KR100414462B1 - 자석 재료의 제조 방법, 리본상 자석 재료, 분말상 자석재료 및 결합 자석 - Google Patents

자석 재료의 제조 방법, 리본상 자석 재료, 분말상 자석재료 및 결합 자석 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자기 특성이 우수하고, 신뢰성이 우수한 자석을 제공할 수 있는 자석 재료의 제조 방법, 리본상 자석 재료, 분말상 자석 재료 및 결합 자석을 제공한다. 이를 위하여, 급냉 리본 제조 장치(1)는 통체(2)와, 가열용 코일(4)과, 냉각 롤(5)을 구비하고 있다. 통체(2)의 하단에는, 자석 재료의 용탕(6)을 사출하는 노즐(3)이 형성되어 있다. 냉각 롤(5)의 둘레면(53)에는 딤플(dimple) 교정 수단이 마련되어 있다. 급냉 리본(8)은 헬륨 가스와 같은 불활성 가스(분위기 가스)중에서, 용탕을 노즐(3)로부터 사출하여, 냉각 롤(5)의 둘레면(53)에 충돌시키고 냉각 고화하는 것에 의해 제조된다. 이 때, 냉각 롤(5)의 둘레면(53)상에 딤플 교정 수단이 마련되어 있기 때문에, 둘레면(53)과의 접촉면에 있어서 발생하는 딤플은 분할되게 되어, 거대 딤플의 발생이 방지된다.

Description

자석 재료의 제조 방법, 리본상 자석 재료, 분말상 자석 재료 및 결합 자석{MAGNETIC MATERIAL MANUFACTURING METHOD, RIBBON-SHAPED MAGNETIC MATERIALS, POWDERED MAGNETIC MATERIALS AND BONDED MAGNETS}
본 발명은 자석 재료의 제조 방법, 리본상 자석 재료, 분말상 자석 재료 및 결합 자석에 관한 것이다.
자석 재료로서, 희토류 원소를 포함하는 합금으로 구성된 희토류 자석 재료는 높은 자기 특성을 갖기 때문에, 모터 등에 이용되었을 경우 고성능을 발휘한다.
이러한 자석 재료는, 예컨대 급냉 리본 제조 장치를 이용한 급냉법에 의해 제조된다. 이하, 그 제조 방법을 설명한다.
도 19는 종래의 자석 재료를 단일 롤법에 의해 제조하는 장치(급냉 리본 제조 장치)에 있어서의 용탕의 냉각 롤에 대한 충돌 부위 부근의 상태를 나타내는 단면 측면도이다.
상기 도면에 도시하는 바와 같이, 소정의 합금 조성의 자석 재료(이하, 「합금」이라고 함)을 용융하여, 그 용탕(60)을 도시하지 않은 노즐로부터 사출하고, 노즐에 대하여 도 19의 화살표 A 방향으로 회전하고 있는 냉각 롤(500)의 둘레면(530)에 충돌시켜, 이 둘레면(530)과 접촉시킴으로써 합금을 급냉, 응고시켜서 리본상의 합금을 연속적으로 형성한다. 이 리본상의 합금은 급냉 리본이라고 불리며, 급속한 냉각 속도로 응고된 결과, 그 마이크로 조직은 비결정성상이나 미세 결정성상으로 이루어지는 조직으로 되어 있어, 그대로, 또는 열 처리를 실시하는 것에 의해 우수한 자기 특성을 발휘한다. 또한, 도 19 중 용탕(60)의 응고 계면(710)을 점선으로 나타낸다.
여기서, 희토류 원소는 산화되기 쉽고, 산화되면 자기 특성이 저하되기 때문에, 상기 급냉 리본(80)의 제조는 주로 불활성 가스속에서 행해져 왔다.
그 때문에, 둘레면(530)과, 용탕(60)의 퍼들(puddle)(웅덩이)(70)과의 사이에 가스가 침입하여, 급냉 리본(80)의 롤면(냉각 롤(500)의 둘레면(530)과 접촉하는 면)(810)에 딤플(오목부)(9)을 발생시키는 일이 있었다. 이러한 경향은 냉각 롤(500)의 원주속도가 커질수록 현저하게 되어, 발생하는 딤플의 면적도 커지게 된다.
이 딤플(9)(특히, 거대 딤플)이 발생하면, 딤플 부분에 있어서는 가스의 개재로 인해 냉각 롤(500)의 둘레면(530)과의 접촉 불량이 발생해 냉각 속도가 저하되어 급속한 응고가 방해된다. 그 때문에, 딤플(9)이 발생한 부위에서는 합금의 결정 입경이 조악해져서, 자기 특성이 저하된다.
이러한 낮은 자기 특성 부분을 포함하는 급냉 리본을 분쇄하여 얻어지는 자석 분말은 자기 특성의 편차가 커진다. 따라서, 이러한 자석 분말을 이용하여 제조된 결합 자석은 낮은 자기 특성밖에는 얻을 수 없고, 또한 내식성도 저하되게 된다.
본 발명의 목적은, 자기 특성이 우수하고 신뢰성이 우수한 자석을 제공할 수 있는 자석 재료의 제조 방법, 리본상 자석 재료, 분말상 자석 재료 및 결합 자석을 제공하는 데에 있다,
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 용탕을 냉각 롤의 둘레면에 충돌시키고 냉각 고화하고, 합금 조성이 하기 화학식 1로 표현되는 리본상 자석 재료를 제조하는 자석 재료의 제조 방법에 있어서, 상기 리본상 자석 재료의 상기 냉각 롤과의 접촉면에 있어서 발생하는 딤플을 분할하는 딤플 교정 수단이 그 둘레면상에 구비된 냉각 롤을 이용하는 것을 특징으로 하는 자석 재료의 제조 방법에 관한 것이다.
Rx(Fe1-yCoy)100-x-zBz
상기 식에서,
R은 1종 이상의 희토류 원소이고,
x는 10 내지 15원자%이고,
y는 0 내지 0.30이고,
z는 4 내지 10원자%이다.
이에 따라, 자기 특성이 우수하고, 신뢰성이 우수한 자석을 제공하는 것이 가능한 자석 재료의 제조 방법을 제공할 수 있다.
상기 냉각 롤은, 바람직하게는 롤 기재와, 상기 롤 기재의 둘레에 마련된 표면층을 갖고, 상기 표면층에 상기 딤플 교정 수단을 마련하고 있다. 이에 따라, 특히 우수한 자기 특성을 갖는 자석을 제공할 수 있다.
또한, 상기 표면층은, 바람직하게는 상기 롤 기재의 구성 재료의 실온 부근에 있어서의 열 전도율보다 낮은 열 전도율을 갖는 재료로 구성된다. 이에 따라, 용탕을 적절한 냉각 속도로 급냉시키는 것이 가능해지고, 그 결과 특히 우수한 자기 특성을 갖는 자석을 제공하는 것이 가능하다.
또한, 상기 표면층은, 바람직하게는 세라믹스로 구성된다. 이에 따라, 용탕을 적절한 냉각 속도로 급냉시키는 것이 가능하게 되고, 특히 우수한 자기 특성을 갖는 자석을 제공할 수 있음과 동시에, 냉각 롤의 내구성이 향상된다.
또한, 상기 표면층은, 바람직하게는 실온 부근에서의 열 전도율이 80W·m-1·K-1이하의 재료로 구성된다. 이에 따라, 용탕을 적절한 냉각 속도로 급냉시키는 것이 가능해지고, 그 결과 특히 우수한 자기 특성을 갖는 자석을 제공할 수 있다.
또한, 상기 표면층은, 바람직하게는 실온 부근에서의 열팽창율이 3.5∼18[×10-6K-1]의 재료로 구성된다. 이에 따라, 롤 기재와 표면층과의 높은 밀착성을 유지할 수 있어, 표면층의 박리를 보다 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 상기 표면층의 평균 두께는, 바람직하게는 0.5∼50㎛ 이다. 이에 따라, 용탕을 적절한 냉각 속도로 급냉하는 것이 가능해지고, 그 결과 특히 우수한 자기 특성을 갖는 자석을 제공할 수 있다.
또한, 상기 표면층은, 바람직하게는 그 표면에 기계 가공을 하지 않고 형성된다. 이에 따라, 연마 등이 실시되지 않더라도 둘레면의 표면 거칠기를 비교적 작게 할 수 있다.
또한, 상기 딤플 교정 수단은, 바람직하게는 1개 이상의 융기부(ridge)이다.이에 따라, 리본상 자석 재료의, 냉각 롤과 접촉하는 측의 면에서 발생하는 딤플을 보다 효율적으로 분할할 수 있게 되고, 그 결과 특히 우수한 자기 특성을 갖는 자석을 제공할 수 있다.
또한, 상기 융기부의 평균폭은, 바람직하게는 0.5∼95㎛ 이다. 이에 따라, 리본상 자석 재료의 냉각 롤과 접촉하는 측의 면에서 발생하는 딤플을 보다 효율적으로 분할할 수 있게 되고, 그 결과 특히 우수한 자기 특성을 갖는 자석을 제공할 수 있다.
또한, 상기 융기부는 상기 냉각 롤의 둘레면에 홈을 형성함으로써 마련된 것이 바람직하다. 이에 따라, 비교적 용이하게 융기부의 폭 등을 정밀도 높게 할 수 있다.
또한, 상기 홈의 평균폭은, 바람직하게는 0.5∼90㎛ 이다. 이에 따라, 리본상 자석 재료의, 냉각 롤과 접촉하는 측의 면에서 발생하는 딤플을 보다 효율적으로 분할하는 것이 가능해지고, 그 결과 특히 우수한 자기 특성을 갖는 자석을 제공할 수 있다.
또한, 상기 융기부의 평균 높이 또는 상기 홈의 평균 깊이는, 바람직하게는 0.5∼20㎛ 이다. 이에 따라, 리본상 자석 재료의 냉각 롤과 접촉하는 측의 면에서 발생하는 딤플을 보다 효율적으로 분할하는 것이 가능해지고, 그 결과 특히 우수한 자기 특성을 갖는 자석을 제공할 수 있다.
또한, 상기 융기부 또는 상기 홈은, 바람직하게는 상기 냉각 롤의 회전축을 중심으로 하는 나선 형상으로 형성된 것이다. 이에 따라, 비교적 용이하게 냉각롤을 제조할 수 있고, 또한 리본상 자석 재료의 냉각 롤과 접촉하는 측의 면에서 발생하는 딤플을 보다 효율적으로 분할하는 것이 가능해지고, 그 결과 특히 우수한 자기 특성을 갖는 자석을 제공할 수 있다.
또한, 바람직하게는, 상기 융기부 또는 상기 홈은 나란히 마련되고, 그 평균 피치는 0.5∼100㎛ 이다. 이에 따라, 냉각 롤 각 부위에 있어서의 용탕의 냉각 속도의 편차가 특히 작아지게 되어, 그 결과 특히 우수한 자기 특성을 갖는 자석을 제공할 수 있다.
또한, 바람직하게는, 상기 둘레면상에 있어서의 상기 융기부 또는 상기 홈이 차지하는 투영 면적의 비율이 10% 이상이다. 이에 따라, 용탕을 적절한 냉각 속도로 급냉시키는 것이 가능해져서, 그 결과 특히 우수한 자기 특성을 갖는 자석을 제공할 수 있다.
또한, 상기 리본상 자석 재료를 분쇄하는 공정을 갖는 것이어도 무방하다. 이에 따라, 자기 특성이 우수하고, 신뢰성이 우수한 자석을 제공하는 것이 가능한 분말상의 자석 재료를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 용탕을 냉각 롤의 둘레면에 충돌시켜 냉각 고화하여 얻어진, 합금 조성이 하기 화학식 1로 표현되는 리본상 자석 재료에 있어서, 상기 냉각 롤은 리본상 자석 재료와의 접촉면에서 발생하는 딤플을 분할하는 딤플 교정 수단을 그 둘레면상에 갖는 것을 특징으로 하는 리본상 자석 재료에 관한 것이다. 이에 따라, 자기 특성이 우수하고, 신뢰성이 우수한 자석을 제공하는 것이 가능한 리본상 자석 재료를 제공할 수 있다.
화학식 1
Rx(Fe1-yCoy)100-x-zBz
상기 식에서,
R은 1종 이상의 희토류 원소이고,
x는 10 내지 15원자%이고,
y는 0 내지 0.30이고,
z는 4 내지 10원자%이다.
또한, 상기 리본상 자석 재료는, 상기 냉각 롤과의 접촉면에 홈 또는 융기부가 형성되어 있고, 상기 홈 또는 상기 융기부에 의해 딤플이 분할되어 있는 것이 바람직하다. 이에 따라, 특히 우수한 자기 특성을 갖는 자석을 제공할 수 있다.
또한, 상기 리본상 자석 재료는, 바람직하게는 상기 냉각 롤과의 접촉면에 있어서, 응고시에 형성된 2000㎛2이상의 거대 딤플이 차지하는 면적의 비율이 10% 이하이다. 이에 따라, 리본상 자석 재료의 각 부위에 있어서의 결정 입경의 편차가 작아지게 되고, 그 결과 특히 우수한 자기 특성을 갖는 자석을 제공할 수 있다.
또한, 상기 리본상 자석 재료는, 바람직하게는 상기 냉각 롤과의 접촉면에 상기 냉각 롤의 표면 형상의 적어도 일부가 전사된 것이다. 이에 따라, 리본상 자석 재료의 각 부위에 있어서의 결정 입경의 편차가 작아지게 되고, 그 결과 특히 우수한 자기 특성을 갖는 자석을 제공할 수 있다.
또한, 상기 리본상 자석 재료는, 바람직하게는 평균 두께가 8∼50㎛ 이다.이에 따라, 특히 우수한 자기 특성을 갖는 자석을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 용탕을 냉각 롤의 둘레면에 충돌시키고 냉각 고화하여 얻어진, 합금 조성이 하기 화학식 1로 표현되는 리본 현상 자석 재료를 분쇄하여 얻어진 분말상 자석 재료에 있어서, 상기 냉각 롤은, 리본상 자석 재료와의 접촉면에서 발생하는 딤플을 분할하는 딤플 교정 수단을 그 둘레면상에 갖는 것을 특징으로 하는 분말상 자석 재료에 관한 것이다. 이에 따라, 자기 특성이 우수하고, 신뢰성이 우수한 자석을 제공하는 것이 가능한 분말상 자석 재료를 제공할 수 있다.
화학식 1
Rx(Fe1-yCoy)100-x-zBz
상기 식에서,
R은 1종 이상의 희토류 원소이고,
x는 10 내지 15원자%이고,
y는 0 내지 0.30이고,
z는 4 내지 10원자%이다.
이 경우, 상기 분말상 자석 재료는, 그 제조 과정 또는 제조 후 1회 이상의 열 처리가 실시된 것이 바람직하다. 이에 따라, 특히 우수한 자기 특성을 갖는 자석을 제공할 수 있다.
바람직하게는, 상기 분말상 자석 재료는 평균 입경이 1∼300㎛ 이다. 이에따라, 특히 우수한 자기 특성을 갖는 자석을 제공할 수 있다.
또한, 이 분말상 자석 재료는, 주로 하드 자성상인 R2TM14B형 상(相)(단, TM은 1종 이상의 전이 금속)으로 구성된 것이 바람직하다. 이에 따라, 특히 보자력, 내열성이 우수한 자석을 제공할 수 있다.
또한, 상기 분말상 자석 재료의 전체 구성 조직중에 차지하는 상기 R2TM14B형 상의 체적율은 80% 이상인 것이 바람직하다. 이에 따라, 특히 보자력, 내열성이 우수한 자석을 제공할 수 있다.
또한, 상기 R2TM14B형 상의 평균 결정 입경은 500㎚ 이하인 것이 바람직하다. 이에 따라, 자기 특성, 특히 보자력, 각형성(rectangularity)이 우수한 자석을 제공할 수 있다.
