JPH1140448A - リング状永久磁石の製造方法 - Google Patents

リング状永久磁石の製造方法

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JPH1140448A
JPH1140448A JP9207168A JP20716897A JPH1140448A JP H1140448 A JPH1140448 A JP H1140448A JP 9207168 A JP9207168 A JP 9207168A JP 20716897 A JP20716897 A JP 20716897A JP H1140448 A JPH1140448 A JP H1140448A
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permanent magnet
ring
magnet
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JP9207168A
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Hirokazu Kanekiyo
裕和 金清
Satoru Hirozawa
哲 広沢
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Hitachi Metals Ltd
Original Assignee
Sumitomo Special Metals Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 粉砕、ボンド磁石化の方法を用いることな
く、また成形後、切削加工を施す必要のない、ハードフ
ェライト磁石に匹敵する性能対価格比もち、磁気回路の
小型化に貢献する、リング状永久磁石の提供。 【解決手段】 6at%以下の希土類元素と15at%
〜30at%のホウ素を含む特定組成の合金溶湯を特定
の溶湯急冷条件により高靭性を有し、加工が容易な平均
厚み10μm〜100μmのアモルファス薄帯を作製し
た後、任意の肉厚になるようトロイダル状に2周以上巻
き重ねた状態で保持したまま、平均結晶粒径が10nm
〜50nmの微細結晶組織になる結晶化熱処理を施すこ
とで微細結晶薄帯がリング状に巻き重ねられ、高性能か
つハードフェライト磁石に匹敵する価格対性能比を実現
し、家電用機器、OA機器、電装品等の小型高性能化に
貢献できるiHc≦2kOe,Br≦8kGの硬磁気特
性を有する平均肉厚20μm以上のリング状永久磁石の
製造方法を提供できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、各種小型モータ
ー、アクチュエーター、磁気センサー用磁気回路に最適
な永久磁石の製造方法に係り、6at%以下の希土類元
素と15at%〜30at%のホウ素を含む特定組成の
溶湯を、特定の溶湯急冷条件により、高靭性を有し、加
工が容易な平均厚み10μm〜100μmのアモルファ
ス薄帯を作製し、このアモルファス薄帯を2周以上にト
ロイダル状に巻き重ねた状態で保持したまま、平均結晶
粒径が10nm〜50nmになる結晶化熱処理を施こす
ことによって、iHc≧2kOe、Br≧8kGの硬磁
気特性を有し、平均厚み20μm以上の任意の肉厚を有
するリング状永久磁石を得る製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】現在、家電機器、OA機器、電装品等に
おいて、一層の高性能化と小型化が要求される用途にお
いては、従来のハードフェライト磁石に代わり、磁気特
性に優れる希土類焼結磁石を所望の形状に切断、切削加
工するか、あるいは希土類ボンド磁石を所望形状に成形
することにより対応している。
【0003】焼結磁石を切削、加工して作製された真密
度の永久磁石は高性能であるものの、材料の種類を問わ
ず、既存のハードフェライト磁石に対して著しく高価と
なる欠点がある。さらに、最小の加工肉厚は0.2mm
程度が限度であり、それ以下のものは製造困難である。
【0004】一方、ボンド磁石においては、直径3m
m、肉厚0.3mm程度の扁平磁石が成形され、時計用
小型ステッピングモータ用永久磁石として用いられてい
るが、粉末粒径が50μm〜300μm程度の磁粉を樹
脂と共に加圧成形するため、極薄い、例えば0.1mm
以内の肉厚を有す成形品を得ることは困難である。特に
リング磁石では肉厚と直角方向にパンチで圧縮する方法
では肉厚0.8mm程度が限界である。
【0005】また、圧縮方向に長い寸法の磁石を成形す
る場合は、磁粉とダイス表面との摩擦抵抗のために圧力
が均一に伝わらなくなり、薄肉の長尺品の成形は困難で
ある。最近、ボンド磁石を押し出し成形法により、肉厚
