JP7280007B2 - Nd-Fe-B系合金粉末に対する添加剤の噴霧装置及び噴霧方法 - Google Patents
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Description
(1)粉末生成前混合工程:生成効率を高めるために、一般的には酸化防止剤(粉砕助剤)を添加する。主たる作用メカニズムは、粒子の流動性を高めて二次粒子の形成を防ぐと共に、物質表面に吸着した後の表面エネルギーの低下による亀裂の拡大を加速し、物質の粉砕性を向上させることにある。従来の添加法は、一般的に合金粉末容器の開口のボールバルブにおいて、漏斗で添加剤を一度に添加するものであるが、この方法には以下の欠点がある。(イ)添加時にボールバルブを開くことから、空気のごく一部が合金粉末と接触して酸化してしまい、磁気特性に悪影響を与える。(ロ)添加後の添加剤が集中し易く、より長時間混合する必要がある。(ハ)混合工程でボールバルブの添加口に残った合金粉末が添加剤と結合して硬化し、結晶化し、口を塞ぎ、清掃が困難である。
(2)粉末生成後混合工程:一般的には潤滑剤を添加する。主たる作用メカニズムは、成形工程における配向性を高めて磁気特性を高める、というものである。本工程では、従来幾つかのプロセス経路が存在する。(a)合金粉末タンクにて混合する。一般的な時間は3~4時間であり、装填率は60~80%である。(b)合金粉末タンクに潤滑剤を投入し、1~2時間プレ混合し、その後二つのタンク又は複数のタンクの内容物をV字形ミキサーで混合する。(c)合金粉末タンク内の合金粉末を高剪断力ミキサーへ投入し、ミキサー上方の穿孔箇所に潤滑剤を投入して混合する。混合時間は一般的には0.5時間以内である。(d)その他、日本の先進的な工程として、高剪断力ミキサーを製粉設備に直接接続して混合する方法も存在する。
以上の混合工程における潤滑剤の添加方法は、一般的にいずれも合金粉末タンク又はミキサー本体の開口から添加するものであり、同様に粉末生成前混合工程における欠点(イ)~(ハ)が存在する。
添加剤貯蔵タンク、添加剤計量タンク、制御装置、連結パイプ、封止部材、合金粉末容器を含み、
前記添加剤貯蔵タンクと前記添加剤計量タンクはフレキシブルチューブによって連結され、
前記添加剤計量タンクは計量センサを介して前記制御装置に連結され、
前記添加剤計量タンクと前記合金粉末容器は前記連結パイプによって連結され、
前記合金粉末容器の開口には前記封止部材が設けられ、前記連結パイプは前記封止部材を貫通して前記合金粉末容器内に入り込み、前記連結パイプの先端には噴霧ノズルが連結されている、ことを特徴とする。
添加剤容器と合金粉末容器とは分離され、噴霧前に前記添加剤は前記Nd-Fe-B系合金粉末と直接接触せず、前記添加剤を霧化して前記Nd-Fe-B系合金粉末の表面に噴霧するものであり、
前記添加剤を噴霧する前段階において、前記合金粉末容器の開口部にある空間に、窒素ガス又はアルゴンガスを吹き込んで空気を排気する空気置換プロセスを行い、
その後、計量プロセスにおいて前記添加剤が所定の重量まで達した後、窒素ガス又はアルゴンガスを用いて前記添加剤を流動方式で充填し、
前記添加剤を霧化状態にして前記Nd-Fe-B系合金粉末に噴霧する、ことを特徴とする。
(ステップa)制御装置によって前記添加剤の添加量を設定し、前記添加剤を計量する計量容器の入口及び出口にそれぞれ電磁弁を設け、前記添加剤の添加開始及び添加停止を制御し、前記計量容器に投入される前記添加剤が所定の量に達すると、前記計量容器の前記入口及び前記出口の前記電磁弁を閉じ、
(ステップb)前記添加剤が霧化される合金粉末容器の開口内にバルブを設け、開口上端をブラインドフランジで塞ぎ、前記バルブと前記ブラインドフランジとの間に空間を形成し、前記ブラインドフランジにガス導入置換ボールバルブ及びガス排気置換ボールバルブを設け、前記ガス導入置換ボールバルブをアルゴンガス又は窒素ガス置換ガス源に接続し、前記空間に存在する空気を前記ガス排気置換ボールバルブによって置換し、
(ステップc)前記ブラインドフランジの前記ガス導入置換ボールバルブ、前記ガス排気置換ボールバルブ、及び前記合金粉末容器のバタフライ弁を開き、連結パイプを介して前記添加剤を前記合金粉末容器の内部へと送り込み、当該ステップの期間中は空気の置換し継続し、
