JPH11277188A

JPH11277188A - 磁石材料の製造方法、磁石材料およびボンド磁石

Info

Publication number: JPH11277188A
Application number: JP10082262A
Authority: JP
Inventors: Sei Arai; 聖新井
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1998-03-27
Filing date: 1998-03-27
Publication date: 1999-10-12
Anticipated expiration: 2018-03-27
Also published as: JP3606036B2

Abstract

(57)【要約】【課題】高い磁気特性が得られ、耐食性に優れる磁石材
料の製造方法、磁石材料およびボンド磁石を提供するこ
と。【解決手段】急冷薄帯製造装置１は、筒体２と、加熱用
のコイル４と、筒体２に対し回転する冷却ロール５とを
備えている。筒体２の下端には、磁石材料の溶湯６を射
出するノズル３が形成されている。ヘリウムガスのよう
な不活性ガス（雰囲気ガス）中で、溶湯６をノズル３か
ら射出し、回転する冷却ロール５の周面５３に衝突さ
せ、冷却固化して、急冷薄帯８を製造する。この場合、
冷却ロール５の回転に起因して、雰囲気ガスのガス流が
発生している。このガス流のパドル７付近におけるレイ
ノルズ数が１０００以下なるような条件で急冷薄帯８を
製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁石材料の製造方
法、磁石材料およびボンド磁石に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】磁石材料として、希土類元素を含む合金
で構成される希土類磁石材料は、高い磁気特性を有する
ため、モータ等に用いられた場合に、高性能を発揮す
る。

【０００３】このような磁石材料は、例えば急冷薄帯製
造装置を用いた急冷法により製造される。この製造方法
は、次の通りである。

【０００４】所定の合金組成の磁石材料（以下「合金」
と言う）を溶融し、その溶湯をノズルから射出し、ノズ
ルに対して回転している冷却ロールの周面に衝突させ、
該周面と接触させることにより合金を急冷、凝固し、薄
帯状（リボン状）の合金を連続的に形成する。この薄帯
状の合金は、急冷薄帯と呼ばれ、速い冷却速度で凝固さ
れた結果、そのマクロ組織は、微細な多結晶が集合した
状態となっており、優れた磁気特性を発揮する。

【０００５】ここで、希土類元素は、酸化され易く、酸
化されると磁気特性が低下するため、前記急冷薄帯の製
造は、主としてアルゴンガス中で行われていた。

【０００６】そのため、冷却ロールの回転に起因して、
アルゴンガスのガス流が発生するが、このガス流がパド
ル（＝ノズルから射出された溶湯が冷却ロールの周面に
衝突した部位に生じる湯だまり）の側部に回り込み、そ
の一部が冷却ロールの周面と急冷薄帯のロール面（冷却
ロールの周面と接触する面）との間に侵入し、これが原
因で、急冷薄帯のロール面に巨大ディンプル（巨大な凹
部）が生じる。

【０００７】この巨大ディンプルが生じると、巨大ディ
ンプル部分においては、気体の介在により冷却ロールの
周面との接触不良が生じ、冷却速度が低下して、急速な
凝固が妨げられる。そのため、巨大ディンプルが生じた
部位では、合金の結晶粒径が粗大化し、磁気特性が低下
する。

【０００８】従って、このような低磁気特性の部分を含
む急冷薄帯を用いて製造された永久磁石も、同様に、磁
気特性の低下が見られ、また、耐食性も低下する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、高い
磁気特性が得られ、また、耐食性に優れる磁石材料の製
造方法、磁石材料およびボンド磁石を提供することにあ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者は、急冷薄帯の
ロール面への巨大ディンプルの発生は、急冷薄帯の製造
条件に関連していることに着目し、その各条件を種々変
更して繰り返し実験を行った結果、巨大ディンプルの発
生の程度は、雰囲気ガスのガス流のパドル付近（磁石材
料の溶湯が衝突した部位）におけるレイノルズ数に依存
していることを見出し、本発明に至った。

【００１１】すなわち、本発明は、下記（１）〜（15）
に示す通りである。

【００１２】（１）雰囲気ガス中で、磁石材料の溶湯
をノズルから射出し、前記ノズルに対し回転している冷
却ロールの周面に衝突させ、冷却固化して、薄帯状の磁
石材料を製造する磁石材料の製造方法であって、前記冷
却ロールの回転に起因して発生するガス流の、前記溶湯
が衝突した部位におけるレイノルズ数を１０００以下と
することを特徴とする磁石材料の製造方法。

【００１３】（２）前記冷却ロールの周速度が、１〜
６０ｍ／秒である上記（１）に記載の磁石材料の製造方
法。

【００１４】（３）前記冷却ロールの回転に伴う冷却
ロール周面の最大偏心量が、得られる薄帯状の磁石材料
の平均厚さの２倍以下である上記（１）または（２）に
記載の磁石材料の製造方法。

【００１５】（４）前記雰囲気ガスは、不活性ガスで
ある上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の磁石材
料の製造方法。

