JPWO2009107397A1 - R−Fe−B系希土類焼結磁石の製造方法およびその方法によって製造された希土類焼結磁石 - Google Patents
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Abstract
Description
2、6 熱処理台板
3 バネ秤
4 滑車
5 RHバルク体
10 処理容器(処理室)
25≦X≦40、
(0.114X−3.17)≦Y≦(0.157X−4.27)
0<ZO≦0.5
0<ZC≦0.1
0<ZN≦0.1
25質量%以上40質量%以下(好ましくは28.0質量%以上30.5質量%以下)の希土類元素Rと、0.6質量%〜1.6質量%のB(硼素)と、残部Feおよび不可避不純物とを包含する合金を用意する。ここで、Rの一部(10質量%以下)は重希土類元素RHで置換されていてもよい。Feの一部(50質量%以下)は、他の遷移金属元素(例えば、CoまたはNi)によって置換されていてもよい。この合金は、種々の目的により、Al、Si、Ti、V、Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、Ga、Zr、Nb、Mo、Ag、In、Sn、Hf、Ta、W、Pb、およびBiからなる群から選択された少なくとも1種の添加元素を0.01〜1.0質量%程度含有していてもよい。
上記のフレーク状に粗く粉砕された合金鋳片を水素炉の内部へ収容する。具体的には、例えば所定の大きさに破断した鋳片を原料ケースに挿入した後、原料ケースを密封可能な水素炉に装入し、その水素炉を密閉する。次に、水素炉の内部で水素脆化処理(以下、「水素粉砕処理」と称する場合がある)工程を行う。水素脆化工程は、水素炉内を十分に真空引きした後、圧力が30kPa〜1.0MPaの水素ガスを水素炉内に供給し、鋳片に水素を吸蔵させることによって行う。水素の吸収吸蔵によって鋳片は自然崩壊して脆化(一部は粉化)する。
次に、ジェットミル粉砕装置などにより微粉砕を実行する。本実施形態で使用するジェットミル粉砕装置にはサイクロン分級機が接続されている。ジェットミル粉砕装置は、粗粉砕工程で粗く粉砕された希土類合金(粗粉砕粉)の供給を受け、粉砕機内で粉砕する。粉砕機内で粉砕された粉末はサイクロン分級機を経て回収タンクに集められる。こうして、0.1〜20μm程度(典型的には3〜5μm)の微粉末を得ることができる。このような微粉砕に用いる粉砕装置は、ジェットミルに限定されず、アトライタやボールミルであってもよい。粉砕に際して、ステアリン酸亜鉛などの潤滑剤を粉砕助剤として用いてもよい。
本実施形態では、上記方法で作製された微粉末に対し、例えばロッキングミキサー内で潤滑剤を、例えば0.3wt%添加・混合し、潤滑剤で微粉末粒子の表面を被覆する。次に、上述の方法で作製した微粉末を公知のプレス装置を用いて配向磁界中で成形する。印加する磁界の強度は、例えば1.5〜1.7テスラ(T)である。また、成形圧力は、成形体のグリーン密度が例えば4〜4.5g/cm3程度になるように設定される。
上記の粉末成形体に対して、650〜1000℃の範囲内の温度で10〜240分間保持する工程と、その後、上記の保持温度よりも高い温度(950〜1200℃ 好ましくは1000〜1150℃)で焼結を更に進める工程とを順次行うことが好ましい。焼結時、特に液相が生成されるとき(温度が900〜1200℃の範囲内にあるとき)、粒界相中のRリッチ相が融け始め、液相が形成される。その後、焼結が進行し、焼結体が形成される。前述の通り、焼結体の表面が酸化された状態でも蒸着拡散処理を施すことができるため、焼結工程の後、時効処理(400〜700℃)や寸法調整のための研削を行ってもよい。
本発明の好ましい実施形態では、種々の方法により焼結体表面から重希土類元素RHを内部に拡散させる。以下、拡散工程を「蒸着拡散工程」および「膜付拡散工程」の各々について説明する。
本実施形態の蒸着拡散工程では、図1に示す処理室10の内部に重希土類元素RHを含むRHバルク体5(以下「RHバルク体」)と焼結体1とを配置する。図1は、焼結体1とRHバルク体5との配置例を示している。
本発明の膜付拡散工程では、特許文献1に記載のように重希土類元素RH(RHはDyおよびTbのうち少なくとも1種)からなる合金薄膜層を焼結体の被研削加工面に形成し、450℃〜650℃の熱処理を行う。
