DE69633490T2

DE69633490T2 - Herstellungsverfahren für seltenerd-gesinterte magneten

Info

Publication number: DE69633490T2
Application number: DE69633490T
Authority: DE
Inventors: Osamu Mishima-gun YAMASHITA; Yoshihisa Osaka-shi KISHIMOTO; Wataru Osaka-shi TAKAHASHI; Nobushige Osaka-shi HIRAISHI; Yoshiyuki Osaka-shi HASHIMASA; Masakazu Osaka-shi OHKITA
Original assignee: Neomax Co Ltd
Current assignee: Hitachi Metals Ltd
Priority date: 1995-06-26
Filing date: 1996-06-25
Publication date: 2005-02-03
Anticipated expiration: 2016-06-26
Also published as: CN1122287C; WO1997001855A1; KR100300933B1; EP0778594B1; KR970705824A; EP0778594A4; EP0778594A1; CN1157051A; DE69633490D1; US6187259B1

Description

Verfahren zur Herstellung eines gesinterten Seltenerdsystemmagneten
Technischer Bereich
Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zum Erhalten von Pulvern, die in Kugelformen mit hoher Fließfähigkeit granuliert werden und die hervorragende magnetische Eigenschaften an den Tag legen, und die Herstellung gesinterter Seltenerdmagnete unter Verwendung der mittels Pulvermetallurgietechnik so granulierten Pulver. Genauer ausgedrückt betrifft die vorliegende Erfindung Verfahren zur Herstellung von gesinterten Seltenerdsystemmagneten, die einzigartige geometrische Merkmale einschließlich einer kleinen Abmessung, einer geringen Wanddicke und einer komplizierten Form mit hervorragenden magnetischen Merkmalen durch die nachfolgenden, aufeinanderfolgenden Vorgänge aufweisen: nämlich durch die Erzeugung eines Schlammes durch Kneten der Legierungspulver dieser Erfindung und einer bestimmten Art von Bindemittel, Sprühen und Küh len des Schlammes unter Verwendung einer Zerstäubungstrocknungsvorrichtung, um die Fließfähigkeit und die Schmierung der Legierungspulver während des Druckformgebungsvorgangs zu verbessern, so dass der Produktionszyklus sowie die Maßhaltigkeit der Endprodukte verbessert werden kann.
Zugrundeliegende Technik
Kleine Motoren oder Stellglieder, die hauptsächlich in elektrischen Haushaltsgeräten, Computern, Automobilen oder anderen Maschinen verwendet werden, müssen mit möglichst kleinen Abmessungen produziert werden, weshalb geringes Gewicht und hohe Wirkungsgradmerkmale erhalten werden. Dementsprechend ist es erforderlich, dass die vorwiegend für diese Vorrichtungen verwendeten Magnetwerkstoffe mit einer kleinen Größe, leichtem Gewicht und einer geringen Wanddicke hergestellt werden. Darüber hinaus müssen Magnete in einigen Anwendungen mit komplizierteren Geometrien hergestellt werden, was die Bereitstellung ungleichmäßiger Abschnitte auf bestimmten Oberflächenbereichen derselben, oder die Bereitstellung von Durchgangslöchern umfasst.
Was die typischen Arten von gesinterten Dauermagneten angeht, so gibt es Ferritmagnete, gesinterte R-Co-Systemmagnete und gesinterte R-Fe-B-Systemmagnete (wobei R für Seltenerdsystem steht), wobei der letztere von den aktuellen Erfindern (Japanische Patentveröffentlichung Nr. Sho 61-34242; USP 4,770,723; EP 0 101 552 B1 ) vorgeschlagen wurde.
Da Seltenerdmagnete wie zum Beispiel R-Co-System- und R-Fe-B-Systemmagnete unter den zuvor erwähnten Magneten im Vergleich zu anderen Arten von Magneten hervorragende magnetische Eigenschaften an den Tag legen, werden sie vorzugsweise in verschiedenen Anwendungen verwendet.
Da der Seltenerdmagnet, zum Beispiel der gesinterte R-Fe-B-Dauermagnet, ein maximales Energieprodukt ((BH)max) von mehr als 318,32 kJ/m³ (40MGOe) aufweist und sein Maximalwert 397,9 kJ/m³ (50MGOe) überschreitet, legt er hervorragende magnetische Eigenschaften an den Tag. Um jedoch solche magnetischen Eigenschaften zu realisieren, müssen Legierungspulver mit bestimmten Zusammensetzungen in eine durchschnittliche Partikelgröße von 1∼10 μm pulverisiert werden.
Es sollte jedoch erkannt werden, dass sich die Fließfähigkeit der pulverisierten Pulver während dem Pressformen verschlechtert, wenn die Partikelgröße von Legierungspulvern kleiner wird. Darüber hinaus wird die Maßhaltigkeit der gesinterten Endprodukte gestreut, wodurch die Herstellung von Produkten mit kleiner Größe und geringer Wanddicke schwieriger wird.
Da die Seltenerdsystemmagnete weiterhin Seltenerdsystem(e) und Eisen enthalten, die in einer Umgebungsatmosphäre leicht für Oxidation anfällig sind, verschlechtern sich die magnetischen Eigenschaften auf Grund von Oxidation insbesondere dann, wenn die Parti kelgröße kleiner wird. Dies ist bei gesinterten R-Fe-B-Systemmagneten von größerer Bedeutung, die im Vergleich zu der herkömmlichen Art von R-Co-Magneten hervorragende magnetische Eigenschaften besitzen, da eine bestimmte Art von Verbindungen eine neue Struktur aufweist, die durch die Reaktion von Seltenerdsystem und B-Element erzeugt wird, die sehr aktiv sind. Man ist davon überzeugt, dass die neu erzeugte(n) Verbindung(en) Quellen für die magnetischen Merkmale bereitstellen. Als Ergebnis wies der endgültige gesinterte Magnet dann, wenn die Partikelgröße der Legierungspulver kleiner wurde, auf Grund der Oxidation Nachteile in Form von verschlechterten magnetischen Eigenschaften auf.
Somit wurden insbesondere zur Verbesserung der Formbarkeit mehrere Maßnahmen vorgeschlagen, nämlich die Beimischung von Polyoxyethylenalkylether oder dergleichen (Japanische Patentveröffentlichung Nr. Hei 4-80961), die Beimischung von Paraffin oder Stearinsäuresalzen neben dem zuvor erwähnten Ether (Japanische Patentveröffentlichung Nr. Hei 4-80962, JPP Nr. Hei 5-53842), oder die Beimischung der Olefinsäure (JPP Nr. Sho 62-36365).
Obwohl die Formbarkeit in gewissem Umfang verbessert wurde, wurde herausgefunden, dass eine Begrenzung dieser verbesserten Formbarkeit vorhanden war, so dass es immer noch schwierig ist, Produkte mit kleiner Größe, geringer Wanddicke oder komplizierter Form herzustellen.
Darüber hinaus wurden als alternative Produktionsverfahren für Magnete mit charakteristischen geometrischen Merkmalen einschließlich einer geringen Wanddicke und einer kleinen Größe durch die Beimischung des zuvor erwähnten Bindemittels und eines Schmiermittels zur weiteren Verbesserung der Formbarkeit zusätzliche Erfindungen vorgeschlagen, nämlich ein Produktionsverfahren, bei welchem ein aus einem Myristinsäureethyl oder Ölsäure und der gesättigten aliphatischen Karbonsäure oder der ungesättigten aliphatischen Karbonsäure hergestelltes Schmiermittel den Legierungspulvern vor dem Pressformen und dem Kneten, Granulieren und Pressformen beigemischt wurden (offengelegte Japanische Patentanmeldung Nr. Sho 62-245604), und ein Produktionsverfahren, bei dem die gesättigte aliphatische Karbonsäure oder ungesättigte aliphatische Karbonsäure dem Paraffingemisch beigemischt, und nach dem Granulieren und Kneten pressgeformt wird (offengelegte Japanische Patentanmeldung Nr. Sho 63-237402).
Es wurde herausgefunden, dass selbst mit der zuvor erwähnten Abänderung die Verbundfestigkeit unter den Pulverpartikeln nicht hoch genug war, und dass das granulierte Pulver leicht brach, was zum Ergebnis hatte, dass eine ausreichende Fließfähigkeit nicht erreicht wurde.
Zur Steigerung der Formbarkeit oder zur Verbesserung der Verbundfestigkeit der Pulverpartikel kann dies getan werden, um die Menge von verschiedenen Arten von beigemischtem Bindemittel oder Schmiermittel zu erhöhen. Wenn jedoch eine große Menge dieser Zusätze zum Einsatz kommt, erhöht sich der Gehalt an Restsauerstoff sowie an Restkohlenstoff in den gesinterten Produkten auf Grund der Tatsache, dass die R-Komponente in dem Legierungspulver des Seltenerdsystems und das Bindemittel chemisch miteinander reagieren. Dadurch wird die Verschlechterung der magnetischen Eigenschaften verursacht. Dementsprechend war eine Begrenzung in Bezug auf die Menge der beigemischten Zusätze vorhanden.
Obwohl dies nicht für die Seltenerdsystem-Legierungspulver gilt, wurde weiterhin eine Beimischung von 1,53,5 Gewichts-% an Methylcellulose und einer bestimmten Menge von Glyzerin und Borsäure zu den Legierungspulvern vorgeschlagen (U.S.-Patent 4,118,480), wobei diese Zusätze als Bindemittel für das Pressformen des Co-System-Superlegierungspulvers verwendet wurden. Darüber hinaus wurden diese Zusätze als Bindemittel für ein Werkzeugstahllegierungspulver für die Spritzgusstechnik vorgeschlagen, welches aus 0,52,5 Gewichts-% Methylcellulose, Wasser, Weichmacher wie zum Beispiel Glyzerin, Schmiermittel wie zum Beispiel Wachsemulsion, und einem Pressformseparator bestand (offengelegte Japanische Patentanmeldung Nr. Sho 62-37302).
Die beigemischte Menge der zuvor erwähnten Bindemittelzusätze ist jedoch relativ größer als 0,5 Gewichts-%, um ein bestimmtes Niveau an Fließfähigkeit sowie Formfestigkeit aufrechtzuerhalten. Weiterhin ist eine gleichzeitige Beimischung verschiedener Arten von Bindemitteln wie zum Beispiel Glyzerin mit Methylcellulose unverzichtbar, so dass eine bemerkenswerte Menge an Restsauerstoff und – kohlenstoff selbst nach dem Spritzguss, Pressformen, Entfettungsvorgang oder Sinterungsvorgang zu finden ist. Als Ergebnis legten der Restsauerstoff und – kohlenstoff eine schädliche Auswirkung auf magnetische Eigenschaften insbesondere bei den Seltenerdsystemmagneten an den Tag, so dass diese Zusätze nicht so einfach angewandt werden können.
Weiterhin ist ein Vorgang bekannt, bei dem 0,61,0 Gewichts-% Polyvinylalkoholbindemittel einem Pulver beigemischt wird, welches eine durchschnittliche Partikelgröße von weniger als 1 μm bei den Oxidpulvern wie zum Beispiel Ferrit oder dergleichen aufweist, woraufhin die Erzeugung von granulierten Pulvern durch die Zerstäubungstrocknungsausrüstung, Pressformen und Sintern folgt.
Bei jedem der zuvor erwähnten, zu verwendenden Verfahren wird jedoch eine große Menge an Bindemittel mit mehr als 0,6 Gewichts-% Oxidpulvern beigemischt, so dass selbst nach der Entfettung eine bemerkenswerte Menge an Restsauerstoff und -kohlenstoff in den gesinterten Produkten zu finden ist. Deshalb können die für die Oxidpulver zuvor erwähnten, vorgeschlagenen Verfahren bei dem Seltenerdsystemlegierungspulver der vorliegenden Erfindung nicht verwendet werden, da das Seltenerdsystemlegierungspulver Substanzen enthält, die in Bezug auf Oxidation und Verkohlung sehr empfindlich sind. Daher verschlechtern sich die ursprünglichen magnetischen Eigenschaften sehr stark, sobald diese Komponenten oxidiert und/oder verkohlt sind.
Insbesondere selbst dann, wenn eine große Menge an Bindemittel für die Oxidpulver verwendet wird, kann eine bestimmte Menge an Restkohlenstoff durch den Entfettungsvorgang und den nachfolgenden Sinterungsvorgang in Luft kontrolliert werden, wodurch ein Teil des Restkohlenstoffes ausgebrannt werden kann. Da die magnetischen Eigenschaften der Seltenerdsystemlegierungspulver der vorliegenden Erfindung andererseits durch Oxidation schädlich beeinflusst werden, können Entfettungs- und Sinterungsvorgänge nicht in Luft ausgeführt werden. Somit bringt eine Beimischung einer großen Menge von Bindemittel sehr schlechte Auswirkungen auf die magnetischen Eigenschaften der gesinterten Endprodukte mit sich.
Wie oben abgehandelt, wurden mehrere Verbesserungen vorgeschlagen, um den Legierungspulvern vor dem Sinterungsvorgang verschiedene Bindemittel oder Schmiermittel beizumischen oder um die Formbarkeit durch das Granulationsverfahren zu verbessern. Unglücklicherweise ist es schwierig, mithilfe einer der oben erwähnten, vorgeschlagenen Ideen Seltenerdmagnete mit hervorragenden magnetischen Eigenschaften und einzigartigen Ausgestaltungen mit kleiner Größe, geringer Wanddicke und/oder komplizierten Formen herzustellen, wie dies gegenwärtig in verschiedenen Technologiebereichen verlangt wird.
Offenbarung der Erfindung
Daher besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung eines Herstellungsverfahrens für gesinterte Seltenerdsystemmagnete mit einem R-Fe-B-System oder R-Co-System, die hervorragende magnetische Eigenschaften und einzigartige Ausgestaltungen wie zum Beispiel kleine Größe, geringe Wanddicke und eine komplizierte Geometrie aufweisen, mit dem die zur Herstellung von Seltenerdmagneten notwendigen granulierten Pulver leicht hergestellt werden können, eine chemischen Reaktion zwischen den Seltenerdsystem-Legierungspulvern und der Bindemittelkomponente steuerbar ist, die Menge an Restsauerstoff und – kohlenstoff in den gesinterten Endprodukten verringert werden kann, die Fließfähigkeit und Schmierfähigkeit während dem Pressformen verbessert werden kann, und die Maßhaltigkeit der gesinterten Endprodukte und die Gesamtproduktivität gesteigert werden kann.
Dementsprechend stellt die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines gesinterten Seltenerdsystemmagneten bereit, welches die Schritte der Beimischung eines ein organisches Lösungsmittel enthaltenden Bindemittels und mindestens einer Art von Polymeren zu einem Seltenerdsystemlegierungspulver mit einer durchschnittlichen Partikelgröße in dem Bereich von 1 bis 10 μm umfasst, wobei die Beimischungsmenge von Bindemittel im Verhältnis zu 100 der Seltenerdsystemlegierung in dem Bereich von 0,05 bis 0,7 Gewichts-% liegt, Kneten des ausgebildeten Gemisches, so dass daraus ein Schlamm ausgebildet wird, Formen des Schlammes unter Verwendung einer Zerstäubungstrocknungseinrichtung zu Körnchen umfasst, wobei die Körnchen eine durchschnittliche Partikelgröße in dem Bereich von 10 bis 400 μm aufweisen, und Pressformen und Sintern der so erhaltenen Körnchen mittels einer Pulvermetallurgietechnik umfasst, um den gesinterten Magneten zu produzieren.
Nach den ununterbrochenen und unermüdlichen Anstrengungen bei der Forschung und Entwicklung zum Lösen der zuvor erwähnten Aufgabe haben die aktuellen Erfinder herausgefunden, dass die Drehscheiben-Zerstäubungstrocknungsvorrichtung bei der vorliegenden Erfindung sehr nützlich war, und dass durch die Beimischung einer bestimmten Art von Bindemittel zu den Seltenerdsystem-Legierungspulvern eine zuvor festgelegte durchschnittliche Partikelgröße der granulierten Pulver, durch Kneten derselben in eine Form von Schlamm und durch Zerstäuben und Trocknen des Schlammes erhalten werden kann. Es wurde auch herausgefunden, dass sich dann, wenn die so erhaltenen granulierten Pulver pressgeformt werden, die Fließfähigkeit der Pulver auf Grund der genügend gesteigerten Bindefähigkeit zwischen den granulierten Pulvern bemerkenswert verbessert. Dementsprechend können die gesinterten Seltenerdsystemdauermagnete mit einer zufriedenstellenden Streuungsbandbreite bei der Dichte der pressgeformten Produkte und ohne jede Beschädigung der Pressformmaschine hergestellt werden. Darüber hinaus besitzen die gesinterten Magnete hervorragende magnetische Eigenschaften und eine einzigartige Ausgestaltung wie zum Beispiel kleine Größe, geringe Wanddicke und eine komplizierte Form.
Weiterhin wurde bei dem zuvor erwähnten Verfahren die Eigenschaft des Bindemittels untersucht, mit welcher die chemische Reaktion mit den Seltenerdsystem-Legierungspulvern gesteuert, und die Menge an Restsauerstoff und -kohlenstoff verringert werden kann. Es wurde herausgefunden, dass die chemische Reaktion des Seltenerdsystem-Legierungspulvers mit dem Bindemittel während des Sinterungsvorgangs unter Verwendung von mehr als einer Art von Polymeren, Wasser und/oder organischen Lösungsmitteln oder einem Gemisch des organischen Lösungsmittels und Dichlormethan, oder durch die Beimischung einer bestimmten Menge an Weichmacher zusätzlich zu den zuvor erwähnten Zusätzen gesteuert werden kann.
Darüber hinaus ist die intrapartikuläre Bindefähigkeit der Primärpartikel stark genug, um der in der Zufuhrvorrichtung während der Zufuhr der Pulver in den Matrizenhohlraum erzeugten Schwingungskraft zu widerstehen, wenn die Granulation mittels der Drehscheiben-Zerstäubungstrocknungsvorrichtung unter Verwendung des Bindemittels ausgeführt wird, selbst wenn das Beimischungsmengenverhältnis des Bindemittels im Verhältnis zu 100 Gewichts-% der Legierungspulver weniger als 0,5 Gewichts-% beträgt. Dementsprechend wurde herausgefunden, dass die Fließfähigkeit des chemisch behandelten Pulvergemisches ausreichend, und die sich daraus ergebende Festigkeit des pressgeformten Produktes zufriedenstellend ist.
Weiterhin kann die chemische Reaktion zwischen den Legierungspulvern und Wasser in der Bindemittelkomponente während des Sinterungsvorgangs durch eine wasserabweisende Vorbehandlung der Seltenerdsystem-Legierungspulver gesteuert werden, wenn mehr als eine Art von Polymeren und Wasser als Bindemittel verwendet werden, woraufhin die Beimischung und das Kneten mit dem Bindemittel folgt. Als Ergebnis wurde auch herausgefunden, dass die gesinterten Seltenerdsystemdauermagnete mit viel besseren magnetischen Eigenschaften hergestellt werden können.
Bei dem oben erwähnten Herstellungsverfahren kann die chemische Reaktion zwischen den Legierungspulvern und den in der Bindemittelkomponente enthaltenen Lösungsmitteln auch durch die Beimischung und das Kneten des Bindemittels zu den Legierungspulvern in einem Temperaturbereich zwischen 0°C und 30°C gesteuert werden.
Weiterhin wird bei dem zuvor erwähnten Herstellungsverfahren durch das Pressformen nach der Beimischung von mindestens mehr als einer Art von aliphatic acid ester=alipathischem Säureester die Gleitfähigkeit zwischen Primärpartikeln nach dem Aufbrechen der granulierten Pulver gesteigert, so dass die magnetische Ausrichtung der Pulver verbessert werden kann. Darüber hinaus können weitere Verbesserungen bei der Ausrichtung, und zum leichteren Aufbrechen der granulierten Pulver durch Pressformen nach der einmaligen Anwendung eines Impulsmagnetfeldes mit einer Stärke von mehr als 795,8 kA/m (10kOe) auf die granulierten Pulver in dem Matrizenhohlraum erreicht werden. Dementsprechend wurde herausgefunden, dass eine viel kleinere Streuung bei der Dichte und dem Gewicht der pressgeformten Produkte auftrat.
Darüber hinaus wurde bei dem zuvor erwähnten Verfahren herausgefunden, dass selbst dann, wenn den granulierten Pulvern nicht mindestens eine Art von aliphatic acid ester=alipathischem Säureester oder Borsäureester beigemischt wird, bei der Anwendung des Impulsmagnetfeldes auf die granulierten Pulver vor dem Pressformen zum Aufbrechen der Primärpartikel und zur Bereitstellung einer bestimmten Ausrichtung, und wenn die Pulver unter einem statischen Magnetfeld und/oder einem Impulsmagnetfeld druckgeformt wurden, eine ausreichende Ausrichtung entlang der C-Achse der Primärpartikel der granulierten Pulver erreicht werden kann, und die Fließfähigkeit des Pulverkörpers gemeinsam mit der Schmierfähigkeit des Bindemittels an sich extrem verbessert wird. Somit können die gesinterten Seltenerdsystemdauermagnete mit einer hervorragenden magnetischen Eigenschaft und ohne eine Verringerung der Lebensdauer der Pressformmaschine mit einer geringeren Streuung bei der Dichte des Formstückes hergestellt werden. Darüber hinaus wurde auch herausgefunden, dass die folgenden Bedingungen bei dem oben erwähnten Herstellungsverfahren geeignet zu sein scheinen, nämlich mehr als 1193,7 kA/m (15kOe) bei dem vor dem Pressformen angewandten Impulsmagnetfeld, 6361193,7 kA/m (15kOe) bei dem statischen Magnetfeld und/oder mehr als 1193,7 kA/m (15kOe) bei dem während des Pressformens angewandten Impulsmagnetfeld.
Weiterhin wird das Bindemittel bei dem zuvor erwähnten Herstellungsverfahren nach dem Zuführen der granulierten Pulver in den Matrizenhohlraum durch Stanzen, durch Pressen für eine Zeitdauer von mehr als 0,5 Sekunden bei einem Druck von weniger als 100 kg/cm² weichgemacht. Diese Pressung war von der Anwendung von Ultraschallwellen mit einer Frequenz von 1040 kHz, mit einer Amplitude von weniger als 100 μm auf den Matrizenhohlraum und/oder Stempel begleitet, woraufhin das Anhalten der angewandten Ultraschallwellen und nachfolgendes Pressformen mit einem Druck von mehr als 100 kg/cm² folgte. Außerdem kann die Richtung der Primärpartikel in der Gießform, in der die Magnetisierung leicht erreichbar ist, entlang des angewandten Magnetfeldes erfolgen. Somit kann die magnetische Ausrichtung gesteigert werden, was zum Ergebnis hat, dass gesinterte Seltenerdsystemdauermagnete mit hervorragenden magnetischen Eigenschaften und mit einer einzigartigen Geometrie mit kleiner Größe und geringer Wanddicke hergestellt werden können.
