JP6809150B2 - Rare earth magnet manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、希土類磁石の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a rare earth magnet.
希土類磁石は、モータ又はアクチュエーター等の部品であり、例えば、ハードディスクドライブ、ハイブリッド自動車、電気自動車、磁気共鳴画像装置(MRI)、スマートフォン、デジタルカメラ、薄型TV、スキャナー、エアコン、ヒートポンプ、冷蔵庫、掃除機、洗濯乾燥機、エレベーター及び風力発電機等の様々な分野で利用されている。これらの多様な用途に応じて、希土類磁石に要求される寸法及び形状は異なる。したがって、多品種の希土類磁石を効率的に製造するためには、希土類磁石の寸法及び形状を容易に変更することが可能な成形方法が望まれる。 Rare earth magnets are parts such as motors or actuators, such as hard disk drives, hybrid vehicles, electric vehicles, magnetic resonance imaging (MRI), smartphones, digital cameras, thin TVs, scanners, air conditioners, heat pumps, refrigerators, vacuum cleaners. , Used in various fields such as washing and drying machines, elevators and wind power generators. The dimensions and shapes required for rare earth magnets vary according to these diverse uses. Therefore, in order to efficiently produce a wide variety of rare earth magnets, a molding method capable of easily changing the size and shape of the rare earth magnet is desired.
従来の希土類磁石の製造では、希土類元素を含む金属粉末(例えば合金粉末)を高圧(例えば、50MPa以上200MPa以下)で加圧しながら、磁場を金属粉末へ印加する。その結果、磁場に沿って配向した金属粉末から成形体が形成される。このような成形方法を、以下では「高圧磁場プレス法」と記す。高圧磁場プレス法によれば、金属粉末が配向し易く、高い残留磁束密度Brと優れた保形性とを有する成形体を得ることが可能である。この成形体の焼結によって焼結体を得て、焼結体を所望の形状に加工することにより、磁石製品が完成する。 In the conventional production of a rare earth magnet, a magnetic field is applied to the metal powder while pressurizing a metal powder containing a rare earth element (for example, an alloy powder) at a high pressure (for example, 50 MPa or more and 200 MPa or less). As a result, a molded product is formed from the metal powder oriented along the magnetic field. Such a molding method will be referred to as a "high pressure magnetic field press method" below. According to the high-pressure magnetic field pressing method, the metal powder is easily oriented, and it is possible to obtain a molded product having a high residual magnetic flux density Br and excellent shape retention. A magnet product is completed by obtaining a sintered body by sintering the molded body and processing the sintered body into a desired shape.
しかし、高圧磁場プレス法では、磁場中で高い圧力を金属粉末へ及ぼす必要があるため、大規模で複雑な成形装置が必要であり、成形用の金型の寸法及び形状が制限される。この制限のために、高圧磁場プレス法によって得られる一般的な成形体の形状は、粗大なブロックに限られる。したがって、従来の方法によって多品種の磁石製品を製造する場合、ブロック状の成形体を焼結させて焼結体を得た後、磁石製品に要求される寸法及び形状に応じて焼結体を加工する必要がある。焼結体の加工では、焼結体を切削したり、研磨したりするため、高価な希土類元素を含む屑が生じてしまう。その結果、磁石製品の歩留まり率(yield rate)が低下する。また、高圧磁場プレス法では、金型同士のカジリ(galling)、又は金型と成形体との間におけるカジリによって、金型又は成形体が破損し易い。例えば、高圧磁場プレス法で得られた成形体には亀裂(crack)が発生することがある。 However, in the high-pressure magnetic field pressing method, since it is necessary to apply a high pressure to the metal powder in a magnetic field, a large-scale and complicated molding apparatus is required, and the size and shape of the molding die are limited. Due to this limitation, the general shape of the compact obtained by the high pressure magnetic field press method is limited to coarse blocks. Therefore, when a wide variety of magnet products are manufactured by a conventional method, a block-shaped molded body is sintered to obtain a sintered body, and then the sintered body is formed according to the dimensions and shape required for the magnet product. Need to be processed. In the processing of the sintered body, since the sintered body is cut and polished, waste containing expensive rare earth elements is generated. As a result, the yield rate of the magnet product decreases. Further, in the high-pressure magnetic field pressing method, the mold or the molded body is easily damaged by galling between the dies or galling between the mold and the molded body. For example, cracks may occur in the molded product obtained by the high-pressure magnetic field pressing method.
上記のような理由のため、従来の高圧磁場プレス法を用いた製造方法は、多品種又は少量の磁石製品の製造に適していない。高圧磁場プレス法に代わる成形方法として、下記特許文献1には、低圧(0.98MPa以上2.0MPa以下)で合金粉末を成形する方法が開示されている。この希土類磁石の製造方法は、合金粉末をモールド内に充填して、合金粉末を低圧で加圧することにより、成形体を作製する工程(充填工程)と、モールド中の成形体に磁場を印加して、成形体中の合金粉末を配向させる工程(配向工程)と、モールドから取り出した成形体を焼結する工程(焼結工程)と、を備える。そして、下記特許文献1に記載の製造方法では、充填工程と、配向工程とが、別の場所で行われる。 For the above reasons, the manufacturing method using the conventional high-pressure magnetic field pressing method is not suitable for manufacturing a wide variety or a small amount of magnet products. As a molding method alternative to the high-pressure magnetic field pressing method, Patent Document 1 below discloses a method of molding an alloy powder at a low pressure (0.98 MPa or more and 2.0 MPa or less). The method for manufacturing this rare earth magnet is a step of producing a molded body (filling step) by filling the mold with an alloy powder and pressurizing the alloy powder at a low pressure, and applying a magnetic field to the molded body in the mold. The process includes a step of aligning the alloy powder in the molded body (alignment step) and a step of sintering the molded body taken out from the mold (sintering step). Then, in the production method described in Patent Document 1 below, the filling step and the orientation step are performed at different places.
上記特許文献1に記載の成形方法のように、低圧で金属粉末を成形する場合、高圧に対する耐久性が金型に要求されず、大規模で複雑な成形装置も不要である。したがって、低圧で金属粉末を成形する場合、金型の材質、寸法及び形状が制限されず、多様な寸法及び形状を有する型を用いて、多品種の希土類磁石を比較的容易に製造することができる。また、高圧磁場プレス法では、金属粉末の成形及び配向に長時間を要するが、低圧で金属粉末を成形することにより、成形及び配向に要する時間が大幅に短縮され、希土類磁石の生産性が向上する。 When molding a metal powder at a low pressure as in the molding method described in Patent Document 1, the mold is not required to have durability against a high pressure, and a large-scale and complicated molding apparatus is not required. Therefore, when molding metal powder at low pressure, the material, size and shape of the mold are not limited, and it is relatively easy to manufacture a wide variety of rare earth magnets using molds having various sizes and shapes. it can. Further, in the high-pressure magnetic field press method, it takes a long time to form and orient the metal powder, but by forming the metal powder at low pressure, the time required for forming and orienting is significantly shortened, and the productivity of the rare earth magnet is improved. To do.
しかしながら、上記特許文献1に記載の成形方法では、金属粉末を低圧で成形するため、金属粉末が固まり難い。したがって、上記特許文献1に記載の成形方法で得られる成形体は、高圧下で得られる成形体に比べて、保形性(shape retaining ability)に劣り、崩れ易い。そのため、成形体を型から取り出す際に成形体が破損したり、成形体を後工程(例えば焼結工程)の設備へ搬送する際に成形体が破損したりする。 However, in the molding method described in Patent Document 1, since the metal powder is molded at a low pressure, the metal powder is hard to solidify. Therefore, the molded product obtained by the molding method described in Patent Document 1 is inferior in shape-retaining availability and easily collapses as compared with the molded product obtained under high pressure. Therefore, the molded body may be damaged when the molded body is taken out from the mold, or the molded body may be damaged when the molded body is transported to the equipment in a subsequent process (for example, a sintering process).