【００１６】（５）前記不活性ガスは、ヘリウムガス
である上記（４）に記載の磁石材料の製造方法。

【００１７】（６）前記磁石材料は、Ｒ（ただし、Ｒ
は、Ｙを含む希土類元素のうちの少なくとも１種）を含
む合金である上記（１）ないし（５）のいずれかに記載
の磁石材料の製造方法。

【００１８】（７）前記磁石材料は、Ｒ（ただし、Ｒ
は、Ｙを含む希土類元素のうちの少なくとも１種）とＴ
Ｍ（ただし、ＴＭは、遷移金属のうちの少なくとも１
種）とＢを含む合金である上記（１）ないし（５）のい
ずれかに記載の磁石材料の製造方法。

【００１９】（８）上記（１）ないし（７）のいずれ
かに記載の磁石材料の製造方法により製造されたことを
特徴とする薄帯状の磁石材料。

【００２０】（９）前記冷却ロールとの接触面におい
て、面積が２０００μm^２以上の巨大ディンプルの占め
る面積率が８％以下である上記（８）に記載の薄帯状の
磁石材料。

【００２１】（10）前記冷却ロールとの接触面におい
て、面積が２０００μm^２以上の巨大ディンプル以外の
部分における平均結晶粒径が５０nm以下である上記
（８）または（９）に記載の薄帯状の磁石材料。

【００２２】（11）上記（８）ないし（10）のいずれ
かに記載の磁石材料を粉砕して粉末状としたことを特徴
とする粉末状の磁石材料。

【００２３】（12）上記（11）に記載の粉末状の磁石
材料を結合樹脂で結合してなることを特徴とするボンド
磁石。

【００２４】（13）前記粉末状の磁石材料の含有量が
８２〜９９．５wt％である上記（12）に記載のボンド磁
石。

【００２５】（14）保磁力iHc が０．３５MA/m以上で
ある上記（12）または（13）に記載のボンド磁石。

【００２６】（15）磁気エネルギー積(BH)max が５０
kJ/m^３以上である上記（12）ないし（14）のいずれか
に記載のボンド磁石。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の磁石材料の製造方
法、磁石材料およびボンド磁石について、添付図面を参
照しつつ詳細に説明する。

【００２８】図１は、本発明の磁石材料を単ロール法に
より製造する装置（急冷薄帯製造装置）の構成例を示す
斜視図、図２は、図１に示す装置における溶湯の冷却ロ
ールへの衝突部位付近の状態を示す断面側面図である。

【００２９】図１に示すように、急冷薄帯製造装置１
は、磁石材料を収納し得る筒体２と、該筒体２に対し図
中矢印Ａ方向に回転する冷却ロール５とを備えている。
筒体２の下端には、磁石材料の溶湯を射出するノズル
（オリフィス）３が形成されている。

【００３０】また、筒体２のノズル３近傍の外周には、
加熱用のコイル４が配置され、このコイル４に例えば高
周波を印加することにより、筒体２内を加熱（誘導加
熱）し、筒体２内の磁石材料を溶融状態にする。

【００３１】冷却ロール５は、基部５１と、ロール周面
を形成する表面層５２とで構成されている。基部５１
は、例えば銅または銅系合金のような熱伝導率の高い金
属材料で構成されているのが好ましく、表面層５２は、
基部５１と同等の熱伝導率を有する金属材料か、または
基部５１より熱伝導率が低い金属材料で構成されている
のが好ましい。これにより、急冷薄帯８のロール面８１
側とフリー面（冷却ロール５と接触しない側の面）８２
側との冷却速度の差をより小さくすることができ、結晶
粒径の均一化を図ることができる。

【００３２】このような急冷薄帯製造装置１は、チャン
バー（図示せず）内に設置され、該チャンバー内に不活
性ガスやその他の雰囲気ガスが充填された状態で作動す
る。特に、急冷薄帯８の酸化を防止するために、雰囲気
ガスは、不活性ガスであるのが好ましい。不活性ガスと
しては、例えばアルゴンガス、ヘリウムガス、窒素ガス
等が挙げられるが、特にヘリウムガスが好ましい。その
理由は、後述する。

【００３３】急冷薄帯製造装置１では、筒体２内に磁石
材料を入れ、コイル４により加熱して溶融し、その溶湯
６をノズル３から射出すると、図２に示すように、溶湯
６は、冷却ロール５の周面５３に衝突し、パドル（湯溜
り）７を形成した後、回転する冷却ロール５の周面５３
に引きずられつつ急速に冷却されて凝固し、急冷薄帯８
が連続的または断続的に形成される。このようにして形
成された急冷薄帯８は、やがて、そのロール面８１が周
面５３から離れ、図１中の矢印Ｂ方向に進行する。な
お、図２中、溶湯の凝固界面７１を点線で示す。

【００３４】冷却ロール５の周速度は、合金溶湯の組
成、周面５３の状態等によりその好適な範囲が異なる
が、通常、１〜６０ｍ／秒であるのが好ましく、５〜４
０ｍ／秒であるのがより好ましい。冷却ロール５の周速
度が遅すぎると、結晶粒径が増大し、逆に冷却ロール５
の周速度が速すぎると、非晶質となり、いずれの場合に
も、磁気特性が低下する。

