DE10042357B4

DE10042357B4 - Verfahren zur Herstellung eines Sintermagneten vom R-Fe-B-Typ, und Verfahren zur Herstellung eines Legierungspulver-Materials für einen Sintermagneten vom R-Fe-B-Typ

Info

Publication number: DE10042357B4
Application number: DE10042357A
Authority: DE
Inventors: Futoshi Kuniyoshi
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1999-08-30
Filing date: 2000-08-29
Publication date: 2009-04-09
Anticipated expiration: 2020-08-30
Also published as: CN1167086C; DE10066419B4; DE10042357A1; CN1291776A; DE10066419B8; US6344168B1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Sintermagneten vom R-Fe-B-Typ, das die folgenden Stufen umfasst: (a) Herstellung eines Legierungspulver-Materials in einem ersten Zustand, in dem ein Schmiermittel in einer Menge, die einer ersten Menge entspricht oder größer ist, auf eine Oberfläche eines Legierungspulvers für den Sintermagneten vom R-Fe-B-Typ aufgebracht ist. (b) partielles Verdampfen des Schmiermittels in dem Legierungspulver-Material in dem ersten Zustand und dadurch Herstellung des Legierungspulver-Materials in einem zweiten Zustand, in dem die Menge des Schmiermittels auf eine zweite Menge oder weniger verringert ist; (c) Pressen des Legierungspulver-Materials in dem zweiten Zustand und dadurch Bildung eines Presslings; und (d) Sintern eines Presslings.

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Sintermagneten vom R-Fe-B-Typ und ein Verfahren zur Herstellung eines Legierungspulver-Materials für die Verwendung als Ausgangsmaterial bei der Herstellung eines Sintermagneten vom R-Fe-B-Typ.
Aus der EP 0 991 086 A1 ist ein Verfahren zum Herstellen eines Magneten bekannt, welches die Problematik der Entfernung eines Bindemittels dadurch versucht zu lösen, indem eine bestimmte Menge und ein bestimmter Typ eines Schmiermittels zu einem Legierungspulver beigemischt wird.
Aus der DE 44 34 471 C1 ist bekannt, dass Entfernen eines organischen Mittels vor dem Sintern durch Hitze zu bewirken. Auch die US 3,901,742 A spricht die Problematik, die mit der Entfernung eines Bindemittels zu tun hat, an.
Ein Sintermagnet (Permanentmagnet) aus einer Seltenerdmetall-Legierung wird in der Regel hergestellt durch Pressen eines Pulvers aus einer Seltenerdmetall-Legierung, Sintern des erhaltenen Pulver-Presslings und Durchführung einer Alterungswärme-Behandlung mit dem Sinterkörper. Derzeit werden zwei Typen von Sintermagneten aus Seltenerdmetall-Legierungen, bei denen es sich um einen Magneten vom Samarium-Kobalt-Typ und einen Magneten vom Neodym-Eisen-Bor-Typ handelt, auf unterschiedlichen Gebieten in großem Umfang verwendet. Einer der beiden Typen, der Magnet vom Neodym-Eisen-Bor-Typ (nachstehend als "Magnet vom R-Fe-B-Typ" bezeichnet, worin R für eines der Seltenerdmetalle einschließlich Y, Fe für Eisen und B für Bor stehen) wird bereits positiv verwendet in verschiedenen elektronischen Geräten wegen seines höchsten magnetischen Energieprodukts unter verschiedenen Magneten und seiner verhältnismäßig niedrigen Kosten. Die Seltenenerdmetall-Legierung vom R-Fe-B-Typ besteht aus einer Hauptphase, die hauptsächlich aus einer tetragonalen R₂Fe₁₄B-Verbindung besteht, einer R-reichen Phase, die aus Nd und dgl. besteht, und einer B-reichen Phase. Es sei darauf hingewiesen, dass Fe teilweise durch ein Übergangsmetall wie Co oder Ni ersetzt werden kann. Als Dokumente, in denen Seltenenerdmetall-Sintermagnete vom R-Fe-B-Typ beschrieben sind, auf welche die vorliegende Erfindung zweckmäßig angewendet wird, können die US 4 770 723 A und US 4 792 368 A genannt werden, auf deren Inhalt hier ausdrücklich Bezug genommen wird.
Zur Herstellung einer Seltenenerdmetall-Legierung, die einen solchen Magneten bildet, wird bisher üblicherweise das Block-Gießen angewendet, bei dem eine geschmolzene Metalllegierung als Ausgangsmaterial in eine Form eingeführt und verhältnismäßig langsam abgekühlt wird. Ein durch Block-Gießen hergestellter Legierungsblock wird unter Anwendung eines allgemein bekannten Pulverisierungsverfahrens pulverisiert. Das so hergestellte Legierungspulver wird mittels verschiedener Pulverpressen gepresst und in einen Sinterofen transportiert, in dem es einem Sinterverfahren unterworfen wird.
In den letzten Jahren hat sich die Aufmerksamkeit konzentriert auf Abschreckungsverfahren, repräsentiert durch das Bandgießen und das Schleudergießen, bei denen aus einer geschmolzenen Metalllegierung eine erstarrte Legierung gebildet wird, die dünner ist als ein Block (nachstehend als "Legierungsflocke" bezeichnet), indem man die geschmolzene Metalllegierung mit einer einzelnen Walze, einer Doppelwalze, einer sich drehenden Scheibe oder der Innenseite einer sich drehenden zylindrischen Form in Kontakt bringt und dadurch eine verhältnismäßig schnelle Abschreckung bewirkt. Die Dicke eines Legierungswerkstücks, das durch ein solches Abschreckungs-Verfahren erhalten wird, liegt normalerweise in dem Bereich von etwa 0,03 bis etwa 10 mm. Bei einem Abschreckungs-Verfahren beginnt die geschmolzene Metalllegierung von der Oberfläche her, die mit einer Kühlwalze (Walzenkontakt-Oberfläche) in Kontakt steht, zu erstarren (fest zu werden) und ein Kristall wächst von der Walzenkontakt-Oberfläche her in Richtung der Dicke zu einer säulenförmigen Konfiguration. Als Folge davon weist eine abgeschreckte Legierung, die durch Bandgießen oder dgl. hergestellt worden ist, eine Struktur auf, die eine R₂Fe₁₄B-Kristallphase umfasst, die eine Größe von nicht weniger als etwa 0,1 μm und von nicht mehr als etwa 100 μm in Richtung einer Nebenachse und eine Größe von nicht weniger als etwa 5 μm und von nicht mehr als etwa 500 μm in Richtung einer Hauptachse sowie eine R-reiche Phase aufweist, die in dem Korngrenzenbereich der R₂Fe₁₄B-Kristallphase in dispergierter Form vorliegt. Die Rreiche Phase ist eine nicht-magnetische Phase, die ein Element der Seltenen Erden R in einer verhältnismäßig hohen Konzentration und eine Dicke (entsprechend der Breite der Korngrenze) von etwa 10 μm oder weniger aufweist.
Da eine abgeschreckte Legierung innerhalb einer kürzeren Zeitspanne abgeschreckt worden ist (Abkühlungsgeschwindigkeit: nicht weniger als 10²°C/s und nicht mehr als 10⁴°C/s) als eine Legierung (Block-Legierung, die unter Anwendung des konventionellen Blockgießens (Formgießens) hergestellt worden ist, weist sie eine miniaturisierte Struktur und eine verminderte Kristall-Teilchengröße auf. Die abgeschreckte Legierung bietet auch den Vorteil einer R-reichen Phase mit einer ausgezeichneten Dispersion, da die Korngrenze einen großen Bereich besetzt und die R-reiche Phase in dem Korngrenzenbereich weit verbreitet ist. Diese Merkmale erlauben die Herstellung eines Magneten mit verbesserten magnetischen Eigenschaften unter Verwendung der abgeschreckten Legierung.
