JP3213638B2 - 希土類金属−鉄−ボロン系異方性永久磁石用粉末の製造法 - Google Patents
希土類金属−鉄−ボロン系異方性永久磁石用粉末の製造法Info
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Description
類金属−鉄−ボロン系異方性永久磁石用粉末の製造法に
関する。
合金を金型に鋳造する金型鋳造法により製造されている
のが一般的である。しかし該金型鋳造法により合金溶融
物を凝固させる場合、合金溶融物の抜熱過程において、
抜熱初期では鋳型伝熱律速であるが、凝固が進行する
と、鋳型−凝固相間及び凝固相における伝熱が抜熱律速
となり、金型冷却能を向上させても鋳塊内部と鋳型近傍
の鋳塊では、冷却条件が異なり、特に鋳塊厚が厚いほど
このような現象が生じる。このように鋳塊の内部と表面
付近での冷却条件の相違が大きい場合には、特に磁石組
成における高残留磁束密度側の鋳造組織に、初晶γ−F
eが多く存在し、このため鋳塊の中央部に粒径10〜1
00μmのα−Feが残存し、同時に主相を取り巻く希
土類金属に富んだ相の大きさも大きくなる。
織中に、短軸方向0.1〜50μm、長軸方向0.1〜
100μmの結晶粒径を有する結晶が存在することが知
られているが、該結晶の含有率は、僅かであって、磁石
特性に良好な影響を及ぼすには至っていない。
理過程においては、通常、1000℃付近で均質化処理
されるが、前記金型鋳造法で得られる鋳塊の場合には、
粒径の大きいα−Fe及び希土類金属に富んだ大きな相
を含有するので、均質化が困難であり、またその後の水
素化処理による再結晶化の際に、異方化しにくく、最終
的に得られる永久磁石の磁気特性が低下するという欠点
がある。
要に応じて、鉄、銅、ジルコニウムを添加し、ルツボ中
で溶解させた後、双ロール、単ロール、双ベルト等を組
み合わせたストリップキャスティング法等で0.01〜
5mmの厚さとなるように凝固させる希土類金属磁石用
合金の製造法が提案されている。
一な鋳塊が得られるが、原料成分が、希土類金属元素、
コバルト及び必要に応じて、鉄、銅、ジルコニウムを組
み合わせた成分であるために、前記ストリップキャステ
ィング法による磁石性能の向上が充分に得られない等の
問題がある。
異方性を示し、且つ永久磁石の特性に最も良い影響を与
える結晶組織を有する希土類金属−鉄−ボロン系異方性
永久磁石用粉末の製造法を提供することにある。
金属−鉄−ボロン系合金溶融物を、タンディッシュを介
してストリップキャスティング法により冷却速度100
〜1000℃/秒、過冷度10〜500℃の冷却条件下
で均一に凝固させて製造した希土類金属−鉄−ボロン系
永久磁石用合金鋳塊に、水素雰囲気中で水素原子を侵入
させ、次いで急速に脱気して水素原子を放出させ、それ
により再結晶化させた後、粉砕する水素化処理を行うこ
とを特徴とする希土類金属−鉄−ボロン系異方性永久磁
石用粉末の製造法が提供される。
ロン系異方性永久磁石用粉末(以下、異方性永久磁石用
粉末1と称す)は、例えば、短軸方向0.1〜50μ
m、長軸方向0.1〜100μmの結晶粒径を有する結
晶を90容量%以上、好ましくは98容量%以上含有す
る希土類金属−鉄−ボロン系合金鋳塊(以下、合金鋳塊
2と称す)を水素化処理して得られる希土類金属−鉄−
ボロン系異方性永久磁石用粉末であって、その粉末粒径
は、200〜400μmであるのが好ましい。前記合金
鋳塊2は、特に、主相結晶粒内に包晶核として通常含有
されるα−Fe及び/又はγ−Feの粒径が10μm未
満であり、且つ微細分散されているのが好ましい。この
際前記特定の結晶粒径を有する結晶の含有割合が、90
容量%未満の場合には、得られる合金鋳塊に優れた磁石
特性を付与できず、目的とする異方性永久磁石用粉末1
が得られない。また短軸方向及び長軸方向の長さが前記
範囲外である場合、若しくは該α−Fe及び/又はγ−
Feの粒径が10μm以上であり、且つ微細分散されて
いない場合には、永久磁石用粉末製造工程における均質
化処理の際に、均質化時間が長くなり、更に最終の磁石
粉末の磁気特性が低くなるので好ましくない。また前記
合金鋳塊2の厚さは、0.05〜15mmの範囲である
のが好ましい。厚さが15mmを超える場合には、所望
の結晶組織とするための後述する製造法が困難となるの
で好ましくない。
合金鋳塊2を形成する原料成分は、希土類金属−鉄−ボ
ロン系であれば特に限定されるものではなく、通常製造
の際に不可避的に含まれる他の不純物成分を含んでいて
も良い。また希土類金属は、単体でも混合物であっても
良い。該希土類金属と、ボロンと、鉄との配合割合は、
通常の永久磁石用合金での配合割合と同様で良く、好ま
しくは重量比で、25〜40:0.5〜2.0:残量で
あるのが好ましい。
鉄−ボロン系合金溶融物を、ストリップキャスティング
法により冷却速度100〜1000℃/秒、過冷度10
〜500℃、好ましくは200〜500℃の冷却条件下
で均一に凝固させ、前記合金鋳塊2を得、次いで水素雰
囲気中で前記合金鋳塊2に水素原子を侵入させ、次いで
急速に脱気して水素原子を放出させることにより主相結
