JP2020167209A - Method for manufacturing r-t-b based permanent magnet - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、R‐T‐B系永久磁石の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing an RTB-based permanent magnet.
希土類元素R(ネオジム等)と、遷移金属元素T(鉄等)と、ホウ素Bとを含有するR‐T‐B系永久磁石は、優れた磁気特性を有する。R‐T‐B系永久磁石の磁気特性を表す指標としては、一般的に、残留磁束密度Br(残留磁化)及び保磁力HcJが用いられる。 RTB-based permanent magnets containing a rare earth element R (neodymium or the like), a transition metal element T (iron or the like), and boron B have excellent magnetic properties. Generally, the residual magnetic flux density Br (residual magnetization) and the coercive force HcJ are used as indexes representing the magnetic characteristics of the RTB-based permanent magnets.
R‐T‐B系永久磁石は、ニュークリエーション型の永久磁石である。磁化方向と反対の磁場がニュークリエーション型の永久磁石へ印加されることにより、永久磁石を構成する多数の結晶粒子(主相粒子)の粒界近傍において磁化反転の核が発生し易い。この磁化反転の核により、永久磁石の保磁力が減少する。またR‐T‐B系永久磁石の保磁力は、温度の上昇に伴って減少する。モータ又は発電機等に使用されるR‐T‐B系永久磁石には、高温の環境下においても高い保磁力を有することが要求される。 The RTB-based permanent magnet is a new creation type permanent magnet. By applying a magnetic field opposite to the magnetization direction to the new creation type permanent magnet, magnetization reversal nuclei are likely to occur near the grain boundaries of a large number of crystal particles (main phase particles) constituting the permanent magnet. The core of this magnetization reversal reduces the coercive force of the permanent magnet. The coercive force of the RTB permanent magnet decreases as the temperature rises. RTB permanent magnets used in motors, generators, etc. are required to have a high coercive force even in a high temperature environment.
R‐T‐B系永久磁石の保磁力を向上させるために、ジスプロシウム等の重希土類元素がR‐T‐B系永久磁石へ添加される。重希土類元素の添加により異方性磁界が向上し、磁化反転核が発生し難くなるので、保磁力が増加する。近年では、より少ない量の重希土類元素で高い保磁力を得るために、粒界拡散法が利用されている。磁石表面から、重希土類元素を粒界に沿って拡散させることにより、異方性磁界が粒界近傍において局所的に大きくなり易く、磁化反転の核が粒界近傍において発生し難くなり、保磁力が増加する。 Heavy rare earth elements such as dysprosium are added to the RTB permanent magnets in order to improve the coercive force of the RTB permanent magnets. The addition of heavy rare earth elements improves the anisotropic magnetic field and makes it difficult for magnetization reversal nuclei to occur, thus increasing the coercive force. In recent years, the grain boundary diffusion method has been used to obtain a high coercive force with a smaller amount of heavy rare earth elements. By diffusing heavy rare earth elements along the grain boundaries from the magnet surface, the anisotropic magnetic field tends to grow locally near the grain boundaries, making it difficult for magnetization reversal nuclei to occur near the grain boundaries, and the coercive force. Will increase.
例えば、下記特許文献1に記載のR‐T‐B系永久磁石の製造方法では、重希土類元素の化合物(フッ化物および/または酸フッ化物)及び樹脂成分を含むシート(成形体)が用いられる。下記特許文献2に記載のR‐T‐B系永久磁石の製造方法では、重希土類元素の酸化物及び樹脂成分を含むシート(成形体)が用いられる。シートが磁石基材の表面に配置された状態で、磁石基材を焼結温度以下の温度で加熱することにより、シート中の重希土類元素が焼結体内へ拡散する。
For example, in the method for producing an RTB-based permanent magnet described in Patent Document 1 below, a sheet (molded body) containing a compound of a heavy rare earth element (fluoride and / or acid fluoride) and a resin component is used. .. In the method for producing an RTB-based permanent magnet described in
重希土類元素を含むシートが磁石基材の表面に配置される場合、シートが磁石基材の表面に十分に密着せず、シートと磁石基材の表面との間に隙間が形成され易い。またシートが重ねられた磁石基材のハンドリングに伴って、シートの位置が所定の位置からずれたり、シートが磁石基材の表面から剥離したりする。これらの問題に因り、シート中の重希土類元素が磁石基材の表面へ均一に拡散し難い。その結果、R‐T‐B系永久磁石の組成及び磁気特性がばらつき、R‐T‐B系永久磁石の保磁力が十分に向上しない。上記の問題は、磁石基材の表面が曲面である場合に顕著である。 When a sheet containing a heavy rare earth element is arranged on the surface of the magnet base material, the sheet does not sufficiently adhere to the surface of the magnet base material, and a gap is likely to be formed between the sheet and the surface of the magnet base material. Further, with the handling of the magnet base material on which the sheets are stacked, the position of the sheet deviates from a predetermined position, or the sheet peels off from the surface of the magnet base material. Due to these problems, it is difficult for the heavy rare earth elements in the sheet to diffuse uniformly to the surface of the magnet base material. As a result, the composition and magnetic characteristics of the RTB-based permanent magnets vary, and the coercive force of the RTB-based permanent magnets is not sufficiently improved. The above problem is remarkable when the surface of the magnet base material is a curved surface.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、重希土類元素を磁石基材の内部へ均一に拡散させることができるR‐T‐B系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 view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a method for producing an RTB-based permanent magnet capable of uniformly diffusing heavy rare earth elements into a magnet base material. To do.
本発明の一側面に係るR‐T‐B系永久磁石の製造方法は、磁石基材の表面の少なくとも一部を、重希土類元素及びバインダを含む拡散材シートで覆う被覆工程と、磁石基材の表面の少なくとも一部を覆う拡散材シートを加熱することにより、バインダを軟化させる加熱工程と、加熱工程後、拡散材シートを冷却することにより、バインダを硬化させる冷却工程と、冷却工程後、拡散材シート及び磁石基材を加熱することにより、重希土類元素を磁石基材内へ拡散させる拡散工程とを備え、磁石基材が、希土類元素R、遷移金属元素T、及びホウ素を含み、少なくとも一部の希土類元素Rが、ネオジムであり、少なくとも一部の遷移金属元素Tが、鉄である。 The method for producing an RTB-based permanent magnet according to one aspect of the present invention includes a coating step of covering at least a part of the surface of the magnet base material with a diffuser sheet containing a heavy rare earth element and a binder, and a magnet base material. A heating step that softens the binder by heating a diffuser sheet that covers at least a part of the surface of the magnet, a cooling step that cures the binder by cooling the diffuser sheet after the heating step, and a cooling step. The magnet base material comprises a diffusion step of diffusing the heavy rare earth element into the magnet base material by heating the diffuser sheet and the magnet base material, and the magnet base material contains at least the rare earth element R, the transition metal element T, and boron. Some rare earth elements R are neodymium, and at least some transition metal elements T are iron.
R‐T‐B系永久磁石の製造方法は、冷却工程後、拡散材シート及び磁石基材を加熱炉内へ搬送する搬送工程を更に備えてよく、加熱炉内において拡散工程が実施されてよい。 The method for manufacturing the RTB-based permanent magnet may further include a transfer step of transporting the diffusing material sheet and the magnet base material into the heating furnace after the cooling step, and the diffusion step may be carried out in the heating furnace. ..
冷却工程では、拡散材シートが冷却されながら、拡散材シート及び磁石基材が加熱炉内へ搬送されてよく、加熱炉内において拡散工程が実施されてよい。 In the cooling step, the diffusing material sheet and the magnet base material may be conveyed into the heating furnace while the diffusing material sheet is being cooled, and the diffusing step may be carried out in the heating furnace.
加熱工程では、拡散材シート及び磁石基材のうち少なくとも一方を加圧することにより、拡散材シート及び磁石基材を互いに密着させてよい。 In the heating step, the diffuser sheet and the magnet base material may be brought into close contact with each other by pressurizing at least one of the diffuser sheet and the magnet base material.
冷却工程では、拡散材シート及び磁石基材のうち少なくとも一方を加圧することにより、拡散材シート及び磁石基材を互いに密着させてよい。 In the cooling step, the diffuser sheet and the magnet base material may be brought into close contact with each other by pressurizing at least one of the diffuser sheet and the magnet base material.
