RFeB系磁體的制造方法
【專利摘要】本發明涉及RFeB系磁體的制造方法。提供一種RFeB系磁體的制造方法,所述方法包括:將噴嘴配置為與基材的被附著面相對,所述基材為由包含作為選自由Nd和Pr組成的組的至少一種元素的輕稀土類元素RL、Fe和B的RFeB系磁體組成的燒結磁體或熱塑性加工磁體;使通過將有機溶劑與包含作為選自由Dy、Tb和Ho組成的組的至少一種元素的重稀土類元素RH的含RH粉末混合獲得的混合物從噴嘴噴出,從而使得混合物附著至被附著面;和將基材與混合物一起加熱。
【專利說明】RFeB系磁體的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及包含R巧為稀±類元素)、化和B的RFeB系磁體的制造方法。更具體 地,本發明涉及RFeB系磁體的制造方法,其包括:將選自由Dy、化和化組成的組的至少一 種元素(W下,選自由Dy、化和化組成的組的至少一種元素稱為"重稀±類元素RH")通 過主相顆粒的晶界而擴散至包含選自由Nd和Pr組成的組的至少一種元素(W下,選自由 Nd和Pr組成的組的至少一種元素稱為"輕稀±類元素Rt")作為主要稀±類元素R的主相 顆粒的表面附近的處理(晶界擴散處理)。
【背景技術】
[0002] RFeB系磁體在1982年由Sagawa等人發現,并且具有如剩余磁通密度等許多磁特 性高于現有技術中的永磁體的磁特性的優勢。因此,RFeB系磁體已用于各種制品如混合動 力汽車和電動汽車的驅動電動機、電動輔助型自行車用電動機、工業用電動機、硬盤驅動等 的音圈電動機、高級揚聲器、耳機和永磁體式磁共振診斷裝置。
[0003] 初期的RFeB系磁體具有各種磁特性中矯頑力相對低的缺陷。然而,發現通過 使重稀±類元素RH存在于RFeB系磁體的內部來改進矯頑力。矯頑力為當將與磁化方向相 反方向的磁場施加至磁體時耐磁化反轉的力,但認為重稀±類元素RH阻礙磁化的反轉,由 此具有增大矯頑力的效果。
[0004] 當詳細研究磁體的磁化反轉現象時,存在磁化反轉最初在晶粒的晶界附近發生并 且由此擴散至晶粒的內部的特性。因此,在最初阻止晶界處的磁化反轉的情況下,對于防止 磁體全體的磁化反轉,增大矯頑力是有效的。因此,重稀±類元素RH應當存在于晶粒的晶 界附近。
[0005] 另一方面,當考慮主相顆粒的全體時,如果RH的量增加,則剩余磁通密度Bf降低, 因此存在最大磁能積炬H)m"也降低的問題。另外,炒為稀有資源并且昂貴,并且生產地域 局部化,因此不優選增加RH的量。因此,為了在盡可能抑制RH的量的同時提高矯頑力(為 了盡可能防止形成反向磁疇),優選RH在晶粒的內部W少量存在,并且在表面附近(晶界附 近)W大量存在(不均勻分布)。
[0006] 作為使表面附近而不是晶粒內部的RH不均勻分布的方法,已知晶界擴散法(例 女口,參照專利文獻1和專利文獻2)。在晶界擴散法中,包含作為元素物質、化合物或合金的 RH的粉末(W下,無論如元素物質、化合物和合金等的形態,包含RH的粉末均稱為"含RH粉 末")等附著至RFeB系磁體的表面,并且加熱RFeB系磁體。由此,RH通過RFeB系磁體的晶 界滲透至磁體的內部,從而RH的原子僅在晶粒的表面附近擴散。W下,將進行晶界擴散處 理前的RFeB系磁體稱為"基材"并且區別于進行晶界擴散處理后的RFeB系磁體。
[0007] 存在將含RH粉末附著至基材的各種方法。專利文獻1公開了將基材浸入其中將 作為含RH粉末的化Fs粉末與己醇混合的渾濁液中,然后將基材從渾濁液中拉起并干燥,由 此將含RH粉末附著至基材表面。然而,在該方法中,難W控制附著至基材表面的含RH粉末 的量,并且也難W使含RH粉末W任意厚度均勻地附著至基材表面。因此,消耗多于必要的 稀有并且昂貴的含RH粉末。