本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、希土類元素を含む金属粉末から形成される成形体の保形性を向上させる希土類磁石の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the problems of the prior art, and provides a method for producing a rare earth magnet that improves the shape retention of a molded product formed from a metal powder containing a rare earth element. The purpose.
本発明の一側面に係る希土類磁石の製造方法は、希土類元素を含む金属粉末と潤滑剤を、型内へ供給して、成形体を形成する成形工程と、型内に保持された成形体に磁場を印加(apply)して、成形体に含まれる金属粉末を配向させる配向工程と、配向工程後、成形体を型の少なくとも一部から分離する分離工程と、分離工程後、成形体を焼結させる焼結工程と、を備え、潤滑剤が、粉末状の有機物であり、型が、下型と、下型の上に配置される筒状の側型と、側型の上方から側型内へ挿入される上型と、を含み、成形工程では、側型及び下型がキャビティを構成しており、金属粉末がキャビティ内において希土類磁石の形状に対応するように成形されることにより、成形体が得られ、希土類磁石の形状は、直方体状、立方体状、多角柱状、セグメント状、扇状、矩形状、板状、円板状又は円柱状であり、型が金属粉末に及ぼす圧力を、0.049MPa以上20MPa以下に調整し、分離工程では、側型内に保持された成形体を側型の下方から抜き出すことにより、成形体を側型及び上型から分離する。
型の一部又は全部は、樹脂から形成されていてよい。
成形工程及び配向工程を経た成形体の密度は、3.0g/cm3以上4.4g/cm3以下であってよい。
The method for producing a rare earth magnet according to one aspect of the present invention includes a molding step of supplying a metal powder containing a rare earth element and a lubricant into a mold to form a molded body, and a molded body held in the mold. An alignment step of applying a magnetic field (apply) to orient the metal powder contained in the molded body, a separation step of separating the molded body from at least a part of the mold after the alignment step, and baking of the molded body after the separation step. It is provided with a sintering process for binding, the lubricant is a powdered organic substance, and the molds are a lower mold, a tubular side mold arranged on the lower mold, and a side mold from above the side mold. In the molding process, including the upper mold inserted into the cavity, the side mold and the lower mold form the cavity, and the metal powder is molded in the cavity so as to correspond to the shape of the rare earth magnet. A molded body is obtained, and the shape of the rare earth magnet is a rectangular shape, a cubic shape, a polygonal columnar shape, a segment shape, a fan shape, a rectangular shape, a plate shape, a disk shape or a columnar shape, and the pressure exerted by the mold on the metal powder is determined. It is adjusted to 0.049 MPa or more and 20 MPa or less, and in the separation step, the molded body held in the side mold is extracted from below the side mold to separate the molded body from the side mold and the upper mold.
Part or all of the mold may be made of resin.
The density of the molded product that has undergone the molding step and the orientation step may be 3.0 g / cm 3 or more and 4.4 g / cm 3 or less.
本発明の一側面においては、側型に継ぎ目がなくてよい。 In one aspect of the invention, the side molds need not be seamless.
本発明の一側面においては、筒状の側型に囲まれた空間が、側型の下面に近づくにつれて拡大していてよい。 In one aspect of the present invention, the space surrounded by the tubular side mold may expand as it approaches the lower surface of the side mold.
本発明の一側面に係る分離工程では、上型が側型を貫通してよい。 In the separation step according to one aspect of the present invention, the upper die may penetrate the side die.
本発明によれば、希土類元素を含む金属粉末から形成される成形体の保形性を向上させる希土類磁石の製造方法が提供される。 According to the present invention, there is provided a method for producing a rare earth magnet that improves the shape retention of a molded product formed from a metal powder containing a rare earth element.
以下、図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について説明する。図面において、同等の構成要素には同等の符号を付す。本発明は下記実施形態に限定されるものではない。各図に示すX,Y及びZは、互いに直交する3つの座標軸を意味する。各座標軸が示す方向は、全図に共通する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, equivalent components are designated by the same reference numerals. The present invention is not limited to the following embodiments. X, Y and Z shown in each figure mean three coordinate axes orthogonal to each other. The direction indicated by each coordinate axis is common to all drawings.
本実施形態において、希土類磁石とは焼結磁石を意味する。希土類磁石の製造方法では、まず合金を鋳造する。鋳造方法は、例えば、ストリップキャスト法であってよい。合金はフレーク状であってよく、インゴット状であってもよい。合金は、希土類元素Rを含む。希土類元素Rは、La,Ce,Pr,Nd,Pm,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb及びLuからなる群より選ばれる少なくとも一種であればよい。原料合金は、希土類元素Rに加えて、B,N,Fe,Co,Cu,Ni,Mn,Al,Nb,Zr,Ti,W,Mo,V,Ga,Zn,Si及びBiからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素を含んでよい。合金の化学組成は、最終的に得たい希土類磁石の主相及び粒界相の化学組成に応じて調整すればよい。つまり、目的とする希土類磁石の組成に応じて上記元素を含む各出発原料を秤量・配合して、合金の原料を調製すればよい。希土類磁石は、例えば、ネオジム磁石、サマリウムコバルト磁石、サマリウム‐鉄‐窒素磁石、又はプラセオジム磁石であってよい。希土類磁石の主相は、例えば、Nd2Fe14B,SmCo5,Sm2Co17,Sm2Fe17N3,Sm1Fe7Nx,又はPrCo5であってよい。粒界相は、例えば、主相に比べて希土類元素Rの含有量が大きい相(Rリッチ相)であってよい。粒界相は、Bリッチ相、酸化物相又は炭化物相を含んでもよい。 In the present embodiment, the rare earth magnet means a sintered magnet. In the method of manufacturing rare earth magnets, an alloy is first cast. The casting method may be, for example, a strip casting method. The alloy may be in the form of flakes or ingots. The alloy contains the rare earth element R. The rare earth element R may be at least one selected from the group consisting of La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb and Lu. The raw material alloy consists of the group consisting of B, N, Fe, Co, Cu, Ni, Mn, Al, Nb, Zr, Ti, W, Mo, V, Ga, Zn, Si and Bi in addition to the rare earth element R. It may contain at least one element of choice. The chemical composition of the alloy may be adjusted according to the chemical composition of the main phase and the grain boundary phase of the rare earth magnet to be finally obtained. That is, each starting material containing the above elements may be weighed and blended according to the composition of the target rare earth magnet to prepare the raw material for the alloy. The rare earth magnet may be, for example, a neodymium magnet, a samarium-cobalt magnet, a samarium-iron-nitrogen magnet, or a placeodim magnet. The main phase of the rare earth magnet may be, for example, Nd 2 Fe 14 B, SmCo 5 , Sm 2 Co 17 , Sm 2 Fe 17 N 3 , Sm 1 Fe 7 N x , or PrCo 5 . The grain boundary phase may be, for example, a phase in which the content of the rare earth element R is larger than that of the main phase (R-rich phase). The grain boundary phase may include a B-rich phase, an oxide phase or a carbide phase.
