JP5063918B2 - 合金の製造装置 - Google Patents
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Description
R−T−B系磁石は、主成分がNd、Fe、Bである事からNd−Fe−B系、あるいはR−T−B系磁石と総称されている。R−T−B系磁石のRは、Ndの一部をPr、Dy、Tb等の他の希土類元素で置換したものが主であり、Yを含む希土類元素のうち少なくとも1種である。TはFeの一部をCo、Ni等の金属で置換したものである。Bは硼素であり、一部をCまたはNで置換できる。また、R−T−B系磁石には、添加元素としてCu、Al、Ti、V、Cr、Ga、Mn、Nb、Ta、Mo、W、Ca、Sn、Zr、Hfなどを1種または複数組み合わせて添加してもよい。
1)融点が低く、焼結時に液相となり、磁石の高密度化、従って磁化の向上に寄与する。
2)粒界の凹凸を無くし、逆磁区のニュークリエーションサイトを減少させ保磁力を高める。
3)主相を磁気的に絶縁し保磁力を増加する。
従って、成形した磁石中のRリッチ相の分散状態が悪いと局部的な焼結不良、磁性の低下をまねくため、成形した磁石中にRリッチ相が均一に分散していることが重要となる。
ここでRリッチ相の分布は、原料であるのR−T−B系合金の組織に大きく影響される。
SC法は、内部が水冷された銅ロール上に溶湯を流して0.1〜1mm程度の薄片を鋳造することにより、合金を急冷凝固させる方法である。SC法では、溶湯を主相R2T14B相の生成温度以下まで過冷却するため、合金溶湯から直接R2T14B相を生成することが可能であり、α‐Feの析出を抑制することができる。さらに、SC法を行なうことにより合金の結晶組織が微細化するため、Rリッチ相が微細に分散した組織を有する合金を生成することが可能となる。Rリッチ相は水素雰囲気中で水素と反応、膨張し脆い水素化物となる。この性質を利用すると、Rリッチ相の分散程度に見合った、微細なクラックが導入される。この水素化工程を経てから微破砕すると、水素化で生成した多量の微細クラックをきっかけに合金が壊れるため、破砕性が極めて良好となる。このように、SC法で鋳造された合金は、内部のRリッチ相が微細に分散しているため、破砕、焼結後の磁石中のRリッチ相の分散性も良好となり、磁石の磁気特性の向上に成功している(例えば、特許文献1参照)。
また、Dy及びTbを添加すると、保磁力が向上する一方で、残留磁束密度が低下する傾向があり、硬磁気特性が低下する虞があった。
[1] ストリップキャスト法により合金溶湯を鋳造する鋳造装置と、鋳造後の鋳造合金を破砕する破砕装置と、破砕後の鋳造合金薄片を保温または昇温する加熱装置とが備えられてなり、前記加熱装置には、コンテナと加熱ヒータとが備えられており、前記コンテナには、貯蔵容器と前記貯蔵容器の上部に配置された開閉式ステージとが備えられ、前記開閉式ステージは、「閉」のときに前記破砕装置から供給された前記鋳造合金薄片を載置させるとともに「開」のときに前記鋳造合金薄片を前記貯蔵容器に送出させるものであることを特徴とする合金の製造装置。
[2] 前記破砕装置の下方にホッパ及び前記加熱装置が配置されていることを特徴とする前項1に記載の合金の製造装置。
[3] 前記加熱ヒータの一部に開口部が設けられ、前記開口部に前記ホッパの排出口が配置されていることを特徴とする前項2に記載の合金の製造装置。
[4] 前記開閉式ステージは、前記鋳造合金薄片が載置されてから所定時間の経過後に、前記鋳造合金薄片を前記貯蔵容器に送出させるものであることを特徴とする前項1ないし前項3に記載の合金の製造装置。
[5] 前記加熱ヒータは、前記開閉式ステージに載置された前記鋳造合金薄片を保温または昇温するものであることを特徴とする前項1ないし前項4のいずれかに記載の合金の製造装置。
[6] 前記コンテナを可動自在にする可動装置が備えられていることを特徴とする前項1ないし前項5のいずれかに記載の合金の製造装置。
[7] 前記コンテナには複数の前記開閉式ステージが備えられており、前記複数の開閉式ステージは、前記コンテナの移動方向に沿って配置されていることを特徴とする前項6に記載の合金の製造装置。
[8] 前記鋳造装置における前記鋳造合金薄片の調製に合わせて前記コンテナを移動させることにより、前記の各開閉式ステージ上に前記鋳造合金薄片を順次載置させるものであることを特徴とする前項7に記載の合金の製造装置。
[9] 前記の各開閉式ステージは、前記鋳造合金薄片が載置されてから所定時間の経過後に、前記鋳造合金薄片を前記貯蔵容器に順次送出させるものであることを特徴とする前項7または前項8に記載の合金の製造装置。
