JP2002210595A

JP2002210595A - 焼結磁石用ダイス及び焼結磁石の製造方法

Info

Publication number: JP2002210595A
Application number: JP2001009037A
Authority: JP
Inventors: Koji Miyata; 浩二宮田
Original assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 2001-01-17
Filing date: 2001-01-17
Publication date: 2002-07-30
Anticipated expiration: 2021-01-17
Also published as: JP3937126B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【解決手段】飽和磁化４πＩｓが５００〜１２０００
ガウスの磁性を有する金属材料から形成され、キャビテ
ィ部１２を有する中空ブロック状に形成されたダイス本
体１１の配向磁場方向と直角方向両側部の中央部にそれ
ぞれ切り欠き部１４を形成してなることを特徴とする焼
結磁石用ダイス。【効果】本発明により、残留磁束密度の大きな異方性
焼結磁石を大型ブロック、特に体積で３０立方センチメ
ートル以上の大型ブロックで歩留りよく製造することが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、焼結磁石製造に用
いるダイス及び異方性焼結磁石の製造方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】異方性焼結磁石としては、Ｂａフェライ
ト系、Ｓｒフェライト系などのフェライト磁石、Ｒ−Ｃ
ｏ系、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系などの希土類磁石（Ｒ：Ｓｃ，Ｙ
を含む希土類金属）が広く使用されているが、近年高性
能磁石として希土類磁石の使用が急激に伸びている。こ
れら異方性焼結磁石は、磁性を担っている各結晶粒の容
易磁化方向をある一定の方向に揃えたものであり、その
ため、結晶粒の容易磁化方向がばらばらの方向を向いて
いる等方性磁石に比較して、その容易磁化方向に着磁さ
れたときに残留磁束密度の値が大きく、従って、最大エ
ネルギー積を大きくすることができる。また、焼結磁石
であるため、樹脂などで結合されたボンディッド磁石と
比較して、非磁性物質の存在量が少ないため、残留磁束
密度の値が大きくなり、最大エネルギー積を大きくでき
る。従って、異方性焼結磁石が、同じ材料を用いた磁石
の中で、一番大きな最大エネルギー積を得ることができ
るため、広く利用されている。

【０００３】異方性焼結磁石は、磁性結晶粒の容易磁化
方向をある一定の方向に揃えるために、その材料を、そ
れぞれの粉砕粉が単結晶になるまで粉砕し、その粉砕粉
に外部磁場を印加することにより磁石粉の磁化容易軸を
外部磁場の方向と平行な方向に揃え、圧力をかけて圧縮
し成形する。その後、成形された磁石粉は、所定の条件
で焼結され、異方性焼結磁石を製造する。材料によって
は、焼結後、熱処理を要する場合もある。例えば、Ｒ_２
Ｃｏ_１７系磁石では、焼結後、溶体化処理を行い、更に
時効処理を行う。Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石では、焼結後、５
００℃近傍で熱処理を行うことにより磁石を製造してい
る。

【０００４】成形工程で使用される磁場プレス機は、ダ
イス、上パンチ、下パンチ及び磁場発生手段からなる。
ダイス、上パンチ及び下パンチで構成されるキャビティ
内に磁石粉を供給し、磁場発生手段により配向磁場を印
加することにより磁石粉の容易磁化方向を一方向に揃
え、上パンチ、下パンチにより圧力を伝達し、キャビテ
ィ内の磁石粉を成形する。成形は電磁石などで静磁場を
印加し、その静磁場を印加したまま行われるのが一般的
であるが、電磁石による静磁場では得られる磁場の大き
さが限定されてしまうので、大きな磁場で配向を行いた
い時には、磁場発生手段として空芯コイルによるパルス
磁場を用いることがある。パルス磁場を用いる時には、
キャビティ内に磁石粉を供給した後、パルス磁場を印加
し、次いで成形を行う。しかしながら、パルス磁場を発
生させるとコイルの発熱が生じるなどの問題点が大き
く、生産方法としては好ましくない。キャビティ内に充
填された磁石粉に配向磁場をかける方向には、上下パン
チによる圧力印加の方向と平行方向に磁場をかける縦磁
場成形と、圧力印加の方向に対し垂直方向に磁場を印加
する横磁場成形とがある。横磁場成形を選択するか縦磁
場成形を選択するかは、製造される材料、特性、形状、
着磁方向などによって判断されるが、縦磁場成形により
製造された焼結磁石は横磁場成形の場合と比較して磁気
特性が低下するので、横磁場成形を用いることが多い。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、磁場を印加
して成形、焼結を行い、磁石を製造した際に、一つの焼
結体の各部分により、磁気特性がばらつくことがある。
特に、焼結磁石の表面は中央部と比較して残留磁束密度
の劣化が著しく、これは、表面では配向の乱れが大きい
ためと考えられる。このように表面付近に配向の乱れが
あり、残留磁束密度が劣化していると、焼結体全体とし
て残留磁束密度が低くなってしまう。このような現象
は、焼結体の寸法が小さいときには特に顕著に現われ
る。特に近年は、異方性焼結磁石が使用される電子、電
気機器が小型化し、それに伴い異方性焼結磁石の寸法も
小さく薄型になってきているため、配向の乱れによる磁
気特性の劣化は無視することができないようになってき
つつある。更に、小型の磁石を製造する際、大型の焼結
体ブロックを切断して製造することもあるが、表面近く
から切り出された磁石は、残留磁束密度が低く使用に耐
えないことも多々あり、歩留りの低下を引き起こしてい
る。

