JP4278098B2 - Ferrite magnet manufacturing apparatus and manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、フェライト磁石の製造装置および製造方法に関する。 The present invention relates to a ferrite magnet manufacturing apparatus and manufacturing method.
磁石として主流となっているフェライト(焼結)磁石を製造するには、酸化鉄や炭酸ストロンチウム等の原料を所定の配合比で混合したものを仮焼してフェライト化させ、得られた仮焼体をサブミクロンサイズまで粉砕する。次いで、粉砕後の粉末を磁場中で圧縮成形(以下、これを磁場成形と称する)した後、焼結することで、フェライト磁石を得る。
磁場成形の工程には、大きく分けて、材料を乾燥させた後に成形を行う乾式と、材料をスラリー状として成形を行う湿式とがある(例えば、特許文献1参照。)。
In order to manufacture a ferrite (sintered) magnet that has become the mainstream magnet, a mixture of raw materials such as iron oxide and strontium carbonate at a predetermined blending ratio is calcined to form a ferrite, and the resulting calcined Grind the body to submicron size. Next, the pulverized powder is compression molded in a magnetic field (hereinafter referred to as magnetic field molding) and then sintered to obtain a ferrite magnet.
The magnetic field forming process is roughly divided into a dry type in which the material is dried and then formed, and a wet type in which the material is formed in a slurry state (see, for example, Patent Document 1).
ところで、磁場成形を湿式で行った場合、得られたフェライト磁石には、突発的に強度が低下し、割れ等が生じて、その結果、歩留まりが低下してしまうという問題があった。
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、突発的な強度低下を防ぎ、品質を安定させて歩留まりを向上させることのできるフェライト磁石の製造装置および製造方法を提供することを目的とする。
By the way, when the magnetic field forming is performed in a wet manner, the obtained ferrite magnet has a problem that the strength is suddenly reduced and cracks are generated, resulting in a decrease in yield.
The present invention has been made based on such a technical problem, and provides a ferrite magnet manufacturing apparatus and a manufacturing method capable of preventing a sudden drop in strength, stabilizing quality and improving yield. With the goal.
上記のような問題を解決するため、本発明者が鋭意検討を行った結果、突発的に強度が低下し、割れが生じるようなフェライト磁石には、配向不良部分が存在していることを見出した。
本発明者は、割れが生じたフェライト磁石について、その断面付近を詳細に観察した。すると、図7に示すように、二つに割れたフェライト磁石の破片M1、M2の破面Sには、割れが生じる起点ではないかと思われる部分Aが観察された。
そこで、破面Sの部分Aについて実体顕微鏡で組織を観察したところ、図8、図9に示すように、他の部分C1に比較し、焼結密度の低く、しかも配向不良が生じている(特定の方向への配向が認められない)部分C2の存在が認められた。念の為にこの部分C2についてSEM−EDSによる成分分析も行ったが、他の部分C1との差は認められなかった。
さらに、図10に示すように、二つに割れた破片M1、M2の部分Aについて、破面Sに略直交する方向の断面P0で切断し、さらにその断面P0から500μmずつ研磨を行い、その研磨面(P1)〜(P8)を観察した。
すると、図11に示すように、一方の破片M1に、研磨面(P1)〜(P8)において、符号(B1)〜(B8)に示す部分に、視覚的にも他の部分とは異なる性状を示す部分が観察された。
これらの観察に基づき、本発明者は、フェライト磁石の割れは、フェライト粒子の配向不良が生じている部分が起点となって生じているものであると推定した。
In order to solve the above problems, the present inventors have conducted intensive studies, and as a result, found that a ferrite magnet having a sudden drop in strength and cracking has a misalignment portion. It was.
The inventor has observed the vicinity of the cross section of the cracked ferrite magnet in detail. Then, as shown in FIG. 7, a portion A that seems to be a starting point at which cracking occurred was observed on the fracture surface S of the ferrite magnet fragments M1 and M2 that were split in two.
Then, when the structure was observed with a stereomicroscope about the portion A of the fracture surface S, as shown in FIGS. 8 and 9, the sintered density was lower than that of the other portion C1, and the orientation defect occurred ( The presence of a portion C2 was observed, in which no orientation in a specific direction was observed. As a precaution, component analysis by SEM-EDS was also performed on this portion C2, but no difference from other portions C1 was observed.
Further, as shown in FIG. 10, the portion A of the broken pieces M1 and M2 that were split into two was cut at a cross section P0 in a direction substantially perpendicular to the broken surface S, and further polished by 500 μm from the cross section P0. The polished surfaces (P1) to (P8) were observed.
Then, as shown in FIG. 11, one of the pieces M1 is visually different from the other parts in the portions indicated by reference numerals (B1) to (B8) in the polished surfaces (P1) to (P8). A portion showing was observed.
Based on these observations, the present inventor estimated that the cracks in the ferrite magnet originated from the portion where the orientation failure of the ferrite particles occurred.
