WO2006004014A1 - 磁気異方性希土類焼結磁石の製造方法及び製造装置 - Google Patents

磁気異方性希土類焼結磁石の製造方法及び製造装置 Download PDF

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rare earth
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earth sintered
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Masato Sagawa
Hiroshi Nagata
Osamu Itatani
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Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a high performance rare earth magnet and an apparatus for manufacturing the same.
  • ReB magnets Rare earth * iron * boron-based sintered magnets
  • Main applications include computer HDD (hard 'disk' drive) magnetic head drive motor VCM (voice coil motor), high-end speakers, headphones, motor-assisted bicycles, golf carts, permanent magnet magnetic resonance diagnostic equipment (MRI) Etc.
  • MRI magnetic resonance diagnostic equipment
  • the RFeB magnet was discovered by the present inventors in 1982 (Patent Document 1).
  • This RFeB magnet is mainly composed of R Fe B intermetallic compound with tetragonal crystal structure and magnetic anisotropy.
  • RFeB sintered magnets are manufactured through the steps of composition blending, melting, forging, grinding, compression molding in a magnetic field, sintering, and heat treatment.
  • additive elements Patent No. 1606420, etc.
  • heat treatment Patent No. 1818977, etc.
  • crystal grain size control Patent No. 1662257, etc.
  • Dy, Tb Rare earth elements
  • Sintered magnets require a dense and uniform microstructure.
  • a method of forging and finely pulverizing molten alloy for example, Patent No. 1431617 was common. If the molten alloy is rapidly cooled by the strip casting method, the appearance of ⁇ -iron is suppressed, and a high energy product can be obtained by reducing the amount of non-magnetic rare earth elements (Patent No. 2665590, JP 2002-2002). 208509).
  • the method of obtaining magnetically anisotropic sintered magnets by compression molding powder in a magnetic field originated from the invention of ferrite magnets (Japanese Patent Publication No. 29-885, US Pat. No. 2,762,778), and then RCo magnets and RFeB magnets. (US Pat. No. 3,684,593, Patent No. 1431617). Fine powder is formed with the c-axis of the RFeB tetragonal crystal structure aligned in one direction.
  • the die press method is common, but there are CIP method (Patent No. 3383448) and RIP method (Patent No. 2030923, etc.) as a method for obtaining a higher degree of orientation and higher energy product.
  • Patent No. 2731337 In order to achieve high orientation while preventing oxidation of fine powder, there is a method in which a mixture of mineral oil, synthetic oil or plant oil and fine powder is injected into a mold at high pressure and wet compression molded in a magnetic field. In this case, there is a report that high magnetic properties can be obtained by pressurizing and filling the slurry (Patent No. 2859517).
  • the mold molding method cannot apply pressure from one direction and this is the cause of disturbing orientation. If pressure can be applied isotropically from all directions, the disorder of orientation becomes small.
  • the method of applying pressure isotropically is to place fine powder in a rubber container, apply a magnetic field from the outside, and perform cold isostatic pressing (CIP) (Patent No. 3383448). .
  • Air tapping is a technique in which a high-speed airflow is intermittently applied to a powder to uniformly and uniformly fill the powder with a die cavity.
  • a method of solidifying by using an air tapping method to obtain a molded product of Yournet shave has been proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-96104).
  • the c-axis direction of the tetragonal structure corresponds to the easy magnetization axis. Oriented in the direction.
  • a static magnetic field is applied by an electromagnet, and its magnitude is about 15 kOe at maximum.
  • a strong magnetic field of 15 to 55 kOe can be applied in a pulsed magnetic field using an air-core coil, and the magnetic properties are improved by actually applying a high magnetic field (Japanese Patent No. 3307418).
  • Patent Document 1 Patent No. 1431617
  • the powder metallurgy (sintering) method provides a dense and uniform microstructure. In rare earth cobalt magnets and RFeB magnets, there is no better method than powder metallurgy to obtain high performance permanent magnets by taking advantage of the characteristics of each material.
  • ferrite magnets were invented by Went et al. (Japanese Patent Publication No. 35-8281, US Pat. No. 2,762,777).
  • the first magnetically anisotropic sintered ferrite magnets were first developed by Golter et al. (Japanese Patent Publication No. 29-885, US Pat. No. 2,762,778). It is said that the purpose of compression molding is to squeeze out the liquid component by compression and to fix the oriented particles. Further, compression molding is considered preferable for obtaining a desired shape. There is an example of heating together with a container in a magnetic field without compression molding, but the density and magnetic properties are low compared to the example of compression molding.
  • the present inventors previously proposed the RIP method as a method for obtaining the same effect as CIP (Japanese Patent No. 2030923).
  • RIP a fine powder is placed in a rubber mold, a pulse magnetic field is applied, and the entire rubber mold is pressurized with a die press.
  • pressure is applied isotropically and a pulsed magnetic field can be used, so the magnetic properties are higher than with the die press method.
  • This method is suitable for mass production because it can automate the process of rubber mold filling, pulse magnetic field application, compression molding, and demagnetization continuously.
  • 'Fine powder is fed into the mold through the feeder.
  • the lower punch is raised (or the die is lowered), and the green compact is pushed out onto the mold.
  • the 'robot' arm carries the green compact to the conveyor.
  • the green compacts are arranged at intervals in order to avoid collision and welding.
  • the green compact may be stored for several days.
  • the die press used in powder metallurgy is a precision machine, and if it is a single-piece (single-piece) press, the alignment of punch and dies is relatively easy. is there. Magnets are required to have various shapes and dimensions, such as discs, rectangles, perforated discs, bows, etc. Work is required.
  • i'h e pressing pressure should be sufficient to give the powder compact enough mechani cal strength to withstand handling, but not nigh enough to cause particle misorientat ion. " The force S to be applied is high enough to cause disturbance of the particle orientation. In any document, it is recognized that the orientation will be disturbed if the pressure is applied with a large pressure, and the green compact has sufficient strength for handling. It is recognized that it needs to be compressed strongly in order to have it.
  • Rare earth magnets contain about 30% by weight of chemically active and easily oxidized rare earth elements.
  • the rare earth sintered magnet manufacturing process there is a process for handling fine powders containing a large amount of chemically active rare earth elements and having an average particle size of about 3 ⁇ m. Since it is necessary to orient each of these fine powders in a certain direction in a magnetic field, it is not possible to use means for improving the fluidity of the powder by granulating in advance, as used in general powder metallurgy. Since the fine powder is bulky and each powder has the properties of a magnet, even if the powder is supplied into the mold cavity, a bridge is formed and uniform filling is difficult.
  • Some liquid lubricants are excellent in volatility and hardly remain in the sintered body. However, if a large amount of lubricant is added for the purpose of improving the degree of orientation, the green compact strength after die pressing becomes weak, which causes handling problems.
  • a static magnetic field is applied by an electromagnet.
  • the static magnetic field generated by the electromagnet is at most 10-15 kOe (1-1.5 T) due to the saturation of the magnetic flux by the iron core.
  • Oils that evaporate easily and do not remain have been studied, but it is difficult to remove the carbon trapped in the compacted green compact. It is necessary to degrease the oil at a temperature at which it does not react with the rare earth, but for this purpose, it must be kept at a relatively low temperature for a long time, and the mass production efficiency is significantly deteriorated. If degreasing is not performed sufficiently, it will easily react with rare earth elements at high temperatures, deteriorating magnetic properties and deteriorating corrosion resistance.
  • the green compact is fragile and easily broken. It is dangerous and inefficient to work with a human hand in the press, like a glove box. In other words, if the entire process including the die press is placed in an inert atmosphere, it is extremely difficult to make the concept successful in mass production.
  • the crystal grain size of RFeB sintered magnets used for mass production is the D value, which is the median value of the particle size measured by a laser powder particle size distribution measuring device. It is said to be 5-6 ⁇ . D measurement
  • the single domain particle size of the product is even smaller (0.2-5 ⁇ ). Therefore, even in the case of a sintered magnet, a higher coercive force can be expected with a smaller crystal grain size.
  • the coercive force rapidly decreases as the particle size decreases. This indicates that oxidation is inevitable in the conventional process for handling fine powder.
  • RFeB alloy fines containing chemically active rare earth elements are highly oxidizable and may ignite if left in the atmosphere. The smaller the powder particle size, the greater the risk of ignition. Even if it does not ignite, it oxidizes easily and exists as a non-magnetic oxide in the sintered magnet, which causes a decrease in magnetic properties.
  • the first problem of the RFeB-based sintered magnet manufacturing method and manufacturing apparatus is that it is difficult to make the manufacturing line completely sealed. It is known that RFeB-based sintered magnets can be improved in properties as the oxidation of the powder and green compact during the manufacturing process is kept as low as possible and the particle size of the powder is reduced. However, the less the surface layer is oxidized, the smaller the powder particle size, the more active the powder, and the production line must always be filled with an inert gas such as N. When air enters even a little, the powder generates heat. In the mass production line, the amount of powder is large, so there is a concern about small heat generation to large heat generation and fire power.
  • the powder compact must be taken out of the mold or rubber mold after being compressed.
  • the green compact breaks, chip, or sucks excess powder, causing trouble.
  • Troubles caused by cracking or chipping of the green compact also occur during the subsequent green compact handling process. Since such a trouble cannot be handled by a robot, air is introduced into the system and the countermeasure is performed manually.
  • the conventional production line can temporarily produce RF eB anisotropic sintered magnets in a closed system, but continuous operation for a long time is extremely difficult. Handling powder is actually dangerous as well as being rejected by the production site.
  • the RFeB anisotropic sintered magnet production method using the conventional die press method and RIP method is inappropriate as a process for handling active powder, and as a mass-produced product, this
  • the powder used in the conventional production system has a median particle size distribution represented by D of 5 in the production of the world's top-level RFeB magnets. It was about am.
  • Another problem in the production method of RFeB-based anisotropic sintered magnets is that productivity of flat plate and arcuate plate magnets is low. Of all RFeB anisotropic sintered magnets, the ratio of flat plate and arcuate plate magnets is extremely high. In these magnets, the magnetization direction is perpendicular to the plate surface.
  • One of the methods for producing a flat magnet by a conventional method is a method in which a large block-shaped sintered body is sliced with an outer cutter.
  • the disadvantage of this method is that some of the expensive sintered body after sintering becomes chipped, and the proportion increases as the thickness of the product decreases.
  • Another problem is that machining (cutting) takes time and tool wear is large.
  • Another method for producing a plate-shaped magnet by a conventional method is a method in which a compact is formed by pressing in a magnetic field for each sentence by a die pressing method, and sintered separately for each sentence. .
  • the disadvantage of this method is that it must use the parallel magnetic field press method for forming the flat magnet.
  • the parallel magnetic field press method the orientation of the powder is disturbed during compression, and the maximum energy product of the magnet produced by sintering is lower by about lOMGOe than the pressed product in a perpendicular magnetic field.
  • the method of pressing and sintering flat magnets one by one is low in productivity.
  • This method has the same problem as the above-described flat magnet. In other words, since the orientation of the magnet after sintering is low, the maximum energy product of the magnet is low, and even if a method of molding one by one or a multi-cavity molding method using a plurality of die cavities is used. This means that the productivity of the process up to sintering is low.
  • Another disadvantage of the conventional production method is that it is impossible to produce a sintered body of a long object having a circular or irregular cross section.
  • the problem is that the length (height) of the green compact that can be molded is limited and the maximum energy volume of the magnet is low when using the press method in a parallel magnetic field.
  • the cross-sectional shape of the green compact that can be molded there is a restriction on the cross-sectional shape of the green compact that can be molded, and it is not possible to form a two-nave.
  • a disadvantage of the conventional production method is that it is difficult to produce a flat ring magnet having high characteristics.
  • a flat ring magnet is used by being magnetized in a direction perpendicular to the disk surface.
  • a parallel magnetic field press method is used, but this method can only produce a product whose maximum energy product is lower by about 1 LOMGOe than a magnet made by a perpendicular magnetic field press method.
  • the RIP method was expected to have high performance as a production method for flat ring magnets, but flat ring magnets were not produced by the RIP method due to problems such as distortion of the shape during molding.
  • Another problem of the conventional method is that a thin plate-like magnet with a thickness of 1 mm or less, a deformed cross-section long product with a side or diameter of 1 mm or less, and a sintered magnet with a circular cross-section long product are used. In other words, it cannot be directly produced by sintering a green compact having such a small size. The reason for this is that it is difficult to produce a compact with such a small size by means of a die press or the RIP method. This is because it is difficult to handle so that it does not break when placed on a plate, packed in a box, or charged into a sintering furnace.
  • Metal injection molding (MIM) is known as one of the possible methods, but due to problems such as residual carbon impurities, it is not often used in the production of RFeB anisotropic sintered magnets.
  • An object of the present invention is to provide a manufacturing method and a manufacturing apparatus for magnetic anisotropic rare earth sintered magnets, and a basic method for manufacturing and manufacturing sintered magnets including the current die press method and RIP method.
  • a high-density, high-orientation sintered body has a density of 97% or more of the theoretical density, and the degree of orientation depends on the saturation magnetization J of the residual magnetization J when measured by a pulse magnetization measurement method with a maximum applied magnetic field of 10T.
  • the ratio J / J force is 3 ⁇ 43% or more.
  • the second aspect of the production method according to the present invention is:
  • the packing density of the alloy powder in the mold is 35 to 60% of the true density of the alloy as in the first or second aspect. It is characterized by that.
  • the packing density of the powder is about 20% of the theoretical density.
  • a fourth aspect of the production method according to the present invention is characterized in that, in the third aspect, the packing density is 40 to 55% of the true density.
  • a fifth aspect of the manufacturing method according to the present invention is characterized in that in any one of the first to fourth aspects, the orientation magnetic field is 2T or more.
  • the degree of orientation of the sintered magnet J / J force 3% or more, so the orientation magnetic field must be at least 2T.
  • a sixth aspect of the production method according to the present invention is characterized in that, in the fifth aspect, the orientation magnetic field is 3T or more. Gives more preferred orientation and range of orientation magnetic field.
  • a seventh aspect of the manufacturing method according to the present invention is characterized in that, in the sixth aspect, the orientation magnetic field is 5T or more. This gives a more preferred range of orientation magnetic field.
  • An eighth aspect of the manufacturing method according to the present invention is characterized in that, in any of the fifth to seventh aspects, the orientation magnetic field is a pulse magnetic field.
  • a ninth aspect of the manufacturing method according to the present invention is characterized in that, in the eighth aspect, the orientation magnetic field is an alternating magnetic field.
  • a tenth aspect of a manufacturing method according to the present invention is characterized in that, in any of the fifth to ninth aspects, an orientation magnetic field is applied a plurality of times.
  • An eleventh aspect of the manufacturing method according to the present invention is characterized in that, in the tenth aspect, the orientation magnetic field is a combination of a DC magnetic field and an alternating magnetic field.
  • a lubricant is added to the alloy powder.
  • a thirteenth aspect of the production method according to the present invention is characterized in that, in the twelfth aspect, the lubricant is a solid lubricant, a liquid lubricant, or both.
  • the liquid lubricant is mainly composed of a fatty acid ester or a depolymerized polymer.
  • the sixth to fourteenth aspects provide means for improving the degree of orientation.
  • a fifteenth aspect of the production method according to the present invention is characterized in that, in any one of the first to fourteenth aspects, the particle diameter of the alloy powder is 4 ⁇ m or less.
  • the sixteenth aspect of the production method according to the present invention is characterized in that, in the fifteenth aspect, the particle size of the alloy powder is not more than 1 / m. This makes it possible to produce magnets with even higher characteristics than in the fifteenth aspect.
  • a seventeenth aspect of the production method according to the present invention is characterized in that, in the sixteenth aspect, the particle diameter force / m or less of the alloy powder is not more than one. This makes it possible to produce magnets with even higher characteristics than in the sixteenth aspect.
  • An eighteenth aspect of the production method according to the present invention is characterized in that, in the seventeenth aspect, the particle size force of the alloy powder is not more than zm. This makes it possible to produce magnets with even higher characteristics than in the seventeenth aspect.
  • the alloy powder has a particle size of 3 ⁇ m or less and a sintering temperature of 1030 ° C or less. It is characterized by being.
  • a twentieth aspect of the production method according to the present invention is characterized in that, in the nineteenth aspect, the particle size of the alloy powder is not more than 3 ⁇ 4 ⁇ m and the sintering temperature is not more than 1010 ° C. . This further improves the properties of the RFe B sintered magnet from the nineteenth aspect and further improves the mold life.
  • a part or all of the mold is used a plurality of times.
  • the mold has a plurality of cavities.
  • a twenty-third aspect of the manufacturing method according to the present invention is characterized in that, in any of the first to twenty-second aspects, the cavity is columnar.
  • a twenty-fourth aspect of the manufacturing method according to the present invention is characterized in that, in any one of the first to twenty-third aspects, a columnar core is disposed at the center of the cylindrical cavity.
  • the alloy powder is filled in the cavity and oriented by applying a magnetic field, and then the core of the mold is removed, or the mold The core is replaced with a thin one and sintered.
  • the twenty-fourth and twenty-fifth aspects enable the production of cylindrical ring-shaped magnets having the same characteristics as a press product in a perpendicular magnetic field, which was impossible with the conventional method.
  • a twenty-sixth aspect of the production method according to the present invention is any of the twenty-third to the twenty-fifth aspects.
  • the magnetic powder is applied in the direction of the main axis of the cavity to orient the alloy powder.
  • a twenty-seventh aspect of the manufacturing method according to the present invention is characterized in that, in the twenty-sixth aspect, a material corresponding to a lid and a bottom at both ends of the cavity in the principal axis direction is made of a ferromagnetic material.
  • the twenty-sixth and twenty-seventh aspects provide means for obtaining a columnar or cylindrical sintered body with as little distortion as possible.
  • a twenty-eighth aspect of the production method according to the present invention is characterized in that, in the twenty-second aspect, the cavity is flat. This provides a high productivity production method for flat magnets.
  • a twenty-ninth aspect of the production method according to the present invention is characterized in that, in the twenty-second aspect, the cavity has an arcuate plate shape. This provides a high productivity production method for arcuate plate magnets.
  • a thirtieth aspect of the manufacturing method according to the present invention is the same as that of the twenty-eighth or twenty-ninth aspect. It is characterized in that the alloy powder is oriented by applying a magnetic field in a direction perpendicular to the flat plate or arcuate plate.
  • the material of the portion forming the hollow flat plate surface or the arcuate plate surface is a non-magnetic material or has a saturation magnetization of 1.5 T or less. It is characterized by that.
  • the saturation magnetization is 1
  • the thirtieth to thirty-second embodiments provide means for obtaining a high-density sintered body without a nest when producing a flat plate or arcuate plate magnet.
  • a thirty-third aspect of the production method according to the present invention is any of the twenty-second to thirty-second aspects.
  • the mold is characterized in that a plurality of cavities are arranged in two or more rows.
  • a thirty-fourth aspect of the production method according to the present invention is the process according to any one of the first to thirty-third aspects, wherein one of the parts constituting the wall parallel to the magnetic field orientation direction of the alloy powder among the parts of the mold. Part or whole is a ferromagnetic material.
  • a thirty-fifth aspect of the production method according to the present invention is characterized in that in any one of the first to thirty-fourth aspects, an anti-seizure coating is applied to the inner wall of the cavity.
  • a mechanical tapping method using mechanical vibration in any of the first to thirty-fifth aspects, a mechanical tapping method using mechanical vibration, a pusher method by pushing a push rod, or The mold is forcibly filled with alloy powder by an air tapping method using a gas flow impact or a combination thereof.
  • a fine powder obtained by pulverizing an alloy obtained by a molten metal quenching method is used as the alloy powder. And features.
  • the first aspect of the magnetic anisotropic rare earth sintered magnet manufacturing apparatus according to the present invention is:
  • an alloy powder filling means for densely filling an alloy powder obtained by finely pulverizing an alloy into a mold; b) an orientation means in a magnetic field for orienting the alloy powder in a magnetic field;
  • an atmosphere adjusting means for making the inside of the container an inert gas atmosphere or a vacuum.
  • the second aspect of the magnetic anisotropic rare earth sintered magnet manufacturing apparatus according to the present invention is:
  • an alloy powder filling means for densely filling an alloy powder obtained by finely pulverizing an alloy into a mold; b) an orientation means in a magnetic field for orienting the alloy powder in a magnetic field;
  • pre-sintering means for pre-sintering the alloy powder as it is in the mold
  • main-sintering means for main-sintering the pre-sintered alloy powder
  • atmosphere adjusting means for making the inside of the container an inert gas atmosphere or a vacuum.
  • This provides a means to increase the safety of the apparatus embodying the present invention.
  • a third aspect of the production apparatus according to the present invention is characterized by comprising an external container for housing the container. This provides a means to further increase the safety of the apparatus implementing the present invention.
  • a fine mold powder is filled in a cavity mold, and a magnetic field is applied from an external force to align the powder, followed by sintering as it is.
  • the shape and dimensions of the cavity are designed according to the desired shape and dimensions of the product. In that case, it is desirable to design in consideration of shrinkage during sintering.
  • the production method of the present invention is applied to the production of RCo (rare earth cobalt) magnets and RFeB (rare earth ⁇ iron′boron) magnets.
  • the process according to the present invention is applied to a rare earth magnet such as an RFeB magnet or an SmCo magnet, there is no opportunity to come into contact with oxygen in the atmosphere in the form of fine powder, so that oxygen in the sintered body can be reduced.
  • the amount of rare earth (Nd, Sm) can be reduced to the limit, and high magnetic properties can be obtained.
  • high orientation is maintained and high B and high energy products are realized.
  • sintering in the case of the first embodiment
  • pre-sintering in the case of the second embodiment
  • the mold has a deaeration opening, pores, slits or grooves formed during sintering or preliminary sintering.
  • deaeration openings and the like may be formed from the beginning, but may be formed after the filling of the alloy powder and the orientation in the magnetic field.
  • the powder may contain a large amount of hydrogen absorbed in the alloy at the time of hydrogen cracking, and there are always adsorbed gas components such as nitrogen and moisture.
  • the lubricant and binder mixed in the fine powder vaporize at high temperatures.