本実施形態の別の膜付拡散工程では、特許文献5に記載のようにR−Fe−B系希土類焼結体の表面に金属元素M(Al、Ga、In、Sn、Pb、Bi、Zn、およびAgからなる群から選択された少なくとも1種)を含有する層(以下、「M層」と称する。)と、重希土類元素RHを含有する層(以下、「RH層」と称する。)を順次堆積した後、粒界を通って焼結体の表面から焼結体内部へ金属元素Mおよび重希土類元素RHを拡散させる。
また別の膜付拡散工程では、特許文献4に記載のように重希土類元素RH(ただし、RHは、DyおよびTbからなる群から選ばれる希土類元素の1種または2種以上)と金属M(ただし、MはAl、Cu、Co、Fe、およびAgから選ばれる金属元素の1種または2種以上)とを含有するRHM合金層で表面を被覆する。
重希土類元素RHの拡散に際して使用する支持部材は、希土類元素(Nd、Pr、Tb、Dy等)との反応性が低い金属またはセラミックスから形成される治具を用いることが好ましい。好適に使用される金属またはセラミックスの具体例は、Mo、Y、W、Zrなどからなる金属、Al2O3、BN、AlNなどからなるセラミックスである。
まず、表1(単位は質量%)の組成を有する焼結体を作製した。
まず、表3(単位は質量%)の組成を有する焼結体を作製した。本実施例では、ジェットミル粉砕工程での酸素導入量を変えることにより、Yが極めて少ない焼結磁石を作製した。それ以外の工程は、実施例1における工程と同じである。
本実施例では、表5(単位は質量%)の組成を有する焼結体を作製した。本実施例における焼結体の主成分の組成は、試料8、14、15とほぼ同じであるが、焼結体の酸素量(ZO)は試料8、14、15に比べてやや高い。
Claims (8)
- 軽希土類元素RL(NdおよびPrの少なくとも1種)および重希土類元素RH(DyおよびTbの少なくとも1種)を含有するR−Fe−B系希土類焼結磁石の製造方法であって、
希土類元素、酸素、炭素および窒素の含有量を、それぞれ、X(質量%)、ZO(質量%)、ZC(質量%)、ZN(質量%)とし、ZO+ZC+ZNをY(質量%)とするとき、
25≦X≦40、
(0.114X−3.17)≦Y≦(0.157X−4.27)の関係式を満足し、かつ、
0<ZO≦0.5、
0<ZC≦0.1、
0<ZN≦0.1
の関係式を満足するR−Fe−B系希土類焼結体を準備する工程と、
支持部材によって前記R−Fe−B系希土類焼結体を支持した状態で前記R−Fe−B系希土類焼結体の表面から内部に重希土類元素RHを拡散する拡散工程と、
を含むR−Fe−B系希土類焼結磁石の製造方法。 - 前記関係式において、希土類元素の含有量X(質量%)が、28≦X≦30.5である請求項1に記載のR−Fe−B系希土類焼結磁石の製造方法。
- 前記拡散工程は、
重希土類元素RHを含有するバルク体を加熱することにより、重希土類元素RHを前記バルク体から前記R−Fe−B系希土類焼結体の表面に供給しつつ内部に拡散させる工程を含む請求項1に記載のR−Fe−B系希土類焼結磁石の製造方法。 - 前記拡散工程は、
重希土類元素RHを含有する前記バルク体を、前記R−Fe−B系希土類焼結体とともに処理室内に配置する工程と、
前記処理室内を700℃以上1000℃以下に加熱する工程と、
を含む請求項3に記載のR−Fe−B系希土類焼結磁石の製造方法。 - 前記拡散工程では、
重希土類元素RHの膜を前記R−Fe−B系希土類焼結体の表面に形成することなく、重希土類元素RHを前記R−Fe−B系希土類焼結体の内部に拡散させる、請求項4に記載のR−Fe−B系希土類焼結磁石の製造方法。 - 前記拡散工程は、
前記R−Fe−B系希土類焼結体の表面に重希土類元素RHの濃化層を形成する工程と、
前記支持部材によって前記R−Fe−B系希土類焼結体を支持しながら700℃以上1100℃以下の温度で熱処理を行う工程と、
を含む請求項1に記載のR−Fe−B系希土類焼結磁石の製造方法。 - 前記R−Fe−B系希土類焼結体は、
0.01≦Y≦0.3
の関係式を満足する請求項1に記載のR−Fe−B系希土類焼結磁石の製造方法。 - 請求項1から7のいずれかに記載の製造方法によって作製されたR−Fe−B系希土類焼結磁石。
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