 2 . (b) The average cooling rate is preferably 5 to 200 ° C./sec. (c) The volume of the ingot is preferably 0.1 to 1000 cm 3 . (d) The average particle size of the main phase particles is preferably 3 to 15 μm. (3) When the average cooling rate is 5 to 200 ° C./sec, (a) the cross-sectional area of the pouring surface is preferably 1 to 20 cm 2 . (b) The volume fraction of columnar crystals is preferably 80 to 100%. (c) The volume of the ingot is preferably 0.5 to 1000 cm 3 . (d) The average particle size of the main phase particles is preferably 1 to 10 μm. (4) When the volume of the ingot is 0.1 to 1000 cm 3 , (a) the cross-sectional area of the pouring surface is preferably 0.5 to 20 cm 2 . (b) The volume fraction of columnar crystals is preferably 80 to 100%. (c) The average cooling rate is preferably 5 to 100 ° C./sec. (b) The average particle size of the main phase particles is preferably 1 to 15 μm. (5) When the average particle size of the main phase particles is 15 μm or less, (a) the cross-sectional area of the pouring surface is preferably 1 to 20 cm 2 . (b) The volume fraction of columnar crystals is preferably 80 to 100%. (c) The average cooling rate is preferably 10 to 200 ° C./sec. (d) The volume of the ingot is preferably 0.5 to 1000 cm 3 .

【0026】熱処理後、これらの複数のインゴットを並
べて枠に入れる(工程(g) )。枠は軟鋼材(S35C)
のような組成変形が可能な金属材料からなるものを使用
するのが好ましい。枠の厚さは1〜4mmとするのが好ま
しい。厚さが1mm未満であると変形中に破損し易くな
り、一方4mmを超えると変形させるのが困難となる。
After the heat treatment, a plurality of these ingots are lined up and put in a frame (step (g)). Frame is mild steel (S35C)
It is preferable to use a material made of a metal material whose composition can be modified as described above. The thickness of the frame is preferably 1 to 4 mm. If the thickness is less than 1 mm, it tends to be damaged during deformation, while if it exceeds 4 mm, it becomes difficult to deform.

【0027】次に、工程(h) として、枠に並べて入れら
れた複数のインゴットに対して熱間加工を行い、磁気異
方化、及び拡散接合させる。この熱間加工は、(イ) 加工
温度、(ロ) 歪み速度、(ハ) 加工率、及び(ニ) 平均加工圧
力を以下のような条件にして行うことが好ましい。ただ
し、(イ) 〜(ニ) における条件をすべて満たす必要はな
く、一つの条件を優先させた場合、他の条件における範
囲はある程度の幅をもって変化してもよい。これらの条
件下でインゴットに対して一方向に圧力をかけると、イ
ンゴットは容易に塑性変形する。そしてこの塑性変形時
に、各成分元素が拡散し、インゴットの分割面、あるい
はインゴットに亀裂がある場合はその亀裂の界面が接合
する。これにより、接合界面の磁気的な落ち込みがなく
完全に接合した状態で磁気異方化が達成される。
Next, in the step (h), hot working is performed on the plurality of ingots arranged side by side in the frame to make them magnetically anisotropic and diffusion bonded. This hot working is preferably carried out under the following conditions: (a) working temperature, (b) strain rate, (c) working rate, and (d) average working pressure. However, it is not necessary to satisfy all the conditions in (a) to (d), and when one condition is prioritized, the ranges under the other conditions may change with a certain width. When a pressure is applied to the ingot in one direction under these conditions, the ingot easily plastically deforms. During this plastic deformation, each component element diffuses, and the dividing surface of the ingot, or if there is a crack in the ingot, the interface of the crack joins. As a result, magnetic anisotropy is achieved in a completely bonded state without magnetic drop at the bonded interface.

【0028】(イ) 加工温度 熱間加工は、 800〜1140℃の温度範囲内で行うのが好ま
しい。1140℃より高い温度になるとα−Feが析出し、
得られる磁石の(BH)max が25MGOeより低下する。ま
た、 800℃より低い温度で熱間加工を行うと機械的強度
が低下する。具体的には4点曲げ強さが20kgf/mm2 以下
になる。
(B) Working temperature Hot working is preferably carried out within a temperature range of 800 to 1140 ° C. Α-Fe precipitates at temperatures higher than 1140 ° C,
The (BH) max of the resulting magnet is below 25 MGOe. Also, if hot working is performed at a temperature lower than 800 ° C, the mechanical strength is reduced. Specifically, the 4-point bending strength is 20 kgf / mm 2 or less.