[10] 前記開閉式ステージは、ステージ板と、前記ステージ板を開閉する開閉機構とから構成され、前記開閉機構は、前記ステージ板の傾斜角度を制御するものであって、「閉」のときに前記ステージ板を水平状態または傾斜状態にして前記鋳造合金薄片を載置させ、「開」のときに前記ステージ板の傾斜角度を大きくさせて前記鋳造合金薄片を前記貯蔵容器に送出させるものであることを特徴とする前項1ないし前項9のいずれかに記載の合金の製造装置。
[11] 前記開閉機構は、前記ステージ板に前記鋳造合金薄片を載置させてから所定時間の経過後に、前記ステージ板の傾斜角度を大きくさせて前記鋳造合金薄片を前記貯蔵容器に送出させるものであることを特徴とする前項10に記載の合金の製造装置。
[12] 前記加熱ヒータが前記破砕装置と前記開閉式ステージとの間に配置され、かつ前記コンテナの移動方向に沿って配置されていることを特徴とする前項6ないし前項11のいずれかに記載の合金の製造装置。
[13] 前記加熱ヒータと前記コンテナの間に、ベルトコンベアまたは押出装置が配置されていることを特徴とする請求項1ないし前項3のいずれかに記載の合金の製造装置。
[14] 前記鋳造装置、前記破砕装置及び前記加熱装置が、不活性ガス雰囲気のチャンバ内に設置されていることを特徴とする前項1ないし前項13のいずれかに記載の合金の製造装置。
[15] 前記チャンバ内に放冷室が設けられ、前記コンテナが前記放冷室に移動可能とされていることを特徴とする前項14に記載の合金の製造装置。
[16] 前記合金が希土類元素含有合金であることを特徴とする前項1ないし前項15のいずれかに記載の合金の製造装置。
[17] 前記希土類元素含有合金が、R−T−B系合金(ただし、RはYを含む希土類元素のうちの少なくとも1種以上の元素であり、TはFeを必須とする金属であり、Bはホウ素である)からなることを特徴とする前項16に記載の合金の製造装置。
[18] 前記合金が、水素吸蔵合金であることを特徴とする前項1ないし前項15のいずれかに記載の合金の製造装置。
[19] 前記合金が、熱電半導体合金であることを特徴とする前項1ないし前項15のいずれかに記載の合金の製造装置。
[20] 前項1ないし前項15のいずれかに記載の合金の製造装置によって製造されたことを特徴とする合金。
[21] 前項1ないし前項15のいずれかに記載の合金の製造装置によって製造されたことを特徴とする希土類元素含有合金。
[22] 前項1ないし前項15のいずれかに記載の合金の製造装置によって製造されたことを特徴とする水素吸蔵合金。
[23] 前項1ないし前項15のいずれかに記載の合金の製造装置によって製造されたことを特徴とする熱電半導体合金。
[24] 前項21に記載の希土類元素含有合金からなることを特徴とする希土類磁石。
特に、合金がR−T−B系合金の場合は、保温処理によって保磁力を向上させることができ、保磁力が高い希土類磁石を製造することができる。
図1は、本実施形態の合金の製造装置の全体構成を示す正面模式図である。
図1に示す合金の製造装置1(以下、製造装置1と表記する)は、鋳造装置2と、破砕装置21と、加熱装置3ととから概略構成されている。また、加熱装置3は、加熱ヒータ31とコンテナ5とから構成されている。コンテナ5は、貯蔵容器4と、貯蔵容器4の上部に設置された開閉式ステージ群32とから構成されている。この構成により、加熱装置3の下方にコンテナ5(貯蔵容器4)が配置された状態になっている。また、製造装置1にはコンテナ5を可動自在にするベルトコンベア51(可動装置)が備えられており、ベルトコンベア51によってコンテナ5が図1中左右方向に移動できるようになっている。
更に、チャンバ6内は不活性ガスの減圧雰囲気とされており、不活性ガスとしては例えばアルゴンが用いられている。
以下、製造装置1を構成する各装置について詳細に説明する。
図2は、製造装置1に備えられた鋳造装置2の正面模式図である。
図2に示すように、本実施形態に係る鋳造装置2は、ストリップキャスト法により合金溶湯を鋳造してから破砕して鋳造合金薄片を調製する装置であり、合金溶湯Lを急冷して鋳造合金Mを鋳造する直径60〜80mm程度の冷却ロール22と、冷却ロール22に合金溶湯Lを供給するダンディッシュ23と、冷却ロール22によって鋳造された鋳造合金Mを破砕して鋳造合金薄片Nにする破砕装置21とから概略構成されている。
図3は、製造装置1に備えられた加熱装置3を示す正面模式図であり、図4は側面模式図であり、図5は平面模式図である。
