專利名稱：冷卻輥、薄帶狀磁鐵材料、磁鐵粉末及粘結(jié)磁鐵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于冷卻輥、薄帶狀磁鐵材料、磁鐵粉末及粘結(jié)磁鐵。
作為磁鐵材料，以含有稀土元素的合金構(gòu)成的稀土磁鐵材料具有高的磁性能，因此在用于電動機(jī)等時，發(fā)揮高性能。
這樣的磁鐵材料，例如是通過使用急冷薄帶制造裝置的急冷法制造的。以下，說明該制造方法。
圖20是表示利用單輥法制造以往的磁鐵材料的裝置(急冷薄帶制造裝置)中的合金熔液與冷卻輥發(fā)生碰撞部位附近的狀態(tài)的斷面圖。
如該圖所示，使規(guī)定的合金組成的磁鐵材料(以下稱為“合金”)熔化，從未圖示的噴嘴噴射出該合金熔液60，碰撞在相對噴嘴沿圖20中箭頭A方向旋轉(zhuǎn)的冷卻輥500的圓周面530上，通過和該圓周面530接觸，使合金急冷、凝固，連續(xù)地形成薄帶狀(帶材狀)的合金。該薄帶狀的合金稱為急冷薄帶，以快的冷卻速度進(jìn)行凝固的結(jié)果，其顯微組織成為由非晶態(tài)相和細(xì)小結(jié)晶相構(gòu)成的組織，原樣的，或者通過熱處理就能發(fā)揮優(yōu)良的磁性能。圖20中，以虛線表示合金熔液60的凝固界面710。
在此，稀土元素容易氧化，如果發(fā)生氧化，就會降低磁性能，因而上述急冷薄帶80的制造主要在惰性氣體中進(jìn)行。
因此，氣體侵入圓周面530和合金熔液60的槳形部(外澆口部)70之間，在急冷薄帶80的輥面(和冷卻輥500的圓周面530接觸的面)810上往往會產(chǎn)生凹窩(凹部)9。冷卻輥500的圓周速度越大，這種傾向越顯著，所產(chǎn)生的凹窩的面積也越大。
如果產(chǎn)生凹窩9(特別是巨大的凹窩)，在凹窩部分，由于氣體的存在，就會發(fā)生與冷卻輥500的圓周面530的接觸不良，而降低冷卻速度，妨礙快速凝固。因而在凹窩9發(fā)生的部位，合金的晶粒直徑粗大化，磁性能降低。
將含有這樣的低磁性能部分的急冷薄帶粉碎而得到的磁鐵粉末，磁性能的偏差變大。因此，使用這樣的磁鐵粉末制成的粘結(jié)磁鐵，僅得到低的磁性能，并且耐蝕性也降低。
本發(fā)明的目的在于，提供可提供磁性能優(yōu)良、可靠性良好的磁鐵的冷卻輥、薄帶狀磁鐵材料、磁鐵粉末及粘結(jié)磁鐵。
這樣的目的，通過下述的(1)～(27)的本發(fā)明來達(dá)到。
(1)冷卻輥，它是使磁鐵材料的合金熔液碰撞在冷卻輥的圓周面上，而冷卻凝固，制造薄帶狀磁鐵的冷卻輥，其特征在于，在冷卻輥的圓周面上設(shè)置了排出侵入上述圓周面與上述合金熔液的槳形部之間的氣體的氣體抽出手段。
(2)上述(1)中記載的冷卻輥，該冷卻輥具有輥基體材料和設(shè)置在該輥基體材料的外周面的表面層，在上述表面層上設(shè)置上述氣體抽出手段。
(3)上述(2)中記載的冷卻輥，其上述表面層以具有比上述輥基體材料的構(gòu)成材料在室溫附近的導(dǎo)熱率低的材料構(gòu)成。
(4)上述(2)或(3)中記載的冷卻輥，其上述表面層以陶瓷構(gòu)成。
(5)上述(2)～(4)中的任一項記載的冷卻輥，其上述表面層以在室溫附近的導(dǎo)熱率是80W·m-1K-1以下的材料構(gòu)成。
(6)上述(2)～(5)中的任一項記載的冷卻輥，其上述表面層以在室溫附近的熱膨脹系數(shù)是3.5～18[×10-6K-1]的材料構(gòu)成。
(7)上述(2)～(6)中的任一項記載的冷卻輥，其上述表面層的平均厚度是0.5～50μm。
(8)上述(2)～(7)中的任一項記載的冷卻輥，其上述表面層以在其表面不進(jìn)行機(jī)械加工而形成。
(9)上述(1)～(8)中的任一項記載的冷卻輥，除了上述氣體抽出手段以外的上述圓周面部分的表面粗糙度Ra是0.05～5μm。
(10)上述(1)～(9)中的任一項記載的冷卻輥，上述氣體抽出手段是至少1條溝。
(11)上述(10)中記載的冷卻輥，上述溝的平均寬度是0.5～90μm。
(12)上述(10)或(11)中記載的冷卻輥，上述溝的平均深度是0.5～20μm。
(13)上述(10)～(12)中的任一項記載的冷卻輥，上述溝的縱向和冷卻輥的旋轉(zhuǎn)方向形成的角度是30°以下。
(14)上述(10)～(13)中的任一項記載的冷卻輥，上述溝為以上述冷卻輥的旋轉(zhuǎn)軸為中心形成的螺旋狀。
(15)上述(10)～(14)中的任一項記載的冷卻輥，上述溝并列設(shè)置，其平均間距是0.5～100μm。
(16)上述(10)～(15)中的任一項記載的冷卻輥，上述溝是在上述圓周面的邊緣部開口。
(17)上述(10)～(16)中的任一項記載的冷卻輥，上述溝在上述圓周面上占有的投影面積的比例是10～99.5％。
(18)薄帶狀磁鐵材料，其特征在于，該薄帶狀磁鐵材料是使用上述(1)～(17)中的任一項記載的冷卻輥制成的。
(19)上述(18)中記載的薄帶狀磁鐵材料，其平均厚度是8～50μm。
(20)磁鐵粉末，其特征在于，該磁鐵粉末是粉碎上述(18)或(19)記載的薄帶狀磁鐵材料而得到的。
(21)上述(20)中記載的磁鐵粉末，該磁鐵粉末在其制造過程中或者制造后進(jìn)行至少一次熱處理。
(22)上述(20)或(21)中記載的磁鐵粉末，其平均粒徑是1～300μm。
(23)上述(20)～(22)中的任一項記載的磁鐵粉末，該磁鐵粉末是以具有軟磁性相和硬磁性相的復(fù)合組織構(gòu)成的。
(24)上述(23)中記載的磁鐵粉末，其上述軟磁性相和硬磁性相的平均晶粒直徑都是1～100nm。
(25)粘結(jié)磁鐵，其特征在于，該粘結(jié)磁鐵是用粘合樹脂將上述(20)～(24)中的任一項記載的磁鐵粉末粘結(jié)而形成的。
(26)上述(25)中記載的粘結(jié)磁鐵，該粘結(jié)磁鐵在室溫下的固有矯頑力HcJ是320～1200kA/m。
(27)上述(25)或(26)中記載的粘結(jié)磁鐵，該粘結(jié)磁鐵的最大磁能積(BH)max是40kJ/m3以上。
以下，關(guān)于本發(fā)明的冷卻輥、薄帶狀磁鐵材料、磁鐵粉末及粘結(jié)磁鐵的實施方式，加以詳細(xì)地說明。
冷卻輥的構(gòu)造

圖1是表示本發(fā)明的冷卻輥的第1實施方式，及使用該冷卻輥、利用單輥法制造薄帶狀磁鐵材料(急冷薄帶)的裝置(急冷薄帶制造裝置)的構(gòu)成例的斜視圖，圖2是圖1所示的冷卻輥的正面圖，圖3是圖1所示的冷卻輥的放大斷面圖。
在冷卻輥5的圓周面53上，設(shè)置排出侵入圓周面53和合金熔液6的槳形部7之間的氣體的氣體抽出手段。