Erfindungsgemäß werden Blöcke aus einer erstarrten Legierung, die durch Abschrecken oder Abkühlen eines geschmolzenen Metalls hergestellt worden sind, als "Legierungsblöcke" bezeichnet, die erstarrte (feste) Legierungen in verschiedenen Formen umfassen, beispielsweise Legierungsblöcke, die durch konventionelles Blockgießen erhalten werden, und Legierungsflocken, die unter Anwendung eines Abschreckungsverfahrens, beispielsweise durch Bandgießen, erhalten wurden. Ein Legierungspulver, das gepresst worden ist, wird erhalten durch Zerkleinern der Legierungsblöcke zu einem groben Pulver (mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von beispielsweise 10 bis 500 μm) beispielsweise durch Anwendung einer Hydrierungs-Pulverisierung (d. h. durch Hydrierungseinschluß) und/oder verschiedener mechanischer Zerkleinerungsverfahren und anschließendes Feinpulverisieren des groben Pulvers.
Ein unter Anwendung eines Abschreckungsverfahrens hergestelltes Legierungspulver, das durch eine Streifen- bzw. Bandguß-Legierung dargestellt wird, weist das Problem auf, dass es einer Oxidation unterliegt. Im allgemeinen unterliegt ein Pulver aus einer Seltenerdmetall-Legierung einer Oxidation und es besteht die Gefahr einer Wärmebildung oder Entzündung. Ein Pulver aus einer abgeschreckten Legierung wird angesehen als eine solche mit einem besonders hohen Risiko der Wärmebildung oder Entzündung, da die der Oxidation unterliegende R-reiche Phase leicht an einer Oberfläche eines Pulver-Teilchens der abgeschreckten Legierung auftritt.
Um das Problem zu umgehen, ist beispielsweise in der japanischen Patentpublikation Nr. 6-6728 (Anmelder Sumitomo Special Metals Co., Ltd., Einreichungstag: 24. Juli 1986) ein Ver fahren zur Herstellung eines dünnen Oxidfilms auf einer Oberfläche eines Pulvers aus einer Seltenerdmetall-Legierung beschrieben (siehe auch JP 63033505 ). In der Publikation ist auch beschrieben, dass zur Erzielung verbesserter magnetischer Eigenschaften die durchschnittliche Teilchengröße des Pulvers aus der Seltenerdmetall-Legierung, das einem Pressen unterworfen worden ist, vorzugsweise in dem Bereich von 1,5 bis 5 μm liegt. Wenn die durchschnittliche Teilchengröße kleiner als 1,5 μm ist, wird der Mengenanteil des Oxids übermäßig hoch, sodass die magnetischen Eigenschaften schlechter (abgebaut) werden. Wenn die durchschnittliche Teilchengröße mehr als 5 μm beträgt, tritt leicht eine Magnetisierungsumkehr auf unter Verminderung der Koerzitivkraft. Auf den Inhalt der japanischen Patentpublikation Nr. 6-6728 wird hier ausdrücklich Bezug genommen.
Um die Kompressibilität (Pressbarkeit) eines Pulvers aus einem Seltenen Erdmetall zu verbessern, ist andererseits in dem US-Patent Nr. 5,666,635 (Inhaber: Sumitomo Special Metals Co., Ltd.) ein Verfahren zur Herstellung eines feinen Pulvers mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 1,5 bis 5 μm durch Zugabe und Zumischen von 0,02 bis 5,0 Gew.-% Schmiermittel, hergestellt durch Verflüssigen mindestens eines Fettsäureesters in einem groben Pulver einer Legierung für einen Sintermagneten vom R-Fe-B-Typ mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 10 bis 500 μm und Mahlen der Mischung in einer Strahlmühle unter Verwendung eines Inertgases beschrieben. Auf das US-Patent Nr. 5,666,635 wird hier ausdrücklich Bezug genommen.
Als Ergebnis der Durchführung einer Untersuchung ist der Erfinder der vorliegenden Erfindung jedoch auf das Problem gestoßen, das selbst dann, wenn die konventionelle Technik angewendet wird, in einem Pressling aus dem Legierungspulver, der daraus hergestellt wird, Risse oder Bruchstücke entstehen, die, wie angenommen wird, resultieren aus einer schlechten Kompressibilität während des Pressens. Das Problem ist besonders ausgeprägt, wenn ein Seltenerdmetall-Legierungspulver mit einer verhältnismäßig engen Teilchengrößenverteilung verwendet wird, bei dem die Seiten mit den kleineren und größeren Teilchengrößen des Seltenerdmetall-Legierungspulvers entfernt worden sind.
Zusammenfassung der Erfindung
Mit der vorliegenden Erfindung wird das obengenannte Problem gelöst und ein Hauptziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines Sintermagne ten vom R-Fe-B-Typ sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Legierungspulver-Materials für den Sintermagneten vom R-Fe-B-Typ anzugeben, mit denen die Bildung von Rissen und Bruchstücken in einem Pressling herabgesetzt werden können durch Verbesserung der Pressbarkeit, insbesondere der Kompressibilität, des Legierungspulver-Materials für den Sintermagneten vom R-Fe-B-Typ und um dadurch die Produktivität zu verbessern.
Erfindungsgemäß wird ein Pulver, das nur aus einer Seltenerdmetall-Legierung besteht (einschließlich eines Oxidfilms, der durch Oxidation einer Oberfläche eines Seltenerdmetall-Legierungspulvers gebildet wird) als "Seltenerdmetall-Legierungspulver" bezeichnet und ein Seltenerdmetall-Legierungspulver, das eine Teilchen-Oberfläche aufweist, die mit einem Schmiermittel beschichtet ist, wird hier als "Seltenerdmetall-Legierungspulver-Material" bezeichnet. Das "Seltenerdmetall-Legierungspulver-Material" kann einen Überschuss an Schmiermittel zusätzlich zu dem Schmiermittel, das die Oberfläche des Seltenerdmetall-Legierungspulvers bedeckt, enthalten und es kann erforderlichenfalls außerdem ein Bindemittel enthalten.
Als Folge der Durchführung verschiedener Untersuchungen in dem Bestreben das obengenannte Problem zu lösen, dargestellt durch die konventionelle Technologie, hat der Erfinder der vorliegenden Erfindung gefunden, dass nach der Herstellung eines Legierungspulver-Materials, bestehend aus einem Seltenerdmetall-Legierungspulver, das eine Oberfläche aufweist, die mit einem Schmiermittel beschichtet ist, und vor dem Pressen der Gehalt an Schmiermittel in dem Legierungspulver-Material variiert und dass die resultierenden Variationen in Bezug auf den Gehalt und/oder die Gleichförmigkeit des Schmiermittels in Beziehung stehen zu der Kompressibilität des Pulvermaterials und Risse oder Bruchstücke in einem Pressling aus dem gepulverten Material hervorrufen. Schwankungen des Schmiermittelgehaltes haben Risse zur Folge.
Der Erfinder der vorliegenden Erfindung hat eine weitere Untersuchung durchgeführt und dabei gefunden, dass die Kompressibilität verbessert werden kann und das Auftreten von Rissen und Bruchstücken in dem Pressling vermindert werden kann durch Herabsetzung des Schmiermittel-Gehaltes in dem Legierungspulver-Material vor dem Verpressen des Legierungspulvers, dessen Oberfläche mit dem Schmiermittel beschichtet ist, auf eine bestimmte Menge oder weniger durch Verdampfung.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Sintermagneten vom R-Fe-B-Typ gemäß der vorliegenden Erfindung ist in Anspruch 1 definiert.
Bei einer Ausführungsform kann die Stufe (a) die Stufe des feinen Mahlens eines groben Pulvers aus der Legierung bei gleichzeitiger Zufuhr des Schmiermittels umfassen.
Bei einer anderen Ausführungsform kann die Stufe (a) die Stufe des Mischens des Legierungspulvers mit dem Schmiermittel bei gleichzeitiger Zuführung des Schmiermittels zu dem vorher hergestellten Legierungspulver umfassen.
Vorzugsweise umfasst die Stufe (b) eine Stufe, die das Einströmen eines Inertgases in einen luftdichten Behälter erlaubt, der das Legierungspulver-Material in dem ersten Zustand darin enthält.
