DE112009002354T5

DE112009002354T5 - Verdampfungsgut und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE112009002354T5
Application number: DE112009002354T
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Nagata; Yoshinori Shingaki; Youichi Hirose; Kyoutoshi Miyagi
Original assignee: Ulvac Inc
Current assignee: Ulvac Inc
Priority date: 2008-10-08
Filing date: 2009-10-06
Publication date: 2012-01-19
Also published as: RU2011118203A; JP2013237929A; KR20130101167A; KR20110074573A; JP5728533B2; US20110189498A1; JP5348670B2; RU2490367C2; WO2010041416A1; US20140027083A1; KR101456837B1; US9434002B2; KR101373270B1; CN102177271B; TW201019350A; CN102177271A; TWI471875B; JPWO2010041416A1

Abstract

Es wird Verdampfungsgut in Form einer dünnen Platte geschaffen, das mit reduzierten Kosten und hoher Produktivität hergestellt werden kann, wobei das Verdampfungsgut angepasst ist, zur Erhöhung der Koerzitivkraft von gesinterten Neodym-Eisen-Bor-Magneten durch Wärmebehandlung verwendet zu werden, während Dy bei Unterdruck oder in einer Schutzgasatmosphäre mit verringertem Druck verdampft wird. Das Verdampfungsgut 1 dieser Erfindung weist ein Kernelement 1a auf, das aus einem feuerfesten Metall hergestellt ist, das eine Vielzahl von Durchgangslöchern aufweist, und wird hergestellt, indem ein Seltenerdmetall oder eine Legierung davon geschmolzen wird, um sich an das Kernelement anzuheften und darauf zu erstarren. In diesem Fall wird das oben erwähnte Anheften durch Eintauchen des Kernelementes in ein Schmelzbad des Seltenerdmetalls oder einer Legierung davon und Herausziehen aus dem Schmelzbad durchgeführt.

Description

[Technisches Gebiet]
Die vorliegende Erfindung betrifft Verdampfungsgut und ein Verfahren zur Herstellung des Verdampfungsguts. Insbesondere betrifft sie Verdampfungsgut und das Verfahren zur Herstellung des Verdampfungsguts, das zur Verwendung bei der Herstellung von Hochleistungs-Magneten geeignet ist, um die Koerzitivkraft von gesinterten Neodym-Eisen-Bor-Magneten oder durch plastische Warmverformung hergestellten Magneten zu verbessern, indem eine Wärmebehandlung durchgeführt wird, während Dysprosium oder Terbium bei Unterdruck oder in einer Schutzgasatmosphäre mit verringertem Druck verdampft wird.
[Technischer Hintergrund]
Herkömmlicherweise wurde, um einen Hochleistungs-Magneten mit einer drastisch erhöhten Koerzitivkraft zu erhalten, vom Anmelder dieser Patentanmeldung das folgende Verfahren vorgeschlagen (z. B. in Patentdokument 1). Das fragliche Verfahren offenbart in einem Bearbeitungskasten gesinterte Neodym-Eisen-Bor-Magnete und Verdampfungsgut, das mindestens eines von Dysprosium (Dy) und Terbium (Tb) enthält, in einem Abstand voneinander aufzunehmen; den Bearbeitungskasten in einer Unterdruck-Atmosphäre zu erhitzen, um dadurch das Verdampfungsgut zu verdampfen; die Menge des Zufuhr der verdampften Metallatome zur Oberfläche der gesinterten Magnete so einzustellen, dass die Metallatome anhaften; und die Bearbeitungsbehandlung durchzuführen, um die anhaftenden Metallatome in die Korngrenzen und/oder Korngrenzen-Phasen der gesinterten Magnete so zu diffundieren, dass eine dünne Schicht aus dem Metall-Verdampfungsgut nicht auf den entsprechenden Oberflächen der gesinterten Magnete ausgebildet wird (Unterdruck-Dampfbearbeitung).
Im Verfahren des oben erwähnten Patendokuments 1 wurden als Verdampfungsgut zum Beispiel kleine Teilchen benutzt, so dass sie um die gesinterten Magnete herum angeordnet sein können, die im Innern des Bearbeitungskastens angeordnet sind. Wenn Verdampfungsgut dieser Art benutzt wird, wird die Volumenbelegung groß, und als eine Folge kann die Menge der in den Bearbeitungskasten eingefüllten Magnete nicht erhöht werden. Daher bestand ein Nachteil darin, dass die Kosten für die oben erwähnte Bearbeitungs-Behandlung größer werden. Außerdem besteht ein weiterer Nachteil darin, dass die Arbeit des manuellen Anordnens von kleinen Teilchen von Verdampfungsgut in dem Bearbeitungskasten zusammen mit den gesinterten Magneten mühsam ist.
Als eine Lösung hat der Anmelder der vorliegenden Patentanmeldung vorgeschlagen, in das Innere des Bearbeitungskastens plattenförmiges Verdampfungsgut und gesinterte Magnete aufzunehmen, indem sie vertikal geschichtet werden, wobei Abstandshalter dazwischen eingefügt werden, wodurch verhindert wird, dass sie in Kontakt miteinander kommen und wodurch es ermöglicht wird, dass die Metallatome dort hindurchgehen können (siehe japanische Patentanmeldung Nr. 2008-41555 ).
Als ein Verfahren zur Herstellung dünner Platten aus Dy oder Tb wird in Betracht gezogen, die Barren aus Dy oder Tb zu schmelzen und sie in Platten zu gießen, z. B. in einer Schutzgasatmosphäre, und sie dann einer Walzbearbeitung zu unterziehen. Da Dy und Tb jedoch hohe Schmelzpunkte aufweisen und extrem aktiv sind, reagieren sie mit den Ofen-Materialien oder den Gießformen. Es ist daher schwierig, sie. zu schmelzen und in Platten zu gießen, ohne darin Fremdatome einzuschließen. Selbst wenn man einräumt, dass Schmelzen und Gießen in Platten möglich wäre, weisen sie eine hexagonale Gitterstruktur auf und sind somit schlecht zu bearbeiten. Außerdem wird es, um sie in dünne Platten zu walzen, erforderlich, sie mehrmals Wärmebehandlungen in einem Schutzgas auszusetzen, um sie während der Bearbeitungs-Behandlungen zu Glühen. Es bestand daher das Problem, dass die Herstellungskosten des plattenähnlichen Verdampfungsguts rasch anstiegen.
[Dokument zum Stand der Technik]
[Patentdokument]

Patentdokument 1: WO 2008/023731

[Zusammenfassung der Erfindung]
[Durch die Erfindung zu lösende Probleme]
Angesichts der oben angegebenen Punkte hat diese Erfindung die erste Aufgabe, plattenförmiges Verdampfungsgut zu schaffen, das mit geringen Kosten hergestellt werden kann. Eine zweite Aufgabe ist es, ein Verfahren zur Herstellung von Verdampfungsgut zu schaffen, das in der Lage ist, plattenförmiges Verdampfungsgut mit hoher Produktivität und zu geringen Kosten herzustellen.
[Mittel zum Lösen der Probleme]
Um die oben erwähnte erste Aufgabe zu lösen, umfasst das Verdampfungsgut gemäß dieser Erfindung ein Kernelement, das aus einem feuerfesten Material hergestellt ist und eine Vielzahl von Durchgangslöchern aufweist. Das Kernelement weist ein Seltenerdmetall oder eine Legierung davon auf das geschmolzen, am Kernelement angehaftet und an ihm erstarrt ist.
Gemäß dieser Erfindung wird das Seltenerdmetall oder die Legierung davon geschmolzen, und das Kernelement wird in das Schmelzbad des Seltenerdmetalls oder der Legierung davon eingetaucht, und das Kernelement wird dann heraufgezogen oder angehoben. Alternativ wird das Kernelement mit dem geschmolzenen Seltenerdmetall oder der geschmolzenen Legierung davon besprüht (thermisches Spritzen). Da das Kernelement die Vielzahl von Durchgangslöchern aufweist, haftet dabei das geschmolzene Seltenerdmetall oder die geschmolzene Legierung davon durch die Oberflächenspannung der Durchgangslöcher an der Oberfläche des Kernelementes. Indem des Kernelement in diesem Zustand auf eine Temperatur unter dem Schmelzpunkt des Seltenerdmetalls oder der Legierung davon abgekühlt wird, erstarrt das Seltenerdmetall oder die Legierung davon. Somit kann Verdampfungsgut in Plattenform, mit zylindrischer Form oder dergleichen erhalten werden, bei dem jedes der Durchgangslöcher belegt ist und bei dem auch die Oberfläche des Kernelementes mit dem Seltenerdmetall oder dem Seltenerdmetall beschichtet ist.
Gemäß dieser Erfindung ist es, wie oben beschrieben, nicht erforderlich, das Seltenerdmetall oder die Legierung davon zu schmelzen und in Platten zu gießen. Indem man das Kernelement selbst in Plattenform herstellt, kann man außerdem leicht ein Verdampfungsgut in Plattenform erhalten. Auf diese Weise ist es möglich, ohne dass spezielle Schneidarbeiten, Walzarbeiten oder dergleichen erforderlich sind, die Rohmaterial-Verluste zu beseitigen, die verursacht werden, weil als Ergebnis des Schneidens oder dergleichen Teile auftreten, die nicht als Verdampfungsgut benutzt werden können. Als kombinierter Effekt des oben Gesagten kann das Verdampfungsgut mit extrem geringen Kosten hergestellt werden.
In dieser Erfindung wird das an dem Kernelement anhaftende Seltenerdmetall oder die Legierung davon vorzugsweise ausgebildet, indem das Kernelement in ein Schmelzbad des Seltenerdmetalls oder der Legierung davon getaucht wird und indem das Kernelement daraus nach oben gezogen wird. Gemäß dieser Anordnung kann im Vergleich zu dem Fall, in dem das Seltenerdmetall oder die Legierung davon durch thermisches Spritzen angeheftet wird, die Adhäsion des Seltenerdmetalls oder der Legierung davon einfach gemacht werden. Außerdem kann, da kein Abfall beim Rohmaterial auftritt, die Produktivität weiter verbessert werden, und es kann eine weitere Kostenreduktion erzielt werden.
In dieser Erfindung ist das Seltenerdmetall vorzugsweise ein aus der aus Terbium, Dysprosium und Holmium bestehenden Gruppe ausgewähltes Element.
