JP2007191787A - 高温加圧成型用金型、磁石製造方法及び磁石 - Google Patents

Abstract

【課題】原料粉末を用いて磁石を製造する時に、発生する生成ガスによる磁石特性の低下を防止し、安定した磁気特性を発現できる高温加圧成型用金型、磁石製造方法及び磁石を提供することである。
【解決手段】原料粉末２０を高温加圧成型するために用いられる高温加圧成型金型１０であり、この高温加圧成型金型１０では、原料粉末２０を高温加圧成型する際に、原料粉末２０から金型１０の内部に発生する生成ガスを排出するための生成ガス排出路３０が、金型１０の内部のキャビティー１４から金型１０の外部まで、連続して形成されていることにより、この生成ガスは、この金型の生成ガス排出路３０を通じて、金型１０のキャビティー１４から金型１０の外部に排出される。
【選択図】図１

Description

本発明は、高温加圧成型用金型、磁石製造方法及び磁石に関し、特に回転機器、電子部品、電子機器、モーター等に使用される永久磁石を成型するための高温加圧成型用金型、磁石製造方法及び磁石に関する。

永久磁石を用いた回転機器には、電気抵抗値が高いフェライト永久磁石が、主に使用されてきたが、近年の回転機器の高性能化に伴い、より高性能な希土類永久磁石の使用頻度が増加している。

しかし、希土類永久磁石は金属磁石であるために電気抵抗値が低い。このため、希土類永久磁石を回転機器等に組み込んだ場合には、渦電流損失が増大してモーター効率が低下する問題が生じる。また、希土類永久磁石を回転機器等に組み込んだ場合には、温度上昇により磁石性能が低下するという問題がある。

以上の点を鑑み、希土類磁石粉末を絶縁性の材料で被覆することによって、希土類永久磁石の比電気抵抗を増大させて、渦電流損失を低減させようとする試みがなされている。
例えば、ボンド磁石用合金粉末をゾルゲル法等により無機バインダで被覆して、その後に成形金型中で直接通電してフル密度磁石を得る方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

また、希土類磁石粉末と絶縁性の無機フッ化物または無機酸化物との混合物を、焼結等により緻密化して、希土類永久磁石を得る方法が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
さらに、希土類磁石粉末と、パラフィン系炭化水素等のバインダと、無機フッ化物等の絶縁物とを混合し、成形後に脱バインダを行うことにより緻密化して、希土類磁石を得る方法が開示されている（例えば、特許文献３参照）。

前記特許文献１〜３に記載の方法により製造された希土類永久磁石においては、いずれも、希土類磁石粉末が絶縁性の材料により被覆されている。これにより、希土類永久磁石の電気抵抗値が増大して、渦電流損失の低減が図られている。
特開平５−１２１２２０号公報 特開平９−１８６０１０号公報 特開平１０−１６３０５５号公報

従来の方法は、いずれも合金粉末を高温で金型成型による緻密化するプロセスを必要しているために、絶縁物の種類や前工程での処理状態によっては、熱分解による生成ガスが金型内に充満してしまい、この生成ガスが希土類磁石そのものと反応することにより、成型される磁石特性を著しく損傷する場合があった。

すなわち、原料となる合金粉末を高温成型により緻密化するための金型は、密度の均一性や寸法精度の観点から、ダイとパンチのクリアランスをできる限り小さく保つよう設計されている。通常、合金粉末の緻密化は、ダイとパンチを組み合わせた金型内に原料粉末を挿入して、その金型を真空チャンバー内に設置して、合金粉末は雰囲気を制御したチャンバー内で高温成型される。

しかし、前述のように、通常はダイとパンチのクリアランスが小さいため、金型内部の雰囲気は、チャンバー内の雰囲気とは必ずしも一致していない。
特に、高温では原料中に含まれるガス種が熱分解して金型内部にガスが発生し、チャンバー内とは異なる雰囲気状態を生じる。そして、ガスが活性度の高い合金粉末と反応して、合金特性を著しく損ねる場合があった。

このため、所望の磁気特性を維持した電気抵抗値の高い磁石を安定して製造することは困難であり、磁石として十分な機能を果たさない場合を生じていた。
そこで、本発明の目的は、上記従来の課題に着目して成されたものであって、原料粉末を用いて磁石を製造する時に、発生する生成ガスによる磁石特性の低下を防止し、安定した磁気特性を発現できる高温加圧成型用金型、磁石製造方法及び磁石を提供することを目的としている。

本発明者らは、金型内部の雰囲気を金型外部に放出することで、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明の高温加圧成型用金型は、原料粉末を高温加圧成型するために用いる高温加圧成型用金型であり、上記原料粉末を高温加圧成型する際に生じる上記原料粉末から上記金型の内部に発生する生成ガスを排出するための生成ガス排出路が、上記金型の内部のキャビティーから上記金型の外部まで連続して形成されていることを特徴とする。

