JP2016076614A - 希土類磁石の製造方法 - Google Patents
希土類磁石の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2016076614A JP2016076614A JP2014206463A JP2014206463A JP2016076614A JP 2016076614 A JP2016076614 A JP 2016076614A JP 2014206463 A JP2014206463 A JP 2014206463A JP 2014206463 A JP2014206463 A JP 2014206463A JP 2016076614 A JP2016076614 A JP 2016076614A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic powder
- rare earth
- earth magnet
- manufacturing
- amorphous
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/12—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties
- C21D8/1216—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties the working step(s) being of interest
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
- B22F1/08—Metallic powder characterised by particles having an amorphous microstructure
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/10—Sintering only
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/12—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C30/00—Alloys containing less than 50% by weight of each constituent
- C22C30/02—Alloys containing less than 50% by weight of each constituent containing copper
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
-
- 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
- H01F1/0557—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 pressed, sintered or bonded together sintered
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
- H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
- H01F41/0253—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets for manufacturing permanent magnets
- H01F41/0266—Moulding; Pressing
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
- H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
- H01F41/0253—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets for manufacturing permanent magnets
- H01F41/0273—Imparting anisotropy
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Hard Magnetic Materials (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Manufacturing Cores, Coils, And Magnets (AREA)
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
Abstract
【課題】液体急冷法にて製作される磁性粉末がナノ結晶質と非晶質の双方を含んでいても、磁気特性に優れた希土類磁石を製造することのできる希土類磁石の製造方法を提供する。
【解決手段】(Rl)x(Rh)yTzBsMt (RlはYを含む1種以上の軽希土類元素、RhはDy、Tbの少なくとも1種からなる重希土類元素、TはFe、Ni、Coの少なくとも1種以上を含む遷移金属、Bはホウ素、MはGa、Al、Cuの少なくとも1種類以上で、27≦x≦44、0≦y≦10、z=100-x-y-s-t、0.75≦s≦3.4、0≦t≦3で、いずれも質量%)の組成式で表される金属溶湯を急冷し、平均結晶粒径が500nm以下のナノ結晶質の磁性粉末と非晶質の磁性粉末が混在する磁性粉末MFを製作する第1のステップ、磁性粉末MFを焼結して焼結体Sを製作し、焼結体Sに熱間塑性加工を施して希土類磁石Cを製造する第2のステップからなる希土類磁石の製造方法である。
【選択図】図1
【解決手段】(Rl)x(Rh)yTzBsMt (RlはYを含む1種以上の軽希土類元素、RhはDy、Tbの少なくとも1種からなる重希土類元素、TはFe、Ni、Coの少なくとも1種以上を含む遷移金属、Bはホウ素、MはGa、Al、Cuの少なくとも1種類以上で、27≦x≦44、0≦y≦10、z=100-x-y-s-t、0.75≦s≦3.4、0≦t≦3で、いずれも質量%)の組成式で表される金属溶湯を急冷し、平均結晶粒径が500nm以下のナノ結晶質の磁性粉末と非晶質の磁性粉末が混在する磁性粉末MFを製作する第1のステップ、磁性粉末MFを焼結して焼結体Sを製作し、焼結体Sに熱間塑性加工を施して希土類磁石Cを製造する第2のステップからなる希土類磁石の製造方法である。
【選択図】図1
Description
本発明は、希土類磁石の製造方法に関するものである。
希土類元素を用いた希土類磁石は永久磁石とも称され、その用途は、ハードディスクやMRIを構成するモータのほか、ハイブリッド車や電気自動車等の駆動用モータなどに用いられている。
この希土類磁石の磁石性能の指標として残留磁化(残留磁束密度)と保磁力を挙げることができるが、モータの小型化や高電流密度化による発熱量の増大に対し、使用される希土類磁石にも耐熱性に対する要求は一層高まっており、高温使用下で磁石の保磁力を如何に保持できるかが当該技術分野での重要な研究課題の一つとなっている。車両駆動用モータに多用される希土類磁石の一つであるNd-Fe-B系磁石を取り挙げると、結晶粒の微細化を図ることやNd量の多い組成合金を用いること、保磁力性能の高いDy、Tbといった重希土類元素を添加することなどによってその保磁力を増大させる試みがおこなわれている。
希土類磁石としては、組織を構成する結晶粒のスケールが3〜5μm程度の一般的な焼結磁石のほか、結晶粒を50nm〜500nm程度のナノスケールに微細化したナノ結晶磁石がある。
このナノ結晶磁石である希土類磁石の製造方法の一例を概説すると、たとえばNd-Fe-B系の金属溶湯を急冷凝固(急冷凝固)して得られた微粉末を加圧成形しながら焼結体を製造し、この焼結体に磁気的異方性を付与するべく熱間塑性加工を施して希土類磁石(配向磁石)を製造する方法が一般に適用されている。
ところで、液体急冷法によって磁性粉末を製作するに当たり、所望の粒径範囲のナノ結晶質のみからなる磁性粉末を作製するのは難しく、実際には、ナノ結晶質と非晶質(アモルファス)の磁性粉末が製作されるのが一般的である。たとえば銅素材の単ロールを用いて金属溶湯を液体急冷して磁性粉末を製作する場合、およそ30〜40体積%の非晶質の磁性粉末が製作されることが本発明者による過去の実績から分かっている。なお、特許文献1には、ナノ結晶質と非晶質の磁性粉末を使用して焼結体を製作し、熱間塑性加工(ここでは熱間強加工)をおこなって希土類磁石を製造する方法が開示されている。
非晶質の磁性粉末は後工程である熱間成形による焼結体の製作や熱間塑性加工による希土類磁石の製造の際に粗大結晶粒となり易く、粗大結晶粒を含む希土類磁石は粗大結晶粒を含まない希土類磁石に比して磁気性能が大きく低下することが分かっている。したがって、従来の液体急冷法を適用して磁性粉末を製作し、この磁性粉末から焼結体を製作し、熱間塑性加工を施して希土類磁石を製造する製造方法においては、磁気特性の観点から非晶質の磁性粉末を取り除いて希土類磁石を製造している。仮に非晶質の磁性粉末を取り除かずに希土類磁石を量産した場合、不良率が30〜40%発生することになる。
