JP2020009886A - Method for manufacturing sintered magnet - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、焼結磁石の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a sintered magnet.
希土類磁石、フェライト磁石及びアルニコ磁石等の焼結磁石は、モータ又はアクチュエータ等の部品であり、例えば、ハードディスクドライブ、ハイブリッド自動車、電気自動車、磁気共鳴画像装置(MRI)、スマートフォン、デジタルカメラ、薄型TV、スキャナー、エアコン、ヒートポンプ、冷蔵庫、掃除機、洗濯乾燥機、エレベーター及び風力発電機等の様々な分野で利用されている。これらの多様な用途に応じて、焼結磁石に要求される寸法及び形状は異なる。したがって、多品種の焼結磁石を効率的に製造するためには、焼結磁石の寸法及び形状を容易に変更することが可能な成形方法が望まれる。 Sintered magnets such as rare earth magnets, ferrite magnets, and alnico magnets are components such as motors or actuators, such as hard disk drives, hybrid vehicles, electric vehicles, magnetic resonance imaging (MRI) devices, smartphones, digital cameras, and thin TVs. It is used in various fields such as scanners, air conditioners, heat pumps, refrigerators, vacuum cleaners, washing and drying machines, elevators and wind power generators. The size and shape required for the sintered magnet are different depending on these various uses. Therefore, in order to efficiently manufacture various types of sintered magnets, a molding method capable of easily changing the size and shape of the sintered magnet is desired.
例えば、従来の希土類磁石の製造では、磁性粉末(希土類元素を含む合金粉末)を高圧(例えば、50MPa以上200MPa以下)で加圧しながら、磁場を磁性粉末へ印加する。その結果、磁場に沿って配向した磁性粉末から成形体が形成される。このような成形方法を、以下では「高圧磁場プレス法」と記す。高圧磁場プレス法によれば、磁性粉末が配向し易く、高い残留磁束密度Brと優れた保形性とを有する成形体を得ることが可能である。この成形体の焼結によって焼結体を得て、焼結体を所望の形状に加工することにより、磁石製品しての焼結磁石が完成する。 For example, in the production of a conventional rare earth magnet, a magnetic field is applied to the magnetic powder while pressing the magnetic powder (alloy powder containing a rare earth element) at a high pressure (for example, 50 MPa or more and 200 MPa or less). As a result, a compact is formed from the magnetic powder oriented along the magnetic field. Hereinafter, such a forming method is referred to as a “high-pressure magnetic field pressing method”. According to the high-pressure magnetic field press method, it is possible to obtain a molded body in which the magnetic powder is easily oriented and has a high residual magnetic flux density Br and excellent shape retention. A sintered body is obtained by sintering the molded body, and the sintered body is processed into a desired shape, thereby completing a sintered magnet as a magnet product.
しかし、高圧磁場プレス法では、磁場中で高い圧力を磁性粉末へ及ぼす必要があるため、大規模で複雑な成形装置が必要であり、成形用の金型の寸法及び形状が制限される。この制限のために、高圧磁場プレス法によって得られる一般的な成形体の形状は、粗大なブロックに限られる。したがって、従来の方法によって多品種の磁石製品を製造する場合、ブロック状の成形体を焼結させて焼結体を得た後、磁石製品に要求される寸法及び形状に応じて焼結体を加工する必要がある。焼結体の加工では、焼結体を切削したり、研磨したりするため、高価な元素(例えば希土類元素)を含む屑が生じてしまう。その結果、磁石製品の歩留まり率(yield rate)が低下する。また、高圧磁場プレス法では、金型同士のカジリ(galling)、又は金型と成形体との間におけるカジリによって、金型又は成形体が破損し易い。例えば、高圧磁場プレス法で得られた成形体には亀裂(crack)が発生することがある。 However, in the high-pressure magnetic field press method, since a high pressure needs to be applied to the magnetic powder in a magnetic field, a large-scale and complicated molding device is required, and the size and shape of a molding die are limited. Due to this limitation, the shape of a general molded body obtained by the high-pressure magnetic field pressing method is limited to a coarse block. Therefore, when manufacturing various types of magnet products by the conventional method, after sintering the block-shaped molded body to obtain a sintered body, the sintered body is formed according to the dimensions and shape required for the magnet product. Need to be processed. In the processing of the sintered body, since the sintered body is cut or polished, waste containing expensive elements (for example, rare earth elements) is generated. As a result, the yield rate of the magnet product is reduced. In the high-pressure magnetic field press method, the mold or the molded body is easily damaged by galling between the molds or galling between the mold and the molded body. For example, a compact obtained by a high-pressure magnetic field pressing method may have cracks.
上記のような理由のため、従来の高圧磁場プレス法を用いた製造方法は、多品種又は少量の磁石製品の製造に適していない。高圧磁場プレス法に代わる成形方法として、下記特許文献1には、低圧(0.98MPa以上2.0MPa以下)で合金粉末を成形する方法が開示されている。この希土類磁石の製造方法は、合金粉末をモールド内に充填して、合金粉末を低圧で加圧することにより、成形体を作製する工程(充填工程)と、モールド中の成形体に磁場を印加して、成形体中の合金粉末を配向させる工程(配向工程)と、モールドから取り出した成形体を焼結する工程(焼結工程)と、を備える。そして、下記特許文献1に記載の製造方法では、充填工程と、配向工程とが、別の場所で行われる。 For the reasons described above, the manufacturing method using the conventional high-pressure magnetic field pressing method is not suitable for manufacturing a variety or a small amount of magnet products. As a molding method that replaces the high-pressure magnetic field pressing method, Patent Literature 1 below discloses a method of molding an alloy powder at a low pressure (not less than 0.98 MPa and not more than 2.0 MPa). This method of manufacturing a rare earth magnet includes a step of filling an alloy powder into a mold and pressing the alloy powder at a low pressure to form a compact (filling step), and applying a magnetic field to the compact in the mold. A step of orienting the alloy powder in the compact (orienting step) and a step of sintering the compact taken out of the mold (sintering step). And in the manufacturing method of the following patent document 1, a filling process and an orientation process are performed in another place.
上記特許文献1に記載の成形方法のように、低圧で磁性粉末を成形する場合、高圧に対する耐久性が金型に要求されず、大規模で複雑な成形装置も不要である。したがって、低圧で磁性粉末を成形する場合、金型の材質、寸法及び形状が制限されず、多様な寸法及び形状を有する型を用いて、多品種の焼結磁石を比較的容易に製造することができる。また、高圧磁場プレス法では、磁性粉末の成形及び配向に長時間を要するが、低圧で磁性粉末を成形することにより、成形及び配向に要する時間が大幅に短縮され、焼結磁石の生産性が向上する。 When the magnetic powder is molded at a low pressure as in the molding method described in Patent Document 1, durability against a high pressure is not required for a mold, and a large-scale and complicated molding apparatus is not required. Therefore, when molding magnetic powder at low pressure, the material, dimensions and shape of the mold are not limited, and it is relatively easy to manufacture various types of sintered magnets using molds having various dimensions and shapes. Can be. In the high-pressure magnetic field pressing method, it takes a long time to form and orient the magnetic powder, but by molding the magnetic powder at a low pressure, the time required for the shaping and orientation is greatly reduced, and the productivity of the sintered magnet is reduced. improves.
しかしながら、上記特許文献1に記載の成形方法では、金属又はカーボン等の電気伝導体からなる型内に配置された磁性粉末にパルス磁場を印加する。そのため、型において渦電流が流れ、逆磁場が発生する。磁性粉末に接する型の表面(型の内壁)近傍で逆磁場が発生した場合、成形体を構成する磁性粉末が逆磁場によって型の表面に引き寄せられ、それに伴って成形体の中心部が疎になることがある。このように、逆磁場によって密度が不均一になった成形体を焼結させると、得られる焼結体(焼結磁石)に亀裂が発生し易い。また、渦電流によって発生する逆磁場は、磁性粉末の配向性を乱して、結果的に焼結磁石の磁気特性が損なわれることもある。渦電流に起因する上記の問題は、型内に配置された磁性粉末に静磁場を印加する場合も起こり得る。 However, in the molding method described in Patent Document 1, a pulse magnetic field is applied to magnetic powder disposed in a mold made of an electric conductor such as metal or carbon. Therefore, an eddy current flows in the mold, and a reverse magnetic field is generated. When a reverse magnetic field is generated near the surface of the mold (the inner wall of the mold) in contact with the magnetic powder, the magnetic powder constituting the compact is attracted to the surface of the mold by the reverse magnetic field, and the center of the compact is thereby loosened. May be. As described above, when a compact having a non-uniform density due to a reverse magnetic field is sintered, a crack is easily generated in the obtained sintered body (sintered magnet). Also, the reverse magnetic field generated by the eddy current disturbs the orientation of the magnetic powder, and as a result, the magnetic properties of the sintered magnet may be impaired. The above problem caused by the eddy current may occur when a static magnetic field is applied to the magnetic powder disposed in the mold.
また、本発明者らによる研究の結果、上記特許文献1に記載の成形方法を用いて製造された希土類磁石は、必ずしも十分な残留磁束密度Brを有しないことが判明した。さらに、上記特許文献1に記載の成形方法を用いて焼結磁石を製造した場合、焼結磁石において亀裂が形成され易いことが判明した。 Further, as a result of a study by the present inventors, it has been found that a rare earth magnet manufactured by using the molding method described in Patent Document 1 does not necessarily have a sufficient residual magnetic flux density Br. Further, it has been found that when a sintered magnet is manufactured using the molding method described in Patent Document 1, cracks are easily formed in the sintered magnet.
本発明者らは、金属等の電気伝導体よりも著しく電気伝導率が低い樹脂から形成された型を用いることにより、配向工程において型に流れる渦電流を抑制することに成功した。しかしながら、本発明者らによる研究の結果、樹脂から形成された型を用いる場合、焼結磁石の寸法及び形状が設計値からずれ易く、焼結磁石に亀裂が形成され易いことが判明した。 The present inventors have succeeded in suppressing an eddy current flowing through the mold in the alignment step by using a mold formed of a resin having significantly lower electric conductivity than an electric conductor such as a metal. However, as a result of a study by the present inventors, it has been found that when a mold formed from a resin is used, the size and shape of the sintered magnet tend to deviate from design values, and cracks are easily formed in the sintered magnet.
本発明は、配向工程において型に流れる渦電流を抑制し、且つ焼結磁石の寸法の精度を向上させ、且つ焼結磁石における亀裂を抑制する焼結磁石の製造方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a sintered magnet that suppresses eddy current flowing through a mold in an orientation step, improves the dimensional accuracy of the sintered magnet, and suppresses cracks in the sintered magnet. I do.
本発明の一側面に係る焼結磁石の製造方法は、磁性粉末を型で成形して、成形体を形成する成形工程と、型内に保持された成形体に磁場を印加して、成形体に含まれる磁性粉末を配向させる配向工程と、配向工程後、型から分離された成形体を加熱して焼結させる焼結工程と、を備え、型の少なくとも一部が樹脂であり、型において樹脂である部分の少なくとも一部が、被膜で覆われており、被膜の硬度が、樹脂の硬度よりも高く、成形工程では、被膜が磁性粉末と接触し、磁性粉末の真密度が、D[g/cm3]と表され、成形体の嵩密度が、d[g/cm3]と表され、成形体の相対密度が、100・d/D[%]と定義され、相対密度が38%以上60%未満である値に調整された成形体を加熱して焼結させる。 A method for manufacturing a sintered magnet according to one aspect of the present invention includes a molding step of molding a magnetic powder in a mold to form a compact, and applying a magnetic field to the compact held in the mold to form a compact. An orientation step of orienting the magnetic powder included in the mold, and after the orientation step, a sintering step of heating and sintering the molded body separated from the mold, wherein at least a part of the mold is a resin, At least a part of the resin portion is covered with the coating, and the hardness of the coating is higher than the hardness of the resin. In the molding process, the coating contacts the magnetic powder, and the true density of the magnetic powder is D [ g / cm 3 ], the bulk density of the molded body is represented as d [g / cm 3 ], the relative density of the molded body is defined as 100 · d / D [%], and the relative density is 38. The molded body adjusted to a value of not less than 60% and less than 60% is heated and sintered.
被膜の硬度が、磁性粉末の硬度よりも高くてよい。 The hardness of the coating may be higher than the hardness of the magnetic powder.
被膜のビッカース硬度が、150N/mm2以上8000N/mm2以下(150HV以上8000HV以下)であってよい。 The Vickers hardness of the coating may be 150 N / mm 2 or more and 8000 N / mm 2 or less (150 HV or more and 8000 HV or less).
型が、下型と、下型の上に配置される筒状の側型と、側型の上方から側型内へ挿入される上型と、を含んでよく、下型、側型、及び上型のうち、少なくとも側型が樹脂から形成されていてよく、側型の内壁の少なくとも一部が、被膜で覆われていてよい。 The mold may include a lower mold, a cylindrical side mold disposed on the lower mold, and an upper mold inserted into the side mold from above the side mold, and the lower mold, the side mold, and At least the side mold of the upper mold may be formed of resin, and at least a part of the inner wall of the side mold may be covered with a coating.
樹脂が絶縁性の樹脂であってよい。 The resin may be an insulating resin.
型が磁性粉末に及ぼす圧力を、0.049MPa以上20MPa以下に調整してよい。 The pressure exerted on the magnetic powder by the mold may be adjusted to 0.049 MPa or more and 20 MPa or less.
磁性粉末が希土類元素を含んでよく、焼結磁石が希土類磁石であってよい。 The magnetic powder may include a rare earth element, and the sintered magnet may be a rare earth magnet.
磁性粉末が顆粒であってよい。 The magnetic powder may be a granule.
