JP5063918B2 - 合金の製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、合金の製造装置に関するものであり、特に、ＲＴＢ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）からなる希土類元素含有合金の製造装置に関する。

永久磁石の中で最大の磁気エネルギー積を有するＲ−Ｔ−Ｂ系磁石は、その高特性からＨＤ（ハードディスク）、ＭＲＩ（磁気共鳴映像法）、各種モーター等に使用されている。近年、Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石の耐熱性向上に加え、省エネルギーへの要望が高まっていることから、自動車を含めたモーター用途の比率が上昇している。
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。

Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石となるＲ−Ｔ−Ｂ系合金は、磁化作用に寄与する強磁性相であるＲ_２Ｔ_１４Ｂ相を主相とし、非磁性で希土類元素の濃縮した低融点のＲリッチ相が共存する合金で、活性な金属であることから一般に真空又は不活性ガス中で溶解や鋳造が行われている。また、鋳造されたＲ−Ｔ−Ｂ系合金塊から粉末冶金法によって焼結磁石を作製するには、合金塊を３μｍ（ＦＳＳＳ：フィッシャーサブシーブサイザーでの測定）程度に破砕して合金粉末にした後、磁場中でプレス成形し、焼結炉で約１０００〜１１００℃の高温にて焼結し、その後必要に応じ熱処理、機械加工し、さらに耐食性を向上するためにメッキを施し、焼結磁石とするのが普通である。

Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石において、Ｒリッチ相は、以下のような重要な役割を担っている。
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。

また、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金の鋳造において生じるもう一つの問題は、鋳造された合金中にα−Ｆｅが生成することである。α−Ｆｅは、変形能を有し、破砕されずに破砕機中に残存するため、合金を破砕する際の破砕効率を低下させるだけでなく、破砕前後での組成変動、粒度分布にも影響を及ぼす。さらに、α−Ｆｅが、焼結後も磁石中に残存すれば、磁石の磁気特性の低下をもたらす。そのため、α−Ｆｅは、原料合金からは極力排除されるべきものとして扱われてきた。そこで従来の合金では、必要に応じ高温で長時間にわたる均質化処理を行い、α―Ｆｅの消去を行っていた。原料合金中の少量のα−Ｆｅであれば、均質化熱処理によって除去することが出来る。しかし、α−Ｆｅは包晶核として存在するため、その消去には長時間の固相拡散が必要であり、厚さ数ｃｍのインゴットで希土類量が３３％以下となると、α−Ｆｅの消去は事実上不可能であった。

このＲ−Ｔ−Ｂ系合金中にα−Ｆｅが生成する問題を解決するため、より速い冷却速度で合金塊を鋳造するストリップキャスト法（ＳＣ法と略す。）が開発され実際の工程に使用されている。
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Ｒ_２Ｔ_１４Ｂ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Ｒ_２Ｔ_１４Ｂ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ＳＣ法により鋳造された合金薄片は、組織の均質性も優れている。組織の均質性は、結晶粒径やＲリッチ相の分散状態で比較することが出来る。ＳＣ法で作製した合金薄片では、合金薄片の鋳造用ロール側（以降、鋳型面側とする）にチル晶が発生することもあるが、全体として急冷凝固でもたらされる適度に微細で均質な組織を得ることが出来る。

以上のように、ＳＣ法で鋳造したＲ−Ｔ−Ｂ系合金は、Ｒリッチ相が微細に分散し、α−Ｆｅの生成も抑制されているため、焼結磁石を作製する場合には、最終的な磁石中のＲリッチ相の均質性が高まり、またα−Ｆｅに起因する破砕、磁性への弊害を防止することができる。このように、ＳＣ法で鋳造したＲ−Ｔ−Ｂ系合金塊は、焼結磁石を作製するための優れた組織を有している。しかし、磁石の特性が向上するにつれて、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金の更なる改良が求められている。
特開平５−２２２４８８号公報

