JP6725325B2 - ネオジム合金製造用の窒化ホウ素ノズルおよび当該ノズルを用いたネオジム合金の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ネオジム合金を製造する装置において用いられる、製造が容易で長寿命な、溶融金属吐出用のノズルに関するものである。

電車・ハイブリッドカー・エレベーターの駆動には、永久磁石同期電動機が必要であり、磁束密度が高く、高い磁力を有する永久磁石を用いると効率が良くなるため、最も強力とされているネオジム合金磁性体（または一般に「ネオジム磁石」とも称する）が使用される。ネオジム磁石は他にもハードディスクドライブ、ＣＤプレーヤー、携帯電話など小型機器での使用例も多く、今後更に適用範囲が拡大していく材料であると考えられている。

ネオジム磁石の主成分はネオジム、鉄、ホウ素であり、これらの原料溶融金属（金属溶湯）をノズルやスリット、或いはタンディッシュ等から急冷ディスクに供給することで、固体の合金が得られる。ネオジム磁石は、得られた合金を粉砕工程、成形工程、焼結工程、磁化工程で処理することで製造される。そのため、ネオジム磁石の製造工程には、溶融金属を供給するための部材を備えた製造装置が必要である。

ネオジムを含んだ溶融金属を急冷して得られる合金の効率的な製造にあたっては、冷却ディスクに一定量の原料溶融金属を長時間連続して供給することで可能となる。またネオジム磁石の製造では、その原料溶融金属を急冷することによって、強力な磁石となりうる組織を形成している。このため、ネオジムを含んだ合金を一定の品質を保ちつつ得るためには、一定量の原料溶融金属が、原料溶融金属を供給する部材から冷却ディスクへと供給されつづけることが重要である。原料溶融金属を供給する部材は、製品品質の維持のために、定期的に消耗品として交換されることになる。

原料溶融金属を供給する部材のうちの特にノズルやスリットでは、ネオジムを含んだ金属溶湯の吐出に長時間耐えうる材料であることが重要であり、耐食性、耐摩耗性に優れた材料として主に窒化ホウ素製の部材が使用されている。

ネオジム金属は酸素成分との反応性が高いので、ネオジム金属と酸素成分との反応から安定な酸化ネオジムを形成しやすい。その結果、従来技術では製造されるネオジム磁石にタンディッシュを構成する成分由来の金属不純物が混入してしまい、好ましくない。また、反応の進行でタンディッシュが浸食され、安全上の問題も発生する可能性がある。従来技術に係る特許文献１では、溶融シリカの含有量７０重量％以上のセラミックスを用いてなるタンディッシュとＢＮ含有量２０重量％以上のセラミックス製注入部（ノズル）が開示されているが、このような従来技術に係るタンディッシュおよび注入部であっても、ネオジム金属とタンディッシュを構成する成分由来との反応によって酸化ネオジムが形成され、タンディッシュ由来の不純物がネオジム磁石に混入してしまう可能性が考えられる。

また均一な組成のネオジム磁石を得るためには、原料溶融金属を均一に冷却する必要があるが、そのように均一な冷却をするには、原料溶融金属の吐出流量を一定にする必要がある。このため、ノズルの吐出口の摩耗或いは閉塞を抑制することが重要である。吐出量が不安定になる原因として、前述のタンディッシュやノズルの摩耗のみならず、他に、金属溶湯とノズルを構成する成分との反応によって生じた反応生成物がノズルの部分的な詰まりを引き起こし、吐出速度の不安定さを招くと考えられる。従来技術に係る特許文献２では、吐出される合金溶湯の温度を設定して、ノズルの少なくとも合金溶湯の吐出路を構成する表面付近が非酸化物材料から構成されることなどを記載しているが、反応性にきわめて富むネオジム金属を含む合金溶湯を考慮したものとは言えず、ネオジム金属からの反応生成物によるノズルの詰まりを防止できないおそれが高い。

また特許文献３では、アルミナと酸化ホウ素との化合物或いは窒化アルミニウムを添加することで耐溶損性の優れたノズルになることや、酸化ジルコニウムを添加することで高温での耐摩耗性が向上することを見出してはいる。

