專利名稱：磁體用急冷合金的制造方法及制造裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括使合金熔液急冷凝固的工序的磁體用合金的制造方法及制造裝置。
特別是，本發(fā)明涉及在各種馬達、測量器、傳感器和擴音器等中使用的納米復(fù)合磁體用的原料合金的制造，更詳細地說，涉及作為軟磁性相的鐵基硼化物或鐵、和作為硬磁性相的R2Fe14B型化合物(R是稀土類元素)進行磁結(jié)合的納米復(fù)合磁體的制造中使用的急冷合金的制造方法。再者，使用本發(fā)明的制造方法制作的急冷合金的用途，不限于納米復(fù)合磁體用，也適合作為粘結(jié)磁體(包括橡膠磁體)或燒結(jié)磁體使用。
另外，本發(fā)明涉及由上述的急冷合金制作的磁體粉末或由該磁體粉末制作的磁體。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在，作為R-Fe-B系磁體，正在開發(fā)利用R2Fe14B等硬磁性相和Fe3B(包括Fe3.5B)或α-Fe等軟磁性相交替相互作用具有磁結(jié)合的組織結(jié)構(gòu)的納米復(fù)合磁體。納米復(fù)合磁體的粉末，通過使用樹脂固定成規(guī)定的形狀，作為各向同性粘結(jié)磁體使用。
在制造納米復(fù)合磁體時，起始原料，往往使用具有非晶態(tài)組織、或者包含非晶態(tài)組織的急冷凝固合金(以下，稱作“急冷合金”)。該急冷合金通過熱處理發(fā)生結(jié)晶化，最終成為具有平均結(jié)晶粒徑為10-9m～10-6m左右的納米復(fù)合組織的永磁體材料。
結(jié)晶化熱處理后的合金的組織結(jié)構(gòu)大大依存于結(jié)晶化熱處理之前的急冷合金的組織結(jié)構(gòu)。因此，如何選擇決定急冷合金的組織結(jié)構(gòu)(非晶態(tài)相的比例等)的合金熔液的急冷條件等，在制作具有優(yōu)良的磁性的納米復(fù)合磁體上是重要的。
目前，作為制作大量含有像上述的非晶態(tài)相的急冷合金的方法，已知有使用圖1所述的裝置(噴鑄裝置)的急冷方法。該方法，從底部具有內(nèi)徑1mm以下的孔口的噴嘴，將合金熔液噴射在進行旋轉(zhuǎn)的冷卻輥上，通過使合金熔液急冷而制作發(fā)生非晶態(tài)化的薄帶狀的凝固合金。
關(guān)于這樣的方法，到目前為止，由研究磁性材料的大學或機關(guān)，完成了研究和報告。但是，在此使用的裝置，在噴嘴內(nèi)熔化數(shù)克～數(shù)百克左右的合金，不過是進行噴射的實驗規(guī)模的裝置，像這樣的處理量少的裝置，不能大量生產(chǎn)納米復(fù)合磁體用的原料合金。
雖然不是磁體合金用，但設(shè)置多個用于將合金熔液噴射到冷卻輥上的噴嘴的裝置，例如記載在專利文獻1～8等中。
這些方法，將在熔解爐內(nèi)熔化的合金熔液注入在底部具有噴嘴的容器內(nèi)后，通過對容器內(nèi)的熔液施加一定的壓力，使熔液從噴嘴向旋轉(zhuǎn)輥的表面噴射(以下，將該方法稱作“噴鑄法”)。像這樣，一邊加壓，一邊通過噴嘴噴射熔液，能夠?qū)⒕哂休^快的流速的熔液的條(熔液的流)近乎垂直地噴射在旋轉(zhuǎn)輥的最上部附近。已噴射的熔液，在以較高速(例如輥圓周速度為20m/s以上)旋轉(zhuǎn)的冷卻輥的表面后形成液坑(puddle)，該液坑的輥接觸面被急冷，制作薄帶狀的急冷合金。
上述的噴鑄法，合金熔液和旋轉(zhuǎn)輥的接觸長度短，因此在旋轉(zhuǎn)輥上急冷沒有完成，從旋轉(zhuǎn)輥剝離后的高溫狀態(tài)(例如700℃～900℃)的合金，厚度薄(典型的是40μm以下)，因而在飛行中被更有效地冷卻。噴鑄法，通過進行這樣的冷卻工序，實現(xiàn)各種合金的非晶態(tài)化。
另外，本申請人在專利文獻9、專利文獻10中揭示了采用薄帶鑄造法制造納米復(fù)合磁體的方法。例如在專利文獻11和專利文獻12中記載了使用澆口盤的公知的薄帶鑄造裝置或方法。
專利文獻1特開平2-179803號公報專利文獻2特開平2-247304號公報專利文獻3特開平2-247305號公報專利文獻4特開平2-247306號公報專利文獻5特開平2-247307號公報專利文獻6特開平2-247308號公報專利文獻7特開平2-247309號公報專利文獻8特開平2-247310號公報專利文獻9特許第3297676號說明書專利文獻10WO 02/30595A1說明書專利文獻11特開平11-333549號公報專利文獻12特開2000-79451號公報但是，在噴鑄法的情況下，通過內(nèi)徑小的噴嘴噴射合金熔液，因此熔液受到噴嘴的強的阻力。因此，需要以一定水平對合金熔液連續(xù)不斷地施加大的壓力。通常通過調(diào)節(jié)熔液的自重(根據(jù)需要背壓)進行該壓力的施加，因此在噴嘴的上方，相當重量的熔液被保持成貯存至大致一定的高度水平的狀態(tài)。
進而，通過內(nèi)徑小的噴嘴噴出熔液，因此如果在噴嘴的一部分發(fā)生熔液堵塞，熔液從噴嘴受到的阻力就變大，也存在熔液的噴射量發(fā)生變動的危險。
從這樣的理由考慮，在使用目前的噴鑄法的情況下，使熔液供給量，例如增加至約1.5kg/min以上，如果想要提高急冷合金的生產(chǎn)率，均勻地控制熔液供給量就變得困難，作為結(jié)果，急冷合金的急冷速度會不均勻化，磁性就應(yīng)該發(fā)生變動。
進而，噴鑄法，通過以較高速(例如圓周速度20m/s以上)將少量的熔液噴射到旋轉(zhuǎn)的冷卻輥上，制作多包含非晶態(tài)的急冷合金。因此，所制作的薄帶狀的急冷合金的厚度，典型的成為40μm以下。這樣薄的薄帶狀合金，由于體積密度變高，效率良好地回收是困難的。另外，粉碎厚度40μm以下的急冷合金得到的粉末顆粒顯示出扁平形狀，因此粉末的流動性、充填性惡化，并且成型工序時的磁粉充填密度低，因此也存在粘結(jié)磁體中的磁粉充填率也降低這樣的問題。
另一方面，作為制作急冷合金的方法，如上所述，也已經(jīng)知道薄帶鑄造法。薄帶鑄造法，將合金熔液從熔解爐供給到瀉槽裝置(澆口盤)上，通過使瀉槽上的合金熔液與冷卻輥接觸來制作急冷合金。
以下，參照圖2說明專利文獻9和10中記載的薄帶鑄造裝置和方法。
圖2所示的薄帶鑄造裝置具備能夠熔化原料合金、并進行貯存的熔解坩堝11，接受從熔解坩堝11注入的合金熔液12、并將熔液12導(dǎo)向至規(guī)定位置的瀉槽(導(dǎo)向機構(gòu))14，以及使從瀉槽14的前端注入的合金熔液12進行急冷的冷卻輥13。
瀉槽14具有相對水平方向以角度β傾斜的熔液導(dǎo)向面，在控制流過導(dǎo)向面上的熔液的流速的同時，將該流整流，由此實現(xiàn)熔液向冷卻輥13穩(wěn)定地連續(xù)供給。
