(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｒ化合物および／またはＲメタルが付着したＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石用焼結治具を水素雰囲気中に存置した後、前記焼結治具を清浄化処理することを特徴とするＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石用焼結治具の清浄方法。
【請求項２】
Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石用焼結治具に付着したＲ化合物および／またはＲメタルを水素雰囲気中で脆化した後、前記焼結治具を清浄化処理することを特徴とするＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石用焼結治具の清浄方法。
【請求項３】
前記焼結治具を構成する材料がＭｏを主成分とすることを特徴とする請求項１または２記載の清浄方法。
【請求項４】
さらに焼結治具を構成する材料にＬａ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＴｉＣから選ばれる少なくとも一成分が添加されていることを特徴とする請求項３記載の清浄方法。
【請求項５】
前記焼結治具の表面に凹凸があることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の清浄方法。
【請求項６】
前記凹凸の表面粗度（Ｒａ）が０．１μｍ〜５００μｍであることを特徴とする請求項５記載の清浄方法。
【請求項７】
前記焼結治具が成形体を載置する台板であることを特徴とする請求項１及至６のいずれかに記載の清浄方法。
【請求項８】
Ｒ化合物および／またはＲメタルが付着したＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石用焼結治具を水素雰囲気中に存置した後、Ｒ化合物および／またはＲメタルを除去することを特徴とするＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石用焼結治具に付着したＲ化合物および／またはＲメタルの除去方法。
【請求項９】
Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石用焼結治具に付着したＲ化合物および／またはＲメタルを水素雰囲気中で脆化した後、除去することを特徴とするＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石用焼結治具に付着したＲ化合物および／またはＲメタルの除去方法。
【請求項１０】
請求項１乃至７のいずれかに記載の清浄方法によって清浄化されたＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石用焼結治具を用いることを特徴とするＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石の焼結方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｒ化合物（ＲはＹを含む希土類元素：以下同じ）および／またはＲメタルが付着したＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石用焼結治具の穏和な条件での清浄方法、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石用焼結治具に付着したＲ化合物および／またはＲメタルの簡易かつ効果的な除去方法、および該清浄方法によって清浄化された焼結治具を用いたＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石の焼結方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石に代表されるＲ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石は、所要組成の合金インゴットを粉砕して得られる合金粉末を磁場中で配向させつつプレス成形し、得られた成形体を焼結炉で焼結する工程を経て製造される。焼結工程は、例えば、Ｍｏを主成分とする台板上に成形体を載置して、さらに成形体が焼結工程前に酸化されたりしないように容器に収容した状態で１０００℃〜１２００℃の温度で行われる。この焼結の際、前記成形体のＲが液相となり、成形体表面に出てくる。液相になって出てきたＲはＲメタルとして治具に溶着する。溶着したＲメタルは、大気中の酸素や水分との反応によってＲ２Ｏ３やＲ（ＯＨ）３などのＲ化合物となり、治具表面に突起物や隆起物を形成する。これらの突起物や隆起物には、成形体からこぼれ落ちた合金粉末に起因するＲメタルやＲ化合物も含まれる。
