CN1228792C

CN1228792C - 稀土烧结磁铁的制造方法

Info

Publication number: CN1228792C
Application number: CN 01115681
Authority: CN
Inventors: 德原宏树; 大谷智郁; 菅野邦寿
Original assignee: Neomax Co Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 2000-05-02
Filing date: 2001-04-29
Publication date: 2005-11-23
Anticipated expiration: 2021-04-29
Also published as: CN1321990A

Abstract

本发明提供可充分抑制稀土元素氧化，具有高生产率的稀土烧结磁铁的制造方法。该方法包括：(a)将稀土烧结磁铁用合金粉末压制成型，制成成型体的步骤；(b)将该成型体放入气体与外部之间的出入通路受到限制的箱子内，在至少该通路的附近放置气体吸收材料的步骤；以及(c)将放有该成型体的该箱子在减压气氛中加热，对该成型体进行烧结的步骤。

Description

稀土烧结磁铁的制造方法

本发明涉及稀土烧结磁铁的制造方法。

目前，作为稀土烧结磁铁有钐钴系磁铁和钕铁硼系磁铁两种，都在各领域被广泛应用。其中，钕铁硼系磁铁(以下称“R-T-(M)-B系磁铁”。R为包括Y在内的稀土元素，T为Fe或Fe与Co和/或Ni的混合物，M为添加元素(如：Al、Ti、Cu、V、Cr、Ni、Ga、Zr、Nb、Mo、In、Sn、Hf、Ta、W的至少一种)，B为硼或硼与碳的混合物)是各种磁铁中最大磁能积最高的，且价格较便宜，因此被各种电子器械广泛采用。

稀土烧结磁铁，是通过将稀土合金粉碎后得到的合金粉末在磁场中压制成型制成成型体，然后在烧结炉中将该成型体烧结制成的。在烧结过程中，如果R-T-(M)-B系磁铁中含有的钕等稀土元素发生氧化，会使磁铁的性能大大降低。为防止这种氧化，使炉内处于真空状态或惰性气体(Ar或He等)的减压气氛中。在烧结多个成型体时，为提高生产率，将多个成型体放入密闭型烧结箱(有时也称为“烧结容器”)内，连同烧结箱一起进行加热。另外，在烧结多个成型体时，使用具有设置成架状的烧结用搁板的烧结箱。将压制成型所得的成型体放置在烧结用搁板上，然后将架子放入烧结箱内。

但是，据特许公报第2754098号可知，烧结箱和搁板若反复使用，在烧结箱和搁板表面将形成稀土元素的氢氧化物。这种氢氧化物在烧结过程中，由于热分解将有水生成，这将会导致稀土元素被氧化的问题。在上述专利公报中提出，可通过在烧结前清洁烧结箱内表面和搁板表面解决这一问题。

但是，若采用上述专利公报所记载的制造方法，如每进行5次烧结，就必须进行上述的清洁化处理，将会使生产率下降。

并且，本专利申请的发明者经研究发现，运送烧结箱进出烧结炉的烧结用托盘及烧结用台车，由于在烧结炉内同烧结箱一起加热，在烧结用托盘和烧结用台车的表面吸附的水及氢氧化物(Ca、Mg和/或稀土元素的氢氧化物)由于热分解生成的水，也会导致稀土元素的氧化问题。

上述的氧化，有时不仅限于烧结磁铁的表面，还会到达磁铁内部。这样，将不能获得规定形状的烧结磁铁。因为在产生氧化的部分，烧结不能进行，从而不会收缩，其结果导致被氧化部分的密度比其它部分低，这不仅会导致变形，而且会降低磁性。

本发明是鉴于上述诸问题而进行的。其目的是提供一种可充分抑制稀土元素的氧化，并且能提高生产率的稀土烧结磁铁的制造方法。

本发明的稀土烧结磁铁的制造方法包括：(a)将稀土烧结磁铁用合金粉末压制成型，制备成型体的步骤；(b)将前记成型体放入气体与外部之间的出入通路受到限制的箱子内，在前记箱子的底板的平板部上的从周缘部附近向上突出的外周壁和位于前记外周壁内侧的内周壁之间设置气体吸收材料的步骤；(c)将放有前记成型体的箱子在减压气氛中加热，对前记成型体进行烧结的步骤。根据上述方法制造可达到前述目的。

前记内周壁比前记外周壁高。

前记气体吸收材料优选为含有稀土合金粉末材料。该稀土合金粉末最好是具有与前记稀土烧结磁铁用合金粉末在实质上相同的组分。

前记稀土合金粉末的平均粒径优选为比前记稀土烧结磁铁用合金粉末的平均粒径小。即，前记稀土合金粉末的比表面积优选为比稀土烧结磁铁用合金粉末的比表面积大。

前记稀土合金粉末以经过磁化为佳。

以下，对本发明的实施方案以R-T-(M)-B系磁铁的制造方法为例进行说明。但是，本发明的实施方案也适用其它稀土烧结磁铁的制造方法。

本发明的稀土烧结磁铁的制造方法包括下列步骤：将稀土烧结磁铁用合金粉末压制成型，制成成型体的步骤；将成型体放入气体与外部之间的出入通路受到限制的箱子内，在箱子内的通路附近设置气体吸收材料的步骤；将放有成型体的箱子在减压气氛中加热，进行烧结的步骤。气体吸收材料可以设置成与流入箱子内的气体相接触，并且可以设置在箱子内部，也可以设置在箱子外部。

