專利名稱：R-Fe-B系合金的造粒粉的制造方法及R-Fe-B系合金燒結(jié)體的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及R-Fe-B系合金的造粒粉的制造方法及使用該造粒粉的R-Fe-B系合金燒結(jié)體的制造方法。
背景技術(shù)：
一般通過(guò)將稀土類合金的粉末壓制成型，燒結(jié)所得到的粉末成型體，進(jìn)行時(shí)效處理來(lái)制造稀土類合金的燒結(jié)磁體(永磁體)?，F(xiàn)在，在各領(lǐng)域廣泛使用釤·鈷系磁體和釹·鐵·硼系磁體的兩種。尤其，釹·鐵·硼系磁體(以下，稱作“R-Fe-B系磁體”。R是包括Y的稀土類元素，F(xiàn)e是鐵，B是硼)，在各種磁體中顯示出最大的磁能積，價(jià)格也比較便宜，因此在各種電子機(jī)器中積極采用。
R-Fe-B系燒結(jié)磁體，主要由由R2Fe14B的正方晶系化合物構(gòu)成的主相、由Nd等構(gòu)成的富R相、及富B相，構(gòu)成。再有，F(xiàn)e的一部分可以被Co或Ni等過(guò)渡金屬取代，硼(B)的一部分也可以被碳(C)取代。本發(fā)明適合使用的R-Fe-B系燒結(jié)磁體，例如記載在美國(guó)專利第4770723號(hào)和美國(guó)專利第4792368號(hào)的說(shuō)明書中。
為了制作成為這樣的磁體的R-Fe-B系合金，目前采用鑄錠法。如果采用一般的鑄錠法，將作為原材料的稀土類金屬、電解鐵和硼鐵合金進(jìn)行高頻熔煉，通過(guò)在鑄型內(nèi)使得到的熔液逐漸地冷卻而制作合金錠。
近年來(lái)。通過(guò)使合金的熔液接觸單輥、雙輥、旋轉(zhuǎn)盤、或旋轉(zhuǎn)圓筒鑄型的內(nèi)面等，進(jìn)行比較快的冷卻，從合金熔液制作比金屬錠薄的凝固合金(稱作“合金薄片”)的薄帶鑄造法或離心鑄造法為代表的急冷法正引人注目。采用這樣的急冷法制成的合金片的厚度，一般在約0.03mm以上約10mm以下的范圍。如果采用急冷法，合金熔液從接觸冷卻輥的面(輥接觸面)開始凝固，從輥接觸面沿厚度方向結(jié)晶逐漸長(zhǎng)成柱狀。其結(jié)果，由薄帶鑄造法等制成的急冷合金具有包括短軸方向的尺寸是約0.1μm以上約100μm以下、長(zhǎng)軸方向的尺寸是5μm以上約500μm以下的R2Fe14B結(jié)晶相、和在R2Fe14B結(jié)晶相的晶界分散存在的富R相的組織。富R相是稀土類元素R的濃度比較高的非磁性相，其厚度(相當(dāng)于晶界的寬度)為約10μm以下。
急冷合金與利用現(xiàn)有的鑄錠法(模具鑄造法)制成的合金(金屬錠合金)相比，以相對(duì)短的時(shí)間(冷卻速度102℃/s以上、104℃/s以下)冷卻，因此具有組織微細(xì)化、晶粒直徑小的特征。另外，晶界的面積寬廣，富R相在晶界內(nèi)廣泛擴(kuò)散，因此具有富R相的分散性也良好這一優(yōu)點(diǎn)。由于這些特征，使用急冷合金就能夠制造具有優(yōu)異磁特性的磁體。
另外，也已經(jīng)知道稱作Ca還原法(或還原擴(kuò)散法)的方法。該方法包括以下的工序。首先，在以規(guī)定的比例含有稀土類氧化物中的至少一種、鐵粉和純硼粉、硼鐵粉和硼氧化物中的至少一種的混合粉中，或在以規(guī)定的比例含有上述構(gòu)成元素的合金粉或混合氧化物的混合粉中，混合金屬鈣(Ca)和氯化鈣(CaCl)，在惰性氣體環(huán)境下實(shí)施還原擴(kuò)散處理。將得到的反應(yīng)生成物淤漿化，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行水處理，得到R-Fe-B系合金的固體。
在本說(shuō)明書中，將固體合金的塊稱為“合金塊”，不僅是通過(guò)現(xiàn)有的鑄錠法得到的合金錠及冷卻通過(guò)薄帶鑄造法等急冷法得到的合金薄片等的熔液而得到的凝固合金，也包括通過(guò)Ca還原法得到的固體合金等各種形態(tài)的固體合金。
提供給壓制成型的合金粉末是如下這樣得到的，即，利用例如氫貯藏法和/或各種的機(jī)械粉碎法(例如，使用圓盤磨機(jī))把這些合金塊粉碎，再利用例如使用噴射磨的干式粉碎法將所得到的粗粉末(例如，平均粒徑10μm～500μm)進(jìn)行微粉碎。
提供給壓制成型的R-Fe-B系合金粉末的平均粒徑，從磁特性的觀點(diǎn)來(lái)看，優(yōu)選在1.5μm～5μm的范圍內(nèi)。粉末的“平均粒徑”，只要不特別說(shuō)明，在此，指質(zhì)量中位直徑(mass median diameterMMD)。但是，這樣，如果使用平均粒徑小的粉末，則流動(dòng)性或壓制成型性(包括模腔充填性和壓縮性)惡化，生產(chǎn)率也惡化。
作為解決該問(wèn)題的方法，研究了用潤(rùn)滑劑覆蓋合金粉末顆粒的表面的技術(shù)。例如在特開平08-111308號(hào)公報(bào)和對(duì)應(yīng)的美國(guó)專利5666635號(hào)(受讓人住友特殊金屬株式會(huì)社)的說(shuō)明書中公開了，在平均粒徑10μm～500μm的R-Fe-B系合金的粗粉末中，添加混合0.02質(zhì)量％～5.0質(zhì)量％的至少一種使脂肪酸酯液狀化的潤(rùn)滑劑后，進(jìn)行使用惰性氣體的噴射磨粉碎，從而制作平均粒徑1.5μm～5μm的微粉末的技術(shù)。
