(57)【要約】【課題】酸素量１５００質量ｐｐｍ以下の希土類合金粉末の乾式プレスを行い、酸化耐性に優れたＲ−Ｆｅ−Ｂ系希土類磁石を製造する。【解決手段】本発明のＲ−Ｆｅ−Ｂ系希土類磁石の製造方法は、希土類含有量が２７．５質量％〜３０．５質量％であり、かつ酸素含有量１５００質量ｐｐｍ以下の希土類合金粉末を乾式プレス法によって圧縮成形し、それによって成形体を作製するプレス工程と、前記成形体の表面から油剤を前記成形体に含浸させる工程と、前記成形体を焼結させる工程とを包含する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
希土類含有量が２７．５質量％〜３０．８質量％であり、かつ酸素含有量１５００質量ｐｐｍ以下の希土類合金粉末を乾式プレス法によって圧縮成形し、それによって成形体を作製するプレス工程と、
前記成形体の表面から油剤を前記成形体に含浸させる工程と、
前記成形体を焼結させる工程と
を包含するＲ−Ｆｅ−Ｂ系希土類磁石の製造方法。
【請求項２】
前記希土類合金粉末は、前記成形体を作製するためのプレス装置のキャビティに充填されるまで、酸素濃度２００００体積ｐｐｍ以下の不活性雰囲気ガス中に置かれる請求項１に記載のＲ−Ｆｅ−Ｂ系希土類磁石の製造方法。
【請求項３】
前記成形体を焼結させる前に前記油剤を実質的に除去する油剤除去工程を行い、前記油剤除去工程の後、焼結までの間、前記成形体を大気に接触させない請求項１または２に記載のＲ−Ｆｅ−Ｂ系希土類磁石の製造方法。
【請求項４】
前記油剤除去工程は、減圧下において、１００℃〜６００℃の温度範囲内で０．１〜８．０時間行われる請求項３に記載のＲ−Ｆｅ−Ｂ系希土類磁石の製造方法。
【請求項５】
前記成形体を出し入れするための開口部と前記開口部を閉じ得るシャッターとを備えた含浸槽を用いて含浸工程を実行する請求項１から４の何れかに記載のＲ−Ｆｅ−Ｂ系希土類磁石の製造方法。
【請求項６】
前記含浸工程の後、焼結前に前記成形体を不活性雰囲気中にて焼結台板上に配置する請求項１から５の何れかに記載のＲ−Ｆｅ−Ｂ系希土類磁石の製造方法。
【請求項７】
前記含浸工程の後、焼結前に前記成形体を不活性雰囲気中にて焼結ケース内に収納する請求項１から６の何れかに記載のＲ−Ｆｅ−Ｂ系希土類磁石の製造方法。
【請求項８】
希土類含有量が２７．５質量％〜３０．８質量％であり、かつ酸素含有量１５００質量ｐｐｍ以下であり、
３００時間以上のＰＣＴ試験において、酸化減耗量の絶対値が２．０ｇ／ｍ2以下であるＲ−Ｆｅ−Ｂ系希土類磁石。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、希土類磁石の製造方法に関する。より詳細には、酸素含有量を低減した希土類合金粉末を用いて磁気特性に優れた希土類焼結磁石を製造する方法に関している。
【背景技術】
【０００２】
Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系希土類磁石（ＲはＹを含む希土類元素）は、主にＲ2Ｆｅ14Ｂの正方晶
化合物からなる主相、Ｎｄ等からなるＲリッチ相、およびＢリッチ相から構成されている。Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系希土類磁石では、主相であるＲ2Ｆｅ14Ｂの正方晶化合物の存在比率を増加させれば、その磁気特性が向上する。
【０００３】
Ｒリッチ相は液相焼結させるために最低量は必要であるが、Ｒは雰囲気中の酸素と反応し、Ｒ2Ｏ3なる酸化物を作るため、Ｒの一部は焼結に役立たない部分に消費されてしまう。このため、酸化によって消費される分だけ余分のＲが必要であった。Ｒ2Ｏ3なる酸化物の生成は、雰囲気中の酸素濃度が高いほど顕著になる。そのため、これまでにも粉末作製時における雰囲気中の酸素量を低減させることによってＲ2Ｏ3の生成を抑制し、これによって焼結磁石の磁気特性を向上させることが検討されてきた。
【０００４】
このように、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石の製造に用いるＲ−Ｆｅ−Ｂ系合金粉末の酸素量は少ないことが好ましい。しかしながら、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系合金粉末の酸素量を低減することによって磁石特性を改善する方法は、量産化技術としては実現しなかった。その理由は、酸素濃度を低く管理した環境下でＲ−Ｆｅ−Ｂ系合金粉末を作製し、合金粉末の酸素量を例えば４０００質量ｐｐｍ以下に落とすと、粉末が大気中の酸素と激しく反応し、常温でも数分で発火するおそれがあったためである。また、水素吸蔵法によって粉砕すると合金の希土類リッチ部分から割れていくため、粉砕粉の表面に希土類元素が露出することが多くなる。そのため、よりいっそう発火が生じやすくなる。
【０００５】
従って、磁気特性を向上させるためにはＲ−Ｆｅ−Ｂ系合金粉末中の酸素量を低減することが望ましいことと理解されていても、実際には、含有酸素濃度を低くしたＲ−Ｆｅ−Ｂ系合金粉末を工場などの生産現場で取り扱うことは極めて困難であった。
【０００６】
