JPH05320832A - 希土類金属−鉄系永久磁石用合金鋳塊及びその製造法並びに永久磁石 - Google Patents
希土類金属−鉄系永久磁石用合金鋳塊及びその製造法並びに永久磁石Info
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Abstract
1〜100mの結晶粒径を有する結晶を90容量%以上
含有する希土類金属−鉄系永久磁石用合金鋳塊及びその
製造方法並びに該合金鋳塊を用いた永久磁石。 【効果】 本発明の永久磁石用合金鋳塊は、特定結晶粒
径を有する結晶を特定量含有し、また希土類金属−鉄系
組成であるので、粉砕性、焼結性等に優れており、該合
金を用いる本発明の永久磁石は優れた磁気特性を有す
る。また本発明の製造方法では、特定の冷却速度及び特
定の過冷度にて、均一性に優れた組成及び組織を有する
永久磁石合金鋳塊を容易に得ることができる。
Description
組織を有する、希土類金属−鉄系永久磁石用合金鋳塊及
びその製造法ならびに該合金鋳塊を用いた永久磁石に関
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。そのため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、粒径10〜1
00μmのα−Fe相が残存し、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。該α−F
e相及び希土類金属に富んだ大きい相では、通常900
〜1200℃で数〜数十時間熱処理することにより行う
均質化が困難なため、磁石製造工程における均質化過程
が長期化し、結晶粒は更に粗大化する。更にその後の窒
素化過程が長期化するため、各粒子における窒素含有量
が不均一となる。その結果、その後の粉末配向性及び磁
気特性に悪影響を及ぼす等の欠点がある。
織中に、短軸方向0.1〜100μm、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
気特性に良好な影響を及ぼすには至っていない。
必要に応じて、鉄、銅、ジルコニウムを添加し、るつぼ
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。
類金属−鉄系永久磁石合金の特性に最も良い影響を与え
る結晶組織を有する永久磁石用合金鋳塊及びその製造法
を提供することにある。
する希土類金属−鉄系永久磁石を提供することにある。
向0.1〜100μm、長軸方向0.1〜100μmの
結晶粒径を有する結晶を90容量%以上含有する希土類
金属−鉄系永久磁石用合金鋳塊又は該合金の主相結晶粒
内に、包晶核である粒径20μm未満のα−Fe及び/
又はγ−Feが微細分散されてなる永久磁石用合金鋳塊
が提供される。
金溶融物を凝固させて前記永久磁石用合金鋳塊を製造す
るにあたり、該合金溶融物を冷却速度10〜1000℃
/秒、過冷度10〜500℃の冷却条件下で均一に凝固
させることを特徴とする永久磁石用合金鋳塊の製造法が
提供される。
性化処理してなる永久磁石であって、該永久磁石が炭素
原子、酸素原子、窒素原子及びこれらの混合物を含有す
ることを特徴とする希土類金属−鉄系永久磁石が提供さ
れる。
鋳塊は、短軸方向0.1〜100μm、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95容量%以上含有する希土類金属−鉄
系の合金鋳塊であって、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が全く
含有されていないのが好ましく、また該α−Fe及び/
又はγ−Feを含有する場合には、該α−Fe及び/又
はγ−Feの粒径が20μm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気特性を付与できない。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2
0μm以上であり、且つ微細分散されていない場合に
は、永久磁石製造工程における均質化熱処理の際に、均
質化時間が長期化するので好ましくない。また永久磁石
用合金鋳塊の厚さは、0.05〜20mmの範囲である
のが好ましい。厚さが20mm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。
鋳塊を形成する原料成分は、希土類金属−鉄系であれば
特に限定されるものではないが、希土類金属としては特
にサマリウムを好ましく用いることができ、また通常製
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、鉄との配合割合は、通常永久
磁石用合金鋳塊の配合割合と同様で良く、好ましくは重
量比で、23〜28:77〜72であるのが好ましい。
金鋳塊を得るために、希土類金属−鉄系合金溶融物を、
冷却速度10〜1000℃/秒、好ましくは100〜1
000℃/秒、過冷度10〜500℃、好ましくは20
0〜500℃の冷却条件下で均一に凝固させることを特
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を得ることができる。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0.05〜20mm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。ま
た所望に応じて得られた合金鋳塊を、好ましくは900
〜1200℃において、5〜40時間、均質化処理する
こともできる。
系永久磁石用合金鋳塊を磁性化処理してなるものであっ
て、炭素原子、酸素原子、窒素原子又はこれらの混合物
を含有する。
子、酸素原子、窒素原子又はこれらの混合物の含有割合
は、原料となる前記永久磁石用合金鋳塊100重量部に
