JP3101800B2 - 異方性焼結永久磁石の製造方法 - Google Patents
異方性焼結永久磁石の製造方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、異方性焼結磁石の
製造方法に関するものである。
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、したがって、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。したがって、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、広く使用されてい
る。
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、したがって、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。したがって、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、広く使用されてい
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、Ｒ2
Ｃｏ17系磁石では、焼結後、溶体化処理を行い、さらに
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。
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、Ｒ2
Ｃｏ17系磁石では、焼結後、溶体化処理を行い、さらに
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、下パンチおよび磁場発生手段からな
る。ダイス、上パンチおよ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。
イス、上パンチ、下パンチおよび磁場発生手段からな
る。ダイス、上パンチおよ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。
【０００５】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、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。
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、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。
【０００６】
【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、表面近傍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はできないようになってき
つつある。さらに、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。
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、表面近傍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はできないようになってき
つつある。さらに、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。
【０００７】本発明者らは、前記問題点を解決するため
の手段として、ダイス、上パンチおよび下パンチの金型
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を見いだし、既に
提案している。（特願平７−１５１０９３）
の手段として、ダイス、上パンチおよび下パンチの金型
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を見いだし、既に
提案している。（特願平７−１５１０９３）
【０００８】特願平７−１５１０９３の発明は、ダイ
ス、上パンチおよ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。
ス、上パンチおよ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。
【０００９】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。しかしながら、特に上パンチおよ
び下パンチに磁性金属材料を用いた場合には、パンチに
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時に、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
を行った時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。
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。しかしながら、特に上パンチおよ
び下パンチに磁性金属材料を用いた場合には、パンチに
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時に、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
を行った時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。
【００１０】
【課題を解決するための手段】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、上パンチおよび下パンチの少なくとも先端部
分を飽和磁化４πＩｓが５００〜１２０００ガウス、か
つ、残留磁化４πＩｒが６０００ガウス以下の磁性を有
する金属材料として、ダイス、前記上パンチおよび下パ
ンチで構成され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系または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。
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、上パンチおよび下パンチの少なくとも先端部
分を飽和磁化４πＩｓが５００〜１２０００ガウス、か
つ、残留磁化４πＩｒが６０００ガウス以下の磁性を有
する金属材料として、ダイス、前記上パンチおよび下パ
ンチで構成され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系または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。
【００１１】上パンチおよび下パンチの少なくとも先端
部分の材質として飽和磁化４πＩｓが５００〜１２００
０ガウスの磁性を有する金属材料を選定するため、成形
体表面に磁極が現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、また、磁束の方向をなるべく平行
に揃えることができるようになる。これにより、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るようになる。
部分の材質として飽和磁化４πＩｓが５００〜１２００
