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JPH0831385B2 - 異方性希土類永久磁石の製造方法 - Google Patents
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JPH0831385B2 - 異方性希土類永久磁石の製造方法 - Google Patents

異方性希土類永久磁石の製造方法

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JPH0831385B2
JPH0831385B2 JP2059753A JP5975390A JPH0831385B2 JP H0831385 B2 JPH0831385 B2 JP H0831385B2 JP 2059753 A JP2059753 A JP 2059753A JP 5975390 A JP5975390 A JP 5975390A JP H0831385 B2 JPH0831385 B2 JP H0831385B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は希土類−鉄(コバルト)−ホウ素系(R−Fe
(co)−B系)の永久磁石合金に関する。更に詳しく述
べると、Tiの他にNb,Mo及びAl等をもつ含むR−Fe(C
o)−B系塑性の急冷凝固合金を高密度化し、塑性変形
して異方化する希土類永久磁石の製造方法に関するもの
である。
[従来の技術] R−Fe(Co)−B系永久磁石の製法として、溶融状態
から急冷固化することにより微細構造にする急冷法があ
る。急冷法は、溶解→高速急冷→粗粉砕→冷間プレス
(温間プレス)→磁石という工程で行われ、焼結法や鋳
造法など他の方法に比べて工程が簡素化される利点があ
る。
この系の急冷磁石合金については、磁石特性を改善す
るため様々な研究が進められており、例えばTiを含有さ
せ熱処理すると希土類含有量の少ない組成でも高保磁力
が生じることが分かっている。また特開昭63−190138に
はTiを適量添加すると保磁力の温度特性を向上させうる
ことが記載されている。
[発明が解決しようとする課題] 急冷法により得られる永久磁石も、基本的にはR2Fe14
B化合物を主相とする。0.01〜1μm程度のR2Fe14B微細
粒子を非晶質相が取り囲んだ極めて微細な組織により、
磁壁のピン止めが保磁力を決定するピンニング型磁石に
なっている。
保磁力発生機構が焼結磁石や鋳造磁石と異なるにもか
かわらず、実用化されている急冷磁石の希土類元素Rは
13%であり主相のそれよりも若干多くなっている。Rが
12%未満になると保磁力は急激に劣化する。特開昭59−
64739には、Rが10%になると保磁力が6kOe以下になる
ことが示されている。(なお本明細書で「%」は全て
「原子%」を意味している。) R−Fe(Co)−B系永久磁石では、前述のようにTiの
添加によって保磁力は向上するが、Ti含有量の増大に伴
い残留磁束密度が低下し角型性も低下していく欠点があ
る。
本発明の目的は、希土類元素の含有量が少ない(12%
未満)塑性領域であっても、高保磁力、高エネルギー積
を示す永久磁石を製造しうる方法を提供することにあ
る。
[課題を解決するための手段] 本発明は、Rx(Fe1-wCow100-x-y-z-u-vByTizTuMv
る一般式で表され、6≦x≦16,0≦w≦1,2≦y≦25,0
<z,0<u,0<u+z≦12,0<v≦5からなる液体急冷合
金を使用する。ここでRはイットリウムを包含する希土
類元素の少なくとも1種、TはNb及び/又はMo、MはM
g,Al,Ga,Sb,Te,Ge,Inの少なくとも1種である。上記組
成の液体急冷合金を高密度化した後、塑性変形により異
方化する。このように本発明の特徴は、Nb及び/又はMo
とTiとを適量複合添加する点、それにAl,Ga等を適量添
加した組成の材料を液体急冷する点、及び液体急冷した
合金について高密度化した後、塑性変形により異方化す
る点である。
液体急冷法には種々の方法があり、その特徴を利用し
た任意の手法を採用しうる。ガン法、ピストン・アンビ
ル法、トーションカタパルト法は冷却速度を大きくでき