또한 본 발명은, 용탕을 냉각 롤의 둘레면에 충돌시키고 냉각 고화하여 얻어진, 합금 조성이 하기 화학식 1로 표현되는 리본상 자석 재료를 분쇄하여 얻어진 분말상 자석 재료를 결합 수지로 결합하여 이루어지는 결합 자석에 있어서, 상기 냉각 롤은, 리본상 자석 재료와의 접촉면에서 발생하는 딤플을 분할하는 딤플 교정 수단을 그 둘레면상에 갖는 것을 특징으로 하는 결합 자석에 관한 것이다. 이에 따라, 자기 특성이 우수하고, 신뢰성이 우수한 결합 자석을 제공할 수 있다.
화학식 1
Rx(Fe1-yCoy)100-x-zBz
상기 식에서,
R은 1종 이상의 희토류 원소이고,
X는 10 내지 15원자%이고,
y는 0 내지 0.30이고,
z는 4 내지 10원자%이다.
이러한 결합 자석은 실온에서의 고유 보자력 HCJ가 320∼1200kA/m인 것이 바람직하다. 이에 따라, 내열성, 착자성이 우수하고, 충분한 자속 밀도를 갖는 자석을 제공할 수 있다.
또한, 최대 자기 에너지곱(BH)max가 40kJ/㎥ 이상인 것이 바람직하다. 이에 따라, 소형이면서 고성능의 모터를 얻을 수 있다.
상술한, 혹은 그 이외의 본 발명의 다른 목적, 구성 및 효과는 도면에 기초한 이하의 실시예의 설명으로부터 보다 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 자석 재료의 제조 방법의 제 1 실시형태에서 이용하는 냉각 롤과, 그 냉각 롤을 이용하여 리본상 자석 재료를 제조하는 장치(급냉 리본 제조 장치)의 구성예를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시한 냉각 롤의 정면도이다.
도 3은 도 1에 도시한 냉각 롤의 둘레면 부근의 단면 형상을 모식적으로 도시한 도면이다.
도 4는 종래의 리본상 자석 재료를 단일 롤법에 의해 제조하는 장치(급냉 리본 제조 장치)에 있어서의 용탕의 냉각 롤에 대한 충돌 부위 부근의 상태를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 5는 도 1에 도시한 리본상 자석 재료를 제조하는 장치(급냉 리본 제조 장치)에 있어서의 용탕의 냉각 롤에 대한 충돌 부위 부근의 상태를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 6은 종래의 리본상 자석 재료를 단일 롤법에 의해 제조하는 장치(급냉 리본 제조 장치)에서 제조된 리본상 자석 재료의 표면 형상을 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 7은 도 1에 도시한 리본상 자석 재료를 제조하는 장치(급냉 리본 제조 장치)에서 제조된 리본상 자석 재료의 표면 형상을 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 8은 딤플 교정 수단의 형성 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 딤플 교정 수단의 형성 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 자석 재료의 제조 방법의 제 2 실시형태에서 이용하는 냉각 롤을 모식적으로 나타내는 정면도이다.
도 11은 도 10에 도시한 냉각 롤 둘레면 부근의 단면 형상을 모식적으로 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 자석 재료의 제조 방법의 제 3 실시형태에서 이용하는 냉각 롤을 모식적으로 도시하는 정면도이다.
도 13은 도 12에 도시한 냉각 롤의 둘레면 부근의 단면 형상을 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 14는 본 발명의 자석 재료의 제조 방법의 제 4 실시형태에서 이용하는 냉각 롤을 모식적으로 나타내는 정면도이다.
도 15는 도 14에 도시한 냉각 롤의 둘레면 부근의 단면 형상을 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 16은 본 발명의 자석 재료의 제조 방법에서 이용할 수 있는 냉각 롤을 모식적으로 도시한 정면도이다.
도 17은 본 발명의 자석 재료의 제조 방법에서 이용할 수 있는 냉각 롤의 둘레면 부근의 단면 형상을 모식적으로 도시한 도면이다.
도 18은 본 발명의 자석 재료의 제조 방법에서 이용할 수 있는 냉각 롤의 둘레면 부근의 단면 형상을 모식적으로 도시한 도면이다.
도 19는 종래의 리본상 자석 재료를 단일 롤법에 의해 제조하는 장치(급냉 리본 제조 장치)에 있어서의 용탕의 냉각 롤에 대한 충돌 부위 부근의 상태를 도시한 단면 측면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1: 급냉 리본 제조장치 2: 통체
3: 오리피스 4: 가열용 코일
5: 냉각롤 6: 용탕
7: 퍼들 8: 급냉 리본
9: 화살표 51: 롤 기재
52: 표면층 53: 둘레면
54: 홈 55: 융기부
56: 가장자리부 57: 개구부
이하, 본 발명의 자석 재료의 제조 방법, 리본상 자석 재료, 분말상 자석 재료 및 결합 자석의 실시형태에 대하여 상세히 설명한다.
[급냉 리본 제조 장치의 구성]
도 1은 본 발명의 자석 재료의 제조 방법의 제 1 실시형태에서 이용하는 냉각 롤과, 그 냉각 롤을 이용하여 단일 롤법에 의해 리본상 자석 재료(급냉 리본)를 제조하는 장치(급냉 리본 제조 장치)의 구성예를 나타내는 사시도, 도 2는 도 1에도시한 냉각 롤의 정면도, 도 3은 도 1에 도시한 냉각 롤의 확대 단면도이다.
이들 도면에 도시한 바와 같이, 급냉 리본 제조 장치(1)는 자석 재료를 수납할 수 있는 통체(2)와, 상기 통체(2)에 대하여 도면의 화살표 A 방향으로 회전하는 냉각 롤(5)을 구비하고 있다. 통체(2)의 하단에는 자석 재료의 용탕(6)을 사출하는 노즐(오리피스)(3)이 형성되어 있다.
통체(2)의 구성 재료로서는, 예컨대 석영, 알루미나, 마그네시아 등의 내열성 세라믹스 등을 들 수 있다.
노즐(3)의 개구 형상으로는, 예컨대 원형, 타원형, 슬릿 형상 등을 들 수 있다.
또한, 통체(2)의 노즐(3) 근방의 둘레에는 가열용 코일(4)이 배치되고, 이 코일(4)에, 예컨대 고주파를 인가함으로써, 통체(2) 내부를 가열(유도 가열)하여 통체(2)내의 자석 재료를 용융 상태로 한다.
또한, 가열 수단은 이러한 코일(4)에 한정되는 것이 아니라, 예컨대 카본 히터를 이용하는 것도 가능하다.
냉각 롤(5)은 롤 기재(51)와, 냉각 롤(5)의 둘레면(53)을 형성하는 표면층(52)으로 구성되어 있다.
표면층(52)은 롤 기재(51)와 동일한 재질에 의해 일체적으로 구성되어 있어도 무방하지만, 롤 기재(51)의 구성 재료보다 열 전도율이 작은 재질로 구성되어 있는 것이 바람직하다.
롤 기재(51)의 구성 재료는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 표면층(52)의열을 보다 빨리 방산시킬 수 있도록, 예컨대 동 또는 동계 합금과 같은 열 전도율이 큰 금속 재료로 구성되어 있는 것이 바람직하다.
표면층(52)의 구성 재료의 실온 부근에서의 열 전도율은, 특별히 한정되지는 않지만, 예컨대 80W·m-1·K-1이하인 것이 바람직하고, 3∼60W·m-1·K-1인 것이 보다 바람직하며, 5∼40W·m-1·K-1인 것이 더욱 바람직하다.
냉각 롤(5)이 이러한 열 전도율을 갖는 표면층(52)과 롤 기재(51)로 구성됨에 따라서, 적절한 냉각 속도로 용탕(6)을 급냉시키는 것이 가능해진다. 또한, 롤 면(81)(냉각 롤의 둘레면과 접촉하는 측의 면) 부근과 자유 면(free surface)(82)(롤면과 반대측의 면) 부근에서의 냉각 속도의 차이가 작아지게 된다. 따라서, 얻어지는 급냉 리본(8)은 각 부위에 있어서의 결정 입경의 편차가 작고, 자기 특성이 우수한 것으로 된다.
이러한 열 전도율을 갖는 재료로서는, 예컨대 Zr, Sb, Ti, Ta, Pd, Pt 등, 또는 이들을 포함하는 합금 등의 금속 재료나 이들의 산화물, 세라믹스 등을 들 수 있다. 세라믹스로서는, 예컨대 Al2O3, SiO2, TiO2, Ti2O3, ZrO2, Y2O3, 티탄산 바륨, 티탄산 스트론튬 등의 산화물계 세라믹스, AlN, Si3N4, TiN, BN, ZrN, HfN, VN, TaN, NbN, CrN, Cr2N 등의 질화물계 세라믹스, 흑연, SiC, ZrC, Al4C3, CaC2, WC, TiC, HfC, VC, TaC, NbC 등의 탄화물계 세라믹스, 혹은 이들 중 2 이상을 임의로 조합한 복합 세라믹스를 들 수 있다. 그 중에서도 특히, 질화물계 세라믹스를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 종래에 냉각 롤의 둘레면을 구성하는 재료로서 이용되어 온 것(Cu, Cr 등)과 비교하여, 이러한 세라믹스는 높은 경도를 갖고, 내구성(내마모성)이 우수하다. 이 때문에, 냉각 롤(5)을 반복하여 사용하더라도, 둘레면(53)의 형상이 유지되어, 후술하는 딤플 교정 수단의 효과도 쉽게 열화되지 않는다.
그런데, 전술한 롤 기재(51)의 구성 재료는 통상 비교적 높은 열팽창율을 갖고 있다. 그 때문에, 표면층(52)의 구성 재료의 열팽창율은 롤 기재(51)의 열팽창율에 가까운 값인 것이 바람직하다. 표면층(52)의 구성 재료의 실온 부근에서의 열팽창율(선 팽창율 α)은, 예컨대 3.5∼18[×10-6K-1」정도인 것이 바람직하며, 6∼12[×10-6K-1]정도인 것이 보다 바람직하다. 표면층(52)의 구성 재료의 실온 부근에 있어서의 열팽창율(이하, 간단히 「열팽창율」 라고 함)이 이러한 범위의 값이면, 롤 기재(51)와 표면층(52)과의 높은 밀착성을 유지시킬 수 있어, 표면층(52)의 박리를 보다 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 표면층(52)은 단층 뿐만 아니라, 예컨대 조성이 다른 복수개 층의 적층체이어도 무방하다. 예컨대, 표면층(52)은 전술한 금속 재료, 세라믹스 등으로 구성된 층이 2층 이상 적층된 것이어도 무방하다. 이러한 표면층(52)으로서는, 예컨대 롤 기재(51)측에서 금속층(하지층)/세라믹스층이 적층된 2층 적층체로 구성된 것을 들 수 있다. 이러한 적층체의 경우, 인접하는 층끼리는 밀착성이 높은 것이 바람직하며, 그 예로서는 인접하는 층끼리에 동일한 원소가 포함되어 있는 것을 들 수 있다.
또한, 표면층(52)이 복수개 층의 적층체인 경우, 적어도 그 최외층이 전술한 범위의 열전도율을 갖는 재료로 구성된 것이 바람직하다.
또한, 표면층(52)이 단층으로 구성되어 있는 경우, 그 조성은 두께 방향으로 균일한 것에 한정되지 않고, 예컨대 함유 성분이 두께 방향으로 순차적으로 변화되는 것(경사 재료)이어도 무방하다.
표면층(52)의 평균 두께(상기 적층체의 경우에는 그 합계 두께)는 특별히 한정되지는 않지만, 0.5∼50㎛인 것이 바람직하고, 1∼20㎛인 것이 더욱 바람직하다.
표면층(52)의 평균 두께가 하한값 미만이면, 다음과 같은 문제가 발생하는 경우가 있다. 즉, 표면층(52)의 재질에 따라서는, 냉각능이 지나치게 커서, 두께가 상당히 큰 급냉 리본(8)이라도 롤 면(81) 부근에서는 냉각 속도가 커져, 비결정질로 되기 쉽다. 한편, 자유 면(82) 부근에서는 급냉 리본(8)의 열전도율이 비교적 작기 때문에 급냉 리본(8)의 두께가 클수록 냉각 속도가 작아지게 되고, 그 결과 결정 입경이 조악해지기 쉽게 된다. 즉, 자유 면(82)부근에서는 조악한 입자, 롤 면(81) 부근에서는 비결정질이라고 하는 급냉 리본으로 되기 쉬워, 만족스러운 자기 특성을 얻을 수 없는 경우가 있다. 또한, 자유 면(82) 부근에서의 결정 입경을 작게 하기 위하여, 예컨대 냉각 롤(5)의 원주속도를 크게 하고, 급냉 리본(8)의 두께를 작게 한다고 하더라도, 롤 면(81) 부근에서의 비결정질이 보다 랜덤한 것으로 되어, 급냉 리본(8)을 작성한 후에 열 처리를 실시했다고 하더라도, 충분한 자기 특성을 얻을 수 없는 경우가 있다.
또한, 표면층(52)의 평균 두께가 상한값을 넘으면, 급냉 속도가 느려지고, 결정 입경이 조악해져서, 결과적으로 자기 특성이 저하하는 경우가 있다.
표면층(52)의 형성 방법은, 특별히 한정되지는 않지만, 열 CVD, 플라즈마 CVD, 레이저 CVD 등의 화학 증착법(CVD) 또는 진공 증착, 스퍼터링, 이온 플레이팅 (ion-plating)등의 물리 증착법(PVD)이 바람직하다. 이들 방법을 이용한 경우, 비교적 용이하게 표면층의 두께를 균일하게 할 수 있기 때문에, 표면층(52)을 형성한 후 그 표면에 기계 가공을 실시하지 않아도 무방하다. 또한, 표면층(52)은, 그 밖에 전해 도금, 침적 도금, 무전해 도금, 용사(溶射) 등의 방법으로 형성되어도 좋다. 그 중에서도, 용사에 의해 표면층(52)을 형성한 경우, 롤 기재(51)와 표면층(52)과의 밀착성(접착 강도)은 특히 우수하게 된다.
또한, 표면층(52)을 롤 기재(51)의 둘레에 형성하기에 앞서, 롤 기재(51)의 외표면에 대하여, 알칼리 세정, 산 세정, 유기 용제 세정 등의 세정 처리나, 블라스트 처리, 에칭, 도금층의 형성 등, 하도막 처리를 실시하더라도 좋다. 이에 따라, 표면층(52)의 형성후에 있어서의 롤 기재(51)와 표면층(52)과의 밀착성이 향상된다. 또한, 전술한 바와 같은 하도막 처리를 실시하는 것에 의해, 균일하면서 치밀한 표면층(52)을 형성할 수 있기 때문에, 얻어지는 냉각 롤(5)은 각 부위에 있어서의 열전도율 편차가 특히 작아지게 된다.
[딤플 교정 수단]
후술하는 바와 같이, 급냉 리본(8)은 냉각 롤(5)의 둘레면(53)에 자석 재료의 용탕(6)을 충돌시켜 급냉시키는 것에 의해 제조된다. 이 때, 둘레면(53)과, 용탕(6)의 퍼들(웅덩이)(7) 사이에 가스가 침입하여 롤면(81)에 있어서 딤플이 발생하는 경우가 있다. 도 4에 도시한 바와 같이 가스가 침입한 부위는, 가스가 고여진 상태로 냉각되기 때문에, 얻어지는 급냉 리본(8)의 롤 면(81)에는 딤플(9)이 발생하게 된다(도 6 참조). 또한, 가스가 침입한 부위에서는 퍼들(7)의 다른 부위에 비해 냉각 속도가 작아지게 되어, 결정 입경이 조악해진다. 그 결과, 급냉 리본(8)의 각 부위에 있어서의 결정 입경, 자기 특성의 편차가 커지게 된다. 이러한 경향은 딤플(9)의 1개당 면적, 딤플(9)의 총면적이 커질수록 현저하게 된다.