本発明の磁石製造方法は、原料粉末を金型を用いて昇温して加圧成型することで磁石を製造する磁石製造方法であり、上記原料粉末を昇温して加圧成型する際に上記原料粉末から上記金型の内部に発生する生成ガスを、上記金型の内部のキャビティーから上記金型の外部へ生成ガス排出路を通じて上記金型の外部に排出させることを特徴とする。
本発明の磁石は、原料粉末を金型を用いて高温加圧成型して製造される磁石であり、上記原料粉末を昇温して加圧成型する際に上記原料粉末から上記金型の内部に発生する生成ガスを、上記金型の内部のキャビティーから上記金型の外部へ生成ガス排出路を通じて上記金型の外部に排出して成型されることを特徴とする。

本発明によれば、原料粉末を用いて磁石を製造する時に、発生するガスによる磁石特性の低下を防止し、安定した磁気特性を発現できる。

本発明の高温加圧成型用金型の好ましい実施形態では、上記生成ガス排出路は、上記金型の内部の上記キャビティーから上記金型の外部まで連続的して形成され、少なくとも０．２ｍｍ以上の幅を有する凹部の形状となっている。
本発明の高温加圧成型用金型の好ましい実施形態では、上記生成ガス排出路は、ダイ又はパンチの少なくとも一方には、上記原料粉末が接する上記パンチの面から上記パンチの軸方向に向かって、上記ダイと上記パンチの隙間に沿って上記ダイの上面位置まで連続して形成されている。

本発明の磁石製造方法の好ましい実施形態では、上記金型内に挿入する上記原料粉末中に、磁石合金粉末の他に熱分解性ガスを発する物質を原料または原料の一部として使用している。
本発明の磁石製造方法の好ましい実施形態では、上記熱分解性ガスを発する物質として、上記原料粉末に希土類有機錯体を使用する。
本発明の磁石製造方法の好ましい実施形態では、上記磁石合金粉末が、希土類磁石である。

本発明の磁石製造方法の好ましい実施形態では、上記磁石合金粉末が、ＨＤＤＲ法で製造された粉末である。
本発明の磁石製造方法の好ましい実施形態では、上記磁石合金粉末が、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系の磁石である。

本発明の磁石製造方法の好ましい実施形態では、上記熱分解性ガスを発する原料を含有する物質が、上記磁石合金粉末に被覆されている。
本発明の磁石製造方法の好ましい実施形態では、上記磁石を製造するため上記原料粉末に加えて、上記金型内に上記原料粉末と同時に挿入される物質が、ガス種（Ｃ、Ｏ、Ｈ、及びＮ）から成る群より選ばれた少なくとも１種のガス種元素を含有する。

本発明の磁石製造方法の好ましい実施形態では、上記原料粉末の成型時の雰囲気の酸素分圧が、１０^−１０ａｔｍ以下である不活性ガス雰囲気内で、かつ露点が−２０℃以下である。
本発明の磁石製造方法の好ましい実施形態では、上記原料粉末の成型時の雰囲気が大気圧より減圧された雰囲気で、加熱と加圧をする。

本発明の磁石製造方法の好ましい実施形態では、予め、磁場中で配向させて加圧する工程を有し、その圧力が０．０５ＧＰａ以上０．２ＧＰａ以下である。
本発明の磁石の好ましい実施形態では、上記金型内に挿入する上記原料粉末中に、磁石合金粉末の他に熱分解性ガスを発する物質を原料または原料の一部として使用している。
本発明の磁石の好ましい実施形態では、上記熱分解性ガスを発する物質として、上記原料粉末に希土類有機錯体を使用する。

本発明の磁石の好ましい実施形態では、平面形状が正方形をなす直方体状に成型されて成り、この直方体状磁石の重心と上記正方形における対向する１対の辺の中点同士とを通り上記加圧成型の方向と平行な長方形状断面において、この直方体状磁石が密度差を有し、
この密度差は、上記長方形状断面において、上記加圧成型方向と垂直をなす１対の辺の中点同士を結んだ線分から両側にその辺長の１／４長までの領域の平均密度を１とすると、他の領域の平均密度が０．８５〜０．９５で規定される。
このような密度差を有する場合、成型体内部から生成するガスが、成型体内部で磁石粉末と反応することが十分に抑制され、内部の空孔を介して外部へと排出される効果が大きく、磁石の保持力低下を十分に抑制することができる。

以下、本発明の実施形態を説明するが、本発明は本実施形態に限定されるものではない。
本発明の高温加圧成型用金型の好ましい実施形態について、図面と参照して説明する。

図１は、本発明の高温加圧成型用金型の好ましい実施形態１を示している。図１（Ａ）は、高温加圧成型用金型１０の上面図であり、図１（Ｂ）は、高温加圧成型用金型１０の一部断面を有する正面図である。