上述のように、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る。Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石の耐熱性は、一般的に保磁力の大小で評価される。この保磁力は、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、Ｄｙ及びＴｂは非常に高価な金属であるため、Ｄｙ、Ｔｂの添加によってＲ−Ｔ−Ｂ系磁石が高コストになる問題がある。
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。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、保磁力が高い希土類磁石を製造することが可能な希土類元素含有合金の製造装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
［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。

以上説明したように、本発明の合金の製造装置によれば、鋳造、破砕後の鋳造合金薄片に対して保温処理または昇温処理を行うので、合金の諸特性を向上させることができる。
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。

以下、本発明の実施形態である合金の製造装置について図面を参照して説明する。尚、以下の説明で参照する図は、合金の製造装置の構成を説明するためのものであり、図示される各部の大きさや厚さや寸法等は、実際の合金の製造装置の寸法関係とは異なる場合がある。

「合金の製造装置の全体構成」
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。

また、図１に示す製造装置１には、チャンバ６が備えられている。チャンバ６は、鋳造室６ａと、鋳造室６ａの下方に設置されて鋳造室６ａと連通する保温・貯蔵室６ｂとから構成されている。そして、鋳造室６ａには鋳造装置２が収納され、保温・貯蔵室６ｂには加熱装置３が収納されている。このようにして、チャンバ６の内部に鋳造装置２及び加熱装置３がそれぞれ収納されている。また、この構成によって、鋳造装置２の下方に加熱装置３が配置された状態になっている。

また、保温・貯蔵室６ｂにはゲート６ｅが配置されており、コンテナ５が保温・貯蔵室６ｂの外部に搬送される以外はこのゲート６ｅによって保温・貯蔵室６ｂが密閉されている。
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。

尚、ゲート６ｅを挟んで保温・貯蔵室６ｂの側方に、保温後の鋳造合金薄片を放冷するため放冷室を設けても良い。また、放冷室に別のゲートを設け、このゲートを開放することによってコンテナ５をチャンバ６の外部に搬送できるようにしても良い。

また、鋳造装置２には、鋳造によって形成された鋳造合金塊を破砕して鋳造合金薄片にする破砕装置２１が備えられている。また、鋳造装置２と開閉式ステージ群３２との間には、鋳造合金薄片を開閉式ステージ群３２上に案内するホッパ７が備えられている。
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。

「鋳造装置の構成」
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。

合金溶湯Ｌは、チャンバ６の外部に設置された図示しない高周波溶解炉において調製される。高周波溶解炉では、真空または不活性ガス雰囲気中で耐火物ルツボに原料が投入され、投入された原料を高周波溶解法によって溶解させて合金溶湯が調製される。合金溶湯Ｌの温度は、合金成分にもよるが１３００℃〜１５００℃の範囲に調整されている。調製された合金溶湯Ｌは、図２に示すように、耐火物ルツボ２４ごと鋳造装置２に搬送される。そして、合金溶湯Ｌが、耐火物ルツボ２４からタンディッシュ２３に供給される。

タンディッシュ２３には、必要に応じて整流機構やスラグ除去機構が設けられている。また、冷却ロール２２には、内部に図示しない水冷機構が備えられており、この水冷機構によって冷却ロール２２の周面２２ａが冷却されている。冷却ロール２２の材質は、熱伝導性がよく入手が容易である点から銅、或いは銅合金が適当である。合金溶湯Ｌの供給速度と冷却ロール２２の回転数は、鋳造合金Ｍの厚さに応じて制御されるが、冷却ロール２２の回転数は周速度にして０．５〜３ｍ／ｓ程度が適当である。冷却ロール２２の材質や周面２２ａの表面状態によっては、冷却ロール２２の周面２２ａにメタルが付着しやすいため、必要に応じて清掃装置を設置すると、鋳造されるＲ−Ｔ−Ｂ系合金の品質が安定する。冷却ロール２２上で凝固された鋳造合金Ｍはタンディッシュ２３の反対側で冷却ロール２２から離脱される。

