JP2013191609A - Rare earth permanent magnet and method for producing rare earth permanent magnet - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、希土類永久磁石及び希土類永久磁石の製造方法に関する。 The present invention relates to a rare earth permanent magnet and a method for producing a rare earth permanent magnet.
近年、ハイブリッドカーやハードディスクドライブ等に使用される永久磁石モータでは、小型軽量化、高出力化、高効率化が要求されている。そこで、上記永久磁石モータの小型軽量化、高出力化、高効率化を実現するに当たって、モータに埋設される永久磁石について、薄膜化と更なる磁気特性の向上が求められている。 In recent years, permanent magnet motors used in hybrid cars, hard disk drives, and the like have been required to be smaller, lighter, higher in output, and more efficient. Therefore, in order to realize a reduction in size, weight, output, and efficiency of the permanent magnet motor, it is required to make the permanent magnet embedded in the motor thinner and further improve the magnetic characteristics.
ここで、永久磁石モータに用いられる永久磁石の製造方法としては、従来より粉末焼結法が一般的に用いられる。ここで、粉末焼結法は、先ず原材料をジェットミル（乾式粉砕）等により粉砕した磁石粉末を製造する。その後、その磁石粉末を型に入れて、所望の形状にプレス成形する。そして、所望形状に成形された固形状の磁石粉末を所定温度（例えばＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石では１１００℃）で焼結することにより製造する（例えば、特開平２−２６６５０３号公報）。また、一般的に永久磁石では磁気特性を向上させる為に、外部から磁場を印加することによる磁場配向が行われている。そして、従来の粉末焼結法による永久磁石の製造方法では、プレス成形時において型に磁石粉末を充填し、磁場を印加させて磁場配向させた後に圧力をかけ、圧粉された成形体を成形していた。また、他の押出成形法、射出成形法、圧延成形法等による永久磁石の製造方法では、磁場を印加させた雰囲気で圧力をかけて磁石を成形していた。それによって、磁石粉末の磁化容易軸方向が磁場の印加方向に揃った成形体を形成することが可能となる。 Here, as a manufacturing method of the permanent magnet used for the permanent magnet motor, a powder sintering method is generally used conventionally. Here, in the powder sintering method, first, magnet powder obtained by pulverizing raw materials by a jet mill (dry pulverization) or the like is manufactured. Thereafter, the magnet powder is put into a mold and press-molded into a desired shape. And it manufactures by sintering the solid magnet powder shape | molded by the desired shape at predetermined temperature (for example, 1100 degreeC in a Nd-Fe-B type magnet) (for example, Unexamined-Japanese-Patent No. 2-266503). In general, permanent magnets are magnetically oriented by applying a magnetic field from the outside in order to improve magnetic characteristics. In the conventional method for producing a permanent magnet by powder sintering, a magnet powder is filled into a mold at the time of press molding, and a magnetic field is applied to orient the magnetic field, and then pressure is applied to form a compacted compact. Was. Moreover, in the manufacturing method of the permanent magnet by other extrusion molding methods, injection molding methods, rolling molding methods, etc., a magnet was molded by applying pressure in an atmosphere to which a magnetic field was applied. Thereby, it becomes possible to form a molded body in which the easy magnetization axis direction of the magnet powder is aligned with the application direction of the magnetic field.
しかしながら上記した粉末焼結法により永久磁石を製造することとすると、以下の問題点があった。即ち、粉末焼結法では磁場配向させる為にプレス成形した磁石粉末に一定の空隙率を確保する必要がある。そして、一定の空隙率を有する磁石粉末を焼結すると、焼結の際に生じる収縮を均一に行わせることが難しく、焼結後に反りや凹みなどの変形が生じる。また、磁石粉末のプレス時に圧力むらが生じることから、焼結後の磁石の疎密ができて磁石表面に歪みが発生する。従って、従来では予め磁石表面に歪みができることを想定し、所望する形状より大きめのサイズで磁石粉末を圧縮成形する必要があった。そして、焼結後にダイヤモンド切削研磨作業を行い、所望の形状へと修正する加工を行っていた。その結果、製造工程が増加するとともに、製造される永久磁石の品質が低下する虞もあった。 However, if the permanent magnet is manufactured by the above-described powder sintering method, there are the following problems. That is, in the powder sintering method, it is necessary to ensure a certain porosity in the press-molded magnet powder for magnetic field orientation. When magnet powder having a certain porosity is sintered, it is difficult to uniformly contract during the sintering, and deformation such as warpage and dent occurs after sintering. In addition, since pressure unevenness occurs when the magnet powder is pressed, the sintered magnet can be dense and dense, and distortion occurs on the magnet surface. Therefore, conventionally, it was necessary to compress the magnet powder in a size larger than the desired shape, assuming that the magnet surface can be distorted in advance. Then, after sintering, a diamond cutting and polishing operation is performed to correct the shape into a desired shape. As a result, the number of manufacturing steps increases, and the quality of the manufactured permanent magnet may decrease.
また、特に薄膜磁石を上述したように大きめのサイズのバルク体から切り出すことにより製造することとすると、著しい材料歩留まりの低下が生じていた。また、加工工数が大きく増加する問題も生じていた。 In particular, when the thin-film magnet is manufactured by cutting out from a large-sized bulk body as described above, the material yield is significantly reduced. In addition, there has been a problem that the number of processing steps greatly increases.
本発明は前記従来における問題点を解消するためになされたものであり、磁石粉末にバインダーを混合してグリーンシート化するとともに、加熱されたグリーンシートに対して磁場を印加することにより磁場配向を行うことによって、焼結後の磁石において反りや凹みなどの変形が生じることを防止するとともに、磁場配向を適切に行わせることができ、永久磁石の磁気特性を向上させた希土類永久磁石及び希土類永久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 order to solve the above-described problems in the prior art. A magnetic sheet is mixed with a binder to form a green sheet, and a magnetic field is applied to the heated green sheet by applying a magnetic field. By doing so, it is possible to prevent deformation such as warping and dents in the sintered magnet, and to appropriately perform magnetic field orientation, and to improve the magnetic properties of the permanent magnet and the rare earth permanent magnet. It aims at providing the manufacturing method of a magnet.
前記目的を達成するため本願の請求項１に係る希土類永久磁石は、磁石原料を磁石粉末に粉砕する工程と、前記粉砕された磁石粉末とバインダーとが混合された混合物を生成する工程と、前記混合物をホットメルト成形によってシート状に成形したグリーンシートを作製する工程と、前記グリーンシートを加熱するとともに、加熱された前記グリーンシートに対して磁場を印加することにより磁場配向する工程と、磁場配向された前記グリーンシートを焼結する工程と、により製造されることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a rare earth permanent magnet according to claim 1 of the present application includes a step of pulverizing a magnet raw material into magnet powder, a step of generating a mixture in which the pulverized magnet powder and a binder are mixed, and A step of producing a green sheet obtained by forming a mixture into a sheet by hot melt molding, a step of heating the green sheet and applying a magnetic field to the heated green sheet, and a magnetic field orientation And the step of sintering the formed green sheet.
また、請求項２に係る希土類永久磁石は、請求項１に記載の希土類永久磁石であって、前記バインダーは熱可塑性樹脂、長鎖炭化水素、脂肪酸メチルエステル又はそれらの混合物であって、前記磁場配向する工程では、前記グリーンシートを前記バインダーのガラス転移点又は融点以上に加熱することを特徴とする。 A rare earth permanent magnet according to claim 2 is the rare earth permanent magnet according to claim 1, wherein the binder is a thermoplastic resin, a long-chain hydrocarbon, a fatty acid methyl ester, or a mixture thereof, and the magnetic field In the step of orienting, the green sheet is heated to a glass transition point or melting point of the binder.
また、請求項３に係る希土類永久磁石は、請求項１又は請求項２に記載の希土類永久磁石であって、前記グリーンシートを作製する工程では、連続搬送される基材に対して前記混合物を成形することにより前記基材上に前記グリーンシートを作製し、前記磁場配向する工程では、前記基材とともに連続搬送される前記グリーンシートを加熱するとともに前記グリーンシートに対して磁場を印加することを特徴とする。 Moreover, the rare earth permanent magnet according to claim 3 is the rare earth permanent magnet according to claim 1 or 2, wherein, in the step of producing the green sheet, the mixture is applied to a continuously conveyed base material. In the step of forming the green sheet on the base material by molding and orienting the magnetic field, heating the green sheet continuously conveyed with the base material and applying a magnetic field to the green sheet. Features.
また、請求項４に係る希土類永久磁石は、請求項３に記載の希土類永久磁石であって、前記磁場配向する工程は、前記基材とともに連続搬送される前記グリーンシートを、電流を加えたソレノイド内へ通過させることにより、前記グリーンシートに対して磁場を印加することを特徴とする。 Further, the rare earth permanent magnet according to claim 4 is the rare earth permanent magnet according to claim 3, wherein the magnetic field orientation step is a solenoid to which an electric current is applied to the green sheet continuously conveyed with the base material. A magnetic field is applied to the green sheet by passing it inward.
また、請求項５に係る希土類永久磁石は、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の希土類永久磁石であって、前記グリーンシートは長尺シート状であって、前記磁場配向する工程では、前記グリーンシートの面内方向且つ長さ方向に対して磁場を印加することにより磁場配向することを特徴とする。 A rare earth permanent magnet according to claim 5 is the rare earth permanent magnet according to any one of claims 1 to 4, wherein the green sheet is in a long sheet shape, and in the step of magnetic field orientation. The magnetic sheet is oriented by applying a magnetic field in an in-plane direction and a length direction of the green sheet.
また、請求項６に係る希土類永久磁石は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の希土類永久磁石であって、前記グリーンシートは長尺シート状であって、前記磁場配向する工程では、前記グリーンシートの面内方向且つ幅方向に対して磁場を印加することにより磁場配向することを特徴とする。 Further, a rare earth permanent magnet according to claim 6 is the rare earth permanent magnet according to any one of claims 1 to 3, wherein the green sheet is in a long sheet shape, and in the step of magnetic field orientation. The magnetic sheet is oriented by applying a magnetic field in the in-plane direction and the width direction of the green sheet.
また、請求項７に係る希土類永久磁石は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の希土類永久磁石であって、前記磁場配向する工程では、前記グリーンシートの面内垂直方向に対して磁場を印加することにより磁場配向することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の希土類永久磁石。 A rare earth permanent magnet according to claim 7 is the rare earth permanent magnet according to any one of claims 1 to 3, wherein in the magnetic field orientation step, the rare earth permanent magnet is in an in-plane vertical direction of the green sheet. The rare earth permanent magnet according to any one of claims 1 to 3, wherein the magnetic field is oriented by applying a magnetic field.
また、請求項８に係る希土類永久磁石は、請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の希土類永久磁石であって、前記グリーンシートを焼結する前に、前記グリーンシートを非酸化性雰囲気下でバインダー分解温度に一定時間保持することにより前記バインダーを飛散させて除去することを特徴とする。 A rare earth permanent magnet according to claim 8 is the rare earth permanent magnet according to any one of claims 1 to 7, wherein the green sheet is placed in a non-oxidizing atmosphere before the green sheet is sintered. The binder is scattered and removed by holding it at a binder decomposition temperature for a certain period of time.
また、請求項９に係る希土類永久磁石は、請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の希土類永久磁石であって、前記バインダーは、酸素原子を含まないモノマーの重合体又は共重合体からなる熱可塑性樹脂であることを特徴とする。 A rare earth permanent magnet according to claim 9 is the rare earth permanent magnet according to any one of claims 1 to 8, wherein the binder is made of a polymer or copolymer of a monomer not containing oxygen atoms. It is the thermoplastic resin which becomes.
また、請求項１０に係る希土類永久磁石の製造方法は、磁石原料を磁石粉末に粉砕する工程と、前記粉砕された磁石粉末とバインダーとが混合された混合物を生成する工程と、前記混合物をホットメルト成形によってシート状に成形したグリーンシートを作製する工程と、前記グリーンシートを加熱するとともに、加熱された前記グリーンシートに対して磁場を印加することにより磁場配向する工程と、磁場配向された前記グリーンシートを焼結する工程と、を有することを特徴とする。 The method for producing a rare earth permanent magnet according to claim 10 includes a step of pulverizing a magnet raw material into magnet powder, a step of generating a mixture in which the pulverized magnet powder and a binder are mixed, and a step of heating the mixture. A step of producing a green sheet formed into a sheet by melt molding; a step of heating the green sheet and applying a magnetic field to the heated green sheet; and the magnetic field alignment And a step of sintering the green sheet.
また、請求項１１に係る希土類永久磁石の製造方法は、請求項１０に記載の希土類永久磁石の製造方法であって、前記バインダーは熱可塑性樹脂、長鎖炭化水素、脂肪酸メチルエステル又はそれらの混合物であって、前記磁場配向する工程では、前記グリーンシートを前記バインダーのガラス転移点又は融点以上に加熱することを特徴とする。 The method for producing a rare earth permanent magnet according to claim 11 is the method for producing a rare earth permanent magnet according to claim 10, wherein the binder is a thermoplastic resin, a long chain hydrocarbon, a fatty acid methyl ester, or a mixture thereof. In the magnetic field orientation step, the green sheet is heated to a glass transition point or a melting point of the binder.
また、請求項１２に係る希土類永久磁石の製造方法は、請求項１０又は請求項１１に記載の希土類永久磁石の製造方法であって、前記グリーンシートを作製する工程では、連続搬送される基材に対して前記混合物を成形することにより前記基材上に前記グリーンシートを作製し、前記磁場配向する工程では、前記基材とともに連続搬送される前記グリーンシートを加熱するとともに前記グリーンシートに対して磁場を印加することを特徴とする。 Moreover, the manufacturing method of the rare earth permanent magnet which concerns on Claim 12 is a manufacturing method of the rare earth permanent magnet of Claim 10 or Claim 11, Comprising: In the process of producing the said green sheet, the base material conveyed continuously The green sheet is produced on the base material by molding the mixture with respect to the base material, and in the magnetic field orientation step, the green sheet continuously conveyed with the base material is heated and the green sheet is A magnetic field is applied.
また、請求項１３に係る希土類永久磁石の製造方法は、請求項１２に記載の希土類永久磁石の製造方法であって、前記磁場配向する工程は、前記基材とともに連続搬送される前記グリーンシートを、電流を加えたソレノイド内へ通過させることにより、前記グリーンシートに対して磁場を印加することを特徴とする。 Moreover, the manufacturing method of the rare earth permanent magnet which concerns on Claim 13 is a manufacturing method of the rare earth permanent magnet of Claim 12, Comprising: The process of orienting the said magnetic field carries out the said green sheet continuously conveyed with the said base material. A magnetic field is applied to the green sheet by passing it through a solenoid to which an electric current is applied.
