JPS63111602A - 高性能希土類鋳造磁石 - Google Patents
高性能希土類鋳造磁石Info
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- JPS63111602A JPS63111602A JP61256743A JP25674386A JPS63111602A JP S63111602 A JPS63111602 A JP S63111602A JP 61256743 A JP61256743 A JP 61256743A JP 25674386 A JP25674386 A JP 25674386A JP S63111602 A JPS63111602 A JP S63111602A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
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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。
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〕
本発明は希土類−鉄−ホウ素系永久磁石(以下、R−F
e−B系磁石という)に関するものであり、さらに詳し
く述べるならば鋳造により高性能を達成したR−Fe−
B系磁石に関するものである。
e−B系磁石という)に関するものであり、さらに詳し
く述べるならば鋳造により高性能を達成したR−Fe−
B系磁石に関するものである。
R−Fe−B系磁石は、高価なコバルト等を必須成分と
せずにまた安価な工業材料である鉄を多量に用いること
によって、優れた磁石特性を実現する。これまで、より
一層の磁石特性の向上を図り、より安価な元素を使用し
つつ良好な磁石特性を達成し、あるいは加工性を向上す
る等の方法によって、従来の一般的永久磁石である希土
類コバルト永久磁石、フェライト磁石に代替しあるいは
これらの磁石と競合できるR−Fe−B系磁石を提供す
るための研究が活発になされている。
せずにまた安価な工業材料である鉄を多量に用いること
によって、優れた磁石特性を実現する。これまで、より
一層の磁石特性の向上を図り、より安価な元素を使用し
つつ良好な磁石特性を達成し、あるいは加工性を向上す
る等の方法によって、従来の一般的永久磁石である希土
類コバルト永久磁石、フェライト磁石に代替しあるいは
これらの磁石と競合できるR−Fe−B系磁石を提供す
るための研究が活発になされている。
R−Fe−B系磁石については、各種製造方法が示され
ているが、それらは主に次の2つに大別される。1つは
、特開昭59−64739号公報で発表された高速急冷
法を用いたものである。この方法では、合金溶湯を、高
速回転する銅や鉄のロールに噴射することにより、10
5°C/sec以上という非常に早い冷却速度を得、非
晶質もしくは非晶質と結晶質が混在した状態の合金を得
る。この場合、適度な冷却速度を選択することによって
高い保磁力を得ることができる。またさらに高速で急冷
して適度の熱処理をすることにより高保磁力を得ること
ができる。得られた合金の形状はリボン状であり、磁気
的には等方性である。この等方性リボン状合金を永久磁
石として用いる為には、リボンを粉砕し、樹脂と混合し
、成型し樹脂磁石とするか、あるいはホットプレスによ
って高密度化をはかりブロック磁石とする。GM社が特
開昭60−100402号公報に発表したところによる
と、そのブロックを、ダイアンプセントという工法によ
り、異方性ができるとされている。
ているが、それらは主に次の2つに大別される。1つは
、特開昭59−64739号公報で発表された高速急冷
法を用いたものである。この方法では、合金溶湯を、高
速回転する銅や鉄のロールに噴射することにより、10
5°C/sec以上という非常に早い冷却速度を得、非
晶質もしくは非晶質と結晶質が混在した状態の合金を得
る。この場合、適度な冷却速度を選択することによって
高い保磁力を得ることができる。またさらに高速で急冷
して適度の熱処理をすることにより高保磁力を得ること