破砕装置２１は、図２及び図３に示すように、例えば一対の破砕ロール２１ａから構成され、回転する２個の破砕ロール２１ａの間に鋳造合金Ｍが挟み込まれることで鋳造合金Ｍが鋳造合金薄片Ｎに破砕される。破砕された鋳造合金薄片Ｎは、ホッパ７内を落下して加熱装置３に送出される。

「加熱装置の構成」
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。

また、加熱ヒータ３１には開口部３１ｃが設けられており、この開口部３１ｃ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、加熱ヒータ３１の下方にあるコンテナ５の開閉式ステージ群３２に供給できるようになっている。
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。

次に、加熱装置３を構成する開閉式ステージ群３２は、貯蔵容器４と一体になってコンテナ５を構成している。すなわち、図３〜５に示すコンテナ５は、貯蔵容器４と、貯蔵容器４の上方に設置された開閉式ステージ群３２から構成されている。
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。

各開閉式ステージ３３は、鋳造装置２から供給された鋳造合金薄片Ｎを加熱ヒータ３１によって所定時間保温または昇温するまで載置させ、保温時間または昇温時間の経過後に鋳造合金薄片Ｎを貯蔵容器４に落下させるものである。
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３３ｂ_１と、この回転軸３３ｂ_１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３３ｂ_１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。

ステージ板３３ａが水平状態（傾斜角度約０°）または鋳造合金薄片Ｎが崩れ落ちない程度まで傾斜させた状態のときに開閉式ステージ３３が「閉」の状態になり、ステージ板３３ａが例えば多少傾斜した状態から垂直状態（傾斜角度約９０°）のときに開閉式ステージ３３が「開」の状態になる。開閉式ステージ３３が「閉」のときにはステージ板３３ａ上に鋳造合金薄片Ｎを載置させることが可能であり、開閉式ステージ３３が「開」のときにはステージ板３３ａが傾斜した状態になって鋳造合金薄片Ｎが崩れ落ちやすくなり、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。
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。

また、開閉式ステージ３３は、貯蔵容器４の蓋の役割を果たす。つまり、開閉式ステージ３３が「閉」の状態になると、貯蔵容器４が閉ざされた状態になる。これにより、貯蔵容器４には加熱ヒータ３１の熱が届かず、貯蔵容器４の内部温度の上昇が妨げられる。このように、開閉式ステージ３３によって加熱ヒータ３１から伝熱が遮断されるので、貯蔵容器４に保温処理済みの鋳造合金薄片Ｎが収納されていたとしても、鋳造合金薄片Ｎが再度保温または昇温されることがなく、鋳造合金薄片Ｎの品質が一定に保たれる。

次に図３及び図４に示すように、貯蔵容器４の内部には複数枚の冷却板４ａが設置されている。冷却板４ａはその厚み方向に沿って一定の間隔を空けて配置されている。保温後の鋳造合金薄片Ｎが冷却板４ａに接触することで、鋳造合金薄片Ｎに蓄積されていた熱が冷却板４ａに吸熱されて、鋳造合金薄片Ｎの温度が低下するようになっている。

開閉式ステージ３２及び貯蔵容器４の材質は、ステンレス、鉄、ハステロイ、インコネル等の高温下で使用可能な限りにおいて、各種金属を採用できる。

また図３及び図４に示すように、コンテナ５はベルトコンベア５１の上に載せられている。このベルトコンベア５１によってコンテナ５が図３中左右方向に移動できるようになっている。

「合金の製造装置の動作」
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。

合金溶湯Ｌの組成は、例えば、一般式Ｒ−Ｔ−Ｂで表される。ここで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。また、Ｂは硼素であり、一部をＣまたはＮで置換できる。更に、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されていてもよい。また、Ｒの組成比は２８〜３３質量％であり、Ｂは０．９〜１．３質量％であり、Ｔが残部である。Ｒの一部を１５質量％のＤｙ及び／または１５質量％のＴｂで置換しても良い。尚、本発明に係る製造装置１に適用される合金溶湯の組成は、上述した範囲に限定されるものではなく、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金であればどのような組成であっても良い。