フィルムとフィルムに重なる拡散材シートとを含む積層体が用いられてよく、被覆工程では、拡散材シートが磁石基材の表面に接するように、磁石基材の表面の少なくとも一部が積層体で覆われてよく、磁石基材の表面の少なくとも一部が積層体で覆われた状態において、加熱工程及び冷却工程が実施されてよい。 A laminate containing a film and a diffuser sheet that overlaps the film may be used, and in the coating step, at least a part of the surface of the magnet substrate is a laminate so that the diffuser sheet is in contact with the surface of the magnet substrate. The heating step and the cooling step may be carried out in a state where the magnet base material may be covered and at least a part of the surface of the magnet base material is covered with the laminate.
冷却工程後、フィルムが拡散材シートから剥離及び除去されてよく、フィルムの除去後、拡散工程が実施されてよい。 After the cooling step, the film may be peeled and removed from the diffusing material sheet, and after the film is removed, the diffusing step may be carried out.
磁石基材の表面の少なくとも一部が積層体で覆われた状態において、拡散工程が更に実施されてよい。 The diffusion step may be further carried out in a state where at least a part of the surface of the magnet base material is covered with the laminate.
フィルムとフィルムに重なる拡散材シートとを含む積層体が用いられてよく、拡散材シートの第一表面は、積層体においてフィルムに接しない表面であってよく、拡散材シートの第二表面は、積層体においてフィルムに接する表面であってよく、被覆工程前に、フィルムが拡散材シートから剥離及び除去されてよく、被覆工程では、第二表面が磁石基材の表面に接するように、磁石基材の表面の少なくとも一部が拡散材シートで覆われてよい。 A laminate containing a film and a diffuser sheet overlapping the film may be used, the first surface of the diffuser sheet may be a surface of the laminate that does not contact the film, and the second surface of the diffuser sheet may be. The surface of the laminate may be in contact with the film, the film may be peeled off and removed from the diffusing material sheet before the coating step, and in the coating step, the magnet group so that the second surface is in contact with the surface of the magnet base material. At least a part of the surface of the material may be covered with a diffuser sheet.
フィルムとフィルムに重なる拡散材シートとを含む積層体が用いられてよく、拡散材シートの第一表面は、積層体においてフィルムに接しない表面であってよく、拡散材シートの第二表面は、積層体においてフィルムに接する表面であってよく、被覆工程前に、フィルムが拡散材シートから剥離及び除去されてよく、被覆工程では、第一表面が磁石基材の表面に接するように、磁石基材の表面の少なくとも一部が拡散材シートで覆われてよい。 A laminate containing a film and a diffuser sheet overlapping the film may be used, the first surface of the diffuser sheet may be a surface of the laminate that does not contact the film, and the second surface of the diffuser sheet may be. The surface of the laminate may be in contact with the film, the film may be peeled off and removed from the diffusing material sheet before the coating step, and in the coating step, the magnet group so that the first surface is in contact with the surface of the magnet base material. At least a part of the surface of the material may be covered with a diffuser sheet.
本発明によれば、重希土類元素を磁石基材の内部へ均一に拡散させることができるR‐T‐B系永久磁石の製造方法が提供される。 According to the present invention, there is provided a method for producing an RTB-based permanent magnet capable of uniformly diffusing heavy rare earth elements into a magnet base material.
以下、図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態が説明される。図面において、同等の構成要素には同等の符号が付される。本発明は下記実施形態に限定されるものではない。以下に記載の「永久磁石」はいずれも、「R‐T‐B系永久磁石」を意味する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, equivalent components are labeled with equivalent reference numerals. The present invention is not limited to the following embodiments. All of the "permanent magnets" described below mean "RTB-based permanent magnets".
[原料合金の調製工程]
原料合金の調製工程では、永久磁石を構成する各元素を含む金属原料から、合金材が作製される。原料合金は、ストリップキャスティング法、ブックモールド法、又は遠心鋳造法によって作製されてよい。金属原料は、例えば、希土類元素の単体(金属単体)、希土類元素を含む合金、純鉄、フェロボロン、又はこれらを含む合金であってよい。これらの金属原料は、所望の磁石基材の組成に一致するように秤量される。原料合金として、組成が異なる二種以上の合金が作製されてもよい。
[Preparation process of raw material alloy]
In the process of preparing the raw material alloy, an alloy material is produced from a metal raw material containing each element constituting a permanent magnet. The raw material alloy may be produced by a strip casting method, a book molding method, or a centrifugal casting method. The metal raw material may be, for example, a simple substance of a rare earth element (elemental substance of a metal), an alloy containing a rare earth element, pure iron, ferrobolon, or an alloy containing these. These metal raw materials are weighed to match the desired composition of the magnetic substrate. As the raw material alloy, two or more alloys having different compositions may be produced.
原料合金は、少なくとも希土類元素R、遷移金属元素T、及びホウ素(B)を含む。 The raw material alloy contains at least a rare earth element R, a transition metal element T, and boron (B).
原料合金に含まれる少なくとも一部のRは、ネオジム(Nd)である。永久磁石は、他のRとして、スカンジウム(Sc)、イットリウム(Y)、ランタン(La)、セリウム(Ce)、プラセオジム(Pr)、プロメチウム(Pm)、サマリウム(Sm)、ユーロピウム(Eu)、ガドリニウム(Gd)、テルビウム(Tb)、ジスプロシウム(Dy)、ホルミウム(Ho)、エルビウム(Er)、ツリウム(Tm)、イッテルビウム(Yb)、及びルテチウム(Lu)からなる群より選ばれる少なくとも一種を更に含んでよい。原料合金はPrを含んでよい。原料合金はPrを含まなくてもよい。原料合金はTb及びDyのうち一方又は両方を含んでよい。原料合金はTb及びDyのうち一方又は両方を含まなくてもよい。 At least a part of R contained in the raw material alloy is neodymium (Nd). Other Rs of the permanent magnet are scandium (Sc), ittrium (Y), lantern (La), cerium (Ce), placeozim (Pr), promethium (Pm), samarium (Sm), europium (Eu), and gadolinium. Further comprises at least one selected from the group consisting of (Gd), terbium (Tb), displosium (Dy), holmium (Ho), erbium (Er), samarium (Tm), itterbium (Yb), and lutetium (Lu). It's fine. The raw material alloy may contain Pr. The raw material alloy does not have to contain Pr. The raw material alloy may contain one or both of Tb and Dy. The raw material alloy may not contain one or both of Tb and Dy.
原料合金に含まれる少なくとも一部の遷移金属元素Tは、鉄(Fe)である。Tは、Fe及びコバルト(Co)であってもよい。全てのTがFeであってよい。全てのTが、Fe及びCoであってよい。原料合金は、Fe及びCo以外の他の遷移金属元素を更に含んでよい。以下に記載のTは、Feのみ、又はFe及びCoを意味する。 At least a part of the transition metal element T contained in the raw material alloy is iron (Fe). T may be Fe and cobalt (Co). All Ts may be Fe. All Ts may be Fe and Co. The raw material alloy may further contain other transition metal elements other than Fe and Co. The T described below means Fe only, or Fe and Co.
原料合金は、R、T及びBに加えて他の元素を更に含んでよい。例えば、原料合金は、他の元素として、銅(Cu)、ガリウム(Ga)、アルミニウム(Al)、ジルコニウム(Zr)、マンガン(Mn)、炭素(C)、窒素(N)、酸素(O)、カルシウム(Ca)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、ケイ素(Si)、塩素(Cl)、硫黄(S)及びフッ素(F)からなる群より選ばれる少なくとも一種を含んでもよい。 The raw material alloy may further contain other elements in addition to R, T and B. For example, the raw material alloy has other elements such as copper (Cu), gallium (Ga), aluminum (Al), zirconium (Zr), manganese (Mn), carbon (C), nitrogen (N), and oxygen (O). , Calcium (Ca), Nickel (Ni), Copper (Cu), Silicon (Si), Chlorine (Cl), Sulfur (S) and Fluorine (F) may contain at least one selected from the group.