特に粉末を圧縮成形するプレス工程においては、圧縮に伴う粉末同士の摩擦熱や、成形体取り出し時に粉末とキャビティ内壁面との間で生じる摩擦熱によって、成形体の温度が上昇するため、発火の危険性が高い。この発火を防止する目的で、プレス装置の周辺を非酸素雰囲気とすることも考えられるが、原料の供給や成形体取り出しが困難となるため実用的でない。また、成形体をプレス装置から取り出すごとに、個々の成形体を速やかに焼結すれば、発火の問題は回避できるかもしれないが、それは極めて効率の悪い方法であり、量産化には向いていない。また、プレスから焼結工程までの間、成形体を非酸素雰囲気下で管理することも量産設備では困難である。
【０００７】
なお、プレス工程前の微粉末に対して脂肪酸エステルなどの液体潤滑剤を添加し、粉末の圧縮性または成形性を向上させることが行われている。このような液体潤滑剤の添加によって、粉末粒子の表面には薄い油性被膜が形成されるが、酸素濃度が４０００質量ｐｐｍ以下の粉末の酸化を充分に防止することはできなかった。
【０００８】
以上の理由から、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系合金を粉砕するとき、意図的に雰囲気中へ微量酸素を導入し、それによって微粉砕粉の表面を薄く酸化し、反応性を低下させることが行われている。例えば特許文献１には、所定量の酸素を含有した超音速不活性ガス気流によって希土類合金を微粉砕するとともに、粉砕によって生まれた微粉末の粒子表面に薄く酸化被膜を形成するという技術が開示されている。この技術によれば、大気中の酸素は粉末粒子表面の酸化被膜によって遮断されるため、酸化による発熱・発火が防止できる。
【０００９】
これに対して、特許文献２には、低酸素量のＲ−Ｆｅ−Ｂ系合金粉末を鉱物油等に混合することによってスラリー化し、このスラリーを用いて成形体を作製する技術（湿式成形法）が開示されている。スラリー中の粉末粒子は大気と接触しないため、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系合金粉末の含有酸素量を低くしながら、発熱・発火を防止することができる。
【００１０】
また、特許文献３は、酸素含有量４０００質量ｐｐｍ以下の希土類合金粉末を乾式プレス法によって圧縮成形し、それによって成形体を作製するプレス工程と、成形体の表面から有機溶媒を成形体に含浸させる工程とを開示している。このような工程によれば、希土類元素の酸化が効率的に抑制され、発火を防止できる。
【特許文献１】特公平６−６７２８号公報
【特許文献２】特開平１０−３２１４５１号公報
【特許文献３】特開２００２−８９３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１の技術によれば、粉末粒子の表面に酸化被膜が存在するため、粉末に含有される酸素量は増大してしまうことになる。従って、焼結後の焼結体が含有する酸素量が増加（すなわち、希土類酸化物の量が増加）し、得られる焼結磁石の磁気特性が劣化し得る。
【００１２】
一方、特許文献２の技術には、スラリー状のＲ−Ｆｅ−Ｂ系合金粉末をプレス装置のキャビティ内に充填した後、油分を絞り出しながらプレス工程を実行する必要があるため、生産性が低いという問題がある。
【００１３】
また、特許文献３の従来技術によれば、希土類含有量と酸素量との比率を考慮にいれていないため、わずかに粉末が大気に触れただけで酸化増量が大きくなり、酸素量１５００質量ｐｐｍ以下の希土類合金粉末を製造することが困難であった。
【００１４】
なお、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石では、磁石中に含まれる炭素量が増加すると磁気特性が低下することが知られている。従って、焼結後に優れた磁気特性を有する希土類磁石を得るためには、上記スラリーを形成するために用いた油剤を揮発させるために高温での脱油工程を行う必要がある。しかし、上記従来技術では、成形体作製後、成形体全体にわたって油剤が残存しており、その量も多いため、脱油工程に要する時間が長くなる。このため、生産性が低くなるという問題が生じる。
【００１５】
本発明はかかる諸点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、低酸素濃度の希土類合金粉末を用いながら、酸化しにくい希土類磁石を安全かつ効率的に製造する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明によるＲ−Ｆｅ−Ｂ系希土類磁石の製造方法は、希土類含有量が２７．５質量％〜３０．８質量％であり、かつ酸素含有量１５００質量ｐｐｍ以下の希土類合金粉末を乾式プレス法によって圧縮成形し、それによって成形体を作製するプレス工程と、前記成形体の表面から油剤を前記成形体に含浸させる工程と、前記成形体を焼結させる工程とを包含する。
【００１７】
前記希土類合金粉末は、前記成形体を作製するためのプレス装置のキャビティに充填されるまで、酸素濃度２００００体積ｐｐｍ以下の不活性雰囲気ガス中に置かれることが好ましい。
【００１８】
前記成形体を焼結させる前に前記油剤を実質的に除去する油剤除去工程を行った場合、前記油剤除去工程の後、焼結までの間、前記成形体を大気に接触させないことが好ましい。
