(57)【要約】      （修正有）【課題】Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系の焼結磁石の製造において、油の作用によって焼結の妨げを引き起こすことを防止する。【解決手段】Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系（ＲはＹを含む希土類元素のうち一種または二種以上）希土類焼結磁石用原料粉末と鉱物油または合成油とを混合し、混合工程により得られた混合物に配向磁場を印加して粉末を配向させたまま湿式成形し、湿式成形工程により得られた成形体２０を油吸収体３０の上に置いた状態で焼結する。【選択図】図１
2019114714.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系（Ｒは希土類元素、Ｆｅは鉄、Ｂはホウ素）希土類焼結磁石用原料粉末と鉱物油または合成油とを混合し、
前記混合工程により得られた混合物に配向磁場を印加して粉末を配向させたまま湿式成形し、
前記湿式成形工程により得られた成形体を油吸収体の上に置いた状態で焼結する、
希土類焼結磁石の製造方法。
【請求項２】
前記油吸収体は、炭素系粉末である請求項１に記載の希土類焼結磁石の製造方法。
【請求項３】
前記炭素系粉末は、カーボンブラック、黒鉛粉末、コークス粉末、炭素繊維粉、カーボンナノチューブ、フラーレンから選択される少なくとも一つである請求項２に記載の希土類焼結磁石の製造方法。
【請求項４】
前記油吸収体は、炭素系シートである請求項１に記載の希土類焼結磁石の製造方法。
【請求項５】
前記炭素系シートは、炭素繊維シートまたは膨張黒鉛シートである請求項４に記載の希土類焼結磁石の製造方法。
【請求項６】
前記油吸収体は、黒鉛からなる黒鉛製受け皿である請求項１に記載の希土類焼結磁石の製造方法。
【請求項７】
前記黒鉛製受け皿は、気孔率が１０〜３０％である請求項６に記載の希土類焼結磁石の製造方法。
【請求項８】
前記黒鉛製受け皿は、真密度が１．９５〜２．１０ｇ／ｃｍ３である請求項６または７に記載の希土類焼結磁石の製造方法。
【請求項９】
希土類焼結磁石の製造に用いられる黒鉛製受け皿であって、
焼結前の成形体を配置する底部と、当該底部の周囲に形成される側壁とを備え、
気孔率が１０〜３０％であり、真密度が１．９５〜２．１０ｇ／ｃｍ３である、黒鉛製受け皿。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焼結磁石の製造方法および黒鉛製受け皿に関する。
【背景技術】
【０００２】
高性能永久磁石として代表的なＲ−Ｆｅ−Ｂ系希土類磁石（Ｒは希土類元素、Ｆｅは鉄、Ｂはホウ素）は、三元系正方晶化合物であるＲ２Ｆｅ１４Ｂ相を主相として含む組織を有し、優れた磁気特性を発揮する。このようなＲ−Ｆｅ−Ｂ系希土類磁石は、焼結磁石とボンド磁石に大別される。焼結磁石は、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石合金の微粉末（平均粒径：数μｍ）をプレス装置で圧縮成形した後、焼結することによって製造される。これに対して、ボンド磁石は、通常Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石合金の粉末（粒径：例えば１００μｍ程度）と結合樹脂との混合物（コンパウンド）を圧縮成形したり、射出成形することによって製造される。
【０００３】
焼結磁石の場合、比較的粒径の小さい粉末を用いるため、個々の粉末粒子が磁気的異方性を有している。このため、プレス装置で粉末の圧縮成形を行うとき、粉末に対して、配向磁界を印加し、それによって、粉末粒子が磁界の向きに配向した圧粉体が得られ、強い磁力の磁石を得ることができる。
【０００４】
特許文献１には、希土類焼結磁石の製造方法が記載されている。