【0029】(ロ) 歪み速度 熱間加工における歪み速度は0.0001〜1sec-1とするのが
好ましい。最終的に得られる磁石が10kOe 以上の保磁力
を得るには、歪み速度は0.0001sec -1以上でなくてはな
らず、20kgf/mm2 以上の4点曲げ強さを得るには歪み速
度は1sec-1以下でなくてはならない。歪み速度が1sec-1
を超える場合では各成分元素の拡散が十分に進行せず、
均一な部材とならないため十分な強度が得られないから
である。ここで、歪み速度は、図2に模式的に示すよう
に、高さLの物体(インゴット)を一方向に加圧して高
さL′としたときに、ΔL=L−L′として、 歪み速度(S)=(ΔL/L)/加工に要した時間(se
c ) で定義されるものであり、ディメンジョンは〔sec -1
である。したがって、たとえば、高さ40mmの物を20分間
で10mmの高さに加工した場合の歪み速度Sは、 S=(30/40 )/20×60=6.25×10-4/sec となる。
(B) Strain rate The strain rate in hot working is preferably 0.0001 to 1 sec -1 . In order for the finally obtained magnet to obtain a coercive force of 10 kOe or more, the strain rate must be 0.0001 sec -1 or more. To obtain a 4-point bending strength of 20 kgf / mm 2 or more, the strain rate must be It must be less than 1 sec -1 . Distortion speed is 1 sec -1
If it exceeds, diffusion of each component element does not proceed sufficiently,
This is because a uniform member cannot be obtained and sufficient strength cannot be obtained. Here, as shown schematically in FIG. 2, when the object (ingot) having the height L is pressed in one direction to have the height L ′, the strain rate is ΔL = L−L ′, and the strain rate is Speed (S) = (ΔL / L) / time required for processing (se
c), the dimension is [sec -1 ].
Is. Therefore, for example, the strain rate S when an object having a height of 40 mm is processed to a height of 10 mm in 20 minutes is S = (30/40) /20×60=6.25×10 −4 / sec.

【0030】(ハ) 加工率 熱間加工における加工率については30%以上とするのが
好ましい。加工率が30%より低くなると塑性変形下にお
ける異方性化が十分に進行しないため、その異方性化の
目安となる残留磁束密度が向上せず、(BH)max 値が
25MGOe以上の特性を得ることも望めないからである。な
お、加工率が10%以下になると塑性変形下における拡散
が十分に進行しないため、強度が著しく低下し20kgf/mm
2 以上の強度を得ることができない。ここで、加工率
は、図2に模式的に示すように、高さLの物体(インゴ
ット)を一方向に加圧して高さL′としたときに、ΔL
=L−L′として、 加工率(P)=(ΔL/L)×100 で定義されるものでる。
(C) Working Rate The working rate in hot working is preferably 30% or more. If the processing rate is lower than 30%, the anisotropy under plastic deformation does not proceed sufficiently, so the residual magnetic flux density, which is a guide for the anisotropy, does not improve, and the (BH) max value is
This is because it is not possible to obtain the characteristics of 25 MGOe or more. If the processing rate is 10% or less, the diffusion under plastic deformation does not proceed sufficiently, resulting in a significant decrease in strength and 20 kgf / mm
You cannot get more than 2 strengths. Here, the processing rate is ΔL when an object (ingot) having a height L is pressed in one direction to a height L ′, as schematically shown in FIG.
= L−L ′, the processing rate (P) = (ΔL / L) × 100.

【0031】(ニ) 平均加工圧力 熱間加工における平均加工圧力については5〜50000 kg
/cm 2 とするのが好ましい。その範囲外の平均加工圧力
で熱間加工を行った場合、得られる磁石の(BH)max
値は25MGOe以上の特性を得ることができない。
(D) Average working pressure The average working pressure in hot working is 5 to 50,000 kg.
/ cm 2 is preferable. When hot working is performed at an average working pressure outside that range, the (BH) max of the resulting magnet
The value cannot get the characteristic more than 25MGOe.

【0032】また、熱間加工は、材料の酸化を防止する
ために、2×10-3Torr以下の真空中、またはアルゴンガ
ス等の不活性ガス中で行う。
The hot working is performed in a vacuum of 2 × 10 -3 Torr or less or in an inert gas such as argon gas in order to prevent the material from being oxidized.

【0033】この熱間加工の後、得られた磁石素材を冷
却速度2℃/sec で冷却(工程(i))して目的とする永
久磁石部材を得る。尚、各種の用途に使用するために
は、その永久磁石部材を所定の形状に機械加工(工程
(j) )で切り出すことが必要である。
After this hot working, the obtained magnet material is cooled at a cooling rate of 2 ° C./sec (step (i)) to obtain a desired permanent magnet member. In addition, in order to use it for various purposes, the permanent magnet member is machined into a predetermined shape (process
(j)) It is necessary to cut out.

【0034】上述したように、本発明による磁石部材で
は、すべての部分が磁気的に均一な大型磁石として使用
することが可能である。
As described above, the magnet member according to the present invention can be used as a large magnet in which all parts are magnetically uniform.

【0035】実施例1 出発原料として、純度99.9%以上の電解鉄、純度99.0%
以上のプラセオジウム、純度99.0%以上のクリスタルボ
ロン、純度99.5%以上の純銅、及び純度99.5%以上のガ
リウムを用い、Pr19Fe745 Cu1.5 Ga0.5 の組成で、総
量140gとなるように秤量して混合した。
Example 1 As a starting material, electrolytic iron having a purity of 99.9% or more, purity 99.0%
Using the above praseodymium, crystal boron having a purity of 99.0% or more, pure copper having a purity of 99.5% or more, and gallium having a purity of 99.5% or more, the composition is Pr 19 Fe 74 B 5 Cu 1.5 Ga 0.5 , and the total amount is 140 g. And mixed.