潤(rùn)滑劑在改善粉末的流動(dòng)性、成型性的同時(shí)，由于具有賦予成型體硬度(強(qiáng)度)的粘結(jié)劑的作用，另外在燒結(jié)體中作為殘存碳剩余而成為使磁特性低下的原因，所以要求具有優(yōu)異的脫粘結(jié)劑性。例如，在特開2000-306753號(hào)公報(bào)中，作為脫粘結(jié)劑性優(yōu)異的潤(rùn)滑劑，公開了解聚聚合物、解聚聚合物和烴系溶劑的混合物、以及解聚聚合物和低粘度礦物油和烴系溶劑的混合物。
但是，如果采用使用上述的潤(rùn)滑劑的方法，雖然得到某種程度的改善效果，但不能得到充分的成型性。尤其，用薄帶鑄造法制成的粉末，不僅平均粒徑小，而且粒度分布也狹窄，因此流動(dòng)性特別惡化。因此，充填在模腔中的粉末量超過(guò)允許范圍，或發(fā)生散亂，或模腔內(nèi)的充填密度變得不均勻。其結(jié)果，成型體的質(zhì)量、尺寸產(chǎn)生變動(dòng)，超過(guò)允許范圍，成型體產(chǎn)生缺陷或裂紋。
作為用于改善R-Fe-B系合金粉末的流動(dòng)性和成型性的其他方法，嘗試使用造粒粉。
例如，在特開昭63-237402號(hào)公報(bào)中公開了，相對(duì)于粉末添加0.4～4.0質(zhì)量％的室溫下為液體狀態(tài)的石蠟混合物和脂肪族羧酸的混合物，混煉后，混煉后，通過(guò)使用由造粒得到的造粒粉，能改善成型性。另外，我們也知道使用作為造粒劑的PVA(聚乙烯醇)的方法。還有，造粒劑也與潤(rùn)滑劑一樣，起到粘結(jié)劑的作用，有助于增強(qiáng)成型體的強(qiáng)度。
但是，如果使用在上述特開昭63-237402號(hào)公報(bào)中公開的造粒劑，則脫粘結(jié)劑性惡化，因此在R-Fe-B系燒結(jié)磁體的情況下，存在因在燒結(jié)體中剩余碳而使磁特性降低的問(wèn)題。
另一方面，使用PVA并利用噴射干燥法制成的造粒粉，反而結(jié)合力強(qiáng)，所得到的造粒粉過(guò)于堅(jiān)固，即使施加外部磁場(chǎng)，造粒粉也不崩潰，因此合金顆粒(晶體)不能充分進(jìn)行磁場(chǎng)定向，其結(jié)果，存在不能得到優(yōu)異的磁特性的各向異性磁體。
另外，PVA的脫粘結(jié)劑性惡化，來(lái)自PVA的碳容易殘存在磁體中，也存在降低磁特性這樣的問(wèn)題。為了解決該問(wèn)題，也有在氫氣環(huán)境下進(jìn)行脫粘結(jié)劑處理的方法，但難以充分去除碳。另外，PVA的結(jié)合力過(guò)強(qiáng)，因此通過(guò)施加磁場(chǎng)，造粒粉也不崩潰，不易發(fā)生定向。
如上所述，到目前為止，研究了各種造粒劑，但還沒(méi)有開發(fā)出在具有適度的結(jié)合力的同時(shí)，脫粘結(jié)劑性也良好的造粒劑，也未開發(fā)出能夠工業(yè)生產(chǎn)適合于R-Fe-B系合金燒結(jié)體的制造方法的造粒粉的方法。
另一方面，對(duì)磁體的小型化、薄型化和高性能化的要求提高，希望能夠開發(fā)出以高生產(chǎn)率制造小型或薄型的高性能磁體的制造方法。通常，如果對(duì)R-Fe-B系合金燒結(jié)體(或?qū)⑵溥M(jìn)行磁化的磁體)進(jìn)行機(jī)械加工，因加工變形的影響，磁特性低下，但就小型磁體來(lái)說(shuō)，不能無(wú)視此磁特性的低下。因此，強(qiáng)烈希望象小型的磁體，以實(shí)質(zhì)不需要進(jìn)行機(jī)械加工的尺寸精度，制作具有所使用的最終形狀的燒結(jié)體。從這樣的背景來(lái)看，對(duì)流動(dòng)性、壓制成型性優(yōu)異的R-Fe-B系合金粉末的需求更強(qiáng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述的諸問(wèn)題而完成的，其主要目的在于提供一種流動(dòng)性、壓制成型性優(yōu)異、且脫粘結(jié)劑性優(yōu)異的R-Fe-B系合金的造粒粉的制造方法及以高生產(chǎn)率制造高品質(zhì)的R-Fe-B系合金燒結(jié)體的方法。
本發(fā)明的R-Fe-B系合金的造粒粉的制造方法，包括制作R-Fe-B系合金粉末的工序；通過(guò)使用選自正鏈烷烴、異鏈烷烴和解聚低聚物中的至少一種的造粒劑將上述粉末進(jìn)行造粒來(lái)調(diào)制造粒粉的工序。借此來(lái)達(dá)到上述目的。
上述粉末的平均粒徑優(yōu)選在1.5μm～5μm的范圍內(nèi)。
上述至少一種造粒劑的平均分子量?jī)?yōu)選在120～500的范圍內(nèi)。
上述至少一種造粒劑是正鏈烷烴和/或異鏈烷烴，沸點(diǎn)優(yōu)選在80℃～250℃的范圍內(nèi)。