[0008] 另一方面,專利文獻2公開了使用絲網印刷法將通過將含RH粉末與有機溶劑混合 而獲得的混合物施涂(附著)于基材的表面的方法。具體地,配置多個平板狀基材,并且在 基材表面上擴展其中在對應于基材的位置設置多個能夠使混合物透過其中的透過部的絲 網。在絲網上供給混合物,然后用刮板(squeegee)刮擦絲網的表面,由此在透過部通過絲 網使混合物附著至基材表面。因此,可將混合物W均勻的厚度施涂于各基材的表面,由此沒 有消耗多于必要的含RH粉末。
[0009] 另外,將RFeB系磁體大致分為;(i)通過燒結包含主相顆粒作為主要組分的原料 合金粉末獲得的燒結磁體,(ii)通過將原料合金粉末與粘結劑(由如高分子和彈性體等有 機材料組成的粘結劑)聯結并且通過使聯結粉末成型獲得的粘結磁體,和(iii)通過對原 料合金粉末進行熱壓加工和熱塑性加工獲得的熱塑性加工磁體(參照非專利文獻1)。在 該些磁體中,其中不使用有機材料的粘結劑并且由此可進行在晶界擴散處理期間的加熱的 (i)燒結磁體和(iii)熱塑性加工磁體中可進行晶界擴散處理。
[0010] [專利文獻 1] JP-A-2006-30:M33
[0011] [專利文獻 2]W02011/136223
[0012] [專利文獻 3]JP-A-2006-019521
[0013] [非專利文獻 1]由 Hioki Keiko 和化ttori Atsushi 著的"Development ofDy-omitted Nd-Fe-B-based hot worked magnet by using a rapidly quenched powder as a raw material", Sokeizai, Vol. 52, No. 8,第 19-24 頁,General Incorporation Foundation Sokeizai Center, 2011 年 8 月出版
【發明內容】
[0014] 專利文獻2的對象為平板狀基材,由此將混合物施涂于其的基材的表面為平面。 然而,一般,磁體的形狀不限于平板狀。例如,在其中頻繁使用RFeB系磁體的電動機的轉子 中,沿旋轉方向配置多個RFeB系磁體,并且將其中W對應于定子的內表面的形狀的凸弧狀 形成與定子的內表面相對的表面的磁體用作RFeB系磁體。在用于電動機的RFeB系磁體 中,特別是,為了賦予與定子相對的全部弧狀表面均勻的磁特性,有必要將混合物均勻地施 涂于表面。然而,在專利文獻2中公開的絲網印刷法中,配置多個基材,然后進行絲網印刷。 因此,在各基材的表面為曲面的情況下,難W將混合物W均勻的厚度施涂于基材的表面。
[0015] 本發明的目的是提供在晶界擴散處理時即使當磁體基材的表面為非平面時,也能 夠使通過將含RH粉末與有機溶劑混合獲得的混合物附著至磁體基材的表面,并且無論平面 還是非平面均能夠使混合物W任意的厚度均勻地附著至磁體基材的表面的RFeB系磁體的 制造方法。
[0016] 為了解決上述問題,本發明提供RFeB系磁體的制造方法,該方法包括:將噴嘴配 置為與基材的被附著面相對,所述基材為由包含作為選自由Nd和Pr組成的組的至少一種 元素的輕稀±類元素RLje和B的RFeB系磁體組成的燒結磁體或熱塑性加工磁體;使通過 將有機溶劑與包含作為選自由Dy、化和化組成的組的至少一種元素的重稀±類元素RH的 含RH粉末混合獲得的混合物從噴嘴噴出,從而使得混合物附著至被附著面;和將基材與混 合物一起加熱。
[0017] 在本發明中,從噴嘴噴出混合物,由此使混合物附著至被附著面。結果,可W相對 于基材的被附著面非接觸的方式進行操作,由此被附著面的形狀不受限制。因此,還可使混 合物W任意的厚度均勻地附著至如用作電動機的轉子的RFeB系磁體中的弧狀表面等非平 面被附著面。
[0018] 另一方面,基于被附著面上的各位置可W使不同量的混合物附著至被附著面。