作为压制成型用的稀土合金粉末，可采用如美国专利第4,770,723号和美国专利4,792,368号说明书中所记载的R-T-(M)-B系稀土合金粉末。另外，压制成型可用众所周知的各种方法进行。

作为烧结箱，可采用特许公报2754098号所记载的烧结容器。如，用板厚2mm左右的SUS304或钼等耐热金属材料制作的密闭型箱子。所谓密闭型箱子，是指气体在箱子内部和外部之间进行流动的通路受到限制的箱子。该箱子的内部并不是完全与外部隔绝，而是通过受限制的通路与箱子外部进行气体流通。箱子内部具有可进行真空或减压惰性气体置换的结构。

一般将多个成型体放入烧结箱内，然后连烧结箱一起插入烧结炉内，进行加热。为使多个成型体高效地收纳到一个烧结箱内，可以使用特许公报第2754098号记载的架状放置的烧结用搁板。并且，为将烧结箱运送到烧结炉内，可以使用支撑烧结箱的烧结用托盘和烧结用台车等。当烧结步骤实行自动化作业时，应设计这种运送机构。

与烧结箱一起在烧结炉内加热的烧结用搁板、烧结用托盘及烧结用台车用耐热材料制成。烧结用搁板例如可用与烧结箱相同的金属材料制作。烧结用托盘及烧结用台车可用如碳或碳复合材料(例如株式会社アクロス销售的碳纤维强化碳复合材料(C/C复合材料))等制作。

如在后述的由底座容器和盖子组成的烧结箱内，放入多个放置在多个烧结用搁板上的成型体时，在底座容器和盖子之间的间隙内(底座容器和盖子之间的间隙为气体通路)填入气体吸收材料。可以将底座容器与盖子之间的间隙用气体吸收材料从箱子内侧填入，也可以从箱子外侧填入。换言之，气体吸收材料应设置成，当烧结炉内的气氛置换成真空状态或减压惰性气体时，烧结箱内外部气体的出入流通至少在气体吸收材料附近进行。也就是说，将气体吸收材料设置成，使得气体通过气体吸收材料附近和/或气体吸收材料中之后，进出入烧接箱的内外侧。

在本发明中，气体吸收材料优选使用稀土合金粉末。可以使用同稀土烧结磁铁用的合金粉末在实质上相同的材料。因此，这样可以使用如成型体碎片及成型废品，从而可有效利用稀土合金材料，节省了用于气体吸收材料的多余的材料费。另外，为有效发挥气体吸收材料的作用，可将成型废品及成型体碎片粉碎后使用。成型体的粉碎可用颚式破碎机或针式粉碎机进行。另外，可以将烧接体的不良品经氢粉碎法后在粗粉碎状态下使用，或者进一步用圆盘磨碎机或动力磨碎机进行机械粉碎。另外，还可喷射式粉碎机进行微粉碎，使得比表面积增加，提高气体吸收效果。

作为气体吸收材料，表面积越大效果越好。因此用于气体吸收材料的稀土合金粉末的平均粒径应比用于烧结磁铁用的稀土合金粉末的平均粒径小。例如，从磁特性及压制成型性考虑，烧结磁铁用的稀土合金粉末的平均粒径范围例如以1.5～7μm为佳，而作为气体吸收材料使用的稀土合金粉末的平均粒径范围例如以1.0～1.5μm为佳。另外，粉末的“平均粒径”，如果没有特别说明，均指质量中位粒径(massmedian diameter：MMD)。

另外，作为稀土合金粉末，如果使用被磁化的粉末，可利用由粉末的磁力产生的凝聚力，将气体吸收材料有效地填入烧结箱的间隙内。

下面，对优选使用稀土合金粉末作为气体吸收材料的理由进行说明。

在粉末冶金领域，在成型体烧结过程中，为防止因氧气及水蒸气所致氧化，一般使用氢气作为烧结气氛或使用比成型体易氧化的气体吸收材料(典型的有金属Ti粉)。但是，在稀土合金粉末烧结时，不能使用上述任何一种方法。因为在氢气气氛下，由于作为已知现象的HDDR(Hydrogen Desproportionation Desorption and Recombination：氢化相分解脱氢复合法)，稀土合金烧结体的结晶组织将产生变化，不能获得所期望的磁特性。

另外，由于稀土元素是非常易氧化的材料，金属Ti粉等一般的气体吸收材料对稀土合金粉末而言都起不了气体吸收材料的作用。只有金属钙(Ca)比稀土元素更易氧化，但如果将金属钙作为气体吸收材料使用，例如在烧结箱、烧结用搁板及烧结用托盘等反复使用时，其表面附着的钙会吸收空气中的水分变为氢氧化钙，而且氢氧化钙在烧结炉内被加热后会放出水分，因此将导致稀土元素氧化。而且，暴露在大气中的金属钙有着火的危险。