0.5mm厚の長尺リング磁石の製造が可能となったと
の報告があるが、樹脂比率の分だけ磁気特性は低下し、
最高でも残留磁束密度Brは7kG、最大エネルギー積
(BH)maxは9.9MGOe程度である。
【0006】ボンド磁石用磁粉としては、従来から2−
17系Sm−Co合金粉末が用いられているが、最近で
はHDDR法により製造されるNd−Fe−B系の合金
粉末もボンド磁石用磁粉として用いられつつある。これ
らは、いずれもボンド磁石用として開発された磁粉であ
り、これら自体に加工を施し、永久磁石とすることはで
きない。
【0007】また、現在、ボンド磁石粉としては、溶湯
急冷法にて製造されるNd−Fe−B系の等方性磁粉が
多く使用されているが、この材料は溶湯急冷により結晶
質からなる薄片(フレーク)として得られるため、極め
て脆く、弾性的に曲げたり、打ち抜き加工を施すなどし
て任意の形状にすることは不可能であり、ボンド磁石磁
粉としての用途に限られる。
【0008】また、ボンド磁石は焼結磁石に必要な切削
加工なしに任意形状を得られるため低コスト化を計れる
が、樹脂を介して平均粒径150μm程度のNd−Fe
−B磁粉が結合しているため、磁粉が脱粉しやすく、例
えば、HDD用モーターに使用した場合は、脱粉により
記録媒体を損傷する危険性が高く、表面塗装など脱粉防
止のための対策をとる必要がある。
【0009】さらに、Nd−Fe−B磁粉は急冷合金薄
帯を粉砕した粉砕粉であるため、粉砕粉の破断面は急冷
薄帯面に比べ活性で酸化しやすく、酸化防止のための表
面塗装を施さなければ、80℃、相対湿度90%の環境
下では1000時間放置すると、酸化の影響によりパー
ミアンス係数Pcが1の磁石の場合、磁束密度が2%程
度低下するだけでなく、表面に赤錆が発生し脱粉の原因
となる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】一方、Nd‐Fe−B
系磁石において、近年、Nd4Fe7719(at%)近
傍組成でFe3B型化合物を主相とする磁石材料が提案
(R.Coehoorn等、J.de Phys,C
8,1988,669〜670頁)され、その技術内容
は米国特許4,935,074号等に開示されている。
また、Koonはそれよりも以前に、Laを必須元素と
して含むLa−R−B−Feアモルファス合金に結晶化
熱処理を施すことによる、微細結晶からなる永久磁石の
製造方法を米国特許4,402,770号にて提案して
いる。
【0011】最近ではRichtenらによってEP
Patent 558691B1に開示されているよう
に、Ndを3.8at%〜3.9at%含有するNd‐
Fe‐B−V‐Si合金溶湯を回転するCuロール上に
噴射して得られたアモルファスフレークを700℃で熱
処理することにより、硬磁気特性を有す薄片が得られる
ことを報告している。これらの永久磁石材料は、厚み2
0μm〜60μmのアモルファスフレークに結晶化熱処
理を施すことによって得られる、軟磁性であるFe3
相と硬磁性であるR2Fe14B相が混在する結晶集合組
織を有する準安定構造の永久磁石材料である。
【0012】かかる永久磁石材料は、10kG程度のB
rと2kOe〜3kOeのiHcを有し、高価なNdの
含有濃度が4at%程度と低いため、配合原料価格はN
2Fe14Bを主相とするNd−Fe‐B磁石より安価
であり、価格対性能比の点で従来の希土類磁石より優
れ、ハードフェライト磁石の代替材料として提案された
が、従来のNd2Fe14Bを主相とするNd‐Fe‐B
ボンド磁石同様、ボンド磁石としての用途に限られてき
た。
【0013】しかしながら、ボンド磁石は磁気特性の高
い磁粉を用いても、磁粉の充填率を80%以上にするこ
とは困難なため、ボンド磁石として高い磁気特性は期待
できず、特に小型のボンド磁石の場合は等方性で10M
GOe程度が最高である。
【0014】この発明は、特定組成の合金溶湯を特定の
溶湯急冷条件により得られたアモルファス薄帯に、平均
結晶粒径が10nm〜50nmになる結晶化熱処理を施
こすことによって、iHc≧2kOe、Br≧8kGの
硬磁気特性を有する微細結晶型永久磁石を製造できるこ
とに着目し、ボンド磁石より高い磁気特性を有効に利用
できるよう、これを任意の肉厚を有する所望の湾曲形
状、例えば、加速度センサー用磁気回路に最適な小型、
薄肉形状のリング状永久磁石を容易に製造できるリング
状永久磁石の製造方法の提供を目的としている。
【0015】
【課題を解決するための手段】発明者らは、ボンド磁石
より高い磁気特性を有し、任意の肉厚を有する所望形状
に加工できる永久磁石を目的に種々検討した結果、6a
t%以下の希土類元素と15at%〜30at%のホウ
素を含む特定組成の合金溶湯より、特定の溶湯急冷条件