【０００６】前記問題点を解決するための手段として、
ダイス、上パンチ及び下パンチの金型部材の全て、ある
いは、少なくとも一部を磁性を有する金属材料とするこ
とが有効であることが見出されている（特開平９−４５
５６８号、特開平９−３５９７７号公報）。

【０００７】特開平９−４５５６８号公報は、ダイス、
上パンチ及び下パンチの金型部材の全て、あるいは、少
なくとも一部を磁性を有する金属材料とすることによ
り、成形体表面に磁極が現われるのを防止してキャビテ
ィ空間内の磁束の分布を均一にし、また、磁束の方向を
なるべく平行に揃えようとするものである。

【０００８】その結果、異方性焼結磁石の配向が、特
に、焼結体ブロックの表面近傍の配向が、格段に改善さ
れ、それにより磁石の残留磁束密度が顕著に向上し、ま
た、大型ブロックからの切り出しによる磁石製造歩留り
も大幅に改善された。

【０００９】しかし、特にダイスに磁性金属材料を用い
た場合には、ダイスに磁化が残留するため、いったん磁
場成形を行い、次いで、得られた成形体をダイスより取
り出して、次の成形を行うために磁石粉をキャビティ内
に供給する際に、磁石粉がダイスに付着してしまうなど
のトラブルが発生しやすくなる。このような事態が生じ
ると、キャビティ内に磁石粉を均一に充填することが困
難となり、充填密度にムラができやすくなる。そのた
め、成形を行った後の成形体密度にもムラができ、その
まま焼結を行うと、成形体密度の小さい部分は成形体密
度の大きい部分と比較して、焼結による収縮が大きいた
め、焼結体の形状がいびつになってしまい、歩留りの低
下をもたらしていた。それを防止するため、設計通りの
磁石形状よりも大きめに永久磁石を製造し、所定の形状
になるまで加工する必要があったので、加工代が大き
く、材料歩留りの低下をも引き起こすなど工程上の改善
が要望されていた。また、磁石粉がダイスに付着してし
まうと、成形作業の効率が著しく悪化することがあっ
た。

【００１０】これを解決するために特開平９−３５９７
７号公報では、ダイス材質として使用される磁性を有す
る金属材料の飽和磁化４πＩｓを５００〜１２０００ガ
ウス、かつ、キャビティ内への永久磁石粉末供給時のダ
イスの磁化４πＩを６０００ガウス以下と限定して上記
問題を解決した。

【００１１】しかしながら、電子機器の高性能化から、
最近では更に配向の乱れの少ない異方性焼結磁石を提供
する要求がでてきた。

【００１２】従って、本発明は、残留磁束密度が大き
く、しかも配向乱れの少ない異方性焼結磁石を成形する
ことができるダイス及び焼結磁石の製造方法を提供する
ことを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】本
発明者らは、前記問題点を解決しようと鋭意努力した結
果、本発明を完成させたもので、その要旨は、異方性焼
結磁石製造の成形工程において、ダイスとして、飽和磁
化４πＩｓが５００〜１２０００ガウスの磁性を有する
金属材料にて形成され、キャビティ上から見たダイス形
状が配向磁場方向に直角な方向の幅が両端より中央部の
方が小さいＨ型ダイスを使用し、そのキャビティ内への
永久磁石粉末供給時のダイスの残留磁化４πＩを６００
０ガウス以下として、前記ダイス、上パンチ及び下パン
チからなる金型のキャビティ内に永久磁石粉末を供給
し、該永久磁石粉末の容易磁化方向を配向させるための
磁場を印加し、更に圧縮して成形を行うことを特徴とす
る異方性焼結磁石の製造方法であり、特に、前記永久磁
石粉末が、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系又はＲ−Ｃｏ系の希土類永久
磁石粉末である異方性焼結磁石の製造方法である。

【００１４】前述したように、異方性磁石では、磁石を
構成する磁性結晶粒の容易磁化方向を揃えることによ
り、残留磁束密度の値を大きくしており、従って、容易
磁化方向の揃え方が、最終的に得られる異方性焼結磁石
の配向の善し悪しにかかわってくる。成形工程中には、
配向磁場の強さと磁石粉の異方性磁界の大きさにより、
圧縮圧力による配向の乱れを抑えているのであるが、キ
ャビティ空間内の配向磁場の方向がきれいに平行になっ
ていない場合には、磁石粉の容易磁化方向が平行に揃わ
ない。このため、異方性焼結磁石の磁石粉を配向磁場に
より配向させたときのキャビティ内の磁場分布が磁石粉
の容易磁化方向の揃え方に大きな影響を及ぼすものとな
る。