る。遠心法、単ロール法、双ロール法は薄帯を連続的に
大量に作製でき、工業生産に適している。これらは電気
炉あるいは高周波炉により合金を溶解し、その溶融合金
をガス圧によりルツボ先端のノズルから噴出させ、回転
する冷却用回転体の表面上で接触凝固させるものであ
る。量産性の面から、本発明の場合には単ロール法、即
ち1個の回転するロールの周面上に溶融合金を噴出する
方法が最も適当である。その他、スプレー法、キャビテ
ーション法、回転液中噴出法による粉末作製、水流中紡
糸法、回転液中紡糸法、ガラス被覆紡糸法による細線作
製なども適用可能である。
このようにして得た液体急冷合金を400〜1000℃、よ
り好ましくは600〜850℃でHIP(熱間静水圧プレス)ま
たはホットプレスにより理論密度の70%以上、より好ま
しくは90%以上に高密度化する。高密度化の際の急冷合
金は、成形体、薄帯、容器に詰めた粉体など、いかなる
形態でもよい。
その後、600〜1000℃、歪速度10-4〜1/sec、加工率30
%以上、より好ましくは50%以上で温間塑性加工を施
す。これにより加工方向に磁化容易軸が整列した異方性
永久磁石が得られる。温間塑性加工法は、ホットプレス
法、圧延法など任意の方法を用いてよい。なお歪速度と
加工率は、高密度化後の試料厚さをh0、塑性変形後の試
料厚さをh1、塑性変形に要した時間をtとしたとき、そ
れぞれ次のように表すものとする。
本発明における各成分の限定理由は次の通りである。
なお以下に示す磁気特性の数値は、いずれも等法性粉体
での値である。Rの量xは6%未満では保磁力iHcが5kO
e未満になり、16%を超えると最大エネルギー積(BH)
maxが5MGOeになり、いずれも実用上好ましくない。Bの
量yは2%未満ではiHcが5kOe未満と小さく、25%を超
えると(BH)maxが低下する。Tiの量zとTの量uは、i
Hc増加のために両者ともに0.1%以上であることが好ま
しく、共に0.3%以上で効果は顕著となる。しかしu+
zが12%を超えると(BH)max,iHc共に低下する。Mと
してMg,Al,Ga,Sb,Te,Ge,Inの少なくとも1種を添加する
のは、これら全ての元素が結晶粒成長を抑制し、保磁力
の減少を抑制するからである。Mの量vは塑性変形可能
温度を低下させるために、0.1%以上であることが好ま
しく、5%を超えると(BH)max,iHc共に低下する。
またFeをCoで置換することでキュリー温度が改良され
温度特性が向上する。その置換量wはその全域にわたっ
て高保磁力が得られる。w=1、即ちFeを全てCoで置換
して8kOe以上の保磁力を有する磁石が得られる。
好ましい処理条件における数値は次の理由による。高
密度化の温度が400℃未満では理論密度の70%に満た
ず、1000℃を超えると結晶粒成長によるiHcの低下が避
けられない。特に600〜850℃の温度範囲にすると理論密
度の90%以上となり、より好ましい。塑性変形は600〜1
000℃で行う。600℃未満では本明細書に示した組成範囲
では塑性変形が不可能であり、1000%を超えると結晶粒
成長によるiHcの低下が避けられない。歪速度は1/secを
超えると一様な塑性変形が妨げられ、10-4/secより遅い
場合には粒成長によるiHcの低下が避けられない。加工
率は大きい程、異方化の割合が大きくなるが、8kG以上
の残留磁束密度Brを得るためには少なくとも30%以上の
加工率が必要となる。また加工率が50%以上であると10
kG以上のBrが得られ、より好ましい。
[作用] 溶融合金を急冷凝固すると、合金組成や急冷条件によ
り異なるが、急冷後の組織は一般に非晶質あるいは微結
晶又はその混合組織となる。これを高密度化処理するこ
とにより、その微結晶又は非晶質と微結晶からなる組織
およびサイズを更にコントロールでき、0.01〜1μm程
度の微細粒子を非晶質相が取り囲んだ永久磁石にとって
非常に好ましい組織が得られる。
急冷法で得られるR−Fe(Co)−B系材料について種
々の添加元素の影響を検討すると、特にTiを添加した場
合、R含有量が少ない組成(12%未満)でも高保磁力を
示し、実用に適した高性能磁石を製作できる。またR含
有量が12%以上の場合でもTiの添加により保磁力が改善
される。そして、Tiと共にNb及び/又はMoを複合添加す