上記の合金の粗粉砕により、合金の粗大粉末を得る。粗粉砕では、例えば、水素を合金の粒界(Rリッチ相)に吸蔵させることより、合金を粉砕してよい。合金の粗粉砕では、ディスクミル、ジョークラッシャー、ブラウンミル又はスタンプミル等の機械的な粉砕方法を用いてもよい。粗粉砕によって得られた粗大粉末の粒径は、例えば、10μm以上100μm以下であってよい。 Coarse powder of the alloy is obtained by coarse pulverization of the above alloy. In coarse pulverization, for example, the alloy may be pulverized by occluding hydrogen at the grain boundaries (R-rich phase) of the alloy. In the coarse grinding of the alloy, a mechanical grinding method such as a disc mill, a jaw crusher, a Braun mill or a stamp mill may be used. The particle size of the coarse powder obtained by coarse pulverization may be, for example, 10 μm or more and 100 μm or less.
上記の粗大粉末の微粉砕により、合金の微粉末を得る。微粉砕では、ジェットミル、ボールミル、振動ミル、又は湿式アトライター等により、合金粉末を粉砕してよい。微粉砕によって得られた微粉末の粒径は、例えば、0.5μm以上5μm以下であってよい。以下では、粗大粉末又は微粉末を、合金粉末又は金属粉末と記載する場合がある。 Fine powder of the alloy is obtained by finely pulverizing the above coarse powder. In fine pulverization, the alloy powder may be pulverized by a jet mill, a ball mill, a vibration mill, a wet attritor, or the like. The particle size of the fine powder obtained by pulverization may be, for example, 0.5 μm or more and 5 μm or less. In the following, coarse powder or fine powder may be referred to as alloy powder or metal powder.
粗粉砕で得た合金粉末へ有機物を添加してよい。微粉砕で得た微粉末へ有機物を添加してもよい。つまり、微粉砕の前後いずれかにおいて、有機物を金属粉末と混ぜてよい。有機物は、例えば、潤滑剤として機能する。潤滑剤を金属粉末へ添加することにより、潤滑剤を金属粉末へ添加することにより、金属粉末の凝集が抑制される。また、潤滑剤を金属粉末へ添加するにより、後工程において型と金属粉末との摩擦が抑制され易い。その結果、配向工程において金属粉末が配向し易く、金属粉末から得られる成形体の表面又は型の表面における傷を抑制し易い。有機物は、例えば、脂肪酸又は脂肪酸の誘導体であってよい。有機物は、例えば、オレイン酸アミド、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸アミド、パルミチン酸アミド、ペンタデシル酸アミド、ミリスチン酸アミド、ラウリン酸アミド、カプリン酸アミド、ペラルゴン酸アミド、カプリル酸アミド、エナント酸アミド、カプロン酸アミド、バレリアン酸アミド及びブチル酸アミドからなる群より選ばれる少なくとも一種であってよい。潤滑剤は、粉末状の有機物であってよい。 Organic substances may be added to the alloy powder obtained by coarse grinding. Organic substances may be added to the fine powder obtained by fine pulverization. That is, the organic substance may be mixed with the metal powder either before or after the fine grinding. The organic matter functions, for example, as a lubricant. By adding the lubricant to the metal powder, by adding the lubricant to the metal powder, the aggregation of the metal powder is suppressed. Further, by adding the lubricant to the metal powder, the friction between the mold and the metal powder is easily suppressed in the subsequent process. As a result, the metal powder is easily oriented in the alignment step, and scratches on the surface of the molded product or the surface of the mold obtained from the metal powder are easily suppressed. The organic matter may be, for example, a fatty acid or a derivative of a fatty acid. Organic substances include, for example, oleic acid amide, zinc stearate, calcium stearate, stearic acid amide, palmitate amide, pentadecyl acid amide, myristic acid amide, lauric acid amide, capric acid amide, pelargonic acid amide, capric acid amide, enanthic acid It may be at least one selected from the group consisting of amides, caproic acid amides, valeric acid amides and butyric acid amides. The lubricant may be a powdered organic substance .
成形工程では、上記の手順で得られた合金粉末を、型内へ供給して、成形体を形成する。型の一部又は全部は、樹脂から形成されている。例えば、図1に示されるように、型2は、下型8と、下型8の上に配置される筒状の側型6と、側型6の上に配置される上型4(パンチ)と、を備える。希土類磁石の形状及び寸法に対応する空間6aが、側型6を鉛直方向に貫通している。側型6は、型の側壁と言い換えてよい。下型8は板状であってよい。側型6の下部が、下型8の表面に形成された爪部(stops)に嵌合することにより、水平方向における側型6の位置が固定されてよい。
In the molding step, the alloy powder obtained in the above procedure is supplied into a mold to form a molded product. Part or all of the mold is made of resin. For example, as shown in FIG. 1, the mold 2 has a
図1及び図2中の(a)に示されるように、成形工程では、側型6を下型8の上に載置して、側型6の下面6c側の開口部6co(穴)を下型8で塞ぐ。このような配置により、側型6及び下型8がキャビティ(雌型)を構成する。続いて、合金粉末10aを、側型6の上面6b側の開口部6bo(穴)からキャビティ(側型6を貫通する空間6a)内へ導入する。合金粉末10aを、キャビティへ充填してよい。つまり、キャビティを合金粉末10aで満たしてよい。上型4は、コア(雄型)と言い換えてよい。上型4は、キャビティ(側型6を貫通する空間6a)に嵌合する形状を有する。上型4の鉛直方向(Z軸方向)における長さは、側型6の高さよりも長くてよい。この場合、後述する分離工程において、上型4が側型6を貫通し易い。図2中の(b)に示されるように、上型4を側型6内(キャビティ内)へ挿入して、上型4の端面を合金粉末10aに押し当てる。その結果、合金粉末10aがキャビティ内において希土類磁石の形状及び寸法に対応するように成形され、成形体10bが得られる。キャビティ内の成形体10b(合金粉末10a)を、上型4で圧縮してよい。ただし、焼結工程において成形体10bにおける合金粉末同士の焼結だけにより、成形体10bの密度が十分に高まり、所望の密度を有する希土類磁石が得られるので、キャビティ内の合金粉末を圧縮しなくてもよい。図1及び図2に示される下型8、側型6及び上型4の相対的な位置関係が維持されている限り、成形工程では、下型8、側型6、及び上型4が鉛直方向に対して傾いていてよい。換言すると、上型4が側型6の上に位置し、且つ側型6が下型8の上に位置している限り、成形工程では、型2の全体が鉛直方向に対して傾いていてよい。例えば、成形工程では、型2の全体が鉛直方向(Z軸方向)に対してなす角度は、0度以上45度以下であってよい。