０ガウスの磁性を有する金属材料を選定するため、成形
体表面に磁極が現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、また、磁束の方向をなるべく平行
に揃えることができるようになる。これにより、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るようになる。
【００１２】さらに、上パンチおよび下パンチの少なく
とも先端部分の磁性金属材料の残留磁化４πＩｒが６０
００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、均一に磁石粉をキャビティ内に充填するこ
とができる。したがって、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、したがって、焼結の際の
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ともに、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。
とも先端部分の磁性金属材料の残留磁化４πＩｒが６０
００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、均一に磁石粉をキャビティ内に充填するこ
とができる。したがって、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、したがって、焼結の際の
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ともに、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。
【００１３】本発明においては、上パンチおよび下パン
チの少なくとも先端部分の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５００〜１２００
０ガウスと限定した。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４πＩｓを有する金
属材料を使用した場合、また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
が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１２
０００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。
チの少なくとも先端部分の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５００〜１２００
０ガウスと限定した。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４πＩｓを有する金
属材料を使用した場合、また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
が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１２
０００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。
【００１４】さらに、本発明では、上パンチおよび下パ
ンチの少なくとも先端部分の磁性金属材料の残留磁化４
πＩｒを６０００ガウス以下と規定した。その範囲内で
も、２０００ガウス以下になっていることが、本発明の
効果が顕著に現れ、好ましい。５００ガウス以下であれ
ば、さらに好ましい結果が得られる。上パンチおよび下
パンチの少なくとも先端部分の残留磁化４πＩｒの値が
６０００ガウスより大きい場合には、磁石粉をキャビテ
ィ空間内へ供給する際に、均一に充填することが困難と
なり、そのため、前述したような問題点が生じるため、
不適である。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。
ンチの少なくとも先端部分の磁性金属材料の残留磁化４
πＩｒを６０００ガウス以下と規定した。その範囲内で
も、２０００ガウス以下になっていることが、本発明の
効果が顕著に現れ、好ましい。５００ガウス以下であれ
ば、さらに好ましい結果が得られる。上パンチおよび下
パンチの少なくとも先端部分の残留磁化４πＩｒの値が
６０００ガウスより大きい場合には、磁石粉をキャビテ
ィ空間内へ供給する際に、均一に充填することが困難と
なり、そのため、前述したような問題点が生じるため、
不適である。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。
【００１５】超硬合金とは、ＷＣ、ＴｉＣ、ＭｏＣ、Ｎ
ｂＣ、ＴａＣ、Ｃｒ3 Ｃ2 等のIVａ，Ｖａ，VIａ族に属
する金属の炭化物粉末をＣｏ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｆｅ、Ｃ
ｕ、Ｐｂ、Ｓｎ、また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、および鉄、コバルト、ニッケル等の量、さらに添加
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つかえない。
ｂＣ、ＴａＣ、Ｃｒ3 Ｃ2 等のIVａ，Ｖａ，VIａ族に属
する金属の炭化物粉末をＣｏ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｆｅ、Ｃ
ｕ、Ｐｂ、Ｓｎ、また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、および鉄、コバルト、ニッケル等の量、さらに添加
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つかえない。
【００１６】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。上パンチ、下パンチの先端部
分とは、上パンチおよび下パンチの圧縮成形時に成形体
と接する部分のことを指している。本発明では、上パン
チおよび下パンチの少なくとも先端部分を所定の磁気特
性を有する金属材料で構成されていることが必要であ
り、先端部分のみ磁性金属材料で構成されていてもよい
し、パンチ全体が磁性金属材料で構成されていてもよい
が、磁性金属材料の厚みが少なくとも５ｍｍ以上あるの
が好ましい。さらに好ましい本発明の形態は、上下パン
チの圧縮時にダイスに入り込む部分、すなわち、上パン
チの成形体に接する面からダイス上面までの部分および
下パンチの成形体に接する面からダイス下面までの部分
が、本発明で規定した磁性金属材料で構成されているこ
とである。本発明では、上パンチおよび下パンチの両者
ともに、その少なくとも先端部分が磁性金属材料からな
っていることが必要であって、どちらか一方のみが磁性
を有する金属材料からなる場合には、もう一方側の成形
体の表面に磁極が発生してしまい、本発明の効果が現れ
ないので、不適である。
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。上パンチ、下パンチの先端部
分とは、上パンチおよび下パンチの圧縮成形時に成形体
と接する部分のことを指している。本発明では、上パン
チおよび下パンチの少なくとも先端部分を所定の磁気特
性を有する金属材料で構成されていることが必要であ
り、先端部分のみ磁性金属材料で構成されていてもよい
