JP6443179B2 - R−t−b系焼結磁石の製造方法 - Google Patents
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Description
0.15×(A1+A2) ≦ A1 ≦ 0.35×(A1+A2)、
0.8 ≦ R/(A1+A2)≦ 1.2、
0.2 ≦ M/(R+A1+A2) ≦ 0.4、
0.15 ≦ A1/(A1+A2) ≦ 0.35
0.8 ≦ R/(A1+A2)≦ 1.2
0.2 ≦ M/(R+A1+A2) ≦ 0.4
まず、重希土類元素RHの拡散の対象とするR−T−B系焼結磁石素材を準備する。準備するR−T−B系焼結磁石素材は公知の組成から形成される。R−T−B系焼結磁石素材は、例えば、以下の組成を有する。
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
RH拡散源は、重希土類元素RHと40質量%以上80質量%以下のFeとを含有する合金であり、その形態は、例えば、球状、線状、板状、ブロック状である。本開示の実施形態における複数のRH拡散源は、それぞれ、3mm以下のサイズを有する。各RH拡散源は、最低でも0.001mm以上のサイズを有し、その典型的なサイズは、2mm程度である。
本発明の実施形態では、R−T−B系焼結磁石素材とRH拡散源に加えて、径が異なる複数種類の攪拌補助部材を処理室内に導入する。攪拌補助部材はRH拡散源とR−T−B系焼結磁石素材との接触を促進し、また、攪拌補助部材に一旦付着した重希土類元素RHをR−T−B系焼結磁石素材へ間接的に供給する役割をする。さらに、攪拌補助部材は、処理室内において、R−T−B系焼結磁石素材同士やR−T−B系焼結磁石素材とRH拡散源との接触による欠けを防ぐ役割もある。本開示の実施形態において、サイズが異なる複数種類の攪拌補助部材は、各々が4mm以上10mm以下の直径を有する複数の第1球体と、各々が1.5mm以上3.5mm以下の直径を有する複数の第2球体とを含む。
図2を参照しながら、本発明による拡散処理工程の好ましい例を説明する。
また、必要に応じてさらに第2熱処理(400℃以上700℃以下)を行うが、第2熱処理(400℃以上700℃以下)を行う場合は、第1熱処理(700℃以上1000℃以下)の後に行うことが好ましい。第1熱処理(700℃以上1000℃以下)と第2熱処理(400℃以上700℃以下)とは、同じ処理室内で行っても良い。第2熱処理の時間は、例えば10分以上72時間以下である。好ましくは1時間以上12時間以下である。ここで、第2熱処理を行なう熱処理炉の雰囲気圧力は、大気圧以下である。好ましいのは100kPa以下である。
拡散処理時における処理室の温度は、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系焼結磁石素材とRH拡散源の投入量、RH拡散源の組成、RH拡散温度等を考慮し設定される。
まず、組成比Nd=22.5、Pr=7.0、Dy=0.6、B=1.0、Co=2.0、Al=0.2、Cu=0.1、Ga=0.1、残部=Fe(質量%)のR−T−B系焼結磁石素材(磁石素材P)を作製した。これを機械加工することにより、60mm×4mm×7mmの一方向に長い直方体のR−T−B系焼結磁石素材を得た。その後、焼結磁石素材の8個の頂点に面取りを行った。作製したR−T−B系焼結磁石素材の磁気特性をB−Hトレーサによって測定したところ、熱処理(500℃)後の特性で保磁力HcJは1100kA/m、残留磁束密度Brは1.42Tであった。
まず、組成比Nd=30.0、B=1.0、Co=2.0、Al=0.4、Cu=0.1、Ga=0.1、残部=Fe(質量%)のR−T−B系焼結磁石素材(表中では磁石素材Q)を作製した。これを機械加工することにより、60mm×4mm×7mmの一方向に長い直方体のR−T−B系焼結磁石素材を得た。作製したR−T−B系焼結磁石素材の磁気特性をB−Hトレーサによって測定したところ、熱処理(500℃)後の特性で保磁力HcJは1000kA/m、残留磁束密度Brは1.42Tであった。
次に、RH拡散源としてDyFe2の代わりにTbFe3(表中ではRH拡散源β)を用いて実験を行った。本実験例の条件は、RH拡散源としてDyFe2の代わりにTbFe3を用いる点以外は、実験例1の条件と同じ条件である。条件の詳細は、表4に示すとおりである。
次に、RH拡散源としてDyFe2を使用し、実験例1と同様の条件で実験を行った。条件の詳細は、以下の表5に示すとおりである。本実験例が実験例1と異なる点は、攪拌補助部材A1の直径がφ5の1種類であること、攪拌補助部材の投入量、RH拡散源の投入量、焼結磁石素材の投入量を変えていることである。
次に、RH拡散源としてDyFe2を使用し、実験例1と同様の条件で実験を行った。条件の詳細は、以下の表7に示すとおりである。本実験例が実験例1と異なる点は、攪拌補助部材A1の直径がφ5の1種類であること、攪拌補助部材の投入量、RH拡散源の投入量、焼結磁石素材の投入量を変えていることである。
