(57)【要約】      （修正有）【課題】優れた磁気特性を有する磁石を生産性よく得ることができる磁石の製造方法を提供する。【解決手段】磁石の製造方法は、被焼成体を載置する面を有する底部と、底部を囲む側壁部とを備え、上方に開口する焼成用容器であって、底部及び側壁部が容器同士を重ねたときに下側の容器の開口が上側の容器の底部によって塞がれるように成形されている容器を準備し、この容器の載置面上に所定の磁性材料及び有機物を含む被焼成体を載置する工程と、被焼成体が載置された複数の容器を、その開口が塞がれないように積載する第１の積載工程と、その工程により積載された複数の容器内の被焼成体を加熱して、被焼成体に含まれる有機物を除去する工程と、その工程を経た複数の容器を、容器の開口が塞がれるように積載する第２の積載工程と、第２の積載工程により積載された複数の焼成用容器内の被焼成体を加熱して焼成体を得る焼成工程とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被焼成体を載置する載置面を有する底部と、当該底部を囲む側壁部と、を備え、上方に開口する焼成用容器であって、前記底部及び前記側壁部が当該焼成用容器同士を重ねたときに下側の焼成用容器の開口が上側の焼成用容器の底部によって塞がれるように成形されている焼成用容器を、準備し、前記焼成用容器の前記載置面上に所定の磁性材料及び有機物を含む被焼成体を載置する載置工程と、
前記被焼成体が載置された複数の前記焼成用容器を、当該焼成用容器の開口が塞がれないように積載する第１の積載工程と、
前記第１の積載工程により積載された複数の前記焼成用容器内の前記被焼成体を加熱して、当該被焼成体に含まれる前記有機物を除去する有機物除去工程と、
前記有機物除去工程を経た複数の前記焼成用容器を、当該焼成用容器の開口が塞がれるように積載する第２の積載工程と、
前記第２の積載工程により積載された複数の前記焼成用容器内の前記被焼成体を加熱して焼成体を得る焼成工程と、
を備える、磁石の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁石の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁性粉末を焼成して得られる焼結磁石の製造方法としては、焼成する成形体（被焼成体）を湿式成形法により作製するものが知られている。湿式成形法を適用した磁石の製造方法は、基本的な工程として、磁性材料を有機溶媒中に分散させスラリー化し、これを磁場中で成形することにより成形体を得る工程（湿式成形工程）と、得られた成形体を加熱し焼成することにより磁石としての焼成体を得る工程（焼成工程）とを備えている。湿式成形法は、磁場印加による配向が容易となり優れた磁気特性が得られやすくなるという利点を有している。また、湿式成形法は、原料粉末と大気との接触を有効に防止できることから、酸化しやすい希土類粉末が用いられる希土類磁石の製造において特に好ましく利用される。
【０００３】
その一方で、湿式成形法を適用した場合、多量に使用される有機溶媒が成形体に残留しやすく、残留した有機溶媒が焼成不良を招いて磁石の特性に悪影響を及ぼすことがあった。そのため、磁石特性を優先する場合は、焼成工程の前に成形体から有機溶媒を除去する脱溶媒工程が実施される（例えば、特許文献１を参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２８９１２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、脱溶媒工程では、溶媒除去効率や気化した溶媒又はその分解物を成形体に付着させないことなどを考慮して、排気が可能な開放系の環境が望ましいのに対して、その後の焼成工程では、組成成分の蒸散による組成変化を小さくして所望の磁気特性が安定して得られるように、密閉された環境が望ましい。そのため、磁石特性を優先して脱溶媒工程を実施する場合は、脱溶媒後の成形体を密閉可能な焼成用容器に移し替える工程が更に必要となり、磁石製造における生産性の低下が大きかった。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、優れた磁気特性を有する磁石を生産性よく得ることができる磁石の製造方法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】
