JP4391980B2 - Manufacturing method and manufacturing apparatus for magnetic anisotropic rare earth sintered magnet - Google Patents

Manufacturing method and manufacturing apparatus for magnetic anisotropic rare earth sintered magnet Download PDF

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本発明は高性能の希土類磁石の製造方法及びその製造装置に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a high performance rare earth magnet and a manufacturing apparatus therefor.

希土類・鉄・ホウ素系焼結磁石(以下「RFeB磁石」という)は、それまでの永久磁石材料の特性をはるかに凌駕するばかりでなく、ネオジム、鉄及びボロンなど資源的に豊富な原料を用いるため廉価であり、1982年に出現して以来理想的な永久磁石材料として着実に市場を拡大しつつある。主な用途はコンピューターHDD(ハード・ディスク・ドライブ)磁気ヘッド駆動用モーターVCM(ボイスコイルモーター)、高級スピーカー、ヘッドホン、電動補助型自転車、ゴルフカート、永久磁石式磁気共鳴診断装置(MRI)などである。さらに、ハイブリット・カー駆動用モーターにおいても実用化が進められている。   Rare earth / iron / boron sintered magnets (hereinafter referred to as “RFeB magnets”) not only far surpass the properties of permanent magnet materials but also use abundant raw materials such as neodymium, iron and boron. Therefore, it is inexpensive, and since its appearance in 1982, it has been steadily expanding its market as an ideal permanent magnet material. Main applications include computer HDD (hard disk drive) magnetic head drive motor VCM (voice coil motor), luxury speakers, headphones, battery-assisted bicycles, golf carts, permanent magnet magnetic resonance diagnostic equipment (MRI), etc. is there. Furthermore, practical use is also being promoted in a hybrid car driving motor.

RFeB磁石は1982年に本願発明者らによって見出された(特許文献1)。このRFeB磁石は、正方晶の結晶構造の、磁気異方性を有するR2Fe14B金属間化合物を主相とする。高い磁気特性を得るためには磁気異方性の特徴を生かすことが必要であり、焼結法以外にも鋳造・熱間加工・時効処理の方法(特許第2561704号)や急冷合金をダイ・アップセット加工する方法(米国特許第4,792,367号)が提案されている。しかしこれらの方法は、磁気特性および生産性の両面において焼結法に劣る。焼結法は、永久磁石に必要とされる緻密で均質な微細組織を得るための最良の方法である。 The RFeB magnet was discovered by the present inventors in 1982 (Patent Document 1). This RFeB magnet has a tetragonal crystal structure and an R 2 Fe 14 B intermetallic compound having magnetic anisotropy as a main phase. In order to obtain high magnetic properties, it is necessary to take advantage of the characteristics of magnetic anisotropy. In addition to the sintering method, casting, hot working, aging treatment methods (Patent No. 2561704) and quenching alloys can be used A method of upsetting (US Pat. No. 4,792,367) has been proposed. However, these methods are inferior to the sintering method in terms of both magnetic properties and productivity. The sintering method is the best method for obtaining a dense and homogeneous microstructure required for permanent magnets.

[製造工程]
RFeB焼結磁石は、組成配合、溶解、鋳造、粉砕、磁界中圧縮成形、焼結、熱処理の工程を経て製造される。
[Manufacturing process]
The RFeB sintered magnet is manufactured through steps of composition blending, melting, casting, grinding, compression molding in a magnetic field, sintering, and heat treatment.

[組成]
RFeB磁石が見出された後、その保磁力などの特性改善のため、添加元素(特許第1606420号等)、熱処理(特許第1818977号等)、結晶粒径コントロール(特許第1662257号等)などの効果が明らかにされてきたが、保磁力の向上に最も効果的なのは、重希土類元素(Dy、Tb)の添加である(特許第1802487号)。重希土類元素を多量に用いれば保磁力は確実に増加するが、飽和磁化が低下して最大エネルギー積が低下する。また、Dy、Tbは資源に限りがあり、高価であるため、将来に需要増大が見込まれるハイブリットカーや産業用・家庭用モーターをまかなうことは不可能である。
[composition]
After the RFeB magnet was discovered, additive elements (Patent No. 1606420, etc.), heat treatment (Patent No. 1818977, etc.), crystal grain size control (Patent No. 1662257, etc.), etc. to improve the coercive force and other characteristics However, the most effective method for improving the coercive force is addition of heavy rare earth elements (Dy, Tb) (Japanese Patent No. 1802487). If a large amount of heavy rare earth elements is used, the coercive force will surely increase, but the saturation magnetization will decrease and the maximum energy product will decrease. In addition, Dy and Tb are limited in resources and are expensive, so it is impossible to cover hybrid cars and industrial / household motors that are expected to increase in demand in the future.

[溶解]
焼結磁石には緻密で均一な微細組織が要求される。当初は合金溶湯を鋳造し、微粉砕する方法が一般的であった(例えば特許第1431617号)。合金溶湯をストリップキャスト法で急冷すればα鉄の出現が抑えられて、非磁性の希土類元素の量を少なくすることで高いエネルギー積が得られる(特許第2665590号、特開2002-208509等)。
[Dissolution]
Sintered magnets require a dense and uniform microstructure. Initially, a method of casting and finely pulverizing molten alloy was common (for example, Japanese Patent No. 1431617). If the molten alloy is rapidly cooled by the strip cast method, the appearance of α iron can be suppressed, and a high energy product can be obtained by reducing the amount of non-magnetic rare earth elements (Patent No. 2665590, JP 2002-208509, etc.) .

[粉砕]
RFeB合金は水素を吸蔵させると合金内にマイクロクラックが生じ、粉砕が容易になる(特許第1675022号)。微粉砕には、シャープな粒度分布の粉末が得られることから、窒素などの不活性ガスを利用するジェットミル粉砕が主流である(特許第1883860号等)。
[Crushing]
When RFeB alloy occludes hydrogen, microcracks are generated in the alloy, which facilitates pulverization (Japanese Patent No. 1675022). For fine pulverization, a powder having a sharp particle size distribution is obtained, and jet mill pulverization using an inert gas such as nitrogen is mainly used (Japanese Patent No. 1883860).

[成形]
磁界中で粉末を圧縮成形して磁気異方性焼結磁石を得る方法は、フェライト磁石の発明に端を発し(特公昭29-885号、米国特許第2,762,778号)、その後RCo磁石やRFeB磁石の製造に応用された(米国特許第3,684,593号等、特許第1431617号)。微粉末はRFeB正方晶結晶構造のc軸を一方向に揃えて成形される。金型プレス法が一般的であるが、さらに高い配向度と高いエネルギー積を得る方法としてCIP法(特許第3383448号)やRIP法(特許第2030923号等)がある。
[Molding]
The method of obtaining magnetically anisotropic sintered magnets by compression molding powder in a magnetic field originated from the invention of ferrite magnets (Japanese Patent Publication No. 29-885, US Pat. No. 2,762,778), and then RCo magnets and RFeB magnets. (US Pat. No. 3,684,593, etc., patent 1431617). Fine powder is formed with the c-axis of the RFeB tetragonal crystal structure aligned in one direction. A die press method is generally used, but there are a CIP method (Patent No. 3383448) and a RIP method (Patent No. 2030923) as a method for obtaining a higher degree of orientation and a higher energy product.

[金型プレス法]
ウェント等によって1951年にフェライト磁石が発明(特公昭35-8281号、米国特許第2,762,777号)された同じ年に、ゴルター等によって磁気異方性焼結フェライト磁石が発明された(特公昭29-885号、米国特許2,762,778号)。このとき初めて、磁気異方性永久磁石の製法に磁界中圧縮成形・焼結の手法が用いられた。その後、金型プレス法における欠点を克服するために数多くの改良がなされてきた。
[Die pressing method]
In the same year that Went et al. Invented a ferrite magnet in 1951 (JP-B 35-8281, US Pat. No. 2,762,777), Gulther et al. Invented a magnetic anisotropic sintered ferrite magnet (JP-B 29-29). 885, US Pat. No. 2,762,778). For the first time, the method of compression molding and sintering in a magnetic field was used for the production of a magnetic anisotropic permanent magnet. Since then, many improvements have been made to overcome the drawbacks of the mold press process.

[潤滑剤の添加]
金型成型時の微粉末の配向を高めるため、また、粉末と粉末、粉末と金型の摩擦を軽減するために、潤滑剤を添加する方法がある(特許第2545603号、第3459477号等)。
[Addition of lubricant]
In order to increase the orientation of fine powder during molding, and to reduce friction between powder and powder or between powder and mold, there is a method of adding a lubricant (Patent No. 2254603, No. 3454777, etc.) .

[湿式磁場プレス]
微粉末の酸化を防ぎながら高い配向性を達成するために鉱物油、合成油又は植物油と微粉末の混練物を金型内に高圧注入し、磁界中で湿式圧縮成形する方法がある(特許第2731337号等)。この場合、スラリーを加圧注入、加圧充填すると高い磁気特性が得られるという報告がある(特許第2859517号)。
[Wet magnetic field press]
In order to achieve high orientation while preventing oxidation of fine powder, there is a method in which a mixture of mineral oil, synthetic oil or vegetable oil and fine powder is injected into a mold at high pressure and wet compression molded in a magnetic field (Patent No. 1). No. 2731337). In this case, there is a report that high magnetic properties can be obtained by pressurizing and filling the slurry (Patent No. 2859517).

[CIP]
金型成型法では一方向からの加圧しか採用できず、それが配向を乱す原因である。あらゆる方向から等方的に圧力を加えることができれば、配向の乱れが小さくなる。圧力を等方的に加える方法には、微粉末をゴム容器に入れて外部から磁界をかけ、冷間静水圧プレス(Cold Isostatic Pressing、CIP)を施す方法(特許第3383448号)等がある。
[CIP]
The die molding method can only apply pressure from one direction, which is the cause of disturbing the orientation. If pressure can be applied isotropically from all directions, the disorder of orientation becomes small. As a method of applying pressure isotropically, there is a method of applying cold isostatic pressing (CIP) (Patent No. 3383448) by putting fine powder in a rubber container and applying a magnetic field from the outside.

[RIP]
CIPと同等の効果を得る方法として、本発明者らは先に金型プレス機内にゴム型を設置して等方的圧力を加えるRIP(Rubber Isostatic Pressing)法を提案した(特許第2030923号)。この方法は自動化が容易なため、CIPよりもはるかに量産に向いている。
[RIP]
As a method for obtaining the same effect as CIP, the present inventors previously proposed a RIP (Rubber Isostatic Pressing) method in which a rubber mold is placed in a mold press machine and isotropic pressure is applied (Patent No. 2030923). . Because this method is easy to automate, it is much more suitable for mass production than CIP.

[AT]
凝集性のある微粉末を金型プレス等のダイ・キャピティに充填する方法として、空気タッピング(エア・タッピング、Air Tapping、AT)法が提案された(特開平9-78103号、特開平9-169301号、特開平11-49101号)。空気タッピングとは、高速の気流を粉末に断続的に作用させて、ダイ・キャビティに粉末を高密度にかつ均一に充填する技術である。更に、空気タッピング法を用いて固化し、ニアネットシェイプの成形体を得る方法が提案されている(特開2000-96104号)。
[AT]
As a method for filling a cohesive fine powder into a die-capacity such as a die press, an air tapping (Air Tapping, AT) method has been proposed (Japanese Patent Laid-Open Nos. 9-78103 and 9-95). No. 169301, JP-A-11-49101). Air tapping is a technique in which a high-speed airflow is intermittently applied to a powder to uniformly and uniformly fill the die cavity with the powder. Furthermore, a method has been proposed in which a near net shape molded body is obtained by solidification using an air tapping method (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-96104).

[パルス磁界]
粉末の方向を揃えるために外部から磁界を印加する方法が採用される。RFeB磁石の場合、正方晶構造のc軸方向が容易磁化軸に相当し、磁界を印加すると粉末は一方向に配向する。通常の金型プレスの場合は電磁石による静磁界が印加され、その大きさは最大15kOe程度である。しかし、空心コイルを用いたパルス磁界では15〜55kOeの強い磁界をかけることができ、実際に高い磁界を印加した方が磁気特性は向上する(特許第3307418号)。
[Pulse magnetic field]
In order to align the direction of the powder, a method of applying a magnetic field from the outside is adopted. In the case of an RFeB magnet, the c-axis direction of the tetragonal structure corresponds to the easy magnetization axis, and the powder is oriented in one direction when a magnetic field is applied. In the case of a normal die press, a static magnetic field is applied by an electromagnet, and the magnitude is about 15 kOe at the maximum. However, a pulse magnetic field using an air-core coil can apply a strong magnetic field of 15 to 55 kOe, and the magnetic characteristics are improved when a high magnetic field is actually applied (Japanese Patent No. 3307418).

[クローズドシステム]
粉末が酸化するのを避けるために粉砕工程、成形工程を不活性雰囲気下で行うことが提案されている(特開平6-108104)。
[Closed system]
In order to avoid oxidation of the powder, it has been proposed to perform the pulverization step and the molding step in an inert atmosphere (Japanese Patent Laid-Open No. 6-108104).

特許第1431617号Patent No. 1431617

[焼結法の効果]
粉末冶金(焼結)法では、緻密で均一な微細組織が得られる。希土類コバルト磁石やRFeB磁石において、それぞれの材質の特性を生かし、高性能の永久磁石を得るには粉末冶金法にまさる方法はない。
[Effect of sintering method]
In the powder metallurgy (sintering) method, a dense and uniform microstructure can be obtained. In rare earth cobalt magnets and RFeB magnets, there is no better method than powder metallurgy to obtain high performance permanent magnets by taking advantage of the properties of each material.

[磁界中プレス成形]
磁気異方性焼結磁石の製造方法に磁界中圧縮成形・焼結の手法が用いられたのは、1951年にウェント等によってフェライト磁石が発明(特公昭35-8281号、米国特許2,762,777号)された直後に、ゴルター等によって磁気異方性焼結フェライト磁石が出現したのが最初である(特公昭29-885号、米国特許2,762,778号)。圧縮成形する目的は、圧縮によって液体成分を搾り出すため、及び、配向した粒子を固定するためであるとされている。また、圧縮成形は所望の形状を得るために好ましいとされている。圧縮成形しないでそのまま磁界中で容器と共に加熱した例があるが、圧縮成形した例に比べて、密度が低く、磁気特性も低い。
その後磁界中圧縮成形・焼結の手法はRCo焼結磁石(米国特許第3,684,593等)及びRFeB焼結磁石(特許第1431617号)に引き継がれた。磁界を印加することは粒子を配向するために必須の工程であるが、圧縮の効果については特に深い考察は行われて来なかった。
[Press forming in magnetic field]
Ferrite magnet was invented by Went et al. In 1951 (Japanese Patent Publication No. 35-8281, US Pat. No. 2,762,777). The first magnetically anisotropic sintered ferrite magnets appeared by Galter et al. (Japanese Patent Publication No. 29-885, US Pat. No. 2,762,778). The purpose of compression molding is to squeeze out the liquid component by compression and to fix the oriented particles. Further, compression molding is considered preferable for obtaining a desired shape. There is an example of heating with a container in a magnetic field without compression molding, but the density is lower and the magnetic properties are lower than in the example of compression molding.
After that, compression molding and sintering methods in a magnetic field were succeeded by RCo sintered magnets (US Pat. No. 3,684,593, etc.) and RFeB sintered magnets (Patent No. 1431617). Applying a magnetic field is an essential step for orienting the particles, but no particular consideration has been given to the effect of compression.

[金型プレスが選択される理由]
金型プレスが用いられる理由は、ほとんど最終形状・寸法に近いもの(ネットシェイプ)が得られ、歩留まりがよく、自動化が可能だからである。特にネットシェイプと歩留まりの観点からは金型プレス法は量産に適した方法として広く採用されてきた。
[Reason for selecting a die press]
The reason why the die press is used is that a product (net shape) almost similar to the final shape and size is obtained, the yield is good, and automation is possible. In particular, from the viewpoint of net shape and yield, the die press method has been widely adopted as a method suitable for mass production.

[RIP]
CIPと同等の効果を得る方法として、本願発明者らは先にRIP法を提案した(特許第2030923号)。RIPでは、微粉末をゴム型に入れて、パルス磁界をかけ、ゴム型全体を金型プレス機で加圧する。CIP方式と同じく等方的に圧力が加えられ、かつパルス磁界を用いることができるので、金型プレス法よりも磁気特性は高い。この方法は、ゴム型充填、パルス磁界印加、圧縮成形、消磁の工程を連続して行う自動化が可能なため、量産に向いている。
[RIP]
As a method for obtaining the same effect as CIP, the present inventors previously proposed the RIP method (Japanese Patent No. 2030923). In RIP, a fine powder is put into a rubber mold, a pulse magnetic field is applied, and the entire rubber mold is pressurized with a die press. As is the case with the CIP method, pressure is applied isotropically and a pulsed magnetic field can be used, so the magnetic properties are higher than with the die press method. This method is suitable for mass production because it is possible to automate the process of rubber mold filling, pulse magnetic field application, compression molding, and demagnetization continuously.

[磁界中プレス工程の詳細]
長い歴史の中で、金型プレス法は効率的な作業のために自動化が図られてきた。その工程はおおよそ次の通りである。
・微粉末がフィーダーを通して金型内に供給される。
・上パンチを下ろしてキャビティを封じる。
・磁界が印加される。
・磁界を印加しながら上パンチと下パンチで加圧する。
・逆磁界または交番磁界をかけて圧粉体を消磁する。
・上パンチが上がる。
・下パンチが上がり(またはダイスが下がり)、圧粉体が金型上に押し出される。
・ロボット・アームが圧粉体をコンベアに運ぶ。
・圧粉体が一箇所に集められる。
・焼結台版上に並べられる。
この際、衝突や溶着を避けるために、圧粉体は間隔をおいて配置される。作業状況により圧粉体は数日間保管されることがある。粉末冶金法で用いられる金型プレスは精密機械であり、単個(1個)取りのプレスであればパンチ・ダイスの位置合わせは比較的容易であるが、多数個取りの場合は複雑である。磁石は円板、矩形、穴あき円板、弓形など、さまざまな形状・寸法のものが要求され、その度に煩雑な金型取替え作業が必要となる。
[Details of pressing process in magnetic field]
Throughout its long history, the die press method has been automated for efficient work. The process is roughly as follows.
-Fine powder is fed into the mold through the feeder.
-Lower the upper punch to seal the cavity.
・ A magnetic field is applied.
・ Pressure is applied with upper and lower punches while applying a magnetic field.
・ Demagnetize the compact by applying a reverse magnetic field or an alternating magnetic field.
・ The upper punch goes up.
・ The lower punch goes up (or the die goes down), and the green compact is pushed out onto the mold.
・ The robot arm carries the green compact to the conveyor.
・ Green compact is collected in one place.
・ Arranged on the sintering platen.
At this time, the green compacts are arranged at intervals in order to avoid collision and welding. Depending on the working conditions, the green compact may be stored for several days. The die press used in powder metallurgy is a precision machine, and it is relatively easy to align punches and dies if it is a single (single) picking press, but it is complicated in the case of multiple picking. . Magnets are required to have various shapes and dimensions, such as discs, rectangles, perforated discs, and arcuate shapes, and each time a complicated mold replacement operation is required.

[磁界中圧縮成形の目的と効果]
圧縮成形の役割について、例えば"Rare-earth Iron Permanent Magnet", edited by J.M.D. Coey, CLARENDON PRESS, OXFORD, 1996, pp. 340-341には、"The pressing load is sufficient to make compacts having enough strength to be handled but without significant misorientation of the crystallites."(加圧力は粒子の配列に重要な乱れを起こすことなくハンドリングのための充分な強度をもった圧粉体を作るのに充分な程度である)と記載されている。また、J. Ormerod, "Powder Metallurgy of rate earth permanent magnets", Powder Metallurgy 1989, Vol. 32, No. 4, p. 247では 、"The pressing pressure should be sufficient to give the powder compact enough mechanical strength to withstand handling, but not high enough to cause particle misorientation."(加圧力は圧粉体にハンドリングに耐える充分な機械的強度を与える程度であるが、粒子の配向の乱れを起こすほど高くない程度でなければならない)との記載がある。いずれの文献においても、大きな圧力で加圧すれば配向が乱れることを認識しながら、ハンドリングのために圧粉体に充分な強度を持たせるためには強く圧縮することが必要であると認識されている。
[Purpose and effect of compression molding in a magnetic field]
Regarding the role of compression molding, for example, "Rare-earth Iron Permanent Magnet", edited by JMD Coey, CLARENDON PRESS, OXFORD, 1996, pp. 340-341, "The pressing load is sufficient to make compacts having enough strength to be "handed but without significant misorientation of the crystallites." stated that the applied pressure is sufficient to produce a green compact with sufficient strength for handling without causing any significant disturbance in the particle arrangement. Has been. Also, J. Ormerod, "Powder Metallurgy of rate earth permanent magnets", Powder Metallurgy 1989, Vol. 32, No. 4, p. 247, "The pressing pressure should be sufficient to give the powder compact enough mechanical strength to withstand handling, but not high enough to cause particle misorientation. "(The applied pressure should be sufficient to give the green compact sufficient mechanical strength to handle, but not high enough to cause disruption of particle orientation.) ). In any document, it is recognized that it is necessary to compress strongly in order to give the green compact sufficient strength for handling while recognizing that the orientation will be disturbed if pressurized with a large pressure. ing.

[希土類磁石に固有の問題]
希土類磁石は、化学的に活性で酸化し易い希土類元素を約30重量%含む。希土類焼結磁石製造工程には、化学的に活性な希土類元素を大量に含み、平均粒度が3μmくらいの微粉末を取り扱う工程が存在する。この微粉末のひとつひとつを磁界中で一定方向に配向する必要があるため、一般粉末冶金法で用いられるような、予め造粒して粉末の流動性を改善する手段を用いることができない。微粉末は嵩が大きく、また粉末ひとつひとつが磁石の性質を有しているため、金型キャビティ内に粉末を供給してもブリッジを形成し、均等充填がむずかしい。
[Problems inherent in rare earth magnets]
Rare earth magnets contain about 30% by weight of chemically active and easily oxidizable rare earth elements. In the rare earth sintered magnet manufacturing process, there is a process for handling fine powders containing a large amount of chemically active rare earth elements and having an average particle size of about 3 μm. Since it is necessary to orient each fine powder in a certain direction in a magnetic field, it is not possible to use a means for granulating in advance and improving the fluidity of the powder as used in general powder metallurgy. Since the fine powder is bulky and each powder has the properties of a magnet, even if the powder is supplied into the mold cavity, a bridge is formed and uniform filling is difficult.

[配向を上げるために]
金型成形時の微粉末の配向度を高めるため、潤滑剤を添加する方法が提案されている(特許第3459477号、特開平8-167515等)。潤滑剤は、微粉末の摩擦を小さくする効果があり、磁界をかけながら圧縮するときの配向度を向上させる。しかし、充分な潤滑効果を得る目的で多量の潤滑剤を加えると、脱脂のために長時間を必要とする。ある種の液体潤滑剤(例えば特開2000-306753号)は揮発性にすぐれていて、焼結体中にほとんど残存しないとされる。しかし、配向度を向上させる目的で潤滑剤を多量に添加すると、金型プレス後の圧粉体強度が弱くなり、ハンドリングの問題を生じる。金型プレス機では電磁石によって静磁界が印加される。電磁石による静磁界は、鉄心による磁束の飽和があるため、せいぜい10〜15kOe(1〜1.5T)程度に留まる。磁界をかけたまま加圧していくと、粉同士の摩擦力のほうが大きくなって、粉が回転し、配向が乱れる。それを防ぐために、パルス磁界による配向方法が提案されている(特許第3307418号)。パルス磁界では1.5〜5.5Tの磁界をかけることができて、Br(残留磁束密度)が向上する効果が確認されている。しかし、この発明のように金型プレス機内でパルス磁界を印加すると、磁界をかける度に渦電流損やヒステリシス損が発生して金型が発熱する。また、金属製の金型に瞬間的な衝撃が加わり、精密機械であるプレス機の寿命を短くするため、実用的でない。
[To increase the orientation]
In order to increase the degree of orientation of the fine powder during molding, a method of adding a lubricant has been proposed (Japanese Patent No. 3345947, Japanese Patent Laid-Open No. 8-167515, etc.). The lubricant has the effect of reducing the friction of the fine powder, and improves the degree of orientation when compressing while applying a magnetic field. However, if a large amount of lubricant is added for the purpose of obtaining a sufficient lubricating effect, a long time is required for degreasing. Certain liquid lubricants (for example, JP 2000-306753 A) are excellent in volatility and hardly remain in the sintered body. However, when a large amount of a lubricant is added for the purpose of improving the degree of orientation, the green compact strength after the die press becomes weak, which causes handling problems. In the die press machine, a static magnetic field is applied by an electromagnet. The static magnetic field generated by the electromagnet is at most about 10 to 15 kOe (1 to 1.5 T) because of the saturation of the magnetic flux caused by the iron core. When pressure is applied with a magnetic field applied, the frictional force between the powders becomes larger, the powders rotate, and the orientation is disturbed. In order to prevent this, an alignment method using a pulsed magnetic field has been proposed (Japanese Patent No. 3307418). A pulsed magnetic field of 1.5 to 5.5 T can be applied, and the effect of improving B r (residual magnetic flux density) has been confirmed. However, when a pulse magnetic field is applied in the mold press as in the present invention, eddy current loss and hysteresis loss occur each time the magnetic field is applied, and the mold generates heat. In addition, a momentary impact is applied to the metal mold, which shortens the life of the precision press and is not practical.

