JP2006097092A - Method for sintering rare-earth magnet - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To inhibit a laid powder from exerting an adverse effect on a sintered compact (rare-earth magnet), and immediately separate sintered and fusion-bonded compacts from each other. <P>SOLUTION: The subject sintering method includes laying metallic particles 2 among green compacts 1, when stacking the green compacts 1 made of a raw powder for the magnet containing a rare-earth element, before sintering them. The metallic particle 2 to be used is, for instance, iron powder. Then, the sintered compacts are separated from each other by contacting them with an aqueous acid solution 5. The aqueous acid solution 5 is, for instance, an aqueous solution of nitric acid. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、希土類磁石の焼結方法に関するものであり、成形体を重ねて焼結する場合に、融着を防止し、さらには焼結体を簡単に分離するための技術に関する。   The present invention relates to a method for sintering a rare earth magnet, and relates to a technique for preventing fusion and further easily separating a sintered body when a sintered body is laminated and sintered.

希土類磁石、例えばNd−Fe−B系焼結磁石は、磁気特性に優れていること、主成分であるNdが資源的に豊富で比較的安価であること等の利点を有することから、近年、その需要は益々拡大する傾向にある。このような状況から、Nd−Fe−B系焼結磁石の磁気特性を向上するための研究開発や、品質の高い希土類磁石を製造するための製造方法の改良等が各方面において進められている。   Since rare earth magnets such as Nd—Fe—B based sintered magnets have advantages such as excellent magnetic properties, Nd as a main component is abundant in resources and relatively inexpensive, The demand tends to increase more and more. Under such circumstances, research and development for improving the magnetic properties of Nd—Fe—B based sintered magnets, improvement of manufacturing methods for manufacturing high-quality rare earth magnets, etc. are being promoted in various fields. .

希土類磁石は、基本的には、原料合金を粉砕して得た合金粉末(磁石原料粉)を磁場中でプレス成形して成形体を形成し、この成形体を焼結炉において焼結処理することにより製造される。この場合、効率的な焼結を行おうとすると、成形体を重ね合わせて焼結せざるを得ないが、成形体を重ね合わせて焼結した場合、製品(焼結体)間の融着が問題になる。   A rare earth magnet is basically formed by pressing an alloy powder (magnet raw material powder) obtained by pulverizing a raw material alloy in a magnetic field to form a compact, and then sintering the compact in a sintering furnace. It is manufactured by. In this case, if efficient sintering is performed, the compacts must be stacked and sintered. However, if the compacts are stacked and sintered, fusion between the products (sintered bodies) may occur. It becomes a problem.

そこで、成形体を重ね合わせて焼結する場合には、成形体間に敷き粉と称される粒子(粉末)を撒いて焼結することが行われている(例えば、特許文献1等を参照)。敷き粉は、例えば焼結用台板と成形体の間にも敷かれるものであり、通常は酸化物粉が用いられる(例えば、特許文献2や特許文献3等を参照)。
特開2001−335808公報 特開平7−161560公報 特開2002−83730公報
Therefore, when the compacts are stacked and sintered, particles (powder) called a spread powder are placed between the compacts and sintered (for example, see Patent Document 1). ). For example, the spread powder is also spread between the sintering base plate and the molded body, and usually oxide powder is used (see, for example, Patent Document 2 and Patent Document 3).
JP 2001-335808 A JP 7-161560 A JP 2002-83730 A

しかしながら、成形体間の敷き粉として酸化物粉を使用した場合、以下に述べるような様々な不都合があり、その改善が望まれる。前記不都合としては、先ず第1に、成形体に付着した酸化物粉は、焼結時に成形体に含まれる希土類成分によって還元され、その結果、焼結体(希土類磁石)表面の酸素量が増加して、磁気特性の劣化を招く。第2に、酸化物粉は、空気中での保管時に空気中の水分を吸着し、それが焼結時に磁石の磁気特性に悪影響(酸化)を与える。第3に、希土類の酸化物はコスト高である。第4に、酸化ジルコニウム(ジルコニア)等の酸化物粉は、粒径が小さすぎて扱い難いため、例えば顆粒状にすることが有効であるが、そのための加工が必要になり、コスト増を招く。第5に、酸化物粉は非磁性であり、散布面が水平面でないと酸化物粉が落下し、したがって製品形状によっては酸化物粉を十分に散布することができず、十分な効果を得ることができない。   However, when an oxide powder is used as a spread between molded bodies, there are various disadvantages as described below, and an improvement is desired. First, the oxide powder adhering to the compact is reduced by the rare earth component contained in the compact during sintering, resulting in an increase in the amount of oxygen on the surface of the sintered compact (rare earth magnet). As a result, the magnetic characteristics are deteriorated. Second, the oxide powder adsorbs moisture in the air during storage in the air, which adversely affects (oxidizes) the magnetic properties of the magnet during sintering. Third, rare earth oxides are expensive. Fourthly, since oxide powders such as zirconium oxide (zirconia) are too small to be handled, it is effective to make them granular, for example, but this requires processing and increases costs. . Fifth, the oxide powder is non-magnetic, and the oxide powder falls if the spreading surface is not a horizontal surface. Therefore, depending on the product shape, the oxide powder cannot be sufficiently sprayed, and a sufficient effect can be obtained. I can't.