Vorzugsweise ist das feuerfeste Metall ein aus der aus Niob, Molybdän, Tantal, Titan, Vanadium und Wolfram bestehenden Gruppe ausgewähltes Element.
Ferner umfasst das Kernelement vorzugsweise eines aus einem Netzelement, das hergestellt wird, indem eine Vielzahl von Drahtmaterialien in Gitterform zusammengefügt wird, einem Streckmetall oder einem perforierten Metall.
Das Verdampfungsgut gemäß der oben erwähnten Anordnung wird einer Wärmebehandlung unterzogen, während das Verdampfungsgut einschließlich Dysprosium und Terbium bei Unterdruck oder in einer Schutzgasatmosphäre bei verringertem Druck verdampft (sublimiert) wird, wobei das Verdampfungsgut angepasst ist, zur Verbesserung der Koerzitivkraft von gesinterten Neodym-Eisen-Bor-Magneten oder durch plastische Warmverformung hergestellten Magneten verwendet zu werden.
Um die oben erwähnte zweite Aufgabe zu lösen, umfasst das Verfahren zur Herstellung von Verdampfungsgut gemäß dieser Erfindung folgende Schritte Ausbilden eines erstarrten Körpers eines Seltenerdmetalls oder einer Legierung davon durch Schmelzen des Seltenerdmetalls oder der Legierung davon, Eintauchen eines aus einem feuerfesten Metall hergestellten Basiselementes in ein Schmelzbad des Seltenerdmetalls oder der Legierung davon in einem Zustand, in dem das Basiselement auf einer Temperatur gehalten wird, die unter der Schmelztemperatur des Seltenerdmetalls oder der Legierung davon liegt, und danach Hochziehen des Basiselementes, um dadurch auf einer Oberfläche des Basiselementes den erstarrten Körper auszubilden; Ablösen des erstarrten Körpers vom Basiselement; und Bearbeiten des so abgelösten erstarrten Körpers in eine Plattenform.
Gemäß dieser Erfindung wird das Seltenerdmetall oder die Legierung davon geschmolzen, und das Basiselement, das sich unter der Schmelztemperatur befindet, z. B. auf Raumtemperatur, und eine vorgegebene Form aufweist, wird in dieses Schmelzbad getaucht. Dadurch wird, wenn das Basiselement, das eine große Wärmekapazität pro Volumeneinheit aufweist, eingetaucht wird, das Schmelzbad durch das Basiselement schnell abgekühlt. Als ein Ergebnis wird auf der Oberfläche des Basiselementes eine Schicht aus dem Seltenerdmetall oder der Legierung davon ausgebildet. Durch Herausziehen des Basiselementes aus dem Schmelzbad wird die Schicht sofort auf eine Temperatur unter dem Schmelzpunkt abgekühlt und erstarrt. Somit wird auf der Oberfläche des Basiselementes ein erstarrter Körper aus dem Seitenerdmetall oder der Legierung davon mit einer vorgegebenen Dicke ausgebildet. Da das Metall des Schmelzbades nicht mit dem Basiselement reagiert, kann der erstarrte Körper leicht vom Basiselement abgezogen werden, nur indem Schwingungen oder Stöße angewendet werden. Schließlich wird der erstarrte Körper, der abgelöst wurde, durch Schneidarbeiten in Plattenform geschnitten oder nach den Schneidarbeiten durch Walzen oder Pressen in eine Plattenform ausgebildet, wodurch man ein Verdampfungsgut in Plattenform erhält. In dieser Erfindung ist es erforderlich, damit das Schmelzbad am Basiselement anhaftet, dass die Wärmekapazität des Basiselementes pro Volumeneinheit ungefähr mindestens 2 MJ/km³ beträgt.
Gemäß dieser Erfindung ist es, wie beschrieben, nicht erforderlich, das Seltenerdmetall oder die Legierung davon zu schmelzen und in Plattenform zu gießen. Außerdem kann durch Ausführen von Schneidarbeiten, Walzen oder dergleichen an dem Material, das vom Basiselement abgelöst wurde, mit einer kleineren Zahl von Schlitten ein Verdampfungsgut in Plattenform erhalten werden. Daher kann das Verdampfungsgut in Plattenform mit geringeren Kosten und mit guter Produktivität hergestellt werden.
Wenn das Material, das vom Basiselement abgelöst wurde, Schneiderbeiten oder dergleichen zur Plattenform ausgesetzt wird, weist das Basiselement vorzugsweise eine Säulenform oder Prismenform auf, um die Bearbeitung zu erleichtern und auch einen Verlust an Rohmaterial zu beseitigen.
Vorzugsweise wird die Zeit des Eintauchens des Basiselementes in das Schmelzbad erhöht oder verringert, um dadurch die Dicke des erstarrten Körpers zu steuern.
Andererseits kann eine Anordnung eingesetzt werden, bei der die Temperatur des Basiselementes zum Zeitpunkt des Eintauchen des Basiselementes in das Schmelzbad geändert wird, wodurch die Dicke des erstarrten Körpers gesteuert wird.
Gemäß dieser Erfindung ist das Seltenerdmetall vorzugsweise ein aus der aus Terbium, Dysprosium und Holmium bestehenden Gruppe ausgewähltes Element.
Außerdem ist das feuerfeste Metall vorzugsweise ein aus der aus Niob, Molybdän, Tantal, Titan, Vanadium und Wolfram bestehenden Gruppe ausgewähltes Element.
[Kurze Beschreibung der Zeichnung]
Die 1(a) und 1(b) sind eine Draufsicht bzw. eine Schnittdarstellung, die schematisch ein Verdampfungsgut gemäß einer ersten Ausführungsform dieser Erfindung zeigen.
2 ist eine schematische Ansicht, die eine bei der Herstellung des Verdampfungsguts gemäß der oben erwähnten ersten Ausführungsform dieser Erfindung benutzte Eintauchvorrichtung zeigt.
Die 3(a) bis 3(f) sind Ansichten, welche die Herstellungsschritte des Verdampfungsguts gemäß einer zweiten Ausführungsform dieser Erfindung zeigen.
4 ist eine schematische Ansicht, die eine bei der Herstellung des Verdampfungsguts gemäß einem modifizierten Beispiel der oben erwähnten zweiten Ausführungsform benutzte Eintauchvorrichtung zeigt.
5 ist eine schematische Ansicht, die eine Vorrichtung zur Unterdruck-Dampfbearbeitung zeigt, in der das Verdampfungsgut dieser Erfindung benutzt wird.
6 ist eine Ansicht, die zeigt, wie das Verdampfungsgut und gesinterte Magnete in einem Bearbeitungskasten angeordnet sind.
7 ist eine Tabelle, die ein Volumenverhältnis und Gewicht des gemäß Beispiel 1 hergestellten Verdampfungsguts zeigt.
Die 8(a) und 8(b) sind Fotografien des Aussehens des gemäß Beispiel 1 hergestellten Verdampfungsguts.
9 ist eine Tabelle, die zeigt, ob das gemäß Beispiel 2 hergestellte Verdampfungsgut akzeptierbar ist oder nicht.
10 ist eine Tabelle, die die spezifische Wärme, das spezifische Gewicht und die Wärmekapazität pro Gewichtseinheit jedes der Materialien des in Beispiel 3 benutzten Basiselementes zeigt.
[Ausführungsformen der Erfindung]
Es erfolgt nun eine Beschreibung eines Verdampfungsguts 1, 10 sowie eines Verfahrens zur Herstellung des Verdampfungsguts 1, 10 gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung, wobei das Verdampfungsgut bei der Herstellung eines Hochleistungs-Magneten benutzt wird, bei dem die Koerzitivkraft eines gesinterten Neodym-Eisen-Bor-Magneten oder durch plastische Warmverformung hergestellten Magneten verbessert wird, indem eine Wärmebehandlung des Magneten durchgeführt wird, während Dy bei Unterdruck oder in einer Schutzgasatmosphäre mit verringertem Druck verdampft wird.
Mit Bezug auf 1 wird das Verdampfungsgut 1 gemäß einer ersten Ausführungsform wie folgt hergestellt: Schmelzen eines Seltenerdmetalls oder einer Legierung davon; Bewirken, dass sich das geschmolzene Metall des Seltenerdmetalls oder der Legierung davon an ein Kernelement 1a anheftet, das aus einem feuerfesten Material hergestellt ist, das eine Vielzahl von Durchgangslöchern aufweist; und Erstarren des geschmolzenen Metalls. Als Kernelement 1a wird ein Netzelement benutzt, das ausgebildet wird, indem aus einem feuerfesten Material, wie Niob, Molybdän, Tantal, Titan, Vanadium, Wolfram oder dergleichen hergestellte Drähte W in eine Gitterform zusammengefügt werden, um sie weiter in eine Plattenform auszubilden. In diesem Fall sollte, da die Drähte W das Netzelement 1a bilden, der Durchmesser vorzugsweise 0,1 bis 1,2 mm betragen, die Öffnungen der Drahtmaschen 1b als Durchgangslöcher sollten vorzugsweise 8 bis 50 Mesh, bevorzugter 10 bis 30 Mesh, betragen. Öffnungen, die größer als 50 Mesh sind, sind für eine Massenproduktion nicht geeignet, da dann die Festigkeit des Kernelementes 1a nicht ausreicht. Andererseits haben Öffnungen, die kleiner als 8 Mesh sind, den Nachteil, dass auch wenn das in das Schmelzbad des Seltenerdmetalls getauchte Kernelement 1a aus dem Schmelzbad herausgezogen wird, sich das Seltenerdmetall nur schwer am gesamten Bereich des Kernelementes 1a auf eine Weise anheften kann, um die Maschen zu füllen.
Andererseits kann als Seltenerdmetall oder Legierung davon neben Dy Tb oder eine Legierung aus Dy oder Tb mit Nd, Pr, Al, Cu, Ga oder dergleichen benutzt werden, um die Koerzitivkraft weiter zu erhöhen. In der ersten Ausführungsform erfolgt eine Beschreibung eines Beispiels, bei dem Dy verwendet wird, da das zu benutzende Seltenerdmetall zum Zweck der Herstellung eines Hochleistungs-Magneten dient. Diese Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt, sondern kann auch auf einen Fall bei der Herstellung eines Verdampfungsguts angewendet werden, das aus anderen Seltenerdmetallen gebildet ist, wie Holmium oder dergleichen oder einer Legierung davon.