上記課題を解決する本発明の磁石の製造方法は、被焼成体を載置する載置面を有する底部と、当該底部を囲む側壁部とを備え、上方に開口する焼成用容器であって、底部及び側壁部が当該焼成用容器同士を重ねたときに下側の焼成用容器の開口が上側の焼成用容器の底部によって塞がれるように成形されている焼成用容器を準備し、この焼成用容器の載置面上に所定の磁性材料及び有機物を含む被焼成体を載置する載置工程と、被焼成体が載置された複数の焼成用容器を、当該焼成用容器の開口が塞がれないように積載する第１の積載工程と、第１の積載工程により積載された複数の焼成用容器内の被焼成体を加熱して、当該被焼成体に含まれる有機物を除去する有機物除去工程と、有機物除去工程を経た複数の焼成用容器を、当該焼成用容器の開口が塞がれるように積載する第２の積載工程と、第２の積載工程により積載された複数の焼成用容器内の被焼成体を加熱して焼成体を得る焼成工程とを備える。
【０００８】
本発明の磁石の製造方法によれば、上記構成を有する焼成用容器の積み方を変えて有機物除去工程及び焼成工程を実施することにより、所定の磁性材料及び有機物を含有する被焼成体からの有機物除去を通気が良好な環境で実施できるとともに、その後の焼成を被焼成体の移し替えなしに密閉された環境で実施することができる。したがって、本発明の磁石の製造方法によれば、優れた磁気特性を有する磁石を生産性よく得ることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明よれば、優れた磁気特性を有する磁石を生産性よく得ることができる磁石の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において、同一または相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。なお、各図面における寸法、形状は必ずしも実際のものと同一ではなく、理解を容易にするため誇張して描かれている部分がある。
【００１１】
まず、本発明の磁石の製造方法において用いられる本発明に係る焼成用容器について説明する。
【００１２】
図１（ａ）は、本発明に係る焼成用容器の好適な一実施形態を示す斜視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示される焼成用容器のＩｂ−Ｉｂ矢印断面図である。
【００１３】
焼成用容器１は、短辺及び長辺を有する矩形状の底部２と、この底部２を囲む側壁部３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄとを備え、上方に開口する焼成用容器である。また、底部２は被焼成体を載置する載置面２ａを有している。
【００１４】
また、焼成用容器１において、底部２の底面２ｂ及び側壁部の上面３ｅは、焼成用容器１同士を重ねたときに下側の焼成用容器の上方への開口が上側の焼成用容器の底部によって塞がれるように、それぞれ平面状に成形されているとともに、側壁部の上面３ｅが底面２ｂと平行な同一の面Ｓ１を成している。焼成用容器１は、底面及び側壁部の上面がこのように成形されていることで、積み上げた際に各段の容器を水平方向にずらしたり、底面の法線方向を軸に回転させたりすることが容易となっている。
【００１５】
焼成用容器１は、ステンレス鋼、Ｍｏ等の金属材料を用いて形成することができる。また、セラミックス焼結体を用いてもよい。ただし、焼成過程で焼成に悪影響を与えるガス等を放出するものの使用は好ましくない。
【００１６】
焼成用容器１の大きさは特に限定されず、載置する被焼成体の大きさ、数、使用する焼成炉の大きさなどに応じて適宜設定することができる。例えば、短辺長を３０〜３５ｃｍ、長辺長を４０〜４５ｃｍ、高さを３〜８ｃｍとすることができる。また、底部２及び側壁部３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの厚みについては、容器の強度及び作業性を考慮して、１〜２ｃｍが好ましい。
【００１７】
焼成用容器１は、その積み方を替えることにより、容器内を開放状態と密閉状態とに変更することができる。容器内を開放状態とした場合は、有機物を含む被焼成体からの有機物除去に適した環境となり、一方、容器内を密閉状態とした場合は、焼成に適した環境となる。
【００１８】