이에 대하여, 본 발명의 냉각 롤(5)의 둘레면(53)에는 급냉 리본(8)의 롤면(81)에 있어서 발생하는 딤플(9)를 분할하는 딤플 교정 수단이 마련되어 있다.
이에 따라, 도 5, 도 7에 도시한 바와 같이 딤플(9)은 홈(84)에 의해 분할된다. 또한, 후술하는 가스 제거 효과에 의해, 둘레면(53)과 퍼들(7) 사이에 침입한 가스의 적어도 일부가 배출되게 되어, 둘레면(53)과 퍼들(7) 사이에 잔존하는 가스량은 적어진다. 이러한 이유에서, 얻어지는 급냉 리본(8)의 롤면(81)에 형성되는 딤플(9)의 1개당 면적은 작아지게 되고, 딤플(9)의 총면적도 감소한다(도 7 참조). 그 때문에, 퍼들(7)의 각 부위에 있어서의 냉각 속도의 편차가 작아지게 되어, 결과적으로 결정 입경의 편차가 작고, 자기 특성이 우수한 급냉 리본(8)이 얻어진다.
도시한 구성에서는, 냉각 롤(5)의 둘레면(53)상에 복수개의 홈(54)이 냉각 롤의 회전 방향에 대하여 거의 평행하게 형성되어 있고, 인접하는 홈(54)과 홈(54) 사이가 융기부(55)로 되어 있다. 본 실시형태에 있어서는, 융기부(55)가 딤플 교정 수단으로서 기능한다.
홈(54)이 둘레면(53)상에 마련되어 있기 때문에, 둘레면(53)과 퍼들(7) 사이에 침입한 가스는 홈(54)내로 들어간 후, 다시 홈(54)에 따라 이동하는 것이 가능해진다. 따라서, 둘레면(53)과 퍼들(7) 사이에 침입한 가스는 냉각 롤(5)의 회전에 따라 홈(54)을 거쳐 외부로 배출된다. 이러한 효과(가스 배출 효과)에 의해, 가스가 침입한 부위에 있어서의 둘레면(53)과 퍼들(7)간의 접촉이 일어나기 쉽게 된다. 이렇게 하여 둘레면(53)과 퍼들(7)의 접촉이 발생하면, 도 7에 도시한 바와 같이 딤플(9)은 분할되게 되어, 딤플 1개당 면적은 작아지게 된다. 또한, 둘레면(53)과 퍼들(7) 사이에 잔존하는 가스량이 적어지기 때문에, 형성되는 딤플(9)의 총면적도 작아지게 된다. 따라서, 퍼들(7)의 각 부위에 있어서의 냉각 속도의 편차는 작아지게 되고, 그 결과 결정 입경의 편차가 작고 자기 특성이 우수한 급냉 리본(8)이 얻어진다.
도시한 구성에 있어서, 융기부(55)는 복수개 형성되어 있지만, 1개 이상이 형성되어 있으면 된다.
홈(54)의 폭(둘레면(53)으로 개구되어 있는 부분에서의 폭) L1의 평균치는 0.5∼90㎛인 것이 바람직하고, 1∼50㎛인 것이 더욱 바람직하다. 홈(54)의 폭 L1의 평균치가 하한값 미만이면, 둘레면(53)과 퍼들(7) 사이에 침입한 가스를 배출하는 가스 배출 효과가 저하되는 경우가 있다. 한편, 홈(54)의 폭 L1의 평균치가 상한값을 넘으면, 홈(54)에서 면적이 큰 딤플이 발생하여, 결정 입자이 조악해지는 경우가 있다.
융기부(55)의 폭(최대폭) L2의 평균치는 0.5∼95㎛인 것이 바람직하고, 1∼50㎛인 것이 더욱 바람직하다. 융기부(55)의 폭 L2의 평균치가 하한값 미만이면, 딤플의 교정 수단으로서 융기부가 충분히 기능하지 않게 되어, 그 결과 큰 면적의 딤플이 형성되는 경우가 있다. 한편, 융기부(55)의 폭 L2의 평균치가 상한값을 넘으면, 융기부의 표면적이 커져, 융기부와 퍼들 사이에 딤플이 형성되는 경우가 있다.
홈(54)의 최대 깊이(또는 융기부(55)의 최대 높이) L3의 평균치는 0.5∼20㎛인 것이 바람직하고, 1∼10㎛인 것이 더욱 바람직하다. 홈(54)의 깊이 L3의 평균치가 하한값 미만이면, 둘레면(53)과 퍼들(7) 사이에 침입한 가스를 배출하는 가스 배출 효과가 저하되고, 또한 딤플 교정 수단의 효과가 충분히 발휘되지 않는 경우가 있다. 한편, 홈(54)의 깊이 L3의 평균치가 상한값을 넘으면, 홈(54)을 흐르는 가스 흐름의 유속이 증대함과 동시에, 소용돌이를 수반하는 난류(亂流)가 되기 쉬워, 딤플 교정 수단의 효과가 충분히 발휘되지 않는 경우가 있다.
나란히 마련되어 있는 홈(54)(또는 나란히 마련되어 있는 융기부(55))의 피치 L4는 롤 면(81)상에 형성되는 딤플(9)의 1개당 크기나, 딤플(9)의 총면적을 규정하는 중요한 요건이다. 나란히 마련되어 있는 홈(54)(또는 나란히 마련되어 있는 융기부(55))의 피치 L4의 평균치는 0.5∼100㎛인 것이 바람직하고, 3∼50㎛인 것이 더욱 바람직하다. 홈(54)의 피치 L4의 평균치가 이러한 범위의 값이면, 융기부(55)가 딤플 교정 수단으로서 충분히 기능하고, 또한 퍼들(7)과의 접촉 부분 - 비접촉 부분의 간격이 충분히 작아지게 된다. 그 결과, 둘레면(53)에 접촉하고 있는 부분과 접촉하지 않는 부분의 냉각 속도 차이는 충분히 작아지게 되어, 얻어지는 급냉 리본(8)의 결정 입경, 자기 특성의 편차는 작아지게 된다.
둘레면(53)상에 있어서의 홈(54)(또는 융기부(55))가 차지하는 투영 면적(둘레면에 투영했을 때의 면적)의 비율은 10% 이상인 것이 바람직하고, 30∼99.5%인 것이 보다 바람직하다. 둘레면(53)상에 있어서의 홈(54)(또는 융기부(55))이 차지하는 투영 면적의 비율이 10% 미만이면, 둘레면(53)과 퍼들(7) 사이에 흘러 들어오는 가스량에 대하여, 가스 배출을 위한 유로가 충분히 확보되지 않아, 둘레면(53)과 퍼들(7) 사이에 가스가 잔존하게 되고, 그 결과 거대 딤플을 형성하게 되기 쉽다.
홈(54)은, 예컨대 냉각 롤(5)의 둘레면(53)에 대하여, 절삭, 전사(가압 회전), 감삭, 블라스트 처리 등의 각종 기계 가공, 레이저 가공, 방전 가공, 화학 에칭 등을 실시하는 것에 의해 형성할 수 있다. 그 중에서도, 홈(54)의 폭, 깊이, 나란히 마련된 홈(54)의 피치 등의 정밀도를 높게 하는 것이 비교적 용이하다는 점에서, 기계 가공, 특히 절삭이 바람직하다.
본 실시형태에 있어서, 융기부(55)는, 예컨대 둘레면(53)에 전술한 홈(54)의 형성 방법에 의한 가공을 실시한 결과, (둘레면(53)상에 잔존하는 부분으로서) 형성된 것이다.
롤 기재(51)의 둘레면상에 표면층(52)이 마련되는 경우(표면층(52)이 롤 기재(51)와 일체적으로 형성되어 있지 않은 경우), 홈(54) 및 융기부(55)는 표면층에 직접 전술한 방법에 의해 형성된 것이어도 좋고, 그렇지 않더라도 무방하다. 즉, 도 8에 도시한 바와 같이 표면층(52)을 마련한 후, 그 표면층에 전술한 방법으로 홈(54) 및 융기부를 형성하여도 무방하지만, 도 9에 도시한 바와 같이 롤 기재(51)의 둘레면상에 전술한 방법에 의해서 홈 및 융기부를 형성한 뒤, 표면층(52)을 형성하더라도 무방하다. 이 경우, 표면층(52)의 두께를 롤 기재(51)에 형성된 홈의 깊이 또는 융기부의 높이에 비해 작게 하는 것에 의해, 그 결과 표면층(52)의 표면에 기계 가공을 실시하지 않고도 둘레면(53)상에 딤플 교정 수단인 융기부(55)가 형성된다. 이 경우, 표면층(52)의 표면에 기계 가공 등이 실시되지 않기 때문에, 그 후 연마 등이 실시되지 않더라도 둘레면(53)의 표면 거칠기 Ra를 비교적 작게 할 수 있다.
또한, 도 3, 도 5(후술하는 도 11, 도 13, 도 15, 도 17, 도 18도 마찬가지)에서는, 롤 기재와 표면층과의 경계는 도시를 생략하였다.
[자석 재료의 합금 조성]
본 발명의 자석 재료(리본상 자석 재료 및 분말상 자석 재료)는, 하기 화학식 1의 합금 조성으로 이루어지는 것이다.
화학식 1
Rx(Fe1-yCoy)100-x-zBz
상기 식에서,
R은 1종 이상의 희토류 원소이고,
x는 10 내지 15원자%이고,
y는 0 내지 0.30이고,
z는 4 내지 10원자%이다.
자석 재료가 이러한 합금 조성을 가짐으로써, 특히 자기 특성, 내열성이 우수한 자석을 얻을 수 있게 된다.
R(희토류 원소)로서는, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, 미슈 메탈(misch metal)을 예로 들 수 있으며, 이들을 1종 또는 2종 이상 포함할 수 있다.
R의 함유량(함유율)은 10∼15원자%로 된다. R이 10원자% 미만에서는, 충분한 보자력을 얻을 수 없다. 한편, R이 15원자%를 넘으면, 구성 조직중에 있어서의 R2TM14B형 상(하드 자성상)의 존재 비율이 저하하여, 충분한 잔류 자속 밀도를 얻을 수 없게 된다.
여기서, R은 Nd 및/또는 Pr를 주로 하는 희토류 원소인 것이 바람직하다. 그 이유는, 이들 희토류 원소가 후술하는 R2TM14B형 상(하드 자성상)의 포화 자화를 높이고, 또한 자석으로서 양호한 보자력을 실현하기 위해 유효하기 때문이다.
또한, R은 Pr을 포함하며, 그 비율이 R 전체에 대해 5∼75%인 것이 바람직하고, 20∼60%인 것이 보다 바람직하다. 이 범위이면, 잔류 자속 밀도의 저하를 거의 발생시키지 않고서도 보자력 및 각형성을 향상시킬 수 있기 때문이다.
또한, R은 Dy를 포함하며, 그 비율이 R 전체에 대해 14% 이하인 것이 바람직하다. 이 범위이면, 잔류 자속 밀도가 현저히 저하되는 일 없이 보자력을 향상시킬 수 있는 동시에, 온도 특성(열적 안정성)의 향상도 가능해지기 때문이다.
Co는 Fe와 마찬가지의 특성을 갖는 전이 금속이다. 이 Co를 첨가하는 것(Fe의 일부를 치환하는 것)에 의해, 큐리 온도(Curie temperature)가 높아지고, 온도 특성이 향상되지만, Fe에 대한 Co의 치환 비율이 0.30을 넘으면, 결정 자기 이방성의 감소에 의한 보자력 저하를 초래함과 동시에, 잔류 자속 밀도도 저하된다. Fe에 대한 Co의 치환 비율이 0.05∼0.20의 범위에서는, 온도 특성의 향상 뿐만 아니라 잔류 자속 밀도 자체도 향상되기 때문에 더욱 바람직하다.
B(붕소)는 높은 자기 특성을 얻는데 유효한 원소이며, 그 함유량은 4∼10원자%로 된다. B가 4원자% 미만이면, B-H(J-H)루프에 있어서의 각형성이 나빠진다. 한편, B가 10원자%를 넘으면, 비자성 상이 많아지게 되어 잔류 자속 밀도가 급감한다.
또한, 자기 특성을 더욱 향상시키는 등의 목적으로, 자석 재료를 구성하는 합금 중에는, 필요에 따라 Al, Cu, Si, Ga, Ti, V, Ta, Zr, Nb, Mo, Hf, Ag, Zn, P, Ge, Cr, W으로 이루어지는 군(이하, 이 군을「Q」로 나타냄)으로부터 선택되는 1종 이상의 원소를 함유하는 것도 가능하다. Q에 속하는 원소를 함유하는 경우,그 함유량은 2원자% 이하인 것이 바람직하고, 0.1∼1.5원자%인 것이 보다 바람직하며, 0.2∼1.0원자%인 것이 더욱 바람직하다.
Q에 속하는 원소의 함유는 그 종류에 따라 고유의 효과를 발휘한다. 예컨대, Al, Cu, Si, Ga, V, Ta, Zr, Cr, Nb는 내식성을 향상시키는 효과가 있다.
또한, 자석 재료는 주로 하드 자성상인 R2TM14B형 상(단, TM은 1종 이상의 전이 금속)으로 구성된 것이 바람직하다. 자석 재료가 주로 R2TM14B형 상으로 구성된 것이면, 보자력이 특히 우수하게 됨과 동시에 내열성도 향상된다.
또한, 자석 재료의 전체 구성 조직(비결정성 조직도 포함함)중에 차지하는 R2TM14B형 상의 체적율은 80% 이상인 것이 바람직하고, 85% 이상인 것이 보다 바람직하다. 자석 재료의 전체 구성 조직중에 차지하는 R2TM14B형 상의 체적율이 80% 미만이면, 보자력, 내열성이 저하하는 경향을 나타낸다.
이러한 R2TM14B형 상은 그 평균 결정 입경이 500㎚ 이하인 것이 바람직하고, 200㎚ 이하인 것이 보다 바람직하며, 10∼120㎚ 정도가 더욱 바람직하다. R2TM14B형 상의 평균 결정 입경이 500㎚를 넘으면, 자기 특성, 특히 보자력 및 각형성의 향상을 충분히 도모할 수 없는 경우가 있다.
또한, 자석 재료는 R2TM14B형 상 이외의 구성 조직(예컨대, R2TM14B형 상 이외의 하드 자성상, 소프트 자성상, 상자성상, 비자성상, 비결정성 조직 등)을 포함하는 것이어도 무방하다.
[리본상 자석 재료의 제조]
다음에, 전술한 냉각 롤(5)를 이용한 리본상 자석 재료(급냉 리본)의 제조에 대하여 설명한다.
리본상 자석 재료는 자석 재료의 용탕을 냉각 롤의 둘레면에 충돌시키고 냉각 고화시키는 것에 의해 제조된다. 이하, 그 일례에 대하여 설명한다.
도 1에 도시한 바와 같이 급냉 리본 제조 장치(1)는, 챔버(도시하지 않음)내에 설치되고, 상기 챔버내에 불활성 가스나 그 밖의 분위기 가스가 충전된 상태로 작동한다. 특히, 급냉 리본(8)의 산화를 방지하기 위해서, 분위기 가스는 불활성 가스인 것이 바람직하다. 불활성 가스로서는, 예컨대 아르곤 가스, 헬륨 가스, 질소 가스 등을 들 수 있다.
분위기 가스의 압력은 특별히 한정되지는 않지만, 1 내지 760Torr인 것이 바람직하다.
통체(2)내의 용탕(6)의 액면에는 챔버의 내압보다 높은 소정의 압력이 가해져 있다. 용탕(6)은 이 통체(2)내의 용탕(6)의 액면에 작용하는 압력과 통체(2)내에서의 액면의 높이에 비례하여 가하는 압력과의 합과, 챔버내 분위기 가스의 압력과의 차압에 의해 노즐(3)로부터 사출된다.
