燒結磁鐵的制造方法

燒結磁鐵的制造方法
【專利摘要】本發明提供一種燒結磁鐵的制造方法，實現燒結工序到時效熱處理工序時所使用的能量的效率化，提高材料成品率。本發明具有：將構成含有以Nd為主要成分的稀土類元素R的R－Fe－B系燒結磁鐵的磁鐵粉末進行沖壓成形，成形將磁鐵粉末壓縮而形成的壓粉體的工序；在加熱至燒結溫度的狀況下燒結壓粉體，成形燒結磁鐵的燒結工序；在加熱至不超過燒結溫度的溫度的狀況下對燒結磁鐵進行加壓成形，由此矯正燒結磁鐵的尺寸的尺寸矯正工序；利用在尺寸矯正工序中生成的加熱環境氣體調整燒結磁鐵的組織的時效熱處理工序。
【專利說明】燒結磁鐵的制造方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及用于高性能電動機等的燒結磁鐵的制造方法。

【背景技術】
[0002] 混合動力汽車的電動機所使用的永久磁鐵大多使用Nd - Fe - B系的燒結磁鐵， 由于其具有優異的磁氣特性，所以也考慮到今后的需求增大。
[0003] 現有的Nd - Fe - B系燒結磁鐵的制造方法中，將NcU Fe、B等原料在真空中或氬 氣環境氣體中溶解，使用顎式粉碎機（jaw crusher)及噴磨機等將溶解的原料進行粗粉碎、 細粉碎。然后，將粉碎的原料在磁場中成形為規定的形狀并進行燒結及熱處理，且使用切片 機或磨床進行切斷加工及研削加工，在進行了表面處理、檢查之后使其著磁。
[0004] 專利文獻1中，為了抑制在Nd - Fe - B系燒結磁鐵中添加了 Co等過渡金屬時 容易產生的強磁性化合物的析出，提高作為磁鐵特性之一的保持力，將急冷合金的粉末在 1000°C以上且1100以下的溫度下進行燒結，形成燒結體。而且，將燒結體冷卻并降低至低 于400°C的溫度，通過進行再加熱，升溫至400°C以上且900°C以下的溫度，以規定的速度冷 卻，進行熱處理，在達到室溫之后，進行切削加工等。
[0005] 專利文獻1 :(日本）特許第4329318號公報
[0006] 專利文獻1中，通過如上述那樣進行加熱或冷卻工序，將燒結體的晶界相的構成 變化為在被非晶質層部分包圍的區域存在非磁性結晶部分的構造，可以提高磁鐵的保持 力。但是，如果在一旦冷卻至400°C以下之后再次加熱至900°C附近，與不進行再加熱的情 況相比較，會多余地消耗能量，這相應地成為成本上升的主要因素。
[0007] 另外，通過使燒結體的溫度顯著變化，對進行加熱冷卻的裝置的構造物的熱的負 擔增大，也成為縮短裝置的生命周期，使設備投資費用增加的主要因素。另外，如專利文獻1 在經過燒結工序之后實施切削加工的方法中，存在將含有燒結磁鐵中所含的Nd或Dy等所 謂的稀土族的金屬切削一部分而不用于產品，材料成品率變差之類的問題。


【發明內容】

[0008] 本發明是為解決上述的課題而創立的，其目的在于，提供一種燒結磁鐵的制造方 法，實現從燒結工序到時效熱處理工序時所使用的能量的效率化，提高材料成品率。
[0009] 用于實現上述目的的本發明的燒結磁鐵的制造方法中，首先，將構成含有以Nd為 主要成分的稀土類元素 R的R - Fe - B系燒結磁鐵的磁鐵粉末進行沖壓成形，由此成形將 磁鐵粉末壓縮而形成的壓粉體。接著，在加熱至燒結溫度的狀況下燒結壓粉體，成形燒結磁 鐵。然后，在加熱至不超過燒結溫度的溫度的狀況下對燒結磁鐵通過加壓成形矯正燒結磁 鐵的尺寸，利用在尺寸矯正時生成的加熱環境氣體，調整燒結磁鐵的組織。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010] 圖1是表示本發明實施方式1的燒結磁鐵的制造方法的流程圖；
[0011] 圖2㈧?⑶是用于說明同上燒結磁鐵的制造方法的概略圖；
[0012] 圖3是表示使用同上燒結磁鐵的制造方法進行燒結工序、尺寸矯正工序、時效熱 處理工序時的溫度變化的圖表；
[0013] 圖4是表示同上燒結磁鐵的制造方法中的燒結工序、尺寸矯正工序、時效熱處理 工序中使用的裝置的剖面圖；
[0014] 圖5是表示同上裝置的尺寸矯正部的容納容器內的平面圖；
[0015] 圖6㈧?（F)是用于說明本發明實施方式2的燒結磁鐵的制造方法的概略圖；
[0016] 圖7是表示進行同上燒結磁鐵的制造方法中的燒結工序、尺寸矯正工序、時效熱 處理工序時的溫度變化的圖表；
[0017] 圖8是表示同上燒結磁鐵的制造方法中的燒結工序、尺寸矯正工序、時效熱處理 工序中使用的裝置的剖面圖；