如果利用氣體抽出手段從圓周面53和槳形部7之間排出氣體，就能提高圓周面53和槳形部7的密合性(防止發(fā)生巨大的凹窩)。由此，在槳形部7的各部位上的冷卻速度的差別變小。因而得到的急冷薄帶(薄帶狀磁鐵材料)8中的晶粒直徑的偏差變小，作為結(jié)果，得到磁性能偏差小的急冷薄帶8。
在圖示的構(gòu)成中，作為氣體抽出手段，形成溝54。溝54相對于冷卻輥的旋轉(zhuǎn)方向，大致平行地形成。氣體抽出手段如果是這樣的溝，從圓周面53和槳形部7之間送入溝54中的氣體就沿溝54的縱向移動，因此侵入圓周面53和槳形部7之間的氣體排出效率特別高，提高槳形部7對圓周面53的密合性。
在圖示的構(gòu)成中，溝54可以形成數(shù)條溝，但可以形成至少一條溝。
溝54的寬度(在向圓周面53開口部分的寬度)L1的平均值較好是0.5～90μm，更好是1～50μm，最好是3～25μm。溝54的寬度L1的平均值如果不到下限值，侵入圓周面53和槳形部7之間的氣體就不能充分地排出。另一方面，如果溝54的寬度L1的平均值超過上限值，合金熔液6會進(jìn)入溝54中，溝54就不能作為氣體抽出手段發(fā)揮機(jī)能。
溝54的深度(最大深度)L2的平均值較好是0.5～20μm，最好是1～10μm。溝54的深度L2的平均值如果不到下限值，侵入圓周面53和槳形部7之間的氣體就不能充分地排出。另一方面，如果溝54的深度L2的平均值超過上限值，流過溝部分的氣流的流速就增大，與此同時，容易形成伴隨渦旋的紊亂流，在急冷薄帶8的表面容易發(fā)生巨大的凹窩。
并列設(shè)置的溝54的間距L3的平均值較好是0.5～100μm，最好是3～50μm。如果溝54的平均間距是這樣范圍的值，溝54作為氣體抽出手段就能充分地發(fā)揮機(jī)能，而且與槳形部7的接觸部分一非接觸部分的間隔變得十分小。其結(jié)果，在槳形部7上，與圓周面53接觸的部分和不接觸的部分的冷卻速度差別變得十分小，所得到的急冷薄帶8的晶粒直徑、磁性能的偏差變小。
溝54在圓周面53上占有的投影面積(投影在圓周面上時的面積)的比例，較好是10～99.5％，最好是30～95％。如果溝54在圓周面53上占有的投影面積的比例不到下限值，在急冷薄帶8的輥面81附近，冷卻速度就會變大，容易形成非晶態(tài)化，而與此相反，在自由面82附近與輥面81附近相比，冷卻速度慢，因而導(dǎo)致晶粒直徑粗大化，作為結(jié)果，往往降低磁性能。另一方面，如果溝54在圓周面53上占有的投影面積的比例超過上限值，冷卻速度就變小，而導(dǎo)致晶粒直徑的粗大化，作為結(jié)果，往往降低磁性能。
溝54的形成方法沒有特別的限制，例如可舉出切削、復(fù)制(壓力復(fù)制)、磨削、噴砂處理等各種機(jī)械加工，激光加工，電火花加工，化學(xué)腐蝕等。特別其中，從比較容易提高溝的寬度、深度、并列設(shè)置溝的間距等的精度的角度出發(fā)，最好是機(jī)械加工，尤其是切削。
表面粗糙度除了圓周面53的溝54以外部分的表面粗糙度Ra，沒有特別的限制，較好是0.05～5μm，最好是0.07～2μm。如果表面粗糙度Ra不到下限值，冷卻輥5與槳形部7的密合性就降低，存在不能充分地抑制巨大的凹窩發(fā)生的可能性。另一方面，如果表面粗糙度Ra超過上限值，就有急冷薄帶8的厚度偏差顯著，晶粒直徑的偏差、磁性能的偏差變大的可能性。
冷卻輥的材質(zhì)冷卻輥5以輥基體材料51和形成冷卻輥5的圓周面53的表面層52構(gòu)成。
表面層52可以以與輥基體材料51相同材質(zhì)形成一體，但是最好以比輥基體材料51的構(gòu)成材料的導(dǎo)熱率小的材質(zhì)構(gòu)成。
輥基體材料51的構(gòu)成材料沒有特別的限制，例如最好以像銅或者銅合金那樣的導(dǎo)熱率大的金屬材料構(gòu)成，以便使表面層52的熱更迅速地擴(kuò)散。
表面層52的構(gòu)成材料在室溫附近的導(dǎo)熱率沒有特別的限制，例如較好是80W·m-1·K-1以下，更好是3～60W·m-1·K-1，最好是5～40W·m-1·K-1。
由于冷卻輥5以具有這樣的導(dǎo)熱率的表面層52和輥基體材料51構(gòu)成，使以適度的冷卻速度急冷合金熔液6成為可能。另外，在輥面81(與冷卻輥的圓周面接觸側(cè)的面)附近和自由面82(與輥面相反側(cè)的面)附近的冷卻速度差別變小。因此，所得到的急冷薄帶8，在各部位的晶粒直徑偏差變小，磁性能優(yōu)良。
作為具有這樣的導(dǎo)熱率的材料，例如可舉出Zr、Sb、Ti、Ta、Pd、Pt等，或者含有這些金屬的合金等金屬材料或其氧化物，陶瓷等。作為陶瓷例如可舉出Al2O3、SiO2、TiO2、Ti2O3、ZrO2、Y2O3、鈦酸鋇、鈦酸鍶等氧化物系陶瓷，AlN、Si3N4、TiN、BN、ZrN、HfN、VN、TaN、NbN、CrN、Cr2N等氮化物系陶瓷，石墨、SiC、ZrC、Al4C3、CaC2、WC、TiC、Hf、VC、TaC、NbC等碳化物系陶瓷，或者將它們之中的2種以上任意組合的復(fù)合陶瓷。其中尤其以含有氮化物系陶瓷者為最佳。
另外，與以往能夠作為構(gòu)成冷卻輥的圓周面的材料使用的(Cu、Cr等)材料相比，這樣的陶瓷具有高的硬度，耐久性(耐磨性)優(yōu)良。因此，即使反復(fù)使用冷卻輥，也能維持圓周面53的形狀，后述的氣體抽出手段的效果也不易劣化。
可是，上述的輥基體材料51的構(gòu)成材料，通常具有比較高的熱膨脹系數(shù)。因而表面層52的構(gòu)成材料的熱膨脹系數(shù)最好是近似輥基體材料51的熱膨脹系數(shù)的值。表面層52的構(gòu)成材料在室溫附近的熱膨脹系數(shù)(線膨脹系數(shù)α)例如較好是3.5～18[×10-6K-1]左右，最好是6～12[×10-6K-1]左右。表面層52的構(gòu)成材料在室溫附近的熱膨脹系數(shù)(以下，也簡稱為“熱膨脹系數(shù)”)如果是這樣范圍的值，就能夠維持輥基體材料51與表面層52的高密合性，能夠更有效地防止表面層52的剝離。
另外，表面層52不僅可以是單層，而且也可以是例如組成不同的數(shù)層的層疊體。例如，表面層52可以是以上述金屬材料、陶瓷等構(gòu)成的層層疊2層以上的層疊體。作為這樣的表面層52，例如可舉出從輥基體材料51側(cè)以金屬層(底層)/陶瓷層層疊的2層層疊體構(gòu)成。在這樣的層疊體的情況下，鄰接層的相互間以密合性高為佳，作為其例子，可舉出在鄰接層的相互間包含相同的元素。
另外，在表面層52是數(shù)層的層疊體時，至少其最外層最好以具有上述范圍的導(dǎo)熱率的材料構(gòu)成。