また、請求項１４に係る希土類永久磁石の製造方法は、請求項１０乃至請求項１３のいずれかに記載の希土類永久磁石の製造方法であって、前記グリーンシートは長尺シート状であって、前記磁場配向する工程では、前記グリーンシートの面内方向且つ長さ方向に対して磁場を印加することにより磁場配向することを特徴とする。 A method for producing a rare earth permanent magnet according to claim 14 is the method for producing a rare earth permanent magnet according to any one of claims 10 to 13, wherein the green sheet has a long sheet shape, In the magnetic field orientation step, the magnetic field orientation is performed by applying a magnetic field in an in-plane direction and a length direction of the green sheet.
また、請求項１５に係る希土類永久磁石の製造方法は、請求項１０乃至請求項１２のいずれかに記載の希土類永久磁石の製造方法であって、前記グリーンシートは長尺シート状であって、前記磁場配向する工程では、前記グリーンシートの面内方向且つ幅方向に対して磁場を印加することにより磁場配向することを特徴とする。 A method for producing a rare earth permanent magnet according to claim 15 is the method for producing a rare earth permanent magnet according to any one of claims 10 to 12, wherein the green sheet has a long sheet shape, In the magnetic field orientation step, the magnetic field orientation is performed by applying a magnetic field in an in-plane direction and a width direction of the green sheet.
また、請求項１６に係る希土類永久磁石の製造方法は、請求項１０乃至請求項１２のいずれかに記載の希土類永久磁石の製造方法であって、前記磁場配向する工程では、前記グリーンシートの面内垂直方向に対して磁場を印加することにより磁場配向することを特徴とする。 A method for producing a rare earth permanent magnet according to claim 16 is the method for producing a rare earth permanent magnet according to any one of claims 10 to 12, wherein the surface of the green sheet is formed in the magnetic field orientation step. The magnetic field is oriented by applying a magnetic field to the inner vertical direction.
また、請求項１７に係る希土類永久磁石の製造方法は、請求項１０乃至請求項１６のいずれかに記載の希土類永久磁石の製造方法であって、前記グリーンシートを焼結する前に、前記グリーンシートを非酸化性雰囲気下でバインダー分解温度に一定時間保持することにより前記バインダーを飛散させて除去することを特徴とする。 A method for producing a rare earth permanent magnet according to claim 17 is the method for producing a rare earth permanent magnet according to any one of claims 10 to 16, wherein the green sheet is sintered before the green sheet is sintered. The binder is scattered and removed by holding the sheet at a binder decomposition temperature for a certain period of time in a non-oxidizing atmosphere.
更に、請求項１８に係る希土類永久磁石の製造方法は、請求項１０乃至請求項１７のいずれかに記載の希土類永久磁石の製造方法であって、前記バインダーは、酸素原子を含まないモノマーの重合体又は共重合体からなる熱可塑性樹脂であることを特徴とする。 Furthermore, a method for producing a rare earth permanent magnet according to claim 18 is the method for producing a rare earth permanent magnet according to any one of claims 10 to 17, wherein the binder is a monomer heavy containing no oxygen atom. It is a thermoplastic resin made of a polymer or a copolymer.
前記構成を有する請求項１に記載の希土類永久磁石によれば、磁石粉末とバインダーとを混合し、ホットメルト成形により成形したグリーンシートを焼結した磁石により永久磁石を構成するので、焼結による収縮が均一となることにより焼結後の反りや凹みなどの変形が生じず、また、プレス時の圧力むらが無くなることから、従来行っていた焼結後の修正加工をする必要がなく、製造工程を簡略化することができる。それにより、高い寸法精度で永久磁石を成形可能となる。また、永久磁石を薄膜化した場合であっても、材料歩留まりを低下させることなく、加工工数が増加することも防止できる。また、成形したグリーンシートを加熱するとともに、加熱されたグリーンシートに対して磁場を印加することにより磁場配向を行うので、成形後であってもグリーンシートに対する磁場配向を適切に行わせることができ、永久磁石の磁気特性を向上させることが可能となる。また、磁場配向時において液寄り、即ち、グリーンシートの厚みの偏りが生じる虞が無い。更に、均一磁場中に搬送され、加熱されることでバインダーの粘度低下が生じ、均一磁場中の回転トルクのみで、一様なＣ軸配向が可能となる。また、バインダーが十分に絡まり合った状態となるので、脱バインダー工程での層間剥離が生じる虞が無い。 According to the rare earth permanent magnet of claim 1 having the above configuration, the permanent magnet is composed of a magnet obtained by mixing magnet powder and a binder and sintering a green sheet formed by hot melt molding. Uniform shrinkage does not cause deformation such as warping or dents after sintering, and there is no pressure unevenness during pressing, eliminating the need for conventional post-sintering correction and manufacturing. The process can be simplified. Thereby, a permanent magnet can be formed with high dimensional accuracy. Further, even when the permanent magnet is thinned, it is possible to prevent the processing man-hours from increasing without reducing the material yield. Moreover, since the magnetic field orientation is performed by heating the molded green sheet and applying a magnetic field to the heated green sheet, the magnetic field orientation can be appropriately performed on the green sheet even after molding. The magnetic characteristics of the permanent magnet can be improved. In addition, there is no risk of liquid deviation, that is, uneven thickness of the green sheet during magnetic field orientation. Furthermore, the viscosity of the binder is lowered by being transported and heated in a uniform magnetic field, and uniform C-axis orientation is possible only by the rotational torque in the uniform magnetic field. Moreover, since the binder is in a sufficiently entangled state, there is no possibility of delamination in the debinding process.
また、請求項２に記載の希土類永久磁石によれば、磁場配向する工程においてグリーンシートをバインダーのガラス転移点又は融点以上に加熱することにより軟化したグリーンシートに対して磁場配向を行うので、磁場配向を適切に行わせることが可能となる。 According to the rare earth permanent magnet of claim 2, magnetic field orientation is performed on the green sheet softened by heating the green sheet above the glass transition point or melting point of the binder in the magnetic field orientation step. Orientation can be performed appropriately.
また、請求項３に記載の希土類永久磁石によれば、連続搬送される基材に対して混合物を成形することによりグリーンシートを作製し、基材とともに連続搬送されるグリーンシートを加熱するとともにグリーンシートに対して磁場を印加することにより磁場配向が行われるので、グリーンシートの作製から加熱及び磁場配向までを連続した工程で行うことができ、製造工程の簡略化及び生産性の向上を実現することが可能となる。 According to the rare earth permanent magnet of claim 3, a green sheet is produced by forming a mixture on a continuously conveyed substrate, and the green sheet continuously conveyed with the substrate is heated and green Since magnetic field orientation is performed by applying a magnetic field to the sheet, it is possible to carry out from the production of green sheets to heating and magnetic field orientation in a continuous process, thereby realizing simplification of the manufacturing process and improvement of productivity. It becomes possible.
また、請求項４に記載の希土類永久磁石によれば、基材とともに連続搬送されるグリーンシートを、電流を加えたソレノイド内へ通過させることにより、グリーンシートに対して磁場を印加するので、グリーンシートに対して均一な磁場を印加することが可能となり、磁場配向を均一且つ適切に行うことが可能となる。 According to the rare earth permanent magnet of claim 4, a magnetic sheet is applied to the green sheet by passing the green sheet continuously conveyed with the base material through a solenoid to which current is applied. A uniform magnetic field can be applied to the sheet, and the magnetic field orientation can be uniformly and appropriately performed.
また、請求項５に記載の希土類永久磁石によれば、グリーンシートは長尺シート状であって、磁場配向する工程では、グリーンシートの面内方向且つ長さ方向に対して磁場を印加することにより磁場配向するので、磁場配向を適切に行わせることができ、永久磁石の磁気特性を向上させることが可能となる。また、磁場を印加する際に、グリーンシートの表面が逆立つ虞もない。 According to the rare earth permanent magnet of claim 5, the green sheet is in the form of a long sheet, and in the step of magnetic field orientation, a magnetic field is applied in the in-plane direction and the length direction of the green sheet. Therefore, the magnetic field orientation can be appropriately performed, and the magnetic characteristics of the permanent magnet can be improved. In addition, there is no possibility that the surface of the green sheet stands upside down when a magnetic field is applied.
また、請求項６に記載の希土類永久磁石によれば、グリーンシートは長尺シート状であって、磁場配向する工程では、グリーンシートの面内方向且つ幅方向に対して磁場を印加することにより磁場配向するので、磁場配向を適切に行わせることができ、永久磁石の磁気特性を向上させることが可能となる。また、磁場を印加する際に、グリーンシートの表面が逆立つ虞もない。 According to the rare earth permanent magnet of claim 6, the green sheet is in the form of a long sheet, and in the step of magnetic field orientation, a magnetic field is applied in the in-plane direction and the width direction of the green sheet. Since the magnetic field is oriented, the magnetic field orientation can be appropriately performed, and the magnetic characteristics of the permanent magnet can be improved. In addition, there is no possibility that the surface of the green sheet stands upside down when a magnetic field is applied.
また、請求項７に記載の希土類永久磁石によれば、磁場配向する工程では、グリーンシートの面内垂直方向に対して磁場を印加することにより磁場配向するので、Ｃ軸（磁化容易軸）を厚さ方向とした薄膜の異方性磁石とすることが可能となる。 According to the rare earth permanent magnet according to claim 7, in the magnetic field orientation step, the magnetic field orientation is performed by applying a magnetic field to the in-plane vertical direction of the green sheet. A thin film anisotropic magnet having a thickness direction can be obtained.
また、請求項８に記載の希土類永久磁石によれば、グリーンシートを焼結する前に、グリーンシートを非酸化性雰囲気下でバインダー分解温度に一定時間保持することによりバインダーを飛散させて除去するので、磁石粒子の含有する炭素量を予め低減させることができる。その結果、焼結後の磁石の主相と粒界相との間に空隙を生じさせることなく、また、磁石全体を緻密に焼結することが可能となり、保磁力が低下することを防止できる。また、焼結後の磁石の主相内にαＦｅが多数析出することなく、磁石特性を大きく低下させることがない。 Moreover, according to the rare earth permanent magnet of claim 8, before the green sheet is sintered, the binder is scattered and removed by holding the green sheet at a binder decomposition temperature in a non-oxidizing atmosphere for a certain period of time. Therefore, the amount of carbon contained in the magnet particles can be reduced in advance. As a result, it is possible to sinter the entire magnet densely without generating voids between the main phase and the grain boundary phase of the sintered magnet, and to prevent the coercive force from being lowered. . Further, a large number of αFe is not precipitated in the main phase of the magnet after sintering, and the magnet characteristics are not greatly deteriorated.
また、請求項９に記載の希土類永久磁石によれば、バインダーは、酸素原子を含まないモノマーの重合体又は共重合体からなる熱可塑性樹脂であるので、磁石内に含有する酸素量を低減させることができる。また、加熱することにより一旦成形されたグリーンシートを軟化させることができ、磁場配向を適切に行わせることが可能となる。 According to the rare earth permanent magnet according to claim 9, since the binder is a thermoplastic resin made of a polymer or copolymer of a monomer that does not contain oxygen atoms, the amount of oxygen contained in the magnet is reduced. be able to. Moreover, the green sheet once formed can be softened by heating, and the magnetic field orientation can be appropriately performed.
また、請求項１０に記載の希土類永久磁石の製造方法によれば、磁石粉末とバインダーとを混合し、ホットメルト成形により成形したグリーンシートを焼結した磁石により永久磁石を製造するので、焼結による収縮が均一となることにより焼結後の反りや凹みなどの変形が生じず、また、プレス時の圧力むらが無くなることから、従来行っていた焼結後の修正加工をする必要がなく、製造工程を簡略化することができる。それにより、高い寸法精度で永久磁石を成形可能となる。また、永久磁石を薄膜化した場合であっても、材料歩留まりを低下させることなく、加工工数が増加することも防止できる。また、成形したグリーンシートを加熱するとともに、加熱されたグリーンシートに対して磁場を印加することにより磁場配向を行うので、成形後であってもグリーンシートに対する磁場配向を適切に行わせることができ、永久磁石の磁気特性を向上させることが可能となる。また、磁場配向時において液寄り、即ち、グリーンシートの厚みの偏りが生じる虞が無い。更に、均一磁場中に搬送され、加熱されることでバインダーの粘度低下が生じ、均一磁場中の回転トルクのみで、一様なＣ軸配向が可能となる。更に、厚さ１ｍｍを越えるグリーンシートを作成した場合でも発泡することなく、また、バインダーが十分に絡まり合った状態となるので、脱バインダー工程での層間剥離が生じる虞が無い。 Further, according to the method for producing a rare earth permanent magnet according to claim 10, the permanent magnet is produced by mixing the magnet powder and the binder and sintering the green sheet formed by hot melt molding. Due to the uniform shrinkage caused by deformation, deformation such as warping and dent after sintering does not occur, and pressure unevenness at the time of pressing is eliminated, so there is no need for conventional post-sintering correction processing, The manufacturing process can be simplified. Thereby, a permanent magnet can be formed with high dimensional accuracy. Further, even when the permanent magnet is thinned, it is possible to prevent the processing man-hours from increasing without reducing the material yield. Moreover, since the magnetic field orientation is performed by heating the molded green sheet and applying a magnetic field to the heated green sheet, the magnetic field orientation can be appropriately performed on the green sheet even after molding. The magnetic characteristics of the permanent magnet can be improved. In addition, there is no risk of liquid deviation, that is, uneven thickness of the green sheet during magnetic field orientation. Furthermore, the viscosity of the binder is lowered by being transported and heated in a uniform magnetic field, and uniform C-axis orientation is possible only by the rotational torque in the uniform magnetic field. Furthermore, even when a green sheet having a thickness of more than 1 mm is prepared, foaming does not occur and the binder is sufficiently entangled, so there is no possibility of delamination in the debinding process.
また、請求項１１に記載の希土類永久磁石の製造方法によれば、磁場配向する工程においてグリーンシートをバインダーのガラス転移点又は融点以上に加熱することにより軟化したグリーンシートに対して磁場配向を行うので、磁場配向を適切に行わせることが可能となる。 According to the method for producing a rare earth permanent magnet according to claim 11, the magnetic field orientation is performed on the green sheet softened by heating the green sheet to a glass transition point or a melting point or higher of the binder in the magnetic field orientation step. As a result, the magnetic field orientation can be appropriately performed.
また、請求項１２に記載の希土類永久磁石の製造方法によれば、連続搬送される基材に対して混合物を成形することによりグリーンシートを作製し、基材とともに連続搬送されるグリーンシートを加熱するとともにグリーンシートに対して磁場を印加することにより磁場配向が行われるので、グリーンシートの作製から加熱及び磁場配向までを連続した工程で行うことができ、製造工程の簡略化及び生産性の向上を実現することが可能となる。 According to the method for producing a rare earth permanent magnet according to claim 12, a green sheet is produced by forming a mixture on a continuously conveyed base material, and the green sheet continuously conveyed with the base material is heated. In addition, since magnetic field orientation is performed by applying a magnetic field to the green sheet, the production process from green sheet to heating and magnetic field orientation can be performed in a continuous process, simplifying the manufacturing process and improving productivity. Can be realized.
