CN112038080B - R-t-b系永久磁体的制造方法 - Google Patents

R-t-b系永久磁体的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明的永久磁体的制造方法使用含有重稀土元素和粘合剂的扩散材料片(4)。该永久磁体的制造方法包括:附着工序,使溶剂附着在磁体基材(2)和扩散材料片(4)中至少一者的表面;覆盖工序,以在附着有溶剂的表面使扩散材料片(4)与磁体基材(2)接触的方式,用扩散材料片(4)覆盖磁体基材(2)的表面的至少一部分;扩散工序,在覆盖工序后,通过加热扩散材料片(4)和磁体基材(2),使重稀土元素向磁体基材(2)内扩散。磁体基材(2)含有稀土元素R、过渡金属元素T和硼。至少一部分的稀土元素R为钕。至少一部分的过渡金属元素T为铁。

Description

R-T-B系永久磁体的制造方法
技术领域
本发明涉及一种R-T-B系永久磁体的制造方法。
背景技术
含有稀土元素R(钕等)、过渡金属元素T(铁等)和硼B的R-T-B系永久磁体具有优异的磁特性。通常采用剩磁通密度Br(剩余磁化)和矫顽力HcJ作为表示R-T-B系永久磁体的磁特性的指标。
R-T-B系永久磁体是成核(nucleation)型永久磁体。通过对成核型永久磁体施加与磁化方向相反的磁场,容易在构成永久磁体的多数晶粒(主相颗粒)的晶界附近产生磁化反转的核。由于该磁化反转的核,永久磁体的矫顽力减少。另外,R-T-B系永久磁体的矫顽力随着温度上升而减少。对于电动机或发电机等中使用的R-T-B系永久磁体,要求即使在高温的环境下也具有高的矫顽力。
为了提高R-T-B系永久磁体的矫顽力,向R-T-B系永久磁体添加镝等重稀土元素。由于添加重稀土元素,各向异性磁场提高,难以产生磁化反转核,因此,矫顽力增加。近年来,为了以更少量的重稀土元素得到高的矫顽力,利用晶界扩散法。晶界扩散法中,使重稀土元素从磁体表面沿着晶界扩散。结果,各向异性磁场容易在晶界附近局部变大,难以在晶界附近产生磁化反转的核,从而矫顽力增加。
例如,国际公开第2016/093173号小册子所记载的R-T-B系永久磁体的制造方法中,使用含有重稀土元素的化合物(氟化物和/或氟氧化物)和树脂成分的片材(成型体)。国际公开第2016/093174号小册子所记载的R-T-B系永久磁体的制造方法中,使用含有重稀土元素的氧化物和树脂成分的片材(成型体)。在片材配置在磁体基材的表面的状态下,通过以烧结温度以下的温度加热磁体基材,片材中的重稀土元素向烧结体内扩散。以下记载的“扩散材料”是指至少含有重稀土元素的化学物质。以下记载的“扩散材料片”是指含有重稀土元素(扩散材料)和树脂成分(粘合剂)的片材。以下记载的“专利文献1”是指国际公开第2016/093173号小册子。以下记载的“专利文献2”是指国际公开第2016/093174号小册子。
发明内容
在扩散材料片配置于磁体基材的表面的情况下,扩散材料片难以与磁体基材的表面均匀地紧密贴合,扩散材料片与磁体基材的表面之间容易形成间隙。另外,随着对重叠有扩散材料片的磁体基材的处理,扩散材料片的位置会从规定的位置偏移,或扩散材料片会从磁体基材的表面剥离。由于这些问题,扩散材料片中的重稀土元素难以向磁体基材的表面均匀地扩散。结果,R-T-B系永久磁体的组成和磁特性产生偏差,R-T-B系永久磁体的矫顽力不能充分地提高。上述问题在磁体基材的表面为曲面时显著。
上述专利文献1和2所记载的制造方法中,用扩散材料片覆盖磁体基材的表面后,将溶剂(例如乙醇)从扩散材料片的上方向扩散材料片进行喷雾。即,将溶剂喷雾在不与磁体基材的表面接触的扩散材料片的表面。结果,扩散材料片中的部分粘合剂溶解,从而扩散材料片紧密贴合在磁体基材的表面。因此,扩散材料片和磁体基材的处理变得容易。
为了使扩散材料片均匀地紧密贴合在磁体基材的表面,需要在与磁体基材的表面接触的扩散材料片的表面使粘合剂溶解。然而,上述专利文献1和2所记载的制造方法中,将溶剂从覆盖磁体基材的扩散材料片的上方向扩散材料片的表面进行喷雾,因此,溶剂难以从扩散材料片的表面均匀地浸透至其背面。即,溶剂难以到达扩散材料片与磁体基材的界面。向扩散材料片喷雾的溶剂越少,溶剂越难以从扩散材料片的表面均匀地浸透至背面。结果,在与磁体基材接触的扩散材料片的表面,树脂成分难以均匀地溶解。因此,为了使溶剂从扩散材料片的表面均匀地浸透至其背面,需要向扩散材料片喷雾大量的溶剂。扩散材料片越厚,需要越大量的溶剂。但是,向扩散材料片喷雾的溶剂越多,则扩散材料片越过度变形,扩散材料片的厚度越不均匀。结果,重稀土元素难以向磁体基材的表面均匀地扩散。另外,向扩散材料片喷雾的溶剂越多,则扩散材料片所含的扩散材料的一部分越容易分散在溶剂中,随着溶剂的蒸发(扩散材料片的干燥),扩散材料容易凝集。结果,重稀土元素难以向磁体基材的表面均匀地扩散。
根据上述的理由,在上述专利文献1和2所记载的制造方法中,扩散材料片难以与磁体基材的表面均匀地紧密贴合,重稀土元素难以向磁体基材的表面均匀地扩散。为了解决上述专利文献1和2所记载的制造方法的问题,需要将喷雾至扩散材料片的溶剂的量管控在窄的容许范围(tolerance)内。但是,溶剂的量的容许范围根据扩散材料片的组成和厚度而变动。另外,扩散材料片越厚,则容许范围越窄。因此,在将溶剂从覆盖磁体基材的扩散材料片的上方进行喷雾的情况下,难以将溶剂的量控制在容许范围内。因此,向扩散材料片喷雾溶剂后,容易产生如上述的扩散材料片的状态的偏差,最终,R-T-B系永久磁体的磁特性的偏差变大。
本发明鉴于上述状况而提出,目的在于提供一种能够使重稀土元素向磁体基材的内部均匀扩散的R-T-B系永久磁体的制造方法。
本发明的一个方面所涉及的R-T-B系永久磁体的制造方法使用含有重稀土元素和粘合剂的扩散材料片,该R-T-B系永久磁体的制造方法包括:附着工序,使溶剂附着在磁体基材和扩散材料片中至少一者的表面;覆盖工序,以在附着有溶剂的表面使扩散材料片与磁体基材接触的方式,用扩散材料片覆盖磁体基材的表面的至少一部分;扩散工序,在覆盖工序后,通过加热扩散材料片和磁体基材,使重稀土元素向磁体基材内扩散,磁体基材含有稀土元素R、过渡金属元素T和硼,至少一部分的稀土元素R为钕,至少一部分的过渡金属元素T为铁。
