專利名稱：R-Fe-B系合金的造粒粉的制造方法及R-Fe-B系合金燒結(jié)體的制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及R-Fe-B系合金的造粒粉的制造方法及使用該造粒粉的R-Fe-B系合金燒結(jié)體的制造方法。
背景技術：
一般通過將稀土類合金的粉末壓制成型，燒結(jié)所得到的粉末成型體，進行時效處理來制造稀土類合金的燒結(jié)磁體(永磁體)?，F(xiàn)在，在各領域廣泛使用釤·鈷系磁體和釹·鐵·硼系磁體的兩種。尤其，釹·鐵·硼系磁體(以下，稱作“R-Fe-B系磁體”。R是包括Y的稀土類元素，F(xiàn)e是鐵，B是硼)，在各種磁體中顯示出最大的磁能積，價格也比較便宜，因此在各種電子機器中積極采用。
R-Fe-B系燒結(jié)磁體，主要由由R2Fe14B的正方晶系化合物構成的主相、由Nd等構成的富R相、及富B相，構成。再有，F(xiàn)e的一部分可以被Co或Ni等過渡金屬取代，硼(B)的一部分也可以被碳(C)取代。本發(fā)明適合使用的R-Fe-B系燒結(jié)磁體，例如記載在美國專利第4770723號和美國專利第4792368號的說明書中。
為了制作成為這樣的磁體的R-Fe-B系合金，目前采用鑄錠法。如果采用一般的鑄錠法，將作為原材料的稀土類金屬、電解鐵和硼鐵合金進行高頻熔煉，通過在鑄型內(nèi)使得到的熔液逐漸地冷卻而制作合金錠。
近年來。通過使合金的熔液接觸單輥、雙輥、旋轉(zhuǎn)盤、或旋轉(zhuǎn)圓筒鑄型的內(nèi)面等，進行比較快的冷卻，從合金熔液制作比金屬錠薄的凝固合金(稱作“合金薄片”)的薄帶鑄造法或離心鑄造法為代表的急冷法正引人注目。采用這樣的急冷法制成的合金片的厚度，一般在約0.03mm以上約10mm以下的范圍。如果采用急冷法，合金熔液從接觸冷卻輥的面(輥接觸面)開始凝固，從輥接觸面沿厚度方向結(jié)晶逐漸長成柱狀。其結(jié)果，由薄帶鑄造法等制成的急冷合金具有包括短軸方向的尺寸是約0.1μm以上約100μm以下、長軸方向的尺寸是5μm以上約500μm以下的R2Fe14B結(jié)晶相、和在R2Fe14B結(jié)晶相的晶界分散存在的富R相的組織。富R相是稀土類元素R的濃度比較高的非磁性相，其厚度(相當于晶界的寬度)為約10μm以下。
急冷合金與利用現(xiàn)有的鑄錠法(模具鑄造法)制成的合金(金屬錠合金)相比，以相對短的時間(冷卻速度102℃/s以上、104℃/s以下)冷卻，因此具有組織微細化、晶粒直徑小的特征。另外，晶界的面積寬廣，富R相在晶界內(nèi)廣泛擴散，因此具有富R相的分散性也良好這一優(yōu)點。由于這些特征，使用急冷合金就能夠制造具有優(yōu)異磁特性的磁體。
另外，也已經(jīng)知道稱作Ca還原法(或還原擴散法)的方法。該方法包括以下的工序。首先，在以規(guī)定的比例含有稀土類氧化物中的至少一種、鐵粉和純硼粉、硼鐵粉和硼氧化物中的至少一種的混合粉中，或在以規(guī)定的比例含有上述構成元素的合金粉或混合氧化物的混合粉中，混合金屬鈣(Ca)和氯化鈣(CaCl)，在惰性氣體環(huán)境下實施還原擴散處理。將得到的反應生成物淤漿化，通過對其進行水處理，得到R-Fe-B系合金的固體。
在本說明書中，將固體合金的塊稱為“合金塊”，不僅是通過現(xiàn)有的鑄錠法得到的合金錠及冷卻通過薄帶鑄造法等急冷法得到的合金薄片等的熔液而得到的凝固合金，也包括通過Ca還原法得到的固體合金等各種形態(tài)的固體合金。
提供給壓制成型的合金粉末是如下這樣得到的，即，利用例如氫貯藏法和/或各種的機械粉碎法(例如，使用圓盤磨機)把這些合金塊粉碎，再利用例如使用噴射磨的干式粉碎法將所得到的粗粉末(例如，平均粒徑10μm～500μm)進行微粉碎。
提供給壓制成型的R-Fe-B系合金粉末的平均粒徑，從磁特性的觀點來看，優(yōu)選在1.5μm～5μm的范圍內(nèi)。粉末的“平均粒徑”，只要不特別說明，在此，指質(zhì)量中位直徑(mass median diameterMMD)。但是，這樣，如果使用平均粒徑小的粉末，則流動性或壓制成型性(包括模腔充填性和壓縮性)惡化，生產(chǎn)率也惡化。