本発明によれば、配向工程において型に流れる渦電流を抑制し、且つ焼結磁石の寸法の精度を向上させ、且つ焼結磁石における亀裂を抑制する焼結磁石の製造方法が提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of the sintered magnet which suppresses the eddy current which flows into a type | mold in an orientation process, improves the dimensional accuracy of a sintered magnet, and suppresses a crack in a sintered magnet is provided.
以下、図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について説明する。図面において、同等の構成要素には同等の符号を付す。本発明は下記実施形態に限定されるものではない。各図に示すX,Y及びZは、互いに直交する3つの座標軸を意味する。各座標軸が示す方向は、全図に共通する。Z軸は鉛直方向に対応する。XY面は水平方向に対応する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, equivalent components are denoted by the same reference numerals. The present invention is not limited to the following embodiments. X, Y and Z shown in each figure mean three coordinate axes orthogonal to each other. The direction indicated by each coordinate axis is common to all drawings. The Z axis corresponds to the vertical direction. The XY plane corresponds to the horizontal direction.
本発明の一実施形態として、以下では希土類磁石(焼結磁石)の製造方法について説明する。本実施形態に係る希土類磁石の製造方法は、少なくとも成形工程と、配向工程と、焼結工程と、を備える。成形工程では、磁性粉末を型で成形して、成形体を形成する。配向工程では、型内に保持された成形体に磁場を印加して、成形体に含まれる磁性粉末を配向させる。配向工程後に実施される焼結工程では、型から分離された成形体を加熱して焼結させる。 As one embodiment of the present invention, a method for manufacturing a rare earth magnet (sintered magnet) will be described below. The method for manufacturing a rare earth magnet according to the present embodiment includes at least a forming step, an orientation step, and a sintering step. In the molding step, the magnetic powder is molded with a mold to form a molded body. In the orientation step, a magnetic field is applied to the compact held in the mold to orient the magnetic powder contained in the compact. In the sintering step performed after the orientation step, the molded body separated from the mold is heated and sintered.
成形工程に用いる型の少なくとも一部は、樹脂である。型において樹脂である部分の少なくとも一部は、被膜で覆われている。被膜の硬度は、樹脂の硬度よりも高い。成形工程では、被膜が磁性粉末と接触する。以下に記載の硬度とは、ビッカース硬度又はモース硬度であってよい。 At least a part of the mold used in the molding step is a resin. At least a part of the resin portion in the mold is covered with a coating. The hardness of the coating is higher than the hardness of the resin. In the molding step, the coating comes into contact with the magnetic powder. The hardness described below may be Vickers hardness or Mohs hardness.
磁性粉末の真密度は、D[g/cm3]と表される。成形体の嵩密度は、d[g/cm3]と表される。成形体の嵩密度は、成形体の質量を成形体の体積で除した値である。成形体の相対密度は、100・d/D[%]と定義される。相対密度が38%以上60%未満である値に調整された成形体を加熱して焼結させることにより、焼結体が得られる。ただし、成形体の相対密度は、焼結工程前に調整されるものであり、焼結工程では調整されない。 The true density of the magnetic powder is represented as D [g / cm 3 ]. The bulk density of the molded body is expressed as d [g / cm 3 ]. The bulk density of the compact is a value obtained by dividing the mass of the compact by the volume of the compact. The relative density of the compact is defined as 100 · d / D [%]. A sintered body is obtained by heating and sintering the molded body whose relative density is adjusted to a value of 38% or more and less than 60%. However, the relative density of the compact is adjusted before the sintering step, and is not adjusted in the sintering step.
以下では、各工程の詳細が説明される。 Hereinafter, details of each step will be described.
希土類磁石の製造方法では、まず原料合金を鋳造する。鋳造方法は、例えば、ストリップキャスト法であってよい。原料合金はフレーク状であってよく、インゴット状であってもよい。原料合金は、希土類元素Rを含む。希土類元素Rは、Sc,Y,La,Ce,Pr,Nd,Pm,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb及びLuからなる群より選ばれる少なくとも一種であればよい。原料合金は、希土類元素Rに加えて、B,N,Fe,Co,Cu,Ni,Mn,Al,Nb,Zr,Ti,W,Mo,V,Ga,Zn,Si及びBiからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素を含んでよい。原料合金の化学組成は、最終的に得たい希土類磁石の主相及び粒界相の化学組成に応じて調整すればよい。つまり、目的とする希土類磁石の組成に応じて上記元素を含む各出発原料を秤量・配合して、原料合金の原料を調製すればよい。希土類磁石は、例えば、ネオジム磁石、サマリウムコバルト磁石、サマリウム‐鉄‐窒素磁石、又はプラセオジム磁石であってよい。希土類磁石の主相は、例えば、Nd2Fe14B,SmCo5,Sm2Co17,Sm2Fe17N3,Sm1Fe7Nx,又はPrCo5であってよい。粒界相は、例えば、主相に比べて希土類元素Rの含有量が大きい相(Rリッチ相)であってよい。粒界相は、遷移金属リッチ相、Bリッチ相、酸化物相又は炭化物相を含んでもよい。
In the method of manufacturing a rare earth magnet, first, a raw material alloy is cast. The casting method may be, for example, a strip casting method. The raw material alloy may be in the form of flakes or ingots. The raw material alloy contains the rare earth element R. The rare earth element R may be at least one selected from the group consisting of Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb and Lu. . The raw material alloy is selected from the group consisting of B, N, Fe, Co, Cu, Ni, Mn, Al, Nb, Zr, Ti, W, Mo, V, Ga, Zn, Si and Bi in addition to the rare earth element R. It may contain at least one selected element. The chemical composition of the raw material alloy may be adjusted according to the chemical composition of the main phase and the grain boundary phase of the rare earth magnet to be finally obtained. That is, the starting materials containing the above elements may be weighed and blended according to the composition of the target rare earth magnet to prepare the raw material of the raw material alloy. The rare earth magnet may be, for example, a neodymium magnet, a samarium cobalt magnet, a samarium-iron-nitrogen magnet, or a praseodymium magnet. Main phase of the rare earth magnets, for example, Nd 2 Fe 14 B, SmCo 5,
上記の原料合金の粗粉砕により、粗大粉末を得る。粗粉砕では、例えば、水素を合金の粒界(Rリッチ相)に吸蔵させることより、原料合金を粉砕してよい。原料合金の粗粉砕では、ディスクミル、ジョークラッシャー、ブラウンミル又はスタンプミル等の機械的な粉砕方法を用いてもよい。粗粉砕によって得られた粗大粉末の粒径は、例えば、10μm以上100μm以下であってよい。 A coarse powder is obtained by coarse pulverization of the raw material alloy. In the coarse pulverization, for example, the raw material alloy may be pulverized by absorbing hydrogen into the grain boundaries (R-rich phase) of the alloy. In the coarse pulverization of the raw material alloy, a mechanical pulverization method such as a disk mill, a jaw crusher, a brown mill or a stamp mill may be used. The particle size of the coarse powder obtained by the coarse pulverization may be, for example, 10 μm or more and 100 μm or less.
上記の粗大粉末の微粉砕により、微粉末を得る。微粉砕では、ジェットミル、ボールミル、振動ミル、又は湿式アトライター等により、粗大粉末を粉砕してよい。微粉砕によって得られた微粉末の粒径は、例えば、0.5μm以上5μm以下であってよい。 Fine powder is obtained by finely pulverizing the above coarse powder. In the fine pulverization, the coarse powder may be pulverized by a jet mill, a ball mill, a vibration mill, a wet attritor, or the like. The particle size of the fine powder obtained by the fine pulverization may be, for example, 0.5 μm or more and 5 μm or less.
粗粉砕で得た粗大粉末へ有機物を添加してよい。微粉砕で得た微粉末へ有機物を添加してもよい。つまり、微粉砕の前後いずれかにおいて、有機物を原料合金の粉末と混ぜてよい。有機物は、例えば、潤滑剤として機能する。潤滑剤を原料合金の粉末へ添加することにより、原料合金の粉末の凝集が抑制される。また、潤滑剤を原料合金の粉末へ添加するにより、後工程において型と原料合金の粉末との摩擦が抑制され易い。その結果、配向工程において原料合金の粉末が配向し易く、原料合金の粉末から得られる成形体の表面又は型の表面における傷を抑制し易い。有機物は、例えば、脂肪酸又は脂肪酸の誘導体であってよい。有機物は、例えば、オレイン酸アミド、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸アミド、パルミチン酸アミド、ペンタデシル酸アミド、ミリスチン酸アミド、ラウリン酸アミド、カプリン酸アミド、ペラルゴン酸アミド、カプリル酸アミド、エナント酸アミド、カプロン酸アミド、バレリアン酸アミド及びブチル酸アミドからなる群より選ばれる少なくとも一種であってよい。潤滑剤は、粉末状の有機物であってよい。潤滑剤は、液状の有機物であってもよい。粉末状の潤滑剤が溶解した有機溶媒を原料合金の粉末へ添加してもよい。 Organic substances may be added to the coarse powder obtained by the coarse pulverization. An organic substance may be added to the fine powder obtained by the fine pulverization. That is, the organic matter may be mixed with the powder of the raw material alloy before or after the pulverization. The organic material functions as, for example, a lubricant. By adding the lubricant to the powder of the raw alloy, the aggregation of the powder of the raw alloy is suppressed. Further, by adding the lubricant to the powder of the raw material alloy, the friction between the mold and the powder of the raw material alloy is easily suppressed in a later step. As a result, in the orientation step, the powder of the raw material alloy is easily oriented, and scratches on the surface of the compact or the surface of the mold obtained from the powder of the raw material alloy are easily suppressed. The organic matter may be, for example, a fatty acid or a derivative of a fatty acid. Organic substances include, for example, oleamide, zinc stearate, calcium stearate, stearamide, palmitamide, pentadecylamide, myristic amide, lauric amide, capric amide, pelargonic amide, caprylic amide, enanthic acid It may be at least one selected from the group consisting of amides, caproic acid amides, valeric acid amides and butyric acid amides. The lubricant may be a powdered organic substance. The lubricant may be a liquid organic substance. An organic solvent in which a powdery lubricant is dissolved may be added to the powder of the raw material alloy.
以下では、上記の手順で得られた原料合金の粉末は「磁性粉末」と表記される。 Hereinafter, the powder of the raw material alloy obtained by the above procedure is referred to as “magnetic powder”.
磁性粉末は、顆粒であっても良い。磁性粉末が顆粒であることにより、磁性粉末の流動性が高くなるため、焼結前の成形体の密度のバラツキ及び焼結体の欠けをより抑制できる場合がある。また磁性粉末が顆粒であることにより、成型工程に用いるパンチと側型との間のクリアランスに磁性粉末が侵入し難く、側型の内壁が摩耗し難いため、焼結磁石の寸法の精度が向上し易く、焼結磁石におけるクラックが抑制され易い。 The magnetic powder may be a granule. When the magnetic powder is a granule, the fluidity of the magnetic powder is increased, so that the variation in the density of the compact before sintering and the chipping of the sintered body may be further suppressed. In addition, since the magnetic powder is granular, it is difficult for the magnetic powder to penetrate the clearance between the punch used in the molding process and the side mold, and the inner wall of the side mold is not easily worn, so that the dimensional accuracy of the sintered magnet is improved. It is easy to suppress cracks in the sintered magnet.
顆粒は、原料合金の粉末と顆粒形成剤とを用いて、公知の造粒法を適用すれば得ることができる。造粒法の例は、転動造粒、スプレー造粒、振動造粒等である。具体的には、特許4662046号公報に記載された造粒法により顆粒を作製することができる。 Granules can be obtained by applying a known granulation method using a powder of a raw alloy and a granule forming agent. Examples of the granulation method include rolling granulation, spray granulation, and vibration granulation. Specifically, granules can be produced by a granulation method described in Japanese Patent No. 4662046.
顆粒形成剤の例は、炭化水素系化合物、アルコール系化合物、エーテル系(グリコールエーテル系を含む)化合物、エステル系(グリコールエステル系を含む)化合物、ケトン系化合物、脂肪酸系化合物、テルペン系化合物である。炭化水素系化合物としては、トルエン、キシレン、アルコール系化合物としては、ターピネオール、エタノール、エーテル系化合物としては、ブチルセロソルブ、セロソルブ、カルビトール、ブチルカルビトール、エステル系化合物としては、酢酸エチル、ケトン系化合物としては、アセトン(ジメチルケトン)、メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトン等が挙がられる。これら以外にも、例えばエチレングリコール、ジエチレングリコール等や、グリセリン等、他の有機液体を用いることも可能である。また、顆粒形成剤として、ポリマー等のバインダーを用いてもよい。 Examples of the granulating agent include hydrocarbon compounds, alcohol compounds, ether compounds (including glycol ether compounds), ester compounds (including glycol ester compounds), ketone compounds, fatty acid compounds, and terpene compounds. is there. As hydrocarbon compounds, toluene, xylene, alcohol compounds, terpineol, ethanol, ether compounds, butyl cellosolve, cellosolve, carbitol, butyl carbitol, ester compounds, ethyl acetate, ketone compounds Examples include acetone (dimethyl ketone), methyl isobutyl ketone, methyl ethyl ketone, and the like. Other than these, other organic liquids such as ethylene glycol, diethylene glycol, and glycerin can be used. Further, a binder such as a polymer may be used as the granule forming agent.
レーザー回折法によって測定される顆粒の体積基準の粒度分布において、顆粒のD50は20μm以上1000μm以下であってよい。 In the volume-based particle size distribution of the granules measured by a laser diffraction method, the D50 of the granules may be from 20 μm to 1000 μm.
成形工程に用いる型の一例は、図1に示される。図1に示される型を用いた成形工程の手順は、図2中の(a)及び(b)に示される。 One example of a mold used in the molding step is shown in FIG. The procedure of the molding process using the mold shown in FIG. 1 is shown in (a) and (b) of FIG.