即使气体吸收材料不使用Ca，因为稀土合金原料含有微量的Ca或Mg，若反复使用烧结箱、烧接搁板、烧结用托盘及烧结用台车，在它们的表面会堆积Ca或Mg。在从大气向烧结炉内反复取放的过程中，其表面也会形成Ca或Mg的氢氧化物，导致氧化。当然，即使原料不含Ca或Mg，如上述特许公报第2754098号所记载的那样，会在烧结箱及烧结用搁板形成稀土元素的氢氧化物，它们将水带入烧结炉内。另外，烧结炉内表面附着的水以及氢氧化物也是导致氧化的原因。

不仅如上所述的烧结炉内的固体表面(烧结箱、烧结用托盘、烧结用台车)等附着的水或氢氧化物是氧化性气体产生的原因，而且由于烧结炉的不完备性(漏气)也将导致水和氧气进入烧结炉内。

在本发明的稀土烧结磁铁的制造方法中，在烧结箱内气体流动通路至少附近置放的含稀土合金粉末的气体吸收材料，其自身会因水蒸气和氧气等氧化性气体而被氧化。这样就能防止构成成型体的烧结磁铁用稀土合金粉的氧化。气体吸收材料置放在烧结箱外侧时能够在氧化性气体进入烧结箱内之前将其吸收，气体吸收材料置放在烧结箱内侧时能够在氧化性气体刚进入烧结箱内之后将其吸收。在本说明书中，术语″通路的至少附近″是包含气体通路的附近以及通路中的概念。

下面对其机理做稍加详细的说明。

随着对放置在规定气氛的烧结炉内的烧结箱进行加热，其内部收纳的成型体将进行烧结。如在大气气氛下，放置在烧结箱内的成型体表面吸附的水，在成型体被加热到如200℃左右的期间将从成型体表面解吸，排出到烧结箱外乃至烧结炉外。此时，由于成型体温度非常低，稀土合金粉末几乎不被氧化。

实际上，烧结炉内的温度不可能均匀上升，会产生温度分布。因此，在烧结炉内存在着比成型体温度低(温度上升速度慢)的部分。典型的是烧结炉下部的温度上升速度较慢。具体地说，即烧结用托盘及烧结用台车比成型体加热慢。其结果，当成型体的温度到达300～400℃以上后，在烧结用托盘及台车上吸附的水分(包括由Ca、Mg的氢氧化物或稀土元素的氢氧化物热分解生成的水)，会排出到烧结炉内。该水分在烧结炉内扩散的过程中，进入烧结箱内。此时，成型体的温度达到会因水而被氧化的温度。而且，由于是烧结初期，此时若成型体暴露在水蒸气中，在被氧化的同时，还会因烧结需要的液相不足，引起烧结体密度下降(即烧结体变形)。

但是，根据本发明，由于在烧结箱内的气体流动通路的至少附近放置了气体吸收材料，在水蒸气到达成型体之前，就被气体吸收材料的氧化反应所消耗，因此阻止了水蒸气到达成型体。因气体吸收材料与成型体一样被加热，将处于与水蒸气反应(吸收)的状态。这样，当成型体温度在300℃以上且烧结还不充分的状态下，不要使其暴露在水蒸气中，这对防止密度下降是很重要的。在充分烧结后，由于成型体收缩充分，届时即使成型体产生氧化反应，也不会导致烧结体密度下降(即变形)。当然，气体吸收材料不仅作用于上述水蒸气，还可捕捉进入烧结箱内的氧气，因此可防止烧结体被氧化。

因此，本发明提供了一种可充分抑制稀土元素的氧化，且生产率高的稀土烧结磁铁的制造方法。

图1为本发明实施方案中使用的烧结箱。(a)为断面图，(b)为摘除盖子后的平面图。

图2为本发明实施方案中使用的另一种烧结箱的分解侧视图。

图3为图2所示烧结箱的断面图。(a)为整体图，(b)为局部放大图。

图4为图2所示烧结箱的底板的平面图。

图5(a)和(b)为在底板上放置的气体吸收材料吸收从箱外向箱内流入的气体的状况的示意图。

图6表示向烧结箱自动收纳成型体装置的设计例平面图。

图7为图6所示装置的配置部分的断面图。

图8为图6所示装置的收纳部分的断面图。

图9为具有烧结室等烧结装置的示意图。

图10为不同于图2所示烧结箱的烧结箱的局部放大断面图。

符号说明：10底板；12周缘部；14外周壁；15保持沟；16内周壁；18加强材；19支承材；20盖子；22侧壁；24面板；30烧结用搁板；32成型体；34隔板；38气体吸收材料。

下面，参照附图对本发明的实施方案进行说明。

参照图1(a)和(b)，对在本发明稀土烧结磁铁的制造方法中适用的烧结箱9的结构进行说明。

烧结箱9由具有底板90a和侧壁90b的底容器90、覆盖底容器90的盖子92构成。在底容器90内，放有由隔板96按规定间隔分开叠放的多层烧结用搁板94。在各烧结用搁板94上，放置多个由磁铁用合金粉末压制成型的成型体95。由于烧结箱9在烧结步骤中要被加热到如约1000℃以上，因此底容器90及盖子92应由具有耐高温性能的材料(如SUS304等)制成。

