JPS6111303B2 - - Google Patents
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- JPS6111303B2 JPS6111303B2 JP55157903A JP15790380A JPS6111303B2 JP S6111303 B2 JPS6111303 B2 JP S6111303B2 JP 55157903 A JP55157903 A JP 55157903A JP 15790380 A JP15790380 A JP 15790380A JP S6111303 B2 JPS6111303 B2 JP S6111303B2
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- Hard Magnetic Materials (AREA)
Description
本発明は、Sm2―Co17型結晶を用いた析出型磁
石に関するものであり、さらに詳しく述べれば
Sm―Co―Cu―Feよりなる合金の磁気性能を向
上させるために、インゴツトの鋳造組織を柱状晶
にしたことを特徴とする。 我々は、特願55―3226号でSm―Co―Cu―Fe
―Zr系でインゴツトを柱状晶にすることにより従
来の等軸晶を主体としたものと較べて、磁気性能
を格段と良くすることを示した。しかしZrは飽和
磁化（４πMs）を著しく低下させる欠点があ
る。 本発明の特徴は、先願のSm―Co―Cu―Fe―
Zr系ではZrが４πMsを著しく低下させるため、
Zrを含有せず、柱状晶を密に良く成長させること
により高い残留磁速密度（Br）を達成すること
にある。 本発明の第１の目的は高いBrを達成すること
にあり、第２の目的は高いBH積を達成すること
にある。 一般に溶融金属は、ルツボから鋳型に注入され
ると、鋳壁から凝固を開始する。これは、凝固点
以下の異物質と接解したエンブリオ（晶芽）が、
接触しないで融液中に漂つているものに較べて、
安定核生成に対するエネルギー障壁が小さいから
であると説明されている。鋳型に生成した結晶
は、隣接の結晶と相互に競争しつつ溶湯の中に成
長する。第１図に示すようなインゴツト最外層の
結晶の成長領域をチル層と呼んでいる。結晶はそ
の方位によつて成長速度が異なり、最大成長速度
をもつ方向が熱流の方向と一致する結晶が隣接す
る結晶の成長を抑えて優先的に成長する。従つて
結晶成長の過程では、優先成長方位が熱流の方向
に近い結晶程長く生き残り、その他の結晶は淘汰
される結果、結晶の数はインゴツト内部に行くに
従つて少なくなり、柱状晶帯が形成される。条件
が整えば柱状晶帯が鋳壁から成長しそれぞれがぶ
つかり合つて凝固は完了する。しかし通常は第３
図に示すように柱状晶の先端即ちインゴツトの内
部に等軸晶が生成する。この等軸晶の生因につい
ては、現在、鋳型とか冷却された湯面で形成され
た結晶が遊離し自由晶となり、溶湯の中に浮遊
し、インゴツトの中央部に凝集し、この自由晶が
核となつて等軸晶体を形成することが明らかにな
つている（A.Ohno，T.Motegi and H.Soda：
Trans.ISIT.11（1971）18）。 〓〓〓〓
又、Sm―Co―Cu―Fe系の４元合金を使用し
た磁石は析出型あるいは２相分離型磁石と呼ばれ
る。これはマトリツクス中に異相を析出させ、磁
気硬化させるためである。 本合金では前述したようにチル晶、柱状晶そし
て等軸晶のうちで柱状晶が磁石にするのに最も優
れている。しかしチル晶は更にミクロスコピツク
に解析すると柱状チル晶と等軸チル晶に分かれ、
それらでは柱状チル晶が優れている。 希土類永久磁石の製造法は大別して、樹脂結合
法、焼結法、鋳造法及び単結晶法とがある。 Sm2Co17型磁石では単結晶法が磁気特性が最も
優れ、次に結晶成長制御された鋳造法が良い。し
かしどちらの方法も、機械的性質が劣悪で、実用
に供しえないという欠点を有している。 これに対し、樹脂結合法および焼結法は、磁気
