CN1311909C - 粉碎系统、永久磁铁及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是提供一种粉碎装置，在提高生产效率的同时，能以稳定的质量大量生产永久磁铁。在制造由含有由R₂T₁₄B相(但是，R为含Y的稀土元素的1种或2种以上，T为Fe及Co作为必须元素的1种或2种以上的过渡性金属元素)构成的主相及比主相多含R的晶界相的烧结体构成的R-T-B系永久磁铁时，所用的粉碎机(20)，通过从外筒(202)的下端部朝垂直上方喷出的运载气体，使原料合金冲撞内筒(202)内的冲撞板(207)，进行粉碎，此外，按根据内筒(202)的信息设置分级螺旋体(210)进行分级。此外，也能够利用在线式的粒度分布测定装置(60)，测定由粉碎机(20)粉碎的微细粉末的粒度分布。

Description

粉碎系统、永久磁铁及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种稀土永久磁铁的制造工序中使用的粉碎系统、R-T-B系永久磁铁的制造方法等。

背景技术

在稀土永久磁铁中，以R(R为含Y的稀土元素的1种或2种以上)、T(T是以Fe及Co为必须元素的1种或2种以上的过渡性金属元素)及B(硼)为主成分的R-T-B系永久磁铁，由于磁特性优良，作为主成分的Nd资源丰富、价格较低，所以需求逐年增加。为提高R-T-B系永久磁铁的磁特性，也在深入进行研究开发(例如，参照专利文献1。)。

专利文献1：特开平1-219143号公报(第1页)。

可是，为了使上述的R-T-B系永久磁铁高性能化，已知需要降低合金中的氧含量。

因此，在R-T-B系永久磁铁的制造工序中，从防止氧化的角度考虑，理想的是在无氧的气体介质中进行制造，但是，在低氧、无氧的气体介质中，由于R-T-B系永久磁铁的原料微粉的活性度高，所以需要慎重考虑其处理。

特别是，在以非实验室级别的批量生产级别进行在低氧、无氧的气体介质中的R-T-B系永久磁铁的制造的情况下，需要解决以下所示的诸问题。

在R-T-B系永久磁铁的制造工序中，要通过将原料合金微细粉碎得到原料微粉时，以往，采用气流式粉碎机(Jet Mill：以下简称为粉碎机)。在这样的粉碎机中，有使合金粉体冲撞冲撞板的微细粉碎的方式和不使用冲撞板而使合金粉体之间相互冲撞的微细粉碎的方式。

具有冲撞板的方式的粉碎机，与没有冲撞板的方式相比，一般粉碎性高，但通过进行粉碎，由于产生冲撞板的磨损或被粉碎物热粘附，所以检修·交换等麻烦。

此外，在低氧、无氧的气体介质中，由于R-T-B系永久磁铁的原料微粉的活性度提高，所以一般采用导入一些大气进行粉碎的方法(例如，参照专利文献2)。但是，为降低合金中的氧含量，使R-T-B系永久磁铁高性能化，不优选这样的方法。因此，如果要在低氧、无氧的气体介质中粉碎合金，在检修或交换上述的冲撞板时，由于必须在大气中开放无氧状态，所以更加麻烦，也使生产效率降低。

专利文献2：特开昭63-33505号公报。

另外，作为无冲撞板的粉碎机，有利用超音速气流中的粉体相互间的冲撞进行粉碎的方式(例如，参照专利文献3)和通过对粉碎室的原料层吹入从多个粉碎喷嘴喷出的高速射流，使粒子相互间摩擦·冲撞的粉碎方式(例如，参照专利文献4)。

专利文献3记载的方式，能够进行单位时间的处理量的少量化或利用粉碎气体压的高压化粉碎的微粉粒径的微细化，但是存在界限。此外，专利文献4记载的方式，在形成流动层的粉碎室，需要预先收纳原料粉末，由于在启动后也残存该部分的原料粉末，所以需要多余的原料粉末。另外，该专利文献4记载的方式的粉碎机，由于在粉碎室内投入一定量的原料后进行处理，所以如果有氧下粉碎活性粉末，则因在粉碎室中的滞留时间不同，微粉的氧浓度产生偏差。

如此，在粉碎机中，即使在低氧、无氧的气体介质中粉碎，也难于具有高的粉碎性，同时也难于维持生产效率。

专利文献3：特开平11-179228号公报；专利文献4：特开平11-226443号公报。

此外，为谋求磁铁的高性能化，烧结体的粒径(分布)控制的重要性增加，为得到所要求的粒度，多使用分级机，调整微粉的粒度。

在这样的分级机中，在采用在外周面形成缝隙的筒状的旋转体的旋转式的分级机中，根据该微粉是否通过该缝隙来进行分级。关于此种旋转式的分级机，有强制向螺旋体中送入含有微粉的气体的方式和通过用送风机等吸引气体而将含有微粉的气体吸入螺旋体中的方式，关于分级的精度，可以说吸引气体的方式优良。

当然，优选分级精度高的方式，但在吸引气体的方式中，在分级机前后的系统内，有时产生成为(与系统外的气体介质压力相比)负压的部分。于是，在该部分，在有气体流道的接缝等时，存在系统外的气体介质从接缝的密封部分等侵入系统内，难于维持系统内的低氧状态，成为导致质量降低的主要的问题。

此外，在稀土烧结磁铁的粉碎工序中，从防止粉末热粘附等角度考虑，多在原料中添加添加剂。但是，因添加剂的种类，降低粉末的流动性，难于定量供给。

作为如此进行原料供给的送料器，一般有螺旋式的送料器，但在是R-T-B系永久磁铁时，由于原料的硬度高，螺旋体容易被磨耗，其检修或更换费事且增加成本。

此外，在从系统外供应原料时，由于气体介质与原料一同侵入系统内，要制造高性能的R-T-B系永久磁铁，难于将系统内维持在无氧状态。

另外，在批量生产工序中，为进行粒度分布的质量管理，必须从系统内抽样由粉碎机粉碎的微粉。通常情况下，通过把系统内具备的容器等取出到系统外，能够容易进行取样，但在系统内为低氧、无氧的状态时，从维持低氧、无氧状态的角度考虑，不优选为取出容器等而开关阀门等，此外，由于得到的微粉的活性度极高，难于进行将微粉取出到系统外的取样。