Bei dem Herstellungsverfahren von gesinterten Seltenerdsystemdauermagneten gemäß der vorliegenden Erfindung besteht ein Bindemittel aus mindestens einer Art von Polymeren und Wasser, oder es werden, wenn erforderlich, organische Lösungsmittel und ein für die organischen Lösungsmittel lösliches Polymer, oder Weichmacher beigemischt und zu Seltenerdsystem-Legierungspulvern geknetet, die eine R-Fe-B-Systemlegierung oder R-Co-Systemlegierung enthalten, um einen Schlamm auszubilden. Der so hergestellte Schlamm wird durch die Zerstäubungstrocknungsausrüstung in kugelförmige Partikel mit einer hohen Fließfähigkeit granuliert. Vor dem Pressformen der granulierten Partikel werden die granulierten Partikel einem Impulsmagnetfeld ausgesetzt, um den Primärpartikelverbund aufzubrechen und eine bevorzugte Ausrichtung zu erhalten. Dann werden die Partikel unter einem statischen Magnetfeld und/oder Impulsmagnetfeld pressgeformt, woraufhin Sinterung und Wärmebehandlung folgt. Dementsprechend kann die Fließfähigkeit der Pulver gemeinsam mit dem hervorragend fließfähigen Bindemittel in den granulierten Partikeln verbessert werden, was einen verbesserten Formgebungszyklus zum Ergebnis hat. Darüber hinaus wird die Streuung bei der Dichte der geformten Produkte herabgesetzt, und die Lebensdauer der Formgebungsmaschine kann ebenfalls verlängert werden. Weiterhin kann durch die Wirkung der Anwendung des Impulsmagnetfeldes die Richtung des Primärpartikels in dem geformten Körper leicht entlang des angewandten Magnetfeldes ausgerichtet werden. Somit kann die magnetische Ausrichtung verbessert werden. Als Ergebnis können gesinterte Seltenerdsystemdauermagnete mit einer verringerten Menge an Restsauerstoff und -kohlenstoff mit hervorragenden magnetischen Eigenschaften und einer einzigartigen Ausgestaltung einschließlich kleiner Größe, geringer Wanddicke sowie komplizierter Form hergestellt werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die oben erwähnten, und viele andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden an Hand der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der Beispiele der Erfindung vollkommen verständlich, wobei die Beschreibung in Verbindung mit den dazugehörigen Zeichnungen gelesen werden sollte.
1 zeigt eine Teilansicht, in der ein Drehabschnitt der Drehscheiben-Zerstäubungstrocknungs vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt ist.
2 ist eine vereinfachte Querschnittsansicht der Pressmaschine in dem zur Anwendung der Ultraschallwellen verwendeten Magnetfeld gemäß der vorliegenden Erfindung.
Es ist zu verstehen, dass die Ausführungsformen einschließlich der Verwendung von Wasser an sich als Lösungsmittel nicht innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung liegen, wobei diese Ausführungsformen jedoch bereitgestellt werden, weil sie zum Verständnis der Erfindung nützlich sind.
Bester Modus zur Ausführung der Erfindung
Seltenerdsystem-Legierungspulver
Obwohl die Seltenerdsystem-Legierungspulver, die zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen werden, Seltenerdsystem-R aufweisende Zusammensetzungen umfassen können, können Legierungspulver verwendet werden, mit welchen andere Elemente als die bei dem R-Fe-B-System-, R-Co-System- oder ähnlichem Legierungspulver beteiligten Elemente zum Einsatz kommen. So kann zum Beispiel das Fe in dem R-Fe-B-System-Legierungspulver durch ein Übergangselement wie zum Beispiel Co ersetzt werden, und B in dem R-Fe-B-System-Legierungspulver kann durch ein Halbmetallelement wie zum Beispiel C oder Si ersetzt werden.
Inbesondere bei den Seltenerdsystem-Legierungspulvern können (1) Pulver, die aus einem einzelnen Legierungssystem granuliert sind, welches aus einer bestimmten Zusammensetzung besteht, (2) Pulver, die zur Bereitstellung eines Gemisches aus verschiedenen granulierten Legierungspulvern mit unterschiedlichen Zusammensetzungen hergestellt werden, oder (3) Pulver, die in Bezug auf eine verbesserte Koerzitivkraft oder gesteigerte Produktivität verändert werden, auch als Ausgangspulver verwendet werden. Diese können Pulver nach dem Stand der Technik wie zum Beispiel R-Fe-B- oder R-Co-Systemlegierungspulver umfassen.
Darüber hinaus kann für das Herstellungsverfahren der oben erwähnten verschiedenen Arten von Legierungspulvern eine beliebige Technologie nach dem Stand der Technik passend ausgewählt werden. Diese umfassen nämlich ein Schmelz-Granulierverfahren, ein Schnellkühlverfahren, ein Direktreduktions-Diffusionsverfahren, ein Wasserstoff-Aufbrechverfahren oder ein Zerstäubungsverfahren. Obwohl die Partikelgröße nicht spezifisch festgelegt ist, ist es vorteilhaft, den Partikelgrößenbereich von 1 bis 10 μm zu begrenzen. Es wäre insbesondere noch vorteilhafter, eine in einem Bereich von 1 bis 6 μm liegende Partikelgröße zu erhalten. Der Hauptgrund für die Partikelgrößenbereiche basiert auf den Tatsachen, dass (1) wenn die durchschnittliche Partikelgröße unter 1 μm liegt, die Partikel leicht mit in der Luft enthaltenem Sauerstoff, Bindemittelkomponenten oder zu oxidierenden Lösungsmitteln reagieren, was eine unerwünschte Verringerung der magnetischen Eigenschaften nach dem Sinterungsvorgang zur Folge hat, und dass andererseits (2), wenn die durchschnittliche Partikelgröße mehr als 10 μm beträgt, die gesinterte Dichte bei etwa 95% gesättigt ist, und eine weitere Verdichtung nicht erwartet werden kann.
Bindemittel
Die folgenden vier Arten von Bindemitteln werden in der vorliegenden Erfindung verwendet:

(1) Bindemittel, die aus mindestens mehr als einer Art von Polymeren und Wasser bestehen,
(2) Bindemittel, die aus mindestens mehr als einer Art von Polymeren und einem organischen Lösungsmittel bestehen,
(3) Bindemittel, die aus mindestens mehr als einer Art von Polymer, einem organischen Lösungsmittel und Methylenchlorid bestehen, und
(4) Bindemittel, die aus mindestens mehr als einer Art von Polymer, einem organischen Lösungsmittel und Wasser bestehen.

Ein vorteilhaftes Polymer, welches in dem oben erwähnten Bindemittel (1) enthalten ist, kann passend aus einer aus Polyvinylalkohol, Polyakrylamid, wasserlöslichem Celluloseether, Polyethylenoxid, wasserlöslichem Polyvinylazetal, Polyakrylsäure und Polyakrylsäurederivat ausgewählt werden.
Von den oben aufgeführten Polymeren scheint der Polyvinylalkohol am geeignetsten für die vorliegende Erfindung zu sein, da er leicht in Wasser löslich ist, eine starke Haftfestigkeit an den Tag legt, eine gute chemische Stabilität sowie thermische Zerlegung aufweist, eine hervorragende Schmierfähigkeit während des Pressformens besitzt, und zu niedrigen Kosten im Handel erhältlich ist.
Um die zuvor erwähnten Merkmale während der Verwendung aufrechtzuerhalten, ist es vorteilhaft, als Leitfaden für die Polymerisation ein Polymer zu verwenden, welches eine 4%ige wässrige Lösungskonzentration von 3∼7 cps bei 20°C aufweist. Wenn das Polymer eine Polymerisation von weniger als 3 cps aufweist, ist die maximale Aufbrechfestigkeit des Polymers an sich niedrig, die intrapartikuläre Bindefestigkeit der granulierten Pulver wird verringert, und eine vollständige Granulation kann nicht erzielt werden, so dass ein feines Pulver als Primärpartikel zurückbleiben kann. Wenn andererseits das Polymer eine Polymerisation mit mehr als 0,07 Pa s (70 cps) aufweist, erhöht sich die Viskosität des Schlammes gewaltig, was zum Ergebnis hat, dass es sehr schwierig wäre, das Polymer ständig dem Zerstäubungstrockner zuzuführen, und die Produktivität verschlechtert sich merklich.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn ein Verseifungsgrad von 70∼99 mol-% vorhanden ist. Bei einem Verseifungsgrad von weniger als 70 mol-% können die mit dem Polyvinylalkohol in Zusammenhang stehenden ursprünglichen Eigenschaften auf Grund von übermäßigem Vorhandensein von restlichen Azetylradikalen nicht erreicht werden. Andererseits ist es sehr schwierig, Polymere mit einem Verseifungsgrad von mehr als 99 mol-% zu erhalten.
Polyakrylamid scheint für die vorliegende Erfindung geeignet zu sein, da es leicht in Wasser löslich ist, eine starke Haftfestigkeit an den Tag legt, eine gute chemische Stabilität sowie thermische Zerlegung aufweist, eine hervorragende Schmierfähigkeit während des Pressformens besitzt, und zu niedrigen Kosten im Handel erhältlich ist.
Um diese hervorragenden Merkmale des Polyakrylamids aufrechtzuerhalten, ist es vorteilhaft, Polymere mit durchschnittlichen Molekülen im Bereich von mehreren Tausend bis zu einer Million zu haben. Wenn das Polymer weniger als mehrere Tausend Moleküle aufweist, ist die maximale Aufbrechfestigkeit des Polymers an sich niedrig, die intrapartikuläre Bindefestigkeit der granulierten Pulver wird verringert, und eine vollständige Granulation kann nicht erzielt werden, so dass ein feines Pulver als Primärpartikel zurückbleiben kann. Wenn andererseits das Polymer eine Polymerisation mit mehr als einer Million Molekülen aufweist, erhöht sich die Viskosität des Schlammes gewaltig, was zum Ergebnis hat, dass es sehr schwierig wäre, das Polymer ständig dem Zerstäubungstrockner zuzuführen, und die Produktivität verschlechtert sich in großem Umfang.
Celluloseether ist eine Verbindung, bei der ein Teil aus drei Hydroxyradikalen (-OH) in dem Cellulosegerüst zu Ether abgeändert wird, und zwar durch eine Ether abändernde Substanz, wobei das Etherradikal (-OR) anstatt des Hydroxyradikals eingeleitet wird. Sie können Methylcellulose (R:CH₃), Ethylcellulose (R:C₂H₅), Benzolcellulose (R:CH₂C₆H₅), Cyanogenethylcellulose (R:CH₂CH₂CN), Triethylcellulose (R:C(C₆H₅)₃), Karboxylmethylcellulose (R:CH₂COOM, wobei M ein einwertiges Metall oder ein Ammoniumradikal ist), wasserlösliches Karboxylalkylcellulosederivat, Hydroxypropylcellulose (R:CH₂CH(OH)CH₃), oder Hydroxy-Ethylcellulose (R:CH₂CH₂OH) umfassen. Es sind auch Hydroxypropylcellulose (R: CH₂CH₂OH, CH₃, CH₃), Hydroxyethylmetylcellulose (R:CH₂CH₂OH, CH₃) vorhanden, die eine Mehrzahl von Substitutionsradikalen aufweisen. Somit sind durch die ordnungsgemäße Auswahl der Substitutionsradikalen und des Substitutionsgrades viele andere Arten von Polymeren verfügbar.
Diese Arten von Celluloseether sind geeignet, da sie eine hervorragende Wasserlöslichkeit und Viskosität aufweisen, und eine Grenzflächenaktivität und chemische Stabilität besitzen. Obwohl der Polymerisationsgrad von der Art der Etherabänderung und dem Substitutionsumfang abhängig ist, ist es vorteilhaft, ein Polymer mit einer wässrigen Viskosität von 2% mit 0,01∼20 Pa s (10∼20.000 cps) bei 20°C zu haben. Wenn das Polymer eine Polymerisation von weniger als 0,1 Pa s (10 cps) aufweist, ist die maximale Aufbrechfestigkeit des Polymers an sich niedrig, die intrapartikuläre Bindefestigkeit der granulierten Pulver wird verringert, und eine vollständige Granulation kann nicht erzielt werden, so dass ein feines Pulver als Primärpartikel zurückbleiben kann. Wenn andererseits das Polymer eine Polymerisation mit mehr als 30 Pa s (30.000 cps) aufweist, erhöht sich die Viskosität des Schlammes gewaltig, was zum Ergebnis hat, dass es sehr schwierig wäre, das Polymer ständig dem Zerstäubungstrockner zuzuführen, und die Produktivität verschlechtert sich merklich.
Es kann ein Einzel- oder Mehrfachphasenpolymer von den zuvor erwähnten Polymeren verwendet werden. Es ist auch möglich, Celluloseether zu duplizieren/beizumischen. Die vorteilhafte Kombination lautet wie folgt: Methylcellulose + Hydroxypropyl-Methylcellulose, oder Methylcellulose + Hydroxyethylmethylcellulose.
Polyethylenoxid ist leicht in Wasser löslich und ändert sich durch Anwendung von Wärme nicht in Gel, weist somit eine gute thermische Zerlegung auf. Darüber hinaus weist das Polyethylenoxid eine hervorragende Zerstreubarkeit von Pulvern während des Schlammherstellungsvorgangs, und eine gute Schmierfähigkeit während des Pressformverfahrens auf. Dementsprechend ist es für die vorliegende Erfindung geeignet.
Zur Aufrechterhaltung dieser passenden Eigenschaften ist es vorteilhaft, wenn das Polymer ein durchschnittliches Molekulargewicht zwischen 20.000 und mehreren Millionen aufweist. Wenn das Polymer weniger als 20.000 Moleküle aufweist, verändert sich das Wachsstadium des Polymers selbst in eine flüssige Form, und somit ist die Festigkeit des Polymers nicht ausreichend. Als Ergebnis ist die Bindekraft für die Legierungspulver nach dem Trocknen bei dem Granulationsvorgang nicht ausreichend und es kann keine vollkommene Granulation erzielt werden, wobei ziemlich feine Pulver zurückbleiben.
Wenn das Polymer andererseits mehr als mehrere Millionen Moleküle aufweist, erhöht sich auch die Viskosität der wässrigen Lösung merklich, obwohl die Bindefähigkeit gesteigert wird. Somit erhöht sich die daraus folgende Viskosität des Schlammes selbst dann, wenn dem Schlamm eine kleine Menge des Polymers beigemischt wird, wodurch der unstabile Zufuhrzustand des Schlammes zu der Drehscheibe und eine Partikelverteilung der granulierten Pulver nicht zufriedenstellend sein wird. Weiterhin werden Polymere mit solch hohen Molekülzahlen nicht häufig verwendet und hergestellt. Selbst wenn sie verfügbar wären, wäre dies nicht wirtschaftlich.
Bei wasserlöslichem Polyvinylazetal handelt es sich um ein Polymer, welches durch eine Kondensationsreaktion von Polyvinylalkohol und Aldehyd erhalten werden kann. Die Merkmale der mittels dieser Kondensationsreaktion erzeugten Polymere sind von dem Molekulargewicht des Polyvinylalkohols als Ausgangswerkstoff, von dem Verseifungsgrad und dem Grad der Azetalveränderung abhängig. Wenn eines der Polymere ein bestimmtes Niveau an Schlammviskosität und Zerstreuungsgrad gemeinsam mit einer zufriedenstellenden Bindefähigkeit an den Tag legt, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die obigen Begrenzungen beschränkt. Im Allgemeinen ist es jedoch vorteilhaft, Polymere zu haben, die unter den folgenden Bedingungen hergestellt wurden: nämlich bei einem Verseifungsgrad in einem Bereich von 70 bis 99 mol-%, einem Molekulargewicht von Polyvinylalkohol in einem Bereich von mehreren Hundert zu mehreren Tausend und bei einer Azetalveränderung zwischen mehreren mol-% und mehreren mol-% im zweistelligen Bereich.
Polyakrylsäure und Polyakrylsäurederivat sind wasserlösliche Polyakrylsäure und Metallsalze und Ammoniumsalze derselben. Polyakrylsäure und Polymethakrylsäure sind amorphe und sehr harte Polymere. Somit können sie eine ausreichende Bindekraft für die Legierungspulver bieten und die Granulationsfähigkeit durch eine kleine Beimischungsmenge steigern. Darüber hinaus legen diese Salze eine Anti-Gelierungswirkung an den Tag, obwohl die mechanischen Festigkeiten ihrer Salze etwas geringer als diejenigen der oben erwähnten Polymere sind, so dass die Homogenität des Schlammes während des Schlammherstellungsvorgangs verbessert werden kann.
Bei in dem Bindemittel (1) verwendeten Wasser ist es vorteilhaft, Wasser zu verwenden, welches durch Antisauerstoffbehandlung gereinigt ist, oder welches mittels eines Edelgases wie zum Beispiel Stickstoff luftblasenbehandelt ist, um die Reaktion mit dem Seltenerdsystem in Legierungspulvern so viel wie möglich zu steuern.
Bei der für das Bindemittel geeigneten Art von Polymeren ist es unabhängig von der chemischen Struktur und dem Molekulargewicht annehmbar, wenn es in einem organischen Lösungsmittel lösbar ist. Vorteilhafterweise sind jedoch die folgenden Merkmale erforderlich.
a. Chemische Stabilität
Es sollte gegenüber Legierungspulvern stabil sein, das heißt das Bindemittel sollte während dem Kneten von Schlamm und granulierten Pulvern nicht leicht mit den Legierungspulvern reagieren. Darüber hinaus sollte das Bindemittel nicht durch irgendwelche Reaktionen wie zum Beispiel Oxidation, Auflösung oder Brückenbildung mit organischen Lösungsmitteln oder Weichmachern chemisch und physikalisch verändert werden.
b. Löslichkeit von organischem Lösungsmittel
Das Bindemittel muss sich in organischen Lösungsmitteln leicht auflösen und sollte einen Viskositätsbereich an den Tag legen, der für eine stabile Zufuhr von Schlamm zu einer Zerstäubungstrocknungsausrüstung während des Granulationsvorgangs erforderlich ist. So ist zum Beispiel bei einer Konzentration von 1 Gewichts-% eine Viskosität von weniger als 0,1 Pa s (100 cps) vorteilhaft. Wenn das Polymer eine Viskosität aufweist, die größer ist als diese, wird die Schlammzufuhr unstabil, wobei es andererseits notwendig ist, die Schlammkonzentration in großem Umfang zu verringern, was zum Ergebnis hat, dass dieser sehr unwirksam wird.
c. Hohe intrapartikuläre Bindefähigkeit
Zwecks einfacher Durchführung der Granulation von Legierungspulvern ist es erforderlich, dass das Polymer selbst eine hohe intrapartikuläre Bindefestigkeit im Verhältnis zu den Legierungspulvern aufweist. Das heißt es ist erforderlich, dass das Polymer starre mechanische Eigenschaften und ein hohes Haftvermögen an Legierungspulvern aufweist.
Es ist technisch schwierig, die zuvor erwähnte intrapartikuläre Kraft mengenmäßig zu messen. Somit wird der Polymerfilm zwecks grober Einschätzung der Kraft durch ein Wärmepress- oder durch ein Lösungsmittelgießverfahren hergestellt, wobei der Polymerfilm dann Bruchfestigkeitstests durchläuft.
Es ist vorteilhaft, das Polymer mit der so erhaltenen Ausfallfestigkeit von mehr als 0,5 kgf/mm², gemessen bei 20°C, zu haben. Bei Bedingungen, bei welchen das Polymer eine Bruchfestigkeit von weniger als 0,5 kgf/mm² aufweist, ist die Granulation nicht ausreichend, so dass die ungranulierten Rohpulver gemischt werden oder es erforderlich ist, die Menge an Polymer zu erhöhen, um den Granulationswirkungsgrad zu erhöhen. Als Ergebnis enthält das gesinterte Endprodukt eine große Menge an Restkohlenstoff, was die Verringerung der magnetischen Eigenschaften verursacht.
d. Erweichungstemperatur
Die Erweichungstemperatur betrifft die intrapartikuläre Kraft. Um die erzeugten granulierten Pulver bei Raumtemperatur zu lagern, die später bei Raumtemperatur einen Pressvorgang durchlaufen, ist es notwendig, dass die Erweichungstemperatur höher als die Raumtemperatur ist, um die erforderliche intrapartikuläre Kraft bei Raumtemperatur aufrechtzuerhalten.
Praktischerweise ist es in einem Fall, in dem der Weichmacher beigemischt wird, um die magnetische Ausrichtung wie später beschrieben zu verbessern, vorteilhaft, die Erweichungstemperatur höher als 30°C, vorteilhafterweise höher als 50°C einzustellen, wenn berücksichtigt wird, dass die Erweichungstemperatur auf Grund der Beimischungswirkung leicht verringert wird.
Obwohl der obere Grenzwert der Erweichungstemperatur nicht besonders festgelegt ist, wäre es aus den folgenden Gründen vorteilhaft, wenn er unter 200°C liegen würde. Wenn nämlich die Ultraschallwellen während des Pressformgebungsvorgangs angewandt werden, werden die granulierten Pulver durch die angewandten Ultraschallwellen weichgemacht, um die magnetische Ausrichtung zu steigern.
Wenn das Polymer gemäß der vorliegenden Erfindung die zuvor erwähnten Anforderungen erfüllt, gibt es in Bezug auf die chemische Struktur oder Molekulargewichte keine spezifischen Begrenzungen mehr. Nach der Berücksichtigung der oben erwähnten mechanischen und physikalischen Anforderungen werden jedoch vorzugsweise die folgenden Arten von Polymeren ausgewählt: Monopolymere wie zum Beispiel Polymethakrylsäuremethyl, Polymethykrylsäurebutyl, Akrylharze einschließlich Akrylsäurecyclohexyl, Polystyrolharze, polyessigsaure Vinylharze, Polyvinylazetalharze, Polyvinylbutyralharze (PVB), Methylcellulose, Celluloseethergruppen einschließlich Hydroxypropylcellulose, Polykarbonatharze und Polyakrylatharze; und Copolymere wie zum Beispiel essigsaure Ethylenvinyl-Copolymere, Ethylenakrylat-Copolymere, Styrol-Methakrylat-Copolymere.