[0018] 圖9是表示進行本發明實施方式3的燒結磁鐵的制造方法的燒結工序、尺寸矯正 工序、時效熱處理工序時的溫度變化的圖表；
[0019] 圖10是表示同上燒結磁鐵的制造方法中的燒結工序、尺寸矯正工序、時效熱處理 工序中使用的裝置的剖面圖；
[0020] 圖11是表示進行本發明實施方式4的燒結磁鐵的制造方法中的燒結工序、尺寸矯 正工序、時效熱處理工序時的溫度變化的圖表；
[0021] 圖12是表示同上燒結磁鐵的制造方法中的燒結工序、尺寸矯正工序、時效熱處理 工序中使用的裝置的剖面圖；
[0022] 圖13是表示本發明實施方式2、4的變形例的概略圖；
[0023] 圖14是表示進行本發明實施方式5的燒結磁鐵的制造方法時的溫度變化的圖 表；
[0024] 圖15是表示進行本發明實施方式5的變形例的燒結磁鐵的制造方法時的溫度變 化的圖表。
[0025] 符號說明
[0026] 100燒結爐
[0027] 101 隔壁
[0028] 102閘門機構
[0029] 103導入通道
[0030] 104排氣通道
[0031] 105 閘門
[0032] 106 導軌
[0033] 200、200a、200b、200c 尺寸矯正部
[0034] 201上滑塊
[0035] 202 承架
[0036] 203起模棒
[0037] 204油壓缸
[0038] 210 模組
[0039] 211 上模
[0040] 212 下模
[0041] 213上模型
[0042] 214下模型
[0043] 215外周模型
[0044] 216固定夾具
[0045] 217連結銷
[0046] 22〇容納容器
[0047] 221加熱器
[0048] 223配管通道
[0049] 2?冷卻板
[0050] 2?冷卻管
[0051] 240調節機構
[0052] 241 導桿
[0053] 242 導筒
[0054] 300熱處理室
[0055] 301 通道
[0056] 400冷卻室
[0057] W 工件

【具體實施方式】
[0058] 下面，參照附圖對本發明的實施方式進行說明。此外，以下的記載不限于本發明請 求范圍中所記載的技術范圍或詞語的意義。另外，為便于說明，附圖的尺寸比例被夸張，有 時與實際的比例不同。
[0059] (實施方式1)
[0060] 圖1是表示本發明實施方式1的燒結磁鐵的制造方法的流程圖。本實施方式中， R - Fe - β系的燒結磁鐵經過作為原料的合金的制作（步驟SI)、粗粉碎（步驟S2)、細粉 碎（步驟S3)、磁場中成形（步驟S4)、燒結（步驟S5)、尺寸矯正（步驟S6)、時效熱處理 (步驟S7)、表面處理（步驟S8)、檢查（步驟S9)、及著磁（步驟S10)的工序而被制造。
[0061] 原料合金的制作在真空或惰性氣體環境中通過薄帶連鑄法或其它溶解法進行 (步驟SI)。本實施方式的燒結磁鐵以Nd 2Fe14B為主相，相對于其中的Nd適當添加 Dy或Tb、 Pr等。通過以Nd為主要成分添加上述稀土類金屬，可以提高燒結磁鐵的保持力。
[0062] 制作的原料合金使用顎式粉碎機或布朗磨機等粗粉碎至粒徑數百ym左右（步驟 S2)。被粗粉碎的合金通過噴磨機等細粉碎至粒徑3?5μπι左右（步驟S3)。在細粉碎工 序中，特別是將粒徑設為3?4 μ m時，可以提1?矯頑力。故而優選。
[0063] 其次，將細粉碎的磁性材料在磁場中成形，得到壓粉體（步驟S4)。壓粉體可以使 用平行磁場成形法或正交磁場成形法等各種方法進行。此外，本實施方式中，包括從原料合 金的制作到磁場中成形的工序，稱為壓粉體成形。
[0064] 在磁場中成形的壓粉體在真空或中無氧化狀態下進行燒結，得到R - Fe - B系 燒結磁鐵（步驟S5)。燒結溫度根據壓粉體的材料組成或粉碎方法、粒徑選擇，在90(TC? 1100°C左右下進行。
[0065] 圖2㈧?⑶是用于說明本發明實施方式1的燒結磁鐵的制造方法的概略圖，圖 3是表示進行同上燒結磁鐵的制造方法的燒結工序、尺寸矯正工序、時效熱處理工序時的溫 度變化的圖表。另外，圖4是表示同上燒結磁鐵的制造方法的燒結工序、尺寸矯正工序、時 效熱處理工序中所使用的裝置的剖面圖，圖5是表示同上裝置的尺寸矯正部的容納容器內 的平面圖。
[0066] 在尺寸矯正工序中，通常在無氧化狀態下利用圖2 (A)、圖2 (B)、圖4所示的構成尺 寸矯正部200的上模型213和下模型214對工件W進行沖壓成形，進行燒結磁鐵的尺寸矯 正（步驟S6)。詳情后述。