ににて得られた平均厚み10μm〜100μmのアモル
ファス組織からなる急冷合金薄帯が優れた靭性および弾
性変形能を有することに注目して、アモルファス薄帯を
トロイダル状に2周以上巻き重ねた状態で保持したま
ま、結晶化熱処理による磁気的硬化処理を行うことで、
保持器具にて保持しなくてもトロイダル状に2周以上巻
き重ねられ結晶化した薄帯がリング形状を維持するこ
と、さらに積層された薄帯間を接着することで、20μ
m以上の任意の肉厚を有するリング状永久磁石を得られ
ることを知見し、この発明を完成した。
【0016】すなわち、この発明は、組成式を Fe100-x-yxy (Fe1-mCom100-x-yxy Fe100-x-y-zxyz (Fe1-mCom100-x-y-zxyz (但しRはPr、Nd、Dy、Tbの1種または2種以
上、AはC、Bの1種または2種、MはAl、Si、T
i、V、Cr、Mn、Ni、Cu、Ga、Zr、Nb、
Mo、Ag、Hf、Ta、W、Pt、Au、Pbの1種
または2種以上)のいずれかで表し、組成範囲を限定す
る記号x、y、z、mが下記値を満足する合金溶湯を、
30kPa以下の不活性ガス雰囲気中において、回転ロ
ールを用いた溶湯急冷法により、90%以上アモルファ
ス組織からなる、優れた靭性および弾性変形能を有す
る、平均厚みが10μm〜100μmの急冷合金薄帯を
作製した後、所望の厚みになるようトロイダル状に2周
以上巻き重ねた状態で保持したまま、アモルファス組織
から平均結晶粒径が10nm〜50nmの微細結晶細織
に結晶化する温度550℃〜750℃にて熱処理を施し
てリング状微細結晶磁石を得るリング状永久磁石の製造
方法である。 1≦x<6at% 15≦y≦30at% 0.01≦z≦7at% 0.001≦m≦0.5
【0017】また、この発明は、上記の製造方法におい
て、結晶化薄帯が積層されたリング状磁石の積層薄帯間
に樹脂を含浸接着する方法、急冷合金薄帯の表面に無機
接着剤を塗布した後、合金薄帯を積層、湾曲させ、結晶
化熱処理を施して積層薄帯間の無機接着剤を固化接着さ
せる方法、急冷合金薄帯の表面に550℃以下の融点を
有する金属を鍍金または蒸着した後、合金薄帯を積層、
湾曲させ、結晶化熱処理を施して積層薄帯間の金属を溶
融接着させる方法、を併せて提案する。
【0018】
【発明の実施の形態】
組成の限定理由 希土類元素Rは、Pr、NdまたはDy、Tbの1種ま
たは2種を特定量含有のときのみ、高い磁気特性が得ら
れ、他の希土類、例えばCe、LaではiHcが2kO
e以上の特性が得られず、また、TbおよびDyを除く
Sm以降の中希土類元素、重希土類元素は磁気特性の劣
化を招来するため好ましくない。Rは、1at%未満で
は2kOe以上のiHcが得られず、また6at%を越
えると8kG以上のBrが得られないため、1at%〜
6at%の範囲とする。好ましくは、2at%〜5.5
at%が良い。
【0019】Aは、CまたはBの1種または2種の合計
が15at%未満では液体急冷後の金属組織において、
α‐Feの析出が著しく、保磁力の発現に必須であるN
2Fe14B型結晶構造を有する化合物の析出が阻害さ
れるため、1kOe未満のiHcしか得られず、また、
30at%を越えると減磁曲線の角形性が著しく低下す
るため、15at%〜30at%の範囲とする。好まし
くは、15at%〜20at%が良い。
【0020】Feは、上述の元素の含有残余を占め、F
eの一部をCoで置換することにより金属組織が微細化
され、滅磁曲線の角形性が改善され、最大エネルギー積
(BH)maxの向上、並びに耐熱性の向上が得られる
が、Feに対する置換量が0.1%未満ではかかる効果
が得られず、また、50%を越えると8kG以上のBr
が得られないため、CoのFeに対する置換量は0.1
%〜50%の範囲とする。好ましくは、0.5%〜10
%の置換量が良い。
【0021】添加元素MのAl、Si、Ti、V、C
r、Mn、Ni、Cu、Ga、Zr、Nb、Mo、A
g、Pt、Au、Pbは、微細結晶永久磁石の微細組織
化に寄与し、保磁力を改善すると共に、減磁曲線の角形
性を改善し、Brおよび(BH)maxを増大する効果
が得られるが、0.01at%未満ではかかる効果が得
られず、7at%以上では、Br≧8kGの磁気特性を
得られないため、0.01at%〜7at%の範囲とす
る。好ましくは、0.05at%〜5at%である。
【0022】製造条件の限定理由 この発明において、上述の特定組成の合金溶湯を30k
Pa以下の不活性ガス雰囲気中、回転ロールを用いた溶
湯急冷法にて、優れた靱性および弾性変形能を有する、
平均厚みが10μm〜100μmであるアモルファス薄
帯を作製し、このアモルファス薄帯を切断加工して、ト
ロイダル状に2周以上巻き重ねた状態で保持したまま、
平均結晶粒径が10nm〜50nmになる結晶化熱処理
