JP2006265600A - 希土類磁石焼結用敷板及びそれを用いた希土類磁石の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 軽量、高強度であり、希土類磁石の特性低下を抑制可能とする。
【解決手段】 希土類元素を含む磁石原料粉の成形体２の焼結工程で成形体２を載置するために用いられ、炭素繊維強化炭素複合材で構成される。例えば成形体２を載置する面に酸化ジルコニウム膜が形成されている。酸化ジルコニウム膜は、酸化ジルコニウムを溶射したものである。酸化ジルコニウム膜の膜厚は５μｍ〜３０μｍである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、希土類元素を含む磁石原料粉の成形体焼結工程で用いられる希土類磁石焼結用敷板及びそれを用いた希土類磁石の製造方法に関する。

例えばハードディスクドライブ用ボイスコイルモータや自動車駆動用モータ等の幅広い分野において、モータの小型化及び高性能化が要求されている。モータの小型化及び高性能化を図るためにはモータに組み込まれる磁石の性能向上が重要であり、近年では非常に高い磁気特性を示す例えばネオジム鉄ボロン系焼結磁石等の希土類磁石が多く使用されている。

希土類磁石は、基本的には以下のように製造される。すなわち、先ず、希土類元素等を主成分とする原料合金を水素粉砕及び／又は機械的粉砕により粗粉砕した後、気流式粉砕機等により微粉砕し、原料合金微粉末を作製する。次に、原料合金微粉末を磁場中で圧縮成形し、成形体を得る。次に、この成形体を焼結炉において例えば１０００℃〜１３００℃で焼結処理し、例えば５００℃〜９００℃で時効処理することにより、希土類磁石が製造される。

希土類磁石を量産する際には、通常、成形体を複数個並べた焼結プレートを焼結ケースに収容し、焼結炉内に焼結ケースを配置して、多数の成形体を同時に焼結処理する（例えば、特許文献１等を参照。）。成形体を載置するための敷板（焼結プレート）を構成する材料には、焼結処理時の１０００℃〜１３００℃程度の高温にさらされたときやハンドリング時に十分な強度を有することが要求され、例えば特許文献１の焼結プレートにはモリブデン板が使用されている。また、例えばモリブデン等の高融点金属材料から形成された台板本体にジルコニア、イットリウム、タングステン等の酸化物が溶射された台板（特許文献２参照）等が提案されている。さらに、特許文献３において、カーボン基材がＹ含有酸化物被膜で被覆されている耐熱性被覆部材が提案されている。
特開２０００−３１５６１１号公報 特開２００１−２６７１６３号公報 特開２００２−３７１３８３号公報

しかしながら、例えば特許文献１に記載されるようなモリブデン板に成形体を載置して焼結処理すると、焼結過程において成形体から希土類成分がしみ出すことによって、モリブデン板と焼結体との間で溶着が発生する。そして、モリブデン板から焼結体を分離する際に加える衝撃が原因で焼結体が破損し、歩留まりの低下を招くおそれもある。また、溶着した焼結体をサンドブラスト等で敷板から除去する際、敷板が変形、破損、摩耗するおそれがあり、敷板の交換費用がかさむという問題もある。

さらに、モリブデンを主体とする敷板は、非常に重いというデメリットがある。焼結ケース内に配置される希土類磁石焼結用敷板が重いと、焼結炉内に配置可能な焼結ケース数、すなわち一度に焼結処理可能な成形体重量が減少し、生産効率の低下を招く。特許文献２では、台板本体の表面に酸化物の溶射膜を設けることで台板と焼結体との間での溶着等を改善しているが、特許文献１と同様に台板が非常に重くなるというデメリットがある。

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、軽量、高強度であり、敷板と焼結体との間での溶着を抑制することが可能な希土類磁石焼結用敷板及びそれを用いた希土類磁石の製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、前述の目的を達成するために、長期にわたり検討を重ねてきた。その結果、カーボンの一種である炭素繊維強化炭素複合材が軽量且つ高強度で、しかも焼結体との溶着が発生しにくく、希土類磁石焼結用敷板の構成材料として極めて有効であるという知見を見出し、本発明を完成させるに至った。すなわち、本発明に係る希土類磁石焼結用敷板は、希土類元素を含む磁石原料粉の成形体の焼結工程で前記成形体を載置するために用いられ、炭素繊維強化炭素複合材で構成されることを特徴とする。

