JPS63114106A - 永久磁石及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、希土類元素と鉄とボロンを基本成分とする永
久磁石及びその製造方法に関するものである。

［従来の技術］ 永久磁石は、一般家庭の各種電気製品から大型コンピュ
ーターの周辺端末機器まで幅広い分野で使用されている
重要な電気、電子材料の一つである。

最近の電気製品の小型化、高効率化の要求にともない、
永久磁石も益々高性能化が求められている。現在使用さ
れている永久磁石のうち代表的なものはアルニコ、ハー
ドフェライト及び希土類−遷移金属系磁石である。特に
希土類−遷移金属系磁石であるＲ−Ｃｏ系永久磁石やＲ
−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石は、高い磁気性能が得られるので
従来から多くの研究開発が成されている。

従来、これらＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石の製造方法に関し
ては以下の文献に示すような方法がある。

（１）粉末冶金法に基づく焼結による方法。

（文献１９文献２） （２）アモルファス合金を製造するに用いる急冷薄帯製
造装置で、厚さ３０μｍ程度の急冷薄片を作り、その薄
片を樹脂結合法で磁石にするメルトスピニング法による
急冷薄片を用いた樹脂結合方法。（文献３１文献４） （３）上述の（２）の方法で使用した急冷薄片を２段階
のホットプレス法で機械的配向処理を行う方法。（文献
４１文献５） ここで、 文献１：特開昭５９−４８００８号公報；文献２　：　
Ｍ、Ｓａｇａｗａ、　Ｓ、Ｆｕｊｌｓｕｒａ、　Ｎ、Ｔ
ｏｇａｖａ、　Ｈ。

Ｙａｍａｍｏｔｏ、ａｎｄ　Ｙ、Ｍａｔｓｕｕｒａ；Ｊ
、Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、Ｖｏｌ、５５（８）Ｌ５Ｍａｒ
ｏｈ　　ｌＨ４，ｐ２０Ｂ３゜文献３：特開昭５９−２
１１５４９号公報；文献４　：　Ｒ，Ｗ、Ｌａｃ；Ａｐ
ｐｌ、Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ、　Ｖｏｌ、４Ｂ（８）　。

１５　Ａｐｒ’１１１９８５．ｐ７９０；文献５：特開
昭８０−１００４０２号公報次に上記の従来方法につい
て説明する。

先ず（１）の焼結法では、溶解、鋳造により合金インゴ
ットを作製し、このインゴットを３μｍ位の粒径にまで
粉砕し、バインダーと混練し、磁場中でプレス成形され
て成形体が出来上がる。

この成形体はアルゴンガス中で１１００℃前後の温度で
１時間焼結され、その後６００℃前後の温度で熱処理す
ることにより保磁力が向上される。

（２）のメルトスピニング法による急冷薄片を用いた樹
脂結合方法では、先ず急冷薄帯製造装置の回転数を最適
化して、直径が１０００Å以下の多結晶の集合体となっ
ているようなＲ−Ｆｅ−Ｂ合金の厚さ３０μｍのリボン
状薄片を作製する。

この薄片中の結晶粒の結晶軸は等方向に分布し磁気的に
も等方性であり、適度な粒度に粉砕して樹脂と混練して
プレス成形すれば等方性の磁石が得られる。

（３）の二段階ホットプレスによる製造方法は、（２）
で用いられたリボン状の急冷薄片が、真空中あるいは不
活性ガス中７００℃付近で圧力１．４ｔｏｎ／ｃＪ以下
でプレスされる。次に同様の７００℃で０．７ｔｏｎ／
ｃ−で数秒間プレスしてその厚さを初めの１７２にする
と合金は異方性化して、緻密で異方性を有するＲ−Ｆｅ
−Ｂ磁石が製造できる。

又、Ｌｉｑｕｉｄ　ｄｙｎａｍｉｃ　ｃｏａｐａｃｔｉ
ｏｎ法（以下ＬＤＣ法と言う）によってバルク状態で保
磁力を有する合金も作られている。（文献６） 文献６　：　Ｔ、ｓ、Ｃｈｉｎ他、Ｊ、Ａｐｐｌ、Ｐｈ
ｙｓ、５９（４）、１５　Ｐａｂｕｒａｒｙ　１９８Ｂ
、ｐ１２９７ ［発明が解決しようとする問題点］ 叙上の従来技術で一応希土類元素と鉄とボロンを基本成
分とする永久磁石は製造出来るが、これらの製造方法に
は次の如き欠点を有している。