【0036】上記の混合物をアルミナ製のルツボに入
れ、一旦、雰囲気を2×10-4Torr以下の真空としたの
ち、アルゴンガス圧26cmHg下で高周波加熱した。1500℃
で5分間保持し、溶融物を得た。
The above mixture was placed in an alumina crucible, the atmosphere was once set to a vacuum of 2 × 10 -4 Torr or less, and then high frequency heating was performed under an argon gas pressure of 26 cmHg. 1500 ° C
And held for 5 minutes to obtain a melt.

【0037】次に、得られた溶融物を1400℃に保持し、
これを図3に示す純銅の鋳型に流し込んだ。このとき、
鋳型の温度は25℃であり、注湯面の断面積は2.9 cm
2 (1.7cm ×1.7cm)であった。この鋳込みの直後に、鋳
型の側面を20℃/sec の平均冷却速度で急冷した。その
後、放冷して鋳型からインゴット(16.5mm×16.5mm×43
mm)を取り出した。
Next, the obtained melt was kept at 1400 ° C.,
This was poured into a pure copper mold shown in FIG. At this time,
The mold temperature is 25 ° C and the cross-sectional area of the pouring surface is 2.9 cm.
It was 2 (1.7 cm x 1.7 cm). Immediately after this casting, the side surface of the mold was rapidly cooled at an average cooling rate of 20 ° C / sec. After that, let it cool and ingot from the mold (16.5mm × 16.5mm × 43
mm) was taken out.

【0038】得られたインゴットをアセトンを用いて脱
脂洗浄をした後、機械加工及び研磨にて16mm×16mm×40
mmの大きさとした。なお、そのインゴットの断面のマク
ロ組織を目視による観察をしたところ全域に柱状晶が発
達しているのを確認した。柱状晶の体積分率は100 %で
あった。同様にしてインゴットを3本作製し、合計4本
とした。
The obtained ingot was degreased and washed with acetone, and then machined and polished to 16 mm × 16 mm × 40.
The size is mm. When the macrostructure of the cross section of the ingot was visually observed, it was confirmed that columnar crystals were developed in the entire area. The volume fraction of columnar crystals was 100%. In the same manner, three ingots were produced to make a total of four ingots.

【0039】次に、これらのインゴットを1×10-4Torr
以下の真空中で熱処理した。この熱処理では、(1) 30分
かけて室温から850 ℃まで昇温し、(2) 850 ℃で8時間
保持したのち、(3) 1時間かけて500 ℃まで冷却した。
得られたインゴットの主相粒子の平均粒径は9μmであ
った。
Next, these ingots were treated with 1 × 10 -4 Torr.
Heat treatment was performed in the following vacuum. In this heat treatment, (1) the temperature was raised from room temperature to 850 ° C over 30 minutes, (2) the temperature was maintained at 850 ° C for 8 hours, and then (3) cooled down to 500 ° C over 1 hour.
The average particle size of the main phase particles of the obtained ingot was 9 μm.

【0040】4本のインゴットを図4に示すように3mm
厚の軟鋼材(S35C)で作製された枠2に挿入した。
As shown in FIG. 4, four ingots each have a size of 3 mm.
It was inserted into the frame 2 made of thick mild steel material (S35C).

【0041】次に枠に挿入されたインゴットを、2×10
-3Torr以下の真空中、及び1090℃の条件下で、平均加工
圧力を500 kg/cm 2 として図2の矢印の方向に加圧し
た。このとき、20分かけて、インゴットを40mmの高さか
ら10mmの高さに圧縮した。すなわち、インゴットの高さ
の加工率は75%であり、歪み速度は6.25×10-4/秒であ
った。
Next, the ingot inserted into the frame is set to 2 × 10.
Under a vacuum of -3 Torr or less, and at a temperature of 1090 ° C, pressure was applied in the direction of the arrow in Fig. 2 with an average processing pressure of 500 kg / cm 2 . At this time, the ingot was compressed from a height of 40 mm to a height of 10 mm over 20 minutes. That is, the processing rate of the height of the ingot was 75%, and the strain rate was 6.25 × 10 −4 / sec.

【0042】冷却後、得られた磁石部材を16mm×10mm×
64mmの大きさに切り出し、以下の方法により、磁気特性
と機械的強度を測定した。
After cooling, the resulting magnet member was 16 mm × 10 mm ×
It was cut into a size of 64 mm, and the magnetic properties and mechanical strength were measured by the following methods.

【0043】測定方法 (1) 磁気特性の測定 上記磁石部材を図5に示すように縦方向に3分割、横方
向に8分割して、a1〜h3の24個のサンプルを得た。
なお、各サンプルの大きさは4mm×4mm×8mmであっ
た。それぞれのサンプルついて東英工業(株)製の測定
装置(VSM)を用い、22℃における残留磁束密度
r 、保磁力 ic 、最大エネルギー積(BH)max
測定し、その最大エネルギー積(BH)max の平均値、
及び標準偏差を計算した。
Measuring Method (1) Measurement of Magnetic Properties As shown in FIG. 5, the magnet member was divided into three parts in the longitudinal direction and eight parts in the lateral direction to obtain 24 samples a1 to h3.
The size of each sample was 4 mm x 4 mm x 8 mm. The residual magnetic flux density B r , the coercive force i H c , and the maximum energy product (BH) max at 22 ° C. were measured for each sample using a measuring device (VSM) manufactured by Toei Industry Co., Ltd. (BH) max average,
And the standard deviation was calculated.