发明内容

本发明是基于这样的技术问题提出的，目的是提供一种粉碎系统、R-T-B系永久磁铁的制方法等，能够提高生产效率，并能够以稳定质量批量生产永久磁铁。

基于上述目的，本发明的粉碎系统，利用气流循环装置，用包括气流式粉碎装置及粉碎物回收装置的闭回路，循环气流，利用该气流传送原料或粉碎物。另外，通过利用气流传送由供给装置供给气流式粉碎装置的原料，使其冲撞粉碎部件，在得到气流式粉碎装置粉碎的粉碎物后，用粉碎物回收装置，回收用气流式粉碎装置得到的粉碎物中预定范围粒度的粉碎物。然后，用捕集装置捕集残存在经过粉碎物回收装置的气流中的粉碎物，利用气流循环装置循环气流。此外，用粉碎物回收装置回收的粉碎物的粒度分布，则由设在从粉碎物回收装置向后续工序送入粉碎物的流道上的粒度分布测定装置计测。

如此，通过将系统内设定为闭回路，能够在低氧、无氧的气体介质下进行原料的粉碎。此外，作为原料，采用稀土磁铁的原料，如果优选采用R-T-B系永久磁铁的原料，则能够得到高性能的永久磁铁。此处，R为含Y的稀土元素的1种或1种以上、T是以Fe及Co作为必须元素的1种或1种以上的过渡性金属元素。

此时，为抑制粉碎工序中的气体介质中的氧含量，最好将闭回路内的压力设定为正压。因为这样能够防止闭回路外的氧(大气)的侵入。

此外，闭回路内的氧浓度优选设定为不高于4000ppm。此外，如果要将磁铁的磁特性设定为高特性，则优选将闭回路内的氧浓度设定在不高于1000ppm，更优选设定为不高于100ppm的氧浓度。

此外，气流式粉碎装置，其特征在于，具有：容器，形成其外壳、并在上下方向上具有轴线的大致筒状；内筒，设在容器的内部，在上下方向上具有轴线，且向上下开口；向容器内投入原料的原料投入部；喷嘴部，从容器部的下部向上方的内筒内喷出气体；粉碎部件，在内筒内，具有与来自喷嘴部的气体的喷出方向大致正交的冲撞面，利用从喷嘴部喷出的气体，通过使输送到内筒内的原料冲撞冲撞面，粉碎该原料。

在该粉碎装置中，从原料投入部投入的原料，通过从喷嘴部喷向上方的气体，输送到内筒内，冲撞粉碎部件的冲撞面，进行粉碎。粉碎的原料从内筒上部的开口排出到内筒外部。

此外，上述的粉碎装置，优选至少由氮化硅形成内筒和粉碎部件的表面。除此以外，也可以采用高纯度的氧化铝。由此，这些与由氧化铝等形成原料接触部分的情况相比，能够降低磨耗。

另外，为控制得到的粉碎物的粒度分布，优选具有分级机。此时，在粉碎装置中，还可以设定具有：分级机，配设在内筒上部的开口的上方，具有只通过用粉碎部件粉碎的原料中预定粒径以下的原料的开口部；排出部，向粉碎物回收装置排出通过开口部的原料。即，分级机内设在容器内。由此，与将分级机另外设在容器外的情况相比，能够防止无用的漏泄。此外，通过将分级机配设在内筒上部开口的上方，冲撞粉碎部件的冲撞面粉碎的、从内部上部的开口排向内筒外部的原料，直接到达分级机。如此，在粉碎装置内，能够将原料的流向设定成与喷嘴部、内筒内的粉碎部件、分级机呈直线的流向。

这样的分级机，只要具有缝隙等开口部就可以，能够采用在粉碎装置内在与原料的流向大致正交的方向具有旋转轴线的分级机，或在与原料的流向大致平行的方向具有旋转轴线的分级机。通过调节该分级机的旋转速度，能够调节通过开口部的原料(的粉碎粉)的粒径。

在稀土烧结磁铁的制造中，由于粗大粉对磁特性的影响大，所以有效的办法是设置分级预定粒径以上的粗大粉末的分级机。此外，也可以设置将微细的微粉分级为所需以上的分级机。

此外，该分级机，优选利用从喷嘴部喷出的气体(气流)的压力，将原料推入开口部。当然，用鼓风机等产生的负压，也能够向开口部引入原料，但是，如果如此，在粉碎装置的系统内产生负压的部分，在配管的连结部分等处，有可能氧从系统外侵入。对此，如果利用气体的压力，压入原料，则能够回避这样的问题。

此外，也从此点考虑，优选粉碎系统的系统内为正压或比系统外的气体介质的压力高。

此外，在该粉碎系统中，利用供给装置，对粉碎装置的原料投入部，也能够定量供给从原料投入部投入到容器内的原料。

该供给装置，可以具有：收容添加有添加剂的原料的原料容器；摇床，设在原料容器的底部，在其外周部具有在圆周方向连续的预定宽度的槽，在该原料容器内旋转；掏出部件，从摇床的槽，向上述原料容器外掏出上述原料，送入原料投入部。

如此，通过在供给装置中具有预定宽度的槽，此外，该槽位于在容器内旋转的摇床的外周部，即使在定量供给低流动性的原料时，也能够防止在槽部分桥接原料，妨碍定量供给。

此外，该供给装置，在原料容器的上部，还可以具有在收容添加有添加剂的原料且向原料容器内供给该原料的预备容器。在批量生产时，由于投入到供给装置的原料的重量多达吨(t)级别，所示通过设置预备容器，能够抑制原料容器内的原料的重量的变动，能够稳定定量供给。

