TWI448340B - 二次冷卻裝置、鑄造裝置 - Google Patents

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TWI448340B
TWI448340B TW097136475A TW97136475A TWI448340B TW I448340 B TWI448340 B TW I448340B TW 097136475 A TW097136475 A TW 097136475A TW 97136475 A TW97136475 A TW 97136475A TW I448340 B TWI448340 B TW I448340B
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Description

二次冷卻裝置、鑄造裝置
本發明是有關於釹鐵硼系燒結磁鐵用的原料合金的製造法，也就是薄帶鋼連鑄法中的鑄造薄片的冷卻裝置以及冷卻方法，尤其是有關於可改變高溫域的冷卻速度之冷卻裝置以及冷卻方法。
近年來，隨著以個人電腦及其周邊機器為首的電子機器的高性能化小型化，高性能的釹鐵硼系燒結磁鐵(以下簡稱為：釹系磁鐵)的需求也不斷增加。此外，基於減少空調機器、電冰箱等的家電產品的耗電量之目的，或者包含油電混合型等的電動汽車在內，都需要更高效率的馬達，在這些領域當中，釹系磁鐵的需求也確實地在增加中。
另一方面，對於應如何來提昇釹系磁鐵的特性之研究也不斷進展中。用來提昇特性的技術可以大致分為兩種。其中一種是有關於控制原料合金的組織。另外一種則是有關於提昇磁鐵的製造技術。
想要提昇磁鐵的特性，不僅是要改善磁鐵的製造工程，改善作為原料的磁鐵合金的製造技術也是很重要的。
例如：基於其特性與經濟性的考量，在稀土族磁鐵之中生產量最多的釹系磁鐵的情況下，作為磁性的主要源頭的Nd2 Fe14 B相在Nd-Fe-B三元系平衡狀態圖中，是從液相藉由包晶反應而產生的。因此，尤其是愈是接近更高性能的Nd2 Fe14 B相的化學量論組成的磁鐵用合金的話，熔融鑄造時愈容易產生初晶的γFe。
而這種γFe相是長成樹枝狀，而且是呈立體狀連繫，所以會明顯地妨礙鑄錠的粉碎性，而成為磁鐵製造工程中進行粉碎時所製得的粉末的粒徑分布混亂或者組成分偏移的原因。
為了避免這樣的問題，最近乃採用可加速鑄造時的凝固速度的薄帶鋼連鑄法(以下簡稱為SC法)，這種方法是將坩鍋內已呈熔融狀的原料物質利用冷卻輥予以冷卻，以製成厚度約0.3mm程度的鑄造薄片。鑄造薄片再利用粉碎機予以細粉碎後，收容到收納容器內，經冷卻後，才從鑄造裝置取出。
分成兩個冷卻階段，將在於冷卻輥上的冷卻稱為1次冷卻，將脫離冷卻輥之後的鑄造薄片的冷卻稱為2次冷卻，一般的二次冷卻是在冷卻輥與鑄片收容箱之間利用Ar氣等的鈍氣進行冷卻，或者在利用輸送機或輸送帶移送中進行冷卻，此外，在鑄片收容箱內利用鈍氣進行冷卻，可調節冷卻速度，此外，也有利用兩對旋轉的輸送帶，挾持著鑄片進行冷卻的方法，或者是將鑄片直接投入液體Ar內進行冷卻的方法。亦可將這些方法組合運用。
然而，在已經控制了高溫域的冷卻速度的情況下，如果想要用相同方法進行冷卻至低溫域的話，隨著溫度差的變小，冷卻也變得更慢，即使將鑄造薄片從冷卻室取出，直到溫度降低到不會有氧化的問題的溫度為止的時間變得很長。還沒有人知道用來解決這種問題的具體的手段。