As shown in (a) in FIGS. 1 and 2, in the molding step, the
成形工程において、型2が合金粉末10aに及ぼす圧力を、0.049MPa以上20MPa以下(0.5kgf/cm2以上200kgf/cm2以下)に調整してよい。圧力とは、例えば、上型4の端面が合金粉末10aに及ぼす圧力であってよい。このように、従来の高圧磁場プレス法よりも低圧で、合金粉末10aから成形体10bを形成することにより、型2と成形体10bとの摩擦が抑制され易く、型2又は成形体10bの破損(例えば成形体10bの亀裂)が抑制され易い。圧力が高過ぎる場合、型2が撓んでしまい、目的のキャビティの容量を確保し難く、目的の成形体10bの密度が得られ難い。従来の高圧磁場プレス法では、高圧下で合金粉末の成形及び配向を同時に行う必要があった。一方、本実施形態では、成形及び配向を同時に行う必要がないので、成形工程後に、配向工程を行うことができる。成形工程と配向工程とを分けることにより、従来よりも小型で安価な装置(例えば、プレス成形装置、及び磁場印加装置)を各工程に用いることができる。成形工程及び配向工程を略同時に行ってもよい。
In the molding process, the pressure mold 2 on the
図1に示されるように、側型6には継ぎ目がなくてよい。つまり、側型6はシームレス(seamless)であってよい。仮に側型6に継ぎ目がある場合(例えば、側型6が複数の部材へ分解可能である場合)、成形工程又は配向工程において、合金粉末10aが、側型6の継ぎ目(隙間)から型2の外へ漏れ出ることがある。その結果、成形体10bの保形性が損なわれ、例えばバリ(burr)が成形体10bに形成されることがある。側型6を複数の部材へ分解することによって側型6を成形体10bから分離する場合、誤って力が成形体10bへ作用して、成形体10bが破損することがある。合金粉末10aが側型6の継ぎ目から型2の外へ漏れ出た場合、成形体10bの寸法、密度及び形状がばらつき、最終的に得られる希土類磁石の寸法、形状、及び磁気特性もばらつくこともある。これらの問題は、継ぎ目がない側型6を用いることにより、抑制され易い。
As shown in FIG. 1, the
配向工程では、型2内に保持された成形体10bに磁場を印加して、成形体10bを構成する合金粉末10aを型2内で磁場に沿って配向させる。磁場は、パルス磁場又は静磁場であってよい。例えば、型2内に保持された成形体10bを、型2と共に、空芯コイル(ソレノイドコイル)の内側に配置して、空芯コイルに電流(交流)を流すことにより、型2内の成形体10bに磁場を印加してよい。ダブルコイル又はヘルムホルツコイルに電流を流すことにより、型内の成形体に磁場を印加してよい。ダブルコイルとは、二つのコイルが同一の中心軸を持つように配置された磁場発生装置である。ダブルコイル又はヘルムホルツコイルを用いることにより、空芯コイルを用いる場合に比べて、より均質な磁場を成形体に印加することができる。その結果、成形体における合金粉末の配向性が向上し易く、最終的に得られる希土類磁石の磁気特性が向上し易い。着磁ヨークを用いて、型2内の成形体10bに磁場を印加してもよい。型2内の成形体10bに印加する磁場の強度は、例えば、796kA/m以上5173kA/m以下(10kOe以上65kOe以下)であってよい。配向工程後、成形体を脱磁してもよい。型内の成形体に印加する磁場の強度は、必ずしも上記の範囲に限定されない。
In the alignment step, a magnetic field is applied to the molded
型2内の合金粉末10aを加圧しながら、合金粉末10aを磁場で配向させてもよい。つまり、配向工程においても、型2内の成形体10bを圧縮してよい。型2が成形体10bに及ぼす圧力は、上記の理由により、0.049MPa以上20MPa以下に調整してよい。
The
図2中の(b)及び図2中の(c)に示されるように、分離工程では、鉛直方向(Z軸方向)における上型4の位置を固定した状態で、側型6を上へ移動させる。その結果、側型6内へ挿入されていた上型4が側型6を貫通して、上型4の端面が成形体10bを側型6の下方へ押し出す。つまり、側型6内に保持されていた成形体10bが、側型6の下面6cから抜き出される。続いて、図2中の(d)に示されるように、側型6及び上型4を上方へ移動させることにより、下型8の上に載置された成形体10bが、側型6及び上型4から分離する。このように成形体10bを側型6の下方から抜き出すことにより、成形体10bの形状を保った状態で、成形体10bを型2から取り出すことできる。仮に、成形体10bをチャック等で直接掴んで側型6の上方(上面6b側)から取り出す場合、成形体10bが破損し易い。本実施形態では、成形体10bを直接掴むことなく、成形体10bを容易に側型6及び上型4から分離することができる。仮に、側型6を複数の部材へ分解することにより、側型6を成形体10bから分離する場合、誤って力が成形体10bへ作用して、成形体10bが破損することがある。本実施形態では、側型6を分解することなく、成形体10bを容易に側型6及び上型4から分離することができる。図1及び図2に示される下型8、側型6及び上型4の相対的な位置関係が維持されている限り、分離工程では、下型8、側型6、及び上型4が鉛直方向に対して傾いていてよい。換言すると、上型4が側型6の上に位置し、且つ側型6が下型8の上に位置している限り、分離工程では、型2の全体が鉛直方向に対して傾いていてよい。例えば、分離工程では、型2の全体が鉛直方向(Z軸方向)に対してなす角度は、0度以上45度以下であってよい。
As shown in (b) in FIG. 2 and (c) in FIG. 2, in the separation step, the
分離工程では、以下の手順で、成形体10bを下型8から加熱工程用トレイへ移してもよい。例えば、図3中の(a)に示されるように、側型6及び上型4が成形体10bを保持した状態で、側型6及び上型4を、成形体10bと共に、下型8から分離する。成形体10bを下型8から分離しても、成形体10bと側型6との摩擦、又は成形体10bのスプリングバックにより、成形体10bは側型6の下方から抜け落ち難い。続いて、図3中の(b)に示されるように、側型6及び上型4に保持された成形体10bを、側型6及び上型4と共に、加熱工程用トレイ32の上に載置する。続いて、図3中の(c)に示されるように、鉛直方向(Z軸方向)における上型4の位置を固定した状態で、側型6を上へ移動させる。その結果、側型6内へ挿入されていた上型4が側型6を貫通して、上型4の端面が成形体10bを側型6の下方へ押し出す。つまり、側型6内に保持されていた成形体10bが、側型6の下面6cから抜き出される。続いて、図3中の(d)に示されるように、側型6及び上型4を上方へ移動させることにより、加熱工程用トレイ32の上に載置された成形体10bが、側型6及び上型4から分離する。図3に示される加熱工程用トレイ32、側型6及び上型4の相対的な位置関係が維持されている限り、分離工程では、加熱工程用トレイ32、側型6、及び上型4が鉛直方向に対して傾いていてよい。換言すると、上型4が側型6の上に位置し、且つ側型6が加熱工程用トレイ32の上に位置している限り、分離工程では、加熱工程用トレイ32、側型6、及び上型4が鉛直方向に対して傾いていてよい。
In the separation step, the molded
図4中の(a)、図4中の(b)、図4中の(c)及び図4中の(d)に示されるように、筒状の側型6に囲まれた空間6a(キャビティ)は、側型6の下面6cに近づくにつれて拡大してよい。このような側型6の構造は、「逆テーパー」と言い換えてよい。
As shown in (a) in FIG. 4, (b) in FIG. 4, (c) in FIG. 4, and (d) in FIG. 4, the
成形工程では、成形体10bの上部が上型4により加圧されるので、成形体10bの上部の密度は成形体10bの下部の密度よりも高い傾向がある。成形体10bの下部よりも緻密である成形体10bの上部は、成形体10bの下部に比べて、焼結過程で収縮し難い。換言すれば、成形体10bの上部よりも緻密でない成形体10bの下部は、成形体10bの上部に比べて、焼結過程で収縮し易い。したがって、成形体10bの太さが均一である場合、成形体10bの鉛直方向における密度差に因り、成形体10bから得られる焼結体(希土類磁石)の下部が焼結体の上部よりも細くなり易い。鉛直方向における密度差がある成形体10bから、太さが均一である焼結体を得るためには、焼結によって収縮し易い成形体10bの下部を成形体10bの上部よりも太くすればよい。図4に示される各側型6によれば、側型6の下面6cに近づくにつれて拡大する空間6a(キャビティ)の形状に対応するように、下部が上部よりも太い成形体10bを容易に形成することが可能である。