此外，如果将系统内设定为低氧、无氧状态，优选在供给装置和原料供应部的之间，则具有确保粉碎装置内的气密性的缓冲器等多个间隔机构。

此外，在本发明的粉碎系统中，利用粒度分布测定装置，计测用粉碎物回收装置回收的粉碎物的粒度分布，该粒度分布测定装置设在从粉碎物回收装置向后续工序送入粉碎物的流道上。如此，通过在线计测原料的粒度分布，在将系统内设定为低氧、无氧状态时，还能够计测粒度分布。

可是，关于粒度分布测定仪，例如，可以采用利用激光等的透过式的测定仪。但是，在批量生产中通常谋求提高生产效率，随着提高生产效率，当系统内的微粉的流量增加时，系统内的粒子密度提高，存在粒度分布测定仪的激光难于透过，自体难于进行监测的问题。

对于如此的问题，上述的流道，优选由从粉碎物回收装置向后续工序送入粉碎物的传送管进行分歧设置，此外，设其直径小于该传送管。由此，能够将进行粒度分布计测的流道内的原料粉末的分散状态，设定成好于传送管内的状态。

此外，在该粉碎系统中，还能具被回收从粉碎装置的排出部排出的原料中预定重量以上的原料的旋风分离器。

本发明也能够作为R-T-B(其中，R为含Y的稀土元素的1种或1种以上，T是以Fe及Co为必须元素的1种或1种以上的过渡性金属元素)系永久磁铁的制造方法。该制造方法，包括：粉碎工序，粉碎R-T-B系永久磁铁的原料，得到粉碎物，并且，分级回收预定范围的粒度的粉碎物；磁场中成形工序，在预定方向的磁场中，将回收的粉碎物成形成预定形状，得到成形体；烧成工序，通过烧成上述成形体，得到上述R-T-B系永久磁铁。此外，在粉碎工序中，利用沿闭回路循环的气流传送原料，在闭回路内，通过使原料冲撞粉碎部件进行粉碎而得到粉碎物后，分级回收在得到的粉碎物中预定范围粒度的粉碎物，并捕集在回收预定范围的粒度的粉碎物后残存在气流中的粉碎物。此外，计测回收的粉碎物的粒度分布。

在粉碎工序，为粉碎原料，能够采用上述粉碎系统的粉碎装置，优选在上下方向具有轴线并上下开口的筒状部件内，从下方朝上方，与上述气流一同喷出原料，在筒状部件内，使原料冲撞具有与气流的喷出方向大致正交的冲撞面的粉碎部件。

此外，本发明的R-T-B系永久磁铁，其特征在于：采用如发明1～8中的任一项记载的粉碎系统粉碎的粉碎物，通过磁场中成形、烧结，进行制造。

这样的R-T-B系永久磁铁，优选31wt％≤R≤35wt％、O≤6000ppm、20ppm≤N≤200ppm、C≤1500ppm。其中，优选粉碎系统的系统内的氧含量控制在不高于4000ppm，优选粉碎后的粉碎粒径为4.5～6.0μm。

此外，如果是将R-T-B系永久磁铁形成更高特性，优选25wt％≤R≤31wt％、O≤2000ppm、200ppm≤N≤600ppm、C≤1500ppm，优选剩磁通密度Br[T]不小于1.60-(0.07/390)×Hcj[kA/m]。其中，将粉碎系统的系统内的氧含量控制在不高于1000ppm，优选控制在不高于100ppm，优选粉碎后的粉碎粒径为3.0～5.0μm。

附图说明

图1是表示本实施方式的粉碎系统的整体结构图。

图2是送料器的立体剖面图。

图3是图2所示的送料器的(a)D-D向视图、(b)E-E向视图。

图4是粉碎装置的立体剖面图。

具体实施方式

下面，根据附图所示的实施方式，详细说明本发明。

此处，首先说明用本发明的粉碎系统制造的稀土永久磁铁。

<组织>

采用本发明的粉碎系统制造的稀土永久磁铁，众所周知，至少含有由R₂T₁₄B相(R为含Y的稀土元素的1种或2种以上，T为Fe及Co作为必须元素的1种或2种以上的过渡性金属元素)构成的主相及比主相多含R的晶界相。

<化学组成>

下面，说明R-T-B系永久磁铁的优选的化学组成。此处所说的化学组成指的是烧结后的化学组成。

采用本发明的粉碎系统制造的稀土永久磁铁，含有25～35wt％的稀土元素(R)。

此处，稀土元素是含Y的稀土元素(La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Yb及Lu)的1种或2种以上。如果稀土元素的含量低于25wt％，成为R-T-B系永久磁铁的主相的R₂T₁₄B相结晶粒的生成不充分，析出具有软磁性的α-Fe等，显著降低顽磁力。另外，如果稀土元素的含量高于35wt％，主相R₂T₁₄B相结晶粒的体积比率降低，降低剩磁通密度。此外，稀土元素与氧反应，含氧量增加，随之，在顽磁力生成中减少有效的富R相，导致降低顽磁力。因此，稀土元素的含量设定为25～35wt％。优选的稀土元素的含量为28～33wt％，更优选的稀土元素的含量为29～32wt％。

由于Nd资源丰富、比较廉价，所以作为稀土元素的主成分，优选Nd。此外，Dy增加R₂T₁₄B相的各向异性磁场，有效提高顽磁力。因此，作为稀土元素选择Nd及Dy，Nd及Dy的合计优选为25～33％。此外，在该范围中，Dy的量优选为0.1～122wt％。优选根据重视剩磁通密度及顽磁力中的哪一个，在上述范围内确定Dy含量。即，在要得到高剩磁通密度时，Dy含量优选设定为0.1～3.5wt％，在要得到高顽磁力时，Dy含量优选设定为3.5～12wt％。

此外，采用本发明的粉碎系统制造的稀土永久磁铁，含有0.5～4.5wt％的硼(B)。当B含量低于0.5wt％时，不能得到高的顽磁力。但是，如果B含量高于4.5wt％，则存在降低剩磁通密度的倾向。所以，上限确定为4.5wt％。优选的B含量为0.5～1.5wt％，更优选的B含量为0.8～1.2wt％。