ができる。得られた合金の形状はリボン状であり、磁気
的には等方性である。この等方性リボン状合金を永久磁
石として用いる為には、リボンを粉砕し、樹脂と混合し
、成型し樹脂磁石とするか、あるいはホットプレスによ
って高密度化をはかりブロック磁石とする。GM社が特
開昭60−100402号公報に発表したところによる
と、そのブロックを、ダイアンプセントという工法によ
り、異方性ができるとされている。
第2の方法は、特開昭59−46008号公報に発表さ
れた粉末冶金焼結法であり、この方法では、従来から一
般的に用いられている粉末冶金法を利用して、溶解鋳造
によって得られた合金鋳塊を粉砕し、成型し、焼結し、
時効する工程を行なって永久磁石を得る。磁界を印加し
ながら成型を行なうので異方性化した磁石が得られる。
れた粉末冶金焼結法であり、この方法では、従来から一
般的に用いられている粉末冶金法を利用して、溶解鋳造
によって得られた合金鋳塊を粉砕し、成型し、焼結し、
時効する工程を行なって永久磁石を得る。磁界を印加し
ながら成型を行なうので異方性化した磁石が得られる。
この方法で保磁力が合金に付与される工程は焼結工程で
あり、鋳塊製造工程での磁気特性は磁石としての特性を
示しておらない。
あり、鋳塊製造工程での磁気特性は磁石としての特性を
示しておらない。
上述のように、R−Fe−B系磁石は、従来高速急冷法
あるいは粉末冶金焼結法の何れかにより製造されていた
。周知のアルニコ磁石は鋳造法により製造されているが
、R−Fe−B系磁石を鋳造法で製造し、高性能を付与
する方法は従来知られていなかった。このため、鋳造法
によれば容易に対応できる需要家からの要請に充分に対
応できず、また高速急冷設備、プレス等の設備が必要と
なり、工程が長いなどの問題があった。
あるいは粉末冶金焼結法の何れかにより製造されていた
。周知のアルニコ磁石は鋳造法により製造されているが
、R−Fe−B系磁石を鋳造法で製造し、高性能を付与
する方法は従来知られていなかった。このため、鋳造法
によれば容易に対応できる需要家からの要請に充分に対
応できず、また高速急冷設備、プレス等の設備が必要と
なり、工程が長いなどの問題があった。
アルニコ磁石は、周知のように、Fe−Al−Ni−C
oおよび添加物からなり、合金溶湯を鋳造することによ
り磁石特性を付与されている。場合によっては、高特性
化の為、鋳造体をさらに熱処理する場合もあるが、基本
的磁石特性は鋳造後に具備している。本発明者らは、R
−Fe−B系磁石にあってもアルニコ磁石と同様に鋳造
後に基本的磁石特性を具備している磁石を提供すること
を目的として研究を行なった。
oおよび添加物からなり、合金溶湯を鋳造することによ
り磁石特性を付与されている。場合によっては、高特性
化の為、鋳造体をさらに熱処理する場合もあるが、基本
的磁石特性は鋳造後に具備している。本発明者らは、R
−Fe−B系磁石にあってもアルニコ磁石と同様に鋳造
後に基本的磁石特性を具備している磁石を提供すること
を目的として研究を行なった。
なお、アルニコ磁石は、等方性のもので2.5MGOe
、異方性のものでも10MGOeのエネルギ積しか有さ
す、また保磁力については1.5 KO,以下という低
い値しか有さない。よって、鋳造R−Fe−B系磁石の
磁気特性はアルニコのものを凌ぐものでなければ、磁気
特性上の優位性はない。ところが従来は鋳造法でアルニ
コ磁石に匹敵するR−Fe−B系磁石は得られていなか
った。すなわち、超高速冷却しなければ磁石特性は得ら
れなかった。
、異方性のものでも10MGOeのエネルギ積しか有さ
す、また保磁力については1.5 KO,以下という低
い値しか有さない。よって、鋳造R−Fe−B系磁石の
磁気特性はアルニコのものを凌ぐものでなければ、磁気
特性上の優位性はない。ところが従来は鋳造法でアルニ
コ磁石に匹敵するR−Fe−B系磁石は得られていなか
った。すなわち、超高速冷却しなければ磁石特性は得ら
れなかった。
C問題点を解決するための手段〕
本発明者らは、R−Fe−B系磁石の組成限定および添
加物の種類と量の限定により鋳造法が適用可能になるこ
とを見出した。
加物の種類と量の限定により鋳造法が適用可能になるこ
