(57)【要約】【課題】仕込み合金組成と急冷薄帯の組成ずれを抑制することができる急冷薄帯の製造方法を提供する。【解決手段】希土類磁石合金溶湯をノズルから回転冷却ロールの表面に吐出して急冷凝固することによる希土類磁石薄帯の製造方法において、希土類元素の揮発を防止する蓋を前記ノズル内に挿入し、前記蓋がノズル内の希土類磁石合金溶湯の上部表面に接触した状態で薄帯を製造する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
希土類磁石合金溶湯をノズルから回転冷却ロールの表面に吐出して急冷凝固することによる希土類磁石薄帯の製造方法において、希土類元素の揮発を防止する蓋を前記ノズル内に挿入し、前記蓋がノズル内の希土類磁石合金溶湯の上部表面に接触した状態で薄帯を製造することを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転冷却ロールを用いた急冷凝固により希土類磁石薄帯を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ネオジム磁石（Ｎｄ2Ｆｅ14Ｂ）で代表される希土類磁石は、磁束密度が高くきわめて強力な永久磁石として種々の用途に用いられている。この希土類磁石においては、優れた磁気特性を得るために、ナノサイズの結晶粒からなる微細組織を安定して確保する必要がある。その製造には、希土類磁石の組成を有する合金溶湯をノズルから冷却媒体としての回転冷却ロール面に吐出させる単ロール法等により急冷凝固させて薄帯（急冷リボン）を形成する液体急冷方法が行われている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−０８７８１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような希土類等の蒸気圧の高い元素を含む合金溶湯から液体急冷法により薄帯を製造する場合、蒸気圧の高い元素は溶湯から揮発しやすいため、溶解前の合金と急冷後の薄帯の組成を比較したときに、薄帯において蒸気圧の高い金属元素が欠損することがある。従って、仕込みの合金はこの欠損分を考慮し、あらかじめ多くの希土類を添加しておくことで、作製後の薄帯の組成を制御している。しかしながら、希土類元素は高価であるばかりでなく、溶解する量が変わることで、欠損割合も変化するため、ねらいとする薄帯の組成を制御することは容易ではない。また、このような対策を行っても、製造過程の間に溶湯から希土類等が揮発するため、吐出初期と後期で組成がずれてしまうことは避けられない。
【０００５】
本発明は、上記の先行技術の問題点を解決し得る、合金溶湯からの蒸気圧の高い元素の揮発を防止する希土類磁石薄帯の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため本発明によれば、希土類磁石合金溶湯をノズルから回転冷却ロールの表面に吐出して急冷凝固することによる希土類磁石薄帯の製造方法において、希土類元素の揮発を防止する蓋を前記ノズル内に挿入し、前記蓋がノズル内の希土類磁石合金溶湯の上部表面に接触した状態で薄帯を製造することを特徴とする方法が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の方法によれば、ノズル内に蓋を挿入することにより、溶湯からの希土類元素をはじめとする蒸気圧の高い元素の揮発が抑制され、仕込み合金組成と急冷薄帯の組成ずれを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の方法を行うための短ロール式急冷凝固装置の配置図である。
【図２】蓋を挿入したノズルの断面図である。
【図３】他の態様の蓋を挿入したノズルの断面図である。
【図４】Ｎｄ欠損量の測定結果を示すグラフである。
【図５】保磁力の測定結果を示すグラフである。
【図６】Ｎｄ欠損量の測定結果を示すグラフである。
【図７】保磁力の測定結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１に、本発明により希土類磁石合金薄帯を製造するための単ロール式急冷凝固装置の配置図を示す。真空チャンバ１０内に配置された水冷Ｃｕロール１２が水平回転軸の周りをＲ方向に回転する。ロール１０の外周面の上方にノズル１４が鉛直配置されており、ノズル１４の下端に開口する吐出口（図示せず）から希土類磁石合金の溶湯Ｍが回転するロール面上に吐出され、ロール１４の回転Ｒに伴って幅数ｍｍの細長いテープ形状となる。
【００１０】
テープ状の溶湯は水冷ロール面で強烈な抜熱により急冷され凝固して厚さ数十ｎｍの薄帯Ｓとなり、ロール面から剥離してロール外周のほぼ接線方向に進行し、図の左端に示した回収機構１６内で冷却板に衝突して破断し、長さ数ｍｍの断片として回収される。
【００１１】