采用本发明的粉碎系统制造的R-T-B系永久磁铁，可以按0.02～0.5wt％的范围，含有Al及Cu中的1种或2种。通过在此范围含有Al及Cu中的1种或2种，得到的永久磁铁能够高顽磁力化、高耐蚀化、改进温度特性。在添加Al时，优选的Al含量为0.3～0.3wt％，更优选的Al含量为0.5～0.25wt％。此外，在添加Cu时，优选的Cu含量为不高于0.15wt％(不包括0)，更优选的Cu含量为0.03～0.08wt％。

采用本发明的粉碎系统制造的R-T-B系永久磁铁，在稀土元素的含量为3 1≤R≤35wt％时，氮含量(N)设定在20≤N≤200ppm、氧含量设定在不高于6000ppm。当氧含量高时，非磁性成分即氧化物相增大，降低磁特性。此外，在稀土元素的含量为25≤R≤31wt％时，氮含量(N)设定在150≤N≤600ppm、氧含量设定在不高于2000ppm、优选不高于1500ppm、更优选不高于1000ppm。无论在哪一种情况下，碳含量(C)都优选在C≤1500ppm。

采用本发明的粉碎系统制造的R-T-B系永久磁铁，含有不高于4wt％(不包括0)的Co，Co的含量优选0.1～1.0wt％，更优选0.3～0.7wt％。Co形成与Fe相同的相，但具有提高居里温度、提高晶界相的耐蚀性的效果。

<制造方法>

下面，说明采用本发明的R-T-B系永久磁铁的最佳制造方法。

另外，R-T-B系永久磁铁的原料合金，也可以设定为具有与最终得到的稀土永久磁铁实质上一致的组成的合金，也可以采用必须有R₂T₁₄B相的合金(低R合金)和比低R合金多含R的合金(高R合金)。前者表示称为单一法的制造方法，后者表示称为混合法的制造方法。另外，关于后者，也包括由3种以上合金构成的情况。

另外，在本实施方式中，举例采用必须有R₂T₁₄B相的合金(低R合金)和比低R合金多含R的合金(高R合金)的混合法。

首先，通过在真空或惰性气体，优选Ar气体介质中带状铸造，得到低R合金和高R合金。

在制作了低R合金和高R合金后，分别或一同粉碎上述原料合金。在粉碎工序，一般，有采用捣碎机、颚式破碎机、布朗磨碎机等的粗粉碎工序和将经过粗粉碎工序的粉末进一步进行微细粉碎的微细粉碎工序，但在本实施方式中，不进行粗粉碎工序，只进行采用后面详述的粉碎装置的微细粉碎工序。

在微细粉碎工序中，进行到平均粒径达到3～6μm。此时，为防止万一异物进入，例如优选在粉碎装置中投入通过振动筛等的原料粉末。此外，在该微细粉碎工序之前，为提高粉碎性，在吸收氢气后，进行微细粉碎效果好。

当在微细粉碎工序中，分别粉碎低R合金和高R合金时，在氮气体介质中，混合微细粉碎的低R合金粉末和高R合金粉末。低R合金粉末和高R合金粉末的混合比率，按重量比，可以设定在80∶20～97∶3的范围。一同粉碎低R合金和高R合金时的混合比率也相同。在微细粉碎时，通过添加0.01～0.3wt％左右的硬脂酸锌、油酸酰胺等添加剂，能够得到成形时取向性高的微粉。

然后，将由低R合金粉末和高R合金粉末构成的混合粉末，充填到环绕电磁铁的金属模中，通过外加磁场，在取向结晶轴的状态下，在磁场中成形。该磁场中成形，可以在950～1400kA/m的磁场中以70～150MPa左右的压力进行。

在磁场中成形后，在真空或惰性气体介质中，烧结该成形体。烧结温度需要根据组成、粉碎方法、粒度和粒度分布的差异等诸条件调整，但只要在1000～1100℃下烧结1～5小时左右就可以。

烧结后，能够对得到的烧结体实施时效处理。该工序是控制顽磁力的重要工序。在分2段进行时效处理时，有效的方法是在800℃附近、600℃附近保持预定时间。如果在烧结后进行800℃附近的热处理，由于增大顽磁力，所以在混合法中特别有效。此外，由于用600℃附近的热处理大大增加顽磁力，所以在1段进行时效处理时，优选实施600℃附近的时效处理。

如此，能够制造R-T-B系永久磁铁。

图1是表示上述的R-T-B系永久磁铁的制造方法中的微细粉碎工序中使用的粉碎系统的概略构成的图。

如图1所示，粉碎系统具有：送料器(供给装置)10，向粉碎系统的系统(闭回路)L内供给原料粉末；粉碎机(气流式粉碎装置)20，用运载气体传送从送料器10送入的原料粉末，通过冲撞冲撞板进行粉碎；旋风分离器(粉碎物回收装置)30，回收用粉碎机20粉碎的微粉(粉碎物)中的预定粒径范围的微粉；混合器40，混合旋风分离器30回收的微粉，向磁场中成形工序供给；袋滤器(捕集装置)50，回收旋风分离器30未回收的微粉；后过滤器51。此外，还具有使通过后过滤器51的运载气体再次在粉碎机20中循环的、将系统L成为闭回路的缓冲罐52、压缩机(气流循环装置)53及接收罐54。

这样的粉碎系统，优选将系统L内的氧浓度设成不高于4000ppm之后，进行运转，但为得到更高性能的R-T-B系永久磁铁，优选将系统L内的氧浓度设成不高于1000ppm，更优选设定成不高于100ppm之后，进行运转。

如图2、图3所示，向粉碎系统的系统L内供给原料粉末的送料器10，具有投入原料粉末的罐(预备熔器)101、形成在罐101的底板101a的下侧的容器(原料容器)102、设在罐101及容器102的底板上的搅拌叶片103、104、旋转驱动搅拌叶片103、104的驱动机构105。