型2は、パンチ4(上型)とダイ3とを備える。ダイ3は、下型8と、下型8の上に配置される筒状の側型6と、を備える。つまり、型2は、下型8と、下型8の上に配置される側型6と、側型6の上方から側型6内へ挿入されるパンチ4と、を備える。側型6は下型8から分離可能である。ただし、側型6と下型8は、互いに分離されずに連続してよい。磁性粉末10から形成される成形体10bの形状及び寸法に対応する空間が、側型6を鉛直方向に貫通している。側型6は、型2の側壁(ダイ3の側壁)と言い換えてよい。下型8は板状であってよい。パンチ4は、ダイ3(側型6の内側)に嵌合する形状を有する。型2の構造、寸法及び形状は、成形体10b及び焼結磁石の設計上の寸法及び形状に応じて変更されてよく、限定されない。
The
型2の少なくとも一部は、樹脂(好ましくは絶縁性の樹脂)である。型2の少なくとも一部が樹脂であることにより、配向工程において型2に流れる渦電流が抑制される。本実施形態では、下型8、側型6、及びパンチ4のうち、少なくも側型6の全体が樹脂から形成されている。下型8、側型6、及びパンチ4のうち、側型6のみが樹脂から形成されていてもよい。ただし、型2において樹脂である部分は、側型6に限定されない。下型8、側型6、及びパンチ4の全てが樹脂から形成されていてよい。下型8、側型6、及びパンチ4のうち、下型8のみが樹脂から形成されていてもよい。下型8、側型6、及びパンチ4のうち、側型6及び下型8のみが樹脂から形成されていてよい。下型8、側型6、及びパンチ4のうち、パンチ4のみが樹脂から形成されていてもよい。下型8、側型6、及びパンチ4のうち、側型6及びパンチ4のみが樹脂から形成されていてもよい。下型8、側型6、及びパンチ4のうち、下型8及びパンチ4のみが樹脂から形成されていてもよい。
At least a part of the
型2の一部又は全部を構成する樹脂は、絶縁性の樹脂であってよい。型2の一部又は全部を構成する絶縁性の樹脂は、例えば、アクリル樹脂、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体、ポリエチレン(高密度ポリエチレンなど)、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、エチルセルロース、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリスチレン、アクリロニトリル・スチレン共重合体、スチレン・ブタジエン共重合体、エチレン・酢酸ビニル共重合体、エチレン・エチルアクリレート共重合体、アタクチック・ポリプロピレン、ポリメタクリル酸メチル、メタクリル酸共重合体、ポリカーボネート、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリアセタール、変性ポリフェニレンオキサイド、ポリフェニレンサルファイド、ポリアミド(ポリアミド6、ポリアミド46、ポリアミド66、ポリアミド6.66)、ポリイミド、ポリアリレート、ポリビニルアルコール、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、液晶ポリマー、パラフィンワックス及びシリコン樹脂ならなる群より選ばれる一種又は複数種であってよい。
The resin forming part or all of the
焼結過程における希土類磁石(例えばネオジム磁石)の収縮率には異方性があるため、収縮後の希土類磁石(焼結体)の形状(特に複雑な形状)を精密に予測することは困難である。したがって、ネットシェイプのためには、型2の寸法及び形状を調整するための試行錯誤が必要であり、型2の材料としては、切削し易い樹脂が適している。つまり、多様な用途に応じた多品種の希土類磁石を効率的に製造するためには、樹脂から形成された型2が適している。従来の金型は、加工し難く、高価であるため、多様な用途に応じた多品種の希土類磁石の製造に適していない。
Since the shrinkage ratio of a rare earth magnet (for example, neodymium magnet) in the sintering process is anisotropic, it is difficult to accurately predict the shape (particularly a complicated shape) of the shrinked rare earth magnet (sintered body). is there. Therefore, trial and error for adjusting the size and shape of the
型2が有する樹脂中にフィラーが含まれてよい。フィラーが樹脂中に含まれる場合、フィラーの増量によって型2の原料費が削減され、型2の加工性が向上し、型2の機械的強度が向上する。フィラーは、例えば、炭酸カルシウム、タルク、シリカ、クレー、ウォラストナイト、チタン酸カリウム、ゾノトライト、石膏繊維、アルミボレート、塩基性硫酸マグネシウム無機繊維、アラミド繊維、ガラス繊維、マイカ、ガラスフレーク、ポリオキシベンゾイルウイスカー、バルーン、六方晶BN(窒化ホウ素)、硫化モリブデン、ポリテトラフルオロエチレン粉(テフロン粉)からなる群より選ばれる少なくとも一種であってよい。複数種のフィラーが樹脂中に含まれてよい。
A filler may be contained in the resin of the
型2のうち樹脂以外の部分は、例えば、鉄、ケイ素鋼、ステンレス鋼、パーマロイ、アルミニウム、アルミニウム合金、モリブデン、タングステン、及びセラミックス(例えばアルミナ)、カーボン及びガラスからなる群より選ばれる少なくとも一種から形成されていてよい。型2のうち樹脂以外の部分の一部又は全体が、磁性粉末10よりも硬度が高い被膜6Aで覆われていてもよい。
The portion of the
型2において樹脂である部分の少なくとも一部は、被膜6Aで覆われており、被膜6Aの硬度は、樹脂の硬度よりも高い。本実施形態の場合、側型6の内壁全体が被膜6Aで覆われており、被膜6Aの硬度は、側型6を構成する樹脂の硬度よりも高い。
At least a part of the resin portion in the
図1及び図2中の(a)に示されるように、成形工程では、側型6を下型8の上に載置して、側型6の下面側の開口部(穴)を下型8で塞ぐ。このような配置により、側型6及び下型8がダイ3を構成する。続いて、磁性粉末10を、側型6の上面側の開口部からダイ3の内側(側型6を貫通する空間)へ供給する。磁性粉末10をダイ3へ充填してよい。つまり、ダイ3の内側を磁性粉末10で満たしてよい。
As shown in FIG. 1A and FIG. 2A, in the molding step, the side die 6 is placed on the
図2中の(b)に示されるように、成形工程では、パンチ4をダイ3内へ挿入して、ダイ3内の磁性粉末10をパンチ4の端面で加圧する。その結果、磁性粉末10がダイ3の内側の形状及び寸法に対応するように成形され、成形体10bが得られる。
As shown in FIG. 2B, in the molding step, the
仮に、型2において樹脂である部分(側型6の内壁)が被膜6Aで覆われていない場合、樹脂よりも硬い磁性粉末10が、樹脂からなる型2の表面(側型6の内壁)と直接摩擦する。その結果、成形工程の繰り返しに伴って、樹脂からなる型2の表面(側型6の内壁)が摩耗してしまい、型2の寸法及び形状(ダイ3の寸法、形状及び容積)が徐々に変化する。型2の寸法及び形状の変化に伴って、成形工程において形成される成形体10bの寸法、嵩密度及び形状が、設計上の寸法、嵩密度及び形状からずれてしまう。その結果、成形体10bの焼結によって得られる焼結体の寸法及び形状が、設計上の寸法及び形状からずれてしまう。また、樹脂からなる型2の表面の摩耗によって、型2の表面に傷が形成される。その結果、型2の表面と接触する成形体10bの表面にも傷が形成されることがある。成形体10bの表面に形成された傷は、焼結体の亀裂の原因となる。
If the resin portion (the inner wall of the side mold 6) of the
一方、型2において樹脂である部分(側型6の内壁)が、樹脂よりも硬い被膜6Aで覆わることにより、被膜6Aがない場合に比べて、磁性粉末10と接触する型2の表面(つまり被膜6A)の摩耗が抑制され、成形工程の繰り返しに伴う型2の寸法及び形状(ダイ3の寸法、形状及び容積)の変化が抑制される。その結果、成形体10bの寸法、嵩密度及び形状が、設計上の寸法、嵩密度及び形状に一致し易く、焼結体の寸法及び形状も、設計上の寸法及び形状に一致し易い。つまり、成形体10b及び焼結体其々の寸法及び形状の精度が向上する。また、型2において樹脂である部分(側型6の内壁)が、樹脂よりも硬い被膜6Aで覆わることにより、被膜6Aがない場合に比べて、磁性粉末10と接触する型2の表面(つまり被膜6Aの表面)における傷が抑制される。その結果、型2の表面と接触する成形体10bの表面における傷が抑制され、焼結体の亀裂も抑制される。
On the other hand, the portion of the
型2において被膜6Aで覆われる部分は、型2において樹脂である部分の少なくとも一部であればよく、被膜6Aで覆われる部分は側型6の内壁全体に限定されない。上述の通り、型2において被膜6Aで覆われる部分において、樹脂の摩耗が防止又は抑制され、成形体10b及び焼結体其々の寸法及び形状の精度が向上し、焼結体における亀裂が抑制される。例えば、磁性粉末10を加圧するパンチ4の端面が被膜6Aで覆われていてよい。ダイ3の底面に相当する下型8の表面が被膜6Aで覆われていてよい。側型6の内壁、パンチ4の端面及び下型8の表面其々の全体が、被膜6Aで覆われていてもよい。側型6の内壁のうち、圧縮後の成形体10bの表面に面する部分のみが、被膜6Aで覆われていてもよい。ダイ3(側型6の内壁)と摩擦するパンチ4の側面の一部又は全体と、ダイ3(側型6)の内壁の一部又は全体とが、被膜6Aで覆われていてもよい。パンチ4の側面と側型6の内壁が被膜6Aで覆われることにより、パンチ4と側型6の摺動に因るパンチ4及び側型6其々の摩耗が抑制される。その結果、成形体10b及び焼結体其々の寸法及び形状の精度が向上し、焼結体における亀裂が抑制される。
The portion covered with the
被膜6Aのビッカース硬度は、例えば、150N/mm2以上8000N/mm2以下、150N/mm2以上900N/mm2以下、600N/mm2以上900N/mm2以下、600N/mm2より高く900N/mm2以下、又は620N/mm2以下900N/mm2以下であってよい。「N/mm2」は、ビッカース硬度の単位であり、「HV」に等しい。被膜6Aのビッカース硬度が高いほど、被膜6Aと磁性粉末10との摩擦による被膜6A自体の摩耗が抑制され易い。また、被膜6Aのビッカース硬度が高いほど、型2において被膜6Aで覆われる部分において、樹脂の摩耗が防止又は抑制され易く、成形体10b及び焼結体其々の寸法及び形状の精度が向上し易く、焼結体における亀裂が抑制され易い。ビッカース硬度が150N/mm2である被膜6Aは、例えば、銅めっき膜である。ビッカース硬度が8000N/mm2である被膜6Aは、例えば、ダイヤモンドライクカーボン(Diamond‐Like Carbon)膜である。
The Vickers hardness of the
被膜6Aの硬度は、磁性粉末10の硬度よりも高くてよい。被膜6Aの硬度が、磁性粉末10の硬度よりも高いことにより、被膜6Aと磁性粉末10との摩擦による被膜6A自体の摩耗が抑制され易い。したがって、被膜6Aの硬度が、磁性粉末10の硬度よりも高い場合、型2において被膜6Aで覆われる部分において、樹脂の摩耗も防止又は抑制され易く、成形体10b及び焼結体其々の寸法及び形状の精度が向上し易く、焼結体における亀裂が抑制され易い。上記の希土類磁石の原料である磁性粉末10のビーカース硬度は、例えば400N/mm2以上700N/mm2以下であってよく、被膜6Aのビーカース硬度は、磁性粉末10のビーカース硬度よりも高くてよい。
The hardness of the
被膜6Aの硬度が樹脂の硬度よりも高い限りにおいて、被膜6Aの組成は限定されない。例えば、樹脂のビッカース硬度は、例えば、0N/mm2よりも高く150N/mm2未満、又は0N/mm2よりも高く100N/mm2以下であってよい。被膜6Aは、無電解ニッケルメッキ膜、電解ニッケルメッキ膜、ポリテトラフロロエチレン(PTFE)膜、クロムメッキ膜、銅メッキ膜、アルマイト膜、硬質アルマイト膜、ニッケルホウ素メッキ膜、無電解ニッケルテフロン(Ni‐PTFE)メッキ膜、ニッケルコバルト合金メッキ膜、鋳鉄膜、純鉄膜、炭化ケイ素膜及びダイヤモンドライクカーボン膜からなる群より選ばれる少なくとも一種であってよい。型2において樹脂である部分が、複数種の被膜6Aで覆われていてよい。型2において樹脂である部分が、重なり合う複数種の被膜6Aで覆われていてもよい。
The composition of the
無電解ニッケルメッキ法によれば、電解ニッケルメッキ法に比べて、ニッケルメッキ膜の成長速度が適度に抑制されるため、厚みが均一であるニッケルメッキ膜が得られ易い。被膜6Aの厚みが均一であるほど、被膜6Aとパンチ4との摩擦が抑制され易く、成形体10b及び焼結体其々の寸法及び形状の精度が向上し易く、焼結体における亀裂が抑制され易い。このような理由から、被膜6Aは無電解ニッケルメッキ膜であることが好ましい。一方、電解ニッケルメッキ膜の厚みはばらつき易いため、被膜6Aが電解ニッケルメッキ膜である場合、パンチ4の側面に面する被膜6Aがたわむことがある。電解ニッケルメッキ膜を型2の表面に形成する場合、電解ニッケルメッキ膜の下地である導電膜を(無電解ニッケルメッキ法等によって)予め型2の表面に形成してよい。
According to the electroless nickel plating method, the growth rate of the nickel plating film is appropriately suppressed as compared with the electrolytic nickel plating method, so that a nickel plating film having a uniform thickness is easily obtained. The more uniform the thickness of the
被膜6Aは、アニールされた無電解ニッケルメッキ膜であってよい。無電解ニッケルメッキ膜がアニールされることにより、無電解ニッケルメッキ膜の硬度が高まる。アニールの温度は、例えば100℃程度であってよい。ただし、無電解ニッケルメッキ膜のアニールにより、無電解ニッケルメッキ膜が反る傾向がある。無電解ニッケルメッキ膜で覆われた型2をアニールした場合、無電解ニッケルメッキ膜と共に、無電解ニッケルメッキ膜で覆われた型2も反ることがある。無電解ニッケルメッキ膜の反りは、無電解ニッケルメッキ膜とパンチ4との摩擦を引き起こし、成形体10b及び焼結体其々の寸法及び形状の精度に影響し得る。したがって、被膜6Aとしては、アニールされた無電解ニッケルメッキ膜に比べて、アニールされていない無電解ニッケルメッキ膜が好ましい。
The
無電解ニッケルメッキ膜は、リン(P)を含んでよい。無電解ニッケルメッキ膜におけるリンの含有量は、例えば、1.0質量%以上12質量%以下、好ましくは1.0質量%以上3.0質量%以下であってよい。無電解ニッケルメッキ膜におけるリンの含有量が小さいほど、無電解ニッケルメッキ膜の硬度が高まる。 The electroless nickel plating film may include phosphorus (P). The content of phosphorus in the electroless nickel plating film may be, for example, from 1.0% by mass to 12% by mass, and preferably from 1.0% by mass to 3.0% by mass. The smaller the phosphorus content in the electroless nickel plating film, the higher the hardness of the electroless nickel plating film.