図3〜図5に示すように、加熱装置3を構成する加熱ヒータ31は、ヒータカバー31aと、ヒータカバー31aの下側に取り付けられたヒータ本体31bとから構成されている。ヒータカバー31aは、ヒータ本体31bから発した熱をコンテナ5側に放射させ、かつヒータ本体31bからの熱が鋳造室6aに放射されるのを防止するために設けられる。また、ヒータカバー31aを設けることで、鋳造装置2から合金溶湯または鋳造合金の一部が落下した場合にヒータ本体31bの破損が防止される。
加熱方式としては、抵抗加熱、赤外線加熱、誘導加熱のいずれかの方式を採用することができる。また、ヒータ本体31bの具体例としては、金属線、炭化ケイ素、黒鉛等のどのような発熱体でも良い。
更に加熱ヒータ31は、図1及び図3に示すように、保温・貯蔵室6b内に設置されたベルトコンベア51の長手方向(コンテナ5の移動方向)に沿って配置されている。この構成により、保温・貯蔵室6b内をコンテナ5が移動した場合でも、コンテナ5の開閉式ステージ群32上に載置された鋳造合金薄片Nが均一に保温または昇温されるようになっている。
開閉式ステージ群32には、複数の開閉式ステージ33が備えられており、各開閉式ステージ33はコンテナ5の移動方向に沿って配列されている。図3〜図5に示す開閉式ステージ群32には合計で10個の開閉式ステージ33が備えられている。また、開閉ステージ群32の周囲には、ガイド部材52が設置されており、このガイド部材52によってホッパ7を通って落下してきた鋳造合金薄片Nが保温・貯蔵室6b内に散乱するのを防止している。
開閉式ステージ33について更に詳細に説明すると、各開閉式ステージ33には、ステージ板33aと、ステージ板33aを開閉する開閉機構33bとがそれぞれ備えられている。各開閉機構33bは、ステージ板33aの一辺側に取り付けられた回転軸33b1と、この回転軸33b1を回転駆動する図示しない駆動源とからそれぞれ構成されている。各駆動源によって回転軸33b1を回転させることで、各ステージ板33aの傾斜角度を個別に制御できるようになっている。各ステージ板33aの傾斜角度は、0°(ステージ板33aが水平の状態(図4中一点鎖線で示す状態))から時計回り方向に約90°(ステージ板33aがほぼ垂直の状態(図4中実線で示す状態))の範囲の間で任意に設定できるようになっている。
このように、開閉式ステージ33は、開閉機構33bを作動させることで、鋳造合金薄片Nを所定の保温時間が経過するまでステージ板33aに載置させた後に、ステージ板33aの傾斜角度を大きくさせて鋳造合金薄片Nを貯蔵容器4に落下させることが可能になる。
次に、上記の製造装置1の動作について説明する。図6〜図9はいずれも、合金の製造装置の動作を説明する正面模式図である。
まず、図6に示すように、開閉式ステージ群32の中の図中左端にある開閉式ステージ33Aがホッパ7の排出口7aの直下に位置するように、コンテナ5を移動させる。また、全ての開閉式ステージ33を「閉」の状態にしておく。
次いで、鋳造装置2を作動させて鋳造合金薄片Nを調製する。図2を参照して説明すると、図示しない溶解装置において合金溶湯Lを調製する。この合金溶湯Lをダンディッシュ23に供給し、更にダンディッシュ23から合金溶湯Lを冷却ロール22に供給して合金溶湯を凝固させ、鋳造合金Mとする。その後、鋳造合金Mを冷却ロール22から離脱させ、破砕ロール21aの間を通して破砕することにより、鋳造合金薄片Nとする。
鋳造合金Mが冷却ロール22を離脱する平均温度は、合金溶湯のR2T14B相の平衡状態での凝固温度よりも100〜500℃低いことが好ましく、100〜400℃低いことがより好ましい。R2T14B相の溶解温度は、Nd−Fe−Bの3元系では1150℃とされているが、Ndの他の希土類元素への置換、Feの他の遷移元素への置換、その他の添加元素の種類、添加量に応じて変化する。冷却ロール22を離脱する鋳造合金Mの平均温度と、鋳造合金MにおけるR2T14B相の平衡状態での凝固温度との差が、100℃未満である場合は、冷却速度不足に相当する。一方、その差が500℃を超える場合は、冷却速度が速すぎるため、溶湯の過冷却が大きくなりすぎる。溶湯の過冷却の程度は合金内で一様ではなく、冷却ロールとの接触程度、冷却ロールとの接触部からの距離に応じて変化する。
このため、本実施形態の製造装置1では、開閉式ステージ33Aに対する鋳造合金薄片Nの堆積量が設定値に達した場合に、図7に示すようにコンテナ5を図中左方向に移動させて、開閉式ステージ33Aの右隣にある開閉式ステージ33Bをホッパ7の排出口7aの直下に位置させ、この開閉式ステージ33Bに対して鋳造合金薄片Nを堆積させる。以後、同様にして、鋳造合金薄片Nの調製に合わせてコンテナ5を移動させつつ、各開閉式ステージ33C〜33Eに対して、順次、鋳造合金薄片Nを堆積させる。
