JP3164810B2 - 異方性永久磁石の製造方法 - Google Patents
異方性永久磁石の製造方法Info
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- Powder Metallurgy (AREA)
- Hard Magnetic Materials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、希土類鉄系永久磁石に関する。更に詳しく
は、超急冷法により得られるＲ−Fe−Co−Ｂ合金の薄片
状で且つ磁気的に等方性の粉末を出発原料とし、等方性
では得られない高残留磁束密度を有する準異方性磁石に
関する。
は、超急冷法により得られるＲ−Fe−Co−Ｂ合金の薄片
状で且つ磁気的に等方性の粉末を出発原料とし、等方性
では得られない高残留磁束密度を有する準異方性磁石に
関する。
従来の技術 希土類鉄系磁石は、異なった製造方法で二種類のもの
が公表されている。一方は、住友特殊金属にて発明され
たもので、特公昭61−34242号で開示されている粉末冶
金的手法であり、磁気的に異方性の磁石に関するもので
ある。他方は、GMより特開昭60−100402号にて開示され
ているのもで、液体超急冷法により得られた微細結晶構
造を有する薄片状粉末を出発原料とし、ホットプレス法
および、または、ダイアップセット法で得られる等方性
および異方性磁石である。いずれの方法でも、異方性磁
石ではその磁気特性は同等であり、BHmaxで30〜35MGOe
が発現出来る。
が公表されている。一方は、住友特殊金属にて発明され
たもので、特公昭61−34242号で開示されている粉末冶
金的手法であり、磁気的に異方性の磁石に関するもので
ある。他方は、GMより特開昭60−100402号にて開示され
ているのもで、液体超急冷法により得られた微細結晶構
造を有する薄片状粉末を出発原料とし、ホットプレス法
および、または、ダイアップセット法で得られる等方性
および異方性磁石である。いずれの方法でも、異方性磁
石ではその磁気特性は同等であり、BHmaxで30〜35MGOe
が発現出来る。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、これらの磁石ではその温度特性が、こ
れまで使用されてきたSm−Co系磁石に比べ大幅に低下す
る欠点を有する。具体的には、Br:−0.12％／℃,Hcj:−
0.6％／℃であり、一方Sm−Coでは、Br:−0.04％／℃,H
cj:−0.3％／℃である。これは、この合金がもっている
本質的問題であり、その改善は容易ではない。従って高
温雰囲気で使用される電動機等の用途には不向きであ
る。
れまで使用されてきたSm−Co系磁石に比べ大幅に低下す
る欠点を有する。具体的には、Br:−0.12％／℃,Hcj:−
0.6％／℃であり、一方Sm−Coでは、Br:−0.04％／℃,H
cj:−0.3％／℃である。これは、この合金がもっている
本質的問題であり、その改善は容易ではない。従って高
温雰囲気で使用される電動機等の用途には不向きであ
る。
一方、特開昭60−100402号に提案されている等方性磁
石では、同一合金ながら、微細結晶構造を保っているこ
とが理由で、その温度特性は、異方性に比較するとかな
り改善されていて、Br:−0.10％／℃,Hcj:−0.42％／℃
である。従って、前述のような高温雰囲気での使用も可
能となる。しかし、この磁石は、磁気的に等方性であ
り、その磁気特性には限界があり、小型化と高性能が同
時に要求される昨今のモーターニーズには磁気特性が不
足して使用できない場合がある。
石では、同一合金ながら、微細結晶構造を保っているこ
とが理由で、その温度特性は、異方性に比較するとかな
り改善されていて、Br:−0.10％／℃,Hcj:−0.42％／℃
である。従って、前述のような高温雰囲気での使用も可
能となる。しかし、この磁石は、磁気的に等方性であ
り、その磁気特性には限界があり、小型化と高性能が同
時に要求される昨今のモーターニーズには磁気特性が不
足して使用できない場合がある。
本発明は上記課題に鑑み、温度特性が良く、且つ磁気
特性の良い磁石を提供するものである。
特性の良い磁石を提供するものである。
課題を解決するための手段 上記従来の課題を解決するため、本発明は、液体急冷
法により得られる等方性粉末と、異方性磁石を粉砕して
えられる異方性粉末とを混合し、加熱圧縮固化するもの