本発明者らは、磁石粉末と熱分解性ガスを発する物質を原料に使用した絶縁材と、場合によって適宜、潤滑材、バインダー等を混合した原料を、金型内で高温成型した場合の磁気特性のばらつきが、金型のパンチとダイのクリアランスに依存することを見出した。しかし、金型のパンチとダイのクリアランスを大きくすると、製造された磁石の密度、密度分布、寸法精度が劣化する。
本発明の実施形態の高温加圧成型用金型は、金型内部の雰囲気を金型外部に放出し、外部の制御された雰囲気と同一に保ちつつ、成型された磁石の密度と寸法に影響が小さい最適な金型構造である。

本発明の実施形態の高温加圧成型用金型は、熱分解性ガスを金型内で生成すると、その生成ガスを金型の外部に排出することができ、これにより発生するガスによる磁石特性の低下を防止し、安定した磁気特性を発現できようにしている。
図１に示す高温加圧成型用金型１０は、ホルダ１０Ａと、１つのパンチ１１と、４つのダイ１２と部材１３を有している。ホルダ１０Ａとパンチ１１とダイ１２と部材１３は耐熱性を有する金属により作られている。

ホルダ１０Ａは、円筒状の部材であり、内部には内周面１０Ｂを有する。この内周面１０Ｂは、軸方向ＡＸに沿って図１の下方に向けて先細りになっている。内周面１０Ｂの内部には、パンチ１１とダイ１２と部材（下パンチ）１３が配置される。
パンチ１１は、図２に示すように略直方体形状を有しており、上端面３６と下端面３７と当接面３５を有する。下端面３７は図１に示す原料粉末２０に当接する面である。上端面３６はダイ１２とホルダ１０Ａの外部に露出する面である。

４つのダイ１２は、図３に示すように、上端面４２と下端面４４と側面４３と平面部４１と周囲面４７を有する。図１に示すように上端面４２と下端面４４はホルダ１０Ａから外部に露出され、ダイ１２の側面４３は隣りのダイ１２の平面部４１に当接される。４つのダイ１２の周囲面４７はホルダ１０Ａの内周面１０Ｂに当接される。４つのダイ１２は、組み合わせることにより円錐台状の部材を形成でき、４つのダイ１２の周囲面４７は、ホルダ１０Ａの内周面１０Ｂに対してクリアランスをできる限り小さく保つように挿入される。

図２に示すパンチ１１の４つの当接面３５は、それぞれ生成ガス排出路３０を有している。生成ガス排出路３０は、軸方向ＡＸに沿って連続して形成されており、水平断面でみて凹形状になっている。図１に示すように、各生成ガス排出路３０は、パンチ１１と対向するダイ１２の平面部４１とにより形成され、各Ａの軸方向ＡＸに関する形成長さＬは、キャビティー１４内からダイ１２の外部に通じる長さになっている。
これにより、原料粉末２０を高温加圧成型する際に、原料粉末２０から金型の内部に発生する生成ガスは、生成ガス排出路３０を通じて金型の外部に排出することができる。
キャビティー１４は、部材１３の上端面と、パンチ１１の下端面３７と、４つのダイ１２の平面部４１により囲まれた空間であり、このキャビティー１４内には原料粉末２０が収容されている。

高温加圧成型用金型１０により実施される磁石製造方法の実施例について説明する。
原料粉末２０は、図４に示すようにキャビティー１４内に収容され、原料粉末２０は昇温下で高圧で加圧されることにより成型されるが、この際に発生するガスは生成ガス排出路３０を通じて、金型の外部であるチャンバー内に排出される。
図４は生成ガスの排出例を示す。原料粉末２０を高温加圧成型して磁石を製造する際には、原料粉末２０から金型１０の内部に発生する生成ガスは、高温加圧成型用金型１０の内部のキャビティー１４から生成ガス排出路３０を通じて、矢印５０で示すように上昇して高温加圧成型用金型１０の外部に排出される。

これにより、高温では原料中に含まれるガス種が熱分解して金型内部にガスが発生することから、金型１０のキャビティー１４内には、金型１０が収容されているチャンバー内とは異なる金型内の雰囲気状態を生じる。しかし、生成ガスがキャビティー１４から排出されるので、生成ガスが活性度の高い磁石合金粉末と反応せず、原料粉末２０の磁石合金特性を損ねない。
したがって、永久磁石原料粉末が絶縁材や潤滑材やバインダーとともに緻密化されてなる永久磁石を製造する場合において、永久磁石の製造時に、絶縁材や潤滑材やバインダー材料による磁石特性の低下を防止し、安定して磁気特性を発現できる。

図５は、本発明の高温加圧成型用金型の好ましい実施形態２を示している。図５（Ａ）は、高温加圧成型用金型２１０の上面図であり、図５（Ｂ）は、高温加圧成型用金型２１０の一部断面を有する正面図である。
図５に示す高温加圧成型用金型２１０が、図１に示す高温加圧成型用金型１０と異なるのは、次の点であり、その他の構成要素は同じであるので同じ符号を記してその説明を用いることにする。

