稀土类磁铁合金薄带的制造方法
【专利摘要】本发明提供在使用旋转辊的急冷凝固法中控制向辊面的熔液排出量，制造能呈现优异的磁特性的合适的凝固组织的稀土类磁铁合金薄带的方法。在通过使用旋转辊的急冷凝固法制造稀土类磁铁合金薄带的方法中，具备：在面对上述旋转辊的喷嘴内准备稀土类磁铁合金熔液的工序；对喷嘴内的稀土类磁铁合金熔液施加排出压力的工序；和在稀土类磁铁合金熔液从喷嘴排出开始的瞬间，使排出压力从排出开始时的值降低到排出继续所需要的值的工序。优选：使负载于所述喷嘴内的熔液面的排出压力，与喷嘴内的熔液量的减少对应地从所述的排出继续压力增加。
【专利说明】稀土类磁铁合金薄带的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及通过使用旋转辊的急冷凝固来制造稀土类磁铁合金薄带的方法。
【背景技术】
[0002]由钕磁铁(Nd2Fe14B)代表的稀土类磁铁，磁通密度高，作为极强力的永久磁铁被用于各种用途。为了得到优异的磁特性，需要稳定地确保由纳米尺寸的晶粒构成的微细组织。为此，例如如专利文献I所公开的那样，曾进行了下述方法:通过使具有稀土类磁铁的组成的合金熔液从喷嘴排出到作为冷却介质的旋转辊面的单辊法等来进行急冷凝固，形成薄带(急冷带)。
[0003]但是，在合金熔液的急冷凝固过程中，难以稳定地得到一定的冷却速度，因此不能够稳定地得到所希望的纳米晶粒组织，冷却速度过大会变为非晶组织，冷却速度不足会生成粗大的晶粒组织，由于生成了它们的混杂组织，因此存在不能够稳定地确保优异的磁特性的问题。
[0004]在先技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本专利第4179756号公报
【发明内容】
[0007]本发明的目的是，提供在使用旋转辊的急冷凝固法中控制向辊面的熔液排出量，制造能呈现优异的磁特性的合适的凝固组织的稀土类磁铁合金薄带的方法。
[0008]为了达到上述的目的，根据本发明，可提供一种稀土类磁铁合金薄带的制造方法，该制造方法是通过使用旋转辊的急冷凝固法来制造稀土类磁铁合金薄带的，其特征在于，具备:
[0009]在面对上述旋转辊的喷嘴内准备稀土类磁铁合金熔液的工序；
[0010]对上述喷嘴内的上述稀土类磁铁合金熔液施加排出压力的工序；和
[0011]在上述稀土类磁铁合金熔液从上述喷嘴排出开始的瞬间，使排出压力从该排出开始时的值降低到排出继续所需要的值的工序。
[0012]根据本发明，通过使负载于喷嘴内的熔液面的排出压力，从排出开始所需要的大的初始(初期)压力，在排出开始的瞬间，降低到排出继续期所需要的排出继续压力，能够生成呈现良好的磁特性所需要的纳米尺寸(数十nm左右以下)的微细晶粒组织。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是用于进行本发明的方法的单辊式急冷凝固装置的配置图。
[0014]图2是表示基于本发明的控制的排出时间和排出量的关系的曲线图。
[0015]图3是表示(I)以往技术以及(2)实施例1的合金薄带截面的凝固组织的SEM像。图中的「C」表示与辊接触的一侧。[0016]图4是表示基于以往技术的比较例、基于本发明的实施例1和实施例2中的排出时间和排出压力的关系的曲线图。
[0017]图5是表示在(I)实施例1和(2)实施例2中，在排出终期形成的合金薄带截面的凝固组织的SEM像。图中的「C」表示与辊接触的一侧。
【具体实施方式】
[0018]在进行单辊法等的液体急冷装置中，排出到旋转辊面上的熔液，伴随着辊的旋转，沿着辊外周细长地呈带状地张贴，通过在辊面的去热而被急冷，进行凝固而变为急冷薄带(急冷带)(厚度为数十μ m左右)，不能追随辊外周的圆轨道而从辊面剥离，沿辊外周的切线方向行进，碰撞到冷却板而断裂成短的断片状(长度为数_左右)，并被收集。