さらに、本発明者は、このような配向不良の原因を検討した。その結果、製造工程中から混入する凝集物が原因となっている、と考えるに至った。ここで言う凝集物とは、微粉砕後の工程中で、スラリーが脱水や乾燥によって固化してしまうことで生成したものである。この凝集物は、例えば、工程間でスラリーを一時的に溜めるストックタンク等において、タンク内のスラリー液面より上方のタンク内壁にスラリーが付着→乾燥、さらにスラリーが付着→乾燥といった過程を長期間にわたって繰り返すことで、タンク内壁にスラリーの乾燥物が堆積することで生成すると考えられる。また、スラリーの移送配管内において、配管の内壁面近傍ではスラリーの流速が遅く、これによって配管の内壁面にスラリーが長期間のうちに堆積付着することでも凝集物が生成すると考えられる。
これらの凝集物を製造工程中から採集して分析すると、スラリーに溶解している成分(SrやCa等)が通常よりも高濃度となる場合があることから、スラリーが乾燥する時、スラリー中に溶解している成分(SrやCa等)が析出して凝集物を形成する場合もあると考えられる。
これらの凝集物は、時間が経過してタンク内壁や配管の内壁から剥がれることがある。すると、剥がれた凝集物は、正常なスラリーに混入して後工程に流れていく。しかし、これらの凝集物は文字通り凝集して強固になっているため、正常なスラリーに混入しても元には戻らずに、そのまま残存しやすいと考えられる。
Furthermore, the present inventor examined the cause of such orientation failure. As a result, it came to think that it was caused by the aggregate which mixes in during a manufacturing process. The agglomerates referred to here are those produced by solidifying the slurry by dehydration or drying in the step after pulverization. For example, in the case of a stock tank that temporarily accumulates slurry between processes, this agglomerate is a process in which the slurry adheres to the tank inner wall above the surface of the slurry liquid in the tank → dry, and further the process of adhesion of the slurry → dry occurs for a long time. It is thought that it produces | generates by the dry matter of a slurry depositing on a tank inner wall by repeating over. In addition, in the slurry transfer pipe, the flow velocity of the slurry is slow in the vicinity of the inner wall surface of the pipe, and it is considered that aggregates are also generated when the slurry accumulates and adheres to the inner wall surface of the pipe over a long period of time.
When these aggregates are collected from the manufacturing process and analyzed, the components dissolved in the slurry (Sr, Ca, etc.) may be higher than usual, so when the slurry dries, It is considered that the components (Sr, Ca, etc.) dissolved in the precipitate may precipitate to form aggregates.
These agglomerates may peel off from the inner wall of the tank or the pipe over time. Then, the peeled off aggregate is mixed in a normal slurry and flows to the subsequent process. However, since these agglomerates literally agglomerate and become strong, even if they are mixed in a normal slurry, they do not return to their original state and are likely to remain as they are.
このような凝集物は、フェライト粒子が無配向でありかつ焼成後の密度も正常部分よりも低くなるため、凝集物の部分、または凝集物とその周囲の正常な部分との境界面が欠陥の起点となり得る。そして、製品に外部応力が加わった場合に、その欠陥部分に応力が集中し、破壊が開始すると考えられる。
破壊強度は欠陥の大きさによって決定するため、大きな凝集物が混入すると強度は低下する(グリフィス理論によると、長さ2cの楕円状の亀裂が存在すると強度はc−1/2に比例する。)。凝集物はこの欠陥部分に相当するから、その存在確率と大きさが製品強度を決定すると言える。
凝集物の大きさは、フェライト一次粒子径が約0.001mmであることと対比して、0.01〜数mmであるが、製品強度や歩留まりを低下させるものは0.1mm以上、特に低下させるものは0.3mm以上、さらに特に著しく低下させるものは1mm以上である。
存在確率については、例えば30gの製品に0.5mm角の凝集物が一個存在する場合を想定する。仮にこの凝集物の比重がフェライト磁石の比重程度(5g/cm3)とすると、重量割合は0.05×0.05×0.05×5/30=2×10−5=20ppmとなる。すなわちこれくらい微量の凝集物が混入しても強度を低下させる可能性がある。
In such an aggregate, since the ferrite particles are non-oriented and the density after firing is lower than the normal part, the part of the aggregate or the boundary surface between the aggregate and the normal part around the defect is a defect. It can be a starting point. Then, when external stress is applied to the product, the stress is concentrated on the defective portion, and it is considered that the fracture starts.
Since the fracture strength is determined by the size of the defect, the strength decreases when large agglomerates are mixed (according to the Griffith theory, the strength is proportional to c −1/2 when an elliptical crack having a length of 2c exists. ). Since the agglomerate corresponds to this defective portion, it can be said that the existence probability and size determine the product strength.
The size of the agglomerates is 0.01 to several mm compared to the ferrite primary particle diameter of about 0.001 mm, but those that reduce product strength and yield are 0.1 mm or more, particularly reduced. What is to be reduced is 0.3 mm or more, and more particularly that which is significantly reduced is 1 mm or more.
As for the existence probability, for example, a case where one 0.5 mm square aggregate is present in a 30 g product is assumed. If the specific gravity of the aggregate is about the same as that of the ferrite magnet (5 g / cm 3 ), the weight ratio is 0.05 × 0.05 × 0.05 × 5/30 = 2 × 10 −5 = 20 ppm. That is, even if such a small amount of agglomerates is mixed, the strength may be reduced.