接觸冷卻輥13的外周表面的熔液，被旋轉(zhuǎn)的冷卻輥13拖曳沿輥周面移動，在該工序中被冷卻，而成為急冷合金薄帶15。薄帶鑄造法，從熔液12接觸冷卻輥13的位置(熔液的液坑的形成位置)至落在冷卻輥的旋轉(zhuǎn)軸上的垂線和垂直方向之間的角度α具有重要的意義。在冷卻輥13的旋轉(zhuǎn)方向的相反側(cè)規(guī)定角度α的正方向時，如果角度α變大，熔液12與冷卻輥13的接觸長度就變長。在利用噴鑄法的情況下，冷卻輥13的旋轉(zhuǎn)圓周速度相對的快，因此如果不將該角度α設(shè)定成大致0°，熔液12通過進行旋轉(zhuǎn)的冷卻輥13變得容易被彈飛。因此，在噴鑄法中，角度α接近0°，容易和冷卻輥的接觸長度相對的短。與此相反，在利用薄帶鑄造法的情況下，可以使角度α較大，因此在輥圓周方向上的熔液和輥外周面的接觸長度可以較長，熔液的冷卻在輥上大致完成。
如上所述，目前的薄帶鑄造法，不使用像噴鑄法那樣的噴射噴嘴，通過瀉槽14進行向冷卻輥13上連續(xù)地供給合金熔液12，因此適合于大量生產(chǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)制造成本降低。
但是，按照這樣的薄帶鑄造法，保持從導(dǎo)向機構(gòu)供給冷卻輥的合金熔液的運動量小，因此如果使冷卻輥快速旋轉(zhuǎn)，冷卻輥的表面和熔液之間的貼合性就變低，不能穩(wěn)定地在冷卻輥的表面上形成熔液的液坑，也存在不能制作具有均勻厚度的急冷合金薄帶這樣的問題。因此，使用目前的薄帶鑄造裝置，即使想制作具有微細組織結(jié)構(gòu)的納米復(fù)合磁體用急冷合金，但因為急冷合金薄帶的厚度變得不均勻，也只能得到不均質(zhì)的急冷合金組織，穩(wěn)定地制作耐實用的急冷合金是困難的。
另外，如果使用具備像專利文獻11和12中記載的澆口盤的薄帶鑄造裝置，流過澆口盤上的熔液的流速低，急冷速度也容易變慢，因此對于制作納米復(fù)合磁體用的急冷合金來說，認為不適合。在急冷速度慢時，容易制作含有多量的粒徑較大的結(jié)晶組織的合金。如果急冷速度變慢，α-Fe等軟磁性的晶粒就容易發(fā)生粗大化，因此磁性容易發(fā)生劣化。
因此，像專利文獻11和12中記載的裝置，往往用于制作完全結(jié)晶化的金屬鑄片。像這樣得到的急冷合金，通常作為以R2Fe14B相作為主相的燒結(jié)磁體用的原料合金利用，對于像微細的硬磁性相和軟磁性相在金屬組織內(nèi)均勻地混合存在的納米復(fù)合磁體用原料合金的制造來說，不適合。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述事實而完成的，其主要目的在于，以量產(chǎn)水平、穩(wěn)定地提供具有良好的磁性的納米復(fù)合磁體用的急冷合金。
本發(fā)明的其他目的在于，提供制造即使作為納米復(fù)合磁體以外的磁體用、也顯示優(yōu)良特性的急冷合金的裝置和方法。
本發(fā)明的納米復(fù)合磁體用急冷合金制造方法包括準備以組成式(Fe1-mTm)100-x-y-zQxRyMz(T是選自Co和Ni中的一種或一種以上的元素，Q是選自B和C中的、至少含有B的一種或一種以上的元素，R是一種以上的稀土類元素，M是選自Al、Si、Ti、V、Cr、Mn、Cu、Zn、Ga、Zr、Nb、Mo、Ag、Hf、Ta、W、Pt、Au和Pb中的至少一種金屬元素)表示的、組成比率x、y、z和m分別滿足
10≤x≤35原子％、2≤y≤10原子％、0≤z≤10原子％、和0≤m≤0.5的合金熔液的工序；以及使上述熔液接觸于旋轉(zhuǎn)的冷卻輥的表面、由此制作急冷合金的冷卻工序；上述冷卻工序包括向?qū)蛎嫦鄬λ椒较騼A斜的導(dǎo)向機構(gòu)上供給上述熔液、通過管狀孔將流過上述導(dǎo)向面上的熔液供給至與上述冷卻輥接觸的接觸區(qū)域的工序。
在優(yōu)選的實施方式中，上述導(dǎo)向面相對水平方向形成5°以上70°以下的角度。
在優(yōu)選的實施方式中，將連結(jié)上述熔液開始接觸上述冷卻輥的表面的位置與上述冷卻輥的旋轉(zhuǎn)軸的直線相對垂直方向形成的角度α，設(shè)定為與上述冷卻輥的旋轉(zhuǎn)方向相反的方向成0°以上80°以下。
在優(yōu)選的實施方式中，通過多個管狀孔將上述熔液分離成多條液流后，接觸于上述冷卻輥。
在優(yōu)選的實施方式中，各管狀孔的開口面積是0.02cm2以上0.5cm2以下。
在優(yōu)選的實施方式中，上述管狀孔的長度是0.5mm以上50mm以下。
在優(yōu)選的實施方式中，上述管狀孔的前端和上述冷卻輥表面的間隔是0.3mm以上70mm以下。
在優(yōu)選的實施方式中，對剛從上述管狀孔出來時的熔液的流動方向相對于從上述管狀孔的入口處的開口部的中央至上述冷卻輥的旋轉(zhuǎn)軸的垂線所形成的角度進行規(guī)定，在將上述熔液的流動方向朝向與上述冷卻輥的旋轉(zhuǎn)方向相反側(cè)時的上述角度設(shè)為正、將上述熔液的流動方向朝向上述冷卻輥的旋轉(zhuǎn)方向側(cè)時的上述角度設(shè)為負的情況下，上述角度設(shè)定在-20°以上40°以下的范圍。
在優(yōu)選的實施方式中，上述導(dǎo)向機構(gòu)具有可拆裝地支持設(shè)置有上述管狀孔的部件的結(jié)構(gòu)。
在優(yōu)選的實施方式中，流過上述導(dǎo)向面上的熔液的上面敞開，上述熔液對上述導(dǎo)向面的供給速率設(shè)定在1.5kg/min以上，由此制作平均厚度超過50μm、150μm以下、厚度的標準偏差是10μm以下的急冷合金。
在優(yōu)選的實施方式中，上述急冷合金的制作在減壓霧圍氣體中進行。
在優(yōu)選的實施方式中，上述霧圍氣體的壓力調(diào)節(jié)在0.13kPa以上100kPa以下。
本發(fā)明的納米復(fù)合磁體粉末的制造方法包括準備由上述任一種制造方法制成的納米復(fù)合磁體用急冷合金的工序、以及將上述納米復(fù)合磁體用急冷合金粉碎的工序的納米復(fù)合磁體粉末的制造方法。
在優(yōu)選的實施方式中，在上述粉碎工序之前和/或后，進行結(jié)晶化熱處理。
本發(fā)明的納米復(fù)合磁體的制造方法包括準備由上述納米復(fù)合磁體粉末的制造方法制成的納米復(fù)合磁體粉末的工序、以及將上述納米復(fù)合磁體粉末壓制成型而制作磁體成型體工序。
本發(fā)明的瀉槽裝置是用于接收合金熔液、并向急冷裝置的冷卻輥供給上述合金熔液的瀉槽裝置，由具有比合金熔液的溫度高的熔點的材料形成、且相對水平方向傾斜的導(dǎo)向面、和具有使流過上述導(dǎo)向面的合金熔液在下方通過的至少一個管狀孔的澆鑄部件，上述澆鑄部件是能夠拆裝的。
本發(fā)明的澆鑄部件是可拆裝地固定在上述瀉槽裝置上的澆鑄部件，具有至少一個使流過熔液導(dǎo)向面的合金熔液通過下方的管狀孔。
本發(fā)明的急冷合金制造裝置是具備冷卻輥、以及用于接收合金熔液并向上述冷卻輥供給上述合金熔液的瀉槽裝置，上述瀉槽裝置具備由具有比合金熔液溫度高的熔點的材料形成的、且相對水平方向傾斜的導(dǎo)向面、以及具有至少一個使流過熔液導(dǎo)向面的合金熔液通過下方的管狀孔的澆鑄部件，從上述管狀孔的前端至上述冷卻輥表面的距離設(shè)定在1mm以上50mm以下的范圍。
在優(yōu)選的實施方式中，上述澆鑄部件相對上述瀉槽裝置是能夠拆裝的。