そこで本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、敷き粉に酸化物粉を使用した場合の不都合を解消することができ、焼結体(希土類磁石)に対する悪影響が少なく、コストを削減することができ、また確実に敷き粉の効果を得ることが可能な希土類磁石の焼結方法を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been proposed in view of such a conventional situation, and can eliminate the inconvenience of using oxide powder as a spread powder, and has an adverse effect on a sintered body (rare earth magnet). An object of the present invention is to provide a rare earth magnet sintering method that can reduce costs, reduce the cost, and reliably obtain the effect of spreading powder.

本発明者らは、前述の目的を達成するべく検討を重ねた結果、敷き粉として金属粒子を用いることが有効であり、酸化物粉を使用した場合の不都合をいずれも解消できるとの結論を得るに至った。また、金属粒子を用いた場合、焼結体同士がある程度融着することは避けられないが、金属粒子を介して融着した焼結体は、酸水溶液と接触させることで簡単に分離できるとの知見を得るに至った。   As a result of repeated investigations to achieve the above-mentioned object, the present inventors have concluded that it is effective to use metal particles as a spread powder, and can eliminate any inconvenience when using oxide powder. I came to get. In addition, when metal particles are used, it is inevitable that the sintered bodies are fused to some extent, but the sintered bodies fused through the metal particles can be easily separated by bringing them into contact with an acid aqueous solution. It came to obtain the knowledge of.

本発明は、これらの知見に基づいて完成されたものである。すなわち、本発明の希土類磁石の焼結方法は、希土類元素を含む磁石原料粉の成形体を重ね合わせて焼結するに際し、少なくとも前記成形体間に金属粒子を介在させて焼結を行った後、酸水溶液に接触させて焼結体を分離することを特徴とする。   The present invention has been completed based on these findings. That is, the method for sintering a rare earth magnet of the present invention is such that when a sintered compact of magnet raw material powder containing a rare earth element is laminated and sintered, at least after the metal particles are interposed between the compacts, the sintering is performed. The sintered body is separated by contacting with an acid aqueous solution.

本発明においては、敷き粉として鉄粉等の金属粒子を用いている。金属粒子は、酸化物ではないため、焼結体(希土類磁石)を酸化させることがなく、希土類磁石への悪影響が少ない。また、金属粒子は、緻密であるため保管中の水分の吸着が酸化物粉よりも少なく、この点でも希土類磁石への悪影響が少ない。   In the present invention, metal particles such as iron powder are used as the spread powder. Since the metal particles are not oxides, they do not oxidize the sintered body (rare earth magnet) and have little adverse effect on the rare earth magnet. Further, since the metal particles are dense, moisture adsorption during storage is less than that of the oxide powder, and in this respect, there is little adverse effect on the rare earth magnet.

さらに、金属粒子は、酸化物粉に比べて安価であり、また、任意の粒度分布のものが入手可能であるので、酸化物粉のように顆粒状への加工が不要であり、コストの点で酸化物粉より遥かに有利である。さらにまた、鉄粉等の金属粒子は、磁性体であるため、僅かに残る成形体の残磁により成形体に吸着され、成形体の形状によらず、成形体のあらゆる面への散布が実現される。   In addition, metal particles are cheaper than oxide powders, and those having an arbitrary particle size distribution are available, so there is no need to process them into granules like oxide powders, which is costly. This is far more advantageous than oxide powder. Furthermore, since metal particles such as iron powder are magnetic, they are attracted to the molded body by the residual magnetism of the remaining molded body, and can be spread on all surfaces of the molded body regardless of the shape of the molded body. Is done.

ただし、敷き粉として金属粒子を用いた場合、敷き粉を介して焼結体同士が融着する可能性がある。このような場合、機械的な衝撃を加えて焼結体間を剥離しようとすると、欠け不良等が発生するおそれがある。そこで、本発明では、焼結後の成形体(焼結体)を酸水溶液と接触させ、融着した焼結体を分離することとする。酸水溶液と接触させることで、金属粒子の表面、あるいは金属粒子全体が溶解し、金属粒子を介して融着した焼結体は、速やかに分離される。分離に際しては、機械的衝撃等を加える必要がなく、欠け不良が発生し難い。なお、前記酸水溶液との接触により、焼結体(希土類磁石)の表面も僅かに溶解する可能性があるが、仮に表面が溶解したとしても、それにより特性が低下することはない。   However, when metal particles are used as the spread powder, the sintered bodies may be fused through the spread powder. In such a case, if a mechanical impact is applied to separate the sintered bodies, there is a possibility that chipping defects or the like may occur. Thus, in the present invention, the sintered compact (sintered body) is brought into contact with an acid aqueous solution, and the fused sintered body is separated. By contacting with the acid aqueous solution, the surface of the metal particles or the entire metal particles are dissolved, and the sintered body fused through the metal particles is quickly separated. At the time of separation, it is not necessary to apply a mechanical impact or the like, and chipping defects hardly occur. Although the surface of the sintered body (rare earth magnet) may be slightly dissolved by contact with the acid aqueous solution, even if the surface is dissolved, the characteristics are not deteriorated.

鉄粉を敷き粉として使用することは、例えば特許文献1にも開示されているが、特許文献1においては、鉄粉は酸化物粉(酸化セリウム)と同列に開示されるに止まり、敷き粉としての機能において、酸化物粉に対する鉄粉の優位性については、全く認識されていない。また、特許文献1においては、鉄粉を敷き粉として用いた場合に、融着が起こり得ることも認識されておらず、当然のことながら、融着した焼結体の分離についても、何ら考慮されていない。   For example, Patent Document 1 discloses that iron powder is used as a spread powder. However, in Patent Document 1, iron powder is only disclosed in the same row as oxide powder (cerium oxide), and spread powder is used. In terms of the function, the superiority of iron powder over oxide powder is not recognized at all. Further, in Patent Document 1, it is not recognized that fusion can occur when iron powder is used as a spread powder. Naturally, no consideration is given to the separation of the fused sintered body. It has not been.