在上述造粒工序中，相對(duì)上述造粒粉的質(zhì)量，優(yōu)選添加0.1質(zhì)量％～50質(zhì)量％的上述至少一種造粒劑。
上述造粒粉優(yōu)選是使用流化床造粒法調(diào)制的。
上述造粒粉的平均粒徑優(yōu)選在0.05mm～3.0mm的范圍內(nèi)，平均粒徑更優(yōu)選在0.1mm～2.0mm的范圍內(nèi)。
R-Fe-B系合金燒結(jié)體的制造方法包括利用上述的R-Fe-B系合金的造粒粉的制造方法制造造粒粉的工序；通過(guò)在對(duì)包含上述造粒粉的R-Fe-B系合金的粉末材料施加磁場(chǎng)進(jìn)行定向的狀態(tài)下進(jìn)行壓制成型形成成型體的工序；及燒結(jié)上述成型體的工序。借此達(dá)到上述目的。
上述燒結(jié)工序是在惰性氣體環(huán)境下加熱上述成型體的工序，能夠兼具去除上述造粒劑的工序。
上述粉末材料也可以是實(shí)質(zhì)上僅包含上述造粒粉的構(gòu)成。
通過(guò)對(duì)使用上述的方法制成的R-Fe-B系合金燒結(jié)體進(jìn)行磁化，就得到磁特性優(yōu)異的R-Fe-B系燒結(jié)磁體。


圖1是表示本發(fā)明的R-Fe-B系合金燒結(jié)體的制造方法的工藝流程圖。
圖2是表示在本發(fā)明的R-Fe-B系合金造粒粉的制造中所使用的造粒裝置10的示意圖。
圖3是表示關(guān)于實(shí)施例12和比較例6及9的造粒粉的定向磁場(chǎng)的磁通密度和所得到的燒結(jié)磁體的剩磁密度的關(guān)系曲線圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照

本發(fā)明實(shí)施方式的R-Fe-B系合金燒結(jié)體的制造方法。在以下的實(shí)施方式的說(shuō)明中，特別例舉使用以流動(dòng)性低的薄帶鑄造法制成的R-Fe-B系合金粉末的燒結(jié)磁體的制造方法，說(shuō)明本發(fā)明的特征，但本發(fā)明不限于此，也可以使用由其他的方法制成的R-Fe-B系合金粉末。
如圖1所示，本發(fā)明的R-Fe-B系合金燒結(jié)體的制造方法包括制作R-Fe-B系合金粉末的工序S1；使用選自正鏈烷烴、異鏈烷烴和解聚低聚物中的至少一種的造粒劑對(duì)所得到的粉末進(jìn)行造粒來(lái)調(diào)制造粒粉的工序S2；通過(guò)在對(duì)含有造粒粉的R-Fe-B系合金粉末材料施加磁場(chǎng)進(jìn)行定向的狀態(tài)下進(jìn)行壓制成型形成成型體的工序S3；及燒結(jié)成型體的工序S4。通過(guò)用公知的方法使得到的燒結(jié)體磁化，而得到R-Fe-B系合金燒結(jié)磁體。磁化工序，可以在燒結(jié)后的任意時(shí)刻實(shí)行，例如可以由燒結(jié)磁體的用戶在即將使用前實(shí)行。
作為供壓制成型的R-Fe-B系合金粉末材料，從流動(dòng)性的觀點(diǎn)看，優(yōu)選僅使用像上述那樣調(diào)制成的造粒粉，但也可以混合使用造粒粉和一次顆粒粉末(造粒前的原料粉末)。但是，如果增加一次顆粒粉末的比例，流動(dòng)性就降低，因此為了充分得到由造粒產(chǎn)生的流動(dòng)性的改善效果，優(yōu)選實(shí)質(zhì)上僅使用造粒粉。另外，在造粒粉中混合使用一次顆粒粉末時(shí)，優(yōu)選用潤(rùn)滑劑包覆顆粒表面。通過(guò)用潤(rùn)滑劑包覆一次顆粒，在能夠改善R-Fe-B系合金粉末材料的流動(dòng)性的同時(shí)，也能夠防止R-Fe-B系合金的氧化。
再有，在本說(shuō)明書中，相對(duì)于實(shí)質(zhì)上僅由R-Fe-B系合金的粉末(表面可含有氧化物層)構(gòu)成的“R-Fe-B系合金粉末”，將不僅含有“R-Fe-B系合金粉末”、而且也含有造粒粉和潤(rùn)滑劑的、供壓制成型的粉末材料稱作“R-Fe-B系合金粉末材料”，以示區(qū)別。
如上所述，通過(guò)使用正鏈烷烴、異鏈烷烴和解聚低聚物的任一種、或其混合物對(duì)R-Fe-B系合金粉末進(jìn)行造粒，來(lái)改善流動(dòng)性、成型性。例如，通過(guò)將平均粒徑在1.5μm～5μm的范圍內(nèi)的粉末(一次顆粒)作為平均粒徑在0.05mm～3mm范圍內(nèi)的造粒粉，可顯著地改善流動(dòng)性、成型性。另外，該造粒粉具有適度的堅(jiān)固度，因此在移送工序、充填工序中不發(fā)生崩潰，其結(jié)果，能夠?qū)⒁?guī)定量的粉末材料穩(wěn)定而且均勻地充填在模腔中。另外，造粒粉具有適度的堅(jiān)固度，因此通過(guò)施加0.1T～0.8T的定向磁場(chǎng)，崩潰成一次顆粒，使一次顆粒進(jìn)行磁場(chǎng)定向。當(dāng)然，也可以施加比此高的定向磁場(chǎng)(例如2T)。而且，在成型體中也幾乎不發(fā)生缺陷或裂紋。