罐101为有底圆筒状，能够从其上部的开口投入原料粉末，利用由驱动机构105旋转驱动搅拌叶片103搅拌罐101内的原料粉末。如图3(a)所示，在底板101a上，形成1个以上贯通孔101b，从该贯通孔101b，向其下方的容器102内落下原料粉末。

如图2所示，在容器102内，配设在容器102的下方的驱动机构105的轴105a贯通上下方向，搅拌叶片103、104整体安装在该轴105a上。在该轴105a上，在容器102内，从上至下形成其外径逐渐扩大的锥形部106。容器102内的原料粉末，一边用由驱动机构105旋转驱动的搅拌叶片104进行搅拌，一边通过锥形部106向容器102内的外轴侧压紧。

在容器102内，在搅拌叶片104的下方，设置固定在轴105a上的摇床107。此外，在该摇床107上，通过在其外周部形成段部，在与周围的容器102的侧壁之间，形成在圆周方向连续的预定宽度的槽108。

在搅拌叶片104和摇床107的之间，设置固定在容器102侧的固定叶片109，通过旋转的搅拌叶片104，一边搅拌，一边通过锥形部106向外周侧压紧的容器102内的原料粉末，由固定叶片109落入下方的槽108。

此外，如图3(b)所示，在容器102中，在与槽108相邻的位置形成开口部110，在该开口部110上，设置固定在容器102侧的掏出爪(掏出部件)111。由此，落入槽108内的、与摇床107一同旋转传送的原料粉末，由掏出爪111从槽108陶到其外周侧。

在设置该掏出爪111的开口部110上，连接向粉碎机20传送原料粉末的配管112，掏出爪111掏出的原料粉末，借助该配管112，传送·供给到粉碎机20。

可是，在本实施方式中，在上述的摇床10中，在供给到罐101内的原料粉末中，为得到成形时取向性高的微粉，添加0.01～0.3wt％左右的硬脂酸锌、油酸酰胺等添加剂。

因此，在容器102内，原料粉末有时呈流动性低的状态。结果，在槽108的宽度窄的情况下或设在摇床107的内周侧的情况下，原料粉末以跨过槽108的状态桥接，不落入槽108，结果，有时不能向粉碎机20稳定供给原料。但是，如图2所示，通过在固定于转动搅拌叶片104的轴105a上的摇床107的外周侧设置槽108，槽108的内侧为转动的摇床107，由于外周侧成为被固定的容器102的周壁，所以在槽108的内周侧和外周侧产生相对变位，不易产生原料粉末的桥接。另外，即使加宽设定槽108的宽度，也能够使粘度高的原料粉末不易产生桥接。此处，优选的槽108的宽度，如果是添加0.01～0.3wt％左右的硬脂酸锌、油酸酰胺等添加剂，例如不小于10mm。

此外，这样的送料器10，与通常通过转动在与原料粉末之间产生摩擦的旋转式送料器相比，能够抑制该摩擦，能够降低检修、管理等所需的工时和成本，还能够避免因进行上述检修、管理等而造成生产效率的将低。

此外，在上述的粉碎机20中，能够向容器102供给一度收容在罐101内的原料粉末。由此，在容器102内，不收容一定量以上的原料粉末，通常能够以收容大致一定的原料粉末的状态，进行原料合金的稳定的定量供给。

如图1所示，在从送料器10向粉碎机20供给原料粉末的配管112中，具有设置两段可开关的缓冲器的双缓冲器(缓冲器)11。在通过配管112，向粉碎机20供给原料粉末时，通过适宜操作该双缓冲器11，能够防止从送料器10侧向系统L内侵入系统L外的气体介质，能够防止氧浓度升高。

图4表示粉碎机20的构成。如该图4所示，粉碎机20为纵型，具有在上下方向具有轴线的外筒(容器)201及沿外筒201的轴线方向设置的内筒202。

在外筒201的底部，设置向外筒201内的中央部高速喷出在系统L内循环的运载气体的喷射器喷嘴(喷嘴部件)203。

此外，在外筒201的下端部，设置围住其外周部、在与外筒201的之间形成连接圆周方向的空间204a的封套204。喷射器喷嘴203，通过该封套204，相对于外筒201的下端，以间隔预定间隙S的状态固定。另外，从配管204b向该封套204送入二次气体。由此，二次气体，借助在封套204内，在与外筒201之间形成连接圆周方向的空间204a，通过外筒201的下端和喷射器喷嘴203的间隙S，能够进入外筒201内。由于作为一次气体，从喷射器喷嘴203喷出高速的运载气体，所以导入其周围的二次气体被吸入一次气体。由此，能够从外筒201的下端部的喷射器喷嘴203的部分，作为运载气体，向垂直上方的内筒202喷出一次气体及二次气体。

在上述的喷射器喷嘴203的垂直上方，即在外筒201的轴线上，设置内径小于内筒202的筒状部202b。

另外，喷射器喷嘴203的内周面203b和筒状部202b的下端部的内周面202c，分别从下至上形成其外径逐渐减小的锥形形状，由此，在喷射器喷嘴203的外周面203b和筒状部202b的下端部的内周面202c之间，形成间隙。

从送料器10借助配管112送入的原料粉末，从原料投入部205投入到外筒201内。

投入的原料粉末，由从喷射器喷嘴203喷出的高速的运载气体传送，从喷射器喷嘴203的外周面203b和筒状部202b的下端部的内周面202c的间隙，引入到筒状部202b内。

筒状部202b，通过将内周面202c形成锥形面，形成缩小从下方向上方引入流动的原料粉末的内径的结构。由此，在运载气体中，以分散的状态传送的原料粉末，在缩小筒状部202b内的内径的部分被加速。

内筒202具有从下端部至上端部内径大致固定的直线筒状部分，借助未图示的多根支杆，设置安装在外筒201上。该内筒202设定成其外径尺寸小于外筒201的内径的预定尺寸，由此，在内筒202和外筒201之间，形成间隙206。

