JP2019151887A - Method for producing molding of magneto-caloric effect material - Google Patents

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Abstract

To provide a method for producing a molding of a magneto-caloric effect material in which a change in its properties can be suppressed.SOLUTION: A method for producing a molding of a magneto-caloric effect material has a molding step S4, and defatting steps S5, S6. The molding step is the step for preparing a molding 1 by molding a mixture in which La(Fe, Si)powder raw material is mixed with polyacetal. The defatting steps are the steps for removing polyacetal from the molding prepared in the molding step.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、磁気熱量効果材料の成形体の製造方法に関する。   The present disclosure relates to a method for manufacturing a molded body of a magnetocaloric effect material.

従来、磁気熱量効果材料に微細流路を形成するために、例えば板状の磁気熱量効果材料に溝を形成する機械加工を実施していた。しかしながら機械加工による微細流路の形成では、微細流路の形状によっては歩留まりが低くなりやすいという問題があった。そこで、磁気熱量効果材料を予め所望の形に成形した成形体を製造することが検討されている。   Conventionally, in order to form a fine flow path in a magnetocaloric effect material, for example, machining for forming a groove in a plate-like magnetocaloric effect material has been performed. However, the formation of the fine flow path by machining has a problem that the yield tends to be low depending on the shape of the fine flow path. Therefore, it has been studied to manufacture a molded body in which the magnetocaloric effect material is previously molded into a desired shape.

上記成形体を成形する手段の一つとして、微細流路を成形するためのマイクロ金属射出成形(MIM)が挙げられる。マイクロ金属射出成形では、磁気熱量効果材料の原料粉末の粒径が大きすぎると、射出成形時の流動性が悪化し、成形性が低下してしまうおそれがある。しかしながら、流動性を向上させるために上記粒径を小さくすると、磁気熱量効果材料の性能が低下してしまうおそれがある。   One of the means for forming the molded body is micro metal injection molding (MIM) for forming a fine flow path. In the micro metal injection molding, if the particle size of the raw material powder of the magnetocaloric effect material is too large, the fluidity at the time of injection molding is deteriorated and the moldability may be lowered. However, if the particle size is reduced in order to improve fluidity, the performance of the magnetocaloric effect material may be degraded.

下記特許文献1には、磁気熱量効果材料の原料と、バインダとしてのポリアルキレンカルボネートとを混合することで成形性を向上する技術が提案されている。   Patent Document 1 below proposes a technique for improving moldability by mixing a raw material of a magnetocaloric effect material and a polyalkylene carbonate as a binder.

特開2017−14617号公報JP 2017-14617 A

しかしながら、発明者の詳細な検討の結果、ポリアルキレンカルボネートをバインダに用いると、磁気熱量効果材料に比較的多くの炭素が残り、磁気熱量効果材料中に炭素が取り込まれると相転移温度が変わるのと同時に磁気熱量効果が低下してしまう課題が見出された。   However, as a result of detailed studies by the inventors, when polyalkylene carbonate is used as a binder, a relatively large amount of carbon remains in the magnetocaloric effect material, and the phase transition temperature changes when carbon is incorporated into the magnetocaloric effect material. At the same time, a problem has been found that the magnetocaloric effect decreases.

本開示の1つの局面は、磁気熱量効果の高い磁気熱量効果材料の成形体の製造方法を提供することにある。   One aspect of the present disclosure is to provide a method for producing a molded body of a magnetocaloric effect material having a high magnetocaloric effect.

本開示の一態様は、磁気熱量効果材料の成形体の製造方法であって、成形工程(S4)と、脱脂工程(S5、S6)と、を有する。成形工程は、La(Fe、Si)13の粉末原料と、ポリアセタールと、の混合物を成形して成形体(1)を作製する工程である。脱脂工程は、成形工程において作製された成形体からポリアセタールを除去する工程である。 One aspect of the present disclosure is a method for manufacturing a molded body of a magnetocaloric effect material, and includes a molding step (S4) and a degreasing step (S5, S6). The forming step is a step of forming a molded body (1) by forming a mixture of a powder raw material of La (Fe, Si) 13 and polyacetal. The degreasing step is a step of removing polyacetal from the molded body produced in the molding step.

このような構成によれば、炭素の残存量が低減されたことによって磁気熱量効果の高い磁気熱量効果材料成形体を製造することができる。また、ポリアセタールがバインダとして機能することで成形性を向上することができ、それにより、磁気熱量効果材料の複雑形状成形、微細成形および成形体の歩留まりの低下を抑制できる。   According to such a configuration, it is possible to manufacture a magnetocaloric effect material molded body having a high magnetocaloric effect by reducing the residual amount of carbon. Further, the moldability can be improved by the polyacetal functioning as a binder, whereby the complex shape molding of the magnetocaloric effect material, the fine molding, and the decrease in the yield of the molded body can be suppressed.

なお、この欄及び特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本開示の技術的範囲を限定するものではない。   Note that the reference numerals in parentheses described in this column and in the claims indicate the correspondence with the specific means described in the embodiment described later as one aspect, and the technical scope of the present disclosure It is not limited.