另外，即使在表面層52以單層構(gòu)成的情況下，其組成不限于在厚度方向均勻，例如，也可以是含有的成分沿厚度方向逐漸發(fā)生變化(緩變材料)。
表面層52的平均厚度(在上述層疊體時是其合計厚度)沒有特別的限制，但較好是0.5～50μrm，最好是1～20μm。
表面層52的平均厚度如果不到下限值，往往產(chǎn)生如下的問題。即，由于表面層52的材質(zhì)使冷卻能力過大，則即使是厚度相當(dāng)大的急冷薄帶8，在輥面81附近，冷卻速度也會變大，而容易形成非晶態(tài)。另一方面，在自由面82附近，急冷薄帶8的導(dǎo)熱率比較小，因而急冷薄帶8的厚度越厚，冷卻速度就越小，其結(jié)果，容易引起晶粒直徑粗大化。即，容易形成在自由面82附近晶粒粗大、在輥面81附近稱為非晶態(tài)的急冷薄帶，往往得不到滿意的磁性能。另外，為了使自由面82附近的晶粒直徑變小，例如即使使冷卻輥5的圓周速度變大，使急冷薄帶8的厚度小，由于在輥面81附近的非晶態(tài)也成為更無規(guī)則的，在制成急冷薄帶8之后，即使進(jìn)行熱處理，也往往得不到充分的磁性能。
另外，如果表面層52的平均厚度超過上限值，急冷速度會變慢，引起晶粒直徑的粗大化，作為結(jié)果，往往降低磁性能。
在輥基體材料51的外周面上設(shè)置表面層52時(表面層52不和輥基體材料51形成一體時)，可以利用上述的方法直接在表面層上形成溝54，也可以不是這樣形成。即，可以如圖4所示，設(shè)置表面層52后，利用上述的方法在該表面層上形成溝54，也可以如圖5所示，利用上述的方法在輥基體材料51的外周面上形成溝后，形成表面層52。在此情況下，由于表面層52的厚度比在輥基體材料51上形成的溝的深度小，作為結(jié)果，對表面層52的表面下實行機(jī)械加工，在圓周面53上形成氣體抽出手段的溝54。在此情況下，因為對表面層52的表面不實行機(jī)械加工，所以以后即使不實行研磨等，也能夠使圓周面53的表面粗糙度Ra比較小。
圖3(后述的圖10、圖12、圖14、圖16、圖17也同樣)是用于說明冷卻輥的圓周面附近的斷面形狀的圖，輥基體材料和表面層的邊界省略表示。
表面層52的形成方法，沒有特別的限制，但最好是熱CVD(化學(xué)汽相淀積)、等離子CVD、激光CVD等化學(xué)蒸鍍法(CVD)或者真空蒸鍍、濺涂、離子鍍等物理蒸鍍法(PVD)。在使用這些方法時，能夠比較容易地使表面層的厚度均勻、，因此在表面層52形成后，可以不對該表面進(jìn)行機(jī)械加工。除此以外，表面層52也可以利用電解鍍、浸鍍、無電解鍍、噴鍍等方法形成。其中在利用噴鍍形成表面層52時，輥基體材料51與表面層52的密合性(結(jié)合強(qiáng)度)是特別優(yōu)良的。
另外，在輥基體材料51的外周面上形成表面層52之前，可以對輥基體材料51的外表面進(jìn)行堿洗凈、酸洗凈、有機(jī)溶劑洗凈等的洗凈處理，或噴砂處理、腐蝕、鍍層的形成等底材處理。由此，提高在表面層52的形成后時的輥基體材料51與表面層52的密合性。另外，通過進(jìn)行上述的底材處理，就能夠形成均勻而且致密的表面層52，因此所得到的冷卻輥5在各部位的導(dǎo)熱率的偏差變得特別小。
磁鐵材料的合金組成作為本發(fā)明中的薄帶狀磁鐵材料或磁鐵粉末，最好具有優(yōu)良的磁性能，作為這樣的薄帶狀磁鐵材料或磁鐵粉末，可舉出含有R(但R是包括Y的稀土元素中的至少一種)的合金，尤其是含有R(但R是包括Y的稀土元素中的至少一種)和TM(但TM是包括過渡金屬中的至少一種)和B(硼)的合金，最好是以下(1)～(5)的組成。
(1)以Sm為主的稀土元素和以Co為主的過渡金屬作為基本成分的合金(以下，稱為Sm—Co系合金)。
(2)以R(但R是包括Y的稀土元素中的至少一種)和以Fe為主的過渡金屬(TM)及B作為基本成分的合金(以下，稱為R—TM—B系合金)。
(3)以Sm為主的稀土元素和以Fe為主的過渡金屬及以N為主的間隙元素作為基本成分的合金(以下，稱為Sm—Fe—N系合金)。
(4)以R(但R是包括Y的稀土元素中的至少一種)和Fe等過渡金屬作為基本成分、具有軟磁性相和硬磁性相相鄰接(也包括通過晶間相而鄰接的情況)存在的復(fù)合組織(特別，也稱為納米復(fù)合組織)的合金。
(5)上述(1)～(4)的組成中，將至少2種混合而成的合金。此時，能夠同時具有混合的各磁鐵粉末的優(yōu)點，能夠容易地得到更優(yōu)良的磁性能。
作為Sm—Co系合金的代表，可舉出SmCo5、Sm2TM17(但TM是過渡金屬)。
作為R—Fe—B系合金的代表，可舉出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、以Co、Ni等其它過渡金屬置換這些合金中的Fe的一部分的合金等。
作為Sm—Fe—N系合金的代表，可舉出使Sm2Fe17合金氮化而制成的Sm2Fe17N3、以TbCu7型相為主相的Sm—Zr—Fe—Co—N系合金。但是，在這些Sm—Fe—N系合金的場合，一般是在制成急冷薄帶后，對得到的急冷薄帶進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚?，通過滲氮，使N作為間隙原子而導(dǎo)入。
作為上述稀土元素，可舉出Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、DV、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、混合稀土?？梢园ㄟ@些元素中的1種或2種以上。另外，作為上述過渡金屬，可舉出Fe、Co、Ni等，可以包括這些元素中的1種或2種以上。
另外，為了提高矯頑力、最大磁能積等磁性能，或者為了提高耐熱性、耐蝕性，在磁鐵材料中，根據(jù)需要，也可以含有Al、Cu、Ga、Si、Ti、V、Ta、Zr、Nb、Mo、Hf、Ag、Zn、P、Ge、Cr、W等。
上述復(fù)合組織(納米復(fù)合組織)軟磁性相10和硬磁性相11，例如以圖6、圖7或者圖8所示的圖形(式樣)存在，各相的厚度和晶粒直徑以納米級存在。而且，軟磁性相10和硬磁性相11相鄰接(也包括通過晶間相相鄰接的情況)，而產(chǎn)生磁的交互作用。
軟磁性相的磁化，通過外部磁場的作用，容易改變其方向，因此如果硬磁性相混合存在，體系整體的磁化曲線在B—H圖(J—H圖)的第二象限就成為有階梯的“蛇型曲線”。但是，軟磁性相的大小是數(shù)10nm以下的充分小的場合，軟磁性體的磁化，由于和周圍的硬磁性體的磁化相結(jié)合，而受到十分強(qiáng)的約束，體系整體作為硬磁性體進(jìn)行動作。
具有這樣的復(fù)合組織(納米復(fù)合組織)的磁鐵，主要具有以下列舉的特征1)～5)。