[0067] 在尺寸矯正后，在無氧化狀態進行時效熱處理，調整燒結磁鐵的矯頑力（步驟 S7)。燒結磁鐵的尺寸矯正有時以比時效熱處理高的溫度實施，因此，在時效熱處理之前實 施燒結磁鐵的尺寸矯正。進行熱處理的溫度可能改變磁鐵的組織，可能對磁鐵特性帶來影 響。
[0068] 在時效熱處理后，為防止燒結磁鐵的銹蝕或腐蝕，腐食，通過鍍Ni等進行表面處 理（步驟S8)。表面處理結束后，進行磁特性或外觀及尺寸等的檢查（步驟S9)，最后，施加 脈沖磁場或靜態磁場進行著磁，由此制造燒結磁鐵（步驟S10)。
[0069] 其次，在本實施方式的燒結磁鐵的制造方法中，也對將燒結工序、尺寸矯正工序、 及時效熱處理工序具體化的裝置進行詳述。
[0070] 如圖4所示，實施方式1的燒結磁鐵的制造裝置具有進行燒結工序的燒結爐100、 和進行尺寸矯正工序、時效熱處理工序、及冷卻工序的尺寸矯正部200。燒結爐100為了燒 結磁場中成形的壓粉體而具有用于形成與外部隔離的空間的隔壁101、和用于加熱燒結爐 內的加熱器（未圖示）。另外，燒結爐100具有閘門機構102,該閘門機構102在入口及出 口使壓粉體出入燒結爐內，且為了設為無氧化狀態而在搬入壓粉體后將該出入口關閉。
[0071] 另外，燒結爐100具有用于將由加熱器生成的加熱環境氣體導入燒結爐100的導 入通道103、將燒結時產生的氣體從燒結爐內排出的排氣通道104、用于冷卻燒結后的磁鐵 的冷卻室107。
[0072] 隔壁101由陶瓷等具有充分的耐熱性的材料構成，以能夠將燒結爐內加熱到 IKKTC左右。加熱器在進行均勻的加熱這一點上，可舉出金屬加熱器，或從也耐1000°C以上 的高溫的觀點出發，可舉出鑰加熱器，但不限于此。
[0073] 導入通道103將由加熱器生成的加熱環境氣體導入燒結爐內，由此將燒結爐內調 整為規定的溫度。燒結爐內的溫度的調整范圍受導入通道103的大小、形狀、配置等左右。 排氣通道104與壓縮機等的負壓發生裝置連接，為將燒結時由燒結磁鐵產生的氣體等從燒 結爐內排出，將室內設為無氧化狀態而設置。通過設置排氣通道，排出燒結時產生的氣體， 將室內保持在無氧化狀態，可防止磁鐵特性的降低。
[0074] 閘門機構102具有在圖3中的燒結爐100的出入口向上下方向移動的閘門105、和 作為閘門105通過未圖示的驅動機構而上下移動時的導向件的導軌106。通過閘門105沿 導軌106移動，進行燒結爐100的出入口的開閉。
[0075] 冷卻室107例如具有水冷水套，從而將被加熱的燒結磁鐵冷卻至室內程度。
[0076] 進行燒結磁鐵的尺寸矯正的尺寸矯正部200具有相對可接近或分離的上滑塊201 及承架202、和可在尺寸矯正部200進行安裝及拆卸的模組210。模組210具有上模211、與 上模211相對配置的下模212、進行上模211和下模212的對位的調節機構240。另外，模 組210具有設置矯正工件W (作為尺寸矯正加工的對象的燒結磁鐵）的尺寸的矯正模型且 載置于下模211的容納容器220。
[0077] 容納容器220具有加熱燒結磁鐵的加熱器221、用于使容納容器220的室內形成為 無氧化狀態的配管通道223、冷卻尺寸矯正后的燒結磁鐵的冷卻板224、使冷卻水等在冷卻 板224中循環的冷卻管225。
[0078] 圖4中，上滑塊201相對于承架202通過油壓進行接近或分離移動。上滑塊201 具有拆裝自如地固定模組210的上模211的連結銷217,承架202具有拆裝自如地固定模組 210的下模212的連結銷217。在承架202上升降自如地設有將矯正了尺寸后的燒結磁鐵 從矯正模型取出的起模棒203。
[0079] 矯正模型由上模型213、下模型214、外周模型215構成。由起模棒203及下模型 214構成取出工件W的起模機構。圖4的符號204表示升降驅動起模棒203的油壓缸。
[0080] 將上模211利用連結銷217固定于上滑塊201，將下模212利用連結銷217固定于 承架202,由此，模組210被固定于尺寸矯正部200。上模211與上滑塊201的動作連動。
[0081] 調節機構240具有設于下模212的導桿241和設于上模211的、滑動移動自如地保 持導桿241的導筒242。通過導桿241在導筒內滑動，進行上模211和下模212對位。在本 實施方式中，即使在上模211距下模212最遠的情況下，導桿241也不會從導筒242脫落， 由此可以確保位置精度。
