JP5510456B2 - R−Fe−B系希土類焼結磁石の製造方法および蒸気制御部材 - Google Patents
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Description
[原料合金]
まず、25質量%以上40質量%以下の軽希土類元素RLと、0.6質量%〜1.6質量%のB(硼素)と、残部Feおよび不可避的不純物とを含有する合金を用意する。Bの一部はC(炭素)によって置換されていてもよいし、Feの一部(50原子%以下)は、他の遷移金属元素(例えばCoまたはNi)によって置換されていてもよい。この合金は、種々の目的により、Al、Si、Ti、V、Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、Ga、Zr、Nb、Mo、Ag、In、Sn、Hf、Ta、W、Pb、およびBiからなる群から選択された少なくとも1種の添加元素Mを0.01〜1.0質量%程度含有していてもよい。なお、重希土類元素RHを含んでいても良い。
上記のフレーク状合金鋳片を水素炉の内部へ収容する。次に、水素炉の内部で水素脆化処理(以下、「水素粉砕処理」と称する場合がある)工程を行う。水素粉砕後の粗粉砕合金粉末を水素炉から取り出す際、粗粉砕粉が大気と接触しないように、不活性雰囲気下で取り出し動作を実行することが好ましい。そうすれば、粗粉砕粉が酸化・発熱することが防止され、焼結磁石体の磁気特性の低下が抑制できるからである。
次に、粗粉砕粉に対してジェットミル粉砕装置を用いて微粉砕を実行する。本実施形態で使用するジェットミル粉砕装置にはサイクロン分級機が接続されている。ジェットミル粉砕装置は、粗粉砕工程で粗く粉砕された希土類合金(粗粉砕粉)の供給を受け、粉砕機内で粉砕する。粉砕機内で粉砕された粉末はサイクロン分級機を経て回収タンクに集められる。こうして、0.1〜20μm程度(典型的には3〜5μm)の微粉末を得ることができる。このような微粉砕に用いる粉砕装置は、ジェットミルに限定されず、アトライタやボールミルであってもよい。粉砕に際して、ステアリン酸亜鉛などの潤滑剤を粉砕助剤として用いてもよい。
本実施形態では、上記方法で作製された磁性粉末に対し、例えばロッキングミキサー内で潤滑剤を例えば0.3wt%添加・混合し、潤滑剤で合金粉末粒子の表面を被覆する。次に、上述の方法で作製した磁性粉末を公知のプレス装置を用いて配向磁界中で成形する。印加する磁界の強度は、例えば0.8〜1.2MA/mである。また、成形圧力は、成形体のグリーン密度が例えば4〜4.5g/cm3程度になるように設定される。
上記の粉末成形体に対して、650〜1000℃の範囲内の温度で10〜240分間保持する工程と、その後、上記の保持温度よりも高い温度(例えば1000〜1200℃)で焼結を更に進める工程とを順次行なうことが好ましい。焼結時、特に液相が生成されるとき(温度が650〜1000℃の範囲内にあるとき)、粒界相中のRリッチ相が融け始め、液相が形成される。その後、焼結が進行し、焼結磁石体が形成される。前述の通り、焼結磁石体の表面が酸化された状態でも重希土類元素RH拡散処理を施すことができるため、焼結工程の後、時効処理(400℃〜700℃)や寸法調整のための研削を行っても良い。
次に、こうして作製された焼結磁石体に重希土類元素RHを効率良く拡散浸透させて、保磁力HcJを向上させる。具体的には、図1に示す処理室4内に焼結磁石体1と、重希土類元素RHを含むRHバルク体2と、蒸気制御部材3とを配置し、加熱により、蒸気制御部材3を介してRHバルク体2から重希土類元素RHを焼結磁石体1の表面から供給し、同時に焼結磁石体1の内部に拡散させる。
まず、Nd:23.3、Pr:6.0、Dy:2.5、B:0.99、Co:0.92、Cu:0.1、Al:0.24、残部:Fe(質量%)の組成を有するように配合した合金を用いてストリップキャスト法により厚さ0.2〜0.3mmの合金鋳片を作製した。
1)壁部厚さ1.1mm、開口部5.3mm×5.3mm、主成分カルシウム・アルミネート(CaO・2Al2O3・SiO2、TiO2)、高さ(深さ)3mm×縦100mm×横100mm
