JP2021097224A - ラジアル配向焼結Nd−Fe−B系瓦状磁性体の製造装置、製造方法、及び当該装置又は方法によって製造されるラジアル配向焼結Nd−Fe−B系瓦状磁性体 - Google Patents
ラジアル配向焼結Nd−Fe−B系瓦状磁性体の製造装置、製造方法、及び当該装置又は方法によって製造されるラジアル配向焼結Nd−Fe−B系瓦状磁性体 Download PDFInfo
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Abstract
Description
非透磁性のモールド本体、金型、透磁性ユニット、透磁性板を含み、
前記モールド本体の内部に前記金型が設置され、前記金型は瓦状であり、両側面はいずれも湾曲した円弧面であり、内円弧面は内側に凹んだ円弧面であり、外円弧面は外側に突出した円弧面であり、
前記透磁性ユニットは、前記金型の両側に位置する二つの透磁性ブロックで構成され、第1透磁性ブロックは前記金型の前記内円弧面側に位置し、第2透磁性ブロックは前記金型の前記外円弧面側に位置し、前記第1透磁性ブロック、瓦状の前記金型、及び前記第2透磁性ブロックの中心点は同一直線上に位置し、
瓦状の前記金型の前記外円弧面と前記第2透磁性ブロックとの間には、対称に配置される2枚の透磁性板が設置される、ことを特徴とする。
当該円弧状の曲率半径は、瓦状の前記金型の内円弧面の曲率半径よりも小さい、ことを特徴とする。
瓦状の前記金型は、前記第2透磁性ブロックの屈曲面で放射された空間内に位置する、ことを特徴とする。
その長さLは、0.2内円弧長≦L≦0.4内円弧長の関係を満たし、内円弧長は、瓦状の前記金型の前記内円弧面の長さであり、瓦状の前記金型の直線部が存在する面は、前記透磁性板の外側面と同一平面であり、
前記金型の厚み5mm〜25mmである、ことを特徴とする。
(工程1)スリップキャスト法によってNd−Fe−B系合金薄片を製造し、Nd−Fe−B系合金薄片を水素化処理工程、ジェットミル工程を経てNd−Fe−B系合金粉末とし、
(工程2)前記Nd−Fe−B系合金粉末をラジアル配向用の金型に入れ、粉末充填、着磁及び成形工程を以下の2回行うものであり、
(工程2―1)第1次粉末充填、着磁及びプリプレスであって、必要な重量W1の焼結Nd−Fe−B系合金粉末を秤量し、これを直流磁場プレス機内に設置した前記金型に投入し、磁場及び成形圧力を調整して第1次素地を形成し、
(工程2−2)第2次合金粉末充填、着磁及び最終成形であって、必要な重量W2の焼結Nd−Fe−B系合金粉末を秤量し、これを前記第1次素地が入った状態の前記直流磁場プレス機内の前記金型に投入し、磁場及び成形圧力を調整し、第2次素地を形成し、
(工程3)上記2回の成形及び配向後の素地を焼結処理及び時効処理し、必要なラジアル配向を行った前記焼結Nd−Fe−B系瓦状磁性体を作成する、ことを特徴とする。
前記第1次着磁の磁場T1は、0.1テスラ≦T1≦0.3テスラの関係式を満たし、
前記プリプレス後の素地の密度ρ1は、0.8ρ≦ρ1≦0.9ρの関係式を満たし、ここで、ρは焼結前の素地の相対密度であり、3.8g/cm3≦ρ≦4.5g/cm3の関係式を満たす、ことを特徴とする。
(1)組成(PrNd)32Co1.0Al0.1Cu0.1Ti0.1B1.0Febalの合金粉末を準備した。
(2)重量W1=20gの合金粉末を秤量した。
(3)秤量した粉末を瓦状の金型に投入した。ここで、金型の厚みは11mm、内円弧長は40mm、透磁性板の長さLは10mm、Wは8mmであった。
(4)製造装置の上押圧ヘッド、下押圧ヘッドで金型を押圧した。磁場の大きさは0.1テスラに設定した。
(5)素地の相対密度が3.4g/cm3になるように、製造装置に与える成形圧力を調整した。
(6)外部磁場を取り除き、押圧ヘッドを金型から離した。
(7)次にW2=30gの合金粉末を秤量し、再び瓦状の金型に投入した。
(8)製造装置の上押圧ヘッド、下押圧ヘッドで金型を押圧した。磁場の大きさは1.0テスラに設定した。
(9)素地の相対密度が4.2g/cm3になるように、成形圧力を調整した。
(10)離型し、素地をアイソスタティックプレスした後に、焼結炉に入れて焼結し、続いて、時効処理炉で時効処理した。