しかしながらネオジム磁石の製造を行う場合には、特許文献３に記載の金属酸化物では、特許文献１に記載のものと同様、ネオジムとの反応性に富むために不純物としてのＢやＡｌが生成物中に混入してしまい、安定的な製造が難しくなるという問題が発生する。より具体的には、窒化アルミニウムおよび窒化珪素は粒子の表面が大気中の酸素や水分によって容易に酸化されるため、表面が酸化された窒化アルミニウム或いは窒化珪素とネオジムが反応して不純物としてのＡｌやＳｉがネオジム磁石に混入してしまうという好ましくない特徴を従来技術は有する。

特開２００２−３３６９４１号公報 特開２００２−２３１５４７号公報 特開平０３−２６４１５６号公報

上述した事情に鑑み、ネオジム合金の製造装置に於いて、窒化ホウ素ノズルの高密度化および高硬度化を図り、溶融金属による窒化ホウ素ノズルの摩耗を防ぐことができ、さらにノズル成分とネオジム金属との反応を抑制し、ノズルの閉塞を防ぐことができる新規な技術が希求されている。

本発明は、上記の課題を解決するために、以下の手段を採用する。

（１）
ネオジム合金製造用の、窒化ホウ素を含む焼結体から構成されるノズルであって、
窒化ホウ素を５０．０ｗｔ％以上９７．５ｗｔ％以下の割合で含み、
不可避的な不純物を除いてＡｌ、Ｚｒ、Ｍｇ、Ｓｉ、もしくはＨｆの酸化物または窒化物を含まないことを特徴とする、ネオジム合金製造用のノズル。

（２）
（１）に記載のノズルであって、含有するＣａの重量比率が、ＣａＯに換算した量で０．３ｗｔ％以上１２．５ｗｔ％以下であり、かつ含有するＹの重量比率が、Ｙ₂Ｏ₃に換算した量で１．０ｗｔ％以上４０．０ｗｔ％以下であることを特徴とするノズル。

（３）
（２）に記載のノズルであって、Ｙ₂Ｏ₃に対するＣａＯの割合（Ｙ₂Ｏ₃／ＣａＯの値）がモル比にて０．２以上１．５以下であることを特徴とするノズル。

（４）
（１）から（３）のいずれか一項に記載のノズルであって、ネオジム元素を１５ｗｔ％以上３５ｗｔ％以下で含有するネオジム合金の製造に用いられることを特徴とするノズル。

（５）
（１）から（４）のいずれか一項に記載のノズルであって、ショア硬度が１１Ｈｓ以上である、ノズル。

（６）
ネオジム合金の製造方法であって、
酸素含有量が１．５ｗｔ％以下である窒化ホウ素を含んだ原料を焼結し、窒化ホウ素を含む焼結体から構成されるノズルを作成するステップと、
溶融部にネオジムを含む材料を投入し加熱して溶湯とするステップと、
前記溶湯を、窒化ホウ素を含む焼結体から構成される前記ノズルを通して冷却部へ送るステップと、
前記冷却部において溶湯を凝固させ、ネオジム合金を得るステップと
を含み、
前記ノズルは、窒化ホウ素を５０．０ｗｔ％以上９７．５ｗｔ％以下の割合で含み、かつ、
前記ノズルは、不可避的な不純物を除いてＡｌ、Ｚｒ、Ｍｇ、Ｓｉ、もしくはＨｆの酸化物または窒化物を含まない
ことを特徴とする、製造方法。

（７）
前記原料が、前記原料全体の量を基準として、０．３ｗｔ％以上１２．５ｗｔ％以下のＣａＯと、１．０ｗｔ％以上４０．０ｗｔ％以下のＹ₂Ｏ₃を含む、（６）に記載の製造方法。

（８）
Ｙ₂Ｏ₃に対するＣａＯの割合（Ｙ₂Ｏ₃／ＣａＯの値）がモル比にて０．２以上１．５以下であることを特徴とする、（７）に記載の製造方法。

（９）
前記ネオジム合金が、ネオジム元素を１５ｗｔ％以上３５ｗｔ％以下で含有することを特徴とする、（６）から（８）のいずれか一項に記載の製造方法。

（１０）
前記ノズルのショア硬度が１１Ｈｓ以上である、（６）から（９）のいずれか一項に記載の製造方法。

（１１）
（１）から（５）のいずれか一項に記載のノズルと、
前記ノズルを支持するための、窒化ホウ素を含む焼結体から構成される支持部材と
を含む、ネオジム合金製造装置。