とを見出した。
かかる知見に基づいて、本発明はRヶ(FeaCo+−
m)、、−、−、MyB、(ただし、RはYを含む1種
以上の希土類元素、MはAl、 Ni 、 Ti
、 V 、 Cr。
m)、、−、−、MyB、(ただし、RはYを含む1種
以上の希土類元素、MはAl、 Ni 、 Ti
、 V 、 Cr。
Mn 、Zr 、Nb 、Mo 、Hf 、
Ta 、w、 Cuからなる群から選択された少な
くとも1種の元素、X、y、2は原子比であり、0.0
3≦x≦0.25;0.005≦y≦0.15 ; 0
.02≦z≦0.15 ; 0.5≦a≦1である)な
る組成式で表わされることを特徴とする高性能希土類鋳
造磁石を提供する。
Ta 、w、 Cuからなる群から選択された少な
くとも1種の元素、X、y、2は原子比であり、0.0
3≦x≦0.25;0.005≦y≦0.15 ; 0
.02≦z≦0.15 ; 0.5≦a≦1である)な
る組成式で表わされることを特徴とする高性能希土類鋳
造磁石を提供する。
上記組成は従来発表されているR−Fe−B系磁石の組
成と一部重複するが、上記組成範囲内に特徴である。す
なわち、これらの添加元素を加えた場合、無添加合金に
比べ溶湯からの冷却過程における粒成長が抑制され、ひ
いては高保磁力が得られる事を見出したものである。こ
れらの添加元素の中では、特にNb、Zrにおいて効果
が著しい。このような添加元素を加えた場合、高速急冷
法で用いる105℃/sec以上よりも低い速度でさせ
ブロックを作る高速鋳造も保磁力iHcからは好ましい
。鋳造法を使用することにより、複雑な、高速急冷装置
も必要とせず又リボン等の形状制限もなく、所謂粉末冶
金法という何段にも別れた工程を必要としないで、永久
磁石を製造できるようになった。上記組成式中のx、y
、zの第一提供できることである。次に、上記組成式中
のX。
成と一部重複するが、上記組成範囲内に特徴である。す
なわち、これらの添加元素を加えた場合、無添加合金に
比べ溶湯からの冷却過程における粒成長が抑制され、ひ
いては高保磁力が得られる事を見出したものである。こ
れらの添加元素の中では、特にNb、Zrにおいて効果
が著しい。このような添加元素を加えた場合、高速急冷
法で用いる105℃/sec以上よりも低い速度でさせ
ブロックを作る高速鋳造も保磁力iHcからは好ましい
。鋳造法を使用することにより、複雑な、高速急冷装置
も必要とせず又リボン等の形状制限もなく、所謂粉末冶
金法という何段にも別れた工程を必要としないで、永久
磁石を製造できるようになった。上記組成式中のx、y
、zの第一提供できることである。次に、上記組成式中
のX。
y、zの磁気特性面からの限定理由を説明する。
X(希土類元素の含有量)が0.03より小さいと保磁
力が低下し、一方Xが0.25より大きいと残留磁束密
度(Br)が低下する。y (M元素−Aβ。
力が低下し、一方Xが0.25より大きいと残留磁束密
度(Br)が低下する。y (M元素−Aβ。
Ni 、Ti 、V、Cr 、Mn 、Zr
、Nb +Mo+Hf 、Ta 、W、Cuか
らなる群から選択された少なくとも1種の元素)が0.
005より小さいと、高い保磁力が得られず、またyが
0.15より大きいと残留磁束密度(Br)が低下する
。2 (ホウ素含有量)が0.02より小さいと保磁力
が低下し、一方2が0.15より大きいと残留磁束密度
(Br)が低下する。このように、x、y、zが所定範
囲外となり、保磁力もしくは残留磁束密度(Br)が低
下すると、R−Fe−B界磁石の磁気特性は、従来の高
速急冷法あるいは粉末冶金焼結法による磁石の磁気特性
より著しく劣るとともに、アルニコ磁石の最大エネルギ
積を下回ることになる。これに対して、x+ V +
2が所定範囲内にあると、鋳造状態のR−Fe−B界磁
石の磁気特性は、従来の高速急冷法あるいは粉末冶金焼
結法で得られたと発表されているそれぞれ14MGOe
および45MGOeの最大エネルギ積の最高値には到達
しないものの、各種用途の永久磁石に要求されている磁
気特性を完全に満足している。
、Nb +Mo+Hf 、Ta 、W、Cuか
らなる群から選択された少なくとも1種の元素)が0.
