JP2023003951A - Manufacturing method for rare earth sintered magnet - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、希土類系焼結磁石の製造方法に関する。 The present application relates to a method for producing a rare earth sintered magnet.
希土類系焼結磁石の代表例であるR-T-B系焼結磁石(Rは希土類元素であり、Nd、PrおよびCeからなる群から選択される少なくとも1つを必ず含み、Tは遷移金属の少なくとも1つでありFeを必ず含み、Bはホウ素である)は、R2Fe14B型結晶構造を有する化合物の主相と、この主相の粒界部分に位置する粒界相および微量添加元素や不純物の影響により生成する化合物相とから構成されている。R-T-B系焼結磁石は、高い残留磁束密度Br(以下、単に「Br」と記載する場合がある)と、高い保磁力HcJ(以下、単に「HcJ」と記載する場合がある)を示し、優れた磁気特性を有することから、永久磁石の中で最も高性能な磁石として知られている。 RTB sintered magnets, which are representative examples of rare earth sintered magnets (R is a rare earth element, always contains at least one selected from the group consisting of Nd, Pr and Ce, and T is a transition metal at least one of which necessarily contains Fe and B is boron) is a main phase of a compound having an R 2 Fe 14 B-type crystal structure, a grain boundary phase located in the grain boundary portion of the main phase, and a trace amount of It is composed of a compound phase generated by the influence of additive elements and impurities. The RTB sintered magnet has a high residual magnetic flux density B r (hereinafter sometimes simply referred to as “B r ”) and a high coercive force H cJ (hereinafter simply referred to as “H cJ ”). It is known as a magnet with the highest performance among permanent magnets due to its excellent magnetic properties.
このため、R-T-B系焼結磁石は、電気自動車(EV、HV、PHV)等の自動車分野、風力発電等の再生可能エネルギー分野、家電分野、産業分野等のさまざまなモーターに使用されている。R-T-B系焼結磁石は、これらモーターの小型・軽量化、高効率・省エネルギー化(エネルギー効率の改善)に欠かせない材料である。また、R-T-B系焼結磁石は、電気自動車用の駆動モーターに使用されており、内燃機関エンジン自動車から電気自動車へ代替されることで、二酸化炭素等の温室効果ガスの削減(燃料・排ガスの削減)による地球温暖化防止にも寄与している。このように、R-T-B系焼結磁石は、グリーンエネルギー社会の実現に大きく貢献している。 For this reason, RTB sintered magnets are used in various motors in the automobile field such as electric vehicles (EV, HV, PHV), renewable energy fields such as wind power generation, home appliances, and industrial fields. ing. RTB based sintered magnets are essential materials for making these motors smaller, lighter, and more efficient and energy saving (improving energy efficiency). RTB sintered magnets are also used in drive motors for electric vehicles.・It also contributes to the prevention of global warming by reducing exhaust gas. In this way, RTB based sintered magnets are greatly contributing to the realization of a green energy society.
R-T-B系焼結磁石などの希土類系焼結磁石は、例えば、合金粉末を準備する工程、合金粉末をプレス成形して成形体を作製する工程、成形体を焼結する工程を経て製造される。合金粉末は、例えば、以下の方法で作製される。 Rare earth sintered magnets such as RTB sintered magnets are produced through, for example, a step of preparing alloy powder, a step of press-molding the alloy powder to produce a compact, and a step of sintering the compact. manufactured. The alloy powder is produced, for example, by the following method.
まず、インゴット法またはストリップキャスト法などの方法によって各種原料金属の溶湯から合金を製造する。得られた合金を粉砕工程に供し、所定の粒径分布を有する合金粉末を得る。この粉砕工程には、通常、粗粉砕工程と微粉砕工程とが含まれており、前者は、例えば水素脆化現象を利用して、後者は例えば気流式粉砕機(ジェットミル)を用いて行われる。 First, an alloy is produced from molten metals of various raw materials by a method such as an ingot method or a strip casting method. The obtained alloy is subjected to a pulverization process to obtain an alloy powder having a predetermined particle size distribution. This pulverization process usually includes a coarse pulverization process and a fine pulverization process. The former uses, for example, the hydrogen embrittlement phenomenon, and the latter uses, for example, a jet mill. will be
成形体を焼結する工程によって得られた焼結体は、その後、研削、切断などの機械的な加工を施され、所望の形状およびサイズを持つように個片化される。また、焼結体に電気的絶縁性(電気抵抗)を求められる場合もある。焼結体は、より詳細には、まず、R-T-B系希土類磁石粉末をプレス装置で圧縮成形することにより、最終的な磁石製品よりも大きいサイズの成形体が作製される。そして、成形体を焼結工程によって焼結し、焼結体を作製する。焼結体は必要に応じて希土類元素Rを含む拡散源を磁石表面から内部に拡散させる拡散処理を行う場合もある。そして、焼結後や拡散後の焼結体を例えば超硬合金製ブレードソー、または回転砥石などによって研削加工し、所望の形状を付与することが行われている。例えば、まずブロック形状を有する焼結体を作製した後、その焼結体をブレードソーなどでスライスすることによって複数のプレート状焼結体部分を切り出すことが行われている。 The sintered body obtained by the step of sintering the molded body is then subjected to mechanical processing such as grinding and cutting, and singulated into pieces having a desired shape and size. In some cases, the sintered body is required to have electrical insulation (electrical resistance). More specifically, the sintered body is produced by compression-molding the RTB rare earth magnet powder with a press machine to produce a molded body having a size larger than the final magnet product. Then, the molded body is sintered by a sintering process to produce a sintered body. If necessary, the sintered body may be subjected to a diffusion treatment for diffusing a diffusion source containing the rare earth element R from the surface of the magnet to the inside. After sintering or after diffusion, the sintered body is ground by, for example, a cemented carbide blade saw or a rotating grindstone to give it a desired shape. For example, after a block-shaped sintered body is produced, the sintered body is sliced with a blade saw or the like to cut out a plurality of plate-like sintered body portions.
希土類系焼結磁石は、上述したように多種多様な用途に用いられ、形状や求められる特性も多様であるため、焼結後や拡散後の焼結体を研削加工するだけでは、所望の形状、大きさ、および電気的特性を有する焼結体を効率的に得ることが難しい場合があった。 As mentioned above, sintered rare earth magnets are used in a wide variety of applications, and the shapes and properties required are also diverse. It has sometimes been difficult to efficiently obtain a sintered body having the desired properties, size, and electrical properties.
本開示の実施形態は、このような課題を解決し得る希土類系焼結磁石の製造方法を提供する。 Embodiments of the present disclosure provide a method for producing a rare earth based sintered magnet that can solve such problems.
本開示の希土類系焼結磁石の製造方法は、例示的な実施形態において、希土類元素を含む合金粉末の成形体から複数の焼結体素材を作製する工程と、少なくとも2個の前記焼結体素材を接着層によって接合して積層焼結体を作製する工程と、前記接着層を横切るように前記積層焼結体を切断して複数の積層焼結体片に分割する工程とを含む。 In an exemplary embodiment, the method for producing a rare earth-based sintered magnet of the present disclosure includes the steps of: producing a plurality of sintered body materials from a molded body of alloy powder containing a rare earth element; The method includes a step of bonding materials with an adhesive layer to produce a laminated sintered body, and a step of cutting the laminated sintered body across the adhesive layer to divide the laminated sintered body into a plurality of laminated sintered body pieces.
ある実施形態では、前記積層焼結体において、前記接着層を間に挟む2個の前記焼結体素材の一方と前記接着層との間にはコーティング層が設けられている。 In one embodiment, in the laminated sintered body, a coating layer is provided between one of the two sintered body materials sandwiching the adhesive layer and the adhesive layer.