図2中の(a)に示されるように、側型6の内壁を覆う被膜6Aが、側型6の端面(上面)まで延在(extend)していてよく、側型6の端面における開口部の縁を覆っていてよい。仮に側型6の内壁を覆う被膜6Aが、側型6の端面(上面)にまで延在していない場合、側型6の内壁と被膜6Aとの界面(境界線)が、側型6の内壁又は開口部において露出する。その結果、側型6へのパンチ4の挿入、又は側型6からパンチ4の引き抜きに伴って、上記界面を起点として被膜6Aが側型6の内壁から剥離し易い。しかし、側型6の内壁を覆う被膜6Aが、側型6の端面まで延在して側型6の開口部の縁を覆うことにより、側型6の内壁と被膜6Aとの界面(境界線)が側型6内壁及び開口部において露出せず、側型6の内壁からの被膜6Aの剥離が抑制される。
As shown in FIG. 2A, the
被膜6Aが導電体である場合、被膜6Aが(他の導電体を介して)電気的に接地されていてよい。被膜6Aの接地により、パンチ4とダイ3の摩擦による型2の帯電が抑制される。型2の帯電が抑制されることにより、余分な磁性粉末10がパンチ4の表面及びダイ3の内壁に付着・残存し難く、成形体10bの質量、寸法、嵩密度及び形状がばらつき難い。被膜6Aが導電体である場合、型2の帯電を抑制するために、ダイ3(側型6)の内側だけではなく、型2の外表面の一部又は全体が被膜6Aで覆われていてもよい。
When the
被膜6Aの厚みは、特に限定されないが、例えば、3μm以上50μm以下、又は3μm以上30μm以下であってよい。被膜6Aが薄いほど、成形工程の繰り返し伴って、被膜6Aの摩耗により、被膜6Aで覆われた樹脂が露出し易い。被膜6Aが厚いほど、被膜6Aの形成及び型2の作製に係るコストが増大するが、被膜6Aの耐久性は必ずしも向上しない。
The thickness of the
図1に示される下型8、側型6及びパンチ4の相対的な位置関係が維持されている限り、成形工程では、下型8、側型6、及びパンチ4が鉛直方向に対して傾いていてよい。換言すると、パンチ4が側型6の上に位置し、且つ側型6が下型8の上に位置している限り、成形工程では、型2の全体が鉛直方向に対して傾いていてよい。例えば、成形工程では、型2の全体が鉛直方向(Z軸方向)に対してなす角度は、0度以上45度以下であってよい。
As long as the relative positional relationship between the
後述される配向工程では、パンチ4とダイ3によって保持された成形体10bに磁場を印加して、成形体10bに含まれる磁性粉末10を配向させる。成形工程から配向工程に至るまで、一つのパンチ4を用いる場合、パンチの少なくとも一部が絶縁性の樹脂であることが好ましく、パンチ4の全体が絶縁性の樹脂であることがより好ましい。配向工程において、パンチ4とは別のパンチ(第二のパンチ)とダイ3によって成形体10bを保持する場合、第二のパンチの少なくとも一部が絶縁性の樹脂であることが好ましく、第二のパンチの全体が絶縁性の樹脂であることがより好ましい。
In an orientation step described later, a magnetic field is applied to the compact 10b held by the
図1に示されるように、側型6には継ぎ目がなくてよい。つまり、側型6はシームレス(seamless)であってよい。仮に側型6に継ぎ目がある場合(例えば、側型6が複数の部材へ分解可能である場合)、成形工程又は配向工程において、磁性粉末10が、側型6の継ぎ目(隙間)から型2の外へ漏れ出ることがある。その結果、成形体10bの保形性が損なわれ、例えばバリが成形体10bに形成されることがある。側型6を複数の部材へ分解することによって側型6を成形体10bから分離する場合、誤って力が成形体10bへ作用して、成形体10bが破損することがある。磁性粉末10が側型6の継ぎ目から型2の外へ漏れ出た場合、成形体10bの寸法、嵩密度及び形状がばらつき、最終的に得られる焼結体の寸法、形状及び特性もばらつくこともある。これらの問題は、継ぎ目がない側型6を用いることにより、抑制され易い。
As shown in FIG. 1, the
成形工程において、成形体10bの相対密度(100・d/D)は38%以上60%未満に調整されてよい。相対密度が38%以上である場合、成形体10bが十分な機械的強度を有し易く、成形工程に続く後工程において成形体が破損し難い。相対密度が60%未満である場合、成形体10bを構成する磁性粉末10が配向工程において自由に回転し易く、磁場に沿って配向し易い。その結果、最終的に得られる希土類磁石の残留磁束密度Brが高まり易い。
In the forming step, the relative density (100 · d / D) of the formed
成形工程では、型2が磁性粉末10に及ぼす圧力が、0.049MPa以上20MPa以下(0.5kgf/cm2以上200kgf/cm2以下)に調整されてよい。成形圧力が上記範囲内であることにより、成形工程直後の成形体10bの相対密度が38%以上60%未満に調整され易い。圧力とは、例えば、パンチ4の端面が磁性粉末10に及ぼす圧力であってよい。このように、従来の高圧磁場プレス法よりも低圧で、磁性粉末10から成形体10bを形成することにより、型2と成形体10bとの摩擦が抑制され易く、型2又は成形体10bの破損(例えば成形体10bの亀裂)が抑制され易い。圧力が高過ぎる場合、型2が撓んでしまい、目的のキャビティの容量を確保し難く、目的の成形体10bの密度が得られ難い。従来の高圧磁場プレス法では、高圧下で磁性粉末の成形及び配向を同時に行う必要があった。一方、本実施形態では、成形及び配向を同時に行う必要がないので、成形工程後に、配向工程を行うことができる。成形工程と配向工程とを分けることにより、従来よりも小型で安価な装置(例えば、プレス成形装置、及び磁場印加装置)を各工程に用いることができる。成形工程及び配向工程を略同時に行ってもよい。
In the molding step, the pressure of the
配向工程では、型2内に保持された成形体10bに磁場を印加して、成形体10bを構成する磁性粉末10を型2内で磁場に沿って配向させる。成形体10bに印加される磁場は、パルス磁場及び静磁場のうち少なくともいずれかであってよい。例えば、型2内に保持された成形体10bを、型2と共に、空芯コイル(ソレノイドコイル)の内側に配置して、空芯コイルに電流(交流)を流すことにより、型2内の成形体10bにパルス磁場を印加してよい。ダブルコイル又はヘルムホルツコイルに電流を流すことにより、型2内の成形体10bにパルス磁場を印加してよい。ダブルコイルとは、二つのコイルが同一の中心軸を持つように配置された磁場発生装置である。ダブルコイル又はヘルムホルツコイルを用いることにより、空芯コイルを用いる場合に比べて、より均質なパルス磁場を成形体10bに印加することができる。その結果、成形体10bにおける磁性粉末10の配向性が向上し易く、最終的に得られる希土類磁石(焼結体)の磁気特性が向上し易い。着磁ヨークを用いて、型2内の成形体10bにパルス磁場を印加してもよい。型2内の成形体10bに印加するパルス磁場の強度は、例えば、796kA/m以上5173kA/m以下(10kOe以上65kOe以下)であってよい。配向工程後、成形体10bを脱磁してもよい。型2内の成形体10bに印加する磁場の強度は、必ずしも上記の範囲に限定されない。成形体10bに印加される静磁場の強度は、例えば、796kA/m以上2388kA/m以下(10kOe以上30kOe以下)程度であってよい。
In the orientation step, a magnetic field is applied to the compact 10b held in the
パルス磁場は、従来の高圧磁場プレス法で多用された静磁場に比べ、高い磁場強度を有しており、短時間で成形体10bへ印加される。したがって、好ましくはパルス磁場を用いた配向工程により、静磁場を用いる場合に比べて、短時間で配向度の高い成形体10bが得られ、結果的に残留磁束密度の高い希土類磁石を製造される。しかし、仮に電気伝導体(例えば金属)から構成される型2内に保持された成形体10bにパルス磁場が印加されると、静磁場が印加される場合に比べて、型2に作用する磁場の強度が短時間で急激に変化するため、電磁誘導によって渦電流が型2に流れ易く、逆磁場が生じ易い。しかし、型2の一部又は全部が樹脂(絶縁性の樹脂)から形成されている場合、型2において渦電流が流れ難く、逆磁場も発生し難い。したがって、成形体10bを構成する磁性粉末10が逆磁場によって型2の表面に引き寄せられる現象が抑制される。その結果、成形体10bの密度が均一になり易く、焼結工程において焼結体(希土類磁石)に亀裂が発生し難くなる。また配向工程において渦電流及び逆磁場を抑制することにより、磁性粉末10の配向性が向上し、結果的に希土類磁石の磁気特性も向上する。さらに型2の一部又は全部が樹脂(絶縁性の樹脂)から形成されている場合、配向工程おいて、渦電流損に起因する型2の温度上昇が抑制され、型2自体に瞬間的に衝撃(磁力)が作用し難い。その結果、型2が消耗し難くなる。
The pulse magnetic field has a higher magnetic field strength than the static magnetic field frequently used in the conventional high-pressure magnetic field press method, and is applied to the compact 10b in a short time. Therefore, preferably, by the orientation step using a pulsed magnetic field, a compact 10b having a high degree of orientation is obtained in a shorter time than in the case of using a static magnetic field, and as a result, a rare earth magnet having a high residual magnetic flux density is manufactured. . However, if a pulse magnetic field is applied to the molded
仮に金型内に保持された成形体10bにパルス磁場を印加する場合、金型を構成する金属(例えば鉄)の飽和磁束密度が限られているため、金型内の成形体10bに実効的に作用する磁場の強度は、金型外のパルス磁場の強度よりも低い。一方、型2が樹脂から形成されている場合、強いパルス磁場を型2内の成形体10bへ印加することが可能であり、磁性粉末10の配向性が向上する。
If a pulse magnetic field is applied to the molded
型2において渦電流が流れる部分と成形体10bとの接触面積が広い程、渦電流に起因する焼結体の亀裂、及び磁気特性の劣化が起き易い。下型8、側型6、及びパンチ4のうち、側型6と成形体10bとの接触面積が、下型8及びパンチ4其々と成形体10bとの接触面積よりも広い。したがって、下型8、側型6、及びパンチ4のうち、成形体10bと接触する面積が広い側型6を樹脂から形成することにより、側型6における渦電流及び逆磁場の発生が効果的に抑制され、渦電流及び逆磁場に起因する希土類磁石の亀裂及び磁気特性の劣化が抑制され易くなる。
As the contact area between the portion where the eddy current flows in the
上述の通り、型2のうち、樹脂から形成される部分の位置は限定されない。型2の寸法及び形状、又は磁場の方向に応じて、型2のうち渦電流を抑制する必要がある部分を樹脂から形成すればよい。例えば、型2のうち、磁性粉末10を配向させる磁場の方向に対して周回する回路を形成する部分において、渦電流及び逆磁場が生じ易い。すなわち、側型6の貫通部(側型6の内壁)が磁場の方向と平行となる場合において、渦電流及び逆磁場が生じ易い。したがって、型2のうち、磁性粉末10を配向させる磁場の方向に対して、周回する回路を形成する部分である側型6が樹脂から形成される場合、渦電流及び逆磁場が抑制され易い。
As described above, the position of the portion formed of the resin in the
同一の型2を用いた成形工程及び配向工程を繰り返す場合、成形及び配向の度に型2内を清掃してよい。例えば、型2内に残った余分な磁性粉末10を磁場で吸引することによって、型2内を清掃してよい。成形及び配向の度に型2内を清掃することにより、型2内で成形される磁性粉末10の秤量の精度が向上し、得られる成形体10bの寸法、嵩密度及び形状のばらつきが抑制される。その結果、最終的に得られる希土類磁石の寸法、形状及び磁気特性のばらつきが抑制される。仮に、型2が強磁性を有する金属(例えば鉄)から形成されている場合、型2内を清掃する際に、型2自体が磁場によって吸引されるので、型2を清掃し難い。しかし、型2が、強磁性を有しない樹脂から形成されている場合、型2自体が磁場によって吸引されないので、型2内を清掃し易い。仮に、型2が強磁性を有する金属(例えば鉄)から形成されている場合、配向工程において型2自体が着磁して、磁性粉末10が型2に付着してしまうため、磁性粉末10の配向性が乱れたり、成形体10bの保形性が損なわれたりする。しかし、樹脂から構成される型2を用いることにより、型2自体の着磁が抑制される。
When the molding step and the orientation step using the
上述の成形工程では、磁性粉末10を型2内へ供給しながら、型2内で成形される磁性粉末10の質量を、型2の質量と合わせて、測定してもよい。型2内で成形される磁性粉末10の質量と、型2の質量と、を同時に測定する場合、型2の質量が重い程、秤の精度が低下して、磁性粉末10自体の質量の測定の精度も低下する。しかし、従来の磁性粉末10よりも比重が軽い樹脂から構成される型2を用いることにより、磁性粉末10の質量を型2自体の質量と共に高い精度で測定することができる。
In the above-described molding step, the mass of the
配向工程では、ダイ3の磁性粉末10をパンチ4で加圧しながら、磁性粉末10へ磁場を印加してもよい。つまり、配向工程においても、型2内の成形体10bを圧縮してよい。配向工程において型2が成形体10bに及ぼす圧力は、上記の理由により、0.049MPa以上20MPa以下に調整してよい。
In the orientation step, a magnetic field may be applied to the
成形工程及び配向工程を経た成形体10bの相対密度(100・d/D)は、38%以上60%未満に調整されてよい。成形工程及び配向工程を経た成形体10b(焼結工程前の成形体10b)の嵩密度dは、例えば、2.85g/cm3以上4.40g/cm3以下、3.00g/cm3以上4.40g/cm3以下、好ましくは3.20g/cm3以上4.20g/cm3以下、より好ましくは3.40g/cm3以上4.00g/cm3以下に調整されていてよい。
The relative density (100 · d / D) of the molded
分離工程では、型2の少なくとも一部を、成形体10bから分離する。例えば、分離工程では、パンチ4及び側型6を成形体10bから分離・除去することにより、成形体10bを下型8の上に載置してよい。例えば、鉛直方向(Z軸方向)におけるパンチ4の位置を固定した状態で、側型6を上へ移動させてよい。その結果、側型6内へ挿入されていたパンチ4が側型6を貫通して、パンチ4の端面が成形体10bを側型6の下方へ押し出す。つまり、側型6内に保持されていた成形体10bが、側型6の下面から抜き出される。ただし、側型6内に保持されていた成形体10bが、側型6の上面から抜き出されてもよい。分離工程では、成形体10bを保持した側型6及びパンチ4を下型8から分離して、成形体10bを保持した側型6及びパンチ4を加熱工程用トレイの上に載置してもよい。そして、側型6及びパンチ4を成形体10bから分離して、成形体10bを加熱工程用トレイに載置してもよい。側型6は、分解及び組立てが可能であってよい。分離工程において、側型6を分解することにより、パンチ4及び側型6を成形体10bから外してよい。
In the separation step, at least a part of the
分離工程に続いて、以下の加熱工程を行ってよい。ただし、加熱工程は必須ではない。 Following the separation step, the following heating step may be performed. However, the heating step is not essential.