另一方面，有人提出：將800~600℃之間的平均冷卻速度選定在1.0℃/秒以下，以擴大富R相的間隔為3~15μm的方法，例如：將含有稀土族元素的合金的熔融液在真空或者鈍氣氛圍中的室內，澆注到經冷卻後的旋轉輥上，進行冷卻使其凝固成薄帶狀後，隨即將該凝固薄帶粉碎成片狀，將該破碎合金片收容到置於前述室內的收納容器內，利用冷卻媒體來進行控制前述破碎合金片的冷卻速度。
具體的方法是在收納容器內部設置冷卻用隔板，將作為冷卻媒體的氣體或液體流通在該冷卻用隔板中以資進行控制破碎合金片的冷卻速度。
然而，這種方法若要採用氣體來作為冷卻媒體的話，由於氣體之每單位體積的熱容量極小，所以必須使用大量的氣體。採用鈍氣來作為冷卻氣體的話，雖然可以讓氣體直接流經過堆積在一起的鑄造薄片之間，但還是需要：環繞著大口徑的配管可將被加熱後的氣體回收、冷卻、送回去之具有充分廣大的傳熱面積的熱交換器，因此在設備的規模上比較大。而且冷卻所需耗費的時間也變長。
雖然也有：採用空氣來作為冷卻氣體的例子，但是這種情況則是必須設置具有密閉構造的隔板。然而，空氣之每單位體積的熱容量很小，若想要提昇冷卻速度，必須流過大量的空氣而且需要有極大的傳熱面積的隔板，而是將鑄造薄片收納於該隔板的隙間部。因此，尤其是就量產規模的裝置而言，收納容器勢必要變得非常的大型化。此外，為了要能夠進出鑄造室或者為了要讓從冷卻輥落來的鑄造薄片能夠不遺漏地都收納到容器內，必須製作成可移動的構造，要在這種收納容器環繞大口徑的配管，並送入大量的空氣，在設備的可靠性上有其困難點。尤其是含有稀土族的合金，其化學性方面極具有活性，作為用來處理這種活性的合金而且又是高溫的具有很大的比表面積的鑄造薄片的裝置，單就安全性的方面而言，也會具有很大的問題。
此外，若是採用水來作為冷卻媒體的話，且是在鑄造後才用水冷卻的話，是將水直接流入高溫狀態的隔板內，將會造成急劇的沸騰現象，在安全性的方面亦有問題。
再者，對於隔板造成的熱衝擊過大，會成為因熱變形所導致的裂隙、隔板變形的原因，在隔板的耐久性方面也有其困難點。尤其是當隔板破損的話，漏出來的水與高溫的鑄造薄片發生反應而產生氫氣，會引發安全上重大的問題。如果為了避免發生這種問題，而在鑄造開始之前就已經將水流入隔板內的話，則因為冷卻能量過大，在高溫域很難達成所期望的慢速冷卻條件。
另外，還有一種方法是將已經置入鑄造薄片的收納容器移到鄰接的另一冷卻室內，在該處使用鈍氣等來進行冷卻的方法(請參考例如：專利文獻5)。根據這種方法，在高溫域的冷卻大概都會變慢。然而，這種冷卻方法之目的並不是要控制合金的組織，不可能調整冷卻速度。而且，在低溫域的冷卻也很慢，想要讓溫度降低到可以開放至大氣中的這種溫度為止，需要很長時間，因此需要很多數量的收納容器。
[專利文獻1]特開昭63-317643號公報
[專利文獻2]特開平8-269643號公報
[專利文獻3]特開平9-155507號公報
[專利文獻4]特開平10-36949號公報
[專利文獻5]特開2002-266006號公報
[專利文獻6]特開2006-193295號公報
如上所述，在釹系磁鐵用合金的SC製造法當中，除了控制在冷卻輥上的冷卻速度之外，控制在於鑄造薄片從冷卻輥脫離後，特別是剛剛脫離冷卻輥之後的富R相呈熔融狀態的溫度域中的冷卻速度也很重要，為了讓這個溫度域中的冷卻速度適度變慢，而且配合磁鐵所要求的特性來控制合金的組織，必須要有一種既可自由地調整冷卻速度，又為了往後能夠提高生產性，得以在短時間內就使其冷卻的裝置和方法。而且，不僅是基於作為可以處理極為活性且比表面積很大的稀土族合金的裝置，以及控制合金組織的觀點，即使是基於安全性的觀點來考量，也必須將設備製作成：充分考盧到裝置材料的熱應力、變形、耐腐蝕性等等。這種高可靠性的裝置尚未為人所知。