（１）の焼結法は、合金を粉末にするのが必須であるが
、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石合金においてその粉末は、酸素に
対して大変活性があるので、焼結法に用いられる粉末は
厳重に管理される必要があり、不活性ガス雰囲気等の高
価な設備が必要となる。

又焼結法においては、バインダーの炭素が磁気性能に悪
影響を与える問題やグリーン体と呼ばれる成形体のハン
ドリングが難しいといった生産効率を悪くする問題があ
り、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石の原料費の安さを十分に引き出
すことが出来る方法とは言い難い。

又、（２）並びに（３）の方法は、真空メルトスピニン
グ装置あるいはホットプレスといった生産性が悪くしか
も高価な設備が必要である。

しかも（２）の樹脂結合磁石は、等方性で高いエネルギ
ー積は得られず温度特性に対しても、使用する面におい
ても不利である。

更に（３）の方法は、二段階のホットプレスの為、大変
生産性が悪く、焼結法と同様にＲ−Ｆｅ−Ｂ系磁石の原
料費の安さを十分に引き出すことが出来ない。

ＬＤＣ法もやはり高価な設備と生産効率の悪さといった
問題点を有している。

本発明は、以上の従来技術の欠点を解決するものであり
、その目的とするところは高性能且つ低コストな希土類
−鉄系永久磁石及びその製造方法を提供することにある
。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の永久磁石は、希土類元素（但しＹを含む）と鉄
とボロンを基本成分とする磁石おいて、該磁石の結晶平
均粒径が１５０μｍ以下であり、含有炭素及び酸素が夫
々４００ｐｐｍ以下、ｌｏｏｏｐｐｗ以下であることを
特徴とする永久磁石である。

しかして、その永久磁石の製造方法の第１は、希土類元
素（但しＹを含む）と鉄とボロンを基本成分とする磁石
の製造方法において、その結晶平均粒径が１５０μｍ以
下となるように鋳造し、次に２５０℃以上の熱処理を施
すことを特徴とする永久磁石の製造方法である。

その永久磁石の製造方法の第２は、前記第１の製造方法
における鋳造後、５００℃以上の温度で熱間加工するこ
とにより該磁石を異方性化することを特徴とする永久磁
石の製造方法である。

更にその永久磁石の製造方法の第３は、前記第２の製造
方法における熱間加工後、２５０℃以上の熱処理を施す
ことを特徴とする永久磁石の製造方法である。

［作用コ 本発明において用いられる希土類元素と鉄とボロンを基
本成分とする永久磁石の好ましい組成は、希土類元素８
〜３０原子％、ボロン２〜２８原子％、残部が鉄という
ものである。

希土類元素としては、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ。

Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅ
ｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕが用いられるが特にＮｄ、Ｐｒが
好ましい。

又これらの希土類元素が２種以上含まれててもよい。又
、前記の基本成分以外に製造工程上不可避な不純物が含
まれてもよいし、キュリー温度及び温度特性の改善のた
めにコバルトが、そして保磁力向上のために、Ａ　Ｉ、
Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｂ。

Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔｉ等含まれてもよい。

更に本発明の製造方法においては、磁石中の含有炭素及
び酸素を夫々４００ｐｐａ＋　１１０００ｐｐを越える
とその磁気性能を悪化させるので夫々４００ｐｐｍ以下
、１１０００ｐｐ以下と定めた。

Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系の磁石において、バルク状態で保磁力を
得るためには、その結晶粒径が適切でなければならない
。

即ち、鋳造後の平均粒径が１５０μｍを越えると鋳造後
に熱間加工を施しても保磁力は、フェライト磁石の４Ｋ
Ｏｅを下回って実用永久磁石合金とは言い難くなるので
その平均粒径は１５０μｍ以下でなければならない。こ
れらの粒径制御は、鋳型材質及び鋳型の熱容量等の調節
によって冷却温度を変えることにより遂行できる。

そして、鋳造後の熱処理は、鋳造合金中に初晶として存
在するＦｅ相を拡散させ、磁気的にソフトな相をなくす
のに必要であり、むろん熱間加工後においても同様の熱
処理をすることはその磁気特性を向上させる効果がある
。