また、冷却ロール２２上での合金溶湯の平均冷却速度は、毎秒３００〜３０００℃とすることが望ましい。毎秒３００℃以上にすれば、冷却速度が十分となり、α−Ｆｅの析出、Ｒリッチ相、Ｒ_２Ｔ_１７相などの組織の粗大化を防止できる。また、毎秒３０００℃以下であれば、過冷度が過剰にならず、適度な温度で加熱装置３に鋳造合金薄片を供給できる。また、鋳造合金薄片が冷えすぎないので、再加熱の必要がない。尚、平均冷却速度は、溶湯の冷却ロール接触直前の温度と冷却ロール離脱時の温度との差を、冷却ロール上に接触している時間で除することで求められる。

更に、冷却ロール２２を離脱する際の鋳造合金Ｍの平均温度は、冷却ロール２２との接触程度の微妙な相違、厚さのゆらぎなどにより微妙に変化する。鋳造合金Ｍが冷却ロールを離脱する平均温度は、例えば鋳造開始時から終了時まで放射温度計で合金表面を幅方向に走査して測定し、得られた測定値を平均化することで得られる。
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Ｒ_２Ｔ_１４Ｂ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。Ｒ_２Ｔ_１４Ｂ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Ｒ_２Ｔ_１４Ｂ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。

次に図６に示すように、破砕された鋳造合金薄片Ｎは、ホッパ７内を通過してホッパ７の排出口７ａの直下に位置する開閉式ステージ３３Ａ上に堆積（載置）される。この時、加熱ヒータ３１は通電状態にあり、鋳造合金薄片Ｎは、開閉式ステージ３３Ａ上に堆積された直後から加熱ヒータ３１によって保温または昇温される。

開閉式ステージ３３Ａに対する鋳造合金薄片Ｎの堆積量は、ステージ板３３ａの面積によって適宜設定すればよいが、鋳造装置２からは鋳造合金薄片Ｎが連続的に供給されるので、供給速度にもよるがいずれは開閉式ステージ３３Ａから鋳造合金薄片Ｎが溢れてしまう。
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。

この間に、各開閉式ステージ３３Ａ〜３３Ｅに堆積された鋳造合金薄片Ｎはそれぞれ、加熱ヒータ３１によって保温または昇温される。保温温度はロール離脱温度より低いことが好ましく、具体的には（ロール離脱温度−１００℃）以上ロール離脱温度以下の範囲が好ましく、（ロール離脱温度−５０℃）以上ロール離脱温度以下の範囲が好ましく、より具体的には６００℃以上９００℃以下の範囲が好ましい。また、何らかの理由でロール離脱温度が低下した場合には、保温温度をロール離脱温度より高くして昇温保持させることもできる。好ましい昇温幅は１００℃以内が好ましく、５０℃以内がより好ましい。昇温幅が高すぎると生産効率が低下する。
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、Ｒ_２Ｔ_１７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。

次に、図８に示すように、残りの開閉式ステージ３３Ｆ〜３３Ｊについても同様に、鋳造合金薄片Ｎの調製に合わせてコンテナ５を移動させることで、各開閉式ステージ３３Ｆ〜３３Ｈに対し、順次、鋳造合金薄片Ｎを堆積させる。
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。

図９及び図１０は、全ての開閉式ステージ３３Ａ…が「開」の状態になり、鋳造合金薄片Ｎが貯蔵容器４に収納された状態を示す。
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。

