JPH0997730A - 焼結永久磁石の製造方法 - Google Patents

焼結永久磁石の製造方法

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JPH0997730A
JPH0997730A JP7252133A JP25213395A JPH0997730A JP H0997730 A JPH0997730 A JP H0997730A JP 7252133 A JP7252133 A JP 7252133A JP 25213395 A JP25213395 A JP 25213395A JP H0997730 A JPH0997730 A JP H0997730A
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JP
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powder
permanent magnet
magnet
orientation
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JP7252133A
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Takeshi Ohashi
健 大橋
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Shin Etsu Chemical Co Ltd
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Shin Etsu Chemical Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • H01F41/0253Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets for manufacturing permanent magnets
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2999/00Aspects linked to processes or compositions used in powder metallurgy

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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 従来の縦磁場成形法を改良して、配向度の向
上を計り、任意形状の磁石圧粉成形ができるようにす
る。 【解決手段】 粉末焼結法による永久磁石の製造方法に
おいて、永久磁石粉末をダイ金型に充填し、粉末充填見
かけ密度が30%以上50%以下の状態で、ピーク磁場が20
kOe以上で、ピーク磁場の半値幅が 1msec以上 500ms
ec以下にあるパルス磁場を印加し、該永久磁石粉末を磁
場方向に配向させた後、1軸圧にて圧粉成形を行う焼結
永久磁石の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は焼結永久磁石の製造
方法に関し、特に高特性の希土類焼結磁石の製造に係る
ものである。
【0002】
【従来の技術】粉末冶金法による永久磁石の磁気特性
は、一義的には磁石の素材ならびに組成によるが、製造
工程の種々の要因により影響を受ける。例えば、粉砕粒
度や粉末粒度分布、粉末配向度、焼結温度やパターン、
熱処理条件、焼結熱処理雰囲気、加工精度などである。
このなかで、磁石粉末の磁場中圧粉成形に起因する磁石
粉末の配向度は、特に重要である。
【0003】永久磁石粉末の磁場中圧粉成形には、配向
磁場方向と圧粉成形方向により、縦磁場成形と横磁場成
形の方法があることは周知である。横磁場成形では、配
向磁場方向と圧粉成形方向は直交しており、磁場中で配
向した磁石粉末は、圧粉成形過程で配向が乱れる度合い
は少ない。一方、縦磁場成形では、配向磁場方向と圧粉
成形方向は平行で、磁場中で配向した磁石粉末は、圧粉
成形過程で配向がかなり乱れる。磁石粉末の種類によ
り、配向乱れによる特性低下の程度は異なるが、例えば
NdFeB磁石では同じ磁石粉末を使用しても、横磁場成形