作為解決該問題的方法，研究了用潤滑劑覆蓋合金粉末顆粒的表面的技術。例如在特開平08-111308號公報和對應的美國專利5666635號(受讓人住友特殊金屬株式會社)的說明書中公開了，在平均粒徑10μm～500μm的R-Fe-B系合金的粗粉末中，添加混合0.02質(zhì)量％～5.0質(zhì)量％的至少一種使脂肪酸酯液狀化的潤滑劑后，進行使用惰性氣體的噴射磨粉碎，從而制作平均粒徑1.5μm～5μm的微粉末的技術。
潤滑劑在改善粉末的流動性、成型性的同時，由于具有賦予成型體硬度(強度)的粘結(jié)劑的作用，另外在燒結(jié)體中作為殘存碳剩余而成為使磁特性低下的原因，所以要求具有優(yōu)異的脫粘結(jié)劑性。例如，在特開2000-306753號公報中，作為脫粘結(jié)劑性優(yōu)異的潤滑劑，公開了解聚聚合物、解聚聚合物和烴系溶劑的混合物、以及解聚聚合物和低粘度礦物油和烴系溶劑的混合物。
但是，如果采用使用上述的潤滑劑的方法，雖然得到某種程度的改善效果，但不能得到充分的成型性。尤其，用薄帶鑄造法制成的粉末，不僅平均粒徑小，而且粒度分布也狹窄，因此流動性特別惡化。因此，充填在模腔中的粉末量超過允許范圍，或發(fā)生散亂，或模腔內(nèi)的充填密度變得不均勻。其結(jié)果，成型體的質(zhì)量、尺寸產(chǎn)生變動，超過允許范圍，成型體產(chǎn)生缺陷或裂紋。
作為用于改善R-Fe-B系合金粉末的流動性和成型性的其他方法，嘗試使用造粒粉。
例如，在特開昭63-237402號公報中公開了，相對于粉末添加0.4～4.0質(zhì)量％的室溫下為液體狀態(tài)的石蠟混合物和脂肪族羧酸的混合物，混煉后，混煉后，通過使用由造粒得到的造粒粉，能改善成型性。另外，我們也知道使用作為造粒劑的PVA(聚乙烯醇)的方法。還有，造粒劑也與潤滑劑一樣，起到粘結(jié)劑的作用，有助于增強成型體的強度。
但是，如果使用在上述特開昭63-237402號公報中公開的造粒劑，則脫粘結(jié)劑性惡化，因此在R-Fe-B系燒結(jié)磁體的情況下，存在因在燒結(jié)體中剩余碳而使磁特性降低的問題。
另一方面，使用PVA并利用噴射干燥法制成的造粒粉，反而結(jié)合力強，所得到的造粒粉過于堅固，即使施加外部磁場，造粒粉也不崩潰，因此合金顆粒(晶體)不能充分進行磁場定向，其結(jié)果，存在不能得到優(yōu)異的磁特性的各向異性磁體。
另外，PVA的脫粘結(jié)劑性惡化，來自PVA的碳容易殘存在磁體中，也存在降低磁特性這樣的問題。為了解決該問題，也有在氫氣環(huán)境下進行脫粘結(jié)劑處理的方法，但難以充分去除碳。另外，PVA的結(jié)合力過強，因此通過施加磁場，造粒粉也不崩潰，不易發(fā)生定向。
如上所述，到目前為止，研究了各種造粒劑，但還沒有開發(fā)出在具有適度的結(jié)合力的同時，脫粘結(jié)劑性也良好的造粒劑，也未開發(fā)出能夠工業(yè)生產(chǎn)適合于R-Fe-B系合金燒結(jié)體的制造方法的造粒粉的方法。
另一方面，對磁體的小型化、薄型化和高性能化的要求提高，希望能夠開發(fā)出以高生產(chǎn)率制造小型或薄型的高性能磁體的制造方法。通常，如果對R-Fe-B系合金燒結(jié)體(或?qū)⑵溥M行磁化的磁體)進行機械加工，因加工變形的影響，磁特性低下，但就小型磁體來說，不能無視此磁特性的低下。因此，強烈希望象小型的磁體，以實質(zhì)不需要進行機械加工的尺寸精度，制作具有所使用的最終形狀的燒結(jié)體。從這樣的背景來看，對流動性、壓制成型性優(yōu)異的R-Fe-B系合金粉末的需求更強。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述的諸問題而完成的，其主要目的在于提供一種流動性、壓制成型性優(yōu)異、且脫粘結(jié)劑性優(yōu)異的R-Fe-B系合金的造粒粉的制造方法及以高生產(chǎn)率制造高品質(zhì)的R-Fe-B系合金燒結(jié)體的方法。
本發(fā)明的R-Fe-B系合金的造粒粉的制造方法，包括制作R-Fe-B系合金粉末的工序；通過使用選自正鏈烷烴、異鏈烷烴和解聚低聚物中的至少一種的造粒劑將上述粉末進行造粒來調(diào)制造粒粉的工序。借此來達到上述目的。