R-T-B系永久磁体的制造方法可以还包括:在覆盖工序后将扩散材料片和磁体基材向加热炉内输送的输送工序,可以在加热炉内实施扩散工序。
R-T-B系永久磁体的制造方法可以还包括:在覆盖工序后去除溶剂的至少一部分的干燥工序,可以在干燥工序后实施扩散工序。
R-T-B系永久磁体的制造方法可以还包括:在干燥工序后将扩散材料片和磁体基材向加热炉内输送的输送工序,可以在加热炉内实施扩散工序。
R-T-B系永久磁体的制造方法可以还包括:加热工序,在覆盖工序后,通过对覆盖磁体基材的表面的至少一部分的扩散材料片进行加热,使粘合剂软化;和冷却工序,在加热工序后,通过冷却扩散材料片,使粘合剂固化,可以在冷却工序后实施扩散工序。
R-T-B系永久磁体的制造方法可以还包括:加热工序,在干燥工序后,通过对覆盖磁体基材的表面的至少一部分的扩散材料片进行加热,使粘合剂软化;和冷却工序,在加热工序后,通过冷却扩散材料片,使粘合剂固化,可以在冷却工序后实施扩散工序。
R-T-B系永久磁体的制造方法可以还包括:在冷却工序后将扩散材料片和磁体基材向加热炉内输送的输送工序,可以在加热炉内实施扩散工序。
加热工序中,可以通过对扩散材料片和磁体基材中的至少一者进行加压,使扩散材料片和磁体基材彼此紧密贴合。
冷却工序中,可以通过对扩散材料片和磁体基材中的至少一者进行加压,使扩散材料片和磁体基材彼此紧密贴合。
可以使用包含膜和与膜重叠的扩散材料片的叠层体,可以在覆盖工序中,以扩散材料片与磁体基材的表面接触的方式,用叠层体覆盖磁体基材的表面的至少一部分。
可以使用包含膜和与膜重叠的扩散材料片的叠层体,扩散材料片的第一表面是在叠层体中不与膜接触的表面,扩散材料片的第二表面是在叠层体中与上述膜接触的表面,可以在覆盖工序前,将膜从扩散材料片剥离和去除,可以在覆盖工序中,以第二表面与磁体基材的表面接触的方式,用扩散材料片覆盖磁体基材的表面的至少一部分。
可以使用包含膜和与膜重叠的扩散材料片的叠层体,扩散材料片的第一表面是在叠层体中不与上述膜接触的表面,扩散材料片的第二表面是在叠层体中与膜接触的表面,可以在覆盖工序前,将膜从扩散材料片剥离和去除,可以在覆盖工序中,以第一表面与磁体基材的表面接触的方式,用扩散材料片覆盖磁体基材的表面的至少一部分。
根据本发明,提供一种能够使重稀土元素向磁体基材的内部均匀扩散的R-T-B系永久磁体的制造方法。
附图说明
图1的A、图1的B和图1的C示出本实施方式所涉及的R-T-B系永久磁体的制造方法中的覆盖工序的概要。
图2的A、图2的B和图2的C示出本实施方式所涉及的R-T-B系永久磁体的制造方法中的覆盖工序的概要。
符号说明
2:磁体基材;4:扩散材料片;4a:扩散材料片的第一表面;4b:扩散材料片的第二表面;6:膜;8:叠层体。
具体实施方式
以下,参照附图,对本发明的优选的实施方式进行说明。附图中,对同等的构成要素标注同等的符号。本发明不限于下述实施方式。以下记载的“永久磁体”均指“R-T-B系永久磁体”。
[原料合金的制备工序]
原料合金的制备工序中,由含有构成永久磁体的各元素的金属原料制作合金材料。原料合金可以通过带铸法、书型模法或离心铸造法制作。金属原料例如可以为稀土元素的单质(金属单质)、含有稀土元素的合金、纯铁、硼铁、或包含它们的合金。以与所希望的磁体基材的组成一致的方式,称量这些金属原料。可以制作组成不同的两种以上的合金作为原料合金。
原料合金至少含有稀土元素R、过渡金属元素T和硼(B)。
原料合金所含的至少一部分R为钕(Nd)。永久磁体中,作为其他的R,可以还含有选自钪(Sc)、钇(Y)、镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)镱(Yb)和镥(Lu)中的至少一种。原料合金可以含有Pr。原料合金也可以不含Pr。原料合金可以含有Tb和Dy中的一方或双方。原料合金也可以不含Tb和Dy中的一方或双方。
原料合金所含的至少一部分过渡金属元素T为铁(Fe)。T可以为Fe和钴(Co)。全部的T可以为Fe。全部的T可以为Fe和Co。原料合金可以还含有Fe和Co以外的其他过渡金属元素。以下所记载的T仅指Fe,或者指Fe和Co。
原料合金中,除R、T和B以外,可以还含有其他元素。例如,原料合金可以含有选自铜(Cu)、镓(Ga)、铝(A1)、锆(Zr)、锰(Mn)、碳(C)、氮(N)、氧(O)、钙(Ca)、镍(Ni)、硅(Si)、氯(C1)硫(S)和氟(F)中的至少一种作为其他元素。
[粉碎工序]
在粉碎工序中,可以通过将上述原料合金在非氧化气氛中进行粉碎来制备合金粉末。原料合金可以通过粗粉碎工序和微粉碎工序的两个阶段粉碎。粗粉碎工序中,例如可以采用捣碎机、颚式破碎机或布朗研磨机等的粉碎方法。粗粉碎工序可以在不活泼气体气氛中进行。可以使原料合金吸留氢,之后粉碎原料合金。即,作为粗粉碎工序,可以进行氢吸留粉碎。粗粉碎工序中,原料合金可以被粉碎至其粒径达到几百μm程度。在粗粉碎工序之后的微粉碎工序中,经粗粉碎工序后的原料合金可以被进一步粉碎至其平均粒径达到几μm。微粉碎工序中,例如可以使用喷射磨。原料合金也可以仅通过一个阶段的粉碎工序被粉碎。例如,也可以仅进行微粉碎工序。在使用多种原料合金的情况下,可以在分别粉碎各原料合金后,将各原料合金混合。合金粉末可以含有选自脂肪酸、脂肪酸酯和脂肪酸的金属盐(金属皂)中的至少一种润滑剂(粉碎助剂)。换言之,原料合金可以和粉碎助剂一起被粉碎。
[成型工序]
成型工序中,可以通过将上述合金粉末在磁场中成型,得到含有沿着磁场取向的合金粉末的成型体。例如,可以通过边对模具内的合金粉末施加磁场,边利用模具对合金粉末加压,得到成型体。模具对合金粉末施加的压力可以为20MPa以上300MPa以下。施加在合金粉末的磁场的强度可以为950kA/m以上1600kA/m以下。
[烧结工序]
烧结工序中,可以通过在真空或不活泼气体气氛中将上述成型体进行烧结,得到烧结体。烧结条件可以根据目的永久磁体的组成、原料合金的粉碎方法和粒度等而适当设定。烧结温度例如可以为1000℃以上1200℃以下。烧结时间可以为1小时以上20小时以下。
