CN107946065A - 永久磁铁的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种永久磁铁的制造方法，即使在制造具有曲面、倾斜面的永久磁铁的情况下也能够使渗透材料均匀地扩散，提高顽磁力。在磁铁的圆弧状的曲面涂布包括金属粉末和助熔剂的渗透材料。接着，对炉内抽真空而使其减压到一定的压力，或者使炉内成为非活性气体气氛，使渗透材料所含的助熔剂的溶剂等液体挥发。接着，将炉内的温度设定为300℃～500℃，对渗透材料进行加热。由此，使渗透材料的助熔剂碳化，作成网眼状的细小的石墨。接着，将炉内的温度设定为500℃～800℃。由此，渗透材料的金属粉末熔化，熔化的熔融金属从石墨的网眼通过，经由曲面向磁铁内均匀地渗透扩散。

Description

永久磁铁的制造方法
技术领域
本发明涉及一种永久磁铁的制造方法。
背景技术
使用了镧系元素等稀土类元素的稀土类磁铁也被称为永久磁铁，除了用于构成硬盘、MRI的马达之外，还被广泛利用于混合动力车、电动汽车的驱动用马达等。另外，近年来，为了应对驱动用马达等的高输出化的要求，使Nd－Cu等渗透材料从磁铁的表面向其内部渗透，从而谋求提高永久磁铁的顽磁力。
例如，在专利文献1中记载了一种稀土类磁铁的制造方法，具有如下工序：在包含稀土类元素的磁性合金的表面附着能够以比磁性合金的共晶点低的温度产生液相的作为渗透材料的Nd－Cu合金的工序、以及在该附着工序后进行加热以使渗透材料向磁性合金的晶粒的晶界渗透扩散的工序。另外，在专利文献2中记载了一种NdFeB磁铁的制造方法，具有如下工序：将包含稀土类/Cu合金的金属颗粒及粘合剂且调整为一定的触变性(日文：チキソ性)及氧浓度的泥浆状组成物涂布于磁性体的表面的工序、以及在500℃以上且减压的条件下对磁性体的表面及背面进行加热的工序。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011－61038号公报
专利文献2：日本特开2015－201546号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，在混合动力车等的驱动用马达中，通常利用长方体形状的永久磁铁，但是考虑到提高马达的指向性，并非一定要是长方体。例如，有时具有圆弧状等的曲面、倾斜面的形状对混合动力车等的驱动用马达等是有效的。
但是，在制造具有圆弧状等的曲面、倾斜面的高顽磁力的永久磁铁时存在以下这样的问题。图5的(A)～图5的(C)是用于说明制造具有曲面122的永久磁铁110时的问题点的图。当在磁铁120的曲面122上涂布渗透材料130后(图5的(A))，对渗透材料130进行加热处理时，存在这样的情况：渗透材料130软化、熔融，金属粉末132集中于曲面122的凹陷中央部(图5的(B)及图5的(C))，而无法使该金属粉末132渗透到曲面122的中央以外的区域(端部侧)。结果，存在无法使磁铁120的顽磁力均匀地提高这样的问题。
因此，本发明是鉴于所述技术问题而做成的，其提供一种在制造具有曲面、倾斜面的永久磁铁的情况下也能够使渗透材料均匀地扩散来提高顽磁力的永久磁铁的制造方法。
用于解决问题的方案
本发明的永久磁铁的制造方法具有如下工序：第1工序，在该第1工序中，在具有曲面和倾斜面中的至少一种面的磁铁的该表面配置包括金属粉末和助熔剂的渗透材料；第2工序，在该第2工序中，将配置了所述渗透材料的所述磁铁配置到抽真空后的炉内或者非活性气体气氛的炉内；第3工序，在该第3工序中，以第1温度对配置于所述炉内的所述磁铁进行加热，从而作成由所述助熔剂形成的网眼状的石墨；以及第4工序，在该第4工序中，以比所述第1温度高的第2温度对配置于所述炉内的所述磁铁进行加热，从而使所述渗透材料的所述金属粉末熔融，熔融的该金属粉末从所述石墨通过，渗透到所述磁铁。
发明的效果
采用本发明，能够使渗透材料在磁铁的曲面、倾斜面均匀地渗透扩散，由此，能够防止顽磁力的降低。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式的永久磁铁的制造方法的一个例子的图。
图2是用于说明向磁铁涂布渗透材料的其他涂布方法的图。