各開閉式ステージ33A…に対する鋳造合金薄片Nの堆積量は、各ステージ板33aに質量検知手段を設けて質量で管理しても良く、鋳造装置2における鋳造速度または破砕速度から時間当たりの鋳造合金薄片Nの生成量を求め、この生成量から各ステージ板33aに対する堆積時間を調整することで管理しても良い。
また保温時間は30秒以上が好ましく、30秒〜数時間程度がより好ましく、30秒〜30分程度が最も好ましい。鋳造合金薄片Nに対して保温処理を行うことで、R−T−B系合金の保磁力を高めることができる。保温温度が600℃以上であれば、保磁力を十分に高めることができる。また、保温温度が900℃以下であれば、α−Feの析出、Rリッチ相、R2T17相などの組織の粗大化を防止できる。保温時間は30秒以上であれば保磁力を高めるのに十分であり、数時間に渡って保温しても良いが、生産効率の面からは30分以下にすることが望ましい。
尚、1000℃で保温しても、保磁力向上の効果はある。しかし、組織が粗大化し、微粉砕したときの粒度分布や微粉の流動性、さらに焼結温度が変化する。この1000℃で保温する場合は、後工程への影響を考慮する必要がある。
また、開閉式ステージ33A〜33Eに堆積された鋳造合金薄片Nについてそれぞれ、所定の保温時間または昇温時間が経過したならば、図9に示すように、各開閉式ステージ33A…を順次「開」の状態にして、鋳造合金薄片Nを順次、貯蔵容器4に落下させる。鋳造合金薄片Nを貯蔵容器4に落下させることで、加熱ヒータ31の熱が鋳造合金薄片Nに到達しなくなり、これにより保温処理が終了する。
図7で説明したように、各開閉式ステージ33A…上に鋳造合金薄片Nを順次載置することから、各開閉式ステージ33A…上の鋳造合金薄片Nに対する保温開始時間は、各開閉式ステージ33A毎に時間差がある。このため、各開閉式ステージ33A…上の鋳造合金薄片Nに対する保温時間を一定にするためには、各開閉式ステージ33A…を順次「開」の状態にして、鋳造合金薄片Nを順次、貯蔵容器4に落下させるのが好ましい。
貯蔵容器4に落下された鋳造合金薄片Nは、冷却板4aに接触することによって熱が冷却板4aに奪われ、これにより鋳造合金薄片Nが冷却される。
この後、鋳造装置2よる鋳造、破砕工程を引き続き行う場合には、全ての開閉式ステージ33A…を「閉」の状態とし、コンテナ5を図中右方向に移動させつつ、鋳造合金薄片Nの調製に合わせて、各開閉式ステージ33A…上に鋳造合金薄片Nを順次載置させればよい。
また、鋳造装置2よる鋳造、破砕工程を終了する場合には、全ての開閉式ステージ33A…を「閉」の状態にして加熱ヒータ31の熱が貯蔵容器4に届かないようにする。そして、保温・貯蔵室6bのゲート6eを開いてコンテナ5をチャンバ6の外部に搬送する。
また、チャンバに放冷室を設けた場合には、保温・貯蔵室6bのゲート6eを開いてコンテナ5を放冷室に搬送し、コンテナ5内の鋳造合金薄片Nを放冷する。放冷が完了したならば、放冷室のゲートを開いてコンテナ5をチャンバ6の外部に搬送すればよい。
また、上記の製造装置1には、「閉」のときに鋳造装置2から供給された鋳造合金薄片Nを載置させるとともに「開」のときに鋳造合金薄片Nを貯蔵容器4に落下させる開閉式ステージ33と、開閉式ステージ33に載置された鋳造合金薄片Nを保温または昇温する加熱ヒータ31とが備えられているので、加熱ヒータ31をオンオフすることなく、開閉式ステージ32の開閉時間を調整することで鋳造合金薄片Nの保温時間を制御することができ、これにより装置の小型化を図ることができる。
また上記の製造装置1によれば、開閉式ステージ33によって、鋳造合金薄片Nが載置されてから所定の保温時間の経過後に、鋳造合金薄片Nを貯蔵容器4に送出させるので、鋳造合金薄片Nの保磁力をより向上させることができる。
また上記の製造装置1によれば、貯蔵容器4と開閉式ステージ33とが一体化されてコンテナ5が構成されるので、保温後の鋳造合金薄片Nの全量をロスすることなく貯蔵容器4に送出できる。また、貯蔵容器4と開閉式ステージ33とが一体化されることで、製造装置1の小型化、省スペース化が図られる。更に、コンテナ5を可動自在にするベルトコンベア51が備えられているので、保温後の鋳造合金薄片Nをすみやかに製造装置1から搬出させることができる。
また上記の製造装置1によれば、各開閉式ステージ33Aに鋳造合金薄片Nが載置されてから所定の保温時間の経過後に、鋳造合金薄片を貯蔵容器4に順次送出させるので、保温時間を一定に保つことができ、鋳造合金薄片Nの品質を均一にすることができる。
