JP2009200179A - Manufacturing method of sintered compact - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、焼結体の製造方法に関し、特に、Nd−Fe−B系焼結磁石の結晶粒界及び/または結晶粒界相にDyやTbを拡散させてなる高性能の永久磁石を生産性よく製造するための方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a sintered body, and in particular, produces high-performance permanent magnets in which Dy and Tb are diffused in the grain boundaries and / or grain boundary phases of Nd—Fe—B based sintered magnets. The present invention relates to a method for manufacturing with good quality.
従来、焼結体であるNd−Fe−B系焼結磁石(所謂、ネオジム磁石)は主に粉末冶金法で生産されており、この方法では、先ず、Nd、Fe、Bを所定の組成比で配合する。その際、保磁力を高めるためにジスプロシウム(Dy)、テルビウム(Tb)などの希少な希土類元素が混合される。そして、溶解、鋳造して合金原料を作製し、例えば水素粉砕工程により一旦粗粉砕し、引き続き、例えばジェットミル微粉砕工程により微粉砕して(粉砕工程)、合金原料粉末を得る。次いで、得られた合金原料粉末を磁界中で配向(磁場配向)させ、磁場を印加した状態で圧縮成形して成形体を得る。最後に、この成形体を所定の条件下(例えば、1100℃)で液相焼結させて焼結磁石が作製される(特許文献1参照)。 Conventionally, Nd—Fe—B sintered magnets (so-called neodymium magnets), which are sintered bodies, are mainly produced by powder metallurgy. In this method, first, Nd, Fe, and B are mixed with a predetermined composition ratio. Blend in. At that time, rare earth elements such as dysprosium (Dy) and terbium (Tb) are mixed to increase the coercive force. Then, the alloy raw material is prepared by melting and casting, for example, coarsely pulverized by, for example, a hydrogen pulverization step, and then finely pulverized by, for example, a jet mill pulverization step (pulverization step) to obtain alloy raw material powder. Next, the obtained alloy raw material powder is oriented in a magnetic field (magnetic field orientation), and compression molded in a state where a magnetic field is applied to obtain a compact. Finally, this compact is subjected to liquid phase sintering under predetermined conditions (for example, 1100 ° C.) to produce a sintered magnet (see Patent Document 1).
ところで、配合の際に適宜混合される希土類元素のうちDyやTbは、Ndより大きい4f電子の磁気異方性を有し、Ndと同じく負のスティーブンス因子を持つことで主相の結晶磁気異方性を大きく向上させることが知られているが、焼結磁石作製の際にDyやTbを添加したのでは、Dy、Tbは主相結晶格子中でNdと逆向きのスピン配列をするフェリ磁性構造を取ることから磁界強度、ひいては、磁気特性を示す最大エネルギー積が大きく低下する。 By the way, among rare earth elements appropriately mixed at the time of blending, Dy and Tb have a magnetic anisotropy of 4f electrons larger than Nd, and have a negative Stevens factor like Nd, so that the main phase crystal magnetism. It is known that the anisotropy is greatly improved. However, when Dy or Tb is added at the time of producing a sintered magnet, Dy and Tb have a spin arrangement opposite to Nd in the main phase crystal lattice. Since the ferrimagnetic structure is adopted, the magnetic field strength, and hence the maximum energy product showing the magnetic characteristics, is greatly reduced.
このような問題を解決策として、粉末冶金法で得た焼結磁石を用い、この焼結磁石とDy、Tbの少なくとも一方を含む金属蒸発材料とを相互に離間させて処理室内に収納し、この処理箱を真空雰囲気にて加熱して金属蒸発材料を蒸発させ、この蒸発した金属原子を焼結磁石表面に付着させ、この付着した金属原子を、焼結磁石表面に金属蒸発材料からなる薄膜が形成される前に焼結磁石の結晶粒界及び/または結晶粒界相に拡散させる処理(真空蒸気処理)を施すことが、本出願人により提案されている(国際出願PCT/JP2007/066272)。 As a solution to such a problem, using a sintered magnet obtained by powder metallurgy, this sintered magnet and a metal evaporation material containing at least one of Dy and Tb are separated from each other and stored in a processing chamber, The processing box is heated in a vacuum atmosphere to evaporate the metal evaporation material, the evaporated metal atoms are attached to the surface of the sintered magnet, and the attached metal atoms are attached to the sintered magnet surface by a thin film made of a metal evaporation material. It has been proposed by the present applicant (International Application PCT / JP2007 / 066272) to perform a treatment (vacuum vapor treatment) for diffusing into the crystal grain boundaries and / or grain boundary phases of the sintered magnet before the sinter is formed. ).
然し、上述した液相焼結により焼結磁石を得る工程と保磁力などの磁気特性を向上または回復させる真空蒸気処理工程とを別々の処理装置で行ったのでは、生産設備が多くなって作業性が悪く、また、各工程で数時間に及ぶ(加熱)処理が行われるため、高い量産性を達成できず、その上、生産コストが高くなるという不具合がある。
本発明は、以上の点に鑑み、例えば永久磁石(焼結体)の磁気特性の向上など製品機能を高めつつ高い量産性をもって低コストで製造できるようにした焼結体の製造方法を提供することにその課題がある。 In view of the above points, the present invention provides a method for manufacturing a sintered body that can be manufactured at a low cost with high mass productivity while enhancing product functions such as improvement of magnetic properties of a permanent magnet (sintered body). There is a particular problem.
