【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プレス成形に供する粉末の造粒方法及びそれに用いる造粒装置に関わるもので、たとえば、希土類系焼結磁石の製造に好適な粉末の造粒方法及び造粒装置に関わるものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、家庭電化製品を始め、コンピュータの周辺機器や自動車などの用途に用いられる小型モーターやアクチュエータなどには、小型化、軽量化とともに高性能化が求められている。これに対応するため、用いられる磁石材料にも小型化、軽量化、薄肉化、さらには磁石材料表面の所定位置に凹凸を設けたり、貫通孔を設けたりするなど、複雑な形状が要求されている。
【０００３】
現在の代表的な焼結永久磁石材料としては、フェライト磁石、Ｒ−Ｃｏ系磁石（Ｒ：希土類元素）、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石が挙げられる。上記の中でも、特に、Ｒ−Ｃｏ系磁石やＲ−Ｆｅ−Ｂ系磁石などの希土類系磁石は、他の磁石材料に比べて磁気特性が格段に優れるために、多方面の用途に多用されている。
【０００４】
上記の希土類系磁石、例えばＲ−Ｆｅ−Ｂ系焼結永久磁石は、最大エネルギー積［（ＢＨ）ｍａｘ］が３１０ｋＪ／ｍ２を超え、最大では４００ｋＪ／ｍ２に達する極めて優れた磁気特性を有するが、それを発現させるためには、所要組成からなる合金を１〜１０μｍ程度の平均粒径に粉砕した粉末を、磁界を印加して成形し、焼結及び熱処理を施すことが必要となる。
【０００５】
しかし、合金粉末の粒径を小さくすると、成形時の粉末の流動性が低下し、成形体密度のばらつきを増加させたり、成形に用いる金型の耐用期間を短縮させたりするとともに、焼結後の寸法精度にもばらつきを生じることとなる。また、特に薄肉形状や小型形状の製品を得るのが、困難となる問題があった。
【０００６】
また、希土類系磁石は、大気中で酸化しやすい希土類元素や鉄を主成分として含有するため、合金粉末の粒度を小さくすると、酸化による磁気特性劣化を助長する問題が顕在化し、原料粉末の保管にも格別な注意を払う必要があった。特にＲ−Ｆｅ−Ｂ系焼結永久磁石は、従来から知られる希土類コバルト磁石等に比べ、極めて優れた磁気特性を発現するという特徴を有するが、その磁気特性の起原となる、希土類元素やホウ素が形成する新たな組織など、特定の化合物や化合物相の活性が高いため、合金粉末の粒径を小さくすると、前記の問題が顕著になる問題があった。
【０００７】
成形性の向上には、成形に用いる合金粉末に、ポリオキシエチレンアルキルエーテルやパラフィンなどをバインダとして用い、複数の粉末粒子を結合して、ほぼ球状に造粒する方法が有効であり、この方法は、粉末粒子をバインダで被覆することになるので、酸化防止にも一定の効果を奏するものであった。
【０００８】
さらに、前記の方法に加えて、脂肪酸や金属石鹸を滑剤として添加する方法も提案され、実用に供されている。しかし、ある程度の成形性は向上できるものの、その改善効果にも限界があり、近年要求される薄肉形状や小型形状の成形には、必ずしも対応できていない状態であった。
【０００９】
また、上記の方法では、粉末粒子の結合力が十分でなく、造粒構造が壊れやすいために、十分な粉末の流動性を実現することが困難であった。粉末粒子の結合力を高め、成形性を確保するためには、前記のバインダの添加量を増加することが考えられるが、添加量が多過ぎると、希土類系合金粉末中の希土類元素とバインダとの反応により、焼結後の焼結体の残留酸素量、残留炭素量が増加し、磁気特性の劣化を招くことになるので、添加量にも制限があった。
【００１０】
また、前記造粒方法には、原料粉末にバインダとなる高分子材料を溶媒に溶解した液を混合、混練してスラリーを作製し、スプレードライヤー装置により造粒粉を製造する方法もある。この方法は、球状の造粒粉が作製でき、流動性も大きく改善される。しかし、それらもディスクアトマイザーや圧力ノズルなどで、スラリーを噴霧して液滴を生成することから、乱流状態で液滴を作るため造粒粉の大きさにばらつきが生じるという問題があった。
【００１１】
このように、成形に用いる合金粉末に、造粒を施したり、滑剤を添加したりすることにより、成形性を改良する試みが種々提案されてはいるが、いずれの方法によっても、近年、要求されるような、薄肉形状や小型形状で、かつ優れた磁気特性を有する希土類系磁石を製造するのは困難であった。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明の技術的課題は、上記の問題点を解決し、磁気特性及び寸法精度に優れた、薄肉形状や複雑形状の希土類系焼結永久磁石を製造するために必要である、成形金型に充填する際の流動性が良好で、かつ粒子の大きさが均一な造粒粉を容易に製造できる、原料粉末の造粒方法と造粒装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、成形性の良好な造粒粉を、容易に得られるようにするため、バインダの処方と、従来のスプレードライヤー装置などにおける、噴霧に替わる処理方法を検討した結果なされたものである。
【００１４】
即ち、本発明は、合金もしくはセラミックスからなる粉末を、少なくとも１種の高分子材料を溶解した溶液に混合、混練してスラリーとなし、前記スラリーを、振動させた状態の多孔ノズルを通過させて液滴となし、前記液滴を乾燥固化することを特徴とする、粉末の造粒方法である。
【００１５】
また、本発明は、前記の造粒方法において、前記粉末は、希土類系合金粉末であることを特徴とする、粉末の造粒方法である。
【００１６】
また、本発明は、スラリーを輸送するポンプ、スラリーを通過させる多孔ノズル、前記多孔ノズルを振動させる装置、乾燥装置を含むことを特徴とする、粉末の造粒装置である。
【００１７】
本発明の造粒方法においては、スラリーに含まれるバインダの濃度の調整によりスラリーの粘性係数を容易に調整できることや、スラリーを通過させるノズルの孔径や孔の長さを調整することで、スラリーがノズルを通過する際の流れの状態を、栓流あるいは層流に維持することができる。
【００１８】
従って、ノズルから押し出されるスラリーは、ほぼ一定の断面形状を有する柱状の形状であり、スラリーが押し出される方向と垂直な方向に、ノズルを振動させると、スラリーは、ノズルの振動数に応じて、ほぼ一定の長さで分断されることになる。このような状態でノズルから排出されたスラリーを、速やかに乾燥させることで、ほぼ一定の形状や大きさを有する造粒粉を得ることができる。
【００１９】
また、本発明の方法によれば、従来方法に比較して、バインダの材質に対する制限が少なく、脱バインダ及び焼結後の残留酸素や残留炭素の量を、少なくすることも可能になるので、造粒粉の強度を確保するのに十分な量のバインダを用いることができる。
