(57)【要約】【課題】焼結磁石加工時の機械加工代を低減させ、材料歩留まりを向上させた焼結磁石の製造方法を提供する。【解決手段】本発明は、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石（ＲはＮｄを主成分とする希土類元素）を構成する磁石粉末をプレス成形することによって磁石粉末が圧縮して形成された圧粉体を成形する工程と、所定の焼結温度に圧粉体を加熱して焼結させることによって焼結磁石を成形する焼結工程と、焼結温度を超えない温度に焼結磁石を加熱すると共に焼結磁石を加圧成形することによって焼結磁石の寸法を矯正する寸法矯正工程と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石（ＲはＮｄを主成分とする希土類元素）を構成する磁石粉末をプレス成形することによって前記磁石粉末が圧縮して形成された圧粉体を成形する工程と、
所定の焼結温度に前記圧粉体を加熱して焼結させることによって焼結磁石を成形する焼結工程と、
前記焼結温度を超えない温度に前記焼結磁石を加熱するとともに前記焼結磁石を加圧成形することによって前記焼結磁石の寸法を矯正する寸法矯正工程と、を有する焼結磁石の製造方法。
【請求項２】
前記寸法矯正工程において、前記焼結磁石の温度を６２０℃以上に加熱することを特徴とする請求項１に記載の焼結磁石の製造方法。
【請求項３】
前記寸法矯正工程において、前記焼結磁石の温度を８００℃以下に加熱することを特徴とする請求項１または２に記載の焼結磁石の製造方法。
【請求項４】
前記寸法矯正工程は、前記焼結磁石を配置した空間を大気よりも低酸素雰囲気とすることによって行われることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の焼結磁石の製造方法。
【請求項５】
前記寸法矯正工程は、前記焼結磁石が塑性変形する降伏応力以上の圧力において加圧成形が行われることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の焼結磁石の製造方法。
【請求項６】
Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石（ＲはＮｄを主成分とする希土類元素）を構成する磁石粉末をプレス成形することによって前記磁石粉末が圧縮して形成された圧粉体を所定の焼結温度に加熱することで形成された焼結磁石の寸法を矯正する寸法矯正部を備えた焼結磁石の製造装置であって、
前記寸法矯正部は、相対的に接近離間して前記焼結磁石にプレス成形を行う第１の型及び第２の型と、前記焼結磁石を加熱する加熱部と、を有し、
前記加熱部によって前記焼結磁石を前記焼結温度を超えない温度に加熱するとともに前記第１の型及び前記第２の型によって前記焼結磁石を加圧成形することによって前記焼結磁石の寸法矯正を行うことを特徴とする焼結磁石の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高性能モーター等に使用される焼結磁石の製造方法および製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド自動車のモーター等に使用される永久磁石にはＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系の焼結磁石が多く用いられ、優れた磁気特性を有することから今後も需要が増大すると考えられている。【０００３】
従来のＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石の製造方法は、Ｎｄ，Ｆｅ、Ｂ等の原料を真空中もしくはアルゴンガス雰囲気中で溶解し、ジョークラッシャー及びジェットミル等を用いて溶解した原料を粗粉砕、微粉砕する。そして粉砕した原料を磁界中で所定の形状に成形して焼結及び熱処理し、スライサーや研削盤を用いて切断加工や研削加工を行い、表面処理、検査を行った後に着磁させている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】ネオマグ株式会社、“ネオジム磁石の製造方法シリーズ（６）”[ｏｎｌｉｎｅ]、２００９年１１月、インターネット＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ:／／ｗｗｗ．ｎｅｏｍａｇ．ｊｐ／ｍａｉｌｍａｇａｚｉｎｅｓ／２００９１１／ｌｅｔｔｅｒ２００９１１．ｐｈｐ＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