1)在B—H圖(J—H圖)的第二象限，磁化發(fā)生可逆的回彈(在該意義上也稱為“彈性磁鐵”)。
2)磁化性良好，能夠以較低的磁場進(jìn)行磁化。
3)磁性能的溫度依存性比硬磁性相單獨存在時小。
4)磁性能隨時間的變化小。
5)即使進(jìn)行微粉碎，磁性能也不劣化。
像這樣，以復(fù)合組織構(gòu)成的磁鐵具有優(yōu)良的磁性能。因此，磁鐵粉末最好是具有這樣的復(fù)合組織。
再者，圖6～圖8所示的圖形，僅是一例，并不限于這些圖形。
薄帶狀磁鐵材料的制造下面，說明使用上述冷卻輥5的薄帶狀磁鐵材料(急冷薄帶)的制造。
使磁鐵材料的熔液碰撞在冷卻輥的圓周面上而冷卻凝固來制造薄帶狀磁鐵材料。以下，對其一例加以說明。
如圖1所示，急冷薄帶制造裝置1具備能夠容納磁鐵材料的筒體2和相對該筒體2沿圖中箭頭A方向旋轉(zhuǎn)的冷卻輥5。在筒體2的下端形成噴射出磁鐵材料(合金)的熔液6的噴嘴(孔口)3。
在筒體2的噴嘴3附近的外周面，配置用于加熱(感應(yīng)加熱)筒體2內(nèi)的磁鐵材料的加熱用線圈4。
這樣的急冷薄帶制造裝置1設(shè)置在室(未圖示)內(nèi)，以在該室內(nèi)充滿惰性氣體或其他保護(hù)氣體的狀態(tài)下進(jìn)行工作。特別，為了防止急冷薄帶8的氧化，保護(hù)氣體最好是惰性氣體。作為惰性氣體，例如可舉出氬氣、氦氣、氮氣等。
保護(hù)氣體的壓力沒有特別的限制，但最好是1～760乇。
在筒體2內(nèi)的合金熔液6的液面上施加高于室的內(nèi)壓的規(guī)定壓力。合金熔液6，通過作用在該筒體2內(nèi)的合金熔液6的液面上的壓力和筒體2內(nèi)的液面的高度成正比施加的壓力的和與室內(nèi)的保護(hù)氣體的壓力的差，從噴嘴3中噴射出。
合金熔液噴射壓(作用在該筒體2內(nèi)的合金熔液6的液面上的壓力和筒體2內(nèi)中的液面的高度成正比施加的壓力的和與室內(nèi)的保護(hù)氣體的的壓力的差)，沒有特別的限制，但最好是10～100kPa。
在急冷薄帶制造裝置1中，在筒體2內(nèi)放入磁鐵材料，利用線圈4進(jìn)行加熱而熔化，從噴嘴3中一噴射出該合金熔液6，如圖1所示，合金熔液6就碰撞在冷卻輥5的圓周面53上，形成槳形部(外澆口部)7后，一邊沿旋轉(zhuǎn)的冷卻輥5的圓周面53拖長，一邊進(jìn)行快速冷卻，而凝固，連續(xù)地或斷續(xù)地形成急冷薄帶8。此時，侵入槳形部7和圓周面53之間的氣體，通過溝54(氣體抽出手段)向外部排出。這樣形成的急冷薄帶8，不久，其輥面81離開圓周面53，沿圖1中的箭頭B方向前進(jìn)。
像這樣，通過在圓周面53上設(shè)置氣體抽出手段，提高圓周面53和槳形部7的密合性(防止發(fā)巨大的凹窩)，防止槳形部7的不均勻的冷卻。其結(jié)果，晶粒直徑的偏差小，得到具有高磁性能的急冷薄帶8。
另外，在實際制造急冷薄帶8時，噴嘴3可以不一定設(shè)置在冷卻輥5的旋轉(zhuǎn)軸50的正上方。
冷卻輥5的圓周速度，由于合金熔液的組成、表面層52的構(gòu)成材料(組成)、圓周面53的表面性狀(尤其圓周面53對合金熔液6的潤濕性)等不同，其合適的范圍也不同，但為了提高磁性能，通常以5～60m/s為佳，最好是10～40m/s。如果冷卻輥5的圓周速度不到下限值，合金熔液6的冷卻速度就會降低，出現(xiàn)晶粒直徑增大的傾向，磁性能往往降低。另一方面，如果冷卻輥5圓周速度超過上限值，相反冷卻速度會變大，非晶態(tài)組織占有的比例變大，此后即使進(jìn)行下述的熱處理，磁性能也不能充分地提高。
像以上那樣得到的急冷薄帶8，其寬度W和厚度最好盡可能的均勻。在此情況下，急冷薄帶8的平均厚度t以8～50μm左右為佳，最好是10～40μm左右。如果平均厚度t不到下限值，非晶態(tài)組織占有的比例變大，此后，即使進(jìn)行后述的熱處理，磁性能也不能充分地提高。每單位時間的生產(chǎn)率也降低。另一方面，如果平均厚度t超過上限值，就出現(xiàn)自由面82側(cè)的晶粒直徑粗大化的傾向，因此磁性能降低。
再者，對所得到的急冷薄帶8也可以進(jìn)行，例如，以促進(jìn)非晶態(tài)組織(無定型組織)的再結(jié)晶化、組織的均勻化等為目的的熱處理。該熱處理的條件，例如在400～900℃可以處理0.5～300分鐘左右。
另外，為了防止氧化，該熱處理最好在真空或者減壓狀態(tài)下(例如1×10-1～1×10-6乇)，或者在像氮氣、氬氣、氦氣等惰性氣體的非氧化性氣氛中進(jìn)行。
像以上那樣得到的急冷薄帶(薄帶狀磁鐵材料)8成為細(xì)小結(jié)晶組織，或者在非晶態(tài)組織中包含細(xì)小結(jié)晶的組織，得到優(yōu)良的磁性能。
再者，在以上當(dāng)中，作為急冷法，雖然舉例的說明了單輥法，但也可以采用雙輥法。這樣的急冷法能夠使金屬組織(晶粒)細(xì)化，因此對提高粘結(jié)磁鐵的磁鐵性能，特別是矯頑力等是有效的。
磁鐵粉末的制造將以上那樣制造的急冷薄帶8粉碎，就得到了本發(fā)明的磁鐵粉末。
粉碎的方法沒有特別的限制，例如可以使用球磨機(jī)、振動磨機(jī)、超細(xì)粉碎機(jī)、棒磨機(jī)等各種粉碎裝置，破碎裝置進(jìn)行。此時，為了防止氧化，可以在真空或者減壓狀態(tài)下(例如1×10-1～1×10-6乇)，或者在像氮氣、氬氣、氦氣等惰性氣體的非氧化性氣氛中進(jìn)行粉碎。
磁鐵粉末的平均粒徑?jīng)]有特別的限制，但在為了制造后述的粘結(jié)磁鐵(稀土粘結(jié)磁鐵)時，考慮防止磁鐵粉末的氧化及防止由粉碎引起的磁性能的劣化，以1～300μm為佳，最好是5～150μm。
另外，為了在粘結(jié)磁鐵成形時得到更良好的成形性，磁鐵粉末的粒徑分布最好有某種程度的分散(有波動)。由此，能夠減低所得到的粘結(jié)磁鐵的孔隙率，其結(jié)果，在粘結(jié)磁鐵中的磁鐵粉末的含量相同時，能夠使粘結(jié)磁鐵的密度或機(jī)械強(qiáng)度更高，能夠進(jìn)一步提高磁性能。
再者，對所得到的磁鐵粉末，例如也可以進(jìn)行以去除由于粉碎導(dǎo)入的應(yīng)變的影響、控制晶粒直徑為目的的熱處理。作為該熱處理的條件，例如在350～850℃可以處理0.5～300分鐘左右。
另外，為了防止氧化，該熱處理也可以在真空或者減壓狀態(tài)下(例如1×10- 1～1×10-6乇)，或者在像氮氣、氬氣、氦氣等惰性氣體的非氧化性氣氛中進(jìn)行。
