CN1989581A - 稀土类磁体的制造方法和含浸装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的R－Fe－B系稀土类磁体的制造方法包括：通过利用干式压制法将稀土类合金粉末压缩成形制造成形体(20)的压制工序(A)、从成形体(20)的表面开始使抗氧化剂含浸于成形体中的工序(B)、和对成形体(20)进行烧结的工序(C)。在工序(B)中，在已减压的容器(100)内使成形体(20)含浸于抗氧化剂中。

Description

稀土类磁体的制造方法和含浸装置
技术领域
本发明涉及稀土类磁体的制造方法和含浸装置。更具体来说，本发明涉及由降低了含氧量的稀土类合金粉末所制造的高性能稀土类烧结磁体的制造。
背景技术
R-Fe-B系稀土类磁体(R是稀土类元素)主要是由以R2Fe14B的正方晶化合物所构成的主相、富含Nd等的稀土类元素的富R相、和富含B(硼)的富B相构成。在R-Fe-B系稀土类磁体中，若提高作为主相的R2Fe14B的正方晶化合物的存在比率，则其磁性就会提高。
为了进行液相烧结，最低量的富R相是必须的，但由于R也与氧发生反应，生成氧化物R2O3，所以一部分R被消耗，成为在烧结中不起作用的部分。因此，目前，正因为存在因氧化而被消耗掉的部分所以需要额外的R。氧量越多，氧化物R2O3的生成就越显著。因此，迄今为止进行了通过降低在粉末制造时的氛围气体中的氧量，减少最终获得的R-Fe-B系稀土类磁体中的R的相对量，而提高磁性的研究。
因此，用于制造R-Fe-B系磁体的R-Fe-B系合金粉末的氧量优选为少量。但是，通过降低R-Fe-B系合金粉末的氧量改善磁铁特性的方法，作为产量化技术仍未实现。其理由如下，控制在低氧浓度的环境下制造R-Fe-B系合金粉末，若合金粉末的氧量以重量比计减少到例如4000ppm以下，有可能造成粉末与大气中的氧发生激烈反应，在常温下也会在数分钟内着火。
虽然与球磨机等机械粉碎方法相比，氢粉碎法的生产效率高，但是若使用以氢粉碎法所制造的磁体粉末，存在磁性特性(特别是矫顽力)易于随烧结条件而变化，而且容易着火这样的问题。特别是当将烧结磁体的氧量抑制在以重量比计为4000ppm以下，而且使稀土类元素量较少时(例如稀土类元素量占磁体整体的32质量％以下的情况)，就会显著发生磁性的变动。
因为上述原因，虽说为了提高磁性特性而希望降低R-Fe-B系合金粉末中的氧量是可以理解的，但是实际上，在工厂等生产现场，对降低了含氧浓度的R-Fe-B系合金粉末进行操作是极为困难的。
特别是，在将粉末压缩成形的压制工序中，因伴随压缩的粉末之间的摩擦热、和在成形体取出时粉末和腔室内壁面之间所产生的摩擦热，使成形体的温度升高，因此着火的危险性高。虽然以防止该着火为目的，考虑将压制装置的周边设为非氧气氛，但是原料的供给和成形体的取出就会变得困难，所以不实用。此外，虽然每次将成形体从压制装置中取出就迅速对每个成形体进行烧结有可能可以避免着火的问题，但这是效率极差的方法，不适合批量化。由于烧结处理也需要4小时以上，所以在一次烧结工序中同时处理大量成形体是合理的。此外，在从压制到烧结工序结束期间，在批量生产设备中在极低氧浓度的气氛下对成形体进行管理也是困难的。
再者，向压制工序前的微粉末添加脂肪酸酯等液体润滑剂，能够提高粉末的压缩性。通过添加这样的液体润滑剂，粉末颗粒的表面能够形成薄的油性覆膜，但是不能充分防止氧浓度在4000ppm以下的粉末的氧化。
由于以上的理由，在粉碎R-Fe-B系合金时，通过有意地向气氛中导入微量氧而将微粉碎粉末的表面薄层氧化，使反应性降低。例如，在专利文献1中，公开了利用含有规定量氧的超音速不活泼气体流微粉碎稀土类合金，同时，在粉碎生成的微粉末的颗粒表面形成薄层氧化覆膜的技术。采用该技术，大气中的氧被粉末颗粒表面的氧化覆膜隔开，就能够防止因氧化所产生的发热、着火。但是，由于在粉末颗粒的表面存在氧化覆膜，因此增大了粉末中的含氧量。