加熱工程では、成形体10bを加熱して、成形体10bの温度を200℃以上450℃以下に調整してよい。加熱工程では、成形体10bの温度を200℃以上400℃以下、又は200℃以上350℃以下に調整してもよい。成形工程では、磁性粉末10にかかる圧力が、従来の高圧磁場プレス法よりも低いため、磁性粉末10が押し固まり難く、得られる成形体10bが崩れ易い。しかし、加熱工程によって、成形体10bの機械的強度及び保形性が向上し易い。
In the heating step, the molded
加熱工程では、成形体10bの温度が200℃以上になると、成形体10bが固まり始めて、成形体10bの保形性が向上する。換言すると、成形体10bの温度が200℃以上になると、成形体10bの機械的強度が向上する。成形体10bの保形性が向上するため、成形体10bの搬送、又は後工程における成形体10bのハンドリングの際に、成形体10bが破損し難い。例えば、成形体10bを搬送用チャック(chuck)等により掴んで焼結用トレイ上に並べる際に、成形体10bが崩れ難い。その結果、最終的に得られる希土類磁石の欠陥が抑制される。
In the heating step, when the temperature of the molded
仮に加熱工程において成形体10bの温度が450℃を超えた場合、加熱工程後に実施される焼結工程において、成形体10bに亀裂が形成され易い。亀裂が形成される原因は定かでない。例えば、加熱工程における成形体の急激な温度上昇により、成形体10b中に残存する水素が、ガスとして成形体10b外へ吹き出すことで、成形体10bに亀裂が形成される可能性がある。しかし、加熱工程において成形体の温度を450℃以下に調整することにより、焼結工程における成形体10bの亀裂が抑制される。その結果、最終的に得られる希土類磁石における亀裂も抑制され易い。また、加熱工程において成形体10bの温度を450℃以下に調整するため、成形体10bの昇温又は冷却に要する時間が抑制され、希土類磁石の生産性が向上する。また、加熱工程における成形体10bの温度が450℃以下であり、一般的な焼結温度よりも低いため、型2の一部(例えば下型)とともに成形体10bを加熱したとしても、型2の劣化又は成形体10bと型2との化学反応が起き難い。したがって、必ずしも耐熱性が高くない組成物(樹脂)から構成される型2であっても利用することができる。
If the temperature of the molded
成形体10bの温度を200℃以上450℃以下に調整することにより、成形体10bの保形性が向上するメカニズムは明らかではない。例えば、磁性粉末10に添加されている潤滑剤が、加熱工程において炭素になり、磁性粉末10を構成する金属粒子同士が炭素を介して結着される可能性がある。その結果、成形体10bの保形性が向上するのかもしれない。仮に加熱工程において成形体10bの温度が450℃を超えた場合、磁性粉末10を構成する金属の炭化物が生成したり、金属粒子同士が直接焼結したりする可能性がある。一方、成形体10bの温度が200℃以上450℃以下に調整される場合、金属の炭化物は必ずしも生成せず、金属粒子同士は必ずしも直接焼結しない。
The mechanism by which the temperature of the molded
加熱工程において成形体10bの温度を200℃以上450℃以下に維持する時間は、特に限定されず、成形体10bの寸法及び形状に応じて適宜調整すればよい。
The time for maintaining the temperature of the molded
加熱工程では、赤外線を成形体10bへ照射することにより、成形体10bを加熱してよい。赤外線の照射(つまり輻射熱)によって成形体10bを直接加熱することにより、伝導又は対流による加熱の場合に比べて、成形体10bの昇温に要する時間が短縮され、生産効率及びエネルギー効率が高まる。ただし、加熱工程では、加熱炉内の熱伝導又は対流により、成形体10bを加熱してもよい。赤外線の波長は、例えば、0.75μm以上1000μm以下、好ましくは0.75μm以上30μm以下であってよい。赤外線は、近赤外線、短波長赤外線、中波長赤外線、長波長赤外線(熱赤外線)、及び遠赤外線からなる群より選ばれる少なくとも一つであってよい。上記の赤外線のうち近赤外線は比較的金属に吸収され易い。したがって、近赤外線を成形体10bへ照射する場合、短時間で金属(磁性粉末10)を昇温し易い。一方、上記の赤外線のうち遠赤外線は比較的有機物に吸収され易く、金属(磁性粉末10)によって反射され易い。したがって、遠赤外線を成形体へ照射する場合、上述した潤滑剤が選択的に加熱され易く、潤滑剤に起因する上記のメカニズムによって成形体10bが硬化し易い。赤外線を成形体10bへ照射する場合、例えば、赤外線ヒーター(セラミックヒーター等)又は赤外線ランプを用いてよい。
In the heating step, the molded
型2の一部又は全部と分離された成形体10bを加熱工程において加熱する場合、加熱による型2の劣化(例えば、型の変形、硬化又は摩耗)が抑制され易く、成形体10bと型2との焼き付きも抑制され易い。また型2の一部又は全部と分離された成形体10bを加熱する場合、型2が熱を断熱し難く、成形体10bが加熱され易い。その結果、成形体10bの保形性が向上する。型2の一部又は全部と分離された成形体10bを加熱する場合、型2が成形体10bと化学的に反応する可能性が低い。そのため、必ずしも型2に耐熱性が要求されるわけではなく、型2の材質が制限され難い。したがって、型2の原料として、所望の寸法及び形状に加工し易く、且つ安価な材料を選定し易い。仮に、加熱工程において成形体10bと型2の全部とを一括して加熱した場合、成形体10bと型2との間の熱膨張率の差に起因して、成形体10bに応力が作用し易く、成形体10bが変形したり、破損したりする。また、加熱工程において成形体10bと型2の全部とを一括して加熱した場合、加熱対象全体の体積・熱容量が大きい。その結果、一括して加熱される成形体の数量が制限され、加熱工程に要する時間が長くなり、エネルギーが浪費され、希土類磁石の生産性が低下する。
When the molded
加熱工程では、例えば、下型の上に載置された成形体10bを加熱してよい。加熱工程では、加熱工程用トレイに載置された成形体10bを加熱してもよい。加熱工程では、成形体10bの酸化を抑制するために、不活性ガス又は真空中で成形体10bを加熱してよい。不活性ガスは、アルゴン等の希ガスであってよい。
In the heating step, for example, the molded
加熱工程において、成形体10bの温度を200℃以上450℃以下に調整した後、成形体10bを100℃以下に冷却してよい。加熱工程後の成形体10bの搬送に用いるチャックの表面が樹脂から構成されている場合、10bの冷却により、チャックの表面と成形体10bとの化学反応が抑制され、チャックの劣化、及び成形体10b表面の汚染が抑制される。冷却方法は、例えば、自然冷却であってよい。
In the heating step, after adjusting the temperature of the molded
配向工程後、焼結工程を行う。配向工程後、上記の加熱工程を経ることなく、焼結工程を行ってよい。配向工程後、上記の加熱工程を経て、焼結工程を行ってよい。焼結工程では、型2の全部から分離された成形体10bを加熱して焼結させる。つまり、成形体10bの加熱により、成形体10b中の磁性粉末10同士が焼結して、焼結体(希土類磁石)が得られる。
After the orientation step, a sintering step is performed. After the orientation step, the sintering step may be performed without going through the above heating step. After the orientation step, a sintering step may be performed through the above-described heating step. In the sintering step, the molded
上述の通り、磁性粉末10の真密度は、D[g/cm3]と表される。成形体10bの嵩密度は、d[g/cm3]と表される。成形体10bの相対密度は、100・d/D[%]と定義される。焼結工程では、相対密度(100・d/D)が38%以上60%未満である値に調整された成形体10bを加熱して焼結させる。つまり、焼結工程以前において、成形体10bの相対密度は、38%以上60%未満の範囲内に調整される。上記の加熱工程を焼結工程前に実施する場合、加熱工程以前において、成形体10bの相対密度は、38%以上60%未満の範囲内に調整される。磁性粉末10の真密度Dは、最終的に得られる焼結体(焼結磁石)の密度にほぼ等しい。磁性粉末10の真密度Dは、磁性粉末の組成に依るので特に限定されない。例えば、磁性粉末10の真密度Dは、4.0g/cm3以上8.0g/cm3以下であってよい。焼結工程において焼結させる成形体10bの嵩密度d(焼結工程直前の成形体10bの密度)は、例えば、2.85g/cm3以上4.40g/cm3以下、3.00g/cm3以上4.40g/cm3以下、3.20g/cm3以上4.20g/cm3以下、3.40g/cm3以上4.00g/cm3以下、又は3.70g/cm3以上4.10g/cm3以下に調整されていてよい。以下に記載の「密度」は、成形体10bの相対密度(100・d/D)及び嵩密度(d)の両方を含意する。
As described above, the true density of the
成形工程及び配向工程において型2が成形体10b(磁性粉末10)に及ぼす圧力が低いほど、焼結工程直前の成形体10bの密度が低い傾向がある。また、成形工程及び配向工程において型2が成形体10b(磁性粉末10)に及ぼす圧力が低いほど、成形体10bを構成する磁性粉末10が自由に回転し易く、磁場に沿って配向し易い。その結果、最終的に得られる希土類磁石の残留磁束密度が高まり易い。したがって、焼結工程直前の成形体10bの密度が低いほど、希土類磁石の残留磁束密度が高まり易い、といえる。ただし、成形工程及び配向工程において型2が成形体10b(磁性粉末10)に及ぼす圧力が低過ぎる場合、成形体10bの保形性(機械的強度)が不十分である。一方、成形工程から焼結工程に至るまでの間に成形体10b(磁性粉末10)に及ぶ圧力が高いほど、焼結工程直前の成形体10bの密度が高く、成形体10bの保形性(機械的強度)が高い。その結果、最終的に得られる希土類磁石における亀裂が抑制され易い。したがって、焼結工程直前の成形体10bの密度が高いほど、希土類磁石における亀裂が抑制され易い、といえる。ただし、成形工程及び配向工程において型2が成形体10b(磁性粉末10)に及ぼす圧力が高過ぎる場合、スプリングバックに因り、成形体10bに亀裂が形成され易く、成形体10bから得られる希土類磁石に亀裂が残ってしまう。なお、スプリングバックとは、磁性粉末10を加圧して成形した後、圧力を解除した時に、成形体10bが膨張する現象である。以上の通り、焼結工程直前の成形体10bの密度は、希土類磁石の残留磁束密度及び亀裂に相関している。焼結工程直前の成形体10bの密度が上記の範囲内に調整されることにより、希土類磁石の残留磁束密度が高まり易く、且つ希土類磁石における亀裂が抑制される。希土類磁石の残留磁束密度が高まり易く、且つ希土類磁石における亀裂が抑制され易いことから、焼結工程において加熱される成形体10bの相対密度(100・d/D)は、40%以上60%未満、42%以上60%未満、45%以上60%未満、40%以上59%以下、42%以上59%以下、45%以上59%以下、45%以上56%未満、45%以上55%以下、又は45%以上54%以下であってもよい。
As the pressure exerted on the compact 10b (magnetic powder 10) by the
焼結工程では、下型に載置された成形体10bを、焼結用トレイの上に移してよい。焼結工程では、加熱工程用に載置された成形体10bを、焼結用トレイの上に移してもよい。加熱工程において成形体10bの保形性が向上しているため、成形体10bを搬送用チャックで掴んで焼結用トレイ上に並べる際に、成形体10bの破損が抑制される。
In the sintering step, the compact 10b placed on the lower mold may be transferred onto a sintering tray. In the sintering step, the compact 10b placed for the heating step may be transferred onto a sintering tray. Since the shape retention of the molded
焼結工程では、複数の成形体10bを焼結用トレイ上に載置してよく、焼結用トレイ上に載置された複数の成形体10bを一括して加熱してよい。多数の成形体10bを狭い間隔で焼結用トレイ上に並べて、多数の成形体10bを一括して加熱することにより、希土類磁石の生産性が向上する。
In the sintering step, the plurality of
焼結用トレイの組成は、焼結時に成形体10bと反応し難く、且つ成形体10bを汚染する物質を生成し難い組成物であればよい。例えば、焼結用トレイは、モリブデン又はモリブデン合金から構成されていてよい。 The composition of the tray for sintering may be any composition that does not easily react with the compact 10b during sintering and does not easily generate substances that contaminate the compact 10b. For example, the sintering tray may be made of molybdenum or a molybdenum alloy.