に比較し、縦磁場成形では10%以上特性が低下する。
【0004】縦磁場成形は、軸方向に磁化が向いたモー
タ用のリング状磁石などを作製するには必要不可欠であ
り、圧粉過程での配向乱れの改善が切望されている。こ
の配向乱れを改善するため、色々な磁場中成形方法が提
案されている。本発明者らは、先にパルス磁場とパルス
圧力の採用により、パルス磁場の高いピーク磁場を利用
して、パルス磁場印加時間内に圧粉成形を完了するパル
ス成形法を提案した。これによれば短時間で成形が完了
する上、通常の電磁石による磁場よりずっと高い磁場
(ただしピーク磁場で20kOe以上)中で成形が可能な
ため、磁石配向の乱れを抑制し、横磁場同等の配向度を
実現できる。
【0005】しかし、この方法はパルス圧力を使用して
いるため、圧粉成形のプレス条件を微調整することが難
しく、成形体の健全性に問題があった。つまり、割れや
クラックなどの発生しやすく、成形可能な形状にも制限
があった。
【0006】これに対して、パルス磁場で磁石粉末の配
向は行うが、圧粉成形は通常の油圧または機械圧により
行う方法が提案されている。しかし、該方法では、圧粉
成形は時間がかかるため、パルス磁場と圧粉成形を同期
させて行うことはできない。従って、圧粉成形過程では
磁場が印加されていないため、磁石粉末の配向は大幅に
乱れ、配向度の向上はできなかった。これを改善するた
め、パルス磁場を印加し、その後静磁場を印加して圧粉
成形を行うことも提案されている。しかし、この圧粉成
形過程では、従来と同じ磁場強度しか印加できないた
め、配向度の向上はあまり見られなかった。
【0007】最近、ゴム型静水圧成形法が佐川らによっ
て提案された。この方法では、ダイ金型中にゴム型を挿
入し、磁石粉末を充填した後、蓋をして、パルス磁場を
印加して磁石粉末を配向させた後、上パンチで圧粉成形
を行うと、ゴム型はダイ金型中で等方的に圧縮され、磁
石粉末は等方的に圧粉される。したがって、圧粉成形過
程では磁場が印加されていなくても、磁石粉末の配向は
ほとんど乱れる事なく成形される。この方法では、横磁
場成形と同等以上の配向度が実現され、リング形状を含
めほとんどの磁石形状を実現することが可能である。
【0008】しかし、従来のダイ金型成形とはかなり工
程が異なるため、プレス成形機は、従来の油圧成形機や
機械成形機が使用できず、新たなプレス成形機を用意し
なければならない。さらにこの方法の提案者は、多段ス
テージの磁場成形機を発表している。この方法は配向度
向上には優れた方法であるが、成形可能な形状に制限が
あり、多数個成形が一度にできないため現行のダイ金型
成形ほどの汎用性はない。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、磁石粉末の
圧粉成形過程における、配向度低下の原因を考察し、従
来技術を基本的に踏まえながら、従来の縦磁場成形を改
良し、配向度の向上を計り、任意の磁石形状の圧粉成形
を実現しようとするものである。
【0010】本発明は、従来の縦磁場成形における問題
点を解決し、配向度の向上を計り、かつ機械要素として
は従来方法をできるだけ踏襲することによって、任意の
磁石形状の圧粉成形を実現しようとするものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、縦磁場成形に
おいて、パルス磁場と従来型のダイ金型成形機を使用す
るものであって、その要旨は、粉末焼結法による永久磁
石の製造方法において、永久磁石粉末をダイ金型に充填
し、粉末充填見かけ密度が30%以上50%以下の状態で、
ピーク磁場が20kOe以上で、ピーク磁場の半値幅が1
msec以上 500msec以下にあるパルス磁場を印加し、該永
久磁石粉末を磁場方向に配向させた後、1軸圧にて圧粉
成形を行う焼結永久磁石の製造方法にある。
【0012】縦磁場圧粉成形過程における配向度の低下
は、数珠状に配向した磁石粉末列を押し崩しながら圧粉
成形することにより生じるのに対して、横磁場プレスで
は、数珠状に配向した磁石粉末列を崩すことなく、平行
移動するような形で圧粉成形を行うため、配向度の低下
が少ないと考えられる。パルス磁場の高いピーク磁場を
印加すると、磁石粉末が圧粉成形過程で移動しても、高
い磁場強度により磁場印加方向に揃えられるため、配向