용탕 분사압(통체(2)내의 용탕(6)의 액면에 작용하는 압력과 통체(2)내에서의 액면의 높이에 비례하여 가하는 압력의 합과, 챔버내 분위기 가스의 압력과의 차압)은 특별히 한정되지는 않지만, 10∼100kPa인 것이 바람직하다.
급냉 리본 제조 장치(1)에서는, 통체(2)내에 자석 재료를 넣고, 코일(4)에 의해 가열시켜 용융하여, 그 용탕(6)을 노즐(3)로부터 사출하면, 도 1에 도시한 바와 같이, 용탕(6)은 냉각 롤(5)의 둘레면(53)에 충돌하여 퍼들(7)을 형성한 후, 회전하는 냉각 롤(5)의 둘레면(53)에 끌리면서 급속히 냉각되어 응고해서, 냉각 리본(8)이 연속적 또는 단속적으로 형성된다. 이 때, 퍼들(7)과 둘레면(53) 사이에 가스가 침입하면, 급냉 리본(8)의 롤 면(81)에 딤플(9)이 형성되지만, 냉각 롤(5)의 둘레면(53)상에 딤플 교정 수단(융기부(55))이 마련되어 있기 때문에 딤플(9)은 분할되게 된다. 이와 같이 하여 형성된 급냉 리본(8)은 다시 그 롤 면(81)이 둘레면(53)으로부터 분리되어, 도 1의 화살표 B 방향으로 진행한다.
이와 같이, 둘레면(53)상에 딤플 교정 수단이 마련되는 것에 의해, 롤 면(81)에 있어서의 거대 딤플 발생이 방지되고, 퍼들(7)의 불균일한 냉각이 방지된다. 그 결과, 결정 입경의 편차가 작고, 자기 특성이 우수한 급냉 리본(8)이 얻어진다.
또한, 급냉 리본(8)을 실제로 제조하는 데에 있어서는, 반드시 노즐(3)을 냉각 롤(5)의 회전축(50) 바로 위에 설치하지 않아도 무방하다.
냉각 롤(5)의 원주속도는 용탕의 조성, 표면층(52)의 구성 재료(조성), 둘레면(53)의 표면 성상(특히, 둘레면(53)의 용탕(6)에 대한 젖음성) 등에 따라 그 바람직한 범위가 다르지만, 자기 특성 향상을 위해, 통상 5∼60m/sec 인 것이 바람직하고, 10∼40m/sec 인 것이 보다 바람직하다. 냉각 롤(5)의 원주속도가 하한값 미만이면, 용탕(6)(퍼들(7))의 냉각 속도가 저하되어 결정 입경이 증대되는 경향을 나타내며, 자기 특성이 저하하는 경우가 있다. 한편, 냉각 롤(5)의 원주속도가 상한값을 넘으면, 반대로 냉각 속도가 커져 비결정성 조직이 차지하는 비율이 커지게 되며, 그 후 후술하는 열 처리를 실시했다고 하더라도 자기 특성이 충분히 향상되지 않는 경우가 있다.
이상과 같이 하여 얻어진 급냉 리본(8)은, 그 폭 w 및 두께가 가능한 한 균일한 것이 바람직하다. 이 경우, 급냉 리본(8)의 평균 두께 t는 8∼50㎛ 정도인 것이 바람직하고, 10∼40㎛ 정도인 것이 보다 바람직하다. 평균 두께 t가 하한값 미만이면, 비결정성 조직이 차지하는 비율이 커지게 되어, 그 후에 후술하는 열 처리를 실시했다고 하더라도 자기 특성이 충분히 향상되지 않는 경우가 있다. 단위 시간당 생산성도 저하된다. 한편, 평균 두께 t가 상한값을 넘으면, 자유 면(82)측의 결정 입경이 조악해지는 경향을 나타내기 때문에, 자기 특성이 저하하는 경우가 있다.
이렇게 하여 얻어지는 본 발명의 급냉 리본(8)은, 롤면(81)의 적어도 일부에 냉각 롤(5)의 둘레면(53)의 표면 형상이 전사(부분적인 전사도 포함함)되는 경우가 있다. 이에 따라, 냉각 롤(5)의 둘레면(53)의 표면 형상(홈(54) 또는 융기부(55))에 대응하는 융기부(83) 또는 홈(84)이 형성된다. 이렇게 하여, 융기부(83) 또는 홈(84)이 형성되는 것에 의해, 딤플(9)이 효율적으로 분할되어 딤플(9)의 1개당 면적이 작아지게 되어 있다. 또한, 냉각 롤(5)의 둘레면(53)상에 형성된 홈(54)의 가스 배출 효과에 의해 딤플(9)의 총면적도 감소하고 있다. 그 결과, 급냉 리본(8)의 각 부위에 있어서의 결정 입경의 편차가 작아지게 되고, 우수한 자기 특성이 얻어진다.
급냉 리본(8)의 롤면(81)에 있어서, 응고시에 형성된 2000㎛2이상의 딤플(9)(거대 딤플)이 차지하는 투영 면적의 비율은 10% 이하인 것이 바람직하고, 5% 이하인 것이 보다 바람직하다. 거대 딤플이 차지하는 투영 면적의 비율이 10%를 넘으면, 냉각 롤(5)과 접촉하고 있었던 부분에 비해 냉각 속도가 극단적으로 작은 부분(특히, 거대 딤플의 중앙부 부근)이 차지하는 면적의 비율이 커져, 급냉 리본(8) 전체로서의 자기 특성이 저하한다.
또한, 딤플의 투영 면적의 비율은, 롤면(81)상의 소정의 면적중에 차지하는 면적율로서 산출된다. 특히, 롤면(81)상의 수개소 이상에 대하여 산출한 면적율의 평균치를 취하는 것이 바람직하다.
급냉 리본(8)의 롤면(81)에 있어서, 응고시에 형성된 딤플(9)이 차지하는 투영 면적(총면적)의 비율은 40% 이하인 것이 바람직하고, 30% 이하인 것이 보다 바람직하다. 딤플(9)이 차지하는 투영 면적(총면적)의 비율이 지나치게 크면, 응고시에 있어서의 냉각 속도가 전체적으로 저하하게 되어, 그 결과 결정 입경이 조악해지고, 얻어지는 급냉 리본(8)의 자기 특성이 저하된다.
또한, 얻어진 급냉 리본(8)에 대해서는, 예컨대 비결정성 조직의 재결정화의 촉진, 조직의 균질화 등을 목적으로, 열 처리를 실시하는 것도 가능하다. 이 열 처리의 조건으로는, 예컨대 400∼900℃에서 0.2∼300분 정도로 하는 것이 가능하다.
또한, 이 열 처리는, 산화를 방지하기 위해서 진공 또는 감압 상태하(예컨대, 1×10-1∼1×10-6Torr), 혹은 질소 가스, 아르곤 가스, 헬륨 가스 등의 불활성 가스내와 같은, 비산화성 분위기중에서 실행하는 것이 바람직하다.
이상과 같이 하여 얻어진 급냉 리본(리본상 자석 재료)(8)은, 미세 결정 조직, 또는 미세 결정이 비결정성 조직중에 포함되는 것과 같은 조직으로 되어, 우수한 자기 특성이 얻어진다.
또한, 이상에서는, 급냉법으로서 단일 롤법을 예로 들어 설명하였지만, 쌍롤법(twin roll method)을 채용하는 것도 가능하다. 이러한 급냉법은 금속 조직(결정 입자)을 미세화할 수 있기 때문에, 결합 자석의 자석 특성, 특히 보자력 등을 향상시키는 데 유효하다.
[분말상 자석 재료(자석 분말)의 제조]
이상과 같이 하여 제조된 급냉 리본(리본상 자석 재료)(8)을 분쇄하는 것에 의해 본 발명의 분말상 자석 재료(자석 분말)가 얻어진다.
분쇄의 방법은 특별히 한정되어 있지 않으며, 예컨대 볼밀(ball mill), 진동 밀, 제트 밀, 핀 밀 등의 각종 분쇄 장치, 파쇄 장치를 이용하여 실행할 수 있다. 이 경우, 분쇄는 산화를 방지하기 위해서 진공 또는 감압 상태하(예컨대 1×10-1∼1×10-6Torr), 혹은 질소 가스, 아르곤 가스, 헬륨 가스 등의 불활성 가스내와 같은, 비산화성 분위기중에서 실행하는 것도 가능하다.
자석 분말의 평균 입경은, 특별히 한정되지는 않지만, 후술하는 결합 자석(희토류 결합 자석)을 제조하기 위한 것일 경우, 자석 분말의 산화 방지와, 분쇄에 의한 자기 특성 열화의 방지를 고려하여, 1∼300㎛인 것이 바람직하고, 5∼150㎛인 것이 보다 바람직하다.
또한, 결합 자석 성형시 보다 양호한 성형성을 얻기 위해서, 자석 분말의 입경 분포는 어느 정도 분산되어 있는(편차가 있는) 것이 바람직하다. 이에 따라, 얻어진 결합 자석의 공극률을 저감할 수 있고, 그 결과 결합 자석중의 자석 분말의 함유량을 동일하게 했을 때에, 결합 자석의 밀도나 기계적 강도를 보다 높게 할 수 있어, 자기 특성을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 얻어진 자석 분말에 대해서는, 예컨대 분쇄에 의해 도입된 왜곡 영향의 제거, 결정 입경의 제어를 목적으로, 열 처리를 실시하는 것도 가능하다. 이 열 처리의 조건으로는, 예컨대 350∼850℃에서 0.2∼300분 정도로 할 수 있다.
또한, 이 열 처리는, 산화를 방지하기 위해서 진공 또는 감압 상태하(예컨대, 1×10-1∼1×10-6Torr), 혹은 질소 가스, 아르곤 가스, 헬륨 가스 등의 불활성 가스내와 같은, 비산화성 분위기중에서 실행하는 것이 바람직하다.
이러한 자석 분말을 이용하여 결합 자석을 제조한 경우, 상기 자석 분말은 결합 수지와의 결합성(결합 수지의 젖음성)이 양호하며, 그 결과 이 결합 자석은 기계적 강도가 높고, 열안정성(내열성), 내식성이 우수하다. 따라서, 상기 자석 분말은 결합 자석의 제조에 적합하며, 제조된 결합 자석은 그 신뢰성이 높다.
[결합 자석 및 그 제조]
다음에, 본 발명의 결합 자석에 대하여 설명한다.
본 발명의 결합 자석은, 바람직하게는 전술한 자석 분말(분말상 자석 재료)을 결합 수지로 결합하여 이루어지는 것이다.
결합 수지(바인더)로서는, 열가소성 수지, 열경화성 수지 중 어느 것이어도 무방하다.
열가소성 수지로서는, 예컨대 폴리아미드(예:나일론 6, 나일론 46, 나일론 66, 나일론 610, 나일론 612, 나일론 11, 나일론 12, 나일론 6-12, 나일론 6-66), 열가소성 폴리이미드, 방향족 폴리에스텔 등의 액정 폴리머, 폴리 페닐렌 옥시드, 폴리 페닐렌 설파이드, 폴리 에틸렌, 폴리 프로필렌, 에틸렌-초산 비닐 공중합체 등의 폴리 올레핀, 변성 폴리 올레핀, 폴리 카보네이트, 폴리 메틸 메타크릴레이트, 폴리 에틸렌 테레프탈레이트, 폴리 부틸렌 테레프탈레이트 등의 폴리에스테르, 폴리에테르, 폴리에테르 에테르 케톤, 폴리에테르이미드, 폴리아세탈 등, 또는 이들을 주로 하는 공중합체, 블렌드체(blended body), 폴리머 합금(polymer alloy) 등을 들 수 있으며, 이들 중의 1종 또는 2종 이상을 혼합하여 이용할 수 있다.
이들 중에서도, 성형성이 특히 우수하고, 기계적 강도가 높은 것으로 폴리아미드, 내열성 향상의 측면에서 액정 폴리머, 폴리 페닐렌 설파이드를 주로 하는 것이 바람직하다. 또한, 이들 열가소성 수지는 자석 분말과의 혼련성(kneadability)에 있어서도 우수하다.
이러한 열가소성 수지는, 그 종류, 공중합화 등에 의해, 예컨대 성형성을 중시한 것이나, 내열성, 기계적 강도를 중시한 것 등과 같이, 광범위한 선택이 가능하게 된다고 하는 이점이 있다.
한편, 열경화성 수지로서는, 예컨대 비스페놀형, 노보락형(novolak type), 나프탈렌계 등의 각종 에폭시 수지, 페놀 수지, 요소 수지(urea resin), 멜라민 수지, 폴리에스테르(불포화 폴리에스테르) 수지, 폴리이미드 수지, 실리콘 수지, 폴리우레탄 수지 등을 들 수 있으며, 이들 중의 1종 또는 2종 이상을 혼합하여 이용하는 것이 가능하다.
이들 중에서도, 성형성이 특히 우수하고, 기계적 강도가 높으며, 내열성이 우수한 것으로 에폭시 수지, 페놀 수지, 폴리이미드 수지, 실리콘 수지가 바람직하며, 에폭시 수지가 특히 바람직하다. 또한, 이들 열경화성 수지는 자석 분말과의 혼련성, 혼련의 균일성에 있어서도 우수하다.
또한, 사용되는 열경화성 수지(미경화)는 실온에서 액상인 것이어도, 고형(분말상)인 것이어도 무방하다.
이러한 본 발명의 결합 자석은, 예컨대 다음과 같이 하여 제조된다. 자석 분말과, 결합 수지와, 필요에 따라 첨가제(산화 방지제, 윤활제 등)를 혼합, 혼련(예컨대, 실온 혼련)하여 결합 자석용 조성물(compound)를 제조하고, 이 결합 자석용 조성물을 이용하여, 압축 성형(프레스 성형), 압출 성형, 사출 성형 등의 성형 방법에 의해 무자장중에서 소망하는 자석 형상으로 성형한다. 결합 수지가 열경화성 수지인 경우에는, 성형후에 가열 등의 방법으로 그것을 경화한다.
여기서, 상기 3가지 성형 방법 중 압출 성형 및 사출 성형(특히, 사출 성형)은, 형상 선택의 자유도가 넓고, 생산성이 높다는 등의 이점이 있지만, 이들 성형방법에 있어서는, 양호한 성형성을 얻기 위해서 성형기 내에서의 컴파운드가 충분한 유동성을 확보해야 하기 때문에, 압축 성형에 비하여 자석 분말의 함유량을 많게 하는 것, 즉 결합 자석을 고밀도화하는 것이 불가능하다. 그러나, 본 발명에서는, 후술하는 바와 같이 높은 자속 밀도가 얻어지고, 그로 인해 결합 자석을 고밀도화하지않더라도 우수한 자기 특성을 얻을 수 있기 때문에, 압출 성형, 사출 성형에 의해 제조되는 결합 자석에 대해서도 그 이점을 확대할 수 있다.
결합 자석중의 자석 분말의 함유량(함유율)은 특별히 한정되는 것은 아니며, 통상, 성형 방법이나, 성형성 및 고자기 특성의 양립 등을 고려하여 결정된다. 구체적으로는, 75∼99.5중량% 정도인 것이 바람직하고, 85∼97.5중량% 정도인 것이 보다 바람직하다.
특히, 결합 자석이 압축 성형에 의해 제조된 것인 경우에는, 자석 분말의 함유량은 90∼99.5중량% 정도인 것이 바람직하고, 93∼98.5중량% 정도인 것이 보다 바람직하다.
또한, 결합 자석이 압출 성형 또는 사출 성형에 의해 제조된 것인 경우에는, 자석 분말의 함유량은 75∼98중량% 정도인 것이 바람직하고, 85∼97중량% 정도인 것이 보다 바람직하다.