特性は少々低下するが、機械的性質を工業的な実
用レベルに高めた方法である。 本発明の永久磁石は、第１図に示すように、鋳
造インゴツトを粉砕して微粉末とし、これを樹脂
をバインダーとして磁場中プレス成形により成形
する、樹脂結合法によつて作られる永久磁石であ
る。この製法により、鋳造インゴツトのマクロ組
織が等軸晶もの、チル晶のもの、柱状晶のものを
それぞれ製造すると、柱状晶のものが残留磁速密
度Br，保磁力iHc，bHc及びヒステリシス曲線の
角形性など、すべての性能にわたつて優れたもの
が得られる。 一方、工業的に確立されている焼結法では、焼
結による粉末粒径の成長が、例えば２〜３ミクロ
ンのものが５〜10ミクロンまで成長するというよ
うに、大きいため、鋳造時の晶系を維持できず、
鋳造インゴツトのマクロ組織は磁気性能に影響を
与えない。すなわち焼結法においては、インゴツ
トを柱状晶化しても磁気特性を改善できない。 このように、本発明の基本の１つは、インゴツ
トの柱状晶化と樹脂結合法との全く新しい結合に
よる相乗効果にある。 以下に実施例をあげ、本発明について具体的に
詳述する。 本発明において実験された合金組成の内で代表
的な値を10種選び第１表に示す。表中の値は、い
ずれも重量％である。溶解は高周波溶解炉を用
い、アルゴンガス雰囲気の不活性ガス雰囲気溶解
を行なつた。１チヤージの量は１Kgとした。ルツ
ボはサマリウムとの反応を少なくするためアルミ
ナを主体とし結合剤として若干の酸化硅素を含む
組成を用いた。
石に関するものであり、さらに詳しく述べれば
Sm―Co―Cu―Feよりなる合金の磁気性能を向
上させるために、インゴツトの鋳造組織を柱状晶
にしたことを特徴とする。 我々は、特願55―3226号でSm―Co―Cu―Fe
―Zr系でインゴツトを柱状晶にすることにより従
来の等軸晶を主体としたものと較べて、磁気性能
を格段と良くすることを示した。しかしZrは飽和
磁化（４πMs）を著しく低下させる欠点があ
る。 本発明の特徴は、先願のSm―Co―Cu―Fe―
Zr系ではZrが４πMsを著しく低下させるため、
Zrを含有せず、柱状晶を密に良く成長させること
により高い残留磁速密度（Br）を達成すること
にある。 本発明の第１の目的は高いBrを達成すること
にあり、第２の目的は高いBH積を達成すること
にある。 一般に溶融金属は、ルツボから鋳型に注入され
ると、鋳壁から凝固を開始する。これは、凝固点
以下の異物質と接解したエンブリオ（晶芽）が、
接触しないで融液中に漂つているものに較べて、
安定核生成に対するエネルギー障壁が小さいから
であると説明されている。鋳型に生成した結晶
は、隣接の結晶と相互に競争しつつ溶湯の中に成
長する。第１図に示すようなインゴツト最外層の
結晶の成長領域をチル層と呼んでいる。結晶はそ
の方位によつて成長速度が異なり、最大成長速度
をもつ方向が熱流の方向と一致する結晶が隣接す
る結晶の成長を抑えて優先的に成長する。従つて
結晶成長の過程では、優先成長方位が熱流の方向
に近い結晶程長く生き残り、その他の結晶は淘汰
される結果、結晶の数はインゴツト内部に行くに
従つて少なくなり、柱状晶帯が形成される。条件
が整えば柱状晶帯が鋳壁から成長しそれぞれがぶ
つかり合つて凝固は完了する。しかし通常は第３
図に示すように柱状晶の先端即ちインゴツトの内
部に等軸晶が生成する。この等軸晶の生因につい
ては、現在、鋳型とか冷却された湯面で形成され
た結晶が遊離し自由晶となり、溶湯の中に浮遊
し、インゴツトの中央部に凝集し、この自由晶が
核となつて等軸晶体を形成することが明らかにな
つている（A.Ohno，T.Motegi and H.Soda：
Trans.ISIT.11（1971）18）。 〓〓〓〓
又、Sm―Co―Cu―Fe系の４元合金を使用し
た磁石は析出型あるいは２相分離型磁石と呼ばれ
る。これはマトリツクス中に異相を析出させ、磁
気硬化させるためである。 本合金では前述したようにチル晶、柱状晶そし