原材料であるインゴットを粉砕して得られた希土類焼結磁石用合金粉末は、化学的に非常に活性であるため、大気中において極めて急激に酸化し、磁気特性の劣化を招いてしまう。また、希土類焼結磁石用合金粉末は、急激な酸化により発熱するだけでなく甚だしい場合は、発火してしまうおそれがある。このような問題を解決するため、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系希土類焼結磁石用原料粉末と鉱物油または合成油との混合物に配向磁場を印加して粉末を配向させたまま湿式成形し、得られた成形体を焼結することにより希土類焼結磁石を得ることができる。
【０００５】
得られた成形体の焼成において、常温から焼結温度である９５０〜１１５０℃まで急激に昇温すると成形体内温度が急激に上昇し、成形体中に残留した鉱物油または合成油と成形体内の希土類元素が反応し得る。この反応により希土類炭化物が生成され、焼結に十分な量の液相の発生が妨げられ十分な密度の焼結体が得られず磁気特性の劣化を招くおそれがある。これを防止するためには、温度１００〜５００℃、圧力１０−１Ｔｏｒｒ以下の条件下で３０分以上保持する脱鉱物油または合成油処理を施すことが考えられる。この処理により成形体中に残留した鉱物油または合成油を十分に除去することができることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−３２２４６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の方法によれば、原料粉に鉱物油、合成油を配合して湿式成形しているので、油を乾燥させる段階で油の揮発により、成形体の密度を低下させ、緻密な焼結磁石が得られにくくなる。特に成形体が大きくなるにしたがって、内部からの油が揮発されにくくなり、緻密な焼結磁石を得るための妨げになる。
【０００８】
また、油が揮発しにくく、成形体の内部に残留する場合には、希土類磁石の原料と反応し炭化物を形成し、磁力の低下を招く。
【０００９】
本発明では、前記課題を鑑み、鉱物油、または合成油を用いた湿式成形を採用するＲ−Ｆｅ−Ｂ系の焼結磁石の製造において、油の作用によって焼結の妨げを引き起こすことを防止する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するための本発明の希土類焼結磁石の製造方法は、以下の内容である。
【００１１】
（１）Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系希土類焼結磁石用原料粉末と鉱物油または合成油とを混合し、前記混合工程により得られた混合物に配向磁場を印加して粉末を配向させたまま湿式成形し、前記湿式成形工程により得られた成形体を油吸収体の上に置いた状態で焼結する。
【００１２】
本発明の希土類焼結磁石の製造方法によれば、温度が上がるとともに粘度の下がった成形体に含まれる鉱物油または合成油を油吸収体が速やかに吸収するので、成形体内部に残留する鉱物油または合成油を減らし、緻密に焼結するとともに炭化物の生成を防止することができる。
【００１３】
また本発明の希土類焼結磁石の製造方法は、以下の態様であることが好ましい。
【００１４】
（２）前記油吸収体は、炭素系粉末である。
【００１５】
炭素系粉末は、油との親和性が高いうえに、比表面積が大きいので、鉱物油または合成油を効果的に吸収することができる。また、炭素系粉末が吸収した鉱物油または合成油が炭化しても、焼結の度に炭素系粉末を交換することで不純物の少ない希土類焼結磁石を得ることができる。
【００１６】
（３）前記炭素系粉末は、カーボンブラック、黒鉛粉末、コークス粉末、炭素繊維粉、カーボンナノチューブ、フラーレンから選択される少なくとも一つである。
【００１７】
カーボンブラックは、比表面積が大きい上に、表面官能基を調整することで、高い親油性を得ることができ、成形体の内部に含有する鉱物油または合成油を効率よく吸収することができる。また、これらの炭素系粉末は、芳香環を多数有しているので親油性が高く、効率よく鉱物油または合成油を吸収することができる。
