(57)【要約】希土類焼結磁石の製造において、製造過程を簡素化し、製造コストを大幅に下げることを目的とする。本発明の希土類焼結磁石製造法は、合金粉末を焼結モールドに充填し、磁界中配向後、焼結モールドご焼結炉に入れて加熱し焼結体を得る過程において、焼結中に焼結モールドが消耗することを特徴とする。すなわち焼結モールドは樹脂製であるか、樹脂と焼結中に消失しない物質（フィラー）との混合物であって、使い捨てである。焼結モールドは、内部に焼結中に消耗する仕切り板を有し、複数の焼結体を同時に製造できる。樹脂中に含まれる焼結中に消失しない物質は、焼結モールドや仕切り板の形状が失われた後も残留し、焼結体間の溶着を防止する。
2015012412.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
希土類焼結磁石用合金粉末を希土類焼結磁石用焼結モールドに充填し、磁界中配向後、該焼結モールドごと焼結炉に入れて加熱し焼結体を得る希土類焼結磁石の製造法において、
焼結中に該焼結モールドが消耗することを特徴とする希土類焼結磁石製造法。
【請求項２】
前記焼結モールドは、内部に焼結中に消耗する仕切り板を有し、複数の焼結体を同時に製造できることを特徴とする請求項１に記載の希土類焼結磁石製造法。
【請求項３】
前記焼結モールドと前記仕切り板の素材が樹脂であることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の希土類焼結磁石製造法。
【請求項４】
前記樹脂がカンファーであることを特徴とする請求項３に記載の希土類焼結磁石製造法。
【請求項５】
前記焼結モールドと前記仕切り板の素材が、樹脂と焼結中に消失しない物質（フィラー）との混合物であることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の希土類焼結磁石製造法。
【請求項６】
前記焼結中に消失しない物質（フィラー）が、モールドを構成する全物質の４０体積％以上かつ９５体積％以下であることを特徴とする、請求項５に記載の希土類焼結磁石製造方法。
【請求項７】
前記焼結中に消失しない物質（フィラー）の体積分率が、モールドに充填される希土類合金粉末に接するモールド表面において大きいことを特徴とする、請求項５に記載の希土類焼結磁石製造方法。
【請求項８】
前記樹脂が焼結中に消失しない物質（フィラー）として、ＢＮ若しくはＢ４Ｃあるいは、希土類の酸化物、希土類のフッ化物、希土類の酸フッ化物、又はそれらの混合物を用いることを特徴とする請求項５から請求項７のいずれか１項に記載の希土類焼結磁石製造法。
【請求項９】
合金粉末充填中および粉末の磁界配向中において、前記焼結モールドの側面及び底面を外部から保持するモールド支持箱を用いることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の希土類焼結磁石製造法。
【請求項１０】
前記モールド支持箱は、焼結時には磁界配向方向と平行な側面を除去することを特徴とする請求項９に記載の希土類焼結磁石製造法。
【請求項１１】
焼結を水素が存在する雰囲気で行うことを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の希土類焼結磁石製造法。
【請求項１２】
その内部に充填された希土類焼結磁石用合金粉末を磁界中で配向させ、その後焼結炉に入れて加熱し焼結体を得る希土類焼結磁石の製造法において用いられ、
焼結炉で焼結中に消耗することを特徴とする希土類焼結磁石用焼結モールド。
【請求項１３】
内部に焼結中に消耗する仕切り板を有し、希土類磁石合金粉末を保持する複数の空洞を有する請求項１２に記載の希土類焼結磁石用焼結モールド。
【請求項１４】
素材が樹脂である請求項１２若しくは請求項１３に記載の希土類焼結磁石用焼結モールド。
【請求項１５】
前記樹脂がカンファーであることを特徴とする請求項１４に記載の希土類焼結磁石用焼結モールド。
【請求項１６】
素材が、樹脂と焼結中に消失しない物質（フィラー）との混合物であることを特徴とする請求項１２若しくは請求項１３に記載の希土類焼結磁石用焼結モールド。
【請求項１７】
前記樹脂が焼結中に消失しない物質（フィラー）が、ＢＮ若しくはＢ４Ｃ、希土類の酸化物、希土類のフッ化物、希土類の酸フッ化物、又はそれらの混合物であることを特徴とする請求項１６に記載の希土類焼結磁石用焼結モールド。
【請求項１８】
前記仕切り版の厚さが１ｍｍ以下、０．１ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１３から請求項１７のいずれか１項に記載の希土類焼結磁石用焼結モールド。
【請求項１９】
前記希土類磁石合金粉末を保持する複数の空洞の底がないか、あるいは底に穴があいていることを特徴とする、請求項１３から請求項１８のいずれか１項に記載の希土類焼結磁石用焼結モールド。
【請求項２０】
底なしモールドにおいて、底台板として焼結磁石と接着性のある素材を用いることを特徴とする請求項１９に記載の希土類焼結磁石用焼結モールド。
【請求項２１】
前記仕切り板が複数あり、該仕切り板が長方形若しくは正方形の平板状であり、該仕切り板によって形成される空洞が直方体であり、該直方体の空洞の該仕切り板の面に垂直な方向の長さが該仕切り板の縦もしくは横の辺の長さの長い方の寸法の３分の１より小さいことを特徴とする請求項１３から請求項２０のいずれか１項に記載の希土類焼結磁石用焼結モールド。
【請求項２２】
前記仕切り板が複数あり、該仕切り板は湾曲していない平面形状であり、その平面形状は正方形でも長方形でもなく、該仕切り板によって形成される空洞は湾曲していない平面で構成される立体であるが、その断面は正方形でも長方形でもなく、該空洞の該仕切り板の面に垂直な方向の長さが該仕切り板の面の最長の長さの３分の１より小さいことを特徴とする請求項１３から請求項２０のいずれか１項に記載の希土類焼結磁石用焼結モールド。
【請求項２３】
前記仕切り板の形状が湾曲した平板状であることを特徴とする請求項１３から請求項２０のいずれか１項に記載の希土類焼結磁石用焼結モールド。
【請求項２４】
前記仕切り板を５枚以上有し、多数の薄肉焼結体を同時に製造する際に用いられる請求項２１から請求項２３のいずれか１項に記載の希土類焼結磁石用焼結モールド。
【請求項２５】
射出成形法、真空成形法あるいは圧空成形法によって前記仕切り板と共に一体で製造されることを特徴とする請求項１２ないし請求項２４のいずれか１項に記載の希土類焼結磁石用焼結モールド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、希土類焼結磁石の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