焼結磁石は脆くて塑性変形させることが困難であるため、製品を所望の形状にするためには焼結後に研削・切削加工等の機械加工を行うのが一般的であり、焼結磁石には研削等のために多くの機械加工代を設ける必要があるのが現状である。しかし、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石にはＮｄ以外にもＤｙやＴｂ等の希土類金属が使用されており、ＤｙやＴｂ等の希土類金属の価格は昨今高騰している。そのため、ＤｙやＴｂ等の希土類金属を使用する焼結磁石の材料歩留まりを向上させることは重要な課題となっている。【０００６】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、焼結磁石の材料歩留まりを向上させた焼結磁石の製造方法及び製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成する本発明に係る焼結磁石の製造方法は、まずＲ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石（ＲはＮｄを主成分とする希土類元素）を構成する磁石粉末をプレス成形することによって磁石粉末が圧縮して形成された圧粉体を成形する。次に、所定の焼結温度に圧粉体を加熱して焼結させることによって焼結磁石を成形し、焼結温度を超えない温度で焼結磁石を加熱するとともに焼結磁石を加圧成形することによって焼結磁石の寸法を矯正することを特徴とする。【０００８】
また、上記目的を達成する本発明に係る焼結磁石の製造装置は、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石（ＲはＮｄを主成分とする希土類元素）を構成する磁石粉末をプレス成形することによって磁石粉末が圧縮して形成された圧粉体を所定の焼結温度に加熱することで形成された焼結磁石の寸法を矯正する寸法矯正部を備えている。本発明において、寸法矯正部は、相対的に接近離間して焼結磁石にプレス成形を行う第１の型及び第２の型と、焼結磁石を加熱する加熱部と、を有し、加熱部によって焼結磁石を焼結温度を超えない温度に加熱するとともに第１の型及び第２の型によって焼結磁石を加圧成形することによって焼結磁石の寸法矯正を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る焼結磁石の製造方法及び製造装置によれば、加熱部によって焼結温度を超えない温度に焼結磁石を加熱するとともに第１の型及び第２の型によって焼結磁石を加圧成形して焼結磁石の寸法矯正を行っている。そのため、切断加工や研削加工を廃止又は削減することによってこれらの加工に必要な機械加工代を廃止又は削減でき、焼結磁石の材料歩留まりを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る焼結磁石の製造方法を示すフローチャートである。
【図２】本発明の第１実施形態に係る焼結磁石の製造方法の説明に供する概念図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る焼結磁石の製造方法の説明に供する概念図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る焼結磁石の製造方法に使用する寸法矯正装置を示す断面図である。
【図５】同寸法矯正装置を示す側面図である。
【図６】同寸法矯正装置の格納容器の内部を示す平面図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る焼結磁石の製造方法に使用する寸法矯正装置を示す側面図である。
【図８】同寸法矯正装置の格納容器の内部を示す平面図である。
【図９】同寸法矯正装置において焼結磁石の投入及び取り出しを行うテーブルに設けられた位置決め固定治具について示す平面図である。
【図１０】同位置決め固定治具に挟持された焼結磁石を金型上に載置する様子を示す説明図である。
【図１１】本発明の実験例１に係る焼結磁石試験片の加熱による温度変化に伴う降伏応力と変形率の実験結果を示すグラフである。
【図１２】本発明の実験例２に係る寸法矯正前後での焼結磁石試験片の一端部からの水平方向の変位に伴う反り量の実験結果を示すグラフである。
【図１３】図１２のヒストグラムである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の記載は特許請求の範囲に記載される技術的範囲や用語の意義を限定するものではない。また、図面の寸法比率は説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。
【００１２】
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係る焼結磁石の製造方法を示すフローチャートである。本実施形態においてＲ−Ｆｅ−Ｂ系の焼結磁石は、原料となる合金の作製（ステップＳ１）、粗粉砕（ステップＳ２）、微粉砕（ステップＳ３）、磁場中成形（ステップＳ４）、焼結（ステップＳ５）、寸法矯正（ステップＳ６）、時効熱処理（ステップＳ７）、表面処理（ステップＳ８）、検査（ステップＳ９）、及び着磁（ステップＳ１０）の工程を経ることによって製造される。
【００１３】
原料合金の作製は、真空又は不活性ガス雰囲気中においてストリップキャスティング法又はその他の溶解法によって行われる（ステップＳ１）。本実施形態に係る焼結磁石はＮｄ2Ｆｅ14Ｂを主相とし、この中のＮｄに対して粒界拡散処理等を用いてＤｙやＴｂ、Ｐｒ等を添加している。Ｎｄに上記希土類金属を添加することによって焼結磁石の保磁力を向上させることができる。
【００１４】
作製された原料合金はジョークラッシャー又はブラウンミル等を用いて粒径数百μｍ程度になるまで粗粉砕される（ステップＳ２）。粗粉砕された合金はジェットミル等によって粒径３〜５μｍ程度にまで微粉砕される（ステップＳ３）。微粉砕工程においては、特に粒径を３〜４μｍにすると保磁力を高くすることができるため好ましい。