また、請求項１３に記載の希土類永久磁石の製造方法によれば、基材とともに連続搬送されるグリーンシートを、電流を加えたソレノイド内へ通過させることにより、グリーンシートに対して磁場を印加するので、グリーンシートに対して均一な磁場を印加することが可能となり、磁場配向を均一且つ適切に行うことが可能となる。 According to the method for manufacturing a rare earth permanent magnet according to claim 13, a magnetic field is applied to the green sheet by passing the green sheet continuously conveyed with the base material through a solenoid to which an electric current is applied. As a result, a uniform magnetic field can be applied to the green sheet, and the magnetic field orientation can be uniformly and appropriately performed.
また、請求項１４に記載の希土類永久磁石の製造方法によれば、グリーンシートは長尺シート状であって、磁場配向する工程では、グリーンシートの面内方向且つ長さ方向に対して磁場を印加することにより磁場配向するので、磁場配向を適切に行わせることができ、永久磁石の磁気特性を向上させることが可能となる。また、磁場を印加する際に、グリーンシートの表面が逆立つ虞もない。 According to the method for manufacturing a rare earth permanent magnet according to claim 14, the green sheet is in the form of a long sheet, and in the step of magnetic field orientation, a magnetic field is applied to the in-plane direction and the length direction of the green sheet. By applying the magnetic field, the magnetic field orientation can be appropriately performed, and the magnetic characteristics of the permanent magnet can be improved. In addition, there is no possibility that the surface of the green sheet stands upside down when a magnetic field is applied.
また、請求項１５に記載の希土類永久磁石の製造方法によれば、グリーンシートは長尺シート状であって、磁場配向する工程では、グリーンシートの面内方向且つ幅方向に対して磁場を印加することにより磁場配向するので、磁場配向を適切に行わせることができ、永久磁石の磁気特性を向上させることが可能となる。また、磁場を印加する際に、グリーンシートの表面が逆立つ虞もない。 According to the method for producing a rare earth permanent magnet according to claim 15, the green sheet is in the form of a long sheet, and in the step of magnetic field orientation, a magnetic field is applied in the in-plane direction and the width direction of the green sheet. By doing so, the magnetic field orientation can be appropriately performed, and the magnetic characteristics of the permanent magnet can be improved. In addition, there is no possibility that the surface of the green sheet stands upside down when a magnetic field is applied.
また、請求項１６に記載の希土類永久磁石によれば、磁場配向する工程では、グリーンシートの面内垂直方向に対して磁場を印加することにより磁場配向するので、Ｃ軸（磁化容易軸）を厚さ方向とした薄膜の異方性磁石を製造することが可能となる。 In the rare earth permanent magnet according to claim 16, in the step of magnetic field orientation, the magnetic field is oriented by applying a magnetic field to the in-plane vertical direction of the green sheet. It is possible to manufacture a thin film anisotropic magnet having a thickness direction.
また、請求項１７に記載の希土類永久磁石の製造方法によれば、グリーンシートを焼結する前に、グリーンシートを非酸化性雰囲気下でバインダー分解温度に一定時間保持することによりバインダーを飛散させて除去するので、磁石粒子の含有する炭素量を予め低減させることができる。その結果、焼結後の磁石の主相と粒界相との間に空隙を生じさせることなく、また、磁石全体を緻密に焼結することが可能となり、保磁力が低下することを防止できる。また、焼結後の磁石の主相内にαＦｅが多数析出することなく、磁石特性を大きく低下させることがない。 According to the method for producing a rare earth permanent magnet according to claim 17, before the green sheet is sintered, the binder is scattered by holding the green sheet at a binder decomposition temperature in a non-oxidizing atmosphere for a certain time. Therefore, the amount of carbon contained in the magnet particles can be reduced in advance. As a result, it is possible to sinter the entire magnet densely without generating voids between the main phase and the grain boundary phase of the sintered magnet, and to prevent the coercive force from being lowered. . Further, a large number of αFe is not precipitated in the main phase of the magnet after sintering, and the magnet characteristics are not greatly deteriorated.
更に、請求項１８に記載の希土類永久磁石の製造方法によれば、バインダーは、酸素原子を含まないモノマーの重合体又は共重合体からなる熱可塑性樹脂であるので、磁石内に含有する酸素量を低減させることができる。また、加熱することにより一旦成形されたグリーンシートを軟化させることができ、磁場配向を適切に行わせることが可能となる。 Furthermore, according to the method for producing a rare earth permanent magnet according to claim 18, since the binder is a thermoplastic resin made of a polymer or copolymer of a monomer not containing oxygen atoms, the amount of oxygen contained in the magnet Can be reduced. Moreover, the green sheet once formed can be softened by heating, and the magnetic field orientation can be appropriately performed.
以下、本発明に係る希土類永久磁石及び希土類永久磁石の製造方法について具体化した一実施形態について以下に図面を参照しつつ詳細に説明する。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment embodying a rare earth permanent magnet and a method for producing a rare earth permanent magnet according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
［永久磁石の構成］
先ず、本発明に係る永久磁石１の構成について説明する。図１は本発明に係る永久磁石１を示した全体図である。尚、図１に示す永久磁石１は扇型形状を備えるが、永久磁石１の形状は打ち抜き形状によって変化する。
本発明に係る永久磁石１はＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系の異方性磁石である。尚、各成分の含有量はＮｄ：２７〜４０ｗｔ％、Ｂ：０．８〜２ｗｔ％、Ｆｅ（電解鉄）：６０〜７０ｗｔ％とする。また、磁気特性向上の為、Ｄｙ、Ｔｂ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｇａ、Ｎｂ、Ｖ、Ｐｒ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、Ａｇ、Ｂｉ、Ｚｎ、Ｍｇ等の他元素を少量含んでも良い。図１は本実施形態に係る永久磁石１を示した全体図である。
[Configuration of permanent magnet]
First, the configuration of the permanent magnet 1 according to the present invention will be described. FIG. 1 is an overall view showing a permanent magnet 1 according to the present invention. The permanent magnet 1 shown in FIG. 1 has a fan shape, but the shape of the permanent magnet 1 varies depending on the punched shape.
The permanent magnet 1 according to the present invention is an Nd—Fe—B anisotropic magnet. In addition, content of each component shall be Nd: 27-40 wt%, B: 0.8-2 wt%, Fe (electrolytic iron): 60-70 wt%. In order to improve magnetic properties, other elements such as Dy, Tb, Co, Cu, Al, Si, Ga, Nb, V, Pr, Mo, Zr, Ta, Ti, W, Ag, Bi, Zn, and Mg are added. May contain a small amount. FIG. 1 is an overall view showing a permanent magnet 1 according to the present embodiment.
ここで、永久磁石１は例えば０．０５ｍｍ〜１０ｍｍ（例えば１ｍｍ）の厚さを備えた薄膜状の永久磁石である。そして、後述のように磁石粉末とバインダーとが混合された混合物（コンパウンド）からシート状に成形された成形体（グリーンシート）を焼結することによって作製される。 Here, the permanent magnet 1 is a thin film-like permanent magnet having a thickness of, for example, 0.05 mm to 10 mm (for example, 1 mm). And it produces by sintering the molded object (green sheet) shape | molded in the sheet form from the mixture (compound) with which the magnetic powder and the binder were mixed as mentioned later.
また、本発明では磁石粉末に混合されるバインダーは、樹脂や長鎖炭化水素や脂肪酸メチルエステルやそれらの混合物等が用いられる。
更に、バインダーに樹脂を用いる場合には、構造中に酸素原子を含まず、且つ解重合性のあるポリマーを用いるのが好ましい。また、後述のようにホットメルト成形によりグリーンシートを成形する場合には、成形されたグリーンシートを加熱して軟化した状態で磁場配向を行う為に、熱可塑性樹脂が用いられる。具体的には以下の一般式（３）に示されるモノマーから選ばれる１種又は２種以上の重合体又は共重合体からなるポリマーが該当する。
Furthermore, when a resin is used for the binder, it is preferable to use a polymer that does not contain an oxygen atom in the structure and has a depolymerization property. Further, when a green sheet is formed by hot melt molding as will be described later, a thermoplastic resin is used to perform magnetic field orientation in a state where the formed green sheet is heated and softened. Specifically, the polymer which consists of a 1 type, or 2 or more types of polymer or copolymer chosen from the monomer shown by the following general formula (3) corresponds.
上記条件に該当するポリマーとしては、例えばイソブチレンの重合体であるポリイソブチレン（ＰＩＢ）、イソプレンの重合体であるポリイソプレン（イソプレンゴム、ＩＲ）、１，３−ブタジエンの重合体であるポリブタジエン（ブタジエンゴム、ＢＲ）、スチレンの重合体であるポリスチレン、スチレンとイソプレンの共重合体であるスチレン−イソプレンブロック共重合体（ＳＩＳ）、イソブチレンとイソプレンの共重合体であるブチルゴム（ＩＩＲ）、スチレンとブタジエンの共重合体であるスチレン−ブタジエンブロック共重合体（ＳＢＳ）、２−メチル−１−ペンテンの重合体である２−メチル−１−ペンテン重合樹脂、２−メチル−１−ブテンの重合体である２−メチル−１−ブテン重合樹脂、α−メチルスチレンの重合体であるα−メチルスチレン重合樹脂等がある。尚、α−メチルスチレン重合樹脂は柔軟性を与えるために低分子量のポリイソブチレンを添加することが望ましい。また、バインダーに用いる樹脂としては、酸素原子を含むモノマーの重合体又は共重合体（例えば、ポリブチルメタクリレートやポリメチルメタクリレート等）を少量含む構成としても良い。更に、上記一般式（３）に該当しないモノマーが一部共重合していても良い。その場合であっても、本願発明の目的を達成することが可能である。
尚、バインダーに用いる樹脂としては、磁場配向を適切に行う為に２５０℃以下で軟化する熱可塑性樹脂、より具体的にはガラス転移点又は融点が２５０℃以下の熱可塑性樹脂を用いることが望ましい。
Examples of the polymer satisfying the above conditions include polyisobutylene (PIB), which is a polymer of isobutylene, polyisoprene (isoprene rubber, IR), which is a polymer of isoprene, and polybutadiene (butadiene) that is a polymer of 1,3-butadiene. Rubber, BR), polystyrene as a polymer of styrene, styrene-isoprene block copolymer (SIS) as a copolymer of styrene and isoprene, butyl rubber (IIR) as a copolymer of isobutylene and isoprene, styrene and butadiene A styrene-butadiene block copolymer (SBS) which is a copolymer of 2-methyl-1-pentene, a 2-methyl-1-pentene polymer which is a polymer of 2-methyl-1-pentene, and a polymer of 2-methyl-1-butene. A 2-methyl-1-butene polymer, a polymer of α-methylstyrene. That there is α- methyl styrene polymer resin. In addition, it is desirable to add a low molecular weight polyisobutylene to the α-methylstyrene polymer resin in order to give flexibility. The resin used for the binder may include a small amount of a polymer or copolymer of a monomer containing an oxygen atom (for example, polybutyl methacrylate, polymethyl methacrylate, etc.). Furthermore, some monomers not corresponding to the above general formula (3) may be copolymerized. Even in that case, it is possible to achieve the object of the present invention.
As the resin used for the binder, it is desirable to use a thermoplastic resin that softens at 250 ° C. or lower, more specifically a thermoplastic resin having a glass transition point or a melting point of 250 ° C. or lower in order to appropriately perform magnetic field orientation. .
一方、バインダーに長鎖炭化水素を用いる場合には、室温で固体、室温以上で液体である長鎖飽和炭化水素（長鎖アルカン）を用いるのが好ましい。具体的には炭素数が１８以上である長鎖飽和炭化水素を用いるのが好ましい。そして、後述のようにホットメルト成形により成形されたグリーンシートを磁場配向する際には、グリーンシートを長鎖炭化水素の融点以上で加熱して軟化した状態で磁場配向を行う。 On the other hand, when a long-chain hydrocarbon is used as the binder, it is preferable to use a long-chain saturated hydrocarbon (long-chain alkane) that is solid at room temperature and liquid at room temperature or higher. Specifically, it is preferable to use a long-chain saturated hydrocarbon having 18 or more carbon atoms. When a green sheet formed by hot melt molding is magnetically oriented as described later, the green sheet is heated and softened at a temperature equal to or higher than the melting point of the long-chain hydrocarbon, and magnetic field orientation is performed.
また、バインダーに脂肪酸メチルエステルを用いる場合においても同様に、室温で固体、室温以上で液体であるステアリン酸メチルやドコサン酸メチル等を用いるのが好ましい。そして、後述のようにホットメルト成形により成形されたグリーンシートを磁場配向する際には、グリーンシートを脂肪酸メチルエステルの融点以上で加熱して軟化した状態で磁場配向を行う。 Similarly, when fatty acid methyl ester is used as the binder, it is preferable to use methyl stearate, methyl docosanoate or the like that is solid at room temperature and liquid at room temperature or higher. And when the green sheet shape | molded by hot-melt shaping | molding so that it may mention later is magnetic field orientation, magnetic field orientation is performed in the state which heated the green sheet above melting | fusing point of fatty acid methyl ester, and was softened.
グリーンシートを作製する際に磁石粉末に混合されるバインダーとして上記条件を満たすバインダーを用いることによって、磁石内に含有する炭素量及び酸素量を低減させることが可能となる。具体的には、焼結後に磁石に残存する炭素量を２０００ｐｐｍ以下、より好ましくは１０００ｐｐｍ以下とする。また、焼結後に磁石に残存する酸素量を５０００ｐｐｍ以下、より好ましくは２０００ｐｐｍ以下とする。 By using a binder that satisfies the above conditions as a binder to be mixed with the magnet powder when producing the green sheet, the amount of carbon and the amount of oxygen contained in the magnet can be reduced. Specifically, the amount of carbon remaining in the magnet after sintering is 2000 ppm or less, more preferably 1000 ppm or less. Further, the amount of oxygen remaining in the magnet after sintering is set to 5000 ppm or less, more preferably 2000 ppm or less.
また、バインダーの添加量は、加熱溶融したコンパウンドをシート状に成形する際にシートの厚み精度を向上させる為に、磁石粒子間の空隙を適切に充填する量とする。例えば、磁石粉末とバインダーの合計量に対するバインダーの比率が、１ｗｔ％〜４０ｗｔ％、より好ましくは２ｗｔ％〜３０ｗｔ％、更に好ましくは３ｗｔ％〜２０ｗｔ％とする。 The amount of the binder added is an amount that appropriately fills the gaps between the magnet particles in order to improve the sheet thickness accuracy when the heated and melted compound is formed into a sheet. For example, the ratio of the binder to the total amount of the magnet powder and the binder is 1 wt% to 40 wt%, more preferably 2 wt% to 30 wt%, and still more preferably 3 wt% to 20 wt%.
