JPS648447B2 - - Google Patents
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- JPS648447B2 JPS648447B2 JP55160429A JP16042980A JPS648447B2 JP S648447 B2 JPS648447 B2 JP S648447B2 JP 55160429 A JP55160429 A JP 55160429A JP 16042980 A JP16042980 A JP 16042980A JP S648447 B2 JPS648447 B2 JP S648447B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
- H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
- H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
- H01F1/032—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials
- H01F1/04—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials metals or alloys
- H01F1/047—Alloys characterised by their composition
- H01F1/053—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals
- H01F1/055—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5
- H01F1/0555—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 pressed, sintered or bonded together
- H01F1/0558—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 pressed, sintered or bonded together bonded together
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Hard Magnetic Materials (AREA)
Description
本発明は、微粉末結合型の希土類永久磁石に関
する。 本発明の希土類永久磁石の製造方法を第２図に
示す。この磁石の磁気性能は、合成組成、熱処
理、粉末の粒度ならびに形状、バインダーの種
類、成形法などにより左右されることが以前から
知られていたが、今回新たに鋳造インゴツトのマ
クロ組織により、磁気性能が大きく変化すること
を見出した。 一般に、溶融金属がるつぼから鋳型に注入され
ると、鋳壁から凝固が開始する。これは、固体異
物質と接触したエンブリオ（晶芽）は、接触しな
いで融液中に漂つているものに比べて、安定核生
成に対するエネルギー障壁が小さくなるから、と
説明されている。鋳壁に生成した結晶は、隣の結
晶と相互に競争しつつ溶湯中に成長する。第１図
に示すような、鋳塊最外層の結晶の競争成長領域
をチル晶帯と呼んでいる。結晶は成長速度に異方
性があるため、最大成長速度をもつ方向が熱流の
方向に平行であるような結晶が、隣接の結晶成長
を抑えて優先的に成長する。結晶の成長中、優先
方位が熱流に近い程長く生き残り、他の結晶は淘
汰される結果、結晶の数は、鋳塊内部にゆくに従
つて少なくなり、柱状晶帯Ｂが形成される。条件
が整えば柱状晶帯がぶつかり合い凝固は完了する
が、通常第１図に示すように、柱状晶の内部に等
軸晶が生成する。等軸晶の生因については、以前
はよく知られていなかつたが、現在では鋳壁とか
冷却された湯面で形成された結晶が遊離して自由
晶となり、この自由晶が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.ISIJ.11（1971）18）。 Sm−Co−Cu−Fe−Alの５元系合金を使用し
た磁石は、析出硬化型、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
出させて、磁気硬化させるためである。本合金の
Sm−Co−Cu−Fe−Alの２元系組成の鋳造磁性
合金を用い、上述の３種類の組織について種々の
実験を行つたところ、チル晶帯、柱状晶帯、そし
て等軸晶帯のうちで、柱状晶帯が磁石にするのに
最もすぐれていることが明らかになつた。 今、例を樹脂結合希土類コバルト磁石にとつて
説明する。この磁石は、第２図に示すような方法
で磁石合金を磁石にする。製法を全く同じにし
て、等軸晶合金、柱状晶合金およびチル晶合金を
磁石にしてみると、柱状晶合金が、飽和磁化
4πIs、保磁力iHc、bHcあるいはヒステリシスル