希土類焼結磁石は、空調機のコンプレッサーやハイブリッド車のモータや発電機、ハードディスクのボイスコイルモータ（ＶＣＭ）などに幅広く使われて、機器の小型化、省エネルギー化に役立っており、地球温暖化防止に貢献している。【０００３】
これらの用途に使用されている希土類焼結磁石は、多くの場合まっすぐな平板状か、あるいは湾曲しているアークセギュメント板状をしている。これらの板状希土類焼結磁石は、板の縦又は横の長さに比べて厚みが小さい薄肉品である。【０００４】
薄板状希土類焼結磁石を製造する方法として、従来２つの方法が知られていた。希土類焼結磁石用合金粉末を金型に充填して磁界中でプレス成形して圧粉体を作り、この圧紛体を焼結する金型プレス法（非特許文献１）と、希土類焼結磁石用合金粉末を容器に充填してパルス磁界により配向させ、粉末を容器に入れたまま焼結するプレスなし法（Ｐｒｅｓｓ−ｌｅｓｓ  ｐｒｏｃｅｓｓ：ＰＬＰ法）（特許文献１）である。【０００５】
金型プレス法では、薄肉品のプレス成形が困難なので、まず大きな金型を用いて大きなブロック状圧粉体を作製し、それを焼結してブロック状焼結体を得る。この大きなブロック状焼結体を外周刃切断機で薄くスライスして薄肉板状品としていた。スライス工程には大きな費用がかかるうえに、スライス工程中に大量の切り屑が発生するので、原料歩留まり（原料投入重量に対する製品重量の比）が低下する。そのため、金型プレス法では製品価格が高くなる欠点を有していた。【０００６】
プレスなし法（ＰＬＰ法）では、製品の形状及び寸法に対応して設計された容器（以下「モールド」と呼ぶ）に希土類合金粉末を充填して蓋をした後、パルス磁界を加えて粉末を配向させ、そのまま焼結する（特許文献１、２）。この方法により曲がりの少ない薄肉板状希土類焼結磁石が効率よく生産できる。この方法は原料歩留まりがよく、加工費を低減できるため、量産工場で用いられるようになった。【０００７】
希土類磁石の大量生産技術として、プレスなし法（ＰＬＰ法）には次のような問題がある。
（１）ＰＬＰ法では、金型プレス法の金型と同じ程度にモールドを精密に作らなければならない。モールドを精密に作るには加工費用がかかる。モールド製作費用が高いことがプレスなし法（ＰＬＰ法）の問題である。
（２）ＰＬＰ法は大量生産に使われるので、モールドは繰り返し使用することが前提である。モールドを繰り返し使用するためには、モールドを構成する容器部分や仕切り板部分の材質を選び、かつ十分に肉厚を厚くしておかなければならない。モールド各部の肉厚を厚く取ると、材料費が高くなるとともに、工程中におけるモールドの占有体積が増大して、粉末充填装置、粉末磁界配向装置から焼結装置までの、各装置１台あたりの生産性が低下する。
（３）モールドを金属で作製すると、モールド各部の肉厚を小さくできるが、金属は高温の焼結中に変形しやすいので、繰り返し使用に限界がある。そのため合金粉末の粒径を小さくし、焼結温度を引き下げる試みもなされている（特許文献３）が、それにより金属製モールドの変形を完全になくすることはできない。また、金属モールドは焼結中に希土類焼結磁石用合金と反応しやすいので、モールドに合金粉末を充填する前に、毎回セラミック粉末の塗布（特許文献４）などが必要で、これが製品価格を押し上げる。
（４）大量生産に使われる製品のためのモールドは多量に作っておかなければならない。工程中のモールド以外に、工程に入る前の待機中のモールドも多量に作っておくことにより、量産装置の稼働を円滑に進めることができる。量産装置の生産性を高めるために、モールドの保守管理が重要である。多量のモールドの保守管理には費用がかかることが問題である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−０１９５２１号公報
【特許文献２】特開２００９−０４９２０２号公報
【特許文献３】特開２０１２−０６０１３９号公報
【特許文献４】特開２００８−２９４４６９号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】俵好夫、大橋検「希土類永久磁石」森北出版株式会社、１９９９年、ｐ．６０−８３
【非特許文献２】槙田顕、「Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石の造粒プロセスと粒界構造に関する研究」京都大学工学研究科博士論文、２０００年、ｐ．５９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上に述べた諸問題は、費用をかけて作製したモールドを繰り返し使用する必要があることに起因している。モールドを低価格で作製でき、使い捨てとすることができれば、ＰＬＰ法の生産性を格段に高めることができる。
本発明が解決しようとする課題は、使い捨てとすることができる新しい希土類磁石焼結用焼結モールドと、ＰＬＰ法の生産性を格段に高めて、希土類焼結磁石の製造費用を大幅に低減できる方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するためになされた本発明に係わる希土類焼結磁石製造法は、希土類焼結磁石用合金粉末を希土類焼結磁石用焼結モールドに充填し、磁界中配向後、該焼結モールドごと焼結炉に入れて加熱し焼結体を得る希土類焼結磁石の製造法において、焼結中に該焼結モールドが消耗することを特徴とする。
ここで消耗するとは、１回の焼結工程でモールドを構成する物質の一部または全部が蒸発や分解により消失し、そのモールドが再使用できなくなることをいう。【００１２】
上記課題を解決するためになされた本発明に係わる希土類焼結磁石用焼結モールドは、その内部に充填された希土類焼結磁石用合金粉末を磁界中で配向させ、その後焼結炉に入れて加熱し焼結体を得る希土類焼結磁石の製造法において用いられ、焼結炉で焼結中に消耗することを特徴とする。【００１３】
希土類焼結磁石用焼結モールドは、モールド内部に焼結中に消耗する仕切り板を有し、仕切り板で区切られる複数の空洞を有する。複数の空洞に希土類磁石合金粉末を充填し、複数の焼結体を同時に製造できる。仕切り板は複数枚あってもよい。【００１４】
本発明に係る焼結用モールド及びそのしきり板の素材としては、樹脂が好ましい。
樹脂は材料費が安価で加工も容易でありながら、希土類合金粉末を充填したり配向したりする室温付近での機械的強度は十分に高いので、ＰＬＰ法のモールドとして使用可能である。樹脂は高温にすると自然に消耗していくので、樹脂製モールドは自然に使い捨てとなる。モールドが焼結前に消滅すると、モールドに充填されていた合金粉末は形が崩れてしまい所望の形状の希土類焼結磁石が得られないと考えられていたため、このようなアイデアは従来試されることがなかった。