【0044】(2) 機械的強度の測定 上記磁石部材を長手方向から3mm×4mm×36mmのサンプ
ルを合計10本切り出し、それぞれのサンプルについて4
点曲げ試験をした。その試験結果について4点曲げ強さ
平均値、及び4点曲げ強さ標準偏差を計算した。
(2) Measurement of Mechanical Strength A total of 10 samples of 3 mm × 4 mm × 36 mm were cut out from the above-mentioned magnet member in the longitudinal direction, and 4 samples were obtained for each sample.
A point bending test was conducted. With respect to the test results, a 4-point bending strength average value and a 4-point bending strength standard deviation were calculated.

【0045】このサンプルの磁気特性の測定結果を表1
に、磁気特性、及び機械的強度を測定した値について平
均値、及び標準偏差を計算した結果を表3に示す。
The measurement results of the magnetic properties of this sample are shown in Table 1.
Table 3 shows the results of calculating the average value and standard deviation of the values measured for magnetic properties and mechanical strength.

【0046】 表1 磁石中 残留磁束密度 保磁力 最大エネルギー積の部分 r (1) ic (2) (BH)max (3) a1 12.8 11.2 34.2 a2 12.8 12.0 35.0 a3 12.7 11.3 34.9 b1 12.5 11.4 31.4 b2 12.6 11.7 33.0 b3 12.6 11.5 33.0 c1 12.4 11.5 32.0 c2 12.4 11.8 31.0 c3 12.3 11.6 31.4 d1 12.1 11.5 31.1 d2 12.2 11.9 30.4 d3 12.1 11.7 31.4 e1 12.2 11.9 30.5 e2 12.1 12.1 30.2 e3 12.2 11.8 30.9 f1 12.2 11.5 31.4 f2 12.3 12.2 30.4 f3 12.3 11.7 31.4 g1 12.5 11.4 32.0 g2 12.4 12.7 33.0 g3 12.7 11.7 32.0 h1 12.6 11.9 34.0 h2 12.8 12.4 34.9 h3 12.8 12.0 34.0 Table 1 Part of residual magnetic flux density coercive force maximum energy product in magnet B r (1) i H c (2) (BH) max (3) a1 12.8 11.2 34.2 a2 12.8 12.0 35.0 a3 12.7 11.3 34.9 b1 12.5 11.4 31.4 b2 12.6 11.7 33.0 b3 12.6 11.5 33.0 c1 12.4 11.5 32.0 c2 12.4 11.8 31.0 c3 12.3 11.6 31.4 d1 12.1 11.5 31.1 d2 12.2 11.9 30.4 d3 12.1 11.7 31.4 e1 12.2 11.5 31.2 31.2 11.5 30.2 10.9 30.2 12.3 12.2 30.4 f3 12.3 11.7 31.4 g1 12.5 11.4 32.0 g2 12.4 12.7 33.0 g3 12.7 11.7 32.0 h1 12.6 11.9 34.0 h2 12.8 12.4 34.9 h3 12.8 12.0 34.0

【0047】表1注(1) :単位はkGである。 注(2) :単位はkOeである。 注(3) :単位はMGOeである。Table 1 Note (1): The unit is kG. Note (2): The unit is kOe. Note (3): The unit is MGOe.

【0048】比較例1 出発原料として、純度99.9%以上の電解鉄、純度99.0%
以上のプラセオジウム、純度99.0%以上のクリスタルボ
ロン、純度99.5%以上の純銅、及び純度99.5%以上のガ
リウムを用い、Pr19Fe745 Cu1.5 Ga0.5 の組成で、総
量560gとなるように秤量して混合した。
Comparative Example 1 As a starting material, electrolytic iron having a purity of 99.9% or more, purity 99.0%
Using the above praseodymium, crystal boron with a purity of 99.0% or more, pure copper with a purity of 99.5% or more, and gallium with a purity of 99.5% or more, the composition is Pr 19 Fe 74 B 5 Cu 1.5 Ga 0.5 , and the total amount is 560 g. And mixed.

【0049】上記の混合物をアルミナ製のルツボに入
れ、一旦、雰囲気を2×10-4Torr以下の真空としたの
ち、アルゴンガス圧26cmHg下で高周波加熱した。1500℃
で5分間保持し、溶融物を得た。
The above mixture was placed in an alumina crucible, the atmosphere was once set to a vacuum of 2 × 10 -4 Torr or less, and then high frequency heating was performed under an argon gas pressure of 26 cmHg. 1500 ° C
And held for 5 minutes to obtain a melt.