Nach der Stufe (b) kann das Verfahren außerdem die Stufe der Konservierung des Legierungspulver-Materials in dem zweiten Zustand umfassen, während man das Inertgas in den Behälter oder in einen anderen luftdichten Behälter einströmen lässt.
Das Verfahren kann ferner die Stufe einer Probenentnahme des Legierungspulver-Materials in dem zweiten Zustand, der in dem Behälter konserviert worden ist, und das Analysieren der Zusammensetzung der entnommenen Probe aus dem Legierungspulver-Material umfassen, wobei die Stufe (c) nach der Probenentnahme- und Analysier-Stufe durchgeführt wird.
Vorzugsweise weist das Legierungspulver eine durchschnittliche Teilchengröße in dem Bereich von 3 bis 6 μm auf.
Das Legierungspulver, das eine spezifische Oberflächengröße in dem Bereich von 0,45 bis 0,55 m²/g, bestimmt nach dem BET-Verfahren, aufweist, kann in geeigneter Weise verwendet werden.
Als Schmiermittel kann ein Schmiermittel verwendet werden, das einen Fettsäureester als eine Hauptkomponente enthält.
In der Stufe (a) kann das mit einem Lösungsmittel verdünnte Schmiermittel auf die Oberfläche des Legierungspulvers aufgebracht werden. Das mit dem Lösungsmittel verdünnte Schmiermittel kann in der Stufe des Feinvermahlens des groben Pulvers der Legierung zugeführt oder in das vorher hergestellte Legierungspulver eingemischt werden.
Vorzugsweise beträgt die Gesamtmenge an Lösungsmittel und Schmiermittel, die in dem Legierungspulver-Material in dem zweiten Zustand enthalten ist, ≤ 0,5 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Legierungspulvers. Als Lösungsmittel kann ein Erdöl-Lösungsmittel verwendet werden. In diesem Fall kann auch ein Schmiermittel, das einen Fettsäureester als eine Hauptkomponente enthält, verwendet werden.
Gemäß einem anderen Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Legierungspulver-Materials für einen Sintermagneten vom R-Fe-B-Typ, wobei das Legierungspulver-Material aus einem Legierungspulver hergestellt ist, das eine Oberfläche aufweist, auf die ein Schmiermittel aufgebracht worden ist.
Das Verfahren zur Herstellung des Legierungspulver-Materials gemäß der vorliegenden Erfindung ist in Anspruch 14 definiert.
Bei einer Ausführungsform umfasst die Stufe (a) die Stufe des Feinmahlens eines groben Pulvers aus der Legierung, während das Schmiermittel zugeführt wird.
Bei einer anderen Ausführungsform umfasst die Stufe (a) die Stufe des Vermischens des Legierungspulvers mit dem Schmiermittel nach dem Feinmahlen.
Vorzugsweise umfasst die Stufe (b) die Stufe, bei der man ein Inertgas in einen luftdichten Behälter einströmen lässt, der das Legierungspulver-Material in dem ersten Zustand darin enthält.
Vorzugsweise weist das Legierungspulver eine durchschnittliche Teilchengröße in dem Bereich von 3 bis 6 μm auf.
Das Legierungspulver, das eine spezifische Oberflächengröße in dem Bereich von 0,45 bis 0,55 m²/g, bestimmt nach dem BET-Verfahren aufweist, kann in geeigneter Weise verwendet werden.
Als Schmiermittel kann ein Schmiermittel verwendet werden, das einen Fettsäureester als eine Hauptkomponente enthält.
In der Stufe (a) kann das mit einem Lösungsmittel verdünnte Schmiermittel auf die Oberfläche des Legierungspulvers aufgebracht werden. Das mit dem Lösungsmittel verdünnte Schmiermittel kann in der Stufe des Feinmahlens des groben Pulvers aus der Legierung zugeführt werden oder es kann mit dem Legierungspulver nach dem Feinmahlen vermischt werden, während es dem Legierungspulver zugeführt wird. Vorzugsweise beträgt die Gesamtmenge an Lösungsmittel und Schmiermittel, die in dem Legierungspulver-Material in dem zweiten Zustand enthalten ist, ≤ 0,5 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Legierungspulvers. Als Lösungsmittel kann ein Erdöl-Lösungsmittel verwendet werden. Auch in diesem Fall kann als Schmiermittel ein Schmiermittel verwendet werden, das einen Fettsäureester als eine Hauptkomponente enthält.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt in Form einer schematischen Darstellung einen Behälter 1 zum Verdampfen eines Schmiermittels, das in einem Legierungspulver-Material 2 enthalten ist, indem man ein Stickstoffgas hindurchströmen lässt;
2 stellt ein Diagramm dar, das die Beziehung zwischen der Stickstoffgas-Strömungszeit und dem Gesamtgehalt an Schmiermittel und Lösungsmittel in dem Legierungspulver-Material zeigt;
3 stellt ein Diagramm dar, das die Beziehung zwischen dem Gesamtgehalt an Schmiermittel und Lösungsmittel in dem Legierungspulver-Material und der Höhe eines erhaltenen Presslings (Kompressibilität) zeigt; und
4 stellt eine Ansicht dar, welche die Beziehung zwischen dem Schmiermittel-Gehalt in dem Legierungspulver-Material und der Höhe des erhaltenen Presslings (Kompressibilität) zeigt.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen werden die Ausführungsformen eines Verfahrens zur Herstellung eines Sintermagneten vom R-Fe-B-Typ gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. Obgleich ein Verfahren zur Herstellung eines Legierungspulver-Materials für einen Magneten vom R-Fe-B-Typ und ein Verfahren zur Konservierung desselben gemäß der vorliegenden Erfindung unabhängig von den übrigen Stufen des Verfahrens zur Herstellung eines Sintermagneten vom R-Fe-B-Typ implementiert werden kann, werden sie nachstehend zur Erläuterung als Teil des Verfahrens zur Herstellung eines Sintermagneten vom R-Fe-B-Typ beschrieben.
Das Verfahren zur Herstellung des Sintermagneten vom R-Fe-B-Typ gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst die folgenden Stufen:

(a) Herstellung eines Legierungspulver-Materials in einem ersten Zustand, in dem ein Schmiermittel in einer ersten Menge oder mehr auf die Oberfläche eines Legierungspulvers für den Sintermagneten vom R-Fe-B-Typ aufgebracht ist, wobei die erste Menge ≥ 0,15 Gew.-% des Gewichtes des Legierungspulvers beträgt.
(b) teilweises Verdampfen des Schmiermittels in dem Legierungspulver-Material in dem ersten Zustand und dadurch Herstellung des Legierungspulver-Materials in einem zweiten Zustand, in dem die Menge des Schmiermittels auf eine zweite Menge oder weniger herabgesetzt worden ist; wobei die zweite Menge ≤ 0,12 Gew.-% des Gewichtes des Legierungspulvers beträgt.
(c) Pressen des Legierungspulver-Materials in dem zweiten Zustand und dadurch Herstellung eines Presslings; und
(d) Sintern des Presslings.

Die vorliegende Erfindung stellt somit ein Legierungspulver-Material (im zweiten Zustand) zur Verfügung, bei dem das Schmiermittel in einer erforderlichen Menge (≤ der zweiten Menge) aufgebracht worden ist durch Herstellung des Legierungspulver-Materials (in dem ersten Zustand), auf welches das Schmiermittel in einer Menge von ≥ der ersten Menge, die zur Erzielung der angegebenen Pressbarkeit (Kompressibilität und Beständigkeit gegen Rissbildung und Bruchstückbildung) aufgebracht wird und das Entfernen des überschüssigen Schmiermittels durch Verdampfen.