本發明的目的是在於提供一種冷卻裝置以及冷卻方法，尤其是對於作為高性能用的釹系燒結磁鐵的原料合金進行組織的最佳化控制時，能夠自由地控制冷卻條件，而且裝置很緊緻小型化，安全性很高的冷卻裝置以及冷卻方法。
為了解決上述課題，本發明的二次冷卻裝置，是含有釹、鐵、硼之合金的鑄造薄片的二次冷卻裝置，是具備：容器、配置在前述容器內，以預定的間隔立設了複數個板狀的冷卻齒之櫛齒裝置、具有插入於前述櫛齒裝置的前述冷卻齒之間的複數個擠壓齒之擠壓裝置，在前述冷卻齒的下端設置了供液狀的冷卻媒體流過的冷卻配管。
又，本發明的二次冷卻裝置係就上述二次冷卻裝置，其中，前述容器是形成有底圓筒，前述各冷卻齒是形成環狀且配置成同心狀。
又，本發明的鑄造裝置是含有釹、鐵、硼之合金的薄片的鑄造裝置，是具備：用以配置原材料的熔融物的坩鍋、將前述坩鍋所供給的前述熔融物予以冷卻，以形成板狀的鑄造薄片之一次冷卻裝置、以及具有將前述鑄造薄片供給到內部之容器的二次冷卻裝置前述二次冷卻裝置是具備：配置在前述容器內，以預定的間隔立設了複數個板狀的冷卻齒之櫛齒裝置、以及具有插入於前述櫛齒裝置的前述冷卻齒之間的複數個擠壓齒之擠壓裝置，在前述冷卻齒的下端設置了供液狀的冷卻媒體流過的冷卻配管。
又，本發明的鑄造裝置是具備：將前述鑄造薄片予以破碎 以形成破碎細片的破碎裝置，而且製作成可將前述鑄造薄片和前述破碎細片的其中任何一方皆可供給到前述二次冷卻裝置。
根據以往的裝置，脫離冷卻輥之後的SC材的冷卻速度太快，而且SC材的每一個碎片的金屬組織的差異性很大。
根據本發明，鑄造薄片、破碎細片的冷卻速度很慢，所以富Nd相的分布狀況會產生變化，變化成已經過退火處理的狀態。(=富Nd相的平均間隔變長。)
在鑄造薄片、破碎細片到達預定的溫度的狀態下，從鑄造薄片、破碎細片的上部，將擠壓部材推進去，以將鑄造薄片予以破碎，再將破碎細片掉落到冷卻齒之間。
破碎細片即使被取出到大氣中，也是必須冷卻到不再進行氧化的150℃以下，但是因為落下到冷卻齒之間的破碎細片的冷卻速度變大，在短時間內即可冷卻至150℃以下的溫度，因此可以提高生產性。
又，藉由改變保持在冷卻齒上的狀態的時間，可以達成控制破碎細片的金屬組織的效果。
將熔融物利用冷卻輥予以急速冷卻，以形成鑄造薄片、破碎細片之後，可將其盛放在二次冷卻裝置上的狀態下進行慢速冷卻，因此令熔融物凝固時的冷卻速度很快，而從800℃冷卻至600℃的這個區間的冷卻速度變慢，因此可以控制富R相的分布狀況。
而且在較之600℃更低溫的溫度區間，可利用二次冷卻裝置進行急速冷卻，因此，在短時間內即可降至150℃以下的溫度而取出到大氣中，破碎細片不會再氧化。
 [用以實施本發明的最佳形態]
圖1的元件符號11是本發明之一例的鑄造裝置，具有：熔融室12、回收室13、冷卻室14。
鑄造裝置11是連接著：真空排氣系35、氣體導入系36，各室12~14的內部是被真空排氣系35予以進行真空排氣之後，從氣體導入系36導入鈍氣(此處是指：氬氣)，各室12~14的內部是置於鈍氣的氛圍中。
熔融室12是連接著回收室13，回收室13是連接著冷卻室14。
在回收室13與冷卻室14的底壁上，配置著搬運滾子32，在回收室13的搬運滾子32上，配置著二次冷卻裝置22。
在回收室13的內部，二次冷卻裝置22的上方位置是配置著一次冷卻裝置23。
在熔融室12與回收室13之間，橫跨熔融室12的內部與回收室13的內部係配置著熔融液通道31。
在熔融室12的內部，配置著坩鍋21，在坩鍋21內係以預定的配方量送入釹鐵硼系燒結磁鐵的原材料。
在熔融室12設有加熱裝置，可將配置在坩鍋21內的原材料，在鈍氣的氛圍中加熱至1400℃程度，使其熔融而形成熔融物。