本発明は、鉄粉等の金属粒子の敷き粉としての優位性に着目し、積極的にこれを選択使用するとともに、焼結体の速やかな分離も実現したものであり、前記特許文献1に記載される技術とは一線を画するものである。   The present invention pays attention to the superiority as a spreading powder of metal particles such as iron powder and actively uses and selects it, and also realizes quick separation of the sintered body. The technology described is one that sets a line.

本発明によれば、敷き粉に酸化物粉を使用した場合の不都合を解消することができる。具体的には、焼結体(希土類磁石)に対する悪影響を抑えることができ、コストを削減することができる。また、確実に敷き粉の効果を得ることが可能である。さらに、本発明によれば、焼結体同士が融着した場合にも、欠け不良等を発生させることなく、簡単、且つ速やかに分離することが可能である。   According to the present invention, it is possible to eliminate inconveniences in the case where oxide powder is used for the spread powder. Specifically, adverse effects on the sintered body (rare earth magnet) can be suppressed, and the cost can be reduced. Moreover, it is possible to reliably obtain the effect of the spreader. Furthermore, according to the present invention, even when the sintered bodies are fused together, it is possible to separate them easily and quickly without causing defective chips.

以下、本発明に係る希土類磁石の焼結方法について、詳細に説明する。   Hereinafter, the method for sintering a rare earth magnet according to the present invention will be described in detail.

希土類磁石は、基本的には、原料合金を粉砕して得た磁石原料粉を磁場中でプレス成形して成形体を形成し、この成形体を焼結炉において焼結処理し、次いで時効処理することにより製造される。   Rare earth magnets are basically formed by pressing a magnet raw material powder obtained by pulverizing a raw material alloy in a magnetic field to form a compact, and then sintering the compact in a sintering furnace, followed by an aging treatment. It is manufactured by doing.

製造対象となる希土類磁石は、希土類元素を主成分とする希土類焼結磁石であり、ネオジム鉄ボロン系磁石やサマリウムコバルト系磁石等である。ネオジム鉄ボロン系磁石は、例えば、R−T−B(Rは希土類元素の1種又は2種以上、但し希土類元素はYを含む概念である。TはFeまたはFe及びCoを必須とする遷移金属元素の1種または2種以上であり、Bはホウ素である。)で表され、希土類元素Rが20〜40重量%、ホウ素Bが0.5〜4.5重量%、残部が遷移金属元素Tとなるような組成を有する。ここで、Rは、希土類元素、すなわちY、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Yb及びLuから選ばれる1種、または2種以上である。中でも、Ndは、資源的に豊富で比較的安価であることから、主成分をNdとすることが好ましい。また、Dyの含有は異方性磁界を増加させるため、保磁力Hcjを向上させる上で有効である。 The rare earth magnets to be manufactured are rare earth sintered magnets mainly composed of rare earth elements, such as neodymium iron boron magnets and samarium cobalt magnets. The neodymium iron boron-based magnet is, for example, R-T-B (where R is one or more of rare earth elements, where the rare earth element includes Y. T is a transition that requires Fe or Fe and Co as essential elements. 1 or 2 or more of metal elements, and B is boron.), Rare earth element R is 20 to 40% by weight, boron B is 0.5 to 4.5% by weight, and the balance is a transition metal The composition is such that it is element T. Here, R is one or more selected from rare earth elements, that is, Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Yb, and Lu. Especially, since Nd is abundant in resources and relatively inexpensive, the main component is preferably Nd. Further, the inclusion of Dy is effective in improving the coercive force Hcj because it increases the anisotropic magnetic field.

あるいは、添加元素Mを加えて、R−T−B−M系希土類焼結磁石とすることも可能である。この場合、添加元素Mとしては、Al、Cr、Mn、Mg、Si、Cu、C、Nb、Sn、W、V、Zr、Ti、Mo、Bi、Ga等を挙げることができ、これらの1種または2種以上を選択して添加することができる。これら添加元素Mの添加量は、残留磁束密度等の磁気特性を考慮して、3重量%以下とすることが好ましい。添加元素Mの添加量が多すぎると、磁気特性が劣化するおそれがある。   Alternatively, the additive element M can be added to form an R-T-B-M rare earth sintered magnet. In this case, examples of the additive element M include Al, Cr, Mn, Mg, Si, Cu, C, Nb, Sn, W, V, Zr, Ti, Mo, Bi, and Ga. A seed | species or 2 or more types can be selected and added. The addition amount of these additional elements M is preferably 3% by weight or less in consideration of magnetic characteristics such as residual magnetic flux density. If the amount of additive element M added is too large, the magnetic properties may be deteriorated.

また、ネオジム鉄ボロン系磁石ばかりでなく、前記サマリウムコバルト系磁石(SmCo系希土類焼結磁石)や、SmFeN系磁石等の焼結にも適用することができ、これらに限らず、公知の希土類磁石全般に適用可能であることは言うまでもない。   Further, it can be applied not only to neodymium iron boron-based magnets but also to sintering of the samarium cobalt-based magnets (SmCo-based rare earth sintered magnets) and SmFeN-based magnets. Needless to say, it is applicable to all.