底容器90的侧壁90b，包围烧结用搁板94的周边，同时在其上部支撑着盖子92。侧壁90b所围空间(收纳空间)的水平横向尺寸比烧结用搁板94的尺寸稍大一点(几毫米～几厘米程度)，设计时应使侧壁90b和烧结用搁板94之间的间隙小一些。如此减小侧壁90b和烧结用搁板94之间间隙的理由是，可以将烧结用搁板94的尺寸尽量设计得大一些，使烧结箱9内可容纳更多的成型体95，提高烧结炉的容纳率。另外，由于侧壁90b和烧结用搁板94间的间隙较小，在搬运时，即使烧结箱9受到振动，也可防止由于烧结用搁板94在烧结箱9内的移动，使烧结用搁板94上放置的隔板倒塌的事情发生。

在进出烧结箱9内外的气体流动通路的至少附近，放置吸收气体的气体吸收材料97。另外，也可以将气体吸收材料97设置在通路中形成阻塞。具体说，在放置成型体95的最上层烧结用搁板94的上面放置中盖98(例如，使用与烧结用搁板相同的板)。在中盖98和底容器90的侧壁90b之间塞入粉末状或小块状的气体吸收材料97，将间隙埋没。中盖98和侧壁90b之间的间隙要求充分，以便使气体吸收材料97能够埋没中盖98和侧壁90b之间的间隙。

气体吸收材料97最先接触从烧结箱9外部向内部流入的气体。当流入的气体中含有水蒸气和氧气等能与成型体95反应的气体时，由于气体吸收材料本身与这些气体发生反应并将其消耗掉，故可防止成型体暴露在这些气体中。气体吸收材料97由于含有的稀土合金粉末与成型体95具有实质相同的反应性，因此可以与能与成型体95反应的各种气体进行反应。气体吸收材料97优选使用与形成成型体95的稀土合金粉末实质上相同组分的稀土合金粉末。气体吸收材料97可以使用不合格成型品及成型品碎片。而且，为提高气体吸收材料97的作用，可将其粉碎，做成比构成成型体95的合金粉末平均粒径小的稀土合金粉末。另外，可以将经粗粉碎或微粉碎的烧结体作为气体吸收材料使用。

在使用上述烧结箱9时，在由底容器90的侧壁90b包围的收纳空间内，将数层烧结用搁板94按顺序叠放。向底容器90叠加烧结用搁板94时，按图1(b)所示的那样使用切角的烧结用搁板94，用手指撑住角部，将烧结用搁板94逐片重叠。这是由于侧壁90b和烧结用搁板94之间距离狭窄，无法用手拿着烧结用搁板94的侧边放入底容器90内。这样叠放烧结用搁板94非常费事。另外，在叠放烧结用搁板94时，由于手指只能不安定地撑住烧结用搁板94的角部，有时烧结用搁板94会倾斜。例如，当成型体95为易滚动形状时，若烧结用搁板94倾斜，则成型体95将在烧结用搁板94上滚动并移动。结果将导致成型体95破碎或缺损。特别是R-T-(M)-B系磁铁压制成型体，为提高取向度，压制压力比压制铁氧体磁铁时设定得要小，因此成型体极脆，在放入箱内时容易破损。

烧结处理后，为进行时效处理，将被烧结的成型体从烧结箱9中取出，移放入其它容器。此时，在使用烧结箱9的情况下，需要将烧结箱9的盖子92和中盖98取下，从底容器90内取出烧结用搁板94。这一操作同上述将烧结用搁板94叠放在底容器90内一样费事。

另外，在使用烧结箱9的情况下，将烧结用搁板94叠放好后必须手工放置气体吸收材料97。因此，从将载有成型体95的烧结用搁板94放入底容器90的步骤开始，到底容器90盖上盖子92后得到实箱(烧结箱9处于收纳有成型体95的状态)的步骤，不能进行自动化连续操作。

以下对与上述图1所示的烧结箱9相比较，容易进行成型体收纳操作，适合于成型体收纳操作自动化的烧结箱进行说明。

首先参照图2～图4。本实施方案的烧结箱1是由支承烧结用搁板30的底板10和放置在底板10上的盖子20构成。在烧结箱1内，数层烧结用搁板30由柱状隔柱34按规定间隔分开叠放。在各烧结用搁板30的板面上，放置多个由磁铁用合金粉末压制成型的成型体32。

盖子20具有由高融点金属制成的侧壁22和面板24。盖子20被扣到底板10后，侧壁22围住烧结用搁板30的周边，面板24覆盖在烧结用搁板30的上面。面板24的形状及大小由烧结用搁板30的形状及大小决定。侧壁22和烧结用搁板30间的间隔优选设定在3～10mm范围内。如果侧壁22照这样实际上无间隙地围住烧结用搁板30的话，可容易地将烧结用搁板30收纳在烧结箱1内，同时还可抑制搬运时烧结用搁板30在烧结箱内的移动。盖子20由于具有侧壁22，因此加热时不易变形。

