WO2018138841A1 - 焼結磁石の製造方法 - Google Patents

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WO2018138841A1
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sintered magnet
residue
projection
grain boundary
boundary diffusion
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PCT/JP2017/002793
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勝 上之原
道大 迫
崇 古屋
聖児 河井
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日産自動車株式会社
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    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
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    • H01F41/02Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets

Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a sintered magnet.
  • Grain boundary diffusion treatment is applied to Nd—Fe—B based sintered magnets to minimize the decrease in residual magnetic flux density and effectively increase the coercive force.
  • an alloy powder containing a rare earth element is disposed on the surface of a sintered magnet, and the sintered magnet is subjected to a heat treatment, thereby forming a grain boundary phase surrounding the Nd 2 Fe 14 B main phase.
  • the rare earth elements are unevenly distributed (for example, refer to Patent Document 1).
  • Cutting has a problem that the yield of sintered magnets is reduced because an expensive sintered magnet base material is scraped off from the surface of the sintered magnet when removing the residue. Further, since a highly concentrated region of rare earth elements exists in the vicinity of the surface of the sintered magnet, the highly concentrated region of rare earth elements is included in the portion to be scraped off. Since the highly concentrated region of rare earth elements is a high coercive force region, there is a problem that the amount of increase in coercive force is small.
  • the present invention has been made to solve the problems associated with the above-described conventional technology, and an object thereof is to provide a method for producing a sintered magnet having a good yield and a high coercive force.
  • the present invention provides an Nd—Fe—B based sintered magnet as a base material, which is subjected to a grain boundary diffusion treatment using an alloy powder containing a rare earth element R, and then It is a manufacturing method of a sintered magnet which removes the residue which exists in the surface of the sintered magnet which performed field diffusion processing.
  • the alloy powder is represented by R x A y B z, wherein, R is at least one or more of the rare earth elements including Sc and Y, A is Ca or Li, B is inevitable impurities, 2 ⁇ x ⁇ 99, 1 ⁇ y ⁇ x, and 0 ⁇ z ⁇ y.
  • the removal of the residue is performed by projecting a projection material onto the surface of the sintered magnet.
  • the method for producing a sintered magnet according to the present invention since the projected projection material does not cut the surface of the sintered magnet and removes only the residue, the yield of the sintered magnet is improved, and the sintered magnet is sintered. Since the highly concentrated region (high coercive force region) of rare earth elements existing in the vicinity of the surface of the magnetized magnet is not removed, the adverse effect on the coercive force based on the removal of the residue is suppressed. Therefore, it is possible to provide a method for producing a sintered magnet having a good yield and a high coercive force.
  • FIG. 4 It is the schematic for demonstrating an example of the residue removal equipment applied to the blasting process shown in FIG. 4, and an air blasting process. It is a perspective view for demonstrating the blast processing apparatus shown by FIG. It is a top view for demonstrating the nozzle drive device shown by FIG. It is a table which shows the dimensional change after the residue removal by a blast process. 6 is a table showing residual magnetic flux density and coercive force in Examples and Comparative Examples 1 to 5. 6 is a chart showing the relationship between coercive force and cutting depth in Examples and Comparative Examples 1 to 5. It is a flowchart for demonstrating the modification 1 of embodiment of this invention. It is the schematic for demonstrating the modification 1 of embodiment of this invention.
  • FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a sintered magnet according to an embodiment of the present invention.
  • a sintered magnet 10 shown in FIG. 1 is an Nd—Fe—B based sintered magnet manufactured by a sintered magnet manufacturing method according to an embodiment of the present invention described later.
  • No. 12 has been subjected to grain boundary diffusion (grain boundary modification) treatment.
  • the interior of the sintered magnet 10 has a structure in which a grain boundary phase surrounds a main phase having a size of about 3 to 10 microns.
  • the main phase is, for example, Nd 2 Fe 14 B.
  • the grain boundary phase has a thickness of about 10 to 100 nanometers and is mainly composed of Nd, Fe, and O, and is called an Nd-rich phase. Grain boundaries are likely to be the source of reverse magnetic domains, but by diffusing rare earth elements along the grain boundaries by grain boundary diffusion treatment, the crystal magnetic anisotropy at the grain boundary parts is increased and the coercive force is increased. ing.
  • FIGS 2 and 3 are schematic diagrams for explaining an example of the use of the sintered magnet according to the embodiment of the present invention.
  • the sintered magnet 10 is, for example, a surface sintered magnet type synchronous motor (SMP (SPMSM)) 30 shown in FIG. 2 or an embedded sintered magnet type synchronous motor (IMP (IPMSM)) 40 shown in FIG. Applied.
  • SMP surface sintered magnet type synchronous motor
  • IMP embedded sintered magnet type synchronous motor
  • the surface sintered magnet type synchronous motor 30 is configured by directly attaching (pasting) the sintered magnet 10 to the surface 34 of the rotor 32 for the synchronous motor.
  • the sintered magnet 10 is formed so as to correspond to the surface shape of the rotor 32 or is cut so as to correspond to the surface shape of the rotor 32.
  • the embedded sintered magnet type synchronous motor 40 is configured by press-fitting (inserting) the sintered magnet 10 into an embedded groove 44 formed in the synchronous motor rotor 42 and fixing it.
  • the sintered magnet 10 is cut into, for example, the same shape and thickness as the embedded groove 44.
  • the use of the sintered magnet 10 is not limited to the specific motor described above, and can be applied to a wide range of fields.
  • the shape of the sintered magnet 10 is appropriately changed according to the use.
  • the sintered magnet 10 can be applied to the consumer electronics field, the OA machine field, the precision machine field, the medical field, the FA field, and the automotive electrical field. Since the sintered magnet 10 has a high coercive force, it is excellent in that the system in the above field can be reduced in weight and size.
  • the consumer electronics field includes speakers, headphones, camera winding motors, focus actuators, rotary head drive motors for video equipment, zoom motors, focus motors, capstan motors, optical pickups (for example, CD, DVD, Blu-ray), air conditioning compressors, outdoor unit fan motors, electric razor motors, and the like.
  • the OA equipment field includes voice coil motors, spindle motors, stepping motors, plotters, printer actuators, dot printer print heads, and copier rotation sensors.
  • Precision equipment field includes stepping motors for watches, various meters, pagers, vibration motors for mobile phones (including personal digital assistants), motors for driving recorder pens, accelerators, undulators for synchrotron radiation, polarized sintered magnets, ion sources, This is a field of various plasma sources for semiconductor manufacturing equipment, for electron polarization, for magnetic flaw detection bias and the like.
  • the medical field includes permanent sintered magnet MRI (nuclear magnetic resonance imaging), electrocardiograph, electroencephalograph, dental drill motor, tooth fixing magnet, magnetic necklace, and the like.
  • the FA field includes AC servo motors, synchronous motors, brakes, clutches, torque couplers, transport linear motors, reed switches, and the like.
  • the automotive electronics field includes retarders, ignition coil transformers, ABS (anti-lock brake system) sensors, rotation, position detection sensors, suspension control sensors, door lock actuators, ISCV (idle speed control valve) actuators, electric vehicle drive motors, Fields include hybrid vehicle drive motors, fuel cell vehicle drive motors, brushless DC motors, AC servo motors, AC induction motors, power steering, car air conditioners, and car navigation optical pickups.
  • FIG. 4 is a flowchart for explaining a method for producing a sintered magnet
  • FIG. 5 is a perspective view for explaining a sintered magnet base material to be introduced into the grain boundary diffusion treatment step shown in FIG.
  • the method for manufacturing a sintered magnet according to an embodiment of the present invention generally includes a grain boundary diffusion treatment process, a blast treatment process, and an air blast process.
  • the sintered magnet 10 In the grain boundary diffusion treatment step, heat treatment (grain boundary diffusion treatment) is performed on the sintered magnet 10 serving as the base material shown in FIG.
  • the sintered magnet 10 has a coating layer 14 having an alloy powder containing a rare earth element R.
  • a rare earth element is present in the grain boundary phase surrounding the Nd 2 Fe 14 B main phase. It is unevenly distributed.
  • the alloy powder containing the rare earth element R is represented by R x A y B z (hereinafter referred to as Formula 1).
  • the coating layer 14 is disposed on the entire surface or a part of the surface of the sintered magnet 10 as necessary.
  • the coating layer 14 is preferably dried at 20 to 80 ° C. for 1 to 60 minutes before being subjected to the heat treatment.
  • the residue present on the surface of the sintered magnet 10 subjected to the grain boundary diffusion process is removed by projecting a shot material (projection material).
  • the shot condition of the shot material is set so that only the residue is removed without cutting the surface of the sintered magnet subjected to the grain boundary diffusion treatment.
  • the projection condition is, for example, a projection pressure.
  • the shot material adhering to the sintered magnet 10 is removed. Thereby, it is possible to reduce the contamination of the shot material.
  • the sintered magnet 10 from which the shot material has been removed is cut into a predetermined shape as necessary, and the sintered magnet 10 shown in FIG. 1 is obtained.
  • the cutting method is not particularly limited, and for example, cutting with a single disc-shaped cutting blade or cutting with a cutting machine (multi-saw) having a plurality of blades can be applied.
  • the projected shot material does not cut the surface of the sintered magnet 10 and removes only the residue, the yield of the sintered magnet 10 is improved, and the surface of the sintered magnet 10 is improved. Since the highly concentrated region (high coercive force region) of the rare earth elements present in the vicinity is not removed, adverse effects on the coercive force based on the removal of the residue are suppressed. Therefore, the sintered magnet 10 having a good yield and a high coercive force is manufactured.
  • Nd—Fe—B based sintered magnet which is a base material to be input to the grain boundary diffusion treatment step.
  • the Nd—Fe—B sintered magnet subjected to grain boundary diffusion is not particularly limited.
  • the rare earth element contains Nd element as an essential element in an amount of 10 to 20 atomic%, and B element as an essential element in an amount of 1 to 12
  • Sintered magnets having a composition containing atomic% and the balance being Fe element and inevitable impurities are preferable.
  • Nd—Fe—B based sintered magnets may be selected from rare earth elements such as praseodymium (Pr), dysprosium (Dy), terbium (Tb), and Co, Ni, Mn, Al, Cu, Nb, and Zr as required. It is also possible to have a composition further containing other elements such as Ti, W, Mo, V, Ga, Zn, and Si. These elements are used alone or in combination of two or more, and are introduced into the magnet, for example, by replacing or inserting a part of the phase structure of the magnet phase.
  • Nd—Fe—B sintered magnets subjected to grain boundary diffusion are Nd 2 Fe 14 B, Nd 2 (Fe 1 ⁇ x Co x ) 14 B (0 ⁇ x ⁇ 0.5).
  • Nd 15 Fe 77 B 5 Nd 11.77 Fe 82.35 B 5.88 ,
  • Nd 2 Fe 14 B is preferable from the viewpoint of high energy product (BH) max and availability.
  • the coating layer 14 of the Nd—Fe—B based sintered magnet which is the base material that is put into the grain boundary diffusion treatment step, will be described in detail.
  • Alloy powder coating layer 14 has is applied as a mixture of at least one kind alone or two kinds, of formula 1 (R x A y B z ).
  • R is at least one of rare earth elements including scandium (Sc) and yttrium (Y). Specifically, R represents scandium (Sc), yttrium (Y), lanthanum (La), cerium (Ce), praseodymium (Pr), neodymium (Nd), promethium (Pm), samarium (Sm), europium ( Eu), gadolinium (Gd), terbium (Tb), dysprosium (Dy), holmium (Ho), erbium (Er), thulium (Tm), ytterbium (Yb), and lutetium (Lu) One or more.
  • R is preferably at least one selected from the group consisting of praseodymium (Pr), dysprosium (Dy), terbium (Tb), and holmium (Ho) from the viewpoint of ease of handling and diffusibility.
  • Pr praseodymium
  • Dy dysprosium
  • Tb terbium
  • Ho holmium
  • A is Ca or Li. Since Ca or Li has a low standard free energy of formation of oxides, it functions as an oxygen getter and suppresses oxidation of rare earth elements. From the viewpoint that oxidation of rare earth elements is more effectively suppressed, A is preferably Ca.
  • B is an inevitable impurity.
  • An inevitable impurity means what exists in a raw material in an alloy, or is inevitably mixed in a manufacturing process. Inevitable impurities are originally unnecessary, but they are acceptable because they are so small that they do not hinder the effect and do not affect the properties of the alloy.
  • inevitable impurities are Al, Si, Ti, V, Cr, Mn, Ni, Cu, Zn, Ga, Zr, Nb, Mo, Ag, In, Sn, Hf, Ta, W, Pb, and Bi.
  • R includes a plurality of types of rare earth elements
  • the value of x indicates the total amount of the plurality of types of rare earth elements.
  • A includes Ca and Li
  • the value of y indicates the total amount of Ca and Li.
  • the range of x is preferably 2 ⁇ x ⁇ 20, more preferably 2 ⁇ x ⁇ 15, and further preferably 2 ⁇ x ⁇ 10. From the viewpoint of increasing the coercive force, the range of x is particularly preferably 2 ⁇ x ⁇ 5.
  • the range of z is preferably 0 ⁇ z ⁇ 0.1y, more preferably 0 ⁇ z ⁇ 0.01y.