（１２）
前記支持部材が、１０ＭＰａ以上の３点曲げ強さおよび３ｐｐｍ／Ｋ以下の線熱膨張係数を有する、（１１）に記載のネオジム合金製造装置。

（１３）
前記支持部材が、前記ノズルと同じ窒化ホウ素を含む焼結体から構成される、（１１）または（１２）に記載のネオジム合金製造装置。

本発明の窒化ホウ素製のノズルは、ネオジムを含んだ金属溶湯に対する耐食性に優れるため、ネオジム合金の製造で用いた際に長い耐用寿命を有することができ、効率的かつ安定的なネオジム合金の製造を可能とする。

図１はネオジム合金粉末を製造する装置の構造を示す概略図である。

本発明の実施形態に係る溶融金属吐出用ノズルは、耐熱性および耐熱衝撃性を確保するために、窒化ホウ素（ＢＮ）を５０．０ｗｔ％以上含む。窒化ホウ素は、代表的な難焼結性のセラミックスであるため、焼結助剤を添加しないと高密度の焼結体を得ることは困難である。窒化ホウ素が有する酸素量、すなわち酸化ホウ素を焼結助剤の代替として使用することも考えられるが、本発明の実施形態においては焼結体の原料となる窒化ホウ素は、不可避的に混入する酸化ホウ素を除き、酸化ホウ素を実質的に含有しないことが好ましい。なお「不可避的に混入する酸化ホウ素」の量は、窒化ホウ素の比表面積に応じて変化しうる（例えば、窒化ホウ素の粉末の粒径に応じて変化する）ものである。しかし例えば酸化ホウ素の量は、焼結体の原料として使用できる窒化ホウ素の粉末が平均粒径１８μｍ程度の場合には、酸素含有量に換算して１．５ｗｔ％以下、好ましくは１．０ｗｔ％以下、より好ましくは０．５ｗｔ％以下、さらに好ましくは０．３ｗｔ％以下とすることができる。そしてこのように酸素含有量が非常に少ない場合には、焼結助剤として金属酸化物を用いることが望ましく、焼結助剤としての金属酸化物の添加量は、２．５ｗｔ％以上が好ましい。これに応じて、窒化ホウ素の上限は９７．５ｗｔ％が好ましい。窒化ホウ素の比率が高すぎると、焼結体の硬度が不足しノズルとして不適となる問題がありえる。また窒化ホウ素の比率が低すぎると、焼結体の開気孔率が高くなりすぎノズルとしての耐用寿命に悪影響が出ることがありえる。また、上記したように、不可避的に混入する量のみしか実質的に含まれない含有量で酸素を有する窒化ホウ素を原料とする場合、その原料から得られる焼結体もまた酸化ホウ素を不可避的に混入する量のみしか実質的に含まないものとすることができる。

本発明の実施形態に係るノズルを構成する焼結体は、不可避的な不純物（すなわち、製造工程上の混入の阻止が現実的とは言えない不純物）を除き、Ａｌ、Ｚｒ、Ｍｇ、Ｓｉ、もしくはＨｆの酸化物または窒化物を含まないことが望まれる。これは、そうした元素の酸化物や窒化物は、金属ネオジムに対する反応性が高いため、当該反応から生じる望ましからざる作用を充分に克服できない問題を有しうるためである。

窒化ホウ素含有量は、ホウ素と窒素含有量を測定して得られるが、本発明に於いては、後述するように、従来技術に係る窒化ホウ素焼結体では最も一般的に使用されるホウ酸やホウ酸系の助剤を使用しない。このために、焼結体を粉砕してホウ素含有量のみを測定し、ＢＮ組成を仮定して窒化ホウ素含有量を求めることもできる。

窒化ホウ素焼結体を構成する含有成分は、例えば蛍光Ｘ線分析装置（ＸＲＦ）、エネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置（ＥＤＸ）、原子吸光光度計（ＡＡＳ）、プラズマ発光分光分析装置（ＩＣＰ）などによって測定することができる。