を施こすことによって、iHc≧2kOe、Br≧8k
Gの硬磁気特性を有し、平均厚み10μm〜100μm
の微細結晶薄帯磁石が積層されたリング状永久磁石を得
ることが最も重要である。
【0023】すなわち、合金溶湯の急冷雰囲気が30k
Pa以上の場合は、回転ロールと合金溶湯の間に巻き込
まれる雰囲気ガスの影響が顕著になるため、実質90%
以上アモルファスからなる均一組織とならないため、優
れた靭性および弾性変形能が得られず、任意の形状に急
冷合金薄帯の加工ができないため、好ましくない。雰囲
気ガスは、合金溶湯の酸化防止のため、不活性ガス雰囲
気とする。好ましくは、Ar雰囲気中が良い。
【0024】合金溶湯の溶湯急冷に用いる回転ロールの
材質は、熱伝導度の点からアルミニウム合金、純銅およ
び銅合金、鉄、真鍮、タングステン、青銅を採用できる
が、機械的強度および経済性の点から、CuもしくはF
e(但しCu、Feを含む合金でもよい)が好ましく、
上記以外の材質では熱伝導が悪いため、充分合金溶湯を
冷却できず、実質90%以上アモルファスからなる均一
組織を得られないため好ましくない。
【0025】回転ロールを用いた溶湯急冷法としては、
単ロール急冷法、および双ロール急冷法が挙げられる
が、優れた靭性および弾性変形能を有す、平均厚みが1
0μm〜100μmのアモルファス薄帯を作製できれ
ば、いずれの急冷方法を採用しても良い。
【0026】例えば、回転ロールに中心線粗さRa≦
0.8μm、最大高さRmax≦3.2μm、10点の
平均粗さRz≦3.2μmの表面粗度を有するCu製ロ
ールを用いた単ロール急冷法を採用した場合、ロール周
速度が10m/s以下の場合、破損せずに曲げることの
できる臨界半径が10mm以下である優れた靭性および
弾性性変形能を有す平均厚み10μm〜100μmのア
モルファス薄帯が得られないため、ロール周速度は10
m/s以上が好ましい。好ましいロール周速度は15m
/s〜50m/sである。
【0027】この発明において、所望形状の永久磁石
は、上述の溶湯急冷条件により得られた優れた靭性およ
び弾性変形能を有す平均厚みが10μm〜100μmの
アモルファス薄帯を、任意の肉厚になるようトロイダル
状に2周以上巻き重ねた状態のまま保持した後、平均結
晶粒径が10nm〜50nmになる結晶化熱処理を施こ
すことによって得られ、結晶化後は保持器具にて保持せ
ずともトロイダル状に巻き重ねられたリング形状を維持
する平均厚み20μm〜500μmの任意の肉厚を有す
るリング状永久磁石が得られる。
【0028】2周以上巻き重ねられた微細結晶薄帯間の
接着方法としては、結晶化熱処理後の積層薄帯間に樹脂
を含浸接着する方法があり、その際に使用する樹脂とし
ては、ナイロン系、フェノール系、エポキシ系などいず
れの樹脂を用いることができ、例えばエポキシ樹脂を採
用した場合は、アルコール等にて溶かしたエポキシ樹脂
を積層薄帯間に含浸させ、その後、エポキシ樹脂が硬化
する温度(約150℃)にて熱処理して積層薄帯間を接
着する。
【0029】また、結晶化熱処理前のアモルファス薄帯
にジルコニア、シリカおよびアルミナを溶剤に溶かした
無機接着剤を塗布した後、これを任意の肉厚になるよう
トロイダル状に2周以上巻き重ねた後、結晶化熱処理す
る際、同時に無機接着剤を固化させて微細結晶磁石薄帯
を接着する方法がある。
【0030】また、アモルファス薄帯表面に、550℃
以下の融点を有する金属を鍍金もしくは蒸着した後、こ
のアモルファス薄帯を二枚以上積層するようにリング状
治具にトロイダル状に巻き重ねた後、これを保持したま
ま平均結晶粒径が10nm〜50nmになる結晶化温度
550℃〜750℃にて熱処理を施こす際、同時に薄帯
表面に鍍金もしくは蒸着した金属が溶融し、溶融した金
属によって薄帯間を接着する方法を用いても良い。
【0031】アモルファス薄帯に鍍金もしくは蒸着する
金属は、このアモルファス薄帯の結晶化温度である55
0℃〜600℃の融点を有する金属であればよいが、人
体および環境に対する影響、取り扱いの容易さを考慮す
ると、Zn、はんだが好ましい。
【0032】この発明において、接着に使用する樹脂、
無機接着剤、鍍金もしくは蒸着する金属量は、いずれも
永久磁石に占める割合が10wt%以上の場合、8kG
以上のBrが得られないため好ましくなく、また0.0
1wt%以下では積層した永久磁石薄帯を密着できない
ため、接着に使用する樹脂量、及び無機接着剤量、また
は鍍金もしくは蒸着する金属量は0.01wt%〜10
wt%に限定する。好ましくは0.5wt%〜5wt%
が良い。
【0033】前述の90%以上がアモルファス薄帯は、
iHc≧2kOe、Br≧8kGの硬磁気特性を発現し
得る平均結晶粒径10nm〜50nmの微細結晶金属組
織になるよう、結晶化熱処理を行う必要があるが、熱処