与此相对，在专利文献2和专利文献3中，公开了在矿物油中混合低氧量(例如1500ppm)的R-Fe-B系合金粉末形成浆料(slurry)的技术。由于浆料中的粉末颗粒不与大气接触，所以就能够在降低R-Fe-B系合金粉末的含氧量的同时防止发热、着火。
但是，若采用上述现有技术，由于在将浆料状的R-Fe-B系合金粉末填充至压制装置的腔室内后，需要在一边挤出油分一边实行压制工序，所以生产率低。而且，若采用现有的稀土类磁体的制造方法，由于在烧结工序中结晶粒容易变得粗大，所以也存在即使在使用低氧浓度的磁体粉末的情况下也不能充分提高磁体特性(矫顽力)的问题。
另一方面，为解决上述问题，本发明人开发了通过将抗氧化剂含浸于粉末的成形体中，切断构成成形体的磁铁粉末与大气气氛之间的接触，防止氧化的技术，在专利文献4和专利文献5中已有公开。
专利文献1：日本专利特公平6-6728号公报
专利文献2：美国专利第5,489,343号公报
专利文献3：日本专利特开平10-321451号公报
专利文献4：日本专利特开2002-8935号公报
专利文献5：日本专利特开2002-170728号公报
但是，采用在专利文献4和专利文献5中所公开的技术，若将成形体浸于抗氧化剂中，有时就会产生气泡并发生成形体的剥离、崩解。这种成形体的崩解考虑是如下产生的。
即，若将成形体浸于抗氧化剂中，则抗氧化剂就会从成形体的表面开始向内部不断浸入。此时，在构成成形体的粉末颗粒的缝隙之间存在的空气被封闭在成形体的内部。其结果为，成形体内部的空气失去了逃脱的地方，随着含浸的进行，成形体内部的空气压力逐渐升高。
另一方面，由于在成形体中不同的部位存在密度差，所以在含浸过程中，在成形体内被压缩的空气为寻求逃脱的地方，就会从成形密度相对低的部分向外部漏出。此时，在抗氧化剂的溶液中产生气泡，同时会发生成形体的破裂(crack)或剥离。
在如音圈电动机(voice coil motor)(VCM)用的稀土类烧结磁体这样的压制为复杂形状(例如弓形)的成形体中，成形密度被整体调低。而且，在进行磁场取向时，成形密度被设定得很低。在这种成形密度被整体调低、强度降低的成形体中，在抗氧化剂的含浸过程中特别容易发生破裂或者豁口。而且，若在含浸处理中在成形体中发生了破裂或者剥离，则烧结磁体的制造成品率就会显著降低。
发明内容
本发明就是鉴于上述相关的各点所产生的，其主要目的在于提供能够以高成品率制造含氧量低、具有优异磁体特性的高性能稀土类磁体的方法和装置。
本发明的R-Fe-B系稀土类磁体的制造方法包括：通过以干式压制法将稀土类合金粉末压缩成形、制造成形体的压制工序(A)；从上述成形体的表面开始将抗氧化剂含浸于上述成形体中的工序(B)；和对上述成形体进行烧结的工序(C)，在上述工序(B)中，上述成形体在已减压的容器内被含浸于上述抗氧化剂中。
在优选实施方式中，上述工序(B)包括：将上述成形体收纳于上述容器内的工序；对上述容器的内部进行减压的工序；和向上述容器的内部供给上述抗氧化剂的工序。
在优选实施方式中，上述稀土类合金粉末的含氧量以重量比计委50ppm～4000ppm，含氮量以重量比计为150ppm～1500ppm。
在优选实施方式中，上述工序(C)包括：在大于等于700℃小于1000℃的温度范围内保持10分钟～420分钟的时间的第一工序；和在1000℃～1200℃的温度范围内进行烧结的的第二工序。
在优选实施方式中，上述稀土类合金粉末的平均粒径在1.0μm～5.0μm。
在优选实施方式中，上述抗氧化剂由具有挥发性的成分构成。
在优选实施方式中，在上述工序(B)之后，通过上述抗氧化剂的挥发，使上述成形体的温度至少暂时降低。
在优选实施方式中，上述抗氧化剂为异链烷烃。