ここに樹脂とは、モールドの形状に成形することができ、かつ焼結中に消失する全ての有機化合物をいう。従って、必ずしも高分子化合物ではなく、例えばカンファーのような化合物も含まれる。【００１５】
樹脂製モールドに合金粉末を充填し、磁界中で粉末を配向したあと、樹脂製モールドは、焼結温度でも溶けたり変形したりしない焼結用台板（以下、単に台板という）に乗せられて焼結炉に搬送される。本発明者は、焼結炉を昇温していくとき、合金粉末の焼結が進行する前に樹脂製モールドが消耗しても、充填されている合金粉末の充填密度が一定値以上に高く、かつ、台板を傾けたり、強い振動を与えたりしないように注意すれば、合金粉末は充填されたままの形状を保ち続けることを確認した。モールドが消耗しても、合金粉末の形が崩れないために必要な充填密度は、粉末の平均粒径、粒子の形状、粉末への潤滑剤添加の有無と添加量などによって大きく変わる。標準的な希土類焼結磁石用合金粉末では、形状保持のために必要な充填密度は、その合金の理論密度の少なくとも３５％以上でなければならない。潤滑剤が添加された粉末では、この値は４０％以上になる。このように、合金粉末を焼結モールドに一定値以上の充填密度に充填すると、合金粉末の粒子どうしが絡み合って、焼結前に樹脂モールドが消耗しても合金粉末の形状が保持される。この合金粉末の形状保持は、合金粉末の充填密度を高くすることに加えて、合金粉末に磁界を印加して配向させることにより強化される。これは粉末を磁化することにより、粒子間の相互作用が増大するからである。合金粉末の形状が保たれていれば、焼結用モールドの有無にかかわらず、昇温と共に焼結が進行していく【００１６】
本発明の希土類磁石焼結用モールドとして、あらゆる種類の樹脂を使用できる。希土類焼結磁石の焼結温度は１０００℃を越えるので、このような高温になるまでに樹脂は蒸発や分解により消滅するからである。
しかし、焼結用モールドに使用される樹脂としては、成形しやすく、かつ焼結中に分解、蒸発がなるべく低温度で起こる樹脂が、焼結体の汚染や変形を抑えるために好ましい。アクリル樹脂、ポリエチレン、ポリエチレン・テレフタレート、ポリプロピレン、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、エチルセルロース、パラフィンワックス、スチレン・プタジエン共重合体、エチレン・酢酸ビニル共重合体、エチレン・エチルアクリレート共重合体、アタクチック・ポリプロピレン、メタクリル酸共重合体、ポリアミド、ポリブテン、ポリビニルアルコールなど主として熱可塑性樹脂を好適に用いることができる。また、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂のような熱硬化性樹脂も用いることができる。これらの樹脂は、希土類磁石焼結中に、たかだか５００℃程度までの昇温過程において消失する。【００１７】
本発明において、焼結は真空中、あるいは不活性ガス中で行われるが、本発明者は、昇温過程において炉内雰囲気に水素を流気させると、モールドを形成する樹脂が分解して発生する有機ガスと希土類磁石合金粉末とが反応して希土類成分が炭化するのを抑制できることを確認した。粉末中にバインダーや潤滑剤として多量の有機成分が含まれるときに、粉末と有機成分との反応を極力抑えるために、焼結温度以下の温度で加熱中に水素を流気させる従来技術（非特許文献２）が、本発明における、粉末とモールドとの反応を抑制するために有効なことを見出した。【００１８】
これらの樹脂に、メチルスチレン、メタクリル酸メチル、アクリル酸メチル、イソブチルなどの熱分解性有機高分子や、ナフタリン、カンファーなどの昇華性物質を混ぜて、樹脂の易熱分解化を図り、焼結中の樹脂の消耗を早めて、焼結工程の生産性を改善することができる。また、モールドを構成する樹脂の易熱分解化により、樹脂成分と希土類磁石合金粉末との反応を抑えて、焼結磁石用合金粉末の汚染を軽減できる。【００１９】
焼結用モールドの素材である樹脂中に焼結温度でも融解しない固体物質の粉末や繊維からなるフィラーを混練しておくと、合金粉末が焼結温度で焼結するとき、このフィラーが隣同士の焼結体の溶着を防止する。溶着防止のためのフィラーとしては、炭素粉末やアルミナ、Ｂ４Ｃ、ＢＮ、希土類の酸化物、フッ化物、酸フッ化物などのセラミック粉末が適当である。【００２０】
薄板状焼結体は、焼結中に焼結炉の振動などで、隣の焼結体に倒れかかって斜めになり、もたれ合うことがある。斜めになり、もたれ合うと、焼結中あるいは焼結終了後でも高温状態にある間に、重力により薄板焼結体がたわむことがある。このようなことが起こると、できあがった焼結体は歪んだ不良品になってしまう。
樹脂モールドの樹脂中に球状のセラミック粉末などを混練しておくと、このような不良品の発生を防ぐことができる。焼結までの昇温中に樹脂が蒸発や分解により消失しても、球状のセラミック粉末は隣同士の焼結体の間に残留し、焼結体間の空隙に落下して下部の空隙を埋める。このためこの方法を用いれば、薄板焼結体同士のもたれ合いを防止できる。その結果、薄板焼結体の焼結過程でのたわみを防止できる。【００２１】
なお、混練しておくセラミック粉末は、球状に限定されない。樹脂に添加して樹脂の性質を改善するために、多種多様のフィラーを用いうる。これらのフィラーの中で、焼結温度でも融解しないセラミック製や炭素製の無定形、球状、針状、あるいは板状フィラーが、本発明の目的に使用できる。フィラーとして、希土類合金と高温で反応しにくい、ＢＮやＢ４Ｃあるいは、希土類の酸化物、フッ化物、酸フッ化物の粉末も好適に用いることができる。【００２２】
モールドの素材である樹脂にフィラーを混ぜると、焼結中に発生する樹脂分解ガス発生量を低減させ、それにより、焼結体の密度を向上させ、焼結磁石の磁気特性を高めるという第２の効果を生じる。
モールドに希土類合金粉末を充填して、磁界中配向後焼結するとき、焼結温度に達するまでに樹脂が分解して排出される。このとき、樹脂が分解して発生する有機ガスと希土類合金粉末が反応し、合金粉末が炭化あるいは酸化されて汚染される。さらにモールド表面付近では、溶融した樹脂が直接希土類合金粉末と接触し希土類合金粉末を強く汚染する。これらの合金粉末の汚染は、焼結工程において焼結体の高密度化の障害になり、また焼結磁石の磁気特性を低下させる。
樹脂分解ガスによる合金粉末の汚染を極力低減させるためには、モールドの素材である樹脂にできるだけ多くのセラミック粉末などのフィラーを混ぜ、樹脂の絶対量を減らしておけばよい。【００２３】