【００３５】このような急冷薄帯製造装置１を用いた急
冷薄帯の製造においては、冷却ロール５の回転に起因し
て、パドル７の周辺（溶湯６が周面５３に衝突した部
位）に雰囲気ガスのガス流１０が発生する。本発明で
は、このガス流１０のレイノルズ数（Ｒｅ）を１０００
以下とし、好ましくは９００以下とし、より好ましくは
１０〜７００程度とする。

【００３６】レイノルズ数を前記上限値以下とすること
により、パドル７周辺のガス流（ガス粘性流）１０が図
３に示すような状態になると推定され、冷却ロール５の
周面５３と急冷薄帯８のロール面８１との間へのガス流
の侵入が抑制され、ロール面８１への巨大ディンプル９
の形成が防止または抑制されるものと考えられる。これ
により、急冷薄帯８は、速い冷却速度で冷却され、結晶
粒の粗大化が防止され、よって、磁気特性（磁束密度、
保磁力、角型性等）が向上する。

【００３７】これに対し、前記レイノルズ数が前記上限
値を超えると、パドル７周辺のガス流（ガス粘性流）１
０が、図４に示すように乱れ（うず流）を生じ、冷却ロ
ール５の周面５３と急冷薄帯８のロール面８１との間に
侵入し、これが原因でロール面８１に巨大ディンプル９
が形成されるものと考えられる。これにより、周面５３
との接触不良が生じ、熱伝達が阻害され、冷却速度が低
下するので、急冷薄帯８は、巨大ディンプル９の部分に
おいて、結晶粒の粗大化が生じ、磁気特性（磁束密度、
保磁力、角型性等）が低下する。

【００３８】また、急冷薄帯８の巨大ディンプル９の部
分から得られた磁石粉末を用いてボンド磁石を製造した
場合、そのような磁石粉末は、結合樹脂との結合性（結
合樹脂の濡れ性）が悪く、そのため、このボンド磁石
は、機械的強度が低く、熱安定性（耐熱性）、耐食性が
劣るものとなるが、本発明のように、巨大ディンプル９
の発生が抑制された場合、このような問題が解消され、
高機械的強度で、耐熱性、耐食性に優れるボンド磁石が
得られる。

【００３９】次に、レイノルズ数の定義について説明す
る。

【００４０】本明細書におけるレイノルズ数（Ｒｅ）
は、物体の代表寸法として急冷薄帯８の幅（パドル７の
幅）を考慮した値であり、次式（Ｉ）で表わされる。

【００４１】

【数１】

【００４２】ここで、式（Ｉ）中、ｖは雰囲気ガス（ガ
ス流１０）の流速、ｗは雰囲気ガスを遮る物体である急
冷薄帯８（＝パドル７）の幅、νは雰囲気ガスの動粘性
係数である。ｖは例えば流れの可視化により求めること
ができる。

【００４３】さらに、雰囲気ガスを理想気体近似するこ
と等から、レイノルズ数（Ｒｅ）は、次式（II）で表わ
すことができる。

【００４４】

【数２】

【００４５】ここで、式（II）中、Ｍは雰囲気ガスの分
子量、ηは雰囲気ガスの粘性係数、Ｔは雰囲気ガスの温
度［Ｋ］、Ｐは雰囲気ガスの圧力［Ｐａ］、Ｒは気体定
数である。

【００４６】なお、雰囲気ガスが不活性ガスである場
合、そのガスの種類によって前記レイノルズ数は変わ
る。これは他のパラメータが全く同一でも、式（II）中
のＭ／ηが異なるためである。例えばアルゴンガスとヘ
リウムガスを比較すると、アルゴンガスのＭ／ηはほぼ
１８００であり、ヘリウムガスのＭ／ηはほぼ２００で
あり、Ｍ／ηはヘリウムガスの方が圧倒的に小さい。従
って、ヘリウムガスを用いることにより、レイノルズ数
を小さくし易いという利点を有している。換言すれば、
雰囲気ガスとしてヘリウムガスを用いることにより、レ
イノルズ数を１０００以下とする上で、他の条件の許容
範囲をより広くとること（例えば、式（II）中のｖ、
ｗ、Ｐをより大きく設定すること）ができるという利点
がある。

【００４７】ところで、急冷薄帯製造装置１において
は、冷却ロール５自体の寸法精度（真円度）や、冷却ロ
ール５の軸受けに対する取り付け精度等から、冷却ロー
ル５が回転するに際し、図５に示すように、若干の偏心
（軸振れ）が生じる。この偏心が大きいと、パドル７に
おける溶融合金の表面や凝固界面７１が振動し、得られ
た急冷薄帯８の寸法（幅ｗ、厚さｔ）に変動が生じた
り、急冷薄帯８のロール面８１が冷却ロール５の周面５
３と接触している時間に変動が生じたりする。さらに、
巨大ディンプルの発生率も高まる。その結果、急冷薄帯
８の冷却速度等が変動し、磁気特性にバラツキが生じ
る。そして、このような急冷薄帯８から得られた磁石粉
末やそれを用いたボンド磁石は、磁気特性が低下する。