磁気熱量効果材料の製造工程を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the manufacturing process of a magnetocaloric effect material. 射出成形工程後の磁気熱量効果材料の形状を模式的に示す正面図である。It is a front view which shows typically the shape of the magnetocaloric effect material after an injection molding process.

以下、図面を参照しながら、本開示の実施形態を説明する。
[1.磁気熱量効果材料の原材料及びバインダ]
望ましい磁気熱量効果材料は、NaZn13型結晶構造を有する磁気熱量効果材料である。そのため、La(Fe,Si)13を構成できる元素と適切な量からなる原料粉末を、主に用いることができる。上述した原料粉末は、例えば、溶解急冷法により作製され、LaFeSi+αFeの包晶状になっているものを用いてもよい。原料粉末は、La,Fe,Si以外の金属を含んでいてもよい。
Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings.
[1. Raw material and binder of magnetocaloric effect material]
A desirable magnetocaloric effect material is a magnetocaloric effect material having a NaZn 13 type crystal structure. Therefore, the raw material powder which consists of the element which can comprise La (Fe, Si) 13 , and a suitable quantity can mainly be used. The raw material powder described above may be prepared by, for example, a melting and quenching method and having a peritectic shape of LaFeSi + αFe. The raw material powder may contain a metal other than La, Fe, and Si.

バインダは、ポリアセタール(以下、POM)を用いることができる。POMは、ホモポリマを用いてもよい。ホモポリマのPOMは構造が単純なため、バインダとして用いると比較的低温域から分解が始まり、脱脂後には残炭を非常に低減できるという利点がある。
バインダとして用いる樹脂は1種類のみでなく、2種類以上の樹脂を用いてもよい。その際には、分解温度、メルトフローレート、及び溶媒への溶解度などが異なる樹脂を選択することが考えられる。特に、射出成型性、即ち、射出成形を行う場合における適切な流動性や射出成形により成形された成形体の形態維持性能、及び、仮脱脂後の形態維持性能などを考慮して選択してもよい。
As the binder, polyacetal (hereinafter referred to as POM) can be used. As the POM, a homopolymer may be used. Since the homopolymer POM has a simple structure, when it is used as a binder, decomposition begins at a relatively low temperature range, and there is an advantage that residual carbon can be greatly reduced after degreasing.
The resin used as the binder is not limited to one type, and two or more types of resins may be used. In that case, it is conceivable to select resins having different decomposition temperatures, melt flow rates, and solubility in solvents. In particular, it may be selected in consideration of injection moldability, that is, appropriate fluidity when performing injection molding, shape maintenance performance of a molded body molded by injection molding, and shape maintenance performance after temporary degreasing. Good.

[2.磁気熱量効果材料の製造工程]
図1に基づいて、磁気熱量効果材料の製造工程を説明する。
(S1)解砕・分散工程
S1の解砕・分散工程では、磁気熱量効果材料であるLa,Fe,Siを含有する金属粉末凝集体を粉砕し、原料粉末を生成する。なお上記金属は、粒径を0.1μm〜200μmとすることができる。上述したように、原料粉末は、La,Fe,Si以外の金属を含んでいてもよい。
[2. Production process of magnetocaloric effect material]
Based on FIG. 1, the manufacturing process of a magnetocaloric effect material is demonstrated.
(S1) Crushing / dispersing step In the crushing / dispersing step of S1, metal powder aggregates containing La, Fe, and Si, which are magnetocaloric effect materials, are pulverized to produce raw material powder. The metal may have a particle size of 0.1 μm to 200 μm. As described above, the raw material powder may contain a metal other than La, Fe, and Si.

なお、微細流路成形と均一拡散、及び組織均一性を高度に確保できるように、粒径を1μm〜50μmとすることができる。その効果は、特に粒径1μm〜10μmとすることでより顕著なものとなる。なお、上述した粒径はD50(メディアン径)の値である。算出方法はレーザ回折/散乱による光散乱法を用いることができるがこれに限定されない。   In addition, the particle diameter can be set to 1 μm to 50 μm so as to ensure a high degree of fine channel forming, uniform diffusion, and tissue uniformity. The effect becomes more remarkable when the particle diameter is set to 1 μm to 10 μm. In addition, the particle size mentioned above is a value of D50 (median diameter). The calculation method can use a light scattering method by laser diffraction / scattering, but is not limited thereto.

(S2)混練工程
S2の混練工程では、S1にて粉末化したLa,Fe,Siの金属粉末と、バインダであるPOMと、を混合して練り合わせた混合物を生成する。なお、POMの粒径は、磁気熱量効果材料の原料粉末と同程度の粒径としてもよい。バインダは、少なくともPOMを含んでいれば、POM以外の樹脂を含んでいてもよい。バインダは、例えば、原料粉末に対して、20vol%〜80vol%の割合で配合することができる。30vol%〜50vol%の割合で配合することで、射出成形性や仮脱脂後の形態維持性能を高めることができる。
(S2) Kneading Step In the kneading step of S2, a mixture obtained by mixing and kneading La, Fe, Si metal powder powdered in S1 and POM as a binder is generated. The particle size of the POM may be the same as that of the raw material powder of the magnetocaloric effect material. The binder may contain a resin other than POM as long as it contains at least POM. A binder can be mix | blended in the ratio of 20 vol%-80 vol% with respect to raw material powder, for example. By mix | blending in the ratio of 30 vol%-50 vol%, the shape maintenance performance after injection moldability and temporary degreasing can be improved.