在该内筒202的下端部设置底板202a，在该底板202a的中央部安装上述的筒状部202b。

从底板202a，在预定尺寸的上方，在筒状部202b的垂直上方位置，配设冲撞板(粉碎部件)207。该冲撞板207，借助未图示的多根支杆，安装在内筒202上，位于与内筒202的轴线正交的面内。

由此，在筒状部202b被加速的运载气体及原料粉末，从开口部送入到内筒202内，在碰撞位于其喷出方向正面的冲撞板207后被粉碎。然后，粉碎得到的微粉，被从下方朝上方的运载气体的气流，沿内筒202内升高，从内筒202上端部的开口部向上方排出。

在外筒201内，在内筒202的上端部的上方，设置将粉碎的微粉进行分级的分级螺旋(分级机)210。该分级螺旋210为在大致水平方向(在粉碎装置内，与原料的流动大致正交的方向)具有轴线的圆筒状，在其外周面，形成预定宽度的缝隙(开口部：未图示)，通过设在外筒201的外部的未图示的驱动电机，在该轴线系转动驱动。此外，在分级螺旋210的侧面，设置与分级螺旋210的内部空间连通的、向旋风分离器30送入经过分级的微粉的送给管(排出部)212。

由此，从内筒202上端部，向上方排出的微粉及运载气体朝向分级螺旋210，通过分级螺旋210的缝隙的不高于预定尺寸的粒径的微粉与运载气体一同进入分级螺旋210内，通过送给管212，传送给旋风分离器30。

另外，未通过分级螺旋210的缝隙的、超过预定尺寸的粒径的微粉及碰到分级螺旋210的缝隙以外的部分的微粉，通过内筒202和外筒201的间隙206，降落到外筒201内。然后，利用从喷射器喷嘴203喷出的高速的运载气体，从喷射器喷嘴203的外周面203b和筒状部202b的下端部的内周面202c的间隙，再次送入内筒202内，朝向冲撞板207。

可是，在上述的粉碎机20中，以内筒202、喷射器喷嘴203、筒状部202b、冲撞板207为主的高速流动或碰撞原料粉末的部分，至少优选用高纯度氧化铝、更优选用氮化硅形成其表面。

通常，用于树脂粉末粉碎等的一般的微细粉碎机，由氧化铝形成。但是，在采用硬度高的原料粉末的本实施方式的粉碎机20中，通过采用氮化硅，能够大幅度提高耐磨性。此外，粉碎机20，是采用冲撞板207的方式，但通过用氮化硅等形成冲撞板207或其周围的内筒202，也能够抑制原料粉末的热粘附。如此，能够降低检修、管理等所需的工时和成本的，还能够避免因进行上述检修、管理等造成生产效率的将低。

如此，粉碎机20，通过从下方朝垂直上方喷出原料粉末，使其冲撞冲撞板207，进行粉碎，然后，粉碎的微粉由位于其垂直上方的分级螺旋210进行分级。在这样的方式中，通过调整分级螺旋210的旋转数，能够不变化单位时间的处理量地控制粉碎后的微粉的粒径。

此外，通过将分级螺旋210内设在粉碎机20内，与将其设在外部时相比，由于不需要配管等，所以还具有能够减小对漏泄等的担心，易于维持低氧、无氧环境的效果。而且，分级螺旋210，由于是利用从喷射器喷嘴203喷出的运载气体，送入原料粉末的方式，所以，在分级螺旋210的前后，难于产生形成负压的部分，能够抑制系统L内的低氧状态的恶化。如此，由于能够确实维持系统L内的低氧、无氧环境，所以最终也能够维持低氧状态，能够制造高质量的磁铁。

另外，如图1所示，用粉碎机20粉碎·分级的、不大于预定粒径的微粉，用旋风分离器30根据重量，进一步有选择地只回收粒径在预定以上的微粉。

由此，在旋风分离器30中，只回收粒径在预定范围的微粉，但在本实施方式中，在该旋风分离器30中，具有测定回收的微粉的粒度分布的粒度分布测定装置60。

该粒度分布测定装置60，具有：取样管(流道)62，其与在供送管(送出管)61的壁面上开口的开口部(未图示)连接，供送管61向混合器40送入由旋风分离器30回收的微粉；测定装置本体(粒度分布测定仪)63，通过向该取样管62内照射激光等，根据透过情况测定粒度分布；旋风分离器64，回收通过测定装置本体63的微粉。

此处，取样管62相对于供送管61，其直径很小，例如相对于供送管61的内径，优选将取样管62的内径设定在不大于1/3。

另外，在回收通过测定装置本体63的微粉的旋风分离器64中，回收的微粉，与用旋风分离器30回收的微粉同样，也能够供给混合器40。

在这样的粒度分布测定装置60中，由于用取样管62，取出供送管61内的微粉(一部分)，在测定装置本体63中，对取样管62内照射激光等，测定粒度分布，所以，不在系统L外取出微粉，能够在线测定粒度分布。由此，容易将系统L内维持在低氧、无氧状态。特别是，在本实施方式中，由于得到的微粉的活性度非常高，所以不优选在系统L外进行微粉取样，该结构非常有效。

而且，在测定装置本体63中，不是在供给管61内，而是在直径比其小的取样管62内测定粒度分布。特别是在批量生产工序中，由于通常谋求提高生产效率，所以，随着提高生产效率，在增大系统L内的微粉流量的情况下，在供送管61内，微粉的密度增大，测定装置本体63的激光难以透过，即使在这种测定困难的情况下，在取样管62内，由于激光的光路短，所以也能够正确地进行测定。

此外，在上述粉碎系统中，采用了气流式的纵型的粉碎机20。如此的粉碎机20，在粉碎机20内，从下方到上方的分级螺旋210，原料粉末(微粉)一边直线流动一边被粉碎，在粉碎机20内的滞留时间短，此外，由于能够进行非分批处理的连续处理，与其他方式的粉碎机相比较，粉碎效率高，能够以稳定的质量提高生产效率。