図５に示す高温加圧成型用金型２１０の特徴的な部分は、図６に示すパンチ２１１と図７に示すダイ２１２の形状と生成ガス排出路２３０の形状である。図６に示すパンチ２１１は直方体形状を有しており、上端面２３６と下端面２３７と４つの平坦面２３５を有する。下端面２３７は図５に示す原料粉末２０に当接する面である。上端面３６は外部に露出する面である。

４つのダイ２１２は、図７に示すように、上端面４２と下端面４４と側面４３と平面部４１と周囲面４７を有する。４つのダイ２１２は、その平面部４１に２本の生成ガス排出路２３０を有している。各生成ガス排出路２３０は、軸方向ＡＸに沿って連続して形成されており、水平断面でみて凹形状になっている。

各生成ガス排出路２３０は、パンチ２１１の平坦面２３５と対向するダイ２１２の平面部４１とにより囲まれて形成され、各生成ガス排出路３０の軸方向ＡＸに関する形成長さＬ１は、キャビティー１４内からダイ２１２の外部に通じる長さになっている。これにより、原料粉末２０を高温加圧成型する際に、原料粉末２０から金型の内部に発生する生成ガスは、生成ガス排出路３０を通じて金型の外部に排出することができる。
実施形態２を用いて実施される磁石製造方法の実施例は、実施形態１の場合と同様である。

図８は、本発明の高温加圧成型用金型の好ましい実施形態３を示している。図８（Ａ）は、高温加圧成型用金型３１０の上面図であり、図８（Ｂ）は、高温加圧成型用金型３１０の一部断面を有する正面図である。
図８に示す高温加圧成型用金型３１０が、図１に示す高温加圧成型用金型１０と異なるのは、次の点であり、その他の構成要素は同じであるので同じ符号を記してその説明を用いることにする。

図８に示す高温加圧成型用金型３１０の特徴的な部分は、図９に示すパンチ３１１と図１０に示すダイ３１２の形状と生成ガス排出路３３０、４３０の形状である。
図９に示すように、パンチ３１１は略直方体形状を有しており、上端面３３６と下端面３３７と４つの当接面３３５を有する。下端面３３７は図８に示す原料粉末２０に当接する面である。上端面３３６は外部に露出する面である。パンチ３１１の４つの当接面３３５は、それぞれ生成ガス排出路３３０を有している。生成ガス排出路３３０は、軸方向ＡＸに沿って連続して形成されており、水平断面でみて凹形状になっている。

４つのダイ３１２は、図９に示すように、上端面４２と下端面４４と側面４３と平面部４１と周囲面４７を有する。４つのダイ３１２は、その平面部４１に２本の生成ガス排出路４３０を有している。各生成ガス排出路４３０は、軸方向ＡＸに沿って連続して形成されており、水平断面でみて凹形状になっている。図８に示すように各生成ガス排出路４３０は、パンチ３１１の生成ガス排出路３３０と対応する位置に形成されている。

図８に示すように、生成ガス排出路３３０の軸方向ＡＸ方向の形成長さＬ４は、生成ガス排出路４３０の軸方向ＡＸ方向の形成長さＬ３に比べて長くなっている。
原料粉末２０を高温加圧成型する際に、原料粉末２０から金型の内部に発生する生成ガスは、パンチ３１１の各生成ガス排出路３３０と、対向する各ダイ３１２の各生成ガス排出路４３０を通じて、金型の外部に排出することができる。
実施形態３を用いて実施される磁石製造方法の実施例は、実施形態１の場合と同様である。

本発明の高温加圧成型用金型では、生成ガス排出路は、上述したようにダイまたはパンチのいずれか、あるいは両方に、パンチと原料とが接する面からパンチの軸方向に、ダイとパンチの隙間に沿って設けられているが、生成ガス排出路は、ダイ上面位置まで達する凹部形状のスリット、溝、穴などである。

図１（Ａ）に例示する生成ガス排出路の幅Ｔは、薄すぎるとガス排出効果が小さなるので０．２ｍｍ以上が好ましいが、より好ましくは０．５ｍｍ以上である。また、生成ガス排出路の幅Ｔが厚すぎると、原料粉末の緻密化が不十分でかつ寸法精度が悪くなるので、少なくとも磁石の成型体長辺の３０％以下の長さであることが好ましく、より好ましくは２０％以下である。生成ガス排出路の幅Ｔは他の実施形態であっても同様である。

本発明の実施形態の高温加圧成型用金型は、高温に加熱中に発生するガスの影響を低減する効果が大きいので、原料粉末に含まれる絶縁物の原料として、加熱時にガスを発生しやすい熱分解性の物質を含有するものが使用されている場合に効果的である。特に、熱分解性ガスを発する物質として、磁石の絶縁皮膜用材料などである希土類有機錯体を用いた場合には、高温加圧成型用金型に挿入される原料中に未分解のガス成分が残留しやすいため、この金型の使用がガス成分を金型の外部に排出するために好適である。