本発明では、希土類磁石焼結用敷板の構成材料として、カーボンの一種である炭素繊維強化炭素複合材を用いる。カーボンの密度は２．３ｇ／ｃｍ^３、炭素繊維強化炭素複合材は１．５ｇ／ｃｍ^３程度であり、モリブデンの密度１０．２ｇ／ｃｍ^３と比較すると極めて低密度である。このため、焼結磁石焼結用敷板をカーボンの一種である炭素繊維強化炭素複合材で構成することで、同一の構造を有するモリブデン製敷板に対して約８５％程度の大幅な軽量化が実現される。

また、炭素繊維強化炭素複合材は高強度であり、耐破損性に優れた材料である。炭素繊維強化炭素複合材からなる敷板は、同一形状（厚さ）のグラファイト製敷板に比べても高強度である。グラファイト製敷板と炭素繊維強化炭素複合材製敷板とで同強度を達成しようとする場合、グラファイト製敷板は、炭素繊維強化炭素複合材製敷板に比べ約３倍の厚さを必要とする。つまり、炭素繊維強化炭素複合材を構成材料とすることにより、希土類磁石焼結用敷板として充分な強度を確保し、さらには希土類磁石焼結用敷板の薄型化も可能となる。

また、炭素繊維強化炭素複合材は熱に対する耐久性も高い材料である。したがって、本発明の希土類磁石焼結用敷板は、焼結工程に繰り返し使用した場合であっても熱変形を生じにくい。

さらに、炭素繊維強化炭素複合材は、従来の焼結用敷板の構成材料であるモリブデン等に比べて焼結処理後の成形体（焼結体）との溶着が発生し難い材料である。したがって、本発明の希土類磁石焼結用敷板は、溶着による焼結体の変形やクラック等が抑制される。また、敷板と焼結体とを分離する工程に起因する焼結体の破損が抑制される。加えて、敷板に溶着した焼結体を除去する作業が不要となるため、除去作業に伴う敷板の変形、破損、摩耗等の発生がなく、敷板を何度も再利用可能であり、コスト削減の点で有効である。また、本発明の希土類磁石焼結用敷板は高い溶着防止効果を持つので、溶着防止用の敷粉を散布する必要がなくなる。

一般に、グラファイトにより構成される敷板と成形体とを近接又は接触させて焼結処理を行うと、グラファイトが成形体（焼結体）を例えば炭化して表面に炭化物等を生成し、磁気特性の低下を招くことがある。敷板の構成材料を炭素繊維強化炭素複合材とした場合も、グラファイトと同様の問題が起こることが懸念されるが、表面に生成した炭化物等は、焼結工程後に研削加工を行うことにより容易に除去可能である。したがって、炭素繊維強化炭素複合材を単独で敷板を構成したことによる磁気特性への悪影響はほとんどない。すなわち、本発明の希土類磁石焼結用敷板においては、成形体載置面の被膜等は基本的には不要である。

なお、特許文献３においては、カーボン基材をＹ含有酸化物で被覆した耐熱性被覆部材が開示されているが、Ｙ含有酸化物で被覆した状態での使用を前提としており、カーボンを被膜なしで使用することを示唆する記載は全く見あたらない。また、炭素繊維強化炭素複合材を選択することも完全に想定外である。

また、本発明に係る希土類磁石の製造方法は、希土類元素を含む磁石原料粉の成形体の焼結工程を有する希土類磁石の製造方法であって、前記焼結工程において、炭素繊維強化炭素複合材で構成された希土類磁石焼結用敷板上に前記成形体を載置することを特徴とする。