【００１５】一般に、磁性体に均一磁場を印加した時に
は、磁性体の両端に磁極が現われ、磁性体内部の磁束
は、磁性体の中央部では磁束密度は大きくかつその磁束
の向きも均一になるものの、磁性体内部の周辺部分で
は、磁束密度は中央部に比して小さいうえ、磁束の方向
も不均一である。特に磁極の現われる部分には、このよ
うな磁束密度の減少と不均一、磁束方向の乱れが顕著で
ある。この様子を表すと図５のようになる。なお、図５
中、５１は磁性体、５２は磁束を示す。このような現象
は、静磁場中で成形している時の成形体にも現われ、成
形体表面に磁極が発生し、成形体内部の磁場分布も図５
のようになっていると考えられる。このように成形体表
面に磁極が発生し、成形体内部の磁場分布が乱れること
により、前記問題点が生じていた。

【００１６】特開平９−３５９７７号公報により、ダイ
スを飽和磁化４πＩｓが５００〜１２０００ガウスの磁
性を有する金属材料とし、キャビティ空間内に磁石粉を
供給し磁場成形することにより、ダイスと成形体があた
かも一つの磁性体であると見做すことができる。従っ
て、配向磁場を印加した際に、磁極はダイスの磁性金属
材料の成形体と接している面の反対側の面に現われ、成
形体の表面に現われることはなくなる。そのため、磁極
付近の磁束密度の減少と不均一及び磁束方向の乱れは、
ダイスの磁性を有する金属材料の部分に集中することに
なり、成形体の部分はその磁極の影響を緩和され、磁束
の方向は平行となると考えられたものである。

【００１７】ダイスの飽和磁化とキャビティ内の磁石粉
の飽和磁化が同じで、配向磁場が均一な平行磁場であれ
ば、上記の理屈通りにキャビティ内に均一で平行な配向
が得られる。しかし、ダイスの飽和磁化をキャビティ内
の磁石粉の飽和磁化に合わせることはできても、均一な
配向磁場を得るには電磁石を大きくする必要があり、装
置のコストアップや消費電力の増大につながる。

【００１８】電磁石の寸法を大きくすることなく均一な
配向磁場を得るために本発明者らは鋭意努力した結果、
キャビティ上から見たダイス形状が配向磁場方向に直角
な方向の幅が両端より中央部の方が小さくなればよいこ
とを知見したものである。そして、かかるダイスを用
い、キャビティ内への永久磁石粉末供給時のダイスの磁
化４πＩを６０００ガウス以下として、成形を行うこと
により、上記目的を達成し得ることを見出し、本発明を
なすに至ったものである。

【００１９】従って、本発明は、飽和磁化４πＩｓが５
００〜１２０００ガウスの磁性を有する金属材料から形
成され、キャビティ部を有する中空ブロック状に形成さ
れたダイス本体の配向磁場方向と直角方向両側部の中央
部にそれぞれ切り欠き部を形成してなることを特徴とす
る焼結磁石用ダイス、及び、異方性焼結磁石製造の成形
工程において、上記ダイスを使用し、キャビティ内への
永久磁石粉末供給時のダイスの磁化４πＩを６０００ガ
ウス以下として、上記ダイス、上パンチ及び下パンチか
らなる金型のキャビティ内に永久磁石粉末を供給し、該
永久磁石粉末の容易磁化方向を配向させるための磁場を
印加し、更に圧縮して成形を行うことを特徴とする異方
性焼結磁石の製造方法を提供する。

【００２０】以下、本発明につき更に詳しく説明する。
本発明の焼結磁石成形用のダイスは、磁性を有する金属
材料により形成され、図１に示したように、横断面略中
空Ｈ型の形状を有する。図１において、１１は軸方向に
沿ってキャビティ部１２となる中空部（図においては、
断面四角形状の中空部）が形成されたブロック状乃至柱
状（図においては四角ブロック状乃至短軸四角柱状）の
ダイス本体である。この場合、このダイス１０は、図中
横方向に磁場１３がかけられるようになっており、この
配向磁場１３方向に対し直角方向両側部の中央部にそれ
ぞれ軸方向に沿って切り欠き部１４，１４が形成され、
これにより上記配向磁場方向と直角方向における端部間
の幅より中央部間の幅が小さい形状に形成されているも
のである。