理温度が550℃未満では保磁力の発現に必須なNd2
Fe14Bが析出しないため1kOe未満のiHcしか得
られない、また750℃を越えると粒成長が著しく、平
均結晶粒径が50nm以上となるためiHc、Brおよ
び減磁曲線の角形性が劣化し、上述の磁気特性が得られ
ないため、熱処理温度は550℃〜750℃が好まし
い。ただし、550℃〜750℃の熱処理にて得られる
微細結晶組織において、平均結晶粒径は細かいほど好ま
しいが、10nm未満ではiHcの低下を引き起こすた
め、下限を10nmとする。
【0034】熱処理において、雰囲気は酸化を防ぐため
Arガス、N2ガスなどの不活性ガス雰囲気中もしくは
1.33Pa以下の真空中が好ましい。磁気特性は熱処
理時間には依存しないが、6時間を越えるような場合、
若干時間の経過とともにBrが低下する傾向があるた
め、好ましくは6時間未満が良い。
【0035】
【実施例】
実施例1 表1のNo.1〜20の組成となるように、純度99.
5%以上のFe、Co、C、Al、Si、Ti、V、C
r、Mn、Ni、Cu、Ga、Zr、Nb、Mo、A
g、Pt、Au、Pb、B、Nd、Pr、Dy、Tbの
金属を用い、総量が30gとなるように秤量し、底部に
0.3mm×8mmのスリットを有する石英るつぼ内に
投入し、表1の急冷雰囲気圧に保持したAr雰囲気中で
高周波加熱により溶解した。
【0036】合金の溶解温度を1300℃にした後、合
金湯面をArガスにより加圧して室温にて、表1に示す
急冷雰囲気およびロール周速度にて回転するCu製ロー
ルの外周面に0.7mmの高さから溶湯を連続して鋳込
み幅8mm、平均厚み10μm〜100μmの連続した
急冷合金薄帯を作製した。得られた急冷合金薄帯は、粉
末XRD回折の結果、いずれもアモルファスであること
を確認した。表2に急冷合金薄帯の平均厚みを示す。
【0037】この連続した急冷合金薄帯を図1に示すS
US製リング治具に、平均肉厚0.5mmになるように
トロイダル状に巻き取った後、外周を固定した状態のま
ま、Ar流気中、表1に示す熱処理温度で30分間保持
した後、室温まで冷却し、SUS製リングに巻き取られ
た外径Aが21mm、内径Bが20mm、幅Cが8m
m、平均肉厚0.5mmの図2に示すリング状永久磁石
を作製した。尚、図1の治具は、aが22mm、bが2
0mm、cが12mm、dが8mm、e,fが5mmで
あった。
【0038】磁石の磁気特性はリング状永久磁石の幅方
向に対して平行に60kOeのパルス着磁磁界で着磁し
た後、BHトレーサーにて閉磁路で評価した。表3に磁
石特性を示す。No.4〜No.20においてCo、A
l、Si、Ti、V、Cr、Mn、Ni、Cu、Ga、
Zr、Nb、Mo、Ag、Pt、Au、Pbは各構成相
のFeの一部と置換していることを確認した。図3にN
o.3の結晶化熱処理前後の粉末X線回折パターンを示
す。
【0039】実施例2 表1にある急冷条件にて得られた急冷合金薄帯に、純度
99.9%のZnを0.15μm/minの成膜速度に
て、厚み2μmになるようにZn膜を蒸着した。その
後、実施例1と同様に急冷合金薄帯を図1に示すSUS
製リングに、平均肉厚0.5mになるようにトロイダル
状に巻き取った後、Ar流気中、表1に示す熱処理温度
で30分間保持した後、室温まで冷却し、合金薄帯間が
溶融したZnにより接着された内径20mm、外径21
mm、幅8mm、平均肉厚0.5mmの図2に示すリン
グ状永久磁石を作製した。
【0040】磁石の磁気特性はアーク状永久磁石の幅方
向に対して平行に60kOeのパルス着磁磁界で着磁し
た後、BHトレーサーにて閉磁路で評価した。表4に磁
石特性を示す。No.4〜No.20においてCo、A
l、Si、Ti、V、Cr、Mn、Ni、Cu、Ga、
Zr、Nb、Mo、Ag、Pt、Au、Pbは各構成相
のFeの一部と置換していることを確認した。
【0041】実施例3 表1にある急冷条件にて得られた急冷合金薄帯の表面
に、アルミナを溶剤に溶かし液状の無機接着剤(東亜合
成化学工業株式会社製、商品名アロンセラミックD)を
塗布した後、実施例1と同様に図1に示すSUS製リン
グに、平均肉厚0.5mmになるようにトロイダル状に
巻き取った状態のまま、150℃で1時間放置し、無機
接着剤を固化した後、Ar流気中、表1に示す熱処理温
度で30分間保持した後、室温まで冷却し、内径20m
m、外径21mm、幅8mm、平均肉厚0.5mmの図
2に示すリング状永久磁石を作製した。
【0042】磁石の磁気特性はアーク状永久磁石の幅方
向に対して平行に60kOeのパルス着磁磁界で着磁し
た後、BHトレーサーにて開磁路で評価した。表5に磁
石特性を示す。No.4〜No.20においてCo、A
l、Si、Ti、V、Cr、Mn、Ni、Cu、Ga、
Zr、Nb、Mo、Ag、Pt、Au、Pbは各構成相
