專利名稱：稀土類永久磁鐵及稀土類永久磁鐵的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及稀土類永久磁鐵及稀土類永久磁鐵的制造方法。
背景技術(shù)：
近年來，對于在混合動力車、硬盤驅(qū)動器等中使用的永磁電動機，要求小型輕量化、高輸出功率化以及高效率化。因此，在實現(xiàn)上述永磁電動機的小型輕量化、高輸出功率化、高效率化時，對于埋設(shè)在電動機中的永久磁鐵，要求薄膜化以及進一步提高磁特性。在此，作為永磁電動機中使用的永久磁鐵的制造方法，以往一般使用粉末燒結(jié)法。在此，粉末燒結(jié)法中，首先利用氣流粉碎機(干式粉碎)將原材料粉碎來制造磁鐵粉末。然后，將該磁鐵粉末放入模具中，從外部施加磁場的同時加壓成形為期望的形狀。然后，將成形為期望形狀的固形磁鐵粉末在預(yù)定溫度(例如，Nd-Fe-B基磁鐵為1100°C )下燒結(jié)來制造。但是，通過上述的粉末燒結(jié)法制造永久磁鐵時，存在以下問題。即，在粉末燒結(jié)法中，為了進行磁場取向，需要在加壓成形的磁鐵粉末中確保一定的空隙率。而且，將具有一定的空隙率的磁鐵粉末燒結(jié)時，難以使燒結(jié)時產(chǎn)生的收縮均勻地進行，燒結(jié)后產(chǎn)生翹曲或凹陷等變形。另外，磁鐵粉末的加壓時產(chǎn)生壓力不均勻，因此燒結(jié)后的磁鐵產(chǎn)生疏密，從而在磁鐵表面產(chǎn)生應(yīng)變。因此，以往需要預(yù)先假定在磁鐵表面產(chǎn)生應(yīng)變并以比期望形狀大的尺寸將磁鐵粉末壓縮成形。而且，燒結(jié)后進行金剛石切削研磨作業(yè)，進行修正為期望形狀的加工。結(jié)果，制造工序增加，并且制造的永久磁鐵的品質(zhì)有可能下降。另外，特別是通過如上所述從大尺寸的塊體切出來制造薄膜磁鐵時，材料成品率產(chǎn)生顯著的下降。另外，還產(chǎn)生加工工時大幅增加的問題。因此，作為解決上述問題的手段，提出了如下技術(shù):通過將磁鐵粉末與粘合劑混練而制作生片，并將制作的生片燒結(jié)，由此制造永久磁鐵(例如，日本特開平1-150303號公報)?，F(xiàn)有技術(shù)文獻專利文獻專利文獻1:日本特開平1-150303號公報(第3頁、第4頁)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的問題但是，如上述專利文獻I所示將磁鐵粉末生片化后進行燒結(jié)的情況下，為了將磁鐵粉末制成漿料狀而添加有機溶劑時，燒結(jié)時的磁鐵內(nèi)會殘留含有有機溶劑所含的氧原子的含有物。在此，在稀土類磁鐵(例如釹磁鐵)中，稀土類元素(例如Nd)與氧的反應(yīng)性非常高，因此存在含氧物時，在燒結(jié)工序中稀土類元素與氧結(jié)合而形成金屬氧化物。結(jié)果，存在磁特性下降的問題。另外，由于稀土元素與氧結(jié)合而導(dǎo)致稀土類元素相對于基于化學(xué)計量組成(例如釹磁鐵為Nd2Fe14B)的含量不足，在燒結(jié)后的磁鐵的主相內(nèi)析出α Fe，存在使磁鐵特性顯著下降的問題。特別地，作為磁鐵原料，不含有多于計量組成的稀土類元素時，該問題變得嚴重。本發(fā)明為了消除前述現(xiàn)有問題而創(chuàng)立，其目的在于提供在通過向磁鐵粉末中添加粘合劑、有機溶劑而生片化后進行燒結(jié)的情況下能夠減少磁鐵中所含的氧量、結(jié)果能夠防止磁鐵特性下降的稀土類永久磁鐵及稀土類永久磁鐵的制造方法。用于解決問題的手段為了實現(xiàn)前述目的，本發(fā)明的稀土類永久磁鐵的特征在于，通過如下工序制造:將磁鐵原料粉碎成磁鐵粉末的工序；將所述粉碎得到的磁鐵粉末與包含烴的粘合劑和選自包含烴的有機化合物中的一種以上有機溶劑混練而形成漿料的工序；將所述漿料成形為片狀而制作生片的工序；和將所述生片燒結(jié)的工序。另外，本發(fā)明的稀土類永久磁鐵的特征在于，在將所述生片燒結(jié)之前，將所述生片在非氧化性氣氛下在粘合劑分解溫度保持一定時間，由此使所述粘合劑飛散而除去。另外，本發(fā)明的稀土類永久磁鐵的特征在于，在使所述粘合劑飛散而除去的工序中，將所述生片在氫氣氣氛下或氫氣與惰性氣體的混合氣體氣氛下在200 900°C保持一定時間。另外，本發(fā)明的稀土類永久磁鐵的特征在于，在將所述磁鐵原料粉碎成磁鐵粉末的工序中，將所述磁鐵原料在所述有機溶劑中進行濕式粉碎，在形成所述漿料的工序中，通過在將含有粉碎得到的所述磁鐵粉末的所述有機溶劑中添加所述粘合劑而形成所述漿料。另外，本發(fā)明的稀土類永久磁鐵的制造方法的特征在于，具有如下工序:將磁鐵原料粉碎成磁鐵粉末的工序；將所述粉碎得到的磁鐵粉末與包含烴的粘合劑和選自包含烴的有機化合物中的一種以上有機溶劑混練而形成漿料的工序；將所述漿料成形為片狀而制作生片的工序；和將所述生片燒結(jié)的工序。