【００２１】このようなＨ型ダイスを用いた場合の効果
を図２〜４を参照して説明する。図３に横磁場成型用の
電磁石が作る配向磁場の様子を示す。図３は、ダイスが
ない状態の磁場分布である。図３の３１は電磁石のポー
ルピース（鉄心）、３２は磁力線、３３は等磁束密度線
（等高線）、３４はポールピースの中心線を示してい
る。図は電磁石の磁場発生部分を拡大したもので、実際
には２つのポールピースそれぞれにコイルが巻かれ直流
の電流が流れている。ポールピースの外側には鉄ヨーク
があり磁気回路を構成している。ポールピースから出た
磁力線はポールピースの中心線上では中心線に平行であ
るが、端部では広がる様に流れてしまう。中心線に平行
な磁場の領域を広げるにはポールピースの径を大きくす
ればよいが、装置のコストアップや消費電力の増大につ
ながる。なお、図中の「Ｈ」印は磁束密度が高いことを
示しており、「Ｌ」印は磁束密度が低いことを示してい
る。ポールピース側で磁場が高くなり、ポールピースか
ら出た磁束は空間に広がる様に流れるのでポールピース
間の中央面で磁場が低くなり、中央面でもポールピース
の中心線から離れるに従い配向磁場は下がる。

【００２２】図４に横磁場成型用の電磁石に特開平９−
３５９７７号公報で提案している磁性体ダイスを入れ、
キャビティ部分に磁石粉を充填した時の配向磁場の様子
を示す。ダイスの飽和磁化は磁石粉の飽和磁化に合わせ
ている。図４の４１は電磁石のポールピース（鉄心）、
４２は磁力線、４３は等磁束密度線（等高線）、４４は
磁性体ダイス、４５はキャビティ４６に充填した磁石粉
を示している。磁性体ダイスを用いることで、磁石粉中
の磁場が図５のように乱れることはなく、ほぼ平行の配
向磁場が加わっている。しかし、ポールピースから出た
磁力線は、ポールピースの中心線上では中心線に平行で
あるが端部では広がる様に流れてしまうので、ポールピ
ース側で磁場が高くなり、ポールピース間の中央面で磁
場が低くなる傾向は変わらない。このために、磁石粉内
部の磁束密度に差が生じ、磁石粉が磁束密度の高いポー
ルピース側に移動しようとする磁力が働き、移動してし
まう。磁石粉の移動により磁石粉の密度に差が生じ、場
所により飽和磁化密度が変化してしまう。飽和磁化密度
の分布は配向磁場を乱れさせる原因となり、より配向の
乱れの少ない焼結磁石を得ることができない。

【００２３】そこで、図２に示す本発明のダイスによれ
ば、磁束密度が低くなるポールピース間の中央面でポー
ルピースの中心線から離れた部分を切り欠くことで、ポ
ールピース端から出た磁束が磁性ダイス内を通り、切り
欠き部分では空気よりもダイスの方が流れやすいのでダ
イスの中心線側に流れる。このために、キャビティ内の
ポールピース間の中央面での磁束密度が上がり、磁石粉
内の磁束密度分布はなくなり、平行な配向磁場通りに配
向できる。なお、図２において、２１はポールピース、
２２は磁力線、２３は等磁束密度線、２４はダイス、２
５は磁石粉、２６はキャビティ部である。

【００２４】従って、本発明を適用することにより、成
形時のキャビティ空間内の磁束密度は、均一でその方向
は磁場を印加した方向にきれいに揃っているので、キャ
ビティ内の磁石粉の各粒子は容易磁化方向を、方向の揃
った磁束に沿ってその方向を向け、このため得られる成
形体は、配向度の高いものになり、その結果、残留磁束
密度の高い磁石を得ることができる。また、大型焼結ブ
ロックを切断して磁石を製造する場合にも、表面近くか
ら切り出された磁石も特性の劣化が見られず、歩留りが
画期的に向上する。

【００２５】ここで、図１において、ダイス本体１１の
寸法は、適宜選定され、特に制限されるものではない
が、配向磁場方向の長さＴｄが５０〜３００ｍｍ、配向
磁場方向と直角方向の幅Ｗｄが５０〜３００ｍｍ、また
キャビティ１２の寸法は、配向磁場方向の長さＴｍが５
〜２５０ｍｍ、配向磁場方向と直角方向の幅Ｗｍが５〜
２００ｍｍとすることができる。

【００２６】更に、上記切り欠き部１４の寸法は、配向
磁場方向の最大長さａが、上記ダイス本体の配向磁場方
向の長さＴｄの１／５〜２／３、特に２／５〜３／５で
あることが好ましく、また配向磁場方向と直角方向の最
大幅ｂが、ダイス本体の配向磁場方向と直角方向の幅Ｗ
ｄの１／１０〜１／３、特に１／５〜３／１０であるこ
とが好ましい。