【００２０】
従って、本発明の方法による造粒粉を用いることで、原料粉末の流動性が格段に向上し、成形体密度のばらつきを増加させず、成形金型の耐用期間を減縮させることもなく、焼結後の寸法精度にもすぐれ、薄肉形状や複雑形状で、かつ優れた特性を有する製品が得られる。
【００２１】
また、本発明の造粒方法を希土類系合金粉末に適用した場合、残留酸素や残留炭素の量の減少には、バインダ材質の適正な選択によって、バインダと希土類系合金との反応を抑制し得ることも寄与していると解され、得られる希土類系焼結磁石の磁気的な特性は、従来方法によるものよりも優れている。
【００２２】
また、バインダとして、有機溶媒とその溶媒に対して可溶な高分子材料、可塑剤を混合したものを用いて造粒を行う場合、その添加量を合金粉末１００重量部に対して０．５重量部以下としても、成形時に金型へ粉末を供給するためのフィーダー内における振動にも充分耐えられる程度の一次粒子の粒子間結合力と、充分な流動性および成形体強度を得ることができる。
【００２３】
本発明において、対象となる材質の一つである希土類含有合金粉末としては、希土類元素Ｒを含有するいずれの組成のものも適用可能であり、公知のＲ−Ｆｅ−Ｂ系合金粉末、Ｒ−Ｃｏ系合金粉末を用いることができる。
【００２４】
また、合金粉末の製造方法について言及すると、溶解して鋳込んだインゴットを機械的に粉砕する方法、超急冷法、直接還元拡散法、水素含有崩壊法、アトマイズ法などの公知の方法を適宜選定することができ、その粒径も特に限定しないが、合金粉末の平均粒度が１μｍ未満では大気中の酸素、あるいはバインダ及び溶媒と反応して酸化しやすくなり、焼結後の磁気特性を低下させる虞があるため好ましくなく、また、１０μｍを超える平均粒径では粒径が大き過ぎて、焼結密度が９５％程度で飽和してしまうため、好ましくない。よって、１〜１０μｍの平均粒度が好ましい範囲である。特に好ましくは、１〜６μｍの範囲である。
【００２５】
また、本発明において、合金粉末をスラリーにするために添加する成分は、１種以上の溶媒と前記溶媒に可溶な１種以上の高分子材料、及び必要に応じて１種以上の可塑剤からなるものを用いる。
【００２６】
具体的に好適な高分子材料を列挙すると、ポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸ブチル、アクリル酸シクロヘキシルなどのアクリル系高分子、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアセタール、ポリビニルブチラール、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースなどのセルロースエーテル類、ポリカーボネート樹脂、ポリアリレート樹脂等のホモポリマーの他、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、スチレン−メチルメタクリレート共重合体などのコポリマーがある。ただし、これらに限定されるものではない。
【００２７】
本発明において用いる溶媒は、前記から選択される１種以上の高分子材料に対して、適宜選択することができる。すなわち、用いる高分子材料に対して充分な溶解性を有し、かつ高分子材料及び造粒を施す粉末に対して化学的に安定であれば、特に制限されるものではない。しかしながら、工業的に安定に造粒粉を製造するためには、常圧での沸点が３０℃〜１５０℃程度の有機溶媒を選択することが好ましい。
【００２８】
即ち、沸点が３０℃未満では、スラリーの混練中における溶媒の揮発が著しく、スラリー濃度を一定に保つのが困難であるのみならず、不均一なスラリーとなりやすい。また、逆に１５０℃を超える沸点を有する溶媒を用いた場合、造粒粉を乾燥するためには、非常に高温の雰囲気に保持する必要があり、また乾燥に長時間を要するため、造粒の処理能力が著しく低下することになる。
【００２９】
また、本発明において、バインダに用いる高分子材料の材質によっては、バインダに可塑剤を添加することが好ましい。可塑剤は、造粒した粉末を用いてプレス成形する際に、少しの力で造粒粉を一次粒子に分離させるために添加するものである。前記に列挙した高分子材料の中には、高い粒子間結合力を有するため、保形性は優れているものの、プレス成形において加圧した場合でも、粒子間結合を維持するため、所要の圧粉体密度が得られない場合があり、可塑剤の添加が有効となる。
【００３０】
そして、焼結磁石の原料粉末を成形する場合は、粉末粒子を磁場配向させるのが必要になるので、一次粒子間の結合力が高過ぎることが、一層大きな問題となるので、高分子材料の材質に合わせ、適宜可塑剤を添加することが不可欠となる。
【００３１】
用いる可塑剤は、高分子材料に対する可塑化効果、高分子材料との相溶性、化学的安定性、物理特性（沸点、蒸気圧など）、合金粉末との反応性などを考慮して選択する。そして、公知の一般的な可塑剤を用いることができ、それらを列挙すると、ジブチルフタレート、ジオクチルフタレート、ジデシルフタレート、ブチルベンジルフタレートなどのフタル酸エステル系可塑剤、トリクレジルホスフェート、トリオクチルホスフェート、トリフェニルホスフェート、オクチルジフェニルホスフェート、クレジルジフェニルホスフェートなどのリン酸エステル系可塑剤、ジオクチルアジペート、ジイソデシルアジペートなどのアジピン酸エステル系可塑剤、ジブチルセバケート、ジオクチルセバケート等のセバチン酸エステル系可塑剤、ジオクチルアゼレート、ジヘキシルアゼレートなどのアゼライン酸エステル系可塑剤、クエン酸トリエチル、アセチルクエン酸トリエチル、クエン酸トリブチルなどのクエン酸エステル系可塑剤、メチルフタリルエチルグリコレート、エチルフタリルエチルグリコレート、ブチルフタリルブチルグリコレートなどのグリコール酸エステル系可塑剤、トリブチルトリメリテート、トリオクチルトリメリテートなどのトリメリット酸エステル系可塑剤などがある。
【００３２】
これら可塑剤の添加量は、可塑剤の上記特性により適宜選択できるが、通常スラリーに添加する高分子材料１００重量部に対して、２〜１００重量部、好ましくは５〜７０重量部である。その理由は、添加量が２重量部未満では、可塑化効果が充分でなく、特に焼結磁石の原料粉末では、磁場成形における一次粒子の配向性が充分に向上せず、得られる焼結体の磁気特性（残留磁束密度）の低下に繋がる。一方、１００重量部を超える添加では、得られる造粒粉末の一次粒子間結合力が低下し、造粒性が低下するため必要な流動性が得られない。
【００３３】
本発明は、原料粉末に前記の高分子材料、及び溶媒、必要に応じて可塑剤からなるバインダを添加し、撹絆、混練することによりスラリーを作製するが、スラリーの固形分比率は、スラリー粘度、粉末の分散性等の観点から適宜選択することができる。希土類系合金粉末の場合では、スラリー中の希土類系合金粉末の固形分比率を、４０〜８０重量％とすることが望ましい。