ープの角形性にと、全ての性能にわたつてすぐれ
ていることが分かつた。逆に、等軸晶合金および
等軸チル晶合金が性能的に一番劣つている。柱状
チル晶合金からは、これらのものの中間の値の磁
石ができる。 これは、柱状晶組織が、該合金を熱処理（溶体
化処理および時効処理）する時に有効に作用する
ためであると考えられる。すなわち、柱状晶によ
つてマトリツクス中に析出する異相の析出物の分
布の均一化を促進するものと考えられ、そのため
にヒステリシスの角形性がよくなる。また同時に
析出物の結晶構造、形態もiHcを高める方向に形
成する作用も及ぼすものと考えられ、そのため
iHcも向上する。 このため、本合金の鋳壁近傍のチル晶体は柱状
チル晶にして、他の部分は柱状晶にする製造法が
よい磁石を得るために大切である。チル晶帯は合
金全体では量が少ないので、製造上最も大切なこ
とは、等軸晶帯を防ぎ柱状晶帯の比率を大きくす
ることである。また、組成的には柱状晶化によつ
て最も効果が顕著に現れたのは、Smの含有量が
21〜28wt％のSm2Co17型の結晶構造を有する組
成であつた。Smが21％未満および28％を越える
と、Sm2Co17型とは異なる相が出て性能が著しく
低下する。 以下、実施例に従い、柱状晶の効果を説明して
行く。 実施例 １ 第１表の合金１の組成を有する合金を高周波溶
解炉を用いて、１Kgをアルミナるつぼ中で溶解
し、肉厚10mmの第３図に示すような鉄製の金型に
1550℃の湯温で鋳込んだ。その時、第１図に示す
ような組織の形態を取つた。第１図はインゴツト
を中心で切断したときの組織を示す。これらの部
分のうちで、チル晶組織をＡ、柱状晶組織をＢ、
そして等軸晶組織をＣとする。本実施例では合金
１の鋳造塊のＡ，Ｂ，Ｃからそれそれインゴツト
する。 本発明の希土類永久磁石の製造方法を第２図に
示す。この磁石の磁気性能は、合成組成、熱処
理、粉末の粒度ならびに形状、バインダーの種
類、成形法などにより左右されることが以前から
知られていたが、今回新たに鋳造インゴツトのマ
クロ組織により、磁気性能が大きく変化すること
を見出した。 一般に、溶融金属がるつぼから鋳型に注入され
ると、鋳壁から凝固が開始する。これは、固体異
物質と接触したエンブリオ（晶芽）は、接触しな
いで融液中に漂つているものに比べて、安定核生
成に対するエネルギー障壁が小さくなるから、と
説明されている。鋳壁に生成した結晶は、隣の結
晶と相互に競争しつつ溶湯中に成長する。第１図
に示すような、鋳塊最外層の結晶の競争成長領域
をチル晶帯と呼んでいる。結晶は成長速度に異方
性があるため、最大成長速度をもつ方向が熱流の
方向に平行であるような結晶が、隣接の結晶成長
を抑えて優先的に成長する。結晶の成長中、優先
方位が熱流に近い程長く生き残り、他の結晶は淘
汰される結果、結晶の数は、鋳塊内部にゆくに従
つて少なくなり、柱状晶帯Ｂが形成される。条件
が整えば柱状晶帯がぶつかり合い凝固は完了する
が、通常第１図に示すように、柱状晶の内部に等
軸晶が生成する。等軸晶の生因については、以前
はよく知られていなかつたが、現在では鋳壁とか
冷却された湯面で形成された結晶が遊離して自由
晶となり、この自由晶が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.ISIJ.11（1971）18）。 Sm−Co−Cu−Fe−Alの５元系合金を使用し
た磁石は、析出硬化型、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
出させて、磁気硬化させるためである。本合金の
Sm−Co−Cu−Fe−Alの２元系組成の鋳造磁性
合金を用い、上述の３種類の組織について種々の
実験を行つたところ、チル晶帯、柱状晶帯、そし
て等軸晶帯のうちで、柱状晶帯が磁石にするのに
最もすぐれていることが明らかになつた。 今、例を樹脂結合希土類コバルト磁石にとつて
説明する。この磁石は、第２図に示すような方法
で磁石合金を磁石にする。製法を全く同じにし
て、等軸晶合金、柱状晶合金およびチル晶合金を
磁石にしてみると、柱状晶合金が、飽和磁化
4πIs、保磁力iHc、bHcあるいはヒステリシスル
ープの角形性にと、全ての性能にわたつてすぐれ
ていることが分かつた。逆に、等軸晶合金および
等軸チル晶合金が性能的に一番劣つている。柱状
チル晶合金からは、これらのものの中間の値の磁
石ができる。 これは、柱状晶組織が、該合金を熱処理（溶体
化処理および時効処理）する時に有効に作用する
ためであると考えられる。すなわち、柱状晶によ
つてマトリツクス中に析出する異相の析出物の分
布の均一化を促進するものと考えられ、そのため
にヒステリシスの角形性がよくなる。また同時に
析出物の結晶構造、形態もiHcを高める方向に形
成する作用も及ぼすものと考えられ、そのため
iHcも向上する。 このため、本合金の鋳壁近傍のチル晶体は柱状
チル晶にして、他の部分は柱状晶にする製造法が
よい磁石を得るために大切である。チル晶帯は合
金全体では量が少ないので、製造上最も大切なこ
とは、等軸晶帯を防ぎ柱状晶帯の比率を大きくす