【００１９】
前記油剤除去工程は、減圧下で１００℃〜６００℃で、０．１〜８．０時間行われることが好ましい。
【００２０】
好ましい実施形態では、前記表面温度が予め設定されたレベル以下の成形体を密閉可能な回収箱内に収納することが好ましい。
【００２１】
好ましい実施形態では、前記成形体を出し入れするための開口部と前記開口部を閉じ得るシャッターとを備えた含浸槽を用いて含浸工程を実行する。
【００２２】
好ましい実施形態では、前記含浸工程の後、焼結前に前記成形体を不活性雰囲気中にて焼結台板上に配置する。このようにする代わりに、前記含浸工程の後、焼結前に前記成形体を不活性雰囲気中にて焼結ケース内に収納してもよい。
【００２３】
本明細書において、「油剤」は疎水性の液体であり、炭化水素系溶剤や潤滑剤などを含む。
【００２４】
本発明のＲ−Ｆｅ−Ｂ系希土類磁石は、希土類含有量が２７．５質量％〜３０．８質量％であり、かつ酸素含有量の絶対値が１５００質量ｐｐｍ以下であり、３００時間以上のＰＣＴ試験において、酸化減耗量が２．０ｇ／ｍ2以下である。
【発明の効果】
【００２５】
希土類含有量を２７．５質量％〜３０．８質量％に制限し、かつ、酸素含有量を１５００質量ｐｐｍ以下とすることにより、希土類合金粉末の耐酸化性を向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明者は、希土類元素Ｒの含有量を２７．５質量％〜３０．８質量％に制限すれば、酸素含有量を１５００質量ｐｐｍ以下にしても、酸化しやすい液相となる希土類元素Ｒを低減できるため、焼結体の表面（特に粒界相部分）に形成される酸化物の生成を抑制することが可能になる。
【００２７】
以下、本発明による希土類磁石の製造方法の一実施形態を詳細に説明する。
【００２８】
まず、Ｒ（但しＲはＹを含む希土類元素のうち、少なくとも１種）：２７．５質量％〜３０．８質量％、Ｂ：０．８５質量％〜１．１質量％、残部：Ｆｅ、および不可避的不純物を含有するＲ−Ｆｅ−Ｂ系合金の溶湯を作製する。
【００２９】
ただし、Ｆｅの一部をＣｏ、Ｎｉの１種または２種にて置換してもよいし、Ｂの一部をＣで置換しても良い。本発明によれば、酸素含有量を低減し、希土類元素Ｒの酸化物生成を抑制できるため、希土類元素Ｒの量を必要最小限度に低く抑えることが可能である。
【００３０】
次に、この合金溶湯をストリップキャスト法（またはメルトスピニング法）などの適切な急冷法によって１０2〜１０4℃／秒の冷却速度で厚さ０．０３ｍｍ〜１０ｍｍの薄板状に急冷凝固する。そして、Ｒリッチ相が５μｍ以下の微細なサイズで分散した組織を有する鋳片に鋳造した後、鋳片を容器に収容し、これを吸排気可能なチャンバ内に収容する。チャンバ内を真空引きした後、チャンバ内に圧力０．０３ＭＰａ（メガパスカル）〜１．０ＭＰａのＨ2ガスを供給し、崩壊合金粉を形成する。この崩壊合金粉は、脱水素処理後、不活性ガス気流中で微粉砕される。
【００３１】
本発明で使用する磁石材料の鋳片は、特定組成の合金溶湯を単ロール法または双ロール法によるストリップキャスト法によって急冷することで好適に製造される。作製する鋳片の板厚に応じて、単ロール法と双ロール法とを使い分けることができる。鋳片が厚い場合は双ロール法を用いることが好ましく、薄い場合は単ロール法を用いることが好ましい。また、ストリップキャスト法以外の急冷法として、遠心鋳造法も採用できる。このように急冷法によって作製された合金を使用すると、主相の粒径が均一で微細となるため、インゴット法によって作製された同一組成の合金を使用するのに比べて得られる永久磁石の保磁力を向上させることができる。
【００３２】
鋳片（フレーク状合金）の厚さが０．０３ｍｍ未満になると急冷効果が大きくなるため、結晶粒径が小さくなりすぎるおそれがある。結晶粒径が小さすぎると、粉末化されたときに粒子個々が多結晶化し、結晶方位を揃えられなくなるため、磁気特性の劣化を招来する。逆に鋳片の厚さが１０ｍｍを超えると、冷却速度が遅くなるため、α−Ｆｅが晶出しやすく、Ｎｄリッチ相の偏在も生じる。
【００３３】
水素吸蔵処理は、例えば、次のようにして行われ得る。すなわち、所定の大きさに破断した鋳片を原料ケース内に挿入した後、原料ケースを密閉可能な水素炉に装入し、その水素炉を密閉する。次に、その水素炉内を十分に真空引きした後、圧力が３０ｋＰａ〜１．０ＭＰａの水素ガスを炉内に供給し、鋳片に水素を吸蔵させる。水素吸蔵反応は発熱反応であるため、炉の外周には冷却水を供給する冷却配管を周設して炉内の昇温を防止することが好ましい。水素の吸収吸蔵によって鋳片は自然崩壊して脆化（一部は粉化）する。
【００３４】
水素吸蔵処理を受けた合金を冷却した後、真空中で加熱することによって脱水素処理を行う。脱水素処理によって得られた合金粉末の粒内には微細亀裂が存在するため、その後に行うボールミル、ジェットミル等により短時間で微粉砕され、所定の粒度分布を持った合金粉末を作製することができる。水素粉砕処理の好ましい態様については、特開平７−１８３６６号公報に開示されている。
【００３５】
上述の微粉砕は、不活性ガス（例えば、Ｎ2やＡｒなど）を用いたジェットミルによって行うことが好ましいが、有機溶媒（例えば、ベンゼンやトルエン等）を用いたボールミルやアトライターによって行っても良い。