【００１５】
次に微粉砕された磁性材料を磁場中で成形し、圧粉体を得る（ステップＳ４）。圧粉体は平行磁界成形法や直交磁界成形法などの種々の方法を用いて行なうことができる。なお、本実施形態において原料合金の作製から磁場中成形までの工程を包括して圧粉体成形と称する。
【００１６】
磁場中で成形された圧粉体は真空又はアルゴンガスなどの不活性ガス雰囲気中で焼結され、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石が得られる（ステップＳ５）。焼結は、圧粉体の材料組成や粉砕方法、粒径によって前後するが、圧粉体を１０００〜１１００℃に加熱しつつ炉内に例えば８〜１２時間程度載置して行われる。
【００１７】
図２及び図３は本発明の第１実施形態に係る焼結磁石の製造方法の説明に供する概念図である。寸法矯正工程では概して図２、図３に示すようにプレス装置を用いて金型である上金型１３（第１の型に相当）と下金型１４（第２の型に相当）によってワークＷにプレス成形を行い、焼結工程で変形した焼結磁石の寸法矯正を例えば、６２０℃〜１０００℃に加熱しつつ例えば３０秒〜１０分程度プレスを維持することによって行う（ステップＳ６）。詳細は以下に行う。
【００１８】
寸法矯正後には真空又は不活性ガス雰囲気中で時効熱処理を行って焼結磁石の保磁力を調整する（ステップＳ７）。時効熱処理は一般的に、焼結磁石を９００℃程度に加熱しつつ炉内に載置し、その後５００℃程度に加熱するという２段階の熱処理を例えば５〜１０時間程度行う。このように焼結磁石の寸法矯正は時効熱処理よりも高い温度にて実施される場合がある。そのため、時効熱処理の前に、焼結磁石の寸法矯正を実施するのが好ましい。熱処理を行う温度は磁石の組織を変えるおそれがあり、磁石特性に影響を与える可能性があるためである。
【００１９】
時効熱処理後には焼結磁石の錆びや腐食を防止するためにＮｉめっきなどによって表面処理を行う（ステップＳ８）。表面処理が終わったら、磁気特性や外観、及び寸法などの検査を行い（ステップＳ９）、最後にパルス磁界や静的磁界を印加して着磁することによって焼結磁石が製造される（ステップＳ１０）。
【００２０】
次に本実施形態に係る焼結磁石の製造方法における寸法矯正工程を具現化した寸法矯正装置について詳述する。図４は第１実施形態に係る焼結磁石の製造方法に係る寸法矯正工程にて使用する寸法矯正装置を示す断面図、図５は同寸法矯正装置を示す側面図、図６は同寸法矯正装置中の格納容器の内部を示す平面図である。本実施形態に係る焼結磁石の製造装置は、図４に示す焼結磁石の寸法矯正装置を含むものである。
【００２１】
焼結磁石の寸法矯正装置は、相対的に近接離間可能な上スライド２０１およびボルスタ２０２を備えるプレス装置本体２００と、プレス装置本体２００に取り付け及び取り外しが可能なダイセット１００とを有する。ダイセット１００は、上ダイ１１と、上ダイ１１に対向して配置される下ダイ１２と、上ダイ１１と下ダイ１２の位置合わせを行なう調節機構４０と、ワークＷ（寸法矯正加工の対象となる焼結磁石）の寸法を矯正する矯正金型が設けられ下ダイ１１に載置される格納容器２０と、を有する。
【００２２】
格納容器２０は、焼結磁石を加熱する加熱装置２１（加熱部に相当）と、焼結磁石の移動作業の際に用いるグローブ２２と、格納容器２０の室内を真空等にするための配管ダクト２３と、寸法矯正後の焼結磁石を冷却する冷却プレート２４と、冷却プレート２４に冷却水などを循環させる冷却パイプ２５と、を有する。
【００２３】
プレス装置本体２００は、図４における上下方向に相対的に近接離間可能な上スライド２０１とボルスタ２０２とを有する。図示例では、上スライド２０１が油圧によってボルスタ２０２に対して近接離間移動する。上スライド２０１は、ダイセット１００の上ダイ１１を着脱自在に固定するクランクピン１７を有し、ボルスタ２０２は、ダイセット１００の下ダイ１２を着脱自在に固定するクランクピン１７を有する。ボルスタ２０２には、寸法を矯正した後の焼結磁石を矯正金型から取り出すノックアウトバー２０３が昇降自在に設けられている。
【００２４】
矯正金型は上金型１３、下金型１４、外周金型１５から構成される。ノックアウトバー２０３及び下金型１４によってワークＷを取り出すノックアウト機構が構成される。図中符合２０４は、ノックアウトバー２０３を昇降駆動する油圧シリンダを示している。
【００２５】
ダイセット１００は、上ダイ１１をクランクピン１７によって上スライド２０１に固定し、下ダイ１２をクランクピン１７によってボルスタ２０２に固定することによって、プレス装置本体２００に固定される。上ダイ１１は、プレス装置本体２００の上スライド２０１の動作に連動する。
【００２６】
調節機構４０は、下ダイ１２に設けられたガイドロッド４１と、上ダイ１２に設けられたガイドロッド４１をスライド移動自在に保持するガイドシリンダ４２と、を有する。ガイドロッド４１がガイドシリンダ内を摺動することによって、上ダイ１１と下ダイ１２との位置合わせが行なわれる。本実施形態において、上ダイ１１が下ダイ１２から最も離間した場合でもガイドロッド４１はガイドシリンダ４２から外れることはなく、これによって位置精度が確保される。