[圧粉体強度を上げるために]
金型プレス法の作業性を向上させるために有機質のバインダーや潤滑剤を添加したり、湿式成形する方法が提案されているが、いずれも強い圧力で圧縮することが前提となっており、これらの成分は圧粉体内部に強く閉じ込められて、焼結前段階の脱脂工程において容易に除去されない。低い温度で長時間加熱することで脱脂が完全に行われるが、生産性は著しく低下する。有機質成分が残存するまま高温で過熱すると、炭素などの不純物が構成元素と反応して磁気特性等が低下し、耐食性が悪くなる。
[To increase the green strength]
In order to improve the workability of the mold press method, organic binders and lubricants have been added, and wet molding methods have been proposed, but all of them are premised on compression with a strong pressure. This component is strongly confined in the green compact and is not easily removed in the degreasing step prior to sintering. Degreasing is performed completely by heating at a low temperature for a long time, but the productivity is significantly reduced. When the organic component is left overheated at a high temperature, impurities such as carbon react with the constituent elements to deteriorate the magnetic characteristics and the like, resulting in poor corrosion resistance.

[湿式成形法]
微粉末の酸化を防ぎながら高い配向度を達成するために鉱物油・合成油と微粉末の混合物を磁界中で湿式圧縮成形する方法が提案されている(特許第2859517号等)。ジェットミルで微粉砕した粉末を鉱物油あるいは合成油中に集積し、混合した後、金型キャビティ内に加圧注入・加圧充填する。湿式成形はSrフェライト磁石の製造技術の応用であるが、フェライト磁石では水を用いるのに対して希土類磁石では水を用いることができず、溶媒や油を用いる。しかし油は炭素など不純物となる成分を多く含み、焼結段階で抜けにくい。容易に蒸発して残留しない油が研究されているが、固く圧縮した圧粉体内に閉じ込められた炭素を取り除くのは困難である。油が蒸発して、希土類と反応しない温度で脱脂する作業が必要であるが、そのためには比較的低温で長時間保持しなければならず、量産効率が著しく悪くなる。脱脂が十分に行われないと、高い温度で希土類元素と容易に反応して磁気特性を劣化させるとともに、耐食性を悪くする。
[Wet molding method]
In order to achieve a high degree of orientation while preventing oxidation of fine powder, a method of wet compression molding of a mixture of mineral oil / synthetic oil and fine powder in a magnetic field has been proposed (Japanese Patent No. 2859517, etc.). Powders finely pulverized by a jet mill are accumulated in mineral oil or synthetic oil, mixed, and then injected into a mold cavity and pressurized and filled. Wet molding is an application of Sr ferrite magnet manufacturing technology, but ferrite magnets use water, while rare earth magnets cannot use water, and use solvents and oils. However, oil contains many components that become impurities such as carbon and is difficult to escape during the sintering stage. Oils that evaporate easily and do not remain have been studied, but it is difficult to remove the carbon trapped in the compacted green compact. An operation of degreasing at a temperature at which the oil evaporates and does not react with the rare earth is necessary, but for that purpose, it must be kept at a relatively low temperature for a long time, and the mass production efficiency is remarkably deteriorated. If the degreasing is not sufficiently performed, it easily reacts with a rare earth element at a high temperature to deteriorate the magnetic properties and deteriorate the corrosion resistance.

[無酸素工程]
金型プレス法では、微粉末は大気中に哂される。微粉末を作製後、磁界中プレスから焼結炉への搬入までを不活性ガス雰囲気中で行うとする提案がある(特開平6-108104)。しかし、実際には金型周辺に飛び散った微粉を掃除したり、頻繁に金型を取替えることが不可欠である。飛び散った微粉をそのままにしておくと、開放するときに非常に危険である。磁石微粉は嵩が大きくブリッジを作り易いために定量供給がうまくいかず、定期的に圧粉体重量を測定してフィードバックする必要がある。一般的な結晶のように多量のバインダーと高圧を用いて成形して堅牢な圧粉体を作製するようなことは、希土類磁石ではできない。したがって、圧粉体は脆くこわれやすい。グローブボックスのように人間の手をプレス機に差し入れて作業することは危険であり、非能率である。すなわち、金型プレス機を含む工程全体を不活性雰囲気中に置くという構想は量産的に成功させることがきわめて難しい。
[Oxygen-free process]
In the mold press method, fine powder is put into the atmosphere. There is a proposal that, after producing a fine powder, the process from pressing in a magnetic field to loading into a sintering furnace is performed in an inert gas atmosphere (Japanese Patent Laid-Open No. 6-108104). However, in practice, it is indispensable to clean the fine powder scattered around the mold and change the mold frequently. If the scattered fine powder is left as it is, it is very dangerous when opening. Magnet fine powder is bulky and easy to make a bridge, so the quantitative supply is not successful, and it is necessary to periodically measure the weight of the green compact and feed it back. Rare earth magnets cannot produce a strong green compact by molding using a large amount of binder and high pressure as in general crystals. Therefore, the green compact is fragile and easily broken. It is dangerous and inefficient to work with a human hand in the press like a glove box. That is, the concept of placing the entire process including the mold press machine in an inert atmosphere is extremely difficult to achieve in mass production.

[微粉末を用いない理由]
ダイス・パンチのクリアランスを如何に小さくしようとも、3μmの微粉末を閉じ込めるのは不可能であり、微粉末を圧縮するたびにはじき出された微粉末が金型周辺を飛び交うことになる。それらは、発火・爆発の危険性をもつ。自動集塵機で集めることは可能だが、定期的に掃除が必要である。世界で最も進んだ技術をもつ磁石メーカにおいて、量産に使われるRFeB焼結磁石の粉末粒径は、レーザー式粉末粒度分布測定装置により測定される粒径の中央値であるD50が4.5〜6μmであるとされる。D50の測定値は顕微鏡による実測値の大きさに近いことが知られている。R2Fe14B金属間化合物の単磁区粒子径はさらに小さい(0.2〜0.5μm)。従って、焼結磁石の場合においても、より小さな粉末粒子径の方が高い保磁力を期待できる。ところが実際には、特開昭59-163802号第3図から明らかなように、粒子径が小さくなると急激に保磁力が低下する。これは、微粉を取り扱う従来工程において酸化が避けられないことを示している。化学的に活性な希土類元素を含むRFeB合金微粉は、非常に酸化し易く、大気中に放置すると発火することがある。粉末粒径が小さいほど発火の危険性は大きくなる。発火しないまでも容易に酸化し、焼結磁石において非磁性の酸化物として存在し、磁気特性低下の原因となる。しかし従来法では、成形プロセスと、成形体を焼結炉に搬入するプロセスで微粉末が大気に晒されることは避けられない。上述のように世界のトップメーカの微粉砕粉末の粒径はD50で4.5〜6μm程度であり、これよりも細かいと、たとえ成形体であっても容易に酸化が起こる。微粉末に予め油や液体潤滑剤を添加し、酸化防止の相乗効果を持たせようとする試みがあるが、潤滑剤などの多量の添加は圧粉体強度を弱くし、また炭素などを残留させて磁気特性を低下させる。すなわち、D50=4μm以下の微粉を、従来の金型プレス法では実際上取り扱うことはできない。
[Reason for not using fine powder]
Regardless of how small the die punch clearance is, it is impossible to confine the fine powder of 3 μm, and every time the fine powder is compressed, the fine powder ejected will fly around the mold. They have a risk of fire and explosion. It can be collected with an automatic dust collector, but it needs regular cleaning. In the magnet manufacturer with the most advanced technology in the world, the powder particle size of RFeB sintered magnet used for mass production is 4.5 to 6 μm, D 50 which is the median value of particle size measured by laser type powder particle size distribution analyzer It is said that. It is known that the measured value of D 50 is close to the actual value measured by a microscope. The single domain particle diameter of the R 2 Fe 14 B intermetallic compound is even smaller (0.2 to 0.5 μm). Accordingly, even in the case of a sintered magnet, a higher coercive force can be expected with a smaller powder particle size. Actually, however, as is apparent from FIG. 3 of JP-A-59-163802, the coercive force rapidly decreases as the particle diameter decreases. This indicates that oxidation is inevitable in the conventional process for handling fine powder. RFeB alloy fine powder containing a chemically active rare earth element is very easily oxidized and may ignite if left in the atmosphere. The smaller the powder particle size, the greater the risk of ignition. Even if it does not ignite, it oxidizes easily and exists as a nonmagnetic oxide in the sintered magnet, which causes a decrease in magnetic properties. However, in the conventional method, it is inevitable that the fine powder is exposed to the atmosphere during the molding process and the process of bringing the compact into the sintering furnace. As described above, the particle size of the finely pulverized powders of the world's top manufacturers is about 4.5 to 6 μm in D 50 , and if it is finer than this, even if it is a molded body, oxidation easily occurs. There is an attempt to add oil or liquid lubricant to fine powder in advance to have a synergistic effect of preventing oxidation, but adding a large amount of lubricant etc. will weaken the green compact strength and leave carbon etc. To reduce the magnetic properties. That is, fine powder having D 50 = 4 μm or less cannot be practically handled by the conventional mold press method.

上述したように、RFeB系焼結磁石の製造方法および製造装置の第一の課題は、製造ラインを完全に密閉系にすることが難しいということである。RFeB系焼結磁石では、製造工程中の粉末や圧粉体の酸化をできるだけ低く抑えるほど、また粉末の粒径を小さくするほど高特性化できることが知られている。ところが、表面層の酸化が少なく、粉末粒径が小さいほど粉末は活性で、製造ラインは常時N2などの不活性ガスで満たしておかなくてはならない。少しでもそこに空気が侵入すると、粉末が発熱する。量産ラインでは粉末の量が多いので、小さい発熱が大きい発熱に、そして火災につながる心配がある。現在、大部分のRFeB系異方性焼結磁石は金型プレス法またはRIP法を使用した生産ラインによって生産されている。これらの生産ラインの一部は不活性ガスを満たして運転するように設計されており、これらの生産ラインによって生産されるRFeB系異方性焼結磁石は酸化の程度が低く高特性である。しかし、これらの低酸素生産ラインは火災や爆発にいたる大事故の心配を払拭できていない。そのため、特性のさらなる向上が可能であることが分っていても、現状以上に粉末を活性化することは困難である。現状の生産ラインを完全な密閉系にすることが困難な理由は次の通りである。 As described above, the first problem of the RFeB-based sintered magnet manufacturing method and manufacturing apparatus is that it is difficult to make the manufacturing line completely closed. It is known that RFeB-based sintered magnets can have higher characteristics as the oxidation of powder and green compacts during the manufacturing process is kept as low as possible and the particle size of the powder is reduced. However, little oxidation of the surface layer, as powder particle size smaller powder active, the production line must be kept filled with an inert gas such as always N 2. When air enters even a little, the powder generates heat. In the mass production line, there is a large amount of powder, so there is a concern that small heat generation will lead to large heat generation and fire. At present, most RFeB anisotropic sintered magnets are produced by production lines using the die press method or the RIP method. Some of these production lines are designed to be operated by being filled with an inert gas, and RFeB anisotropic sintered magnets produced by these production lines have low oxidation and high characteristics. However, these low-oxygen production lines have not eliminated the worry of a major accident leading to a fire or explosion. Therefore, even if it turns out that the further improvement of a characteristic is possible, it is difficult to activate a powder more than the present condition. The reason why it is difficult to make the current production line into a complete closed system is as follows.

金型プレスを使用した生産ライン:
(1) 囲わなければならない空間が大きい。
(2) 系に空気を入れないで大型の金型を交換することは困難である。
(3) 粉末充填、圧縮、圧粉体取出し、圧粉体清掃(余分に付着している粉末除去)、圧粉体を台板上に整列、圧粉体を載せた台板の箱詰め、圧粉体を入れた箱を焼結炉に装入、という一連の工程を、生産性向上のために短いサイクルタイムで実施しなくてはならない。実際の工程では、これらの工程中に様々なトラブルが頻繁に発生する。トラブルを解決するためにはどうしても人手が必要で、系内に空気を導入しなくては解決しない事態がしばしば発生する。
Production line using die press:
(1) The space that must be enclosed is large.
(2) It is difficult to replace a large mold without introducing air into the system.
(3) Powder filling, compression, green compact removal, green compact cleaning (removal of excess powder), green compacts aligned on the base plate, packing the base plate with the green compact, pressure A series of steps of charging the powder box into the sintering furnace must be performed in a short cycle time in order to improve productivity. In actual processes, various troubles frequently occur during these processes. In order to solve the trouble, human labor is inevitably required, and there often occurs a situation that cannot be solved without introducing air into the system.

RIPを使用した生産ライン:
ゴム型に粉末を高密度充填、磁界配向、圧縮、圧粉体取出し、ゴム型清掃、圧粉体を台板に整列、圧粉体を載せた台板の箱詰め、圧粉体を入れた箱を焼結炉に装入、という一連の工程においても、サイクルタイムを短くすることが生産性向上のため不可欠であり、それによりトラブルが頻繁に発生する。金型プレスによる生産ラインと同様、系内に空気を導入して問題を解決しなくてはならない事態がしばしば発生する。
Production line using RIP:
Filling rubber mold with high-density powder, magnetic field orientation, compression, green compact removal, rubber mold cleaning, aligning green compact to base plate, packing base plate with green compact, box containing green compact Even in a series of steps of charging a furnace into a sintering furnace, shortening the cycle time is indispensable for improving productivity, and trouble frequently occurs. As with a production line using a die press, there are often situations where air must be introduced into the system to solve the problem.

上述した2種類の生産ラインにおいて、系を完全に密閉系にできない第一の理由は、粉末を圧縮した後、圧粉体を金型あるいはゴム型から取り出さねばならないことにある。圧粉体を金型やゴム型から取り出すときに圧粉体が割れたり、欠けたり、余分な粉末を吸い付けたりして、トラブルが起こる。その後の圧粉体の取り扱いの工程中においても圧粉体の割れや欠けによるトラブルが起こる。そのようなトラブルに対してはロボットによる対処ができないので、系内に空気を導入して、人手によって対処が行われることになる。このようにして、従来の生産ラインでは、一時的には密閉系でのRFeB系異方性焼結磁石の生産は可能であるが、長時間の連続運転はきわめて難しく、現状以上に活性な粉末を取り扱うことは生産現場から拒否されるだけでなく、実際に危険である。   In the above-mentioned two types of production lines, the first reason why the system cannot be completely sealed is that after the powder is compressed, the green compact must be taken out from the mold or rubber mold. When the green compact is taken out from the mold or rubber mold, the green compact breaks, is chipped, or excessive powder is sucked in, causing trouble. Troubles due to cracking or chipping of the green compact also occur during the subsequent green compact handling process. Since such a trouble cannot be dealt with by a robot, air is introduced into the system and the trouble is dealt with manually. In this way, with the conventional production line, it is possible to temporarily produce RFeB anisotropic sintered magnets in a closed system, but continuous operation for a long time is extremely difficult, and the powder is more active than it is at present. Is not only rejected from the production site, but is actually dangerous.

上述したように、従来の金型プレス法やRIP法を使用したRFeB系異方性焼結磁石の生産方式は、活性な粉末を取り扱う工程としては不適当であり、量産品として、これまで以上に磁気特性が高い、特に保磁力が高い磁石を生産するために、粉末粒径を小さくしたり、粉末に含まれる酸素量を下げたりすることに関して限界があった。レーザー式粒度分布測定法で測定したとき、従来の生産方式に使われる粉末は、世界のトップメーカの最高レベルのRFeB磁石の生産においてもD50として表わされる粒径分布の中央値が5μm程度までであった。 As mentioned above, the production method of RFeB anisotropic sintered magnets using the conventional mold press method and RIP method is inappropriate as a process for handling active powder, and as a mass-produced product, it is more than ever. In order to produce a magnet having a high magnetic property, particularly a high coercive force, there has been a limit to reducing the particle size of the powder or reducing the amount of oxygen contained in the powder. When measured with the laser particle size distribution measurement method, the powder used in the conventional production system has a median particle size distribution of about 5 μm, expressed as D 50 , even in the production of the world's top-level RFeB magnets. Met.

RFeB系異方性焼結磁石の生産方式のもう一つの課題は、平板状および弓形板状磁石の生産性が低いという問題である。RFeB系異方性焼結磁石の全製品の中で平板状および弓形板状磁石の占める割合はきわめて高い。これらの磁石において磁化方向はいずれも板面に垂直な方向である。   Another problem of the RFeB anisotropic sintered magnet production system is that the productivity of flat plate and arcuate plate magnets is low. The proportion of flat and arcuate plate magnets is extremely high among all RFeB anisotropic sintered magnets. In these magnets, the magnetization direction is a direction perpendicular to the plate surface.

従来法による平板状磁石の製造方法の1つは、大きいブロック状焼結体を外周刃切断機で薄切りする方法である。この方法の欠点は焼結後の高価な焼結体の一部が切くずになってしまうことで、その割合は品物の厚さが薄くなるにつれて上がっていく。もう1つの問題は加工(切断)に時間がかかり、工具の消耗も大きいことである。   One method for producing a flat magnet by a conventional method is a method in which a large block-shaped sintered body is sliced with an outer cutter. A disadvantage of this method is that a part of the expensive sintered body after sintering becomes chipped, and the ratio increases as the thickness of the product decreases. Another problem is that machining (cutting) takes time and the tool is consumed much.

従来法による平板状磁石の製造方法として、もう一つの方法は、金型プレス法によって1枚ずつ磁界中プレスして圧粉体を作り、1枚ずつ別々に焼結する方法である。この方法の欠点は、平板状磁石の成形には平行磁界中プレス法を使わなければならないことである。平行磁界中プレス法によると、圧縮時に粉末の配向が乱され、焼結によって作られる磁石の最大エネルギー積が、直角磁界中プレス品よりも10MGOe近く低くなる。さらに平板状磁石を1つずつプレスして焼結する方法は生産性が低い。いくつかのダイキャビティを作って複数個の圧粉体を作製して焼結する多数個取りプレス法を使うこともできるが、印加圧力の制限から、一度に成形できる圧粉体の数は2〜4個程度で、あまり大きい改善にはならない。   Another method for producing a flat magnet by a conventional method is a method in which a green compact is formed by pressing in a magnetic field one by one by a die pressing method, and each is separately sintered one by one. The disadvantage of this method is that the parallel magnetic field press method must be used to form the flat magnet. According to the parallel magnetic field press method, the orientation of the powder is disturbed during compression, and the maximum energy product of the magnet produced by sintering is nearly 10 MGOe lower than that of a press product in a perpendicular magnetic field. Further, the method of pressing and sintering flat magnets one by one is low in productivity. A multi-cavity press method can be used in which several die cavities are made to produce a plurality of green compacts and sintered, but due to the limitation of applied pressure, the number of green compacts that can be molded at one time is two. About 4 or so will not be a big improvement.

従来法により弓形板状磁石を生産するには普通平行磁界中プレス法が使われる。この方式は、上述した平板状磁石を作製するときと同じ問題を有する。即ち、焼結後の磁石の配向性が低いために磁石の最大エネルギー積が低いということと、1個ずつ成形する方法、あるいは複数個のダイキャビティによる多数個取り成形法を使っても、成形から焼結までの工程の生産性が低いということである。   In order to produce an arcuate plate magnet by a conventional method, a pressing method in a parallel magnetic field is usually used. This method has the same problem as the above-described flat magnet. In other words, because the magnet orientation after sintering is low, the maximum energy product of the magnet is low, and even if the method of molding one by one or the multi-cavity molding method with multiple die cavities is used. This means that the productivity from the process to the sintering is low.

従来法によって弓形板状磁石を生産するとき、直角磁界中プレス法を使うと焼結後の磁石の最大エネルギー積の向上を計ることができる。しかしこの場合でも、生産性が低いという欠点は残る。また、弓形板状形状の圧粉体の高さをあまり大きくできないという問題がある。   When producing an arcuate plate magnet by the conventional method, the maximum energy product of the magnet after sintering can be improved by using the perpendicular magnetic field press method. However, even in this case, the disadvantage of low productivity remains. In addition, there is a problem that the height of the arcuate plate-shaped green compact cannot be increased too much.

もう一つの従来の生産方式の欠点は、円形あるいは異形形状の断面を持つ長尺物の焼結体の生産ができないということである。金型プレス法では、平行磁界中プレス方式のときは、成形できる圧粉体の長さ(高さ)に制限があること、磁石の最大エネルギー積が低いことが問題である。直角磁界中プレス方式により長尺物を作製するときは、成形できる圧粉体の断面形状に制約があり、ニアネットシェイプの成形ができない。   Another disadvantage of the conventional production method is that it is not possible to produce a long sintered body having a circular or irregular cross section. In the mold pressing method, there are problems that the length (height) of the green compact that can be molded is limited and the maximum energy product of the magnet is low in the case of the parallel magnetic field press method. When a long product is manufactured by a press method in a perpendicular magnetic field, the cross-sectional shape of the green compact that can be formed is limited, and a near net shape cannot be formed.

さらに従来の生産方式の欠点として、高特性を持つ扁平リング磁石の生産が困難であることが挙げられる。扁平リング磁石は円板面に垂直な方向に磁化して使用される。扁平リング磁石を作るには、平行磁界中プレス方式が使われるが、この方式では、最大エネルギー積が直角磁界中プレス法により作られた磁石より10MGOe近く低いものしか生産できない。RIP法は扁平リング磁石の生産方式として高特性化が期待されたが、成形時の形状のゆがみの問題等のため、扁平リング磁石のRIP法による生産は行われていない。   Furthermore, a disadvantage of the conventional production method is that it is difficult to produce a flat ring magnet having high characteristics. A flat ring magnet is used by being magnetized in a direction perpendicular to the disk surface. To produce a flat ring magnet, a parallel magnetic field press method is used, but this method can only produce a magnet whose maximum energy product is nearly 10MGOe lower than a magnet made by a perpendicular magnetic field press method. The RIP method is expected to have high performance as a production method for flat ring magnets, but flat ring magnets are not produced by the RIP method due to problems such as distortion of the shape during molding.

従来法のもう1つの問題は、1mmまたはそれ以下の厚さの薄板状磁石や、断面の一辺または直径が1mm以下の異形断面長尺品や円形断面長尺品の焼結磁石を、そのような小寸法をもつ圧粉体の焼結により直接作製することができないことである。その理由は、そのように小さい寸法をもつ圧粉体を金型プレスやRIP法により作製することが難しい上に、圧粉体作製後、そのように小さい寸法を持つ圧粉体を台板上に並べたり箱に詰めたり、焼結炉に装入したりするときに壊れないように取り扱うことが難しいからである。金属射出成型(metal injection molding、MIM)法が1つの可能な方法として知られているが、炭素不純物の残留等の問題があって、RFeB異方性焼結磁石の生産にはあまり使われていない。   Another problem with the conventional method is that a thin plate-like magnet with a thickness of 1 mm or less, a deformed long section with a side or diameter of 1 mm or less, or a sintered magnet with a long circular section In other words, it cannot be directly produced by sintering a green compact having a small size. The reason is that it is difficult to produce a compact with such a small size by means of a die press or RIP method. This is because it is difficult to handle them so as not to break when they are arranged in line, packed in a box, or charged in a sintering furnace. The metal injection molding (MIM) method is known as one possible method, but due to problems such as residual carbon impurities, it is not widely used in the production of RFeB anisotropic sintered magnets. Absent.

[本発明の目的]
本発明の目的は、磁気異方性希土類系焼結磁石の製造法および製造装置において、現状の金型プレス法およびRIP法を含む焼結磁石製造法および製造装置の根本的な問題を排除し、現状より高い最大エネルギー積と高い保磁力をもつRFeB系焼結磁石を提供すること、平板状磁石や弓形板状磁石の生産性を向上させること、高い配向度を持つリング磁石を作製する手段、並びに円形や異形断面をもつ長尺品焼結体及び1mm以下の小寸法をもつ焼結体を作製する手段を提供することである。
[Object of the present invention]
The object of the present invention is to eliminate the fundamental problems of the manufacturing method and manufacturing apparatus of the sintered magnet including the current die press method and RIP method in the manufacturing method and manufacturing apparatus of the magnetic anisotropic rare earth sintered magnet. , Providing RFeB sintered magnets with higher maximum energy product and higher coercive force, improving productivity of flat magnets and arcuate plate magnets, and means for producing ring magnets with high degree of orientation And a means for producing a long-sized sintered body having a circular or irregular cross section and a sintered body having a small dimension of 1 mm or less.