【００３６】
以上の粉砕工程に際して、粉末に含有される酸素の量が低く抑えられるように雰囲気ガス中の酸素濃度を低く（例えば２００００体積ｐｐｍ以下）に管理する。
【００３７】
また、原料合金の粉末には脂肪酸エステルなどを主成分とする液体潤滑剤やバインダを添加することが好ましい。添加量は例えば０．１５〜５．０質量％である。脂肪酸エステルとしては、カプロン酸メチル、カプリル酸メチル、ラウリン酸メチルなどが挙げられる。重要な点は、後の工程で潤滑剤が揮発し、除去され得ることにある。また、潤滑剤それ自体が合金粉末と均一に混合しにくい固形状のものである場合は、溶剤で希釈して用いれば良い。溶剤としては、イソパラフィンに代表される石油系溶剤やナフテン系溶剤等を用いることができる。潤滑剤添加のタイミングは任意であり、微粉砕前、微粉砕中、微粉砕後の何れであっても良い。液体潤滑剤は、粉末粒子の表面を被覆し、粒子の酸化防止効果を発揮するとともに、プレスに際して成形体の密度を均一化し、配向の乱れを抑制する機能を発揮する。
【００３８】
次に、図１に示すプレス装置を用いて、磁界配向と圧縮成形とを行う。図１の装置１０は、貫通穴を有するダイ１と、ダイ１の貫通穴を上下方向から挟み込むパンチ２および３とを備えている。原料粉末４は、ダイ１、および下パンチ２によって形成される空間（キャビティ）内に充填され、下パンチ２と上パンチ３との間隔が減少することによって圧縮成形される（プレス工程）。図１のプレス装置１０は、磁界配向を行うためにコイル５および７を備えている。
【００３９】
粉末４の充填密度は、磁界配向を可能にし、かつ、磁界除去後に磁粉の配向に乱れが生じにくくなる範囲内に設定される。本実施形態の場合、充填密度を真密度の例えば３０〜４０％とすることが好ましい。
【００４０】
粉末充填後、粉末４が充填されている空間に配向磁界を形成し、粉末４の磁界配向を実行する。磁界の向きとプレス方向とを一致させる平行磁界成形の場合だけではなく、磁界の向きとプレス方向とを垂直にする垂直磁界成形の場合でも効果を奏する。なお、後述する油剤含浸工程において油剤を含浸した成形体が十分な強度を有するように、成形体密度は３．６〜４．８ｇ／ｃｍ3に設定されることが望ましい。
【００４１】
成形体は、図１のプレス装置１０から取り出された後、速やかに有機溶剤などの油剤による含浸処理を受ける。図２は含浸処理工程の様子を示す図面である。本実施形態では、成形体２０に含浸させる溶剤として、イソパラフィンなどの飽和炭化水素系溶剤を使用する。この有機溶剤２１を図２に示すような溶剤槽２２に入れ、成形体２０を溶剤槽２２内の有機溶剤２１中に浸漬する。有機溶剤２１は成形体２０の表面（成形体の外形で規定される面（外面））から成形体内に含浸され、これにより、成形体２０が有機溶剤によって実質的に覆われるため、成形体２０が大気中の酸素と直接接触することが抑制される。その結果、成形体２０を大気中に放置しても短時間で発熱・発火するおそれは大きく減じられる。
【００４２】
この含浸工程において、成形体を構成する粉末粒子の全ての表面が有機溶剤（油剤）によって覆われる必要はない。少なくとも成形体の表面領域における粉末粒子の表面を油剤によって実質的に覆うことで、成形体の周囲に存在する酸素と成形体との反応を防止し得る。
【００４３】
また、上記含浸工程では、粉末粒子の表面を実質的に覆えばよく、油剤によって成形体中の気泡を満たす必要はない。
【００４４】
成形体２０を有機溶剤２１中に浸す時間（浸漬時間）は０．５秒以上であれば十分である。浸漬時間が長くなると、成形体中に含まれる有機溶剤の量が増えるが、これによって成形体が崩れるなどの問題は生じない。従って、焼結工程を開始するまでの間、成形体を有機溶剤中に浸しつづけても良いし、また、含浸工程を複数回繰り返しても良い。
【００４５】
含浸処理に用いる有機溶剤としては、成形性や配向度の向上を目的として粉末に添加される液体潤滑剤と同様の材料を用いることができる。ただし、表面酸化防止機能を持つ有機溶剤であることが必要であるため、イソパラフィンに代表される石油系溶剤やナフテン系溶剤、カプロン酸メチル、カプリル酸メチル、ラウリン酸メチルなどの脂肪酸エステル、高級アルコール、高級脂肪酸などが特に好ましいと考えられる。
【００４６】
含浸処理に用いる有機溶剤としては、上述のような飽和炭化水素系溶剤に限らず、α−ピネン、シクロブテン、シクロヘキセン、ジエチルベンゼンなどから形成される不飽和炭化水素系溶剤を用いることもできる。ただし、不飽和炭化水素系溶剤は、粉砕工程を経て活性な表面が露出した状態の粉体と反応する可能性があるため、飽和炭化水素系溶剤を用いることが好ましい。
【００４７】
含浸処理の後、成形体２０は、予熱工程（脱油工程）、焼結工程、時効処理工程などの公知の製造プロセスを経て最終的に永久磁石製品となる。油剤成分に含まれる炭素（Ｃ）は、希土類磁石の磁気特性を劣化させるため、成形体２０に含浸させる油剤は、予熱工程および焼結工程に際して成形体から離脱するものが選択される。そのため、油剤が磁石特性に悪い影響を及ぼすことはない。油剤は、好適には、２０℃で８Ｐａ以上の蒸気圧を有する。焼結前の予熱工程などによって油剤が揮発した後は、その成形体を大気に接触させることなく、酸素濃度の低い環境下に置くことが必要である。このため、予熱工程や焼結工程を行う炉は連結し、成形体が大気と直接に接触しないようにして炉間を移動させることが好ましい。また、連続炉とすることが望ましい。
