KR101790811B1 - 슬러리의 재생방법 및 희토류계 소결자석의 제조방법 및 슬러리의 재생장치 - Google Patents

슬러리의 재생방법 및 희토류계 소결자석의 제조방법 및 슬러리의 재생장치 Download PDF

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Abstract

희토류계 소결자석의 습식 성형 공정에서 생긴 성형체 불량품을 재이용하기 위한 공정을 줄일 수 있으며, 함유 산소량이 적은 고성능의 희토류계 소결자석의 제조방법으로서 적합한 희토류계 소결자석의 제조방법 및 그 제조방법에 이용되는 슬러리의 재생방법 및 슬러리의 재생장치를 제공한다.　희토류계 소결자석용 합금 분말과 광물유 및 합성유로부터 선택되는 적어도 1종으로 이루어지는 슬러리를 자계 중에서 습식 성형한 성형체를, 광물유 및 합성유로부터 선택되는 적어도 1종 중에서 해쇄하여 슬러리로 재생하는 해쇄 공정을 포함하고 있다.

Description

슬러리의 재생방법 및 희토류계 소결자석의 제조방법 및 슬러리의 재생장치 {SLURRY RECYCLING METHOD, PRODUCING METHOD OF RARE EARTH SINTERED MAGNET AND SLURRY RECYCLING APPARATUS}
본 발명은, 습식 성형법의 공정 내에서 생긴 성형체 불량품을 재이용하는 희토류계 소결자석의 제조방법 및 이 제조방법에 이용되는 슬러리의 재생방법 및 슬러리의 재생장치에 관한 것이다.
고성능인 희토류계 소결자석으로서는, 사마륨·코발트계 소결자석과 네오디뮴·철·보론계 소결자석의 2 종류가 널리 사용되고 있다.
특히 네오디뮴·철·보론계 소결자석(이하, 'R-T-B계 소결자석'이라고 한다.)은, 여러 가지의 자석 중에서 가장 높은 자기 에너지곱을 나타내고, 가격도 비교적 저렴하기 때문에, 각종 전기 기기에 채용되고 있다.
R-T-B계 소결자석 등의 희토류계 소결자석은, 원료 금속을 용해하고, 주형에 주탕해서 얻어진 원료 합금이나 스트립 캐스팅법에 따라 만들어진 원료 합금을 조분쇄 및 미분쇄해서 형성한 합금 분말을 프레스 성형한 후, 소결 공정 및 열처리 공정을 거쳐 제조된다. 프레스 성형의 방법으로서는, 건조한 합금 분말을 이용하여 상기 프레스 성형을 행하는 건식 성형법과, 성형 전의 합금 분말을 기름 중에 넣어 슬러리를 형성하고 이 슬러리를 이용하여 프레스 성형을 행하는 습식 성형법(상표 등록：HILOP, 특허문헌 1, 특허문헌 2)이 알려져 있다. 상기 건식 성형법 및 상기 습식 성형법 중 어느 하나에서도, 예를 들면, 프레스 성형시나 그 후의 취급 등에 의해서 성형체가 빠지거나 성형체에 금이 가거나 하는 것에 의해, 성형체 불량품이 발생한다. 또, 희토류계 소결자석에 이용되는 희토류 금속은, 원산국이 한정되어 있기 때문에 공급량이 한정되어 있으며 고가이다. 이 때문에, 희토류계 소결자석의 제조비용을 억제하기 위해서는, 상기 성형체 불량품을 재이용해서 제품으로서 재생하는 것이 불가결하다.
특허문헌 3에는, 스크랩 자석을 분쇄, 성형, 소결한 리사이클 자석의 표면에 Dy, Tb 등의 금속 원자를 부착시켜, 부착된 금속 원자를 소결체의 결정립계 및 결정립계상(crystal grain boundary phase) 중 적어도 한 곳에 확산시키는 것에 의해, 스크랩 자석을 재생하는 기술이 제안되고 있다.
또, 특허문헌 4에는, 희토류계 소결자석의 제조 공정에서 생긴 산소 함유량이 2000ppm 이하인 스크랩 자석을 수소 분쇄, 성형, 소결하는 것에 의해 희토류계 소결자석을 제조하는 방법이 제안되어 있다.
그러나, 상술한 종래의 희토류계 소결자석의 제조방법은 모두, 건식 성형법에 따라 제조된 소결체 혹은 성형체를 재생하는 방법에 관한 것이며, 습식 성형법에 따라 성형된 성형체를 재생하는 기술에 대해서는 개시하고 있지 않다.
일본 특허 공보 2731337호 일본 특허 공보 2859517호 WO 2009/104632A1 일본 공개특허공보 2006-265610호
따라서, 본 발명은, 희토류계 소결자석의 제조 공정 내에서 생긴 불량품의 재이용에 의한 비용 삭감을 실현할 수 있는, 함유 산소량이 적은 고성능의 희토류계 소결자석의 제조방법으로서 적합한 희토류계 소결자석의 제조방법, 및 그 제조방법에 이용되는 슬러리의 재생방법 및 슬러리의 재생장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 발명자는, 성형체 불량품에 관해서, 하기 (1)∼(3)의 지견을 발견했다. (1) 습식 성형법에 따른 프레스 성형시에 생긴 성형체 불량품은, 대기중에 방치되어도 건식법으로 성형된 성형체에 비교해서, 산화가 급격하게 진행되지 않는다. (2) 특수한 슬러리의 재생장치를 이용하면, 성형체 불량품 중의 희토류계 소결자석용 합금 분말의 입자지름을 변화시키지 않고 슬러리로 재생할 수 있다. (3) 이 재생 슬러리는, 습식 성형되기 전의 슬러리로서 재이용하는 것, 또는 슬러리(신규 슬러리)에 혼합한 혼합 슬러리로서 재이용할 수 있다.
또, 본 발명의 발명자는, 습식 성형된 성형체 불량품을 해쇄(crushing)해서 얻어지는 재생 슬러리에 관해서, 하기 (4) 및 (5)의 지견을 발견했다. (4) 재생 슬러리는 함유 산소량이 낮다. (5) 재생 슬러리를 습식 성형한 성형체를 소결하는 것에 의해서, 함유 산소량이 적은 고성능의 희토류계 소결자석을 제조할 수 있다.
한편 본 발명에 있어서, 슬러리란, 희토류계 소결자석용 분말을 광물유 (mineral oil) 및 합성유(synthetic fluid)로부터 선택되는 적어도 1종에 현탁시킨 것을 말한다.
성형체 불량품이란, 광물유 및 합성유로부터 선택되는 적어도 1종 중에서 해쇄하고, 슬러리로 재생하는 대상이 되는 성형체를 말한다.
재생 슬러리란, 성형체 불량품을 해쇄하고, 슬러리로 재생한 것을 말한다.
신규 슬러리란, 희토류계 소결자석용 합금 분말을 원료 합금으로부터 신규로 제작하고, 광물유 및 합성유로부터 선택되는 적어도 1종에 현탁시킨 것을 말한다.
혼합 슬러리란, 재생 슬러리와 신규 슬러리를 혼합한 것을 말한다.
청구항 1에 기재된 본 발명의 슬러리의 재생방법은, 희토류계 소결자석용 합금 분말과, 광물유 및 합성유로부터 선택되는 적어도 1종으로 이루어지는 슬러리를 자계 중에서 습식 성형한 성형체를, 광물유 및 합성유로부터 선택되는 적어도 1종 중에서 해쇄하고, 슬러리로 재생하는 해쇄 공정을 포함하는 슬러리의 재생방법에 있어서, 상기 해쇄 공정은 이물(foreign matter)을 없애는 필터 공정을 포함하고 있고, 상기 필터 공정은, 대향면 사이에 간극이 형성되도록 환상의 판이 적층된 통 형상 필터와, 상기 통 형상 필터의 내측에서 회전 구동하는 로터에 의해, 상기 통 형상 필터의 내측벽을 따른 슬러리의 흐름을 형성하는 동시에, 원심력에 의해 상기 간극으로부터 상기 슬러리를 상기 통 형상 필터의 외측으로 배출하여 여과하는 것을 특징으로 하고 있다.
또 청구항 2에 기재된 본 발명은, 청구항 1에 기재된 슬러리의 재생방법에 있어서, 상기 해쇄 공정에 의해 재생된 재생 슬러리 중의 희토류계 소결자석용 합금 분말의 입자지름이, 상기 해쇄 공정에 의한 재생 전의 상기 희토류계 소결자석용 합금 분말의 입자지름으로부터 변화되어 있지 않은 것을 특징으로 하고 있다.
한편, '입자지름이, 상기 해쇄 공정에 의한 재생 전의 상기 희토류계 소결자석용 합금 분말의 입자지름으로부터 변화되어 있지 않다'라 함은, 슬러리 중의 희토류계 소결자석용 합금 분말의 입도 분포를 D50로 평가한 경우에, 상기 해쇄 공정의 전후에 있어서의 희토류 자석용 자석 분말의 입자지름이 10％를 넘어 변화하지 않는 것(D50의 변화율이 ±10％의 범위내로 되는 것)을 말한다. D50이란, 입자지름이 작은 쪽으로부터 부피를 적산해서 전체의 50％로 되는 입자지름을 말한다. 입도 분포의 측정은, 레이저 회절법에 의한 입자 지름 측정법(ISO 13320-1 준거)에 따라 행한다. 이 입자지름 변화에 관한 정의는, 하기 희토류계 소결자석의 제조방법 및 슬러리의 재생장치에 대해서도 동일하게 한다.
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또 청구항 3에 기재된 본 발명은, 희토류계 소결자석용 합금 분말과, 광물유 및 합성유로부터 선택되는 적어도 1종으로 이루어지는 슬러리를 자계 중에서 습식 성형한 성형체를, 광물유 및 합성유로부터 선택되는 적어도 1종 중에서 해쇄하여 슬러리로 재생하는 해쇄 공정과, 상기 해쇄 공정에 의해 재생된 재생 슬러리를, 자계 중에서 습식 성형하고, 얻어진 성형체를 소결하는 재생 슬러리 소결 공정을 포함하는 희토류계 소결자석의 제조방법에 있어서, 상기 해쇄 공정은 이물을 없애는 필터 공정을 포함하고 있고, 상기 필터 공정은, 대향면 사이에 간극이 형성되도록 환상의 판이 적층된 통 형상 필터와, 상기 통 형상 필터의 내측에서 회전 구동하는 로터에 의해, 상기 통 형상 필터의 내측벽을 따른 슬러리의 흐름을 형성하는 동시에, 원심력에 의해 상기 간극으로부터 상기 슬러리를 상기 통 형상 필터의 외측으로 배출하여 여과하는 것을 특징으로 하고 있다.
청구항 4에 기재된 본 발명의 희토류계 소결자석의 제조방법은, 희토류계 소결자석용 합금 분말과, 광물유 및 합성유로부터 선택되는 적어도 1종으로 이루어지는 슬러리를 자계 중에서 습식 성형한 성형체를, 광물유 및 합성유로부터 선택되는 적어도 1종 중에서 해쇄하여 슬러리로 재생하는 해쇄 공정과, 상기 해쇄 공정에 의해 재생된 재생 슬러리를, 자계 중에서 습식 성형하고, 얻어진 성형체를 소결하는 재생 슬러리 소결 공정을 포함하는 희토류계 소결자석의 제조방법에 있어서, 상기 해쇄 공정은 이물을 없애는 필터 공정을 포함하고 있고, 상기 필터 공정은, 대향면 사이에 간극이 형성되도록 환상의 판이 적층된 통 형상 필터와, 상기 통 형상 필터의 내측에서 회전 구동하는 로터에 의해, 상기 통 형상 필터의 내측벽을 따른 슬러리의 흐름을 형성하는 동시에, 원심력에 의해 상기 간극으로부터 상기 슬러리를 상기 통 형상 필터의 외측으로 배출하여 여과하는 것을 특징으로 하고 있다.