ある実施形態では、前記積層焼結体において、前記接着層を間に挟む2個の前記焼結体素材の両方と前記接着層との間には、それぞれ、コーティング層が設けられている。 In one embodiment, in the laminated sintered body, a coating layer is provided between each of the two sintered body materials sandwiching the adhesive layer and the adhesive layer.
ある実施形態において、前記接着層と前記コーティング層の厚さは合計で4μm以上250μm以下である。 In one embodiment, the total thickness of the adhesive layer and the coating layer is 4 μm or more and 250 μm or less.
ある実施形態において、前記複数の積層焼結体片のそれぞれは、前記接着層および前記コーティング層によって電気的に分離された少なくとも2つの部分を含む。 In one embodiment, each of the plurality of laminated sintered body pieces includes at least two portions electrically separated by the adhesive layer and the coating layer.
ある実施形態において、前記コーティング層は、前記複数の焼結体素材の表面から希土類元素を拡散した後、前記表面上に形成される。 In one embodiment, the coating layer is formed on the surfaces of the plurality of sintered materials after diffusing the rare earth element from the surfaces.
ある実施形態において、前記複数の焼結体素材の前記表面は、前記コーティング層が形成される前に粗加工される。 In one embodiment, the surfaces of the plurality of sintered body materials are roughened before the coating layer is formed.
ある実施形態において、前記の複数の焼結体素材を作製する工程は、配向磁界中で前記合金粉末を圧縮成形して前記成形体を作製する工程と、前記成形体を切断して複数の成形体片に分割する工程と、前記複数の成形体片を焼結して前記複数の焼結体素材を得る工程とを含む。 In one embodiment, the step of producing a plurality of sintered body materials includes a step of compression molding the alloy powder in an oriented magnetic field to produce the compact, and a step of cutting the compact to form a plurality of compacts. The step of dividing into body pieces and the step of sintering the plurality of green body pieces to obtain the plurality of sintered body materials are included.
本開示の実施形態によれば、研削加工によっては得ることが難しい、形状、大きさ、および電気的特性を有する焼結体を効率的に得ることができる。 According to the embodiments of the present disclosure, it is possible to efficiently obtain a sintered body having a shape, size, and electrical properties that are difficult to obtain by grinding.
前述したように、焼結後や拡散後の焼結体を研削加工するだけでは、所望の形状および大きさを有する焼結体を得ることは難しい場合がある。このため、複数の焼結体を接着剤によって結合することが有効な対応策として考えられる。接着剤が絶縁性を有している場合、渦電流を低減する効果も期待される。しかしながら、本発明者の検討によると、小さく加工した焼結体のそれぞれに接着剤を塗布して焼結体どうしを接合することは、量産になじまないことが分かった。接着剤を小さな焼結体の多数に塗布することに長い時間を要するからである。本発明者による更なる検討の結果、小さく加工する前の段階にある、比較的大きな複数の焼結体素材を接着層によって接合して積層構造体を作製し、その積層構造体を切断することで小さく加工した積層焼結体を作製すれば、接着剤を小さな焼結体の多数に塗布することが不要となり、効率的に焼結体を作製することができるため量産性を高めることが可能となることがわかり、本発明を完成するに至った。 As described above, it may be difficult to obtain a sintered body having a desired shape and size only by grinding the sintered body after sintering or diffusion. For this reason, bonding a plurality of sintered bodies with an adhesive can be considered as an effective countermeasure. If the adhesive has insulating properties, an effect of reducing eddy currents is also expected. However, according to the study of the present inventor, it has been found that applying an adhesive to each of the sintered bodies machined into small sizes to join the sintered bodies together is not suitable for mass production. This is because it takes a long time to apply the adhesive to many small sintered bodies. As a result of further studies by the present inventors, it was found that a laminated structure is produced by bonding a plurality of relatively large sintered body materials, which are in a stage before being processed into small pieces, with an adhesive layer, and the laminated structure is cut. If you create a laminated sintered body that is processed into small pieces with , it becomes unnecessary to apply adhesive to many small sintered bodies, and sintered bodies can be produced efficiently, so mass productivity can be improved. As a result, the present invention has been completed.
以下、本開示による希土類系焼結磁石の製造方法の実施形態を説明する。本実施形態における希土類系焼結磁石の製造方法は、図1のフローチャートに示すように、
・希土類元素を含む合金粉末の成形体から複数の焼結体素材を作製する工程(S10)と、
・少なくとも2個の焼結体素材を接着層によって接合して積層焼結体を作製する工程(S20)と、
・接着層を横切るように積層焼結体を切断して複数の積層焼結体片に分割する工程(S30)と、
を含む。
An embodiment of a method for producing a rare earth sintered magnet according to the present disclosure will be described below. As shown in the flow chart of FIG. 1, the method for producing a rare earth based sintered magnet according to the present embodiment includes:
- A step of producing a plurality of sintered body materials from a molded body of alloy powder containing a rare earth element (S10);
- A step of bonding at least two sintered body materials with an adhesive layer to produce a laminated sintered body (S20);
A step of cutting the laminated sintered body across the adhesive layer to divide it into a plurality of laminated sintered body pieces (S30);
including.
本開示の製造方法によれば、分割前の比較的大きな焼結体素材に対して接着剤を形成して積層するため、分割後の比較的に小さな多数の個片に接着剤を形成して積層するよりも効率的である。 According to the manufacturing method of the present disclosure, since the adhesive is formed on the relatively large sintered body material before division and laminated, the adhesive is formed on a large number of relatively small pieces after division. More efficient than stacking.