【００４８】
なお、上記のような有機溶剤を用いた場合、これらの有機溶剤中の炭素は比較的除去され易いため、炭素の除去を促進する水素などを予熱工程において用いる必要性がない。従って、鉱物油を使用する場合に比べて脱油処理を短時間で行うことが可能となり、生産性が向上する。
【００４９】
また油剤は、上述のように予熱工程や焼結工程などにおいて成形体から除去される。油剤の除去のためには、減圧下で１００〜６００℃で０．１〜８．０時間のあいだ成形体を加熱することが好ましい。
【００５０】
なお、本実施形態では、原料合金をストリップキャスト法（例えば米国特許第５，３８３，９７８号に記載）によって作製する例を説明したが、他の方法（例えばインゴット法、直接還元法、アトマイズ法、遠心鋳造法）によってもよい。
【００５１】
次に、図４を参照しながら、本発明による希土類磁石の製造方法の他の実施形態を説明する。図４は、本実施形態で使用するプレス装置（プレス機）１０、含浸槽４２、焼結ケース５８などを示している。本実施形態において、プレス装置１０によって作製された成形体２０は、温度検出部３０へと送られる。この温度検出部３０には赤外線温度測定器３２が設けられており、この測定器３２がプレス後における成形体２０の表面温度を測定する。赤外線温度測定器３２を用いれば、成形体２０に直接触れることなく迅速容易に温度測定を行うことができる。
【００５２】
温度測定器３２によって測定された成形体２０の表面温度が予め設定されたレベル（例えば４０℃または４５℃）以上の場合、そのような成形体２０は、油剤を含浸させられることなく排除装置（例えば、ロボットアーム）３４によって回収箱３６へ廃棄される。回収箱３６は、好適には開閉可能な密封容器から構成されており、成形体２０の搬送経路の近傍に配置されることが好ましい。このような構成にすれば、例えば廃棄された成形体２０が発火した場合でも、その成形体２０を回収箱３６内に密封して周囲の大気（酸素や水蒸気）から遮断することによって、これを鎮火することができる。また、発火した成形体２０の鎮火をさらに容易にするために、回収箱３６の内部を窒素ガスなどの不活性ガスで満たすようにしてもよい。
【００５３】
一方、測定された成形体２０の表面温度が設定されたレベルを下回る場合、成形体２０は、排除装置３４によって廃棄されることなく、油剤含浸部４０へ送られる。油剤含浸部４０には、油剤４１を収容した含浸槽４２が設けられている。この含浸槽４２の上面における両端部には、シャッター４４によって開閉可能にされた開口部４２ａが各々設けられている。これにより、含浸槽４２は、その内部に成形体２０を出し入れでき、かつ、槽内を実質的に密閉し得る。含浸槽４２の内部には、油剤４１を冷却するための冷却器４８が設けられており、油剤温度が発火の危険性の高いレベルには上昇しないよう制御される。また、含浸槽内を不活性雰囲気とすれば、より安全に作業を行うことができる。
【００５４】
油剤含浸部４０へ送られた成形体２０は、含浸槽４２の一端側の開口部４２ａから槽内へと延びる下降ベルト４６ａによって油剤４１中に浸漬される。油剤４１中に浸漬された成形体２０は、次に並進ベルト４６ｂによって油剤４１中を移動させられ、この移動中において表面から油剤４１を含浸する。次に、この成形体２０は、槽内から他端側の開口部４２ａへと延びる上昇ベルト４６ｃによって油剤４１から引き上げられ、槽外へと取り出される。
【００５５】
この含浸工程において、含浸槽４２内の油剤４１には、約４０℃程度の成形体２０が順次浸漬される。これにより、油剤４１の温度は徐々に上昇し、それに伴って油剤４１の一部は気化するおそれがある。気化した油剤４１が槽外に放出されることを抑止するため、含浸槽４２の開口部４２ａをシャッター４４によって閉じることができる。また、上述の温度上昇によって油剤４１が発火した場合でも、シャッター４４を用いて開口部４２ａを閉じるようにすれば、槽内に炎を閉じ込めることができるので安全性が高い。また、含浸槽内を不活性雰囲気とすれば、より効果的に成形体および油剤の発火を抑制することができる。
【００５６】
さらに、冷却器４８を適切に作動させれば、成形体２０によって油剤４１の温度が上昇する場合にも、これを所定の温度（例えば、ほぼ室温程度）に維持することができる。油剤４１の温度をモニタリングするためには、含浸槽４２の内部に油剤温度を測定する温度計を備えつけることが好ましい。この温度計によって測定された油剤温度に基づいて、冷却器４８の動作を自動的に制御するようにしてもよい。
【００５７】
このような含浸工程を経たあと、油剤４１を含浸した成形体２０は、その後の成形体２０の焼結工程の準備を行うための焼結準備部５０へ送られる。焼結準備部５０は、好適には囲い（パーティション）５２によって実質的に外気と遮断された空間内に設けられている。この焼結準備部５０において、成形体２０は載置装置（例えばロボットアーム）５４によって、焼結台板５６上に所望の配置で載置される。その後、所定数の成形体２０が載置された焼結台板５６は、焼結ケース５８内に収容される。