005より小さいと、高い保磁力が得られず、またyが
0.15より大きいと残留磁束密度(Br)が低下する
。2 (ホウ素含有量)が0.02より小さいと保磁力
が低下し、一方2が0.15より大きいと残留磁束密度
(Br)が低下する。このように、x、y、zが所定範
囲外となり、保磁力もしくは残留磁束密度(Br)が低
下すると、R−Fe−B界磁石の磁気特性は、従来の高
速急冷法あるいは粉末冶金焼結法による磁石の磁気特性
より著しく劣るとともに、アルニコ磁石の最大エネルギ
積を下回ることになる。これに対して、x+ V +
2が所定範囲内にあると、鋳造状態のR−Fe−B界磁
石の磁気特性は、従来の高速急冷法あるいは粉末冶金焼
結法で得られたと発表されているそれぞれ14MGOe
および45MGOeの最大エネルギ積の最高値には到達
しないものの、各種用途の永久磁石に要求されている磁
気特性を完全に満足している。
本発明のR−Fe−B界磁石の上記組成において、Fe
をCo(コバルト)で置換し、Fe/傘亭(Fe+Co
)≧0.5とすると、残留磁束密度の温度特性が改良さ
れる。Coの置換量が50原子%を越えると、残留磁束
密度が低下するため好ましくない。
をCo(コバルト)で置換し、Fe/傘亭(Fe+Co
)≧0.5とすると、残留磁束密度の温度特性が改良さ
れる。Coの置換量が50原子%を越えると、残留磁束
密度が低下するため好ましくない。
以下、本発明に係るR−Fe−B界磁石の製造法につい
て説明するが、下記説明の方法に限らずいかなる鋳造法
によっても本発明の磁石の製造は可能である。
て説明するが、下記説明の方法に限らずいかなる鋳造法
によっても本発明の磁石の製造は可能である。
希土類金属、鉄、ホウ素(またはフェロボロン)、遷移
金属からなる原料群から適量を選択し、非酸化性雰囲気
中で溶解し、合金化し、それに連続して鋳型に鋳造し、
鋳塊を得る。鋳型は金型、砂型、シェルモールド、ロス
トワックス、など任意のものであってよい。鋳塊の大き
さは任意であり、また高性能磁石が使用されている自動
車、コンピューター、モーター用部品を鋳塊から製造す
ることができる。
金属からなる原料群から適量を選択し、非酸化性雰囲気
中で溶解し、合金化し、それに連続して鋳型に鋳造し、
鋳塊を得る。鋳型は金型、砂型、シェルモールド、ロス
トワックス、など任意のものであってよい。鋳塊の大き
さは任意であり、また高性能磁石が使用されている自動
車、コンピューター、モーター用部品を鋳塊から製造す
ることができる。
鋳塊磁石をさらに高性能化する為に300℃〜900℃
の温度で熱処理を施す工程、その熱処理中に磁場を印加
する工程、製品形状に加工する工程を、適宜附加するこ
とも選択できる。
の温度で熱処理を施す工程、その熱処理中に磁場を印加
する工程、製品形状に加工する工程を、適宜附加するこ
とも選択できる。
得られた磁石はそのままでも、もちろん使用できるが、
−旦適当な粒径に粉砕し、樹脂と混合し成型し、樹脂磁
石とすることも可能である。場合によっては、異方性化
を計る為に、鋳塊を粉砕し、磁界中成型を行ない焼結、
時効を行なうことも可能である。
−旦適当な粒径に粉砕し、樹脂と混合し成型し、樹脂磁
石とすることも可能である。場合によっては、異方性化
を計る為に、鋳塊を粉砕し、磁界中成型を行ない焼結、
時効を行なうことも可能である。
のような効果が達成される。
(1)低02化の実現−特に粉末冶金焼結5g、による
と粉末を処理する工程が多く、また粉末成形体が高温で
加熱されるため、粉末中の希土類成分の酸化が多く起る
。このため酸化を予め見込んで粉末中の希土類成分の量
を多くしなければならない。
と粉末を処理する工程が多く、また粉末成形体が高温で
加熱されるため、粉末中の希土類成分の酸化が多く起る
。このため酸化を予め見込んで粉末中の希土類成分の量
を多くしなければならない。
ところが本発明によれば、合金化と鋳造という工程のみ
でR−Fe−B界磁石の基本的磁石特性が具備されるた
め、粉末中の希土類成分の酸化が少なくなる(約110
00pp以下)。このため酸化による磁石特性の劣化が
少なくなり、また希土類成分を予め多く配合する必要が
なくなる。また同じ組成で、本性と粉末冶金法を比較す
ると、本性の方が高い残留磁束密度が得られる。
でR−Fe−B界磁石の基本的磁石特性が具備されるた
め、粉末中の希土類成分の酸化が少なくなる(約110
00pp以下)。このため酸化による磁石特性の劣化が
少なくなり、また希土類成分を予め多く配合する必要が
なくなる。また同じ組成で、本性と粉末冶金法を比較す
ると、本性の方が高い残留磁束密度が得られる。
(2)歩留りの向上−粉末冶金焼結法と比較して工程数
が少なくなったことにより歩留が向上する。
が少なくなったことにより歩留が向上する。
さらに、焼結体は反り、ちしみなどを伴うので、製品形
状にするためには大きな削りしろを必要とするが、本発
明では、鋳型が設計できる形状であれば加工はほんの僅
かしか必要ではない。
状にするためには大きな削りしろを必要とするが、本発
明では、鋳型が設計できる形状であれば加工はほんの僅
かしか必要ではない。
(3)形状の任意性−鋳型の設計は、粉末成型金型や、
ホットプレスの型の設計に比べ任意性があり、製品の形
状の要求に幅広く対応できる。またリボン形状を得る高
速急冷法のように磁石素材(製品)形状が一種に限られ