另外，本發(fā)明的稀土類永久磁鐵的制造方法的特征在于，在將所述生片燒結(jié)之前，將所述生片在非氧化性氣氛下在粘合劑分解溫度保持一定時間，由此使所述粘合劑飛散而除去。另外，本發(fā)明的稀土類永久磁鐵的制造方法的特征在于，在使所述粘合劑飛散而除去的工序中，將所述生片在氫氣氣氛下或氫氣與惰性氣體的混合氣體氣氛下在200 900°C保持一定時間。另外，本發(fā)明的稀土類永久磁鐵的制造方法的特征在于，在將所述磁鐵原料粉碎成磁鐵粉末的工序中，將所述磁鐵原料在所述有機溶劑中進行濕式粉碎，在形成所述漿料的工序中，通過在將含有粉碎得到的所述磁鐵粉末的所述有機溶劑中添加所述粘合劑而形成所述衆(zhòng)料。發(fā)明效果根據(jù)具有前述構(gòu)成的本發(fā)明的稀土類永久磁鐵，利用將磁鐵粉末與粘合劑和有機溶劑混練并成形為片狀后的生片燒結(jié)而得到的磁鐵構(gòu)成永久磁鐵，因此，由燒結(jié)引起的收縮變得均勻，由此燒結(jié)后不會產(chǎn)生翹曲和凹陷等變形，另外，不存在加壓時的壓力不均勻，因此不需要以往進行的燒結(jié)后的修正加工，能夠簡化制造工序。由此，能夠以高尺寸精度將永久磁鐵成形。另外，即使在將永久磁鐵薄膜化的情況下，也不會使材料成品率下降，能夠防止加工工時增加。另外，使用選自包含烴的有機化合物的一種以上有機溶劑作為有機溶齊U，并且使用包含烴的粘合劑作為粘合劑，由此能夠在燒結(jié)時減少磁鐵內(nèi)所含的氧量。結(jié)果，能夠抑制在燒結(jié)工序中形成金屬氧化物，能夠防止磁鐵特性下降。另外，根據(jù)本發(fā)明的稀土類永久磁鐵，在將生片燒結(jié)之前，將生片在非氧化性氣氛下在粘合劑分解溫度保持一定時間，由此使粘合劑飛散而除去，因此能夠預(yù)先減少磁鐵中所含的碳量。結(jié)果，能夠抑制燒結(jié)后的磁鐵的主相內(nèi)析出α Fe，能夠?qū)⒋盆F整體致密地?zé)Y(jié)，從而能夠防止矯頑力下降。另外，根據(jù)本發(fā)明的稀土類永久磁鐵，將混練有粘合劑的生片在氫氣氣氛下或氫氣與惰性氣體的混合氣體氣氛下進行煅燒，由此能夠更可靠地減少磁鐵內(nèi)所含的碳量。另外，根據(jù)本發(fā)明的稀土類永久磁鐵，在將磁鐵濕式粉碎時，使用選自包含烴的有機化合物的一種以上有機溶劑，由此在燒結(jié)時能夠減少磁鐵內(nèi)所含的氧量。結(jié)果，能夠抑制在燒結(jié)工序中形成金屬氧化物，能夠防止磁鐵特性下降。另外，根據(jù)本發(fā)明的稀土類永久磁鐵的制造方法，利用將磁鐵粉末與粘合劑和有機溶劑混練并將成形后的生片燒結(jié)而制造永久磁鐵，因此，對于所制造的永久磁鐵而言，由燒結(jié)引起的收縮變得均勻，由此燒結(jié)后不會產(chǎn)生翹曲和凹陷等變形，另外，不存在加壓時的壓力不均勻，因此不需要以往進行的燒結(jié)后的修正加工，能夠簡化制造工序。由此，能夠以高尺寸精度將永久磁鐵成形。另外，即使在將永久磁鐵薄膜化的情況下，也不會使材料成品率下降，能夠防止加工工時增加。另外，使用選自包含烴的有機化合物的一種以上有機溶劑作為有機溶劑，并且使用包含烴的粘合劑作為粘合劑，由此能夠在燒結(jié)時減少磁鐵內(nèi)所含的氧量。結(jié)果，能夠抑制在燒結(jié)工序中形成金屬氧化物，能夠防止磁鐵特性下降。另外，根據(jù)本發(fā)明的稀土類永久磁鐵的制造方法，在將生片燒結(jié)之前，將生片在非氧化性氣氛下在粘合劑分解溫度保持一定時間，由此使粘合劑飛散而除去，因此能夠預(yù)先減少磁鐵中所含的碳量。結(jié)果，能夠抑制燒結(jié)后的磁鐵的主相內(nèi)析出α Fe，能夠?qū)⒋盆F整體致密地?zé)Y(jié)，從而能夠防止矯頑力下降。另外，根據(jù)本發(fā)明的稀土類永久磁鐵的制造方法，將混練有粘合劑的生片在氫氣氣氛下或氫氣與惰性氣體的混合氣體氣氛下進行煅燒，由此能夠更可靠地減少磁鐵內(nèi)所含的碳量。另外，根據(jù)本發(fā)明的稀土類永久磁鐵的制造方法，在將磁鐵濕式粉碎時，使用選自包含烴的有機化合物的一種以上有機溶劑，由此能夠在燒結(jié)時減少磁鐵內(nèi)所含的氧量。結(jié)果，能夠抑制在燒結(jié)工序中形成金屬氧化物，能夠防止磁鐵特性下降。


圖1是表示本發(fā)明的永久磁鐵的整體圖。圖2是基于本發(fā)明的生片的厚度精度的提高來說明燒結(jié)時的效果的圖。圖3是表示本發(fā)明的生片的厚度精度低時的問題的圖。圖4是表示本發(fā)明的永久磁鐵的制造工序的說明圖。圖5是表示本發(fā)明的永久磁鐵的制造工序中特別是生片的形成工序的說明圖。圖6是表示本發(fā)明的永久磁鐵的制造工序中特別是生片的加壓燒結(jié)工序的說明圖。
