使用薄带铸造法的纳米复合型永磁体用原料合金制造方法技术

为了高生产率低成本地制造纳米复合磁体用的含较多非结晶组织的原料合金，制作用Ｆｅ＃－［１００－ｘ－ｙ－ｚ］Ｒ＃－［ｘ］Ｑ＃－［ｙ］Ｍ＃－［ｚ］（Ｒ是Ｐｒ、Ｎｄ、Ｄｙ或Ｔｂ中的１种或２种以上的元素，Ｑ是Ｂ或Ｃ中的１种或２种的元素，Ｍ是Ｃｏ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｂ中的１种或２种以上的元素，式中的ｘ、ｙ、ｚ分别为１原子％≤ｘ＜６原子％，１５原子％≤ｙ≤３０原子％，０原子％≤ｚ≤７原子％）表示的合金熔液，以单位接触宽度的供给速度为０．２ｋｇ／ｍｉｎ／ｃｍ以上５．２ｋｇ／ｍｉｎ／ｃｍ以下的供给速度将该合金熔液连续供给至以３ｍ／秒以上、不足２０ｍ／秒的圆周速度旋转的冷却辊，利用该薄带铸造法进行急冷。由此可制作非结晶为６０体积％以上的合金。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及各种马达、仪表、传感器和扬声器等所使用的永磁体用的原料合金及其制造方法，具体而言，涉及用薄带铸造法制作的纳米复合型永磁体用原料合金及其制造方法。在制造纳米复合磁体时，作为原材料，多使用组织中含较多非结晶组织或非结晶相的急冷凝固合金。这种急冷凝固合金，通过热处理进行结晶化，最终成为具有平均结晶粒径为10-9m～10-6m左右的微细组织的磁性材料。结晶化热处理后的磁性合金的组织结构，在很大程度上依赖于结晶化热处理前的急冷凝固合金的组织结构。因此，如何选择决定急冷凝固合金组织结构(非结晶相的比例等)的合金熔液的急冷条件等，对于制造具有优异磁特性的纳米复合磁体的是非常重要的。目前，作为上述那样含较多非结晶相的急冷凝固合金的制作方法，是众所周知的使用附图说明图1所示装置的急冷方法。在该方法中，从底部有孔的喷嘴，向铜等制成的旋转辊喷射熔融合金，通过将熔融合金急冷，制作非结晶化的薄带状凝固合金。关于上述方法，迄今为止，已有研究磁性材料的大学、机构等的研究和报告。但是，所使用的装置都只不过是在喷嘴内将数十克～数百克的合金熔解、并进行喷射的实验规模的设备，用这种处理量小的装置，不能批量生产纳米复合磁体用原料合金。增加处理量的方法，例如在特开平2-179803号公报、特开平2-247305号公报、特开平2-247306号公报、特开平2-247307号公报、特开平2-247308号公报、特开平2-247309号公报、特开平2-247310号公报等上已有记载。在上述方法中，将熔解炉内熔解的合金熔液，注入底部有喷嘴的容器内，然后通过向容器内的熔液施加一定的压力，让熔液从喷嘴喷出(以下称为“喷铸法”)。这样一边加压，一边通过喷嘴使熔液喷射的方法，可使具有较快流速的熔液条(熔液流)略呈垂直地向旋转辊的最上部附近喷射。被喷射的熔液在旋转辊表面形成液坑(puddle)，该液坑与辊的接触面被急冷，制成薄带状急冷合金。在上述喷铸法中，由于合金熔液与旋转辊的接触长度较短，因此在旋转辊上未急冷完了的、从旋转辊剥离后处于高温状态(如700℃～900℃)的合金在飞行中被冷却。在喷铸法中，通过进行这样的冷却工艺，实现各种合金的非结晶化。但是，在喷铸法中，若让处理量增加到适合工业化生产(如约1.5kg/min以上)，则随着熔液供给量(熔液喷射速度)的增加，喷嘴的消耗非常大。这将导致在处理过程中熔液供给量产生变化，因而不能保持稳定的急冷状态。而且，还存在着花费在喷嘴上的费用过高的问题。另外，由于喷嘴的口径制约了熔液的喷射速度，因此还存在着很难增加处理量的问题。另外，在喷铸法中，还可能会产生由于熔液在喷嘴中凝固导致熔液堵塞的现象。