樹脂分解ガスによる合金粉末の汚染を極力低減させるためには、モールド中のフィラーの体積分率をできるだけ大きくして、樹脂の体積分率をできる限り小さくすることが望ましい。しかしあまり樹脂の体積分率を低下させると、モールドの機械的強度が低下し、モールドに希土類合金粉末を充填したり、磁界中配向したりするさいモールドが破損する。また、樹脂分が低下すると、モールドを射出成形法などで作製するとき、モールドを構成する材料の金型への注入や成形が困難になる。モールド中のフィラーの体積分率は４０％以上が望ましく、６０％以上がさらに望ましい。モールドがフィラーと樹脂の中実体（Ｆｕｌｌ  ｄｅｎｓｅ  ｓｕｂｓｔａｎｃｅ）であれば、フィラーの体積分率の上限は８０％程度である。しかし、フィラー粒子同士が樹脂により接着されているだけで、粒子間の空隙が樹脂で埋められていない状態では、フィラーと樹脂の占める体積の合計に対するフィラーの体積分率は９０％にもなりうる。モールドの機械的強度の限界から、モールド中におけるフィラーの体積分率の上限は９５体積％である。【００２４】
焼結工程中での希土類合金粉末の汚染は、モールド表面付近のフィラーの体積分率を上げることでより低減できる。モールドの表面付近のフィラーの体積分率を上げるには、モールド作製後にモールド表面にフィラーを塗布してもよい。あるいはモールドの射出成形のさい、モールド作製用の金型表面に離形剤とともにフィラーを塗布して樹脂モールドを作製すれば、表面付近にフィラーが高濃度に存在する樹脂モールドが得られる。【００２５】
本発明の方法で希土類磁石を作製するとき、焼結中に樹脂から発生する有機ガスによる希土類合金粉末の上述した汚染を極力低減するため、モールドの底を除去してもよい。底を除去したモールドを、以下底なしモールドと呼ぶ。
底がなければ、底を構成する樹脂からの有機ガス発生が起こらない。
また、モールドの側壁や仕切り板から発生する有機ガスは、仕切り板や側壁の表面に沿って移動し、各所の隙間からモールド外に拡散する。モールドの底が密封されていると、それだけ隙間が少ないので有機ガスのモールド内からの拡散が阻害される。モールドの底を除去すれば、それだけ有機ガスが拡散する隙間が増加する。【００２６】
底なしモールドを使用すれば、ゆがみが極めて小さく、磁気特性が極めて高い、希土類焼結磁石の生産が可能になる。なお、この効果は底が全くないモールドでなくても、底の一部に穴を設けるだけでも、ある程度の効果が期待できる。【００２７】
底なしモールドに合金粉末を充填する際には、底なしモールドに底台板を取り付けておく必要がある。焼結体は、焼結後底台板に軽く接着されて、多少の振動があっても底台板の上に安定に立っている。このため、焼結体が薄くて背が高いものであっても、焼結中に焼結体が隣の焼結体にもたれかかって曲がることは起こらない。このような効果を発揮する底台板としては、炭素製、Ｂ４Ｃ、あるいはＢＮの板が有効であることを確認した。【００２８】
樹脂とフィラーの混合物より作製されたモールドは、焼結により樹脂は消耗しフィラーは残る。このときフィラーは粉末状態になっているので、吸引等により回収し、洗浄し、再利用することができる。再利用すれば、希土類磁石の生産に伴う廃棄物が減少する。【００２９】
希土類焼結磁石にはＮｄ−Ｆｅ−Ｂ焼結磁石とＳｍ−Ｃｏ系焼結磁石がある。これまで述べたことは両者に適用できる。Ｓｍ−Ｃｏ系焼結磁石の場合は、焼結モールドに充填するＳｍ−Ｃｏ合金粉末を真密度の４０％以上とすることが好ましい。この充填密度にまで充填し、磁界配向後焼結すれば、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ焼結磁石と同様に焼結中に消耗する焼結モールドを用いてＳｍ−Ｃｏ系焼結磁石を得ることができる。
Ｓｍ−Ｃｏ系焼結磁石用合金粉末の焼結温度は、１２００℃にも達する高温である。そのため、従来の非消耗モールドを用いる従来のプレスなし法（ＰＬＰ法）では、どのような材料でモールドを作っても、モールドの損傷が激しすぎて量産技術としての適用が困難である。本発明の使い捨て、消耗モールド式ＰＬＰ法では、焼結温度が高いことは全く問題にならない。本発明の、使い捨て、消耗モールドを用いるＰＬＰ法はＮｄ−Ｆｅ−Ｂ焼結磁石にもＳｍ−Ｃｏ焼結磁石にも、量産技術として適用可能である。【００３０】
希土類焼結磁石は自動車や電気製品に使われるため、ある１つの型の希土類焼結磁石の典型的な生産量は数十万個から数百万個である。そのため本発明に係る焼結モールドは多数の成形品を効率よく作製できる射出成形法、真空成形法、あるいは圧空成形法によって作製されることが望ましい。これらの樹脂成形法では最初の金型が高価であるが、希土類磁石の大量生産に対応して、１つの金型で樹脂モールドを大量に作製すれば、希土類焼結磁石生産費用全体に占める金型費用と樹脂材料費および樹脂成形工程費用の合計はきわめて小さくなる。【００３１】
焼結モールドを繰り返し使用する従来法では、機械的強度の確保のため、焼結モールド各部の板厚を著しく小さくすることはできなかった。しかし樹脂はきわめて成形性が良く、かつ室温付近では機械的強度も十分高いので、モールドの容器部分や仕切り板部分を薄くすることができる。これらの厚さを１ｍｍ以下に、さらには、０．５ｍｍ以下にすることも可能である。このように薄くしても粉末充填時や粉末配向時に容器部分や仕切り板部分にかかる応力に十分耐えられる。
焼結モールドは射出成形法などの生産性の高い樹脂成形法で作製するので、モールドとその仕切り板は同一の樹脂で一体的に製造される。【００３２】
モールドを樹脂で作製し、かつモールドの仕切り板を薄くしておくと、仕切り板で区切られた各空洞に粉末を均一に充填することが容易になることを発見した。仕切り板が厚いと、仕切り板上部に粉末が乗ることを避けるために、一つ一つの空洞ごとに粉末を均一に充填することが必要で、多数個の空洞をもつモールドでは、充填量のばらつきは不可避である。しかし、仕切り板が薄いと、一つのモールドに形成された多数個の空洞全体の上部の空間に囲いを設けて、この囲いに粉末を均一に充填して、その後、振動やタッピングにより高密度化して、すべての空洞に、所定の充填密度まで、粉末を均一に充填することができる。こうすると、囲いで囲まれた一つの空間に粉末を均一に充填することにより、すべての空洞に均一に粉末を充填することができる。一つの大きい空間に均一に粉末を充填することのほうが、小さい多数個の空洞に別々に充填して、空洞ごとの充填量のばらつきを小さくすることのほうが困難なのは当然である。空洞ごとの充填量のばらつきを小さくすることができれば、焼結後の焼結体の寸法ばらつきを小さくすることができ、焼結後の機械加工を最小限にできる。このように多数個の空洞に同時に粉末を充填できて、かつ空洞間の充填ばらつきを小さくできるのは、樹脂製のきわめて薄い仕切り板を持つモールドが使用できるからである。仕切り板の厚さは１ｍｍ以下が好ましく、０．５ｍｍ以下がさらに好ましい。仕切り板の機械的強度の限界から、仕切り板の厚さの限界は０．１ｍｍである。【００３３】