Das organische Lösungsmittel, welches für die Art von Bindemittel (2) verwendet wird, kann für mehr als eines der oben aufgeführten Polymere ausgewählt werden. Das ausgewählte organische Lösungsmittel sollte nämlich im Verhältnis zu dem Polymer eine ausreichende Löslichkeit aufweisen und eine chemische Stabilität gegenüber dem Polymer und den Legierungspulvern an den Tag legen. Vom industriellen Standpunkt aus ist es für eine stabile Herstellung der granulierten Pulver vorteilhaft, das organische Lösungsmittel auszuwählen, welches eine Siedetemperatur im Bereich von 30°C bis 150°C bei Luftdruck aufweist.
Bei einer Siedetemperatur von weniger als 30°C wird das organische Lösungsmittel während des Knetvorgangs des Schlammes in großem Umfang flüchtig, so dass es nicht nur schwierig ist, eine konstante Konzentration des Schlammes aufrechtzuerhalten, sondern der sich daraus ergebende Schlamm auch inhomogen wird. Wenn andererseits organische Lösungsmittel verwendet werden, die eine Siedetemperatur von mehr als 150°C aufweisen, wird eine relativ hohe Temperatur zum Trocknen der granulierten Pulver bei dem Zerstäubungstrocknungsvorgang erforderlich sein, so dass der Trocknungsvorgang verlängert, und der Wirkungsgrad der granulierten Pulver niedriger wird.
Grundsätzlich ist die zu bevorzugende Art von Polymeren für das Bindemittel (3) ähnlich wie die für die Art von Bindemittel (2) ausgewählte. Es sind insbesondere polyessigsaure Vinylharze und/oder Celluloseethergruppen geeignet.
Eine kleine Beimischungsmenge von polyessigsauren Vinylharzen und/oder Celluloseethergruppen genügt, um die Viskosität des Schlammes zu erhöhen. Außerdem kann die hohe Bindekraft selbst nach dem Trocknen aufrechterhalten werden. Darüber hinaus kann die Menge an Restsauerstoff und -kohlenstoff in den Pulvern minimiert werden.
Speziell durch die Verwendung von polyessigsauren Vinylharzen tritt die Visko-Elastizität in den Sekundärpartikeln in den granulierten Pulvern auf, die in der Zerstäubungstrocknungsausrüstung erzeugt werden, so dass selbst dann, wenn die Sekundärpartikel nicht aufgebrochen werden, die Pulver in einem solchen Zustand ausgebildet werden können, dass der Primärpartikel entlang des Magnetfeldes gedreht wird. Als Ergebnis wird die C-Achsenausrichtung während der Ausbildung in dem Magnetfeld gesteigert, der Remanenzmagnetfluss wird verbessert und das maximale Energieprodukt (BH)max ebenfalls erhöht. Weiterhin wird die Bindekraft des Sekundärpartikels verringert, und die durchschnittliche Partikelgröße wird ebenfalls verringert, wenn die Celluloseethergruppen beigemischt werden, so dass sich die Fließfähigkeit des Pulverkörpers erhöht, was zur Folge hat, dass das Phänomen des Verlustes der Granulationswirkung vermieden werden kann.
Übrigens ist es nicht notwendig, das Volumenverhältnis zwischen polyessigsauren Vinylharzen und Celluloseethergruppen festzulegen, obwohl es besser wäre, die Menge an polyessigsaurem Vinyl zu erhöhen, wenn es erforderlich ist, dass das gesinterte Produkt eine höhere Festigkeit aufweist.
Es ist vorteilhaft, Ethanol oder Methanol als organisches Lösungsmittel für die Art von Bindemittel (3) auszuwählen. Im Vergleich zu Wasser reagiert Ethanol oder Methanol schwieriger mit den Seltenerdsystem-Legierungspulvern. Da es darüber hinaus eine geringere Oberflächenspannung aufweist, kann die Erzeugung von Blasen während des Rührvorgangs vermieden werden. Obwohl es keine spezielle Erfordernis zum Auswählen einer bestimmten Art von Ethanol oder Methanol gibt, wird bevorzugt Anhydrid-Ethanol oder Anhydrid-Methanol ausgewählt, um die Reaktion mit dem Seltenerdsystem in den Seltenerdsystem-Legierungspulvern zu steuern, wenn entweder Ethanol oder Methanol unabhängig voneinander verwendet werden sollen.
Ethylenchlorid wird dann verwendet, wenn Celluloseether verwendet wird, welches schwieriger in Ethanol oder Methanol auflösbar ist. So wird Celluloseether zum Beispiel in dem Ethylenchlorid aufgelöst und mit einer bestimmten Art von Lösungsmittel verknetet.
Bei der Art von Bindemittel (3) kann durch die Verwendung eines Ethanols oder Methanols mit einer niedrigeren Siedetemperatur und außerdem durch Verkneten mit dem Ethylenchlorid der Behandlungswirkungsgrad im Vergleich zu einem Fall verdoppelt werden, in dem unter denselben Bedingungen nur Wasser verwendet wird, da das zuvor erwähnte Gemisch des Lösungsmittels während der Zerstäubung in der Zerstäubungstrocknungsvorrichtung zu Granulationszwecken schneller verdampft. Da der Wassermengengehalt darüber hinaus unter 0,02 Gewichtsliegt, was sehr gering ist, agglomerieren granulierte Partikel nicht, und weisen eine hervorragende Fließfähigkeit auf. Weiterhin oxidieren sie unter atmosphärischen Bedingungen nicht, so dass die Wirtschaftlichkeit des Formgebungsvorgangs verbessert werden kann.
Alternativ kann dann, wenn polyessigsaures Vinylharz in Ethanol oder Methanol aufgelöst wird, oder polyessigsaures Vinyl in einem Gemisch aus Ethanol oder Methanol mit Ethylenchlorid aufgelöst wird, dies getan werden, um die granulierten Partikel unter Verwendung des Bindemittels herzustellen, bei dem das zuvor erwähnte organische Lösungsmittel in einer bestimmten Menge von mehr als irgendeiner der folgenden, unten aufgeführten Substanzen eingeknetet wird: Benzol, Toluol, Xylol, o-Xylol, m-Xylol, p- Xylol, Ethylbenzol, Dimethylbenzol, Tetrahydrofuran, Dioxan, Diethylenglykoldibutylether, Aceton, Methylethylketon, 2-Pentanon, 3-Pentanon, 2-Hexanon, Methylisobutylketon, Cyclohexanon, essigsaures Methyl, essigsaures Ethyl, essigsaures Propyl, essigsaures Isopropyl, essigsaures Butyl, essigsaures Isobutyl, essigsaures SCE-Butyl, Chloroform, Kohlenstofftetrachlorid, 1,1-Dichloroethan, 1,2-Dichloroethan, 1,1,1-Trichloroethan, 1,1,2-Trichloroethan, 1,1,1,2-Tetrachloroethan, 1,1,2,2-Tetrachloroethan, 1,2-Dichloropropan, Chlorobenzol, o-Dichlorobenzol, m-Dichlorobenzol, p-Dichlorobenzol, 1,2,4-Trichlorobenzol, o-Chlorotoluol, 1-Propanol, 2-Propanol, 1-Butanol, und 2-Butanol.
Weiterhin kann dann, wenn polyessigsaure Vinylharze und Celluloseethergruppen entweder in Ethanol oder Methanol oder in einem Gemisch aus Ethanol oder Methanol mit Ethylenchlorid aufgelöst werden, die Granulation unter Verwendung eines Bindemittels durchgeführt werden, in dem das zuvor erwähnte organische Lösungsmittel in einer bestimmten Menge von mehr als irgendeiner der folgenden, unten aufgeführten Substanzen aufgelöst wird: Chloroform, Kohlenstofftetrachlorid, Ethylchlorid, 1,1-Dichloro-Ethan, 1,2-Dichloroethan, 1,1,1-Trichloro-Ethan, 1,1,2-Trichloroethan, 1,1,1,2-Tetrachloroethan, 1,1,2,2-Tetrachloroethan, 2-Propanol und 1-Butanol.
Darüber hinaus ist es dann, wenn Celluloseether in Ethanol oder Methanol aufgelöst wird, oder in einem Gemisch aus Ethanol oder Methanol mit Ethylenchlorid aufgelöst wird, möglich, die granulierten Pulver unter Verwendung eines Bindemittels herzustellen, bei dem das zuvor erwähnte organische Lösungsmittel in einer bestimmten Menge von mehr als irgendeiner der folgenden, unten aufgeführten Substanzen eingeknetet wird: Chloroform, Kohlenstofftetrachlorid, Ethylchlorid, 1,1-Dichloro-Ethan, 1,2-Dichloroethan, 1,1,1-Trichloro-Ethan, 1,1,2-Trichloroethan, 1,1,1,2-Tetrachloroethan, 1,1,2,2-Tetrachloroethan, Ethylbromid, Ethanol, 2-Propanol, 1-Butanol, Benzylalkohol, Ameisensäure, Essigsäure, Propionsäure, Buttersäure, Isobuttersäure, Anilin, N-Methylanilin, Piperidin, N,N-Dimethylformaldehyd, N,N-Diethylformaldehyd, Dimethylsulfoxid (DMSO) und Epichlorohydrin.
Die zu bevorzugende Art von Polymeren für die Art von Bindemittel (4) ist grundsätzlich derjenigen für die Arten von Bindemitteln (1) und (2) ähnlich. Insbesondere die Celluloseethergruppen sind geeignet.
Darüber hinaus handelt es sich bei dem für die Art von Bindemittel (4) verwendeten organischen Lösungsmittel vorzugsweise um Ethanol oder Methanol, die auf ähnliche Weise für die Art von Bindemittel (3) verwendet werden.
Bei der Art von Bindemittel (4) kann Wasser den Flammpunkt des Lösungsmittels erhöhen, wodurch sich die Sicherheit verbessert. Um die Reaktion mit dem Seltenerdsystem in den Seltenerdsystem-Legierungspulvern so viel wie möglich zu steuern, sollte es sich bei dem Wasser um reines Wasser handeln, welches eine Antisauerstoffbehandlung durchlaufen hat, oder um ein mittels eines Edelgases wie zum Beispiel Stickstoff luftblasenbehandeltes Wasser handeln.
Die Granulation kann unter Verwendung eines Bindemittels durchgeführt werden, bei dem das zuvor erwähnte organische Lösungsmittel in einer bestimmten Menge von mehr als irgendeiner der folgenden, unten aufgeführten Substanzen eingeknetet wird: Methylenchlorid, Chloroform, Kohlenstofftetrachlorid, Ethylenchlorid, 1,1-Dichloroethan, 1,2-Dichloroethan, 1,1,1-Trichloro-Ethan, 1,1,2-Trichloroethan, 1,1,1,2-Tetrachloroethan, 1,1,2,2-Tetrachloroethan, 2-Propanol, 1-Butanol.
Es wurde erkannt, dass selbst dann, wenn mehr als eine bei der Art von Bindemitteln (1) bis einschließlich (4) beteiligte Art von Polymeren mit weniger als 0,5 Gewichts-% im Verhältnis zu 100 Gewichts-% von Legierungspulvern verwendet wird, die intrapartikuläre Bindefestigkeit der Primärpartikel hoch genug ist, um der in der Zufuhrvorrichtung erzeugten Schwingungsbewegung zu widerstehen, die zur Zufuhr der Pulver in den Matrizenhohlraum verwendet wird, wobei eine ausreichende Fließfähigkeit und Festigkeit der Pressform erzielt wird.
Darüber hinaus kann selbst bei einer kleinen Beimischungsmenge ein homogener und einheitlicher Schlamm erzielt werden. Auch die Regulierung der passenden Viskosität zur Durchführung des Zerstäubungs-Granulationsverfahrens ist einfach. Weiterhin kann selbst nach der Trocknung die ursprüngliche hohe Bindefähigkeit aufrechterhalten werden. Da die kleine Beimischungsmenge immer noch ausreichend ist, kann die Menge an Restsauerstoff und -kohlenstoff verringert werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Beimischungsmenge von mehr als einer Art von in der Bindemittelart (1) bis einschließlich (4) verwendeten Polymeren auf einen Bereich von 0,050,7 Gewichtsbruchteilen, vorzugsweise 0,050,5 Gewichtsbruchteile im Verhältnis zu 100 der Seltenerdsystemlegierungspulver eingestellt werden.
Wenn die Beimischungsmenge weniger als 0,05 Gewichtsbruchteile beträgt, wird die intrapartikuläre Bindefestigkeit schwächer, und nicht granulierte Partikel können in die Pulver geknetet werden. Dementsprechend werden die granulierten Pulver während der Zufuhr der Pulver zu der Formgebungsmaschine aufgebrochen, und die Fließfähigkeit des Pulverkörpers verschlechtert sich deutlich. Wenn andererseits die Beimischungsmenge 0,7 Gewichtsbruchteile überschreitet, erhöht sich die Menge an Restsauerstoff und Kohlenstoff in den gesinterten Produkten, wodurch die Verringerung der Koerzitivkraft und die Verschlechterung der magnetischen Eigenschaften verursacht werden.
Bei dem Schlammherstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung, bei dem Bindemittel (1) bis einschließlich (4) den Seltenerdsystem-Legierungspulvern beigemischt und hineingeknetet wird, kann die Schlammkonzentration ordnungsgemäß in Abhängigkeit von der Schlammviskosität, Zerstreubarkeit von Legierungspulvern und einer verarbeitbaren Menge bei dem Schlammgranulationsverfahren ausgewählt werden. Im Allgemeinen ist es vorteilhaft, wenn die Konzentration der Legierungspulver in dem Schlamm so ausgewählt wird, dass sie in einem Bereich von 4080 Gewichts-% liegt.
Wenn die Legierungspulverkonzentration weniger als 40 Gewichts-% beträgt, erfolgt eine Feststoff-Flüssigkeitstrennung bei dem Rühr-Knetvorgang, wodurch die Verringerung der Zerstreubarkeit des Schlammes, und die Ausbildung eines nicht einheitlichen Schlammes verursacht werden. Darüber hinaus tritt eine unerwünschte Sedimentation innerhalb der Zufuhrrohre auf, während diese die granulierten Schlammpulver dem Zerstäubungstrockner zuführen. Als Ergebnis vermischen sich die feinen nicht granulierten Pulver, oder es werden nicht kugelförmige granulierte Pulver erzeugt. Wenn andererseits die Konzentration 80 Gewichts-% überschreitet, erhöht sich die Schlammviskosität in großem Umfang, so dass einheitliches Rühren und Kneten nicht durchgeführt werden kann, und der Schlamm nicht von dem Rühr-Knetbad zu dem Zerstäubungstrockner geliefert werden kann.
In einem Fall einer Art von Bindemittel (1), bei dem das Bindemittel aus Wasser und mehr als einer Art von Polymeren besteht, kann durch die Beimischung und Vermischen des Bindemittels nach einer wasserabweisenden Vorbehandlung der Seltenerdsystem-Legierungspulver die chemische Reaktion zwischen bei dem Bindemittel vorhandenem Wasser und den Legierungspulvern vor dem Sinterungsvorgang unterdrückt werden. Dementsprechend ist es möglich, gesinterte Seltenerdsystemdauermagnete mit weiteren hervorragenden magnetischen Eigenschaften zu erzeugen.
Was das Verfahren der wasserabweisenden Behandlung auf Oberflächenbereichen der Legierungspulvern betrifft, so weist dieses, obwohl das. einfachste Verfahren zur Einleitung der chemischen Zusammensetzungen mit einem wasserabweisenden Radikal auf die Oberflächenbereiche der Legierungspulver verfügbar ist, wie unten beschrieben, mehrere Nachteile auf. Wenn die Oberflächenbereiche von Legierungspulvern durch eine chemische Bindung mit den wasserabweisenden Zusammensetzungen verbunden werden, ist die chemische Verbindung während der Bindungslösungs- und Sinterungsvorgänge nur schwer zu trennen, wobei Metallkarbid oder dergleichen zurückbleibt, so dass sich die Menge bzw. das Restkohlenstoffniveau erhöht. Als Ergebnis verringern sich die magnetischen Eigenschaften (wie zum Beispiel Remanenzmagnetfluss und inhärente Koerzitivkraft). Dementsprechend wurde bei der vorliegenden Erfindung herausgefunden, dass es vorteilhaft ist, ein Verfahren zu verwenden, bei dem eine chemische Zusammensetzung mit einem wasserabweisenden Radikal auf dem Oberflächenbereich der Legierungspulver überzugsabsorbiert wird.
Was die chemische Zusammensetzung zum Überziehen der Oberflächenbereiche der Legierungspulver betrifft, welche das wasserabweisende Radikal aufweist, sind die folgenden Eigenschaften erforderlich, nämlich, dass sie ein genügend wasserabweisendes Radikal aufweisen, eine Trägheit gegenüber den Legierungspulvern aufweisen, eine gute Überzugsfähigkeit für die Oberflächenbereiche von Legierungspulvern, und die Fähigkeit zur Entkohlung aufweisen. Auch wenn irgendwelche Substanzen diese Anforderungen erfüllen, wären keinerlei Begrenzungen für die Werkstoffauswahl vorhanden, wobei es vorteilhaft ist, Substanzen zu verwenden, die langkettige gesättigte (oder ungesättigte) aliphatische Radikale als wasserabweisende Radikale aufweisen, um die wasserabweisende Eigenschaft auf den Oberflächenbereichen der Legierungspulver bereitzustellen.
Es sind zum Beispiel einige erhältlich, wie zum Beispiel Kohlenwasserstoff (C₁₂∼C₃₀), gesättigte (oder ungesättigte) aliphatische Säuren (C₁₂∼C₃₀), gesättigte (oder ungesättigte) aliphatische Amidosäure (C₁₂∼C₃₀), gesättigtes (oder ungesättigtes) aliphatisches Säureester (C₁₂∼C₃₀), Metallseife von gesättigter (oder ungesättigter) aliphatischer Säure (C₁₂∼C₃₀), und gesättigter (oder ungesättigter) aliphatischer Säurealkohol (C₁₂∼C₃₀).
In Bezug auf eine genauere Beschreibung dieser potentiellen Substanzen, in Bezug auf die Kohlenwasserstoffsystemzusammensetzungen sind fließfähiges Paraffin (etwa C₁₂∼C₂₀) und Paraffinwachs (C₂₀∼C₃₀) vorhanden.
In Bezug auf aliphatische Säuresystemzusammensetzungen sind Myristinsäure, Palmitinsäure, Stearinsäure, Ölsäure, Arachinsäure und Behensäure vorhanden.
Was die aliphatischen Amidosäurezusammensetzungen betrifft, sind Monoamide einschließlich Amidostearyl, Amidopalmityl und Amido-Oleil, und Diamid einschließlich Amido-Methylen-Bis-Stearo und Amido-Ethylen-Bis-Stearo vorhanden.
Was die aliphatischen Estersäuresystemzusammensetzungen betrifft, so sind einwertige aliphatische Säurealkoholestergruppen mit Stearinsäureethyl, Stearinsäurebutyl, Palmitinsäurebutyl, Myristinsäurebutyl, Ölsäurebutyl, Ölsäurehexyl und Ölsäureoctyl und mehrwertige Alkoholestergruppen mit Ethylenglykolmonostearat, Ethylenglykoldistearat, Glyzerinmonostearat und Glyzerinpolystearat vorhanden.
Als Metallseifen der aliphatischen Säuregruppen sind Salze von Li, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cd, Al, Sn oder Pb in der Uralinsäure, Stearinsäure, Palmitinsäure, Rizinolsäure und Naphthensäure vorhanden.
Was die aliphatischen Säurealkoholsystemzusammensetzungen betrifft, so sind Laurylalkohol, Stearylalkohol, Cetylalkohol und Myristylalkohol vorhanden. Da darüber hinaus Naturwachse diese Komponenten enthalten, sind Carnaubawachs, Candellilawachs, Bienenwachs, Walwachs, Ibotawachs und Montanwachs vorhanden.
Um den Seltenerdsystem-Legierungspulvern eine wasserabweisende Eigenschaft zu verleihen, wird zwecks Wasserabweisung mindestens eine der zuvor erwähnten Substanzen zerstreut mit Seltenerdlegierungspulvern verknetet, um die wasserabweisende Substanz auf die Oberflächenbereiche der Seltenerdsystemlegierungspulver aufzutragen. Daraufhin folgt die Umwandlung der so behandelten Pulver in einen schlammförmigen Zustand zur Herstellung granulierter Pulver. Dann durchlaufen die granulierten Pulver Pressformen, um die gesinterten Dauermagneten herzustellen. Der Zeitpunkt zum Kneten der wasserabweisenden Behandlungssubstanzen in Legierungspulver kann zu jedem beliebigen Zeitpunkt vor der Zerkleinerung der Seltenerdsystem-Legierungspulver, während des Zerkleinerungsvorgangs oder nach der Zerkleinerung liegen.
Die Menge der den Seltenerdsystem-Legierungspulvern beigemischten, zuvor erwähnten wasserabweisenden Behandlungssubstanz kann in Abhängigkeit von ausgewählten Parametern, einschließlich der ölfreundlichen Eigenschaft der wasserabweisenden Substanzen, der Partikelgröße der Rohlegierungspulver, dem Kneten und den Knetbedingungen für Schlamm, und von den Bedingungen für die Granulation ausgewählt werden. Wenn die Menge zu klein ist, kann die erwartete Wirkung der wasserabweisenden Behandlung auf den Oberflächenbereichen der Legierungspulver nicht erreicht werden, so dass die unterdrückende Wirkung der durch eine Reaktion mit Wasser erfolgenden Oxidation nicht ausreichend ist. Wenn andererseits die Beimischungsmenge zu groß ist, ist die überschüssige Menge der wasserabweisenden Substanz von den Oberflächenbereichen der Legierungspulver nach dem Bindungslösungs- und Sinterungsvorgang nur sehr schwer trennbar, wodurch eine Erhöhung des Restkohlenstoffes und eine Verringerung der magnetischen Eigenschaften verursacht wird. An Hand der obigen Standpunkte ist es vorteilhaft, den Beimischungsbereich von 0,01 bis 2 Gewichtsbruchteilen im Verhältnis zu 100 Gewichts-% der Seltenerdsystem-Legierungspulver, noch vorteilhafter in einem Bereich von 0,02 bis 1,0 Gewichtsbruchteilen auszuwählen.