前述の希土類磁石の製造には、例えば粉末冶金法が採用される。以下、希土類磁石、例えばネオジム鉄ボロン系磁石の粉末冶金法による製造方法について説明する。 For the production of the rare earth magnet, for example, powder metallurgy is employed. Hereinafter, a method for producing a rare earth magnet, for example, a neodymium iron boron-based magnet by a powder metallurgy method will be described.

粉末冶金法による希土類磁石の製造プロセスは、基本的には、合金化工程、粗粉砕工程、微粉砕工程、磁場中成形工程、焼結工程、時効工程、機械加工工程、被膜形成工程等により構成される。なお、酸化防止のために、焼結後までの各工程は、ほとんどの工程を真空中、あるいは不活性ガス雰囲気中(窒素雰囲気中、Ar雰囲気中等)で行う。 The production process of rare earth magnets by powder metallurgy is basically composed of alloying process, coarse pulverization process, fine pulverization process, forming process in magnetic field, sintering process, aging process, machining process, film forming process, etc. Is done. In order to prevent oxidation, most of the steps after sintering are performed in a vacuum or in an inert gas atmosphere (in a nitrogen atmosphere, an Ar atmosphere, etc.).

合金化工程では、原料となる金属、あるいは合金を磁石組成に応じて配合し、真空あるいは不活性ガス、例えばAr雰囲気中で溶解し、鋳造することにより合金化する。鋳造法としては、溶融した高温の液体金属を回転ロール上に供給し、合金薄板を連続的に鋳造するストリップキャスト法(連続鋳造法)が生産性等の観点から好適であるが、これに限られるものではない。原料金属(合金)としては、純希土類元素、希土類合金、純鉄、フェロボロン、さらにはこれらの合金等を使用することができる。   In the alloying step, a raw material metal or alloy is blended in accordance with the magnet composition, melted in a vacuum or an inert gas, for example, Ar atmosphere, and cast into an alloy. As a casting method, a strip casting method (continuous casting method) in which a molten high-temperature liquid metal is supplied onto a rotating roll and an alloy thin plate is continuously cast is preferable from the viewpoint of productivity and the like. It is not something that can be done. As the raw material metal (alloy), pure rare earth elements, rare earth alloys, pure iron, ferroboron, and alloys thereof can be used.

合金はほぼ最終磁石組成である単一の合金を用いても、最終磁石組成になるように、組成の異なる複数種類の合金を混合しても良い。混合は合金・原料粗粉・原料微粉のどの工程でもよいが、混合性から合金での混合が望ましい。   As the alloy, a single alloy having a final magnet composition may be used, or a plurality of types of alloys having different compositions may be mixed so as to have a final magnet composition. Mixing may be performed in any process of alloy, raw material coarse powder, and raw material fine powder, but mixing with an alloy is desirable from the viewpoint of mixing properties.

粗粉砕工程では、先に鋳造した原料合金の薄板、あるいはインゴット等を、粒径数十μm程度になるまで粉砕する。粉砕手段としては、スタンプミル、ジョークラッシャー、ブラウンミル等を用いることができる。粗粉砕性を向上させるために、水素を吸蔵させた後、粗粉砕を行うことが効果的である。   In the coarse pulverization step, the previously cast raw alloy thin plate, ingot, or the like is pulverized until the particle size becomes approximately several tens of μm. As the pulverizing means, a stamp mill, a jaw crusher, a brown mill, or the like can be used. In order to improve the coarse pulverization property, it is effective to perform coarse pulverization after occlusion of hydrogen.

前記粗粉砕工程は、複数の粉砕手段を組み合わせた複数工程により構成することも可能である。例えば水素粉砕工程と、機械的粗粉砕工程の2工程とすることができる。水素粉砕工程は、鋳造した原料合金に水素を吸蔵させ、相によって水素吸蔵量が異なることを利用して、自己崩壊的に粉砕する工程である。これにより、粒径数mm程度の大きさに粉砕することができる。機械的粗粉砕工程は、先にも述べたようなブラウンミル等の機械的手法を利用して粉砕する工程であり、前記水素粉砕工程により数mm程度の大きさに粉砕された原料合金粉を、粒径数十μm程度になるまで粉砕する。水素粉砕工程を行う場合、機械的粗粉砕工程は省略することも可能である。   The coarse pulverization step can be constituted by a plurality of steps in which a plurality of pulverization means are combined. For example, two steps of a hydrogen pulverization step and a mechanical coarse pulverization step can be performed. The hydrogen pulverization step is a step in which hydrogen is occluded in the cast raw material alloy and pulverized in a self-destructive manner utilizing the fact that the hydrogen occlusion amount varies depending on the phase. Thereby, it can grind | pulverize to the magnitude | size about particle size several mm. The mechanical coarse pulverization step is a step of pulverizing using a mechanical method such as a brown mill as described above. The raw alloy powder pulverized to a size of about several millimeters by the hydrogen pulverization step is used. Then, pulverize until the particle size is about several tens of μm. When performing the hydrogen pulverization step, the mechanical coarse pulverization step may be omitted.