Ｒ化合物やＲメタルからなる突起物や隆起物がある台板を用いて焼結工程を繰り返して行った場合、先に形成された突起物や隆起物を核にして付着物は次第に大きくなっていく。また、前記成形体は、焼結時に大きく収縮するため、成形体を、比較的大きな付着物と接触させたまま焼結を行うと、成形体の収縮が阻害され、該接触部から割れなどを生じさせてしまう。成形体がプレス時の磁場配向方向に２５％も収縮する場合もあるので、前記成形体の磁場配向方向を台板に対して平行にして成形体を載置すると、この問題はいっそう顕著となる。また、ＲメタルやＲ化合物が台板表面に残存していると、Ｒメタルが大気中の酸素や水分と反応してＲ２Ｏ３やＲ（ＯＨ）３などのＲ化合物となり、Ｒ化合物は焼結時に分解してＨ２Ｏを発生させる。発生したＨ２Ｏは、前記成形体と反応して、焼結体表面にＲ２Ｏ３やＲ（ＯＨ）３などのＲ化合物を生じさせてしまうため、できあがった磁石の磁気特性をも劣化させてしまうことになる。一方、Ｍｏを主成分とする台板を使用した場合、付着物を完全に除去しないまま再度焼結すると、付着物に含まれるＦｅは、焼結工程を繰り返し行うことでＭｏと反応し、台板表層部にＭｏ−Ｆｅの化合物を生成すると考えられる。このような化合物が生成した部分は、Ｆｅと反応していない台板部と比べて成形体（焼結体）との反応性が高く、ＲメタルやＲ化合物を溶着しやすくなっており、徐々に突起物や隆起物を成長させる。出願人は、特許第２７５４０９８号において、台板の付着物を除去することを目的として、焼結治具をショットブラストなどを行うことによって清浄する方法を提案した。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記のようなショットブラストなどを用いた機械的な方法だけでは、焼結治具の溶接部への付着物や焼結治具に溶着して形成された付着物のうち、比較的大きな付着物しか除去できず、付着物を完全に除去することは困難であった。特にＭｏ−Ｆｅの化合物がいったん形成されてしまった部分は非常に硬く、ショットブラストなどだけでは除去することは極めて困難であった。そのため、除去しきれなかった付着物を完全に除去するには、ショットブラストなどを行った後にやすりなどを用いて削り取るなどの処理が必要であった。しかしながら、このような処理を焼結治具に対して何回も行っていると、キズが入るので、焼結工程を繰り返しているうちに焼結治具表面が変形したり、ひび割れたりしてしまうなどの問題があった。したがって、機械的に清浄することによって焼結治具は繰り返して焼結工程において使用できるようにはなったものの、使用できる延べ回数には自ずと限度があり、より優れた清浄方法が望まれていた。
そこで本発明においては、Ｒ化合物および／またはＲメタルが付着したＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石用焼結治具の穏和な条件での清浄方法、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石用焼結治具に付着したＲ化合物および／またはＲメタルの簡易かつ効果的な除去方法、および該清浄方法によって清浄化された焼結治具を用いたＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石の焼結方法を提供することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記の点に鑑み、種々の検討を行った結果、Ｒ化合物やＲメタルが付着した焼結治具を機械的に清浄化処理する前に水素雰囲気中に存置すると、これらが水素を吸蔵し、水素化反応を起こして水素化合物を生成することによって膨張し、内部から脆化するので、穏和な機械的清浄化処理条件で焼結治具表面からこれらの付着物を極めて確実にかつ効果的に除去できることを知見した。
【０００５】
本発明は、かかる知見に基づきなされたもので、本発明のＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石用焼結治具の清浄方法は、請求項１記載の通り、Ｒ化合物および／またはＲメタルが付着したＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石用焼結治具を水素雰囲気中に存置した後、前記焼結治具を清浄化処理することを特徴とする。
