(57)【要約】【課題】磁気特性に優れた希土類薄板磁石を安定してかつ安価に製造できる製造方法を提供する。【解決手段】（１）希土類磁石粉末を圧縮成形してなる予備成形体１と延性金属からなるチューブ２とを用意し、（２）予備成形体１をチューブ２に装入した後、（３）前記チューブ２の両端部を溶接して、このチューブ２内に予備成形体１を封入する。その後、（４）予備成形体１を封入したチューブ２を圧延圧延ロール４に複数パス通して薄板５に成形し、さらに、（５）前記薄板５から製品形状の磁石体６を採取する。また、所望により磁石体６に曲げ等の加工を加え、あるいは磁石体６から表面の金属層を剥離し、最終的に着磁して製品化する。【選択図】図１
2005340261.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
希土類磁石粉末を延性金属からなるチューブに封入した後、これを圧延加工して薄板に成形することを特徴とする希土類薄板磁石の製造方法。
【請求項２】
希土類磁石粉末を圧縮成形して予備成形体とし、該予備成形体をチューブに封入することを特徴とする請求項１に記載の希土類薄板磁石の製造方法。
【請求項３】
内部の磁石層の厚みが１ｍｍ未満になるように圧延加工することを特徴とする請求項１または２に記載の希土類薄板磁石の製造方法。
【請求項４】
圧延加工した薄板を必要に応じて所定形状に切出し、さらに必要に応じて二次加工を加えることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の希土類薄板磁石の製造方法。
【請求項５】
磁石体に、熱処理を施すことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の希土類薄板磁石の製造方法。
【請求項６】
磁石体の表面から金属層を剥離することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の希土類薄板磁石の製造方法。
【請求項７】
希土類磁石粉末として、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系希土類磁石粉末、Ｓｍ−Ｃｏ系希土類磁石粉末のうちの少なくとも１種を用いることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の希土類薄板磁石の製造方法。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか１項に記載の製造方法により製造されたことを特徴とする希土類薄板磁石。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄板形状の希土類磁石の製造方法および該方法により製造した希土類薄板磁石に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話やデジタルカメラにみられるように、携帯機器に対する小型化、高性能化、軽量化の進展には著しいものがあり、これらに使用される小型モータに関しても、さらなる小型化、高性能化の要求が強まっている。小型で高性能（例えば、高トルク）なモータを製作しようとする場合は、当然のことながら、小型、薄型で、かつ強力な永久磁石が必要になり、特に薄型化（薄板化）が重要な課題となっている。
【０００３】
ところで、モータ等の回転機やリニアアクチュエータには、Ｓｒフェライト、Ｂａフェライトなどの酸化物系磁石とＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系、Ｓｍ−Ｃｏ系などの希土類金属系磁石とが主に使用されていた。これらのうち、酸化物系磁石は安価であるが、磁気特性のひとつである最大エネルギー積は、例えば、Ｓｒフェライト焼結磁石で３５kJ/m3程度と、あまり高くない。これに対し、希土類金属系磁石いわゆる希土類磁石は、材料そのものが高価であるものの、最大エネルギー積が著しく高くなっており、例えば、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石で４００kJ/m3程度である。中でも、Ｎｄ2Ｆｅ14Ｂを主相とするＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石は、Ｎｄ2Ｆｅ14Ｂ結晶粒とその粒界内に存在する相（Ｎｄリッチ相、あるいはＢリッチ相）が微細構造を形成するため、高い保磁力が得られるとされており、前記した最大エネルギー積が高いことと相俟って、小型モータへの適用に大きな期待が寄せられている。