在使用這樣的磁鐵粉末制造粘結(jié)磁鐵時，該磁鐵粉末與粘合樹脂的結(jié)合性(與粘合樹脂的潤濕性)是良好的，因而該粘結(jié)磁鐵的機(jī)械強(qiáng)度高，熱穩(wěn)定性(耐熱性)、耐蝕性優(yōu)良。因此，該磁鐵粉末適合于粘結(jié)磁鐵的制造，所制成的粘結(jié)磁鐵可靠性高。
像以上那樣的磁鐵粉末，平均晶粒直徑以500nm以下為佳，更好是200nm以下，最好是10～120nm左右。如果平均晶粒直徑超過500nm，往往不能充分地謀求磁性能，尤其矯頑力和矩形性的提高。
特別，在磁鐵粉末是具有像上述(4)的復(fù)合組織時，平均晶粒直徑較好是1～100nm，最好是5～50nm。如果平均晶粒直徑是這樣范圍的大小，在軟磁性相10和硬磁性相11之間，就會產(chǎn)生更有效的磁交互作用，看到磁性能顯著地提高。
粘結(jié)磁鐵及其制造以下，說明本發(fā)明的粘結(jié)磁鐵。
本發(fā)明的粘結(jié)磁鐵最好是以粘合樹脂粘合上述的磁鐵粉末而形成的。
作為粘合樹脂(粘合劑)可以是熱塑性樹脂、熱固性樹脂的任一種。
作為熱塑性樹脂，例如可舉出聚酰胺(如尼龍6、尼龍46、尼龍66、尼龍610、尼龍612、尼龍11、尼龍12、尼龍6—12、尼龍6—66)、熱塑性聚酰亞胺、芳香族聚酯等的液晶聚合物、聚苯醚、聚苯硫醚、聚乙烯、聚丙烯、乙烯一乙酸乙烯酯共聚物等聚烯烴，改性聚烯烴，聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯等聚酯，聚醚、聚醚醚酮、聚醚酰亞胺、聚縮醛等，或者以這些化合物為主的共聚物、混合體、聚合物合金等。可以混合這些熱塑性樹脂中的1種或2種以上而使用。
在這些熱塑性樹脂之中，從成形性特別優(yōu)良、機(jī)械強(qiáng)度高的角度出發(fā)，聚酰胺是最佳的，從提高耐熱性的角度出發(fā)，液晶聚合物、以聚苯硫醚為主的樹脂為最佳。另外，這些熱塑性樹脂與磁鐵粉末的混煉性也優(yōu)良。
這樣的熱塑性樹脂具有能夠根據(jù)其種類、共聚化等在廣泛范圍選擇的優(yōu)點，以便例如重視成形性或重視耐熱性、機(jī)械強(qiáng)度。
而作為熱固性樹脂，例如可舉出雙酚型、線型酚醛樹脂型、萘系等各種環(huán)氧樹脂，酚醛樹脂、尿素樹脂、三聚氰胺樹脂、聚酯(不飽和聚酯)樹脂、聚酰亞胺樹脂、硅樹脂、聚氨酯樹脂等，可以混合這些中的1種或2種以上而使用。
這些之中，尤其從成形性特別優(yōu)良、機(jī)械強(qiáng)度高、耐熱性優(yōu)良的角度出發(fā)，以環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、聚酰亞胺樹脂、硅樹脂為佳，以環(huán)氧樹脂為最佳。另外，這些熱固性樹脂和磁鐵粉末的混煉性、混煉的均勻性也良好。
所使用的熱固性樹脂(未固化)在室溫可以是液狀，也可以是固形(粉末狀)。
這樣的本發(fā)明粘結(jié)磁鐵，例如像以下那樣制造。將磁鐵粉末、粘合樹脂，和根據(jù)需要的添加劑(防止氧化劑、潤滑劑等)混合后，進(jìn)行混煉(例如，熱混煉)來制造粘結(jié)磁鐵用組合物(混合物)，使用該粘結(jié)磁鐵用組合物，采用壓縮成形(壓制成形)、擠出成形、注射成形等成形方法，在無磁場中成形成希望的磁鐵形狀。在粘合樹脂是熱固性樹脂時，成形后利用加熱等使其固化。
在此，在上述的三種成形方法中，擠出成形和注射成形(尤其注射成形)具有形狀選擇的自由度大、生產(chǎn)率高的優(yōu)點，但這些成形方法為了得到良好的成形性，必須確保成形機(jī)內(nèi)的混合物的充分流動性，因而與壓縮成形相比，不能使磁鐵粉末的含量多，即不能使粘結(jié)磁鐵高密度化。因此，在本發(fā)明中，如后面所述，因為得到高磁通密度，即使不使粘結(jié)磁鐵高密度化，也得到優(yōu)良的磁性能，因而在采用擠出成形、注射成形制造的粘結(jié)磁鐵中也能夠享有這種優(yōu)點。
粘結(jié)磁鐵中的磁鐵粉末的含量(含有率)沒有特別的限制，但通常要考慮成形方法或成形性和高磁性能能兼容而決定。具體地說，以75～99.5重量％左右為佳，最好是85～97.5重量％左右。
尤其，在采用壓縮成形制造粘結(jié)磁鐵時，磁鐵粉末的含量以90～99.5重量％左右為佳，最好是93～98.5重量％左右。
在采用擠出成形或注射成形制造粘結(jié)磁鐵時，磁鐵粉末的含量以75～98重量％左右為佳，最好是85～97重量％左右。
粘結(jié)磁鐵的密度ρ由粘結(jié)磁鐵中含有的磁鐵粉末的比重、磁鐵粉末的含量、孔隙率等因素決定。在本發(fā)明的粘結(jié)磁鐵中，其密度ρ沒有特別的限制，但以4.5～6.6Mg/m3左右為佳，最好是5.5～6.4Mg/m3左右。
在本發(fā)明中，磁鐵粉末的殘留磁通密度、矯頑力大，因而在成形成粘結(jié)磁鐵時，磁鐵粉末的含量當(dāng)然多，即使在含量較少時，也得到優(yōu)良的磁性能(尤其，高的最大磁能積(3H)max)。
本發(fā)明的粘結(jié)磁鐵的形狀、尺寸等沒有特別的限制，例如關(guān)于形狀，例如可以是圓柱狀、棱柱狀、圓筒狀(圓環(huán)狀)、圓弧狀、平板狀、彎曲板狀等所有的形狀，其大小也可以是從大型至超小型的所有的大小。如在本說明書中屢次敘述的那樣，特別對小型化、超小型化的磁鐵是有利的。
本發(fā)明的粘結(jié)磁鐵，矯頑力(在室溫的固有矯頑力)HcJ以320～1200kA/m為佳，最好是400～800kA/m。在矯頑力不到上述下限值時，施加反磁場時的退磁變得顯著，并且在高溫時的耐熱性劣化。另外，如果矯頑力超過上述上限值，磁化性就降低。因此，通過將矯頑力HcJ控制在上述范圍，在粘結(jié)磁鐵(尤其，圓筒狀粘結(jié)磁鐵)上進(jìn)行多極磁化等的情況下，即使得不到充分的磁化磁場時，也能夠形成良好的磁化，得到充分的磁通密度，從而能夠提供高性能的粘結(jié)磁鐵。
本發(fā)明的粘結(jié)磁鐵，最大磁能積(BH)max較好是40kJ/m3以上，更好是50kJ/m3以上，最好是70～120kJ/m3。如果最大磁能積(BH)max不到40kJ/m3，在用于電動機(jī)時，根據(jù)其種類、構(gòu)造，得不到足夠的轉(zhuǎn)矩。
如以上所說明的那樣，按照本實施方式的冷卻輥5，作為氣體抽出手段設(shè)置溝54，因而就能夠排出侵入圓周面53與槳形部7之間的氣體。由此，防止槳形部7的脫離，提高圓周面53和槳形部7的密合性。其結(jié)果，冷卻速度的波動變小，在所得到的急冷薄帶8中，穩(wěn)定地得到高磁性能。
因此，由上述急冷薄帶8得到的粘結(jié)磁鐵具有優(yōu)良的磁性能。另外，在制造粘結(jié)磁鐵時，即使不追求高密度化，也能夠得到高的磁性能，因此能夠謀求成形性、尺寸精度、機(jī)械強(qiáng)度、耐蝕性、耐熱性等的提高。