【００３４】
その理由は、４０重量％未満では、撹拌混練工程において固液分離が生じることで、スラリーの分散性が低下し、不均一なスラリーとなるのみならず、撹拌混練槽から多孔ノズルヘの供給中に供給パイプ内で沈殿が起こり、得られる造粒粉に造粒されていない微粉が混入したり、造粒粉の形状が不安定になったりするからである。
【００３５】
また、８０重量％を超える範囲では、スラリー粘度が著しく上昇し、均一な撹拌混練ができないのみならず、撹絆混練槽から多孔ノズルまで、スラリーを搬送できなくなる可能性がある。本発明に用いるスラリーは、原料粉末、上記高分子材料、溶媒、および必要に応じて添加する可塑剤からなるが、添加する高分子材料の量は、希土類系合金粉末の場合、合金粉末１００重量部に対して、０．０５重量部〜０．７重量部、好ましくは０．０５〜０．５重量部である。
【００３６】
その理由は、添加量が０．０５重量部未満では、得られる造粒粉中の合金粉末の一次粒子間の結合力が小さく、得られる造粒粉末中に未造粒の原料微粉が混入したり、成形工程における、金型への供給の際に、造粒粉が壊れたりすることで、原料粉末の流動性が著しく低下するからである。また、０．７重量部を超えると、得られる焼結体中の残留酸素量と残留炭素量が増加して保磁力が低下し磁気特性が劣化する。さらに、必要に応じて、解膠剤（分散剤）、滑剤、消泡剤、表面処理剤などの添加剤を、焼結体の残留炭素濃度が大きく増加しない範囲で添加することが可能である。
【００３７】
次に、本発明に用いる造粒装置について言及すると、装置全体の構成としては、溶媒に有機溶媒を用いる場合では、環境に悪影響を及ぼすのみならず、造粒の対象となる原料粉末が希土類系合金粉末では、非常に酸化しやすいために、装置のスラリー収納部内あるいは造粒粉の回収部内を不活性ガスなどで置換でき、かつ、その酸素濃度を常時３％以下に保持できる密閉構造であることが好ましい。
【００３８】
また、本装置の乾燥塔内の構成としては、液滴を瞬時に乾燥させるために、多孔ノズルの下方に加熱された不活性ガスを噴射する噴射口を配置し、また回収部に、噴射されたガスを回収部外へ排出する排出口を設けるが、その際、予め装置外部あるいは装置に付属された加熱器で所要温度に加熱されたガスの温度を低下させないように、上記噴射口をガスの温度に応じた温度、例えば６０〜１５０℃に保持することが好ましい。
【００３９】
即ち、ガスの温度が低下すると、液滴を短時間で十分乾燥することができなくなるため、スラリーの供給量を減少させなければならず能率が低下してしまう。また、比較的大きな粒径の造粒粉を作る場合は、ガスの温度が低下していると、排出されたスラリーの粒を十分乾燥することができないので、結果としてスラリーの供給量を減少させることになり、大きな粒径の造粒粉を得る場合には極端に能率が低下することになる。
【００４０】
従って、予め加熱されたガスの温度をそのまま維持しながら回収部内へ送り込むには、噴射口の温度を６０〜１５０℃に保持することが好ましく、特に１００℃前後に保持することが最も好ましい。また、ガスの噴射口と排出口の温度差が小さい場合も、処理能率が低下する傾向があるので、排出口の温度は５０℃以下、好ましくは４０℃以下、特に好ましくは常温に設定することが望ましい。ガスとしては、酸化されやすい原料粉末を造粒する際には、窒素ガスやアルゴンガスなどの不活性ガスが好ましく、加熱温度は６０〜１５０℃が好ましい。
【００４１】
得られる造粒粉の粒径は、本装置へ供給するスラリーの濃度やその供給量、ノズル径、スラリーの排出速度、多孔ノズルの振動数の調整によって制御することができるが、例えば、造粒粉の平均粒径が１０μｍ未満では、造粒粉の流動性がほとんど向上せず、また、平均粒径が４００μｍを超えると、粒径が大き過ぎて成形時の金型内への充填密度が低下するとともに成形体密度も低下し、ひいては、焼結後の焼結体密度の低下を来たすこととなるため好ましくなく、よって、造粒粉の平均粒径は１０〜４００μｍが好ましい。さらに好ましくは４０〜２００μｍである。
【００４２】
さらに、造粒粉にステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸アルミニウム、ほう酸エステル類などの滑剤を少量添加することにより、さらに流動性を高めることも可能である。
【００４３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について、具体的な例を挙げて説明する。
【００４４】
図１は、本発明に用いる造粒装置の構成を示す概略図である。図１において、１はスラリー貯蔵タンク、２は輸送ポンプ、３は起振機、４はセル、５は多孔ノズル、６は乾燥塔、７はヒーター、８はエアフィルター、９は回収部、１０は熱風出口チャンバー、１１はファンである。
【００４５】
本発明の造粒方法を図１に基づいて説明すると、まずスラリーを、輸送ポンプ２で、下部に多孔ノズル５を配置した円筒型のセル４に搬送する。セル４に送られたスラリーは、栓流あるいは層流状態で多孔ノズル５から排出され、起振機３により、多孔ノズル５がセル４とともに振動しているので、排出された後、ほぼ一定長で分断される。
【００４６】
スラリーは前記のように、栓流あるいは層流状態で排出されるので、断面形状も、ほぼ一定であり、分断後の大きさは、ノズルの孔径、振動数などの条件調整で、一定範囲内で任意に制御できる。一定の大きさの粒状になって、多孔ノズルから排出されたスラリーは、乾燥塔６の中に落下し、ヒーター７で加熱されたガスで瞬時に乾燥され、造粒粉となって、回収部９に落下する。
【００４７】
【実施例】
次に、具体的な例を挙げ、本発明の実施例について、説明する。
【００４８】
（実施例１）
ここでは、まずＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石の原料粉末の造粒に、本発明を応用した例を示す。Ｎｄ：１３．３原子％、Ｐｒ：０．３１原子％、Ｄｙ：０．２８原子％、Ｃｏ：３．４原子％、Ｂ：６．５原子％、残部：Ｆｅからなる原料を、Ａｒガス雰囲気中で高周波溶解して、ボタン状溶製合金を得た。次に、前記合金を粗粉砕した後、ジョークラッシャーなどにより平均粒径１５μｍに粉砕し、さらにジェットミルにより、平均粒径３μｍの粉末とした。
【００４９】
得られた合金粉末１００重量部に対して、高分子材料として、ポリメチルメタクリレート（破断強度；６．４ＭＰａ）を０．５重量部、溶媒としてトルエンを６５重量部加えて、室温で撹拌混練を行うことにより、固形分比率が約６０重量％のスラリーを作製した。そして、図１に示した造粒装置により、ガスとしてＮ２を用い、熱風入口温度を１００℃、出口温度を４０℃に設定して、前記スラリーの造粒を行った。
【００５０】