度の低下が少なく、横磁場成形と同等の配向度が実現で
きるものと考えられる。
【0013】したがって、縦磁場成形で配向度の向上を
はかるためには、圧粉成形過程での高磁場印加が必須で
ある。これに対し、ゴム型静水圧成形においては、パル
ス磁場印加の前に、ゴム型中の磁石粉末を軽く圧粉して
型中の見かけ密度を上げておいて、パルス磁場を印加す
る。これは、ゴム型を利用した圧粉成形で起きる「象の
足」現象をなくすため、ゴム型の変形量をできるだけ少
なくする必要があるためである。また、該圧粉成形法に
おいて、圧粉成形過程で磁場が印加されていないにも関
わらず、磁石粉末の配向が乱れないのは、等方的に圧粉
成形されるためであると考えられている。
【0014】しかし、本発明者はゴム型静水圧成形につ
いて種々の考察・実験を進めた結果、圧粉成形過程にお
ける配向度の乱れが少ない原因は、必ずしも静水圧成形
によるものではなく、パルス磁場印加の前に見かけ密度
を高くしているので、磁石粉末の圧粉過程における移動
量が小さい事に起因するものであることを見いだした。
通常の電磁石を利用した磁場中成形では、印加できる磁
場強度は、希土類磁石の場合でも高々10kOe〜15kO
eである。したがって、ダイ金型中への磁石粉末の充填
見かけ密度は、真密度の約30%以下でなければならなか
った。
【0015】これ以上の見かけ密度の場合、磁石粉末は
磁場印加方向に十分配向せず、磁気特性の低下が起こっ
た。真密度の30%以下の充填状態での圧粉成形では、磁
石粉末は圧粉過程で大きな距離を移動し、移動距離が大
きいほど配向度の低下も大きい。
【0016】本発明は磁場印加前の事前圧粉を行い、で
きるだけ見かけ密度を向上させた状態で、磁石粉末を磁
場印加方向に回転配向させるに十分なパルス磁場を印加
し、これを従来のダイ金型中で圧粉成形するのである。
事前圧粉後の見かけ密度は、高ければ高い程望ましい
が、磁石粉末を配向させるには、より高いパルス磁場が
必要なため、ダイ金型への充填見かけ密度は50%以下が
必要である。また、充填見かけ密度が30%以下では、圧
粉成形過程での配向度低下が大きくなるため、それ以上
である必要がある。
【0017】事前圧粉された磁石粉末を配向させるのに
十分なパルス磁場強度は、充填見かけ密度により異なる
が、ピーク強度で20kOe以上が必要で、望ましくは、
30kOe以上がよい。パルス磁場は、ダイ金型の外側に
空芯コイルなどを設置することにより発生される。
【0018】このため、ピーク値までの立ち上がり時間
の短いパルス磁場では、金型中に渦電流が発生し、パル
ス磁束が金型空隙中に十分浸透しない。このため、パル
ス磁場の半値幅は1msec以上が必要である。パルス磁場
の半値幅はできるだけ長い方が望ましいが、長すぎると
パルス電源のコンデンサー容量を大きくしたり、空芯コ
イル巻き数を多くしなければならないため、電源が非常
に大きく高価になったり、コイル巻き数が多いため磁場
印加後にコイル温度が上昇し、なかなかコイル内温度が
低下しない。したがって、パルス磁場の半値幅は 500ms
ec以下であることが望ましい。もっとも望ましいパルス
磁場の半値幅は、5msec〜50msecである。
【0019】圧粉成形機は、基本的には従来と同じ油圧
や機械圧による1軸成形機でよい。電磁石の代わりに、
パルス磁場を発生させるため空芯コイルとパルス電源が
必要である。空芯コイルの内部にダイ金型を挿入する。
従来の圧粉成形法では、上パンチは磁石粉末が充填され
たダイ金型の上面位置まで下降し、一度停止した状態
で、電磁石により磁場が印加され、磁石粉末を磁場方向
に配向した後、磁場を印加した状態で、上パンチを下降
し、ダイ金型中の磁石粉を圧粉成形した。本発明では、
上パンチは下降し、磁石粉末が充填されたダイ金型中に
途中まで挿入され、事前圧粉を行う。その状態で一度上
パンチは停止し、パルス磁場が印加され、磁石粉末を配
向させたのち、上パンチを更に挿入して、最終圧粉成形
を行う。
【0020】パルス磁場以外は従来の機械装置を使用す
るため、機械要素の特別な開発や改造は必要なく、安定
して任意の大きさの健全な成形体を製作する事が可能で
ある。最終圧粉成形過程において、基本的に静磁場印加
は必要ないが、静磁場を印加しておいた方が、配向度の
低下はより少なくなる。最終圧粉成形過程で、パルス磁
場を複数印加することも考えられるが、パルス磁場と成