上記課題を解決するために、本発明の焼結体の製造方法は、原料粉末を圧縮成形して成形体を得る工程と、前記成形体を処理室内に配置して加熱すると共に、同一または他の処理室内に配置した蒸発材料を蒸発させ、前記蒸発した金属原子を成形体表面に付着させ、前記付着した金属原子を結晶粒界及び/または結晶粒界相に拡散させながら液相焼結する工程とを含むことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the method for producing a sintered body of the present invention includes a step of obtaining a molded body by compression molding raw material powder, and heating the molded body by placing the molded body in a processing chamber. The evaporation material disposed in the processing chamber is evaporated, the evaporated metal atoms are attached to the surface of the compact, and liquid phase sintering is performed while diffusing the attached metal atoms to the crystal grain boundary and / or the crystal grain boundary phase. And a process.
本発明によれば、液相焼結(焼結工程)と、蒸発させた特定の金属元素をその結晶粒界及び/または結晶粒界相に拡散させる(真空蒸気処理工程)こととを同一の処理室内で同時に行うようにしたため、永久磁石(焼結体)の磁気特性の向上など製品機能を高めつつ高い量産性をもって低コストで製造できる。その際、液相焼結時の成形体は緻密化していないため、金属原子が拡散され易くなり、焼結工程後に金属原子の拡散処理工程を行う場合と比較して処理時間も短くでき、更に量産性向上に寄与する。 According to the present invention, liquid phase sintering (sintering process) is the same as diffusing the evaporated specific metal element into the crystal grain boundary and / or crystal grain boundary phase (vacuum vapor treatment process). Since it is performed simultaneously in the processing chamber, it can be manufactured with high mass productivity and low cost while enhancing the product functions such as improvement of the magnetic characteristics of the permanent magnet (sintered body). At that time, since the compact during the liquid phase sintering is not densified, the metal atoms are easily diffused, and the treatment time can be shortened compared to the case where the metal atom diffusion treatment step is performed after the sintering step. Contributes to improving mass productivity.
本発明においては、前記原料粉末は、Nd−Fe−B系焼結磁石用のものであってストリップキャスティング法あるいは遠心鋳造法で製造した原料合金を粉砕して得たものであり、前記蒸発材料は、Dy及びTbの少なくとも一方を含有するものとすれば、高性能磁石を製造することに最適である。 In the present invention, the raw material powder is for an Nd—Fe—B based sintered magnet, obtained by pulverizing a raw material alloy produced by a strip casting method or a centrifugal casting method, and the evaporating material. Is optimal for producing a high performance magnet if it contains at least one of Dy and Tb.
これによれば、液相焼結により成形体を緻密化することと同時にDyやTbの金属原子を結晶粒界や結晶粒界相に拡散させた永久磁石(焼結体)が得られる。その結果、結晶粒界や結晶粒界相にDyリッチ相(Dyを5〜80%の範囲で含む相)を有し、さらには結晶粒の表面付近にのみDyが拡散することで、磁化および保磁力が効果的に向上または回復した永久磁石となる。 According to this, a permanent magnet (sintered body) is obtained in which the compact is compacted by liquid phase sintering and at the same time the metal atoms of Dy and Tb are diffused into the crystal grain boundaries and crystal grain boundary phases. As a result, it has a Dy-rich phase (phase containing Dy in the range of 5 to 80%) in the crystal grain boundary or the crystal grain boundary phase, and further, Dy diffuses only near the surface of the crystal grain. A permanent magnet having effectively improved or recovered coercive force is obtained.
この場合、蒸発材料を蒸発させたときに前記蒸発材料が直接成形体に付着することを防止するため、前記成形体と蒸発材料とを同一の処理室に配置する場合に相互に離間して配置することが好ましい。 In this case, when the evaporating material is evaporated, the evaporating material is prevented from adhering directly to the molded body. Therefore, when the molded body and the evaporating material are arranged in the same processing chamber, they are arranged apart from each other It is preferable to do.
また、前記成形体を配置して処理室内の加熱温度を900℃〜1150℃の範囲に設定すればよい。900℃より低い温度では、焼結できず、また、1150℃を超えた温度では、磁石の結晶粒の異常粒成長により磁気特性が低下するという不具合が生じる。 Moreover, the said molded object may be arrange | positioned and the heating temperature in a process chamber should just be set to the range of 900 to 1150 degreeC. When the temperature is lower than 900 ° C., sintering cannot be performed, and when the temperature exceeds 1150 ° C., the magnetic characteristics deteriorate due to abnormal grain growth of the magnet crystal grains.
さらに、前記加熱温度より低い温度で前記焼結体に対し熱処理を施す工程をさらに含むものであれば、永久磁石の磁気特性を一層向上できてよい。 Furthermore, the magnetic properties of the permanent magnet may be further improved as long as it further includes a step of performing a heat treatment on the sintered body at a temperature lower than the heating temperature.
尚、前記成形体と蒸発材料とが配置される処理室を箱体から構成し、前記箱体及びこの箱体内で成形体と蒸発材料とを相互に離間するスペーサーとしてW、Nb、V、Ta、イットリアまたはこれらの合金から選択されたものを用いればよい。 A processing chamber in which the molded body and the evaporation material are arranged is constituted by a box, and W, Nb, V, Ta are used as spacers for separating the molded body and the evaporation material from each other in the box and the box. A material selected from yttria or an alloy thereof may be used.