ることである。また、組成的には柱状晶化によつ
て最も効果が顕著に現れたのは、Smの含有量が
21〜28wt％のSm2Co17型の結晶構造を有する組
成であつた。Smが21％未満および28％を越える
と、Sm2Co17型とは異なる相が出て性能が著しく
低下する。 以下、実施例に従い、柱状晶の効果を説明して
行く。 実施例 １ 第１表の合金１の組成を有する合金を高周波溶
解炉を用いて、１Kgをアルミナるつぼ中で溶解
し、肉厚10mmの第３図に示すような鉄製の金型に
1550℃の湯温で鋳込んだ。その時、第１図に示す
ような組織の形態を取つた。第１図はインゴツト
を中心で切断したときの組織を示す。これらの部
分のうちで、チル晶組織をＡ、柱状晶組織をＢ、
そして等軸晶組織をＣとする。本実施例では合金
１の鋳造塊のＡ，Ｂ，Ｃからそれそれインゴツト
【表】
を切り出し、それを1130〜1180℃の間の最適な温
度で容体化処理を行い、続いて800℃で時効処理
をし、磁気硬化させた。それを、砕いて平均粒度
10μの粉末にした後、有機バインダーを1.6wt％
混練した。その混練した混合物を磁場中でプレス
成形し、成形体の中の樹脂を適度な熱を加えて硬
化させ（キユア処理）て、磁石を完成させた。磁
気性能と合金の組織との関係を第４図と第５図に
示す。第４図は、保磁力iHcと800℃における時
効時間との関係を示し、図中のＡ，Ｂ，Ｃの記号
は、それぞれチル晶組織、柱状晶組織、等軸晶組
織の部分を示す。 第５図は、飽和磁化Msと時効時間の関係を示
す。第４図、第５図から分かるように柱状晶組織
が他の部分よりも高い磁気性能が得られた。 実施例 ２ 第１表に示される合金２，３を実施例１と同じ
方法で溶解し、鋳込み温度を1400℃、1700℃に設
定し鋳込んだ。柱状晶をうるためには、まず鋳壁
に安定な凝固核を形成せしめ、結晶の鋳壁からの
遊離を阻止しなければならないが、注湯温度が高
い場合は、凝固初期に鋳壁から遊離する結晶があ
つても、それを溶解し、消滅させることが可能で
柱状晶ができやすい。鋳込み温度を変えたインゴ
ツトの組織を観察すると、合金２，３ともに、鋳
込み温度が低いもの（1400℃）は殆んど全体が等
軸晶で、鋳込み温度が高いもの（1700℃）は殆ん
どが柱状晶であつた。合金２，３について、それ
ぞれのインゴツトを1130〜1180℃の間で最適の条
件で容体化処理し、続いて800℃で24時間時効処
理を行つた。そして実施例１と同様な方法で樹脂
結合磁石を製造した。その結果を第２表と第３表
に示す。第２表は合金２について、第３表は合金
３についての結果である。
度で容体化処理を行い、続いて800℃で時効処理
をし、磁気硬化させた。それを、砕いて平均粒度
10μの粉末にした後、有機バインダーを1.6wt％
混練した。その混練した混合物を磁場中でプレス
成形し、成形体の中の樹脂を適度な熱を加えて硬
化させ（キユア処理）て、磁石を完成させた。磁
気性能と合金の組織との関係を第４図と第５図に
示す。第４図は、保磁力iHcと800℃における時
効時間との関係を示し、図中のＡ，Ｂ，Ｃの記号
は、それぞれチル晶組織、柱状晶組織、等軸晶組
織の部分を示す。 第５図は、飽和磁化Msと時効時間の関係を示
す。第４図、第５図から分かるように柱状晶組織
が他の部分よりも高い磁気性能が得られた。 実施例 ２ 第１表に示される合金２，３を実施例１と同じ
方法で溶解し、鋳込み温度を1400℃、1700℃に設
定し鋳込んだ。柱状晶をうるためには、まず鋳壁
に安定な凝固核を形成せしめ、結晶の鋳壁からの
遊離を阻止しなければならないが、注湯温度が高
い場合は、凝固初期に鋳壁から遊離する結晶があ
つても、それを溶解し、消滅させることが可能で
柱状晶ができやすい。鋳込み温度を変えたインゴ
ツトの組織を観察すると、合金２，３ともに、鋳
込み温度が低いもの（1400℃）は殆んど全体が等
軸晶で、鋳込み温度が高いもの（1700℃）は殆ん
どが柱状晶であつた。合金２，３について、それ
ぞれのインゴツトを1130〜1180℃の間で最適の条
件で容体化処理し、続いて800℃で24時間時効処
理を行つた。そして実施例１と同様な方法で樹脂
結合磁石を製造した。その結果を第２表と第３表
に示す。第２表は合金２について、第３表は合金
３についての結果である。
【表】
【表】
第２表、第３表より分かるように、合金２，３
も柱状晶のできている鋳込み温度の高いインゴツ
トの方が磁気性能がすぐれているということがで
きる。 以上説明してきたように、柱状晶組織を利用す
ることにより、Sm2Co17型の磁石の磁気性能を従
来より高めることができ、高性能磁石の製造が可
能となつた。本発明の高エネルギー積磁石は電子
時計のモーターや小型スピーカー、モーターなど
広く工業的用途を持つものである。
も柱状晶のできている鋳込み温度の高いインゴツ
トの方が磁気性能がすぐれているということがで
きる。 以上説明してきたように、柱状晶組織を利用す
ることにより、Sm2Co17型の磁石の磁気性能を従
来より高めることができ、高性能磁石の製造が可
