JP3611108B2 - 冷却ロールおよび薄帯状磁石材料 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷却ロールおよび薄帯状磁石材料に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
磁石材料として、希土類元素を含む合金で構成される希土類磁石材料は、高い磁気特性を有するため、モータ等に用いられた場合に、高性能を発揮する。
【０００３】
このような磁石材料は、例えば急冷薄帯製造装置を用いた急冷法により製造される。以下、この製造方法を説明する。
【０００４】
図２２は、従来の磁石材料を単ロール法により製造する装置（急冷薄帯製造装置）における溶湯の冷却ロールへの衝突部位付近の状態を示す断面側面図である。
【０００５】
同図に示すように、所定の合金組成の磁石材料（以下「合金」と言う）を溶融し、その溶湯６０を図示しないノズルから射出し、ノズルに対して図２２中矢印Ａ方向に回転している冷却ロール５００の周面５３０に衝突させ、この周面５３０と接触させることにより合金を急冷、凝固し、薄帯状（リボン状）の合金を連続的に形成する。この薄帯状の合金は、急冷薄帯と呼ばれ、速い冷却速度で凝固された結果、そのミクロ組織は、非晶質相や微細結晶相からなる組織となっており、そのまま、または熱処理を施すことにより、優れた磁気特性を発揮する。なお、図２２中、溶湯６０の凝固界面７１０を点線で示す。
【０００６】
ここで、希土類元素は、酸化され易く、酸化されると磁気特性が低下するため、前記急冷薄帯８０の製造は、主として不活性ガス中で行われていた。
【０００７】
そのため、周面５３０と、溶湯６０のパドル（湯溜り）７０との間にガスが侵入し、急冷薄帯８０のロール面（冷却ロール５００の周面５３０と接触する面）８１０にディンプル（凹部）９を生じることがあった。この傾向は、冷却ロール５００の周速度が大きくなるほど顕著となり、生じるディンプルの面積も大きくなる。
【０００８】
このディンプル９（特に、巨大ディンプル）が生じると、ディンプル部分においては、ガスの介在により冷却ロール５００の周面５３０との接触不良が生じ、冷却速度が低下して、急速な凝固が妨げられる。そのため、ディンプル９が生じた部位では、合金の結晶粒径が粗大化し、磁気特性が低下する。
【０００９】
このような低磁気特性の部分を含む急冷薄帯を粉砕して得られる磁石粉末は、磁気特性のバラツキが大きくなる。したがって、このような磁石粉末を用いて製造されたボンド磁石は、低い磁気特性しか得られず、また、耐食性も低下する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、磁気特性が優れ、信頼性に優れた磁石を提供することができる冷却ロールおよび薄帯状磁石材料を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
このような目的は、下記（１）〜（１１）の本発明により達成される。
【００１２】
（１） 希土類元素を含む磁石材料の溶湯をその周面に衝突させ、冷却固化して、薄帯状磁石材料を製造するための冷却ロールであって、
ロール基材と、該ロール基材の外周に設けられ、冷却ロールの周面を構成する表面層とを有し、
前記表面層は、セラミックスで構成されたものであり、
前記周面上に、前記薄帯状磁石材料の冷却ロールとの接触面において発生するディンプルを分割するディンプル矯正手段を有し、
前記ディンプル矯正手段は、前記表面層の表面に機械加工を行わないで形成されたものであり、
前記ディンプル矯正手段は、冷却ロールの回転軸を中心とする螺旋状に形成された少なくとも１本の凸条または溝であり、隣接する凸条同士の中心間距離または隣接する溝同士の中心間距離で表される凸条または溝のピッチの平均値が０．５〜１００μｍであることを特徴とする冷却ロール。
【００１３】
（２） 前記表面層は、前記ロール基材の構成材料の室温付近における熱伝導率より低い熱伝導率を有する材料で構成されたものである上記（１）に記載の冷却ロール。
【００１４】
（３） 前記表面層は、室温付近における熱伝導率が８０Ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1以下の材料で構成されたものである上記（１）または（２）に記載の冷却ロール。
【００１５】
（４） 前記表面層は、室温付近における熱膨張率が３．５〜１８［×１０^-6Ｋ^-1］の材料で構成されたものである上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の冷却ロール。
【００１６】
（５） 前記表面層の平均厚さは、０．５〜５０μｍである上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の冷却ロール。
【００１７】
（６） 前記周面上における前記凸条または前記溝の占める投影面積の割合が１０％以上である上記（１）ないし（５）のいずれかに記載の冷却ロール。
【００１８】
（７） 上記（１）ないし（６）のいずれかに記載の冷却ロールを用いて製造されたことを特徴とする薄帯状磁石材料。
【００１９】
（８） 前記冷却ロールとの接触面において、凝固時に形成された２０００μｍ²以上の巨大ディンプルの占める面積の割合が、１０％以下である上記（７）に記載の薄帯状磁石材料。
【００２０】
（９） 前記冷却ロールとの接触面は、前記冷却ロールの表面形状の少なくとも一部が転写されたものである上記（７）または（８）に記載の薄帯状磁石材料。
【００２１】
（１０） 前記冷却ロールとの接触面に溝または凸条が形成されており、該溝または該凸条によりディンプルが分割されている上記（７）ないし（９）のいずれかに記載の薄帯状磁石材料。
【００２２】
（１１） 平均厚さが８〜５０μｍである上記（７）ないし（１０）のいずれかに記載の薄帯状磁石材料。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の冷却ロールおよび薄帯状磁石材料の実施の形態について、詳細に説明する。
【００３９】
［急冷薄帯製造装置の構成］
図１は、本発明の冷却ロールの第１実施形態と、その冷却ロールを用い、単ロール法により薄帯状磁石材料（急冷薄帯）を製造する装置（急冷薄帯製造装置）の構成例とを示す斜視図、図２は、本発明の冷却ロールの第１実施形態を模式的に示す正面図、図３は、図２に示す冷却ロールの周面付近の断面形状を模式的に示す図である。
【００４０】
これらの図に示すように、急冷薄帯製造装置１は、磁石材料を収納し得る筒体２と、該筒体２に対し図中矢印Ａ方向に回転する冷却ロール５とを備えている。筒体２の下端には、磁石材料の溶湯６を射出するノズル（オリフィス）３が形成されている。
【００４１】
筒体２の構成材料としては、例えば、石英、アルミナ、マグネシア等の耐熱性セラミックス等が挙げられる。
【００４２】
ノズル３の開口形状としては、例えば、円形、楕円形、スリット状等が挙げられる。
【００４３】
また、筒体２のノズル３近傍の外周には、加熱用のコイル４が配置され、このコイル４に例えば高周波を印加することにより、筒体２内を加熱（誘導加熱）し、筒体２内の磁石材料を溶融状態にする。
【００４４】
なお、加熱手段は、このようなコイル４に限らず、例えば、カーボンヒータを用いることもできる。
【００４５】
冷却ロール５は、ロール基材５１と、冷却ロール５の周面５３を形成する表面層５２とで構成されている。
【００４６】
表面層５２は、ロール基材５１と同じ材質で一体構成されていてもよいが、ロール基材５１の構成材料より熱伝導率の小さい材質で構成されているのが好ましい。
【００４７】
ロール基材５１の構成材料は、特に限定されないが、表面層５２の熱をより速く放散できるように、例えば銅または銅系合金のような熱伝導率の大きい金属材料で構成されているのが好ましい。
【００４８】
表面層５２の構成材料の室温付近における熱伝導率は、特に限定されないが、例えば、８０Ｗ・ｍ^−１・Ｋ^−１以下であるのが好ましく、３〜６０Ｗ・ｍ^−１・Ｋ^−１であるのがより好ましく、５〜４０Ｗ・ｍ^−１・Ｋ^−１であるのがさらに好ましい。
【００４９】
冷却ロール５が、このような熱伝導率を有する表面層５２とロール基材５１とで構成されることにより、適度な冷却速度で溶湯６を急冷することが可能となる。また、ロール面８１（冷却ロールの周面と接触する側の面）付近とフリー面８２（ロール面と反対側の面）付近とでの冷却速度の差が小さくなる。したがって、得られる急冷薄帯８は、各部位における結晶粒径のバラツキが小さく、磁気特性に優れたものとなる。