［永久磁石の製造方法］
次に、本発明に係る永久磁石１の製造方法について図２を用いて説明する。図２は本実施形態に係る永久磁石１の製造工程を示した説明図である。
[Permanent magnet manufacturing method]
Next, a method for manufacturing the permanent magnet 1 according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 is an explanatory view showing a manufacturing process of the permanent magnet 1 according to the present embodiment.
先ず、所定分率のＮｄ−Ｆｅ−Ｂ（例えばＮｄ：３２．７ｗｔ％、Ｆｅ（電解鉄）：６５．９６ｗｔ％、Ｂ：１．３４ｗｔ％）からなる、インゴットを製造する。その後、インゴットをスタンプミルやクラッシャー等によって２００μｍ程度の大きさに粗粉砕する。若しくは、インゴットを溶解し、ストリップキャスト法でフレークを作製し、水素解砕法で粗粉化する。 First, an ingot made of a predetermined fraction of Nd—Fe—B (for example, Nd: 32.7 wt%, Fe (electrolytic iron): 65.96 wt%, B: 1.34 wt%) is manufactured. Thereafter, the ingot is roughly pulverized to a size of about 200 μm by a stamp mill or a crusher. Alternatively, the ingot is melted, flakes are produced by strip casting, and coarsely pulverized by hydrogen crushing.
次いで、粗粉砕した磁石粉末を、（ａ）酸素含有量が実質的に０％の窒素ガス、Ａｒガス、Ｈｅガスなど不活性ガスからなる雰囲気中、又は（ｂ）酸素含有量が０．０００１〜０．５％の窒素ガス、Ａｒガス、Ｈｅガスなど不活性ガスからなる雰囲気中で、ジェットミル１１により微粉砕し、所定サイズ以下（例えば１．０μｍ〜５．０μｍ）の平均粒径を有する微粉末とする。尚、酸素濃度が実質的に０％とは、酸素濃度が完全に０％である場合に限定されず、微粉の表面にごく僅かに酸化被膜を形成する程度の量の酸素を含有しても良いことを意味する。尚、磁石原料の粉砕方法としては湿式粉砕を用いても良い。例えばビーズミルによる湿式粉砕では、粗粉砕した磁石粉末に対してトルエンを溶媒として用い、所定サイズ以下（例えば０．１μｍ〜５．０μｍ）の平均粒径まで微粉砕を行う。その後、湿式粉砕後の有機溶媒に含まれる磁石粉末を真空乾燥などで乾燥させ、乾燥した磁石粉末を取り出す。また、有機溶媒から磁石粉末を取り出すことなくバインダーを有機溶媒中に更に添加して混練し、その後に有機溶媒を揮発させて後述のコンパウンド１２を得る構成としても良い。 Subsequently, the coarsely pulverized magnet powder is either (a) in an atmosphere made of an inert gas such as nitrogen gas, Ar gas, or He gas having substantially 0% oxygen content, or (b) having an oxygen content of 0.0001. Finely pulverized by a jet mill 11 in an atmosphere made of an inert gas such as nitrogen gas, Ar gas, and He gas of ˜0.5%, and an average particle size of not more than a predetermined size (for example, 1.0 μm to 5.0 μm) It is set as the fine powder which has. The oxygen concentration of substantially 0% is not limited to the case where the oxygen concentration is completely 0%, and even if it contains an amount of oxygen that forms a very slight oxide film on the surface of the fine powder. Means good. Note that wet pulverization may be used as a method for pulverizing the magnet raw material. For example, in wet pulverization using a bead mill, the coarsely pulverized magnet powder is finely pulverized to an average particle size of a predetermined size or less (for example, 0.1 μm to 5.0 μm) using toluene as a solvent. Thereafter, the magnet powder contained in the organic solvent after the wet pulverization is dried by vacuum drying or the like, and the dried magnet powder is taken out. Alternatively, a binder may be further added and kneaded in the organic solvent without taking out the magnet powder from the organic solvent, and then the organic solvent is volatilized to obtain a compound 12 described later.
上記湿式粉砕を用いることによって、乾式粉砕と比べて磁石原料をより微小な粒径まで粉砕することが可能となる。但し、湿式粉砕を行うこととすれば、後に真空乾燥等を行うことによって有機溶媒を揮発させたとしても有機溶媒等の有機化合物が磁石内に残留する問題が有る。しかしながら、後述の仮焼処理を行うことによって、バインダーとともに残留した有機化合物を熱分解し、磁石内から炭素を除去することが可能となる。 By using the wet pulverization, the magnet raw material can be pulverized to a finer particle size than dry pulverization. However, if wet pulverization is performed, there is a problem that an organic compound such as an organic solvent remains in the magnet even if the organic solvent is volatilized later by vacuum drying or the like. However, by performing the calcining process described later, the organic compound remaining together with the binder can be thermally decomposed to remove carbon from the magnet.
次に、ジェットミル１１等で微粉砕された磁石粉末にバインダーを混合することにより、磁石粉末とバインダーからなる粉末状の混合物（コンパウンド）１２を作製する。ここで、バインダーとしては、上述したように樹脂や長鎖炭化水素や脂肪酸メチルエステルやそれらの混合物等が用いられる。例えば、樹脂を用いる場合には構造中に酸素原子を含まず、且つ解重合性のあるポリマーからなる熱可塑性樹脂を用い、一方、長鎖炭化水素を用いる場合には、室温で固体、室温以上で液体である長鎖飽和炭化水素（長鎖アルカン）を用いるのが好ましい。また、脂肪酸メチルエステルを用いる場合には、ステアリン酸メチルやドコサン酸メチル等を用いるのが好ましい。また、バインダーの添加量は、上述したように添加後のコンパウンド１２における磁石粉末とバインダーの合計量に対するバインダーの比率が、１ｗｔ％〜４０ｗｔ％、より好ましくは２ｗｔ％〜３０ｗｔ％、更に好ましくは３ｗｔ％〜２０ｗｔ％となる量とする。尚、バインダーの添加は、窒素ガス、Ａｒガス、Ｈｅガスなど不活性ガスからなる雰囲気で行う。尚、磁石粉末とバインダーとの混合は、例えば有機溶媒に磁石粉末とバインダーとをそれぞれ投入し、攪拌機で攪拌することにより行う。そして、攪拌後に磁石粉末とバインダーとを含む有機溶媒を加熱して有機溶媒を気化させることにより、コンパウンド１２を抽出する。また、磁石粉末とバインダーとの混合は、窒素ガス、Ａｒガス、Ｈｅガスなど不活性ガスからなる雰囲気で行うことが望ましい。また、特に磁石粉末を湿式法で粉砕した場合においては、粉砕に用いた有機溶媒から磁石粉末を取り出すことなくバインダーを有機溶媒中に添加して混練し、その後に有機溶媒を揮発させて後述のコンパウンド１２を得る構成としても良い。 Next, a powdery mixture (compound) 12 composed of the magnet powder and the binder is prepared by mixing the binder with the magnet powder finely pulverized by the jet mill 11 or the like. Here, as the binder, resin, long chain hydrocarbon, fatty acid methyl ester, a mixture thereof, or the like is used as described above. For example, when a resin is used, a thermoplastic resin made of a depolymerizable polymer that does not contain an oxygen atom in the structure is used. On the other hand, when a long-chain hydrocarbon is used, the resin is solid at room temperature or above room temperature. It is preferable to use a long-chain saturated hydrocarbon (long-chain alkane) that is liquid. When fatty acid methyl ester is used, it is preferable to use methyl stearate, methyl docosanoate or the like. In addition, as described above, the amount of the binder is such that the ratio of the binder to the total amount of the magnet powder and the binder in the compound 12 after the addition is 1 wt% to 40 wt%, more preferably 2 wt% to 30 wt%, still more preferably 3 wt%. % To 20 wt%. The binder is added in an atmosphere made of an inert gas such as nitrogen gas, Ar gas, or He gas. The mixing of the magnet powder and the binder is performed, for example, by putting the magnet powder and the binder in an organic solvent and stirring with a stirrer. And the compound 12 is extracted by heating the organic solvent containing magnet powder and a binder after stirring, and vaporizing an organic solvent. The mixing of the magnet powder and the binder is preferably performed in an atmosphere made of an inert gas such as nitrogen gas, Ar gas, or He gas. In particular, when the magnet powder is pulverized by a wet method, the binder is added to the organic solvent and kneaded without taking out the magnet powder from the organic solvent used for pulverization, and then the organic solvent is volatilized to be described later. It is good also as a structure which obtains the compound 12. FIG.
続いて、コンパウンド１２を加熱することによりコンパウンド１２を溶融し、流体状にしてからセパレータ等の支持基材１３上に塗工するホットメルト塗工を行う。その後、放熱して凝固させることにより、支持基材１３上に長尺シート状のグリーンシート１４を形成する。尚、コンパウンド１２を加熱溶融する際の温度は、用いるバインダーの種類や量によって異なるが５０〜３００℃とする。但し、用いるバインダーの融点よりも高い温度とする必要がある。 Subsequently, the compound 12 is heated to melt the compound 12 to make it into a fluid state, and then hot melt coating is applied to the support substrate 13 such as a separator. Then, the long sheet-like green sheet 14 is formed on the support base material 13 by heat dissipation and solidifying. The temperature at which the compound 12 is heated and melted varies depending on the type and amount of the binder used, but is 50 to 300 ° C. However, the temperature needs to be higher than the melting point of the binder to be used.
また、溶融したコンパウンド１２の塗工方式は、スロットダイ方式やカレンダーロール方式等の層厚制御性に優れる方式を用いることが好ましい。例えば、スロットダイ方式では、加熱して流体状にしたコンパウンド１２をギアポンプにより押し出してダイに挿入することにより塗工を行う。また、カレンダーロール方式では、加熱した２本ロールのギャップにコンパウンド１２を一定量仕込み、ロールを回転させつつ支持基材１３上にロールの熱で溶融したコンパウンド１２を塗工する。また、支持基材１３としては、例えばシリコーン処理ポリエステルフィルムを用いる。更に、消泡剤を用いたり、加熱真空脱泡を行うこと等によって展開層中に気泡が残らないよう充分に脱泡処理することが好ましい。また、支持基材１３上に塗工するのではなく、押出成型によって溶融したコンパウンド１２をシート状に成型するとともに支持基材１３上に押し出すことによって、支持基材１３上にグリーンシート１４を成形する構成としても良い。 Moreover, it is preferable to use the system which is excellent in layer thickness controllability, such as a slot die system and a calendar roll system, as the coating system of the melted compound 12. For example, in the slot die method, coating is performed by extruding a heated compound 12 in a fluid state by a gear pump and inserting the compound 12 into a die. In the calendar roll method, a certain amount of the compound 12 is charged into the gap between the two heated rolls, and the compound 12 melted by the heat of the roll is applied onto the support base 13 while rotating the roll. Moreover, as the support base material 13, for example, a silicone-treated polyester film is used. Furthermore, it is preferable to sufficiently defoam the film so that bubbles do not remain in the spreading layer by using an antifoaming agent or performing heating vacuum defoaming. Further, the green sheet 14 is formed on the support substrate 13 by forming the compound 12 melted by extrusion molding into a sheet shape and extruding it onto the support substrate 13 instead of coating on the support substrate 13. It is good also as composition to do.
以下に、図３を用いて特にスロットダイ方式によるグリーンシート１４の形成工程についてより詳細に説明する。図３はスロットダイ方式によるグリーンシート１４の形成工程を示した模式図である。
図３に示すようにスロットダイ方式に用いられるダイ１５は、ブロック１６、１７を互いに重ね合わせることにより形成されており、ブロック１６、１７との間の間隙によってスリット１８やキャビティ（液溜まり）１９を形成する。キャビティ１９はブロック１７に設けられた供給口２０に連通される。そして、供給口２０はギアポンプ（図示せず）等によって構成される塗布液の供給系へと接続されており、キャビティ１９には供給口２０を介して、計量された流体状のコンパウンド１２が定量ポンプ等により供給される。更に、キャビティ１９に供給された流体状のコンパウンド１２はスリット１８へ送液されて単位時間一定量で幅方向に均一な圧力でスリット１８の吐出口２１から予め設定された塗布幅により吐出される。一方で、支持基材１３はコーティングロール２２の回転に伴って予め設定された速度で連続搬送される。その結果、吐出した流体状のコンパウンド１２が支持基材１３に対して所定厚さで塗布され、その後、放熱して凝固することにより支持基材１３上に長尺シート状のグリーンシート１４が成形される。
Hereinafter, the process of forming the green sheet 14 by the slot die method will be described in more detail with reference to FIG. FIG. 3 is a schematic view showing a process of forming the green sheet 14 by the slot die method.
As shown in FIG. 3, the die 15 used in the slot die system is formed by superimposing blocks 16 and 17 on each other, and a slit 18 and a cavity (liquid reservoir) 19 are formed by a gap between the blocks 16 and 17. Form. The cavity 19 communicates with a supply port 20 provided in the block 17. The supply port 20 is connected to a coating liquid supply system constituted by a gear pump (not shown) or the like, and the metered fluid-like compound 12 is quantified in the cavity 19 via the supply port 20. Supplied by a pump or the like. Further, the fluid-like compound 12 supplied to the cavity 19 is fed to the slit 18 and discharged from the discharge port 21 of the slit 18 with a predetermined application width with a uniform amount in the width direction at a constant amount per unit time. . On the other hand, the support base material 13 is continuously conveyed at a preset speed as the coating roll 22 rotates. As a result, the ejected fluid compound 12 is applied to the support base material 13 with a predetermined thickness, and then heat-radiating and solidifying to form a long sheet-like green sheet 14 on the support base material 13. Is done.
また、スロットダイ方式によるグリーンシート１４の形成工程では、塗工後のグリーンシート１４のシート厚みを実測し、実測値に基づいてダイ１５と支持基材１３間のギャップＤをフィードバック制御することが望ましい。また、ダイ１５に供給する流体状のコンパウンド１２の量の変動は極力低下させ（例えば±０．１％以下の変動に抑える）、更に塗工速度の変動についても極力低下させる（例えば±０．１％以下の変動に抑える）ことが望ましい。それによって、グリーンシート１４の厚み精度を更に向上させることが可能である。尚、形成されるグリーンシート１４の厚み精度は、設計値（例えば１ｍｍ）に対して±１０％以内、より好ましくは±３％以内、更に好ましくは±１％以内とする。尚、他方のカレンダーロール方式では、カレンダー条件を同様に実測値に基づいて制御することで、支持基材１３へのコンパウンド１２の転写膜厚を制御することが可能である。 In the process of forming the green sheet 14 by the slot die method, the sheet thickness of the green sheet 14 after coating is measured, and the gap D between the die 15 and the support base 13 is feedback-controlled based on the measured value. desirable. Further, the fluctuation of the amount of the fluid compound 12 supplied to the die 15 is reduced as much as possible (for example, suppressed to fluctuation of ± 0.1% or less), and the fluctuation of the coating speed is reduced as much as possible (for example, ± 0. It is desirable to suppress the fluctuation to 1% or less. Thereby, it is possible to further improve the thickness accuracy of the green sheet 14. The thickness accuracy of the formed green sheet 14 is within ± 10%, more preferably within ± 3%, and even more preferably within ± 1% with respect to the design value (for example, 1 mm). In the other calendar roll method, it is possible to control the transfer film thickness of the compound 12 onto the support base 13 by similarly controlling the calendar conditions based on the actually measured values.