以下に図面を参照しながら、本発明の実施の形態の焼結体の製造方法を永久磁石(Nd−Fe−B系焼結磁石)を製造する場合を例に説明する。先ず、Fe、Nd、Bが所定の組成比となるように、工業用純鉄、金属ネオジウム、低炭素フェロボロンを配合して真空誘導炉を用いて溶解し、急冷法、例えばストリップキャスト法により0.05mm〜0.5mmの合金原料を先ず作製する。あるいは、遠心鋳造法で5〜10mm程度の厚さの合金原料を作製してもよく、配合の際に、Dy、Tb、Co、Cu、Nb、Zr、Al、Ga等を添加しても良い。 Hereinafter, a method for producing a sintered body according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings, taking as an example the case of producing a permanent magnet (Nd—Fe—B based sintered magnet). First, industrial pure iron, metallic neodymium, and low carbon ferroboron are blended and dissolved using a vacuum induction furnace so that Fe, Nd, and B have a predetermined composition ratio, and then quenched by a rapid cooling method such as a strip casting method. First, an alloy raw material of 05 mm to 0.5 mm is prepared. Alternatively, an alloy raw material having a thickness of about 5 to 10 mm may be produced by a centrifugal casting method, and Dy, Tb, Co, Cu, Nb, Zr, Al, Ga, or the like may be added during blending. .
次いで、作製した合金原料を、公知の水素粉砕工程により粗粉砕し、引き続き、ジェットミル微粉砕工程により窒素ガス雰囲気中で微粉砕し、平均粒径3〜10μmの磁界中で分極する原料粉末たる原料粉末を得る。そして、原料粉末を、公知の圧縮成形機を用いて磁界中で配向させ、所定形状に圧縮成形する。そして、圧縮成形機から取出した成形体に対し焼結工程と真空蒸気処理工程とを同時に施す。以下に、上記焼結工程及び真空蒸気処理工程を同時実施する真空蒸気処理装置を図1及び図2を用いて説明する。 Next, the produced alloy raw material is coarsely pulverized by a known hydrogen pulverization step, then finely pulverized in a nitrogen gas atmosphere by a jet mill fine pulverization step, and is a raw material powder that is polarized in a magnetic field having an average particle diameter of 3 to 10 μm. A raw material powder is obtained. And raw material powder is orientated in a magnetic field using a well-known compression molding machine, and is compression-molded to a predetermined shape. And a sintering process and a vacuum steam processing process are performed simultaneously with respect to the molded object taken out from the compression molding machine. Below, the vacuum steam processing apparatus which performs the said sintering process and a vacuum steam processing process simultaneously is demonstrated using FIG.1 and FIG.2.
真空蒸気処理装置1は、ターボ分子ポンプ、クライオポンプ、拡散ポンプなどの真空排気手段2を介して所定圧力(例えば1×10−5Pa)まで減圧して保持できる真空チャンバ3を有する。真空チャンバ3内には、後述する処理箱の周囲を囲う断熱材41とその内側に配置した発熱体42とから構成される加熱手段4が設けられる。断熱材41は、例えばMo製であり、また、発熱体42としては、Mo製のフィラメント42を有する電気ヒータであり、図示省略した電源からフィラメント42に通電し、抵抗加熱式で断熱材41により囲繞され処理箱7が設置される空間5を加熱できる。この空間5には、例えばMo製の載置テーブル6が設けられ、少なくとも1個の処理箱7が載置できるようになっている。
The vacuum
処理箱7は、上面を開口した直方体形状の箱部71と、開口した箱部71の上面に着脱自在な蓋部72とから構成されている。蓋部72の外周縁部には下方に屈曲させたフランジ72aがその全周に亘って形成され、箱部71の上面に蓋部72を装着すると、フランジ72aが箱部71の外壁に嵌合して(この場合、メタルシールなどの真空シールは設けていない)、真空チャンバ3と隔絶された処理室70が画成される。そして、真空排気手段2を作動させて真空チャンバ3を所定圧力(例えば、1×10−5Pa)まで減圧すると、処理室70が真空チャンバ3より略半桁高い圧力(例えば、5×10−4Pa)まで減圧される。これにより、付加的な真空排気手段を必要とすることなく、処理室70内を適宜所定の真空圧に減圧できる。この場合、処理室70の容積は、蒸発材料vの平均自由行程を考慮して蒸気雰囲気中の金属原子が直接または衝突を繰返して複数の方向から成形体Sに供給されるように設定されている。
The
また、処理箱70の底面から所定の高さ位置には、例えばMo製の複数本の線材81(例えばφ0.1〜10mm)を格子状に組付けてなるスペーサー8が形成され、このスペーサー8に複数個の成形体Sを並設でき、処理室70内で成形体Sと蒸発材料vとを相互に離間する役割を果たす(図2参照)。他方、蒸発材料vは、処理室70の底面、側面または上面等に直接またはメッシュ状の容器9a、9bに収納した状態で適宜配置される。これにより、処理箱7内で成形体S及び蒸発材料vが相互に接触しないようになる(上記容器9a、9bがスペーサー8と同じ役割を果たす)。
Further, a
ここで、蒸発材料vとしては、主相の結晶磁気異方性を大きく向上させるDy及びTbまたはこれらに、Nd、Pr、Al、Cu及びGa等の一層保磁力を高める金属を配合した合金(DyやTbの質量比が50%以上)が用いられ、上記各金属を所定の混合割合で配合した後、例えばアーク溶解炉で溶解した後、粒状(φ0.1〜10mm)または薄片状(0.03〜1.00mm)に形成されている。 Here, as the evaporating material v, Dy and Tb that greatly improve the magnetocrystalline anisotropy of the main phase, or an alloy in which these are mixed with a metal that further increases the coercive force such as Nd, Pr, Al, Cu, and Ga ( Dy or Tb mass ratio is 50% or more), and after blending the above metals at a predetermined mixing ratio, for example, after melting in an arc melting furnace, granular (φ0.1 to 10 mm) or flaky (0 0.03 to 1.00 mm).