【０００４】
一方、従来、希土類磁石を薄板化する方法としては、焼結バルク体を切削（スライス）および研削加工するのが一般的であった（例えば、特許文献１参照）。また、薄板磁石を得る他の方法としては、例えば、特許文献２に記載されるように、円筒状の容器に磁石材料を充填した後、これを圧延加工して薄板を成形し、この薄板を打ち抜いて導電性リングを作製する方法もあった。
【特許文献１】特開２００３−１６３１２９号公報
【特許文献２】特開平０７−１４５８２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、焼結バルク体を切断および研削する方法によれば、上記したＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石特有の微細構造が破壊されてしまうため、保磁力の大幅な低下を引き起こす虞れがあった。特に、厚さが１.０mm未満の薄板磁石を作製する場合は、破壊された微細構造の占める比率が増すため、磁気特性の大幅な低下が避けられないようになる。また、上記特許文献２に記載される方法によれば、一旦磁石材料を溶解してインゴット化し、このインゴットを円筒状容器に充填するようにしているため、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石特有の微細構造を形成させることは困難で、前記同様に磁気特性の低下が避けられないようになる。また、磁石材料の溶解に多くのエネルギーを必要とするため、製造コストの上昇も避けられない。
【０００６】
なお、スパッタリング法やレーザーアブレーション法などの薄膜作製技術を用いて薄板磁石を製造する方法もあるが、これらの方法で製造できる磁石の厚みは、せいぜい十数μｍ（スパッタリング法）乃至数百μｍ（レーザーアブレーション法）であり、モータ等への適用は、工業的に困難である。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その課題とするところは、磁気特性に優れた希土類薄板磁石を安定してかつ安価に製造できる製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明に係る希土類薄板磁石の製造方法は、希土類磁石粉末を延性金属からなるチューブに封入した後、これを圧延加工して薄板に成形し、しかる後、前記薄板から所定形状の磁石体を切出すことを特徴とする。このように行う希土類薄板磁石の製造方法においては、希土類磁石の粉末を出発原料として圧延し薄板化するので、結晶の微細構造が維持されるばかりか、溶解のためのエネルギーも不要となる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の製造方法によれば、結晶の微細構造を破壊することなく薄板化を図ることができるので、磁気特性に優れた希土類薄板磁石を安定してかつ安価に製造できる。また、本製造方法によって得られる希土類薄板磁石は、薄板からの切出し形状、磁石体に加える二次加工、表面の金属層の剥離などにより種々の形状、形態で提供できるので、様々な分野に広範に利用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本願発明に係る希土類薄板磁石の製造方法について、添付図面も参照しながら説明する。
【００１１】
図１は、本製造方法の概要の工程を示したものである。本製造方法の実施に際しては、予め、（１）希土類磁石粉末を圧縮成形してなる予備成形体１と延性金属からなるチューブ２とを用意し、先ず、（２）前記予備成形体１をチューブ２に装入し、続いて、（３）前記チューブ２の両端部を溶接（溶接部３）して、このチューブ２内に予備成形体１を封入する。その後は、（４）前記予備成形体１を封入したチューブ２を圧延機の圧延ロール４に通して薄板５に成形し、さらに、（５）前記薄板５から製品形状の磁石体６を切出す。
【００１２】
上記のようにして得られた磁石体６は、図２に示すように金属層Ａ−磁石層Ｂ−金属層Ａの三層構造となっており、最終的に着磁して製品化される。セグメント磁石として製品化する場合は、例えば、図３に示すように前記磁石体６に曲げ加工を加えて、湾曲状のセグメント７とし、その後に着磁する。また、本発明は、図４に示すように前記磁石体６またはセグメント７から表面の金属層Ａを剥離して、磁石層Ｂのみで製品化してもよく、この場合は、金属層Ａを剥離した後に着磁する。本発明はさらに、所望により前記磁石体６またはセグメント７に熱処理を施してもよい。