希土類焼結磁石の量産における焼結工程に際しては、希土類磁石焼結用敷板を敷いた焼結ケースを焼結炉内に複数配置する場合が多いため、炭素繊維強化炭素複合材で構成された軽量な希土類磁石焼結用敷板を用いることにより、例えばモリブデン製敷板を用いた場合に比べて、焼結炉内に配置可能な成形体重量を増加できる。したがって、生産効率の向上が図られる。さらに、用いる希土類磁石焼結用敷板は高強度であるため、使用中の破損が抑制され、敷板に要するメンテナンス費用を削減できる。

また、焼結工程において、炭素繊維強化炭素複合材を構成材料とする希土類磁石焼結用敷板を用いることにより、例えばモリブデン敷板を用いる場合に比べて敷板への焼結体の溶着が抑制され、焼結体の変形、クラックの発生や、焼結体を分離する工程に起因する焼結体の破損が抑制される。また、敷板に溶着した焼結体を除去する作業が不要なため、除去作業に伴う敷板の変形、破損、摩耗等の発生がなく、敷板を何度も再利用可能であり、コスト削減の点で有効である。また、本発明の希土類磁石焼結用敷板を用いることで、焼結工程毎に敷板上に溶着防止用の敷粉を散布する必要がなくなる。

さらに、焼結工程において炭素繊維強化炭素複合材を構成材料とする希土類磁石焼結用敷板を用いると、成形体表面への悪影響による磁気特性低下が懸念されるが、成形体表面に生成した炭化物等は容易に除去可能である。したがって、特性低下のほとんど無い希土類磁石が得られる。

ここで、本発明における焼結工程とは、希土類元素を含む磁石原料粉の成形体を焼結処理する工程と、焼結工程後の成形体（焼結体）を時効処理する工程との両方を含む概念である。

本発明によれば、大幅な軽量化を実現し、強度に優れ、希土類磁石の焼結工程で用いることにより希土類磁石（焼結体）の溶着を抑制することが可能な希土類磁石焼結用敷板を提供することができる。また、本発明の希土類磁石の製造方法によれば、軽量、高強度、且つ希土類磁石（焼結体）の溶着が抑制された希土類磁石焼結用敷板を用いることにより、生産効率の飛躍的な向上や、敷板に要する製造コストの削減が可能となるとともに、希土類磁石を高い歩留まりにて製造することができる。

以下、本発明を適用した希土類磁石焼結用敷板及びそれを用いた希土類磁石の製造方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。

例えば図１に示すように、希土類磁石焼結用敷板１は、焼結工程において希土類元素を含む磁石原料粉の成形体２を焼結処理する際、成形体２に接触して成形体２を載置するために用いられる板状の焼結用治具であり、炭素繊維強化炭素複合材を主な構成材料とする。

ここで、炭素繊維強化炭素複合材とは、出発材料として炭素繊維不織布を用いて製造されるものであり、炭素繊維強化炭素複合材から構成される敷板は、例えば、炭素繊維不織布に樹脂を含浸させてプリプレグとした後、プリプレグを所定の形状に成形して成形体を得、次に成形体を炭素化及び黒鉛化して得られるものである。強度および熱伝導率の点から、炭素繊維強化炭素複合材の密度は、１．２〜１．８ｇ／ｃｍ^３が好ましい。

炭素繊維強化炭素複合材は、モリブデン等の金属材料に比べて軽量であり、希土類磁石焼結用敷板１の軽量化の面で極めて有利である。

また、炭素繊維強化炭素複合材は高強度であるため、この炭素繊維強化炭素複合材を構成材料とすることで、希土類磁石焼結用敷板１の耐破損性を高め、また、希土類磁石焼結用敷板１の薄型化を図ることができる。軽量な材質としてはグラファイトもあるが、炭素繊維強化炭素複合材はグラファイトに比べて高強度な点で、敷板の材質として非常に有利である。なお、グラファイトは原料としてカーボンを用いたものであり、グラファイトからなる敷板は、例えば、粉砕工程、混捏工程、成形工程、炭素化工程、緻密化工程（必要に応じて炭素化工程、緻密化工程を繰り返す。）及び黒鉛化工程を行うことにより製造される。