【００５０】
表面層５２は、セラミックスで構成されている。上記のような熱伝導率を有するセラミックスとしては、例えば、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、ＴｉＯ₂、Ｔｉ₂Ｏ₃、ＺｒＯ₂、Ｙ₂Ｏ₃、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム等の酸化物系セラミックス、ＡｌＮ、Ｓｉ₃Ｎ₄、ＴｉＮ、ＢＮ、ＺｒＮ、ＨｆＮ、ＶＮ、ＴａＮ、ＮｂＮ、ＣｒＮ、Ｃｒ₂Ｎ等の窒化物系セラミックス、グラファイト、ＳｉＣ、ＺｒＣ、Ａｌ₄Ｃ₃、ＣａＣ₂、ＷＣ、ＴｉＣ、ＨｆＣ、ＶＣ、ＴａＣ、ＮｂＣ等の炭化物系のセラミックス、あるいは、これらのうちの２以上を任意に組合せた複合セラミックスが挙げられる。この中でも特に、窒化物系セラミックスを含むものであるのが好ましい。
【００５１】
また、従来、冷却ロールの周面を構成する材料として用いられてきたもの（Ｃｕ、Ｃｒなど）に比べ、このようなセラミックスは、高い硬度を有し、耐久性（耐摩耗性）に優れている。このため、冷却ロール５を繰り返し使用しても、周面５３の形状が維持され、後述するディンプル矯正手段の効果も劣化しにくい。
【００５２】
ところで、前述したロール基材５１の構成材料は、通常、比較的高い熱膨張率を有している。そのため、表面層５２の構成材料の熱膨張率は、ロール基材５１の熱膨張率に近い値であるのが好ましい。表面層５２の構成材料の室温付近での熱膨張率（線膨張率α）は、例えば、３．５〜１８［×１０^−６Ｋ^−１］程度であるのが好ましく、６〜１２［×１０^−６Ｋ^−１］程度であるのがより好ましい。表面層５２の構成材料の室温付近における熱膨張率（以下、単に「熱膨張率」とも言う）がこのような範囲の値であると、ロール基材５１と表面層５２との高い密着性を維持することができ、表面層５２の剥離をより効果的に防止することができる。
【００５３】
また、表面層５２は、単層のみならず、例えば組成の異なる複数の層の積層体であってもよい。例えば、表面層５２は、前述した金属材料、セラミックス等で構成された層が２層以上積層されたものであってもよい。このような表面層５２としては、例えば、ロール基材５１側から金属層（下地層）／セラミックス層が積層された２層積層体で構成されたものが挙げられる。このような積層体の場合、隣接する層同士は、密着性の高いものが好ましく、その例としては、隣接する層同士に同一の元素が含まれているものが挙げられる。
【００５４】
また、表面層５２が複数の層の積層体である場合、少なくとも、その最外層が前述した範囲の熱伝導率を有する材料で構成されたものであるのが好ましい。
【００５５】
また、表面層５２が単層で構成されている場合でも、その組成は、厚さ方向に均一なものに限らず、例えば、含有成分が厚さ方向に順次変化するもの（傾斜材料）であってもよい。
【００５６】
表面層５２の平均厚さ（前記積層体の場合はその合計厚さ）は、特に限定されないが、０．５〜５０μｍであることが好ましく、１〜２０μｍであることがより好ましい。
【００５７】
表面層５２の平均厚さが下限値未満であると、次のような問題を生じる場合がある。すなわち、表面層５２の材質によっては、冷却能が大きすぎて、厚さがかなり大きい急冷薄帯８でもロール面８１付近では冷却速度が大きく、非晶質になり易くなる。一方、フリー面８２付近では急冷薄帯８の熱伝導率が比較的小さいので急冷薄帯８の厚さが大きいほど冷却速度が小さくなり、その結果、結晶粒径の粗大化が起こり易くなる。すなわち、フリー面８２付近では粗大粒、ロール面８１付近では非晶質といった急冷薄帯となり易くなり、満足な磁気特性が得られない場合がある。また、フリー面８２付近での結晶粒径を小さくするために、例えば、冷却ロール５の周速度を大きくして、急冷薄帯８の厚さを小さくしたとしても、ロール面８１付近での非晶質がよりランダムなものとなり、急冷薄帯８の作成後に、熱処理を施したとしても、十分な磁気特性が得られない場合がある。
【００５８】
また、表面層５２の平均厚さが上限値を超えると、急冷速度が遅く、結晶粒径の粗大化が起こり、結果として磁気特性が低下する場合がある。
【００５９】
表面層５２の形成方法は、特に限定されないが、熱ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ、レーザーＣＶＤなどの化学蒸着法（ＣＶＤ）または真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティングなどの物理蒸着法（ＰＶＤ）が好ましい。これらの方法を用いた場合、比較的容易に、表面層の厚さを均一にすることができるため、表面層５２の形成後、その表面に機械加工を行わなくてよい。なお、表面層５２は、その他、電解メッキ、浸漬メッキ、無電解メッキ、溶射等の方法で形成されてもよい。この中でも、溶射により表面層５２を形成した場合、ロール基材５１と表面層５２との密着性（接着強度）は、特に優れたものとなる。
【００６０】
また、表面層５２をロール基材５１の外周に形成するのに先立ち、ロール基材５１の外表面に対して、アルカリ洗浄、酸洗浄、有機溶剤洗浄等の洗浄処理や、ブラスト処理、エッチング、メッキ層の形成等の下地処理を施してもよい。これにより、表面層５２の形成後におけるロール基材５１と表面層５２との密着性が向上する。また、前述したような下地処理を施すことにより、均一かつ緻密な表面層５２を形成することができるため、得られる冷却ロール５は、各部位における熱伝導率のバラツキが特に小さいものとなる。
【００６１】
［ディンプル矯正手段］
後述するように、急冷薄帯８は、冷却ロール５の周面５３に磁石材料の溶湯６を衝突させ、急冷することにより製造される。このとき、周面５３と、溶湯６のパドル（湯溜り）７との間にガスが侵入することにより、ロール面８１においてディンプルが発生する場合がある。図４に示すように、ガスが侵入した部位は、ガスが溜まった状態で冷却されるので、得られる急冷薄帯８のロール面８１には、ディンプル９が発生することとなる（図６参照）。また、ガスが侵入した部位では、パドル７の他の部位に比べて、冷却速度が小さくなり、結晶粒径の粗大化が起こる。その結果、急冷薄帯８の各部位における結晶粒径、磁気特性のバラツキが大きくなる。このような傾向は、ディンプル９の１個あたりの面積、ディンプル９の総面積が大きくなるほど顕著となる。
【００６２】
これに対し、本発明の冷却ロール５の周面５３には、急冷薄帯８のロール面８１において発生するディンプル９を分割するディンプル矯正手段が設けられている。
【００６３】
これにより、図５、図７に示すように、ディンプル９は、溝８４によって分割される。また、後述するガス抜き効果により、周面５３とパドル７との間に侵入したガスの少なくとも一部が排出されることとなり、周面５３とパドル７との間に残存するガス量は少なくなる。これらの理由から、得られる急冷薄帯８のロール面８１に形成されるディンプル９の１個あたりの面積は小さくなり、ディンプル９の総面積も減少する（図７参照）。そのため、パドル７の各部位における冷却速度のバラツキが小さくなり、結果として、結晶粒径のバラツキが小さく、磁気特性に優れた急冷薄帯８が得られる。
【００６４】
図示の構成では、ディンプル矯正手段として、冷却ロール５の周面５３上に、溝５４（または凸条５５）が冷却ロール５の回転軸５０を中心とする螺旋状に形成されている（このとき、隣接する溝５４、溝５４間は、凸条５５となっている。また、逆に、隣接する凸条５５、凸条５５間は、溝５４となっているものとみなすこともできる。このように、溝と凸条とは、相対する関係にあるので、以下、特に断りのない限り、ディンプル矯正手段として、溝について代表的に説明する。）。また、溝５４（または凸条５５）がこのような形状であると、比較的容易に、周面５３全体にわたり溝５４（または凸条５５）を形成することができる。例えば、冷却ロール５を一定速度で回転させておき、旋盤等の切削工具を回転軸５０に対して平行に、一定速度で移動させながら、冷却ロール５の外周部を切削することによりこのような溝５４を形成することができる。
【００６５】