【００１８】
（４）前記油吸収体は、炭素系シートである。
【００１９】
炭素系シートは平坦な面を有しているため、希土類焼結磁石が変形するのを抑制することができる。
【００２０】
（５）前記炭素系シートは、炭素繊維シート、グラフェンまたは膨張黒鉛シートである。
【００２１】
これらの炭素系シートは、内部に空隙があるので鉱物油または合成油を効率よく吸収することができる。また、これらの炭素系シートは、芳香環を多数有しているので親油性が高く、効率よく鉱物油または合成油を吸収することができる。
【００２２】
（６）前記油吸収体は、黒鉛からなる黒鉛製受け皿である。
【００２３】
黒鉛からなる黒鉛製受け皿は、焼結磁石の周囲を覆うことにより、内部空間の温度を均熱化し、焼結磁石の磁力のバラツキを小さくすることができる。また黒鉛自体は、芳香環を多数有しているので親油性が高く、効率よく鉱物油または合成油を吸収することができる。
【００２４】
（７）前記黒鉛製受け皿は、気孔率が１０〜３０％である。
【００２５】
黒鉛製受け皿の気孔率が１０％以上であると、充分な量の鉱物油、合成油を吸収することができる。また、黒鉛製受け皿の気孔率が３０％以下であると毛細管現象を利用して、成形体からの鉱物油、合成油の吸収力を強くすることができる。
【００２６】
（８）前記黒鉛からなる黒鉛製受け皿は、真密度が１．９５〜２．１０ｇ／ｃｍ３である。
【００２７】
黒鉛の真密度は、結晶の発達度合いを示し、黒鉛の完全な結晶の値である２．２６ｇ／ｃｍ３に近づくほど結晶が発達している。黒鉛から成る受け皿の真密度が、１．９５ｇ／ｃｍ３以上であると、芳香環が発達し、鉱物油または合成油との親油性が良好であり、効率よく吸収することができる。黒鉛から成る受け皿の真密度が、２．１０ｇ／ｃｍ３以下であると、結晶化が完全に進行しておらず細かな気孔が閉塞されにくいので、鉱物油または合成油を効率よく吸収することができる。
【００２８】
また、前記課題を解決するための本発明の黒鉛製受け皿は、希土類焼結磁石の製造に用いられる黒鉛製受け皿であって、焼結前の成形体を配置する底部と、当該底部の周囲に形成される側壁とを備え、気孔率が１０〜３０％であり、真密度が１．９５〜２．１０ｇ／ｃｍ３である。
【００２９】
本発明の黒鉛製受け皿によれば、側壁が底部の周囲に形成されることにより、成形体ひいては焼結磁石の周囲を覆うこととなり、受け皿の内部空間の温度を均熱化し、焼結磁石の磁力のバラツキを小さくすることができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の希土類焼結磁石の製造方法によれば、温度が上がるとともに粘度の下がった成形体に含まれる鉱物油または合成油を油吸収体が速やかに吸収するので、成形体内部に残留する鉱物油または合成油を減らし、緻密に焼結するとともに炭化物の生成を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施の形態１の希土類焼結磁石の製造方法を示し、油吸収体としてカーボンブラックを用いる例。
【図２】本発明の実施の形態２の希土類焼結磁石の製造方法を示し、油吸収体として膨張黒鉛の炭素系シートを用いる例。
【図３】本発明の実施の形態３の希土類焼結磁石の製造方法を示し、油吸収体として黒鉛製受け皿を用いる例。
【００３２】
（発明の詳細な説明）
本発明の課題を解決するための希土類焼結磁石の製造方法は、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系（Ｒは希土類元素、Ｆｅは鉄、Ｂはホウ素）希土類焼結磁石用原料粉末と鉱物油または合成油とを混合し、混合工程により得られた混合物に配向磁場を印加して粉末を配向させたまま湿式成形し、湿式成形工程により得られた成形体を油吸収体の上に置いた状態で焼結する。