[粉砕工程]
粉砕工程では、上記の原料合金を非酸化的雰囲気中で粉砕することにより、合金粉末が調製されてよい。原料合金は、粗粉砕工程及び微粉砕工程の二段階で粉砕されてよい。粗粉砕工程では、例えば、スタンプミル、ジョークラッシャー、又はブラウンミル等の粉砕方法が用いられてよい。粗粉砕工程は、不活性ガス雰囲気中で行われてよい。水素を原料合金へ吸蔵させた後、原料合金が粉砕されてよい。つまり、粗粉砕工程として水素吸蔵粉砕が行われてもよい。粗粉砕工程においては、原料合金は、その粒径が数百μm程度となるまで粉砕されてよい。粗粉砕工程に続く微粉砕工程では、粗粉砕工程を経た原料合金は、その平均粒径が数μmとなるまで更に粉砕されてよい。微粉砕工程では、例えば、ジェットミルが用いられてよい。原料合金は、一段階の粉砕工程のみによって粉砕されてもよい。例えば、微粉砕工程のみが行われてもよい。複数種の原料合金が用いられる場合、各原料合金が別々に粉砕された後、各原料合金が混合されてもよい。合金粉末は、脂肪酸、脂肪酸エステル及び脂肪酸の金属塩(金属石鹸)からなる群より選ばれる少なくとも一種の潤滑剤(粉砕助剤)を含んでいてよい。換言すれば、原料合金は粉砕助剤と共に粉砕されてよい。
[Crushing process]
In the pulverization step, an alloy powder may be prepared by pulverizing the above-mentioned raw material alloy in a non-oxidizing atmosphere. The raw material alloy may be pulverized in two steps, a coarse pulverization step and a fine pulverization step. In the coarse crushing step, for example, a crushing method such as a stamp mill, a jaw crusher, or a brown mill may be used. The coarse grinding step may be carried out in an inert gas atmosphere. After storing hydrogen in the raw material alloy, the raw material alloy may be crushed. That is, hydrogen storage pulverization may be performed as a coarse pulverization step. In the rough pulverization step, the raw material alloy may be pulverized until its particle size becomes about several hundred μm. In the fine pulverization step following the coarse pulverization step, the raw material alloy that has undergone the coarse pulverization step may be further pulverized until its average particle size becomes several μm. In the pulverization step, for example, a jet mill may be used. The raw material alloy may be milled by only a one-step milling step. For example, only the pulverization step may be performed. When a plurality of types of raw material alloys are used, each raw material alloy may be mixed after being separately pulverized. The alloy powder may contain at least one lubricant (grinding aid) selected from the group consisting of fatty acids, fatty acid esters and metal salts of fatty acids (metal soaps). In other words, the raw material alloy may be milled with the milling aid.
[成形工程]
成形工程では、上記の合金粉末を磁場中で成形することにより、磁場に沿って配向した合金粉末を含む成形体が得られてよい。例えば、金型内の合金粉末に磁場を印加しながら、合金粉末を金型で加圧することにより、成形体が得られてよい。金型が合金粉末に及ぼす圧力は、20MPa以上300MPa以下であってよい。合金粉末に印加される磁場の強さは、950kA/m以上1600kA/m以下であってよい。
[Molding process]
In the molding step, by molding the above alloy powder in a magnetic field, a molded product containing the alloy powder oriented along the magnetic field may be obtained. For example, a molded product may be obtained by pressurizing the alloy powder with the mold while applying a magnetic field to the alloy powder in the mold. The pressure exerted by the mold on the alloy powder may be 20 MPa or more and 300 MPa or less. The strength of the magnetic field applied to the alloy powder may be 950 kA / m or more and 1600 kA / m or less.
[焼結工程]
焼結工程では、上述の成形体を真空又は不活性ガス雰囲気中で焼結することにより、焼結体が得られてよい。焼結条件は、目的とする永久磁石の組成、原料合金の粉砕方法及び粒度等に応じて、適宜設定されてよい。焼結温度は、例えば、1000℃以上1200℃以下であってよい。焼結時間は、1時間以上20時間以下であってよい。
[Sintering process]
In the sintering step, a sintered body may be obtained by sintering the above-mentioned molded product in a vacuum or an atmosphere of an inert gas. The sintering conditions may be appropriately set according to the composition of the target permanent magnet, the crushing method of the raw material alloy, the particle size, and the like. The sintering temperature may be, for example, 1000 ° C. or higher and 1200 ° C. or lower. The sintering time may be 1 hour or more and 20 hours or less.
[時効処理工程]
時効処理工程では、焼結体が焼結温度よりも低温で加熱されてよい。時効処理工程では、焼結体が真空又は不活性ガス雰囲気中で加熱されてよい。後述される拡散工程が時効処理工程を兼ねていてよい。その場合、拡散工程とは別の時効処理工程は実施されなくてよい。時効処理工程は、第一時効処理と、第一時効処理に続く第二処理とから構成されていてよい。第一時効処理は、焼結体が700℃以上900℃以下の温度で加熱されてよい。第一時効処理の時間は、1時間以上10時間以下であってよい。第二時効処理では、焼結体が500℃以上700℃以下の温度で加熱されてよい。第二時効処理の時間は、1時間以上10時間以下であってよい。
[Aging process]
In the aging treatment step, the sintered body may be heated at a temperature lower than the sintering temperature. In the aging process, the sintered body may be heated in a vacuum or an atmosphere of an inert gas. The diffusion step described later may also serve as the aging treatment step. In that case, it is not necessary to carry out the aging treatment step different from the diffusion step. The aging treatment step may be composed of a first temporary aging treatment and a second treatment following the first temporary aging treatment. In the first temporary effect treatment, the sintered body may be heated at a temperature of 700 ° C. or higher and 900 ° C. or lower. The time of the first temporary effect treatment may be 1 hour or more and 10 hours or less. In the second aging treatment, the sintered body may be heated at a temperature of 500 ° C. or higher and 700 ° C. or lower. The time of the second aging treatment may be 1 hour or more and 10 hours or less.
以上の工程により、焼結体が得られる。焼結体は、後述される拡散工程に用いられる磁石基材である。磁石基材は、互いに焼結された複数の主相粒子を備える。主相粒子は、少なくともNd、Fe及びBを含む。主相粒子は、R2T14Bの結晶を含んでよく、少なくとも一部のRがNdであってよく、少なくとも一部のTがFeであってよい。主相粒子の一部又は全体は、R2T14Bの結晶(単結晶又は多結晶)のみからなっていてよい。R2T14Bは、例えば、Nd2Fe14Bであってよい。Nd2Fe14B中のNdの一部が、Pr、Tb及びDyのうち少なくとも一種で置換されていてよい。Nd2Fe14B中のFeの一部が、Coで置換されていてよい。主相粒子は、R、T及びBに加えて上記の元素(原料合金に含まれ得る元素)を含んでもよい。磁石基材は、主相粒子の間に形成された粒界を備える。磁石基材は、粒界として複数の粒界三重点を備える。粒界三重点とは、少なくとも三つの主相粒子に囲まれた粒界である。磁石基材は、粒界として複数の二粒子粒界も備える。二粒子粒界は、隣り合う二つの主相粒子の間に位置する粒界である。粒界は、少なくともNdを含んでよく、粒界中のNdの含有量は主相粒子中のNdの含有量よりも大きくてよい。つまり粒界はNd‐rich相を含んでよい。粒界は、Ndに加えて、Fe及びBのうち少なくとも一種を含んでよい。
A sintered body is obtained by the above steps. The sintered body is a magnet base material used in the diffusion step described later. The magnetic substrate comprises a plurality of main phase particles sintered from each other. The main phase particles contain at least Nd, Fe and B. The main phase particles may contain crystals of R 2 T 14 B, at least a portion of R may be Nd, and at least a portion of T may be Fe. Some or all of the main phase particles may consist only crystals of
主相粒子の平均粒子径は、特に限定されないが、例えば、1.0μm以上10.0μm以下であってよい。磁石基材における主相粒子の体積の割合の合計値は、特に限定されないが、例えば、75体積%以上100体積%未満であってよい。 The average particle size of the main phase particles is not particularly limited, but may be, for example, 1.0 μm or more and 10.0 μm or less. The total value of the volume ratio of the main phase particles in the magnet base material is not particularly limited, but may be, for example, 75% by volume or more and less than 100% by volume.