樹脂製モールドは使い捨てであるから、モールド使用後のモールドの保守管理にかかる費用を節減できる。また、生産を休止しているとき、従来のＰＬＰ法では、つぎに生産が始まるまで、多量に作ったモールドを保管しておかなければいけない。多量のモールドの保管には大きな保管場所が必要である。しかし本発明の使い捨てモールドによるＰＬＰ法では、樹脂製モールドを作るための金型だけを保管しておくだけで良い。金型の保管には大きな保管場所は不要であり、従来のＰＬＰ法に比べてモールドの保管費用の低減ができる。【００３４】
上述のように樹脂製モールドを用い希土類焼結磁石を製造すると、その製造原価を従来法より著しく低下させることができる。この方法により多数個同時焼結により、長方形平板品、異形形状平板品、湾曲したセグメント状平板品などの板状品を効率よく生産できる。
【発明の効果】
【００３５】
希土類焼結磁石の製造において使い捨ての樹脂製焼結モールドを用いれば、繰り返し使用の場合に必要な機械的強度が要求されなくなる。その結果、焼結モールドの壁や仕切り板の厚みを小さくでき、希土類焼結磁石用合金粉末を焼結モールドの複数の空洞に一様に充填するのが容易となる。また、壁や仕切り板の厚みを小さくできると製造装置単位面積あたりの焼結体の製造個数を増加でき、生産効率が上昇する。【００３６】
樹脂製の焼結モールドは、常温では合金粉末の充填やその磁界中配向に必要な十分な強度を有し、一方焼結温度に達する前に消耗し、使い捨てとなる。焼結モールド中に充填される粉末の充填密度を一定値以上に高くしておけば、従来の技術常識に反し、焼結体の形状が焼結中や焼結後に崩れることはない。【００３７】
焼結モールドの素材である樹脂に焼結温度でも融解しない固体物質からなるフィラーを混練しておくことにより、焼結体の厚みが薄い場合でも、焼結中や焼結後の焼結体の転倒や融着を防止できる。さらに、フィラーを存在させることにより、樹脂を用いたことによる悪影響を減少させることができる。モールドの内表面付近でのフィラーの体積分率を上げることにより、モールドの強度を保ちつつ樹脂の悪影響を避けることができる。【００３８】
焼結モールドを底なしとすることにより、分解生成ガス等による樹脂からの悪影響をさらに低減できる。【００３９】
樹脂製の焼結モールドは射出成形法、真空成形法、圧空成形法により容易に安価に大量生産できる。樹脂製の使い捨て焼結モールドの採用により、希土類焼結磁石の製造コストを大幅に下げることができる。【００４０】
本発明は、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ焼結磁石とＳｍ−Ｃｏ系焼結磁石の双方に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
図１は、平板用モールドの一例の斜視図である。
図２は、平板用モールドとガイドセットの一例の図である。
図３は、セグメント用モールドの一例の斜視図である。
図４は、ＶＣＭ用モールド（扇形）の一例の斜視図である。
図５は、焼結後の転倒防止手段の図である。
図６は、底なしモールドの一例の斜視図である。
図７は、底なしモールドの一例の断面図である。
図８は、底なしモールドと粉末充填セットの一例の図である。
図９は、底なしモールドの磁界配向セットの一例の図である。
図１０は、底なしモールドの焼結中のセットの一例の図である。
図１１は、底なしモールドを用いたときの焼結後の状態の一例の図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０    希土類磁石合金粉末
１１    ガイド
１２    モールド
１３    モールド支持箱
１４    焼結体
１５    タルク
１６    底なしモールド
１７    底台板
１８    モールド蓋
【発明を実施するための形態】
【００４３】
本発明の実施例を以下に示すが、本発明は実施例に限定されるわけではない。また、各実施例において、焼結用モールドは個別的に試作した場合もあるが、大量生産の場合は射出成形法、真空成形法、あるいは圧空成形法により多数製作されるべきことは当然である。
【００４４】
希土類焼結磁石としてはＮｄ−Ｆｅ−Ｂ焼結磁石の他にＳｍ−Ｃｏ系焼結磁石がある。以下の実施例において、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ焼結磁石の結果は、技術的にはＳｍ−Ｃｏ系焼結磁石にも適用できる。
【００４５】
（合金微粉末の作成）
組成（重量分率）が３１．５％Ｎｄ，０．９９％Ｂ，０．１％Ｃｕ，０．２５％Ａｌ，残部Ｆｅであるストリップキャスト合金に水素を吸蔵させて水素解砕を行いＮｄＦｅＢ焼結磁石用合金粗粉末を得た。この粗粉末を窒素ガスによるジェットミルにより粉砕してＮｄＦｅＢ焼結磁石用合金微粉末を作製した。この微粉末の粒子サイズをレーザー回折・散乱法により測定した。平均粒径はＤ５０＝５．２μｍであった。この微粉末にステアリン酸亜鉛を０．１重量％添加して、ミキサーで攪拌混合した。以下、実施例１〜８において、この微粉末を用いて焼結磁石の作製を行った。
【実施例１】
【００４６】
厚さ０．５ｍｍのアクリル樹脂シートを貼り合わせて、図１に示す平板状希土類焼結磁石用焼結モールドを作製した。このモールドは、粉末が充填される直方体形状の５つの空洞をもち、０．２ｍｍの厚さの仕切り板によって仕切られている。各空洞の深さは３５．７ｍｍ、開口部長手方向の辺の長さは４７．６ｍｍ、開口部短い方向（仕切板に垂直な方向）の辺の長さは９．４ｍｍであった。図２に示すように、モールド１２を外部から保持するモールド支持箱１３と、支持箱上面に粉末充填に必要なガイド１１を設置した。【００４７】
ガイド１１の上部から、上述した希土類焼結磁石用合金微粉末２７１．６ｇをモールド１２に充填した。希土類焼結磁石用合金微粉末は、充填直後は図２の灰色の部分に示されるように、ガイド１１上端近くまで達していた。このときの充填密度は約２ｇ／ｃｍ３であった。モールドをモールド支持箱ごと振動させ、振動させつつガイド上部から粉末を軽く押しつけると、粉末のレベルはモールド上端まで下がった。このとき、各空洞に充填された粉末の充填密度は３．４ｇ／ｃｍ３であった。
その後、ガイドを取り去り、モールド上部に蓋を取り付けた。粉末が充填され蓋をされたモールドを、モールド支持箱を取り付けたまま磁界配向用コイルの中に入れ、仕切板に垂直な方向に５Ｔのパルス磁界を印加した。磁界配向後、モールド支持箱を取り外した。【００４８】
