專利名稱：R－t－b－c系稀土類急冷合金磁體的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適于粘結(jié)磁體循環(huán)利用的R-T-B-C系稀土類合金的制造方法，以及用該稀土類合金制作的R-T-B系稀土類急冷合金磁體的制造方法。
在R-T-B系燒結(jié)磁體方面，其制造過程產(chǎn)生的磨削淤渣和微粉等，由于其氧化性強(qiáng)，有可能在大氣中易自然起火，因此通過焚燒等處理使其氧化，進(jìn)行使其變?yōu)榉€(wěn)定氧化物的處理。對(duì)于這種氧化物可通過酸溶解等化學(xué)處理，分離、萃取稀土類元素。
另外，就R-T-B系燒結(jié)磁體的最終制品而言，也正在進(jìn)行通過再熔解(重熔)等方法循環(huán)利用R-T-B系原料合金的研究。
在循環(huán)利用粘結(jié)磁體方面，一般認(rèn)為可將粘結(jié)磁體中的磁性粉末和粘合劑樹脂分離，回收該磁性粉末。但是，由于粘結(jié)磁體中的樹脂含有大量碳的成分，因此很難避免樹脂中的碳在磁性粉末上附著、熔敷、固著等。結(jié)果，在由粘結(jié)磁體回收的磁性粉末中含有大量的碳的雜質(zhì)，還必須進(jìn)行除碳的工序。這種除碳的工序大幅度地增加了制造成本，使稀土類粘結(jié)磁體的循環(huán)利用仍未能達(dá)到實(shí)用化。另外，在對(duì)表面形成樹脂包膜的R-T-B系燒結(jié)磁體進(jìn)行循環(huán)利用時(shí)，也會(huì)遇到與R-T-B系粘結(jié)磁體同樣的問題。
特開平5-55018號(hào)公報(bào)提出了將不良的或不要的粘結(jié)磁體粉碎、直接再作為粘結(jié)磁體的磁體粉末使用的技術(shù)。但是，由于粘結(jié)磁體中含有的磁體粉末被磁化了，在直接使用的狀態(tài)下帶有磁性，存在著很難向成型模送粉的問題。
特開平7-111208號(hào)公報(bào)提出了將不要的粘結(jié)磁體、在真空或惰性氣體中加熱至700～1000℃、對(duì)磁體粉末退磁的技術(shù)。但是，若進(jìn)行700～1000℃的熱處理，會(huì)使磁性粉末中的晶粒粗大化，導(dǎo)致頑磁力大幅下降。另外，還存在著粘結(jié)磁體中的樹脂碳化問題。
另外，已知的還有用溶劑將粘結(jié)磁體中的樹脂成分熔解、只提取磁體粉末的方法。該方法存在著所使用的溶劑價(jià)格高的缺點(diǎn)。另外，由于用該方法得到的磁粉與用特開平5-55018號(hào)公報(bào)的方法得到的磁粉一樣處于磁化狀態(tài)，所以需要額外地增加退磁工序。
鑒于上述諸問題，本發(fā)明的主要目的在于不用退磁工序和脫碳工序，就可由R-T-B系粘結(jié)磁體或表面有樹脂包膜的R-T-B系燒結(jié)磁體回收磁體合金，使R-T-B系粘結(jié)磁體的循環(huán)利用成為可能。
在優(yōu)選的實(shí)施方式中，上述R-T-B系磁體是R-T-B系粘結(jié)磁體和/或R-T-B系燒結(jié)磁體。
在優(yōu)選的實(shí)施方式中，上述R-T-B系燒結(jié)磁體具有形成于表面的樹脂包膜。
在優(yōu)選的實(shí)施方式中，上述溶劑合金含有質(zhì)量比率為合金整體的0.5％以上50％以下的稀土類元素R。
在優(yōu)選的實(shí)施方式中，上述溶劑合金含有B(硼)和/或C(碳)，B(硼)和C(碳)總含量為合金整體質(zhì)量比率的0.01％以上20％以下。