粗粉砕工程の後、微粉砕工程を行うが、この微粉砕工程は、例えばジェットミルを使用して行われる。微粉砕の際の条件は、用いる気流式粉砕機に応じて適宜設定すればよく、原料合金粉を平均粒径が1〜10μm程度、例えば3〜6μmとなるまで微粉砕する。ジェットミルは、高圧の不活性ガス(例えば窒素ガス)を狭いノズルより開放して高速のガス流を発生させ、この高速のガス流により粉体の粒子を加速し、粉体の粒子同士の衝突や、ターゲットあるいは容器壁との衝突を発生させて粉砕する方法である。ジェットミルは、一般的に、流動層を利用するジェットミル、渦流を利用するジェットミル、衝突板を用いるジェットミル等に分類される。この微粉砕工程では、粉砕助剤や離型剤として、例えば脂肪酸系化合物等を微粉砕前または後、あるいは前後に0.03〜0.4重量%程度添加してもよい。   After the coarse pulverization step, a fine pulverization step is performed. This fine pulverization step is performed using, for example, a jet mill. The conditions for fine pulverization may be appropriately set according to the airflow pulverizer to be used, and the raw material alloy powder is finely pulverized until the average particle size becomes about 1 to 10 μm, for example, 3 to 6 μm. A jet mill opens a high-pressure inert gas (for example, nitrogen gas) from a narrow nozzle to generate a high-speed gas flow, accelerates powder particles by this high-speed gas flow, and collides powder particles with each other. Or, it is a method of crushing by generating a collision with a target or a container wall. Jet mills are generally classified into jet mills that use fluidized beds, jet mills that use vortex flow, jet mills that use impingement plates, and the like. In this pulverization step, for example, a fatty acid compound or the like may be added as a pulverization aid or a release agent before, after, or before and after pulverization, by about 0.03 to 0.4% by weight.

微粉砕工程の後、磁場中成形工程において、磁石原料粉を磁場中にて成形する。具体的には、微粉砕工程にて得られた磁石原料粉を電磁石を配置した金型内に充填し、磁場印加によって結晶軸を配向させた状態で磁場中成形する。磁場中成形は、縦磁場成形、横磁場成形のいずれであってもよい。この磁場中成形は、例えば800〜1500kA/mの磁場中で、50〜160MPa前後の圧力で行えばよい。   After the pulverization step, the magnet raw material powder is formed in the magnetic field in the magnetic field forming step. Specifically, the magnet raw material powder obtained in the fine pulverization step is filled in a mold in which an electromagnet is arranged, and is molded in a magnetic field in a state where crystal axes are oriented by applying a magnetic field. Forming in the magnetic field may be either longitudinal magnetic field shaping or transverse magnetic field shaping. The forming in the magnetic field may be performed at a pressure of about 50 to 160 MPa in a magnetic field of 800 to 1500 kA / m, for example.

成形された成形体は、次に焼結工程において焼結し、希土類磁石(ネオジム鉄ボロン系磁石)とするが、本発明では、効率的に焼結を行うために、例えば図1に示すように、成形体1を複数段、ここでは3段に重ね合わせて焼結を行うこととする。   The molded body is then sintered in a sintering step to form a rare earth magnet (neodymium iron boron-based magnet). In the present invention, for example, as shown in FIG. In addition, the compact 1 is stacked in a plurality of stages, here three stages, and sintered.

このとき、各成形体1の間には、敷き粉として金属粒子2が散布された状態とし、この金属粒子2を介して成形体1を重ね合わせる。また、通常、これら成形体1は焼結用台板3上に並べて焼結を行うが、この焼結用台板3上にも敷き粉である金属粒子2を散布し、成形体1との間に金属粒子2が介在されるようにすることが好ましい。   At this time, the metal particles 2 are spread as a spread powder between the molded bodies 1, and the molded bodies 1 are overlapped via the metal particles 2. In addition, these molded bodies 1 are usually arranged and sintered on the sintering base plate 3, but the metal particles 2, which are the spread powder, are also scattered on the sintering base plate 3, and It is preferable that the metal particles 2 are interposed therebetween.

ここで、金属粒子2としては、例えば鉄粉等のように酸水溶液に溶解するものであれば如何なる金属材料からなるものであってもよいが、成形体1への吸着を考えると磁性体であることが好ましく、例えばアトマイズ鉄粉や還元鉄粉、あるいは合金鋼粉等のように鉄を主成分とする金属粒子が好適である。前記アトマイズ鉄粉は、水アトマイズ法やその他の方法で作製されるものであり、製造条件等により任意の粒度分布のものを得ることができる。   Here, the metal particles 2 may be made of any metal material as long as it dissolves in an acid aqueous solution, such as iron powder, for example. It is preferable that there are metal particles such as atomized iron powder, reduced iron powder, alloy steel powder, etc., which are mainly composed of iron. The atomized iron powder is produced by a water atomization method or other methods, and can have an arbitrary particle size distribution depending on the production conditions and the like.

前記金属粒子2は、粒度分布も重要であり、金属粒子2の粒径が小さすぎたり大きすぎると、取り扱いが難しくなる。したがって、前記金属粒子2の粒子径の最適範囲としては、80μmから250μmである。   The particle size distribution of the metal particles 2 is also important. If the particle size of the metal particles 2 is too small or too large, handling becomes difficult. Therefore, the optimum range of the particle diameter of the metal particles 2 is 80 μm to 250 μm.