[时效处理工序]
时效处理工序中,可以在比烧结温度低的温度加热烧结体。时效处理工序中,可以在真空或不活泼气体气氛中加热烧结体。后述的扩散工序可以兼任时效处理工序。在这种情况下,可以不实施与扩散工序分开的时效处理工序。时效处理工序可以由第一时效处理和第一时效处理之后的第二处理构成。第一时效处理中可以在700℃以上900℃以下的温度加热烧结体。第一时效处理的时间可以为1小时以上10小时以下。第二时效处理中,可以在500℃以上700℃以下的温度加热烧结体。第二时效处理的时间可以为1小时以上10小时以下。
通过以上工序得到烧结体。烧结体是在后述的扩散工序中使用的磁体基材。磁体基材具有彼此烧结的多个主相颗粒。主相颗粒至少含有Nd、Fe和B。主相颗粒可以包含R2T14B的结晶,至少一部分R可以为Nd,至少一部分T可以为Fe。主相颗粒的一部分或全部可以仅由R2T14B的结晶(单晶或多晶)构成。R2T14B例如可以为Nd2Fe14B。Nd2Fe14B中的Nd的一部分可以被Pr、Tb和Dy中的至少一种替换。Nd2Fe14B中的Fe的一部分可以被Co替换。主相颗粒除了R、T和B之外,还可以含有上述的元素(可以在原料合金中含有的元素)。磁体基材具有形成在主相颗粒之间的晶界。磁体基材中作为晶界具有多个晶界三重点。晶界三重点是被至少三个主相颗粒包围的晶界。磁体基材中作为晶界也具有多个二颗粒晶界。二颗粒晶界是位于相邻的两个主相颗粒之间的晶界。晶界可以至少含有Nd,晶界中的Nd的含量可以大于主相颗粒中的Nd的含量。即,晶界可以含有富Nd(Nd-rich)相。晶界除了Nd之外,可以还含有Fe和B中的至少一种。
主相颗粒的平均粒径没有特别限定,例如可为1.0μm以上10.0μm以下。磁体基材中的主相颗粒的体积比例的合计值没有特别限定,例如可以为75体积%以上且低于100体积%。
扩散工序中使用的磁体基材可以预先被加工成规定的尺寸和形状。另外,可以为了磁体基材的表面的清洁化,进行酸清洗等前处理。[附着工序、覆盖工序、加热工序、冷却工序和扩散工序]
(附着工序、覆盖工序和扩散工序)
本实施方式所涉及的永久磁体的制造方法中,使用至少含有重稀土元素(扩散材料)和粘合剂的扩散材料片。重稀土元素例如可以为Tb和Dy中的至少一种元素。如上所述,磁体基材2含有稀土元素R、过渡金属元素T和硼。至少一部分的稀土元素R为钕,至少一部分的过渡金属元素T为铁。图1的A示出包含膜6和与膜6重叠的扩散材料片4的叠层体8的截面。图2的A表示扩散材料片4和膜6各自的截面。这些截面与扩散材料片4和膜6各自的表面垂直。图1的B和图1的C表示扩散材料片4、膜6和磁体基材2各自的截面。这些截面与扩散材料片4、膜6和磁体基材2各自的表面垂直。图2的B和图2的C表示扩散材料片4和磁体基材2各自的截面。这些截面与扩散材料片4和磁体基材2各自的表面垂直。
本实施方式所涉及的永久磁体的制造方法中,除上述工序之外,还至少包括附着工序、覆盖工序和扩散工序。在附着工序后实施覆盖工序,在覆盖工序后实施扩散工序。
附着工序中,使溶剂附着在磁体基材2和扩散材料片4中至少一者的表面。例如,在图1的A、图1的B和图1的C的情况下,溶剂可以附着在扩散材料片4的第一表面4a。溶剂也可以附着在与扩散材料片4的第一表面4a对置的磁体基材2的表面。溶剂也可以附着在扩散材料片4的第一表面4a和磁体基材2的表面双方。
覆盖工序中,以在附着有溶剂的表面使扩散材料片4与磁体基材2接触的方式,用扩散材料片4覆盖磁体基材2的表面的至少一部分。通过覆盖工序,将扩散材料片4配置在磁体基材2的表面。
扩散工序中,加热被扩散材料片4覆盖的磁体基材2。通过扩散工序中的扩散材料片4和磁体基材2的加热,扩散材料片4中的重稀土元素从磁体基材2的表面向磁体基材2的内部扩散。在磁体基材2的内部,重稀土元素经由晶界向主相颗粒的表面附近扩散。在主相颗粒的表面附近,一部分轻稀土元素(Nd等)被重稀土元素替换。通过重稀土元素局部存在于主相颗粒的表面附近和晶界,各向异性磁场在晶界的附近局部地变大,难以在晶界的附近产生磁化反转的核。结果,永久磁体的矫顽力增加。
永久磁体的制造方法可以还包括在覆盖工序后去除溶剂的干燥工序。可以在干燥工序后实施扩散工序。干燥工序中,从扩散材料片4和磁体基材2中去除至少一部分溶剂。干燥工序中,可以去除全部溶剂。通过在干燥工序中使扩散材料片4和磁体基材2干燥,扩散材料片4被固定在磁体基材2的表面。另外,通过扩散材料片4的干燥,扩散材料片4的形状保持力和机械强度提高。因此,通过实施干燥工序,容易抑制扩散材料片4的位置偏移、扩散材料片4从磁体基材2的剥离、以及扩散材料片4的破损。干燥工序的方法没有特别限定。例如,可以利用热风来干燥扩散材料片4和磁体基材2。通过热风,扩散材料片4中的粘合剂容易软化,因此,扩散材料片4更容易与磁体基材2的表面紧密贴合。也可以在常温的气氛中使扩散材料片4和磁体基材2干燥。在干燥工序前实施的覆盖工序中,可以边将扩散材料片4轻轻地向磁体基材2的表面推压,边使扩散材料片4粘贴在磁体基材2的表面。通过这样的粘贴方法,容易从扩散材料片4与磁体基材2之间赶出气泡,容易使扩散材料片4紧密贴合在磁体基材2的表面。为了抑制扩散材料片4的位置偏移、破损和过度的变形,在覆盖工序后,最好不对未干燥的扩散材料片4进行加压。出于同样的理由,直至扩散材料片4干燥,最好不使扩散材料片4和磁体基材2移动。通过在覆盖工序后在干燥工序去除溶剂,在附着工序中溶解于溶剂的粘合剂会在干燥工序中再次析出,扩散材料片4和磁体基材2通过再次析出的粘合剂而粘接,从而扩散材料片4牢固地固定在磁体基材2的表面。结果,可以进一步抑制随着干燥工序以后的处理发生的扩散材料片4的位置偏移,还可以进一步抑制扩散材料片4从磁体基材2的表面的剥离。在干燥工序后实施的扩散工序中,扩散材料片4也均匀且牢固地紧密贴合在磁体基材2的表面。因此,扩散材料片4中的重稀土元素容易向磁体基材2的表面更均匀地扩散。结果,永久磁体的组成和磁特性更不容易产生偏差。