【００２７】
また、上ダイ１１及び下ダイ１２はクランクピン１７によってプレス装置本体２００に固定される。そのため、クランクピン１７の取り外しのみによって図５の破線に示すようにダイセット１００のプレス装置本体２００への取り付け及び取り外しを容易に行うことができる。
【００２８】
格納容器２０は加工対象となる焼結磁石を真空又は低酸素雰囲気において加工するために下ダイ１２に載置されている。配管ダクト２３は室内を真空又は低酸素雰囲気に形成するために真空ポンプ（不図示）に接続されている。配管経路の途中にはバルブ（不図示）が設けられ、格納容器内を真空にした後にバルブによって経路を切り替えることによって窒素ガス等の不活性ガスを格納容器内に充填することができる。室内の酸素濃度はＮｄ−Ｆｅ−Ｂの焼結磁石において１０ｐｐｍ以下、ＮｄにＤｙやＴｂ、Ｐｒ等の金属を添加した場合は１ｐｐｍ以下とすることが望ましい。Ｎｄに比べてＤｙやＴｂ、Ｐｒの方が酸化されやすいためである。
【００２９】
格納容器内部には真空状態を保持した状態で上ダイ１１及び下ダイ１２に取り付けられた矯正金型が図４における上下方向から格納容器内部に挿通している。下ダイ１２からは下金型１４が固定治具１６によって固定されて設置され、上ダイ１１には上金型１３が下金型１４と同様に固定治具１６によって固定されて設置されている。また、図４において下金型１４の上には加工対象となる焼結磁石を包囲する外周金型１５が下金型１４先端の鍔形状と係合することによって下金型１４に取り付けられる。
【００３０】
また、格納容器２０には外部から投入された焼結磁石を下金型上に載置し、寸法矯正後に次のワークＷとの取替えを行う磁石投入取り外し機構が設けられている。
【００３１】
本実施形態において磁石投入取り外し機構は図５における格納容器側面から内部空間に手の形に成形されたグローブ２２が設けられることによって構成される。グローブ２２は例えば天然ゴム等の材料から構成されており、伸縮性に優れ、焼結磁石の速やかな投入及び取り外しを可能にする。グローブ２２による作業は作業者が怪我をしないように予めプレス装置本体２００を停止させてから行う。
【００３２】
また、格納容器２０には図５に示すように、格納容器２０の側壁の一つの上部が傾斜面に形成されることによって作業者が内部の様子を容易に視認できるように構成されている。
【００３３】
加熱装置２１はヒーター等から構成され、上金型１３、下金型１４、及び外周金型１５の付近に設けられ、上金型１３が上下にスライド移動できるように中空状に形成されている。加熱装置２１の構成は特に限定されることはないが、電熱ヒーターや遠赤外線ヒーター等を挙げることができる。
【００３４】
また、冷却プレート２４は格納容器内部に配置される。冷却プレート２４の内部にはウォータージャケットが形成され、冷却パイプ２５から導かれた水が冷却プレート２４を冷却することによって、冷却プレート２４に載置されたワークＷを強制冷却する。従来は加熱後のワークを自然に冷却させていたが、冷却プレート２４を使用することによって冷却時間を短縮し、加工時間の低減に寄与できる。
【００３５】
次に本実施形態に係る焼結磁石の製造方法の寸法矯正工程について説明する。まずワークＷを格納容器内の金型１４へ載置すると同時に金型１４に載置したワークＷ以外にも磁石を格納容器内に収容しておく。外周金型１５は焼結磁石の変形を考慮して焼結磁石を加圧していないが、側面の寸法矯正を行う場合には加圧するように構成してもよい。
【００３６】
次に格納容器２０を密閉し、格納容器２０に対して真空引き、又は不活性ガスの充填を行い、加熱装置２１を用いて金型１３、１４、１５及びワークＷを約６２０℃〜１０００℃に加熱する。ワークＷの温度が設定温度に達したら、温度を保持した状態で上スライド２０１を下降させるとそれに伴って上金型１３が下降し、矯正金型内の空間においてワークＷが加圧成形される。設定温度の保持は格納容器内に不活性ガスを充填した場合には格納容器内のガスを循環させることによって行ってもよい。プレス加工にて付加する圧力は焼結磁石の加熱によって磁石の降伏応力が低下することを考慮しつつ、降伏応力に達しない圧力で加圧する。
【００３７】
また、加熱温度は例えば６２０℃以上であり、焼結磁石中の組織が変化する焼結温度である１０００℃以下において行う。なお、６２０℃〜１０００℃の範囲の中であっても、焼結磁石自身の熱変形や酸化の促進を防止することを考慮して８００℃以下で実施することがより好ましい。
【００３８】
プレス加工が終了したらノックアウト機構によってワークＷを取り出し、プレス装置２００を停止させてから備え付けのグローブ２２に手を挿入する。その状態でグローブ２２を使用して加工後のワークＷを冷却プレート２４上に載置して冷却し、金型１４に未加工のワークＷを新たに載置する。グローブ２２によるワークＷの移動が完了したら手をグローブ２２から抜いてプレス装置本体２００を再び起動させる。
【００３９】
以降は上記金型１３、１４、１５及びワークＷの加熱、プレス加工、加工後のワークＷの取り出し、未加工ワークＷの取り付け及び冷却を繰り返し、全てのワークＷの加工が終了したら格納容器２０を開放し、加工済みワークＷを取り出す。
【００４０】