[0019] 根據被附著面的形狀,由于W下原因RFeB系磁體內矯頑力可局部降低。在該情況 下,優選使較大量的混合物附著至對應于矯頑力降低的位置的被附著面。根據本發明的方 法,可W根據被附著面的位置容易地調節混合物的附著量。作為矯頑力局部降低的原因,可 示例W下情況等。首先,在沿磁化方向的厚度小于其它位置的位置,作為矯頑力降低的原因 的由于磁化導致的去磁場變得局部增強。第二,由于伴隨使用時的外部磁場的變化在RFeB 系磁體內產生的潤電流,導致作為矯頑力降低的原因的溫度上升根據RFeB系磁體的形狀 而局部增大。
[0020] 另外,加熱溫度可W基本上與進行現有技術的晶界擴散處理加熱時的溫度相同。 通常,加熱溫度約為80(TC -95(TC,但可W在其它溫度范圍內,只要實現晶界擴散即可。
[0021] 在本發明中,優選將娃脂(silicone grease)用作有機溶劑。娃麗(silicone)為 由通式X3Si〇-〇(2SiO)"-SiX3(其中X表示有機基團,并且各有機基團不必彼此相同)表示的 高分子,并且具有含有其中Si原子和0原子交替偶合的"娃氧焼鍵"的主鏈。當將娃脂用 作混合物中的溶劑時,混合物對基材的粘合性提高。因此,當進行加熱W使RH擴散至基材 的晶界時,可防止混合物從被附著面剝離。
[0022] 含RH粉末的最大粒徑越小并且混合物的粘度越低,混合物越容易通過噴嘴。因此, 優選含RH粉末的最大粒徑與噴嘴的直徑的比為0. 15 W下,并且更優選0. 10 W下。另外,對 于最大粒徑,依賴于測量方法獲得不同值。然而,在本說明書中,使用通過激光衍射式粒度 分布測量方法測量的值。另外,優選混合物的粘度為30化? S W下,更優選10化? S W下, 并且還更優選5Pa- S W下。
[0023] 根據本發明,在晶界擴散處理時,可W非接觸方式使通過將含RH粉末和有機溶劑 混合獲得的混合物W任意厚度均勻地附著至基材的非平面的被附著面。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024] 圖1為示出用于根據實施例的RFeB系磁體的制造方法的混合物供給設備的示意 性結構圖。
[00巧]圖2為示出實施例中制造的RFeB系磁體的基材的形狀的透視圖。
[0026] 圖3A和3B為示出實施例中制造的RFeB系磁體的基材中混合物附著位置的實例 的圖。
[0027] 圖4為示出基材的形狀的另一實例的透視圖。
【具體實施方式】
[0028] 將參考圖1-4描述根據本發明的RFeB系磁體的制造方法的實施例。
[0029] 連施例
[0030] 圖1示出在根據實施例的RFeB系磁體的制造方法中,用于使含RH粉末和有機溶 劑的混合物附著至RFeB系磁體的基材20的非平面被附著面21的混合物供給設備10的示 意性結構。混合物供給設備10包括基材保持單元11、噴嘴頭12、基材輸送單元13和混合 物供給單元14。
[0031] 基材保持單元11 W其中被附著面21面向上側的狀態保持基材20。在實施例中, 作為基材保持單元11,使用其中具有略大于基材20的下表面22的平面形狀的凹部設置在 上表面的板狀構件。基材20的一個顯示在圖1中,但可通過一個基材保持單元11保持多 個基材20。在該情況下,可沿圖1的深度方向或左右方向配置多個基材20。另外,可沿深 度方向和左右方向兩方向二維地配置多個基材20。