[0082] 另外，上模211及下模212通過連結銷217固定于上滑塊201及承架202。因此， 僅進行連結銷217的拆卸，即可容易地進行模組210向尺寸矯正部200安裝及拆卸。
[0083] 容納容器220為將作為加工對象的燒結磁鐵在無氧化狀態下進行加工而載置于 下模212。配管通道223為將室內形成為無氧化狀態而與真空泵（未圖示）連接。在配管 路徑的中途設有閥（未圖示），在使容納容器內形成真空之后，利用閥切換路徑，由此可以 將氮氣等的惰性氣體填充到容納容器內。室內的氧濃度在Nd - Fe - B的燒結磁鐵中設為 IOppm以下,在Nd中添加了 Dy或Tb、Pr等金屬的情況下,優選設為Ippm以下。相比較于 Nd, Dy或Tb、Pr容易被氧化。
[0084] 在容納容器內部，在保持真空狀態的狀態下將安裝于上模211及下模212的矯正 模型從圖4中的上下方向插入容納容器內部。從下模212利用固定夾具216固定設置下模 型214,且在上模211上，與下模型214同樣地利用固定夾具216固定設置上模型213。另 夕卜，圖4中，在下模型214之上，包圍成為加工對象的燒結磁鐵的外周模型215通過與下模 型214前端的鍔形狀卡合而被安裝于下模型214。
[0085] 另外，在容納容器220內設有磁鐵投入取出機構，該磁鐵投入取出機構將從燒結 爐100搬送來的燒結磁鐵載置于下模型，在進行尺寸矯正后與下一燒結磁鐵進行切換。
[0086] 在本實施方式中，磁鐵投入取出機構由未圖示的機械臂構成，進行從燒結爐100 取出的燒結磁鐵的迅速的投入及取出。
[0087] 加熱器221設于上模型213、下模型214、及外周模型215的附近，形成為中空狀， 以使上模型213能夠上下滑動移動。加熱器221的構成并沒有特別限定，可以舉出電熱加 熱器或1?頻感應加熱器等。
[0088] 另外，如圖5所示，冷卻板224及冷卻管225在容納容器內部離開作為熱源的加熱 器221配置。在冷卻板224的內部形成有水套。通過將由冷卻管225導入的水等制冷劑吹 向冷卻板224,對載置于冷卻板224的燒結磁鐵進行強制冷卻。目前，對加熱后的工件進行 自然冷卻，但通過使用冷卻板224、冷卻管225,可以縮短冷卻時間，縮短加工時間。
[0089] 其次，對實施方式1的燒結磁鐵的制造方法中的燒結工序、尺寸矯正工序、及時效 熱處理工序進行說明。首先，使燒結爐100的閘門105上升，搬入作為壓粉體的工件W。而 且，與載置有工件W的搬送路的移動同步，同時利用加熱器將工件W在無氧化狀態下如圖3 所示加熱到900°C?IKKTC進行燒結，形成燒結磁鐵。通過燒結爐內的工件W通過出口側 的閘門105的上升而從燒結爐100被取出，在冷卻室107冷卻至室溫。
[0090] 冷卻至室溫的工件W被搬入到尺寸矯正部200的容納容器內，由機械臂載置于模 型214上，設置外周模型215,保持工件W的水平方向上的位置。外周模型215考慮燒結磁 鐵的變形而不對燒結磁鐵加壓，但也可以構成為在進行側面的尺寸矯正時進行加壓。
[0091] 其次，使用加熱器221對模型213、214、215及工件W進行環境氣體加熱或高周波 加熱，使其成為約620°C?1000°C。此外，考慮到即使在620°C?1000°C的范圍中也要防止 燒結磁鐵自身的熱變形或氧化的促進，更優選在800°C以下實施。工件W的溫度達到設定溫 度后，如果在保持溫度的狀態下使上滑塊201下降，則伴隨上滑塊201的下降，上模型213 下降，如圖2 (A)、圖2 (B)所示，在矯正模型內的空間對工件W進行沖壓成形。
[0092] 上述沖壓成形如果將上模型213在下止點保持0. 1?30分鐘程度，則可以高精度 地進行矯正，故而優選。設定溫度的保持在容納容器內填充有惰性氣體的情況下也可以通 過使容納容器內的氣體循環來進行。通過沖壓加工施加的壓力考慮到磁鐵的屈服應力因燒 結磁鐵的加熱而降低，以不達到屈服應力的壓力下進行加壓。
[0093] 通過在上述加熱環境氣體中進行沖壓成形，可以矯正在燒結時于燒結磁鐵上產生 的應變，可以將磁鐵的形狀矯正在規定的尺寸公差范圍內。
[0094] 在尺寸矯正后，工件W在將上模型213保持于下止點的狀態下利用加熱器221將 溫度調整為比尺寸矯正時低的500°C?950°C程度，實施規定時間的時效熱處理。通過上述 工序，燒結磁鐵的組織的相體密度提高，殘留磁通密度及機械強度等提高。