尚、グリーンシート１４の設定厚みは、０．０５ｍｍ〜２０ｍｍの範囲で設定することが望ましい。厚みを０．０５ｍｍより薄くすると、多層積層しなければならないので生産性が低下することとなる。 The set thickness of the green sheet 14 is desirably set in the range of 0.05 mm to 20 mm. When the thickness is less than 0.05 mm, the productivity must be reduced because multiple layers must be stacked.
次に、上述したホットメルト塗工によって支持基材１３上に形成されたグリーンシート１４の磁場配向を行う。具体的には、先ず支持基材１３とともに連続搬送されるグリーンシート１４を加熱することによりグリーンシート１４を軟化させる。尚、グリーンシート１４を加熱する際の温度及び時間は、用いるバインダーの種類や量によって異なるが、例えば１００〜２５０℃で０．１〜６０分とする。但し、グリーンシート１４を軟化させる為に、用いるバインダーのガラス転移点又は融点以上の温度とする必要がある。また、グリーンシート１４を加熱する加熱方式としては、例えばホットプレートによる加熱方式や熱媒体（シリコーンオイル）を熱源に用いた加熱方式が有る。次に、加熱により軟化したグリーンシート１４の面内方向且つ長さ方向に対して磁場を印加することにより磁場配向を行う。印加する磁場の強さは５０００[Ｏｅ]〜１５００００[Ｏｅ]、好ましくは、１００００[Ｏｅ]〜１２００００[Ｏｅ]とする。その結果、グリーンシート１４に含まれる磁石結晶のＣ軸（磁化容易軸）が一方向に配向される。尚、磁場を印加する方向としてはグリーンシート１４の面内方向且つ幅方向に対して磁場を印加することとしても良い。また、複数枚のグリーンシート１４に対して同時に磁場を配向させる構成としても良い。 Next, the magnetic field orientation of the green sheet 14 formed on the support base material 13 by the hot melt coating described above is performed. Specifically, the green sheet 14 is first softened by heating the green sheet 14 that is continuously conveyed together with the support base material 13. In addition, although the temperature and time at the time of heating the green sheet 14 change with kinds and quantity of a binder to be used, they are 100-250 degreeC and 0.1 to 60 minutes, for example. However, in order to soften the green sheet 14, it is necessary to set the temperature to be equal to or higher than the glass transition point or melting point of the binder used. As a heating method for heating the green sheet 14, for example, there are a heating method using a hot plate and a heating method using a heat medium (silicone oil) as a heat source. Next, magnetic field orientation is performed by applying a magnetic field to the in-plane direction and the length direction of the green sheet 14 softened by heating. The strength of the applied magnetic field is 5000 [Oe] to 150,000 [Oe], preferably 10,000 [Oe] to 120,000 [Oe]. As a result, the C axis (easy magnetization axis) of the magnet crystal included in the green sheet 14 is oriented in one direction. Note that the magnetic field may be applied in the in-plane direction and the width direction of the green sheet 14. Moreover, it is good also as a structure which orientates a magnetic field simultaneously with respect to the several green sheet 14. FIG.
更に、グリーンシート１４に磁場を印加する際には、加熱工程と同時に磁場を印加する工程を行う構成としても良いし、加熱工程を行った後であってグリーンシートが凝固する前に磁場を印加する工程を行うこととしても良い。また、ホットメルト塗工により塗工されたグリーンシート１４が凝固する前に磁場配向する構成としても良い。その場合には、加熱工程は不要となる。 Furthermore, when applying a magnetic field to the green sheet 14, a configuration in which a magnetic field is applied at the same time as the heating process may be performed, or a magnetic field may be applied after the heating process and before the green sheet solidifies. It is good also as performing the process to perform. Moreover, it is good also as a structure which magnetic field orientates before the green sheet 14 apply | coated by hot-melt application solidifies. In that case, the heating step is not necessary.
次に、図４を用いてグリーンシート１４の加熱工程及び磁場配向工程についてより詳細に説明する。図４はグリーンシート１４の加熱工程及び磁場配向工程を示した模式図である。尚、図４に示す例では、加熱工程と同時に磁場配向工程を行う例について説明する。 Next, the heating process and the magnetic field orientation process of the green sheet 14 will be described in more detail with reference to FIG. FIG. 4 is a schematic diagram showing a heating process and a magnetic field orientation process of the green sheet 14. In the example shown in FIG. 4, an example in which the magnetic field orientation process is performed simultaneously with the heating process will be described.
図４に示すように、上述したスロットダイ方式により塗工されたグリーンシート１４に対する加熱及び磁場配向は、ロールによって連続搬送された状態の長尺シート状のグリーンシート１４に対して行う。即ち、加熱及び磁場配向を行う為の装置を塗工装置（ダイ等）の下流側に配置し、上述した塗工工程と連続した工程により行う。 As shown in FIG. 4, heating and magnetic field orientation on the green sheet 14 coated by the slot die method described above are performed on the long green sheet 14 that is continuously conveyed by a roll. That is, an apparatus for performing heating and magnetic field orientation is disposed on the downstream side of the coating apparatus (die or the like), and is performed by a process continuous with the above-described coating process.
具体的には、ダイ１５やコーティングロール２２の下流側において、搬送される支持基材１３及びグリーンシート１４がソレノイド２５内を通過するようにソレノイド２５を配置する。更に、ホットプレート２６をソレノイド２５内においてグリーンシート１４に対して上下一対に配置する。そして、上下一対に配置されたホットプレート２６によりグリーンシート１４を加熱するとともに、ソレノイド２５に電流を流すことによって、長尺シート状のグリーンシート１４の面内方向（即ち、グリーンシート１４のシート面に平行な方向）で且つ長さ方向に磁場を生じさせる。それによって、連続搬送されるグリーンシート１４を加熱により軟化させるとともに、軟化したグリーンシート１４の面内方向且つ長さ方向（図４の矢印２７方向）に対して磁場を印加し、グリーンシート１４に対して適切に均一な磁場を配向させることが可能となる。特に、磁場を印加する方向を面内方向とすることによって、グリーンシート１４の表面が逆立つことを防止できる。
また、磁場配向した後に行うグリーンシート１４の放熱及び凝固は、搬送状態で行うことが好ましい。それによって、製造工程をより効率化することが可能となる。
Specifically, the solenoid 25 is disposed on the downstream side of the die 15 and the coating roll 22 so that the transported support base material 13 and the green sheet 14 pass through the solenoid 25. Further, the hot plates 26 are arranged in a pair above and below the green sheet 14 in the solenoid 25. The green sheet 14 is heated by a pair of upper and lower hot plates 26 and an electric current is passed through the solenoid 25, so that the in-plane direction of the long green sheet 14 (that is, the sheet surface of the green sheet 14). A magnetic field in the longitudinal direction). Thereby, the continuously conveyed green sheet 14 is softened by heating, and a magnetic field is applied to the in-plane direction and the length direction of the softened green sheet 14 (in the direction of arrow 27 in FIG. 4). On the other hand, it becomes possible to orient a uniform magnetic field appropriately. In particular, the surface of the green sheet 14 can be prevented from standing upright by setting the direction in which the magnetic field is applied to the in-plane direction.
Moreover, it is preferable that the heat dissipation and solidification of the green sheet 14 performed after the magnetic field orientation is performed in a transported state. Thereby, the manufacturing process can be made more efficient.
尚、磁場配向をグリーンシート１４の面内方向且つ幅方向に対して行う場合には、ソレノイド２５の代わりに搬送されるグリーンシート１４の左右に一対の磁場コイルを配置するように構成する。そして、各磁場コイルに電流を流すことによって、長尺シート状のグリーンシート１４の面内方向で且つ幅方向に磁場を生じさせることが可能となる。 When the magnetic field orientation is performed in the in-plane direction and the width direction of the green sheet 14, a pair of magnetic field coils are arranged on the left and right sides of the green sheet 14 that is conveyed instead of the solenoid 25. And it becomes possible to generate a magnetic field in the in-plane direction and the width direction of the long sheet-like green sheet 14 by passing a current through each magnetic field coil.
また、磁場配向をグリーンシート１４の面内垂直方向とすることも可能である。磁場配向をグリーンシート１４の面内垂直方向に対して行う場合には、例えばポールピース等を用いた磁場印加装置により行う。具体的には、図５に示すようにポールピース等を用いた磁場印加装置３０は、中心軸が同一になるように平行配置された２つのリング状のコイル部３１、３２と、コイル部３１、３２のリング孔にそれぞれ配置された２つの略円柱状のポールピース３３、３４とを有し、搬送されるグリーンシート１４に対して所定間隔離間されて配置される。そして、コイル部３１、３２に電流を流すことにより、グリーンシート１４の面内垂直方向に磁場を生成し、グリーンシート１４の磁場配向を行う。尚、磁場配向方向をグリーンシート１４の面内垂直方向とする場合には、図５に示すようにグリーンシート１４に対して支持基材１３が積層された反対側の面にもフィルム３５を積層することが好ましい。それによって、グリーンシート１４の表面の逆立ちを防止することが可能となる。 Further, the magnetic field orientation can be set to the in-plane vertical direction of the green sheet 14. When the magnetic field orientation is performed in the in-plane vertical direction of the green sheet 14, for example, the magnetic field application device using a pole piece or the like is used. Specifically, as shown in FIG. 5, the magnetic field application device 30 using a pole piece or the like includes two ring-shaped coil portions 31 and 32 arranged in parallel so that the central axes are the same, and the coil portion 31. , 32 and two substantially cylindrical pole pieces 33, 34 respectively disposed in the ring holes, and are spaced apart from the conveyed green sheet 14 by a predetermined distance. Then, by passing a current through the coil portions 31 and 32, a magnetic field is generated in the in-plane vertical direction of the green sheet 14, and the magnetic orientation of the green sheet 14 is performed. When the direction of magnetic field orientation is the in-plane vertical direction of the green sheet 14, a film 35 is laminated on the opposite side of the green sheet 14 on which the support base material 13 is laminated as shown in FIG. It is preferable to do. Accordingly, it is possible to prevent the surface of the green sheet 14 from standing upside down.
また、上述したホットプレート２６による加熱方式の代わりに熱媒体（シリコーンオイル）を熱源とした加熱方式を用いても良い。ここで、図６は熱媒体を用いた加熱装置３７の一例を示した図である。
図６に示すように、加熱装置３７は発熱体となる平板部材３８の内部に略Ｕ字型の空洞３９を形成し、空洞３９内に所定温度（例えば１００〜３００℃）に加熱された熱媒体であるシリコーンオイルを循環させる構成とする。そして、図４に示すホットプレート２６の代わりに、加熱装置３７をソレノイド２５内においてグリーンシート１４に対して上下一対に配置する。それによって、連続搬送されるグリーンシート１４を、熱媒体により発熱された平板部材３８を介して加熱し、軟化させる。尚、平板部材３８はグリーンシート１４に対して当接させても良いし、所定間隔離間させて配置しても良い。そして、軟化したグリーンシート１４の周囲に配置されたソレノイド２５によって、グリーンシート１４の面内方向且つ長さ方向（図４の矢印２７方向）に対して磁場が印加され、グリーンシート１４に対して適切に均一な磁場を配向させることが可能となる。尚、図６に示すような熱媒体を用いた加熱装置３７では、一般的なホットプレート２６のように内部に電熱線を有さないので、磁場中に配置した場合であってもローレンツ力によって電熱線が振動したり切断される虞が無く、適切にグリーンシート１４の加熱を行うことが可能となる。また、電流による制御を行う場合には、電源のＯＮ又はＯＦＦで電熱線が振動することにより疲労破壊の原因となる問題が有るが、熱媒体を熱源とした加熱装置３７を用いることによって、そのような問題を解消することが可能となる。
Further, instead of the heating method using the hot plate 26 described above, a heating method using a heat medium (silicone oil) as a heat source may be used. Here, FIG. 6 is a diagram showing an example of a heating device 37 using a heat medium.
As shown in FIG. 6, the heating device 37 forms a substantially U-shaped cavity 39 inside a flat plate member 38 serving as a heating element, and heat heated to a predetermined temperature (for example, 100 to 300 ° C.) in the cavity 39. It is set as the structure which circulates the silicone oil which is a medium. Then, instead of the hot plate 26 shown in FIG. 4, the heating device 37 is disposed in a pair above and below the green sheet 14 in the solenoid 25. Thereby, the continuously conveyed green sheet 14 is heated and softened through the flat plate member 38 that is heated by the heat medium. The flat plate member 38 may be brought into contact with the green sheet 14 or may be arranged at a predetermined interval. A magnetic field is applied to the in-plane direction and the length direction (in the direction of arrow 27 in FIG. 4) of the green sheet 14 by the solenoid 25 arranged around the softened green sheet 14. An appropriate uniform magnetic field can be oriented. Note that the heating device 37 using the heat medium as shown in FIG. 6 does not have a heating wire inside unlike the general hot plate 26, so even if it is placed in a magnetic field, There is no possibility that the heating wire vibrates or is cut, and the green sheet 14 can be appropriately heated. In addition, when performing control by electric current, there is a problem that causes fatigue failure due to vibration of the heating wire when the power is turned on or off, but by using the heating device 37 using a heat medium as a heat source, Such a problem can be solved.
ここで、ホットメルト成形を用いずに一般的なスロットダイ方式やドクターブレード方式等によりスラリー等の流動性の高い液状物によってグリーンシート１４を成形した場合には、磁場の勾配が生じているところにグリーンシート１４が搬入されると、磁場が強い方にグリーンシート１４に含まれる磁石粉末が引き寄せられることとなり、グリーンシート１４を形成するスラリーの液寄り、即ち、グリーンシート１４の厚みの偏りが生じる虞がある。それに対して、本発明のようにコンパウンド１２をホットメルト成形によりグリーンシート１４に成形する場合には、室温付近での粘度は数万Ｐａ・ｓに達し、磁場勾配通過時の磁性粉末の寄りが生じることが無い。更に、均一磁場中に搬送され、加熱されることでバインダーの粘度低下が生じ、均一磁場中の回転トルクのみで、一様なＣ軸配向が可能となる。 Here, when the green sheet 14 is formed from a liquid material having high fluidity such as slurry by a general slot die method or doctor blade method without using hot melt molding, a magnetic field gradient is generated. When the green sheet 14 is carried in, the magnetic powder contained in the green sheet 14 is attracted toward the stronger magnetic field, so that the slurry forming the green sheet 14 is closer to the liquid, that is, the thickness of the green sheet 14 is uneven. May occur. On the other hand, when the compound 12 is molded into the green sheet 14 by hot melt molding as in the present invention, the viscosity near room temperature reaches several tens of thousands Pa · s, and the magnetic powder tends to shift when passing through the magnetic field gradient. It does not occur. Furthermore, the viscosity of the binder is lowered by being transported and heated in a uniform magnetic field, and uniform C-axis orientation is possible only by the rotational torque in the uniform magnetic field.