寸法矯正装置に投入された焼結磁石は本工程の前工程である焼結工程において数百度又は千度程度に加熱されて熱変形した状態となっている。このように熱変形により焼結磁石に生じた歪を平面度等の所定の寸法精度を満たすようにするために、従来は焼結磁石に多くの機械加工代を設けることによって対応している。しかし、これでは焼結磁石に含まれるＤｙやＴｂ等のいわゆる希土類金属を多く研削してしまうこととなり、材料歩留まりが悪い。
【００４１】
これに対して本実施形態においては、加熱装置２１を用いて格納容器内を加熱し、焼結磁石の組織が変化しないように焼結温度を超えない温度にまで加熱した状態で焼結磁石に加圧成形を行なっている。焼結磁石は室温等の温度状態においては脆く、プレス加工に耐えることは困難であるが、本実施形態においては焼結磁石が変性しない程度にまで加熱した状態で加圧成形を行なっている。そのため、焼結磁石を破壊させることなく加圧成形することによって焼結磁石の寸法を矯正することができる。
【００４２】
このように焼結磁石を温間で加圧成形して寸法を矯正することによって、焼結磁石の機械加工代を削減でき、材料歩留まりを向上させることができる。
【００４３】
また、格納容器内は真空ポンプによって真空又は不活性ガスが充填された状態となっているため、焼結磁石の磁石特性が低下することを防止できる。なお、粒界拡散処理によるＤｙやＰｒ等の添加は寸法矯正の実施後に行ってもよい。また、図１における時効熱処理の後には成形する磁石の形状に応じて従来の研削加工、又は機械加工を行ってもよい。その場合であっても本実施形態に係る寸法矯正を実施することによって材料歩留まりを向上させることができる。
【００４４】
また、従来のホットプレスのような温間でプレス加工を行う装置は、上スライドとボルスタとの位置合わせ調節機構が設けられていない。そのため、寸法矯正の際には外周金型に上下の金型を嵌合させた状態で成形を行う必要があり、金型設置のためのいわゆる段取り作業が必要となる。
【００４５】
これに対して本実施形態に係る焼結磁石の寸法矯正装置は、ガイドロッド４１とガイドシリンダ４２を有する調節機構４０によって上ダイ１１と下ダイ１２とのスライド精度を向上させることができる。そのため、従来のホットプレス装置のように金型を設置する段取り作業を行う必要がなく、ワークの交換のみで連続プレス加工ができ、加工時間を短縮し、作業性を向上させることができる。
【００４６】
また、ダイセット１００は、クランクピン１７の取り外しによって図５の破線に示すようにプレス装置本体２００から容易に取り外すことができる。そのため、ダイセット１００の内部に位置する格納容器２０のメンテナンスがプレス装置本体２００の外で行うことができ、プレス装置本体２００は別の用途に使用することもできる。
【００４７】
また、下金型１４を可動させてワークＷを抜き出すように構成することによって、格納容器２０から金型ごと抜き出すことなくワークＷを取り出すことができる。また、上金型１３と下金型１４で挟み込みながら抜き出すことで、ワーク角部に欠け破損が生じることを防止できる。
【００４８】
また、格納容器２０にはグローブ２２を設け、グローブ２２を介してワークＷの投入、取り出しができるよう構成したため、格納容器２０を開放せずに金型１３、１４、１５にワークＷの投入及び取り出しを行うことができる。
【００４９】
また、格納容器２０には冷却プレート２４を配置してプレス加工された焼結磁石を強制的に冷却するように構成したため、自然冷却に比べてワークＷを格納容器２０からより早く取り出すことができる。また、ワークＷのみ冷却し、金型１３、１４、１５は冷却されないため、金型１３、１４、１５をプレス加工に必要な温度に昇温させる時間を短縮でき、より短時間で次のワークＷを加工できる。
【００５０】
以上説明したように第１実施形態に係る焼結磁石の製造方法及び製造装置によれば、磁石材料を圧粉体を加熱して焼結させることによって焼結磁石を成形し、加熱装置２１によって焼結温度を超えない温度にて焼結磁石を加熱するとともに上金型１３及び下金型１４によって焼結磁石に加圧成形を行っている。そのため、圧粉体の脆性を改善して焼結磁石を破壊せずに加工を行うことができ、機械加工代を削減して材料歩留まりを向上させることができる。
【００５１】
また、寸法矯正の際には焼結磁石を８００℃以下に加熱して加圧成形を行うようにしたため、材料歩留まりを向上させるだけでなく焼結磁石自身の熱変形や酸化の促進を防止することもできる。
【００５２】
また、焼結磁石は低酸素雰囲気中において加圧成形されるよう構成したため、焼結磁石の酸化を抑制し、磁石特性の低下を防止することができる。
【００５３】
また、焼結磁石は降伏応力に満たない圧力にて加圧成形されるよう構成したため、加熱による降伏応力の変化を考慮しつつ、焼結磁石が破断しないように寸法矯正を行うことができる。
【００５４】
（第２実施形態）
図７は第２実施形態に係る寸法矯正装置を示す側面図、図８は同寸法矯正装置中の格納容器の内部を示す平面図、図９はワークである焼結磁石を金型上に載置する位置決め固定治具について示す平面図、図１０は焼結磁石を下金型に位置決めする様子の説明に供する説明図である。なお、符号は第１実施形態と共通する構成は同一符号とし、第２実施形態に係る寸法矯正装置は、基本的に第１実施形態と同様であるため説明を省略する。
【００５５】
