JPS6136047B2

JPS6136047B2 -

Info

Publication number: JPS6136047B2
Application number: JP7497980A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Yamaguchi; Akira Mochizuki
Original assignee: Mitsubishi Metal Corp
Current assignee: Mitsubishi Metal Corp
Priority date: 1980-06-05
Filing date: 1980-06-05
Publication date: 1986-08-16
Also published as: JPS572801A

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は、一定の曲率を有するとともに、磁
場配向性の乱れのない焼結永久磁石の製造法に関
するものである。従来、一定の曲率をもつ円弧等の曲面形状を有
し、曲面の任意個所における法線方向（以下、単
に曲面の法線方向という）に磁場配向させた焼結
体を製造するには、焼結体の最終形状に合致した
形状の金型を作成するとともに、その金型にかか
る磁場分布ができるだけ成形体の曲面の法線方向
の磁場分布となるように、金型のパンチやダイに
工夫を凝らし、これを用いて原料粉末の磁場成形
を行ない、ついで、円弧状等の粉末成形体をその
形を崩さずに焼結するという方法が採用されてい
た。例えば、第１図に概略斜視図で示す形状を有
し、その曲面の法線方向に磁場配向させた焼結体
を得る場合、第２図に概略縦断面図で示す金型装
置により原料粉末の磁場成形を行なうのである
が、まずその際、上下パンチ４，５間の磁場分布
が成形体の曲面の法線方向に均質分布するよう
に、上下パンチ４，５に取り付けた非磁性材１，
２の厚みをコントロールした金型を作成し、コイ
ル７によつて形成した磁場中で第１図に示す形状
にほぼ近い形状の粉末成形体を成形し、その後、
この曲率のついた成形体をそのまま焼結すること
により、一定の曲率をもち、その曲面の法線方向
に磁場配向させた焼結体を得、ついで第１図にお
いてＡで示す角の部分を研削するという後加工を
施こすことからなる工程がとられていた。なお、
第２図において、符号３は、ダイス６に取り付け
た非磁性材であり、上パンチ４、下パンチ５およ
びダイス６は磁性材料で作られたものである。一
方、第３図に同じく概略縦断面図で示すように、
金型装置を、電磁石のポールピース１２，１３に
取り付けた磁性材料部材１０，１１と、非磁性材
料部材８，９とで構成するとともに、磁極の極面
が粉末成形体の曲率にそつてでるように工夫した
装置を使用し、プレス方向（第３図の図面に垂直
な方向）と磁場方向とが垂直であるようにした成
形方法により原料粉末の磁場成形を行ない、一定
の曲率をもち、曲面の法線方向に磁場配向させた
粉末成形体を得た後、この成形体の形状を保持し
ながら焼結を行ない第１図に示すような一定の曲
率をもつ焼結体を得る方法もまた公知である。しかしながら、このような従来の方法によつて
例えば第１図に示すような、曲面の法線方向に磁
場配向した焼結体を製造した場合には、その金型
を如何に工夫しても、磁場プレスの際の磁場の方
向（第２図、第３図参照）に磁気異方性がつく傾
向をぬぐうことができず、曲面の法線方向の磁場
配向性の乱れを生ずることとなり、また、第２図
をもとにして説明したように、プレス方向と磁場
方向が同一の成形方法による焼結体の場合はその
角の切削加工を要するという問題があり、一方、
第３図をもとにして説明したように、プレス方向
と磁場方向が垂直な方向における成形体を焼結し
た場合、マグネツトの間で磁場成形を行なう関係
上、作業空間が狭く、量産性に適せず、さらにプ
レス方向に深い形状のものは成形しづらいという
問題があつた。また、特に厚みが薄く、広い面積
のものについては両者ともその製造が不可能であ
つた。本発明者等は、上述のような観点から、単純な
工程で、磁場配向性の乱れのない曲面形状の焼結
永久磁石を量産することができ、しかも広い面積
で薄肉形状のものをも容易に製造しうる方法を見
出すべく研究を行なつた結果、以下(a)〜(c)に示す
知見を得たのである。すなわち、 (a) 焼結体を製造するに際して、まず、原料粉末
を平板状に成形し、その後、所定の曲率を有す