[0095] 結束了時效熱處理的工件W如圖2(C)所示那樣脫模，在冷卻板224上利用冷卻管 225冷卻至磁鐵表面不易氧化的溫度。上述燒結工序、尺寸矯正工序、時效熱處理工序、及冷 卻工序均在無氧化狀態下進行。之后，如圖2(D)所示，將燒結磁鐵從容納容器220搬出到 外部，進行了表面處理、檢查、著磁之后出庫。
[0096] 現有的燒結磁鐵的制造工序中，為調整保持力等磁鐵特性，從燒結工序到時效熱 處理工序，實施將壓粉體加熱后冷卻再進行加熱這樣的工序。另外，在時效熱處理后，將磁 鐵冷卻至室溫，之后，作為尺寸矯正而進行切削加工。從燒結工序到時效熱處理工序，在加 熱冷卻后實施再加熱的方法因能效差，所以成為產品的成本升高的主要因素。另外，用于燒 結磁鐵的所謂的稀土稀少且價值高，如果進行切削加工則會產生不能用于產品的稀土，會 使材料成品率變差。
[0097] 相對于此，根據本實施方式的燒結磁鐵的制造方法，通過在燒結工序后將燒結磁 鐵在加熱環境氣體下進行沖壓成形并進行尺寸矯正，如切削加工那樣將材料的一部分切削 下來而不使用的情況消失。因此，可以提高材料成品率。
[0098] 另外，時效熱處理由于利用尺寸矯正時所生成的加熱環境氣體進行，所以可以降 低為進行時效熱處理而由加熱器等生成的能量，可以實現能量的效率化。另外，由于在加熱 環境氣體下進行尺寸矯正，之后利用尺寸矯正時所生成的熱進行熱處理工序，所以可以減 少直至時效熱處理的溫度變化，可以相應地抑制構成裝置的構造物的溫度變化。
[0099] 另外，目前的尺寸矯正中的切削加工是在熱處理后將磁鐵冷卻至室溫之后進行， 但本實施方式中，由于在加熱環境氣體下進行尺寸矯正，所以可以消減冷卻磁鐵的時間，可 以縮短工序的所需時間。
[0100] 如以上說明，根據實施方式1的燒結磁鐵的制造方法，通過在燒結工序后在加熱 環境氣體下進行沖壓成形，可以矯正燒結磁鐵的尺寸，之后在容納容器220內進行時效熱 處理。因此,如機械加工那樣將材料切除一部分的情況消失,可以提高材料成品率。
[0101] 另外，時效熱處理由于利用進行尺寸矯正時所生成的加熱環境氣體進行，所以可 以降低熱處理時所生成的熱量，可以實現能量利用的效率化。另外，時效熱處理工序由于利 用進行尺寸矯正工序時所生成的加熱環境氣體進行，所以直至時效熱處理工序的溫度變化 少，可以抑制裝置內的構造物的溫度導致的變形。另外，尺寸矯正工序在加熱環境氣體下進 行，因此，不必如目前那樣將磁鐵冷卻至室溫，可以縮短工序的所需時間。
[0102] 另外，燒結工序、尺寸矯正工序、時效熱處理工序由于在無氧化狀態下進行，所以 可以防止燒結磁鐵的氧化，防止磁鐵特性的降低。
[0103] 另外，由于在尺寸矯正時將燒結磁鐵加熱到800°C以下進行加壓成形，因此，不僅 可提高材料成品率，而且還可以防止燒結磁鐵自身的熱變形及氧化的促進。
[0104] (實施方式2)
[0105] 圖6㈧?（F)是用于說明本發明實施方式2的燒結磁鐵的制造方法的概略圖，圖 7是表示進行同上燒結磁鐵的制造方法中的燒結工序、尺寸矯正工序、時效熱處理工序時的 溫度變化的圖表。另外，圖8是表示同上燒結磁鐵的制造方法中的燒結工序、尺寸矯正工 序、時效熱處理工序中使用的裝置的剖面圖。此外，對于與實施方式1相同的構成標注相同 符號并省略說明。
[0106] 實施方式1中，在尺寸矯正部200的容納容器內進行時效熱處理工序，冷卻燒結磁 鐵，但也可以如下實施時效熱處理工序及冷卻工序。
[0107] 實施方式2中，不僅設置燒結爐100及尺寸矯正部200a，而且還設有熱處理室300 及冷卻室400。此外，燒結爐100為了圖示的方便而縮小搬送路的距離。
[0108] 熱處理室300與尺寸矯正部200a分開設置，收納經過了燒結工序及尺寸矯正工序 的燒結磁鐵，且在規定的溫度、時間下進行時效熱處理。熱處理室300在實施方式2中與尺 寸矯正部200a的配管通道223連接，將在尺寸矯正部內部生成的加熱環境氣體從通道223 吸引并通過通道301導向熱處理室300。
[0109] 另外，在熱處理室300設置有未圖示的加熱器，通過將其與從尺寸矯正部200a送 出的加熱氣體一同利用，將熱處理室300的內部溫度升溫或保持在規定值。在處理時間及 處理溫度因磁鐵而不同的情況下，通過如實施方式2那樣將尺寸矯正部和熱處理室分開構 成，可以容易地進行處理溫度及處理時間的調整。
[0110] 冷卻室400為與實施方式1的冷卻室107相同的構成，所以省略說明。
[0111] 其次，對實施方式2的燒結磁鐵的制造方法之中的燒結工序、尺寸矯正工序、時效 熱處理工序也進行說明。結束了磁場中成形的壓粉體與實施方式1同樣地在燒結爐100中 如圖7所示以900°C?IKKTC進行燒結工序，形成燒結磁鐵。