次に、圧縮磁場成形機を用いて、磁場強度１２００ｋＡ／ｍ、圧力９８０ｋＰａで１０ｍｍ×１５ｍｍ×１０ｍｍの形状に、前記造粒粉を成形した後、水素雰囲気中で１００℃／時間の昇温速度で、室温から３００℃まで加熱し、脱バインダ処理を行った。引き続いて真空中で１１００℃まで昇温し、１時間保持するという条件で焼結を行い、さらに焼結完了後、Ａｒガスを導入して７℃／分の速度で８００℃まで冷却し、その後１００℃／時間の速度で冷却して５５０℃で２時間保持することにより時効処理を施し、異方性焼結磁石を得た。
【００５１】
ここでは、造粒粉の流動性、得られた焼結磁石の残留酸素量、残留炭素量、磁気特性を評価した。表１は、これらの結果を示したものである。なお、流動性の評価は、内径５ｍｍのロートの管を５０ｇの粉末が自然落下し、通過するまでに要した時間で測定した。また、得られた焼結体には、割れ、亀裂、変形などは全く見られなかった。
【００５２】
【表１】
【００５３】
（実施例２）
高分子材料として、ポリメチルメタクリレートに替えて、ポリビニルブチラール（破断強度：９．８ＭＰａ）を、また溶媒としてトルエンにかえてジオキサンを用いた点を除いて、造粒から時効までの工程の条件を、実施例１と同様にして、焼結磁石を得た。評価項目は、実施例１と同一で、それらの結果を、表１に示した。
【００５４】
（比較例１）
また、比較に供するために、造粒を行わないで、原料粉末をそのまま用いた焼結磁石も調製した。ここでは、実施例１で用いた平均粒径３μｍのＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石の原料粉末を用い、造粒を行わなかった他は、実施例１と同様の条件で成形、焼結、時効処理を行い、焼結磁石を得た。評価項目は、実施例１と同一で、それらの結果を、表１に示した。
【００５５】
（比較例２）
次に、やはり比較に供するため、実施例１で用いた平均粒度３μｍのＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石の原料粉末を用い、実施例１に用いたのと同じ高分子材料と溶媒を用いて、スプレードライヤーにより造粒粉を作製し、実施例１と同様に成形、焼結、時効処理を行い、焼結磁石を得た。評価項目は、実施例１と同一で、それらの結果を、表１に示した。
【００５６】
（実施例３）
次に、Ｓｍ−Ｃｏ系磁石の原料粉末の造粒に、本発明を応用した例を示す。Ｓｍ：１１．９原子％、Ｃｕ：８．８原子％、Ｆｅ：１２．６原子％、Ｚｒ：１．２原子％、残部Ｃｏからなる原料を、Ａｒガス雰囲気中で高周波溶解して、ボタン状溶製合金を得た。次に、前記合金を粗粉砕した後、ジョークラッシャーなどにより平均粒径約１５μｍに粉砕し、さらにジェットミルにより平均粒径３μｍの合金粉末とした。
【００５７】
次に、前記粉末を、実施例１とまったく同様にして、造粒した。次いで、前記造粒粉を、圧縮磁場成形機を用いて、磁場強度１２００ｋＡ／ｍ、圧力９８０ｋＰａで１０ｍｍ×１５ｍｍ×１０ｍｍの形状に、前記造粒粉を成形した後、水素雰囲気中で１００℃／時間の昇温速度で、室温から３００℃まで加熱し、脱バインダ処理を行った。
【００５８】
脱バインダ後の成形体を、１２１０℃で３０分間真空焼結し、Ａｒ雰囲気で１２００℃、１時間溶体化処理し、室温まで急冷した。続いて、８００℃で２時間保持後、１℃／分の冷却速度で４００℃まで冷却し、その後急冷して焼結磁石とした。これについても実施例１と同様に評価し、結果を、表１に示した。
【００５９】
（比較例３）
次に、実施例３に用いた平均粒径３μｍのＳｍ−Ｃｏ系磁石の原料粉末を用い、造粒を行わずに、そのまま実施例３と同様に、成形、焼結、時効処理を行い、焼結磁石を得た。これについても実施例１と同様に評価し、結果を、表１に示した。
【００６０】
（比較例４）
次に、実施例３で用いた平均粒径３μｍのＳｍ−Ｃｏ系磁石の原料粉末を用い、実施例３と同様にしてスラリーを調製し、スプレードライヤーにより造粒粉を作製し、実施例３と同様に、成形、焼結、時効処理を行い、焼結磁石を得た。これについても実施例１と同様に評価し、結果を、表１に示した。
【００６１】
（実施例４）
実施例３に用いた平均粒径３μｍのＳｍ−Ｃｏ系磁石の原料粉末を用い、原料粉末１００重量部に、高分子材料として、０．３重量部のポリビニルアセタール、溶媒として、５５重量部のジオキサンを加えてスラリーを調製した。その後は、実施例３とまったく同様にして、焼結磁石を得た。これについても実施例１と同様に評価し、結果を、表１に示した。
【００６２】
表１から明らかなように、造粒していない原料粉末は、前記の評価方法によれば、まったく流動性を示さないの対し、本発明による造粒粉は、いずれも高い流動性を示しているのが明らかで、しかも比較例として示した、従来の造粒方法による造粒粉よりも、優れている。
【００６３】
また、表１に示した結果で、磁気特性について見ると、実施例の結果は、いずれも比較例より高い数値を示していて、本発明の造粒方法により、原料粉末のプレス成形体における、密度の均一性や、粉末粒子の配向度が向上していることが推定される。
【００６４】
また、ここでは、特に実施例を示さなかったが、本発明は、たとえばフェライト磁石などの永久磁石に適用しても、磁気特性向上が期待できる。また、その他のセラミックス材料に適用しても、プレス成形の作業性向上や、密度の均一性向上、それに伴う寸法精度向上など、焼結体自体の特性向上にも効果を奏することが容易に推定できる。
【００６５】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、従来の造粒方法に比較して、造粒粉の流動性や圧紛体の密度の均一性などを向上することが可能となり、希土類系焼結磁石に応用した場合においては、磁場プレス成形における粉末粒子の配向度向上に起因すると推定される、磁気特性の向上が認められる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に用いる造粒装置の構成を示す概略図。
【符号の説明】
１ スラリー貯蔵タンク
２ 輸送ポンプ
３ 起振機
４ セル
５ 多孔ノズル
６ 乾燥塔
７ ヒーター
８ エアフィルター
９ 回収部
１０ 熱風出口チャンバー
１１ ファン[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for granulating powder to be subjected to press molding and a granulating apparatus used for the same, and for example, relates to a method for granulating powder and a granulating apparatus suitable for producing a rare earth sintered magnet. .