In the molding step, since the upper part of the molded
成形工程において成形体10bが型2内で圧縮されると、スプリングバックに因り、成形体10bが側型6の下方から抜き出され難くなることがある。ここで、スプリングバックとは、合金粉末10aを加圧して成形した後、圧力を解除した時に、成形体10bが膨張する現象である。図4に示される各側型6に囲まれた空間6a(キャビティ)は、側型6の下面6cに近づくにつれて拡大しているので、キャビティ内において、成形体10bの下部は成形体10bの上部よりも加圧され難い。したがって、側型6の下方では成形体10bのスプリングバックが起き難く、成形体10bを側型6の下方から抜き出し易い。
When the molded
図4中の(a)に示される側型6の場合、筒状の側型6に囲まれた空間6aは、側型6の下面6cに近づくにつれて連続的に拡大している。側型6の下面6cに形成された開口部6coは、側型6の上面6bに形成された開口部6boよりも広い。側型6の下面6cに形成された開口部6coは、側型6の上面6bに形成された開口部6boと相似である。空間6aを囲む側型6の内壁は平面から構成される。
In the case of the
図4中の(b)に示される側型6の場合、側型6に囲まれた空間6aの広さ(幅)が一定である部分と、側型6に囲まれた空間6aが下面6cに近づくにつれて拡大する部分と、がある。
In the case of the
図4中の(c)に示される側型6の場合、側型6に囲まれた空間6aの広さ(幅)が一定である部分と、側型6に囲まれた空間6aが下面6cに近づくにつれて拡大する部分と、がある。側型6に囲まれた空間6aが下面6cに近づくにつれて拡大する部分においては、側型6の内壁の少なくとも一部が曲面から構成される。
In the case of the
図4中の(d)に示される側型6の場合、側型6の下面6cに形成された開口部6coは、側型6の上面6bに形成された開口部6boと相似でない。側型6に囲まれた空間6a(キャビティ)の水平方向における縦幅は一定であり、側型6に囲まれた空間6a(キャビティ)の水平方向における横幅は、下面6cに近づくにつれて拡大している。
In the case of the
図3中の(a)及び図3中の(b)に示されるように、成形体10bを下型8から分離して加熱工程用トレイ32へ移す過程で、成形体10bが側型6から抜け落ちることがある。側型6内の空間6a(キャビティ)が逆テーパー状である場合、成形体10bが側型6の下方から抜け落ち易い。成形体10bが側型6から抜け落ちることを防止するために、図3中の(a)に示される型及び成形体10bの全体を回転して、側型6の下面6cを水平方向に向けた後、下型8を加熱工程用トレイ32に置き換えてよい。
As shown in (a) in FIG. 3 and (b) in FIG. 3, in the process of separating the molded
型2の一部又は全部は、樹脂から形成されていてよい。下型8、側型6、及び上型4の全てが樹脂から形成されていてよい。下型8、側型6、及び上型4のうち、側型6のみが樹脂から形成されていてよい。下型8、側型6、及び上型4のうち、下型8のみが樹脂から形成されていてもよい。下型8、側型6、及び上型4のうち、上型4のみが樹脂から形成されていてもよい。型2の形成に用いられる樹脂は、例えば、アクリル樹脂、ポリエチレン、ポリエチレン・テレフタレート、ポリプロピレン、ポリスチレン、ABS樹脂(アクリロニトリル、ブタジエン及びスチレンの共重合体)、エチルセルロース、パラフィンワックス、スチレン・ブタジエン共重合体、エチレン・酢酸ビニル共重合体、エチレン・エチルアクリレート共重合体、アタクチック・ポリプロピレン、メタクリル酸共重合体、ポリアミド、ポリブテン、ポリビニルアルコール、フェノール樹脂及びポリエステル樹脂ならなる群より選ばれる一種又は複数種であってよい。
Part or all of the mold 2 may be made of resin. The
下型8、側型6、及び上型4のうち、側型6及び上型4が樹脂から形成されていてもよく、下型8は樹脂以外の組成物から形成されてよい。下型8、側型6、及び上型4のうち、下型8及び側型6が樹脂から形成されていてもよく、上型4は樹脂以外の組成物から形成されてよい。下型8、側型6、及び上型4のうち、下型8及び上型4が樹脂から形成されていてもよく、側型6は樹脂以外の組成物から形成されてよい。型2の一部が樹脂から形成されている場合、型2のうち樹脂以外の部分は、例えば、鉄、ケイ素鋼、ステンレス、パーマロイ、アルミニウム、モリブデン、タングステン、炭素質材料、セラミックス、及びシリコン樹脂からなる群より選ばれる少なくとも一種から形成されていてよい。型2のうち樹脂以外の部分は、合金(例えば、アルミニウム合金)から形成されていてもよい。型2の全体が、樹脂以外の組成物から形成されていてもよい。
Of the
仮に、下型8、側型6、及び上型4の全てが金属から形成されている場合、成形工程において側型6と上型4との摩擦により、金属屑が側型6又は上型4の表面から脱離して、成形体10bに混入する場合がある。成形体10bに混入した金属屑(例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金)は、最終的に得られる希土類磁石の磁気特性を損なう場合がある。対照的に、型2の一部又は全部が樹脂から形成されている場合、型2が金属のみから構成されている場合に比べて、型2の摩耗屑(樹脂)が希土類磁石の磁気特性に及ぼす影響が抑制される。例えば、成形工程において摩擦し合う側型6及び上型4のうち、一方(例えば、側型6)が樹脂であり、他方(例えば、上型4)が金属である場合、側型6と上型4との摩擦により、金属屑の代わりに、金属よりも硬度が低い樹脂屑が型の生じ易い。樹脂屑は、金属屑に比べて、希土類磁石の磁気特性を損ない難い。例えば、側型6のみが樹脂から形成され、下型8及び上型4が、金属(例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金)から形成されていてよい。
If the
仮に金型内に保持された成形体10bにパルス磁場を印加する場合、金型を構成する金属(例えば鉄)の飽和磁束密度が限られているため、金型内の成形体10bに実効的に作用する磁場の強度は、金型外のパルス磁場の強度よりも低い。一方、型2が樹脂から形成されている場合、強いパルス磁場を型2内の成形体10bへ印加することが可能であり、合金粉末10aの配向性が向上する。
If a pulsed magnetic field is applied to the molded
焼結過程におけるネオジム磁石の収縮率には異方性があるため、収縮後のネオジム磁石(焼結体)の形状(特に複雑な形状)を精密に予測することは困難である。したがって、ネットシェイプのためには、型2の寸法及び形状を調整するための試行錯誤が必要であり、型2の材料としては、切削し易い樹脂が適している。つまり、多様な用途に応じた多品種の希土類磁石を効率的に製造するためには、樹脂から形成された型2が適している。従来の金型は、加工し難く、高価であるため、多様な用途に応じた多品種の希土類磁石の製造に適していない。 Since the shrinkage rate of neodymium magnets in the sintering process is anisotropic, it is difficult to accurately predict the shape (particularly complicated shape) of the neodymium magnet (sintered body) after shrinkage. Therefore, for the net shape, trial and error is required to adjust the size and shape of the mold 2, and a resin that is easy to cut is suitable as the material of the mold 2. That is, in order to efficiently produce a wide variety of rare earth magnets for various purposes, the mold 2 formed of resin is suitable. Conventional molds are difficult to process and expensive, so they are not suitable for producing a wide variety of rare earth magnets for various purposes.