上記課題を解決するために成された本発明に係る高密度、高配向度磁気異方性希土類焼結磁石の製造方法の第1の態様は、
a) 製品の形状に対応した空洞を持つ容器(以下これをモールドという)に合金粉末を高密度に充填する工程と、
b) 前記合金粉末に高磁界を印加して、合金粉末を配向させる工程と、
c) 前記合金粉末をモールドに入れたまま、該合金粉末から放出される気体成分をモールド外に排出可能な状態で加熱して焼結する工程と、
d) 前記合金粉末の焼結体を前記モールドから取り出す工程と、
を有することを特徴とする。
ここで、空洞は所望の製品の形状と寸法および焼結時の収縮を考慮して設計することが望ましい。高密度、高配向度焼結体とは、密度が理論密度の97%以上であり、配向度が、最大印加磁界10Tのパルス磁化測定法で測定したとき、残留磁化Jrの飽和磁化Jsによる割合Jr/Jsが93%以上であることである。
The first aspect of the method for producing a high-density, high-orientation magnetic anisotropic rare earth sintered magnet according to the present invention made to solve the above problems is as follows:
a) filling a container having a cavity corresponding to the shape of the product (hereinafter referred to as a mold) with a high density of alloy powder;
b) applying a high magnetic field to the alloy powder to orient the alloy powder;
c) a step of heating and sintering the gas component released from the alloy powder in a state where the alloy powder can be discharged out of the mold while the alloy powder is put in the mold;
d) removing the sintered body of the alloy powder from the mold;
It is characterized by having.
Here, it is desirable to design the cavity in consideration of the desired shape and size of the product and shrinkage during sintering. A high-density, high-orientation sintered body has a density of 97% or more of the theoretical density, and when the orientation degree is measured by a pulse magnetization measurement method with a maximum applied magnetic field of 10 T, the saturation magnetization J s of the residual magnetization J r The ratio J r / J s is determined to be 93% or more.

本発明に係る製造方法の第2の態様は、
a) モールドに合金粉末を高密度に充填する工程と、
b) 前記合金粉末に高磁界を印加して、合金粉末を配向させる工程と、
c) 前記合金粉末をモールドに入れたまま、該合金粉末から放出される気体成分をモールド外に排出可能な状態で加熱して、この合金粉末の仮焼結体を作製する工程と、
d) 前記仮焼結体を前記モールドから取出すか、前記モールドの一部を除去した後、前記仮焼結体を、その仮焼結温度より高温に加熱して本焼結する工程と、
e) 前記仮焼結体を本焼結した焼結体を、前記モールドの残部から取り出す工程と、
を有することを特徴とする。
The second aspect of the production method according to the present invention is:
a) filling the mold with a high density of alloy powder;
b) applying a high magnetic field to the alloy powder to orient the alloy powder;
c) heating the gas component released from the alloy powder in a state capable of being discharged out of the mold while the alloy powder is still in the mold, and producing a temporary sintered body of the alloy powder;
d) removing the temporary sintered body from the mold or removing a part of the mold, and then heating the temporary sintered body to a temperature higher than the temporary sintering temperature to perform main sintering;
e) a step of taking out the sintered body obtained by subjecting the temporary sintered body to main sintering from the remainder of the mold;
It is characterized by having.

本発明に係る製造方法の第3の態様は、第1又は第2の態様において、合金粉末のモールドへの充填密度が該合金の真密度の35〜60%であることを特徴とする。
通常、合金粉末を空洞内に落としこむだけの粉末充填法によると、粉末の充填密度は理論密度の20%程度である。本発明の方法では35%以上に高密度充填することが好ましい。35%以下では、焼結後の焼結体密度が低く、大きい巣が焼結体中に形成され、実用的な焼結磁石にならない。充填密度があまり高すぎて、60%以上になると合金粉末の磁界配向が困難になる。
A third aspect of the production method according to the present invention is characterized in that, in the first or second aspect, the filling density of the alloy powder in the mold is 35 to 60% of the true density of the alloy.
Normally, according to the powder filling method in which the alloy powder is simply dropped into the cavity, the packing density of the powder is about 20% of the theoretical density. In the method of the present invention, it is preferable to fill with high density to 35% or more. If it is 35% or less, the density of the sintered body after sintering is low, and a large nest is formed in the sintered body, so that it cannot be a practical sintered magnet. If the packing density is too high and exceeds 60%, magnetic field orientation of the alloy powder becomes difficult.

本発明に係る製造方法の第4の態様は、第3の態様において、前記充填密度が真密度の40〜55%であることを特徴とする。
第3の態様より好ましい範囲を与える。
According to a fourth aspect of the production method of the present invention, in the third aspect, the filling density is 40 to 55% of the true density.
A more preferable range is given than the third embodiment.

本発明に係る製造方法の第5の態様は、第1〜第4の態様のいずれかにおいて、配向磁界が2T以上であることを特徴とする。
焼結磁石の配向度Jr/Jsが93%以上となるために、配向磁界は少なくとも2T以上であることが好ましい。
According to a fifth aspect of the manufacturing method of the present invention, in any one of the first to fourth aspects, the orientation magnetic field is 2T or more.
In order for the degree of orientation J r / J s of the sintered magnet to be 93% or more, the orientation magnetic field is preferably at least 2 T or more.

本発明に係る製造方法の第6の態様は、第5の態様において、配向磁界が3T以上であることを特徴とする。配向磁界のより好ましい範囲を与える。   A sixth aspect of the manufacturing method according to the present invention is characterized in that, in the fifth aspect, the orientation magnetic field is 3T or more. A more preferable range of the orientation magnetic field is given.

本発明に係る製造方法の第7の態様は、第6の態様において、配向磁界が5T以上であることを特徴とする。これは配向磁界のさらに好ましい範囲を与える。   A seventh aspect of the manufacturing method according to the present invention is characterized in that, in the sixth aspect, the orientation magnetic field is 5T or more. This gives a more preferred range of orientation magnetic field.

本発明に係る製造方法の第8の態様は、第1〜第7の態様のいずれかにおいて、配向磁界がパルス磁界であることを特徴とする。   According to an eighth aspect of the manufacturing method of the present invention, in any one of the first to seventh aspects, the orientation magnetic field is a pulsed magnetic field.

本発明に係る製造方法の第9の態様は、第8の態様において、配向磁界が交番磁界であることを特徴とする。   According to a ninth aspect of the manufacturing method of the present invention, in the eighth aspect, the orientation magnetic field is an alternating magnetic field.

本発明に係る製造方法の第10の態様は、第1〜第9の態様のいずれかにおいて、配向磁界を複数回印加することを特徴とする。   According to a tenth aspect of the manufacturing method of the present invention, in any one of the first to ninth aspects, the orientation magnetic field is applied a plurality of times.

本発明に係る製造方法の第11の態様は、第10の態様において、配向磁界が直流磁界と交番磁界の組合せであることを特徴とする。   An eleventh aspect of the production method according to the present invention is characterized in that, in the tenth aspect, the orientation magnetic field is a combination of a DC magnetic field and an alternating magnetic field.

本発明に係る製造方法の第12の態様は、第1〜第11の態様のいずれかにおいて、合金粉末に潤滑剤が添加されていることを特徴とする。   A twelfth aspect of the production method according to the present invention is characterized in that, in any one of the first to eleventh aspects, a lubricant is added to the alloy powder.

本発明に係る製造方法の第13の態様は、第12の態様において、潤滑剤が固体潤滑剤または液体潤滑剤あるいはその両方であることを特徴とする。   A thirteenth aspect of the production method according to the present invention is characterized in that, in the twelfth aspect, the lubricant is a solid lubricant, a liquid lubricant, or both.

本発明に係る製造方法の第14の態様は、第13の態様において、液体潤滑剤が脂肪酸エステル又は解重合ポリマーを主成分とすることを特徴とする。   A fourteenth aspect of the production method according to the present invention is characterized in that, in the thirteenth aspect, the liquid lubricant contains a fatty acid ester or a depolymerized polymer as a main component.

第6〜第14の態様は配向度を向上させるための手段を与えるものである。   The sixth to fourteenth aspects provide means for improving the degree of orientation.

本発明に係る製造方法の第15の態様は、第1〜第14の態様のいずれかにおいて、合金粉末の粒径が4μm以下であることを特徴とする。
これにより、従来の金型プレス法またはRIP法を含む磁石製造法では粉末が活性すぎて量産化が困難であった高特性RFeB異方性焼結磁石の生産が可能になる。
According to a fifteenth aspect of the production method of the present invention, in any one of the first to fourteenth aspects, the alloy powder has a particle size of 4 μm or less.
This makes it possible to produce high-performance RFeB anisotropic sintered magnets that have been difficult to mass-produce due to the powder being too active by conventional magnet manufacturing methods including the die press method or the RIP method.

本発明に係る製造方法の第16の態様は、第15の態様において、合金粉末の粒径が3μm以下であることを特徴とする。これにより、第15の態様よりさらに高特性の磁石の生産が可能になる。   The sixteenth aspect of the production method according to the present invention is characterized in that, in the fifteenth aspect, the particle diameter of the alloy powder is 3 μm or less. This makes it possible to produce a magnet with higher characteristics than in the fifteenth aspect.

本発明に係る製造方法の第17の態様は、第16の態様において、合金粉末の粒径が2μm以下であることを特徴とする。これにより、第16の態様よりさらに高特性の磁石の生産が可能になる。   A seventeenth aspect of the production method according to the present invention is characterized in that, in the sixteenth aspect, the particle diameter of the alloy powder is 2 μm or less. This makes it possible to produce a magnet with higher characteristics than in the sixteenth aspect.

本発明に係る製造方法の第18の態様は、第17の態様において、合金粉末の粒径が1μm以下であることを特徴とする。これにより、第17の態様よりさらに高特性の磁石の生産が可能になる。   An eighteenth aspect of the production method according to the present invention is characterized in that, in the seventeenth aspect, the particle diameter of the alloy powder is 1 μm or less. This makes it possible to produce a magnet with higher characteristics than in the seventeenth aspect.

本発明に係る製造方法の第19の態様は、第16〜第18の態様のいずれかにおいて、合金粉末の粒径が3μm以下であって焼結温度が1030℃以下であることを特徴とする。
これによりRFeB焼結磁石の高特性化が図れるとともに、モールドの寿命を大幅に延ばすことが可能になる。
A nineteenth aspect of the production method according to the present invention is characterized in that, in any one of the sixteenth to eighteenth aspects, the particle diameter of the alloy powder is 3 μm or less and the sintering temperature is 1030 ° C. or less. .
This makes it possible to improve the characteristics of the RFeB sintered magnet and to greatly extend the life of the mold.

本発明に係る製造方法の第20の態様は、第19の態様において、合金粉末の粒径が2μm以下であって焼結温度が1010℃以下であることを特徴とする。これによりRFeB焼結磁石の高特性化が第19の態様よりさらに進み、モールドの寿命もさらに向上する。   A twentieth aspect of the production method according to the present invention is characterized in that, in the nineteenth aspect, the alloy powder has a particle size of 2 μm or less and a sintering temperature of 1010 ° C. or less. As a result, the RFeB sintered magnet is further improved in characteristics compared with the nineteenth aspect, and the mold life is further improved.

本発明に係る製造方法の第21の態様は、第1〜第20の態様のいずれかにおいて、モールドの一部又は全部を複数回使用することを特徴とする。
これは本発明を工業的に実施するとき、生産性向上のためにぜひ必要なことである。
A twenty-first aspect of the manufacturing method according to the present invention is characterized in that in any one of the first to twentieth aspects, a part or all of the mold is used a plurality of times.
This is essential for improving productivity when the present invention is industrially implemented.

本発明に係る製造方法の第22の態様は、第1〜第21の態様のいずれかにおいて、モールドが複数個の空洞を持つことを特徴とする。   A twenty-second aspect of the manufacturing method according to the present invention is characterized in that, in any of the first to twenty-first aspects, the mold has a plurality of cavities.

本発明に係る製造方法の第23の態様は、第1〜第22の態様のいずれかにおいて、空洞が柱状であることを特徴とする。
これは円形断面あるいは異形断面をもつ長尺品をネットシェイプで作製する方法である。
A twenty-third aspect of the manufacturing method according to the present invention is characterized in that, in any one of the first to twenty-second aspects, the cavity is columnar.
This is a method of producing a long product having a circular cross section or a modified cross section by a net shape.

本発明に係る製造方法の第24の態様は、第1〜第23の態様のいずれかにおいて、筒状の空洞の中心に柱状の中子が配置されていることを特徴とする。   A twenty-fourth aspect of the manufacturing method according to the present invention is characterized in that, in any one of the first to twenty-third aspects, a columnar core is arranged at the center of the cylindrical cavity.

本発明に係る製造方法の第25の態様は、第24の態様において、合金粉末を空洞に充填し、磁界を印加して配向した後、モールドの中子を抜いて、又は、モールドの中子を細いものに置き換えて、焼結することを特徴とする。
第24及び第25の態様は、従来法では不可能であった直角磁界中プレス品なみの高特性をもつ、筒形リング状磁石の生産を可能にするものである。
According to a twenty-fifth aspect of the manufacturing method of the present invention, in the twenty-fourth aspect, the alloy powder is filled in the cavity and oriented by applying a magnetic field, and then the mold core is removed, or the mold core It is characterized in that is replaced with a thin one and sintered.
The twenty-fourth and twenty-fifth aspects enable the production of a cylindrical ring-shaped magnet having high characteristics similar to those of a press product in a perpendicular magnetic field, which was impossible with the conventional method.

本発明に係る製造方法の第26の態様は、第23〜第25の態様のいずれかにおいて、空洞の主軸方向に磁界を印加して合金粉末を配向することを特徴とする。   A twenty-sixth aspect of the manufacturing method according to the present invention is characterized in that, in any one of the twenty-third to the twenty-fifth aspects, the alloy powder is oriented by applying a magnetic field in the direction of the principal axis of the cavity.

本発明に係る製造方法の第27の態様は、第26の態様において、前記主軸方向の空洞両端の蓋および底にあたる部分の材質を強磁性体とすることを特徴とする。
第26及び第27の態様は、ゆがみのできるだけ少ない柱状あるいは筒状の焼結体を得るための手段を与える。
The twenty-seventh aspect of the manufacturing method according to the present invention is characterized in that, in the twenty-sixth aspect, a material corresponding to a lid and a bottom part at both ends of the cavity in the principal axis direction is made of a ferromagnetic material.
The twenty-sixth and twenty-seventh aspects provide means for obtaining a columnar or cylindrical sintered body with as little distortion as possible.

本発明に係る製造方法の第28の態様は、第22の態様において、空洞が平板状であることを特徴とする。これは、平板状磁石の高生産性生産方法を与える。   A twenty-eighth aspect of the production method according to the present invention is characterized in that, in the twenty-second aspect, the cavity is flat. This provides a high productivity production method for flat magnets.

本発明に係る製造方法の第29の態様は、第22の態様において、空洞が弓形板状であることを特徴とする。これは、弓形板状磁石の高生産性生産方法を与える。   A twenty-ninth aspect of the manufacturing method according to the present invention is characterized in that, in the twenty-second aspect, the cavity has an arcuate plate shape. This provides a high productivity production method for arcuate plate magnets.

本発明に係る製造方法の第30の態様は、第28又は第29の態様において、空洞の平板面又は弓形板面に垂直な方向に磁界を印加して合金粉末を配向することを特徴とする。   A thirtieth aspect of the production method according to the present invention is characterized in that, in the twenty-eighth or the twenty-ninth aspect, the alloy powder is oriented by applying a magnetic field in a direction perpendicular to the hollow flat plate surface or the arcuate plate surface. .

本発明に係る製造方法の第31の態様は、第30の態様において、空洞の平板面又は弓形板面を形成する部分の材質が非磁性体又は1.5T以下の飽和磁化を有するものであることを特徴とする。   The thirty-first aspect of the manufacturing method according to the present invention is that in the thirty-third aspect, the material of the portion forming the hollow flat plate surface or the arcuate plate surface is a non-magnetic material or has a saturation magnetization of 1.5 T or less. It is characterized by.

本発明に係る製造方法の第32の態様は、第31の態様において、前記飽和磁化が1.3T以下であることを特徴とする。
第30〜第32の態様は平板状あるいは弓形板状磁石を製造するとき、巣のない、高密度の焼結体を得るための手段を与える。
A thirty-second aspect of the manufacturing method according to the present invention is characterized in that, in the thirty-first aspect, the saturation magnetization is 1.3 T or less.
The thirtieth to thirty-second embodiments provide means for obtaining a high-density sintered body without a nest when producing a flat plate or arcuate plate magnet.

本発明に係る製造方法の第33の態様は、第22〜第32の態様のいずれかにおいて、モールドに複数の空洞が2列以上並んで配置されていることを特徴とする。   A thirty-third aspect of the manufacturing method according to the present invention is characterized in that, in any of the twenty-second to thirty-second aspects, a plurality of cavities are arranged in two or more rows in the mold.

本発明に係る製造方法の第34の態様は、第1〜第33の態様のいずれかにおいて、モールドの部位のうち、合金粉末の磁界配向方向と平行な壁を構成する部位の一部または全部が強磁性体であることを特徴とする。   A thirty-fourth aspect of the production method according to the present invention is the part of the mold according to any one of the first to thirty-third aspects, wherein a part or all of the part constituting the wall parallel to the magnetic field orientation direction of the alloy powder among the parts of the mold. Is a ferromagnetic material.

本発明に係る製造方法の第35の態様は、第1〜第34の態様のいずれかにおいて、空洞の内壁に焼着き防止コーティングを施したことを特徴とする。   A thirty-fifth aspect of the production method according to the present invention is characterized in that, in any one of the first to thirty-fourth aspects, an anti-seizure coating is applied to the inner wall of the cavity.

本発明に係る製造方法の第36の態様は、第1〜第35の態様のいずれかにおいて、機械的な振動を利用する機械的タッピング法、押し棒を押しこむことによるプッシャー法若しくは気体流の衝撃を使うエアー・タッピング法又はそれらの併用によって合金粉末をモールドに強制充填することを特徴とする。   A thirty-sixth aspect of the manufacturing method according to the present invention is the method according to any one of the first to thirty-fifth aspects, wherein a mechanical tapping method using mechanical vibration, a pusher method by pressing a push rod, or a gas flow The mold is forcibly filled with alloy powder by an air tapping method using impact or a combination thereof.

本発明に係る製造方法の第37の態様は、第1〜第36の態様のいずれかにおいて、溶湯急冷法により得られた合金を粉砕して得られる微粉末を合金粉末として用いることを特徴とする。   A thirty-seventh aspect of the production method according to the present invention is characterized in that, in any one of the first to thirty-sixth aspects, a fine powder obtained by pulverizing an alloy obtained by a molten metal quenching method is used as an alloy powder. To do.

本発明に係る磁気異方性希土類焼結磁石の製造装置の第1の態様は、
a) 合金を微粉砕した合金粉末をモールドに高密度充填する合金粉末充填手段と、
b) 合金粉末を磁界中配向する磁界中配向手段と、
c) 当該モールドのまま合金粉末を焼結する焼結手段と、
d) モールドを合金粉末供給手段、磁界中配向手段、焼結手段の順に搬送する搬送手段と、
e) 合金粉末充填手段、磁界中配向手段、焼結手段及び搬送手段を収容する容器と、
f) 前記容器の内部を不活性ガス雰囲気又は真空にする雰囲気調整手段と、
を備えることを特徴とする。
The first aspect of the apparatus for producing a magnetic anisotropic rare earth sintered magnet according to the present invention is:
a) Alloy powder filling means for filling the mold with alloy powder obtained by finely pulverizing the alloy;
b) magnetic field orientation means for orienting the alloy powder in a magnetic field;
c) sintering means for sintering the alloy powder in the mold;
d) conveying means for conveying the mold in the order of alloy powder supply means, magnetic field orientation means, and sintering means;
e) a container containing alloy powder filling means, magnetic field orientation means, sintering means, and conveying means;
f) atmosphere adjusting means for making the inside of the container an inert gas atmosphere or vacuum;
It is characterized by providing.

本発明に係る磁気異方性希土類焼結磁石の製造装置の第2の態様は、
a) 合金を微粉砕した合金粉末をモールドに高密度充填する合金粉末充填手段と、
b) 合金粉末を磁界中配向する磁界中配向手段と、
c) 当該モールドのまま合金粉末を保形するまで仮焼結する仮焼結手段と、
d) 仮焼結した合金粉末を本焼結する本焼結手段と、
e) モールドを合金粉末供給手段、磁界中配向手段、仮焼結手段、本焼結手段の順に搬送する搬送手段と、
f) 合金粉末充填手段、磁界中配向手段、予備焼結手段、本焼結手段及び搬送手段を収容する容器と、
g) 前記容器の内部を不活性ガス雰囲気又は真空にする雰囲気調整手段と、
を備えることを特徴とする。
これは、本発明を実施する装置の安全性を高めるための手段を与える。
The second aspect of the apparatus for producing a magnetic anisotropic rare earth sintered magnet according to the present invention is:
a) Alloy powder filling means for filling the mold with alloy powder obtained by finely pulverizing the alloy;
b) magnetic field orientation means for orienting the alloy powder in a magnetic field;
c) pre-sintering means for pre-sintering the alloy powder while retaining its shape until the shape is retained;
d) a main sintering means for main sintering the pre-sintered alloy powder;
e) Conveying means for conveying the mold in the order of alloy powder supply means, magnetic field orientation means, pre-sintering means, and main sintering means;
f) a container containing alloy powder filling means, magnetic field orientation means, pre-sintering means, main sintering means and conveying means;
g) atmosphere adjusting means for making the inside of the container an inert gas atmosphere or a vacuum;
It is characterized by providing.
This provides a means to increase the safety of the apparatus embodying the present invention.

本発明に係る製造装置の第3の態様は、前記容器を収容する外部容器を備えることを特徴とする。これは、本発明を実施する装置の安全性をさらに高めるための手段を与える。   A third aspect of the production apparatus according to the present invention is characterized by comprising an external container for housing the container. This provides a means to further increase the safety of the apparatus implementing the present invention.

発明の実施の形態及び効果Embodiments and effects of the invention

本発明によれば、磁気異方性希土類焼結磁石の製造方法において、空洞を持つモールドに微粉末を充填し、外部から磁界を印加して粉末を配向した後、そのまま焼結する。ここで、空洞の形状や寸法は、所望の製品の形状や寸法に対応して設計する。その際、焼結時の収縮を考慮して設計することが望ましい。   According to the present invention, in a method for producing a magnetic anisotropic rare earth sintered magnet, a mold having a cavity is filled with fine powder, and a magnetic field is applied from the outside to orient the powder, followed by sintering. Here, the shape and dimensions of the cavity are designed corresponding to the desired shape and dimensions of the product. In that case, it is desirable to design in consideration of shrinkage during sintering.

本発明の製造方法は、RCo(希土類コバルト)磁石やRFeB(希土類・鉄・ホウ素)磁石の製造に適用される。   The production method of the present invention is applied to the production of RCo (rare earth cobalt) magnets and RFeB (rare earth / iron / boron) magnets.

本発明によれば、微粉末をモールドに閉じ込めた後、磁界を印加し、そのまま焼結工程に移行する。微粉が飛び交うことはなく、希土類磁石の微粉であっても安全に取り扱うことができる。   According to the present invention, after the fine powder is confined in the mold, a magnetic field is applied and the process proceeds to the sintering process. Fine powder does not fly, and even rare earth magnet fine powder can be handled safely.

本発明によれば、微粉末充填、磁界の印加、焼結炉への搬入までのプロセスの一切がアルゴンや窒素などの不活性ガス雰囲気中、あるいは真空中で行われる。希土類磁石は酸素など不純物の影響を受ける。RFeB磁石にせよ、SmCo磁石にせよ、予め酸化される希土類量を見込んで、その化学量論組成よりも希土類リッチ側に組成を選択することが必要とされる。しかしその分、非磁性相が多くなって、特性が低下する。本発明によるプロセスをRFeB磁石、SmCo磁石の希土類磁石に適用すると、微粉末の状態で大気中の酸素に触れる機会がないため、焼結体の酸素を低減できる。この場合、酸化される希土類量を予め見込む必要がないため、希土類(Nd、Sm)量を極限まで下げることができて、高い磁気特性を得ることができる。同時に圧縮プロセスがないため高配向が維持されて、高Br・高エネルギー積が実現される。 According to the present invention, all processes from filling of fine powder, application of a magnetic field, and carrying into a sintering furnace are performed in an inert gas atmosphere such as argon or nitrogen, or in a vacuum. Rare earth magnets are affected by impurities such as oxygen. Whether it is an RFeB magnet or an SmCo magnet, it is necessary to select a composition on the rare earth-rich side of the stoichiometric composition in anticipation of the amount of rare earth to be oxidized in advance. However, the nonmagnetic phase increases correspondingly, and the characteristics deteriorate. When the process according to the present invention is applied to a rare earth magnet such as an RFeB magnet or an SmCo magnet, there is no opportunity to come into contact with oxygen in the atmosphere in the form of fine powder, so that oxygen in the sintered body can be reduced. In this case, since it is not necessary to anticipate the amount of rare earth to be oxidized in advance, the amount of rare earth (Nd, Sm) can be reduced to the limit, and high magnetic characteristics can be obtained. At the same time, since there is no compression process, high orientation is maintained and a high Br / high energy product is realized.