Die vorliegende Erfindung beruht darauf, dass gefunden wurde, dass eine ausgezeichnete Pressbarkeit erzielbar ist, wenn die Menge des Schmiermittels ≤ einer spezifischen Menge (zweiten Menge) ist, die durch weiter unten folgende spezifische Daten erläutert wird. Wenn die Menge des Schmiermittels übermäßig groß ist, verglichen mit der spezifischen Menge, ist die Pressbarkeit signifikant vermindert. Da jedoch die spezifische Menge verhältnismäßig gering ist, ist es schwierig, das Schmiermittel in der spezifischen Menge auf die Oberfläche des Legierungspulvers gleichförmig und direkt aufzubringen. Um die Schwierigkeit zu eliminieren, wird das Legierungspulver-Material (im ersten Zustand), auf welches das Schmiermittel in einer Menge ≤ der ersten Menge, die ausreicht, um die Oberfläche des Legierungspulvers gleichförmig zu beschichten, hergestellt und das überschüssige Schmiermittel wird aus dem Legierungspulver-Material gleichförmig entfernt, sodass das Legierungspulver-Material, in dem die Oberfläche des Legierungspulvers mit dem Schmiermittel in der spezifischen Menge beschichtet ist, erhalten wird. Da die Flüchtigkeit des Schmiermittels gleichmäßig ist, kann das überschüssige Schmiermittel gleichförmig entfernt werden.
So kann beispielsweise die Stufe (a) wie folgt unter Anwendung eines bekannten Verfahrens implementiert werden:
Zuerst wird das gepresste Legierungspulver erhalten durch Herstellung eines Legierungsblockes in Form einer Legierungsbramme, hergestellt durch konventionelles Blockgießen oder in Form einer Legierungsflocke, hergestellt unter Anwendung eines Abschreckungsverfahrens, repräsentiert durch das Bandgießen, durch Pulverisieren des Legierungsblockes zu einem groben Pulver unter Verwendung beispielsweise eines Wasserstoffeinschluss- und/oder verschiedener mechanischer Mahlverfahren (Verfahren, in denen Vorrichtungen, wie z. B. ein Stampfwerk, ein Backenbrecher und eine Brown-Mühle verwendet werden) und durch Feinmahlen des groben Pulvers unter Verwendung einer Strahlmühle (vgl. das US-Patent Nr. 5,666,635 ). Die durchschnittliche Teilchengröße des groben Pulvers liegt vorzugsweise in dem Bereich von 10 bis 500 μm. Die durchschnittliche Teilchengröße des Legierungspulvers, das schließlich gepresst wird, liegt vorzugsweise in dem Bereich von etwa 1 bis etwa 10 μm, besonders bevorzugt in dem Bereich von etwa 3 bis 6 μm. Der Bereich der durchschnittlichen Teilchengröße ist etwas verschieden von demjenigen (1,5 bis 5 μm), wie er in der US 5,666,635 A beschrieben ist. Der obengenannte Bereich hat sich jedoch als bevorzugt erwiesen in Bezug auf die Pressbarkeit und die magnetischen Eigenschaften als Ergebnis einer Untersuchung, die von dem Erfinder der vorliegenden Erfindung und anderen Forschern gemeinsam durchgeführt wurde. Zur Erzielung einer ausgezeichneten Pressbarkeit ist es besonders bevorzugt, die durchschnittliche Teilchengröße auf etwa 3 um oder mehr einzustellen.
Das Aufbringen des Schmiermittels auf die Oberfläche des Seltenerdmetall-Legierungspulvers kann auch durchgeführt werden durch Feinmahlen des groben Legierungspulvers, während das Schmiermittel zugeführt wird. So kann beispielsweise, wie in dem USA 5,666,635 beschrieben, das Aufbringen des Schmiermittels implementiert werden durch Zugabe des Schmiermittels zu dem groben Pulver und anschließendes Feinmahlen des groben Pulvers mittels einer Strahlmühle. Alternativ kann das Aufbringen des Schmiermittels auch durchgeführt werden durch Sprühen des Schmiermittels in das Mahlwerkzeug während des Feinmahlens des groben Legierungspulvers.
Alternativ kann das Aufbringen des Schmiermittels auf die Oberfläche des Seltenerdmetall-Legierungspulvers auch durchgeführt werden durch Mischen des vorher hergestellten Legierungspulvers (des obengenannten fein gemahlenen Pulvers) mit dem Schmiermittel. Das Verfahren der Zugabe und des Zumischens des Schmiermittels zu dem Legierungspulver, das die angegebene durchschnittliche Teilchengröße (Teilchengrößenverteilung) aufweist, das vorher hergestellt worden ist, ist bevorzugt, da es eine gleichmäßigere, schnellere und positivere Beschichtung der Oberfläche des Legierungspulvers mit dem Schmiermittel erlaubt, während die Möglichkeit, dass das zugegebene Schmiermittel teilweise verdampft und die Gesamtmenge des Schmiermittels nicht dem Legierungspulver zugemischt wird, eliminiert wird. Das Schmiermittel kann dem Legierungspulver in dem Sammelbehälter einer Strahlmühle zugesetzt und zugemischt werden, in dem das Legierungspulver gesammelt worden ist oder nachdem das Legierungspulver in einen anderen Behälter eingeführt worden ist.
Typmäßig unterliegt das Schmiermittel keinen speziellen Beschränkungen, vorausgesetzt, dass mindestens ein Teil desselben verdampft. Beispielsweise kann ein Schmiermittel benutzt werden, das einen Fettsäureester als eine Hauptkomponente enthält. Bevorzugt ist insbesondere ein Schmiermittel, das verdampft, indem man ein Inertgas zuströmen lässt, und ein flüssiges Schmiermittel, das bei Raumtemperatur flüchtig ist, ist bevorzugt, wie weiter unten beschrieben. Zu spezifischen Beispielen für Fettsäureester gehören Methylcaproat, Methylcaprylat und Methyllaurat. Neben dem Schmiermittel können auch andere Verbindungen, z. B. ein Bindemittel, zugegeben werden.
Obgleich das Schmiermittel allein zugegeben und zugemischt werden kann, hat ein Schmiermittel, das mit einem Lösungsmittel verdünnt ist, den Vorteil einer gleichmäßigen Beschichtung der Oberfläche des Legierungspulvers, selbst wenn es in einer verhältnismäßig geringen Menge zugegeben und zugemischt wird. Das mit einem Lösungsmittel verdünnte Schmiermittel hat auch den Vorteil, dass dann, wenn das Schmiermittel in einem festen Zustand vorliegt und mit dem Legierungspulver nicht gleichförmig vermischt werden kann, ein einheitlicher Überzug auf der Oberfläche des Legierungspulvers erhalten wird. Da es jedoch schwierig ist, das Schmiermittel mit dem Gasstrom zu verdampfen, wird vorzugsweise ein flüssiges Schmiermittel, das bei Raumtemperatur flüchtig ist, verwendet. Als Lösungsmittel kann ein Erdöl-Lösungsmittel, dargestellt durch Isoparaffin und ein Lösungsmittel auf Naphthen-Basis verwendet werden.
Die erste Menge des in dem Legierungspulver-Material in dem ersten Zustand, wie er in der Stufe (a) erhalten wird, enthaltenen Schmiermittels ist natürlich größer als die zweite Menge des in dem Legierungspulver-Material in dem zweiten Zustand, der schließlich gepresst wird, enthaltenen Schmiermittels. Die erste Menge wird auf eine Menge festgelegt, die es erlaubt, dass das Schmiermittel praktisch auf die gesamten Oberflächen der Teilchen des Legierungspulvers unter Anwendung von Verfahren aufgebracht wird (Oberflächen-Behandlungsverfahren, beispielsweise Mischverfahren und Mahlverfahren), wie sie zum Aufbringen des Schmiermittels auf die Oberfläche eines Legierungspulvers angewendet werden. Da das Schmiermittel in einer überschüssigen Menge aufgebracht worden ist, variiert die Menge des Schmiermittels auf dem Legierungspulver von Ort zu Ort, sie ist jedoch ausreichend, wenn das Schmiermittel in der minimal erforderlichen Menge auf praktisch die gesamte Oberfläche aufgebracht worden ist. Das Schmiermittel in der erforderlichen Minimalmenge wird am leichten Verdampfen verhindert durch die Wechselwirkung zwischen ihm selbst und der Oberfläche des Legierungspulvers (physikalische Adsorption oder Chemiesorption) und es liegt in stabiler Form auf der Oberfläche des Legierungspulvers vor. Ist einmal eine ausreichende Schmiermittelmenge auf der Oberfläche des Legierungspulvers aufgebracht worden, so fällt die Schmiermittelmenge in der nachfolgenden Verdampfungs stufe nicht unter die benötigte Mindestmenge. Als Ergebnis wird ein Legierungspulvermaterial erhalten, in welchem ein eine befriedigende Verpressbarkeit gewährleistendes Schmiermittel der Legierungspulveroberfläche zugefügt worden ist.