溝５４が周面５３上に設けられていることにより、周面５３とパドル７との間に侵入したガスは、溝５４内に入り込んだ後、さらに溝５４に沿って移動することが可能となる。そのため、周面５３とパドル７との間に侵入したガスは、冷却ロール５の回転に伴い、溝５４を介して外部に排出される。このような効果（ガス抜き効果）により、ガスが侵入した部位における周面５３とパドル７との接触が起こり易くなる。このようにして周面５３とパドル７との接触が起こると、図７に示すように、ディンプル９は分割され、ディンプルの１個あたりの面積は小さくなる。また、周面５３とパドル７との間に残存するガス量が少なくなるため、形成されるディンプル９の総面積も小さくなる。したがって、パドル７の各部位における冷却速度のバラツキは、小さくなり、結果として、結晶粒径のバラツキが小さく、磁気特性に優れた急冷薄帯８が得られる。
【００６６】
なお、螺旋状の溝５４（または凸条５５）は、１条（１本）であっても、２条（２本）以上であってもよい。
【００６７】
溝５４の幅（周面５３へ開口している部分での幅）Ｌ_１の平均値は、０．５〜９０μｍであるのが好ましく、１〜５０μｍであるのがより好ましい。溝５４の幅Ｌ_１の平均値が下限値未満であると、周面５３とパドル７との間に侵入したガスを排出するガス抜き効果が低下し、ディンプル矯正手段としての効果が十分に発揮されない場合がある。一方、溝５４の幅Ｌ_１の平均値が上限値を超えると、溝５４で面積の大きいディンプルが発生し、結晶粒が粗大化する場合がある。
【００６８】
凸条５５の幅（最大幅）Ｌ_２の平均値は、０．５〜９５μｍであるのが好ましく、１〜５０μｍであるのがより好ましい。凸条５５の幅Ｌ_２の平均値が下限値未満であると、ディンプルの矯正手段として、凸条が十分に機能しなくなり、結果として、大面積のディンプルが形成される場合がある。一方、凸条５５の幅Ｌ_２の平均値が上限値を超えると、凸条の表面積が大きくなり、凸条とパドルとの間にディンプルが形成される場合がある。
【００６９】
溝５４の最大深さ（または凸条５５の最大高さ）Ｌ_３の平均値は、０．５〜２０μｍであるのが好ましく、１〜１０μｍであるのがより好ましい。溝５４の深さＬ_３の平均値が下限値未満であると、周面５３とパドル７との間に侵入したガスを排出するガス抜き効果が低下し、ディンプル矯正手段としての効果が十分に発揮されない場合がある。一方、溝５４の深さＬ_３の平均値が上限値を超えると、溝５４を流れるガス流の流速が増大するとともに、渦を伴う乱流となり易くなり、ディンプル矯正手段としての効果が十分に発揮されない場合がある。
【００７０】
並設されている溝５４（または並設されている凸条５５）のピッチＬ₄は、ロール面８１上に形成されるディンプル９の１個あたりの大きさや、ディンプル９の総面積を規定する重要な要件である。並設されている溝５４（または並設されている凸条５５）のピッチＬ₄の平均値は、０．５〜１００μｍであり、特に、３〜５０μｍであるのが好ましい。溝５４のピッチＬ₄の平均値がこのような範囲の値であると、溝５４（または凸条５５）がディンプル矯正手段として十分に機能し、かつパドル７との接触部分−非接触部分の間隔が十分小さくなる。その結果、周面５３に接触している部分と接触していない部分との冷却速度の差は、十分小さくなり、得られる急冷薄帯８の結晶粒径、磁気特性のバラツキは小さくなる。
【００７１】
溝５４（または凸条５５）の長手方向と、冷却ロール５の回転方向とのなす角θ（絶対値）は、３０°以下であるのが好ましく、２０°以下であるのがより好ましい。θが３０°以下であると、冷却ロール５のあらゆる周速度において、周面５３とパドル７との間に侵入したガスを効率よく排出することができる。そのため、ディンプルの分割がさらに起こり易くなり、ディンプルの１個あたりの面積、ディンプルの総面積は、さらに小さくなる。
【００７２】
周面５３上の各部位において、θの値は、一定であっても、一定でなくてもよい。また、溝５４（または凸条５５）を２条以上有する場合、それぞれの溝５４（または凸条５５）について、θは、同一であっても、異なっていてもよい。
【００７３】
溝５４は、周面５３の縁部５６において、開口部５７で開口している。これにより、周面５３とパドル７との間から溝５４に排出されたガスがこの開口部５７から冷却ロール５の側方へ排出されるため、排出されたガスが再び周面５３とパドル７との間に侵入するのを効果的に防止することができ、ディンプルを矯正する効果がさらに向上する。図示の構成では、溝５４は、両縁部に開口しているが、一方の縁部にのみ開口していてもよい。
【００７４】
周面５３上における溝５４（または凸条５５）の占める投影面積（周面に投影したときの面積）の割合は、１０％以上であるのが好ましく、３０〜９９．５％であるのがより好ましい。周面５３上における溝５４（または凸条５５）の占める投影面積の割合が１０％未満であると、周面５３とパドル７との間に巻き込まれるガス量に対して、ガス抜きのための流路が十分に確保されず、周面５３とパドル７との間にガスが残存し、その結果、巨大ディンプルを形成し易くなる。
【００７５】
溝５４および凸条５５は、いかなる方法で形成されたものであってもよい。
溝５４は、例えば、冷却ロール５の周面５３に対し、切削、転写（圧転）、研削、ブラスト処理等の各種機械加工、レーザー加工、放電加工、化学エッチング等を施すことにより形成することができる。その中でも、溝５４の幅、深さ、並設された溝５４のピッチ等の精度を高くすることが比較的容易である点で、機械加工、特に、切削であるのが好ましい。
【００７６】
また、凸条５５は、例えば、周面５３に前述した溝５４の形成方法による加工を施した結果、（周面５３上に残存する部分として）形成されたものであってもよい。
【００７７】
ロール基材５１の外周面上に表面層５２が設けられる場合（表面層５２がロール基材５１と一体形成されていない場合）、溝５４または凸条５５は、表面層に直接、前述した方法により形成されたものに比べ、そうでないものが好ましい。すなわち、図８に示すように、表面層５２を設けた後、その表面層に前述した方法により溝５４または凸条５５を形成したものに比べ、図９に示すように、ロール基材５１の外周面上に、前述した方法により溝または凸条を形成した後、表面層５２を形成したものが好ましい。この場合、表面層５２の厚さをロール基材５１に形成された溝の深さまたは凸条の高さに比べて小さくすることにより、結果として、表面層５２の表面に機械加工を施すことなく、周面５３上にディンプル矯正手段である溝５４または凸条５５が形成される。この場合、表面層５２の表面に機械加工等が施されないため、その後、研磨等が施されなくても周面５３の表面粗さＲａを比較的小さくすることができる。
【００７８】
なお、図３、図５（後述する図１４、図１６、図１８、図１９、図２０も同様）では、ロール基材と表面層との境界は、省略して示した。
【００７９】
［磁石材料の合金組成］
本発明における薄帯状磁石材料や磁石粉末としては、優れた磁気特性を有するものが好ましく、このようなものとしては、Ｒ（ただし、Ｒは、Ｙを含む希土類元素のうちの少なくとも１種）を含む合金、特にＲ（ただし、Ｒは、Ｙを含む希土類元素のうちの少なくとも１種）とＴＭ（ただし、ＴＭは、遷移金属のうちの少なくとも１種）とＢ（ボロン）とを含む合金が挙げられ、次の［１］〜［５］の組成のものが好ましい。
【００８０】
［１］ Ｓｍを主とする希土類元素と、Ｃｏを主とする遷移金属とを基本成分とするもの（以下、Ｓｍ−Ｃｏ系合金と言う）。
【００８１】
［２］ Ｒ（ただし、Ｒは、Ｙを含む希土類元素のうちの少なくとも１種）と、Ｆｅを主とする遷移金属（ＴＭ）と、Ｂとを基本成分とするもの（以下、Ｒ−ＴＭ−Ｂ系合金と言う）。
【００８２】
［３］ Ｓｍを主とする希土類元素と、Ｆｅを主とする遷移金属と、Ｎを主とする格子間元素とを基本成分とするもの（以下、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系合金と言う）。
【００８３】
［４］ Ｒ（ただし、Ｒは、Ｙを含む希土類元素のうち少なくとも１種）とＦｅ等の遷移金属とを基本成分とし、ソフト磁性相とハード磁性相とが相隣接して（粒界相を介して隣接する場合も含む）存在する複合組織（特に、ナノコンポジット組織と呼ばれるものがある）を有するもの。
【００８４】
［５］ 前記［１］〜［４］の組成のもののうち、少なくとも２種を混合したもの。この場合、混合する各磁石粉末の利点を併有することができ、より優れた磁気特性を容易に得ることができる。
【００８５】
Ｓｍ−Ｃｏ系合金の代表的なものとしては、ＳｍＣｏ_５、Ｓｍ_２ＴＭ_１７（ただしＴＭは、遷移金属）が挙げられる。
【００８６】
Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系合金の代表的なものとしては、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系合金、Ｐｒ−Ｆｅ−Ｂ系合金、Ｎｄ−Ｐｒ−Ｆｅ−Ｂ系合金、Ｎｄ−Ｄｙ−Ｆｅ−Ｂ系合金、Ｃｅ−Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系合金、Ｃｅ−Ｐｒ−Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系合金、これらにおけるＦｅの一部をＣｏ、Ｎｉ等の他の遷移金属で置換したもの等が挙げられる。
【００８７】
Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系合金の代表的なものとしては、Ｓｍ_２Ｆｅ_１７合金を窒化して作製したＳｍ_２Ｆｅ_１７Ｎ_３、ＴｂＣｕ_７型相を主相とするＳｍ−Ｚｒ−Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎ系合金が挙げられる。ただし、これらＳｍ−Ｆｅ−Ｎ系合金の場合、Ｎは、急冷薄帯を作製した後、得られた急冷薄帯に適切な熱処理を施し、窒化することにより格子間原子として導入されるのが一般的である。
【００８８】
前記希土類元素としては、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、ミッシュメタルが挙げられ、これらを１種または２種以上含むことができる。また、前記遷移金属としては、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ等が挙げられ、これらを１種または２種以上含むことができる。
【００８９】
また、保磁力、最大磁気エネルギー積等の磁気特性を向上させるため、あるいは、耐熱性、耐食性を向上させるために、磁石材料中には、必要に応じ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｐ、Ｇｅ、Ｃｒ、Ｗ等を含有することもできる。
【００９０】
前記複合組織（ナノコンポジット組織）は、ソフト磁性相１０とハード磁性相１１とが、例えば、図１０、図１１または図１２に示すようなパターン（モデル）で存在しており、各相の厚さや粒径がナノメーターレベルで存在している。そして、ソフト磁性相１０とハード磁性相１１とが相隣接し（粒界相を介して隣接する場合も含む）、磁気的な交換相互作用を生じる。
【００９１】
ソフト磁性相の磁化は、外部磁界の作用により容易にその向きを変えるので、ハード磁性相に混在すると、系全体の磁化曲線はＢ−Ｈ図（Ｊ−Ｈ図）の第二象現で段のある「へび型曲線」となる。しかし、ソフト磁性相のサイズが数１０ｎｍ以下と十分小さい場合には、ソフト磁性体の磁化が周囲のハード磁性体の磁化との結合によって十分強く拘束され、系全体がハード磁性体として振舞うようになる。
【００９２】
このような複合組織（ナノコンポジット組織）を持つ磁石は、主に、以下に挙げる特徴１）〜５）を有している。
【００９３】
１）Ｂ−Ｈ図（Ｊ−Ｈ図）の第二象現で、磁化が可逆的にスプリングバックする（この意味で「スプリング磁石」とも言う）。
２）着磁性が良く、比較的低い磁場で着磁できる。
３）磁気特性の温度依存性がハード磁性相単独の場合に比べて小さい。
４）磁気特性の経時変化が小さい。
５）微粉砕しても磁気特性が劣化しない。
【００９４】
このように、複合組織で構成される磁石は、優れた磁気特性を有する。したがって、磁石粉末は、このような複合組織を有するものであるのが特に好ましい。
【００９５】
なお、図１０〜図１２に示すパターンは、一例であって、これらに限られるものではない。
【００９６】
［薄帯状磁石材料の製造］
次に、前述した冷却ロール５を用いた薄帯状磁石材料（急冷薄帯）の製造について説明する。
【００９７】
薄帯状磁石材料は、磁石材料の溶湯を冷却ロールの周面に衝突させ、冷却固化することにより製造される。以下、その一例について説明する。
【００９８】
図１に示すように、急冷薄帯製造装置１は、チャンバー（図示せず）内に設置され、該チャンバー内に不活性ガスやその他の雰囲気ガスが充填された状態で作動する。特に、急冷薄帯８の酸化を防止するために、雰囲気ガスは、不活性ガスであるのが好ましい。不活性ガスとしては、例えばアルゴンガス、ヘリウムガス、窒素ガス等が挙げられる。
【００９９】
雰囲気ガスの圧力は、特に限定されないが、１〜７６０Ｔｏｒｒであるのが好ましい。
【０１００】
筒体２内の溶湯６の液面には、チャンバーの内圧より高い所定の圧力がかけられている。溶湯６は、この筒体２内の溶湯６の液面に作用する圧力と筒体２内における液面の高さに比例してかかる圧力との和と、チャンバー内の雰囲気ガスの圧力との差圧により、ノズル３から射出する。
【０１０１】
溶湯噴射圧（筒体２内の溶湯６の液面に作用する圧力と筒体２内における液面の高さに比例してかかる圧力との和と、チャンバー内の雰囲気ガスの圧力との差圧）は、特に限定されないが、１０〜１００ｋＰａであるのが好ましい。
【０１０２】
急冷薄帯製造装置１では、筒体２内に磁石材料を入れ、コイル４により加熱して溶融し、その溶湯６をノズル３から射出すると、図１に示すように、溶湯６は、冷却ロール５の周面５３に衝突し、パドル（湯溜り）７を形成した後、回転する冷却ロール５の周面５３に引きずられつつ急速に冷却されて凝固し、急冷薄帯８が連続的または断続的に形成される。このとき、パドル７と周面５３との間にガスが侵入すると、急冷薄帯８のロール面８１にディンプル９が形成されるが、冷却ロール５の周面５３上にディンプル矯正手段（溝５４および凸条５５）が設けられていることにより、ディンプル９は分割される。このようにして形成された急冷薄帯８は、やがて、そのロール面８１が周面５３から離れ、図１中の矢印Ｂ方向に進行する。
【０１０３】
このように、周面５３上にディンプル矯正手段が設けられることにより、ロール面８１における巨大ディンプルの発生が防止され、パドル７の不均一な冷却が防止される。その結果、結晶粒径のバラツキが小さく、磁気特性に優れた急冷薄帯８が得られる。
【０１０４】
また、急冷薄帯８を実際に製造するに際しては、必ずしもノズル３を冷却ロール５の回転軸５０の真上に設置しなくてもよい。
【０１０５】
冷却ロール５の周速度は、合金溶湯の組成、表面層５２の構成材料（組成）、周面５３の表面性状（特に、周面５３の溶湯６に対する濡れ性）等によりその好適な範囲が異なるが、磁気特性向上のために、通常、５〜６０ｍ／秒であるのが好ましく、１０〜４０ｍ／秒であるのがより好ましい。冷却ロール５の周速度が下限値未満であると、溶湯６（パドル７）の冷却速度が低下し、結晶粒径が増大する傾向を示し、磁気特性が低下する場合がある。一方、冷却ロール５の周速度が上限値を超えると、逆に冷却速度が大きくなり、非晶質組織が占める割合が大きくなり、その後に、後述する熱処理を施したとしても、磁気特性が十分に向上しない場合がある。
【０１０６】
以上のようにして得られた急冷薄帯８は、その幅ｗおよび厚さができるだけ均一であるものが好ましい。この場合、急冷薄帯８の平均厚さｔは、８〜５０μｍ程度であるのが好ましく、１０〜４０μｍ程度であるのがより好ましい。平均厚さｔが下限値未満であると、非晶質組織が占める割合が大きくなり、その後に、後述する熱処理を施したとしても磁気特性が十分に向上しない場合がある。単位時間当たりの生産性も低下する。一方、平均厚さｔが上限値を超えると、フリー面８２側の結晶粒径が粗大化する傾向を示すため、磁気特性が低下する場合がある。
【０１０７】
このようにして得られる本発明の急冷薄帯８は、ロール面８１の少なくとも一部に、冷却ロール５の周面５３の表面形状が転写（部分的な転写も含む）されることがある。これにより、冷却ロール５の周面５３の表面形状（溝５４または凸条５５）に対応する凸条８３または溝８４が形成される。このようにして、凸条８３または溝８４が形成されることにより、ディンプル９が効率よく分割され、ディンプル９の１個あたりの面積が小さくなっている。また、冷却ロール５の周面５３上に形成された溝５４のガス抜き効果により、ディンプル９の総面積も減少している。その結果、急冷薄帯８の各部位における結晶粒径のバラツキが小さくなり、優れた磁気特性が得られる。
【０１０８】
急冷薄帯８のロール面８１において、凝固時に形成された２０００μｍ^２以上のディンプル９（巨大ディンプル）の占める投影面積の割合は、１０％以下であるのが好ましく、５％以下であるのがより好ましい。巨大ディンプルの占める投影面積の割合が１０％を超えると、冷却ロール５と接触していた部分に比べ、冷却速度が極端に小さい部分（特に、巨大ディンプルの中央部付近）の占める面積の割合が大きくなり、急冷薄帯８全体としての磁気特性が低下する。