また、これらの凝集物は、製品強度を低下させると同時に、製品の表面に存在すると変色してシミ状になったり、微細なクラックを伴うなどして外観不良となることも分かった。また、加工工程や搬送工程での割れの原因となり、歩留まり低下の原因ともなる。近年、フェライト磁石製品に対しては非常に高い品質が求められており、ppmオーダーでもこのような不良品が混入すると問題になる場合がある。
このような凝集物は、フェライト磁石の製造プロセスのうち、湿式で磁場成形を行う場合に特に有害となる。乾式で磁場成形を行う場合は、乾燥工程のあと、分散工程によって凝集物を解砕する工程があるが、湿式の場合は、通常はこのような解砕工程がないからである。
Moreover, it was also found that these agglomerates deteriorate the product strength and at the same time cause discoloration and stains when present on the surface of the product, or cause appearance defects due to fine cracks. Moreover, it becomes a cause of a crack in a processing process and a conveyance process, and also becomes a cause of a yield fall. In recent years, ferrite magnet products have been required to have extremely high quality, and even in the order of ppm, such defective products may become a problem.
Such agglomerates are especially harmful when wet magnetic field forming is performed in the ferrite magnet manufacturing process. This is because when the dry magnetic field forming is performed, there is a step of crushing the aggregate by a dispersion step after the drying step, but in the case of a wet type, there is usually no such crushing step.
そこで、本発明者は、フェライト磁石の磁場成形工程の前段側に、スラリーの凝集物を捕捉・除去する除去装置を設けることが問題の解決に有効であると知見した。
このような知見に基づいて為された本発明に係るフェライト磁石の製造方法は、フェライト磁石の仮焼体を粉砕し、分散媒に分散させることでスラリーを得るスラリー生成工程と、スラリーを所定の濃度に調製するスラリー調製工程と、スラリー中からスラリーに含まれる成分の凝集物を除去する凝集物除去工程と、スラリーを型に注入し、所定方向の磁場中にて型で圧力を加えることで成形体を得る成形工程と、得られた成形体を焼成することでフェライト磁石を得る焼成工程と、を有することを特徴とする。
これにより、磁場成形を行う前段で、スラリー中から凝集物を除去することになる。つまり、凝集物除去工程を、焼成工程で得られるフェライト磁石中に、フェライト粒子の配向不良部分が生じるのを防ぐために行うことができるのである。
なお、分散媒としては、通常は水が用いられるが、非水系溶媒としても良い。また、必要に応じて分散剤を添加しても良い。
Therefore, the present inventor has found that it is effective in solving the problem to provide a removal device for capturing and removing the aggregates of the slurry on the upstream side of the magnetic field forming process of the ferrite magnet.
The method for producing a ferrite magnet according to the present invention based on such knowledge includes a slurry generating step of obtaining a slurry by pulverizing a calcined body of a ferrite magnet and dispersing it in a dispersion medium, A slurry preparation step for adjusting the concentration, an agglomerate removal step for removing aggregates of components contained in the slurry from the slurry, and injecting the slurry into the mold, and applying pressure with the mold in a magnetic field in a predetermined direction. It has the shaping | molding process which obtains a molded object, and the baking process which obtains a ferrite magnet by baking the obtained molded object, It is characterized by the above-mentioned.
Thereby, the aggregate is removed from the slurry before the magnetic field forming. That is, the agglomerate removing step can be performed in order to prevent the occurrence of poorly oriented ferrite particles in the ferrite magnet obtained in the firing step.
As the dispersion medium, water is usually used, but a non-aqueous solvent may be used. Moreover, you may add a dispersing agent as needed.
また、本発明を、フェライト磁石の製造装置として捉えると、この装置は、フェライト粒子を分散媒に分散させたスラリー中からスラリーに含まれる成分の凝集物を除去する除去装置と、除去装置を経たスラリーを、所定方向の磁場中で圧縮成形する成形装置と、を備えることを特徴とすることができる。
もちろん、成形装置だけでなく、フェライト仮焼体を粉砕する粉砕装置、粉砕されたフェライト仮焼体を分散媒に分散させて得たスラリーを脱水する脱水装置、脱水されたスラリーを成形装置に送り込むポンプ、等をさらに備えることもできる。この場合、除去装置は、粉砕装置と脱水装置の間、脱水装置とポンプの間、ポンプと成形装置の間にそれぞれ備えることができる。しかし、このような除去装置は成形装置の直前に設けるのが最も有効である。
また、スラリーを成形装置に注入するまでの過程でスラリーを貯留するストックタンクをさらに備える場合、除去装置をストックタンクの後段側に設ける、という捉え方をすることもできる。これにより、ストックタンクの内壁に堆積し、スラリー中に落下した凝集物を有効に除去することが可能となる。
除去装置としては、凝集物を有効に除去できるのであればいかなるものを用いてもよいが、スラリーが通過する位置にスクリーンメッシュを備えた構成とすることができる。この場合、スクリーンメッシュの目開き寸法は、スクリーンメッシュを通過するスラリーの濃度と、スラリーの移送圧力に基づいて設定するのが良い。具体的には、スクリーンメッシュの目開き寸法は、0.01〜10mmとするのが好ましく、さらには好ましいのは0.1〜1mm、さらには0.2〜0.5mmとするのが好ましい。
Further, when the present invention is regarded as a ferrite magnet manufacturing apparatus, this apparatus has passed through a removal apparatus that removes aggregates of components contained in the slurry from the slurry in which ferrite particles are dispersed in a dispersion medium, and the removal apparatus. And a molding apparatus for compressing and molding the slurry in a magnetic field in a predetermined direction.