また、本発明のその他の態様のＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石用焼結治具の清浄方法は、請求項２記載の通り、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石用焼結治具に付着したＲ化合物および／またはＲメタルを水素雰囲気中で脆化した後、前記焼結治具を清浄化処理することを特徴とする。
また、請求項３記載の清浄方法は、請求項１または２記載の清浄方法において、前記焼結治具を構成する材料がＭｏを主成分とすることを特徴とする。
また、請求項４記載の清浄方法は、請求項３記載の清浄方法において、さらに焼結治具を構成する材料にＬａ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＴｉＣから選ばれる少なくとも一成分が添加されていることを特徴とする。
また、請求項５記載の清浄方法は、請求項１及至４のいずれかに記載の清浄方法において、前記焼結治具の表面に凹凸があることを特徴とする。
また、請求項６記載の清浄方法は、請求項５記載の清浄方法において、前記凹凸の表面粗度（Ｒａ）が０．１μｍ〜５００μｍであることを特徴とする。
また、請求項７記載の清浄方法は、請求項１及至６のいずれかに記載の清浄方法において、前記焼結治具が成形体を載置する台板であることを特徴とする。
また、本発明のＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石用焼結治具に付着したＲ化合物および／またはＲメタルの除去方法は、請求項８記載の通り、Ｒ化合物および／またはＲメタルが付着したＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石用焼結治具を水素雰囲気中に存置した後、Ｒ化合物および／またはＲメタルを除去することを特徴とする。
また、本発明のその他の態様のＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石用焼結治具に付着したＲ化合物および／またはＲメタルの除去方法は、請求項９記載の通り、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石用焼結治具に付着したＲ化合物および／またはＲメタルを水素雰囲気中で脆化した後、除去することを特徴とする。
また、本発明のＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石の焼結方法は、請求項１０記載の通り、請求項１乃至７のいずれかに記載の清浄方法によって清浄化されたＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石用焼結治具を用いることを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
Ｒ化合物および／またはＲメタルが付着したＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石用焼結治具（以下「Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石用焼結治具」を単に「焼結治具」という）を水素雰囲気中に存置する方法としては、たとえば付着物が付いた焼結治具を水素炉内に収容する方法が挙げられる。
この場合、炉内の水素量は絶対圧で０．０５ＭＰａ〜０．５ＭＰａとすることが十分かつ均一な水素化、安全性、作業効率などの点で望ましい。
炉内の温度は、室温〜６００℃とすることが望ましい。炉内を加熱すれば、焼結治具も加熱されるので、焼結治具に付着したＲ化合物やＲメタルの水素吸蔵が活発に起こり、水素化反応が促進される。したがって、短時間のうちに水素がこれら付着物の内部にまで行き渡って体積膨張し、そのため、付着物内部でマイクロクラックが発生し、付着物を脆化させる。炉内の温度を６００℃よりも高くした場合、付着物の表層部が溶融し、溶着が進行するので望ましくない。炉内の温度が高いほど冷却に時間がかかるので、炉内の温度は４００℃以下とすることがより望ましい。なお、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁性合金粉末やその成形体などは水素との反応性に富み、反応熱を発生するので、焼結治具上にこれらを載置することによって、かかる反応熱を利用して焼結治具を加熱することもできる。