【００４８】このようなことを防止するために、本発明
では、冷却ロール５の回転に伴う冷却ロール５の周面５
３の最大偏心量ΔＲ（図５参照）を、得られる急冷薄帯
８の平均厚さｔの２倍以下とするのが好ましく、１．５
倍以下とするのがより好ましく、１倍以下とするのがさ
らに好ましい。これにより、得られた急冷薄帯８の磁気
特性をより均一にすることができる。そして、これより
製造されたボンド磁石の磁気特性を高めることができ
る。特に、本発明では、このような最大偏心量ΔＲを規
定することと、前述したレイノルズ数を規定することと
の相乗効果により、優れた磁気特性を発揮するものであ
る。

【００４９】ここで、最大偏心量ΔＲの下限値は、特に
限定されないが、冷却ロール５の周面５３の加工精度の
限界や、冷却ロール５を支持する軸受けの精度の限界か
ら、０．１μm 程度とすることができる。

【００５０】なお、最大偏心量ΔＲは、例えば、レーザ
変位計、静電式変位計、精密ゲージ等の精密寸法測定機
器により測定することができる。

【００５１】本発明における磁石材料としては、Ｒ（た
だし、Ｒは、Ｙを含む希土類元素のうちの少なくとも１
種）を含む合金、特にＲ（ただし、Ｒは、Ｙを含む希土
類元素のうちの少なくとも１種）とＴＭ（ただし、ＴＭ
は、遷移金属のうちの少なくとも１種）とＢとを含む合
金のような希土類磁石材料が挙げられ、次の［１］〜
［４］の組成のものが好ましい。

【００５２】［１］Ｓｍを主とする希土類元素と、Ｃ
ｏを主とする遷移金属とを基本成分とするもの（以下、
Ｓｍ−Ｃｏ系合金と言う）。

【００５３】［２］Ｒ（ただし、ＲはＹを含む希土類
元素のうちの少なくとも１種）と、Ｆｅを主とする遷移
金属と、Ｂとを基本成分とするもの（以下、Ｒ−Ｆｅ−
Ｂ系合金と言う）。

【００５４】［３］Ｓｍを主とする希土類元素と、Ｆ
ｅを主とする遷移金属と、Ｎを主とする格子間元素とを
基本成分とするもの（以下、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系合金と言
う）。

【００５５】［４］Ｒ（ただし、ＲはＹを含む希土類
元素のうちの少なくとも１種）とＦｅ等の遷移金属とを
基本成分とし、ナノメーターレベルで磁性相を有するも
の（ナノ結晶磁石）。

【００５６】Ｓｍ−Ｃｏ系合金の代表的なものとして
は、ＳｍＣｏ_５、Ｓｍ_２ＴＭ_１７（ただしＴＭは、遷
移金属）が挙げられる。

【００５７】Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系合金の代表的なものとして
は、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系合金、Ｐｒ−Ｆｅ−Ｂ系合金、Ｎ
ｄ−Ｐｒ−Ｆｅ−Ｂ系合金、Ｃｅ−Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系合
金、Ｃｅ−Ｐｒ−Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系合金、これらにおけ
るＦｅの一部をＣｏ、Ｎｉ等の他の遷移金属で置換した
もの等が挙げられる。

【００５８】Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系合金の代表的なものとし
ては、Ｓｍ_２Ｆｅ_１７合金を窒化して作製したＳｍ_２
Ｆｅ_１７Ｎ_３が挙げられる。

【００５９】前記希土類元素としては、Ｙ、Ｌａ、Ｃ
ｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄ
ｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、ミッシュメタルが
挙げられ、これらを１種または２種以上含むことができ
る。また、前記遷移金属としては、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ等
が挙げられ、これらを１種または２種以上含むことがで
きる。また、磁気特性を向上させるために、磁石材料中
には、必要に応じ、Ｂ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｓｉ、Ｔ
ｉ、Ｖ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ａｇ、Ｚｎ、
Ｐ、Ｇｅ等を含有することもできる。

【００６０】以上のような製造方法により得られる本発
明の急冷薄帯（薄帯状の磁石材料）８は、ロール面８１
において、巨大ディンプル９が存在していないか、また
は存在していても、その面積率は小さい。すなわち、ロ
ール面８１において、面積が２０００μm^２以上の巨大
ディンプル９の占める面積率が好ましくは８％以下であ
り、より好ましくは５％以下であり、さらに好ましくは
３％以下である。

【００６１】また、急冷薄帯８は、面積が２０００μm
^２以上の巨大ディンプル９以外の部分における平均結晶
粒径が５０nm以下であるのが好ましく、３０nm以下であ
るのがより好ましい。これにより、優れた磁気特性が発
揮される。

【００６２】急冷薄帯８の平均厚さｔは、特に限定され
ないが、１０〜５０μm 程度が好ましく、１５〜４０μ
m 程度がより好ましい。この平均厚さｔが大きすぎる
と、結晶粒の粗大化が顕著となり、磁気特性が劣化する
ことがあり、また、小さすぎると、生産性が悪くなる。