【０１０９】
なお、ディンプルの投影面積の割合は、ロール面８１上の所定の面積中に占める面積率として算出される。特に、ロール面８１上の数箇所以上について算出した面積率の平均値を取るのが好ましい。
【０１１０】
急冷薄帯８のロール面８１において、凝固時に形成されたディンプル９の占める投影面積（総面積）の割合は、４０％以下であるのが好ましく、３０％以下であるのがより好ましい。ディンプル９の占める投影面積（総面積）の割合が大きすぎると、凝固時における冷却速度が全体として低下することとなり、その結果、結晶粒径の粗大化が起こり、得られる急冷薄帯８の磁気特性が低下する。
【０１１１】
なお、得られた急冷薄帯８に対しては、例えば、非晶質組織（アモルファス組織）の再結晶化の促進、組織の均質化等を目的として、熱処理を施すこともできる。この熱処理の条件としては、例えば、４００〜９００℃で、０．２〜３００分程度とすることができる。
【０１１２】
また、この熱処理は、酸化を防止するために、真空または減圧状態下（例えば１×１０^−１〜１×１０^−６Ｔｏｒｒ）、あるいは窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガス等の不活性ガス中のような、非酸化性雰囲気中で行うのが好ましい。
【０１１３】
以上のようにして得られた急冷薄帯（薄帯状磁石材料）８は、微細結晶組織、もしくは微細結晶が非晶質組織中に含まれるような組織となり、優れた磁気特性が得られる。
【０１１４】
なお、以上では、急冷法として、単ロール法を例に説明したが、双ロール法を採用してもよい。このような急冷法は、金属組織（結晶粒）を微細化することができるので、ボンド磁石の磁石特性、特に保磁力等を向上させるのに有効である。
【０１１５】
［磁石粉末の製造］
以上のようにして製造された急冷薄帯８を粉砕することにより、本発明の磁石粉末が得られる。
【０１１６】
粉砕の方法は、特に限定されず、例えばボールミル、振動ミル、ジェットミル、ピンミル等の各種粉砕装置、破砕装置を用いて行うことができる。この場合、粉砕は、酸化を防止するために、真空または減圧状態下（例えば１×１０^−１〜１×１０^−６Ｔｏｒｒ）、あるいは窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガス等の不活性ガス中のような、非酸化性雰囲気中で行うこともできる。
【０１１７】
磁石粉末の平均粒径は、特に限定されないが、後述するボンド磁石（希土類ボンド磁石）を製造するためのものの場合、磁石粉末の酸化防止と、粉砕による磁気特性劣化の防止とを考慮して、１〜３００μｍであるのが好ましく、５〜１５０μｍであるのがより好ましい。
【０１１８】
また、ボンド磁石の成形時のより良好な成形性を得るために、磁石粉末の粒径分布は、ある程度分散されている（バラツキがある）のが好ましい。これにより、得られたボンド磁石の空孔率を低減することができ、その結果、ボンド磁石中の磁石粉末の含有量を同じとしたときに、ボンド磁石の密度や機械的強度をより高めることができ、磁気特性をさらに向上することができる。
【０１１９】
なお、得られた磁石粉末に対しては、例えば、粉砕により導入されたひずみの影響の除去、結晶粒径の制御を目的として、熱処理を施すこともできる。この熱処理の条件としては、例えば、３５０〜８５０℃で、０．２〜３００分程度とすることができる。
【０１２０】
また、この熱処理は、酸化を防止するために、真空または減圧状態下（例えば１×１０^−１〜１×１０^−６Ｔｏｒｒ）、あるいは窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガス等の不活性ガス中のような、非酸化性雰囲気中で行うのが好ましい。
【０１２１】
このような磁石粉末を用いてボンド磁石を製造した場合、該磁石粉末は、結合樹脂との結合性（結合樹脂の濡れ性）が良く、そのため、このボンド磁石は、機械的強度が高く、熱安定性（耐熱性）、耐食性が優れたものとなる。従って、当該磁石粉末は、ボンド磁石の製造に適しており、製造されたボンド磁石は、信頼性の高いものとなる。
【０１２２】
以上のような磁石粉末は、平均結晶粒径が５００ｎｍ以下であるのが好ましく、２００ｎｍ以下であるのがより好ましく、１０〜１２０ｎｍ程度がさらに好ましい。平均結晶粒径が５００ｎｍを超えると、磁気特性、特に保磁力および角型性の向上が十分に図れない場合がある。
【０１２３】
特に、磁石材料が前記［４］のような複合組織を有するものである場合、平均結晶粒径は、１〜１００ｎｍであるのが好ましく、５〜５０ｎｍであるのがより好ましい。平均結晶粒径がこのような範囲の大きさであると、ソフト磁性相１０とハード磁性相１１との間で、より効果的に磁気的な交換相互作用を生じることとなり、顕著な磁気特性の向上が認められる。
【０１２４】
［ボンド磁石およびその製造］
次に、本発明のボンド磁石について説明する。
【０１２５】
本発明のボンド磁石は、好ましくは、前述の磁石粉末を結合樹脂で結合してなるものである。
【０１２６】
結合樹脂（バインダー）としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれでもよい。
【０１２７】
熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリアミド（例：ナイロン６、ナイロン４６、ナイロン６６、ナイロン６１０、ナイロン６１２、ナイロン１１、ナイロン１２、ナイロン６−１２、ナイロン６−６６）、熱可塑性ポリイミド、芳香族ポリエステル等の液晶ポリマー、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンサルファイド、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体等のポリオレフィン、変性ポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリエーテル、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリアセタール等、またはこれらを主とする共重合体、ブレンド体、ポリマーアロイ等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を混合して用いることができる。
【０１２８】
これらのうちでも、成形性が特に優れており、機械的強度が高いことから、ポリアミド、耐熱性向上の点から、液晶ポリマー、ポリフェニレンサルファイドを主とするものが好ましい。また、これらの熱可塑性樹脂は、磁石粉末との混練性にも優れている。
【０１２９】
このような熱可塑性樹脂は、その種類、共重合化等により、例えば成形性を重視したものや、耐熱性、機械的強度を重視したものというように、広範囲の選択が可能となるという利点がある。
【０１３０】
一方、熱硬化性樹脂としては、例えば、ビスフェノール型、ノボラック型、ナフタレン系等の各種エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ポリエステル（不飽和ポリエステル）樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレタン樹脂等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を混合して用いることができる。
【０１３１】
これらのうちでも、成形性が特に優れており、機械的強度が高く、耐熱性に優れるという点から、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂が好ましく、エポキシ樹脂が特に好ましい。また、これらの熱硬化性樹脂は、磁石粉末との混練性、混練の均一性にも優れている。
【０１３２】
なお、使用される熱硬化性樹脂（未硬化）は、室温で液状のものでも、固形（粉末状）のものでもよい。
【０１３３】
このような本発明のボンド磁石は、例えば次のようにして製造される。磁石粉末と、結合樹脂と、必要に応じ添加剤（酸化防止剤、潤滑剤等）とを混合、混練（例えば、温間混練）してボンド磁石用組成物（コンパウンド）を製造し、このボンド磁石用組成物を用いて、圧縮成形（プレス成形）、押出成形、射出成形等の成形方法により、無磁場中で所望の磁石形状に成形する。結合樹脂が熱硬化性樹脂の場合には、成形後、加熱等によりそれを硬化する。
