JPH01111303A - 希土類磁石の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は稀土類元素を含有する永久磁石焼結体の製造方
法に関するものであり、更に詳しく述べるとＲ−Ｃｏ系
、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系（ここにＲは１種以上の希土類元素を
示す。）の磁石を磁場内で加圧下に焼結し、同時にこの
焼結体とヨーク材等の金属材料との一体成形物を製造す
る方法に関するものである。

（従来の技術） （発明が解決しようとする問題点） 従来希土類磁石焼結体を製造する場合には通常下記の工
程により実施されていた。

１）原料の溶解による塊状又は粒状合金の製造この溶解
は真空中又は不活性雰囲気中での高周波溶解、アーク溶
解又は電子ビーム溶解等により行なわれる。

２）合金の微粉化工程 前工程により得られた塊状又は粒状合金をボールミル、
振動ミルその他の機械的方法により粒径１〜１０μ、又
は場合によっては更に超微粒状になるまで破砕される。

３）磁場内での成形工程 前工程により得られた微粉末合金を数ＫＯｅ又はそれ以
上の磁場下で成形する。この成形は加圧成形のほか有機
又は無機のバインダを用いても行なうことができ、又、
その双方を複合して行なうことができる。この有機又は
無機のバインダは俊に除去されるが、このバインダを除
去することなく本工程成形品をそのまま最終製品とする
こともある。

本工程により合金微粉末の磁化容易軸が磁場方向にそ揃
えられる。

４）圧縮による高密度化工程 前工程で得られた成形品を等方水圧プレス又は準等方プ
レスで加圧圧縮して高密度化する。

本工程に先立って、前工程で使用されたバインダその他
の物質は除去される。

５）焼結及び溶体化処理工程 前工程で１ｑられた高密度成形体を真空中又は不活性雰
囲気中で焼結する。

この焼結条件は例えば２５ｗｔ％３ｍ−１５ｗｔ％ＣＬ
Ｊ−６０ｗｔ％ＣｏからなるＳｍ−ｃｕ−ｃｏ磁石の場
合１２００　’Ｃ，２時間である。

６）　　ｉＪｌ黄熱処理工程 前工程により得られた焼結体に所望の磁石特性を付与す
るため熱処理を行なう。

このようにして得られた希土類磁石焼結体は更に研磨、
切削加工等を行ない所望の形状に仕上げ、又他の金属材
料と接着しモーター等の各種の用途に使用していた。

これら多くの工程を簡略化するため磁場内成形及び圧縮
、焼結工程を単一の磁場向加圧、放電焼結工程に置き換
える提案が既に特公昭５６−２７５６４によりなされて
いる。該発明は、上記工程中特に第三の磁場内成形工程
、第四の高密度化工程及び第五工程の一部の焼結工程に
関し、その目的とするところはこれらの諸工程を単一の
磁場向加圧放電焼結工程により置き換え、工程を簡略化
すると共に、従来工程では得られなかった高密度、高性
能の永久磁石合金を提供することにある。

更に該発明方法を具体的に説明すると、所望の組成を有
し適宜に粉砕された原料合金を少くとも１０４０ｅ又は
それ以上の磁界内で車軸プレス、静水圧プレス又は準静
水圧プレス等により加圧圧縮成形した状態で、即ち上記
の磁場内で加圧したまま放電焼結して高密度成形体とし
、これに更に溶体化処理及び時効処理を加え所望の磁石
特性を有する永久磁石合金を得るものである。

該発明方法においては、上記の強ｆｉ１ｍ内作業を効果
的に実施するため、これらのプレスのパンチの少くとも
一方を高透磁性導電材料で構成すると共に、これに励磁
コイルを捲回して置き、必要に応じてこれに通電、励磁
して強磁場を発生させるようにしたプレスを使用するも
のである。しかしながらこの方法は、磁場内成形、焼結
後更に溶体化２時効処理の工程を含んでおり、）ｎられ
た焼結体の後加工工程が必要となる等の、欠点を含んで
いる。従って従来方法に較べて全体として工程の大巾な
改善を期待することはむつかしい。

よく知られているように希土類磁石焼結体は非常に脆く
欠は易く通常の機械加工が困難であり、単純な研磨、切
削だけが可能であり、実際モーター等に装着使用する場
合も、単純な形とした上、接着等により固定装着しなけ
ればならず、又この際、割れ、欠は等による欠損品の生
ずる場合も非常に多い。

