JP7259651B2 - 希土類系永久磁石の製造方法、及び希土類系永久磁石の製造装置 - Google Patents
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Description
原料合金の調製工程では、永久磁石を構成する各元素を含む金属原料から、合金材が作製される。原料合金は、ストリップキャスティング法、ブックモールド法、又は遠心鋳造法によって作製されてよい。金属原料は、例えば、希土類元素の単体(金属単体)、希土類元素を含む合金、純鉄、フェロボロン、又はこれらを含む合金であってよい。これらの金属原料は、所望の永久磁石の組成に略一致するように秤量される。原料合金として、組成が異なる二種以上の合金が作製されてもよい。
粉砕工程では、上記の原料合金を非酸化的雰囲気中で粉砕することにより、合金粉末が調製されてよい。原料合金は、粗粉砕工程及び微粉砕工程の二段階で粉砕されてよい。粗粉砕工程では、例えば、スタンプミル、ジョークラッシャー、又はブラウンミル等の粉砕方法が用いられてよい。粗粉砕工程は、不活性ガス雰囲気中で行われてよい。水素を原料合金へ吸蔵させた後、原料合金が粉砕されてよい。つまり、粗粉砕工程として水素吸蔵粉砕が行われてもよい。粗粉砕工程においては、原料合金は、その粒径が数百μm程度となるまで粉砕されてよい。粗粉砕工程に続く微粉砕工程では、粗粉砕工程を経た原料合金は、その平均粒径が数μmとなるまで更に粉砕されてよい。微粉砕工程では、例えば、ジェットミルが用いられてよい。原料合金は、一段階の粉砕工程のみによって粉砕されてもよい。例えば、微粉砕工程のみが行われてもよい。複数種の原料合金が用いられる場合、各原料合金が別々に粉砕された後、各原料合金が混合されてもよい。合金粉末は、脂肪酸、脂肪酸エステル及び脂肪酸の金属塩(金属石鹸)からなる群より選ばれる少なくとも一種の潤滑剤(粉砕助剤)を含んでいてよい。換言すれば、原料合金は粉砕助剤と共に粉砕されてよい。
成形工程では、上記の合金粉末を磁場中で成形することにより、磁場に沿って配向した合金粉末を含む成形体が得られてよい。例えば、金型内の合金粉末に磁場を印加しながら、合金粉末を金型で加圧することにより、成形体が得られてよい。金型が合金粉末に及ぼす圧力は、20MPa以上300MPa以下であってよい。合金粉末に印加される磁場の強さは、950kA/m以上1600kA/m以下であってよい。
焼結工程では、上述の成形体を真空又は不活性ガス雰囲気中で焼結することにより、焼結体が得られてよい。焼結条件は、目的とする永久磁石の組成、原料合金の粉砕方法及び粒度等に応じて、適宜設定されてよい。焼結温度は、例えば、1000℃以上1200℃以下であってよい。焼結時間は、1時間以上20時間以下であってよい。
時効処理工程では、焼結体が焼結温度よりも低温で加熱されてよい。時効処理工程では、焼結体が真空又は不活性ガス雰囲気中で加熱されてよい。後述される拡散工程が時効処理工程を兼ねていてよい。その場合、拡散工程とは別の時効処理工程は実施されなくてよい。時効処理工程は、第一時効処理と、第一時効処理に続く第二時効処理とから構成されていてよい。第一時効処理は、焼結体が700℃以上900℃以下の温度で加熱されてよい。第一時効処理の時間は、1時間以上10時間以下であってよい。第二時効処理では、焼結体が500℃以上700℃以下の温度で加熱されてよい。第二時効処理の時間は、1時間以上10時間以下であってよい。
本実施形態に係る永久磁石の製造方法は、上記の工程に加えて、少なくとも付着工程及び拡散工程を備える。付着工程では、重希土類元素を磁石基材の表面に付着させる。重希土類元素は、例えば、Tb及びDyのうち少なくとも一つの元素であってよい。拡散工程では、重希土類元素が付着した磁石を加熱することにより、重希土類元素を磁石基材内へ拡散させる。拡散工程の詳細は、後述される。
磁石基材2の形状。
版6から転写部材8へのパターン4の転写の容易性。
