JP6327076B2 - 化成処理装置および希土類磁石片の化成処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、化成処理装置に関し、特に、希土類磁石片の化成処理に好適に用いられる化成処理装置およびそれを用いた磁石片の化成処理方法に関する。

永久磁石（以下、単に「磁石」という。）は、種々の形状の磁石片として用いられる。希土類磁石は、優れた磁気特性を有しており、広く利用されている。その中でも、ネオジム磁石として知られているＲ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石（Ｒは希土類元素のうち少なくとも一種でありＮｄを必ず含む。）は、優れた磁気特性と比較的材料費が安価なことから広く利用されている。

Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石の磁石片は、以下の方法で製造される。なお、本明細書において、着磁していない状態のものも磁石という。

所望の組成を有するＲ−Ｆｅ−Ｂ系合金の粉末を用意する。合金粉末をプレス成形によって、所望の形状の成形体を得る。成形体を焼結することによって焼結体を得る。必要に応じて、焼結体は、時効処理などの熱処理を受ける。熱処理の前または後に、機械加工を受けて、所望の大きさおよび形状の磁石片となる。その後、磁石片は機械加工で発生し磁石表面に付着した研削加工粉や研削液を除去するために洗浄される。

Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石は、希土類磁石の中でも特に耐食性が低い。そこで、機械加工、および洗浄の後、磁石片の耐食性を改善するために表面処理が施される。表面処理としては、例えば、ＮｉやＣｕなどの金属めっき、樹脂塗装、アルミニウム蒸着、化成処理などが行われている。表面処理の種類や条件は、求められる耐食性およびコストなどに応じて選択される。例えば、特許文献１〜３に開示されている化成処理は、比較的コストが低く、また、環境に優しいなどの利点を有している。

特許文献１〜３の実施例に記載されているように、従来、化成処理は磁石片を処理液に浸漬することによって行われることが多い。量産プロセスにおいては、例えば、以下の様にして多数の磁石片を化成処理する。

一定数の磁石片を、例えば多数の貫通孔を有する金属製シートで形成されたバレル内に入れて、バレルを処理液に浸漬する。このとき、多数の磁石片の表面に均一に化成被膜を形成するために、処理液内でバレルを例えば水平軸の周りに回転させる。処理液内でバレルを回転させることによって、磁石片の表面に常に新鮮な処理液が接するようにし、また、磁石片同士が密着して磁石片の一部の表面が処理液に触れないということが起こらないようにする。この後、バレルを移動し、水に浸漬した状態で、バレルを回転させることによって水洗する。必要に応じてもう一度、水洗を行う。水洗後、磁石片をバレルから取り出し、例えば、遠心乾燥機を用いて乾燥させる。

特開２０００−１５０２１６号公報 特開２００２−２２０６８０号公報 特開２０１０−２６３２２３号公報

しかしながら、本発明者の検討によると、上記の様な従来の方法によれば、磁石片同士の衝突・接触によって、欠けや割れが発生するという問題がある。特に、磁石をバレルに投入する時、バレルから取り出す時、および乾燥機に投入する時に、欠けや割れが発生しやすい。欠けや割れの発生は単重が２０ｇ以上の比較的磁石片の重量が大きい磁石を処理する場合に発生しやすい。また、化成処理方法として、処理液に磁石片を浸漬する方法を採用すると、バッチ処理になるので、化成処理から乾燥までを自動化することが難しい。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、従来よりも量産プロセスに適した化成処理装置およびそれを用いた化成処理方法を提供することを目的とする。

本発明の実施形態による化成処理装置は、希土類磁石の磁石片が載置される上面を有し、前記磁石片よりも小さな開孔部を多数有するベルトと、前記ベルトを予め決められた方向に移動させる駆動部と、
前記ベルトの下側（下方）において、前記磁石片用の化成処理液を前記ベルトに向けて噴出するように、前記予め決められた方向に沿って配列された複数の第１下側ノズルと、前記ベルトの上側（上方）において、前記化成処理液を前記ベルトに向けて噴出するように、前記予め決められた方向に沿って配列された複数の第１上側ノズルとを有する。

ある実施形態において、前記複数の第１下側ノズルの下方に設けられた処理液槽と、前記処理液槽内の前記化成処理液を前記複数の第１下側ノズルおよび前記複数の第１上側ノズルに供給する第１循環ポンプとをさらに有する。

