JP6042602B2 - α−Fe/R2TM14B系ナノコンポジット磁石の製造方法 - Google Patents
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Description
以下の発明の態様は、本発明の構成を例示するものであり、本発明の多様な構成の理解を容易にするために、項別けして説明するものである。各項は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、発明を実施するための最良の形態を参酌しつつ、各項の構成要素の一部を置換し、削除し、又は、更に他の構成要素を付加したものについても、本願発明の技術的範囲に含まれ得るものである。
ここで、本項に記載の発明にかかる磁気安定性とは、保磁力600kA/m以上であることを基本とする。このような磁気安定性を、合金組成PrFeCoBVNb(Vは1原子%、Nbは1原子%)の溶湯合金をα-Fe及びR2TM14Bの結晶化温度以下まで急速冷却し、熱処理を施すことなく結晶化した結晶化薄帯を用いて実現するものである。又、本項に記載の発明にかかる比較的長尺な薄帯とは、樹脂組成物と複合化した薄帯として、所定の長さに切断、曲げ、又は任意形状に打抜加工することが容易な、長さ10mm以上の薄帯を意味し、具体的には薄帯の作製において、長さ10mm未満の薄片の含有を20%未満とした、α-Fe/R2TM14B系結晶化薄帯である。なお、製造時に発生する加工屑、薄片は粉末化し、樹脂とともに固めるボンド磁石の原料とすることができる。
本項に記載の発明は、結晶化薄帯の平均膜厚を35〜50μmとすることで、磁気特性の安定化及び加工の容易化を図るものである。
本項に記載の発明では、磁気安定に優れ、かつ比較的長尺なα-Fe/R2TM14B系結晶化薄帯の生成に、液体急冷凝固装置が使用される。より好ましくは、アルゴンガス雰囲気50〜90kPa、周速14〜15m/secで回転する、直径500mm以上のCu製単ロールの鉛直方向(頂点)に、1300℃以上のR-TM-B系溶湯合金のパドルを定常状態となるように形成し、更には薄帯のロール表面接触距離Lcntが、10〜15mmの範囲にて急冷凝固するよう調整するものである。
本項に記載の発明では、形成したパドルの中心でロールに接する周方向接線と、パドルから剥離点まで描く、薄帯接触円弧の弦とが成す角をθとしたとき、θを1.7度以下とする。これにより、平均結晶粒径10〜50nmのγ-Feから相変態したα-Fe相、ならびにR2TM14B相を主相とする、保磁力が600kA/m以上、平均厚さ40〜45μmで、かつ比較的長尺な結晶化薄帯とするものである。
本項に記載の発明は、2.4MA/m以上で面内方向に磁化した等方性円板試料の、外部磁界40kA/mにおけるトルク曲線の歪率が1.2%以下であり、回転磁界のような外部磁界に対するトルクの可逆性、直線性をも確保するものである。これにより、α-Fe/R2TM14B系ナノコンポジット磁石でありながら、熱による初期不可逆減磁は、R2TM14B化学量論組成付近の結晶化薄帯、又は薄片を粉末化し樹脂で固めたボンド磁石と、ほぼ同水準となるなど、実使用における優れた磁気安定性を確保できる。
本項に記載の発明は、液体急冷凝固装置のロールから剥離する際に飛行する結晶化薄帯を、平板状のシュータで捕集するものである。
1350℃の溶湯合金(合金組成Pr9Fe73Co9 B7V1Nb1)20gを、60kPaのアルゴンガス雰囲気中、直径0.8mmのオリフィスを介し、14.5m/secで表面移動する直径500mmのCu製ロール表面の鉛直方向(頂点)にてパドルを形成し、急冷凝固した。なお、幅約2mmの急冷凝固した薄帯は、板状のシュータにて捕集した。又、比較例として、Cu製ロールの直径を200mmとしたこと以外は全て同一条件にて、比較例の薄帯を作製した。
1350℃の溶湯合金(合金組成Pr9Fe73Co9 B7V1Nb1)20gを、60kPaのアルゴンガス雰囲気中、直径0.8 mmのオリフィスを介し、10.0、14.0、14.5、15.0、20.0、30.0m/secでロール表面が移動する直径500mmのCu製ロール表面で急冷凝固した。なお、幅約2mmの急冷薄帯は、平板状のシュータにて捕集した。
実施例1で得た、本発明にかかる1辺が約2mmの面内方向に、4.8MA/mパルス着磁後の代表的な磁気特性は、残留磁化0.95T、保磁力652kA/m、(BH)max140kJ/m3であった。この試料を対向ダイス法により、直径1.6mmの円板状に打抜き、更に、4MA/mのパルス磁界で面内方向に磁化した。
図5は、実施例3で示した本発明例、ならびに比較例の保磁力と外部磁界40kA/mでの磁気トルク曲線歪率の関係、ならびにα-Fe相とNd2TM14B相とを主相とする急冷薄帯、ならびにNd2Fe14B相を主相とする急冷薄帯を粉砕して粉末とし、樹脂と共に固めたボンド磁石の保磁力と初期不可逆減磁の関係を示す特性図である。但し、初期不可逆減磁率は、直径4.1mmの円筒磁石の外周に8極着磁した磁石をロータとしたステッピングモータを、120℃雰囲気に1時間暴露した前後の誘起電圧減少率である。
Claims (6)
- α-Fe/R2TM14B(Rは9原子%以上、かつR2TM14B化学量論組成未満のNd又はPr、TMはFe又はFeの一部を20原子%以下のCoで置換したもの、Bは6〜8原子%)系ナノコンポジット磁石の製造方法であって、
合金組成PrFeCoBVNb(Vは1原子%、Nbは1原子%)の溶湯合金をα-Fe及びR2TM14Bの結晶化温度以下まで急速冷却し、熱処理を施すことなく結晶化した、長さ10mm未満の薄片の含有を20%未満とした比較的長尺な、保磁力600kA/m以上の結晶化薄帯と、樹脂組成物とを複合化し、所定の長さに切断、曲げ、又は任意形状に打抜加工することを特徴とするα-Fe/R2TM14B系ナノコンポジット磁石の製造方法。 - 前記結晶化薄帯の平均膜厚を、35〜50μmとすることを特徴とする請求項1記載のα-Fe/R2TM14B系ナノコンポジット磁石の製造方法。
- 前記結晶化薄帯が、アルゴンガス雰囲気50〜90kPaにおいて、周速14〜15m/secで表面移動する直径500mm以上のCu製単ロールの鉛直方向(頂点)に形成される、1300℃以上のR-TM-B系溶湯合金のパドルから、ロール表面接触距離10〜15mmで急冷凝固させて生成したものであることを特徴とする請求項1又は2記載のα-Fe/R2TM14B系ナノコンポジット磁石の製造方法。
- 前記パドルの中心でロールに接する周方向接線と、前記パドルから剥離点まで薄帯が描く接触円弧の弦とが成す角度が、1.7度以下であることを特徴とする請求項3記載のα-Fe/R2TM14B系ナノコンポジット磁石の製造方法。
- 2.4MA/m以上で面内方向に磁化した、前記結晶化薄帯の円板の、外部磁界40kA/mにおける磁気トルク曲線歪率が、1.2%以下であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項記載のα-Fe/R2TM14B系ナノコンポジット磁石の製造方法。
- 飛行する前記結晶化薄帯を、平板状のシュータにて捕集することを特徴とする請求項3から5のいずれか1項記載のα-Fe/R2TM14B系ナノコンポジット磁石の製造方法。
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