て等軸晶のうちで柱状晶が磁石にするのに最も優
れている。しかしチル晶は更にミクロスコピツク
に解析すると柱状チル晶と等軸チル晶に分かれ、
それらでは柱状チル晶が優れている。 希土類永久磁石の製造法は大別して、樹脂結合
法、焼結法、鋳造法及び単結晶法とがある。 Sm2Co17型磁石では単結晶法が磁気特性が最も
優れ、次に結晶成長制御された鋳造法が良い。し
かしどちらの方法も、機械的性質が劣悪で、実用
に供しえないという欠点を有している。 これに対し、樹脂結合法および焼結法は、磁気
特性は少々低下するが、機械的性質を工業的な実
用レベルに高めた方法である。 本発明の永久磁石は、第１図に示すように、鋳
造インゴツトを粉砕して微粉末とし、これを樹脂
をバインダーとして磁場中プレス成形により成形
する、樹脂結合法によつて作られる永久磁石であ
る。この製法により、鋳造インゴツトのマクロ組
織が等軸晶もの、チル晶のもの、柱状晶のものを
それぞれ製造すると、柱状晶のものが残留磁速密
度Br，保磁力iHc，bHc及びヒステリシス曲線の
角形性など、すべての性能にわたつて優れたもの
が得られる。 一方、工業的に確立されている焼結法では、焼
結による粉末粒径の成長が、例えば２〜３ミクロ
ンのものが５〜10ミクロンまで成長するというよ
うに、大きいため、鋳造時の晶系を維持できず、
鋳造インゴツトのマクロ組織は磁気性能に影響を
与えない。すなわち焼結法においては、インゴツ
トを柱状晶化しても磁気特性を改善できない。 このように、本発明の基本の１つは、インゴツ
トの柱状晶化と樹脂結合法との全く新しい結合に
よる相乗効果にある。 以下に実施例をあげ、本発明について具体的に
詳述する。 本発明において実験された合金組成の内で代表
的な値を10種選び第１表に示す。表中の値は、い
ずれも重量％である。溶解は高周波溶解炉を用
い、アルゴンガス雰囲気の不活性ガス雰囲気溶解
を行なつた。１チヤージの量は１Kgとした。ルツ
ボはサマリウムとの反応を少なくするためアルミ
ナを主体とし結合剤として若干の酸化硅素を含む
組成を用いた。
【表】
鋳型は第２図に示す肉厚10mmの鉄製の金型を用
いた。鋳型は溶湯の冷却速度を制御できるようヒ
ーターと水冷板とが附属されている。単純に鋳型
に鋳込んだ時のインゴツト断面の組織を第３図に
示す。柱状晶と等軸晶との割合は組成及び鋳造温
度によつて変動するが、冷却条件を選定すること
によつて柱状晶が95％以上、70〜80％、40〜50％
のインゴツトを溶製した。柱状晶の割合はインゴ
ツト断面を顕微鏡で観察しメツシユ法で推定し
た。インゴツトは分塊された後、1180℃×５時間
溶体化処理を行なう。続いて800℃で３時間時効
処理する。それを砕いて粉末にした後樹脂バイン
ダーと混練し、それを磁場中プレス成形する。成
形体は120℃で硬化し磁石とし、サンプルとして
用いた。 柱状晶の割合によつて磁気特性が変動するため
柱状晶が95％以上を第２表に、柱状晶が70〜80％
を第３表に、柱状晶が40〜50％を第４表に示す。 第２〜４表から判かる通り、柱状晶95％以上が
最も優れている。又柱状晶が40〜50％でも状況に
よつても工業的に使用しうるため、本発明におけ
る柱状晶割合の範囲は50％以上が妥当である。 〓〓〓〓
いた。鋳型は溶湯の冷却速度を制御できるようヒ
ーターと水冷板とが附属されている。単純に鋳型
に鋳込んだ時のインゴツト断面の組織を第３図に
示す。柱状晶と等軸晶との割合は組成及び鋳造温
度によつて変動するが、冷却条件を選定すること
によつて柱状晶が95％以上、70〜80％、40〜50％
のインゴツトを溶製した。柱状晶の割合はインゴ
ツト断面を顕微鏡で観察しメツシユ法で推定し
た。インゴツトは分塊された後、1180℃×５時間
溶体化処理を行なう。続いて800℃で３時間時効
処理する。それを砕いて粉末にした後樹脂バイン
ダーと混練し、それを磁場中プレス成形する。成
形体は120℃で硬化し磁石とし、サンプルとして
用いた。 柱状晶の割合によつて磁気特性が変動するため