また上記の製造装置1によれば、ステージ板33aに鋳造合金薄片Nを載置させてから保温時間の経過後に、ステージ板33aの傾斜角度を大きくさせて鋳造合金薄片Nを貯蔵容器4に送出させるので、保温時間を一定に保つことができ、鋳造合金薄片Nの品質を均一にすることができる。
また上記の製造装置1によれば、鋳造装置2に破砕装置21が備えられているので、鋳造合金塊をすみやかに破砕して鋳造合金薄片Nにすることができ、加熱装置3や貯蔵容器4における鋳造合金の取扱を容易に行うことができる。
また上記の製造装置1によれば、加熱ヒータ31の一部に開口部31cが設けられ、この開口部31cにホッパ7の排出口7aが配置されているので、ホッパ7の排出口7aからコンテナ5の開閉式ステージ33を望むことができ、鋳造合金薄片Nの全量をロスすることなく開閉式ステージ33に送出できると共に、製造装置1の小型化、省スペース化が図られる。
また上記の製造装置1によれば、チャンバ6内に放冷室が設けられ、コンテナ5が放冷室に移動可能とされているので、保温処理が終了した鋳造合金薄片Nをコンテナ5とともに保温・貯蔵室5bから搬出させて放冷させることができ、生産効率を高めることができる。
また、R−T−B系合金は、Ndの一部をPr、Dy、Tb等の他の希土類元素で置換した元素Rと、Feの一部をCo、Ni等の金属で置換した元素Tと、B(硼素)を主として含む合金であり、この合金から構成されるR−T−B系磁石の保磁力は、R−T−B系合金におけるDy、Tbの組成比が高まるにつれて向上するが、その一方で残留磁束密度が低下する傾向がある。
上記の製造装置1よれば、加熱装置3を備えることでR−T−B系合金に対して保温処理を行うことが可能であり、これによりR−T−B系合金からなる磁石の保磁力を向上できるので、合金中のDy、Tbの組成比を少なくすることができる。また、合金中のDy、Tbの組成比を少なくすることで、残留磁束密度も改善できる。
図11には、加熱装置の別の例を示す。図11に示す加熱装置103と、図1及び図3〜5に示す加熱装置3との相違点は、加熱ヒータ131に保護カバー131cを取り付けた点である。
すなわち、図11に示す加熱ヒータ131は、ヒータカバー131aと、ヒータカバー131aの下側に取り付けられたヒータ本体131bと、ヒータカバー131aに取り付けられてヒータ本体131bを保護する保護カバー131cとから構成されている。ヒータカバー131aは、ヒータ本体131bから発した熱をコンテナ5側に放射させ、かつヒータ本体131bからの熱が鋳造室6aに放射されるのを防止するために設けられる。また、ヒータカバー131aを設けることで、鋳造装置2から合金溶湯または鋳造合金の一部が落下した場合にヒータ本体131bの破損が防止される。
また、保護カバー131cは、ヒータ本体131bとコンテナ5との間に配置されている。コンテナ5の開閉式ステージ32に対する鋳造合金薄片Nの落下時に、鋳造合金薄片Nが開閉式ステージ32にはね返されてヒータ本体131bに接触する場合があるが、この保護カバー131cを備えることによって、ヒータ本体131bが鋳造合金薄片Nによって保護される。尚、ヒータ本体131bからの熱は、保護カバー131cを介して開閉式ステージ33上の鋳造合金薄片Nに照射される。
保護カバー131cは、板状でも良くメッシュ状でも良い。板状の場合は、熱を鋳造合金薄片Nに照射するために、熱伝導性に優れるとともに熱放射効率に優れた材質が好ましい。メッシュ状の場合は鋳造合金薄片Nを通過させない程度の目開きを有するものがよい。
すなわち、図12に示す開閉式ステージ群132には、複数の開閉式ステージ133が備えられており、各開閉式ステージ133はコンテナ5の移動方向に沿って配列されている。図12に示す開閉式ステージ群132には合計で10個の開閉式ステージ133が備えられている。また、開閉ステージ群132の周囲には、ガイド部材52が設置されており、このガイド部材52によってホッパ7を通って落下してきた鋳造合金薄片Nが保温・貯蔵室6b内に散乱するのを防止している。
また、各開閉式ステージ133の境界にはそれぞれ、仕切板134が備えられている。各仕切板134は、加熱ヒータ31側に向けて立設されている。
開閉式ステージ133に対する鋳造合金薄片Nの落下時に、鋳造合金薄片Nが開閉式ステージ133によりはね返されて、隣接する他の開閉式ステージ133に飛散する場合があるが、この仕切板134を設けることによって、鋳造合金薄片Nの飛散が防止される。
また、開閉式ステージ133の境界部分への鋳造合金薄片Nの堆積を防止することができ、鋳造合金薄片Nを境界部分に残すことなく、貯蔵容器4に落下させることができる。