上述粉末的平均粒徑優(yōu)選在1.5μm～5μm的范圍內(nèi)。
上述至少一種造粒劑的平均分子量優(yōu)選在120～500的范圍內(nèi)。
上述至少一種造粒劑是正鏈烷烴和/或異鏈烷烴，沸點優(yōu)選在80℃～250℃的范圍內(nèi)。
在上述造粒工序中，相對上述造粒粉的質(zhì)量，優(yōu)選添加0.1質(zhì)量％～50質(zhì)量％的上述至少一種造粒劑。
上述造粒粉優(yōu)選是使用流化床造粒法調(diào)制的。
上述造粒粉的平均粒徑優(yōu)選在0.05mm～3.0mm的范圍內(nèi)，平均粒徑更優(yōu)選在0.1mm～2.0mm的范圍內(nèi)。
R-Fe-B系合金燒結(jié)體的制造方法包括利用上述的R-Fe-B系合金的造粒粉的制造方法制造造粒粉的工序；通過在對包含上述造粒粉的R-Fe-B系合金的粉末材料施加磁場進行定向的狀態(tài)下進行壓制成型形成成型體的工序；及燒結(jié)上述成型體的工序。借此達到上述目的。
上述燒結(jié)工序是在惰性氣體環(huán)境下加熱上述成型體的工序，能夠兼具去除上述造粒劑的工序。
上述粉末材料也可以是實質(zhì)上僅包含上述造粒粉的構成。
通過對使用上述的方法制成的R-Fe-B系合金燒結(jié)體進行磁化，就得到磁特性優(yōu)異的R-Fe-B系燒結(jié)磁體。


圖1是表示本發(fā)明的R-Fe-B系合金燒結(jié)體的制造方法的工藝流程圖。
圖2是表示在本發(fā)明的R-Fe-B系合金造粒粉的制造中所使用的造粒裝置10的示意圖。
圖3是表示關于實施例12和比較例6及9的造粒粉的定向磁場的磁通密度和所得到的燒結(jié)磁體的剩磁密度的關系曲線圖。
具體實施例方式
以下，參照

本發(fā)明實施方式的R-Fe-B系合金燒結(jié)體的制造方法。在以下的實施方式的說明中，特別例舉使用以流動性低的薄帶鑄造法制成的R-Fe-B系合金粉末的燒結(jié)磁體的制造方法，說明本發(fā)明的特征，但本發(fā)明不限于此，也可以使用由其他的方法制成的R-Fe-B系合金粉末。
如圖1所示，本發(fā)明的R-Fe-B系合金燒結(jié)體的制造方法包括制作R-Fe-B系合金粉末的工序S1；使用選自正鏈烷烴、異鏈烷烴和解聚低聚物中的至少一種的造粒劑對所得到的粉末進行造粒來調(diào)制造粒粉的工序S2；通過在對含有造粒粉的R-Fe-B系合金粉末材料施加磁場進行定向的狀態(tài)下進行壓制成型形成成型體的工序S3；及燒結(jié)成型體的工序S4。通過用公知的方法使得到的燒結(jié)體磁化，而得到R-Fe-B系合金燒結(jié)磁體。磁化工序，可以在燒結(jié)后的任意時刻實行，例如可以由燒結(jié)磁體的用戶在即將使用前實行。
作為供壓制成型的R-Fe-B系合金粉末材料，從流動性的觀點看，優(yōu)選僅使用像上述那樣調(diào)制成的造粒粉，但也可以混合使用造粒粉和一次顆粒粉末(造粒前的原料粉末)。但是，如果增加一次顆粒粉末的比例，流動性就降低，因此為了充分得到由造粒產(chǎn)生的流動性的改善效果，優(yōu)選實質(zhì)上僅使用造粒粉。另外，在造粒粉中混合使用一次顆粒粉末時，優(yōu)選用潤滑劑包覆顆粒表面。通過用潤滑劑包覆一次顆粒，在能夠改善R-Fe-B系合金粉末材料的流動性的同時，也能夠防止R-Fe-B系合金的氧化。
再有，在本說明書中，相對于實質(zhì)上僅由R-Fe-B系合金的粉末(表面可含有氧化物層)構成的“R-Fe-B系合金粉末”，將不僅含有“R-Fe-B系合金粉末”、而且也含有造粒粉和潤滑劑的、供壓制成型的粉末材料稱作“R-Fe-B系合金粉末材料”，以示區(qū)別。
如上所述，通過使用正鏈烷烴、異鏈烷烴和解聚低聚物的任一種、或其混合物對R-Fe-B系合金粉末進行造粒，來改善流動性、成型性。例如，通過將平均粒徑在1.5μm～5μm的范圍內(nèi)的粉末(一次顆粒)作為平均粒徑在0.05mm～3mm范圍內(nèi)的造粒粉，可顯著地改善流動性、成型性。另外，該造粒粉具有適度的堅固度，因此在移送工序、充填工序中不發(fā)生崩潰，其結(jié)果，能夠?qū)⒁?guī)定量的粉末材料穩(wěn)定而且均勻地充填在模腔中。另外，造粒粉具有適度的堅固度，因此通過施加0.1T～0.8T的定向磁場，崩潰成一次顆粒，使一次顆粒進行磁場定向。當然，也可以施加比此高的定向磁場(例如2T)。而且，在成型體中也幾乎不發(fā)生缺陷或裂紋。