ノズル１４内の溶湯は高周波加熱コイル１８で所定温度に加熱されている。吐出した溶湯Ｍの温度は赤外カメラ２０により連続的にモニターされている。高周波遮蔽板２２は高周波加熱コイル１８によりロール面が不要に加熱されるのを防止する。
【００１２】
本発明は、図１の装置を用いて希土類磁石薄帯を製造する方法であり、ノズル１４内に希土類元素の揮発を防止する蓋を挿入し、前記蓋がノズル内の希土類磁石合金溶湯の上部表面に接触した状態で薄帯を製造することを特徴とする。
【００１３】
図２に、ノズル１４内に蓋３１を挿入した状態を示す。本発明の方法では、ノズル１４内に蓋３１を挿入し、この蓋３１が溶湯Ｍの上部表面に接触した状態でノズルから溶湯を吐出して薄帯を製造している。この蓋３１は、溶湯Ｍと反応しない材質のものを用いる。具体的には、−600kJ/mol以下の酸化物生成エネルギーをもつもの、例えばイソライト（珪藻土焼成体）、窒化珪素（ＳｉＮ）、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3)、シリカ（ＳｉＯ2)、マグネシア（ＭｇＯ）、カルシア（ＣａＯ）、イットリア（Ｙ2Ｏ3)を用いることができる。また、この蓋３１は、材質の選択又は多孔質とすることにより、浮力によって溶湯Ｍの上部表面に保持されることが好ましい。さらにこの蓋３１は、高温の溶湯Ｍと接触するため、熱衝撃に強く、熱膨張係数が10-5／℃以下であること、もしくは1200℃において200ＭＰａ以上の曲げ強度を有することが好ましい。
【００１４】
このように溶湯の上部表面に蓋を接触させて配置した状態で薄帯を製造することにより、製造過程における溶湯からの蒸気圧の高い元素の揮発を抑制することができ、仕込み合金組成と急冷薄帯の組成ずれを抑制することができる。図２においては、蓋３１は板状のものを用いているが、図３に示すように、この蓋３１は複数の球状体から構成してもよい。この球状体の径は、３つの球によって形成される空隙面積が0.5mm2以下では溶湯が透過しないため、後からノズルに注いだ溶湯が透過できるよう、空隙面積が0.5mm2より大きくするために4.8mm以上であることが好ましい。またこの球の径の上限は、ノズル径Ｄに対して球が３つ以上入る大きさ、すなわちＤ／３以下とする。これより大きいと、揮発抑制効果を発揮することができないおそれがある。
【実施例】
【００１５】
実施例１〜３
以下の表１に示す条件において、ノズル内に円板状のイソライト及びＳｉＮ材の揮発防止蓋を挿入し、希土類合金（組成：Ｎｄ29ＦｅbalＢＧａ0.4Ｃｕ0.1）の溶湯から、図１に示す装置を用いて液体急冷法により薄帯を作製した。
【００１６】
【表１】
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【００１７】
溶湯と得られた薄帯のそれぞれのＮｄ濃度をＩＣＰを用いて測定し、Ｎｄ欠損量を測定した。さらに作製した薄帯を、以下の表２及び３に示す条件で焼結、強加工を行い、磁気特性評価を実施した。
【００１８】
【表２】
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【００１９】
【表３】
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【００２０】
実施例４
揮発防止蓋として、ＳｉＮ球（径５ｍｍ）を３０個、内径３０ｍｍのノズルに挿入することを除き、実施例１と同様にして表１に示す条件において薄帯を作製した。そして実施例１と同様に、溶湯と得られた薄帯のそれぞれのＮｄ濃度をＩＣＰを用いて測定してＮｄ欠損量を測定し、さらに作製した薄帯を、以下の表２及び３に示す条件で焼結、強加工を行い、磁気特性評価を実施した。
【００２１】
比較例１及び２
揮発防止蓋を挿入することなく、実施例１と同様にして表１に示す条件において薄帯を作製した。そして実施例１と同様に、溶湯と得られた薄帯のそれぞれのＮｄ濃度をＩＣＰを用いて測定してＮｄ欠損量を測定し、さらに作製した薄帯を、以下の表２及び３に示す条件で焼結、強加工を行い、磁気特性評価を実施した。
【００２２】
以下の表４に、測定したＮｄ欠損量及び強加工後の保磁力を示す。
【００２３】
【表４】
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【００２４】
表４の結果より、揮発防止蓋の有無で希土類（Ｎｄ）欠損量が異なっており、揮発防止蓋を用いることによりＮｄの欠損を抑制できていることがわかる。また、揮発防止蓋を用いることにより、強加工後の保磁力も向上した。さらにこれは、溶解温度が高い方がより顕著となった。これは、温度が高いほどＮｄの揮発が起こりやすいためである。
【００２５】
以上の結果を、図４〜７にまとめるが、蓋の存在により顕著な効果が達成されている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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