Of course, not only the molding apparatus, but also a pulverizing apparatus for pulverizing the ferrite calcined body, a dehydrating apparatus for dehydrating the slurry obtained by dispersing the pulverized ferrite calcined body in a dispersion medium, and feeding the dehydrated slurry to the molding apparatus. A pump or the like can be further provided. In this case, the removing device can be provided between the pulverizing device and the dehydrating device, between the dehydrating device and the pump, and between the pump and the molding device. However, it is most effective to provide such a removing device immediately before the molding device.
Further, in the case where a stock tank for storing the slurry in the process until the slurry is injected into the molding device is further provided, it can be understood that the removing device is provided on the rear stage side of the stock tank. Thereby, it becomes possible to effectively remove the aggregates deposited on the inner wall of the stock tank and falling into the slurry.
Any removal device may be used as long as it can effectively remove aggregates. However, a screen mesh may be provided at a position where the slurry passes. In this case, the opening size of the screen mesh is preferably set based on the concentration of the slurry passing through the screen mesh and the transfer pressure of the slurry. Specifically, the opening size of the screen mesh is preferably 0.01 to 10 mm, more preferably 0.1 to 1 mm, and further preferably 0.2 to 0.5 mm.
ところで、一般に、上記したように、フェライト磁石に突発的に強度が低い部分が存在し、割れ等が生じている場合、外部からの異物が原因ではないかと推定し、この異物の混入を防止するための対策を立てるのが通常である。このような対策として究極的なものとしては、例えばフェライト磁石の製造をクリーンルーム内で行うというものがあり、これにより異物の発生自体は解消できるものの、それには膨大な費用がかかる。
しかも、膨大な費用をかけてクリーンルームを設けたとしても、今回の問題は解決できないのである。
今回の、フェライト磁石に突発的に強度が低い部分が存在し、割れ等が生じているという問題の原因が、フェライト磁石中の配向不良部分にあることを知見し、さらに配向不良の原因が製造工程中で生じる凝集物であることを推定し、これを突きとめたことに、本発明者の為した努力、発想の独自性があることは明らかである。
By the way, in general, as described above, when the ferrite magnet has a suddenly low strength portion and cracks or the like are generated, it is estimated that the foreign matter is caused by the outside, and this foreign matter is prevented from being mixed. It is usual to take measures for this. As an ultimate countermeasure, there is, for example, manufacturing a ferrite magnet in a clean room, which can eliminate the generation of foreign matter itself, but it takes a huge amount of money.
Moreover, even if a clean room is set up with enormous costs, this problem cannot be solved.
This time, we found out that the cause of the problem that the ferrite magnet had a suddenly low strength and cracks were caused by the poorly oriented part in the ferrite magnet, and the cause of the poor orientation was manufactured. It is clear that there is an originality of the efforts and ideas made by the present inventor in estimating and identifying the agglomerates generated in the process.
本発明によれば、フェライト磁石の磁場成形工程の前段側に、スラリーの凝集物を捕捉・除去する除去装置を設けることで、突発的な強度低下を防ぎ、品質を安定させて歩留まりを向上させることが可能となる。 According to the present invention, by providing a removal device for capturing and removing slurry agglomerates on the upstream side of the magnetic field forming process of the ferrite magnet, sudden strength reduction can be prevented, quality can be stabilized, and yield can be improved. It becomes possible.
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
図1は、本実施の形態におけるフェライト磁石の製造工程の流れの一例を示す図である。なお、本実施の形態で示すフェライト磁石の製造工程はあくまでも一例に過ぎず、適宜変更を加えることが可能なのは言うまでも無い。
この図1に示すように、フェライト磁石を製造するには、まず酸化鉄や炭酸ストロンチウム等の原料を所定の配合比で混合したものを仮焼してフェライト化させる(ステップS101、S102)。原料としては、酸化物粉末、または焼成により酸化物となる化合物、例えば炭酸塩、水酸化物、硝酸塩等の粉末を用いる。仮焼は、通常、空気中等の酸化性雰囲気中で行えば良い。
次いで、得られた仮焼体(フェライト仮焼体)を粗粉砕工程、微粉砕工程を経ることでサブミクロンサイズまで粉砕し(ステップS103、S104)、フェライト粒子からなる仮焼粉末を得る。粗粉砕工程、微粉砕工程は、湿式で行っても乾式で行ってもよい。ただし、仮焼体は一般に顆粒から構成されるので、粗粉砕工程を乾式で行い、次いで微粉砕工程を湿式で行うのが好ましい。その場合、粗粉砕工程で仮焼体を所定以下の粒径となるまで粗粉砕した後、微粉砕工程で粗粉砕粉と水とを含む粉砕用スラリーを調製し、これを用いて所定以下の粒径となるまでの微粉砕を行う。
この後、所定濃度のスラリーを調製し、これを磁場成形するわけであるが、微粉砕工程で湿式粉砕を行った場合、脱水工程(ステップS105)にてスラリーを濃縮することで、所定濃度のスラリーを調製するようにしても良い。そして、このスラリーを混練した後(ステップS106)、スラリーを型に注入し、所定方向の磁場をかけながら圧縮成形することで磁場成形を行う(ステップS107)。この後、得られた成形体を焼成して焼結させることで、フェライト磁石を得る(ステップS108)。この後、所定形状への加工を経て、製品としてのフェライト磁石が完成する(ステップS109〜S110)。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the accompanying drawings.