さらに、炭素繊維強化炭素複合材は、モリブデンに比べ焼結過程において焼結体との溶着が抑制されている点で優れた材料である。本発明の希土類磁石焼結用敷板１を用いて焼結処理を行うことで、焼結体との間での溶着を抑制でき、希土類磁石を歩留まり良く製造できる。また、敷板に溶着した焼結体を除去する作業が不要なため、敷板を繰り返し利用でき、コスト削減を図る点で有効である。また、敷板上に溶着防止用の敷粉を散布する必要がなくなる。

炭素繊維強化炭素複合材は、モリブデンに比べ安価であり、１０００℃〜１３００℃程度の高温で焼結処理を行った場合であっても変形量が小さいという利点もある。したがって、炭素繊維強化炭素複合材を敷板に使用することで、敷板変形による焼結体変形が抑制できる。特に薄型形状に対しては有効である。

さらにまた、炭素繊維強化炭素複合材を構成材料とする希土類磁石焼結用敷板１は、成形体２と接触させて焼結処理した場合であっても、成形体（焼結体）２へ与える悪影響が小さいという利点を持つ。

炭素繊維強化炭素複合材は、図１に示すように希土類磁石焼結用敷板１の構成材料として単独で使用し得るが、例えば図２に示すように、希土類磁石焼結用敷板１は、炭素繊維強化炭素複合材から構成される敷板本体３の成形体２を載置する面に酸化ジルコニウム膜４が形成されたものであってもよい。希土類磁石焼結用敷板１の成形体２の載置面に酸化ジルコニウム膜４を形成することにより、炭素繊維強化炭素複合材の炭素成分と成形体２との接触が防止され、成形体（焼結体）２の炭化等、成形体（焼結体）２への悪影響が確実に抑制される。また、炭素繊維強化炭素複合材等の表面に酸化物膜が形成されている場合、繰り返しの焼結処理によって酸化物膜の剥離が懸念されるが、酸化ジルコニウムの炭素繊維強化炭素複合材に対する密着強度は高いので、酸化ジルコニウム膜４の剥離は比較的発生しにくい。

ここで、酸化ジルコニウム膜４は、例えば溶射により形成される。酸化ジルコニウム膜４は、基本的には酸化ジルコニウムからなるものであるが、不可避不純物が含まれていてもよい。

酸化ジルコニウム膜４の膜厚は、炭素繊維強化炭素複合材と成形体２との接触を確実に防止する観点から、例えば５μｍ〜３０μｍであることが好ましく、１０μｍ〜２０μｍであることがより好ましい。

次に、製造対象となる希土類磁石について説明する。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、ただし希土類元素はＹを含む概念である。ＴはＦｅ又はＦｅ及びＣｏを必須とする遷移金属元素の１種又は２種以上である。Ｂはホウ素である。）で表され、希土類元素Ｒが２０質量％〜４０質量％、ホウ素Ｂが０．５質量％〜４．５質量％、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種又は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。

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、これらから１種又は２種以上を選択して用いることができる。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質量％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。

また、本発明は、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）等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。

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。

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、時効工程を含む焼結工程、機械加工工程、被膜形成工程等により構成される。本発明では、前述の炭素繊維強化炭素複合材を構成材料とする希土類磁石焼結用敷板を、焼結工程において用いる。なお、酸化防止のために、焼結工程後までの各工程は、ほとんどの工程を真空中又は不活性ガス雰囲気中（窒素雰囲気中やアルゴン雰囲気中等）で行う。

合金化工程では、原料となる金属又は合金を磁石組成に応じて配合し、真空又は不活性ガス、例えばアルゴン雰囲気中で溶解し、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、生産効率等の観点から好適であるが、これら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。

合金は、ほぼ最終磁石組成である単一の合金を用いても、最終磁石組成となるように、組成の異なる複数種類の合金を混合してもよい。混合は、合金化工程、粗粉砕工程、微粉砕工程のどの工程で行ってもよいが、混合性を考慮すると粉砕工程前での混合が好ましい。