[0112] 然后，將工件W載置于下模型214上，利用外周模型215進行定位，如圖6 (A)、圖 6(B)所示，在620°C?1000°C下通過沖壓成形進行外形形狀的尺寸矯正。尺寸矯正后，燒 結磁鐵如圖6(C)?圖6(F)所示那樣脫模，在進行溫度控制的熱處理室300內以500°C? 950°C進行時效熱處理，在冷卻室400冷卻至室溫之后，搬出到設備外。
[0113] 在實施方式1的燒結磁鐵的制造方法中，在尺寸矯正部內進行尺寸矯正工序和時 效熱處理工序。尺寸矯正工序在620°C?KKKTC下進行，時效熱處理在500°C?950°C程度 進行，但根據實施方式2的制造方法，在其它空間進行時效熱處理及冷卻工序。因此，不需 要在尺寸矯正部200a進行尺寸矯正后將室內調整為適合熱處理的溫度，可以相應地縮短 產品的周期時間。
[0114] 另外，在因工廠內的設計的制約而不能在尺寸矯正部設置冷卻板及冷卻管的情況 下，也能夠如實施方式2那樣通過另外設置熱處理室300及冷卻室400而靈活地應對工廠 內的設計。另外，通過分別設置尺寸矯正部200a和熱處理室300及冷卻室400,可以分別地 配備各構成，可以提高維護性。
[0115] 如以上說明，根據實施方式2的燒結磁鐵的制造方法，通過與尺寸矯正工序不同 的裝置進行時效熱處理及冷卻工序，因此，在尺寸矯正部可以節省溫度調整，可以相應地縮 短產品的周期時間。另外，通過將熱處理室300和冷卻室400與尺寸矯正部200a分別設 置，可以靈活地應對工廠內的設計。另外，通過將尺寸矯正部200a和熱處理室300及冷卻 室400分別設置，可以分別地配備各構成，可以提高維護性。
[0116] (實施方式3)
[0117] 圖9是表示進行本發明實施方式3的燒結磁鐵的制造方法的燒結工序、尺寸矯正 工序、時效熱處理工序時的溫度變化的圖表，圖10是表示同上燒結磁鐵的制造方法的燒結 工序、尺寸矯正工序、時效熱處理工序中所使用的裝置的剖面圖。實施方式1、2中，通過不 同的構成進行燒結工序和尺寸矯正工序，但也可以采用如下的構成。此外，實施方式3的燒 結磁鐵的制造的概略順序與圖2(A)?圖2(D)相同，所以省略圖示。
[0118] 實施方式3中，在實施方式1、2的尺寸矯正部的容納容器內設置工件W的搬送空 間，可以在容納容器內實施燒結工序。
[0119] 對容納容器220統合相當于燒結爐的功能，通過容納容器內的加熱器（未圖示） 進行室內的溫度管理。另外，在容納容器220設置有用于搬入工件W的搬入口 221。
[0120] 其次，對實施方式3的燒結磁鐵的制造方法的燒結工序、尺寸矯正工序、及時效熱 處理工序進行說明。首先，從搬入口 221搬入作為壓粉體的工件W，如圖9所示，在搬送到相 當于尺寸矯正部分的構成之前，通過加熱器以900°C?IKKTC進行燒結工序。
[0121] 其次，燒結磁鐵由機械臂載置于下模型214上，在通過外周模型215進行了定位的 狀態下，在620°C?1000°C的加熱環境氣體中通過上模型213的下降進行沖壓成形，進行外 形形狀的尺寸矯正。
[0122] 在尺寸矯正后，將燒結磁鐵在容納容器內以溫度調整為500°C?950°C程度的狀 態進行規定時間的時效熱處理。時效熱處理后，將燒結磁鐵脫模并運送到冷卻板224,通過 來自冷卻管225的氣體冷卻至室溫，再搬出裝置外。根據實施方式3的燒結磁鐵的制造裝 置，不僅在時效熱處理工序時利用溫沖壓時生成的加熱環境氣體，而且在尺寸矯正工序中 也利用在燒結工序時生成的加熱環境氣體，因此，可以更有效地利用能量。
[0123] 另外，通過利用燒結工序時生成的加熱環境氣體，可以縮短用于升溫至尺寸矯正 所需的溫度的加熱時間。而且，由于利用燒結工序時生成的熱進行尺寸矯正及時效熱處理， 所以燒結工序、尺寸矯正工序、及時效熱處理工序按溫度高的順序進行實施，因此，與上述 實施方式相同，能夠抑制裝置內的構造物的溫度變化導致的變形。另外，由于燒結工序、尺 寸矯正工序、時效熱處理工序、及冷卻工序在一個裝置進行，所以可以簡化裝置構成。
[0124] 如以上說明，根據實施方式3的燒結磁鐵的制造裝置，在形成為無氧化狀態的容 納容器內設置搬送空間，且在裝置內進行燒結工序、尺寸矯正工序、時效熱處理工序、及冷 卻工序。因此，可以在尺寸矯正工序中利用在燒結工序中生成的加熱環境氣體，可以進一步 實現能量的高效化。