原料粉末が希土類磁石合金のように活性度が高い合金であると、生成ガスと容易に反応するので、本発明の実施形態の高温加圧成型用金型はその防止に効果が大きい。ＨＤＤＲ（Ｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｉｏｎ−Ｄｉｓｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｔｉｏｎ−Ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ−Ｒｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ：水素化−分解・脱水素−再結合）法で製造されたＮｄ−Ｆｅ−Ｂ磁石のように磁気特性が優れた磁石粉末を原料として永久磁石の製造に用いることで、より性能が優れた磁石を安定して製造することができる。

前述の熱分解ガスを発生する物質と磁石合金粉末の金型内への挿入状態は、生成ガスを金型外へ排出する機能に対し、特に制限を必要とするものではない。しかし、効果的に磁石の電気抵抗を高くするには、磁石合金粉末には熱分解ガスを発生する物質が被覆された状態が好ましく、その場合には、磁石合金粉末と熱分解ガスを発生する物質の接触面積が大きく生成ガスとの反応も促進されるので、この点から本発明の実施形態の高温加圧成型用金型の使用が好適である。

本発明の実施形態の高温加圧成型用金型は、加熱中にガスを生成するガス発生源として永久磁石の原料として使用する素材の他、潤滑材やバインダーなど製造性の観点から使用される材料として、ガス種となる元素（Ｃ、Ｏ、Ｈ、及びＮ）から成る群より選ばれた少なくとも１種のガス種元素を発生する原料を含有する物質が使用される場合にも有効である。
この場合に、ガスは、Ｃ、Ｏ、Ｈ、及びＮを例示でき、これらの２種以上を任意に組み合わせて使用することができる。本発明の実施形態の高温加圧成型用金型を用いて磁石材料を製造する場合、加熱中に発生したガスが大気中の酸素や水分と反応して、磁石合金に対する腐食性ガスを生成するのを防止するため、不活性ガス雰囲気であることが好ましく、酸素分圧は少なくとも１０^−１０ａｔｍ以下に保ち、かつ露点を−２０℃以下に保つ必要がある。

本発明の実施形態の高温加圧成型用金型を使用する際には、生成したガスを効率的に金型外へ排出するため、この金型は大気圧より減圧された真空中で使用されることが好ましく、より好ましくは１０^−３ ｔｏｒｒ以上の高真空にすることが好ましい。磁石粉末を緻密化する場合、強力な磁力を得るため、予め磁場中で仮成型を実施し良好な配向を有する状態で加熱して緻密化が行われる。このときの成型圧が高すぎると、圧粉体内部で生成したガスが圧粉体の表面へ排出するのが困難になり、生成ガスが圧粉体内部に閉じ込められるので、金型の目的を達することが困難になる。
一方、成型圧が小さすぎると配向が不完全な状態になり十分な磁力が得られない。従って、成型圧は０．０５ＧＰａ以上０．２ＧＰａ以下に保つことが好ましい。

例えば、図1に示すような高温加圧成型用金型１０の内部空間であるキャビティー１４と外部を短絡するように、パンチ１１に対して溝を加工して生成ガス排出路３０を設けた高温加圧成型用金型１０を作製した。
なお、すでに説明したように、図１の例のように生成ガス排出路３０がパンチ１１側に設けられた高温加圧成型用金型１０と、図５の例のように生成ガス排出路２３０がダイ２１２側に設けられた高温加圧成型用金型２１０と、図８の例ように生成ガス排出路３８０，４３０がパンチ３１１とダイ３１２のそれぞれに設けられた高温加圧成型用金型３１０を用意したが、いずれの高温加圧成型用金型を使用しても、生成ガスの排出効果は同等であった。

本発明の実施形態では、原料粉末が絶縁材や潤滑材やバインダーとともに緻密化されて磁石を製造する時に、絶縁材や潤滑材やバインダー材料による磁石特性の低下を防止し、安定した磁気特性を発現できる。
本発明の実施形態によれば、熱分解ガス発生成分の混入という制御困難な要因により生じる磁石合金粉末と生成ガスの反応を低減し、優れた磁気特性を安定して得られる。加熱中に金型内部に発生する反応ガスを金型外部に排出させて、金型外部のチャンバー内の制御可能な雰囲気と金型内部の雰囲気は、生成ガス排出路を通じて同じに保つことができる。

本発明の実施形態では、永久磁石合金粉末が、絶縁材や潤滑材やバインダーとともに緻密化されて製造される際に、絶縁材や潤滑材やバインダー材料と生成ガスとの反応による磁石特性の低下を防止し、安定した磁気特性を発現できる。

すなわち、原料粉末が絶縁材あるいは潤滑材やバインダーとともに緻密化されて磁石を製造する場合に、加熱中に生成するガスと原料粉末との反応による磁気特性劣化を防止でき、安定して渦電流を抑制した電気抵抗値の高い高性能な永久磁石が得られる。このことから、絶縁材や潤滑材やバインダー材料からの生成ガスによる磁石特性の低下を防止し、安定して磁気特性を発現できる。