Es kann sein, dass sich die erste und die zweite Menge in geeigneter Weise ändern in Abhängigkeit von dem Typ des Legierungspulvers (abhängig beispielsweise von der durchschnittlichen Teilchengröße oder der spezifischen Oberflächengröße). Als Ergebnis der Untersuchung variierender Legierungspulver für Sinterlegierungen vom R-Fe-B-Typ (durchschnittliche Teilchengröße etwa 2,8 bis etwa 6,0 μm, spezifische Oberflächengröße etwa 0,45 bis etwa 0,55 m²/g, bestimmt nach dem BET-Verfahren) wurde festgelegt, dass die erste Menge vorzugsweise in dem Bereich von etwa 0,15 bis etwa 5,0 Gew.-%, bezogen auf das Seltenerdmetall-Legierungspulver, liegt. Ausgedrückt als Gewicht pro Einheits-Oberflächengröße liegt sie vorzugsweise in dem Bereich von etwa 0,27 bis etwa 0,90 g/m². Wenn die Menge des zugegebenen Schmiermittels weniger als etwa 0,15 Gew.-% beträgt, ist es schwierig, die Oberfläche des Legierungspulvers mit dem Schmiermittel gleichförmig zu beschichten, wodurch gegebenenfalls die Pressbarkeit verschlechtert werden kann. Wenn das Pressen durchgeführt wird, während ein magnetisches Feld angelegt wird, ist es außerdem schwierig, die einzelnen Teilchen des Legierungspulvers in der Richtung des Magnetfeldes auszurichten, wodurch die magnetischen Eigenschaften des schließlich erhaltenen Magneten verschlechtert werden können. Wenn die Menge des zugegebenen Schmiermittels mehr als etwa 5,0 Gew.-% beträgt, ist eine lange Zeit erforderlich, um das Schmiermittel durch Verdampfung auf die zweite Menge oder weniger zu verringern, sodass die Produktivität abnimmt. Vorzugsweise beträgt die erste Menge nicht weniger als etwa das Doppelte der zweiten Menge und nicht mehr als etwa das Vierfache der zweiten Menge. Der im Rahmen dieser Erfindung benutzte Begriff „mittlere Teilchengröße" entspricht dem internationalen Fachausdruck „mass median diameter (MMD)".
Die Stufe (b) kann mittels verschiedener Verfahren implementiert werden.
Es können beispielsweise genannt werden ein Verfahren, bei dem man ein Inertgas in einen Behälter strömen lässt, der das Legierungspulver in dem ersten Zustand enthält, ein Verfahren, bei dem man einen Behälter evakuiert, ein Verfahren, bei dem man das Legierungspulver in einem Inertgas mittels eines Sprühtrockners oder dgl. fliegen lässt, und ein Verfahren, bei dem man ein Inertgas von unten nach oben sprüht, wobei man das Legierungspulver auf einem Netz anordnet. Unter diesen ist das Verfahren, bei dem man das Inertgas in den Behälter einströmen lässt, der das Legierungspulver enthält, insofern bevorzugt, als das Schmiermittel ausreichend verdampfen kann und das Verfahren kann mit einer einfachen Vorrichtung durchgeführt werden. Es ist leicht ersichtlich, dass der Behälter ein Behälter sein kann, in dem das Schmiermittel zugegeben und dem schmiermittelhaltigen Legierungspulver zugemischt wird, oder ein anderer Behälter, in den das Legierungspulver danach eingeführt wird. In der vorliegenden Beschreibung ist der Ausdruck "Inertgas" so definiert, dass er nicht nur ein Inertgas in einem engen Sinne (wie Ar oder He), sondern auch ein Stickstoffgas umfasst. Da ein billiges Stickstoffgas zweckmäßig verwendet werden kann, wird in der nachfolgenden Beschreibung davon ausgegangen, dass es sich bei dem Inertgas um Stickstoffgas handelt.
Beispielsweise kann ein Gasstrom in einen luftdichten Behälter aus rostfreiem Stahl oder dgl. eingeführt werden, indem man ein Stickstoffgas aus dem Auslass eines Behälters ausströmen lässt, während das Stickstoffgas beispielsweise aus einer Stickstoff-Gasflasche in den Behälter eingeleitet wird. Durch Kontrolle der Strömungsrate des Stickstoffgases kann die Verdampfungs-Geschwindigkeit desselben eingestellt werden. Die Strömungsrate des Stickstoffgases kann in geeigneter Weise festgelegt werden auf der Basis des Volumens des Behälters, der Menge des Legierungspulver-Materials, der Menge des zu verdampfenden Schmiermittels, der Geschwindigkeit, mit der das Schmiermittel verdampft, und dgl..
Der hier verwendete luftdichte Behälter steht für einen Behälter, der einen solchen Grad von Luftdichtheit aufweist, dass verhindert wird, dass Luft in einen anderen Teil als durch den Einlass eintritt und aus einem anderen Teil als dem Auslass für das Stickstoffgas austritt. Da ein positiver Druck in dem Behälter durch das Stickstoffgas, das von außen zugeführt werden kann, erzeugt wird, ist die erforderliche Luftdichtheit nicht so hoch. Die Anwendung eines Gasstromes ist auch vorteilhaft insofern, als ein Behälter mit einer verhältnismäßig geringen Luftdichtheit verwendet werden kann.
Als Ergebnis der Prüfung des obengenannten Legierungspulver-Materials wurde festgestellt, dass die Menge (zweite Menge) des Schmiermittels vorzugsweise etwa 0,12 Gew.-% oder weniger beträgt, bezogen auf das Legierungspulver, zur Erzielung einer ausgezeichneten Pressbarkeit (insbesondere Kompressibilität). Ausgedrückt als Gewicht pro Einheits-Oberflächengröße beträgt sie vorzugsweise etwa 0,27 g/m² oder weniger. Im Falle des Ver dünnens des Schmiermittels mit einem Lösungsmittel (etwa auf das 4-fache bis etwa das 20-fache) beträgt die Gesamtmenge an Schmiermittel und Lösungsmittel vorzugsweise etwa 0,5 Gew.-% oder weniger, bezogen auf das Legierungspulver. Bezogen auf die Oberflächengröße beträgt die Gesamtmenge vorzugsweise etwa 0,90 g/m² oder weniger.
Das Legierungspulver-Material, in dem das Schmiermittel durch Verdampfung bis zu der zweiten Menge oder weniger durch den Gasstrom in den Behälter verringert worden ist, kann auch in dem Behälter stabil konserviert werden. Wenn das Legierungspulver-Material in einem hoch-luftdichten Behälter ohne Gasstrom darin konserviert wird, tritt ein Phänomen auf, bei dem das Legierungspulver den Sauerstoff der Atmosphäre absorbiert unter Ausbildung eines Vakuum-Zustandes in dem Behälter und außerdem die Atmosphäre durch Ansaugen anzieht, wenn die Luftdichtheit nicht extrem hoch ist. Wenn das Legierungspulver oxidiert wird, werden die magnetischen Eigenschaften verschlechtert und es kann die Gefahr einer Wärmebildung oder Entzündung bestehen. Durch Anwendung eines Stromes aus Stickstoffgas kann das Legierungspulver-Material in einem verhältnismäßig einfachen Behälter aufbewahrt (konserviert) werden, während es gegenüber der Atmosphäre abgeschirmt ist. Da es nicht erforderlich ist, das Schmiermittel mit dem Stickstoffgasstrom zu verdampfen, wird die Strömungsgeschwindigkeit des Stickstoffgases in geeigneter Weise eingestellt auf einen solchen Grad, dass das Eintreten der Atmosphäre in den Behälter verhindert wird.