【0050】次に、得られた溶融物を1400℃に保持し、
これを図6に示す純銅の鋳型に流し込んだ。このとき、
鋳型の温度は220 ℃であり、注湯面の断面積は11.0cm2
(1.7cm ×6.5cm )であった。この鋳込みの直後に、3
℃/sec の平均冷却速度で鋳型の側面を急冷した。その
後、放冷して鋳型からインゴット(16.5mm×64.5mm×43
mm)を取り出した。
Next, the obtained melt was kept at 1400 ° C.,
This was poured into a pure copper mold shown in FIG. At this time,
The mold temperature is 220 ℃, the cross-sectional area of the pouring surface is 11.0 cm 2
(1.7 cm x 6.5 cm). Immediately after this casting, 3
The side surface of the mold was rapidly cooled at an average cooling rate of ° C / sec. Then, let it cool and ingot from the mold (16.5 mm × 64.5 mm × 43
mm) was taken out.

【0051】得られたインゴットをアセトンを用いて脱
脂洗浄をした後、機械加工及び研磨にて16mm×64mm×40
mmの大きさとした。そのインゴットの断面のマクロ組織
を目視による観察をしたところ図7に示すように、中心
部に等軸晶4が、周囲部に柱状晶3が発達しているのを
確認した。柱状晶の体積分率は35%であった。
The obtained ingot was degreased and washed with acetone, and then machined and polished to 16 mm × 64 mm × 40
The size is mm. When the macrostructure of the cross section of the ingot was visually observed, as shown in FIG. 7, it was confirmed that equiaxed crystals 4 were developed in the central part and columnar crystals 3 were developed in the peripheral part. The volume fraction of columnar crystals was 35%.

【0052】次に、このインゴットを1×10-4Torr以下
の真空中で熱処理した。この熱処理では、(1) 30分かけ
て室温から850 ℃まで昇温し、(2) 850 ℃で8時間保持
したのち、(3) 1時間かけて500 ℃まで冷却した。得ら
れたインゴットの主相粒子の平均粒径は9μmであっ
た。
Next, this ingot was heat-treated in a vacuum of 1 × 10 -4 Torr or less. In this heat treatment, (1) the temperature was raised from room temperature to 850 ° C over 30 minutes, (2) the temperature was maintained at 850 ° C for 8 hours, and then (3) cooled down to 500 ° C over 1 hour. The average particle size of the main phase particles of the obtained ingot was 9 μm.

【0053】このインゴットを図8に示すように3mm厚
の軟鋼材(S35C)で作製された枠2に挿入した。
This ingot was inserted into a frame 2 made of 3 mm thick mild steel material (S35C) as shown in FIG.

【0054】次に枠に挿入されたインゴットを、2×10
-3Torr以下の真空中、及び1090℃の条件下で、平均加工
圧力を500kg/cm 2として図8の矢印の方向に加圧した。
このとき、20分かけて、インゴットを40mmの高さから10
mmの高さに圧縮した。すなわち、インゴットの高さの加
工率は75%であり、歪み速度は6.25×10-4/秒であっ
た。
Next, the ingot inserted into the frame is set to 2 × 10.
In a vacuum of -3 Torr or less and at a temperature of 1090 ° C, the pressure was increased in the direction of the arrow in Fig. 8 with an average processing pressure of 500 kg / cm 2 .
At this time, it took 10 minutes to move the ingot from the height of 40 mm to 10
Compressed to a height of mm. That is, the processing rate of the height of the ingot was 75%, and the strain rate was 6.25 × 10 −4 / sec.

【0055】冷却後、得られた磁石部材を16mm×10mm×
64mmの大きさに切り出し、実施例1と同様の方法によ
り、磁気特性、及び機械的強度を測定した。その磁気特
性を測定した結果を表2に、磁気特性、及び機械的強度
を測定した値について平均値、及び標準偏差を計算した
結果を表3に示す。
After cooling, the obtained magnet member was subjected to 16 mm × 10 mm ×
It was cut out into a size of 64 mm, and the magnetic properties and mechanical strength were measured by the same method as in Example 1. The results of measuring the magnetic properties are shown in Table 2, and the results of calculating the average value and standard deviation of the measured values of the magnetic properties and mechanical strength are shown in Table 3.

【0056】 表2 磁石中 残留磁束密度 保磁力 最大エネルギー積の部分 r (1) ic (2) (BH)max (3) a1 10.8 13.1 27.7 a2 10.9 13.0 28.0 a3 10.8 13.0 27.8 b1 10.4 14.0 25.0 b2 10.3 13.9 25.1 b3 10.7 13.6 25.3 c1 9.8 13.7 24.0 c2 9.5 13.5 22.0 c3 9.7 13.9 23.0 d1 9.5 13.8 20.0 d2 9.2 13.4 17.5 d3 9.4 13.0 20.0 e1 9.5 13.8 20.0 e2 9.6 13.4 20.0 e3 9.7 13.4 20.0 f1 9.8 13.0 22.1 f2 9.7 13.8 22.0 f3 9.8 13.3 23.0 g1 10.1 12.7 24.0 g2 10.2 13.6 24.1 g3 10.0 12.8 24.0 h1 10.8 13.9 28.0 h2 10.9 13.6 28.0 h3 10.8 12.7 27.1 Table 2 Part of residual magnetic flux density coercive force maximum energy product in magnet B r (1) i H c (2) (BH) max (3) a1 10.8 13.1 27.7 a2 10.9 13.0 28.0 a3 10.8 13.0 27.8 b1 10.4 14.0 25.0 b2 10.3 13.9 25.1 b3 10.7 13.6 25.3 c1 9.8 13.7 24.0 c2 9.5 13.5 22.0 c3 9.7 13.9 23.0 d1 9.5 13.8 20.0 d2 9.2 13.4 17.5 d3 9.4 13.0 20.0 e1 9.5 13.8 20.0 e2 9.6 13.4 20.0 10.0 20.0 20.0 e3 9.7 13.8 22.0 f3 9.8 13.3 23.0 g1 10.1 12.7 24.0 g2 10.2 13.6 24.1 g3 10.0 12.8 24.0 h1 10.8 13.9 28.0 h2 10.9 13.6 28.0 h3 10.8 12.7 27.1