图3是用于说明从磁铁截面切取的切片的测定点等的图。
图4是表示加热处理前后的切片的顽磁力变化量的图表。
图5是表示以往的永久磁铁的制造方法的一个例子的图。
附图标记说明
10、永久磁铁；20、磁铁；22、曲面；30、渗透材料；32、金属粉末；32a、金属部分；34、助熔剂；34a、石墨；50、涂布机
具体实施方式
以下，一边参照附图一边对本公开的优选实施方式进行详细说明。另外，为了便于说明，有时将附图的尺寸比例夸大，与实际的比例不同。
接下来，对本发明的永久磁铁10的制造方法进行说明。图1的(A)～图1的(E)示出了使渗透材料30渗透到磁铁20来制造高顽磁力的永久磁铁10的工序的一个例子。
这里，作为磁铁20，能够使用Fe、Co、Ni、或者组合了它们中的至少一种以上的金属而得到的材料。本实施方式中使用的磁铁20整体上弯曲，供渗透材料30渗透的面为圆弧状的曲面22。
并且，渗透材料30能够使用包括作为渗透材料的金属粉末32和助熔剂34的糊状物。作为金属粉末32，例如能够使用Nd－Cu、Nd－Ga、Nd－Al、Nd－Mn、Nd－Mg、Nd－Hg、Nd－Fe、Nd－Co、Nd－Ag、Nd－Ni或者Nd－Zn系合金等。在金属粉末32使用了Nd－Cu合金的情况下，优选的是Nd含有率为50at％以上且82at％以下。在该范围的情况下，能够使Nd－Cu的熔点在700℃以下。在实施例中，金属粉末32使用了70Nd－30Cu的合金。元素前的数字表示原子％。
助熔剂34能够使用含有触变材料(日文：チキソ材)、有机溶剂、活性剂等的材料。并且，优选的是，助熔剂34使用无残渣或者低残渣类型的助熔剂。助熔剂34具有粘合性，即使涂布在曲面或者斜面也不会流动，能够将金属粉末32留在该处。在实施例中，助熔剂34使用了千住金属工业株式会社制的无残渣用助熔剂NRB50。
首先，如图1的(A)所示，向磁铁20的圆弧状的曲面22涂布渗透材料30(第1工序)。渗透材料30的涂布能够使用莫诺泵(日文：モーノポンプ)等涂布机50。在该情况下，一边使磁铁20相对于涂布机50移动一边涂布渗透材料30，在磁铁20的曲面22形成均匀膜厚的渗透材料30。在渗透材料30向磁铁20的涂布结束后，将磁铁20配置到炉(真空装置)内的载置台上。
接着，如图1的(B)所示，对炉内抽真空，将炉内减压到一定的压力(第2工序)。真空的压力例如为100～10-5Pa。由此，渗透材料30所含有的助熔剂34的溶剂等液体成分开始挥发。
接着，如图1的(C)所示，将炉内的温度设定为300℃～500℃(第1温度)，对渗透材料30进行加热。加热时间为例如1小时左右。由此，使渗透材料30的助熔剂34的触变剂(日文：チキソ剤)碳化，形成网眼状(多孔状)的微小的石墨34a，助熔剂34中的金属粉末32被石墨34a保持在预定位置(第3工序)。也就是说，金属粉末32不会向曲面22的凹陷中央部移动，均等地配置在助熔剂34中。
助熔剂34使用了无残渣用助熔剂，但成为如日本特开2004－025305号公报所述那样触变剂与溶剂一起挥发的设计。进行减压，预先使液体成分挥发，因此触变剂变得难以挥发。并且，其他成分随加热而挥发，从而仅触变剂留下，成为更容易碳化的状况，形成网眼状的细小的石墨34a。
接着，在以所述温度进行的加热时间结束后，将炉内的温度设定为500℃～800℃(第2温度)，对渗透材料30的金属粉末32进行加热。加热时间例如为0.5小时～6小时。由此，如图1的(D)所示，渗透材料30的金属粉末32熔化，熔化的熔融金属通过石墨34a的网眼从磁铁20的曲面22渗透到磁铁20中。此时，金属粉末32的熔融金属被石墨34a的细小的网眼保持并从石墨34a中通过，因此熔融金属经由曲面22均匀地渗透扩散到磁铁20内(第4工序)。图1的(D)表示熔融的金属粉末32的一部分渗透扩散到磁铁20中，并在磁铁20的表面侧形成了金属部分32a的层的状态。
最后，在渗透材料30向磁铁20的渗透扩散结束后，如图1的(E)所示，对磁铁20的包含石墨34a的曲面22进行研磨，使磁铁20的表面平滑。通过这样一系列的工序，制造渗透材料30从磁铁20的曲面22均匀地渗透的永久磁铁10。