  • These gaseous components must be discharged out of the mold during sintering or pre-sintering. If these gas components remain sealed in the mold, the density of the sintered body will not increase during sintering, or the sintered body will react and contaminate with these gas components, adversely affecting the magnetic properties.
  • the core (the 24th or 25th embodiment) may be removed to form the opening. Note that the above-described gaps and pores may be naturally formed gaps such as fitting between the cavity and its lid.
  • a mold having a cavity that is predetermined based on a desired size and shape is obtained. After filling the fine powder and applying the magnetic field from the outside to orient the powder, it can be sintered or pre-sintered as it is.
  • the magnetic alloy fine powder is filled in the mold at a high density.
  • the degree of high-density filling is lower than the relative density of compression molded bodies in the conventional mold press method, CIP method, and RIP method, which is higher than the degree of filling in the conventional die press method.
  • the force that required a strong green compact strength for green compact handling in the conventional method In the present invention, since there is no green compact handling step, there is no need to compress.
  • the alloy powder must be filled in the mold sufficiently densely and uniformly. Otherwise, the density of the sintered body will decrease, or powder will be biased during the orientation of the pulsed magnetic field, and a nest will be formed in the sintered body.
  • the rare earth magnet of the present invention is preferably an RFeB magnet.
  • RFeB magnets are in atomic percentage, R (R is at least one of rare earth elements including Y): 12
  • W, Mn, Al, Sn, Zr, Hf, Ga, etc. may be added. These additive elements may be added in combination, but in any case, the total amount is preferably 6 atomic% or less.
  • the total amount is preferably 6 atomic% or less.
  • sintering is performed between 900 and 1200 ° C.
  • the method for producing a rare earth magnet of the present invention can also be applied to a rare earth cobalt magnet (RCo magnet).
  • RCo magnet rare earth cobalt magnet
  • the composition range of type 1-5 magnet is RTx (R is Sm or Sm and one or more of La, Ce, Pr, Nd, Y, Gd, T is Co or Co.
  • R is Sm or Sm and one or more of La, Ce, Pr, Nd, Y, Gd, T is Co or Co.
  • Mn, Fe, Cu, and Ni, 3.6 ⁇ x ⁇ 7.5 is 1050-1200 ° C.
  • composition range of the 2-17 type RCo magnet is R (where R is Sm or two or more rare earth elements containing 50% by weight or more of Sm): 20 to 30% by weight, Fe: 10 to 45% by weight, Cu : l ⁇ 10wt%, Zr, Nb, Hf, V
  • R is Sm or two or more rare earth elements containing 50% by weight or more of Sm
  • Fe 10 to 45% by weight
  • Cu : l ⁇ 10wt%
  • One or more of: 0.5-5% by weight, balance Co and inevitable impurities, sintering temperature is 1050-1250 ° C.
  • the coercive force can be increased by heat treatment at 900 ° C or lower during sintering.
  • the optimum sintering temperature can be defined as the sintering temperature at which the sintering density can be made sufficiently high and no grain growth occurs.
  • the optimum sintering temperature depends on the magnet composition, powder particle size, sintering time, and the like.
  • pre-sintering is performed until a part of the powder is bonded and the shape can be preserved.
  • the pre-sintering temperature should be 500 ° C or higher.
  • the temperature of pre-sintering should be 30 ° C lower than the optimum sintering temperature. This is because, at the optimum sintering temperature, the filled powder is highly reactive and tends to have a strong seizure to the mold.
  • RFeB magnets and RCo magnets have a higher stoichiometric composition than intermetallic compounds (R Fe B and RCo).
  • One of the features of the present invention is to use a mold having a cavity designed so that a sintered magnet having a desired shape and size is obtained after sintering, and repeatedly using the mold. is there.
  • Rare earth sintered magnets are often produced in units of 1 million pieces per product. This is an essential requirement for industrial technology.
  • the present inventor has demonstrated that repeated use of the mold is industrially possible when the proposed technique satisfies certain conditions.
  • the present invention in order to realize higher productivity, it is proposed to use a mold having a large number of cavities.
  • the overwhelming advantage compared to the conventional mold press method and RIP method is that the number of flat magnets and arcuate plate magnets that can be manufactured with one mold is many times larger. The characteristics of the magnets made in this way are extremely uniform with little variation among the magnet pieces. This is because in the present invention, a very long air-core coil can be used for the orientation of the alloy powder. For example, if a bitter type coil is used as the coin and the length of the coil is 20 cm, 30 typical rare earth sintered magnets having a flat plate shape or an arcuate plate shape can be manufactured with one mold.
  • the magnetic field in the coil is uniform, the magnetic properties of the flat or arcuate plate magnets produced in this way are uniform with almost no variation from piece to piece.
  • the reason why the bitter type coil is used is that this type of coil has a long life as a coil that repeatedly generates a high magnetic field as compared with a normal winding type coil.
  • the selection of the material constituting the mold is important for using the present invention as an industrial technology.
  • an iron mold when used as a mold for a flat magnet, when a pulse magnetic field is applied, the alloy powder in the mold is pressed against the outer periphery of the flat plate and sintered as it is.
  • a sintered body with a large nest can be formed.
  • the parts other than this nest are high-density and highly oriented sintered bodies. It is natural that such a magnet is not suitable as an industrial material.
  • Select the material of the mold appropriately, that is, use a non-magnetic material for the part that forms the flat plate surface or the arcuate plate surface of the cavity, or the saturation magnetization of 1.5T or less, more preferably 1.3T or less. By using low materials, these problems can be solved.
  • the orientation of the alloy powder after the magnetic field orientation becomes a magnetic circuit. Fixed and stabilized. As a result, even if some impact force is applied to the mold during handling of the mold after magnetic field orientation, the orientation is not disturbed. Speed up and stable production.
  • the cavity has a columnar shape or a cylindrical ring shape, it is desirable to use a ferromagnetic material for the lid and the bottom portions at both ends of the cavity in the main axis direction (depth direction). By doing so, the orientation of the alloy powder after the magnetic field orientation is kept stable.
  • BN (boron nitride) coating is an effective coating for preventing seizure.
  • BN coating Even the mechanical application of BN powder is effective to some extent for preventing seizure.
  • a resin is used as an adhesive for fixing, the coating should be performed every time it is sintered.
  • thin film coatings made of various nitrides such as TiN, TiC, TiB, etc., such as sputtering, ion plating, CVD, etc., carbides, borides, alumina, etc. are durable and have a smooth surface. It is effective as an anti-seizure coating that can be used multiple times.
  • the world's top-level neodymium magnet sintered body has a crystal grain size of 5 to 15 ⁇ m, and the grain size of the fine powder before sintering is 4.5 to 6 / im.
  • D represents the median value of the particle size distribution measured with a laser type particle size distribution measuring instrument (eg, manufactured by Sympatech, manufactured by Horiba, Ltd.).
  • the particle size of fine particles with a measured force of 3 ⁇ 4 ⁇ m, measured with an air permeation particle size distribution analyzer (Fischer's Sub'Sheave 'Sizer 1, FSSS), is about 4.5 to 5 ⁇ m. m is displayed.
  • rare earth magnet alloy compositions containing more than 30% by weight of rare earth elements it was difficult to handle fine powders with a D force of 5 ⁇ m (3 ⁇ m in F.S.S.S.) or less by the conventional mold pressing method.
  • a fine powder is filled in a mold in an inert atmosphere such as nitrogen, oriented by a magnetic field, and carried into a sintering furnace, so even if it is a fine powder that does not have a process of touching air. There is no danger in handling.
  • the conventional die press, CIP and RIP manufacturing processes are not suitable for handling RFeB magnetic alloy fine powder containing a large amount of chemically active rare earth elements. If Sarase RFeB alloy powder small particle size of 4 ⁇ ⁇ below which is not oxidized in the atmosphere, fire, explosion risk Stable production is not possible. Even if it is not necessary to ignite, the fine powder has a large surface area, so that the amount of oxygen increases and the magnetic properties deteriorate. Since these effects cannot be avoided by the conventional method, it was not possible to handle a large amount of fine powder of 4.5 ⁇ m or less industrially.
  • a neodymium sintered magnet having a high energy product and high coercive force is obtained.
  • RFeB magnets having high coercive force which are used in small cars, hybrid cars and industrial motors, with little or no amount of Dy and Tb, even if they are used, are used at all. Stone can be mass-produced stably.
  • One of the features of the present invention is that pressure molding is not performed after the powder is oriented, as in a die press, CIP, or RIP.
  • the powder oriented in the mold is sintered while maintaining a high orientation that does not disturb the orientation when a pressure is applied.
  • a high degree of orientation achieves a high residual magnetic flux density (B) and a high maximum energy product ((BH)).
  • the value of D is less than ⁇ ⁇ ⁇ or less than 2 ⁇ ⁇ , or higher coercive force.
  • the process from fine powder production to sintering can be processed in a completely inert atmosphere
  • Rare earth-containing magnet powders with a D value of 0.5 ⁇ m or less can also be handled.
  • the magnet alloy powder can be obtained by pulverizing a forged ingot whose composition is melted in a melting furnace, or a flake obtained by a molten metal quenching method (strip casting method).
  • the pulverization is generally divided into coarse pulverization and fine pulverization.
  • Coarse pulverization includes a mechanical pulverization method and a hydrogen pulverization method (hydrogen pulverization method), and is often used because the hydrogen pulverization method is excellent in productivity.
  • As the fine pulverization method a method using a ball mill or an attritor or a jet mill pulverization method using an air stream such as nitrogen is generally used.
  • the present invention is characterized by using a fine powder of several ⁇ m or less, a method other than the above may be used without any limitation on the method of obtaining the fine powder.
  • the filling density of the powder in the mold according to the present invention is preferably S between 35% and 60% of the true density, and more preferably between 40% and 55%.
  • a robust green compact was required for handling that led to subsequent processes. For this reason, in order to obtain sufficient magnetic properties, it was necessary to apply a stronger pressing force.
  • the present invention since there is no green compact handling process, it is necessary to consider the green compact strength as in the conventional method.
  • the powder filling it is preferable to use a mechanical tapping method using mechanical vibration, a pusher method in which a push bar is pushed into a mold, or an air tapping method (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-96104).
  • Micron-sized magnet powder aggregates and forms a bridge easily when it is immediately filled into a mold, making uniform filling difficult.
  • the bridge is mechanically broken and high-density filling is performed.
  • the powder can be uniformly and densely filled into the mold with high density by covering the powder in the powder feeder with a periodic air impact by the air tapping method.
  • a powder with a binder added in advance is filled into a mold by an air-tapping method, the binder is solidified by a method such as heating, and the powder is bonded to form a compact.
  • a method of obtaining and then sintering is described.
  • the present invention does not have the idea of sintering (or pre-sintering) a mold that is not oriented by a magnetic field, which is not the case with magnets.
  • the use of a binder for obtaining a powder compact does not require handling of a powder compact solidified with a binder.
  • the external magnetic field generating source used for the orientation of the powder is preferably a pulsed magnetic field.
  • a pulsed magnetic field is applied by placing a mold filled with powder in the air core coil.
  • the applied magnetic field is 1.5 T at most, whereas in the pulse magnetic field method, a higher magnetic field can be applied.
  • the magnitude of the pulse magnetic field in the present invention is 2T or more, preferably 3T or more, and more preferably 5T or more.
  • a pulse magnetic field for orienting the powder is preferably applied by applying an alternating decay type waveform magnetic field in advance and then applying a DC pulse magnetic field rather than applying a DC pulse only once.
  • Japanese Patent No. 3307418 confirms that magnetic properties are improved by applying a magnetic field of 1.5 to 5 T in the manufacture of RFeB magnets.
  • a pulsed magnetic field is applied to a conventional mold press, eddy current loss and hysteresis loss occur in the mold, and continuous use is possible. Kinare.
  • the impact force due to the pulsed magnetic field is applied to the mold, so the mold may be damaged.
  • the powder orientation magnetic field in the present invention may be any magnetic field as long as a strong magnetic field can be obtained by a superconducting coil or the like.
  • a thin ribbon for obtaining a fine powder having a thickness of 200 ⁇ m or less it is preferable.
  • the coercive force of the finally obtained neodymium sintered magnet can be maximized by obtaining fine powder using an alloy ribbon having an appropriate thickness.
  • all the steps from taking out the fine powder from the pulverizer to carrying it into the sintering furnace are performed in an inert atmosphere.
  • the fine powder placed in the hopper is filled into a mold placed in an inert gas atmosphere through high-density filling means such as mechanical tapping or air tapping, capped, and subjected to orientation means in a magnetic field. Move to the place you set up.
  • the powder in the mold is oriented by a magnetic field orientation means such as a pulsed magnetic field and transported to the sintering furnace as it is.
  • solid lubricants have low vapor pressure and high boiling point
  • liquid lubricants have high vapor pressure and low boiling point. Considering that it is easy to spread throughout the fine powder and easy to degrease, a liquid lubricant is good.
  • liquid lubricants As liquid lubricants, it is known to use methyl cabronate or methyl methyl plyrate together with saturated fatty acids (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-109903). However, when these lubricants are used in the die press method, only a very small amount of 0.05 to 0.5% by weight can be used with respect to the magnet powder. These have the feature that they do not remain in the sintered body with good volatility. When sintering strongly compacted green compacts, it is difficult to remove even the lubricant components confined inside the green compacts. The lubricant and magnet components react at high temperatures and become magnetic. This is because the characteristics may be deteriorated.
  • the powder in the mold is not compressed, and the lubricant component is gasified and easily removed. Therefore, it is preferable that the amount of the liquid lubricant of the present invention is large. However, if it is too much, there is a risk that it will not be filled with high density.
  • the amount of liquid lubricant added is 0.1 to 1%.
  • the liquid lubricant of the present invention is good if it is lubricious and easily volatilizes.
  • methyl stearate can be used.
  • Lubricants that are solid at room temperature, such as zinc stearate, have the disadvantage of being difficult to apply evenly to the powder particle surface compared to liquid lubricants.
  • a device that applies a solid lubricant to the surface of the powder particles such as a mixer called a super mixer (manufactured by Karitane Earth)
  • the lubrication effect of the solid lubricant will be maximized.
  • Powders to which a solid lubricant is added in this way have the advantage that solidification due to compression is less likely to occur than powders to which a liquid lubricant is added.
  • the powder is pressed against the outer periphery during pulse orientation and hardens, and a nest is formed in the center of the sintered body by subsequent sintering. Can be prevented.
  • the present invention has been found as a method for solving the problems and contradictions of the conventional methods in a method for producing a magnetically anisotropic sintered magnet of a rare earth magnet such as an RFeB magnet or an RCo magnet.
  • a rare earth magnet such as an RFeB magnet or an RCo magnet.
  • An isotropic sintered magnet is obtained.
  • the air-core coil can provide a strong pulsed magnetic field, and can treat chemically active fine powders containing rare earth elements without exposure to the atmosphere.
  • Rare earth magnets with high coercivity can be obtained without using Tb or Dy.
  • high-performance magnets of the product shape most produced as rare earth magnet products such as thin plates and arcuate plates are produced very efficiently. The ability to produce S
  • FIG. 1 is a perspective view showing an example of a unit price mold used for carrying out the method for producing a magnetic anisotropic rare earth sintered magnet of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view showing an example of a multi-piece mold used for carrying out the method for producing a magnetic anisotropic rare earth sintered magnet of the present invention.
  • FIG. 3 is a perspective view showing an example of a multi-piece mold used for carrying out the method for producing a magnetic anisotropic rare earth sintered magnet of the present invention.
  • FIG. 4 is a perspective view showing an example of a lid used in the mold of this example.
  • FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing an example of an apparatus for producing a magnetic anisotropic rare earth sintered magnet according to the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing an example of an apparatus for producing a magnetic anisotropic rare earth sintered magnet according to the present invention.
  • FIG. 7 is a photograph of the disk-shaped NdFeB sintered magnet produced in this example and the monored used for its production.
  • FIG. 8 is a photograph of a cylindrical ring-shaped NdFeB sintered magnet produced in this example (the magnetic field orientation direction is parallel to the axis) and the mold used for the production.
  • the mold is preferably made of a material that can withstand a high sintering temperature ( ⁇ 1100 ° C.). In the process of raising the temperature of the mold in advance, slight bonding of the particles occurs, and the object to be sintered is in a state capable of self-holding. In this pre-sintered state, part or all of the mold can be removed, and the pre-sintered body can be transferred to another mold or base plate.
  • the pre-sintering temperature is preferably between 500 ° C and 30 ° C lower than the sintering temperature, so the mold used during pre-sintering should be a material that can withstand this temperature.
  • iron, iron alloy, stainless steel, permalloy, heat-resistant steel, heat-resistant alloy, superalloy, molybdenum, tungsten or their alloys, and ceramics such as ferrite and alumina can be used.
  • a release agent such as BN to the inner wall of the mold in advance.
  • BN a release agent
  • a high melting point metal such as Mo or W
  • the sintered body adheres to the inner wall of the mold during sintering.
  • a thin film such as TiN, TiC, ⁇ , Al 2 O, or ZrO is applied to the surface of a mold such as stainless steel.
  • Durable anti-fusing coatings can be made by tulling, CVD, or ion plating.
  • the filling method is important. Since permanent magnet alloy fine powder that cannot be granulated has the properties of magnetite, it forms a bridge that easily aggregates, and it is difficult to quantitatively fill the mold.
  • the forced filling used in the present invention includes, for example, a mechanical tapping method, A pusher method or an air tapping method (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-96104) developed by the present inventor can be used.
  • the packing density is preferably 35% to 60% of the true density of the alloy. If it is 35% or less, a large nest is formed in the sintered body, or the entire sintered body becomes low-density and porous, and a practical permanent magnet cannot be obtained. In order to obtain a high-quality permanent magnet that can be used practically, the packing density needs to be 35% or more. If the packing density exceeds 60%, sufficient orientation cannot be obtained due to magnetic field orientation. A more preferable packing density range is 40 to 55% in order to obtain a high-density sintered body that is sufficiently oriented and free of nests and cracks.
  • a single mold corresponding to each shape as shown in Fig. 1 can be used.
  • a multi-piece mold as shown in Fig. 2 or Fig. 3 can be used.
  • the partition of each cavity may be a detachable thin partition (for example, the partition 21 in FIG. 2 (3)).
  • molds such as those shown in Fig. 2 (1), (2), (4), and (5) can be directly hollowed into a solid material by cutting with a drill or end mill or by electric discharge. It is made by forming. If a mold having a cavity with a predetermined shape calculated in advance from the shrinkage rate is prepared and subjected to a predetermined forced filling, a sintered body with a uniform predetermined shape can be obtained.
  • the perforated cylindrical ring-shaped magnet manufactured by the mold shown in Fig. 1 (3) or (4) can be manufactured only by the parallel magnetic field pressing method in the conventional mold pressing method. Due to the low magnetic properties of sintered magnets produced by the parallel magnetic field pressing method, it was desired to develop a method for manufacturing cylindrical ring magnets with magnetic properties equivalent to or higher than those of perpendicular magnetic field pressing. Attempts were made to place a metal rod (core) in the center of the rubber mold and compress it with a CIP or RIP after applying a pulsed magnetic field. The net shape is poor and the productivity is low. In the production method according to the present invention, the fine powder may be put into a mold, pulse-oriented and then sintered as it is.
  • FIGS. 1 (3) and 1 (4) show an example in which the mold cavity is cylindrical, the cavity may have another shape such as a hexagonal column. Further, the core is not limited to a cylindrical shape, and may be another shape such as a hexagonal column shape.
  • Fig. 1 (2) shows an example of a mold for a large block. According to the present invention, it is possible to easily achieve a force having a magnitude that has been difficult due to the limit of the pressing pressure and the limit of the uniform magnetic field region in the conventional mold pressing method.
  • Fig. 2 (3) shows a flat magnet mold separated by thin partitions. By using this mold, a large number can be obtained.
  • Fig. 2 (4) shows a mold for arcuate plate magnets used in motors.
  • the partition may be detachable as in FIG. 2 (3).
  • Fig. 2 (5) shows a mold for manufacturing a columnar magnet having a sector cross section. Magnets obtained by cutting the produced sector-shaped columnar magnets to a predetermined thickness are used for voice coil motors and the like.
  • Fig. 3 shows an example of a mold that can produce a larger number of flat magnets at one time than the molds in Figs. 2 (1) and (3).
  • it is not necessary to use a die press so that two rows of flat cavities can be arranged side by side.
  • three or more rows of such cavities can be arranged, and two or more rows of cavities of other shapes such as an arcuate plate shape can be arranged in place of the flat plate-like cavities (not shown).
  • a coil having a larger core capacity than before can be used. Therefore, even if two or more cavities are arranged in this way, the variation in magnet characteristics for each flat magnet is sufficiently large. Can be kept small.
  • the lid is designed to fit lightly into the mold. If the fit between the lid and mold mouth is too tight, the cavity will be sealed. If the cavity is hermetically sealed, densification of the sintered body will be roughened during sintering, or it may be contaminated by carbon components contained in the lubricant, resulting in a decrease in magnetic properties. Therefore, adjust the fit so that a small gap is created between the lid and the mold opening, or form a small hole for deaeration as shown in Figs. 4 (1) and (2).
  • the present invention is applied to a method for producing a rare earth magnet containing R (R is at least one kind of rare earth element including Y) and a transition element.
  • the composition of the rare earth magnet is not particularly limited as long as it contains a rare earth element and a transition element.
  • an RFeB-based sintered magnet part of Fe can be replaced by Co
  • Suitable for manufacturing RCo-based sintered magnets are particularly limited as long as it contains a rare earth element and a transition element.
  • the composition of the RFeB rare earth magnet usually preferably contains 27 to 38% by weight of R, 51 to 72% by weight of Fe, and 0.5 to 4.5% by weight of B. If the R content is too small, an iron-rich phase precipitates and high coercivity cannot be obtained. On the other hand, if the R content is too high, the residual magnetic flux density decreases.
  • the rare earth element R examples include Y, La, Ce, Pr, Nd, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Tm, Yb, Lu, and the like, and it is particularly preferable that Nd and / or Pr is included. .