청구항 5에 기재된 본 발명의 희토류계 소결자석의 제조방법은, 청구항 3 또는 4에 기재된 희토류계 소결자석의 제조방법에 있어서, 상기 해쇄 공정에 의해 재생된 상기 재생 슬러리 중의 상기 희토류계 소결자석용 합금 분말의 입자지름이, 상기 해쇄 공정에 의한 재생 전의 상기 희토류계 소결자석용 합금 분말의 입자지름으로부터 변화되어 있지 않은 것을 특징으로 하고 있다.
청구항 6에 기재된 본 발명은, 청구항 3∼5에 기재된 희토류계 소결자석의 제조방법에 있어서, 상기 해쇄 공정에 의해 상기 슬러리로 재생되기 전의 상기 성형체를, 상기 광물유 및 합성유로부터 선택되는 적어도 1종 중에서 보존하는 보존 공정을 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.
청구항 7에 기재된 본 발명은, 청구항 6에 기재된 희토류계 소결자석의 제조방법에 있어서, 상기 보존 공정이, 보존 용기내에 수용된 상기 광물유 및 합성유로부터 선택되는 1종 중에서 행하고, 상기 보존 용기내의 상기 광물유 및 합성유로부터 선택되는 1종이 채워져 있지 않은 공간을 불활성 가스 분위기로 하는 것을 특징으로 하고 있다.
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청구항 8에 기재된 본 발명의 슬러리의 재생장치는, 희토류계 소결자석용 합금 분말과, 광물유 및 합성유로부터 선택되는 적어도 1종으로 이루어지는 슬러리를 자계 중에서 습식 성형한 성형체를, 광물유 및 합성유로부터 선택되는 적어도 1종 중에서 해쇄하여 슬러리로 재생하는 슬러리의 재생장치로서, 성형체를 조해쇄하는 조해쇄 이빨을 구비한 조해쇄조(roughly crushing tank)와, 조해쇄된 성형체를 미해쇄하는 미해쇄 이빨을 구비한 미해쇄조(finely crushing tank)를 구비하고, 상기 조해쇄조의 하부와 상기 미해쇄조의 상부가 연이어 통하게 되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.
청구항 9에 기재된 본 발명은, 청구항 8에 기재된 슬러리의 재생장치에 있어서, 해쇄 전의 상기 성형체 중의 상기 희토류계 소결자석용 합금 분말의 입자지름과, 상기 해쇄 후의 상기 슬러리 중의 희토류계 소결자석용 합금 분말의 입자지름에 변화가 없는 것을 특징으로 하고 있다.
청구항 10에 기재된 본 발명은, 청구항 8 또는 9에 기재된 슬러리의 재생장치에 있어서, 상기 미해쇄조와 상기 조해쇄조 내부의 조해쇄 이빨보다도 상방의 부분을 연이어 통하는 통로를 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.
청구항 11에 기재된 본 발명은, 청구항 8∼10 중 어느 하나에 기재된 슬러리의 재생장치에 있어서, 상기 미해쇄조와 연이어 통하는 필터부를 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.
청구항 12에 기재된 본 발명은, 청구항 10에 기재된 슬러리의 재생장치에 있어서, 상기 통로의 도중에 필터부를 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.
청구항 13에 기재된 본 발명은, 청구항 11 또는 12에 기재된 슬러리의 재생장치에 있어서, 상기 필터부에, 대향면 사이에 간극이 형성되도록 환상의 판이 적층된 통 형상 필터를 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.
청구항 14에 기재된 본 발명은, 청구항 11 또는 12에 기재된 슬러리의 재생장치에 있어서, 상기 필터부에, 제1의 필터와 제2의 필터를 구비하고, 상기 제1의 필터를 통과한 미세한 이물을 상기 제2의 필터로 없애는 것을 특징으로 한다.
청구항 15에 기재된 본 발명은, 청구항 14에 기재된 슬러리의 재생장치에 있어서, 상기 제1의 필터는 판 형상 금속에 복수의 구멍을 형성한 펀칭 메탈 (punching metal)이며, 상기 제2의 필터는 대향면 사이에 간극이 형성되도록 환상의 판이 적층된 통 형상 필터인 것을 특징으로 하고 있다.
청구항 16에 기재된 본 발명은, 청구항 8에 기재된 슬러리의 재생장치에 있어서, 상기 조해쇄조 내부의 상기 조해쇄 이빨의 상부와 상기 조해쇄조의 상부를 연이어 통하는 도관(conduit)을 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.
청구항 17에 기재된 본 발명은, 청구항 16에 기재된 슬러리의 재생장치에 있어서, 상기 도관의 둘레벽은 복수의 구멍이 형성된 펀칭 메탈로 형성되고 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 슬러리의 재생방법은, 해쇄 공정의 전에 습식 성형법에 따른 프레스 공정에 있어서 생긴 성형체 불량품을 분쇄하는 공정(성형체를 구성하는 미분의 입자지름을 더 잘게 하는 공정)을 필요로 하지 않는다. 이 때문에, 성형체 불량품의 재생에 필요한 비용을 종래보다 저감시킬 수 있다.
또, 해쇄 공정에 의해 성형체 불량품을 재생 슬러리로 할 때, 성형체 불량품 중의 희토류계 소결자석용 합금 분말의 입자지름이 변화하지 않는 구성으로 할 수 있다. 이 구성에 의하면, 입자지름의 변화를 기인으로 한 희토류계 소결자석의 자기 특성이나 치수 변화를 일으키지 않는다. 또, 그 입자지름에 변화가 생길 정도의 높은 에너지가 희토류계 소결자석용 합금 분말에 더해지는 분쇄 공정을 거친 경우와 같은 문제는 발생하지 않는다. 즉, 본 발명에 의하면, 예를 들면 아트라이터 (attritor)나 볼밀(ball mill) 등으로 분쇄한 경우에 사용되는 금속구(metal ball)나 세라믹구(ceramic ball)(미디어(media))의 가루나 파편이 재생 슬러리 중에 혼입하는 문제(이른바 오염)가 발생하는 일이 없다. 또, 재생 슬러리의 원료로서 이용되는 성형체 불량품은, 습식 성형법에 따라 성형된 것으로서 산소 함유량이 낮다. 이 때문에, 성형체 불량품은 함유 산소량이 적은 고성능의 희토류계 소결자석의 슬러리용으로서 적합하다.
또, 해쇄 공정은 이물을 없애는 필터 공정을 포함하고 있어도 좋다. 필터 공정에 의해, 이물을 없애는 동시에, 미해쇄의 성형체 불량품을 체로 쳐서 분류할 수 있다. 따라서, 재생 전의 희토류계 소결자석용 합금 분말의 입자지름으로 해쇄된(재생 전의 희토류계 소결자석용 합금 분말의 입자지름으로부터 변화하고 있지 않은) 슬러리만을 효율적으로 재생할 수 있다. 한편, 미해쇄의 성형체 불량품이라 함은, 재생 전의 희토류계 소결자석용 합금 분말의 입자지름까지 해쇄되고 있지 않은 것을 말한다.
본 발명의 희토류계 소결자석의 제조방법은, 본 발명의 슬러리의 재생방법과 동일한 이유에 의해, 성형체 불량품의 재생에 필요한 비용을 종래보다 저감시킬 수 있다. 그리고, 입자지름의 변화를 기인으로 한 희토류계 소결자석의 자기 특성이나 치수 변화를 일으키지 않고, 오염이 발생하는 경우도 없다.
또, 해쇄 공정에 의해 슬러리로 재생되기 전의 성형체를 광물유 및 합성유로부터 선택되는 적어도 1종 중에 보존하는 보존 공정을 포함하고 있어도 좋다. 이 구성에 의하면, 재생 슬러리의 원료로서 이용되는 성형체 불량품이 보존시에 대기 중의 산소나 물에 의해서 산화되는 것을 억제할 수 있다. 또, 이 경우, 보존 공정을 불활성 가스 분위기로 한 보존 용기내에서 행하는 것으로 하면, 광물유 및 합성유로부터 선택되는 적어도 1종 중에 대기 중의 산소가 용해하는 것을 방지할 수 있다. 이것에 의해, 보존 공정에 있어서, 용존 산소의 영향에 의한 성형체 불량품의 산화가 진행하는 것을 방지할 수 있다.
해쇄 공정은, 이물을 없애는 필터 공정을 포함하고 있어도 좋다. 성형체 불량품을 원료로서 제작된 재생 슬러리로부터 이물을 없애는 것으로, 재생 슬러리 또는 재생 슬러리를 포함하는 혼합 슬러리를 습식 성형하고, 얻어진 성형체를 소결해서 희토류계 소결자석으로 한 경우에, 그 내부에 이상부(abnormal portion)가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또, 필터 공정은, 재생 슬러리의 입자지름을 제어하기 위해서도 적합하며, 예를 들면, 통 형상 필터를 통과시키는 것으로, 효과적으로 행할 수 있다. 한편, 이상부라 함은, 희토류계 소결자석의 이물에 기인하는 이른바 핀홀(pin hole) 등을 말한다.
본 발명의 슬러리의 재생장치는, 조해쇄조의 조해쇄 이빨에 의해, 성형체를 조해쇄하고, 그 하부에 연이어 통하게 되어 있는 미해쇄조에 보낼 수 있다. 그리고, 미해쇄조에 보내진 성형체는, 이미 조해쇄되고 있는 것이다. 이 때문에, 성형체가 미해쇄 이빨을 덮어버리는 것에 의한, 미해쇄 효율의 저하를 방지할 수 있다.
또, 미해쇄조에 보내진 성형체는, 미해쇄 이빨에 의해 더 해쇄되는 동시에, 재생 슬러리 중에 분산된다. 이 결과로서, 슬러리 중의 희토류계 소결자석용 합금 분말의 입자지름을, 해쇄 후와 해쇄 전에서 변화가 없는 것으로 할 수 있다.
또, 미해쇄조와 조해쇄조의 상부를 연이어 통하는 통로가 마련되어 있는 구성으로 해도 좋다. 이 구성에 의하면, 미해쇄 이빨을 회전시키는 것에 의해, 미해쇄 이빨 측방의 통로로의 흐름을 형성하고, 미해쇄조로부터 조해쇄조에 해쇄된 성형체 불량품이나 재생 슬러리를 공급할 수 있다. 이것에 의해, 미해쇄조와 조해쇄조와의 사이에서 재생 슬러리 및 해쇄된 성형체 불량품을 순환시킬 수 있다. 재생 슬러리 및 조해쇄된 성형체 불량품은, 조해쇄조와 미해쇄조를 순환하고, 조해쇄 이빨 및 미해쇄 이빨로 해쇄된다. 이 해쇄와 함께, 성형체 불량품은 순환의 흐름을 타고 해쇄조나 미해쇄조의 내벽에 충돌한다. 이 충돌에 의해서도 성형체 불량품의 해쇄가 진행된다.
또, 슬러리의 재생장치가, 미해쇄조와 연이어 통하는 필터부를 구비하고 있는 구성으로 해도 좋다. 이 구성에 의하면, 필터부에 의해 이물을 없애는 동시에 재생 슬러리의 입자지름을 제어할 수도 있다. 필터부는, 예를 들면 미해쇄조와 조해쇄조 내부의 조해쇄 이빨보다도 상방의 부분을 연이어 통하는 통로에 마련할 수 있다. 또, 필터부로서는, 대향면 사이에 간극이 형성되도록 환상의 판이 적층된 통 형상 필터가 바람직하다. 통 형상 필터를 이용하면, 내벽에 따른 흐름을 형성할 수 있다. 이 흐름에 의해, 원심력에 의해 재생 슬러리 중의 희토류계 소결자석용 합금 분말 및, 광물유 및 합성유로부터 선택되는 적어도 1종만 간극을 통과시키고, 이물을 효율적으로 제거할 수 있다. 이때에, 재생 전의 희토류계 소결자석용 합금 분말의 입자지름까지 해쇄되어 있지 않은 미해쇄의 성형체 불량품을, 체로 쳐서 분류할 수 있다. 따라서, 재생 전의 희토류계 소결자석용 합금 분말의 입자지름으로 해쇄된 슬러리, 즉 재생 전의 입자지름으로부터 변화하고 있지 않은 희토류계 소결자석용 합금 분말만을 포함한 슬러리를 효율적으로 재생할 수 있다.