焼結温度は、例えば900℃以上1200℃以下であればよい。焼結時間は、例えば0.1時間以上100時間以下であればよい。焼結工程を繰り返してもよい。焼結工程では、不活性ガス又は真空中で成形体10bを加熱してよい。不活性ガスは、アルゴン等の希ガスであってよい。 The sintering temperature may be, for example, 900 ° C. or more and 1200 ° C. or less. The sintering time may be, for example, 0.1 hours or more and 100 hours or less. The sintering step may be repeated. In the sintering step, the compact 10b may be heated in an inert gas or vacuum. The inert gas may be a rare gas such as argon.
焼結体に対して時効処理を施してよい。時効処理では、焼結体を例えば450℃以上950℃以下で熱処理してよい。時効処理では、焼結体を例えば0.1時間以上100時間以下の間、熱処理してよい。時効処理は不活性ガス又は真空中で行えばよい。時効処理は、温度の異なる多段階の熱処理から構成されてもよい。 The sintered body may be subjected to an aging treatment. In the aging treatment, the sintered body may be heat-treated at, for example, 450 ° C. or more and 950 ° C. or less. In the aging treatment, the sintered body may be heat-treated for, for example, 0.1 hours or more and 100 hours or less. The aging treatment may be performed in an inert gas or vacuum. The aging treatment may be composed of a multi-stage heat treatment at different temperatures.
焼結体を切削又は研磨してもよい。焼結体の表面に保護層を形成してもよい。保護層は、例えば、樹脂層、又は無機物層(例えば、金属層若しくは酸化物層)であってよい。保護層の形成方法は、例えば、めっき法、塗布法、蒸着重合法、気相法、又は化成処理法であってよい。焼結体が着磁されてもよい。 The sintered body may be cut or polished. A protective layer may be formed on the surface of the sintered body. The protective layer may be, for example, a resin layer or an inorganic layer (for example, a metal layer or an oxide layer). The method for forming the protective layer may be, for example, a plating method, a coating method, a vapor deposition polymerization method, a gas phase method, or a chemical conversion treatment method. The sintered body may be magnetized.
以上の製造方法により、焼結磁石(希土類磁石)が完成される。 By the above manufacturing method, a sintered magnet (a rare earth magnet) is completed.
焼結磁石の寸法及び形状は、焼結磁石の用途に応じて様々であり、特に限定されない。焼結磁石の形状は、例えば、直方体状、立方体状、多角柱状、セグメント状、扇状、矩形状、板状、球状、円板状、円柱状、リング状、又はカプセル状であってよい。焼結磁石の断面の形状は、例えば、多角形状、円弦状、弓状、又は円状であってよい。 The size and shape of the sintered magnet vary depending on the use of the sintered magnet, and are not particularly limited. The shape of the sintered magnet may be, for example, a rectangular parallelepiped, a cube, a polygonal column, a segment, a fan, a rectangle, a plate, a sphere, a disk, a column, a ring, or a capsule. The cross-sectional shape of the sintered magnet may be, for example, polygonal, chordal, arcuate, or circular.
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではない。 The preferred embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not necessarily limited to the above-described embodiment.
例えば、本発明において製造される焼結磁石は、上述の希土類磁石に限定されない。焼結磁石は、希土類磁石、フェライト磁石、アルニコ磁石らなる群より選ばれる一種であってよい。したがって、焼結磁石の原料である磁性粉末も、上述の希土類元素を含む金属粉末(合金粉末)に限定されない。磁性粉末は、希土類元素を含む金属粉末、フェライト粉末、及びアルニコ合金の粉末(Al,Ni及びCoを含む合金粉末)からなる群より選ばれる一種であってよい。フェライト磁石を製造する場合、被膜6Aのビッカース硬度は、フェライト粉末(フェライト粒子)のビッカース硬度よりも高くてよい。フェライト粉末のビーカース硬度は、例えば550N/mm2程度である。アルニコ磁石を製造する場合、被膜6Aのビッカース硬度は、アルニコ合金の粉末のビッカース硬度よりも高くてよい。アルニコ合金の粉末の粉末)のビーカース硬度は、例えば650N/mm2程度である。フェライト磁石及びアルニコ磁石のいずれを製造する場合であっても、希土類磁石の製造の場合と同様に、相対密度が38%以上60%未満である値に調整された前記成形体を加熱して焼結させる。焼結工程における成形体の温度は、成形体を構成する磁性粉末の組成に応じて、適宜調整されてよい。
For example, the sintered magnet manufactured in the present invention is not limited to the rare earth magnet described above. The sintered magnet may be one type selected from the group consisting of a rare earth magnet, a ferrite magnet, and an alnico magnet. Therefore, the magnetic powder that is the raw material of the sintered magnet is not limited to the above-described metal powder (alloy powder) containing a rare earth element. The magnetic powder may be one selected from the group consisting of a metal powder containing a rare earth element, a ferrite powder, and an alnico alloy powder (an alloy powder containing Al, Ni and Co). When manufacturing a ferrite magnet, the Vickers hardness of the
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.
(実施例1)
[希土類磁石の作製]
ストリップキャスト法により、組成が重量分率でNd29Dy1Febal.B1であるフレーク状の合金を作製した。水素を合金に吸蔵させた後、600℃で1時間合金を脱水素することにより、粗粉末を得た。粗粉末にオレイン酸アミド(潤滑剤)を添加した。続いて粗粉末を不活性ガス中でジェットミルにより粉砕して、磁性粉末(希土類元素を含む金属粉末)を得た。磁性粉末の真密度Dは、7.5g/cm3であった。磁性粉末のビッカース硬度は、600N/mm2(600HV)であった。磁性粉末の粒子径D50は、4μmに調整された。磁性粉末中の酸素の含有量は、1000質量ppm以下であった。磁性粉末中の窒素の含有量は、800質量ppm以下であった。磁性粉末中の炭素の含有量は、1000質量ppm以下であった。
(Example 1)
[Production of rare earth magnet]
According to the strip casting method, the composition was Nd 29 Dy 1 Fe bal. To produce a flake-like alloy is B 1. After occlusion of hydrogen in the alloy, the alloy was dehydrogenated at 600 ° C. for 1 hour to obtain a coarse powder. Oleic acid amide (lubricant) was added to the coarse powder. Subsequently, the coarse powder was pulverized by a jet mill in an inert gas to obtain a magnetic powder (a metal powder containing a rare earth element). The true density D of the magnetic powder was 7.5 g / cm 3 . The Vickers hardness of the magnetic powder was 600 N / mm 2 (600 HV). The particle diameter D50 of the magnetic powder was adjusted to 4 μm. The content of oxygen in the magnetic powder was 1000 mass ppm or less. The content of nitrogen in the magnetic powder was 800 mass ppm or less. The content of carbon in the magnetic powder was 1000 mass ppm or less.
成形工程では、オレイン酸アミドが添加された磁性粉末を、型内へ供給して、成形体を形成した。成形工程の詳細は以下の通りであった。 In the molding step, the magnetic powder to which oleic acid amide was added was supplied into a mold to form a molded body. The details of the molding step were as follows.
図1、図2中の(a)及び(b)に示されるように、型2は、矩形状の下型8と、下型8の上に配置される直方体状の側型6と、側型6の上に配置されるパンチ4と、を備えていた。パンチ4及び下型8は、アルミニウムから形成されていた。側型6は、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレンの共重合体(ABS樹脂)から形成されていた。側型6の中央部には、直方体状の空間が鉛直方向に貫通していた。つまり側型6は筒状であった。側型6の内壁の全体は、下記表1に示される被膜6Aで覆われていた。下記表1に記載の「P: 3mass%」とは、被膜6Aにおけるリンの含有量(単位:質量%)を意味する。被膜6Aのビッカース硬度HVは、下記表1に示される値であった。パンチ4は、側型6内に嵌合する形状を有していた。成形工程では、側型6を下型8の上に載置して、側型6の下面側の開口部を下型8で塞いだ。この状態にある側型6及び下型8は、ダイ3に相当する。側型6及び下型8で囲まれた空間は直方体状であり、この空間の寸法(ダイ3の容積)は、縦A×高さB×横C=12mm×75mm×8mmであった。成形工程において得られる成形体の設計上の寸法(寸法の目標値)は、縦辺a×高さb×横辺c=12mm×12mm×8mmであった。
As shown in (a) and (b) in FIGS. 1 and 2, the
成形工程では、所定の質量の磁性粉末10を、側型6の上面側の開口部から側型6内へ充填した。磁性粉末10が保持された側型6及び下型8の全体を振動させることにより、ダイ3内の磁性粉末10のレベリングを行った。続いて、タッピングにより、ダイ3内の磁性粉末10をより緻密にした。タッピング後、パンチ4を側型6内へ挿入して、ダイ3内の磁性粉末10をパンチ4の端面で圧縮した。成形工程では、パンチ4がダイ3内の磁性粉末10に及ぼす圧力を下記表1に示される値に調整した。以下では、成形工程においてパンチ4がダイ3内の磁性粉末10に及ぼす圧力は、「成形圧力」又は「MP」(Molding Pressure)と表記される。
In the molding step, the
以上の成形工程を1510回繰り返した。各成形工程に用いた磁性粉末の質量は一定であった。各成形工程においてパンチ4がダイ3内の磁性粉末10に及ぼす成形圧力MPも一定であった。各成形工程におけるパンチ4のストローク(移動量及び移動範囲)も一定であった。1510回の成形工程後、側型6を分解して、側型6の内壁を覆う被膜6Aの最大深さD1510を測定した。測定には、株式会社東京精密製の表面形状測定機(F‐RM‐S014)を用いた。実施例1の被膜6AのD1510は、下記表1に示される。D1510が大きいほど、被膜6Aは摩耗している。
The above molding process was repeated 1510 times. The mass of the magnetic powder used in each molding step was constant. In each forming step, the forming pressure MP exerted on the
上記の型2と全く同じである未使用の別の型2を用いて、上記の成形工程を7510回繰り返して、7510個の成形体を作製した。各成形工程に用いた磁性粉末の質量は一定であった。各成形工程においてパンチ4がダイ3内の磁性粉末10に及ぼす成形圧力MPも一定であった。各成形工程におけるパンチ4のストローク(移動量及び移動範囲)も一定であった。以下では、7510回の成形工程のうち1〜10回目の成形工程で得られた10個の成形体を、「成形体10」と表記する。以下では、7510回の成形工程のうち1501〜1510回目の成形工程で得られた10個の成形体を、「成形体1510」と表記する。以下では、7510回の成形工程のうち7501〜7510回目の成形工程で得られた10個の成形体を、「成形体7510」と表記する。
Using another
10個の成形体10其々の寸法をマイクロメータで測定した。そして、各成形体10の体積及び質量から、各成形体10の嵩密度を算出した。さらに10個の成形体10の嵩密度の平均値d1_10を算出した。成形工程直後の実施例1の成形体10の嵩密度の平均値d1_10は、下記表2に示される値に調整されていた。成形体10の嵩密度の平均値d1_10と、磁性粉末の真密度D(7.5g/cm3)とから、成形工程直後の成形体10の相対密度(100・(d1_10)/D)の平均値を算出した。以下では、成形工程直後の成形体10の相対密度の平均値は、「RD1_10」と表記される。実施例1のRD1_10は、下記表2に示される値に調整されていた。上述の成形体の設計上の寸法(12mm×12mm×8mm)と、各成形体10の作製に用いた磁性粉末の質量とから、設計上の成形体10の嵩密度d0を算出した。100・{(d1_10)−d0}/d0の絶対値であるΔd1_10を算出した。実施例1のΔd1_10は、下記表2に示される。
The dimensions of each of the ten
成形体10の場合と同様の方法で、成形工程直後の成形体1510の嵩密度の平均値d1_1510を算出した。実施例1の成形体1510の嵩密度の平均値d1_1510は、下記表2に示される値に調整されていた。成形体10の場合と同様の方法で、成形工程直後の成形体1510の相対密度(100・(d1_1510)/D)の平均値を算出した。以下では、成形工程直後の成形体1510の相対密度の平均値は、「RD1_1510」と表記される。実施例1のRD1_1510は、下記表2に示される値に調整されていた。成形体10の場合と同様の方法で、100・{(d1_1510)−d0}/d0の絶対値であるΔd1_1510を算出した。実施例1のΔd1_1510は、下記表2に示される。
The average value d1_1510 of the bulk density of the molded body 1510 immediately after the molding step was calculated in the same manner as in the case of the molded
成形体10の場合と同様の方法で、成形工程直後の成形体7510の嵩密度の平均値d1_7510を算出した。成形工程直後の実施例1の成形体7510の嵩密度の平均値d1_7510は、下記表2に示される値に調整されていた。成形体10の場合と同様の方法で、成形工程直後の成形体7510の相対密度(100・(d1_7510)/D)の平均値を算出した。以下では、成形工程直後の成形体1510の相対密度の平均値は、「RD1_7510」と表記される。実施例1のRD1_71510は、下記表2に示される値に調整されていた。成形体10の場合と同様の方法で、100・{(d1_7510)−d0}/d0の絶対値であるΔd1_7510を算出した。実施例1のΔd1_7510は、下記表2に示される。
The average value d1_7510 of the bulk density of the molded body 7510 immediately after the molding step was calculated in the same manner as in the case of the molded
7510回の成形工程後、側型6を分解して、側型6の内壁を覆う被膜6Aの最大深さD7510を測定した。測定には、株式会社東京精密製の表面形状測定機(F‐RM‐S014)を用いた。実施例1の被膜6AのD7510は、下記表1に示される。D7510が大きいほど、被膜6Aは摩耗している。
After the 7510 molding steps, the
成形体10、成形体1510、及び成形体7510(計30個の成形体)を用いて、以下の工程を実施した。
The following steps were performed using the molded
成形工程に続く配向工程では、交流電源を備えた磁場発生装置を用いた。磁場発生装置は、空芯コイル及びコンデンサを備えていた。空芯コイルのインダクタンスL及びコンデンサの静電容量Cのいずれも自在に可変であり、磁場発生装置によれば、所望の交流減衰波形を有するパルス磁場を発生することができた。 In the orientation step following the molding step, a magnetic field generator equipped with an AC power supply was used. The magnetic field generator had an air core coil and a capacitor. Both the inductance L of the air core coil and the capacitance C of the capacitor are freely variable, and according to the magnetic field generator, a pulsed magnetic field having a desired AC decay waveform could be generated.