【００５８】
この焼結準備工程において、囲い５２の内部には開口部５２ａを介して例えばアルゴンなどの不活性ガスが供給されている。焼結台板５６や焼結ケース５８への成形体２０の載置を不活性雰囲気中で行えば、成形体２０の酸化を抑制することができる。
【００５９】
本実施形態によれば、発火した成形体、または、発火に至る直前の成形体を含浸槽に投入することを防止できる。このため、含浸槽内の油剤が過度に熱されることがなく、油剤が引火される危険を避けることができる。酸素濃度の低い希土類合金粉末をプレス成形する場合は、成形体をプレス装置のダイから抜き出した後、最も発熱・発火の可能性が強まるが、本実施形態によれば、油剤引火を確実に防止し、含浸工程を安全に遂行することが可能になる。
【００６０】
次に、図５を参照しながら、本発明による希土類磁石の製造方法の更に他の実施形態を説明する。本実施形態でも、図４に示した形態と同様に、赤外線温度測定器３２によって測定された成形体２０の表面温度が予め設定されたレベル（例えば５０℃）以上の場合、成形体２０に油剤６１を含浸させることなく、その成形体２０を回収箱３６へ廃棄し、測定された表面温度が予め設定されたレベルを下回る場合には、成形体２０に油剤６１を含浸させる工程を実行する。ただし、本実施形態は、油剤含浸部６０において複数の含浸槽６２を使用している点で、図４に示した実施形態とは異なる。
【００６１】
成形体２０の回収箱３６への廃棄および油剤含浸部６０へ移送は、ロボットアーム等を用いて構成された排除／投入装置７０によって実行される。排除／投入装置７０は、測定器３２によって測定された表面温度が設定されたレベルを下回る場合のみ、その成形体２０を何れかの含浸槽６２内に貯められた油剤６１中に浸漬させるように動作する。
【００６２】
この複数の含浸槽６２は、ほぼ水平面内を循環するロータリー形式のコンベア６６上に載置されている。また、含浸槽６２のそれぞれにはシャッター６４が設けられている。含浸槽６２は、シャッター６４を開けた状態で開口部６２ａから投入された成形体２０を収容する。なお、図５には１個の含浸槽６２に対し、１個の成形体を収容させた例が示されているが、１個の含浸槽６２に対し複数個の成形体を収容させてもよい。また、成形体２０を収容した含浸槽６２は、シャッター６４を閉じた状態でコンベア６６上を移動させられ、この移動中において成形体２０は油剤６１を吸収する。含浸後、シャッター６４を開けて開口部６２ａから成形体２０を取り出し、焼結台板５６上に載置する。この取り出し工程は、例えば図に示すようなロボットアームを備えた取り出し／載置装置７２によって実行される。焼結台板５６上に載置された成形体２０は焼結ケース５８に収納され、その後、公知の焼結工程が実行されることになる。
【００６３】
本実施形態によれば、成形体２０の出し入れ時以外、開口部６２ａをシャッター６４によって閉じておくことが可能であるため、気化した油剤が含浸槽６２の外部に放出されにくく、また、仮に含浸槽６２内の油剤に引火した場合でも槽内に炎を閉じこめることが容易である。さらに、本実施形態によれば、比較的小さい寸法で形成された複数の含浸槽６２に分割して成形体２０の含浸工程を行うので、複数の含浸槽６２のうちの何れかの油剤に引火した場合でも、その影響が他の含浸槽６２に及ばず、安全性がいっそう向上することになる。なお、油剤の温度を安全な範囲内に確実に制御するためには、各含浸槽６２の内側に冷却器（不図示）を設けることが好ましい。
【００６４】
以上、比較的大型の焼結ケース５８内に複数の成形体２０を収納する例について本発明の実施形態を説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、より小型の箱状焼結パック内に成形体２０を収納した後、複数の焼結パックを重ねた状態で焼結炉内に搬入するようにしてもよい。また、成形体２０を焼結台板５６上に配置した後、特に密閉することなく焼結炉内に搬入するようにしてもよい。ただし、何れの場合も、成形体を焼結台板５６に搭載する工程は不活性雰囲気下で行うことが好ましい。
【００６５】
＜実施例１＞
まず、Ｎｄ（２８．５質量％）−Ｄｙ（１．０質量％）−Ｂ（１．０質量％）−Ａｌ（０．１質量％）−Ｆｅ（残部）の組成を有する合金の溶湯を高周波溶解炉によって作製した。ロール式ストリップキャスターを用いて上記溶湯を冷却し、厚さ０．３〜０．５ｍｍ程度の薄板状鋳片（フレーク状合金）を作製した。このフレーク状合金の含有酸素濃度は１５０質量ｐｐｍであった。
【００６６】
次に、フレーク状合金をケース内に収容し、これを水素炉内に収容した。その炉内を真空引きした後、水素脆化を行うために炉内に水素ガスを２時間供給した。炉内の水素分圧は２００ｋＰａとした。フレークが水素吸蔵による自然崩壊を起こした後、加熱しながら真空引きし、脱水素処理を施した。そして炉内にアルゴンガスを導入し、室温まで冷却した。合金温度が２０℃まで冷却された時点で水素炉から取り出した。この段階で、合金の酸素含有量は１０００質量ｐｐｍだった。
【００６７】
その後、粉砕室内の酸素濃度が０．１体積％（１０００体積ｐｐｍ）以下となるように管理されたジェットミルによって粉砕を行い、平均粒径が４μｍの粉末原料１を作製した。