또, 제1의 필터와 제2의 필터라고 하는 2개의 필터에 의해 이물을 없애는 구성으로 해도 좋다. 이 구성에 의하면, 제1의 필터에 의해 비교적 큰 이물을 없애고, 게다가 제2의 필터로 작은 이물을 없앨 수 있다. 이 때문에, 제2의 필터가 큰 이물에 의해 파손하는 것 등을 방지할 수 있으며, 필터 효율이 좋아진다.
제1의 필터와 제2의 필터와의 조합으로서는, 펀칭 메탈과 통 형상 필터와의 조합을 바람직하게 이용할 수 있다. 펀칭 메탈이란, 판 형상 금속에 복수의 구멍을 형성한 것을 말한다. 또한, 통 형상 필터는, 대향면 사이에 간극이 형성되도록 환상의 판이 적층된 것이다.
또, 조해쇄조 내부의 조해쇄 이빨의 상부와 조해쇄조의 상부를 연이어 통하는 도관을 구비한 구성으로 하면, 조해쇄 이빨의 상방의 도관이 통로로 된다. 이 통로에 의해, 조해쇄 이빨에 일정량 이상의 재생 슬러리를 공급할 수 있다. 이 공급에 의해, 순환시에 조해쇄조의 성형체 불량품이 미해쇄조측에 단번에 흡입되어버리는 것을 억제할 수 있다. 이 때문에, 미해쇄 이빨을 성형체 불량품이 덮어버리는 것에 의한 효율 저하를 억제할 수 있다. 도관으로서는, 예를 들면, 그 둘레벽에 복수의 구멍이 형성된 펀칭 메탈로 형성되어 있는 것을 이용할 수 있다.
게다가, 희소인 희토류 금속을 포함한 성형체 불량품을 재이용할 수 있기 때문에, 자원의 고갈화 방지 등 자원 절약에도 공헌할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 실시형태 1 및 실시형태 2의 공정을 설명하는 공정도이다.
도 2는, 본 발명의 실시형태 1 및 실시형태 2에 있어서의 성형체 불량품의 보존 방법에 대해서 설명하는 공정도이다.
도 3은, 본 발명의 실시형태 1 및 실시형태 2에 있어서의 성형체 불량품의 해쇄에 대해서 설명하는 공정도이다.
도 4는, 본 발명의 실시형태 1 및 실시형태 2에 있어서의 재생 슬러리의 필터 방법에 대해서 설명하는 공정도이다.
도 5는, 본 발명의 실시형태 1 및 실시형태 2에 있어서의 재생 슬러리의 제조방법으로서 가장 바람직한 것을 설명하는 공정도이다.
도 6은, 본 발명의 실시형태 2에 있어서의 습식 성형에 이용되는 프레스 장치의 일례를 나타내는 정면도이다.
도 7은, 본 발명의 실시형태 3의 슬러리의 재생장치의 개략 구성도이다.
도 8은, 도 7의 슬러리의 재생장치의 상방으로부터 조해쇄부의 내부를 본 상태를 나타내는 사시도이다.
도 9는, 도 7의 슬러리의 재생장치의 해쇄부 내부의 미해쇄 이빨의 개략 구성을 나타내는 사시도이다.
도 10은, 도 7의 슬러리의 재생장치의 해쇄부의 개략 구성을 나타내는 단면도이다.
도 11은, 도 7의 슬러리의 재생장치의 필터부의 개략 구성을 나타내는 사시도이다.
도 12는, 도 7의 슬러리의 재생장치의 제2의 필터부의 제2의 필터의 개략 구성을 나타내는 사시도이다.
도 13은, 제2의 필터의 필터용 디스크의 대향면에 의해 형성되는 간극을 설명하기 위한 부분 확대 정면도이다.
도 14는, 도 7의 슬러리의 재생장치의 제2의 필터부 내부의 개략 구성을 나타내기 위해서, 제2의 필터의 대좌(pedestal)를 없앤 상태를 나타내는 설명도이다.
도 15는, 도 14의 필터부 내부의 로터의 사시도이다.
도 16은, 도 14의 필터부 내부의 로터의 측면도이다.
도 17은, 성형체 불량품이 기름 중에 보존되고 있는 상태를 나타내는 모식도이다.
도 18은, 상술한 실시형태의 슬러리의 재생장치를 이용하여 성형체 불량품을 미해쇄해서 얻어진 재생 슬러리의 입도 분포의 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
(실시형태 1)
본 발명의 슬러리의 재생방법의 일 실시 형태에 대해서, 이하에 설명한다.
도 1은, 본 실시의 형태의 슬러리의 재생방법의 공정을 설명하는 공정도이다. 한편, 이 도면은, 실시형태 2로서 후에 설명하는 희토류계 소결자석의 제조방법의 공정에 대해서도 아울러 기재하고 있다. 이 도면에 도시되어 있는 바와 같이, 본 실시의 형태의 슬러리의 재생방법은, 성형체 불량품 중의 희토류계 소결자석용 합금 분말을 분쇄하는 일 없이 그 입자지름이 변화하지 않도록 기름 중에 해쇄시킨 재생 슬러리를 제작하는 것이다. 여기서, 성형체 불량품이란, 희토류계 소결자석의 제조에 있어서, 희토류계 소결자석용 합금 분말(이하, 적당히 '합금 분말'이라고 한다.)과 광물유 및 합성유(이하, 적당히 '기름'이라고 한다.)로부터 선택되는 적어도 1종을 포함해서 이루어지는 슬러리를 자계 중 습식 성형해서 성형체로 하는 공정(자계 중 습식 성형 공정, 이하 적당히 '습식 성형 공정'이라고 한다.)에서 생긴 것을 말한다.
이 재생 슬러리를 합금 분말과 기름으로 이루어지는 신규 슬러리에 첨가하여 혼합 슬러리로서 습식 성형하고, 얻어진 성형체를 소결한다. 이것에 의해, 습식 성형 공정 내에 있어서 생긴 성형체 불량품을 습식 성형 공정 내에서 재이용하는 것이 가능하게 된다.
또 재생 슬러리만을 사용해서 습식 성형하고, 얻어진 성형체를 소결하는 것에 의해 희토류계 소결자석을 제조할 수도 있다.
본 발명에서는, 성형체 불량품 중의 희토류계 소결자석용 합금 분말을 분쇄하는 일 없이 그 입자지름이 변화하지 않도록 슬러리로 재생하는 것을, 적당히 '해쇄'라고 한다.
'해쇄'에 대해서, 슬러리로 재생할 때, 희토류계 소결자석용 합금 분말의 입자지름이 작아지는 것을 '분쇄'라고 한다.
또, 본 발명에 있어서는, 성형체가 광물유 및 합성유로부터 선택되는 적어도 1종 중에서 해쇄되고, 슬러리로 재생되는 대상으로 된다. 이 해쇄, 재생의 대상으로 되는 성형체는, 기본적으로는, 다음 공정의 소결 공정에 제공할 수 없는 성형체를 가리킨다. 구체적으로는, 프레스 성형시나 그 후의 취급 등에 의해서, 갈라지고, 깨지고, 금이 간 성형체, 형상 불량(부위에 따라서 두께가 다른 등), 밀도 불량, 중량 불량 등의 성형체이다. 이들 성형체는, 일반적으로 '불량품'이라고 불리는 성형체이다.
단, 불량품뿐만 아니라 양품도 해쇄, 재생의 대상으로 되는 경우가 있다. 구체적으로는, 일반적으로 '양품'이라고 불리는 성형체에 특정 곤란한 불량품이 혼입하여 그대로 소결 공정에 제공하면 문제가 생기는 경우나, 뜻하지 않은 사고나 트러블 등에 의해 양품임에도 불구하고 폐기해야 하는 경우 등을 들 수 있다.
일반적으로 '불량품'이라고 불리는 성형체뿐만 아니라, 상술한 일반적으로 '양품'이라고 불리는 성형체도 포함해서, 재생 슬러리로 하는 대상으로 되는 성형체를 '성형체 불량품'이라고 한다.
(희토류계 소결자석용 합금 분말)
희토류계 소결자석용 합금 분말은, R-T-B계 소결자석용 원료 합금인 것이 바람직하고, 바람직하게는 R-Fe(Co)-B-M계이다.
R은, Nd, Pr, Dy, Tb 중 적어도 일종으로부터 선택된다. 단, R은, Nd 또는 Pr 중 어느 한쪽을 포함하는 것이 바람직하다. 더 바람직하게는, Nd-Dy, Nd-Tb, Nd-Pr-Dy, 또는 Nd-Pr-Tb로 나타내는 희토류 원소의 조합을 이용한다. R 중, Dy나 Tb는, 특히 보자력의 향상에 효과를 발휘한다.
희토류계 소결자석용 합금 분말은, 상기 원소 이외에 소량의 Ce나 La 등 다른 희토류 원소를 함유해도 좋고, 미시메탈(mischmetal)(복수의 희토류 원소를 포함하고 있는 합금)이나 디디뮴(Nd와 Pr를 주성분으로 하는 합금)을 이용할 수도 있다. 또, R은 순원소가 아니어도 좋고, 공업상 입수 가능한 범위에서, 제조상 불가피한 불순물을 함유하는 것이어도 지장없다. 함유량은, 종래부터 알려진 함유량을 채용할 수 있으며, 예를 들면, 25질량％ 이상 35질량％ 이하가 바람직한 범위이다. 25질량％ 미만에서는 고자기 특성, 특히 고보자력을 얻을 수 없으며, 35질량％를 넘으면 잔류 자속밀도가 저하되기 때문이다.
T는, Fe를 반드시 포함하고, 그 50질량％ 이하를 Co로 치환할 수 있다. Co는 온도 특성의 향상, 내식성의 향상에 유효하고, 통상은 10질량％ 이하의 Co 및 잔부 Fe의 조합으로 이용한다. T의 함유량은, R과 B 혹은 R과 B와 M과의 잔부를 차지한다.
B의 함유량에 대해서도 공지의 함유량으로 지장없이, 예를 들면, 0.9질량％∼1.2질량％가 바람직한 범위이다. 0.9질량％ 미만에서는 고보자력을 얻을 수 없고, 1.2질량％를 넘으면 잔류 자속밀도가 저하되기 때문에 바람직하지 않다. 한편, B의 일부는 C로 치환할 수 있다. C치환은 자석의 내식성을 향상시킬 수 있어 유효하다. B＋C로 한 경우의 함유량은, C의 치환 원자수를 B의 원자수로 환산하여, 상기의 B농도의 범위내로 설정되는 것이 바람직하다.
상기 원소에 더해서, 보자력 향상을 위해 M원소를 첨가할 수 있다. M원소는, Al, Si, Ti, V, Cr, Mn, Ni, Cu, Zn, Ga, Zr, Nb, Mo, In, Sn, Hf, Ta, W 중 적어도 1종이다. 첨가량은 2질량％ 이하가 바람직하다. 5질량％를 넘으면 잔류 자속밀도가 저하되기 때문이다.
또, 불가피적 불순물도 허용할 수 있다. 예를 들면, Fe로부터 혼입하는 Mn, Cr이나, Fe-B(ferroboron)로부터 혼입하는 Al, Si, Cu 등이다.