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, small motors and actuators used for home appliances, computer peripheral devices, automobiles, and other applications have been required to be smaller, lighter, and have higher performance. In order to cope with this, the magnet material used is required to have a complicated shape, such as miniaturization, weight reduction, thinning, and provision of irregularities at predetermined positions on the surface of the magnet material and provision of through holes. I have.
[0003]
Typical representative sintered permanent magnet materials at present include ferrite magnets, R-Co-based magnets (R: rare earth elements), and R-Fe-B-based magnets. Among the above, in particular, rare-earth magnets such as R-Co magnets and R-Fe-B magnets are widely used in various fields because their magnetic properties are much better than other magnet materials. I have.
[0004]
The above rare earth magnet, for example, an R—Fe—B sintered permanent magnet has a maximum energy product [(BH) max] of 310 kJ / m. 2 Over 400 kJ / m at maximum 2 It has extremely excellent magnetic properties, but in order to express it, in order to express it, a powder obtained by pulverizing an alloy having a required composition to an average particle size of about 1 to 10 μm is molded by applying a magnetic field, and sintering is performed. Heat treatment is required.
[0005]
However, when the particle size of the alloy powder is reduced, the fluidity of the powder at the time of compaction is reduced, the variation in the density of the compact is increased, and the service life of the mold used for compaction is shortened, and after sintering, The dimensional accuracy will also vary. In addition, there is a problem that it is particularly difficult to obtain a product having a thin shape or a small shape.
[0006]
In addition, since rare earth magnets contain a rare earth element or iron as a main component that is easily oxidized in the atmosphere, if the particle size of the alloy powder is reduced, the problem of promoting magnetic property deterioration due to oxidation becomes apparent, and the storage of the raw material powder Special attention had to be paid to this. In particular, R-Fe-B based sintered permanent magnets have the feature of exhibiting extremely superior magnetic properties as compared with conventionally known rare earth cobalt magnets and the like, but rare earth elements and Since the activity of a specific compound or compound phase, such as a new structure formed by boron, is high, when the particle size of the alloy powder is reduced, there is a problem that the above-mentioned problem becomes remarkable.
[0007]
In order to improve the formability, it is effective to use a polyoxyethylene alkyl ether or paraffin as a binder for the alloy powder used for molding, combine a plurality of powder particles, and granulate the particles into a substantially spherical shape. Has a certain effect on the prevention of oxidation since the powder particles are coated with the binder.
[0008]
Further, in addition to the above-mentioned method, a method of adding a fatty acid or a metal soap as a lubricant has been proposed and put to practical use. However, although the moldability can be improved to some extent, the effect of the improvement is limited, and it has not always been possible to cope with thin-walled and small-sized moldings required in recent years.
[0009]
Further, in the above method, the bonding force of the powder particles is not sufficient, and the granulated structure is easily broken, so that it has been difficult to realize sufficient fluidity of the powder. In order to increase the bonding force of the powder particles and to ensure the formability, it is conceivable to increase the amount of the binder added.However, if the amount is too large, the rare earth element and the binder in the rare earth alloy powder may be added. The above reaction increases the amount of residual oxygen and the amount of residual carbon in the sintered body after sintering, thereby deteriorating the magnetic properties. Therefore, the amount of addition was also limited.
[0010]
In addition, as the granulation method, there is a method in which a solution in which a polymer material serving as a binder is dissolved in a solvent is mixed with the raw material powder to form a slurry by kneading the slurry, and the granulated powder is manufactured by a spray drier. According to this method, a spherical granulated powder can be produced, and the fluidity is greatly improved. However, these methods also have a problem that the droplets are formed in a turbulent state because the droplets are generated by spraying the slurry with a disk atomizer, a pressure nozzle, or the like.
[0011]
As described above, various attempts have been made to improve the formability by performing granulation or adding a lubricant to the alloy powder used for forming. It has been difficult to produce a rare earth magnet having a thin or small shape and excellent magnetic properties.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, the technical problem of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and to form a thin-walled or complex-shaped rare-earth sintered permanent magnet having excellent magnetic properties and dimensional accuracy, which is necessary for forming metal. An object of the present invention is to provide a method and an apparatus for granulating a raw material powder, which can easily produce a granulated powder having a good fluidity at the time of filling into a mold and having a uniform particle size.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been made as a result of examining a treatment method in place of spraying in a formulation of a binder and a conventional spray dryer in order to easily obtain granulated powder having good moldability. .
[0014]
That is, in the present invention, a powder made of an alloy or a ceramic is mixed with a solution in which at least one kind of polymer material is dissolved, kneaded to form a slurry, and the slurry is passed through a vibrated porous nozzle. A method for granulating powder, comprising forming droplets and drying and solidifying the droplets.
[0015]
Further, the present invention is the method for granulating powder, wherein the powder is a rare earth alloy powder in the above-mentioned granulation method.
[0016]
Further, the present invention is a powder granulating apparatus, comprising: a pump for transporting the slurry; a perforated nozzle for passing the slurry; a device for vibrating the perforated nozzle; and a drying device.
[0017]
In the granulation method of the present invention, by adjusting the concentration of the binder contained in the slurry, it is possible to easily adjust the viscosity coefficient of the slurry, and by adjusting the hole diameter and the length of the nozzle through which the slurry passes, the slurry is formed. The flow state when passing through the nozzle can be maintained in a plug flow or a laminar flow.
[0018]
Therefore, the slurry extruded from the nozzle has a columnar shape having a substantially constant cross-sectional shape, and when the nozzle is vibrated in a direction perpendicular to the direction in which the slurry is extruded, the slurry, according to the frequency of the nozzle, It will be divided into almost constant lengths. By quickly drying the slurry discharged from the nozzle in such a state, granulated powder having a substantially constant shape and size can be obtained.
[0019]
Further, according to the method of the present invention, as compared with the conventional method, there are fewer restrictions on the material of the binder, and the amount of residual oxygen and residual carbon after binder removal and sintering can be reduced, so that A sufficient amount of binder can be used to ensure the strength of the granulated powder.