(S3)造粒工程
S3の造粒工程では、S2にて混練した混合物を、押出し成形により造粒し、MIM原料ペレットを成形する。このMIM原料ペレットには、最終的な磁気熱量効果材料を構成するのに適切な量の各元素を含む原料粉末、及び、バインダとして用いられる樹脂のみでなく、溶媒、界面活性剤などの潤滑材を混合したものを用いてもよい。
(S3) Granulation step In the granulation step of S3, the mixture kneaded in S2 is granulated by extrusion to form MIM raw material pellets. This MIM raw material pellet includes not only a raw material powder containing an appropriate amount of each element for constituting the final magnetocaloric effect material and a resin used as a binder, but also a lubricant such as a solvent and a surfactant. You may use what mixed these.

(S4)成形工程
S4の成形工程では、S3にて成形したMIM原料ペレットを用いて射出成形により成形体を成形する。この成形体は、少なくとも、磁気熱量効果材料の粉末原料と、ポリアセタールを成形したものである。
(S4) Molding step In the molding step of S4, a molded body is molded by injection molding using the MIM raw material pellets molded in S3. This molded body is formed by molding at least a powder raw material of a magnetocaloric effect material and polyacetal.

射出成形により成形された成形体の例を図2に示す。図2に示す成形体1は、スリット状の微小な複数の流路2を有している。スリットの幅は、50〜100μmとすることができる。このように流路2を微細流路とすることで、流路を流れる溶媒が層流となることを促進できる。なお、S5、S6の工程を経ても、膨張や収縮による変形が生じる可能性はあるものの、基本的な形状は同一である。   An example of a molded article molded by injection molding is shown in FIG. A molded body 1 shown in FIG. 2 has a plurality of minute slit-shaped flow paths 2. The width of the slit can be 50 to 100 μm. Thus, by making the flow path 2 into a fine flow path, it can promote that the solvent which flows through a flow path becomes a laminar flow. In addition, although the deformation | transformation by expansion | swelling and shrinkage | contraction may arise even after passing through the process of S5 and S6, the basic shape is the same.

(S5)仮脱脂工程
本実施形態では、射出成形後の成形体を脱脂するための工程として、仮脱脂工程と、後述する本脱脂工程とを有する。ここでいう脱脂とは、ポリアセタールを除去することを意味するが、バインダとして他の樹脂又は炭素成分が含まれる場合には、その樹脂及び炭素成分も除去することを意味する。ポリアセタールはS5及びS6の少なくともいずれか一方において除去されればよい。
(S5) Temporary degreasing process In this embodiment, it has a temporary degreasing process and this degreasing process mentioned later as a process for degreasing the molded object after injection molding. The degreasing here means removing polyacetal, but when other resin or carbon component is included as a binder, it means removing the resin and carbon component. The polyacetal may be removed in at least one of S5 and S6.

S5の仮脱脂工程では、溶媒を用いて脱脂を行う。溶媒は、バインダ樹脂を除去可能なものであればよい。溶媒は、例えば、フェノール類、ケトン類、エステル類、芳香族化合物などを用いることができるがこの限りではない。なお、この仮脱脂工程は、必ずしも行う必要はなく、S6の本脱脂工程で十分な脱脂が行える場合には省略してもよい。   In the temporary degreasing step of S5, degreasing is performed using a solvent. The solvent may be any solvent that can remove the binder resin. As the solvent, for example, phenols, ketones, esters, aromatic compounds and the like can be used, but not limited thereto. This temporary degreasing step is not necessarily performed, and may be omitted when sufficient degreasing can be performed in the main degreasing step of S6.

(S6)本脱脂工程
S6の本脱脂工程では、S5にて仮脱脂した成形体を、さらに加熱処理によって脱脂する。具体的には、水素、真空、及び不活性ガスなどから選択される制御雰囲気下にて、600℃以下で加熱を行ってもよい。なお、脱脂のための雰囲気温度を300℃以下とすることで、磁気熱量効果材料の粉末原料と炭素が反応するのを極力抑えることができ、異相混入による組成ずれに起因した性能低下を抑制できる。
なお、S5の仮脱脂工程が第1の工程に相当し、S6の本脱脂工程が第2の工程に相当する。
(S6) Main degreasing step In the main degreasing step of S6, the molded body temporarily degreased in S5 is further degreased by heat treatment. Specifically, heating may be performed at 600 ° C. or lower in a controlled atmosphere selected from hydrogen, vacuum, inert gas, and the like. In addition, by setting the atmospheric temperature for degreasing to 300 ° C. or less, it is possible to suppress the reaction between the powder raw material of the magnetocaloric effect material and the carbon as much as possible, and it is possible to suppress the performance deterioration due to the composition shift due to the heterogeneous mixture. .
The temporary degreasing step of S5 corresponds to the first step, and the main degreasing step of S6 corresponds to the second step.