[被覆工程、加熱工程、冷却工程及び拡散工程]
本実施形態に係るR‐T‐B系永久磁石の製造方法は、上記の工程に加えて、被覆工程、加熱工程、冷却工程及び拡散工程を備える。以下では、各工程が図面を参照しながら説明される。図1中の(a)及び図2中の(a)は、拡散材シート4及びフィルム6其々の断面を示し、これらの断面は、拡散材シート4及びフィルム6其々の表面に垂直である。図1中の(b)及び図1中の(c)は、拡散材シート4、フィルム6及び磁石基材2其々の断面を示し、これらの断面は、拡散材シート4、フィルム6及び磁石基材2其々の表面に垂直である。図2中の(b)及び図2中の(c)は、拡散材シート4及び磁石基材2其々の断面を示し、これらの断面は、拡散材シート4及び磁石基材2其々の表面に垂直である。
[Coating process, heating process, cooling process and diffusion process]
The method for manufacturing an RTB-based permanent magnet according to the present embodiment includes a coating step, a heating step, a cooling step, and a diffusion step in addition to the above steps. In the following, each step will be described with reference to the drawings. (A) in FIG. 1 and (a) in FIG. 2 show cross sections of the
被覆工程では、磁石基材2の表面の少なくとも一部が、拡散材シート4で覆われる。拡散材シート4は、少なくとも重希土類元素及びバインダを含む。重希土類元素は、例えば、Tb及びDyのうち少なくとも一つの元素であってよい。上述の通り、磁石基材2は、希土類元素R、遷移金属元素T、及びホウ素を含む。少なくとも一部の希土類元素Rは、ネオジムであり、少なくとも一部の遷移金属元素Tは、鉄である。
In the coating step, at least a part of the surface of the
磁石基材2の表面の一部のみが、拡散材シート4で覆われてよい。磁石基材2の表面全体が、拡散材シート4で覆われてもよい。磁石基材2が複数の面を有する場合、磁石基材2の一つの面のみが拡散材シート4で覆われてもよい。磁石基材2が複数の面を有する場合、磁石基材2の複数の面が拡散材シート4で覆われてもよい。例えば、磁石基材2の主面と主面の裏面の両面が拡散材シート4で覆われてよい。磁石基材2が複数の面を有する場合、磁石基材2の全ての面が拡散材シート4で覆われてもよい。
Only a part of the surface of the
加熱工程では、磁石基材2の表面を覆う拡散材シート4を加熱することにより、バインダを軟化させる。バインダの軟化により、拡散材シート4が磁石基材2の表面における凹部及び凸部に沿って変形して、拡散材シート4が磁石基材2の表面に密着する。つまり、バインダの軟化により、拡散材シート4と磁石基材2の表面との間の隙間が減少する。加熱工程では、磁石基材2及び拡散材シート4の両方が加熱されてよい。磁石基材2及び拡散材シート4のうち一方のみが加熱されてよい。加熱方法は任意であってよい。加熱工程における拡散材シート4の温度が高過ぎる場合、拡散材シート4の保形力が不足し、また冷却工程の効率が低下する。したがって、拡散材シート4の温度は高過ぎないほうがよく、拡散材シート4の最適温度がある。つまり、バインダの組成及び軟化温度並びに拡散材シート4の保形力に応じて、加熱工程における拡散材シート4の温度が調整されてよい。加熱工程における拡散材シート4の温度は、例えば、60℃以上250℃以下であってよい。
In the heating step, the binder is softened by heating the
加熱工程では、拡散材シート4及び磁石基材2のうち少なくとも一方を加圧することにより、拡散材シート4及び磁石基材2を互いに密着させてよい。つまり、拡散材シート4の加熱と並行して、拡散材シート4及び磁石基材2のうち少なくとも一方が加圧されてよい。加圧により、拡散材シート4が磁石基材2の表面に更に密着する。拡散材シート4のみが加圧されてよい。磁石基材2のみが加圧されてよい。拡散材シート4及び磁石基材2を加圧手段で挟むことにより、拡散材シート4及び磁石基材2の両方が加圧されてよい。拡散材シート4が平面に設置された後、磁石基材2が拡散材シート4へ押し当てられてもよい。加熱工程において拡散材シート4に加わる圧力は、例えば、0.05MPa以上10MPa以下であってよい。
In the heating step, the
冷却工程では、加熱工程を経た拡散材シート4を冷却することにより、バインダを硬化させる。バインダの硬化により、拡散材シート4が磁石基材2の表面に密着した状態で拡散材シート4が固まる。つまり冷却工程により、拡散材シート4が磁石基材2の表面に接着され、拡散材シート4及び磁石基材2が一体化される。その結果、拡散材シート4が磁石基材2の表面に固定され、冷却工程以降において磁石基材2の表面からの拡散材シート4の剥離が抑制される。また冷却工程以降において磁石基材2の表面における拡散材シート4の位置ずれが抑制される。冷却工程では、拡散材シート4が室温下で冷却されてよい。
In the cooling step, the binder is cured by cooling the diffusing
冷却工程では、拡散材シート4及び磁石基材2のうち少なくとも一方を加圧することにより、拡散材シート4及び磁石基材2を互いに密着させてよい。つまり、拡散材シート4の冷却と並行して、拡散材シート4及び磁石基材2のうち少なくとも一方が加圧されてよい。加圧により、拡散材シート4が磁石基材2の表面に更に密着する。拡散材シート4のみが加圧されてよい。磁石基材2のみが加圧されてよい。拡散材シート4及び磁石基材2を加圧手段で挟むことにより、拡散材シート4及び磁石基材2の両方が加圧されてよい。拡散材シート4が平面に設置された後、磁石基材2が拡散材シート4へ押し当てられてもよい。
In the cooling step, the
加熱工程及び冷却工程のうちのいずれか一方の工程のみにおいて、上記の加圧が実施されてよい。加熱工程及び冷却工程の両方の工程において、上記の加圧が実施されてもよい。 The above pressurization may be performed only in one of the heating step and the cooling step. The above pressurization may be performed in both the heating step and the cooling step.