결합 자석의 밀도 ρ는, 그것에 포함되는 자석 분말의 비중, 자석 분말의 함유량, 공극률 등의 요인에 따라 결정된다. 본 발명의 결합 자석에 있어서, 그 밀도 ρ는 특별히 한정되어 있지는 않지만, 4.5∼6.6Mg/㎥정도인 것이 바람직하고, 5.5∼6.4Mg/㎥정도인 것이 보다 바람직하다.
본 발명에서는, 자석 분말의 잔류 자속 밀도, 보자력이 크기 때문에, 결합 자석으로 성형한 경우에, 자석 분말의 함유량이 많은 경우는 물론, 함유량이 비교적 적은 경우에도, 우수한 자기 특성(특히, 높은 최대 자기 에너지곱(BH)max)이 얻어진다.
본 발명의 결합 자석의 형상, 치수 등은 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 형상에 관해서는, 원주 형상, 각기둥 형상, 원통 형상(링 형상), 원호 형상, 평판 형상, 만곡판 형상 등의 모든 형상의 것이 가능하고, 그 크기도 대형인 것에서부터 초소형에 이르기까지 모든 크기의 것이 가능하다. 특히, 소형화, 초소형화된 자석에 유리하다는 것은, 본 명세서중에서 자주 언급하고 있는 바와 같다.
본 발명의 결합 자석은, 보자력(실온에서의 고유 보자력) HCJ가 320∼1200kA/m인 것이 바람직하고, 400∼800kA/m이 보다 바람직하다. 보자력이 상기 하한값 미만에 있어서는, 역자장이 형성되었을 때의 감자가 현저하게 되고, 또한 고온에서의 내열성이 떨어진다. 또한, 보자력이 상기 상한값을 넘으면, 착자성이 저하한다. 따라서, 보자력 HCJ를 상기 범위로 함으로써, 결합 자석(특히, 원통형 자석)에 다극 착자 등을 행하는 것과 같은 경우에, 충분한 착자 자장이 얻어지지 않을 때에도, 양호한 착자가 가능해지고, 충분한 자속 밀도가 얻어져, 고성능의 결합 자석을 제공할 수 있다.
본 발명의 결합 자석은, 최대 자기 에너지곱(BH)max가 40kJ/㎥ 이상인 것이 바람직하고, 50kJ/㎥ 이상인 것이 보다 바람직하며, 70∼120kJ/㎥인 것이 더욱 바람직하다. 최대 자기 에너지곱(BH)max가 40kJ/㎥미만이면, 모터용으로 이용한 경우, 그 종류, 구조에 따라서는 충분한 토크를 얻을 수 없다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태의 자석 재료의 제조 방법에 따르면, 냉각 롤(5)의 둘레면상에, 딤플 교정 수단으로서 융기부(55)가 마련되어 있기 때문에, 롤면(81)에 형성되는 딤플(9)을 분할할 수 있다. 따라서, 거대 딤플의 발생을 방지하고, 퍼들(7)의 각 부위에 있어서의 냉각 속도 차이를 작게 할 수 있다. 그 결과, 급냉 리본(8)에 있어서는 결정 입경의 편차가 작고, 높은 자기 특성이 안정적으로 얻어진다.
따라서, 상기 급냉 리본(8)으로부터 얻어지는 결합 자석은, 우수한 자기 특성을 갖고 있다. 또한, 결합 자석의 제조에 있어서, 고밀도화를 추구하지 않더라도 높은 자기 특성을 얻을 수 있기 때문에, 성형성, 치수 정밀도, 기계적 강도, 내식성, 내열성 등의 향상을 도모할 수 있다.
다음에, 본 발명의 자석 재료의 제조 방법의 제 2 실시형태에 대하여 설명한다.
이하, 자석 재료의 제조 방법의 제 2 실시형태에 대하여, 상기 실시예 1과의 상위점을 중심으로 설명하고, 동일한 사항의 설명은 생략한다.
본 실시예에서는, 자석 재료의 제조에 이용하는 냉각 롤의 둘레면에 마련된 딤플 교정 수단의 형상이 상기 제 2 실시형태에서 이용한 것과는 다르다.
도 10은 본 발명의 자석 재료의 제조 방법의 실시예 2에서 이용하는 냉각 롤을 나타내는 정면도, 도 11은 도 10에 도시한 냉각 롤의 확대 단면도이다.
도 10에 도시한 바와 같이, 딤플 교정 수단인 융기부(55)는 냉각 롤(5)의 회전축(50)을 중심으로 하는 나선형으로 형성되어 있다. 융기부(55)가 이와 같은 형상이면, 비교적 용이하게 둘레면(53) 전체에 걸쳐 융기부(55)를 형성할 수 있다. 예를 들어, 냉각 롤(5)을 일정 속도로 회전시켜 두고, 선반 등의 절삭 공구를 회전축(50)에 대해 평행하게 일정 속도로 이동시키면서 냉각 롤(5)의 둘레부를 절삭하는 것에 의해, 회전축(50)을 중심으로 하는 나선형의 홈(54)을 형성할 수 있고, 홈(54)과 홈(54) 사이에 둘레면(53)상에 잔존하는 부분으로서 융기부(55)를 형성하는 것이 가능하다.
또한, 나선형의 홈(54)(또는 융기부(55))은 1개이어도, 2개 이상이어도 무방하다.
홈(54)(또는 융기부(55))의 길이 방향과, 냉각 롤(5)의 회전 방향이 이루는 각 θ(절대값)는 30°이하인 것이 바람직하며, 20°이하인 것이 보다 바람직하다. θ는 30°이면, 냉각 롤(5)의 모든 원주속도에 있어서, 둘레면(53)과 퍼들(7) 사이에 침입한 가스를 효율적으로 배출할 수 있다. 따라서, 딤플의 분할이 더욱 일어나기 쉽게 되어, 딤플 1개당 면적, 딤플의 총면적은 더욱 작아지게 된다.
주면(53)상의 각 부위에 있어서, θ의 값은 일정하여도, 일정하지 않아도 무방하다. 또한, 홈(54)(또는 융기부(55))을 2개 이상 갖는 경우, 각각의 홈(54)(또는 융기부(55)에 대하여, θ는 동일하더라도, 서로 다르더라도 무방하다.
홈(54)은 둘레면(53)의 가장자리부(56)에 있어서 개구부에서 개구되어 있다. 이에 따라, 둘레면(53)과 퍼들(7) 사이로부터 홈(54)으로 배출된 가스가 이 개구부(57)로부터 냉각 롤(5)의 측방으로 배출되기 때문에, 배출된 가스가 다시 둘레면(53)과 퍼들(7) 사이에 침입하는 것을 효과적으로 방지할 수 있으며, 딤플을 교정하는 효과가 더욱 향상된다. 도시한 구성에 있어서는, 홈(54)은 양 가장자리부에 개구되어 있지만, 한쪽 가장자리부에서만 개구되어 있어도 무방하다.
다음에, 본 발명의 자석 재료의 제조 방법의 제 3 실시형태에 대하여 설명한다.
이하, 자석 재료의 제조 방법의 제 3 실시형태에 대하여, 상기 제 1 실시형태, 제 2 실시형태와의 상위점을 중심으로 설명하고, 동일한 사항의 설명은 생략한다.
본 실시예에서는, 자석 재료의 제조에 이용하는 냉각 롤의 둘레면에 마련된 딤플 교정 수단의 형상이 상기 제 1 실시형태, 제 2 실시형태에서 이용한 것과 다르다.
도 12는 본 발명의 자석 재료의 제조 방법의 실시예 3에서 이용하는 냉각 롤을 나타내는 정면도, 도 13은 도 12에 도시한 냉각 롤의 확대 단면도이다.
도 12에 도시한 바와 같이 둘레면(53)상에는, 나선의 회전 방향이 서로 반대 방향인 2개 이상의 홈(54)이 형성되어 있다. 이들 홈(54)은 여러 점에서 교차하고 있다.
그리고, 상기 실시형태와 마찬가지로, 홈(54)과 홈(54) 사이의 둘레면(53)상에 잔존하는 부분이 융기부(55)로 되어 있다.
이와 같이, 나선형의 회전 방향이 서로 반대인 홈(54)이 형성되는 것에 의해, 제조된 급냉 리본(8)이 우측으로 감긴 홈으로부터 받는 횡방향의 힘과 좌측으로 감긴 홈으로부터 받는 횡방향의 힘이 서로 상쇄되어, 급냉 리본(8)의 도 12 중의 횡방향의 이동이 억제되어, 진행 방향이 안정되게 된다.
또한, 도 12 중, θ1, θ2로 나타내는 각각의 회전 방향의 홈(54)의 길이 방향과 냉각 롤(5)의 회전 방향이 이루는 각(절대값)은 전술한 θ와 마찬가지 범위의 값인 것이 바람직하다.
다음에, 본 발명의 자석 재료의 제조 방법의 제 4 실시형태에 대하여 설명한다.
이하, 자석 재료의 제조 방법의 제 4 실시형태에 대하여, 상기 제 1 실시형태 내지 제 3 실시형태와의 상위점을 중심으로 설명하고, 동일한 사항의 설명은 생략한다.
본 실시형태에서는, 자석 재료의 제조에 이용하는 냉각 롤의 둘레면에 마련된 딤플 교정 수단의 형상이 상기 제 1 실시형태 내지 제 3 실시형태에서 이용한 것과는 다르다.
도 14는 본 발명의 자석 재료의 제조 방법의 제 4 실시형태에서 이용하는 냉각 롤을 나타내는 정면도, 도 15는 도 14에 도시한 냉각 롤의 확대 단면도이다.
도 14에 도시한 바와 같이, 복수의 홈(54)이 냉각 롤(5) 둘레면의 폭 방향의 거의 중앙으로부터 양 가장자리부(56) 방향으로, 여덟 팔(八)자 형상으로 형성되어 있다.
이러한 형상의 홈(54)이 형성되는 것에 의해, 둘레면(53)상에 잔존한 부분이 연속하는 여덟 팔자 형상의 융기부(55)를 형성하고 있다.
이러한 홈(54)이 형성된 냉각 롤(5)을 이용한 경우, 그 회전 방향과의 조합에 의해 둘레면(53)과 퍼들(7) 사이에 침입한 가스를 더욱 높은 효율로 배출할 수 있다. 그 때문에, 딤플의 분할이 더욱 발생하기 쉽게 되어, 딤플의 1개당 면적, 딤플의 총면적은 더욱 작아지게 된다.
또한, 이러한 패턴의 홈이 형성된 경우, 냉각 롤(5)의 회전에 수반되어 발생하는, 도 14 중의 좌우 양 홈(54)으로부터의 힘이 균형을 이룸에 따라, 냉각 롤(5)의 폭 방향의 거의 중앙에 급냉 리본(8)이 놓여지게 되기 때문에, 급냉 리본(8)의 진행 방향이 안정되게 된다.
또한, 본 발명은 전술한 제 1 실시형태 내지 제 4 실시형태에 한정되는 것이 아니다.
예를 들어, 전술한 실시예에서는, 딤플 교정 수단으로서의 융기부가 냉각 롤의 둘레면에 홈을 형성한 결과, 둘레면상에 잔존하는 부분으로서 형성된 것으로서 설명하였지만, 융기부는 다른 어떤 방법으로 마련된 것이어도 무방하다. 융기부는, 예컨대 냉각 롤의 둘레면상에 표면층과 마찬가지의 재료로 구성된 부재를 접합하는 것 등에 의해 마련된 것이어도 좋다.
또한, 딤플 교정 수단의 형상은 전술한 바와 같은 융기부에 한정되지 않고, 딤플을 교정하는 기능을 갖는 것이면 어떠한 것이어도 좋다.
또한, 홈(54)은 도 16에 도시한 바와 같이 간헐적으로 형성된 것이어도 좋다. 또한, 홈(54)의 단면 형상은 특별히 한정되어 있지 않으며, 예컨대 도 17, 도 18에 도시한 것과 같은 것이어도 좋다.
이러한 냉각 롤(5)을 이용하더라도, 상기 제 1 실시형태 내지 제 4 실시형태와 마찬가지의 효과가 얻어진다.
실시예
이하, 본 발명의 구체적 실시예에 대하여 설명한다.
실시예 1
도 1∼도 3에 도시한 바와 같이, 둘레면에 딤플 교정 수단을 갖는 냉각 롤(A)을 제조하여, 이 냉각 롤(A)을 구비한 도 1에 도시한 구성의 급냉 리본 제조 장치를 마련하였다.
냉각 롤(A)은 이하와 같이 하여 제조하였다.
우선, 동(20℃에서의 열전도율:395W·m-1·K-1, 20℃에서의 열팽창율:16.5×10-6K-1)으로 구성된 롤 기재(직경 200㎜, 폭 30㎜)를 준비하고, 그 둘레면에 절삭 가공을 실시하여 거의 거울면(표면 거칠기 Ra 0.07㎛)으로 하였다.
그 후, 다시 절삭 가공을 실시하여, 롤 기재의 회전 방향에 대해 거의 평행한 홈을 복수개 형성하였다.
이렇게 하여 홈을 형성한 결과, 나란히 마련된 홈과 홈사이에 잔존하는 부분이 융기부로서 형성되었다.
이 롤 기재의 둘레면에, 세라믹스인 ZrC(20℃에 있어서의 열전도율:20.6W·m-1·K-1, 20℃에서의 열팽창률:7.0×10-6K-1)의 표면층을 이온 플래팅에 의해 형성하고, 도 1∼도 3에 도시한 것과 같은 냉각 롤(A)을 얻었다.
이렇게 하여 얻어진 냉각 롤(A)을 구비한 급냉 리본 제조 장치를 이용하여, 이하에 설명하는 바와 같은 방법으로 합금 조성이 (Nd0.7Pr0.3)10.5Febal.B6으로 표시되는 급냉 리본을 제조하였다.
우선, Nd, Pr, Fe, B의 각 원료를 칭량하여 모 합금 주괴(mother alloy ingot)을 주조하였다.
급냉 리본 제조 장치에 있어서, 바닥부에 노즐(원형 구멍)을 마련한 석영관 내에 상기 모 합금 주괴를 넣었다. 급냉 리본 제조 장치가 수납되어 있는 챔버내를 탈기시킨 뒤, 불활성 가스(헬륨 가스)를 도입하여 소망하는 온도 및 압력의 분위기로 하였다.
그 후, 석영관내의 모 합금 주괴를 고주파 유도 가열에 의해 용해하고, 또한 냉각 롤(A)의 원주속도를 28m/sec로 하여, 용탕의 분사압(석영관의 내압과 통체내에 있어서의 액면의 높이에 비례하여 가하는 압력과의 합과, 분위기압과의 차압)을 40kPa, 분위기 가스의 압력을 60kPa로 한 후에, 용탕을 냉각 롤(A)의 회전축의 거의 바로 위에서 냉각 롤(A) 정상부의 둘레면을 향해 분사하고, 급냉 리본(샘플 No.1a)을 연속적으로 제작하였다.
또한, 홈 및 융기부의 형상을 도 10, 도 11에 도시한 것과 같이 한 것 이외에는, 전술한 냉각 롤(A)과 마찬가지로 하여, 6종의 냉각 롤(냉각 롤(B, C, D, E, F, G))를 제조하였다. 이 때, 각 냉각 롤의 제조 조건은, 홈의 평균폭, 융기부의 평균폭, 홈의 평균 깊이(융기부의 평균 높이) 및 나란히 마련된 홈(융기부)의 평균 피치가 서로 상이하게 되도록 조정하였다. 또한, 모두, 3개의 절삭 공구를 등간격으로 설치한 선반을 이용하여, 나란히 마련된 홈의 피치가 둘레면상의 각 부위에 있어서 거의 일정하게 되도록 3개의 홈을 형성하였다. 또한, 홈의 길이 방향과 냉각 롤의 회전 방향이 이루는 각 θ는 모든 냉각 롤에서 5°였다. 상기 급냉 리본 제조 장치의 냉각 롤(A)을 이들 냉각 롤로 순차적으로 교환하고, 전술한 조건으로 급냉 리본(샘플 No.1b, No.1c, No.1d, No.1e, No.1f, No.1g)을 제조하였다.