(성형체 불량품의 보존 공정)
도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시의 형태에서는, 습식 성형된 성형체 불량품을 재생 슬러리로 한다. 습식 성형된 성형체 불량품은, 희토류계 소결자석의 제조 공정에 있어서 잠시 대기 중에 방치되어도, 건식 성형된 성형체와 같이 산화는 급격히 진행되지 않는다. 이 때문에, 습식 성형된 성형체 불량품은 재생 슬러리로서 이용할 수 있다. 이것은, 성형체 불량품을 대기 중에 방치하는 것에 의해서 합금 분말 표면의 기름이 기화하지만, 대기 중의 산소나 물과의 접촉을 막는데에 충분한 기름 막이 여전히 성형체 표면에 형성되고 있는 것에 따른 것이라고 생각한다. 재생 슬러리는 신규 슬러리에 첨가되거나, 그대로 이용되거나 한다.
단, 성형체 불량품을 대기 중에 장시간 방치하면, 조금씩이지만 성형체 불량품의 산화가 진행되어버린다. 이것으로부터, 도 2에 도시하는 바와 같이, 성형체 불량품은 기름 중에 보존하는 것이 바람직하다. 기름 중에서 보존하는 것에 의해, 장기간 보존하는 경우라도, 대기 중의 산소나 물과 반응하는 것에 의해서, 성형체 불량품의 산화가 진행되는 것을 방지할 수 있다.
상술한 바와 같이, 성형체 불량품을 기름 중에 보존하는 것에 의해, 대기 중의 산소나 물과 반응에 의한 산화를 막을 수 있다. 그러나, 기름 중에 보존 중인 성형체 불량품에 있어서도, 기름에 함유되는 용존 산소에 의해, 서서히 산화가 진행된다. 이 산화는, 성형체 불량품이 기름 중의 용존 산소와 반응하는 것에 의한다.
기름 중의 용존 산소의 농도는, 용존 산소와 성형체 불량품과의 반응에 의해 저하한다. 그러나, 기름이 대기와 접하고 있으면, 대기 중의 산소가 기름 중에 용해하는 것에 의해, 기름 중의 용존 산소 농도가 증가한다. 즉, 기름이 대기와 접촉하고 있으면, 대기 중의 산소가 기름을 통하여 항상 성형체에 공급된다. 이 결과로서, 성형체 불량품의 산화가 서서히 진행된다.
따라서, 성형체 불량품으로의 산소의 공급을 끊기 위해, 성형체 불량품을 보존하는 기름이 산소나 물과 접촉하지 않게 하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 보존 용기내에 수용된 기름 중에 성형체 불량품을 침지하고, 보관 용기내의 기름이 채워져 있지 않은 공간을 불활성 가스(질소, 아르곤 등) 분위기로 한다. 불활성 가스로서는, 경제성의 면으로부터 질소가 바람직하게 이용된다. 한편, 기름에 최초로 포함되어 있는 용존 산소가 성형체 불량품의 산화에 미치는 영향은 큰 것은 아니다. 이 때문에, 불활성 가스에 의해 산소의 공급을 끊으면, 보존 중에 있어서의 성형체 불량품의 산화를 충분히 억제할 수 있다.
본 실시의 형태의 슬러리의 재생방법 및 희토류계 소결자석의 제조방법은, 산소 함유 농도가 낮은 고성능의 희토류계 소결자석의 제조에 적합하게 이용되는 것이다. 이 때문에, 상정되는 산소의 공급원을 가능한 한 차단하는 것이 유효하다. 산소를 차단하는 것으로, 얻어지는 희토류계 소결자석의 함유 산소를 낮게 해서 고성능인 희토류계 소결자석으로 할 수 있다.
(해쇄 공정)
성형체 불량품을 해쇄하여 재생 슬러리로 하는 해쇄 공정은, 도 1에 도시한 바와 같이 1 단계로 행하는 것도 가능하다. 그러나, 작업 효율의 관점으로부터, 도 3에 도시한 바와 같이 조해쇄 공정과 미해쇄 공정의 2 단계의 공정에 의해 행하는 것이 바람직하다.
성형체 불량품의 크기는, 가지각색이다. 이 때문에, 해쇄 공정에 있어서, 미해쇄에 이용되는 미해쇄 이빨의 회전 반지름보다 큰 성형체 불량품을 해쇄하는 경우도 있다. 미해쇄 이빨에 의한 성형체의 해쇄는, 미해쇄 이빨이 성형체와 직접 서로 스칠 뿐만 아니라, 미해쇄 이빨과 미해쇄조 내벽과의 사이에 성형체가 끼워지는 것에 의해서도 진행한다. 이 때문에, 성형체 불량품의 해쇄를 1 단계로 행하면, 미해쇄 이빨의 반지름보다 큰 성형체 불량품은, 해쇄용의 미해쇄 이빨과 미해쇄부 내벽과의 사이에 들어갈 수 없다. 이 결과로서, 미해쇄 이빨은, 그 상측의 성형체 불량품을 해쇄할 수 없으며 공전만하게 된다. 이 때문에, 성형체 불량품의 해쇄가 행해지기 어렵게 되어 해쇄 효율이 떨어진다.
따라서, 미해쇄 공정의 전에, 성형체 불량품을 해쇄에 적절한 크기로 절단하는 조해쇄 공정을 마련하는 것에 의해, 작업 효율의 저하를 방지할 수 있다.
반대로, 조해쇄에 이용되는 조해쇄 이빨을 빠져나가 버리는 것 같은, 작은 성형체 불량품을 해쇄하는 경우도 있다. 이러한 경우는, 상술한 미해쇄 이빨에 의한 해쇄만으로도 충분하다. 즉, 조해쇄 이빨을 회전시키지 않고, 미해쇄 이빨의 회전만으로 성형체 불량품을 해쇄해도 좋다.
이와 같이, 성형체 불량품의 크기나 형상에 따라서, 미해쇄 공정만으로 해쇄할지, 조해쇄 공정과 미해쇄 공정의 2 단계로 해쇄할지를 선정할 수 있다.
한편, 본 실시의 형태의 슬러리의 재생방법에 있어서, 미해쇄 공정만으로 해쇄하는 경우와, 조해쇄 공정과 미해쇄 공정의 2 단계로 해쇄하는 경우를 포함해서 표현하는 경우, 단순히 해쇄 또는 해쇄 공정이라고 한다.
해쇄 공정은, 기름 중에서 실시된다. 기름 중이란, 성형체 불량품이 완전하게 기름에 잠긴 상태, 혹은 성형체 불량품 표면이 대기 중의 산소와의 접촉을 막는데에 충분한 기름 막에 의해 덮여져 있는 상태를 말한다.
(필터 공정)
본 실시의 형태의 슬러리의 재생방법 및 희토류계 소결자석의 제조방법에 있어서는, 습식 성형된 성형체 불량품을 재생 슬러리로서 이용하고 있다. 이 습식 성형은, 도 6에 도시한 바와 같이, 금형 캐비티(101)내에서 상부 펀치(105)와 하부 펀치(102)로 슬러리를 압축 성형하는 것이다. 이때, 상부 펀치(105)에 배치된 거름천(104)을 통하여 기름이 제거된다. 이때, 경우에 따라서는, 거름천(104)의 섬유 등의 미세한 이물이 성형체에 부착하는 일이 있다.
또, 본 실시의 형태에 있어서, 재생 슬러리의 원료로서 이용되는 것은 성형체 불량품이다. 성형체 불량품은, 그대로 소결 공정을 거쳐 희토류계 소결자석으로 되는 것은 아니기 때문에, 양품과 같은 엄밀한 관리하에서 보존되고 있지 않은 것이 많다. 이 때문에, 보존 과정이나 회수 과정에 있어서, 성형체 불량품에 금속 등의 이물이 혼입하는 경우가 있다.
따라서, 본 실시의 형태의 슬러리의 재생방법 및 희토류계 소결자석의 제조방법은, 재생 슬러리로부터 이물을 없애는 공정을 구비하고 있다. 이 공정에 의해, 재생 슬러리에 포함되는 이물에 기인하는 핀홀 등의 형성을 막아서, 불량품의 발생을 방지할 수 있다.
상술한 재생 슬러리로부터 이물을 없애는 공정은, 이하의 필터를 이용하는 것에 의해, 재생 슬러리로부터 이물을 효율적으로 없앨 수 있다.
본 실시의 형태에서는, 대향면 사이에 간극이 형성되도록 하여 적층된 환상의 판으로 이루어지는 통 형상 필터를 이용하고 있다. 이 통 형상 필터는, 그 내부의 재생 슬러리를 환상의 판 사이의 간극을 통해서 외부에 배출하는 것에 의해, 재생 슬러리로부터 이물을 없앨 수 있다. 보다 구체적으로는, 이물을 없앨 때, 통 형상 필터 내부에 내벽에 따른 재생 슬러리의 흐름을 형성한다. 이 흐름에 따라 생긴 원심력에 의해서, 합금 분말과 기름만을 통 형상 필터를 통과시켜서 그 외부에 배출할 수 있다.
또, 재생 슬러리로부터 이물을 없앨 때에는, 통 형상 필터 내부의 내벽에 따른 재생 슬러리의 흐름이 형성되고 있다. 이 흐름에 의해, 통 형상 필터 내부의 이물은, 필터 내면을 이동한다. 따라서, 이물이 통 형상 필터의 내벽에 퇴적하는 것이 억제되어, 효율적으로 작업을 행할 수 있다. 이때, 이물은 환상의 판 사이의 간극에 포착된다.
필터 공정으로서, 도 4에 도시하는 바와 같이, 제1의 필터를 통과시킨 후, 제2의 필터를 통과시키는 구성을 채용할 수도 있다. 구체적으로는, 제1의 필터로 비교적 큰 이물을 없애고, 제1의 필터를 통과한 미세한 이물을 제2의 필터에 의해 없앤다. 이와 같이, 2 종류의 필터를 이용하는 것에 의해, 1개의 필터에 의해 이물을 없애는 경우와 비교해서, 필터에 이물이 퇴적하는 것에 의해 체 막힘이 발생하고 작업 효율이 저하하는 것을 억제할 수 있다. 또, 제1의 필터로 비교적 큰 이물을 없애기 때문에, 제2의 필터의 파손을 막을 수 있다.
제2의 필터로서는, 상술한 통 형상 필터를 이용하는 것이 바람직하다.
이상과 같이, 본 실시의 형태의 슬러리의 재생방법은, 도 1에 도시한 바와 같이, 습식 성형된 성형체 불량품을 해쇄해서 재생 슬러리로 하고(해쇄 공정), 신규 슬러리와 혼합해서 혼합 슬러리로 한 후(혼합 공정), 이 혼합 슬러리를 자계 중 습식 성형해서 얻어진 성형체를 소결(소결 공정), 또는 재생 슬러리만을 자계 중 습식 성형해서 얻어진 성형체를 소결(재생 슬러리 소결 공정)하는 것이다.
본 실시의 형태의 슬러리의 재생방법은, 적절히, 도 2∼4에 도시한 바람직한 공정을 조합하여 실시할 수 있다. 보다 바람직하게는, 도 5에 도시한 바와 같이, 성형체 불량품을 기름 중에 보존해 두고(보존 공정), 이것을 조해쇄한 것을 미해쇄한 후, 제1의 필터에 의해 비교적 큰 이물을 없애고, 제2의 필터에 의해 제1의 필터를 통과한 미세한 이물을 없애서 재생 슬러리로 하는 것(필터 공정)을 포함한 방법으로서 실시한다.
또, 얻어진 재생 슬러리를 신규 슬러리에 혼합해서 혼합 슬러리로 하고(혼합 공정), 혼합 슬러리로서 이용하는 구성으로서 실시해도 좋다.