焼結工程においては、前記成形体1を真空または不活性ガス雰囲気中(窒素雰囲気中、Ar雰囲気中等)で焼結する。焼結温度は、組成、粉砕方法、粒度と粒度分布の違い等、諸条件により調整する必要があるが、例えば1000〜1150℃で2時間程度焼結すればよい。   In the sintering step, the compact 1 is sintered in a vacuum or an inert gas atmosphere (in a nitrogen atmosphere, an Ar atmosphere, or the like). Although it is necessary to adjust sintering temperature by various conditions, such as a composition, a grinding | pulverization method, a difference of a particle size and a particle size distribution, for example, what is necessary is just to sinter at 1000-1150 degreeC for about 2 hours.

本発明においては、前記金属粒子2を敷き粉として用い、重ね合わされる成形体1間に金属粒子2が介在される形になるので、前記焼結により成形体1同士が強固に融着されることはない。また、金属粒子2は、酸化物ではないため、前記成形体1の焼結物(焼結体=希土類磁石)を酸化させることがなく、希土類磁石への悪影響が少ない。さらに、金属粒子2は、酸化物粉に比べて緻密であるため保管中の水分の吸着が酸化物粉よりも少なく、この点でも希土類磁石への悪影響が少ない。   In the present invention, since the metal particles 2 are used as a spread powder, and the metal particles 2 are interposed between the molded bodies 1 to be overlaid, the molded bodies 1 are firmly bonded to each other by the sintering. There is nothing. Further, since the metal particles 2 are not oxides, the sintered product (sintered body = rare earth magnet) of the molded body 1 is not oxidized, and there is little adverse effect on the rare earth magnet. Furthermore, since the metal particles 2 are denser than the oxide powder, the adsorption of moisture during storage is less than that of the oxide powder, and in this respect as well, there are few adverse effects on the rare earth magnet.

金属粒子2は、酸化物粉に比べて安価であり、任意の粒度分布のものが入手可能である。酸化物粉のように顆粒状への加工も不要である。したがって、コストの点で酸化物粉より遥かに有利である。また、鉄粉等の金属粒子2は、磁性体であるため、僅かに残る成形体1の残磁により成形体1に吸着される。したがって、成形体1の形状によらず、成形体1のあらゆる面への散布が実現される。 The metal particles 2 are cheaper than oxide powders, and those having an arbitrary particle size distribution are available. Processing into granules like oxide powder is also unnecessary. Therefore, it is far more advantageous than oxide powder in terms of cost. Moreover, since the metal particles 2 such as iron powder are magnetic bodies, they are attracted to the molded body 1 by the residual magnetism of the molded body 1 that remains slightly. Therefore, spraying on all surfaces of the molded body 1 is realized regardless of the shape of the molded body 1.

前記焼結後には、得られた焼結体に時効処理を施すことが好ましい。この時効処理は、得られる希土類磁石の保磁力Hcjを制御する上で重要な工程であり、例えば不活性ガス雰囲気中あるいは真空中で時効処理を施す。時効処理としては、2段時効処理が好ましく、1段目の時効処理工程では、800℃前後の温度で1〜3時間保持する。2段目の時効処理工程では、550℃前後の温度で1〜3時間保持する。600℃近傍の熱処理で保磁力Hcjが大きく増加するため、時効処理を一段で行う場合には、600℃近傍の時効処理を施すとよい。   After the sintering, the obtained sintered body is preferably subjected to an aging treatment. This aging treatment is an important step in controlling the coercive force Hcj of the obtained rare earth magnet. For example, the aging treatment is performed in an inert gas atmosphere or in a vacuum. As the aging treatment, a two-stage aging treatment is preferable, and in the first aging treatment step, the temperature is maintained at a temperature of about 800 ° C. for 1 to 3 hours. In the second stage aging treatment step, the temperature is maintained at about 550 ° C. for 1 to 3 hours. Since the coercive force Hcj is greatly increased by heat treatment at around 600 ° C., when aging treatment is performed in a single stage, it is advisable to perform aging treatment at around 600 ° C.

前記焼結工程及び時効工程の後、機械加工工程や被膜形成工程を行うが、先の焼結工程により、前記成形体1(焼結体)同士が金属粒子2を介して融着された状態となっている可能性がある。そこで、この融着状態を解消するために、本発明では、金属粒子2を介して融着された成形体(焼結体)1を酸水溶液と接触させ、金属粒子2の表面、もしくは金属粒子2全体を溶解する。   After the sintering process and the aging process, a machining process and a film forming process are performed, and the molded body 1 (sintered body) is fused with the metal particles 2 by the previous sintering process. It may be. Therefore, in order to eliminate this fused state, in the present invention, the molded body (sintered body) 1 fused through the metal particles 2 is brought into contact with the acid aqueous solution, and the surface of the metal particles 2 or the metal particles. Dissolve 2 whole.