Darüber hinaus kann bei der vorliegenden Erfindung entweder das Nassknetverfahren unter Verwendung eines Lösungsmittels, oder das Trockenknetverfahren zum Mischen der wasserabweisenden Substanz mit den Legierungspulvern verwendet werden. Um jedoch eine einheitliche Verteilung einer relativ kleinen Menge der wasserabweisenden Substanz innerhalb der Legierungspulver zu erhalten und diesen eine angemessene wasserabweisende Eigenschaft zu verleihen, ist es vorteilhaft, das Trockenknetverfahren anzuwenden, welches leichter durchführbar ist. Weiterhin kann der Zeitpunkt für die Beimischung entweder vor oder nach dem Zerkleinerungsvorgang, oder während des Zerkleinerungsvorgangs sein. Es ist angemessen, das Mischen/Auftragen der wasserabweisenden Substanzen in einem Temperaturbereich zwischen Raumtemperatur und 50°C durchzuführen.
Durch die Beimischung der Weichmacher zu den Bindemittelarten (1) bis einschließlich (4) ist es möglich, die Morphologie der Pulver unter einer relativ kleinen angewandten Kraft dauerhaft plastisch zu verformen, wenn die granulierten Pulver das Pressformen durchlaufen.
Da die bei der vorliegenden Erfindung verwendeten Polymere nämlich eine hohe intrapartikuläre Bindekraft besitzen, um den Granulationsvorgang zu erleichtern, ist die Fähigkeit zur Aufrechterhaltung der Form hervorragend. Andererseits bleibt die Fähigkeit zur Aufrechterhaltung der Form selbst dann erhalten, wenn der granulierte Körper gepresst wird, so dass sich die Dichte des gepressten Körpers verringert. Darüber hinaus sind die Pulver auf Grund der hervorragenden intrapartikulären Bindekraft unter den Umständen, in welchen sie in dem Magnetfeld gepresst werden, nicht vollständig ausgerichtet. Als Ergebnis verringert sich der Remanenzmagnetfluss des so erhaltenen gesinterten Körpers, und die magnetischen Eigenschaften verschlechtern sich.
Die Weichmacher werden zur Verringerung der intramolekularen Wechselwirkung in den Polymerketten und zur Verringerung der Glasumwandlungstemperatur beigemischt. Die Weichmacher können passend aus im Handel erhältlichen Zusammensetzungen in Abhängigkeit von den unten aufgeführten verschiedenen Faktoren ausgewählt werden. Sie weisen nämlich eine Weichmacherwirkung, Löslichkeit in Polymeren, chemische Stabilität, physikalische Eigenschaften (Siedetemperatur, Dampfdruck) und eine Reaktivität mit allen Legierungspulvern auf. Sie umfassen zum Beispiel bei einem Wassersystemschlamm, bei dem die Bindemittelart (1) verwendet wird, Ethylenglykol, Trimethylglykol, Tetramethylglykol, Pentamethylglykol, Hexamethylglycol, Propylenglykol, Glyzerin, Butandiol, Diethylenglykol und Triethylenglykol.
In einem Fall, in dem bei dem Systemschlamm mit organischem Lösungsmittel die Bindemittelarten (2) bis einschließlich (4) verwendet werden, handelt es sich um Phthalestersystemweichmacher wie zum Beispiel Dibutylphthalat, Dioctylphthalat oder Butylbenzylphthalat, Esterphosphatsystemweichmacher wie zum Beispiel Trikresylphosphat, Trioctylphosphat, Triphenylphosphat, Octyldidiphenylphosphat oder Cresyldiphenylphosphat, Adipinestersäuresystemweichmacher wie zum Beispiel Dioctyladipat oder Di-Isodecyladipat, Sebazinestersäuresystemweichmacher wie zum Beispiel Dibutylsebazat oder Dioctylsebazat, Azelainsäureestersystemweichmacher wie zum Beispiel Dioctylazelat oder Dihexylazelat, Zitratestersystemweichmacher wie zum Beispiel Triethylzitrat, Triethylacetylzitrat oder Tributylzitrat, Glykolsäureestersystemweichmacher wie zum Beispiel Methylphthalyl-Ethylglykolat, Ethylphthalyl-Ethylglykolat oder Butylphthalyl-Butylglykolat oder Trimellitsäureestersystemweichmacher wie zum Beispiel Tributyltrimelat oder Trioctyltrimelat.
Obwohl die Beimischungsmenge der Weichmacher annähernd gemäß den oben aufgeführten Merkmalen passend ausgewählt werden kann, ist es vorteilhaft, eine Beimischung ein einem Bereich von 2 bis 100 Gewichts-% im Verhältnis zu 100 Gewichts-% von Polymeren vorzunehmen, und dies dem Schlamm beizumischen, wobei ein Bereich von 5 bis 70 Gewichtsbruchteilen noch vorteilhafter wäre. Wenn die Beimischungsmenge weniger als 2 Gewichts-% im Verhältnis zu den 100 Gewichts-% der Polymere beträgt, ist sie nicht ausreichend, um die Weichmacherwirkungen zu erzielen, und wird keine Steigerung der Ausrichtung in dem angewandten Magnetfeld bewirken, so dass die magnetische Eigenschaft (insbesondere der Remanenzmagnetfluss) des sich ergebenden gesinterten Produktes abnimmt. Wenn andererseits mehr als 100 Gewichts-% beigemischt werden, verringert sich die intrapartikuläre Bindekraft. Außerdem wird die Granulation verringert und die. Fließfähigkeit der Pulver wird ebenfalls verringert. Da diese Art von wasserlöslichen Weichmachern im Allgemeinen eine hohe Feuchtigkeitsabsorption aufweist, wird sich die Trockenheit während des Granulationsvorgangs verringern und der Restwasseranteil in den Pulvern wird steigen und eine unerwünschte Oxidation und Benetzung während der Lagerung der Pulver verursachen.
Weiterhin ist es, wenn notwendig, möglich, eine Anti-Gelierungssubstanz (Dispersionssubstanz), Schmiermittel, Anti-Schaumbildungssubstanz oder Oberflächenbehandlungssubstanz in einer bestimmten Menge beizumischen, so dass in den gesinterten Produkten kein zusätzlicher Anstieg bei dem Restkohlenstoffniveau erfolgt.
So wird zum Beispiel durch die Beimischung mindestens einer Art von Dispersionssubstanzen mit Glyzerin, Wachsemulsion, Stearinsäure, Phthalsäureester, Petryol oder Glykol und von Schmiermittel in das Bindemittel und/oder durch die Beimischung eines Anti-Schaumbildungsmittels wie zum Beispiel n-Octylalkohol, Polyalkylenderivat oder Polyethersystemderivat die Zerstreubarkeit und Homogenität des Schlammes gesteigert, und der pulvrige Zustand innerhalb der Zerstäubungstrocknungsvorrichtung wird ebenfalls verbessert. Somit wird die Porosität ver ringert, und es können granulierte Pulver mit hervorragender Gleitfähigkeit und Fließfähigkeit erhalten werden.
Da sich bei einer Beimischungsmenge von weniger als 0,03 Gewichts-% keine wirksame Pressformtrennungsfähigkeit von der Pressform nach dem Formen zeigt, und die Beimischungsmenge von mehr als 0,3 Gewichts-% einen Anstieg des Restsauerstoff- und – kohlenstoffniveaus in den gesinterten Endprodukten verursacht, wodurch eine Abnahme der Koerzitivkraft und anderer magnetischer Eigenschaften verursacht wird, ist eine Beimischung in einem Bereich von 0,03 Gewichts-%0,3 Gewichts-% vorteilhaft.
Bei der vorliegenden Erfindung ist es vorteilhaft, das Bindemittel den Seltenerdsystem-Legierungspulvern beizumischen und den Schlamm bei einer Temperatur im Bereich von 0°C bis 30°C zu rühren, so dass die chemische Reaktion zwischen den Legierungspulvern und dem Wasserbestandteil gesteuert werden kann. Wenn das Rühren bei einer 30°C übersteigenden Temperatur erfolgt, wird die Oxidationsreaktion zwischen Wasser und Legierungspulvern nachteilig beschleunigt, was zum Ergebnis hat, dass sich das Restsauerstoffniveau in dem gesinterten Produkt erhöht und sich die magnetischen Eigenschaften verschlechtern. Dementsprechend ist es notwendig, den Rührvorgang in einem Temperaturbereich von 0°C bis 30°C durchzuführen. Zur Aufrecherhaltung des zuvor erwähnten Temperaturbereiches wird das zuvor auf den Temperaturbereich abgekühlte Wasser verwendet, oder das Rührbad wird mit dem Kühlwasser gekühlt.
In einem Fall, in dem Bindemittelarten (2) bis einschließlich (4) mit organischen Lösungsmitteln verwendet werden, ist es vorteilhaft, den Beimischungsvorgang des Bindemittels zu den Seltenerdsystem-Legierungspulvern und den Rührvorgang des Schlammes unter geschlossenen Bedingungen durchzuführen, um die Verdampfung der organischen Lösungsmittel zu unterdrücken, um die Schlammkonzentration konstant zu halten und die Pulvermerkmale der granulierten Pulver zu stabilisieren.
Zerstäubungstrocknungsausrüstung
Bei der vorliegenden Erfindung durchläuft der Schlamm, dem das Bindemittel beigemischt und in den es hineingeknetet bzw. in die zuvor erwähnten Legierungspulver hineingeknetet wird, den Granulationsvorgang in der Zerstäubungstrocknungsausrüstung. Zunächst wird das Verfahren zur Herstellung der granulierten Pulver unter Verwendung der Zerstäubungstrocknungsausrüstung beschrieben. Der Schlamm wird von dem Schlammrührer zu der Zerstäubungstrocknungsausrüstung geliefert. Er wird zum Beispiel unter Verwendung der Zentrifugalkraft der Drehscheibe gesprüht, oder durch den distalen Abschnitt der druckbeaufschlagten Düse gesprüht. Die so gesprühten Tröpfchen werden sofort durch das erwärmte Edelgas getrocknet, fallen nach unten und werden am Boden der Wiedergewinnungskammer wiedergewonnen.
Obwohl es mehrere verschiedene Arten von erhältlichen Drehscheiben, wie zum Beispiel Rührflügel-, Chestner- oder Stift-Drehscheiben gibt, sind bei der vorliegenden Erfindung die mechanischen Prinzipien eines jeden derselben einander ähnlich. Sie ist nämlich aus einem Paar sich drehender, oberer und unterer Scheiben konstruiert.
Als Zerstäubungstrocknungsausrüstung kann die offene Zerstäubungstrocknungsvorrichtung nach dem Stand der Technik verwendet werden. Da jedoch die zu granulierenden Seltenerdsystem-Legierungspulver leicht oxidieren, ist es vorteilhaft, die geschlossene Zerstäubungstrocknungsvorrichtung zu verwenden, bei der die Atmosphäre innerhalb der Schlammlagerungskammer oder Wiedergewinnungskammer der Ausrüstung durch ein Edelgas ersetzt wird, und die Sauerstoffkonzentration dauerhaft auf weniger als 3% gehalten werden kann.
Darüber hinaus ist bei der Konstruktion der Wiedergewinnungskammer der Zerstäubungstrocknungsausrüstung zum sofortigen Trocknen der durch die Drehscheibe gesprühten Tröpfchen eine Sprühdüse an dem oberen Abschnitt der Drehscheibe vorgesehen, um das vorgewärmte Edelgas zu sprühen. Es ist auch eine Auslassöffnung am unteren Abschnitt der Wiedergewinnungskammer vorgesehen, um das gesprühte Gas auszustoßen. Vorzugsweise wird die Sprühdüse erwärmt und mittels eines an dem äußeren Abschnitt der Ausrüstung installierten Heizelementes auf einer konstanten Temperatur von 60 ∼ 150°C gehalten, die in etwa der Temperatur des vorgewärmten Edelgases entspricht, so dass das erwärmte Gas nicht gekühlt wird.
Sobald nämlich die Temperatur des vorgewärmten Edelgases fällt, können die gesprühten Tröpfchen nicht mehr innerhalb einer kurzen Zeitdauer getrocknet werden, so dass die Zufuhrmenge des Schlammes verringert werden muss, was eine Verringerung der Produktivität zum Ergebnis hat.
Weiterhin muss die Drehzahl der Drehscheibe verringert werden, um Pulver mit großen Partikelgrößen aufzunehmen, wenn granulierte Pulver mit relativ großen Partikelgrößen erzeugt werden. Wenn die Temperatur des vorgewärmten Edelgases zu diesem Zeitpunkt fällt, können die gesprühten Tröpfchen nicht mehr ausreichend getrocknet werden, so dass die Zufuhr von geliefertem Schlamm verringert werden muss. Als Ergebnis verringert sich die Produktivität auf Grund der Behandlung der Pulver mit relativ großen Partikelgrößen in großem Umfang.
Dementsprechend ist es zwecks Zufuhr des vorgewärmten Edelgases mit einer konstanten, zuvor festgelegten Temperatur in die Wiedergewinnungskammer vorteilhaft, die Sprühdüsentemperatur in einem Temperaturbereich von 60∼150°C, genauer ausgedrückt bei etwa 100°C zu halten.
Da darüber hinaus der Temperaturunterschied zwischen der Sprühdüse und der Auslassöffnung klein ist, besteht eine Neigung zu einer Verringerung der Produktivität, so dass es vorteilhaft ist, die Auslassöffnungstemperatur auf weniger als 50°C, noch vorteilhafter auf weniger als 40°C zu halten, wobei es genauer ausgedrückt wünschenswert ist, dieselbe auf Raumtemperatur zu halten.
Was das Edelgas betrifft, so wird vorzugsweise Stickstoff- oder Argongas verwendet, wobei die Vorwärmtemperatur in einem Temperaturbereich von 60∼150°C liegt.
Die Partikelgröße der so erhaltenen granulierten Pulver kann gemäß der Zufuhrmenge des Schlammes in die Zerstäubungstrocknungsvorrichtung und der Drehzahl der Drehscheibe gesteuert werden. Wenn zum Beispiel die durchschnittliche Partikelgröße der Seltenerdsystem-Legierungspulver weniger als 10μm beträgt, verbessert sich die Fließfähigkeit der granulierten Pulver nicht. Wenn die Partikelgröße andererseits 400μm überschreitet, wird die Verdichtung der Pulver in dem Matrizenhohlraum zwecks Formgebung verringert, so dass sich die Dichte des geformten Produktes ebenfalls verringert. Darüber hinaus wird die sich daraus ergebende Dichte des gesinterten Endproduktes nach dem Sinterungsvorgang ebenfalls verringert. Somit ist es vorteilhaft, Pulver mit einer in einem Bereich von 10∼400μm, genauer ausgedrückt in einem Bereich von 40∼200μm variierenden Partikelgröße zu verwenden.
Obwohl die Primär-(Roh-)-Partikel von feinen Pulvern anisotrop sind, sind die granulierten Pulver gemäß der vorliegenden Erfindung isotrop. Wenn daher diese granulierten Pulver einen Formgebungsvorgang ohne Anwendung des Magnetfeldes durchlaufen, legt das Endprodukt eine isotrope Beschaffenheit an den Tag. Wenn andererseits die granulierten Pulver unter dem angewandten Magnetfeld geformt werden, werden die granulierten Pulver unter der Einwirkung der Druckkraft und des Magnetfeldes in die ursprünglichen Primärpartikel aufgebrochen, was dazu führt, dass der Primärpartikel unter dem angewandten Magnetfeld ausgerichtet wird und Anisotropie an den Tag legt.
Da die granulierten Pulver gemäß der vorliegenden Erfindung mit dem Bindemittel überzogen sind, oxidieren die Pulver selbst dann kaum, nachdem sie der atmosphärischen Umgebung ausgesetzt wurden. Daher wird die Wirtschaftlichkeit des Formgebungsvorgangs verbessert, welches einer der mit der vorliegenden Erfindung in Zusammenhang stehenden Vorteile ist.
Wenn die granulierten Pulver weiterhin gesiebt werden, um die Partikelgröße ohne irgendwelche unterschnittenen und überschnittenen Größen zu steuern, können granulierte Pulver erzeugt werden, die eine extrem gute Fließfähigkeit an den Tag legen.
Die Fließfähigkeit kann durch die Beimischung einer kleinen Menge eines Schmiermittels zu den granulierten Pulvern weiter verbessert werden, wobei die Schmiermittel Stearinsäurezink, Stearinsäuremagnesium, Stearinsäurekalzium, Stearinsäurealuminium, Polyethylenglykol, aliphatisches Ester oder Boresterverbindungen umfassen.
Wenn eine aliphatische Ester- oder Borsäureesterverbindung als Schmiermittel verwendet wird, können einzelne Partikel während des Pressformgebungsvorgangs unter dem angewandten Magnetfeld leicht ausgerichtet werden.
Der Oberflächenbereich des einzelnen Pulvers wird nämlich mit dem Bindemittel überzogen, ohne jedoch mit dem Schmiermittel behandelt zu werden, wobei die Gleitwirkung des Bindemittels auf Grund der intrapartikulären Bindekraft nicht ausreichend ist. Somit ist die durch das angewandte Magnetfeld erzeugte Ausrichtung der granulierten Pulver schlecht, und die magnetischen Eigenschaften (insbesondere der Remanenzmagnetfluss Br) der unter Verwendung der Pulver hergestellten Dauermagnete verschlechtern sich. Wenn das Schmiermittel jedoch auf die granulierten Pulver angewandt wird, kann die Gleitfähigkeit zwischen Partikeln verbessert werden, so dass der sich ergebende Br (Remanenzmagnetfluss) ebenfalls verbessert wird. Der Hauptgrund für die Auswahl der aliphatischen Ester- oder Borsäureesterverbindung basiert auf der Tatsache, dass die verbesserte Gleitfähigkeit selbst mit einer kleinen Beimischungsmenge derselben erreicht werden kann, der Restkohlenstoffgehalt in dem gesinterten Endprodukt klein sein wird, und deshalb keine nachteiligen Auswirkungen auf die magnetischen Eigenschaften entstehen.
Vorzugsweise wird ein aliphatisches Ester mit C₁₂∼C₃₀ gesättigten (oder ungesättigten) aliphatischen Säureradikalen, einschließlich Monokarbonsäureestergruppen wie zum Beispiel Laurinsäuremethyl, Laurinsäureethylen, Palmitinsäuremethyl, Stearinsäuremethyl oder Ölsäuremethyl oder mehrwertiges Karbonsäureester wie zum Beispiel Ethylenglykol-Di-Stearat ausgewählt.
Die aliphatische Säure mit weniger als C₁₂ weist eine schlechte Schmierfähigkeit auf, während die aliphatische Säure mit mehr als C₃₀ nicht so leicht im Handel erhältlich ist.
Die bei der vorliegenden Erfindung verwendeten Borsäureesterverbindungen beziehen sich auf die Borsäure-Tri-Esterverbindungen, die durch die Reaktion der Borsäure (einschließlich Orthoborsäure H₅BO₃ und Metaborsäure HBO₂) oder Borsäureanhydrid (B₂O₃) mit einer oder mehr als zwei Arten ein- oder mehrwertiger Alkohole erhalten werden, um Ester herzustellen.
Was die zur Herstellung der Ester von der Borsäure oder dem Borsäureanhydrid verwendeten ein- oder mehrwertigen Alkohole betrifft, sind die folgenden Verbindungen erhältlich:

(a) einwertiger Alkohol mit der allgemeinen Formel: R₁-OH,
(b) Diol mit der folgenden Formel,
(c) Glyzerin oder substituiertes Glyzerin, und deren Mono-Ester oder Di-Ester, und
(d) Mehrwertiger Alkohol neben den oben erwähnten (b) und (c), oder deren Ester- oder Alkylenoxidzusätze.

Bei der oben erwähnten allgemeinen Formel handelt es sich bei R₁ um gesättigte oder ungesättigte Radikale von aliphatischer Säure, aromatisch oder heterozyklisch mit Kohlenstoffen 322, R₂, R₃, R₄, R₅ (einer von diesen kann identisch mit den anderen sein oder sich davon unterscheiden) ist H oder ein gesättigtes oder ungesättigtes einwertiges organisches Radikal von aliphatischer Säure, oder aromatisch mit Kohlenstoffen 115, wobei sich R₆ auf eine Einzelbindung bezieht, -O-, -S-, -SO₂-, -CO- oder gesättigte oder ungesättigte organische, zweiwertige Radikale von aliphatischer Säure oder aromatisch mit Kohlenstoffen 120.
Was den oben in (a) erwähnten einwertigen Alkohol betrifft, so sind n-Butanol, Isobutanol, n-Bentanol, n-Hexanol, n-Hebutanol, n-Octanol, 2-Methylhexanol, Nonanol, Decanol, Undecanol, Dodecanol, Tridecanol, Tetradecanol, Bentadecanol, Hexadecanol, Heptadecanol, Octadecanol oder Nonadecanol; vorzugsweise Alkohole mit Kohlenstoffen 318 vorhanden.
Außer diesen können die folgenden Alkohole verwendet werden, die nämlich aliphatische ungesättigte Alkoholgruppen wie zum Beispiel Allylalkohol, Chlotylalkohol oder Propargylalkohol, alizyklische Alkoholgruppen wie zum Beispiel Cyclobentanol oder Cyclohexanol, aromatische Alkoholgruppen wie zum Beispiel Benzylalkohol oder Cinnamylalkohol oder heterozyklische Alkoholgruppen mit Furfurylalkohol umfassen.
Da einwertiger Alkohol (wie zum Beispiel Methanol oder Ethanol) und Borsäureester mit weniger als 2 Kohlenstoffen eine niedrige Siedetemperatur aufweisen und sich unmittelbar nach dem Kneten mit R-Fe-B-Legierungspulvern leicht verflüchtigen, sind sie deshalb nicht vorteilhaft. Andererseits weisen einwertiger Alkohol und Borsäureester mit mehr als 22 Kohlenstoffen einen hohen Schmelzpunkt und eine schlechte einheitliche Knetfähigkeit auf. Darüber hinaus könnte nach dem Sinterungsvorgang Restkohlenstoff vorhanden sein.
Was den oben in (b) erwähnten zweiwertigen Alkohol (Diol) betrifft, so sind αώ-Glykolgruppen einschließlich Ethylenglykol, Propylenglykol, 1,3-Butandiol, 1,4-Butandiol, 1,5-Pentandiol, 2-Methyl-2,4-Bentandiol, Neobenthylglykol, 1,6-Hexandiol, 1,7-Heptandiol, 1,8-Octandiol, 1,9-Nonandiol oder 1,10-Decandiol oder symmetrische n-Glykolgruppen einschließlich Pinakol, Hexan-1,2-Diol, Octan-1,2-Diol oder Butanoyl-α-Glykol vorhanden. Vorzugsweise wird Diol mit einer Gesamtkohlenstoffzahl von weniger als 10 und mit einer relativ niedrigen Schmelztemperatur verwendet, so dass es leicht mischbar und wirtschaftlich ist.