【００１３】
ここで、希土類磁石粉末として用いられる希土類磁石の材質は、Ｎｄ2Ｆｅ14Ｂを主相とするＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石であっても、ＳｍＦe12Ｎxを主相とするＳｍ−Ｆe−Ｎ系磁石またはＳｍ2Ｃo17を主相とするＳｍ−Ｃｏ系磁石であってもよく、本発明は、これらの磁石粉末の少なくとも１種を用いることができる。また、希土類磁石粉末の粒径は、次の三つの理由から、平均粒径５０μｍ以下とするのが望ましい。一つ目の理由は、磁石の保磁力は構造敏感な特性で、これを大きくするためには、均一で微細な結晶構造が必要である。二つめの理由は、大きな粗大粒の場合、圧延加工中に粉砕されて、磁石特性が劣化してしまうためである。三つ目の理由は、大きな粗大粒があると、これよって圧延加工中に、延性金属層が突き破られる虞れがあるためである。
【００１４】
本実施形態においては、上記したように、予め希土類磁石粉末を圧縮成形して予備成形体１とするが、これは、チューブ２に対する磁石粉末の充填効率を上げるためである。この場合、予備成形体１の相対密度は５０％を超える程度とすれば十分である。なお、本発明は、チューブ２に磁石粉末を直接充填するようにしてもよいことはもちろんで、この場合は、チューブ２の一端を予め閉じた状態として、磁石粉末を充填した後、チューブ２の他端を閉鎖すればよい。
【００１５】
上記チューブ２として使用する延性金属は、特にその種類は問わないが、純度が高いほど延性に富み、かつ、内部の磁石粉末と反応する不純物が少ないので、純金属または純金属に近いものを選択するのが望ましい。また、コスト的に安価であることも望ましく、これらの条件を満たすものとして純鉄がある。ところで、上記した磁石体６あるいはセグメント７の状態（三層構造の状態）で製品化する場合、延性金属からなる表面の金属層Ａは内部の磁石層Ｂの保護膜として機能するが、腐食環境下で使用される場合は、その耐食性が問題となる。したがって、用途によっては、前記チューブ２用の金属としては、延性に富むことに加え、耐食性に優れていることが要求される。このような要求を満足する金属としては、例えば、純モリブデン、純タンタル等がある。
【００１６】
予備成形体１をチューブ２に装入するに際しては、磁石粉末の酸化を防ぐために、窒素ガス雰囲気で行うのが望ましい。また、予備成形体１が封入されたチューブ２を完全に閉じてしまうと、後の圧延に際してガスによりチューブ２が破裂してしまう危険があるので、チューブ２にはガス抜き孔を設けるのが望ましい。このガス抜き孔は、予めチューブ２に形成しても、チューブの両端部を溶接した後に形成してもよい。また、チューブの両端部の溶接を断続的に行って、非溶接部をガス抜きに利用してもよい。
【００１７】
上記した圧延ロール４による圧延は、内部の磁石層Ｂが所定の厚さ（例えば、１ｍｍ未満）になるまで繰り返し行う。この場合の圧延は、冷間で行っても温間で行ってもよいが、目的とする厚さが薄くて加工度が増える場合は、温間で行うのが望ましい。また、この温間圧延の温度は、磁石の結晶粒の粒成長が促進されるような高温域ではなく、これよりも低い温度域をさす。磁石の種類によって、この粒成長が促進される温度は異なるため、適切に選択する必要がある。この圧延により、表面の金属の薄肉化と内部の磁石粉末の圧密化が進むが、この圧延中、内部の磁石粉末は金属層により被覆されているので、磁石粉末が酸化して劣化することはない。また、圧延により内部の磁石層に加えられる加工歪は表面の金属層にて緩和され、これにより各結晶の微細構造が破壊される虞れはなくなる。
【００１８】
このようにして三層構造の薄板５が得られるが、この薄板５から磁石体６を切出す方法は任意であり、切断刃による切断加工を利用しても、プレスによる打抜き加工を利用してもよい。また、切出す磁石体６の形状も任意であり、使用目的に応じて円形、角形、リング形状等とすることができる。
【００１９】