ノズルの耐用寿命は、溶融金属を吐出することにともなう損傷の速さによって定まるのが一般的である。このため本発明の実施形態に係るノズルでは、ネオジムを含んだ金属溶湯に対する耐摩耗性を確保するため、以下のような特徴を有することが好ましい。すなわち溶融金属は、ノズルとの接触表面から連通細孔、すなわち開気孔を通って厚み方向に侵食するため、ノズルは緻密で開気孔の少ない材質からなることが好ましい。例えば窒化ホウ素焼結体中のＣａＯ（カルシア）の量が０．３ｗｔ％以上１２．５ｗｔ％以下、より好ましくは０．６ｗｔ％以上１２．５ｗｔ％以下であり、かつＹ₂Ｏ₃（イットリア）の量が１．０ｗｔ％以上４０．０ｗｔ％以下、より好ましくは１．９ｗｔ％以上３８．０ｗｔ％以下となるようにすると、開気孔率の低い窒化ホウ素焼結体を得ることができる。本発明の実施形態に係るノズルは、開気孔率が好ましくは５％以下、より好ましくは３％以下とすることができる。開気孔率が高すぎると、ネオジムを含んだ金属溶湯による摩耗が速すぎ、耐用寿命が短くなってしまう問題が発生しうる。なお、焼結体中の酸化カルシウムの量および酸化イットリウムの量はそれぞれ、焼結体中に含まれるカルシウム元素およびイットリウム元素の量から算出できる換算量である。本明細書中では、別段の断わりがないかぎりは、酸化カルシウムとは無水酸化カルシウムのことを指す。また、本明細書において値の範囲を示す記号チルダ「〜」は、特段の断わりがないかぎりは下限値と上限値を含む「…以上、…以下」の意味を有する。

好ましくは、焼結助剤としてのＹ₂Ｏ₃に対するＣａＯの割合（Ｙ₂Ｏ₃／ＣａＯの値）は、モル比にて０．１以上４．０以下、より好ましくは０．１以上２．０以下、さらに好ましくは０．２以上１．５以下とする。Ｙ₂Ｏ₃がＣａＯに対して多すぎる（上記割合が大きすぎる）、またはＹ₂Ｏ₃がＣａＯに対して少なすぎる（上記割合が小さすぎる）と、焼結体をノズルとして使用したときに耐摩耗性が劣るおそれがある。なお、特定の理論に束縛されることを望むものではないが、Ｙ₂Ｏ₃とＣａＯのモル比を例えば上記のように適切に設定することで、焼結後に適切な組成のイットリウムとカルシウムの化合物が得られ、焼結体に好ましい物性をもたらすと想定される。また、本発明の実施形態に係る焼結体の製造にあたっては、焼結温度は組成に応じて選択できるが、例えば１６００℃以上２０５０℃以下の範囲の温度で焼結することができる。また本発明の実施形態に係る焼結体の製造にあたっては、窒素雰囲気などの不活性雰囲気下で行うことができる。

焼結体における開気孔率は、ＪＩＳ Ｒ １６３４：１９９８「ファインセラミックスの焼結体密度・開気孔率の測定方法」に準拠したアルキメデス法により算出することができる。また窒化ホウ素焼結体の寸法と質量から嵩密度を求めることができ、嵩密度と理論密度から全気孔率を算出することができる。焼結体における全気孔率は好ましくは２５％以下、より好ましくは２０％以下、さらに好ましくは１０％以上２０％以下の範囲とすることができる。

また焼結体における閉気孔率は、前述の方法で算出した全気孔率と開気孔率の差から算出できる。

本発明の実施形態に係るノズルにおいては、ショア硬度が１１Ｈｓ以上であることが好ましく、１２Ｈｓ以上であることがさらに好ましい。ショア硬度が低すぎると、溶湯に対するノズルとしての耐摩耗性が低くなりすぎて耐用寿命が短くなってしまう欠点がありえる。ショア硬度の上限には特に制限は無いが、加工性を考慮すると例えば７０Ｈｓ以下、好ましくは６０Ｈｓ以下であってもよい。一般的に窒化ホウ素焼結体には気孔が存在するため、乾式加工が採用されており、ショア硬度が高すぎると、加工工具の摩耗が激しくなり生産性が低下する。

図１は、ネオジム合金粉末を製造する装置の構造を示す概略図である。溶融部（坩堝）２に投入されたネオジムを含む金属は、加熱部（ヒーター）３によって溶融され溶融金属（溶湯）１となる。加熱部（ヒーター）４で加熱されるノズル５を、溶融金属１が通り、冷却部（ディスクまたはロール）６に送られて凝固することで、ネオジム合金粉末が得られる。またこの図１に示した態様では、ノズル５を支持するための支持部材７も描いてある。