図2は、積層された2個の焼結体素材16の断面を模式的に示す図である。焼結体素材16の間には接着層18が設けられている。図3は、この接着層18を横切るように積層焼結体22を切断して分割された複数の積層焼結体片30の断面を模式的に示す図である。切断により、積層焼結体片30には切断面21が形成されている。接着層18は、絶縁材料から形成され、積層された焼結体素材16を互いに電気的に分離することができる。複数の積層焼結体片30のそれぞれは、接着層18によって電気的に分離された少なくとも2つの部分を含むことになり、いわゆる「分割磁石」として機能して渦電流の発生を抑制する構造が実現する。こうして、各積層焼結体片30から最終的に得られる希土類系焼結磁石によれば、例えば電気モーターのロータに組み込まれて使用されるような用途において、交流磁界による渦電流の発生が抑制されるため、渦電流損失を低減する効果が得られる。
FIG. 2 is a diagram schematically showing a cross section of two stacked
接着層18は、例えば、エポキシ系接着層、アクリル系接着層、ウレタン系接着層などの材料から形成され得る。接着層18の厚さは、1μm以上50μm以下であることが好ましく、2μm以上30μm以下であることが更に好ましい。
The
接着剤が不均一に塗布された場合、接着層18に微小な隙間が発生する可能性がある。その状態で積層焼結体22を切断すると、焼結体素材16を研削粉(切り粉)の一部が接着層18にある微小な隙間から接着層18を貫いて入り、積層された焼結体素材16の間の電気的絶縁性(電気抵抗)を低下させてしまう可能性がある。研削粉(削り粉)のサイズは、焼結体素材16を構成する結晶粒子程度であり、例えば10μm以下である。したがって、接着層18の厚さが10μm未満である場合、このような現象が生じる可能性が高くなる。
If the adhesive is applied unevenly, minute gaps may occur in the
また、焼結体素材16の表面にも結晶粒子の直径以下のサイズで微細な凹凸が形成されている場合がある。焼結体素材16の表面に対して粗面加工を行っても、このような微細な凹凸が残存し得る。このため、接着層18を焼結体素材16の表面に存在する微細な凸部が貫通して、接着層18の電気抵抗を低下させる可能性もある。
In some cases, the surface of the
図4は、接着層18を間に挟む2個の焼結体素材16の一方と接着層18との間にはコーティング層19が設けられている例の断面を模式的に示す図である。図5は、この接着層18を横切るように積層焼結体22を切断して分割された複数の積層焼結体片30の断面を模式的に示す図である。この例でも、切断により、積層焼結体片30には切断面21が形成されている。図の例において、コーティング層19は、2個の焼結体素材16の一方に形成されているが、コーティング層19は、両方の焼結体素材16に形成されていてもよい。
FIG. 4 is a diagram schematically showing a cross section of an example in which a
コーティング層19は、絶縁材料から形成され、接着層18を介して対向する焼結体素材16の間の電気抵抗(を絶縁性)増加させる機能を発揮する。また、本発明者らの検討によると、積層焼結体22を切断するとき、焼結体素材16の研削粉の一部が接着層18を貫いたとしても、コーティング層19があることにより電気的絶縁性を確保できることがわかった。このように、接着層18を間に挟む2個の焼結体素材16の一方に接着層18とコーティング層19の両方を設けることにより、より確実に電気的絶縁性を確保することができる。コーティング層19は、磁石表面にコーティングされることにより形成されるものであり、例えば、エポキシ系樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂などの材料から形成され得る。コーティング層19の厚さは、3μm以上100μm以下であることが好ましく、5μm以上70μm以下であることが更に好ましい。また、前記接着層と前記コーティング層の厚さは合計で4μm以上150μm以下が好ましい。
The
なお、コーティング層が接着層18の間を挟む2個の焼結体素材両方に含む場合は、接着層と焼結体素材の両方おけるコーティング層の厚さが合計で5μm以上250μm以下に設定することが好ましい。
In addition, when the coating layer is included in both of the two sintered body materials sandwiched between the
なお、磁石特性を改良するため、コーティング層19を形成する前に、複数の焼結体素材16の表面から希土類元素Rを拡散してもよい。また、複数の焼結体素材16の表面は、接着層18およびコーティング層19を形成する前に加工によって平坦化されることが好ましい。
Incidentally, in order to improve the magnetic properties, the rare earth element R may be diffused from the surfaces of the plurality of
以下、本実施形態における希土類系焼結磁石の製造方法を詳細に説明する。 Hereinafter, a method for producing a rare earth based sintered magnet according to the present embodiment will be described in detail.
まず、希土類元素を含む合金粉末の成形体から複数の焼結体素材を作製する工程(S10)を説明する。この工程は、例えば、配向磁界中で合金粉末を圧縮成形して成形体を作製する工程(1)と、成形体を切断して複数の成形体片に分割する工程(2)と、複数の成形体片を焼結して複数の焼結体素材を得る工程(3)とを含み得る。また、複数の焼結体素材を積層する前に、各焼結体素材に対して表面から希土類元素を拡散する工程(4)を行ってもよい。以下、これらの工程の例を順次説明する。 First, the step (S10) of producing a plurality of sintered body materials from a molded body of alloy powder containing a rare earth element will be described. This step includes, for example, a step (1) of compressing the alloy powder in an oriented magnetic field to produce a compact, a step (2) of cutting the compact to divide it into a plurality of compact pieces, and a step (2) of dividing the compact into a plurality of compact pieces. and step (3) of sintering the compact pieces to obtain a plurality of sintered compact materials. Further, the step (4) of diffusing the rare earth element from the surface of each sintered body may be performed before stacking the plurality of sintered body materials. Examples of these steps will be described below in sequence.
(1)配向磁界中で合金粉末を圧縮成形して成形体を作製する工程
<合金の組成>
本実施形態では、R-T-B系焼結磁石用合金を用いる。ここで、Rは希土類元素であり、Nd、PrおよびCeからなる群から選択される少なくとも1つを必ず含む。好ましくは、Nd-Dy、Nd-Tb、Nd-Dy-Tb、Nd-Pr-Dy、Nd-Pr-Tb、Nd-Pr-Dy-Tbで示される希土類元素の組合せを用いる。
(1) Step of compacting the alloy powder in an oriented magnetic field to produce a compact <Alloy composition>
In this embodiment, an RTB based sintered magnet alloy is used. Here, R is a rare earth element and always contains at least one selected from the group consisting of Nd, Pr and Ce. Preferably, combinations of rare earth elements represented by Nd--Dy, Nd--Tb, Nd--Dy--Tb, Nd--Pr--Dy, Nd--Pr--Tb and Nd--Pr--Dy--Tb are used.
Rのうち、DyおよびTbは、特にHcJの向上に効果を発揮する。上記元素以外にはLaなど他の希土類元素を含有してもよく、ミッシュメタルやジジムを用いることもできる。また、含有量は、例えば、27量%以上35質量%以下である。好ましくは、希土類系焼結磁石のR含有量は31質量%以下(27質量%以上31質量%以下、好ましくは、29質量%以上31質量%以下)である。 Of R, Dy and Tb are particularly effective in improving HcJ . In addition to the above elements, other rare earth elements such as La may be contained, and misch metal and didymium can also be used. Moreover, content is 27 mass % or more and 35 mass % or less, for example. Preferably, the R content of the rare earth sintered magnet is 31 mass % or less (27 mass % or more and 31 mass % or less, preferably 29 mass % or more and 31 mass % or less).
Tは、遷移金属の少なくとも1つでありFeを必ず含み、質量比でFeの50%以下をコバルト(Co)で置換してもよい(Tが実質的に鉄とコバルトとから成る場合を含む)。Coは温度特性の向上、耐食性の向上に有効であり、合金粉末は10質量%以下のCoを含んでよい。Tの含有量は、RとBあるいはRとBと後述するMとの残部を占めてよい。 T is at least one of transition metals and necessarily contains Fe, and 50% or less of Fe may be replaced by cobalt (Co) in mass ratio (including the case where T is substantially composed of iron and cobalt ). Co is effective in improving temperature characteristics and corrosion resistance, and the alloy powder may contain Co in an amount of 10% by mass or less. The content of T may account for the remainder of R and B or R and B and M described later.
Bの含有量についても公知の含有量で差し支えなく、例えば、0.9質量%~1.2質量%が好ましい範囲である。0.9質量%未満では高いHcJが得られない場合があり、1.2質量%を超えるとBrが低下する場合がある。なお、Bの一部はC(炭素)で置換することができる。 The content of B may also be a known content, and the preferred range is, for example, 0.9% by mass to 1.2% by mass. If it is less than 0.9% by mass, high HcJ may not be obtained, and if it exceeds 1.2% by mass, Br may decrease. Note that part of B can be substituted with C (carbon).
上記元素に加え、HcJ向上のためにM元素を添加することができる。M元素は、Al、Si、Ti、V、Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、Ga、Zr、Nb、Mo、In、Sn、Hf、TaおよびWからなる群から選択される一種以上である。M元素の添加量は5.0質量%以下が好ましい。5.0質量%を超えるとBrが低下する場合があるためである。また、不可避的不純物も許容することができる。 In addition to the above elements, M element can be added to improve HcJ . M element is one or more selected from the group consisting of Al, Si, Ti, V, Cr, Mn, Ni, Cu, Zn, Ga, Zr, Nb, Mo, In, Sn, Hf, Ta and W . The amount of M element to be added is preferably 5.0% by mass or less. This is because if the content exceeds 5.0% by mass, Br may decrease. In addition, unavoidable impurities can also be allowed.