2 zeigt eine Eintauch-Vorrichtung M1, die bei der Herstellung des Verdampfungsguts 1 gemäß der ersten Ausführungsform benutzt wird. Die Eintauch-Vorrichtung M1 weist einen Schmelzofen 2 auf der eine Eintauchkammer 2a umgrenzt, und eine Unterdruckkammer 4, die eine Bereitstellungskammer 4a umgrenzt, die über eine Absperrklappe 3 mit einer Oberseite des Schmelzofens 2 verbunden ist.
Am Boden des Schmelzofens 2 ist ein Tiegel 5 angeordnet, um darin Barren aus Dy aufzunehmen. Der Tiegel 5 ist aus einem feuerfesten Metall hergestellt, wie etwa Molybdän, Wolfram, Vanadium, Yttriumoxid, Tantal oder dergleichen, das nicht mit Dy reagiert. Außerdem ist im Innern des Schmelzofens 2 eine Heizvorrichtung 6 zum Erhitzen und Schmelzen des Dy vorgesehen. Für die Heizvorrichtung 6 bestehen keine speziellen Einschränkungen, und es kann jede Vorrichtung verwendet werden, die das Dy im Innern des Tiegels 5 über den Schmelzpunkt (1407°C) erhitzen kann, so dass das Dy im Innern des Tiegels 5 geschmolzen werden kann und das geschmolzene Dy in einem Schmelzbad gehalten werden kann. Die Heizvorrichtung kann somit ein bekannter Wolfram-Heizer oder eine Kohlenstoffheizeinrichtung sein. Andernfalls kann die Heizvorrichtung durch einen Ofen eines Hochfrequenz-Induktions-Typs oder eines Lichtbogenschmelz-Typs gebildet werden. An einer Seitenwand des Schmelzofens 2 ist ein Gaseinlassrohr 7a angeschlossen, so dass ein Schutzgas, wie etwa Argon, Helium oder dergleichen in die Eintauchkammer 2a mit einer vorgegebenen Flussmenge eingelassen werden kann. Außerdem ist an den Schmelzofen 2 eine Unterdruckpumpe P angeschlossen, um den Druck im Innern der Eintauchkammer 2a zu verringern. Die Verbindung wird über ein Abzugsrohr P1 hergestellt, an dem ein Absperrventil PV1 vorgesehen ist, so dass die Eintauchkammer auf einen vorgegebenen Unterdruck ausgepumpt und auf diesem Druck gehalten werden kann.
Andererseits ist die Unterdruckkammer 4 auch so angeordnet, dass ihr Druck im Innern der Vorbereitungskammer 4a verringert wird. In diesem Fall ist das Abzugsrohr P2 von der Unterdruckkammer mit dem Abzugsrohr P1 auf der Seite der Unterdruckpumpe P des Absperrventils PV1 verbunden. Es ist somit so eingerichtet, dass durch Kontrollieren des Öffnen und Schließens eines weiteren Absperrventils PV2, das in das Abzugsrohr P2 eingefügt ist, die Unterdruckkammer mit derselben Unterdruckpumpe P ausgepumpt werden kann. Außerdem ist an der Seitenwand der Unterdruckkammer 4 ein Gaseinlassrohr 7b angeschlossen, so dass ein Schutzgas, wie etwa Argon-Gas, Helium-Gas oder dergleichen in die Vorbereitungskammer 4a mit einer vorgegebenen Flussmenge eingelassen werden kann.
An einer Seitenwand der Unterdruckkammer 4 ist eine Tür 4b vorgesehen, die zum Einbringen und Herausnehmen des Kernelementes 1a verwendet wird. Auf einer Innenfläche der oberen Wand ist eine elektronische Hebevorrichtung 8 aufgehängt, so dass sie über dem Tiegel 5 in der Eintauchkammer 2a positioniert ist. An der Hebevorrichtung 8 ist ein Hebemechanismus vorgesehen, gebildet aus: einer Seiltrommel 8b mit einem Motor 8a und einem Draht 8c, der um die Seiltrommel 8b gewickelt ist und einer Hakenflasche 8d, die am Vorderende des Drahtes 8c befestigt ist. Es ist so eingerichtet, dass das Kernelement 1a zwischen einer Montage/Demontage-Position bewegt werden kann, in der das Kernelement 1a durch die Hebevorrichtung 8 im Innern der Vorbereitungskammer 4a an der Hakenflasche 8d montiert oder von ihr abmontiert wird; und einer Eintauch-Position, in der das an der Hakenflasche 8d montierte Kernelement vollständig in das Schmelzbad im Innern des Tiegels 5 in der Eintauchkammer 2a getaucht werden kann.
Hierbei ist es vorzuziehen, dass die Hakenflasche 8d aus einem feuerfesten Material hergestellt ist, wie etwa Molybdän; Tantal oder dergleichen, das nicht mit dem geschmolzenen Dy reagiert. Ferner kann anstelle der Hakenflasche 8d ein Halter aus feuerfestem Material (nicht gezeigt) angeordnet sein, um eine Vielzahl von Kernelementen 1a zu halten, die in einem vorgegebenen Abstand voneinander angeordnet sind, so dass eine Vielzahl von Kernelementen 1a gleichzeitig in das Schmelzbad aus Dy getaucht werden kann.
Als nächstes erfolgt eine Beschreibung der Herstellung des Verdampfungsguts 1 gemäß der ersten Ausführungsform unter Verwendung der Eintauchvorrichtung M1, wie in 2 gezeigt. Zuerst werden Barren aus Dy in den Tiegel 5 in der Eintauchkammer 2a in Position gebracht. Nachdem die Eintauchkammer 2a durch Schließen der Absperrklappe 3 abgetrennt wurde, wird die Unterdruckpumpe P betätigt, und das Absperrventil PV1 wird ebenfalls geöffnet, um mit dem Auspumpen der Eintauchkammer 2a zu beginnen. Dann wird, während die Eintauchkammer 2a auf einem vorgegebenen Druck (z. B. 1 Pa) gehalten wird, Dy erhitzt. Wenn die Temperatur des Dy eine Temperatur erreicht hat, bei der Dy mit dem Sublimieren beginnt (ungefähr 800°C), wird Ar-Gas durch das Gaseinlassrohr 7a in die Eintauchkammer 2a eingeleitet.
Der Grund für das Einlassen von Ar-Gas ist, zu verhindern, dass Dy als Folge der Sublimation spritzt. Somit wird ein Verlust von Dy verhindert. Ar-Gas wird auf eine Weise eingelassen, dass der Druck im Innern der Eintauchkammer 2a einen Wert von 15 bis 200 kPa, vorzugsweise 50 bis 100 kPa, erreicht. In diesem Zustand wird das Heizen fortgesetzt. Sobald der Schmelzpunkt erreicht wird, schmilzt Dy, und der Betrieb der Heizvorrichtung 6 wird geregelt, um die Temperatur des Schmelzbades (z. B. 1440°C) auf einer konstanten Temperatur über dem Schmelzpunkt zu halten.
Andererseits wird in der Vorbereitungskammer 4a das Absperrventil PV2 in einem Zustand geöffnet, in dem die Tür 4b geschlossen gehalten wird. Somit wird der Druck in der Vorbereitungskammer durch die Unterdruckpumpe P auf einen vorgegebenen Druck (z. B. 1 Pa) verringert, um dadurch die Vorbereitungskammer 4a zu entgasen. Dabei befindet sich die Hakenflasche 8d in der Montage/Demontage-Position. Sobald eine vorgegebene Zeitdauer nach dem Beginn des Auspumpens abgelaufen ist, wird das Absperrventil PV2 geschlossen, und es wird auch Ar-Gas eingeleitet, bis die Vorbereitungskammer 4a Atmosphärendruck erreicht, um die Vorbereitungskammer 4a zurück auf Atmosphärendruck zu bringen. In diesem Zustand wird die Tür 4b geöffnet, um das Kernelement 1a einzubringen und das Kernelement an der Hakenflasche 8d aufzuhängen. Nach dem Schließen der Tür 4b wird das Absperrventil PV2 erneut geöffnet, um dadurch die Vorbereitungskammer 4a durch die Unterdruckpumpe P auszupumpen. Gemäß dieser Anordnung ist die Vorbereitung zum Eintauchen des Kernelementes 1a beendet.
Dann wird in einem Zustand, in dem die Temperatur des Schmelzbades auf der vorgegebenen Temperatur gehalten wird, weiter Ar-Gas durch das Gaseinlassrohr 7b in die Vorbereitungskammer 4a eingelassen, bis die Vorbereitungskammer denselben Druck erreicht wie in der Eintauchkammer 2a. Sobald die Eintauchkammer 2a und die Vorbereitungskammer 4a den selben Druck erreicht haben, wird die Absperrklappe 3 geöffnet. In diesem Zustand wird der Motor 8a der Hebeeinrichtung in der normalen Drehrichtung gedreht, so dass das Kernelement 1a aus der Vorbereitungskammer 4a zur Eintauchkammer 2a durch die Hakenflasche 8d abgesenkt wird. Wenn das Kernelement 1a abgesenkt wird, wird das Kernelement allmählich in das Schmelzbad aus Dy eingetaucht und erreicht die Eintauchposition.
Wenn das Kernelement die Eintauchposition erreicht hat, wird der Motor 8a der Hebeeinrichtung in die entgegengesetzte Drehrichtung gedreht, um das Kernelement 1a allmählich durch die Hakenflasche 8d aus dem Schmelzbad zu ziehen. Da das Kernelement 1a aus Drähten W gebildet ist, dringt hierbei, wenn das Kernelement 1a in das Schmelzbad getaucht wird, das Schmelzbad aus Dy in die Drahtmaschen 1b des Kernelementes 1a ein, da das Kernelement 1a eine gute Benetzbarkeit mit dem Schmelzbad aus Dy aufweist. Da die Wärmekapazität pro Flächeneinheit des Kernelementes 1a in diesem Zustand klein ist, befindet sich das Schmelzbad um das Kernelement 1a im flüssigen Zustand. Wenn das Kernelement 1a nachfolgend aus dem Schmelzbad gezogen wird, geht der aus dem Schmelzbad gezogene Teil in einen Zustand, in dem sich das Dy anheftet, um wegen seiner Oberflächenspannung jede der Maschen 1b zu füllen und so die Oberfläche des Kernelementes 1a zu bedecken. Sofort nachdem es aus dem Schmelzbad gezogen wurde, wird das Dy auf eine Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes abgekühlt und erstarrt. Wenn das Kernelement 1a vollständig aus dem Schmelzbad gezogen wurde, kann man ein Verdampfungsgut 1 in Plattenform erhalten. Die Geschwindigkeit des Herausziehens des Kernelementes aus dem Schmelzbad kann geeignet festgelegt werden unter Beachtung des Punktes: dass Dy in jeder der Drahtmaschen 1b erstarren kann und dass die Menge des anhaftenden Dy so gleichmäßig und so groß wie möglich wird; oder dergleichen.