本発明においては、焼結(第1の態様の場合)又は仮焼結(第2の態様の場合)は、合金粉末から放出される気体成分をモールド外に排出可能な状態で行う。そのため、モールドには焼結時あるいは仮焼結時に脱気用の開口部、細孔、細隙あるいは溝等が形成されていることが必要である。これら脱気用開口部等は初めから形成しておいてもよいが、合金粉末の充填及び磁界中配向の工程の後に形成してもよい。
粉末には水素解砕時に合金中に吸収された水素が多量に吸蔵されていることがあり、また、窒素、水分などの吸着ガス成分が必ず存在する。さらに、微粉末に混合された潤滑剤やバインダーの一部または全部は高温で気化する。これらの気体成分は焼結時あるいは仮焼結時にモールドの外に排出されるようにする必要がある。これらの気体成分がモールド内に密封されたままでは、焼結時に焼結体の密度が上がらないとか、焼結体がこれらの気体成分と反応して汚染され、磁気特性に悪影響を及ぼす。このような気体成分の排出用細隙や細孔をモールドにあらかじめ設けておくか、モールドに合金粉末を充填して、蓋を閉め、磁界配向してから、モールド外壁の一部や中子(第24又は第25の態様)を除去して開口部を形成してもよい。なお、上述の細隙や細孔は空洞とその蓋の間の合わせめのように、自然にできる隙間でもよい。
In the present invention, sintering (in the case of the first aspect) or pre-sintering (in the case of the second aspect) is performed in a state where the gas component released from the alloy powder can be discharged out of the mold. Therefore, it is necessary that the mold be formed with openings for degassing, pores, slits, grooves or the like during sintering or preliminary sintering. These deaeration openings and the like may be formed from the beginning, or may be formed after the alloy powder filling and magnetic field orientation steps.
The powder may store a large amount of hydrogen absorbed in the alloy at the time of hydrogen crushing, and adsorbed gas components such as nitrogen and moisture are always present. Furthermore, a part or all of the lubricant and binder mixed in the fine powder is vaporized at a high temperature. These gas components must be discharged out of the mold during sintering or pre-sintering. If these gas components remain sealed in the mold, the density of the sintered body does not increase during sintering, or the sintered body reacts with these gas components and is contaminated, which adversely affects the magnetic properties. Such gas component discharge slits and pores are provided in the mold in advance, or the mold is filled with alloy powder, the lid is closed, and the magnetic field is oriented. The opening may be formed by removing the 24th or 25th aspect. The above-mentioned slits and pores may be natural gaps such as fitting between the cavity and its lid.

本発明によれば、目的とする寸法、形状より予め定められた空洞をもつモールドに微粉末を充填し、外部から磁界を印加して粉末を配向した後、そのまま焼結あるいは仮焼結することができる。   According to the present invention, a fine powder is filled in a mold having a predetermined cavity according to the target size and shape, and the powder is oriented by applying a magnetic field from the outside, and then sintered or pre-sintered as it is. Can do.

磁石合金微粉末はモールド内に高密度充填される。高密度充填の程度は従来の金型プレス法における充填の程度よりも高く、従来の金型プレス法やCIP法、RIP法における圧縮成形体の相対密度よりも低い。従来法では圧粉体ハンドリングのために堅牢な圧粉体強度が必要であったが、本発明においては圧粉体ハンドリング工程が存在しないため、圧縮する必要がない。   The magnetic alloy fine powder is densely filled in the mold. The degree of high density filling is higher than the degree of filling in the conventional mold press method, and is lower than the relative density of the compression molded body in the conventional die press method, CIP method, and RIP method. In the conventional method, a strong green compact strength is required for the green compact handling. However, in the present invention, since there is no green compact handling step, it is not necessary to compress.

合金粉末はモールド内に十分高密度にかつ均一に充填されなくてはならない。そうでないと焼結体の密度が低下したり、パルス磁界配向時に粉末の偏りが生じて、焼結体中に巣ができたりする。   The alloy powder must be filled in the mold sufficiently densely and uniformly. Otherwise, the density of the sintered body will be reduced, or powder will be biased during the orientation of the pulse magnetic field, and a nest will be formed in the sintered body.

本発明の希土類磁石は、RFeB磁石が好ましい。
RFeB磁石は、原子百分比で、R(RはYを含む希土類元素のうち少なくとも一種):12〜20%、B:4〜20%及び残部実質的にFeからなる。
磁石の温度特性や耐食性の改善、微粉末の安定性改善のためにFeの50%未満をCoに置換してもよい。
保磁力の改善、焼結性やその他製造性の改善のためにTi、Ni、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Al、Sn、Zr、Hf、Gaなどを添加してもよい。これらの添加元素を複合添加してもよいが、いずれの場合にも総量で6原子%以下であることが好ましい。特に、Cu、Al、V、Moが好ましい。
RFeB磁石の場合、焼結は900〜1200℃の間で行われる。
The rare earth magnet of the present invention is preferably an RFeB magnet.
The RFeB magnet is composed of R (at least one of rare earth elements including Y): 12 to 20%, B: 4 to 20%, and the balance substantially Fe in atomic percent.
In order to improve the temperature characteristics and corrosion resistance of the magnet and to improve the stability of the fine powder, less than 50% of Fe may be replaced with Co.
Even if Ti, Ni, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Al, Sn, Zr, Hf, Ga, etc. are added to improve coercive force, sinterability and other manufacturability Good. These additive elements may be added in combination, but in any case, the total amount is preferably 6 atomic% or less. In particular, Cu, Al, V, and Mo are preferable.
In the case of RFeB magnets, sintering is performed between 900-1200 ° C.

本発明の希土類磁石製造方法は、希土類コバルト磁石(RCo磁石)にも適用することができる。
RCo磁石のうち、1-5型磁石の組成範囲は、RTx(RはSm又はSmとLa,Ce,Pr,Nd,Y,Gdの1種又は2種以上の組み合わせ、TはCo又はCoとMn,Fe,Cu,Niのうち1種又は2種以上の組み合わせ、3.6<x<7.5)で示され、その焼結温度は1050〜1200℃である。
2-17型RCo磁石の組成範囲は、R(但し、RはSm又はSmを50重量%以上含む2種以上の希土類元素):20〜30重量%、Fe:10〜45重量%、Cu:1〜10重量%、Zr、Nb、Hf、Vの1種以上:0.5〜5重量%、残部Co及び不可避的不純物であり、焼結温度は1050〜1250℃である。
1-5型の場合も2-17型の場合も、焼結時に900℃以下で熱処理を施すことによって保磁力を高めることができる。
The rare earth magnet manufacturing method of the present invention can also be applied to rare earth cobalt magnets (RCo magnets).
Among RCo magnets, the composition range of 1-5 type magnet is RTx (R is Sm or Sm and one or more combinations of La, Ce, Pr, Nd, Y, Gd, T is Co or Co and One or a combination of two or more of Mn, Fe, Cu, and Ni, 3.6 <x <7.5), and the sintering temperature is 1050 to 1200 ° C.
The composition range of the 2-17 type RCo magnet is R (where R is Sm or two or more rare earth elements containing 50% by weight or more of Sm): 20 to 30% by weight, Fe: 10 to 45% by weight, Cu: 1 to 10% by weight, one or more of Zr, Nb, Hf and V: 0.5 to 5% by weight, balance Co and unavoidable impurities, sintering temperature is 1050 to 1250 ° C.
In both the 1-5 type and the 2-17 type, the coercive force can be increased by performing a heat treatment at 900 ° C. or lower during sintering.

磁気特性の高い磁石を得るためには、焼結密度を高くすると共に、上記のように粒成長を起こすことなく焼結することにより保磁力を高くすることが望ましい。焼結密度を十分に高くすることができ、且つ粒成長を起こすことがない焼結温度として最適焼結温度を定義することができる。最適焼結温度は、磁石の組成及び粉末粒度、焼結時間等により異なる。   In order to obtain a magnet having high magnetic properties, it is desirable to increase the coercive force by increasing the sintering density and sintering without causing grain growth as described above. The optimum sintering temperature can be defined as a sintering temperature at which the sintering density can be sufficiently increased and no grain growth occurs. The optimum sintering temperature varies depending on the magnet composition, powder particle size, sintering time, and the like.

本発明において仮焼結は、粉末の一部が結合して形状が保存できる状態になるまで行う。そのためには、仮焼結の温度は500℃以上とするとよい。一方、モールドの寿命を考慮し、焼結する品物とモールドとの焼き付きを防止するためには、仮焼結の温度は最適焼結温度より30℃低い温度以下とするとよい。最適焼結温度では充填した粉末の反応性が高くなっているために、モールドへの焼き付きが強くなる傾向があるからである。   In the present invention, pre-sintering is performed until a part of the powder is bonded and the shape can be preserved. For this purpose, the pre-sintering temperature is preferably 500 ° C. or higher. On the other hand, in consideration of the life of the mold, in order to prevent seizure between the product to be sintered and the mold, the pre-sintering temperature is preferably 30 ° C. or lower than the optimum sintering temperature. This is because at the optimum sintering temperature, the reactivity of the filled powder is high, and the seizure to the mold tends to be strong.

RFeB磁石やRCo磁石には、金属間化合物の化学量論組成(R2Fe14BやRCo5)よりも多い希土類元素が含有される。それらは他の構成元素との間に低融点の合金を生成し、液相焼結を起こす。液相焼結によって、モールド内に充填された合金粉末は充填状態から収縮して高密度の焼結体になる。筒状の空洞の中心に柱状の中子が配置された筒形リング状のモールドに粉末を充填して焼結すると、モールドの中子に収縮が阻止されて、焼結体の内径部分に亀裂が生じる。そのような場合には仮焼結後、中子を除去するか、仮焼結体を本焼結用の容器に移し替えるか、あるいは粉末をモールドに充填して磁界配向した後、仮焼結あるいは焼結のための加熱を開始する前に中子を除去するか、又は細い中子に替えて焼結をすると、亀裂のない焼結体が作製できる。 RFeB magnets and RCo magnets contain more rare earth elements than the stoichiometric composition of intermetallic compounds (R 2 Fe 14 B and RCo 5 ). They form a low melting point alloy with other constituent elements and cause liquid phase sintering. By liquid phase sintering, the alloy powder filled in the mold shrinks from the filled state to become a high-density sintered body. When powder is filled into a cylindrical ring-shaped mold in which a columnar core is placed in the center of the cylindrical cavity and sintered, the core of the mold is prevented from shrinking and cracks are formed in the inner diameter portion of the sintered body. Occurs. In such a case, after preliminary sintering, the core is removed, or the temporary sintered body is transferred to a container for main sintering, or the powder is filled in a mold and magnetically oriented and then temporarily sintered. Alternatively, if the core is removed before the heating for sintering is started, or if sintering is performed instead of the thin core, a sintered body without cracks can be produced.

本発明の特徴の1つは、焼結後、所望の形状と寸法をもつ焼結磁石が得られるように設計された空洞をもつモールドを使用し、そのモールドをくり返し使用することである。希土類焼結磁石が1つの商品について100万個単位の生産が行われることが多いことを考えると、これは工業技術として必須の要件である。本発明者は、提案する技術が一定の条件を満たしたときにモールドの繰返し使用が工業的に可能であることを実証した。   One of the features of the present invention is to use a mold with a cavity designed to obtain a sintered magnet having a desired shape and size after sintering, and repeatedly use the mold. Considering that rare-earth sintered magnets are often produced in units of 1 million for one product, this is an essential requirement for industrial technology. The inventor has demonstrated that it is industrially possible to repeatedly use a mold when the proposed technique satisfies certain conditions.

本発明では、さらに高い生産性を実現するために、多数個の空洞を持つモールドの使用を提案する。従来法としての金型プレス法やRIP法と比べて圧倒的に有利なことは、1つのモールドで作製できる平板状磁石や弓形板状磁石の数が何倍も大きいことと、そのようにして作られる磁石の特性が磁石片ごとにばらつきが少なく、きわめて均一であることである。これは、本発明では、合金粉末の配向のために、きわめて長い空芯コイルが使用できるからである。例えば、コイルとしてビッター型コイルを使用し、コイルの長さを20cmとすると、典型的な平板状あるいは弓形板状の希土類焼結磁石を1つのモールドで30個も作製できる。コイルの中の磁界は均一なので、このようにして作製される平板状あるいは弓形板状磁石の磁気特性は、磁石片ごとにほとんどばらつきがなく均一である。ビッター型コイルを使用するのは、この型のコイルは、高磁界を繰返し発生させるコイルとして、通常の巻線型コイルに比べて寿命が長いためである。   The present invention proposes the use of a mold having a large number of cavities in order to achieve higher productivity. The overwhelming advantage over the conventional mold pressing and RIP methods is that the number of flat magnets and arcuate plate magnets that can be produced with one mold is many times larger. The characteristics of the magnets to be produced are very uniform with little variation among the magnet pieces. This is because in the present invention, a very long air-core coil can be used for the orientation of the alloy powder. For example, if a bitter-type coil is used as the coil and the length of the coil is 20 cm, 30 typical rare earth sintered magnets having a flat plate shape or an arcuate plate shape can be manufactured in one mold. Since the magnetic field in the coil is uniform, the magnetic properties of the flat plate or arcuate plate magnet produced in this way are uniform with little variation for each magnet piece. The reason why the bitter type coil is used is that this type of coil has a longer life as a coil that repeatedly generates a high magnetic field than a normal winding type coil.

モールドを構成する材料の選択は、本発明を工業技術として使用するために重要である。例えば、平板状磁石用のモールドとして、鉄製のモールドを使用すると、パルス磁界を印加したとき、モールド内の合金粉末が平板の外周部に押しつけられ、そのまま焼結すると、平板の中央部に大きい巣をもつ焼結体ができる。この巣以外の部分は高密度で、高配向の焼結体になっている。このような磁石は工業材料として不適格であるのは当然である。モールドの材質を適正に選択する、即ち、空洞の平板面あるいは弓形板面を形成する部分に非磁性体を用いるか、又は飽和磁化が1.5T以下、より望ましくは1.3T以下という飽和磁化の低い材料を用いることにより、このような問題は解決される。   The selection of the material constituting the mold is important for using the present invention as an industrial technology. For example, when an iron mold is used as a mold for a flat magnet, when a pulse magnetic field is applied, the alloy powder in the mold is pressed against the outer periphery of the flat plate, and if sintered as it is, a large nest is formed in the central portion of the flat plate. A sintered body with The portions other than the nest are high-density and highly oriented sintered bodies. Naturally, such a magnet is not suitable as an industrial material. Select the material of the mold appropriately, that is, use a non-magnetic material for the part that forms the flat plate surface or arcuate plate surface of the cavity, or the saturation magnetization is 1.5T or less, more preferably 1.3T or less By using the material, such a problem is solved.

また、モールド部位のうち、合金粉末の磁界配向方向と平行な壁を構成する部位の一部または全部を強磁性体材料で構成すると、磁界配向後の合金粉末の配向が磁気回路として固定され安定化される。これにより、磁界配向後モールドの取扱い中にモールドに多少の衝撃力が加わっても、配向の乱れが起こらないので、生産装置の高速化、生産の安定化が可能になる。同様に、空洞が柱状もしくは筒形リング状である場合には、主軸方向(深さ方向)の空洞両端の蓋および底にあたる部分には強磁性体を用いることが望ましい。こうすることにより、磁界配向後の合金粉末の配向が安定に保たれる。   Also, if part or all of the part of the mold part that forms the wall parallel to the magnetic field orientation direction of the alloy powder is made of a ferromagnetic material, the orientation of the alloy powder after the magnetic field orientation is fixed and stabilized as a magnetic circuit. It becomes. Thereby, even if some impact force is applied to the mold during handling of the mold after the magnetic field orientation, the orientation is not disturbed, so that the production apparatus can be sped up and the production can be stabilized. Similarly, when the cavity has a columnar shape or a cylindrical ring shape, it is desirable to use a ferromagnetic material for the lid and the bottom portions at both ends of the cavity in the principal axis direction (depth direction). By doing so, the orientation of the alloy powder after the magnetic field orientation is kept stable.

モールドを繰返し使用するために、モールドに合金粉末が焼き付くことを防止するためのコーティングを施すことができる。焼付防止に有効なコーティングとして、BN(ボロンナイトライド)コーティングがある。BNコーティングの方法として、BN粉末を機械的に塗付する程度でも焼着き防止にはある程度有効である。もっと完全な焼付防止のためには、BN粉末を更に強くモールドに固着させることが望ましい。固着のためのバインダーとして樹脂を用いる場合は、焼結のたびに毎回コーティングを実施する。バインダーとして金属やガラスを使用して、モールド内面にBNを焼き付けておくと、複数回使用可能なコーティングができる。また、スパッタリング、イオンプレーティング、CVD法等によるTiN、TiC、TiB2等の各種窒化物、炭化物、硼化物、あるいはアルミナ等の酸化物から成る薄膜コーティングは、耐久性があり、表面がなめらかで複数回使用可能な焼付防止コーティングとして有効である。 In order to use the mold repeatedly, a coating can be applied to prevent the alloy powder from being baked on the mold. An effective coating for preventing seizure is BN (boron nitride) coating. As a BN coating method, even if BN powder is mechanically applied, it is effective to some extent for preventing seizure. In order to prevent more complete seizure, it is desirable to fix the BN powder to the mold more strongly. When a resin is used as a binder for fixing, coating is performed every time sintering is performed. Using metal or glass as a binder and baking BN on the inner surface of the mold allows a coating that can be used multiple times. Further, sputtering, ion plating, TiN by the CVD method or the like, TiC, TiB various nitrides such as 2, carbides, borides, or thin film coating consisting of an oxide such as alumina is durable, the surface is smooth It is effective as an anti-seizure coating that can be used multiple times.

世界のトップレベルのネオジム磁石焼結体の結晶粒径の大きさは5〜15μmであり、焼結前の微粉末の粒径はD50で4.5〜6μmである。ここでD50とは、レーザー式粒度分布測定器(例:シンパテック社製、堀場製作所社製)で測定された、粒度分布の中央値を示す。かつて用いられていた空気透過式粒度分布測定器(フィッシャー社製サブ・シーヴ・サイザー、F.S.S.S.)による測定値が3μmである微粒子の粒径は、D50では約4.5〜5μmと表示される。希土類元素を30重量%以上含む希土類磁石合金組成では、従来の金型プレス法によりD50が4.5μm (F.S.S.S.で3μm)以下の微粉末を取り扱うことは困難であった。本発明において微粉末は窒素などの不活性雰囲気中でモールド内に充填され、磁界によって配向され、焼結炉に搬入されるため、空気に触れる工程がなく、たとえ微粉末であっても取扱上なんら危険性はない。 The world's top-level neodymium magnet sintered body has a crystal grain size of 5 to 15 μm, and the fine powder before sintering has a grain size of D 50 and 4.5 to 6 μm. Here, D 50 represents the median value of the particle size distribution measured with a laser type particle size distribution measuring instrument (eg, manufactured by Sympatech, manufactured by Horiba, Ltd.). The particle size of fine particles having a measured value of 3 μm by an air permeation type particle size distribution measuring instrument (Fischer's sub-sieve sizer, FSSS) which has been used once is displayed as about 4.5 to 5 μm in D50. With a rare earth magnet alloy composition containing 30% by weight or more of rare earth elements, it was difficult to handle fine powders having a D 50 of 4.5 μm (FSSS 3 μm) or less by the conventional mold pressing method. In the present invention, the fine powder is filled in the mold in an inert atmosphere such as nitrogen, oriented by a magnetic field, and carried into the sintering furnace, so there is no step of touching air, even if it is a fine powder. There is no danger.

化学的に活性な希土類元素を多量に含むRFeB磁石合金微粉末を取り扱う上で、従来の金型プレス、CIPやRIPによる製造プロセスは不適格である。酸化されていない4μm以下の小さな粒径のRFeB合金粉末を大気中に晒せば、発火、爆発の危険性があり、安定生産できない。仮に発火せずに済んだとしても、微粉末は表面積が大きいために酸素量が増加し、磁気特性は低下する。従来法ではこれらの影響を避けることができないため、4.5μm以下の微粉末を工業的に大量に取り扱うことはできなかった。
本発明によりD50の値が4μm以下のRFeB合金粉末を用いて焼結磁石を作ると、高配向でエネルギー積が高く、かつ保磁力の高いネオジム焼結磁石が得られる。
本発明によれば、僅少で高価なDyやTbをまったく用いないか、用いたとしても僅かな量で、ハイブリッドカーや産業用モータに使用される、高い保磁力を持ったRFeB磁石を安定に量産できる。
The conventional die press, CIP and RIP manufacturing processes are not suitable for handling RFeB magnetic alloy fine powder containing a large amount of chemically active rare earth elements. If unoxidized RFeB alloy powder with a small particle size of 4 μm or less is exposed to the atmosphere, there is a risk of ignition and explosion, and stable production cannot be achieved. Even if it is not necessary to ignite, since the fine powder has a large surface area, the amount of oxygen increases and the magnetic properties deteriorate. Since these effects cannot be avoided by the conventional method, a fine powder of 4.5 μm or less could not be handled industrially in large quantities.
When a sintered magnet is made using an RFeB alloy powder having a D 50 value of 4 μm or less according to the present invention, a neodymium sintered magnet having a high orientation, a high energy product, and a high coercive force can be obtained.
According to the present invention, it is possible to stably use RFeB magnets having high coercive force, which are used for hybrid cars and industrial motors, with little or no amount of Dy and Tb, which are rare and expensive. Can be mass-produced.

本発明の特徴のひとつは、金型プレスやCIP、RIPのように粉末を配向した後で加圧成形を行わないことである。モールド内で配向された粉末は、従来法のように、圧力が印加されることによって配向が乱されるということがなく、高い配向が維持されたまま焼結される。高い配向度によって、高い残留磁束密度(Br)と高い最大エネルギー積((BH)max)が実現される。 One of the features of the present invention is that pressure molding is not performed after the powder is oriented, as in a die press, CIP, or RIP. The powder oriented in the mold is sintered while maintaining high orientation without being disturbed by application of pressure as in the conventional method. A high degree of orientation achieves a high residual magnetic flux density (B r ) and a high maximum energy product ((BH) max ).

従来法ではD50の値が3μm以下あるいは2μm以下、あるいはさらに高保磁力化のために、1μm以下の希土類含有磁石粉末を取り扱う手段がない。本発明によれば、微粉末作製後焼結までのプロセスを完全な不活性雰囲気中で処理することができ、D50の値が0.5μm以下の希土類含有磁石粉末でも取り扱うことができる。 In the conventional method, there is no means for handling rare earth-containing magnet powder having a D 50 value of 3 μm or less, 2 μm or less, or even 1 μm or less in order to further increase the coercive force. According to the present invention, the process from preparation of fine powder to sintering can be processed in a completely inert atmosphere, and even rare earth-containing magnet powder having a D 50 value of 0.5 μm or less can be handled.

磁石合金粉末は、配合組成を溶解炉で溶解した鋳造インゴット、または溶湯急冷法(ストリップキャスト法)で得た鋳片を粉砕して得られる。数μmの微粉末を得るには、一般に粗粉砕と微粉砕に分けて粉砕を行うことが多い。粗粉砕は機械的に粉砕する方法と水素中において水素を吸蔵させて粉砕する方法(水素粉砕法)があり、水素粉砕法が生産性にすぐれている為に多く用いられている。微粉砕方法としては、ボールミルやアトライターによる方法、窒素などの気流を用いて粉砕するジェットミル粉砕法などが一般的である。本発明では数μm以下の微粉末を用いることを特徴とするが、微粉末を得る方法に制限はなく、上述以外の方法であってもよい。   The magnet alloy powder is obtained by pulverizing a cast ingot obtained by melting the composition in a melting furnace or a cast piece obtained by a molten metal quenching method (strip casting method). In order to obtain a fine powder of several μm, the pulverization is generally divided into coarse pulverization and fine pulverization. Coarse pulverization includes a mechanical pulverization method and a hydrogen pulverization method (hydrogen pulverization method), and is often used because the hydrogen pulverization method is excellent in productivity. As the fine pulverization method, a method using a ball mill or an attritor, a jet mill pulverization method in which pulverization is performed using an air current such as nitrogen is generally used. In the present invention, a fine powder having a size of several μm or less is used. However, the method for obtaining the fine powder is not limited, and methods other than those described above may be used.