而且，上述造粒劑，脫粘結(jié)劑性都良好，在氬氣等惰性氣體(包括稀有氣體和氮氣)環(huán)境下或真空中進行燒結(jié)，就能夠容易地去除，因此沒有由殘留碳引起的磁特性降低，得到具有優(yōu)異的磁特性的燒結(jié)磁體。
這樣，如果使用上述的造粒粉，則能夠以高生產(chǎn)率制造質(zhì)量(即充填量)波動小、而且磁特性優(yōu)異的R-Fe-B系合金燒結(jié)體。
下面按工序順序說明使用本發(fā)明實施方式的R-Fe-B系合金燒結(jié)體的磁體的制造方法。
首先，使用薄帶鑄造法，制作R-Fe-B系合金薄片(例如參照美國專利第5383978號)。具體地說，利用高頻熔煉使采用公知的方法制成的R-Fe-B系合金形成熔液。作為R-Fe-B系合金，除上述的以外，能夠適合使用例如美國專利第4770723號和美國專利第4792368號說明書中記載的組成的R-Fe-B系合金。
將該合金的熔液保持于1350℃后，以輥圓周速度約1m/s、冷卻速度500℃/s、過冷度200℃的條件，在單輥上急冷，得到厚0.3mm的合金薄片。通過使該合金薄片貯藏氫而脆化，得到合金粗粉末。使用噴射磨，在氮氣環(huán)境下將該合金粗粉末微粉碎，得到例如平均粒徑是1.5μm～5μm、按照BET法測定的比表面積是約0.45m2/g～約0.55m2/g的合金粉末(一次顆粒)。該合金粉末的真密度是7.5g/cm3。
接著，將得到的合金粉末進行造粒。
作為造粒劑，使用選自正鏈烷烴、異鏈烷烴和解聚低聚物中的至少一種造粒劑。當然也可以將它們多個混合使用。作為解聚低聚物，優(yōu)選是異丁烯和正丁烯的共聚物、異丁烯的單一聚合物、甲基丙烯酸烷基酯(例如甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸異丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯)的單一聚合物或共聚物、烷撐二醇(例如乙二醇、丙二醇)的單一聚合物或共聚物。解聚低聚物，在分子中具有較多的支化結(jié)構，由此認為，粘度比較高，具有適度的結(jié)合力。
再有，除上述的造粒劑以外，為了提高結(jié)合力，也可以添加萜烯系樹脂(例如松香、萜烯酚醛樹脂、檸檬烯的二聚物)或脂肪族樹脂(例如丁烯或戊烯等的聚合物)。它們的添加量優(yōu)選是0.05質(zhì)量％～1.0質(zhì)量％的范圍。
這些造粒劑，具有潤滑性，同時具有適度的結(jié)合力，而且脫粘結(jié)劑性也優(yōu)異。上述造粒劑的平均分子量優(yōu)選在120～500的范圍內(nèi)。平均分子量降低至120以下，結(jié)合力弱，難以得到穩(wěn)定的造粒粉。另外，平均分子量超過500，燒結(jié)體中殘留的碳量變多，而使磁特性降低，因此不可取。平均分子量優(yōu)選在140～450的范圍內(nèi)。
就正鏈烷烴和異鏈烷烴而言，可以按照沸點特定優(yōu)選的材料，優(yōu)選沸點在80℃～250℃的范圍內(nèi)。沸點降低至80℃以下，結(jié)合力弱，難以得到穩(wěn)定的造粒粉，沸點超過250℃，燒結(jié)體中殘留的碳量變多，而使磁特性降低，因而不可取。作為正鏈烷烴和異鏈烷烴來說，更優(yōu)選是平均分子量在140～450的范圍內(nèi)或沸點在100℃～230℃的范圍內(nèi)的正鏈烷烴和異鏈烷烴，以較少量的添加，就能夠得到充分的效果。
當然，在正鏈烷烴、異鏈烷烴和解聚低聚物的2種以上混合使用時，優(yōu)選各自滿足上述的條件。
在造粒粉的調(diào)制中使用的造粒劑的添加量，相對于粉末的質(zhì)量，優(yōu)選在0.1質(zhì)量％～50質(zhì)量％的范圍內(nèi)。如果造粒劑的添加量少于0.1質(zhì)量％，就不能將粉末(一次顆粒)造粒，如果超過50質(zhì)量％，結(jié)合力過強，對造粒粉施加磁場也不易崩壞，而且燒結(jié)體中殘留的碳量變多，而使磁特性降低，這是不可取的。造粒劑的添加量更優(yōu)選是0.1質(zhì)量％～10質(zhì)量％，最優(yōu)選是0.2質(zhì)量％～10質(zhì)量％。