<合金の作製>
希土類系焼結磁石用合金の製造工程を例示する。上述した組成となるように事前に調整した金属または合金を溶解し、鋳型に入れるインゴット鋳造法により合金インゴットを得ることができる。また、溶湯を単ロール、双ロール、回転ディスクまたは回転円筒鋳型等に接触させて急冷し、インゴット法で作られた合金よりも薄い凝固合金を作製するストリップキャスト法または遠心鋳造法に代表される急冷法により合金フレークを製造することができる。
<Preparation of alloy>
The manufacturing process of the alloy for rare earth system sintered magnets is illustrated. An alloy ingot can be obtained by an ingot casting method in which metals or alloys preliminarily prepared to have the composition described above are melted and put into a mold. In addition, it is represented by the strip casting method or centrifugal casting method in which the molten metal is brought into contact with a single roll, twin rolls, a rotating disk, or a rotating cylindrical mold, etc. and rapidly cooled to produce a solidified alloy that is thinner than the alloy made by the ingot method. Alloy flakes can be produced by a quenching method.
本開示の実施形態においては、インゴット法と急冷法のどちらの方法により製造された材料も使用可能であるが、ストリップキャスト法などの急冷法により製造されることが好ましい。急冷法によって作製した急冷合金の厚さは、通常0.03mm~1mmの範囲にあり、フレーク形状である。合金溶湯は冷却ロールの接触した面(ロール接触面)から凝固し始め、ロール接触面から厚さ方向に結晶が柱状に成長してゆく。急冷合金は、従来のインゴット鋳造法(金型鋳造法)によって作製された合金(インゴット合金)と比較して、短時間で冷却されているため、組織が微細化され、結晶粒径が小さい。また粒界の面積が広い。Rリッチ相は粒界内に大きく広がるため、急冷法はRリッチ相の分散性に優れる。このため水素粉砕法により粒界で破断し易い。急冷合金を水素粉砕することで、水素粉砕粉(粗粉砕粉)のサイズを例えば1.0mm以下とすることができる。このようにして得た粗粉砕粉をジェットミルで粉砕する。 Materials manufactured by either the ingot method or the quenching method can be used in the embodiments of the present disclosure, but are preferably manufactured by a quenching method such as strip casting. The thickness of the quenched alloy produced by the quenching method is usually in the range of 0.03 mm to 1 mm and is in the form of flakes. The molten alloy begins to solidify from the surface in contact with the chill roll (roll contact surface), and crystals grow in a columnar shape from the roll contact surface in the thickness direction. The quenched alloy is cooled in a shorter time than the alloy (ingot alloy) produced by the conventional ingot casting method (die casting method), so the structure is refined and the crystal grain size is small. In addition, the area of the grain boundary is wide. Since the R-rich phase spreads widely within the grain boundary, the rapid cooling method is excellent in the dispersibility of the R-rich phase. Therefore, it is easy to break at the grain boundary by the hydrogen pulverization method. By hydrogen-pulverizing the quenched alloy, the size of the hydrogen-pulverized powder (coarsely pulverized powder) can be reduced to, for example, 1.0 mm or less. The coarsely pulverized powder thus obtained is pulverized by a jet mill.
<合金の微粉砕工程>
希土類系焼結磁石用合金の粉末は活性であり、酸化しやすい。このため、ジェットミルで使用される気体としては、発熱・発火の危険性の回避、不純物としての酸素含有量を低減させて磁石の高性能化を図るため、例えば、窒素、アルゴン、ヘリウムなどの不活性ガスが用いられる。
<Alloy pulverization process>
Powders of alloys for rare earth sintered magnets are active and easily oxidized. For this reason, the gas used in the jet mill is nitrogen, argon, helium, etc., in order to avoid the risk of heat generation and ignition and to reduce the oxygen content as an impurity to improve the performance of the magnet. An inert gas is used.
ジェットミルに投入された被粉砕物(粗粉砕粉)は、例えば、平均粒度(中位径:d50)が2.0μm以上4.5μm以下の粒度分布を持つ微粉末に粉砕されてサイクロン捕集装置0により捕集されることになる。サイクロン捕集装置は、粉末を運ぶ気流から粉末を分離するために使用される。具体的には、希土類系焼結磁石用合金の粗粉砕粉が前段のジェットミルで粉砕され、粉砕によって生成された微粉末が、粉砕に利用された気体とともにサイクロン捕集装置に供給される。不活性ガス(粉砕ガス)と粉砕された微粉末との混合物が高速な気流をなして、サイクロン捕集装置に送られてくる。サイクロン捕集装置は、これらの粉砕ガスと微粉末とを分離するために利用される。粉砕ガスから分離された微粉末は、粉末捕集器で回収される。
The object to be pulverized (coarsely pulverized powder) fed into the jet mill is, for example, pulverized into a fine powder having a particle size distribution with an average particle size (median diameter: d50) of 2.0 μm or more and 4.5 μm or less and collected by a cyclone. It will be collected by
<成形体を作製する工程>
次に、磁場中プレスによって上記の微粉末から成形体を作製する。磁場中プレスでは、酸化抑制の観点から、不活性ガス雰囲気中によるプレスまたは湿式プレスによって成形体を形成することが好ましい。特に湿式プレスは成形体を構成する粒子の表面が油剤などの分散剤によって被覆され、大気中の酸素や水蒸気との接触が抑制される。このため、プレス工程の前後あるいはプレス工程中に粒子が大気によって酸化されることを防止または抑制することができる。
<Step of producing molded body>
Next, a molded body is produced from the above-mentioned fine powder by pressing in a magnetic field. In magnetic field pressing, it is preferable to form a compact by pressing in an inert gas atmosphere or by wet pressing from the viewpoint of suppressing oxidation. Particularly in wet pressing, the surfaces of the particles constituting the compact are coated with a dispersant such as an oil agent, and contact with oxygen and water vapor in the atmosphere is suppressed. Therefore, it is possible to prevent or suppress the particles from being oxidized by the atmosphere before, during or after the pressing process.
磁場中湿式プレスを行う場合、微粉末に分散媒を混ぜたスラリーを用意し、湿式プレス装置の金型におけるキャビティに供給して磁場中でプレス成形する。 When wet pressing is performed in a magnetic field, a slurry is prepared by mixing a fine powder with a dispersion medium, supplied to a cavity in a mold of a wet pressing device, and press-molded in a magnetic field.
・分散媒
分散媒は、その内部に合金粉末を分散させることによりスラリーを得ることができる液体である。
- Dispersion medium The dispersion medium is a liquid in which the alloy powder can be dispersed to obtain a slurry.
本開示に用いる好ましい分散媒として鉱物油または合成油を挙げることができる。鉱物油または合成油はその種類が特定されるものではないが、常温での動粘度が10cStを超えると粘性の増大によって合金粉末相互の結合力が強まり磁場中湿式成形時の合金粉末の配向性に悪影響を与える場合がある。このため、鉱物油または合成油の常温での動粘度は10cSt以下が好ましい。また鉱物油または合成油の分留点が400℃を超えると成形体を得た後の脱油が困難となり、焼結体内の残留炭素量が多くなって磁気特性が低下する場合がある。したがって、鉱物油または合成油の分留点は400℃以下が好ましい。また、分散媒として植物油を用いてもよい。植物油は植物より抽出される油を指し、植物の種類も特定の植物に限定されるものではない。 Mineral or synthetic oils can be mentioned as preferred dispersion media for use in the present disclosure. The type of mineral oil or synthetic oil is not specified, but if the kinematic viscosity at normal temperature exceeds 10 cSt, the increase in viscosity will strengthen the bonding force between the alloy powders, and the orientation of the alloy powders during wet compaction in a magnetic field. may adversely affect Therefore, the kinematic viscosity of the mineral oil or synthetic oil at room temperature is preferably 10 cSt or less. If the fraction point of the mineral oil or synthetic oil exceeds 400° C., it becomes difficult to remove the oil after obtaining the molded body, and the amount of residual carbon in the sintered body increases, which may reduce the magnetic properties. Therefore, the fraction point of mineral oil or synthetic oil is preferably 400° C. or less. Moreover, you may use vegetable oil as a dispersion medium. Vegetable oil refers to oil extracted from a plant, and the type of plant is not limited to a specific plant.