上記の被覆工程では磁石基材2の一面が拡散材シート4で覆われるが、磁石基材2の二面が拡散材シート4で覆われてもよい。例えば、磁石基材2の対向する二面が拡散材シート4で覆われてよい。磁石基材2の異なる二面が拡散材シート4で覆われた後、上述の加熱工程及び冷却工程が実施されてよい。磁石基材2の一面が拡散材シート4で覆われた状態において加熱工程及び冷却工程が実施された後、さらに磁石基材2の別の面が拡散材シート4で覆われてよい。磁石基材2の別の面が拡散材シート4で覆われた後、加熱工程及び冷却工程が再び実施されてよい。磁石基材2の複数の面が拡散材シート4で覆われる場合、磁石基材2の一面ごとに被覆工程、加熱工程及び冷却工程が実施されてよい。磁石基材2の二つ以上の面が同時に拡散材シート4で覆われた後、加熱工程及び冷却工程が実施されてよい。
In the above coating step, one side of the
拡散工程では、冷却工程を経た拡散材シート4及び磁石基材2を加熱することにより、重希土類元素を磁石基材2内へ拡散させる。拡散材シート4及び磁石基材2の加熱により、拡散材中の重希土類元素が磁石基材2の表面から磁石基材2の内部へ拡散する。磁石基材2の内部では、重希土類元素が粒界を介して、主相粒子の表面近傍へ拡散する。主相粒子の表面近傍において、一部の軽希土類元素(Nd等)が重希土類元素で置換される。重希土類元素が主相粒子の表面近傍及び粒界に局在することにより、異方性磁界が粒界の近傍において局所的に大きくなり、磁化反転の核が粒界の近傍において発生し難くなる。その結果、永久磁石の保磁力が増加する。
In the diffusion step, the heavy rare earth element is diffused into the
仮に上記の加熱工程が実施されない場合、拡散材シート4が磁石基材2の表面に密着し難い。つまり、拡散材シート4と磁石基材2の表面との間の隙間が形成され易い。したがって、加熱工程を経ることなく拡散工程が実施された場合、拡散材シート4中の重希土類元素が磁石基材2の表面へ均一に拡散し難い。つまり、拡散材シート4の表面のうち磁石基材2の表面に接していない部分においては、重希土類元素が拡散材シート4から磁石基材2へ拡散し難い。その結果、重希土類元素が磁石基材2の内部へ十分に拡散せず、R‐T‐B系永久磁石の組成及び磁気特性がばらつき、R‐T‐B系永久磁石の保磁力が十分に向上しない。一方、本実施形態では加熱工程が実施されるので、拡散材シート4が磁石基材2の表面に均一に密着している。したがって、拡散工程において、拡散材シート4中の重希土類元素が磁石基材2の表面へ均一に拡散し易い。その結果、重希土類元素が磁石基材2の主相粒子の表面近傍及び粒界へ十分に拡散し、R‐T‐B系永久磁石の組成及び磁気特性のばらつきが抑制され、R‐T‐B系永久磁石の保磁力が十分に増加する。
If the above heating step is not performed, it is difficult for the
仮に加熱工程後に冷却工程が実施されない場合、拡散材シート4が磁石基材2の表面に固定されない。その結果、加熱工程後の拡散材シート4及び磁石基材2のハンドリングに伴って、拡散材シート4の位置が所定の位置からずれたり、拡散材シート4が磁石基材2の表面から剥離したりする。これらの問題に因り、拡散工程において、拡散材シート4中の重希土類元素が磁石基材2の表面へ均一に拡散し難い。その結果、R‐T‐B系永久磁石の組成及び磁気特性がばらつき、R‐T‐B系永久磁石の保磁力が十分に向上しない。一方、本実施形態では冷却工程が実施されるので、拡散材シート4が磁石基材2の表面に密着した状態で拡散材シート4が磁石基材2の表面に固定される。したがって、冷却工程以降における拡散材シート4の位置ずれ及び剥離が抑制される。つまり、拡散工程においても拡散材シート4が所定に位置において磁石基材2の表面に均一に密着している。その結果、拡散材シート4中の重希土類元素が磁石基材2の表面へ均一に拡散し易く、R‐T‐B系永久磁石の組成及び磁気特性のばらつきが抑制され、R‐T‐B系永久磁石の保磁力が十分に増加する。
If the cooling step is not performed after the heating step, the
上述の通り、加熱工程が実施されない場合、そもそも拡散材シート4が隙間なく磁石基材2と一体化されないので、冷却工程の効果が表れない。拡散材シート4と磁石基材2との間の隙間を加熱工程によって解消した後で冷却工程を行うことにより、拡散材シート4を磁石基材2の表面に隙間なく固定することができる。つまり、加熱工程と冷却工程の相互作用によってはじめて、拡散材シート4を磁石基材2の表面に隙間なく固定することができる。
As described above, when the heating step is not carried out, the diffusing
拡散工程では、拡散材シート4及び磁石基材2が加熱炉内において加熱されてよい。拡散工程における磁石基材2の酸化を抑制するために、拡散材シート4が接着された磁石基材2が加熱炉内に設置された後、加熱炉内の雰囲気は真空又はアルゴン(Ar)等の不活性ガスになる。加熱炉内の雰囲気の制御に伴う排気及び/又は不活性ガスの導入により、加熱炉内の気圧が変化する。気圧の変化に伴って、加熱炉内には気流が生じる。仮に上記の加熱工程及び冷却工程が実施されていない場合、加熱炉内で生じた気流の影響によって、拡散材シート4が磁石基材2の表面から剥離し易い。しかし、本実施形態では加熱工程及び冷却工程が拡散工程前に実施されるので、拡散材シート4が磁石基材2の表面に均一に接着されている。その結果、気流の発生に伴う拡散材シート4の剥離が抑制され、拡散材シート4中の重希土類元素が磁石基材2の表面へ均一に拡散し易い。
In the diffusion step, the
拡散工程における加熱炉内の雰囲気の温度は、例えば、800℃以上950℃以下であってよい。上記の温度において拡散材シート4及び磁石基材2が加熱される時間は、1時間以上50時間以下であってよい。上記の温度において拡散材シート及び磁石基材を加熱する前に、上記の温度よりも低温での拡散材シート4の加熱により、拡散材シート4中のバインダを焼失させてよい。つまり拡散工程の前段階として、脱バインダ処理が行われてよい。
The temperature of the atmosphere in the heating furnace in the diffusion step may be, for example, 800 ° C. or higher and 950 ° C. or lower. The time for heating the diffusing
永久磁石の製造方法は、冷却工程後、拡散材シート4が接着された磁石基材2を加熱炉内へ搬送する搬送工程を更に備えてよい。搬送の過程において、拡散材シート4が接着された磁石基材2が、倉庫内で一時的に保管されてよい。搬送工程において拡散材シート4が他の物体と接触することにより、力が拡散材シート4に作用する可能性がある。また、搬送時の振動及び/又は加速により、力が拡散材シート4に作用する可能性もある。仮に冷却工程が実施されていない場合、搬送工程の途中で力が拡散材シート4に作用することにより、拡散材シート4の位置が所定の位置からずれたり、拡散材シート4が磁石基材2の表面から剥離したりする。しかし、加熱工程及び冷却工程が搬送工程前に実施されることにより、搬送工程における拡散材シート4の位置ずれ及び剥離が抑制される。同様の理由から、冷却工程では、拡散材シート4が冷却されながら、拡散材シート4及び磁石基材2が加熱炉内へ搬送されてよい。つまり搬送工程が冷却工程を兼ねていてよい。
The method for manufacturing a permanent magnet may further include a transfer step of transporting the
拡散材シート4は、以下の方法によって作製されてよい。以下に記載の拡散材は、少なくとも重希土類元素を含む化学物質である。拡散材は、粒子又は粉末であってよい。拡散材の粒径は、上述された粗粉砕工程及び微粉砕工程と同様の手段によって調整されてよい。拡散材のメジアン径D50は、例えば3μm以上15μm以下であってよい。
The
バインダ及び有機溶剤を所定の比率で攪拌及び混合することにより、ラッカーが調製される。バインダは、熱可塑性樹脂であってよい。バインダは、例えば、エチルセルロース樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルアセタール樹脂及びアクリル樹脂からなる群より選ばれる少なくとも一種の化合物であってよい。複数種のバインダが用いられてよい。有機溶剤は、バインダが溶解する液体である限り限定されない。有機溶剤は、例えば、エタノール、ブタノール、オクタノール、メチルエチルケトン、キシレン、ブチルカルビトール、ターピネオール、及びジヒドロターピネオールならなる一種の化合物であってよい。複数種の有機溶剤が用いられてよい。拡散材をラッカーへ添加した後、これらが混合される。必要に応じて、可塑剤がラッカーへ更に添加されてよい。続いて拡散材及びラッカーの混合物の分散処理が行われる。分散処理の手段は、自転公転ミキサー、三本ロール、高圧ホモジナイザー、又は超音波ホモジナイザーであってよい。複数の手段を用いて、分散処理が行われてよい。 A lacquer is prepared by stirring and mixing the binder and the organic solvent in a predetermined ratio. The binder may be a thermoplastic resin. The binder may be, for example, at least one compound selected from the group consisting of ethyl cellulose resin, polyvinyl butyral resin, polyvinyl acetal resin and acrylic resin. Multiple types of binders may be used. The organic solvent is not limited as long as it is a liquid in which the binder dissolves. The organic solvent may be, for example, a kind of compound consisting of ethanol, butanol, octanol, methyl ethyl ketone, xylene, butyl carbitol, turpineol, and dihydro turpineol. Multiple types of organic solvents may be used. After adding the diffusing material to the lacquer, they are mixed. If necessary, a plasticizer may be further added to the lacquer. Subsequently, a dispersion treatment of the mixture of the diffusing material and the lacquer is performed. The means for the dispersion treatment may be a rotation / revolution mixer, a triple roll, a high-pressure homogenizer, or an ultrasonic homogenizer. Distributed processing may be performed using a plurality of means.