接下來，將坩鍋21傾倒以將熔融物澆注到熔融液通道31，熔融物流經過熔融液通道31內之後，注入到一次冷卻裝置23的承接盤33。
一次冷卻裝置23係具有：冷卻輥25和破碎裝置26。冷卻輥25在內部具有可流通冷卻水的通水路，冷卻輥25是在水冷狀態下進行旋轉的。注入到承接盤33後的熔融物先接觸到冷卻輥25，藉由冷卻輥25的旋轉而移動到冷卻輥25上，一邊受到冷卻一邊被運送到配置有破碎裝置26的位置。
此時，熔融物因冷卻而硬化，而形成薄板狀的鑄造薄片。鑄造薄片則因冷卻輥25的旋轉而自冷卻輥25剝離，落下到破碎裝置26的內部。鑄造薄片的厚度是0.3mm程度。
在破碎裝置26的內部，配置了兩台破碎用輥機27。
破碎用輥機27是連接著移動裝置，且製作成可以移動其中一個或兩個破碎用輥機27的位置。
讓兩台破碎用輥機27緊密接觸，一面令破碎用輥機27旋轉，一面將鑄造薄片落下到破碎用輥機27上的話，鑄造薄片就被輾碎，變成近乎粉末狀的破碎細片，落下到一次冷卻裝置23的下方。
如果將兩台破碎用輥機27之間予以分開，事先將破碎用輥機27移動離開鑄造薄片的落下位置的話，則自冷卻輥25落下的鑄造薄片將不受到輾碎，直接落下到一次冷卻裝置23的下方。
此外，亦可配置成：形成迂迴路徑，當自冷卻輥25落下來的鑄造薄片通過了迂迴路徑之後，鑄造薄片將從一次冷卻裝置23落下，當不經過迂迴路徑而通過了破碎裝置26，讓破碎細片落下。
從一次冷卻裝置23落下而被供給的鑄造薄片、破碎細片係落下到二次冷卻裝置22內。
圖5(a)、(b)是用以說明二次冷卻裝置22的圖面，圖5(a)是其平面圖，圖5(b)是C-C線剖面圖。二次冷卻裝置22是具有容器40與櫛齒裝置50。
圖3(a)、(b)是用以說明容器40的圖面，圖3(a)是其平面圖，圖3(b)是A-A線剖面圖。容器40是呈有底圓筒形，具有：圓筒形的側壁41、將側壁41的一端予以封閉的底壁42、立設在底壁42的中央位置的導引棒43。
圖4(a)、(b)是用以說明櫛齒裝置50的圖面，圖4(a)是平面圖，圖4(b)是B-B線剖面圖。櫛齒裝置50是具有複數個冷卻齒511 ，512 ，……，51n 。各冷卻齒511 ，512 ，……，51n 是呈環狀，隔開預定的間隔而配置成同心狀，利用連結板52而互相固定在一起。
最內周的冷卻齒511 的內徑較之導引棒43的外徑更大，最外周的冷卻齒51n 的外徑較之容器40的側壁41的內徑更小，櫛齒裝置50是以被導引棒43貫穿的狀態配置在容器40的內部。當櫛齒裝置50已經配置在容器40內的狀態下，各冷卻齒511 ，512 ，……，51n 並不與容器40的底壁42接觸而是形成間隙。又，在這種狀態下，冷卻 齒511 ，512 ，……，51n 係對於底壁42保持垂直狀態。
將坩鍋21內的熔融物導入到一次冷卻裝置23以形成鑄造薄片之際，首先是以上述的步驟來操作破碎用輥機27不進行輾碎而讓鑄造薄片落下到二次冷卻裝置22內。
冷卻齒511 ，512 ，……，51n 的間隔是被配置成較之鑄造薄片的大小更密(是30~100mm，50~70mm更好)，落下到二次冷卻裝置22內的鑄造薄片將會被移動到冷卻齒511 ，512 ，……，51n 上，將冷卻齒511 ，512 ，……，51n 之間予以覆蓋起來。
圖6的元件符號71是表示已經被移動到冷卻齒511 ，512 ，……，51n 上的鑄造薄片。
在內部已經配置了櫛齒裝置50的容器40，是連接著馬達，一邊令鑄造薄片71從一次冷卻裝置23落下，一邊旋轉容器40，隨著容器40的旋轉，櫛齒裝置50也一起旋轉，在所有整個冷卻齒511 ，512 ，……，51n 的外周上都覆蓋了鑄造薄片71，如圖7所示般地，以鑄造薄片71來將冷卻齒511 ，512 ，……，51n 上塞滿而毫無間隙。