  • high coercivity can be obtained by replacing a part of R with dysprosium (Dy) or terbium (Tb), which are heavy rare earth elements.
  • the amount of heavy rare earth element substitution is preferably 6% by weight or less. If the B content is too low, a high coercive force cannot be obtained, and if the B content is too high, a high residual magnetic flux density cannot be obtained. It is also possible to replace part of Fe with Co. In that case, if the amount of substitution is too large, the coercive force is reduced, so the amount of Co is preferably 30% by weight or less.
  • elements such as Al, Cu, Nd, Cr, Mn, Mg, Si, C, Sn, W, V, Zr, Ti, Mo, and Ga are added. However, if the total amount of these additives exceeds 5% by weight, the residual magnetic flux density decreases, which is not preferable.
  • a magnet alloy having such a composition has a main phase of a substantially tetragonal crystal structure. Moreover, it usually contains a nonmagnetic phase of about 0.1 to 10% by volume.
  • the method for producing the magnet powder is not particularly limited.
  • the mother alloy ingot is produced by smashing it, or it is produced by pulverizing the alloy powder obtained by the reduction diffusion method.
  • the average particle size of the magnet fine powder is preferably 0.5 to 5 / im in the case of the RFeB magnet.
  • fine powder or green compact was exposed to the atmosphere, so fine powder of 4 ⁇ or less could not be used.
  • a powder of 3 / im or less, or 2 ⁇ or less can be used.
  • the crystal grain size of the sintered body is as close as possible to 0.2 to 0.3 ⁇ , which is the size of the single domain particle diameter of the RFeB type magnet. In order to achieve this, it is desirable that the fine powder particle size is fine.
  • the particle size of the fine powder was measured using a numerical value measured by Fisher's Sub-sieve-sizer (FSS S.S.) (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 59-163802).
  • FSS S.S. Fisher's Sub-sieve-sizer
  • D the median value of the particle size distribution obtained by a laser type particle size distribution measuring device (eg, manufactured by Sympatech, manufactured by Horiba, Ltd.). It is known that the measured values of both methods differ by 1.5 to 2 times. In this application, the value of D measured with a laser particle size distribution device is used.
  • the preferable crystal grain size is 4 ⁇ or less as the value of D in the case of the RFeB magnet. In order to obtain a large coercive force, 3 ⁇ or less is preferable. Since the process of the present invention is performed in a completely closed system, 2 ⁇ m or less is more preferable. In addition, the optimum size in order to approximate the crystal grain size of the single domain particle size of the RFeB intermetallic compound is l z m or less.
  • the preferred powder particle size is 1 to 5 ⁇ m in either case of 1-5 type or 2-17 type.
  • a pulse magnetic field is applied to the powder-filled mold by an air-core coil arranged in a continuous device.
  • the demagnetization process for handling the green compact necessary for the die press method, CIP, and RIP method is not required.
  • the magnetic field for orientation is preferably strong, but in reality, there are limits depending on the size of the power source, the strength of the coil, and the frequency of continuous use. Considering these factors, a preferable magnetic field strength is 2T or more, more preferably 3T or more, and even more preferably 5T or more.
  • a magnetic field of this level can be obtained by an air-core coinor.
  • the coil diameter must be larger than that of the mold in the mold press. Since the mold is much larger than the size of the cavity into which the powder can enter, an air core coil with a large inner diameter that can contain such a mold is required.
  • the inner diameter of the air-core coil may be as large as the mold can enter.
  • the magnetic field strength increases as the coil inner diameter decreases even with the same ampere-turn. Therefore, by using the method of the present invention, it is possible to reduce the coil inner diameter. , Can increase economics.
  • the fine powder in the mold oriented by the pulsed magnetic field is usually conveyed to the degreasing process which is a pre-sintering process without demagnetization.
  • the sintering furnace is preferably a continuous processing furnace, because it can be a closed process without contact with oxygen.
  • the mold is put into a sealed container, the sealed container is put into a transport chamber filled with an inert gas, and the mold is sealed in an atmosphere chamber provided in the front chamber of the sintering furnace. It is also possible to transfer it on a plate.
  • the mold In the pre-sintering chamber, the mold is heated in a vacuum or an inert gas decompression atmosphere. If a lubricant is used, it is degreased at this stage.
  • a conventional mold press, CIP, or RIP When using a conventional mold press, CIP, or RIP, and strongly compressing the powder, the lubricant contained inside the compact can be easily degreased.
  • the lubricant component applied to the particle surface in the powder easily evaporates through a gap between the mold and the lid or a deaeration hole provided in the mold or the lid.
  • the entire apparatus (hereinafter referred to as the system) is surrounded by a partition wall 40 and filled with an inert gas such as Ar gas N gas.
  • the system has a powder balance as shown in Figure 5.
  • a certain amount of powder is supplied to the mold 46 from the weighing / filling section 41 with a shaker and a hopper 47.
  • a guide 48 is attached to the upper part of the mold 46 in order to hold a predetermined amount of powder in the mold 46.
  • a lid 49 is placed on the powder upper surface of the upper part of the mold 46, and as shown in FIG. 5, the lower part of the Monored 46 is tapped while pressing the lid 49 with the push rod 51 of the press cylinder 50.
  • the device 52 is driven and the powder is densified.
  • the tapping device is an exciter (tapping) that intermittently applies downward acceleration to the powder in the mold 46.
  • the powder in the mold 46 is pushed down to the upper end of the mold 46 (the lower end of the guide) or slightly below it, and the lid 49 is attached to the upper surface of the mold 46.
  • the holder 53 and the guide 48 at the time of tapping are removed from the mold 46, and the mold with the lid is conveyed to the magnetic field orientation section by the conveyor in a state where the powder is filled with high density.
  • the mold 46 filled with powder is directed in a predetermined direction and placed at a predetermined position (center part of the coil).
  • a large pulse current flows in the coil 54 installed outside the partition wall 40, and the pulse magnetic field generated thereby causes the powder in the mold 46 to be oriented in a predetermined direction.
  • the mold 46 filled with the powder is transported to the sintering furnace.
  • the feature of this system is that the powder is carried in the mold, so it is easy to handle (delivery and transfer) of the powder, and there is no need for a robot or manual operation (manual operation) with complicated movement.
  • the entire system is completely covered by the bulkhead 40 because the huge pressure device, such as the total pressure of 10 to 200 tons used in mold presses, is unnecessary. It is easy to enclose.
  • This powder is filled into a stainless steel pipe with an inner diameter of 10 mm, an outer diameter of 12 mm, and a length of 30 mm so that the powder packing density is 3.0, 3.2, 3.4, 3.6, 3.8, 4.0 g m 3.
  • a stainless steel lid was attached.
  • a Null magnetic field was applied to the NdFeB magnet powder packed in this stainless steel pipe in a direction parallel to the axis of the pipe.
  • the peak value of the strength of the Norse magnetic field is 8T.
  • An alternating decaying magnetic field (hereinafter referred to as an AC pulse) that attenuates while alternating the direction is changed, and the magnetic field direction is not changed after reaching the peak value of 8T.
  • pulsed magnetic fields Two types of pulsed magnetic fields (hereinafter referred to as DC pulses).
  • a pulse magnetic field having a peak value of 8 T was applied to magnet powder filled in a stainless steel pipe in the order of AC, DC, and DC.
  • the stainless steel pipe filled with the magnetic powder was transferred to a sintering furnace and sintered at 1050 ° C for 1 hour.
  • the filling of the powder into the stainless steel pipe, the pulsed magnetic field orientation, the charging into the sintering furnace, and all the transportation in the middle are all performed in an inert gas, and the magnet powder is not exposed to air.
  • pulverization to sintering was implemented.
  • the sintered body was taken out from the stainless pipe. Sintering when the powder packing density 3.0g N m 3, the force packing density cavities was made more like nest in the sintered body when the m 3 N 3.2g was m 3 N 3.4g The body had no cavities except for a small portion that touched the lid. When the packing density is 3.6 g m 3 or more, the density of the sintered body reaches 98.7% of the theoretical density, and there are very few or no cavities. It was confirmed that it was formed.
  • the sintered body was processed into a cylinder with a diameter of 7 mm and a height of 7 mm, and a pulse magnetic field with a maximum magnetic field of 10 T was applied to measure the magnetic field.
  • the ratio of remanent magnetization to the value of magnetization at 10T was obtained from magnetic measurements by applying a pulsed magnetic field, and the degree of orientation in the sintered body was measured.
  • the degree of orientation of the sintered body produced with a packing density of 3.6 g m 3 was 97.0%, and that of 3.8 g m 3 was 96.0%.
  • the degree of orientation of the sintered body produced by the conventional molding method in the mold magnetic field was 95.6%.
  • the space filled with mold powder is 25mm in diameter and 7mm in thickness.
  • the powder is packed into these cavities so that the packing density is 3.8 g m 3 , and the same magnetic field as AC ⁇ DC ⁇ DC (peak magnetic field is 8T for each) is applied to the powder together with Experiment 1 to orient the powder. And then sintered.
  • the powder was sintered in the whole process without touching the air.
  • the same strip cast alloy as in Experiment 1 was pulverized with hydrogen, and then the pulverization conditions were changed by a jet mill to produce fine powders with different particle sizes.
  • the work was done in high purity Ar gas.
  • a sintered body was also produced using a conventional mold press.
  • all operations were performed in an inert gas so that the powder or green compact did not touch the air before sintering.
  • the thickness of the mold was 3 mm on both sides and 2 mm on the side.
  • the inner surface of the mold was rubbed with a mixture of BN powder and solid wax to form an anti-adhesion film during sintering.
  • the size of the sintered body was 19.0 to 19.5 mm in diameter and 2.7 to 2.8 mm in thickness (the higher the packing density, the larger). From the photograph, all sintered bodies produced using an iron mold have holes in the middle, and it is worth noting that a piece of the sintered body remains in the center of the mold. Thus, when producing a relatively thin sintered body using an iron mold, a large hole is formed at the center even when the powder packing density is high. It can be seen that when a magnetic stainless steel (SUS440) mold is used, if the packing density is low, a nest tends to be formed at the center of the disk-shaped sintered body.
  • SUS440 magnetic stainless steel
  • the powder loading was varied from 3.2 g m 3 to 3.9 g m 3 at intervals of O.lg m 3 , and the sintering conditions were the same as in Experiment 4.
  • the direction of the orientation magnetic field was a direction parallel to the direction of the long side outside the mold.