Da die Zusammensetzung des Legierungspulvers die magnetischen Eigenschaften beeinflusst, wird die Zusammensetzung des Legierungspulvers normalerweise analysiert für eine Produkt-Kontrolle. Üblicherweise wird das hergestellte Legierungspulvermaterial, das gebildet worden ist, der Pressstufe unterzogen, nachdem die Analyse der Zusammensetzung des Legierungspulver-Materials beendet ist. Deshalb sollte das Legierungspulver-Material, das einer Oxidation unterliegt, mindestens während der Analyse der Zusammensetzung (in der Regel über Nacht) stabil aufbewahrt (konserviert) werden. Das Verfahren zur Kontrolle der Schmiermittel-Menge durch Anwendung eines Stromes aus Stickstoffgas ist leicht anzuwenden, da es die Konservierung des Legierungspulver-Materials im soeben hergestellten Zustand erlaubt. Durch Anwendung des Gasstromes kann das Legierungspulver-Material über zwei Wochen oder länger (in einigen Fällen über einen Monat oder länger) stabil aufbewahrt (konserviert) werden. Wenn die Stelle, an der das Legierungspulver-Material verschieden ist von der Stelle, an der das Pressen und die nachfolgenden Stufen durchgeführt werden, kann das Legierungspulver in einem stabil gehaltenen Zustand unter Verwendung nur eines einfachen luftdichten Behälters und einer Stickstoff-Gasflasche transportiert werden.
Die Stufen (c) und (d) können nach bekannten Verfahren durchgeführt werden. Diese Stufen können beispielsweise durchgeführt werden nach dem Verfahren, wie es in dem US-Patent Nr. 5,666,635 beschrieben ist.
Das Pressen des Legierungspulver-Materials wird durchgeführt durch Formpressen des Legierungspulver-Materials unter einem Druck von 0,5 bis 1,0 t/cm² unter Verwendung einer elektrischen Pressvorrichtung, während das Legierungspulver-Material in einem Magnetfeld von etwa 0,8 bis 1,3 MA/m ausgerichtet wird unter Bildung eines Presslings mit einer Presslingsdichte von 3,9 bis 4,6 g/cm³. Der auf diese Weise erhaltene Pressling wird bei einer Temperatur von beispielsweise etwa 1000 bis etwa 1180°C etwa 1 bis 2 h lang gesintert. Durch Durchführung einer Alterungs-Wärmebehandlung mit dem Sinterkörper bei einer Temperatur von beispielsweise etwa 450 bis etwa 800°C für etwa 1 bis 8 h kann ein Sintermagnet vom R-Fe-B-Typ erhalten werden. Zur Verringerung der Kohlenstoffmenge, die in dem Sintermagneten enthalten ist, und zur Verbesserung der magnetischen Eigenschaften ist es bevorzugt, das die Oberfläche des Legierungspulvers vor Durchführung der Sinterstufe bedeckende Schmiermittel abzubrennen (d. h. zu entfernen). Die Abbrennungsstufe kann bei einer Temperatur von etwa 200 bis 600°C und bei einem Druck von etwa 2 Pa etwa 3 bis 6 h lang durchgeführt werden.
Nach dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren können Risse und Bruchstücke in dem Pressling vermindert werden und die Produktivität des Sintermagneten vom R-Fe-B-Typ wird verbessert, da das Legierungspulver-Material für den Sintermagneten vom R-Fe-B-Typ eine verbesserte Pressbarkeit (insbesondere Kompressibilität) aufweist.
Nachstehend wird die vorstehende Erfindung anhand eines Beispiels beschrieben.
Beispiel
Obgleich das Verfahren zur Herstellung eines Sintermagneten vom R-Fe-B-Typ gemäß der vorliegenden Erfindung nachstehend unter Bezugnahme auf ein Beispiel beschrieben wird, ist die Erfindung auf das folgende Beispiel keineswegs beschränkt.
Eine Legierungsflocke, enthaltend 30 Gew.-% Nd, 1,0 Gew.-% B, 1,2 Gew.-% Dy, 0,2 Gew.-% Al, 0,9 Gew.-% Co, Rest Eisen, und unvermeidbare Verunreinigungen, wurde hergestellt durch Bandgießen, wie in der US 5,383,978 A beschrieben. Die Legierungsflocke wurde durch Hydrierungseinschluss gemahlen zur Herstellung eines groben Legierungspulvers. Das grobe Legierungspulver wurde in einer Stickstoffgas-Atmosphäre unter Verwendung einer Strahlmühle feingemahlen zur Herstellung eines Legierungspulvers mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 3,5 μm. Die Feinmahlungsstufe wurde zweckmäßig durchgeführt durch Verwendung der Vorrichtung und unter Anwendung des Verfahrens, wie sie in der anhängigen US-Patentanmeldung Nr. 09/522 472, auf die hier ausdrücklich Bezug genommen wird, beschrieben sind.
Das erhaltene Legierungspulver wurde in einen Blockierungsmischer eingeführt. Durch Zumischen eines Schmiermittels, verdünnt mit einem Gemisch aus Methylcaproat und und Isoparaffin in einem Gewichtsverhältnis von 1:9, durch Aufsprühen des Schmiermittels auf das Legierungspulver wurde ein Legierungspulver-Material erhalten, in dem ein Überschuss an Schmiermittel auf die Oberfläche des Legierungspulvers aufgebracht worden war (Legierungspulver-Material im ersten Zustand). Das Zumischen des Schmiermittels zu dem Legierungspulver kann in geeigneter Weise durchgeführt werden unter Verwendung der Vorrichtung und unter Anwendung des Verfahrens, wie sie in der anhängigen US-Patentanmeldung Nr. 09/513 085, auf die hier ausdrücklich Bezug genommen wird, beschrieben sind.
Die Beschreibung des Ausführungsbeispiels wird anhand von 1 fortgesetzt: Das erhaltene Legierungspulver-Material (etwa 250 kg) wurde in einen luftdichten Behälter mit einem Innenvolumen von 700 l aus rostfreiem Stahl eingeführt, wie in der schematischen Darstellung in 1 gezeigt. Ein Stickstoffgas wurde als Inertgas mit einer Geschwindigkeit von 10 l/min durch eine Gaseinleitungsrohrleitung 3, die an einem Deckel 5 befestigt war, der entfernbar in einem oberen Abschnitt des Behälters 1 vorgesehen war, in den Behälter 1 eingeleitet und durch eine Gasauslass-Rohrleitung 4 ausgetragen, sodass das Stickstoffgas relativ zu dem Legierungspulver-Material 2 in dem Behälter 1 strömen gelassen wurde.
Die Beziehung zwischen der Gesamtmenge an Schmiermittel und Lösungsmittel, die in dem Legierungspulver-Material 2 enthalten war (ausgedrückt als Gewichtsprozentsatz, bezogen auf das Legierungspulver) und der Gasströmungszeit sind in dem Diagramm der 2 angegeben.
Wie aus der 2 hervorgeht, nimmt der Gehalt an Schmiermittel und Lösungsmittel mit der Gasströmungsdauer ab, wodurch das Verdampfen des Lösungsmittels und des Schmiermittels angezeigt wird. Unter den obengenannten Gasströmungs-Bedingungen wurde die aufgebrachte Menge an Schmiermittel und Lösungsmittel von 2 Gew.-% nach etwa 120 min auf 0,5 Gew.-% und nach etwa 300 min auf etwa 0,2 Gew.-% verringert. Danach wurden das Schmiermittel und das Lösungsmittel 1200 min lang allmählich verdampft. War die Menge an Schmiermittel und Lösungsmittel erst auf etwa 0,06 Gew.-% herabgesetzt worden, so änderte sie sich kaum mehr, nicht einmal nach etwa 72 h und 2 Wochen.