処理箱7やスペーサー8(メッシュ状の容器9a、9bに収納して蒸発材料vを配置する場合にはその容器を含む)は、Mo製以外に、W、Nb、V、Ta、イットリアまたはこれらの合金(希土類添加型Mo合金などを含む)から構成される。これにより、蒸発したDyやTbと反応してその表面に付着し、反応生成物が形成されることが防止できる。尚、CaO、Y2 O3 、或いは希土類酸化物から製作するか、またはこれらの材料を他の断熱材の表面に内張膜として成膜したものから構成してもよい。
The
次に、上記真空蒸気処理装置1を用い、蒸発材料vとしてDyを用いた場合を例に永久磁石(焼結体)の製造方法を説明する。上述のように作製した成形体SとDyとを箱部71内で相互に離間して配置し、箱部71の開口した上面に蓋部72を装着した後、真空チャンバ3内で加熱手段4によって囲繞された空間5内でテーブル6上に処理箱7を設置する(図1参照)。そして、真空排気手段2を介して真空チャンバ3を所定圧力(例えば、1×10−4Pa)に達するまで真空引きして減圧し、(処理室70は略半桁高い圧力まで真空排気される)、真空チャンバ3が所定圧力に達すると、加熱手段4を作動させて処理室70を加熱する。このとき、処理室70の温度を段階的に上昇させ、所定の温度(例えば、200℃、500℃、800℃)で一定時間保持し、脱バインダー処理や脱ガス処理を行うようにすることが好ましい。
Next, a method for manufacturing a permanent magnet (sintered body) will be described using the vacuum
減圧下で処理室70内の温度が所定温度に達すると、処理室70のDyが、処理室70と略同温まで加熱されて蒸発を開始し、処理室70内にDy蒸気雰囲気が形成される。Dyが蒸発を開始した場合、成形体SとDyとを相互に接触しないように配置されているため、溶けたDyが成形体Sに直接付着することはない。そして、処理箱70内で拡散されたDy蒸気雰囲気中のDy原子が、直接または衝突を繰返して複数の方向から、Dyと略同温まで加熱された成形体S表面略全体に向かって供給されて付着される。これにより、液相焼結(焼結工程)と、蒸発させたDyをその結晶粒界及び/または結晶粒界相に拡散させる(真空蒸気処理工程)こととが同一の処理室70内で同時に行なわれる。
When the temperature in the
ここで、液相焼結とDy原子の拡散とを同時に行うためには、処理室70の温度を900℃〜1150℃(例えば、処理室内温度が900℃〜1000℃のとき、Dyの飽和蒸気圧は約1×10−2〜1×10−1Paとなる)の範囲に設定する。900℃より低い温度では、焼結できず、また、1150℃を超えた温度では、磁石の結晶粒の異常粒成長により磁気特性が低下するという不具合が生じる。
Here, in order to perform liquid phase sintering and Dy atom diffusion simultaneously, the temperature of the
これにより、液相焼結により成形体Sを緻密化することと同時にDy原子が結晶粒界や結晶粒界相に拡散された永久磁石(焼結体)が得られる。その結果、結晶粒界や結晶粒界相にDyリッチ相(Dyを5〜80%の範囲で含む相)を有し、さらには結晶粒の表面付近にのみDyが拡散することで、磁化および保磁力が効果的に向上または回復した永久磁石が得られる。 As a result, a permanent magnet (sintered body) is obtained in which the compact S is densified by liquid phase sintering and at the same time Dy atoms are diffused into the grain boundaries and the grain boundary phases. As a result, it has a Dy-rich phase (phase containing Dy in the range of 5 to 80%) in the crystal grain boundary or the crystal grain boundary phase, and further, Dy diffuses only near the surface of the crystal grain. A permanent magnet whose coercivity is effectively improved or recovered can be obtained.