る焼結治具の曲面上に前記成形体をセツトして
から加熱して焼結すれば、平板状粉末成形体が
焼結治具曲面になじむように変形するととも
に、焼結が行なわれ、焼結治具曲面に近い形状
の焼結体が得られること。 (b) 焼結体製造用原料粉末として、焼結時に所定
量の液相が発生するような組成のものを用いれ
ば、焼結の際の加熱時に、発生する液相と成形
体自身の重量との作用によつて曲面形状への変
形が著しく容易になり、焼結治具曲面どおりの
曲面形状の焼結体が得られること。 (c) 曲面形状の焼結永久磁石を製造する際、原料
粉末の磁場成形時に成形体に曲面形状を付与し
ようとすると、どうしても磁気異方性を曲面の
法線方向に完全にそろえることが不可能である
が、一旦、厚み方向に磁場を配向させた平板を
粉末原料から成形し、これを所定曲面になじみ
成形すると、その曲面の法線方向に磁気異方性
のそろつた曲面製品が容易に得られること。したがつて、この発明は上記知見にもとづいて
なされたもので、焼結時に0.1重量％以上の液相
を発生する組成を有する原料粉末を磁場プレスし
て成形した平板状の粉末成形体を、所定の曲率を
有する焼結治具の曲面上に粉末成形体の磁場の配
向が該曲面にほぼ垂直になるようにセツトし、こ
れを上記液相が発生する条件に加熱して焼結する
ことにより、焼結中に磁場の配向を乱すことなく
焼結治具曲面どおりに変形させ、一定の曲率を有
するとともに、その曲面の法線方向にそろつた磁
気異方性をもつた焼結永久磁石を製造することに
特徴を有するものである。ついで、この発明を図面によつて説明する。こ
の発明の方法によつて、第１図に示したような、
弧状の曲率をもち、曲面の法線方向に磁場配向さ
せた焼結永久磁石体を得るためには、まず、第４
図ａに概略斜視図で示すように、厚み方向に磁場
配向させた平板１４を、焼結時に液相を生じるよ
うにした周知の焼結永久磁石原料粉末から成形す
る。つぎに、この成形体を第４図ｂに同じく概略
斜視図で示すような、所定の曲率面を有する型
（焼結治具）１５の曲面上に載せ、成形体（平
板）の磁場の配向が型１５の曲面にほぼ垂直にな
るようにセツトし（平板１４は、その厚み方向に
磁場配向されているので、この平板１４を型１５
の曲面上に垂直に立てることなくそのまま載置す
れば、平板１４の磁場の配向が型１５の曲面にほ
ぼ垂直になることは当然のことである）、そのま
ま加熱して焼結するか、所望の曲率にそつた曲面
を有する合わせ型１６を成形体の上に載せる等の
重力付加を行なつて加熱焼結するかする。このよ
うに厚み方向に磁場配向させた平板状成形体を、
焼結時に変形させて所望形状に形状付与すること
により、磁場配向による結晶異方性は、曲面の法
線方向にそろつて、配向性の良い曲面形状の焼結
体を得ることができ、また、第１図の符号Ａで示
すような、削除を要する角の生ずるのも回避でき
るため、曲面形状焼結磁石の製造工程が単純化で
き、さらに、厚みが薄くて広い面積のものの方が
製造しやすいという利点も生ずる。そのうえ、曲
面形状焼結磁石の量産についても、その工程上、
何ら支障となるものがない。なお、粉末成形体を焼結する前に、該粉末成形
体を比較的低温度でそのままの形状に仮焼結すれ
ば、平板状成形体の機械的強度が向上し、その取
り扱いが容易になつて、形状付与と本焼結の操作
が簡単になるのである。また、この発明において、焼結時に発生する液
の量を0.1重量％以上と限定したのは、焼結時に
液相のでない組成の原料粉末成形体でも加熱によ
る変形はおきるが、その変形量はわずかであり、
所望形状を付与するまでには至らないのに対し
て、焼結時に0.1重量％以上の液相のでる組成の
場合には、焼結時の変形が上記0.1重量％未満の
液相の場合に比して著しく容易になるためであ
る。焼結時に発生する液相量が多いほど形状付与
が容易であるが、極端に液相量が多くなると、磁
気特性を劣化させる恐れもあるので、適当に液相
量をコントロールするのが良い。この発明における焼結時には、上述のように、
液相が介在するため自重程度の付与荷重であつて
も、曲率半径の大きな形状のものは所望形状を付
与できるが、曲率の度合や、粉末成形体もしくは
仮焼結体の厚みの度合によつては合わせ型によつ
て最大５Kg／cm²程度の荷重をかけることによつて
所望形状を付与することができる。もちろん、５
Kg／cm²以上の荷重でもよいが、この場合は単なる
合わせ型の重みの範囲を越えるため、他の荷重負
荷手段を採用する必要があり、量産上実用的では