【０１３４】
ここで、前記３種の成形方法のうち、押出成形および射出成形（特に、射出成形）は、形状選択の自由度が広く、生産性が高い等の利点があるが、これらの成形方法では、良好な成形性を得るために、成形機内におけるコンパウンドの十分な流動性を確保しなければならないため、圧縮成形に比べて、磁石粉末の含有量を多くすること、すなわちボンド磁石を高密度化することができない。しかしながら、本発明では、後述するように、高い磁束密度が得られ、そのため、ボンド磁石を高密度化しなくても優れた磁気特性が得られるので、押出成形、射出成形により製造されるボンド磁石にもその利点を享受することができる。
【０１３５】
ボンド磁石中の磁石粉末の含有量（含有率）は、特に限定されず、通常は、成形方法や、成形性と高磁気特性との両立を考慮して決定される。具体的には、７５〜９９．５ｗｔ％程度であるのが好ましく、８５〜９７．５ｗｔ％程度であるのがより好ましい。
【０１３６】
特に、ボンド磁石が圧縮成形により製造されたものの場合には、磁石粉末の含有量は、９０〜９９．５ｗｔ％程度であるのが好ましく、９３〜９８．５ｗｔ％程度であるのがより好ましい。
【０１３７】
また、ボンド磁石が押出成形または射出成形により製造されたものの場合には、磁石粉末の含有量は、７５〜９８ｗｔ％程度であるのが好ましく、８５〜９７ｗｔ％程度であるのがより好ましい。
【０１３８】
ボンド磁石の密度ρは、それに含まれる磁石粉末の比重、磁石粉末の含有量、空孔率等の要因により決定される。本発明のボンド磁石において、その密度ρは特に限定されないが、４．５〜６．６Ｍｇ／ｍ^３程度であるのが好ましく、５．５〜６．４Ｍｇ／ｍ^３程度であるのがより好ましい。
【０１３９】
本発明では、磁石粉末の残留磁束密度、保磁力が大きいので、ボンド磁石に成形した場合に、磁石粉末の含有量が多い場合はもちろんのこと、含有量が比較的少ない場合でも、優れた磁気特性（特に、高い最大磁気エネルギー積（ＢＨ）_ｍａｘ）が得られる。
【０１４０】
本発明のボンド磁石の形状、寸法等は特に限定されず、例えば、形状に関しては、例えば、円柱状、角柱状、円筒状（リング状）、円弧状、平板状、湾曲板状等のあらゆる形状のものが可能であり、その大きさも、大型のものから超小型のものまであらゆる大きさのものが可能である。特に、小型化、超小型化された磁石に有利であることは、本明細書中で度々述べている通りである。
【０１４１】
本発明のボンド磁石は、保磁力（室温での固有保磁力）Ｈ_ｃＪが３２０〜１２００ｋＡ／ｍであるのが好ましく、４００〜８００ｋＡ／ｍがより好ましい。保磁力が前記下限値未満では、逆磁場がかかったときの減磁が顕著になり、また、高温における耐熱性が劣る。また、保磁力が前記上限値を超えると、着磁性が低下する。従って、保磁力Ｈ_ｃＪを上記範囲とすることにより、ボンド磁石（特に、円筒状磁石）に多極着磁等をするような場合に、十分な着磁磁場が得られないときでも、良好な着磁が可能となり、十分な磁束密度が得られ、高性能なボンド磁石を提供することができる。
【０１４２】
本発明のボンド磁石は、最大磁気エネルギー積（ＢＨ）_ｍａｘが４０ｋＪ／ｍ^３以上であるのが好ましく、５０ｋＪ／ｍ^３以上であるのがより好ましく、７０〜１２０ｋＪ／ｍ^３であるのがさらに好ましい。最大磁気エネルギー積（ＢＨ）_ｍａｘが４０ｋＪ／ｍ^３未満であると、モータ用に用いた場合、その種類、構造によっては、十分なトルクが得られない。
【０１４３】
以上説明したように、本実施形態の冷却ロール５によれば、ディンプル矯正手段として溝５４および凸条５５が設けられているため、ロール面８１に形成されるディンプル９を分割することができる。そのため、巨大ディンプルの発生を防止し、パドル７の各部位における冷却速度の差を小さくすることができる。その結果、急冷薄帯８においては、結晶粒径のバラツキが小さく、高い磁気特性が安定して得られる。
【０１４４】
したがって、前記急冷薄帯８から得られるボンド磁石は、優れた磁気特性を有している。また、ボンド磁石の製造に際し、高密度化を追求しなくても高い磁気特性を得ることができるため、成形性、寸法精度、機械的強度、耐食性、耐熱性等の向上を図ることができる。
【０１４５】
次に、本発明の冷却ロール５の第２実施形態について、説明する。
図１３は、本発明の冷却ロールの第２実施形態を示す正面図、図１４は、図１３に示す冷却ロールの拡大断面図である。以下、第２実施形態の冷却ロールについて、前記第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項の説明は省略する。
【０１４６】
図１３に示すように、周面５３上には、螺旋の回転方向が互いに逆向きである少なくとも２本の溝５４が形成されている。これらの溝５４は、多点で交差している。
【０１４７】
このように、螺旋の回転方向が逆向きである溝５４が形成されることにより、製造された急冷薄帯８が右巻きの溝から受ける横方向の力と左巻きの溝から受ける横方向の力とが相殺され、急冷薄帯８の図１３中の横方向の移動が抑制され、進行方向が安定する。
【０１４８】
また、図１３中、θ_１、θ_２で示すそれぞれの回転方向の溝５４の長手方向と冷却ロール５の回転方向とのなす角（絶対値）は、前述したθと同様な範囲の値であるのが好ましい。
【０１４９】
次に、本発明の冷却ロール５の第３実施形態について、説明する。
図１５は、本発明の冷却ロールの第４実施形態を示す正面図、図１６は、図１５に示す冷却ロールの拡大断面図である。以下、第３実施形態の冷却ロールについて、前記第１実施形態、第２実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項の説明は省略する。
【０１５０】
図１５に示すように、複数の溝５４が、冷却ロール５の周面の幅方向のほぼ中央から両縁部５６の方向に、ハの字状に形成されている。
【０１５１】
このような溝５４が形成された冷却ロール５を用いた場合、その回転方向との組み合わせにより、周面５３とパドル７との間に侵入したガスをさらに高い効率で排出することができる。そのため、ディンプルの分割がさらに起こり易くなり、ディンプルの１個あたりの面積、ディンプルの総面積は、さらに小さくなる。
【０１５２】
また、このようなパターンの溝が形成された場合、冷却ロール５の回転に伴って生じる、図１５中、左右の両溝５４からの力がつりあうことにより、冷却ロール５の幅方向のほぼ中央に急冷薄帯８がよせられるため、急冷薄帯８の進行方向が安定する。
【０１５３】
なお、本発明では、ディンプル矯正手段の形状等の諸条件は、前述した第１実施形態〜第３実施形態に限定されるものではない。
【０１５４】
例えば、溝５４は、図１７に示すように間欠的に形成されたものであってもよい。また、溝５４の断面形状は、特に限定されず、例えば、図１８、図１９、図２０に示すようなものであってもよい。
【０１５５】
このような冷却ロール５でも、前述した第１実施形態〜第３実施形態の冷却ロール５と同様の効果が得られる。
【０１５６】
【実施例】
以下、本発明の具体的実施例について説明する。
【０１５７】
（実施例１）
図２〜図３に示す周面にガス抜き手段を有する冷却ロールを製造し、この冷却ロールを備えた図１に示す構成の急冷薄帯製造装置を用意した。
【０１５８】
冷却ロールは、以下のようにして製造した。
まず、銅（２０℃における熱伝導率：３９５Ｗ・ｍ^−１・Ｋ^−１、２０℃における熱膨張率：１６．５×１０^−６Ｋ^−１）製のロール基材（直径２００ｍｍ、幅３０ｍｍ）を用意し、その周面に切削加工を施し、ほぼ鏡面（表面粗さＲａ０．０７μｍ）とした。
【０１５９】
その後、さらに、切削加工を施し、溝を形成した。なお、本実施例では、３本の切削工具を等間隔に設置した旋盤を用いて、併設された溝のピッチが周面上の各部位において、ほぼ一定となるように３条の溝を形成した。
【０１６０】
このロール基材の外周面に、セラミックスであるＺｒＣ（２０℃における熱伝導率：２０．６Ｗ・ｍ^−１・Ｋ^−１、２０℃における熱膨張率：７．０×１０^−６Ｋ^−１）の表面層をイオンプレーティングにより形成し、図２、図３に示すような冷却ロールを得た。
【０１６１】
このようにして得られた冷却ロール５を備えた急冷薄帯製造装置１を用いて、以下に述べるような方法で合金組成が（Ｎｄ_０．７５Ｐｒ_０．２Ｄｙ_０．０５）_９．０Ｆｅ_ｂａｌＣｏ_８．２Ｂ_５．６で表される急冷薄帯を製造した。
【０１６２】