而且，上述造粒劑，脫粘結(jié)劑性都良好，在氬氣等惰性氣體(包括稀有氣體和氮?dú)?環(huán)境下或真空中進(jìn)行燒結(jié)，就能夠容易地去除，因此沒(méi)有由殘留碳引起的磁特性降低，得到具有優(yōu)異的磁特性的燒結(jié)磁體。
這樣，如果使用上述的造粒粉，則能夠以高生產(chǎn)率制造質(zhì)量(即充填量)波動(dòng)小、而且磁特性優(yōu)異的R-Fe-B系合金燒結(jié)體。
下面按工序順序說(shuō)明使用本發(fā)明實(shí)施方式的R-Fe-B系合金燒結(jié)體的磁體的制造方法。
首先，使用薄帶鑄造法，制作R-Fe-B系合金薄片(例如參照美國(guó)專利第5383978號(hào))。具體地說(shuō)，利用高頻熔煉使采用公知的方法制成的R-Fe-B系合金形成熔液。作為R-Fe-B系合金，除上述的以外，能夠適合使用例如美國(guó)專利第4770723號(hào)和美國(guó)專利第4792368號(hào)說(shuō)明書中記載的組成的R-Fe-B系合金。
將該合金的熔液保持于1350℃后，以輥圓周速度約1m/s、冷卻速度500℃/s、過(guò)冷度200℃的條件，在單輥上急冷，得到厚0.3mm的合金薄片。通過(guò)使該合金薄片貯藏氫而脆化，得到合金粗粉末。使用噴射磨，在氮?dú)猸h(huán)境下將該合金粗粉末微粉碎，得到例如平均粒徑是1.5μm～5μm、按照BET法測(cè)定的比表面積是約0.45m2/g～約0.55m2/g的合金粉末(一次顆粒)。該合金粉末的真密度是7.5g/cm3。
接著，將得到的合金粉末進(jìn)行造粒。
作為造粒劑，使用選自正鏈烷烴、異鏈烷烴和解聚低聚物中的至少一種造粒劑。當(dāng)然也可以將它們多個(gè)混合使用。作為解聚低聚物，優(yōu)選是異丁烯和正丁烯的共聚物、異丁烯的單一聚合物、甲基丙烯酸烷基酯(例如甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸異丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯)的單一聚合物或共聚物、烷撐二醇(例如乙二醇、丙二醇)的單一聚合物或共聚物。解聚低聚物，在分子中具有較多的支化結(jié)構(gòu)，由此認(rèn)為，粘度比較高，具有適度的結(jié)合力。
再有，除上述的造粒劑以外，為了提高結(jié)合力，也可以添加萜烯系樹脂(例如松香、萜烯酚醛樹脂、檸檬烯的二聚物)或脂肪族樹脂(例如丁烯或戊烯等的聚合物)。它們的添加量?jī)?yōu)選是0.05質(zhì)量％～1.0質(zhì)量％的范圍。
這些造粒劑，具有潤(rùn)滑性，同時(shí)具有適度的結(jié)合力，而且脫粘結(jié)劑性也優(yōu)異。上述造粒劑的平均分子量?jī)?yōu)選在120～500的范圍內(nèi)。平均分子量降低至120以下，結(jié)合力弱，難以得到穩(wěn)定的造粒粉。另外，平均分子量超過(guò)500，燒結(jié)體中殘留的碳量變多，而使磁特性降低，因此不可取。平均分子量?jī)?yōu)選在140～450的范圍內(nèi)。
就正鏈烷烴和異鏈烷烴而言，可以按照沸點(diǎn)特定優(yōu)選的材料，優(yōu)選沸點(diǎn)在80℃～250℃的范圍內(nèi)。沸點(diǎn)降低至80℃以下，結(jié)合力弱，難以得到穩(wěn)定的造粒粉，沸點(diǎn)超過(guò)250℃，燒結(jié)體中殘留的碳量變多，而使磁特性降低，因而不可取。作為正鏈烷烴和異鏈烷烴來(lái)說(shuō)，更優(yōu)選是平均分子量在140～450的范圍內(nèi)或沸點(diǎn)在100℃～230℃的范圍內(nèi)的正鏈烷烴和異鏈烷烴，以較少量的添加，就能夠得到充分的效果。
當(dāng)然，在正鏈烷烴、異鏈烷烴和解聚低聚物的2種以上混合使用時(shí)，優(yōu)選各自滿足上述的條件。
在造粒粉的調(diào)制中使用的造粒劑的添加量，相對(duì)于粉末的質(zhì)量，優(yōu)選在0.1質(zhì)量％～50質(zhì)量％的范圍內(nèi)。如果造粒劑的添加量少于0.1質(zhì)量％，就不能將粉末(一次顆粒)造粒，如果超過(guò)50質(zhì)量％，結(jié)合力過(guò)強(qiáng)，對(duì)造粒粉施加磁場(chǎng)也不易崩壞，而且燒結(jié)體中殘留的碳量變多，而使磁特性降低，這是不可取的。造粒劑的添加量更優(yōu)選是0.1質(zhì)量％～10質(zhì)量％，最優(yōu)選是0.2質(zhì)量％～10質(zhì)量％。
造粒工序，可使用公知的各種造粒方法實(shí)行。例如，可以使用攪拌混合造粒法、振動(dòng)造粒法或轉(zhuǎn)動(dòng)造粒法等實(shí)行，但優(yōu)選使用流化床造粒法。如果使用流化床造粒法，就能夠得到近似球形形狀的造粒粉，同時(shí)能夠得到適度堅(jiān)固度的造粒粉。如果造粒粉具有近似球形的形狀，流動(dòng)性和成型性就良好。另外，造粒粉的堅(jiān)固度也受造粒劑的影響，但如上所述，無(wú)論過(guò)于堅(jiān)硬、過(guò)于軟，都產(chǎn)生不妥。