・スラリーの作製
得られた合金粉末と分散媒とを混合することでスラリーを得ることができる。
-Preparation of Slurry A slurry can be obtained by mixing the obtained alloy powder and a dispersion medium.
合金粉末と分散媒との混合率は特に限定されないが、スラリー中の合金粉末の濃度は、質量比で、好ましくは70%以上(すなわち、70質量%以上)である。20~600cm3/秒の流量において、キャビティ内部に効率的に合金粉末を供給できると共に、優れた磁気特性が得られるからである。スラリー中の合金粉末の濃度は、質量比で、好ましくは90%以下である。合金粉末と分散媒との混合方法は特に限定されない。合金粉末と分散媒とを別々に用意し、両者を所定量秤量して混ぜ合わせることによって製造してよい。また、粗粉砕粉をジェットミル等で乾式粉砕して合金粉末を得る際にジェットミル等の粉砕装置の合金粉末排出口に分散媒を入れた容器を配置し、粉砕して得られた合金粉末を容器内の分散媒中に直接回収しスラリーを得てもよい。この場合、容器内も窒素ガスおよび/またはアルゴンガスからなる雰囲気とし、得られた合金粉末を大気に触れさせることなく直接分散媒中に回収して、スラリーとすることが好ましい。さらには、粗粉砕粉を分散媒中に保持した状態で振動ミル、ボールミルまたはアトライター等を用いて湿式粉砕し、合金粉末と分散媒とから成るスラリーを得ることも可能である。 The mixing ratio of the alloy powder and the dispersion medium is not particularly limited, but the concentration of the alloy powder in the slurry is preferably 70% or more (that is, 70% or more by mass) by mass. This is because, at a flow rate of 20 to 600 cm 3 /sec, the alloy powder can be efficiently supplied into the cavity and excellent magnetic properties can be obtained. The concentration of the alloy powder in the slurry is preferably 90% or less in mass ratio. The method of mixing the alloy powder and the dispersion medium is not particularly limited. The alloy powder and the dispersion medium may be separately prepared, weighed in predetermined amounts, and mixed. Also, when coarsely pulverized powder is dry-pulverized with a jet mill or the like to obtain alloy powder, a container containing a dispersion medium is placed at the alloy powder discharge port of the pulverizer such as a jet mill, and the alloy powder obtained by pulverization may be collected directly into the dispersion medium in the container to obtain a slurry. In this case, it is preferable that the inside of the vessel is also filled with an atmosphere of nitrogen gas and/or argon gas, and the obtained alloy powder is recovered directly into the dispersion medium without exposing it to the atmosphere to form a slurry. Furthermore, it is also possible to wet-pulverize the coarsely pulverized powder in a dispersion medium using a vibrating mill, a ball mill, an attritor, or the like to obtain a slurry comprising the alloy powder and the dispersion medium.
こうして得たスラリーを公知の湿式プレス装置で成形することにより、所定の大きさおよび形状を有する成形体を得ることができる。従来、この紛末成形体を焼結して焼結体を得ることが通常であるが、本実施形態では、以下に説明するように、焼結前にワイヤソーによって成形体を分割する。 By molding the slurry thus obtained with a known wet press apparatus, a molded body having a predetermined size and shape can be obtained. Conventionally, it is common to obtain a sintered body by sintering this powder compact, but in the present embodiment, the compact is divided by a wire saw before sintering, as described below.
(2)成形体を切断して複数の成形体片に分割する工程
ここでは、図6(a)から図6(d)を参照して、成形体を切断して複数の成形体片に分割する工程の一例を説明する。
(2) Step of cutting the molded body into a plurality of molded body pieces Here, referring to Figs. 6(a) to 6(d), the molded body is cut and divided into a plurality of molded body pieces. An example of the process to do is explained.
まず、図6(a)に示すように、上記の工程を経て作製した合金粉末の成形体10を準備する。図6(a)の例において、成形体10は、ブロック形状を有している。参考のため、配向磁場の向きMが矢印で示されている。この向きMを「磁場配向方向」と称する。配向磁場は、希土類系焼結磁石用合金の粉末をプレスして成形体を作製するときに粉末粒子に印加され、個々の粉末粒子の向きを磁場配向方向Mに配向させる。最終的には、この磁場配向方向Mに平行な方向に着磁される。
First, as shown in FIG. 6A, a compact 10 of alloy powder produced through the above steps is prepared. In the example of FIG. 6(a), the molded
次に、図6(b)に示すように、成形体10を切断(スライス)し、成形体10を複数の成形体片に分割する。好ましい実施形態において、成形体10はワイヤソーによって行うことができる。ワイヤソーの詳細は後述する。
Next, as shown in FIG. 6B, the
図6(b)の例において、成形体10は、成形体の磁場配向方向Mに平行な方向に沿って、複数の成形体片12に切断される。すなわち、各成形体片12では、長さ方向が磁場配向方向Mになっている。なお、成形体10の切断は、必要に応じて、複数回の切断を行って成形体片12を分割してもよいが、後述する積層焼結体を切断して複数の積層焼結体片に分割する工程(S30)を行うため、成形体片12は、最終的な磁石部品のよりも大きな形状およびサイズに分割される。本実施形態では、図6(c)に示すように板状に分割した成形体片12を、更に図6(d)に示すように切断して複数のバー状の成形体片12を得る。各成形体片における磁場配向方向Mは、図示されている例に限定されない。
In the example of FIG. 6(b), the compact 10 is cut into a plurality of
本開示の製造方法では、複数の焼結体素材を接着層によって接合して積層焼結体を作製する工程(S20)の後、積層焼結体を切断して複数の積層焼結体片に分割する工程(S30)を行う。このため、接合前の段階における焼結体素材の形状およびサイズは、成形体片12の形状およびサイズによって規定される。したがって、成形体片12の表面のうち、やがて接着層が形成される領域となる部分は、平坦面を有していることが好ましい。また、接着剤の塗布を効率的に実行するため、個々の成形体片のうち、接着層が形成され予定の平坦面の面積は、例えば25cm2以上に設定されることが好ましい。
In the production method of the present disclosure, after the step (S20) of bonding a plurality of sintered body materials with an adhesive layer to produce a laminated sintered body, the laminated sintered body is cut into a plurality of laminated sintered body pieces. The step of dividing (S30) is performed. Therefore, the shape and size of the sintered material at the stage before joining are defined by the shape and size of the
このような成形体10および成形体片12の切断は、例えば図7に示されるワイヤソー装置によって行われ得る。
Such cutting of the molded
ここで、図7を参照しながら、本実施形態で利用可能なワイヤソー装置の構成例を説明する。図7は、本開示の実施形態におけるワイヤソー装置100の構成例を示す斜視図である。図には、参考のため、互いに直交するx軸、y軸、およびz軸を含むxyz座標系が示されている。この例において、xy平面は水平であり、z軸は鉛直方向を向いている。
Here, a configuration example of a wire saw device that can be used in this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a perspective view showing a configuration example of the wire saw