Die Tatsache, dass das Schmiermittel nach einem verstrichenen Zeitraum von etwa 1200 min nicht weiter verdampft wurde und ein konstantes Gewicht aufrechterhalten wurde, zeigt die verhältnismäßig starke Retention des Schmiermittels an der Oberfläche des Pulvers als Folge der Wechselwirkung zwischen der Oberfläche des Legierungspulvers und dem Schmiermittel. Wenn das Verfahren zur Entfernung des Schmiermittels, das in einer überschüssigen Menge auf die Oberfläche des Legierungspulvers aufgebracht worden ist, durch Verdampfung angewendet wird, wird deshalb mindestens eine minimale Menge an Schmiermittel stabil an der Oberfläche des Legierungspulvers festgehalten durch Wechselwirkung zwischen diesem selbst und der Oberfläche, sodass kein Mangel an Schmiermittel entsteht. Durch Ausnutzung des Phänomens kann das Legierungspulver-Material, welches das Schmiermittel in einer bevorzugten Menge enthält, leicht hergestellt werden durch Entfernung eines Überschusses an Schmiermittel. Darüber hinaus kann, da der Eintritt der Atmosphäre in den Behälter verhindert werden kann, indem man ein Stickstoffgas einströmen lässt, das Legierungspulver-Material, welches das Schmiermittel in einer bevorzugten Menge enthält, über einen längeren Zeitraum stabil gehalten (konserviert) werden.
Der Gehalt an Schmiermittel und Lösungsmittel wurde durch Pyrolyse-Gaschromato-graphie unter den Bedingungen der Anwendung von Zersetzungs-Temperaturen von 250°C, 500°C und 800°C bestimmt und die Kolonnen-Temperatur mit einer Geschwindigkeit von 5°C/min von 50 auf 200°C erhöht.
Nachstehend wird das Ergebnis der Bewertung der Pressbarkeit des Legierungspulver-Materials angegeben.
Wie vorstehend beschrieben, wurde die Pressbarkeit der Legierungspulver-Materialien, die ein Schmiermittel und ein Lösungsmittel in unterschiedlichen Mengen enthielten, durch Verdampfung des Schmiermittels und des Lösungsmittels bewertet. Bei jeder der für die einzelnen Punkte in der 2 angegebenen Gasströmungszeiten wurde das Legierungspulver-Material 2 aus dem Behälter 1 gesammelt, und es wurden etwa 7,5 g gesammeltes Legierungspulver-Material 2 in einen zylindrischen Behälter mit einem Innendurchmesser von 10 mm eingeführt und unter einem Druck von etwa 9,8 × 10⁵ Pa gepresst. Die 3 zeigt das Ergebnis der Prüfung der Beziehung zwischen dem Gesamtgehalt an Schmiermittel und Lösungsmittel in dem Legierungspulver-Material und der Höhe des erhaltenen Presslings (in Umkehr-Korrelation zu der Kompressibilität).
Wie aus 3 ersichtlich, nahm die Höhe des Presslings ab und die Kompressibilität nahm zu, wenn der Gesamtgehalt an Schmiermittel und Lösungsmittel abnimmt. Die Kompressibilität war insbesondere verbessert, wenn der Gesamtgehalt an Schmiermittel und Lösungsmittel 0,5 Gew.-% oder weniger betrug, und der Effekt der Verbesserung der Kompressibilität ist nicht feststellbar, wenn der Gesamtgehalt etwa 0,3 Gew.-% oder weniger beträgt.
Die 4 zeigt die Ergebnisse der Überprüfung der Beziehung zwischen dem Schmiermittel-Gehalt in dem Legierungspulver-Material und der Höhe (Kompressibilität) des erhaltenen Presslings. Die in der 4 dargestellten Ergebnisse wurden erhalten mit einem Legierungspulver-Material, das durch Zugabe nur des Schmiermittels (0,2 Gew.-%) zu dem Legierungspulver auf die gleiche Weise wie vorstehend beschrieben erhalten worden war. Die einzelnen Punkte entsprechen den unterschiedlichen Gasströmungszeiten von 0, etwa 60, etwa 120, etwa 180, etwa 300, etwa 600 und etwa 1200 min entsprechend der 3. Im Falle des Aufbringens nur des Schmiermittels wurde außerdem das Schmiermittel durch Einströmenlassen des Stickstoffgases verdampft ähnlich dem Fall, dass das Schmiermittel mit dem Lösungsmittel verdünnt wurde. Das Schmiermittel, das nicht mit dem Lösungsmittel verdünnt worden war, neigte jedoch, wie gefunden wurde, weniger dazu, verdampft zu werden, als das mit dem Lösungsmittel verdünnte Schmiermittel.
Auch in diesem Fall geht aus der 4 hervor, dass die Höhe des Presslings abnahm, wenn der Gehalt an Schmiermittel abnahm, was eine verbesserte Kompressibilität anzeigt. Die Kompressibilität war insbesondere verbessert, wenn der Schmiermittel-Gehalt etwa 0,12 Gew.-% oder weniger betrug, und der Effekt der Verbesserung der Kompressibilität ist ausgeprägt, wenn der Gesamtgehalt etwa 0,08 Gew.-% oder weniger beträgt.
Es wurde die Bildung von Bruchstücken und Rissen, die entstanden während des Pressens in jedem der Legierungspulver-Materialien (etwa 1000 Proben), die für die Bewertungen in den 3 und 4 verwendet wurden, bewertet. Bevor das überschüssige Schmiermittel mit einem Stickstoffgasstrom entfernt wurde, wurden in etwa 100 Proben Bruchstücke und Risse gebildet. Bei den Proben, denen ein mit einem Lösungsmittel verdünntes Schmiermittel zugesetzt wurde (3), nahm die Anzahl der Proben mit Bruchstücken und Rissen auf 10 oder weniger ab (mangelhafte Fraktion 1% oder weniger), wenn die Gesamtmenge an Schmiermittel und Lösungsmittel etwa 0,5 Gew.-% oder weniger betrug, und sie nahm auf 5 oder weniger ab (defekte Fraktion 0,5% oder weniger), wenn die Gesamtmenge etwa 0,3 Gew.-% oder weniger betrug. Bei den Proben, denen nur das Schmiermittel zugesetzt wurde (4), betrug die defekte Fraktion, wenn die Schmiermittelmenge etwa 0,12 Gew.-% betrug, 1 Gew.-% oder weniger und die defekte Fraktion betrug 0,5% oder weniger, wenn die Schmiermittelmenge etwa 0,08 Gew.-% oder weniger betrug.
Aufgrund der obengenannten Ergebnisse hat sich gezeigt, dass die Pressbarkeit des Legierungspulvers verbessert werden kann durch Verdampfen des Schmiermittels, das in dem Legierungspulver-Material enthalten ist. Dies kann darauf zurückzuführen sein, dass die Kompressibilität des Legierungspulver-Materials verbessert werden kann durch Verdampfen des Lösungsmittels und dadurch Herabsetzung des Lösungsmittel-Gehaltes auf eine spezifische Menge oder weniger, da das Lösungsmittel, das in einer Menge enthalten ist, die mehr als die erforderliche Menge in dem Legierungspulver-Material beträgt, nachteilige Einflüsse hauptsächlich auf seine Kompressibilität ausübt.
Die Tatsache, dass die Kompressibilität besser wird, wenn der Schmiermittel-Gehalt abnimmt, steht im Widerspruch zu der Tatsache, dass häufig Risse oder Bruchstücke gebildet werden, wenn das Legierungspulver gepresst wird, ohne dass das hier verwendete Schmiermittel zugegeben und zugemischt wird, ohne dass Rücksicht auf die Kompressibilität genommen wird. Der angenommene Grund ist der, dass das Schmiermittel, das mit dem Legierungspulver kombiniert wird (daran adsorbiert wird) durch Wechselwirkung und sich nicht davon trennt, auf der Oberfläche des Legierungspulvers vorhanden ist, was zur Verbesserung der Kompressibilität beiträgt, ohne dass es verdampft wird.