如以上所说明的那样，采用本实施方式，使渗透材料30含有助熔剂34并进行加热处理，从而能够在磁铁20的曲面22上作成网眼状的石墨34a。由此，金属粉末32的熔融金属被石墨34a的网眼保持并从石墨34a中通过，因此能够防止熔融金属流向(集中到)磁铁20的曲面22的中央侧，并且能够使熔融金属均匀地渗透扩散到磁铁20中。结果，能够提供一种顽磁力得到提高的永久磁铁10。
另外，采用本实施方式，使用无残渣或者低残渣类型的助熔剂34，因此能够防止因助熔剂残渣妨碍熔化的金属粉末32熔融而得到的熔融金属向磁铁20的渗透。
另外，使用实施方式对本发明进行了说明，但是本发明的保护范围不限于上述实施方式所述的范围。在不脱离本发明的宗旨的范围内，能够对所述实施方式进行各种变更或者改良。
例如，在上述实施方式中，使炉内成为真空状态地进行了各工序的处理，但是也可以使炉内成为氩、氮等非活性气体气氛地进行各工序的处理。在非活性气体气氛下实施时，优选的是，助熔剂34使用低残渣类型的助熔剂。低残渣类型的助熔剂是指助熔剂残渣为助熔剂整体的20重量％以下的助熔剂。另外，此时，也可以使炉内成为真空状态。
另外，在上述实施方式中，说明了在磁铁20的曲面22使渗透材料30均匀地渗透的例子，但是不限于此，对于设于磁铁20的倾斜面，也能够应用本发明的永久磁铁的制造方法。采用该方法，在倾斜面也能够使渗透材料30均匀地渗透扩散，因此能够制造高顽磁力的永久磁铁10。
另外，在所述实施方式中，对磁铁20的表面为曲面22或者倾斜面的情况进行了说明，但是在磁铁20为平坦面的情况下也能够应用本发明。这是因为：在使渗透材料30向磁铁20的平坦面渗透的情况下，有时渗透材料30比涂布渗透材料30的区域稍宽广地向磁铁20渗透。因此，针对磁铁20的平坦面，也应用本发明，在磁铁20的平坦面上形成网眼状的细小的石墨34a，从而利用石墨34a将助熔剂34中的金属粉末32保持在预定位置。由此，能够使渗透材料30向磁铁20的平坦面上的作为目标的正确区域渗透扩散。
另外，在上述实施方式中，以使渗透材料30在磁铁20的曲面22均匀地渗透为目的，但是也能够有意地变更渗透材料30的涂布量，使渗透扩散后的顽磁力具有变化。
另外，在上述实施方式中，作为渗透材料30的涂布方法，说明了使用莫诺泵等涂布机50的方法，但不限于此。图2是用于说明渗透材料30的其他涂布方法的图。如图2所示，可以将泵压头(日文：ポンプヘッド)60形成为匹配磁铁20的曲面22，向磁铁20的曲面22涂布渗透材料30。
另外，在上述实施方式中，作为构成渗透材料30的助熔剂34，使用了无残渣或者低残渣类型的助熔剂，但是不限于此。例如，还能够使用会留下含有松脂等的残渣的类型的助熔剂。
【实施例】
接着，制作作为本发明的实施例的永久磁铁和作为比较例的永久磁铁，对制作好的各永久磁铁的顽磁力进行了测定。
首先，制作了作为实施例的永久磁铁。具体而言，制作了具有圆弧状的曲面的磁铁，从制作的磁铁的截面的一部位切取纵4mm×横4mm×进深2mm的切片A，对切取的切片A的顽磁力进行了测定。作为测定装置，使用了TPM(脉冲励磁型磁特性测定装置)。装置的测定磁场为80kOe(1Oe＝(250/π)A/m)。测定温度为室温。其中，由于涂布渗透材料之前的磁铁的整个区域的顽磁力大致均匀，因此切片A的切取部位可以是任意部位。
接着，在所制作的磁铁的曲面以膜厚均匀的方式涂布了相对于磁铁重量为3.0重量％的渗透材料。作为渗透材料，使用了在无残渣用助熔剂NRB50(千住金属工业株式会社制)中含有作为金属粉末的70Nd－30Cu的材料。作为涂布装置使用了莫诺泵。接着，将涂布了渗透材料的磁铁输送到例如抽真空至10－2Pa的真空装置的炉内，以350℃对磁铁加热处理1小时，作成由助熔剂形成的网眼状的石墨，之后，进一步以600℃对磁铁进行加热处理3小时，使熔融的金属粉末从石墨通过渗透到磁铁，从而制作出本实施例的永久磁铁。