在優(yōu)選的實(shí)施方式中，上述溶劑合金含有選自Al、Si、P、S、Ti、V、Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、Ga、Zr、Nb、Mo、In和Sn中的至少一種添加元素。
在優(yōu)選的實(shí)施方式中，上述R-T-B系磁體是生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的次品或使用后回收的制品。
在優(yōu)選的實(shí)施方式中，將R-T-B系磁體與上述溶劑合金一起熔解的工序是使用高頻熔解法在真空或惰性氣氛中進(jìn)行的。
本發(fā)明的R-T-B-C系稀土類合金的制造方法包括制備含有用上述任意一種制造方法制造的R-T-B-C系稀土類合金粉末的R-T-B系磁體的工序；制備含有稀土類元素R和過渡金屬元素T的溶劑合金的工序；將上述R-T-B系磁體與上述溶劑合金一起熔解的工序。
本發(fā)明的R-T-B-C系稀土類急冷合金磁體的制造方法包括制備用上述任意一種制造方法制造的R-T-B-C系稀土類合金的工序；制成上述R-T-B-C系稀土類合金熔液的工序；將上述熔液急冷制成急冷凝固合金的工序。
在優(yōu)選的實(shí)施方式中，在急冷上述R-T-B-C系稀土類合金熔液之前，在上述R-T-B-C系稀土類合金中添加稀土類元素和/或過渡金屬元素。
在優(yōu)選的實(shí)施方式中，在急冷上述R-T-B-C系稀土類合金熔液之前，在上述R-T-B-C系稀土類合金中添加B(硼)和/或C(碳)。
在優(yōu)選的實(shí)施方式中，在急冷上述R-T-B-C系稀土類合金熔液之前，在上述R-T-B-C系稀土類合金中添加稀土類合金。
在優(yōu)選的實(shí)施方式中，制成上述急冷凝固合金的工序包括通過讓上述合金熔液接觸旋轉(zhuǎn)的冷卻部件表面、使上述合金熔液急冷的工序。
本發(fā)明的粘結(jié)磁體的制造方法包括通過將由上述任意一種制造方法制造的R-T-B-C系稀土類磁體用合金粉碎來制備粉末的工序；將上述粉末與樹脂進(jìn)行混合的工序。
具體實(shí)施例方式
在本發(fā)明中，對(duì)通過回收生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的次品或使用后的制品而得到的R-T-B系磁體進(jìn)行再熔解(熔融)，實(shí)現(xiàn)對(duì)原料合金的循環(huán)利用。本發(fā)明最大的特點(diǎn)是，在R-T-B系粘結(jié)磁體或表面形成有樹脂包膜的R-T-B系燒結(jié)磁體再熔解時(shí)，使用含有稀土類元素和過渡金屬元素的溶劑合金。
溶劑合金所含的稀土類元素的量?jī)?yōu)選為質(zhì)量比率為合金整體的0.5％以上50％以下。該溶劑合金也可含有B(硼)和/或C(碳)，B(硼)和/或C(碳)的總含量?jī)?yōu)選為質(zhì)量比率為合金整體的0.01％以上20％以下。在溶劑合金中，以鐵為主要成分的過渡金屬T的質(zhì)量比率為50％以上95％以下。溶劑金屬中的稀土類元素R和過渡金屬T之比(R∶T)優(yōu)選為從1∶99至50∶50。
將R-T-B系磁體和溶劑合金按從5∶95至80∶20的質(zhì)量比率進(jìn)行混合、熔解。
通過使用上述溶劑合金，可以用高頻熔解法有效地熔解由于存在樹脂成分而電阻顯著增大的R-T-B系粘結(jié)磁體。在不使用溶劑合金時(shí)，由于粘結(jié)磁體中存在大量碳等雜質(zhì)，因而不能生成純凈的熔液，產(chǎn)生熔渣。將這種熔渣從熔液中分離出來是非常困難的。另外，溶劑合金的組分與粘結(jié)磁體中所含的磁粉的組分相差很大時(shí)，溶劑合金優(yōu)先熔解之后，粘結(jié)磁體中的樹脂成分有可能不熔解。因此，溶劑合金的組分優(yōu)選與作為熔解對(duì)象的粘結(jié)磁體的磁粉的組分相近。