図7のワイヤソー装置100は、回転の中心軸が互いに平行になるように配列されたローラ50a、50b、50cと、一本の連続したワイヤ60と、を有している。工程S10で準備された成形体の成形体10は、固定用ベース40に支持される。
The wire saw
固定用ベース40は、成形体10が固定された状態でz軸方向に上下動する。この上下動は、不図示の駆動装置によって実行され得る。駆動装置は、油圧シリンダによって駆動力を得てもよいし、モーターによって動作してもよい。
The fixing
ローラ50a、50b、50cは、x軸に平行な方向からみたとき、回転中心の軸が三角形の頂点に位置するように、所定の間隔を隔てて配置される。ローラ50a、50b、50cのそれぞれの側面に複数の溝が設けられている。ワイヤ60は、ローラ50a、50b、50cの複数の溝に順番に巻き架けられている。複数の溝の中心間隔(ピッチ)は、ワイヤソーによる切断によって分割される要素の幅を規定する。ワイヤ60の両端は、例えば、不図示の回収ボビンに巻回されている。
The
切断時には、ローラ50a、50b、50cおよび回収ボビンが回転する。ローラ50a、50b、50cの回転方向は、これらの配置やワイヤ60の掛け方に依存する。図7に示すワイヤソー装置100では、ローラ50a、50b、50cは同一方向に回転する。
During cutting, the
所定長さのワイヤ60が、一方の回収ボビンに巻き取られたら、回収ボビンおよびローラ50a、50b、50cを逆方向に回転させる。これにより、ワイヤ60が逆方向に移動し、これを繰り返すことによって、ワイヤ60が往復運動(移動)させることができる。
After the predetermined length of
ワイヤ60には、例えば、固定砥粒ワイヤを用いる。具体的には、高硬度材料の切断に適した高硬度の砥粒が電着によって素線に固着されているものを用いることができる。高硬度の砥粒は超砥粒とも呼ばれ、典型例はダイヤモンド砥粒である。
A fixed abrasive wire is used for the
図8は、ワイヤ60の断面を模式的に示している。ワイヤ60は素線(芯線)62と、素線62の外周面に位置する砥粒64と、固着層66とを含む。固着層66は、例えば、Niなどのメッキ金属から形成されている。砥粒64は素線62の表面に位置しており、砥粒64の周囲の素線62の表面および砥粒64を全体として固着層66が覆うことによって、砥粒64を素線62に固着させることができる。砥粒64の固着は他の方法によって実現されていてもよい。砥粒64の平均粒径は、例えば、1μm以上24μm以下である。
FIG. 8 schematically shows a cross section of the
ワイヤソーによって成形体10を切断する工程は、成形体10を液体中に沈めた状態で行うことが好ましい。成形体10が湿式プレスによって形成された成形体である場合、この液体の好ましい例は、湿式プレスで使用した油剤(鉱物油または合成油)などの分散媒である。
The step of cutting the molded
(3)複数の成形体片を焼結して複数の焼結体素材を得る工程
次に、上記のワイヤソー工程によって切断された個々の成形体片を焼結して希土類焼結磁石体(焼結体素材)を得る。成形体片の焼結工程は、例えば、0.13Pa(10-3Torr)以下、好ましくは0.07Pa(5.0×10-4Torr)以下の圧力下で、例えば温度1000℃~1150℃の範囲で行うことができる。焼結による酸化を防止するために、雰囲気の残留ガスは、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガスにより置換され得る。
(3) A step of sintering a plurality of molded body pieces to obtain a plurality of sintered body materials obtain the material). The step of sintering the compact pieces is performed, for example, at a pressure of 0.13 Pa (10 −3 Torr) or less, preferably 0.07 Pa (5.0×10 −4 Torr) or less, at a temperature of 1000° C. to 1150° C. can be done in the range of Residual gases in the atmosphere may be replaced by inert gases such as helium, argon, etc. to prevent oxidation due to sintering.
以下、図9(a)から図9(d)を参照して、焼結体素材から希土類系焼結磁石の作成する工程の例を説明する。 An example of a process for producing a rare earth based sintered magnet from a sintered material will now be described with reference to FIGS. 9(a) to 9(d).
(4)希土類元素を拡散する工程
まず、図9(a)に示すように、上記の工程で成形体片12から作製した複数の焼結体素材16を準備する。その後、図9(b)に示すように、希土類元素Rを含有する拡散源の粉末20を各焼結体素材16における厚さ方向の上面および下面の少なくとも一方に接触させ、熱処理を行う。この熱処理により、拡散源の粉末20に含まれる元素が焼結体素材16の表面から内部に拡散する。より高い磁気特性を得るためには、焼結体素材16の上面および下面の両方に拡散源の拡散源の粉末20を接触させて熱処理を行うことが好ましい。
(4) Step of Diffusion of Rare Earth Element First, as shown in FIG. 9(a), a plurality of
拡散源としては、Pr、TbおよびGaを含有する合金を用いることが好ましい。以下、Pr、TbおよびGaを含有する拡散源を「Pr-Tb-Ga系合金」と呼ぶ。この熱処理により、Pr-Tb-Ga系合金の粉末20に含まれるPr、TbおよびGaの少なくとも一部を各焼結体素材16の少なくとも上面および下面から内部に拡散する。これらの元素を焼結体素材の表面から内部に拡散すると、保磁力を効率的に高めることができる。拡散工程の方法は特に問わない。公知の方法を採用することができる。
An alloy containing Pr, Tb and Ga is preferably used as the diffusion source. A diffusion source containing Pr, Tb and Ga is hereinafter referred to as a "Pr--Tb--Ga alloy". By this heat treatment, at least part of Pr, Tb and Ga contained in the Pr--Tb--
以下、Pr-Tb-Ga系合金について説明する。 The Pr--Tb--Ga alloy will be described below.
Pr-Tb-Ga系合金は、PrおよびTb以外の希土類元素を含んでいてもよい。好ましくは、Pr-Tb-Ga系合金に含まれるPrおよびTbの合計量は、Pr-Tb-Ga系合金全体の65mass%以上97mass%以下であり、GaはPr-Tb-Ga系合金全体の3mass%以上35mass%以下である。 The Pr--Tb--Ga alloy may contain rare earth elements other than Pr and Tb. Preferably, the total amount of Pr and Tb contained in the Pr-Tb-Ga-based alloy is 65 mass% or more and 97 mass% or less of the entire Pr-Tb-Ga-based alloy, and Ga accounts for the entire Pr-Tb-Ga-based alloy. It is 3 mass % or more and 35 mass % or less.
Prの含有量はPr-Tb-Ga系合金における好ましいTbの含有量はPr-Tb-Ga系合金全体の3mass%以上24mass以下である。また、Gaの50mass%以下をCuおよびSnの少なくとも一方で置換することができる。Pr-Tb-Ga系合金は不可避的不純物を含んでいても良い。なお、本開示における「Gaの50%以下をCuで置換することができる」とは、Pr-Tb-Ga系合金中のGaの含有量(mass%)を100%とし、そのうち50%をCuで置換できることを意味する。好ましくは、Pr-Tb-Ga系合金のPrの含有量は、Pr-Tb-Ga系合金に含まれる希土類元素全体の50mass%以上である。Pr-Tb-Ga系合金に含まれる希土類元素全体は、好ましくは、PrとTbのみからなる。Prを含有することにより粒界相中の拡散が進みやすくなるため、Tbをさらに効率よく拡散することが可能となり、より高いHcJを得ることができる。 The preferred Tb content in the Pr--Tb--Ga alloy is 3% by mass or more and 24% by mass or less of the entire Pr--Tb--Ga alloy. In addition, 50 mass% or less of Ga can be replaced with at least one of Cu and Sn. The Pr--Tb--Ga alloy may contain unavoidable impurities. In the present disclosure, “50% or less of Ga can be replaced with Cu” means that the content (mass%) of Ga in the Pr—Tb—Ga alloy is 100%, of which 50% is Cu means that you can replace with Preferably, the Pr content of the Pr--Tb--Ga alloy is 50 mass % or more of the total rare earth elements contained in the Pr--Tb--Ga alloy. All the rare earth elements contained in the Pr--Tb--Ga alloy preferably consist of Pr and Tb only. The inclusion of Pr facilitates diffusion in the grain boundary phase, so that Tb can be diffused more efficiently and a higher HcJ can be obtained.