FIG. 1 is a diagram showing an example of the flow of a manufacturing process of a ferrite magnet in the present embodiment. In addition, it cannot be overemphasized that the manufacturing process of the ferrite magnet shown in this Embodiment is only an example, and can change suitably.
As shown in FIG. 1, in order to manufacture a ferrite magnet, first, a material obtained by mixing raw materials such as iron oxide and strontium carbonate at a predetermined blending ratio is calcined to be ferrite (steps S101 and S102). As the raw material, oxide powder or a compound that becomes an oxide by firing, for example, carbonate, hydroxide, nitrate, or the like is used. The calcination is usually performed in an oxidizing atmosphere such as air.
Next, the obtained calcined body (ferrite calcined body) is pulverized to a submicron size through a coarse pulverization process and a fine pulverization process (steps S103 and S104) to obtain a calcined powder composed of ferrite particles. The coarse pulverization step and the fine pulverization step may be performed by a wet method or a dry method. However, since the calcined body is generally composed of granules, it is preferable to perform the coarse pulverization step dry and then the fine pulverization step wet. In that case, after roughly pulverizing the calcined body to a predetermined particle size or less in the coarse pulverization step, a pulverization slurry containing coarsely pulverized powder and water is prepared in the fine pulverization step, Fine grinding is performed until the particle size is reached.
Thereafter, a slurry having a predetermined concentration is prepared and magnetically molded. However, when wet pulverization is performed in the fine pulverization step, the slurry is concentrated in the dehydration step (step S105), so that the predetermined concentration is obtained. A slurry may be prepared. Then, after the slurry is kneaded (step S106), the slurry is poured into a mold and subjected to compression molding while applying a magnetic field in a predetermined direction (step S107). Thereafter, the obtained molded body is fired and sintered to obtain a ferrite magnet (step S108). Thereafter, a ferrite magnet as a product is completed through processing into a predetermined shape (steps S109 to S110).
図2は、上記したような製造工程で用いられるフェライト磁石の製造設備(製造装置)の概略構成を示すものである。
この製造設備は、粗粉砕装置(粉砕装置)10、微粉砕装置(粉砕装置)20、脱水装置50、混練装置60、ポンプ70、成形装置80を順に備えた概略構成を有しており、これら粗粉砕装置10、微粉砕装置20、脱水装置50、混練装置60、ポンプ70、成形装置80の各装置間は、配管等により連結され、原料が順次移送されるようになっている。
FIG. 2 shows a schematic configuration of a ferrite magnet manufacturing facility (manufacturing apparatus) used in the manufacturing process as described above.
This manufacturing facility has a schematic configuration including a coarse pulverizer (pulverizer) 10, a fine pulverizer (pulverizer) 20, a
粗粉砕工程、微粉砕工程で用いられる粗粉砕装置10、微粉砕装置20には、例えばアトライタ、ボールミル、スタンプミル、アトマイザ等を用いることができる。
脱水工程で用いられる脱水装置50は、フィルタープレスや遠心分離機を用いることができる。
混練装置60は、磁場成形工程で用いられる成形装置80にスラリーを供給する前段で、スラリーをさらに混練するミキサーである。
For the
A filter press or a centrifuge can be used for the dehydrating
The kneading
図3に示すように、ポンプ70は、混練装置60で混練されたスラリーを成形装置80に送り込むためのものである。混練装置60で混練されたスラリーは、材料容器71に溜められる。ポンプ70は、この材料容器71からスラリーを吸い上げ、成形装置80に向けて送り込む。
As shown in FIG. 3, the
成形装置80は、所定濃度に調製されたスラリーに対し、磁場中で圧縮成形を施すことで、フェライト粒子を配向させ、所定形状のフェライト磁石を形成するものである。この成形装置80には、上下一対の金型81、82が取り付けられている。下方の金型81は、成形装置80のベース83上に固定されている。上方の金型82は、ベース83から上方に延びるガイドシャフト84に沿って上下動可能に設けられた可動ブロック85の下面に取り付けられている。この可動ブロック85は、駆動シリンダ86により、ガイドシャフト84に沿って上下動するようになっており、これによって金型81、82の開閉が行われるようになっている。また、この成形装置80には、図示しない磁界発生コイル等が設けられており、金型81、82の部分に対し、所定の方向の磁界を発生できるようになっている。