次に、RH拡散源としてDyFe2を使用し、実験例1と同様の条件で実験を行った。条件の詳細は、以下の表9に示すとおりである。本実験例が実験例1と異なる点は、攪拌補助部材A1の直径がφ5の1種類であること、攪拌補助部材の投入量、RH拡散源の投入量、焼結磁石素材の投入量を変えていることである。
次に、RH拡散源としてDyFe2を使用し、実験例1と同様の条件で実験を行った。条件の詳細は、以下の表11に示すとおりである。本実験例が実験例1と異なる点は、攪拌補助部材A1の直径がφ5の1種類であること、攪拌補助部材の投入量、RH拡散源の投入量、焼結磁石素材の投入量を変えていることである。
次に、RH拡散源としてDyFe2を使用し、実験例1のサンプル1、2、7と同様の条件で実験を行った。本実験例が実験例1のサンプル1、2、7と異なる点は、攪拌補助部材がφ5球相当径の体積を有する楕円形のジルコニアとφ3球相当径の体積を有する楕円形のジルコニアを使用していることである。条件の詳細は、以下の表13に示すとおりである。
次に、RH拡散源としてDyFe2を使用し、実験例1のサンプル1、2、7と同様の条件で実験を行った。本実験例が実験例1のサンプル1、2、7と異なる点は、窒化ケイ素(表中では攪拌補助部材c)の攪拌補助部材を使用していることである。
2 RH拡散源
3 ステンレス製の筒(処理室)
4 ヒータ
5 蓋
6 排気装置
30 攪拌補助部材
Claims (9)
- 複数のR−T−B系焼結磁石素材を準備する工程と、
重希土類元素RH(DyおよびTbの少なくとも一方からなる)および40質量%以上80質量%以下のFeを含有する複数のRH拡散源を準備する工程と、
回転可能に支持された処理室内に、前記複数の焼結磁石素材、前記複数のRH拡散源、および複数の攪拌補助部材を装入する工程と、
回転する前記処理室内において、前記複数の焼結磁石素材、前記複数のRH拡散源、および前記複数の攪拌補助部材を移動させながら、前記複数の焼結磁石素材および前記複数のRH拡散源を800℃以上1000℃以下の処理温度に加熱するRH拡散工程と、
を包含し、
前記複数の焼結磁石素材は、1000mm3以上の体積を有し、直交する3方向における3つのサイズの最大のサイズが最小のサイズの2倍以上であり、
前記複数のRH拡散源は、それぞれ、3mm以下のサイズを有し、
前記複数の攪拌補助部材は、各々が4mm以上10mm以下の直径を有する複数の第1球体と、各々が1.5mm以上3.5mm以下の直径を有する複数の第2球体とを含む、R−T−B系焼結磁石の製造方法。 - 前記処理室内に装填される前記複数の焼結磁石素材、前記複数のRH拡散源、前記複数の第1球体、および前記複数の第2球体の重量を、それぞれ、M、R、A1、およびA2とするとき、
0.15×(A1+A2) ≦ A1 ≦ 0.35×(A1+A2)、
0.8 ≦ R/(A1+A2)≦ 1.2、
0.2 ≦ M/(R+A1+A2) ≦ 0.4、
の関係が成立する、請求項1に記載のR−T−B系焼結磁石の製造方法。 - 前記複数の焼結磁石素材の各々は、1辺の長さが40mm以上、他の2辺の長さがそれぞれ20mm以下の直方体の形状を有している、請求項1または2に記載のR−T−B系焼結磁石の製造方法。
- 前記複数の焼結磁石素材の各々は、1辺の長さが40mm以上、他の2辺の長さがそれぞれ20mm以下の概略直方体の形状を有し、各頂点位置で面取りされている、請求項1または2に記載のR−T−B系焼結磁石の製造方法。
- 前記複数の焼結磁石素材の各々は、1辺の長さが50mm以上、他の2辺の長さがそれぞれ10mm以下の直方体の形状を有している、請求項1または2に記載のR−T−B系焼結磁石の製造方法。
- 前記複数の焼結磁石素材の各々は、1辺の長さが50mm以上、他の2辺の長さがそれぞれ10mm以下の概略直方体の形状を有し、各頂点位置で面取りされている、請求項1または2に記載のR−T−B系焼結磁石の製造方法。
- 前記複数の第1球体および前記複数の第2球体の各々は、球または楕円球の形状を有している、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。
- 前記複数の第1球体および前記複数の第2球体の各々は、ジルコニア、窒化ケイ素、炭化ケイ素、窒化硼素または、これらの混合物のセラミックスから形成されている、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RH拡散工程は、前記処理室の内部圧力を0.001Pa以上大気圧以下に調整して行う、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。
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