附着工序中,溶剂可以仅附着在磁体基材2的表面。溶剂也可以仅附着在扩散材料片4的表面。溶剂还可以附着在磁体基材2的表面和扩散材料片4的表面双方。附着工序中,优选使溶剂附着在磁体基材2的表面中与扩散材料片4接触的所有部分。其结果,在覆盖工序中,扩散材料片4容易与磁体基材2的表面均匀地紧密贴合。出于同样的理由,附着工序中,优选使溶剂附着在扩散材料片4的表面中与磁体基材2接触的所有部分。将磁体基材2的表面中与扩散材料片4接触的面记为“接触面”。将扩散材料片4的表面中与磁体基材2接触的面也记为“接触面”。将磁体基材2的表面的接触面以外的面记为“非接触面”。将扩散材料片4的表面的接触面以外的面也记为“非接触面”。
由于在附着工序中溶剂直接附着在接触面,扩散材料片4中的粘合剂沿着接触面溶解。换言之,扩散材料片4的接触面软化。结果,扩散材料片4沿着磁体基材2的表面的凹部和凸部而变形,扩散材料片4与磁体基材2的表面之间的间隙减少。即,在覆盖工序中,扩散材料片4与磁体基材2的表面均匀地紧密贴合。结果,抑制随着覆盖工序以后的处理发生的扩散材料片4的位置偏移,还抑制扩散材料片4从磁体基材2的表面的剥离。在覆盖工序后实施的扩散工序中,扩散材料片4也与磁体基材2的表面均匀地紧密贴合。因此,扩散材料片4中的重稀土元素容易向磁体基材2的表面均匀扩散。结果,永久磁体的组成和磁特性不易产生偏差,永久磁体的矫顽力能够充分地提高。
磁体基材2的被扩散材料片4覆盖的表面可以是曲面。由于在覆盖工序前实施附着工序,扩散材料片4容易与曲面均匀地紧密贴合,容易抑制曲面上的扩散材料片4的位置偏移,容易抑制扩散材料片4从曲面的剥离。在覆盖工序前不实施附着工序的情况下,扩散材料片4难以与曲面均匀地紧密贴合,在曲面上,扩散材料片4的位置容易偏移,扩散材料片4容易从曲面剥离。
上述专利文献1和2所记载的方法中,将溶剂向扩散材料片4的接触面的背侧喷雾。即,将溶剂向扩散材料片4的非接触面喷雾。由于溶剂难以从非接触面均匀地浸透至接触面,所以在接触面,粘合剂难以均匀地溶解。因此,扩散材料片4难以与磁体基材2的表面均匀地紧密贴合。即,容易形成扩散材料片4与磁体基材2的表面之间的间隙。在扩散材料片4的表面中不与磁体基材2的表面接触的部分,重稀土元素难以从扩散材料片4向磁体基材2扩散。因此,在上述专利文献1和2所记载的方法中,扩散材料片4中的重稀土元素难以向磁体基材2的表面均匀扩散。结果,重稀土元素无法向磁体基材2的内部充分地扩散,永久磁体的组成和磁特性产生偏差,R-T-B系永久磁体的矫顽力不能充分提高。
与上述专利文献1和2所记载的方法对照地,本实施方式的附着工序中,溶剂直接附着在接触面。因此,覆盖工序中,扩散材料片4中的粘合剂沿着接触面均匀地溶解。结果,扩散材料片4与磁体基材2的表面均匀地紧密贴合。另外,本实施方式的附着工序中,不需要溶剂从非接触面向接触面浸透,因此,与上述专利文献1和2所记载的方法相比,溶剂的量减少。结果,抑制扩散材料片4的过度变形,容易均匀地维持扩散材料片4的厚度。另外,本实施方式的附着工序中,由于溶剂的量减少,扩散材料片4所含的扩散材料的一部分不容易分散在溶剂中。结果,抑制随着溶剂的蒸发(扩散材料片4的干燥)发生的扩散材料的凝集。由于这些理由,在扩散工序中,重稀土元素能够向磁体基材的表面均匀地扩散。另外,本实施方式的附着工序中,不需要溶剂从非接触面向接触面浸透,因此,不需要将溶剂的量管理在窄的容许范围内。在这方面,抑制永久磁体的磁特性的偏差。
本实施方式中,由于溶剂直接附着在接触面,扩散材料片4中的粘合剂容易沿着接触面均匀且可靠地溶解。因此,即使在扩散材料片4中的粘合剂含量少于现有的扩散材料片的情况下,扩散材料片4也能够与磁体基材2的表面均匀地紧密贴合。因此,能够缩短扩散工序前的脱粘合剂处理所需要的时间。在这方面,提高永久磁体的生产性。
在附着工序中溶剂附着在磁体基材2的接触面的情况下,溶剂容易均匀地附着在磁体基材2的接触面,容易管理溶剂的附着状态。
在附着工序中溶剂附着在磁体基材2的接触面的情况下,在覆盖工序中,能够隔着溶剂用扩散材料片4覆盖磁体基材2的表面。由于溶剂的存在,溶剂的表面张力所引起的附着力在磁体基材2与扩散材料片4之间发挥作用,但扩散材料片4不被固定。因此,在用扩散材料片4覆盖磁体基材2的表面后,能够使扩散材料片4在磁体基材2的表面上移动。即,将扩散材料片4暂时配置于磁体基材2的表面后,能够对扩散材料片4的位置进行微调。通过在调整扩散材料片4的位置后使溶剂蒸发,将扩散材料片4固定在磁体基材2的表面。溶剂越容易蒸发,则扩散材料片4越在短时间内固定在磁体基材2的表面。因此,为了确保调整扩散材料片4的位置的时间,优选溶剂的沸点高。例如,溶剂的沸点可以高于100℃。
附着工序中,即使在溶剂附着在扩散材料片4的接触面的情况下,也能够在将扩散材料片4配置于磁体基材2的表面之后,调整扩散材料片4的位置。但是,在溶剂附着在扩散材料片4的接触面的情况下,根据溶剂的组成或量,存在扩散材料片4的形状保持力下降,从而扩散材料片4随着处理而破损的可能性。为了抑制扩散材料片4的破损,可以使用包含膜6和与膜6重叠的扩散材料片4的叠层体8。通过膜6抑制扩散材料片4的破损。即,由膜6保护扩散材料片4。在覆盖工序或干燥工序后,可以将膜6从扩散材料片4剥离。根据需要,可以将扩散材料片4从膜6转印到另一个膜(第二膜)。例如,可以在将扩散材料片4从膜6转印到另一个膜(第二膜)后,实施附着工序、覆盖工序和干燥工序。在覆盖工序或干燥工序后,可以从扩散材料片4剥离第二膜。
在附着工序中溶剂附着在扩散材料片4的接触面的情况下,随着扩散材料片4中的粘合剂的膨润,扩散材料片4的可挠性提高。结果,在覆盖工序中,扩散材料片4容易沿着具有曲率小的曲面的磁体基材2的表面变形,扩散材料片4容易与磁体基材2的表面紧密贴合。
在附着工序中使溶剂附着在接触面的方法不受限定。例如,可以将溶剂涂布于接触面。也可以将溶剂喷雾在接触面。溶剂只要是能够溶解粘合剂的液体即可,不受限定。例如,溶剂可以是有机溶剂。溶剂例如可以是包括乙醇、丁醇、辛醇、甲乙酮、二甲苯、丁基卡必醇、松油醇和二氢松油醇的一种化合物。也可以是多种溶剂。