也可以在溶劑合金中添加選自Al、Si、P、S、Ti、V、Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、Ga、Zr、Nb、Mo、In和Sn中的至少一種元素。
從粘結(jié)磁體的樹脂成分熔解到合金熔液中的碳，可以置換稀土類-過渡金屬-硼磁體的一部分硼。已知在燒結(jié)磁體的情況下，用碳置換部分硼，可提高耐腐蝕性，但對(duì)實(shí)現(xiàn)高頑磁力則不利。但是，根據(jù)本發(fā)明人的試驗(yàn)可知，在由熔融紡絲等液體急冷法、氣體噴霧法、薄帶鑄造法等急冷方法制成的合金中，由于組織致密，因此不會(huì)因用碳置換一部分硼而引起磁體的特性下降。因此，即使通過對(duì)如上所述那樣的粘結(jié)磁體再熔解，使合金中含有樹脂成分固有的碳，也不會(huì)對(duì)最終的磁體特性產(chǎn)生不良影響。
另外，由于在本發(fā)明中，上述的再熔解是在真空或惰性氣體下進(jìn)行的，因此粘結(jié)磁體中的大部分粘結(jié)樹脂成分(碳、氫、氧、氮、氯等)被除去。具體而言，碳熔解到合金熔液中，氧作為氧化物成為熔渣。由于該熔渣具有獲取其他不需要元素的功能，因此若將熔渣從熔液中分離出來，即可將粘結(jié)樹脂中不需要的成分從合金熔液中除去。另外，由于熔渣的比重比熔液的比重小得多，熔渣是浮在熔液上的，因此很容易將熔渣從熔液中分離出去。
根據(jù)上述方法，可將不需要的樹脂成分從粘結(jié)磁體中除去，因此可回收還原處理的不要狀態(tài)的稀土類合金。這樣回收的稀土類合金，由于是被熔解了一次的合金，因此沒有剩磁，粉末化以后的處理也很容易。
根據(jù)本發(fā)明，來自于粘結(jié)磁體的樹脂成分中的一部分碳被熔入再熔解合金中，含在最終制成的R-T-B系稀土類急冷合金中?？墒牵撎即嬖谟诩崩浜辖鸬奈⒓?xì)組織中，對(duì)磁體的特性幾乎沒有不良影響。但是，為使最終的磁體粉末的磁特性優(yōu)異，磁體粉末中硼和碳的合計(jì)含量(B+C)優(yōu)選在0.5重量％以上2.0重量％以下，而且碳的原子數(shù)比率(C/(B+C))優(yōu)選設(shè)定在0.05以上0.75以下的范圍內(nèi)。
另外，本發(fā)明的磁體不僅磁特性非常優(yōu)異，而且耐侯性等性能也很優(yōu)異。
在本發(fā)明中，一部分Fe可被選自Co、Ni、Mn、Cr和A1中的一種或一種以上的元素置換，也可添加選自Si、P、Cu、Sn、Ti、Zr、V、Nb、Mo和Ga中的一種或一種以上的元素。
下面，參照

圖1說明本發(fā)明的實(shí)施方式。
首先，對(duì)眾所周知的粘結(jié)磁體的制造方法的實(shí)施方式進(jìn)行說明。
將通過氧化物還原等得到的Nd、Fe、Co和B等原材料熔解，制成含有這些元素的母合金塊材。將該母合金熔解得到的合金熔液用熔融紡絲法或薄帶鑄造法等急冷法進(jìn)行冷卻，凝固后，通過進(jìn)行粉碎·整粒工序，得到具有所期望粒度分布的磁體粉末。將粘結(jié)樹脂與該磁體粉末混煉，制成混合物，然后用壓制裝置等進(jìn)行成型。對(duì)這種具有所期望形狀的樹脂和磁體粉末的混合體進(jìn)行粘結(jié)樹脂的固化工序，然后，經(jīng)涂裝·檢查工序后制成最終制品。