接下來，將兩台破碎用輥機27的間隔縮小變窄，設定成以破碎裝置26來將鑄造薄片予以輾碎的狀態，從冷卻輥25將鑄造薄片71供給到破碎裝置26，進行輾碎而將破碎細片落下到二次冷卻裝置22內的話，破碎細片將會堆積在鑄造薄片71上。
圖8的元件符號72是表示被堆積在鑄造薄片71上的破碎細片。
將坩鍋21內的熔融物當作鑄造薄片71、破碎細片72全部都移動到二次冷卻裝置22內之後，令搬運滾子32旋轉，以將二次冷卻裝置22從回收室13移動到冷卻室14內。
冷卻室14的上方是配置著擠壓裝置60。
二次冷卻裝置22係静止在擠壓裝置60的下方。
鑄造薄片71是被置放在冷卻齒511 ，512 ，……，51n 的上端上，與冷卻齒511 ，512 ，……，51n 的接觸面積很小，鑄造薄片71、鑄造薄片71上面的破碎細片72係在內部已經充滿了鈍氣的冷卻室內慢慢地被冷卻(慢速冷卻)。此時，在容後說明的冷卻配管45中係正在流動著冷媒。擠壓裝置60係如圖9所示般地，具有複數個擠壓齒611 ，612 ，……，61m 。
擠壓齒611 ，612 ，……，61m 的間隔係配置成與冷卻齒511 ，512 ，……，51n 相同的間隔，各擠壓齒611 ，612 ，……，61m 係配置在：冷卻齒511 ，512 ，……，51n 與冷卻齒511 ，512 ，……，51n 之間的位置的上方。
鑄造薄片71、破碎細片72被冷卻而下降到預定的溫度之後，就將擠壓裝置60降下，如圖10所示般地，讓擠壓齒611 ，612 ，……，61m 的前端與鑄造薄片71接觸之後，更進一步地降下，如圖11所示般地，擠壓齒611 ，612 ，……，61m 係將位於冷卻齒511 ，512 ，……，51n 上的鑄造薄片71一面予以破碎，一面被插入到冷卻齒511 ，512 ，……，51n 之間(此處，m=n-1，在冷卻齒511 ，512 ，… …，51n 之間，分別被插入一個擠壓齒611 ，612 ，……，61m )。
鑄造薄片71被輾碎的話，將會變成較之冷卻齒511 ，512 ，……，51n 的間隔更小的破碎細片72，會與原本堆積在鑄造薄片71上的破碎細片72一起被擠入冷卻齒511 ，512 ，……，51n 之間，被充填到冷卻齒511 ，512 ，……，51n 的下端與底壁42之間的間隙與冷卻齒511 ，512 ，……，51n 之間。
以使得鑄造薄片71被全面性地破碎，而接觸到冷卻齒511 ，512 ，……，51n 的側面、底壁42的表面之方式，令擠壓齒611 ，612 ，……，61m 往上下移動，將擠壓齒611 ，612 ，……，61m 在冷卻齒511 ，512 ，……，51n 之間反覆地進行插入和拔出的動作。
圖12是顯示出：令擠壓裝置60往上方移動，而從二次冷卻裝置22拔出後的狀態。在這種狀態下，破碎細片72係與底壁42、冷卻齒511 ，512 ，……，51n 的側面互相接觸。
在底壁42與冷卻齒511 ，512 ，……，51n 分別設有冷卻配管45、55。冷卻配管45、55是連接於冷卻裝置，在內部流動著液狀的冷卻媒體。此處，冷卻媒體係使用水。
當鑄造薄片71與破碎細片72位在冷卻齒511 ，512 ，……，51n 上的狀態下，鑄造薄片71與破碎細片72是不會受到急速冷卻。
另一方面，將擠壓齒611 ，612 ，……，61m 插入到冷 卻齒511 ，512 ，……，51n 之間之後，在令破碎細片72接觸於底壁42、冷卻齒511 ，512 ，……，51n 的側面的狀態下進行冷卻時，只要將底壁42和冷卻齒511 ，512 ，……，51n 予以冷卻的話，與其正在接觸的破碎細片72就會被急速冷卻。