覆盖工序中,含浸溶剂的扩散材料片4的接触面可以覆盖磁体基材2的表面。覆盖工序中,可以以溶剂配置在磁体基材2和扩散材料片之间的方式,用扩散材料片4覆盖磁体基材2的表面。即,由溶剂形成的膜或层可以存在于磁体基材2和扩散材料片之间。
覆盖工序中,可以由扩散材料片4仅覆盖磁体基材2的表面的一部分。覆盖工序中,也可以由扩散材料片4覆盖磁体基材2的整个表面。在磁体基材2具有多个面的情况下,在覆盖工序中,也可以由扩散材料片4仅覆盖磁体基材2的一个面。在磁体基材2具有多个面的情况下,在覆盖工序中,也可以由扩散材料片4覆盖磁体基材2的多个面。例如,可以由扩散材料片4覆盖磁体基材2的主面和主面的背面这两个面。在磁体基材2具有多个面的情况下,在覆盖工序中,也可以由扩散材料片4覆盖磁体基材2的所有的面。
扩散工序中,可以在加热炉内加热扩散材料片4和磁体基材2。为了抑制扩散工序中的磁体基材2的氧化,在将紧密贴合有扩散材料片4的磁体基材2设置在加热炉内后,加热炉内的气氛变为真空或氩(Ar)等不活泼气体。通过随着加热炉内的气氛控制的排气和/或不活泼气体的导入,加热炉内的气压发生变化。随着气压的变化,在加热炉内产生气流。如果没有实施上述附着工序,则由于在加热炉内产生的气流的影响,导致扩散材料片4容易从磁体基材2的表面剥离。但是,本实施方式中,在覆盖工序前实施附着工序,因此,扩散材料片4与磁体基材2的表面均匀地紧密贴合。结果,抑制随着气流的产生而引起的扩散材料片4的剥离,扩散材料片4中的重稀土元素容易向磁体基材2的表面均匀地扩散。
扩散工序中的加热炉内的气氛的温度例如可以为800℃以上950℃以下。以上述温度对扩散材料片4和磁体基材2进行加热的时间可以为1小时以上50小时以下。以上述温度加热扩散材料片4和磁体基材2之前,可以通过在比上述温度低的温度加热扩散材料片4,使扩散材料片4中的粘合剂烧尽。即,作为扩散工序的前一阶段可以进行脱粘合剂处理。
永久磁体的制造方法可以还包括在覆盖工序后将扩散材料片和磁体基材向加热炉内输送的输送工序,可以在加热炉内实施扩散工序。在输送的过程中,可以在仓库内暂时保管紧密贴合有扩散材料片4的磁体基材2。在输送工序中由于扩散材料片4与其他物体接触,可能会有力作用于扩散材料片4。另外,由于输送时的振动和/或加速度,也可能有力作用于扩散材料片4。如果不实施附着工序,则由于在输送工序的途中有力作用于扩散材料片4,导致扩散材料片4的位置从规定的位置偏移、或者扩散材料片4从磁体基材2的表面剥离。但是,通过在覆盖工序前实施附着工序,能够抑制输送工序中的扩散材料片4的位置偏移和剥离。
可以在干燥工序后实施输送工序。通过在输送工序前实施干燥工序,更容易抑制输送工序中的扩散材料片4的位置偏移和剥离。干燥工序中,可以边干燥扩散材料片4、边将扩散材料片4和磁体基材2向加热炉内输送。换言之,输送工序可以兼任干燥工序。
(加热工序和冷却工序)
永久磁体的制造方法中,除附着工序、覆盖工序和扩散工序之外,可以还包括加热工序和冷却工序。但是,加热工序和冷却工序不是必需的工序。即,即使在不实施加热工序和冷却工序的情况下,也能够得到本发明的效果。在永久磁体的制造方法还包括加热工序和冷却工序的情况下,在覆盖工序或干燥工序后实施加热工序,在加热工序后实施冷却工序,在冷却工序后实施扩散工序。在实施加热工序的情况下,也可以不实施干燥工序。即,加热工序可以兼任干燥工序。也可以实施干燥工序和加热工序双方。
通过在加热工序中加热覆盖磁体基材2的表面的扩散材料片4,使粘合剂软化。通过粘合剂的软化,扩散材料片4沿着磁体基材2的表面上的凹部和凸部发生变形,扩散材料片4与磁体基材2的表面均匀地紧密贴合。即,通过粘合剂的软化,进一步减少扩散材料片4和磁体基材2的表面之间的间隙。因此,在扩散工序中,扩散材料片4中的重稀土元素容易向磁体基材2的表面均匀地扩散。结果,重稀土元素容易向磁体基材2的主相颗粒的表面附近和晶界充分地扩散,容易抑制永久磁体的组成和磁特性的偏差,永久磁体的矫顽力进一步增加。
加热工序中,可以加热磁体基材2和扩散材料片4双方。可以仅加热磁体基材2和扩散材料片4中的一者。加热方法可以为任意方法。在加热工序中的扩散材料片4的温度过高的情况下,扩散材料片4的形状保持力下降,并且冷却工序的效率下降。因此,扩散材料片4的温度最好不要过高,存在加热工序中的扩散材料片4的最佳温度。即,可以根据粘合剂的组成、软化温度以及扩散材料片4的形状保持力,调整加热工序中的扩散材料片4的温度。加热工序中的扩散材料片4的温度例如可以为60℃以上250℃。
加热工序中,可以通过对扩散材料片4和磁体基材2中的至少一者进行加压,使扩散材料片4和磁体基材2彼此紧密贴合。即,可以与扩散材料片4的加热并行地,对扩散材料片4和磁体基材2中的至少一者进行加压。通过加压,扩散材料片4与磁体基材2的表面进一步紧密贴合。可以仅对扩散材料片4进行加压。可以仅对磁体基材2进行加压。可以通过用加压单元夹住扩散材料片4和磁体基材2,对扩散材料片4和磁体基材2双方进行加压。在加热工序中施加于扩散材料片4的压力例如可以为0.05MPa以上10MPa以下。
冷却工序中,通过将经加热工序后的扩散材料片4冷却,使粘合剂固化。通过粘合剂的固化,扩散材料片4在与磁体基材2的表面紧密贴合的状态下固定。即,通过冷却工序,扩散材料片4与磁体基材2的表面粘接,扩散材料片4和磁体基材2被一体化。即,扩散材料片4更牢固地固定在磁体基材2的表面。结果,抑制冷却工序以后磁体基材2的表面上的扩散材料片4的位置偏移。另外,抑制冷却工序以后扩散材料片4从磁体基材2的表面的剥离。因此,在扩散工序中,扩散材料片4中的重稀土元素容易向磁体基材2的表面均匀扩散。结果,重稀土元素容易向磁体基材2的主相颗粒的表面附近和晶界充分地扩散,容易抑制永久磁体的组成和磁特性的偏差,永久磁体的矫顽力进一步增加。冷却工序中,可以在室温下冷却扩散材料片4。
冷却工序中,可以通过对扩散材料片4和磁体基材2中的至少一者进行加压,使扩散材料片4和磁体基材2彼此紧密贴合。即,可以与扩散材料片4的冷却并行地,对扩散材料片4和磁体基材2中的至少一者进行加压。通过加压,扩散材料片4与磁体基材2的表面进一步紧密贴合。可以仅对扩散材料片4进行加压。可以仅对磁体基材2进行加压。可以通过用加压单元夹住扩散材料片4和磁体基材2,对扩散材料片4和磁体基材2双方进行加压。在冷却工序中施加于扩散材料片4的压力例如可以为0.05MPa以上10MPa。