Pr-Tb-Ga系合金の形状およびサイズは、特に限定されず、任意である。Pr-Tb-Ga系合金は、フィルム、箔、粉末、ブロック、粒子などの形状をとり得る。 The shape and size of the Pr--Tb--Ga alloy are not particularly limited and are arbitrary. Pr--Tb--Ga based alloys can be in the form of films, foils, powders, blocks, particles and the like.
Pr-Tb-Ga系合金は、一般的な希土類系焼結磁石の製造方法において採用されている原料合金の作製方法、例えば、金型鋳造法、ストリップキャスト法、単ロール超急冷法(メルトスピニング法)、アトマイズ法などを用いて準備することができる。また、Pr-Tb-Ga系合金は、上記の方法によって得られた合金をピンミルなどの公知の粉砕手段によって粉砕されたものであってもよい。 Pr--Tb--Ga-based alloys are produced by methods for producing raw material alloys that are employed in general methods for producing sintered rare-earth magnets, such as die casting, strip casting, and single-roll ultra-quenching (melt spinning method), atomization method, or the like. Also, the Pr--Tb--Ga alloy may be obtained by pulverizing the alloy obtained by the above method by a known pulverizing means such as a pin mill.
拡散工程では、焼結体素材の厚さ方向の上面および下面の少なくとも一方に、Rを含有する拡散源(好ましくはPr-Tb-Ga系合金)の粉末を接触させ、真空又は不活性ガス雰囲気中、450℃以上950℃以下の温度で第一の熱処理を実施する。この熱処理により、R(好ましくはPr、Tb、およびGa)を焼結体素材の内部に拡散させることができる。 In the diffusion step, powder of a diffusion source containing R (preferably a Pr-Tb-Ga alloy) is brought into contact with at least one of the upper surface and the lower surface in the thickness direction of the sintered body material, and is placed in a vacuum or an inert gas atmosphere. The first heat treatment is performed at a temperature of 450° C. or more and 950° C. or less. This heat treatment allows R (preferably Pr, Tb, and Ga) to diffuse inside the sintered material.
拡散温度は、例えば、450℃以上950℃以下である。 The diffusion temperature is, for example, 450° C. or higher and 950° C. or lower.
上記の熱処理は、焼結体素材表面に、任意形状の拡散源の粉末を配置し、公知の熱処理装置を用いて行うことができる。例えば、焼結体素材表面をPr-Tb-Ga系合金の粉末層で覆い、上記の熱処理を行うことができる。例えば、Pr-Tb-Ga系合金を分散媒中に分散させたスラリーを焼結体素材表面に塗布した後、分散媒を蒸発させPr-Tb-Ga系合金と焼結体素材とを接触させてもよい。なお、分散媒として、アルコール(エタノール等)、アルデヒドおよびケトンを例示できる。 The above heat treatment can be performed by disposing a diffusion source powder having an arbitrary shape on the surface of the sintered material and using a known heat treatment apparatus. For example, the surface of the sintered body material can be covered with a Pr--Tb--Ga alloy powder layer and the above heat treatment can be performed. For example, a slurry in which a Pr--Tb--Ga alloy is dispersed in a dispersion medium is applied to the surface of the sintered material, and then the dispersion medium is evaporated to bring the Pr--Tb--Ga alloy and the sintered material into contact. may Examples of dispersion media include alcohols (ethanol, etc.), aldehydes, and ketones.
上記の拡散のための熱処理が実施された焼結体素材に対して、真空又は不活性ガス雰囲気中、450℃以上750℃以下で、かつ、拡散のための熱処理の温度よりも低い温度で熱処理(第2熱処理)を行ってもよい。第2熱処理を行うことにより、より高いHcJを得ることができる。なお、第2熱処理は、S50の工程後、すなわち積層焼結体片に対しておこなってもよい。 The sintered material subjected to the heat treatment for diffusion is heat treated in a vacuum or inert gas atmosphere at a temperature of 450° C. or more and 750° C. or less and a temperature lower than the temperature of the heat treatment for diffusion. (Second heat treatment) may be performed. A higher HcJ can be obtained by performing the second heat treatment. The second heat treatment may be performed after the step of S50, that is, on the laminated sintered piece.
次に、積層焼結体を作製する工程(S20)を説明する。 Next, the step (S20) of producing a laminated sintered body will be described.
焼結体素材16の上面および下面の少なくとも一方に、例えば電着法またはスプレイ法などの方法によってコーティング層を形成することが好ましい。焼結体素材16の片面にコーティング層を形成する場合は、スプレイ法が好適である。コーティング層は、前述したように、例えば、エポキシ樹脂などの材料から形成され得る。コーティング層の厚さは、3μm以上100μm以下であることが好ましく、5μm以上70μm以下であることが更に好ましい。この後、コーティング層に接着剤を塗布して接着層を形成する(コーティング層が無い場合は焼結体素材の表面に接着材を塗布する)。接着剤の塗布は、種々の方法により実行可能である。広い範囲に効率的に塗布するため、例えばディスペンサを用いて接着剤をドット状に配置してもよい。接着層は、前述したように、例えば、一液性エポキシ系接着剤などの材料から形成され得る。接着層の厚さは、1μm以上50μm以下であることが好ましく、2μm以上30μm以下であることが更に好ましい。この後、図9(c)に示すように、少なくとも2個の焼結体素材16を積層して積層焼結体22を作製する。積層焼結体22に含まれる焼結体素材16の積層数は2個に限定されず、3個以上であってもよい。図示される例において、積層される焼結体素材16の積層方向におけるサイズ(厚さ)は等しいが、これらのサイズ(厚さ)は互いに異なっていても良い。磁場配向方向Mは、積層方向に平行である必要はなく、積層方向に対して傾斜していても、直交していてもよい。また、積層される焼結体素材16のそれぞれの磁場配向方向Mが平行である必要もない。
A coating layer is preferably formed on at least one of the upper surface and the lower surface of the
次に、積層焼結体22を切断して複数の積層焼結体片に分割する工程(S30)を説明する。
Next, the step (S30) of cutting the laminated
本実施形態では、接着層およびコーティング層を横切るように各積層焼結体22を上面から下面まで切断することにより、図9(d)に示すように、複数の積層焼結体片30に分割する。量産性の観点から、分割される複数の積層焼結体片30の個数は3以上であることが好ましく、50個以上であることが更に好ましい。この分割工程は、前述したワイヤソー装置で行ってもよいし、他の切削装置によって行ってもよい。また、最終的な製品形状およびサイズにするために、さらに積層焼結体片を研削したりしてもよい。個々の積層焼結体片30は、例えば磁場配向方向のサイズ(厚さ)が1~5mm程度、幅が3~20mm程度、長さが5~100mm程度であり得る。
In this embodiment, each laminated sintered
本実施形態によれば、個々の積層焼結体片30は、互いに電気的に絶縁された複数の分割部分が接合した「分割磁石」である。接着層を横切る切断工程が実行されているが、コーティング層の存在により、高い電気的絶縁性(例えば50Ω以上の高抵抗)がより確実に維持される。また、接着剤を、分割前の比較的大きな焼結体素材に対して塗布するため、分割後の比較的に小さな多数の個片に塗布するよりも効率的である。
According to this embodiment, each laminated sintered
こうして得た積層焼結体片30に対しては、必要に応じて表面処理工程や着磁工程を経て最終的な希土類系焼結磁石が完成する。このように本開示の希土類系焼結磁石の製造方法では、最終切断の後に拡散は行わない。接着後の処理は、接着剤が溶けない温度(例えば180℃以下)で行えばよい。
The laminated
なお、本開示による希土類系焼結磁石の製造方法は、上記の実施形態に限定されない。成形体は、乾式プレス法によって作製されてもよいし、成形体の切断前後における形状およびサイズも任意である。 It should be noted that the method for producing a rare earth based sintered magnet according to the present disclosure is not limited to the above embodiments. The molded body may be produced by a dry press method, and the shape and size of the molded body before and after cutting are arbitrary.