拡散材は、例えば、重希土類元素の単体、重希土類元素を含む合金、又は重希土類元素を含む化合物であってよい。重希土類元素を含む化合物は、例えば、水素化物、フッ化物及び酸化物からなる群より選ばれる少なくとも一種であってよい。重希土類元素の単体は、Tbの単体、及びDyの単体のうち一方又は両方であってよい。重希土類元素を含む合金は、Tb及びFeからなる合金、Dy及びFeからなる合金、及び、TbとDyとFeとからなる合金からなる群より選ばれる少なくとも一種であってよい。重希土類元素の水素化物は、例えば、TbH2、TbH3、Tb及びFeからなる合金の水素化物、DyH2、DyH3、Dy及びFeからなる合金の水素化物、及び、TbとDyとFeとからなる合金の水素化物ならなる群より選ばれる少なくとも一種であってよい。拡散材は、Nd、Pr及びCuからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素を更に含んでよい。例えば、拡散材は、Ndの単体、Prの単体、Nd及びPrを含む合金、NdH2、NdH3、PrH2、PrH3、Nd及びPrを含む合金の水素化物、Cuの単体、Cuを含む合金、CuH、Cu2O及びCuOからなる群より選ばれる少なくとも一種を更に含んでよい。 The diffusing material may be, for example, a simple substance of a heavy rare earth element, an alloy containing a heavy rare earth element, or a compound containing a heavy rare earth element. The compound containing a heavy rare earth element may be, for example, at least one selected from the group consisting of hydrides, fluorides and oxides. The simple substance of the heavy rare earth element may be one or both of the simple substance of Tb and the simple substance of Dy. The alloy containing a heavy rare earth element may be at least one selected from the group consisting of an alloy composed of Tb and Fe, an alloy composed of Dy and Fe, and an alloy composed of Tb, Dy and Fe. The hydrides of heavy rare earth elements include, for example, hydrides of alloys consisting of TbH 2 , TbH 3 , Tb and Fe, hydrides of alloys consisting of DyH 2 , DyH 3 , Dy and Fe, and Tb, Dy and Fe. It may be at least one selected from the group consisting of hydrides of alloys consisting of. The diffusing material may further contain at least one element selected from the group consisting of Nd, Pr and Cu. For example, the diffuser contains a simple substance of Nd, a simple substance of Pr, an alloy containing Nd and Pr, a hydride of an alloy containing NdH 2 , NdH 3 , PrH 2 , PrH 3 , Nd and Pr, a simple substance of Cu, and Cu. alloy, CuH, may further comprise at least one selected from the group consisting of Cu 2 O and CuO.
以上の方法により、拡散材、バインダ及び有機溶剤を含むペーストが調製される。ペースト中の拡散材の含有量は、磁石基材2の厚み、永久磁石の設計上の組成、及びペーストの塗工性を考慮して、適宜調整されてよい。ペースト中のバインダの含有量は、ペーストの塗工性及び拡散材シート4の密着性を考慮して、適宜調整されてよい。ペーストの濾過により、粗大粒及び凝集物がペーストから除去されてよい。ペースト中の拡散材の含有量は、例えば、40質量%以上85質量%以下であってよい。ペースト中のバインダの含有量は、例えば、1質量%以上15質量%以下であってよい。ペースト中の有機溶剤の含有量は、例えば、10質量%以上59質量%以下であってよい。
By the above method, a paste containing a diffusing material, a binder and an organic solvent is prepared. The content of the diffusing material in the paste may be appropriately adjusted in consideration of the thickness of the
ペーストをフィルム6の表面に塗布することにより、塗膜がフィルム6の表面に形成される。塗膜の厚みは一定であることが好ましい。フィルム6は、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、又はグラファイトからなっていてよい。ペーストが塗布されるフィルム6の表面は、予め離型剤(release agent)で覆われていてよい。ペーストの塗布方法は、塗膜の厚みを任意の値に制御し、且つ塗膜の厚みを一定に制御する方法であってよい。ペーストの塗布方法は、例えば、アプリケーター、ドクターブレード、バーコーター、インクジェットコーター、ロールコーター又はダイコーターであってよい。
By applying the paste to the surface of the
上記の塗膜を乾燥して有機溶剤を塗膜から除去することにより、図1中の(a)に示される拡散材シート4が得られる。つまり、フィルム6とフィルム6に重なる拡散材シート4とを含む積層体8が得られる。拡散材シート4の第一表面4aは、積層体8においてフィルム6に接しない表面である。拡散材シート4の第二表面4bは、積層体8においてフィルム6に接する表面である。塗膜の乾燥方法は、例えば、赤外線加熱、熱風乾燥又は減圧乾燥であってよい。乾燥条件は、塗膜に含まれる有機溶剤の蒸気圧に応じて設定されてよい。有機溶剤が拡散材シート4中に残存してもよい。拡散材シート4の厚みは、例えば、5μm以上200μm以下であってよい。磁石基材2の厚みは拡散材シート4の厚みよりもはるかに大きい。磁石基材2の厚みは、例えば、0.5mm以上25mm以下であってよい。
By drying the coating film and removing the organic solvent from the coating film, the
被覆工程において積層体8が用いられてよい。図1中の(b)に示されるように、被覆工程では、拡散材シート4が磁石基材2の表面に接するように、磁石基材2の表面の少なくとも一部が積層体8で覆われてよい。磁石基材2の表面の全体が積層体8で覆われてよい。磁石基材2の表面が積層体8で覆われた状態において、加熱工程及び冷却工程が実施されてよい。つまり、積層体8を用いた加熱工程及び冷却工程により、拡散材シート4がフィルム6から磁石基材2の表面へ転写されてよい。被覆工程において積層体8が用いられる場合、加熱工程及び冷却工程のうち少なくともいずれかにおいてフィルム6を介して拡散材シート4が加圧されてよい。磁石基材2が複数の面を有する場合、磁石基材2の一つの面のみが積層体8で覆われてもよい。磁石基材2が複数の面を有する場合、磁石基材2の複数の面が積層体8で覆われてもよい。例えば、磁石基材2の主面と主面の裏面の両面が積層体8で覆われてよい。磁石基材2が複数の面を有する場合、磁石基材2の全ての面が積層体8で覆われてもよい。
The
図1中の(c)に示されるように、冷却工程後、フィルム6が拡散材シート4から剥離及び除去されてよい。冷却工程後、拡散材シート4は、磁石基材2の表面に接着され、拡散材シート4及び磁石基材2が一体化される。したがって、冷却工程後にフィルム6を拡散材シート4から剥離することにより、拡散材シート4の一部が、剥離されたフィルム6の表面に残存し難い。つまり、フィルム6の剥離に伴う拡散材シート4の破損が抑制される。また冷却工程後にフィルム6を拡散材シート4から剥離することにより、フィルム6と共に拡散材シート4が磁石基材2の表面から剥離することを抑制することができる。
As shown in (c) in FIG. 1, the
上記の被覆工程では磁石基材2の一面が積層体8で覆われるが、磁石基材2の二面が積層体8で覆われてもよい。例えば、磁石基材2の対向する二面が積層体8で覆われてよい。磁石基材2の異なる二面が積層体8で覆われた後、上述の加熱工程及び冷却工程が実施されてよい。磁石基材2の一面が積層体8で覆われた状態において加熱工程及び冷却工程が実施された後、さらに磁石基材2の別の面が積層体8で覆われてよい。磁石基材2の別の面が積層体8で覆われた後、加熱工程及び冷却工程が再び実施されてよい。磁石基材2の複数の面が積層体8で覆われる場合、磁石基材2の一面ごとに被覆工程、加熱工程及び冷却工程が実施されてよい。磁石基材2の二つ以上の面が同時に積層体8で覆われた後、加熱工程及び冷却工程が実施されてよい。
In the above coating step, one surface of the
フィルム6の除去後、拡散工程が実施されてよい。拡散工程前にフィルム6が除去されることにより、拡散工程においてフィルム6の炭化物が磁石基材2の表面に形成されない。その結果、フィルム6に由来する炭素が拡散工程において磁石基材2内へ侵入せず、過剰な炭素の含有に起因する永久磁石の磁気特性の劣化が抑制される。ただし、磁石基材2の表面の少なくとも一部が積層体8で覆われた状態において、拡散工程が実施されてもよい。つまり、フィルム6を除去することなく、拡散工程が実施されてもよい。例えば、フィルム6がグラファイトからなる場合、グラファイトは拡散工程での加熱により焼失し易いので、フィルム6を除去することなく拡散工程が実施されてよい。