圖2示意性地表示用于以流化床造粒法進(jìn)行造粒的造粒裝置10。造粒裝置10具備送風(fēng)用鼓風(fēng)機(jī)1、調(diào)溫調(diào)濕器2、流動(dòng)槽3、轉(zhuǎn)換閥4和反壓用鼓風(fēng)機(jī)6?？梢允褂貌欢靴Ε昆胫晔綍?huì)社制的スイング·プ口セツサ作為這樣的造粒裝置。
首先，使用由送風(fēng)用鼓風(fēng)機(jī)1形成的空氣流，在流動(dòng)槽3中進(jìn)行通常的流動(dòng)化。此時(shí)，由于正壓的作用，空氣流如實(shí)線箭頭那樣流動(dòng)(流化過(guò)程)。接著，若對(duì)轉(zhuǎn)換閥4進(jìn)行轉(zhuǎn)換，則通過(guò)反壓用鼓風(fēng)機(jī)6，空氣如圖中虛線箭頭所示進(jìn)行流動(dòng)(壓實(shí)過(guò)程)。在壓實(shí)過(guò)程中，利用向下的空氣流，在壓實(shí)過(guò)程中形成粉體層，進(jìn)行壓縮，來(lái)增加造粒粉的堅(jiān)固度。另一方面，利用向上的空氣流破壞在壓實(shí)過(guò)程中形成的粉體層，由于流動(dòng)化空氣的磨碎作用，生成近似球形形狀的造粒粉。可以反復(fù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換閥4的轉(zhuǎn)換，通過(guò)控制空氣量、反復(fù)循環(huán)，能夠調(diào)整造粒粉的堅(jiān)固度。另外，通過(guò)控制造粒工序的時(shí)間，能夠調(diào)整造粒粉的平均粒徑。
造粒粉的平均粒徑優(yōu)選在0.05mm～3.0mm的范圍內(nèi)。一般，造粒粉中所包含的一次顆粒是少量的，并且三次顆粒以上的高次造粒粉也非常少，因此實(shí)質(zhì)上二次顆粒的平均粒徑可以作為代表造粒粉的平均粒徑進(jìn)行處理。在此，作為造粒粉的平均粒徑，使用由顯微鏡觀察求出的二次顆粒的平均粒徑。如果造粒粉的平均粒徑小于0.05mm，流動(dòng)性的改善效果低，難以得到具有均勻密度的成型體。另一方面，如果造粒粉的平均粒徑大于3mm，向模腔中進(jìn)行均勻的充填變得困難，難以得到密度充分均勻的成型體。造粒粉的平均粒徑優(yōu)選在0.1mm～2.0mm的范圍內(nèi)。
接著，通過(guò)將所得到的造粒粉進(jìn)行壓制成型形成成型體。在此，僅使用造粒粉形成成型體。對(duì)于壓制成型來(lái)說(shuō)，可以使用公知的壓制成型裝置，典型的是使用用上下模沖壓制模具的模腔(穴)內(nèi)的粉末的單軸壓制成型裝置。造粒粉末的移送，例如在氣密性高的容器內(nèi)充滿氮?dú)饣蛟诘獨(dú)饬鲃?dòng)的狀態(tài)下分批進(jìn)行。
在單軸壓制成型機(jī)的模具的模腔中充填造粒粉。在模腔中充填造粒粉的工序，例如可以使用下述的方法，即，使用篩網(wǎng)的充填法或如特公昭59-40560號(hào)公報(bào)、特開平10-58198號(hào)公報(bào)、實(shí)開昭63-110521號(hào)公報(bào)或特開2000-248301號(hào)公報(bào)所公開的使用加料箱的充填方法(由于利用重力下落，所以將它們總稱為“落入方法”)實(shí)行。
尤其，在形成小的成型體時(shí)，優(yōu)選使用模腔計(jì)量對(duì)應(yīng)于模腔的內(nèi)容積的量的造粒粉。例如，通過(guò)使加料箱的棒狀構(gòu)件在模腔上往復(fù)運(yùn)動(dòng)，一邊將供給模腔的剩余的造粒粉盛滿刮平，一邊進(jìn)行充填，能夠比較均勻地充填規(guī)定量的造粒粉。
在模腔內(nèi)充填造粒粉后，使單軸壓制裝置的上模沖下降，在堵塞模腔的開口部的狀態(tài)下，施加磁場(chǎng)，使造粒粉崩壞成一次顆粒，與此同時(shí)使一次顆粒進(jìn)行磁場(chǎng)定向。本發(fā)明的造粒粉具有均勻適度的堅(jiān)固度，因此以0.1T～0.8T的較弱磁場(chǎng)就發(fā)生崩壞。但是，如果考慮充分的定向度，優(yōu)選為0.5T～1.5T左右。磁場(chǎng)的方向，例如是與壓制方向垂直的方向。這樣，一邊施加磁場(chǎng)，一邊例如以98MPa的壓力，用上下模沖對(duì)粉末材料進(jìn)行單軸壓制。其結(jié)果，得到相對(duì)密度(成型體密度/真密度)為0.5～0.7的成型體。再有，磁場(chǎng)的方向，根據(jù)需要，也可以是平行于壓制方向。另外，對(duì)于定向磁場(chǎng)來(lái)說(shuō)，可以使用靜磁場(chǎng)，也可以使用脈沖磁場(chǎng)。
接著，在真空中或惰性氣體(優(yōu)選是減壓狀態(tài))環(huán)境中，例如在約1000℃～約1180℃的溫度下，將所得到的成型體燒結(jié)大約1至6小時(shí)。本發(fā)明的造粒劑脫粘結(jié)劑優(yōu)異，因此在該燒結(jié)工序中實(shí)質(zhì)上被去除。即，燒結(jié)工序能夠兼具脫粘結(jié)劑工序。但是，在燒結(jié)工序前，也可以另外設(shè)置脫粘結(jié)劑工序。例如，脫粘結(jié)劑工序在約200℃～800℃的溫度、在約2Pa壓力的減壓惰性氣體環(huán)境下，實(shí)行約3～約6小時(shí)。