【0057】表2注(1) :単位はkGである。 注(2) :単位はkOeである。 注(3) :単位はMGOeである。Table 2 Note (1): The unit is kG. Note (2): The unit is kOe. Note (3): The unit is MGOe.

【0058】 [0058]

【0059】表3注(1) :単位はMGOeである。 注(2) :単位はkgf/mm2 である。Table 3 Note (1): The unit is MGOe. Note (2): The unit is kgf / mm 2 .

【0060】表3から明らかなように、実施例1では、
従来法で作製した磁石を用いた比較例1と比べて(B
H)max の平均値において36%特性が向上し、(BH)
max の標準偏差においてはバラツキが約半分になった。
また、4点曲げ強さ平均値及び標準偏差からわかるよう
に本発明の磁石は従来法で作製した磁石と比べても強度
に遜色はない。
As is clear from Table 3, in the first embodiment,
Compared to Comparative Example 1 using a magnet manufactured by the conventional method (B
H) The average value of max is improved by 36%, and (BH)
In the standard deviation of max , the variation became about half.
Further, as can be seen from the four-point bending strength average value and standard deviation, the magnet of the present invention is comparable in strength to the magnet manufactured by the conventional method.

【0061】実施例2 実施例1と同様にして得た原料混合物に対し、インゴッ
トの注湯面断面積を3cm2 から30cm2 まで変化させて鋳
造を行った。得られた鋳造インゴットに対して実施例1
と同様にして熱間加工を行って永久磁石を得た。
Example 2 A raw material mixture obtained in the same manner as in Example 1 was cast while changing the cross-sectional area of the pouring surface of the ingot from 3 cm 2 to 30 cm 2 . Example 1 was applied to the obtained cast ingot.
Hot working was performed in the same manner as in 1. to obtain a permanent magnet.

【0062】得られた永久磁石について、実施例1と同
様にして、最大エネルギー積を測定した。インゴットの
注湯面断面積と最大エネルギー積との関係を図9に示
す。
The maximum energy product of the obtained permanent magnet was measured in the same manner as in Example 1. FIG. 9 shows the relationship between the cross-sectional area of the pouring surface of the ingot and the maximum energy product.

【0063】実施例3 実施例1と同様にして得た原料混合物に対し、インゴッ
ト中の柱状晶の体積分率が5%から100 %まで変化する
ように、鋳型の温度を25℃から400 ℃まで変化させて鋳
造を行った。鋳型と柱状晶の体積分率との関係を図10に
示す。得られた鋳造インゴットに対して実施例1と同様
にして熱間加工を行って永久磁石を得た。
Example 3 With respect to the raw material mixture obtained in the same manner as in Example 1, the temperature of the mold was changed from 25 ° C to 400 ° C so that the volume fraction of columnar crystals in the ingot changed from 5% to 100%. The casting was performed by changing to. The relationship between the template and the volume fraction of columnar crystals is shown in FIG. The obtained cast ingot was hot worked in the same manner as in Example 1 to obtain a permanent magnet.

【0064】得られた永久磁石について、実施例1と同
様にして、最大エネルギー積を測定した。柱状晶の体積
分率と最大エネルギー積との関係を図11に示す。
The maximum energy product of the obtained permanent magnet was measured in the same manner as in Example 1. Fig. 11 shows the relationship between the volume fraction of columnar crystals and the maximum energy product.

【0065】実施例4 実施例1と同様にして鋳造したインゴットに対し、鋳造
後、平均冷却速度を0.3 ℃/sec から200 ℃/sec まで
変化させて急冷を行った。得られた鋳造インゴットに対
して実施例1と同様にして熱間加工を行って永久磁石を
得た。
Example 4 An ingot cast in the same manner as in Example 1 was rapidly cooled after casting by changing the average cooling rate from 0.3 ° C / sec to 200 ° C / sec. The obtained cast ingot was hot worked in the same manner as in Example 1 to obtain a permanent magnet.

【0066】得られた永久磁石について、実施例1と同
様にして、最大エネルギー積を測定した。インゴットの
平均冷却速度と最大エネルギー積との関係を図12に示
す。
The maximum energy product of the obtained permanent magnet was measured in the same manner as in Example 1. Figure 12 shows the relationship between the average cooling rate of the ingot and the maximum energy product.

【0067】実施例5 実施例1と同様にして得た原料混合物に対し、インゴッ
トの体積を0.01cm3 から1000cm3 まで変化させて鋳造を
行った。得られた鋳造インゴットに対して実施例1と同
様にして熱間加工を行って永久磁石を得た。
Example 5 The raw material mixture obtained in the same manner as in Example 1 was cast by changing the volume of the ingot from 0.01 cm 3 to 1000 cm 3 . The obtained cast ingot was hot worked in the same manner as in Example 1 to obtain a permanent magnet.