表１と表２には、本発明の実施例１〜１１と比較例１〜３を示す。

（実施例１）
本実施例１は、図１に示すパンチ１１側に溝加工を施して生成ガス排出路３０を有する高温加圧成型用金型１０を用いた作製された。
永久磁石の製造は、以下の手順で実施した。まず、希土類磁石は、公知の上記ＨＤＤＲ法を用いて調整したＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系異方性磁石粉末を用いた。具体的な手順は以下の通りである。

組成Ｎｄ１２．６Ｆｅ残部Ｃｏ１７．４Ｂ６．５Ｇａ０．３Ａｌ０．５Ｚｒ０．１の成分組成の鋳塊を準備した。この鋳塊を１１２０℃で２０時間保持して均質化した。均質化した鋳塊は、水素雰囲気中で室温から５００℃まで昇温させて保持し、さらに８５０℃まで昇温させて保持した。

引き続いて８５０℃の真空雰囲気に保持した後、冷却して微細な強磁性相の再結晶組織（結晶粒）を有する合金を得た。この合金をジョークラッシャーミルおよびブラウンミルを用いてＡｒ雰囲気中で粉体化し、平均粒径３００μm以下の希土類磁石粉末とした。 希土類錯体としてトリスアセチルアセトナトジスプロシウム（添川理化学社製）を用いて、これをプロパノールに１０ｍｇ／ｍｌの割合で溶かし、溶液を調製した。

次いで、上記希土類磁石粉末を、得られた溶液に５分間浸漬し、乾燥後、３５０℃で１時間加熱処理した。
更に、室温まで冷却後、５００℃で３０分間加熱処理して、絶縁物被覆希土類磁石粉末を得た。上記混合粉末４ｇを、室温でプレス面が１０ｍｍ×１０ｍｍの本発明の実施形態の高温加圧成型用金型１０に充填して、磁場配向させながら仮成形した。配向磁場は１．６ＭＡ／ｍ、成形圧力は０．１GＰａとした。

この仮成型された混合体を、加圧焼結によって緻密化し、バルクの希土類磁石を得た。成型にはホットプレスを用いた。６５０℃に到達後、１ＧＰａの成形圧力で１分間保持し、冷却して、本発明の実施例である永久磁石緻密成型体を得た（寸法：１０ｍｍ×１０ｍｍ×約５ｍｍ）。
ホットプレス中の雰囲気は、大気をＡｒガスにて置換し露点−５０℃以下に到達した雰囲気ガスをさらに１０^−５ｔｏｒｒ台まで真空引きを行った状態で加熱した。このとき、酸素分圧は１０^−２０ａｔｍ以下であった。冷却中も室温まで真空を保持した。

得られた希土類磁石の密度と保磁力を測定した。磁石密度は希土類磁石の寸法および質量から求めた。磁石特性（保磁力）は、東英工業（株）製パルス励磁型着磁器ＭＰＭ−15を用い、着磁磁界１０Ｔにて予め試験片を着磁後、東英工業（株）製ＢＨ測定器ＴＲＦ−５ＡＨ−２５Ａｕｔｏを用いて測定した。なお、特記しない限りは、以下の実施例においても同様の方法に従って評価した。
絶縁材等を含まない真密度に達した磁石（標準品）の値は、それぞれ密度７．６×１０^３ｋｇ/ｍ^３、保磁力０．９７ＭＡ／ｍである。本実験では、磁石試験片を同一条件で５個作製して、標準品の値の９０％以上を満足するものの個数を数えた。
得られた希土類磁石の磁石密度は５個とも、密度が真密度の９０％（６．８×１０^３
ｋｇ／ｍ^３）以上であり、保磁力は９０％以上を満足した。結果をまとめて表１と表２に示す。
本手法により得られた永久磁石緻密成型体は、安定して優れた保磁力を発現した。

（実施例２）
仮成型の成形圧力０．２ＧＰａに変更した以外は、実施例１と同様の操作を繰り返して、永久磁石緻密成型体を得た。

（実施例３）
希土類磁石粉末に、希土類錯体を塗布する代わりに、Ｄｙ_２Ｏ_３粉末を磁石粉末に対し１０ｍａｓｓ％添加した。Ｄｙ_２Ｏ_３粉末は、（株）高純度化学研究所製の試薬で、酸化物の粒径をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）観察で調べた結果、０．５~５μｍであった。さらに、バインダーとして、５ｍａｓｓ％のケイ酸塩水ガラスを混合した。混合粉末を２０ｃｃのガラス瓶中で、１００回上下に振って十分に攪拌した。金型にステアリン酸リチウムを潤滑材として塗布して用いた。上記以外は、実施例１と同様の操作を繰り返して、永久磁石緻密成型体を得た。