圖7是表示對于實施例1和比較例1、2的各磁鐵的各種測定結(jié)果的圖。圖8是表示對于實施例和比較例3、4的各磁鐵的各種測定結(jié)果的圖。
具體實施例方式以下，關(guān)于本發(fā)明的稀土類永久磁鐵及稀土類永久磁鐵的制造方法，下面參考附圖對具體化的一個實施方式進行詳細說明。[永久磁鐵的構(gòu)成]首先，對本發(fā)明的永久磁鐵I的構(gòu)成進行說明。圖1是表示本發(fā)明的永久磁鐵I的整體圖。另外，圖1中所示的永久磁鐵I具有扇形形狀，但是，永久磁鐵I的形狀根據(jù)沖裁形狀而變化。本發(fā)明的永久磁鐵I為Nd-Fe-B基磁鐵。另外，各成分的含量設(shè)定為Nd:27 40重量％、B:1 2重量％、Fe (電解鐵):60 70重量％。另外，為了提高磁特性，可以含有少量的 Dy、Tb、Co、Cu、Al、S1、Ga、Nb、V、Pr、Mo、Zr、Ta、T1、W、Ag、B1、Zn、Mg 等其它元素。圖1是表示本實施方式的永久磁鐵I的整體圖。在此,永久磁鐵I例如為具有0.05mm 10mm(例如Imm)的厚度的薄膜狀的永久磁鐵。而且，如后所述，通過將由磁鐵粉末與粘合劑和有機溶劑混合得到的混合物(漿料)成形為片狀而形成的成形體(生片)燒結(jié)來制作。另外，本發(fā)明中，在磁鐵粉末中混合的粘合劑使用樹脂、長鏈烴或者它們的混合物
坐寸ο另外，使用樹脂作為粘合劑時，例如使用聚異丁烯(PIB)、丁基橡膠(IIR)、聚異戊二烯(IR)、聚丁二烯、聚苯乙烯、苯乙烯-異戊二烯嵌段共聚物(SIS)、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SBS)、2_甲基-1-戊烯聚合樹脂、2-甲基-1-丁烯聚合樹脂、α -甲基苯乙烯聚合樹月旨、聚甲基丙烯酸丁酯、聚甲基丙烯酸甲酯等。另外，為了提供柔軟性，期望在α-甲基苯乙烯聚合樹脂中添加低分子量的聚異丁烯。另外，作為粘合劑中使用的樹脂，為了減少磁鐵內(nèi)所含的氧量，期望使用包含烴且具有解聚性、熱分解性優(yōu)良的聚合物(例如聚異丁烯等)。另外，為了使粘合劑適當(dāng)?shù)厝芙庥诩妆降韧ㄓ萌軇┲校鳛檎澈蟿┲惺褂玫臉渲?，期望使用聚乙烯、聚丙烯以外的樹脂。另一方面，使用長鏈烴作為粘合劑時，優(yōu)選使用在室溫下為固體、在室溫以上為液體的長鏈飽和烴(長鏈烷烴)。具體而言，優(yōu)選使用碳原子數(shù)為18以上的長鏈飽和烴。另外，為了在將磁鐵粉末與粘合劑的混合物成形為片狀時提聞片的厚度精度，粘合劑的添加量設(shè)定為適當(dāng)填充磁鐵粒子間的空隙的量。例如，添加粘合劑后的混合物中的粘合劑相對于磁鐵粉末與粘合劑的合計量的比率為I重量％ 40重量％,更優(yōu)選2重量％ 30重量％，進一步優(yōu)選3重量％ 20重量％。另外，作為制造生片時添加到磁鐵粉末中的有機溶劑，可以使用異丙醇、乙醇、甲醇等醇類、戊烷、己烷等低級烴類、苯、甲苯、二甲苯等芳香族類、乙酸乙酯等酯類、酮類、它們的混合物等，本發(fā)明中，如后所述，為了減少磁鐵中所含的氧量，期望使用選自包含烴的有機化合物的一種以上有機溶劑。在此，作為選自包含烴的有機化合物中的一種以上有機溶劑，有甲苯、己烷、戊烷、苯、二甲苯、它們的混合物等。例如，可以使用甲苯或己烷。另外，可以設(shè)定為在有機溶劑中含有少量包含烴的有機化合物以外的有機化合物的構(gòu)成。
另外，作為將生片燒結(jié)的方法，例如可以使用加壓燒結(jié)。作為加壓燒結(jié)，例如有熱壓燒結(jié)、熱等靜壓(HIP)燒結(jié)、超高壓合成燒結(jié)、氣氛加壓燒結(jié)、放電等離子體(SPS)燒結(jié)等。但是，為了抑制燒結(jié)時的磁鐵粒子的晶粒生長，期望使用在更短時間內(nèi)且更低溫度下進行燒結(jié)的燒結(jié)方法。另外，期望使用能夠減少燒結(jié)后的磁鐵中產(chǎn)生的翹曲的燒結(jié)方法。因此，特別地，在本發(fā)明中，上述燒結(jié)方法中，期望使用作為沿單軸向加壓的單軸加壓燒結(jié)并且通過通電燒結(jié)進行燒結(jié)的SPS燒結(jié)。在此，SPS燒結(jié)是對將燒結(jié)對象物配置在內(nèi)部的石墨制燒結(jié)模具沿單軸向加壓的同時進行加熱的燒結(jié)方法。另外，SPS燒結(jié)中，通過脈沖通電加熱和機械加壓，在一般的燒結(jié)中使用的熱能和機械能的基礎(chǔ)上，將脈沖通電產(chǎn)生的電磁能或被加工物的自身發(fā)熱和粒子間產(chǎn)生的放電等離子體能量等復(fù)合地作為燒結(jié)的驅(qū)動力。因此，與電爐等氣氛加熱相比，能夠更快速地升溫、冷卻，另外，能夠在低溫度范圍內(nèi)進行燒結(jié)。