【００６３】以上のような急冷薄帯８を粉砕することに
より、本発明の粉末状の磁石材料（磁石粉末）が得られ
る。

【００６４】粉砕の方法は、特に限定されず、例えばボ
ールミル、振動ミル、ジェットミル、ピンミル等の各種
粉砕装置、破砕装置を用いて行うことができる。この場
合、粉砕は、酸化を防止するために、真空または減圧状
態下（例えば１×１０^−１〜１×１０^−６ Torr ）、あ
るいは窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガス等の不活
性ガス中のような、非酸化性雰囲気中で行うこともでき
る。

【００６５】このような磁石粉末は、同一組成のものの
みならず、異なる２種以上の組成の磁石粉末を混合した
ものでもよい。例えば、前記［１］〜［４］の組成のも
ののうち、少なくとも２種を混合したものが挙げられ
る。この場合、混合する各磁石粉末の利点を併有するこ
とができ、より優れた磁気特性を容易に得ることができ
る。

【００６６】また、磁石粉末の平均粒径は、特に限定さ
れないが、後述するボンド磁石を製造用のものの場合、
０．５〜６０μm 程度が好ましく、１〜４０μm 程度が
より好ましい。また、後述するような少量の結合樹脂で
成形時の良好な成形性を得るために、磁石粉末の粒径分
布は、ある程度分散されている（バラツキがある）のが
好ましい。これにより、得られたボンド磁石の空孔率を
低減することができ、ボンド磁石の機械的強度をより高
め、磁気特性をさらに向上することができる。

【００６７】なお、異なる２種以上の組成の磁石粉末を
混合したものの場合、混合する磁石粉末の組成毎に、そ
の平均粒径が異なっていてもよい。また、このような混
合粉末の場合、異なる２種以上の組成の磁石粉末のうち
の少なくとも１種が前述した本発明の方法により製造さ
れたものであればよい。

【００６８】また、本発明の粉末状の磁石材料は、ボン
ド磁石の製造に用いるものに限定されず、例えば、焼結
磁石の製造に用いるものであってもよい。

【００６９】次に、本発明のボンド磁石について説明す
る。

【００７０】本発明のボンド磁石は、前述の磁石粉末を
結合樹脂で結合してなるものである。

【００７１】結合樹脂（バインダー）としては、熱可塑
性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれでもよい。

【００７２】熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリアミ
ド（例：ナイロン６、ナイロン４６、ナイロン６６、ナ
イロン６１０、ナイロン６１２、ナイロン１１、ナイロ
ン１２、ナイロン６−１２、ナイロン６−６６）、熱可
塑性ポリイミド、芳香族ポリエステル等の液晶ポリマ
ー、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンサルファ
イド、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸
ビニル共重合体等のポリオレフィン、変性ポリオレフィ
ン、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポ
リエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレー
ト等のポリエステル、ポリエーテル、ポリエーテルエー
テルケトン、ポリエーテルイミド、ポリアセタール等、
またはこれらを主とする共重合体、ブレンド体、ポリマ
ーアロイ等が挙げられ、これらのうちの１種または２種
以上を混合して用いることができる。

【００７３】これらのうちでも、成形性が特に優れてお
り、機械的強度が高いことから、ポリアミド、耐熱性向
上の点から、液晶ポリマー、ポリフェニレンサルファイ
ドを主とするものが好ましい。また、これらの熱可塑性
樹脂は、磁石粉末との混練性にも優れている。

【００７４】このような熱可塑性樹脂は、その種類、共
重合化等により、例えば成形性を重視したものや、耐熱
性、機械的強度を重視したものというように、広範囲の
選択が可能となるという利点がある。

【００７５】一方、熱硬化性樹脂としては、例えば、ビ
スフェノール型、ノボラック型、ナフタレン系等の各種
エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン
樹脂、ポリエステル（不飽和ポリエステル）樹脂、ポリ
イミド樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレタン樹脂等が挙
げられ、これらのうちの１種または２種以上を混合して
用いることができる。

【００７６】これらのうちでも、成形性が特に優れてお
り、機械的強度が高く、耐熱性に優れるという点から、
エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、シリ
コーン樹脂が好ましく、エポキシ樹脂が特に好ましい。
また、これらの熱硬化性樹脂は、磁石粉末との混練性、
混練の均一性にも優れている。

【００７７】なお、使用される熱硬化性樹脂（未硬化）
は、室温で液状のものでも、固形（粉末状）のものでも
よい。

【００７８】このような本発明のボンド磁石は、例えば
次のようにして製造される。磁石粉末と、結合樹脂と、
必要に応じ添加剤（酸化防止剤、潤滑剤等）とを含むボ
ンド磁石用組成物（コンパウンド）を製造し、このボン
ド磁石用組成物を用いて、圧縮成形、押出成形、射出成
形等の方法により、磁場中または無磁場中で所望の磁石
形状に成形する。結合樹脂が熱硬化性樹脂の場合には、
成形後、加熱等によりそれを硬化する。

【００７９】ボンド磁石中の磁石粉末の含有量は、８２
〜９９．５wt％程度であるのが好ましく、９０〜９９wt
％程度であるのがより好ましい。特に、ボンド磁石が圧
縮成形により製造されたものの場合には、磁石粉末の含
有量は、９３〜９９．５wt％程度であるのが好ましく、
９５〜９９wt％程度であるのがより好ましい。