本発明の実施形態においては、製造されるネオジム合金が、ネオジム（元素）を１５ｗｔ％以上３５ｗｔ％以下で含有することが好ましく、１８ｗｔ％以上３５ｗｔ％以下で含有することがさらに好ましく、２０ｗｔ％以上３５ｗｔ％以下で含有することがよりさらに好ましい。ネオジムの量が少なすぎると、得られる合金に期待する性能（例えば、ネオジム磁石としての磁力）が不十分になるおそれがある。

また本発明の実施形態においては、上述したノズルを支持するための支持部材（例えばノズル固定部品）を、上述したノズルと組み合わせて使用する態様も提供される。この支持部材は好ましくは、窒化ホウ素焼結体を含むように構成される。これは、ノズルと支持部材を同様の材料から構成することで、ノズル使用時に掛かる高温による熱膨張を受けても支持部材が破損しづらいという効果を奏することができるためである。例えば、ノズルと支持部材が同じ組成の窒化ホウ素焼結体から作成されていてもよいし、あるいは支持部材は下記の好ましい物性を有するような他の組成の窒化ホウ素焼結体から作成されていてもよい。

上記支持部材は、ＪＩＳ Ｒ１６０１：２００８に則って測定される３点曲げ強さが１０ＭＰａ以上であることが好ましく、またＪＩＳ Ｒ１６１８：２００２に則って測定される線熱膨張係数が３ｐｐｍ／Ｋ以下であることが好ましい。このような３点曲げ強さと線熱膨張係数を有する窒化ホウ素焼結体製の支持部材は、窒化ホウ素焼結体製のノズルと好適に組み合わせて使用可能である。

本発明の或る実施形態においては、上述したノズルと支持部材とを含んだ、ネオジム合金製造装置を提供可能である。

以下、実施例により、本発明を詳細に説明する。

粒度は、ヘキサメタリン酸ナトリウムの２０ｗｔ％水溶液２ｍｌを混ぜた純水２００ｃｃ中に、測定サンプル６０ｍｇを投入し、超音波ホモジナイザー（日本精機製作所製、商品名「ＵＳ−３００」）で３分間分散させた後、マイクロトラック（日機装社製、商品名「ＭＴ３３００ＥＸＩＩ」）により測定した。マイクロトラックの循環器の溶媒には純水を使用し、測定サンプルが適正濃度になるまで調整した。

ショア硬度は、作製した窒化ホウ素焼結体から幅４ｍｍ×長さ４０ｍｍ×厚さ３．０ｍｍの試料に加工し、島津製作所社製のＤ型を用いてＪＩＳ Ｚ ２２４６：２０００に準じて測定した。

酸素量は、堀場製作所社製のＯ／Ｎ同時分析機（ＥＭＧＡ−６２０Ｗ／Ｃ）を用い測定した。

窒化ホウ素焼結体を構成する含有成分の分析は以下のように行った。すなわち、窒化ホウ素焼結体を窒化ケイ素乳鉢で粉砕し、Ａｌリングにブリケット成型してから、蛍光Ｘ線（ＸＲＦ）分析装置（リガク社製、ＰｒｉｍｕｓＩＩ）を用いて測定した。ＸＲＦで検出された元素の量は、酸化物換算にて算出した。

（実施例１〜１１、比較例１〜４に共通する製法）
窒化ホウ素粉末（デンカ株式会社製、酸素含有量１．０ｗｔ％、平均粒径２０μｍ）と、ＣａＯ粉末（キシダ化学社製、平均粒径３０μｍ）と、Ｙ₂Ｏ₃粉末（阿南化成社製、平均粒径４．５μｍ）とを種々の割合で１０Ｌの円柱状樹脂ポットにφ１０ｍｍの窒化ケイ素メディアと共に充填し、ボールミルで２時間混合し、表１に示す窒化ホウ素の混合粉末を得た。この混合粉末を一軸成型後、窒素雰囲気下、温度２０００℃、加圧力１２ＭＰａでホットプレス焼結してセラミックス焼結体を作製した。この焼結体を加工し、外径６０ｍｍ、内径３０ｍｍ、高さ１５０ｍｍの窒化ホウ素焼結体を得た。また、ホットプレス焼結して得られた窒化ホウ素焼結体の残部を窒化ケイ素乳鉢で粉砕し、ＸＲＦによる含有成分の測定を行った。その結果、表１記載の条件で焼結して得られた窒化ホウ素焼結体はＢ、Ｃａ、Ｙの金属元素を表１に示す量と実質的に等しい量を有することを確認した。その他の金属元素は焼結体中に確認されなかった。これはすなわち、Ａｌ、Ｚｒ、Ｍｇ、Ｓｉ、およびＨｆの酸化物および窒化物が、焼結体中に含まれていないことを裏づける結果である。