底板10具有由高融点金属制成的平板10a。在平板10a的周围设有周缘部12，可对盖子20的侧壁22下端进行环绕全周的接触支承。如图3(a)和(b)所示，当盖子20盖上后，周缘部12最好具有向盖子20的侧壁22外侧突出的部分。这是因为，如果有这样突出部分的存在，即使在盖上盖子20的状态，也可通过握住该突出部分，使得烧结箱1的堆叠和装卸操作容易进行。

在底板10的平板10a上，设有从周缘部12附近向上突出的外周壁14和位于外周壁14内侧的内周壁16。当盖子20放在周缘部12上时，外周壁14可以从内侧接触侧壁22，阻止盖子20在水平方向移动。如图3(b)所示，外周壁14也可设置成相对于平板10a在垂直方向上向内倾斜例如15°左右。这样，能够使盖子20不受外周壁14的干扰而容易地盖在底板10上。另外，内周壁16要比外周壁14高，内周壁16的上端支承烧结用搁板30。外周壁14和内周壁16还与后述的加强材18一起作为防止底板10变形的加强材料。

在外周壁14和内周壁16之间形成的空间(保持沟)15内充填吸收杂质气体(主要是水蒸气和氧气)的气体吸收材料38。当盖子20处于底板10上的状态时，保持沟15内充填的气体吸收材料38位于进出烧结箱1内外的气体流动通路附近。

下面参照图5，对气体吸收材料38的吸气过程进行说明。

如图5(a)所示，当箱子外的杂质气体流入箱子内时，气体吸收材料38可将其吸收。在烧结步骤中，烧结炉内存在的水蒸气和/或氧气流进烧结箱，会导致烧结后的成型体(烧结体)氧化，从而降低磁铁的性能。因此预先放置气体吸收材料38是很重要的。这样，气体吸收材料38可以防止从箱子外流入的水蒸气和氧气等杂质气体同烧结体产生所不希望的反应。

因为每次烧结都要更换气体吸收材料38，因此最好将保持沟15设计成便于取出气体吸收材料的形状和大小。因此，外周壁14和内周壁16间的距离(即保持沟15的宽度)优选设定为5～15mm，外周壁14的高度优选设定为5～10mm。

为使气体吸收材料能有效地吸收气体，应使气体吸收材料38的露出面积尽量大一些。为此，优选地将内周壁16设计成比外周壁14高出一定程度(例如：将内周壁16的高度设定在外周壁的1.5倍以上)，并且将气体吸收材料38从外周壁14向内周壁16倾斜堆积。

形成保持沟15的外周壁14和内周壁16，也可由高融点金属形成的长条板材沿长向弯曲成″コ″字形的构件制成。用4根这种构件，作四角形的相应4条边，将各构件底部焊在平板10a上，可以形成外周壁14和内周壁16。

另外，气体吸收材料38并不局限于上述例子，例如，其可以象图5(b)所示，设置在烧结箱的外侧。将气体吸收材料设置在外侧，具有烧结步骤后容易除去的优点。在另一方面，如图5(a)所示，如将气体吸收材料38设置在烧结箱的内侧，用比较少的气体吸收材料38就能有效地吸收氧化性气体。当然，为了获得更加确实的氧化性气体吸收效果，也可以将气体吸收材料38设置在烧结箱的内外两侧。

再参照图2～图4。图示的底板10在平板10a上(底板10的板面上)装有2根平行延伸的长条状加强材18和位于板面中央位置的支承材19。

在底板10上设置加强材18的理由是，与以前的底容器90因有侧壁90b而不易发生热变形的情形相比，底板10则有可能产生翘曲等变形，设置加强材则可防止由变形产生的箱子内的气密性下降。虽加强材18的形式没有特别限定，但若如图2～图4所示，将2根长条构件平行放置，即可适宜地防止底板10的变形。如图3断面所示，加强材18由中空构件形成，这种结构在适宜地加强底板10的同时并不会使底板10整体的热容量增加许多，因此在烧结工程中可以有效地加热成型体。若由长条构件形成的加强材18的两端接在内周壁16的相对壁面上，使加强材18和内周壁16成为一体，可使底板的强度进一步提高。

在板面的中央设置的支承材19，与内周壁16具有实际上相同的高度。由于设有支承材19，可防止其上面放置的烧结用搁板30的翘曲，从而抑制烧结用搁板30上放置的烧结体变形。

使用本实施方案的烧结箱1时，先将载有成型体32的多个烧结用搁板30，板间夹着隔柱34进行叠放，然后将叠放好的物品放在底板10的内周壁16上，再盖上盖子20。这样，可不必象以前使用烧结箱9那样一层一层地将烧结用搁板放入箱内。另外，使用烧结箱1，可不必象烧结箱9那样将载有成型体的烧结用搁板，在支承不稳定的状态下放入底部较深的箱子内。因此，可减少在收纳作业中成型体的破损和缺陷。而且，也不必象以前收纳在烧结箱9的烧结用搁板94那样，为设置出入容器侧壁的间隙而切去角部。但是，为防止板破裂，作为端面倒角，可对烧结用搁板的角部适当切除。另外，向烧结箱1收纳成型体的作业，可手工操作，也可如后述那样进行自动化操作。