ある実施形態において、前記複数の第１下側ノズルおよび前記複数の第１上側ノズルの少なくとも側方および上方を包囲し、前記ベルトを通過させる一対の開口部を有する第１ケースを有する。

ある実施形態において、前記ベルトの下側において、前記複数の第１下側ノズルの前記予め決められた方向に設けられ、洗浄液を前記ベルトに向けて噴出するように、前記予め決められた方向に沿って配列された複数の第２下側ノズルと、前記ベルトの上側において、前記複数の第１上側ノズルの前記予め決められた方向に設けられ、洗浄液を前記ベルトに向けて噴出するように、前記予め決められた方向に沿って配列された複数の第２上側ノズルとをさらに有する。

ある実施形態において、前記複数の第２下側ノズルの下方に設けられた洗浄液槽と、前記洗浄液槽内の前記洗浄液を前記複数の第２下側ノズルおよび前記複数の第２上側ノズルに供給する第２循環ポンプとをさらに有する。

ある実施形態において、前記複数の第２下側ノズルおよび前記複数の第２上側ノズルの少なくとも側方および上方を包囲し、前記ベルトを通過させる一対の開口部を有する第２ケースを有する。

ある実施形態において、前記ベルトの下側において、前記複数の第２下側ノズルの前記予め決められた方向に設けられ、熱風または乾燥空気を前記ベルトに向けて噴出するように配置された下側送風口と、
前記ベルトの上側において、前記複数の第２上側ノズルの前記予め決められた方向に設けられ、熱風または乾燥空気を前記ベルトに向けて噴出するように配置された上側送風口とをさらに有する。

ある実施形態において、前記下側送風口および前記上側送風口の少なくとも側方および上方を包囲し、前記ベルトを通過させる一対の開口部を有する第３ケースを有する。

ある実施形態において、前記ベルトは、ステンレス製のメッシュベルトである。

本発明の実施形態による希土類磁石の化成処理方法は、上記のいずれかに記載の化成処理装置を用意する工程と、前記ベルト上に、曲面を有する前記磁石片を順次配置する工程と、前記ベルトを前記予め決められた方向に移動させながら、前記複数の第１下側ノズルおよび前記複数の第１上側ノズルから前記化成処理液を噴出することによって、前記磁石片の表面全体が前記化成処理液に接触した状態を一定時間以上維持する工程とを包含する。前記希土類磁石は例えば、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石である。前記磁石片の質量は例えば２０ｇ以上であり、典型的には３０ｇ以上である。

本発明の実施形態によると、従来よりも量産プロセスに適した化成処理装置およびそれを用いた化成処理方法が提供される。

本発明の実施形態による化成処理装置１００の模式図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態による化成処理装置１００およびそれを用いた化成処理方法を説明する。以下では、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石の磁石片の化成処理を例示するが、他の希土類磁石の化成処理にも適用できる。

図１に本発明の実施形態の一例による化成処理装置１００の模式図を示す。

化成処理装置１００は、化成処理室１０と、洗浄室２０と、乾燥室３０とを有する。化成処理装置１００は、化成処理から乾燥までを自動で行うことができる。もちろん、本発明の実施形態による化成処理装置は、化成処理室１０だけを有してもよいし、化成処理室１０と洗浄室２０とだけを有してもよい。

化成処理装置１００は、駆動部（不図示）によって、図１中の矢印で示す予め決められた方向に移動させられるベルト４０を有している。化成処理装置１００は、ベルト４０の下側において、磁石片用の化成処理液をベルト４０に向けて噴出するように、予め決められた方向に沿って配列された複数の第１下側ノズル１２ａと、ベルト４０の上側において、化成処理液をベルト４０に向けて噴出するように、予め決められた方向に沿って配列された複数の第１上側ノズル１２ｂとを有する。ベルト４０は、磁石片５２が載置される上面を有し、磁石片５２よりも小さな開孔部を多数有している。

多数の開孔部を有するベルト４０上の磁石片５２に、複数の第１下側ノズル１２ａおよび複数の第１上側ノズル１２ｂから、すなわち磁石片５２の上下から、化成処理液が供給されるので、磁石片５２の表面全体が化成処理液に接触した状態が一定時間以上維持される。化成処理の時間は、ベルト４０の移動速度および／または化成処理室１０の長さ（第１下側ノズル１２ａおよび第１上側ノズル１２ｂの数および配列間隔）によって適宜調節できる。

