JP2020520414A - 熱間加工磁石、および前記熱間加工磁石の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
RExFe(100-x-y1-y2-z1-z2)Ty1My2Cuz1Bz2 (1)
[式中、
REは1つ以上の希土類元素、例えばLa、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、YbおよびLu、好ましくはPr、Nd、TbおよびDyであり、
TはCo、Al、Ga、Zr、TiおよびMoからなる群から選択される1つ以上の元素であり、
MはNbおよび/またはTaであり、
Cuは銅であり、
Bはホウ素であり、
残部はFeおよび不可避の不純物であり、
xは13.0〜15.0原子%であり、
y1は1.2〜10.0原子%であり、
y2は0.1〜0.8原子%であり、
z1は0〜0.5原子%であり、且つ
z2は4.5〜6.5原子%である]
を有する熱間加工磁石によって解決できる。
1) 式(1)の合金組成
RExFe(100-x-y1-y2-z1-z2)Ty1My2Cuz1Bz2 (1)
[式中、
REは1つ以上の希土類元素、例えばLa、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、YbおよびLu、好ましくはPr、Nd、TbおよびDyであり、
TはCo、Al、Ga、Zr、TiおよびMoからなる群から選択される1つ以上の元素であり、
MはNbおよび/またはTaであり、
Cuは銅であり、
Bはホウ素であり、
残部はFeおよび不可避の不純物であり、
xは13.0〜15.0原子%であり、
y1は1.2〜10.0原子%であり、
y2は0.1〜0.8原子%であり、
z1は0〜0.5原子%であり、且つ
z2は4.5〜6.5原子%である]
を有するインゴットから液体急冷法によって磁性粉末を製造する段階、
2) 段階1)から製造された磁性粉末をプレスして、グリーン体を得る段階、および
3) 段階2)から製造されたグリーン体を熱間加工して、熱間加工磁石を得る段階
を含む、前記製造方法によって解決できる。
本願内で言及される全ての刊行物、特許出願、特許および他の参考文献は、特段記載されない限り、参照をもって、全ての目的のために完全に記載されているかのようにその全文が本願内に明示的に含まれるものとする。
RExFe(100-x-y1-y2-z1-z2)Ty1My2Cuz1Bz2 (1)
[式中、
REは1つ以上の希土類元素、例えばLa、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、YbおよびLu、好ましくはPr、Nd、TbおよびDyであり、
TはCo、Al、Ga、Zr、TiおよびMoからなる群から選択される1つ以上の元素であり、
MはNbおよび/またはTaであり、
Cuは銅であり、
Bはホウ素であり、
残部はFeおよび不可避の不純物であり、
xは13.0〜15.0原子%であり、
y1は1.2〜10.0原子%であり、
y2は0.1〜0.8原子%であり、
z1は0〜0.5原子%であり、且つ
z2は4.5〜6.5原子%である]
を有する熱間加工磁石に関する。
1) 式(1)の合金組成
RExFe(100-x-y1-y2-z1-z2)Ty1My2Cuz1Bz2 (1)
[式中、
REは1つ以上の希土類元素、例えばLa、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、YbおよびLu、好ましくはPr、Nd、TbおよびDyであり、
TはCo、Al、Ga、Zr、TiおよびMoからなる群から選択される1つ以上の元素であり、
MはNbおよび/またはTaであり、
Cuは銅であり、
Bはホウ素であり、
残部はFeおよび不可避の不純物であり、
xは13.0〜15.0原子%であり、
y1は1.2〜10.0原子%であり、
y2は0.1〜0.8原子%であり、
z1は0〜0.5原子%であり、且つ
z2は4.5〜6.5原子%である]
を有するインゴットから液体急冷法によって磁性粉末を製造する段階、
2) 段階1)から製造された磁性粉末をプレスして、グリーン体を得る段階、および
3) 段階2)から製造されたグリーン体を熱間加工して、熱間加工磁石を得る段階
を含む前記製造方法に関する。
段階1)において、式(1)の合金組成を有するインゴットからの液体急冷法によって磁性粉末を製造できる。
段階2)において、段階1)から製造された磁性粉末をプレスしてグリーン体を得ることができる。
段階1)から製造された磁性粉末を室温で冷間プレスし、ここで、
冷間プレスの圧力および時間は特に限定されず、且つ70%まで、またはさらに上の飽和密度に達するように選択でき、例えば50〜400MPaおよび1〜5秒であり、
次に、熱間プレスしてグリーン体が得られ、ここで、
熱間プレスの温度は特に限定されず、例えば550〜850℃、好ましくは600〜700℃であり、且つ支配的な磁性相は液化しないが粒界相は十分に液化するように選択でき、そうでなければ高密度化が不十分となることがあり、グリーン体内でクラックが生じ且つ伝搬することがあり、
熱間プレスの圧力は特に限定されず、例えば20〜200MPa、好ましくは20〜100MPaであり、完全な高密度化が達成できるように選択でき、
熱間プレスの時間は特に限定されず、例えば10〜240秒であり、完全な高密度化が達成できるように選択できるが、RE4Fe14B粒の異常成長を引き起こし、ひいてはグリーン体の微細構造を破壊するほどに長くてはならず、且つ、
熱間プレスの雰囲気は特に限定されず、例えば不活性ガス保護雰囲気、酸化雰囲気、還元雰囲気および真空、好ましくは真空である。
段階3)において、段階2)から製造されるグリーン体を熱間加工して、熱間加工磁石を得ることができる。