(실시형태 2)
본 발명의 희토류계 소결자석의 제조방법은, 본 발명의 슬러리의 재생방법에 따라 재생된 재생 슬러리, 또는 신규 슬러리와 재생 슬러리를 혼합한 혼합 슬러리를, 자계 중에서 습식 성형하고, 얻어진 성형체를 소결하는 것이다. 실시형태 1에 있어서 설명한 슬러리의 재생방법과 동일 공정에 대해서는, 설명을 생략한다.
도 1은, 본 실시의 형태의 희토류계 소결자석의 제조방법의 공정을 설명하는 공정도이다. 이 도면에 도시하고 있는 바와 같이, 본 실시의 형태의 희토류계 소결자석의 제조방법은, (1) 성형체 불량품 중의 희토류계 소결자석용 합금 분말을 분쇄하는 일 없이, 그 입자지름이 변화하지 않도록 기름 중에서 해쇄하는 해쇄 공정에 의해 재생 슬러리를 제작하고, (2) 이 재생 슬러리를 합금 분말과 기름으로 이루어지는 신규 슬러리에 첨가하여 혼합 슬러리로서 습식 성형하고, 얻어진 성형체를 소결하는 소결 공정에 의해, 희토류계 소결자석을 제조하는 것이다. 해쇄 공정과 소결 공정에 의해, 습식 성형 공정 내에서 생긴 성형체 불량품을 습식 성형 공정 내에서 재이용하는 것이 가능하게 된다. 습식 성형 공정이란, 희토류계 소결자석용 합금 분말과 광물유 및 합성유로부터 선택되는 적어도 1종을 포함해서 이루어지는 슬러리를 자계 중 습식 성형해서 성형체로 하는 공정을 말한다.
재생 슬러리만을 이용하여 희토류계 소결자석을 제조할 수도 있다. 이 때문에, 소결 공정은, 혼합 슬러리가 아니라 재생 슬러리만을 사용해서 습식 성형하고, 얻어진 성형체를 소결하는 재생 슬러리 소결 공정으로 해도 좋다.
(신규 슬러리 제조 공정)
합금 분말과 기름으로 이루어지는 슬러리를 제작하기에는, 건식 분쇄 및 습식 분쇄 중 어느 하나를 이용하여도 좋다. 제트 밀(jet mill) 등에 의한 건식 분쇄의 경우, 희토류계 소결자석용 원료 합금의 조분쇄가루를 미분쇄한 직후에 불활성 또는 환원성 분위기 중에서 기름에 침지하여 제작하는 것이 바람직하다. 또, 볼밀이나 아트라이터 등을 이용한 습식 분쇄의 경우, 분쇄 전의 조분쇄가루의 단계에서 기름과 혼합해서 그 상태로 미분쇄하면 좋다. 이러한 방법에 따라, 미분말인 합금 분말을 대기로부터 차단하고, 그 산화, 수분의 흡착을 억제할 수 있다.
습식 분쇄에 이용되는 볼밀이나 아트라이터는, 금속구나 세라믹구를 미디어로서 이용하고 있다. 이 때문에, 분쇄시에 미디어의 가루나 파편이 슬러리에 혼입할 우려가 있다(이른바 오염). 따라서, 건식 분쇄 후, 기름에 침지하는 방법에 따라 슬러리를 제작하는 것이 보다 바람직하다.
사용하는 기름으로서는, 광물유 및 합성유로부터 선택되는 적어도 1종이 바람직하고, 분류점 (fractional distillation point)이 350℃ 이하인 것이 바람직하다. 또, 실온 조건에 있어서의 동점도(kinematic viscosity)가 10cSt 이하인 것이 바람직하고, 5cSt 이하인 것이 더 바람직하다.
(습식 성형 공정)
도 6은, 슬러리를 습식 성형하는데에 적합한 프레스 장치의 일례를 나타내고 있다. 이 도면에 도시하는 프레스 장치를 이용한 습식 성형의 예를 이하 설명한다.
금형(101)은, 단속(斷續)할 수 있는 배향 자계(orientation magnetic field) 중에 배치되어 있다. 금형(101)의 캐비티내에 슬러리를 충전하고 배향 자계를 인가한다. 이 배향 자계에 의해 합금 분말을 배향시킨다. 그리고, 상부 펀치(105)를 하강시켜서 금형(101)에 압력을 가한다. 이것에 의해, 슬러리에 포함되어 있는 기름은, 상부 펀치(105)상에 배치된 성형용의 거름천(104)을 통과하고, 상부 펀치(105)에 형성된 용매 배출용 구멍(103)을 지나 배출된다. 이와 같이 하여, 합금 분말이 압축되어서 성형체로 된다.
슬러리를 압축하고 있는 동안은, 압축이 완료할 때까지, 슬러리에 배향 자계가 인가된 상태를 유지하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 배향 자계는, 합금 분말의 배향 유지 및 합금 분말의 내뿜기(blowing out) 방지에 유효하기 때문이다. 합금 분말의 내뿜기란, 금형(101)과 상부 펀치(105)와 하부 펀치(102)의 클리어런스 (clearance)로부터, 기름과 함께 합금 분말이 내뿜는 것을 말한다.
도 6은, 배향 자계의 방향이 압축 방향에 대해 평행한 경우를 나타내고 있다. 배향 자계의 발생 기구, 즉 배향 자계용 코일(106)은, 배향 자계의 방향이 압축 방향으로 수직이 되도록 마련되어도 상관없다. 또, 배향 자계의 발생 방법도 이것들로 한정되는 것은 아니다. 또, 금형(101)의 캐비티 내로의 슬러리의 충전은, 가압하면서 행하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 가압 충전을 행하면 잔류 자속밀도(Br), 최대 에너지곱((BH)max)을 향상시킬 수 있기 때문이다.
얻어진 성형체는, 대기 중에 방치하면 기름이 기화됨에 따라 표면으로부터 건조된다. 건조에 수반하여, 성형체에 기름으로 젖혀져 있지 않은 부분이 생기고, 이 부분으로부터 서서히 산화된다. 이 산화는, 소결에 의해 얻어지는 희토류 소결자석의 특성을 열화시킨다. 이것을 방지하기 위해, 성형 직후부터 다음 공정으로 되는 소결 공정을 행할 때까지, 성형체를 기름 혹은 비산화성 또는 환원 분위기의 가스중에서 보존하는 것이 바람직하다.
(소결 공정)
다음에 성형체를 소결하는 소결 공정을 행한다. 이 소결 공정에 있어서, 상온으로부터 소결 온도인 950∼1150℃까지 급격하게 승온하면, 성형체내 온도가 급격하게 상승하고, 성형체 중에 잔류한 기름과 희토류 원소가 반응할 우려가 있다. 이 반응에 의해, 희토류 탄화물이 생성되고, 소결에 충분한 양의 액상의 발생이 방해되어, 충분한 밀도의 소결체를 얻을 수 없으며, 자기 특성의 열화를 초래할 우려가 있다.
상술한 자기 특성의 열화를 방지하기 위해서는, 온도 100∼500℃, 압력 10-1 Torr 이하의 조건하에서 30분 이상 유지하는 탈유 처리를 실시하는 것이 바람직하다. 이 탈유 처리에 의해 성형체 중에 잔류한 기름을 충분히 제거할 수 있다. 한편, 탈유 처리의 온도는, 100∼500℃의 온도 범위내이면, 일정한 온도로 유지해도 좋고, 변화시켜도 좋다. 또, 10-1 Torr 이하의 압력하에서, 실온으로부터 500℃까지의 승온속도를 10℃／min 이하, 바람직하게는 5℃／min 이하로 하는 탈유 처리를 실시하는 것으로 해도 좋다. 이 조건에 따른 처리에 의해, 온도 100∼500℃, 압력 10-1 Torr 이하의 조건하에서 30분 이상 유지하는 처리와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
(혼합 슬러리)
본 실시의 형태에 있어서 습식 성형되는 혼합 슬러리에는, 성형체 불량품을 광물유 및 합성유로부터 선택되는 적어도 1종 중에서 해쇄한 재생 슬러리가 포함되어 있다. '슬러리'란, 고체 입자와 액체와의 혼합물로서, 고체 입자가 액체중에 현탁되어 있는 유동체를 말한다. 한편, 본 실시의 형태의 슬러리는, 고체 입자인 합금 분말이 액체인 기름 중에 현탁된 혼합물이다. 발명자들은, 습식 성형 공정에서 생긴 성형체 불량품을, 후술하는 슬러리의 재생장치를 이용하여 해쇄하는 것에 의해, 성형체 불량품 중의 합금 분말이 원래의 입자지름을 유지한 채로 재생 슬러리가 얻어지는 것을 발견하였다.
성형체 불량품은, 습식 성형되는 신규 슬러리에 재생 슬러리로서 첨가되고, 재이용된다. 이 때문에, 종래보다도 싼 비용으로 성형체 불량품을 재이용할 수 있다. 게다가, 볼밀이나 아트라이터 등의 습식 분쇄 장치를 이용하여 성형체 불량품을 분쇄하는 경우에 문제로 되는, 이른바 '오염'을 막을 수 있다. 본 실시의 형태에 있어서, '오염'이란, 금속구나 세라믹구(미디어) 자신이 깎인 것이 재생 슬러리에 혼입하는 것을 말한다.
게다가, 종래의 방법을 이용하면, 습식 분쇄 장치를 이용하여 성형체 불량품을 분쇄할 때, 합금 분말에 큰 에너지가 가해진다. 분쇄의 과정에서 큰 에너지가 가해지면, 합금 분말의 입자지름이 분쇄 전보다 작아진다. 그러면, 재생 슬러리 중의 합금 분말의 입자지름이, 재생품이 아닌 신규 슬러리 중의 합금 분말의 입자지름과는 다른 것으로 된다. 입자지름이 다른 것은, 얻어지는 소결자석의 자기 특성의 변화나 치수의 변화를 초래하기 때문에 바람직하지 않다.
따라서, 본 실시의 형태의 슬러리의 제조방법 및 희토류계 소결자석의 제조방법은, 분쇄 장치를 이용하는 일 없이, 슬러리의 재생장치를 이용하고 있다. 이 슬러리의 재생장치는, 상기 습식 분쇄 장치보다도 작은 에너지를 이용하여 성형체 불량품을 해쇄한다. 이 때문에, 종래의 분쇄 공정과 같이, 입자지름이 변화하는 만큼의 큰 에너지가 합금 분말에 가해지는 일은 없다. 따라서, 재생 슬러리 중의 합금 분말은, 습식 성형되기 전과 거의 동일 입자지름으로 된다. 따라서, 재생 슬러리 중의 합금 분말이, 신규 슬러리 중의 합금 분말과 입자지름의 면에 있어서 다른 성질의 것으로 되는 경우는 없다.
(혼합 공정)
혼합 공정에 있어서, 신규 슬러리에 배합되는 재생 슬러리의 비율은, 재생 슬러리의 산소 함유량과, 제조되는 희토류계 소결자석으로 구해지는 산소 함유량에 따라 적절히 선정하면 좋다. 이 때문에, 혼합 공정을 거치는 일 없이, 재생 슬러리만으로 성형체를 형성해도 좋다. 예를 들면, 재생 슬러리의 산소 함유량이, 신규 슬러리에 허용되는 산소 함유량과 동등 이하이면, 재생 슬러리의 배합 비율을 100％로 해도 좋다.
습식 성형 공정에 있어서의 성형체 불량품은, 합금 분말의 표면이 기름으로 얇게 덮여져 있다. 이 때문에, 비록 대기 중에 방치되었다고 해도 건식 성형체와 같이 급격하게 산화가 진행되는 일은 없다. 산화가 진행되지 않기 때문에, 성형체 불량품의 산소 함유량은 낮은 채로 유지되고, 이것을 재생한 재생 슬러리도 산소 함유량이 낮은 것으로 된다. 따라서, 재생 슬러리의 사용에 따른 희토류계 소결자석의 산소 함유량으로의 영향은 작다. 이 때문에, 신규 슬러리에 재생 슬러리를 첨가한 혼합 슬러리를 자계 중 성형하고, 이 성형체를 소결하는 것에 의해, 산소 함유량이 낮은 희토류계 소결자석으로 할 수 있다. 따라서, 본 실시의 형태의 제조방법은, 산소 함유량이 낮은 것이 요구되는 고성능의 희토류계 소결자석의 제조방법으로서, 특히 적합하게 이용할 수 있다.