ない。焼結時に荷重をかけて変形させることは、
通常ホツトプレス法と呼ばれ、磁石材料の製造に
も用いられているが、ホツトプレスは焼結時に焼
結体の密度を上げることを目ざしたものであり、
磁場配向方向を乱すことなく形状を付与するもの
ではなく、したがつて、ホツトプレス圧力は100
Kg／cm²以上と、プレス成形圧に匹敵するもので、
機械式あるいは油圧、または静水圧等の付加設備
が必須のものとなつている。したがつて、このよ
うなホツトプレス法と比較しても、この発明の方
法が如何に設備的に簡単で良いかがわかる。つぎに、この発明を実施例により説明する。実施例１ BaO・5.8Fe₂O₃組成の永久磁石材料において
BiO₂を0.5重量％添加した組成の原料粉末を準備
し、油圧成形によつて厚さ方向に1.5t／cm²のプレ
ス圧を加えて、幅50mm、長さ70mm、そして厚さ４
mmの平板状成形体を磁場成形した。もちろん、磁
場方向は、厚み方向とした。ついで、この粉末成
形体を、1000℃で１時間仮焼結し、これを半径
50Rの曲率をもつ治具曲面に載せ、その仮焼結体
の上に半径46Rの曲率を有する１Kgの合わせ型を
のせてから、再度、1150℃で３時間焼結を行なつ
た。その結果、半経50Rの曲率をもつ焼結体を得
ることができた。この焼結体の磁気特性は直径方
向に良く配向し、4.5MGOeのエネルギー積をも
つたものであつた。実施例２ SmCo₅組成の希土類磁石を作るために、化学
量論量のSmCo₅組成となるようにSmとCoの粉末
を混合し、さらに液相のでる63.5重量％のSmを
含むSm−Co合金を３重量％添加したものについ
て、実施例１と同様の形状に磁場成形を行なつた
平板状成形体を、不活性ガス中にて1000℃で１時
間仮焼結した。この仮焼結体を、実施例１と同様
の鉄製焼結用治具表面にセツトし、合わせ型で
1.5Kgの荷重をかけて不活性ガス中にて液相の発
生する1140℃で１時間焼結した後、800℃まで徐
冷する熱処理を施した。その結果、半径50Rの曲
率をもつ焼結体が得られた。この焼結体の磁気特
性は20MGOeのエネルギー積を有しており、直径
方向に良く配向していることがＸ線解析と磁気特
性の測定により確認された。実施例３ Sm（Co₀.₆₇ Cu₀.₁ Fe₀.₂₁₅ Zn₀.₀₁₅）₇.₂₅組成の希
土類磁石を作るために配合した粉末を実施例１と
同様の形状に磁場成形を行ない、平板状成形体を
得た。これを真空中にて、1000℃で仮焼結し、そ
の後、さらに真空中で実施例１と同様の治具にセ
ツトしてから、５Kgの荷重を合わせ型にかけつつ
1240℃で１時間焼結し、焼結終了と同時に急冷を
行なつた。焼結時の液相量は約５重量％であつ
た。焼結体は半径50Rの曲率をもつものであつ
た。この焼結体を、800℃から400℃まで多段冷却
し、19時間の時効処理を行なつた。このようにし
て得られた焼結体の磁気特性は、直径方向にきれ
いに配向し、28MGOeのエネルギー積をもつもの
であることが確認された。実施例４実施例２におけるSmCo₅組成の希土類磁石を
作るために、化学量論組成に、液相を生ずる63.5
重量％のSmを含むSm−Co合金を、第１表に示
す液相量に対応するように配合し、それぞれの組
成のものを、幅50mm、長さ70mm、そして厚さ４mm
の平板状成形体に、厚み方向に磁場成形し、これ
を不活性ガス中にて1000℃で仮焼結した。そし
て、それぞれの仮焼結体を半径50Rの焼結治具に
セツトし、第１表に示す重さの合わせ型をのせ
て、1140℃で１時間焼結した。その結果得られた
焼結体の変形率および磁気特性も第１表に示し
た。なお、変形率は、平板状成形体が焼結治具と
同じ形状に変形した場合を100％とし、それを基
準として変形の度合を表わしたものである。第１表に示す結果からも明らかな如く、液相量
が０のNo.１のものは、所定の曲率を得ることがで
きず、焼結時に５Kgの荷重をかけても変形率は60
％であり、また密度の上昇も小さく、磁気特性は
エネルギー積で18MGOeであつた。また、液相量
が0.1重量％のNo.２のものは、５Kgの荷重をかけ
ただけで変形率は100％となり、磁気特性も
19MGOeと良好であつた。また液相量が８重量％
のNo.３は低い荷重で100％の変形率を示し、かつ
最高の磁気特性を示した。一方液相量を10重量％
としたNo.４は、自重のみで100％の変形率が得ら
れたが、最適組織からのずれが激しく、磁気特性
はエネルギー積で18MGOeに低下した。