因此有必要设置一个使带喷嘴的容器保持在规定温度的机构。为保持熔液的喷射量一定，还有必要设置一个控制容器内熔液的上表面和喷嘴出口压力的机构。这样，就产生了花费在装置上的初期投资和设备运转成本高的问题。而且在喷铸法中，为实现稳定的可获得非结晶合金的冷却速度，需要使熔液的喷射速度比较低(如1.5kg/min以下)，这样使生产效率较低。在喷铸法中，若熔液的喷射速度过高，在辊表面就不能形成液坑，使熔液飞溅。结果导致熔液冷却速度不稳定。另外，喷铸法是通过向较高速(如圆周速度20m/秒以上)旋转的辊喷射少量的熔液，制成含较多非结晶的急冷合金。因此，制作的薄带状急冷合金的厚度典型的在50μm以下。这种很薄的薄带状合金，很难进行高体积密度的有效回收。另一方面，作为制造急冷合金的方法，已知的还有薄带铸造法。在薄带铸造法中，从熔解炉向槽(浇口盘)供给合金熔液，通过让槽上的合金熔液与冷却辊接触，制作急冷合金。槽是为了暂时储存熔液、而控制熔液的流速并对熔液流进行整流、由此实现向冷却辊稳定地连续供给熔液的熔液引导装置。与冷却辊外圆周表面接触的熔液，被旋转的冷却辊拖拽，沿辊圆周面移动，在该过程中被冷却。在薄带铸造法中，由于辊圆周方向的熔液与辊外圆周面的接触长度较长，熔液的冷却在辊上就基本完成了。如上所述，在薄带铸造法中不使用喷铸法那样的喷射嘴，而是通过槽向旋转辊连续地提供合金熔液，因此适合大批量生产，可使制造成本下降。但是，在薄带铸造法中，由于向辊提供的合金熔液较多，易使急冷速度降低，这对制作非结晶化的凝固合金不利。在急冷速度较慢的情况下，易制成非结晶相较少(即结晶组织较多)的合金。在合金组织中，若存在较多的结晶组织，则在后续的结晶化热处理时，已成为结晶的部分作为核，使结晶组织变得粗大。因此不能得到具有优异磁特性的纳米复合磁体。因此，薄带铸造法多用于制造完全结晶化的金属铸带(如，特开平8-229641号公报)。这样制成的急冷合金，通常用于主相为R2F14B相的烧结磁体用的原料合金，而不能用于纳米复合磁体用的原料合金。这样，高效且低成本地制造纳米复合磁体用的、含有较多非结晶组织的原料合金就较困难。本专利技术鉴于上述问题，目的是提供廉价的、具有良好磁特性的纳米复合型永磁铁用的原料合金。在优选的实施方式中，以上述的3kg/min以上的供给速度，向上述冷却辊供给上述合金熔液。在优选的实施方式中，利用可控制朝向上述冷却辊的合金熔液的至少一部分熔液流的槽，使上述合金熔液与上述冷却辊接触，上述槽位于上述冷却辊附近，沿着上述冷却辊的轴线方向具有多个规定出液宽度的熔液排出部，由此，通过上述多个熔液排出部与上述冷却辊接触的上述合金熔液形成多条薄带状合金。在优选的实施方式中，上述规定的接触宽度为0.5cm～10.0cm。在优选的实施方式中，上述薄带状合金实质上具有由60体积％以上的非结晶组织构成的金属组织。在优选的实施方式中，包括连续破碎上述薄带状合金、以1g/cm3以上的体积密度回收被破碎的合金的工序。本专利技术的磁体用原料合金，是用上述任意一种制造方法制造的磁体用原料合金，在结晶化热处理前，固有矫顽力HcJ在10kA/m以下。在优选的实施方式中，上述磁体用原料合金的厚度为70～250μm。本专利技术的磁体用原料合金的评价方法包括测定通过急冷磁性合金熔液制成的凝固合金的矫顽力的工序；根据上述测定的矫顽力的大小推算上述凝固合金中所含的非结晶比例的工序。本专利技术的磁体用原料合金的评价方法包括测定通过急冷磁性合金熔液制成的凝固合金的结晶化发热量的工序；根据上述测定的结晶化发热量推算上述凝固合金中所含的非结晶比例的工序。