After removing the
被覆工程において積層体8が用いられる場合、被覆工程前に、積層体8の寸法及び形状が、磁石基材2の表面の寸法及び形状に一致するように調整されてよい。被覆工程後(加熱工程前)に、積層体8の寸法及び形状が、磁石基材2の表面の寸法及び形状に一致するように調整されてもよい。複数の磁石基材2の表面が一つの積層体8で覆われた後、積層体8が分割されてもよい。積層体8の寸法及び形状は、積層体8の切断加工によって調整されてよい。
When the
図2中の(a)に示されるように、被覆工程前に、フィルム6が拡散材シート4から剥離及び除去されてよい。図2中の(b)に示されるように、被覆工程では、拡散材シート4の第二表面4bが磁石基材2の表面に接するように、磁石基材2の表面の少なくとも一部が拡散材シート4で覆われてよい。ペーストから塗膜が形成される過程では、拡散材が自重によってフィルム6の表面へ沈降する傾向がある。その結果、拡散材シート4中の拡散材は、フィルム6に接していた第二表面4b側に偏在し易い。また、フィルム6に接していた第二表面4bは、第一表面4aよりも平坦である。したがって、拡散材シート4の第二表面4bが磁石基材2の表面に重なることにより、拡散材シート4中の拡散材が磁石基材2の表面に沿って均一に配置され易く、拡散材シート4が磁石基材2の表面に均一に密着し易い。その結果、拡散工程において拡散材が磁石基材2の表面へ均一に拡散し易い。図2中の(c)に示されるように、被覆工程では、第一表面4aが磁石基材2の表面に接するように、磁石基材2の表面の少なくとも一部が拡散材シート4で覆われてもよい。
As shown in (a) in FIG. 2, the
被覆工程前にフィルム6が拡散材シート4から剥離及び除去される場合、積層体8の寸法及び形状が、磁石基材2の表面の寸法及び形状に一致するように調整された後、フィルム6が拡散材シート4から剥離及び除去されてよい。拡散材シート4の寸法及び形状が、磁石基材2の表面の寸法及び形状に一致するように調整された後、拡散材シート4がフィルム6から剥離されてよい。フィルム6が拡散材シート4から剥離及び除去された後、拡散材シート4の寸法及び形状が、磁石基材2の表面の寸法及び形状に一致するように調整されてもよい。被覆工程後(加熱工程前)に、拡散材シート4の寸法及び形状が、磁石基材2の表面の寸法及び形状に一致するように調整されてもよい。複数の磁石基材2の表面が一つの拡散材シート4で覆われた後、拡散材シート4が分割されてもよい。拡散材シート4の寸法及び形状は、拡散材シート4の切断加工によって調整されてよい。
When the
積層体8又は拡散材シート4のハンドリングには、吸引又は磁力によって積層体8又は拡散材シート4を吸脱着する手段が用いられてよい。必要に応じて、拡散材シート4がフィルム6から別のフィルムに転写されてよい。
For handling the
磁石基材2の全面を、拡散材を含む塗膜で覆うことは可能である。例えば、磁石基材2の全体を上記のペースト中に浸漬することにより、磁石基材2の全面を塗膜で覆うことができる。しかし、浸漬により形成された塗膜が重力の影響等を受けることにより、塗膜の厚みは均一になり難い。また、磁石基材2をペースト中に浸漬する場合、磁石基材2の表面の一部分のみを塗膜で覆うことは困難である。これらの問題を解決するためには、拡散材シート4が有用である。例えば、拡散材シート4の形状が磁石基材2の表面の任意の部分の形状に一致するように拡散材シート4を加工した後、磁石基材2の表面の任意の部分を拡散材シート4で覆うことにより、磁石基材2の必要な部分のみを、厚みが均一な拡散材シート4で覆うことができる。
It is possible to cover the entire surface of the
磁石基材2の拡散材シート4で覆われる表面は、曲面であってよい。従来の永久磁石の製造方法では、拡散材シート4が曲面へ均一に密着し難く、曲面において拡散材シート4の位置がずれ易く、拡散材シート4が曲面から剥離し易い。一方、本実施形態では加熱工程及び冷却工程が実施されるため、拡散材シート4が曲面へ均一に密着し易く、曲面における拡散材シート4の位置ずれが抑制され易く、曲面からの拡散材シート4の剥離が抑制され易い。
The surface of the
[熱処理工程]
拡散工程を経た磁石基材2は、永久磁石の完成品として用いられてよい。拡散工程の後、熱処理工程が行われてもよい。熱処理工程では、磁石基材2が450℃以上600℃以下で加熱されてよい。熱処理工程では、1時間以上10時間以下の間、磁石基材2が上記の温度で加熱されてよい。熱処理工程により、永久磁石の磁気特性(特に保磁力)が向上し易い。
[Heat treatment process]
The
拡散工程又は熱処理工程の後、切削及び研磨等の加工方法により磁石基材2の寸法及び形状が調整されてよい。
After the diffusion step or the heat treatment step, the size and shape of the
以上の方法により、永久磁石が完成される。 By the above method, the permanent magnet is completed.
磁石基材及び永久磁石其々の組成は、例えば、エネルギー分散型X線分光(EDS)法、蛍光X線(XRF)分析法、高周波誘導結合プラズマ(ICP)発光分析法、不活性ガス融解‐非分散型赤外線吸収法、酸素気流中燃焼‐赤外吸収法及び不活性ガス融解‐熱伝導度法等の分析方法によって特定されてよい。 The composition of each of the magnet base material and the permanent magnet is, for example, energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) method, fluorescent X-ray (XRF) analysis method, high frequency inductively coupled plasma (ICP) emission analysis method, inert gas melting- It may be specified by analytical methods such as non-dispersive infrared absorption method, combustion in oxygen stream-infrared absorption method and inert gas melting-thermal conductivity method.
永久磁石の寸法及び形状は、永久磁石の用途に応じて様々であり、特に限定されない。永久磁石の形状は、例えば、直方体、立方体、矩形(板)、多角柱、アークセグメント、扇、環状扇形(annular sector)、球、円板、円柱、リング、又はカプセルであってよい。永久磁石の断面の形状は、例えば、多角形、円弧(円弦)、弓状、アーチ、又は円であってよい。磁石基材2の寸法及び形状も、永久磁石と同様に多様であってよい。
The dimensions and shape of the permanent magnets vary depending on the use of the permanent magnets and are not particularly limited. The shape of the permanent magnet may be, for example, a rectangular parallelepiped, a cube, a rectangle (plate), a polygonal column, an arc segment, a fan, an annular sector, a sphere, a disk, a cylinder, a ring, or a capsule. The cross-sectional shape of the permanent magnet may be, for example, a polygon, an arc (bowstring), a bow, an arch, or a circle. The size and shape of the
永久磁石は、ハイブリッド自動車、電気自動車、ハードディスクドライブ、磁気共鳴画像装置(MRI)、スマートフォン、デジタルカメラ、薄型TV、スキャナー、エアコン、ヒートポンプ、冷蔵庫、掃除機、洗濯乾燥機、エレベーター及び風力発電機等の様々な分野で利用されてよい。永久磁石は、モータ、発電機又はアクチュエーターを構成する材料として用いられてよい。 Permanent magnets include hybrid vehicles, electric vehicles, hard disk drives, magnetic resonance imaging (MRI), smartphones, digital cameras, flat-screen TVs, scanners, air conditioners, heat pumps, refrigerators, vacuum cleaners, washer-dryers, elevators, wind power generators, etc. It may be used in various fields of. Permanent magnets may be used as materials to make up motors, generators or actuators.
本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。例えば、拡散工程に用いられる磁石基材は、焼結体ではなく、熱間加工磁石であってよい。熱間加工磁石は、以下のような製法によって作製されてよい。 The present invention is not limited to the above embodiments. For example, the magnet base material used in the diffusion step may be a hot-worked magnet instead of a sintered body. The hot-worked magnet may be manufactured by the following manufacturing method.