粗粉砕工程では、先に鋳造した原料合金の薄板又はインゴット等を、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、水素吸蔵させた後、又は水素吸蔵および水素放出させた後、粗粉砕を行うことが効果的である。

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、機械的粗粉砕工程との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。

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等を使用して行われる。微粉砕の条件は、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）を狭いノズルより解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、ターゲット又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又は後、あるいは前後に０．０１質量％〜０．５質量％程度添加してもよい。

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、微粉砕工程で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。磁場中成形は、例えば８００ｋＡ／ｍ〜１５００ｋＡ／ｍ程度の磁場中で、５０ＭＰａ〜１６０ＭＰａ程度の圧力で行えばよい。

成形体の密度は、例えば３．９ｇ／ｃｍ^３〜４．６ｇ／ｃｍ^３とすることが好ましい。成形体密度が前記範囲未満であると保形性が低下するため、後述するように成形体を複数段重ねるとともに成形体間に敷粉を介在させて焼結処理する際、敷粉の効果が十分に発揮されないおそれがある。また、成形体密度が前記範囲を上回ると、成形体の配向度が低下し、焼結処理後の磁石の残留磁束密度Ｂｒの低下を招くおそれがある。

成形体は、次に焼結工程において焼結処理し、希土類磁石（ネオジム鉄ボロン系磁石）とする。本発明では成形体２が直接接触する敷板として、炭素繊維強化炭素複合材を構成材料とする希土類磁石焼結用敷板１を用いる。希土類磁石焼結用敷板１は、載置面上に成形体２を載置するとともに、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ等やその合金材料から構成される焼結ケースの例えば底面に敷かれる等、焼結ケース内に収容された状態で焼結炉内に配置されてもよい。

また、効率的な焼結処理を行うために、成形体２を重ね合わせた状態で焼結処理を行うことがある。例えば図３に示すように、成形体２を複数段、例えば４段に重ねて焼結処理を行うことがある。この場合は、成形体２同士が溶着することを防止する目的で、成形体２の上に敷粉５を散布した後さらに成形体２を重ねることにより、各成形体２の間に敷粉５が介在した状態とすることが好ましい。敷粉５としては、例えば鉄粉や金属酸化物粉等を用いることができる。

また、前記敷粉５の代わりに炭素繊維強化炭素複合材で構成される板材を介して成形体２を重ね、焼結処理を行ってもよい。炭素繊維強化炭素複合材は非常に軽量な材料であるため、これを用いることで、成形体２に掛ける重量負荷を最小限に抑えることができる。

焼結工程においては、例えば図１〜図３の状態とした成形体２を焼結炉内に配置し、成形体の焼結処理を行うこととする。焼結温度は、組成、粉砕方法、粒度と粒度分布の違い等、諸条件に応じて調整する必要があるが、例えば１０００℃〜１３００℃で１〜１０時間程度焼結処理する。焼結処理時の雰囲気は真空又は不活性ガス雰囲気（アルゴンガス雰囲気等）とする。

前記焼結処理後には、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、例えば真空中又は不活性ガス雰囲気中で行う。時効処理としては、２段時効処理が好ましい。２段時効処理は、１段目の時効処理工程においては８００℃前後の温度で１時間〜３時間保持し、２段目の時効処理工程においては６００℃前後の温度で１時間〜３時間保持して行えばよい。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１段で行う場合には、６００℃近傍で時効処理を施すとよい。

前記焼結工程の後、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加工する工程である。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、例えばめっき被膜や樹脂被膜を希土類磁石の表面に形成する工程である。

以上のように、本発明によれば、希土類磁石焼結用敷板１の構成材料として炭素繊維強化炭素複合材を用いるため、例えばグラファイト等の他のカーボンを構成材料とする敷板を単独で用いた場合に比べ、焼結工程における成形体（焼結体）２の敷板への溶着が抑制され、希土類磁石の歩留まりを高めることができる。また、焼結処理時の成形体（焼結体）２の磁気特性の低下は小さいものであり、高い磁気特性を示す希土類磁石を製造することができる。なお、希土類磁石焼結用敷板１との反応によって焼結体（成形体）２表面に形成される炭化物等は、焼結処理後の例えば機械加工工程で容易に除去でき、磁気特性への影響はほとんどない。