또한, 홈 및 융기부의 형상을 도 12, 도 13에 도시한 것과 같은 것으로 한 것 이외에는, 전술한 냉각 롤(B)와 마찬가지로 하여 냉각 롤(H)을 제조하였다. 상기 급냉 리본 제조 장치의 냉각 롤을 이 냉각 롤(H)로 교환하고, 전술한 조건으로 급냉 리본(샘플 No.1h)을 제조하였다. 또한, 홈의 길이 방향과 냉각 롤의 회전 방향이 이루는 각 θ1, θ2는 모두 15°였다.
또한, 홈 및 융기부의 형상을 도 14, 도 15에 도시한 것과 같은 것으로 한 것 이외에는, 전술한 냉각 롤(A)과 마찬가지로 하여 냉각 롤(I)을 제조하였다. 상기 급냉 리본 제조 장치의 냉각 롤을 이 냉각 롤(I)로 교환하고, 전술한 조건으로 급냉 리본(샘플 No.1i)을 제조하였다. 또한, 홈의 길이 방향과 냉각 롤의 회전 방향이 이루는 각 θ1, θ2는 모두 20°였다.
또한, 롤 기재의 둘레를 절삭 가공에 의해 거의 거울면으로 한 후, 홈, 융기부를 마련하지 않고서, 그대로 표면층을 형성한 것을 제조한 것 이외에는, 전술한 냉각 롤(A)과 마찬가지로 하여 냉각 롤(J)을 제조하였다. 상기 급냉 리본 제조 장치의 냉각 롤을 이 냉각 롤(J)로 교환하여, 전술한 조건으로 급냉 리본(샘플 No.1j)을 제조하였다.
상기 냉각 롤(A, B, C, D, E, F, G, H, I, J)의 표면층 두께는 모두 7㎛였다. 또한, 표면층 형성후, 상기 표면층에 대하여, 기계 가공은 실시하지 않았다. 각 냉각 롤에 대하여, 홈의 폭 L1(평균치), 융기부의 폭 L2(평균치), 홈의 깊이(융기부의 높이) L3(평균치), 나란히 마련된 홈(융기부)의 피치 L4(평균값), 냉각 롤의 둘레면상에 있어서의 홈이 차지하는 투영 면적의 비율의 측정값을 표 1에 나타낸다.
냉각 롤의 둘레면, 홈 및 융기부의 조건
홈 평균폭L1(㎛) 융기부의 평균폭 L2(㎛) 홈의 평균 깊이(L3)(㎛) 평균 피치L4(㎛) 홈이 차지하는 투영면적의 비율(%)
냉각 롤(A) 22.5 2.5 3.5 25.0 90
냉각 롤(B) 20.0 40.0 3.0 40.0 50
냉각 롤(C) 10.0 12.0 1.5 12.0 83
냉각 롤(D) 27.0 90.0 8.0 90.0 30
냉각 롤(E) 30.0 50.0 2.0 50.0 60
냉각 롤(F) 28.0 68.0 5.3 68.0 41
냉각 롤(G) 5.0 7.5 1.0 7.5 67
냉각 롤(H) 9.5 15.0 2.5 15.0 63
냉각 롤(I) 20.0 30.0 1.5 30.0 67
냉각 롤(J) - - - - -
냉각 롤(A, B, C, D, E, F, G, H, I, J)을 이용하여 제조한 10종의 급냉 리본(샘플 No.1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, 1h, 1i, 1j)에 대하여, 주사형 전자 현미경(SEM)을 이용하여 롤면의 표면 형상을 관찰하였다. 그 결과, 샘플 No.1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, 1h, 1i의 급냉 리본(모두 본 발명)에서는, 모두 냉각 롤의 둘레면의 표면 형상(홈 또는 융기부)이 전사되어, 대응하는 융기부 또는 홈이 형성되어 있으며, 이에 따라, 딤플이 분할되어 있는 모양이 확인되었다. 이에 반하여, 샘플 No.1j의 급냉 리본(비교예)에서는 거대 딤플이 많이 존재하는 것이 확인되었다.
샘플 No.1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, 1h, 1i, 1j의 급냉 리본에 대하여 각각 하기 ① 및 ②의 평가를 하였다.
① 급냉 리본의 자기 특성
각각의 급냉 리본에 대해 길이 약 5㎝의 급냉 리본을 잘라내어, 거기에서 길이 약 7㎜의 샘플을 5 샘플 연속하여 제작하고, 각각의 샘플에 대하여 평균 두께 t, 롤면에서의 거대 딤플(2000㎛2이상)이 차지하는 투영 면적의 비율, 롤면에 있어서의 딤플이 차지하는 투영 면적(총면적)의 비율 및 자기 특성을 측정하였다.
평균 두께 t는 마이크로미터로 1 샘플에 대해 20개의 측정점에서 측정해서, 이것을 평균한 값으로 하였다. 롤면에서의 거대 딤플(2000㎛2이상)이 차지하는 투영 면적의 비율 및 롤면에 있어서의 딤플이 차지하는 투영 면적(총면적)의 비율은, 주사형 전자 현미경(SEM)에 의한 관찰 결과로부터 구하였다. 자기 특성은 진동 시료형 자력계((VSM)를 이용하여, 잔류 자속 밀도 Br(T), 보자력 HCJ(kA/m) 및 최대자기 에너지곱(BH)max(kJ/㎥)을 측정하였다. 측정에 있어서는, 급냉 리본의 장축 방향을 인가 자계 방향으로 하였다. 또한, 반(反)자계 보정은 하지 않았다.
② 결합 자석의 자기 특성
각각의 급냉 리본에 대해 아르곤 가스 분위기중에서 675℃×300초의 열 처리를 실시하였다.
이들 열 처리를 실시한 급냉 리본을 분쇄하여, 평균 입경 75㎛의 자석 분말을 얻었다.
이렇게 하여 얻어진 각 자석 분말에 대하여, 그 상 구성을 분석하기 위하여, Cu-Kα를 이용하여 회절각(2θ)이 20°∼60°인 범위에서 X선 회절 시험을 행하였다. 그 결과, 모든 자석 분말에 대하여, 회절 패턴에 나타난 명확한 피크는 하드 자성상인 R2TM14B형 상에 의한 것 뿐이었다.
또한, 각 자석 분말에 대하여, 투과형 전자 현미경(TEM)을 이용해 구성 조직의 관찰을 행하였다. 그 결과, 각 자석 분말은, 모두 주로 하드 자성상인 R2TM14B형 상으로 구성되는 것인 것이 확인되었다. 투과형 전자 현미경(TEM)에 의한 관찰 결과(서로 다른 10개소에서의 관찰 결과)로부터 구해진 전체 구성 조직(비결정성 조직도 포함)중에 차지하는 R2TM14B형 상의 체적률은 모두 85% 이상이었다.
또한, 각 자석 분말에 대하여, R2TM14B형 상의 평균 결정 입경을 측정하였다.
다음에, 각 자석 분말과 에폭시 수지를 혼합하여, 결합 자석용 조성물(컴파운드)를 제작하였다. 이 때, 자석 분말과 에폭시 수지의 배합 비율(중량비)은 각 샘플에 대해 거의 동등한 값으로 하였다. 즉, 각 샘플중의 자석 분말의 함유량(함유율)은 약 97.5중량%였다.
이어서, 이 컴파운드를 분쇄하여 과립 상태으로 하고, 이 과립상의 물질을 칭량하여 프레스 장치의 금형내에 충전하여, 온도 120℃, 압력 600MPa에서 압축 성형(무자장중)하고나서 냉각하고, 금형으로부터 분리한 후, 175℃에서 가열 경화시켜 직경 10㎜×높이 8㎜의 원주 형상의 결합 자석을 얻었다.
이들 결합 자석에 대하여, 자장 강도 3.2MA/m의 펄스 착자를 실시한 후, 직류 자기 자속계(도에이 공업 주식회사제, TRF-5BH)로 최대 인가 자장 2.0MA/m에서 자기 특성(잔류 자속 밀도 Br, 보자력 HCJ및 최대 자기 에너지곱(BH)max)을 측정하였다. 측정시의 온도는 23℃였다.
이들의 결과를 표 2∼표 4에 나타낸다.
하드 자성상의 평균 결정입경과 결합 자석의 자기특성(실시예 1)
급냉리본의샘플 No. 평균결정입경(nm) HCJ(kA/m) Br(T) (BH)max(kJ/m3)
1a(본 발명) 32 648 0.78 89
1b(본 발명) 38 631 0.77 83
1c(본 발명) 25 655 0.81 98
1d(본 발명) 40 615 0.75 80
1e(본 발명) 37 643 0.77 86
1f(본 발명) 30 639 0.79 88
1g(본 발명) 27 650 0.80 95
1h(본 발명) 28 642 0.80 92
1i(본 발명) 34 638 0.78 85
1j(비교예) 65 345 0.62 41
합금 조성: (Nd0.7Pr0.3)10.5FebalB6
표 2 및 표 3으로부터 명백한 바와 같이, 샘플 No.1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, 1h, 1i의 급냉 리본(모두 본 발명)에서는, 거대 딤플이 차지하는 면적의 비율이 0.1∼4.1%로 작아, 딤플이 차지하는 면적(총면적)의 비율도 작아져 있다. 또한, 자기 특성의 편차가 작아, 전체적으로 자기 특성이 높다. 이것은 이하와 같은 이유 때문인 것으로 추정된다.
냉각 롤(A, B, C, D, E, F, G, H, I)은 그 둘레면상에 딤플 교정 수단을 갖고 있다. 그로 인해, 급냉 리본의 롤면으로의 거대 딤플의 발생은 방지 또는 억제되고, 딤플의 1개당 면적이 작아져서, 딤플이 차지하는 면적(총면적)의 비율도 작아지게 된다. 따라서, 퍼들의 각 부위에 있어서의 냉각 속도의 차는 작아지게 되고, 그 결과 결정 입경, 자기 특성의 편차가 작은 급냉 리본이 얻어지는 것으로 생각된다.
이에 반하여, 샘플 No.1j의 급냉 리본(비교예)에서는, 거대 딤플이 차지하는면적의 비율이 16.2∼27.3%로 크고, 딤플이 차지하는 면적(총면적)의 비율도 본 발명의 급냉 리본에 비해 커지게 된다. 또한, 연속된 급냉 리본으로부터 잘라낸 샘플임에도 불구하고, 자기 특성의 편차가 크다. 이것은, 이하와 같은 이유 때문인 것으로 추정된다.
둘레면과 퍼들 사이에 침입한 가스에 의해, 급냉 리본의 롤면에 거대한 딤플이 형성된다. 이 때문에, 둘레면에 접촉하고 있는 부분에 있어서의 냉각 속도는 큰 데 반하여, 둘레면에 접촉하지 않고 있는 부분(특히, 거대 딤플의 중앙부 부근)에 있어서의 냉각 속도는 저하되어, 결정 입경이 조악해진다. 그 결과, 얻어지는 급냉 리본의 자기 특성의 편차는 커진다고 생각된다.
또한, 표 4로부터 명백한 바와 같이, 샘플 No.1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, 1h, 1i의 급냉 리본(모두 본 발명)에 의한 결합 자석에서는 우수한 자기 특성이 얻어지고 있는 데 반하여, 샘플 No.1j의 급냉 리본(비교예)에 의한 결합 자석은 낮은 자기 특성 밖에는 갖고 있지 않다.
이는 이하와 같은 이유 때문인 것으로 생각된다.
즉, 샘플 No.1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, 1h, 1i의 급냉 리본(모두 본 발명)은, 자기 특성이 높고 자기 특성의 편차가 작기 때문에, 이들 급냉 리본을 이용하여 제조된 각 결합 자석도 우수한 자기 특성이 얻어지는 것으로 생각된다. 이에 반하여, 샘플 No.1j의 급냉 리본은 자기 특성의 편차가 크기 때문에, 이 급냉 리본을 이용하여 제조된 결합 자석도 전체로서의 자기 특성이 저하되는 것으로 생각된다.
실시예 2
급냉 리본의 합금 조성이 Nd11.5Febal.B4.6로 표시되는 것으로 되도록 한 것 이외에는, 상기 실시예 1과 마찬가지로 하여 전술한 냉각 롤(A, B, C, E, F, G, H, I, J)을 이용해 10종의 급냉 리본(샘플 No.2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f, 2g, 2h, 2i, 2j)을 제조하였다.
이들 10종의 급냉 리본에 대하여, 주사형 전자 현미경(SEM)을 이용해 롤면의 표면 형상을 관찰하였다. 그 결과, 샘플 No.2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f, 29, 2h, 2i의 급냉 리본(모두 본 발명)에서는 모두 냉각 롤 둘레면의 표면 형상(홈 또는 융기부)이 전사되어 대응하는 융기부 또는 홈이 형성되어 있고, 이에 따라 딤플이 분할되어 있는 모양이 확인되었다. 이에 반하여, 샘플 No.2j의 급냉 리본(비교예)에서는 거대 딤플이 많이 존재하는 것이 확인되었다.
샘플 No.2a, 2b, 2c, 2d, 2c, 2f, 2g, 2h, 2i, 2j의 급냉 리본에 대하여 각각 상기 실시예 1과 마찬가지로 하여 급냉 리본의 자기 특성을 측정하였다.
그 후, 각각의 급냉 리본에 대하여 아르곤 가스 분위기속에서 675℃×300초의 열 처리를 실시하였다.
이들 열 처리를 실시한 급냉 리본을 분쇄하여, 평균 입경 75㎛의 자석 분말을 얻었다.
이렇게 하여 얻어진 각 자석 분말에 대해 그 상(phase) 구성을 분석하기 위해서, Cu-Kα를 이용해 회절각(2θ)이 20°∼60°인 범위에서 X선 회절 시험을 실시하였다. 그 결과, 모든 자석 분말에 있어서, 회절 패턴이 나타난 명확한 피크는 하드 자성상인 R2TM14B형 상에 의한 것 뿐이었다.
또한, 각 자석 분말에 대하여, 투과형 전자 현미경(TEM)을 이용해 구성 조직을 관찰하였다. 그 결과, 각 자석 분말은 모두 주로 하드 자성상인 R2TM14B형 상R2TM14B형 상으로 구성되는 것임이 확인되었다. 투과형 전자 현미경(TEM)에 의한 관찰 결과(서로 다른 10개소에서의 관찰 결과)로부터 구해진 전체 구성 조직(비결정성 조직도 포함함)중에 차지하는 R2TM14B형 상의 체적율은 모두 95% 이상이었다.
또한, 각 자석 분말에 대하여, R2TM14B형 상의 평균 결정 입경을 측정하였다.
이들 각 자석 분말을 이용하여, 상기 실시예 1과 마찬가지로 하여 결합 자석을 제조하고, 얻어진 각 결합 자석의 자기 특성을 측정하였다.
이들의 결과를 표 5∼표 7에 나타낸다.
하드 자성상의 평균 결정입경과 결합 자석의 자기특성(실시예 2)
급냉리본의샘플 No. 평균결정입경(nm) HCJ(kA/m) Br(T) (BH)max(kJ/m3)
2a(본 발명) 29 847 0.75 91
2b(본 발명) 37 838 0.73 83
2c(본 발명) 26 851 0.77 95
2d(본 발명) 42 819 0.71 80
2e(본 발명) 32 840 0.75 89
2f(본 발명) 30 839 0.75 90
2g(본 발명) 28 852 0.76 93
2h(본 발명) 34 843 0.75 87
2i(본 발명) 36 830 0.74 85
2j(비교예) 67 390 0.55 39
합금 조성: Nd11.5FebalB4.6
표 5 및 표 6으로부터 명백한 바와 같이, 샘플 No.2a, 2b, 2c, 2d, 2c, 2f, 2g, 2h, 2i의 급냉 리본(모두 본 발명)에서는, 거대 딤플이 차지하는 면적의 비율이 0.1∼4.3%로 작고, 딤플이 차지하는 면적(총면적)의 비율도 작게 되어 있다. 또한, 자기 특성의 편차가 작아 전체적으로 자기 특성이 높다. 이것은 이하와 같은 이유 때문인 것으로 추정된다.
