JP6037093B1 - R−t−b系焼結磁石の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態において、R−T−B系焼結磁石素材(Rは希土類元素のうち少なくとも一種でありNd及び/又はPrを必ず含む、Tは遷移金属元素のうち少なくとも一種でありFeを必ず含む)には、公知の組成、製造方法によって製造されたR−T−B系焼結磁石素材を用いることができる。好ましくは、前記R−T−B系焼結磁石素材は、Ndを必ず含む。
希土類元素R:12〜17原子%
B(Bの一部はCで置換されていてもよい):5〜8原子%
添加元素M(Al、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):0〜2原子%
T(Feを主とする遷移金属であって、Coを含んでもよい)および不可避不純物:残部
本発明の実施形態では、RH拡散源として、前記重希土類元素RHを20質量%以上80質量%以下含有する、大きさが90μm以下の複数個の合金粉末粒子を準備する。本発明において、重希土類元素RHは、Tbおよび/またはDyであり、例えばTbおよび/またはDyを20質量%以上80質量%以下含有するTbFe合金、DyFe合金などを用いることができる。DyよりもTbを用いた方がより高いHcJを得ることができる。重希土類元素RHが20質量%未満であると、重希土類元素RHの供給量が少なくなり、高いHcJが得られない恐れがある。また、重希土類元素RHが80質量%を超えるとRH拡散源を処理容器内に投入する際にRH拡散源が発火する恐れがある。RH拡散源における重希土類元素RHの含有量は好ましくは35質量%以上65質量%以下であり、さらに好ましくは40質量%以上60質量%以下である。
前記複数個のR−T−B系焼結磁石素材と、前記複数個のR−T−B系焼結磁石素材に対して重量比率で2%以上15%以下の複数個の合金粉末粒子とを処理容器内に装入する。これにより、後述するRH供給拡散処理を行う工程を実施することにより安定して高いHcJを得ることができる。大きさが90μm以下の複数個の合金粉末粒子がR−T−B系焼結磁石素材に対して重量比率で2%未満であると、90μm以下の合金粉末粒子が少なすぎるため、安定して高いHcJを得ることができない。また、15%を超えると、合金粉末粒子がR−T−B系焼結磁石素材から浸み出した液相と過剰に反応し、R−T−B系焼結磁石素材の表面に異常付着するという現象が発生する。この現象により新たな重希土類元素RHがR−T−B系焼結磁石素材へ供給されにくい状態が形成されるため、安定して高いHcJを得ることができない。そのため、90μm以下の合金粉末粒子は安定して高いHcJを得るために必要であるが、その量を特定範囲(2%以上15%以下)にする必要がある。好ましくは、前記複数個の合金粉末粒子の装入量は前記複数個のR−T−B系焼結磁石素材に対して重量比率で3%以上7%以下である。さらに安定して高いHcJを得ることができるからである。
前記工程によって複数個のR−T−B系焼結磁石素材と複数個の合金粉末粒子を装入した処理容器を加熱すると共に回転および/または揺動させることで、前記R−T−B系焼結磁石素材と前記合金粉末粒子を連続的にまたは断続的に移動させることにより、前記合金粉末粒子から重希土類元素RHをR−T−B系焼結磁石素材の表面に供給しつつ、その重希土類元素RHを磁石内部に拡散させるRH供給拡散処理を実施する。これにより、Brの低下を抑制しつつ、安定して高いHcJを得ることができる。本発明の実施形態におけるRH供給拡散処理は、特許文献3に記載されている公知の方法で行えばよい。図2は、本発明の実施形態におけるRH供給拡散処理に使用される装置の一例を模式的に示す断面図である。装置の使用方法を図2に基づいて説明する。まず、図2の蓋5を処理容器4から取り外し複数個のR−T−B系焼結磁石素材1と複数個の合金粉末粒子2と複数個の撹拌補助部材3を処理容器4に装入し、蓋5を再び処理容器4に取り付ける。R−T−B系焼結磁石素材1、合金粉末粒子2、撹拌補助部材3の装入量の割合は、上述した所定範囲内になるように設定される。