配向工程では、型内に保持された成形体を、空芯コイル内に配置し、型を治具で固定した。そして、時間の経過に伴って反転しながら減衰するパルス磁場を、型内の成形体へ印加した。このパルス磁場(減衰する交番磁場)の印加により、成形体を構成する個々の磁性粉末を配向させ、且つ脱磁した。配向工程では、パルス磁場の第一波(最大磁場)の強度を6.1Tに調整し、第一波の周期を9ミリ秒に調整した。 In the orientation step, the molded body held in the mold was placed in an air-core coil, and the mold was fixed with a jig. Then, a pulse magnetic field that attenuated while reversing with the passage of time was applied to the molded body in the mold. By applying this pulse magnetic field (attenuating alternating magnetic field), the individual magnetic powders constituting the compact were oriented and demagnetized. In the orientation step, the intensity of the first wave (maximum magnetic field) of the pulse magnetic field was adjusted to 6.1 T, and the cycle of the first wave was adjusted to 9 milliseconds.
配向工程後、上型及び側型を成形体から分離した。10個の成形体10其々の寸法をマイクロメータで測定した。そして、各成形体10の体積及び質量から、各成形体10の嵩密度を算出した。さらに10個の成形体10の嵩密度の平均値d2_10を算出した。配向工程直後(加熱工程前)の実施例1の成形体10の嵩密度の平均値d2_10は、下記表3に示される値に調整されていた。成形体の嵩密度の平均値d2_10と、磁性粉末の真密度D(7.5g/cm3)とから、配向工程直後の成形体10の相対密度(100・(d2_10)/D)の平均値を算出した。以下では、配向工程直後(加熱工程前)の成形体10の相対密度の平均値は、「RD2_10」と表記される。実施例1のRD2_10は、下記表3に示される値に調整されていた。上述の成形体の設計上の寸法(12mm×12mm×8mm)と、各成形体10の作製に用いた磁性粉末の質量とから、設計上の成形体10の嵩密度d0_10を算出した。{100・(d2_10)−d0}/d0の絶対値であるΔd2_10を算出した。実施例1のΔd2_10は、下記表3に示される。
After the orientation step, the upper mold and the side mold were separated from the molded body. The dimensions of each of the ten
成形体10の場合と同様の方法で、配向工程直後(加熱工程前)の成形体1510の嵩密度の平均値d2_1510を算出した。実施例1の成形体1510の嵩密度の平均値d2_1510は、下記表3に示される値に調整されていた。成形体10の場合と同様の方法で、配向工程直後(加熱工程前)の成形体1510の相対密度(100・(d2_1510)/D)の平均値を算出した。以下では、配向工程直後(加熱工程前)の成形体1510の相対密度の平均値は、「RD2_1510」と表記される。実施例1のRD2_1510は、下記表3に示される値に調整されていた。成形体10の場合と同様の方法で、100・{(d2_1510)−d0}/d0の絶対値であるΔd2_1510を算出した。実施例1のΔd2_1510は、下記表3に示される。
The average value d2_1510 of the bulk density of the molded body 1510 immediately after the orientation step (before the heating step) was calculated in the same manner as in the case of the molded
成形体10の場合と同様の方法で、配向工程直後(加熱工程前)の成形体7510の嵩密度の平均値d2_7510を算出した。実施例1の成形体7510の嵩密度の平均値d2_7510は、下記表3に示される値に調整されていた。成形体10の場合と同様の方法で、配向工程直後(加熱工程前)の成形体7510の相対密度(100・(d2_7510)/D)の平均値を算出した。以下では、配向工程直後(加熱工程前)の成形体1510の相対密度の平均値は、「RD2_7510」と表記される。実施例1のRD2_71510は、下記表3に示される値に調整されていた。成形体10の場合と同様の方法で、100・{(d2_7510)−d0}/d0の絶対値であるΔd2_7510を算出した。実施例1のΔd2_7510は、下記表3に示される。
The average value d2_7510 of the bulk density of the molded body 7510 immediately after the orientation step (before the heating step) was calculated in the same manner as in the case of the molded
配向工程後、以下の加熱工程を実施した。 After the orientation step, the following heating step was performed.
加熱工程では、下型上に載置された成形体を、下型と共に加熱炉内において600℃で10分加熱した。加熱炉内の温度が室温から600℃に至るまでの昇温速度が、10℃/秒であった。加熱炉内の雰囲気は、アルゴンガスであった。 In the heating step, the compact placed on the lower mold was heated together with the lower mold in a heating furnace at 600 ° C. for 10 minutes. The rate of temperature rise from room temperature to 600 ° C. in the heating furnace was 10 ° C./sec. The atmosphere in the heating furnace was argon gas.
加熱後の成形体を下型から分離して、成形体を焼結用トレイ上に載置した。焼結用トレイはモリブデンから構成されていた。 The heated compact was separated from the lower mold, and the compact was placed on a sintering tray. The sintering tray was composed of molybdenum.
焼結工程では、焼結用トレイ上の成形体を、真空雰囲気中において焼結させた。焼結温度(最高温度)は1100℃に調整した。焼結時間は4時間に調整した。焼結工程に続いて、時効処理を行った。時効処理では、焼結体を900℃(最高温度)で1時間加熱した。続いて、焼結体を500℃(最高温度)で1時間加熱した。 In the sintering step, the compact on the sintering tray was sintered in a vacuum atmosphere. The sintering temperature (maximum temperature) was adjusted to 1100 ° C. The sintering time was adjusted to 4 hours. Following the sintering step, an aging treatment was performed. In the aging treatment, the sintered body was heated at 900 ° C. (maximum temperature) for 1 hour. Subsequently, the sintered body was heated at 500 ° C. (maximum temperature) for 1 hour.
以上の工程により、30個の希土類磁石を作製した。 Through the above steps, 30 rare earth magnets were produced.
[希土類磁石の評価]
<希土類磁石の寸法の精度>
成形体10から作製された10個の希土類磁石其々の寸法(縦辺a’×高さb’×横辺c’)をマイクロメータで測定した。測定値に基づいて、以下の値を算出した。以下では、成形体10から作製された10個の希土類磁石は、「希土類磁石10」と表記される。
希土類磁石10の縦辺a’の平均値=a’10
希土類磁石10の高さb’の平均値=b’10
希土類磁石10の横辺c’の平均値=c’10
[Evaluation of rare earth magnets]
<Dimensional accuracy of rare earth magnets>
The dimensions (vertical side a ′ × height b ′ × horizontal side c ′) of each of the ten rare earth magnets produced from the molded
Average value of vertical side a ′ of
Average value of height b 'of
Average value of horizontal side c ′ of
成形体1510から作製された10個の希土類磁石其々の寸法(縦辺a’×高さb’×横辺c’)をマイクロメータで測定した。測定値に基づいて、以下の値を算出した。以下では、成形体1510から作製された10個の希土類磁石は、「希土類磁石1510」と表記される。
希土類磁石1510の縦辺a’の平均値=a’1510
希土類磁石1510の高さb’の平均値=b’1510
希土類磁石1510の横辺c’の平均値=c’1510
The dimensions (vertical side a ′ × height b ′ × horizontal side c ′) of each of the ten rare earth magnets produced from the molded body 1510 were measured with a micrometer. The following values were calculated based on the measured values. Hereinafter, the ten rare earth magnets manufactured from the molded body 1510 are referred to as “rare earth magnets 1510”.
Average value of vertical side a ′ of rare earth magnet 1510 = a′1510
Average value of height b ′ of rare earth magnet 1510 = b′1510
Average value of horizontal side c ′ of rare earth magnet 1510 = c′1510
下記のΔa1510、Δb1510及びΔc1510を算出した。
Δa1510=a’1510−a’10
Δb1510=b’1510−b’10
Δc1510=c’1510−c’10
The following Δa1510, Δb1510, and Δc1510 were calculated.
Δa1510 = a′1510−a′10
Δb1510 = b′1510−b′10
Δc1510 = c′1510−c′10
Δa1510、Δb1510及びΔc1510其々の絶対値がいずれも50μm未満である場合、下記表3及び表6のΔS1510の欄には、「A」が記載される。
Δa1510、Δb1510及びΔc1510其々の絶対値のうち少なくとも一つが、50μm以上であり、且つΔa1510、Δb1510及びΔc1510其々の絶対値の全てが150μm未満である場合、下記表3及び表6のΔS1510の欄には、「B」が記載される。
Δa1510、Δb1510及びΔc1510其々の絶対値ののうち少なくとも一つが、150μm以上である場合、下記表3及び表6のΔS1510の欄には、「C」が記載される。
When the absolute value of each of Δa1510, Δb1510, and Δc1510 is less than 50 μm, “A” is described in the column of ΔS1510 in Tables 3 and 6 below.
When at least one of the absolute values of Δa1510, Δb1510, and Δc1510 is 50 μm or more, and all of the absolute values of Δa1510, Δb1510, and Δc1510 are all less than 150 μm, ΔS1510 of Tables 3 and 6 below is used. In the column, "B" is described.
When at least one of the absolute values of Δa1510, Δb1510, and Δc1510 is 150 μm or more, “C” is described in the column of ΔS1510 in Tables 3 and 6 below.
Δa1510、Δb1510及びΔc1510其々の絶対値が小さいほど、希土類磁石の寸法の精度は高い。ΔS1510は、A又はBであることが好ましく、Aであることが最も好ましい。 The smaller the absolute value of each of Δa1510, Δb1510, and Δc1510, the higher the dimensional accuracy of the rare earth magnet. ΔS1510 is preferably A or B, and most preferably A.
成形体7510から作製された10個の希土類磁石其々の寸法(縦辺a’×高さb’×横辺c’)をマイクロメータで測定した。測定値に基づいて、以下の値を算出した。以下では、成形体7510から作製された10個の希土類磁石は、「希土類磁石7510」と表記される。
希土類磁石7510の縦辺a’の平均値=a’7510
希土類磁石7510の高さb’の平均値=b’7510
希土類磁石7510の横辺c’の平均値=c’7510
The dimensions (vertical side a ′ × height b ′ × horizontal side c ′) of each of the ten rare earth magnets produced from the molded body 7510 were measured with a micrometer. The following values were calculated based on the measured values. Hereinafter, the ten rare earth magnets manufactured from the molded body 7510 are referred to as “rare earth magnets 7510”.
Average value of vertical side a ′ of rare earth magnet 7510 = a′7510
Average value of height b ′ of rare earth magnet 7510 = b′7510
Average value of horizontal side c ′ of rare earth magnet 7510 = c′7510
下記のΔa7510、Δb7510及びΔc7510を算出した。
Δa7510=a’7510−a’10
Δb7510=b’7510−b’10
Δc7510=c’7510−c’10
The following Δa7510, Δb7510 and Δc7510 were calculated.
Δa7510 = a'7510-a'10
Δb7510 = b′7510−b′10
Δc7510 = c′7510−c′10
Δa7510、Δb7510及びΔc7510其々の絶対値がいずれも50μm未満である場合、下記表3及び表6のΔS7510の欄には、「A」が記載される。
Δa7510、Δb7510及びΔc7510其々の絶対値のうち少なくとも一つが、50μm以上であり、且つΔa7510、Δb7510及びΔc7510其々の絶対値の全てが150μm未満である場合、下記表3及び表6のΔS7510の欄には、「B」が記載される。
Δa7510、Δb7510及びΔc7510其々の絶対値ののうち少なくとも一つが、150μm以上である場合、下記表3及び表6のΔS7510の欄には、「C」が記載される。
When the absolute value of each of Δa7510, Δb7510, and Δc7510 is less than 50 μm, “A” is described in the column of ΔS7510 in Tables 3 and 6 below.