次いで、上記真空蒸気処理を所定時間(例えば、0.5〜8時間)だけ実施した後、加熱手段4の作動を停止させ、図示省略したガス導入手段を介して不活性ガスを導入し(例えば、10kPa)、蒸発材料vの蒸発を停止させる。そして、処理室70内の温度を例えば500℃まで一旦下げた後、不活性ガスの導入を停止して真空排気しつつ、加熱手段4を再度作動させ、処理室70内の温度を450℃〜650℃の範囲に設定し、一層保磁力を向上または回復させるために、熱処理を施す。最後に、処理室70を冷却し、作製された永久磁石を処理室70から処理箱7ごと取出す。
Next, after the vacuum vapor treatment is performed for a predetermined time (for example, 0.5 to 8 hours), the operation of the
尚、本実施の形態では、スペーサー8として、線材を格子状に組付けて構成したものを例に説明したが、これに限定されるものではなく、蒸発した金属原子の通過を許容しつつ成形体Sと蒸発材料Sとを離間するものであれば、その形態を問わず、例えば、スペーサー8(蒸発材料v収納用の容器9a、9b)は所謂エクスパンドメタルで構成してもよい。
In the present embodiment, the
また、本実施の形態では、蒸発材料vとしてDyを用いるものを例として説明したが、液相焼結温度で蒸気圧が低いTbを用いることができる。この場合、処理室70を950℃〜1150℃の範囲で加熱すればよい。950℃より低い温度では、Tbが効果的に焼結磁石S表面に供給されず、また、1150℃を超えた温度では、磁石の結晶粒の異常粒成長により磁気特性が低下するという不具合が生じる。
In the present embodiment, the example using Dy as the evaporation material v has been described as an example, but Tb having a low vapor pressure at the liquid phase sintering temperature can be used. In this case, the
さらに、本実施の形態では、箱部71の上面に蓋部72を装着して処理箱7を構成するものについて説明したが、真空チャンバ3と隔絶されかつ真空チャンバ3を減圧するのに伴って処理室70が減圧されるものであれば、これに限定されるものではなく、例えば、箱部71に蒸発材料vと成形体Sを収納した後、その上面開口を例えばMo製の箔で覆うようにしてもよい。他方、例えば、真空チャンバ3内で処理室70を密閉できるようにし、真空チャンバ3とは独立して所定圧力に保持できるように構成してもよい。
Further, in the present embodiment, the description has been given of the case in which the
また、本実施の形態では、永久磁石Sの製造を例として説明したが、成形体を液相焼結させながら特定の金属元素をその結晶粒界及び/または結晶粒界相に拡散させて焼結体の機能を向上させるものであれば、本発明の焼結体の製造方法を適用できる。SiCの超硬材料を例に説明すれば、炭化珪素(SiC)粉末とC粉末(カーボンブラック)とを所定の質量比で混合し、粉砕して原料粉末とし、公知の成形法により原料粉末を圧縮成形して成形体とする。次いで、上記真空蒸気処理装置1を用いて真空蒸発処理によりシリコンを供給しながら、液相焼結する。これにより、結晶粒界にSiとSiCの強固なバインダー相が形成されるため、機械的強度、特に、高い靭性値を有する超硬材料が作製できる。
In the present embodiment, the manufacture of the permanent magnet S has been described as an example. However, a specific metal element is diffused into the crystal grain boundary and / or the crystal grain boundary phase while being sintered in a liquid phase, and sintered. As long as the function of the bonded body is improved, the method for manufacturing a sintered body of the present invention can be applied. For example, SiC carbide material is mixed with silicon carbide (SiC) powder and C powder (carbon black) at a predetermined mass ratio and pulverized to obtain a raw material powder. A molded body is formed by compression molding. Next, liquid phase sintering is performed while supplying silicon by vacuum evaporation using the vacuum
実施例1では、以下のようにNd−Fe−B系焼結磁石用の原料粉末を作製し、公知の自動横磁場プレス装置を用いて配向しながら成形工程を実施して成形体Sを作製し、次いで、図1に示す真空蒸気処理装置を用い、成形体に対し液相焼結と、Dyの拡散とを同時実施して永久磁石(焼結磁石)を得た。 In Example 1, a raw material powder for an Nd—Fe—B based sintered magnet was prepared as follows, and a forming process was performed while aligning using a known automatic transverse magnetic field pressing device to prepare a compact S. Then, using the vacuum vapor processing apparatus shown in FIG. 1, liquid phase sintering and Dy diffusion were simultaneously performed on the compact to obtain a permanent magnet (sintered magnet).
<原料粉末> 組成が28(Nd+Pr)−1Co−0.1Cu−0.1Hf−0.1Ga−0.98B−bal.Feのものを用い、真空誘導溶解炉内で遠心鋳造してインゴット(合金原料)を作製した(平均厚さは30mm)。そして、1気圧の水素雰囲気でインゴットを5時間水素粉砕し(水素粉砕工程)、その後、5時間600℃の条件で脱水素処理を行い、冷却した。 <Raw material powder> The composition is 28 (Nd + Pr) -1Co-0.1Cu-0.1Hf-0.1Ga-0.98B-bal. An ingot (alloy raw material) was prepared by centrifugal casting in a vacuum induction melting furnace using a material of Fe (average thickness is 30 mm). The ingot was pulverized with hydrogen in a hydrogen atmosphere at 1 atm for 5 hours (hydrogen pulverization step), then dehydrogenated at 600 ° C. for 5 hours and cooled.
次いで、冷却したものを、8kg/cm2の圧力下で1時間、ジェットミル微粉砕機を用いて微粉砕した(ジェットミル微粉砕工程)。これにより、平均粒径2.8μm(FSS測定値)の原料粉末を得た。 Next, the cooled product was pulverized using a jet mill pulverizer under a pressure of 8 kg / cm 2 for 1 hour (jet mill pulverization step). This obtained the raw material powder with an average particle diameter of 2.8 micrometers (FSS measured value).