本专利技术的磁体用原料合金的制造方法包括使用上述任意一种评价方法推算上述凝固合金中所含的非结晶比例的工序；对以上述推算的非结晶比例为规定比例以上的条件制作的上述凝固合金进行结晶化热处理的工序。图2为本专利技术实施方式中用薄带铸造法制作急冷合金的装置的整体结构剖面图。图3为图2所示的装置中的冷却辊和槽的俯视图。图4为在实施例中制作的热处理前的试样粉末的热分析曲线。图5为在实施例中制作的热处理前的试样粉末的磁滞曲线。图6为图5的原点附近的放大图。研究结果发现，通过确定组成式为Fe100x-y-zRxQyMz(R是Pr、Nd、Dy或Tb中的1种或2种以上的元素，Q是B或C中的1种或2种的元素，M是Co、Al、Si、Ti、V、Cr、Mn、Ni、Cu、Ga、Zr、Nb、Mo、Ag、Pt、Au、Pb中的1种或2种以上的元素，式中的x、y、z分别为1原子％≤x＜6原子％，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁体用原料合金的制造方法，其特征在于： 包括：制作用Ｆｅ↓［１００－ｘ－ｙ－ｚ］Ｒ↓［ｘ］Ｑ↓［ｙ］Ｍ↓［ｚ］（Ｒ是Ｐｒ、Ｎｄ、Ｄｙ或Ｔｂ中的１种或２种以上的元素，Ｑ是Ｂ或Ｃ中的１种或２种的元素，Ｍ是Ｃｏ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｂ中的１种或２种以上的元素，式中的ｘ、ｙ、ｚ分别为１原子％≤ｘ＜６原子％，１５原子％≤ｙ≤３０原子％，０原子％≤ｚ≤７原子％）表示的合金熔液的工序；以及 在真空或减压的条件下、使用以沿所述冷却辊的轴线方向并具有规定接触宽度的方式使所述合金熔液与冷却辊接触、通过所述冷却辊的旋转、使所述合金熔液一边沿所述冷却辊的外周面移动一边冷却的薄带铸造法、制成含非结晶组织的薄带状合金的工序； 所述冷却辊以３ｍ／秒以上、不足２０ｍ／秒的圆周速度旋转， 以单位接触宽度的供给速度为０．２ｋｇ／ｍｉｎ／ｃｍ以上５．２ｋｇ／ｍｉｎ／ｃｍ以下的供给速度向所述冷却辊连续供给所述合金熔液。

【技术特征摘要】
JP 2000-10-6 307671/001.一种磁体用原料合金的制造方法，其特征在于包括制作用Fe100-x-y-zRxQyMz(R是Pr、Nd、Dy或Tb中的1种或2种以上的元素，Q是B或C中的1种或2种的元素，M是Co、Al、Si、Ti、V、Cr、Mn、Ni、Cu、Ga、Zr、Nb、Mo、Ag、Pt、Au、Pb中的1种或2种以上的元素，式中的x、y、z分别为1原子％≤x＜6原子％，15原子％≤y≤30原子％，0原子％≤z≤7原子％)表示的合金熔液的工序；以及在真空或减压的条件下、使用以沿所述冷却辊的轴线方向并具有规定接触宽度的方式使所述合金熔液与冷却辊接触、通过所述冷却辊的旋转、使所述合金熔液一边沿所述冷却辊的外周面移动一边冷却的薄带铸造法、制成含非结晶组织的薄带状合金的工序；所述冷却辊以3m/秒以上、不足20m/秒的圆周速度旋转，以单位接触宽度的供给速度为0.2kg/min/cm以上5.2kg/min/cm以下的供给速度向所述冷却辊连续供给所述合金熔液。2.如权利要求1所述的磁体用原料合金的制造方法，其特征在于以3kg/min以上的供给速度，向所述冷却辊供给所述合金熔液。3.如权利要求1或2所述的磁体用原料合金的制造方法，其特征在于利用可控制朝向所述冷却辊的合金熔液的至少一部分熔液流的槽，使所述合金熔液与所述冷却辊接触，所述槽位于所述冷却辊附近，沿着所述冷却辊的轴线方向具有多个规定出液宽度的...

【专利技术属性】
技术研发人员：村上亮，金清裕和，广泽哲，
申请(专利权)人：株式会社三德，株式会社新王磁材，
类型：发明
国别省市：JP[日本]