対して、1〜5重量部、特に2〜4重量部の範囲である
のが好ましい。
理は、例えば前記希土類金属−鉄系永久磁石用合金鋳塊
を、好ましくは粒径0.5〜50mmに粉砕した後、得
られた粉砕物に、前記炭素原子、酸素原子、窒素原子及
びこれらの混合物からなる群より選択される所望の原子
を含有させる。具体的には例えば、300〜600℃に
て前記所望の原子を含有するガス1気圧雰囲気で数時間
〜数十時間熱処理を行うことによって、所望の原子を含
有させることができる。次いで、所望の原子を含有させ
た粉砕物を、好ましくは0.5〜30μmに微粉砕し、
該微粉末を、例えば磁場プレス、射出成型等の公知の方
法により、成型することにより永久磁石とすることがで
きる。
向0.1〜100μm、長軸方向0.1〜100μmの
結晶粒径を有する結晶を特定量含有し、また希土類金属
−鉄系組成であるので、粉砕性、焼結性等に優れてい
る。また、本発明の永久磁石は、前記永久磁石合金鋳塊
を原料として用い、更に炭素原子、酸素原子、窒素原子
又はこれらの混合物を含有するので、極めて優れた磁気
特性を示す。また本発明の製造方法では、特定の冷却速
度及び特定の過冷度にて、均一性に優れた組成及び組織
を有する永久磁石合金鋳塊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。
t%からなる合金を、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、得られた溶融物を図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。
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。1500℃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/秒で回転するロール4上において、冷却速度
1000℃/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0.5mmの合金鋳塊5を製造し
た。
0℃にて、20時間の均質化処理を施し、均質化処理開
始後5時間、10時間、20時間、30時間及び40時
間での鋳塊に残留するα−Feの量を測定した。結果を
表1に示す。またα−Feが消失した時点での鋳塊の結
晶粒径を測定し、その結果を表2に示す。その後、前記
鋳塊を0.5〜5mmに粉砕し、得られた粉末を500
℃にて3時間、窒素ガス1気圧雰囲気中にて窒化処理を
施した。得られた窒化粉末を、アルコール中において、
遊星ボールミルを用いて更に平均粒径2μm程度まで微
粉砕した。次いで得られた微粉末を、150MPa、2
400KAm~1の条件下、磁場プレスし、圧粉体を得
た。得られた圧粉体の磁気特性を直流磁気測定装置によ
り測定した。結果を表3に示す。
%からなる合金を用いた以外は、実施例1と同様に行
い、永久磁石用合金鋳塊を得、均質化処理を施した後、
α−Fe残留量を測定し、更に圧粉体を製造した。α−
Fe残留量を表1に、結晶粒径を表2に、磁気特性を表
3に示す。
組成を有する合金を、高周波溶融法により溶解し、金型
鋳造法により冷却速度10℃/秒、過冷度20℃の条件
下、厚さ30mmの永久磁石用合金鋳塊を得た。得られ
た合金鋳塊の均質化処理後のα−Fe残留量の測定を実
施例1と同様に行い、更に実施例1と同様な方法にて圧
粉体を製造した。α−Fe残留量を表1に、結晶粒径を
表2に、磁気特性を表3に示す。なお比較例1では、4
0時間の均質化処理でもα−Feが消失しなかったため
に、均質化処理開始後40時間での結晶粒径の値とし
た。
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 (4)
- 【請求項1】 希土類金属−鉄系永久磁石用合金鋳塊で
あって、短軸方向0.1〜100μm、長軸方向0.1
〜100μmの結晶粒径を有する結晶を90容量%以上
含有することを特徴とする希土類金属−鉄系永久磁石用
合金鋳塊。 - 【請求項2】 前記合金鋳塊の主相結晶粒内に、包晶核
である粒径20μm未満のα−Fe及び/又はγ−Fe
が微細分散されていることを特徴とする請求項1記載の
希土類金属−鉄系永久磁石用合金鋳塊。 - 【請求項3】 希土類金属−鉄系合金溶融物を凝固させ
て請求項1記載の永久磁石用合金鋳塊を製造するにあた
り、該合金溶融物を冷却速度10〜1000℃/秒、過
冷度10〜500℃の冷却条件下で均一に凝固させるこ
とを特徴とする、希土類金属−鉄系永久磁石用合金鋳塊
の製造法。 - 【請求項4】 請求項1記載の合金鋳塊を、磁性化処理
してなる永久磁石であって、該永久磁石が炭素原子、酸
素原子、窒素原子及びこれらの混合物を含有することを
特徴とする希土類金属−鉄系永久磁石。
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Cited By (2)
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WO1997027964A1 (fr) * | 1996-02-02 | 1997-08-07 | Santoku Metal Industry Co., Ltd. | Appareil et procede d'elaboration d'un alliage mince solidifie |
JP4936593B2 (ja) * | 1998-03-27 | 2012-05-23 | 株式会社東芝 | 磁石粉末の製造方法 |
-
1992
- 1992-05-21 JP JP12893692A patent/JP3455552B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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