結(jié)果，能夠縮短燒結(jié)工序中的升溫、保持時間，能夠制作抑制了磁鐵粒子的晶粒生長的致密燒結(jié)體。另外，燒結(jié)對象物在沿單軸向加壓的狀態(tài)下被燒結(jié)，因此能夠減少燒結(jié)后產(chǎn)生的翹曲。另外，進行SPS燒結(jié)時，通過將生片沖裁為期望的制品形狀(例如，圖1所示的扇形形狀)而得到的成形體配置在SPS燒結(jié)裝置的燒結(jié)模具內(nèi)來進行。而且，本發(fā)明中，為了提高生產(chǎn)率，如圖2所示，將多個(例如10個)成形體2同時配置在燒結(jié)模具3內(nèi)來進行。在此，本發(fā)明中，如后所述，使生片的厚度精度相對于設(shè)計值為±5%以內(nèi)，更優(yōu)選±3%以內(nèi)，進一步優(yōu)選±1%以內(nèi)。結(jié)果，本發(fā)明中，如圖2所示，即使在將多個(例如10個)成形體2同時配置在燒結(jié)模具3內(nèi)進行燒結(jié)的情況下，各成形體2的厚度d也是均勻的，因此對于各成形體2而言，加壓值、燒結(jié)溫度不產(chǎn)生偏差，能夠適當(dāng)?shù)剡M行燒結(jié)。另一方面，生片的厚度精度低(例如相對于設(shè)計值為±5%以上)時，如圖3所示，在將多個(例如10個)成形體2同時配置在燒結(jié)模具3內(nèi)進行燒結(jié)的情況下，各成形體2的厚度d存在偏差，因此每個成形體2的脈沖電流的通電產(chǎn)生不均衡，另外，對于各成形體2而言，加壓值、燒結(jié)溫度產(chǎn)生偏差，不能適當(dāng)?shù)剡M行燒結(jié)。另外，將多個成形體2同時燒結(jié)時，可以使用具有多個燒結(jié)模具的SPS燒結(jié)裝置。而且，可以以在SPS燒結(jié)裝置所具有的多個燒結(jié)模具中分別配置成形體并同時進行燒結(jié)的方式來構(gòu)成。[永久磁鐵的制造方法]以下，使用圖4對本發(fā)明的永久磁鐵I的制造方法進行說明。圖4是表示本實施方式的永久磁鐵I的制造工序的說明圖。首先，制造由預(yù)定百分率的Nd-Fe-B (例如，Nd:32.7重量％，F(xiàn)e (電解鐵):65.96重量％，B:1.34重量％)構(gòu)成的錠。然后，用搗碎機或破碎機等將錠粗粉碎為約200 μ m的大小?；蛘?，將錠熔化，通過薄帶鑄軋法制作薄片，并用氫粉碎法(水素解砕法)進行粗粉化。然后，將粗粉碎后的磁鐵粉末利用氣流粉碎機11在(a)氧含量實質(zhì)上為0%的包含氮氣、Ar氣體、He氣體等惰性氣體的氣氛中或(b)氧含量為0.0001 0.5%的包含氮氣、Ar氣體、He氣體等惰性氣體的氣氛中進行微細粉碎，得到具有預(yù)定尺寸以下(例如1.0μπι 5.0μπι)的平均粒徑的微粉。另外，氧濃度實質(zhì)上為0%是指，不限于氧濃度完全為0%的情況，可以含有在微粉表面極輕微地形成氧化被膜的程度的量的氧。另外，作為磁鐵原料的粉碎方法，可以使用濕式粉碎。例如，使用珠磨機的濕式粉碎中，使用甲苯作為溶齊U，對粗粉碎后的磁鐵粉末進行微細粉碎直到預(yù)定尺寸以下(例如0.1ym 5.0μπι)的平均粒徑。然后，將濕式粉碎后的有機溶劑中所含的磁鐵粉末通過真空干燥等進行干燥，并取出干燥后的磁鐵粉末。另外，也可以是不從有機溶劑中取出磁鐵粉末而進一步將粘合劑添加到有機溶劑中進行混練從而得到后述的漿料12的構(gòu)成。另外，作為濕式粉碎中使用的溶齊U，使用選自包含烴的有機化合物的一種以上有機溶劑。例如，除了甲苯以外，還有己烷、戊烷、苯、二甲苯、它們的混合物等。與干式粉碎相比，通過使用上述濕式粉碎，能夠?qū)⒋盆F原料粉碎至更微小的粒徑。但是，如果進行濕式粉碎，則存在即使在之后通過進行真空干燥等使有機溶劑揮發(fā)也會使有機溶劑等有機化合物殘留在磁鐵內(nèi)的問題。但是，通過進行后述的煅燒處理，能夠?qū)埩舻挠袡C化合物連同粘合劑一起熱分解從而從磁鐵內(nèi)除去碳。接著，制作向利用氣流粉碎機11等進行微細粉碎而得到的微粉中添加的粘合劑溶液。在此，作為粘合劑，如上所述，使用包含烴、且具有解聚性、熱分解性優(yōu)良的樹脂、長鏈烴或者它們的混合物等。而且，通過將粘合劑溶解到溶劑中而制作粘合劑溶液。作為溶解中使用的溶劑，如上所述，使用選自包含烴的有機化合物中的一種以上有機溶劑。例如有甲苯、己烷、戊烷、苯、二甲苯、它們的混合物等，本發(fā)明中，特別地使用甲苯或己烷。接著，在利用氣流粉碎機11等分級而得到的微粉中添加上述粘合劑溶液。由此，形成磁鐵原料的微粉、粘合劑與有機溶劑混合而成的漿料12。在此，粘合劑溶液的添加量優(yōu)選為如下的量:添加后的漿料中粘合劑相對于磁鐵粉末與粘合劑的合計量的比率為I重量％ 40重量％，更優(yōu)選2重量％ 30重量％，進一步優(yōu)選3重量％ 20重量％。