ポンプ70から送り出されたスラリーは、閉じた状態で金型81、82の間に形成される空間内に充填される。そして、図示しない磁界発生コイル等によって発生された磁界中で、駆動シリンダ86により所定の圧力が加えられて成形される。成形の完了後、金型81、82を開き、脱型することで、所定形状に成形されたフェライト磁石Mが得られる。
The
The slurry delivered from the
さて、図2に示したように、上記したようなフェライト磁石の製造設備において、例えば微粉砕装置20と脱水装置50の間には、双方の作動サイクルタイムの相違等を吸収するため、スラリーを一時的に貯留するストックタンク30、40が備えられている。
そして、ストックタンク30、40それぞれの直後には、スラリー中に混在する原料の凝集物を捕捉するための除去装置100A、100Bが備えられている。
また、ポンプ70の直前、成形装置80の直前にも、除去装置100C、100Dが備えられている。
これらの除去装置100A、100B、100C、100Dは、ストックタンク30と40の間、ストックタンク40と脱水装置50の間、混練装置60とポンプ70の間、ポンプ70と成形装置80の間の配管に、例えばスクリーンメッシュを取り付けることで構成されている。
Now, as shown in FIG. 2, in the ferrite magnet manufacturing facility as described above, for example, between the pulverizing
Immediately after each of the
Also,
These
このとき、除去装置100A、100B、100C、100Dのスクリーンメッシュのサイズ(メッシュの目開き寸法)は、0.01〜10mm、好ましくは0.1〜1mm、さらに好ましくは0.2〜0.5mmである。当然のことながら、スクリーンメッシュの目開きが小さいほど、細かい凝集物を捕捉できるため、品質的には好ましいが、スラリーが通過する時の抵抗が大きくなり、スラリーの送給が困難になる。さらに、スクリーンメッシュの線径も小さくしなければならないため、摩耗や変形による破れが発生しやすくなる。このため、除去装置100A、100B、100C、100Dのスクリーンメッシュのサイズは、通過するスラリーの濃度、移送圧力等に応じて設定するのが良い。例えば、スラリー濃度が低い場合や、配管内を流れるスラリーの移送圧力が低い場合には、メッシュサイズを小さくして凝集物の捕捉効率を高め、スラリー濃度が高い場合や、配管内を流れるスラリーの移送圧力が高い場合には、メッシュサイズを大きくし、スラリーの透過が阻害されないようにするのである。
このように、スクリーンメッシュにおける凝集物の捕捉効率を高めつつ、スラリーの透過性をも確保するには、成形装置80に供給するスラリー濃度を、50〜85%、好ましくは60〜80%、さらに好ましくは70〜80%とするのが好ましい。
At this time, the size of the screen mesh (mesh opening size) of the removing
Thus, in order to increase the trapping efficiency of the aggregate in the screen mesh and also ensure the permeability of the slurry, the slurry concentration supplied to the
より具体例を挙げれば、除去装置100Aおよび100Bの部分でのスラリー濃度が30〜60%である場合、除去装置100Aおよび100Bのスクリーンメッシュの目開きは0.01〜0.2mmとするのが好ましい。
また、脱水装置50を経てスラリー濃度が上昇している除去装置100Cおよび100Dの部分では、スラリー濃度が60〜70%である場合、除去装置100Cおよび100Dのスクリーンメッシュの目開きは0.1〜1.0mmとするのが好ましい。また、この除去装置100Cおよび100Dの部分でのスラリー濃度が70〜80%である場合、除去装置100Cおよび100Dのスクリーンメッシュの目開きは0.2〜0.5mmとするのが好ましい。
To give a more specific example, when the slurry concentration in the portions of the removing
In addition, in the portions of the removing
なお、上記これら除去装置100A、100B、100C、100Dの設置箇所や設置数等は、上記したものに限定するものではないが、特に成形装置80にスラリーが送り込まれる直前に除去装置100Dを設けるのが有効である。
Note that the installation location and the number of installations of the
また、これら除去装置100A、100B、100C、100Dは、定期的に洗浄等のメンテナンスを行うのが好ましい。
このため、図3に示したように、除去装置100Dは、ポンプ70と成形装置80の配管を途中に2系統に分岐させ、双方の配管に除去装置100D−1、100D−2を設けた構成とされている。そして、除去装置100D−1、100D−2の前後には、それぞれバルブ102、103が設けられ、これらを開閉することで、スラリーを通過させる除去装置100D−1と100D−2を適宜切り換えることができるようになっている。
このような構成においては、除去装置100D−1、100D−2の後段側でのスラリーの流れを流速計等でモニタリングし、流れが滞ってきたときに、バルブ102、103を開閉し、除去装置100D−1、100D−2を自動的に切り換えるようにしても良い。さらには、流れが滞った側の除去装置100D−1、100D−2の洗浄等を促すアラーム等を出力するようにしても良い。
Moreover, it is preferable that these
For this reason, as shown in FIG. 3, the
In such a configuration, the flow of the slurry on the downstream side of the
ここで、上記のようなスクリーンメッシュによる凝集物の除去効果を確認するための比較を行った。
図1に示したような工程で、図4に示すような断面略C型のフェライト磁石Mを製造した。ここで、フェライト磁石Mの寸法は、外径d1=53mm、内径d2=43mm、高さH=20mm、長さL=43mmとした。
このようなフェライト磁石Mを製造するに際し、成形装置80の金型81、82内にスラリーが供給される配管の途中にスクリーンメッシュを設置し(条件1、2、3)、スクリーンメッシュを設置しない場合と比較した(比較条件)。設置したスクリーンメッシュは、目開き0.27mm、0.35mm、0.45mmの3通りとした。そして、成形装置80にて磁場成形を行うことで得られた成形体を焼成、加工してフェライト磁石Mを形成した。
得られたフェライト磁石Mを、強度試験器で3点曲げ試験を行い、図5に示すように、加圧部材90により、3mm/minのスピードで加圧した場合の破壊強度を測定した。
その結果を表1と図6に示す。なお、図6は、フェライト磁石Mが破壊したときの加圧力(kN)を0.2(kN)毎の級に分類して集計したもので、横軸は0.2(kN)毎の級、縦軸はその級に分類されるフェライト磁石Mのサンプル数である。
Here, the comparison for confirming the removal effect of the aggregate by the above screen mesh was performed.