以上説明したように、上記の製造装置１には、鋳造合金薄片Ｎを保温または昇温する加熱装置３が備えられているので、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金からなる鋳造合金薄片Ｎの保磁力を向上させることができ、耐熱性に優れたＲ−Ｔ−Ｂ系磁石を製造することができる。
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、鋳造装置２の下方に加熱装置３が配置されているので、鋳造合金薄片Ｎを落下させるだけで各装置２〜３間を移動させることができ、鋳造合金薄片Ｎの搬送機構を別途設ける必要がなく、製造装置１の小型化、省スペース化を図ることができる。
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、コンテナ５に複数の開閉式ステージ３３が備えられ、各開閉式ステージ３３がコンテナ５の移動方向に沿って配置されているので、鋳造装置２から鋳造合金薄片Ｎが連続的に供給された場合でも、コンテナ５を移動させることで、各開閉式ステージ３３Ａ…に順次鋳造合金薄片Ｎを載置させることができ、各開閉式ステージ３３Ａ…から鋳造合金薄片Ｎを溢れさせる虞がない。
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、開閉式ステージ３３にステージ板３３ａ及びステージ板３３ａを開閉する開閉機構３３ｂが備えられ、開閉機構３３ｂは、「閉」のときにステージ板３３ａを水平状態または傾斜状態にして鋳造合金薄片Ｎを載置させ、「開」のときにステージ板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、開閉時間を調整することで、鋳造合金薄片Ｎに対する保温時間を一定に保つことができる。
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、加熱ヒータ３１が鋳造装置２と開閉式ステージ３３との間に配置され、かつコンテナ５の移動方向に沿って配置されているので、コンテナ５の移動途中でも各開閉式ステージ３３上の鋳造合金薄片Ｎと加熱ヒータ３１との距離が一定に保たれ、これにより鋳造合金薄片Ｎを同じ条件で常時保温することができる。

また上記の製造装置１によれば、貯蔵容器４に鋳造合金薄片Ｎを冷却する冷却板４ａが備えられているので、保温後の鋳造合金薄片Ｎをすみやかに冷却することができ、これにより保温時間が実質的に延長される虞がなく、鋳造合金薄片Ｎの品質を高めることができる。
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、破砕装置２２と開閉式ステージ３３の間に、鋳造合金薄片Ｎを開閉式ステージ３３上に案内するホッパ７が備えられているので、鋳造合金薄片Ｎを保温・貯蔵室６ｂ内部に散乱させるおそれがなく、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。
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、鋳造装置２及び加熱装置３が不活性ガス雰囲気のチャンバ６内に設置されているので、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金の劣化を防止できる。
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。

また上記の製造装置１によれば、希土類元素含有合金がＲ−Ｔ−Ｂ系合金であるので、保磁力が高く耐熱性に優れた磁石を製造することができる。
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。

また、加熱装置は、先に説明した構成に限定されるものではなく、図１１〜図１４に示す構成を採用しても良い。
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。

次に、図１２には、加熱装置の他の例を示す。図１２に示す加熱装置２０３と、図１及び図３〜５に示す加熱装置３との相違点は、開閉式ステージ群１３２の各開閉式ステージ１３３同士の間に、仕切板１３４を取り付けた点である。
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。

尚、仕切板１３４には、開閉式ステージ１３３上の鋳造合金薄片Ｎの保温を補助するための補助ヒータを配設しても良い。補助ヒータを配設することによって、鋳造合金薄片Ｎの温度を均一にすることができる。

次に、図１３には、加熱装置のその他の例を示す。図１３に示す加熱装置３０３と、図１及び図３〜５に示す加熱装置３との相違点は、開閉式ステージ群１３２に代えて、加熱ヒータ３３１とコンテナ３０５の間にベルトコンベア３０６を配設した点である。
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。

加熱ヒータ３３１は、ヒータカバー３３１ａと、ヒータカバー３３１ａの下側に取り付けられたヒータ本体３３１ｂとから構成されている。ヒータカバー３３１ａ及びヒータ本体３３１ｂの機能及び材質等は、先に説明した加熱ヒータ３１と同様である。
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。

次に、ベルトコンベア３０６は、その一端３０６ａがホッパ７の排出口７ａの直下に配置され、他端３０６ｂがコンテナ３０５の直上に配置されている。そしてベルトコンベア３０６は、一端３０６ａと他端３０６ｂの間を加熱ヒータ３３１に沿って延在している。また、ベルトコンベア３０６と加熱ヒータ３３１との間の距離はほぼ一定になっている。
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。