で、温度特性が良く、磁気特性の良好な磁石を見出した
ものである。
法により得られる等方性粉末と、異方性磁石を粉砕して
えられる異方性粉末とを混合し、加熱圧縮固化するもの
で、温度特性が良く、磁気特性の良好な磁石を見出した
ものである。
更に詳しくは、Ｒ−Fe−Co−Ｂを基本組成とする合金
をメルトスピニング法で、微細な結晶構造を有する薄片
状粉末とし、必要に応じて熱処理を施し、結晶粒度を調
整する。
をメルトスピニング法で、微細な結晶構造を有する薄片
状粉末とし、必要に応じて熱処理を施し、結晶粒度を調
整する。
前記粉末を、ホットプレス法にてフル密度の磁気的に
等方性の固まりとし、更にダイアップセット法により圧
縮し、塑性変形を起こさせ、磁気的に異方性である固ま
りとし、これを機械的粉砕法により磁気的に異方性の粉
末とした。この粉末と、前記等方性粉末を混合し、成形
キャビティーに納め、10-1トール以上の真空中で放電を
起こさせ、更に直接電流と一軸の圧力を付加せしめてフ
ル密度の磁石を得るものである。
等方性の固まりとし、更にダイアップセット法により圧
縮し、塑性変形を起こさせ、磁気的に異方性である固ま
りとし、これを機械的粉砕法により磁気的に異方性の粉
末とした。この粉末と、前記等方性粉末を混合し、成形
キャビティーに納め、10-1トール以上の真空中で放電を
起こさせ、更に直接電流と一軸の圧力を付加せしめてフ
ル密度の磁石を得るものである。
作用 混合粉末は、放電により発生するプラズマにより、そ
の表面がクリーニングされ活性化される。次に、直接通
電により、ジュール熱で発熱し、所定の温度まで昇温す
ると同時に、一軸の圧力により、フル密度に圧縮される
と、粉末間に原子的結合が起こり固化される。本発明の
磁石では、その製造方法において、プラズマによる活性
化と直接通電による加熱手段を採用するため、短時間処
理が可能であり、使用する混合粉末の結晶粒の成長が抑
制される。この合金の磁石では、結晶粒が微細であれ
ば、磁化において、結晶粒界でピン止め現象が起こり、
いわゆるピニング型の保磁力となることが知られてい
る。従来の異方性磁石では、その製造方法のため、結晶
粒が粗大化し、保磁力はニュークリエーション型とな
る。これがため、温度特性が低下すると考えられてい
る。本発明による磁石では、混合する異方性の粉末が、
このニュークリエーション型の保磁力を持つものである
が、等方性粉末がピニング型であり、全体としてピニン
グ型を発揮させるため、第７図からも明らかなように、
異方性粉末の混合率を50％以下に限定する必要がある。
この図は、異方性粉末の混合率を変えた場合の磁石の特
性を示す。残留磁束密度Brは混合率の上昇とともに増加
し、50％で飽和し、それ以上混合率を上げても改善され
ない。これは、異方性の粉末の粒径が大きいため、粉末
単位で完全な異方化がなされていないためと考えられ
る。粉末を十分小さくすればこの点は解決できるが、一
方では、保磁力の低下が起こるので適当ではない。さら
に、保磁力では、異方性粉末の混合率が上昇するととも
に低下し、60％以上では一定となる。これは、混合率が
60％以上では、ニュークリエーション型となることを示
している。保磁力Hcjと残留磁束密度Brとのバランスか
ら、本発明の目的を達成する混合率は20％〜50％に限定
されるべきである。また、本発明の磁石に使用する異方
性粉末は、従来の粉末冶金的手法によって異方性の固ま
りを作っても、粉砕することにより著しく保磁力が低下
して、実用的ではないので、等方性薄片状粉末を使用
し、ホットプレス法およびダイアップセット法により得
られた異方性の固まりから紛砕してえられたものが適し
ているが、他の手段により得られたものであっても十分
な磁気特性を有していればかまわない。但し、本発明の
磁石は、磁場を使用しないで異方性を付与せしめるのが
特徴の一つであり、これは、使用する粉末の形状の特徴
を利用するものである。この粉末形状の特徴とは、等方
性粉末が、メルトスピニング法により作製されるため薄
片状であることである。従って、異方性粉末において
も、薄片状であることが重要な要素の一つである。
の表面がクリーニングされ活性化される。次に、直接通
電により、ジュール熱で発熱し、所定の温度まで昇温す
ると同時に、一軸の圧力により、フル密度に圧縮される
と、粉末間に原子的結合が起こり固化される。本発明の
磁石では、その製造方法において、プラズマによる活性