[0125] 另外，由于可利用燒結工序時的加熱環境氣體，從而可縮短向尺寸矯正所需的溫 度的加熱時間。另外，燒結工序、尺寸矯正工序、及時效熱處理工序以溫度高的順序實施，可 以抑制構成裝置的構造物的溫度變化導致的變形。另外，由于燒結工序、尺寸矯正工序、時 效熱處理工序、及冷卻工序在一個裝置進行，所以也可以簡化裝置構成。
[0126] (實施方式4)
[0127] 圖11是表示進行本發明實施方式4的燒結磁鐵的制造方法的燒結工序、尺寸矯 正工序、時效熱處理工序時的溫度變化的圖表，圖12是表示同上燒結磁鐵的制造方法的燒 結工序、尺寸矯正工序、時效熱處理工序中所使用的裝置的剖面圖。在實施方式3中，燒結 工序、尺寸矯正工序、時效熱處理工序、及冷卻工序在同一裝置內進行，因此，也可以如下構 成。此外，實施方式4的燒結磁鐵的制造的大致順序與圖6 (A)?圖6 (F)相同，因此省略圖 /Jn 〇
[0128] 實施方式4中，與實施方式3同樣地在容納容器220內設置用于實施燒結工序的 搬送空間，利用未圖示的加熱器進行容納容器220內的燒結工序及尺寸矯正工序時的溫度 調整。另外，在實施方式4中，不僅設置尺寸矯正部200c，還另外設置與實施方式2同樣地 進行時效熱處理的熱處理室300及進行冷卻工序的冷卻室400。
[0129] 其次，對實施方式4的燒結磁鐵的制造中的燒結工序到時效熱處理工序進行說 明。首先，與實施方式3同樣地從容納容器220的搬入口 221搬入作為壓粉體的工件W，如 圖11所示與搬送路的移動同步地將工件W在900°C?IKKTC下進行燒結，形成為燒結磁 鐵。然后，將工件W載置于下模型214上并通過外周模型215定位，在620°C?KKKTC下通 過沖壓成形對外形形狀進行尺寸矯正。
[0130] 進行了尺寸矯正的燒結磁鐵在維持無氧化狀態的狀態下脫模并從裝置取出，在熱 處理室300以500°C?950°C進行時效熱處理，進行磁鐵組織的調整。之后，移送到冷卻室 400,冷卻至室溫后搬出到沒有調整成無氧化狀態的外部。
[0131] 根據實施方式4的制造裝置，在進行尺寸矯正時可以利用燒結時生成的加熱環境 氣體，且在尺寸矯正后可以將容納容器內的加熱環境氣體用于時效熱處理，因此，可以進一 步實現能量的高效化。另外，通過將熱處理室300和冷卻室400與進行燒結工序及尺寸矯 正工序的裝置分別設置，在尺寸矯正后不需要將容納容器內調整為熱處理所需的溫度，可 以相應地縮短產品的周期時間。
[0132] 另外，通過將熱處理室300和冷卻室400與尺寸矯正部200c分別設置，也可以靈 活地應對不能設置大規模的的裝置的工廠內的設計。另外，通過將進行燒結工序及尺寸矯 正工序的構成與熱處理室300、冷卻室400分開，在進行維護時，即使在制造裝置整體中也 能夠僅停止需要的部分，可以提高維護性。
[0133] 另外，通過利用燒結工序時的加熱環境氣體，可以縮短向尺寸矯正所需的溫度的 加熱時間。另外，通過以溫度高的順序實施燒結工序、尺寸矯正工序、及時效熱處理工序，也 可以抑制工廠裝置的構造物的溫度變化導致的變形。
[0134] (實施方式5)
[0135] 圖14是表示進行本發明實施方式5的燒結磁鐵的制造方法時的溫度變化的圖表。 實施方式1?4中，對含有稀土類元素的磁鐵粉末進行壓縮，形成壓粉體并進行燒結，進行 尺寸矯正，進行時效熱處理，但除上述以外，也可以實施以下的工序。此外，燒結磁鐵的制造 裝置使用與實施方式1相同的裝置，因此省略說明。
[0136] 在實施方式5中，在燒結工序、尺寸矯正工序、及時效熱處理工序的基礎上，還通 過圖10所示的尺寸矯正部200b那樣的設備進行使磁鐵特性提高的晶界擴散工序。實施方 式5中，如圖14所示，在900°C?IKKTC下進行燒結工序，在620°C?1000°C下進行燒結磁 鐵的尺寸矯正之后，在800°C?KKKTC下進行晶界擴散工序，之后在500°C?950°C下進行 時效熱處理工序。實施方式1中，記載了通過利用在尺寸矯正工序時形成的加熱環境氣體 進行時效熱處理，可消減在進行時效熱處理時形成加熱環境氣體所需的時間或能量。這同 樣可以適用于防止燒結磁鐵的保持力的降低的晶界擴散處理。
[0137] 往往在使Dy或Tb等重稀土類元素擴散時使用加熱，但通過進行晶界擴散工序，可 以防止尺寸矯正后的燒結磁鐵的保持力等磁鐵特性的降低。另外，通過與實施方式3同樣 地進行尺寸矯正工序，可以以高材料成品率對燒結磁鐵進行尺寸矯正、或通過在與進行之 前的工序的空間相同的空間進行后工序，可以消減熱能損耗或生產準備周期、或通過減少 溫度變化，可以使工廠制造裝置的構造物不易變形。此外，本實施方式期望用同一設備進行 各工序。如果可以用同一設備進行連續的兩個以上的工序，則設備也可以如實施方式1的 圖4所示的燒結爐100和尺寸矯正部200那樣分別設置。