図２（ａ）は、焼成用容器１を容器内が密閉状態となるよう積載した例を示す斜視図である。図２に示される積載例は、焼成用容器１を、上側の焼成用容器の長辺及び下側の焼成用容器の長辺、並びに、上側の焼成用容器の短辺及び下側の焼成用容器の短辺がそれぞれ上方から見て揃うように積載したものである。このとき、下側の焼成用容器の開口は、上側の焼成用容器の底部２の底面２ｂによって塞がれている。なお、図２（ａ）では３段積みの例が示されているが、段数はこれに限られない。
【００１９】
一方、図２の（ｂ）及び（ｃ）は、焼成用容器１を容器内が開放状態となるよう積載した例を示す上面図である。図２（ｂ）に示される積載例は、下側の焼成用容器の開口５が、上側の焼成用容器の底部２の底面２ｂによって塞がれないように、焼成用容器１を長辺方向にずらして重ねたものである。また。図２（ｂ）に示される積載例は、下側の焼成用容器の開口５が、上側の焼成用容器の底部２の底面２ｂによって塞がれないように、焼成用容器１を上側の焼成用容器の長辺と下側の焼成用容器の長辺とが上方から見て直交するように重ねたものである。なお、焼成用容器１を容器内が開放状態となるよう積載する方法は、これらの例に限られず、積載された焼成用容器１が倒壊しにくい範囲で開口５を塞がない積み方であればよい。例えば、焼成用容器１を、上側の焼成用容器の長辺と下側の焼成用容器の長辺とが上方から見て鋭角或いは鈍角を成すように重ねてもよく、焼成用容器１を短辺方向にずらして重ねてもよい。積載された焼成用容器１が倒壊しにくく、且つ、開口面積をより大きくできる点で、図２の（ｂ）又は（ｃ）に示される積み方が好ましい。
【００２０】
次に、本発明の磁石の製造方法が備える各工程について説明する。本実施形態においては、上記の焼成用容器１を準備し、湿式成形法により希土類磁石を製造する方法について説明する。ただし、本発明の磁石の製造方法は、希土類磁石に限られず、その他の金属磁石やフェライト磁石等、磁性粉末の焼結によって得られる焼結磁石であれば特に制限無く適用することができる。
【００２１】
先ず、焼成することで希土類磁石が得られる被焼成体を湿式成形法により作製する。
【００２２】
湿式成形法においては、通常、以下に示す合金製造工程、粉砕工程、スラリー化工程及び磁場中湿式成形工程を経て被焼成体が作製される。
【００２３】
（合金製造工程）
まず、所望の組成を有する希土類磁石が得られるような合金を準備する。この工程では、例えば、希土類磁石の組成に対応する金属等の元素を含む単体、合金や化合物等を、真空又はアルゴン等の不活性ガス雰囲気下で溶解した後、これを用いて鋳造法やストリップキャスト法等の合金製造プロセスを行うことによって所望の組成を有する合金を作製する。
【００２４】
ここで、希土類磁石としては、例えば、希土類元素として主にＮｄやＳｍを含むものが挙げられ、希土類元素と、希土類元素以外の遷移元素とを組み合わせた組成を有するものが好適である。具体的には、希土類元素（「Ｒ」で表す）としてＮｄ、Ｐｒ及びＤｙのうちの少なくとも１種を含み、Ｂを必須元素として１〜１２原子％含み、且つ残部がＦｅであるＲ−Ｆｅ−Ｂ系の組成を有するものが好ましい。このような希土類磁石は、必要に応じて、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｖ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｓｉ等の他の元素を更に含む組成を有していてもよい。
【００２５】
（粉砕工程）
次に、得られた合金を、ジョークラッシャー、ブラウンミル、スタンプミル等の粗粉砕機を用いるか、または、合金に水素を吸蔵させた後、異なる相間の水素吸蔵量の相違に基づく自己崩壊的な粉砕を生じさせる水素吸蔵粉砕を行うことによって粗粉砕する（粗粉砕工程）。その後、得られた粗粉砕物を、ジェットミル、アトライター等の微粉砕機を用い、粉砕時間等の条件を適宜調整しながら、所望の平均粒径を有する磁性粉末を得る（微粉砕工程）。磁性粉末の平均粒径は、２．５〜６μｍであると好ましく、３〜５μｍであるとより好ましい。
【００２６】
（スラリー化工程）
次いで、磁性粉末に溶媒を混合し、スラリーを得る。溶媒としては、磁石の湿式成形におけるスラリーに用いられる溶媒を特に制限無く適用できる。例えば、鉱物油、合成油、植物油等の油や、アセトン、アルコールといった有機溶媒等が挙げられる。なかでも、磁性粉末の酸化を防ぐために、油が好ましい。なお、スラリー化工程においては、溶媒以外に、所望の特性が得られる他の添加剤を更に加えることもできる。添加剤としては、例えば、磁性粉末の分散を促進することができるカチオン系、アニオン系、ベタイン系、非イオン系界面活性剤等の分散剤が挙げられる。