烧结箱1的底板10的平板10a的尺寸，例如：长280mm×宽315mm×厚1mm。盖子20的尺寸，例如：外部尺寸为长270mm×宽305mm×高70mm，厚度1.5mm。底板10和盖子20，用烧结时耐热的材料制作，如不锈钢、钼等高融点金属。烧结箱1若用SUS310制作则比SUS304制作时的热变形小。

另外，烧结用搁板30的尺寸，例如，长250mm×宽300mm×厚1mm。烧结用搁板30适于用钼制作。因为钼与成型体的反应性较低、导热性能良好，而且耐热性也好，适合用作烧结用搁板30的材料。

下面参照图10。图10显示了一种不同于图2～图4所示的实施方案的底板10的断面。如图10(a)和图10(b)所示，底板10的端部可向上弯曲，也可将弯曲的前端再向外侧延伸。

(向烧结箱收纳成型体的装置)

下面说明向上述烧结箱自动收纳成型体的装置。

首先参照图6。图6是与压制机一起从上面所看到的整体自动收纳装置图。压制机40在磁场中将磁铁用合金粉末压制成型后制成成型体32。用压制机40所制成的成型体32，使用单轴传动装置等移动装置41移送到机器人42的附近。

板存放部44重叠保持着多个烧结用搁板30，烧结用搁板30从该板存放部44被移送到位于机器人42附近的配置部50。烧结用搁板30的移送，例如使用具有能够吸着并保持烧结底板30上面部分的吸着装置的多装料机(图中未示)来实行。该多装料机能够在3维方向上移动。

在板存放部44中也可以设置向烧结用搁板30散布不易与成型体32反应的粉末(例如氧化铝粉末等)的装置(图中未示)。将这种粉末散布到烧结底板30上，能够防止在烧结步骤中成型体32熔敷到烧结底板30上。作为这样的粉末也可使用Dy₂O₃粉末或者CaFe₂粉末(例如特开平11-54353号公报等)。

在配置部50，机器人42把多个成型体32配置在烧结用搁板30上。这时机器人42从隔板存放部43取来隔板34，并把它配置在烧结底板30上。

下面参照图7说明在配置部50中对放置着成型体32的数个烧结用搁板30进行重叠的装置。

图示的装置备有能从两侧支承烧结用搁板30的侧缘部的板支承装置48及可上下升降的升降机58等。板支承装置48可设置在例如上述多装料机上。

如图7(a)所示，在放置了成型体32的多个烧结用搁板30中，除最上端的烧结用搁板30以外，其余的烧结用搁板30靠板支承装置48及升降机58移送到临时存放室R1内，一度保存在那里。临时存放室R1是设在设备底座54的隔壁52及设在隔壁52上的挡板56所包围的空间。挡板56在向临时存放室R1内进出烧结用搁板30时被打开，其它时被关闭。挡板56被关闭后，临时存放室R1实质上被封闭。

向临时存放室R1内供给如氮气等惰性气体就能抑制放在临时存放室R1内的成型体32的氧化。例如叠放8层烧结用搁板30时，从向最下层烧结用搁板30放置成型体32到向最上层烧结用搁板30放置成型体32有时需要约1小时。即使在这种情况下，只要在临时存放室R1中将已放置有成型体32的烧结用搁板30保持在惰性气体气氛中，就能够防止成型体32长时间暴露在大气中。

规定层数的烧结用搁板30重叠后，打开挡板56，如图7(b)所示，板支承装置48靠支承最下层烧结用搁板30抬起叠置状态的多个烧结用搁板，可以让它们移动。

再参照图6，箱存放部45存放着多个空状态烧结箱(空箱)10、20。在箱存放部45中存放的烧结箱，在此烧结箱底板10的保持沟15里人工预先充填气体吸收材料38。使用上述多装料机，可以将底板10从箱存放部45送到收纳部60，盖子20从箱存放部45运到盖存放部46。

下面参照图8，对在收纳部60中，将放置有成型体32的烧结用搁板30收纳进烧结箱的装置进行说明。

在收纳部60中，利用板支承装置48把运到的底板10载置到支架62上后，呈叠置状态的多个烧结用搁板30从配置部50(参照图7)被运到收纳部60，载置到底板10上。其后使用多装料机的吸着装置49，把存放在盖存放部46(参照图6)的盖子20运到收纳部60，盖子20载置到底板10上，盖住烧结用搁板30。当将盖子20盖到底板10上时，可以向烧结箱内供给氮气等惰性气体，使惰性气体充满箱体，箱内不残存大气成分。

收纳有烧结用搁板30的烧结箱(以下也叫实箱)移向设在设备底座54下的临时存放室R2。实箱的移动，是在除掉支架62、打开挡板64的状态下，通过多装料机的板支承装置48，一边支承着底板10的周缘部12(参照图2～4)，一边下降。

临时存放室R2是一个可被上述设备底座54、档板64，设在地面上的隔板66及门67所围住的可密闭空间。该临时存放室R2可供给氮等惰性气体。这样地将临时存放室R2充满惰性气体，即使将实箱长时间放置在临时存放室R2中，也能防止大气流入实箱中。因此能抑制实箱内的成型体32的氧化。