含浸装置包括：收纳稀土类合金粉末的成形体的容器；将用于上述成形体含浸的抗氧化剂供给至上述容器的内部的单元；和降低上述容器的内部压力的减压装置。
在本发明中，由于在减压下使抗氧化剂含浸于成形体中，所以能够迅速地进行抗氧化剂的含浸，而在含浸过程中不会在成形体中发生破裂或者豁口。其结果尽管降低了磁体粉末的含氧量，但是成品率高、能够抑制粉末成形体的氧化。
根据本发明，由于能够降低发热、着火的危险性、安全并且实用地增加磁体的主相量，所以就能够大幅度提高稀土类磁体的磁体特性。
附图说明
图1是表示在本发明中使用的含浸装置的结构的模式图
图2(a)～(c)是表示在大气压下所进行的含浸处理(现有例)的工序截面图。
图3(a)～(c)是表示在本发明的减压下进行的含浸处理的工序截面图。
图4是表示用于磁性粉末成形的压制装置的概略结构的截面图。
图5是表示烧结工序的温度分布图，显示了现有的烧结工序的分布线30，和本发明的烧结工序的分布线32。
图6(a)是表示在大气压下进行含浸时发生裂纹的成形体的图；(b)和(c)是表示在本发明的实施例中的成形体的图。
图7是表示含浸时的压力(含浸压力)和含浸量的关系的图表。
图8是表示成形体密度和含浸量的关系的图表。
符号说明
1冲模(die)；2下冲头(punch)；3上冲头；4原料粉末；5线圈；7线圈；10压制装置；20成形体；21抗氧化剂；22溶液槽；23空气；24裂纹(crack)
具体实施方式
在本发明中，在进行通过以干式压制法将稀土类合金粉末压制成形而制造成形体的压制工序之后，进行成形体的烧结工序之前，进行将抗氧化剂含浸于成形体的工序。本发明的主要特征在于，在减压下实行抗氧化剂的含浸工序。
下面，参照图1对本发明的R-Fe-B系稀土类磁体的制造方法进行说明。
图1是表示适用于本发明的含浸工序的装置的主要部分的模式图。该装置具有收纳在压制工序中所制造的稀土类合金粉末的成形体20的减压容器100、将抗氧化剂供给至减压容器100的内部的供给部110、和降低减压容器100的内部压力的减压装置120。
在优选实施方式中，该减压容器100可以用例如丙烯酸树脂或者玻璃等透明部件制造，使得从外部易于观察容纳物。
在图示例中，减压容器100通过管路与减压装置120连接，将成形体20置于减压容器100内之后，进行减压容器100内的抽真空。在图示例中，利用驱动部140，载置成形体20的支撑台130上升，收纳于减压容器100内。减压装置120是喷射泵等真空泵，能够将减压容器100的内部压力降至例如-50kPa～-100kPa的范围内。这里的“-50kPa”和“-100kPa”分别指“低于大气压50kPa的压力”和“低于大气压100kPa的压力”。
因为喷射泵是以喷射蒸汽等作为驱动源而工作、是没有机械驱动部的真空泵，所以结构简单，具有难以发生故障的优点。但是，减压装置120不限于喷射泵，也可以是其他类型的真空装置。
在优选实施方式中，当减压容器100的内部压力达到-50kPa～-100kPa的范围内时，将抗氧化剂供给至减压容器100内。储存抗氧化剂的储存器(供给部110)和减压容器100之间通过未图示的阀连接。在减压容器100的内部处于减压状态时打开阀，抗氧化剂从储存器流向减压容器100，不断注入到减压容器100的内部。
接下来，参照图2和图3对成形体的含浸处理进行说明。图2是表示在大气压下进行的含浸处理(比较例)的图，图3是表示在减压下进行的含浸处理(本发明)的图。
如图2(a)所示，若将成形体20浸渍于储存在溶液槽中的抗氧化剂中，则抗氧化剂的含浸从成形体20的表面开始进行，含浸部20a不断向内部扩展。但是，如图2(b)所示，随着含浸的进行，被封闭在成形体20的内部(粉末间)的空气23受到压缩，其内压升高。其结果为，空气23从成形体20强度低的部分逃逸到外部，产生如图2(c)所示的裂纹24。