柱状晶が95％以上を第２表に、柱状晶が70〜80％
を第３表に、柱状晶が40〜50％を第４表に示す。 第２〜４表から判かる通り、柱状晶95％以上が
最も優れている。又柱状晶が40〜50％でも状況に
よつても工業的に使用しうるため、本発明におけ
る柱状晶割合の範囲は50％以上が妥当である。 〓〓〓〓
【表】
【表】
【表】
【表】
Smは合金の結晶系の組成範囲から21〜28％が
性能的に高く、21％未満及び28％を越えると異な
つた結晶系が出現し性能を低下させる。本発明に
おけるSmの範囲は重量比で21〜28％である。次
にCuは保磁力を高めるのに必要な元素である。
Cuは時効処理により析出（スピノーダル分解を
含む）し、合金の組成に規則的濃度分布を作る。
これにより磁区の移動が阻止され保磁力が高ま
る。しかしCuは周知の通り反磁性体でありその
添加によつて飽和磁化４πMsは著しく低下す
る。Cuが６％未満では保磁力が低く、20を越え
ると飽和磁化と残留磁速密度が著しく低くなる。
従つて本発明におけるCuの範囲は重量比で６〜
20％である。Coは磁気異方性を出すために不可
欠の元素である。しかし飽和磁化がFeより低く
しかも価格が高いため、可能な限りFeに置換す
ることが工業的な観点から大切なことになる。単
にCoをFeに置換すると飽和磁化は高まるが保磁
力の低下が著しくＢ・Hmaxはかえつて低下す
る。この現象は等軸晶の場合であり、柱状晶では
Ｂ・Hmaxを高めることができる。しかしFeが40
％を越えるとFeを主成分とする相が出てHcを著
しく低下させる。従つて本発明におけるFeの範
囲は重量比で０を越えて40％までである。Coは
必然的にそれらの残りとなる。 一方本発明における柱状晶とは、鋳造学で用い
られる用語であり、結晶成長容易軸方向の成長割
合の大きなものをいう。 以上の通り、本発明は、Sm―Co―Cu―Fe系
〓〓〓〓
のSm2Co17型の磁石性能を柱状晶組織を導入する
ことにより、画期的に高めたものであり、工業的
な実用価値の大きなものである。
性能的に高く、21％未満及び28％を越えると異な
つた結晶系が出現し性能を低下させる。本発明に
おけるSmの範囲は重量比で21〜28％である。次
にCuは保磁力を高めるのに必要な元素である。
Cuは時効処理により析出（スピノーダル分解を
含む）し、合金の組成に規則的濃度分布を作る。
これにより磁区の移動が阻止され保磁力が高ま
る。しかしCuは周知の通り反磁性体でありその
添加によつて飽和磁化４πMsは著しく低下す
る。Cuが６％未満では保磁力が低く、20を越え
ると飽和磁化と残留磁速密度が著しく低くなる。
従つて本発明におけるCuの範囲は重量比で６〜
20％である。Coは磁気異方性を出すために不可
欠の元素である。しかし飽和磁化がFeより低く
しかも価格が高いため、可能な限りFeに置換す
ることが工業的な観点から大切なことになる。単
にCoをFeに置換すると飽和磁化は高まるが保磁
力の低下が著しくＢ・Hmaxはかえつて低下す
る。この現象は等軸晶の場合であり、柱状晶では
Ｂ・Hmaxを高めることができる。しかしFeが40
％を越えるとFeを主成分とする相が出てHcを著
しく低下させる。従つて本発明におけるFeの範
囲は重量比で０を越えて40％までである。Coは
必然的にそれらの残りとなる。 一方本発明における柱状晶とは、鋳造学で用い
られる用語であり、結晶成長容易軸方向の成長割
合の大きなものをいう。 以上の通り、本発明は、Sm―Co―Cu―Fe系
〓〓〓〓
のSm2Co17型の磁石性能を柱状晶組織を導入する
ことにより、画期的に高めたものであり、工業的
な実用価値の大きなものである。
第１図は、樹脂結合型磁石の製造工程を示す。
第２図は、鉄製の丸型の鋳型を示す。肉厚は全10
mmである。長さの単位はmmである。第３図は、第
２図に示された鋳型に鋳込んだインゴツトの中心
を縦方向に切断したときの断面である。 Ａ；チル晶、Ｂ；柱状晶、Ｃ；等軸晶、Ｄ；鋳