(S7)焼結工程
S7の焼結工程では、S6にて脱脂したグリーン体である成形体を焼結し、焼結体を作製する。なお焼結の温度は、900℃−1300℃の範囲としてもよい。なお、焼結温度を1050℃−1150℃の範囲とすることで、単相のLa(Fe,Si)13を良好に得ることができ、α−Feなどの異相混入が抑制された磁気熱量効果が高い焼結体を得ることができる。
(S7) Sintering step In the sintering step of S7, the green body degreased in S6 is sintered to produce a sintered body. The sintering temperature may be in the range of 900 ° C to 1300 ° C. By setting the sintering temperature in the range of 1050 ° C. to 1150 ° C., single-phase La (Fe, Si) 13 can be obtained satisfactorily, and the magnetocaloric effect in which mixing of different phases such as α-Fe is suppressed. Can obtain a sintered body with high.

(S8)水素処理工程
S8の水素処理工程では、S7にて焼結した焼結体に対して水素処理を行う。この水素処理により、磁気熱量効果材料のTc温度を調整することができる。
(S8) Hydrogen Treatment Step In the hydrogen treatment step of S8, the sintered body sintered in S7 is subjected to hydrogen treatment. By this hydrogen treatment, the Tc temperature of the magnetocaloric effect material can be adjusted.

以上の工程を経て作製された焼結体は、微細流路を有し、その微細流路を流れる媒体が層流となる。
[3.実施例]
(3−1)実施例1
原料粉末は、(LaFeSi+α‐Fe)から構成される。S1の解砕・分散工程により、この原料粉末の粒径を、1−100μm、D50=60μmとした。この原料粉末にバインダ樹脂としてPOMを混合し、上記工程S2,S3を経てMIM原料ペレットを作製した。作製されたMIM原料ペレットにおいて、POMは40vol%であった。作製されたMIM原料ペレットを用いて、上記S4の成形工程において、不活性ガス雰囲気にて200℃で射出成形し、所望の形状に成形した。
The sintered body produced through the above steps has a fine flow path, and the medium flowing through the fine flow path becomes a laminar flow.
[3. Example]
(3-1) Example 1
The raw material powder is composed of (La 1 Fe 1 Si 1 + α-Fe). The particle size of the raw material powder was set to 1-100 μm and D50 = 60 μm by the crushing / dispersing step of S1. This raw material powder was mixed with POM as a binder resin, and MIM raw material pellets were produced through the steps S2 and S3. In the produced MIM raw material pellet, POM was 40 vol%. Using the produced MIM raw material pellets, in the molding step of S4 described above, injection molding was performed at 200 ° C. in an inert gas atmosphere to form a desired shape.

本実施例では仮脱脂工程を省略した。上記S6の本脱脂工程では、成形工程にて成形された成形体を、真空雰囲気(10−3Pa)にて550℃で脱脂した。上記S7の焼結工程では、1150℃で焼結することにより所望の形状を有する磁気熱量効果材料成形体を得た。得られた成形体の特性に関して表1に記載する。また焼結工程の後にS8の水素処理工程を行った。水素処理は、水素雰囲気400℃、2hとした。表1に、水素処理後の成形体のTcについても記載する。 In this example, the temporary degreasing step was omitted. In the main degreasing step of S6, the molded body molded in the molding step was degreased at 550 ° C. in a vacuum atmosphere (10 −3 Pa). In the sintering step of S7, a magnetocaloric material molded body having a desired shape was obtained by sintering at 1150 ° C. It shows in Table 1 regarding the characteristic of the obtained molded object. Moreover, the hydrogen treatment process of S8 was performed after the sintering process. The hydrogen treatment was performed in a hydrogen atmosphere at 400 ° C. for 2 hours. In Table 1, it describes also about Tc of the molded object after a hydrogen treatment.

(3−2)実施例2
工程S1は実施例1と同様に行い、S2の混練工程にてS1で粉末化したLa,Fe,Siの金属粉末と、バインダであるPOMとABSと、を混合して練り合わせた混合物を生成した。工程S3〜S4は実施例1と同様に行い、所望の形状の成形体を作製した。
本実施例では、実施例1とは異なり、S5の仮脱脂工程において、アセトンを用いて仮脱脂を行った。その後の工程S6〜S8は実施例1と同じ条件で行った。工程S7後の成形体の特性、及び工程S8後の成形体の特性を表1に記載する。
(3-2) Example 2
Step S1 was performed in the same manner as in Example 1, and a mixture of the La, Fe, Si metal powder powdered in S1 in the kneading step of S2, and POM and ABS as binders was mixed to produce a mixture. . Steps S3 to S4 were performed in the same manner as in Example 1 to produce a molded body having a desired shape.
In this example, unlike Example 1, temporary degreasing was performed using acetone in the temporary degreasing step of S5. Subsequent steps S6 to S8 were performed under the same conditions as in Example 1. Table 1 shows the characteristics of the molded body after step S7 and the characteristics of the molded body after step S8.