ここで、液体急冷法における急冷速度と製作される磁性粉末の組成の関係について言及すると、急冷凝固によってNd-Fe-B系のナノ結晶質の磁性粉末を製作する場合、その良品範囲(非晶質を含まず、ナノ結晶質のみを含む範囲)は非常に狭く、ナノ結晶質のみからなる磁性粉末を作製するのは実際には極めて難しい。たとえば急冷速度が遅過ぎると結晶は粗大化してしまい、ナノ結晶質とすることによって耐熱性の向上を図ろうとする当初の目的は達成できない。一方、急冷速度が速過ぎると今度は結晶化が進行せず、非晶質な組織の磁性粉末のみが製作されてしまう。
上記するように、液体急冷法においては銅製の単ロールを用いた工法が主流であるものの、この工法にてナノ結晶質の磁性粉末のみを製作しようとした場合、溶湯温度や吐出量、単ロールの回転速度をいずれも精緻に制御することが必要になる。そして、製作された当初の急冷薄体の厚みは±2μm程度に抑える必要があるが、これは、たとえば溶湯温度の10〜20℃の変化によって影響される厚み範囲に相当し、このような厚み範囲となるように上記複数の要素を制御する必要があることが制御困難の所以である。
したがって、磁気特性に優れた希土類磁石を効率的かつ高い材料歩留りの下で製造する観点から、液体急冷法にて製作される磁性粉末がナノ結晶質と非晶質の双方を含んでいても、磁気特性に優れた希土類磁石を製造することのできる組成の磁性粉末を使用して希土類磁石を製造することのできる技術の開発が当該技術分野にて切望されている。
本発明は上記する問題に鑑みてなされたものであり、液体急冷法にて製作される磁性粉末がナノ結晶質と非晶質の双方を含んでいても、磁気特性に優れた希土類磁石を製造することのできる希土類磁石の製造方法を提供することを目的とする。
前記目的を達成すべく、本発明による希土類磁石の製造方法は、(Rl)x(Rh)yTzBsMt (RlはYを含む1種以上の軽希土類元素、RhはDy、Tbの少なくとも1種からなる重希土類元素、TはFe、Ni、Coの少なくとも1種以上を含む遷移金属、Bはホウ素、MはGa、Al、Cuの少なくとも1種類以上で、27≦x≦44、0≦y≦10、z=100-x-y-s-t、0.75≦s≦3.4、0≦t≦3で、いずれも質量%)の組成式で表される金属溶湯を急冷し、平均結晶粒径が500nm以下のナノ結晶質の磁性粉末と非晶質の磁性粉末が混在する磁性粉末を製作する第1のステップ、ナノ結晶質の磁性粉末と非晶質の磁性粉末が混在する磁性粉末を焼結して焼結体を製作し、焼結体に熱間塑性加工を施して希土類磁石を製造する第2のステップを含むものである。
本発明の希土類磁石の製造方法は、(Rl)x(Rh)yTzBsMt (RlはYを含む1種以上の軽希土類元素、RhはDy、Tbの少なくとも1種からなる重希土類元素、TはFe、Ni、Coの少なくとも1種以上を含む遷移金属、Bはホウ素、MはGa、Al、Cuの少なくとも1種類以上で、27≦x≦44、0≦y≦10、z=100-x-y-s-t、0.75≦s≦3.4、0≦t≦3で、いずれも質量%)の組成式で表される金属溶湯を使用し、液体急冷法を適用して希土類磁石用の磁性粉末を製作し、この磁性粉末を使用して希土類磁石を製造することにより、磁性粉末がナノ結晶質と非晶質の双方を含む場合であっても、非晶質の磁性粉末を除去することなく、磁気特性に優れた希土類磁石を製造することができる製造方法である。
ここで、本発明の製造方法が製造対象とする希土類磁石においては、ナノ結晶質の磁性粉末の結晶粒径は平均結晶粒径が500nm以下のものである。ここで、「平均結晶粒径」とは、面積平均結晶粒径のことである。具体的には、SEM画像等で一定範囲の組織を観察した際に、各結晶粒の慣性楕円を求めその長径を結晶粒径とする。その結晶粒径に各結晶粒の面積を重み付けして平均を求めたものが面積平均結晶粒径である。
第1のステップでは、まず、上記組成式で表された磁性粉末を液体急冷法にて製作する。たとえば、液体急冷にて微細な結晶粒である急冷薄帯(急冷リボン)を製作し、これを粗粉砕等することより、ナノ結晶質の磁性粉末と非晶質の磁性粉末の混在した希土類磁石用の磁性粉末を製作することができる。
次に、第2のステップとして、このようにナノ結晶質の磁性粉末と非晶質の磁性粉末が混在した磁性粉末をそのままダイス内に充填してパンチで加圧しながら焼結してバルク化を図ることにより、等方性の焼結体が得られる。このように、焼結体の製作に当たり、非晶質の磁性粉末を除去することなく、ナノ結晶質の磁性粉末と混在した状態で熱間成形等をおこなって焼結体を製作するものである。
第2のステップではさらに、等方性の焼結体に対して磁気的異方性を付与するべく、熱間塑性加工が実施される。この熱間塑性加工には、据え込み鍛造加工、押出し鍛造加工(前方押出し法、後方押出し法)などがあり、これらのうちの一種、もしくは二種以上を組み合わせて焼結体内部に加工歪みを導入し、たとえば加工率が60〜80%程度の強加工を実施することにより、高い配向を有して磁化性能に優れた希土類磁石が製造される。