与之相对，若将成形体20配置在减压装置100的内部，在减压下进行抗氧化剂的含浸，如图3(a)～(c)所示，抗氧化剂的含浸就会迅速进行。若使减压容器100内的压力降至例如-90kPa以下，则由于在成形体的内部几乎不存在妨碍含浸的空气，所以含浸部20a迅速扩展达到成形体20的中心部。
因此，若在减压下进行含浸，则由于在成形体20的内部几乎未形成抵抗含浸的空气压，所以就不会因空气漏出而在成形体中发生破裂或者豁口。
根据本发明，在通过压制工序制成低氧浓度磁体粉末的成形体之后，通过进行上述含浸工序，就能够解决成形体的发热、着火的问题，而不会使成形体发生破裂。
虽然对防止成形体的发热、着火有效的抗氧化剂含有在稀土类烧结磁体中不优选的碳或者其他杂质，但是由于这些在烧结前的脱粘工序中被完全除去了，所以不会为最终的磁体特性带来不好的影响。若使用具有挥发性的抗氧化剂，在将结束含浸工序的成形体从减压容器中取出时，由于抗氧化剂的挥发，成形体的温度暂时下降，因此能够更加显著地发挥防止着火的效果，因此优选。
在上述例中，在减压容器内形成减压状态后将抗氧化剂供给至减压容器内，若是在将抗氧化剂供给至减压容器后开始减压，则有可能因为具有挥发性的抗氧化剂沸腾而在成形体中发生破裂或者豁口。因此，向减压容器内供给抗氧化剂优选在将减压容器内的压力充分降低后进行。
下面，更详细的说明本发明的实施方式。
(实施方式)
首先，制造含有稀土类元素R(R是选自Y、La、Ce、Pr、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Tm、Yb和Lu中的至少一种元素)：10原子％～30原子％、B：0.5原子％～28原子％、剩余部分：Fe和不可避免的杂质的R-Fe-B系合金的熔液。其中，Fe的一部分也可以用Co、Ni中的一种或者两种置换，B的一部分也可以用C置换。根据本发明，由于能够降低含氧量、抑制稀土类元素R的氧化物生成，所以就能够将稀土类元素R的量降低到必要的最小限度。其中，稀土类元素R优选所含有的Dy、Tb和Ho等重稀土类元素占所有稀土类元素的10原子％以上。
接着，通过带铸法(strip cast)等急冷法以102～104℃/秒的冷却速度将该合金熔液降至1000℃以下的温度，急冷凝固为厚度为0.03mm～10mm的薄板状。然后，以10～102℃/秒的冷却速度冷却至室温。这样，在铸造成富R相具有以5μm以下的微细尺寸分离的组织的铸片后，将铸片收容于能够进行吸排气的容器中。对容器内进行抽真空后，向容器内供给压力为0.03MPa～1.0MPa的H2气体，形成崩解合金粉。该崩解合金粉在脱氢处理后，在不活泼气体气流中被微粉碎。
在本发明中所使用的磁体材料的铸片是通过将规定组成的合金熔液以单辊(roll)法或者双辊法进行的带铸法适宜地制造的。可以根据所制造的铸片的板厚而区分使用单辊法和双辊法。当铸片厚时优选使用双辊法，当铸片薄时优选使用单辊法。而且，以急冷法制造的合金，粒度分布陡峭(sharp)，由于能够使粒径一致，所以也提高了烧结后的矩形性。
若铸片的厚度不足0.03mm，急冷效果就会增大，所以结晶粒径有可能变得过小。若结晶粒径过小，在使其粉末化时每个颗粒会多晶化，晶体取向就会变得不一致，因此就会引起磁性劣化。反之，若铸片厚度超过10mm，冷却速度会变慢，因此α-Fe容易结晶，也会产生富Nd相的不均。
氢吸留处理，例如可以如下进行。即，将断开为规定大小的铸片插入原料箱(case)内，然后，将原料箱插入可密闭的氢炉中，密闭该氢炉。接着，将该氢炉充分抽取真空后，向容器内供给压力为30kPa～1.0MPa的氢气，使氢吸留在铸片中。由于氢吸留反应是放热反应，所以优选在炉的外周周设供给冷却水的冷却配管，防止炉内升温。通过氢的吸收吸留，铸片自然崩解、粉末化。