  • “2 ⁇ x ⁇ 20, 1 ⁇ y ⁇ x, 0 ⁇ z ⁇ 0.01y” “2 ⁇ x ⁇ 15, 1 ⁇ y ⁇ x, 0 ⁇ z ⁇ 0. 01y ”,“ 2 ⁇ x ⁇ 10, 1 ⁇ y ⁇ x, 0 ⁇ z ⁇ 0.01y ”are preferable.
  • B is an inevitable impurity, z is preferably as small as possible, and it is preferable that B is not substantially contained. “Substantially not containing B” means that the B content is 0.1% by weight or less based on the entire alloy. The content of B is more preferably 0.01% by weight or less based on the entire alloy.
  • the alloy powder containing the rare earth element R can be represented by R x A y .
  • the alloy of formula 1 (R x A y B z ) is, Tb 20 Ca 1, Tb 15 Ca 1, Tb 10 Ca 1, Tb 5 Ca 1, Tb 3 Ca 1, Tb 2 Ca 1, Tb 3 Ca 2 , Tb 20 Li 1 , Tb 10 Li 1 , Tb 3 Li 1 , Tb 3 Li 2 , Dy 20 Ca 1 , Dy 10 Ca 1 , Dy 3 Ca 1 , Dy 3 Ca 2 , Dy 20 Li 1 , Dy 20 Li 1 10 Li 1 , Dy 3 Li 1 , Dy 3 Li 2 , Pr 20 Ca 1 , Pr 10 Ca 1 , Pr 3 Ca 1 , Pr 3 Ca 2 , Pr 20 Li 1 , Pr 10 Li 1 , Pr 3 Li 1 3 Li 2, Ho 20 Ca 1 , Ho 10 Ca 1, Ho 3 Ca 1, Ho 3 Ca 2, Ho 20 Li 1, Ho 10 Li 1, Ho 3 Li 1, Ho 3 Li 2, ( b 20-a Dy a) 20 Ca 1 ( provided that 0.1 ⁇ a ⁇ 19.9), ( Tb 10-a Dy a) 10 Ca 1 ( provided that
  • the alloy of formula 1 (R x A y B z ) is manufactured using an alloying technique.
  • alloying methods include mechanical alloying, arc melting, casting, gas atomization, liquid quenching, ion beam sputtering, vacuum deposition, plating, and gas phase chemical reaction.
  • the alloy of formula 1 (R x A y B z ) is pulverized by a suitably combined coarse pulverizer and fine pulverizer.
  • the coarse pulverizer is, for example, a jaw crusher, a brown mill, or a stamp mill.
  • the pulverizer is, for example, a jet mill, a ball mill, a vibration mill, or a wet attritor.
  • the particle diameter (diameter) of the alloy powder is 500 ⁇ m or less, preferably 200 ⁇ m or less, more preferably 100 ⁇ m or less, from the viewpoint of applicability to the sintered magnet 10 which is a base material subjected to grain boundary diffusion treatment.
  • the lower limit of the particle size of the alloy powder is 0.01 ⁇ m or more.
  • the median diameter (diameter) of the alloy powder is 0.1 to 200 ⁇ m, preferably 1 to 50 ⁇ m, more preferably 1 to 22 ⁇ m, still more preferably 1 to 13 ⁇ m, and particularly preferably 1 to 10 ⁇ m.
  • the coating layer 14 is formed by applying a slurry containing an alloy powder and a solvent (dispersion medium) to the sintered magnet 10 serving as a base material.
  • the slurry can further contain a dispersant or the like for preventing aggregation of the particles of the alloy powder, if necessary.
  • the content of the alloy powder in the slurry is preferably 1 to 99% by weight, more preferably 5 to 80% by weight, still more preferably 5 to 75% by weight, and particularly preferably 20 to 60% by weight.
  • the abundance of the alloy powder in the coating layer 14 is preferably 0.05 to 10% by weight, more preferably 0.1 to 5% by weight, and still more preferably based on the total weight of the sintered magnet 10 and the alloy powder. 0.2 to 3% by weight. When a plurality of types of alloy powders are used, the total amount of the plurality of types of alloy powders is used as the weight of the alloy powder.
  • the method of applying the slurry is not particularly limited. For example, a method of immersing the sintered magnet 10 in the slurry, a method of stirring the sintered magnet 10 and a predetermined medium in the slurry, and dropping the slurry onto the sintered magnet 10. It is possible to apply a method to In addition, the method of arrange
  • the solvent used in the slurry is preferably one that uniformly disperses the alloy powder.
  • the alloy powder is uniformly arranged on the sintered magnet 10, and the diffusion in the grain boundary diffusion treatment in the subsequent process is favorably generated.
  • the solvent used for the slurry is preferably one that does not contain water from the viewpoint of preventing oxidative degradation of rare earth elements and oxygen getters.
  • the solvent used for the slurry is alcohol, aldehyde, ketone or the like.
  • the ketone is, for example, acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, diisobutyl ketone, cyclohexanone, diacetone alcohol.
  • the solvent used for the slurry may be used singly or in combination of two or more.
  • the alloy powder R x A y B z since an oxygen getter (Ca and / or Li), in view of preventing oxidative deterioration, subjected to grain boundary diffusion treatment step from the alloying treatment to obtain an alloy powder
  • the operations up to are preferably carried out in a low oxygen atmosphere.
  • the low oxygen atmosphere is, for example, an oxygen concentration atmosphere of 100 ppm or less, and is formed using an inert gas such as nitrogen or argon.
  • Waxes and urethane resins can be used as stabilizers for preventing oxidation of the alloy powder. Therefore, by adding one or more stabilizers selected from the group consisting of waxes and urethane resins to the solvent used in the slurry, the operation from the preparation of the slurry to the grain boundary diffusion treatment step is performed. It is also possible to carry out in a high oxygen atmosphere such as in the air.
  • the content of the stabilizer in the slurry is, for example, 1 to 99% by weight, preferably 5 to 60% by weight.
  • Wax refers to wax esters and aliphatic hydrocarbons.
  • the waxes are paraffin wax, liquid paraffin, microcrystalline wax, polyethylene wax, polypropylene wax, Fischer-Tropsch wax, montan wax, ceresin, ozokerite, petrolatum, beeswax, whale wax, molasses, carnauba wax, rice bran wax, Such as sugarcane wax.
  • a hydrocarbon selected from the group consisting of paraffin wax, liquid paraffin, microcrystalline wax, polyethylene wax, polypropylene wax, Fischer-Tropsch wax, ceresin, ozokerite, and petroleum jelly is preferred, and liquid paraffin is preferred. More preferred. Waxes can be used singly or in combination of two or more.
  • the urethane resin is not particularly limited as long as it is a compound obtained by copolymerization of polyol and polyisocyanate, and can be used alone or in combination of two or more.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view for explaining an example of a heat treatment furnace applied to the grain boundary diffusion treatment.
  • the heat treatment furnace 100 applied to the grain boundary diffusion treatment includes, for example, a chamber 110, a vacuum device 120, and a control device 130 as shown in FIG.
  • the chamber 110 has a pedestal 112 and a heater 114.
  • a jig 140 is disposed on the pedestal portion 112.
  • the jig 140 is used to hold the sintered magnet 10 which is a base material that has not been subjected to grain boundary diffusion treatment.
  • the surface 12 of the sintered magnet 10 has a coating layer 14 (see FIG. 5) having an alloy powder containing a rare earth element.
  • the heater 114 has a resistance heating element such as a molybdenum resistor, for example, and is used to raise the temperature inside the chamber 110.
  • the vacuum device 120 includes a vacuum pump having a piping system 122 for sucking air inside the chamber 110, and the chamber 110 has a low oxygen content in order to prevent oxidation of rare earth elements contained in the coating layer 14 of the sintered magnet 10. Used to make environment.
  • the low oxygen environment is, for example, an environment having an oxygen concentration of 10 ppm or less.
  • the control device 130 has a control circuit composed of a microprocessor and the like for performing control of each part and various arithmetic processes according to a program, and each function of the heat treatment furnace 100 stores a corresponding program in the control device 130. Is demonstrated by running.
  • the control device 130 is connected to the heater 114 and the vacuum device 120, and can control the heater 114 and the vacuum device 120 to maintain the inside of the chamber 110 at a predetermined degree of vacuum and temperature.
  • 7 and 8 are a side view and a plan view for explaining the heat treatment jig to which the sintered magnet is attached.
  • the jig 140 is made of carbon and has a base portion 142, a side wall portion 144, and an upper plate 146.
  • the upper plate 146 has an opening 147 corresponding to the shape of the sintered magnet 10.
  • the opening 147 corresponds to the outer shape of the sintered magnet 10 and fits the sintered magnet 10 in a detachable manner.
  • the side wall portion 144 has a step portion 145.
  • the step portion 145 supports the end portion of the upper plate 146.
  • the base 142 supports the lower surface of the sintered magnet 10 protruding from the opening 147. Therefore, the side surface direction of the sintered magnet 10 is fixed by the inner periphery of the opening 147, and the vertical direction of the sintered magnet 10 is fixed based on the weight of the sintered magnet 10.
  • the upper plate 146 is supported by the step portion 145 based on its own weight and is not fixed. Therefore, when the shape of the sintered magnet 10 changes, it is possible to easily cope with it by changing only the upper plate 146.
  • a plurality of sintered magnets 10 held (fixed) on the jig 140 are plural from the viewpoint of shortening the cycle time.
  • the chamber 110 is sealed.
  • the coating layer 14 is dried, for example, at 20 to 80 ° C. for 1 to 60 minutes before being subjected to heat treatment, if necessary.
  • the vacuum apparatus 120 depressurizes the inside of the chamber 110 to make a low oxygen atmosphere.
  • the internal pressure of the chamber 110 is, for example, 5.0 ⁇ 10 ⁇ 2 Pa or less, preferably 1.0 ⁇ 10 ⁇ 2 Pa or less, more preferably 1.0 ⁇ 10 ⁇ 3 Pa or less.
  • the heater 114 raises the temperature inside the chamber 110 to the heat treatment temperature for the grain boundary diffusion treatment.
  • the heat treatment temperature is 700 to 1000 ° C., preferably 800 to 1000 ° C., more preferably 900 ° C. or more and less than 1000 ° C.
  • the heat treatment time is 1 minute to 30 hours, preferably 1 to 10 hours.
  • the combination of the heat treatment temperature and the heat treatment time is, for example, 200 to 1050 ° C. for 1 minute to 30 hours, preferably 700 to 1000 ° C. for 1 to 10 hours.
  • the heat treatment temperature is preferably less than the sintering temperature of the sintered magnet 10 from the viewpoint of preventing rare earth elements from being taken into the main phase crystal of the sintered magnet 10.
  • the depth at which the rare earth metal diffuses is about 20 to 1000 ⁇ m from the surface of the sintered magnet 10.
  • the thickness of the grain boundary phase is about 10 to 200 nm.
  • the sintered magnet 10 can be subjected to an aging treatment to promote uniform generation of an Nd-rich phase at the grain boundary. Thereby, the coercive force of the sintered magnet 10 is further improved.
  • the aging treatment is preferably performed using the heat treatment furnace 100 from the viewpoint of simplifying the operation, but it is also possible to prepare aging treatment equipment separately.
  • the aging treatment temperature is 200 to 700 ° C, preferably 500 to 650 ° C.
  • the aging treatment time is 10 minutes to 3 hours, preferably 30 minutes to 2 hours.
  • the aging treatment can be performed in vacuum or in an inert gas.
  • calcium hydride it is preferable to place calcium hydride on the surface of the sintered magnet 10 before the grain boundary diffusion treatment.
  • the amount of calcium hydride present on the surface of the sintered magnet 10 is preferably 0.001 to 5% by weight, more preferably 0, based on the total weight of the sintered magnet 10 and calcium hydride. 0.01 to 3% by weight, more preferably 0.25 to 1% by weight.
  • the amount of calcium hydride is preferably 0.5 to 80 parts by weight, more preferably 1 to 1 part by weight when the weight of the alloy powder is 100 parts by weight. 60 parts by weight, more preferably 5 to 50 parts by weight.
  • transition element fluoride or the like When the grain boundary diffusion treatment is performed in a state where transition element fluoride or the like is present on the surface of the sintered magnet 10, the effect of increasing the coercive force becomes more remarkable. This is thought to be because the diffusion of rare earth elements to the grain boundary is promoted by the presence of transition element fluorides and the like. Therefore, as in the case of calcium hydride, it is preferable to dispose transition element fluoride or the like on the surface of the sintered magnet 10 before the grain boundary diffusion treatment.
  • Transition element fluorides and the like are oxides, fluorides, and oxyfluorides of transition elements selected from the group consisting of Al, B, Cu, Ni, Co, Zn, or Fe.
  • transition element fluorides and the like are AlF 3 , BF 3 , CuF, CuF 2 , NiF 2 , CoF 2 , CoF 3 , ZnF 2 , FeF 3 , Al 2 O 3 , B 2 O 3 , Cu 2.
  • AlF 3 is preferable from the viewpoint of enhancing the coercive force.
  • NiF 2 is preferable from the viewpoint of maintaining the residual magnetic flux density.
  • Transition element fluorides and the like can be used singly or in combination of two or more.
  • the abundance of the transition element fluoride and the like is preferably 0.01 to 3% by weight with respect to the total weight of the sintered magnet 10 and the transition element fluoride and the like. More preferably, it is 0.03 to 1% by weight.
  • the total amount of the multiple types of transition element fluorides is used as the weight of the transition element fluorides.