將所得到的燒結(jié)體例如在約450℃～約800℃的溫度下，進(jìn)行約1～8小時(shí)的時(shí)效處理，由此得到R-Fe-B系燒結(jié)磁體。此后，通過(guò)在任意階段進(jìn)行磁化，最終完成R-Fe-B系燒結(jié)磁體。
按照本發(fā)明，如上所述，使用流動(dòng)性和成型性優(yōu)異的造粒粉，因此充填量的波動(dòng)少，而且在模腔內(nèi)均勻地進(jìn)行充填。因而，由壓制成型得到的成型體的品質(zhì)和尺寸的波動(dòng)也少。另外，在成型體中發(fā)生的缺陷或裂紋也少。而且也抑制由造粒劑殘存在燒結(jié)體中引起的磁特性降低，因此能夠得到具有優(yōu)異的磁特性的燒結(jié)磁體。這樣，按照本發(fā)明，就能夠以高生產(chǎn)率制造高品質(zhì)的R-Fe-B系合金燒結(jié)磁體。
(實(shí)施例)以下，說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例。
如以下這樣制作了R-Fe-B系合金粉末。作為起始原料，使用純度為99.9％的電解鐵、含有19.8％B的硼鐵合金、純度為99.7％以上的Nd和Dy，調(diào)制合金熔液。用薄帶鑄造法由該合金熔液得到14.5原子％Nd、0.5原子％Dy、78.8原子％Fe、6.2原子％B的組成的R-Fe-B系合金薄片。使用噴射磨，在惰性氣體(例如N2氣、氣壓為58.8MPa)中將該薄片微粉碎，得到平均粒徑為3μm的微粉末。
接著，用流化床造粒法(例如，不二パウダル株式會(huì)社制的スイング·プロセツサ)調(diào)制造粒粉。在造粒中使用了各種造粒劑。在實(shí)施例1～16的造粒粉的制造中使用的造粒劑的組成和添加量示于表1和表2中。另外，在比較例1～9的制造中使用的造粒劑的組成示于表3中。再有，作為造粒劑使用PVA的比較例6、7和8的造粒，使用噴霧干燥器進(jìn)行。另外，比較例9不進(jìn)行造粒，直接使用微粉末。
以使用上述的加料箱的方法將所得到的造粒粉充填在長(zhǎng)20mm、寬15mm、深10mm的模腔內(nèi)，進(jìn)行單軸壓制成型(98MPa，沿垂直于壓制方向施加定向磁場(chǎng)(0.8T))。該充填工序和壓制成型工序，對(duì)于所有的實(shí)施例和比較例來(lái)說(shuō)都以相同的條件進(jìn)行。
將所得到的成型體在Ar環(huán)境中、在1060℃條件下燒結(jié)大約4小時(shí)后，在600℃實(shí)施1小時(shí)的時(shí)效處理，而得到燒結(jié)體。再以2387kA/m的條件使該燒結(jié)體磁化，就得到燒結(jié)磁體。對(duì)于各個(gè)實(shí)施例和比較例來(lái)說(shuō)，試樣數(shù)都是50個(gè)。
再者，壓制工序以下的處理過(guò)程，對(duì)于實(shí)施例1～15和比較例1～10，用實(shí)質(zhì)上相同的方法實(shí)行。但是，就作為造粒劑使用PVA的比較例6、7和8來(lái)說(shuō)，在氫環(huán)境、1060℃條件下將燒結(jié)條件規(guī)定為4小時(shí)。這是因?yàn)?，Ar氣環(huán)境下的燒結(jié)不能充分地去除PVA。
利用上述處理過(guò)程制成了實(shí)施例和比較例的燒結(jié)磁體。在該過(guò)程中，評(píng)價(jià)以下的項(xiàng)目。
造粒性，評(píng)價(jià)是否能夠用上述的方法調(diào)制造粒粉，所得到的造粒粉在移送工序和充填工序中是否不發(fā)生崩壞。以這些全部滿足作為○，以稍微有問(wèn)題但有實(shí)用化的可能性作為△，以實(shí)用性低作為×，評(píng)價(jià)結(jié)果示于表1、表2和表3中。
脫粘結(jié)劑性，從燒結(jié)體中殘存的碳量和燒結(jié)磁體的磁特性來(lái)評(píng)價(jià)。以由燒結(jié)體中殘存的碳引起的磁特性降低少作為○，以不能忽視由殘存碳引起的磁特性降低、但有實(shí)用化的可能性作為△，以由殘存碳引起的磁特性降低顯著、實(shí)用性低作為×，示于表1、表2和表3中。
對(duì)于實(shí)施例12和比較例6及9的造粒粉來(lái)說(shuō)，評(píng)價(jià)成型體的質(zhì)量波動(dòng)(％)和充填量的波動(dòng)(σ)。用{(最大質(zhì)量-最小質(zhì)量)/平均質(zhì)量(n＝50)}×100(％)求出成型體的質(zhì)量波動(dòng)。另外，充填量波動(dòng)(σ)表示50個(gè)成型體的質(zhì)量分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差。結(jié)果示于表4中。