냉각 롤(A, B, C, D, E, F, G, H, I)은 그 둘레면상에 딤플 교정 수단을 갖고 있다. 그 때문에, 급냉 리본의 롤면에의 거대 딤플 발생이 방지 또는 억제되고, 딤플의 1개당 면적이 작아지게 되어, 딤플이 차지하는 면적(총면적)의 비율도 작아지게 된다. 이 때문에, 퍼들의 각 부위에 있어서의 냉각 속도 차이는 작아지게 되고, 그 결과 결정 입경, 자기 특성의 편차가 작은 급냉 리본이 얻어지는 것으로 생각된다.
이에 반하여, 샘플 No.2j의 급냉 리본(비교예)에서는, 거대 딤플이 차지하는면적의 비율이 16.5∼27.8%로 크고, 딤플이 차지하는 면적(총면적)의 비율도 본 발명의 급냉 리본에 비해 크게 되어 있다. 또한, 연속한 급냉 리본에서 잘라낸 샘플임에도 불구하고 자기 특성의 편차가 크다. 이것은 이하와 같은 이유 때문인 것으로 추정된다.
주면과 퍼들 사이에 가스에 의해, 급냉 리본의 롤면에 거대한 딤플이 형성된다. 이 때문에, 둘레면에 접촉하고 있는 부분에 있어서의 냉각 속도는 큰 데 반하여, 둘레면에 접촉하지 않고 있는 부분(특히, 거대 딤플의 중앙부 부근)에 있어서의 냉각 속도는 저하되어 결정 입경이 조악해진다. 그 결과, 얻어지는 급냉 리본의 자기 특성의 편차는 커지게 된다고 생각된다.
또한, 표 7로부터 명백한 바와 같이, 샘플 No.2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f, 2g, 2h, 2i의 급냉 리본(모두 본 발명)에 의한 결합 자석에서는 우수한 자기 특성이 얻어지고 있는 데 반하여, 샘플 No.2j의 급냉 리본(비교예)에 의한 결합 자석은 낮은 자기 특성 밖에는 갖고 있지 않다.
이것은 이하와 같은 이유 때문인 것으로 생각된다.
즉, 샘플 No.2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f, 2g, 2h, 2i의 급냉 리본(모두 본 발명)은 자기 특성이 높고, 자기 특성의 편차가 작기 때문에, 이들의 급냉 리본을 이용하여 제조된 각 결합 자석도 우수한 자기 특성이 얻어질 것으로 생각된다. 이에 반하여, 샘플 No.2j의 급냉 리본은 자기 특성의 편차가 크기 때문에, 이 급냉 리본을 이용하여 제조된 결합 자석도 전체로서의 자기 특성이 저하되는 것으로 생각된다.
실시예 3
급냉 리본의 합금 조성이 Nd14.2(Fe0.85Co0.15)bal.B6.8로 표시되는 것으로 되도록 한 것 이외에는, 상기 실시예 1과 마찬가지로 하여 전술한 냉각 롤(A, B, C, D, E, F, G, H, I, J)를 이용해 10종의 급냉 리본(샘플 No.3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f, 3g, 3h, 3i, 3j)를 제조하였다.
이들 10종의 급냉 리본에 대하여, 주사형 전자 현미경(SEM)을 이용해 롤면의 표면 형상을 관찰하였다. 그 결과, 샘플 No.3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f, 3g, 3h, 3i의 급냉 리본(모두 본 발명)에서는, 모두 냉각 롤의 둘레면의 표면 형상(홈 또는 융기부)이 전사되어, 대응하는 융기부 또는 홈이 형성되어 있고, 이에 따라 딤플이 분할되어 있는 모양이 확인되었다. 이에 반하여, 샘플 No.3j의 급냉 리본(비교예)에서는 거대 딤플이 많이 존재하는 것이 확인되었다.
샘플 No.3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f, 3g, 3h, 3i, 3j의 급냉 리본에 대하여 각각 상기 실시예 1과 마찬가지로 하여 급냉 리본의 자기 특성을 측정하였다.
그 후, 각각의 급냉 리본에 대하여 아르곤 가스 분위기속에서 675℃×300초의 열 처리를 실시하였다.
이들 열 처리를 실시한 급냉 리본을 분쇄하여 평균 입경 75㎛의 자석 분말을 얻었다.
이렇게 하여 얻어진 각 자석 분말에 대해, 그 상 구성을 분석하기 위해서 Cu-Kα를 이용해 회절각(2θ)이 20°∼60°의 범위에서 X선 회절 시험을 실행하였다. 그 결과, 모든 자석 분말에 있어서도 회절 패턴에 나타난 명확한 피크는 하드 자성상인 R2TM14B형 상에 의한 것 뿐이었다.
또한, 각 자석 분말에 대하여, 투과형 전자 현미경(TEM)을 이용하여 구성 조직을 관찰하였다. 그 결과, 각 자석 분말은 모두 주로 하드 자성상인 R2TM14B형 상으로 구성되는 것임이 확인되었다. 투과형 전자 현미경(TEM)에 의한 관찰 결과(서로 다른 10개소에서의 관찰 결과)로부터 구해진 전체 구성 조직(비결정성 조직도 포함함)중에 차지하는 R2TM14B형 상의 체적율은 모두 90% 이상이었다.
또한, 각 자석 분말에 대하여 R2TM14B형 상의 평균 결정 입경을 측정하였다.
이들의 각 자석 분말을 이용하여 상기 실시예 1과 마찬가지로 하여, 결합 자석을 제조하고, 얻어진 각 결합 자석의 자기 특성을 측정하였다.
이들의 결과를 표 8∼표 10에 나타낸다.
하드 자성상의 평균 결정입경과 결합 자석의 자기특성(실시예 3)
급냉리본의샘플 No. 평균결정입경(nm) HCJ(kA/m) Br(T) (BH)max(kJ/m3)
3a(본 발명) 28 1085 0.71 86
3b(본 발명) 36 1060 0.70 80
3c(본 발명) 24 1102 0.72 89
3d(본 발명) 41 1050 0.66 74
3e(본 발명) 32 1078 0.71 82
3f(본 발명) 30 1072 0.71 84
3g(본 발명) 25 1090 0.72 88
3h(본 발명) 27 1081 0.71 86
3i(본 발명) 34 1069 0.70 81
3j(비교예) 62 545 0.53 45
합금 조성: Nd14.2(Fe0.85Co0.15)balB6.8
표 8 및 표 9로부터 명백한 바와 같이, 샘플 No.3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f, 3g, 3h, 3i의 급냉 리본(모두 본 발명)에서는, 거대 딤플이 차지하는 면적이 비율이 0.1∼4.0%로 작고, 딤플이 차지하는 면적(총면적)의 비율도 작게 되어 있다. 또한, 자기 특성의 편차가 작아, 전체로서 자기 특성이 높다. 이것은 이하와 같은 이유 때문인 것으로 추정된다.
냉각 롤(A, B, C, D, E, F, G, H, I)은 그 둘레면상에 딤플 교정 수단을 갖고 있다. 그 때문에, 급냉 리본의 롤면에의 거대 딤플의 발생이 방지 또는 억제되고, 딤플 1개당 면적이 작아지게 되어, 딤플이 차지하는 면적(총면적)의 비율도 작아지게 된다. 따라서, 퍼들의 각 부위에 있어서의 냉각 속도의 차는 작아지게 되고, 그 결과 결정 입경, 자기 특성의 편차가 작은 급냉 리본이 얻어지는 것으로 생각된다.
이에 반하여, 샘플 No.3j의 급냉 리본(비교예)에서는, 거대 딤플이 차지하는면적의 비율이 15.6∼28.1%로 크고, 딤플이 차지하는 면적(총면적)의 비율도 본 발명의급냉 리본에 비해 크게 되어 있다. 또한, 연속한 급냉 리본으로부터 잘라낸 샘플임에도 불구하고, 자기 특성의 편차가 크다. 이것은, 이하와 같은 이유 때문인 것으로 추정된다.
주면과 퍼들 사이에 침입한 가스에 의해 급냉 리본의 롤면에 거대한 딤플이 형성된다. 이 때문에, 둘레면에 접촉하고 있는 부분에 있어서의 급냉 속도는 큰 데 반하여, 둘레면에 접촉하지 않고 있는 부분(특히, 거대 딤플의 중앙부 부근)에 있어서의 냉각 속도는 저하되어, 결정 입경이 조악해진다. 그 결과, 얻어지는 급냉 리본의 자기 특성의 편차가 커지게 되는 것으로 생각된다.
또한, 표 10으로부터 명백한 바와 같이, 샘플 No.3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f, 3g, 3h, 3i의 급냉 리본(모두 본 발명)에 의한 결합 자석에서는 우수한 자기 특성이 얻어지고 있는 데 반하여, 샘플 No.3j의 급냉 리본(비교예)에 의한 결합 자석은 낮은 자기 특성밖에는 갖고 있지 않다.
이것은 이하와 같은 이유 때문인 것으로 생각된다.
즉, 샘플 No.3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f, 3g, 3h, 3i의 급냉 리본(모두 본 발명)은 자기 특성이 높고, 자기 특성의 편차가 작기 때문에, 이들 급냉 리본을 이용하여 제조된 각 결합 자석도 우수한 자기 특성이 얻어지는 것으로 생각된다. 이에 반하여, 샘플 No.3j의 급냉 리본은 자기 특성의 편차가 크기 때문에, 이 급냉 리본을 이용하여 제조된 결합 자석도 전체로서의 자기 특성이 저하되는 것으로 생각된다.
비교예
급냉 리본의 합금 조성이 Pr3(Fe0.8Co0.2)bal.B3.5로 나타내는 것으로 되도록 한 것 이외에는, 상기 실시예 1과 마찬가지로 하여, 전술한 냉각 롤(A, B, C, D, E, F, G, H, I, J)을 이용하여 10종의 급냉 리본(샘플 No.4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4g, 4h, 4i, 4j)을 제작하였다.
이들 10종의 급냉 리본에 대하여, 주사형 전자 현미경(SEM)을 이용하여, 롤면의 표면 형상을 관찰하였다. 그 결과, 샘플 No.4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4g, 4h, 4i의 급냉 리본에서는 모두 냉각 롤의 둘레면의 표면 형상(홈 또는 융기부)이 전사되어, 대응하는 융기부 또는 홈이 형성되어 있으며, 이에 따라 딤플이 분할되어 있는 모양이 확인되었다. 이에 반하여, 샘플 No.4j의 급냉 리본에서는 거대 딤플이 많이 존재하는 것이 확인되었다.
샘플 No.4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4g, 4h, 4i, 4j의 급냉 리본에 대하여, 각각 상기 실시예 1과 마찬가지로 하여 급냉 리본의 자기 특성을 특정하였다.
그 후, 각각의 급냉 리본에 대하여 아르곤 가스 분위기속에서 675℃×300초의 열 처리를 실시하였다.
이들 열 처리를 실시한 급냉 리본을 분쇄하여 평균 입경 75㎛의 자석 분말을 얻었다.
이렇게하여 얻어진 각 자석 분말에 대하여, 그 상 구성을 분석하기 위해 Cu-Kα를 이용하여 회절각(2θ)이 20°∼60°의 범위에서 X선 회절 시험을 실행하였다. 그 결과, 회절 패턴으로부터 하드 자성상인 R2TM14B형 상의 회절 피크나, 소프트 자성상인 α- (Fe, Co)형상의 회절 피크 등, 다수의 회절 피크가 확인되었다.
또한, 각 자석 분말에 대하여, 투과형 전자 현미경(TEM)을 이용하여, 조성 조직의 관찰(서로 다른 10개소에서의 관찰)을 행하였다. 그 결과, 각 자석 분말에 있어서의, 전체 조성 조직(비정빌 조직도 포함함)중에 차지하는 R2TM14B형 상의 체적율은 모두 30% 이하였다.
또한, 각 자석 분말에 대하여 R2TM14B형 상의 평균 결정 입경을 측정하였다.
이들의 각 자석 분말을 이용하여, 상기 실시예 1과 마찬가지로 하여, 결합 자석을 제조하고, 얻어진 각 결합 자석의 자석 특성을 측정하였다.
이들의 결과를 표 11∼표 13에 나타낸다.
하드 자성상의 평균 결정입경과 결합 자석의 자기특성(비교예)
급냉리본의샘플 No. 평균결정입경(nm) HCJ(kA/m) Br(T) (BH)max(kJ/m3)
4a(본 발명) 40 118 0.67 22
4b(본 발명) 47 110 0.65 18
4c(본 발명) 35 125 0.68 25
4d(본 발명) 52 106 0.61 15
4e(본 발명) 43 118 0.67 21
4f(본 발명) 42 113 0.67 22
4g(본 발명) 36 120 0.68 24
4h(본 발명) 38 117 0.67 23
4i(본 발명) 46 115 0.66 20
4j(비교예) 83 70 0.56 9
합금 조성: Pr3(Fe0.8Co0.2)balB3.5
표 11 및 표 12로부터 명백한 바와 같이, 샘플 No.4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4g, 4h, 4i, 4j의 급냉 리본(모두 비교예)은 모두 자기 특성에 있어서 열화되어 있다.
또한, 샘플 No.4j의 급냉 리본에서는, 거대 딤플이 차지하는 면적의 비율이 15.3∼26.5%로 특히 크며, 딤플이 차지하는 면적(총면적)의 비율도 다른 샘플에 비해 크게 되어 있다. 또한, 연속한 급냉 리본으로부터 잘라낸 샘플임에도 불구하고, 자기 특성의 편차가 크다. 이것은 이하와 같은 이유 때문인 것으로 추정된다.
둘레면과 퍼들 사이에 침입한 가스에 의해, 급냉 리본의 롤면에 거대한 딤플이 형성된다. 이 때문에, 둘레면에 접촉하고 있는 부분에 있어서의 급냅 속도는 큰 데 반하여, 둘레면에 접촉하고 있지 않은 부분(특히, 거대 딤플의 중앙부 부근)에 있어서의 급냉 속도는 저하되어, 결정 입경이 조악해진다. 그 결과, 얻어지는 급냉 박대의 자기 특성의 편차는 크게 되는 것으로 생각된다.
또한, 표 13으로부터 명백한 바와 같이, 샘플 No.4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4g, 4h, 4i, 4j의 급냉 리본에 의한 결합 자석은, 모두 자기 특성에서 열화되어 있다. 그 중에서도, 샘플 No.4j의 급냉 리본에 의한 결합 자석의 자기 특성은, 특히 낮은 것으로 되어 있다.
이것은 샘플 No.4j의 급냉 리본이 각 부위에서의 자기 특성의 편차가 큰 것이기 때문에, 이 급냉 리본을 이용하여 결합 자석으로 한 경우에는, 전체로서의 자기 특성이 더욱 저하되기 때문인 것으로 생각된다.
마지막으로, 본 발명은, 상술한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 청구범위를 일탈하지 않는 여러 가지의 변경 및 변화가 가능하다는 점에 유의해야 한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 얻어진다.
·냉각 롤의 둘레면에 딤플 교정 수단이 마련되어 있기 때문에, 제조된 급냉 리본에 있어서의 거대 딤플의 발생이 방지 또는 억제되고, 딤플 1개당 면적도 작아지게 된다. 또한, 롤면에 있어서의 딤플의 총면적도 작아지게 된다. 그 때문에, 퍼들의 각 부위에 있어서의 냉각 속도의 차가 작아지게 되어, 재조되는 급냉 리본에 있어서는 높은 자기 특성이 안정적으로 얻어진다.