临时存放室R2中备有为容易移动实箱的搬送滚筒69和向门67推出实箱的推出装置68。实箱10、20靠板支持装置48在搬送滚筒69上按顺序叠放。如图2～4所示，烧结箱1的底板10即使在被盖子20盖上的情况下，因为具有从盖子20向外侧突出的突出部分，只要将这一部分用板支承装置48支承起来，就能使实箱堆积容易进行。

这样堆积了规定层数的实箱，凭借推出装置68向门67的方向移动。被移动到门67前面的实箱，将门67打开就能取出。

另外，临时存放室R2内，临时放置的实箱的数量能根据需要选择。例如首先把实箱纵向堆积5层，并将其移向门67的方向，使不成为障碍，在该被移动的实箱的紧邻再纵向堆积5层实箱，由此可在临时存放室中放置5层×2列10个实箱。

(稀土磁铁的制造方法)

以下说明使用上述烧结箱的稀土磁铁制造方法。

首先用周知的方法准备稀土磁铁粉末。在本实施方案中，为了制作R-T-(M)-B系磁铁，首先用带装浇铸法制作R-T-(M)-B系合金的铸片。带状浇铸法例如在美国专利第5,383,978号有记载。具体来说，将由Nd：30wt％，B：1.0wt％，Al：0.2wt％，Co：0.9wt％以及其余部分为Fe和不可避免的杂质所组成的合金，用高频熔融使成合金液。保持在1350℃后，用单辊法急冷合金液，得到厚0.3mm的薄片状合金铸块。此时的急冷条件，例如，滚筒圆周速度为1m/秒，冷却速度500℃/秒，过冷度是200℃。

如果把此薄片状合金铸块用氢吸藏法粗粉碎后，使用喷射粉碎机在氮气氛中进行微细粉碎，能够得到平均粒径约3.5μm的合金粉末。

对于这样得到的合金粉末，在摇摆混合器内添加0.3质量％的润滑剂进行混合，用润滑剂覆盖合金粉末粒子的表面。作为润滑剂，优选使用以石油系溶剂稀释的脂肪酸酯。在本实施方案中的脂肪酸酯，使用己酸甲酯。而石油系溶剂可以使用异链烷烃。己酸甲酯和异链烷烃的重量比例如可以设定在1∶9。

其次，使用压制机把上述合金粉末压缩成型，制造所定形状的成型体。成型体的密度设定为4.3g/cm³。

这样做后把所得到的多个成型体放置到用钼制成的烧结用搁板上。放置了成型体的几个烧结用搁板用隔板分开间隔叠放。向烧结箱内收纳成型体，例如能够用前述的自动化装置来实现。

收纳了多个成型体的烧结箱1放到如碳复合物所制成的烧结用托盘78上，例如用自动搬送装置搬送至图9所示的烧结装置70的位置。

烧结装置70具有准备室71，脱粘合剂室72，第1烧结室73，第2烧结室74及冷却室75等。相邻的处理室通过连结部77a～77d相连结。连结部77a～77d的结构使得烧结箱1不暴露在大气中就能在处理室之间移动。烧结箱1在这种烧结装置70内，靠滚筒76搬送，在各处理室内停顿，在规定时间内接受所需处理。各处理按预先所设定多个方案中选择的适当方案来实行。从提高产量的观点，在各处理室所实行的处理以通过中央控制装置来统一控制为好。各种处理按所需制造稀土磁铁的种类，采用最合适的众所周知的方法即可。以下简单说明各处理步骤。

首先在烧结装置70的入口处设置的准备室71内至少插入一个烧结箱1，密封准备室71后，为了防止氧化，将准备室抽真空到气氛压力达到2Pa程度。烧结箱1在搭载在烧结用托盘78上与烧结用托盘78一起经过烧结步骤。

其次，把烧结箱1搬送到脱粘合剂室72，在那里实行脱粘合剂处理(温度：100～600℃，压力：2Pa，时间：3～6小时)。脱粘合剂处理就是为使覆盖磁性粉末的润滑剂(粘着剂)在烧结步骤前挥发所进行的处理。润滑剂是在压制加工成型中为了改善磁性粉末的取向性，在压制成型前同磁性粉末混合，使其存在于磁性粉末的各粒子之间的。保存在底板10的气体吸收材料38(参照图2～4)吸收流入烧结箱1内的水蒸气、氧气，抑制成型体的氧化。脱粘合剂的处理温度在300℃以上时，气体吸收材料38作用特别有效。

脱粘合剂处理完了后，烧结箱1搬送到烧结室73或74，在那里接受1000～1100℃，2～5小时左右的烧结处理。在此烧结处理中，气体吸收材料38吸收从烧结室流入到烧结箱内的水蒸气及氧气，抑制烧结体的氧化。其后，烧结箱1被搬送到冷却室75，在那里接受烧结箱的温度降低到室温的冷却处理。