【００２７】なお、本発明のダイス形状は、図１のもの
に限定されない。例えば、図１において、切り欠き部１
４は、断面四角形状に形成してあるが、図６（Ａ）、
（Ｂ）に示したように、切り欠き部１４は、半円状、半
楕円状や、半多角形状などとすることができ、本発明の
要旨の範囲内で種々変更することができる。また、図７
（Ａ）に示したように、ダイス本体内に２個のキャビテ
ィ部を設けるようにしても差し支えない。

【００２８】本発明において、ダイスは、上述したよう
に、磁性を有する金属材料にて形成するが、この場合、
飽和磁化４πＩｓが５００〜１２０００ガウスの金属材
料で形成することが必要である。この範囲内でも、特
に、１５００〜８０００ガウスの範囲の飽和磁化を有す
る磁性金属材料を使用するのが、本発明の効果が顕著に
現われ、好ましい。５００ガウス未満の飽和磁化４πＩ
ｓを有する金属材料を使用した場合、又は非磁性材料で
構成されている場合には、成形体の表面に磁極が発生し
てしまい、そのため、成形体の周辺部分の磁束は方向が
乱れるため、製造された成形体の配向も乱れてしまい、
その結果得られる焼結磁石も配向が悪く、残留磁束密度
の小さい磁石となってしまう。また、飽和磁化４πＩｓ
が１２０００ガウスより大きい場合には、成形体の表面
に飽和磁化４πＩｓが５００ガウス未満の金属材料を使
用した時と逆の磁極が発生してしまい、その結果、同様
に成形体の配向が乱れてしまう。

【００２９】本発明の磁性を有する金属材料としては、
超硬合金、合金炭素鋼が望ましい。超硬合金とは、Ｗ
Ｃ，ＴｉＣ，ＭｏＣ，ＮｂＣ，ＴａＣ，Ｃｒ_３Ｃ_２等の
ＩＶａ，Ｖａ，ＶＩａ族に属する金属の炭化物粉末をＣ
ｏ，Ｎｉ，Ｍｏ，Ｆｅ，Ｃｕ，Ｐｂ，Ｓｎ、又はそれら
の合金を用いて焼結結合した合金であり、これらは、超
硬合金に含有される炭素量、及び鉄、コバルト、ニッケ
ル等の量、更に添加物の種類、添加量等によりその磁性
は様々に変化する。所定の磁気特性を有していれば、ど
のような超硬合金を本発明に適用しても差し支えない。

【００３０】また、合金炭素鋼とは、Ｆｅ−Ｃを主体と
する合金であり、特にダイス鋼、炭素工具鋼、合金工具
鋼、高速度鋼等を用いるのが好ましい。これらについて
も所定の磁気特性を有していれば、どのような合金炭素
鋼を使用しても問題ない。

【００３１】本発明では、更に、キャビティ内への永久
磁石粉末供給時のダイスの磁化４πＩが６０００ガウス
以下となっていることが必要である。その範囲内でも、
キャビティ内への永久磁石粉末供給時にダイスの磁化４
πＩが２０００ガウス以下になっていることが、本発明
の効果が顕著に現われ、好ましい。５００ガウス以下で
あれば、更に好ましい結果が得られる。

【００３２】即ち、磁石粉をキャビティ空間内に供給す
る際のダイスに残留している磁化４πＩが６０００ガウ
ス以下であるため、磁石粉をキャビティ内に供給する時
に、磁石粉がダイスに付着してしまうなどのトラブルが
発生することがなく、そのため均一に磁石粉をキャビテ
ィ内に充填することができる。従って、成形時の作業効
率が向上するだけでなく、キャビティ内への充填密度が
均一であるので、成形体密度も均一となり、従って、焼
結の際、収縮のバラツキが生じることがないので、いび
つな形状の焼結体が製造されることがなく、焼結体形状
を設計通りのものとすることができるようになる。その
ため、製造歩留りが向上すると共に、加工代を小さくす
ることが可能となり、材料歩留りも改善される。キャビ
ティ内への永久磁石粉末供給時のダイスの磁化４πＩが
６０００ガウスより大きい場合には、磁石粉をキャビテ
ィ内に供給する時に、磁石粉がダイスに付着してしまう
などのトラブルが発生しやすくなり、前述したような問
題点が生じるため、不適である。

【００３３】キャビティ内への永久磁石粉末供給時のダ
イスの磁化４πＩを６０００ガウス以下とするために
は、ダイス材質として飽和磁化４πＩｓが５００〜１２
０００ガウスでなおかつ残留磁化４πＩｒが６０００ガ
ウス以下の磁性を有する金属材料を使用する、磁石粉を
キャビティ内に供給する前にダイスを消磁するなどの方
法がある。磁石粉供給前に消磁を行う際には、直流消
磁、交流消磁、どちらの方法を適用しても問題ない。

【００３４】なお、本発明においては、ダイスだけでな
く、上パンチ及び下パンチも飽和磁化４πＩｓが５００
〜１２０００ガウスの磁性を有する金属材料で構成され
ていると、成形体表面の磁極の発生を抑制するという効
果が更に顕著に現われるため、好ましい。その際、上パ
ンチ及び下パンチの全体が磁性金属材料からなっていて
もよいが、その成形体と接する先端部分のみが磁性を有
する金属材料から構成されていてもよい。