此处，本实施方式所示的粉碎机20及其他方式粉碎机的比较结果见表1、表2。在表1、表2中，“方式1”为本实施方式所示的粉碎机20，“方式”2为例如特开平5-15801号公报公开的冲撞式气流式粉碎机，“方式3”为上述专利文献3(特开平11-179228号公报)公开的采用套筒的气流式粉碎机，“方式4”为上述专利文献4(特开平11-226443号公报)公开的采用流动层的气流式粉碎机。

此外，表1是上述4种方式的粉碎机中合计9个项目的评价，关于各个项目，分“◎”、“○”、“△”、“×”4级进行评价。

表2表示在上述4种方式的粉碎机中，5种目标粒径(D50(μm))各自的粉碎能力。此处，粉碎能力以能够无问题地处理35kg/h左右的处理量为标准，将其评价为“◎”。与此对应，在处理量降低而不到20％时评价为“○”，在处理量降低到20％～50％时评价为“△”，其以上的大幅度的处理量的降低评价为“×”。

表1

评价项目/粉碎机	方式1	方式2	方式3	方式4	备注
						(1)流动层状态的需要的有无	○	○	○	×	○：不需要，×：需要
(2)粒度分布的控制	○	○	△	○	如有分级机，同等
						(3)粉碎物难于热粘附	○	○	○	○
(4)处理能力	◎	○	○	△	低于5μm，方式1约为方式2的2倍
						(5)粉碎能力	○	○	×	○
(6)管理容易性	○	△	△	○
						(7)设备的紧凑性	○	○	○	△
(8)在粉碎机内的分级机设置	○	×	×	○
						(9)在无氧制法中的应用容易性	○	△	△	△

表2

粉碎机/目标粒径	不小于6	不小于且5小于6	不小于且4小于5	不小于且3小于4	不小于且2小于3
						方式1	◎	◎	◎	○	○
方式2	○	○	○	△	△
						方式3	◎	◎	○	△	△
方式4	○	○	△	×	×

关于(1)：如表1的(1)所示，在方式4的粉碎机中，需要流动层。于是，在开始粉碎的时候，需要在粉碎室内预先收纳原料微粉，需要多余的原料微粉。此外，在该方式4的粉碎机中，因在粉碎室的滞留时间不同，氧浓度产生偏差，或产生过度微粉化的超微粉。相对于此，在方式1～3的粉碎机中不产生这样的问题。

关于(2)：在方式3的粉碎机中，如果与其他方式的粉碎机相比较，难于控制粒度分布，影响磁特性、成形性等。相对对此，方式1、2、4的粉碎机中不产生这样的问题。

关于(3)：对于原料粉末与冲撞板、内壁等的热粘附，如果适当进行添加剂的选定，无论哪种方式的粉碎机，都能避免热粘附。

(4)，关于单位时间的处理能力，如表2所示，方式1的粉碎机优良，在低于目标粒径5μm的范围内，相对于方式2的粉碎机，具有约2倍的粉碎能力。

(5)，关于粉碎能力，方式1的粉碎机具有很高得处理能力，能处理得到其他方式粉碎困难的或不能得到充分处理量的微细粒径。

(6)，关于维护的容易性，方式1的粉碎机的本体接合部的接合法优于其他方式2、3。

(7)，粉碎机(设备)的紧凑性(7)，方式1～3良好。

(8)，此外，在方式1、方式4的粉碎机中，能够在机内设置分级机，但在方式2、3的粉碎机中不能设置。

(9)，关于为得到高特性的R-T-B系永久磁铁，在以系统L内为无氧状态进行制造的无氧制造方法中应用的容易性，方式1的粉碎机优于其他的方式2～4的粉碎机。

如此，采用气流式的纵型的粉碎机20，与其他方式的粉碎机相比较，适合用于R-T-B系永久磁铁的批量生产。

通过采用上述的粉碎系统，即使是在低氧、无氧的气体介质中的粉碎，具有高粉碎性的同时还能够维持生产效率。

[实施例]

采用在上述粉碎系统粉碎的原料粉末，制造了R-T-B系永久磁铁。原料合金的组成为以下两组：

(A)30.0wt％T.Nd-2.0％Dy-1.0％B-0.5％Co-0.2％Al-0.06％Cu-bal.Fe；

(B)29.5wt％T.Nd-1.0％Dy-1.0％B-0.5％Co-0.2％Al-0.15％Zr-0.05％Cu-bal.Fe。

此外，在粉碎系统的系统L内的氧浓度设定为以下4种：2950～3070ppm(实施例1)、4200～4400ppm(比较例1)、不高于100ppm(实施例2)、不高于1000ppm(比较例2)的条件下，粉碎了原料合金。

此时，D50的粉碎粒径设定为，在实施例1中5.0μm，在比较例1中8μm，在实施例2中4.1μm，在比较例2中4.2μm。另外，粉碎粒径的测定，采用激光折射式粒度分布仪(Malvern Instruments公司制，Mastersizer)进行。

此外，在磁场中成形按上述各条件粉碎的微粉后，对得到的成形体实施烧结、时效处理，得到烧结体磁铁。除得到的磁铁的密度外，作为磁特性，测定了剩磁通密度Br、顽磁力Hcj、Hk/Hcj、烧结体氧含量。表3示出其结果。

表3

	组成	氧浓度(ppm)	粉碎粒径D50(μm)	密度(mg/m3)	Br(T)	Hci(kA/m)	Hk/Hci(％)	烧结体
											氧含量(ppm)	氮含量(ppm)	碳含量(ppm)
								实施例1	(A)	2950～3070				5.0	7.523	1.36	1321	97.35	4320	120	380
比较例1	(A)	4200～4400	4.8	7.499	1.32	1202	90.21				6100	110	400
								实施例2	(B)	＜100				4.1	7.518	1.43	1149	97.11	790	410	820
比较例2	(B)	＜1000	4.2	7.479	1.39	1089	92.44				2560	380	780