(ステップd)前記添加剤を霧化し、ガス圧によって前記Nd-Fe-B系合金粉末に対して前記添加剤を噴霧し、
(ステップe)噴霧の完了後、前記連結パイプを抜き取り、前記合金粉末容器の開口の前記バルブを閉じる、ことを特徴とする。
(ステップd-1)前記Nd-Fe-B系合金粉末に前記添加剤を噴霧した後、前記合金粉末容器の内部にあるミキサーで混合し、混合後にジェットミルによって粉砕する、ことを特徴とする。
製粉前合金粉末を360kg準備し、上記した本発明の装置を用いて添加剤としての抗酸化剤を噴霧した後、合金粉末容器6内の3次元ミキサーで1.5時間混合し、8個をサンプリングしてC含有量を測定し、その偏差を算出した。
製粉前合金粉末を700kg準備し、上記した本発明の装置を用いて添加剤としての潤滑剤を噴霧した後、合金粉末容器6内のV字形ミキサーで4時間混合した。その後のプレス成型において、8個をサンプリングしてC含有量を測定し、その偏差を算出した。
製粉前合金粉末を700kg準備し、上記した本発明の装置を用いて添加剤としての潤滑剤を噴霧した後、合金粉末容器6内のV字形ミキサーで4時間混合し、磁場配向プレス成型及び焼結した。焼結炉から取り出し、炉内の上中下3層のコーナー部及び辺部の中心及び炉の中心(立方体の頂点、辺の中心及び中心)から13個をサンプリングしてC含有量を測定し、その偏差を算出した。
製粉前合金粉末を700kg準備し、上記した本発明の装置を用いて添加剤としての潤滑剤を噴霧した後、合金粉末容器6内のV字形ミキサーで4時間混合し、磁場配向プレス成型及び焼結した。焼結炉から出し、図3に示すように、素地単体の中心部分のみを立方体に切り出し、当該立方体を上から下へと11個にスライスし、上下の2枚を除いた9個(内部にある9枚)のC含有量を測定し、その偏差を算出した。
製粉前合金粉末を360kg準備し、従来の装置を用い、合金粉末タンクの上テーパー壁の開口から漏斗で実施例1と同量の抗酸化剤を一度に投入し、三次元ミキサーで1.5時間混合し、8個をサンプリングしてC含有量を測定し、その偏差を算出した。
製粉前合金粉末を700kg準備し、従来の装置を用い、製粉後の合金粉末を合金粉末タンクに投入し、潤滑剤と1.5時間プレ混合し、その後合金粉末をV字形ミキサーに投入して4時間混合した。その後のプレス成型において、8個をサンプリングしてC含有量を測定し、その偏差を算出した。
製粉前合金粉末を700kg準備し、従来の装置を用い、製粉後の合金粉末を合金粉末タンクに投入し、潤滑剤と1.5時間プレ混合し、その後合金粉末をV字形ミキサーに投入して4時間混合し、磁場配向プレス成型及び焼結した。焼結炉から取り出し、炉内の上中下3層のコーナー部及び辺部の中心及び炉の中心(立方体の頂点、辺の中心及び中心)から13個をサンプリングしてC含有量を測定し、その偏差を算出した。
製粉前合金粉末を700kg準備し、従来の装置を用い、製粉後の合金粉末を合金粉末タンクに投入し、潤滑剤と1.5時間プレ混合し、その後合金粉末をV字形ミキサーに投入して4時間混合し、磁場配向プレス成型及び焼結した。焼結炉から出し、図3に示すように、素地単体の中心部分のみを立方体に切り出し、当該立方体を上から下へと11個にスライスし、上下の2枚を除いた9個(内部にある9枚)のC含有量を測定し、その偏差を算出した。
表3は、実施例3及び比較例3の焼結炉内の上中下3層のコーナー部及び辺部の中心及び炉の中心(立方体の頂点、辺の中心及び中心)からサンプリングした各13個の素地におけるC含有量の測定結果である。
2 添加剤計量タンク
3 制御装置
4 連結パイプ
5 ブラインドフランジ
5-1 置換開口
5-2 第3バルブ
6 合金粉末容器
7 クランプ
8 フレキシブルチューブ
8-1 第1スリーブ
8-2 第2スリーブ
9 濾過フィルタ
10 第1電磁弁
11 第2電磁弁
12 計量センサ
13 第3電磁弁
14 第4電磁弁
15 第5電磁弁
16 ハンドル
17 コネクタ
18 管路
19 噴霧ノズルヘッド
20 合金粉末容器開口
21 バタフライ弁
Claims (8)
- Nd-Fe-B系合金粉末に対して添加剤を噴霧する装置であって、
添加剤貯蔵タンク、添加剤計量タンク、制御装置、連結パイプ、封止部材、合金粉末容器を含み、
前記添加剤貯蔵タンクと前記添加剤計量タンクはフレキシブルチューブによって連結され、
前記添加剤計量タンクは計量センサを介して前記制御装置に連結され、