RH供給拡散処理時における処理容器の温度は、例えば図3に示すように変化する。図3は、加熱開始後における処理室温度の変化(ヒートパターン)の一例を示すグラフである。図3の例では、ヒータによる昇温を行いながら、真空排気を実行した。昇温レートは、約5℃/分である。処理室内の圧力が所望のレベルに達するまで、例えば約600℃に温度を保持した。その後、処理室の回転を開始する。拡散処理温度に達するまで昇温を行った。昇温レートは約5℃/分である。拡散処理温度に達した後、所定の時間だけ、その温度に保持する。その後、ヒータによる加熱を停止し、室温程度まで降温させた。その後、図2の装置から取り出したR−T−B系焼結磁石素材を別の熱処理炉に投入し、拡散処理時と同じ雰囲気圧力で第1熱処理(800℃〜950℃×4時間〜10時間)を行ない、さらに拡散後の第2熱処理(450℃〜550℃×3時間〜5時間)が行われる。第1熱処理と第2熱処理の処理温度と時間は、R−T−B系焼結磁石素材1、合金粉末粒子2、撹拌補助部材3の投入量、合金粉末粒子2、の組成、RH供給拡散温度等を考慮し設定される。
Ndメタル、Prメタル、Dyメタル、フェロボロン合金、電解Co、Alメタル、Cuメタル、Gaメタルおよび電解鉄を用いて(メタルはいずれも純度99%以上)、表1の素材No.AおよびBの組成となるように配合し、それらの原料をそれぞれ溶解してストリップキャスト法により鋳造し、厚さ0.2〜0.4mmのフレーク状の原料合金を得た。得られたフレーク状の原料合金を水素加圧雰囲気で水素脆化させた後、550℃まで真空中で加熱、冷却する脱水素処理を施し、粗粉砕粉を得た。次に、得られた粗粉砕粉に潤滑剤としてステアリン酸亜鉛を粗粉砕粉100質量部に対して0.04質量部添加、混合した後、ジェットミル装置を用いて、窒素気流中で乾式粉砕し、粒径D50が4μmの微粉砕粉を得た。なお、粒径D50は、気流分散式によるレーザー回折法で得られた体積基準メジアン径である。
Ndメタル、Prメタル、フェロボロン合金、電解Co、Alメタル、Cuメタル、Gaメタル及び電解鉄を用いて(メタルはいずれも純度99%以上)、表1の素材No.Aとなるように配合し、実施例1と同じ方法でR−T−B系焼結磁石素材を得た。得られたR−T−B系焼結磁石素材の成分、ガス分析結果は、実施例1の素材No.Aと同等であった。
Ndメタル、Prメタル、Dyメタル、フェロボロン合金、電解Co、Alメタル、Cuメタル、Gaメタル及び電解鉄を用いて(メタルはいずれも純度99%以上)、表1の素材No.Bとなるように配合し、実施例1と同じ方法でR−T−B系焼結磁石素材を複数ロット分準備した。得られたR−T−B系焼結磁石素材の成分、ガス分析結果は、実施例1の素材No.Bと同等であった。
実施例3で使用した複数個の合金粉末粒子p〜v(繰り返しRH供給拡散処理を行った後の合金粉末粒子)に対してピンミル粉砕を行い、再度表7に示すJIS標準のふるいにかけることによりNo.q´〜v´の複数個の合金粉末粒子を準備した。なお、合金粉末粒子p〜vに対してピンミル粉砕を行うことにより、粒度が小さくなるため、No.p´(1000μm〜212μm)は準備していない。前記合金粉末粒子(q´〜v´)は、電界放出型走査電子顕微鏡(FE−SEM)により観察したところ、表面にRH拡散源以外の異物(例えば、R酸化物物やR−T−B化合物)が存在していない部分があることを確認した(新生表面が露出している部分を確認した)。表7における合金粉末粒子No.q´は、ピンミル粉砕した複数個の合金粉末粒子を212μmのふるいにかけ、212μmのふるいを通った合金粉末粒子に対し、次に150μmのふるいにかけて150μmのふるいを通らなかった合金粉末粒子である。合金粉末粒子No.r´〜u´も同様である。また、 合金粉末粒子No.v´は、38μmのふるいを通った合金粉末粒子である。さらに、撹拌補助部材として、直径5mmのジルコニアの球を複数個用意した。
Ndメタル、Prメタル、フェロボロン合金、電解Co、Alメタル、Cuメタル、Gaメタル及び電解鉄を用いて(メタルはいずれも純度99%以上)、表1の素材No.Aとなるように配合し、実施例1と同じ方法でR−T−B系焼結磁石素材を得た。得られたR−T−B系焼結磁石素材の成分、ガス分析結果は、実施例1の素材No.Aと同等であった。