（実施例１）
表１の実施例１記載の原料は、上記ホットプレス条件にて処理し、ノズルの形状になるよう加工した。得られた窒化ホウ素ノズルの開気孔率は０．７％、ショア硬度は１４Ｈｓであった。

１３５０℃に加熱した２１．５ｗｔ％Ｎｄ−７６．５ｗｔ％Ｆｅ−１．０ｗｔ％Ｂ−１．０ｗｔ％Ｄｙの配合比のＮｄ混合物を金属溶湯として用いた。この金属溶湯を、窒素ガス雰囲気下にて、１３００℃まで予備過熱を行った実施例１のノズルに通して、１５時間連続しての鋳造を行った。実施例１のノズルを使用した場合、鋳造中にノズルの詰まりは確認されなかった。使用したノズル部の摩耗状態を確認するため、冷えて固まった鋳造物ごとノズルを切断し、使用後のノズルの先端部の厚みを測定した。その結果、ノズル径の摩耗が使用前を基準として２３％であることがわかった。

（実施例２〜１１）
表１の実施例２〜１１記載の原料は、実施例１と同様の処理を行い、ノズル形状に加工した。これらのノズルを、実施例１の記載と同様連続鋳造を行い、冷却後にそのノズルを切断し、ノズルの厚みを確認した。

実施例２〜実施例９のノズルは開気孔率０．２〜１．０％、ショア硬度１５〜２４Ｈｓであり、ノズル径の摩耗は６〜２７％であった。また、実施例１０のノズルは開気孔率１．５％、ショア硬度１８Ｈｓ、ノズル径の摩耗は４６％であった。実施例１１のノズルは開気孔率２．５％、ショア硬度１８Ｈｓ、ノズル径の摩耗は５２％であった。このことから、実施例２〜実施例９は、実施例１０および実施例１１に比べて、ノズルの摩耗をさらに抑制でき、より一層優れたノズルであることがわかった。また、いずれの実施例においてもノズルに割れ（欠損）は無く、ノズルとしての性能に大きな問題はないことがわかった。

（比較例１〜４）
表１の比較例１〜４記載の原料を、実施例１と同様の処理を行い、ノズル形状に加工した。比較例１〜４は、開気孔率が７．３〜２３．０％と実施例１〜１１に比べて高くなった。さらに比較例１および比較例３はショア硬度が１０Ｈｓと低くなった。

これらの比較例に係るノズルを、実施例１と同様の鋳造処理に掛けた。比較例１は８．５時間、比較例３は６時間の連続鋳造後に鋳造物の吐出量を制御できなくなり、安定した鋳造を維持することができなかった。ノズルの状態を確認するため、連続鋳造を止め、徐冷した後、固化した鋳造物の観察を行った。その結果、ノズルは、ノズルの吐出口から垂直方向に向かって１８ｍｍの部分までが欠損していた。さらにノズルを切断し、ノズル先端部のノズル径の摩耗が９０％〜９７％であることを確認した。ノズルに割れ（欠損）が生じると正常な使用ができないため、ノズルとしての性能には大きな問題があることになる。

また比較例２は１１時間、比較例４は９．５時間の連続鋳造後に鋳造物の吐出量を制御できなくなり、安定した鋳造を維持することができなかった。ノズルの状態を確認するため、連続鋳造を止め、徐冷した後、固化した鋳造物の観察を行った。その結果、ノズルの吐出口から垂直方向に向かって４８ｍｍの部分までが折れて欠損していた。さらにノズルを切断し、ノズル先端部のノズル径の摩耗が３８％〜４８％であることを確認した。原因として比較例２および比較例４は、ノズルの硬度が２５Ｈｓと高く、摩耗の具合は小さかったが、開気孔率が大きいため、ノズル側面部から金属溶湯の染み出しが発生し、欠損したものと考えられる。比較例１および比較例３は、ショア硬度が１０Ｈｓであり、ノズルの摩耗が顕著に進行し、その結果、ノズルの欠損が発生したと考えられる。また比較例２および比較例４が他の比較例に比べて早期に吐出量を制御できなくなったことから、ネオジム合金の鋳造では、ショア硬度が開気孔率に比べて重要であることが示唆される。しかしながら、いずれの比較例でも実施例に比べて劣った性能であったことから、ショア硬度と開気孔率の適切な範囲の組み合わせが、ネオジム合金の鋳造において重要であることも理解される。