本発明者らは前記の状況に鑑み、放電焼債法を利用し希
土類磁石を製造する工業的方法について鋭意検討を重ね
た結果、前記改良法を利用して希土類ｌａ石製造の最終
工程にｌａ場内加圧成形放電焼結工程を採用すればヨー
ク等の金属材料を前記焼結工程において同時に一体化焼
き付は成形することが可能となり、希土類磁石成形体の
製造が大巾に有利になることを見出し本発明に到った。

即ち本発明の目的は磁場的放電焼結を行ない、金属材料
と一体焼結とされた成形体を′！Ａ造する方法を提供す
るものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明は希土類磁石焼結の難点とされていた■　製造工
程の大巾簡易化 ■　後加工工程の省略 ■　他の金属材料との一体成形 の三つの大ぎな問題を一挙に解決する手段を提供するこ
とができる。即ち本発明により接着工程を省略して金属
材料との一体化焼結体を工業的に製造することができる
工 即ち本発明の要旨は希土類元素を含有する永久磁石焼結
体を製造するに際し、所望の調整された原料磁性合金粉
を磁場内で加圧成形すると共に該圧力下で、放電焼結す
ると同時に成形体をヨーク材等の金属材料に焼き付は一
体化する方法である。

本発明の実施にあたって適用できる希土類磁石の種類と
しては、希土類元素を含有するすべての磁石が可能であ
り、１−５系及び２−１７系のＲ−Ｃｏ系希土類磁石（
ＲＣｏ５．Ｒ２Ｃ０１□）及びＲ−Ｆｅ−Ｂ系希土類磁
石が有利に製造できる。

又、数トン−数十トン／ｃｒＡの加圧下で成形するので
寸法精度の良い製品が得られ従って後加工ならびに接着
工程が不要となり一挙にヨークとの一体成形品が得られ
る。

その性能は希土類磁石の種類、焼結条件にもよるが、最
大エネルギー積１０ＭＧＯｅ以上、通常１５ＭＧＯｅ以
上の高性能の焼結磁石が得られる。

以下本発明の実施態様の一例について第１図ならびに第
２図により説明する。

先ず所要の原おｌを第１図■の溶解工程で溶解し、■の
インゴットとする。通常溶解には高周波加熱を用い真空
中あるいはアルゴン等の不活性ガス雰囲気中で実施する
。■のインゴットはそのままあるいは簡単な粗砕を行な
い■の溶体化工程へ送る。

不活性ガス雰囲気中で１２００　’Ｃ前後数時間程度で
処理後、必要に応じインゴット組成に応じた時効処理操
作を実施する。

これらの操作は■と同様真空中あるいは不活性ガス中で
電気加熱の焼結炉を用いて実施する。得られた熱処理済
みのインゴットはついで不活性カス雰囲気中でスタンプ
ミル等を用いて粗砕し、ついでボールミル、振動ミル等
を用いて微粉砕する。

２／１７　　Ｒ−Ｃｏ系希土類磁石を製造する場合、合
金成分組成により、例えばＳｍ−Ｃｏ−Ｃｕ−Ｆ、−Ｍ
　ｎ系、３ｍ−Ｃｏ−Ｃｕ−Ｆｅ−Ｔ　ｉ系等の場合に
は■の溶解工程の操作条件、冷却条件をコントロールす
ることにより■の焼結炉での溶体化工程を省略すること
もできる。■で適切な粒度。

粒形に調節された磁性粉は最終の本発明の特徴工程たる
■の磁場的放電焼結工程へ送る。■の装置概要を第２図
に示す。

第２図において超硬合金等で作られたダイ１中にヨーク
材等の金属材料を装入し、その上に所要量の磁性粉を装
入する上下パンチ２．３又は上パンチのみで油圧プレス
８により加圧圧縮しながら、磁場発生用コイル４により
発生した磁場内で着磁し、同時に電源７により直流電流
を加えて放電焼結成形を実施する。この操作によりヨー
ク材と一体焼結した希土類磁石焼結体が得られる。この
とき加える圧力としては、１トン／　ｃｔｉｒ以上が必
要で通常５トン以上を用いる。通電する電流聞は電流密
度として数アンペア／ｃｒＡ　　以上数千アンペア／−
程度が用いられる。本発明を実施する場合電流を加える
方法等については種々の方法が可能であり一般金属の放
電焼結方法が適用可能である。