形圧を同期させることはできないし、時間幅も異なるの
で効果は少ない。
【0021】本発明は、磁石粉末一般に適用可能である
が、磁場配向に高い磁場強度の必要な希土類磁石粉末の
配向に最適である。希土類磁石には、1−5SmCo磁石、
2−17SmCo磁石、 NdFeB磁石などがあるが、これら全て
に適用可能なものである。
【0022】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について、実
施例、比較例を挙げて説明する。
【0023】
【実施例】
実施例1〜4、比較例、 Nd、Feの金属とFeB合金とを原子百分比でNd15Fe
78B7となるように秤量し、その後真空溶解炉で合金を作
製した。該合金を機械粉砕で20メッシュ以下に粗粉砕
し、引き続き高圧N2 ガスを用いたジェットミルで、平
均粒径4μmになるように微粉砕した。該微粉をダイプ
レス金型に充填し、磁場を印加する前の見かけ密度を20
%から60%まで変えた。その後、ピーク磁場が40kOe
で、パルス半値幅が10msecのパルス磁場を印加して金型
内部に充填した微粉を配向させた後、上パンチをダイス
内に押し込んで、圧粉成形を行った。
【0024】取り出した成形体は、Arガス中で 1,100
℃で1時間焼結を行い、引き続き 580℃で1時間熱処理
を行って、焼結体を得た。ついで、これらの焼結体をB
Hトレーサーで磁気特性を測定した結果を表1に示す。
【0025】比較例 比較のため、前記微粉を金型に見かけ密度25%に充填
し、10kOeの静磁場を印加し、該微粉を配向させた
後、磁場を印加したままで、圧粉成形を行い、焼結・熱
処理は実施例と同様に行い焼結体とし、BHトレーサー
で磁気特性を測定した。その結果を表1に示す。
【0026】
【表1】
【0027】
【発明の効果】本発明の方法によれば、高特性の希土類
焼結磁石の製造ができ、DCブラシレスモータやACサ
ーボモータ、ステッピングモータなどに用いて最適な永
久磁石が得られる。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 粉末焼結法による永久磁石の製造方法に
    おいて、永久磁石粉末をダイ金型に充填し、粉末充填見
    かけ密度が30%以上50%以下の状態で、ピーク磁場が20
    kOe以上で、ピーク磁場の半値幅が1msec以上 500ms
    ec以下にあるパルス磁場を印加し、該永久磁石粉末を磁
    場方向に配向させた後、1軸圧にて圧粉成形を行うこと
    を特徴とする焼結永久磁石の製造方法。
  2. 【請求項2】 永久磁石粉末にパルス磁場を印加し磁場
    方向に配向させた後、静磁場を印加した状態で、1軸圧
    にて圧粉成形を行うことを特徴とする請求項1に記載の
    焼結永久磁石の製造方法。
  3. 【請求項3】 永久磁石粉末を磁場印加方向と圧粉成形
    方向が平行な縦磁場で成形することを特徴とする請求項
    1に記載の焼結永久磁石の製造方法。
  4. 【請求項4】 永久磁石粉末が希土類永久磁石であるこ
    とを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の焼結永
    久磁石の製造方法。
JP7252133A 1995-09-29 1995-09-29 焼結永久磁石の製造方法 Pending JPH0997730A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006108591A (ja) * 2004-10-08 2006-04-20 Tdk Corp 希土類焼結磁石及びその製造方法
US7416613B2 (en) 2004-01-26 2008-08-26 Tdk Corporation Method for compacting magnetic powder in magnetic field, and method for producing rare-earth sintered magnet
CN103056371A (zh) * 2013-01-18 2013-04-24 徐州金石彭源稀土材料厂 一种制备取向长度L≥60mm的钕铁硼永磁材料的工艺

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