  • the amount of transition element fluoride and the like is preferably 1 to 80 parts by weight, more preferably 5 to 5 parts by weight when the weight of the alloy powder is 100 parts by weight. 50 parts by weight.
  • FIG. 9 is a schematic view for explaining an example of a residue removal facility applied to the blasting process and the air blasting process shown in FIG. 4, and FIG. 10 is for explaining the blasting apparatus shown in FIG.
  • FIG. 11 is a plan view for explaining the nozzle driving device shown in FIG.
  • the residue removal facility 150 includes, for example, a blasting device 160, an air blasting device 170, a conveying device 180, and a control device 185, as shown in FIG.
  • the blast processing device 160 includes a nozzle 161, a nozzle driving device 162, a hopper 167, a shot material recovery unit 168, and a high-pressure air source 169.
  • the nozzle 161 is used for projecting a shot material using high-pressure air to remove residues present on the surface of the sintered magnet 10 that has been subjected to grain boundary diffusion treatment.
  • the nozzle driving device 162 includes a rotation driving unit 163 and a reciprocating unit 164 as shown in FIGS. 10 and 11.
  • the rotation drive unit 163 is connected to the nozzle 161, and is configured to be able to change the projection angle of the shot material (nozzle 161).
  • the reciprocating unit 164 includes a support body 165 and a linear actuator 166.
  • the support body 165 supports the nozzle 161 via the rotation drive unit 163.
  • the linear actuator 166 extends in a direction M perpendicular to the conveyance direction C of the sintered magnet 10, and is configured to be able to linearly move the nozzle 161 along the direction M.
  • the linear actuator 166 is not limited to the form extending in the direction M orthogonal to the transport direction C.
  • Projection of shot material while changing (turning) the projection angle of the shot material (nozzle 161) can shorten cycle time by increasing the projection range corresponding to the blast processing range, This is preferable because it reduces the cost due to the long life of the shot material by suppressing interference and collision between the shot material and the shot material that bounces back.
  • the number of nozzle drive devices 162 installed can be increased as appropriate in accordance with the number and shape of the sintered magnets 10. For example, it is preferable to install a plurality of nozzles 161 from the viewpoint of shortening the cycle time.
  • the hopper 167 holds the shot material projected from the nozzle 161 and is configured to be able to supply the shot material to the nozzle 161.
  • the shot material recovery unit 168 has a funnel shape, is located below the sintered magnet 10 onto which the shot material is projected, and is used for recovering the shot material after the residue of the sintered magnet 10 is removed.
  • the high-pressure air source 169 is a drive source for projecting shot material, and is configured to be able to supply high-pressure air to the nozzle 161.
  • the air blast device 170 has a nozzle 171, a nozzle driving device 172, a shot material recovery unit 178, and a high-pressure air source 179 (FIG. 9).
  • the nozzle 171 is used to inject high-pressure air to remove the shot material adhering to the sintered magnet 10 and reduce shot material contamination.
  • the nozzle driving device 172 has substantially the same configuration as the nozzle driving device 162 of the blast processing device 160.
  • the shot material recovery unit 178 has a funnel shape, is located below the sintered magnet 10 to which high-pressure air is injected, and is used for recovering the shot material separated from the sintered magnet 10.
  • the high-pressure air source 169 has, for example, a compressor and is configured to be able to supply high-pressure air ejected from the nozzle 171. That is, the air blast device 170 has substantially the same configuration as the blast processing device 160 except that only high-pressure air is injected (no shot material is projected).
  • the transport device 180 includes a conveyor belt 182 and a transport motor 184.
  • the conveyor belt 182 is driven by a transport motor 184 and is used to feed the jig 140 having the sintered magnet 10 subjected to the grain boundary diffusion treatment into the blast treatment device 160 and the air blast device 170.
  • the conveying device 180 is not limited to the form using the conveyor belt 182, and for example, a turntable can be used as necessary.
  • the control device 185 has a control circuit composed of, for example, a microprocessor that performs control of each unit and various arithmetic processes according to a program, and each function of the residue removal facility 150 is a program corresponding thereto. This is achieved by the control device 185 executing.
  • the control device 185 is connected to the nozzle drive devices 162 and 172, the high-pressure air sources 169 and 179, and the transport motor 184, and controls the nozzle drive device 162 to adjust the projection angle of the shot material (nozzle 161).
  • the high pressure air source 169 is controlled, the shot time and pressure of the shot material are adjusted, the nozzle driving device 172 is controlled, the injection angle of the nozzle 171 is adjusted, the high pressure air source 179 is controlled, and the high pressure air is projected. It is possible to adjust the time and the projection pressure.
  • the shot material collection units 168 and 178 collect the residue removed from the sintered magnet 10 in addition to the shot material. Therefore, it is preferable that the residue removal facility 150 includes a sorting device that separates the shot material and the residue. Thereby, it is possible to reduce material costs by recycling the separated residue and shot material.
  • the number of nozzles 161 and 171 provided in the blast treatment device 160 and the air blast device 170 and the arrangement position of the nozzle driving device 172 are not limited to the above-described form, and can be changed as appropriate.
  • the nozzles 161 and 171 may be fixed as necessary so as not to rotate. It is also possible to integrate the blasting device 160 and the air blasting device 170 as appropriate.
  • the blasting device 160 and the air blasting device 170 may be a batch type.
  • the jig 140 taken out from the heat treatment furnace 100 (FIG. 6) is placed on the conveyor belt 182.
  • the sintered magnet 10 subjected to the grain boundary diffusion process is fixed to the opening 147 of the upper plate 146 of the jig 140. That is, the jig at the time of blasting (at the time of shot material projection) and the jig at the time of grain boundary diffusion processing are the same. Therefore, it is possible to reduce the setup time required for attaching / detaching the sintered magnet 10 and shorten the cycle time.
  • the conveyor belt 182 is driven by the transport motor 184 and carries the sintered magnet 10 (the jig 140) into the blast processing device 160.
  • the nozzle 161 of the blast processing device 160 projects shot material onto the surface of the sintered magnet 10 using high-pressure air. At this time, the nozzle 161 repeats rotation by the rotation drive unit 163 (FIG. 10) and reciprocates in the direction M perpendicular to the conveyance direction C by the linear actuator 166. As a result, while passing through the blast treatment device 160, residues are removed from the surfaces of all the sintered magnets 10 fixed to the jig 140.
  • the shot material is alumina
  • the average particle size D50 of the particle size distribution of the shot material is about 50 ⁇ m
  • the projection pressure is 0.8 bar.
  • the shot material is not limited to alumina, and silicon carbide, zirconia, or the like can be used as appropriate.
  • the conveyor belt 182 is driven by the transport motor 184 and carries the sintered magnet 10 (the jig 140) from which the residue is removed to the air blast device 170.
  • the nozzle 171 of the air blast device 170 injects high-pressure air onto the surface of the sintered magnet 10. At this time, similarly to the nozzle 161 of the blast processing device 160, the nozzle 171 repeats the rotation by the rotation driving unit and reciprocates in the direction orthogonal to the conveyance direction by the linear actuator. Thus, the shot material is removed from the surfaces of all the sintered magnets 10 fixed to the jig 140 while passing through the air blast device 170.
  • FIG. 12 is a table showing dimensional changes after residue removal by blasting (shot material projection).
  • a commercially available Nd—Fe—B based sintered magnet was used as the substrate.
  • the size of the sintered magnet is 70 mm ⁇ 13 mm ⁇ 3.5 mm, the residual magnetic flux density (B r ) is 1.38 [T], and the coercive force (H cj ) is 1.35 [MA / m]. there were.
  • the alloy containing rare earth elements is Tb 20 Ca 1 obtained by arc melting of Tb metal and Ca metal.
  • the alloy powder was obtained by grinding Tb 20 Ca 1 to a particle size of 50 ⁇ m or less using a ball mill. The particle size of the alloy powder was measured with a laser diffraction particle size distribution measuring device.
  • Tb 20 Ca 1 powder was added to 1-butanol (anhydrous) to prepare a slurry containing 50% by weight of Tb 20 Ca 1 .
  • the slurry was applied to one surface (75 m ⁇ 13 mm) of the sintered magnet with a rubber brush and dried at 30 ° C. for 10 minutes.
  • the coating amount of Tb 20 Ca 1 is such that the proportion of about 0.5% by weight relative to the total weight of the sintered magnet and Tb 20 Ca 1 (existence ratio) was set.
  • it implemented in Ar atmosphere from alloying of Tb metal and Ca metal to drying of the apply
  • the sintered magnet having the coating layer of Tb 20 Ca 1 was subjected to a grain boundary diffusion treatment at 900 ° C. for 6.5 hours under a vacuum of 1.0 ⁇ 10 ⁇ 3 Pa or less. Subsequently, an aging treatment was carried out at 550 ° C. for 2 hours.
  • the surface of the sintered magnet subjected to the grain boundary diffusion treatment is subjected to blasting (shot material projection) to remove the residue present on the surface of the sintered magnet, and the sintered magnet according to the embodiment was gotten.
  • the shot material was alumina, the average particle size D50 of the particle size distribution was about 50 ⁇ m, the projection pressure was 0.8 bar, and the projection time was 60 seconds.
  • FIG. 13 is a table showing the residual magnetic flux density and coercive force in Examples and Comparative Examples 1 to 5, and FIG. 14 shows the relationship between the coercive force and cutting depth in Examples and Comparative Examples 1 to 5. It is a chart.
  • the sintered magnet used as the base material in the examples is a commercially available Nd—Fe—B based sintered magnet, the dimensions of the sintered magnet are 7 mm ⁇ 7 mm ⁇ 3 mm, and the residual magnetic flux density (B r ) is 1.420 [T] and the coercive force (H cj ) was 1015.3 [kA / m]. Other conditions are the same as the case where the above dimensional change is measured.
  • Comparative Examples 1 to 5 are the same as the examples except that the residue is removed by grinding.
  • the grinding depth of Comparative Examples 1, 2, 3, 4 and 5 was set to 0.1 mm, 0.2 mm, 0.3 mm, 0.4 mm and 0.5 mm.
  • the residual magnetic flux density (B r ) of the example is 1604.0 [kA / m]
  • the residual magnetic flux density (B r ) of Comparative Examples 1 to 5 is 1475.2 to It was 1526.3 [kA / m]. That is, as clearly shown in FIG. 14, the example exhibits a better coercive force than Comparative Examples 1 to 5, and the coercive force of Comparative Examples 1 to 5 increases the grinding depth. Corresponding and decreasing trend was seen.
  • the residual residual magnetic flux density (Br) of the example is 1.403 [T]
  • the residual residual magnetic flux density (Br) of Comparative Examples 1 to 5 is 1.408 to 1.420 [T]. It was. In other words, the examples exhibited better coercive force than Comparative Examples 1 to 5, but the residual residual magnetic flux density (Br) was limited.
  • FIG. 15 and FIG. 16 are a flowchart and a schematic diagram for explaining the first modification of the embodiment of the present invention.
  • the weight reduction of the sintered magnet 10 corresponds to the amount of removed residue. Therefore, a defective product of the sintered magnet 10 can be detected based on the weight change of the sintered magnet 10. For example, when the weight change is too small, the removal of the residue is insufficient, and when the weight change is too large, the sintered magnet base material is scraped off and the amount of increase in coercive force is insufficient.
  • the residue removal facility 150A includes weight measuring devices 190 and 192 connected to the control device 185, as shown in FIG.
  • the weight measuring devices 190 and 192 are arranged adjacent to the conveying device 180 on the upstream side and the downstream side in the conveying direction C, and are used to measure the weight of the jig 140 before and after the residue is removed.
  • the control device 185 to which the weight measuring devices 190 and 192 are connected detects a change in the weight of the entire sintered magnet 10 held by the jig 140 before and after the residue is removed, and the removal of the residue is sufficient. It is configured to determine whether or not. In addition, by removing the sintered magnet 10 from the jig 140 and measuring the weight of the sintered magnet 10, the weight change of the sintered magnet 10 before and after the residue is removed can be detected individually and directly. Is possible.
  • the method for manufacturing a sintered magnet according to the modified example 1 to which the residue removal facility 150 ⁇ / b> A is applied generally includes a grain boundary diffusion treatment step, a first weight measurement step, a blast treatment step, and an air blast. A process, a second weight measurement process, and a quality determination process.
  • the residue is removed by the weight measurement device 190 disposed on the upstream side in the conveyance direction C adjacent to the conveyance device 180.
  • the weight of the jig 140 before being measured is measured.
  • the residue was removed by the weight measurement device 192 disposed adjacent to the transfer device 180 and downstream in the transfer direction C.
  • the weight of the later jig 140 is measured.
  • the quality determination step located after the second weight measurement step, it is determined whether or not the sintered magnet 10 is a defective product based on the change in weight before and after the residue is removed (sintered magnet 10). Pass / fail judgment is made).
  • the sintered magnet 10 (the jig 140 that holds the sintered magnet 10) that has been determined that the weight change is less than or equal to the lower limit of the allowable range and the removal of the residue is insufficient is re-introduced into the blasting process.
  • the sintered magnet 10 whose weight change is not less than the upper limit of the allowable range and whose sintered magnet base material is determined to be scraped is removed. Therefore, the defective product of the sintered magnet 10 is suppressed from flowing to the next process.