１ 溶融金属（溶湯）
２ 溶融部（坩堝）
３ 加熱部（ヒーター）
４ 加熱部（ヒーター）
５ ノズル
６ 冷却部（ディスク、ロール）
７ 支持部材

Claims (12)

1. ネオジム合金製造用の、窒化ホウ素を含む焼結体から構成されるノズルであって、
   窒化ホウ素を５０．０ｗｔ％以上９７．５ｗｔ％以下の割合で含み、
   さらにＣａを含み、
   不可避的な不純物を除いてＡｌ、Ｚｒ、Ｍｇ、Ｓｉ、もしくはＨｆの酸化物または窒化物を含まないことを特徴とする、ネオジム合金製造用のノズル。
2. 請求項１に記載のノズルであって、含有するＣａの重量比率が、ＣａＯに換算した量で０．３ｗｔ％以上１２．５ｗｔ％以下であり、かつ含有するＹの重量比率が、Ｙ₂Ｏ₃に換算した量で１．０ｗｔ％以上４０．０ｗｔ％以下であることを特徴とするノズル。
3. 請求項２に記載のノズルであって、Ｙ₂Ｏ₃に対するＣａＯの割合（Ｙ₂Ｏ₃／ＣａＯの値）がモル比にて０．２以上１．５以下であることを特徴とするノズル。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載のノズルであって、ネオジム元素を１５ｗｔ％以上３５ｗｔ％以下で含有するネオジム合金の製造に用いられることを特徴とするノズル。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載のノズルであって、ショア硬度が１１Ｈｓ以上である、ノズル。
6. ネオジム合金の製造方法であって、
   酸素含有量が１．５ｗｔ％以下である窒化ホウ素を含んだ原料を焼結し、窒化ホウ素を含む焼結体から構成されるノズルを作成するステップと、
   溶融部にネオジムを含む材料を投入し加熱して溶湯とするステップと、
   前記溶湯を、窒化ホウ素を含む焼結体から構成される前記ノズルを通して冷却部へ送るステップと、
   前記冷却部において溶湯を凝固させ、ネオジム合金を得るステップと
   を含み、
   前記ノズルは、窒化ホウ素を５０．０ｗｔ％以上９７．５ｗｔ％以下の割合で含み、かつ、Ｃａを含み、かつ、
   前記ノズルは、不可避的な不純物を除いてＡｌ、Ｚｒ、Ｍｇ、Ｓｉ、もしくはＨｆの酸化物または窒化物を含まない
   ことを特徴とする、製造方法。
7. 前記原料が、前記原料全体の量を基準として、０．３ｗｔ％以上１２．５ｗｔ％以下のＣａＯと、１．０ｗｔ％以上４０．０ｗｔ％以下のＹ₂Ｏ₃を含む、請求項６に記載の製造方法。
8. Ｙ₂Ｏ₃に対するＣａＯの割合（Ｙ₂Ｏ₃／ＣａＯの値）がモル比にて０．２以上１．５以下であることを特徴とする、請求項７に記載の製造方法。
9. 前記ネオジム合金が、ネオジム元素を１５ｗｔ％以上３５ｗｔ％以下で含有することを特徴とする、請求項６から８のいずれか一項に記載の製造方法。
10. 前記ノズルのショア硬度が１１Ｈｓ以上である、請求項６から９のいずれか一項に記載の製造方法。
11. 請求項１から５のいずれか一項に記載のノズルと、
    前記ノズルを支持するための、窒化ホウ素を含む焼結体から構成され、１０ＭＰａ以上の３点曲げ強さおよび３ｐｐｍ／Ｋ以下の線熱膨張係数を有する支持部材と
    を含む、
    ネオジム合金製造装置。
12. 前記支持部材が、前記ノズルと同じ窒化ホウ素を含む焼結体から構成される、請求項１１に記載のネオジム合金製造装置。

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