例如，通過在IOOg的磁鐵粉末中添加IOOg的20重量％的粘合劑溶液而形成漿料12。另外，粘合劑溶液的添加在包含氮氣、Ar氣體、He氣體等惰性氣體的氣氛中進行。另外,通過濕式粉碎將磁鐵粉末粉碎時，在濕式粉碎后，期望通過將粘合劑添加到包含粉碎得到的磁鐵粉末的有機溶劑中而將磁鐵粉末制成漿料狀。接著，由形成的漿料12形成生片13。作為生片13的形成方法，例如，可以通過將形成的漿料12以適當(dāng)?shù)姆绞礁鶕?jù)需要涂布到隔片等支撐基材14上并使其干燥的方法等來進行。另外，涂布方法優(yōu)選刮刀方式、縫模方式、逗號刮刀涂布方式等層厚控制性優(yōu)良的方式。另外，為了實現(xiàn)高厚度精度，特別期望使用層厚控制性優(yōu)良的(即，能夠在基材的表面涂布高精度的厚度的層的方法)縫模方式或逗號刮刀涂布方式。例如，在以下的實施例中，使用縫模方式。另外，作為支撐基材14，例如使用聚硅氧烷處理的聚酯薄膜。另外，生片13的干燥通過在90°C 乂10分鐘的條件下保持后在1301: X 30分鐘的條件下保持來進行。另夕卜，優(yōu)選組合使用消泡劑等來充分進行脫泡處理以使展開層中不殘留氣泡。以下，使用圖5對通過縫模方式形成生片13的工序進行更詳細的說明。圖5是表示通過縫模方式形成生片13的工序的示意圖。如圖5所示，縫模方式中使用的縫模15通過將模塊16、17相互重疊而形成，通過模塊16、17之間的間隙形成狹縫18或腔(液池)19。腔19與設(shè)置在模塊17上的供給口20連通。而且，供給口 20與由定量泵(未圖示)等構(gòu)成的漿料供給系統(tǒng)連接，通過定量泵等將計量的漿料12經(jīng)由供給口 20供給到腔19中。另外，供給到腔19中的漿料12被送至狹縫18，以單位時間一定量在寬度方向上以均勻的壓力從狹縫18的排出口 21以預(yù)先設(shè)定的涂布寬度排出。另一方面，支撐基材14隨著涂布輥22的旋轉(zhuǎn)以預(yù)先設(shè)定的速度進行輸送。結(jié)果，排出的漿料12以預(yù)定的厚度涂布到支撐基材14上。
另外，通過縫模方式形成生片13的工序中，期望測定涂布后的生片13的片厚度并基于測定值對縫模15與支撐基材14之間的間隙D進行反饋控制。另外，期望盡力減小供給至IJ縫模15的漿料量的變動(例如抑制為±0.1%以下的變動)并且對于涂布速度的變動也盡力降低(例如抑制為±0.1%以下的變動)。由此，能夠進一步提高生片13的厚度精度。另外，使形成的生片13的厚度精度相對于設(shè)計值(例如4mm)為±5%以內(nèi)，更優(yōu)選±3%以內(nèi)，進一步優(yōu)選土 1%以內(nèi)。另外，生片13的設(shè)定厚度期望設(shè)定在0.05mm IOmm的范圍內(nèi)。使厚度小于
0.05mm時，必須進行多層層疊，因此生產(chǎn)率下降。另一方面，使厚度大于IOmm時，為了抑制干燥時的發(fā)泡而需要降低干燥速度，生產(chǎn)率顯著下降。另外，對涂布到支撐基材上的生片13，在干燥前沿與輸送方向交叉的方向施加脈沖磁場。施加的磁場強度為5000[Oe] 150000[Oe]，優(yōu)選10000[Oe] 120000
。另外，使磁場進行取向的方向需要考慮由生片13成形的永久磁鐵I所要求的磁場方向來確定，優(yōu)選設(shè)定為面內(nèi)方向。然后，將由漿料12形成的生片13為期望的制品形狀(例如，圖1所示的扇形形狀)，形成成形體25。然后，將成形的成形體25在非氧化性氣氛(特別地，在本發(fā)明中為氫氣氣氛或氫氣與惰性氣體的混合氣體氣氛)中在粘合劑分解溫度下保持數(shù)小時(例如5小時)，由此進行氫氣中煅燒處理。在氫氣氣氛中進行時，例如，煅燒中的氫氣供給量設(shè)定為5升/分鐘。通過進行氫氣中煅燒處理，可以通過解聚反應(yīng)等將粘合劑分解為單體并使其飛散而除去。即，進行使成形體25中的碳量減少的所謂脫碳。另外，氫氣中煅燒處理在使成形體中25的碳量為IOOOppm以下、更優(yōu)選500ppm以下的條件下進行。由此，可以通過此后的燒結(jié)處理將永久磁鐵I整體致密地?zé)Y(jié)，不會降低剩余磁通密度和矯頑力。另外，粘合劑分解溫度基于粘合劑分解產(chǎn)物和分解殘渣的分析結(jié)果來確定。具體而言，收集粘合劑的分解產(chǎn)物，選擇不產(chǎn)生單體以外的分解產(chǎn)物、并且殘渣的分析中也未檢測到殘留的粘合劑成分的副反應(yīng)產(chǎn)物的溫度范圍。該溫度范圍根據(jù)粘合劑的種類而不同，設(shè)定為200°C 900°C，更優(yōu)選400°C 600°C (例如600°C )。