能となつた。本発明の高エネルギー積磁石は電子
時計のモーターや小型スピーカー、モーターなど
広く工業的用途を持つものである。
第１図に、鋳型に鋳込んだインゴツトの中心を
縦方向に切断した時の断面である。Ａ，Ｂ，Ｃは
それぞれチル晶、柱状晶そして等軸晶を示す。Ｄ
は金型の断面である。第２図は、樹脂結合型磁石
の製造工程を示す。第３図は、鉄製の鋳型を示
す。肉厚は全て10mmである。長さの単位はmmであ
る。第４図は、チル晶Ａ、柱状晶Ｂ、等軸晶Ｃの
インゴツトから得た磁石の磁気性能で、時効時間
と保磁力（iHc）の関係を示す。第５図は、第４
図と同様の磁石における時効時間と飽和磁化
（Ms）の関係を示す。
縦方向に切断した時の断面である。Ａ，Ｂ，Ｃは
それぞれチル晶、柱状晶そして等軸晶を示す。Ｄ
は金型の断面である。第２図は、樹脂結合型磁石
の製造工程を示す。第３図は、鉄製の鋳型を示
す。肉厚は全て10mmである。長さの単位はmmであ
る。第４図は、チル晶Ａ、柱状晶Ｂ、等軸晶Ｃの
インゴツトから得た磁石の磁気性能で、時効時間
と保磁力（iHc）の関係を示す。第５図は、第４
図と同様の磁石における時効時間と飽和磁化
（Ms）の関係を示す。
Claims (1)
- １ Sm2Co17型結晶を主体とする合金の粉末にバ
インダーを混練して成形してなる希土類永久磁石
において、前記合金としてSm、Co、Cu、Feお
よびAlからなり、Smの含有量が重量比で21〜28
％の範囲にあり、かつマクロ組織が主に柱状晶組
織である合金を使用したことを特徴とする希土類
永久磁石。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55160429A JPS5784106A (en) | 1980-11-14 | 1980-11-14 | Rare earth cobalt permanent magnet |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55160429A JPS5784106A (en) | 1980-11-14 | 1980-11-14 | Rare earth cobalt permanent magnet |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5784106A JPS5784106A (en) | 1982-05-26 |
| JPS648447B2 true JPS648447B2 (ja) | 1989-02-14 |
Family
ID=15714733
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55160429A Granted JPS5784106A (en) | 1980-11-14 | 1980-11-14 | Rare earth cobalt permanent magnet |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5784106A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10109590A (ja) * | 1996-10-07 | 1998-04-28 | Nippon Buyuutec:Kk | 自動車 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60204852A (ja) * | 1984-03-30 | 1985-10-16 | Tokyo Inst Of Technol | 磁気冷凍用磁性材料 |
| US5213630A (en) * | 1984-03-30 | 1993-05-25 | Tokyo Institute Of Technology | Magnetic materials for magnetic refrigeration |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5216444A (en) * | 1975-07-30 | 1977-02-07 | Matsushita Refrigeration | Automatic spot welding process |
| JPS6043900B2 (ja) * | 1978-08-03 | 1985-10-01 | セイコーエプソン株式会社 | 永久磁石材料 |
-
1980
- 1980-11-14 JP JP55160429A patent/JPS5784106A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10109590A (ja) * | 1996-10-07 | 1998-04-28 | Nippon Buyuutec:Kk | 自動車 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5784106A (en) | 1982-05-26 |