A ferrite magnet M having a substantially C-shaped cross section as shown in FIG. 4 was manufactured by the process as shown in FIG. Here, the dimensions of the ferrite magnet M were an outer diameter d1 = 53 mm, an inner diameter d2 = 43 mm, a height H = 20 mm, and a length L = 43 mm.
When manufacturing such a ferrite magnet M, a screen mesh is installed in the middle of a pipe through which slurry is supplied into the
The obtained ferrite magnet M was subjected to a three-point bending test with a strength tester, and as shown in FIG. 5, the breaking strength was measured when the pressure was applied by a pressure member 90 at a speed of 3 mm / min.
The results are shown in Table 1 and FIG. In FIG. 6, the pressure (kN) at the time when the ferrite magnet M breaks is classified into a class of 0.2 (kN) and the horizontal axis is a class of 0.2 (kN). The vertical axis represents the number of samples of the ferrite magnet M classified into the class.
表1および図6に示すように、スクリーンメッシュを設置しない比較条件では、0.8〜1.6(kN)の広範囲の級にわたってフェライト磁石Mのサンプルが分散している。これに対し、スクリーンメッシュを設置した条件1〜3では、1.0〜2.0(kN)の範囲にサンプルが分散しており、これにより、スクリーンメッシュを設けることで、フェライト磁石Mの強度が全般的に向上していることが分かる。
さらに、目開きの小さい条件1、2では、分散の範囲も狭まっており、フェライト磁石Mの強度が、より安定していることが分かる。
このようにして、スクリーンメッシュによりスラリー中の凝集物が捕捉・除去され、その結果、製造されるフェライト磁石Mの強度を向上させるとともに、その品質を安定させることができる、と言える。
As shown in Table 1 and FIG. 6, the ferrite magnet M samples are dispersed over a wide range of 0.8 to 1.6 (kN) under comparative conditions in which no screen mesh is installed. On the other hand, in the
Furthermore, in the
Thus, it can be said that aggregates in the slurry are captured and removed by the screen mesh, and as a result, the strength of the manufactured ferrite magnet M can be improved and the quality thereof can be stabilized.
次いで、実施例1と同様にして、断面略C字型のフェライト磁石Mを製造した。このとき、フェライト磁石Mは、外径d1=92mm、内径d2=83mm、高さH=10mm、長さL=20mmとした。そして、このようなフェライト磁石Mを製造するに際し、成形装置80の金型81内にスラリーが供給される配管の途中にスクリーンメッシュを設置し(条件4、5)、スクリーンメッシュを設置しない場合と比較した(比較条件)。設置したスクリーンメッシュは、目開き0.27mm、0.58mmの2通りとした。そして、成形装置80にて磁場成形を行うことで得られた成形体を焼成、加工して得たフェライト磁石Mをサンプルとして形成した。
そして、形成した合計256個のサンプルについて外観選別を行い、不良率を算出した。
その結果を表2に示す。ここで、「外観不良」とは、目視により性状が他の部分と異なっていると認められる不良があるもの、「剥がれ不良」とは、サンプルの表面に剥がれたような跡(凹部)が形成されているもの、「割れ不良」とは、サンプルの表面に割れ(微細なクラックを含む)が生じているもの、をそれぞれ示す。
Next, a ferrite magnet M having a substantially C-shaped cross section was manufactured in the same manner as in Example 1. At this time, the ferrite magnet M had an outer diameter d1 = 92 mm, an inner diameter d2 = 83 mm, a height H = 10 mm, and a length L = 20 mm. And when manufacturing such a ferrite magnet M, a screen mesh is installed in the middle of the piping to which slurry is supplied into the
Appearance selection was performed on a total of 256 samples formed, and the defect rate was calculated.
The results are shown in Table 2. Here, “exterior appearance” means that there is a defect that is visually recognized as having a different property from other parts, and “exfoliation failure” means that a trace (concave part) is formed on the surface of the sample. “Flawed cracking” indicates that a crack (including fine cracks) has occurred on the surface of the sample.
表2に示すように、スクリーンメッシュを設置しない比較条件に対し、スクリーンメッシュを設置した条件4、5では、外観不良、剥がれ、割れのいずれの不良についても明らかに減少していることが分かる。 As shown in Table 2, it can be seen that conditions 4 and 5 in which the screen mesh is installed are clearly reduced for any of the defects in appearance, peeling, and cracking, compared to the comparison condition in which the screen mesh is not installed.