化と直接通電による加熱手段を採用するため、短時間処
理が可能であり、使用する混合粉末の結晶粒の成長が抑
制される。この合金の磁石では、結晶粒が微細であれ
ば、磁化において、結晶粒界でピン止め現象が起こり、
いわゆるピニング型の保磁力となることが知られてい
る。従来の異方性磁石では、その製造方法のため、結晶
粒が粗大化し、保磁力はニュークリエーション型とな
る。これがため、温度特性が低下すると考えられてい
る。本発明による磁石では、混合する異方性の粉末が、
このニュークリエーション型の保磁力を持つものである
が、等方性粉末がピニング型であり、全体としてピニン
グ型を発揮させるため、第７図からも明らかなように、
異方性粉末の混合率を50％以下に限定する必要がある。
この図は、異方性粉末の混合率を変えた場合の磁石の特
性を示す。残留磁束密度Brは混合率の上昇とともに増加
し、50％で飽和し、それ以上混合率を上げても改善され
ない。これは、異方性の粉末の粒径が大きいため、粉末
単位で完全な異方化がなされていないためと考えられ
る。粉末を十分小さくすればこの点は解決できるが、一
方では、保磁力の低下が起こるので適当ではない。さら
に、保磁力では、異方性粉末の混合率が上昇するととも
に低下し、60％以上では一定となる。これは、混合率が
60％以上では、ニュークリエーション型となることを示
している。保磁力Hcjと残留磁束密度Brとのバランスか
ら、本発明の目的を達成する混合率は20％〜50％に限定
されるべきである。また、本発明の磁石に使用する異方
性粉末は、従来の粉末冶金的手法によって異方性の固ま
りを作っても、粉砕することにより著しく保磁力が低下
して、実用的ではないので、等方性薄片状粉末を使用
し、ホットプレス法およびダイアップセット法により得
られた異方性の固まりから紛砕してえられたものが適し
ているが、他の手段により得られたものであっても十分
な磁気特性を有していればかまわない。但し、本発明の
磁石は、磁場を使用しないで異方性を付与せしめるのが
特徴の一つであり、これは、使用する粉末の形状の特徴
を利用するものである。この粉末形状の特徴とは、等方
性粉末が、メルトスピニング法により作製されるため薄
片状であることである。従って、異方性粉末において
も、薄片状であることが重要な要素の一つである。
実施例 以下に本発明の実施例を基に説明する。
NdおよびPrが13原子％、Coが16原子％、Ｂが６原子
％、残部Feなる合金から、結晶粒40nm〜400nmとなる薄
片状粉末を、液体超急冷法により得た。この粉末は磁気
的に等方性であった。一方、NdおよびPrが15原子％、Ｂ
が原子％、残部Feなる合金から、前記粉末と同様に等方
性の粉末を得、更に、第３図に示すように金型（11）の
空間（12）に納め、誘導加熱法にて加熱し、700〜750℃
まで昇温させ、2000kgf/cm2の圧力で圧縮し、フル密度
の固まりを得た。次に、第４図に示すように、この固ま
りを断面積で2.5倍の金型（21）に納め、前述と同様に
加熱し、1000kgf/cm2の圧力で塑性変形を起こさせ断面
積2.5倍の薄い固まりとした。この固まりは磁気的に異
方性を示し、その特性は、第５図に示すものであった。
この固まりを、アルゴンガス雰囲気中で、機械的手段に
より、50〜300μｍの粉末とした。前記等方性粉末とこ
の異方性粉末を80:20の混合比でブレンドし、第６図に
示すように、非導電性セラミックス製ダイ（31）と、導
電性セラミックス製電極ポンチ（32）で構成された空間
（33）に納めて50kgf/cm2の圧力を加え、更に10-1トー
ルの真空雰囲気としパルス幅40msecで20Vの直流電圧を6
0sec印加し、しかる後、1.5KAの直流を直接60sec通電
し、同時に一対の電極ポンチの圧力を300kgf/cm2まで昇
圧させた。最終的に、キャビティー内の粉末は、700〜7
50℃まで昇温した。これを冷却して外径20mmの磁石を得
た。この磁石の磁気特性を定法により測定したところ第
１図に示す結果を得た。図中、曲線１は圧縮方法に、図
中曲線２は圧縮方向に直角方向に測定した結果である。
この図からも明らかなように、本実施例の磁石では、圧
縮方向に異方性を呈している。図中の曲線３は、等方性
の粉末のみで、また曲線４は異方性の粉末のみで実施例
と同様の方法で得られた磁石の特性である。本実施例の
磁石の圧縮方向のBHmaxは、等方性とでは1.2倍、異方性
とでは、0.78である。従来の異方性と、等方性の中間に