[0020]
Therefore, by using the granulated powder according to the method of the present invention, the fluidity of the raw material powder is remarkably improved, the variation in the density of the compact is not increased, and the life of the molding die is not reduced, and the sintering is not performed. A product having excellent dimensional accuracy after sintering, a thin shape or a complicated shape, and excellent characteristics can be obtained.
[0021]
Further, when the granulation method of the present invention is applied to a rare earth alloy powder, a reduction in the amount of residual oxygen or residual carbon can be suppressed by appropriate selection of a binder material by suppressing the reaction between the binder and the rare earth alloy. It is understood that this also contributes, and the magnetic properties of the obtained rare earth-based sintered magnet are superior to those obtained by the conventional method.
[0022]
When granulation is performed using a mixture of an organic solvent, a polymer material soluble in the solvent, and a plasticizer as a binder, the amount of addition is 0.5 to 100 parts by weight of the alloy powder. Even when the amount is less than the weight part, it is possible to obtain the bonding force between the primary particles enough to withstand the vibration in the feeder for supplying the powder to the mold at the time of molding, and sufficient fluidity and strength of the molded body. .
[0023]
In the present invention, as the rare earth-containing alloy powder, which is one of the target materials, any composition containing a rare earth element R can be used, and a known R-Fe-B-based alloy powder, R- Co-based alloy powder can be used.
[0024]
In addition, referring to the method of manufacturing the alloy powder, a known method such as a method of mechanically pulverizing an ingot melted and cast, a super-quenching method, a direct reduction diffusion method, a hydrogen-containing disintegration method, and an atomizing method is appropriately selected. The average particle size of the alloy powder is less than 1 μm, and it easily reacts with oxygen in the air or with a binder and a solvent to be easily oxidized, thereby deteriorating magnetic properties after sintering. It is not preferable because there is a possibility that the average particle diameter exceeds 10 μm, and the particle diameter is too large, and the sintered density is saturated at about 95%, which is not preferable. Therefore, an average particle size of 1 to 10 μm is a preferable range. Particularly preferably, it is in the range of 1 to 6 μm.
[0025]
In the present invention, the components added to make the alloy powder into a slurry include at least one solvent, at least one polymer material soluble in the solvent, and at least one plasticizer as necessary. Is used.
[0026]
To list specifically preferred polymer materials, polymethyl methacrylate, polybutyl methacrylate, acrylic polymers such as cyclohexyl acrylate, polystyrene, polyvinyl acetate, polyvinyl acetal, polyvinyl butyral, methyl cellulose, hydroxypropyl cellulose and the like In addition to homopolymers such as cellulose ethers, polycarbonate resins and polyarylate resins, and copolymers such as ethylene-vinyl acetate copolymer, ethylene-ethyl acrylate copolymer and styrene-methyl methacrylate copolymer. However, it is not limited to these.
[0027]
The solvent used in the present invention can be appropriately selected for one or more polymer materials selected from the above. That is, there is no particular limitation as long as it has sufficient solubility in the polymer material used and is chemically stable to the polymer material and the powder to be granulated. However, in order to stably produce the granulated powder industrially, it is preferable to select an organic solvent having a boiling point at normal pressure of about 30C to 150C.
[0028]
That is, if the boiling point is less than 30 ° C., the solvent is remarkably volatilized during kneading of the slurry, which makes it difficult to keep the slurry concentration constant and also tends to result in a non-uniform slurry. On the other hand, when a solvent having a boiling point exceeding 150 ° C. is used, it is necessary to maintain a very high temperature atmosphere in order to dry the granulated powder, and it takes a long time to dry the granulated powder. Will be significantly reduced.
[0029]
In the present invention, it is preferable to add a plasticizer to the binder depending on the material of the polymer material used for the binder. The plasticizer is added in order to separate the granulated powder into primary particles with a small force when press-molding the granulated powder. Some of the above-listed polymer materials have a high interparticle bonding force, and thus have excellent shape retention, but even when pressed in press molding, maintain the interparticle bonding to achieve a required pressure. In some cases, a powder density cannot be obtained, and the addition of a plasticizer is effective.
[0030]
When molding the raw material powder of the sintered magnet, it is necessary to orient the powder particles in a magnetic field, so that the bonding force between the primary particles is too high, which becomes a more serious problem. It is indispensable to appropriately add a plasticizer according to the material.
[0031]
The plasticizer to be used is selected in consideration of the plasticizing effect on the polymer material, compatibility with the polymer material, chemical stability, physical properties (boiling point, vapor pressure, etc.), reactivity with the alloy powder, and the like. Then, known general plasticizers can be used, and when they are listed, dibutyl phthalate, dioctyl phthalate, didecyl phthalate, phthalate ester-based plasticizers such as butylbenzyl phthalate, tricresyl phosphate, trioctyl phosphate Phosphate plasticizers such as triphenyl phosphate, octyl diphenyl phosphate and cresyl diphenyl phosphate; adipate plasticizers such as dioctyl adipate and diisodecyl adipate; and sebacate plasticizers such as dibutyl sebacate and dioctyl sebacate. Agents, azelaic acid ester plasticizers such as dioctyl azelate and dihexyl azelate, and citrates such as triethyl citrate, acetyl triethyl citrate, and tributyl citrate. Ter plasticizers, glycolate plasticizers such as methylphthalylethyl glycolate, ethylphthalylethyl glycolate, and butylphthalylbutyl glycolate; trimellitate esters such as tributyl trimellitate and trioctyl trimellitate And the like.
[0032]
The addition amount of these plasticizers can be appropriately selected depending on the above-mentioned properties of the plasticizer, and is usually 2 to 100 parts by weight, preferably 5 to 70 parts by weight, per 100 parts by weight of the polymer material added to the slurry. The reason is that if the addition amount is less than 2 parts by weight, the plasticizing effect is not sufficient, and especially in the raw material powder for the sintered magnet, the orientation of the primary particles in the magnetic field molding is not sufficiently improved, and the obtained sintered body In the magnetic properties (residual magnetic flux density). On the other hand, when the addition exceeds 100 parts by weight, the required inter-primary particle bonding force of the obtained granulated powder is reduced, and the required fluidity cannot be obtained because the granulation property is reduced.
[0033]
In the present invention, the above-mentioned polymer material, a solvent, and a binder made of a plasticizer are added to the raw material powder, and a slurry is prepared by stirring and kneading the slurry. It can be appropriately selected from the viewpoints of viscosity, dispersibility of powder, and the like. In the case of a rare earth alloy powder, the solid content ratio of the rare earth alloy powder in the slurry is desirably 40 to 80% by weight.
[0034]
The reason is that if the content is less than 40% by weight, solid-liquid separation occurs in the stirring and kneading step, so that the dispersibility of the slurry is reduced and the slurry becomes not only uneven but also during the supply from the stirring and kneading tank to the porous nozzle. This is because sedimentation occurs in the supply pipe, and non-granulated fine powder is mixed into the obtained granulated powder, or the shape of the granulated powder becomes unstable.