(3−3)比較例1
実施例1と同様に、(LaFeSi+α‐Fe)から構成され、粒径が1−100μm、D50=60μmである原料粉末を準備した。この原料粉末にバインダ樹脂としてポリプロピレン(PP)を混合し、実施例1の工程S2,S3と同様の工程によりMIM原料ペレットを作製した。その作製されたMIM原料ペレットを用いて、不活性ガス雰囲気にて180℃で射出成形し、所望の形状に成形した。
(3-3) Comparative Example 1
As in Example 1, a raw material powder composed of (La 1 Fe 1 Si 1 + α-Fe) and having a particle size of 1-100 μm and D50 = 60 μm was prepared. Polypropylene (PP) as a binder resin was mixed with this raw material powder, and MIM raw material pellets were produced by the same steps as steps S2 and S3 of Example 1. The produced MIM raw material pellets were injection molded at 180 ° C. in an inert gas atmosphere and molded into a desired shape.

その後、仮脱脂工程を省略し、実施例1と同様の工程S6〜S8を行い、所望の形状を有する磁気熱量効果材料成形体を得た。
(3−4)比較例2
比較例1と同様に、バインダ樹脂としてPPを混合したMIM原料ペレットを作成し、不活性ガス雰囲気にて180℃で射出成形を行い、所望の形状の成形体を作製した。
Then, the temporary degreasing process was abbreviate | omitted and the process S6-S8 similar to Example 1 was performed, and the magnetocaloric effect material molded object which has a desired shape was obtained.
(3-4) Comparative Example 2
In the same manner as in Comparative Example 1, MIM raw material pellets in which PP was mixed as a binder resin were prepared, and injection molding was performed at 180 ° C. in an inert gas atmosphere to prepare a molded body having a desired shape.

本比較例では、比較例1とは異なり、仮脱脂工程において、有機溶剤を用いて仮脱脂を行った。その後、実施例1と同様の工程S6〜S8を行い、所望の形状を有する磁気熱量効果材料成形体を得た。   Unlike the comparative example 1, in this comparative example, temporary degreasing was performed using the organic solvent in the temporary degreasing process. Thereafter, the same steps S6 to S8 as in Example 1 were performed to obtain a magnetocaloric effect material molded body having a desired shape.

(3−5)評価
表1に実施例1,2及び比較例1,2にて作製された磁気熱量効果材料の性能評価を示す。
(3-5) Evaluation Table 1 shows the performance evaluation of the magnetocaloric effect materials produced in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2.

上記表1において、Tcはキュリー温度、ΔSはエントロピー変化量を示す。TcおよびΔSはVSMなどの磁気特性測定により決定した。結晶構造は、XRDにより確認した。残炭量は、炭素分析(JIS G-1211-3記載の燃焼-赤外線吸収法)により決定した。 In Table 1 above, Tc represents the Curie temperature, and ΔS represents the entropy change amount. Tc and ΔS were determined by measuring magnetic properties such as VSM. The crystal structure was confirmed by XRD. The amount of residual coal was determined by carbon analysis (combustion-infrared absorption method described in JIS G-1211-3).

表1に示されるように、いずれの磁気熱量効果材料においても結晶構造はNaZn13型となった。実施例1及び実施例2では、残炭量が0.3wt%以下であった。このように残炭量を低減することで、特性変化を抑制することができる。また、残炭量を低減することで、実施例1及び実施例2ではΔSは比較例1,2と比較して大きくなった。特に実施例2では、残炭量が0.01wt%未満となり、ΔSもより大きな値となった。なお、実施例1及び実施例2において、水素処理によるΔSの低下はなかった。
なお残炭量とは、得られた磁気熱量効果材料成形体を炭素分析した際に得られる炭素含有量を指す。
As shown in Table 1, the crystal structure was NaZn 13 type in any magnetocaloric effect material. In Example 1 and Example 2, the amount of residual coal was 0.3 wt% or less. Thus, a characteristic change can be suppressed by reducing the amount of remaining charcoal. Further, by reducing the amount of residual coal, ΔS in Example 1 and Example 2 was larger than those in Comparative Examples 1 and 2. In particular, in Example 2, the amount of remaining coal was less than 0.01 wt%, and ΔS was also a larger value. In Examples 1 and 2, there was no decrease in ΔS due to the hydrogen treatment.
The residual carbon amount refers to the carbon content obtained when the obtained magnetocaloric effect material shaped body is subjected to carbon analysis.

[4.その他の実施形態]
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。
[4. Other Embodiments]
As mentioned above, although embodiment of this indication was described, this indication is not limited to the above-mentioned embodiment, and can carry out various modifications.

(4A)磁気熱量効果材料La(Fe,Si)13に、後述する添加物A,B,Cを添加しても良い。ここで、添加物A,B,Cは、一般式La1−x(Fe1−y−zSi13:Cにおいて、A=Ce,Sm,Ndなど、B=Mn,Co,Ni,Alなど、C=H,B,Nなどが該当する。 (4A) Additives A, B, and C to be described later may be added to the magnetocaloric effect material La (Fe, Si) 13 . Here, the additive A, B, C has the general formula La 1-x A x (Fe 1-y-z B y Si z) 13: In C n, A = Ce, Sm , Nd , etc., B = Mn , Co, Ni, Al, etc., such as C = H, B, N, etc.