また、ホットメルト成形を用いずに一般的なスロットダイ方式やドクターブレード方式等により有機溶媒を含むスラリー等の流動性の高い液状物によってグリーンシート１４を成形した場合には、厚さ１ｍｍを越えるシートを作成しようとすると乾燥時においてスラリー等に含まれる有機溶媒が気化することによる発泡が課題となる。更に、発泡を抑制する為に乾燥時間を長時間化すれば、磁石粉末の沈降が生じ、それに伴って重力方向に対する磁石粉末の密度分布の偏りが生じ、焼成後の反りの原因となる。従って、スラリーからの成形では、厚みの上限値が実質上規制される為、１ｍｍ以下の厚みでグリーンシートを成形し、その後に積層する必要がある。しかし、その場合にはバインダー同士の絡まり合いが乏しくなり、その後の脱バインダー工程（仮焼処理）で層間剥離を生じ、それがＣ軸（磁化容易軸）配向性の低下、即ち残留磁束密度（Ｂｒ）の低下原因となる。それに対して、本発明のようにコンパウンド１２をホットメルト成形によりグリーンシート１４に成形する場合には、有機溶媒を含まないので、厚さ１ｍｍを越えるシートを作成した場合でも上述したような発泡の懸念が解消する。そして、バインダーが十分に絡まり合った状態にあるので、脱バインダー工程での層間剥離が生じる虞が無い。 Further, when the green sheet 14 is molded by a liquid material having high fluidity such as a slurry containing an organic solvent by a general slot die method or doctor blade method without using hot melt molding, the thickness exceeds 1 mm. When an attempt is made to produce a sheet, foaming due to vaporization of the organic solvent contained in the slurry or the like during drying becomes a problem. Further, if the drying time is prolonged to suppress foaming, the magnet powder is settled, and accordingly, the density distribution of the magnet powder is biased with respect to the direction of gravity, which causes warping after firing. Therefore, in the molding from the slurry, the upper limit value of the thickness is substantially regulated, so it is necessary to mold the green sheet with a thickness of 1 mm or less and then laminate it. However, in that case, the entanglement between the binders becomes poor, and delamination occurs in the subsequent binder removal step (calcination treatment), which causes a decrease in C-axis (easy magnetization axis) orientation, that is, residual magnetic flux density ( Br) decreases. On the other hand, when the compound 12 is molded into the green sheet 14 by hot melt molding as in the present invention, since it does not contain an organic solvent, even when a sheet having a thickness exceeding 1 mm is prepared, Concerns are resolved. And since the binder is in a sufficiently entangled state, there is no possibility of delamination in the debinding process.
また、複数枚のグリーンシート１４に対して同時に磁場を印加させる場合には、例えばグリーンシート１４を複数枚（例えば６枚）積層した状態で連続搬送し、積層したグリーンシート１４がソレノイド２５内を通過するように構成する。それによって生産性を向上させることが可能となる。 When applying a magnetic field to a plurality of green sheets 14 at the same time, for example, a plurality of (for example, six) green sheets 14 are continuously conveyed, and the stacked green sheets 14 pass through the solenoid 25. Configure to pass. As a result, productivity can be improved.
その後、磁場配向を行ったグリーンシート１４を所望の製品形状（例えば、図１に示す扇形形状）に打ち抜きし、成形体４０を成形する。 Thereafter, the green sheet 14 subjected to the magnetic field orientation is punched into a desired product shape (for example, a fan shape shown in FIG. 1), and the formed body 40 is formed.
続いて、成形された成形体４０を大気圧、又は大気圧より高い圧力や低い圧力（例えば、１．０Ｐａや１．０ＭＰａ）に加圧した非酸化性雰囲気（特に本発明では水素雰囲気又は水素と不活性ガスの混合ガス雰囲気）においてバインダー分解温度で数時間（例えば５時間）保持することにより仮焼処理を行う。水素雰囲気下で行う場合には、例えば仮焼中の水素の供給量は５Ｌ／ｍｉｎとする。仮焼処理を行うことによって、バインダーを解重合反応等によりモノマーに分解し飛散させて除去することが可能となる。即ち、成形体４０中の炭素量を低減させる所謂脱カーボンが行われることとなる。また、仮焼処理は、成形体４０中の炭素量が２０００ｐｐｍ以下、より好ましくは１０００ｐｐｍ以下とする条件で行うこととする。それによって、その後の焼結処理で永久磁石１全体を緻密に焼結させることが可能となり、残留磁束密度や保磁力を低下させることが無い。また、上述した仮焼処理を行う際の加圧条件を大気圧より高い圧力で行う場合には、１５ＭＰａ以下とすることが望ましい。 Subsequently, a non-oxidizing atmosphere (particularly a hydrogen atmosphere or hydrogen in the present invention) in which the molded body 40 is pressurized to atmospheric pressure, or a pressure higher or lower than atmospheric pressure (for example, 1.0 Pa or 1.0 MPa). And an inert gas mixed gas atmosphere) at a binder decomposition temperature for several hours (for example, 5 hours) to perform a calcination treatment. In the case of performing in a hydrogen atmosphere, for example, the supply amount of hydrogen during calcination is set to 5 L / min. By performing the calcination treatment, the binder can be decomposed into monomers by a depolymerization reaction or the like and scattered to be removed. That is, so-called decarbonization for reducing the amount of carbon in the molded body 40 is performed. The calcining treatment is performed under the condition that the carbon content in the molded body 40 is 2000 ppm or less, more preferably 1000 ppm or less. Accordingly, the entire permanent magnet 1 can be densely sintered by the subsequent sintering process, and the residual magnetic flux density and coercive force are not reduced. Moreover, when performing the pressurization conditions at the time of performing the calcining process mentioned above by the pressure higher than atmospheric pressure, it is desirable to set it as 15 Mpa or less.
尚、バインダー分解温度は、バインダー分解生成物および分解残渣の分析結果に基づき決定する。具体的にはバインダーの分解生成物を補集し、モノマー以外の分解生成物が生成せず、かつ残渣の分析においても残留するバインダー成分の副反応による生成物が検出されない温度範囲が選ばれる。バインダーの種類により異なるが２００℃〜９００℃、より好ましくは４００℃〜６００℃（例えば６００℃）とする。
また、特に磁石原料を有機溶媒中で湿式粉砕により粉砕した場合には、有機溶媒を構成する有機化合物の熱分解温度且つバインダー分解温度で仮焼処理を行う。それによって、残留した有機溶媒についても除去することが可能となる。有機化合物の熱分解温度については、用いる有機溶媒の種類によって決定されるが、上記バインダー分解温度であれば基本的に有機化合物の熱分解についても行うことが可能となる。
The binder decomposition temperature is determined based on the analysis results of the binder decomposition product and decomposition residue. Specifically, a temperature range is selected in which decomposition products of the binder are collected, decomposition products other than the monomers are not generated, and products due to side reactions of the remaining binder components are not detected even in the analysis of the residues. Although it varies depending on the kind of the binder, it is set to 200 ° C. to 900 ° C., more preferably 400 ° C. to 600 ° C. (for example, 600 ° C.).
In particular, when the magnet raw material is pulverized by wet pulverization in an organic solvent, the calcining treatment is performed at the thermal decomposition temperature and binder decomposition temperature of the organic compound constituting the organic solvent. Thereby, the remaining organic solvent can be removed. The thermal decomposition temperature of the organic compound is determined depending on the type of the organic solvent to be used, but basically the thermal decomposition of the organic compound can be performed at the binder decomposition temperature.
また、仮焼処理によって仮焼された成形体４０を続いて真空雰囲気で保持することにより脱水素処理を行っても良い。脱水素処理では、仮焼処理によって生成された成形体４０中のＮｄＨ3（活性度大）を、ＮｄＨ3（活性度大）→ＮｄＨ2（活性度小）へと段階的に変化させることによって、仮焼処理により活性化された成形体４０の活性度を低下させる。それによって、仮焼処理によって仮焼された成形体４０をその後に大気中へと移動させた場合であっても、Ｎｄが酸素と結び付くことを防止し、残留磁束密度や保磁力を低下させることが無い。また、磁石結晶の構造をＮｄＨ2等からＮｄ２Ｆｅ１４Ｂ構造へと戻す効果も期待できる。 Moreover, you may perform a dehydrogenation process by hold | maintaining the molded object 40 calcined by the calcination process in a vacuum atmosphere succeedingly. Dehydrogenation process, a calcination process NdH 3 in the compact 40 produced by (activity Univ), NdH 3 (activity Univ) → NdH 2 by gradually changed to (activity small) The activity of the molded body 40 activated by the calcination treatment is reduced. Thereby, even when the compact 40 that has been calcined by the calcining process is subsequently moved to the atmosphere, Nd is prevented from being combined with oxygen, and the residual magnetic flux density and coercive force are reduced. There is no. Moreover, the effect of returning the structure of the magnet crystals from NdH 2 etc. to Nd 2 Fe 14 B structure can be expected.
続いて、仮焼処理によって仮焼された成形体４０を焼結する焼結処理を行う。尚、成形体４０の焼結方法としては、一般的な真空焼結以外に成形体４０を加圧した状態で焼結する加圧焼結等も用いることが可能である。例えば、真空焼結で焼結を行う場合には、所定の昇温速度で８００℃〜１０８０℃程度まで昇温し、０．１〜２時間程度保持する。この間は真空焼成となるが真空度としては５Ｐａ以下、好ましくは１０−２Ｐａ以下とすることが好ましい。その後冷却し、再び３００℃〜１０００℃で２時間熱処理を行う。そして、焼結の結果、永久磁石１が製造される。 Then, the sintering process which sinters the molded object 40 calcined by the calcining process is performed. In addition, as a sintering method of the molded body 40, it is also possible to use pressure sintering which sinters in a state where the molded body 40 is pressed in addition to general vacuum sintering. For example, when sintering is performed by vacuum sintering, the temperature is raised to about 800 ° C. to 1080 ° C. at a predetermined rate of temperature rise and held for about 0.1 to 2 hours. During this time, vacuum firing is performed, but the degree of vacuum is 5 Pa or less, preferably 10 −2 Pa or less. Then, it is cooled and heat-treated again at 300 to 1000 ° C. for 2 hours. And the permanent magnet 1 is manufactured as a result of sintering.
一方、加圧焼結としては、例えば、ホットプレス焼結、熱間静水圧加圧（ＨＩＰ）焼結、超高圧合成焼結、ガス加圧焼結、放電プラズマ（ＳＰＳ）焼結等がある。但し、焼結時の磁石粒子の粒成長を抑制するとともに焼結後の磁石に生じる反りを抑える為に、一軸方向に加圧する一軸加圧焼結であって且つ通電焼結により焼結するＳＰＳ焼結を用いることが好ましい。尚、ＳＰＳ焼結で焼結を行う場合には、加圧値を例えば０．０１ＭＰａ〜１００ＭＰａとし、数Ｐａ以下の真空雰囲気で９４０℃まで１０℃／分で上昇させ、その後５分保持することが好ましい。その後冷却し、再び３００℃〜１０００℃で２時間熱処理を行う。そして、焼結の結果、永久磁石１が製造される。 On the other hand, examples of pressure sintering include hot press sintering, hot isostatic pressing (HIP) sintering, ultrahigh pressure synthetic sintering, gas pressure sintering, and discharge plasma (SPS) sintering. . However, in order to suppress the grain growth of the magnet particles during sintering and to suppress the warpage generated in the sintered magnet, the SPS is uniaxial pressure sintering that pressurizes in a uniaxial direction and is sintered by current sintering. Sintering is preferably used. In addition, when sintering by SPS sintering, a pressurization value shall be 0.01MPa-100MPa, it shall be raised to 940 degreeC by 10 degreeC / min in a vacuum atmosphere of several Pa or less, and it shall hold | maintain for 5 minutes after that. Is preferred. Then, it is cooled and heat-treated again at 300 ° C. to 1000 ° C. for 2 hours. And the permanent magnet 1 is manufactured as a result of sintering.
以下に、図７を用いてＳＰＳ焼結による成形体４０の加圧焼結工程についてより詳細に説明する。図７はＳＰＳ焼結による成形体４０の加圧焼結工程を示した模式図である。
図７に示すようにＳＰＳ焼結を行う場合には、先ず、グラファイト製の焼結型４１に成形体４０を設置する。尚、上述した仮焼処理についても成形体４０を焼結型４１に設置した状態で行っても良い。そして、焼結型４１に設置された成形体４０を真空チャンパー４２内に保持し、同じくグラファイト製の上部パンチ４３と下部パンチ４４をセットする。そして、上部パンチ４３に接続された上部パンチ電極４５と下部パンチ４４に接続された下部パンチ電極４６とを用いて、低電圧且つ高電流の直流パルス電圧・電流を印加する。それと同時に、上部パンチ４３及び下部パンチ４４に対して加圧機構（図示せず）を用いて夫々上下方向から荷重を付加する。その結果、焼結型４１内に設置された成形体４０は、加圧されつつ焼結が行われる。また、生産性を向上させる為に、複数（例えば１０個）の成形体に対して同時にＳＰＳ焼結を行うことが好ましい。尚、複数の成形体４０に対して同時にＳＰＳ焼結を行う場合には、一の空間に複数の成形体４０を配置しても良いし、成形体４０毎に異なる空間に配置するようにしても良い。尚、成形体４０毎に異なる空間に配置する場合には、空間毎に成形体４０を加圧する上部パンチ４３や下部パンチ４４は各空間の間で一体とする（即ち同時に加圧ができる）ように構成する。
尚、具体的な焼結条件を以下に示す。
加圧値：１ＭＰａ
焼結温度：９４０℃まで１０℃／分で上昇させ、５分保持
雰囲気：数Ｐａ以下の真空雰囲気
Below, the pressure sintering process of the molded object 40 by SPS sintering is demonstrated in detail using FIG. FIG. 7 is a schematic view showing a pressure sintering process of the compact 40 by SPS sintering.