第１実施形態では格納容器２０の側壁の１つにグローブ２２の形状が設けられ、金型１３、１４、１５へ手動でワークＷの取り付け及び取り外しを行う実施形態について説明したが、これに限定されない。焼結磁石の金型１３、１４、１５への設置は図８に示すようなロータリーテーブル２６を使用することによって自動で行ってもよい。
【００５６】
本実施形態においてロータリーテーブル２６にはワークＷを挟持して下金型１４の設置位置に位置決めして載置する位置決め固定治具２６Ａ〜２６Ｇが７箇所設けられている。位置決め固定治具２６Ａ〜２６Ｇは、ワークＷを保持した状態から下金型１４にワークＷを載置するためにワークＷの保持及び解除を行う押さえピン２８と押さえピン２８の移動空間を構成する駆動シリンダ２９が設けられている。
【００５７】
第２実施形態に係る焼結磁石の寸法矯正は以下のように行う。まず、ワークＷを格納容器内の金型１４に載置すると同時にロータリーテーブル２６の位置決め固定治具２６Ｂ〜２６Ｇに所定数、例えば６個ワークＷをセットする。次に格納容器２０を密閉し、真空引き又は不活性ガスの充填を行い、押さえピン２８によるワークＷの保持を解除して金型１４にワークＷを載置する。
【００５８】
その後、第１実施形態と同様に金型１３、１４、１５及びワークＷを加熱して所定の温度まで昇温させ、温度が保持された状態においてプレス加工を行う。加工後、ワークＷはノックアウトバー２０３及び金型１４によって取り出される。そして、ロータリーテーブル２６の位置決め固定治具２６Ａ〜２６Ｇの押さえピン２８によって再び固定され、ロータリーテーブル２６が回転して次のワークＷが金型１４にセットされる。
【００５９】
加工されたワークＷはロータリーテーブル２６の冷却ノズル２７がセットされた位置決め固定治具２６Ｇにて冷却ガスが噴射されることによって冷却される。以降は、上記ワークＷの加熱、プレス加工、取り外し、次のワークＷのセット及び冷却を繰り返し、全てのワークＷの加工が終了したら格納容器２０を開放し、加工されたワークＷを取り出す。
【００６０】
以上、説明したように第２実施形態に係る焼結磁石の製造方法によれば、ロータリーテーブル２６を使用して自動でワークＷを金型内に投入及び取り外しができるように構成している。そのため、第１実施形態と同様に格納容器２０を開放せずに金型１３、１４、１５にワークＷの投入及び取り外しを行うことができ、作業性を向上させることができる。このように構成することによって作業者を必要とせずに自動的に投入された焼結磁石の取り外し及び交換作業を格納容器内で行うことができる。
【００６１】
なお、本発明は上述した実施形態にのみ限定されず、特許請求の範囲において種々の変更が可能である。第１実施形態では加熱装置２１が格納容器２０の内部に配置されて、金型１３と金型１４による加圧成形の際に焼結磁石の周囲を焼結磁石の焼結温度を越えない所定の温度に加熱する実施形態について説明したが、これに限定されない。焼結磁石は、金型１３及び／または金型１４にヒーター等の構成を内蔵させて金型１３及び／または金型１４自身を加熱することによって金型１３及び／または金型１４を焼結温度を超えない温度に加熱し、焼結磁石を加熱してもよい。
【００６２】
（実験例１）
次に本実施形態に係る焼結磁石の製造方法において。寸法矯正工程時に行うプレス加工の成形温度に関する実験を行ったので説明する。
【００６３】
本実験では焼結磁石の試験片（厚さ３．８ｍｍ、断面の長さが６ｍｍ×６ｍｍ）に図４と同様に上スライド、ボルスタ、及び外周金型を用いて磁石試験片を固定し、加圧しながら温度を室温から上昇させ、試験片の変形量を測定した。本実験例１に係る焼結磁石の金属はＦｅ７０％、Ｎｄ２２％、Ｂ０．４％、Ｄｙ２．５％、Ｐｒ２．５％から構成される。表１は本実験例１に係る焼結磁石試験片を加温、加圧させていった場合の成形温度と変形率（％）の表、図１１は表１をグラフ化したものである。なお、成形温度については、加圧時の磁石試験片側面に熱電対を接触させることで測定した。
【００６４】
【表１】
2013115325.tif 000003
【００６５】
表１及び図１１より、本実験例１に係るＲ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石は６２０度より塑性変形が起こることがわかった。以上より、６２０℃以上であればプレス加工で焼結磁石の寸法矯正が行えることになるが、上記Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石の焼結温度は１０００℃となっている。６２０℃以上であっても成形温度が焼結温度を超えると焼結磁石の組織や磁気特性が変化してしまうため、上記実施形態に係る寸法矯正工程は６２０℃から焼結温度を超えない１０００℃の範囲において行うことが好ましいことがわかった。また、この場合に磁石にプレス加工を行って、磁石が塑性変形する降伏応力は表１より３６ＭＰａ〜２６２ＭＰａになることがわかった。
【００６６】
（実験例２）
次に上記焼結磁石の製造方法によって製造した焼結磁石の寸法精度に関して、焼結磁石の反り量を確認したので説明する。
【００６７】