化成処理液は、磁石片５２の表面全体が化成処理液に接触した状態を維持できる程度に供給されればよい。化成処理液は、シャワー状に供給されてもよいし、霧状に供給されてもよい。化成処理液としては、公知の化成処理液を用いることができる。例えば、磁石片５２がアルミニウム膜でコーティングされている場合には、特許文献１に記載の化成処理液を用いることができるし、磁石片５２に直接化成処理を行う場合には、特許文献２または３に記載の化成処理液を用いることもできる。なお、化成処理液に関して、参考のために特許文献１〜３の開示内容の全てを本明細書に援用する。

第１下側ノズル１２ａから化成処理液を供給する圧力が強すぎると、ベルト４０上で磁石片５２が跳ね上がるので、欠けや割れが発生する恐れがある。したがって、第１下側ノズル１２ａから化成処理液を供給する圧力は適宜調整することが好ましい。なお、ベルト４０上の磁石片５２が跳ねるのを抑制するように、例えばネットベルトを設けてもよいが、化成処理液を供給する圧力を調整すれば、ネットベルト等を設ける必要は無く、むしろ、磁石片５２がベルト４０上でわずかに移動できる方が、磁石片５２の表面全体に化成処理液を供給できる点で有利である。

ベルト４０は、例えば、ステンレス製のメッシュベルトであることが好ましい。メッシュベルトは、網目部分が凸部を形成するので、磁石片５２との接触面積を小さくできる。したがって、磁石片５２の表面に化成処理液が行き渡りやすく、また、乾燥後においてシミが形成されにくいという利点を有している。また、ステンレス製であると、化成処理液に対する安定性が高く、また、強度や耐熱性も高い。もちろん、ステンレス以外の材料で形成されたベルトを用いてもよい。

化成処理装置１００は、第１下側ノズル１２ａの下方に設けられた処理液槽１４と、処理液槽１４内の化成処理液を第１下側ノズル１２ａおよび第１上側ノズル１２ｂに供給する第１循環ポンプ（不図示）とをさらに有する。処理液槽１４と第１循環ポンプとを設けることによって、化成処理液を循環的に利用することができる。

化成処理装置１００は、第１下側ノズル１２ａおよび第１上側ノズル１２ｂの少なくとも側方および上方を包囲し、ベルト４０を通過させる一対の開口部１６ａおよび１６ｂを有する第１ケース１６を有することが好ましい。化成処理装置１００のように化成処理室１０に洗浄室２０が隣接している場合、化成処理液が洗浄室２０に飛散することを防止できるし、作業者や工場内に化成処理液が飛散することを防止できる。

化成処理装置１００は、洗浄室２０をさらに有し、ベルト４０の下側において、第１下側ノズル１２ａの予め決められた方向に設けられ、洗浄液をベルト４０に向けて噴出するように、予め決められた方向に沿って配列された複数の第２下側ノズル２２ａと、ベルト４０の上側において、第１上側ノズル１２ｂの予め決められた方向（化成処理装置１００の下流側）に設けられ、洗浄液をベルト４０に向けて噴出するように、予め決められた方向に沿って配列された複数の第２上側ノズル２２ｂとをさらに有する。洗浄液は例えば水である。洗浄液も、上述の化成処理液と同様に、適度な圧力で、磁石片５２に供給することが好ましい。また、洗浄に必要な時間に応じて、第２下側ノズル２２ａおよび第２上側ノズル２２ｂの数および配列間隔等を調節すればよい。

化成処理装置１００は、第２下側ノズル２２ａの下方に設けられた洗浄液槽２４と、洗浄液槽２４内の洗浄液を第２下側ノズル２２ａおよび第２上側ノズル２２ｂに供給する第２循環ポンプ（不図示）とをさらに有する。洗浄液槽２４と第２循環ポンプとを設けることによって、洗浄液を循環的に利用することができる。

化成処理装置１００は、第２下側ノズル２２ａおよび第２上側ノズル２２ｂの少なくとも側方および上方を包囲し、ベルト４０を通過させる一対の開口部１６ｂおよび２６ｂを有する第２ケース２６を有する。第２ケース２６は、ここで例示するように、第１ケース１６と一体に形成されていてもよいし、独立して形成されてもよい。第２ケース２６を設けることによって、化成処理液に洗浄液が混入することを防止できるし、作業者や工場内に洗浄液が飛散することを防止できる。