  • the determination results by the weight measuring apparatuses 190 and 192 are reflected (feedback) in the blast processing condition settings. For example, when it is determined that the weight change of the sintered magnet 10 is small and a residue is present on the surface of the sintered magnet 10, the blast processing condition setting is performed so as to increase the projection pressure and / or the projection pressure of the shot material. Is changed. Therefore, it is possible to reduce the defective rate of the sintered magnet 10 and reduce the material cost.
  • FIG. 17 and 18 are a flow chart and a schematic diagram for explaining the second modification of the embodiment of the present invention
  • FIG. 19 is a photograph showing the surface state of the sintered magnet after the grain boundary diffusion treatment. .
  • the detection of defective products of the sintered magnet 10 is not limited to the form based on the weight of the sintered magnet 10.
  • the surface of the sintered magnet 10 after the grain boundary diffusion treatment has light and shade, the residue is detected as a dark color, and the portion where no residue is present is detected as white. Is done. Therefore, by removing the residue and optically observing the surface of the sintered magnet 10, it is possible to detect a defective product in which the residue is not sufficiently removed. For example, when the area occupied by the dark color in the surface image of the sintered magnet 10 is too large, the removal of the residue is insufficient.
  • the residue removal facility 150B according to Modification 2 includes a camera 195 connected to a control device 185 as shown in FIG.
  • the camera 195 has, for example, an image sensor (an image sensor or an image sensor), is disposed on the downstream side in the transport direction C adjacent to the transport device 180, and is a surface image of the sintered magnet 10 held by the jig 140. Used to capture
  • the control device 185 to which the camera 195 is connected performs image processing on the captured image to determine whether or not there is a residue (whether or not the residue is sufficiently removed). It is configured.
  • the image processing is, for example, binarization that is processing for converting a grayscale image into two gradations of white and black. Binarization is preferable in that the detection target (residual image) can be easily extracted from the surface image of the sintered magnet 10 and the determination process can be performed at high speed.
  • the manufacturing method of the sintered magnet according to the modified example 2 to which the residue removing equipment 150B is applied generally includes a grain boundary diffusion processing step, a blast processing step, an air blast step, an image processing step, and It has a pass / fail judgment step.
  • the jig 140 after the air blast step is held by the camera 195 disposed adjacent to the transfer device 180 and on the downstream side in the transfer direction C. Capture of the surface image of the sintered magnet 10 is measured.
  • the quality determination step located after the image processing step, it is determined whether or not the sintered magnet 10 is a defective product based on the captured surface image (a quality determination of the sintered magnet is performed).
  • the ratio of the area occupied by the image of the residue in the captured surface image is larger than an allowable value, and the sintered magnet 10 (the jig 140 that holds the sintered magnet 10) that is determined to be insufficient in removing the residue. ) Is re-entered into the blasting process. Therefore, it is suppressed that the inferior goods from which the removal of a residue is inadequate flows into the following process.
  • the determination result of the captured image by the camera 195 is reflected (feedback) in the blast processing condition setting.
  • the blast processing condition setting is changed so as to increase the projection pressure and / or the projection pressure of the shot material. Therefore, it is possible to reduce the defective rate of the sintered magnet 10 and reduce the material cost.
  • the method for detecting the presence of the residue is not limited to the binarization of the image.
  • 20 and 21 are a flowchart and a schematic diagram for explaining a third modification of the embodiment of the present invention.
  • the residue removal facility 150C according to Modification 3 includes weight measuring devices 190 and 192 and a camera 195 connected to the control device 185, as shown in FIG.
  • the method for manufacturing a sintered magnet according to the modified example 3 to which the residue removal facility 150C is applied generally includes a grain boundary diffusion treatment process, a first weight measurement process, a blast treatment process, an air blast process. A process, a second weight measurement process, an image processing process, and a quality determination process.
  • the weight of the jig 140 before the residue is removed is measured by the weight measurement device 190.
  • the weight of the jig 140 after the residue is removed is measured by the weight measuring device 192.
  • the camera 195 measures the capture of the surface image of the sintered magnet 10 held by the jig 140 after the air blasting step.
  • the pass / fail determination step it is determined whether or not the sintered magnet 10 is a defective product based on the weight change before and after the residue is removed and the captured image.
  • the sintered magnet 10 is determined to be defective. Further, even if the ratio of the area occupied by the image of the residue in the captured surface image is less than the allowable value, if the weight change of the sintered magnet 10 is not included in the allowable range, the sintered magnet 10 is determined to be defective.
  • the sintered magnet 10 is a defective product, as compared with determination based only on the weight change before and after the residue is removed and determination based only on the captured surface image.
  • an image processing process may be located before a 2nd weight measurement process.
  • the residue present on the surface of the sintered magnet that has been subjected to the grain boundary diffusion treatment burns the shot material (projection material). It is removed by projecting onto the surface of the magnet.
  • the projected shot material does not cut the surface of the sintered magnet and removes only the residue, so the yield of the sintered magnet is improved, and the rare earth element highly concentrated region present on the surface of the sintered magnet Since the (high coercive force region) is not removed, adverse effects on the coercive force based on the removal of the residue are suppressed. Therefore, it is possible to provide a method for producing a sintered magnet having a good yield and a high coercive force.
  • the rare earth element R contains dysprosium (Dy) and terbium (Tb)
  • a highly concentrated region of dysprosium (Dy) and terbium (Tb) is formed on the surface of the sintered magnet by the grain boundary diffusion treatment. It is possible to obtain a good high coercive force.