[0035]
If the content exceeds 80% by weight, the viscosity of the slurry will be remarkably increased, and not only uniform stirring and kneading will not be possible, but also the slurry may not be able to be conveyed from the stirring kneading tank to the perforated nozzle. The slurry used in the present invention comprises a raw material powder, the above-mentioned polymer material, a solvent, and a plasticizer to be added as necessary. The amount of the polymer material to be added is 100% by weight in the case of a rare earth alloy powder. Parts by weight, 0.05 to 0.7 parts by weight, preferably 0.05 to 0.5 parts by weight.
[0036]
The reason is that if the addition amount is less than 0.05 parts by weight, the bonding force between the primary particles of the alloy powder in the obtained granulated powder is small, and the ungranulated raw material powder is mixed in the obtained granulated powder. This is because the fluidity of the raw material powder is significantly reduced due to breakage of the granulated powder during supply to the mold in the molding step. If it exceeds 0.7 parts by weight, the residual oxygen content and the residual carbon content in the obtained sintered body increase, the coercive force decreases, and the magnetic properties deteriorate. Further, if necessary, additives such as a deflocculant (dispersant), a lubricant, an antifoaming agent, and a surface treatment agent can be added within a range that does not greatly increase the residual carbon concentration of the sintered body. .
[0037]
Next, referring to the granulating apparatus used in the present invention, as for the configuration of the entire apparatus, when an organic solvent is used as a solvent, not only does it have an adverse effect on the environment, but also the raw material powder to be granulated is rare earth-based. Since the alloy powder is very easily oxidized, it has a sealed structure that can replace the inside of the slurry storage section of the apparatus or the collection section of the granulated powder with an inert gas or the like, and can always maintain the oxygen concentration of 3% or less. Is preferred.
[0038]
In addition, as a configuration inside the drying tower of the present apparatus, an injection port for injecting a heated inert gas is disposed below the perforated nozzle in order to instantaneously dry the droplets, and the injection port is also provided to the recovery section. A discharge port is provided to discharge the gas discharged outside the recovery unit.At this time, the gas injection port is connected to the gas outlet so as not to lower the temperature of the gas heated to a required temperature outside the apparatus or a heater attached to the apparatus. Is preferably maintained at a temperature corresponding to the temperature of, for example, 60 to 150 ° C.
[0039]
That is, when the temperature of the gas decreases, the droplets cannot be sufficiently dried in a short time, so that the supply amount of the slurry must be reduced, and the efficiency is reduced. Also, when producing granulated powder having a relatively large particle diameter, if the temperature of the gas is lowered, the discharged slurry particles cannot be sufficiently dried, and as a result, the supply amount of the slurry is reduced. That is, when granulated powder having a large particle size is obtained, the efficiency is extremely reduced.
[0040]
Therefore, in order to feed the preheated gas into the recovery section while maintaining the temperature of the gas, the temperature of the injection port is preferably maintained at 60 to 150 ° C, and most preferably at about 100 ° C. Also, when the temperature difference between the gas injection port and the discharge port is small, the processing efficiency tends to decrease. Therefore, the temperature of the discharge port is set to 50 ° C. or lower, preferably 40 ° C. or lower, and particularly preferably room temperature. Is desirable. As a gas, when granulating a raw material powder that is easily oxidized, an inert gas such as a nitrogen gas or an argon gas is preferable, and the heating temperature is preferably 60 to 150 ° C.
[0041]
The particle size of the obtained granulated powder can be controlled by adjusting the concentration and the supply amount of the slurry to be supplied to the present apparatus, the nozzle diameter, the discharge speed of the slurry, and the frequency of the multi-hole nozzle. If the average particle size of the powder is less than 10 μm, the fluidity of the granulated powder is hardly improved, and if the average particle size exceeds 400 μm, the particle size is too large and the packing density in the mold during molding is reduced. As the density decreases, the density of the compact decreases, and the density of the sintered body after sintering decreases. This is not preferable. Therefore, the average particle size of the granulated powder is preferably 10 to 400 μm. More preferably, it is 40 to 200 μm.
[0042]
Further, by adding a small amount of a lubricant such as zinc stearate, magnesium stearate, calcium stearate, aluminum stearate, and borate to the granulated powder, it is possible to further enhance the fluidity.
[0043]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to specific examples.
[0044]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a granulation apparatus used in the present invention. In FIG. 1, 1 is a slurry storage tank, 2 is a transport pump, 3 is a shaker, 4 is a cell, 5 is a perforated nozzle, 6 is a drying tower, 7 is a heater, 8 is an air filter, 9 is a recovery unit, 10 Is a hot air outlet chamber, and 11 is a fan.
[0045]
The granulation method of the present invention will be described with reference to FIG. 1. First, a slurry is transported by a transport pump 2 to a cylindrical cell 4 having a porous nozzle 5 disposed below. The slurry sent to the cell 4 is discharged from the perforated nozzle 5 in a plug flow or laminar flow state. Since the perforated nozzle 5 is vibrating together with the cell 4 by the vibrator 3, the slurry is discharged and has a substantially constant length. Is divided by
[0046]
As described above, since the slurry is discharged in a plug flow or a laminar flow state, the cross-sectional shape is almost constant, and the size after division is within a certain range by adjusting conditions such as a nozzle hole diameter and a vibration frequency. Can be controlled arbitrarily. The slurry, which has been formed into granules of a certain size and discharged from the multi-hole nozzle, falls into the drying tower 6 and is instantaneously dried with the gas heated by the heater 7 to become granulated powder, 9 fall.
[0047]
【Example】
Next, examples of the present invention will be described with reference to specific examples.
[0048]
(Example 1)
Here, first, an example in which the present invention is applied to granulation of raw material powder of a Nd—Fe—B-based magnet will be described. Nd: 13.3 atomic%, Pr: 0.31 atomic%, Dy: 0.28 atomic%, Co: 3.4 atomic%, B: 6.5 atomic%, balance: Fe High-frequency melting was performed in an atmosphere to obtain a button-shaped ingot alloy. Next, after roughly pulverizing the alloy, the alloy was pulverized to a mean particle size of 15 μm by a jaw crusher or the like, and further powdered by a jet mill to a mean particle size of 3 μm.
[0049]
To 100 parts by weight of the obtained alloy powder, 0.5 parts by weight of polymethyl methacrylate (rupture strength: 6.4 MPa) as a polymer material and 65 parts by weight of toluene as a solvent were added, and the mixture was stirred and kneaded at room temperature. As a result, a slurry having a solid content ratio of about 60% by weight was produced. Then, N was used as a gas by the granulator shown in FIG. 2 The hot air inlet temperature was set to 100 ° C. and the outlet temperature was set to 40 ° C. to granulate the slurry.