[0032] 噴嘴頭12包括多個噴嘴121、連接至各噴嘴121的噴射裝置(未示出)和控制噴 射裝置的控制器(未示出)。將噴嘴頭12配置為與通過基材保持單元11保持的基材20的 被附著面21相對。將多個噴嘴121配置至噴嘴頭12 W覆蓋整個被附著面21。在圖1中, 示出僅沿橫向配置的多個噴嘴121,但實際上,還W相同的方式沿深度方向配置多個噴嘴 121。另外,噴嘴頭12的個數根據基材20的個數適當變更。例如,在通過一個基材保持單 元11保持多個基材20的情況下,噴嘴頭12還可W與基材20相同的個數W與各基材20的 被附著面21相對的方式來設置。噴射裝置設置有氣動式或電磁螺線管式致動器。在噴射 裝置中,當信號從控制器發送至致動器時,閥元件或活塞移動,由此混合物30從各噴嘴121 擠出。另外,作為致動器,可使用壓電元件(piezo element)(壓電元件(piezoelec化ic element))。另外,一個噴嘴頭12中使用的噴嘴121的個數根據各基材20的尺寸和涂布面 積而適當變更。例如,噴嘴頭12可設置為僅具有一個噴嘴121的單噴嘴代替如圖1所示的 具有多個噴嘴121的多噴嘴。
[0033] 基材輸送單元13將保持基材20的基材保持單元11順次輸送至噴嘴頭12的正下 方的位置,并且將混合物施涂于被附著面21后將基材保持單元11從噴嘴頭12正下方位置 輸送至另一位置。在實施例中,將帶式輸送機用作基材輸送單元13,但可使用XY滑臺、機器 人手臂等。
[0034] 混合物供給單元14包括膽存含RH粉末與有機溶劑的混合物30的混合物罐141, 和將混合物30從混合物罐141供給至各噴嘴121的供給管142。
[0035] 現在將描述混合物供給設備10的操作。W其中被附著面21面向上側的狀態保持 基材20的基材保持單元11 W將被附著面21配置在噴嘴頭12的正下方的方式通過基材輸 送單元13而移動。然后,當從驅動器接收到電信號時,噴射裝置從噴嘴121向被附著面21 噴射混合物30,從而使混合物30附著至被附著面21。然后,基材輸送單元13從該位置移 動位于噴嘴頭12的正下方的基材保持單元11,并且將隨后的基材保持單元11移動至該位 置。通過重復上述操作進行使混合物30順次附著至多個基材20的被附著面21的處理。
[0036] 另外,混合物供給設備10使用其中配置多個噴嘴121 W覆蓋整個被附著面21的 噴嘴頭12,但噴嘴頭12適合通過使用具有相同形狀的被附著面21的基材20大量生產RFeB 系磁體。另一方面,在用一臺混合物供給設備處理其中被附著面21的形狀在各情況下不同 的多種基材20的情況下,或在部分附著混合物30的情況下,沿圖1的左右方向和/或深度 方向可移動并且其中與相同圖中所示的相比噴嘴121的個數減少的噴嘴頭可用作噴嘴頭 12。目P,根據被附著面21的形狀通過在移動噴嘴頭12的同時將混合物30供給至被附著面 21,即使對于具有不同形狀的被附著面21也可均勻地供給混合物30。
[0037] 然后,用于實施例的RFeB系磁體的基材20的形狀顯示在圖2中。用于實施例的 基材20具有其中長邊201的長度為16mm和短邊202的長度為14mm的長方形下表面22, 從兩長邊201直立并且彼此相對的第一和第二側面231和232,從兩短邊202直立并且彼 此相對的第H和第四側面233和234,和與下表面22相對的上表面21。上表面21在與下 表面22的短邊202平行的截面中具有向上凸起的弧形狀,并且無論沿與下表面22的長邊 201平行方向的位置截面形狀均相同。截面中圓弧的曲率半徑為R32mm,并且高度(上表面 21與下表面22之間的距離)在截面的兩端部為4. 7mm并且在其中央部為5. 7mm。對應于 上表面21的形狀,第一和第二側面231和232具有長方形,并且第H和第四側面233和234 具有向上凸起的形狀。