Dann, wenn die Hakenflasche 8d die Montageposition erreicht, wird die Absperrklappe 3 geschlossen. In diesem Zustand wird ferner Ar-Gas (z. B. mit 100 kPa) in die Vorbereitungskammer 4a eingeleitet, und das Verdampfungsgut wird für eine vorgegebene Zeitdauer abgekühlt. Nach dem Abkühlen wird Ar-Gas weiter in die Vorbereitungskammer 4a eingelassen, um sie zurück auf Atmosphärendruck zu bringen. Die Tür 4b wird geöffnet, um dadurch das Verdampfungsgut 1 herauszubringen.
Auf diese Weise ist es in der ersten Ausführungsform nicht erforderlich, Dy zu schmelzen und in Platten zu gießen. Ferner kann ein aus Dy gebildetes plattenförmiges Verdampfungsgut nur dadurch hergestellt werden, dass das Kernelement 1a selbst in Plattenform hergestellt wird. Daher ist es möglich, weil keine speziellen Schneidarbeiten oder Walzarbeiten erforderlich sind, die Rohmaterial-Verluste zu beseitigen, die als Abfall durch Schneidarbeiten und dergleichen auftreten können. Als ein kombinierter Effekt davon ist es möglich, das Verdampfungsgut 1 mit extrem geringen Kosten zu erhalten.
Hier werden, wie nachstehend beschrieben, im Fall, dass das Verdampfungsgut 1 der ersten Ausführungsform zur Herstellung eines Hochleistungs-Magneten benutzt wird, mit dem Fortschreiten des Verbrauchs des an das Kernelement 1a anhaftenden Dy Löcher in den Maschen 1b des Kernelementes 1a ausgebildet. Als Folge davon können die Bedingungen des Verbrauchs des Verdampfungsguts 1 sichtbar erkannt werden, was vorteilhaft zur Beurteilung ist, wann das Verdampfungsgut 1 erneuert werden muss oder dergleichen.
Wenn das Verdampfungsgut 1 wie oben beschrieben verbraucht wurde, kann dieses verbrauchte Verdampfungsgut 1 ferner ohne vorherige Behandlung erneut verwendet werden. Mit anderen Worten kann durch Eintauchen des verbrauchten Verdampfungsguts 1 in das Schmelzbad aus Dy und Herausziehen das Verdampfungsgut 1 neu gebildet werden. Als ein Ergebnis kann das Dy, das an dem benutzten Verdampfungsgut 1 anhaften bleibt, wie es ist wiederverwendet werden, ohne es als Abfall entsorgen zu müssen. Teure Seltenerd-Atome, die als Rohmaterial selten sind, wie Dy, Tb und dergleichen, können auf extrem effiziente Weise effektiv eingesetzt werden.
In der oben erwähnten ersten Ausführungsform wurde ein Beispiel beschrieben, bei dem ein Kernelement 1a in Plattenform ausgebildet wurde. Ohne auf dieses Beispiel begrenzt zu sein, kann jedoch ein zylindrisches Verdampfungsgut hergestellt werden, indem ein Drahtnetz-Material benutzt wird, das in zylindrischer Form ausgebildet ist, so dass es als Verdampfungsgut zur Verwendung bei der Herstellung eines ringförmigen gesinterten Magneten oder eines durch plastische Warmverformung hergestellten Magneten verwendet werden kann. Außerdem kann das Kernelement 1a, das eine Vielzahl von Durchgangslöchern mit vorgegebenem Durchmesser aufweist, den Zweck erfüllen. Anstelle des Drahtnetz-Materials kann ebenso ein Streckmetall oder ein perforiertes Metall benutzt werden.
In der oben erwähnten ersten Ausführungsform wurde ein Beispiel beschrieben, bei dem das Anhaften von Dy durch Eintauchen des Kernelementes 1a in ein Schmelzbad von Barren aus Dy und durch Herausziehen des Kernelementes aus dem Schmelzbad durchgeführt wurde. Stattdessen kann sich Dy durch Sprühen an das Kernelement 1a anheften. In der oben erwähnten ersten Ausführungsform wurde ferner ein Beispiel beschrieben, bei dem das Kernelement 1a durch einen einmaligen Eintauch-Vorgang hergestellt wurde. Stattdessen kann es so eingerichtet werden, dass das Eintauchen in mehreren Vorgängen durch Ändern der Richtung des Eintauchen durchgeführt wird.
Es erfolgt nun eine Beschreibung einer zweiten Ausführungsform des Verdampfungsguts 10 mit Bezug auf 3. Das Verdampfungsgut 10 wird durch folgende Schritte hergestellt, d. h.: einen Schritt, in dem Dy geschmolzen wird und ein Basiselement 10a in das Schmelzbad aus Dy in einem Zustand getaucht wird, in dem das Basiselement 10a auf einer Temperatur unterhalb der Schmelztemperatur von Dy gehalten wird, und das Basiselement dann aus dem Schmelzbad herausgezogen oder herausgehoben wird, um dadurch einen aus Dy gebildeten erstarrten Körper 10b auf der Oberfläche des Basiselementes 10a auszubilden (Schritt des Ausbilden des erstarrten Körpers); einen Schritt, in dem der erstarrte Körper 10b vom Basiselement 10a abgelöst oder abgetrennt wird (Schritt des Ablösen); und einen Schritt, in dem der abgelöste er starrte Körper 10b in eine Plattenform bearbeitet wird (Bearbeitungsschritt).
Mit Rücksicht darauf dass der erstarrte Körper 10b in Plattenform bearbeitet wird, nachdem der erstarrte Körper 10b ausgebildet wurde, wird als Basiselement 10a eine massive Prismenform oder Säulenform verwendet, die jeweils aus einem feuerfesten Material, wie etwa Niob, Molybdän, Tantal, Titan, Vanadium, Wolfram oder dergleichen, hergestellt ist. Als Basiselement 10a wird ein Element verwendet, das eine Wärmekapazität von ungefähr 2,5 MJ/km³ aufweist. Wenn die Wärmekapazität unter 2 MJ/km³ liegt, wie nachfolgend beschrieben, wird, wenn das Basiselement in das Schmelzbad aus Dy getaucht wird, die Temperatur des Basiselementes 10a selbst schnell ansteigen, so dass die auf der Oberfläche davon ausgebildete Dy-Schicht erneut schmilzt und als Folge davon der erstarrte Körper 10b nicht effizient ausgebildet werden kann.
Andererseits kann als Seltenerdmetall oder Legierung davon neben Dy Tb oder eine Legierung benutzt werden, die hergestellt wird, indem in Dy oder Tb ein Metall gemischt wird, das die Koerzitivkraft weiter erhöht, wie etwa Nd, Pr, Al, Cu, Ga oder dergleichen. Da diese zweite Ausführungsform ebenfalls mit Bezug auf das Verdampfungsgut beschrieben wird, das zur Verwendung bei der Herstellung eines Hochleistungs-Magneten benutzt wird, wird Dy als Beispiel benutzt. Ohne darauf beschränkt zu sein, kann diese Erfindung jedoch auf die Herstellung anderen Verdampfungsguts angewendet werden, das aus anderen Seltenerdmetallen hergestellt ist, wie etwa Holmium oder dergleichen oder einer Legierung davon.
In dem Schritt des Ausbildens des erstarrten Körpers kann eine Eintauchvorrichtung M2 benutzt werden, wie in 4 gezeigt. Die Eintauchvorrichtung M2 weist im Wesentlichen denselben Aufbau auf wie der für die Eintauchvorrichtung M1 benutzte (siehe 2), die in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform verwendet wird. Am Vorderende eines Drahtes 81 einer Hebevorrichtung 80 ist jedoch anstelle der Hakenflasche 8d eine Einspannklemme 82 vorgesehen, um einen in Längsrichtung verlaufenden Endteil des Basiselementes 10a zu halten. Es ist somit so eingerichtet, dass durch die Hebevorrichtung 80 das Basiselement 10a bewegt werden kann zwischen: einer Montage/Demontage-Position, in der die Montage oder Demontage des Basiselementes 10a an und von der Einspannklemme 82 in der Vorbereitungskammer 4a durchgeführt wird; und einer Eintauchposition, in der das von der Einspannklemme 82 gehaltene Basiselement 10a in das Schmelzbad im Tiegel 5 im Innern der Eintauchkammer 2a mit Ausnahme des von der Einspannklemme 82 gehaltenen Teils eingetaucht wird. In 4 sind dieselben Bezugsnummern denselben Teilen wie in der Eintauchvorrichtung M1 zugeordnet.
Vorzugsweise ist die Einspannklemme 82 auf ähnliche Weise wie in der oben erwähnten Ausführungsform 1 aus einem feuerfesten Material ausgebildet, wie etwa Molybdän, Tantal oder dergleichen, das nicht mit dem geschmolzenen Dy reagiert. Es kann auch so eingerichtet sein, dass eine Vielzahl von Einspannklemmen 82 in einer Reihe an einem Vorderende des Drahtes 8c durch eine Spannvorrichtung (nicht gezeigt) angeordnet ist, um in der Lage zu sein, eine Vielzahl von Basiselementen 1a gleichzeitig in das Schmelzbad aus Dy einzutauchen.
Es erfolgt nun eine Beschreibung eines Falles, bei dem durch Verwendung der in 4 gezeigten Eintauchvorrichtung M2 ein erstarrter Körper 10b auf der Oberfläche des Basiselementes 10a mit Prismenform ausgebildet wird, und dann der erstarrte Körper 10b bearbeitet wird, um dadurch ein plattenförmiges Verdampfungsgut 10 zu erhalten.