【００８０】磁石粉末の含有量が少なすぎると、磁気特
性（特に磁気エネルギー積）の向上が図れず、また、磁
石粉末の含有量が多すぎると、相対的に結合樹脂の含有
量が少なくなり、成形性が低下する。

【００８１】このような本発明のボンド磁石は、その原
材料となる前述した急冷薄帯８の特性や、ボンド磁石の
製造条件、ボンド磁石中に含まれる磁石粉末の含有量の
多さ等から、優れた磁気特性を発揮する。

【００８２】すなわち、本発明のボンド磁石は、保磁力
iHc が好ましくは０．３５MA/m以上、より好ましくは
０．５０MA/m以上である。

【００８３】本発明のボンド磁石、特に無磁場中で成形
されたボンド磁石は、磁気エネルギー積(BH)max が好ま
しくは５０kJ/m^３以上、より好ましくは７０kJ/m^３以
上である。

【００８４】本発明のボンド磁石の形状、寸法等は特に
限定されず、例えば、形状に関しては、例えば、円柱
状、角柱状、円筒状（リング状）、円弧状、平板状、湾
曲板状等のあらゆる形状のものが可能であり、その大き
さも、大型のものから超小型のものまであらゆる大きさ
のものが可能である。

【００８５】

【実施例】以下、本発明の具体的実施例について説明す
る。

【００８６】（実施例１）純度９９．９％以上のＮｄ、
Ｆｅ、Ｃｏの各金属と、Ｆｅ−Ｂ合金とを原料として、
合金組成がＮｄ_１３Ｆｅ_ｂａｌ．Ｃｏ_６Ｂ_５．５（組
成Ａ）で表わされる母合金インゴットを鋳造した。この
インゴットから約１５ｇのサンプルを切り出した。

【００８７】図１に示す構成の急冷薄帯製造装置１を用
意し、底部にノズル（円孔オリフィス）を設けた石英管
内に前記サンプルを入れた。急冷薄帯製造装置１が収納
されているチャンバー内を脱気してから不活性ガス（ア
ルゴンガス、ヘリウムガス）を導入し、所望の温度Ｔお
よび圧力Ｐの雰囲気とした。

【００８８】その後、石英管内のインゴットサンプルを
高周波誘導加熱により溶融し、この溶湯を、１５００rp
m （周速度：１５．７ｍ／秒）で回転する直径２００m
m、幅２０mmの冷却ロールの周面に向けて、石英管の内
圧と雰囲気圧との差圧により噴射し、組成Ａの合金の急
冷薄帯を得た。なお、冷却ロールの表面層は、銅製（厚
さ５mm）のものとした。

【００８９】また、冷却ロールの回転による冷却ロール
周面の最大偏心量ΔＲをレーザ変位計により測定したと
ころ、ΔＲ＝１０μm であった。

【００９０】またこの時、チャンバー内にセットした温
度センサー（熱電対）により雰囲気温度Ｔを測定した。

【００９１】オリフィス径および噴射圧（差圧）等の条
件を種々変更して、下記表１に示す７つの試料Ａ１〜Ａ
７の急冷薄帯を製造した。また、ΔＲ＝５０μm （＞２
ｔ）である以外は同様の冷却ロールに交換し、試料Ａ６
とほぼ同様の条件で試料Ａ８の急冷薄帯を製造した。各
試料について、パドル付近の雰囲気ガスのガス流のレイ
ノルズ数は、表１に示す通りである。

【００９２】なお、各急冷薄帯の幅ｗおよび厚さｔは、
それぞれ、マイクロスコープにより１試料につき５点以
上の測定点で測定し、これを平均した値とした。

【００９３】作製した試料Ａ１〜Ａ８の急冷薄帯に関す
る各数値を下記表１に示す。

【００９４】また、各急冷薄帯について、ロール面を走
査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察し、さらに画像解析を
行った。画像解析の結果より、ロール面に対する面積２
０００μm^２以上の巨大ディンプル（以下単に「巨大デ
ィンプル」と言う）の占める面積率を算出した。その結
果も併せて表１に示す。

【００９５】

【表１】

【００９６】表１からわかるように、レイノルズ数が１
０００以下である試料Ａ１〜Ａ５の急冷薄帯について
は、いずれも巨大ディンプルの占める面積率は５％以下
であった。特に、レイノルズ数が９００以下の場合には
さらにその値が低く、レイノルズ数が７００以下の場合
には、巨大ディンプルは全く発生していなかった。

【００９７】これに対し、レイノルズ数が１０００を超
える試料Ａ６〜Ａ８では、巨大ディンプルの占める面積
率が８％を超えた。この場合、冷却ロール周面の最大偏
心量ΔＲが大きい試料Ａ８は、試料Ａ６に比べ、巨大デ
ィンプルの占める面積率がさらに増大している。

【００９８】次に、試料Ａ１〜Ａ８の各急冷薄帯につい
て、ＴＥＭによる組織観察結果から、画像処理などの方
法により、巨大ディンプル以外の部分における平均結晶
粒径を測定した。また、磁気特性（保磁力iHc 、磁気エ
ネルギー積(BH)max ）を、ＶＳＭにより測定した。これ
らの結果を下記表２に示す。