位置する特性であった。この磁石の温度特性は、Brが−
0.10％／℃、Hcjが−0.42％／℃であり、この値は、第
１図の曲線３で示される等方性磁石と同等である。尚、
曲線４で示される異方性磁石では、Brが−0.12％／℃、
Hcjが−0.60％／℃であった。また、本実施例の磁石の
着磁性を調査した結果を第２図に示す。図から明らかな
如くこの磁石の保磁力はピニング型である。
％、残部Feなる合金から、結晶粒40nm〜400nmとなる薄
片状粉末を、液体超急冷法により得た。この粉末は磁気
的に等方性であった。一方、NdおよびPrが15原子％、Ｂ
が原子％、残部Feなる合金から、前記粉末と同様に等方
性の粉末を得、更に、第３図に示すように金型（11）の
空間（12）に納め、誘導加熱法にて加熱し、700〜750℃
まで昇温させ、2000kgf/cm2の圧力で圧縮し、フル密度
の固まりを得た。次に、第４図に示すように、この固ま
りを断面積で2.5倍の金型（21）に納め、前述と同様に
加熱し、1000kgf/cm2の圧力で塑性変形を起こさせ断面
積2.5倍の薄い固まりとした。この固まりは磁気的に異
方性を示し、その特性は、第５図に示すものであった。
この固まりを、アルゴンガス雰囲気中で、機械的手段に
より、50〜300μｍの粉末とした。前記等方性粉末とこ
の異方性粉末を80:20の混合比でブレンドし、第６図に
示すように、非導電性セラミックス製ダイ（31）と、導
電性セラミックス製電極ポンチ（32）で構成された空間
（33）に納めて50kgf/cm2の圧力を加え、更に10-1トー
ルの真空雰囲気としパルス幅40msecで20Vの直流電圧を6
0sec印加し、しかる後、1.5KAの直流を直接60sec通電
し、同時に一対の電極ポンチの圧力を300kgf/cm2まで昇
圧させた。最終的に、キャビティー内の粉末は、700〜7
50℃まで昇温した。これを冷却して外径20mmの磁石を得
た。この磁石の磁気特性を定法により測定したところ第
１図に示す結果を得た。図中、曲線１は圧縮方法に、図
中曲線２は圧縮方向に直角方向に測定した結果である。
この図からも明らかなように、本実施例の磁石では、圧
縮方向に異方性を呈している。図中の曲線３は、等方性
の粉末のみで、また曲線４は異方性の粉末のみで実施例
と同様の方法で得られた磁石の特性である。本実施例の
磁石の圧縮方向のBHmaxは、等方性とでは1.2倍、異方性
とでは、0.78である。従来の異方性と、等方性の中間に
位置する特性であった。この磁石の温度特性は、Brが−
0.10％／℃、Hcjが−0.42％／℃であり、この値は、第
１図の曲線３で示される等方性磁石と同等である。尚、
曲線４で示される異方性磁石では、Brが−0.12％／℃、
Hcjが−0.60％／℃であった。また、本実施例の磁石の
着磁性を調査した結果を第２図に示す。図から明らかな
如くこの磁石の保磁力はピニング型である。
Brの温度特性は、合金のキューリー温度によってほぼ
決まることが一般的である。一方、Hcjの温度特性は、
保磁力のメカニズムによって決まり、これはさらに、結
晶粒の大きさに依存することが知られている。
決まることが一般的である。一方、Hcjの温度特性は、
保磁力のメカニズムによって決まり、これはさらに、結
晶粒の大きさに依存することが知られている。
本発明の磁石は、使用する磁性粉の磁気特性によって
最終的磁気特性も決定するので、発明の実施例で使用し
たものよりすぐれた特性の磁性粉を使用すれば、比例し
てその特性が向上する。また、実施例では、Nd系につい
てのみ説明したが、他の合金であっても、等方性ならび
に異方性の薄片状粉末が得られる物であれば構わない
が、本発明が、安価で高性能の磁石を提供することにあ
るのであるから、希土類，鉄，コバルト，ボロンが合金
の構成元素であることが望ましい。
最終的磁気特性も決定するので、発明の実施例で使用し
たものよりすぐれた特性の磁性粉を使用すれば、比例し
てその特性が向上する。また、実施例では、Nd系につい
てのみ説明したが、他の合金であっても、等方性ならび
に異方性の薄片状粉末が得られる物であれば構わない
が、本発明が、安価で高性能の磁石を提供することにあ
るのであるから、希土類，鉄，コバルト，ボロンが合金
の構成元素であることが望ましい。
発明の効果 本発明の永久磁石は以上述べた如く、従来では得られ
なかった等方性を上回る磁気特性を有し、他方、異方性
では実現できなかった良好な温度特性を有するものであ