将粉末化后的合金冷却后，在真空中加热，进行脱氢处理。由于在以脱氢处理所获得的合金粉末的粒内存在有微细的龟裂，所以就能够通过随后进行的以球磨机、喷射粉碎机等的短时间微粉碎，制造具有上述粒度分布的合金粉末。关于氢粉碎处理的优选方式，在日本专利特开平7-18366号公报中已经公开。
上述微粉碎优选使用含有氮、实质上不含有氧的不活泼气体的喷射粉碎机、磨碎机(attriter)、振动粉碎机等干式粉碎装置进行。该不活泼气体中的氧浓度优选管理在500ppm以下，作为不活泼气体，优选使用纯度在99.99％以上的高纯度氮气。通过在这样的高纯度氮气的气氛中进行粉碎工序，就能够获得氧浓度低、表面被薄层氮化的微粉碎粉。粉末的平均粒径(粉碎粒度)优选在1.5μm～5.5μm的范围。由于粉末颗粒的平均粒径越小就越易于氧化，所以当粉末粒径在5.0μm以下(特别是在2.0μm以下)时，即使氧浓度超过了4000ppm，实施本发明的制造方法也是有优势的。
优选向这样制造的磁体粉末添加以脂肪酸酯等为主要成分的液体润滑剂。添加量为例如0.15～5.0质量％。作为脂肪酸酯，能够举出己酸甲酯、癸酸甲酯、月桂酸甲酯等。在润滑剂中也可以含有粘合剂等成分。重点在于，在后续工序中润滑剂可以挥发而被除去。当润滑剂自身是难以和合金粉末均匀混合的固体状时，可以用溶剂稀释使用。作为溶剂，能够使用以异链烷烃(isoparaffin)为代表的石油系溶剂或者萘系溶剂。润滑剂的添加时间是任意的，在微粉碎前、微粉碎中、微粉碎后中的任何时间都可以。液体润滑剂覆盖粉末颗粒的表面，在发挥防止颗粒氧化的效果的同时，在压制时发挥使成形体的密度均匀化、抑制取向紊乱的功能。
接下来，使用如图4所示的压制装置，进行磁场取向和压缩成形。图4的装置10具备：具有贯通孔的冲模(die)1和从上下方向夹住冲模1的贯通孔的冲头(punch)2和3。原料粉末4填充在由冲模1、下冲头2和上冲头3所形成的空间(腔室)内，通过减小下冲头2和上冲头3的间隔而被压缩成形(压制工序)。为了进行磁场取向，图4的压制装置10具备有线圈5和7。
粉末4的填充密度被设定在能够进行磁场取向，并且去除磁场后，难以发生磁粉的取向紊乱的范围内。在本实施方式中，填充密度优选设为真密度的例如20～30％。其结果为，使得成形体密度显示为包含在3.8～4.2g/cm3的范围内的值。
粉末填充后，在填充有粉末4的空间内形成取向磁场，实行粉末4的磁场取向。不仅在使磁场的朝向和压制方向一致的平行磁场成形时，而且在使磁场的朝向和压制方向垂直的垂直磁场成形时也发挥作用。为取向所施加的磁场可以是静磁场，也可以是脉冲磁场。为了防止粉末的氧化，优选在氮等不活泼气体中进行压制工序本身。
成形体从压制装置10中取出后，迅速接受抗氧化剂的含浸处理。在本实施方式中，使用具有图1所示的结构的装置，在减压状态(压力：-50kPa～-100kPa左右)下，使异链烷烃含浸于成形体20中。
通过上述的含浸，构成成形体20的稀土类磁体合金粉末的表面就被抗氧化剂所覆盖，因此成形体20即使暴露于大气中，也能够抑制粉末颗粒和氧的直接接触。其结果为，即使将成形体20放置于大气中，也能够大大减小在短时间内发热、着火的可能。
作为用于含浸处理的抗氧化剂，也能够使用与以提高成形性和取向度为目的向粉末中添加的液体润滑剂、稀释液体润滑剂的抗氧化剂相同的物质。其中，由于具有表面抗氧化功能的抗氧化剂是必要的，所以考虑特别优选以异链烷烃为代表的石油系溶剂或者萘系溶剂、己酸甲酯、癸酸甲酯、月桂酸甲酯等脂肪酸酯、高级醇、高级脂肪酸等。
含浸处理后，成形体20经过脱粘工序、烧结工序、时效处理工序等制造工序，最终成为永磁体制品。由于在油剂成分中所含有的碳会使稀土类磁体的磁性特性发生劣化，所以含浸于成形体20内的油剂，要选择在脱粘工序和烧结工序时从成形体中脱离的物质。由此，油剂就不会给磁体特性带来不好的影响。通过烧结前的脱粘工序等使油剂挥发后，需要将该成形体放置在氧浓度低的环境下，使其不接触大气。因此，优选将进行脱粘工序和烧结工序的炉连接，使得成形体在炉间移动而不直接接触大气。而且，更优选使用分批式(batch)炉进行上述处理。