[0038] 通過W下燒結法制備基材20。首先,由具有W重量百分率計為Nd ;25. 8、Pr ;4. 7、 Dy ;0. 3、B ;0. 99、Co ;0. 9、Cu ;0. 1、A1 ;0. 2和化;余量的組成的合金通過薄帶連鑄法(strip cast method)制備具有約0.3mm的厚度的薄片狀合金片。然后,通過已知的氨粉碎法粉碎 片狀合金片,由此制備具有約0. Imm-lmm的尺寸的合金的不規則粉末。連續地,通過氣流粉 碎設備粉碎不定形粉末,從而制備具有約3 y m的粒徑的合金細粉末。將獲得的合金細粉末 填充在具有對應于基材20的形狀的模腔的模具中。然后,模具內的合金細粉末由于不壓縮 成型而在磁場中取向。另外,在將取向后的合金細粉末填充在模具中的狀態下,不進行壓縮 成型在真空中進行加熱直到溫度達到l〇〇(TC,并且將合金細粉末在該溫度下維持4小時, 從而燒結合金細粉末。由此,獲得基材20。另外,不進行壓縮成型而W該方式制備RFeB系 燒結磁體的方法稱為PLP(無壓法,Press-less Process)法,并且已知為能夠在抑制剩余 磁通密度降低的同時提高矯頑力并且能夠獲得具有對應于模具的模腔形狀的形狀的燒結 體的方法。專利文獻3中描述了 PLP法的細節。
[0039] 然后,現在將描述含RH粉末與有機溶劑的混合物30。用于實施例的混合物30 包含作為RH的化并且還包含作為有機溶劑的娃脂。如下制備混合物30。首先,粉碎W 92:4. 3:3. 7的重量比包含化、Ni和A1的化NiAl合金,從而制備含化粉末(含RH粉末)。 然后,下比例混合獲得的含化粉末、娃脂、娃麗液和作為分散劑的月桂酸甲醋,從而獲 得混合物30。作為混合物30,制備其中含化粉末的最大粒徑和混合比在各情況下不同的 多種混合物。另外,在后述實施例1中,不使用娃麗液。另外,添加娃麗液W調節混合物30 的粘度,并且添加分散劑W提高混合物30內含化粉末的分散性。本發明娃麗液和分散劑 不是必要的。
[0040] W其中將如上述獲得的基材20的上表面21設定為被附著面的狀態將混合物30 從噴嘴121噴出,從而使混合物30附著至被附著面。同樣,混合物30也附著至基材20的 下表面22。此處,使用其中混合物30中的混合比、含化粉末的最大粒徑、混合物30的粘度 和噴嘴的直徑在各情況下不同的四個實例(實施例1-4)進行實驗。實驗條件和結果顯示 在表1中。另外,在表1中,對于混合比,為了方便將含化粉末、娃脂和娃麗液的總含有率 設定為100重量%,并且將具有比該H種的含有率低的含有率的分散劑的含有率表示為相 對于該H種的總重量的比例。
[0041] 表1制備的混合物,和使混合物附著至基材的被附著面的實驗結果
[0042]
【權利要求】
1. 一種RFeB系磁體的制造方法,所述方法包括: 將噴嘴配置為與基材的被附著面相對,所述基材為由包含作為選自由Nd和Pr組成的 組的至少一種元素的輕稀±類元素RL、化和B的RFeB系磁體組成的燒結磁體或熱塑性加 工磁體; 使通過將有機溶劑與包含作為選自由Dy、化和化組成的組的至少一種元素的重稀± 類元素RH的含RH粉末混合獲得的混合物從所述噴嘴噴出,從而使得所述混合物附著至所述 被附著面;和 將所述基材與所述混合物一起加熱。
2. 根據權利要求1所述的RFeB系磁體的制造方法, 其中,所述被附著面為非平面。
3. 根據權利要求1所述的RFeB系磁體的制造方法, 其中,所述含RH粉末的最大粒徑與所述噴嘴的直徑的比為0. 15 W下。
4. 根據權利要求2所述的RFeB系磁體的制造方法, 其中,所述含RH粉末的最大粒徑與所述噴嘴的直徑的比為0. 15 W下。
5. 根據權利要求1-4任一項所述的RFeB系磁體的制造方法, 其中,所述混合物的粘度為30化? S W下。
6. 根據權利要求1-4任一項所述的RFeB系磁體的制造方法, 其中,基于所述被附著面的各位置使不同量的所述混合物附著至所述被附著面。
7. 根據權利要求1-4任一項所述的RFeB系磁體的制造方法, 其中,所述有機溶劑為娃脂,或可流動的石蠟。
【文檔編號】H01F41/02GK104465062SQ201410490050
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年9月23日 優先權日:2013年9月24日
【發明者】高木忍 申請人:大同特殊鋼株式會社