Ein Beispiel für das Glyzerin oben (c) ist das Glyzerin selbst, sowie Mono-Ester oder Di-Ester von Glyzerin und aliphatischer Säure mit Kohlenstoffen 818. Typische Ester dieser Arten sind Laurinsäure-Mono- oder Di-Glyzerit und Ölsäure-Mono- oder Di-Glyzerit. Darüber hinaus kann dieses substituierte Glyzerin selbst (zum Beispiel Butan, 1,2,3-Triol, 2-Methylpropan-1,2,3-Triol, Pentan-2,3,4-Triol, 2-Methylbutan-1,2,3-Triol, Hexan-2,3,4-Triol usw.) und Mono-Ester oder Di-Ester dieses substituierten Glyzerins und aliphatische Säure mit Kohlenstoffen 818 verwendet werden.
Beispiele für den mehrwertigen Alkohol in der oben aufgeführten Liste (d) sind Trimethylpropan, Bentaerytrhrit, Arabit, Sorbit, Sorbitan, Mannit oder Mannitan. Esterverbindungen (wobei mindestens ein OH-Radikal beibehalten wird) wie zum Beispiel Mono-Ester, Di-Ester oder Tri-Ester dieser mehrwertigen Alkohole und der aliphatischen Säure mit Kohlenstoffen 818, oder etherähnliche Zusätze, wobei 120 mol(vorzugsweise 4–18 mol) von Alkylenoxid (zum Beispiel Ethylenoxid oder Propylenoxid) den zuvor erwähnten mehrwertigen Alkoholen beigemischt werden, die verwendet werden können.
Die Esterreaktion der Borsäure oder Borsäureanhydride mit den oben aufgeführten Alkoholen kann nur durch gleichzeitiges Erwärmen dieser reagierenden Substanzen leicht fortschreiten. Die Reaktionstemperatur ist von der Art des Alkohols abhängig, wobei dieser normalerweise unterhalb eines Temperaturbereiches von 100∼180°C reagiert. Vorzugsweise erfolgt die Weiterführung der Reaktion unter stöchiometrischen Bedingungen. Der normale Zustand des erhaltenen Borsäureesters ist entweder flüssig oder fest.
Die Beimischungsmenge des aliphatischen Säureesters oder des Borsäureesters liegt vorzugsweise in einem Bereich von 0,012,0 Gewichts-%, genauer ausgedrückt 0,11,0 Gewichts-%. Wenn die Beimischungsmenge weniger als 0,01 Gewichts-% beträgt, kann ein ausreichender Überzug auf den granulierten Legierungspulvern nicht erzielt werden, so dass die Ausrichtungswirkung unter dem Formgebungsvorgang mit dem angewandten Magnetfeld nicht erhalten werden kann. Wenn die Menge andererseits 2,0 Gewichts-% überschreitet, erhöht sich der Restkohlenstoff in dem gesinterten Produkt, so dass sich die magnetischen Eigenschaften verschlechtern.
Im Falle der Beimischung der oben erwähnten aliphatischen Säureester- oder des Borsäureesterverbindung zu einem Schmiermittel zur Erzeugung der granulierten Pulver ist es vorteilhaft, ein Impulsmagnetfeld mit mehr als 795,8 kA/m (10kOe) mehr als ein Mal vor dem Formgebungsvorgang anzuwenden.
Normalerweise wird, wenn die Legierungspulver zur Herstellung eines anisotropen Magneten pressgeformt werden, der Pressvorgang unter einem statischen Magnetfeld von 636,64∼1193,7 kA/m (8∼15kOe) durchgeführt, um die Primärpartikel auszurichten. Durch die Formung der granulierten Pulver gemäß der vorliegenden Erfindung ist es jedoch vorteilhafter, das Pressformen durchzuführen, nachdem das Impulsmagnetfeld vor dem Pressformen mehr als ein Mal angewandt wurde, da die Pulver unter dem oben erwähnten statischen Magnetfeld auf Grund der durch das angewandte Bindemittel verursachten intrapartikulären Bindekraft nicht ausreichend ausgerichtet sind. Obwohl das Magnetfeld auch während der Pressung angewandt wird, kann es sich bei diesem Verfahren bei der Art der Anwendung des Magnetfeldes während des Pressformens entweder um das statische Magnetfeld oder wiederholt um das Impulsmagnetfeld handeln.
Es ist vorteilhaft, die Stärke des angewandten Magnetfeldes auf mehr als 795,8 kA/m (10kOe) einzustellen. Wenn das Impulsmagnetfeld selbst während des Pressformgebungsvorgangs ununterbrochen angewandt wird, ist es vorteilhaft, mehr als das Dreifache (3) des Impulses einschließlich des Impulses vor dem Formen anzuwenden, um eine hohe Ausrichtung zu erzeugen. Der Pressendruck kann in dem Bereich von 0,32 Tonnen/cm² liegen.
Wenn nicht nur die granulierten Pulver, die dem aliphatischen Säureester oder Borsäureester als Schmiermittel beigemischt oder damit verknetet werden, sondern auch die durch die vorliegende Erfindung erzeugten granulierten Pulver, verbessert sich die Fließfähigkeit der Pulver durch die Erhöhung der Beimischungsmenge des Bindemittels. Andererseits wird aber auch die intrapartikuläre Bindekraft höher, was zum Ergebnis hat, dass die granulierten Partikel als Sekundärpulver härter werden. Da die sekundären Partikel magnetisch isotrop sind, kann ein gesintertes Produkt mit guten magnetischen Eigenschaften nicht hergestellt werden, wenn die stark gebundenen Partikel unter der Druckkraft der Presse oder des angewandten Magnetfeldes nicht aufgebrochen werden, um die C-Achse der Primärpartikel auszurichten.
Dementsprechend ist es, um einen gesinterten Körper mit hervorragenden magnetischen Eigenschaften unter Beimischung eines Bindemittels in einer relativ höheren Menge von 0,30,5 Gewichts-% zu erhalten, vorteilhaft, den Pressformgebungsvorgang unter einem angewandten Magnetfeld von mehr als 1193,7 kA/m (15kOe) durchzuführen. Es wäre jedoch vom Standpunkt des Massenproduktionsniveaus aus gesehen schwierig, ein Magnetfeld von mehr als 1193,7 kA/m (15kOe) zu erzeugen.
Bei der vorliegenden Erfindung werden, nachdem die granulierten Pulver während des Pressformens gleichzeitig dem angewandten Magnetfeld mit mehr als 1193,7 kA/m (15kOe) ausgesetzt waren, um eine magnetische Ausrichtung zu erhalten, die Pulver unter einem statischen Magnetfeld von 636,64∼1193,7 kA/m (8∼15kOe) oder einem Impulsmagnetfeld mit mehr als 15kOe pressgeformt, um eine bessere Ausrichtung zu erhalten. Als Ergebnis kann mittels dieses Verfahrens die Ausrichtung weiter verbessert werden, wobei es als das am besten geeignete Verfahren für die Massenproduktion eingeschätzt wird.
Nach dem Verdichten der granulierten Pulver in den Matrizenhohlraum hinein ist es vorteilhaft, das Impulsmagnetfeld mit mehr als 1193,7 kA/m (15kOe) mehr als ein Mal anzuwenden. Wenn die Magnetstärke weniger als 1193,7 kA/m (15kOe) beträgt, können die aus den granulierten Pulvern ausgebrochenen Partikel entlang der C-Achse nicht ausreichend angeordnet werden, so dass eine große Verbesserung des Remanenzmagnetflusses des gesinterten Endproduktes nicht erwartet werden kann. Vorzugsweise liegt die Stärke des Impulsmagnetfeldes in einem Bereich von 1193,7 kA/m∼3183,2 kA/m (15kOe∼40kOe).
Nur wenn das Impulsmagnetfeld mehr als ein Mal angewandt wird, ist es notwendig, die Frequenz des angewandten Impulsmagnetfeldes festzulegen. Durch die Erhöhung der Frequenz des angewandten Impulsmagnetfeldes kann die Zerkleinerungswirkung der granulierten Pulver gesteigert werden. Wenn jedoch die Frequenz zu stark erhöht wird, verlängert sich die Gesamtproduktionszeitdauer, was eine schlechte Produktivität verursacht.
Von diesem Standpunkt aus ist es vorteilhaft, das Impulsmagnetfeld 1 bis 5 Mal anzuwenden. In Bezug auf das Muster des angewandten Impulsmagnetfeldes kann es sich um ein Einzelimpulsmuster oder um ein Doppelimpulsmuster handeln, durch welches das statische Impulsmagnetfeld mit 636,64∼1193,7 kA/m (8∼15kOe) durch das Impulsmagnetfeld überlagert wird.
Wie oben beschrieben, können die granulierten Pulver, nachdem diese in dem Matrizenhohlraum positioniert wurden, unter der Anwendung des Impulsmagnetfeldes bis hinunter zur Größe eines Primärpartikels zerkleinert werden, woraufhin die Druckformgebung unter dem statischen und/oder Impulsmagnetfeld erfolgt. In Bezug auf das statische Magnetfeld ist es vorteilhaft, eine Magnetstärke in einem Bereich von 636,64∼1193,7 kA/m (8∼15kOe) zu verwenden. Darüber hinaus kann es zur Steigerung der Ausrichtungsmerkmale des Primärpartikels während des Druckformgebungsvorgangs notwendig sein, das zur Vorzerkleinerung der granulierten Pulver angewandte Impulsmagnetfeld, welches mehr als 1193,7 kA/m (15kOe) aufweist, zu verwenden.
In Bezug auf das während des Druckformgebungsformgangs angewandte Magnetfeld kann ein beliebiges der folgenden Muster verwendet werden. Sie umfassen nämlich ein einzelnes statisches Magnetfeld, ein Einzelimpulsmagnetfeld, ein Doppelmuster, wobei das statische Muster durch das Impulsmuster überlagert wird, oder eine alternative Anwendung des statischen und des Impulsmusters.
Weiterhin werden bei der vorliegenden Erfindung die durch die oben erwähnten Vorgänge erhaltenen granulierten Pulver in die gewünschte Form des Matrizenhohlraumes verdichtet, woraufhin der Pressformgebungsvorgang unter dem druckbeaufschlagten Stempel folgt. Vor dem Pressformgebungsvorgang durchlaufen die granulierten Pulver jedoch eine Schwingungsbewegung durch die Aufbringung von Ultraschallwellen auf den Matrizenhohlraum und/oder den Stempel, so dass nur die granulierten Pulver erwärmt werden können, ohne den Matrizenhohlraum auf Grund der zwischen den Partikeln erzeugten Reibung und/oder der in den Bindemittelharzen erzeugten inneren Reibung zu erwärmen. Daher wird das Bindemittel durch die so erzeugte Wärme weichgemacht, was zum Ergebnis hat, dass die Schmierfähigkeit verbessert wird, und die magnetischen Ausrichtungsmerkmale gesteigert werden. Insgesamt kann die Dichte des ausgebildeten Endproduktes verbessert werden.
Obwohl in dem Matrizenhohlraum ein leichter Temperaturanstieg auf Grund der Wärmeübertragung von den erwärmten granulierten Pulvern verzeichnet werden kann, kann diese gestiegene Temperatur nicht so hoch sein, dass sie die Bindemittelharze zum Schmelzen bringt. Deshalb ist eine Kühlung des Matrizenhohlraumes vor dem darauffolgenden Formgebungsvorgang nicht erforderlich. Außerdem ist die Verwendung der Rotationspresse nicht notwendig, so dass der Matrizenhohlraum zum Formen unter dem angewandten Magnetfeld zur Herstellung der anisotropen Magnete verwendet werden kann.
Bei der nun folgenden Abhandlung der Ultraschallwellen ist zu erwähnen, dass eine Frequenz von 10∼40kHz und eine Amplitude von 1∼100μm anwendbar wäre. Wenn Ultraschall mit einer Frequenz von weniger als 10kHz oder mehr als 40kHz, oder mit einer Amplitude von weniger als 1μm verwendet wird, verlängert sich die zum Erwärmen der granulierten Pulver durch die Ultraschallwellenbewegung erforderliche Zeitdauer. Wenn andererseits die Amplitude des verwendeten Ultraschalls 100μm überschreitet, wird der durch diese Schwingungsbewegung erzeugte Temperaturanstieg zu hoch, so dass sich die magnetischen Eigenschaften der erhaltenen Produkte auf Grund der Überhitzung verschlechtern. Somit ist es vorteilhaft, Ultraschall mit einer Frequenz von 15∼35kHz und einer Amplitude von 5∼50μm zu verwenden.
Die Art der Anwendung der Ultraschallwellenbewegung auf die granulierten Pulver kann durch die Installation mindestens eines Ultraschall-Trichters entweder an einem oberen Stempel, unteren Stempel oder der metallischen Matrize durchgeführt werden. Wenn darüber hinaus ein zylindrischer Körper ausgebildet werden soll, kann ein Kern, der in einem Mittelabschnitt des ringförmigen unteren Stempels angeordnet ist und die Form einer zylindrischen Komponente aufweist, die an dem Innendurchmesserabschnitt des Körpers vorgesehen ist, während des Formgebungsvorgangs der zylindrischen Magnete Ultraschallwellen ausgesetzt werden.
Es wird empfohlen, während der Anwendung der Ultraschallwellen die Druckkraft, die auf die granulierten Pulver angewandt wird, die dem Matrizenhohlraum zugeführt werden, auf weniger als 100 kg/cm² zu halten. Wenn die Druckkraft 100 kg/cm² überschreitet, wird die wirksame Schwingung eingeschränkt, so dass sich die zur Erwärmung erforderliche Zeitdauer verlängert. Obwohl der untere Grenzwert der Größenordnung der während der Ultraschallwellenbewegung angewandten Druckkraft nicht spezifisch festgelegt ist, ist es normalerweise erforderlich, diese auf über 1 kg/cm² einzustellen, um die Ultraschallschwingungsenergie wirksam zu übertragen. Der zu bevorzugende Bereich der während der Ultraschallwellen angewandten Druckkraft liegt zwischen 550 kg/cm², genauer ausgedrückt in einem Bereich von 10 bis 30 kg/cm². Die granulierten Pulver können übrigens vor der Ultraschallwellenanwendung mit der zuvor erwähnten Bandbreite von Kräften vorgepresst werden.
Die Zeitdauer für die Anwendung der Ultraschallwellen sollte länger als 0,5 Sekunden sein. Bei weniger als 0,5 Sekunden ist die Ingangsetzung des gewünschten Schwingungszustandes so schnell, dass die Steuerung der Ultraschallschwingung schwierig wird, wobei dies nicht praktisch ist. Im Grunde wird die Zeitdauer für die Anwendung der Ultraschallwellen vorzugsweise so festgelegt, dass sie lang genug ist, um die in dem Bindemittel, welches in den granulierten Pulvern enthalten ist, enthaltenen Polymere weichzumachen. Diese Dauer ist von der Frequenz, Amplitude, Art und Zusammensetzungen von in den granulierten Pulvern enthaltenem Bindemittel abhängig. Normalerweise ist es vorteilhaft, 0,5∼10 Sekunden, genauer ausgedrückt 0,55 Sekunden einzustellen.
Nach der Pressung während einer kurzen Zeitdauer mit einer Kraft von weniger als 100 kg/cm² während der Anwendung der Ultraschallwellenbewegung werden die Ultraschallwellen gestoppt und die granulierten Pulver innerhalb des Matrizenhohlraumes werden weiter gepresst. Die Größenordnung der Druckkraft sollte groß genug sein, um ein gepresstes Gießstück zu erzeugen, welches gegen die während der Entkohlungs- und Sinterungsvorgänge stattfindende Handhabung beständig ist. Obwohl es keine bestimmte Begrenzung für die Druckkraft gibt, ist es vorteilhaft, diese auf mehr als 100 kg/cm² einzustellen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung schwingen die granulierten Pulver unter der Ultraschallwellenbewegung so, dass sich der Verdichtungsgrad der Pulver erhöht. Da gleichzeitig die Bindemittelharze weich werden, kann ein verdichteter Körper bei einer Druckkraft hergestellt werden, die viel niedriger als die für einen herkömmlichen Pressformgebungsvorgang verwendete ist. Sie kann zum Beispiel in einem Bereich von 100 kg/cm²∼3 Tonnen/cm² liegen, noch vorteilhafter kann sie in einem Bereich von 200 kg/cm²∼2 Tonnen/cm² liegen, um einen gepressten Körper mit einer ausreichenden Festigkeit zu erhalten.
In einem Fall, in dem ein gesinterter Magnet hergestellt wird, der eine magnetische Anisotropie aufweist, und zwar unter Verwendung eines Matrizenhohlraumes, auf dem die Magnetspule in einer herkömmlichen Art vorgesehen ist, wird während des Pressformgebungsvorgangs ein horizontales oder vertikales Magnetfeld auf die granulierten Pulver innerhalb des Matrizenhohlraumes angewandt, um die schwach magnetischen Achsen der Legierungspulver so zu drehen, dass sie entlang der Richtung des Magnetfeldes ausgerichtet werden. Es ist vorteilhaft, die Magnetfeldstärke innerhalb eines Bereiches von 795,8∼1591,6 kA/m (10∼20kOe) einzustellen. Es ist vorteilhaft, das Magnetfeld auch während der Ultraschallwellen anzuwenden. Durch die Anwendung des Magnetfeldes auf die granulierten Pulver, während diese per Ultraschall in Schwingungen versetzt werden, können die magnetisierten Pulver leicht entlang der Magnetisierungsrichtung ausgerichtet werden, weshalb die Ausrichtung gesteigert wird, und die magnetischen Eigenschaften verbessert werden.
Pulvermetallurgieverfahren
Was die bei der Herstellung der gesinterten Dauermagnete, die unter Verwendung der granulierten Pulver gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt werden, beteiligten Verfahren betrifft, so umfassen diese nämlich Formgebung, Sinterung und Wärmebehandlung, wobei jede Art von Verfahren nach dem Stand der Technik bei den Pulvermetallurgietechniken verwendet werden kann. Nachfolgend wird ein vorteilhaftes Beispiel beschrieben.
Obwohl die Ausbildung unter Verwendung eines Formgebungsverfahrens nach dem Stand der Technik erzielt werden kann, ist es am vorteilhaftesten, die Ausbildung mittels eines Druckformgebungsvorgangs auszuführen, wobei der Druck in einem Bereich von 0,32,0 Tonnen/cm² liegen kann. Darüber hinaus liegt die Magnetfeldstärke vorzugsweise in einem Bereich von 795,8∼1591,6 kA/m (10∼20kOe).
Weiterhin kann dann, wenn die Oberfläche des Matrizenhohlraumes mit aliphatischem Säureester oder dergleichen geschmiert wird, ein Festbrennen verhindert werden. Wenn nicht magnetische, superharte Werkstoffe wie zum Beispiel SiC, Si₃N₄ oder andere Keramik als Pressformwerkstoffe verwendet werden, können die Ausrichtungsmerkmale weiter verbessert werden.
Vor dem Sinterungsvorgang ist es vorteilhaft, das Bindemittel zu entfernen (nämlich Bindemittelentfernungsbehandlung), und zwar entweder durch Erwärmung in einem Vakuum (welches das allgemein verwendete Verfahren ist), oder Erwärmung mit einer Heizrate von 100∼200°C/Stunde in einem Wasserstoffdampffluss, und durch Halten in demselben bei 300∼600°C für 1∼2 Stunden. Durch die Bindemittelentfernungsbehandlung kann fast der gesamte, in den Bindemittelsubstanzen enthaltene Kohlenstoff entkohlt werden, was eine Verbesserung magnetischer Eigenschaften zum Ergebnis hat.
Da die das R-Element enthaltenden Legierungspulver anfällig für eine leichte Absorption von Wasserstoff sind, ist es vorteilhaft, die Wasserstoffentfernungsbehandlung nach der Bindemittelentfernungsbehandlung in einem Wasserstoffdampffluss durchzuführen. Die Wasserstoffentfernungsbehandlung wird in einem Vakuum bei einer Heizrate von 50∼200°C/Stunde durchgeführt, woraufhin die Anhebung der Temperatur auf einen Bereich von 500∼800°C für 1∼2 Stunden folgt, um den absorbierten Wasserstoff vollkommen zu entfernen.
Nach der Wasserstoffentfernungsbehandlung ist es vorteilhaft, die Temperatur wie für den Sinterungsvorgang erforderlich, ununterbrochen zu erhöhen. Eine Heizrate über 500°C kann beliebig ausgewählt werden, wobei zum Beispiel die Heizrate von 100∼300°C/Stunde eine bekannte Rate bei dem für den Sinterungsvorgang verwendeten Stand der Technik ist.
Die Bedingungen für die Sinterung sowie für die Wärmebehandlungen der gesinterten Produkte des von Bindemittel befreiten und geformten Körpers können in Abhängigkeit von den Zusammensetzungen der Legierungspulver ausgewählt werden. Im Falle einer Herstellung von R-Fe-B-Systemmagneten sind die folgenden Bedingungen für die Sinterung sowie für die Wärmebehandlungen an dem gesinterten Körper vorteilhaft, nämlich Halten bei 1000∼1200°C für 1∼2 Stunden für die Sinterung, und bei 450∼800°C für 1∼8 Stunden für die Alterungsbehandlung.
Um die chemische Reaktion der in den R-Fe-B-Systemlegierungspulvern mit der Bindemittelsubstanz und dem organischen Lösungsmittel enthaltenen R-Komponente zu unterdrücken, können weiterhin anstatt der Einzelzusammensetzung von R-Fe-B-Systemlegierungspulver, welches allgemein in der herkömmlichen Pulvermetallurgietechnologie verwendet wird, die folgenden Hauptbestandteil-Zweiphasenrohpulver zur Verringerung des Restsauerstoffniveaus in den gesinterten Produkten verwendet werden, wobei es sich um folgende handelt: Nämlich um (1) das erste Grundbestandteil-Rohpulver mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 1∼10μm, welches hauptsächlich aus einer R₂Fe₁₄B-Phase besteht, und (2) das zweite Grundbestandteil-Roh-Flüssigphasenpulver mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 8∼40μm, welches etwas größer als die ersten Rohpartikel ist, um die Reaktivität mit den organischen Substanzen so weit wie möglich zu unterdrücken, wobei die zweiten Flüssigphasenpulver, die mehr von dem Seltenerdsystem enthalten, aus einer intermetallischen Verbindung von Co oder Fe bestehen, welche die R₃Co-Phase und das R-Element enthalten, und aus einem Bruchteil der R₂(FeCo)₁₄B-Phase bestehen.