在本发明中，通过进行后述的两阶段烧结工序，最终获得的烧结磁体中的结晶粒径能够控制在3μm～9μm的范围，优选控制在3μm～6μm的范围。在现有的烧结工序中，因烧结时的晶粒成长使结晶粒粗大化，即使使用低氧磁粉也难以使矫顽力充分提高，但是采用本发明的烧结工序，就能够充分发挥使用低氧磁性粉末的效果。
图5表示在烧结工序中的温度分布线。在图5中，以参照符号“30”所表示的分布线是在现有的烧结工序中所采用的温度，以参照符号“32”所表示的分布线是在本发明的烧结工序中所采用的温度。
在本实施方式中使用的烧结工序，进行两阶段的热处理。首先，在第一阶段，只在相对低的温度范围内(优选700～1000℃)保持相对长的时间(优选10～420分钟)，然后，进入第二阶段。在第二阶段中，在相对高的温度范围内(优选1000～1200℃)保持相对短的时间(例如30～240分钟)。烧结时的气氛优选氮、氢、氩等不活泼气体。
在利用稀土类合金的氢吸留·释放现象的氢粉碎处理时，残存于作为主相的R2Fe14B相中的氢，通过烧结工序前所实行的约500℃的脱粘工序被释放。但是，在氢粉碎处理时含于富R相等中的稀土类元素和氢结合所形成的稀土类氢化合物(RHx)，在500℃左右不发生金属化(不会释放氢而成为金属状态)。而采用本发明的烧结工序，在第一阶段中，稀土类氢化合物(RHx)就会释放氢而金属化。即，在700℃以上的温度下所进行的第一阶段热处理中，发生化学反应式RHx→R+(x/2)H2↑所表示的反应，结果，在第二阶段热处理中，晶界的富R相迅速变为液相，烧结反应迅速进行。其结果为，在短时间内完成烧结工序，抑制了结晶粒的粗大化，因此在提高矫顽力的同时，也能够提高烧结密度。
在本发明者的实验中，烧结磁体中的结晶粒径不同引起的矫顽力变化，在含氧量少的情况下显著。含氧量为例如7000质量ppm的情况下，结晶粒径有3～6μm左右的，也有12～15μm左右的，二者的矫顽力之间的差距不到10％，但是若含氧量在3000质量ppm以下，则在平均结晶粒径在9μm以下的磁体和超过9μm的磁体中，矫顽力就产生了约10％以上的差距。R-Fe-B系稀土类磁体的平均结晶粒径优选为3μm～9μm，含氧浓度以重量比计优选为50ppm～4000ppm，含氮浓度以重量比计优选为150ppm～1500ppm。烧结后，在400～900℃下进行时效处理。
在本实施方式中，虽然是以通过带铸法制造原料合金的例子进行说明的，但是也可以使用其他方法(例如铸锭(ingot)法、直接还原法、喷雾(atomize)法、离心铸造法)。
此外，在本说明书中，所谓“R-Fe-B系稀土类磁体”是广泛包含了Fe的一部分被Co等金属置换的、B(硼)的一部分被C(碳)置换的稀土类磁体。R-Fe-B系稀土类磁体的组织结构为：由具有正方晶结构的R2Fe14B型化合物构成主相，富R相和富B相(晶界相)围绕在该主相的周围。该R-Fe-B系稀土类磁体的结构在美国专利第5645651中已经公开。
<实施例>
首先，以高频熔炉制造具有Nd+Pr(30.0质量％)-Dy(1.0质量％)-B(1.0质量％)-Fe(剩余部分)的组成的合金熔液，然后，通过水冷辊式带铸法将上述熔液冷却，制造成厚0.5mm左右的薄板状铸片(薄片状合金)。该薄片状合金的含氧浓度为150质量ppm。
接下来，将薄片状合金收纳于氢炉中。对该炉内抽真空后，为了进行氢脆化，向炉内进行2小时的氢气供给。使炉内的氢分压达到200kPa。薄片因氢的吸留而发生自然崩解后，在加热的同时抽真空，实施脱氢处理。然后向炉内导入氩气，冷却至室温。当合金温度冷却到20℃的时候从氢炉中取出。在该阶段中，合金的氧含量为1000质量ppm。