Ndメタル、Prメタル、Dyメタル、フェロボロン合金、電解Co、Alメタル、Cuメタル、Gaメタル及び電解鉄を用いて(メタルはいずれも純度99%以上)、表1の素材No.A及び素材No.Bとなるように配合し、実施例1と同じ方法でR−T−B系焼結磁石素材を複数ロット分準備した。次に、Tbメタル、Dyメタル、電解鉄を用いて表10の合金粉末No.w−1〜w−10に示す組成となるように配合して実施例1と同じ方法で合金を作製した。得られた合金に対してピンミル粉砕を行い、63μmのふるい(JIS標準)にかけることにより、63μm以下の複数個の合金粉末粒子をそれぞれ(合金粉末No.w−1〜w−10)準備した。さらに、撹拌補助部材として、直径5mmのジルコニアの球を複数個用意した。
Ndメタル、Prメタル、フェロボロン合金、電解Co、Alメタル、Cuメタル、Gaメタル及び電解鉄を用いて(メタルはいずれも純度99%以上)、表12の素材No.C及びDの組成となるように配合し、実施例1と同じ方法でR−T−B系焼結磁石素材を得た。尚、表12の素材No.Cは、表1の素材No.Aと同じ組成である。得られたR−T−B系焼結磁石素材の成分、ガス分析結果は、素材No.C及びDと同等であった。
2 合金粉末粒子
3 撹拌補助部材
4 処理容器
5 蓋
6 排気装置
7 ヒータ
8 モータ
Claims (12)
- 複数個のR−T−B系焼結磁石素材(Rは希土類元素のうち少なくとも一種でありNd及び/又はPrを必ず含む、Tは遷移金属元素のうち少なくとも一種でありFeを必ず含む)を準備する工程と、
重希土類元素RH(重希土類元素RHはTb及び/又はDy)を20質量%以上80質量%以下含有する、大きさが90μm以下の複数個の合金粉末粒子を準備する工程と、
前記複数個のR−T−B系焼結磁石素材と、前記複数個のR−T−B系焼結磁石素材に対して重量比率で2%以上15%以下の前記複数個の合金粉末粒子とを処理容器内に装入する工程と、
前記処理容器を加熱すると共に回転及び/又は揺動させることにより、前記R−T−B系焼結磁石素材と前記合金粉末粒子を連続的に又は断続的に移動させてRH供給拡散処理を行う工程と、
を含むR−T−B系焼結磁石の製造方法。 - 前記複数個のR−T−B系焼結磁石素材は、Ndを必ず含む、請求項1に記載のR−T−B系焼結磁石の製造方法。
- 前記処理容器内にさらに複数個の撹拌補助部材を装入する工程を含む請求項1又は2に記載のR−T−B系焼結磁石の製造方法。
- 前記RH供給拡散処理中の前記処理容器には、固形物として、前記複数個のR−T−B系焼結磁石素材、前記複数個の合金粉末粒子、および前記複数個の撹拌補助部材のみが挿入されている、請求項3に記載のR−T−B系焼結磁石の製造方法。
- 前記複数個の合金粉末粒子の大きさは、38μm以上75μm以下である請求項1から4のいずれかに記載のR−T−B系焼結磁石の製造方法。
- 前記複数個の合金粉末粒子の大きさは、38μm以上63μm以下である請求項5に記載のR−T−B系焼結磁石の製造方法。
- 前記処理容器内に装入される前記複数個の合金粉末粒子の前記R−T−B系焼結磁石素材に対する重量比率は、3%以上7%以下である請求項1から6のいずれかに記載のR−T−B系焼結磁石の製造方法。
- 前記複数個の合金粉末粒子は、少なくとも一部に新生表面が露出している合金粉末粒子を含有している請求項1から7のいずれかに記載のR−T−B系焼結磁石の製造方法。
- 前記複数個の合金粉末粒子に含まれる前記重希土類元素RHの重量比率は、35質量%以上65質量%以下である、請求項1から8のいずれかに記載のR−T−B系焼結磁石の製造方法。
- 前記複数個の合金粉末粒子に含まれる前記重希土類元素RHの重量比率は、40質量%以上60質量%以下である、請求項9に記載のR−T−B系焼結磁石の製造方法。
- 前記重希土類元素RHはTbである請求項1から10のいずれかに記載のR−T−B系焼結磁石の製造方法。
- 前記複数個の合金粉末粒子は、重希土類元素RH(重希土類元素RHはTb及び/又はDy)を35質量%以上50質量%以下含有する合金を水素粉砕することにより作製され、前記水素粉砕における脱水素工程において、前記合金を400℃以上550℃以下に加熱する、請求項1から11のいずれかに記載のR−T−B系焼結磁石の製造方法。
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