Eine Betriebsfunktion des Produktionsverfahrens für die gesinterten Seltenerdsystemdauermagnete gemäß der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. 1 ist eine Teilansicht des Scheibenabschnittes der Drehscheiben-Zerstäubungstrocknungsvorrichtung, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
Bei der in 1 dargestellten Drehscheibe 1 handelt es sich um eine Stiftdrehscheibe, bei der eine Mehrzahl nicht magnetischer Stifte 3 mit einer bestimmten Länge vertikal auf einem Umfangsabschnitt in einem zuvor festgelegten Abstand bereitgestellt ist, und ein Paar von Scheiben 2, 2 mittels einer Mutter 4 dazwischen befestigt ist. Somit wird das Paar von Scheiben in einem bestimmten Abstand voneinander festgehalten. Eine Drehwelle 5 ist im Mittelpunkt der Drehscheibe 1 vorgesehen, wobei ein Seitenabschnitt derselben als schlammabgebender Anschluss ausgebildet ist.
Die Drehscheibe 1 ist horizontal und drehbar in der Kammer (nicht dargestellt) vorgesehen, die eine geschlossene Konstruktion aufweist. An einer bestimmten Stelle über der Drehscheibe 1 ist eine Düse für das Edelgas vorgesehen, um dieses nach unten zu sprühen, wobei ein unterer Abschnitt der Kammer als ein Wiedergewinnungselement für die granulierten Pulver dient.
Der Schlamm, der durch die Beimischung und durch das Hineinkneten einer bestimmten Art und Menge von Bindemittel in Magnetpulver hergestellt wird, wird dann von der Schlammrührvorrichtung zu der Zerstäubungstrocknungsvorrichtung geliefert, wobei der Schlamm unter Verwendung der Zentrifugalkraft der Drehscheibe 1 gesprüht wird. Die so gesprühten Tröpfchen werden sofort durch einen vorgewärmten Edelgasfluss getrocknet und fallen natürlicherweise auf den Bodenabschnitt des Wiedergewinnungselementes.
Die mittels des zuvor erwähnten Vorgangs verarbeiteten granulierten Pulver werden dann geformt, gesintert und wärmebehandelt, um die gesinterten Seltenerdsystemdauermagnete zu erhalten, die eine gute Maßhaltigkeit, eine einzigartige Ausgestaltung mit kleiner Größe, eine geringe Wanddicke, eine komplizierte Form und hervorragende magnetische Eigenschaften aufweisen.
Mehrere Beispiele gemäß der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend beschrieben.
Ausführungsform
Beispiel 1–1
Es wurden Rohwerkstoffe, die aus Nd 13,3 Atom-%, Pr 0,31 Atom-%, Dy 0,28 Atom-%, Co 3,4 Atom-%, B 6,5 Atom-% bestanden, mit Fe mit einer unvermeidbaren Verunreinigung ausgeglichen waren, in einem Hochinduktionsofen in Ar-Gas geschmolzen, um eine knopfförmige geschmolzene Legierung zu erhalten. Die erhaltene Legierung wurde grobzerkleinert, woraufhin eine Feinzerkleinerung mittels eines Backenzerkleinerers in eine durchschnittliche Partikelgröße von 15μm folgte. Weiterhin wurde das zerkleinerte Pulver durch Strahlmahlen verfeinert, so dass es eine durchschnittliche Partikelgröße von 3μm aufwies.
Zu 100 Gewichts-% der erhaltenen Seltenerdsystem-Legierungspulver wurde ein Bindemittel (welches der zuvor beschriebenen Bindemittelart (1) entspricht) beigemischt, welches aus Wasser und Polymer bestand (wobei die Beimischungsmenge in Tabelle 1–1, Nr. 110 aufgeführt ist) und es wurde ein Weichmacher beigemischt, woraufhin Kneten bei Raumtemperatur zur Ausbildung eines Schlammes folgte. Der Schlamm wurde dann durch Verwendung einer Drehscheiben-Zerstäubungstrocknungsvorrichtung mit Stickstoffgas als Edelgas bei einer Einlasstemperatur von 100°C und einer Ainlasstemperatur von 40°C so beeinflusst, dass granulierte Pulver erzeugt wurden.
Die hergestellten granulierten Pulver wurden zum Unterschnitt (Entfernen) von Partikeln mit einer Siebgröße von weniger als Nr. 440 gesiebt. Darüber hinaus wurden die granulierten Pulver zum Überschnitt (Entfernen) von Partikeln mit einer Siebgröße von mehr als Nr. 70 gesiebt. Die durchschnittliche Partikelgröße und der Ertragsprozentsatz der so gesiebten granulierten Pulver sind in Tabelle 1–2, Nr. 1∼10 aufgeführt.
Nach der Formung der granulierten Pulver in eine Form von 10 mm × 15 mm × 10 mm (Dicke) unter Verwendung einer Verdichtungsmaschine bei einer Magnetfeldstärke von 1193,7 kA/m (15kOe) und einem Druck von 1 Tonne/cm² wurden die Pulver mittels einer Heizrate von 100°C/Stunde in einer Wasserstoffgasatmosphäre auf 300°C erwärmt, um die Bindemittelentfernungsbehandlung durchzuführen. Nachfolgend, nachdem die Temperatur auf 1100°C stieg und für 1 Stunde gehalten wurde, wurden die Pulver in Vakuum gesintert. Nach der Vollendung des Sinterungsvorgangs wurde die Temperatur mit einer Geschwindigkeit von 7°C/min. durch die Einleitung von Ar-Gas auf 800°C abgekühlt, woraufhin das Halten bei 550°C für 2 Stunden bei einer Abkühlungsrate von 100°C/Stunde folgte, um einen Anisotropie aufweisenden gealterten, gesinterten Körper zu erhalten.
Die Ergebnisse der gemessenen durchschnittlichen Partikelgröße granulierter Pulver, Fließfähigkeit, Abmessung des geformten Produktes, Dichte sowie Restsauerstoff, Restkohlenstoffniveau und magnetische Eigenschaften der gesinterten Magnete sind alle in Tabelle 1–2 und Tabelle 1–3, Nr. 1∼10 aufgeführt. Es wurden an den endgültigen gesinterten Magneten keine Spuren von Sprüngen oder Verformungen beobachtet. Die Fließfähigkeit wurde für die Zeit gemessen, die 50 g Pulver benötigen um herunterzufallen und um ein Trichterrohr mit einem Innendurchmesser von 5 mm zu passieren.
Beispiel 1–2
Es wurden Rohwerkstoffe, die aus Sm 11,9 Atom-%, Cu 8,8 Atom-%, Fe 12,6 Atom-%, Zr 1,2 Atom-% bestanden, mit Co mit einer unvermeidbaren Verunreinigung ausgeglichen waren, in einem Hochinduktionsofen in einer Atmosphäre aus Ar-Gas geschmolzen, um eine knopfförmige geschmolzene Legierung zu erhalten. Die Legierung wurde grobzerkleinert, wurde mittels eines Backenzerkleinerers weiter auf eine durchschnittliche Partikelgröße von etwa 15μm zerkleinert, woraufhin Strahlmahlen auf eine durchschnittliche Partikelgröße von 3μm folgte.
Zu 100 Gewichts-% der erhaltenen Seltenerdsystem-Legierungspulver wurde ein Bindemittel beigemischt, welches aus Wasser und Polymer besteht, und ein Weichmacher in einer Beimischungsmenge beigemischt, die in Tabelle 1–1, Nr. 11 aufgeführt ist, um granulierte Pulver mit denselben Verfahren herzustellen, wie bei Beispiel 1–1 aufgeführt.
Danach wurden die so erhaltenen granulierten Pulver zum Unterschnitt von Partikeln mit einer feineren Partikelgröße mit der Siebgröße Nr. 440, und zum Überschnitt von gröberen Partikelgrößen mit einer Siebgröße von Nr. 70 gesiebt. Die sich daraus ergebende durchschnittliche Partikelgröße und der Ertragsprozentsatz von Sieb Nr. 440 bis Sieb Nr. 70 sind in Tabelle 1–2, Nr. 11 aufgeführt.
Unter Verwendung der Verdichtungsmaschine wurden die granulierten Pulver bei einem angewandten Magnetfeld von 1193,7 kA/m (15kOe) und einem Druck von 1 Tonne/cm² in eine Form von 10 mm × 15 mm × 10 mm (Dicke) gepresst. Auf diesen Formgebungsvorgang folgte eine Bindemittelentfernungsbehandlung, die in einer Wasserstoffatmosphäre durch Erwärmen von Raumtemperatur bis auf 300°C° bei einer Heizrate von 100°C/Stunde erfolgte. Die von Bindemittel befreiten granulierten Pulver wurden dann in einem Vakuum bei 1200°C für 1 Stunde gesintert. Nach der Vollendung des Sinterungsvorgangs wurde der gesinterte Körper bei 1160°C lösungsbehandelt, woraufhin eine Mehrfachschrittalterung durch Abkühlung mittels Einleitung von Ar-Gas von 800°C auf 400°C erfolgte.
Die gemessene durchschnittliche Partikelgröße der granulierten Pulver, die Fließfähigkeit der granulierten Pulver während des Formens, die Maßhaltigkeit und die Dichte des geformten Körpers, Restsauerstoff- und Kohlenstoffniveaus und magnetische Eigenschaften der endgültigen gesinterten Magnete sind in Tabelle 1–2, Nr. 11 und Tabelle 1–3, Nr. 11 aufgeführt. Die Fließfähigkeit wurde mittels desselben Verfahrens wie für Beispiel 1–1 gemessen.
Vergleich 1–1
Die für das Beispiel 1–1 verwendeten Legierungspulver wurden zur Herstellung der gesinterten Dauermagnete mit denselben Verfahren wie bei Beispiel 1–1 behandelt, jedoch ohne eine Granulationsbehandlung. Die Ergebnisse der gemessenen Eigenschaften von Beispiel 1–1 sind in Tabelle 1–1, Nr. 12 aufgeführt.
Vergleich 1–2
Die für Beispiel 1–2 verwendeten Legierungspulver wurden unter denselben Bedingungen der für Beispiel 1- 2 durchgeführten Magnetfeldpressung ohne Granulationsbehandlung durchgeführt. Der geformte Körper wurde dann in einem Vakuum bei 1200°C für 1 Stunde gesintert, woraufhin die Lösungsbehandlung bei 1160°C folgte. Auf die Lösungsbehandlung folgte die Mehrfachschrittalterung durch Abkühlung von 800°C auf 400°C, während Rr-Gas eingeleitet wurde. Die aus den verschiedenen, für Tabelle 1–2 durchgeführten Messungen erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 1–2, Nr. 13 und Tabelle 1–3, Nr. 13 aufgeführt.
Wie aus Tabelle 1–1, Tabelle 1–2 und Tabelle 1–3 klar ersichtlich, legen die granulierten Pulver eine hervorragende Fließfähigkeit an den Tag, wenn ein aus mindestens mehr als einer Art von Polymeren und Wasser und Weichmacher bestehendes Bindemittel, wenn erforderlich, den Seltenerdsystem-Legierungspulvern wie zum Beispiel R-Fe-B-Systemlegierungspulvern oder R-Co-Systemlegierungspulvern beigemischt wird, um die gekneteten Pulver in einen Schlammzustand zu versetzen, woraufhin die Granulation unter Verwendung der Zerstäubungstrocknungsausrüstung erfolgt. Durch den nachfolgenden Pressformgebungsvorgang, die Bindemittelentfernungsbehandlung, die Sinterung und die Alterungswärmebehandlung erhält der aus granulierten Pulvern bestehende, verdichtete Körper eine hervorragende Fließfähigkeit. Als Ergebnis können die gesinterten Dauermagnete mit einer verbesserten Maßhaltigkeit, einer einzigartigen Ausgestaltung mit geringer Größe, geringer Wanddicke sowie mit einer komplizierten Geometrie und gesteigerten magnetischen Eigenschaften hergestellt werden.
Beispiel 2–1
Es wurde in 100 Gewichts-% der Seltenerdsystem-Legierungspulver ähnlich wie bei Beispiel 1–1 das aus Polymeren und organischen Lösungsmitteln bestehende Bindemittel (welches der Bindemittelart (2) entspricht, wie zuvor erwähnt) mit Beimischungsmengen, wie in Tabelle 2–1, Nr. 14∼19 aufgeführt, und Weichmacher hineingeknetet, und geknetet, um diese in einen Schlammzustand bei Raumtemperatur zu versetzen. Die Granulation wurde unter denselben Bedingungen wie denjenigen bei Beispiel 1–1 durchgeführt. Weiterhin wurde ein anisotroper gesinterter Körper unter denselben Bedingungen für die Formung, Sinterung und Wärmebehandlung wie bei Beispiel 1–1 hergestellt.
Die Schlammkonzentration vor der Granulation, die Fließfähigkeit der granulierten Pulver während des Formens und der Restsauerstoff und -kohlenstoff sowie die magnetischen Eigenschaften der gesinterten Dauermagnete wurden jeweils gemessen. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 2–2, Nr. 14∼19 aufgeführt. Auf dem entgültigen gesinterten Körper wurden keine Brüche, Risse und Verformungen beobachtet.
Beispiel 2–2
Ähnlich wie bei Beispiel 1–2 wurde in 100 Gewichts-% der Seltenerdsystem-Legierungspulver das aus Polymeren und organischen Lösungsmitteln bestehende Bindemittel (welches der Bindemittelart (2) entspricht, wie zuvor erwähnt) mit Beimischungsmengen, wie in Tabelle 3–1, Nr. 2025 aufgeführt, und Weichmacher hineingeknetet, und geknetet, um diese in einen Schlammzustand bei Raumtemperatur zu versetzen. Danach wurde die Granulation unter denselben Bedingungen wie denjenigen bei Beispiel 1–2 durchgeführt, wobei gesinterte anisotrope Dauermagnete nach der Formung, Sinterung und Wärmebehandlung hergestellt wurden.
Die Schlammkonzentration vor der Granulation, die Fließfähigkeit der granulierten Pulver während des Formens und die Restsauerstoff- und – kohlenstoffniveaus sowie die magnetischen Eigenschaften der gesinterten Dauermagnete wurden gemessen. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 3-1, Nr. 2025 aufgeführt. Auf dem gesinterten Körper wurden keine Brüche, Risse und Verformungen beobachtet.
Wie aus Tabelle 2–1, Tabelle 2–2, 3–1 und Tabelle 3–2 klar ersichtlich, legen die granulierten Pulver eine hervorragende Fließfähigkeit an den Tag, wenn ein aus mindestens mehr als einer Art von Polymeren und organischem Lösungsmittel und Weichmacher bestehendes Bindemittel, wenn erforderlich, den Seltenerdsystem-Legierungspulvern wie zum Beispiel R-Fe-B-Systemlegierungspulver oder R-Co-Systemlegierungs pulver beigemischt wird, und die Mischung geknetet wird, um diese in einen Schlammzustand zu versetzen, woraufhin die Granulation unter Verwendung einer Zerstäubungstrocknungsausrüstung erfolgt und die so granulierten Pulver eine hervorragende Fließfähigkeit an den Tag legen. Durch die Weiterverarbeitung mit Pressformen, Bindemittelentfernungsbehandlung, Sinterung und Alterungswärmebehandlung kann die ununterbrochene Pressverformbarkeit auf Grund der hervorragenden Fließfähigkeit in großem Umfang verbessert werden. Da darüber hinaus ein Anhydridschlamm ausgebildet wird, kann die Oxidationsreaktion der Legierungspulver in großem Umfang gesteuert werden. Dementsprechend können gesinterte Dauermagnete mit einer verbesserten Maßhaltigkeit, einer einzigartigen Ausgestaltung mit geringer Größe, einer geringen Wanddicke sowie einer komplizierten Geometrie und mit gesteigerten magnetischen Eigenschaften hergestellt werden.
Beispiel 3–1
Ähnlich wie bei Beispiel 1–1 wurde in 100 Gewichts-% der Seltenerdsystem-Legierungspulver das aus Polymeren und organischen Lösungsmitteln bestehende Bindemittel (welches den Bindemittelarten (2) und (3) entspricht, wie zuvor erwähnt) mit Beimischungsmengen, wie in Tabelle 4–1, Nr. 26∼40 und Tabelle 5–1, Nr. 26∼40 aufgeführt, und ein Schmiermittel hineingeknetet. Nach dem Kneten bei Raumtemperatur wurde die Granulation unter denselben Bedingungen wie denjenigen bei Beispiel 1–1 durchgeführt. Weiterhin wurden die granulierten Pulver unter denselben Bedingungen wie bei Beispiel 1–1 geformt, gesintert und wärmebehandelt, um einen anisotropen gesinterten Körper auszubilden.
Die durchschnittliche Partikelgröße der erhaltenen granulierten Pulver ist in Tabelle 4–2 und Tabelle 5–2 aufgeführt. Die Fließfähigkeit der granulierten Pulver während des Formens, und die Restsauerstoff- und – kohlenstoffniveaus und magnetischen Eigenschaften des gesinterten Körpers sind in Tabelle 6, Nr. 26∼40 aufgeführt. Die Fließfähigkeit wurde für die Zeit gemessen, die 100 g Pulver benötigen, um in einem Trichterrohr mit einem Innendurchmesser von 5 mm natürlich herunterzufallen. Nach der Sinterung wurden keine Risse, Brüche und Verformungen bemerkt.
Beispiel 3–2
Das aus Polymeren und organischen Lösungsmitteln bestehende Bindemittel (welches den Bindemittelarten (2) und (3) entspricht, wie zuvor beschrieben), mit Beimischungsmengen, wie in Tabelle 7–1, Nr. 41∼53 und Tabelle 8–1, Nr. 41∼53 aufgeführt, wurde 100 Gewichtseines R-Co-Systemseltenerdsystemlegierungspulvers auf ähnliche Weise wie bei Beispiel 1–2 gemeinsam mit einem Schmiermittel beigemischt. Nach dem Kneten wurden die Pulver ähnlich wie bei Beispiel 1–2 granuliert. Weiterhin wurden die granulierten Pulver unter denselben Bedingungen wie bei Beispiel 1–2 geformt, gesintert und wärmebehandelt, um einen anisotropen gesinterten Körper auszubilden.
Die durchschnittliche Partikelgröße der granulierten Pulver ist in Tabelle 7–2 und Tabelle 8–2 aufgeführt. Die Fließfähigkeit der granulierten Pulver während des Formens, und die Restsauerstoff- und – kohlenstoffniveaus und magnetischen Eigenschaften des gesinterten Körpers sind in Tabelle 9, Nr. 41∼53 aufgeführt. Die Fließfähigkeit wurde für die Zeit gemessen, die 100 g Pulver benötigen, um in einem Trichterrohr mit einem Innendurchmesser von 5 mm natürlich herunterzufallen. Nach der Sinterung wurden keine Risse, Brüche und Verformungen bemerkt.
Beispiel 4–1
Das aus Polymeren und organischen Lösungsmitteln bestehende Bindemittel (welches den Bindemittelarten (2), (3) und (4) entspricht, wie zuvor erwähnt), mit Beimischungsmengen, wie in Tabelle 10–1, Nr. 54∼69 und Tabelle 11–1, Nr. 54∼69 aufgeführt, wurde 100 Gewichts-% eines R-Fe-B-Systemseltenerdsystemlegierungspulvers gemeinsam mit einem Schmiermittel beigemischt. Nach dem Kneten bei Raumtemperatur, um sie in einen Schlammzustand zu versetzen, wurde die Granulation der Pulver unter denselben Bedingungen wie bei Beispiel 1–1 durchgeführt. Die granulierten Pulver wurden unter denselben Bedingungen wie bei Beispiel 1-1 geformt, gesintert und wärmebehandelt, um einen anisotropen gesinterten Körper auszubilden.
Die durchschnittliche Partikelgröße der granulierten Pulver ist in Tabelle 10–2 und Tabelle 11–2 aufgeführt. Die Fließfähigkeit der granulierten Pulver während des Formens, und die Restsauerstoff- und – kohlenstoffniveaus und magnetischen Eigenschaften des gesinterten Körpers sind in Tabelle 12, Nr. 54∼69 aufgeführt. Die Fließfähigkeit wurde für die Zeit gemessen, die 100 g Pulver benötigen, um in einem Trichterrohr mit einem Innendurchmesser von 5 mm natürlich herunterzufallen. Nach der Sinterung wurden keine Risse, Brüche und Verformungen bemerkt.
Beispiel 4–2
Ähnlich wie bei Beispiel 1–2 wurde das aus Polymeren und organischen Lösungsmitteln bestehende Bindemittel (welches den Bindemittelarten (2), (3) und (4) entspricht, wie zuvor erwähnt), welches aus Polymeren und organischem Lösungsmittel bestand, mit Beimischungsmengen, wie in Tabelle 13–1, Nr. 70∼83 und Tabelle 14–1, Nr. 70∼83 aufgeführt, 100 Gewichts-% eines R-Co-Systemseltenerdsystemlegierungspulvers gemeinsam mit einem Schmiermittel beigemischt. Nach dem Kneten bei Raumtemperatur, um sie in einen Schlammzustand zu versetzen, durchlief der Schlamm eine Granulation unter denselben Bedingungen wie bei Beispiel 1–2. Die Formung, Sinterung und Wärmebehandlung erfolgten unter denselben Bedingungen wie bei Beispiel 1–2, um einen anisotropen gesinterten Körper herzustellen.
Die durchschnittliche Partikelgröße der granulierten Pulver ist in Tabelle 13–2 und Tabelle 14–2 aufgeführt. Die Fließfähigkeit der granulierten Pulver während des Formens, und die Restsauerstoff- und – kohlenstoffniveaus und magnetischen Eigenschaften des gesinterten Körpers sind in Tabelle 15, Nr. 70∼83 aufgeführt. Die Fließfähigkeit wurde für die Zeit gemessen, die 100 g Pulver benötigen, um in einem Trichterrohr mit einem Innendurchmesser von 5 mm natürlich herunterzufallen. Nach der Sinterung wurden keine Risse, Brüche und Verformungen bemerkt.