[0019]决定急冷薄带的凝固组织的凝固时的冷却速度，如果使由辊面引起的去热量为一定，则依赖于与辊面接触的熔液带的体积即来自喷嘴的熔液的排出量。
[0020]熔液的排出量，依赖于负载于喷嘴内的熔液面的气压(排出压力)。通过缩小得比喷嘴主体细的排出口的熔液，自身的表面张力和粘性作为阻力(抗力)发挥作用。在排出开始时作用的初始阻力大，需要克服它的大的排出压力。另一方面，若达到排出开始后的排出继续状态，则排出阻力大幅度降低。是类似于静摩擦力与动摩擦力的关系的关系。
[0021]但是，以往是提高蓄积于平衡罐(缓冲罐:surge tank)的Ar等的气压,使其一下子喷出的加压方式，因此排出开始时的大的初始排出压力，在排出继续状态下也被原样地维持。因此，在定常状态(稳定态:steady state)下,相对于用于维持稳定的排出的合适的值，排出压力过大，作为结果，存在排出量变得过量，熔液带的厚度增加，或不能形成连续的急冷薄带而飞散，粗大晶粒增加，磁特性降低的问题。
[0022]特别是在喷嘴材质与稀土类合金熔液的反应性低、润湿性低的情况下，表面张力所引起的初始阻力大，因此需要使初始排出压力非常大，因此上述的问题更加显著。
[0023]另一方面，喷嘴，从防止其损耗和防止污染熔液两方面出发，与稀土类磁铁合金熔液不反应很重要。例如NdFeB系组成的稀土类磁铁合金熔液，与氧的亲合性高，与Al2O3等氧化物系材质的润湿性高，排出压力小，从而优选，但同时，由于与喷嘴的反应性高，因此具有容易发生喷嘴的损耗以及熔液的污染的缺点。相反地，非氧化物系例如BN等氮化物系的材质，与上述的熔液的反应性低，没有喷嘴损耗和熔液污染之虞，从而优选，但由于润湿性低，因此初始阻力大，在排出开始时需要大的排出压力，大大地大于在排出继续状态下所需要的排出压力，因此变得排出量过量，由粗大粒的发生所致的磁特性降低的问题变大。
[0024]图1表示用于根据本发明制造稀土类磁铁合金薄带的单辊式急冷凝固装置的截面图。
[0025]配置于真空室10内的水冷Cu辊12，绕着水平旋转轴沿R方向旋转。在辊10的外周面的上方铅垂地配置有喷嘴14，稀土类磁铁合金的熔液M从在喷嘴14的下端开口的排出口(未图示)排出到旋转的辊面上，伴随着辊14的旋转R，变为宽度为数mm的细长的带形状。
[0026]带状的熔液，在水冷辊面因强烈的去热而被急冷，进行凝固而成为厚度为数十nm的薄带S，从辊面剥离，沿辊外周的大致切线方向行进，在图的左端所示的回收机构16内碰撞到冷却板并断裂，作为长度为数mm的断片而被回收。[0027]喷嘴14内的熔液，采用高频加热线圈18加热到规定温度。排出的熔液M的温度，采用红外摄像机20连续地监视。高频遮蔽板22防止辊面被高频加热线圈18不需要地加热。
[0028]本发明是使用图1的装置制造稀土类磁铁薄带的方法，通过调整负载于喷嘴14内的熔液面的排出压力，将排出量控制为合适，稳定地制造由纳米尺寸(典型的为数十rim以下)的微细晶粒构成的凝固组织的薄带。
[0029]图2模式地表示采用以往以及本发明的方法时的排出时间与排出量的关系。
[0030]以往，如图中虚线的曲线所示，从排出开始，通过排出整个期间，以初始的排出量原样地维持为一定。
[0031 ] 与此相对，在本发明中，为了使稀土类磁铁合金熔液M从喷嘴14排出到辊面，使负载于喷嘴14内的熔液面的排出压力，如图2中实线的曲线所示，在排出开始的瞬间从初始压力降低，成为可得到由纳米尺寸的微细晶粒构成的凝固组织的适合于排出继续的排出继续压力。
[0032]如图2所示，在本发明中，从排出开始到排出继续期有压力降低所需的时滞(At)，但优选该时滞通过装置的能力提高而尽可能地少。