焼結治具の炉内への収容時間は３０分〜１０時間が望ましい。
【０００７】
焼結治具としては、具体的には、成形体を載置する台板、成形体を載置した台板を収容する焼結ケースや焼結パック、成形体を載置した台板を積載するために使用するスペーサーなどが挙げられる。
焼結治具の材質はＭｏを主成分とするものが望ましい。ステンレスやＦｅからなる焼結治具であってもよいが、Ｍｏは、Ｒに対する反応性が比較的低いのでＭｏとＲの反応物が付着しにくいこと、強度や靱性が高いので形状変形などが起こりにくいこと、熱伝導性が高く加熱されやすいので焼結温度や付着物の昇温が比較的速くなることなどの利点を有するからである。
また、Ｍｏを主成分とする焼結治具は、Ｍｏの他にＬａ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＴｉＣから選ばれる少なくとも一成分が添加された合金からなるものであってもよい。これらの成分が添加されることによって焼結治具の再結晶温度が上がるので、焼結時に硬化することがなく、衝撃などによっても割れたりすることが起こりにくくなるからである。
【０００８】
成形体を載置する台板は、その表面に凹凸があるものが望ましい。成形体に対する接触面積を減らすことにより、焼結時に成形体の変形や成形体と台板との溶着を抑制することができるからである。台板の凹凸の表面粗度（Ｒａ）は０．１μｍ〜５００μｍであることが望ましい。表面粗度がこれより小さいと、焼結時に台板と成形体が密着しすぎて両者が溶着するおそれがある。一方、表面粗度がこれより大きいと凹凸が大きすぎて凸部が成形体に食い込んでしまい、焼結時において成形体の収縮を阻害し、その結果、得られる焼結体に割れやひびなどを生じさせるおそれがある。とくにＶＣＭ（ボイスコイルモータ）やリニアモータに使用される磁石のように、大きくて重量がある磁石を製造するための成形体の場合、成形体への接触面積が少なく、かつ台板表面の凸部による焼結時の成形体の収縮の阻害を少なくするために、台板の表面粗度は２μｍ〜１０μｍが望ましい。
【０００９】
Ｒ化合物やＲメタルと水素との化学反応としては、たとえば以下の化学式で表される反応が考えられる。
0004325082.tif 000002
【００１０】
Ｒ化合物やＲメタルが付着した焼結治具を水素雰囲気中に存置することによって、付着しているＲ化合物やＲメタルが水素を吸蔵して体積膨張することでこれらの中にマイクロクラックが発生して脆くなるので、焼結治具表面から剥離しやすくなる。したがって、これらは、たとえば、穏和な機械的清浄化処理条件で極めて簡易にかつ効果的に除去することができる。
清浄化処理の方法としては、ショットブラスト法、液化ホーミング法、バフ研磨法などの他、スチールウールやヘラなどを用いて手で擦り取るというような簡便な方法を採用することもできる。ショットブラスト法としては、砥粒にＡｌ２Ｏ３粒、ＳｉＯ２粒、ガラス粒などを使用することができ、砥粒の平均粒径としては２０μｍ〜１０００μｍが望ましい。ブラスト圧力としては１αＰａ〜５αＰａ（α＝９．８０６６５×１０４）が望ましい。ブラスト時間は３０秒〜３０分が望ましい。清浄化処理の後には、水やイソプロピルアルコールなどの有機溶媒を用いて焼結治具を洗浄してもよい。
なお、Ｒ化合物やＲメタルの除去手段は、治具自体を激しく傷つけるようなものでなければ前述の清浄化処理以外の手段も採用することができる。
【００１１】
上記の方法によって清浄化された焼結治具を用いて行う焼結方法は自体公知の方法を採用することができる。成形体の形状が長いものや、厚みが薄いものである場合、敷粉としてＡｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２などの粉末やカーボン粉末を台板上に敷いて成形体を載置することが望ましい。これにより成形体に対する接触面を減らすことができ、焼結時に成形体の変形や成形体と台板との溶着を抑制することができるので都合がよい。
【００１２】
【実施例】
以下の実験例と比較例を各々５枚の台板を用いて行った。
実験例１：
（工程１）
組成がＮｄ：１４．５原子％、Ｄｙ：０．５原子％、Ｂ：７原子％、Ｆｅ：７８原子％である平均粒径が約３．５μｍの合金粉体を調製し、これを用いて、０．８ＭＡ／ｍの配向磁界で寸法１０ｍｍ×１０ｍｍ×３ｍｍの成形体（グリーン密度４．０ｇ／ｃｍ３、配向方向は３ｍｍの厚み方向）を作製した。前記合金粉末の調製方法は、以下のとおりである。