希土類焼結磁石用合金微粉末が充填されたモールド１２を、蓋をしたまま、厚さ３ｍｍのステンレス板（焼結台板）の上に乗せて焼結炉に入れた。全体を真空排気後、焼結炉の昇温を開始した。昇温開始と同時に焼結炉内に水素を導入し、水素圧力を約１Ｐａに維持するように、ポンプ排気速度と水素導入量を調整しつつ、３℃／分の昇温速度で５００℃まで昇温した。水素圧力１Ｐａの雰囲気中、５００℃で１時間保持したあと水素の供給を止めた。ターボ分子ポンプで排気しながら、５℃／分の昇温速度で８００℃まで昇温し、８００℃で１時間保持したあと、再び５℃／分の昇温速度で１０５０℃まで昇温した。１０５０℃で２時間保持したあと加熱をやめ、炉の中で室温まで冷却した。【００４９】
焼結炉から焼結体を焼結台板ごと静かに取り出した。モールドは完全に消失していた。５個の焼結体は焼結台板の上に倒れることなく、一定間隔で整列していた。焼結体の重量は５個ともきわめてよく揃っていることを確認した。【００５０】
図１に示すモールドを使用して行った上述の実験により、次のことを確認した。
（１）図２のように、複数の空洞に同時に給粉しても、機械的振動と軽荷重の押し込みにより、各空洞に高密度粉末充填状態を同時に、かつ高い能率で実現できた。各空洞を分ける仕切板が薄く、仕切り板上部に粉末が残って、各空洞への粉末の振り分けに支障をきたすことがないことを確認した、各空洞に振り分けられた粉末量は均一で、そのため、焼結後、空洞間で焼結体の重量および寸法は極めてよく揃っていることを確認した。
（２）モールドが焼結完了前に消耗しても、充填されていた粉末が飛散したり、型崩れが起こったりするようなことは全くなかった。焼結前にモールド容器が消耗することにより懸念される焼結体の形状欠損は起こらなかった。
【実施例２】
【００５１】
図３のようなアークセグメント用モールド、および図４のようなＶＣＭ用モールドを、厚さ０．２ｍｍのスチレン製フィルムを貼り合わせて作製した。セグメント用モールドによって作られる希土類焼結磁石は曲面を有しており、モータや発電機のロータ外周に取り付けて用いられる。ＶＣＭモールドによって作られる希土類焼結磁石は平面ではあるがその上下が曲線となっており、ハードディスクドライブ中で磁気ヘッドを駆動するボイスコイルモータ（ＶＣＭ）に使われる。この２種類の形状は、実施例１で作製した長方形断面の板状形状と合わせて、希土類磁石として最もよく用いられる形状である。【００５２】
図３のアークセグメント用モールド及び図４のＶＣＭ用モールドに図２と同様の構成のモールド支持箱とガイドを取り付け、実施例１と同じ希土類焼結磁石用合金微粉末をモールドの各空洞に充填密度３．４ｇ／ｃｍ３になるように充填した。その後ガイドを取り外し、モールドに蓋をした。粉末が充填されたモールドを、モールド支持箱を取りつけたまま、磁界配向コイルに入れ、モールドの仕切り板に垂直な方向に５Ｔのパルス磁界を印加した。セグメント用モールドでは磁界印加方向は、仕切り板の中央において、仕切り板に垂直な方向である。磁界配向後、モールド支持箱と蓋をつけたまま焼結台板に乗せて焼結炉に入れ、実施例１と同じ焼結条件で焼結を行い、焼結体を取り出した。どちらの形状の焼結体も、焼結台板の上に整列した状態で焼結されていた。アークセグメント用モールド、およびＶＣＭ用モールドによって、アークセグメント形状、およびＶＣＭ形状のＮｄ−Ｆｅ−Ｂ焼結磁石が作製できることを確認した。
【実施例３】
【００５３】
図１の平板用モールドと、仕切り板の枚数は変えずに垂直な方向の長さを半分にし、他の寸法はすべて同じとした平板用モールドを、タルクを４０重量％含む厚さ０．２ｍｍのアクリル樹脂フィルムを用いて作製した。タルクの平均粒径は１０μｍである。このモールドを使用して、実施例１と同じ条件で粉末充填と磁場中配向を行った。その後モールド支持箱と蓋を取りつけたまま焼結台版に乗せて焼結炉に入れ、実施例１と同じ焼結条件で焼結してＮｄ−Ｆｅ−Ｂ焼結磁石を作製した。できあがった焼結体の寸法は、実施例１の時の平板焼結体の厚さがちょうど半分で、他の寸法は実施例１で作製した焼結体の寸法と全く同じであった。上述したようにモールドを樹脂とタルクで作製したので、焼結過程で、分解や蒸発により樹脂は消耗してなくなるが、タルクは消失せずに残り、焼結体のあいだの空間の下部に落下して、薄い焼結体の転倒を防止する働きをすることを確認した。【００５４】
比較例として、上述の実験と同じ実験を、タルクを含まないアクリル樹脂を用いて作製した平板用モールドを使用して行った。それぞれの焼結体は、隣の焼結体にもたれ合っていた。もたれ合ってくっつき合っている焼結体や、重力でたわんでしまっている焼結体ばかりで、焼結台板上にきちんと立っていて、変形のない焼結体は皆無であった。
このように、樹脂のみで作製したモールドを用いて薄い平板状焼結体を作製すると、焼結中に焼結炉の振動などにより焼結体が転倒することがあり、あるいは隣の焼結体にもたれかかって焼結体が曲がることがあることが確認された。この実験により、薄い平板状焼結体を作製するときは、モールドの素材樹脂中に焼結により消失しない物質を含めておくことが有用なことが確認された。
【実施例４】
【００５５】
実施例３と同じモールドを用いて、実施例３と同じ粉末充填、磁場中配向を行った。図５（ａ）はモールドに粉末を充填した状態の断面図を示している。その後、焼結時のモールド支持箱の側壁と底面が全て必要か検討するため、モールドの仕切り板と垂直な側の側壁を除去し、仕切り板と平行な側の側壁と底面を残した。モールドに蓋をつけた状態で焼結台板に乗せて、焼結炉に入れた。この状態で、実施例３と同じ条件で焼結した。焼結後、静かに焼結台板ごと品物を取り出したところ、実施例３のときと同様、５個の焼結体が整列して歪みもなかった。図５（ｂ）はこの状態の側面図若しくは断面図を示している。焼結体１４は、転倒防止の働きをするタルク１５に支えられていた。転倒防止の効果が効を奏していることが確認された。
極めて薄い板状焼結体を作製するとき、焼結体の転倒防止のためにモールド支持箱のモールド仕切り板に平行な側壁は必要であるが、モールド支持箱のモールド仕切り板に垂直の側の側壁は除去してもよいことが本実施例により確認された。
【実施例５】
【００５６】
図１の平板状希土類焼結磁石用焼結モールドを、プレス成形法により、カンファーのみ、および４０体積％と６０体積％のＢＮを含む、カンファーとＢＮの混合物からなる３種類のモールドを作製した。モールド側壁、底板、および仕切り板の厚さは０．５ｍｍとした。この３種類のモールドは粉末が充填される直方体形状の５つの空洞をもち、０．５ｍｍの厚さの仕切り板によって仕切られている。モールド側壁および底板の厚さも０．５ｍｍである。各空洞の深さは３５．７ｍｍ、開口部、長手方向の辺の長さは４７．６ｍｍ、開口部短い方向（仕切板に垂直な方向）の辺の長さは９．４ｍｍであった。図２に示すように、モールドを外部から保持するモールド支持箱と、支持箱上面に粉末充填に必要なガイドを設置した。【００５７】