另外，對(duì)于實(shí)施例12和比較例6及9的造粒粉，評(píng)價(jià)磁場(chǎng)定向特性的結(jié)果示于表4和圖3中。磁場(chǎng)定向特性，使在壓制工序中施加的定向磁場(chǎng)的磁通密度變化為0.1T、0.4T和0.8T，評(píng)價(jià)所得到的燒結(jié)磁體的磁特性(剩磁密度Br和矯頑力iHc)。圖3是在橫軸繪制定向磁場(chǎng)的磁通密度、在縱軸繪制所得到的燒結(jié)體的剩磁密度的曲線圖。再者，對(duì)于其他的實(shí)施例和比較例，如上所述，定向磁場(chǎng)的磁通密度達(dá)到0.8T，對(duì)所得到的燒結(jié)體的磁特性評(píng)價(jià)的結(jié)果示于表5、表6和表7中。
表1

表2

表3

表4

表5

表6

表7

首先，參照表1、表2和表3所示的結(jié)果可知，作為造粒劑使用正鏈烷烴(平均分子量140、沸點(diǎn)170℃)、正鏈烷烴(平均分子量300、沸點(diǎn)315℃)、異鏈烷烴(平均分子量140、沸點(diǎn)166℃)、異鏈烷烴(平均分子量300、沸點(diǎn)277℃)、和、作為異丁烯和正丁烯的共聚物的聚丁烯(平均分子量200)、聚丁烯(平均分子量300)和聚丁烯(平均分子量500)，其添加量相對(duì)于合金粉末是0.5質(zhì)量％～65質(zhì)量％的實(shí)施例1至16，具有適度的造粒性(表1和表2)。
與此相反，作為造粒劑添加2.0質(zhì)量％的正己烷(分子量86、沸點(diǎn)69℃)的比較例1，不能調(diào)制穩(wěn)定的造粒粉(表3)。另外，就不添加造粒劑的比較例9來(lái)說(shuō)，當(dāng)然也不能調(diào)制造粒粉。另外，作為造粒劑使用聚丁烯(分子量650)、聚丁烯(分子量1000)、液體石蠟(主成分是烷基環(huán)烷烴的混合物、沸點(diǎn)300℃以上)和PVA，其添加量，相對(duì)于合金粉末是2.0質(zhì)量％～10質(zhì)量％的比較例2至8，顯示良好的造粒性，但脫粘結(jié)劑性都差，磁特性顯著地降低。尤其，比較例2、3、4、5、7和8的其結(jié)果，不能得到燒結(jié)體，因此在表7中沒(méi)有示出結(jié)果。再有，添加2.0質(zhì)量％的PVA的比較例6，剩磁密度Br變成低值。
對(duì)各種造粒劑進(jìn)行研究的結(jié)果可知，造粒劑的平均分子量?jī)?yōu)選在120～500的范圍內(nèi)，平均分子量更優(yōu)選在140～450的范圍內(nèi)。如果平均分子量過(guò)小，結(jié)合力就弱，難以得到穩(wěn)定的造粒粉，相反，平均分子量如果過(guò)大，燒結(jié)體中殘存的碳量會(huì)變多，而降低磁特性，因此是不可取的。另外，對(duì)于正鏈烷烴和異鏈烷烴來(lái)說(shuō)，可以特定沸點(diǎn)優(yōu)選的材料，沸點(diǎn)優(yōu)選是在80～250℃的范圍內(nèi)。作為正鏈烷烴和異鏈烷烴來(lái)說(shuō)，更優(yōu)選是平均分子量在140～450的范圍內(nèi)或者沸點(diǎn)在10℃～230℃的范圍內(nèi)，以較少量的添加就能夠得到充分的效果。
研究了造粒劑的優(yōu)選的添加量范圍。在表1和表2所示的實(shí)施例1～16中，添加量為65質(zhì)量％的實(shí)施例16的造粒粉，結(jié)合力過(guò)于強(qiáng)，因此在定向磁場(chǎng)中造粒粉不充分崩壞，另外，以上述的Ar環(huán)境下的燒結(jié)條件不能充分地去除粘結(jié)劑(即造粒劑)，因此認(rèn)為磁特性比其他的實(shí)施例1～15劣化。進(jìn)行種種研究的結(jié)果已清楚，為了調(diào)制在移送或充填工序中不崩壞、在定向磁場(chǎng)中崩壞、具有適度的堅(jiān)固度的造粒粉，造粒劑的添加量?jī)?yōu)選在0.1質(zhì)量％～50.0質(zhì)量％的范圍內(nèi)。造粒劑的添加量更優(yōu)選是0.2質(zhì)量％～10質(zhì)量％，最優(yōu)選是0.5質(zhì)量％～5質(zhì)量％。
接著，參照表4和圖3，說(shuō)明本發(fā)明的造粒粉具有優(yōu)異的流動(dòng)性和適度的堅(jiān)固度。
首先，如從表4所知，實(shí)施例12的成型體的質(zhì)量波動(dòng)是5.4％，與不進(jìn)行造粒的比較例9的質(zhì)量波動(dòng)是14.6％相比，顯著地得到改善。這對(duì)于充填量波動(dòng)(σ)也是相同的，相對(duì)于比較例9的充填量波動(dòng)(σ)是0.33，實(shí)施例12的充填量波動(dòng)(σ)是0.18，大大得到改善，通過(guò)造粒而使流動(dòng)性得到改善。
不言而喻，通過(guò)造粒，成型性也同樣得到改善，在成型體中缺陷或裂紋發(fā)生的比率也比比較例9顯著地少。這些造粒的效果，就其他實(shí)施例來(lái)說(shuō)也得到證實(shí)。
另外，從表4所示的結(jié)果可知，在作為造粒劑使用PVA的比較例6中，通過(guò)造粒，流動(dòng)性和成型性也得到改善。但是，比較例6的造粒粉，如上所述，結(jié)合力過(guò)于強(qiáng)。該事實(shí)從定向磁場(chǎng)的強(qiáng)度和所得到的燒結(jié)體的磁特性的關(guān)系也可以清楚。