  • the mold outer material is iron, magnetic stainless steel or permalloy
  • the top and bottom plates are non-magnetic stainless steel
  • the partition plate is non-magnetic stainless steel or permalloy.
  • the cavities at both ends of the plural cavities partitioned by the partition plate that is, the flat plate surface or the arcuate plate surface are formed in the cavities formed in contact with the outer frame.
  • the body had a nest. From these cavities other than both ends, a good sintered body without a nest was obtained.
  • the core is made of non-magnetic stainless steel and the upper and lower lids are made of a magnetic material (iron, magnetic stainless steel, permalloy)
  • the cavity is filled with powder and the magnetic field is axially directed to the cylindrical ring-shaped cavity.
  • the magnetized powder was adsorbed by the upper and lower lids, and the powder did not fall or collapse even when the core was pulled out.
  • the mold and the cylinder axis were placed vertically in a sintering furnace and sintered at 1010 ° C for 2 hours.
  • the sintered body thus produced had a cylindrical ring shape as expected from the sintering shrinkage without deformation or distortion.
  • the cylindrical ring-shaped NdFeB sintered body produced in this experiment is much higher in B and NdFeB sintered magnets than those produced by the conventional parallel magnetic field press (die press).
  • Fig. 8 shows a photograph of the mold used in this experiment and the cylindrical ring-shaped NdFeB sintered magnet produced thereby.
  • the outer diameter of the mold cavity was 23.0 mm
  • the inner diameter was 10.0 mm
  • the height was 33.2 mm.
  • the produced cylindrical ring magnet had an outer diameter of 19.1 mm, an inner diameter of 8.6 mm, and a height of 22.3 mm.
  • the lid was not particularly provided with small holes, and the clearance at the fitting portion between the lid and the mold mouth was used as a deaeration hole during sintering.
  • the mold filled with the powder was put in a sealed container, and a pulsed magnetic field was applied to the powder and the mold while being put in the sealed container.
  • the pulse magnetic field was varied in the range of 1.8 T to 9 T, and an AC decay pulse and a DC pulse were sequentially applied to perform magnetic field orientation of the powder.
  • the sealed container was coupled to the sintering furnace inlet, the mold in the sealed container without any contact with air was transferred into the sintering furnace, and the sintering furnace inlet was closed. Sintering was carried out in a high vacuum of more than 10- 4 Pa.
  • the sintering temperature was varied in the range of 950 ° C to 1050 ° C, and the lowest temperature at which the density of the sintered body after sintering (sintering density) exceeded 7.5 gm 3 was determined as the optimum temperature.
  • the sintering time was 2h. After sintering, the sintered body was rapidly cooled from 800 ° C to room temperature, and then quenched by heating at 500 to 600 ° C for lh. After heat treatment, all samples were processed into 7mm diameter and 7mm long cylinders, and the magnetization curve was measured by appearance inspection, density measurement, and pulse magnetization measurement with a maximum magnetic field of 10T. The main results of this experiment are shown in Table 4.
  • the orientation magnetic field of 9.0P or 1.8P means a pulsed magnetic field with peak values of 9.0T and 1.8T, respectively.
  • a dc pulse with the same peak value was applied twice in the same direction, followed by one attenuation pulse.
  • 2.5D indicates that a 2.5T DC magnetic field was applied.
  • a DC magnetic field was first applied in one direction of the mold, and then a DC magnetic field having the same strength was applied by changing the magnetic field application direction in the opposite direction while the mold was fixed.
  • the method of the present invention makes it possible to safely use powders with extremely small particle sizes that are difficult to handle by conventional mold press and RIP methods, and have high coercivity that is difficult to achieve by conventional methods. It was confirmed that the sintered magnet can be manufactured industrially.
  • Samples 1 to 13 have high residual magnetic flux density B, maximum energy product (BH), coercive force H, and degree of orientation J / J.
  • Samples 14 and 15 have a slightly lower force (BH) and coercive force H, which are higher than the other samples, than the other samples.
  • Sample 16 also has a low orientation magnetic field max c;
  • Sample 17 has a packing density of r max rs Force that is lower than other samples Cavities were formed in the sintered body, and magnetic properties comparable to those of other samples could not be measured.
  • the comparative example shows an example of a NdFeB sintered magnet produced by using a conventional powder having a standard particle size by a conventional die press method.
  • the particle size of the powder cannot be made very small, so that the coercive force obtained is smaller than the example of the magnet of the present invention.

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Abstract

　希土類磁石の高性能化のために、粉末の酸化を少なくして、粉末粒径を小さくすることが有効である。本発明の課題は、酸化の程度が低く、粉末粒径が小さい極めて活性な粉末を安全に使用できる、磁気異方性希土類焼結磁石の製造方法を提供し、かつ種々の形状の製品を能率よく生産できる方法を提供することにある。秤量・充填部41及び高密度化部42において、磁気異方性希土類焼結磁石の原料となる微粉末を所定の密度になるようにモールドに充填し、磁界配向部43においてパルス磁界により微粉末を配向させた後、微粉末をプレスすることなく焼結炉44において焼結する。この方法では量産装置の動作が単純で、囲いを小さくすることができるため、従来の大がかりなプレス装置を用いる方法で問題となっていた粉末の酸化や燃焼の危険性を排除することが可能となる。また平板状、弓形板状磁石等希土類焼結磁石の最重要形状の製品を多数個取りモールドを使用して、能率よく生産できる。

Description

明 細 書
磁気異方性希土類焼結磁石の製造方法及び製造装置
技術分野
[0001] 本発明は高性能の希土類磁石の製造方法及びその製造装置に関する。
背景技術
[0002] 希土類 *鉄*ホウ素系焼結磁石（以下「RFeB磁石」という）は、それまでの永久磁石 材料の特性をはるかに凌駕するば力りでなぐネオジム、鉄及びボロンなど資源的に 豊富な原料を用いるため廉価であり、 1982年に出現して以来理想的な永久磁石材 料として着実に市場を拡大しつつある。主な用途はコンピューター HDD (ハード 'ディ スク'ドライブ）磁気ヘッド駆動用モーター VCM (ボイスコイルモーター）、高級スピー カー、ヘッドホン、電動補助型自転車、ゴルフカート、永久磁石式磁気共鳴診断装置 (MRI)などである。さらに、ハイブリット 'カー駆動用モーターにおいても実用化が進 められている。
[0003] RFeB磁石は 1982年に本願発明者らによって見出された（特許文献 1)。この RFeB磁 石は、正方晶の結晶構造の、磁気異方性を有する R Fe B金属間化合物を主相とす
2 14
る。高い磁気特性を得るためには磁気異方性の特徴を生かすことが必要であり、焼 結法以外にも鎳造 ·熱間加工 ·時効処理の方法（特許第 2561704号)や急冷合金をダ ィ 'アップセット加工する方法（米国特許第 4，792，367号）が提案されている。しかしこ れらの方法は、磁気特性および生産性の両面において焼結法に劣る。焼結法は、永 久磁石に必要とされる緻密で均質な微細組織を得るための最良の方法である。
[0004] [製造工程]
RFeB焼結磁石は、組成配合、溶解、铸造、粉砕、磁界中圧縮成形、焼結、熱処理 の工程を経て製造される。
[0005] [組成]
RFeB磁石が見出された後、その保磁力などの特性改善のため、添加元素（特許第 1606420号等）、熱処理（特許第 1818977号等）、結晶粒径コントロール（特許第 16622 57号等）などの効果が明らかにされてきたが、保磁力の向上に最も効果的なのは、重 希土類元素（Dy、 Tb)の添加である（特許第 1802487号)。重希土類元素を多量に用 いれば保磁力は確実に増加するが、飽和磁化が低下して最大エネルギー積が低下 する。また、 Dy、 Tbは資源に限りがあり、高価であるため、将来に需要増大が見込ま れるハイブリットカーや産業用 ·家庭用モーターをまかなうことは不可能である。
[0006] [溶解]
焼結磁石には緻密で均一な微細組織が要求される。当初は合金溶湯を铸造し、微 粉砕する方法が一般的であつた (例えば特許第 1431617号)。合金溶湯をストリップキ ャスト法で急冷すれば α鉄の出現が抑えられて、非磁性の希土類元素の量を少なく することで高レ、エネルギー積が得られる（特許第 2665590号、特開 2002-208509等）。
[0007] [粉碎]
RFeB合金は水素を吸蔵させると合金内にマイクロクラックが生じ、粉砕が容易にな る（特許第 1675022号)。微粉砕には、シャープな粒度分布の粉末が得られることから 、窒素などの不活性ガスを利用するジェットミル粉砕が主流である（特許第 1883860号 等)。
[0008] [成形]
磁界中で粉末を圧縮成形して磁気異方性焼結磁石を得る方法は、フェライト磁石 の発明に端を発し (特公昭 29-885号、米国特許第 2,762,778号）、その後 RCo磁石や RFeB磁石の製造に応用された（米国特許第 3，684，593号等、特許第 1431617号)。微 粉末は RFeB正方晶結晶構造の c軸を一方向に揃えて成形される。金型プレス法が 一般的であるが、さらに高い配向度と高いエネルギー積を得る方法として CIP法（特 許第 3383448号）や RIP法（特許第 2030923号等）がある。
[0009] [金型プレス法]
ウェント等によって 1951年にフヱライト磁石が発明（特公昭 35-8281号、米国特許第 2,762,777号）された同じ年に、ゴルター等によって磁気異方性焼結フェライト磁石が 発明された（特公昭 29-885号、米国特許 2,762,778号)。このとき初めて、磁気異方性 永久磁石の製法に磁界中圧縮成形 *焼結の手法が用いられた。その後、金型プレス 法における欠点を克服するために数多くの改良がなされてきた。
[0010] [潤滑剤の添加] 金型成型時の微粉末の配向を高めるため、また、粉末と粉末、粉末と金型の摩擦を 軽減するために、潤滑剤を添加する方法がある（特許第 2545603号、第 3459477号等
[0011] [湿式磁場プレス]
微粉末の酸化を防ぎながら高い配向性を達成するために鉱物油、合成油又は植 物油と微粉末の混練物を金型内に高圧注入し、磁界中で湿式圧縮成形する方法が ある（特許第 2731337号等）。この場合、スラリーを加圧注入、加圧充填すると高い磁 気特性が得られるという報告がある（特許第 2859517号)。
[0012] [CIP]
金型成型法では一方向からの加圧し力採用できず、それが配向を乱す原因である 。あらゆる方向から等方的に圧力を加えることができれば、配向の乱れが小さくなる。 圧力を等方的に加える方法には、微粉末をゴム容器に入れて外部から磁界をかけ、 冷間静水圧プレス（Cold Isostatic Pressing, CIP)を施す方法（特許第 3383448号）等 力 Sある。
[0013] [RIP]
CIPと同等の効果を得る方法として、本発明者らは先に金型プレス機内にゴム型を 設置して等方的圧力を加える RIP (Rubber Isostatic Pressing)法を提案した（特許第 2 030923号）。この方法は自動化が容易なため、 CIPよりもはるかに量産に向いている。
[0014] [AT]
凝集性のある微粉末を金型プレス等のダイ'キヤピティに充填する方法として、空気 タッピング（エア'タッピング、 Air Ta卯 ing、 AT)法が提案された（特開平 9-78103号、 特開平 9-169301号、特開平 11-49101号)。空気タッピングとは、高速の気流を粉末 に断続的に作用させて、ダイ'キヤビティに粉末を高密度にかつ均一に充填する技術 である。更に、空気タッピング法を用いて固化し、ユアネットシェイブの成形体を得る 方法が提案されている（特開 2000-96104号)。
[0015] レ ルス磁界]
粉末の方向を揃えるために外部から磁界を印加する方法が採用される。 RFeB磁石 の場合、正方晶構造の c軸方向が容易磁化軸に相当し、磁界を印加すると粉末は一 方向に配向する。通常の金型プレスの場合は電磁石による静磁界が印加され、その 大きさは最大 15kOe程度である。し力し、空心コイルを用いたパルス磁界では 15〜55 kOeの強い磁界をかけることができ、実際に高い磁界を印加した方が磁気特性は向 上する（特許第 3307418号)。
[0016] [クローズドシステム]
粉末が酸化するのを避けるために粉砕工程、成形工程を不活性雰囲気下で行うこ とが提案されている（特開平 6-108104)。
[0017] 特許文献 1 :特許第 1431617号
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0018] [焼結法の効果]
粉末冶金 (焼結）法では、緻密で均一な微細組織が得られる。希土類コバルト磁石 や RFeB磁石において、それぞれの材質の特性を生かし、高性能の永久磁石を得る には粉末冶金法にまさる方法はなレ、。
[0019] [磁界中プレス成形]
磁気異方性焼結磁石の製造方法に磁界中圧縮成形 ·焼結の手法が用いられたの は、 1951年にウェント等によってフェライト磁石が発明（特公昭 35-8281号、米国特許 2,762,777号）された直後に、ゴルター等によって磁気異方性焼結フェライト磁石が出 現したのが最初である（特公昭 29-885号、米国特許 2,762,778号)。圧縮成形する目 的は、圧縮によって液体成分を搾り出すため、及び、配向した粒子を固定するためで あるとされている。また、圧縮成形は所望の形状を得るために好ましいとされている。 圧縮成形しないでそのまま磁界中で容器と共に加熱した例があるが、圧縮成形した 例に比べて、密度が低ぐ磁気特性も低い。
その後磁界中圧縮成形 '焼結の手法は RCo焼結磁石（米国特許第 3，684，593等)及 び RFeB焼結磁石（特許第 1431617号）に引き継がれた。磁界を印加することは粒子 を配向するために必須の工程である力 圧縮の効果については特に深い考察は行 われて来なかった。
[0020] [金型プレスが選択される理由] 金型プレスが用いられる理由は、ほとんど最終形状 ·寸法に近レ、もの（ネットシエイ プ）が得られ、歩留まりがよ 自動化が可能だからである。特にネットシェイブと歩留 まりの観点からは金型プレス法は量産に適した方法として広く採用されてきた。
[0021] [RIP]
CIPと同等の効果を得る方法として、本願発明者らは先に RIP法を提案した (特許第 2030923号）。 RIPでは、微粉末をゴム型に入れて、パルス磁界をかけ、ゴム型全体を 金型プレス機で加圧する。 CIP方式と同じく等方的に圧力が加えられ、かつパルス磁 界を用いることができるので、金型プレス法よりも磁気特性は高レ、。この方法は、ゴム 型充填、パルス磁界印加、圧縮成形、消磁の工程を連続して行う自動化が可能なた め、量産に向いている。
[0022] [磁界中プレス工程の詳細]
長い歴史の中で、金型プレス法は効率的な作業のために自動化が図られてきた。 その工程はおおよそ次の通りである。
'微粉末がフィーダ一を通して金型内に供給される。
•上パンチを下ろしてキヤビティを封じる。
•磁界が印加される。
•磁界を印加しながら上パンチと下パンチで加圧する。
•逆磁界または交番磁界をかけて圧粉体を消磁する。
•上パンチが上がる。
•下パンチが上がり（またはダイスが下がり）、圧粉体が金型上に押し出される。 'ロボット 'アームが圧粉体をコンベアに運ぶ。
•圧粉体が一箇所に集められる。
'焼結台版上に並べられる。
この際、衝突や溶着を避けるために、圧粉体は間隔をおいて配置される。作業状況 により圧粉体は数日間保管されることがある。粉末冶金法で用いられる金型プレスは 精密機械であり、単個（1個）取りのプレスであればパンチ ·ダイスの位置合わせは比 較的容易であるが、多数個取りの場合は複雑である。磁石は円板、矩形、穴あき円 板、弓形など、さまざまな形状 ·寸法のものが要求され、その度に煩雑な金型取替え 作業が必要となる。
[0023] [磁界中圧縮成形の目的と効果]
圧縮成开の役害1 Jについて、例えば" Rare-earth Iron Permanent Magnet", edited by J.M.D. Coey, CLARENDON PRESS, OXFORD, 1996, pp. 340-341には、 "The pres sing load is sufficient to make compacts having enough strength to be handled but wi thout significant misorientation of the crystallites.〃(力卩圧カは粒子の酉己歹 l [に重要な 乱れを起こすことなくハンドリングのための充分な強度をもった圧粉体を作るのに充 分な程度である）と記載されている。また、 J. Ormerod, "Powder Metallurgy of rate ea rth permanent magnets， Powder Metallurgy 1989, Vol. 32, No. 4, p. 247では、 i'h e pressing pressure should be sufficient to give the powder compact enough mechani cal strength to withstand handling, but not nigh enough to cause particle misorientat ion." (加圧力は圧粉体にハンドリングに耐える充分な機械的強度を与える程度であ る力 S、粒子の配向の乱れを起こすほど高くない程度でなければならなレ、）との記載が ある。いずれの文献においても、大きな圧力で加圧すれば配向が乱れることを認識し ながら、ハンドリングのために圧粉体に充分な強度を持たせるためには強く圧縮する ことが必要であると認識されてレ、る。
[0024] [希土類磁石に固有の問題]
希土類磁石は、化学的に活性で酸化し易い希土類元素を約 30重量 %含む。希土類 焼結磁石製造工程には、化学的に活性な希土類元素を大量に含み、平均粒度が 3 β mくらいの微粉末を取り扱う工程が存在する。この微粉末のひとつひとつを磁界中 で一定方向に配向する必要があるため、一般粉末冶金法で用いられるような、予め 造粒して粉末の流動性を改善する手段を用いることができない。微粉末は嵩が大きく 、また粉末ひとつひとつが磁石の性質を有しているため、金型キヤビティ内に粉末を 供給してもブリッジを形成し、均等充填がむずかしい。
[0025] [配向を上げるために]
金型成形時の微粉末の配向度を高めるため、潤滑剤を添加する方法が提案されて いる（特許第 3459477号、特開平 8-167515等)。潤滑剤は、微粉末の摩擦を小さくす る効果があり、磁界をかけながら圧縮するときの配向度を向上させる。しかし、充分な 潤滑効果を得る目的で多量の潤滑剤を加えると、脱脂のために長時間を必要とする
。ある種の液体潤滑剤（例えば特開 2000-306753号）は揮発性にすぐれていて、焼結 体中にほとんど残存しないとされる。しかし、配向度を向上させる目的で潤滑剤を多 量に添加すると、金型プレス後の圧粉体強度が弱くなり、ハンドリングの問題を生じる 。金型プレス機では電磁石によって静磁界が印加される。電磁石による静磁界は、 鉄心による磁束の飽和があるため、せいぜい 10〜15kOe (1〜1.5T)程度に留まる。磁 界をかけたまま加圧していくと、粉同士の摩擦力のほうが大きくなつて、粉が回転し、 配向が乱れる。それを防ぐために、パルス磁界による配向方法が提案されている（特 許第 3307418号)。パルス磁界では 1.5〜5.5Τの磁界をかけることができて、 Β (残留 磁束密度）が向上する効果が確認されている。しかし、この発明のように金型プレス 機内でノ^レス磁界を印加すると、磁界をかける度に渦電流損やヒステリシス損が発生 して金型が発熱する。また、金属製の金型に瞬間的な衝撃が加わり、精密機械であ るプレス機の寿命を短くするため、実用的でない。
[0026] [圧粉体強度を上げるために]