  • the setup time required for desorption of the sintered magnet can be reduced and the cycle time can be shortened.
  • the jig is made of carbon, it has good heat resistance and can be easily applied to grain boundary diffusion treatment.
  • the shot material is projected again to reduce the defective rate of the sintered magnet and reduce the material cost. Is possible.
  • the grain boundary diffusion treatment is not limited to the embodiment performed under vacuum, and can also be performed under an inert gas. Also in this case, since it becomes a low oxygen environment, it is possible to suppress oxidation of rare earth elements.
  • the inert gas is, for example, nitrogen, argon, a mixed gas of nitrogen and argon, or the like.
  • the grain boundary diffusion treatment is not limited to the embodiment performed in a batch system, and for example, the grain boundary diffusion treatment can be continuously performed under an inert gas.

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Abstract

【課題】良好な歩留りおよび高保磁力を有する焼結磁石の製造方法を提供する。 【解決手段】基材であるNd-Fe-B系の焼結磁石に対して希土類元素Rを含む合金粉末を使用して粒界拡散処理を施した後、前記粒界拡散処理が施された前記焼結磁石の表面に存在する残渣物を除去する焼結磁石の製造方法である。前記合金粉末は、Rで表され、ただし、Rは、ScおよびYを含む希土類元素のうち少なくとも1つ以上、AはCaまたはLiであり、Bは不可避不純物であり、2≦x≦99であり、1≦y<xであり、0≦z<yである。前記残渣物の除去は、投射材を前記焼結磁石の表面に投射することによってによって実施される。

Description

焼結磁石の製造方法
 本発明は、焼結磁石の製造方法に関する。
 Nd-Fe-B系焼結磁石に対し、残留磁束密度の低下を最小限に抑制する一方、保磁力を効果的に増加させるため、粒界拡散処理が適用されている。
 粒界拡散処理においては、希土類元素を含む合金粉末を焼結磁石の表面に配置し、当該焼結磁石に対して熱処理を施すことによって、NdFe14B主相を取り囲む結晶粒界相に、希土類元素を偏在させている(例えば、特許文献1参照。)。
国際公開第06/043348号
 しかし、粒界拡散処理が施された焼結磁石の表面上に存在する(残留している)合金粉末から構成される残渣物を除去するため、切削加工が適用される。
 切削加工は、残渣物を除去する際、焼結磁石の表面から高価な焼結磁石基材を削り取るため、焼結磁石の歩留りが低下する問題を有する。また、焼結磁石の表面近傍には、希土類元素の高濃縮領域が存在するため、削り取られる部分に、希土類元素の高濃縮領域が含まれる。希土類元素の高濃縮領域は、高保磁力領域であるため、保磁力の増加量が小さくなる問題を有する。
 本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決するためになされたものであり、良好な歩留りおよび高保磁力を有する焼結磁石の製造方法を提供することを目的とする。
 上記目的を達成するための本発明は、基材となるNd-Fe-B系の焼結磁石に対して希土類元素Rを含む合金粉末を使用して粒界拡散処理を施した後、前記粒界拡散処理が施された前記焼結磁石の表面に存在する残渣物を除去する、焼結磁石の製造方法である。前記合金粉末は、Rで表され、ただし、Rは、ScおよびYを含む希土類元素のうち少なくとも1つ以上、AはCaまたはLiであり、Bは不可避不純物であり、2≦x≦99であり、1≦y<xであり、0≦z<yである。前記残渣物の除去は、投射材を前記焼結磁石の表面に投射することによって実施される。
 本発明に係る焼結磁石の製造方法においては、投射された投射材は、焼結磁石の表面を切削せず、残渣物のみを除去するため、焼結磁石の歩留りが向上し、また、焼結磁石の表面近傍に存在する希土類元素の高濃縮領域(高保磁力領域)が除去されないため、残渣物の除去に基づく保磁力に対する悪影響が抑制される。したがって、良好な歩留りおよび高保磁力を有する焼結磁石の製造方法を提供することが可能である。
 本発明のさらに他の目的、特徴および特質は、以後の説明および添付図面に例示される好ましい実施の形態を参照することによって、明らかになるであろう。
本発明の実施の形態に係る焼結磁石を説明するための概略図である。 焼結磁石の用途の一例を説明するための概略図である。 焼結磁石の用途の別の一例を説明するための概略図である。 焼結磁石の製造方法を説明するためのフローチャートである。 図4に示される粒界拡散処理工程に投入される焼結磁石基材を説明するための斜視図である。 粒界拡散処理に適用される熱処理炉の一例を説明するための断面図である。 焼結磁石が取り付けられ熱処理冶具を説明するための側面図である。 焼結磁石が取り付けられ熱処理冶具を説明するための平面図である。 図4に示されるブラスト処理工程およびエアーブラスト工程に適用される残渣物除去設備の一例を説明するための概略図である。 図9に示されるブラスト処理装置を説明するため斜視図である。 図10に示されるノズル駆動装置を説明するため平面図である。 ブラスト処理による残渣物除去後の寸法変化を示しているテーブルである。 実施例および比較例1~5における残留磁束密度および保磁力を示しているテーブルである。 実施例および比較例1~5における保磁力と切削深さとの関係を示している図表である。 本発明の実施の形態の変形例1を説明するためのフローチャートである。 本発明の実施の形態の変形例1を説明するための概略図である。 本発明の実施の形態の変形例2を説明するためのフローチャートである。 本発明の実施の形態の変形例2を説明するための概略図である。 粒界拡散処理後の焼結磁石の表面状態を示している写真である。 本発明の実施の形態の変形例3を説明するためのフローチャートである。 本発明の実施の形態の変形例3を説明するための概略図である。
 以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。なお、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。また、範囲を示す「X~Y」は、「X以上Y以下」を意味する。さらに、特記しない限り、操作および物性等の測定は、室温(20~25℃)かつ相対湿度40~50%RHの条件で測定されている。
 図1は、本発明の実施の形態に係る焼結磁石を説明するための概略図である。
 図1に示される焼結磁石10は、後述される本発明の実施の形態に係る焼結磁石の製造方法によって製造されるNd-Fe-B系焼結磁石であり、焼結磁石10の表面12は、粒界拡散(粒界改質)処理が施されている。
 焼結磁石10の内部は、大きさ約3~10ミクロンの主相の周囲を粒界相が取り囲んだ構造をしている。主相は、例えば、NdFe14Bである。粒界相は、略10~100ナノメートルの厚さを有し、主にNd,Fe,Oから構成されており、Ndリッチ相と呼称される。結晶粒界は逆磁区の発生源となりやすいが、粒界拡散処理によって希土類元素を結晶粒界に沿って拡散させることで、結晶粒界部分の結晶磁気異方性を高めて保磁力を増加させている。
 次に、焼結磁石10の用途が説明される。
 図2および図3は、本発明の実施の形態に係る焼結磁石の用途の一例を説明するための概略図である。
 焼結磁石10は、例えば、図2に示される表面焼結磁石型同期モーター(SMP(SPMSM))30や、図3に示される埋込焼結磁石型同期モーター(IMP(IPMSM))40に適用される。
 表面焼結磁石型同期モーター30は、焼結磁石10を同期モーター用ロータ32の表面34に直接取り付ける(貼り付ける)ことによって構成される。焼結磁石10は、ロータ32の表面形状に対応するように成形され、あるいは、ロータ32の表面形状に対応するように、切削加工される。埋込焼結磁石型同期モーター40は、焼結磁石10を同期モーター用ロータ42に形成されている埋込溝44に圧入(挿入)して固定化することによって構成される。焼結磁石10は、例えば、埋込溝44と同じ形状および厚さに切断される。
 焼結磁石10の用途は、上記の特定のモーターに限定されず、幅広い分野に適用することが可能であり、焼結磁石10の形状は、用途に応じて適宜変更される。例えば、焼結磁石10は、民生用電子機器分野、OA機器分野、精密機器分野、医療用分野、FA分野、自動車電装分野に適用することが可能である。焼結磁石10は、高保磁力を有するため、上記分野におけるシステムを軽量化および小型化が可能である点で優れている。
 具体的には、民生用電子機器分野は、スピーカー、ヘッドホン、カメラの巻上げ用モーター、フォーカス用アクチュエータ、ビデオ機器等の回転ヘッド駆動モーター、ズーム用モーター、フォーカス用モーター、キャプスタンモーター、光ピックアップ(例えば、CD、DVD、ブルーレイ)、空調用コンプレッサー、室外機ファンモーター、電気かみそり用モーター等の分野である。
 OA機器分野は、ボイスコイルモーター、スピンドルモーター、ステッピングモーター、プロッター、プリンター用アクチュエータ、ドットプリンター用印字ヘッド、複写機用回転センサー等の分野である。
 精密機器分野は、時計用ステッピングモーター、各種メーター、ペジャー、携帯電話用(携帯情報端末を含む)振動モーター、レコーダーペン駆動用モーター、加速器、放射光用アンジュレーター、偏光焼結磁石、イオン源、半導体製造機器の各種プラズマ源、電子偏光用、磁気探傷バイアス用等の分野である。
 医療用分野は、永久焼結磁石型MRI(核磁気共鳴画像法)、心電図計、脳波計、歯科用ドリルモーター、歯固定用マグネット、磁気ネックレス等の分野である。
 FA分野は、ACサーボモーター、同期モーター、ブレーキ、クラッチ、トルクカップラ、搬送用リニアモーター、リードスイッチ等の分野である。
 自動車電装分野は、リターダ、イグニッションコイルトランス、ABS(アンチロックブレーキシステム)センサー、回転、位置検出センサー、サスペンション制御用センサー、ドアロックアクチュエータ、ISCV(アイドルスピードコントロールバルブ)アクチュエータ、電気自動車駆動用モーター、ハイブリッド自動車駆動用モーター、燃料電池自動車駆動用モーター、ブラシレスDCモーター、ACサーボモーター、ACインダクションモーター、パワーステアリング、カーエアコン、カーナビゲーションの光ピックアップ等の分野である。
 次に、焼結磁石10の製造方法が説明される。
 図4は、焼結磁石の製造方法を説明するためのフローチャート、図5は、図4に示される粒界拡散処理工程に投入される焼結磁石基材を説明するための斜視図である。
 本発明の実施の形態に係る焼結磁石の製造方法は、概して、粒界拡散処理工程、ブラスト処理工程およびエアーブラスト工程を有する。
 粒界拡散処理工程においては、図5に示される基材となる焼結磁石10に対し、熱処理(粒界拡散処理)が施される。焼結磁石10は、希土類元素Rを含む合金粉末を有する塗布層14を有しており、熱処理が施されることによって、NdFe14B主相を取り囲む結晶粒界相に、希土類元素が偏在させられる。希土類元素Rを含む合金粉末は、R(以下、式1という。)で表される。
 塗布層14は、必要に応じて、焼結磁石10の表面全体あるいは一部の表面に配置される。また、塗布層14は、熱処理が施される前に、例えば、20~80℃で1~60分、乾燥されていることが好ましい。
 ブラスト処理工程においては、粒界拡散処理が施された焼結磁石10の表面に存在する残渣物が、ショット材(投射材)を投射することによって除去される。ショット材の投射条件は、粒界拡散処理が施された焼結磁石の表面を切削せず、残渣物のみを除去するように設定される。投射条件は、例えば、投射圧である。
 エアーブラスト工程においては、焼結磁石10に付着しているショット材が除去される。これにより、ショット材のコンタミネイションを削減することが可能である。
 ショット材が除去された焼結磁石10は、必要に応じて、所定の形状寸法に裁断され、図1に示される焼結磁石10が得られる。裁断方法は、特に限定されず、例えば、単一の円盤状切断刃による裁断や、複数の刃を有する切断機(マルチソー)による裁断を、適用することが可能である。
 本製造方法においては、投射されたショット材は、焼結磁石10の表面を切削せず、残渣物のみを除去するため、焼結磁石10の歩留りが向上し、また、焼結磁石10の表面近傍に存在する希土類元素の高濃縮領域(高保磁力領域)が除去されないため、残渣物の除去に基づく保磁力に対する悪影響が抑制される。したがって、良好な歩留りおよび高保磁力を有する焼結磁石10が製造される。
 次に、粒界拡散処理工程に投入される基材であるNd-Fe-B系焼結磁石が詳述される。
 粒界拡散が施されるNd-Fe-B系焼結磁石は、特に限定されないが、例えば、希土類元素としてNd元素を必須元素として10~20原子%含み、B元素を必須元素として1~12原子%含み、且つ残部がFe元素および不可避的不純物である組成を有する焼結磁石が、好ましい。Nd-Fe-B系焼結磁石は、必要に応じて、プラセオジム(Pr)、ジスプロシウム(Dy)、テルビウム(Tb)などの希土類元素、さらに、Co、Ni、Mn、Al、Cu、Nb、Zr、Ti、W、Mo、V、Ga、Zn、Si等の他の元素をさらに含む組成を有することも可能である。これらの元素は、1種単独であるいは2種以上が併用され、例えば、磁石相の相構造の一部と置換あるいは挿入されることによって、磁石に導入される。
 具体的には、粒界拡散が施されるNd-Fe-B系焼結磁石は、NdFe14B、Nd(Fe1-xCo14B(0≦x≦0.5)、Nd15Fe77、Nd11.77Fe82.355.88、Nd1.1Fe、NdFe10、(Nd1-xDy15Fe77(0≦x≦0.4)、(Nd1-xTb15Fe77(0≦x≦0.4)、(Nd0.75Zr0.25)(Fe0.7Co0.3)N(1≦x≦6)、Nd15(Fe0.80Co0.2077-xAl(0≦x≦5)、(Nd0.95Dy0.0515Fe77.5Al0.5、(Nd0.95Tb0.0515Fe77.5Al0.5、(Nd0.95Dy0.0515(Fe0.95Co0.0577.56.5Al0.5Cu0.2、(Nd0.95Tb0.0515(Fe0.95Co0.0577.56.5Al0.5Cu0.2、NdFe8020、Nd4.5Fe73CoGaB18.5、Nd5.5Fe66CrCo18.5、Nd10Fe74Co10SiB、Nd3.5Fe7818.5、NdFe76.518.5、NdFe77.518.5、Nd4.5Fe7718.5、Nd3.5DyFe73CoGaB18.5、Nd3.5TbFe73CoGaB18.5、Nd4.5Fe72CrCo18.5、Nd4.5Fe73SiB18.5、Nd4.5Fe71CrCo18.5、Nd5.5Fe66CrCo18.5等である。なお、エネルギー積(BH)maxが高いこと、および入手容易性の観点から、NdFe14Bが好ましい。
 次に、粒界拡散処理工程に投入される基材であるNd-Fe-B系焼結磁石の塗布層14が詳述される。
 塗布層14が有する合金粉末は、1種単独あるいは2種以上を混合して適用され、式1(R)で表される。