從表4和圖3所示可知，實(shí)施例12的剩磁密度Br與使用不進(jìn)行造粒的粉末的比較例9的剩磁密度Br是大致相等的，定向磁場(chǎng)的磁通密度在0.1T和0.4T時(shí)，都與定向0.8T時(shí)進(jìn)行大致相同的定向。與此相反，比較例6的剩磁密度Br，隨定向磁場(chǎng)的磁通密度降低而顯著地降低。這表示，實(shí)施例12的造粒粉在0.1T以上的定向磁場(chǎng)大體上完全崩壞成一次顆粒，與此相反，比較例6的造粒粉，即使借助0.8T的定向磁場(chǎng)也不發(fā)生崩壞，如果定向磁場(chǎng)變?nèi)酰l(fā)生崩壞的造粒粉的比率顯著地降低。
產(chǎn)業(yè)上的可應(yīng)用性按照本發(fā)明，可制造適度的堅(jiān)固度的造粒粉，并且造粒劑具有優(yōu)異的脫粘結(jié)劑性。其結(jié)果，通過(guò)使用本發(fā)明的造粒粉，能夠以高生產(chǎn)率制造優(yōu)異磁特性的R-Fe-B系合金燒結(jié)磁體。
權(quán)利要求
1.一種R-Fe-B系合金的造粒粉的制造方法，其特征在于包括制作R-Fe-B系合金粉末的工序；和通過(guò)使用選自正鏈烷烴、異鏈烷烴和解聚低聚物中的至少一種造粒劑將所述粉末進(jìn)行造粒來(lái)調(diào)制造粒粉的工序。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的R-Fe-B系合金的造粒粉的制造方法，其特征在于所述粉末的平均粒徑在1.5μm～5μm的范圍內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的R-Fe-B系合金的造粒粉的制造方法，其特征在于所述至少一種的造粒劑的平均分子量在120～500的范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任一項(xiàng)所述的R-Fe-B系合金的造粒粉的制造方法，其特征在于所述至少一種造粒劑是正鏈烷烴和/或異鏈烷烴，沸點(diǎn)在80℃～250℃的范圍內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～4中任一項(xiàng)所述的R-Fe-B系合金的造粒粉的制造方法，其特征在于在所述造粒工序中，相對(duì)于所述造粒粉的質(zhì)量，添加0.1質(zhì)量％～50質(zhì)量％的所述至少一種造粒劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～5中任一項(xiàng)所述的R-Fe-B系合金的造粒粉的制造方法，其特征在于所述造粒粉是使用流化床造粒法進(jìn)行調(diào)制的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1～6中任一項(xiàng)所述的R-Fe-B系合金的造粒粉的制造方法，其特征在于所述造粒粉的平均粒徑在0.05mm～3.0mm的范圍內(nèi)。
8.一種R-Fe-B系合金燒結(jié)體的制造方法，其特征在于包括利用權(quán)利要求1～7中任一項(xiàng)所述的R-Fe-B系合金的造粒粉的制造方法制造造粒粉的工序；通過(guò)在對(duì)包含所述造粒粉的R-Fe-B系合金的粉末材料施加磁場(chǎng)進(jìn)行定向的狀態(tài)下進(jìn)行壓制成型形成成型體的工序；和燒結(jié)所述成型體的工序。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的R-Fe-B系合金燒結(jié)體的制造方法，其特征在于所述燒結(jié)工序是在惰性氣體環(huán)境下或真空中加熱所述成型體的工序，兼具去除所述造粒劑的工序。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的R-Fe-B系合金燒結(jié)體的制造方法，其特征在于所述粉末材料實(shí)質(zhì)上僅包含所述造粒粉。
全文摘要
本發(fā)明的造粒粉的制造方法，包括制作R－Fe－B系合金粉末的工序；通過(guò)使用選自正鏈烷烴、異鏈烷烴和解聚低聚物中的至少一種的造粒劑將上述粉末進(jìn)行造粒來(lái)調(diào)制造粒粉的工序。其結(jié)果，得到流動(dòng)性、壓制成型性優(yōu)異、且脫粘結(jié)劑性也優(yōu)異的R－Fe－B系合金的造粒粉。
文檔編號(hào)H01F1/08GK1500021SQ0280727
公開日2004年5月26日 申請(qǐng)日期2002年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月29日
發(fā)明者國(guó)吉太, 金子裕治, 辻本章仁, 嶋內(nèi)一城, 田中和雄, 森靜男, 鈴木清史, 仁, 史, 城, 治, 雄 申請(qǐng)人:住友特殊金屬株式會(huì)社