本発明におけるモールド中粉末の充填密度は、真密度に対して35%〜60%にすることが好ましく、40%〜55%の間がより好ましい。
従来法(金型プレス法、CIP、RIP)では、後工程に繋がるハンドリングのために堅牢な圧粉体を必要とした。そのため、充分な磁気特性を得るため以上の強い加圧力を必要とした。本発明では圧粉体のハンドリング工程が存在しないため、従来法のような圧粉体強度を考慮する必要がない。
In the present invention, the packing density of the powder in the mold is preferably 35% to 60%, more preferably 40% to 55% with respect to the true density.
In the conventional method (die press method, CIP, RIP), a robust green compact is required for handling that leads to the subsequent process. For this reason, in order to obtain sufficient magnetic characteristics, the above-described strong pressing force is required. In the present invention, since there is no green compact handling step, it is not necessary to consider the green compact strength as in the conventional method.

粉体充填には機械的な振動を利用する機械タッピング法、モールド内に押し棒を押しこむプッシャー法又はエアー・タッピング法(特開2000-96104号)を用いることが好ましい。ミクロン単位の磁石粉末は凝集しやすく、モールドに充填する際に容易にブリッジを形成して均一充填が難しい。機械タッピング法やプッシャー法によって、機械的にブリッジを壊して高密度充填を行う。あるいはエアー・タッピング法により、粉末フィーダー内の粉末に周期的なエアー衝撃を加えることによって粉末をモールド内に高密度に定量均一充填できる。
特開2000-96104号公報には、予めバインダー等を添加した粉末をエアー・タッピング法によって型内に充填し、加熱などの方法でバインダーを固化し粉体を結合させて成形体を得て、その後焼結する方法が記載されている。しかし、この発明は磁石に関する方法ではなく、磁界による配向がなく、モールドのまま焼結(または仮焼結)するという発想がない。本発明においては粉末成形体を得るためのバインダーを用いることはなく、バインダーで固めた粉末成形体をハンドリングする必要もない。
For powder filling, it is preferable to use a mechanical tapping method using mechanical vibration, a pusher method in which a push rod is pushed into a mold, or an air tapping method (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-96104). Micron-sized magnet powders tend to agglomerate and form a bridge easily when filling a mold, making uniform filling difficult. The bridge is mechanically broken by mechanical tapping method or pusher method to perform high density filling. Alternatively, the powder can be uniformly and uniformly filled in the mold at high density by applying a periodic air impact to the powder in the powder feeder by the air tapping method.
In JP 2000-96104 A, a powder with a binder added in advance is filled into a mold by an air tapping method, the binder is solidified by a method such as heating, and the powder is bonded to obtain a molded body. A method of subsequent sintering is described. However, the present invention is not a method related to a magnet, there is no orientation by a magnetic field, and there is no idea of sintering (or pre-sintering) as it is in a mold. In the present invention, a binder for obtaining a powder molded body is not used, and it is not necessary to handle a powder molded body hardened with a binder.

粉末の配向に用いる外部磁界発生源はパルス磁界が好ましい。粉末を充填したモールドを空心コイル内に置いてパルス磁界が引加される。金型プレス法で用いられる電磁石による静磁界方式では印加磁界は高々1.5Tであるのに対し、パルス磁界方式ではこれよりずっと高い磁界を印加することができる。本発明におけるパルス磁界の大きさは2T以上、好ましくは3T以上必要で、5T以上であることがさらに好ましい。また、粉末を配向するためのパルス磁界は直流パルスを1回だけ印加するよりも、予め交番減衰式の波形磁界を印加し、その後直流パルス磁界を印加するような方法が好ましい。
特許第3307418号には、RFeB磁石の製造において、1.5〜5Tの磁界を与えることにより、磁気特性が向上することが確認されている。しかし、従来の金型プレスにパルス磁界を印加すると、金型中に渦電流損失やヒステリシス損失が発生して連続使用できない。また、パルス磁界による衝撃力が金型に加わるため、金型が破損することがある。
本発明における粉末配向磁界は、超伝導式コイルなどによって強い磁界を得ることができるのであれば、それでもよい。
The external magnetic field generating source used for powder orientation is preferably a pulsed magnetic field. The mold filled with powder is placed in an air coil and a pulsed magnetic field is applied. In the static magnetic field method using an electromagnet used in the mold press method, the applied magnetic field is 1.5 T at most, whereas in the pulse magnetic field method, a much higher magnetic field can be applied. The magnitude of the pulse magnetic field in the present invention is 2T or more, preferably 3T or more, and more preferably 5T or more. The pulse magnetic field for orienting the powder is preferably a method in which an alternating decay type waveform magnetic field is applied in advance, and then a DC pulse magnetic field is applied, rather than applying a DC pulse only once.
Japanese Patent No. 3307418 confirms that magnetic properties are improved by applying a magnetic field of 1.5 to 5 T in the manufacture of RFeB magnets. However, when a pulse magnetic field is applied to a conventional mold press, eddy current loss and hysteresis loss occur in the mold and cannot be used continuously. Moreover, since the impact force by the pulse magnetic field is applied to the mold, the mold may be damaged.
The powder orientation magnetic field in the present invention may be any as long as a strong magnetic field can be obtained by a superconducting coil or the like.

すぐれた磁気特性を有する希土類焼結磁石は、緻密で均質な微細組織を必要とする。そのような焼結体を得るため、微細で緻密な合金インゴットを得る方法としてストリップキャスト法が提案された(特許第2665590等)。従来のRFeB磁石の製法ではストリップキャスト合金の薄帯の厚さは300μm程度のものが使われているが、本発明の方法では合金薄帯の厚さは250μm以下が望ましい。さらにD50=3μm以下の粉末粒径をもつ微粉末を得るための薄帯としては、200μmまたはそれ以下の厚さが好ましい。D50=2μm以下の粉末を得るための薄帯としては、150μm以下の厚さが好ましい。このように適切な厚さの合金薄帯を使用して微粉末を得ることにより、最終的に得られるネオジム焼結磁石の保磁力を最大にすることができる。 Rare earth sintered magnets with excellent magnetic properties require a dense and homogeneous microstructure. In order to obtain such a sintered body, a strip casting method has been proposed as a method for obtaining a fine and dense alloy ingot (Japanese Patent No. 2665590). In the conventional RFeB magnet manufacturing method, the thickness of the strip cast alloy ribbon is about 300 μm, but in the method of the present invention, the thickness of the alloy ribbon is preferably 250 μm or less. Furthermore, as a thin ribbon for obtaining a fine powder having a powder particle diameter of D 50 = 3 μm or less, a thickness of 200 μm or less is preferable. As a thin ribbon for obtaining a powder having D 50 = 2 μm or less, a thickness of 150 μm or less is preferable. Thus, the coercive force of the finally obtained neodymium sintered magnet can be maximized by obtaining fine powder using an alloy ribbon having an appropriate thickness.

本発明において、粉砕機からの微粉末の取り出しより焼結炉への搬入までの工程の一切が、不活性雰囲気中で行われる。ホッパーに置かれた微粉末は機械的タッピングやエアー・タッピングのような高密度充填手段を通じて不活性ガス雰囲気中に設置されたモールド中に充填され、蓋をされて、磁界中配向手段を設けた場所に移動する。パルス磁界等の磁界中配向手段によってモールド中の粉末が配向され、そのまま焼結炉入り口に搬送される。   In the present invention, all the steps from taking out the fine powder from the pulverizer to carrying it into the sintering furnace are performed in an inert atmosphere. The fine powder placed in the hopper is filled into a mold placed in an inert gas atmosphere through high density filling means such as mechanical tapping and air tapping, capped, and provided with means for orienting in a magnetic field. Move to a location. The powder in the mold is oriented by a magnetic field orientation means such as a pulsed magnetic field and conveyed to the sintering furnace entrance as it is.

予め液体潤滑剤を添加した微粉末をモールドに充填することは、磁界中配向を容易にして配向度を高めるため、好ましい方法である。
一般に、固体潤滑剤は蒸気圧が低く沸点は高いが、液体潤滑剤は蒸気圧が高く沸点は低い。微粉末全体に行き渡り易いこと、脱脂性が容易であることを考慮すると、液体潤滑剤がよい。
液体潤滑剤としてカプロン酸メチルやカプリル酸メチルを飽和脂肪酸と共に用いることが知られている(特開2000-109903号)。しかし金型プレス法にこれらの潤滑剤を用いる場合は磁石粉末に対して0.05〜0.5重量%というごく少量しか用いることができない。これらは揮発性がよく、焼結体に残存しないという特長を持つが、金型プレスで強く圧縮成形した圧粉体を焼結する際には、圧粉体内部に閉じ込められた潤滑剤成分までも除去することが困難であり、高温で潤滑剤成分と磁石成分が反応して磁気特性を低下させるおそれがあるからである。
本発明においてモールド内の粉末は圧縮されておらず、潤滑剤成分がガス化して容易に除去される。したがって本発明の液体潤滑剤の量は多い方が好ましい。しかし多すぎる場合には高密度充填されないおそれがある。好ましい液体潤滑剤の添加量は0.1〜1%である。
Filling the mold with a fine powder to which a liquid lubricant has been added in advance is a preferable method because it facilitates orientation in a magnetic field and increases the degree of orientation.
In general, solid lubricants have low vapor pressure and high boiling point, whereas liquid lubricants have high vapor pressure and low boiling point. Considering that it is easy to spread all over the fine powder and that the degreasing property is easy, a liquid lubricant is preferable.
It is known to use methyl caproate or methyl caprylate together with saturated fatty acid as a liquid lubricant (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-109903). However, when these lubricants are used in the die pressing method, only a very small amount of 0.05 to 0.5% by weight can be used with respect to the magnet powder. These are highly volatile and have the feature that they do not remain in the sintered body. However, when sintering green compacts that have been strongly compression-molded with a die press, even the lubricant components trapped inside the green compacts. This is because the lubricant component and the magnet component react at a high temperature to deteriorate the magnetic properties.
In the present invention, the powder in the mold is not compressed, and the lubricant component is gasified and easily removed. Therefore, it is preferable that the amount of the liquid lubricant of the present invention is large. However, when it is too much, there is a possibility that high density filling is not possible. A preferable addition amount of the liquid lubricant is 0.1 to 1%.

本発明の液体潤滑剤は、潤滑性があって揮発し易いものであればよく、オクチル酸メチル、デカン酸メチル、カプリル酸メチル、ラウリン酸メチル、ミリスチン酸メチル、パルミチル酸メチル、ステアリン酸メチルなどを用いることができる。ステアリン酸亜鉛などの室温で固体の潤滑剤は、液体潤滑剤に比べて、粉体粒子表面に均一に塗付するのが難しいという欠点を持つ。しかしスーパーミキサー(カリタ社製)と呼ばれる混合機のように固体潤滑剤を粉体粒子表面にたんねんに塗付する装置を使用すると、固体潤滑剤の潤滑効果が最大限に発揮されるようになる。このような方法で固体潤滑剤が添加された粉末は、液体潤滑剤を添加した粉末に比べて、圧縮による固化現象が起こりにくいという特長をもつ。このような粉末を本発明の希土類磁石製造方法において使用すると、パルス配向時に粉末が外周部に押しつけられて固まり、その後の焼結により、焼結体中央部に巣が形成されることが防止できる。   The liquid lubricant of the present invention is only required to have lubricity and easily volatilize, such as methyl octylate, methyl decanoate, methyl caprylate, methyl laurate, methyl myristate, methyl palmitate, methyl stearate, etc. Can be used. Lubricants that are solid at room temperature, such as zinc stearate, have the disadvantage that it is difficult to apply evenly to the surface of the powder particles compared to liquid lubricants. However, if a device that applies a solid lubricant to the surface of the powder particles is used, such as a mixer called Super Mixer (manufactured by Carita), the lubrication effect of the solid lubricant will be maximized. Become. A powder to which a solid lubricant is added by such a method has a feature that a solidification phenomenon due to compression hardly occurs as compared with a powder to which a liquid lubricant is added. When such a powder is used in the rare earth magnet manufacturing method of the present invention, it is possible to prevent the powder from being pressed against the outer peripheral portion during pulse orientation and to be hardened, and then to form a nest in the central portion of the sintered body due to subsequent sintering. .

[本発明の効果]
本発明は、RFeB磁石やRCo磁石など希土類磁石の磁気異方性焼結磁石の製造方法において、従来法の問題点や矛盾点を解決する方法として見出された。すなわち、本発明によれば金型プレス等の大掛かりな成形装置を必要とせず、ハンドリングのための堅牢な圧粉体を作る必要もないので配向の乱れがなく、ネットシェイプ形状の磁気異方性焼結磁石が得られる。空心コイルによって強いパルス磁界を与えることができ、また希土類元素を含む化学的に活性な微粉末を大気に触れることなく処理できるので、酸素量が少なく粒度の小さな粉末を取り扱うことができ、TbやDyを用いなくとも高い保磁力の希土類磁石が得られる。また、薄板状や弓形板状など希土類磁石製品として最も多く生産されている製品形状の高性能磁石を極めて能率よく生産することができる。
[Effect of the present invention]
The present invention has been found as a method for solving problems and contradictions of conventional methods in a method for producing a magnetically anisotropic sintered magnet of a rare earth magnet such as an RFeB magnet or an RCo magnet. That is, according to the present invention, there is no need for a large molding apparatus such as a die press, and there is no need to make a robust green compact for handling, so there is no disturbance in orientation, and the magnetic anisotropy of the net shape shape. A sintered magnet is obtained. The air-core coil can provide a strong pulsed magnetic field, and chemically active fine powders containing rare earth elements can be processed without exposure to the atmosphere, so it is possible to handle powders with low oxygen content and small particle sizes. Rare earth magnets with high coercivity can be obtained without using Dy. In addition, high-performance magnets of the product shape most frequently produced as rare earth magnet products such as thin plate shapes and arcuate plate shapes can be produced very efficiently.

[モールド]
モールドは、焼結温度(〜1100℃)の高温に耐える材質が望ましい。予めモールドを昇温していく過程において粒子の軽度の結合が生じ、被焼結物は自己保形可能な状態となる。この仮焼結状態で、モールドの一部または全部を取り除き、別のモールドあるいは台板に仮焼結体を移し替えることができる。仮焼結の温度は500℃から焼結温度よりも30℃低い温度までの間が望ましいため、仮焼結時に用いるモールドはこの温度に耐える材質であればよい。
モールドの材質には、鉄、鉄合金、ステンレス、パーマロイ、耐熱鋼、耐熱合金、超合金や、モリブデン、タングステンあるいはそれらの合金、さらにフェライトやアルミナなどのセラミックスなどを用いることができる。
[mold]
The mold is preferably made of a material that can withstand a high sintering temperature (up to 1100 ° C.). In the process of raising the temperature of the mold in advance, the particles are slightly bonded, and the object to be sintered is in a state capable of self-holding. In this pre-sintered state, part or all of the mold can be removed, and the pre-sintered body can be transferred to another mold or base plate. Since the pre-sintering temperature is desirably from 500 ° C. to a temperature 30 ° C. lower than the sintering temperature, the mold used at the time of pre-sintering may be any material that can withstand this temperature.
As the mold material, iron, iron alloy, stainless steel, permalloy, heat-resistant steel, heat-resistant alloy, superalloy, molybdenum, tungsten, or an alloy thereof, and ceramics such as ferrite and alumina can be used.

[モールド内壁コーティング]
焼結時の焼結体とモールド内壁の融着を避けるために、予めモールドの内壁にBN等の離形剤を塗付することも有効である。モールドの内壁にBNを塗布したり、MoやWのような高融点金属等を溶射法により吹き付けてこれらの膜を内壁に形成することにより、焼結時に焼結体がモールド内壁に付着したり、その付着のために焼結体が変形したり割れたりするのを防止することは、良質の焼結磁石を生産するのに有効である。TiN、TiC、TiB、Al2O3、ZrO2等の薄膜をステンレスなどのモールド表面に、スパッタリングやCVD、あるいはイオンプレーティングによって形成すると耐久性のある融着防止コーティングができる。
[Mold inner wall coating]
In order to avoid fusion of the sintered body and the inner wall of the mold during sintering, it is also effective to apply a release agent such as BN to the inner wall of the mold in advance. By applying BN to the inner wall of the mold or spraying a high melting point metal such as Mo or W by spraying to form these films on the inner wall, the sintered body adheres to the inner wall of the mold during sintering. Preventing the sintered body from being deformed or cracked due to the adhesion is effective in producing a high-quality sintered magnet. When a thin film such as TiN, TiC, TiB, Al 2 O 3 , or ZrO 2 is formed on a mold surface such as stainless steel by sputtering, CVD, or ion plating, a durable anti-fusing coating can be formed.

[充填方法]
本発明において、充填方法は重要である。造粒できない永久磁石合金微粉末は磁石の性質を有するために凝集し易く、ブリッジを形成して、モールド内に定量充填するのが困難である。本発明で用いられる強制充填には、例えば機械的タッピング法、プッシャー法、本件発明者により開発されたエアー・タッピング法(特開2000-96104号)を用いることができる。
[Filling method]
In the present invention, the filling method is important. The permanent magnet alloy fine powder that cannot be granulated is easily agglomerated due to the properties of a magnet, and it is difficult to form a bridge and quantitatively fill the mold. For forced filling used in the present invention, for example, a mechanical tapping method, a pusher method, or an air tapping method developed by the present inventors (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-96104) can be used.

[充填密度]
充填密度は合金の真密度の35%から60%とすることが好ましい。35%以下であると、焼結体に大きい巣が形成されたり、焼結体全体が低密度で多孔質になって、実用的な永久磁石が得られない。実用的に使用可能な高品質の永久磁石を得るためには、充填密度は35%以上が必要である。充填密度が60%を超えると、磁界配向により充分な配向が得られない。充分に配向して、巣や割れがなく、高密度の焼結体を得るためのより好ましい充填密度の範囲は40〜55%である。
[Packing density]
The filling density is preferably 35% to 60% of the true density of the alloy. If it is 35% or less, a large nest is formed in the sintered body, or the entire sintered body becomes low-density and porous, and a practical permanent magnet cannot be obtained. In order to obtain a high-quality permanent magnet that can be used practically, the packing density needs to be 35% or more. When the packing density exceeds 60%, sufficient orientation cannot be obtained due to magnetic field orientation. A more preferable range of the packing density for obtaining a high-density sintered body that is sufficiently oriented and free of nests and cracks is 40 to 55%.

モールドとしては、図1に示すような、個々の形状に応じた単個取りモールドを用いることができる。また、効率を上げるために図2又は図3に示すような多数個取りのモールドを用いることもできる。各空洞の仕切りは、着脱可能な薄い仕切り(例えば図2(3)の仕切り21)でよい。また、図2(1)、(2)、(4)、(5)のようなモールドは、ドリルやエンドミルによる切削加工や、放電加工などにより、無垢の材料に直接所望形状の空洞を形成することによって作られる。予め収縮率から逆算した所定形状の空洞をもつモールドを用意し、所定の強制充填を行えば、均質な所定形状の焼結体を得ることができる。   As the mold, a single mold corresponding to each shape as shown in FIG. 1 can be used. In order to increase the efficiency, a multi-piece mold as shown in FIG. 2 or 3 can be used. The partition of each cavity may be a detachable thin partition (for example, the partition 21 in FIG. 2 (3)). 2 (1), (2), (4), and (5) form a cavity of the desired shape directly in a solid material by cutting with a drill or end mill or electric discharge machining. Made by. If a mold having a cavity with a predetermined shape calculated in advance from the shrinkage rate is prepared and subjected to predetermined forced filling, a sintered body with a uniform predetermined shape can be obtained.

図1(3)又は(4)のモールドにより製造される穴あき筒形リング状磁石は、従来の金型プレス法では平行磁界プレス法によってのみ製作可能であった。平行磁界プレス法で製作される焼結磁石の磁気特性が低いため、直角磁界プレス並みかそれ以上の磁気特性を持つ筒形リング状磁石の製造方法の開発が望まれていた。ゴムモールドの中心に金属製の棒(中子)を設置し、パルス磁界を印加した後CIPまたはRIPで圧縮する方法が試みられたが、ネットシェイプ性が悪く、生産性が低い。本発明による製造方法では、微粉末をモールドに入れてパルス配向後、そのまま焼結すればよい。内径部分で収縮が起きるので、仮焼結により保形された段階で、仮焼結体を図1(3)又は(4)のモールドから取り出し、別の焼結用モールドに移し変えるか、中子を除去してから本焼結を行う。あるいは、磁界配向後であって加熱を行う前に中子を除去するか、細い中子に替えて本焼結を行うこともできる。このようにして直角磁界プレス並みまたはそれ以上の磁気特性を持つ筒形リング状のRFeB焼結磁石を製作できる。なお、図1(3)、(4)にはモールドの空洞が円筒状である場合の例を示したが、空洞は六角柱状等の他の形状であってもよい。また、中子も円柱状に限らず、六角柱状等の他の形状であってもよい。   The perforated cylindrical ring-shaped magnet manufactured by the mold of FIG. 1 (3) or (4) can be manufactured only by the parallel magnetic field pressing method in the conventional mold pressing method. Since the magnetic properties of sintered magnets manufactured by the parallel magnetic field press method are low, it has been desired to develop a method for manufacturing a cylindrical ring magnet having magnetic properties equivalent to or higher than those of a perpendicular magnetic field press. Attempts have been made to place a metal rod (core) in the center of the rubber mold and compress it with CIP or RIP after applying a pulsed magnetic field, but the net shape is poor and the productivity is low. In the production method according to the present invention, the fine powder may be put into a mold and subjected to pulse orientation and then sintered as it is. Since shrinkage occurs at the inner diameter part, the temporary sintered body is taken out from the mold shown in FIG. 1 (3) or (4) and transferred to another sintering mold at the stage where the shape is retained by temporary sintering, After the child is removed, the main sintering is performed. Alternatively, the core can be removed after the magnetic field orientation and before heating, or the main sintering can be performed in place of the thin core. In this way, a cylindrical ring-shaped RFeB sintered magnet having magnetic characteristics equivalent to or higher than that of a perpendicular magnetic field press can be manufactured. 1 (3) and 1 (4) show an example in which the mold cavity is cylindrical, the cavity may have another shape such as a hexagonal column. Further, the core is not limited to a columnar shape, but may be another shape such as a hexagonal column shape.

図1(2)に、大型ブロック用のモールドの例を示す。従来の金型プレス法ではプレス圧の限界や均一磁界領域の限界によって困難であった大きさのものが、本発明によれば容易にできる。
図2(3)に、薄い仕切りで区切られた平板磁石用のモールドを示す。このモールドを用いることにより、多数個取りが可能である。
図2(4)に、モーターなどで用いられる弓形板状磁石用のモールドを示す。従来の金型プレス法が苦手とする形状についても、本発明では容易に製造することができる。仕切りの部分は図2(3)と同様に着脱可能にしてもよい。
図2(5)に、扇形の断面を有する柱状磁石を製造するためのモールドを示す。作製された扇形断面柱状磁石を所定の厚さずつに切断して得られる磁石はボイスコイルモータなどに用いられる。
図3に、図2(1), (3)のモールドよりも更に多数の平板磁石を1度に作製することができるモールドの例を示す。本発明の製造方法では金型プレス機を用いる必要がないため、平板状の空洞を2列並べて配置することができる。また、このような空洞を3列以上並べることもでき、平板状の空洞の代わりに弓形板状等、他の形状の空洞を2列以上並べて配置することもできる(図示は省略)。本発明では微粉末を配向させる際に従来よりも空芯部の容量が大きいコイルを使用することができるため、このように空洞を2列以上並べても平板磁石毎の磁石特性のばらつきを十分に小さく抑えることができる。
FIG. 1 (2) shows an example of a mold for a large block. According to the present invention, the conventional mold press method can easily achieve a size that is difficult due to the limit of the pressing pressure and the limit of the uniform magnetic field region.
FIG. 2 (3) shows a mold for a flat magnet divided by thin partitions. By using this mold, a large number of pieces can be obtained.
FIG. 2 (4) shows a mold for an arcuate plate magnet used in a motor or the like. In the present invention, it is possible to easily manufacture a shape that the conventional mold pressing method is not good at. The partition may be detachable as in FIG. 2 (3).
FIG. 2 (5) shows a mold for producing a columnar magnet having a fan-shaped cross section. A magnet obtained by cutting the produced sector-shaped cross-sectional columnar magnet into a predetermined thickness is used for a voice coil motor or the like.
FIG. 3 shows an example of a mold capable of producing a larger number of plate magnets at a time than the molds of FIGS. 2 (1) and (3). In the manufacturing method of the present invention, it is not necessary to use a die press, so that two rows of flat cavities can be arranged side by side. Moreover, three or more rows of such cavities can be arranged, and two or more rows of cavities of other shapes such as an arcuate plate shape can be arranged in place of the flat plate-shaped cavities (not shown). In the present invention, when orienting the fine powder, a coil having a larger capacity of the air core than in the past can be used. Therefore, even if two or more rows of cavities are arranged in this way, variation in magnet characteristics for each flat magnet can be sufficiently achieved. It can be kept small.