本発明者等によれば、熱間成形等による焼結体の製作や熱間塑性加工による希土類磁石の製造等、複数の熱間加工を経た場合であっても、非晶質の磁性粉末は粗大化することなく、最終的には平均結晶粒径が500nm以下の結晶質の組織を形成することが実証されている。そしてこのことが、非晶質の磁性粉末を含んだ状態で希土類磁石を製造した場合においても、磁気特性に優れた希土類磁石が得られる理由である。
以上の説明から理解できるように、本発明の希土類磁石の製造方法によれば、(Rl)x(Rh)yTzBsMt (RlはYを含む1種以上の軽希土類元素、RhはDy、Tbの少なくとも1種からなる重希土類元素、TはFe、Ni、Coの少なくとも1種以上を含む遷移金属、Bはホウ素、MはGa、Al、Cuの少なくとも1種類以上で、27≦x≦44、0≦y≦10、z=100-x-y-s-t、0.75≦s≦3.4、0≦t≦3で、いずれも質量%)の組成式で表される金属溶湯を使用し、液体急冷法を適用して希土類磁石用の磁性粉末を製作し、この磁性粉末を使用して希土類磁石を製造することにより、非晶質の磁性粉末を除去することなく、したがって効率的かつ材料歩留りを低下させない製造方法により、磁気特性に優れた希土類磁石を製造することができる。
以下、図面を参照して本発明の希土類磁石の製造方法の実施の形態を説明する。
(希土類磁石の製造方法の実施の形態)
本発明の製造方法は、まず、第1のステップにおいて、金属溶湯を液体急冷法にて急冷してナノ結晶質の磁性粉末と非晶質の磁性粉末が混在する磁性粉末を製作する。
本発明の製造方法は、まず、第1のステップにおいて、金属溶湯を液体急冷法にて急冷してナノ結晶質の磁性粉末と非晶質の磁性粉末が混在する磁性粉末を製作する。
図1で示すように、たとえば50kPa以下に減圧したArガス雰囲気の不図示の炉中で、合金インゴットを高周波溶解し、単ロールによるメルトスピニング法により、希土類磁石を与える組成の溶湯を銅ロールRに噴射して急冷薄帯B(急冷リボン)を製作し、これを粗粉砕して磁性粉末を製作する。
製作された磁性粉末は、(Rl)x(Rh)yTzBsMt (RlはYを含む1種以上の軽希土類元素、RhはDy、Tbの少なくとも1種からなる重希土類元素、TはFe、Ni、Coの少なくとも1種以上を含む遷移金属、Bはホウ素、MはGa、Al、Cuの少なくとも1種類以上で、27≦x≦44、0≦y≦10、z=100-x-y-s-t、0.75≦s≦3.4、0≦t≦3で、いずれも質量%)の組成式で表され、主相と粒界相からなる組織を有し、平均結晶粒径が500nm以下のナノ結晶質の磁性粉末と非晶質の磁性粉末が混在する磁性粉末である。
本発明の製造方法では、非晶質の磁性粉末を除去することなく、ナノ結晶質の磁性粉末とともに希土類磁石用の磁性粉末として使用する。したがって、材料歩留りの低下はなく、また、非晶質の磁性粉末を選別し、除去する手間を省くことができ、効率的な希土類磁石の製造方法となる。
次に、図2、3で示すように、第2のステップにおいて、ナノ結晶質の磁性粉末と非晶質の磁性粉末が混在した磁性粉末MFを焼結して焼結体Sを製作し、焼結体Sに熱間塑性加工を施して希土類磁石Cを製造する。
図2は第2のステップのうち、焼結体Sを製作する方法を説明したものである。同図で示すように、平均結晶粒径が500nm以下のナノ結晶質の磁性粉末と非晶質の磁性粉末が混在する磁性粉末MFを超硬ダイスDとこの中空内を摺動する超硬パンチPで画成されたキャビティ内に収容する。
そして、超硬パンチPで加圧しながら(Z方向)、加圧方向に電流を流して800℃程度で通電加熱することにより、焼結体Sが製作される。たとえば、この焼結体Sは、ナノ結晶組織のNd-Fe-B系の主相と、主相の周りにあるNd-X合金(X:金属元素)の粒界相を備えたものである。すなわち、非晶質の磁性粉末も熱間成形によって結晶化し、ナノ結晶組織を形成する(なお、焼結の段階では、非晶質組織が若干残存する可能性もある)。ここで、焼結体Sの粒界相を構成するNd-X合金は、Ndと、Co、Fe、Ga等のうちの少なくとも一種以上の合金からなり、たとえば、Nd-Co、Nd-Fe、Nd-Ga、Nd-Co-Fe、Nd-Co-Fe-Gaのうちのいずれか一種、もしくはこれらの二種以上が混在したものであって、Ndリッチな状態となっている。