可以仅在加热工序和冷却工序中的任意一个工序中实施上述加压。也可以在加热工序和冷却工序两个工序中实施上述加压。
如上所述,通过加热工序进一步减少扩散材料片4与磁体基材2之间的间隙,通过加热工序后的冷却工序,扩散材料片4容易固定在磁体基材2的表面。即,通过加热工序和冷却工序的相互作用,能够将扩散材料片4无间隙地固定在磁体基材2的表面。
可以在冷却工序后实施上述的输送工序。通过在输送工序前实施冷却工序,容易抑制输送工序中的扩散材料片4的位置偏移和剥离。冷却工序中,可以边冷却扩散材料片4、边将扩散材料片4和磁体基材2向加热炉内输送。换言之,输送工序可以兼任冷却工序。
(扩散材料片4的制作方法)
可以通过以下方法制作扩散材料片4。如上所述,扩散材料是至少含有重稀土元素的化学物质。扩散材料可以是颗粒或粉末。扩散材料的粒径可以通过与上述粗粉碎工序和微粉碎工序相同的方法调整。扩散材料的中位径D50例如可以为0.5μm以上15μm以下。
将粘合剂和溶剂以规定的比率进行搅拌和混合,使粘合剂溶解,由此制备漆。粘合剂可以为热塑性树脂。粘合剂例如可以为选自乙基纤维素树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂、聚乙烯醇缩醛(polyvinyl acetal)树脂和丙烯酸树脂中的至少一种化合物。可以使用多种粘合剂。溶剂只要是能够溶解粘合剂的液体即可,没有限制。溶剂可以为有机溶剂。溶剂例如可以为包括乙醇、丁醇、辛醇、甲乙酮、二甲苯、丁基卡必醇、松油醇和二氢松油醇的一种化合物。可以使用多种溶剂。向漆中添加扩散材料后,将它们混合。根据需要,还可以向漆中添加增塑剂。接着,进行扩散材料和漆的混合物的分散处理。分散处理的装置可以是自转公转混合机、三辊分散器、高压均质机或超声波均质机。可以使用多个装置进行分散处理。
扩散材料例如可以是重稀土元素的单质、含有重稀土元素的合金或含有重稀土元素的化合物。含有重稀土元素的化合物例如可以是选自氢化物、氟化物和氧化物中的至少一种。重稀土元素的单质可以是Tb的单质和Dy的单质中的一方或双方。含有重稀土元素的合金可以是选自含有Tb和Fe的合金、含有Dy和Fe的合金、以及含有Tb、Dy和Fe的合金中的至少一种。重稀土元素的氢化物例如可以是选自TbH2、TbH3、含有Tb和Fe的合金的氢化物、DyH2、DyH3、含有Dy和Fe的合金的氢化物、以及含有Tb、Dy和Fe的合金的氢化物中的至少一种。扩散材料可以还含有选自Nd、Pr和Cu中的至少一种元素。例如,扩散材料可以还含有选自Nd的单质、Pr的单质、含有Nd和Pr的合金、NdH2、NdH3、PrH2、PrH3、含有Nd和Pr的合金的氢化物、Cu的单质、含有Cu的合金、CuH、Cu2O和CuO中的至少一种。
通过以上的方法制备含有扩散材料、粘合剂和溶剂的浆料。关于浆料中的扩散材料的含量,可以考虑磁体基材2的厚度、永久磁体的设计上的组成和浆料的涂布性而适当调整。关于浆料中的粘合剂的含量,可以考虑浆料的涂布性和扩散材料片4的可挠性和粘接性而适当调整。可以通过浆料的过滤,从浆料中去除粗大颗粒和凝集物。浆料中的扩散材料的含量,例如可以为40质量%以上85质量%以下。浆料中的粘合剂的含量,例如可以为1质量%以上15质量%以下。浆料中的溶剂的含量,例如可以为10质量%以上59质量%以下。
通过将浆料涂布于膜6的表面,从而在膜6的表面形成涂膜。优选涂膜的厚度是一定的。膜6例如可以包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚四氟乙烯(PTFE)或石墨。可以预先用剥离剂(release agent)覆盖涂布浆料的膜6的表面。浆料的涂布方法可以是将涂膜的厚度控制为任意的值、并且将涂膜的厚度控制为恒定的方法。浆料的涂布方法例如可以为涂抹器、刮刀、棒涂机、喷墨涂布机、辊涂机或模具涂布机。
通过使上述涂膜干燥而从涂膜中去除溶剂,能够得到图1的A所示的扩散材料片4。即,得到包含膜6和与膜6重叠的扩散材料片4的叠层体8。扩散材料片4的第一表面4a是在叠层体8中不与膜6接触的表面。扩散材料片4的第二表面4b是在叠层体8中与膜6接触的表面。涂膜的干燥方法例如可以是红外线加热、热风干燥或减压干燥。干燥条件可以根据涂膜所含的溶剂的蒸汽压来设定。溶剂可以残留在扩散材料片4中。扩散材料片4的厚度例如可以为5μm以上200μm以下。磁体基材2的厚度远大于扩散材料片4的厚度。磁体基材2的厚度例如可以为0.5mm以上25mm以下。
能够用上述的浆料覆盖磁体基材2的整个表面。例如,通过将磁体基材2的整体浸渍在上述浆料中,能够用涂膜覆盖磁体基材2的整个面。但是,通过浸渍而形成的涂膜受到重力的影响等,因此,涂膜的厚度难以变得均匀。另外,在将磁体基材2浸渍在浆料中的情况下,难以用塗模仅覆盖磁体基材2的表面的一部分。为了解决这些问题,扩散材料片4是有用的。例如,以扩散材料片4的形状与磁体基材2的表面的任意部分的形状一致的方式加工扩散材料片4后,通过用扩散材料片4覆盖磁体基材2的表面的任意部分,能够用厚度均匀的扩散材料片4仅覆盖磁体基材2的必要部分。
(叠层体8的用法)
如上所述,可以在附着工序和覆盖工序中使用叠层体8。如图1的B所示,在覆盖工序中,可以以扩散材料片4与磁体基材2的表面接触的方式,用叠层体8覆盖磁体基材2的表面的至少一部分。可以用叠层体8覆盖磁体基材2的整个表面。可以在磁体基材2的表面被叠层体8覆盖的状态下实施干燥工序。可以在磁体基材2的表面被叠层体8覆盖的状态下实施加热工序和冷却工序。在附着工序和覆盖工序中使用叠层体8的情况下,可以在加热工序和冷却工序中的至少任意一个工序中,隔着膜6对扩散材料片4加压。在磁体基材2具有多个面的情况下,也可以用叠层体8仅覆盖磁体基材2的一个面。在磁体基材2具有多个面的情况下,也可以用叠层体8覆盖磁体基材2的多个面。例如,可以用叠层体8覆盖磁体基材2的主面和主面的背面这两个面。在磁体基材2具有多个面的情况下,也可以用叠层体8覆盖磁体基材2的所有面。