公知のストリップキャスト法を用い、上記組成の合金を高周波溶解によって溶融し、合金溶湯を形成した。この合金溶湯を１３５０℃に保持した後、単ロール法によって、合金溶湯をロール周速度約１ｍ／秒、冷却速度５００℃／秒、過冷度１８０℃の条件で急冷し、厚さ０．３ｍｍのフレーク状合金鋳塊を得た。
次に粗粉砕された原料合金を複数の原料パックに充填し、ラックに搭載した。この後、原料パックが搭載されたラックを水素炉の前まで搬送し、水素炉の内部へ挿入した。原料合金を水素炉内で加熱し、そして水素を吸蔵させて水素粉砕処理を行った。その後、水素炉内で室温程度にまで冷却された原料粉末を取り出し、これをジェットミルを用いて窒素ガス雰囲気中で微粉砕し、平均粒径が約３．５μｍの合金粉末を得た。
次にこの合金粉末に対してロッキングミキサー内で潤滑剤を０．３ｗｔ％添加・混合し、潤滑剤で合金粉末粒子の表面を被覆した。ここで、潤滑剤としては、脂肪酸エステルを石油系溶剤で希釈したもの、具体的には、脂肪酸エステルとしてカプロン酸メチルを、石油系溶剤としてイソパラフィンを用い、カプロン酸メチルとイソパラフィンとの重量比を１：９として希釈したものを用いた。このような操作は、液体潤滑剤で粉末粒子の表面を被覆することで、粉末の酸化を防止するとともにプレス時の配向性および粉末成形性（成形体の抜き出し易さ）を向上させるために行った。
寸法３００ｍｍ×２５０ｍｍ×１ｍｍのＭｏ板（Ｌａ２Ｏ３を１ｍａｓｓ％添加、Ｒａは２μｍ〜１０μｍ）を台板として使用し、前記の成形体を２０個、その１０ｍｍ×１０ｍｍの面が台板に接するように載置し、Ａｒ雰囲気中１１００℃で３時間の焼結を行った。その結果、台板表面上の成形体を載置していた部分にＲ化合物やＲメタルの突起物や隆起物が付着した。
（工程２）
上記の台板を水素炉内に収容し、炉内の温度を１００℃、水素圧（絶対圧）を０．１ＭＰａに維持して５時間存置した後、炉内を常温に戻してから台板を取り出した。
（工程３）
取り出した台板表面に、ブラスト圧力３αＰａ（α＝９．８０６６５×１０４）で、平均粒径が３００μｍ〜４００μｍのＡｌ２Ｏ３粒を砥粒として５分間噴射し、ショットブラストを行って台板を清浄した。
（結果）
全ての台板について、その表面の突起物や隆起物を完全に除去することができた。
【００１３】
実施例２：
実施例１によって清浄された台板を用いて、実施例１の工程１〜工程３を繰り返し行った。その結果、２００回繰り返してもどの台板の表面にも変化は見られなかった。
【００１４】
比較例１：
実施例１における工程２を省略する以外は実施例１と同じ処理を行った。その結果、どの台板にもその表面に突起物や隆起物が残り、これらを完全に除去することはできなかった。
【００１５】
比較例２：
比較例１で除去することができなかった突起物や隆起物をやすりを用いて削り取り、台板表面から突起物や隆起物を完全に除去した。この台板を用いて、実施例１の工程１→実施例１の工程３→やすりによる突起物や隆起物の除去、を繰り返して行った。その結果、１００回繰り返すまでにどの台板の表面にもひび割れが発生した。
【００１６】
上記の実験例と比較例から、実験例１の工程２にてＲ２Ｏ３やＲ（ＯＨ）３などのＲ化合物やＲメタルを脆化することで、これらを清浄化処理によって容易に除去することができること、その結果、焼結工程を繰り返し行っても台板表面を変形させたり、傷つけたり、ひび割れさせたりすることがないので、使用できる延べ回数を延長することができることが明らかになった。
【００１７】
【発明の効果】
本発明においては、焼結治具をショットブラストなどを行うことによって清浄化処理する前に水素雰囲気中に存置することによって、焼結治具に付着したＲ化合物やＲメタルに水素を吸蔵させる。その結果、Ｒ化合物やＲメタルが水素化反応を起こして水素化合物を生成することによって脆化し、焼結治具表面から剥離しやすくなる。よって、付着物を穏和な機械的清浄化処理条件で極めて簡易にかつ効果的に除去できるので、焼結工程を繰り返し行っても焼結治具表面を変形させたり、ひび割れさせたりすることがないので、使用できる延べ回数の延長を図ることができる。また、Ｒ化合物やＲメタルなどの付着物を除去した治具を用いることでこれらの付着物に起因する磁石の割れや磁石の磁気特性の劣化などを抑制することができる。また、治具に付着物が付いても早期にこれを除去することで、Ｍｏを主成分とする台板を使用した場合でも、台板表層部にＭｏ−Ｆｅの化合物を生成することを効果的に防止することができる。