本發(fā)明的永磁體用急冷合金的制造方法，是包括準備合金熔液的工序、以及使上述熔液接觸于旋轉(zhuǎn)的冷卻輥的表面、由此制作急冷合金的急冷工序的永磁體用急冷合金的制造方法，上述冷卻工序包括向?qū)蛎嫦鄬λ椒较騼A斜的導(dǎo)向機構(gòu)上供給上述熔液、并將流過上述導(dǎo)向面上的熔液通過管狀孔供給至與上述冷卻輥接觸的接觸區(qū)域的工序，從上述管狀孔的前端至上述冷卻輥表面的距離設(shè)定在1mm以上50mm以下。
在優(yōu)選的實施方式中，上述導(dǎo)向面相對水平方向形成5°以上70°以下的角度。
在優(yōu)選的實施方式中，將連結(jié)上述熔液開始接觸上述冷卻輥的表面的位置和上述冷卻輥的旋轉(zhuǎn)軸的直線相對垂直方向所形成的角度α，設(shè)定為與上述冷卻輥的旋轉(zhuǎn)方向相反的方向成5°以上80°以下。
在優(yōu)選的實施方式中，在通過多個管狀孔將上述熔液分離成多條液流后，接觸于上述冷卻輥。
在優(yōu)選的實施方式中，各管狀孔的開口面積是0.03cm2以上0.6cm2以下。
在優(yōu)選的實施方式中，上述管狀孔的長度是5mm以上50mm以下。
在優(yōu)選的實施方式中，通過使從上述管狀孔流出的上述合金熔液的表面冷卻、凝固，由上述合金形成管狀部件，使上述管狀孔的實際效果的長度成為10mm以上。
在優(yōu)選的實施方式中，流過上述導(dǎo)向面上的熔液的上面敞開，而且，以上述熔液充滿上述管狀孔的內(nèi)部的方式向上述導(dǎo)向面供給上述熔液。
在優(yōu)選的實施方式中，將上述熔液對上述導(dǎo)向面的供給速率設(shè)定在1.5kg/min以上，由此制作平均厚度超過50μm、150μm以下、厚度的標準偏差是10μm以下的急冷合金。
在優(yōu)選的實施方式中，上述急冷合金的制作在減壓霧圍氣體中進行，而且流過上述導(dǎo)向面上的上述熔液表面的霧圍氣體的壓力和從上述管狀孔出來的上述熔液表面上的霧圍氣體壓力設(shè)定為大致相等。
本發(fā)明的磁體粉末的制造方法，包括準備由上述任一種制造方法制成的磁體用急冷合金的工序及粉碎上述磁體用急冷合金的工序。
在優(yōu)選的實施方式中，在上述粉碎工序之前和/或后，進行結(jié)晶化熱處理。
本發(fā)明的磁體的制造方法，包括準備由上述磁體粉末的制造方法制成的磁體粉末及將上述磁體粉末壓制成型來制作粘結(jié)磁體(包括橡膠磁體)的工序。
本發(fā)明的其他的磁體制造方法，包括準備由上述磁體粉末的制造方法制成的磁體粉末的工序及燒結(jié)上述磁體粉末來制作燒結(jié)磁體的工序。


圖1是表示目前的噴鑄裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖2是表示目前的薄帶鑄造裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖3是表示在本發(fā)明的實施方式中使用的急冷裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖4(a)是表示適合圖3的裝置使用的瀉槽結(jié)構(gòu)的立體圖，圖4(b)是其剖視圖，圖4(c)是表示其他的瀉槽結(jié)構(gòu)的剖視圖。
圖5是表示設(shè)置在圖3的瀉槽上的管狀孔的詳細的圖。
圖6是表示關(guān)于本發(fā)明的實施例及比較例的急冷合金薄帶的厚度分布的曲線圖。
符號說明11、21熔解坩堝，12、22合金熔液，13、23冷卻輥，14、24瀉槽(chute)，24a管狀孔，24b導(dǎo)板，15、25急冷合金薄帶，240澆鑄部件。
具體實施例方式
首先，說明納米復(fù)合磁體用急冷合金的制造。
由本發(fā)明的制造方法制作的納米復(fù)合磁體用急冷合金，組成式以(Fe1-mTm)100-x-y-zQxRyMz表示。在此，T是選自Co和Ni中的一種或一種以上的元素，Q是選自B和C中的、至少含有B的一種或一種以上的元素，R是一種以上的稀土類元素，M是選自Al、Si、Ti、V、Cr、Mn、Cu、Zn、Ga、Zr、Nb、Mo、Ag、Hf、Ta、W、Pt、Au和Pb中的至少一種金屬元素。組成比率x、y、z和m分別滿足10≤x≤35原子％、2≤y≤10原子％、0≤z≤10原子％、以及0≤m≤0.5。
在本發(fā)明中，使上述組成的合金熔液接觸進行旋轉(zhuǎn)的冷卻輥的表面，由此使合金熔液急冷。在該急冷工序中，使用導(dǎo)向面相對水平方向傾斜的導(dǎo)向機構(gòu)，將熔液供給到該導(dǎo)向機構(gòu)上。然后，通過一個或者多個管狀孔將流過導(dǎo)向面上的熔液供給至冷卻輥。
按照本發(fā)明，熔液供給到導(dǎo)向機構(gòu)的傾斜的導(dǎo)向面上后，在流過該導(dǎo)向面上期間進行適當?shù)恼?。整流化后的熔液，通過管狀孔時，利用縮小效果來提高流速，因此在通過管狀孔時進一步被整流化后到達冷卻輥的表面。從管狀孔出來的熔液，以比流過導(dǎo)向面上時大的運動量撞到冷卻輥上。因此，可以提高熔液和輥面之間的貼合性，并實現(xiàn)均勻的冷卻。
這樣，在本發(fā)明中，通過以接近目前的噴鑄裝置中的熔液噴出速度的速度撞到冷卻輥上，即使在冷卻輥的圓周速度較快的情況下，也能夠在冷卻輥上穩(wěn)定地形成大的熔液液坑，其結(jié)果，大量生產(chǎn)厚度和冷卻速度均勻化的急冷合金薄帶成為可能。
通過加熱急冷合金而得到的納米復(fù)合磁體的特性，對加熱前的急冷合金的組織結(jié)構(gòu)是極其敏感的，因此如果急冷條件發(fā)生變化，急冷合金的組織會不均勻化，作為其結(jié)果，存在最終的磁體特性容易發(fā)生劣化這樣的問題。更具體地說，即使使冷卻輥的旋轉(zhuǎn)速度或熔液供給量維持一定，在急冷合金的一部分如果冷卻速度變得過慢，在該部分就析出粗大的α-Fe，磁體特性往往發(fā)生劣化。
另外，急冷合金薄帶的平均厚度對粉碎急冷合金薄帶得到的粉末顆粒的形狀給予影響。即，急冷合金越薄，粉末顆粒越扁平化，在降低粉末的流動性或充填性的同時，最終的成型密度也變低。與此相反，如果制作成厚的急冷合金，粉末顆粒的形狀就成為等軸的形狀，因此提高粉末的流動性或充填性，變得容易成型。但是，根據(jù)本發(fā)明人的實驗，如果原樣地使用目前的噴鑄法或薄帶鑄造法形成厚的急冷合金，急冷合金的厚度的偏差會變大。因此，在作為想要提高粉末流動性而制成厚度超過50μm的急冷合金薄帶的場合，在急冷合金薄帶中形成部分粗大化的晶粒，交互結(jié)合發(fā)生弱化，因此得不到所希望的磁性。
對于具有這樣性質(zhì)的納米復(fù)合磁體來說，在具有R2Fe14B系的單相組織結(jié)構(gòu)的急冷磁體的場合，急冷合金的厚度偏差對磁體特性不給予大的影響。特別在提高合金熔液的冷卻速度、制作整體近乎非晶態(tài)化的薄的急冷合金(厚度50μm以下)時，即使急冷合金的厚度發(fā)生偏差，也幾乎不導(dǎo)致最終的磁體特性的波動。