まず、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｄｙ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｂの各原料を秤量して母合金インゴットを鋳造した。
【０１６３】
急冷薄帯製造装置１において、底部にノズル（円孔オリフィス）３を設けた石英管内に前記母合金インゴットを入れた。急冷薄帯製造装置１が収納されているチャンバー内を脱気した後、不活性ガス（ヘリウムガス）を導入し、所望の温度および圧力の雰囲気とした。
【０１６４】
その後、石英管内の母合金インゴットを高周波誘導加熱により溶解し、さらに、冷却ロール５の周速度を２８ｍ／秒とし、溶湯６の噴射圧（石英管の内圧と筒体２内における液面の高さに比例してかかる圧力との和と、雰囲気圧との差圧）を４０ｋＰａ、雰囲気ガスの圧力を６０ｋＰａとしたうえで、溶湯６を冷却ロール５の回転軸５０のほぼ真上から冷却ロール５の頂部の周面５３に向けて噴射し、急冷薄帯８を連続的に作製した。
【０１６５】
（実施例２〜６）
溝の平均幅、凸条の平均幅、溝の平均深さ（凸条の平均高さ）、および並設された溝（凸条）の平均ピッチを変化させた以外は実施例１と同様にして５種の冷却ロールを製造した。なお、いずれも、３本の切削工具を等間隔に設置した旋盤を用いて、併設された溝のピッチが周面上の各部位において、ほぼ一定となるように３条の溝を形成した。なお、溝の長手方向と冷却ロールの回転方向とのなす角θは、いずれの冷却ロールも５°であった。実施例１で用いた急冷薄帯製造装置の冷却ロールをこれらの冷却ロールに順次交換し、実施例１と同様にして急冷薄帯を製造した。
【０１６６】
（実施例７）
溝および凸条の形状を図１３、図１４に示すようなものとした以外は実施例１と同様にして冷却ロールを製造し、急冷薄帯製造装置の冷却ロールをこの冷却ロールに交換して、実施例１と同様にして急冷薄帯を製造した。なお、溝の長手方向と冷却ロールの回転方向とのなす角θ_１、θ_２は、いずれも１５°であった。
【０１６７】
（実施例８）
溝および凸条の形状を図１５、図１６に示すようなものとした以外は実施例１と同様にして冷却ロールを製造し、急冷薄帯製造装置の冷却ロールをこの冷却ロールに交換して、実施例１と同様にして急冷薄帯を製造した。なお、溝の長手方向と冷却ロールの回転方向とのなす角θ_１、θ_２は、いずれも２０°であった。
【０１６８】
（比較例）
ロール基材の外周を切削加工によりほぼ鏡面とした後、溝、凸条を設けずに、そのまま表面層を形成したものを製造した以外は、実施例１と同様にして冷却ロールを製造し、急冷薄帯製造装置の冷却ロールをこの冷却ロールに交換して、実施例１と同様にして急冷薄帯を製造した。
【０１６９】
前記実施例１〜８および比較例の各冷却ロールの表面層の厚さは、いずれも、７μｍであった。なお、表面層の形成後、該表面層に対し、機械加工は施さなかった。各冷却ロールについて、溝の幅Ｌ_１（平均値）、凸条の幅Ｌ_２（平均値）、溝の深さ（凸条の高さ）Ｌ_３（平均値）、並設された溝（凸条）のピッチＬ_４（平均値）、冷却ロールの周面上における溝の占める投影面積の割合の測定値を表１に示す。
【０１７０】
【表１】

【０１７１】
前記実施例１〜８および比較例の急冷薄帯について、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用い、ロール面の表面形状の観察を行った。その結果、実施例１〜９の各急冷薄帯では、いずれも、冷却ロールの周面の表面形状（溝または凸条）が転写され、対応する凸条または溝が形成されており、これにより、ディンプルが分割されている様子が確認された。これに対し、比較例の急冷薄帯では、巨大ディンプルが数多く存在することが確認された。実施例２の急冷薄帯について、電子顕微鏡写真を図２１に示す。
【０１７２】
前記実施例１〜８および比較例の急冷薄帯に対し、それぞれ、下記▲１▼および▲２▼の評価を行った。
【０１７３】
▲１▼急冷薄帯の磁気特性
それぞれの急冷薄帯について、長さ約５ｃｍの急冷薄帯を取り出し、さらにそこから長さ約７ｍｍのサンプルを５サンプル連続して作製し、それぞれのサンプルについて平均厚さｔ、ロール面における巨大ディンプル（２０００μｍ^２以上）の占める投影面積の割合、ロール面におけるディンプルの占める投影面積（総面積）の割合および磁気特性を測定した。
【０１７４】
平均厚さｔは、マイクロメーターにより１サンプルにつき２０箇所の測定点で測定し、これを平均した値とした。ロール面における巨大ディンプル（２０００μｍ^２以上）の占める投影面積の割合およびロール面におけるディンプルの占める投影面積（総面積）の割合は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による観察の結果から求めた。磁気特性は、振動試料型磁力計（ＶＳＭ）を用いて保磁力Ｈ_ｃＪ（ｋＡ／ｍ）および最大磁気エネルギー積（ＢＨ）_ｍａｘ（ｋＪ／ｍ^３）を測定した。測定に際しては、急冷薄帯の長軸方向を印加磁界方向とした。なお、反磁界補正は行わなかった。
【０１７５】
▲２▼ボンド磁石の磁気特性
それぞれの急冷薄帯に対し、アルゴンガス雰囲気中で、６７５℃×３００秒の熱処理を施した。
【０１７６】
これら熱処理を施した急冷薄帯を粉砕し、平均粒径７５μｍの磁石粉末を得た。
【０１７７】
このようにして得られた磁石粉末について、その相構成を分析するため、Ｃｕ−Ｋαを用い回折角（２θ）が２０°〜６０°の範囲にてＸ線回折を行った。回折パターンからハード磁性相であるＲ_２（Ｆｅ・Ｃｏ）_１４Ｂ型相と、ソフト磁性相であるα−（Ｆｅ，Ｃｏ）型相の回折ピークが確認でき、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）による観察結果から、いずれも、複合組織（ナノコンポジット組織）を形成していることが確認された。また、各磁石粉末について、各相の平均結晶粒径を測定した。
【０１７８】
次に、各磁石粉末とエポキシ樹脂とを混合し、ボンド磁石用組成物（コンパウンド）を作製した。このとき、磁石粉末とエポキシ樹脂との配合比率（重量比）は、各サンプルについてほぼ等しい値とした。すなわち、各サンプル中の磁石粉末の含有量（含有率）は、約９７．５ｗｔ％であった。
【０１７９】
次いで、このコンパウンドを粉砕して粒状とし、この粒状物を秤量してプレス装置の金型内に充填し、温度１２０℃、圧力６００ＭＰａで圧縮成形（無磁場中）してから冷却し、離型した後、１７５℃で加熱硬化させて、直径１０ｍｍ×高さ８ｍｍの円柱状のボンド磁石を得た。
【０１８０】
これらのボンド磁石について、磁場強度３．２ＭＡ／ｍのパルス着磁を施した後、直流自記磁束計（東英工業（株）製、ＴＲＦ−５ＢＨ）にて最大印加磁場２．０ＭＡ／ｍで磁気特性（残留磁束密度Ｂｒ、保磁力Ｈ_ｃＪおよび最大磁気エネルギー積（ＢＨ）_ｍａｘ）を測定した。測定時の温度は、２３℃（室温）であった。これらの結果を表２〜表４に示す。
【０１８１】
【表２】

【０１８２】
【表３】

【０１８３】
【表４】

【０１８４】
表２および表３から明らかなように、実施例１〜８の急冷薄帯では、巨大ディンプルの占める面積の割合が０．１〜３．８％と小さく、ディンプルの占める面積（総面積）の割合も小さくなっている。また、磁気特性のバラツキが小さく、全体として磁気特性が高い。これは、以下のような理由によるものであると推定される。
【０１８５】
実施例１〜８の冷却ロールは、その周面上に、ディンプル矯正手段を有している。そのため、急冷薄帯のロール面への巨大ディンプルの発生は、防止または抑制され、ディンプルの１個あたりの面積が小さくなり、ディンプルの占める面積（総面積）の割合も小さくなる。このため、パドルの各部位における冷却速度の差は小さくなり、結果として、結晶粒径、磁気特性のバラツキの小さい急冷薄帯が得られるものと考えられる。
【０１８６】
これに対し、比較例の急冷薄帯では、巨大ディンプルの占める面積の割合が１５．５〜２５．５％と大きく、ディンプルの占める面積（総面積）の割合も本発明の急冷薄帯に比べ、大きくなっている。また、連続した急冷薄帯から切り出したサンプルであるにもかかわらず、磁気特性のバラツキが大きい。これは、以下のような理由によるものであると推定される。
【０１８７】
周面とパドルとの間に侵入したガスにより、急冷薄帯のロール面に巨大なディンプルが形成される。このため、周面に接触している部分における冷却速度は大きいのに対し、周面に接触していない部分（特に、巨大ディンプルの中央部付近）における冷却速度は低下し、結晶粒径の粗大化が起こる。その結果、得られる急冷薄帯の磁気特性のバラツキは大きくなると考えられる。