同一の型2を用いた成形工程及び配向工程を繰り返す場合、成形及び配向の度に型2内を清掃してよい。例えば、型2内に残った余分な合金粉末10aを磁場で吸引することによって、型2内を清掃してよい。成形及び配向の度に型2内を清掃することにより、型2内で成形される合金粉末10aの秤量の精度が向上し、得られる成形体10bの密度及び寸法のばらつきが抑制される。その結果、最終的に得られる希土類磁石の密度、寸法及び磁気特性のばらつきが抑制される。仮に、型2が強磁性を有する金属(例えば鉄)から形成されている場合、型2内を清掃する際に、型2自体が磁場によって吸引されるので、型2を清掃し難い。しかし、型2が、強磁性を有しない樹脂から形成されている場合、型2自体が磁場によって吸引されないので、型2内を清掃し易い。仮に、型2が強磁性を有する金属(例えば鉄)から形成されている場合、配向工程において型2自体が着磁して、合金粉末10aが型2に付着してしまうため、合金粉末10aの配向性が乱れたり、成形体10bの保形性が損なわれたりする。しかし、樹脂から構成される型2を用いる場合、型2自体の着磁が抑制される。
When the molding step and the orientation step using the same mold 2 are repeated, the inside of the mold 2 may be cleaned every time the molding and the orientation are performed. For example, the inside of the mold 2 may be cleaned by attracting the
合金粉末10aを型2内へ供給しながら、型2内で成形される合金粉末10aの質量を、型2の質量と合わせて、測定してもよい。型2内で成形される合金粉末10aの質量と、型2の質量と、を同時に測定する場合、型2の質量が重い程、秤の精度が低下して、合金粉末10a自体の質量の測定の精度も低下する。しかし、従来の金属よりも軽い樹脂から構成される型2を用いる場合、合金粉末10aの質量を型2自体の質量と共に高い精度で測定することができる。
While supplying the
成形工程及び配向工程を経た成形体10b(焼結工程前の成形体10b)の密度は、例えば、3.0g/cm3以上4.4g/cm3以下、好ましくは3.2g/cm3以上4.2g/cm3以下、より好ましくは3.4g/cm3以上4.0g/cm3以下に調整されていてよい。
The density of the molded
分離工程に続いて、加熱工程を行ってよい。加熱工程では、成形体10bを加熱して、成形体10bの温度を200℃以上450℃以下に調整してよい。加熱工程では、成形体10bの温度を200℃以上400℃以下、又は200℃以上350℃以下に調整してもよい。成形工程では、合金粉末10aにかかる圧力が、従来の高圧磁場プレス法よりも低いため、合金粉末10aが押し固まり難く、得られる成形体10bが崩れ易い。しかし、加熱工程によって、成形体10bの保形性が向上する。
The separation step may be followed by a heating step. In the heating step, the molded
加熱工程では、成形体10bの温度が200℃以上になると、成形体10bが固まり始めて、成形体10bの保形性が向上する。換言すると、成形体10bの温度が200℃以上になると、成形体10bの機械的強度が向上する。成形体10bの保形性が向上するため、成形体10bの搬送、又は後工程における成形体10bのハンドリングの際に、成形体10bが破損し難い。例えば、成形体10bを搬送用チャック(chuck)等により掴んで焼結用トレイ上に並べる際に、成形体10bが崩れ難い。その結果、最終的に得られる希土類磁石の欠陥が抑制される。
In the heating step, when the temperature of the molded
仮に加熱工程において成形体10bの温度が450℃を超えた場合、加熱工程後に実施される焼結工程において、成形体10bに亀裂が形成され易い。亀裂が形成される原因は定かでない。例えば、加熱工程における成形体10bの急激な温度上昇により、成形体10b中に残存する水素が、ガスとして成形体10b外へ吹き出すことで、成形体10bに亀裂が形成される可能性がある。しかし、加熱工程において成形体10bの温度を450℃以下に調整することにより、焼結工程における成形体10bの亀裂が抑制される。その結果、最終的に得られる希土類磁石における亀裂も抑制され易い。また、加熱工程において成形体10bの温度を450℃以下に調整するため、成形体10bの昇温又は冷却に要する時間が抑制され、希土類磁石の生産性が向上する。また、加熱工程における成形体10bの温度が450℃以下であり、一般的な焼結温度よりも低いため、型2の一部(例えば下型8)とともに成形体10bを加熱したとしても、型2の劣化又は成形体10bと型2との化学反応が起き難い。したがって、必ずしも耐熱性が高くない組成物(例えば、樹脂)から構成される型2であっても利用することができる。
If the temperature of the molded
成形体10bの温度を200℃以上450℃以下に調整することにより、成形体10bの保形性が向上するメカニズムは明らかではない。例えば、合金粉末10aに添加されている有機物(例えば、潤滑剤)が、加熱工程において炭素になり、合金粉末10a(合金粒子)同士が炭素を介して結着される可能性がある。その結果、成形体10bの保形性が向上するのかもしれない。仮に加熱工程において成形体10bの温度が450℃を超えた場合、合金粉末10aを構成する金属の炭化物が生成したり、合金粉末10a(合金粒子)同士が直接焼結したりする可能性がある。一方、成形体10bの温度が200℃以上450℃以下に調整される場合、金属の炭化物は必ずしも生成せず、合金粒子同士は必ずしも直接焼結しない。
The mechanism by which the shape retention of the molded
加熱工程において成形体10bの温度を200℃以上450℃以下に維持する時間は、特に限定されず、成形体10bの寸法及び形状に応じて適宜調整すればよい。
The time for maintaining the temperature of the molded
加熱工程では、赤外線を成形体10bへ照射することにより、成形体10bを加熱してよい。赤外線の照射(つまり輻射熱)によって成形体10bを直接加熱することにより、伝導又は対流による加熱の場合に比べて、成形体10bの昇温に要する時間が短縮され、生産効率及びエネルギー効率が高まる。ただし、加熱工程では、加熱炉内の熱伝導又は対流により、成形体10bを加熱してもよい。赤外線の波長は、例えば、0.75μm以上1000μm以下、好ましくは0.75μm以上30μm以下であってよい。赤外線は、近赤外線、短波長赤外線、中波長赤外線、長波長赤外線(熱赤外線)、及び遠赤外線からなる群より選ばれる少なくとも一つであってよい。上記の赤外線のうち近赤外線は比較的金属に吸収され易い。したがって、近赤外線を成形体へ照射する場合、短時間で金属(合金粉末)を昇温し易い。一方、上記の赤外線のうち遠赤外線は比較的有機物に吸収され易く、金属(合金粉末10a)によって反射され易い。したがって、遠赤外線を成形体10bへ照射する場合、上述した有機物(例えば、潤滑剤)が選択的に加熱され易く、有機物に起因する上記のメカニズムによって成形体10bが硬化し易い。赤外線を成形体10bへ照射する場合、例えば、赤外線ヒーター(セラミックヒーター等)又は赤外線ランプを用いてよい。
In the heating step, the molded
型2の一部又は全部と分離された成形体10bを加熱工程において加熱する場合、加熱による型2の劣化(例えば、型2の変形、硬化又は摩耗)が抑制され易く、成形体10bと型2との焼き付きも抑制され易い。また型2の一部又は全部と分離された成形体10bを加熱する場合、型2が熱を断熱し難く、成形体10bが加熱され易い。その結果、成形体10bの保形性が向上する。型2の一部又は全部と分離された成形体10bを加熱する場合、型2が成形体10bと化学的に反応する可能性が低い。そのため、必ずしも型2に耐熱性が要求されるわけではなく、型2の材質が制限され難い。したがって、型2の原料として、所望の寸法及び形状に加工し易く、且つ安価な材料を選定し易い。仮に、加熱工程において成形体10bと型2の全部とを一括して加熱した場合、成形体10bと型2との間の熱膨張率の差に起因して、成形体10bに応力が作用し易く、成形体10bが変形したり、破損したりする。また、加熱工程において成形体10bと型2の全部とを一括して加熱した場合、加熱対象全体の体積・熱容量が大きい。その結果、一括して加熱される成形体10bの数量が制限され、加熱工程に要する時間が長くなり、エネルギーが浪費され、希土類磁石の生産性が低下する。
When the molded
加熱工程では、例えば、下型8の上に載置された成形体10bを加熱してよい。加熱工程では、加熱工程用トレイ32に載置された成形体10bを加熱してもよい。加熱工程では、成形体10bの酸化を抑制するために、不活性ガス又は真空中で成形体10bを加熱してよい。不活性ガスは、アルゴン等の希ガスであってよい。
In the heating step, for example, the molded
加熱工程において、成形体10bの温度を200℃以上450℃以下に調整した後、成形体10bを100℃以下に冷却してよい。加熱工程後の成形体10bの搬送に用いるチャックの表面が樹脂から構成されている場合、成形体10bの冷却により、チャックの表面と成形体10bとの化学反応が抑制され、チャックの劣化、及び成形体10b表面の汚染が抑制される。冷却方法は、例えば、自然冷却であってよい。