【００２７】
（磁場中湿式成形工程）
その後、スラリーを、成形機に投入し、磁場を印加しながら湿式成形を行うことで、成形体を得る。この磁場中湿式成形工程により、所定の配向度を有する成形体が得られる。湿式成形は、例えば、プレス成形により行うことができ、具体的には、スラリーを金型キャビティ内に充填した後、充填されたスラリーを上パンチと下パンチとの間で挟むようにして加圧し、スラリー中の溶媒を抜き出しながら所定形状に加工する。この際、上パンチ又は下パンチには、流出した溶媒を抜き出すために外部と連通する穴が設けられていてもよい。ただし、磁性粉末の流出が生じないように、パンチ面に布製、紙製等のフィルターを配置するか、或いは、上パンチ又は下パンチの一部の材質を多孔質とすることが好ましい。成形によって得られる成形体の形状は特に制限されず、柱状、平板状、リング状等、所望とする希土類磁石の形状に応じて変更することができる。
【００２８】
成形時の加圧方向は、磁場の印加方向と同じとしてもよく、磁場の印加方向と垂直としてもよいが、磁場の印加方向と垂直に加圧を行うと、より優れた磁気特性が得られる傾向にある。また、成形時における磁場強度は、１５〜２０ｋＯｅとすることができ、加圧は０．３〜３ｔｏｎ／ｃｍ２とすることができる。さらに、成形時間は、数秒〜数十秒とすることが好ましい。このような条件で磁場中、成形を行うことにより、良好な磁気特性を有する希土類磁石が得られ易い傾向にある。
【００２９】
このようにして、焼成することで希土類磁石が得られる被焼成体が湿式成形法により作製される。そして、本実施形態においては、上述した焼成用容器１を用いる以下の載置工程、第１の積載工程、有機物除去（本実施形態においては脱溶媒）工程、第２の積載工程、焼成工程を経ることにより、かかる被焼成体から希土類磁石が製造される。
【００３０】
（載置工程）
載置工程では、焼成用容器１の載置面２ａ上に、湿式成形法により作製された被焼成体を載置する。
【００３１】
（第１の積載工程）
次に、第１の積載工程では、上記の被焼成体が載置された複数の焼成用容器１を、焼成用容器の開口５が塞がれないように積載する。具体的には、例えば、図３及び図４に示される積載例が挙げられる。図３及び図４はそれぞれ、被焼成体１０が載置された焼成用容器１を、図２（ｂ）に示される重ね方をした積載例及び図２（ｃ）に示される重ね方をした積載例を示す模式断面図である。なお、図３及び図４では５段積みの例が示されているが、段数はこれに限られない。
【００３２】
また、図３及び図４に示される積載例では、最上段の焼成用容器内に被焼成体が載置されていないが、例えば、焼成の際に最上段の焼成用容器の開口を塞ぐための別の焼成用容器或いは所定の蓋を用意すれば、最上段の焼成用容器内に被焼成体が載置されていても構わない。
【００３３】
（有機物除去工程）
次いで、第１の積載工程により積載された複数の焼成用容器内の被焼成体に対し、例えば真空加熱を行うことにより、被焼成体に残存した溶媒や添加剤を除去する有機物除去工程を行う。有機物除去は、被焼成体中の溶媒の大部分を除去できるような条件とし、例えば、１０〜３０００Ｐａ程度に減圧した条件下、１００〜１６０℃で１〜５時間加熱することが好ましい。なお、かかる有機物除去工程では、通常は被焼成体の焼結は進行しないが、一部焼結が進行していても構わない。
【００３４】
（第２の積載工程）
第２の積載工程では、上記の有機物除去工程を経た複数の焼成用容器１を、当該焼成用容器の開口５が塞がれるように積載する。具体的には、例えば、図２（ａ）に示される積載例が挙げられる。なお、図２では３段積みの例が示されているが、段数はこれに限られない。
【００３５】
本実施形態で用いられる焼成用容器１は、底部２の底面２ｂ及び側壁部の上面３ｅが平面状に成形されているとともに側壁部の上面３ｅが底面２ｂと平行な同一の面Ｓ１を成していることから、積み上げられた容器を水平方向にずらしたり、底面の法線を軸に回転させたりすることが容易となっている。したがって、本実施形態においては、図３又は図４に示される積載例から図２（ａ）で示される積載例へと容器の積み方を変更する際の作業性が更に向上している。
【００３６】
（焼成工程）
