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[Gebiet der Erfindung]
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Unterdruck-Dampf-Bearbeitungs-Vorrichtung,
die geeignet ist, eine Bearbeitung durchzuführen (Unterdruck-Dampf-Bearbeitung),
bei der während ein zu bearbeitendes Objekt in einer Prozesskammer
erwärmt wird, verdampfte Metallatome veranlasst werden,
sich auf einer Oberfläche des zu bearbeitenden Objektes
anzulagern und abzuscheiden, um dadurch einen Metallfilm zu bilden;
und in der zusätzlich dazu in dem Fall, dass das zu bearbeitende
Objekt eine Kristallstruktur hat, die Metallatome veranlasst werden,
zur selben Zeit in die Korngrenzen zu diffundieren, zu der sie sich
auf der Oberfläche des zu bearbeitenden Objektes anlagern.
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[Technischer Hintergrund]
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Diese
Art von Unterdruck-Dampf-Bearbeitungs-Vorrichtung wird dazu benutzt,
die magnetischen Eigenschaften von z. B. einem gesinterten Magneten
der Nd-Fe-B-Familie (oder eines Nd-Fe-B-Systems) zu verbessern,
und es ist eine bekannt, die mit einem luftdicht verschlossenen
Behälter, der aus einem Glasrohr, oder ähnlichem,
und einem elektrischen Ofen besteht, gebildet wird. In dieser Unterdruck-Dampf-Bearbeitungs-Vorrichtung sind
ein zu bearbeitendes Objekt, das der gesinterte Nd-Fe-B-Magnet ist,
und ein Metall-Verdampfungsmaterial, das ein Seltenerdmetall ist,
das aus der Gruppe ausgewählt wurde, die aus Yb, Eu, Sm
besteht, in einem gemischten Zustand innerhalb des luftdicht verschlossenen
Behälters enthalten. Der Druck innerhalb des Behälters
wird durch eine Unterdruckpumpe oder ähnliches auf einen
vorher festgelegten Druck verringert und abgedichtet, und danach werden
die oben erwähnten Materialien in den elektrischen Ofen
aufgenommen und erhitzt (z. B. auf 500°C), während
dieser luftdicht verschlossene Behälter gedreht wird.
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Sobald
der luftdicht verschlossene Behälter erhitzt wird, verdampft
das Metall-Verdampfungsmaterial, um dadurch eine Atmosphäre
aus Metalldampf innerhalb des luftdicht verschlossenen Behälters
zu bilden. Die Metallatome in der Atmosphäre aus Metalldampf
lagern sich an dem gesinterten Magneten an, der auf im Wesentlichen
dieselbe Temperatur erhitzt wurde. Zusätzlich dazu werden
als Folge der Diffusion der angelagerten Metallatome in die Korngrenzenphasen
des gesinterten Magneten die Metallatome homogen in einer gewünschten
Menge in die Oberfläche des gesinterten Magneten und die
Korngrenzenphasen eingebracht, wodurch die Magnetisierung und die
Koerzitivfeldstärke verbessert oder wiederhergestellt werden
(Patentdokument 1 und Patentdokument 2).
Patentdokument 1:
JP-A-2002-105503 (siehe
z. B.
1 und
2)
Patentdokument 2:
JP-A-2004-296973 (siehe
z. B. die Ansprüche)
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[Offenbarung der Erfindung]
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[Probleme, welche durch die Erfindung
zu lösen sind]
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Als
ein Material für eine Heizvorrichtung und die Wand, die
in einem elektrischen Ofen einzusetzen sind, wirdherkömmlich
wegen seiner leichten Verarbeitbarkeit und der Kosten Kohlenstoff
verwendet. Es ist jedoch bekannt, dass sich der Sublimationspunkt
von Kohlenstoff unter Unterdruckbedingungen (z. B. 10–4Pa)
verringert. Wenn diese Art von elektrischem Ofen zum Verdampfen
von Dy und Tb benutzt wird, das auf eine Temperatur von 900°C oder
mehr im Unterdruck erhitzt werden muss, tritt daher das Problem
auf, dass der Ofen durch die Sublimation von Kohlenstoff verunreinigt
wird, oder dass Dy und Tb mit Kohlenstoff reagieren, was wegen dem schnellen
Dünnerwerden der Heizvorrichtung selbst, und ähnlichem,
zu einer schlechten Reproduzierbarkeit der zu erreichenden Temperatur
führt. Wenn der abgedichtete Behälter, der das
Metall-Verdampfungsmaterial und das zu bearbeitende Objekt in seinem
Inneren enthält, aus einem Material, wie z. B. einem Glasrohr
und ähnlichem besteht, bei dem die Möglichkeit
besteht, dass es mit dem Metall-Verdampfungsmaterial reagiert, findet
außerdem eine Reaktion mit den Metallatomen in der Dampf-Atmosphäre
statt, was zur Bildung von Reaktionsprodukten auf der Oberfläche
führt. Es besteht ferner die Möglichkeit, dass
die Atome in die Dampfatmosphäre von Dy und Tb eindringen
und dass die Wiederherstellung des Metall-Verdampfungsmaterials
schwierig wird.