また、コンテナ３０５は別のベルトコンベア５１上に設置されており、コンテナ３０５を図中左右方向両側に移動できるようになっている。この構成により、コンテナ３０５とベルトコンベア３０６の他端３０６ｂとの相対位置を可変にすることができ、コンテナ３０５の同一カ所に鋳造合金薄片Ｎが集中して堆積されるのを防止できる。

次に、図１４には、加熱装置の更に別の例を示す。図１４に示す加熱装置４０３と、図１３に示す加熱装置３０３との相違点は、ベルトコンベア３０６に代えて、加熱ヒータ３３１とコンテナ３０５の間に押出装置４０６を配設した点である。
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。

加熱ヒータ３３１は、ヒータカバー３３１ａと、ヒータカバー３３１ａの下側に取り付けられたヒータ本体３３１ｂとから構成されている。ヒータカバー３３１ａ及びヒータ本体３３１ｂの機能及び材質等は、先に説明した加熱ヒータ３１と同様である。
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。

次に、押出装置４０６は、基板４０６ａと、基板４０６ａ上をスライドする押出部材４０６ｂとから構成されている。基板４０６ａは、その一端４０６ａ_１がホッパ７の排出口７ａの直下に配置され、他端４０ａ_２がコンテナ３０５の直上に配置されている。そして基板４０６ａは、一端４０６ａ_１と他端４０６ａ_２の間を加熱ヒータ３３１に沿って延在している。また、基板４０６ａと加熱ヒータ３３１との間の距離はほぼ一定になっている。次に押出部材４０６ｂは、基板４０６の一端４０６ａ_１側から他端側４０６ａ_２に向けて基板４０６に接触しつつ移動し、逆に他端４０６ａ_２側から一端４０６ａ_１側に戻る際には基板４０６から離間して移動するようになっている。
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４０６ａ_２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４０６ａ_２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４０６ａ_２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。

また、図１３の場合と同様に、コンテナ３０５は別のベルトコンベア５１上に設置されており、コンテナ３０５を図中左右方向両側に移動できるようになっている。この構成により、コンテナ３０５と押出装置４０６の基板４０６ａの他端４０６ａ_２との相対位置を可変にすることができ、コンテナ３０５の同一カ所に鋳造合金薄片Ｎが集中して堆積されるのを防止できる。

次に、図１５には、加熱装置の更に別の例を示す。図１５に示す加熱装置と、図１３に示す加熱装置３０３との相違点は、加熱ヒータ３３１及びベルトコンベア３０６に代えて、縦型加熱炉４５１とテーブルフィーダーとを設置した点である。
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。

上記の縦型加熱炉４５１に鋳造合金薄片Ｎが供給されると、薄片通路４５２の内部に鋳造合金薄片Ｎが充填され、薄片通路４２の出口側から鋳造合金薄片が順次押し出される。押し出された鋳造合金薄片は、テーブルフィーダー４６１のテーブル４６２上に載置されるが、回転羽根４６３が回転することによってテーブル４６２の周囲に押し出され、コンテナ３０５に落下される。鋳造合金薄片Ｎは、薄片通路を通過する間に外部ヒータ４５３によって昇温乃至保温される。保温時間は、縦型加熱炉４５１に対する鋳造合金薄片の供給速度と、テーブルフィーダー４６１による鋳造合金薄片の排出速度のバランスによって調整される。
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。

次に、合金の製造装置の他の例として、鋳造装置と加熱装置の間に、粉砕直後の鋳造合金薄片の温度を均一化を目的として、加熱ヒータ付振動フィーダーを設置しても良い。図１６にその構成を示す。
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。