すなわち、図13に示す加熱装置302は、加熱ヒータ331と、コンテナ305と、加熱ヒータ31とコンテナ305の間に配設されたベルトコンベア306とから構成されている。ベルトコンベア306は、鋳造装置から供給された鋳造合金薄片Nを保温しつつコンテナ305に搬送するためのものである。また、コンテナ305には冷却板305aが設置されている。
また、加熱ヒータ331の左端にはホッパ7の排出口7aが配設されている。これにより、ホッパ7を通過して鋳造装置2から落下してきた鋳造合金薄片Nを、ベルトコンベア306に送出できるようになっている。
更に加熱ヒータ331は、図13に示すように、ベルトコンベア306の長手方向に沿ってベルトコンベア306と等間隔に配置されている。この構成により、ベルトコンベア306によって搬送される鋳造合金薄片Nを均一に保温できるようになっている。
更に、図13に示す加熱装置303においては、ベルトコンベア306とコンテナ305の間に加熱ヒータを更に追加し、この加熱ヒータによってベルトコンベア306のベルトを加熱しても良い。
以上の構成によって、ホッパ7を通過して鋳造装置2から落下してきた鋳造合金薄片Nを、ベルトコンベア306により搬送させながら加熱ヒータ331によって保温させ、その後、鋳造合金薄片Nをベルトコンベア306の他端306bからコンテナ305に送出できるようになっている。鋳造合金薄片Nの保温時間は、鋳造合金薄片Nがベルトコンベア306に送出された時点が開始時間となり、ベルトコンベア306の他端306bからコンテナ305に送出された時点が終了時間となる。従って保温時間の調整は、ベルトコンベア306の運転速度を制御することにより調整すればよい。
このように、図13に示す加熱装置303によれば、連続的に供給される鋳造合金薄片Nを保温または昇温することができ、かつ保温時間または昇温時間を一定にすることができる。
すなわち、図14に示す加熱装置402は、加熱ヒータ331と、コンテナ305と、加熱ヒータ31とコンテナ305の間に配設された押出装置406とから構成されている。押出装置406は、鋳造装置から供給された鋳造合金薄片Nを保温しつつコンテナ305に搬送するためのものである。また、コンテナ305には冷却板305aが設置されている。
また、加熱ヒータ331の左端にはホッパ7の排出口7aが配設されている。これにより、ホッパ7を通過して鋳造装置2から落下してきた鋳造合金薄片Nを、押出装置406に送出できるようになっている。
更に加熱ヒータ331は、図14に示すように、押出装置406の長手方向に沿って配置されている。この構成により、押出装置406によって搬送される鋳造合金薄片Nを均一に保温できるようになっている。
更に、図14に示す加熱装置403においては、基板406aとコンテナ305の間に加熱ヒータを更に追加し、この加熱ヒータによって基板406aを加熱しても良い。
以上の構成によって、ホッパ7を通過して鋳造装置2から落下してきた鋳造合金薄片Nを基板406上に堆積させ、この鋳造合金薄片Nを押出部材406bによって基板の他端406a2側に押し出して搬送させながら加熱ヒータ331によって保温させ、その後、鋳造合金薄片Nを基板406aの他端406a2からコンテナ305に送出できるようになっている。鋳造合金薄片Nの保温時間は、鋳造合金薄片Nが基板406aに送出された時点が開始時間となり、基板406の他端406a2からコンテナ305に送出された時点が終了時間となる。従って保温時間の調整は、押出部材406bの移動速度を制御することにより調整すればよい。
このように、図14に示す加熱装置403によれば、連続的に供給される鋳造合金薄片Nを保温または昇温することができ、かつ保温時間または昇温時間を一定にすることができる。
図15に示す縦型加熱炉451は、薄片通路452と、薄片通路452の外周側に設置された外部ヒータ453とから構成されている。また、薄片通路452の入口側には、鋳造装置2から供給された鋳造合金薄片を通過させるためのホッパ7が配設されている。また、薄片通路452の出口側には、テーブルフィーダー461が配設されている。テーブルフィーダー461の下には、コンテナ305が配置されている。テーブルフィーダー461は、テーブル462と、テーブル462上に設置された回転羽根463と、テーブル462の下に設置されて回転羽根463を回転させる駆動部464とから構成されている。
このように、図15に示す加熱装置によれば、連続的に供給される鋳造合金薄片Nを保温または昇温することができ、かつ保温時間または昇温時間を一定にすることができる。
図16に示す製造装置には、鋳造装置と加熱装置の間に加熱ヒータ付振動フィーダー501が設置されている。この加熱ヒータ付振動フィーダー501は傾斜面502a を有する薄片通路502 と、傾斜面502aを振動させる振動発生装置503と、薄片通路502の上側に設置された加熱ヒータ504とから概略構成されている。