[0033]如前所述，与在从喷嘴排出的熔液在辊面上成为稳定的带形状的排出继续期所需要的排出压力相比，初始的排出压力大。因此，如果以初始的排出压力原样地进行排出继续期的排出，则排出量变得过量，冷却速度变慢，因此得不到由纳米尺寸的微细晶粒构成的凝固组织，会生成粗大晶粒。另外，过量地排出的熔液有时在辊面跳跃而飞散，在该情况下，辊面的去热作用没有完全发挥，单单地被空冷，因此冷却速度变得更慢，会形成由粗大晶粒构成的粒滴。
[0034]根据本发明，使负载于喷嘴14内的熔液面的排出压力在排出开始的瞬间从初始压力降低，成为适合于排出继续的排出继续压力。通过这样地在排出开始的瞬间从大的初始压力降低到排出继续压力，将排出量控制为合适值，可得到由纳米尺寸的微细晶粒构成的凝固组织，可得到具有高的磁特性(矫顽力、角形性)的稀土类磁铁合金薄带。
[0035]在优选的方式中，使负载于喷嘴14内的熔液面的排出压力从排出继续压力相应于喷嘴内的熔液量的减少而增加。
[0036]在排出期间的终期，喷嘴内的熔液量减少，由熔液自身的重量所产生的对排出压力的贡献量减少。如果排出压力降低、排出量不足，则在辊面上凝固的熔液量(熔液带厚度)减少，冷却速度变得过量，会生成非晶。在优选的方式中，防止排出终期的非晶的生成，确保由纳米尺寸的微细晶粒构成的凝固组织。由此，从排出开始遍及排出终期可得到均质的薄带(急冷带)，材料成品率提高。
[0037]根据上述的优选的方式，在排出终期使排出压力增加的情况下，最终的升压量优选为0?50kPa左右，更优选为0?30kPa。由此，所控制的排出量优选为IOg/秒以下，更优选为6g/秒以下。但是，若排出量过少，则冷却速度过快，凝固组织非晶化，或在排出口熔液凝固而发生喷嘴堵塞，因此优选为Ig/秒以上。为此，在排出终期使排出继续压力升压的情况下，优选在最终的排出继续压力不超过50kPa的范围进行升压。
实施例[0038]〔比较例〕
[0039]用电弧熔炼炉炼制Nd147Fe7aciA67Gaa3CutllAla2组成的稀土类磁铁合金，利用图1的单辊式急冷凝固装置，在表1的条件下制造了急冷薄带(急冷带)。
[0040]根据以往技术，熔液温度变为规定温度后对平衡罐施加压力，升压到排出开始压力，原样地保持到排出完了。
[0041]表1
【权利要求】
1.一种稀土类磁铁合金薄带的制造方法，是通过使用旋转辊的急冷凝固法制造稀土类磁铁合金薄带的，该制造方法的特征在于，具备: 在面对上述旋转辊的喷嘴内准备稀土类磁铁合金熔液的工序； 对上述喷嘴内的上述稀土类磁铁合金熔液施加排出压力的工序；和 在上述稀土类磁铁合金熔液从上述喷嘴排出开始的瞬间，使排出压力从该排出开始时的值降低到排出继续所需要的值的工序。
2.根据权利要求1所述的稀土类磁铁合金薄带的制造方法，其特征在于，在使上述排出压力降低后，将该排出压力维持在一定值以上。
3.根据权利要求1或2所述的稀土类磁铁合金薄带的制造方法，其特征在于，在使上述排出压力降低后，使该排出压力相应于上述喷嘴内的稀土类磁铁合金熔液的减少而增加。
4.根据权利要求1?3的任一项所述的稀土类磁铁合金薄带的制造方法，其特征在于，在使上述排出压力降低的工序中，使该排出压力降低到15kPa。
5.根据权利要求1?4的任一项所述的稀土类磁铁合金薄带的制造方法，其特征在于，在使上述排出压力降低后，在该降低后的压力值维持10秒钟以上。
【文档编号】H01F41/02GK103794349SQ201310522001
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2013年10月29日 优先权日:2012年10月29日
【发明者】佐久间纪次, 岸本秀史, 野崎美纪也 申请人:丰田自动车株式会社