Zuerst werden Barren aus Dy in den Tiegel 5 in der Eintauchkammer 2a in Position gebracht. Nachdem die Eintauchkammer 2a durch Schließen der Absperrklappe 3 abgetrennt wurde, wird die Unterdruckpumpe P betätigt, und das Absperrventil PV1 wird ebenfalls geöffnet, um mit dem Auspumpen zu beginnen. Gleichzeitig wird die Heizvorrichtung 6 betätigt, um mit dem Heizen zu beginnen. Dann wird, während die Eintauchkammer 2a auf einem vorgegebenen Druck (z. B. 1 Pa) gehalten wird, das Heizen durchgeführt. Wenn die Temperatur des Dy eine Temperatur erreicht hat, bei der Dy mit dem Sublimieren beginnt (ungefähr 800°C), wird Ar-Gas durch das Gaseinlassrohr 7a in die Eintauchkammer 2a eingeleitet.
Hier ist der Zweck des Einleiten von Ar-Gas, das Verdampfen von Dy unter Kontrolle zu behalten. Ar-Gas wird eingeleitet, so dass der Druck in der Eintauchkammer 2a 15 bis 105 kPa, vorzugsweise 80 kPa, wird. Das Heizen wird in diesem Zustand fortgesetzt, und wenn der Schmelzpunkt erreicht ist, schmilzt Dy. Der Betrieb der Heizvorrichtung 6 wird dann geregelt, um die Temperatur des Schmelzbades (z. B. 1440°C) auf einer konstanten Temperatur, die größer als der Schmelzpunkt ist, aufrecht zu erhalten.
Andererseits wird in der Vorbereitungskammer 4a das Absperrventil PV2 bei geschlossenem Zustand der Tür 4b geöffnet, um dadurch einmal den Druck durch die Unterdruckpumpe P auf einen vorgegebenen Unterdruck (z. B. 1 Pa) zu verringern, um dadurch die Vorbereitungskammer 4a zu entgasen. Dabei befindet sich die Vorbereitungskammer 4a auf Raumtemperatur, und die Einspannklemme 82 der Hebevorrichtung 80 befindet sich in der Montage/Demontage-Position. Wenn eine vorgegebene Zeitdauer nach dem Beginn des Auspumpen abgelaufen ist, wird das Absperrventil PV2 geschlossen, und es wird Ar-Gas eingeleitet, bis die Vorbereitungskammer 4a Atmosphärendruck erreicht, um die Vorbereitungskammer 4a zurück auf Atmosphärendruck zu bringen. In diesem Zustand wird die Tür 4b geöffnet, um das Basiselement 10a mit Raumtemperatur in die Vorbereitungskammer zu bringen (siehe 3(a)). Es wird bewirkt, dass ein in Längsrichtung verlaufender Endteil des Basiselementes 10a von der Einspannklemme 82 gehalten wird, um dadurch das Basiselement in Position zu bringen. Nach dem Schließen der Tür 4b wird das Absperrventil PV2 dann erneut geöffnet, um dadurch die Vorbereitungskammer 4a durch die Unterdruckpumpe P auszupumpen. Gemäß dieser Anordnung ist die Vorbereitung zum Eintauchen des Basiselementes 10a beendet.
Dann wird in einem Zustand, in dem die Temperatur des Schmelzbades auf einer vorgegebenen Temperatur gehalten wird, Ar-Gas durch das Gaseinlassrohr 7b in die Vorbereitungskammer 4a eingelassen, bis die Vorbereitungskammer 4a denselben Druck erreicht wie in der Eintauchkammer 2a. Wenn die Eintauchkammer 2a und die Vorbereitungskammer 4a denselben Druck erreicht haben, wird die Absperrklappe 3 geöffnet, und in diesem Zustand wird der Motor 8a der Hebeeinrichtung in der normalen Drehrichtung gedreht. Das Basiselement 10a wird somit durch die Einspannklemme 82 von der Vorbereitungskammer 4a zur Eintauchkammer 2a abgesenkt. Mit dem Absenken des Basiselementes 10a wird es nachfolgend in das Schmelzbad aus Dy eingetaucht und erreicht schließlich die Eintauchposition. Das Basiselement wird dann für eine vorgegebene Zeitdauer in der Eintauchposition gehalten. In diesem Fall wird die Haltezeit abhängig von der Wärmekapazität des Basiselementes 10a und der zu erzielenden Dicke des erstarrten Körpers 10b geeignet eingestellt. Es muss darauf hingewiesen werden, dass bei längerem Eintauchen als die vorgegebene Zeitdauer die einmal auf der Oberfläche des Basiselementes 10a ausgebildete Schicht erneut schmilzt. Die Haltezeit muss daher unter Berücksichtigung der oben angegebenen Umstände eingestellt werden.
Wenn eine vorgegebene Zeitdauer in dem oben erwähnten Zustand verstrichen ist, wird der Motor 8a der Hebeeinrichtung in die entgegengesetzte Drehrichtung gedreht, um dadurch das Basiselement 10a nachfolgend nach oben aus dem Schmelzbad zu ziehen. Hier wird durch Eintauchen des Basiselementes 10a mit einer Wärmekapazität pro Volumeneinheit von ungefähr 2,5 MJ/km³ in das Schmelzbad das Schmelzbad durch das Basiselement 10a schnell abgekühlt, wenn das Basiselement 10a in das Schmelzbad eingetaucht wird, und heftet sich an die Oberfläche des Basiselementes 10a an. Als ein Ergebnis wird eine aus Dy gebildete Schicht in einer vorgegebenen Schichtdicke ausgebildet. Durch Herausziehen des Basiselementes 10a aus dem Schmelzbad in diesem Zustand wird die Schicht sofort auf eine Temperatur unter dem Schmelzpunkt abgekühlt und erstarrt. Als eine Folge wird ein erstarrter Körper 10b auf der Oberfläche des Basiselementes 10a ausgebildet (siehe 3(b)). Die Geschwindigkeit des Hochziehens des Basiselementes 10a wird unter Berücksichtigung der Zeit des Eintauchen der Spannvorrichtung in das Schmelzbad geeignet eingestellt.
Wenn die Einspannklemme 82 die Montageposition erreicht hat, wird die Absperrklappe 3 geschlossen. In diesem Zustand wird Ar-Gas (z. B. mit 100 Pa) in die Vorbereitungskammer 4a eingeleitet, und der erstarrte Körper wird für eine vorgegebene Zeitdauer abgekühlt. Nach dem Abkühlen wird Ar-Gas weiter in die Vorbereitungskammer 4a eingelassen, um die Vorbereitungskammer 4a zurück auf Atmosphärendruck zu bringen. Die Tür 4b wird geöffnet, und das Basiselement 10a, auf dessen Oberfläche der erstarrte Körper 10b ausgebildet ist, wird aus der Vorbereitungskammer herausgenommen.
Dann wird der erstarrte Körper 10b vom Basiselement 10a abgelöst. In diesem Fall ist vom Basiselement 10a der Teil, der durch die Einspannklemme 82 gehalten wurde, frei von der Ausbildung des erstarrten Körpers 10b geblieben. Daher wird in einem Zustand, in dem der erstarrte Körper 10b fixiert ist, auf den oben erwähnten Teil des Basiselementes 10a eine Zugkraft ausgeübt, während er geeigneten Schwingungen ausgesetzt wird. Das Basiselement 10b kann somit herausgezogen werden. Andererseits wird, wie in 3(c) gezeigt, durch Schneiden des erstarrten Körpers 10c auf den in Längsrichtung gegenüberliegenden Seite des Basiselementes 10a entlang einer in der Figur als strichpunktierte Linie gezeigten Bruchlinie durch Schneidarbeiten oder dergleichen die Oberfläche auf der Längsseite des Basiselementes 10a freigelegt. Wie in 3(d) gezeigt, kann dann das Basiselement 10a Stößen, Druckkräften oder dergleichen ausgesetzt werden, so dass der erstarrte Körper 10b das Basiselement 10a herausdrückt. Auf diese Weise kann, da das Basiselement 10a und das Metall des Schmelzbades nicht miteinander reagieren, der erstarrte Körper 10b leicht vom Basiselement 10a nur durch Schwingungen, Stöße oder dergleichen abgelöst werden.
Schließlich kann, wie z. B. in 3(e) gezeigt, wenn der erstarrte Körper 10b entlang einer Bruchlinie, die in der Figur als strichpunktierte Linie gezeigt ist, durch Schneidarbeiten oder dergleichen geschnitten wird, ein plattenförmiges Verdampfungsgut erhalten werden (siehe 3(f)). Auf diese Weise ist es in der zweiten Ausführungsform nicht erforderlich, Dy zu schmelzen und in Platten zu gießen. Da das, was vom Basiselement 10a abgelöst wurde, nur Schneidarbeiten ausgesetzt wird, kann das plattenförmige Verdampfungsgut 10 außerdem mit geringen Kosten und guter Produktivität erhalten werden.
Ferner kann das Verdampfungsgut 10, das wie oben erwähnt hergestellt wurde, angewendet werden, indem es ferner einer Walzbearbeitung unterzogen wird. Es muss hier darauf hingewiesen werden, dass, wenn Gussblöcke hergestellt und zu dünnen Platten gewalzt werden, wie nach dem Stand der Technik, wegen der Kristallstruktur mit hexagonalem Gitter, die darin vorliegt, die Bearbeitbarkeit schlecht ist. Um die Gussblöcke in dünne Platten zu walzen, ist es erforderlich, sie im Verlauf der Bearbeitungsvorgänge zum Anlassen zu erhitzen, wodurch das Problem entsteht, dass die Herstellungskosten sprung artig ansteigen. Das gemäß dieser Erfindung hergestellte Produkt ist andererseits eine dünne Platte mit einer Dicke von einigen mm und hat wegen der schnellen Abkühlung eine feine Struktur. Daher weist es gute Walzeigenschaften auf so dass es herab auf unter 1 mm gewalzt werden kann, ohne dass ein Glühen erforderlich ist.