【0068】得られた永久磁石について、実施例1と同
様にして、最大エネルギー積を測定した。インゴットの
体積と最大エネルギー積との関係を図13に示す。
The maximum energy product of the obtained permanent magnet was measured in the same manner as in Example 1. Figure 13 shows the relationship between the ingot volume and the maximum energy product.

【0069】実施例6 実施例1と同様にして得たインゴットに対し、インゴッ
ト中の主相粒子の平均粒径が5μmから23μmまで変化
するように600 ℃から1150℃まで処理温度を変化させて
熱処理を行った。その後、実施例1と同様にして熱間加
工を行って永久磁石を得た。
Example 6 The treatment temperature was changed from 600 ° C. to 1150 ° C. for the ingot obtained in the same manner as in Example 1 so that the average particle size of the main phase particles in the ingot changed from 5 μm to 23 μm. Heat treatment was performed. Then, hot working was performed in the same manner as in Example 1 to obtain a permanent magnet.

【0070】得られた永久磁石について、実施例1と同
様にして、最大エネルギー積、及び4点曲げ強さを測定
した。インゴットの体積と最大エネルギー積との関係を
図14に、インゴットの体積と4点曲げ強さとの関係を図
15に示す。
The maximum energy product and the 4-point bending strength of the obtained permanent magnet were measured in the same manner as in Example 1. Figure 14 shows the relationship between ingot volume and maximum energy product. Figure 14 shows the relationship between ingot volume and four-point bending strength.
Shown in 15.

【0071】[0071]

【発明の効果】以上に詳述したように、本発明の方法に
よれば、隣接する鋳造インゴットの接合界面において各
成分元素が拡散し、複数個のインゴットは良好に接合す
る。これにより磁気的に均一で機械的にも優れた永久磁
石を作製することができる。
As described in detail above, according to the method of the present invention, each component element diffuses at the joining interface between adjacent cast ingots, and a plurality of ingots are joined well. This makes it possible to produce a permanent magnet that is magnetically uniform and mechanically excellent.

【0072】本発明の方法によれば、従来不可能であっ
た大型で高特性な永久磁石を作製することができるの
で、本発明による永久磁石は工業上非常に幅広く利用す
ることができる。
According to the method of the present invention, a large-sized and high-performance permanent magnet, which has been impossible in the past, can be produced. Therefore, the permanent magnet according to the present invention can be widely used industrially.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】永久磁石を作製する工程を示すフローチャート
である。
FIG. 1 is a flowchart showing a process of producing a permanent magnet.

【図2】熱間加工においてインゴットを一方向に加圧成
形する状態を示す概略図である。
FIG. 2 is a schematic view showing a state in which an ingot is pressure-formed in one direction in hot working.

【図3】実施例においてインゴットを鋳造するための鋳
型を表す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a mold for casting an ingot in an example.

【図4】インゴットが枠に入った状態を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a state in which an ingot has entered a frame.

【図5】得られた磁石におけるa1〜h3のサンプルの境界
線を示した図である。
FIG. 5 is a diagram showing boundary lines of samples a1 to h3 in the obtained magnet.

【図6】比較例においてインゴットを鋳造するための鋳
型を表す図である。
FIG. 6 is a view showing a mold for casting an ingot in a comparative example.

【図7】比較例におけるインゴットの断面のマクロ組織
図である。
FIG. 7 is a macrostructure diagram of a cross section of an ingot in a comparative example.

【図8】比較例においてインゴットが枠に入った状態を
示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a state in which an ingot has entered a frame in a comparative example.

【図9】実施例2において、注湯面の断面積の変化に伴
う最大エネルギー積の変化を示すグラフである。
FIG. 9 is a graph showing changes in the maximum energy product with changes in the cross-sectional area of the pouring surface in Example 2.

【図10】実施例3において、鋳型の温度の変化に伴う柱
状晶の体積分率の変化を示すグラフである。
FIG. 10 is a graph showing changes in the volume fraction of columnar crystals with changes in the temperature of the mold in Example 3.

【図11】実施例3において、柱状晶の体積分率の変化に
伴う最大エネルギー積の変化を示すグラフである。
FIG. 11 is a graph showing changes in the maximum energy product with changes in the volume fraction of columnar crystals in Example 3.

【図12】実施例4において、平均冷却速度の変化に伴う
最大エネルギー積の変化を示すグラフである。
FIG. 12 is a graph showing changes in maximum energy product with changes in average cooling rate in Example 4.

【図13】実施例5において、鋳造インゴットの変化に伴
う最大エネルギー積の変化を示すグラフである。
FIG. 13 is a graph showing a change in maximum energy product with a change in casting ingot in Example 5.

【図14】実施例6において、平均粒径の変化に伴う最大
エネルギー積の変化を示すグラフである。
FIG. 14 is a graph showing a change in maximum energy product with a change in average particle diameter in Example 6.