In the heating step, the temperature of the molded
配向工程後、焼結工程を行う。配向工程後、上記の加熱工程を経ることなく、焼結工程を行ってよい。配向工程後、上記の加熱工程を経て、焼結工程を行ってよい。焼結工程では、型2の全部から分離された成形体10bを加熱して焼結させる。つまり、焼結工程では、成形体10b中の合金粒子同士が焼結して、焼結体(希土類磁石)が得られる。
After the alignment step, a sintering step is performed. After the alignment step, the sintering step may be performed without going through the above heating step. After the alignment step, the sintering step may be performed through the above heating step. In the sintering step, the molded
焼結工程において焼結させる成形体の密度(焼結工程直前の成形体の密度)は、例えば、3.0g/cm3以上4.4g/cm3以下、好ましくは3.2g/cm3以上4.2g/cm3以下、より好ましくは3.4g/cm3以上4.0g/cm3以下に調整されていてよい。成形工程及び配向工程において型が成形体10b(合金粉末10a)に及ぼす圧力が低いほど、焼結工程直前の成形体10bの密度が低い傾向がある。また、成形工程及び配向工程において型2が成形体10b(合金粉末10a)に及ぼす圧力が低いほど、成形体10bを構成する合金粉末10aが自由に回転し易く、磁場に沿って配向し易い。その結果、最終的に得られる希土類磁石の残留磁束密度が高まり易い。したがって、焼結工程直前の成形体10bの密度が低いほど、希土類磁石の残留磁束密度が高まり易い、といえる。ただし、成形工程及び配向工程において型2が成形体10b(合金粉末10a)に及ぼす圧力が低過ぎる場合、成形体10bの保形性(機械的強度)が不十分であり、分離工程に伴う成形体10bと型2との摩擦により、成形体10bの表面に位置する合金粉末10aの配向性が乱れる。その結果、最終的に得られる希土類磁石の残留磁束密度が低下する。したがって、焼結工程直前の成形体10bの密度が低過ぎる場合、希土類磁石の残留磁束密度が低い、といえる。一方、成形工程から焼結工程に至るまでの間に成形体10b(合金粉末10a)に及ぶ圧力が高いほど、焼結工程直前の成形体10bの密度が高く、成形体10bの保形性(機械的強度)が高まり易い。その結果、最終的に得られる希土類磁石における亀裂が抑制され易い。したがって、焼結工程直前の成形体10bの密度が高いほど、希土類磁石における亀裂が抑制され易い、といえる。ただし、成形工程及び配向工程において型が成形体10b(合金粉末)に及ぼす圧力が高過ぎる場合、スプリングバックに因り、成形体10bに亀裂が形成され易く、成形体10bから得られる希土類磁石に亀裂が残ってしまう。なお、スプリングバックとは、合金粉末を加圧して成形した後、圧力を解除した時に、成形体10bが膨張する現象である。以上の通り、焼結工程直前の成形体10bの密度は、希土類磁石の残留磁束密度及び亀裂に相関している。焼結工程直前の成形体10bの密度が上記の範囲内に調整されることにより、希土類磁石の残留磁束密度が高まり易く、且つ希土類磁石における亀裂が抑制され易い。
The density of the molded body to be sintered in the sintering step (density of the molded body immediately before the sintering step) is, for example, 3.0 g / cm 3 or more and 4.4 g / cm 3 or less, preferably 3.2 g / cm 3 or more. It may be adjusted to 4.2 g / cm 3 or less, more preferably 3.4 g / cm 3 or more and 4.0 g / cm 3 or less. The lower the pressure exerted by the mold on the molded
仮に、焼結工程において、成形体10bを型2から分離せず、成形体10b及び型2を共に加熱した場合、型2を構成する成分が成形体10bに混入して、得られる希土類磁石の磁気特性を損なう場合がある。例えば、型2を構成する樹脂が分解して、樹脂に由来する炭素成分が成形体10bに混入してしまう。仮に焼結工程の過程で樹脂から構成される型が消失したとしても、消失に伴って生成した炭素成分が成形体10b中に混入することを十分に抑制することは困難である。その結果、焼結体(希土類磁石)中に炭素成分が残存し、炭素成分が希土類磁石の磁気特性(例えば、保磁力)を損なう。一方、焼結工程において、型2から分離された成形体10bを加熱する場合、型2に由来する成分が成形体10bに混入し難い。したがって、得られる希土類磁石の磁気特性(例えば、保磁力)が型2に由来する成分によって損なわれ難い。
If, in the sintering step, the molded
仮に、焼結工程において、成形体10bと型2の一部又は全部とを一括して加熱した場合、成形体10bと型2との間の熱膨張率の差に起因して、成形体10bに応力が作用し易く、成形体10bが変形したり、破損したりすることがある。さらに、焼結工程において、成形体10bと型2の全部とを一括して加熱した場合、加熱対象全体の体積・熱容量が大きい。その結果、一括して加熱される成形体10bの数量が制限され、焼結工程に要する時間が長くなり、エネルギーが浪費され、希土類磁石の生産性が低下する。一方、焼結工程において、型2から分離された成形体10bを加熱する場合、成形体10bと型2の全部とを一括して加熱する場合に比べて、加熱対象全体の体積・熱容量が小さい。その結果、多数の成形体10bを一括して昇温させ易く、焼結工程に要する時間及びエネルギーが抑制され易く、希土類磁石の生産性が向上する。
If part or all of the molded
焼結工程では、下型8に載置された成形体10bを、焼結用トレイの上に移してよい。焼結工程では、加熱工程用に載置された成形体10bを、焼結用トレイの上に移してもよい。加熱工程において成形体10bの保形性が向上しているため、成形体10bを搬送用チャックで掴んで焼結用トレイ上に並べる際に、成形体10bの破損が抑制される。
In the sintering step, the molded
焼結工程では、複数の成形体10bを焼結用トレイ上に載置してよく、焼結用トレイ上に載置された複数の成形体10bを一括して加熱してよい。多数の成形体10bを狭い間隔で焼結用トレイ上に並べて、多数の成形体10bを一括して加熱することにより、希土類磁石の生産性が向上する。
In the sintering step, a plurality of molded
焼結用トレイの組成は、焼結時に成形体10bと反応し難く、且つ成形体10bを汚染する物質を生成し難い組成物であればよい。例えば、焼結用トレイは、モリブデン又はモリブデン合金から構成されていてよい。
The composition of the sintering tray may be any composition that does not easily react with the molded
焼結温度は、例えば900℃以上1200℃以下であればよい。焼結時間は、例えば0.1時間以上100時間以下であればよい。焼結工程を繰り返してもよい。焼結工程では、不活性ガス又は真空中で成形体10bを加熱してよい。不活性ガスは、アルゴン等の希ガスであってよい。
The sintering temperature may be, for example, 900 ° C. or higher and 1200 ° C. or lower. The sintering time may be, for example, 0.1 hour or more and 100 hours or less. The sintering process may be repeated. In the sintering step, the molded
焼結体に対して時効処理を施してよい。時効処理では、焼結体を例えば450℃以上950℃以下で熱処理してよい。時効処理では、焼結体を、例えば0.1時間以上100時間以下、熱処理してよい。時効処理は不活性ガス又は真空中で行えばよい。時効処理は、温度の異なる多段階の熱処理から構成されてもよい。 The sintered body may be aged. In the aging treatment, the sintered body may be heat-treated at, for example, 450 ° C. or higher and 950 ° C. or lower. In the aging treatment, the sintered body may be heat-treated for, for example, 0.1 hour or more and 100 hours or less. The aging treatment may be carried out in an inert gas or vacuum. The aging treatment may consist of multi-step heat treatment at different temperatures.