(11)直流磁気特性測定装置とEBSD(電子線後方散乱回折法)のそれぞれで、時効処理後の素地の中心位置及び辺縁位置のΔBr、配向度及び角度差θを測定した。結果は表1に示すとおりである。
1回目に秤量した合金粉末及び2回目に秤量した合金粉末の重量は、実施例1と異なるが、総重量は変わらず50gであった。また、1回目の磁場と2回目の磁場も実施例1と異ならせた。詳細は以下のとおりである。
(2)重量W1=25gの合金粉末を秤量した。
(3)秤量した合金粉末を瓦状の金型に投入した。ここで、金型の厚みは11mm、内円弧長は40mm、透磁性板の長さLは10mm、Wは8mmであった。
(4)製造装置の上押圧ヘッド、下押圧ヘッドで金型を押圧した。磁場の大きさは0.2テスラに設定した。
(5)素地の相対密度が3.4g/cm3になるように、製造装置に与える成形圧力を調整した。
(6)外部磁場を取り除き、押圧ヘッドを金型から離した。
(7)次にW2=25gの合金粉末を秤量し、再び瓦状の金型に投入した。
(8)製造装置の上押圧ヘッド、下押圧ヘッドで金型を押圧した。磁場の大きさは1.5テスラに設定した。
(9)素地の相対密度が4.2g/cm3になるように、成形圧力を調整した。
(10)離型し、素地を焼結炉に入れて焼結し、続いて、時効処理炉で時効処理した。
(11)直流磁気特性測定装置とEBSD(電子線後方散乱回折法)のそれぞれで、時効処理後の瓦素地の中心位置及び辺縁位置のΔBr、配向度及び角度差θを測定した。結果は表1に示すとおりである。
実施例2との違いは、金型の厚みを10mmから8mmとした点である。詳細は以下のとおりである。
(2)重量W1=25gの合金粉末を秤量した。
(3)秤量した合金粉末を瓦状の金型に投入した。ここで、金型厚は11mm、内円弧長は40mm、透磁性板の長さLは10mm、Wは8mmであった。
(4)製造装置の上押圧ヘッド、下押圧ヘッドで金型を押圧した。磁場の大きさは0.2テスラに設定した。
(5)素地の相対密度が3.4g/cm3になるように、製造装置に与える成形圧力を調整した。
(6)外部磁場を取り除き、押圧ヘッドを金型から離した。
(7)次にW2=25gの合金粉末を秤量し、再び瓦状の金型に投入した。
(8)製造装置の上押圧ヘッド、下押圧ヘッドで金型を押圧した。磁場の大きさは1.5テスラに設定した。
(9)素地の相対密度が4.2g/cm3になるように、成形圧力を調整した。
(10)離型し、素地をアイソスタティックプレスした後に、焼結炉に入れて焼結し、続いて、時効処理炉で時効処理した。
(11)直流磁気特性測定装置とEBSD(電子線後方散乱回折法)のそれぞれで、時効処理後の素地の中心位置及び辺縁位置のΔBr、配向度及び角度差θを測定した。結果は表1に示すとおりである。
比較例1は、第1次合金粉末充填及び着磁のみを行い、成形工程における合金粉末の秤量は1回のみであり、採取量は50gである。実施例1と同一環境に置き、金型厚は8mm、内円弧長は40mm、透磁性板の長さLは10mmであり、Wは8mmであった。磁場は1.5テスラで1回のみ印加し、実施例1のT1の値よりも大きいが、T2の数値範囲内にあり、生成密度は4.2g/cm3であった。詳細は以下のとおりである。
(2)重量W1=50gの合金粉末を秤量した。
(3)秤量した合金粉末を瓦状の金型に投入した。ここで、金型厚は8mm、内円弧長は40mm、透磁性板の長さLは10mm、Wは8mmであった。
(4)製造装置の上押圧ヘッド、下押圧ヘッドを金型に貼り合わせた。磁場の大きさは1.5テスラに設定した。
(5)素地の相対密度が4.2g/cm3になるように、製造装置に与える成形圧力を調整した。
(6)外部磁場を取り除き、押圧ヘッドを金型から離した。
(7)離型し、素地をアイソスタティックプレスした後に、焼結炉に入れて焼結し、続いて、時効処理炉で時効処理した。
(8)直流磁気特性測定装置とEBSD(電子線後方散乱回折法)のそれぞれで、時効処理後の素地の中心位置及び辺縁位置のΔBr、配向度及び角度差θを測定した。結果は表1に示すとおりである。