この加熱ヒータ付振動フィーダー５０１に鋳造合金薄片が供給されると、振動発生装置５０３によって振動された傾斜面５０２ａ上を鋳造合金薄片が滑り落ちる。そして、粒度の小さな鋳造合金薄片は金属網５０２ｄを通過してホッパ７から加熱装置３に落下する。また、粒度の大きな鋳造合金薄片は金属網５０２ｄの上を更に滑り落ちて、回収口５０２ｅから回収皿５０２ｆに回収される。また、鋳造合金薄片が薄片通路５０２を滑り落ちる間に、加熱ヒータ５０４によって昇温乃至保温される。これにより、粉砕直後の鋳造合金薄片の温度を均一化することができる。

なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば開閉式ステージ３３の構成は、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば図１１に示す構成としても良い。
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。

また、可動装置としてベルトコンベア５１を例示したが、この他にコンテナ５に車輪付の台車を取り付けて自走式のコンテナとしても良く、更にレールを敷設してこのレール上を台車が走行するようにしても良い。

更に、コンテナ内部に配置する冷却板に代えて、以下に説明する構成を採用しても良い。
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。

なお、上記の第１の例では、鋳造合金薄片が大きく堆積し、その堆積物の間に流すガスの気相接触による冷却であるので容器が大きい場合、堆積物が重なって冷却速度に限界があることもある。あるいは、容器内での冷却のばらつきが発生しやすくなる。
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。

さらに第３の例として、中空仕切り板の下部に通気口を設け、この通気口から冷却用の不活性ガスを一部貯蔵容器内に流して鋳造合金薄片を冷却する方法である。合金の内部組織が固まった後の冷却は出来るだけ急速に冷却する方が効率的であり、特に続けて鋳造を行う場合はそうすることが好ましい。

また、開閉式ステージ３３のステージ板３３ａの裏側に別の加熱ヒータを設置し、この加熱ヒータによってステージ板３３ａを加熱しても良い。この加熱ヒータは、加熱ヒータ３１と併用しても良い。尚、この構成は、上記の加熱装置１０３、２０３に採用しても良い。

また、開閉式ステージ３３のステージ板３３ａの裏側に断熱構造を設け、加熱ヒータ３１からの熱をコンテナ５内部に侵入させないようにしても良い。この場合の断熱構造としては、ステージ板３３ａの裏側にアルミナ、ジルコニア等のセラミックス製のブロックまたは繊維質の板を設置したり、ステージ板３３ａの裏側に複数の金属薄板を隙間を開けて重ね合わせても良い。金属薄板の材質は、鋳造合金薄片の温度よりも融点が低いものであれば良く、鉄やステンレスで良い。尚、この構成は、上記の加熱装置１０３、２０３に採用しても良い。

また、鋳造合金薄片の冷却抑制のために、ホッパ７にヒータを設置しても良い。

また、本発明の製造装置は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金に限らず、熱電半導体合金や水素吸蔵合金に適用しても良い。
熱電半導体合金としては、一般式Ａ_３−ｘＢ_ｘＣ（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ＲＥ_ｘ（Ｆｅ_１−ｙＭ_ｙ）_４Ｓｂ_１２（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ＲＥ_ｘ（Ｃｏ_１−ｙＭ_ｙ）_４Ｓｂ_１２（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。

水素吸蔵合金としては、ＡＢ_２型合金（チタン、マンガン、ジルコニウム、ニッケルなどの遷移元素の合金をベースとしたもの）またはＡＢ_５型合金（希土類元素、ニオブ、ジルコニウム１に対して、触媒効果を有する遷移元素（ニッケル、コバルト、アルミニウムなど）５を含む合金をベースとしたもの）を例示できる。

合金組成が質量比で、Ｎｄ２２％、Ｄｙ９．５％、Ｂ０．９６％、Ｃｏ１．０％、Ａｌ１０．１５％、Ｃｕ０．１０％、残部Ｆｅになるように、金属ネオジウム、金属ディスプロシウム、フェロボロン、コバルト、アルミニウム、銅、鉄を配合した原料を、アルミナ坩堝を使用して、アルゴンガスで１気圧の雰囲気中で、高周波溶解炉で溶解して合金溶湯を調製した。
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Ｒ_２Ｔ_１４Ｂ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。