另外，特別是在將磁鐵原料通過濕式粉碎在有機溶劑中粉碎的情況下，在構(gòu)成有機溶劑的有機化合物的熱分解溫度且在粘合劑分解溫度下進行煅燒處理。由此，也可以將殘留的有機溶劑除去。關(guān)于有機化合物的熱分解溫度，由使用的有機溶劑的種類確定，如果是上述粘合劑分解溫度，則基本上也可以進行有機化合物的熱分解。接著，進行將通過氫氣中煅燒處理煅燒而得到的成形體25燒結(jié)的燒結(jié)處理。本發(fā)明中，通過加壓燒結(jié)進行燒結(jié)。作為加壓燒結(jié)，例如有熱壓燒結(jié)、熱等靜壓(HIP)燒結(jié)、超高壓合成燒結(jié)、氣氛加壓燒結(jié)、放電等離子體(SPS)燒結(jié)等。但是，本發(fā)明中，如上所述為了抑制燒結(jié)時的磁鐵粒子的晶粒生長并且抑制燒結(jié)后的磁鐵中產(chǎn)生翹曲，期望使用作為沿單軸向加壓的單軸加壓燒結(jié)并且通過通電燒結(jié)進行燒結(jié)的SPS燒結(jié)。以下，使用圖6對利用SPS燒結(jié)的成形體25的加壓燒結(jié)工序進行更詳細的說明。圖6是表示利用SPS燒結(jié)的成形體25的加壓燒結(jié)工序的示意圖。如圖6所示，在進行SPS燒結(jié)時，首先，在石墨制的燒結(jié)模具31中設(shè)置成形體25。另外，對于上述的氫氣中煅燒處理，也可以在將成形體25設(shè)置到燒結(jié)模具31中的狀態(tài)下進行。而且，將設(shè)置在燒結(jié)模具31中的成形體25保持在真空腔室32內(nèi)，并安置同樣是石墨制的上沖頭33和下沖頭34。然后，使用與上沖頭33連接的上沖頭電極35和與下沖頭34連接的下沖頭電極36，施加低電壓且高電流的直流脈沖電壓、電流。與此同時，對上沖頭33和下沖頭34，使用加壓機構(gòu)(未圖示)分別從上下方向施加載荷。結(jié)果，設(shè)置在燒結(jié)模具31內(nèi)的成形體25在被加壓的同時進行燒結(jié)。另外，為了提高生產(chǎn)率，優(yōu)選對多個(例如10個)成形體同時進行SPS燒結(jié)。另外，在對多個成形體25同時進行SPS燒結(jié)時，可以在一個燒結(jié)模具31中配置多個成形體25，也可以將各成形體25配置到不同的燒結(jié)模具31中。另外，將各成形體25配置到不同的燒結(jié)模具31中時，使用具有多個燒結(jié)模具31的SPS燒結(jié)裝置進行燒結(jié)。而且，對成形體25進行加壓的上沖頭33或下沖頭34以在多個燒結(jié)模具31之間成為一體(即，可以通過一體地活動的上沖頭33和下沖頭34同時進行加壓)的方式構(gòu)成。另外，具體的燒結(jié)條件如下所示。加壓值JOMPa燒結(jié)溫度:以10°C /分鐘上升至940°C，并保持5分鐘氣氛:數(shù)Pa以下的真空氣氛進行上述SPS燒結(jié)后冷卻，再在600°C 1000°C下進行2小時的熱處理。而且，燒結(jié)的結(jié)果是制造了永久磁鐵I。實施例以下，對本發(fā)明的實施例進行說明并同時與比較例進行比較。(實施例1)實施例1為Nd-Fe-B基磁鐵，合金組成以重量％計設(shè)定為Nd/Fe/B=32.7/65.96/1.34。另外，通過使用氣流粉碎機的干式粉碎將磁鐵原料粉碎。另外，使用聚異丁烯作為粘合劑，并且使用甲苯作為有機溶劑，通過在IOOg的磁鐵粉末中添加IOOg的20重量％的粘合劑溶液，形成添加后的漿料中粘合劑相對于磁鐵粉末與粘合劑的合計量的比率為16.7重量％的漿料。另外，將漿料通過縫模方式涂布到基材上而形成生片，再沖裁為期望的制品形狀。然后，對生片進行煅燒處理后，通過SPS燒結(jié)(加壓值:30MPa，燒結(jié)溫度:以10°C /分鐘上升至940°C，并保持5分鐘)進行燒結(jié)。另外，其它工序為與上述的[永久磁鐵的制造方法]同樣的工序。(實施例2)通過使用珠磨機的濕式粉碎將磁鐵原料粉碎。具體而言，首先用Φ 2mm的氧化鋯珠粉碎2小時，然后，用Φ0.5mm的氧化鋯珠粉碎2小時。粉碎時的有機溶劑使用甲苯，濕式粉碎后，在含有粉碎得到的磁鐵粉末的有機溶劑中添加作為粘合劑的聚異丁烯，由此形成同樣的漿料。其它條件與實施例1同樣。(比較例I)使用將甲苯與乙酸乙酯以8:2的比例混合而成的溶劑作為有機溶劑。其它條件與實施例1同樣。(比較例2)使用將甲苯與甲醇以8:2的比例混合而成的溶劑作為有機溶劑。其它條件與實施例I同樣。