【００３３】
本発明の希土類焼結磁石の製造方法によれば、温度が上がるとともに粘度の下がった成形体に含まれる鉱物油または合成油を油吸収体が速やかに吸収するので、成形体内部に残留する鉱物油または合成油を減らし、緻密に焼結するとともに炭化物の生成を防止することができる。
【００３４】
また、本発明の希土類焼結磁石の製造方法は、以下の態様であることが好ましい。
【００３５】
油吸収体は、炭素系粉末であることが好ましい。
【００３６】
炭素系粉末は、油との親和性が高いうえに、比表面積が大きいので、鉱物油または合成油を効果的に吸収することができる。また、炭素系粉末が吸収した鉱物油または合成油が炭化しても、焼結のたび毎に炭素系粉末を交換することで不純物の少ない希土類焼結磁石を得ることができる。
【００３７】
炭素系粉末は、カーボンブラック、黒鉛粉末、コークス粉末、炭素繊維粉、カーボンナノチューブ、フラーレンから選択される少なくとも一つであることが好ましい。
【００３８】
カーボンブラックは、比表面積が大きい上に、表面官能基を調整することで、高い親油性を得ることができ、成形体の内部に含有する鉱物油または合成油を効率よく吸収することができる。また、これらの炭素系粉末は、芳香環を多数有しているので親油性が高く、効率よく鉱物油または合成油を吸収することができる。
【００３９】
油吸収体は、炭素系シートであることが好ましい。
【００４０】
炭素系シートは平坦な面を有しているため、希土類焼結磁石が変形するのを抑制することができる。
【００４１】
炭素系シートは、炭素繊維シート、グラフェンまたは膨張黒鉛シートであることが好ましい。
【００４２】
これらの炭素系シートは、内部に空隙があるので鉱物油または合成油を効率よく吸収することができる。また、これらの炭素系シートは、芳香環を多数有しているので親油性が高く、効率よく鉱物油または合成油を吸収することができる。
【００４３】
油吸収体は、黒鉛からなる受け皿であることが好ましい。
【００４４】
黒鉛からなる受け皿は、焼結磁石の周囲を覆うことにより、内部空間の温度を均熱化し、焼結磁石の磁力のバラツキを小さくすることができる。また黒鉛自体は、芳香環を多数有しているので親油性が高く、効率よく鉱物油または合成油を吸収することができる。
【００４５】
黒鉛からなる受け皿は、気孔率が１０〜３０％であることが好ましい。
【００４６】
黒鉛からなる受け皿の気孔率が１０％以上であると、充分な量の鉱物油、合成油を吸収することができる。また、黒鉛からなる受け皿の気孔率が３０％以下であると、毛細管現象を利用して、成形体からの鉱物油、合成油の吸収力を強くすることができる。
【００４７】
前記黒鉛からなる受け皿は、真密度が１．９５〜２．１０ｇ／ｃｍ３であることが好ましい。
【００４８】
黒鉛の真密度は、結晶の発達度合いを示し、黒鉛の完全な結晶の値である２．２６ｇ／ｃｍ３に近づくほど結晶が発達している。黒鉛から成る受け皿の真密度が、１．９５ｇ／ｃｍ３以上であると、芳香環が発達し、鉱物油または合成油との親油性が良好であり、効率よく吸収することができる。黒鉛から成る受け皿の真密度が、２．１０ｇ／ｃｍ３以下であると、結晶化が完全に進行しておらず細かな気孔が閉塞されにくいので、鉱物油または合成油を効率よく吸収することができる。
【００４９】
また、本発明の黒鉛製受け皿は、希土類焼結磁石の製造に用いられる黒鉛製受け皿であって、焼結前の成形体を配置する底部と、当該底部の周囲に形成される側壁とを備え、気孔率が１０〜３０％であり、真密度が１．９５〜２．１０ｇ／ｃｍ３である。
【００５０】
本発明の黒鉛製受け皿は、側壁が底部の周囲に形成されることにより、成形体ひいては焼結磁石の周囲を覆うこととなり、受け皿の内部空間の温度を均熱化し、焼結磁石の磁力のバラツキを小さくすることができる。
【００５１】
（発明を実施するための形態）