化成処理装置１００は、乾燥室３０をさらに有し、ベルト４０の下側において、第２下側ノズル２２ａの予め決められた方向に設けられ、熱風または乾燥空気をベルト４０に向けて噴出するように配置された下側送風口３２ａと、ベルト４０の上側において、第２上側ノズル２２ｂの予め決められた方向に設けられ、熱風または乾燥空気をベルト４０に向けて噴出するように配置された上側送風口３２ｂとをさらに有する。熱風または乾燥空気の供給量は、磁石片５２がベルト４０上で跳ねて欠けや割れが発生しないよう調整することが好ましい。

化成処理装置１００は、下側送風口３２ａおよび上側送風口３２ｂの少なくとも側方および上方を包囲し、ベルト４０を通過させる一対の開口部２６ｂおよび３６ｂを有する第３ケース３６を有する。第３ケース３６を設けることによって、例えば、熱風を使用する場合には、熱を有効に利用し、乾燥効率を向上させることができる。熱風の温度は、例えば、５０℃〜８０℃である。

本発明の実施形態による化成処理装置は上記の例に限定されるものではなく、例えば、処理液槽１４、第１循環ポンプ、洗浄液槽２４、第２循環ポンプ、第１ケース１６、第２ケース２６、第３ケース３６は省略してもよい。

上述したように、化成処理装置１００は、化成処理から乾燥まで自動で行うことができる。磁石片５２は、ベルト４０の上面に順次配置するだけでよいので、容易に自動化することができる。また、磁石片５２はベルト４０上に配置された状態で、化成処理から乾燥までを経るので、磁石片５２同士が接触し、欠けや割れが発生することがない。したがって、従来のバレルを用いた化成処理装置では欠けや割れが発生しやすい単重が３０ｇ以上の磁石片においても、化成処理装置１００を用いることによって、欠けや割れの発生をほとんど防止することができる。

なお、化成処理装置１００を用いて、単重が３５ｇ〜５００ｇでアルミニウム蒸着被膜が形成されている磁石片を特許文献１記載の化成処理液を用いて９０〜１２０秒間化成処理したものは、割れや欠けがほとんどなく、従来のバレルを用いて化成処理したものと同等以上の耐食性を有していることが確認されている。

本発明は、希土類磁石片の化成処理に好適に用いられる。

１０ 化成処理室
１２ａ 第１下側ノズル
１２ｂ 第１上側ノズル
１４ 処理液槽
１６ 第１ケース
２０ 洗浄室
３０ 乾燥室
５２ 磁石片
１００ 化成処理装置

Claims (11)