下面，說明本發(fā)明的冷卻輥5的第2實施方式。
圖9是表示本發(fā)明冷卻輥5的第2實施方式的正面圖。圖10是圖9中所示冷卻輥的放大斷面圖。以下，對于第2實施方式的冷卻輥，以和上述第1實施方式的不同點為中心加以說明，省略相同事項的說明。
如圖9所示，溝54形成以冷卻輥5的旋轉(zhuǎn)軸50為中心的螺旋狀。溝54如果是這樣的形狀，就能夠比較容易地遍及整個圓周面53形成溝54。例如，使冷卻輥5以一定的速度旋轉(zhuǎn)，一邊使車床等切削工具相對旋轉(zhuǎn)軸50平行地以一定速度移動，一邊切削冷卻輥5的外周面，就能夠形成這樣的溝54。螺旋狀的溝54，可以是1條，也可以是2條以上。
溝54的縱向與冷卻輥5的旋轉(zhuǎn)方向形成的角度θ(絕對值)以30°以下為佳，最好是20°以下。如果θ是30°以下，在冷卻輥5的所有圓周速度下，就能夠高效地電排出侵入圓周面53和槳形部7之間的氣體。
在圓周面53的各部位上，θ的值可以是一定的，也可以是不一定的。另外，在具有2條以上的溝54的情況時，關(guān)于每個溝54，θ可以是相同的，也可以是不同的。
溝54在圓周面53的邊緣部55上，以開口部56進(jìn)行開口。由此，從圓周面53與槳形部7之間被溝54排出的氣體，從開口部56向冷卻輥5的側(cè)方排出，因此能夠有效地防止排出的氣體再侵入圓周面53和槳形部7之間。在圖示的構(gòu)成中，溝54在兩邊緣部開口，但也可以在一個邊緣部開口。
下面，說明本發(fā)明的冷卻輥5的第3實施方式。
圖11是表示本發(fā)明冷卻輥5的第3實施方式的正面圖，圖12是圖11中所示冷卻輥的放大斷面圖。以下，關(guān)于第3實施方式的冷卻輥，以和上述第1實施方式、第2實施方式的不同點為中心加以說明，省略相同事項的說明。
如圖11所示，在圓周面53上，形成螺旋旋轉(zhuǎn)方向是相互相反方向的至少2條溝54。這些溝54呈多點相互交叉。
像這樣，由于形成螺旋的旋轉(zhuǎn)方向是相反的溝54，制成的急冷薄帶8從右旋溝接受的橫向力和從左旋溝接受的橫向力抵消，從而抑制急冷薄帶8的圖11中的橫向移動，使前進(jìn)方向穩(wěn)定。
另外，在圖11中，以θ1、θ2表示的各自旋轉(zhuǎn)方向的溝54縱向和冷卻輥5的旋轉(zhuǎn)方向形成的角度(絕對值)，最好和上述的θ是相同范圍的值。
下面，說明本發(fā)明的冷卻輥5的第4實施方式。
圖13是表示本發(fā)明冷卻輥的第4實施方式的正面圖。圖14是圖13中所示冷卻輥的放大斷面圖。以下，關(guān)于第4實施方式的冷卻輥，以和上述第1實施方式～第3實施方式的不同點為中心加以說明，省略相同事項的說明。
如圖13所示，復(fù)數(shù)溝54由冷卻輥5的圓周寬度方向的大致中央，向兩緣部55的方向形成八字狀。
在使用形成這樣的溝54的冷卻輥5時，通過和其旋轉(zhuǎn)方向的組合，能夠更有效地排出侵入圓周面53和槳形部7之間的氣體。
另外，形成這樣圖形的溝的情況，由于伴隨冷卻輥5的旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的、在圖13中，來自左右兩條溝54的力平衡，使急冷薄帶8在冷卻輥5的寬度方向的大致中央處，因而使急冷薄帶8的前進(jìn)方向穩(wěn)定。
在本發(fā)明中，氣體抽出手段的形狀等諸條件，也不限于上述第1實施方式～第4實施方式。
例如，如圖15所示，溝54也可以間斷地形成。另外，溝54的斷面形狀沒有特別的限制，例如可以是圖16、圖17所示的斷面形狀。
另外，氣體抽出手段也不限于像上述的溝，只要是具有排出侵入圓周面與槳形部之間的氣體的機(jī)能的都可以。作為氣體抽出手段，除此之外，例如也可以是如圖18、圖19所示的空孔等。在氣體抽出手段是空孔時，這些空孔可以是各自獨立的(獨立孔)，也可以是連續(xù)的(連續(xù)孔)，但從氣體的排出效率出發(fā)，最好是連續(xù)孔。
即使是這些圖中所示的冷卻輥5，也得到和上述第1實施方式～第4實施方式的冷卻輥5相同的效果。
以下，說明本發(fā)明的具體實施例。
實施例1制造在圖1～圖3所示的圓周面上具有氣體抽出手段的冷卻輥，準(zhǔn)備好具備該冷卻輥的圖1所示構(gòu)成的急冷薄帶制造裝置。
冷卻輥像以下那樣制造。
首先，準(zhǔn)備銅(在20℃時的導(dǎo)熱率395W·m-1·K-1，在20℃時的熱膨脹系數(shù)16.5×10-6K-1)制的輥基體材料(直徑200mm、寬30mm)，對其圓周面進(jìn)行切削加工，形成大致鏡面(表面粗糙度Ra0.07μm)。
此后，再進(jìn)行切削加工，形成大致平行于輥基體材料的旋轉(zhuǎn)方向的溝。
用離子鍍方法在該輥基體材料的外周面上形成是陶瓷的ZrC(在20℃時的導(dǎo)熱率20.6W·m-1·K-1，在20℃時的熱膨脹系數(shù)7.0×10-6K-1)的表面層，得到圖1～圖3所示的冷卻輥。
使用具備這樣得到的冷卻輥5的急冷薄帶制造裝置1，采用下述的方法制造合金組成以(Nd0.75Pr0.20Dy0.05)91Fe余量Co8.5B5.5表示的急冷薄帶。
首先，稱量Nd、Pr、Dy、Fe、Co、B各原料，鑄造成母合金錠。
在急冷薄帶制造裝置1中，將上述母合金錠放入在底部設(shè)置噴嘴(圓孔口)3的石英管內(nèi)。使容納急冷薄帶制造裝置1的室內(nèi)脫氣后，導(dǎo)入惰性氣體(氦氣)，形成希望的溫度和壓力氣氛。
此后，利用高頻感應(yīng)加熱使石英管內(nèi)的母合金錠熔化，再使冷卻輥5的圓周速度達(dá)到27m/s，合金熔液6的噴射壓(石英管的內(nèi)壓與筒體2內(nèi)的液面高度成正比施加的壓力的和與保護(hù)氣體壓的壓力差)達(dá)到40kPa，保護(hù)氣體的壓力達(dá)到60kPa之后，使合金熔液從冷卻輥5的旋轉(zhuǎn)軸50的大致正上方，向冷卻輥5頂部的圓周面53噴射，就連續(xù)地制成急冷薄帶8。
實施例2～7除了將溝的形狀制成如圖9、圖10所示的以外，與實施例1相同地制造冷卻輥。此時，將溝的平均寬度、平均深度、并列設(shè)置的溝的平均間距、溝的縱向和冷卻輥的旋轉(zhuǎn)方向形成的角度θ進(jìn)行各種變化，制成6種冷卻輥。再者，都使用等間隔設(shè)置的3個切削工具的車床，在圓周面上的各部位上形成并列設(shè)置的溝的間距大致一定的3條溝。將實施例1中使用的急冷薄帶制造裝置的冷卻輥依次更換成這些冷卻輥，和實施例1相同地制成急冷薄帶。