ることはない。
ホットプレスの型の設計に比べ任意性があり、製品の形
状の要求に幅広く対応できる。またリボン形状を得る高
速急冷法のように磁石素材(製品)形状が一種に限られ
ることはない。
以下、実施例によりさらに詳しく本発明を説明する。
表1に組成を示す合金を高周波溶解炉により溶解し、金
型に鋳造した。得られた鋳塊の寸法はφ表1の比較例と
本発明例を対比すると分かるように、組成の限定により
鋳造後の磁石特性が大幅に異なる。
型に鋳造した。得られた鋳塊の寸法はφ表1の比較例と
本発明例を対比すると分かるように、組成の限定により
鋳造後の磁石特性が大幅に異なる。
以下余白
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、R_x(Fe_aCo_1_−_a)_1_−_x
_−_y_−_zM_yB_z(ただし、RはYを含む
1種以上の希土類元素、MはAl、Ni、Ti、V、C
r、Mn、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、W、Cuか
らなる群から選択された少なくとも1種の元素、x、y
、z、aは原子比であり、0.03≦x≦0.25;0
.005≦y≦0.15;0.02≦z≦0.15;0
.5≦a≦1.0である)なる組成式で表わされること
を特徴とする高性能希土類鋳造磁石。 2、MがZr、Nbの1種であることを特徴とする特許
請求の範囲第1項記載の高性能希土類鋳造磁石。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61256743A JPS63111602A (ja) | 1986-10-30 | 1986-10-30 | 高性能希土類鋳造磁石 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61256743A JPS63111602A (ja) | 1986-10-30 | 1986-10-30 | 高性能希土類鋳造磁石 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63111602A true JPS63111602A (ja) | 1988-05-16 |
Family
ID=17296824
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61256743A Pending JPS63111602A (ja) | 1986-10-30 | 1986-10-30 | 高性能希土類鋳造磁石 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63111602A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02229664A (ja) * | 1989-03-02 | 1990-09-12 | Sumitomo Light Metal Ind Ltd | 永久磁石用合金鋳塊の製造方法 |
US4971637A (en) * | 1988-05-26 | 1990-11-20 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Rare earth permanent magnet |
JPH0498802A (ja) * | 1990-08-17 | 1992-03-31 | Fuji Elelctrochem Co Ltd | 永久磁石 |
US5123979A (en) * | 1989-12-01 | 1992-06-23 | Aimants Ugimag Sa | Alloy for fe nd b type permanent magnet, sintered permanent magnet and process for obtaining it |
-
1986
- 1986-10-30 JP JP61256743A patent/JPS63111602A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4971637A (en) * | 1988-05-26 | 1990-11-20 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Rare earth permanent magnet |
JPH02229664A (ja) * | 1989-03-02 | 1990-09-12 | Sumitomo Light Metal Ind Ltd | 永久磁石用合金鋳塊の製造方法 |
US5123979A (en) * | 1989-12-01 | 1992-06-23 | Aimants Ugimag Sa | Alloy for fe nd b type permanent magnet, sintered permanent magnet and process for obtaining it |
JPH0498802A (ja) * | 1990-08-17 | 1992-03-31 | Fuji Elelctrochem Co Ltd | 永久磁石 |
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