When performing SPS sintering as shown in FIG. 7, first, the compact 40 is placed on a graphite sintering die 41. The calcining process described above may also be performed in a state where the molded body 40 is installed in the sintering mold 41. And the molded object 40 installed in the sintering type | mold 41 is hold | maintained in the vacuum champ 42, and the upper punch 43 and the lower punch 44 made from a graphite are set similarly. Then, a low-voltage and high-current DC pulse voltage / current is applied using the upper punch electrode 45 connected to the upper punch 43 and the lower punch electrode 46 connected to the lower punch 44. At the same time, a load is applied to the upper punch 43 and the lower punch 44 from above and below using a pressure mechanism (not shown). As a result, the compact 40 placed in the sintering die 41 is sintered while being pressurized. In order to improve productivity, it is preferable to perform SPS sintering simultaneously on a plurality of (for example, 10) shaped bodies. In addition, when performing SPS sintering with respect to the some molded object 40 simultaneously, you may arrange | position the several molded object 40 in one space, and arrange | position in the space which is different for every molded object 40. Also good. In addition, when arrange | positioning in a different space for every molded object 40, the upper punch 43 and the lower punch 44 which pressurize the molded object 40 for every space are united between each space (namely, it can press simultaneously). Configure.
Specific sintering conditions are shown below.
Pressure value: 1 MPa
Sintering temperature: raised to 940 ° C. at 10 ° C./min and held for 5 minutes Atmosphere: vacuum atmosphere of several Pa or less
以下に、本発明の実施例について比較例と比較しつつ説明する。
（実施例１）
実施例はＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石であり、合金組成はｗｔ％でＮｄ／Ｆｅ／Ｂ＝３２．７／６５．９６／１．３４とする。また、バインダーとしてはポリイソブチレン（ＰＩＢ）を用いた。また、加熱溶融したコンパウンドをスロットダイ方式により基材に塗工してグリーンシートを成形した。また、成形したグリーンシートを２００℃に加熱したホットプレートにより５分間加熱するとともに、磁場配向は、グリーンシートに対して面内方向且つ長さ方向に１２Ｔの磁場を印加することにより行った。そして、磁場配向後に所望の形状に打ち抜いたグリーンシートを水素雰囲気で仮焼し、その後、ＳＰＳ焼結（加圧値：１ＭＰａ、焼結温度：９４０℃まで１０℃／分で上昇させ、５分保持）に焼結した。尚、他の工程は上述した［永久磁石の製造方法］と同様の工程とする。
Examples of the present invention will be described below in comparison with comparative examples.
Example 1
An example is an Nd—Fe—B magnet, and the alloy composition is Nd / Fe / B = 32.7 / 65.96 / 1.34 in wt%. As the binder, polyisobutylene (PIB) was used. Further, the heated and melted compound was applied to the substrate by a slot die method to form a green sheet. Moreover, while heating the shape | molded green sheet with the hotplate heated at 200 degreeC for 5 minutes, magnetic field orientation was performed by applying a 12T magnetic field to an in-plane direction and a length direction with respect to a green sheet. Then, the green sheet punched into a desired shape after magnetic field orientation is calcined in a hydrogen atmosphere, and then SPS sintering (pressure value: 1 MPa, sintering temperature: increased to 940 ° C. at 10 ° C./min, 5 minutes) Sintered). The other steps are the same as those described in the above [Permanent magnet manufacturing method].
（実施例２）
混合するバインダーをスチレンとイソプレンの共重合体であるスチレン−イソプレンブロック共重合体（ＳＩＳ）とした。他の条件は実施例１と同様である。
(Example 2)
The binder to be mixed was a styrene-isoprene block copolymer (SIS) which is a copolymer of styrene and isoprene. Other conditions are the same as in the first embodiment.
（実施例３）
混合するバインダーを長鎖アルカンであるオクタコサンとした。他の条件は実施例１と同様である。
(Example 3)
The binder to be mixed was octacosane, which is a long-chain alkane. Other conditions are the same as in the first embodiment.
（比較例１）
磁場配向を行わずにグリーンシートを焼結することにより永久磁石を製造した。他の条件は実施例と同様である。
(Comparative Example 1)
A permanent magnet was produced by sintering the green sheet without magnetic field orientation. Other conditions are the same as in the example.
（比較例２）
混合するバインダーをポリブチルメタクリレートとした。他の条件は実施例１と同様である。
(Comparative Example 2)
The binder to be mixed was polybutyl methacrylate. Other conditions are the same as in the first embodiment.
（比較例３）
仮焼処理に関する工程は行わずに製造した。他の条件は実施例１と同様である。
(Comparative Example 3)
It manufactured without performing the process regarding a calcination process. Other conditions are the same as in the first embodiment.
（実施例と比較例との比較）
ここで、図８は実施例１の磁場配向後のグリーンシートの外観形状を示した写真である。図８に示すように実施例１の磁石配向後のグリーンシートでは磁石表面に逆立ちは見られなかった。従って、図８に示すグリーンシートを打ち抜いて所望の形状とする実施例１の永久磁石では、焼結後の修正加工をする必要がなく、製造工程を簡略化することができる。それにより、高い寸法精度で永久磁石を成形可能となる。
(Comparison between Examples and Comparative Examples)
Here, FIG. 8 is a photograph showing the external shape of the green sheet after magnetic field orientation of Example 1. As shown in FIG. 8, the green sheet after magnet orientation of Example 1 showed no handstand on the magnet surface. Therefore, in the permanent magnet of Example 1 in which the green sheet shown in FIG. 8 is punched to have a desired shape, it is not necessary to perform correction processing after sintering, and the manufacturing process can be simplified. Thereby, a permanent magnet can be formed with high dimensional accuracy.
一方、図９は実施例１の磁場配向後のグリーンシートについて、Ｃ軸に対して垂直方向（即ち、磁場を印加した方向であるグリーンシートの面内方向且つ長さ方向）から観察したＳＥＭ写真である。また、図１０は、図９の枠で囲まれた範囲についてＥＢＳＰ解析を用いて解析した結晶方位分布を逆極点図に示した図である。図１０を参照すると、実施例１のグリーンシートでは、他の方向に比べて〈００１〉方向に偏って磁石粒子が配向していることが分かる。即ち、実施例１では、磁場配向が適切に行われており、永久磁石の磁気特性を向上させることが可能となる。尚、その後にグリーンシートを焼結すると、磁石粒子の配向方向を更に改善することが可能である。一方、磁場配向を行わなかった比較例１では実施例のような偏りが見られなかった。 On the other hand, FIG. 9 is an SEM photograph of the green sheet after magnetic field orientation of Example 1 observed from the direction perpendicular to the C axis (that is, the in-plane direction and the length direction of the green sheet, which is the direction in which the magnetic field is applied). It is. FIG. 10 is a reverse pole figure showing the crystal orientation distribution analyzed using EBSP analysis for the range surrounded by the frame in FIG. Referring to FIG. 10, it can be seen that in the green sheet of Example 1, the magnet particles are oriented in the <001> direction compared to the other directions. That is, in Example 1, the magnetic field orientation is appropriately performed, and the magnetic characteristics of the permanent magnet can be improved. If the green sheet is then sintered, the orientation direction of the magnet particles can be further improved. On the other hand, in Comparative Example 1 in which the magnetic field orientation was not performed, the bias as in the example was not observed.
更に、実施例１〜３及び比較例２、３の各磁石内に残存する酸素濃度[ｐｐｍ]及び炭素濃度[ｐｐｍ]を測定した。また、実施例１〜３及び比較例２、３の各磁石について残留磁束密度[ｋＧ]と保磁力[ｋＯｅ]を測定した。図１１に測定結果の一覧を示す。 Furthermore, the oxygen concentration [ppm] and the carbon concentration [ppm] remaining in the magnets of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 2 and 3 were measured. Further, the residual magnetic flux density [kG] and the coercive force [kOe] were measured for the magnets of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 2 and 3. FIG. 11 shows a list of measurement results.
図１１に示すように、バインダーとして酸素原子を含まないポリイソブチレン（ＰＩＢ）、スチレンとイソプレンの共重合体（ＳＩＳ）、オクタコサンを用いた場合には、バインダーとして酸素原子を含むポリブチルメタクリレートを用いた場合と比較して、磁石内に含有する酸素量を大きく低減させることができることが分かる。具体的には、焼結後に磁石に残存する酸素量を５０００ｐｐｍ以下、より具体的には２０００ｐｐｍ以下とすることが可能となる。その結果、焼結工程でＮｄと酸素が結合しＮｄ酸化物を形成することなく、また、αＦｅの析出を防止することができる。従って、図１１に示すように、残留磁束密度や保磁力についてもバインダーとしてポリイソブチレン等を用いた方が高い値を示している。 As shown in FIG. 11, when polyisobutylene (PIB) containing no oxygen atom as a binder, a copolymer of styrene and isoprene (SIS), and octacosane are used, polybutyl methacrylate containing oxygen atoms is used as a binder. It can be seen that the amount of oxygen contained in the magnet can be greatly reduced as compared with the case where the magnets are present. Specifically, the amount of oxygen remaining in the magnet after sintering can be 5000 ppm or less, more specifically 2000 ppm or less. As a result, it is possible to prevent the precipitation of αFe without bonding Nd and oxygen in the sintering process to form an Nd oxide. Accordingly, as shown in FIG. 11, the residual magnetic flux density and coercive force are higher when polyisobutylene or the like is used as the binder.
また、図１１に示すように、仮焼処理を行った場合には、仮焼処理を行わない場合と比較して、磁石内の炭素量を大きく低減させることができることが分かる。また、仮焼処理を行った結果、焼結後に磁石に残存する炭素量が２０００ｐｐｍ以下、より具体的には１０００ｐｐｍ以下となり、磁石の主相と粒界相との間に空隙が生じることなく、また、磁石全体を緻密に焼結した状態とすることが可能となり、残留磁束密度が低下することを防止できる。 Moreover, as shown in FIG. 11, when the calcination process is performed, it can be seen that the amount of carbon in the magnet can be greatly reduced as compared with the case where the calcination process is not performed. In addition, as a result of performing the calcining treatment, the amount of carbon remaining in the magnet after sintering is 2000 ppm or less, more specifically 1000 ppm or less, without causing voids between the main phase and the grain boundary phase of the magnet, Moreover, it becomes possible to make the whole magnet into the state sintered precisely, and it can prevent that a residual magnetic flux density falls.
以上説明したように、本実施形態に係る永久磁石１及び永久磁石１の製造方法では、磁石原料を磁石粉末に粉砕し、粉砕された磁石粉末とバインダーとを混合することによりコンパウンド１２を生成する。そして、生成したコンパウンド１２をホットメルト成形によって支持基材１３上にシート状に成形したグリーンシート１４を作製する。その後、成形したグリーンシート１４を加熱して軟化させるとともに、加熱されたグリーンシート１４に対して磁場を印加することにより磁場配向を行い、更に、磁場配向後のグリーンシート１４を焼結することにより永久磁石１を製造する。その結果、焼結による収縮が均一となることにより焼結後の反りや凹みなどの変形が生じず、また、プレス時の圧力むらが無くなることから、従来行っていた焼結後の修正加工をする必要がなく、製造工程を簡略化することができる。それにより、高い寸法精度で永久磁石を成形可能となる。また、永久磁石を薄膜化した場合であっても、材料歩留まりを低下させることなく、加工工数が増加することも防止できる。また、成形したグリーンシートを加熱するとともに、加熱されたグリーンシートに対して磁場を印加することにより磁場配向を行うので、成形後であってもグリーンシートに対する磁場配向を適切に行わせることができ、永久磁石の磁気特性を向上させることが可能となる。また、磁場配向時において液寄り、即ち、グリーンシート１４の厚みの偏りが生じる虞が無い。更に、均一磁場中に搬送され、加熱されることでバインダーの粘度低下が生じ、均一磁場中の回転トルクのみで、一様なＣ軸配向が可能となる。更に、厚さ１ｍｍを越えるグリーンシート１４を作成した場合でも発泡することなく、バインダーが十分に絡まり合った状態となるので、脱バインダー工程（仮焼処理）での層間剥離が生じる虞が無い。
また、磁場配向する工程では、グリーンシート１４をバインダーのガラス転移点又は融点以上に加熱することにより軟化したグリーンシート１４に対して磁場配向を行うので、磁場配向を適切に行わせることが可能となる。
また、連続搬送される支持基材１３に対してコンパウンド１２を塗工することによりグリーンシート１４を作製し、更に、支持基材１３とともに連続搬送されるグリーンシート１４を加熱するとともにグリーンシート１４に対して磁場を印加することにより磁場配向が行われるので、グリーンシート１４の作製から加熱及び磁場配向までを連続した工程で行うことができ、製造工程の簡略化及び生産性の向上を実現することが可能となる。
また、支持基材１３とともに連続搬送されるグリーンシート１４を、電流を加えたソレノイド２５内へ通過させることにより、グリーンシート１４に対して磁場を印加するので、グリーンシート１４に対して均一な磁場を印加することが可能となり、磁場配向を均一且つ適切に行うことが可能となる。
また、磁場配向する工程においてグリーンシート１４の面内方向且つ長さ方向に対して磁場を印加することにより磁場配向することとすれば、磁場配向を適切に行わせることができ、永久磁石の磁気特性を向上させることが可能となる。また、磁場を印加する際に、グリーンシートの表面が逆立つ虞もない。
また、磁場配向する工程においてグリーンシート１４の面内方向且つ幅方向に対して磁場を印加することにより磁場配向することとすれば、磁場配向を適切に行わせることができ、永久磁石の磁気特性を向上させることが可能となる。また、磁場を印加する際に、グリーンシートの表面が逆立つ虞もない。
また、磁場配向する工程においてグリーンシート１４の面内垂直方向に対して磁場を印加することにより磁場配向することとすれば、Ｃ軸（磁化容易軸）を厚さ方向とした薄膜の異方性磁石を製造することが可能となる。
また、グリーンシート１４を焼結する前に、グリーンシート１４を非酸化性雰囲気下でバインダー分解温度に一定時間保持することによりバインダーを飛散させて除去するので、磁石粒子の含有する炭素量を予め低減させることができる。その結果、焼結後の磁石の主相と粒界相との間に空隙を生じさせることなく、また、磁石全体を緻密に焼結することが可能となり、保磁力が低下することを防止できる。また、焼結後の磁石の主相内にαＦｅが多数析出することなく、磁石特性を大きく低下させることがない。
また、上記仮焼処理では、バインダーが混練されたグリーンシートを水素雰囲気下又は水素と不活性ガスの混合ガス雰囲気下で２００℃〜９００℃、より好ましくは４００℃〜６００℃に一定時間保持するので、磁石内に含有する炭素量をより確実に低減させることができる。
また、バインダーとして、酸素原子を含まないモノマーの重合体又は共重合体からなる熱可塑性樹脂や長鎖炭化水素を用いれば、磁石内に含有する酸素量を低減させることができる。更に、加熱することにより一旦成形されたグリーンシート１４を軟化させることができ、磁場配向を適切に行わせることが可能となる。
As described above, in the permanent magnet 1 and the method for manufacturing the permanent magnet 1 according to the present embodiment, the compound 12 is generated by pulverizing the magnet raw material into magnet powder and mixing the pulverized magnet powder and the binder. . And the green sheet 14 which shape | molded the produced | generated compound 12 in the sheet form on the support base material 13 by hot-melt shaping | molding is produced. Thereafter, the molded green sheet 14 is heated and softened, magnetic field orientation is performed by applying a magnetic field to the heated green sheet 14, and further, the green sheet 14 after magnetic field orientation is sintered. The permanent magnet 1 is manufactured. As a result, since the shrinkage due to sintering is uniform, deformation such as warping and dent after sintering does not occur, and pressure unevenness at the time of pressing is eliminated. Therefore, the manufacturing process can be simplified. Thereby, a permanent magnet can be formed with high dimensional accuracy. Further, even when the permanent magnet is thinned, it is possible to prevent the processing man-hours from increasing without reducing the material yield. Moreover, since the magnetic field orientation is performed by heating the molded green sheet and applying a magnetic field to the heated green sheet, the magnetic field orientation can be appropriately performed on the green sheet even after molding. The magnetic characteristics of the permanent magnet can be improved. Further, there is no risk of liquid deviation, that is, uneven thickness of the green sheet 14 during magnetic field orientation. Furthermore, the viscosity of the binder is lowered by being transported and heated in a uniform magnetic field, and uniform C-axis orientation is possible only by the rotational torque in the uniform magnetic field. Furthermore, even when the green sheet 14 having a thickness exceeding 1 mm is produced, the binder is sufficiently entangled without foaming, so there is no possibility of delamination in the debinding process (calcination process).