のFeの一部と置換していることを確認した。
【0043】実施例4 表1にある急冷条件にて得られた急冷合金薄帯を、実施
例1と同様にSUS製リングに巻き取られた内径20m
m、外径21mm、幅8mm、平均肉厚0.5mmのリ
ング状永久磁石を作製した。次にこれをメチルエチルケ
トンにてエポキシ樹脂が10wt%になるようを希釈し
た溶液槽に浸けた後、乾燥し、その後、大気中にて15
0℃で1時間保持し、エポキシ樹脂を硬化することによ
って薄帯の積層間を接着し、図2に示すリング状永久磁
石を作製した。
【0044】磁石の磁気特性はアーク状永久磁石の幅方
向に対して平行に60kOeのパルス着磁磁界で着磁し
た後、BHトレーサーにて開磁路で評価した。表6に磁
石特性を示す。No.4〜No.20においてCo、A
l、Si、Ti、V、Cr、Mn、Ni、Cu、Ga、
Zr、Nb、Mo、Ag、Pt、Au、Pbは各構成相
のFeの一部と置換していることを確認した。
【0045】
【表1】
【0046】
【表2】
【0047】
【表3】
【0048】
【表4】
【0049】
【表5】
【0050】
【表6】
【0051】
【発明の効果】この発明は、6at%以下の希土類元素
と15at%〜30at%のホウ素を含む特定組成の合
金溶湯を特定の溶湯急冷条件により、高靭性を有し、加
工が容易な平均厚み10μm〜100μmのアモルファ
ス組織からなる急冷合金薄帯を作製後、これを所望の肉
厚になるようトロイダル状に2周以上巻き重ねた状態の
まま保持した後、アモルファス組織から平均結晶粒径が
10nm〜50nmの微細結晶組織に結晶化する550
℃〜750℃にて熱処理を施し、得られた微細結晶磁石
薄帯間に樹脂を含浸接着することにより、iHc≦2k
Oe、Br≦8kGの硬磁気特性を有し、20μm以上
の任意の肉厚を有するリング状永久磁石の製造方法を提
供できる。
【0052】また、急冷合金薄帯の表面に無機接着剤あ
るいは溶融金属を成膜しておき、これを2周以上巻き重
ね、結晶化熱処理時に無機接着剤あるいは溶融金属にて
合金薄帯間を接着、一体化することで、粉砕、ボンド磁
石化の方法を用いることなく、また成形後、切削加工を
施す必要のない、任意の肉厚、所望形状を有する高性能
なリング状永久磁石を容易に提供できる。
【0053】さらに、この発明によって得られたリング
状永久磁石は、急冷合金薄帯を粉砕せずに用いるため、
既存のNd‐Fe‐B系ボンド磁石の問題点であった酸
化、および脱粉の問題を改善できるだけでなく、ボンド
磁石以上の密度が得られることから高い磁気特性を有
し、所要形状の家電用機器、OA機器、電装品等の小型
高性能化に貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わるアモルファス薄帯をトロイダル
状に巻き取るSUS製リングの保持器具の斜視図であ
る。
【図2】本発明に係わる実施例を示すリング状永久磁石
の斜視図である。
【図3】急冷合金薄帯の結晶化熱処理前後の粉末X線回
折パターンを示すグラフである。
【手続補正書】
【提出日】平成10年7月13日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0011
【補正方法】変更
【補正内容】
【0011】最近ではRichterらによってEP
Patent 558691B1に開示されているよう
に、Ndを3.8at%〜3.9at%含有するNd‐
Fe‐B−V‐Si合金溶湯を回転するCuロール上に
噴射して得られたアモルファスフレークを700℃で熱
処理することにより、硬磁気特性を有す薄片が得られる
ことを報告している。これらの永久磁石材料は、厚み2
0μm〜60μmのアモルファスフレークに結晶化熱処
理を施すことによって得られる、軟磁性であるFe3
相と硬磁性であるR2Fe14B相が混在する結晶集合組
織を有する準安定構造の永久磁石材料である。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0016
【補正方法】変更
【補正内容】
【0016】すなわち、この発明は、組成式を Fe100-x-yxy (Fe1-mCom100-x-yxy Fe100-x-y-zxyz (Fe1-mCom100-x-y-zxyz (但しRはPr、Nd、Dy、Tbの1種または2種以
上、AはC、Bの1種または2種、MはAl、Si、T
i、V、Cr、Mn、Ni、Cu、Ga、Zr、Nb、
Mo、Ag、Hf、Ta、W、Pt、Au、Pbの1種
または2種以上)のいずれかで表し、組成範囲を限定す
る記号x、y、z、mが下記値を満足する合金溶湯を、
30kPa以下の不活性ガス雰囲気中において、回転ロ
ールを用いた溶湯急冷法により、90%以上アモルファ
ス組織からなる、優れた靭性および弾性変形能を有す