【０１８８】
また、表４から明らかなように、実施例１〜８のボンド磁石では、優れた磁気特性が得られているのに対し、比較例のボンド磁石は、低い磁気特性しか有していない。
【０１８９】
これは、実施例１〜８では、磁気特性が高く、かつ磁気特性のバラツキの小さい急冷薄帯から得られる磁石粉末を用いているのに対し、比較例では、磁気特性のバラツキの大きい急冷薄帯から得られる磁石粉末を用いているため、全体としての磁気特性が低下しているものであると考えられる。
【０１９０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、次のような効果が得られる。
【０１９１】
・冷却ロールの周面にディンプル矯正手段が設けられているため、製造される急冷薄帯における巨大ディンプルの発生が防止または抑制され、ディンプルの１個あたりの面積も小さくなる。また、ロール面におけるディンプルの総面積も小さくなる。そのため、パドルの各部位における冷却速度の差が小さくなり、製造される急冷薄帯においては、高い磁気特性が安定して得られる。
【０１９２】
・特に、表面層の形成材料、厚さ、ディンプル矯正手段としての、溝、凸条の寸法、ピッチ等の条件を適宜選択することにより、製造される急冷薄帯のロール面におけるディンプルの１個あたりの面積や総面積等をコントロールすることができ、優れた磁気特性の磁石材料を得ることができる。
【０１９３】
・磁石粉末がソフト磁性相とハード磁性相とを有する複合組織で構成されることにより、磁化が高く、優れた磁気特性を発揮し、特に固有保磁力と角型性が改善される。
【０１９４】
・高い磁束密度が得られるので、等方性であっても、高磁気特性を持つボンド磁石が得られる。特に、従来の等方性ボンド磁石に比べ、より小さい体積のボンド磁石で同等以上の磁気性能を発揮することができるので、より小型で高性能のモータを得ることが可能となる。
【０１９５】
・また、高い磁束密度が得られることから、ボンド磁石の製造に際し、高密度化を追求しなくても十分に高い磁気特性を得ることができ、その結果、成形性の向上と共に、寸法精度、機械的強度、耐食性、耐熱性（熱的安定性）等のさらなる向上が図れ、信頼性の高いボンド磁石を容易に製造することが可能となる。
【０１９６】
・着磁性が良好なので、より低い着磁磁場で着磁することができ、特に多極着磁等を容易かつ確実に行うことができ、かつ高い磁束密度を得ることができる。
【０１９７】
・高密度化を要求されないことから、圧縮成形法に比べて高密度の成形がしにくい押出成形法や射出成形法によるボンド磁石の製造にも適し、このような成形方法で成形されたボンド磁石でも、前述したような効果が得られる。よって、ボンド磁石の成形方法の選択の幅、さらには、それによる形状選択の自由度が広がる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の冷却ロールの第１実施形態と、その冷却ロールを用いて薄帯状磁石材料を製造する装置（急冷薄帯製造装置）の構成例とを模式的に示す斜視図である。
【図２】本発明の冷却ロールの第１実施形態を模式的に示す正面図である。
【図３】図２に示す冷却ロールの周面付近の断面形状を模式的に示す図である。
【図４】従来の薄帯状磁石材料を単ロール法により製造する装置（急冷薄帯製造装置）における溶湯の冷却ロールへの衝突部位付近の状態を模式的に示す断面図である。
【図５】本発明の冷却ロールを備えた、薄帯状磁石材料を製造する装置（急冷薄帯製造装置）における溶湯の冷却ロールへの衝突部位付近の状態を模式的に示す断面図である。
【図６】従来の薄帯状磁石材料を単ロール法により製造する装置（急冷薄帯製造装置）で製造された薄帯状磁石材料の表面形状を模式的に示す斜視図である。
【図７】本発明の冷却ロールを備えた、薄帯状磁石材料を製造する装置（急冷薄帯製造装置）で製造された薄帯状磁石材料の表面形状を模式的に示す斜視図である。
【図８】ディンプル矯正手段の形成方法を説明するための図である。
【図９】ディンプル矯正手段の形成方法を説明するための図である。
【図１０】本発明の磁石粉末における複合組織（ナノコンポジット組織）の一例を模式的に示す図である。
【図１１】本発明の磁石粉末における複合組織（ナノコンポジット組織）の一例を模式的に示す図である。
【図１２】本発明の磁石粉末における複合組織（ナノコンポジット組織）の一例を模式的に示す図である。
【図１３】本発明の冷却ロールの第２実施形態を模式的に示す正面図である。
【図１４】図１３に示す冷却ロールの周面付近の断面形状を模式的に示す図である。
【図１５】本発明の冷却ロールの第３実施形態を模式的に示す正面図である。
【図１６】図１５に示す冷却ロールの周面付近の断面形状を模式的に示す図である。
【図１７】本発明の冷却ロールの他の実施形態を模式的に示す正面図である。
【図１８】本発明の冷却ロールの他の実施形態の周面付近の断面形状を模式的に示す図である。
【図１９】本発明の冷却ロールの他の実施形態の周面付近の断面形状を模式的に示す図である。
【図２０】本発明の冷却ロールの他の実施形態の周面付近の断面形状を模式的に示す図である。
【図２１】本発明の薄帯状磁石材料の表面形状を示す電子顕微鏡写真である。
【図２２】従来の薄帯状磁石材料を単ロール法により製造する装置（急冷薄帯製造装置）における溶湯の冷却ロールへの衝突部位付近の状態を示す断面側面図である。
【符号の説明】
１ 急冷薄帯製造装置
２ 筒体
３ ノズル
４ コイル
５、５００ 冷却ロール
５０ 回転軸
５１ ロール基材
５２ 表面層
５３、５３０ 周面
５４ 溝
５５ 凸条
５６ 縁部
５７ 開口部
６、６０ 溶湯
７、７０ パドル
７１０ 凝固界面
８、８０ 急冷薄帯
８１、８１０ ロール面
８２ フリー面
８３ 凸条
８４ 溝
９ ディンプル
１０ ソフト磁性相
１１ ハード磁性相

Claims (11)

1. 希土類元素を含む磁石材料の溶湯をその周面に衝突させ、冷却固化して、薄帯状磁石材料を製造するための冷却ロールであって、
   ロール基材と、該ロール基材の外周に設けられ、冷却ロールの周面を構成する表面層とを有し、
   前記表面層は、セラミックスで構成されたものであり、
   前記周面上に、前記薄帯状磁石材料の冷却ロールとの接触面において発生するディンプルを分割するディンプル矯正手段を有し、
   前記ディンプル矯正手段は、前記表面層の表面に機械加工を行わないで形成されたものであり、
   前記ディンプル矯正手段は、冷却ロールの回転軸を中心とする螺旋状に形成された少なくとも１本の凸条または溝であり、隣接する凸条同士の中心間距離または隣接する溝同士の中心間距離で表される凸条または溝のピッチの平均値が０．５〜１００μｍであることを特徴とする冷却ロール。
2. 前記表面層は、前記ロール基材の構成材料の室温付近における熱伝導率より低い熱伝導率を有する材料で構成されたものである請求項１に記載の冷却ロール。
3. 前記表面層は、室温付近における熱伝導率が８０Ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1以下の材料で構成されたものである請求項１または２に記載の冷却ロール。
4. 前記表面層は、室温付近における熱膨張率が３．５〜１８［×１０^-6Ｋ^-1］の材料で構成されたものである請求項１ないし３のいずれかに記載の冷却ロール。
5. 前記表面層の平均厚さは、０．５〜５０μｍである請求項１ないし４のいずれかに記載の冷却ロール。
6. 前記周面上における前記凸条または前記溝の占める投影面積の割合が１０％以上である請求項１ないし５のいずれかに記載の冷却ロール。
7. 請求項１ないし６のいずれかに記載の冷却ロールを用いて製造されたことを特徴とする薄帯状磁石材料。
8. 前記冷却ロールとの接触面において、凝固時に形成された２０００μｍ²以上の巨大ディンプルの占める面積の割合が、１０％以下である請求項７に記載の薄帯状磁石材料。
9. 前記冷却ロールとの接触面は、前記冷却ロールの表面形状の少なくとも一部が転写されたものである請求項７または８に記載の薄帯状磁石材料。
10. 前記冷却ロールとの接触面に溝または凸条が形成されており、該溝または該凸条によりディンプルが分割されている請求項７ないし９のいずれかに記載の薄帯状磁石材料。
11. 平均厚さが８〜５０μｍである請求項７ないし１０のいずれかに記載の薄帯状磁石材料。

Images