In der oben erwähnten zweiten Ausführungsform wurde ein Beispiel beschrieben, in dem das Basiselement 10a eine Prismenform hat. Ohne darauf beschränkt zu sein, kann jedoch auch eine Säulenform verwendet werden. In diesem Fall wird ein erstarrter Körper mit einem ringförmigen Querschnitt, der von dem Basiselement 10a abgelöst ist, entlang der Längsrichtung geschnitten, um im Querschnitt halbkreisförmig zu werden. Was so erhalten wird, kann dann gewalzt oder gepresst werden, wodurch ein plattenförmiges Verdampfungsgut erhalten wird.
In der oben erwähnten zweiten Ausführungsform wurde ferner ein Beispiel beschrieben, in dem die Dicke des erstarrten Körpers 10b geändert wird, indem die Zeit des Eintauchens in die Eintauchposition geändert wird. Ohne hierauf beschränkt zu sein, kann die Temperatur des Basiselementes 10a zum Zeitpunkt des Eintauchens in das Schmelzbad geändert werden, um dadurch die Dicke des erstarrten Körpers 10b zu steuern. In diesem Fall kann eine bekannte Kühleinrichtung im Innern der Unterdruckkammer 4 angeordnet sein, um dadurch die Temperatur des Basiselementes 10a zu steuern.
In der oben erwähnten zweiten Ausführungsform wurde ferner ein Beispiel beschrieben, in dem das Basiselement 10a in das Schmelzbad aus geschmolzenen Barren aus Dy getaucht wurde. Ohne hierauf beschränkt zu sein, wird z. B. Dy im Innern der Bearbeitungskammer verdampft, um dadurch eine Dampfatmosphäre aus Dy auszubilden, und das Basiselement 10a mit z. B. normaler Temperatur wird in die Dampfatmosphäre aus Dy gebracht. Wegen der Temperaturdifferenz zwischen den beiden kann bewirkt werden, dass sich Dy an das Basiselement heftet und daran abgelagert wird. Auf diese Weise kann der erstarrte Körper gemäß einem modifizierten Beispiel durch Abkühlen ausgebildet werden. Diese Art von Bearbeitungsvorrichtung wurde zum Gegenstand einer internationalen Patentanmeldung des Anmelders dieser Patentanmeldung und wird in der internationalen Offenlegungsschrift Nr. WO2006/100968 beschrieben. Daher werden die Einzelheiten davon hier weggelassen.
Nun erfolgt eine Beschreibung der Herstellung von Hochleistungs-Magneten, wobei das plattenförmige Verdampfungsgut 1 oder 10 benutzt wird, das gemäß den oben erwähnten ersten und zweiten Ausführungsformen hergestellt wurde. Der Hochleistungs-Magnet wurde hergestellt, indem eine Reihe von Bearbeitungs-Behandlungen (Unterdruck-Dampfbearbeitung) gleichzeitig durchgeführt wurden, d. h. das Verdampfungsgut 1(10): wurde veranlasst, verdampft zu werden, und die verdampften Dy-Atome wurden veranlasst, sich an der Oberfläche eines bekannten gesinterten Neodym-Eisen-Bor-Magneten S anzuheften, der mit einer vorgegebenen Form ausgebildet wurde; und wurde in die Korngrenzen und/oder Korngrenzen-Phasen des gesinterten Magneten S diffundiert, so dass es sich gleichmäßig ausbreitet. Mit Bezug auf 5 wird nun eine Unterdruck-Dampfbearbeitungsvorrichtung beschrieben, welche diese Art von Unterdruck-Dampfbearbeitung ausführt.
Wie in 5 gezeigt, weist die Unterdruck-Dampfbearbeitungsvorrichtung M3 eine Unterdruckkammer 12 auf, die durch eine Auspumpeinrichtung 11, wie etwa eine Turbo-Molekularpumpe, eine Kryopumpe, eine Diffusionspumpe oder dergleichen, auf einen vorgegebenen Druck (z. B. 1 × 10^–5 Pa) evakuiert werden kann und bei dem Druck gehalten werden kann. Im Innern der Unterdruckkammer 12 sind ein isolierendes Material 13, das den Umfang eines Bearbeitungskastens 20 (nachstehend zu beschreiben) umschließt, und ein Wärme erzeugender Körper 14, der auf der Innenseite davon angeordnet ist, vorgesehen. Des isolierende Material 13 ist z. B. aus Mo gebildet, und der Wärme erzeugende Körper 14 ist eine elektrische Heizung, die einen Heizdraht (nicht dargestellt) aus Mo aufweist. Dem Heizdraht wird aus einer Stromquelle (nicht dargestellt) eines elektrischen Widerstandsheizsystems Strom zugeführt, und er ist durch das isolierende Material 13 umschlossen und kann den Raum 15 heizen, in dem der Bearbeitungskasten 20 angeordnet ist. Dieser Raum 15 ist mit einem z. B. aus Mo gebildeten Aufbautisch 16 versehen, sodass mindestens ein Bearbeitungskasten 20 darauf aufgestellt werden kann.
Der Bearbeitungskasten 20 ist aus einem quaderförmigen Kastenteil 21 gebildet, der an einer oberen Fläche offen ist, und einem Deckelteil 22, der abnehmbar auf der oberen Fläche des offenen Kastenteils 21 montiert ist. Entlang dem gesamten Umfang des äußeren Randes des Deckelteils 22 ist ein Flansch 22a ausgebildet, der nach unten gebogen ist. Wenn der Deckelteil 22 auf der oberen Fläche des Kastenteils 21 montiert ist, koppelt sich der Flansch 22a mit der äußeren Wand des Kastenteils 21 (in diesem Fall ist keine Unterdruckabdichtung, wie etwa eine Metalldichtung, vorgesehen), wodurch eine Bearbeitungskammer 20a definiert wird, die von der Unterdruckkammer 12 isoliert ist. Wenn dann die Unterdruckkammer 12 durch Betreiben der Auspumpeinrichtung 11 auf einen vorgegebenen Druck (z. B. 1 × 10^–5 Pa) evakuiert wird, wird der Druck der Bearbeitungskammer 20a auf einen Druck verringert, der größer ist (z. B. 1 × 10^–4 Pa) als der Druck in der Unterdruckkammer 12.
Wie in 6 gezeigt, enthält der Kastenteil 21 des Bearbeitungskastens 20 darin gesinterte Magnete S und das Verdampfungsgut 1 gemäß der oben erwähnten Ausführungsform. Die gesinterten Magnete S und das Verdampfungsgut 1 sind vertikal gestapelt, wobei Abstandshalter 30 dazwischengesetzt sind, um zu verhindern, dass sie miteinander in Kontakt kommen. Jeder der Abstandshalter 30 wird durch Anordnen einer Vielzahl von Drahtmaterialien (z. B. 0,1 bis 10 mm im Durchmesser) in einer Gitterform gebildet, so dass ihre Querschnittsfläche kleiner wird als die seitliche Querschnittsfläche des Kastenteils 21. Der äußere Randbereich des Abstandshalters 30 ist im Wesentlichen rechtwinklig nach oben gebogen. Die Höhe dieses gebogenen Bereichs ist abhängig von der Höhe der gesinterten Magnete S, die der Unterdruck-Dampfbearbeitung unterworfen werden sollen, eingestellt. Auf dem horizontalen Bereich dieses Abstandshalters 30 ist eine Vielzahl von gesinterten Magneten S in gleichen Abständen zueinander angeordnet. Es ist vorzuziehen, unter den gesinterten Magneten die Teile mit größeren Oberflächen so anzuordnen, dass die dem Verdampfungsgut 1(10) gegenüberliegen. Außerdem können die Abstandshalter 30 durch Plattenelemente oder Stangenelemente gebildet werden. Indem die Abstandshalter unter den gesinterten Magneten S geeignet angeordnet werden, kann vorteilhaft verhindert werden, dass die gesinterten Magnete S auf der unteren Bühne unter der Last der gesinterten Magnete S auf der oberen Bühne deformiert werden.
Nachdem ein Verdampfungsgut 1(10) auf der Bodenfläche des Kastenteils 21 angeordnet wurde, wird der Abstandshalter 30, auf dem die gesinterten Magnete S in Reihen angeordnet sind, darauf aufgebaut, und weiteres Verdampfungsgut 1(10) wird darauf angeordnet. Auf diese Weise werden das Verdampfungsgut 1(10) und die Abstandhalter 30, auf denen in Reihen eine Vielzahl von gesinterten Magneten S angeordnet ist, abwechselnd in Schichten bis zum oberen Ende des Bearbeitungskastens 20 gestapelt. Da der Deckelteil 22 auf der obersten Stufe nahe am Abstandshalter 30 positioniert ist, kann das Verdampfungsgut 1 weggelassen werden.
Auf diese Weise werden die gesinterten Magnete S und das Verdampfungsgut 1(10) zuerst im Kastenteil 21 angeordnet. Nachdem der Deckelteil 22 auf der geöffneten Oberseite des Kastenteils 21 angebracht wurde, wird der Bearbeitungskasten 20 auf den Aufbautisch 16 gesetzt. Dann wird der Druck der Unterdruckkammer 12 mittels der Auspumpeinrichtung 11 reduziert, bis er einen vorgegebenen Druck (z. B. 1 × 10^–4 Pa) erreicht. Wenn die Unterdruckkammer 12 den vorgegebenen Druck erreicht hat, wird die Heizvorrichtung 14 betrieben, um die Bearbeitungskammer 20a zu erwärmen.
Wenn die Temperatur in der Bearbeitungskammer 20a unter reduziertem Druck eine vorgegebene Temperatur erreicht hat, wird das Dy in der Bearbeitungskammer 20a auf im Wesentlichen die gleiche Temperatur erwärmt wie die der Bearbeitungskammer 20a. Als Folge davon beginnt Dy zu verdampfen, und es wird eine Dy-Dampfatmosphäre in der Bearbeitungskammer 20a gebildet. Dabei wird ein Schutzgas, wie etwa Ar oder dergleichen, in einer konstanten Einleitungsmenge von einer Gaseinleitungsvorrichtung (nicht gezeigt) in die Unterdruckkammer 3 eingeleitet. Gemäß dieser Anordnung wird das Schutzgas auch in den Bearbeitungskasten 20 eingeleitet, und durch das Schutzgas werden die in der Bearbeitungskammer 20a verdampften Metallatome gestreut. Der Einleitungsdruck des Schutzgases, wie etwa Ar oder dergleichen, sollte vorzugsweise 1 kPa bis 30 kPa, bevorzugter 2 kPa bis 20 kPa betragen.