[蓋]
図1〜図3に挙げるようなモールドに微粉末を充填し、蓋をしてから、パルス磁界を印加して粉末を配向する。パルス磁界を粉末に印加すると、粉末を構成する粒子は1つ1つ磁石になり、磁石のN極どうし、S極どうしが反撥しあって、粉末体積が大きく膨張する。蓋をしないか、蓋が不完全であると、パルス磁界配向のとき粉末が飛散してしまう。
蓋はモールドに軽くはめこむ程度に設計される。蓋とモールドの口のはめ合いがきつすぎると、空洞内が密閉状態になる。空洞内が密閉状態であると、焼結時に焼結体の高密度化が粗害されたり、潤滑剤等に含まれる炭素成分に汚染されて、磁気特性の低下が起こる。このため、蓋とモールドの口に小さいすき間ができるようにはめ合いを調節するか、図4(1)、(2)のように脱気用の小孔を形成しておく。
[lid]
A mold as shown in FIGS. 1 to 3 is filled with fine powder, covered, and then a pulsed magnetic field is applied to orient the powder. When a pulsed magnetic field is applied to the powder, the particles that make up the powder become magnets one by one, and the N and S poles of the magnet repel each other and the powder volume expands greatly. If the lid is not covered or the lid is incomplete, the powder will be scattered during pulsed magnetic field orientation.
The lid is designed to fit lightly into the mold. If the fit between the lid and the mouth of the mold is too tight, the inside of the cavity is sealed. If the inside of the cavity is in a sealed state, the density of the sintered body is coarsened during sintering, or the carbon component contained in the lubricant is contaminated, resulting in a decrease in magnetic properties. For this reason, the fitting is adjusted so that a small gap is formed between the lid and the mold, or a small hole for deaeration is formed as shown in FIGS.

[希土類磁石]
本発明は、R(RはYを含む希土類元素の少なくとも1種。)および遷移元素を含有する希土類磁石の製造方法に適用される。
希土類磁石の組成は特に限定されず、希土類元素および遷移元素を含むものであればよいが、本発明は特に、RFeB系焼結磁石(Feの一部はCoで置換可能である。)、またはRCo系焼結磁石の製造に適する。
[Rare earth magnet]
The present invention is applied to a method for producing a rare earth magnet containing R (R is at least one of rare earth elements including Y) and a transition element.
The composition of the rare earth magnet is not particularly limited as long as it contains a rare earth element and a transition element. In particular, the present invention is an RFeB-based sintered magnet (part of Fe can be replaced by Co), or Suitable for manufacturing RCo-based sintered magnets.

RFeB系希土類磁石の組成は通常、Rを27〜38重量%、Feを51〜72重量%、BをO.5〜4.5重量%含有することが好ましい。R含有量が少なすぎると、鉄に富む相が析出して高保磁力が得られなくなる。一方、R含有量が多すぎると、残留磁束密度が低下する。
希土類元素Rとしては、Y、La、Ce、Pr、Nd、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Tm、Yb、Lu等を挙げることができ、特に、Ndおよび/またはPrを含むことが好ましい。さらに、Rの一部を重希土類元素のジスプロシウム(Dy)やテルビウム(Tb)で置換すると、高い保磁力が得られる。しかし、重希土類元素の置換量が多くなりすぎると残留磁束密度が低下するので、重希土類元素の置換量は6重量%以下が好ましい。B含有量が少なすぎると高保磁力が得られず、B含有量が多すぎると高残留磁束密度が得られない。なお、Feの一部をCoで置換することも可能であるが、その場合、置換量が多くなりすぎると保磁力が低下するので、Co量は30重量%以下が好ましい。
さらに、保磁力や焼結性を改善するために、Al、Cu、Nd、Cr、Mn、Mg、Si、C、Sn、W、V、Zr、Ti、Mo、Gaなどの元素を添加してもよいが、これらの添加量の総量が5重量%を超えると残留磁束密度が低下してくるため、好ましくない。
磁石合金中には、これらの元素の他、製造上の不可避的不純物あるいは微量添加物として、例えば炭素や酸素が含有されていてもよい。
このような組成を有する磁石合金は、実質的に正方晶系の結晶構造の主相を有する。また、通常、体積比で0.1〜10%程度の非磁性相を含むものである。
磁石粉末の製造方法は特に限定されていないが、通常、母合金インゴットを鋳造し、これを粉砕して製造するか、還元拡散法によって得られた合金粉末を粉砕して製造する。
The composition of the RFeB rare earth magnet usually preferably contains 27 to 38% by weight of R, 51 to 72% by weight of Fe, and 0.5 to 4.5% by weight of B. If the R content is too small, an iron-rich phase will precipitate and a high coercivity cannot be obtained. On the other hand, when there is too much R content, a residual magnetic flux density will fall.
Examples of the rare earth element R include Y, La, Ce, Pr, Nd, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Tm, Yb, Lu, and the like. In particular, it is preferable that Nd and / or Pr is included. . Furthermore, when a part of R is replaced with dysprosium (Dy) or terbium (Tb) of heavy rare earth elements, a high coercive force can be obtained. However, since the residual magnetic flux density decreases when the amount of heavy rare earth element substitution is too large, the substitution amount of heavy rare earth element is preferably 6% by weight or less. If the B content is too small, a high coercive force cannot be obtained, and if the B content is too large, a high residual magnetic flux density cannot be obtained. It is also possible to replace part of Fe with Co. In this case, the Co amount is preferably 30% by weight or less because the coercive force decreases if the amount of substitution is too large.
Furthermore, in order to improve coercive force and sinterability, elements such as Al, Cu, Nd, Cr, Mn, Mg, Si, C, Sn, W, V, Zr, Ti, Mo, and Ga are added. However, if the total amount of these additives exceeds 5% by weight, the residual magnetic flux density decreases, which is not preferable.
In addition to these elements, for example, carbon and oxygen may be contained in the magnet alloy as inevitable impurities or trace additives in production.
A magnet alloy having such a composition has a main phase with a substantially tetragonal crystal structure. Further, it usually contains a nonmagnetic phase of about 0.1 to 10% by volume.
The method for producing the magnet powder is not particularly limited, but it is usually produced by casting a mother alloy ingot and pulverizing it, or by pulverizing an alloy powder obtained by the reduction diffusion method.

[粉末粒径]
磁石微粉末の平均粒子径は、RFeB磁石の場合、0.5〜5μmがよい。従来法の工程では、微粉末または圧粉体が大気に晒されるため、4μm以下の微粉末を用いることができなかった。本発明の工程では、微粉末が大気に晒されることがないから、3μm以下あるいは、さらに2μm以下の粉末を用いることができる。高い保磁力を得るためには、焼結体の結晶粒径は、RFeB型磁石の単磁区粒子径の大きさである0.2〜0.3μmにできるだけ近いことが望ましい。それを実現するためには、微粉末粒径も微細な方が望ましい。
微粉末の粒径は、かつてはFisherのサブ・シーブ・サイザー(Sub-sieve-sizer : F.S.S.S.)で測定された数値が用いられていた(例えば特開昭59-163802号)。しかし現在ではレーザー式粒度分布測定装置(例:シンパテック社製、堀場製作所社製)により得られる粒度分布の中央値D50の値で定義するのが一般的である。両方法の測定値には1.5から2倍の違いがあることが知られている。本願では、レーザー式粒度分布装置で測定したD50の値を用いる。
本発明における好ましい粉末粒径の大きさは、RFeB磁石の場合、D50の値として4μm以下である。大きな保磁力を得るためには3μm以下が好ましく、本発明のプロセスが完全なクローズドシステムで行われることから2μm以下がさらに好ましい。さらに、RFeB金属間化合物の単磁区粒子径の大きさの結晶粒径に近づけるために最適な大きさは1μm以下である。
RCo磁石の場合、好ましい粉末粒径の大きさは、1-5型、2-17型のいずれかの場合も1〜5μmである。
[Powder particle size]
The average particle size of the magnet fine powder is preferably 0.5 to 5 μm in the case of the RFeB magnet. In the conventional process, fine powder or green compact is exposed to the atmosphere, so fine powder of 4 μm or less cannot be used. In the process of the present invention, since the fine powder is not exposed to the atmosphere, a powder of 3 μm or less or 2 μm or less can be used. In order to obtain a high coercive force, it is desirable that the crystal grain size of the sintered body is as close as possible to 0.2 to 0.3 μm, which is the size of the single domain particle diameter of the RFeB type magnet. In order to realize this, it is desirable that the fine powder particle size is also fine.
As the particle size of the fine powder, a value measured by a Fisher sub-sieve-sizer (FSSS) has been used (for example, JP 59-163802). However, at present, it is generally defined by the value of the median value D 50 of the particle size distribution obtained by a laser type particle size distribution measuring apparatus (eg, manufactured by Sympatech, manufactured by Horiba, Ltd.). It is known that there is a difference of 1.5 to 2 times in the measured values of both methods. In the present application, the value of D 50 measured with a laser particle size distribution apparatus is used.
In the present invention, a preferable powder particle size is 4 μm or less as a value of D 50 in the case of an RFeB magnet. In order to obtain a large coercive force, it is preferably 3 μm or less, and more preferably 2 μm or less because the process of the present invention is carried out in a complete closed system. Furthermore, the optimum size is 1 μm or less in order to approach the crystal grain size of the single domain particle size of the RFeB intermetallic compound.
In the case of the RCo magnet, the preferred powder particle size is 1 to 5 μm in both cases of the 1-5 type and the 2-17 type.

[パルス磁界]
モールドにつめられた粉末は所要の磁界を受けて配向する。このとき、磁界は強い方が好ましい。金型プレス法で用いられる鉄心をもつ電磁石方式では、鉄心の飽和磁化の磁界である2.5Tが限度である。金型プレス法において、強いパルス磁界を用いる提案もあるが、ヒステリシス損失・渦電流損失による温度上昇や、精密なプレス機に衝撃的な力が加わり金型の寿命を短くするので実際的でない。本発明においては、連続装置内に配置した空心コイルにより、粉末を充填したモールドにパルス磁界を印加する。なお、本発明では、金型プレス法やCIP、RIP法の場合に必要な圧粉体のハンドリングのための消磁工程は不要である。
[Pulse magnetic field]
The powder packed in the mold is oriented by receiving a required magnetic field. At this time, a stronger magnetic field is preferable. In the electromagnet system with an iron core used in the die press method, the limit is 2.5T, which is the magnetic field of saturation magnetization of the iron core. There is also a proposal to use a strong pulsed magnetic field in the die press method, but this is not practical because it increases the temperature due to hysteresis loss and eddy current loss and imposes a shocking force on a precision press to shorten the life of the die. In the present invention, a pulse magnetic field is applied to a mold filled with powder by an air-core coil arranged in a continuous device. In the present invention, the demagnetization step for handling the green compact necessary for the die press method, CIP, and RIP method is unnecessary.

配向のための磁界は強いほうが好ましいが、現実には電源の大きさやコイルの強度、連続使用の頻度によって限度がある。これらを考慮した好ましい磁界強度は2T以上、より好ましくは3T以上、さらに好ましくは5T以上であるが、この程度の磁界は空心コイルにより得ることができる。空心コイルによりパルス磁界を得る場合、金型プレスではコイル径は金型より大きくなければならない。金型は粉末が入る空洞の大きさに比べてはるかに大きいため、そのような金型を入れることができる内径の大きい空心コイルが必要である。それに対して本発明の場合は空心コイルの内径はモールドが入る程度の大きさでよい。空心コイルでは同じアンペア・ターンであってもコイル内径が小さいほど磁界強度が大きくなるため、本発明の方法を用いてコイル内径を小さくすることができることにより、電源やコイルの負担を軽減し、経済性を高めることができる。   A stronger magnetic field for orientation is preferable, but in reality, there are limits depending on the size of the power source, the strength of the coil, and the frequency of continuous use. In consideration of these, the preferable magnetic field strength is 2T or more, more preferably 3T or more, and further preferably 5T or more. However, such a magnetic field can be obtained by an air-core coil. When a pulse magnetic field is obtained by an air-core coil, the coil diameter must be larger than that of the mold in the mold press. Since the mold is much larger than the size of the cavity into which the powder enters, an air core coil with a large inner diameter that can contain such a mold is required. On the other hand, in the case of the present invention, the inner diameter of the air-core coil may be as large as the mold can enter. In the air-core coil, even if the ampere turns are the same, the magnetic field strength increases as the coil inner diameter decreases. Therefore, the coil inner diameter can be reduced using the method of the present invention, thereby reducing the burden on the power source and the coil. Can increase the sex.

パルス磁界によって配向されたモールド内の微粉末は、通常、消磁しないでそのまま焼結前工程である脱脂工程へ搬送される。本発明では、酸素に接する機会のないクローズドプロセスとすることができるため、焼結炉は連続処理炉であることが望ましい。しかしモールドを密閉容器に入れ、その密閉容器を不活性ガスで充満させた搬送チャンパーに入れ、焼結炉前室に設けた雰囲気チャンバーの中でモールドを密閉容器から焼結台板上に移すことも可能である。   The fine powder in the mold oriented by the pulse magnetic field is usually conveyed to the degreasing process which is a pre-sintering process without demagnetization. In the present invention, the sintering furnace is preferably a continuous processing furnace because it can be a closed process without contact with oxygen. However, the mold is put into a sealed container, the sealed container is put into a transfer champ filled with an inert gas, and the mold is transferred from the sealed container to the sintering base plate in the atmosphere chamber provided in the front chamber of the sintering furnace. Is also possible.

[焼結前]
焼結前室において、モールドを真空または不活性ガス減圧雰囲気下で昇温する。潤滑剤を用いた場合には、この段階で脱脂する。従来の金型プレスやCIP、RIPを用いて強く圧粉した場合は、圧粉体内部に閉じ込められた潤滑剤成分を容易に脱脂できないが、本発明においては、粉末は圧縮されないので、粉末中の粒子表面に塗布された潤滑剤成分はモールドと蓋のすきまあるいはモールド又はその蓋に設けられた脱気孔を通じて容易に蒸発する。
[Before sintering]
In the pre-sintering chamber, the mold is heated in a vacuum or an inert gas decompression atmosphere. If a lubricant is used, it is degreased at this stage. When compacted strongly using a conventional mold press, CIP, or RIP, the lubricant component trapped inside the green compact cannot be easily degreased, but in the present invention, the powder is not compressed, The lubricant component applied to the particle surface easily evaporates through a gap between the mold and the lid or a deaeration hole provided in the mold or the lid.

圧粉体を焼結するに際し、500℃よりも低い温度では粒子の結合が起きないが、焼結が始まる温度以上の温度では収縮が起こり割れを生じることがある。リング形状に焼結する場合は、モールドのまま焼結すると、焼結時の内径部分の収縮によって割れが発生するおそれがある。そのような場合は、500℃以上でかつ焼結収縮が始まる温度よりも低い温度で仮焼結し、粒子同士が軽く結合して収縮の始まらないうちに仮焼結体をモールドから取り出し、中子のないモールドに交換して本焼結を行えばよい。あるいは、中子だけを取りはずして本焼結を行ってもよい。   When sintering a green compact, particle bonding does not occur at temperatures lower than 500 ° C., but shrinkage may occur and cracks may occur at temperatures higher than the temperature at which sintering begins. When sintering into a ring shape, if the mold is sintered as it is, cracking may occur due to shrinkage of the inner diameter portion during sintering. In such a case, pre-sintering is performed at a temperature of 500 ° C. or higher and lower than the temperature at which sintering shrinkage starts, and the temporary sintered body is taken out of the mold before the particles are lightly bonded and shrinkage does not start. The main sintering may be performed by exchanging with a mold having no child. Alternatively, the main sintering may be performed by removing only the core.

[製造装置]
本実施例の製造装置について、図5及び図6を用いて説明する。
図5に示すように、全体の装置(以下システムという)は隔壁40によって囲まれ、ArガスやN2ガス等の不活性ガスで満たされている。システムは、図5に示すように、粉末秤量・充填部41、タッピングによる高密度化部42、磁界配向部43及び焼結炉44から構成されている。これら各工程の間はコンベア45によって連結されており、モールド46に詰められた粉末がコンベア45によって間歇的に運ばれ、各ステージで所定の処理が行われる。
秤量・充填部41においては、加振器の付いたホッパ47よりモールド46に一定量の粉末が供給される。このとき、粉末充填密度は自然充填密度に近い小さい値なので、所定量の粉末をモールド46に保持するために、モールド46の上部にガイド48が取り付けられている。
次の高密度化部42において、モールド46の上部の粉末上面に蓋49がかぶせられ、図5に示すように、プレスシリンダー50の押棒51により蓋49を押さえながら、モールド46の下部のタッピング装置52を駆動して、粉末の高密度化が行われる。タッピング装置はモールド46内の粉末に下向きの加速度を断続的に与える(タッピング)加振器である。タッピングによりモールド46内の粉末はモールド46の上端(ガイド下端)まで、あるいはそれより少し下方まで押し下げられ、蓋49がモールド46の上面に装着される。その後、タッピング時のホルダー53とガイド48がモールド46から取りはずされ、蓋付きモールドに粉末が高密度に充填された状態で、コンベアによって磁界配向部に搬送される。
磁界配向部43では、粉末が充填されたモールド46が所定の方向に向けられ、所定の位置(コイルの中央部)に置かれる。隔壁40外に設置されているコイル54にパルス大電流が流され、これにより発生するパルス磁界によりモールド46内の粉末が所定の方向に配向される。粉末配向後、粉末が充填されたモールド46は搬送されて、焼結炉に入っていく。
[Manufacturing equipment]
The manufacturing apparatus of the present embodiment will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 5, the entire apparatus (hereinafter referred to as a system) is surrounded by a partition wall 40 and filled with an inert gas such as Ar gas or N 2 gas. As shown in FIG. 5, the system includes a powder weighing / filling unit 41, a densifying unit 42 by tapping, a magnetic field orientation unit 43, and a sintering furnace 44. These processes are connected by a conveyor 45, and the powder packed in the mold 46 is intermittently carried by the conveyor 45, and a predetermined process is performed at each stage.
In the weighing / filling unit 41, a certain amount of powder is supplied to the mold 46 from a hopper 47 equipped with a vibrator. At this time, since the powder packing density is a small value close to the natural packing density, a guide 48 is attached to the upper part of the mold 46 in order to hold a predetermined amount of powder in the mold 46.
In the next densification section 42, a lid 49 is placed on the upper surface of the powder on the upper side of the mold 46, and as shown in FIG. The powder is densified by driving 52. The tapping device is a vibrator that intermittently applies a downward acceleration to the powder in the mold 46 (tapping). By tapping, the powder in the mold 46 is pushed down to the upper end of the mold 46 (the lower end of the guide) or slightly below it, and the lid 49 is attached to the upper surface of the mold 46. Thereafter, the holder 53 and the guide 48 at the time of tapping are removed from the mold 46, and are conveyed to the magnetic field orientation section by the conveyor in a state where the powder with a lid is filled with high density.
In the magnetic field orientation unit 43, the mold 46 filled with powder is directed in a predetermined direction and placed at a predetermined position (center portion of the coil). A large pulse current is passed through the coil 54 installed outside the partition wall 40, and the powder in the mold 46 is oriented in a predetermined direction by the pulse magnetic field generated thereby. After the powder orientation, the mold 46 filled with the powder is conveyed and enters the sintering furnace.

本システムの特長は、粉末がモールドに入れられて運ばれるので粉末のハンドリング(受け渡しや搬送)が容易で、複雑な動きをするロボットやマニュアルオペレーション(人手)が必要でないこと、金型プレスなどで使われている総圧10t〜200tというような巨大なプレス装置が不要であることなどのために、図5に強調して示したように、システム全体を隔壁40によって完全に囲うことが容易にできることである。本発明においては、粉末粒径が究極的にはD50=1μmないし2μmとなる工程を目指しているので、安全性はきわめて重要な因子である。隔壁に穴が開いたり、亀裂が入ったりすると、システム全体が大爆発することも考えられるからである。その意味で、本発明のシステムでは、図6に示したように、図5に示した隔壁40の外側に外側隔壁55を設置して、二重の安全対策を取ることができる。このとき、外側と内側の隔壁の間にも不活性ガスを満たしておく。このようにすればいずれかの工程中に内側隔壁が破れるようなことがあっても、外側隔壁が空気の侵入を防いでくれるので、粉末の燃焼や爆発の心配がない。このようにして、システムをフェイルセーフとすることができる。 The features of this system are that the powder is carried in the mold, so it is easy to handle (delivery and transfer), and there is no need for complicated moving robots or manual operations (manual operation). It is easy to completely enclose the entire system by the partition wall 40 as highlighted in FIG. 5 because a huge press device having a total pressure of 10 to 200 tons is unnecessary. It can be done. In the present invention, safety is an extremely important factor since the process is aimed at a process in which the powder particle diameter is ultimately D 50 = 1 μm to 2 μm. This is because if the partition wall is pierced or cracked, the entire system may explode. In that sense, in the system of the present invention, as shown in FIG. 6, the outer partition wall 55 is installed outside the partition wall 40 shown in FIG. At this time, an inert gas is also filled between the outer and inner partition walls. In this way, even if the inner partition wall may break during any of the processes, the outer partition wall prevents air from entering, so there is no fear of powder combustion or explosion. In this way, the system can be made fail-safe.

次に、本実施例において行った実験について説明する。
[実験1]
Nd=31.5重量%、B=0.97重量%、Co=0.92重量%、Cu=0.10重量%、Al=0.26重量%、残部Fe、の合金をストリップキャスト法で作製した。この合金を5〜10mmのフレーク状に砕いた後、水素解砕とジェットミルにより、D50=4.9μmの微粉末を得た。粉砕工程において酸素濃度は0.1%以下として、微粉末中に含まれる酸素量を極力低く抑えるようにした。ジェットミル粉砕後、液体潤滑剤であるカプロン酸メチルを粉末に対して0.5重量%添加し、ミキサーで撹拌混合した。
この粉末を内径10mm、外径12mm、長さ30mmのステンレスパイプに、粉末充填密度が3.0、3.2、3.4、3.6、3.8、4.0g/cm3になるように充填して、パイプの両端にステンレス製の蓋を取り付けた。このステンレスパイプに詰めたNdFeB磁石粉末に、パイプの軸に平行な方向にパルス磁界を印加した。パルス磁界の強さのピーク値は8Tで、交番的に方向を変えながら減衰していく交番減衰磁界(以下ACパルスという)と、ピーク値8Tに達した後、磁界方向を変えないで減衰していくパルス磁界(以下DCパルスという)の2種類のパルス磁界を使用した。本実施例ではAC、DC、DCの順に、いずれもピーク値8Tのパルス磁界をステンレスパイプに充填した磁石粉末に印加した。磁界印加の後、磁石粉末が充填されたステンレスパイプを焼結炉に搬送し、1050℃で1時間焼結した。この実験で、ステンレスパイプへの粉末の充填、パルス磁界配向、焼結炉への装入、途中の全ての搬送は、全て不活性ガスの中で行い、磁石粉末を一切空気にさらさないで粉砕から焼結までの工程を実施した。焼結後、焼結体をステンレスパイプから取り出した。粉末充填密度を3.0g/cm3、3.2g/cm3としたときの焼結体は中に巣のような空洞が多くできていたが、充填密度を3.4g/cm3としたときの焼結体は蓋に接するごく一部を除いて空洞が生成されていなかった。充填密度を3.6g/cm3以上としたときの焼結体の密度は理論密度の98.7%に達し、空洞はきわめて少ないか全く生成されておらず、高密度高品質の焼結体が形成されることを確認した。焼結体を直径7mm、高さ7mmの円柱に加工して、最大磁界10Tのパルス磁界を印加して、磁気測定を行った。パルス磁界印加による磁気測定から10Tにおける磁化の値に対する残留磁化の比を求め、焼結体中の配向度を測定した。その結果、充填密度=3.6g/cm3により作製した焼結体の配向度は97.0%、3.8g/cm3のものは96.0%であった。比較のために従来法としての金型磁界中成形法により作製した焼結体の配向度は95.6%であった。
Next, an experiment performed in this example will be described.
[Experiment 1]
An alloy of Nd = 31.5% by weight, B = 0.97% by weight, Co = 0.92% by weight, Cu = 0.10% by weight, Al = 0.26% by weight, and the balance Fe was prepared by a strip casting method. This alloy was crushed into 5 to 10 mm flakes, and fine powder with D 50 = 4.9 μm was obtained by hydrogen cracking and jet milling. In the pulverization step, the oxygen concentration was 0.1% or less, and the amount of oxygen contained in the fine powder was kept as low as possible. After jet milling, 0.5% by weight of methyl caproate, a liquid lubricant, was added to the powder, and the mixture was stirred and mixed with a mixer.
This powder is filled into a stainless steel pipe with an inner diameter of 10 mm, an outer diameter of 12 mm, and a length of 30 mm so that the powder packing density is 3.0, 3.2, 3.4, 3.6, 3.8, 4.0 g / cm 3. A lid made of metal was attached. A pulse magnetic field was applied to the NdFeB magnet powder packed in the stainless steel pipe in a direction parallel to the axis of the pipe. The peak value of the intensity of the pulsed magnetic field is 8T, and it is an alternating attenuation magnetic field (hereinafter referred to as AC pulse) that attenuates while changing the direction alternately, and after reaching the peak value of 8T, it attenuates without changing the magnetic field direction. Two types of pulsed magnetic fields were used: a pulsed magnetic field (hereinafter referred to as DC pulse). In this example, a pulse magnetic field having a peak value of 8T was applied to magnet powder filled in a stainless steel pipe in the order of AC, DC, and DC. After applying the magnetic field, the stainless steel pipe filled with the magnetic powder was transferred to a sintering furnace and sintered at 1050 ° C. for 1 hour. In this experiment, the filling of the powder into the stainless steel pipe, the pulsed magnetic field orientation, the charging into the sintering furnace, and all the transportation in the middle are performed in an inert gas, and the magnet powder is pulverized without exposing it to air. To the sintering process. After sintering, the sintered body was taken out from the stainless steel pipe. The sintered compacts when the powder packing density was 3.0 g / cm 3 and 3.2 g / cm 3 had many nest-like cavities inside, but when the packing density was 3.4 g / cm 3 The ligation had no cavities except for a small portion that touched the lid. When the packing density is 3.6 g / cm 3 or more, the density of the sintered body reaches 98.7% of the theoretical density, and there are very few or no cavities, and a high-density, high-quality sintered body is formed. I was sure that. The sintered body was processed into a cylinder having a diameter of 7 mm and a height of 7 mm, and a magnetic field was measured by applying a pulse magnetic field having a maximum magnetic field of 10 T. The ratio of remanent magnetization to the value of magnetization at 10 T was obtained from magnetic measurement by applying a pulsed magnetic field, and the degree of orientation in the sintered body was measured. As a result, the degree of orientation of the sintered body produced with a packing density of 3.6 g / cm 3 was 97.0%, and that of 3.8 g / cm 3 was 96.0%. For comparison, the degree of orientation of the sintered body produced by the conventional molding method in the mold magnetic field was 95.6%.