図2で示すように焼結体Sが製作されたら、次に、図3で示すように、焼結体Sに磁気的異方性を与えるべく、超硬ダイスDと超硬パンチPで画成されたキャビティ内に焼結体Sを収容し、超硬パンチPで加圧しながら(Z方向)熱間塑性加工を施すことにより、焼結体Sが潰されてできた希土類磁石C(配向磁石)が製作される(第2のステップ)。なお、熱間塑性加工の際の歪み速度は0.1/sec以上に調整されているのがよい。また、熱間塑性加工による加工度(圧縮率)が大きい場合、たとえば圧縮率が10%程度以上の場合の熱間塑性加工を強加工と称することができるが、加工率60〜80%程度の範囲で熱間塑性加工をおこなうのがよい。そして、焼結体Sの段階で非晶質の組織が残存している場合であても、この熱間塑性加工によって非晶質組織はナノ結晶組織となる。
図4aで示すように、第2のステップで製作された焼結体Sは、ナノ結晶粒MP(主相)間を粒界相BPが充満する等方性の結晶組織を呈している。
これに対し、図4bで示すように、同第2のステップで製作された希土類磁石Cは、磁気的異方性の結晶組織を呈している。
既述するように、本発明の製造方法では、焼結体Sの製作に当たり、非晶質の磁性粉末も除去することなく、ナノ結晶質の磁性粉末と混在した状態で使用している。したがって、既述するように製造効率性は良好であるものの、最終的に得られる希土類磁石Cの磁気特性が低下する惧れがある。
しかしながら、(Rl)x(Rh)yTzBsMt (RlはYを含む1種以上の軽希土類元素、RhはDy、Tbの少なくとも1種からなる重希土類元素、TはFe、Ni、Coの少なくとも1種以上を含む遷移金属、Bはホウ素、MはGa、Al、Cuの少なくとも1種類以上で、27≦x≦44、0≦y≦10、z=100-x-y-s-t、0.75≦s≦3.4、0≦t≦3で、いずれも質量%)の組成式で表される磁性粉末を使用していることから、熱間成形等による焼結体Sの製作や熱間塑性加工による希土類磁石Cの製造等、複数の熱間加工を経た場合であっても、非晶質の磁性粉末は粗大化することなく、最終的には平均結晶粒径が500nm以下の結晶質の組織が形成される。そのため、非晶質の磁性粉末を含んだ状態で希土類磁石Cを製造した場合においても、磁気特性に優れた希土類磁石が得られることになる。すなわち、本発明による製造方法を適用することで、効率的かつ材料歩留りを低下させない製造方法により、磁気特性に優れた希土類磁石Cを製造することが可能になる。
(本発明の製造方法によって製造された希土類磁石の磁気特性を評価し、かつ組織を観察した実験とその結果)
本発明者等は、本発明の製造方法によって製造された希土類磁石の磁気特性を評価し、かつ組織を観察する実験をおこなった。
本発明者等は、本発明の製造方法によって製造された希土類磁石の磁気特性を評価し、かつ組織を観察する実験をおこなった。
<実施例について>
Nd28.7Pr0.415Fe69.29B0.975Ga0.4Al0.11Cu0.106組成で、厚みが10〜28μmの液体急冷リボンを銅製の単ロールにて作製し、複数種の磁性粉末を得た。ここで、「磁性粉末の厚み」とは、単ロールの回転方向に垂直な方向の寸法を意味しており、厚みが薄いほど急冷されている。以下、表1に複数種の磁性粉末の製作条件と磁性粉末の厚みを示している。
Nd28.7Pr0.415Fe69.29B0.975Ga0.4Al0.11Cu0.106組成で、厚みが10〜28μmの液体急冷リボンを銅製の単ロールにて作製し、複数種の磁性粉末を得た。ここで、「磁性粉末の厚み」とは、単ロールの回転方向に垂直な方向の寸法を意味しており、厚みが薄いほど急冷されている。以下、表1に複数種の磁性粉末の製作条件と磁性粉末の厚みを示している。
また、焼結体を製作する際の条件としては、700℃に加熱された超硬合金の型に入れ、400MPaの負荷でプレス焼成し、3分間保持した後、型から取り出して焼結体を製作した。
さらに、焼結体を熱間塑性加工する際の条件としては、加熱温度780℃、歪速度0.1/sec、歪量が40%、50%、60%で熱間塑性加工をおこない、希土類磁石を製作した。
<実験結果について>
磁性粉末の厚みに応じた非晶質含有範囲の検証結果と、磁性粉末の厚みに応じた希土類磁石の保磁力と結晶化温度における発熱量に関する実験結果を図5および以下の表2に示す。また、液体急冷法にて製作された磁性粉末の厚みに応じた希土類磁石の磁化に関する測定結果を図6および以下の表3に示す。
磁性粉末の厚みに応じた非晶質含有範囲の検証結果と、磁性粉末の厚みに応じた希土類磁石の保磁力と結晶化温度における発熱量に関する実験結果を図5および以下の表2に示す。また、液体急冷法にて製作された磁性粉末の厚みに応じた希土類磁石の磁化に関する測定結果を図6および以下の表3に示す。
まず、図5および表2より、磁性粉末の厚みが30μm未満(図中の28μm程度の点線ライン)以下の範囲が非晶質の磁性粉末が存在する領域となり、この領域の磁性粉末から製造された希土類磁石の保磁力は2kOe以下と極めて小さく、一方で結晶化温度における発熱量は54(J/g)以上と極めて高くなることが分かる。