融着した成形体(焼結体)1を酸水溶液と接触させる方法としては、例えば酸水溶液を融着した成形体(焼結体)1に噴霧する方法等であってもよいし、あるいは、融着した成形体(焼結体)1を酸水溶液中に浸漬する方法であってもよい。図2は、浸漬による融着解消の様子を示すものであり、金属粒子2を介して融着した成形体(焼結体)1を容器4内の酸水溶液5中へ浸漬し、所定時間放置した後、成形体(焼結体)1を取り出す。これにより、金属粒子2の表面が溶解して成形体(焼結体1)から脱落し、個々の成形体(焼結体)1に分離される。分離に際しては、機械的衝撃等を加える必要がなく、欠け不良等が発生することはない。なお、前記酸水溶液の浸漬に際しては、超音波振動を与えて超音波洗浄とすることも効果的である。酸水溶液5中で超音波洗浄を行えば、前記金属粒子2の溶解が一層速やかに進み、短時間での分離が可能になる。   The method of bringing the fused molded body (sintered body) 1 into contact with the acid aqueous solution may be, for example, a method of spraying the molded aqueous body (sintered body) 1 fused with the acid aqueous solution, or the like. A method of immersing the fused formed body (sintered body) 1 in an acid aqueous solution may be used. FIG. 2 shows how the fusion is eliminated by dipping. The molded body (sintered body) 1 fused through the metal particles 2 is dipped in the acid aqueous solution 5 in the container 4 and left for a predetermined time. After that, the molded body (sintered body) 1 is taken out. Thereby, the surface of the metal particle 2 melt | dissolves, it falls from a molded object (sintered body 1), and is isolate | separated into each molded object (sintered body) 1. FIG. At the time of separation, it is not necessary to apply a mechanical impact or the like, and no chipping defect occurs. In the immersion of the acid aqueous solution, it is also effective to apply ultrasonic vibration to perform ultrasonic cleaning. If ultrasonic cleaning is performed in the acid aqueous solution 5, the dissolution of the metal particles 2 proceeds more rapidly, and separation in a short time becomes possible.

前記酸水溶液5としては、硝酸、塩酸、硫酸の水溶液等を用いることができるが、硝酸水溶液が好適である。硝酸水溶液を用いる場合、その濃度としては1%〜10%程度とすることが好ましい。硝酸濃度が薄すぎると、分離に長時間を要し、希土類磁石の特性に悪影響を及ぼすおそれがある。逆に、硝酸濃度が濃すぎると、過剰に溶解が進行し、やはり得られる希土類磁石に悪影響を及ぼすおそれがある。   As the acid aqueous solution 5, nitric acid, hydrochloric acid, sulfuric acid aqueous solution or the like can be used, and nitric acid aqueous solution is preferable. When using a nitric acid aqueous solution, the concentration is preferably about 1% to 10%. If the nitric acid concentration is too thin, it takes a long time for separation, which may adversely affect the characteristics of the rare earth magnet. On the other hand, if the nitric acid concentration is too high, dissolution proceeds excessively, and there is a possibility that the resulting rare earth magnet will be adversely affected.

前記成形体(焼結体)1の分離の後、機械加工工程や被膜形成工程を行い、製品を完成する。機械加工工程は、所望の形状に機械的に成形する工程であり、製品形状に応じて所定の機械加工を加える。被膜形成工程は、得られた希土類磁石の酸化を抑えること等を目的に行う工程であり、例えばメッキ被膜や樹脂被膜を希土類磁石の表面に形成する。   After separation of the molded body (sintered body) 1, a machining process and a film forming process are performed to complete a product. The machining step is a step of mechanically forming into a desired shape, and a predetermined machining is applied according to the product shape. The film forming step is a step performed for the purpose of suppressing oxidation of the obtained rare earth magnet, and for example, a plating film or a resin film is formed on the surface of the rare earth magnet.

以下、本発明を適用した具体的な実施例について、実験結果に基づいて説明する。なお、本発明が以下の実施例の記載に限定されるものでないことは言うまでもない。   Hereinafter, specific examples to which the present invention is applied will be described based on experimental results. In addition, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to description of a following example.

<実施例1>
本実施例では、以下のように矩形形状のNdFeB磁石を製造した。すなわち、先ず、Nd30.5重量%、Dy1.5重量%、B1.0重量%、Co0.5重量%、残部Feなる組成を有する磁石原料粉を作製し、これを縦23.0mm、横18.0mm、高さ3.0mmに磁場中成形して成形体を得た。
<Example 1>
In this example, a rectangular NdFeB magnet was manufactured as follows. That is, first, a magnet raw material powder having a composition of Nd 30.5% by weight, Dy 1.5% by weight, B 1.0% by weight, Co 0.5% by weight, and the balance Fe was prepared. A molded body was obtained by molding in a magnetic field to 0.0 mm and a height of 3.0 mm.

作製した成形体を5段重ねとし、焼結用台板と成形体の間、及び各成形体間に敷き粉としてアトマイズ鉄粉を散布した。使用したアトマイズ鉄粉の粒子径は80μm〜250μmであった。この状態で、焼結炉内で焼結し、時効処理を行った。焼結は、焼結温度115℃とし、真空中において2時間焼結した。その後、時効処理を行った。 The produced compacts were stacked in five layers, and atomized iron powder was sprayed as a spread between the base plate for sintering and the compacts and between the compacts. The particle size of the atomized iron powder used was 80 μm to 250 μm. In this state, it was sintered in a sintering furnace and subjected to an aging treatment. The sintering was performed at a sintering temperature of 115 ° C. for 2 hours in a vacuum. Thereafter, an aging treatment was performed.

焼結及び時効終了後、融着した焼結体を濃度5%の硝酸水溶液中に浸漬し、個々の焼結体に分離した。以上により得られた希土類磁石の磁気特性を測定したところ、Brは1350(mT)、Hcjは1280(kA/m)、(BH)maxは354(kJ/m)と良好であった。また、得られた希土類磁石においては、欠け不良の発生はほとんど認められなかった。なお、アトマイズ鉄粉に代えて還元鉄粉を用いたところ、同様な効果が得られた。 After completion of sintering and aging, the fused sintered body was immersed in an aqueous nitric acid solution having a concentration of 5% and separated into individual sintered bodies. When the magnetic properties of the rare earth magnet obtained as described above were measured, it was found that Br was 1350 (mT), Hcj was 1280 (kA / m), and (BH) max was 354 (kJ / m 3 ). Moreover, in the obtained rare earth magnet, almost no chipping defect was observed. When reduced iron powder was used instead of atomized iron powder, the same effect was obtained.