[0050]
Next, using a compression magnetic field molding machine, the granulated powder was molded into a shape of 10 mm × 15 mm × 10 mm at a magnetic field strength of 1200 kA / m and a pressure of 980 kPa, and then heated at a rate of 100 ° C./hour in a hydrogen atmosphere. Then, the mixture was heated from room temperature to 300 ° C. to perform a binder removal treatment. Subsequently, sintering is performed under the condition that the temperature is raised to 1100 ° C. in a vacuum and held for 1 hour. After sintering is completed, Ar gas is introduced and cooled to 800 ° C. at a rate of 7 ° C./min. Aging treatment was performed by cooling at a rate of 100 ° C./hour and holding at 550 ° C. for 2 hours to obtain an anisotropic sintered magnet.
[0051]
Here, the fluidity of the granulated powder, the residual oxygen content, the residual carbon content, and the magnetic properties of the obtained sintered magnet were evaluated. Table 1 shows these results. The evaluation of the fluidity was measured by the time required for 50 g of the powder to fall naturally through a funnel tube having an inner diameter of 5 mm and pass through. In addition, no crack, crack, deformation or the like was observed in the obtained sintered body.
[0052]
[Table 1]
[0053]
(Example 2)
Except for using polyvinyl butyral (breaking strength: 9.8 MPa) instead of polymethyl methacrylate as the polymer material and dioxane instead of toluene as the solvent, the conditions of the process from granulation to aging were as follows. In the same manner as in Example 1, a sintered magnet was obtained. The evaluation items were the same as those in Example 1, and the results are shown in Table 1.
[0054]
(Comparative Example 1)
For comparison, a sintered magnet using the raw material powder without granulation was also prepared. Here, molding, sintering, and aging were performed under the same conditions as in Example 1 except that the raw material powder of the Nd—Fe—B-based magnet having an average particle diameter of 3 μm used in Example 1 was not used and granulation was not performed. The treatment was performed to obtain a sintered magnet. The evaluation items were the same as those in Example 1, and the results are shown in Table 1.
[0055]
(Comparative Example 2)
Next, also for comparison, the raw material powder of the Nd—Fe—B-based magnet having an average particle size of 3 μm used in Example 1 was used, and the same polymer material and solvent used in Example 1 were used. Granulated powder was produced by a spray drier and subjected to molding, sintering and aging treatment in the same manner as in Example 1 to obtain a sintered magnet. The evaluation items were the same as those in Example 1, and the results are shown in Table 1.
[0056]
(Example 3)
Next, an example in which the present invention is applied to granulation of raw material powder for an Sm-Co-based magnet will be described. A material consisting of Sm: 11.9 atomic%, Cu: 8.8 atomic%, Fe: 12.6 atomic%, Zr: 1.2 atomic%, and the balance Co was subjected to high frequency melting in an Ar gas atmosphere, and a button was formed. A smelted alloy was obtained. Next, after roughly pulverizing the alloy, the alloy was pulverized to a mean particle size of about 15 μm with a jaw crusher or the like, and further turned into an alloy powder having a mean particle size of 3 μm by a jet mill.
[0057]
Next, the powder was granulated in exactly the same manner as in Example 1. Next, the granulated powder is formed into a shape of 10 mm × 15 mm × 10 mm at a magnetic field strength of 1200 kA / m and a pressure of 980 kPa by using a compression magnetic field molding machine, and then formed in a hydrogen atmosphere at 100 ° C. / The mixture was heated from room temperature to 300 ° C. at a heating rate of time to perform a binder removal treatment.
[0058]
The compact after binder removal was vacuum-sintered at 1210 ° C. for 30 minutes, subjected to a solution treatment at 1200 ° C. for 1 hour in an Ar atmosphere, and rapidly cooled to room temperature. Subsequently, after holding at 800 ° C. for 2 hours, it was cooled to 400 ° C. at a cooling rate of 1 ° C./min, and then rapidly cooled to obtain a sintered magnet. This was evaluated in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 1.
[0059]
(Comparative Example 3)
Next, using the raw material powder of the Sm-Co-based magnet having an average particle diameter of 3 μm used in Example 3, without performing granulation, molding, sintering, and aging treatment were performed in the same manner as in Example 3; A sintered magnet was obtained. This was evaluated in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 1.
[0060]
(Comparative Example 4)
Next, a slurry was prepared in the same manner as in Example 3 using the raw material powder of the Sm—Co-based magnet having an average particle diameter of 3 μm used in Example 3, and a granulated powder was prepared using a spray drier. Similarly to the above, molding, sintering and aging treatment were performed to obtain a sintered magnet. This was evaluated in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 1.
[0061]
(Example 4)
The raw material powder of the Sm-Co-based magnet having an average particle diameter of 3 μm used in Example 3 was used. For 100 parts by weight of the raw material powder, 0.3 parts by weight of polyvinyl acetal as a polymer material and 55 parts by weight as a solvent were used. Dioxane was added to prepare a slurry. Thereafter, a sintered magnet was obtained in exactly the same manner as in Example 3. This was evaluated in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 1.
[0062]
As is clear from Table 1, the raw material powder that has not been granulated does not show any fluidity according to the above-mentioned evaluation method, whereas the granulated powder according to the present invention shows high fluidity. This is clearly superior to the granulated powder obtained by the conventional granulation method shown as a comparative example.
[0063]
In addition, in terms of the magnetic properties in the results shown in Table 1, the results of the examples all show higher values than the comparative examples. According to the granulation method of the present invention, in the pressed compact of the raw material powder, It is estimated that the uniformity of the density and the degree of orientation of the powder particles are improved.
[0064]
Although no specific example is shown here, improvement of the magnetic properties can be expected even if the present invention is applied to a permanent magnet such as a ferrite magnet. Also, it is easily estimated that even when applied to other ceramic materials, it will be effective in improving the characteristics of the sintered body itself, such as improving the workability of press forming, improving the uniformity of the density, and improving the dimensional accuracy accompanying it. it can.
[0065]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to improve the fluidity of the granulated powder, the uniformity of the density of the compact, and the like, as compared with the conventional granulation method. When applied to a magnet, an improvement in magnetic properties, which is presumed to be due to an improvement in the degree of orientation of the powder particles in magnetic field press molding, is observed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a granulation apparatus used in the present invention.
[Explanation of symbols]
1 slurry storage tank
2 transport pump
3 Exciter
4 cells
5 Multi-hole nozzle
6 drying tower
7 heater
8 Air filter
9 Collection section
10 Hot air outlet chamber
11 fans