薄片通路502の上流側には、破砕装置21によって粉砕された鋳造合金薄片の通路となるホッパ502bが設置されている。また、薄片通路502の下流側の傾斜面502aには排出口502cが開口されており、この排出口502cには金属網502dが嵌め込まれている。排出口502cの更に下流側には、金属網502dを通過できなかった粒度の大きな鋳造合金薄片を回収するための回収口502eが設けられ、回収口502eの下には回収皿502fが設置されている。
尚、傾斜面502a上に、滑り落ちる鋳造合金薄片を傾斜面502aの幅方向全体に拡散させるための突起を設けても良い。
図17(a)は、ステージ板51の中央に回転軸52を設けた例である。この例では、回転軸52を一方向のみに回転させることで開閉動作を行うことができる。
また、図17(b)は、回転軸62を有するステージ板61をやや傾斜させて配置し、このステージ板61に傾斜面63を有する固定部材64を突き合わせて開閉式ステージを構成した例である。この例では、ステージ板61と固定部材64が突き合わされて溝65が形成され、この溝65に鋳造合金薄片が堆積されるので、薄片の飛散を防止できる。
第1の例として、貯蔵容器の底面から離間させてステンレス製網を底面と平行に設け、そこからヘリウム等の不活性の冷却ガスを流せるような容器とし、鋳造合金薄片の落下収納直後から、冷却ガスを流入することで鋳造合金薄片を冷却し、更に冷却ガス量を変えることにより鋳造合金薄片の冷却速度を変えることができる。
このような場合、第2の例として、貯蔵容器内を複数の中空仕切り板にて区切り、中空仕切り板内部に冷却媒体を流し、中空仕切り板と鋳造合金薄片との接触冷却をさせることにより鋳造合金薄片の冷却速度を速めることができる。この方法は冷却媒体と鋳造合金薄片が接触しないので、冷却媒体としては不活性ガスの外、空気等のガス、あるいは水等の液体も用いることができる。
熱電半導体合金としては、一般式A3−xBxC(但し、AとBはFe、Co、Ni、Ti、V、Cr、Zr、Hf、Nb、Mo、Ta、Wなどの遷移金属のうち少なくとも一種、CはAl、Ga、In、Si、Ge、Snなど13族または14族の元素のうち少なくとも一種)で表される合金を例示できる。
また、一般式ABC(但し、AとBはFe、Co、Ni、Ti、V、Cr、Zr、Hf、Nb、Mo、Ta、Wなどの遷移金属のうち少なくとも一種、CはAl、Ga、In、Si、Ge、Snなど13族または14族の元素のうち少なくとも一種)で表される合金も例示できる。
更に、一般式REx(Fe1−yMy)4Sb12(REはLa、Ceのうち少なくとも一種、MはTi、Zr、Sn、Pbからなる群から選ばれた少なくとも一種。0<x≦1、0<y<1)で表される希土類合金も例示できる。
更にまた、一般式REx(Co1−yMy)4Sb12(REはLa、Ceのうち少なくとも一種、MはTi、Zr、Sn、Cu、Zn、Mn、Pbからなる群から選ばれた少なくとも一種。0<x≦1、0<y<1)で表される希土類合金も例示できる。
次いで、この合金溶湯を図1に示す製造装置の鋳造装置に供給して、SC法にて鋳造、破砕することにより、鋳造合金薄片を作製した。
尚、冷却ロールの直径は600mmであり、材質は銅に微量のCr、Zrを混合した合金であり、内部は水冷されており、鋳造時のロールの周速度は1.3m/sであり、鋳造合金塊が冷却ロールを離脱する平均温度は放射温度計で測定したところ890℃であった。その測定値の最高温度と最低温度との相違は35℃であった。本合金のR2T14B相の融点が約1170℃であることから、平均離脱温度との差は280℃である。また、冷却ロール上での鋳造合金塊の平均冷却速度は、980℃/秒であり、平均厚さは0.29mmであった。
また、保温処理を行わなかったこと以外は上記実施例1〜3と同様にして、比較例1の鋳造合金薄片を製造した。
図18に示すように、保温処理を行った実施例1〜3のR−T−B系磁石は、保温処理を行わない比較例1に対して、保磁力が3%程度増大していることがわかる。
Claims (24)
- ストリップキャスト法により合金溶湯を鋳造する鋳造装置と、鋳造後の鋳造合金を破砕する破砕装置と、破砕後の鋳造合金薄片を保温または昇温する加熱装置とが備えられてなり、
前記加熱装置には、コンテナと加熱ヒータとが備えられており、
前記コンテナには、貯蔵容器と前記貯蔵容器の上部に配置された開閉式ステージとが備えられ、