(실시형태 3)
본 발명의 슬러리의 재생방법 및 희토류계 소결자석의 제조방법에 이용되는 본 발명의 슬러리의 재생장치의 일 실시 형태에 대해서, 이하에 설명한다.
도 7은 본 발명의 실시형태 2의 슬러리의 재생장치(100)의 개략 구성도이다. 이 도면에 도시하는 바와 같이, 본 실시의 형태의 슬러리의 재생장치(100)는, 조해쇄부(10), 미해쇄부(20), 연통부(communicating portion)(19), 통로(30), 필터부 (40), 및 밸브(60)를 구비하고 있다. 우선, 이들 구성의 개략을, 도 7에 기초하여 이하에 설명한다.
조해쇄부(10)는, 모터(11) 및 조해쇄조(12)를 구비하고 있다. 모터(11)에 의해 후술하는 조해쇄 이빨(14)(도 8 참조)을 회전시키고, 조해쇄조(12) 내부의 성형체 불량품을 조해쇄한다. 조해쇄부(10)의 내부는, 연통부(19) 및 통로(30)를 통하여 미해쇄부(20)의 내부와 연이어 통하게 되어 있다.
미해쇄부(20)는, 모터(21) 및 미해쇄조(22)를 구비하고 있다. 미해쇄부(20)의 상부에서, 연통부(19)를 통하여, 조해쇄부(10)의 하부와 연이어 통하고 있다. 모터(21)에 의해 미해쇄 이빨(23)(도 9 참조)을 수평방향으로 회전시키는 것에 의해, 조해쇄된 성형품을 해쇄하고, 합금 분말을 기름에 미해쇄시킨다.
통로(30)는, 미해쇄부(20)의 하부와 조해쇄부(10)의 상부를 연이어 통하고 있다. 후술하는 미해쇄 이빨(23)의 회전에 의해, 조해쇄부(10)와 미해쇄부(20)와의 사이에서, 조해쇄된 성형체 불량품, 합금 분말 및 기름을 순환시킨다.
필터부(40)는, 통로(30)의 도중에 마련되어 있으며, 제1의 필터부(41), 모터 (42) 및 제2의 필터부(43)를 구비하고 있다. 이 때문에, 조해쇄부(10)와 미해쇄부 (20)에 의해, 성형체 불량품의 조해쇄 및 미해쇄를 병행해서 행할 수 있다. 이 사이, 제2의 필터부(43)의 하방에 마련되어 있는 밸브(60)를 닫아 두는 것에 의해, 조해쇄부(10)와 미해쇄부(20)와의 사이에서 재생 슬러리를 순환시킬 수 있다. 이 순환에 의해, 성형체 불량품을 충분히 해쇄하고, 합금 분말이 습식 성형되기 전의 입자지름으로 기름 중에 분산된 재생 슬러리로 할 수 있다.
그리고, 충분한 해쇄의 뒤에, 모터(42)에 의해 제2의 필터부(43) 내부의 로터(57)(도 14 참조)를 회전시키면서, 밸브(60)를 연다. 이것에 의해, 필터부(40)로부터 재생 슬러리를 꺼낼 수 있다.
계속해서, 각 부분의 내부 구조를 나타내는 도면을 참조하면서, 조해쇄부 (10), 미해쇄부(20) 및 필터부(40)의 구조에 대해서, 보다 상세하게 설명한다.
도 8은, 조해쇄부(10)의 내부를 사용시에 상방이 되는 측에서 본 상태를 나타내는 개략도이다. 이 도면에 도시하는 바와 같이, 조해쇄부(10)는, 조해쇄조(12)의 하부(도 8의 안측)에, 모터(11)(도 7 참조)에 의해서 회전축이 대략 수평으로 되도록 회전 구동되는 조해쇄축(13)을 2개 구비하고 있다. 조해쇄축(13)은, 복수의 조해쇄 이빨(14)을 구비하고 있다. 조해쇄조(12)의 상방(도 8의 바로 앞측)으로부터 투입된 성형체 불량품은, 우선, 조해쇄축(13) 및 조해쇄 이빨(14)에 의해 조해쇄된다. 이 때문에, 조해쇄축(13) 및 조해쇄 이빨(14)이, 조해쇄되기 전의 성형체 불량품이 조해쇄조(12)의 하방의 미해쇄부(20)로 이동하는 것을 저지한다.
조해쇄조(12)는, 조해쇄 이빨(14)의 하방(도면 안측)에 있어서 연통부(19)를 통하여 미해쇄조(22)(도 7 참조)의 상부와 연이어 통하게 되어 있다. 성형체 불량품에 합쳐서 투입된 기름과 함께 조해쇄된 성형체 불량품은, 조해쇄축(13)이 회전하는 것에 의해서, 조해쇄 이빨(14)에 의해 미해쇄조(22)로 이동한다.
조해쇄조(12)는, 그 측면의 조해쇄축(13)보다도 상방(도 8의 바로 앞측)에 형성되어 있는 개구(15)에 연이어 통하게 되어 있는 통로(30)를 통하여, 미해쇄조 (22)의 미해쇄 이빨(23)의 측방과 연이어 통하게 되어 있다. 이 때문에, 미해쇄부 (20) 하방의 미해쇄 이빨(23)(도 9 참조)이 회전하는 것에 의해, 해쇄가 불충분한 성형체 불량품을 포함하는 경우도 있는 재생 슬러리가 통로(30)를 통하여 개구(15)로부터 조해쇄조(12)로 돌아온다. 이것에 의해, 조해쇄조(12)와 미해쇄조(22)와의 사이에서 재생 슬러리의 순환이 생긴다. 이 순환에 의해서, 조해쇄 이빨(14) 상방의 성형체 불량품이 완전히 조해쇄되기까지의 사이, 재생 슬러리는, 미해쇄 이빨 (23)에 의해 반복 해쇄된다. 따라서, 재생 슬러리 중에 조해쇄된 성형체 불량품 중 해쇄 불충분한 것이 포함되어 있는 경우, 성형체 불량품을 효율적이고 확실히 해쇄할 수 있다.
재생 슬러리는, 조해쇄부(10), 연통부(19), 미해쇄부(20), 통로(30)를 경로로서 순환한다. 이 순환은, 미해쇄부(20) 하방의 미해쇄 이빨(23)이 회전하는 것에 의해, 미해쇄부(20)의 하방으로부터 통로(30)로의 재생 슬러리의 흐름, 및 미해쇄조(22) 내부의 압력 저하가 생긴다. 이 압력 저하에 의해, 조해쇄조(12)내의 조해쇄되어 있지 않은 성형체 불량품이 미해쇄조(22)측에 단번에 끌어넣어지고, 조해쇄부(10)와 미해쇄부(20)와의 사이의 연통부(19)에 막힐 우려가 있다. 이러한 사태를 방지하기 위해서, 조해쇄조(12)는 내측면의 조해쇄 이빨(14)보다도 상방에, 조해쇄 이빨(14)의 상부와 조해쇄조(12)의 상부를 연이어 통하는 도관(16)을 구비하고 있다. 이 도관(16)은, 금속판에 복수의 구멍이 형성된 펀칭 메탈로 둘레벽이 구성되어 있으며, 조해쇄조(12)의 내부에 재생 슬러리 등의 유동체를 우선적으로 통과시키는 기름길을 형성한다. 이 기름길에 의해, 조해쇄조(12) 중의 조해쇄되어 있지 않은 성형체 불량품이, 연통부(19)를 통하여 미해쇄조(22)측에 단번에 끌어넣어지는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 연통부(19)가 막혀서 해쇄 공정의 작업 효율이 저하되는 경우가 없다. 따라서, 상술한 재생 슬러리의 순환에 의해, 조해쇄 이빨 (14)에 의한 조해쇄와 병행하고, 이미 조해쇄된 성형체 불량품을 미해쇄부(20)의 미해쇄 이빨(23)에 의해 반복 해쇄하여, 성형체 불량품의 해쇄를 효율적으로 행할 수 있다.
또, 조해쇄부(10)는 조해쇄조(12)의 상방에, 이점쇄선으로 표시한 뚜껑(17)을 구비하고 있다. 이 뚜껑(17)에 의해, 조해쇄조(12)로부터 재생 슬러리가 튀어나오거나 흘러넘치거나 하는 것을 방지할 수 있다.
계속해서, 도 9 및 도 10에 기초하여, 미해쇄부(20) 내부의 구조를 설명한다. 도 9는 미해쇄부(20)에 마련되어 있는 미해쇄 이빨(23)의 개략 구성을 나타내는 사시도이다. 이 도면에 도시하는 바와 같이, 미해쇄부(20)의 미해쇄조(22) 내부의 바닥 부근에는, 측면에 이빨이 형성된, 경사도가 다른 2개의 빗원기둥의 이빨로 이루어지는 미해쇄 이빨(23)이 마련되어 있다. 미해쇄 이빨(23)은 모터(21)(도 7 참조)에 의해, 회전축이 대략 수직방향으로 되도록 횡방향으로 회전 구동된다. 이 회전 구동에 의해, 기름 중의 조해쇄된 성형체 불량품을 해쇄하고, 합금 분말을 분쇄하는 일 없이, 원래의 입자 지름으로 되돌려서 기름 중에 분산시킬 수 있다. 또, 미해쇄조(22)의 미해쇄 이빨(23)의 측방에는 공간(24)이 형성되어 있으며, 공간(24)에 통로(30)와 연이어 통하게 되어 있다.
본 실시의 형태에 있어서는, 경사도가 다른 2개의 미해쇄 이빨(23)을 이용했지만, 본 발명을 실현할 수 있다면, 미해쇄 이빨(23)의 개수는 1개라도 좋고, 3개 이상이어도 좋다. 또, 경사도가 다른 복수의 미해쇄 이빨을 가지는 한 몸체의 미해쇄 이빨을 이용해도 좋다.
이 부분의 구성에 대해서, 도 10에 도시하는 슬러리의 재생장치(100)의 미해쇄부(20)의 개략 구성을 나타내는 단면도를 참조하면서 설명한다. 이 도면에 도시하는 바와 같이, 미해쇄 이빨(23)의 측방의 공간(24)이 통로(30)와 연이어 통하고 있다. 이 때문에, 미해쇄 이빨(23)이 횡방향으로 회전하는 것에 의해, 공간(24)으로부터 통로(30) 방향으로의 흐름을 발생시킨다. 이 결과, 미해쇄조(22)의 미해쇄 이빨(23) 측방의 공간(24)으로부터, 통로(30)를 경유해서 개구(15)로부터 조해쇄조(12)에 재생 슬러리를 공급하고, 상술한 조해쇄조(12)와 미해쇄조(22)와의 사이의 재생 슬러리의 순환을 발생시킬 수 있다.
도 11은, 필터부(40)의 개략 구성을 나타내는 사시도이다. 이 도면에 도시하는 바와 같이, 필터부(40)는 상방의 제1의 필터부(41)와, 하방의 제2의 필터부(43)로 이루어져 있다. 그리고, 제1의 필터부(41)와 제2의 필터부(43)는, 제1의 필터부(41)의 하부에 마련되어 있는 펀칭 메탈(44)에 의해 구분되어 있다.