[実験2]
実験1と同じ合金から水素解砕とジェットミルによって得たD50=4.9μm及びD50=2.9μmの粉末を作製し、焼結体の形状と密度に及ぼすモールドの材質(飽和磁化Js)依存性を調べた。モールドの粉末が充填される空間の大きさは直径25mm、厚さ7mmの扁平な円柱状とし、モールド材質は鉄(Js=2.15T)、パーマロイ(Js=1.4T、1.35T、0.73T、0.65T、0.50T)および非磁性ステンレスのものを作製した。これらモールドの壁の厚さは全て1mmとした。
粉末をこれらのキャビティに充填密度3.8g/cm3になるように詰め、実験1と同じAC→DC→DC(ピーク磁界はいずれも8T)の磁界をモールドごと粉末に印加してこの粉末を配向させ、その後、焼結した。本実験でも実験1と同様、粉末は全工程において空気に触れないようにして焼結体を得た。焼結条件は、D50=4.9μmの粉末に対しては1050℃、D50=2.9μmの粉末に対しては1020℃とした。焼結後、モールドから焼結体を取り出した。その結果、焼結体の形状がモールドの材質によって大きく変わることが分った。Jsが最大である鉄製モールドにより作製した焼結体には中央部に2mm程度の大きい穴があり、この穴の周りから直径0.5mm程度の柱状体がとれてきて、穴がさらに大きくなった。
[Experiment 2]
D 50 = 4.9μm and D 50 = 2.9μm powder obtained by hydrogen crushing and jet mill from the same alloy as in Experiment 1, and mold material (saturation magnetization J s ) affecting the shape and density of the sintered body Dependency was examined. The space filled with mold powder is a flat cylinder with a diameter of 25mm and a thickness of 7mm. The mold material is iron (J s = 2.15T), permalloy (J s = 1.4T, 1.35T, 0.73T) 0.65T, 0.50T) and nonmagnetic stainless steel. The wall thicknesses of these molds were all 1 mm.
The powder is packed into these cavities so that the packing density is 3.8 g / cm 3 , and the same AC → DC → DC (each peak magnetic field is 8T) magnetic field is applied to the powder as in Experiment 1, and this powder is oriented. And then sintered. Also in this experiment, as in Experiment 1, the powder was not exposed to air in all steps, and a sintered body was obtained. The sintering conditions were 1050 ° C. for the powder with D 50 = 4.9 μm and 1020 ° C. for the powder with D 50 = 2.9 μm. After sintering, the sintered body was taken out from the mold. As a result, it has been found that the shape of the sintered body varies greatly depending on the material of the mold. The sintered body made with an iron mold with the largest J s has a large hole of about 2 mm in the center, and a columnar body with a diameter of about 0.5 mm is taken around this hole, making the hole even larger .

モールド材質として、Jsが1.35T以上のパーマロイを使用した場合も、鉄製モールドほどではないが同様な傾向が見られた。また、非磁性のステンレスモールドについても、焼結体中央部に小さい巣が形成されていることがあった。しかし、このときの巣は実用上多くの目的には支障がない程度のものがほとんどであった。欠陥がなく、形状が良好であったのは、Js=0.5〜0.73Tのパーマロイ製モールドを使って作製した焼結体であった。中でもJs=0.73Tのパーマロイ製モールドにより作製した焼結体は欠陥が全くなく、形状も最良であった。このことから本発明に使用する粉末モールドに使用する材料は、Jsが大きすぎもせず、小さすぎもせず、Js=0.3〜1T、好ましくはJs=0.5〜0.8Tが最適であることが分かった。この最適Jsの値は粉末充填密度と粉末の磁化にも関係しており、モールド材のJsが(粉末の磁化)×(粉末の百分率で表した充填密度)の値に近いときに最良の焼結体が得られることが分かった。このようなモールド材質による焼結体の品質の差は、キャビティー形状に依存し、焼結後の焼結体形状が扁平なときに顕著に現れることが判明した。 Even when Permalloy with a J s of 1.35T or more was used as the mold material, the same tendency was observed, although not as much as the iron mold. In addition, with respect to the nonmagnetic stainless mold, a small nest was sometimes formed in the center of the sintered body. However, most of the nests at this time did not hinder practically many purposes. The sintered body produced using a permalloy mold with J s = 0.5 to 0.73 T had no defect and good shape. Among them, the sintered body produced by a permalloy mold with J s = 0.73T had no defects and the shape was the best. For this reason, the material used for the powder mold used in the present invention is that J s is neither too large nor too small, and J s = 0.3 to 1 T, preferably J s = 0.5 to 0.8 T is optimal. I understood. The value of the optimum J s is also related to the magnetization of the powder packing density and powder, best when close to the value of J s of the mold material (the magnetization of the powder) × (filling density, expressed as a percentage of powder) It was found that a sintered body of It was found that the difference in the quality of the sintered body depending on the mold material depends on the cavity shape, and appears significantly when the sintered body shape after sintering is flat.

[実験3]
実験1と同じストリップキャスト合金を水素粉砕した後、ジェットミルにより、粉砕条件を変化させて粒径の異なる微粉末を作製した。作製した微粉末の粒径はD50=2.91μm、4.93μm、9.34μmの3種類である。これらの粉末について実験2と同じ形状をもつパーマロイ製モールド(Js=0.73T)に、充填密度3.8g/cm3まで充填し、焼結した。この場合も、粉砕から焼結までの全工程において、粉末が空気に触れることがないように、高純度のArガス中で作業が行われた。比較のために、従来法の金型プレスによる焼結体作製も行った。従来法の場合についても、粉末や圧粉体が焼結前に空気に触れないように、不活性ガス中で全ての作業を行った。焼結温度は、本実施例においても、従来法の金型プレス法を使用する場合でも、D50=2.91μm、については1020℃、D50=4.93μmについては1050℃、D50=9.34μmについては1100℃とした。これらの温度において異常粒成長が抑制された良好な焼結体が得られた。いずれの焼結体についても焼結後500℃で1時間熱処理された。実験1で述べたパルス磁化測定により、保磁力を測定した結果および焼結体中の酸素量分析結果を表1に示す。比較のために、従来法の金型プレスにより作製した焼結体の保磁力および焼結体中酸素量を表2に示す。
[Experiment 3]
After the same strip cast alloy as in Experiment 1 was hydrogen pulverized, fine powders having different particle diameters were produced by changing the pulverization conditions with a jet mill. The produced fine powder has three particle sizes of D 50 = 2.91 μm, 4.93 μm and 9.34 μm. These powders were filled in a Permalloy mold (J s = 0.73T) having the same shape as in Experiment 2 to a packing density of 3.8 g / cm 3 and sintered. In this case as well, in all steps from pulverization to sintering, the work was performed in high purity Ar gas so that the powder was not exposed to air. For comparison, a sintered body was also produced by a conventional mold press. Also in the case of the conventional method, all operations were performed in an inert gas so that the powder and the green compact did not come into contact with air before sintering. Sintering temperature, also in this embodiment, even when using a mold pressing method of the prior art, D 50 = 2.91μm, 1020 ℃ for, 1050 ° C. for D 50 = 4.93μm, D 50 = 9.34μm About 1100 degreeC. A good sintered body in which abnormal grain growth was suppressed at these temperatures was obtained. Each sintered body was heat-treated at 500 ° C. for 1 hour after sintering. Table 1 shows the results of measuring the coercive force by the pulse magnetization measurement described in Experiment 1 and the results of analyzing the amount of oxygen in the sintered body. For comparison, Table 2 shows the coercive force and the amount of oxygen in the sintered body produced by a conventional mold press.

表1と表2を比較すると、粉末粒径が小さい粉末を使用したとき、本発明の方法は従来法に比べて大きい保磁力が得られることが分かる。これは、それぞれの表に示すように、本発明の方法では、工程中に粉末が酸化される程度が低いことによっている。なお、D50=2.91μmの粉末についての比較例の実験中に、プレス機の囲いのわずかな空気漏れのために粉末が加熱されて燃えだした事故があったことに注意しなければならない。一般に従来法の金型プレス法は圧粉体を金型から取出すときに、圧粉体と金型との摩擦により熱が発生したり、プレス機自体、または圧粉体取出し、配置、箱詰作業時に頻繁に発生する種々のトラブルのために、外部から酸素が系内に侵入しやすく、全システムがAr雰囲気中において動作するように設計されていても、焼結後の焼結体酸素量は増加しやすい。酸素の混入量がある限界を超えると粉末が加熱されて、燃えたり爆発に至る事故が発生することもある。これに対して、本発明の方法は、工程が単純なのでトラブルが少なく酸素の系内への侵入をきわめて低く抑えることができるとともに、この状態が安定しているので、粉末粒径が小さくても、焼結後の焼結体中の酸素量をきわめて低くでき、安定して低酸素焼結体を生産できる。表1と表2の差は数少ない実施例の比較であるが、生産量が多い大量生産においては、本発明の効果は表1と表2の差よりさらに大きくなることが予想される。 Comparing Table 1 and Table 2, it can be seen that when a powder having a small powder particle size is used, the method of the present invention can provide a larger coercive force than the conventional method. This is because, as shown in each table, in the method of the present invention, the degree to which the powder is oxidized during the process is low. It should be noted that during the experiment of the comparative example for the powder of D 50 = 2.91 μm, there was an accident in which the powder was heated and burned due to a slight air leak in the press enclosure. Generally, in the conventional mold pressing method, when the green compact is taken out of the mold, heat is generated due to friction between the green compact and the mold, or the press itself or the green compact is taken out, arranged and packed. Due to various troubles that frequently occur during work, oxygen can easily enter the system from the outside, and even if the entire system is designed to operate in an Ar atmosphere, the amount of oxygen in the sintered body after sintering Is easy to increase. When the oxygen content exceeds a certain limit, the powder may be heated, causing an accident that may lead to burning or explosion. On the other hand, the method of the present invention has a simple process, so there are few troubles, and oxygen can be kept from entering the system very low, and since this state is stable, even if the powder particle size is small. The amount of oxygen in the sintered body after sintering can be made extremely low, and a low oxygen sintered body can be produced stably. Although the difference between Table 1 and Table 2 is a comparison of a few examples, the effect of the present invention is expected to be greater than the difference between Table 1 and Table 2 in mass production with a large amount of production.

本実施例により、D50=2.91μmの粉末をNdFeB焼結磁石の生産に安定して使用することが可能であり、本発明の方法がDyやTbのような高価な希土類元素を使わないで高保磁力化が可能であることが実証された。 According to this example, it is possible to stably use a powder of D 50 = 2.91 μm for the production of a NdFeB sintered magnet, and the method of the present invention does not use an expensive rare earth element such as Dy or Tb. It has been demonstrated that high coercivity can be achieved.

[実験4]
実験1のストリップキャスト合金を水素粉砕し、ジェットミルにより、D50=2.9μmの粉末を作製した。この粉末にカプロン酸メチルを0.5重量%添加して、よく混合した。一方直径23mm、深さ4mmの空洞を持つモールドを鉄、磁性ステンレス(Js=1.4T)、パーマロイ(Js=0.7T)および非磁性ステンレスの4種類の材質で作製した。モールドの肉厚は両端面3mm、側方部2mmとした。モールド内面にはBN粉末と固形ワックスを混ぜたものをこすり付けて焼結中の溶着防止膜を形成した。これらのモールドに、上述したカプロン酸メチルを添加したD50=2.9μmの粉末を、充填密度が3.2g/cm3、3.3g/cm3、3.4g/cm3、3.5g/cm3、および3.6g/cm3になるように充填した。その後粉末を充填したモールドをコイルに入れ、円柱形モールドの軸方向に、ピーク値9TのAC、続いてDC、もう一度DCの磁界を印加して粉末を配向させ、引き続き焼結を行った。焼結は、真空中で1010℃で2時間行い、冷却した。図7に焼結後のモールド内面および焼結体の写真を示す。焼結体寸法は直径19.0〜19.5mm、厚さ2.7〜2.8mm(充填密度が高いものほど大きい。)であった。写真から鉄製モールドを使用して作製した焼結体は全て、まん中に穴があいていて、モールド側中央部に焼結体のかけらが残留していることが分かる。このように、鉄製モールドを使用して比較的薄肉の焼結体を作製するときは、粉末の充填密度が高い場合でも、中央部に大きい穴ができてしまう。磁性ステンレス(SUS440)モールドを使用したときにも、充填密度が低い場合には円板状焼結体の中央部にやはり巣ができる傾向にあることが分る。磁化Jsが比較的小さいパーマロイや非磁性ステンレス(SUS304)のモールドを使用すると、低充填密度(3.2〜3.3g/cm3)でも中央部に穴ができない。なお、この実験で使用したモールドは蓋が軽く閉まる程度(すり合わせ部があまりきついはめあいになっていない)にした。焼結中の粉末から放出されるガス成分は、このゆるいすり合わせ部から抜けていった。
[Experiment 4]
The strip cast alloy of Experiment 1 was hydrogen pulverized, and a powder of D 50 = 2.9 μm was produced by a jet mill. 0.5% by weight of methyl caproate was added to this powder and mixed well. On the other hand, a mold having a cavity with a diameter of 23 mm and a depth of 4 mm was made of four types of materials: iron, magnetic stainless steel (J s = 1.4T), permalloy (J s = 0.7T), and nonmagnetic stainless steel. The thickness of the mold was 3 mm on both end faces and 2 mm on the side. The inner surface of the mold was rubbed with a mixture of BN powder and solid wax to form a welding prevention film during sintering. In these molds, the above-mentioned powder of D 50 = 2.9 μm added with methyl caproate has a packing density of 3.2 g / cm 3 , 3.3 g / cm 3 , 3.4 g / cm 3 , 3.5 g / cm 3 , and Filled to 3.6 g / cm 3 . Thereafter, the powder-filled mold was put in a coil, and the powder was oriented by applying an AC with a peak value of 9 T, then DC, and then a DC magnetic field in the axial direction of the cylindrical mold, followed by sintering. Sintering was performed in vacuum at 1010 ° C. for 2 hours and cooled. FIG. 7 shows photographs of the mold inner surface and sintered body after sintering. The size of the sintered body was 19.0 to 19.5 mm in diameter and 2.7 to 2.8 mm in thickness (the higher the packing density, the larger). It can be seen from the photograph that all of the sintered bodies produced using the iron mold have holes in the middle, and fragments of the sintered body remain in the mold side center. Thus, when a relatively thin sintered body is produced using an iron mold, a large hole is formed at the center even when the powder packing density is high. It can be seen that when a magnetic stainless steel (SUS440) mold is used, if the packing density is low, a nest tends to be formed at the center of the disk-shaped sintered body. If a permalloy or nonmagnetic stainless (SUS304) mold with a relatively small magnetization J s is used, a hole cannot be formed in the center even at a low packing density (3.2 to 3.3 g / cm 3 ). In addition, the mold used in this experiment was set to such an extent that the lid was lightly closed (the fitting portion was not tightly fitted). The gas component released from the powder being sintered escaped from this loosely bonded portion.

[実験5]
実験4と同じ粉末を使用し、直径10mm、長さ60mmの空洞をもつモールドを使用して、実験4と同様の実験をした。円柱モールドの片方に蓋をはめこみ、形成された空洞に粉末を充填密度3.4g/cm3、3.5 g/cm3、3.6g/cm3、3.7g/cm3、3.8g/cm3まで充填した。本実験では両蓋の材質とモールドの材質を独立に変える実験も行った。粉末をモールドに充填して両蓋を閉めた後、実験4と同じ条件で円柱モールドの軸方向に磁界配向を行った。その後実験4と同じ条件で焼結した。蓋のモールド両端のはめ合いはゆるめとして、焼結中の放出ガスが排出されやすいようにした。焼結条件は実験4と同様である。焼結体の密度、形状、巣の形成の状況を調べた結果、焼結体の密度は全ての試料について、7.5g/cm3以上で、欠陥のない長細い円柱焼結体が作製できた。しかし、両端の蓋の材質が非磁性のSUS304のとき、円柱の中央部が太く、両端部が細い樽形の形状を持つ傾向が認められた。両端部が強磁性体製のときには均一な太さの円柱試料が形成された。
[Experiment 5]
An experiment similar to Experiment 4 was performed using a mold having a cavity of 10 mm in diameter and 60 mm in length using the same powder as in Experiment 4. Put the lid on one of the cylindrical mold, filling the powder into the formed cavity density 3.4g / cm 3, 3.5 g / cm 3, 3.6g / cm 3, 3.7g / cm 3, was filled to 3.8 g / cm 3 . In this experiment, an experiment was conducted in which the material of both lids and the material of the mold were changed independently. After filling the mold with powder and closing both lids, magnetic field orientation was performed in the axial direction of the cylindrical mold under the same conditions as in Experiment 4. Thereafter, sintering was performed under the same conditions as in Experiment 4. The fitting at both ends of the lid mold was loosened so that the released gas during sintering was easily discharged. The sintering conditions are the same as in Experiment 4. As a result of investigating the density, shape, and nest formation of the sintered body, the density of the sintered body was 7.5 g / cm 3 or more for all samples, and a long and thin cylindrical sintered body without defects could be produced. . However, when the material of the lids at both ends was non-magnetic SUS304, a tendency was observed that the middle part of the cylinder was thick and the barrels were narrow at both ends. When both ends were made of a ferromagnetic material, a cylindrical sample having a uniform thickness was formed.

[実験6]
実験4と同じ粉末を使用して、図2(3)のモールドにより平板状および弓形板状磁石の作製実験を行った。ただし、弓形板状磁石用モールドは、しきり板21を湾曲したしきり板に替えて使用した。モールドは粉末充填前にBNと固形ワックスの混合物をこすり付けてコーティングをした。上下の蓋は、厚さ1mmの平らな非磁性ステンレス板を使用し、この板の四隅に設けた穴と、図2(3)には示されていない、モールドの四角のネジ穴にボルトを通して締めつけて上下の蓋とモールド本体を固定した。粉末充填量は3.2g/cm3から3.9g/cm3まで0.1g/cm3ずつの間隔で変え、焼結条件は実験4と同じとした。配向磁界の方向はモールド外わくの長辺の方向に平行な方向とした。実験結果の要点はつぎの通りである。
(1) 充填密度が3.4g/cm3以上でモールドの材質およびしきり板の材質が非磁性のときおよびパーマロイのとき、欠陥のない、高密度の、かつ高い磁気特性をもつNdFeB焼結磁石の平板状および弓形板状磁石が作製できた。
(2) 平板面および弓形板面のしきり板が鉄または磁性ステンレス製の場合には、平板および弓形板の中央部に実験4の写真(図7)に示したものと同様の巣が形成され、良好な製品が作製できなかった。
(3) モールド外わくの材質が鉄,磁性ステンレスまたはパーマロイ、上蓋及び底板の材質が非磁性ステンレス、仕切り板の材質が非磁性ステンレスまたはパーマロイとして、モールドに粉末を充填して、両蓋を閉め、パルス磁界配向した後、上下の非磁性ステンレス製の蓋および底板を取り除いたが、配向されたモールド内の粉末は、けば立ったり、落下したりすることはなく、多少の機械的振動やショックにも安定であることが分った。その後、上下の蓋および底板を取除いたまま焼結を行ったところ、高配向・高焼結密度の良好な焼結体が作製できた。但し、モールド外わくの材質が鉄又は磁性ステンレスのとき、仕切り板で仕切られた複数の空洞のうち両端の空洞、即ち平板面又は弓形板面がこの外わくに接する空洞に形成された焼結体には巣ができていた。これら両端以外の空洞からは、巣が形成されていない良好な焼結体が得られた。
[Experiment 6]
Using the same powder as in Experiment 4, a flat plate and an arcuate plate magnet were manufactured using the mold shown in FIG. 2 (3). However, the arc-shaped plate magnet mold was used by replacing the threshold plate 21 with a curved threshold plate. The mold was coated by rubbing a mixture of BN and solid wax before powder filling. The upper and lower lids use flat non-magnetic stainless steel plates with a thickness of 1 mm. Bolts are inserted into the holes in the four corners of this plate and the square screw holes in the mold not shown in Fig. 2 (3). The upper and lower lids and the mold body were fixed by tightening. Powder loadings varied at intervals of every 0.1 g / cm 3 from 3.2 g / cm 3 to 3.9 g / cm 3, the sintering conditions were the same as Experiment 4. The direction of the orientation magnetic field was a direction parallel to the direction of the long side outside the mold. The main points of the experimental results are as follows.
(1) NdFeB sintered magnets with a high density and high magnetic properties without defects when the packing density is 3.4 g / cm 3 or higher, the mold material and the slab plate material are non-magnetic and permalloy. Flat and arcuate plate magnets could be made.
(2) When the flat plate and arcuate plate are made of iron or magnetic stainless steel, a nest similar to that shown in the photograph of Experiment 4 (Fig. 7) is formed at the center of the flat plate and arcuate plate. A good product could not be produced.
(3) The mold outer material is iron, magnetic stainless steel or permalloy, the top and bottom plates are non-magnetic stainless steel, and the partition plate is non-magnetic stainless steel or permalloy. Fill the mold with powder and close both lids. After the orientation of the pulse magnetic field, the upper and lower nonmagnetic stainless steel lids and the bottom plate were removed, but the powder in the oriented mold did not flicker or fall, and some mechanical vibration or It turns out that it is stable to shock. Thereafter, sintering was performed with the upper and lower lids and the bottom plate removed, and a sintered body having a high orientation and a high sintering density could be produced. However, when the material of the outer mold of the mold is iron or magnetic stainless steel, among the plural cavities partitioned by the partition plate, the cavity formed at both ends, that is, the flat plate surface or the arcuate plate surface is formed in the cavity in contact with the outer frame. The body had a nest. From these cavities other than both ends, a good sintered body with no nest formed was obtained.