焼結体を切削又は研磨してもよい。焼結体の表面に保護層を形成してもよい。保護層は、例えば、樹脂層、又は無機物層(例えば、金属層若しくは酸化物層)であってよい。保護層の形成方法は、例えば、めっき法、塗布法、蒸着重合法、気相法、又は化成処理法であってよい。 The sintered body may be cut or polished. A protective layer may be formed on the surface of the sintered body. The protective layer may be, for example, a resin layer or an inorganic layer (for example, a metal layer or an oxide layer). The method for forming the protective layer may be, for example, a plating method, a coating method, a vapor deposition polymerization method, a vapor phase method, or a chemical conversion treatment method.
希土類磁石の寸法及び形状は、希土類磁石の用途に応じて様々であり、特に限定されない。希土類磁石の形状は、例えば、直方体状、立方体状、多角柱状、セグメント状、扇状、矩形状、板状、球状、円板状、円柱状、リング状、又はカプセル状であってよい。希土類磁石の断面の形状は、例えば、多角形状、円弦状、弓状、又は円状であってよい。型2又はキャビティの寸法及び形状は、希土類磁石の寸法及び形状に対応するものであり、限定されない。 The dimensions and shape of the rare earth magnet vary depending on the use of the rare earth magnet, and are not particularly limited. The shape of the rare earth magnet may be, for example, a rectangular parallelepiped shape, a cube shape, a polygonal columnar shape, a segmental shape, a fan shape, a rectangular shape, a plate shape, a spherical shape, a disc shape, a columnar shape, a ring shape, or a capsule shape. The cross-sectional shape of the rare earth magnet may be, for example, polygonal, chordal, arched, or circular. The size and shape of the mold 2 or the cavity correspond to the size and shape of the rare earth magnet and are not limited.
本発明に係る希土類磁石の製造方法によれば、例えば、ハードディスクドライブ、ハイブリッド自動車又は電気自動車等の多様な用途に応じて、多品種の希土類磁石を生産することが可能であり、その生産量が少量であっても製造コストを抑制することが可能である。 According to the method for producing a rare earth magnet according to the present invention, it is possible to produce a wide variety of rare earth magnets according to various uses such as a hard disk drive, a hybrid vehicle, or an electric vehicle, and the production amount thereof is high. It is possible to suppress the manufacturing cost even in a small amount.
2…型、4…上型、6…筒状の側型、6a…側型に囲まれた空間、8…下型、10a…合金粉末(金属粉末)、10b…成形体。 2 ... mold, 4 ... upper mold, 6 ... tubular side mold, 6a ... space surrounded by side mold, 8 ... lower mold, 10a ... alloy powder (metal powder), 10b ... molded body.
Claims (6)
前記型内に保持された前記成形体に磁場を印加して、前記成形体に含まれる前記金属粉末を配向させる配向工程と、
前記配向工程後、前記成形体を前記型の少なくとも一部から分離する分離工程と、
前記分離工程後、前記成形体を焼結させる焼結工程と、
を備え、
前記潤滑剤が、粉末状の有機物であり、
前記型が、下型と、下型の上に配置される筒状の側型と、前記側型の上方から前記側型内へ挿入される上型と、を含み、
前記成形工程では、前記側型及び前記下型がキャビティを構成しており、前記金属粉末が前記キャビティ内において希土類磁石の形状に対応するように成形されることにより、前記成形体が得られ、前記希土類磁石の形状は、直方体状、立方体状、多角柱状、セグメント状、扇状、矩形状、板状、円板状又は円柱状であり、前記型が前記金属粉末に及ぼす圧力を、0.049MPa以上20MPa以下に調整し、
前記分離工程では、前記側型内に保持された前記成形体を前記側型の下方から抜き出すことにより、前記成形体を前記側型及び前記上型から分離する、
希土類磁石の製造方法。 A molding process in which a metal powder containing a rare earth element and a lubricant are supplied into a mold to form a molded product.
An orientation step of applying a magnetic field to the molded body held in the mold to orient the metal powder contained in the molded body.
After the orientation step, a separation step of separating the molded product from at least a part of the mold,
After the separation step, a sintering step of sintering the molded body and
With
The lubricant is a powdery organic substance.
The mold includes a lower mold, a tubular side mold arranged on the lower mold, and an upper mold inserted into the side mold from above the side mold.
In the molding step, the side mold and the lower mold form a cavity, and the metal powder is molded in the cavity so as to correspond to the shape of a rare earth magnet, whereby the molded product is obtained. The shape of the rare earth magnet is a rectangular parallelepiped shape, a cube shape, a polygonal columnar shape, a segmental shape, a fan shape, a rectangular shape, a plate shape, a disc shape or a columnar shape, and the pressure exerted by the mold on the metal powder is 0.049 MPa. Adjust to 20 MPa or less,
In the separation step, the molded body is separated from the side mold and the upper mold by extracting the molded body held in the side mold from below the side mold.
A method for manufacturing rare earth magnets.
請求項1に記載の希土類磁石の製造方法。 The side mold is seamless,
The method for producing a rare earth magnet according to claim 1.
請求項1又は2に記載の希土類磁石の製造方法。 The space surrounded by the tubular side mold expands as it approaches the lower surface of the side mold.
The method for producing a rare earth magnet according to claim 1 or 2.
請求項1〜3のいずれか一項に記載の希土類磁石の製造方法。 In the separation step, the upper mold penetrates the side mold.
The method for producing a rare earth magnet according to any one of claims 1 to 3.
請求項1〜4のいずれか一項に記載の希土類磁石の製造方法。 Part or all of the mold is made of resin,
The method for producing a rare earth magnet according to any one of claims 1 to 4.
請求項1〜5のいずれか一項に記載の希土類磁石の製造方法。 The density of the molded product that has undergone the molding step and the orientation step is 3.0 g / cm 3 or more and 4.4 g / cm 3 or less.
The method for producing a rare earth magnet according to any one of claims 1 to 5.
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