これに対し、非晶質を含まない厚み範囲、すなわちナノ結晶質の磁性粉末のみからなる希土類磁石においては、保磁力が15kOe程度〜18kOe程度と極めて高くなり、結晶化温度における発熱量もゼロもしくは6.7(J/g)となっていることが分かる。
また、図6においては、実線は本発明の製造方法(実施例であり、既述する組成の磁性粉末を使用し、ナノ結晶質と非晶質が混在した磁性粉末を使用して希土類磁石を製造する方法)による結果を示し、点線は従来の製造方法(比較例であり、既述する組成の磁性粉末を使用せず、ナノ結晶質と非晶質が混在した磁性粉末を使用して希土類磁石を製造する方法)による結果を示している。
図6および表3より、比較例においては、磁性粉末の厚みが25μm未満の範囲において非晶質の磁性粉末が粗大化し、磁化特性が低くなることが分かる。したがって、比較例においては、磁気特性の良好な希土類磁石を得るために、25μm以上の厚み範囲、すなわち従来良品範囲の磁性粉末のみを使用する必要がある。
これに対し、実施例においては、磁性粉末の厚み範囲に関係なく、希土類磁石の磁化が1.4T程度かそれ以上の高い値を示している。したがって、磁性粉末を厚み範囲で選別することなく、液体急冷にて製作された磁性粉末を全て使用しながら、磁気特性に優れた希土類磁石が得られることが分かる。
さらに、実施例と比較例において、磁性粉末の組織と希土類磁石の組織に関するSEM画像写真図を図7に示す。
比較例では熱間塑性加工によって製造された希土類磁石の組織において、非晶質の磁性粉末が粗大化し、平均結晶粒径550nmの結晶組織を有している。これに対し、実施例では非晶質の磁性粉末の粗大化がなく、平均結晶粒径250nmの結晶組織を有している。
このように、(Rl)x(Rh)yTzBsMt (RlはYを含む1種以上の軽希土類元素、RhはDy、Tbの少なくとも1種からなる重希土類元素、TはFe、Ni、Coの少なくとも1種以上を含む遷移金属、Bはホウ素、MはGa、Al、Cuの少なくとも1種類以上で、27≦x≦44、0≦y≦10、z=100-x-y-s-t、0.75≦s≦3.4、0≦t≦3で、いずれも質量%)の組成式で表される磁性粉末を使用することにより、ナノ結晶質の磁性粉末のみならず非晶質の磁性粉末が混在している場合であっても、磁気特性に優れた希土類磁石が得られることが実証されている。
以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。
R…銅ロール、B…急冷薄帯(急冷リボン)、D…超硬ダイス、P…超硬パンチ、S…焼結体、C…希土類磁石、MF…磁性粉末(ナノ結晶質の磁性粉末、非晶質の磁性粉末、ナノ結晶質と非晶質の混在した磁性粉末)、MP…主相(ナノ結晶粒、結晶粒)、BP…粒界相
Claims (1)
- (Rl)x(Rh)yTzBsMt (RlはYを含む1種以上の軽希土類元素、RhはDy、Tbの少なくとも1種からなる重希土類元素、TはFe、Ni、Coの少なくとも1種以上を含む遷移金属、Bはホウ素、MはGa、Al、Cuの少なくとも1種類以上で、27≦x≦44、0≦y≦10、z=100-x-y-s-t、0.75≦s≦3.4、0≦t≦3で、いずれも質量%)の組成式で表される金属溶湯を急冷し、平均結晶粒径が500nm以下のナノ結晶質の磁性粉末と非晶質の磁性粉末が混在する磁性粉末を製作する第1のステップ、
ナノ結晶質の磁性粉末と非晶質の磁性粉末が混在する磁性粉末を焼結して焼結体を製作し、焼結体に熱間塑性加工を施して希土類磁石を製造する第2のステップからなる希土類磁石の製造方法。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014206463A JP2016076614A (ja) | 2014-10-07 | 2014-10-07 | 希土類磁石の製造方法 |
US14/859,579 US20160097110A1 (en) | 2014-10-07 | 2015-09-21 | Method for manufacturing rare-earth magnets |
CN201510639506.1A CN105489363A (zh) | 2014-10-07 | 2015-09-30 | 稀土磁铁的制造方法 |
KR1020150139539A KR20160041790A (ko) | 2014-10-07 | 2015-10-05 | 희토류 자석의 제조 방법 |