金型プレス法の作業性を向上させるために有機質のバインダーや潤滑剤を添加し たり、湿式成形する方法が提案されているが、いずれも強い圧力で圧縮することが前 提となっており、これらの成分は圧粉体内部に強く閉じ込められて、焼結前段階の脱 脂工程にぉレ、て容易に除去されなレ、。低レ、温度で長時間加熱することで脱脂が完 全に行われるが、生産性は著しく低下する。有機質成分が残存するまま高温で過熱 すると、炭素などの不純物が構成元素と反応して磁気特性等が低下し、耐食性が悪 くなる。
[0027] [湿式成形法]
微粉末の酸化を防ぎながら高い配向度を達成するために鉱物油 ·合成油と微粉末 の混合物を磁界中で湿式圧縮成形する方法が提案されている（特許第 2859517号等 )。ジェットミルで微粉砕した粉末を鉱物油あるいは合成油中に集積し、混合した後、 金型キヤビティ内に加圧注入'加圧充填する。湿式成形は Srフェライト磁石の製造技 術の応用であるが、フェライト磁石では水を用いるのに対して希土類磁石では水を用 レ、ることができず、溶媒や油を用いる。し力し油は炭素など不純物となる成分を多く含 み、焼結段階で抜けにくい。容易に蒸発して残留しない油が研究されているが、固く 圧縮した圧粉体内に閉じ込められた炭素を取り除くのは困難である。油が蒸発して、 希土類と反応しない温度で脱脂する作業が必要であるが、そのためには比較的低温 で長時間保持しなければならず、量産効率が著しく悪くなる。脱脂が十分に行われな いと、高い温度で希土類元素と容易に反応して磁気特性を劣化させるとともに、耐食 性を悪くする。
[0028] [無酸素工程]
金型プレス法では、微粉末は大気中に晒される。微粉末を作製後、磁界中プレス 力も焼結炉への搬入までを不活性ガス雰囲気中で行うとする提案がある（特開平 6-1 08104)。しかし、実際には金型周辺に飛び散った微粉を掃除したり、頻繁に金型を 取替えることが不可欠である。飛び散った微粉をそのままにしておくと、開放するとき に非常に危険である。磁石微粉は嵩が大きくブリッジを作り易いために定量供給がう まくいかず、定期的に圧粉体重量を測定してフィードバックする必要がある。一般的 な結晶のように多量のバインダーと高圧を用いて成形して堅牢な圧粉体を作製する ようなことは、希土類磁石ではできない。したがって、圧粉体は脆くこわれやすい。グ ローブボックスのように人間の手をプレス機に差し入れて作業することは危険であり、 非能率である。すなわち、金型プレス機を含む工程全体を不活性雰囲気中に置くと レ、う構想は量産的に成功させることがきわめて難しい。
[0029] [微粉末を用いない理由]
ダイス.パンチのクリアランスを如何に小さくしょうとも、 3 a mの微粉末を閉じ込める のは不可能であり、微粉末を圧縮するたびにはじき出された微粉末が金型周辺を飛 び交うことになる。それらは、発火'爆発の危険性をもつ。 自動集塵機で集めることは 可能だが、定期的に掃除が必要である。世界で最も進んだ技術をもつ磁石メーカに おいて、量産に使われる RFeB焼結磁石の結晶粒径は、レーザー式粉末粒度分布測 定装置により測定される粒径の中央値である D 力 .5〜6 μ ιηであるとされる。 D の測
50 50 定値は顕微鏡による実測値の大きさに近いことが知られている。 R Fe B金属間化合
14
物の単磁区粒子径はさらに小さい（0.2〜 5 μ πι)。従って、焼結磁石の場合におい ても、より小さな結晶粒子径の方が高い保磁力を期待できる。ところが実際には、特 開昭 59-163802号第 3図から明らかなように、粒子径が小さくなると急激に保磁力が 低下する。これは、微粉を取り扱う従来工程において酸化が避けられないことを示し ている。化学的に活性な希土類元素を含む RFeB合金微粉は、非常に酸化し易 大気中に放置すると発火することがある。粉末粒径が小さいほど発火の危険性は大 きくなる。発火しないまでも容易に酸化し、焼結磁石において非磁性の酸化物として 存在し、磁気特性低下の原因となる。しかし従来法では、成形プロセスと、成形体を 焼結炉に搬入するプロセスで微粉末が大気に晒されることは避けられない。上述のよ うに世界のトップメーカの微粉砕粉末の粒径は D で 4.5〜6 μ πι程度であり、これより も細かいと、たとえ成形体であっても容易に酸化が起こる。微粉末に予め油や液体潤 滑剤を添加し、酸化防止の相乗効果を持たせようとする試みがあるが、潤滑剤などの 多量の添加は圧粉体強度を弱くし、また炭素などを残留させて磁気特性を低下させ る。すなわち、 D =4 μ m以下の微粉を、従来の金型プレス法では実際上取り扱うこ とはできない。
上述したように、 RFeB系焼結磁石の製造方法および製造装置の第一の課題は、製 造ラインを完全に密閉系にすることが難しレ、とレ、うことである。 RFeB系焼結磁石では、 製造工程中の粉末や圧粉体の酸化をできるだけ低く抑えるほど、また粉末の粒径を 小さくするほど高特性化できることが知られている。ところが、表面層の酸化が少なく 、粉末粒径が小さいほど粉末は活性で、製造ラインは常時 Nなどの不活性ガスで満 たしておかなくてはならなレ、。少しでもそこに空気が侵入すると、粉末が発熱する。量 産ラインでは粉末の量が多いので、小さい発熱が大きい発熱に、そして火災につな 力 ¾心配がある。現在、大部分の RFeB系異方性焼結磁石は金型プレス法または RIP 法を使用した生産ラインによって生産されている。これらの生産ラインの一部は不活 性ガスを満たして運転するように設計されており、これらの生産ラインによって生産さ れる RFeB系異方性焼結磁石は酸化の程度が低く高特性である。しかし、これらの低 酸素生産ラインは火災や爆発にいたる大事故の心配を払拭できていない。そのため 、特性のさらなる向上が可能であることが分っていても、現状以上に粉末を活性化す ることは困難である。現状の生産ラインを完全な密閉系にすることが困難な理由は次 の通りである。 [0031] 金型プレスを使用した生産ライン：
(1)囲わなければならない空間が大きい。
(2)系に空気を入れないで大型の金型を交換することは困難である。
(3)粉末充填、圧縮、圧粉体取出し、圧粉体清掃 (余分に付着している粉末除去)、 圧粉体を台板上に整列、圧粉体を載せた台板の箱詰め、圧粉体を入れた箱を焼結 炉に装入、という一連の工程を、生産性向上のために短いサイクルタイムで実施しな くてはならない。実際の工程では、これらの工程中に様々なトラブルが頻繁に発生す る。トラブルを解決するためにはどうしても人手が必要で、系内に空気を導入しなくて は解決しなレ、事態がしばしば発生する。
[0032] RIPを使用した生産ライン：
ゴム型に粉末を高密度充填、磁界配向、圧縮、圧粉体取出し、ゴム型清掃、圧粉 体を台板に整列、圧粉体を載せた台板の箱詰め、圧粉体を入れた箱を焼結炉に装 入、という一連の工程においても、サイクルタイムを短くすることが生産性向上のため 不可欠であり、それによりトラブルが頻繁に発生する。金型プレスによる生産ラインと 同様、系内に空気を導入して問題を解決しなくてはならない事態がしばしば発生す る。
[0033] 上述した 2種類の生産ラインにおいて、系を完全に密閉系にできない第一の理由は 、粉末を圧縮した後、圧粉体を金型あるいはゴム型から取り出さねばならないことにあ る。圧粉体を金型やゴム型から取り出すときに圧粉体が割れたり、欠けたり、余分な 粉末を吸い付けたりして、トラブノレが起こる。その後の圧粉体の取り扱いの工程中に おいても圧粉体の割れや欠けによるトラブルが起こる。そのようなトラブルに対しては ロボットによる対処ができないので、系内に空気を導入して、人手によって対処が行 われることになる。このようにして、従来の生産ラインでは、一時的には密閉系での RF eB系異方性焼結磁石の生産は可能であるが、長時間の連続運転はきわめて難しぐ 現状以上に活性な粉末を取り扱うことは生産現場から拒否されるだけでなぐ実際に 危険である。
[0034] 上述したように、従来の金型プレス法や RIP法を使用した RFeB系異方性焼結磁石 の生産方式は、活性な粉末を取り扱う工程としては不適当であり、量産品として、これ まで以上に磁気特性が高レ、、特に保磁力が高い磁石を生産するために、粉末粒径 を小さくしたり、粉末に含まれる酸素量を下げたりすることに関して限界があった。レ 一ザ一式粒度分布測定法で測定したとき、従来の生産方式に使われる粉末は、世 界のトップメーカの最高レベルの RFeB磁石の生産においても D として表わされる粒 径分布の中央値が 5 a m程度までであった。
[0035] RFeB系異方性焼結磁石の生産方式のもう一つの課題は、平板状および弓形板状 磁石の生産性が低いという問題である。 RFeB系異方性焼結磁石の全製品の中で平 板状および弓形板状磁石の占める割合はきわめて高い。これらの磁石において磁化 方向はいずれも板面に垂直な方向である。
[0036] 従来法による平板状磁石の製造方法の 1つは、大きいブロック状焼結体を外周刃 切断機で薄切りする方法である。この方法の欠点は焼結後の高価な焼結体の一部 が切くずになってしまうことで、その割合は品物の厚さが薄くなるにつれて上がってい く。もう 1つの問題は加工 (切断）に時間がかかり、工具の消耗も大きいことである。
[0037] 従来法による平板状磁石の製造方法として、もう一つの方法は、金型プレス法によ つて 文ずつ磁界中プレスして圧粉体を作り、 文ずつ別々に焼結する方法である。 この方法の欠点は、平板状磁石の成形には平行磁界中プレス法を使わなければな らないことである。平行磁界中プレス法によると、圧縮時に粉末の配向が乱され、焼 結によって作られる磁石の最大エネルギー積力 直角磁界中プレス品よりも lOMGOe 近く低くなる。さらに平板状磁石を 1つずつプレスして焼結する方法は生産性が低い 。レ、くつかのダイキヤビティを作って複数個の圧粉体を作製して焼結する多数個取り プレス法を使うこともできるが、印加圧力の制限から、一度に成形できる圧粉体の数 は 2〜4個程度で、あまり大きレ、改善にはならなレ、。
[0038] 従来法により弓形板状磁石を生産するには普通平行磁界中プレス法が使われる。
この方式は、上述した平板状磁石を作製するときと同じ問題を有する。即ち、焼結後 の磁石の配向性が低いために磁石の最大エネルギー積が低いということと、 1個ずつ 成形する方法、あるいは複数個のダイキヤビティによる多数個取り成形法を使っても 、成形から焼結までの工程の生産性が低いとレ、うことである。
[0039] 従来法によって弓形板状磁石を生産するとき、直角磁界中プレス法を使うと焼結後 の磁石の最大エネルギー積の向上を計ることができる。しかしこの場合でも、生産性 が低いという欠点は残る。また、弓形板状形状の圧粉体の高さをあまり大きくできない という問題がある。
[0040] もう一つの従来の生産方式の欠点は、円形あるいは異形形状の断面を持つ長尺物 の焼結体の生産ができないということである。金型プレス法では、平行磁界中プレス 方式のときは、成形できる圧粉体の長さ（高さ）に制限があること、磁石の最大エネル ギ一積が低いことが問題である。直角磁界中プレス方式により長尺物を作製するとき は、成形できる圧粉体の断面形状に制約があり、二ァネットシエイブの成形ができな い。
[0041] さらに従来の生産方式の欠点として、高特性を持つ扁平リング磁石の生産が困難 であることが挙げられる。扁平リング磁石は円板面に垂直な方向に磁化して使用され る。扁平リング磁石を作るには、平行磁界中プレス方式が使われるが、この方式では 、最大エネルギー積が直角磁界中プレス法により作られた磁石より lOMGOe近く低い ものしか生産できない。 RIP法は扁平リング磁石の生産方式として高特性化が期待さ れたが、成形時の形状のゆがみの問題等のため、扁平リング磁石の RIP法による生 産は行われていない。
[0042] 従来法のもう 1つの問題は、 1mmまたはそれ以下の厚さの薄板状磁石や、断面の 一辺または直径が lmm以下の異形断面長尺品や円形断面長尺品の焼結磁石を、そ のような小寸法をもつ圧粉体の焼結により直接作製することができないことである。そ の理由は、そのように小さい寸法をもつ圧粉体を金型プレスや RIP法により作製するこ とが難しい上に、圧粉体作製後、そのように小さい寸法を持つ圧粉体を台板上に並 ベたり箱に詰めたり、焼結炉に装入したりするときに壊れないように取り扱うことが難し レ、からである。金属射出成型（metal injection molding, MIM)法力 つの可能な方法 として知られているが、炭素不純物の残留等の問題があって、 RFeB異方性焼結磁石 の生産にはあまり使われていない。
[0043] [本発明の目的]
本発明の目的は、磁気異方性希土類系焼結磁石の製造法および製造装置におい て、現状の金型プレス法および RIP法を含む焼結磁石製造法および製造装置の根本 的な問題を排除し、現状より高い最大エネルギー積と高い保磁力をもつ RFeB系焼結 磁石を提供すること、平板状磁石や弓形板状磁石の生産性を向上させること、高い 配向度を持つリング磁石を作製する手段、並びに円形や異形断面をもつ長尺品焼 結体及び lmm以下の小寸法をもつ焼結体を作製する手段を提供することである。 課題を解決するための手段
[0044] 上記課題を解決するために成された本発明に係る高密度、高配向度磁気異方性 希土類焼結磁石の製造方法の第 1の態様は、
a)製品の形状に対応した空洞を持つ容器 (以下これをモールドという）に合金粉末 を高密度に充填する工程と、
b)前記合金粉末に高磁界を印加して、合金粉末を配向させる工程と、 c)前記合金粉末をモールドに入れたまま、該合金粉末から放出される気体成分を モールド外に排出可能な状態で加熱して焼結する工程と、
d)前記合金粉末の焼結体を前記モールドから取り出す工程と、
を有することを特徴とする。
ここで、空洞は所望の製品の形状と寸法および焼結時の収縮を考慮して設計する ことが望ましい。高密度、高配向度焼結体とは、密度が理論密度の 97%以上であり、 配向度が、最大印加磁界 10Tのパルス磁化測定法で測定したとき、残留磁化 Jの飽 和磁化 Jによる割合 J /J力 ¾3%以上であることである。
s r s
[0045] 本発明に係る製造方法の第 2の態様は、
a)モールドに合金粉末を高密度に充填する工程と、
b)前記合金粉末に高磁界を印加して、合金粉末を配向させる工程と、 c)前記合金粉末をモールドに入れたまま、該合金粉末から放出される気体成分を モールド外に排出可能な状態で加熱して、この合金粉末の仮焼結体を作製するェ 程と、
d)前記仮焼結体を前記モールドから取出すか、前記モールドの一部を除去した後 、前記仮焼結体を、その仮焼結温度より高温に加熱して本焼結する工程と、 e)前記仮焼結体を本焼結した焼結体を、前記モールドの残部から取り出す工程と を有することを特徴とする。
[0046] 本発明に係る製造方法の第 3の態様は、第 1又は第 2の態様にぉレ、て、合金粉末の モールドへの充填密度が該合金の真密度の 35〜60%であることを特徴とする。
通常、合金粉末を空洞内に落としこむだけの粉末充填法によると、粉末の充填密 度は理論密度の 20%程度である。本発明の方法では 35%以上に高密度充填すること が好ましい。 35%以下では、焼結後の焼結体密度が低ぐ大きい巣が焼結体中に形 成され、実用的な焼結磁石にならなレ、。充填密度があまり高すぎて、 60%以上になる と合金粉末の磁界配向が困難になる。
[0047] 本発明に係る製造方法の第 4の態様は、第 3の態様において、前記充填密度が真 密度の 40〜55%であることを特徴とする。
第 3の態様より好ましレ、範囲を与える。
[0048] 本発明に係る製造方法の第 5の態様は、第 1〜第 4の態様のいずれかにおいて、配 向磁界が 2T以上であることを特徴とする。
焼結磁石の配向度 J /J力 3%以上となるために、配向磁界は少なくとも 2T以上であ ること力 S好ましレ、。
[0049] 本発明に係る製造方法の第 6の態様は、第 5の態様において、配向磁界が 3T以上 であることを特徴とする。配向磁界のより好ましレ、範囲を与える。
[0050] 本発明に係る製造方法の第 7の態様は、第 6の態様において、配向磁界が 5T以上 であることを特徴とする。これは配向磁界のさらに好ましい範囲を与える。
[0051] 本発明に係る製造方法の第 8の態様は、第 5〜第 7の態様のいずれかにおいて、配 向磁界がパルス磁界であることを特徴とする。
[0052] 本発明に係る製造方法の第 9の態様は、第 8の態様において、配向磁界が交番磁 界であることを特徴とする。
[0053] 本発明に係る製造方法の第 10の態様は、第 5〜第 9の態様のいずれかにおいて、 配向磁界を複数回印加することを特徴とする。
[0054] 本発明に係る製造方法の第 11の態様は、第 10の態様において、配向磁界が直流 磁界と交番磁界の組合せであることを特徴とする。
[0055] 本発明に係る製造方法の第 12の態様は、第 1〜第 11の態様のいずれかにおいて、 合金粉末に潤滑剤が添加されていることを特徴とする。
[0056] 本発明に係る製造方法の第 13の態様は、第 12の態様において、潤滑剤が固体潤 滑剤または液体潤滑剤あるいはその両方であることを特徴とする。
[0057] 本発明に係る製造方法の第 14の態様は、第 13の態様において、液体潤滑剤が脂 肪酸エステル又は解重合ポリマーを主成分とすることを特徴とする。
[0058] 第 6〜第 14の態様は配向度を向上させるための手段を与えるものである。
[0059] 本発明に係る製造方法の第 15の態様は、第 1〜第 14の態様のいずれかにおいて、 合金粉末の粒径が 4 μ m以下であることを特徴とする。
これにより、従来の金型プレス法または RIP法を含む磁石製造法では粉末が活性す ぎて量産化が困難であった高特性 RFeB異方性焼結磁石の生産が可能になる。
[0060] 本発明に係る製造方法の第 16の態様は、第 15の態様において、合金粉末の粒径 力 ¾ / m以下であることを特徴とする。これにより、第 15の態様よりさらに高特性の磁石 の生産が可能になる。
[0061] 本発明に係る製造方法の第 17の態様は、第 16の態様において、合金粉末の粒径 力 / m以下であることを特徴とする。これにより、第 16の態様よりさらに高特性の磁石 の生産が可能になる。
[0062] 本発明に係る製造方法の第 18の態様は、第 17の態様において、合金粉末の粒径 力 /z m以下であることを特徴とする。これにより、第 17の態様よりさらに高特性の磁石 の生産が可能になる。
[0063] 本発明に係る製造方法の第 19の態様は、第 16〜第 18の態様のいずれかにおいて 、合金粉末の粒径が 3 μ m以下であって焼結温度が 1030°C以下であることを特徴とす る。
これにより RFeB焼結磁石の高特性化が図れるとともに、モールドの寿命を大幅に延 ばすことが可能になる。
[0064] 本発明に係る製造方法の第 20の態様は、第 19の態様において、合金粉末の粒径 力 ¾ μ m以下であって焼結温度が 1010°C以下であることを特徴とする。これにより RFe B焼結磁石の高特性化が第 19の態様よりさらに進み、モールドの寿命もさらに向上す る。 [0065] 本発明に係る製造方法の第 21の態様は、第 1〜第 20の態様のいずれかにおいて、 モールドの一部又は全部を複数回使用することを特徴とする。
これは本発明を工業的に実施するとき、生産性向上のためにぜひ必要なことである
[0066] 本発明に係る製造方法の第 22の態様は、第 1〜第 21の態様のいずれかにおいて、 モールドが複数個の空洞を持つことを特徴とする。
[0067] 本発明に係る製造方法の第 23の態様は、第 1〜第 22の態様のいずれかにおいて、 空洞が柱状であることを特徴とする。
これは円形断面あるいは異形断面をもつ長尺品をネットシヱイブで作製する方法で ある。
[0068] 本発明に係る製造方法の第 24の態様は、第 1〜第 23の態様のいずれかにおいて、 筒状の空洞の中心に柱状の中子が配置されていることを特徴とする。
[0069] 本発明に係る製造方法の第 25の態様は、第 24の態様において、合金粉末を空洞 に充填し、磁界を印加して配向した後、モールドの中子を抜いて、又は、モールドの 中子を細いものに置き換えて、焼結することを特徴とする。
第 24及び第 25の態様は、従来法では不可能であった直角磁界中プレス品なみの 高特性をもつ、筒形リング状磁石の生産を可能にするものである。
[0070] 本発明に係る製造方法の第 26の態様は、第 23〜第 25の態様のいずれかにおいて
、空洞の主軸方向に磁界を印加して合金粉末を配向することを特徴とする。
[0071] 本発明に係る製造方法の第 27の態様は、第 26の態様において、前記主軸方向の 空洞両端の蓋および底にあたる部分の材質を強磁性体とすることを特徴とする。 第 26及び第 27の態様は、ゆがみのできるだけ少ない柱状あるいは筒状の焼結体を 得るための手段を与える。
[0072] 本発明に係る製造方法の第 28の態様は、第 22の態様において、空洞が平板状で あることを特徴とする。これは、平板状磁石の高生産性生産方法を与える。
[0073] 本発明に係る製造方法の第 29の態様は、第 22の態様において、空洞が弓形板状 であることを特徴とする。これは、弓形板状磁石の高生産性生産方法を与える。
[0074] 本発明に係る製造方法の第 30の態様は、第 28又は第 29の態様にぉレ、て、空洞の 平板面又は弓形板面に垂直な方向に磁界を印加して合金粉末を配向することを特 徴とする。
[0075] 本発明に係る製造方法の第 31の態様は、第 30の態様において、空洞の平板面又 は弓形板面を形成する部分の材質が非磁性体又は 1.5T以下の飽和磁化を有するも のであることを特徴とする。
[0076] 本発明に係る製造方法の第 32の態様は、第 31の態様において、前記飽和磁化が 1
.3T以下であることを特徴とする。
第 30〜第 32の態様は平板状あるいは弓形板状磁石を製造するとき、巣のない、高 密度の焼結体を得るための手段を与える。
[0077] 本発明に係る製造方法の第 33の態様は、第 22〜第 32の態様のいずれかにおいて
、モールドに複数の空洞が 2列以上並んで配置されてレ、ることを特徴とする。
[0078] 本発明に係る製造方法の第 34の態様は、第 1〜第 33の態様のいずれかにおいて、 モールドの部位のうち、合金粉末の磁界配向方向と平行な壁を構成する部位の一部 または全部が強磁性体であることを特徴とする。
[0079] 本発明に係る製造方法の第 35の態様は、第 1〜第 34の態様のいずれかにおいて、 空洞の内壁に焼着き防止コーティングを施したことを特徴とする。
[0080] 本発明に係る製造方法の第 36の態様は、第 1〜第 35の態様のいずれかにおいて、 機械的な振動を利用する機械的タッピング法、押し棒を押しこむことによるプッシヤー 法若しくは気体流の衝撃を使うエアー'タッピング法又はそれらの併用によって合金 粉末をモールドに強制充填することを特徴とする。
[0081] 本発明に係る製造方法の第 37の態様は、第 1〜第 36の態様のいずれかにおいて、 溶湯急冷法により得られた合金を粉砕して得られる微粉末を合金粉末として用いるこ とを特徴とする。
[0082] 本発明に係る磁気異方性希土類焼結磁石の製造装置の第 1の態様は、
a)合金を微粉砕した合金粉末をモールドに高密度充填する合金粉末充填手段と、 b)合金粉末を磁界中配向する磁界中配向手段と、
c)当該モールドのまま合金粉末を焼結する焼結手段と、
d)モールドを合金粉末供給手段、磁界中配向手段、焼結手段の順に搬送する搬 送手段と、
e)合金粉末充填手段、磁界中配向手段、焼結手段及び搬送手段を収容する容器 と、
f)前記容器の内部を不活性ガス雰囲気又は真空にする雰囲気調整手段と、 を備えることを特徴とする。
[0083] 本発明に係る磁気異方性希土類焼結磁石の製造装置の第 2の態様は、
a)合金を微粉砕した合金粉末をモールドに高密度充填する合金粉末充填手段と、 b)合金粉末を磁界中配向する磁界中配向手段と、
c)当該モールドのまま合金粉末を保形するまで仮焼結する仮焼結手段と、 d)仮焼結した合金粉末を本焼結する本焼結手段と、
e)モールドを合金粉末供給手段、磁界中配向手段、仮焼結手段、本焼結手段の 順に搬送する搬送手段と、
f)合金粉末充填手段、磁界中配向手段、予備焼結手段、本焼結手段及び搬送手 段を収容する容器と、
g)前記容器の内部を不活性ガス雰囲気又は真空にする雰囲気調整手段と、 を備えることを特徴とする。
これは、本発明を実施する装置の安全性を高めるための手段を与える。
[0084] 本発明に係る製造装置の第 3の態様は、前記容器を収容する外部容器を備えるこ とを特徴とする。これは、本発明を実施する装置の安全性をさらに高めるための手段 を与える。
発明の実施の形態及び効果
[0085] 本発明によれば、磁気異方性希土類焼結磁石の製造方法において、空洞を持つ モールドに微粉末を充填し、外部力ら磁界を印加して粉末を配向した後、そのまま焼 結する。ここで、空洞の形状や寸法は、所望の製品の形状や寸法に対応して設計す る。その際、焼結時の収縮を考慮して設計することが望ましい。
[0086] 本発明の製造方法は、 RCo (希土類コバルト)磁石や RFeB (希土類 ·鉄 'ホウ素）磁 石の製造に適用される。
[0087] 本発明によれば、微粉末をモールドに閉じ込めた後、磁界を印加し、そのまま焼結 工程に移行する。微粉が飛び交うことはなぐ希土類磁石の微粉であっても安全に取 り扱うことができる。
[0088] 本発明によれば、微粉末充填、磁界の印加、焼結炉への搬入までのプロセスの一 切がアルゴンや窒素などの不活性ガス雰囲気中、あるいは真空中で行われる。希土 類磁石は酸素など不純物の影響を受ける。 RFeB磁石にせよ、 SmCo磁石にせよ、予 め酸化される希土類量を見込んで、その化学量論組成よりも希土類リッチ側に組成 を選択することが必要とされる。し力 その分、非磁性相が多くなつて、特性が低下す る。本発明によるプロセスを RFeB磁石、 SmCo磁石の希土類磁石に適用すると、微粉 末の状態で大気中の酸素に触れる機会がないため、焼結体の酸素を低減できる。こ の場合、酸化される希土類量を予め見込む必要がないため、希土類 (Nd、 Sm)量を 極限まで下げることができて、高い磁気特性を得ることができる。同時に圧縮プロセス がないため高配向が維持されて、高 B ·高エネルギー積が実現される。
[0089] 本発明においては、焼結 (第 1の態様の場合)又は仮焼結 (第 2の態様の場合）は、 合金粉末力 放出される気体成分をモールド外に排出可能な状態で行う。そのため 、モールドには焼結時あるいは仮焼結時に脱気用の開口部、細孔、細隙あるいは溝 等が形成されていることが必要である。これら脱気用開口部等は初めから形成してお いてもよいが、合金粉末の充填及び磁界中配向の工程の後に形成してもよい。 粉末には水素解砕時に合金中に吸収された水素が多量に吸蔵されていることがあ り、また、窒素、水分などの吸着ガス成分が必ず存在する。さらに、微粉末に混合さ れた潤滑剤やバインダーの一部または全部は高温で気化する。これらの気体成分は 焼結時あるいは仮焼結時にモールドの外に排出されるようにする必要がある。これら の気体成分がモールド内に密封されたままでは、焼結時に焼結体の密度が上がらな レ、とか、焼結体がこれらの気体成分と反応して汚染され、磁気特性に悪影響を及ぼ す。このような気体成分の排出用細隙や細孔をモールドにあら力じめ設けておくか、 モールドに合金粉末を充填して、蓋を閉め、磁界配向してから、モールド外壁の一部 や中子（第 24又は第 25の態様）を除去して開口部を形成してもよい。なお、上述の細 隙や細孔は空洞とその蓋の間の合わせめのように、 自然にできる隙間でもよい。