Wie aus Tabelle 4–1, Tabelle 4–2 und Tabelle 15–1 klar ersichtlich, wurde der Schlamm durch die Beimischung eines Bindemittels, welches Polymere wie zum Beispiel Polyvinylazetat und/oder Celluloseethergruppen und ein organisches Lösungsmittel wie zum Beispiel Alkohol umfasste, einer Mischung aus Alkohol und Methylchlorid oder einer Mischung aus Alkohol und Wasser zu den Seltenerdlegierungspulvern wie zum Beispiel R-Fe-B-System- oder R-Co-Systempulvern, um die Mischung in einen Schlammzustand zu versetzen, mittels einer Zerstäubungstrocknungsausrüstung granuliert.
Beispiel 5–1
Zu 100 Gewichts-% R-Fe-B-Systemlegierungspulvern wurde ähnlich wie bei Beispiel 1–1 ein wasserabweisendes Mittel mit in Tabelle 16–1, Nr. 84∼93 aufgeführten Beimischungsmengen beigemischt und hineingeknetet. Auf diese wasserabweisende Behandlung folgte die Beimischung des Bindemittels (welches der Bindemittelart (1) entspricht, wie zuvor erwähnt) mit in Tabelle 16–1, Nr. 84∼93 aufgeführten Beimischungsmengen, welches aus Polymeren und Wasser bestand, gemeinsam mit einem Weichmacher, um die Mischung bei Raumtemperatur in einen Schlammzustand zu versetzen. Der Schlamm wurde dann granuliert, woraufhin Formung, Sinterung und Wärmebehandlung zur Herstellung eines anisotropen gesinterten Körpers folgten.
Die durchschnittliche Partikelgröße der granulierten Pulver, die Fließfähigkeit der granulierten Pulver während des Formens und die Restsauerstoff- und – kohlenstoffniveaus und magnetischen Eigenschaften des gesinterten Körpers sind in Tabelle 16–2, Nr. 84∼93 aufgeführt. Die Fließfähigkeit wurde unter denselben Bedingungen wie bei Beispiel 1–1 gemessen. Nach der Sinterung wurden keine Risse, Brüche und Verformungen bemerkt.
Beispiel 5–2
Zu 100 Gewichts-% R-Co-Seltenerdlegierungspulvern wurde unter denselben Bedingungen wie bei Beispiel 1–2 ein wasserabweisendes Mittel mit in Tabelle 17–1, Nr. 94∼103 aufgeführten Beimischungsmengen beigemischt und hineingeknetet. Auf diese wasserabweisende Behandlung folgte die Beimischung des Bindemittels (welches der Bindemittelart (1) entspricht, wie zuvor erwähnt), welches aus Polymeren und Wasser bestand, mit Beimischungsmengen, wie in Tabelle 17–1, Nr. 94∼103 aufgeführt, zu 100 Gewichts-% der Legierungspulver gemeinsam mit einem Weichmacher, woraufhin das Kneten bei Raumtemperatur folgte, um die Mischung in einen Schlammzustand zu versetzen. Der Schlamm wurde dann unter denselben Bedingungen wie bei Beispiel 1–2 granuliert. Die Formung, Sinterung und Wärmebehandlung erfolgten unter denselben Bedingungen wie bei Beispiel 1–2, um das anisotrope gesinterte Produkt herzustellen.
Die durchschnittliche Partikelgröße der granulierten Pulver, die Fließfähigkeit der granulierten Pulver während des Formens, und die Restsauerstoff- und – kohlenstoffniveaus und magnetischen Eigenschaften des gesinterten Körpers sind in Tabelle 17–2, Nr. 94∼103 aufgeführt. Die Fließfähigkeit wurde unter denselben Bedingungen für bei Beispiel 1–2 gemessen. Nach der Sinterung wurden keine Brüche, Risse und Verformungen bemerkt.
Wie an Hand der Tabellen 16–1, 16–2, 17–1 und 17–2 klar ersichtlich ist, wird die Mischung durch das Auftragen der wasserabweisenden Verbindungen auf die Oberflächenbereiche der Seltenerdlegierungspulver wie zum Beispiel R-Fe-B-System- oder R-Co-Systempulver in einen Schlammzustand gebracht, indem weiterhin ein Bindemittel beigemischt wird, welches aus mindestens mehr als einer Art von Polymeren und Wasser besteht, und der Schlamm wird granuliert, wobei die granulierten Pulver eine gute Fließfähigkeit an den Tag legen. Während des Pressformens, der Bindemittelentfernungsbehandlung, der Sinterung und der Alterungsbehandlung kann die Oxidationsreaktion, die zwischen den Oberflächenbereichen der Legierungspulver und der bei dem Bindemittel beteiligten Wasserkomponente stattfindet, unterdrückt werden, da die Oberflächenbereiche wasserabweisend behandelt/beschichtet sind, was zum Ergebnis hat, dass die Restsauerstoff- und -kohlenstoffniveaus in dem gesinterten Körper in einem großen Umfang verringert werden können.
Beispiel 6–1
Es wurden Rohwerkstoffe, die aus Nd 14,03 Atom-%, Pr 0,15 Atom-%, Dy 0,61 Atom-%, Co 2,81 Atom-%, B 6,14 Atom-% bestanden, mit Fe mit einer unvermeidbaren Verunreinigung ausgeglichen waren, in einem Hochinduktionsofen in einer Ar-Gasatmosphäre geschmolzen, um eine knopfförmige geschmolzene Legierung zu erhalten. Die Legierung wurde dann mittels eines Backenzerkleinerers in eine durchschnittliche Partikelgröße von 15μm zerkleinert, woraufhin eine weitere Zerkleinerung mittels einer Strahlmahlmaschine bis hinunter auf eine durchschnittliche Partikelgröße von 3μm folgte.
Zu 100 Gewichts-% der erhaltenen Seltenerdsystem-Legierungspulver wurde ein Bindemittel (A,B) beigemischt, welches aus Wasser und Polymer mit in Tabelle 18 aufgeführten Beimischungsmengen bestand, gemeinsam mit einem Schmiermittel beigemischt und hineingeknetet, um die Mischung in einen Schlammzustand zu versetzen. Der Schlamm wurde dann mittels der Zerstäubungstrocknungsausrüstung unter den folgenden Bedingungen granuliert, das heißt dass das Edelgas Stickstoff war, die Einlasstemperatur des vorgewärmten Luftstromes 10°C, und die Aunlasstemperatur 40°C betrug.
Die granulierten Pulver wurden dann zum Unterschnitt (Entfernen) von Partikeln mit einer Siebgröße von Nr. 350 gesiebt, und gröbere Partikel zum Überschnitt mit einem Sieb Nr. 70 gesiebt. Die durchschnittliche Partikelgröße (nämlich zwischen – Nr. 350 und + Nr. 70) der granulierten Pulver Nr. 104 und 105 ist in Tabelle 1 aufgeführt. Der Ertragsprozentsatz in einem Bereich von Nr. 350∼70 betrug 90%.
Eine gleiche mol-Menge von Ölsäure-Monoglyzerin, n-Butanol und Borsäure durchlaufen eine Kondensationsreaktion zu den oben erhaltenen granulierten Pulvern. Als ein typisches Beispiel, wie unten beschrieben, werden 0,2 Gewichts-% des Schmiermittels, welches durch die Verdünnung von Borsäureesterverbindungen mit der doppelten Menge von bzw. mit zweifachem n-Dodekan hergestellt wird, auf 100 Gewichts-% der granulierten Pulver gesprüht. Durch das Trockenmischen in dem Mischer-Rührer bei Raumtemperatur wird das Schmiermittel einheitlich über die granulierten Pulver verteilt. Zu diesem Zeitpunkt wurde das Rühren mit einer niedrigen Geschwindigkeit für eine relativ kurze Zeitdauer durchgeführt, um die granulierten Pulver nicht zu verkleinern. Die so behandelten, mit Schmiermittel gemischten, granulierten Pulver sind mit Nr. 106, 107, 108 und 109 bezeichnet.
Bei dem nächsten Schritt wurden die granulierten Pulver in dem Magnetfeld unter einem Druck von 1,3 Tonnen/cm² pressgeformt. Muster Nr. 104 bis einschließlich 107 wurden unter einem statischen Magnetfeld mit einer Magnetstärke von 795,8 kA/m (10kOe) geformt, während die Muster Nr. 108 und 109 unter einem Impulsmagnetfeld mit einer Stärke von 3193,2 kA/m (40kOe) drei Mal gepresst wurden (ein Mal vor dem Formen und zwei Mal während dem Formen).
Das Schmiermittel für den Matrizenhohlraum war Myristinsäuremethyl. Die Form des geformten Körpers war ein Ring mit einer Abmessung von Φ25 mm × Φ18 mm × 10,0 mm (Wanddicke).
Der oben erwähnte geformte Körper wurde dann der Bindemittelentfernungsbehandlung in einer Wasserstoffgasatmosphäre während einer Erwärmung von Raumtemperatur auf 300°C bei einer Heizrate von 100°C/Stunde unterzogen. Die darauffolgende Sinterung wurde bei 1100°C für 4 Stunden in einem Vakuum durchgeführt. Nach der Sinterung wurde die Ofentemperatur auf 800°C abgekühlt, indem Ar-Gas mit einer Abkühlungsrate von 7°C/min. eingeleitet wurde, woraufhin eine weitere Abkühlung auf 550°C mit einer Abkühlungsrate von 100°C folgte und der gesinterte Körper für 2 Stunden bei 550°C gehalten wurde, um anisotrope gesinterte Produkte herzustellen.
Die Fließfähigkeit der granulierten Pulver während der Formung, die Maßhaltigkeit und die Dichte des geformten Körpers, die Restsauerstoff- und Kohlenstoffniveaus und magnetische Eigenschaften des endgültigen gesinterten Körpers sind in Tabelle 19–1 und 19–2 aufgeführt. Die Fließfähigkeit wurde für die Zeit gemessen, die 100 g Rohpulver benötigen, um in einem Trichterrohr mit einem Innendurchmesser von 8 mm natürlich herunterzufallen. Bei den gesinterten Körpern wurden keine Brüche, Risse und Verformungen beobachtet.
Wie aus den Tabellen 19–1 und 19–2 klar ersichtlich, wird die Ausrichtung durch die Anwendung des Schmiermittels zwischen den granulierten Pulvern gesteigert, so dass die magnetischen Eigenschaften wie zum Beispiel Br und (BH)max verbessert werden. Darüber hinaus wird die magnetische Eigenschaft durch die Anwendung des Impulsmagnetfeldes weiter verbessert.
Als Vergleichsbeispiel durchlaufen Pulver mit einer Partikelgröße von 3 μm, die dieselbe wie bei Beispiel 6–1 ist, ohne Granulation eine magnetische Pressung unter einem statischen Magnetfeld von 795,8 kA/m (10kOe) zur Herstellung eines ringförmigen Musters mit einer Abmessung von Φ25 mm × Φ18 mm 10,0 mm (Wanddicke) unter einem Druck von 1,3 Tonnen/cm². Ein Schmiermittel für den Matrizenhohlraum war aliphatisches Säureester, welches von derselben Art wie das bei der vorliegenden Erfindung verwendete ist.
Auf den oben erwähnten Vorgang folgte Sinterung bei 1100°C für 4 Stunden in einem Vakuum. Nach der vollendeten Sinterung wurde die Ofentemperatur auf 800°C abgekühlt, indem Ar-Gas mit einer Abkühlungsrate von 7°C/min. eingeleitet wurde. Die Temperatur wurde weiter auf 550°C mit einer Abkühlungsrate von 100°C/Stunde abgekühlt, und das Muster Nr. 110 wurde bei 550°C für 2 Stunden gealtert.
Die Fließfähigkeit des Musters Nr. 110 während des Formens, und verschiedene Eigenschaften des geformten Körpers sind in Tabelle 19 als herkömmliches Beispiel aufgeführt. Es wurde herausgefunden, dass das ungranulierte Muster Nr. 110 eine schlechte Fließfähigkeit und eine große Streuung der Maßhaltigkeit des geformten Körpers an den Tag legte.
Obwohl die Muster Nr. 104 und 105, die nicht von einem Schmiermittel überzogen sind, eine gute Fließfähigkeit und weniger Streuung bei der Maßhaltigkeit an den Tag legten, war die Ausrichtung etwas schlecht, was einen kleinen Wert von Br und (BH)max zum Ergebnis hatte. Andererseits legten die Muster Nr. 106 bis einschließlich 109 gemäß der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Fließfähigkeit, eine gesteigerte Ausrichtung und hervorragende magnetische Merkmale an den Tag.
Beispiel 6–2
Im Verhältnis zu 100 Gewichts-% von R-Co-Systemlegierungspulvern, die denjenigen von Beispiel 1–2 ähnlich waren, wurde ein aus Polymeren und Wasser bestehendes Bindemittel mit in Tabelle 18A aufgeführten Beimischungsmengen gemeinsam mit dem Schmiermittel beigemischt, um die Mischung in einen Schlammzustand zu versetzen, woraufhin die Granulation unter denselben Bedingungen für bei Beispiel 1–2 durchgeführt wurde.
Die erhaltenen granulierten Pulver durchliefen dann Sieben zum Unterschnitt der feineren Partikel mit einem Sieb Nr. 350 und zum Überschnitt der gröberen Partikel mit einem Sieb Nr. 70. Das Muster Nr. 111 mit einer in Tabelle 20 aufgeführten durchschnittlichen Partikelgröße wurde erhalten. Der Ertragsprozentsatz zwischen Nr. 350 und Nr. 70 betrug 86%.
Die 0,2 Gewichts-% eines Schmiermittels, welches durch die Verdünnung von Borsäureesterverbindungen, die bei Beispiel 6–1 verwendet wurden, mit der doppelten Menge von n-Dodekan hergestellt wurde, wurden auf 100 Gewichts-% der granulierten Pulver gesprüht. Durch das Trockenmischen in dem Mischer-Rührer bei Raumtemperatur wurde das Schmiermittel einheitlich über die granulierten Pulver verteilt. Die Rührgeschwindigkeit war niedrig eingestellt und die Dauer war kurz, um die granulierten Pulver nicht zu zerkleinern. Die so hergestellten, mit Schmiermittel gemischten, granulierten Pulver sind in Nr. 112 und 113 aufgeführt.
Durch die Verwendung der Magnetfeldpresse wurde Nr. 111 unter einem Druck von 1,3 Tonnen/cm² mit einer statischen Magnetstärke von 795,8 kA/m (10kOe) pressgeformt, während die Muster Nr. 112 und 113 unter einem statischen Magnetfeld mit einer Magnetstärke von 795,8 kA/m (10kOe) und einer Impulsmagnetfeldpresse mit 795,8kA/m (10kOe) drei Mal gepresst (ein Mal vor dem Formen und zwei Mal während dem Formen).
Das Schmiermittel für den Matrizenhohlraum war aliphatisches Säureester. Der Pressdruck betrug 1,3 Tonnen/cm². Die Form des endgültigen Körpers war ein Ring mit einer Abmessung von Φ25 mm × Φ18 mm 10,0 mm (Dicke).
Der oben erwähnte geformte Körper durchlief dann eine Bindemittelentfernungsbehandlung, die in einer Wasserstoffatmosphäre bei 300°C bei einer Heizrate von 100°C/Stunde erfolgte. Auf die Bindemittelentfernungsbehandlung folgte ein Sinterungsvorgang, der in einem Vakuum bei 1200°C für 1 Stunde durchgeführt wurde. Nach der Vollendung des Sinterungsvorgangs wurde der gesinterte Körper bei 1160°C lösungsbehandelt, woraufhin eine Mehrfachschrittalterung durch Abkühlung mittels Einleitung von Ar-Gas von 800°C auf 400°C erfolgte.
Die Fließfähigkeit der granulierten Pulver während des Formens, die Maßhaltigkeit und die Dichte des geformten Körpers, Restsauerstoff- und Kohlenstoffniveaus und magnetische Eigenschaften des gesinterten Produktes sind in den Tabellen 20–1 und 20–2 aufgeführt. Die Fließfähigkeit wurde für die Zeit gemessen, die 100 g Rohpulver benötigen, um in einem Trichterrohr mit einem Innendurchmesser von 8 mm natürlich herunterzufallen. Auf den gesinterten Produkten wurden keine Brüche, Risse und Verformungen festgestellt.
Wie aus den Tabellen 20–1 und 20–2 klar ersichtlich ist, wird die Ausrichtung durch die Anwendung des Schmiermittels zwischen granulierten Pulvern gesteigert, so dass die magnetischen Eigenschaften einschließlich Br und (BH)max ebenfalls verbessert werden. Darüber hinaus werden die magnetischen Eigenschaften durch die Anwendung des Impulsmagnetfeldes weiter verbessert.
Als Vergleichsbeispiel wurde bei Verwendung desselben Pulvers (mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 3 μm), wie es für das Beispiel 6–2 verwendet wurde, die Granulation durchgeführt, woraufhin eine Pressung mittels einer Magnetfeldpressmaschine mit einer Magnetstärke von 795,8 kA/m (10kOe) bei einem Druck von 1 Tonne/cm² zur Herstellung eines Musters mit einer Abmessung von 10 mm × 15 mm × 10 mm (Dicke) folgte. Der gepresste Körper wurde dann in einem Vakuum bei 1200°C für 1 Stunde gesintert. Nach der Vollendung der Sinterung wurde dasselbe Verfahren für die Mehrfachschrittalterung des gesinterten Produktes angewandt.
Die Fließfähigkeit der granulierten Pulver während des Formens, die Maßhaltigkeit und die Dichte des geformten Körpers, und die Restsauerstoff- und – kohlenstoffniveaus sowie die magnetischen Eigenschaften (von Muster Nr. 114) sind in Tabelle 20-2 aufgeführt. Ein herkömmliches Beispiel für Muster Nr. 114 in Bezug auf die Fließfähigkeit sowie weitere Merkmale sind in Tabelle 20–1 aufgeführt. Es wurde herausgefunden, dass die ungranulierten Pulver Nr. 114 eine schlechte Fließfähigkeit und eine große Streuung bei der Maßhaltigkeit aufwiesen.
Obwohl die granulierten Pulver Nr. 111, bei welchen das Schmiermittel nicht angewandt wurde, eine gute Fließfähigkeit und eine geringe Streuung bei der Maßhaltigkeit aufwiesen, war die Ausrichtung etwas niedriger, was niedrigere Werte von Br und (BH)max zum Ergebnis hatte. Andererseits legten die Muster Nr. 112 und 113 gemäß der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Fließfähigkeit und hervorragende magnetische Eigenschaften an den Tag.
Beispiel 6–3
Es wurde eine ähnliche Granulation wie die von Beispiel 6–1 mit der Ausnahme durchgeführt, dass (1) fünf unterschiedliche Bindemittel (G∼C), wie in Tabelle 21–1 aufgeführt, anstatt der in Tabelle 18 für Beispiel 6–1 aufgeführten verwendet wurden. Nach dem Unterschnittsieben und dem Überschnittsieben wurden granulierte Pulver Nr. 115∼119 erzeugt. Die durchschnittliche Partikelgröße und der Ertragsprozentsatz sind ebenfalls in Tabelle 21–2 aufgeführt.
Polymere mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 500.000 für ein Polyethylenoxid, solche mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 30.000 für ein Polyvinylazetal, solche mit 10 mol-% Azetalradikal, 5 mol-% Azetylradikal und 85 mol-% Hydroxylradikal, solche mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 10.000 für Polyakrylsäure und solche mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 20.000 für Polyakrylsäureammonium wurden verwendet.
Für den darauffolgenden Schritt wurden nach dem Kneten des Borsäureesters, welches für das Beispiel 6–1 verwendet wurde, die mit Schmiermittel gemischten, granulierten Pulver Nr. 120∼129 zubereitet. Unter Verwendung dieser granulierten Pulver NR. 115∼129 wurde die Magnetfeldpressung ausgeführt. Für die Pulver Nr. 115∼119, 120, 122, 124, 126 und 128 wurde die Pressung ausgeführt, während das statische Magnetfeld mit einer Stärke von 795,8 kA/m (10kOe) angewandt wurde, während die Pulver Nr. 121, 123, 125, 127 und 129 eine vorherige Anwendung des Impulsmagnetfeldes mit 3183,2 kA/m (40kOe) durchliefen, woraufhin ein statisches Magnetfeld mit 795,8 kA/m (10kOe) während des Pressformens folgte.
Ähnlich wie bei Beispiel 6–1 wurde der gepresste Körper gesintert und gealtert, um die gesinterten Magnete herzustellen. Die Versuchsdaten sind jeweils in den Tabellen 22–1, 22–2, 23–1 und 23–2 aufgeführt. Bei den gesinterten Körpern wurden keine Brüche, Risse und Verformungen entdeckt.
An Hand der Tabellen 22–1, 22–2, 23–1 und 23–2 wurde klar herausgefunden, dass die Ausrichtung auf Grund der inneren Schmierung zwischen granulierten Pulverpartikeln ähnlich wie bei den Beispielen 6–1 und 6–2 gesteigert wurde, so dass die magnetischen Eigenschaften wie zum Beispiel Br und (BH)max ebenfalls verbessert wurden. Darüber hinaus wurden die magnetischen Eigenschaften durch die Anwendung des Impulsmagnetfeldes vor dem Pressformgebungsvorgang weiter verbessert.
Beispiel 7–1
Ähnlich wie bei Beispiel 1–1 wurde das Bindemittel (welches dem zuvor beschriebenen Bindemittel (1) entspricht), welches aus Polymeren und Wasser bestand, mit in Tabelle 24–1 und Tabelle 24–2, Nr. a∼g aufgeführten Beimischungsmengen gemeinsam mit Zusätzen 100 Gewichts-% der Seltenerdsystem-Legierungspulvern beigemischt, um die Mischung in einen Schlammzustand zu versetzen, woraufhin die Granulation unter denselben Bedingungen wie denjenigen bei Beispiel 1–1 durchgeführt wurde.
Nach dem Zuführen der granulierten Pulver in die metallische Matrize wurde das Impulsmagnetfeld mit 2387,4 kA/m (30kOe) und einem statischen Magnetfeld von 795,8 kA/m (10kOe) auf die granulierten Pulver angewandt. Daraufhin folgte Pressformen unter einem Druck von 1 Tonne/cm², um ein Muster mit einer Abmessung von 10 mm × 15 mm × 10 mm (Dicke) herzustellen. Nach Vollendung des Pressformens wurde der gepresste Körper dann unter denselben Bedingungen wie bei Beispiel 1–1 gesintert, um den anisotropen gesinterten Körper zu erhalten.