ガイドの上部から、上述したＮｄＦｅＢ焼結磁石用合金微粉末２７１．６ｇをモールドに充填した。ＮｄＦｅＢ焼結磁石用合金微粉末は、充填直後は図２の灰色の部分に示されるように、ガイド上端近くまで達していた。このときの充填密度は約２ｇ／ｃｍ３であった。モールドをモールド支持箱ごと振動させ、振動させつつガイド上部から粉末を軽く押しつけると、粉末のレベルはモールド上端まで下がった。このとき、各空洞に充填された粉末の充填密度は３．４ｇ／ｃｍ３であった。
その後、ガイドを取り去り、モールド上部に蓋を取り付けた。粉末が充填され蓋をされたモールドを、モールド支持箱を取り付けたまま磁界配向用コイルの中に入れ、仕切板に垂直な方向に５Ｔのパルス磁界を印加した。磁界配向後、モールド支持箱を取り外した。
ここまでは実施例１と同じ手続である。【００５８】
希土類焼結磁石用合金微粉末が充填されたモールドを、蓋をしたまま、厚さ３ｍｍの炭素製板（焼結台板）の上に乗せて焼結炉に入れた。全体を真空排気後、焼結炉の昇温を開始した。１１℃／時の昇温速度で３５０℃まで昇温した。続いて５℃／分の昇温速度で８００℃まで昇温し、８００℃で１時間保持したあと、再び５℃／分の昇温速度で１０３５℃まで昇温した。１０３５℃で４時間保持したあと加熱をやめ、炉の中で室温まで冷却した。実施例１の場合とは異なり、この時は焼結炉中に水素は入れていない。【００５９】
焼結炉から焼結体を焼結台板ごと静かに取り出した。モールドは完全に消失していた。５個の焼結体は焼結台板の上に倒れることなく、一定間隔で整列していた。焼結体はどれもゆがみは全くなく、寸法および重量は５個ともよく揃っていることを確認した。
図１に示すモールドを使用して行った上述の実験により、次のことを確認した。
（１）図２のように、複数の空洞に同時に給粉しても、機械的振動と軽荷重の押し込みにより、各空洞に高密度粉末充填状態を同時に、かつ高い能率で実現できた。各空洞を分ける仕切板が薄く、仕切り板上部に粉末が残って、各空洞への粉末の振り分けに支障をきたすことがないことを確認した、各空洞に振り分けられた粉末量は均一で、そのため、焼結後、空洞間で焼結体の重量および寸法は極めてよく揃っていることを確認した。
（２）モールドが焼結完了前に消耗しても、充填されていた粉末が飛散したり、型崩れが起こったりするようなことは全くなかった。焼結前にモールド容器が消耗することにより懸念される焼結体の形状欠損は起こらなかった。
（３）焼結モールドをカンファーのみで作製すれば、焼結に際し焼結炉に水素を入れなくても問題がなかった。【００６０】
上述の実験により作製された焼結体を真空中で８００℃に加熱し、１時間保持したあと室温まで急冷し、その後また真空中で５００℃まで加熱して、１時間保持したあと室温まで急冷した。このような熱処理を施した焼結体から、磁極面７ｍｍ角で、磁化方向５ｍｍ厚さの試料を切り出して、パルス磁化測定器で磁気特性を測定した。この実験を５回繰り返して、作製した試料の焼結体密度、および熱処理後の試料の保磁力を平均した結果を表１に示す。【００６１】
【表１】
2015012412.tif 000003
【００６２】
本実施例から、本発明により作製されるＮｄ−Ｆｅ−Ｂ焼結磁石の焼結体密度と焼結体の保磁力に、モールド材料が影響を与えると結論できる。モールド材料として、無機のフィラーであるＢＮ成分が多いほど、そのモールドによって作製されるＮｄ−Ｆｅ−Ｂ焼結磁石の焼結体密度、および焼結体保磁力が高くなる。焼結体の密度と保磁力はＮｄ−Ｆｅ−Ｂ焼結磁石の品質管理上最重要の管理項目である。表１により、高い焼結体密度及び高い焼結体保磁力を有する希土類磁石を作製するために、使用されるモールド材料中に無機フィラー分は４０％以上が好ましく、６０％以上がさらに好ましいことが分かる。
【実施例６】
【００６３】
実施例５のカンファー１００％のモールドの空洞内面に平均粒径５μｍのＢＮ粉末を刷毛で塗布した。このＢＮ粉末を塗布したカンファー１００％のモールドを使って、実施例５と同じ実験を行った。この実験を５回繰り返して、作製された焼結体の焼結体密度及び保磁力の平均値が、表１のＢＮ体積％が４０％の時の結果とほぼ同等であることを確認した。モールド内面にフィラーを塗布することにより、樹脂の分解ガスによるＮｄ−Ｆｅ−Ｂ合金粉末の汚染が軽減された。
【実施例７】
【００６４】
図１の平板状空洞を持つモールドと図３のアークセグメント状空洞を持つモールドを、ＰＶＡ、Ｂ４Ｃ、ＢＮと水の混合物を用いて射出成形法により作製した。射出成形後、これらのモールドを７５℃で１日加熱して、水分を蒸発させた。乾燥後のモールド材質の組成は、ＰＶＡ１０体積％、Ｂ４Ｃ８５体積％、ＢＮ体積５％である。その後、機械研磨により、形状と寸法を整えることにより、側壁および仕切り板の厚さ０．３ｍｍ、底板の厚さ０．１ｍｍの平板状空洞、およびアークセグメント状空洞をもつ、図１および図２のモールドを作製した。【００６５】
これらのモールドに図２に示すように、ポリアセタール製のモールド支持箱とガイドを取り付けた。ガイドの上部から、実施例５で使用した粉末と同じＮｄＦｅＢ焼結磁石用合金微粉末をモールドに充填した。ＮｄＦｅＢ焼結磁石用合金微粉末は、充填直後は図２の灰色の部分に示されるように、ガイド上端近くまで達していた。このときの充填密度は約２ｇ／ｃｍ３であった。モールドをモールド支持箱ごと振動させ、振動させつつガイド上部から粉末を軽く押しつけると、粉末のレベルはモールド上端まで下がった。このとき、各空洞に充填された粉末の充填密度は３．４ｇ／ｃｍ３であった。その後、ガイドを取り去り、モールド上部に蓋を取り付けた。粉末が充填され蓋をされたモールドを、モールド支持箱を取り付けたまま磁界配向用コイルの中に入れ、仕切板に垂直な方向に５Ｔのパルス磁界を印加した。磁界配向後、モールド支持箱を取り外した。【００６６】
ＮｄＦｅＢ焼結磁石用合金微粉末が充填されたモールドを、蓋をしたまま、厚さ３ｍｍの炭素製板（焼結台板）の上に乗せて、それぞれ別の焼結炉に入れた。全体を真空排気後、焼結炉の昇温を開始した。３℃／分の昇温速度で５００℃まで昇温した。続いて５℃／分の昇温速度で８００℃まで昇温し、８００℃で１時間保持したあと、再び５℃／分の昇温速度で１０３５℃まで昇温した。１０３５℃で４時間保持したあと加熱をやめ、炉の中で室温まで冷却した。【００６７】
２つの焼結炉から焼結体を焼結台板ごと静かに取り出した。モールドは完全に消失していた。それぞれのモールドから作製した、それぞれ５個の焼結体は焼結台板の上に倒れることなく、一定間隔で整列していた。焼結体はどれもゆがみはなく、寸法および重量はそれぞれ５個ともよく揃っていることを確認した。焼結体は高密度で、平均７．５３ｇ／ｃｍ３に達していた。磁気特性も次のように高特性が得られた。