る、平均厚みが10μm〜100μmの急冷合金薄帯を
作製した後、所望の厚みになるようトロイダル状に2周
以上巻き重ねた状態で保持したまま、アモルファス組織
から平均結晶粒径が10nm〜50nmの微細結晶細織
に結晶化する温度550℃〜750℃にて熱処理を施し
てリング状微細結晶磁石を得るリング状永久磁石の製造
方法である。 1≦x<6at% 15≦y≦30at% 0.01≦z≦7at%0.01 ≦m≦0.5
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0020
【補正方法】変更
【補正内容】
【0020】Feは、上述の元素の含有残余を占め、F
eの一部をCoで置換することにより金属組織が微細化
され、磁曲線の角形性が改善され、最大エネルギー積
(BH)maxの向上、並びに耐熱性の向上が得られる
が、Feに対する置換量が0.1%未満ではかかる効果
が得られず、また、50%を越えると8kG以上のBr
が得られないため、CoのFeに対する置換量は0.1
%〜50%の範囲とする。好ましくは、0.5%〜10
%の置換量が良い。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0021
【補正方法】変更
【補正内容】
【0021】添加元素MのAl、Si、Ti、V、C
r、Mn、Ni、Cu、Ga、Zr、Nb、Mo、A
g、Hf、Ta、W、Pt、Au、Pbは、微細結晶永
久磁石の微細組織化に寄与し、保磁力を改善すると共
に、減磁曲線の角形性を改善し、Brおよび(BH)m
axを増大する効果が得られるが、0.01at%未満
ではかかる効果が得られず、7at%以上では、Br≧
8kGの磁気特性を得られないため、0.01at%〜
7at%の範囲とする。好ましくは、0.05at%〜
5at%である。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0025
【補正方法】変更
【補正内容】
【0025】回転ロールを用いた溶湯急冷法としては、
単ロール急冷法、および双ロール急冷法が挙げられる
が、優れた靭性および弾性変形能を有す、平均厚みが
10μm〜100μmのアモルファス薄帯を作製できれ
ば、いずれの急冷方法を採用しても良い。
【手続補正7】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0026
【補正方法】変更
【補正内容】
【0026】例えば、回転ロールに中心線粗さRa≦
0.8μm、最大高さRmax≦3.2μm、10点の
平均粗さRz≦3.2μmの表面粗度を有するCu製ロ
ールを用いた単ロール急冷法を採用した場合、ロール周
速度が10m/s以下の場合、破損せずに曲げることの
できる臨界半径が10mm以下である優れた靭性および
変形能を有す平均厚み10μm〜100μmのアモ
ルファス薄帯が得られないため、ロール周速度は10m
/s以上が好ましい。好ましいロール周速度は15m/
s〜50m/sである。
【手続補正8】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0027
【補正方法】変更
【補正内容】
【0027】この発明において、所望形状の永久磁石
は、上述の溶湯急冷条件により得られた優れた靭性およ
び弾性変形能を有す平均厚みが10μm〜100μm
のアモルファス薄帯を、任意の肉厚になるようトロイダ
ル状に2周以上巻き重ねた状態のまま保持した後、平均
結晶粒径が10nm〜50nmになる結晶化熱処理を施
こすことによって得られ、結晶化後は保持器具にて保持
せずともトロイダル状に巻き重ねられたリング形状を維
持する平均厚み20μm〜500μmの任意の肉厚を有
するリング状永久磁石が得られる。
【手続補正9】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0031
【補正方法】変更
【補正内容】
【0031】アモルファス薄帯に鍍金もしくは蒸着する
金属は550℃以下の融点を有する金属であればよい
が、人体および環境に対する影響、取り扱いの容易さを
考慮すると、Zn、はんだが好ましい。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C22C 33/00 H01F 1/04 A

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 組成式をFe100-x-yxy(但しRは
    Pr、Nd、Dy、Tbの1種または2種以上、Aは
    C、Bの1種または2種)と表し、組成範囲を限定する
    記号x、yが下記値を満足する合金溶湯を、30kPa
    以下の不活性ガス雰囲気中で回転ロールを用いた溶湯急