段階2)から製造されたグリーン体を、例えば押出または据込みによって熱間加工し、グリーン体を予め定められた形状およびジオメトリ、例えばシリンダー、角形のブロックまたは部分に再成型し、且つ同時にRE2Fe14B粒の結晶c軸を、予め定められた方向に整列させて、最終的に熱間加工磁石が得られ、ここで、
熱間加工の温度は特に限定されず、例えば750〜850℃、好ましくは780〜820℃であり、且つグリーン体を塑性変形に供することができるが、グリーン体中でクラックを生じ且つ伝搬させないように選択でき、
熱間加工の圧力は特に限定されず、例えば20〜250MPa、好ましくは20〜200MPaであり、且つ
熱間加工の雰囲気は特に限定されず、例えば不活性ガス保護雰囲気、還元雰囲気、真空または低酸素雰囲気である。
表1に挙げられる合金組成による原料をアルゴン下、1000℃を上回る温度で溶融して均質にし、インゴットへと鋳造した。そのインゴットをアルゴン下、1000℃を上回る温度で再度溶融し、次いで20m/sの周速を有する銅ホイール上に注入して、メルトスパンリボンが得られた。次いで、そのメルトスパンリボンを、200μm未満の長さを有する磁性粉末へと破砕した。
段階1)から製造された磁性粉末を室温で約5秒間冷間プレスして少なくとも70%の飽和密度を達成し、次いで真空下、約700℃且つ約100MPaで約120秒間、熱間プレスして、グリーン体が得られた。
段階2)から製造されたグリーン体を、真空下、約800℃且つ約180MPaで押出すことによって熱間加工して、熱間加工磁石が得られた。
図1は、(a)Nbを有さない(例1)、(b)約0.2%のNbを有する(例2)、熱間加工磁石の磁化曲線を示す。例1〜5によって製造された熱間加工磁石の磁気特性を表2に示す。
図2は、(a)および(c)Nbを有さない(例1)、(b)および(d)約0.2%のNbを有する(例2)、熱間加工磁石の後方散乱SEM像を示す。
Claims (9)
- 式(1)の合金組成
RExFe(100-x-y1-y2-z1-z2)Ty1My2Cuz1Bz2 (1)
[式中、
REは1つ以上の希土類元素、例えばLa、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、YbおよびLu、好ましくはPr、Nd、TbおよびDyであり、
TはCo、Al、Ga、Zr、TiおよびMoからなる群から選択される1つ以上の元素であり、
MはNbおよび/またはTaであり、
Cuは銅であり、
Bはホウ素であり、
残部はFeおよび不可避の不純物であり、
xは13.0〜15.0原子%であり、
y1は1.2〜10.0原子%であり、
y2は0.1〜0.8原子%であり、
z1は0〜0.5原子%であり、且つ
z2は4.5〜6.5原子%である]
を有する、熱間加工磁石。 - 前記熱間加工磁石が、小板状のRE2Fe14B粒のモフォロジーを有する異方性を示すことを特徴とする、請求項1に記載の熱間加工磁石。
- 前記小板の厚さが200nmまで、好ましくは25〜120nm、より好ましくは25〜100nmであることを特徴とする、請求項2に記載の熱間加工磁石。
- 前記小板の長さが1μmまで、好ましくは100〜600nm、より好ましくは100〜300nmであることを特徴とする、請求項2または3に記載の熱間加工磁石。
- 前記熱間加工磁石は微細構造において400nmを上回る直径を有する等軸の粗粒がほとんどなく、ひいては等軸の粗粒領域がほとんどないことを特徴とする、請求項1から4までのいずれか1項に記載の熱間加工磁石。
- 請求項1から5までのいずれか1項に記載の熱間加工磁石の製造方法であって、以下の段階:
1) 式(1)の合金組成
RExFe(100-x-y1-y2-z1-z2)Ty1My2Cuz1Bz2 (1)
[式中、
REは1つ以上の希土類元素、例えばLa、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、YbおよびLu、好ましくはPr、Nd、TbおよびDyであり、
TはCo、Al、Ga、Zr、TiおよびMoからなる群から選択される1つ以上の元素であり、
MはNbおよび/またはTaであり、
Cuは銅であり、
Bはホウ素であり、
残部はFeおよび不可避の不純物であり、
xは13.0〜15.0原子%であり、
y1は1.2〜10.0原子%であり、
y2は0.1〜0.8原子%であり、
z1は0〜0.5原子%であり、且つ
z2は4.5〜6.5原子%である]
を有するインゴットから液体急冷法によって磁性粉末を製造する段階、
2) 段階1)から製造された磁性粉末をプレスして、グリーン体を得る段階、および
3) 段階2)から製造されたグリーン体を熱間加工して、熱間加工磁石を得る段階
を含む、前記製造方法。 - 段階1)において、インゴットを、1000℃を上回る、好ましくは1000〜1100℃の温度で溶融し、次いで周速10〜40m/sで回転するホイール上に流し込むまたは注入することを特徴とする、請求項6に記載の方法。
- 段階2)において、段階1)から製造された磁性粉末を冷間プレスし、次いで550〜850℃、好ましくは600〜700℃の温度で、20〜200MPa、好ましくは20〜100MPaの圧力下で熱間プレスして、グリーン体が得られることを特徴とする、請求項6または7に記載の方法。
- 段階3)において、段階2)から製造されたグリーン体を、750〜850℃、好ましくは780〜820℃の温度で、20〜250MPa、好ましくは20〜200MPaの圧力下で熱間加工して、熱間加工磁石が得られることを特徴とする、請求項6から8までのいずれか1項に記載の方法。
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