根據(jù)本發(fā)明人的實驗已知，在使用目前所用的噴鑄裝置噴射作為本發(fā)明對象的組成的合金熔液、進行急冷的情況下，每單位時間的熔液供給量(熔液供給速率)成為不穩(wěn)定，顯著地觀察到由于急冷合金薄帶的位置不同冷卻速度變得不均勻的現(xiàn)象，作為該現(xiàn)象的結(jié)果，急冷合金中的組織結(jié)構(gòu)也不均勻化。這樣，在急冷合金組織發(fā)生不均勻化的情況下，在由粉碎制作的磁體粉末中，磁體特性波動，混入磁性劣化的粉末顆粒的結(jié)果，最終的磁體特性被平均化，等于發(fā)生了劣化。
如上所述，在具有本發(fā)明組成的急冷合金的制造中使用目前的噴鑄裝置的情況下，需要對正在通過非常細的噴嘴孔口的熔液以一定水平施加強的壓力。在此情況下，難以控制應(yīng)該施加的壓力，并且，在噴嘴孔口的狹窄的通路中熔液承受來自內(nèi)壁面的強阻力，因此熔液的噴射速度或噴出量發(fā)生變動。
在本發(fā)明中，在傾斜的熔液導(dǎo)向面上將熔液整流，通過前端部上的開口面積比較寬的管狀孔，能夠進行熔液的供給，因此盡管是對熔液不施加反壓(背壓)的狀態(tài)(引起熔液的運動的力僅是重力的狀態(tài))，但與薄帶鑄造法相比，能夠以大的運動量向輥表面供給熔液。其結(jié)果，提高輥表面和熔液之間的貼合性，減少能夠在輥表面和熔液間的氣體的卷入，因此更均勻地進行冷卻。另外，因為熔液的運動量不易發(fā)生變動，所以急冷合金薄帶的厚度均勻化，得到均質(zhì)的急冷合金組織。因此，也提高最終得到的磁體的特性。
以下，參照

本發(fā)明的優(yōu)選的實施方式。
在本實施方式中，使用圖3所示的熔液急冷裝置。圖示的急冷裝置，優(yōu)選將其內(nèi)部配置在能夠處于真空狀態(tài)或者惰性氣體氣氛下的減壓狀態(tài)的空間(例如容器)內(nèi)。
如圖3所示，該急冷裝置具備用于熔解合金原料的熔解坩堝21、用于使從熔解坩堝21供給的合金熔液22急冷·凝固的冷卻輥23、以及作為將熔液從熔解坩堝21導(dǎo)向冷卻輥23上的熔液導(dǎo)向機構(gòu)的瀉槽(澆口盤)24。在瀉槽24的前端部(底)設(shè)置管狀孔24a。
熔解坩堝能夠21以大致一定的速率對瀉槽24供給將合金原料熔化而制成的熔液22。該供給速率，通過控制使熔解坩堝21的傾斜動作等，能夠任意地調(diào)節(jié)。
冷卻輥23，其外周面由銅等熱傳導(dǎo)性良好的材料形成，例如，具有外徑20cm～100cm、寬15cm～100cm的尺寸。冷卻輥23通過未圖示的驅(qū)動裝置能夠以規(guī)定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。通過控制該轉(zhuǎn)速能夠任意地調(diào)節(jié)冷卻輥23的圓周速度。在優(yōu)選的實施方式中，冷卻輥23從內(nèi)部進行水冷。急冷裝置的冷卻速度，通過選擇冷卻輥23的旋轉(zhuǎn)速度等，是能夠控制在約102℃/s～約8×104℃/s的范圍。
瀉槽24，用陶瓷等構(gòu)成，以規(guī)定的流量從熔解坩堝21連續(xù)地供給的熔液22暫時地進行熔液貯存，而延緩流速，能夠?qū)⑷垡?2的液流進行整流。瀉槽24的熔液導(dǎo)向面相對水平方向形成的角度(傾斜角度β)，優(yōu)選設(shè)定在5～70°的范圍內(nèi)。如果傾斜角度β低于5°，熔液22就不容易在導(dǎo)向面上游過，從管狀孔24a出來的熔液22的運動量不穩(wěn)定，因此得不到均質(zhì)的急冷合金組織，另外，如果傾斜角度β低于70°，流過導(dǎo)向面的熔液22就發(fā)生紊流化，因此在冷卻輥23上不形成穩(wěn)定的液坑，而發(fā)生飛濺。傾斜角度β的更優(yōu)選的范圍10°以上60°以下，更優(yōu)選的范圍是15°以上50°以下。
在本說明書中，將連接熔液22開始接觸冷卻輥23的表面的位置(接觸開始位置)和冷卻輥23的旋轉(zhuǎn)軸的直線相對垂直方向形成的角度作為α。在α＝0°(度)時，接觸開始位置處于輥表面的最上部。在此，所謂α為正，是接觸開始位置從輥表面的最上部處于輥旋轉(zhuǎn)方向的相反側(cè)(上游側(cè))時，所謂α為負，是接觸開始位置從輥表面的最上部處于輥旋轉(zhuǎn)方向側(cè)(下游側(cè))時。在接觸開始位置為負的情況下，在冷卻輥23上不形成液坑(外澆口)，而發(fā)生飛濺，因此不能適當?shù)厥谷垡豪鋮s。相反，在α是80°以上的情況下，熔液不能載置在冷卻輥23上，從冷卻輥23落下，因此不能使熔液進行適當?shù)丶崩洹囊陨峡紤]，優(yōu)選α為0°以上80°以下。α的更優(yōu)選范圍是2°以上60°以下，最優(yōu)選范圍是2°以上45°以下。通過將角度α設(shè)定在這樣的范圍，就將熔液接觸冷卻輥的長度(接觸長度)設(shè)定在10mm以上。
圖4(a)更詳細地表示在本實施方式中使用的瀉槽24的結(jié)構(gòu)。該瀉槽24，在與冷卻輥23的外周面相對地配置的前端部分(瀉槽的底)上，具有能夠拆裝的澆鑄部件240。在澆鑄部件240上，設(shè)置僅離開規(guī)定的間隔W(管狀孔的中心間的距離)設(shè)置的3個管狀孔24a。管狀孔24a的間隔W，合適的設(shè)定成10mm～50mm，更合適的設(shè)定成15mm～40mm。在本實施方式中，將間隔W設(shè)定成30mm。
圖4(b)是圖4(a)的瀉槽24的剖視圖。在該瀉槽24中，澆鑄部件240從導(dǎo)向面?zhèn)仍跒a槽24上拆裝。在該實施方式中，管狀孔24a設(shè)置在能夠拆裝的澆鑄部件240上，因此即使在管狀孔24a中發(fā)生熔液堵塞的情況下，也沒有必要更換瀉槽24全體，只要僅更換澆鑄部件就可以。
本發(fā)明不限于這樣的瀉槽結(jié)構(gòu)，例如圖4(c)所示，在瀉槽24上也可以設(shè)置使?jié)茶T部件240滑動的導(dǎo)向部24b。按照圖4(c)的瀉槽24，能夠在略垂直于熔液流的方向(平行于冷卻輥的旋轉(zhuǎn)軸的方向)拔出和插入澆鑄部件240。
管狀孔24a沒有必要是直管，也可以是彎曲的。另外，管狀孔24a的內(nèi)徑沿熔液流方向沒有必要是一樣的，內(nèi)徑也可以是沿熔液流方向逐漸地減少。但是，需要采用不易產(chǎn)生紊流的形狀。
管狀孔24a的開口面積(在管狀孔24a的前端部上的開口面積)需要設(shè)定成合適的大小。在制造上述組成的納米復(fù)合磁體用急冷合金時，管狀孔24a的開口面積如果超過0.5cm2，熔液22的噴出量會變得過大，因而在輥23上不易形成液坑(外澆口)，而發(fā)生飛濺，存在使熔液不能適當?shù)丶崩涞目赡苄?。相反，如果管狀?4a的開口面積低于0.02cm2，每單位時間的熔液處理量就下降至1.5kg/min以下，因而不僅生產(chǎn)率降低，而且急冷合金組織中的非晶態(tài)相的體積比率成為50％以上。如果急冷合金組織中的非晶態(tài)相的體積比率成為50％以上，最終的永磁體特性會發(fā)生一些劣化。從以上考慮，管狀孔(出熔液口)24a的開口面積優(yōu)選是0.02cm2以上0.5cm2以下。更優(yōu)選的開口面積的下限值是0.03cm2，最優(yōu)選的下限值是0.05cm2。另一方面，開口面積的下限值可以是0.2cm2，也可以是0.15cm2。