造粒工序，可使用公知的各種造粒方法實行。例如，可以使用攪拌混合造粒法、振動造粒法或轉(zhuǎn)動造粒法等實行，但優(yōu)選使用流化床造粒法。如果使用流化床造粒法，就能夠得到近似球形形狀的造粒粉，同時能夠得到適度堅固度的造粒粉。如果造粒粉具有近似球形的形狀，流動性和成型性就良好。另外，造粒粉的堅固度也受造粒劑的影響，但如上所述，無論過于堅硬、過于軟，都產(chǎn)生不妥。
圖2示意性地表示用于以流化床造粒法進行造粒的造粒裝置10。造粒裝置10具備送風用鼓風機1、調(diào)溫調(diào)濕器2、流動槽3、轉(zhuǎn)換閥4和反壓用鼓風機6?？梢允褂貌欢靴Ε昆胫晔綍缰频磨攻ぅ螗啊ぅ卓讠互磨底鳛檫@樣的造粒裝置。
首先，使用由送風用鼓風機1形成的空氣流，在流動槽3中進行通常的流動化。此時，由于正壓的作用，空氣流如實線箭頭那樣流動(流化過程)。接著，若對轉(zhuǎn)換閥4進行轉(zhuǎn)換，則通過反壓用鼓風機6，空氣如圖中虛線箭頭所示進行流動(壓實過程)。在壓實過程中，利用向下的空氣流，在壓實過程中形成粉體層，進行壓縮，來增加造粒粉的堅固度。另一方面，利用向上的空氣流破壞在壓實過程中形成的粉體層，由于流動化空氣的磨碎作用，生成近似球形形狀的造粒粉?？梢苑磸瓦M行轉(zhuǎn)換閥4的轉(zhuǎn)換，通過控制空氣量、反復循環(huán)，能夠調(diào)整造粒粉的堅固度。另外，通過控制造粒工序的時間，能夠調(diào)整造粒粉的平均粒徑。
造粒粉的平均粒徑優(yōu)選在0.05mm～3.0mm的范圍內(nèi)。一般，造粒粉中所包含的一次顆粒是少量的，并且三次顆粒以上的高次造粒粉也非常少，因此實質(zhì)上二次顆粒的平均粒徑可以作為代表造粒粉的平均粒徑進行處理。在此，作為造粒粉的平均粒徑，使用由顯微鏡觀察求出的二次顆粒的平均粒徑。如果造粒粉的平均粒徑小于0.05mm，流動性的改善效果低，難以得到具有均勻密度的成型體。另一方面，如果造粒粉的平均粒徑大于3mm，向模腔中進行均勻的充填變得困難，難以得到密度充分均勻的成型體。造粒粉的平均粒徑優(yōu)選在0.1mm～2.0mm的范圍內(nèi)。
接著，通過將所得到的造粒粉進行壓制成型形成成型體。在此，僅使用造粒粉形成成型體。對于壓制成型來說，可以使用公知的壓制成型裝置，典型的是使用用上下模沖壓制模具的模腔(穴)內(nèi)的粉末的單軸壓制成型裝置。造粒粉末的移送，例如在氣密性高的容器內(nèi)充滿氮氣或在氮氣流動的狀態(tài)下分批進行。
在單軸壓制成型機的模具的模腔中充填造粒粉。在模腔中充填造粒粉的工序，例如可以使用下述的方法，即，使用篩網(wǎng)的充填法或如特公昭59-40560號公報、特開平10-58198號公報、實開昭63-110521號公報或特開2000-248301號公報所公開的使用加料箱的充填方法(由于利用重力下落，所以將它們總稱為“落入方法”)實行。
尤其，在形成小的成型體時，優(yōu)選使用模腔計量對應于模腔的內(nèi)容積的量的造粒粉。例如，通過使加料箱的棒狀構件在模腔上往復運動，一邊將供給模腔的剩余的造粒粉盛滿刮平，一邊進行充填，能夠比較均勻地充填規(guī)定量的造粒粉。
在模腔內(nèi)充填造粒粉后，使單軸壓制裝置的上模沖下降，在堵塞模腔的開口部的狀態(tài)下，施加磁場，使造粒粉崩壞成一次顆粒，與此同時使一次顆粒進行磁場定向。本發(fā)明的造粒粉具有均勻適度的堅固度，因此以0.1T～0.8T的較弱磁場就發(fā)生崩壞。但是，如果考慮充分的定向度，優(yōu)選為0.5T～1.5T左右。磁場的方向，例如是與壓制方向垂直的方向。這樣，一邊施加磁場，一邊例如以98MPa的壓力，用上下模沖對粉末材料進行單軸壓制。其結(jié)果，得到相對密度(成型體密度/真密度)為0.5～0.7的成型體。再有，磁場的方向，根據(jù)需要，也可以是平行于壓制方向。另外，對于定向磁場來說，可以使用靜磁場，也可以使用脈沖磁場。