[実験7]
実験4と同じ粉末を使用して、軸方向に配向された筒形リング状磁石の作製実験を行った。使用したモールドには、底蓋中央にも、上蓋と同様の、中子が入る穴があいている。中子を底蓋にはめこみ、底蓋をモールドにはめこんで筒形リング状空洞を形成した。この筒形リング状空洞に合金粉末を3.4〜3.8g/cm3の密度で充填し、上蓋を閉めた。中子と上下の蓋およびモールドと上下の蓋のはめ合いは、はめこんだ後、持ち上げてもずり落ちないが、強く引きぬくと外れる程度に調整しておいた。上下の蓋、中子、モールドの材質を実験4と同様に4種類それぞれ独立に変えて実験した。
その結果、中子を非磁性ステンレス製として、上下の蓋を磁性体(鉄、磁性ステンレス、パーマロイ)としたとき、キャビティーに粉末を充填して、磁界を筒形リング状キャビティーの軸方向に印加した後、中子を引きぬいても、磁化された粉末が上下蓋に吸着されて粉末の落下や崩れが起こらないことを確認した。そして、中子を引き抜いたまま、モールドごと、筒の軸を鉛直にして焼結炉に入れ、1010℃で2時間焼結を行った。このようにして作製した焼結体は変形やゆがみもなく、焼結収縮から予想される通りの筒形リング状であった。また、巣などの欠陥もなく、高密度であることを確認した。磁気特性を測定した結果、この実験で作製された筒形リング状NdFeB焼結体は、従来法の平行磁界中プレス(金型プレス)によって作製されるNdFeB焼結磁石よりもはるかに高いBrおよび(BH)maxを持ち、直角磁界中プレスによって作製された磁石の特性と同じくらいか、条件によってはそれより高い特性をもっていることを確認した。本実験において、使用したモールドと、それによって作製された筒形リング状NdFeB焼結磁石の写真を図8に示す。この時、モールドの空洞の外径は23.0mm、内径は10.0mm、高さは33.2mmであった。そして、この作製された筒形リング状磁石の外径は19.1mm、内径は8.6mm、高さは22.3mmであった。
[Experiment 7]
Using the same powder as in Experiment 4, an experiment was conducted to produce a cylindrical ring magnet oriented in the axial direction. The mold used has a hole in the center of the bottom lid, similar to the top lid, for the core to enter. A cylindrical ring-shaped cavity was formed by fitting the core into the bottom lid and the bottom lid into the mold. This cylindrical ring-shaped cavity was filled with alloy powder at a density of 3.4 to 3.8 g / cm 3 and the upper lid was closed. The fit between the core and the upper and lower lids and the mold and the upper and lower lids were adjusted so that they would not fall off when they were lifted up, but could be removed when pulled strongly. The experiment was performed by changing the material of the upper and lower lids, cores, and molds independently of each other in the same manner as in Experiment 4.
As a result, when the core is made of non-magnetic stainless steel and the upper and lower lids are made of a magnetic material (iron, magnetic stainless steel, permalloy), the cavity is filled with powder, and the magnetic field is axially directed to the cylindrical ring cavity. It was confirmed that the magnetized powder was adsorbed by the upper and lower lids, and the powder did not fall or collapse even when the core was pulled out. Then, with the core pulled out, the mold was placed in a sintering furnace with the cylinder axis vertical, and sintering was performed at 1010 ° C. for 2 hours. The sintered body produced in this manner had no deformation or distortion, and had a cylindrical ring shape as expected from sintering shrinkage. Moreover, it was confirmed that there was no defect such as a nest and the density was high. Results of measurement of magnetic properties, the cylindrical ring NdFeB sintered body produced in this experiment is much higher B r than NdFeB sintered magnet made by a magnetic field parallel in the press of the conventional method (mold pressing) And (BH) max , and it was confirmed that it had the same characteristics as magnets produced by pressing in a perpendicular magnetic field or higher characteristics depending on the conditions. FIG. 8 shows a photograph of the mold used in this experiment and the cylindrical ring-shaped NdFeB sintered magnet produced thereby. At this time, the outer diameter of the mold cavity was 23.0 mm, the inner diameter was 10.0 mm, and the height was 33.2 mm. The produced cylindrical ring-shaped magnet had an outer diameter of 19.1 mm, an inner diameter of 8.6 mm, and a height of 22.3 mm.

[実験8]
表3に示すような組成と厚さの異なる合金を5種類作製した。
これらの合金に水素を吸蔵させて、合金に細かいひびを入れてから、合金を400℃に加熱して主相中の水素を除去した。このようにして水素粉砕した合金をジェットミルにより微粉砕した。ジェットミルの粉砕条件を変えて粉砕することによりD50=4μm以下の粒径の粉末を作製した。なお、ジェットミル粉砕前に、水素粉砕した合金中に合金重量の0.05%のステアリン酸亜鉛粉末(固体潤滑剤)を添加した。これらの粉末を空気に触れないようにして、高純度Arを満たした高性能グローブボックス(露点約-80℃)に移し、その後の全ての粉末の取り扱いを、このグローブボックス中で行った。グローブボックスの中で、まず液体潤滑剤カプロン酸メチルを0.5%合金粉末に添加して、高速で羽根が回るミキサーで5分程度撹拌した。これらの粉末を直径10mm、深さ10mmの円柱状空洞をもつパーマロイ製モールドに充填した。充填密度は2.5g/cm3から4.1g/cm3まで0.1g/cm3きざみで変化させた。粉末をモールドに充填した後、モールドに蓋をした。蓋には特に小孔や溝を設けないで、蓋とモールドの口とのはめ合い部分のすきまを焼結時の脱気孔とした。粉末を充填したモールドを密閉容器に入れて、この密閉容器に入れたまま粉末とモールドにパルス磁界を印加した。パルス磁界は1.8T〜9Tの範囲で変化させ、交流減衰パルス、直流パルスを順次印加して粉末の磁界配向を行った。粉末を磁界配向した後、密閉容器を焼結炉入口に結合させ、空気に全く触れることなく、密閉容器内のモールドを焼結炉内に移行して、焼結炉入口を閉じた。焼結は10-4Pa以上の高真空中で行った。焼結温度は950℃〜1050℃の範囲で変化させ、焼結後の焼結体の密度(焼結密度)が7.5g/cm3を超える最低温度を最適温度とした。焼結時間は2hとした。焼結後、焼結体を800℃から室温まで急冷し、その後500〜600℃で1h加熱して急冷した。熱処理後、全試料を直径7mm、長さ7mmの円柱に加工し、外観検査、密度測定、最大磁場10Tのパルス磁化測定による磁化曲線の測定を行った。この実験の主要な結果を表4に示す。
表4において、配向磁界が9.0Pや1.8Pとなっているのは、それぞれ9.0Tおよび1.8Tのピーク値をもつパルス磁界を意味し、いずれの場合もそれぞれのピーク値をもつ交流減衰パルス1回と続いて同じピーク値をもつ直流パルスを同方向に2回印加した。2.5Dは2.5Tの直流磁界を印加したことを示す。このとき、まず直流磁界をモールドの1方向に印加して、次にモールドを固定したまま磁界印加方向を逆方向に変化させて同じ強さの直流磁界を印加した。
[Experiment 8]
Five types of alloys with different compositions and thicknesses as shown in Table 3 were prepared.
Hydrogen was occluded in these alloys and fine cracks were formed in the alloys, and then the alloys were heated to 400 ° C. to remove hydrogen in the main phase. The hydrogen pulverized alloy was pulverized by a jet mill. A powder having a particle size of D 50 = 4 μm or less was prepared by pulverizing by changing the pulverization conditions of the jet mill. Before jet milling, zinc stearate powder (solid lubricant) at 0.05% of the alloy weight was added to the hydrogen-pulverized alloy. These powders were transferred to a high-performance glove box (dew point of about −80 ° C.) filled with high-purity Ar so as not to be exposed to air, and all subsequent powders were handled in this glove box. In the glove box, first, the liquid lubricant methyl caproate was added to 0.5% alloy powder, and the mixture was stirred for about 5 minutes with a mixer that rotates at high speed. These powders were filled into a permalloy mold having a cylindrical cavity having a diameter of 10 mm and a depth of 10 mm. Packing density was varied in 0.1 g / cm 3 increments from 2.5 g / cm 3 to 4.1 g / cm 3. After filling the mold with the powder, the mold was capped. The lid was not particularly provided with small holes or grooves, and the clearance at the fitting portion between the lid and the mold mouth was used as a deaeration hole during sintering. The mold filled with the powder was put in a sealed container, and a pulsed magnetic field was applied to the powder and the mold while being put in the sealed container. The pulse magnetic field was changed in the range of 1.8T to 9T, and an AC decay pulse and a DC pulse were sequentially applied to perform magnetic field orientation of the powder. After the powder was magnetically oriented, the sealed container was coupled to the sintering furnace inlet, and the mold in the sealed container was transferred into the sintering furnace without any contact with air, and the sintering furnace inlet was closed. Sintering was performed in a high vacuum of 10 −4 Pa or higher. The sintering temperature was changed in the range of 950 ° C. to 1050 ° C., and the lowest temperature at which the density of the sintered body after sintering (sintering density) exceeded 7.5 g / cm 3 was determined as the optimum temperature. The sintering time was 2 hours. After sintering, the sintered body was rapidly cooled from 800 ° C. to room temperature, and then rapidly cooled by heating at 500 to 600 ° C. for 1 h. After the heat treatment, all samples were processed into a cylinder having a diameter of 7 mm and a length of 7 mm, and a magnetization curve was measured by appearance inspection, density measurement, and pulse magnetization measurement with a maximum magnetic field of 10T. The main results of this experiment are shown in Table 4.
In Table 4, the orientation magnetic field of 9.0P or 1.8P means a pulse magnetic field having peak values of 9.0T and 1.8T, respectively. Then, a DC pulse having the same peak value was applied twice in the same direction. 2.5D indicates that a 2.5 T DC magnetic field was applied. At this time, a DC magnetic field was first applied in one direction of the mold, and then a DC magnetic field having the same strength was applied by changing the magnetic field application direction in the reverse direction while the mold was fixed.

本実験において、本発明の方法により、従来の金型プレス法やRIP法では取扱いが困難な、粒径がきわめて小さい粉末が安全に使用でき、従来法では達成困難であった高保磁力をもつNdFeB焼結磁石が工業的に製作可能であることを確認した。
ただし、このような高特性を得るためには、モールドへの粉末の充填密度、配向磁界、焼結温度等を適切に設定することが望ましい。試料1〜13においては高い残留磁束密度Br、最大エネルギー積(BH)max、保磁力HcJ及び配向度Jr/Jsが得られている。それに対して試料14及び15は焼結温度を他の試料よりも高くしたものであるが、(BH)max及び保磁力HcJが他の試料よりもやや低下している。また、試料16は配向磁界が低く、Br、(BH)maxおよびJr/Jsが他の試料よりもやや低下している。試料17は充填密度を他の試料よりも低くしたものであるが、焼結体中に空洞ができ、他の試料と比較可能な磁気特性の測定ができなかった。
比較例は従来の金型プレス法により、従来の標準的な大きさの粒径をもつ粉末を使用して作製したNdFeB焼結磁石の例を示す。比較例では粉末粒径をあまり小さくできないので、得られる保磁力が本発明の磁石の例より小さいことが分かる。
In this experiment, by the method of the present invention, NdFeB having a high coercive force, which is difficult to achieve by the conventional method, can be safely used with a powder having an extremely small particle size, which is difficult to handle by the conventional mold press method and RIP method. It was confirmed that the sintered magnet can be manufactured industrially.
However, in order to obtain such high characteristics, it is desirable to appropriately set the packing density of powder in the mold, the orientation magnetic field, the sintering temperature, and the like. In samples 1 to 13, high residual magnetic flux density B r , maximum energy product (BH) max , coercive force H cJ and orientation degree J r / J s are obtained. On the other hand, Samples 14 and 15 have a higher sintering temperature than the other samples, but (BH) max and coercive force HcJ are slightly lower than those of the other samples. Sample 16 has a low orientation magnetic field, and B r , (BH) max and J r / J s are slightly lower than those of other samples. Sample 17 had a packing density lower than that of the other samples, but cavities were formed in the sintered body, and magnetic properties comparable to those of other samples could not be measured.
The comparative example shows an example of an NdFeB sintered magnet manufactured by using a conventional powder having a standard particle size by a conventional die press method. In the comparative example, the particle size of the powder cannot be made very small, so it can be seen that the coercive force obtained is smaller than that of the magnet of the present invention.

本発明の磁気異方性希土類焼結磁石の製造方法の実施に用いる単個取りのモールドの例を示す斜視図。The perspective view which shows the example of the single piece mold used for implementation of the manufacturing method of the magnetic anisotropic rare earth sintered magnet of this invention. 本発明の磁気異方性希土類焼結磁石の製造方法の実施に用いる多数個取りのモールドの例を示す斜視図。The perspective view which shows the example of the multi-piece mold used for implementation of the manufacturing method of the magnetic anisotropic rare earth sintered magnet of this invention. 本発明の磁気異方性希土類焼結磁石の製造方法の実施に用いる多数個取りのモールドの例を示す斜視図。The perspective view which shows the example of the multi-piece mold used for implementation of the manufacturing method of the magnetic anisotropic rare earth sintered magnet of this invention. 本実施例のモールドに用いる蓋の例を示す斜視図。The perspective view which shows the example of the lid | cover used for the mold of a present Example. 本発明の磁気異方性希土類焼結磁石の製造装置の一例を示す概略構成図。The schematic block diagram which shows an example of the manufacturing apparatus of the magnetic anisotropic rare earth sintered magnet of this invention. 本発明の磁気異方性希土類焼結磁石の製造装置の一例を示す概略構成図。The schematic block diagram which shows an example of the manufacturing apparatus of the magnetic anisotropic rare earth sintered magnet of this invention. 本実施例において作製した円板状NdFeB焼結磁石及びその作製に用いたモールドの写真。The photograph of the disk-shaped NdFeB sintered magnet produced in a present Example, and the mold used for the production. 本実施例において作製した筒形リング状NdFeB焼結磁石(磁界配向方向は軸に平行な方向)及びその作製に用いたモールドの写真。The cylindrical ring-shaped NdFeB sintered magnet produced in a present Example (The magnetic field orientation direction is a direction parallel to an axis | shaft), and the photograph of the mold used for the production.

符号の説明Explanation of symbols

40…隔壁
41…秤量・充填部
42…高密度化部
43…磁界配向部
44…焼結炉
45…コンベア
46…モールド
47…ホッパ
48…ガイド
49…蓋
50…プレスシリンダー
51…押棒
52…タッピング装置
53…ホルダー
54…コイル
55…外側隔壁
40 ... Bulkhead
41 ... Weighing / filling section
42 ... Densification part
43 ... Magnetic field orientation part
44 ... Sintering furnace
45 ... conveyor
46 ... Mold
47 ... Hopper
48 ... Guide
49 ... lid
50 ... Press cylinder
51 ... Push bar
52 ... Tapping device
53 ... Holder
54 ... Coil
55… Outer bulkhead

Claims (27)

a) 製品の形状に対応した空洞を持つモールドにDy及びTbを含有しないNdFeB磁石の合金粉末を真密度に対して46.4%から55%の間の密度で充填する工程と、
b) 前記合金粉末に磁界を印加して、該合金粉末を配向させる工程と、
c) 前記合金粉末をモールドに充填した状態、且つ、該合金粉末から放出される気体成分をモールド外に排出可能な状態で1010℃以下の焼結温度に加熱して焼結する工程と、
d) 前記合金粉末の焼結体を前記モールドから取り出す工程と、
を有し、上記充填工程から上記焼結工程までを無酸素又は不活性ガス雰囲気中である容器内で一貫して行うことを特徴とする磁気異方性希土類焼結磁石の製造方法。
a) filling a mold having a cavity corresponding to the shape of the product with an alloy powder of NdFeB magnet not containing Dy and Tb at a density between 46.4% and 55% of the true density ;
b) applying a magnetic field to the alloy powder to orient the alloy powder;
c) a step of heating and sintering to a sintering temperature of 1010 ° C. or lower in a state where the alloy powder is filled in a mold and a gas component released from the alloy powder can be discharged out of the mold;
d) removing the sintered body of the alloy powder from the mold;
The method for producing a magnetic anisotropic rare earth sintered magnet is characterized in that the process from the filling step to the sintering step is performed consistently in a container in an oxygen-free or inert gas atmosphere.
a) 製品の形状に対応した空洞を持つモールドに、6重量%以下のDy及び/又はTbを含有するNdFeB磁石の合金粉末を真密度に対して46.4%から55%の間の密度で充填する工程と、
b) 前記合金粉末に磁界を印加して、該合金粉末を配向させる工程と、
c) 前記合金粉末をモールドに充填した状態、且つ、該合金粉末から放出される気体成分をモールド外に排出可能な状態で1010℃以下の焼結温度に加熱して焼結する工程と、
d) 前記合金粉末の焼結体を前記モールドから取り出す工程と、
を有し、上記充填工程から上記焼結工程までを無酸素又は不活性ガス雰囲気中である容器内で一貫して行うことを特徴とする磁気異方性希土類焼結磁石の製造方法。
a) Fill a mold with a cavity corresponding to the shape of the product with an alloy powder of NdFeB magnet containing 6% by weight or less of Dy and / or Tb at a density between 46.4% and 55% of the true density. Process,
b) applying a magnetic field to the alloy powder to orient the alloy powder;
c) a step of heating and sintering to a sintering temperature of 1010 ° C. or lower in a state where the alloy powder is filled in a mold and a gas component released from the alloy powder can be discharged out of the mold;
d) removing the sintered body of the alloy powder from the mold;
The method for producing a magnetic anisotropic rare earth sintered magnet is characterized in that the process from the filling step to the sintering step is performed consistently in a container in an oxygen-free or inert gas atmosphere.
前記合金粉末のDy及び/又はTbの含有率が3重量%以下であることを特徴とする請求項2に記載の磁気異方性希土類焼結磁石の製造方法。   The method for producing a magnetic anisotropic rare earth sintered magnet according to claim 2, wherein the alloy powder has a Dy and / or Tb content of 3% by weight or less. 前記磁界が2T以上であることを特徴とする請求項1又は2に記載の磁気異方性希土類焼結磁石の製造方法。 The method of manufacturing a magnetic anisotropic rare earth sintered magnet according to claim 1 or 2, wherein the magnetic field is 2T or more. 前記磁界が3T以上であることを特徴とする請求項4に記載の磁気異方性希土類焼結磁石の製造方法。 The method of manufacturing a magnetic anisotropic rare earth sintered magnet according to claim 4, wherein the magnetic field is 3T or more. 前記磁界が5T以上であることを特徴とする請求項5に記載の磁気異方性希土類焼結磁石の製造方法。 6. The method for producing a magnetic anisotropic rare earth sintered magnet according to claim 5, wherein the magnetic field is 5 T or more. 前記磁界が交番磁界であることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の磁気異方性希土類焼結磁石の製造方法。 The method for producing a magnetic anisotropic rare earth sintered magnet according to claim 1, wherein the magnetic field is an alternating magnetic field. 前記磁界を複数回印加することを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の磁気異方性希土類焼結磁石の製造方法。 The method of manufacturing a magnetic anisotropic rare earth sintered magnet according to any one of claims 1 to 7, wherein the magnetic field is applied a plurality of times. 前記磁界が直流磁界と交番磁界の組合せであることを特徴とする請求項8に記載の磁気異方性希土類焼結磁石の製造方法。 9. The method for producing a magnetic anisotropic rare earth sintered magnet according to claim 8, wherein the magnetic field is a combination of a DC magnetic field and an alternating magnetic field. 合金粉末に固体または固体と液体の両方から成る潤滑剤が添加されていることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の磁気異方性希土類焼結磁石の製造方法。   The method for producing a magnetic anisotropic rare earth sintered magnet according to any one of claims 1 to 9, wherein a lubricant composed of a solid or both a solid and a liquid is added to the alloy powder. 液体潤滑剤が脂肪酸エステル又は解重合ポリマーを主成分とすることを特徴とする請求項10に記載の磁気異方性希土類焼結磁石の製造方法。   The method for producing a magnetic anisotropic rare earth sintered magnet according to claim 10, wherein the liquid lubricant contains a fatty acid ester or a depolymerized polymer as a main component. レーザー式粉末粒度分布測定装置で測定される合金粉末の平均粒径D50が0.5μm以上3μm以下であることを特徴とする請求項1〜11のいずれかに記載の磁気異方性希土類焼結磁石の製造方法。 The magnetic anisotropic rare earth sintered magnet according to any one of claims 1 to 11, wherein an average particle diameter D50 of the alloy powder measured by a laser powder particle size distribution measuring device is 0.5 µm or more and 3 µm or less. Manufacturing method. 前記平均粒径D50が0.5μm以上2μm以下であることを特徴とする請求項12に記載の磁気異方性希土類焼結磁石の製造方法。 13. The method for producing a magnetic anisotropic rare earth sintered magnet according to claim 12, wherein the average particle diameter D50 is 0.5 μm or more and 2 μm or less. モールドの一部又は全部を複数回使用することを特徴とする請求項1〜13のいずれかに記載の磁気異方性希土類焼結磁石の製造方法。   The method for producing a magnetic anisotropic rare earth sintered magnet according to any one of claims 1 to 13, wherein a part or all of the mold is used a plurality of times. 合金粉末を空洞に前記密度で充填し、磁界を印加して配向した後、モールドの中子を抜いて、又は、モールドの中子を細いものに置き換えて、焼結することを特徴とする請求項1〜14のいずれかに記載の磁気異方性希土類焼結磁石の製造方法。 The alloy powder is filled in the cavity with the above density and oriented by applying a magnetic field, and then the mold core is removed or the mold core is replaced with a thin one and sintered. Item 15. A method for producing a magnetic anisotropic rare earth sintered magnet according to any one of Items 1 to 14. 空洞の主軸方向に磁界を印加して合金粉末を配向することを特徴とする請求項1〜15のいずれかに記載の磁気異方性希土類焼結磁石の製造方法。   16. The method for producing a magnetic anisotropic rare earth sintered magnet according to claim 1, wherein a magnetic field is applied in the direction of the main axis of the cavity to orient the alloy powder. 前記主軸方向の空洞両端の蓋および底にあたる部分の材質を強磁性体とすることを特徴とする請求項16に記載の磁気異方性希土類焼結磁石の製造方法。   The method for producing a magnetic anisotropic rare earth sintered magnet according to claim 16, wherein the material of the lid and the bottom of the cavity in the principal axis direction is made of a ferromagnetic material. 平板状又は弓形板状の空洞を有するモールドを用い、該空洞の平板面又は弓形板面に垂直な方向に磁界を印加して合金粉末を配向することを特徴とする請求項1〜17のいずれかに記載の磁気異方性希土類焼結磁石の製造方法。   18. The alloy powder is oriented by applying a magnetic field in a direction perpendicular to the flat plate surface or the arcuate plate surface of the cavity using a mold having a flat plate or arcuate plate-like cavity. A method for producing a magnetic anisotropic rare earth sintered magnet according to claim 1. 空洞の平板面又は弓形板面を形成する部分の材質が非磁性体又は1.5T以下の飽和磁化を有するものであることを特徴とする請求項18に記載の磁気異方性希土類焼結磁石の製造方法。   The magnetic anisotropic rare earth sintered magnet according to claim 18, wherein a material of a portion forming the flat plate surface or the arcuate plate surface of the cavity is a non-magnetic material or has a saturation magnetization of 1.5 T or less. Production method. 前記飽和磁化が1.3T以下であることを特徴とする請求項19に記載の磁気異方性希土類焼結磁石の製造方法。   The method for producing a magnetic anisotropic rare earth sintered magnet according to claim 19, wherein the saturation magnetization is 1.3 T or less. モールドに複数の空洞が2列以上並んで配置されていることを特徴とする請求項1〜20のいずれかに記載の磁気異方性希土類焼結磁石の製造方法。   The method for producing a magnetic anisotropic rare earth sintered magnet according to any one of claims 1 to 20, wherein the mold has a plurality of cavities arranged in two or more rows. モールドの部位のうち、合金粉末の磁界配向方向と平行な壁を構成する部位の一部または全部が強磁性体であることを特徴とする請求項1〜21のいずれかに記載の磁気異方性希土類焼結磁石の製造方法。   The magnetic anisotropy according to any one of claims 1 to 21, wherein a part or all of a part of the mold constituting a wall parallel to the magnetic field orientation direction of the alloy powder is a ferromagnetic material. Of manufacturing a rare earth sintered magnet. 筒状の空洞と、該筒状空洞の中心に配置される柱状の中子と、を有することを特徴とする磁気異方性希土類焼結磁石製造用モールド。   A mold for producing a magnetic anisotropic rare earth sintered magnet, comprising: a cylindrical cavity; and a columnar core disposed at the center of the cylindrical cavity. 筒状又は柱状の空洞を有し、深さ方向の空洞両端の蓋および底にあたる部分の材質が強磁性体であることを特徴とする磁気異方性希土類焼結磁石製造用モールド。   A mold for producing a magnetic anisotropic rare earth sintered magnet having a cylindrical or columnar cavity, wherein the material at the lid and the bottom of the cavity in the depth direction is a ferromagnetic material. 平板状又は弓形板状の空洞を有し、該空洞の平板面又は弓形板面を形成する部分の材質が非磁性体又は飽和磁化が1.5T以下のものであることを特徴とする磁気異方性希土類焼結磁石製造用モールド。   Magnetic anisotropic characterized by having a flat plate or arcuate plate-like cavity, and the material of the portion forming the flat plate surface or the arcuate plate surface of the cavity is a non-magnetic material or a saturation magnetization of 1.5 T or less Mold for producing rare earth sintered magnets. 前記飽和磁化が1.3T以下であることを特徴とする請求項25に記載の磁気異方性希土類焼結磁石製造用モールド。   The mold for manufacturing a magnetic anisotropic rare earth sintered magnet according to claim 25, wherein the saturation magnetization is 1.3 T or less. 合金粉末の磁界配向方向と平行な壁を構成する部位の一部または全部が強磁性体であることを特徴とする磁気異方性希土類焼結磁石製造用モールド。   A mold for producing a magnetic anisotropic rare earth sintered magnet, wherein a part or all of a portion constituting a wall parallel to the magnetic field orientation direction of the alloy powder is a ferromagnetic material.
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