型。 〓〓〓〓
第２図は、鉄製の丸型の鋳型を示す。肉厚は全10
mmである。長さの単位はmmである。第３図は、第
２図に示された鋳型に鋳込んだインゴツトの中心
を縦方向に切断したときの断面である。 Ａ；チル晶、Ｂ；柱状晶、Ｃ；等軸晶、Ｄ；鋳
型。 〓〓〓〓
Claims (1)
- １ サマリウム（Sm）、コバルト（Co）、銅
（Cu）および鉄（Fe）からなるSm2Co17型結晶を
主体とした合金を粉末化し、樹脂結合法により成
形してなる希土類コバルト永久磁石において、前
記合金として、Smが21〜28重量％、Cuが６〜20
重量％、Feが０重量％を越え40重量％以下、残
部がCoからなり、かつ鋳造時のインゴツトのマ
クロ組織の50％以上が柱状晶組織である合金を用
いたことを特徴とする希土類コバルト永久磁石。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55157903A JPS5782445A (en) | 1980-11-10 | 1980-11-10 | Rare earth element-cobalt permanent magnet |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55157903A JPS5782445A (en) | 1980-11-10 | 1980-11-10 | Rare earth element-cobalt permanent magnet |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5782445A JPS5782445A (en) | 1982-05-22 |
| JPS6111303B2 true JPS6111303B2 (ja) | 1986-04-02 |
Family
ID=15659946
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55157903A Granted JPS5782445A (en) | 1980-11-10 | 1980-11-10 | Rare earth element-cobalt permanent magnet |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5782445A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07246104A (ja) * | 1994-03-10 | 1995-09-26 | Joong-Taek Kwon | 多機能靴 |
| JP2525931Y2 (ja) * | 1990-02-10 | 1997-02-12 | 栄助 石田 | 長靴のムレ防止構造 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4709340B2 (ja) * | 1999-05-19 | 2011-06-22 | 株式会社東芝 | ボンド磁石の製造方法、およびアクチュエータ |
-
1980
- 1980-11-10 JP JP55157903A patent/JPS5782445A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2525931Y2 (ja) * | 1990-02-10 | 1997-02-12 | 栄助 石田 | 長靴のムレ防止構造 |
| JPH07246104A (ja) * | 1994-03-10 | 1995-09-26 | Joong-Taek Kwon | 多機能靴 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5782445A (en) | 1982-05-22 |
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