Moreover, in the step of magnetic field orientation, the magnetic sheet orientation is performed on the green sheet 14 softened by heating the green sheet 14 to the glass transition point or the melting point of the binder or higher, so that the magnetic field orientation can be appropriately performed. Become.
Moreover, the green sheet 14 is produced by applying the compound 12 to the support substrate 13 that is continuously conveyed, and further, the green sheet 14 that is continuously conveyed with the support substrate 13 is heated and the green sheet 14 is heated. On the other hand, since the magnetic field orientation is performed by applying a magnetic field, the production from the green sheet 14 to the heating and the magnetic field orientation can be performed in a continuous process, and the manufacturing process can be simplified and the productivity can be improved. Is possible.
Further, since the green sheet 14 continuously conveyed together with the support base material 13 is passed through the solenoid 25 to which an electric current is applied, a magnetic field is applied to the green sheet 14. Can be applied, and magnetic field orientation can be performed uniformly and appropriately.
In addition, if the magnetic field orientation is performed by applying a magnetic field to the in-plane direction and the length direction of the green sheet 14 in the magnetic field orientation step, the magnetic field orientation can be appropriately performed, and the magnetism of the permanent magnet can be increased. The characteristics can be improved. In addition, there is no possibility that the surface of the green sheet stands upside down when a magnetic field is applied.
In addition, if the magnetic field is oriented by applying a magnetic field to the in-plane direction and the width direction of the green sheet 14 in the magnetic field orientation step, the magnetic field orientation can be appropriately performed, and the magnetic characteristics of the permanent magnet Can be improved. In addition, there is no possibility that the surface of the green sheet stands upside down when a magnetic field is applied.
Further, if the magnetic field orientation is performed by applying a magnetic field to the in-plane vertical direction of the green sheet 14 in the magnetic field orientation step, the anisotropy of the thin film with the C axis (easy magnetization axis) as the thickness direction A magnet can be manufactured.
Further, before the green sheet 14 is sintered, the binder is scattered and removed by holding the green sheet 14 at a binder decomposition temperature in a non-oxidizing atmosphere for a certain period of time. Can be reduced. As a result, it is possible to sinter the entire magnet densely without generating voids between the main phase and the grain boundary phase of the sintered magnet, and to prevent the coercive force from being lowered. . Further, a large number of αFe is not precipitated in the main phase of the magnet after sintering, and the magnet characteristics are not greatly deteriorated.
In the calcination treatment, the green sheet kneaded with the binder is held at a temperature of 200 ° C. to 900 ° C., more preferably 400 ° C. to 600 ° C. for a certain time in a hydrogen atmosphere or a mixed gas atmosphere of hydrogen and an inert gas. Therefore, the amount of carbon contained in the magnet can be more reliably reduced.
Further, if a thermoplastic resin or a long-chain hydrocarbon made of a polymer or copolymer of a monomer that does not contain an oxygen atom is used as the binder, the amount of oxygen contained in the magnet can be reduced. Furthermore, the green sheet 14 once formed can be softened by heating, and the magnetic field orientation can be appropriately performed.
尚、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることは勿論である。
例えば、磁石粉末の粉砕条件、混練条件、仮焼条件、焼結条件などは上記実施例に記載した条件に限られるものではない。例えば、上記実施例ではジェットミルを用いた乾式粉砕により磁石原料を粉砕しているが、ビーズミルによる湿式粉砕により粉砕することとしても良い。また、上記実施例では、スロットダイ方式によりグリーンシートを形成しているが、他の方式（例えばカレンダーロール方式、コンマ塗工方式、押出成型、射出成型、金型成型、ドクターブレード方式等）を用いてグリーンシートを形成しても良い。但し、流体状のコンパウンドを基材上に高精度に成形することが可能な方式を用いることが望ましい。
In addition, this invention is not limited to the said Example, Of course, various improvement and deformation | transformation are possible within the range which does not deviate from the summary of this invention.
For example, the pulverization conditions, kneading conditions, calcination conditions, sintering conditions, etc. of the magnet powder are not limited to the conditions described in the above examples. For example, in the above embodiment, the magnet raw material is pulverized by dry pulverization using a jet mill, but may be pulverized by wet pulverization using a bead mill. In the above embodiment, the green sheet is formed by the slot die method, but other methods (for example, calendar roll method, comma coating method, extrusion molding, injection molding, mold molding, doctor blade method, etc.) can be used. It may be used to form a green sheet. However, it is desirable to use a method that can form a fluid compound on a substrate with high accuracy.
また、上記実施例では、バインダーとして樹脂や長鎖炭化水素や脂肪酸メチルエステルを用いることとしているが、他の材料を用いても良い。 Moreover, in the said Example, although resin, long chain hydrocarbon, and fatty acid methyl ester are used as a binder, you may use another material.
また、上記実施例では、グリーンシート１４の加熱工程と磁場配向工程とを同時に行うこととしているが、加熱工程を行った後であってグリーンシート１４が凝固する前に磁場配向工程を行っても良い。また、塗工されたグリーンシート１４が凝固する前（即ち、加熱工程を行わなくてもグリーンシート１４が既に軟化された状態）に磁場配向を行う場合には、加熱工程を省略しても良い。 Moreover, in the said Example, although it is supposed that the heating process and magnetic field orientation process of the green sheet 14 will be performed simultaneously, even if it performs a magnetic field orientation process after performing a heating process and before the green sheet 14 solidifies. good. Further, when the magnetic field orientation is performed before the coated green sheet 14 is solidified (that is, the green sheet 14 is already softened without performing the heating process), the heating process may be omitted. .
また、上記実施例では、スロットダイ方式による塗工工程と加熱工程と磁場配向工程とを連続した一連の工程により行っているが、連続した工程により行わないように構成しても良い。また、塗工工程までの第１工程と、加熱工程以降の第２工程とに分けて、夫々連続した工程により行うこととしても良い。その場合には、塗工されたグリーンシート１４を所定長さに切断し、静止した状態のグリーンシート１４に対して加熱及び磁場印加を行うことにより磁場配向を行うように構成することが可能である。 Moreover, in the said Example, although the coating process by a slot die system, a heating process, and a magnetic field orientation process are performed by the continuous series of processes, you may comprise so that it may not perform by a continuous process. Moreover, it is good also as performing by the process which divided | segmented into the 1st process to a coating process, and the 2nd process after a heating process, respectively. In that case, the coated green sheet 14 can be cut to a predetermined length, and the green sheet 14 in a stationary state can be configured to perform magnetic field orientation by heating and applying a magnetic field. is there.
また、本発明ではＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石を例に挙げて説明したが、他の磁石（例えばコバルト磁石、アルニコ磁石、フェライト磁石等）を用いても良い。また、磁石の合金組成は本発明ではＮｄ成分を量論組成より多くしているが、量論組成としても良い。 In the present invention, the Nd—Fe—B system magnet has been described as an example, but other magnets (for example, a cobalt magnet, an alnico magnet, a ferrite magnet, etc.) may be used. Further, in the present invention, the Nd component is larger than the stoichiometric composition in the present invention, but it may be stoichiometric.
１ 永久磁石
１１ ジェットミル
１２ コンパウンド
１３ 支持基材
１４ グリーンシート
１５ ダイ
２５ ソレノイド
２６ ホットプレート
３７ 加熱装置
４０ 成形体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Permanent magnet 11 Jet mill 12 Compound 13 Support base material 14 Green sheet 15 Die 25 Solenoid 26 Hot plate 37 Heating device 40 Molded object
Claims (18)
前記粉砕された磁石粉末とバインダーとが混合された混合物を生成する工程と、
前記混合物をホットメルト成形によってシート状に成形したグリーンシートを作製する工程と、
前記グリーンシートを加熱するとともに、加熱された前記グリーンシートに対して磁場を印加することにより磁場配向する工程と、
磁場配向された前記グリーンシートを焼結する工程と、により製造されることを特徴とする希土類永久磁石。 Crushing magnet raw material into magnet powder;
Producing a mixture in which the pulverized magnet powder and a binder are mixed;
Producing a green sheet obtained by forming the mixture into a sheet by hot melt molding;
Heating the green sheet and orienting the magnetic field by applying a magnetic field to the heated green sheet;
A rare earth permanent magnet produced by sintering the green sheet oriented in a magnetic field.
前記磁場配向する工程では、前記グリーンシートを前記バインダーのガラス転移点又は融点以上に加熱することを特徴とする請求項１に記載の希土類永久磁石。 The binder is a thermoplastic resin, a long chain hydrocarbon, a fatty acid methyl ester or a mixture thereof,
2. The rare earth permanent magnet according to claim 1, wherein, in the magnetic field orientation step, the green sheet is heated to a glass transition point or a melting point of the binder.
前記磁場配向する工程では、前記基材とともに連続搬送される前記グリーンシートを加熱するとともに前記グリーンシートに対して磁場を印加することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の希土類永久磁石。 In the step of producing the green sheet, the green sheet is produced on the base material by forming the mixture with respect to the continuously conveyed base material,
3. The rare earth permanent magnet according to claim 1, wherein in the magnetic field orientation step, the green sheet continuously conveyed with the base material is heated and a magnetic field is applied to the green sheet. .
前記磁場配向する工程では、前記グリーンシートの面内方向且つ長さ方向に対して磁場を印加することにより磁場配向することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の希土類永久磁石。 The green sheet is a long sheet,
5. The rare earth permanent magnet according to claim 1, wherein in the magnetic field orientation step, magnetic field orientation is performed by applying a magnetic field in an in-plane direction and a length direction of the green sheet. magnet.
前記磁場配向する工程では、前記グリーンシートの面内方向且つ幅方向に対して磁場を印加することにより磁場配向することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の希土類永久磁石。 The green sheet is a long sheet,
4. The rare earth permanent magnet according to claim 1, wherein in the magnetic field orientation step, magnetic field orientation is performed by applying a magnetic field in an in-plane direction and a width direction of the green sheet. 5. .
に示されるモノマーから選択される１種又は２種以上の重合体又は共重合体からなる熱可塑性樹脂であることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の希土類永久磁石。 The binder has the following general formula (1)
The rare earth permanent magnet according to any one of claims 1 to 8, wherein the rare earth permanent magnet is a thermoplastic resin comprising one or two or more polymers or copolymers selected from the monomers shown in (1).
前記粉砕された磁石粉末とバインダーとが混合された混合物を生成する工程と、
前記混合物をホットメルト成形によってシート状に成形したグリーンシートを作製する工程と、
前記グリーンシートを加熱するとともに、加熱された前記グリーンシートに対して磁場を印加することにより磁場配向する工程と、
磁場配向された前記グリーンシートを焼結する工程と、を有することを特徴とする希土類永久磁石の製造方法。 Crushing magnet raw material into magnet powder;
Producing a mixture in which the pulverized magnet powder and a binder are mixed;
Producing a green sheet obtained by forming the mixture into a sheet by hot melt molding;
Heating the green sheet and orienting the magnetic field by applying a magnetic field to the heated green sheet;
And a step of sintering the magnetically oriented green sheet.
前記磁場配向する工程では、前記グリーンシートを前記バインダーのガラス転移点又は融点以上に加熱することを特徴とする請求項１０に記載の希土類永久磁石の製造方法。 The binder is a thermoplastic resin, a long chain hydrocarbon, a fatty acid methyl ester or a mixture thereof,
The method for producing a rare earth permanent magnet according to claim 10, wherein in the step of magnetic field orientation, the green sheet is heated to a glass transition point or a melting point of the binder.
前記磁場配向する工程では、前記基材とともに連続搬送される前記グリーンシートを加熱するとともに前記グリーンシートに対して磁場を印加することを特徴とする請求項１０又は請求項１１に記載の希土類永久磁石の製造方法。 In the step of producing the green sheet, the green sheet is produced on the base material by forming the mixture with respect to the continuously conveyed base material,
The rare earth permanent magnet according to claim 10 or 11, wherein, in the magnetic field orientation step, the green sheet continuously conveyed with the base material is heated and a magnetic field is applied to the green sheet. Manufacturing method.
前記磁場配向する工程では、前記グリーンシートの面内方向且つ長さ方向に対して磁場を印加することにより磁場配向することを特徴とする請求項１０乃至請求項１３のいずれかに記載の希土類永久磁石の製造方法。 The green sheet is a long sheet,
14. The rare earth permanent magnet according to claim 10, wherein in the magnetic field orientation step, the magnetic field orientation is performed by applying a magnetic field in an in-plane direction and a length direction of the green sheet. Magnet manufacturing method.
前記磁場配向する工程では、前記グリーンシートの面内方向且つ幅方向に対して磁場を印加することにより磁場配向することを特徴とする請求項１０乃至請求項１２のいずれかに記載の希土類永久磁石の製造方法。 The green sheet is a long sheet,
The rare earth permanent magnet according to any one of claims 10 to 12, wherein in the magnetic field orientation step, the magnetic field orientation is performed by applying a magnetic field in an in-plane direction and a width direction of the green sheet. Manufacturing method.
に示されるモノマーから選択される１種又は２種以上の重合体又は共重合体からなる熱可塑性樹脂であることを特徴とする請求項１０乃至請求項１７のいずれかに記載の希土類永久磁石の製造方法。
The binder has the following general formula (2)
18. The rare earth permanent magnet according to claim 10, wherein the rare earth permanent magnet is a thermoplastic resin composed of one or two or more polymers or copolymers selected from the monomers shown in FIG. Production method.
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