含有樹脂成分的R-T-B系磁體，除上述那樣通過壓縮成型制成的磁體以外，還包括將樹脂和磁體粉末的混合物通過注射成型制成的磁體、以及表面形成有樹脂包膜的燒結(jié)磁體。
在本發(fā)明中，回收用上述方法制造的、作為制品出廠后使用后的粘結(jié)磁體，制成R-T-B-C系稀土類合金。此時(shí)，也可以對(duì)在粘結(jié)磁體制造過程中產(chǎn)生的殘余混合物、不良成型品、不良固化品等進(jìn)行再利用。在本發(fā)明中，在將使用后的粘結(jié)磁體等在真空、減壓氣氛中熔解時(shí)，使用上述的溶劑合金。粘結(jié)磁體中的磁體粉末與溶劑合金一起再熔解，生成含有部分碳的再生原料合金。將該再生原料合金，用單輥法等的急冷法進(jìn)行熔融、凝固，然后，經(jīng)過與上述眾所周知的制造方法相同的工序，再生成粘結(jié)磁體用磁體粉末，用于粘結(jié)磁體的制造。
(實(shí)施例1)首先，在具有27.0質(zhì)量％Nd-4.6質(zhì)量％Co-0.96質(zhì)量％B-其余Fe的組成的稀土類合金磁體粉末中添加質(zhì)量比率為2.0％的環(huán)氧樹脂，用模具進(jìn)行壓制成型，成型為規(guī)定形狀。然后，進(jìn)行樹脂固化處理，制成磁各向同性的粘結(jié)磁體。
將該粘結(jié)磁體300g和具有29.6質(zhì)量％Nd-其余Fe的組成的合金鑄錠(溶劑合金)放入熔解室內(nèi)的氧化鋁坩堝內(nèi)，在真空中進(jìn)行高頻熔解。這樣，將溶劑合金和粘結(jié)磁體一起熔解，形成合金熔液。通過向熔解室內(nèi)導(dǎo)入Ar氣，使熔解室內(nèi)的壓力達(dá)到80kPa，然后在該加熱狀態(tài)下保持10分鐘。
將上述合金熔液鑄入鑄模中，然后使其冷卻、凝固。對(duì)這樣得到的鑄塊的成分進(jìn)行分析。分析結(jié)果如表1所示。
(表1)

然后，為使組成成為27.1質(zhì)量％Nd-0.9質(zhì)量％Co-0.68質(zhì)量％B-0.34質(zhì)量％C-其余Fe，在上述合金中添加Nd和Fe，進(jìn)行再熔解。
然后，將具有上述組成的合金熔液用單輥法進(jìn)行急冷、凝固。輥?zhàn)拥膱A周速度為20米/秒。對(duì)這樣制作的急冷凝固合金，在600℃進(jìn)行20分鐘的熱處理。然后，在研缽中進(jìn)行粉碎，制成粉末。粉末的粒度在150μm以下。利用VSM(試樣振動(dòng)型磁化率測(cè)定裝置)測(cè)定該粉末(實(shí)施例1)的磁特性。測(cè)定結(jié)果如表2所示。
表2還記載了比較例的磁特性，比較例是用Nd、Fe、Co、B和C各種原料，按與上述實(shí)施例相同組成進(jìn)行配合、熔解制成的磁體粉末(比較例1)。
(表2)

由表2可知，實(shí)施例1的剩磁通密度Br和頑磁力HcJ均不比比較例1遜色，具有優(yōu)異的磁特性。
(實(shí)施例2)在本實(shí)施例中，將使用實(shí)施例1的磁粉制作的粘結(jié)磁體變成再熔解的對(duì)象。即，將利用再熔解法制成的粘結(jié)磁體再熔解，制成急冷合金的磁體粉末。為了比較，將使用上述比較例1的磁粉制作的粘結(jié)磁體也進(jìn)行再熔解。
再熔解的粘結(jié)磁體是，在具有27.1質(zhì)量％Nd-0.9質(zhì)量％Co-0.68質(zhì)量％B-0.34質(zhì)量％C-其余Fe的組成的實(shí)施例1和比較例1的磁體粉末中，分別添加質(zhì)量比率為2.0％的環(huán)氧樹脂，用模具進(jìn)行壓制成型，制成規(guī)定形狀的各向同性粘結(jié)磁體。