接着，将制作好的永久磁铁切割为预定大小，从切割出的磁铁截面的四个测定点(1)～(4)分别切取了切片1a～4a。图3是用于说明测定点(1)～(4)及切片1a～4a的图。如图3所示，测定点(1)位于磁铁截面的上部左端，切片1a是将测定点(1)的磁铁以纵4mm×横4mm×进深2mm的尺寸切取下来而得到的切片。测定点(2)位于磁铁截面的上部中央，切片2a是将测定点(2)的磁铁以纵4mm×横4mm×进深2mm的尺寸切取下来而得到的切片。测定点(3)位于磁铁截面的上部右端，切片3a是将测定点(3)的磁铁以纵4mm×横4mm×进深2mm的尺寸切取下来而得到的切片。测定点(4)位于磁铁截面的下部中央，切片4a是将测定点(4)的磁铁以纵4mm×横4mm×进深2mm的尺寸切取下来而得到的切片。
接着，对从永久磁铁切取下来的各切片1a～4a的顽磁力进行了测定。作为测定装置使用了TPM。装置的测定磁场为80kOe。测定温度为室温。
接下来，制作了作为比较例的永久磁铁。具体而言，制作了具有圆弧状的曲面的磁铁，从制作好的磁铁的截面的一部位切取纵4mm×横4mm×进深2mm的切片B，测定了切取而得到的切片B的顽磁力。作为测定装置使用了TPM。装置的测定磁场为80kOe。测定温度为室温。
接着，在制作好的磁铁的曲面以膜厚均匀的方式涂布了相对于磁铁重量为3.0重量％的渗透材料。作为渗透材料，使用了在乙二醇中分散有作为金属粉末的70Nd－30Cu的材料。作为涂布装置使用了莫诺泵。接着，以600℃对涂布了渗透材料的磁铁进行加热处理3小时，制作了比较例的永久磁铁。
接着，将制作好的永久磁铁切割为预定大小，从切割出的磁铁截面的四个测定点(1)～(4)分别切取了切片1b～4b。接着，对从永久磁铁切取下来的各切片1b～4b的顽磁力进行了测定。其中，切片1b～4b的测定点(1)～(4)、切取大小、测定顽磁力的测定装置等与所述实施例相同，因此省略详细的说明。
图4示出了实施例及比较例的金属粉末在加热处理前后的各切片的顽磁力变化量。在图4中，纵轴表示加热处理前后的切片的顽磁力变化量，横轴表示磁铁截面中的各测定点。另外，在本实施例中，利用加热处理前的切片A的顽磁力和加热处理后的测定点(1)～(4)的各切片1a～4a的顽磁力的差值算出加热处理前后的切片的顽磁力变化量。在比较例中，利用加热处理前的切片B的顽磁力和加热处理后的测定点(1)～(4)的各切片1b～4b的顽磁力的差值算出加热处理前后的切片的顽磁力变化量。
如图4所示，在实施例中，测定点(1)的顽磁力变化量为2.8kOe，测定点(2)的顽磁力变化量为3.0kOe，测定点(3)的顽磁力变化量为2.9kOe，在测定点(1)～(3)，顽磁力变化量以大致相同量增加。也就是说，在磁铁曲面的上部侧的整个区域，顽磁力显示出均等的值。由此可知：采用本实施例的永久磁铁，即使在具有曲面的永久磁铁中，也能够使渗透材料均匀地向磁铁渗透扩散。
相对于此，在比较例中，如图4所示，测定点(1)的顽磁力变化量为0.4kOe，测定点(2)的顽磁力变化量为3.8kOe，测定点(3)的顽磁力变化量为0.5kOe，在测定点(2)的顽磁力变化量增加，在测定点(1)及测定点(3)的顽磁力不怎么变化。也就是说，仅磁铁曲面的上部侧的中央部顽磁力增加。由此可知：比较例的永久磁铁的情况下，渗透材料中的金属颗粒集中到磁铁的曲面的中央，金属颗粒无法均匀地向磁铁渗透扩散。

Claims (3)

1.一种永久磁铁的制造方法，其特征在于，
该方法具有如下工序：
第1工序，在该第1工序中，在磁铁的表面配置包括金属颗粒和助熔剂的渗透材料；
第2工序，在该第2工序中，将配置了所述渗透材料的所述磁铁配置到抽真空后的炉内或者非活性气体气氛的炉内；
第3工序，在该第3工序中，以第1温度对配置于所述炉内的所述磁铁进行加热，从而作成由所述助熔剂形成的网眼状的石墨；以及
第4工序，在该第4工序中，以比所述第1温度高的第2温度对配置于所述炉内的所述磁铁进行加热，从而使所述渗透材料的所述金属粉末熔融，熔融的该金属粉末从所述石墨通过，渗透到所述磁铁。
2.根据权利要求1所述的永久磁铁的制造方法，其特征在于，
所述金属颗粒是Nd－Cu、Nd－Ga、Nd－Al、Nd－Mn、Nd－Mg、Nd－Hg、Nd－Fe、Nd－Co、Nd－Ag、Nd－Ni或者Nd－Zn系合金。
3.根据权利要求1所述的永久磁铁的制造方法，其特征在于，
所述第1温度为300℃～500℃，所述第2温度为500℃～800℃。
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