實施例8除了將溝的形狀制成如圖11、圖12所示的以外，和實施例2相同地制造冷卻輥，將急冷薄帶制造裝置的冷卻輥更換成這種冷卻輥，和實施例1相同地制成急冷薄帶。
實施例9除了將溝的形狀制成如圖13、圖14所示的以外，和實施例1相同地制造冷卻輥，將急冷薄帶制造裝置的冷卻輥更換成這種冷卻輥，和實施例1相同地制成急冷薄帶。
比較例利用切削加工將輥基體材料的外周面加工成大致鏡面后，除了形成不設(shè)置溝的原樣的表面層以外，和實施例1相同地制成冷卻輥，將急冷薄帶制造裝置的冷卻輥更換成這種冷卻輥，和實施例1相同地制成急冷薄帶。
上述實施例1～9和比較例的各冷卻輥的表面層厚度都是7μm。在表面層形成后，對該表面層不進(jìn)行機(jī)械加工。關(guān)于各冷卻輥，溝的寬度L1(平均值)、深度L2(平均值)、并列設(shè)置的溝間距L3(平均值)、溝的縱向和冷卻輥的旋轉(zhuǎn)方向形成的角度θ、溝在冷卻輥的圓周面上占有的投影面積的比例、除去溝的圓周面部分的表面粗糙度Ra的測定值示于表1中。
表1冷卻輥的圓周面和溝的條件
對上述實施例1～9和比較例的急冷薄帶分別進(jìn)行下述的①和②的評價。
①急冷薄帶的磁性能對于各個急冷薄帶，切取長約5cm的急冷薄帶，再從該急冷薄帶連續(xù)地制作長約7mm的5個試樣，對各個試樣測定平均厚度t和磁性能。
平均厚度t是用千分尺對1個試樣在20個位置的測定點進(jìn)行測定，取其平均值。磁性能是使用振動試料型磁力計(VSM)測定矯頑力HcJ(kA/m)和最大磁能積(BH)max(kJ/m3)。在測定時，以急冷薄帶的縱向作為外加磁場方向，不進(jìn)行反磁場補正。
②粘結(jié)磁鐵的磁性能在氬氣氣氛中對各個急冷薄帶進(jìn)行675℃×300s的熱處理。
將進(jìn)行過這些熱處理的急冷薄帶粉碎，得到平均粒徑70μm的磁鐵粉末。
為了分析其相構(gòu)成，使用Cu—Kα，以衍射角(2θ)在20°～60°的范圍，對這樣得到的磁鐵粉末進(jìn)行X射線衍射。從衍射圖譜，可以證實是硬磁性相的R2(Fe·Co)14B型相和是軟磁性相的α—(Fe，Co)型相的衍射峰，從利用透射電子顯微鏡(TEM)的觀察結(jié)果，都可以確認(rèn)形成了復(fù)合組織(納米復(fù)合組織)。另外，對各磁鐵粉末測定各相的平均晶粒直徑。
接著，各磁鐵粉末和環(huán)氧樹脂進(jìn)行混合，制成粘結(jié)磁鐵用組合物(混合物)。此時，磁鐵粉末和環(huán)氧樹脂的配合比(重量比)，各試樣是大致相等的。即，各試樣中的磁鐵粉末含量(含有率)是約97.5重量％。
接著，將該混合物粉碎成粒狀，稱量該粒狀物，然后填充在壓制裝置的金屬模內(nèi)，在室溫下，以700MPa壓力進(jìn)行壓縮成形(無磁場中)，得到成形體。脫模后，在175℃進(jìn)行加熱固化，得到直徑10mm×高8mm的圓柱狀粘結(jié)磁鐵。
對這些粘結(jié)磁鐵進(jìn)行磁場強(qiáng)度3.2MA/m的脈沖磁化后，使用直流自動記錄磁通計(東英工業(yè)(株)制，TRF—5BH)，以最大外加磁場2.0MA/m測定磁性能(殘留磁通密度Br、矯頑力HcJ和最大磁能積(BH)max)。測定時的溫度是23℃(室溫)。
這些結(jié)果示于表2～表4中。
表2急冷薄帶的平均厚度和磁性能(實施例1～7)
表3急冷薄帶的平均厚度和磁性能(實施例8、9、比較例)
表4磁鐵粉末的平均晶粒直徑和粘結(jié)磁鐵的磁性能
正如表2和表3所清楚地表明，實施例1～9的急冷薄帶，磁性能的偏差小，作為整體磁性能高。推測這是由以下的理由造成的。
實施例1～9的冷卻輥，在其圓周面上具有氣體抽出手段。因此高效地排出侵入圓周面和槳形部之間的氣體，提高圓周面和槳形部的密合性，防止或者抑制向急冷薄帶的輥面發(fā)生巨大的凹窩。由此，在急冷薄帶的各部位的冷卻速度差變小，在所得到的急冷薄帶中的晶粒直徑的偏差變小，其結(jié)果認(rèn)為，磁性能的波動也變小。
與此相反，在比較例的急冷薄帶中，盡管是從連續(xù)的急冷薄帶切取的試樣，但磁性能的波動變大。推測這是由以下的理由造成的。
侵入圓周面和槳形部之間的氣體原封不動地殘留下來，在急冷薄帶的輥面上形成巨大的凹窩。因此與圓周面密合的部位上的冷卻速度變大相反，在形成凹窩部位上的冷卻速度降低，而引起晶粒直徑粗大化。其結(jié)果認(rèn)為，所得到的急冷薄帶的磁性能的波動變大。
另外，正如表4所清楚地表明，與實施例1～9的粘結(jié)磁鐵得到優(yōu)良的磁性能相反，比較例的粘結(jié)磁鐵僅有低的磁性能。
認(rèn)為這是因為實施例1～9使用從磁性能高、而且磁性能的波動小的急冷薄帶得到的磁鐵粉末，與此相反，比較例使用從性能的波動大的急冷薄帶得到的磁鐵粉末，因而作為整體的磁性能降低。
發(fā)明的效果如以上所述，按照本發(fā)明得到以下的效果。
·在冷卻輥的圓周面上設(shè)置氣體抽出手段，因此提高圓周面和合金熔液的槳形部的密合性，穩(wěn)定地得到高磁性能。
·尤其，通過將表面層的形成材料、厚度、氣體抽出手段的形狀等設(shè)定在合適的范圍，而得到更優(yōu)良的磁性能。
·由于磁鐵粉末以具有軟磁性相和硬磁性相的復(fù)合組織構(gòu)成，因而磁化高，發(fā)揮優(yōu)良的磁性能，特別固有矯頑力和矩形特性得到改善。
·因為得到高磁通密度，所以即使是各向同性，也得到具有高磁性能的粘結(jié)磁鐵。尤其與以往的各向同性粘結(jié)磁鐵相比，以更小體積的粘結(jié)磁鐵就能夠發(fā)揮同等以上的磁性能，因此以更小型就能夠得到高性能的電動機(jī)。
·另外，因為得到高磁通密度，因此在制造粘結(jié)磁鐵時，即使不追求高密度化，也能夠得到高的磁性能，其結(jié)果，在提高成形性的同時，能夠謀求尺寸精度、機(jī)械強(qiáng)度、耐蝕性、耐熱性(熱穩(wěn)定性)等的提高，能夠容易地制造可靠性高的粘結(jié)磁鐵。
·因為磁化性良好，所以能夠在更低的磁化磁場中進(jìn)行磁化，尤其能夠容易而且可靠地進(jìn)行多極磁化，而且能夠得到高磁通密度。
·因為不要求高密度化，所以也適合于利用比壓縮成形法難以高密度的成形的擠出成形法或注射成形法的粘結(jié)磁鐵的制造，即使是采用這樣的成形法成形的粘結(jié)磁鐵，也得到像上述的效果。因此，粘結(jié)磁鐵的成形方法的選擇的范圍，進(jìn)而由此而產(chǎn)生的形狀選擇的自由度擴(kuò)大。
圖1是模擬地表示本發(fā)明冷卻輥的第1實施方式、及使用該冷卻輥制造薄帶狀磁鐵材料的裝置(急冷薄帶制造裝置)的構(gòu)成例的斜視圖。
圖2是圖1所示冷卻輥的正面圖。
圖3是模擬地表示圖1所示的冷卻輥的圓周面附近的斷面形狀圖。