設在冷卻齒511 ，512 ，……，51n 的冷卻配管55是位於冷卻齒511 ，512 ，……，51n 的下端，被擠壓裝置60擠入到冷卻齒511 ，512 ，……，51n 之間的破碎細片72係與冷卻齒511 ，512 ，……，51n 的下端部的側面接觸，所以能夠有效率地被冷卻。
將擠壓裝置60從二次冷卻裝置22抽離後的狀態下，將破碎細片72予以冷卻，破碎細片72被冷卻至150℃程度的時候，如圖13所示般地，將櫛齒裝置50從容器40的內部取出之後，再將原本配置了破碎細片72的容器40搬出到鑄造裝置11的外部的話，即可獲得釹鐵硼系燒結磁鐵用的原料合金。
此外，在上述實施例中，雖然冷卻齒511 ，512 ，……，51n 是呈環狀，複數個冷卻齒511 ，512 ，……，51n 是配置成同心狀，但是本發明並非限定於這種方式，亦可將複數個冷卻齒分開配置，在其上面放置鑄造薄片進行慢速冷卻，在慢速冷卻後，才再推入冷卻齒之間進行急速冷卻。亦可製作成例如：將平板狀的複數個冷卻齒立設成互相保持平行。
又，根據本發明係將散布裝置配置在二次冷卻裝置22上，可將鑄造薄片71、破碎細片72散佈於二次冷卻裝置22上，且呈均勻地配置。
本發明所製得的鑄造薄片71的厚度很薄，所以在凝固點附近的冷卻速度係為1000℃/s程度或者1000℃/s以上，初晶的γFe不會生成，磁性相的Nd2 Fe14 B相係直接從液相產生的，因此可獲得沒有αFe相存在的鑄錠。此外，可讓從冷卻輥25脫離後的鑄造薄片71的冷卻速度，亦即，二次冷卻速度變慢，而且鑄造結束後，可藉由調整使用擠壓齒611 ，612 ，……，61n 來將鑄造薄片71推入冷卻齒511 ，512 ，……，51n 之間的推入時間，而能夠控制富R相的分布狀況，可以增大製造範圍例如：高磁化型的磁鐵甚至於高保磁力型的磁鐵用的合金都可以製造。又，就整體而言，可以縮短冷卻時間而提高生產性。
含在鑄造薄片71以及破碎細片72之中的富Nd相，在與採用傳統一般的鑄模鑄造的方式所獲得的厚度30mm程度的鑄錠相比較，因為凝固速度較快，所以分布的更為細微。
這種富Nd相在磁鐵製造過程中的燒結時，將會變成液相，藉由所謂的液相燒結而可促進密度的增加。又，在燒結後的磁鐵中，以磁性方式遮斷Nd2 Fe14 B磁性相，對於提高保磁力有所幫助。因此，富Nd相在原料合金中更細更均勻的分離的話，即使在磁鐵的製造過程中已經粉碎後的微粉的狀態，亦可改善分散分布狀態，對於提高磁氣特性具有幫助。
又，可用於本發明的釹系磁鐵，原材料中除了Nd以外，亦可用Dy、Pr來取代一部分Nd的形式來添加，可以提高耐熱性、經濟性。
又，亦可採用在大多數的情況下都具有可提高居禮點(磁鐵喪失磁性時的溫度)和改善耐腐蝕性的效果的Co或者其他遷移金屬元素來置換Fe的一部分。
此外，可採用R來取代Nd，採用T來取代Fe。這種情況下，Nd2 Fe14 B相變成R2 T14 B相，富Nd相可以表現成富R相。
更進一步詳細說明：在富R相鑄造時的鑄造薄片71中的舉動的話，富R相係在冷卻輥25上進行冷卻時，隨著主相的R2 T14 B相的成長而從凝固界面被排出來的，在R2 T14 B相的結晶粒內生成層紋(lamellar)狀，也有一部分生成於結晶粒界。
富R相在例如：Nd-Fe-B三元系平衡狀態圖中，其融點為660℃程度較之磁鐵組成合金的液相面溫度要低很多。相對於此，根據本發明這種SC法的鑄造條件，鑄造薄片71從冷卻輥25脫離時的平均溫度為700℃以上，富R相還處於液相的狀態。