在將上述粘結(jié)磁體與溶劑合金一起再熔解時(shí)，為使最終組成成為27.1質(zhì)量％Nd-0.9質(zhì)量％Co-0.68質(zhì)量％B-0.34質(zhì)量％C-其余Fe，添加Nd、Fe、Co、B、C。然后，用單輥法將上述2種由粘結(jié)磁體得到的合金熔液分別進(jìn)行急冷、凝固。對(duì)每種急冷凝固合金都在600℃進(jìn)行20分鐘的熱處理，然后粉碎制成磁體粉末。
用上述方法制作的磁體粉末的磁特性如表3所示。(表3)

其中，實(shí)施例2是將使用實(shí)施例1的磁體粉末制作的粘結(jié)磁體經(jīng)再熔解→熔融→急冷凝固→粉碎的各種處理得到的磁體粉末。實(shí)施例3是將使用比較例1的磁體粉末制作的粘結(jié)磁體經(jīng)再熔解→熔融→急冷凝固→粉碎的各種處理得到的磁體粉末。
從表3可知，實(shí)施例2和實(shí)施例3與實(shí)施例1一樣具有優(yōu)異的磁特性。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性根據(jù)本發(fā)明，通過使用溶劑合金的再熔解法，可以從粘結(jié)磁體有效地制取磁體合金。另外，對(duì)這樣制取的磁體合金，再通過熔融和急冷凝固，制成即使含有來自于粘結(jié)磁體的粘結(jié)樹脂中的碳，磁特性也不下降的R-T-B-C系稀土類磁體合金。
這樣，根據(jù)本發(fā)明，即使不經(jīng)還原處理或脫碳處理，也可從粘結(jié)磁體制取稀土類合金磁體用原料合金，經(jīng)濟(jì)性地進(jìn)行粘結(jié)磁體的循環(huán)利用。另外，由于添加的碳使稀土類磁體的氧化反應(yīng)性能降低，因此不會(huì)在制造過程中因發(fā)熱、著火導(dǎo)致磁體特性下降，也不會(huì)妨礙工藝的安全性。而且，即使在磁體表面不設(shè)置提高耐候性的特別保護(hù)膜，也可防止磁體隨時(shí)間而性能下降。
權(quán)利要求
1.一種R-T-B-C系稀土類合金(R為選自稀土類元素和釔中的至少一種元素，T為以鐵為主要成分的過渡金屬，B為硼，C為碳)的制造方法，其特征在于包括制備含有樹脂成分的R-T-B系磁體的工序；制備含有稀土類元素R和過渡金屬元素T的溶劑合金的工序；將所述R-T-B系磁體與所述溶劑合金一起熔解的工序
2.如權(quán)利要求1所述的R-T-B-C系稀土類合金的制造方法，其特征在于所述R-T-B系磁體是R-T-B系粘結(jié)磁體和/或R-T-B系燒結(jié)磁體。
3.如權(quán)利要求2所述的R-T-B-C系稀土類合金的制造方法，其特征在于所述R-T-B系燒結(jié)磁體具有形成于表面的樹脂包膜。
4.如權(quán)利要求1～3中任一項(xiàng)所述的R-T-B-C系稀土類合金的制造方法，其特征在于所述溶劑合金含有質(zhì)量比率為合金整體的0.5％以上50％以下的稀土類元素R。
5.如權(quán)利要求1～4中任一項(xiàng)所述的R-T-B-C系稀土類合金的制造方法，其特征在于所述溶劑合金含有B(硼)和/或C(碳)，B(硼)和C(碳)的總含量為合金整體質(zhì)量比率的0.01％以上20％以下。
6.如權(quán)利要求1～5中任一項(xiàng)所述的R-T-B-C系稀土類合金的制造方法，其特征在于所述溶劑合金含有選自Al、Si、P、S、Ti、V、Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、Ga、Zr、Nb、Mo、In和Sn中的至少一種的添加元素。