<成形工程> プレス装置のキャビティに原料粉末を充填した後、最高20k0eの静磁場を印加しながら磁場配向し、圧縮成形を行った(成形工程)。この場合の成形圧力は、1.0t/cm2に設定した。そして、圧縮成形後に4k0eの逆磁場を印加し、脱磁を行った。その後、キャビティ22から、縦75mm、横(磁場配向方向)75mm、高さ50mmの直方体形状に成形された成形体Sを取り出した。 <Molding Step> After filling the cavity of the press apparatus with the raw material powder, the magnetic field was oriented while applying a static magnetic field of 20 k0 e at the maximum, and compression molding was performed (molding step). The molding pressure in this case was set to 1.0 t / cm 2 . And after the compression molding, a 4 k0e reverse magnetic field was applied to demagnetize. Thereafter, a molded body S formed into a rectangular parallelepiped shape having a length of 75 mm, a width (magnetic field orientation direction) of 75 mm, and a height of 50 mm was taken out of the cavity 22.
<焼結工程及び真空蒸気処理工程> 図1に示す真空蒸気処理装置1を用い、上記のようにそれぞれ作製した成形体S(各4個をずつ)を材質の異なる処理箱7にそれぞれ収容した。この場合、蒸発材料vとして0.5mmの薄片状(フレーク状)のDy(純度99.5%)を用い、Dyを10gの総量で各処理箱7内に配置した。この場合、Dyは、処理箱7の底面に配置すると共に、処理箱7と同じ材質からなるメッシュ材に収納したものを成形体Sの上方及び側面に配置した(これにより、成形体SとDyとが相互に離間される)。このようにDyと成形体Sとがそれぞれセットされた処理箱を、Dyからなる蒸発材料を入れないものと共に(比較例)、真空チャンバ3に配置した(16箱)。
<Sintering Step and Vacuum Vapor Treatment Step> Using the vacuum
次いで、真空チャンバ3を真空引きし、その圧力が10−5Paに達した後、加熱手段4を作動させて処理室70の加熱を開始した。この場合、昇温過程において10−5Pa〜20kPaの圧力下で処理室70内の温度が200℃、500℃及び800℃の温度に達したとき、それぞれ60分間、真空脱バインダー、脱ガス処理を行った。そして、処理室70の温度を950℃(Dyの蒸気圧0.1kPa)に上げ、4時間、焼結工程及び真空蒸気処理工程を実施した。
Next, the vacuum chamber 3 was evacuated, and after the pressure reached 10 −5 Pa, the heating means 4 was operated to start heating the
次いで、上記工程後、加熱手段4の作動を停止させ、処理室70内の温度を800℃、2時間、500℃、3時間熱処理を施し、その後、室温まで冷却して真空チャンバから処理箱7を取り出した。
Next, after the above process, the operation of the heating means 4 is stopped, the temperature in the
図3は、処理7箱から取り出した永久磁石の中央部からφ10×10mmの寸法で切り出し、この切り出した磁石の密度(水中重量法により測定)及び磁気特性(BHカーブトレーサーにより測定)の平均値を示す表である。これによれば、処理箱及びスペーサーの材質がMo、W、Nb、V、Ta、イットリアのいずれかである場合、スペーサーへの成形体Sの付着は確認されず、また、密度が約7.5g/cc以上で緻密な焼結体たる永久磁石が得られ、その上、17kOe以上の高い保磁力を有する高性能磁石が得られていることが判る。なお、処理箱やスペーサーの材質がSUS製等であるときは、成形体が溶着し、他方で、一般の真空処理装置で用いられるアルミナ製等であるときは、成形体がスペーサーに付着し、また、保磁力を効果的に向上できていないことが判る。
FIG. 3 shows the average value of the density (measured by the underwater weight method) and magnetic properties (measured by the BH curve tracer) of the magnet cut out from the central part of the permanent magnet taken out from the
実施例2では、平均粒径7μmのSiC粉末とC粉末(カーボンブラック)を10:1のモル比でアトライター中で混合した。 In Example 2, SiC powder having an average particle diameter of 7 μm and C powder (carbon black) were mixed in an attritor at a molar ratio of 10: 1.
次いで、公知の構造を有する成形機を用い、混合した粉体を1.5t/cm2に設定して圧縮成型し、成形体を得た。 Next, using a molding machine having a known structure, the mixed powder was set at 1.5 t / cm 2 and compression molded to obtain a molded body.