 Rは、スカンジウム(Sc)およびイットリウム(Y)を含む希土類元素のうち少なくとも1つ以上である。具体的には、Rは、スカンジウム(Sc)、イットリウム(Y)、ランタン(La)、セリウム(Ce)、プラセオジム(Pr)、ネオジム(Nd)、プロメチウム(Pm)、サマリウム(Sm)、ユウロピウム(Eu)、ガドリニウム(Gd)、テルビウム(Tb)、ジスプロシウム(Dy)、ホルミウム(Ho)、エルビウム(Er)、ツリウム(Tm)、イッテルビウム(Yb)、およびルテチウム(Lu)からなる群から選択される1つ以上である。
 Rは、取扱いの容易さおよび拡散性の観点から、プラセオジム(Pr)、ジスプロシウム(Dy)、テルビウム(Tb)およびホルミウム(Ho)からなる群から選択される1つ以上であることが好ましく、テルビウム(Tb)および/またはジスプロシウム(Dy)であることがより好ましい。保磁力の観点から、テルビウム(Tb)が、特に好ましい。
 Aは、CaまたはLiである。CaまたはLiは、酸化物の標準生成自由エネルギーが低いため、酸素ゲッターとして機能し、希土類元素の酸化が抑制される。希土類元素の酸化がより効果的に抑制されるという観点から、Aは、Caであることが好ましい。
 Bは、不可避不純物である。不可避不純物は、合金において、原料中に存在したり、製造工程において不可避的に混入したりするものを意味する。不可避不純物は、本来は不要なものであるが、効果を阻害しない程度の微量であり、合金の特性に影響を及ぼさないため、許容されている。例えば、不可避不純物は、Al、Si、Ti、V、Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、Ga、Zr、Nb、Mo、Ag、In、Sn、Hf、Ta、W、Pb、Biである。
 式1(R)のx、yおよびzの範囲に関し、2≦x≦99、1≦y<x、0≦z<yである。Rとして複数種の希土類元素を含む場合、xの値は、複数種の希土類元素の合計量を示し、AとしてCaおよびLiを含む場合、yの値は、CaとLiの合計量を示す。
 残留磁束密度の低下抑制の観点から、xの範囲は、好ましくは2≦x≦20、より好ましくは2≦x≦15、さらに好ましくは2≦x≦10である。保磁力増加の観点から、xの範囲は、特に好ましくは2≦x≦5である。zの範囲は、好ましくは0≦z≦0.1y、さらに好ましくは0≦z≦0.01yである。なお、範囲の組合せに関し、例えば、「2≦x≦20、1≦y<x、0≦z≦0.01y」、「2≦x≦15、1≦y<x、0≦z≦0.01y」、「2≦x≦10、1≦y<x、0≦z≦0.01y」が好ましい。
 Bは、不可避不純物であるため、zは小さいほど好ましく、実質的にBは含まれないことが好ましい。Bが「実質的に含まれない」とは、合金全体に対するBの含量が0.1重量%以下の場合をいう。Bの含量は、より好ましくは、合金全体に対して0.01重量%以下である。Bが実質的に含まれない場合、希土類元素Rを含む合金粉末は、Rで表すことが可能である。
 具体的には、式1(R)の合金は、Tb20Ca、Tb15Ca、Tb10Ca、TbCa、TbCa、TbCa、TbCa、Tb20Li、Tb10Li、TbLi、TbLi、Dy20Ca、Dy10Ca、DyCa、DyCa、Dy20Li、Dy10Li、DyLi、DyLi、Pr20Ca、Pr10Ca、PrCa、PrCa、Pr20Li、Pr10Li、PrLi、PrLi、Ho20Ca、Ho10Ca、HoCa、HoCa、Ho20Li、Ho10Li、HoLi、HoLi、(Tb20-aDy20Ca(ただし、0.1≦a≦19.9である)、(Tb10-aDy10Ca(ただし、0.1≦a≦9.9である)、(Tb3-aDyCa(ただし、0.1≦a≦2.9である)、(Tb3-aDyCa(ただし、0.1≦a≦2.9である)、(Tb20-aDy20Li(ただし、0.1≦a≦19.9である)、(Tb10-aDy10Li(ただし、0.1≦a≦9.9である)、(Tb3-aDyLi(ただし、0.1≦a≦2.9である)、(Tb3-aDyLi(ただし、0.1≦a≦2.9である)、(Tb20-aPr20Ca(ただし、0.1≦a≦19.9である)、(Tb10-aPr10Ca(ただし、0.1≦a≦9.9である)、(Tb3-aPrCa(ただし、0.1≦a≦2.9である)、(Tb3-aPrCa(ただし、0.1≦a≦2.9である)、(Tb20-aHo20Ca(ただし、0.1≦a≦19.9である)、(Tb10-aHo10Ca(ただし、0.1≦a≦9.9である)、(Tb3-aHoCa(ただし、0.1≦a≦2.9である)、(Tb3-aHoCa(ただし、0.1≦a≦2.9である)等である。これらの合金は、目的効果が阻害されない限りにおいて、不可避不純物を含むものであってもよい。
 式1(R)の合金は、合金化手法を使用して製造される。合金化手法は、例えば、メカニカルアロイング法、アーク溶解法、鋳造法、ガスアトマイズ法、液体急冷法、イオンビームスパッタリング法、真空蒸着法、メッキ法、気相化学反応法である。
 式1(R)の合金は、適宜組み合わされた粗粉砕機および微粉砕機によって粉末化される。粗粉砕機は、例えば、ジョークラッシャー、ブラウンミル、スタンプミルである。微粉砕機は、例えば、ジェットミル、ボールミル、振動ミル、湿式アトライタ一である。
 合金粉末の粒径(直径)は、粒界拡散処理が施される基材である焼結磁石10に対する適用性の観点から、500μm以下、好ましくは200μm以下、より好ましくは100μm以下である。合金粉末の粒径の下限は、0.01μm以上である。合金粉末のメジアン径(直径)は、0.1~200μm、好ましくは1~50μm、より好ましくは1~22μm、さらに好ましくは1~13μm、特に好ましくは1~10μmである。
 次に、合金粉末Rの塗布層14が詳述される。
 塗布層14は、基材となる焼結磁石10に合金粉末と溶媒(分散媒)とを含んでいるスラリーを塗布することによって形成される。スラリーは、必要に応じ、合金粉末の粒子の凝集を防ぐための分散剤等を、さらに含むことが可能である。
 スラリー中の合金粉末の含有量は、好ましくは1~99重量%、より好ましくは5~80重量%、さらに好ましくは5~75重量%、特に好ましくは20~60重量%である。
 塗布層14中の合金粉末の存在量は、焼結磁石10と合金粉末との合計重量に対し、好ましくは0.05~10重量%、より好ましくは0.1~5重量%、さらに好ましくは0.2~3重量%である。なお、複数種の合金粉末が用いられる場合、複数種の合金粉末の合計量が、合金粉末の重量として使用される。
 スラリーの塗布方法は、特に限定されず、例えば、焼結磁石10をスラリーに浸漬させる方法、スラリー中で焼結磁石10と所定のメディアとを撹持する方法、スラリーを焼結磁石10に滴下する方法を適用することが可能である。なお、焼結磁石10に合金粉末を配置する方法は、上記形態に限定されず、例えば、合金粉末の直接吹き付けを適用することも可能である。
 スラリーに用いる溶媒は、合金粉末を均一に分散させるものが好ましい。この場合、焼結磁石10に合金粉末が均一に配置され、後工程の粒界拡散処理における拡散が良好に生じる。また、スラリーに用いる溶媒は、希土類元素や酸素ゲッターの酸化劣化を防止する観点から、水を含まないものが好ましい。
 具体的には、スラリーに用いる溶媒は、アルコール、アルデヒド、ケトン等である。ケトンは、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノン、ジアセトンアルコールである。スラリーに用いる溶媒は、1種単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
 なお、合金粉末Rは、酸素ゲッター(Caおよび/またはLi)を含むため、酸化劣化を防止する観点から、合金粉末を得るための合金化処理から粒界拡散処理工程に供するまでの操作は、低酸素雰囲気下で実施することが好ましい。低酸素雰囲気は、例えば、100ppm以下の酸素濃度雰囲気であり、窒素やアルゴン等の不活性ガスを利用して形成される。
 ワックス類やウレタン樹脂は、合金粉末の酸化を防止する安定化剤として利用することが可能である。したがって、スラリーに用いる溶媒に、ワックス類およびウレタン樹脂からなる群から選択される1種以上の安定化剤を、添加することによって、スラリーの調整から粒界拡散処理工程に供するまでの操作を、大気中等の高酸素雰囲気下で実施することも可能である。スラリー中の安定化剤の含有量は、例えば1~99重量%であり、好ましくは5~60重量%である。
 ワックス類は、ワックスエステルおよび脂肪族炭化水素を指している。具体的には、ワックス類は、パラフィンワックス、流動パラフィン、マイクロクリスタリンワックス、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、フィッシャートロプシュワックス、モンタンワックス、セレシン、オゾケライト、ワセリン、ミツロウ、鯨ロウ、モクロウ、カルナウバロウ、米糠ロウ、サトウキビロウ等である。良好な酸化防止効果の観点から、パラフィンワックス、流動パラフィン、マイクロクリスタリンワックス、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、フィッシャートロプシュワックス、セレシン、オゾケライト、およびワセリンからなる群から選択される炭化水素が好ましく、流動パラフィンがより好ましい。ワックス類は、1種単独あるいは2種以上を混合して用いることが可能である。
 ウレタン樹脂は、ポリオールとポリイソシアネートとの共重合により得られる化合物であれば特に制限されず、1種単独あるいは2種以上を混合して用いることが可能である。
 次に、粒界拡散処理工程、ブラスト処理工程およびエアーブラスト工程が、順次詳述される。
 図6は、粒界拡散処理に適用される熱処理炉の一例を説明するための断面図である。
 粒界拡散処理に適用される熱処理炉100は、例えば、図6に示されるように、チャンバー110、真空装置120および制御装置130を有する。
 チャンバー110は、台座部112およびヒーター114を有する。台座部112には、冶具140が配置される。冶具140は、粒界拡散処理が施されていない基材である焼結磁石10を保持するために使用される。焼結磁石10の表面12は、希土類元素を含む合金粉末を有する塗布層14(図5参照)を有する。
 ヒーター114は、例えば、モリブデン抵抗体等の抵抗発熱体を有し、チャンバー110の内部を昇温するために使用される。
 真空装置120は、チャンバー110内部の空気を吸引するための配管系122を有する真空ポンプからなり、焼結磁石10の塗布層14に含まれる希土類元素の酸化防止のため、チャンバー110内部を低酸素環境とするために使用される。低酸素環境は、例えば、酸素濃度が10ppm以下の環境である。
 制御装置130は、プログラムにしたがって各部の制御や各種の演算処理を実施するマイクロプロセッサー等から構成される制御回路を有しており、熱処理炉100の各機能は、それに対応するプログラムを制御装置130が実行することにより発揮される。例えば、制御装置130は、ヒーター114および真空装置120が接続されており、ヒーター114および真空装置120を制御し、チャンバー110内部を所定の真空度および温度に維持することが可能である。
 図7および図8は、焼結磁石が取り付けられ熱処理冶具を説明するための側面図および平面図である。
 冶具140は、カーボンから形成されており、基部142、側壁部144および上部プレート146を有する。
 上部プレート146は、焼結磁石10の形状と対応する開口部147を有する。開口部147は、焼結磁石10の外形形状に対応しており、焼結磁石10を着脱自在に嵌合する。側壁部144は、段差部145を有する。段差部145は、上部プレート146の端部を支持する。基部142は、開口部147から突出する焼結磁石10の下面を支持する。したがって、焼結磁石10の側面方向は、開口部147の内周によって固定され、焼結磁石10の上下方向は、焼結磁石10の自重に基づいて固定される。
 上部プレート146は、自重に基づいて段差部145に支持されており、固定されていない。そのため、焼結磁石10の形状が変化した場合、上部プレート146のみを変更することによって、容易に対応すること可能である。
 冶具140に保持(固定)される焼結磁石10は、サイクルタイムを短縮する観点から、複数であることが好ましい。
 次に、熱処理炉100が適用される粒界拡散処理が詳述される。
 まず、塗布層14を有する焼結磁石10が取り付けられた冶具140が、チャンバー110の台座部112に配置されると、チャンバー110が密閉される。塗布層14は、必要に応じて、熱処理が施される前に、例えば、20~80℃で1~60分、乾燥されている。
 真空装置120は、チャンバー110内部を減圧し、低酸素雰囲気とする。チャンバー110の内圧を、例えば、5.0×10-2Pa以下、好ましくは1.0×10-2Pa以下、より好ましくは1.0×10-3Pa以下である。
 ヒーター114は、チャンバー110内部の温度を粒界拡散処理のための熱処理温度まで上昇させる。
 熱処理温度は、700~1000℃、好ましくは800~1000℃が、より好ましくは900℃以上1000℃未満である。熱処理時間は、1分~30時間であり、好ましくは1~10時間である。熱処理温度および熱処理時間の組合せとしては、例えば、200℃以上1050℃以下で1分~30時間、好ましくは700~1000℃で1~10時間である。熱処理温度は、希土類元素が焼結磁石10の主相結晶に取り込まれることを防止する観点から、焼結磁石10の焼結温度未満以下が好ましい。
 希土類金属が拡散する深さは、焼結磁石10表面から20~1000μm位である。粒界相の厚さは、10~200nm位である。
 粒界拡散処理後において、焼結磁石10に対して時効処理を施し、粒界のNdリッチ相の均一な生成を助長することも可能である。これにより、焼結磁石10の保磁力がさらに向上する。
 時効処理は、操作の簡略化の観点から、熱処理炉100を利用して実施することが好ましいが、別途、時効処理用の設備を用意することも可能である。時効処理温度は、200~700℃、好ましくは500~650℃である。時効処理時間は、10分~3時間、好ましくは30分~2時間である。時効処理は、真空あるいは不活性ガス中で実施することも可能である。
 なお、焼結磁石10の表面に水素化カルシウムを存在させた状態で粒界拡散処理(熱処理)が実施される場合、保磁力の増加効果が一層顕著となる。これは、合金粉末に優先して水素化カルシウムが酸化され、希土類元素の拡散がより一層促進されるためではないかと考えられる。
 したがって、粒界拡散処理の前に、水素化カルシウムを焼結磁石10の表面に配置することが好ましい。この場合、作業性および偏在を低減する観点から、塗布層14を形成するためのスラリーに水素化カルシウムを添加することが好ましい。しかし、スラリーを焼結磁石10に塗布する前あるいは後に、水素化カルシウムを含む塗布液を焼結磁石10に塗布することも可能である。
 保磁力強化の観点から、焼結磁石10表面における水素化カルシウムの存在量は、焼結磁石10と水素化カルシウムとの合計重量に対し、好ましくは0.001~5重量%、より好ましくは0.01~3重量%、さらに好ましくは0.25~1重量%である。保磁力の増加効果を効果的に発揮するためには、水素化カルシウムの存在量は、合金粉末の重量を100重量部としたとき、好ましくは0.5~80重量部、より好ましくは1~60重量部、さらに好ましくは5~50重量部である。
 焼結磁石10の表面に遷移元素フッ化物等を存在させた状態で粒界拡散処理が実施される場合、保磁力の増加効果が一層顕著となる。これは、遷移元素フッ化物等を存在により、希土類元素の粒界部への拡散が促進されたためではないかと考えられる。したがって、水素化カルシウムの場合と同様に、粒界拡散処理の前に、遷移元素フッ化物等を焼結磁石10の表面に配置することが好ましい。
 遷移元素フッ化物等は、Al、B、Cu、Ni、Co、ZnまたはFeからなる群から選択される遷移元素の酸化物、フッ化物および酸フッ化物である。具体的には、遷移元素フッ化物等は、AlF、BF、CuF、CuF、NiF、CoF、CoF、ZnF、FeF、Al、B、CuO、CuO、NiO、Ni、CoO、Co、Co、ZnO、FeO、Fe、AlOF(アルミニウムフルオリドオキシド)等である。
 保磁力強化の観点からはAlFが好ましい。残留磁束密度維持の観点からはNiFが好ましい。遷移元素フッ化物等は、1種単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることが可能である。