(4B)バインダとなる樹脂として、POMのみを用いる場合と、POMとABSを用いる場合とを例示した。しかしながら、バインダとして用いることができる樹脂はこれらに限定されず、POMを含む2種類以上の様々な樹脂を用いることができる。具体例を以下に説明する。   (4B) The case where only POM is used as the binder resin and the case where POM and ABS are used are exemplified. However, resins that can be used as the binder are not limited to these, and two or more kinds of resins including POM can be used. A specific example will be described below.

磁気熱量効果材料と樹脂1(POM)と樹脂2(PS)を含んだ混合体を成形工程にて成形後、トルエンなどの有機溶剤で洗浄することにより樹脂2を溶出させ脱脂させる。その後、550℃程度で加熱することで、残っている樹脂1を脱脂させることができる。このように樹脂2を用いることで、射出成形時の射出性及び成形性を向上させることができる。また樹脂1は芳香族を含む有機溶剤に不溶であり、樹脂2は芳香族を含む有機溶剤には可溶であるので、有機溶剤による脱脂でも成形状態を維持できる。   After the mixture containing the magnetocaloric effect material, the resin 1 (POM) and the resin 2 (PS) is molded in the molding process, the resin 2 is eluted and degreased by washing with an organic solvent such as toluene. Thereafter, the remaining resin 1 can be degreased by heating at about 550 ° C. By using the resin 2 in this way, it is possible to improve the injection property and moldability at the time of injection molding. In addition, since the resin 1 is insoluble in an organic solvent containing aromatics and the resin 2 is soluble in an organic solvent containing aromatics, the molded state can be maintained even by degreasing with an organic solvent.

なお、実施例2にて説明したように、バインダとして樹脂1(POM)と樹脂2(ABS)を用いた場合は、アセトンなどの有機溶剤で洗浄することにより樹脂2を溶出させ脱脂させてもよい。その脱脂の後、550℃程度で加熱することで、残っている樹脂1を脱脂させることができる。このように樹脂2を用いることで、射出成形時の射出性及び成形性を向上させることができる。また樹脂1は、アセトンなどのケトン類の有機溶剤に不溶であり、樹脂2はケトン類の有機溶剤には可溶であるので、有機溶剤による脱脂でも成形状態を維持できる。   As described in Example 2, when resin 1 (POM) and resin 2 (ABS) are used as the binder, the resin 2 may be eluted and degreased by washing with an organic solvent such as acetone. Good. After the degreasing, the remaining resin 1 can be degreased by heating at about 550 ° C. By using the resin 2 in this way, it is possible to improve the injection property and moldability at the time of injection molding. Further, since the resin 1 is insoluble in an organic solvent of ketones such as acetone and the resin 2 is soluble in an organic solvent of ketones, the molded state can be maintained even by degreasing with an organic solvent.

上述した例では2種類の樹脂を用いたが、3種類以上であってもよい。また用いる樹脂の種類は上記の限りでなく、特性を考慮して選択される様々な樹脂を用いることができる。ここでいう樹脂には、汎用プラスチック、エンジニアリングプラスチック、スーパーエンジニアリングプラスチックも含まれる。   In the example described above, two types of resins are used, but three or more types may be used. Moreover, the kind of resin to be used is not limited to the above, and various resins selected in consideration of characteristics can be used. The resin here includes general-purpose plastic, engineering plastic, and super engineering plastic.

さらに射出性・成型性をよくするために、混練工程や造粒工程において溶剤や界面活性剤を加えることもできる。溶剤としては、樹脂2を溶かして流動性を上げることができる有機溶剤を用いることができる。このような有機溶剤とは、例えば、バインダにABSを含む場合はアセトン、バインダにPSを含む場合はトルエンが挙げられる。界面活性剤としては、樹脂と相溶性が高いもの(言い換えると、SP値が近いもの)を用いることができる。例えばポリエチレングリコール型非イオン界面活性剤を用いることができる。このような界面活性剤とは、例えば、ポリエチレングリコールモノエステル誘導体やポリエチレングリコールジエステル誘導体が挙げられる。もちろん、用いることができる溶媒及び界面活性剤は上述した限りではない。なお、溶剤や界面活性剤は、バインダとしてPOMのみを用いる場合にも加えてもよい。   Furthermore, in order to improve injection property and moldability, a solvent and a surfactant can be added in the kneading step and the granulating step. As a solvent, the organic solvent which can melt | dissolve resin 2 and can raise fluidity | liquidity can be used. Examples of such an organic solvent include acetone when the binder contains ABS, and toluene when the binder contains PS. As the surfactant, one having high compatibility with the resin (in other words, having a close SP value) can be used. For example, a polyethylene glycol type nonionic surfactant can be used. Examples of such surfactants include polyethylene glycol monoester derivatives and polyethylene glycol diester derivatives. Of course, the solvent and surfactant that can be used are not limited to those described above. In addition, you may add a solvent and surfactant also when using only POM as a binder.