熱間加工磁石の原料は、焼結体の作製に用いられる原料合金と同様の合金であってよい。この合金を溶融し、更に急冷することにより、合金からなる薄帯が得られる。薄帯の粉砕により、フレーク状の合金粉末が得られる。合金粉末の冷間プレス(室温での成形)により、成形体が得られる。成形体の予熱後、成形体の熱間プレスにより、等方性磁石が得られる。等方性磁石の熱間塑性加工により、異方性磁石が得られる。異方性磁石の時効処理により、熱間加工磁石からなる磁石基材が得られる。熱間加工磁石からなる磁石基材は、上記の焼結体と同様に、互いに結着された多数の主相粒子を含む。 The raw material of the hot-worked magnet may be an alloy similar to the raw material alloy used for producing the sintered body. By melting this alloy and further quenching it, a thin band made of the alloy is obtained. Flake-shaped alloy powder is obtained by crushing the strip. A molded product is obtained by cold pressing (molding at room temperature) of the alloy powder. After preheating the molded product, an isotropic magnet is obtained by hot pressing the molded product. Anisotropic magnets are obtained by hot plastic working of isotropic magnets. The aging treatment of the anisotropic magnet gives a magnet substrate made of a hot-worked magnet. A magnet base material made of a hot-worked magnet contains a large number of main phase particles bonded to each other, similar to the above-mentioned sintered body.
本発明に係るR‐T‐B永久磁石の製造方法によれば、ハイブリッド車又は電気自動車に搭載されるモータ又は発電機へ適用されるR‐T‐B永久磁石が得られる。 According to the method for manufacturing an RTB permanent magnet according to the present invention, an RTB permanent magnet applied to a motor or a generator mounted on a hybrid vehicle or an electric vehicle can be obtained.
2…磁石基材、4…拡散材シート、4a…拡散材シートの第一表面、4b…拡散材シートの第二表面、6…フィルム、8…積層体。 2 ... Magnet base material, 4 ... Diffusing material sheet, 4a ... First surface of diffusing material sheet, 4b ... Second surface of diffusing material sheet, 6 ... Film, 8 ... Laminated body.
Claims (10)
前記磁石基材の表面の少なくとも一部を覆う前記拡散材シートを加熱することにより、前記バインダを軟化させる加熱工程と、
前記加熱工程後、前記拡散材シートを冷却することにより、前記バインダを硬化させる冷却工程と、
前記冷却工程後、前記拡散材シート及び前記磁石基材を加熱することにより、前記重希土類元素を前記磁石基材内へ拡散させる拡散工程と、
を備え、
前記磁石基材が、希土類元素R、遷移金属元素T、及びホウ素を含み、
少なくとも一部の前記希土類元素Rが、ネオジムであり、
少なくとも一部の前記遷移金属元素Tが、鉄である、
R‐T‐B系永久磁石の製造方法。 A coating process in which at least a part of the surface of the magnet base material is covered with a diffuser sheet containing a heavy rare earth element and a binder,
A heating step of softening the binder by heating the diffuser sheet that covers at least a part of the surface of the magnet base material.
After the heating step, a cooling step of curing the binder by cooling the diffuser sheet, and
After the cooling step, the diffusing material sheet and the magnet base material are heated to diffuse the heavy rare earth element into the magnet base material.
With
The magnet base material contains a rare earth element R, a transition metal element T, and boron.
At least a part of the rare earth element R is neodymium.
At least some of the transition metal elements T are iron.
A method for manufacturing an RTB-based permanent magnet.
前記加熱炉内において前記拡散工程が実施される、
請求項1に記載のR‐T‐B系永久磁石の製造方法。 After the cooling step, a transport step of transporting the diffuser sheet and the magnet base material into the heating furnace is further provided.
The diffusion step is carried out in the heating furnace.
The method for manufacturing an RTB-based permanent magnet according to claim 1.
前記加熱炉内において前記拡散工程が実施される、
請求項1に記載のR‐T‐B系永久磁石の製造方法。 In the cooling step, the diffuser sheet and the magnet base material are conveyed into the heating furnace while the diffuser sheet is cooled.
The diffusion step is carried out in the heating furnace.
The method for manufacturing an RTB-based permanent magnet according to claim 1.
請求項1〜3のいずれか一項に記載のR‐T‐B系永久磁石の製造方法。 In the heating step, the diffuser sheet and the magnet base material are brought into close contact with each other by pressurizing at least one of the diffuser sheet and the magnet base material.
The method for manufacturing an RTB-based permanent magnet according to any one of claims 1 to 3.
請求項1〜4のいずれか一項に記載のR‐T‐B系永久磁石の製造方法。 In the cooling step, the diffuser sheet and the magnet base material are brought into close contact with each other by pressurizing at least one of the diffuser sheet and the magnet base material.
The method for manufacturing an RTB-based permanent magnet according to any one of claims 1 to 4.
前記被覆工程では、前記拡散材シートが前記磁石基材の表面に接するように、前記磁石基材の表面の少なくとも一部が前記積層体で覆われ、
前記磁石基材の表面の少なくとも一部が前記積層体で覆われた状態において、前記加熱工程及び前記冷却工程が実施される、
請求項1〜5のいずれか一項に記載のR‐T‐B系永久磁石の製造方法。 A laminate containing the film and the diffuser sheet that overlaps the film is used.
In the coating step, at least a part of the surface of the magnet base material is covered with the laminate so that the diffuser sheet is in contact with the surface of the magnet base material.
The heating step and the cooling step are carried out in a state where at least a part of the surface of the magnet base material is covered with the laminate.
The method for manufacturing an RTB-based permanent magnet according to any one of claims 1 to 5.
前記フィルムの除去後、前記拡散工程が実施される、
請求項6に記載のR‐T‐B系永久磁石の製造方法。 After the cooling step, the film is peeled and removed from the diffuser sheet.
After removing the film, the diffusion step is carried out.
The method for manufacturing an RTB-based permanent magnet according to claim 6.
請求項6に記載のR‐T‐B系永久磁石の製造方法。 The diffusion step is further carried out in a state where at least a part of the surface of the magnet base material is covered with the laminate.
The method for manufacturing an RTB-based permanent magnet according to claim 6.
前記拡散材シートの第一表面は、前記積層体において前記フィルムに接しない表面であり、
前記拡散材シートの第二表面は、前記積層体において前記フィルムに接する表面であり、
前記被覆工程前に、前記フィルムが前記拡散材シートから剥離及び除去され、
前記被覆工程では、前記第二表面が前記磁石基材の表面に接するように、前記磁石基材の表面の少なくとも一部が前記拡散材シートで覆われる、
請求項1〜5のいずれか一項に記載のR‐T‐B系永久磁石の製造方法。 A laminate containing the film and the diffuser sheet that overlaps the film is used.
The first surface of the diffuser sheet is a surface of the laminated body that does not come into contact with the film.
The second surface of the diffuser sheet is a surface of the laminate that is in contact with the film.
Prior to the coating step, the film was stripped and removed from the diffuser sheet.
In the coating step, at least a part of the surface of the magnet base material is covered with the diffuser sheet so that the second surface is in contact with the surface of the magnet base material.
The method for manufacturing an RTB-based permanent magnet according to any one of claims 1 to 5.
前記拡散材シートの第一表面は、前記積層体において前記フィルムに接しない表面であり、
前記拡散材シートの第二表面は、前記積層体において前記フィルムに接する表面であり、
前記被覆工程前に、前記フィルムが前記拡散材シートから剥離及び除去され、
前記被覆工程では、前記第一表面が前記磁石基材の表面に接するように、前記磁石基材の表面の少なくとも一部が前記拡散材シートで覆われる、
請求項1〜5のいずれか一項に記載のR‐T‐B系永久磁石の製造方法。 A laminate containing the film and the diffuser sheet that overlaps the film is used.
The first surface of the diffuser sheet is a surface of the laminated body that does not come into contact with the film.
The second surface of the diffuser sheet is a surface of the laminate that is in contact with the film.
Prior to the coating step, the film was stripped and removed from the diffuser sheet.
In the coating step, at least a part of the surface of the magnet base material is covered with the diffuser sheet so that the first surface is in contact with the surface of the magnet base material.
The method for manufacturing an RTB-based permanent magnet according to any one of claims 1 to 5.
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