在图1的A、图1的B和图1的C的情况下,在覆盖工序中,用叠层体8覆盖磁体基材2的一个面。但是,也可以用叠层体8覆盖磁体基材2的两个面。例如,可以用叠层体8覆盖磁体基材2的相对的两个面。可以在用叠层体8覆盖磁体基材2的不同的两个面后,实施上述干燥工序,可以在干燥工序后实施上述加热工序和冷却工序。可以在用叠层体8覆盖磁体基材2的不同的两个面后,实施加热工序和冷却工序。在用叠层体8覆盖磁体基材2的多个面的情况下,可以对磁体基材2的每一个面实施覆盖工序和一系列的上述工序。例如,可以在用叠层体8覆盖磁体基材2的一个面的状态下实施干燥工序后,再用叠层体8覆盖磁体基材2的另一个面。可以在用叠层体8覆盖磁体基材2的另一个面后,再次实施干燥工序,在干燥工序后,可以再次实施加热工序和冷却工序。可以在用叠层体8覆盖磁体基材2的一个面的状态下实施加热工序和冷却工序后,再用叠层体8覆盖磁体基材2的另一个面。可以在用叠层体8覆盖磁体基材2的另一个面后,再次实施加热工序和冷却工序。可以在覆盖工序中用叠层体8同时覆盖磁体基材2的两个以上的面后,实施一系列的上述工序。
如图1的C所示,在覆盖工序、干燥工序或冷却工序后,可以将膜6从扩散材料片4剥离和去除。在覆盖工序、干燥工序或冷却工序后,扩散材料片4与磁体基材2的表面紧密贴合。因此,即使在覆盖工序、干燥工序或冷却工序后将膜6从扩散材料片4剥离,扩散材料片4的一部分也难以残留在剥离的膜6的表面。即,抑制扩散材料片4随着膜6的剥离而破损。另外,通过在覆盖工序、干燥工序或冷却工序后将膜6从扩散材料片4剥离,能够抑制扩散材料片4与膜6一起从磁体基材2的表面剥离。
可以在去除膜6后实施扩散工序。通过在扩散工序前去除膜6,在扩散工序中,在磁体基材2的表面不形成膜6的碳化物。结果,在扩散工序中,来源于膜6的碳不向磁体基材2内侵入,抑制由于过剩地含有碳而引起的永久磁体的磁特性的劣化。但是,可以在用叠层体8覆盖磁体基材2的表面的至少一部分的状态下,实施扩散工序。即,可以不去除膜6而实施扩散工序。例如,在膜6由石墨构成的情况下,石墨容易因扩散工序中的加热而烧尽,因此,可以不去除膜6而实施扩散工序。
在覆盖工序中使用叠层体8的情况下,可以在覆盖工序前,以叠层体8的尺寸和形状与磁体基材2的表面的尺寸和形状一致的方式进行调整。也可以在覆盖工序后,以叠层体8的尺寸和形状与磁体基材2的表面的尺寸和形状一致的方式进行调整。也可以在由一个叠层体8覆盖多个磁体基材2的表面后,分割叠层体8。叠层体8的尺寸和形状可以通过叠层体8的切断加工来进行调整。
如图2的A所示,可以在附着工序前或覆盖工序前将膜6从扩散材料片4剥离和去除。如图2的B所示,在覆盖工序中,可以以扩散材料片4的第二表面4b与磁体基材2的表面接触的方式,用扩散材料片4覆盖磁体基材2的表面的至少一部分。在这种情况下,在附着工序中,溶剂可以附着在扩散材料片4的第二表面4b。在由浆料形成涂膜的过程中,存在扩散材料由于自重而向膜6的表面沉降的趋势。结果,扩散材料片4中的扩散材料容易偏置存在于与膜6接触的第二表面4b侧。另外,与膜6接触的第二表面4b比第一表面4a平坦。因此,由于扩散材料片4的第二表面4b与磁体基材2的表面直接重叠,扩散材料片4中的扩散材料容易沿着磁体基材2的表面均匀地配置,扩散材料片4容易与磁体基材2的表面均匀地紧密贴合。结果,在扩散工序中,扩散材料容易向磁体基材2的表面均匀地扩散。如图2的C所示,在覆盖工序中,也可以以扩散材料片4的第一表面4a与磁体基材2的表面接触的方式,用扩散材料片4覆盖磁体基材2的表面的至少一部分。这种情况下,在附着工序中,溶剂可以附着在扩散材料片4的第一表面4a。
在图2的A、图2的B和图2的C的情况下,在覆盖工序中,磁体基材2的一个面被扩散材料片4覆盖。但是,也可以用扩散材料片4覆盖磁体基材2的两个面。例如,可以用扩散材料片4覆盖磁体基材2的对置的两个面。可以在用扩散材料片4覆盖磁体基材2的不同的两个面后,实施后述干燥工序,可以在干燥工序后实施上述加热工序和冷却工序。也可以在用扩散材料片4覆盖磁体基材2的不同的两个面后,实施加热工序和冷却工序。在用扩散材料片4覆盖磁体基材2的多个面的情况下,可以对磁体基材2的每一个面实施覆盖工序和一系列的上述工序。例如,可以在用扩散材料片4覆盖磁体基材2的一个面的状态下实施干燥工序后,再用扩散材料片4覆盖磁体基材2的另一个面。在用扩散材料片4覆盖磁体基材2的另一个面后,可以再次实施干燥工序,在干燥工序后,可以再次实施加热工序和冷却工序。可以在用扩散材料片4覆盖磁体基材2的一个面的状态下实施加热工序和冷却工序后,再用扩散材料片4覆盖磁体基材2的另一个面。在用扩散材料片4覆盖磁体基材2的另一个面后,可以再次实施加热工序和冷却工序。在覆盖工序中,可以在用扩散材料片4同时覆盖磁体基材2的两个以上的面后,实施一系列的上述工序。
在附着工序前或覆盖工序前将膜6从扩散材料片4剥离和去除的情况下,可以以叠层体8的尺寸和形状与磁体基材2的表面的尺寸和形状一致的方式进行调整后,将膜6从扩散材料片4剥离和去除。可以以扩散材料片4的尺寸和形状与磁体基材2的表面的尺寸和形状一致的方式进行调整后,将扩散材料片4从膜6剥离。也可以在将膜6从扩散材料片4剥离和去除后,以扩散材料片4的尺寸和形状与磁体基材2的表面的尺寸和形状一致的方式进行调整。也可以在覆盖工序后,以扩散材料片4的尺寸和形状与磁体基材2的表面的尺寸和形状一致的方式进行调整。也可以用一个扩散材料片4覆盖多个磁体基材2的表面后,分割扩散材料片4。扩散材料片4的尺寸和形状可以通过扩散材料片4的切断加工而进行调整。
叠层体8或扩散材料片4的处理中,可以采用通过抽吸或磁力使叠层体8或扩散材料片4脱吸附的方式。
[热处理工序]
可以将经扩散工序后的磁体基材2用作永久磁体的成品。也可以在扩散工序后进行热处理工序。热处理工序中,可以在450℃以上600℃以下加热磁体基材2。热处理工序中,可以将磁体基材2在上述温度加热1小时以上10小时以下的期间。通过热处理工序,永久磁体的磁特性(特别是矫顽力)容易提高。