為了更增加每單位時間的熔液處理量，也可以設(shè)置4個以上的管狀孔24a。在設(shè)置多個管狀孔24a的場合，即使較小地設(shè)置各個管狀孔的開口面積，也能夠較高地維持作為全體的處理能力。相反，在管狀孔是1個或者2個的場合，優(yōu)選將各管狀孔的開口面積設(shè)定得大(例如0.07cm2以上)。
在本實施方式中，供給到瀉槽24上的熔液22，通過3個管狀孔24a與冷卻輥23接觸，因此接觸冷卻輥23的3條熔液22，伴隨冷卻輥23的旋轉(zhuǎn)，移動過輥圓周面，在該移動工序中被冷卻。
為了使通過在瀉槽24的導(dǎo)向面上流動而被整流的熔液成為不紊流化，優(yōu)選將管狀孔24a的長度設(shè)定在0.5mm以上。但是，如果管狀孔24a過長，在管狀孔24a內(nèi)熔液22的一部分就被冷卻而凝固，因此有發(fā)生熔液堵塞的危險。因此，管狀孔24a的長度優(yōu)選設(shè)定在50mm以下。
另外，管狀孔24a的前端和冷卻輥23的表面的間隔優(yōu)選是1mm以上50mm以下。但是，在從管狀孔24a出來的熔液22到達冷卻輥23的路徑中，冷卻氣氛奪去熔液表面的熱，因而存在熔液表面的一部分發(fā)生凝固的情況。在此情況下，已凝固的合金熔液表面部分，筒狀而薄地覆蓋流過其內(nèi)部的熔液，等于作為具有一種的管狀孔的部件(管狀部件)發(fā)揮功能。如果形成這樣的模擬管狀部件，就得到和設(shè)置在瀉槽24上的管狀孔24a的長度實質(zhì)上延長的效果相同的效果。因此，管狀孔24a的前端和冷卻輥23的表面的間隔設(shè)定在3mm以上，并且，優(yōu)選將管狀孔的實質(zhì)長度設(shè)定在合適的范圍(0.5mm以上30mm以下)。
具有該模擬的管狀孔的管狀部件，從瀉槽24的管狀孔流出的合金熔液的表面被霧圍氣體冷卻，進行了凝固。這樣形成的模擬管狀部件，與熔液流接觸而成為高溫，因此不限于全部處于完全固體化的狀態(tài)，至少一部分有熔融的可能性。因此，所謂表示模擬的管狀部件的“凝固”狀態(tài)，廣義的意思是在控制供給冷卻輥上的熔液流上具有充分的剛性的狀態(tài)，管狀部件的全體不需要完全固體化。
代替使用像這樣使熔液自然地凝固的部件，制作從最初具有充分的長度(例如20mm以上)的管狀孔的澆鑄部件，在使用該澆鑄部件的情況下，如果管狀孔細，在較長的管狀孔內(nèi)就有發(fā)生熔液堵塞的可能性。另一方面，縮短管狀孔的前端和冷卻輥表面的間隔，熔液發(fā)生凝固，如果以完成的管狀部件的長度不充分地延伸的狀態(tài)自然地實行冷卻工序，包含模擬的管狀部件長度的管狀孔的實效長度就達不到充分地長度，或熔液流發(fā)生紊亂，或有在冷卻輥上難以能夠形成穩(wěn)定的液坑的可能性。因此，本來的管狀孔的前端和冷卻輥表面的間隔設(shè)定成5mm以上(優(yōu)選是10mm以上)的大小，開始熔液的冷卻工序后，使所示的模擬管狀部件成長，優(yōu)選是管狀孔的實效長度在7mm～50mm的范圍內(nèi)。
像本實施方式那樣，通過設(shè)置多個管狀孔24a，如果將冷卻輥23的外周面上的熔液接觸部(熔液冷卻部)分離成數(shù)處，就會使每單位時間供給冷卻輥23上的熔液量變大，但在各個熔液流上以大致一樣的條件冷卻成為可能。與在一處供給大量的熔液的情況相比，能夠抑制冷卻輥23的升溫，是能夠維持高的冷卻能力的。作為其結(jié)果，即使制作超過50μm厚度的急冷合金，也減低厚度偏差。另外，對一個冷卻輥配置數(shù)列具有至少一個管狀孔的瀉槽，可以將冷卻輥上的熔液接觸部分離成數(shù)處。
瀉槽24也能夠具有調(diào)整即將到達冷卻輥23的熔液22的溫度的功能。在瀉槽24上的熔液22的溫度，希望是比液相線溫度高100℃以上的溫度。如果熔液22的溫度過低，給急冷后的合金特性以惡劣影響的一次結(jié)晶會在局部生核，這是因為在凝固后往往殘留下來。通過調(diào)節(jié)從熔解坩堝注入瀉槽時的熔液溫度或瀉槽24自身的熱容量等，可以控制在瀉槽24上的熔液滯留溫度，但根據(jù)需要，也可以設(shè)置瀉槽加熱設(shè)備(未圖示)。為了控制瀉槽上的熔液溫度，優(yōu)選將在瀉槽上的熔液流動的區(qū)域長度設(shè)定成短的范圍。在優(yōu)選的實施方式中，將這樣的長度設(shè)定在3cm以上20cm以下的范圍。
在冷卻輥23的外周面上凝固的合金熔液成為帶狀的凝固合金(急冷合金薄帶25)，從冷卻輥23剝離。
接著，參照圖5。設(shè)剛從管狀孔24a出來時的熔液22的流動方向、相對從管狀孔24a的入口處的開口部的中央落在冷卻輥23的旋轉(zhuǎn)軸上的垂線形成的角度為γ。另外，以熔液22的流動方向與朝向冷卻輥23的旋轉(zhuǎn)方向相反側(cè)時的角度γ為正，以熔液22的流動方向與朝向冷卻輥23的旋轉(zhuǎn)方向側(cè)時的角度γ為負。在本發(fā)明中，優(yōu)選將角度γ設(shè)定在-20°以上40°以下的范圍。如果角度γ低于-20°，就不形成液坑，會發(fā)生飛濺，有不能使熔液急冷的擔心。另一方面，如果角度γ超過40°，在輥上就不載置熔液，而從輥上落下，因此有不能使熔液急冷的擔心。角度γ的優(yōu)選范圍是-15°以上30°以下，更優(yōu)選的范圍是-13°以上25°以下。
制作的急冷合金薄帶的平均厚度優(yōu)選在超過50μm、150μm以下的范圍。按照本發(fā)明，可以將急冷合金薄帶厚度的標準偏差控制在20μm以下，其結(jié)果，使急冷合金中的組織均勻化，能夠提高磁體特性。如果以1.5kg/min以上的大的熔液供給速率，使急冷合金的平均厚度降至低于50μm，就需要使冷卻輥的圓周速度相當快，而形成完全非晶態(tài)化的急冷合金。在是作為本發(fā)明對象的納米復(fù)合磁體的情況下，如果將完全非晶態(tài)化的急冷合金進行熱處理，就存在不能穩(wěn)定地形成具有優(yōu)良的磁體特性的納米復(fù)合組織這樣的問題。通過評價熱處理后的磁體特性可知，急冷合金的平均厚度的更優(yōu)選的下限值是55μm，最優(yōu)選的下限值是60μm。
另一方面，如果控制冷卻輥23的圓周速度，使急冷合金薄帶的平均厚度超過150μm，就不充分地完成由冷卻輥23引起的合金熔液的冷卻，在所得到的急冷合金中析出的鐵基硼化物的平均粒徑超過50nm的同時，有形成粒徑100nm以上的粗大的α-Fe的可能性。在使用像這樣的晶態(tài)急冷合金時，在熱處理工序后得到的磁體的去磁曲線的矩形性發(fā)生劣化。從以上考慮，急冷合金的優(yōu)選平均厚度是150μm以下。
越使急冷合金薄帶厚，冷卻速度越降低，在急冷合金中析出的結(jié)晶的尺寸就越變大。在成為納米復(fù)合磁體的本實施方式的合金的場合，包含在急冷合金中的α-Fe或鐵基硼化物等軟磁性相的晶粒直徑如果超過50nm，在硬磁性相的晶粒內(nèi)就會產(chǎn)生磁疇壁，因而即使由于與作為硬磁性相的Nd2Fe14B型化合物相的交互結(jié)合，在外部的稍微的退磁場中也引起磁化逆轉(zhuǎn)，有得不到良好的硬磁特性的可能性。因此，存在于急冷合金中的軟磁性相的晶粒直徑優(yōu)選是50nm以下，更優(yōu)選是30nm以下，最優(yōu)選是20nm以下。