【表】一方、これらの実施例とは別に、本発明により
得た円弧状の焼結永久磁石と、従来磁石、すなわ
ち、第２図および第３図に示したような成形方法
により得られた円弧状の焼結永久磁石の結晶配向
率をＸ線で検討し、比較した結果を第２表に示し
た。

【表】第２表に示すように、本発明磁石は95％と高い
磁場配向率を有しており、その配向方向も、どの
部分をとつても曲面の法線方向に一致しているこ
とが確認された。上述のように、この発明によれば、簡単な工程
で、磁場配向性の乱れのない曲面形状の焼結永久
磁石を量産することができ、また、薄肉で広い面
積を有する曲面形状のものでも容易に製造するこ
とができるなど、工業上有用な効果がもたらされ
るのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は曲面形状の焼結永久磁石の１例を示す
概略斜視図、第２図および第３図は従来の原料粉
末ダイセツトの概略縦断面図、第４図ａおよび同
ｂは本発明方法の実施態様を示す概略斜視図であ
る。図面において、Ａ……角部分、１，２，３……非磁性材、４…
…上パンチ、５……下パンチ、６……ダイス、７
……コイル、８，９……非磁性部材、１０，１１
……磁性部材、１２，１３……電磁石のポールピ
ース、１４……平板（平板状成形体）、１５……
焼結治具、１６……合わせ型。

Claims

【特許請求の範囲】１焼結時に0.1重量％以上の液相を発生する組
成を有する原料粉末を磁場プレスして成形した平
板状の粉末成形体を、所定の曲率を有する焼結治
具の曲面上に粉末成形体の磁場の配向が該曲面に
ほぼ垂直になるようにセツトし、これを上記液相
が発生する条件に加熱して焼結することにより、
焼結中に磁場の配向を乱すことなく焼結治具曲面
どおりに変形させることを特徴とする、曲面形状
を有し、かつその曲面の法線方向に磁気異方性を
有する焼結永久磁石の製造法。２焼結の前に、上記粉末成形体を800℃以上に
して液相の発生しない温度で仮焼結することを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の、曲面形状
を有し、かつその曲面の法線方向に磁気異方性を
有する焼結永久磁石の製造法。