(比較例3)使用將甲苯與乙酸乙酯以8:2的比例混合而成的溶劑作為有機溶劑。其它條件與實施例2同樣。(比較例4)使用將甲苯與甲醇以8:2的比例混合而成的溶劑作為有機溶劑。其它條件與實施例2同樣。(實施例1與比較例1、2的比較)測定上述實施例1及比較例1、2的各磁鐵內(nèi)殘留的氧濃度[ppm]和碳濃度[ppm]。圖7中示出了測定結(jié)果的一覽表。從測定結(jié)果可知，對于僅使用作為包含烴的有機化合物的甲苯作為形成漿料時的有機溶劑的實施例1而言，與使用烴以及作為含有氧原子的有機化合物的乙酸乙酯或甲醇的混合溶劑作為有機溶劑的比較例1、2相比，能夠減少磁鐵中所含的氧量。特別地，實施例1的永久磁鐵中，能夠使燒結(jié)后磁鐵中殘留的氧量為3000ppm以下，更具體而言為2000ppm以下。結(jié)果，在燒結(jié)工序中Nd不會與氧結(jié)合而形成Nd氧化物，并且能夠防止α Fe的析出。因此，關(guān)于剩余磁通密度和矯頑力，實施例也顯示出高于比較例的值。由以上可知，使用干式粉碎來制造永久磁鐵時，通過使用選自包含烴的有機化合物中的一種以上有機溶劑，能夠減少燒結(jié)時磁鐵中所含的氧量，能夠防止磁鐵特性下降。(實施例2與比較例3、4的比較)測定上述實施例2及比較例3、4的各磁鐵內(nèi)殘留的氧濃度[ppm]和碳濃度[ppm]。圖8中示出了測定結(jié)果的一覽表。從測定結(jié)果可知，對于僅使用作為包含烴的有機化合物的甲苯作為濕式粉碎中的有機溶劑的實施例2而言，與使用烴以及作為含有氧原子的有機化合物的乙酸乙酯或甲醇的混合溶劑作為有機溶劑的比較例3、4相比，能夠減少磁鐵中所含的氧量。特別地，實施例1的永久磁鐵中，能夠使燒結(jié)后磁鐵中殘留的氧量為3000ppm以下,更具體而言為2500ppm以下。結(jié)果，在燒結(jié)工序中Nd不會與氧結(jié)合而形成Nd氧化物，并且能夠防止α Fe的析出。因此，關(guān)于剩余磁通密度和矯頑力，實施例也顯示出高于比較例的值。由以上可知，使用濕式粉碎來制造永久磁鐵時，通過使用選自包含烴的有機化合物中的一種以上有機溶劑，能夠減少燒結(jié)時磁鐵中所含的氧量，能夠防止磁鐵特性下降。另外，如圖7、8所示可知，通過使用熱分解性優(yōu)良的聚異丁烯作為粘合劑并進行氫氣中煅燒處理，能夠顯著減少磁鐵內(nèi)的碳量。特別地，實施例1、2的永久磁鐵中，進行氫氣中煅燒處理的結(jié)果是，燒結(jié)后磁鐵中殘留的碳量為500ppm以下，在磁鐵的主相與晶粒間界相之間不產(chǎn)生空隙，能夠形成將磁鐵整體致密燒結(jié)的狀態(tài)，從而能夠防止剩余磁通密度下降。如上所述，本實施方式的永久磁鐵I及永久磁鐵I的制造方法中，將磁鐵原料粉碎成磁鐵粉末，并將粉碎得到的磁鐵粉末與包含烴的粘合劑以及選自包含烴的有機化合物的一種以上有機溶劑進行混練，由此形成漿料12。然后，將得到的漿料12成形為片狀，制作生片13。然后，將制作的生片13在非氧化性氣氛下在粘合劑分解溫度保持一定時間，由此通過解聚反應(yīng)等將粘合劑分解為單體并使其飛散而除去，將除去粘合劑后的生片升溫到燒成溫度進行燒結(jié)，由此制造永久磁鐵I。結(jié)果，由燒結(jié)引起的收縮變得均勻，由此燒結(jié)后不會產(chǎn)生翹曲和凹陷等變形，另外，不存在加壓時的壓力不均勻，因此，不需要以往進行的燒結(jié)后的修正加工，能夠簡化制造工序。由此，能夠以高尺寸精度將永久磁鐵成形。另外，即使在將永久磁鐵薄膜化的情況下，也不會使材料成品率下降，能夠防止加工工時增加。另外，通過使用選自包含烴的有機化合物中的一種以上有機溶劑作為有機溶劑并且使用包含烴的粘合劑作為粘合劑，能夠減少燒結(jié)時磁鐵中所含的氧量。結(jié)果，能夠抑制在燒結(jié)工序中形成金屬氧化物，能夠防止磁鐵特性下降。另外，在將生片13燒結(jié)前，將生片13在非氧化性氣氛下在粘合劑分解溫度保持一定時間，由此使粘合劑飛散而除去，因此能夠預(yù)先減少磁鐵內(nèi)所含的碳量。結(jié)果，能夠抑制在燒結(jié)后的磁鐵的主相內(nèi)析出α Fe，能夠?qū)⒋盆F整體致密地?zé)Y(jié)，從而能夠防止矯頑力下降。特別地，如果使用熱分解性優(yōu)良的聚合物作為粘合劑，能夠更可靠地減少碳量。另外，在煅燒處理中，將混練有粘合劑的生片在氫氣氣氛下或者氫氣與惰性氣體的混合氣體氣氛下在200°C 900°C、更優(yōu)選400°C 600°C保持一定時間，因此能夠更可靠地減少磁鐵內(nèi)所含的碳量。另外，本發(fā)明不限于前述實施例，在不脫離本發(fā)明的要旨的范圍內(nèi)可以進行各種改良、變形，這是不言而喻的。例如，磁鐵粉末的粉碎條件、混練條件、煅燒條件、燒結(jié)條件等不限于上述實施例中記載的條件。例如，上述實施例中通過使用氣流粉碎機的干式粉碎將磁鐵原料粉碎，但是，也可以通過使用珠磨機的濕式粉碎進行粉碎。另外，通過濕式粉碎將磁鐵粉末粉碎時，期望在濕式粉碎后，將粘合劑添加到含有粉碎得到的磁鐵粉末的有機溶劑中，由此將磁鐵粉末制成漿料狀。另外，作為濕式粉碎中使用的有機溶劑，期望使用選自包含烴的有機化合物中的一種以上有機溶劑。