然后，通过以氧浓度被控制在200质量ppm以下的氮气气氛充满粉碎室的喷射式粉碎机，进行上述合金的粉碎，制造了显示各种氧浓度值的磁体粉末。而且，通过调节粉碎时间等粉碎条件，使磁体的平均粒径(粉碎粒度)在1.5～7.5μm的范围内变化，制造平均粒径不同的各种粉末。此外，在粉碎时，控制氮气气氛中的含氧量，使粉末的含氧量变化，最大达到7000质量ppm左右。由此获得的粉末的氮浓度在100～900质量ppm的范围内。
然后，使用摇摆型混合机(rocking mixer)向上述粉碎粉中添加0.5质量％的液体润滑剂。该润滑剂以己酸甲酯为主要成分。然后，使用图1所示的装置，通过干式压制法将上述粉末制造为成形体。这里所谓的“干式”是指不需要油剂榨出工序，也广泛包含了如本实施例这样的在粉末中含有比较少量的润滑油(油剂)的情况。成形体的尺寸为30mm×50mm×30mm，密度为4.2～4.4g/cm3。
接着，使用具备图1所示结构的装置，在减压下进行从成形体的表面开始将抗氧化剂含浸于成形体中的工序。作为抗氧化剂，使用异链烷烃。
为了进行比较，以图2所示的方法，在大气压下进行含浸时，如图6(a)所示，发生破裂。另一方面，在本实施例中，如图6(b)、(c)所示，抗氧化剂的含浸迅速进行达到成形体的内部，而未发生破裂，。图6(b)显示的是含浸时间相对短的情况，虽然成形体没有被全体含浸，但是由于在成形体的表面形成有含浸部，所以能够充分获得防止着火的效果。图6(c)显示的是含浸部已进展到成形体全体的状态。在图6所示的成形体中，相对密集的点所在区域所表示的部分是表示已经进行抗氧化剂的含浸的部分。
图7是表示减压容器的压力和含浸量关系的图表。减压容器内的压力和大气压相比越低，则含浸量就越增加。若减压容器内的压力和大气压之差达到35kPa以下，则在成形体中有时就会产生破裂。因此，减压容器内的压力和大气压相比，优选低于40kPa以上。
图8是表示成形密度(成形体的密度)和含浸量关系的图表。由图8可知，若压力和含浸时间相同，成形密度越低则含浸量越增加。
在本发明的实施例中，当抗氧化剂几乎含浸于成形体全体后，将成形体放置于室温的大气中，测定成形体的温度。若成形体中的稀土类元素发生氧化，则会发热，所以可以通过成形体温度来评价氧化的进行程度。
其中，刚进行含浸处理后的成形体温度为40℃以下，即使经过600秒也未达到50℃。即使是使用氧浓度最低的粉末制造的成形体，其温度的最高值也不超过70℃左右，即使将成形体长时间(例如6小时)放置于大气气氛中，也不需要担心着火，也观察不到磁体特性的劣化。而且，观察到在含浸处理后成形体的温度暂时(2～3分钟左右)降低的现象。这是由于抗氧化剂从成形体的表面挥发，成形体因汽化热而被冷却。
在未对成形体进行抗氧化剂的含浸工序的情况下(比较例)，在将氧浓度调节在约2000质量ppm以下的成形体中，从压制装置中取出成形体经过约6分45秒后，在大气中就达到80℃，发生着火。由于氧化所产生的热量促进了周围粉末的氧化，所以一旦氧化开始，成形体的温度就会急剧增加，着火的危险性显著升高。本发明人认为这样的成形体，即使收纳于氧浓度比较低的气氛气体的容器内，在容器内也会渐渐地持续被氧化，在成形体内部不断蓄积热。因此，结果就会有达到急剧发热、着火的危险性。
在250℃下对已进行抗氧化剂的含浸的成形体进行2小时的脱粘工序后，进行烧结工序。当使用低氧浓度的磁体粉末制造烧结磁体时，特别优选使用2阶段烧结处理使结晶粒径变小。当氧浓度为例如1000质量ppm～4000质量ppm时，烧结磁体的平均结晶粒径范围优选为3μm～9μm。