接著，在真空中或惰性氣體(優(yōu)選是減壓狀態(tài))環(huán)境中，例如在約1000℃～約1180℃的溫度下，將所得到的成型體燒結(jié)大約1至6小時。本發(fā)明的造粒劑脫粘結(jié)劑優(yōu)異，因此在該燒結(jié)工序中實質(zhì)上被去除。即，燒結(jié)工序能夠兼具脫粘結(jié)劑工序。但是，在燒結(jié)工序前，也可以另外設置脫粘結(jié)劑工序。例如，脫粘結(jié)劑工序在約200℃～800℃的溫度、在約2Pa壓力的減壓惰性氣體環(huán)境下，實行約3～約6小時。
將所得到的燒結(jié)體例如在約450℃～約800℃的溫度下，進行約1～8小時的時效處理，由此得到R-Fe-B系燒結(jié)磁體。此后，通過在任意階段進行磁化，最終完成R-Fe-B系燒結(jié)磁體。
按照本發(fā)明，如上所述，使用流動性和成型性優(yōu)異的造粒粉，因此充填量的波動少，而且在模腔內(nèi)均勻地進行充填。因而，由壓制成型得到的成型體的品質(zhì)和尺寸的波動也少。另外，在成型體中發(fā)生的缺陷或裂紋也少。而且也抑制由造粒劑殘存在燒結(jié)體中引起的磁特性降低，因此能夠得到具有優(yōu)異的磁特性的燒結(jié)磁體。這樣，按照本發(fā)明，就能夠以高生產(chǎn)率制造高品質(zhì)的R-Fe-B系合金燒結(jié)磁體。
(實施例)以下，說明本發(fā)明的實施例。
如以下這樣制作了R-Fe-B系合金粉末。作為起始原料，使用純度為99.9％的電解鐵、含有19.8％B的硼鐵合金、純度為99.7％以上的Nd和Dy，調(diào)制合金熔液。用薄帶鑄造法由該合金熔液得到14.5原子％Nd、0.5原子％Dy、78.8原子％Fe、6.2原子％B的組成的R-Fe-B系合金薄片。使用噴射磨，在惰性氣體(例如N2氣、氣壓為58.8MPa)中將該薄片微粉碎，得到平均粒徑為3μm的微粉末。
接著，用流化床造粒法(例如，不二パウダル株式會社制的スイング·プロセツサ)調(diào)制造粒粉。在造粒中使用了各種造粒劑。在實施例1～16的造粒粉的制造中使用的造粒劑的組成和添加量示于表1和表2中。另外，在比較例1～9的制造中使用的造粒劑的組成示于表3中。再有，作為造粒劑使用PVA的比較例6、7和8的造粒，使用噴霧干燥器進行。另外，比較例9不進行造粒，直接使用微粉末。
以使用上述的加料箱的方法將所得到的造粒粉充填在長20mm、寬15mm、深10mm的模腔內(nèi)，進行單軸壓制成型(98MPa，沿垂直于壓制方向施加定向磁場(0.8T))。該充填工序和壓制成型工序，對于所有的實施例和比較例來說都以相同的條件進行。
將所得到的成型體在Ar環(huán)境中、在1060℃條件下燒結(jié)大約4小時后，在600℃實施1小時的時效處理，而得到燒結(jié)體。再以2387kA/m的條件使該燒結(jié)體磁化，就得到燒結(jié)磁體。對于各個實施例和比較例來說，試樣數(shù)都是50個。
再者，壓制工序以下的處理過程，對于實施例1～15和比較例1～10，用實質(zhì)上相同的方法實行。但是，就作為造粒劑使用PVA的比較例6、7和8來說，在氫環(huán)境、1060℃條件下將燒結(jié)條件規(guī)定為4小時。這是因為，Ar氣環(huán)境下的燒結(jié)不能充分地去除PVA。
利用上述處理過程制成了實施例和比較例的燒結(jié)磁體。在該過程中，評價以下的項目。
造粒性，評價是否能夠用上述的方法調(diào)制造粒粉，所得到的造粒粉在移送工序和充填工序中是否不發(fā)生崩壞。以這些全部滿足作為○，以稍微有問題但有實用化的可能性作為△，以實用性低作為×，評價結(jié)果示于表1、表2和表3中。
脫粘結(jié)劑性，從燒結(jié)體中殘存的碳量和燒結(jié)磁體的磁特性來評價。以由燒結(jié)體中殘存的碳引起的磁特性降低少作為○，以不能忽視由殘存碳引起的磁特性降低、但有實用化的可能性作為△，以由殘存碳引起的磁特性降低顯著、實用性低作為×，示于表1、表2和表3中。
對于實施例12和比較例6及9的造粒粉來說，評價成型體的質(zhì)量波動(％)和充填量的波動(σ)。用{(最大質(zhì)量-最小質(zhì)量)/平均質(zhì)量(n＝50)}×100(％)求出成型體的質(zhì)量波動。另外，充填量波動(σ)表示50個成型體的質(zhì)量分布的標準偏差。結(jié)果示于表4中。