EP15188798.1A EP3007192A1 (en) | 2014-10-07 | 2015-10-07 | Method for manufacturing rare-earth magnets |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014206463A JP2016076614A (ja) | 2014-10-07 | 2014-10-07 | 希土類磁石の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016076614A true JP2016076614A (ja) | 2016-05-12 |
Family
ID=54292629
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014206463A Pending JP2016076614A (ja) | 2014-10-07 | 2014-10-07 | 希土類磁石の製造方法 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20160097110A1 (ja) |
EP (1) | EP3007192A1 (ja) |
JP (1) | JP2016076614A (ja) |
KR (1) | KR20160041790A (ja) |
CN (1) | CN105489363A (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106383928B (zh) * | 2016-08-30 | 2019-09-20 | 西华大学 | 一种粉末烧结材料高温塑性流变致密化本构模型构建方法 |
CN107819210B (zh) * | 2017-09-19 | 2019-09-10 | 上海宜通海洋科技股份有限公司 | 一种用于mf/hf***接地工艺 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010263172A (ja) * | 2008-07-04 | 2010-11-18 | Daido Steel Co Ltd | 希土類磁石およびその製造方法 |
JP2012023190A (ja) * | 2010-07-14 | 2012-02-02 | Toyota Motor Corp | 異方性希土類磁石の製造方法 |
JP2012244111A (ja) * | 2011-05-24 | 2012-12-10 | Toyota Motor Corp | 希土類磁石の製造方法 |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002099823A1 (en) * | 2001-05-30 | 2002-12-12 | Sumitomo Special Metals Co., Ltd. | Method of making sintered compact for rare earth magnet |
US7618497B2 (en) * | 2003-06-30 | 2009-11-17 | Tdk Corporation | R-T-B based rare earth permanent magnet and method for production thereof |
JP4743211B2 (ja) * | 2005-12-02 | 2011-08-10 | 日立金属株式会社 | 希土類焼結磁石及びその製造方法 |
CN100443616C (zh) * | 2007-03-23 | 2008-12-17 | 中南大学 | 微波快速晶化制备铁基纳米晶软磁合金的方法 |
CN101127267A (zh) * | 2007-09-20 | 2008-02-20 | 安泰科技股份有限公司 | 带有表面绝缘涂层的非晶纳米晶软磁合金带材及其制备方法 |
CN101752074A (zh) * | 2008-12-19 | 2010-06-23 | 武汉福翰科技有限公司 | 一种纳米铁基软磁块体的制备方法 |
CN102282279B (zh) * | 2009-01-16 | 2013-10-02 | 日立金属株式会社 | R-t-b系烧结磁铁的制造方法 |
CN101834046B (zh) * | 2009-03-10 | 2012-10-10 | 苏州宝越新材料科技有限公司 | 高饱和磁化强度铁基纳米晶软磁合金材料及其制备方法 |
BR112013006106B1 (pt) * | 2010-09-15 | 2020-03-03 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Método de produção de imã de terras-raras |