When at least one of the absolute values of Δa7510, Δb7510 and Δc7510 is 50 μm or more, and all of the absolute values of Δa7510, Δb7510 and Δc7510 are all less than 150 μm, ΔS7510 of Tables 3 and 6 below is used. In the column, "B" is described.
When at least one of the absolute values of Δa7510, Δb7510, and Δc7510 is 150 μm or more, “C” is described in the column of ΔS7510 in Tables 3 and 6 below.
Δa7510、Δb7510及びΔc7510其々の絶対値が小さいほど、希土類磁石の寸法の精度は高い。ΔS7510は、A又はBであることが好ましく、Aであることが最も好ましい。 The smaller the absolute value of each of Δa7510, Δb7510 and Δc7510, the higher the dimensional accuracy of the rare earth magnet. ΔS7510 is preferably A or B, and most preferably A.
<希土類磁石の亀裂>
10個の希土類磁石1510を目視で観察することより、各希土類磁石に亀裂(クラック)が生じているか否かを調べた。実施例1の希土類磁石1510のクラックの発生率Rc_1510は、下記表3に示される。クラックの発生率とは、10個の希土類磁石1510のうち、クラックが生じていた希土類磁石1510の個数nの百分率であり、(n/10)×100=10nと表される。Rc_1510と同様の方法で、実施例1の希土類磁石7510のクラックの発生率Rc_7510を算出した。Rc_7510は下記表3に示される。
<Cracks in rare earth magnets>
By visually observing the ten rare earth magnets 1510, it was examined whether or not each rare earth magnet had a crack. The occurrence rate Rc_1510 of the cracks of the rare-earth magnet 1510 of Example 1 is shown in Table 3 below. The crack occurrence rate is a percentage of the number n of the rare-earth magnets 1510 having cracks among the ten rare-earth magnets 1510, and is expressed as (n / 10) × 100 = 10n. The crack occurrence rate Rc_7510 of the rare-earth magnet 7510 of Example 1 was calculated in the same manner as Rc_1510. Rc_7510 is shown in Table 3 below.
(実施例2〜20、及び比較例1〜4)
実施例2〜11f、比較例3及び4では、被膜6Aとして、下記表1に示される無電解ニッケルメッキ膜を用いた。実施例12〜20では、無電解ニッケルメッキ膜の代わりに、下記表4に示される被膜6Aを用いた。比較例1の側型6は、アクリル樹脂から形成されており、被膜6Aを有していなかった。比較例2の側型6は、ABS樹脂から形成されており、被膜6Aを有していなかった。比較例1及び2其々のD1510は、被膜6Aの最大深さではなく、樹脂からなる側型6の内壁自体の最大深さである。
(Examples 2 to 20, and Comparative Examples 1 to 4)
In Examples 2 to 11f and Comparative Examples 3 and 4, an electroless nickel plating film shown in Table 1 below was used as the
実施例8Aの磁性粉末として、実施例1と同じ磁性粉末を用いた。ただし実施例8の場合、100質量部の磁性粉末に対して、6.0質量部のターピネオール(顆粒形成剤)を加えて、これらを乳鉢で混練した。得られた混錬物を篩で選別することにより、粒径が100〜300μmである顆粒を得た。この顆粒を10−2Torrの真空雰囲気中において55℃で乾燥することにより、顆粒から有機溶媒を除去した。以上の方法によって調製された顆粒を実施例8Aの成形工程に用いた。 The same magnetic powder as in Example 1 was used as the magnetic powder of Example 8A. However, in the case of Example 8, 6.0 parts by mass of terpineol (granule forming agent) was added to 100 parts by mass of the magnetic powder, and these were kneaded in a mortar. The obtained kneaded material was screened with a sieve to obtain granules having a particle size of 100 to 300 µm. The organic solvent was removed from the granules by drying the granules at 55 ° C. in a vacuum atmosphere of 10 −2 Torr. The granules prepared by the above method were used in the molding step of Example 8A.
実施例2〜20及び比較例1〜3では、成形圧力MPが下記表1及び表4に記載の値に調整された。その結果、実施例2〜20及び比較例1〜3其々のd1_10、RD1_10、d2_10、RD2_10、d1_1510、RD1_1510、d2_1510、RD2_1510、d1_7510、RD1_7510、d2_7510及びRD2_7510は、下記表2、表3、表5及び表6に記載の値に調整された。実施例2〜20及び比較例1〜3其々のΔd1_10、Δd1_1510、Δd1_7510、Δd2_10、Δd2_1510及びΔd2_7510は、下記表2、表3、表5及び表6に記載の値であった。 In Examples 2 to 20 and Comparative Examples 1 to 3, the molding pressure MP was adjusted to the values shown in Tables 1 and 4 below. As a result, d1_10, RD1_10, d2_10, RD2_10, d1_1510, RD1_1510, d2_1510, RD2_1510, d1_7510, RD1_7510, d2_7510, and RD2_7510 of Examples 2 to 20 and Comparative Examples 1 to 3, respectively, are shown in Tables 2 and 3 below. 5 and Table 6. The values of Δd1_10, Δd1_1510, Δd1_7510, Δd2_10, Δd2_1510, and Δd2_7510 of Examples 2 to 20 and Comparative Examples 1 to 3 were the values described in Tables 2, 3, 5, and 6, respectively.
比較例4では、成形圧力MPが下記表1に記載の値に調整された。その結果、比較例4〜3其々のd1_10、RD1_10、d1_1510、RD1_1510、d1_7510及びRD1_7510は、下記表2及び表3に記載の値に調整された。比較例4のΔd1_10、Δd1_1510及びΔd1_7510は、下記表2に記載の値であった。比較例4では、配向工程と焼結工程との間において、成形体を600℃で加熱しなかった。比較例4では、配向工程後、成形体を上記の型から別のゴム型内へ移した。成形体を内包するゴム型を水中に設置して、ゴム型内の成形体を水圧によって等方的に圧縮した。以上のように、比較例4では、600℃での加熱の代わりに、冷間静水圧プレス(Cold Isostatic Pressing)を実施した。冷間静水圧プレス後、成形体をゴム型から分離して、焼結用トレイ上に載置した。比較例4のd2_10、RD2_10、d2_1510、RD2_1510、d2_7510及びRD2_7510は、冷間静水圧プレス直後(焼結工程前)に測定された値である。比較例4のd2_10、RD2_10、d2_1510、RD2_1510、d2_7510及びRD2_7510は、下記表3に示される。 In Comparative Example 4, the molding pressure MP was adjusted to the value shown in Table 1 below. As a result, d1_10, RD1_10, d1_1510, RD1_1510, d1_7510, and RD1_7510 of Comparative Examples 4 to 3 were adjusted to the values shown in Tables 2 and 3 below. Δd1_10, Δd1_1510, and Δd1_7510 of Comparative Example 4 were the values shown in Table 2 below. In Comparative Example 4, the compact was not heated at 600 ° C. between the orientation step and the sintering step. In Comparative Example 4, after the orientation step, the molded body was transferred from the above mold to another rubber mold. A rubber mold containing the molded body was placed in water, and the molded body in the rubber mold was isotropically compressed by water pressure. As described above, in Comparative Example 4, cold isostatic pressing was performed instead of heating at 600 ° C. After cold isostatic pressing, the compact was separated from the rubber mold and placed on a sintering tray. D2_10, RD2_10, d2_1510, RD2_1510, d2_7510, and RD2_7510 in Comparative Example 4 are values measured immediately after the cold isostatic pressing (before the sintering step). Table 3 below shows d2_10, RD2_10, d2_1510, RD2_1510, d2_7510, and RD2_7510 of Comparative Example 4.
以上の事項以外は、実施例1と同様の方法で、実施例2〜20及び比較例1〜4其々の成形体及び希土類磁石を作製した。実施例1と同様の方法で、実施例2〜20及び比較例1〜4其々の希土類磁石を評価した。実施例2〜20及び比較例1〜4其々の結果は、下記の表1〜6に示される。 Except for the above, molded articles and rare earth magnets of Examples 2 to 20 and Comparative Examples 1 to 4 were produced in the same manner as in Example 1. In the same manner as in Example 1, the rare earth magnets of Examples 2 to 20 and Comparative Examples 1 to 4 were evaluated. The results of Examples 2 to 20 and Comparative Examples 1 to 4 are shown in Tables 1 to 6 below.
比較例1及び2では、成形工程の繰り返し数が7500回に達する前に、側型6の内壁が著しく摩耗した。したがって比較例1及び2其々のD7510は測定されず、比較例1及び2其々のΔS7510は評価されなかった。
In Comparative Examples 1 and 2, the inner wall of the
比較例3の成形工程直後の成形体の嵩密度は著しく低かったため、成形体は非常に脆かった。その結果、比較例3の成形工程以降の成形体のハンドリングに伴い、成形体が容易に破損した。したがって、比較例3では、ΔS1510及びΔS7510を評価しなかった。 Since the bulk density of the molded body immediately after the molding step of Comparative Example 3 was extremely low, the molded body was very brittle. As a result, the molded body was easily damaged with handling of the molded body after the molding step of Comparative Example 3. Therefore, in Comparative Example 3, ΔS1510 and ΔS7510 were not evaluated.
比較例4の場合、CIPにおける水圧が高過ぎて、成形体にスプリングバックが起こったことに起因して、焼結体にクラックが発生した、と推察される。 In the case of Comparative Example 4, it is presumed that the water pressure in the CIP was too high and cracks occurred in the sintered body due to springback occurring in the molded body.
本発明に係る焼結磁石の製造方法によれば、例えば、ハードディスクドライブ、ハイブリッド自動車又は電気自動車等の多様な用途に応じて、多品種の焼結磁石を生産することが可能であり、その生産量が少量であっても製造コストを抑制することが可能である。 According to the method for manufacturing a sintered magnet according to the present invention, it is possible to produce various types of sintered magnets according to various uses such as a hard disk drive, a hybrid vehicle, and an electric vehicle. Even if the amount is small, it is possible to suppress the manufacturing cost.
2…型、3…ダイ、4…パンチ、6…筒状の側型、6A…被膜、8…下型、10…磁性粉末、10b…成形体。 2 ... mold, 3 ... die, 4 ... punch, 6 ... tubular side mold, 6A ... coating, 8 ... lower mold, 10 ... magnetic powder, 10b ... molded body.
Claims (8)
前記型内に保持された前記成形体に磁場を印加して、前記成形体に含まれる前記磁性粉末を配向させる配向工程と、
前記配向工程後、前記型から分離された前記成形体を加熱して焼結させる焼結工程と、
を備え、
前記型の少なくとも一部が樹脂であり、
前記型において前記樹脂である部分の少なくとも一部が、被膜で覆われており、
前記被膜の硬度が、前記樹脂の硬度よりも高く、
前記成形工程では、前記被膜が前記磁性粉末と接触し、
前記磁性粉末の真密度が、D[g/cm3]と表され、
前記成形体の嵩密度が、d[g/cm3]と表され、
前記成形体の相対密度が、100・d/D[%]と定義され、
前記相対密度が38%以上60%未満である値に調整された前記成形体を加熱して焼結させる、
焼結磁石の製造方法。 Molding a magnetic powder in a mold to form a molded body,
Applying a magnetic field to the compact held in the mold, an orientation step of orienting the magnetic powder contained in the compact,
After the orientation step, a sintering step of heating and sintering the molded body separated from the mold,
With
At least a part of the mold is a resin,
At least a part of the resin portion in the mold is covered with a coating,
The hardness of the coating is higher than the hardness of the resin,
In the molding step, the coating contacts the magnetic powder,
The true density of the magnetic powder is represented as D [g / cm 3 ],
The bulk density of the molded body is expressed as d [g / cm 3 ],
The relative density of the molded body is defined as 100 · d / D [%],
Heating and sintering the molded body whose relative density is adjusted to a value of 38% or more and less than 60%,
Manufacturing method of sintered magnet.
請求項1に記載の焼結磁石の製造方法。 The hardness of the coating is higher than the hardness of the magnetic powder,
A method for manufacturing the sintered magnet according to claim 1.
請求項1又は2に記載の焼結磁石の製造方法。 Vickers hardness of the coating is 150 N / mm 2 or more and 8000 N / mm 2 or less.
A method for producing the sintered magnet according to claim 1.
前記下型、前記側型、及び前記上型のうち、少なくとも前記側型が前記樹脂から形成されており、
前記側型の内壁の少なくとも一部が、前記被膜で覆われている、
請求項1〜3のいずれか一項に記載の焼結磁石の製造方法。 The mold includes a lower mold, a cylindrical side mold disposed on the lower mold, and an upper mold inserted into the side mold from above the side mold,
Among the lower mold, the side mold, and the upper mold, at least the side mold is formed from the resin,
At least a part of the inner wall of the side mold is covered with the coating,
A method for producing the sintered magnet according to claim 1.
請求項1〜4のいずれか一項に記載の焼結磁石の製造方法。 The resin is an insulating resin,
A method for producing the sintered magnet according to claim 1.
請求項1〜5のいずれか一項に記載の焼結磁石の製造方法。 The pressure exerted on the magnetic powder by the mold is adjusted to 0.049 MPa or more and 20 MPa or less,
A method for producing the sintered magnet according to any one of claims 1 to 5.
前記焼結磁石が希土類磁石である、
請求項1〜6のいずれか一項に記載の焼結磁石の製造方法。 The magnetic powder contains a rare earth element,
The sintered magnet is a rare earth magnet,
A method for producing the sintered magnet according to any one of claims 1 to 6.
請求項1〜7のいずれか一項に記載の焼結磁石の製造方法。 The magnetic powder is a granule,
A method for producing the sintered magnet according to any one of claims 1 to 7.
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