【００３５】本発明の異方性焼結磁石の製造方法は、上
記ダイスを使用し、そのキャビティ内への永久磁石粉末
供給時のダイスの磁化４πＩを６０００ガウス以下と
し、キャビティ内に永久磁石粉末を供給し、この永久磁
石粉末の容易磁化方向を配向させるための磁場を印加
し、更にキャビティ内の永久磁石粉末を上パンチ及び下
パンチで圧縮して成形するものである。この場合、磁場
の印加方法、圧縮成形方法やその条件などは常法に従っ
て行うことができる。

【００３６】ここで、本発明の対象となる異方性焼結磁
石としては、Ｂａフェライト系、Ｓｒフェライト系など
のフェライト磁石、Ｒ−Ｃｏ系、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系などの
希土類磁石（Ｒ：Ｓｃ，Ｙを含む希土類金属）がある
が、特に希土類磁石を製造する際に本発明を適用すれ
ば、本発明の効果が顕著に現われるため、好ましい結果
を得ることができる。これらの磁石は以下のように製造
される。

【００３７】Ｒ−Ｃｏ系希土類磁石は、ＲＣｏ_５系、Ｒ
_２Ｃｏ_１７系などがあるが、実用に供されているのは、
ほとんどがＲ_２Ｃｏ_１７系である。Ｒ_２Ｃｏ_１７系希土
類磁石は、通常、重量百分率で、２０〜２８％のＲ、５
〜３０％のＦｅ、３〜１０％のＣｕ、１〜５％のＺｒ、
残部Ｃｏからなり、以下のような製造方法により製造さ
れる。まず、原料金属を秤量して溶解、鋳造し、得られ
た合金を平均粒径１〜２０μｍまで微粉砕し、Ｒ_２Ｃｏ
_１７系希土類永久磁石粉末を得る。Ｒ_２Ｃｏ_１ _７系希土
類永久磁石粉末は、本発明により磁場中で成形され、そ
の後、１１００〜１２５０℃で０．５〜５時間焼結さ
れ、次いで、焼結温度よりも０〜５０℃低い温度で０．
５〜５時間溶体化され、そして最後に時効処理が施され
る。時効処理は通常初段時効として７００〜９５０℃で
一定の時間保持し、その後、連続冷却又は多段時効を行
う。

【００３８】Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系希土類磁石は、通常、重量
百分率で、５〜４０％のＲ、５０〜９０％のＦｅ、０．
２〜８％のＢからなる。磁気特性を改善するために、
Ｃ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｎｉ，
Ｃｕ，Ｚｎ，Ｇａ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ａｇ，Ｓｎ，Ｈ
ｆ，Ｔａ，Ｗなど添加元素を加えることが多い。これら
添加物の添加量は、Ｃｏの場合３０重量％以下、その他
の元素の場合には８重量％以下とするのが普通である。
これ以上の添加物を加えると逆に磁気特性を劣化させて
しまう。Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系希土類磁石の製造方法は以下の
通りである。原料金属を秤量して溶解、鋳造し、得られ
た合金を平均粒径１〜２０μｍになるまで微粉砕し、Ｒ
−Ｆｅ−Ｂ系希土類永久磁石粉末を得る。Ｒ−Ｆｅ−Ｂ
系希土類永久磁石粉末は、本発明により磁場中で成形さ
れ、１０００〜１２００℃で０．５〜５時間焼結され
る。最後に４００〜１０００℃で時効処理を行い、Ｒ−
Ｆｅ−Ｂ系希土類磁石を得る。

【００３９】本発明によれば、異方性焼結磁石の成形工
程において、ダイスは飽和磁化４πＩｓが５００〜１２
０００ガウスの磁性を有する金属材料にて形成し、か
つ、キャビティ上から見たダイス形状が、配向磁場方向
に直角な方向の幅が好ましくは配向磁場方向の幅に対し
平行に１／５〜２／３の幅で垂直方向に溝を切り欠いて
両端より中央部の方が小さい焼結磁石用ダイスを用い、
これと上パンチ及び下パンチとからなる金型のキャビテ
ィ内に永久磁石粉末を供給し、該粉末に容易磁化方向を
配向させるための磁場を印加し、圧縮して成形するもの
であって、これにより、成形体表面に磁極が現われるの
を防止して磁束の分布を均一に、また、磁束の方向を平
行に揃えることができるようになる。更に、永久磁石粉
末をキャビティ内へ均一に充填することできる。この場
合成形方法は磁場中で公知の方法により、磁場中成形す
ることができる。従って、残留磁束密度が改善された異
方性焼結磁石を歩留りよく製造することができる。

【００４０】

【実施例】以下、実施例及び比較例を示し、本発明を具
体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限される
ものではない。