また、炭素繊維強化炭素複合材を用いた希土類磁石焼結用敷板１は高強度であるため、使用中の破損が防止され、希土類磁石の製造コスト削減を実現できる。また、高強度を維持しつつ薄型化可能であるため、例えば薄型化した希土類磁石焼結用敷板１上に成形体２を載置するとともに、希土類磁石焼結用敷板１及び成形体２を焼結ケース内に収容した状態で焼結処理する場合、従来の厚みのある敷板を用いる場合に比べ焼結ケースの実質的な容積が相対的に増加する。したがって、焼結ケース内の成形体収容量を大幅に増加させられるため、希土類磁石の生産効率の向上を図ることができる。

さらに、希土類磁石を量産するときの焼結工程においては、例えば生産効率を高めるために焼結炉内に希土類磁石焼結用敷板１を敷いた焼結ケースを複数個配置して同時に焼結処理することがあるが、希土類磁石焼結用敷板１を軽量化することで、焼結炉内に配置可能な成形体２重量を相対的に増加させられるため、生産効率の向上を図ることができる。

さらにまた、希土類磁石焼結用敷板１の成形体載置面に例えば溶射による酸化ジルコニウム膜４を形成することにより、成形体（焼結体）２の炭化等の悪影響を確実に抑え、希土類磁石の磁気特性の低下をより抑制することができる。成形体載置面に溶射による酸化ジルコニウム膜４を形成することにより、成形体（焼結体）２の溶着防止効果を高めることも可能である。

なお、本実施形態においては、焼結工程において成形体を焼結処理する際に本発明の希土類磁石焼結用敷板を用いる場合を例に挙げて説明したが、焼結工程において焼結処理後の成形体（焼結体）を時効処理する際に本発明の希土類磁石焼結用敷板を用いてもよい。

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、本発明は以下の実施例の記載に限定されるものではない。

＜サンプル１＞
３００ｍｍ×２００ｍｍ×１ｍｍの炭素繊維強化炭素複合材からなる板を、モリブデン製の焼結用ケースの内側に敷板として装入した。この炭素繊維強化炭素複合材からなる敷板上に、敷粉を散布することなく、成形体（５０ｍｍ×３０ｍｍ×１５ｍｍ）を５０ｍｍ×３０ｍｍの面が敷板と接するように直接載置した。成形体は２５個載置した。この焼結用ケースを焼結炉に入れ、１１００℃、２時間の焼結処理を行い、引き続き６００℃、１時間の時効処理を行った。焼結処理後に焼結体を取り出したところ、焼結体と敷板との溶着は発生しておらず、良好な焼結体を得ることができた。

＜サンプル２＞
３００ｍｍ×２００ｍｍ×１ｍｍの炭素繊維強化炭素複合材からなる板に、平均膜厚が１５μｍとなるようにＺｒＯ_２（酸化ジルコニウム）を溶射し、これを敷板としたこと以外は実施例１と同様に焼結処理を行った。焼結処理後に焼結体を取り出したところ、焼結体と敷板との溶着は発生しておらず、良好な焼結体を得ることができた。また、この敷板を用いて繰り返し焼結処理を２０回行ったが、敷板に変形や損傷（溶射した酸化ジルコニウムの剥がれ等）は認められなかった。

＜サンプル３＞
３００ｍｍ×２００ｍｍ×１ｍｍの炭素繊維強化炭素複合材からなる板に、平均膜厚が１５μｍとなるようにＹ_２Ｏ_３（酸化イットリウム）を溶射し、これを敷板としたこと以外は実施例１と同様に焼結処理を行った。焼結後に焼結体を取り出したところ、焼結体と敷板との溶着は発生しておらず、良好な焼結体を得ることができた。しかし、この敷板を用いて繰り返し焼結を２０回行ったところ、酸化イットリウム膜が一部剥がれて炭素繊維強化炭素複合材が露出した箇所が観察された。