[0090] 本発明によれば、 目的とする寸法、形状より予め定められた空洞をもつモールドに 微粉末を充填し、外部から磁界を印加して粉末を配向した後、そのまま焼結あるいは 仮焼結すること力 Sできる。
[0091] 磁石合金微粉末はモールド内に高密度充填される。高密度充填の程度は従来の 金型プレス法における充填の程度よりも高ぐ従来の金型プレス法や CIP法、 RIP法に おける圧縮成形体の相対密度よりも低い。従来法では圧粉体ハンドリングのために 堅牢な圧粉体強度が必要であった力 本発明においては圧粉体ハンドリング工程が 存在しないため、圧縮する必要がない。
[0092] 合金粉末はモールド内に十分高密度にかつ均一に充填されなくてはならない。そう でないと焼結体の密度が低下したり、パルス磁界配向時に粉末の偏りが生じて、焼 結体中に巣ができたりする。
[0093] 本発明の希土類磁石は、 RFeB磁石が好ましい。
RFeB磁石は、原子百分比で、 R (Rは Yを含む希土類元素のうち少なくとも一種）： 12
〜20%、 B:4〜20%及び残部実質的に Feからなる。
磁石の温度特性や耐食性の改善、微粉末の安定性改善のために Feの 50%未満を
Coに置換してもよい。
保磁力の改善、焼結性やその他製造性の改善のために Ti、 Ni、 V、 Nb、 Ta、 &、 Mo
、 W、 Mn、 Al、 Sn、 Zr、 Hf、 Gaなどを添加してもよレ、。これらの添加元素を複合添加し てもよいが、いずれの場合にも総量で 6原子％以下であることが好ましい。特に、 Cu、 A
1、 V、 Moが好ましい。
RFeB磁石の場合、焼結は 900〜1200°Cの間で行われる。
[0094] 本発明の希土類磁石製造方法は、希土類コバルト磁石（RCo磁石）にも適用するこ とがでさる。
RCo磁石のうち、 1-5型磁石の組成範囲は、 RTx (Rは Sm又は Smと La， Ce, Pr, Nd, Y， Gdの 1種又は 2種以上の組み合わせ、 Tは Co又は Coと Mn， Fe, Cu， Niのうち 1種 又は 2種以上の組み合わせ、 3.6 < x< 7.5)で示され、その焼結温度は 1050〜1200°C である。
2-17型 RCo磁石の組成範囲は、 R (但し、 Rは Sm又は Smを 50重量％以上含む 2種以 上の希土類元素）： 20〜30重量％、 Fe: 10〜45重量％、 Cu: l〜10重量％、 Zr、 Nb、 Hf、 V の 1種以上: 0.5〜5重量％、残部 Co及び不可避的不純物であり、焼結温度は 1050〜1 250°Cである。
1-5型の場合も 2-17型の場合も、焼結時に 900°C以下で熱処理を施すことによって保 磁力を高めることができる。
[0095] 磁気特性の高い磁石を得るためには、焼結密度を高くすると共に、上記のように粒 成長を起こすことなく焼結することにより保磁力を高くすることが望ましい。焼結密度 を十分に高くすることができ、且つ粒成長を起こすことがない焼結温度として最適焼 結温度を定義することができる。最適焼結温度は、磁石の組成及び粉末粒度、焼結 時間等により異なる。
[0096] 本発明において仮焼結は、粉末の一部が結合して形状が保存できる状態になるま で行う。そのためには、仮焼結の温度は 500°C以上とするとよい。一方、モールドの寿 命を考慮し、焼結する品物とモールドとの焼き付きを防止するためには、仮焼結の温 度は最適焼結温度より 30°C低い温度以下とするとよい。最適焼結温度では充填した 粉末の反応性が高くなつているために、モールドへの焼き付きが強くなる傾向がある からである。
[0097] RFeB磁石や RCo磁石には、金属間化合物の化学量論組成（R Fe Bや RCo )よりも
2 14 5 多い希土類元素が含有される。それらは他の構成元素との間に低融点の合金を生 成し、液相焼結を起こす。液相焼結によって、モールド内に充填された合金粉末は 充填状態から収縮して高密度の焼結体になる。筒状の空洞の中心に柱状の中子が 配置された筒形リング状のモールドに粉末を充填して焼結すると、モールドの中子に 収縮が阻止されて、焼結体の内径部分に亀裂が生じる。そのような場合には仮焼結 後、中子を除去するか、仮焼結体を本焼結用の容器に移し替えるか、あるいは粉末 をモールドに充填して磁界配向した後、仮焼結あるいは焼結のための加熱を開始す る前に中子を除去する力、又は細い中子に替えて焼結をすると、亀裂のない焼結体 が作製できる。
[0098] 本発明の特徴の 1つは、焼結後、所望の形状と寸法をもつ焼結磁石が得られるよう に設計された空洞をもつモールドを使用し、そのモールドをくり返し使用することであ る。希土類焼結磁石が 1つの商品について 100万個単位の生産が行われることが多 レ、ことを考えると、これは工業技術として必須の要件である。本発明者は、提案する 技術が一定の条件を満たしたときにモールドの繰返し使用が工業的に可能であるこ とを実証した。
[0099] 本発明では、さらに高い生産性を実現するために、多数個の空洞を持つモールド の使用を提案する。従来法としての金型プレス法や RIP法と比べて圧倒的に有利なこ とは、 1つのモールドで作製できる平板状磁石や弓形板状磁石の数が何倍も大きレヽ ことと、そのようにして作られる磁石の特性が磁石片ごとにばらつきが少なぐきわめ て均一であることである。これは、本発明では、合金粉末の配向のために、きわめて 長い空芯コイルが使用できるからである。例えば、コィノレとしてビッター型コイルを使 用し、コイルの長さを 20cmとすると、典型的な平板状あるいは弓形板状の希土類焼 結磁石を 1つのモールドで 30個も作製できる。コイルの中の磁界は均一なので、この ようにして作製される平板状あるいは弓形板状磁石の磁気特性は、磁石片ごとにほと んどばらつきがなく均一である。ビッター型コイルを使用するのは、この型のコイルは 、高磁界を繰返し発生させるコイルとして、通常の卷線型コイルに比べて寿命が長い ためである。
[0100] モールドを構成する材料の選択は、本発明を工業技術として使用するために重要 である。例えば、平板状磁石用のモールドとして、鉄製のモールドを使用すると、パ ルス磁界を印加したとき、モールド内の合金粉末が平板の外周部に押しつけられ、そ のまま焼結すると、平板の中央部に大きい巣をもつ焼結体ができる。この巣以外の部 分は高密度で、高配向の焼結体になっている。このような磁石は工業材料として不適 格であるのは当然である。モールドの材質を適正に選択する、即ち、空洞の平板面 あるいは弓形板面を形成する部分に非磁性体を用いるか、又は飽和磁化が 1.5T以 下、より望ましくは 1.3T以下という飽和磁化の低い材料を用いることにより、このような 問題は解決される。
[0101] また、モールド部位のうち、合金粉末の磁界配向方向と平行な壁を構成する部位 の一部または全部を強磁性体材料で構成すると、磁界配向後の合金粉末の配向が 磁気回路として固定され安定化される。これにより、磁界配向後モールドの取扱い中 にモールドに多少の衝撃力が加わっても、配向の乱れが起こらないので、生産装置 の高速化、生産の安定化が可能になる。同様に、空洞が柱状もしくは筒形リング状で ある場合には、主軸方向（深さ方向）の空洞両端の蓋および底にあたる部分には強 磁性体を用いることが望ましい。こうすることにより、磁界配向後の合金粉末の配向が 安定に保たれる。
[0102] モールドを繰返し使用するために、モールドに合金粉末が焼き付くことを防止する ためのコーティングを施すことができる。焼付防止に有効なコーティングとして、 BN ( ボロンナイトライド）コーティングがある。 BNコーティングの方法として、 BN粉末を機械 的に塗付する程度でも焼着き防止にはある程度有効である。もっと完全な焼付防止 のためには、 BN粉末を更に強くモールドに固着させることが望ましい。固着のための ノくインダ一として樹脂を用いる場合は、焼結のたびに毎回コーティングを実施する。 ノくインダ一として金属やガラスを使用して、モールド内面に BNを焼き付けておくと、複 数回使用可能なコーティングができる。また、スパッタリング、イオンプレーティング、 C VD法等による TiN、 TiC、 TiB等の各種窒化物、炭化物、硼化物、あるいはアルミナ 等の酸化物から成る薄膜コーティングは、耐久性があり、表面がなめらかで複数回使 用可能な焼付防止コーティングとして有効である。
[0103] 世界のトップレベルのネオジム磁石焼結体の結晶粒径の大きさは 5〜15 μ mであり 、焼結前の微粉末の粒径は D で 4.5〜6 /i mである。ここで D とは、レーザー式粒度 分布測定器 (例:シンパテック社製、堀場製作所社製)で測定された、粒度分布の中 央値を示す。かって用レ、られていた空気透過式粒度分布測定器 (フィッシャー社製 サブ'シーヴ 'サイザ一、 F.S.S.S. )による測定値力 ¾ μ mである微粒子の粒径は、 D で は約 4.5〜5 μ mと表示される。希土類元素を 30重量 %以上含む希土類磁石合金組成 では、従来の金型プレス法により D 力 · 5 μ m (F.S.S.S.で 3 μ m)以下の微粉末を取り 扱うことは困難であった。本発明において微粉末は窒素などの不活性雰囲気中でモ 一ルド内に充填され、磁界によって配向され、焼結炉に搬入されるため、空気に触れ る工程がなぐたとえ微粉末であっても取扱上なんら危険性はない。
[0104] 化学的に活性な希土類元素を多量に含む RFeB磁石合金微粉末を取り扱う上で、 従来の金型プレス、 CIPや RIPによる製造プロセスは不適格である。酸化されていない 4 μ πι以下の小さな粒径の RFeB合金粉末を大気中に晒せば、発火、爆発の危険性 があり、安定生産できない。仮に発火せずに済んだとしても、微粉末は表面積が大き レ、ために酸素量が増加し、磁気特性は低下する。従来法ではこれらの影響を避ける ことができないため、 4.5 μ m以下の微粉末を工業的に大量に取り扱うことはできなか つた。
本発明により D の値が 4 z m以下の RFeB合金粉末を用いて焼結磁石を作ると、高
50
配向でエネルギー積が高ぐかつ保磁力の高いネオジム焼結磁石が得られる。 本発明によれば、僅少で高価な Dyや Tbをまったく用いなレ、か、用いたとしても僅か な量で、ノ、イブリツドカーや産業用モータに使用される、高い保磁力を持った RFeB磁 石を安定に量産できる。
[0105] 本発明の特徴のひとつは、金型プレスや CIP、 RIPのように粉末を配向した後で加圧 成形を行わないことである。モールド内で配向された粉末は、従来法のように、圧力 が印加されることによって配向が乱されるということがなぐ高い配向が維持されたま ま焼結される。高い配向度によって、高い残留磁束密度（B )と高い最大エネルギー 積 ((BH) )が実現される。
max
[0106] 従来法では D の値力 ^ μ πι以下あるいは 2 μ πι以下、あるいはさらに高保磁力化の
50
ために、 1 / m以下の希土類含有磁石粉末を取り扱う手段がない。本発明によれば、 微粉末作製後焼結までのプロセスを完全な不活性雰囲気中で処理することができ、
D の値が 0.5 μ m以下の希土類含有磁石粉末でも取り扱うことができる。
50
[0107] 磁石合金粉末は、配合組成を溶解炉で溶解した铸造インゴット、または溶湯急冷 法 (ストリップキャスト法）で得た铸片を粉砕して得られる。数 μ mの微粉末を得るには 、一般に粗粉砕と微粉砕に分けて粉砕を行うことが多い。粗粉砕は機械的に粉砕す る方法と水素中において水素を吸蔵させて粉砕する方法 (水素粉砕法）があり、水素 粉砕法が生産性にすぐれている為に多く用いられている。微粉砕方法としては、ボー ルミルゃアトライターによる方法、窒素などの気流を用いて粉砕するジェットミル粉砕 法などが一般的である。本発明では数 μ m以下の微粉末を用いることを特徴とするが 、微粉末を得る方法に制限はなぐ上述以外の方法であってもよい。
[0108] 本発明におけるモールド中粉末の充填密度は、真密度に対して 35%〜60%にするこ と力 S好ましく、 40%〜55%の間がより好ましい。 従来法（金型プレス法、 CIP、 RIP)では、後工程に繋がるハンドリングのために堅牢 な圧粉体を必要とした。そのため、充分な磁気特性を得るため以上の強い加圧力を 必要とした。本発明では圧粉体のハンドリング工程が存在しないため、従来法のよう な圧粉体強度を考慮する必要がなレ、。
[0109] 粉体充填には機械的な振動を利用する機械タッピング法、モールド内に押し棒を 押しこむプッシヤー法又はエア一'タッピング法（特開 2000-96104号）を用いることが 好ましい。ミクロン単位の磁石粉末は凝集しやすぐモールドに充填する際に容易に ブリッジを形成して均一充填が難しい。機械タッピング法やプッシヤー法によって、機 械的にブリッジを壊して高密度充填を行う。あるいはエアー'タッピング法により、粉末 フィーダ一内の粉末に周期的なエアー衝撃をカ卩えることによって粉末をモールド内 に高密度に定量均一充填できる。
特開 2000-96104号公報には、予めバインダー等を添カ卩した粉末をエアー'タツピン グ法によって型内に充填し、加熱などの方法でバインダーを固化し粉体を結合させ て成形体を得て、その後焼結する方法が記載されている。しかし、この発明は磁石に 関する方法ではなぐ磁界による配向がなぐモールドのまま焼結 (または仮焼結)す るという発想がない。本発明においては粉末成形体を得るためのバインダーを用いる ことはなぐバインダーで固めた粉末成形体をハンドリングする必要もない。
[0110] 粉末の配向に用いる外部磁界発生源はパルス磁界が好ましい。粉末を充填したモ 一ルドを空心コイル内に置いてパルス磁界が引加される。金型プレス法で用いられる 電磁石による静磁界方式では印加磁界は高々 1.5Tであるのに対し、パルス磁界方 式ではこれよりずつと高い磁界を印加することができる。本発明におけるパルス磁界 の大きさは 2T以上、好ましくは 3T以上必要で、 5T以上であることがさらに好ましい。ま た、粉末を配向するためのパルス磁界は直流パルスを 1回だけ印加するよりも、予め 交番減衰式の波形磁界を印加し、その後直流パルス磁界を印加するような方法が好 ましい。
特許第 3307418号には、 RFeB磁石の製造において、 1.5〜5Tの磁界を与えることに より、磁気特性が向上することが確認されている。しかし、従来の金型プレスにパルス 磁界を印加すると、金型中に渦電流損失やヒステリシス損失が発生して連続使用で きなレ、。また、パルス磁界による衝撃力が金型に加わるため、金型が破損することが ある。
本発明における粉末配向磁界は、超伝導式コイルなどによって強い磁界を得ること ができるのであれば、それでもよい。
[0111] すぐれた磁気特性を有する希土類焼結磁石は、緻密で均質な微細組織を必要と する。そのような焼結体を得るため、微細で緻密な合金インゴットを得る方法としてスト リップキャスト法が提案された（特許第 2665590等）。従来の RFeB磁石の製法ではスト リップキャスト合金の薄帯の厚さは 300 μ m程度のものが使われている力 本発明の方 法では合金薄帯の厚さは 250 μ πι以下が望ましい。さらに D =3 /i m以下の粉末粒径
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をもつ微粉末を得るための薄帯としては、 200 μ mまたはそれ以下の厚さが好ましい。 D =2 /i m以下の粉末を得るための薄帯としては、 150 /i m以下の厚さが好ましい。こ
50
のように適切な厚さの合金薄帯を使用して微粉末を得ることにより、最終的に得られ るネオジム焼結磁石の保磁力を最大にすることができる。
[0112] 本発明において、粉砕機からの微粉末の取り出しより焼結炉への搬入までの工程 の一切が、不活性雰囲気中で行われる。ホッパーに置かれた微粉末は機械的タツピ ングゃエアー'タッピングのような高密度充填手段を通じて不活性ガス雰囲気中に設 置されたモールド中に充填され、蓋をされて、磁界中配向手段を設けた場所に移動 する。パルス磁界等の磁界中配向手段によってモールド中の粉末が配向され、その まま焼結炉入り口に搬送される。
[0113] 予め液体潤滑剤を添加した微粉末をモールドに充填することは、磁界中配向を容 易にして配向度を高めるため、好ましい方法である。
一般に、固体潤滑剤は蒸気圧が低く沸点は高いが、液体潤滑剤は蒸気圧が高く沸 点は低い。微粉末全体に行き渡り易いこと、脱脂性が容易であることを考慮すると、 液体潤滑剤がよい。
液体潤滑剤としてカブロン酸メチルや力プリル酸メチルを飽和脂肪酸と共に用いる ことが知られている（特開 2000-109903号)。しかし金型プレス法にこれらの潤滑剤を 用いる場合は磁石粉末に対して 0.05〜0.5重量％というごく少量しか用いることができ ない。これらは揮発性がよぐ焼結体に残存しないという特長を持つが、金型プレスで 強く圧縮成形した圧粉体を焼結する際には、圧粉体内部に閉じ込められた潤滑剤成 分までも除去することが困難であり、高温で潤滑剤成分と磁石成分が反応して磁気 特性を低下させるおそれがあるからである。
本発明においてモールド内の粉末は圧縮されておらず、潤滑剤成分がガス化して 容易に除去される。したがって本発明の液体潤滑剤の量は多い方が好ましい。しか し多すぎる場合には高密度充填されなレ、おそれがある。好ましレ、液体潤滑剤の添加 量は 0.1〜1%である。
[0114] 本発明の液体潤滑剤は、潤滑性があって揮発し易いものであればよぐォクチル酸 メチル、デカン酸メチル、カプリル酸メチル、ラウリン酸メチル、ミリスチン酸メチル、パ ルミチル酸メチル、ステアリン酸メチルなどを用いることができる。ステアリン酸亜鉛な どの室温で固体の潤滑剤は、液体潤滑剤に比べて、粉体粒子表面に均一に塗付す るのが難しいとレ、う欠点を持つ。しかしスーパーミキサー（カリタネ土製）と呼ばれる混合 機のように固体潤滑剤を粉体粒子表面にたんねんに塗付する装置を使用すると、固 体潤滑剤の潤滑効果が最大限に発揮されるようになる。このような方法で固体潤滑 剤が添加された粉末は、液体潤滑剤を添加した粉末に比べて、圧縮による固化現象 が起こりにくいという特長をもつ。このような粉末を本発明の希土類磁石製造方法に おいて使用すると、パルス配向時に粉末が外周部に押しつけられて固まり、その後の 焼結により、焼結体中央部に巣が形成されることが防止できる。
[0115] [本発明の効果]
本発明は、 RFeB磁石や RCo磁石など希土類磁石の磁気異方性焼結磁石の製造 方法において、従来法の問題点や矛盾点を解決する方法として見出された。すなわ ち、本発明によれば金型プレス等の大掛力りな成形装置を必要とせず、ハンドリング のための堅牢な圧粉体を作る必要もないので配向の乱れがなぐネットシヱイプ形状 の磁気異方性焼結磁石が得られる。空心コイルによって強レ、パルス磁界を与えること ができ、また希土類元素を含む化学的に活性な微粉末を大気に触れることなく処理 できるので、酸素量が少なく粒度の小さな粉末を取り扱うことができ、 Tbや Dyを用い なくとも高い保磁力の希土類磁石が得られる。また、薄板状や弓形板状など希土類 磁石製品として最も多く生産されている製品形状の高性能磁石を極めて能率よく生 産すること力 Sできる。
図面の簡単な説明
[図 1]本発明の磁気異方性希土類焼結磁石の製造方法の実施に用いる単価取りの モールドの例を示す斜視図。
[図 2]本発明の磁気異方性希土類焼結磁石の製造方法の実施に用いる多数個取り のモールドの例を示す斜視図。
[図 3]本発明の磁気異方性希土類焼結磁石の製造方法の実施に用いる多数個取り のモールドの例を示す斜視図。
[図 4]本実施例のモールドに用いる蓋の例を示す斜視図。
[図 5]本発明の磁気異方性希土類焼結磁石の製造装置の一例を示す概略構成図。
[図 6]本発明の磁気異方性希土類焼結磁石の製造装置の一例を示す概略構成図。
[図 7]本実施例において作製した円板状 NdFeB焼結磁石及びその作製に用いたモ 一ノレドの写真。
[図 8]本実施例において作製した筒形リング状 NdFeB焼結磁石 (磁界配向方向は軸 に平行な方向）及びその作製に用いたモールドの写真。
符号の説明
··隔壁
41·' ··秤量 ·充填部
42·' ··高密度化部
43·' ··磁界配向部
44·' ··焼結炉
45·' .·コンベア
46·' "モールド
47·· ■·ホッパ
48·· ■·ガイド
49·· ■·蓋
50·· ■·プレスシリンタ
51·· ■ ·押棒 52…タッピング装置
53…ホルダー
54…コイル
55…外側隔壁
実施例
[0118] [モールド]
モールドは、焼結温度（〜1100°C)の高温に耐える材質が望ましい。予めモールド を昇温していく過程において粒子の軽度の結合が生じ、被焼結物は自己保形可能 な状態となる。この仮焼結状態で、モールドの一部または全部を取り除き、別のモー ルドあるいは台板に仮焼結体を移し替えることができる。仮焼結の温度は 500°Cから 焼結温度よりも 30°C低レ、温度までの間が望ましレ、ため、仮焼結時に用いるモールド はこの温度に耐える材質であればよい。
モールドの材質には、鉄、鉄合金、ステンレス、パーマロイ、耐熱鋼、耐熱合金、超 合金や、モリブデン、タングステンあるいはそれらの合金、さらにフェライトやアルミナ などのセラミックスなどを用いることができる。
[0119] [モールド内壁コーティング]
焼結時の焼結体とモールド内壁の融着を避けるために、予めモールドの内壁に BN 等の離形剤を塗付することも有効である。モールドの内壁に BNを塗布したり、 Moや W のような高融点金属等を溶射法により吹き付けてこれらの膜を内壁に形成することに より、焼結時に焼結体がモールド内壁に付着したり、その付着のために焼結体が変 形したり割れたりするのを防止することは、良質の焼結磁石を生産するのに有効であ る。 TiN、 TiC、 ΉΒ、 Al O、 ZrO等の薄膜をステンレスなどのモールド表面に、スパッ
2 3 2
タリングや CVD、あるいはイオンプレーティングによって形成すると耐久性のある融着 防止コーティングができる。
[0120] [充填方法]
本発明において、充填方法は重要である。造粒できない永久磁石合金微粉末は磁 石の性質を有するために凝集し易ぐブリッジを形成して、モールド内に定量充填す るのが困難である。本発明で用いられる強制充填には、例えば機械的タッピング法、 プッシヤー法、本件発明者により開発されたエアー'タッピング法（特開 2000-96104 号)を用いることができる。
[0121] [充填密度]
充填密度は合金の真密度の 35%から 60%とすることが好ましい。 35%以下であると、焼 結体に大きい巣が形成されたり、焼結体全体が低密度で多孔質になって、実用的な 永久磁石が得られない。実用的に使用可能な高品質の永久磁石を得るためには、 充填密度は 35%以上が必要である。充填密度が 60%を超えると、磁界配向により充分 な配向が得られない。充分に配向して、巣や割れがなぐ高密度の焼結体を得るた めのより好ましい充填密度の範囲は 40〜55%である。
[0122] モールドとしては、図 1に示すような、個々の形状に応じた単個取りモールドを用い ることができる。また、効率を上げるために図 2又は図 3に示すような多数個取りのモ 一ルドを用いることもできる。各空洞の仕切りは、着脱可能な薄い仕切り（例えば図 2( 3)の仕切り 21)でよい。また、図 2(1)、（2)、（4)、（5)のようなモールドは、ドリルやエンドミ ルによる切削加工や、放電カ卩ェなどにより、無垢の材料に直接所望形状の空洞を形 成することによって作られる。予め収縮率から逆算した所定形状の空洞をもつモール ドを用意し、所定の強制充填を行えば、均質な所定形状の焼結体を得ることができる
[0123] 図 1(3)又は (4)のモールドにより製造される穴あき筒形リング状磁石は、従来の金型 プレス法では平行磁界プレス法によってのみ製作可能であった。平行磁界プレス法 で製作される焼結磁石の磁気特性が低いため、直角磁界プレス並みかそれ以上の 磁気特性を持つ筒形リング状磁石の製造方法の開発が望まれてレ、た。ゴムモールド の中心に金属製の棒（中子）を設置し、パルス磁界を印加した後 CIPまたは RIPで圧 縮する方法が試みられた力 ネットシエイプ性が悪ぐ生産性が低い。本発明による 製造方法では、微粉末をモールドに入れてパルス配向後、そのまま焼結すればよい 。内径部分で収縮が起きるので、仮焼結により保形された段階で、仮焼結体を図 1(3) 又は (4)のモールドから取り出し、別の焼結用モールドに移し変える力、中子を除去し てから本焼結を行う。あるいは、磁界配向後であって加熱を行う前に中子を除去する か、細い中子に替えて本焼結を行うこともできる。このようにして直角磁界プレス並み またはそれ以上の磁気特性を持つ筒形リング状の RFeB焼結磁石を製作できる。なお 、図 1(3)、（4)にはモールドの空洞が円筒状である場合の例を示したが、空洞は六角 柱状等の他の形状であってもよい。また、中子も円柱状に限らず、六角柱状等の他 の形状であってもよい。
[0124] 図 1(2)に、大型ブロック用のモールドの例を示す。従来の金型プレス法ではプレス 圧の限界や均一磁界領域の限界によって困難であった大きさのもの力 本発明によ れば容易にできる。
図 2(3)に、薄い仕切りで区切られた平板磁石用のモールドを示す。このモールドを 用いることにより、多数個取りが可能である。
図 2(4)に、モーターなどで用いられる弓形板状磁石用のモールドを示す。従来の金 型プレス法が苦手とする形状についても、本発明では容易に製造することができる。 仕切りの部分は図 2(3)と同様に着脱可能にしてもよい。
図 2(5)に、扇形の断面を有する柱状磁石を製造するためのモールドを示す。作製さ れた扇形断面柱状磁石を所定の厚さずつに切断して得られる磁石はボイスコイルモ ータなどに用いられる。
図 3に、図 2(1), (3)のモールドよりも更に多数の平板磁石を 1度に作製することがで きるモールドの例を示す。本発明の製造方法では金型プレス機を用いる必要がない ため、平板状の空洞を 2列並べて配置することができる。また、このような空洞を 3列 以上並べることもでき、平板状の空洞の代わりに弓形板状等、他の形状の空洞を 2列 以上並べて配置することもできる（図示は省略)。本発明では微粉末を配向させる際 に従来よりも空芯部の容量が大きいコイルを使用することができるため、このように空 洞を 2列以上並べても平板磁石毎の磁石特性のばらつきを十分に小さく抑えることが できる。
[0125] [蓋]
図 1〜図 3に挙げるようなモールドに微粉末を充填し、蓋をしてから、パルス磁界を 印加して粉末を配向する。パルス磁界を粉末に印加すると、粉末を構成する粒子は 1 つ 1つ磁石になり、磁石の N極どうし、 S極どうしが反撥しあって、粉末体積が大きく膨 張する。蓋をしなレ、か、蓋が不完全であると、パルス磁界配向のとき粉末が飛散して しまう。
蓋はモールドに軽くはめこむ程度に設計される。蓋とモールドの口のはめ合いがき つすぎると、空洞内が密閉状態になる。空洞内が密閉状態であると、焼結時に焼結 体の高密度化が粗害されたり、潤滑剤等に含まれる炭素成分に汚染されて、磁気特 性の低下が起こる。このため、蓋とモールドの口に小さいすき間ができるようにはめ合 いを調節するか、図 4(1)、（2)のように脱気用の小孔を形成しておく。