【００９９】

【表２】

【０１００】表２からわかるように、レイノルズ数が１
０００以下である試料Ａ１〜Ａ５の急冷薄帯について
は、いずれも、高い磁気特性が得られている。特に、レ
イノルズ数が９００以下の場合にはさらにその値が高
く、レイノルズ数が７００以下の場合には、保磁力が
０．８５MA/m以上、磁気エネルギー積(BH)max が１３０
kJ/m^３以上と、極めて高い値を示した。

【０１０１】これに対し、レイノルズ数が１０００を超
える試料Ａ６〜Ａ８は、試料Ａ１〜Ａ５に比べ、磁気特
性が劣るものであった。この場合、冷却ロール周面の最
大偏心量ΔＲが大きい試料Ａ８は、試料Ａ６に比べ、磁
気特性がさらに低下している。

【０１０２】（実施例２）表３に示す組成Ｂ、Ｃおよび
Ｄのインゴットを鋳造し、これらのインゴットから切り
出したサンプルを用いた以外は、実施例１と同様（ただ
し、ΔＲ＝１５μm ）にして、１１種の急冷薄帯を製造
した。

【０１０３】

【表３】

【０１０４】これらについて、前記と同様にして、レイ
ノルズ数および巨大ディンプルの占める面積率を算出し
た。その値を下記表４に示す。

【０１０５】また、各急冷薄帯の幅ｗは、０．７〜２．
５mmの範囲内、厚さは、２０〜３５μm の範囲内であ
り、巨大ディンプル以外の部分における平均結晶粒径
は、１５〜３０nmの範囲内であった。

【０１０６】なお、レイノルズ数が４００以下のもの
は、雰囲気ガスとしてヘリウムガスを、レイノルズ数が
４００を超えるものは、雰囲気ガスとしてヘアルゴンガ
スを用いた。

【０１０７】次に、各急冷薄帯を粉砕機（ライカイ機）
により不活性ガス中で粉砕して、平均粒径が１５μm
（組成Ｂ）、２０μm （組成Ｃ）、１８μm （組成Ｄ）
の磁石粉末とし、この磁石粉末のうちの１種または２種
以上（組み合わせは表５中に記載）と、エポキシ樹脂
１．９±０．１wt％と、ヒドラジン系酸化防止剤０．１
５wt％と、ステアリン酸塩（潤滑剤）０．０５wt％とを
混合し、この混合物を十分に混練（１２０℃×１０分）
して、ボンド磁石用組成物（コンパウンド）を作製し
た。

【０１０８】次いで、このコンパウンドを粉砕して粒状
とし、この粒状物を秤量してプレス装置の金型内に充填
し、材料温度１３０℃、圧力６ton/cm^２で圧縮成形
（無磁場中）して成形体を得た。離型後、エポキシ樹脂
を加熱硬化させて、直径１０mm×高さ７mmの円柱状ボン
ド磁石（試料Ｂ１〜Ｂ２２）を得た。

【０１０９】ここで、試料Ｂ１〜Ｂ１１は、１種の磁石
粉末を用いたもの、試料Ｂ１２〜Ｂ２２は、試料Ｂ１〜
Ｂ１１で用いた磁石粉末の２種以上の混合物（混合粉
末）を用いたものである。

【０１１０】試料Ｂ１〜Ｂ２２のボンド磁石中の磁石粉
末の含有量（混合粉末の場合は、その合計の含有量）
は、９７．９〜９８．３wt％であった。

【０１１１】得られたボンド磁石の磁気特性（保磁力iH
c 、磁気エネルギー積(BH)max ）を直流自記磁束計によ
り最大印加磁場２MA/mにて測定した。

【０１１２】さらに、これらのボンド磁石について、６
０℃×９５％RHで５００時間までの恒温恒湿試験を行
い、耐食性を調べた。この耐食性は、ボンド磁石表面に
おける錆の発生の有無を目視により判別し、錆の発生が
全く無かったものを○印、錆の発生が若干認められたも
のを△印、錆の発生が顕著に認められたものを×印とし
て評価した。

【０１１３】試料Ｂ１〜Ｂ２２の各ボンド磁石につい
て、磁気特性および耐食性の評価結果を、それぞれ下記
表４および表５に示す。なお、試料Ｂ１〜Ｂ１１の各ボ
ンド磁石については、急冷薄帯製造時のレイノルズ数お
よび巨大ディンプルの占める面積率を、下記表４に併せ
て示す。

【０１１４】

【表４】

【０１１５】

【表５】

【０１１６】表４および表５からわかるように、試料Ｂ
１〜Ｂ３、Ｂ５〜Ｂ７、Ｂ９、Ｂ１０、Ｂ１２〜Ｂ１
４、Ｂ１６〜Ｂ１８、Ｂ２０、Ｂ２１の本発明のボンド
磁石は、いずれも、保磁力iHc ０．３５MA/m以上、磁気
エネルギー積(BH)max が５０kJ/m^３以上と、優れた磁
気特性を有しているとともに、耐食性も優れている。