Das Legierungspulver-Material 2 wurde nach 24-stündigem Einströmenlassen von Stickstoffgas in den Behälter 1 unter einem Druck von 1,0 t/cm² mittels einer elektrischen Pressvorrichtung gepresst, während es in einem Magnetfeld von etwa 1,3 MA/m orientiert wurde, unter Bildung eines Presslings mit einer Presslings-Dichte von etwa 4,3 g/cm³, einer Breite von 10 mm, einer Höhe von 10 mm und einer Länge von 20 mm.
Der so erhaltene Pressling wurde in einer Ar-Atmosphäre bei einer Temperatur von beispielsweise etwa 1080°C etwa 1 h lang gesintert. Durch anschließende Durchführung einer Alterungs-Wärmebehandlung mit dem Sinterkörper bei einer Temperatur von beispielsweise etwa 600°C für etwa 1 h wurde ein Sintermagnet erhalten.
Die magnetischen Eigenschaften des erhaltenen Sintermagneten betrugen iHc (Koerzitivkraft) = etwa 1 MA/m, Br (restliche magnetische Flußdichte) = 1,25 T und (BH)_max (maximales Energieprodukt) = etwa 260 kJ/m³.
Die vorliegende Erfindung betrifft somit ein Verfahren zur Herstellung des Legierungspulver-Materials für einen Sintermagneten vom R-Fe-B-Typ, das eine verbesserte Pressbarkeit (insbesondere Kompressibilität) aufweist, und ein Verfahren zur Herstellung des Sintermagneten vom R-Fe-B-Typ unter Anwendung des Herstellungsverfahrens. Als Folge davon können durch die vorliegende Erfindung Risse und Bruchstücke in dem Pressling aus dem Legierungspulver-Material für den Sintermagneten vom R-Fe-B-Typ vermindert werden und dadurch kann die Produktivität des Sintermagneten vom R-Fe-B-Typ verbessert werden.
Die vorliegende Erfindung wurde zwar vorstehend anhand einer bevorzugten Ausführungsformen näher beschrieben, es ist jedoch für den Fachmann auf diesem Gebiet klar, dass die darin beschriebene Erfindung auf vielfache Weise modifiziert werden kann und auch viele andere Ausführungsformen als die vorstehend spezifisch beschriebenen und angegebenen, angewendet werden können. Die nachfolgenden Patentansprüche sollen daher alle Modifikationen der Erfindung, die innerhalb des Rahmens der vorliegende Erfindung liegen, abdecken.

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Sintermagneten vom R-Fe-B-Typ, welches die folgenden Stufen umfasst: (a) Herstellen eines Legierungspulvermaterials in einem ersten Zustand, in welchem eine erste Menge eines Schmiermittels auf die Oberfläche eines Legierungspulvers aufgebracht ist, wobei die erste Menge ≥ 0,15 Gew.-% des Gewichtes des Legierungspulvers beträgt; (b) partielles Verdampfen des Schmiermittels in dem Legierungspulvermaterial in dem ersten Zustand zur Umformung des Legierungspulvermaterials in einen zweiten Zustand, in welchem die Schmiermittelmenge auf eine zweite Menge herabgesetzt worden ist, wobei die zweite Menge ≤ 0,12 Gew.-% des Gewichtes des Legierungspulvers beträgt; (c) Verdichten des Legierungspulvermaterials in dem zweiten Zustand zur Bildung eines Presslings und (d) Sintern des Presslings.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Stufe (a) die folgenden Stufen umfasst: – Zuführen eines groben Legierungspulvers; – Zuführen des Schmiermittels und – Feinvermahlen des Legierungspulvers und des Schmiermittels zwecks Erzeugung des Legierungspulvermaterials.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Stufe (a) die folgenden Stufen umfasst: – Zuführen eines groben Legierungspulvers; – Feinvermahlen des Legierungspulvers und – Zuführen des Schmiermittels zu dem vermahlenen Legierungspulver zwecks Erzeugung des Legierungspulvermaterials.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Stufe (b) eine Stufe umfasst, in welcher der Zustrom von Inertgas in einen luftdichten Behälter ermöglicht wird, welcher das Legierungspulvermaterial in dem ersten Zustand enthält.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei ferner nach der Stufe (b) ein Schritt erfolgt, in welchem das Legierungspulvermaterial in dem zweiten Zustand gehalten wird, während dem Inertgas der Zufluss in den Behälter gestattet wird.
Verfahren nach Anspruch 5, ferner enthaltend die folgenden Schritte: – Sammeln einer Probe des Legierungspulvermaterials in dem zweiten Zustand und – Analysieren der Probenzusammensetzung, wobei die Stufe (c) nach der Probenahme und dem Analysieren durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein Legierungspulver mit einer mittleren Teilchengröße im Bereich von 3 bis 6 μm verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die nach der BET-Methode gemessene spezifische Oberfläche des Legierungspulvers im Bereich von 0,45 bis 0,55 m²/g liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein Fettsäureester eine Hauptkomponente des Schmiermittels bildet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei in der Stufe (a) das Schmiermittel ein Lösungsmittel enthält.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Gesamtmenge an in dem Legierungspulvermaterial enthaltenem Lösungsmittel und Schmiermittel im zweiten Zustand ≤ 0,5 Gew.-% des Gewichtes des Legierungspulvers ausmacht.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Lösungsmittel ein Erdöllösungsmittel ist.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Schmiermittel einen Fettsäureester enthält.
Verfahren zum Herstellen eines Legierungspulvermaterials für einen gesinterten Magneten vom R-Fe-B-Typ, wobei das Legierungspulvermaterial ein Legierungspulver enthält, welches eine Oberfläche aufweist, welcher ein Schmiermittel zugefügt worden ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: a) Herstellen des Legierungspulvermaterials in einem ersten Zustand, in welchem eine erste Menge des Schmiermittels auf eine Oberfläche des Legierungspulvers aufgetragen ist, wobei die erste Menge ≥ 0,15 Gew.-% des Gewichtes des Legierungspulvers beträgt und b) Verdampfen eines Teiles dieses Schmiermittels von dem Legierungspulver, um das Legierungspulvermaterial in einen zweiten Zustand umzuformen, in welchem die Schmiermittelmenge auf eine zweite Menge herabgesetzt worden ist, wobei die zweite Menge 0,12 Gew.-% oder weniger des Gewichtes des Legierungspulvers beträgt.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Stufe (a) die folgenden Schritte umfasst: – Zuführen eines groben Legierungspulvers; – Zuführen des Schmiermittels und – Feinvermahlen des Legierungspulvers und des Schmiermittels zum Erzeugen des Legierungspulvermaterials.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Stufe (a) die folgenden Schritte umfasst: – Zuführen eines groben Legierungspulvers; – Feinvermahlen des Legierungspulvers und – Zuführen des Schmiermittels zu dem vermahlenen Legierungspulver, um das Legierungspulvermaterial zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Stufe (b) umfasst den Schritt des Zuführens von Inertgas in einen luftdichten Behälter, in welchem sich das Legierungspulvermaterial in seinem ersten Zustand befindet.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Legierungspulver eine mittlere Teilchengröße im Bereich von 3 bis 6 μm aufweist.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei die nach der BET-Verfahren bestimmte spezifische Oberfläche des Legierungspulvers im Bereich von 0,45 bis 0,55 m²/g liegt.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Schmiermittel einen Fettsäureester enthält.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei in der Stufe (a) ein Lösungsmittel in dem Schmiermittel enthalten ist.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei die Gesamtmenge an Lösungsmittel und Schmiermittel, welche in dem Legierungspulvermaterial in dem zweiten Zustand enthalten ist, 0,5 Gew.-% oder weniger des Gewichtes des Legierungspulvers beträgt.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei das Lösungsmittel ein Erdöl-Lösungsmittel ist.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei das Schmiermittel einen Fettsäureester enthält.