Die durchschnittliche Partikelgröße und Fließfähigkeit sind in Tabelle 24–2 aufgeführt. Die Maßhaltigkeit und die Dichte des pressgeformten Körpers und der Reststauerstoff und -kohlenstoff sowie die magnetischen Eigenschaften des gesinterten Körpers sind jeweils in Tabelle 25–1, Nr. 130∼139 und Tabelle 25–2, Nr. 130∼139 aufgeführt. Die Fließfähigkeit wurde für die Zeit gemessen, die 50 g Pulver benötigen, um in einem Trichterrohr mit einem Innendurchmesser von 5 mm natürlich herunterzufallen.
Auf dem gesinterten Körper wurden keine Brüche, Risse und Verformungen bemerkt.
Beispiel 7–2
Ähnlich wie bei Beispiel 1–1 wurde Bindemittel (welches der Bindemittelart (1) entspricht, wie zuvor erwähnt), welches aus Polymeren und Wasser mit in Tabelle 26–1, Nr. h∼l aufgeführten Beimischungsmengen gemeinsam mit Weichmacher 100 Gewichts-% von R-Fe-B-Legierungspulvern beigemischt, um die Mischung in einen Schlammzustand bei Raumtemperatur zu versetzen. Der Schlamm wurde dann unter denselben Bedingungen wie bei Beispiel 1–1 granuliert. Die granulierten Pulver wurden unter den in Tabelle 27–1 aufgeführten Bedingungen unter einem Druck von 1 Tonne/cm² pressgeformt, um das Muster mit den Abmessungen von 10 mm × 15 mm × 10 mm (Dicke) herzustellen, woraufhin eine Wärmebehandlung unter den bei Beispiel 1–1 angewandten Bedingungen erfolgte, um den gesinterten Körper zu erhalten.
Die durchschnittliche Partikelgröße und die Fließfähigkeit der granulierten Pulver sind in Tabelle 26–2 aufgeführt, während die Restsauerstoff- und – kohlenstoffniveaus sowie die magnetischen Eigenschaften des gesinterten Körpers in Tabelle 27–2, Nr. 140∼153 aufgeführt sind.
Beispiel 7–3
Das Bindemittel (welches der Bindemittelart (2) entspricht, wie zuvor beschrieben), welches aus Polymeren und organischem Lösungsmittel bestand, wurde mit in Tabelle 28–1, Nr, m∼r aufgeführten Beimischungsmengen und Weichmacher zu 100 Gewichts-% von R-Fe-B-Legierungspulvern auf ähnliche Art und Weise wie bei Beispiel 1–1 beigemischt, um die Mischung in einen Schlammzustand bei Raumtemperatur zu versetzen. Unter ähnlichen Bedingungen wie bei Beispiel 1–1 wurde die Granulation ausgeführt. Die granulierten Pulver wurden unter den in Tabelle 29–1 aufgeführten Bedingungen und unter einem Druck von 1 Tonne/cm² pressgeformt, um ein Muster mit den Abmessungen 10 mm × 15 mm × 10 mm (Dicke) herzustellen, woraufhin eine Wärmebehandlung zur Herstellung anisotroper gesinterter Körper folgte.
Die durchschnittliche Partikelgröße und die Fließfähigkeit der granulierten Pulver sind in Tabelle 28–2 aufgeführt, während die Restsauerstoff- und – kohlenstoffniveaus sowie die magnetischen Eigenschaften der gesinterten Produkte in Tabelle 29-1, Nr. 154∼168 aufgeführt sind.
Beispiel 7–4
Ähnlich wie bei Beispiel 1–2 wurde ein Bindemittel, welches aus Polymeren und organischem Lösungsmittel bestand, mit in Tabelle 30–1, Nr. s∼y aufgeführten Beimischungsmengen und mit einem Weichmacher 100 Gewichts-% von R-Co-Legierungspulvern beigemischt, um die Mischung in einen Schlammzustand bei Raumtemperatur zu versetzen. Unter denselben Bedingungen wie bei Beispiel 2–1 wurde die Granulation ausgeführt.
Die granulierten Pulver wurden dann unter den in Tabelle 31–2 aufgeführten Bedingungen und unter einem Druck von 1 Tonne/cm² pressgeformt, um ein Muster mit einer Abmessung von 10 mm × 15 mm × 10 mm (Dicke) herzustellen, woraufhin eine Wärmebehandlung folgte, um anisotrope gesinterte Produkte herzustellen.
Die durchschnittliche Partikelgröße und die Fließfähigkeit der granulierten Pulver sind in Tabelle 30–2 aufgeführt. Die Restsauerstoff- und – kohlenstoffniveaus sowie magnetische Eigenschaften der gesinterten Produkte in Tabelle 31–2, Nr. 169∼178 aufgeführt.
Wie aus den Tabellen 24∼31 klar ersichtlich, werden die granulierten Pulver durch die Anwendung des Impulsmagnetfeldes vor dem Pressformen wirksam in Primärpulver zerkleinert. Durch die sich daraus ergebende Ausrichtung und den nachfolgenden Pressformungsvorgang unter dem statischen und/oder Impulsmagnetfeld wird eine ausreichende Ausrichtung der Primärpartikel entlang der C-Achse nach dem Pressformen erreicht, so dass die granulierten Pulver eine gute Fließfähigkeit an den Tag legen, und hervorragende ununterbrochene Pressformbarkeit, gesteigerte Maßhaltigkeit und hervorragende magnetische Eigenschaften erzeugt werden können.
Beispiel 8–1
Ähnlich wie bei Beispiel 1–1 wurde ein Bindemittel (welches dem Bindemittel (1) entspricht, welches zuvor aufgeführt wurde), welches aus Polymeren und Wasser bestand, mit in Tabelle 32, Nr. 179∼191 aufgeführten Beimischungsmengen gemeinsam mit einem Weichmacher 100 Gewichts-% von R-Fe-B-Legierungspulvern beigemischt, um die Mischung in einen Schlammzustand bei Raumtemperatur zu versetzen. Dann wurde der Schlamm unter denselben Bedingungen wie bei Beispiel 1–1 granuliert.
Die granulierten Pulver durchliefen dann Unterschnittsieben für feinere Partikel mit einem Sieb Nr. 440 und Überschnittsieben für gröbere Partikel mit einem Sieb Nr. 70. Die durchschnittlichen Partikelgrößen zwischen den Siebgrößen Nr. 440 und Nr. 70 und die Ertragsprozentsätze sind in Tabelle 33 aufgeführt.
Die Pressformbarkeit wurde durch die Formung eines Musters mit einer Abmessung von 10 mm × 15 mm × 10 mm (Dicke) unter Verwendung einer magnetischen Pressformungsmaschine, wie in 2 zu sehen, bewertet, wobei Ultraschallwellen von der Ultraschallwellenvorrichtung 12 über einen Verstärker 13 und ein Horn 14 auf eine obere Patrize 15 übertragen werden. Von der Magnetspule 17 wird ein horizontales Magnetfeld auf die rohen granulierten Pulver 16 innerhalb der Matrize 19 in pressenabwärts verlaufender Richtung angewandt.
Nachdem die rohen granulierten Pulver in den Matrizenhohlraum 19 eingeleitet sind, bewegt sich die obere Patrize 15 nach unten, während die Ultraschallwellen mit einer bestimmten Frequenz, Schwingungsdauer und Amplitude, wie in Tabelle 33 aufgeführt, auf die obere Patrize 15 aufgebracht werden. Die Pulver wurden unter den in Tabelle 33 aufgeführten Bedingungen in einem Magnetfeld von 1193,7 kA/m (15kOe) gepresst. Nachdem die Ultraschallwellen stoppten, während die horizontale Schwingung weiterhin aufrecht erhalten wurde, folgte unmittelbar darauf das Pressformen mit demselben Druck, wie in Tabelle 34 (für die Presshaltezeit von 3 Sekunden) aufgeführt.
Der so gesinterte Körper wurde gesintert und wärmebehandelt, um ein gesintertes Produkt unter ähnlichen Bedingungen wie bei Beispiel 1–1 herzustellen.
Die durchschnittliche Partikelgröße und die Fließfähigkeit der granulierten Pulver sind in Tabelle 33 aufgeführt. Die Maßhaltigkeit und die Dichte des pressgeformten Körpers, und die Restsauerstoff- und – kohlenstoffniveaus sowie die magnetischen Eigenschaften sind jeweils in Tabelle 34–1, Nr. 179168 und in Tabelle 34–2, Nr. 179∼191 aufgeführt.
Die Fließfähigkeit wurde unter denselben Bedingungen wie bei Beispiel 1–1 gemessen. Auf den gesinterten Produkten wurden keine Brüche, Risse und Verformungen beobachtet.
Beispiel 8–2
Ähnlich wie bei Beispiel 1–1 wurde ein Bindemittel (welches dem Bindemittel (1) entspricht, welches zuvor aufgeführt wurde), welches aus Polymeren und organischem Lösungsmittel bestand, mit in Tabelle 35 aufgeführten Beimischungsmengen gemeinsam mit einem Weichmacher 100 Gewichts-% von R-Fe-B-Legierungspulvern beigemischt, um die Mischung in einen Schlammzustand bei Raumtemperatur zu versetzen, woraufhin Granulation unter denselben Bedingungen wie bei Beispiel 1–1 folgte.
Die so erhaltenen granulierten Pulver wurden unter Verwendung der magnetfeldbildenden Pressmaschine, wie in 2 dargestellt, unter in Tabelle 36–1 aufgeführten Ultraschallwellenbedingungen und mit einer Magnetfeldstärke von 1193,7 kA/m (15kOe) pressgeformt, um ein Muster mit einer Abmessung von 10 mm × 15 mm × 10 mm (Dicke) unter einem Druck von 1 Tonne/cm² zu formen. Der pressgeformte Körper wurde dann unter denselben Bedingungen wie bei Beispiel 1–1 wärmebehandelt, um ein anisotropes gesintertes Produkt herzustellen.
Die Fließfähigkeit (die Messbedingungen sind dieselben wie bei Beispiel 1–1) für die granulierten Pulver sind in Tabelle 35 aufgeführt. Die Restsauerstoff- und – kohlenstoffniveaus sowie die magnetischen Eigenschaften der gesinterten Produkte sind in Tabelle 36–2, Nr. 192∼203 aufgeführt. Die in Nr. 200∼203 aufgeführten Daten sind für die Vergleichsbeispiele.
Beispiel 8–3
Ähnlich wie bei Beispiel 1–2 wurde ein Bindemittel, welches aus Polymeren und organischem Lösungsmittel bestand, mit in Tabelle 37, Nr. 204∼206 aufgeführten Beimischungsmengen gemeinsam mit einem Weichmacher 100 Gewichts-% von R-Co-Legierungspulvern beigemischt, um die Mischung in einen Schlammzustand bei Raumtemperatur zu versetzen, woraufhin Granulation unter denselben Bedingungen wie bei Beispiel 1–2 folgte.
Die so erhaltenen granulierten Pulver wurden unter Verwendung der magnetfeldbildenden Pressmaschine, wie in 2 dargestellt, unter in Tabelle 38–1 aufgeführten Ultraschallwellenbedingungen und mit einer Magnetfeldstärke von 1193,7 kA/m (15kOe) pressgeformt, um ein Muster mit einer Abmessung von 10 mm × 15 mm × 10 mm (Dicke) unter einem Druck von 1 Tonne/cm² zu formen. Der pressgeformte Körper wurde dann unter denselben Bedingungen wie bei Beispiel 1–2 wärmebehandelt, um ein anisotropes gesintertes Produkt herzustellen.
Die Fließfähigkeit (die Messbedingungen sind dieselben wie bei Beispiel 1–1) für die granulierten Pulver sind in Tabelle 37 aufgeführt. Die Restsauerstoff- und – kohlenstoffniveaus sowie die magnetischen Eigenschaften der gesinterten Produkte sind in Tabelle 38–2, Nr. 204206 aufgeführt.
Zu Vergleichszwecken wurde der anisotrope gesinterte Magnet Nr. 207 mit derselben Vorgehensweise wie bei Muster Nr. 204 mit der Ausnahme zubereitet, dass die Ultraschallwellen nicht angewandt wurden. Die Restsauerstoff- und -kohlenstoffniveaus sowie die magnetischen Eigenschaften sind ebenfalls in Tabelle 38–2 aufgeführt.
Beispiel 8–4
Auf ähnliche Art und Weise wie bei Beispiel 1–2 wurde das aus Polymeren und Wasser bestehende Bindemittel mit Beimischungsmengen, wie in Tabelle 39, Nr. 208∼213 aufgeführt, gemeinsam mit einem Weichmacher 100 Gewichts-% von R-Co-Legierungspulvern beigemischt, um die Mischung in einen Schlammzustand bei Raumtemperatur zu versetzen. Der Schlamm wurde dann unter denselben Bedingungen wie bei Beispiel 1–2 granuliert.
Die granulierten Pulver durchliefen dann Unterschnittsieben für feinere Partikel mit einem Sieb Nr. 440 und Überschnittsieben für gröbere Partikel mit einem Sieb Nr. 70. Die durchschnittlichen Partikelgrößen zwischen den Siebgrößen Nr. 440 und Nr. 70 und die Ertragsprozentsätze sind in Tabelle 40 aufgeführt.
Die so erhaltenen granulierten Pulver wurden dann unter Verwendung der magnetfeldbildenden Pressmaschine, wie in 2 dargestellt, unter in Tabelle 40 aufgeführten Ultraschallwellenbedingungen und mit einer Magnetfeldstärke von 1193,7 kA/m (15kOe) pressgeformt, um ein Muster mit einer Abmessung von 10 mm × 15 mm × 10 mm (Dicke) unter einem Druck von 1 Tonne/cm² zu formen. Der pressgeformte Körper wurde dann unter denselben Bedingungen wie bei Beispiel 1–2 wärmebehandelt, um ein anisotropes gesintertes Produkt herzustellen.
Die durchschnittliche Partikelgröße und die Fließfähigkeit (die Messbedingungen sind dieselben wie bei Beispiel 1–1) für die granulierten Pulver sind in Tabelle 40 aufgeführt. Die Maßhaltigkeit und die Dichte des geformten Körpers, die Restsauerstoff- und -kohlenstoffniveaus sowie die magnetischen Eigenschaften der gesinterten Produkte sind jeweils in Tabelle 41–1, Nr. 208∼213 und Tabelle 41–2, Nr. 212∼213 aufgeführt. Die Daten für Nr. 212∼213 sind für Vergleichsbeispiele.
Wie an Hand von Tabellen 32∼41 klar ersichtlich, können die granulierten Rohpulver durch die Anwendung der Ultraschallwellenbewegung auf die Patrize vor dem Formen selektiv erwärmt werden, ohne die Pressform übermäßig zu erwärmen. Als Ergebnis kann, wenn der während der Ultraschallwellen angewandte Druck, Frequenz und Amplitude innerhalb der durch die vorliegende Erfindung festgelegten Bedingungen eingestellt werden, das Bindemittelharz unter der angewandten Ultraschallwellenbewegung innerhalb von 3 Sekunden weichgemacht werden. Dementsprechend kann eine gute Fließfähigkeit gesteigert werden, und es kann ein gesintertes Magnetfeld, hervorragende ununterbrochene Pressformbarkeit, gute Maßhaltigkeit und hervorragende magnetische Eigenschaften erzeugt werden.
Wie darüber hinaus aus den Vergleichsbeispielen klar hervorgeht, liegt die Frequenz über den von dieser Erfindung festgelegten Grenzwerten, ist die Wirkung des Ultraschalls nicht ausreichend, wenn die Ultraschallwellen nicht angewandt werden oder der Druck während der Ultraschallwellenanwendung nicht angewandt wird, so dass der Remanenzmagnetfluss des gesinterten Produktes geringer ist als bei den bevorzugten Beispielen gemäß der vorliegenden Erfindung. Weiterhin erwärmen sich die granulierten Pulver schnell, wenn die Amplitude der Ultraschallwellen so ausgewählt wird, dass sie über den zu bevorzugenden Grenzwert hinausgeht, so dass das chemisch aktive Seltenerdsystem während des Druckformungsvorgangs in der Luft mit Sauerstoff oxidiert, was zum Ergebnis hat, dass sich das Restsauerstoffniveau erhöht und sich die magnetischen Eigenschaften des gesinterten Körpers verschlechtern.
Tabelle 26–1
Hinweis: Die Beimischungsmenge des Bindemittels wird im Verhältnis zu 100 Gewichtsbruchteilen von Legierungspulvern bestimmt.
Tabelle 28–1
Hinweis: Die Beimischungsmenge des Bindemittels wird im Verhältnis zu 100 Gewichtsbruchteilen von Legierungspulvern bestimmt.
Tabelle 37
Hinweis: Die Beimischungsmenge des Bindemittels wird im Verhältnis zu 100 Gewichtsbruchteilen von Legierungspulvern bestimmt.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines gesinterten Seltenerdsystemmagneten, welches die Schritte der Beimischung eines ein organisches Lösungsmittel enthaltenden Bindemittels und mindestens einer Art von Polymer zu einem Seltenerdsystemlegierungspulver mit einer durchschnittlichen Partikelgröße in dem Bereich von 1 bis 10 μm umfasst, wobei die Beimischungsmenge von Bindemittel bezüglich 100 der Seltenerdsystemlegierung in dem Bereich von 0,05 bis 0,7 Gewichts-% liegt, des Knetens des ausgebildeten Gemisches, so dass ein Schlamm ausgebildet wird, des Formens des Schlammes unter Verwendung einer Zerstäubungstrocknungseinrichtung zu Körnchen, wobei die Körnchen eine durchschnittliche Partikelgröße in dem Bereich von 10 bis 400 μm aufweisen, und des Pressformens und Sinterns der so erhaltenen Körnchen mittels einer Pulvermetallurgietechnik umfasst, um den gesinterten Magneten zu produzieren.
Verfahren zur Herstellung eines gesinterten Seltenerdsystemmagneten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Seltenerdsystemlegierungspulvern um R-Fe-B-Legierungspulver handelt.
Verfahren zur Herstellung eines gesinterten Seltenerdsystemmagneten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Seltenerdsystemlegierungspulvern um R-Co-Legierungspulver handelt.
Verfahren zur Herstellung eines gesinterten Seltenerdsystemmagneten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine durchschnittliche Partikelgröße des Seltenerdsystemlegierungspulvers in einem Bereich von 1 bis 6 μm liegt.
Verfahren zur Herstellung eines gesinterten Seltenerdsystemmagneten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel mindestens eine Art von Polymer, ein organisches Lösungsmittel und Wasser aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines gesinterten Seltenerdsystemmagneten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel mindestens eine Art von Polymer, ein organisches Lösungsmittel und Ethylenchlorid aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines gesinterten Seltenerdsystemmagneten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beimischungsmenge des Bindemittels bezüglich 100 Gewichts-% der Seltenerdlegierungspulver in einem Bereich von 0,05 bis 0,5 Gewichts-% liegt.
Verfahren zur Herstellung eines gesinterten Seltenerdsystemmagneten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Bindemittel ein Weichmacher beigemischt wird.
Verfahren zur Herstellung eines gesinterten Seltenerdsystemmagneten nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Beimischungsmenge des Weichmachers bezüglich 100 Gewichts-% der in dem Bindemittel enthaltenen Polymere in einem Bereich von 2 bis 100 Gewichts-% liegt.
Verfahren zur Herstellung eines gesinterten Seltenerdsystemmagneten nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Beimischungsmenge des Weichmachers bezüglich 100 Gewichts-% der in dem Bindemittel enthaltenen Polymere in einem Bereich von 5 bis 70 Gewichts-% liegt.
Verfahren zur Herstellung eines gesinterten Seltenerdsystemmagneten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Beimischen und Kneten des Bindemittels in die Seltenerdsystemlegierungspulver in einem Temperaturbereich von 0 bis 30°C durchgeführt wird.
Verfahren zur Herstellung eines gesinterten Seltenerdsystemmagneten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Beimischen und Kneten des Bindemittels in die Seltenerdlegierungspulver unter geschlossenen Bedingungen durchgeführt wird.
Verfahren zur Herstellung eines gesinterten Seltenerdsystemmagneten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine durchschnittliche Partikelgröße der granulierten Pulver in einem Bereich von 40 bis 200 μm liegt.
Verfahren zur Herstellung eines gesinterten Seltenerdsystemmagneten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das granulierte Pulver nach der Beimischung von alipathischem Säureester oder mindestens mehr als einer Art von Boresterverbindungen pressgeformt wird.
Verfahren zur Herstellung eines gesinterten Seltenerdsystemmagneten nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Impulsmagnetfeld mit mehr als 800 kA/m (10kOe) mehr als ein Mal vor dem Pressformungsvorgang auf die granulierten Pulver angewandt wird.
Verfahren zur Herstellung eines gesinterten Seltenerdsystemmagneten nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Beimischungsmenge von alipathischem Säureester oder von Borsäureesterverbindungen bezüglich 100 Gewichts-% der granulierten Pulver in einem Bereich von 0,01 bis 2,0 Gewichts-% liegt.
Verfahren zur Herstellung eines gesinterten Seltenerdsystemmagneten nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Beimischungsmenge von alipathischem Säureester oder von Borsäureesterverbindungen bezüglich 100 Gewichts-% der granulierten Pulver in einem Bereich von 0,1 bis 1,0 Gewichts-% liegt.
Verfahren zur Herstellung eines gesinterten Seltenerdsystemmagneten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die granulierten Pulver unter einem statischen und/oder Impulsmagnetfeld pressgeformt werden, nachdem die granulierten Pulver in Primärpartikel zerkleinert, und durch die Anwendung des Impulsmagnetfeldes ausgerichtet sind.
Verfahren zur Herstellung eines gesinterten Seltenerdsystemmagneten nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Stärke des vor dem Pressformen angewandten Impulsmagnetfeldes mehr als 1200 kA/m (15kOe), die Stärke des statischen Impulsmagnetfeldes 6401200 kA/m (8∼15kOe) und/oder diejenige des während des Pressformens angewandten Impulsmagnetfeldes mehr als 1200 kA/m (15kOe) beträgt.
Verfahren zur Herstellung eines gesinterten Seltenerdsystemmagneten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die granulierten Pulver, nachdem sie einer Pressform zugeführt wurden, in der sie einen Pressvorgang mit einen Stempel durchlaufen, mit einem Druck von weniger als 100 kg/cm² während einer Zeitdauer von mehr als 0,5 Sekunden gepresst werden, während Ultraschallwellen mit einer Amplitude von weniger als 100 μm auf die Form und/oder den Stempel aufgebracht werden, woraufhin das Anhalten der angewandten Ultraschallwellen und nachfolgendes Pressformen mit einem Druck von mehr als 100 kg/cm² folgt.