転写部材8から磁石基材2へのパターン4の転写の容易性。
転写部材8の耐久性。
例えば、磁石基材2の表面2sの曲率半径rоが小さい場合、又は磁石基材2の表面2sの開き角θоが大きい場合、転写部材8が磁石基材2の表面2sに応じて変形し易いように、比較的軟らかい弾性体から転写部材8が形成されてよい。転写部材8から磁石基材2へパターン4が転写され易いことから、転写部材8は、塗料4a中の溶剤を吸収する性質を有することが好ましい。転写部材8から磁石基材2へのパターン4の転写の容易性は、塗料4a中の溶剤と転写部材8の表面8sとの親和性に依って変化するため、塗料4aの性状に合わせて、転写部材8の材質が選定されてよい。
拡散工程では、重希土類元素(拡散材)を含むパターン4が転写された磁石基材2が加熱される。拡散工程におけるパターン4及び磁石基材2の加熱により、パターン4中の重希土類元素が磁石基材2の表面から磁石基材2の内部へ拡散する。磁石基材2の内部では、重希土類元素が、粒界を介して主相粒子の表面近傍へ拡散する。主相粒子の表面近傍において、一部の軽希土類元素(Nd等)が重希土類元素で置換される。重希土類元素が主相粒子の表面近傍及び粒界に局在することにより、異方性磁界が粒界の近傍において局所的に大きくなり、磁化反転の核が粒界の近傍において発生し難くなる。その結果、永久磁石の保磁力が増加する。
拡散工程を経た磁石基材2は、永久磁石の完成品として用いられてよい。拡散工程の後、熱処理工程が行われてもよい。熱処理工程では、磁石基材2が450℃以上600℃以下で加熱されてよい。熱処理工程では、1時間以上10時間以下の間、磁石基材2が上記の温度で加熱されてよい。熱処理工程により、永久磁石の磁気特性(特に保磁力)が向上し易い。
Claims (9)
- 重希土類元素を磁石の表面に付着させる付着工程と、
前記重希土類元素が付着した前記磁石を加熱することにより、前記重希土類元素を前記磁石内へ拡散させる拡散工程と、
を備え、
前記付着工程が、
前記重希土類元素を含む塗料からなる所定のパターンを、版の表面に形成するパターン形成工程と、
弾性を有する転写部材を前記版に接触させることにより、前記パターンを前記版から前記転写部材の表面へ転写する第一転写工程と、
前記パターンが転写された前記転写部材を前記磁石に接触させることにより、前記パターンを前記転写部材から前記磁石の表面へ転写する第二転写工程と、
を含む、
希土類系永久磁石の製造方法。 - 前記パターンが転写される前記磁石の表面の少なくとも一部が、曲面である、
請求項1に記載の希土類系永久磁石の製造方法。 - 前記版が、凹版、凸版、又は平版である、
請求項1又は2に記載の希土類系永久磁石の製造方法。 - 前記パターンが転写される前記転写部材の表面が、凸状の曲面である、
請求項1~3のいずれか一項に記載の希土類系永久磁石の製造方法。 - 前記パターン形成工程、前記第一転写工程、及び前記第二転写工程を繰り返すことにより、互いに異なる少なくとも二つの前記パターンが前記磁石の表面へ転写される、
請求項1~4のいずれか一項に記載の希土類系永久磁石の製造方法。 - 版と、
弾性を有する転写部材と、
磁石を保持する保持手段と、
重希土類元素を含む塗料からなる所定のパターンを、前記版の表面に形成するパターン形成手段と、
を備え、
前記版の表面に形成された前記パターンが、前記転写部材の表面へ転写され、
前記転写部材の表面へ転写された前記パターンが、前記磁石の表面へ転写される、
希土類系永久磁石の製造装置。 - 前記パターンが転写される前記磁石の表面の少なくとも一部が、曲面である、
請求項6に記載の希土類系永久磁石の製造装置。 - 前記版が、凹版、凸版、又は平版である、
請求項6又は7に記載の希土類系永久磁石の製造装置。 - 前記パターンが転写される前記転写部材の表面が、凸状の曲面である、
請求項6~8のいずれか一項に記載の希土類系永久磁石の製造装置。
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