(4C)成形工程では、射出成形以外の成形を行ってもよい。例えば、プレス成形、押出し成形、3Dプリンタによる成形により成形を行ってもよい。
(4D)本開示の製造方法において重要な点は、原料粉末とPOMとが混合された混合物を成形し、その後に脱脂する点にある。よって、その点を有していれば、S1〜S8の工程は必ずしも図1の通りでなくともよいし、また上述した工程の詳細とは異なる製造方法であってもよい。例えば、MIM原料ペレットを製造しなかったり、水素処理を行わなかったりしてもよい。
(4C) In the molding step, molding other than injection molding may be performed. For example, the molding may be performed by press molding, extrusion molding, or molding by a 3D printer.
(4D) An important point in the production method of the present disclosure is that a mixture in which raw material powder and POM are mixed is molded and then degreased. Therefore, if it has the point, the process of S1-S8 may not necessarily be as FIG. 1, and the manufacturing method different from the detail of the process mentioned above may be sufficient. For example, MIM raw material pellets may not be manufactured or hydrogen treatment may not be performed.

(4E)上記実施例では、仮脱脂工程は有機溶媒により脱脂を行う工程であり、本脱脂工程が加熱処理により脱脂を行う工程である例を示した。しかしながら、このように複数の工程により脱脂を行う場合には、上述した2つの工程以外の脱脂工程を組み合わせて脱脂を行ってもよい。複数の脱脂工程を組み合わせる場合、各工程が、それぞれ脱脂の特性が異なる工程であってもよい。ここでいう脱脂の特性とは、その工程において良好に脱脂することができる樹脂の分類や種別を意味する。異なる脱脂の特性を有する脱脂工程を組み合わせることにより、高度に脱脂を行うことができる。   (4E) In the said Example, the temporary degreasing process is a process of degreasing with an organic solvent, and the example in which this degreasing process is a process of degreasing by heat processing was shown. However, when degreasing is performed in a plurality of steps as described above, degreasing may be performed by combining degreasing steps other than the two steps described above. When combining a plurality of degreasing processes, each process may be a process having different degreasing characteristics. The degreasing characteristic here means the classification or type of resin that can be satisfactorily degreased in the process. High degreasing can be achieved by combining degreasing steps having different degreasing properties.

実施例2にて示すように、有機溶媒による脱脂工程と、加熱処理による脱脂工程と、を両方行うことにより、有機溶媒により良好に脱脂される樹脂と、加熱処理により良好に脱脂される樹脂と、の両方を好適に脱脂できる。なお、実施例2ではバインダとして2種類の樹脂を用いる例を示したが、バインダが実質的にPOMのみであっても、複数の異なる脱脂工程を重ねて行うことで、高度に脱脂を行うことができる。   As shown in Example 2, by performing both a degreasing step with an organic solvent and a degreasing step with a heat treatment, a resin that is well degreased with an organic solvent, and a resin that is well degreased with a heat treatment Both can be suitably degreased. In addition, although the example which uses 2 types of resin as a binder was shown in Example 2, even if a binder is substantially only POM, performing a high degreasing | defatting by performing several different degreasing processes repeatedly. Can do.

上述した脱脂工程の組み合わせは、有機溶媒による脱脂工程と加熱処理による脱脂工程との組み合わせに限定されない。例えば、相対的に高温で加熱処理をする工程と相対的に低温で加熱処理をする工程との組み合わせや、異なる有機溶媒による脱脂工程の組み合わせであってもよい。また、3つ以上の脱脂工程を組み合わせてもよい。   The combination of the degreasing process mentioned above is not limited to the combination of the degreasing process by an organic solvent and the degreasing process by heat processing. For example, a combination of a process of heat treatment at a relatively high temperature and a process of heat treatment at a relatively low temperature, or a combination of a degreasing process using a different organic solvent may be used. Moreover, you may combine three or more degreasing processes.

[5.本開示の効果]
以上詳述した本開示の製造方法によれば、以下の効果を奏する。
(5A)バインダとして主にポリアセタールを用いることで、成形体の脱脂を高度に実現し、残炭量を低減することができる。これは、ポリアセタールが例えばポリアルキレンカルボネートよりも単純な構造であるためであると考えられる。成形体の残炭量を低減できる結果、磁気熱量効果材料成形体の磁気熱量効果を高めることができると共に、磁気熱量効果材料の経時的な特性変化、特に動作温度の変化が抑制され、それにより、磁気熱量効果材料を用いたシステムの機能低下を抑制できる。
[5. Effects of this disclosure]
According to the manufacturing method of the present disclosure described in detail above, the following effects are obtained.
(5A) By using mainly polyacetal as a binder, the molded body can be highly degreased and the amount of residual coal can be reduced. This is thought to be because polyacetal has a simpler structure than, for example, polyalkylene carbonate. As a result of reducing the amount of residual carbon in the molded body, the magnetocaloric effect of the magnetocaloric effect material molded body can be enhanced, and the change in characteristics over time of the magnetocaloric effect material, particularly the operating temperature, is suppressed, In addition, it is possible to suppress the functional deterioration of the system using the magnetocaloric effect material.