上述したように、フェライト磁石Mの磁場成形工程の前段側に、スラリーの凝集物を捕捉・除去する除去装置100A、100B、100C、100Dを設けるようにした。これにより、成形装置80における磁場成形で、フェライト粒子の配向が困難な凝集物を事前に除去することができる。その結果、得られるフェライト磁石Mに割れ等の不良発生の起点となり得る配向不良部分が生じるのを防止することができ、フェライト磁石Mの強度向上を図ることが可能となる。さらには、外観不良や剥がれ等の不良についても抑制できる。このようにして、フェライト磁石Mの品質向上、品質安定化、歩留まりの向上が図れる。
加えて、除去装置100A、100B、100C、100Dにより、配向不良部分が生じる原因となるスラリーの凝集物だけでなく、外部から混入した異物等を除去することもできる。これも、フェライト磁石Mの品質向上、品質安定化に寄与する。
また、除去装置100A、100B、100C、100Dにスクリーンメッシュを用いる構成とすれば、このようなスクリーンメッシュは、スラリーの移送配管の途中に比較的容易に設置することができるので、低コストで上記のような顕著な効果を得ることができる。
As described above, the
In addition, the
Further, if a screen mesh is used for the
なお、上記実施の形態では、除去装置100A、100B、100C、100Dの設置場所を例示したが、これ以外の箇所に設置する構成としてもよい。理想的には、凝集物が混入する可能性のある工程毎に設けるのが好ましいが、少なくとも、湿式成形工程において金型81内にスラリーが供給される直前に設置するのが有効である。また、スクリーンメッシュは、スラリーに大きな剪断力を加えて凝集物を解砕するような装置の一部に設置しても良い。
また、除去装置100A、100B、100C、100Dには、凝集物を効率良く捕捉できるのであれば、スクリーンメッシュ以外のフィルタ等を用いることが可能である。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。
In addition, in the said embodiment, although the installation place of
Further, in the removing
In addition to this, as long as it does not depart from the gist of the present invention, the configuration described in the above embodiment can be selected or changed to another configuration as appropriate.
10…粗粉砕装置(粉砕装置)、20…微粉砕装置(粉砕装置)、30、40…ストックタンク、50…脱水装置、60…混練装置、70…ポンプ、80…成形装置、81、82…金型、100A、100B、100C、100D…除去装置、M…フェライト磁石
DESCRIPTION OF
Claims (7)
フェライト粒子を分散媒に分散させたスラリー中から当該スラリーに含まれる成分の凝集物を除去する除去装置と、
前記除去装置を経た前記スラリーを、所定方向の磁場中で圧縮成形する成形装置と、
を備え、
前記除去装置における前記凝集物の除去は、前記成形装置を経て得られる前記フェライト磁石中に、フェライト粒子の配向不良部分が生じるのを防ぐために行われることを特徴とするフェライト磁石の製造装置。 A ferrite magnet manufacturing apparatus,
A removal device for removing aggregates of components contained in the slurry from the slurry in which the ferrite particles are dispersed in the dispersion medium;
A molding device for compressing and molding the slurry that has passed through the removing device in a magnetic field in a predetermined direction;
Equipped with a,
The apparatus for producing a ferrite magnet is characterized in that the removal of the agglomerates in the removing device is performed in order to prevent occurrence of a poorly oriented portion of ferrite particles in the ferrite magnet obtained through the molding device.
前記粉砕装置で粉砕された前記フェライト仮焼体を前記分散媒に分散させて得た前記スラリーを脱水する脱水装置と、
前記脱水装置で脱水された前記スラリーを前記成形装置に送り込むポンプと、
をさらに備え、
前記除去装置を、前記粉砕装置と前記脱水装置の間、前記脱水装置と前記ポンプの間、前記ポンプと前記成形装置の間にそれぞれ備えることを特徴とする請求項1に記載のフェライト磁石の製造装置。 A grinding device for grinding the ferrite calcined body;
A dehydrator for dehydrating the slurry obtained by dispersing the calcined ferrite body pulverized by the pulverizer in the dispersion medium;
A pump for feeding the slurry dehydrated by the dehydrator into the molding device;
Further comprising
2. The production of a ferrite magnet according to claim 1, wherein the removing device is provided between the crushing device and the dehydrating device, between the dehydrating device and the pump, and between the pump and the molding device. apparatus.
前記除去装置を前記ストックタンクの後段側に設けることを特徴とする請求項1または2に記載のフェライト磁石の製造装置。 Further comprising a stock tank for storing the slurry in the course of pouring the slurry into the molding apparatus;
The apparatus for producing a ferrite magnet according to claim 1 or 2, wherein the removing device is provided on a rear stage side of the stock tank.
前記スラリーを所定の濃度に調製するスラリー調製工程と、
前記スラリー中から当該スラリー成分の凝集物を除去する凝集物除去工程と、
前記スラリーを型に注入し、所定方向の磁場中にて前記型で圧力を加えることで成形体を得る成形工程と、
前記成形体を焼成することでフェライト磁石を得る焼成工程と、
を有し、
前記凝集物除去工程は、前記焼成工程で得られる前記フェライト磁石中に、フェライト粒子の配向不良部分が生じるのを防ぐために行われることを特徴とするフェライト磁石の製造方法。 A slurry generation step of obtaining a slurry by pulverizing a calcined body of a ferrite magnet and dispersing it in a dispersion medium;
A slurry preparation step of preparing the slurry to a predetermined concentration;
An aggregate removal step of removing aggregates of the slurry components from the slurry;
A molding step of injecting the slurry into a mold and obtaining a molded body by applying pressure with the mold in a magnetic field in a predetermined direction;
A firing step of obtaining a ferrite magnet by firing the molded body,
Have
The method for producing a ferrite magnet is characterized in that the agglomerate removing step is performed in order to prevent occurrence of a poorly oriented portion of ferrite particles in the ferrite magnet obtained in the firing step .
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