【００４１】［比較例１］原子％でＮｄ_１３．８Ｄｙ_１
Ｆｅ_７３．７Ｃｏ_４Ｂ_６．５Ａｌ_１の合金インゴット
を、純度９９．９ｗｔ％以上の各原料金属を誘導加熱高
周波溶解炉を用いてアルゴン雰囲気中で溶解、鋳造して
作製した。この合金インゴットをアルゴン雰囲気中１１
００℃×２４時間の均質化熱処理を行った後、アルゴン
雰囲気中でジョークラッシャー、ブラウンミルを用いて
粗粉砕し、次いで、窒素ガスを用いたジェットミルで微
粉砕を行い、平均粒径５μｍのＲ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉を
作製した。

【００４２】この磁石粉を用いて成形を行った。成形に
用いたダイスは、飽和磁化４πＩｓ＝３６００ガウス、
残留磁化４πＩｒ＝５００ガウスを有する超硬合金（Ｗ
Ｃの炭化物粉末を主成分としてＣｏ，Ｎｉを用いて焼結
結合した合金）とした。キャビティ上から見たダイスの
寸法はＷｄ＝２１０ｍｍ、Ｔｄ＝２００ｍｍで切り欠き
のない従来のものである。キャビティ内に磁石粉を供給
し、電磁石により１５ｋＯｅの磁場を印加し、磁場を印
加したまま磁場印加方向と垂直方向に１ｔｏｎ／ｃｍ^２
の圧力をかけて成形を行った。作製された成形体の高さ
は３０ｍｍである。また、キャビティの圧縮方向に垂直
な方向の断面形状はＷｍ＝５０ｍｍ、Ｔｍ＝１３０ｍｍ
である。なお、Ｗｄ，Ｔｄ，Ｗｍ，Ｔｍは図１で説明し
た部分である。

【００４３】この成形体を真空中にて１０６０℃で９０
分焼結を行い、その後、更に５４０℃で時効熱処理を行
った。得られたＲ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石の磁気特性をＢ
−Ｈトレーサーを用いて測定した。この時の磁石の残留
磁束密度は、Ｂｒ＝１２．７ｋＧであった。また、焼結
体表面の配向方向に垂直な部分の寸法Ｗｅ，Ｗｃも測定
したところ、図８（Ａ）のように鼓型の焼結体となり
（図８において、６１は配向磁場、６２は焼結磁石を示
す）、Ｗｅ＝４２．５ｍｍ、Ｗｃ＝４１．５ｍｍであっ
た。キャビティ内で磁石粉がポールピース側に移動した
ために、磁石端の成形体密度が高くなり、焼結したとき
に端の方の寸法が１ｍｍも大きくなった。

【００４４】なお、キャビティの圧縮方向に垂直な方向
の断面形状がＷｍ＝２０ｍｍ、Ｔｍ＝３０ｍｍと前記例
に比べて小さいものについては、Ｗｅ＝１７ｍｍ、Ｗｃ
＝１６．９ｍｍで焼結体の端と中央部の差がほとんどな
かった。即ち、成形体の寸法Ｔｍとダイス寸法Ｔｄの比
Ｔｍ／Ｔｄが大きいほど焼結体寸法のバラツキの問題が
大きくなることがわかる。

【００４５】［実施例１］比較例１と同様な磁石合金粉
末を比較例１と同じ材質のダイスを用いて成形した。こ
の場合、キャビティ上から見たダイスの寸法は、Ｗｄ＝
２１０ｍｍ、Ｔｄ＝２００ｍｍ、切り欠きａ＝１００ｍ
ｍ、ｂ＝５０ｍｍ、キャビティの断面形状は、Ｗｍ＝５
０ｍｍ、Ｔｍ＝１３０ｍｍの図１に示す本発明のダイス
形状である。その他は比較例１と同様の条件で成形し、
同様な条件で焼結、時効を行い、磁石を製造し、その磁
気特性をＢ−Ｈトレーサーを用いて測定したところ、Ｂ
ｒ＝１２．７５ｋＧであった。また、焼結体表面の配向
方向に垂直な部分の寸法Ｗｅ，Ｗｃも測定したところ、
Ｗｅ＝４２．１ｍｍ、Ｗｃ＝４１．９ｍｍでほとんど差
がないものであり、比較例１と比べて、磁石の残留磁化
密度Ｂｒがわずかに上昇し、寸法精度は格段に向上し
た。