圖4是用于說明氣體抽出手段的形成方法的圖。
圖5是用于說明氣體抽出手段的形成方法的圖。
圖6是模擬地表示在本發(fā)明磁鐵粉末中的復(fù)合組織(納米復(fù)合組織)的一例的圖。
圖7是模擬地表示在本發(fā)明磁鐵粉末中的復(fù)合組織(納米復(fù)合組織)的一例的圖。
圖8是模擬地表示在本發(fā)明磁鐵粉末中的復(fù)合組織(納米復(fù)合組織)的一例的圖。
圖9是模擬地表示本發(fā)明冷卻輥的第2實施方式的正面圖。
圖10是模擬地表示圖9所示的冷卻輥的圓周面附近的斷面形狀圖。
圖11是模擬地表示本發(fā)明冷卻輥的第3實施方式的正面圖。
圖12是模擬地表示圖11所示的冷卻輥的圓周面附近的斷面形狀圖。
圖13是模擬地表示本發(fā)明冷卻輥的第4實施方式的正面圖。
圖14是模擬地表示圖13所示的冷卻輥的圓周面附近的斷面形狀圖。
圖15是模擬地表示本發(fā)明冷卻輥的其他實施方式的正面圖。
圖16是模擬地表示本發(fā)明冷卻輥的其他實施方式的圓周面附近的斷面形狀圖。
圖17是模擬地表示本發(fā)明冷卻輥的其他實施方式的圓周面附近的斷面形狀圖。
圖18是模擬地表示本發(fā)明冷卻輥的其他實施方式的正面圖。
圖19是模擬地電表示圖18所示的冷卻輥的圓周面附近的斷面形狀圖。
圖20是表示利用單輥法制造以往的薄帶狀磁鐵材料的裝置(急冷薄帶制造裝置)中的合金熔液向冷卻輥進(jìn)行碰撞部位附近的狀態(tài)的斷面?zhèn)让鎴D。
附圖中的符號是1 急冷薄帶制造裝置56 開口部分2 筒體57 孔隙3 噴嘴6、60合金熔液4 線圈7、70槳形部分5、500 冷卻輥 710 凝固界面50 旋轉(zhuǎn)軸 8、80急冷薄帶51 輥基體材料 81、810 輥面52 表面層 82 自由面53、530 圓周面 9凹窩54 溝 10 軟磁性相55 邊緣部分11 硬磁性相
權(quán)利要求
1.冷卻輥，該冷卻輥是使磁鐵材料的合金熔液碰撞在冷卻輥的圓周面上，發(fā)生冷卻凝固，來制造薄帶狀磁鐵材料的冷卻輥，其特征在于，在冷卻輥的圓周面上設(shè)置排出侵入上述圓周面和上述合金熔液的槳形部之間的氣體的氣體抽出手段。
2.權(quán)利要求1記載的冷卻輥，其中，冷卻輥具有輥基體材料和設(shè)置在該輥基體材料的外周面的表面層，在上述表面層上設(shè)置上述氣體抽出手段。
3.權(quán)利要求2記載的冷卻輥，其中，上述表面層是以具有比上述輥基體材料的構(gòu)成材料在室溫附近的導(dǎo)熱率低的材料構(gòu)成的。
4.權(quán)利要求2或3記載的冷卻輥，其中，上述表面層是以陶瓷構(gòu)成的。
5.權(quán)利要求2～4中的任一項記載的冷卻輥，其中，上述表面層是以在室溫附近的導(dǎo)熱率為80W·m-1·K-1以下的材料構(gòu)成的。
6.權(quán)利要求2～5中的任一項記載的冷卻輥，其中，上述表面層是以在室溫附近的熱膨脹系數(shù)為3.5～18[×10-6K-1]以下的材料構(gòu)成的。
7.權(quán)利要求2～6中的任一項記載的冷卻輥，其中，上述表面層的平均厚度是0.5～50μm。
8.權(quán)利要求2～7中的任一項記載的冷卻輥，其中，上述表面層是對其表面不進(jìn)行機(jī)械加工而形成的。
9.權(quán)利要求1～8中的任一項記載的冷卻輥，其中，除去上述氣體抽出手段的上述圓周面部分的表面粗糙度Ra是0.05～50μm。
10.權(quán)利要求1～9中的任一項記載的冷卻輥，其中，上述氣體抽出手段是至少1條溝。
11.權(quán)利要求10記載的冷卻輥，其中，上述溝的平均寬度是0.5～90μm。
12.權(quán)利要求10或11記載的冷卻輥，其中，上述溝的平均深度是0.5～20μm。
13.權(quán)利要求10～12中的任一項記載的冷卻輥，其中，上述溝的縱向和冷卻輥的旋轉(zhuǎn)方向形成的角度是30°以下。
14.權(quán)利要求10～13中的任一項記載的冷卻輥，其中，上述溝是形成以上述冷卻輥的旋轉(zhuǎn)軸為中心的螺旋狀。
15.權(quán)利要求10～14中的任一項記載的冷卻輥，其中，上述溝是并列設(shè)置，其平均間距是0.5～100μm。
16.權(quán)利要求10～15中的任一項記載的冷卻輥，其中，上述溝在上述圓周面的邊緣部開口的。
17.權(quán)利要求10～16中的任一項記載的冷卻輥，其中，上述溝在上述圓周面上占有的投影面積的比例是10～99.5％。
18.薄帶狀磁鐵材料，其特征在于，是使用權(quán)利要求1～17中的任一項記載的冷卻輥制成的。
19.權(quán)利要求18記載的薄帶狀磁鐵材料，其中，平均厚度是8～50μm。
20.磁鐵粉末，其特征在于，是粉碎權(quán)利要求18或19記載的薄帶狀磁鐵材料而得到的。
21.權(quán)利要求20記載的磁鐵粉末，其中，磁鐵粉末是在其制造過程中或者制造后進(jìn)行至少一次熱處理。
22.權(quán)利要求20或21記載的磁鐵粉末，其中，平均粒徑是1～300μm。
23.權(quán)利要求20～22中的任一項記載的磁鐵粉末，其中，磁鐵粉末是以具有軟磁性相和硬磁性相的復(fù)合組織構(gòu)成的。
24.權(quán)利要求23記載的磁鐵粉末，其中，上述軟磁性相和上述硬磁性相的平均晶粒直徑都是1～100nm。
25.粘結(jié)磁鐵，其特征在于，是以粘合樹脂粘合權(quán)利要求20～24中的任一項記載的磁鐵粉末而形成的。
26.權(quán)利要求25記載的粘結(jié)磁鐵，其中，在室溫下的固有矯頑力HcJ是320～1200kA/m。
27.權(quán)利要求25或26記載的粘結(jié)磁鐵，其中，最大磁能積(BH)max是40kJ/m3以上。
全文摘要
提供能提供磁性能優(yōu)、可靠性好的磁鐵的冷卻輥、薄帶狀磁鐵材料、磁鐵粉末及粘結(jié)磁鐵。急冷薄帶制造裝置1具備筒體2、加熱用線圈4、冷卻輥5。在筒體2下端形成噴射磁鐵材料合金熔液6的噴嘴3。冷卻輥5的圓周面53上設(shè)置氣體抽出手段。像氦氣的惰性氣體(氣氛氣體)中,從噴嘴3中噴射出合金熔液6,碰撞在冷卻輥5的圓周面53上,發(fā)生冷卻凝固制造急冷薄帶8。此場合,雖氣體侵入冷卻輥5的圓周面53和槳形部7之間,但利用氣體抽出手段使氣體從圓周面53和槳形部7之間排出。
文檔編號H01F1/153GK1329954SQ0111964
公開日2002年1月9日 申請日期2001年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2000年4月12日
發(fā)明者新井圣, 加藤洋 申請人:精工愛普生株式會社