另外，對于實施例12和比較例6及9的造粒粉，評價磁場定向特性的結(jié)果示于表4和圖3中。磁場定向特性，使在壓制工序中施加的定向磁場的磁通密度變化為0.1T、0.4T和0.8T，評價所得到的燒結(jié)磁體的磁特性(剩磁密度Br和矯頑力iHc)。圖3是在橫軸繪制定向磁場的磁通密度、在縱軸繪制所得到的燒結(jié)體的剩磁密度的曲線圖。再者，對于其他的實施例和比較例，如上所述，定向磁場的磁通密度達到0.8T，對所得到的燒結(jié)體的磁特性評價的結(jié)果示于表5、表6和表7中。
表1

表2

表3

表4

表5

表6

表7

首先，參照表1、表2和表3所示的結(jié)果可知，作為造粒劑使用正鏈烷烴(平均分子量140、沸點170℃)、正鏈烷烴(平均分子量300、沸點315℃)、異鏈烷烴(平均分子量140、沸點166℃)、異鏈烷烴(平均分子量300、沸點277℃)、和、作為異丁烯和正丁烯的共聚物的聚丁烯(平均分子量200)、聚丁烯(平均分子量300)和聚丁烯(平均分子量500)，其添加量相對于合金粉末是0.5質(zhì)量％～65質(zhì)量％的實施例1至16，具有適度的造粒性(表1和表2)。
與此相反，作為造粒劑添加2.0質(zhì)量％的正己烷(分子量86、沸點69℃)的比較例1，不能調(diào)制穩(wěn)定的造粒粉(表3)。另外，就不添加造粒劑的比較例9來說，當然也不能調(diào)制造粒粉。另外，作為造粒劑使用聚丁烯(分子量650)、聚丁烯(分子量1000)、液體石蠟(主成分是烷基環(huán)烷烴的混合物、沸點300℃以上)和PVA，其添加量，相對于合金粉末是2.0質(zhì)量％～10質(zhì)量％的比較例2至8，顯示良好的造粒性，但脫粘結(jié)劑性都差，磁特性顯著地降低。尤其，比較例2、3、4、5、7和8的其結(jié)果，不能得到燒結(jié)體，因此在表7中沒有示出結(jié)果。再有，添加2.0質(zhì)量％的PVA的比較例6，剩磁密度Br變成低值。
對各種造粒劑進行研究的結(jié)果可知，造粒劑的平均分子量優(yōu)選在120～500的范圍內(nèi)，平均分子量更優(yōu)選在140～450的范圍內(nèi)。如果平均分子量過小，結(jié)合力就弱，難以得到穩(wěn)定的造粒粉，相反，平均分子量如果過大，燒結(jié)體中殘存的碳量會變多，而降低磁特性，因此是不可取的。另外，對于正鏈烷烴和異鏈烷烴來說，可以特定沸點優(yōu)選的材料，沸點優(yōu)選是在80～250℃的范圍內(nèi)。作為正鏈烷烴和異鏈烷烴來說，更優(yōu)選是平均分子量在140～450的范圍內(nèi)或者沸點在10℃～230℃的范圍內(nèi)，以較少量的添加就能夠得到充分的效果。
研究了造粒劑的優(yōu)選的添加量范圍。在表1和表2所示的實施例1～16中，添加量為65質(zhì)量％的實施例16的造粒粉，結(jié)合力過于強，因此在定向磁場中造粒粉不充分崩壞，另外，以上述的Ar環(huán)境下的燒結(jié)條件不能充分地去除粘結(jié)劑(即造粒劑)，因此認為磁特性比其他的實施例1～15劣化。進行種種研究的結(jié)果已清楚，為了調(diào)制在移送或充填工序中不崩壞、在定向磁場中崩壞、具有適度的堅固度的造粒粉，造粒劑的添加量優(yōu)選在0.1質(zhì)量％～50.0質(zhì)量％的范圍內(nèi)。造粒劑的添加量更優(yōu)選是0.2質(zhì)量％～10質(zhì)量％，最優(yōu)選是0.5質(zhì)量％～5質(zhì)量％。
接著，參照表4和圖3，說明本發(fā)明的造粒粉具有優(yōu)異的流動性和適度的堅固度。
首先，如從表4所知，實施例12的成型體的質(zhì)量波動是5.4％，與不進行造粒的比較例9的質(zhì)量波動是14.6％相比，顯著地得到改善。這對于充填量波動(σ)也是相同的，相對于比較例9的充填量波動(σ)是0.33，實施例12的充填量波動(σ)是0.18，大大得到改善，通過造粒而使流動性得到改善。
不言而喻，通過造粒，成型性也同樣得到改善，在成型體中缺陷或裂紋發(fā)生的比率也比比較例9顯著地少。這些造粒的效果，就其他實施例來說也得到證實。