（実施例４）
雰囲気ガスを窒素に変えた以外は、実施例１と同様の操作を繰り返して、永久磁石緻密成型体を得た。

（実施例５）
雰囲気ガスはＡｒとし、特に真空引きを実施しないで用いた以外は、実施例１と同様の操作を繰り返して、永久磁石緻密成型体を得た。このとき、露点は−５０℃、酸素分圧は１０^−１５ａｔｍであった。

（実施例６）
雰囲気ガスはＮ_２とし、特に真空引きを実施しないで用いた以外は、実施例1と同様の操作を繰り返して、永久磁石緻密成型体を得た。このとき、露点は−２５℃、酸素分圧は１０^−１３ａｔｍであった。

（実施例７）
雰囲気ガスは大気のまま１０^−３ｔｏｒｒまで真空に減圧し、加熱温度を６００℃にした以外は、実施例1と同様の操作を繰り返して、永久磁石緻密成型体を得た。このとき、露点は−１０℃、酸素分圧は０．０００２ａｔｍであった。

（実施例８）
金型にステアリン酸リチウムを潤滑材として塗布して用いた以外は、実施例1と同様の操作を繰り返して、永久磁石緻密成型体を得た。

（実施例９）
仮成型の成形圧力０．０５ＧＰａに変更した以外は、実施例1と同様の操作を繰り返して、永久磁石緻密成型体を得た。

（実施例１０）
金型のダイ側に図５の要領で溝を設けたものを使用した以外は、実施例1と同様の操作を繰り返して、永久磁石緻密成型体を得た。

（実施例１１）
金型のダイ側に図５の要領で溝を設けたものを使用した以外は、実施例３と同様の操作を繰り返して、永久磁石緻密成型体を得た。

（比較例１）
パンチ/ダイのクリアランス１０μmの金型を用いた以外は、実施例1と同様の操作を繰り返して、永久磁石緻密成型体を得た。

（比較例２）
パンチ/ダイのクリアランス１０μmの金型を用いた以外は、実施例３と同様の操作を繰り返して、永久磁石緻密成型体を得た。

（比較例３）
パンチ/ダイのクリアランス１０μmの金型を用いた以外は、実施例４と同様の操作を繰り返して、永久磁石緻密成型体を得た。

［密度差測定］
上記実施例及び比較例で得られた１０×１０×５ｍｍの磁石緻密成型体を３等分し、約１０×３．３×５ｍｍの素片に切断した。中央に位置していた素片を更に４等分して約２．５×３×５ｍｍの試験片４個に分断した。
得られた試験片につき、アルキメデス法を適用して密度を測定した。４個の試験片のうち中央に位置していた２個のものの平均値と、端部に位置していた２個のものの平均値を求め、中央部の２個の平均値を１としたときの相対密度を算出した。
得られた結果を表３に示す。

図１２は、各実施例の磁石緻密成型体における上記密度分布を示す模式図である。
同図（Ａ）に示すように、各実施例の磁石緻密成型体Ｍは、平面形状が正方形をなす直方体状に成型されているが、この直方体状磁石Ｍの重心と上記正方形における対向する１対の辺の中点同士とを通り上記加圧成型の方向Ｐと平行な長方形状断面Ｒ（長辺がＡＢ）において、この直方体状磁石Ｍは密度差を有している。
即ち、かかる密度差は、上記長方形状断面Ｒにおいて、上記加圧成型方向と垂直をなす１対の辺の中点同士を結んだ線分から両側にその辺長の１／４長までの領域、即ち長辺ＡＢの１／２長の領域の平均密度を１とすると（図１２（Ｂ）参照）、他の領域の平均密度が０．８５〜０．９５程度という関係を満足する。

本発明の高温加圧成型用金型の好ましい実施形態１を示し、図１（Ａ）は、高温加圧成型用金型１０の上面図であり、図１（Ｂ）は、高温加圧成型用金型１０の一部断面を有する正面図である。 金型の実施形態１におけるパンチの形状例を示す図である。 金型の実施形態１におけるダイの形状例を示す図である。 金型の実施形態１における生成ガスの排出例を示す図である。 本発明の高温加圧成型用金型の好ましい実施形態２を示し、図５（Ａ）は、高温加圧成型用金型の上面図であり、図５（Ｂ）は、高温加圧成型用金型の一部断面を有する正面図である。 金型の実施形態２におけるパンチの形状例を示す図である。 金型の実施形態２におけるダイの形状例を示す図である。 本発明の高温加圧成型用金型の好ましい実施形態３を示し、図８（Ａ）は、高温加圧成型用金型の上面図であり、図８（Ｂ）は、高温加圧成型用金型の一部断面を有する正面図である。 金型の実施形態３におけるパンチの形状例を示す図である。 金型の実施形態３におけるダイの形状例を示す図である。 金型の比較例を示す図である。 磁石緻密成型体における密度分布を示す模式図である。