如表3所示，实施例1、比较例1，在烧结体中的氧含量相互不同，在实施例1中，满足烧结体中的氧含量：O≤6000ppm，在比较例1中未满足。结果，实施例1的磁特性优于比较例1。

此外，实施例2、比较例2，在烧结体中的氧含量也相互不同，在实施例2中，满足烧结体中的氧含量：O≤2000ppm，在比较例2中未满足。在如此的实施例2和比较例2中，满足烧结体中的氧含量：O≤2000ppm的实施例2具有满足：

Br[T]＞1.60-(0.07/390)×Hcj[kA/m]

的特性，而在比较例2中，未达到如此的特性。

另外，只要在不脱离本发明的权利要求的范围的宗旨范围内，能够适宜进行上述实施方式中列举的构成的变更、部分去除、其他结构的追加等。

发明效果

综上所述，如果采用本发明，能够在提高生产效率的同时，以稳定的质量大量生产R-T-B系永久磁铁。

Claims (14)

1.一种粉碎系统，其特征在于，具有：

气流式粉碎装置，利用气流传送原料，并通过使原料冲撞粉碎部件来进行粉碎，得到粉碎物；

向上述气流式粉碎装置供给原料的供给装置；

粉碎物回收装置，在用上述气流式粉碎装置得到的粉碎物中，回收预定范围粒度的粉碎物；

气流循环装置，使气流在包括上述气流式粉碎装置及上述粉碎物回收装置的闭回路中循环；

捕集装置，捕集残存在经过上述粉碎物回收装置的气流中的粉碎物；

粒度分布测定装置，为计测用上述粉碎物回收装置回收的粉碎物的粒度分布，设在从上述粉碎物回收装置向后续工序送入上述粉碎物的流道上。

2.如权利要求1记载的粉碎系统，其特征在于：上述闭回路内的压力为正压。

3.如权利要求1或2记载的粉碎系统，其特征在于：上述闭回路内的氧浓度不高于4000ppm。

4.如权利要求1或2记载的粉碎系统，其特征在于：上述原料为R-T-B系永久磁铁的原料，其中，R为含Y的稀土元素的1种或2种以上，T是以Fe及Co为必须元素的1种或2种以上的过渡性金属元素。

5.如权利要求1或2记载的粉碎系统，其特征在于：

上述气流式粉碎装置，具有：

形成其外壳、并在上下方向上具有轴线的大致筒状的容器；

内筒，设在上述容器的内部，在上下方向上具有轴线，且向上下开口；

向上述容器内投入原料的原料投入部；

喷嘴部，从上述容器的下部向上方的上述内筒内喷出气体；

粉碎部件，在上述内筒内，具有与来自上述喷嘴部的气体的喷出方向大致正交的冲撞面，利用从上述喷嘴部喷出的气体，通过使输送到上述内筒内的上述原料冲撞上述冲撞面，粉碎该原料。

6.如权利要求5记载的粉碎系统，其特征在于，还具有：

分级机，配设在上述内筒的上部开口的上方，并具有只通过用上述粉碎部件粉碎的上述原料中预定粒径以下的原料的开口部；

排出部，向上述粉碎物回收装置排出通过上述开口部的上述原料。

7.如权利要求1或2记载的粉碎系统，其特征在于，上述供给装置，具有：

收容添加有添加剂的上述原料的原料容器；

摇床，设在上述原料容器的底部，在其外周部，具有在圆周方向连续的预定宽度的槽，在该原料容器内旋转；

掏出部件，从上述摇床的上述槽，向上述原料容器外掏出上述原料，送入上述原料投入部。

8.如权利要求7记载的粉碎系统，其特征在于：在上述原料容器的上部还具有预备容器，收容添加有上述添加剂的上述原料，将上述原料供给上述原料容器内。

9.一种R-T-B系永久磁铁的制造方法，其中，R为含Y的稀土元素的1种或2种以上，T为Fe及Co作为必须元素的1种或2种以上的过渡性金属元素，其特征在于：

包括：

粉碎工序，粉碎上述R-T-B系永久磁铁的原料，得到粉碎物，并且，分级回收粒度在预定范围的上述粉碎物；

磁场中成形工序，在预定方向的磁场中，将回收的上述粉碎物成形为预定形状，得到成形体；

烧成工序，通过烧成上述成形体，得到上述R-T-B系永久磁铁；

上述粉碎工序包括：

利用沿闭回路循环的气流传送上述原料的工序；

在上述闭回路内，通过使上述原料冲撞粉碎部件进行粉碎而得到粉碎物后，分级回收所得到的上述粉碎物中粒度在预定范围的粉碎物，并捕集在回收预定范围粒度的上述粉碎物后残存在气流中的粉碎物的工序；

对所回收的预定范围粒度的上述粉碎物，计测粒度分布的工序。

10.如权利要求9记载的R-T-B系永久磁铁的制造方法，其特征在于：

在上述粉碎工序中粉碎上述原料时，在上下方向上具有轴线且上下开口的筒状部件内，从下方朝上方，与上述气流一同喷出上述原料，在上述筒状部件内，使上述原料冲撞具有与上述气流的喷出方向大致正交的冲撞面的上述粉碎部件。

11.一种R-T-B系永久磁铁，其特征在于：采用权利要求1记载的粉碎系统粉碎的粉碎物，通过磁场中成形、烧结来进行制造。

12.如权利要求11记载的R-T-B系永久磁铁，其特征在于：烧结体中的含量为，31wt％≤R≤35wt％、O≤6000ppm、20ppm≤N≤200ppm、C≤1500ppm。

13.如权利要求11记载的R-T-B系永久磁铁，其特征在于：烧结体中的含量为25wt％≤R≤31wt％、O≤2000ppm、200ppm≤N≤600ppm、C≤1500ppm。

14.如权利要求13记载的R-T-B系永久磁铁，其特征在于：

剩磁通密度Br不小于1.60-(0.07/390)×Hcj，其中，Br的单位为T，Hcj为顽磁力，Hcj的单位为kA/m。

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