再者，因为在例如He或者氩的气氛中进行微粉碎而未进行粉末表面的氮化的情况下，由于在粉末颗粒表面未形成氮化膜，所以易于发生氧化，在工序中发生着火、磁特性的劣化。反之，若粉末颗粒表面的氮化进行过度，烧结处理就会难以进行，产生磁特性劣化这样不适合的情况。因此，磁体粉末中的氮浓度优选控制在150质量ppm～1500ppm的范围内，更优选控制在200质量ppm～700质量ppm的范围内。只要磁体粉末中的氮浓度在150质量ppm～1500质量ppm，氧浓度在50质量ppm～4000质量ppm，也会具有和在本发明的实施方式中所获得的烧结磁体相同的氮浓度、氧浓度。
而且，在本发明中使用的稀土类磁体的原料组成当然也不限定于上述实施例的组成，本发明能够广泛地适用于具有在大气中因氧化反应而存在发热、着火的危险性的低氧浓度稀土类合金的粉末。
此外，在上述实施方式中，虽然都是使用干式压制法，但也可以使用在美国专利第5,489,343中公开的湿式压制法来实施本发明。根据本发明能够获得通过降低氢浓度所得到的效果，而不因压制方法种类的不同而不同，因此能够提高磁特性。而且，当使用湿式压制法制造成形体时，在压制后也可以省略将成形体含浸于油剂中的工序。
在上述实施方式中，虽然是在氮气气氛中进行微粉碎工序，但是也可以使用氩或者氦来代替氮，或者除氮外还有氩或者氦。在进行不使用氮气的微粉碎时，虽然未进行粉末颗粒表面的氮化，但是通过控制氧浓度和氢浓度也能够获得效果。
产业上的可利用性
根据本发明，能够对低密度、低强度的磁体粉末成形体进行抗氧化剂的含浸，而不使其发生破裂等，因此就能够以高成品率提供一种磁体特性优良的低氧稀土类合金磁体。

Claims (9)

1.一种R-Fe-B系稀土类磁体的制造方法，其特征在于，包括：
通过利用干式压制法将稀土类合金粉末压缩成形，制造成形体的压制工序(A)；
从所述成形体的表面开始使抗氧化剂含浸于所述成形体中的工序(B)；和
对所述成形体进行烧结的工序(C)，
在所述工序(B)中，在已减压的容器内使所述成形体含浸于所述抗氧化剂中。
2.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，
所述工序(B)包括：
将所述成形体收纳于所述容器内的工序；
对所述容器的内部进行减压的工序；和
将所述抗氧化剂供给至所述容器的内部的工序。
3.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，
所述稀土类合金粉末的含氧量以重量比计为50ppm～4000ppm，含氮量以重量比计为150ppm～1500ppm。
4.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，
所述工序(C)包括：
在大于等于700℃小于1000℃的温度范围内保持10分钟～420分钟的时间的第一工序；和
在1000℃～1200℃的温度范围内进行烧结的第二工序。
5.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述稀土类合金粉末的平均粒径为1.0μm～5.0μm。
6.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述抗氧化剂由具有挥发性的成分构成。
7.如权利要求6所述的制造方法，其特征在于，在所述工序(B)之后，通过所述抗氧化剂的挥发，使所述成形体的温度至少暂时降低。
8.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述抗氧化剂为异链烷烃。
9.一种含浸装置，其特征在于，包括：
收纳稀土类合金粉末的成形体的容器；
将用于所述成形体的含浸的抗氧化剂供给至所述容器内部的单元；和
降低所述容器的内部压力的减压装置。
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