<比較例1>
敷き粉として酸化物粉(イットリア)を用い、他は実施例1と同様にして矩形形状のNdFeB磁石を製造した。得られた希土類磁石の磁気特性は、Br=1343(mT)、Hcj=1155(kA/m)、(BH)max=348(kJ/m)であり、先の実施例1で得られた希土類磁石と比べて、明らかな特性の劣化が認められた。
<Comparative Example 1>
A rectangular NdFeB magnet was manufactured in the same manner as in Example 1 except that oxide powder (yttria) was used as the bed powder. The magnetic properties of the obtained rare earth magnet were Br = 1343 (mT), Hcj = 1155 (kA / m), (BH) max = 348 (kJ / m 3 ), and were obtained in Example 1 above. Compared with rare earth magnets, a clear deterioration in characteristics was observed.

<比較例2>
先の実施例1と同様、敷き粉にアトマイズ鉄粉を用いて焼結を行い、融着した焼結体を機械的に力を加えて分離した。得られた希土類磁石の磁気特性は、Br=1349(mT)、Hcj=1282(kA/m)、(BH)max=353(kJ/m)であり、先の実施例1で得られた希土類磁石と同等の磁気特性が得られた。ただし、製品である希土類磁石において、10個中3個に欠け不良が発生していた。
<Comparative example 2>
As in the previous Example 1, sintering was performed using atomized iron powder as the bed powder, and the fused sintered body was separated by applying mechanical force. The magnetic properties of the obtained rare earth magnet were Br = 1349 (mT), Hcj = 1282 (kA / m), (BH) max = 353 (kJ / m 3 ), and were obtained in Example 1 above. Magnetic properties equivalent to those of rare earth magnets were obtained. However, in the rare earth magnet as a product, 3 out of 10 chips were defective.

焼結時の成形体の重ね合わせの様子を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the mode of the superimposition of the molded object at the time of sintering. 融着した成形体(焼結体)を酸水溶液に浸漬して分離する様子を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows a mode that the fuse | melted molded object (sintered body) is immersed in acid aqueous solution and isolate | separated.

1 成形体(焼結体)、2 金属粒子、3 焼結用台板、4 容器、5 酸水溶液 1 Molded body (sintered body), 2 metal particles, 3 base plate for sintering, 4 container, 5 acid aqueous solution

Claims (8)

希土類元素を含む磁石原料粉の成形体を重ね合わせて焼結するに際し、少なくとも前記成形体間に金属粒子を介在させて焼結を行った後、酸水溶液に接触させて焼結体を分離することを特徴とする希土類磁石の焼結方法。   When the sintered compacts of magnet raw material powders containing rare earth elements are stacked and sintered, at least metal particles are interposed between the compacts and then sintered, and then contacted with an acid aqueous solution to separate the sintered compacts. A method for sintering a rare earth magnet. 前記金属粒子は、鉄を主成分とする粒子であることを特徴とする請求項1記載の希土類磁石の焼結方法。   2. The rare earth magnet sintering method according to claim 1, wherein the metal particles are particles mainly composed of iron. 前記金属粒子が、80μm〜250μmの粒子径を有することを特徴とする請求項1または2記載の希土類磁石の焼結方法。   3. The rare earth magnet sintering method according to claim 1, wherein the metal particles have a particle diameter of 80 to 250 [mu] m. 前記酸水溶液は、硝酸水溶液、塩酸水溶液、硫酸水溶液から選ばれる1種または2種以上であることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項記載の希土類磁石の焼結方法。   4. The rare earth magnet sintering method according to claim 1, wherein the acid aqueous solution is one or more selected from a nitric acid aqueous solution, a hydrochloric acid aqueous solution, and a sulfuric acid aqueous solution. 5. 前記酸水溶液は、硝酸水溶液であることを特徴とする請求項4記載の希土類磁石の焼結方法。   5. The method for sintering a rare earth magnet according to claim 4, wherein the acid aqueous solution is a nitric acid aqueous solution. 前記硝酸水溶液の濃度が、1%〜10%であることを特徴とする請求項5記載の希土類磁石の焼結方法。   6. The rare earth magnet sintering method according to claim 5, wherein the concentration of the nitric acid aqueous solution is 1% to 10%. 前記酸水溶液への接触は、酸水溶液への浸漬により行うことを特徴とする請求項1から6のいずれか1項記載の希土類磁石の焼結方法。   The method for sintering a rare earth magnet according to claim 1, wherein the contact with the acid aqueous solution is performed by dipping in the acid aqueous solution. 前記浸漬に際して、超音波洗浄を行うことを特徴とする請求項7記載の希土類磁石の焼結方法。   8. The rare earth magnet sintering method according to claim 7, wherein ultrasonic cleaning is performed at the time of the immersion.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2018125478A (en) * 2017-02-03 2018-08-09 大同特殊鋼株式会社 Method for manufacturing rare earth sintered magnet
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KR102159079B1 (en) 2019-09-30 2020-09-23 성림첨단산업(주) Method Of rare earth sintered magnet

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