し、パンチ全体が磁性金属材料で構成されていてもよい
が、磁性金属材料の厚みが少なくとも５ｍｍ以上あるの
が好ましい。さらに好ましい本発明の形態は、上下パン
チの圧縮時にダイスに入り込む部分、すなわち、上パン
チの成形体に接する面からダイス上面までの部分および
下パンチの成形体に接する面からダイス下面までの部分
が、本発明で規定した磁性金属材料で構成されているこ
とである。本発明では、上パンチおよび下パンチの両者
ともに、その少なくとも先端部分が磁性金属材料からな
っていることが必要であって、どちらか一方のみが磁性
を有する金属材料からなる場合には、もう一方側の成形
体の表面に磁極が発生してしまい、本発明の効果が現れ
ないので、不適である。
【００１７】本発明では、横磁場成形の時でも十分な効
果があるが、特に縦磁場成形の際に効果が大きい。ま
た、本発明においては、上パンチ、下パンチだけでな
く、ダイスも飽和磁化４πＩｓが５００〜１２０００ガ
ウスで残留磁化４πＩｒが６０００ガウス以下の磁性を
有する金属材料で構成されているのが好ましい。これに
より、成形体表面の磁極の発生を抑制するという効果が
さらに顕著に現れ、また、キャビティ内への磁石粉の供
給もより均一に行うことができる。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。
果があるが、特に縦磁場成形の際に効果が大きい。ま
た、本発明においては、上パンチ、下パンチだけでな
く、ダイスも飽和磁化４πＩｓが５００〜１２０００ガ
ウスで残留磁化４πＩｒが６０００ガウス以下の磁性を
有する金属材料で構成されているのが好ましい。これに
より、成形体表面の磁極の発生を抑制するという効果が
さらに顕著に現れ、また、キャビティ内への磁石粉の供
給もより均一に行うことができる。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。
【００１８】Ｒ−Ｃｏ系希土類磁石は、ＲＣｏ5 系、Ｒ
2 Ｃｏ17系などがあるが、実用に供されているのは、ほ
とんどがＲ2 Ｃｏ17系である。Ｒ2 Ｃｏ17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Ｃ
ｏからなり、以下のような製造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Ｒ2 Ｃｏ17系希土類
永久磁石粉末を得る。Ｒ2 Ｃｏ17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、連続冷却または多段時効を行う。
2 Ｃｏ17系などがあるが、実用に供されているのは、ほ
とんどがＲ2 Ｃｏ17系である。Ｒ2 Ｃｏ17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Ｃ
ｏからなり、以下のような製造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Ｒ2 Ｃｏ17系希土類
永久磁石粉末を得る。Ｒ2 Ｃｏ17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、連続冷却または多段時効を行う。
【００１９】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。
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。
【００２０】
【発明の実施の形態】本発明の作用は異方性磁石の成形
工程において、上パンチおよび下パンチの少なくとも先
端部分を磁性を有する金属材料としてダイス、上パンチ
および下パンチで構成され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。さらに永久磁石粉末をキャビティ
内へ均一に充填することができる。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。
工程において、上パンチおよび下パンチの少なくとも先
端部分を磁性を有する金属材料としてダイス、上パンチ
および下パンチで構成され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。さらに永久磁石粉末をキャビティ
内へ均一に充填することができる。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。
【００２１】
【実施例】以下、本発明の実施態様を実施例を挙げて具
体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるもので
はない。 （実施例１、比較例）原子％でＮｄ13.8Ｄｙ1 Ｆｅ73.7
Ｃｏ4 Ｂ6.5 Ａｌ1 の合金を、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、鋳造し合金インゴットを作製した。こ
の合金インゴットをアルゴン雰囲気中１１００℃×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。
体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるもので
はない。 （実施例１、比較例）原子％でＮｄ13.8Ｄｙ1 Ｆｅ73.7
Ｃｏ4 Ｂ6.5 Ａｌ1 の合金を、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、鋳造し合金インゴットを作製した。こ
の合金インゴットをアルゴン雰囲気中１１００℃×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。
【００２２】この磁石粉を用いて成形を行った。上パン
チおよび下パンチは、それぞれ先端から５０ｍｍの部分
を、表１に示したような種々の飽和磁化４πＩｓおよび
残留磁化４πＩｒを有する超硬合金あるいは合金炭素鋼
とした。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／ｃｍ2 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３０ｍｍ×２０ｍｍである。磁場印加方向は、成形
体の２０ｍｍの辺に平行な方向である。
チおよび下パンチは、それぞれ先端から５０ｍｍの部分
を、表１に示したような種々の飽和磁化４πＩｓおよび
残留磁化４πＩｒを有する超硬合金あるいは合金炭素鋼
とした。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／ｃｍ2 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３０ｍｍ×２０ｍｍである。磁場印加方向は、成形
体の２０ｍｍの辺に平行な方向である。
【００２３】これら成形体を真空中にて１０６０℃で９
０分焼結を行い、その後、さらに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。それらの残留磁
束密度を表１に示した。また、焼結体表面の配向方向に
垂直な面の平面度も測定し、表１に示した。
０分焼結を行い、その後、さらに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。それらの残留磁
束密度を表１に示した。また、焼結体表面の配向方向に
垂直な面の平面度も測定し、表１に示した。
【００２４】
【表１】
【００２５】（実施例２）実施例１と同様なＲ−Ｆｅ−