另一方面，Nd2Fe14B型化合物相的晶粒直徑優(yōu)選是作為單磁疇晶粒直徑的300nm以下。為了達到利用交互作用的磁性提高，Nd2Fe14B型化合物相的晶粒直徑優(yōu)選是200nm以下。Nd2Fe14B型化合物相的晶粒直徑的更優(yōu)選的上限是150nm，最優(yōu)選的上限是100nm以下。
再者，在本發(fā)明中，重要的是，通過適當?shù)剡x擇管狀孔24a的內(nèi)徑和個數(shù)、熔液供給速率、冷卻輥23的圓周速度等，將所得到的急冷合金薄帶的厚度和寬度設(shè)定在合適的范圍內(nèi)。為了得到均勻的組織，遍及寬度方向使冷卻速度均勻化也是重要的。為此，優(yōu)選通過調(diào)節(jié)管狀孔24a的開口面積，將薄帶狀急冷合金的寬度設(shè)定在3mm～20mm的范圍內(nèi)。薄帶狀急冷合金的寬度越寬，越容易粉碎，因此薄帶狀急冷合金的寬度優(yōu)選設(shè)定在5mm以上。
另外，如果急冷氛圍氣體的壓力過高，在冷卻輥23高速旋轉(zhuǎn)時越發(fā)生輥周圍的惰性氣體的卷入，達不到穩(wěn)定的冷卻狀態(tài)。另一方面，如果氛圍氣體壓力過低，從冷卻輥23脫離的急冷合金薄帶通過惰性氣體不被迅速冷卻，因此進行結(jié)晶化，不能制作大量含有非晶態(tài)的合金。在此情況下，在結(jié)晶化熱處理后得到的合金的磁性降低。從這些考慮，惰性氣體壓力優(yōu)選調(diào)整至0.13kPa～100kPa。將急冷霧圍氣體壓力設(shè)定在上述范圍，對穩(wěn)定地形成熔液流的表面能夠凝固的模擬管狀部件也有用。
Q是B(硼)或者C(碳)的一種或者二種元素。B是對于作為納米復(fù)合型永磁體材料的主相的軟磁性相的Fe3B等鐵基硼化物和作為硬磁性相的R2Fe14B所必須的元素。B的組成比x如果在10～30原子％的范圍以外，就不會表現(xiàn)永磁體特性，關(guān)于B的組成比x，優(yōu)選是10≤x≤30原子％。在本說明書中，“Fe3B”也包括不容易與Fe3B區(qū)別的Fe3.5B。
進而，B的組成比x如果低于10原子％，熔液的非晶態(tài)生成能就降低，在采用本發(fā)明的方法制作急冷合金時，合金熔液在急冷工序中不能成為過冷卻液體狀態(tài)，就不能得到平滑性優(yōu)良的合金熔液薄帶。即使將這樣的急冷合金薄帶進行結(jié)晶化熱處理，也得不到均勻的納米復(fù)合磁體組織，不表現(xiàn)出良好的磁體特性。如果B的組成比x超過30原子％，就不充分地生成硬磁性相。x的優(yōu)選范圍是10原子％以上20原子％以下，更優(yōu)選的范圍是10.5原子％以上20原子％以下。再者，按原子比率即使用C取代至B的50％，對磁性和金屬組織沒有影響，是允許的。
稀土類元素R對為了表現(xiàn)永磁體特性作為必要的硬磁性相的R2Fe14B是必須的元素。本發(fā)明中的R優(yōu)選包含Pr和Nd、Dy、Tb的一種或者二種以上。但是，以調(diào)整非晶態(tài)生成能或結(jié)晶化溫度為目的，可以用這些以外的其他稀土類元素取代一部分。R的組成比y如果低于2原子％，就不生成具有R2Fe14B型結(jié)晶結(jié)構(gòu)的硬磁性相。另一方面，如果R的組成比y超過10原子％，就不生成鐵或者鐵基硼化物，不能制作納米復(fù)合磁體。從這些考慮，關(guān)于R的組成比y，優(yōu)選是2≤y≤10。組成比y的優(yōu)選范圍是3原子％以上9.5原子％以下，更優(yōu)選的范圍是4原子％以上9.2原子％以下。
以Fe占據(jù)上述元素的其余含量，另外，用Co取代Fe的一部分，來改善去磁曲線的矩形性，能夠提高最大磁能積(BH)max。
進而，可以添加選自Al、Si、Ti、V、Cr、Mn、Cu、Zn、Ga、Zr、Nb、Mo、Ni、Hf、Ta、W、Pt、Pb、Au和Ag中的至少一種金屬元素M。在這些添加元素M的組成比z超過10原子％時，導(dǎo)致磁化降低，因此優(yōu)選的范圍是0≤z≤10原子％。更優(yōu)選的范圍是0.3≤z≤5原子％。
即使在上述金屬元素中，Ti帶來特別良好的效果。通過添加Ti，在急冷工序中，具有R2Fe14B型結(jié)晶結(jié)構(gòu)的化合物(硬磁性相)優(yōu)先析出·長大，因為α-Fe的生成被抑制。并且，得到在硬磁性相的晶界少量地存在微細的鐵基硼化物的組織。這樣的組織作為納米復(fù)合磁體用，能夠發(fā)揮優(yōu)良的特性。因此，優(yōu)選添加Ti。Ti的添加量優(yōu)選是0.5原子％以上7原子％以下，更優(yōu)選是1原子％以上6原子％以下。
實施例本實施例使用圖3所示的急冷裝置進行。具體地說，首先，使用純度99.5％以上的Nd、Fe、Co、B、C和Ti材料，稱量總量為5kg，以使按原子比合金組成成為Nd8.5Fe75Co2B11C1Ti2.5，投入鋁制坩堝內(nèi)。
接著，在鋁制坩堝內(nèi)使用高頻熔解法使原料熔化，制成上述組成的合金熔液。熔液溫度設(shè)定在1350℃。此后，傾轉(zhuǎn)鋁制坩堝，將合金熔液供給到圖4(a)和(b)所示的瀉槽裝置的導(dǎo)向面上。
設(shè)置1～3個管狀孔的部件能夠拆裝地嵌入導(dǎo)向面的下端，流過導(dǎo)向面的熔液在管狀孔中縮小，在管狀孔的下方，向冷卻輥的表面供給。
瀉槽的管狀孔的長度是大約20mm。從管狀孔的前端至冷卻輥表面的距離設(shè)定成大約20mm。從管狀孔出來的熔液，在保持在11.3kPa的氬氣氛圍氣體條件下與冷卻輥接觸，被急冷。冷卻輥的圓周速度設(shè)定在15m/s。管狀孔的個數(shù)、開口面積、其他的急冷條件示于下列的表1中。
表1

作為比較例，以使用不設(shè)置管狀孔的導(dǎo)向機構(gòu)的薄帶鑄造法制成急冷合金薄帶。合金組成和實施例是相同的。以表1所示的試樣No.9～10的條件，能夠制作急冷合金薄帶，但以試樣No.11的條件不能制作急冷合金薄帶，在比較例中，接觸輥面的熔液的運動量小，熔液和輥面之間的貼合性低。因此，急冷合金薄帶的輥面?zhèn)缺砻娴钠交缘?，形成小的?shù)量多的凹部。這意味著存在許多局部的冷卻不充分的部位，磁體特性發(fā)生劣化。
圖6表示以表1所示的試樣No.4的條件制作的急冷合金薄帶(實施例)的厚度分布和以試樣No.9的條件制作的急冷合金薄帶(比較例)的厚度分布。厚度的測定，使用兩球面的顯微測量儀，分別對急冷合金薄帶的100個斷片進行。各斷片的尺寸是長20～50mm×寬6mm左右。
由圖6可知，實施例的急冷合金薄帶，與比較例相比，厚度是均勻的。No.4中的熔液供給量比試樣No.9中的熔液供給量多，所得到的急冷合金薄帶的平均厚度，No.4也比試樣No.9厚。比較例的急冷合金薄帶的厚度偏差的理由，認為是因為熔液和輥面之間的貼合性降低。
再者，與實施例相比，比較例的急冷合金薄帶的平均厚度薄，而使用比較例的薄帶鑄造裝置，想要得到接近試樣No.4的急冷合金薄帶的平均厚度的薄帶，即使增加熔液供給量，也不能形成穩(wěn)定地液坑，不能再現(xiàn)性良好地制作所要求厚度的合金薄帶。
由以上所述可知，按照本發(fā)明的實施例，即使是平均厚度80μm以上的急冷合金薄帶，也能夠一邊抑制厚度的平均偏差(標準偏差)一邊再現(xiàn)性良好地制作。