比較例2は、2回の合金粉末充填、着磁及び成形工程を行った。総重量は実施例1と同一であり、実施例1と同一環境に置いた。金型厚は8mm、内円弧長は40mm、Wは8mmであるが、透磁性板の長さLを10mmから30mmに変更し、第1次磁場を1.5テスラとし、生成密度を3.1g/cm3とし、実施例1のT1よりも大きな値とした。第2次磁場は1.5テスラとし、T2の数値範囲内とし、生成密度は4.2g/cm3とした。詳細は以下のとおりである。
(2)重量W1=20gの合金粉末を秤量した。
(3)秤量した合金粉末を瓦状の金型に投入した。ここで、金型の厚みは11mm、内円弧長は40mm、透磁性板の長さLは30mm、Wは8mmであった。
(4)押圧ヘッドを閉じ、磁場の大きさを1.5テスラに設定した。
(5)素地の相対密度が3.4g/cm3になるように、成形圧力を調整した。
(6)外部磁場を取り除き、押圧ヘッドを持ち上げた。
(7)次にW2=30gの合金粉末を秤量し、再び瓦状の金型に投入した。
(8)押圧ヘッドを閉じ、磁場の大きさを1.5テスラに設定した。
(9)素地の相対密度が4.2g/cm3になるように、成形圧力を調整した。
(10)離型し、素地を焼結炉に入れて焼結し、続いて、時効処理炉で時効処理した。
(11)直流磁気特性測定装置とEBSD(電子線後方散乱回折法)のそれぞれで、時効処理後の素地の中心位置及び辺縁位置のΔBr、配向度及び角度差θを測定した。結果は表1に示すとおりである。
比較例3は、2回の合金粉末充填、着磁及び成形工程を行った。合計50gの合金粉末を用い、実施例1と同一環境に置いた。金型厚は8mm、内円弧長は40mmであるが、透磁性板は用いなかった。第1次磁場は0.1テスラとし、実施例1のT1と同一であった。第2次磁場は1.0テスラとし、実施例2のT1と同一であり、生成密度は4.2であった。詳細は以下のとおりである。
(2)重量W1=20gの合金粉末を秤量した。
(3)秤量した合金粉末を瓦状の金型に投入した。ここで、金型厚は11mm、内円弧長は40mm、金型の両側に透磁性板を設けなかった。
(4)押圧ヘッドを閉じ、磁場の大きさを0.1テスラに設定した。
(5)素地の相対密度が3.4g/cm3になるように、成形圧力を調整した。
(6)外部磁場を取り除き、押圧ヘッドを持ち上げた。
(7)次にW2=30gの合金粉末を秤量し、再び瓦状の金型に投入した。
(8)押圧ヘッドを閉じ、磁場の大きさを1.0テスラに設定した。
(9)素地の相対密度が4.2g/cm3になるように、成形圧力を調整した。
(10)離型し、素地を焼結炉に入れて焼結し、続いて、時効処理炉で時効処理した。
(11)直流磁気特性測定装置とEBSD(電子線後方散乱回折法)のそれぞれで、時効処理後の素地の中心位置及び辺縁位置のΔBr、配向度及び角度差θを測定した。結果は表1に示すとおりである。
2 モールド本体
3 金型
4 透磁性板
5 磁力線方向
6 内円弧面
7 第2透磁ブロック
8 外円弧面
Claims (11)
- ラジアル配向焼結Nd−Fe−B系瓦状磁性体の製造装置であって、
非透磁性のモールド本体、金型、透磁性ユニット、透磁性板を含み、
前記モールド本体の内部に前記金型が設置され、前記金型は瓦状であり、両側面はいずれも湾曲した円弧面であり、内円弧面は内側に凹んだ円弧面であり、外円弧面は外側に突出した円弧面であり、
前記透磁性ユニットは、前記金型の両側に位置する二つの透磁性ブロックで構成され、第1透磁性ブロックは前記金型の前記内円弧面側に位置し、第2透磁性ブロックは前記金型の前記外円弧面側に位置し、前記第1透磁性ブロック、瓦状の前記金型、及び前記第2透磁性ブロックの中心点は同一直線上に位置し、
瓦状の前記金型の前記外円弧面と前記第2透磁性ブロックとの間には、対称に配置される2枚の透磁性板が設置される、
ことを特徴とするラジアル配向焼結Nd−Fe−B系瓦状磁性体の製造装置。 - 前記第1透磁性ブロックの前記内円弧面に対向する面は円弧状であり、
当該円弧状の曲率半径は、瓦状の前記金型の内円弧面の曲率半径よりも小さい、
ことを特徴とする請求項1に記載のラジアル配向焼結Nd−Fe−B系瓦状磁性体の製造装置。 - 前記第2透磁性ブロックの前記外円弧面に対向する面は屈曲しており、当該屈曲角度は90°であり、