(5B)バインダとして主にポリアセタールを用いることで、射出性・成形性が向上する。原料粉末の粒径を小さくすれば原料粉末の流動性が向上するため、バインダを用いなくとも射出成形が可能となる可能性もある。しかしながら、粒径が小さくなると磁気熱量効果を向上させることが困難になる。上述したバインダを用いることで、比較的粒径の大きい磁気熱量効果材料の粉末原料を用いたマイクロ金属射出成形が可能となる。マイクロ金属射出成形を行うことで、例えば成形体における微細流路を一括成形でき、物理加工を行うことで複数の微細流路を成形する場合と比較して成形体の生産性が向上する。   (5B) By using mainly polyacetal as the binder, the injection property and moldability are improved. If the particle size of the raw material powder is reduced, the fluidity of the raw material powder is improved, so that injection molding may be possible without using a binder. However, it becomes difficult to improve the magnetocaloric effect as the particle size decreases. By using the above-mentioned binder, micro metal injection molding using a powder raw material of a magnetocaloric effect material having a relatively large particle size can be performed. By performing the micro metal injection molding, for example, the fine flow paths in the molded body can be collectively formed, and the productivity of the molded body is improved as compared with the case of forming a plurality of fine flow paths by performing physical processing.

(5C)脱脂によりバインダが除去されたことにより、成形体にはボイドが生成される。このボイドが緩衝箇所として働くことにより、水素処理を行ったときに、水素脆化が生じて成形体が割れてしまうことを抑制できる。
(5D)実施例2で製造した成形体は、残炭量が0.01wt%未満となった。このように残炭量を低減することにより、動作温度の変化を高度に抑制することができる。
(5C) By removing the binder by degreasing, voids are generated in the molded body. This void acts as a buffer portion, so that hydrogen embrittlement and cracking of the molded body can be suppressed when hydrogen treatment is performed.
(5D) The molded body produced in Example 2 had a residual carbon content of less than 0.01 wt%. Thus, the change of operating temperature can be suppressed highly by reducing the amount of remaining charcoal.

1…成形体、2…流路 1 ... molded body, 2 ... channel

Claims (6)

磁気熱量効果材料の成形体の製造方法であって、
La(Fe、Si)13の原料粉末と、ポリアセタールと、が混合された混合物を成形して成形体(1)を作製する成形工程(S4)と、
前記成形工程において作製された前記成形体から前記ポリアセタールを除去する脱脂工程(S5、S6)と、を有する、磁気熱量効果材料の成形体の製造方法。
A method for producing a molded body of magnetocaloric effect material,
A forming step (S4) of forming a formed body (1) by forming a mixture of La (Fe, Si) 13 raw material powder and polyacetal;
A degreasing step (S5, S6) for removing the polyacetal from the molded body produced in the molding step.
請求項1に記載の磁気熱量効果材料の成形体の製造方法であって、
前記成形工程は、射出成形により前記成形体を作製する工程である、磁気熱量効果材料の成形体の製造方法。
A method for producing a molded body of the magnetocaloric effect material according to claim 1,
The molding step is a method for producing a molded body of a magnetocaloric effect material, which is a process of producing the molded body by injection molding.
請求項1又は請求項2に記載の磁気熱量効果材料の成形体の製造方法であって、
前記粉末原料は、粒径が0.1〜200μmである、磁気熱量効果材料の製造方法。
A method for producing a molded body of the magnetocaloric effect material according to claim 1 or 2,
The said powder raw material is a manufacturing method of the magnetocaloric effect material whose particle size is 0.1-200 micrometers.
請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の磁気熱量効果材料の成形体の製造方法であって、
前記脱脂工程は、第1の工程(S5)と、第2の工程(S6)と、を含み、
前記第1の工程と前記第2の工程は、それぞれ脱脂の特性が異なる工程である、磁気熱量効果材料の成形体の製造方法。
A method for producing a molded body of the magnetocaloric effect material according to any one of claims 1 to 3,
The degreasing step includes a first step (S5) and a second step (S6),
The method for producing a molded body of a magnetocaloric effect material, wherein the first step and the second step are steps having different degreasing characteristics.
請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の磁気熱量効果材料の成形体の製造方法であって、
前記脱脂工程において脱脂された前記成形体を焼結し、焼結体を作製する焼結工程(S7)を有し、
前記焼結体の残炭量は、0.01wt%未満である、磁気熱量効果材料の成形体の製造方法。
A method for producing a molded body of a magnetocaloric effect material according to any one of claims 1 to 4,
Sintering the molded body degreased in the degreasing step, and having a sintering step (S7) for producing a sintered body,
The manufacturing method of the molded object of the magnetocaloric effect material whose residual carbon amount of the said sintered compact is less than 0.01 wt%.
請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の磁気熱量効果材料の成形体の製造方法であって、
前記成形工程では、1つ以上の流路(2)が形成された成形体を作製する、磁気熱量効果材料の成形体の製造方法。
A method for producing a molded body of a magnetocaloric effect material according to any one of claims 1 to 5,
In the molding step, a method for producing a molded body of magnetocaloric effect material, in which a molded body having one or more flow paths (2) is formed.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2011523771A (en) * 2008-04-28 2011-08-18 ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピア Open-cell porous moldings for heat exchangers
JP2011162811A (en) * 2010-02-05 2011-08-25 Sumitomo Metal Mining Co Ltd Rare earth-iron based alloy powder for magnetic refrigeration

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