可以在扩散工序或热处理工序后通过切削和研磨等加工方法调整磁体基材2的尺寸和形状。
通过以上的方法完成永久磁体。
关于磁体基材和永久磁体各自的组成,例如可以利用能量分散型X射线分光(EDS)法、荧光X射线(XRF)分析法、高频感应耦合等离子体(ICP)发光分析法、不活泼气体熔融-非分散红外吸收法、氧气流中燃烧-红外吸收法和不活泼气体熔融-热导率法等分析方法来特定。
根据永久磁体的用途,永久磁体的尺寸和形状各式各样,没有特别限定。永久磁体的形状例如可以为长方体、立方体、矩形(板)、多棱柱、弧段、扇形、环状扇形(annularsector)、球、圆盘、圆柱、环或胶囊。永久磁体的截面的形状例如可以为多边形、圆弧(圆弦)、弓状、拱形或圆。磁体基材2的尺寸和形状也可以与永久磁体同样地各式各样。
永久磁体可以用于混合动力汽车、电动汽车、硬盘驱动器、磁共振图像装置(MRI)、智能手机、数码相机、薄型TV、扫描仪、空调、热泵、冰箱、吸尘器、洗涤烘干机、电梯和风力发电机等各种领域。可以将永久磁体用作构成电动机、发电机或作动器的材料。
本发明不限定于上述的实施方式。例如,用于扩散工序的磁体基材可以不是烧结体,而是热加工磁体。热加工磁体可以通过如下的制法制作。
热加工磁体的原料可以是与用于烧结体的制作的原料合金相同的合金。通过将该合金熔融,再骤冷,可得到由合金构成的薄带。通过粉碎薄带,可得到薄片状的合金粉末。通过合金粉末的冷冲压(室温下的成型),可得到成型体。在成型体的预热后,通过成型体的热冲压,可得到各向同性磁体。通过各向同性磁体的热塑性加工,可得到各向异性磁体。通过各向异性磁体的时效处理,可得到由热加工磁体构成的磁体基材。由热加工磁体构成的磁体基材与上述的烧结体同样,含有彼此粘结的多数主相颗粒。
产业上的可利用性
根据本发明的R-T-B永久磁体的制造方法,能够得到适用于搭载在混合动力车或电动汽车的电动机或发电机的R-T-B永久磁体。

Claims (12)

1.一种R-T-B系永久磁体的制造方法,其特征在于:
所述R-T-B系永久磁体的制造方法使用含有重稀土元素和粘合剂的扩散材料片,所述制造方法包括:
附着工序,使溶剂附着在磁体基材和所述扩散材料片中至少一者的表面;
覆盖工序,以在附着有所述溶剂的所述表面使所述扩散材料片与所述磁体基材接触的方式,用所述扩散材料片覆盖所述磁体基材的表面的至少一部分;和
扩散工序,在所述覆盖工序后,通过加热所述扩散材料片和所述磁体基材,使所述重稀土元素向所述磁体基材内扩散,
所述磁体基材含有稀土元素R、过渡金属元素T和硼,
至少一部分的所述稀土元素R为钕,
至少一部分的所述过渡金属元素T为铁,
所述溶剂为溶解所述粘合剂的有机溶剂。
2.如权利要求1所述的R-T-B系永久磁体的制造方法,其特征在于,还包括:
输送工序,其在所述覆盖工序后,将所述扩散材料片和所述磁体基材向加热炉内输送,
在所述加热炉内实施所述扩散工序。
3.如权利要求1所述的R-T-B系永久磁体的制造方法,其特征在于,还包括:
干燥工序,其在所述覆盖工序后,去除所述溶剂的至少一部分,
在所述干燥工序后,实施所述扩散工序。
4.如权利要求3所述的R-T-B系永久磁体的制造方法,其特征在于,还包括:
输送工序,其在所述干燥工序后,将所述扩散材料片和所述磁体基材向加热炉内输送,
在所述加热炉内实施所述扩散工序。
5.如权利要求1所述的R-T-B系永久磁体的制造方法,其特征在于,还包括:
加热工序,在所述覆盖工序后,通过对覆盖所述磁体基材的表面的至少一部分的所述扩散材料片进行加热,使所述粘合剂软化;和
冷却工序,在所述加热工序后,通过将所述扩散材料片冷却,使所述粘合剂固化,
在所述冷却工序后,实施所述扩散工序。
6.如权利要求3所述的R-T-B系永久磁体的制造方法,其特征在于,还包括:
加热工序,在所述干燥工序后,通过对覆盖所述磁体基材的表面的至少一部分的所述扩散材料片进行加热,使所述粘合剂软化;和
冷却工序,在所述加热工序后,通过将所述扩散材料片冷却,使所述粘合剂固化,
在所述冷却工序后,实施所述扩散工序。
7.如权利要求5或6所述的R-T-B系永久磁体的制造方法,其特征在于,还包括:
输送工序,其在所述冷却工序后,将所述扩散材料片和所述磁体基材向加热炉内输送,
在所述加热炉内实施所述扩散工序。
8.如权利要求5或6所述的R-T-B系永久磁体的制造方法,其特征在于:
在所述加热工序中,通过对所述扩散材料片和所述磁体基材中的至少一者进行加压,使所述扩散材料片和所述磁体基材彼此紧密贴合。
9.如权利要求5或6所述的R-T-B系永久磁体的制造方法,其特征在于:
在所述冷却工序中,通过对所述扩散材料片和所述磁体基材中的至少一者进行加压,使所述扩散材料片和所述磁体基材彼此紧密贴合。
10.如权利要求1~6中任一项所述的R-T-B系永久磁体的制造方法,其特征在于:
使用包含膜和与所述膜重叠的所述扩散材料片的叠层体,
在所述覆盖工序中,以所述扩散材料片与所述磁体基材的表面接触的方式,用所述叠层体覆盖所述磁体基材的表面的至少一部分。
11.如权利要求1~6中任一项所述的R-T-B系永久磁体的制造方法,其特征在于:
使用包含膜和与所述膜重叠的所述扩散材料片的叠层体,
所述扩散材料片的第一表面是在所述叠层体中不与所述膜接触的表面,
所述扩散材料片的第二表面是在所述叠层体中与所述膜接触的表面,
在所述覆盖工序前,将所述膜从所述扩散材料片剥离和去除,
在所述覆盖工序中,以所述第二表面与所述磁体基材的表面接触的方式,用所述扩散材料片覆盖所述磁体基材的表面的至少一部分。
12.如权利要求1~6中任一项所述的R-T-B系永久磁体的制造方法,其特征在于:
使用包含膜和与所述膜重叠的所述扩散材料片的叠层体,
所述扩散材料片的第一表面是在所述叠层体中不与所述膜接触的表面,
所述扩散材料片的第二表面是在所述叠层体中与所述膜接触的表面,
在所述覆盖工序前,将所述膜从所述扩散材料片剥离和去除,
在所述覆盖工序中,以所述第一表面与所述磁体基材的表面接触的方式,用所述扩散材料片覆盖所述磁体基材的表面的至少一部分。
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