另外，從表4所示的結(jié)果可知，在作為造粒劑使用PVA的比較例6中，通過造粒，流動性和成型性也得到改善。但是，比較例6的造粒粉，如上所述，結(jié)合力過于強。該事實從定向磁場的強度和所得到的燒結(jié)體的磁特性的關系也可以清楚。
從表4和圖3所示可知，實施例12的剩磁密度Br與使用不進行造粒的粉末的比較例9的剩磁密度Br是大致相等的，定向磁場的磁通密度在0.1T和0.4T時，都與定向0.8T時進行大致相同的定向。與此相反，比較例6的剩磁密度Br，隨定向磁場的磁通密度降低而顯著地降低。這表示，實施例12的造粒粉在0.1T以上的定向磁場大體上完全崩壞成一次顆粒，與此相反，比較例6的造粒粉，即使借助0.8T的定向磁場也不發(fā)生崩壞，如果定向磁場變?nèi)?，發(fā)生崩壞的造粒粉的比率顯著地降低。
產(chǎn)業(yè)上的可應用性按照本發(fā)明，可制造適度的堅固度的造粒粉，并且造粒劑具有優(yōu)異的脫粘結(jié)劑性。其結(jié)果，通過使用本發(fā)明的造粒粉，能夠以高生產(chǎn)率制造優(yōu)異磁特性的R-Fe-B系合金燒結(jié)磁體。
權利要求
1.一種R-Fe-B系合金的造粒粉的制造方法，其特征在于包括制作R-Fe-B系合金粉末的工序；和通過使用選自正鏈烷烴、異鏈烷烴和解聚低聚物中的至少一種造粒劑將所述粉末進行造粒來調(diào)制造粒粉的工序。
2.根據(jù)權利要求1所述的R-Fe-B系合金的造粒粉的制造方法，其特征在于所述粉末的平均粒徑在1.5μm～5μm的范圍內(nèi)。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的R-Fe-B系合金的造粒粉的制造方法，其特征在于所述至少一種的造粒劑的平均分子量在120～500的范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權利要求1～3中任一項所述的R-Fe-B系合金的造粒粉的制造方法，其特征在于所述至少一種造粒劑是正鏈烷烴和/或異鏈烷烴，沸點在80℃～250℃的范圍內(nèi)。
5.根據(jù)權利要求1～4中任一項所述的R-Fe-B系合金的造粒粉的制造方法，其特征在于在所述造粒工序中，相對于所述造粒粉的質(zhì)量，添加0.1質(zhì)量％～50質(zhì)量％的所述至少一種造粒劑。
6.根據(jù)權利要求1～5中任一項所述的R-Fe-B系合金的造粒粉的制造方法，其特征在于所述造粒粉是使用流化床造粒法進行調(diào)制的。
7.根據(jù)權利要求1～6中任一項所述的R-Fe-B系合金的造粒粉的制造方法，其特征在于所述造粒粉的平均粒徑在0.05mm～3.0mm的范圍內(nèi)。
8.一種R-Fe-B系合金燒結(jié)體的制造方法，其特征在于包括利用權利要求1～7中任一項所述的R-Fe-B系合金的造粒粉的制造方法制造造粒粉的工序；通過在對包含所述造粒粉的R-Fe-B系合金的粉末材料施加磁場進行定向的狀態(tài)下進行壓制成型形成成型體的工序；和燒結(jié)所述成型體的工序。
9.根據(jù)權利要求8所述的R-Fe-B系合金燒結(jié)體的制造方法，其特征在于所述燒結(jié)工序是在惰性氣體環(huán)境下或真空中加熱所述成型體的工序，兼具去除所述造粒劑的工序。
10.根據(jù)權利要求8所述的R-Fe-B系合金燒結(jié)體的制造方法，其特征在于所述粉末材料實質(zhì)上僅包含所述造粒粉。
全文摘要
本發(fā)明的造粒粉的制造方法，包括制作R－Fe－B系合金粉末的工序；通過使用選自正鏈烷烴、異鏈烷烴和解聚低聚物中的至少一種的造粒劑將上述粉末進行造粒來調(diào)制造粒粉的工序。其結(jié)果，得到流動性、壓制成型性優(yōu)異、且脫粘結(jié)劑性也優(yōu)異的R－Fe－B系合金的造粒粉。
文檔編號H01F1/08GK1500021SQ0280727
公開日2004年5月26日 申請日期2002年3月27日 優(yōu)先權日2001年3月29日
發(fā)明者國吉太, 金子裕治, 辻本章仁, 嶋內(nèi)一城, 田中和雄, 森靜男, 鈴木清史, 仁, 史, 城, 治, 雄 申請人:住友特殊金屬株式會社