実施例によりさらに詳細に説明するが、本開示はそれらに限定されるものではない。 Examples will be described in more detail, but the present disclosure is not limited thereto.
実験例1
Nd:24.5質量%、Pr:5.5質量%、B:0.93質量%、Cu:0.3質量%、Ga:0.5質量%、Co:0.45質量%、Al:0.12質量%、Zr:0.05質量%、残部Feの組成を有する合金粉末を準備した。粒径d50は、3.5μmであった。これらの粉末を用いて湿式プレス装置で成形体を作製した。得られた成形体を焼結(焼結による緻密化が十分起こる温度を選定)して成形体から複数の焼結体素材を作製した。焼結体の寸法は、厚さ4mm×幅8mm×長さ10mmであった。得られた2個の焼結体素材を接着層によって接合(8mm×10mmの面を接合)して積層焼結体Aを作製した。なお、接着材は、一液性エポキシ系接着剤を使用し、接着層の厚さは5~20μmの範囲であった。また、得られたひとつの焼結体素材に電着樹脂塗装を行い焼結体素材の表面にコーティング層を形成した。コーティング層の厚さは30~40μmの範囲であった。コーティング層が形成された焼結体素材とコーティング層を形成していない(電着樹脂塗装を行っていない)焼結体素材を接着層によって接合(8mm×10mmの面を接合)して積層焼結体Bを作製した。接着条件は積層焼結体Aと同じである。そして、接着層を横切るように積層焼結体Aを切断して2個の積層焼結体片(サンプルA)に分割した。同様にして、接着層を横切るように積層焼結体Bを切断して2個の積層焼結体片(サンプルB)に分割した。得られたサンプルAおよびサンプルBの電気抵抗を測定した。なお、本開示において、電気抵抗が1Ω以上であり電気的絶縁性が確保されていると判断する。さらに50Ω以上である場合にさらに電気的絶縁性が確保されていると判断する。電気抵抗を測定した所、サンプルAは、7.3Ωであり、サンプルBは、1000Ωであった。よって、サンプルAおよびBいずれも分割前の焼結体素材に対して接着剤を形成して積層するため、分割後の多数の個片に接着剤を形成して積層するよりも効率的であり、さらに電気的絶縁性が確保されている。また、サンプルAとサンプルBの電気抵抗を比較すると、サンプルB(接着層を間に挟む2個の焼結体素材の一方と前記接着層との間にはコーティング層が設けられているサンプル)の方がより大幅に電気抵抗が抑えられている。そのため、より電気的絶縁性に優れている。
Experimental example 1
Nd: 24.5% by mass, Pr: 5.5% by mass, B: 0.93% by mass, Cu: 0.3% by mass, Ga: 0.5% by mass, Co: 0.45% by mass, Al: An alloy powder having a composition of 0.12% by mass, 0.05% by mass of Zr, and the balance of Fe was prepared. The particle size d50 was 3.5 μm. Using these powders, compacts were produced with a wet press. A plurality of sintered body materials were produced from the molded body by sintering the obtained molded body (selecting a temperature at which densification by sintering occurs sufficiently). The dimensions of the sintered body were 4 mm thick×8 mm wide×10 mm long. A laminated sintered body A was produced by joining the obtained two sintered body materials with an adhesive layer (joining surfaces of 8 mm×10 mm). A one-liquid epoxy adhesive was used as the adhesive, and the thickness of the adhesive layer was in the range of 5 to 20 μm. Further, one sintered body material thus obtained was coated with an electrodeposition resin to form a coating layer on the surface of the sintered body material. The thickness of the coating layer was in the range of 30-40 μm. A sintered material with a coating layer and a sintered material without a coating layer (not coated with electrodeposition resin) are joined by an adhesive layer (8 mm × 10 mm surfaces are joined) and laminated. A body B was produced. The bonding conditions are the same as those for the laminated sintered body A. Then, the laminated sintered body A was cut across the adhesive layer to divide into two laminated sintered body pieces (sample A). Similarly, the laminated sintered body B was cut across the adhesive layer to divide into two laminated sintered body pieces (sample B). The electrical resistance of the obtained sample A and sample B was measured. In the present disclosure, it is determined that electrical resistance is 1Ω or more and electrical insulation is ensured. Furthermore, when the resistance is 50Ω or more, it is determined that the electrical insulation is further ensured. When the electrical resistance was measured, the sample A was 7.3Ω and the sample B was 1000Ω. Therefore, in both samples A and B, an adhesive is formed on the sintered body material before division and laminated, which is more efficient than lamination by forming an adhesive on a large number of individual pieces after division. , and electrical insulation is ensured. In addition, comparing the electrical resistance of sample A and sample B, sample B (a sample in which a coating layer is provided between one of two sintered body materials sandwiching an adhesive layer and the adhesive layer) The electric resistance is more greatly suppressed in the case of . Therefore, it is more excellent in electrical insulation.
10・・・成形体(グリーン)、16・・・焼結体素材、18・・・接着層、19・・・コーティング層、20・・・積層焼結体、22・・・切断面、30・・・積層焼結体片、40・・・固定ベース、50a、50b、50c・・・ローラ、60・・・ワイヤソー、100・・・ワイヤソー装置
DESCRIPTION OF
Claims (8)
少なくとも2個の前記焼結体素材を接着層によって接合して積層焼結体を作製する工程と、
前記接着層を横切るように前記積層焼結体を切断して複数の積層焼結体片に分割する工程と、
を含む、希土類系焼結磁石の製造方法。 a step of producing a plurality of sintered body materials from a molded body of alloy powder containing a rare earth element;
a step of bonding at least two of the sintered body materials with an adhesive layer to produce a laminated sintered body;
a step of cutting the laminated sintered body across the adhesive layer to divide it into a plurality of laminated sintered body pieces;
A method for producing a rare earth sintered magnet, comprising:
配向磁界中で前記合金粉末を圧縮成形して前記成形体を作製する工程と、
前記成形体を切断して複数の成形体片に分割する工程と、
前記複数の成形体片を焼結して前記複数の焼結体素材を得る工程と、
を含む、請求項1から6のいずれか1項に記載の希土類系焼結磁石の製造方法。 The step of producing the plurality of sintered body materials includes:
a step of compression-molding the alloy powder in an oriented magnetic field to produce the compact;
cutting the compact into a plurality of compact pieces;
a step of sintering the plurality of molded body pieces to obtain the plurality of sintered body materials;
The method for producing a rare earth sintered magnet according to any one of claims 1 to 6, comprising
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