【００６８】
本実施例では、このように酸素濃度を低く管理した雰囲気中で微粉砕を行うことによって、表面酸化の抑制された微粉砕粉を作製した。原料１の含有酸素濃度は１０００質量ｐｐｍとなった。なお、本明細書中における「平均粒径」とは、質量中位径（メジアン径）を指すものとする。
【００６９】
次に、ロッキングミキサを用い、上記の微粉砕粉（原料１）に対して０．４質量％の液体潤滑剤を添加した。この潤滑剤は、カプロン酸メチルを主成分とするものであった。
【００７０】
次に、図１に示す装置を用い、前述した乾式プレス法によって上記粉末から成形体を作製した。ここでいう「乾式」とは、本実施例のように粉末が比較的少量の潤滑剤（油剤）を含有する場合をも広く包含し、油剤を搾り出す工程が不要なものを言う。
【００７１】
上記の原料１から２個の成形体を作成した。成形体のサイズは、３０ｍｍ×５０ｍｍ×３０ｍｍとし、成形体密度は、４．３〜４．４ｇ／ｃｍ3とした。
【００７２】
次に、成形体の表面から油剤を成形体に含浸させるための工程を行った。油剤としてはイソパラフィンを用いた。この油剤に成形体の全体を２秒間浸漬した。油剤として揮発油を用いてもよい。
【００７３】
＜比較例１＞
比較例１として、Ｎｄ（３１．０質量％）−Ｄｙ（１．０質量％）−Ｂ（１．０質量％）−Ａｌ（０．１質量％）−Ｆｅ（残部）の組成を有する合金の溶湯を高周波溶解炉によって作製した。ロール式ストリップキャスターを用いて上記溶湯を冷却し、厚さ０．３〜０．５ｍｍ程度の薄板状鋳片（フレーク状合金）を作製した。粉砕後の含有酸素濃度は４０００質量ｐｐｍであった（原料２）。
【００７４】
＜比較例２＞
比較例２として、Ｎｄ（３０．５質量％）−Ｄｙ（１．０質量％）−Ｂ（１．０質量％）−Ａｌ（０．１質量％）−Ｆｅ（残部）の組成を有する合金の溶湯を高周波溶解炉によって作製した。ロール式ストリップキャスターを用いて上記溶湯を冷却し、厚さ０．３〜０．５ｍｍ程度の薄板状鋳片（フレーク状合金）を作製した。粉砕後の含有酸素濃度は、２５００質量ｐｐｍであった（原料３）。
【００７５】
＜比較例３＞
比較例３として、Ｎｄ（３０．５質量％）−Ｄｙ（１．０質量％）−Ｂ（１．０質量％）−Ａｌ（０．１質量％）−Ｆｅ（残部）の組成を有する合金の溶湯を高周波溶解炉によって作製した。ロール式ストリップキャスターを用いて上記溶湯を冷却し、厚さ０．３〜０．５ｍｍ程度の薄板状鋳片（フレーク状合金）を作製した。粉砕後の含有酸素濃度は、１０００質量ｐｐｍであった（原料４）。
【００７６】
実施例１、比較例１〜３において、含有酸素濃度に差が生じた理由は、粉砕工程の雰囲気ガスの酸素濃度の差、成形工程や焼結工程の際に大気と接触する時間の長短などに起因する。
【００７７】
上記実施例と同様にして原料２、原料３、原料４から、それぞれ成形体を作製した。  次に、油剤で表面が覆われた状態の成形体に対して、２５０℃で２時間の予熱工程を行った後、１０４０℃で６時間の焼結処理を行った。
【００７８】
図３は、このようにして作製した焼結体につき、焼結体の質量減少量を酸化減耗量として、原料１から作製した実施例１と、原料２から作成した比較例１、原料３から作成した比較例２、原料４から作成した比較例３について、ＰＣＴ（プレッシャー・クッカー・テスト）によって測定した放置時間と酸化減耗量との関係を示している。ＰＣＴの条件は、２気圧（ａｔｍ）、１２５℃、８５ＲＨであった。このグラフ中、■は、実施例、△は比較例１、●は比較例２、▲は比較例３の各データを示している。
【００７９】
実施例と比較例との差異は、実施例における合金の希土類含有量が３０質量％を超えず、酸素量が１０００ｐｐｍ以下であるのに対して、比較例では合金の希土類含有量が３１．５質量％を超えるという点にある。
【００８０】
このため、焼結体の酸化減耗量は、実施例が−０．６ｇ／ｍ2であるのに対して、それぞれ比較例１が−１０．７ｇ／ｍ2、比較例２が−８．５ｇ／ｍ2、比較例３が−９５．７ｇ／ｍ2であった。このように、比較例の酸化減耗量は実施例の酸化減耗量の１５倍から２００倍の大きさである。ここで、「酸化減耗量」とは、ＰＣＴ後の焼結体表面に形成された酸化物（希土類酸化物）および前記希土類酸化物による粒界腐食よって脱粒した主相を焼結体から除去した状態で焼結体の重量を計測し、その重量から、ＰＣＴ前における焼結体の重量を差し引いたものである。
【００８１】
図３より酸化減耗量が−０．６ｇ／ｍ2となる実施例は、比較例と比べて耐酸化性に優れていることがわかる。このように酸化減耗量が減少する理由は、希土類含有量が本発明における範囲内に制限される結果、液相となる希土類の量が低減され、酸化物を構成する希土類の量を少なくできるからである。
【００８２】
このようにして作製した焼結体につき、着磁を行い、種々の磁気特性を評価した。原料１から作製した焼結磁石（実施例１）の場合、酸素含有量は１０００質量ｐｐｍ、残留磁束密度Ｂｒは１．４５Ｔ、保磁力ＨcJは９００ｋＡ／ｍであった。
【００８３】