 保磁力と残留磁束密度とのバランスの観点から、遷移元素フッ化物等の存在量は、焼結磁石10と遷移元素フッ化物等との合計重量に対し、好ましくは0.01~3重量%、より好ましくは0.03~1重量%である。なお、複数種の遷移元素フッ化物等が用いられる場合、複数種の遷移元素フッ化物等の合計量が、遷移元素フッ化物等の重量として使用される。
 保磁力の増加効果を効果的に発揮するためには、遷移元素フッ化物等の存在量は、合金粉末の重量を100重量部としたとき、好ましくは1~80重量部、より好ましくは5~50重量部である。
 なお、水素化カルシウムおよび遷移元素フッ化物等は、適宜組み合わせて適用することも可能である。
 次に、ブラスト処理工程およびエアーブラスト工程に適用される残渣物除去設備の一例が説明される。
 図9は、図4に示されるブラスト処理工程およびエアーブラスト工程に適用される残渣物除去設備の一例を説明するための概略図、図10は、図9に示されるブラスト処理装置を説明するため斜視図、図11は、図10に示されるノズル駆動装置を説明するため平面図である。
 残渣物除去設備150は、例えば、図9に示されるように、ブラスト処理装置160、エアーブラスト装置170、搬送装置180および制御装置185を有する。
 ブラスト処理装置160は、ノズル161、ノズル駆動装置162、ホッパー167、ショット材回収部168および高圧エアー源169を有する。
 ノズル161は、高圧エアーを利用してショット材を投射し、粒界拡散処理が施された焼結磁石10の表面に存在する残渣物を除去するために使用される。
 ノズル駆動装置162は、図10および図11に示されるように、回動駆動部163および往復動部164を有する。
 回動駆動部163は、ノズル161が連結されており、ショット材(ノズル161)の投射角度を変更可能に構成されている。往復動部164は、支持体165およびリニアアクチュエーター166を有する。支持体165は、回動駆動部163を介してノズル161を支持している。リニアアクチュエーター166は、焼結磁石10の搬送方向Cと直交する方向Mに延長しており、ノズル161を方向Mに沿って直線移動させることが可能に構成されている。リニアアクチュエーター166は、搬送方向Cと直交する方向Mに延長する形態に限定されない。
 ショット材(ノズル161)の投射角度を変更(回動)させながらのショット材の投射は、ブラスト処理範囲に対応する投射範囲が増加することによるサイクルタイムの短縮化や、投射したショット材同士の干渉や投射したショット材と跳ね返ったショット材との衝突等が抑制されることによるショット材の高寿命化によるコストの削減をもたらすため、好ましい。
 ノズル駆動装置162の設置数は、焼結磁石10の数や形状に対応させて適宜増加させることも可能である。例えば、ノズル161の複数設置は、サイクルタイムの短縮の点で、好ましい。
 ホッパー167は、ノズル161から投射されるショット材を保持しており、ショット材をノズル161に供給可能に構成されている。ショット材回収部168は、ロート形状を有し、ショット材が投射される焼結磁石10の下方に位置し、焼結磁石10の残渣物を除去した後のショット材を回収するために使用される。高圧エアー源169は、ショット材を投射するための駆動源であり、高圧エアーをノズル161に供給可能に構成されている。
 エアーブラスト装置170は、ノズル171、ノズル駆動装置172、ショット材回収部178および高圧エアー源179を有する(図9)。ノズル171は、高圧エアーを噴射し、焼結磁石10に付着しているショット材を除去し、ショット材のコンタミネイションを削減するために使用される。
 ノズル駆動装置172は、ブラスト処理装置160のノズル駆動装置162と略同一の構成を有する。ショット材回収部178は、ロート形状を有し、高圧エアーが噴射される焼結磁石10の下方に位置し、焼結磁石10から分離されたショット材を回収するために使用される。高圧エアー源169は、例えば、コンプレッサーを有しており、ノズル171から噴射される高圧エアーを供給可能に構成されている。つまり、エアーブラスト装置170は、高圧エアーのみを噴射する(ショット材を投射しない)点を除き、ブラスト処理装置160と略同一の構成を有する。
 搬送装置180は、コンベアベルト182および搬送モーター184を有する。コンベアベルト182は、搬送モーター184によって駆動され、粒界拡散処理が施された焼結磁石10を有する冶具140を、ブラスト処理装置160およびエアーブラスト装置170に投入するために使用される。搬送装置180は、コンベアベルト182を利用する形態に限定されず、例えば、必要に応じて、ターンテーブルを利用することも可能である。
 制御装置185は、例えば、プログラムにしたがって各部の制御や各種の演算処理を実施するマイクロプロセッサー等から構成される制御回路を有しており、残渣物除去設備150の各機能は、それに対応するプログラムを制御装置185が実行することにより発揮される。
例えば、制御装置185は、ノズル駆動装置162,172、高圧エアー源169,179および搬送モーター184が接続されており、ノズル駆動装置162を制御し、ショット材(ノズル161)の投射角度を調整し、高圧エアー源169を制御し、ショット材の投射時間および投射圧力を調整し、ノズル駆動装置172を制御し、ノズル171の噴射角度を調整し、高圧エアー源179を制御し、高圧エアーの投射時間および投射圧力を調整することが可能である。
 ショット材回収部168,178は、ショット材に加えて、焼結磁石10から除去された残渣物も回収される。したがって、残渣物除去設備150は、ショット材と残渣物を分離する選別装置を有することが好ましい。これにより、分離した残渣物およびショット材をリサイクルすることによって、材料費を削減することが可能である。
 ブラスト処理装置160およびエアーブラスト装置170に設けられるノズル161,171の設置数およびノズル駆動装置172の配置位置は、上記形態に限定されず、適宜変更することが可能である。ノズル161,171は、必要に応じて固定式として、回動しないように構成することも可能である。ブラスト処理装置160およびエアーブラスト装置170を適宜一体化することも可能である。ブラスト処理装置160およびエアーブラスト装置170を、バッチ式とすることも可能である。
 次に、残渣物除去設備150が適用されたブラスト処理工程およびエアーブラスト工程が詳述される。
 まず、熱処理炉100(図6)から取り出された冶具140が、コンベアベルト182に配置される。冶具140の上部プレート146の開口部147には、粒界拡散処理が施された焼結磁石10が固定されている。つまり、ブラスト処理時(ショット材の投射時)の治具と粒界拡散処理時の治具とが同一である。したがって、焼結磁石10の脱着に要する段取り時間を削減し、サイクルタイムを短縮することが可能である。
 コンベアベルト182は、搬送モーター184に駆動され、焼結磁石10(冶具140)をブラスト処理装置160に搬入する。
 ブラスト処理装置160のノズル161は、焼結磁石10の表面に対して高圧エアーを利用してショット材を投射する。この際、ノズル161は、回動駆動部163によって回動を繰り返し(図10)かつリニアアクチュエーター166によって搬送方向Cと直交する方向Mに関して往復動する。これによって、ブラスト処理装置160を通過する間に、冶具140に固定されている全ての焼結磁石10の表面から、残渣物が除去される。
 例えば、ショット材は、アルミナであり、ショット材の粒度分布の平均粒径D50は、約50μm、投射圧力は、0.8barである。ショット材は、アルミナに限定されず、炭化ケイ素、ジルコニア等を適宜利用することが可能である。
 なお、焼結磁石10の形状(サイズ)に応じて、ショット材(ノズル161)の投射角度、投射時間および投射圧力を適宜変更することが好ましい。この場合、サイクルタイム(ショット材の投射時間)の短縮化、焼結磁石へのダメージの低減および残渣物の除去性の向上を図ることが可能である。
 コンベアベルト182は、搬送モーター184によって駆動され、残渣物が除去された焼結磁石10(冶具140)を、エアーブラスト装置170に搬入する。
 エアーブラスト装置170のノズル171は、焼結磁石10の表面に対して高圧エアーを噴射する。この際、ノズル171は、ブラスト処理装置160のノズル161と同様に、回動駆動部によって回動を繰り返しかつリニアアクチュエーターによって搬送方向と直交する方向に関して往復動する。これによって、エアーブラスト装置170を通過する間に、冶具140に固定されている全ての焼結磁石10の表面から、ショット材が除去される。
 なお、焼結磁石10の形状(サイズ)に応じて、高圧エアー(ノズル171)の噴射角度、噴射時間および噴射圧力を適宜変更することが好ましい。この場合、ショット材を確実かつ効率的に除去することが可能である。
 次に、焼結磁石10の寸法変化が説明される。
 図12は、ブラスト処理(ショット材の投射)による残渣物除去後の寸法変化を示しているテーブルである。
 焼結磁石10の寸法変化は、ノギスを使用し、長さ、幅および厚さに関し、n=80で実施した。焼結磁石10の寸法変化は、図14に示されるように、誤差の範囲内であり、焼結磁石の表面は切削されずに、残渣物のみが除去された。なお、幅の寸法変化の平均の値が、「+0.01mm」となっているが、これは、粒界拡散処理によって焼結磁石10に歪みが生じたことに起因すると想定される。
 なお、寸法変化を測定した焼結磁石10は、以下のようにして得た。
 市販のNd-Fe-B系焼結磁石を、基材として使用した。焼結磁石の寸法は、70mm×13mm×3.5mmであり、残留磁束密度(B)は、1.38[T]、保磁力(Hcj)は、1.35[MA/m]であった。
 希土類元素を含む合金は、TbメタルおよびCaメタルをアーク溶解することにより得られたTb20Caである。合金粉末は、Tb20Caを、ボールミルを使用して粒径50μm以下に粉砕することにより得られた。合金粉末の粒径は、レーザー回析式粒子径分布測定装置により測定した。Tb20Ca粉末は、1-ブタノール(無水)に添加され、Tb20Caが50重量%のスラリーが調製された。
 スラリーは、ゴム刷毛によって焼結磁石の1面(75m×13mm)に塗布され、30℃で10分間乾燥させた。Tb20Caの塗布量は、焼結磁石とTb20Caの全重量に対して約0.5重量%(存在率)の割合になるように、設定された。なお、TbメタルとCaメタルとの合金化から、塗布されたスラリーの乾燥まで、Ar雰囲気下で実施した。
 Tb20Caの塗布層を有する焼結磁石は、1.0×10-3Pa以下の真空下において、900℃で6.5時間の粒界拡散処理が施された。その後、継続して、550℃で2時間の時効処理が実施された。
 粒界拡散処理が施された焼結磁石の表面に対して、ブラスト処理(ショット材の投射)が施され、焼結磁石の表面に存在する残渣物が除去され、実施例に係る焼結磁石が得られた。ショット材は、アルミナであり、粒度分布の平均粒径D50は、約50μm、投射圧力は、0.8bar、投射時間は、60秒であった。
 次に、焼結磁石10の磁気特性評価が説明される。
 図13は、実施例および比較例1~5における残留磁束密度および保磁力を示しているテーブル、図14は、実施例および比較例1~5における保磁力と切削深さとの関係を示している図表である。
 実施例における基材となった焼結磁石は、市販のNd-Fe-B系焼結磁であり、焼結磁石の寸法は、7mm×7mm×3mmであり、残留磁束密度(B)は、1.420[T]、保磁力(Hcj)は、1015.3[kA/m]であった。その他の条件は、上述の寸法変化を測定した場合と同一である。
 比較例1~5は、残渣物を研削によって除去している点を除けば、他の条件は、実施例と同一である。なお、比較例1、2、3、4および5の研削深さは、0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mmおよび0.5mmに設定された。
 磁気特性は、日本電磁測器製パルスB-Hカーブトレーサーを使用して、保磁力(Hcj)および残留磁束密度(B)に関して評価した。
 図13に示されるように、実施例の残留磁束密度(B)は、1604.0[kA/m]であり、比較例1~5の残留磁束密度(B)は、1475.2~1526.3[kA/m]であった。つまり、図14に明確に示されるように、実施例は、比較例1~5に比較して良好な保磁力を呈し、また、比較例1~5の保磁力は、研削深さの増加に対応し、減少する傾向が見られた。
 一方、実施例の残残留磁束密度(Br)は、1.403[T]であり、比較例1~5の残残留磁束密度(Br)は、1.408~1.420[T]であった。つまり、実施例は、比較例1~5に比較して良好な保磁力を呈しているが、残残留磁束密度(Br)の低下は限定的であった。
 次に、本発明の実施の形態の変形例1~3が順次説明される。
 図15および図16は、本発明の実施の形態の変形例1を説明するためのフローチャートおよび概略図である。
 焼結磁石10の重量は、残渣物を除去することによって減少するため、焼結磁石10の重量減少と残渣物の除去量とは対応している。したがって、焼結磁石10の重量変化に基づいて、焼結磁石10の不良品を検出することが可能である。例えば、重量変化が少な過ぎる場合、残渣物の除去が不十分であり、重量変化が大き過ぎる場合、焼結磁石基材が削り取られており、保磁力の増加量が不十分である。
 具体的には、変形例1に係る残渣物除去設備150Aは、図16に示されるように、制御装置185に接続されている重量測定装置190,192を有する。
 重量測定装置190および192は、搬送装置180に隣接して搬送方向Cの上流側および下流側に配置され、残渣物が除去される前後における冶具140の重量を測定するために使用される。
 重量測定装置190,192が接続されている制御装置185は、残渣物が除去される前後における、冶具140が保持する焼結磁石10全体の重量変化を検出し、残渣物の除去が十分であるか否かを判定するように構成されている。なお、焼結磁石10を冶具140から取り外して焼結磁石10の重量を測定することにより、残渣物が除去される前後における焼結磁石10の重量変化を、個別かつ直接的に検出することも可能である。
 残渣物除去設備150Aが適用される変形例1に係る焼結磁石の製造方法は、図15に示されるように、概して、粒界拡散処理工程、第1重量測定工程、ブラスト処理工程、エアーブラスト工程、第2重量測定工程および良否判定工程を有する。
 粒界拡散処理工程とブラスト処理工程との間に位置する第1重量測定工程においては、搬送装置180に隣接して搬送方向Cの上流側に配置される重量測定装置190によって、残渣物が除去される前における冶具140の重量が測定される。
 エアーブラスト工程と良否判定工程との間に位置する第2重量測定工程においては、搬送装置180に隣接して搬送方向Cの下流側に配置される重量測定装置192によって、残渣物が除去された後における冶具140の重量が測定される。
 第2重量測定工程の後に位置する良否判定工程においては、残渣物が除去される前後における重量変化に基づき、焼結磁石10が不良品であるか否かが判定される(焼結磁石10の良否判定が行われる)。
 例えば、重量変化が許容範囲の下限以下であり、残渣物の除去が不十分であると判定された焼結磁石10(焼結磁石10を保持する冶具140)は、ブラスト処理工程に再投入される。重量変化が許容範囲の上限以上であり、焼結磁石基材が削り取られていると判定された焼結磁石10は、除去される。したがって、焼結磁石10の不良品が次工程に流れることが抑制される。
 なお、重量測定装置190,192による判定結果は、ブラスト処理の条件設定に反映させられる(フィードバックされる)。例えば、焼結磁石10の重量変化が小さく、焼結磁石10の表面に残渣物が存在すると判定される場合、ショット材の投射圧力および/又は投射圧力を増加させるように、ブラスト処理の条件設定が変更される。したがって、焼結磁石10の不良率を低減し、材料費を削減することが可能である。
 図17および図18は、本発明の実施の形態の変形例2を説明するためのフローチャートおよび概略図、図19は、粒界拡散処理後の焼結磁石の表面状態を示している写真である。
 焼結磁石10の不良品の検出は、焼結磁石10の重量に基づく形態に限定されない。例えば、図19に示されるように、粒界拡散処理後の焼結磁石10の表面は、濃淡を有し、残渣物は、濃い色として検出され、残渣物が存在しない部位は、白色として検出される。したがって、残渣物を除去した後に焼結磁石10の表面を光学的に観測することにより、残渣物の除去が不十分である不良品を検出することが可能である。例えば、焼結磁石10の表面画像において濃い色が占める領域が大き過ぎる場合、残渣物の除去が不十分である。