【００４６】［比較例２］比較例１と同様な磁石合金粉
末を比較例１と同じ材質のダイスを用いて成形した。こ
の場合、キャビティ上から見たダイスの寸法はＷｄ＝２
１０ｍｍ、Ｔｄ＝２００ｍｍ、キャビティの断面形状は
Ｗｍ＝３０ｍｍ、Ｔｍ＝１３０ｍｍが２個並んだ図７
（Ｂ）に示す比較例２のダイス形状である。その他は比
較例１と同様の条件で成形し、同様な条件で焼結、時効
を行い、磁石を製造し、その磁気特性をＢ−Ｈトレーサ
ーを用いて測定したところ、Ｂｒ＝１２．７ｋＧであっ
た。また、焼結体表面の寸法を測定したところ、図８
（Ｂ）で示すように焼結体は反りかえり、Ｗｅ＝２５．
５ｍｍ、Ｗｃ＝２４．７ｍｍ、Ｘ１＝０．７ｍｍ、Ｘ２
＝０．４ｍｍ、Ｘ＝２４．３ｍｍであった。キャビティ
内で磁石粉がポールピース側に移動したために、磁石端
の成形体密度が高くなり、焼結したときに端の方が大き
くなった。２個取りの場合は焼結体が反ることも問題
で、反った部分を除いた寸法Ｘが焼結体の最小寸法（こ
の場合はＷｃ）より小さくなり、加工後に所定の寸法を
得るには反りを見込んで大きめのブロックにする必要が
あることがわかる。

【００４７】［実施例２］比較例１と同様な磁石合金粉
末を比較例２と同じ材質のダイスを用いて成形した。こ
の場合、キャビティ上から見たダイスの寸法はＷｄ＝２
１０ｍｍ、Ｔｄ＝２００ｍｍ、切り欠きａ＝１００ｍ
ｍ、ｂ＝５０ｍｍ、キャビティの断面形状はＷｍ＝３０
ｍｍ、Ｔｍ＝１３０ｍｍが２個並んだ図７（Ａ）に示す
本発明のダイス形状である。その他は比較例１と同様の
条件で成形し、同様な条件で焼結、時効を行い、磁石を
製造し、その磁気特性をＢ−Ｈトレーサーを用いて測定
したところ、Ｂｒ＝１２．７５ｋＧであった。また、焼
結体の寸法Ｗｅ，Ｗｃ，Ｘも測定したところ、Ｗｅ＝２
５．２ｍｍ、Ｗｃ＝２５．１ｍｍ、Ｘ＝２５．１ｍｍ
で、２個取りの金型でも反りのない焼結体を得た。比較
例２と比べて、磁石の残留磁化密度Ｂｒがわずかに上昇
し、寸法精度は格段に向上した。

【００４８】

【発明の効果】本発明により、残留磁束密度の大きな異
方性焼結磁石を大型ブロック、特に体積で３０立方セン
チメートル以上の大型ブロックで歩留りよく製造するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のダイス形状の一例を示す平面図であ
る。

【図２】電磁石中に本発明のダイスが置かれたときの磁
場強度分布を示す説明図である。

【図３】電磁石が作る磁場強度分布を示す説明図であ
る。

【図４】電磁石中に従来例のダイスが置かれたときの磁
場強度分布を示す説明図である。

【図５】磁性体に均一磁場を印加したときの磁束分布を
示す説明図である。

【図６】（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ切り欠き形状の異な
る本発明のダイス形状を示す平面図である。

【図７】（Ａ）は実施例２、（Ｂ）は比較例２の２個取
りダイス形状を示す平面図である。

【図８】（Ａ）は比較例１、（Ｂ）は比較例２の焼結磁
石の形状を示す平面図である。

【符号の説明】

１０ダイス１１ダイス本体１２キャビティ部１３配向磁場１４切り欠き部２１ポールピース２２磁力線２３等磁束密度線２４本発明の磁性体ダイス２５磁石粉２６キャビティ部３１ポールピース３２磁力線３３等磁束密度線３４ポールピースの中心線４１ポールピース４２磁力線４３等磁束密度線４４従来例の磁性体ダイス４５磁石粉４６キャビティ部５１磁性体５２磁束６１配向磁場６２焼結磁石

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】飽和磁化４πＩｓが５００〜１２０００
ガウスの磁性を有する金属材料から形成され、キャビテ
ィ部を有する中空ブロック状に形成されたダイス本体の
配向磁場方向と直角方向両側部の中央部にそれぞれ切り
欠き部を形成してなることを特徴とする焼結磁石用ダイ
ス。
【請求項２】上記切り欠き部の配向磁場方向に沿った
長さが、上記ダイス本体の配向磁場方向に沿った長さの
１／５〜２／３である請求項１記載の焼結磁石用ダイ
ス。
【請求項３】異方性焼結磁石製造の成形工程におい
て、請求項１又は２記載の焼結磁石用ダイスを使用し、
かつキャビティ内への永久磁石粉末供給時のダイスの磁
化４πＩを６０００ガウス以下として、上記ダイス、上
パンチ及び下パンチからなる金型のキャビティ内に永久
磁石粉末を供給し、該永久磁石粉末の容易磁化方向を配
向させるための磁場を印加し、更に圧縮して成形を行う
ことを特徴とする異方性焼結磁石の製造方法。