ると、Ti単独添加の場合よりも保磁力が更に向上する。
しかしTiの添加は、保磁力の向上に寄与するもののヒ
ステリシスループの角型性が悪いため最大エネルギー積
(BH)maxが低い。これを温間塑性加工して異方化する
ことにより解決する。しかし、あまり高い温度で塑性加
工すると保磁力が低下してしまう。低希土類量のR−Fe
−B−Tiの4元系急冷磁石は約1000℃以上でないと塑性
変形は困難であるので、主相の粗大化によって保磁力も
激減する。この系に対してMg,Al,Ga,Sb,Te,Ge,Inを適量
添加すると、塑性変形が可能な温度が低下し、結晶粒成
長が抑えられる。そのため保磁力の減少が抑制される。
特にAl,Gaはその効果が顕著である。
[実施例] 第1表に示す組成を有する合金をアーク溶解により作
製した。この合金を、液体急冷法を用い、20m/secで回
転するロール表面に石英ノズルを通してアルゴンガス圧
をかけて射出して高速冷却し、非晶質あるいは微結晶質
からなる薄帯を得た。
この薄帯を60メッシュ以下に粉砕しホットプレスを用
いて温度700℃、圧力2ton/cm2で成形した。この成形体
を側面フリーの状態で再びホットプレスにより加圧し温
間塑性変形させた。このとき歪速度は10-3/sec、温度は
700℃であった。塑性加工後の磁石特性を塑性と共に第
1表に示す。
第1表からR−Fe(Co)−B−Ti−M系に対して、Nb
及び/又はMoとTiとを複合添加することにより、Ti単独
添加の場合よりも保磁力が向上し、最大エネルギー積も
大きくなることが分かる。
[発明の効果] 本発明はR−Fe(Co)−B系組成にTiと共にNb,Mo元
素を適量複合添加した組成だから、希土類元素Rの含有
量が少ない(12%未満の)領域でも、希土類元素の多い
場合と遜色ない高い保磁力iHcが得られ、低コスト化を
図ることができる。特にTi単独添加に比べて、同じ保磁
力を達成するにも添加元素の量を減らすことができるの
で、残留磁束密度や角型性の劣化を抑制できる。
本発明では、高密度化した後、塑性変形により異方化
しているため、最大エネルギー積(BH)maxが向上す
る。また材料組成にM(Al,Ga等)が含まれているた
め、比較的低温度で温間塑性加工ができ、主相の粗大化
も生じず、保磁力の減少を防止できる。これらによって
実用上すぐれた特性の異方性永久磁石が得られる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−190138(JP,A) 特開 昭62−60208(JP,A) 特開 平1−139738(JP,A) 特開 昭60−64409(JP,A) 特開 昭63−29908(JP,A)

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】RxFe100-x-y-z-u-vByTizTuMv(但し、Rは
    イットリウムを含む希土類元素の少なくとも1種、Tは
    Nb,Moの少なくとも1種、MはMg,Al,Ga,Sb,Te,Ge,Inの
    少なくとも1種)なる一般式で表され、6≦x≦16,2≦
    y≦25,0<z,0<u,0<u+z≦12,0<v≦5からなる液
    体急冷合金を、高密度化した後、塑性変形により異方化
    することを特徴とする異方性希土類永久磁石の製造方
    法。
  2. 【請求項2】Feの一部をCoで置換し、Rx(Fe1-wCow
    100-x-y-z-u-vByTizTuMvなる一般式で表され、0<w<
    1である請求項1記載の製造方法。
  3. 【請求項3】Feの全部をCoで置換し、RxCo
    100-x-y-z-u-vByTizTuMvなる一般式で表される請求項1
    記載の製造方法。
  4. 【請求項4】高密度化を400〜1000℃で加圧することに
    より行い、理論密度の70%以上にする請求項1、2又は
    3記載の製造方法。
  5. 【請求項5】塑性加工による異方化を600〜1000℃、歪
    速度10-4〜1/sec、加工率30%以上で温間塑性加工する
    ことにより行う請求項1、2又は3記載の製造方法。
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