原料２から作製した焼結磁石（比較例１）の場合、酸素含有量は４０００質量ｐｐｍ、残留磁束密度Ｂｒは１．３８Ｔ、保磁力ＨcJは９３０ｋＡ／ｍであった。原料３から作製した焼結磁石（比較例２）の場合、酸素含有量は２５００質量ｐｐｍ、残留磁束密度Ｂｒは１．４０Ｔ、保磁力ＨcJは９１０ｋＡ／ｍであった。原料４から作製した焼結磁石（比較例３）の場合、酸素含有量は１０００質量ｐｐｍ、残留磁束密度Ｂｒは１．４０Ｔ、保磁力ＨcJは９２０ｋＡ／ｍであった。
【００８４】
酸素量１５００質量ｐｐｍ以下の希土類合金粉末を用いることにより、従来の希土類合金磁石と比べ、主相の割合が増えることによって高いＢrの磁石を得ることができる。
【００８５】
次に、上記の実施例１および比較例１〜３とは異なる希土類含有量（以下、「総Ｒ量」と称する）および酸素量を有する実施例２〜５および比較例４〜５の焼結磁石を作製した。これらの組成は、以下の表１に示す通りである。これらの実施例および比較例は、組成および酸素量を除き、前述の実施例１と同じ条件で作製した。
【００８６】
【表１】
2008274420.tif 000003
【００８７】
上記の実施例および比較例に係る焼結磁石について、磁石化の可否と酸化減耗量を測定した。その結果を表２に示す。なお、磁石化の判断は、焼結後、磁石特性を示すために必要な密度を有しているか否かで判定した。ここで、焼結後の密度が７．４５ｇ／ｃｍ3未満であったものについては、磁石化を否定し、「×」の符号を表２に示している。また、酸化減耗量は、ＰＣＴ後の焼結体表面に形成された酸化物（希土類酸化物）および前記希土類酸化物による粒界腐食よって脱粒した主相の量を示している。焼結後の密度が７．４５ｇ／ｃｍ3以上であったものについては、磁石化を肯定し、「○」の符号を表２に示している。また、酸化減耗量は、ＰＣＴ（プレッシャー・クッカー・テスト）を行い、１２０時間経過後における酸化減耗量の値を表２に示している。
【００８８】
【表２】
2008274420.tif 000004
【００８９】
表２から明らかなように、総Ｒ量が２７．５質量％〜３０．８質量％、酸素量が１５００ｐｐｍ以下の場合は、いずれも、１２０時間後における酸化減耗量が１．５ｇ／ｍ2以下となり、ほとんど酸化されておらず、耐酸化性が高いことがわかる。なお、実施例１の酸化減耗量は０．６６ｇ／ｍ2であった。すなわち、総Ｒ量が２７．５質量％〜２９．５質量％の場合、酸化減耗量が０．６６ｇ／ｍ2以下となり、ほぼ酸化されていないことがわかる。焼結後、必要な密度を得られなかったために磁石化の判断で×と評価した比較例４および比較例５について、酸化減耗量の測定を行わなかった。
【００９０】
図６は、以下の表３に示す組成および酸素量を有する実施例６と比較例６、７について測定した酸化消耗量の経時変化を測定した表４をグラフにしたものである。実施例６、比較例６，７は、表３に記載した組成、酸素量を除き、前述の実施例１と同じ条件にて作製した。
【００９１】
【表３】
2008274420.tif 000005
【００９２】
【表４】
2008274420.tif 000006
【００９３】
図６および表４からわかるように、３００時間以上のＰＣＴ試験において、本発明の実施例では酸化消耗量が２．０ｇ／ｍ2以下であるのに対し、比較例では酸化消耗量が２．０ｇ／ｍ2を超えてしまっている。このように、本発明では、従来得られなかった高い酸化耐性を実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
本発明のＲ−Ｆｅ−Ｂ系希土類磁石の製造方法は、低酸素濃度（１５００質量％以下）の希土類合金粉末を用いながら、酸化しにくい希土類磁石を安全かつ効率的に製造する方法を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】磁性粉末の成形に好適に用いられるプレス装置の概略構成を示す、断面図である。
【図２】本発明の一実施形態における含浸工程を示す図である。
【図３】本発明の実施例と比較例について、ＰＣＴによって測定した放置時間と酸化減耗量との関係を示すグラフである。
【図４】本発明の他の実施形態で使用するプレス装置、含浸槽、焼結ケースなどを示す図面である。
【図５】本発明の更に他の実施形態で使用するプレス装置、含浸槽、焼結ケースなどを示す図面である。
【図６】酸化減耗量の３００時間までの経時変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００９６】
１ダイ
２下パンチ
３上パンチ
４原料粉末
５コイル
７コイル
１０プレス装置
２０成形体
２１有機溶剤
２２溶剤槽
３０温度検出部
３２赤外線温度測定器
３４排除装置
３６回収箱
４０油剤含浸部
４１油剤
４２含浸槽
４２ａ開口部
４４シャッター
４６ｂ並進ベルト
４６ｃ上昇ベルト
４８冷却器
５０焼結準備部
５２囲い
５２ａ開口部
５４載置装置
５６焼結台板
５８焼結ケース
【図１】
2008274420.tif 000007
【図２】
2008274420.tif 000008
【図３】
2008274420.tif 000009
【図４】
2008274420.tif 000010
【図５】
2008274420.tif 000011
【図６】
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