晶等を再結晶化させた後、粉砕する水素化処理を行うこ
とを特徴とする。
金溶融物の実際の温度)の値であって、冷却速度と相関
関係を有する。冷却速度及び過冷度が前記必須範囲外の
場合には、所望の組織を有する合金鋳塊が得られない。
と、例えばまず、真空溶融法、高周波溶融法等により、
好ましくはるつぼ等を用いて、不活性ガス雰囲気下、希
土類金属−鉄−ボロン系合金を溶融物とした後、該溶融
物を、例えば、単ロール、双ロール又は円板上等におい
て、前記条件下、好ましくは連続的に凝固させる等のス
トリップキャスティング法を用いた方法等により、所望
の結晶組織を有する永久磁石用合金鋳塊2を得る。即
ち、ストリップキャスティング法等で凝固させる場合に
は、合金鋳塊の厚さを、好ましくは0.05〜15mm
の範囲となるように、鋳造温度及び注湯速度等を適宜選
択し、前記条件下処理するのが最も容易な方法である。
次いで、得られた永久磁石用合金鋳塊2に、水素原子を
侵入及び放出させ再結晶化させるために、例えば1〜1
0mm角程度に粉砕し、好ましくは5〜50時間、90
0〜1100℃にて、均質化処理を行った後、好ましく
は1気圧の水素雰囲気中において、800〜850℃で
2〜5時間保持した後、10~2〜10~3Torrにまで急速
脱気し、急冷する方法等により行うことができ、次に再
結晶化した前記永久磁石用合金鋳塊を好ましくは200
〜400μmまで粉砕する方法等により、異方性永久磁
石用粉末1を得ることができる。
石製造法により、例えば樹脂磁石、ボンド磁石等とする
ことができる。
し、磁石特性が極めて優れており、樹脂磁石、ボンド磁
石等の永久磁石用原料として有用である異方性永久磁石
用粉末を容易に得ることができる。
細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものでは
ない。
80原子%からなる各金属元素を配合した合金を、アル
ゴンガス雰囲気中で、アルミナるつぼを使用して高周波
溶融法により溶融物とした。次いで、得られた溶融物の
温度を1350℃に保持した後、図1に示す装置を用い
て以下の方法に従って永久磁石用合金鋳塊を得た。得ら
れた合金鋳塊を組織分析した結果を表1に示す。
スト法により永久磁石用合金鋳塊を製造するための概略
図であって、1は前記高周波溶融法により溶融した溶融
物の入ったるつぼである。1350℃に保持された溶融
物2を、タンディッシュ3上に連続的に流し込み、次い
で約1m/sで回転するロール4上において、冷却速度
500℃/秒、過冷度200℃の冷却条件となるように
急冷凝固させ、ロール4の回転方向に連続的に溶融物2
を落下させて、厚さ0.2〜0.4mmの合金鋳塊5を
製造した。
1000℃にて、40時間均質化処理を行い、処理開始
後5、10、15、20、40時間のα−Feの面積率
を走査型電子顕微鏡による像から画像解析により測定し
た。結果を表2に示す。また同走査型電子顕微鏡により
結晶粒径を測定したところ、10時間均質化処理を行っ
た際の長軸方向の平均結晶粒径は60μmであった。
加熱炉に入れ、1気圧の水素雰囲気中で820℃にて3
時間保持した後、2分以内に10~2Torrまで脱気し、冷
却容器に移し急冷した。処理後の合金鋳塊を容器から取
り出し、平均粒径300μmに粉砕し、15kOeの磁
場中にて0.5t/cm2の圧力をかけ、一軸圧縮によ
り圧粉体を成形した。該圧粉体の結晶配向度をX線回折
により測定し、下記式数1に従って、配向度Fを算出
し、さらに磁気特性を測定した。結晶配向度を表3に、
磁気特性を表4に示す。
溶融法により溶解し、金型鋳造法により厚さ25mmの
永久磁石用合金鋳塊を得た。得られた合金鋳塊を実施例
1と同様に分析した。合金鋳塊の分析結果を表1に示
す。
化処理を行い、α−Feの面積率を測定した。結果を表
2に示す。また実施例1と同様に10時間均質化処理を
行った際の結晶粒径を測定したところ、長軸方向の平均
結晶粒径は220μmであった。
い、粉砕し、得られた粉末の結晶配向度及び磁気特性を
測定した。結晶配向度を表3に、磁気特性を表4に示
す。
法により永久磁石用合金鋳塊を製造する際の概略図であ
る。
Claims (1)
- 【請求項1】 希土類金属−鉄−ボロン系合金溶融物
を、タンディッシュを介してストリップキャスティング
法により冷却速度100〜1000℃/秒、過冷度10
〜500℃の冷却条件下で均一に凝固させて製造した希
土類金属−鉄−ボロン系永久磁石用合金鋳塊に、水素雰
囲気中で水素原子を侵入させ、次いで急速に脱気して水
素原子を放出させ、それにより再結晶化させた後、粉砕
する水素化処理を行うことを特徴とする希土類金属−鉄
−ボロン系異方性永久磁石用粉末の製造法。
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- 1992-09-07 JP JP23829992A patent/JP3213638B2/ja not_active Expired - Lifetime
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