Um die Verdampfungsmenge von Dy zu steuern, wird die Heizvorrichtung 14 gesteuert, die Temperatur in der Bearbeitungskammer auf einen Bereich von 800°C bis 1050°C, vorzugsweise von 850°C bis 950°C, einzustellen. (Zum Beispiel beträgt, wenn die Temperatur in der Bearbeitungskammer 900°C bis 1000°C beträgt, der Sättigungsdampfdruck von Dy ungefähr 1 × 10^–2 bis 10^–1 Pa.)
Gemäß der obigen Anordnung kann durch Einstellen des Partialdrucks des Schutzgases, wie etwa Ar und dergleichen, die Verdampfungsmenge von Dy gesteuert werden, und die durch das Einleiten des Schutzgases verdampften Dy-Atome werden innerhalb der Bearbeitungskammer 20a gestreut. Als Folge der kombinierten Effekte, dass sich die Dy-Atome an die gesamten Oberflächen der gesinterten Magnete S anheften, während gleichzeitig die Zufuhrmenge der Dy-Atome zu den gesinterten Magneten S gesteuert wird, und dass die Diffusionsgeschwindigkeit durch Erwärmen der gesinterten Magnete S in einem vorgegebenen Temperaturbereich beschleunigt wird, können die an den Oberflächen der gesinterten Magnete S anhaftenden Dy-Atome, bevor sie auf den Oberflächen der gesinterten Magnete S abgelagert werden, um dadurch eine Dy-Schicht (dünnen Film) zu bilden, effizient in die Korngrenzen und/oder Korngrenzenphasen diffundieren und sich gleichmäßig verteilen.
Als Folge davon kann verhindert werden, dass die Oberflächen der Magnete verschlechtert werden. Außerdem kann verhindert werden, dass das Dy übermäßig in die Korngrenzen in den Bereichen nahe den Oberflächen der gesinterten Magnete diffundiert. Da die Korngrenzenphasen Dy-reiche Phasen aufweisen (Phasen, die Dy im Bereich von 5 bis 80% enthalten), diffundiert Dy nur in der Nähe der Oberflächen der Korngrenzen. Folglich können die Magnetisierungskraft und die Koerzitivkraft wirksam verbessert oder wiederhergestellt werden. Weiter können Hochleistungs-Magnete erhalten werden, die keine Endbearbeitung erfordern und hinsichtlich der Produktivität überlegen sind.
Schließlich wird, sobald die Prozesse, wie oben beschrieben, über einen vorgegebenen Zeitraum (z. B. 4 bis 48 Stunden) ausgeführt wurden, der Betrieb der Heizvorrichtung 14 angehalten, und die Einleitung des Schutzgases durch die Gaseinleitungsvorrichtung wird einmalig angehalten. Anschließend wird das Schutzgas erneut eingeleitet (100 kPa), um das Verdampfen des Verdampfungsguts 1, 10 zu beenden. Dann wird die Temperatur in der Bearbeitungskammer 20a einmalig auf z. B. 500°C gesenkt. Anschließend wird die Heizvorrichtung 14 wieder in Betrieb genommen. Durch Einstellen der Temperatur in der Bearbeitungskammer 20a auf einen Bereich von 450°C bis 650°C wird eine Wärmebehandlung ausgeführt, um die Koerzitivkraft weiter zu verbessern oder wieder herzustellen. Dann wird der Bearbeitungskasten 20 nach Abschrecken auf ungefähr Raumtemperatur aus der Unterdruckkammer 12 genommen.
Beispiel 1
In Beispiel 1 wird das Verdampfungsgut 1 unter Verwendung der Eintauchvorrichtung M1, wie in 2 gezeigt, hergestellt. Als Kernelemente 1a wurde Elemente angefertigt, die in Plattenform mit 100 mm × 100 mm Größe ausgebildet wurden, jedes durch Variieren der Materialqualität des Drahtes und des Durchmessers der Maschen des Drahtes (Muster 1 bis 9 in 7) Als Vergleichsbeispiel wurde ein Plattenelement aus Mo (Muster 10) angefertigt, dessen Größe 100 mm × 100 mm und dessen Dicke 0,5 mm beträgt. Als Seltenerdmetall für die Abscheidung wurde Dy (Zusammensetzungsverhältnis 99%) benutzt. Es wurden dieselben Bearbeitungsbehandlungen unter denselben Bedingungen mit den Mustern 1 bis 10 durchgeführt.
Zuerst wurden 160 Kilogramm in Barren im Innern des Tiegels (300 mm Durchmesser × 300 mm) in Position gebracht. Nachdem die Eintauchkammer 2a durch Schließen der Absperrklappe 3 abgetrennt wurde, wurde die Unterdruckpumpe P in Betrieb gesetzt, um mit dem Auspumpen zu beginnen. Gleichzeitig wurde die Heizvorrichtung 6 betätigt, um mit dem Heizen zu beginnen. Dann wurde das Heizen durchgeführt, während der Druck im Innern der Eintauchkammer 2a auf 1 Pa gehalten wurde. Als die Temperatur des Dy 800°C erreicht hatte, wurde Ar durch das Gaseinlassrohr 7a in die Eintauchkammer 2a eingeleitet.
Andererseits wurde in der Vorbereitungskammer 4a der Druck durch die Unterdruckpumpe P in einem Zustand mit geschlossener Tür 4b einmal auf 1 Pa verringert, und der Druck wurde für eine Minute aufrecht erhalten, um dadurch die Vorbereitungskammer 4a zu entgasen. Danach wurde Ar-Gas eingeleitet, bis die Vorbereitungskammer 4a Atmosphärendruck erreichte. Dann wurde die Tür 4b geöffnet, und die oben erwähnten Muster 1 bis 10 wurden in die Vorbereitungskammer gebracht und wurden jeweils in Position zur Hakenflasche 8d der Hebevorrichtung 8 gebracht. Nach dem Schließen der Tür 4b wurde die Vorbereitungskammer 4a dann erneut durch die Unterdruckpumpe P evakuiert.
In der Eintauchkammer 4a schmolzen die Dy-Barren, als die Temperatur des Dy als Folge des Erhitzens 1400°C überstieg. Durch Regeln der Heizeinrichtung wurde der Versuch unternommen, die Temperatur des Schmelzbades auf 1440°C zu halten. Dann wurde durch das Gaseinlassrohr 7b Ar-Gas in die Vorbereitungskammer 4a eingelassen, bis der Druck darin denselben Druck erreichte wie der in der Eintauchkammer 2a. Sobald die Eintauchkammer 2a und die Vorbereitungskammer 4a denselben Druck erreichten, wurde die Absperrklappe 3 geöffnet. In diesem Zustand wurde der Motor 8a der Hebeeinrichtung in der normalen Drehrichtung gedreht, um dadurch das Kernelement 1a aus der Vorbereitungskammer 4a zur Eintauchkammer 2a durch die Hakenflasche 8d abzusenken. Die Absenkgeschwindigkeit wurde zu diesem Zeitpunkt auf 0,1 m/s eingestellt. Das Kernelement wurde nachfolgend in das Schmelzbad aus Dy eingetaucht und erreichte die Eintauchposition. Als das Kernelement die Eintauchposition erreichte, wurde der Motor 8a der Hebeeinrichtung in die entgegengesetzte Drehrichtung gedreht, um dadurch das Kernelement 1a allmählich aus dem Schmelzbad zu ziehen. Die Hochziehgeschwindigkeit wurde zu diesem Zeitpunkt auf 0,05 m/s eingestellt.
Dann, als die Hakenflasche 8d die Montage/Demontage-Position erreichte, wurde die Absperrklappe 3 geschlossen. In diesem Zustand wurde Ar-Gas eingeleitet, so dass der Druck in der Vorbereitungskammer 4a auf 100 kPa gehalten wurde, und für eine Minute gekühlt. Nach dem Abkühlen wurde Ar-Gas weiter in die Vorbereitungskammer 4a eingelassen, um sie zurück auf Atmosphärendruck zu bringen. Die Tür 4b wurde geöffnet, um das Verdampfungsgut 1 herauszubringen.
7 ist eine Tabelle, die das Volumenverhältnis (Bereiche ohne Anhaften von Dy) und das Gewicht des Dy durch Variieren des Materials des Drahtes, sowie des Durchmessers und der Maschen des Drahtes zeigt. 8 sind Fotografien, die das Aussehen von Muster 2 (8(a)) und Muster 5 (8(b)) zeigen. Gemäß diesen zeigen Muster 1 und 2, dass Dy nicht effektiv anhaftet, und daher wurde herausgefunden, dass sie sich nicht zum Ausbilden von Verdampfungsgut eignen. Andererseits kann man sehen, dass in den Mustern 3 und 9 Dy am Kernelement 1a auf eine Weise anhaftet, dass jede der Maschen über den gesamten Bereich des Kernelementes 1a gefüllt ist, und auch dass Dy an dem gesamten Bereich des Kernelementes 1a anhaftet. Besonders in den Mustern 4 bis 6 kann man sehen, dass Dy mit einem Gewicht über 45 Gramm anhaftet.
Beispiel 2
In Beispiel 2 wurde unter Verwendung der Eintauchvorrichtung M1, wie in 2 gezeigt, und unter Verwendung von Muster 5 in Beispiel 1 als Kernelement 1a das Verdampfungsgut 1 unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass die Hochziehgeschwindigkeit zum Zeitpunkt des Hochziehens des Kernelementes 1a aus der Eintauchposition variiert wurde.
9 ist eine Tabelle, die das Ergebnis der Bewertung der Verfügbarkeit zeigt, ob das erhaltene Produkt als Verdampfungsgut benutzt werden kann oder nicht, wenn die Hochziehgeschwindigkeit zum Zeitpunkt des Hochziehens von 0,005 bis 1 m/s variiert wurde. In 9 sind die in einer visuellen Überprüfung als ungeeignet für die Massenproduktion bewerteten Produkte, weil Spritzer auf den Außenflächen auftraten, mit einem ”x” markiert. Gemäß dieser Überprüfung wurde bestätigt, dass das Verdampfungsgut 1 mit guter Effizienz hergestellt werden kann, wenn der Geschwindigkeitsbereich von 0,01 bis 0,5 m/s liegt.