前記添加剤計量タンクと前記合金粉末容器は前記連結パイプによって連結され、
前記合金粉末容器の開口には前記封止部材が設けられ、前記連結パイプは前記封止部材を貫通して前記合金粉末容器内に入り込み、前記連結パイプの先端には噴霧ノズルが連結され、
前記封止部材はブラインドフランジであり、前記ブラインドフランジはクランプを介して前記合金粉末容器に密閉連結され、前記ブラインドフランジには排気用ボールバルブを収納する二つの開口を有し、前記合金粉末容器の材料投入口にはバタフライ弁が設けられ、前記ブラインドフランジと前記バタフライ弁との間には排気空間が形成される、
ことを特徴とするNd-Fe-B系合金粉末に対する添加剤噴霧装置。 - 前記添加剤貯蔵タンクには不純物を濾過する濾過フィルタが設けられ、前記濾過フィルタは60~100メッシュである、
ことを特徴とする請求項1に記載のNd-Fe-B系合金粉末に対する添加剤噴霧装置。 - 前記フレキシブルチューブは、第1スリーブ、第2スリーブを含み、前記第1スリーブの上端と前記添加剤貯蔵タンクは第1電磁弁を介して連結され、前記第2スリーブと前記添加剤計量タンクは第2電磁弁を介して連結され、前記第1スリーブの下端は前記第2スリーブの上端内部へと入り込み、前記第1スリーブと前記第2スリーブはシリコンチューブによって被覆されている、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のNd-Fe-B系合金粉末に対する添加剤噴霧装置。 - 前記添加剤計量タンクには前記連結パイプに連結される第3電磁弁と、前記添加剤計量タンクの排気に用いる第4電磁弁及びガス源に連結する第5電磁弁が設けられる、
ことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載のNd-Fe-B系合金粉末に対する添加剤噴霧装置。 - 前記合金粉末容器の内部にはミキサーを有する、
ことを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載のNd-Fe-B系合金粉末に対する添加剤噴霧装置。 - Nd-Fe-B系合金粉末に対して添加剤を噴霧する方法であって、
(ステップa)制御装置によって前記添加剤の添加量を設定し、前記添加剤を計量する計量容器の入口及び出口にそれぞれ電磁弁を設け、前記添加剤の添加開始及び添加停止を制御し、前記計量容器に投入される前記添加剤が所定の量に達すると、前記計量容器の前記入口及び前記出口の前記電磁弁を閉じ、
(ステップb)前記添加剤が霧化される合金粉末容器の開口内にバルブを設け、開口上端をブラインドフランジで塞ぎ、前記バルブと前記ブラインドフランジとの間に空間を形成し、前記ブラインドフランジにガス導入置換ボールバルブ及びガス排気置換ボールバルブを設け、前記ガス導入置換ボールバルブをアルゴンガス又は窒素ガス置換ガス源に接続し、前記空間に存在する空気を前記ガス排気置換ボールバルブによって置換し、
(ステップc)前記ブラインドフランジの前記ガス導入置換ボールバルブ、前記ガス排気置換ボールバルブ、及び前記合金粉末容器のバタフライ弁を開き、連結パイプを介して前記添加剤を前記合金粉末容器内へと送り込み、当該ステップの期間中は空気の置換し継続し、
(ステップd)前記添加剤を霧化し、ガス圧によって前記Nd-Fe-B系合金粉末に対して前記添加剤を噴霧し、
(ステップe)噴霧の完了後、前記連結パイプを抜き取り、前記合金粉末容器の開口の前記バルブを閉じる、
ことを特徴とするNd-Fe-B系合金粉末に対する添加剤噴霧方法。 - 前記Nd-Fe-B系合金粉末の混合工程は、さらに、
(ステップd-1)前記Nd-Fe-B系合金粉末に前記添加剤を噴霧した後、前記合金粉末容器の内部にあるミキサーで混合し、混合後にジェットミルによって粉砕する、
ことを特徴とする請求項6に記載のNd-Fe-B系合金粉末に対する添加剤噴霧方法。 - 前記ミキサーは3次元ミキサー、V字型ミキサー、高剪断力ミキサーのいずれか一つであり、混合時間は、3次元ミキサーで2~4時間、V字型ミキサーで2~6時間、高剪断力ミキサーで20分~1時間である、
ことを特徴とする請求項7に記載のNd-Fe-B系合金粉末に対する添加剤噴霧方法。
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