次いで、図1に示す真空蒸気処理装置を用い、上記成形体Sを石英製の処理箱7に収容した。この場合、蒸発材料vとして0.5mmの薄片状(フレーク状)のSi(純度99.9%)を用い、Siを10gの総量で各処理箱7の底面に配置した。このようにSiと成形体とがセットされた処理箱を真空チャンバ3に配置した。そして、真空チャンバ3を真空引きし、その圧力が10−5Paに達した後、加熱手段4を作動させて処理室70の加熱を開始し、10−2Paの圧力下で処理室70内の温度が1400℃に達する加熱し、6時間、焼結工程及び真空蒸気処理工程を実施した。最後に、室温まで冷却して真空チャンバから処理箱を取り出した。
Next, the molded body S was accommodated in a
図4は、処理箱から取り出した焼結体(SiC)超硬材料)の曲げ強度(インストロン社製万能試験機により測定)及び破壊靭性値(シャルピー衝撃試験により測定)を示す表であり、Si金属を処理箱入れることなく液相焼結させた場合の値も併せて示す(比較例)。これによれば、実施例2で得た焼結体は、約5倍の曲げ強度を有し、破壊靭性値も約倍となっていることが判る。 FIG. 4 is a table showing the bending strength (measured by an Instron universal testing machine) and fracture toughness value (measured by a Charpy impact test) of a sintered body (SiC) cemented carbide material taken out from the processing box, A value in the case of liquid phase sintering without adding Si metal into the processing box is also shown (comparative example). According to this, it turns out that the sintered compact obtained in Example 2 has about 5 times the bending strength, and the fracture toughness value is also about twice.
1 真空蒸気処理装置
2 真空排気手段
3 真空チャンバ
4 加熱手段
7 処理箱
71 箱部
72 蓋部
8 スペーサー
S 成形体
M 永久磁石
v 金属蒸発材料
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記成形体を処理室内に配置して加熱すると共に、同一または他の処理室内に配置した蒸発材料を蒸発させ、前記蒸発した金属原子を成形体表面に付着させ、前記付着した金属原子を結晶粒界及び/または結晶粒界相に拡散させながら液相焼結する工程とを含むことを特徴とする焼結体の製造方法。 A step of compression molding raw material powder to obtain a molded body;
The molded body is placed in a processing chamber and heated, and evaporation material disposed in the same or another processing chamber is evaporated, the evaporated metal atoms are attached to the surface of the molded body, and the attached metal atoms are crystallized. And a liquid phase sintering process while diffusing into the boundary and / or grain boundary phase.
A processing chamber in which the molded body and the evaporation material are arranged is constituted by a box, and W, Nb, V, Ta, and yttria are used as spacers for separating the molded body and the evaporation material from each other in the box and the box. Or the thing selected from these alloys is used, The manufacturing method of the sintered compact of any one of Claim 3 thru | or 4 characterized by the above-mentioned.
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---|---|
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Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20110036508A (en) * | 2009-10-01 | 2011-04-07 | 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 | Assembling method of rotor for ipm type permanent magnet rotating machine |
JP2011078269A (en) * | 2009-10-01 | 2011-04-14 | Shin-Etsu Chemical Co Ltd | Rotor for axial gap type permanent magnet rotary machine |
JP2011204965A (en) * | 2010-03-26 | 2011-10-13 | Hitachi Metals Ltd | Method of manufacturing r-t-b-based sintered magnet, and tool for rh diffusion treatment |
WO2012111611A1 (en) * | 2011-02-15 | 2012-08-23 | 株式会社豊田中央研究所 | Rare earth magnet and production method for same |
WO2012121351A1 (en) * | 2011-03-10 | 2012-09-13 | 株式会社豊田中央研究所 | Rare earth magnet and process for producing same |
CN104900359A (en) * | 2015-05-07 | 2015-09-09 | 安泰科技股份有限公司 | Composite target vapor deposition method for preparing grain boundary diffusion rare earth permanent magnetic materials |
CN106847456A (en) * | 2016-12-21 | 2017-06-13 | 包头稀土研究院 | The preparation method of NdFeB magnetic powder |
Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6417804A (en) * | 1987-07-10 | 1989-01-20 | Kawasaki Steel Co | High density iron series sintered material and its production |
JPH0285333A (en) * | 1988-03-11 | 1990-03-26 | Vermont American Corp | Boron treated hard metal |
JPH04136106A (en) * | 1990-09-26 | 1992-05-11 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | Sintered body containing metallic carbide on surface layer part and production thereof |
JPH04157106A (en) * | 1990-10-19 | 1992-05-29 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | Ni-containing metal sintered body and manufacture thereof |
JP2002121604A (en) * | 2000-10-16 | 2002-04-26 | Matsushita Electric Works Ltd | Sintered alloy and its manufacturing method |
WO2006100968A1 (en) * | 2005-03-18 | 2006-09-28 | Ulvac, Inc. | Method of film formation, film formation apparatus, permanent magnet, and process for producing permanent magnet |
WO2007009547A1 (en) * | 2005-07-15 | 2007-01-25 | Gkn Sinter Metals Holding Gmbh | Method for the alloying of aluminium to form components |
JP2007116142A (en) * | 2005-09-26 | 2007-05-10 | Hitachi Ltd | Magnetic material, magnet and rotating machine |
WO2007102391A1 (en) * | 2006-03-03 | 2007-09-13 | Hitachi Metals, Ltd. | R-Fe-B RARE EARTH SINTERED MAGNET AND METHOD FOR PRODUCING SAME |
JP2007329331A (en) * | 2006-06-08 | 2007-12-20 | Hitachi Metals Ltd | R-Fe-B BASED RARE EARTH SINTERED MAGNET AND ITS MANUFACTURING METHOD |
WO2008032668A1 (en) * | 2006-09-11 | 2008-03-20 | Ulvac, Inc. | Vacuum evaporation processing equipment |
-
2008
- 2008-02-20 JP JP2008039298A patent/JP2009200179A/en active Pending