作成された鋳造合金薄片を、図１に示す製造装置のホッパ７を通過させて開閉式ステージ上に堆積させた。そして、７００〜９００℃の温度で１分間保温する条件で保温処理を行った。このようにして、実施例１〜３の希土類合金からなる鋳造合金薄片を製造した。
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。

次に、得られた鋳造合金薄片を１００％窒素雰囲気中で横磁場中成型機でプレス成型した。成型圧は０．８ｔ/ｃｍ^２であり、金型のキャビティ内の磁界は１５ｋＯｅとした。得られた成型体を、１．３３×１０^−５ｈＰａの真空中、５００℃で１時間保持し、次いで１．３３×１０^−５ｈＰａの真空中、８００℃で２時間保持した後、さらに１．３３×１０^−５ｈＰａの真空中、１０３０℃で２時間保持して焼結させた。焼結密度は７．６７〜７．６９ｇ／ｃｍ^３以上であり十分な大きさの密度となった。さらに、この焼結体をアルゴン雰囲気中、５３０℃で１時間熱処理し、実施例１〜３及び比較例１のＲ−Ｔ−Ｂ系磁石を作製した。

得られたＲ−Ｔ−Ｂ系磁石の磁気特性をパルス型ＢＨカーブトレーサーで測定した。その結果を図１８に示す。図１８は、実施例１〜３及び比較例１のＲ−Ｔ−Ｂ系磁石の保温温度と保磁力との関係を示すグラフである。
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。

図１は、本発明の実施形態である合金の製造装置の構成を示す正面模式図である。 図２は、合金の製造装置に備えられた鋳造装置を示す正面模式図である。 図３は、合金の製造装置に備えられた加熱装置を示す正面模式図である。 図４は、合金の製造装置に備えられた加熱装置を示す側面模式図である。 図５は、合金の製造装置に備えられた開閉式ステージ及び貯蔵容器（コンテナ）を示す平面模式図である。 図６は、合金の製造装置の動作を説明する正面模式図である。 図７は、合金の製造装置の動作を説明する正面模式図である。 図８は、合金の製造装置の動作を説明する正面模式図である。 図９は、合金の製造装置の動作を説明する正面模式図である。 図１０は、合金の製造装置の動作を説明する側面模式図である。 図１１は、合金の製造装置に備えられた加熱装置の別の例を示す正面模式図である。 図１２は、合金の製造装置に備えられた加熱装置の他の例を示す正面模式図である。 図１３は、合金の製造装置に備えられた加熱装置のその他の例を示す正面模式図である。 図１４は、合金の製造装置に備えられた加熱装置の更に別の例を示す正面模式図である。 図１５は、合金の製造装置に備えられた加熱装置の更に別の例を示す正面模式図である。 図１６は、合金の製造装置の他の例を示す正面模式図である。 図１７は、開閉式ステージのその他の例を示す模式図である。 図１８は、実施例１〜３及び比較例１のＲ−Ｔ−Ｂ系磁石の保温温度と保磁力との関係を示すグラフである。

符号の説明

１…製造装置（合金の製造装置）、２…鋳造装置、３…加熱装置、４…貯蔵容器、４ａ…冷却板、５…コンテナ、６…チャンバ、６ｃ…放冷室、７…ホッパ、７ａ…ホッパの排出口、２１…破砕装置、３１…加熱ヒータ、３１ｃ…加熱ヒータの開口部、３３…開閉式ステージ、３３ａ…ステージ板、３３ｂ…開閉機構、５１…ベルトコンベア（可動装置）、Ｌ…合金溶湯、Ｎ…鋳造合金薄片

Claims (24)

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請求項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請求項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請求項１ないし請求項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。
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。
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請求項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請求項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請求項７または請求項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。
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請求項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。
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ないし請求項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。
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請求項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。
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請求項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。
19. 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。
20. 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。
21. 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。
22. 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。
23. 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。
24. 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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