一般而言，在液相中或者經由液相的原子的擴散，是比在固相中的擴散現象要快上數十倍。因此，可依據從冷卻輥25脫離後的鑄造薄片71的冷卻速度的不同，鑄造薄片71中的富R相的形態會有很大的變化。
冷卻速度很慢的情況下，富R相會因為與母相之間的界面能量的降低，層紋(lamellar)將會收縮而帶圓角。而且隨著溫度的降低，富R相中的R濃度會增加，富R相的體積比也會降低。
相對地，冷卻速度較快的情況下，剛剛脫離冷卻輥後的高溫狀態係維持其原本狀態就被凍結的傾向很強。也就是說，剛剛凝固後的層紋狀態會保持住其原本樣貌，從鑄造薄片71的剖面組織可以看出除了有1次的層紋之外，亦可鮮明地看到2次的層紋。這種情況下，富R相的體積比也很大，富R相中的R濃度變低。
這種狀態，例如將鑄造薄片71的剖面組織利用掃描式電子顯微鏡以反射電子線像來進行觀察的話，在所獲得的顯微鏡照片(組成像)中，可以利用「線分法」來進行定量分析，這種「線分法」係在照片中畫出長度L的線分，並計算出線分與富Nd相交叉的點數N，將線分的長度L以N來除，即可求出富R相的平均間隔L/N。而這個富R相的平均間隔L/N的數值，係鑄造薄片71從冷卻輥25脫離後的冷卻速度愈快，該數值愈小。
是以，當富R相的存在狀態改變的話，則如以下所述般地，對於磁鐵製造過程中的氫化，對於微粉碎工序也會有影響，也會影響到所製得的磁鐵的特性。
在製造燒結磁鐵的時候，一般的做法，是在採用噴射研磨機之類的粉碎機進行微粉碎之前，執行氫化粉碎處理(HD處理)。R2 T14 B系磁鐵用合金會吸收氫，尤其是富R相很容易吸收氫，產生氫化物使得體積膨脹，因此，這個時候的尖劈效果與氫化所導致的脆化的相乘作用，合金內部會產生微細的裂縫。
因此，當從冷卻輥25脫離後的冷卻速度很快，富R相的間隔很小的情況下，會有更容易分裂的更為細小的傾向。然而，粉碎後的粉末粒子的平均粒徑如果太小的話，粉末會變得更具有活性，很容易在大氣中就燃燒起來，或者對於所獲得的磁鐵的磁性有害的氧濃度會變得很容易升高。此外，微粉的粒子愈小，磁場成型時的方向排列性會很容易降低，容易引起磁鐵特性，尤其是磁化降低的問題。
因此，鑄造薄片71從冷卻輥25脫離後就立即進行急速冷卻的這種合金，大抵而言，都具有不適合作為磁鐵用原料合金的傾向。尤其是冷卻速度太快的情況下，富R相中的R濃度過低，也可能會產生：不易引起氫化反應，或者氫化反應太慢，造成生產過程中的問題之情況。
然而，採用更細粒徑分布的粉末來進行磁場成形乃至於真空燒結的情況下，係可製得：更細粒徑分布的磁鐵，而很容易製造具有更大保磁力的磁鐵。因此，作為例如：馬達用等的高保磁力的磁鐵用原料合金的話，富R相的間隔較小的鑄造薄片71就較為適合。但是，這種情況下也是如前所述一般，冷卻速度過快的就不適合，從冷卻輥脫離後的高溫區域藉由採用適度較慢的冷卻速度來進行冷卻，讓富R相的2次層紋適度消失的組織的鑄造薄片71較為適合。
相反地，從冷卻輥脫離後的鑄造薄片71的冷卻速度很慢的情況下，富R相的間隔會變大，微粉碎處理後的粉碎粒子的平均粒徑也會有變大的傾向。這種情況，當進行磁場配向的時候，很容易提高配向度，在製造使用於例如：硬碟機(HDD)用的磁頭致動器也就是音圈馬達(VCM)等的磁化較大的磁鐵的情況下，具有這種組織的合金較為適合。
如以上所述，在SC法中，控制對於磁鐵特性具有重要影響的富R相的分布狀態是必要的，因此，鑄造薄片71從冷卻輥脫離後的冷卻條件的控制就很重要。尤其是在富R相的融點以上的高溫區域時的溫度控制特別重要。