Ｂｒ＝１４．１ｋＧ
ＨｃＪ＝１２．４ｋＯｅ
（ＢＨ）ｍａｘ＝４８ＭＧＯｅ
【実施例８】
【００６８】
図６に示すような底のないモールド（底なしモールド）を作製した。この断面を図７に示す。本モールドは、平均粒径２０μｍのＢ４Ｃ（炭化ホウ素）と平均粒径１０μｍのＢＮ（窒化ホウ素）とＰＶＡと水を混錬した混錬物から、射出成形と機械研磨を併用して作製した。このモールドの射出成形、加熱乾燥後の組成は、Ｂ４Ｃ６０体積％、ＢＮ３０体積％、ＰＶＡ１０体積％である。仕切り板およびモールド側壁の厚さは０．５ｍｍである。【００６９】
底なしモールドに粉末を充填する際は底台板１７を取り付ける必要があり、その粉末充填セットを図８に示す。この粉末充填セットにより、上部の開口部から、仕切り板で区切られたすべての空洞に粉末を同時に充填することが、本発明の特徴である。仕切り板の厚さが薄いので、このように粉末をすべての空洞に同時に充填しても、仕切り板の上端に粉末が乗って空洞への粉末充填が妨げられることがない上に、仕切り板の上端に粉末が少量乗ったままふたをしても、仕切り板は焼結中に消耗するので、空洞中に作られる焼結体の形成にはなんら影響しないことを確認した。モールドが消耗しない従来のＰＬＰ法（特許文献１）では仕切り板上端に乗った粉末があると、焼結体は、仕切り板に引っ張られて変形する。【００７０】
図８の粉末充填セットにより、粉末をモールド上端まで充填したあと、図９のようにモールドに蓋１８をして、磁界を図９の矢印の方向に印加して、モールド内の粉末を配向した。その後、図１０のように、モールド上下に蓋１８と底台板１７を付した状態で、充填され配向された粉末を保持したモールドを焼結炉に入れた。ここで、図１０の焼結のときと、図９の磁界印加のときとで、蓋と底台板は同じものである必要はない。磁界配向後、これら両方または片方の板を必要に応じて取り替えることができる。図８の粉末充填セットにより、実施例５と同じＮｄＦｅＢ合金粉末を充填密度３．４ｇ／ｃｍ３に充填した。図１０の焼結のとき、モールド蓋と底台板は厚さ３ｍｍの炭素板を使用した。焼結は実施例６と同じ条件で行った。【００７１】
焼結後、焼結体１９は図１１のように、モールド底板上に立った状態で、焼結炉から引き出された。図１１ではモールドの仕切り板と側壁は破線で示されている。これは、焼結工程後には、これらは形が崩れてしまうことを示している。仕切り板と側壁が崩れてしまうと、これらによって支えられている、モールドの蓋１８も焼結体の上に落下するが、図１１では、焼結前の状態のままに描かれている。実際の工程では、モールドの蓋は、焼結前に除去することもできる。このような焼結工程の後で、本実施例で分かったことは、焼結体１９は軽くモールド底板に接着されており、多少の振動では、焼結体は倒れないで、モールド底板上に安定に立っていることである。この現象を利用して、薄くて背の高い平板上希土類磁石を、本発明で安定して生産できる。この現象が起こらないと、背の高い薄板製品は、焼結中に互いにもたれあって、曲がってしまう。実施例３で示したように、モールドに含まれていた、セラッミック粉末が薄板焼結体間に落下して、倒れ掛かるのを防止することも可能である。しかし本実施例のように、焼結体とモールド底板との軽い接着効果を利用して、薄板焼結体の倒れ掛かりを防止することも、生産技術として有力な方法である。【００７２】
本実施例では、２０個のモールドを作製して、多数個同時焼結テストも実施した。その結果、本実施例で作製された１００個の焼結体は、いずれも密度７．５４ｇ／ｃｍ３に達し、変形やゆがみが全くなく、寸法ばらつき、重量ばらつきも極めて小さかった。磁気特性は平均、下記の通りであった。
Ｂｒ＝１４．２ｋＧ
ＨｃＪ＝１２．６ｋＯｅ
（ＢＨ）ｍａｘ＝４９ＭＧＯｅ【００７３】
本実施例の方法は、次のような利点を持っている。
（１）焼結中にモールドから発生する有機ガスがモールド上端および下端からそれぞれモールドふたおよびモールド底板との隙間を通って逃散しやすいので、有機ガスによる希土類合金粉末の汚染が低減される。そのため、このような底なしモールドによって作製される希土類磁石は、多数個同時焼結しても、底があるモールドを使って作製される同じ磁石と比べて、焼結中の変形が少なく、焼結によって高密度になり、かつ高い磁気特性を示す。
（２）焼結中にモールド底板と焼結体の軽い接着効果によって、背の高い焼結体でも、焼結後安定に底板上に立っているので、焼結体の倒れ掛かりによる曲がりや変形を防止できる。
【実施例９】
【００７４】
（Ｓｍ−Ｃｏ系焼結磁石の例）
重量比で１５％Ｆｅ、８％Ｃｕ、２５．５％Ｓｍ、１．５％Ｚｒ、５０％Ｃｏの合金を高周波溶解法で作製して、ブラウンミルによる粗粉砕と、窒素ガスによるジェットミル粉砕により、レーザー回折法により測定した粉砕粒径５μｍのＳｍ−Ｃｏ−Ｆｅ−Ｃｕ−Ｚｒ合金微粉末を作製した。
平均粒径２０μｍのＢＮ（窒化ホウ素）８５体積％とＰＶＡ１５体積％からなる図６と同様の底なしモールドを作製した。仕切り板およびモールド側壁の厚さは０．５ｍｍである。図８と同様の粉末充填セットにより、上述のＳｍ−Ｃｏ−Ｆｅ−Ｃｕ−Ｚｒ合金微粉末を充填密度３．８ｇ／ｃｍ３に充填した。焼結時のモールド底板とモールド蓋は厚さ３ｍｍのＢＮ板を使用した。【００７５】
焼結は真空中で、室温から１２００℃まで１０℃／分の早さで昇温して、１２００℃で２時間保持して、炉内で冷却した。焼結後、焼結体は図１１のように、モールド底板上に立った状態で、焼結炉から引き出された。図１１ではモールドの仕切り板と側壁は破線で示されている。これは、焼結工程後には、これらは形が崩れてしまうことを示している。このような焼結工程の後で、焼結体は軽くモールド底板に接着されており、多少の振動では、焼結体は倒れないで、モールド底板上に安定に立っていた。５個の焼結体は、いずれも密度８．４ｇ／ｃｍ３に達し、変形やゆがみが全くなく、寸法ばらつき、重量ばらつきも極めて小さかった。焼結体をＡｒガス中で再度１２００℃に加熱したあと急冷し、８００℃で３０分、７００℃で３０分、６００℃で１時間、５００℃で２時間、４００℃で６時間の多段時効処理を施した。多段時効処理した後のＳｍ−Ｃｏ−Ｆｅ−Ｃｕ−Ｚｒ磁石の磁気特性は平均、下記の通りであった。
Ｂｒ＝１１．０ｋＧ
ＨｃＪ＝６．７ｋＯｅ
（ＢＨ）ｍａｘ＝２９．６ＭＧＯｅ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図７】
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【国際調査報告】
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