[0138] 另外，燒結工序、尺寸矯正工序、晶界擴散工序、及時效熱處理工序與實施方式3 等同樣地在無氧化狀態的空間內進行。如果進行晶界擴散工序，則磁鐵的表面成為稀土富 而磁鐵容易氧化的狀態，但通過在無氧化狀態下進行時效熱處理等，可以防止磁鐵氧化而 磁鐵特性降低。
[0139] 圖15是表示進行本發明實施方式5的變形的燒結磁鐵的制造方法時的溫度變化 的圖表。為在進行晶界擴散工序時將容納容器20內設為加熱環境氣體，如圖15所示，在 900°C?IKKTC進行了燒結工序后，在800°C?IKKTC下進行晶界擴散工序。而且，也可以 在620°C?1000°C下進行尺寸矯正工序，且在500°C?950°C下進行時效熱處理。如圖15 所示，通過進行晶界擴散工序，也可以防止保持力等磁鐵特性的降低，并且，通過以高成品 率對燒結磁鐵進行尺寸矯正，可以減少熱能損耗或生產準備周期，或使構成制造裝置的構 造物不易變形。
[0140] 本發明不僅限于上述的實施方式，在本發明請求的范圍內可以進行各種變更。
[0141] 圖13是表示本發明的實施方式2、4的變形例的概略圖。實施方式2、4中，說明了 將尺寸矯正后的燒結磁鐵從模型212、213、214脫模后移送到熱處理室300及冷卻室400,但 也可以在從模型212、213、214不脫模的狀態下移送到熱處理室300及冷卻室400進行時效 熱處理及冷卻工序。
[0142] (實驗例1)
[0143] 其次，在本實施方式的燒結磁鐵的制造方法中，對進行了在尺寸矯正工序時進行 的沖壓加工的有關成形溫度的實驗進行說明。
[0144] 本實驗中，在燒結磁鐵的試驗片（厚度3. 8mm、截面的長度為6mmX6mm)與圖4同 樣地使用上滑塊、承架、及外周模型固定磁鐵試驗片，一邊加壓一邊使溫度從室溫開始上 升，測量試驗片的變形量。本實驗例1的燒結磁鐵的金屬由Fe 70%、Nd 22%、B 0.4%、Dy 2. 5%、Pr 2. 5%構成。表1是將本實驗例1的燒結磁鐵試驗片進行加溫、加壓時的成形溫 度和變形率（％)的表，圖11是將表1圖表化的圖。此外，通過使熱電偶與加壓時的磁鐵試 驗片側面接觸來測量成形溫度。
[0145] [表 1]
[0146]

【權利要求】
1. 一種燒結磁鐵的制造方法，具有： 將構成含有以Nd為主要成分的稀土類元素R的R - Fe - B系燒結磁鐵的磁鐵粉末進 行沖壓成形，由此成形將所述磁鐵粉末壓縮而形成的壓粉體的工序； 在加熱至燒結溫度的狀況下燒結所述壓粉體，成形燒結磁鐵的燒結工序； 在加熱至不超過所述燒結溫度的溫度的狀況下對所述燒結磁鐵進行加壓成形，由此矯 正所述燒結磁鐵的尺寸的尺寸矯正工序； 利用在所述尺寸矯正工序中生成的加熱環境氣體，調整所述燒結磁鐵的組織的時效熱 處理工序。
2. 如權利要求1所述的燒結磁鐵的制造方法，其特征在于， 所述尺寸矯正工序利用在所述燒結工序中生成的加熱環境氣體來矯正所述燒結磁鐵 的尺寸。
3. 如權利要求1或2所述的燒結磁鐵的制造方法，其特征在于， 從所述燒結工序到所述時效熱處理工序的至少一個工序在無氧化處理的環境氣體下 進行。
4. 如權利要求1?3中任一項所述的燒結磁鐵的制造方法，其特征在于， 在所述尺寸矯正工序和所述時效熱處理工序之間進行晶界擴散工序，所述晶界擴散工 序進行所述燒結磁鐵的晶界擴散。
5. 如權利要求1?3中任一項所述的燒結磁鐵的制造方法，其特征在于， 在所述燒結工序和所述尺寸矯正工序之間進行晶界擴散工序，所述晶界擴散工序進行 所述燒結磁鐵的晶界擴散。
6. 如權利要求1?5中任一項所述的燒結磁鐵的制造方法，其特征在于， 在所述尺寸矯正工序中，將所述燒結磁鐵的溫度加熱至620°C以上。
7. 如權利要求1?6中任一項所述的燒結磁鐵的制造方法，其特征在于， 在所述尺寸矯正工序中，將所述燒結磁鐵的溫度加熱至800°C以下。
【文檔編號】C22C38/00GK104412343SQ201380035288
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2013年6月26日 優先權日:2012年7月12日
【發明者】迫道大, 藤川真一郎, 池田明彥, 松苗宏樹, 古屋崇 申請人:日產自動車株式會社