接著，使用動力粉碎機將以上述各條件制成的急冷合金薄帶粗粉碎成850μm以下的大小后，使用環(huán)狀傳送帶式連續(xù)熱處理爐，在氬氣中于700℃將急冷合金進行保持10分鐘后，冷卻至室溫的熱處理。通過該熱處理，存在于急冷合金中的非晶態(tài)相發(fā)生結(jié)晶化，得到最終的納米復(fù)合磁體組織。關(guān)于這樣得到的納米復(fù)合磁體粉末，使用振動型磁力計測定磁性。測定結(jié)果示于以下的表2中。
表2

由以上可知，關(guān)于納米復(fù)合磁體，雖然說明了本發(fā)明的實施方式和實施例，但根據(jù)本發(fā)明人的研究，使用圖3所示的裝置進行的制造方法，不僅納米復(fù)合磁體用的急冷合金，而且即使應(yīng)用于其他種類的粘結(jié)磁體用急冷合金或燒結(jié)磁體用急冷合金也達到優(yōu)良的效果。即，不需要特別限定熔化、應(yīng)該進行急冷凝固的合金組成，能夠?qū)⒈景l(fā)明 的急冷合金制造裝置和方法廣泛應(yīng)用于磁體用急冷合金的制造中。
以下，說明將本發(fā)明應(yīng)用于燒結(jié)磁體用急冷合金時的實施方式。
即使是制作燒結(jié)磁體用的急冷合金時，使用圖3的裝置，流過傾斜的瀉槽的導(dǎo)向面上的熔液，在通過管狀孔的過程中，在管狀孔中縮小，勢必照樣維持層流狀態(tài)良好地噴出，因此以高運動量撞在冷卻輥的表面上。因此，合金熔液和冷卻輥表面的貼合性提高，即使在進行旋轉(zhuǎn)的冷卻輥表面上也穩(wěn)定地形成熔液的液坑。
目前的薄帶鑄造裝置，經(jīng)過暫時貯存熔液的澆口盤向冷卻輥供給熔液，形成以澆口盤的熔液吐出部分和冷卻輥表面的間隔規(guī)定的大小的熔液液坑。因此，不將澆口盤的熔液吐出部分和冷卻輥表面的間隔設(shè)定大于0.5mm以上。另外，目前沒有使?jié)部诒P的熔液導(dǎo)向面傾斜，來加速熔液的流動這樣的技術(shù)思想，因而熔液從澆口盤的熔液吐出部分以低速在冷卻輥表面上移動。因此，在目前的薄帶鑄造裝置中，熔液和冷卻輥表面的貼合性是不充分的。
按照本發(fā)明，若改善熔液和輥表面的貼合性，就減低能夠在輥表面和熔液之間卷入的氣體，并且熔液的運動量穩(wěn)定，因此急冷合金的厚度和冷卻速度均勻化。其結(jié)果，與目前的薄帶鑄造法相比，得到均勻性良好的急冷合金組織。目前，在燒結(jié)磁體用的合金中，不要求比其均勻性良好的急冷合金組織，但為了表現(xiàn)出更優(yōu)良的磁體特性(尤其高的矯頑力)，已知即使是燒結(jié)磁體，優(yōu)選也是均勻性良好的合金組織。
在制造燒結(jié)磁體用急冷合金時，管狀孔的出熔液口的開口面積如果超過0.6cm2而變得過大，熔液的噴出量就變得過多，因而在冷卻輥上不形成液坑，而發(fā)生飛濺，存在不能使熔液適當急冷的危險。相反，如果管狀孔的出熔液口的開口面積降低至0.03cm2以下，每單位時間的熔液處理量就降低至1.5kg/min以下，生產(chǎn)率降低，因此是不可取的。
從以上考慮，在制造燒結(jié)磁體用急冷合金時，優(yōu)選將直管狀的出熔液口的開口面積設(shè)定在0.03cm2以上0.6cm2以下的范圍內(nèi)。直管狀的出熔液口的開口面積的優(yōu)選的下限值是0.07cm2，優(yōu)選的上限值0.4cm2。
再者，通過在瀉槽的前端附近設(shè)置多個管狀孔，能夠增加每單位時間的熔液處理量。
關(guān)于冷卻裝置中的瀉槽的配置(角度α、β、γ等的數(shù)值范圍)，可以應(yīng)用關(guān)于納米復(fù)合磁體所說明的條件。
按照以上說明的裝置和方法，合金熔液和冷卻輥表面之間的貼合性提高，達到均勻的冷卻，由此能夠制作合金組織的均勻性提高的磁體用急冷合金。像這樣的有利效果，不取決于所使用的合金組成，并且，無論是粘結(jié)磁體還是燒結(jié)磁體都與磁體特性的提高有關(guān)。
另外，按照本發(fā)明的裝置和方法，雖然使瀉槽前端部和冷卻輥表面之間的間隔比目前的薄帶鑄造裝置大，但能夠穩(wěn)定地形成液坑，因此可穩(wěn)定地形成比較厚的急冷合金。
進而，由于瀉槽的前端部和冷卻輥表面之間的間隔相對變大，因此在瀉槽前端附近凝固的熔液，難以產(chǎn)生在瀉槽前端部和冷卻輥表面之間堵塞、使適當?shù)睦鋮s工序不能夠連續(xù)的情況。尤其，如圖4所示，由于具有管狀孔的澆鑄部件能夠拆裝，不進行瀉槽24全體的更換，僅更換澆鑄部件240，就可以使裝置長期運轉(zhuǎn)。
另外，按照本發(fā)明，熔液以較快的速度(例如0.2m/s以上)流過傾斜的瀉槽的導(dǎo)向面上，加注在瀉槽上的熔液至到達冷卻輥表面的期間也比利用目前的薄帶鑄造法縮短。因此，抑制瀉槽上的熔液溫度的降低，在將熔液溫度設(shè)定成低一些的情況下，也能夠向冷卻輥供給具有所希望溫度的熔液。另外，熔液在瀉槽上熔液快速流動，因此在抑制熔液的氧化的同時，有具有氧化皮等不易積存在瀉槽內(nèi)這樣的益處。熔液的氧化，導(dǎo)致熔液粘度上升，能夠成為堵塞管狀孔的原因，但按照本發(fā)明，因為熔液快速流過傾斜的導(dǎo)向面，所以抑制了起因于熔液的氧化的粘度上升，也抑制管狀孔的堵塞。
以下，說明燒結(jié)磁體制造方法的實施例。
實施例在本實施例中，也使用圖3所示的急冷裝置進行。具體地說，首先，使用純度99.5％以上的Nd、Dy、B、C和Fe的材料，稱量總量為4kg，按重量比率來計，合金組成為31.1Nd-1.0Dy-1.1B-3.0C-63.9Fe，投入到鋁制坩堝內(nèi)，接著，在鋁制坩堝內(nèi)利用高頻熔解法將原料熔化，制成上述組成的合金熔液。熔液溫度設(shè)定在1500℃。此后，使鋁制坩堝傾斜，將合金熔液供給到瀉槽裝置的導(dǎo)向面上。
在本實施方式中，在導(dǎo)向面的下端能夠拆裝地嵌入設(shè)置3個管狀孔(直徑4mm)的部件，流過導(dǎo)向面的熔液在管狀孔中縮小，供給到在管狀孔的下方旋轉(zhuǎn)的冷卻輥的表面上瀉槽的管狀孔的長度，在模擬的管狀部件成長前的階段，大約是10mm。從管狀孔的前端至冷卻輥表面的距離，最初設(shè)定在大約10mm。從管狀孔出來的熔液在保持在50kPa的氬氣氛圍氣體下與冷卻輥接觸，被急冷。冷卻輥的輥圓周速度設(shè)定成2m/s。α設(shè)定成5°，β設(shè)定成20°，γ設(shè)定成2°。在急冷工序穩(wěn)定化時，模擬的管狀部件成長為7mm左右的長度，其結(jié)果，管狀孔的實效長度達到17mm左右。此時，模擬的管狀部件的前端和冷卻輥表面的間隔是1.5mm～3.0mm左右。
在本實施方式中，管狀孔的數(shù)是3個，因此在冷卻輥上供給3條合金熔液，同時形成3個急冷合金。這樣得到的急冷合金(鑄片)各自具有寬6～10mm、長10～300mm的大小。
從這樣制成的急冷合金的中任意選擇100片鑄片，測定各鑄片的厚度。其結(jié)果，鑄片的平均厚度是230μm，厚度的標準偏差是20μm。鑄片內(nèi)的晶粒直徑，短軸方向的尺寸是0.5～7μm，長軸方向的尺寸是3～70μm，具有厚度0.5～7μm的富稀土類相包圍主相(R2Fe14B相)的合金組織。利用電子束微量分析儀(島津制作所制EPM-810)證實均勻分散地存在富稀土類相。