例えば直流、交流や又高周波成分を重畳させる方法等が
適用できる。

本発明による放電焼結操作では、従来の高温での焼結操
作と異なり焼結中に粒子の配向度が進むということがな
いので、加える磁場の強さとしては強いほど粒子の配向
性が増し、得られる成形体の磁気性能も向上するので、
強い磁場を加えることが望ましい。本発明では通常パル
ス磁場を使用し、２０ＫＯｅ以上が望まれる。又通常の
焼結磁石を作る場合の磁場内成形に用いる低い静磁場を
、あらかじめ放電操作前に加えておき、本発明の工程を
実施してもよい。又この際適当な振動を加えて、原料磁
性粉の配向性を高めることもできる。

加える圧力としては勿論高い方が高密度の焼結体になる
ので磁気性能の高いものが得られる。

このようにして得られた焼結体■は精度もよく通常１５
μ以下であり、後加工は全く不要である。

これは接着操作なしにそのままコンポーネント■とする
ことができ従来法に比べはるかに有利となる。

本発明の実施にあたりキューリー点の低いＲ−Ｆｅ−Ｂ
系の希土類磁石を製造する場合、Ｒ−Ｃｏ系に較べてや
や低い温度条件で放電焼結操作を行なう必要があるがＲ
−Ｃｏ系と同様に性能の高い焼結体を得ることができる
。

（実施例） 以下実施例により本発明を更に詳細に説明するが本発明
はこれに限定されるものではない。

実施例１ Ｓｍ　　２６．５　　重量％、Ｆｅ６．７重量％、　Ｃ
Ｌ１１２．０　　重量％、Ｍｎ１．５重量％、残部ＣＯ
からなる合金を真空溶解で得た。この合金をＡｒガス雰
囲気中１２００℃　１時間溶体化処理を行なった後、公
知の粉砕法で微粉化し、下パンチ上に径２０ｍ、厚ざ１
＃の鉄板を装入した金型内に充填し、３０ＫＯｅの磁場
中１０トン／ｃｒＡの圧力をかけながら１００ＯＡ／ｃ
ｉの直流電流を５分間流し、鉄板上に径２０＃、厚ざ０
．５＃の焼結体が焼き付いた一体成形品を得た。

一体成形品の寸法精度は径方向±５μ、厚さ方向±１５
μで鉄板と焼結体の焼き付き面の耐トルクは１２Ｋｇ・
ｃｍ以上であった。又得られた焼結体の最大エネルギー
積は１５ＭＧＯｅであった。

実施例２ 実施例１と同様にして得られた合金粉末を下パンチの上
に径５０ｍ、厚さ１Ｍの鉄板を配した金型内に充填し、
６０ＫＯｅの磁場中１５トン／　ｃｒＡの圧力をかけな
がら、１０００Ａ／ＣＩｉの直流電流を５分間流し、鉄
板上に径５０ｍ、厚さ１＃１１の焼結体が焼き付いた一
体成形品を得た。寸法精度は径方向±３μ、厚さ方向±
１０μであり、鉄板と焼結体の焼き付き面の耐トルクは
１２Ｋｇ・ｃｍ以上であった。又その最大エネルギー積
は１８ＭＧＯｅであった。

実施例３ Ｎｄ３３重位％、　８１．３重量％、残部はＦｅからな
る組成の合金を真空溶解で得た。これを実施例１と同様
に処理し得られた合金微粉末を金型内に径３０＃２１１
．厚さ１１Ｍ１の鉄板を配した上に充填し６０ＫＯｅの
磁場中１５トン／ｄの圧力をかＩプながら１０００Ａ／
７の直流電流を２分間流し、鉄板上に径３０ｍ、厚さ１
ｍの焼結体が焼き付いた一体成形品を得た。寸法精度は
径方向±５μ、厚さ方向±１５μであり、鉄板と焼結体
の焼き付き面の耐トルクは１５Ｋｇ・ｍ以上であった。

又得られた焼結体の最大エネルギー積は２５ＭＧＯｅで
あった。

（発明の効果） 本発明によれば磁場向加圧成形放電焼結工程によりヨー
ク材と焼き付は一体化された焼結体を一挙に製造するこ
とができ後加工、接着等の工程を要せず、これを直ちに
コンポーネントとして利用することができるので、その
工業的価値は甚だ大ぎい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の製造工程を示すフローシート。 第２図は放電焼結工程に用いる装置の概念図である。 出願人　製鉄化学工業株式会社（ほか１名）代表者増田
裕治 第　１　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　希土類元素を含有する永久磁石焼結体を製造するに際
   し、原料磁性合金粉を磁場内で加圧成形すると共に該圧
   力下で放電焼結を行ない同時に成形体をヨーク材等の金
   属材料に焼き付け一体とすることを特徴とする希土類磁
   石の製造方法。