＜サンプル４＞
３００ｍｍ×２００ｍｍ×１ｍｍのモリブデンからなる板に、平均膜厚が１５μｍとなるようにＺｒＯ_２（酸化ジルコニウム）を溶射し、これを敷板としたこと以外は実施例１と同様に焼結処理を行った。焼結後に焼結体を取り出したところ、焼結体と敷板との溶着は発生していなかったが、溶射被膜とモリブデンの熱膨張係数が異なるため、１回目の焼結処理後の敷板に最大で１．５ｍｍの反りが発生した。

＜サンプル５＞
３００ｍｍ×２００ｍｍ×１ｍｍのモリブデンからなる板（溶射は行っていない）を敷板としたこと以外は実施例１と同様に焼結処理を行った。焼結処理後に焼結体と敷板とが溶着していたため、これらを分離する工程（衝撃によるコア剥離工程）が必要となった。また、その分離工程で加えた衝撃により、焼結体に欠けが発生し、歩留まりの低下を招いた。

＜サンプル６＞
３００ｍｍ×２００ｍｍ×１ｍｍのモリブデンからなる板（溶射は行っていない）を敷板とし、溶着防止用の敷粉として８０μｍ〜２００μｍの粒度分布を持つＺｒＯ_２粒子（平均粒径１２０μｍ）を１５０個／ｃｍ^２となるようにこの敷板上に散布したこと以外は実施例１と同様に焼結処理を行った。焼結処理後に焼結体を取り出したところ、焼結体と敷板との溶着は発生していなかったが、敷粉として散布したＺｒＯ_２が焼結体表面に付着しており、それを取り除くためにショットブラスト処理が必要となった。

なお、サンプル１とサンプル６とについて、焼結体表面の炭素量をそれぞれ調べたところ、下記表１に示す結果が得られた。サンプル１において焼結体の表面層を研削することで、炭素繊維強化炭素複合材を使用しない場合と同等の炭素含有量が実現され、磁気特性の低下は認められなかった。

本発明を適用した希土類磁石焼結用敷板の一例であり、成形体を載置した状態を示す模式図である。 本発明を適用した希土類磁石焼結用敷板の他の例であり、成形体を載置した状態を示す模式図である。 成形体を複数段重ねた状態を示す模式図である。

符号の説明

１ 希土類磁石焼結用敷板、２ 成形体、３ 敷板本体、４ 酸化ジルコニウム膜、５ 敷粉

Claims (9)

1. 希土類元素を含む磁石原料粉の成形体の焼結工程で前記成形体を載置するために用いられ、炭素繊維強化炭素複合材で構成されることを特徴とする希土類磁石焼結用敷板。
2. 前記成形体を載置する面に酸化ジルコニウム膜が形成されていることを特徴とする請求項１記載の希土類磁石焼結用敷板。
3. 前記酸化ジルコニウム膜が、酸化ジルコニウムを溶射したものであることを特徴とする請求項２記載の希土類磁石焼結用敷板。
4. 前記酸化ジルコニウム膜の膜厚が５μｍ〜３０μｍであることを特徴とする請求項２又は３記載の希土類磁石焼結用敷板。
5. 希土類元素を含む磁石原料粉の成形体の焼結工程を有する希土類磁石の製造方法であって、前記焼結工程において、炭素繊維強化炭素複合材で構成された希土類磁石焼結用敷板上に前記成形体を載置することを特徴とする希土類磁石の製造方法。
6. 前記希土類磁石焼結用敷板の前記成形体を載置する面に酸化ジルコニウム膜が形成されていることを特徴とする請求項５記載の希土類磁石の製造方法。
7. 前記酸化ジルコニウム膜が、酸化ジルコニウムを溶射したものであることを特徴とする請求項６記載の希土類磁石の製造方法。
8. 前記酸化ジルコニウム膜の膜厚が５μｍ〜３０μｍであることを特徴とする請求項６又は７記載の希土類磁石の製造方法。
9. 前記焼結工程における焼結処理を１０００℃〜１３００℃で行うことを特徴とする請求項５〜８のいずれか１項記載の希土類磁石の製造方法。

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