1. 希土類磁石の磁石片が載置される上面を有し、前記磁石片よりも小さな開孔部を多数有するベルトと、
   前記ベルトを予め決められた方向に移動させる駆動部と、
   前記ベルトの下側において、前記磁石片用の化成処理液を前記ベルトに向けて噴出するように、前記予め決められた方向に沿って配列された複数の第１下側ノズルと、前記複数の第１下側ノズルの前記予め決められた方向に設けられ、洗浄液を前記ベルトに向けて噴出するように、前記予め決められた方向に沿って配列された複数の第２下側ノズルと、
   前記ベルトの上側において、前記化成処理液を前記ベルトに向けて噴出するように、前記予め決められた方向に沿って配列された複数の第１上側ノズルと、前記複数の第１上側ノズルの前記予め決められた方向に設けられ、洗浄液を前記ベルトに向けて噴出するように、前記予め決められた方向に沿って配列された複数の第２上側ノズルと、
   前記複数の第２下側ノズルの下方に設けられた洗浄液槽と、前記洗浄液槽内の前記洗浄液を前記複数の第２下側ノズルおよび前記複数の第２上側ノズルに供給する循環ポンプと
   を有する、化成処理装置。
2. 希土類磁石の磁石片が載置される上面を有し、前記磁石片よりも小さな開孔部を多数有するベルトと、
   前記ベルトを予め決められた方向に移動させる駆動部と、
   前記ベルトの下側において、前記磁石片用の化成処理液を前記ベルトに向けて噴出するように、前記予め決められた方向に沿って配列された複数の第１下側ノズルと、前記複数の第１下側ノズルの前記予め決められた方向に設けられ、洗浄液を前記ベルトに向けて噴出するように、前記予め決められた方向に沿って配列された複数の第２下側ノズルと、
   前記ベルトの上側において、前記化成処理液を前記ベルトに向けて噴出するように、前記予め決められた方向に沿って配列された複数の第１上側ノズルと、前記複数の第１上側ノズルの前記予め決められた方向に設けられ、洗浄液を前記ベルトに向けて噴出するように、前記予め決められた方向に沿って配列された複数の第２上側ノズルと、
   前記複数の第２下側ノズルおよび前記複数の第２上側ノズルの少なくとも側方および上方を包囲し、前記ベルトを通過させる一対の開口部を有するケースと
   を有する、化成処理装置。
3. 希土類磁石の磁石片が載置される上面を有し、前記磁石片よりも小さな開孔部を多数有するベルトと、
   前記ベルトを予め決められた方向に移動させる駆動部と、
   前記ベルトの下側において、前記磁石片用の化成処理液を前記ベルトに向けて噴出するように、前記予め決められた方向に沿って配列された複数の第１下側ノズルと、前記複数の第１下側ノズルの前記予め決められた方向に設けられ、洗浄液を前記ベルトに向けて噴出するように、前記予め決められた方向に沿って配列された複数の第２下側ノズルと、前記複数の第２下側ノズルの前記予め決められた方向に設けられ、熱風または乾燥空気を前記ベルトに向けて噴出するように配置された下側送風口と、
   前記ベルトの上側において、前記化成処理液を前記ベルトに向けて噴出するように、前記予め決められた方向に沿って配列された複数の第１上側ノズルと、前記複数の第１上側ノズルの前記予め決められた方向に設けられ、洗浄液を前記ベルトに向けて噴出するように、前記予め決められた方向に沿って配列された複数の第２上側ノズルと、前記複数の第２上側ノズルの前記予め決められた方向に設けられ、熱風または乾燥空気を前記ベルトに向けて噴出するように配置された上側送風口と
   を有する、化成処理装置。
4. 前記複数の第１下側ノズルの下方に設けられた処理液槽と、前記処理液槽内の前記化成処理液を前記複数の第１下側ノズルおよび前記複数の第１上側ノズルに供給する循環ポンプとをさらに有する、請求項１から３のいずれかに記載の化成処理装置。
5. 前記複数の第１下側ノズルおよび前記複数の第１上側ノズルの少なくとも側方および上方を包囲し、前記ベルトを通過させる一対の開口部を有するケースを有する、請求項１から４のいずれかに記載の化成処理装置。
6. 前記複数の第２下側ノズルの下方に設けられた洗浄液槽と、前記洗浄液槽内の前記洗浄液を前記複数の第２下側ノズルおよび前記複数の第２上側ノズルに供給する循環ポンプとをさらに有する、請求項２、３、請求項２または３を引用する請求項４、および、請求項２または３を引用する請求項５のいずれかに記載の化成処理装置。
7. 前記複数の第２下側ノズルおよび前記複数の第２上側ノズルの少なくとも側方および上方を包囲し、前記ベルトを通過させる一対の開口部を有するケースを有する、請求項１、３、請求項１または３を引用する請求項４、および、請求項１または３を引用する請求項５のいずれかに記載の化成処理装置。
8. 前記ベルトの下側において、前記複数の第２下側ノズルの前記予め決められた方向に設けられ、熱風または乾燥空気を前記ベルトに向けて噴出するように配置された下側送風口と、
   前記ベルトの上側において、前記複数の第２上側ノズルの前記予め決められた方向に設けられ、熱風または乾燥空気を前記ベルトに向けて噴出するように配置された上側送風口と
   をさらに有する、請求項１、２、請求項１または２を引用する請求項４、および、請求項１または２を引用する請求項５のいずれかに記載の化成処理装置。
9. 前記下側送風口および前記上側送風口の少なくとも側方および上方を包囲し、前記ベルトを通過させる一対の開口部を有するケースを有する、請求項３または８に記載の化成処理装置。
10. 前記ベルトは、ステンレス製のメッシュベルトである、請求項１から９のいずれかに記載の化成処理装置。
11. 請求項１から１０のいずれかに記載の化成処理装置を用意する工程と、
    前記ベルト上に、前記磁石片を順次配置する工程と、
    前記ベルトを前記予め決められた方向に移動させながら、前記複数の第１下側ノズルおよび前記複数の第１上側ノズルから前記化成処理液を噴出することによって、前記磁石片の表面全体が前記化成処理液に接触した状態を一定時間以上維持する工程と
    を包含する希土類磁石の化成処理方法。

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