[0126] [希土類磁石]
本発明は、 R (Rは Yを含む希土類元素の少なくとも 1種。）および遷移元素を含有す る希土類磁石の製造方法に適用される。
希土類磁石の組成は特に限定されず、希土類元素および遷移元素を含むもので あればよいが、本発明は特に、 RFeB系焼結磁石（Feの一部は Coで置換可能である 。）、または RCo系焼結磁石の製造に適する。
[0127] RFeB系希土類磁石の組成は通常、 Rを 27〜38重量％、 Feを 51〜72重量％、 Bを 0.5 〜4.5重量 %含有することが好ましい。 R含有量が少なすぎると、鉄に富む相が析出し て高保磁力が得られなくなる。一方、 R含有量が多すぎると、残留磁束密度が低下す る。
希土類元素 Rとしては、 Y、 La, Ce、 Pr、 Nd、 Eu、 Gd、 Tb、 Dy、 Ho、 Tm、 Yb、 Lu等を 挙げることができ、特に、 Ndおよび/または Prを含むことが好ましい。さらに、 Rの一部 を重希土類元素のジスプロシウム（Dy)やテルビウム (Tb)で置換すると、高い保磁力 が得られる。しかし、重希土類元素の置換量が多くなりすぎると残留磁束密度が低下 するので、重希土類元素の置換量は 6重量 %以下が好ましい。 B含有量が少なすぎる と高保磁力が得られず、 B含有量が多すぎると高残留磁束密度が得られなレ、。なお、 Feの一部を Coで置換することも可能である力 その場合、置換量が多くなりすぎると 保磁力が低下するので、 Co量は 30重量％以下が好ましい。
さらに、保磁力や焼結性を改善するために、 Al、 Cu、 Nd、 Cr、 Mn、 Mg、 Si、 C、 Sn、 W、 V、 Zr、 Ti、 Mo、 Gaなどの元素を添加してもよレ、が、これらの添加量の総量が 5重 量%を超えると残留磁束密度が低下してくるため、好ましくない。
磁石合金中には、これらの元素の他、製造上の不可避的不純物あるいは微量添カロ 物として、例えば炭素や酸素が含有されていてもよい。
このような組成を有する磁石合金は、実質的に正方晶系の結晶構造の主相を有す る。また、通常、体積比で 0.1〜10%程度の非磁性相を含むものである。
磁石粉末の製造方法は特に限定されていないが、通常、母合金インゴットを铸造し 、これを粉砕して製造するか、還元拡散法によって得られた合金粉末を粉砕して製 造する。
[0128] [粉末粒径]
磁石微粉末の平均粒子径は、 RFeB磁石の場合、 0.5〜5 /i mがよい。従来法の工程 では、微粉末または圧粉体が大気に晒されるため、 4 μ πι以下の微粉末を用いること ができなかった。本発明の工程では、微粉末が大気に晒されることがないから、 3 /i m 以下あるいは、さらに 2 μ πι以下の粉末を用いることができる。高い保磁力を得るため には、焼結体の結晶粒径は、 RFeB型磁石の単磁区粒子径の大きさである 0.2〜0.3 μ πιにできるだけ近いことが望ましい。それを実現するためには、微粉末粒径も微細 な方が望ましい。
微粉末の粒径は、かっては Fisherのサブ'シーブ 'サイザ一（Sub-sieve-sizer： F.S. S.S.)で測定された数値が用いられてレ、た（例えば特開昭 59-163802号)。しかし現在 ではレーザー式粒度分布測定装置 (例:シンパテック社製、堀場製作所社製）により 得られる粒度分布の中央値 D の値で定義するのが一般的である。両方法の測定値 には 1.5から 2倍の違いがあることが知られている。本願では、レーザー式粒度分布装 置で測定した D の値を用いる。
本発明における好ましい結晶粒径の大きさは、 RFeB磁石の場合、 D の値として 4 μ πι以下である。大きな保磁力を得るためには 3 μ πι以下が好ましぐ本発明のプロセ スが完全なクローズドシステムで行われることから 2 μ m以下がさらに好ましい。さらに 、 RFeB金属間化合物の単磁区粒子径の大きさの結晶粒径に近づけるために最適な 大きさは l z m以下である。
RCo磁石の場合、好ましい粉末粒径の大きさは、 1-5型、 2-17型のいずれかの場合 も 1〜5 μ mである。
[0129] レ、。ルス磁界] モールドにつめられた粉末は所要の磁界を受けて配向する。このとき、磁界は強い 方が好ましい。金型プレス法で用いられる鉄心をもつ電磁石方式では、鉄心の飽和 磁化の磁界である 2.5Tが限度である。金型プレス法において、強レ、パルス磁界を用 いる提案もある力 ヒステリシス損失'渦電流損失による温度上昇や、精密なプレス機 に衝撃的な力が加わり金型の寿命を短くするので実際的でない。本発明においては
、連続装置内に配置した空心コイルにより、粉末を充填したモールドにパルス磁界を 印加する。なお、本発明では、金型プレス法や CIP、 RIP法の場合に必要な圧粉体の ハンドリングのための消磁工程は不要である。
[0130] 配向のための磁界は強いほうが好ましいが、現実には電源の大きさやコイルの強度 、連続使用の頻度によって限度がある。これらを考慮した好ましい磁界強度は 2T以 上、より好ましくは 3T以上、さらに好ましくは 5T以上である力 この程度の磁界は空心 コィノレにより得ること力 Sできる。空心コイルによりパルス磁界を得る場合、金型プレスで はコイル径は金型より大きくなければならない。金型は粉末が入る空洞の大きさに比 ベてはるかに大きいため、そのような金型を入れることができる内径の大きい空心コィ ルが必要である。それに対して本発明の場合は空心コイルの内径はモールドが入る 程度の大きさでよい。空心コイルでは同じアンペア 'ターンであってもコイル内径が小 さいほど磁界強度が大きくなるため、本発明の方法を用いてコイル内径を小さくする こと力 Sできることにより、電源やコイルの負担を軽減し、経済性を高めることができる。
[0131] パルス磁界によって配向されたモールド内の微粉末は、通常、消磁しないでそのま ま焼結前工程である脱脂工程へ搬送される。本発明では、酸素に接する機会のない クローズドプロセスとすることができるため、焼結炉は連続処理炉であることが望まし レ、。し力しモールドを密閉容器に入れ、その密閉容器を不活性ガスで充満させた搬 送チャンパ一に入れ、焼結炉前室に設けた雰囲気チャンバ一の中でモールドを密閉 容器力 焼結台板上に移すことも可能である。
[0132] [焼結前]
焼結前室において、モールドを真空または不活性ガス減圧雰囲気下で昇温する。 潤滑剤を用いた場合には、この段階で脱脂する。従来の金型プレスや CIP、 RIPを用 レ、て強く圧粉した場合は、圧粉体内部に閉じ込められた潤滑剤成分を容易に脱脂で きないが、本発明においては、粉末は圧縮されないので、粉末中の粒子表面に塗布 された潤滑剤成分はモールドと蓋のすきまあるいはモールド又はその蓋に設けられ た脱気孔を通じて容易に蒸発する。
[0133] 圧粉体を焼結するに際し、 500°Cよりも低い温度では粒子の結合が起きないが、焼 結が始まる温度以上の温度では収縮が起こり割れを生じることがある。リング形状に 焼結する場合は、モールドのまま焼結すると、焼結時の内径部分の収縮によって割 れが発生するおそれがある。そのような場合は、 500°C以上でかつ焼結収縮が始まる 温度よりも低い温度で仮焼結し、粒子同士が軽く結合して収縮の始まらなレ、うちに仮 焼結体をモールドから取り出し、中子のないモールドに交換して本焼結を行えばよい 。あるいは、中子だけを取りはずして本焼結を行ってもよい。
[0134] [製造装置]
本実施例の製造装置について、図 5及び図 6を用いて説明する。
図 5に示すように、全体の装置（以下システムという）は隔壁 40によって囲まれ、 Arガ スゃ Nガス等の不活性ガスで満たされている。システムは、図 5に示すように、粉末秤
2
量'充填部 41、タッピングによる高密度化部 42、磁界配向部 43及び焼結炉 44から構 成されている。これら各工程の間はコンベア 45によって連結されており、モールド 46 に詰められた粉末がコンベア 45によって間歇的に運ばれ、各ステージで所定の処理 が行われる。
秤量'充填部 41におレ、ては、加振器の付レ、たホッパ 47よりモールド 46に一定量の粉 末が供給される。このとき、粉末充填密度は自然充填密度に近い小さい値なので、 所定量の粉末をモールド 46に保持するために、モールド 46の上部にガイド 48が取り 付けられている。
次の高密度化部 42において、モールド 46の上部の粉末上面に蓋 49がかぶせられ、 図 5に示すように、プレスシリンダー 50の押棒 51により蓋 49を押さえながら、モーノレド 4 6の下部のタッピング装置 52を駆動して、粉末の高密度化が行われる。タッピング装 置はモールド 46内の粉末に下向きの加速度を断続的に与える（タッピング)加振器で ある。タッピングによりモールド 46内の粉末はモールド 46の上端（ガイド下端）まで、あ るいはそれより少し下方まで押し下げられ、蓋 49がモールド 46の上面に装着される。 その後、タッピング時のホルダー 53とガイド 48がモールド 46から取りはずされ、蓋付き モールドに粉末が高密度に充填された状態で、コンベアによって磁界配向部に搬送 される。
磁界配向部 43では、粉末が充填されたモールド 46が所定の方向に向けられ、所定 の位置（コイルの中央部）に置かれる。隔壁 40外に設置されているコイル 54にパルス 大電流が流され、これにより発生するパルス磁界によりモールド 46内の粉末が所定の 方向に配向される。粉末配向後、粉末が充填されたモールド 46は搬送されて、焼結 炉に人っていく。
[0135] 本システムの特長は、粉末がモールドに入れられて運ばれるので粉末のハンドリン グ (受け渡しや搬送）が容易で、複雑な動きをするロボットやマニュアルオペレーショ ン（人手）が必要でないこと、金型プレスなどで使われている総圧 10t〜200tというよう な巨大なプレス装置が不要であることなどのために、図 5に強調して示したように、シ ステム全体を隔壁 40によって完全に囲うことが容易にできることである。本発明にお いては、粉末粒径が究極的には D = 1 μ πιないし 2 x mとなる工程を目指しているの で、安全性はきわめて重要な因子である。隔壁に穴が開いたり、亀裂が入ったりする と、システム全体が大爆発することも考えられるからである。その意味で、本発明のシ ステムでは、図 6に示したように、図 5に示した隔壁 40の外側に外側隔壁 55を設置し て、二重の安全対策を取ることができる。このとき、外側と内側の隔壁の間にも不活性 ガスを満たしておく。このようにすればいずれかの工程中に内側隔壁が破れるような ことがあっても、外側隔壁が空気の侵入を防いでくれるので、粉末の燃焼や爆発の 心配がなレ、。このようにして、システムをフェイルセーフとすることができる。
[0136] 次に、本実施例において行った実験について説明する。
[実験 1]
Nd= 31.5重量％、 8 = 0.97重量％、 Co = 0.92重量％、 Cu= 0.10重量％、 Al = 0.26重量％
、残部 Fe、の合金をストリップキャスト法で作製した。この合金を 5〜10mmのフレーク 状に砕いた後、水素解砕とジェットミルにより、 D =4.9 μ mの微粉末を得た。粉砕ェ 程において酸素濃度は 0.1%以下として、微粉末中に含まれる酸素量を極力低く抑え るようにした。ジェットミル粉砕後、液体潤滑剤であるカブロン酸メチルを粉末に対して 0.5重量 %添加し、ミキサーで撹拌混合した。
この粉末を内径 10mm、外径 12mm、長さ 30mmのステンレスパイプに、粉末充填密 度が 3.0、 3.2、 3.4、 3.6、 3.8、 4.0gん m3になるように充填して、パイプの両端にステンレ ス製の蓋を取り付けた。このステンレスパイプに詰めた NdFeB磁石粉末に、パイプの 軸に平行な方向にノ ルス磁界を印加した。ノ ルス磁界の強さのピーク値は 8Tで、交 番的に方向を変えながら減衰していく交番減衰磁界（以下 ACパルスという）と、ピー ク値 8Tに達した後、磁界方向を変えないで減衰していくパルス磁界（以下 DCパルス という）の 2種類のパルス磁界を使用した。本実施例では AC、 DC、 DCの順に、いず れもピーク値 8Tのパルス磁界をステンレスパイプに充填した磁石粉末に印加した。磁 界印加の後、磁石粉末が充填されたステンレスパイプを焼結炉に搬送し、 1050°Cで 1 時間焼結した。この実験で、ステンレスパイプへの粉末の充填、パルス磁界配向、焼 結炉への装入、途中の全ての搬送は、全て不活性ガスの中で行い、磁石粉末を一 切空気にさらさないで粉砕から焼結までの工程を実施した。焼結後、焼結体をステン レスパイプから取り出した。粉末充填密度を 3.0gん m3、 3.2gん m3としたときの焼結体は 中に巣のような空洞が多くできていた力 充填密度を 3.4gん m3としたときの焼結体は 蓋に接するごく一部を除いて空洞が生成されてレ、なかった。充填密度を 3.6gん m3以 上としたときの焼結体の密度は理論密度の 98.7%に達し、空洞はきわめて少ないか全 く生成されておらず、高密度高品質の焼結体が形成されることを確認した。焼結体を 直径 7mm、高さ 7mmの円柱に加工して、最大磁界 10Tのパルス磁界を印加して、磁 気測定を行った。パルス磁界印加による磁気測定から 10Tにおける磁化の値に対す る残留磁化の比を求め、焼結体中の配向度を測定した。その結果、充填密度 = 3.6g ん m3により作製した焼結体の配向度は 97.0%、 3.8gん m3のものは 96.0%であった。比較 のために従来法としての金型磁界中成形法により作製した焼結体の配向度は 95.6% であった。
[実験 2]
実験 1と同じ合金から水素解砕とジェットミルによって得た D =4.9 z m及び D =2.9 μ mの粉末を作製し、焼結体の形状と密度に及ぼすモールドの材質 (飽和磁化 J )依 存性を調べた。モールドの粉末が充填される空間の大きさは直径 25mm、厚さ 7mmの 扁平な円柱状とし、モールド材質は鉄 (J = 2· 15Τ)、パーマロイ (J = 1·4Τ、 1·35Τ、 0.7
3T、 0.65T、 0.50Τ)および非磁性ステンレスのものを作製した。これらモールドの壁の 厚さは全て lmmとした。
粉末をこれらのキヤビティに充填密度 3.8gん m3になるように詰め、実験 1と同じ AC→ DC→DC (ピーク磁界はいずれも 8T)の磁界をモールドごと粉末に印加してこの粉末 を配向させ、その後、焼結した。本実験でも実験 1と同様、粉末は全工程において空 気に触れないようにして焼結体を得た。焼結条件は、 D =4.9 μ mの粉末に対しては
1050°C、 D =2.9 μ mの粉末に対しては 1020°Cとした。焼結後、モールドから焼結体 を取り出した。その結果、焼結体の形状がモールドの材質によって大きく変わることが 分った。 Jが最大である鉄製モールドにより作製した焼結体には中央部に 2mm程度 の大きい穴があり、この穴の周りから直径 0.5mm程度の柱状体がとれてきて、穴がさら に大きくなつた。
[0138] モールド材質として、 Jが 1.35T以上のパーマロイを使用した場合も、鉄製モールド ほどではないが同様な傾向が見られた。また、非磁性のステンレスモールドについて も、焼結体中央部に小さい巣が形成されていることがあった。しかし、このときの巣は 実用上多くの目的には支障がない程度のものがほとんどであった。欠陥がなぐ形状 が良好であつたのは、 J =0.5〜0.73Tのパーマロイ製モールドを使って作製した焼結 体であった。中でも J = 0.73Tのパーマロイ製モールドにより作製した焼結体は欠陥 が全くなぐ形状も最良であった。このことから本発明に使用する粉末モールドに使 用する材料は、 Jが大きすぎもせず、小さすぎもせず、 J =0.3〜1T、好ましくは J = 0.
5〜0.8Tが最適であることが分かった。この最適 Jの値は粉末充填密度と粉末の磁化 にも関係しており、モールド材の Jが（粉末の磁化） X (粉末の百分率で表した充填密 度）の値に近いときに最良の焼結体が得られることが分かった。このようなモールド材 質による焼結体の品質の差は、キヤビティー形状に依存し、焼結後の焼結体形状が 扁平なときに顕著に現れることが判明した。
[0139] [実験 3]
実験 1と同じストリップキャスト合金を水素粉砕した後、ジェットミルにより、粉砕条件 を変化させて粒径の異なる微粉末を作製した。作製した微粉末の粒径は D = 2.91 μ πι、 4.93 z m、 9.34 μ mの 3種類である。これらの粉末について実験 2と同じ形状をも つパーマロイ製モールド (J =0.73T)に、充填密度 3.8gん m3まで充填し、焼結した。この 場合も、粉砕から焼結までの全工程において、粉末が空気に触れることがないように
、高純度の Arガス中で作業が行われた。比較のために、従来法の金型プレスによる 焼結体作製も行った。従来法の場合についても、粉末や圧粉体が焼結前に空気に 触れないように、不活性ガス中で全ての作業を行った。焼結温度は、本実施例にお いても、従来法の金型プレス法を使用する場合でも、 D =2.91 z m、については 102
0°C、 D =4·93 μ πιについては 1050°C、 D =9.34 μ mについては 1100°Cとした。これ らの温度にぉレ、て異常粒成長が抑制された良好な焼結体が得られた。 、ずれの焼 結体についても焼結後 500°Cで 1時間熱処理された。実験 1で述べたパルス磁化測定 により、保磁力を測定した結果および焼結体中の酸素量分析結果を表 1に示す。比 較のために、従来法の金型プレスにより作製した焼結体の保磁力および焼結体中酸 素量を表 2に示す。
[表 1]
本実施例
Figure imgf000041_0001
[表 2]
比較例
Figure imgf000041_0002
表 1と表 2を比較すると、粉末粒径が小さい粉末を使用したとき、本発明の方法は従 来法に比べて大きい保磁力が得られることが分かる。これは、それぞれの表に示すよ うに、本発明の方法では、工程中に粉末が酸化される程度が低いことによっている。 なお、 D =2.91 μ πιの粉末についての比較例の実験中に、プレス機の囲いのわずか な空気漏れのために粉末が加熱されて燃えだした事故があったことに注意しなけれ ばならない。一般に従来法の金型プレス法は圧粉体を金型から取出すときに、圧粉 体と金型との摩擦により熱が発生したり、プレス機自体、または圧粉体取出し、配置、 箱詰作業時に頻繁に発生する種々のトラブルのために、外部から酸素が系内に侵入 しゃすぐ全システムが Ar雰囲気中において動作するように設計されていても、焼結 後の焼結体酸素量は増加しやすい。酸素の混入量がある限界を超えると粉末が加 熱されて、燃えたり爆発に至る事故が発生することもある。これに対して、本発明の方 法は、工程が単純なのでトラブルが少なく酸素の系内への侵入をきわめて低く抑える ことができるとともに、この状態が安定しているので、粉末粒径が小さくても、焼結後の 焼結体中の酸素量をきわめて低くでき、安定して低酸素焼結体を生産できる。表 1と 表 2の差は数少ない実施例の比較である力 生産量が多い大量生産においては、本 発明の効果は表 1と表 2の差よりさらに大きくなることが予想される。
[0141] 本実施例により、 D =2.91 μ πιの粉末を NdFeB焼結磁石の生産に安定して使用す ることが可能であり、本発明の方法が Dyや Tbのような高価な希土類元素を使わない で高保磁力化が可能であることが実証された。
[0142] [実験 4]
実験 1のストリップキャスト合金を水素粉砕し、ジェットミルにより、 D =2.9 a mの粉 末を作製した。この粉末に力プロン酸メチルを 0.5重量％添カ卩して、よく混合した。一方 直径 23mm、深さ 4mmの空洞を持つモールドを鉄、磁性ステンレス（J = 1.4T)、パー マロイ（J =0.7Τ)および非磁性ステンレスの 4種類の材質で作製した。モールドの肉 厚は両端面 3mm、側方部 2mmとした。モールド内面には BN粉末と固形ワックスを混 ぜたものをこすり付けて焼結中の溶着防止膜を形成した。これらのモールドに、上述 した力プロン酸メチルを添加した D =2.9 z mの粉末を、充填密度が 3.2gん m3、 3.3g/ cm3、 3.4gん m3、 3.5gん m3、および 3.6gん m3になるように充填した。その後粉末を充填 したモールドをコイルに入れ、円柱形モールドの軸方向に、ピーク値 9Tの AC、続い て DC、もう一度 DCの磁界を印加して粉末を配向させ、引き続き焼結を行った。焼結 は、真空中で 1010°Cで 2時間行い、冷却した。図 7に焼結後のモールド内面および焼 結体の写真を示す。焼結体寸法は直径 19.0〜19.5mm、厚さ 2.7〜2.8mm (充填密度 が高いものほど大きい。）であった。写真から鉄製モールドを使用して作製した焼結 体は全て、まん中に穴があいていて、モールド側中央部に焼結体のかけらが残留し てレ、ることが分力る。このように、鉄製モールドを使用して比較的薄肉の焼結体を作 製するときは、粉末の充填密度が高い場合でも、中央部に大きい穴ができてしまう。 磁性ステンレス（SUS440)モールドを使用したときにも、充填密度が低い場合には円 板状焼結体の中央部にやはり巣ができる傾向にあることが分る。磁化』が比較的小さ レ、パーマロイや非磁性ステンレス（SUS304)のモールドを使用すると、低充填密度（3· 2〜3.3gん m3)でも中央部に穴ができない。なお、この実験で使用したモールドは蓋 が軽く閉まる程度（すり合わせ部があまりきついはめあいになっていない）にした。焼 結中の粉末から放出されるガス成分は、このゆるいすり合わせ部から抜けていった。
[0143] [実験 5]
実験 4と同じ粉末を使用し、直径 10mm、長さ 60mmの空洞をもつモールドを使用して 、実験 4と同様の実験をした。円柱モールドの片方に蓋をはめこみ、形成された空洞 に粉末を充填密度 3.4gん m3、 3.5
Figure imgf000043_0001
3.6gん m3、 3.7gん m3、 3.8gん m3まで充填した 。本実験では両蓋の材質とモールドの材質を独立に変える実験も行った。粉末をモ 一ルドに充填して両蓋を閉めた後、実験 4と同じ条件で円柱モールドの軸方向に磁 界配向を行った。その後実験 4と同じ条件で焼結した。蓋のモールド両端のはめ合い はゆるめとして、焼結中の放出ガスが排出されやすいようにした。焼結条件は実験 4と 同様である。焼結体の密度、形状、巣の形成の状況を調べた結果、焼結体の密度は 全ての試料について、 7.5gん m3以上で、欠陥のない長細い円柱焼結体が作製でき た。しかし、両端の蓋の材質が非磁性の SUS304のとき、円柱の中央部が太ぐ両端 部が細い樽形の形状を持つ傾向が認められた。両端部が強磁性体製のときには均 一な太さの円柱試料が形成された。
[0144] [実験 6]
実験 4と同じ粉末を使用して、図 2(3)のモールドにより平板状および弓形板状磁石 の作製実験を行った。ただし、弓形板状磁石用モールドは、しきり板 21を湾曲したし きり板に替えて使用した。モールドは粉末充填前に BNと固形ワックスの混合物をこす り付けてコーティングをした。上下の蓋は、厚さ lmmの平らな非磁性ステンレス板を使 用し、この板の四隅に設けた穴と、図 2(3)には示されていなレ、、モールドの四角のネ ジ穴にボルトを通して締めつけて上下の蓋とモールド本体を固定した。粉末充填量 は 3.2gん m3から 3.9gん m3まで O. lgん m3ずつの間隔で変え、焼結条件は実験 4と同じと した。配向磁界の方向はモールド外わくの長辺の方向に平行な方向とした。実験結 果の要点はつぎの通りである。
(1)充填密度が 3.4gん m3以上でモールドの材質およびしきり板の材質が非磁性のと きおよびパーマロイのとき、欠陥のない、高密度の、かつ高い磁気特性をもつ NdFeB 焼結磁石の平板状および弓形板状磁石が作製できた。
(2)平板面および弓形板面のしきり板が鉄または磁性ステンレス製の場合には、平 板および弓形板の中央部に実験 4の写真（図 7)に示したものと同様の巣が形成され 、良好な製品が作製できなかった。
(3)モールド外わくの材質が鉄，磁性ステンレスまたはパーマロイ、上蓋及び底板の 材質が非磁性ステンレス、仕切り板の材質が非磁性ステンレスまたはパーマロイとし て、モールドに粉末を充填して、両蓋を閉め、パルス磁界配向した後、上下の非磁性 ステンレス製の蓋および底板を取り除いた力 配向されたモールド内の粉末は、けば 立ったり、落下したりすることはなぐ多少の機械的振動やショックにも安定であること が分った。その後、上下の蓋および底板を取除いたまま焼結を行ったところ、高配向 '高焼結密度の良好な焼結体が作製できた。但し、モールド外わくの材質が鉄又は 磁性ステンレスのとき、仕切り板で仕切られた複数の空洞のうち両端の空洞、即ち平 板面又は弓形板面がこの外わくに接する空洞に形成された焼結体には巣ができて いた。これら両端以外の空洞からは、巣が形成されていない良好な焼結体が得られ た。
[実験 7]
実験 4と同じ粉末を使用して、軸方向に配向された筒形リング状磁石の作製実験を 行った。使用したモールドには、底蓋中央にも、上蓋と同様の、中子が入る穴があい ている。中子を底蓋にはめこみ、底蓋をモールドにはめこんで筒形リング状空洞を形 成した。この筒形リング状空洞に合金粉末を 3.4〜3.8gん m3の密度で充填し、上蓋を 閉めた。中子と上下の蓋およびモールドと上下の蓋のはめ合いは、はめこんだ後、持 ち上げてもずり落ちないが、強く引きぬくと外れる程度に調整しておいた。上下の蓋、 中子、モールドの材質を実験 4と同様に 4種類それぞれ独立に変えて実験した。 その結果、中子を非磁性ステンレス製として、上下の蓋を磁性体 (鉄、磁性ステンレ ス、パーマロイ）としたとき、キヤビティーに粉末を充填して、磁界を筒形リング状キヤ ビティーの軸方向に印加した後、中子を引きぬいても、磁化された粉末が上下蓋に 吸着されて粉末の落下や崩れが起こらないことを確認した。そして、中子を引き抜い たまま、モールドごと、筒の軸を鉛直にして焼結炉に入れ、 1010°Cで 2時間焼結を行 つた。このようにして作製した焼結体は変形やゆがみもなぐ焼結収縮から予想される 通りの筒形リング状であった。また、巣などの欠陥もなぐ高密度であることを確認した 。磁気特性を測定した結果、この実験で作製された筒形リング状 NdFeB焼結体は、 従来法の平行磁界中プレス（金型プレス）によって作製される NdFeB焼結磁石よりも はるかに高い Bおよび (BH) を持ち、直角磁界中プレスによって作製された磁石の r max
特性と同じくらいか、条件によってはそれより高い特性をもっていることを確認した。 本実験において、使用したモールドと、それによつて作製された筒形リング状 NdFeB 焼結磁石の写真を図 8に示す。この時、モールドの空洞の外径は 23.0mm、内径は 10 .0mm,高さは 33.2mmであった。そして、この作製された筒形リング状磁石の外径は 19 . lmm,内径は 8.6mm、高さは 22.3mmであった。
[実験 8]
表 3に示すような組成と厚さの異なる合金を 5種類作製した。
[表 3]
A全合金の平均 組成 (wl %)
番号厚さ （mm) Nd Dy B Co Cu Al Fe
1 0.27 30.8 0.0 1.0 0.9 0.1 0.2 bal.