7.如權(quán)利要求1～6中任一項(xiàng)所述的R-T-B-C系稀土類合金的制造方法，其特征在于所述R-T-B系磁體是生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的次品或使用后回收的制品。
8.如權(quán)利要求1～7中任一項(xiàng)所述的R-T-B-C系稀土類合金的制造方法，其特征在于將所述R-T-B系磁體與所述溶劑合金一起熔解的工序是使用高頻熔解法在真空或惰性氣氛中進(jìn)行的。
9.一種R-T-B-C系稀土類合金的制造方法，其特征在于包括制備含有用權(quán)利要求1～8中任一項(xiàng)所述的制造方法制造的R-T-B-C系稀土類合金粉末的R-T-B系磁體的工序；制備含有稀土類元素R和過渡金屬元素T的溶劑合金的工序；將所述R-T-B系磁體與所述溶劑合金一起熔解的工序。
10.一種R-T-B-C系稀土類急冷合金磁體的制造方法，其特征在于包括制備用權(quán)利要求1～9中任一項(xiàng)所述的制造方法制造的R-T-B-C系稀土類合金的工序；制成所述R-T-B-C系稀土類合金熔液的工序；將所述熔液急冷制成急冷凝固合金的工序。
11.如權(quán)利要求10所述的R-T-B-C系稀土類急冷合金磁體的制造方法，其特征在于在急冷所述R-T-B-C系稀土類合金熔液之前，在所述R-T-B-C系稀土類合金中添加稀土類元素和/或過渡金屬元素。
12.如權(quán)利要求10或11所述的R-T-B-C系稀土類急冷合金磁體的制造方法，其特征在于在急冷所述R-T-B-C系稀土類合金熔液之前，在所述R-T-B-C系稀土類合金中添加B(硼)和/或C(碳)。
13.如權(quán)利要求10～12中任一項(xiàng)所述的R-T-B-C系稀土類急冷合金磁體的制造方法，其特征在于在急冷所述R-T-B-C系稀土類合金熔液之前，在所述R-T-B-C系稀土類合金中添加稀土類合金。
14.如權(quán)利要求10～13中任一項(xiàng)所述的R-T-B-C系稀土類急冷合金磁體的制造方法，其特征在于制成所述急冷凝固合金的工序包括通過讓所述合金熔液接觸旋轉(zhuǎn)的冷卻部件表面、使所述合金熔液急冷的工序。
15.一種粘結(jié)磁體的制造方法，其特征在于包括通過將由權(quán)利要求10～14中任一項(xiàng)所述的制造方法制造的R-T-B-C系稀土類磁體用合金粉碎來制備粉末的工序；將所述粉末與樹脂進(jìn)行混合的工序。
全文摘要
本發(fā)明是R－T－B－C系稀土類合金(R為選自稀土類元素和釔中的至少一種元素，T為以鐵為主要成分的過渡金屬，B為硼，C為碳)的制造方法。制備含有樹脂成分的R－T－B系粘結(jié)磁體和表面形成有樹脂包膜的R－T－B系燒結(jié)磁體，制備含有稀土類元素R和過渡金屬元素T的溶劑合金，然后，將R－T－B系粘結(jié)磁體與溶劑合金一起熔解。這樣，可從使用后的粘結(jié)磁體或制造過程中產(chǎn)生的次品中回收稀土類合金，制成急冷合金磁體。結(jié)果，可從R－T－B系磁體中回收磁體粉末，使具有樹脂成分的磁體的循環(huán)利用成為可能。
文檔編號(hào)H01F1/057GK1462459SQ02801400
公開日2003年12月17日 申請(qǐng)日期2002年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月27日
發(fā)明者冨澤浩之, 中原康次, 金子裕治 申請(qǐng)人:住友特殊金屬株式會(huì)社