另一方面，可以先將濕式粉碎得到的磁鐵粉末干燥，然后添加有機溶劑和粘合劑，由此將磁鐵粉末制成漿料狀。但是，在這種情況下，向干燥的磁鐵粉末中添加的有機溶劑期望使用同樣的選自包含烴的有機化合物中的一種以上有機溶劑。另外，上述實施例中，通過縫模方式形成生片，但是，也可以使用其它方式(例如壓光輥方式、逗號刮刀涂布方式、擠出成形、注射成形、模具成形、刮刀方式等)形成生片。但是，期望使用能夠?qū){料以高精度成形在基材上的方式。另外，上述實施例中，通過SPS燒結(jié)將磁鐵燒結(jié)，但是，也可以使用其它加壓燒結(jié)方法(例如熱壓燒結(jié)等)將磁鐵燒結(jié)。另外，本實施例中，使用甲苯或己烷作為向磁鐵粉末添加的有機溶劑，但是，只要是選自包含烴的有機化合物中的一種以上有機溶劑即可。例如可以是戊烷、苯、二甲苯、它們的混合物。另外，可以省略煅燒處理。這種情況下，粘合劑在燒結(jié)中也發(fā)生熱分解，可以期待一定的脫碳效果。另外，煅燒處理也可以在氫氣以外的氣氛下進行。另外，上述實施例中，使用樹脂、長鏈烴作為粘合劑，但是，只要是包含烴的材料，也可以使用其它材料。另外，本發(fā)明中以Nd-Fe-B基磁鐵為例進行了說明，但是，也可以使用其它磁鐵(例如，鈷磁鐵、鋁鎳鈷磁鐵、鐵氧體磁鐵等)。另外，就磁鐵的合金組成而言，在本發(fā)明中使Nd成分大于計量組成，但是也可以設(shè)定為計量組成。標號說明I 永久磁鐵
11氣流粉碎機12漿料 13生片25成形體
權(quán)利要求
1.一種稀土類永久磁鐵，其特征在于，通過如下工序制造: 將磁鐵原料粉碎成磁鐵粉末的工序； 將所述粉碎得到的磁鐵粉末與包含烴的粘合劑和選自包含烴的有機化合物中的一種以上有機溶劑混練而形成漿料的工序； 將所述漿料成形為片狀而制作生片的工序；和 將所述生片燒結(jié)的工序。
2.如權(quán)利要求1所述的稀土類永久磁鐵，其特征在于， 在將所述生片燒結(jié)之前，將所述生片在非氧化性氣氛下在粘合劑分解溫度保持一定時間，由此使所述粘合劑飛散而除去。
3.如權(quán)利要求2所述的稀土類永久磁鐵，其特征在于， 在使所述粘合劑飛散而除去的工序中，將所述生片在氫氣氣氛下或氫氣與惰性氣體的混合氣體氣氛下在200 900°C保持一定時間。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項所述的稀土類永久磁鐵，其特征在于， 在將所述磁鐵原料粉碎成磁鐵粉末的工序中，將所述磁鐵原料在所述有機溶劑中進行濕式粉碎， 在形成所述漿料的工序中，通過在將含有粉碎得到的所述磁鐵粉末的所述有機溶劑中添加所述粘合劑而形成所述漿料。
5.一種稀土類永久磁鐵的制造方法，其特征在于，具有如下工序: 將磁鐵原料粉碎成磁鐵粉末的工序； 將所述粉碎得到的磁鐵粉末與包含烴的粘合劑和選自包含烴的有機化合物中的一種以上有機溶劑混練而形成漿料的工序； 將所述漿料成形為片狀而制作生片的工序；和 將所述生片燒結(jié)的工序。
6.如權(quán)利要求5所述的稀土類永久磁鐵的制造方法，其特征在于， 在將所述生片燒結(jié)之前，將所述生片在非氧化性氣氛下在粘合劑分解溫度保持一定時間，由此使所述粘合劑飛散而除去。
7.如權(quán)利要求6所述的稀土類永久磁鐵的制造方法，其特征在于， 在使所述粘合劑飛散而除去的工序中，將所述生片在氫氣氣氛下或氫氣與惰性氣體的混合氣體氣氛下在200 900°C保持一定時間。
8.如權(quán)利要求5至7中任一項所述的稀土類永久磁鐵的制造方法，其特征在于， 在將所述磁鐵原料粉碎成磁鐵粉末的工序中，將所述磁鐵原料在所述有機溶劑中進行濕式粉碎， 在形成所述漿料的工序中，通過在將含有粉碎得到的所述磁鐵粉末的所述有機溶劑中添加所述粘合劑而形成所述漿料。
全文摘要
本發(fā)明提供能夠防止磁鐵特性下降的稀土類永久磁鐵及稀土類永久磁鐵的制造方法。采用如下構(gòu)成將磁鐵原料粉碎成磁鐵粉末，將粉碎得到的磁鐵粉末與包含烴的粘合劑和選自包含烴的有機化合物中的一種以上有機溶劑混練而形成漿料(12)。然后，將形成的漿料(12)成形為片狀，制作生片(13)。然后，將制作的生片(13)在非氧化氣氛下在粘合劑分解溫度保持一定時間，由此通過解聚反應(yīng)等將粘合劑分解為單體并使其飛散而除去，將除去了粘合劑的生片(13)升溫至燒成溫度進行燒結(jié)，由此制造永久磁鐵(1)。
文檔編號H01F1/08GK103081039SQ20128000274
公開日2013年5月1日 申請日期2012年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月24日
發(fā)明者尾崎孝志, 久米克也, 奧野利昭, 尾關(guān)出光, 大牟禮智弘, 太白啟介 申請人:日東電工株式會社