前記開閉式ステージは、「閉」のときに前記破砕装置から供給された前記鋳造合金薄片を載置させるとともに「開」のときに前記鋳造合金薄片を前記貯蔵容器に送出させるものであることを特徴とする合金の製造装置。 - 前記破砕装置の下方にホッパ及び前記加熱装置が配置されていることを特徴とする請求項1に記載の合金の製造装置。
- 前記加熱ヒータの一部に開口部が設けられ、前記開口部に前記ホッパの排出口が配置されていることを特徴とする請求項2に記載の合金の製造装置。
- 前記開閉式ステージは、前記鋳造合金薄片が載置されてから所定時間の経過後に、前記鋳造合金薄片を前記貯蔵容器に送出させるものであることを特徴とする請求項1ないし請求項3に記載の合金の製造装置。
- 前記加熱ヒータは、前記開閉式ステージに載置された前記鋳造合金薄片を保温または昇温するものであることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の合金の製造装置。
- 前記コンテナを可動自在にする可動装置が備えられていることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の合金の製造装置。
- 前記コンテナには複数の前記開閉式ステージが備えられており、前記複数の開閉式ステージは、前記コンテナの移動方向に沿って配置されていることを特徴とする請求項6に記載の合金の製造装置。
- 前記鋳造装置における前記鋳造合金薄片の調製に合わせて前記コンテナを移動させることにより、前記の各開閉式ステージ上に前記鋳造合金薄片を順次載置させるものであることを特徴とする請求項7に記載の合金の製造装置。
- 前記の各開閉式ステージは、前記鋳造合金薄片が載置されてから所定時間の経過後に、前記鋳造合金薄片を前記貯蔵容器に順次送出させるものであることを特徴とする請求項7または請求項8に記載の合金の製造装置。
- 前記開閉式ステージは、ステージ板と、前記ステージ板を開閉する開閉機構とから構成され、
前記開閉機構は、前記ステージ板の傾斜角度を制御するものであって、「閉」のときに前記ステージ板を水平状態または傾斜状態にして前記鋳造合金薄片を載置させ、「開」のときに前記ステージ板の傾斜角度を大きくさせて前記鋳造合金薄片を前記貯蔵容器に送出させるものであることを特徴とする請求項1ないし請求項9のいずれかに記載の合金の製造装置。 - 前記開閉機構は、前記ステージ板に前記鋳造合金薄片を載置させてから所定時間の経過後に、前記ステージ板の傾斜角度を大きくさせて前記鋳造合金薄片を前記貯蔵容器に送出させるものであることを特徴とする請求項10に記載の合金の製造装置。
- 前記加熱ヒータが前記破砕装置と前記開閉式ステージとの間に配置され、かつ前記コンテナの移動方向に沿って配置されていることを特徴とする請求項6ないし請求項11のいずれかに記載の合金の製造装置。
- 前記加熱ヒータと前記コンテナの間に、ベルトコンベアまたは押出装置が配置されていることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の合金の製造装置。
- 前記鋳造装置、前記破砕装置及び前記加熱装置が、不活性ガス雰囲気のチャンバ内に設置されていることを特徴とする請求項1ないし請求項13のいずれかに記載の合金の製造装置。
- 前記チャンバ内に放冷室が設けられ、前記コンテナが前記放冷室に移動可能とされていることを特徴とする請求項14に記載の合金の製造装置。
- 前記合金が希土類元素含有合金であることを特徴とする請求項1ないし請求項15のいずれかに記載の合金の製造装置。
- 前記希土類元素含有合金が、R−T−B系合金(ただし、RはYを含む希土類元素のうちの少なくとも1種以上の元素であり、TはFeを必須とする金属であり、Bはホウ素である)からなることを特徴とする請求項16に記載の合金の製造装置。
- 前記合金が、水素吸蔵合金であることを特徴とする請求項1ないし請求項15のいずれかに記載の合金の製造装置。
- 前記合金が、熱電半導体合金であることを特徴とする請求項1ないし請求項15のいずれかに記載の合金の製造装置。
- 請求項1ないし請求項15のいずれかに記載の合金の製造装置によって製造されたことを特徴とする合金。
- 請求項1ないし請求項15のいずれかに記載の合金の製造装置によって製造されたことを特徴とする希土類元素含有合金。
- 請求項1ないし請求項15のいずれかに記載の合金の製造装置によって製造されたことを特徴とする水素吸蔵合金。
- 請求項1ないし請求項15のいずれかに記載の合金の製造装置によって製造されたことを特徴とする熱電半導体合金。
- 請求項21に記載の希土類元素含有合金からなることを特徴とする希土類磁石。
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