本実験では実際の製品とほぼ同等の焼結磁石の試験片（厚さ４ｍｍ、断面の長さが８ｍｍ×２８ｍｍ）を７２０℃に加熱して温間プレス成形を実施し、上記実施形態に係る方法を実施する前後でのＮｄ焼結磁石試験片の反り量を確認した。試験片の温度は直接測定することができないため、型表面の温度から換算して結果を算出した。図１２は試験片の一端部から水平方向に離間した際の焼結磁石の反り量の実験結果を示すものであり、図１３は上記実施形態に係る方法の実施前後での焼結磁石の反り量をヒストグラムで示したものである。
【００６８】
図１２からもわかるように、上記実施形態に係る方法の実施前後では焼結磁石試験片の反り量の幅を０．０９３ｍｍから０．０２７ｍｍと実施前の３０％程度にまで抑制できたことがわかった。また、図１３からわかるように、上記実施形態に係る方法実施後の試験片の反り量はいずれも上限規格を下回っているため、別途研削等を行う必要がないことがわかった。
【００６９】
このように上記実施形態に係る焼結磁石の製造方法を実施することによって焼結磁石に必要な機械加工代を削減し、ＤｙやＴｂ等の希土類金属の材料歩留まりを向上できることが確認できた。
【００７０】
本出願は、２０１２年２月３日に出願された日本特許出願番号２０１２−０２２４７１号に基づいており、その開示内容は参照され、全体として組み入れられている。
【符号の説明】
【００７１】
１１            上ダイ、
１２            下ダイ、
１３            上金型（第１の型）、
１４            下金型（第２の型）、
１５            外周金型、
１６            固定治具、
１７            クランクピン、
１００          ダイセット、
２０            格納容器、
２００          プレス装置本体、
２０１          上スライド、
２０２          ボルスタ、
２０３          ノックアウトバー、
２０４          油圧シリンダ、
２１            加熱装置（加熱部）、
２２            グローブ、
２３            配管ダクト
２４            冷却プレート、
２５            冷却パイプ、
２６            ロータリーテーブル、
２６Ａ〜２６Ｇ  位置決め固定治具、
２７            冷却ノズル、
２８            押さえピン、
２９            駆動シリンダ、
４０            調節機構、
４１            ガイドロッド、
４２            ガイドシリンダ、
Ｗ              ワーク。
【図１】
2013115325.tif 000004
【図２】
2013115325.tif 000005
【図３】
2013115325.tif 000006
【図４】
2013115325.tif 000007
【図５】
2013115325.tif 000008
【図６】
2013115325.tif 000009
【図７】
2013115325.tif 000010
【図８】
2013115325.tif 000011
【図９】
2013115325.tif 000012
【図１０】
2013115325.tif 000013
【図１１】
2013115325.tif 000014
【図１２】
2013115325.tif 000015
【図１３】
2013115325.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成25年10月10日(2013.10.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石（ＲはＮｄを主成分とする希土類元素）を構成する磁石粉末をプレス成形することによって前記磁石粉末が圧縮して形成された圧粉体を成形する工程と、
所定の焼結温度に前記圧粉体を加熱して焼結させることによって焼結磁石を成形する焼結工程と、
前記焼結温度を超えない温度である６２０℃以上８００℃以下に前記焼結磁石を加熱するとともに前記焼結磁石にプレス成形を行う上型、下型及び前記上型と前記下型とが加圧する加圧方向と交差する方向に焼結磁石を加圧する外周型により加圧成形することによって前記焼結磁石の寸法を矯正する寸法矯正工程と、を有する焼結磁石の製造方法。
【請求項２】
（削除）
【請求項３】
（削除）
【請求項４】
前記寸法矯正工程は、前記焼結磁石を配置した空間を大気よりも低酸素雰囲気とすることによって行われる請求項１〜３のいずれか１項に記載の焼結磁石の製造方法。
【請求項５】
前記寸法矯正工程は、前記焼結磁石が塑性変形する降伏応力以上の圧力において加圧成形が行われることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の焼結磁石の製造方法。
【請求項６】
Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石（ＲはＮｄを主成分とする希土類元素）を構成する磁石粉末をプレス成形することによって前記磁石粉末が圧縮して形成された圧粉体を所定の焼結温度に加熱することで形成された焼結磁石の寸法を矯正する寸法矯正部を備えた焼結磁石の製造装置であって、