本發明中係區分為：將在於冷卻輥25上的冷卻稱為1次冷卻，將從冷卻輥25脫離後的鑄造薄片71的冷卻稱為2次冷卻。而且本發明係藉由改變：配置在冷卻齒511 ，512 ，……，51n 上的鑄造薄片71與破碎細片72的配置時間、流經冷卻齒511 ，512 ，……，51n 的冷卻配管內的冷卻水的溫度、流量，而能夠控制二次冷卻速度，在合金的固相線溫度(凝固結束溫度=三元共晶溫度)以下也就是可以50℃/min~2×103 ℃/min的冷卻速度來進行冷卻。
11．．．鑄造裝置
21．．．坩鍋
23．．．一次冷卻裝置
26．．．破碎裝置
40．．．容器
45、55．．．冷卻配管
50．．．櫛齒裝置
511 ~51n ．．．冷卻
60．．．擠壓裝置
611 ~61m ．．．擠壓齒
[圖1]用以說明本發明的鑄造裝置的圖之1。
[圖2]用以本發明的鑄造裝置的圖之2。
[圖3]用以說明容器的圖，圖3(a)是平面圖，圖3(b)是A-A線剖面圖。
[圖4]是用以說明櫛齒裝置的圖，圖4(a)是平面圖，圖4(b)是B-B線剖面圖。
[圖5]是用以說明二次冷卻裝置的圖，圖5(a)是平面圖，圖5(b)是C-C線剖面圖。
[圖6]是用以說明慢速冷卻的工序的圖之1。
[圖7]是用以說明慢速冷卻的工序的圖之2。
[圖8]是用以說明慢速冷卻的工序的圖之3
[圖9]是用以說明從慢速冷卻移行到急速冷卻的工序的圖之1。
[圖10]是用以說明從慢速冷卻移行到急速冷卻的工序的圖之2。
[圖11]是用以說明從慢速冷卻移行到急速冷卻的工序的圖之3。
[圖12]是用以說明急速冷卻的工序的圖。
[圖13]是用以說明將破碎細片取出到鑄造裝置的外部的狀態的圖。
11．．．鑄造裝置
12．．．熔融室
13．．．回收室
14．．．冷卻室
21．．．坩鍋
22．．．二次冷卻裝置
23．．．一次冷卻裝置
25．．．冷卻輥
26．．．破碎裝置
27．．．破碎用輥機
31．．．熔融液通道
32．．．搬運滾子
33．．．承接盤
35．．．真空排氣系
36．．．氣體導入系
60．．．擠壓裝置
71．．．鑄造薄片

Claims (4)

  1. 一種二次冷卻裝置，是含有釹、鐵、硼之合金的鑄造薄片的二次冷卻裝置，是具備：容器、配置在前述容器內，以預定的間隔立設了複數個板狀的冷卻齒之櫛齒裝置、具有插入於前述櫛齒裝置的前述冷卻齒之間的複數個擠壓齒之擠壓裝置，在前述冷卻齒的下端設置了供液狀的冷卻媒體流過的冷卻配管。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的二次冷卻裝置，其中，前述容器是形成有底圓筒，前述各冷卻齒是形成環狀，且配置成同心狀。
  3. 一種鑄造裝置，是含有釹、鐵、硼之合金的薄片的鑄造裝置，是具備：用以配置原材料的熔融物的坩鍋、將前述坩鍋所供給的前述熔融物予以冷卻，以形成板狀的鑄造薄片之一次冷卻裝置、以及具有將前述鑄造薄片供給到內部之容器的二次冷卻裝置，之鑄造裝置，前述二次冷卻裝置是具備：配置在前述容器內，以預定的間隔立設了複數個板狀的冷卻齒之櫛齒裝置、以及具有插入於前述櫛齒裝置的前述冷卻齒之間的複數個擠壓齒之擠壓裝置，在前述冷卻齒的下端設置了供液狀的冷卻媒體流過的冷卻配管。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的鑄造裝置，其中，具 備：將前述鑄造薄片予以破碎以形成破碎細片的破碎裝置，而且製作成可將前述鑄造薄片和前述破碎細片的其中任何一方皆可供給到前述二次冷卻裝置。
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