Ｂ系磁石合金粉末をキャビティ内に供給し、電磁石によ
り１８ｋＯｅの磁場を印加し、磁場印加方向と平行方向
に１．２ｔｏｎ／ｃｍ2 の圧力をかけて縦磁場成形を行
った。上パンチおよび下パンチの先端から３０ｍｍの部
分は、飽和磁化４πＩｓが３５００ガウス、残留磁化４
πＩｒ３００ガウスの超硬合金で作製されている。作製
された成形体の高さは５０ｍｍであり、また、キャビテ
ィの圧縮方向に垂直な方向の断面形状は３０ｍｍ×３０
ｍｍである。
Ｂ系磁石合金粉末をキャビティ内に供給し、電磁石によ
り１８ｋＯｅの磁場を印加し、磁場印加方向と平行方向
に１．２ｔｏｎ／ｃｍ2 の圧力をかけて縦磁場成形を行
った。上パンチおよび下パンチの先端から３０ｍｍの部
分は、飽和磁化４πＩｓが３５００ガウス、残留磁化４
πＩｒ３００ガウスの超硬合金で作製されている。作製
された成形体の高さは５０ｍｍであり、また、キャビテ
ィの圧縮方向に垂直な方向の断面形状は３０ｍｍ×３０
ｍｍである。
【００２６】得られた成形体を、実施例１と同様な条件
で焼結、時効熱処理を行い、焼結磁石を製造した。この
焼結体は、形状に歪みは見られず、また、その残留磁束
密度Ｂｒは、１２．０９ｋＧであった。比較例として、
上パンチおよび下パンチ全体を非磁性超硬合金として、
同様に焼結磁石を製造したところ、焼結体の形状は歪ん
でおり、また、その残留磁束密度Ｂｒは、１１．８４ｋ
Ｇであった。
で焼結、時効熱処理を行い、焼結磁石を製造した。この
焼結体は、形状に歪みは見られず、また、その残留磁束
密度Ｂｒは、１２．０９ｋＧであった。比較例として、
上パンチおよび下パンチ全体を非磁性超硬合金として、
同様に焼結磁石を製造したところ、焼結体の形状は歪ん
でおり、また、その残留磁束密度Ｂｒは、１１．８４ｋ
Ｇであった。
【００２７】（実施例３）合金組成が重量％でＳｍ２
５．５％、Ｆｅ１４％、Ｃｕ４％、Ｚｒ２．５％、残Ｃ
ｏとなるように原料金属を秤量した後、これらを誘導加
熱高周波溶解炉を用いてアルゴン雰囲気中で溶解、鋳造
し合金インゴットを作製した。この合金インゴットをア
ルゴン雰囲気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Ｒ2 Ｃｏ17系磁石粉
を作製した。この磁石粉を用いて成形を行った。上パン
チおよび下パンチはその全体を、表２に示したような種
々の飽和磁化４πＩｓおよび残留磁化４πＩｒを有する
超硬合金あるいは合金炭素鋼とした。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０．
８ｔｏｎ／ｃｍ2 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３０ｍｍ×２０ｍ
ｍである。磁場印加方向は、成形体の２０ｍｍの辺に平
行な方向である。この成形体をアルゴン雰囲気下で１２
００℃で焼結、１１８０℃で溶体化した。時効熱処理は
まず初段時効として８５０℃で２時間保持した後、１℃
／ｍｉｎの冷却速度で４００℃まで連続冷却を行い、そ
の後急冷した。得られたＲ2 Ｃｏ17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。それらの残留
磁束密度を表２に示した。また、焼結体表面の配向方向
に垂直な面の平面度も測定し、表２に示した。
５．５％、Ｆｅ１４％、Ｃｕ４％、Ｚｒ２．５％、残Ｃ
ｏとなるように原料金属を秤量した後、これらを誘導加
熱高周波溶解炉を用いてアルゴン雰囲気中で溶解、鋳造
し合金インゴットを作製した。この合金インゴットをア
ルゴン雰囲気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Ｒ2 Ｃｏ17系磁石粉
を作製した。この磁石粉を用いて成形を行った。上パン
チおよび下パンチはその全体を、表２に示したような種
々の飽和磁化４πＩｓおよび残留磁化４πＩｒを有する
超硬合金あるいは合金炭素鋼とした。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０．
８ｔｏｎ／ｃｍ2 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３０ｍｍ×２０ｍ
ｍである。磁場印加方向は、成形体の２０ｍｍの辺に平
行な方向である。この成形体をアルゴン雰囲気下で１２
００℃で焼結、１１８０℃で溶体化した。時効熱処理は
まず初段時効として８５０℃で２時間保持した後、１℃
／ｍｉｎの冷却速度で４００℃まで連続冷却を行い、そ
の後急冷した。得られたＲ2 Ｃｏ17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。それらの残留
磁束密度を表２に示した。また、焼結体表面の配向方向
に垂直な面の平面度も測定し、表２に示した。
【００２８】
【表２】
【００２９】
【発明の効果】本発明により、残留磁束密度の大きな異
方性焼結磁石を歩留りよく製造することができる。
方性焼結磁石を歩留りよく製造することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01F 41/02 B22F 3/02
Claims (2)
- 【請求項１】 異方性焼結磁石製造の成形工程におい
て、上パンチおよび下パンチの少なくとも先端部分を飽
和磁化４πＩｓが５００〜１２０００ガウス、かつ、残
留磁化４πＩｒが６０００ガウス以下の磁性を有する金
属材料として、ダイス、前記上パンチおよび下パンチで
構成され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。 - 【請求項２】 請求項１に記載の永久磁石粉末が、Ｒ−
Ｆｅ−Ｂ系またはＲ−Ｃｏ系の希土類永久磁石粉末であ
る請求項１記載の異方性焼結磁石の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07206813A JP3101800B2 (ja) | 1995-07-21 | 1995-07-21 | 異方性焼結永久磁石の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07206813A JP3101800B2 (ja) | 1995-07-21 | 1995-07-21 | 異方性焼結永久磁石の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0935979A JPH0935979A (ja) | 1997-02-07 |
| JP3101800B2 true JP3101800B2 (ja) | 2000-10-23 |
Family
ID=16529521
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07206813A Expired - Lifetime JP3101800B2 (ja) | 1995-07-21 | 1995-07-21 | 異方性焼結永久磁石の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3101800B2 (ja) |
-
1995
- 1995-07-21 JP JP07206813A patent/JP3101800B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0935979A (ja) | 1997-02-07 |
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