５００°Ｃ以上の温度で熱間加工することは、その結晶
粒の結晶軸を配向させて異方性化する効果とその結晶粒
を微細化する効果もあり磁気性能を大巾に向上させるこ
とになる。

次に本発明の実施例について述べる。

［実施例〕 （実施例１） 第１表に以下の工程によって作製した種々の希土類元素
と鉄とボロンを基本成分とする永久磁石合金の組成を示
す。

まず所望の組成の合金をＡｒ雰囲気中で低周波溶解炉を
用いて溶解し、各種鋳型に１０００℃鋳造し、２０分後
鋳造合金を取出した。この時希土類金属としては純度９
５％のもの（不純物は主として他の希土類金属）を使用
し、遷移金属としては９９．９％以上の純度のものを、
ボロンに関してはフェロボロン合金を用いた。

そしてこれらの鋳造合金は、２５０℃以上の熱処理（１
０００℃で２４時間）を施し、切断、研削を行なって永
久磁石を得た。

第２表に各組成において鉄鋳型を用いて鋳造した場合の
磁気性能と平均粒径を示す。

また第１図には第１表の１１１Ｏ，３とに４の組成を用
いた試料における鋳造後の平均粒径（μｍ）とホットプ
レス後の保磁力ｉＨｃの関係を示す。

この時、粒径の制御は水冷銅鋳型、鉄鋳型、セラミック
鋳型等の各種の鋳型及び振動を鋳型に与えられることな
どにより行なわれた。この結果から、粒径を制御した鋳
造により高い保磁力を持った永久磁石が得られることが
わかる。

ｔＪ１表 第　　２　　表 （実施例２） 第３表に示す永久磁石合金の組成を実施例１と同様の方
法で水冷銅鋳型を用いて鋳造した後、１０００℃におい
てホットプレスして異方性化した。

この時の鋳造段階で熱処理した場合の平均粒径と磁気性
能及びホットプレス後の平均粒径と磁気性能を第４表に
示す。

また、Ｎｏ、１１とＮ１１Ｌ１３．Ｎ１１Ｌ１４の試料
に対してホットプレス後さらに１０００℃、２４時間の
熱処理を施した時の磁気特性を第５表に示す。

第　　３　　表 第　　４　　表 第　　５　　表 この結果から明らかな様に熱間加工によって粒径が小さ
くなりかつ磁気性能が大１１に向上されまた、熱処理に
より磁気性能が改善されることもわかる。

更に本発明の実施例においては、鋳造法を採用したこと
により、得られた磁石中の含有炭素及び酸素は夫々４０
０ｐｐｍ及び１１０００ｐｐ以下であった。

［発明の効果］ 斜上の如く、本発明の永久磁石及びその製造方法によれ
ば、鋳造インゴットを粉砕することなくバルク状態で保
磁力が得られるので、製造工程を著しく単純化でき、低
コストでかつ高性能な永久磁石合金の製造が可能になる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、実施例における鋳造後の平均粒径（μｍ）と
ホットプレス後の保磁力Ｎ（ｃとの関係を示すグラフ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）希土類元素（但しＹを含む）と鉄とボロンを基本
   成分とする磁石おいて、該磁石の結晶平均粒径が１５０
   μｍ以下であり、含有炭素及び酸素が夫々４００ｐμｍ
   以下、１０００ｐｐｍ以下であることを特徴とする永久
   磁石。
2. （２）希土類元素（但しＹを含む）と、鉄とボロンを基
   本成分とする磁石の製造方法において、その結晶平均粒
   径が１５０μｍ以下となるように鋳造し、次に２５０℃
   以上の熱処理を施すことを特徴とする永久磁石の製造方
   法。
3. （３）希土類元素（但しＹを含む）と鉄とボロンを基本
   成分とする磁石の製造方法において、その結晶平均粒径
   が１５０μｍ以下となるように鋳造し、次に５００℃以
   上の温度で熱間加工することにより該磁石を異方性化す
   ることを特徴とする永久磁石の製造方法。
4. （４）希土類元素（但しＹを含む）と鉄とボロンを基本
   成分とする磁石の製造方法において、その結晶平均粒径
   が１５０μｍ以下となるように鋳造し、次に５００℃以
   上の温度で熱間加工することにより異方性化した後、次
   に２５０℃以上の熱処理を施すことを特徴とする永久磁
   石の製造方法。