    冷法で処理し、90%以上がアモルファス組織からなる
    急冷合金薄帯を作製し、得られた平均厚みが10μm〜
    100μmの急冷合金薄帯を、所望の外径及び肉厚にな
    るようトロイダル状に2周以上巻き重ねた後、この状態
    を保持したまま、平均結晶粒径が10nm〜50nmの
    微細結晶組織に結晶化する550℃〜750℃の熱処理
    を施してリング状の微細結晶磁石を得るリング状永久磁
    石の製造方法。 1≦x<6at% 15≦y≦30at%
  2. 【請求項2】 請求項1において、結晶化薄帯がトロイ
    ダル状に巻き重ねられたリング状磁石の積層薄帯間に樹
    脂を含浸接着するリング状永久磁石の製造方法。
  3. 【請求項3】 請求項1において、急冷合金薄帯の表面
    に無機接着剤を塗布あるいは550℃以下の融点を有す
    る金属を鍍金または蒸着した後、積層、巻回させ、結晶
    化熱処理を施して積層薄帯間の無機接着剤を固化あるい
    は積層薄帯間の金属を溶融接着させるリング状永久磁石
    の製造方法。
  4. 【請求項4】 請求項1、請求項2または請求項3にお
    いて、組成式を(Fe1-mCom100-x-yxy(但し
    RはPr、Nd、Dy、Tbの1種または2種以上、A
    はC、Bの1種または2種)と表し、組成範囲を限定す
    る記号x、y、mが下記値を満足する合金溶湯を、永久
    磁石化するリング状永久磁石の製造方法。 1≦x<6at% 15≦y≦30at% 0.001≦m≦0.5
  5. 【請求項5】 請求項1、請求項2または請求項3にお
    いて、組成式をFe100-x-y-zxyz(但しRはP
    r、Nd、Dy、Tbの1種または2種以上、AはC、
    Bの1種または2種、MはAl、Si、Ti、V、C
    r、Mn、Ni、Cu、Ga、Zr、Nb、Mo、A
    g、Hf、Ta、W、Pt、Au、Pbの1種または2
    種以上)と表し、組成範囲を限定する記号x、y、zが
    下記値を満足する合金溶湯を、永久磁石化するリング状
    状永久磁石の製造方法。 1≦x<6at% 15≦y≦30at% 0.01≦z≦7at%
  6. 【請求項6】 請求項1、請求項2または請求項3にお
    いて、組成式を(Fe1-mCom100-x-y-zxy
    z(但しRはPr、Nd、Dy、Tbの1種または2種
    以上、AはC、Bの1種または2種、MはAl、Si、
    Ti、V、Cr、Mn、Ni、Cu、Ga、Zr、N
    b、Mo、Ag、Hf、Ta、W、Pt、Au、Pbの
    1種または2種以上)と表し、組成範囲を限定する記号
    x、y、z、mが下記値を満足する合金溶湯を、永久磁
    石化するリング状永久磁石の製造方法。 1≦x<6at% 15≦y≦30at% 0.01≦z≦7at% 0.001≦m≦0.5
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US09/242,826 US6287391B1 (en) 1997-06-26 1998-06-25 Method of producing laminated permanent magnet
PCT/JP1998/002830 WO1999000802A1 (fr) 1997-06-26 1998-06-25 Procede de formation d'aimants permanents
EP98929673A EP0921533B1 (en) 1997-06-26 1998-06-25 Method of producing laminated permanent magnet
DE69837590T DE69837590T2 (de) 1997-06-26 1998-06-25 Verfahren zur herstellung von laminierten dauermagneten
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102039410A (zh) * 2009-10-14 2011-05-04 三环瓦克华(北京)磁性器件有限公司 能提高烧结钕铁硼磁体的矫顽力的烧结时效工艺
CN102592775A (zh) * 2011-01-17 2012-07-18 三环瓦克华(北京)磁性器件有限公司 一种高性能钕铁硼烧结磁体及其制造方法
CN102982988A (zh) * 2012-12-05 2013-03-20 深圳顺络电子股份有限公司 一种用于叠层线圈元器件提高磁层间粘合力的方法

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