本発明は、所望により上記磁石体６に曲げ加工（二次加工）を加えて、セグメント７（図３）とすることができるが、その二次加工においては、表面の金属層Ａによって内部の磁石層Ｂが補強されているので、該磁石層Ｂが崩壊することはない。ただし、あまり強い加工を加えると、内部の磁石層Ｂが崩壊してしまうので、軽度の加工に留める必要がある。本発明はまた、所望により前記磁石体６またはセグメント７から金属層Ａを剥離して製品化するが、この剥離は比較的容易に行うことができる。ただし、この剥離をより容易にするため、予め前記チューブ２の内面に潤滑剤を薄く塗布するようにしてもよい。この場合の潤滑剤は、内部の希土類磁石に対して活性化反応を起こさないものであれば任意であり、例えばステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛等を選択することができる。本発明はさらに、所望により磁石体６またはセグメント７に熱処理を施すが、その目的は、磁石層Ｂの密度および機械強度を上げることにある。この場合の熱処理は、真空中または不活性ガス中で行うのが望ましい。また、この時の熱処理温度は、磁石の結晶粒の粒成長が促進されるような高温域を避け、これよりも低い温度とする必要がある。温間圧延に関連して先に述べたように、磁石の種類によって、この粒成長が促進される温度は異なるため、適切に選択する必要がある。
【００２０】
本発明に係る希土類薄板磁石は、上記のようにして得られた磁石体６．セグメント７、磁石層Ｂ等に対し、最終的に着磁して製品として完成するが、上記したように圧延によって結晶の微細構造が破壊されることがないので、製品化後の磁気性能、特に保磁力は十分となる。また、希土類磁石粉末を出発原料としているので、溶解のためのエネルギーも不要となり、製造コストが低減する。しかも、得られた磁石体６は、軽度の塑性加工を加えても内部の磁石層が破壊することがないので、セグメント磁石としての利用も可能になると共に、表面の金属層を剥離して磁石層単体としての利用も可能になり、その利用価値は大なるものがある。
【実施例１】
【００２１】
Ｎｄ2Ｆｅ14Ｂを主相とするＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末を圧縮成形して、直径２０ｍｍ、高さ１６０ｍｍの大きさを有し、かつ相対密度が８５％の予備成形体を得た。一方、外形２２ｍｍ、内径２０ｍｍ、長さ２００ｍｍの大きさの軟鋼製チューブを用意し、このチューブ２内に、窒素ガス雰囲気中で前記予備成形体１を装入し、さらにチューブの両端部を溶接した。また、チューブの両端部を溶接した後、該チューブにガス抜き孔を形成した。
【００２２】
上記準備完了後、磁石粉末の予備成形体が封入されたチューブを、ロール径が２００ｍｍの圧延ロールによって繰り返し冷間圧延し、薄板を成形した。このときの圧下率は２０％とし、厚さが０.６３ｍｍになるまで２６パス圧延した。そして、この圧延後、前記薄板を打ち抜いて、３ｍｍ四方の磁石体を採取し、これを本発明試料１とした。また、本発明試料１の磁石体から表面の金属層を剥離して、厚さ０.５ｍｍの金属層を取出し、これを本発明試料２とした。また、本発明試料１の磁石体に真空中、５００℃にて１時間保持する熱処理を施し、これを本発明試料３とした。さらに、前記熱処理後、表面の金属層を剥離して、厚さ０.５ｍｍの金属層を取出し、これを本発明試料４とした。なお、比較のため、通常の焼結法にて作製した焼結バルク体（(BH)max=240kj/m3）から３ｍｍ四方で厚さが０.５ｍｍの薄片を切断し、これを比較試料１とした。
【００２３】
そして、上記のように作製した各試料について、Ｂ−Ｈカーブトレーサにて磁気特性を測定した。結果を表1に示す。ただし、本発明試料１および３については、表面の金属層を除いた磁石層のみの特性を示してある。表１から明らかなように、本発明試料１乃至４は、いずれも従来の切断加工（スライス加工）によって作製された比較試料１と比べて、最大エネルギー積（ＢＨ）max、残留磁束密度Ｂｒ、保磁力ｉＨｃ共に優れた値が得られている。
【００２４】
【表１】
2005340261.tif 000003
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る希土類薄板磁石の製造方法の概略の工程を示す模式図である。
【図２】本製造方法で得られた磁石体の内部構造を示す模式図である。
【図３】磁石体を加工して得られたセグメントの形状を模式的に示す斜視図である。
【図４】磁石体から表面の金属層を剥離する実施形態を示す模式図である。
【符号の説明】
【００２６】
１    希土類磁石粉末の予備成形体
２    延性金属のチューブ
４    圧延ロール
５    圧延後の薄板
６    薄板から採取した磁石体
７    磁石体を加工して得られたセグメント
Ａ    金属層
Ｂ    磁石層
【図１】
2005340261.tif 000004
【図２】
2005340261.tif 000005
【図３】
2005340261.tif 000006
【図４】
2005340261.tif 000007