Beispiel 3
In Beispiel 3 wurden unter Verwendung der Eintauchvorrichtung M2, wie in 4 gezeigt, erstarrte Körper 10b auf den Oberflächen der Kernelemente 10a hergestellt. Als Kernelemente 10a wurden jeweils eine aus Mo hergestellte Säulenform (Muster 1) mit einem Durchmesser von 200 mm × 300 mm und eine Prismenform (Muster 2) mit 150 mm in quadratischer Form × 300 mm hergestellt. Bezüglich Muster 1 wurde als Kernelement 10a ein aus C, Si, Mg, Nb, Ta, Ti, W, Mo, V oder Cu gebildetes hergestellt. Ferner wurde als anzuhaftendes Seltenerdmetall Dy benutzt (Zusammensetzungsverhältnis 99%). Die Bearbeitungsbehandlungen wurden an den Mustern 1 und 2 unter den folgenden gleichen Bedingungen ausgeführt.
Zuerst wurden Barren (100 g) aus Dy in dem Tiegel (300 mm Durchmesser × 500 mm) in Position gebracht. Nach dem Schließen der Absperrklappe 3 und Abtrennen der Eintauchkammer 2a wurde die Unterdruckpumpe P in Betrieb genommen, um dadurch das Auspumpen zu beginnen, und gleichzeitig wurde die Heizvorrichtung 6 in Betrieb gesetzt, um mit dem Heizen zu beginnen. Dann wurde das Heizen durchgeführt, während der Druck in der Eintauchkammer 2a auf 1 Pa gehalten wurde. Als die Temperatur des Dy 800°C erreicht hatte, wurde Ar durch das Gaseinlassrohr 7a in die Eintauchkammer 2a eingeleitet.
Andererseits wurde in der Vorbereitungskammer 4a der Druck durch die Unterdruckpumpe P in einem Zustand mit geschlossener Tür 4b einmal auf 1 Pa verringert, und der Druck wurde für 2 Minuten aufrecht erhalten, um dadurch die Vorbereitungskammer 4a zu entgasen. Danach wurde Ar eingeleitet, bis die Vorbereitungskammer 4a Atmosphärendruck erreichte. Dann wurde die Tür 4b geöffnet, um die oben erwähnten Muster 1 und 2 in die Vorbereitungskammer zu bringen. Die Muster wurden jeweils auf die Einspannklemme 82 der Hebevorrichtung 8 gesetzt. Nach dem Schließen der Tür 4b wurde die Vorbereitungskammer 4a dann erneut durch die Unterdruckpumpe P evakuiert.
In der Eintauchkammer 4a begannen die Dy-Barren zu schmelzen, als die Temperatur des Dy als Folge des Erhitzen 1407°C erreichte. Durch Regelung der Heizeinrichtung wurde die Temperatur des Schmelzbades auf 1500°C gehalten. Dann wurde durch das Gaseinlassrohr 7b Ar-Gas in die Vorbereitungskammer 4a eingelassen, bis der Druck darin denselben Druck erreichte wie der in der Eintauchkammer 2a. Als die Eintauchkammer 2a und die Vorbereitungskammer 4a denselben Druck erreichten, wurde die Absperrklappe 3 geöffnet. In diesem Zustand wurde der Motor 8a der Hebeeinrichtung in der normalen Drehrichtung gedreht, um das Kernelement 1a aus der Vorbereitungskammer 4a zur Eintauchkammer 2a durch die Einspannklemme 82 abzusenken. Die Absenkgeschwindigkeit wurde zu diesem Zeitpunkt auf 0,05 m/s eingestellt. Auf diese Weise wurde das Basiselement 10a nachfolgend in das Schmelzbad aus Dy getaucht, um die Eintauchposition zu erreichen. Sobald das Basiselement die Eintauchposition erreicht hatte, wurde es für 5 Sekunden gehalten und danach wurde der Motor 8a der Hebeeinrichtung in die entgegengesetzte Drehrichtung gedreht, um das Basiselement 10a durch die Einspannklemme 82 aus dem Schmelzbad zu ziehen. Die Hochziehgeschwindigkeit wurde zu diesem Zeitpunkt auf 0,02 m/s eingestellt.
Dann, als die Einspannklemme 82 die Montage/Demontage-Position erreichte, wurde die Absperrklappe 3 geschlossen. In diesem Zustand wurde Ar-Gas in die Vorbereitungskammer 4a eingeleitet, so dass der Druck darin auf 100 kPa gehalten werden kann, und das Basiselement wurde für 2 Minuten abgekühlt. Nach dem Abkühlen wurde Ar-Gas weiter in die Vorbereitungskammer 4a eingelassen, um die Vorbereitungskammer zurück auf Atmosphärendruck zu bringen. Die Tür 4b wurde geöffnet und das Basiselement herausgenommen.
10 ist eine Tabelle, die die spezifische Wärme, das spezifische Gewicht und die Wärmekapazität pro Gewichtseinheit jedes der Materialien des in Muster 1 benutzten Basiselementes 1a zeigt. Gemäß dieser Tabelle kann man erkennen, dass im Fall, dass das Basiselement 10a aus Nb, Ta, Ti, W, Mo oder V hergestellt ist, und im Fall von Muster 2, die Teile aus dem Basiselement 10a, die in das Schmelzbad getaucht wurden, einen erstarrten Körper aus Dy mit einer im Wesentlichen gleichmäßigen Dicke ausgebildet haben. Entsprechend diesem Ergebnis wurde herausgefunden, dass das Material, dessen Wärmekapazität (spezifische Wärme x spezifisches Gewicht) pro Volumeneinheit 2 bis 3 MJ/km³ betrug, geeignet war. Andererseits wurde herausgefunden, dass im Fall von aus C, Si oder Mg hergestellten Basiselementen wenig oder kein Dy anhaftet. Außerdem erstarrte im Fall eines aus Cu hergestellten Basiselementes das Schmelzbad aus Dy. Wenn eine Zugkraft auf das Basiselement 10a mit dem daran befestigten erstarrten Körper angewendet wurde, konnte das Basiselement ferner leicht aus dem erstarrten Körper gezogen werden. Die Dicke des Festkörpers wurde zu 2,0 mm gemessen. Außerdem konnte dieses Produkt, als es einer Walzbearbeitung in einer bekannten Richtung ausgesetzt wurde, auf 0,3 mm bearbeitet werden.
Bezugszeichenliste

1, 10: Verdampfungsgut
1a, 10a: Kernelement
1b: Drahtmasche (Durchgangsloch)
10b: erstarrter Körper
W: Drahtmaterial
Dy: (Seltenerdmetall)
M1, M2: Eintauchvorrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2008-41555 [0004]
WO 2008/023731 [0006]
WO 2006/100968 [0070]

Claims

Verdampfungsgut, umfassend ein Kernelement, das aus einem feuerfesten Metall gebildet ist und eine Vielzahl von Durchgangslöchern aufweist, wobei an dem Kernelement ein Seltenerdmetall oder eine Legierung davon, die geschmolzen sind, anhaftet und an dem Kernelement erstarrt ist.
Verdampfungsgut gemäß Anspruch 1, wobei das an dem Kernelement anhaftende Seltenerdmetall oder die Legierung davon durch Eintauchen des Kernelements in ein Schmelzbad des Seltenerdmetalls oder der Legierung davon und durch ein daraus Nachobenziehen des Kernelements gebildet ist.
Verdampfungsgut gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Seltenerdmetall ein aus der aus Terbium, Dysprosium und Holmium bestehenden Gruppe ausgewähltes Element ist.
Verdampfungsgut gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das feuerfeste Metall ein aus der aus Niob, Molybdän, Tantal, Titan, Vanadium und Wolfram bestehenden Gruppe ausgewähltes Element ist.
Verdampfungsgut gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Kernelement eines aus einem Netzelement, das hergestellt ist, indem eine Vielzahl von Drahtmaterialien in Gitterform zusammengefügt ist, einem Streckmetall oder einem perforierten Metall umfasst.
Verdampfungsgut gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Verdampfungsgut einer Wärmebehandlung unterzogen ist, während das Verdampfungsgut einschließlich Dysprosium und Terbium bei Unterdruck oder in einer Schutzgasatmosphäre mit verringertem Druck verdampft ist, wobei das Verdampfungsgut geeignet ist, zur Verbesserung der Koerzitivkraft von gesinterten Neodym-Eisen-Bor-Magneten oder durch plastische Warmverformung hergestellten Magneten verwendet zu werden.
Verfahren zur Herstellung von Verdampfungsgut, das folgende Schritte umfasst: Ausbilden eines erstarrten Körpers eines Seltenerdmetalls oder einer Legierung davon durch Schmelzen des Seltenerdmetalls oder der Legierung davon, durch Eintauchen eines aus einem feuerfesten Metall hergestellten Basiselementes in ein Schmelzbad des Seltenerdmetalls oder der Legierung davon in einem Zustand, in dem das Basiselement auf einer Temperatur gehalten wird, die unter der Schmelztemperatur des Seltenerdmetalls oder der Legierung davon liegt, und danach Hochziehen des Basiselementes, um dadurch auf einer Oberfläche des Basiselementes den erstarrten Körper auszubilden; Ablösen des erstarrten Körpers vom Basiselement; und Bearbeiten des so abgelösten erstarrten Körpers in eine Plattenform.
Verfahren zur Herstellung des Verdampfungsguts gemäß Anspruch 7, wobei das Basiselement eine Säulenform oder Prismenform aufweist.
Verfahren zur Herstellung des Verdampfungsguts gemäß Anspruch 7 oder 8, ferner umfassend das Erhöhen oder Verringern der Zeit des Eintauchens des Basiselementes in das Schmelzbad, wodurch die Dicke des erstarrten Körpers gesteuert wird.
Verfahren zur Herstellung des Verdampfungsguts gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, ferner umfassend ein Ändern der Temperatur des Basiselementes beim Eintauchen des Basiselementes in das Schmelzbad, wodurch die Dicke des erstarrten Körpers gesteuert wird.
Verfahren zur Herstellung des Verdampfungsguts gemäß einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei das Seltenerdmetall ein aus der aus Terbium, Dysprosium und Holmium bestehenden Gruppe ausgewähltes Element ist.
Verfahren zur Herstellung des Verdampfungsguts gemäß einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei das feuerfeste Metall ein aus der aus Niob, Molybdän, Tantal, Titan, Vanadium und Wolfram bestehenden Gruppe ausgewähltes Element ist.