図１は、本発明の実施の形態１の希土類焼結磁石の製造方法の焼結工程を示している。本実施形態では、受け皿１０の上に油吸収体３０が配置され、油吸収体３０の上に成形体２０が配置されている。油吸収体３０はカーボンブラックの炭素系粉末により形成される。受け皿１０の素材は特に限定されない。
【００５２】
成形体２０は、上述した混合工程と湿式成形工程を経て成形される。混合工程及び湿式成形工程は、例えば特許文献１等に記載されている一般的な方法に従って実施される。すなわち、混合工程においては、出発物質であるＲ（希土類元素）、Ｆｅ、Ｂ等の各原料粉末を所定量秤量し、高周波溶解炉等にて溶解、鋳造することにより、インゴットを製造する。このインゴットを粗粉砕し、次いでジェットミルを用い雰囲気の酸素量が所定量の窒素中で微粉砕する。粉砕して得られた微粉末を所定の鉱物油または合成油中に浸漬し、混合する。
【００５３】
湿式成形工程では、得られた混合物を金型のキャビティ内に充填し、配向磁場用コイルに電流を流し、所定の配向磁場強度で混合物中の微粉末を配向させ、その状態のままパンチにより加圧する。加圧された鉱物油または合成油の大部分を排出させ、その後配向磁場電流を切り、成形体を取り出す。
【００５４】
続く焼結工程では、受け皿１０の上に油吸収体３０の粉末をまいて配置し、さらにこの油吸収体３０の上に湿式成形工程により得られた成形体を置く。そして、図１に示すこの状態で焼結することにより、希土類焼結磁石が製造される。
【００５５】
湿式成型工程では、成形体に含有される鉱物油または合成油の大部分を排出させているが、原料の酸化を防止するために原料の周囲を薄くコーティングできるよう少量残留させている。よって、焼結工程では、成形体に微量の鉱物油または合成油が残留した状態で揮発しながら焼結がされる。しかしながら、本実施形態では、カーボンブラックの炭素系粉末により形成される油吸収体３０が、焼結工程において、成形体中の鉱物油または合成油は揮発と並行して油吸収体に吸収されながら焼成される。結果的に、希土類焼結磁石が緻密に焼結し、炭化物の生成も防止される。
【００５６】
図２は、実施の形態２の希土類焼結磁石の製造方法の焼結工程を示している。本実施形態では、受け皿１０の上に油吸収体３２が配置され、油吸収体３２の上に成形体２０が配置されている。油吸収体３２は炭素系シートにより形成される。炭素系シートは平坦な面を有しているため、希土類焼結磁石が変形するのを抑制することができる。
【００５７】
図３は、実施の形態３の希土類焼結磁石の製造方法の焼結工程を示している。本実施形態では、受け皿１２が黒鉛からなる黒鉛製受け皿であり、受け皿１２そのものが油吸収体としての役割を果たす。受け皿１２の気孔率は１０〜３０％であり、真密度は１．９５〜２．１０ｇ／ｃｍ３である。
【００５８】
受け皿１２は、焼結前の成形体２０を配置する底部１４と、底部１４の周囲に形成される側壁１６とを備えている。底部１４は平坦な平面を有しており、この平面上に成形体２０が配置される。側壁１６は、底部１４の周囲に形成されることにより、成形体２０ひいては焼結磁石の周囲を覆うこととなり、受け皿１２の内部空間Ｓの温度を均熱化し、焼結磁石の磁力のバラツキを小さくすることができる。
【００５９】
尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数値、形態、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明の焼結磁石の製造方法および黒鉛製受け皿は、緻密に焼結するとともに炭化物の生成を防止した希土類焼結磁石の製造に有用である。
【符号の説明】
【００６１】
１０  受け皿
１２  受け皿（黒鉛製受け皿）
１４  底部
１６  側壁
２０  成形体
３０  油吸収体（炭素系粉末）
３２  油吸収体（炭素系シート）
【図１】
2019114714.tif 000003
【図２】
2019114714.tif 000004
【図３】
2019114714.tif 000005