Patent Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6417804A (en) * | 1987-07-10 | 1989-01-20 | Kawasaki Steel Co | High density iron series sintered material and its production |
JPH0285333A (en) * | 1988-03-11 | 1990-03-26 | Vermont American Corp | Boron treated hard metal |
JPH04136106A (en) * | 1990-09-26 | 1992-05-11 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | Sintered body containing metallic carbide on surface layer part and production thereof |
JPH04157106A (en) * | 1990-10-19 | 1992-05-29 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | Ni-containing metal sintered body and manufacture thereof |
JP2002121604A (en) * | 2000-10-16 | 2002-04-26 | Matsushita Electric Works Ltd | Sintered alloy and its manufacturing method |
WO2006100968A1 (en) * | 2005-03-18 | 2006-09-28 | Ulvac, Inc. | Method of film formation, film formation apparatus, permanent magnet, and process for producing permanent magnet |
WO2007009547A1 (en) * | 2005-07-15 | 2007-01-25 | Gkn Sinter Metals Holding Gmbh | Method for the alloying of aluminium to form components |
JP2007116142A (en) * | 2005-09-26 | 2007-05-10 | Hitachi Ltd | Magnetic material, magnet and rotating machine |
WO2007102391A1 (en) * | 2006-03-03 | 2007-09-13 | Hitachi Metals, Ltd. | R-Fe-B RARE EARTH SINTERED MAGNET AND METHOD FOR PRODUCING SAME |
JP2007329331A (en) * | 2006-06-08 | 2007-12-20 | Hitachi Metals Ltd | R-Fe-B BASED RARE EARTH SINTERED MAGNET AND ITS MANUFACTURING METHOD |
WO2008032668A1 (en) * | 2006-09-11 | 2008-03-20 | Ulvac, Inc. | Vacuum evaporation processing equipment |
Cited By (22)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101678221B1 (en) | 2009-10-01 | 2016-11-21 | 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 | Assembling method of rotor for ipm type permanent magnet rotating machine |
KR101680900B1 (en) | 2009-10-01 | 2016-11-29 | 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 | Rotor for axial gap-type permanent magnetic rotating machine |
US8823235B2 (en) | 2009-10-01 | 2014-09-02 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Rotor for axial gap-type permanent magnetic rotating machine |
US9742248B2 (en) | 2009-10-01 | 2017-08-22 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Method for assembling rotor for use in IPM rotary machine |
JP2011078269A (en) * | 2009-10-01 | 2011-04-14 | Shin-Etsu Chemical Co Ltd | Rotor for axial gap type permanent magnet rotary machine |
KR20110036508A (en) * | 2009-10-01 | 2011-04-07 | 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 | Assembling method of rotor for ipm type permanent magnet rotating machine |
JP2011078268A (en) * | 2009-10-01 | 2011-04-14 | Shin-Etsu Chemical Co Ltd | Method of assembling rotor for ipm-type permanent magnet rotary machine |
US8756793B2 (en) | 2009-10-01 | 2014-06-24 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Method for assembling rotor for use in IPM rotary machine |
JP2011204965A (en) * | 2010-03-26 | 2011-10-13 | Hitachi Metals Ltd | Method of manufacturing r-t-b-based sintered magnet, and tool for rh diffusion treatment |
US9514870B2 (en) | 2011-02-15 | 2016-12-06 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Rare earth magnet and method for producing the same |
JP2012169464A (en) * | 2011-02-15 | 2012-09-06 | Toyota Central R&D Labs Inc | Rare earth magnet and method of producing the same |
WO2012111611A1 (en) * | 2011-02-15 | 2012-08-23 | 株式会社豊田中央研究所 | Rare earth magnet and production method for same |
WO2012121351A1 (en) * | 2011-03-10 | 2012-09-13 | 株式会社豊田中央研究所 | Rare earth magnet and process for producing same |
CN103443885A (en) * | 2011-03-10 | 2013-12-11 | 丰田自动车株式会社 | Rare earth magnet and process for producing same |
KR101459253B1 (en) | 2011-03-10 | 2014-11-07 | 도요타 지도샤(주) | Rare earth magnet and process for producing same |
CN103443885B (en) * | 2011-03-10 | 2016-07-06 | 丰田自动车株式会社 | Rare-earth magnet and manufacture method thereof |
JP2012190949A (en) * | 2011-03-10 | 2012-10-04 | Toyota Central R&D Labs Inc | Rare-earth magnet and production method therefor |
US8866574B2 (en) | 2011-03-10 | 2014-10-21 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Rare earth magnet and process for producing same |
US10385442B2 (en) | 2015-05-07 | 2019-08-20 | Advanced Technology & Materials Co., Ltd. | Method for preparing rare-earth permanent magnetic material with grain boundary diffusion using composite target by vapor deposition |
CN104900359A (en) * | 2015-05-07 | 2015-09-09 | 安泰科技股份有限公司 | Composite target vapor deposition method for preparing grain boundary diffusion rare earth permanent magnetic materials |
CN104900359B (en) * | 2015-05-07 | 2017-09-12 | 安泰科技股份有限公司 | The method that composition target gaseous phase deposition prepares grain boundary decision rare earth permanent-magnetic material |
CN106847456A (en) * | 2016-12-21 | 2017-06-13 | 包头稀土研究院 | The preparation method of NdFeB magnetic powder |
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