前記寸法矯正部は、相対的に接近離間して前記焼結磁石にプレス成形を行う上型及び下型と、前記上型と前記下型とが加圧する加圧方向と交差する方向に前記焼結磁石を加圧する外周型と、前記焼結磁石を加熱する加熱部と、を有し、
前記加熱部によって前記焼結磁石を前記焼結温度を超えない温度である６２０℃以上８００℃以下に加熱するとともに前記上型、前記下型及び前記外周型によって前記焼結磁石を加圧成形することによって前記焼結磁石の寸法矯正を行うことを特徴とする焼結磁石の製造装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
Ｔｂ等の希土類金属が使用されており、ＤｙやＴｂ等の希土類金属の価格は昨今高騰している。そのため、ＤｙやＴｂ等の希土類金属を使用する焼結磁石の材料歩留まりを向上させることは重要な課題となっている。
［０００６］
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、焼結磁石の材料歩留まりを向上させた焼結磁石の製造方法及び製造装置を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
［０００７］
上記目的を達成する本発明に係る焼結磁石の製造方法は、まずＲ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石（ＲはＮｄを主成分とする希土類元素）を構成する磁石粉末をプレス成形することによって磁石粉末が圧縮して形成された圧粉体を成形する。次に、所定の焼結温度に圧粉体を加熱して焼結させることによって焼結磁石を成形し、焼結温度を超えない温度である６２０℃以上８００℃以下に焼結磁石を加熱するとともに焼結磁石を加圧する上型、下型、及び上型と下型とが加圧する加圧方向と交差する方向に加圧する外周型により焼結磁石を加圧成形することによって焼結磁石の寸法を矯正することを特徴とする。
［０００８］
また、上記目的を達成する本発明に係る焼結磁石の製造装置は、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石（ＲはＮｄを主成分とする希土類元素）を構成する磁石粉末をプレス成形することによって磁石粉末が圧縮して形成された圧粉体を所定の焼結温度に加熱することで形成された焼結磁石の寸法を矯正する寸法矯正部を備えている。本発明において、寸法矯正部は、相対的に接近離間して焼結磁石にプレス成形を行う上型及び下型と、上型と下型とが加圧する加圧方向と交差する方向に焼結磁石を加圧する外周型と、焼結磁石を加熱する加熱部と、を有し、加熱部によって焼結磁石を焼結温度を超えない温度である６２０℃以上８００℃以下に加熱するとともに上型、下型及び外周型によって焼結磁石を加圧成形することによって焼結磁石の寸法矯正を行うことを特徴とする。
発明の効果
［０００９］
本発明に係る焼結磁石の製造方法及び製造装置によれば、加熱部によって焼結温度を超えない温度である６２０℃以上８００℃以下に焼結磁石を加熱するとともに上型、下型及び外周型によって焼結磁石を加圧成形して焼結磁石の寸法矯正を行っている。そのため、切断加工や研削加工を廃止又は削減することによってこれらの加工に必要な機械加工代を廃止又は削減でき、焼結磁石の材料歩留まりを向上させることができる。また、寸法矯正の際に焼結磁石を６２０℃以上に加熱することによって焼結磁石に塑性変形を生じさせ、８００℃以下に加熱することによって酸化の促進を防止することができる。
図面の簡単な説明
［００１０］
［図１］本発明の第１実施形態に係る焼結磁石の製造方法を示すフローチャートである。
［図２］本発明の第１実施形態に係る焼結磁石の製造方法の説明に供する概念図である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
［図３］本発明の第１実施形態に係る焼結磁石の製造方法の説明に供する概念図である。
［図４］本発明の第１実施形態に係る焼結磁石の製造方法に使用する寸法矯正装置を示す断面図である。
［図５］同寸法矯正装置を示す側面図である。
［図６］同寸法矯正装置の格納容器の内部を示す平面図である。
［図７］本発明の第２実施形態に係る焼結磁石の製造方法に使用する寸法矯正装置を示す側面図である。
［図８］同寸法矯正装置の格納容器の内部を示す平面図である。
［図９］同寸法矯正装置において焼結磁石の投入及び取り出しを行うテーブルに設けられた位置決め固定治具について示す平面図である。
［図１０］同位置決め固定治具に挟持された焼結磁石を金型上に載置する様子を示す説明図である。
［図１１］本発明の実験例１に係る焼結磁石試験片の加熱による温度変化に伴う降伏応力と変形率の実験結果を示すグラフである。
［図１２］本発明の実験例２に係る寸法矯正前後での焼結磁石試験片の一端部からの水平方向の変位に伴う反り量の実験結果を示すグラフである。
［図１３］図１２のヒストグラムである。
発明を実施するための形態
［００１１］
以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の記載は特許請求の範囲に記載される技術的範囲や用語の意義を限
【国際調査報告】
2013115325.tif 000017
2013115325.tif 000018
2013115325.tif 000019
2013115325.tif 000020