而后，将烧结箱1从烧结装置70取出，插入时效处理炉，实行通常的时效处理。时效处理，如在2Pa氩气等气氛中，400～600℃温度下进行1～5小时左右。把通过烧结处理收缩了的烧结体从烧结箱1取出，移到其它容器进行时效处理，与收纳在烧结箱内原封不动进行处理相比，能够一次处理更多的烧结体。使用本实施方案的烧结箱1时，从烧结箱1取出烧结体，只需简单地去掉盖子即可。不象使用以前的烧结箱9那样，会受到底容器侧壁的妨碍。因此能够提高作业效率。另外，也可去掉烧结箱1的盖子，将叠放有烧结体的底板放入时效处理炉进行处理。这种场合，因为只取下盖子，就能使烧结体暴露在氩气等气氛中，因此在时效处理时能高效进行急速冷却。

在上述各处理室内同时运进多个烧结箱，在那里多个烧结箱同时接受同样处理。另外，在烧结室内实行烧结处理期间，一方面在冷却室冷却处理已经烧结处理完了的烧结箱，又能很快把接受烧结处理的烧结箱在脱粘合剂室做脱粘合处理，所以能够让各处理步骤有效进行。

一般烧结处理需要较长时间，所以如图9所示配置多个烧结室，设法对多个烧结箱施以烧结处理。这种场合，在多个烧结室内，每个烧结室可以实行不同的烧结处理内容。

再有，本发明稀土烧结磁铁的制造方法，不限定于具有前述组成的磁铁，而广泛适用于R-T-(M)-B系磁铁。例如作为稀土元素R，能够使用含有Y、La、Ca、Pr、Nd、Sm、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Lu中至少一种元素的原料。为了得到充分的磁化，稀土元素R里面的50at％以上可以是Pr或Nd中的一种或两种。稀土元素R在10at％以下，则由于α-Fe的析出而使矫顽磁力降低。另外，如稀土元素R超过20at％，除了目标的正方晶Nd₂Fe₁₄B型化合物以外，还会析出很多富R的第2相，使磁化降低。为此稀土元素R优选为占整体的10～20at％。

T是Fe或者含有Fe与Ni和/或Co的过渡金属。在T不满67at％时，将会析出矫顽磁力及磁化性能均低的第2相，致使磁特性劣化。如果T超过85at％，由于α-Fe析出，矫顽磁力降低，矩形性也下降。因此，T的含有量优选在67～85at％范围内。再者，T也可以仅由Fe构成，但如果添加例如Co，居里温度上升，耐热性提高。T的50at％以上优选用Fe来占据。如果Fe的比例低于50at％，Nd₂Fe₁₄B型化合物的饱和磁化将会减少。

B是硼或者硼与碳的混合物，其对于稳定地析出正方晶Nd₂Fe₁₄B型结晶构造是必须的。B的添加量不满4at％则由于R₂T₁₇相析出而使矫顽磁力下降，去磁曲线的矩形性明显受损。另外，如果B的添加量超过10at％，将会析出磁化的小第2相。因此，B的含有量优选在4～10at％的范围。

为了更好提高粉末磁各向异性，也可以添加其它元素。作为添加元素，可以使用选自Al、Ti、Cu、V、Cr、Ni、Ga、Zr、Nb、Mo、In、Sn、Hg、Ta、W的至少一种元素。这样的添加元素，完全不添加也可以。添加时，让添加量在10at％以下为好。如果添加量超过10at％，非强磁性的第2相析出，导致磁化降低。再有，为得到磁各向同性的磁粉，不需要添加元素M，但为提高固有矫顽磁力，也可以添加Al、Cu、Ga。

本发明提供了可充分抑制稀土元素氧化，具有高生产率的稀土烧结磁铁的制造方法。本发明非常适用于氧含有率低(例如氧含有率在3000ppm以下)的高性能R-T-(M)-B系列磁铁的制造。

另外，本发明提供一种向烧结箱放成型体以及从烧结箱中取出成型体都容易的烧结箱，使得操作自动化成为可能，可显著改善制造工艺的生产率。另外，向烧结箱内收纳时，能减少成型体的破损。

另外，本发明在R-T-(M)-B系磁铁以外的烧结磁铁的制造中也能发挥效果。

Claims

1.稀土烧结磁铁的制造方法，包括：

(a)将稀土烧结磁铁用合金粉末压制成型，制成成型体的步骤；

(b)将该成型体放入气体与外部之间的出入通路受到限制的箱子内，在所述箱子的底板的平板部上的从周缘部附近向上突出的外周壁和位于所述外周壁内侧的内周壁之间放置气体吸收材料的步骤；

(c)将放有该成型体的该箱子在减压气氛中加热，对该成型体进行烧结的步骤。

2.如权利要求1所述的稀土烧结磁铁的制造方法，其中所述内周壁比所述外周壁高。

3.如权利要求1所述的稀土烧结磁铁的制造方法，其中所述气体吸收材料含有稀土合金粉末。

4.如权利要求3所述的稀土烧结磁铁的制造方法，其中所述稀土合金粉末具有与所述稀土烧结磁铁用合金粉末实质上相同的组分。

5.如权利要求3所述的稀土烧结磁铁的制造方法，其中所述稀土合金粉末的平均粒径小于所述稀土烧结磁铁用合金粉末的平均粒径。

6.如权利要求3所述的稀土烧结磁铁的制造方法，其中所述稀土合金粉末经过磁化。