JP5640946B2 (ja) * | 2011-10-11 | 2014-12-17 | トヨタ自動車株式会社 | 希土類磁石前駆体である焼結体の製造方法 |
-
2014
- 2014-10-07 JP JP2014206463A patent/JP2016076614A/ja active Pending
-
2015
- 2015-09-21 US US14/859,579 patent/US20160097110A1/en not_active Abandoned
- 2015-09-30 CN CN201510639506.1A patent/CN105489363A/zh active Pending
- 2015-10-05 KR KR1020150139539A patent/KR20160041790A/ko not_active Application Discontinuation
- 2015-10-07 EP EP15188798.1A patent/EP3007192A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010263172A (ja) * | 2008-07-04 | 2010-11-18 | Daido Steel Co Ltd | 希土類磁石およびその製造方法 |
JP2012023190A (ja) * | 2010-07-14 | 2012-02-02 | Toyota Motor Corp | 異方性希土類磁石の製造方法 |
JP2012244111A (ja) * | 2011-05-24 | 2012-12-10 | Toyota Motor Corp | 希土類磁石の製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN105489363A (zh) | 2016-04-13 |
KR20160041790A (ko) | 2016-04-18 |
EP3007192A1 (en) | 2016-04-13 |
US20160097110A1 (en) | 2016-04-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6003920B2 (ja) | 希土類磁石の製造方法 | |
JP5640954B2 (ja) | 希土類磁石の製造方法 | |
JP5751237B2 (ja) | 希土類磁石とその製造方法 | |
JP5691989B2 (ja) | 希土類磁石前駆体の焼結体を形成する磁性粉体の製造方法 | |
JP2013149862A (ja) | 希土類磁石の製造方法 | |
JP2018157197A (ja) | 高熱安定性の希土類永久磁石材料、その製造方法及びそれを含む磁石 | |
JP2014103386A (ja) | 希土類磁石の製造方法 | |
WO2013054779A1 (ja) | 希土類磁石前駆体の焼結体とこれを形成する磁性粉末の製造方法 | |
JP2013197414A (ja) | 焼結体とその製造方法 | |
KR101664726B1 (ko) | 희토류 자석의 제조 방법 | |
JP6613730B2 (ja) | 希土類磁石の製造方法 | |
US10192679B2 (en) | Method of manufacturing rare earth magnet | |
JP2016076549A (ja) | 希土類磁石の製造方法 | |
JP5742733B2 (ja) | 希土類磁石の製造方法 | |
JP2016076614A (ja) | 希土類磁石の製造方法 | |
JP2015093312A (ja) | 前方押出し鍛造装置および前方押出し鍛造方法 | |
JP6691667B2 (ja) | R−t−b系磁石の製造方法 | |
US20190311851A1 (en) | Method of producing nd-fe-b magnet | |
JP6313202B2 (ja) | 希土類磁石の製造方法 | |
JP2015123463A (ja) | 前方押出し鍛造装置と前方押出し鍛造方法 | |
JP2019207954A (ja) | 希土類永久磁石 | |
JP2013138111A (ja) | 希土類磁石の製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20161111 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170110 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20170704 |