2)壁部厚さ0.45mm、開口部1.4mm×1.4mm、主成分カルシウム・アルミネート(CaO・2Al2O3・SiO2、TiO2)、高さ(深さ)3mm×縦100mm×横100mm
3)壁部厚さ0.3mm、開口部1.4mm×1.4mm、主成分コージライト(2MgO・2Al2O3・5SiO2)、高さ(深さ)10mm×縦150mm×横150mm
次に、個々の開口部の面積をAとするとき、この面積Aに対する開口部32の深さDの比率(D/A)が磁石特性などに及ぼす効果を説明する。表1は、蒸気制御部材の材質、厚さT1、T2などの形状パラメータが異なる実施例および比較例を説明するための表である。これらの実施例および比較例は、表1に示すように蒸気制御部材を変えたことを除き、実施例1と同じ条件にて焼結磁石体を作製し、拡散処理をした。
((R−Fe−B系希土類焼結磁石の中央部の表面磁束密度)−(近接する減磁が発生した部分の平均の表面磁束密度))/(R−Fe−B系希土類焼結磁石の中央部の表面磁束密度)×100 ・・・(式1)
(RHバルク体から焼結磁石体への導入質量)/(拡散処理後のRHバルク体の減少質量)×100 ・・・(式2)
2 RHバルク体
3 蒸気制御部材
4 処理室(処理容器)
5 高融点金属プレート
6 高融点金属台板
Claims (7)
- 軽希土類元素RL(NdおよびPrの少なくとも1種)を主たる希土類元素Rとして含有するR2Fe14B型化合物結晶粒を主相として有するR−Fe−B系希土類焼結磁石体を用意する工程と、
重希土類元素RH(Dy、Ho、およびTbからなる群から選択された少なくとも1種)を含有するバルク体を用意する工程と、
前記R−Fe−B系希土類焼結磁石体と前記バルク体との間に蒸気制御部材を介在させた状態で、前記R−Fe−B系希土類焼結磁石体および前記バルク体の両方を処理室内に配置する工程と、
前記処理室の内部を700℃以上1000℃以下に加熱することにより、前記バルク体から、前記蒸気制御部材を介して、重希土類元素RHを前記R−Fe−B系希土類焼結磁石体の表面に供給しつつ、前記重希土類元素RHを前記R−Fe−B系希土類焼結磁石体の内部に拡散させる工程と、
を包含し、
前記蒸気制御部材は、
上面および下面と、
前記上面と前記下面との間を連通する複数の開口部と、
前記複数の開口部の各々を区画する壁部と、
を有し、
前記壁部の厚さは0.5mm以下、
前記蒸気制御部材における各開口部の深さは、1mm以上10mm以下、
前記蒸気制御部材における各開口部の面積をA[mm2]、深さをD[mm]とするとき、D/Aは、0.07mm -1 以上5.95mm-1以下の範囲内
であり、
前記R−Fe−B系希土類焼結磁石体と前記蒸気制御部材との間隔は0〜10mm、
前記蒸気制御部材と前記バルク体との間隔は0〜10mm、
前記R−Fe−B系希土類焼結磁石体と前記バルク体との間隔は10mm以下
であるR−Fe−B系希土類焼結磁石の製造方法。 - 前記蒸気制御部材の前記上面によって前記R−Fe−B系希土類焼結磁石体を支持し、前記蒸気制御部材の前記下面に対向するように配置した前記バルク体から、前記R−Fe−B系希土類焼結磁石体の表面に前記重希土類元素RHを供給する請求項1に記載のR−Fe−B系希土類焼結磁石の製造方法。
- 前記蒸気制御部材の前記R−Fe−B系希土類焼結磁石体と接触する部分は、溶着防止膜によって被覆されている請求項1に記載のR−Fe−B系希土類焼結磁石の製造方法。
- 前記蒸気制御部材はセラミックス材料から形成されている請求項1に記載のR−Fe−B系希土類焼結磁石の製造方法。
- 前記蒸気制御部材は、前記上面および前記下面において、平坦な端面を有している請求項1に記載のR−Fe−B系希土類焼結磁石の製造方法。
- 前記蒸気制御部材の前記複数の開口部は、前記壁部で4面が囲まれた直方体形状の空間によって構成されている請求項1に記載のR−Fe−B系希土類焼結磁石の製造方法。
- 前記蒸気制御部材の前記複数の開口部は、ハニカム構造を形成するように配列されている請求項1に記載のR−Fe−B系希土類焼結磁石の製造方法。
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