次に、第２の積載工程により積載された複数の焼成用容器内の被焼成体を、例えば、真空中又は不活性ガスの存在下、１０００〜１２００℃で１〜１０時間焼成した後、急冷することにより焼成体を得る。その後、得られた焼成体に、焼成温度よりも低い温度で熱処理を施す時効処理を行い、希土類磁石を得る。この時効処理は、得ようとする希土類磁石の特性に応じて適宜調製することが好ましい。例えば、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系の希土類磁石においては、８００℃付近で所定時間保持した後、６００℃付近で所定時間保持する２段階の処理を行う。また、６００℃付近における１段階の処理を行ってもよい。なお、希土類磁石の製造方法においては、必ずしもかかる時効処理を行わなくてもよい。
【００３７】
以上説明した本実施形態の希土類磁石を製造方法によれば、焼成用容器１の積み方を替えるという簡便な作業により、被焼成体の積み替えなしに有機物除去工程及び焼成工程を良好な環境で実施することが可能なることから、優れた磁気特性を有する希土類磁石を生産性よく得ることができる。
【００３８】
なお、本発明の磁石の製造方法は、被焼成体が乾式成形法により形成される場合であっても適用することが可能である。
【００３９】
この場合、有機物除去工程において除去される有機物は、主として、磁場中成形における配向性を高めるために添加されるワックスなどである。ワックスとしては、例えば、脂肪酸又は脂肪酸の誘導体、より具体的には、ステアリン酸系やオレイン酸系であるステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸アミド、オレイン酸アミドなどが挙げられる。
【００４０】
本実施形態においては、有機物除去工程が例えば以下のように実施されること以外は上述した湿式成形法の場合と同様にして、被焼成体から磁石を製造することができる。
【００４１】
（有機物除去工程）
第１の積載工程により積載された複数の焼成用容器内の被焼成体を加熱し、所定温度に所定時間保持することにより、当該被焼成体に含まれるワックスを除去する。この所定温度は、２００〜６００℃とすることが好ましい。２００℃未満では、ワックスを効率よく除去することが困難となり、生産性の低下や焼成不良を招きやすくなる。一方、６００℃を超えると、脱ワックスの効果が飽和する傾向にある。また、上記所定温度での保持時間は、ワックスの除去効果と生産性とを考慮して、０．５〜１０時間とすることが好ましく、１〜３時間とすることがより好ましい。脱ワックスは、真空又は不活性ガス雰囲気にて行うことができる。不活性ガスとしては、Ａｒガス、Ｈ２ガス、Ｈｅガスを用いることができる。
【００４２】
また、本発明は上記した実施形態に限定されることなく種々の変更が可能である。例えば、水平断面形状が長方形である直方体状の焼成用容器１に代えて、水平断面形状が正方形である直方体状であること以外は焼成用容器１と同様の焼成用容器、又は、水平断面形状が楕円若しくは円である円柱状であること以外は焼成用容器１と同様の焼成用容器を用いてもよい。水平断面形状が円である円柱状の焼成用容器の場合は、容器を水平方向にずらして積載することにより各容器内を開放状態にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】（ａ）は本発明に係る焼成用容器の好適な実施形態を示す斜視図であり、（ｂ）はＩｂ−Ｉｂ矢印断面図である。
【図２】（ａ）は実施形態に係る焼成用容器を容器内が密閉状態となるように積載する例を示す斜視図であり、（ｂ）及び（ｃ）は実施形態に係る焼成用容器を容器内が開放状態となるように積載する例を示す上面図である。
【図３】実施形態に係る焼成用容器を容器内が開放状態となるように積載する例を示す模式断面図である。
【図４】実施形態に係る焼成用容器を容器内が開放状態となるように積載する他の例を示す模式断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１…焼成用容器、２…底部、２ａ…載置面、２ｂ…底面、３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ…側壁部、５…開口、１０…被焼成体。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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