符号の説明

１０ 高温加圧成型用金型
１０Ａ ホルダ
１１ パンチ
１２ ダイ
１４ キャビティー
２０ 原料粉末
３０ 生成ガス排出路
２１０ 高温加圧成型用金型
２１１ パンチ
１１２ ダイ
３１０ 高温加圧成型用金型
３１１ パンチ
３１２ ダイ
ＡＸ 軸方向

Claims (18)

1. 原料粉末を高温加圧成型するために用いる高温加圧成型用金型であって、
   上記原料粉末を高温加圧成型する際に生じる上記原料粉末から上記金型の内部に発生する生成ガスを排出するための生成ガス排出路が、上記金型の内部のキャビティーから上記金型の外部まで連続して形成されていることを特徴とする高温加圧成型用金型。
2. 上記生成ガス排出路は、上記金型の内部の上記キャビティーから上記金型の外部まで連続的して形成されており、少なくとも０．２ｍｍ以上の幅を有する凹部の形状となっていることを特徴とする請求項１に記載の高温加圧成型用金型。
3. 上記生成ガス排出路は、ダイ又はパンチの少なくとも一方において、上記原料粉末が接する上記パンチの面から上記パンチの軸方向に向かって、上記ダイと上記パンチの隙間に沿って上記ダイの上面位置まで連続して形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の高温加圧成型用金型
4. 原料粉末を金型を用いて昇温して加圧成型することで磁石を製造する磁石製造方法であって、
   上記原料粉末を昇温して加圧成型する際に上記原料粉末から上記金型の内部に発生する生成ガスを、上記金型の内部のキャビティーから上記金型の外部へ生成ガス排出路を通じて上記金型の外部に排出させることを特徴とする磁石製造方法。
5. 上記金型内に挿入する上記原料粉末中に、磁石合金粉末の他に熱分解性ガスを発する物質を原料または原料の一部として使用していることを特徴とする請求項４に記載の磁石製造方法。
6. 上記熱分解性ガスを発する物質として、上記原料粉末に希土類有機錯体を使用することを特徴とする請求項５に記載の磁石製造方法。
7. 上記磁石合金粉末が、希土類磁石であることを特徴とする請求項６又は７に記載の磁石製造方法。
8. 上記磁石合金粉末が、ＨＤＤＲ法で製造された粉末であることを特徴とする請求項５〜７のいずれかの１つの項に記載の磁石製造方法。
9. 上記磁石合金粉末が、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系の磁石であることを特徴とする請求項５〜８のいずれかの１つの項に記載の磁石製造方法。
10. 上記熱分解性ガスを発する原料を含有する物質が、上記磁石合金粉末に被覆されていることを特徴とする請求項５〜９のいずれかの１つの項に記載の磁石製造方法。
11. 上記磁石を製造するため上記原料粉末に加えて、上記金型内に上記原料粉末と同時に挿入される物質が、ガス種（Ｃ、Ｏ、Ｈ、及びＮ）から成る群より選ばれた少なくとも１種のガス種元素を含有することを特徴とする請求項１０に記載の磁石製造方法。
12. 上記原料粉末の成型時の雰囲気の酸素分圧が、１０^−１０ａｔｍ以下である不活性ガス雰囲気内で、かつ露点が−２０℃以下であることを特徴とする請求項１１に記載の磁石製造方法。
13. 上記原料粉末の成型時の雰囲気が大気圧より減圧された雰囲気で、加熱と加圧をすることを特徴とする請求項１２に記載の磁石製造方法。
14. 予め、磁場中で配向させて加圧する工程を有し、その圧力が０．０５ＧＰａ以上０．２ＧＰａ以下であることを特徴とする請求項１３に記載の磁石製造方法。
15. 原料粉末を金型を用いて高温加圧成型して製造される磁石であって、
    上記原料粉末を昇温して加圧成型する際に上記原料粉末から上記金型の内部に発生する生成ガスを、上記金型の内部のキャビティーから上記金型の外部へ生成ガス排出路を通じて上記金型の外部に排出して成型されることを特徴とする磁石。
16. 上記金型内に挿入する上記原料粉末中に、磁石合金粉末の他に熱分解性ガスを発する物質を原料または原料の一部として使用していることを特徴とする請求項１５に記載の磁石。
17. 上記熱分解性ガスを発する物質として、上記原料粉末に希土類有機錯体を使用することを特徴とする請求項１６に記載の磁石。
18. 平面形状が正方形をなす直方体状に成型されて成り、この直方体状磁石の重心と上記正方形における対向する１対の辺の中点同士とを通り上記加圧成型の方向と平行な長方形状断面において、この直方体状磁石が密度差を有し、
    この密度差は、上記長方形状断面において、上記加圧成型方向と垂直をなす１対の辺の中点同士を結んだ線分から両側にその辺長の１／４長までの領域の平均密度を１とすると、他の領域の平均密度が０．８５〜０．９５で規定される、ことを特徴とする請求項１５〜１７のいずれか１つの項に記載の磁石。

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