2 0.20 30.7 0.0 1.0 0.9 0.1 0.2 bal.
3 0.15 30.8 0.0 1.0 0.9 0.1 0.2 bal.
4 0.11 30.9 0.0 1.0 0.9 0.1 0.2 bal.
5 0.22 27.8 3.0 1.0 0.9 0.1 0.2 bal. これらの合金に水素を吸蔵させて、合金に細かいひびを入れてから、合金を 400°C に加熱して主相中の水素を除去した。このようにして水素粉砕した合金をジェットミル により微粉砕した。ジェットミルの粉砕条件を変えて粉砕することにより D =4 x m以 下の粒径の粉末を作製した。なお、ジェットミル粉砕前に、水素粉砕した合金中に合 金重量の 0.05%のステアリン酸亜鉛粉末（固体潤滑剤）を添加した。これらの粉末を空 気に触れないようにして、高純度 Arを満たした高性能グローブボックス（露点約- 80°C )に移し、その後の全ての粉末の取り扱いを、このグローブボックス中で行った。グロ ーブボックスの中で、まず液体潤滑剤力プロン酸メチルを 0.5%合金粉末に添加して、 高速で羽根が回るミキサーで 5分程度撹拌した。これらの粉末を直径 10mm、深さ 10m mの円柱状空洞をもつパーマロイ製モールドに充填した。充填密度は 2.5gん m3力ら 4. lgん m3まで O. lgん m3きざみで変化させた。粉末をモールドに充填した後、モールドに 蓋をした。蓋には特に小孔ゃ溝を設けないで、蓋とモールドの口とのはめ合い部分 のすきまを焼結時の脱気孔とした。粉末を充填したモールドを密閉容器に入れて、こ の密閉容器に入れたまま粉末とモールドにパルス磁界を印加した。パルス磁界は 1.8 T〜9Tの範囲で変化させ、交流減衰パルス、直流パルスを順次印加して粉末の磁界 配向を行った。粉末を磁界配向した後、密閉容器を焼結炉入口に結合させ、空気に 全く触れることなぐ密閉容器内のモールドを焼結炉内に移行して、焼結炉入口を閉 じた。焼結は 10— 4Pa以上の高真空中で行った。焼結温度は 950°C〜1050°Cの範囲で 変化させ、焼結後の焼結体の密度 (焼結密度）が 7.5gん m3を超える最低温度を最適 温度とした。焼結時間は 2hとした。焼結後、焼結体を 800°Cから室温まで急冷し、その 後 500〜600°Cで lh加熱して急冷した。熱処理後、全試料を直径 7mm、長さ 7mmの円 柱に加工し、外観検查、密度測定、最大磁場 10Tのパルス磁化測定による磁化曲線 の測定を行った。この実験の主要な結果を表 4に示す。
[表 4] 試料 A口 . 粒径 D5。充填密度配向磁界焼結温度 Br Hcj Jr/Js
備考 番号番号 ( ^ m ) (g/cm3) (丁） (。c) (T) (kOe) (%)
1 2 2.9 3.3 9.0P 1010 1 .46 50.8 14.9 96.5
2 2 2.9 3.5 9.0P 1010 1 .47 51.1 14.8 96.6
3 3 2.1 3.5 9.0P 1000 1 .47 51.2 15.9 96.7
4 3 1.6 3.6 9.0P 990 1.47 51.3 17.0 96.6
5 2 2.9 3.6 5.0P 1010 1.45 51.3 14.8 95.2
6 2 2.9 3.7 5.0P 1010 1.45 49.9 15.0 95.6
7 2 2.9 3.8 9.0P 1010 1 .45 49.6 14.8 95.3
8 2 2.9 3.9 9.0P 1010 1 .43 48.1 15.1 93.9
9 4 1.6 3.6 9.0P 990 1.46 51.2 17.5 96.5
10 5 2.8 3.6 8.0P 1010 1.39 45.1 20.3 96.0
11 2 1.6 3.6 9.0P 990 1 .48 51 .3 16.2 96.8
12 1 1.6 3.6 9.0P 990 1 .48 51 .4 15.7 96.7
13 2 2.9 3.0 2.5D 1010 1 .41 47.4 14.9 93.0
14 2 2.9 3.5 9.0P 1050 1 .43 45.1 10.8 95.0
15 3 1 .6 3.6 9.0P 1040 1 .40 43.2 9.8 94.8
16 2 2.9 3.6 1.8P 1010 1.31 38.8 14.8 87.4
17 2 2.9 2.5 9.0P 1020 ― ― ― ― 空洞 有り 比較
1 4.9
例 ― 金型
2.0P 1050 1.41 47.4 1 1.7 94.8 プレス
Οェ
表 4において、配向磁界が 9.0Pや 1.8Pとなっているのは、それぞれ 9.0Tおよび 1.8T のピーク値をもつパルス磁界を意味し、レ、ずれの場合もそれぞれのピーク値をもつ交 流減衰ノ ルス 1回と続いて同じピーク値をもつ直流パルスを同方向に 2回印加した。 2 .5Dは 2.5Tの直流磁界を印加したことを示す。このとき、まず直流磁界をモールドの 1 方向に印加して、次にモールドを固定したまま磁界印加方向を逆方向に変化させて 同じ強さの直流磁界を印加した。
本実験において、本発明の方法により、従来の金型プレス法や RIP法では取扱いが 困難な、粒径がきわめて小さい粉末が安全に使用でき、従来法では達成困難であつ た高保磁力をもつ NdFeB焼結磁石が工業的に製作可能であることを確認した。
ただし、このような高特性を得るためには、モールドへの粉末の充填密度、配向磁 界、焼結温度等を適切に設定することが望ましい。試料 1〜13においては高い残留 磁束密度 B、最大エネルギー積 (BH) 、保磁力 H 及び配向度 J /Jが得られている。
r max cj r s
それに対して試料 14及び 15は焼結温度を他の試料よりも高くしたものである力 (BH) 及び保磁力 H が他の試料よりもやや低下している。また、試料 16は配向磁界が低 max c；」
く、 B、 (BH) および J /Jが他の試料よりもやや低下している。試料 17は充填密度を r max r s 他の試料よりも低くしたものである力 焼結体中に空洞ができ、他の試料と比較可能 な磁気特性の測定ができなかった。
比較例は従来の金型プレス法により、従来の標準的な大きさの粒径をもつ粉末を 使用して作製した NdFeB焼結磁石の例を示す。比較例では粉末粒径をあまり小さく できないので、得られる保磁力が本発明の磁石の例より小さいことが分かる。

Claims

請求の範囲
[1] a)製品の形状に対応した空洞を持つ容器 (以下これをモールドという）に合金粉末 を高密度に充填する工程と、
b)前記合金粉末に高磁界を印加して、合金粉末を配向させる工程と、 c)前記合金粉末をモールドに入れたまま、該合金粉末から放出される気体成分を モールド外に排出可能な状態で加熱して焼結する工程と、
d)前記合金粉末の焼結体を前記モールドから取り出す工程と、
を有することを特徴とする磁気異方性希土類焼結磁石の製造方法。
[2] a)モールドに合金粉末を高密度に充填する工程と、
b)前記合金粉末に高磁界を印加して、合金粉末を配向させる工程と、 c)前記合金粉末をモールドに入れたまま、該合金粉末から放出される気体成分を モールド外に排出可能な状態で加熱して、この合金粉末の仮焼結体を作製するェ 程と、
d)前記仮焼結体を前記モールドから取出すか、前記モールドの一部を除去した後 、前記仮焼結体を、その仮焼結温度より高温に加熱して本焼結する工程と、 e)前記仮焼結体を本焼結した焼結体を、前記モールドの残部から取り出す工程と を有することを特徴とする磁気異方性希土類焼結磁石の製造方法。
[3] 合金粉末のモールドへの充填密度が該合金の真密度の 35〜60%であることを特 徴とする請求項 1又は 2に記載の磁気異方性希土類焼結磁石の製造方法。
[4] 前記充填密度が真密度の 40〜55%であることを特徴とする請求項 3に記載の磁気 異方性希土類焼結磁石の製造方法。
[5] 配向磁界が 2T以上であることを特徴とする請求項 1又は 2に記載の磁気異方性希 土類焼結磁石の製造方法。
[6] 配向磁界が 3T以上であることを特徴とする請求項 5に記載の磁気異方性希土類焼 結磁石の製造方法。
[7] 配向磁界が 5T以上であることを特徴とする請求項 6に記載の磁気異方性希土類焼 結磁石の製造方法。
[8] 配向磁界がパルス磁界であることを特徴とする請求項 5に記載の磁気異方性希土 類焼結磁石の製造方法。
[9] 配向磁界が交番磁界であることを特徴とする請求項 8に記載の磁気異方性希土類 焼結磁石の製造方法。
[10] 配向磁界を複数回印加することを特徴とする請求項 5に記載の磁気異方性希土類 焼結磁石の製造方法。
[11] 配向磁界が直流磁界と交番磁界の組合せであることを特徴とする請求項 10に記載 の磁気異方性希土類焼結磁石の製造方法。
[12] 合金粉末に潤滑剤が添加されていることを特徴とする請求項 1又は 2に記載の磁気 異方性希土類焼結磁石の製造方法。
[13] 潤滑剤が固体潤滑剤または液体潤滑剤あるいはその両方であることを特徴とする 請求項 12に記載の磁気異方性希土類焼結磁石の製造方法。
[14] 液体潤滑剤が脂肪酸エステル又は解重合ポリマーを主成分とすることを特徴とする 請求項 13に記載の磁気異方性希土類焼結磁石の製造方法。
[15] 合金粉末の粒径が 4 μ m以下であることを特徴とする請求項 1又は 2に記載の磁気 異方性希土類焼結磁石の製造方法。
[16] 合金粉末の粒径力 S3 μ m以下であることを特徴とする請求項 15に記載の磁気異方 性希土類焼結磁石の製造方法。
[17] 合金粉末の粒径力 ¾ μ m以下であることを特徴とする請求項 16に記載の磁気異方 性希土類焼結磁石の製造方法。
[18] 合金粉末の粒径が 1 μ m以下であることを特徴とする請求項 17に記載の磁気異方 性希土類焼結磁石の製造方法。
[19] 合金粉末の粒径が 3 μ m以下であって焼結温度が 1030°C以下であることを特徴とす る請求項 16に記載の磁気異方性希土類焼結磁石の製造方法。
[20] 合金粉末の粒径が 2 μ m以下であって焼結温度が 1010°C以下であることを特徴とす る請求項 19に記載の磁気異方性希土類焼結磁石の製造方法。
[21] モールドの一部又は全部を複数回使用することを特徴とする請求項 1又は 2に記載 の磁気異方性希土類焼結磁石の製造方法。
[22] モールドが複数個の空洞を持つことを特徴とする請求項 1又は 2に記載の磁気異方 性希土類焼結磁石の製造方法。
[23] 空洞が柱状であることを特徴とする請求項 1又は 2に記載の磁気異方性希土類焼 結磁石の製造方法。
[24] 筒状の空洞の中心に柱状の中子が配置されたことを特徴とする請求項 1又は 2に 記載の磁気異方性希土類焼結磁石の製造方法。
[25] 合金粉末を空洞に高密度に充填し、磁界を印加して配向した後、モールドの中子 を抜いて、又は、モールドの中子を細いものに置き換えて、焼結することを特徴とする 請求項 24に記載の磁気異方性希土類焼結磁石の製造方法。
[26] 空洞の主軸方向に磁界を印加して合金粉末を配向することを特徴とする請求項 25 に記載の磁気異方性希土類焼結磁石の製造方法。
[27] 前記主軸方向の空洞両端の蓋および底にあたる部分の材質を強磁性体とすること を特徴とする請求項 26に記載の磁気異方性希土類焼結磁石の製造方法。
[28] 空洞が柱状であることを特徴とする請求項 22に記載の磁気異方性希土類焼結磁 石の製造方法。
[29] 筒状の空洞の中心に柱状の中子が配置されたことを特徴とする請求項 22に記載 の磁気異方性希土類焼結磁石の製造方法。
[30] 合金粉末を空洞に高密度に充填し、磁界を印加して配向した後、モールドの中子 を抜いて、又は、モールドの中子を細いものに置き換えて、焼結することを特徴とする 請求項 29に記載の磁気異方性希土類焼結磁石の製造方法。
[31] 空洞の主軸方向に磁界を印加して合金粉末を配向することを特徴とする請求項 30 に記載の磁気異方性希土類焼結磁石の製造方法。
[32] 、前記主軸方向の空洞両端の蓋および底にあたる部分の材質を強磁性体とするこ とを特徴とする請求項 31に記載の磁気異方性希土類焼結磁石の製造方法。
[33] 空洞が平板状であることを特徴とする請求項 22に記載の磁気異方性希土類焼結 磁石の製造方法。
[34] 空洞が弓形板状であることを特徴とする請求項 22に記載の磁気異方性希土類焼 結磁石の製造方法。
[35] 空洞の平板面又は弓形板面に垂直な方向に磁界を印加して合金粉末を配向する ことを特徴とする請求項 33に記載の磁気異方性希土類焼結磁石の製造方法。
[36] 空洞の平板面又は弓形板面を形成する部分の材質が非磁性体又は 1.5T以下の 飽和磁化を有するものであることを特徴とする請求項 35に記載の磁気異方性希土類 焼結磁石の製造方法。
[37] 前記飽和磁化が 1.3T以下であることを特徴とする請求項 36に記載の磁気異方性 希土類焼結磁石の製造方法。
[38] 空洞の平板面又は弓形板面に垂直な方向に磁界を印加して合金粉末を配向する ことを特徴とする請求項 34に記載の磁気異方性希土類焼結磁石の製造方法。
[39] 空洞の平板面又は弓形板面を形成する部分の材質が非磁性体又は 1.5T以下の 飽和磁化を有するものであることを特徴とする請求項 38に記載の磁気異方性希土類 焼結磁石の製造方法。
[40] 前記飽和磁化が 1.3T以下であることを特徴とする請求項 39に記載の磁気異方性 希土類焼結磁石の製造方法。
[41] モールドに複数の空洞が 2列以上並んで配置されてレ、ることを特徴とする請求項 2
2に記載の磁気異方性希土類焼結磁石の製造方法。
[42] モールドに複数の空洞が 2列以上並んで配置されてレ、ることを特徴とする請求項 3
3に記載の磁気異方性希土類焼結磁石の製造方法。
[43] モールドの部位のうち、合金粉末の磁界配向方向と平行な壁を構成する部位の一 部または全部が強磁性体であることを特徴とする請求項 1又は 2に記載の磁気異方 性希土類焼結磁石の製造方法。
[44] 空洞の内壁に焼着き防止コーティングを施したことを特徴とする請求項 1又は 2に 記載の磁気異方性希土類焼結磁石の製造方法。
[45] 機械的な振動を利用する機械的タッピング法、押し棒を押しこむことによるプッシャ 一法若しくは気体流の衝撃を使うエアー'タッピング法又はそれらの併用によって合 金粉末をモールドに強制充填することを特徴とする請求項 1又は 2に記載の磁気異 方性希土類焼結磁石の製造方法。
[46] 溶湯急冷法により得られた合金を粉砕して得られる微粉末を合金粉末として用いる ことを特徴とする請求項 1又は 2に記載の磁気異方性希土類焼結磁石の製造方法。
[47] 複数個の空洞を持つことを特徴とする磁気異方性希土類焼結磁石製造用モールド
[48] 空洞が柱状であることを特徴とする請求項 47に記載の磁気異方性希土類焼結磁 石製造用モールド。
[49] 筒状の空洞と、該筒状空洞の中心に配置される柱状の中子と、を有することを特徴 とする請求項 47に記載の磁気異方性希土類焼結磁石製造用モールド。
[50] 深さ方向の空洞両端の蓋および底にあたる部分の材質が強磁性体であることを特 徴とする請求項 48又は 49に記載の磁気異方性希土類焼結磁石製造用モールド。
[51] 空洞が平板状又は弓形板状であることを特徴とする請求項 47に記載の磁気異方 性希土類焼結磁石製造用モールド。
[52] 空洞の平板面又は弓形板面を形成する部分の材質が非磁性体又は飽和磁化が 1.
5T以下のものであることを特徴とする請求項 51に記載の磁気異方性希土類焼結磁 石製造用モールド。
[53] 前記飽和磁化が 1.3T以下であることを特徴とする請求項 52に記載の磁気異方性 希土類焼結磁石製造用モールド。
[54] モールドに複数の空洞が 2列以上並んで配置されてレ、ることを特徴とする請求項 4
7〜49、 51〜53のいずれかに記載の磁気異方性希土類焼結磁石製造用モールド
[55] 合金粉末の磁界配向方向と平行な壁を構成する部位の一部または全部が強磁性 体であることを特徴とする請求項 47〜49、 51〜53のいずれかに記載の磁気異方性 希土類焼結磁石製造用モールド。
[56] 空洞の内壁に焼着き防止コーティングを施したことを特徴とする請求項 47〜49、 5 1〜53のいずれかに記載の磁気異方性希土類焼結磁石製造用モールド。
[57] a)合金を微粉砕した合金粉末をモールドに高密度充填する合金粉末充填手段と、 b)合金粉末を磁界中配向する磁界中配向手段と、
c)当該モールドのまま合金粉末を焼結する焼結手段と、
d)モールドを合金粉末供給手段、磁界中配向手段、焼結手段の順に搬送する搬 送手段と、
e)合金粉末充填手段、磁界中配向手段、焼結手段及び搬送手段を収容する容器 と、
f)前記容器の内部を不活性ガス雰囲気又は真空にする雰囲気調整手段と、 を備えることを特徴とする磁気異方性希土類焼結焼結磁石の製造装置。
[58] a)合金を微粉砕した合金粉末をモールドに高密度充填する合金粉末充填手段と、 b)合金粉末を磁界中配向する磁界中配向手段と、
c)当該モールドのまま合金粉末を保形するまで仮焼結する仮焼結手段と、 d)仮焼結した合金粉末を本焼結する本焼結手段と、
e)モールドを合金粉末供給手段、磁界中配向手段、仮焼結手段、本焼結手段の 順に搬送する搬送手段と、
f)合金粉末充填手段、磁界中配向手段、予備焼結手段、本焼結手段及び搬送手 段を収容する容器と、
g)前記容器の内部を不活性ガス雰囲気又は真空にする雰囲気調整手段と、 を備えることを特徴とする磁気異方性希土類焼結焼結磁石の製造装置。
[59] 前記容器を収容する外部容器を備えることを特徴とする請求項 57又は 58に記載 の磁気異方性希土類焼結磁石の製造装置。
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