·특히, 표면층의 형성 재료, 두께, 홈이나 융기부(딤플 교정 수단)의 치수, 피치 등의 조건을 적절히 선택함으로써, 제조되는 급냉 리본의 롤 면에 있어서의 딤플의 1개당 면적이나 총면적 등을 제어할 수 있어, 우수한 자기 특성의 자석 재료를 얻을 수 있다.
·자석 분말이 주로 R2TM14B형 상으로 형성되는 것에 의해, 보자력, 내열성이 더욱 향상된다.
·높은 자속 밀도가 얻어지기 때문에, 등방성이더라도 고 자기 특성을 갖는 결합 자석이 얻어진다. 특히, 종래의 등방성 결합 자석에 비해, 보다 작은 체적의 결합 자석으로 동등 이상의 자석 성능을 발휘할 수 있기 때문에, 보다 소형으로 소성능의 모터를 얻는 것이 가능하게 된다.
·또한, 높은 자속 밀도가 얻어지기 때문에, 결합 자석의 제조에 있어서, 고밀도화를 추구하지 않더라도 충분히 높은 자기 특성을 얻을 수 있고, 그 결과, 성형성의 향상과 더불어, 치수 정밀도, 기계적 강도, 내식성, 내열성(열적 안정성) 등의 향상을 한층 더 도모할 수 있으며, 신뢰성 높은 결합 자석을 용이하게 제조할 수 있게 된다.
·착자성이 양호하기 때문에, 보다 낮은 착자 자장에서 착자할 수 있고, 특히 다극 착자 등을 용이하고도 확실하게 실행할 수 있으며, 높은 자속 밀도를 얻을 수 있다.
·고밀도화가 요구되지 않기 때문에, 압축 성형법에 비해 고밀도의 성형이 어려운 압출 성형법이나 사출 성형법에 의한 결합 자석의 제조에도 적합하며, 이와 같은 성형 방법으로 성형한 결합 자석이라도, 전술한 바와 같은 효과가 얻어진다. 따라서, 결합 자석의 성형 방법의 선택의 폭, 나아가 그에 따른 형상 선택의 자유도가 확대된다.

Claims (31)

  1. 용탕을 냉각 롤의 둘레면에 충돌시켜 냉각 고화시키고, 합금 조성이 하기 화학식 1로 표현되는 리본상 자석재료를 제조하는 자석 재료의 제조방법으로서,
    상기 냉각 롤은 롤 기재, 및 상기 롤 기재의 둘레에 마련되고 평균 두께가 1 내지 20㎛인 세라믹스로 구성된 표면층을 갖고, 상기 표면층의 둘레면상에 상기 리본상 자석 재료의 상기 냉각 롤과의 접촉면에서 발생하는 딤플(dimple)을 분할하는 딤플 교정 수단으로서 평균 폭이 1 내지 50㎛이고 평균 피치가 3 내지 50㎛인 1개 이상의 융기부가 병설된 것을 특징으로 하는 자석 재료의 제조방법.
    화학식 1
    Rx(Fe1-yCoy)100-x-zBz
    상기 식에서,
    R은 1종 이상의 희토류 원소이고,
    x는 10 내지 15원자%이고,
    y는 0 내지 0.30이고,
    z는 4 내지 10원자%이다.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 융기부의 평균 높이가 0.5 내지 20㎛인 자석재료의 제조방법.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 융기부가 상기 냉각 롤의 회전 축을 중심으로 나선 형상으로 형성된 것인 자석재료의 제조방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 둘레면상의 상기 융기부가 차지하는 투명 면적의 비율이 10% 이상인 자석재료의 제조방법.
  7. 삭제
  8. 용탕을 냉각 롤의 둘레면에 충돌시켜 냉각 고화시키고, 합금 조성이 하기 화학식 1로 표현되는 리본상 자석재료를 제조하는 자석 재료의 제조방법으로서,
    상기 냉각 롤은 롤 기재, 및 상기 롤 기재의 둘레에 마련되고 평균 두께가 1 내지 20㎛인 세라믹스로 구성된 표면층을 갖고, 상기 표면층의 둘레면상에 상기 리본상 자석 재료의 상기 냉각롤과의 접촉면에서 발생하는 딤플을 분할하는 딤플 교정 수단으로서 평균 폭이 1 내지 50㎛이고 평균 피치가 3 내지 50㎛인 1개 이상의 홈이 병설된 것을 특징으로 하는 자석 재료의 제조방법.
    화학식 1
    Rx(Fe1-yCoy)100-x-zBz
    상기 식에서,
    R은 1종 이상의 희토류 원소이고,
    x는 10 내지 15원자%이고,
    y는 0 내지 0.30이고,
    z는 4 내지 10원자%이다.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 홈의 평균 깊이가 0.5 내지 20㎛인 자석재료의 제조방법.
  10. 삭제
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 홈이 상기 냉각 롤의 회전 축을 중심으로 나선 형상으로 형성된 것인 자석재료의 제조방법.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 둘레면상의 상기 홈이 차지하는 투명 면적의 비율이 10% 이상인 자석재료의 제조방법.
  13. 제 1, 3, 5, 6, 8, 9, 11 및 12 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉각 롤의 상기 표면층이 상기 롤 기재의 구성 재료의 실온 부근에서의 열 전도율보다 낮은 열전도율을 갖는 재료로 구성된 것인 자석재료의 제조방법.
  14. 제 1, 3, 5, 6, 8, 9, 11 및 12 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉각 롤의 상기 표면층이 실온 부근에 있어서 열전도율이 80W·m-1·K-1이하인 재료로 구성된 것인 자석재료의 제조방법.
  15. 제 1, 3, 5, 6, 8, 9, 11 및 12 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉각 롤의 상기 표면층이 실온 부근에서의 열팽창율이 3.5 내지 18[×10-6K-1]인 재료로 구성된 것인 자석재료의 제조방법.
  16. 제 1, 3, 5, 6, 8, 9, 11 및 12 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉각 롤의 상기 표면층이 그의 표면에 기계가공을 수행하지 않고 형성된 것인 자석재료의 제조방법.
  17. 제 1, 3, 5, 6, 8, 9, 11 및 12 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 리본상 자석재료를 분쇄하는 공정을 갖는 자석재료의 제조방법.
  18. 제 1, 3, 5, 6, 8, 9, 11 및 12 항중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 리본상 자석재료.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 냉각 롤과의 접촉면에 홈 또는 융기부가 형성되어 있고, 상기 홈 또는 상기 융기부에 의해 딤플이 분할되어 있는 리본상 자석재료.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 냉각 롤과의 접촉면에 있어서, 응고시에 형성된 2000㎛2이상의 거대 딤플이 차지하는 면적의 비율이 10% 이하인 리본상 자석재료.
  21. 제 18 항에 있어서,
    상기 냉각 롤과의 접촉면이 상기 냉각 롤의 표면형상의 적어도 일부가 전사된 것인 리본상 자석재료.
  22. 제 18 항에 있어서,
    평균 두께가 8 내지 50㎛인 리본상 자석재료.
  23. 제 17 항에 기재된 방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 분말상 자석재료.
  24. 제 23 항에 있어서,
    분말상 자석재료가 그의 제조과정 또는 제조 후 1회 이상의 열처리가 수행된 것인분말상 자석재료.
  25. 제 23 항에 있어서,
    평균입경이 1 내지 300㎛인 분말상 자석재료.
  26. 제 23 항에 있어서,
    분말상 자석재료가 주로 하드 자성상인 R2TM14B형 상(相)(여기서, TM은 1종 이상의 전이금속이다)으로 구성된 것인 분말상 자석 재료.
  27. 제 26 항에 있어서,
    분말상 자석재료의 전체 구성 조직중에 차지하는 상기 R2TM14B형 상의 체적율이 80% 이상인 분말상 자석재료.
  28. 제 26 항에 있어서,
    상기 R2TM14B 형 상의 평균 결정 입경이 500 nm 이하인 분말상 자석재료.
  29. 제 23 항에 기재된 분말상 자석재료를 결합수지로 결합하여 이루어진 것을 특징으로 하는 결합자석.
  30. 제 29 항에 있어서,
    실온에서의 고유 보자력 HCJ가 320 내지 1200kA/m인 결합자석.
  31. 제 29 항에 있어서,
    최대 자기 에너지곱(BH)max이 40 kJ/m3이상인 결합자석.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101590894B1 (ko) 2014-07-30 2016-02-03 도응수 미용 가위의 날세우기 연마방법

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003052778A1 (en) * 2001-12-18 2003-06-26 Showa Denko K.K. Alloy flake for rare earth magnet, production method thereof, alloy powder for rare earth sintered magnet, rare earth sintered magnet, alloy powder for bonded magnet and bonded magnet
US7722726B2 (en) * 2004-03-31 2010-05-25 Santoku Corporation Process for producing alloy slab for rare-earth sintered magnet, alloy slab for rare-earth sintered magnet and rare-earth sintered magnet
JP2008053077A (ja) * 2006-08-25 2008-03-06 Toshiba Corp Ｍｅｍｓスイッチ
AU2008100847A4 (en) 2007-10-12 2008-10-09 Bluescope Steel Limited Method of forming textured casting rolls with diamond engraving
JP5057111B2 (ja) 2009-07-01 2012-10-24 信越化学工業株式会社 希土類磁石の製造方法
MY165562A (en) 2011-05-02 2018-04-05 Shinetsu Chemical Co Rare earth permanent magnets and their preparation
JP6278192B2 (ja) * 2014-04-15 2018-02-14 Tdk株式会社 磁石粉末、ボンド磁石およびモータ
EP3605563B1 (en) * 2017-03-31 2023-03-15 Hitachi Metals, Ltd. Fe-based amorphous alloy ribbon for fe-based nanocrystalline alloy, and method for manufacturing same
JP2021159940A (ja) * 2020-03-31 2021-10-11 Tdk株式会社 合金薄帯、積層コア
CN115605622A (zh) * 2021-04-28 2023-01-13 Neo新材料技术（新加坡）私人有限公司（Sg） 生产磁性材料的方法和系统

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02165849A (ja) * 1988-09-27 1990-06-26 Kawasaki Steel Corp 双ロール式急冷薄帯製造用の冷却ロール
JPH0455042A (ja) * 1990-06-21 1992-02-21 Tdk Corp 永久磁石材料の製造方法
JPH04288950A (ja) * 1990-09-07 1992-10-14 Alps Electric Co Ltd Ｆｅ系軟磁性合金薄帯の製造装置及び製造方法
JPH08277403A (ja) * 1995-04-06 1996-10-22 Sumitomo Special Metals Co Ltd ボンド磁石用永久磁石合金粉末の製造方法及びその装置
JPH10102215A (ja) * 1996-09-26 1998-04-21 Sumitomo Special Metals Co Ltd 微細結晶永久磁石用鉄基合金及びその製造方法
JPH10130796A (ja) * 1996-09-06 1998-05-19 Sumitomo Special Metals Co Ltd 微細結晶永久磁石合金及び等方性永久磁石粉末の製造方法
JPH10265915A (ja) * 1997-03-27 1998-10-06 Sumitomo Special Metals Co Ltd 微細結晶永久磁石合金及び永久磁石粉末の製造方法
KR20000049280A (ko) * 1996-10-18 2000-07-25 오카모토 유지 미세 결정 조직을 갖는 박막 자석과 그 제조 방법 및 등방성영구 자석 분말의 제조 방법

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10A (en) * 1836-08-10 Gtttlslto andi
US4A (en) * 1836-08-10 Stock
US64A (en) * 1836-10-20 John blaokmab
US33327A (en) * 1861-09-24 Improvement in harrows
US4851058A (en) 1982-09-03 1989-07-25 General Motors Corporation High energy product rare earth-iron magnet alloys
US4930565A (en) 1983-12-14 1990-06-05 Ribbon Technology Corporation Melt overflow system for producing filamentary and film products directly from molten materials
US4705095A (en) 1986-01-09 1987-11-10 Ribbon Technology Corporation Textured substrate and method for the direct, continuous casting of metal sheet exhibiting improved uniformity
USRE33327E (en) 1986-01-16 1990-09-11 Ribbon Technology Corporation Melt overflow system for producing filamentary and film products directly from molten materials
JPS6442501A (en) 1987-08-07 1989-02-14 Matsushita Electric Works Ltd Production of permanent magnet
JP3502107B2 (ja) 1991-08-29 2004-03-02 Ｔｄｋ株式会社 永久磁石材料の製造方法
JP3248942B2 (ja) 1992-03-24 2002-01-21 ティーディーケイ株式会社 冷却ロール、永久磁石材料の製造方法、永久磁石材料および永久磁石材料粉末
JPH07178526A (ja) 1993-11-09 1995-07-18 Sumitomo Metal Ind Ltd 連続鋳造方法および装置
JPH08176648A (ja) 1994-12-28 1996-07-09 Nippon Steel Corp 熱処理炉用ハースロール
JPH08215801A (ja) 1995-02-17 1996-08-27 Nippon Steel Corp 急冷金属薄帯およびその製造装置
JPH09271909A (ja) * 1996-04-05 1997-10-21 Nippon Steel Corp 急冷金属薄帯製造用冷却基板
JPH1145805A (ja) 1997-02-20 1999-02-16 Alps Electric Co Ltd 硬磁性材料およびその製造方法
JP3771710B2 (ja) 1997-03-14 2006-04-26 住友金属工業株式会社 希土類系磁石用原料合金とその製造方法
JPH1154306A (ja) * 1997-07-31 1999-02-26 Seiko Epson Corp 磁石合金薄帯および樹脂結合ボンド磁石
JP3606036B2 (ja) 1998-03-27 2005-01-05 セイコーエプソン株式会社 磁石材料の製造方法、磁石材料およびボンド磁石
JP2000077219A (ja) 1998-08-27 2000-03-14 Seiko Epson Corp 磁石材料の製造方法、磁石材料およびボンド磁石
JP3721831B2 (ja) 1999-03-11 2005-11-30 昭和電工株式会社 希土類磁石用合金及びその製造方法
DE60031914T8 (de) * 1999-06-11 2007-10-31 Seiko Epson Corp. Magnetpulver und isotroper Verbundmagnet
EP1061533B1 (en) * 1999-06-11 2006-09-27 Seiko Epson Corporation Magnetic powder and isotropic bonded magnet
JP3277933B2 (ja) * 2000-04-24 2002-04-22 セイコーエプソン株式会社 磁石粉末、ボンド磁石の製造方法およびボンド磁石

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02165849A (ja) * 1988-09-27 1990-06-26 Kawasaki Steel Corp 双ロール式急冷薄帯製造用の冷却ロール
JPH0455042A (ja) * 1990-06-21 1992-02-21 Tdk Corp 永久磁石材料の製造方法
JPH04288950A (ja) * 1990-09-07 1992-10-14 Alps Electric Co Ltd Ｆｅ系軟磁性合金薄帯の製造装置及び製造方法
JPH08277403A (ja) * 1995-04-06 1996-10-22 Sumitomo Special Metals Co Ltd ボンド磁石用永久磁石合金粉末の製造方法及びその装置
JPH10130796A (ja) * 1996-09-06 1998-05-19 Sumitomo Special Metals Co Ltd 微細結晶永久磁石合金及び等方性永久磁石粉末の製造方法
JPH10102215A (ja) * 1996-09-26 1998-04-21 Sumitomo Special Metals Co Ltd 微細結晶永久磁石用鉄基合金及びその製造方法
KR20000049280A (ko) * 1996-10-18 2000-07-25 오카모토 유지 미세 결정 조직을 갖는 박막 자석과 그 제조 방법 및 등방성영구 자석 분말의 제조 방법
JPH10265915A (ja) * 1997-03-27 1998-10-06 Sumitomo Special Metals Co Ltd 微細結晶永久磁石合金及び永久磁石粉末の製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101590894B1 (ko) 2014-07-30 2016-02-03 도응수 미용 가위의 날세우기 연마방법

Also Published As

Publication number Publication date
DE60132047D1 (de) 2008-02-07
TW497106B (en) 2002-08-01
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