瓦状の前記金型は、前記第2透磁性ブロックの屈曲面で放射された空間内に位置する、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のラジアル配向焼結Nd−Fe−B系瓦状磁性体の製造装置。 - 二つの前記透磁性板は、瓦状の前記金型の前記外円弧面の両端にそれぞれ位置し、且つ、各前記透磁性板の中心点は、瓦状の前記金型の半径の延長線上に位置する、
ことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載のラジアル配向焼結Nd−Fe−B系瓦状磁性体の製造装置。 - 前記透磁性板の厚みWは、0.5金型厚≦W≦1.0金型厚の関係を満たし、
その長さLは、0.2内円弧長≦L≦0.4内円弧長の関係を満たし、内円弧長は、瓦状の前記金型の前記内円弧面の長さであり、瓦状の前記金型の直線部が存在する面は、前記透磁性板の外側面と同一平面であり、
前記金型の厚み5mm〜25mmである、
ことを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載のラジアル配向焼結Nd−Fe−B系瓦状磁性体の製造装置。 - 前記製造装置は、上押圧ヘッド、下押圧ヘッドを更に含み、前記上押圧ヘッドは瓦状の前記金型の直上に位置し、前記下押圧ヘッドは瓦状の前記金型の直下に位置する、
ことを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載のラジアル配向焼結Nd−Fe−B系瓦状磁性体の製造装置。 - ラジアル配向焼結Nd−Fe−B系瓦状磁性体の製造方法であって、
(工程1)スリップキャスト法によってNd−Fe−B系合金薄片を製造し、Nd−Fe−B系合金薄片を水素化処理工程、ジェットミル工程を経てNd−Fe−B系合金粉末とし、
(工程2)前記Nd−Fe−B系合金粉末をラジアル配向用の金型に入れ、粉末充填、着磁及び成形工程を以下の2回行うものであり、
(工程2―1)第1次粉末充填、着磁及びプリプレスであって、必要な重量W1の焼結Nd−Fe−B系合金粉末を秤量し、これを直流磁場プレス機内に設置した前記金型に投入し、磁場及び成形圧力を調整して第1次素地を形成し、
(工程2−2)第2次合金粉末充填、着磁及び最終成形であって、必要な重量W2の焼結Nd−Fe−B系合金粉末を秤量し、これを前記第1次素地が入った状態の前記直流磁場プレス機内の前記金型に投入し、磁場及び成形圧力を調整し、第2次素地を形成し、
(工程3)上記2回の成形及び配向後の素地を焼結処理及び時効処理し、必要なラジアル配向を行った前記焼結Nd−Fe−B系瓦状磁性体を作成する、
ことを特徴とするラジアル配向焼結Nd−Fe−B系瓦状磁性体の製造方法。 - 前記(工程2―1)における前記第1次合金粉末充填における重量W1は、0.2M≦W1≦0.5Mの関係式を満たし、Mは最終的に完成した素地の重量であり、
前記第1次着磁の磁場T1は、0.1テスラ≦T1≦0.3テスラの関係式を満たし、
前記プリプレス後の素地の密度ρ1は、0.8ρ≦ρ1≦0.9ρの関係式を満たし、ここで、ρは焼結前の素地の相対密度であり、3.8g/cm3≦ρ≦4.5g/cm3の関係式を満たす、
ことを特徴とする請求項7に記載のラジアル配向焼結Nd−Fe−B系瓦状磁性体の製造方法。 - 前記(工程2―2)における前記第2次合金粉末充填の重量W2はM−W1であり、最終成形した磁場は、0.3テスラ<T2≦2.5テスラであり、最終成形した素地の密度はρ2=ρである、
ことを特徴とする請求項7又は8に記載のラジアル配向焼結Nd−Fe−B系瓦状磁性体の製造方法。 - 請求項1ないし6のいずれか1項に記載の製造装置、又は請求項7ないし9のいずれか1項に記載の製造方法、のいずれかによって製造されたことを特徴とするラジアル配向された焼結Nd−Fe−B系瓦状磁性体。
- 前記焼結Nd−Fe−B系瓦状磁性体は、磁性体におけるNd2Fe14B主相の配向度が92%以上であり、ラジアル配向の配向角度と目標値との偏差は、Δθ≦1°であり、前記焼結Nd−Fe−B系瓦状磁性体の磁性体全体における残留磁束密度の偏差は、ΔBr≦2%である、
ことを特徴とする請求項10に記載のラジアル配向された焼結Nd−Fe−B系瓦状磁性体。
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