【０１１７】特に、混合粉末を用いた試料Ｂ１２〜Ｂ１
４、Ｂ１６〜Ｂ１８、Ｂ２０、Ｂ２１は、より優れた磁
気特性が得られている。

【０１１８】これに対し、試料Ｂ４、Ｂ８、Ｂ１１、Ｂ
１５、Ｂ１９、Ｂ２２のボンド磁石は、磁気特性および
耐食性が劣るものであった。

【０１１９】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、急
冷薄帯において巨大ディンプルの発生を抑制し、磁気特
性の均一化を図ることができ、よって、高機械的強度で
優れた磁気特性および耐食性を有する永久磁石を提供す
ることができる。また、このような磁石を容易に製造す
ることができる。

【０１２０】特に、冷却ロール周面の最大偏心量を小さ
くすることにより、急冷薄帯の磁気特性のバラツキを有
効に防止し、より優れた磁気特性を持つ永久磁石を提供
することができる。

【０１２１】また、本発明では、このような磁石を容易
に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の磁石材料を製造する装置（急冷薄帯製
造装置）の構成例を示す斜視図である。

【図２】図１に示す装置における溶湯の冷却ロールへの
衝突部位付近の状態を示す断面側面図である。

【図３】パドル周辺のガス流（低レイノルズ数）の状態
を模式的に示す平面図である。

【図４】パドル周辺のガス流（高レイノルズ数）の状態
を模式的に示す平面図である。

【図５】冷却ロールの回転に伴う冷却ロール周面の最大
偏心量を示す側面図である。

【符号の説明】

１急冷薄帯製造装置２筒体３ノズル４コイル５冷却ロール５１基部５２表面層５３周面６溶湯７パドル７１凝固界面８急冷薄帯８１ロール面８２フリー面９巨大ディンプル１０ガス流

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＨ０１Ｆ 1/06 Ｂ２２Ｆ 1/00 Ｙ 1/08 Ｃ２２Ｃ 38/00 ３０３Ｄ // Ｂ２２Ｆ 1/00 Ｈ０１Ｆ 1/06 ＡＣ２２Ｃ 38/00 ３０３ 1/08 Ａ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】雰囲気ガス中で、磁石材料の溶湯をノズ
ルから射出し、前記ノズルに対し回転している冷却ロー
ルの周面に衝突させ、冷却固化して、薄帯状の磁石材料
を製造する磁石材料の製造方法であって、前記冷却ロールの回転に起因して発生するガス流の、前
記溶湯が衝突した部位におけるレイノルズ数を１０００
以下とすることを特徴とする磁石材料の製造方法。
【請求項２】前記冷却ロールの周速度が、１〜６０ｍ
／秒である請求項１に記載の磁石材料の製造方法。
【請求項３】前記冷却ロールの回転に伴う冷却ロール
周面の最大偏心量が、得られる薄帯状の磁石材料の平均
厚さの２倍以下である請求項１または２に記載の磁石材
料の製造方法。
【請求項４】前記雰囲気ガスは、不活性ガスである請
求項１ないし３のいずれかに記載の磁石材料の製造方
法。
【請求項５】前記不活性ガスは、ヘリウムガスである
請求項４に記載の磁石材料の製造方法。
【請求項６】前記磁石材料は、Ｒ（ただし、Ｒは、Ｙ
を含む希土類元素のうちの少なくとも１種）を含む合金
である請求項１ないし５のいずれかに記載の磁石材料の
製造方法。
【請求項７】前記磁石材料は、Ｒ（ただし、Ｒは、Ｙ
を含む希土類元素のうちの少なくとも１種）とＴＭ（た
だし、ＴＭは、遷移金属のうちの少なくとも１種）とＢ
を含む合金である請求項１ないし５のいずれかに記載の
磁石材料の製造方法。
【請求項８】請求項１ないし７のいずれかに記載の磁
石材料の製造方法により製造されたことを特徴とする薄
帯状の磁石材料。
【請求項９】前記冷却ロールとの接触面において、面
積が２０００μm^２以上の巨大ディンプルの占める面積
率が８％以下である請求項８に記載の薄帯状の磁石材
料。
【請求項１０】前記冷却ロールとの接触面において、
面積が２０００μm^２以上の巨大ディンプル以外の部分
における平均結晶粒径が５０nm以下である請求項８また
は９に記載の薄帯状の磁石材料。
【請求項１１】請求項８ないし１０のいずれかに記載
の磁石材料を粉砕して粉末状としたことを特徴とする粉
末状の磁石材料。
【請求項１２】請求項１１に記載の粉末状の磁石材料
を結合樹脂で結合してなることを特徴とするボンド磁
石。
【請求項１３】前記粉末状の磁石材料の含有量が８２
〜９９．５wt％である請求項１２に記載のボンド磁石。
【請求項１４】保磁力iHc が０．３５MA/m以上である
請求項１２または１３に記載のボンド磁石。
【請求項１５】磁気エネルギー積(BH)max が５０kJ/m
^３以上である請求項１２ないし１４のいずれかに記載
のボンド磁石。