제1의 필터부(41)는, 그 측면으로 개구(45)가 형성되어 있고, 이 개구(45)에 있어서 미해쇄조(22)측의 통로(30)와 연이어 통하고 있다. 그리고, 필터부(40)의 상방에 있어서 조해쇄조(12)측의 통로(30)와 연이어 통하고 있다(도 7 참조). 이와 같이, 필터부(40)는, 조해쇄조(12)와 미해쇄조(22)를 연이어 통하는 통로(30)의 도중에 마련되어 있다. 이 때문에, 조해쇄조(12)와 미해쇄조(22)와의 사이에서 재생 슬러리를 순환시켜서 성형체 불량품을 해쇄할 때에는, 필터부(40)의 제2의 필터부 (43)의 하방에 마련되어 있는 취출구의 밸브(60)(도 7 참조)를 닫아 두면 좋다. 밸브(60)를 닫는 것에 의해, 조해쇄조(12)와 미해쇄조(22)와의 사이의 순환에 있어서, 재생 슬러리가 제1의 필터부(41)내의 펀칭 메탈(44)보다도 상방의 공간을 통과한다.
순환에 의해 재생 슬러리 중의 성형체 불량품이 해쇄되고, 기름 중에 충분히 분산된다. 충분히 분산된 후에, 밸브(60)를 열고, 제2의 필터부(43) 내부의 로터 (57)(도 14 참조)를 회전시키는 것에 의해, 슬러리의 재생장치(100)로부터 재생 슬러리를 꺼낼 수 있다. 이때에, 재생 슬러리는, 필터부(40)의 펀칭 메탈(44) 및 제2의 필터부(43)를 통과하고, 이물이 제거된다. 재생 슬러리 중에 포함되어 있는 이물 중, 펀칭 메탈(44)의 구멍보다도 큰 고형물은, 제1의 필터부(41)에 의해 제거된다. 큰 고형물이 제거된 재생 슬러리가, 제2의 필터부(43)로 이동한다.
본 실시의 형태에서는, 필터부(40)가 조해쇄조(12)와 미해쇄조(22)를 연이어 통하는 통로(30)의 도중에 마련된 구성으로 했다. 그러나, 미해쇄조(22)의 하부에 통로(30)와는 다른 통로를 마련하고, 상기 다른 통로에 필터부(40)를 마련하고, 미해쇄조(22)와 필터부(40)를 연이어 통하게 하는 구성으로 해도 좋다. 이 구성을 채용하는 경우, 통로(30)의 소요 개소 및 상기 다른 통로와 필터부(40)와의 사이에 각각 밸브를 마련하고, 각각의 밸브 조작에 의해, 재생 슬러리의 흐름을 바꾸면 좋다.
또, 성형체 불량품에 이물이 전혀 혼입하고 있지 않는 것이 분명한 경우, 혹은 이물이 혼입해 있어도 재생 슬러리로서 지장이 없는 것이 분명한 경우 등도 있다. 이러한 경우, 필터부(40)를 통과시키는 일 없이, 슬러리의 재생장치(100)로부터 재생 슬러리를 꺼내도 상관없다. 필터부(40)를 통과시키지 않고 재생 슬러리를 꺼내는 경우는, 미해쇄조(22)의 하부에 통로(30)와는 다른 통로를 마련하는 등의 구성을 채용하면 좋다.
도 12는, 제2의 필터부(43)내에 마련되어 있는 제2의 필터(통 형상 필터) (50)의 구성의 개략을 나타내는 사시도이다. 이 도면에 도시하는 바와 같이, 제2의 필터(50)는, 필터 대좌(51)와 필터 대좌(52)의 사이의 지주(支柱)(53)에 등간격으로 마련되어 있는 간격용 디스크(54)에 의해 소정의 간격을 두고 필터용 디스크(환상의 판)(55)가 적층되어서 구성된 것이다.
제2의 필터(50)는, 그 전체가 소정의 간격을 두고 적층된 필터용 디스크(55)에 의해 구성되어 있다. 그리고, 그 둘레벽의 전체에 있어서 간극이 형성되어 있다. 단, 반드시 둘레벽의 전체에 간극이 형성되어 있는 것은 필요하지 않다. 둘레벽의 일부에 상술한 구성에 의해 간극이 형성된 구성으로 하면, 그 간극의 부분에 있어서, 재생 슬러리에 포함되는 이물을 없앨 수 있다.
도 13은, 제2의 필터(50)의 일부를 확대한 부분 정면도이다. 이 도면을 참조하여 제2의 필터(50)가 서로 이웃하는 필터용 디스크(55A·55B)의 대향면에 의해 형성되는 간극(56)을 설명한다. 이 도면에 도시하는 바와 같이 서로 이웃하는 필터용 디스크(55A·55B)는, 그 사이의 간격용 디스크(54)에 의해, 대향면 사이가 소정의 거리로 되도록 적층되고 있으며, 그 사이가 간극(56)으로 되어 있다.
도 14는, 제2의 필터부(43) 내부의 개략 구성을 설명하기 위해서, 제2의 필터(50)의 도면 바로 앞측의 필터 대좌(51)를 없앤 상태를 나타내는 설명도이다. 이 도면에 도시하는 바와 같이, 제2의 필터부(43)의 내부에서는, 제2의 필터(50)의 필터 대좌(52)가 제2의 필터부(43)의 내면에 꼭 맞는 구성으로 되어 있다. 그리고, 제2의 필터(50)의 내측의 로터(57)를 모터(42)(도 7 참조)로 회전 구동하는 것에 의해, 제2의 필터(50)의 내측벽에 따른 재생 슬러리의 흐름을 형성하는 동시에, 원심력에 의해 간극(56)으로부터 재생 슬러리를 제2의 필터(50)의 외측에 배출해서 여과한다. 이 여과에 의해, 금속편 등의 이물을 제2의 필터(50)의 내부에 남기고, 이물이 제거된 재생 슬러리로 한다. 로터(57)로서는, 상술한 재생 슬러리의 흐름 및 원심력을 발생시킬 수 있는 공지의 것을 이용하면 좋다.
도 15 및 도 16은, 도 14에 있어서 간략하게 기재되어 있는 로터(57)의 구조를 나타내는 사시도 및 측면도이다. 이러한 도면에 도시하는 바와 같이, 로터(57)는, 원판(571), 환상의 평판(572) 및 복수의 원기둥(573)을 구비하고 있다. 원판 (571)은, 제2의 필터(50)의 필터 대좌(52)측(도 12 참조)에 위치하는 것이다. 원판 (571)의 필터 대좌(52)측의 반면(disc surface)의 중심이, 회전축(574)을 통하여 모터(42)에 연결되어 있다. 환상의 평판(572)은, 원판(571)과 대략 평행이며, 제2의 필터(50)의 필터 대좌(51)측에 위치하는 것이다. 원기둥(573)은, 원판(571)과 환상의 평판(572)의 사이에, 복수 마련되어 있다. 복수의 원기둥(573)은, 원판 (571) 및 환상의 평판(572)의 외주면 부근에 등간격으로 마련되어 있다. 각각, 일단이 원판(571)면에 접합되고, 타단이 환상의 평판(572)면에 접합되어 있다.
이와 같이, 로터(57)는, 원판(571), 복수의 원기둥(573), 및 환상의 평판 (572)으로 구성되어 있다. 모터(42)에 의해 회전축(574)을 회전 구동하고 원판(571)의 중심을 회전시키는 것에 의해, 제2의 필터(50)의 내벽에 따른 재생 슬러리의 흐름을 형성하는 동시에, 원심력에 의해 제2의 필터(50)내의 재생 슬러리를 로터(57)의 내측으로부터 외측으로 밀어내는 힘을 발생시킨다.
재생 슬러리의 원료로서 이용하는 성형체 불량품의 보존 방법으로 대해서, 도 17에 기초하여 이하에 설명한다. 도 17은, 성형체 불량품이 기름 중에 보존되어 있는 상태를 나타내는 모식도이다. 이 도면에 도시하는 바와 같이, 보존 용기(70)내에는, 성형체 불량품(80)이 기름(81) 중에 잠기도록 해서 보존되어 있다. 그리고, 보존 용기(70)내의 기름(81)이 채워져 있지 않은 공간(82)은, 질소가 충전된 질소 분위기로 되어 있다. 이것에 의해, 기름(81)의 용존 산소와의 반응에 의한, 성형체 불량품(80)의 산화의 진행을 방지할 수 있다.
도 17에 도시하는 바와 같이, 보존 용기(70)의 질소 도입구(71)로부터 질소가 도입된 질소는, 공간(82)을 지난 후, 질소 배출구(72)로부터 배출되고, 연결관 (73)으로 공급된다. 이 도면에는, 연결관(73)에 의해 연결 가능한 복수의 보존 용기(70) 중 하나의 보존 상태를 나타내고 있다. 연결관(73)에 의해 공간(82)을 서로 연결하는 것에 의해, 복수의 보존 용기(70)의 공간(82)을 질소 분위기로 할 수 있다. 보존 용기(70)로서는, 예를 들면 캔 형상의 것을 이용할 수 있다.
재생 슬러리 및 신규 슬러리의 입자지름의 측정 방법으로 대해서, 도 18에 기초하여 이하에 설명한다. 도 18은, ISO 13320-1에 준거한 장치(제품명：Sympatec HELOS(H9242))에 의해 측정한 재생 슬러리의 입도 분포를 나타내는 예이다. 분말의 입자지름은, 상기 장치로 입도 분포를 측정하고, 입자지름이 작은 쪽으로부터 부피를 적산하여, 전체의 부피의 10％로 되는 입자 지름(D10), 50％로 되는 입자 지름 (D50), 90％로 되는 입자 지름(D90)으로 표시된다.
도 18에 있어서, 재생 슬러리의 입자지름은, D10＝1.63㎛, D50＝4.76㎛, D90＝8.71㎛인 것을 알 수 있다.
[실시예]
(실시예 1)
출발 원료로서, 전해철, 페로보론, 금속 Nd를 각각 동일 조성이 되도록 소정량 배합하고, 고주파 용해로에서 용해, 주조하는 것에 의해, 5개의 원료 합금(잉곳)을 제작했다. 이 잉곳을 각각 조분쇄하고, 제트 밀에 의해 산소량이 10ppm의 질소중에서 미분쇄했다. 얻어진 미분쇄분을 질소 분위기중에서 분류점이 200℃∼300℃, 실온에서의 동점도가 2cSt인 광물유(IDEMITSU 제품, 상품명：MC OIL P-02)에 침지하여 슬러리(신규 슬러리)를 얻었다.
얻어진 5개의 신규 슬러리를 도 6에 도시하는 프레스 장치에 의해 각각 성형하여, 성형체를 얻었다. 얻어진 각각의 성형체를, 샘플마다 각각 본 발명의 실시형태 2에 기재된 슬러리의 재생장치를 이용하여 재생 슬러리를 제작했다.
또 신규 슬러리 5 샘플에 대해서 입도 분포를 측정하여 D10, D50, D90을 구하였다.
또 재생 슬러리 5 샘플에 대해서 입도 분포를 측정하여 D10, D50, D90을 구하였다.
게다가, 신규 슬러리 및 재생 슬러리를 샘플마다 도 6에 도시하는 프레스 장치를 이용하여 습식 성형을 행하였다. 즉, 신규 슬러리 및 재생 슬러리를 금형 (101)의 캐비티내에 충전하고, 배향 자계용 코일(106)에 전류를 흘려 배향 자계 강도 15kOe로 광물유중의 합금 분말을 배향시키고, 그 상태대로 상부 펀치(105)에 의해 가압했다. 가압된 신규 슬러리 및 재생 슬러리에 포함되어 있는 광물유의 대부분은, 거름천(104)을 통해 상부 펀치(105)에 형성된 용매 배출용 구멍(103)을 지나 배출되었다.