 具体的には、変形例2に係る残渣物除去設備150Bは、図18に示されるように、制御装置185に接続されているカメラ195を有する。
 カメラ195は、例えば、画像センサー(イメージセンサーあるいは撮像素子)を有し、搬送装置180に隣接して搬送方向Cの下流側の上方に配置され、冶具140が保持する焼結磁石10の表面画像をキャプチャーするために使用される。
 カメラ195が接続されている制御装置185は、キャプチャーされた画像に対して画像処理を施し、残渣物が存在するか否か(残渣物の除去が十分であるか否か)を判定するように構成されている。画像処理は、例えば、濃淡のある画像を白と黒の2階調に変換する処理である二値化である。二値化は、焼結磁石10の表面画像からの検出対象(残渣物の画像)の抽出が容易かつ判定処理が高速に実行できる点で好ましい。
 残渣物除去設備150Bが適用される変形例2に係る焼結磁石の製造方法は、図17に示されるように、概して、粒界拡散処理工程、ブラスト処理工程、エアーブラスト工程、画像処理工程および良否判定工程を有する。
 エアーブラスト工程と良否判定工程の間に位置する画像処理工程においては、搬送装置180に隣接して搬送方向Cの下流側の上方に配置されるカメラ195によって、エアーブラスト工程後の冶具140が保持する焼結磁石10の表面画像がキャプチャーが測定される。
 画像処理工程の後に位置する良否判定工程においては、キャプチャーされた表面画像に基づいて、焼結磁石10が不良品であるか否かが判定される(焼結磁石の良否判定が行われる)。
 例えば、キャプチャーされた表面画像において残渣物の画像が占める領域の割合が許容値より大きく、残渣物の除去が不十分であると判定された焼結磁石10(焼結磁石10を保持する冶具140)は、ブラスト処理工程に再投入される。したがって、残渣物の除去が不十分である不良品が次工程に流れることが抑制される。
 なお、カメラ195によるキャプチャー画像の判定結果は、ブラスト処理の条件設定に反映させられる(フィードバックされる)。例えば、残渣物の除去が不十分であるため、ショット材の投射圧力および/又は投射圧力を増加させるように、ブラスト処理の条件設定が変更される。したがって、焼結磁石10の不良率を低減し、材料費を削減することが可能である。
 なお、残渣物の存在を検出するための方法は、画像の二値化に限定されない。
 図20および図21は、本発明の実施の形態の変形例3を説明するためのフローチャートおよび概略図である。
 変形例1と変形例2とを組み合わせることも可能である。例えば、変形例3に係る残渣物除去設備150Cは、図21に示されるように、制御装置185に接続されている重量測定装置190,192およびカメラ195を有する。
 残渣物除去設備150Cが適用される変形例3に係る焼結磁石の製造方法は、図20に示されるように、概して、粒界拡散処理工程、第1重量測定工程、ブラスト処理工程、エアーブラスト工程、第2重量測定工程、画像処理工程および良否判定工程を有する。
 粒界拡散処理工程とブラスト処理工程との間に位置する第1重量測定工程においては、重量測定装置190によって、残渣物が除去される前における冶具140の重量が測定される。エアーブラスト工程と画像処理工程との間に位置する第2重量測定工程においては、重量測定装置192によって、残渣物が除去された後における冶具140の重量が測定される。画像処理工程と良否判定工程との間に位置する画像処理工程においては、カメラ195によって、エアーブラスト工程後の冶具140が保持する焼結磁石10の表面画像がキャプチャーが測定される。
 良否判定工程においては、残渣物が除去される前後における重量変化とキャプチャーされた画像とに基づき、焼結磁石10が不良品であるか否かが判定される。
 例えば、焼結磁石10の重量変化が許容範囲内に含まれている場合であっても、キャプチャーされた表面画像において残渣物の画像が占める領域の割合が許容値より大きいと、焼結磁石10が不良品であると判定される。また、キャプチャーされた表面画像において残渣物の画像が占める領域の割合が許容値以下である場合であっても、焼結磁石10の重量変化が許容範囲内に含まれていないと、焼結磁石10が不良品であると判定される。
 したがって、残渣物が除去される前後における重量変化のみに基づく判定や、キャプチャーされた表面画像のみに基づく判定に比較し、より正確に焼結磁石10が不良品であるか否かを判定することが可能である。なお、画像処理工程を第2重量測定工程の前に位置するように構成することも可能である。
 以上のように、本発明の実施の形態に係る焼結磁石の製造方法においては、粒界拡散処理が施された焼結磁石の表面に存在する残渣物は、ショット材(投射材)を焼結磁石の表面に投射することによって除去される。投射されたショット材は、焼結磁石の表面を切削せず、残渣物のみを除去するため、焼結磁石の歩留りが向上し、また、焼結磁石の表面に存在する希土類元素の高濃縮領域(高保磁力領域)が除去されないため、残渣物の除去に基づく保磁力に対する悪影響が抑制される。したがって、良好な歩留りおよび高保磁力を有する焼結磁石の製造方法を提供することが可能である。
 希土類元素Rは、ジスプロシウム(Dy)およびテルビウム(Tb)を含んでいる場合、粒界拡散処理によって焼結磁石の表面にジスプロシウム(Dy)およびテルビウム(Tb)の高濃縮領域が形成されるため、良好な高保磁力を得ることが可能である。
 ショット材の投射時の治具と粒界拡散処理時の治具とが同一である場合、焼結磁石の脱着に要する段取り時間を削減し、サイクルタイムを短縮することが可能である。前記冶具がカーボンから形成されている場合、良好な耐熱性を有するため、粒界拡散処理に適用することが容易である。
 残渣物を除去する際、焼結磁石の形状に応じて、ショット材の投射条件を変更する場合、サイクルタイム(ショット材の投射時間)の短縮化、焼結磁石へのダメージを削減、残渣物の除去性を向上させることが可能である。
 残渣物の除去の前後における焼結磁石の重量変化に基づいて、焼結磁石の良否判定を実施する場合、焼結磁石の不良品が次工程に流れることを抑制することが可能である。また、残渣物の除去の後における焼結磁石の表面画像に基づいても、焼結磁石の良否判定を実施することが可能である。
 良否判定の結果がショット材の投射条件にフィードバックされる場合、焼結磁石の不良率を低減し、材料費を削減することが可能である。
 残渣物の除去が不十分のため焼結磁石は不良であると判定された場合、再度のショット材の投射を実施することによって、焼結磁石の不良率を低減し、材料費を削減することが可能である。
 本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲で種々改変することができる。
 例えば、粒界拡散処理は、真空下で実施する形態に限定されず、不活性ガス下で実施することも可能である。この場合も、低酸素環境となるため、希土類元素の酸化を抑制することが可能である。不活性ガスは、例えば、窒素、アルゴン、窒素とアルゴンとの混合ガス等である。また、粒界拡散処理は、バッチ式で実施する形態に限定されず、例えば、不活性ガス下において粒界拡散処理を連続的に実施することも可能である。
10 粒界拡散処理が施された焼結磁石、
12 表面、
14 塗布層、
30 表面焼結磁石型同期モーター、
32 同期モーター用ロータ、
34 表面、
40 埋込焼結磁石型同期モーター、
42 同期モーター用ロータ、
44 埋込溝、
100 熱処理炉、
110 チャンバー、
112 台座部、
114 ヒーター、
120 真空装置、
122 配管系、
130 制御装置、
140 冶具、
142 基部、
144 側壁部、
145 段差部、
146 上部プレート、
147 開口部、
150,150A,150B,150C 残渣物除去設備、
160 ブラスト処理装置、
161 ノズル、
162 ノズル駆動装置、
163 回動駆動部、
164 往復動部、
165 支持体、
166 リニアアクチュエーター、
167 ホッパー、
168 ショット材回収部、
169 高圧エアー源、
170 エアーブラスト装置、
171 ノズル、
172 ノズル駆動装置、
178 ショット材回収部、
179 高圧エアー源、
180 搬送装置、
182 コンベアベルト、
184 搬送モーター、
185 制御装置、
190,192 重量測定装置、
195 カメラ、
C 搬送方向
M 搬送方向と直交する方向。

Claims (9)

  1.  基材となるNd-Fe-B系の焼結磁石に対して希土類元素Rを含む合金粉末を使用して粒界拡散処理を施した後、前記粒界拡散処理が施された前記焼結磁石の表面に存在する残渣物を除去し、
     前記合金粉末は、Rで表され、
     ただし、Rは、ScおよびYを含む希土類元素のうち少なくとも1つ以上、AはCaまたはLiであり、Bは不可避不純物であり、2≦x≦99であり、1≦y<xであり、0≦z<yであり、
     前記残渣物の除去は、投射材を前記焼結磁石の表面に投射することによって実施される、焼結磁石の製造方法。
  2.  前記希土類元素Rは、DyおよびTbを含んでいる、請求項1に記載の焼結磁石の製造方法。
  3.  前記焼結磁石は、冶具に取り付けられて前記粒界拡散処理が施されており、前記粒界拡散処理が施された後、前記冶具から取り外されることなく、前記残渣物が除去される、請求項1又は請求項2に記載の焼結磁石の製造方法。
  4.  前記冶具は、カーボンから形成されている、請求項3に記載の焼結磁石の製造方法。
  5.  前記残渣物が除去される際、前記焼結磁石の形状に応じて、前記投射材の投射条件が変更され、
     前記投射条件は、前記投射材の投射角度、投射時間および投射圧力のうち少なくとも1つ以上を含んでいる、請求項1~4のいずれか1項に記載の焼結磁石の製造方法。
  6.  前記残渣物の除去の前後における前記焼結磁石の重量変化に少なくとも基づいて、前記焼結磁石の良否判定を実施する、請求項1~5のいずれか1項に記載の焼結磁石の製造方法。
  7.  前記残渣物の除去の後における前記焼結磁石の表面画像に少なくとも基づいて、前記焼結磁石の良否判定が実施される、請求項1~6のいずれか1項に記載の焼結磁石の製造方法。
  8.  前記良否判定の結果は、投射条件にフィードバックされ、
     前記投射条件は、前記投射材の投射角度、投射時間および投射圧力のうち少なくとも1つ以上を含んでいる、請求項6又は請求項7に記載の焼結磁石の製造方法。
  9.  前記良否判定において前記残渣物の除去が不十分であると判定された前記焼結磁石の表面に存在する残渣物は、再度の投射材の投射によって除去される、請求項6~8のいずれか1項に記載の焼結磁石の製造方法。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7439609B2 (ja) 2020-03-26 2024-02-28 株式会社プロテリアル R-t-b系焼結磁石の製造方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006064848A1 (ja) * 2004-12-16 2006-06-22 Japan Science And Technology Agency 粒界改質したNd-Fe-B系磁石及びその製造方法
WO2008032667A1 (en) * 2006-09-14 2008-03-20 Ulvac, Inc. Permanent magnet and process for producing the same
JP2009054754A (ja) * 2007-08-27 2009-03-12 Hitachi Metals Ltd R−Fe−B系希土類焼結磁石およびその製造方法
WO2011122577A1 (ja) * 2010-03-30 2011-10-06 Tdk株式会社 希土類焼結磁石及びその製造方法、並びにモータ及び自動車
JP2014017480A (ja) * 2012-06-15 2014-01-30 Nissan Motor Co Ltd Nd−Fe−B系磁石の粒界改質方法
JP2016122863A (ja) * 2015-08-28 2016-07-07 ティアンヘ (パオトウ) アドヴァンスト テック マグネット カンパニー リミテッド 磁石の保磁力を向上させる方法
WO2017077830A1 (ja) * 2015-11-02 2017-05-11 日産自動車株式会社 Nd-Fe-B系磁石の粒界改質方法、および当該方法により処理された粒界改質体

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3695964B2 (ja) * 1998-11-05 2005-09-14 株式会社Neomax ボンド磁石用希土類磁性粉末及びその製造方法
RU2367045C2 (ru) * 2004-10-19 2009-09-10 Син-Эцу Кемикал Ко., Лтд. Получение материала редкоземельного постоянного магнита
JP4730545B2 (ja) * 2006-04-14 2011-07-20 信越化学工業株式会社 希土類永久磁石材料の製造方法
WO2008075709A1 (ja) * 2006-12-21 2008-06-26 Ulvac, Inc. 永久磁石及び永久磁石の製造方法
JP5328161B2 (ja) * 2008-01-11 2013-10-30 インターメタリックス株式会社 NdFeB焼結磁石の製造方法及びNdFeB焼結磁石
WO2010013774A1 (ja) * 2008-07-30 2010-02-04 日立金属株式会社 耐食性磁石およびその製造方法
CN102019587A (zh) * 2009-09-18 2011-04-20 新东工业株式会社 喷丸处理装置及其处理方法
WO2011145674A1 (ja) * 2010-05-20 2011-11-24 独立行政法人物質・材料研究機構 希土類永久磁石の製造方法および希土類永久磁石
EP2667385A4 (en) * 2011-01-19 2018-04-04 Hitachi Metals, Ltd. R-t-b sintered magnet
JP5284394B2 (ja) * 2011-03-10 2013-09-11 株式会社豊田中央研究所 希土類磁石およびその製造方法
KR101534717B1 (ko) * 2013-12-31 2015-07-24 현대자동차 주식회사 희토류계 자석 제조 방법
CN105529123B (zh) * 2014-12-17 2017-06-06 比亚迪股份有限公司 晶界扩散材料和稀土永磁材料及其制备方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006064848A1 (ja) * 2004-12-16 2006-06-22 Japan Science And Technology Agency 粒界改質したNd-Fe-B系磁石及びその製造方法
WO2008032667A1 (en) * 2006-09-14 2008-03-20 Ulvac, Inc. Permanent magnet and process for producing the same
JP2009054754A (ja) * 2007-08-27 2009-03-12 Hitachi Metals Ltd R−Fe−B系希土類焼結磁石およびその製造方法
WO2011122577A1 (ja) * 2010-03-30 2011-10-06 Tdk株式会社 希土類焼結磁石及びその製造方法、並びにモータ及び自動車
JP2014017480A (ja) * 2012-06-15 2014-01-30 Nissan Motor Co Ltd Nd−Fe−B系磁石の粒界改質方法
JP2016122863A (ja) * 2015-08-28 2016-07-07 ティアンヘ (パオトウ) アドヴァンスト テック マグネット カンパニー リミテッド 磁石の保磁力を向上させる方法
WO2017077830A1 (ja) * 2015-11-02 2017-05-11 日産自動車株式会社 Nd-Fe-B系磁石の粒界改質方法、および当該方法により処理された粒界改質体

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