用公知的方法將上述鑄片粗粉碎后，再進行細粉碎，制成平均粒度3.0μm的微粉碎粉末。該微粉碎粉末在強度1.20MA/m的磁場中進行成型后，進行燒結(jié)。成型時的壓力設(shè)定在100MPa，燒結(jié)在1060℃進行3小時。燒結(jié)后，600℃進行1小時的時效處理。這樣得到的永磁體的磁體特性示于表3中。
(比較例)使用圖2所示的裝置，以大致相同的條件制成和實施例相同的合金組成的急冷合金。不同之點在于，不通過管狀孔，從瀉槽向冷卻輥供給熔液。從瀉槽的前端至冷卻輥表面的距離設(shè)定成10mm。α設(shè)定成20°，β設(shè)定成10°。
這樣，制成寬20～30mm、長10～300mm的急冷合金(鑄片)。任意選擇所得到的100片的鑄片，測定這些鑄片的厚度，其結(jié)果，平均厚度是240μm，厚度的標準偏差是64μm。
上述鑄片的晶粒直徑，短軸方向的尺寸是0.5～20μm，長軸方向的尺寸是10～300μm，具有厚2.0μm以下的富稀土類相包圍主相(R2Fe14B相)的合金組織。
以與實施例相同的條件，粉碎上述鑄片，得到燒結(jié)磁體。所得到的永磁體的磁體特性示于表3中。
表3

由表3可知，與比較例相比，實施例的最大磁能積和矯頑力提高。這是因為合金熔液和冷卻輥之間的貼合性提高，合金熔液進行均勻的冷卻，因而得到均勻的磁體合金組織。
發(fā)明效果按照本發(fā)明，即使在旋轉(zhuǎn)速度快的冷卻輥上，也能夠穩(wěn)定地形成熔液液坑，因此能夠大量生產(chǎn)納米復(fù)合磁體用急冷合金或其他的磁體用急冷合金。
權(quán)利要求
1.一種瀉槽裝置，用于接收合金熔液并向急冷裝置的冷卻輥供給所述合金熔液，其特征在于包括由具有比合金熔液的溫度高的熔點的材料形成、且相對水平方向傾斜的導(dǎo)向面；和具有使流過所述導(dǎo)向面的合金熔液在下方通過的至少一個管狀孔的澆鑄部件；所述澆鑄部件是能夠拆裝的。
2.一種可拆裝地固定在權(quán)利要求1所述的瀉槽裝置上的澆鑄部件，其特征在于具有至少一個使流過熔液導(dǎo)向面的合金熔液通過下方的管狀孔。
3.一種急冷合金制造裝置，具備冷卻輥、以及用于接收合金熔液并向所述冷卻輥供給所述合金熔液的瀉槽裝置，其特征在于所述瀉槽裝置具備由具有比合金熔液溫度高的熔點的材料形成的、且相對水平方向傾斜的導(dǎo)向面；以及，具有至少一個使流過熔液導(dǎo)向面的合金熔液通過下方的管狀孔的澆鑄部件；從所述管狀孔的前端至所述冷卻輥表面的距離設(shè)定在1mm以上50mm以下的范圍。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的急冷合金制造裝置，其特征在于所述澆鑄部件相對所述瀉槽裝置是能夠拆裝的。
5.一種永磁體用急冷合金的制造方法，包括準備合金熔液的工序；以及使所述熔液接觸于旋轉(zhuǎn)的冷卻輥的表面、由此制作急冷合金的冷卻工序，其特征在于所述冷卻工序包括向?qū)蛎嫦鄬λ椒较騼A斜的導(dǎo)向機構(gòu)上供給所述熔液、并將流過所述導(dǎo)向面上的熔液通過管狀孔供給至與所述冷卻輥接觸的接觸區(qū)域的工序，從所述管狀孔的前端至所述冷卻輥表面的距離設(shè)定在1mm以上50mm以下。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制造方法，其特征在于所述導(dǎo)向面相對水平方向形成5°以上70°以下的角度。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的制造方法，其特征在于將連結(jié)所述熔液開始接觸所述冷卻輥表面的位置與所述冷卻輥的旋轉(zhuǎn)軸的直線相對垂直方向所形成的角度α，設(shè)定為與所述冷卻輥的旋轉(zhuǎn)方向相反的方向成5°以上80°以下。
8.根據(jù)權(quán)利要求5～7中任一項所述的制造方法，其特征在于在通過多個管狀孔將所述熔液分離成多條液流后，接觸于所述冷卻輥。
9.根據(jù)權(quán)利要求5～8中任一項所述的制造方法，其特征在于，各管狀孔的開口面積是0.03cm2以上0.6cm2以下。
10.根據(jù)權(quán)利要求5～9中任一項所述的制造方法，其特征在于所述管狀孔的長度是5mm以上50mm以下。
11.根據(jù)權(quán)利要求5～10中任一項所述的制造方法，其特征在于通過使從所述管狀孔流出的所述合金熔液的表面冷卻、凝固，由所述合金形成管狀部件，使所述管狀孔的實際效果的長度成為10mm以上。
12.根據(jù)權(quán)利要求5～11中任一項所述的制造方法，其特征在于流過所述導(dǎo)向面上的熔液的上面敞開，而且，以所述熔液充滿所述管狀孔的內(nèi)部的方式向所述導(dǎo)向面供給所述熔液。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的制造方法，其特征在于將所述熔液對所述導(dǎo)向面的供給速率設(shè)定在1.5kg/min以上，由此制作平均厚度超過50μm、150μm以下、厚度的標準偏差是10μm以下的急冷合金。
14.根據(jù)權(quán)利要求5～13中任一項所述的制造方法，其特征在于所述急冷合金的制作在減壓霧圍氣體中進行，而且流過所述導(dǎo)向面上的所述熔液表面上的霧圍氣體的壓力和從所述管狀孔出來的所述熔液表面上的霧圍氣體壓力設(shè)定為大致相等。
15.一種磁體粉末的制造方法，其特征在于包括準備由權(quán)利要求5～14中任一項所述的制造方法制成的磁體用急冷合金的工序；粉碎所述磁體用急冷合金的工序。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的磁體粉末的制造方法，其特征在于在所述粉碎工序之前和/或后，進行結(jié)晶化熱處理。
17.一種磁體的制造方法，其特征在于包括準備由權(quán)利要求15或16所述的的磁體粉末的制造方法制成的磁體粉末的工序；將所述磁體粉末成型而制作粘結(jié)磁體的工序。
18.一種磁體的制造方法，其特征在于包括準備由權(quán)利要求15或16所述的的磁體粉末的制造方法制成的磁體粉末的工序；將所述磁體粉末燒結(jié)而制作燒結(jié)磁體的工序。
全文摘要
本發(fā)明提供一種磁體用急冷合金的制造方法，包括準備合金熔液的工序；以及使所述熔液接觸于旋轉(zhuǎn)的冷卻輥的表面、由此制作急冷合金的冷卻工序。所述冷卻工序包括向?qū)蛎嫦鄬λ椒较騼A斜的導(dǎo)向機構(gòu)上供給所述熔液、并將流過所述導(dǎo)向面上的熔液通過管狀孔供給至與所述冷卻輥接觸的接觸區(qū)域的工序。從所述管狀孔的前端至所述冷卻輥表面的距離設(shè)定在1mm以上50mm以下。
文檔編號H01F41/02GK1803337SQ20051012789
公開日2006年7月19日 申請日期2003年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月8日
發(fā)明者金清裕和 申請人:株式會社新王磁材