그 후, 배향 자계 전류를 끊고, 성형체를 꺼내서 이것을 즉시 광물유에 침지시켰다. 얻어진 성형체를 광물유로부터 꺼내서 소결로에 삽입하고 압력 5×10-2 Torr로 실온으로부터 150℃까지 1.56℃/min로 승온하고, 그 온도로 1시간 유지한 후, 500℃까지 1.5℃/min로 승온, 성형체 중의 광물유를 제거하고, 압력 5×10-1 Torr로 500℃로부터 1100℃까지 20℃/min로 승온, 2시간 유지하고 그 후 노냉하였다. 얻어진 소결체를 900℃에서 1시간, 600℃에서 1시간 열처리한 후, 소결체의 산소량, 탄소량, 자기 특성을 측정한 결과를 표 1에 표시하였다. 표 중의 번호는, 각각의 샘플 번호를 나타낸다. 한편, 입자지름은 도 18에 나타내는 방법으로 측정했다.
[표 1]
Figure 112012085689485-pct00001

신규 슬러리의 No.와 재생 슬러리의 No.는 각각 대응하고 있으며, 신규 슬러리 No.1을 이용한 성형체를 사용해서 제작한 재생 슬러리는 No.1이며, 신규 슬러리 No.2를 이용한 성형체를 사용해서 제작한 재생 슬러리는 No.2이다.
표 1로부터 분명하듯이, 신규 슬러리와 재생 슬러리를 비교하여, D10, D50, D90의 값에는 거의 변화가 없는 것을 알 수 있다. 즉, 해쇄 공정의 전후로 입자지름이 거의 변화하고 있지 않다.
신규 슬러리와 재생 슬러리를 비교하면, 산소량은 신규 슬러리에 비해서 재생 슬러리가 500ppm 정도 증가했지만, 탄소량은 거의 변화하지 않았다.
또, 포화 자속밀도는, 재생 슬러리와 신규 슬러리와의 사이에 거의 변화는 볼 수 없었다. 보자력은, 신규 슬러리에 비해서 재생 슬러리에서는 약간 저하하고 있지만, 재생 슬러리만을 사용해도, 제품으로서 제공할 수 있는 레벨의 희토류계 소결자석을 제조할 수 있는 것을 확인할 수 있었다.
(실시예 2)
실시예 1과 동일 방법으로 신규 슬러리를 10 샘플 제작했다.
그러한 샘플을 샘플마다 실시형태 2의 슬러리의 재생장치를 이용하여 해쇄하고, 재생 슬러리를 10 샘플 제작했다.
신규 슬러리로부터 무작위로 5 샘플 뽑아내고, 또 재생 슬러리로부터 무작위로 5 샘플 뽑아내고, 신규 슬러리 90질량％에 대해서 재생 슬러리를 질량 10％ 혼합하여, 혼합 슬러리를 제작했다. 제작한 혼합 슬러리의 입자지름을 측정하고, 더 자계 중 습식 성형하여 성형체를 소결, 열처리해서 소결자석을 제작했다.
[표 2]
Figure 112012085689485-pct00002

표 2에 각 샘플의 입자지름, 얻어진 소결자석의 산소량, 탄소량, 포화 자속밀도, 및 보자력을 나타냈다. 입자지름은 도 18에 도시하는 방법으로 측정했다.
표 2로부터 분명하듯이, 혼합 슬러리의 입자지름은, 각 샘플간에서 거의 변화가 없었다. 또, 소결자석의 산소량, 탄소량, 자기 특성도 각 샘플간에서 거의 동일 결과가 얻어졌다. 이 결과로부터, 본 발명에 따른 슬러리의 재생장치에 의하면, 품질이 안정된 재생 슬러리를 제작할 수 있는 것을 알 수 있었다.
[산업상의 이용 가능성]
본 발명은, 희토류계 소결자석의 성형체 불량품을, 분쇄 공정을 거치는 일 없이 재생할 수 있기 때문에, 재생에 필요한 비용을 종래보다 낮게 할 수 있으며, 또, 함유 산소량이 적은 고성능의 희토류계 소결자석의 제조에 이용할 수 있다.
10 : 조해쇄부
12 : 조해쇄조
13 : 조해쇄축
14 : 조해쇄 이빨
16 : 도관
19 : 연통부
20 : 미해쇄부
22 : 미해쇄조
23 : 미해쇄 이빨
30 : 통로
40 : 필터부
41 : 제1의 필터부
43 : 제2의 필터부
44 : 펀칭 메탈(제1의 필터)
45 : 개구
50 : 제2의 필터(통 형상 필터)
55 : 필터용 디스크
56 : 간극
57 : 로터
100 : 슬러리의 재생장치

Claims (19)

  1. 희토류계 소결자석용 합금 분말과, 광물유 및 합성유로부터 선택되는 적어도 1종으로 이루어지는 슬러리를 자계 중에서 습식 성형한 성형체를, 광물유 및 합성유로부터 선택되는 적어도 1종 중에서 해쇄하고, 슬러리로 재생하는 해쇄 공정을 포함하는 슬러리의 재생방법에 있어서,
    상기 해쇄 공정은 이물을 없애는 필터 공정을 포함하고 있고,
    상기 필터 공정은, 대향면 사이에 간극이 형성되도록 환상의 판이 적층된 통 형상 필터와, 상기 통 형상 필터의 내측에서 회전 구동하는 로터에 의해, 상기 통 형상 필터의 내측벽을 따른 슬러리의 흐름을 형성하는 동시에, 원심력에 의해 상기 간극으로부터 상기 슬러리를 상기 통 형상 필터의 외측으로 배출하여 여과하는 것을 특징으로 하는 슬러리의 재생방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 해쇄 공정에 의해 재생된 재생 슬러리 중의 희토류계 소결자석용 합금 분말의 입자지름이, 상기 해쇄 공정에 의한 재생 전의 상기 희토류계 소결자석용 합금 분말의 입자지름으로부터 변화되어 있지 않은 것을 특징으로 하는 슬러리의 재생방법.
  3. 희토류계 소결자석용 합금 분말과, 광물유 및 합성유로부터 선택되는 적어도 1종으로 이루어지는 슬러리를 자계 중에서 습식 성형한 성형체를, 광물유 및 합성유로부터 선택되는 적어도 1종 중에서 해쇄하여 슬러리로 재생하는 해쇄 공정과,
    상기 해쇄 공정에 의해 재생된 재생 슬러리를, 자계 중에서 습식 성형하고, 얻어진 성형체를 소결하는 재생 슬러리 소결 공정을 포함하는 희토류계 소결자석의 제조방법에 있어서,
    상기 해쇄 공정은 이물을 없애는 필터 공정을 포함하고 있고,
    상기 필터 공정은, 대향면 사이에 간극이 형성되도록 환상의 판이 적층된 통 형상 필터와, 상기 통 형상 필터의 내측에서 회전 구동하는 로터에 의해, 상기 통 형상 필터의 내측벽을 따른 슬러리의 흐름을 형성하는 동시에, 원심력에 의해 상기 간극으로부터 상기 슬러리를 상기 통 형상 필터의 외측으로 배출하여 여과하는 것을 특징으로 하는 희토류계 소결자석의 제조방법.
  4. 희토류계 소결자석용 합금 분말과, 광물유 및 합성유로부터 선택되는 적어도 1종으로 이루어지는 슬러리를 자계 중에서 습식 성형한 성형체를, 광물유 및 합성유로부터 선택되는 적어도 1종 중에서 해쇄하여 슬러리로 재생하는 해쇄 공정과,
    상기 해쇄 공정에 의해 재생된 재생 슬러리와, 원료 금속을 용해해서 얻어진 원료 합금을 조분쇄 및 미분쇄한 희토류계 소결자석용 합금 분말과 광물유 및 합성유로부터 선택되는 적어도 1종으로 이루어지는 슬러리를 혼합해서 혼합 슬러리로 하는 혼합 공정과,
    상기 혼합 슬러리를 자계 중에서 습식 성형하고, 얻어진 성형체를 소결하는 소결 공정을 포함하는 희토류계 소결자석의 제조방법에 있어서,
    상기 해쇄 공정은 이물을 없애는 필터 공정을 포함하고 있고,
    상기 필터 공정은, 대향면 사이에 간극이 형성되도록 환상의 판이 적층된 통 형상 필터와, 상기 통 형상 필터의 내측에서 회전 구동하는 로터에 의해, 상기 통 형상 필터의 내측벽을 따른 슬러리의 흐름을 형성하는 동시에, 원심력에 의해 상기 간극으로부터 상기 슬러리를 상기 통 형상 필터의 외측으로 배출하여 여과하는 것을 특징으로 하는 희토류계 소결자석의 제조방법.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 해쇄 공정에 의해 재생된 상기 재생 슬러리 중의 상기 희토류계 소결자석용 합금 분말의 입자지름이, 상기 해쇄 공정에 의한 재생 전의 상기 희토류계 소결자석용 합금 분말의 입자지름으로부터 변화되어 있지 않은 것을 특징으로 하는 희토류계 소결자석의 제조방법.
  6. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 해쇄 공정에 의해 상기 슬러리로 재생되기 전의 상기 성형체를, 상기 광물유 및 합성유로부터 선택되는 적어도 1종 중에서 보존하는 보존 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 희토류계 소결자석의 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 보존 공정은, 보존 용기내에 수용된 상기 광물유 및 합성유로부터 선택되는 적어도 1종 중에서 행하고, 상기 보존 용기내의 상기 광물유 및 합성유로부터 선택되는 적어도 1종이 채워져 있지 않은 공간을 불활성 가스 분위기로 하는 것을 특징으로 하는 희토류계 소결자석의 제조방법.
  8. 희토류계 소결자석용 합금 분말과, 광물유 및 합성유로부터 선택되는 적어도 1종으로 이루어지는 슬러리를 자계 중에서 습식 성형한 성형체를, 광물유 및 합성유로부터 선택되는 적어도 1종 중에서 해쇄하여 슬러리로 재생하는 슬러리의 재생장치로서,
    성형체를 조해쇄하는 조해쇄 이빨을 구비한 조해쇄조와,
    조해쇄된 성형체를 미해쇄하는 미해쇄 이빨을 구비한 미해쇄조를 구비하고,
    상기 조해쇄조의 하부와 상기 미해쇄조의 상부가 연이어 통하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 슬러리의 재생장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    해쇄 전의 상기 성형체 중의 상기 희토류계 소결자석용 합금 분말의 입자지름과, 상기 해쇄 후의 상기 슬러리 중의 희토류계 소결자석용 합금 분말의 입자지름에 변화가 없는 것을 특징으로 하는 슬러리의 재생장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 미해쇄조와 상기 조해쇄조 내부의 조해쇄 이빨보다도 상방의 부분을 연이어 통하는 통로를 구비하는 것을 특징으로 하는 슬러리의 재생장치.
  11. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 미해쇄조와 연이어 통하는 필터부를 구비하는 것을 특징으로 하는 슬러리의 재생장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 통로의 도중에 필터부를 구비하는 것을 특징으로 하는 슬러리의 재생장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 필터부에, 대향면 사이에 간극이 형성되도록 환상의 판이 적층된 통 형상 필터를 구비하는 것을 특징으로 하는 슬러리의 재생장치.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 필터부에, 제1의 필터와 제2의 필터를 구비하고,
    상기 제1의 필터를 통과한 미세한 이물을 상기 제2의 필터로 없애는 것을 특징으로 하는 슬러리의 재생장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제1의 필터는 판 형상 금속에 복수의 구멍을 형성한 펀칭 메탈이며,
    상기 제2의 필터는 대향면 사이에 간극이 형성되도록 환상의 판이 적층된 통 형상 필터인 것을 특징으로 하는 슬러리의 재생장치.
  16. 제 8 항에 있어서,
    상기 조해쇄조 내부의 상기 조해쇄 이빨의 상부와 상기 조해쇄조의 상부를 연이어 통하는 도관을 구비하는 것을 특징으로 하는 슬러리의 재생장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 도관의 둘레벽은 복수의 구멍이 형성된 펀칭 메탈로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 슬러리의 재생장치.
  18. 삭제
  19. 삭제
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