る。異方性と等方性の粉末の混合率を適宜選択すること
により、磁石の特性を選択することが可能であり、低価
格で高性能の磁石の提供を可能とするものである。
なかった等方性を上回る磁気特性を有し、他方、異方性
では実現できなかった良好な温度特性を有するものであ
る。異方性と等方性の粉末の混合率を適宜選択すること
により、磁石の特性を選択することが可能であり、低価
格で高性能の磁石の提供を可能とするものである。
第１図は本発明の磁石の磁気特性を説明する図、第２図
は本発明の磁石の着磁性を示す図、第３図は等方性粉末
でフル密度の固まりを作るホットプレス法を説明する
図、第４図は等方性の固まりを異方性の固まりにするダ
イアップセット法を説明する図、第５図は異方性の固ま
りの磁気特性を示す図、第６図は本発明の磁石を作る方
法を示す図、第７図は本発明の磁石に使用する粉末の混
合率と磁気特性の関係を示す図である。
は本発明の磁石の着磁性を示す図、第３図は等方性粉末
でフル密度の固まりを作るホットプレス法を説明する
図、第４図は等方性の固まりを異方性の固まりにするダ
イアップセット法を説明する図、第５図は異方性の固ま
りの磁気特性を示す図、第６図は本発明の磁石を作る方
法を示す図、第７図は本発明の磁石に使用する粉末の混
合率と磁気特性の関係を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−319909（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−232301（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】Ｒ−Fe−Co−Ｂを基本組成とする（R:Ndを
含む１種または２種以上の合金）磁気的に等方性の粉末
80〜50％と、Ｒ−Fe−Co−Ｂを基本組成とする（R:Ndを
含む１種または２種以上の合金）磁気的に異方性の粉末
20〜50％との混合粉末に直接放電せしめ、しかる後、直
接通電すると同時に、一軸の圧力によりフル密度に圧縮
する異方性永久磁石の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10197490A JP3164810B2 (ja) | 1990-04-18 | 1990-04-18 | 異方性永久磁石の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10197490A JP3164810B2 (ja) | 1990-04-18 | 1990-04-18 | 異方性永久磁石の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04703A JPH04703A (ja) | 1992-01-06 |
| JP3164810B2 true JP3164810B2 (ja) | 2001-05-14 |
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ID=14314841
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10197490A Expired - Fee Related JP3164810B2 (ja) | 1990-04-18 | 1990-04-18 | 異方性永久磁石の製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3164810B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2530641B2 (ja) * | 1986-03-20 | 1996-09-04 | 日立金属株式会社 | 磁気異方性ボンド磁石、それに用いる磁粉及びその製造方法 |
| JP2899290B2 (ja) * | 1988-06-21 | 1999-06-02 | 松下電器産業株式会社 | Ｆｅ−Ｂ−Ｒ系永久磁石の製造方法 |
-
1990
- 1990-04-18 JP JP10197490A patent/JP3164810B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH04703A (ja) | 1992-01-06 |
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