【図15】実施例6において、平均粒径の変化に伴う4点
曲げ強さの変化を示すグラフである。
FIG. 15 is a graph showing changes in 4-point bending strength with changes in average particle diameter in Example 6.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 プレス型 2 枠 3 柱状晶 4 等軸晶 1 Press type 2 Frame 3 Columnar crystal 4 Equiaxed crystal

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 プラセオジム、あるいはネオジムを主体
とする希土類元素と、鉄と、ホウ素とを主成分とし、同
一組成を有する永久磁石のインゴットを鋳造によって作
製し、前記インゴットを複数個並べて置き、熱間加工を
施すことによって、複数の前記インゴットを一体化する
とともに磁気的な異方化を起こし、磁気的に均一な永久
磁石を作製する方法であって、前記鋳造の際、インゴッ
トの注湯面の断面積を20cm2 以下とすることを特徴とす
る方法。
1. An ingot of a permanent magnet having a rare earth element mainly composed of praseodymium or neodymium, iron, and boron as main components and having the same composition is produced by casting, and a plurality of the ingots are placed side by side and heated. A method for producing a magnetically uniform permanent magnet by causing a plurality of the ingots to be integrated and magnetically anisotropy by subjecting the ingot to a hot-melting surface of the ingot during the casting. The method is characterized in that the cross-sectional area of is less than 20 cm 2 .
【請求項2】 プラセオジム、あるいはネオジムを主体
とする希土類元素と、鉄と、ホウ素とを主成分とし、同
一組成を有する永久磁石のインゴットを鋳造によって作
製し、前記インゴットを複数個並べて置き、熱間加工を
施すことによって、複数の前記インゴットを一体化する
とともに磁気的な異方化を起こし、磁気的に均一な永久
磁石を作製する方法であって、前記インゴット中におけ
る柱状晶の体積分率を40%以上とすることを特徴とする
方法。
2. An ingot of a permanent magnet having a rare earth element mainly composed of praseodymium or neodymium, iron, and boron as main components and having the same composition is produced by casting, and a plurality of the ingots are placed side by side and heated. A method for producing a magnetically uniform permanent magnet by integrating a plurality of the ingots by performing hot working and producing a magnetically uniform permanent magnet, wherein the volume fraction of columnar crystals in the ingot is Is 40% or more.
【請求項3】 プラセオジム、あるいはネオジムを主体
とする希土類元素と、鉄と、ホウ素とを主成分とし、同
一組成を有する永久磁石のインゴットを鋳造によって作
製し、前記インゴットを複数個並べて置き、熱間加工を
施すことによって、複数の前記インゴットを一体化する
とともに磁気的な異方化を起こし、磁気的に均一な永久
磁石を作製する方法であって、鋳造後急冷の際、平均冷
却速度を5℃/sec 以上とすることを特徴とする方法。
3. An ingot of a permanent magnet having a rare earth element mainly composed of praseodymium or neodymium, iron, and boron as main components and having the same composition is produced by casting, and a plurality of the ingots are placed side by side and heated. It is a method for producing a magnetically uniform permanent magnet by unifying a plurality of the ingots by performing hot working and producing a magnetically uniform permanent magnet. A method characterized in that the temperature is 5 ° C./sec or more.
【請求項4】 プラセオジム、あるいはネオジムを主体
とする希土類元素と、鉄と、ホウ素とを主成分とし、同
一組成を有する永久磁石のインゴットを鋳造によって作
製し、前記インゴットを複数個並べて置き、熱間加工を
施すことによって、複数の前記インゴットを一体化する
とともに磁気的な異方化を起こし、磁気的に均一な永久
磁石を作製する方法であって、前記インゴットの体積を
0.1 cm3 以上とすることを特徴とする方法。
4. An ingot of a permanent magnet having a rare earth element mainly composed of praseodymium or neodymium, iron, and boron as main components and having the same composition is produced by casting, and a plurality of the ingots are placed side by side and heated. A method for producing a magnetically uniform permanent magnet by unifying a plurality of the ingots and magnetically anisotropy by performing hot working.
A method characterized in that it is 0.1 cm 3 or more.
【請求項5】 プラセオジム、あるいはネオジムを主体
とする希土類元素と、鉄と、ホウ素とを主成分とし、同
一組成を有する永久磁石のインゴットを鋳造によって作
製し、前記インゴットを複数個並べて置き、熱間加工を
施すことによって、複数の前記インゴットを一体化する
とともに磁気的な異方化を起こし、磁気的に均一な永久
磁石を作製する方法であって、前記インゴット中の主相
粒子の平均粒径を15μm以下とすることを特徴とする方
法。
5. An ingot of a permanent magnet having a rare earth element mainly composed of praseodymium or neodymium, iron and boron as main components and having the same composition is produced by casting, and a plurality of the ingots are placed side by side and heat-treated. By subjecting the plurality of ingots to a magnetic anisotropy together with hot working, a method of producing a magnetically uniform permanent magnet, wherein the average grain size of the main phase particles in the ingot is A method in which the diameter is 15 μm or less.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012138507A (en) * 2010-12-27 2012-07-19 Toyota Motor Corp Method of producing anisotropic permanent magnet
CN104299742A (en) * 2013-07-16 2015-01-21 Tdk株式会社 Rare earth magnet

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