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Um
die Koerzitivität weiter zu verbessern, nachdem die oben beschriebene
Bearbeitung durchgeführt wurde, insbesondere bei einem
Objekt einer vorgegebenen Form, wie z. B. einem Parallelepiped, ist
es vorzuziehen, anschließend eine Wärmebehandlung
bei einem vorgegebenen Druck und einer vorgegebenen Temperatur durchzuführen.
Da sich jedoch im oben angegebenen Beispiel der Druck im luftdicht
verschlossenen Behälter während der Bearbeitung ändert,
wird es, um die Wärmebehandlung nach der Bearbeitung bei
einem vorgegebenen Druck durchzuführen, erforderlich, den
luftdicht verschlossenen Behälter einmal aus dem elektrischen Ofen
zu nehmen und nach der Druckverringerung wieder in den elektrischen
Ofen zurück zu legen. Die Handhabung ist daher mühsam.
Ferner ist, um Metallatome in einer gewünschten Menge in
im Wesentlichen die gesamte Oberfläche des gesinterten
Magneten einzubringen, ein Antriebsmechanismus zum Drehen des luftdicht
verschlossenen Behälters erforderlich, was zu einem komplizierten
Aufbau der Vorrichtung und zu höheren Kosten führt.
Da das Metall-Verdampfungsmaterial und das zu bearbeitende Objekt
in einem Zustand angeordnet werden, in dem sie gemischt sind, besteht
ferner der Nachteil, dass das geschmolzene verdampfte Metall-Material
direkt am zu bearbeitenden Objekt anhaften kann.
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Angesichts
der oben angegebenen Punkte ist es daher eine erste Aufgabe dieser
Erfindung, eine Unterdruck-Dampf-Bearbeitungs-Vorrichtung bereitzustellen,
in der das zu bearbeitende Objekt und das Metall-Verdampfungsmaterial
mit einer hohen Reproduzierbarkeit in einer einfachen Konstruktion
ohne Verunreinigung auf der Innenseite der Vorrichtung auf eine
hohe Temperatur erhitzt werden können, und in der, wenn
die Dampf-Atmosphäre ausgebildet wird, verhindert werden
kann, dass die anderen Atome eindringen.
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Eine
zweite Aufgabe dieser Erfindung ist es, eine Unterdruck-Dampf-Bearbeitungs-Vorrichtung bereitzustellen,
bei der der Druck in der Bearbeitungskammer nach Belieben reduziert
werden kann und die einen einfachen Aufbau hat.
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[Mittel zum Lösen der Probleme]
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Um
die oben angegebenen Probleme zu lösen, umfasst die Unterdruck-Verdampfungs-Vorrichtung
der Erfindung: einen Bearbeitungsofen; mindestens einen Bearbeitungskasten,
der innerhalb des Bearbeitungsofens angeordnet ist; eine Heizeinrichtung
zum Heizen des Bearbeitungskastens; und eine Auspumpeinrichtung
zum Auspumpen des Bearbeitungsofens und des Bearbeitungskastens
auf einen vorher festgelegten Druck in einem Zustand, in dem ein
zu bearbeitendes Objekt und ein Metall-Verdampfungsmaterial im Bearbeitungskasten
angeordnet sind. Die Heizeinrichtung wird mit verringertem Druck betrieben,
um das zu bearbeitende Objekt auf eine vorher festgelegte Temperatur
aufzuheizen, bei der das Metall-Verdampfungsmaterial verdampft wird,
so dass die verdampften Metallatome an die Oberfläche des
zu bearbeitenden Objektes geliefert werden.
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Gemäß der
Erfindung, wird die Heizeinrichtung betrieben, um den Bearbeitungskasten
bei einem verringerten Druck zu erhitzen. Wenn das Metall-Verdampfungsmaterial
im Bearbeitungskasten die vorher festgelegte Temperatur erreicht
hat, beginnt die Ver dampfung des Metall-Verdampfungsmaterials. Dann
bewegen sich die verdampften Metallatome zu dem zu bearbeitenden
Objekt, entweder direkt, oder aus einer Vielzahl von Richtungen
durch wiederholte Kollisionen und lagern sich auf dem zu bearbeitenden
Objekt an und werden auf ihm abgeschieden. In dem Fall, dass das
zu bearbeitende Objekt eine Kristallstruktur hat, diffundieren die
Metallatome, die sich an der Oberfläche des zu bearbeitenden
Objektes angelagert haben, das auf im Wesentlichen dieselbe Temperatur
wie das Metall-Verdampfungsmaterial aufgeheizt wurde, in die Korngrenzen des
zu bearbeitenden Objektes.
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Gemäß der
Erfindung kann der Bearbeitungskasten vorzugsweise frei in den Bearbeitungsofen
gestellt oder aus ihm herausgenommen werden und umfasst: einen Kastenteil,
der auf einer oberen Oberfläche offen ist, und einen Deckelteil,
der abnehmbar auf der offenen oberen Oberfläche befestigt ist,
wobei der Druck im Bearbeitungskasten als Folge der Druckherabsetzung
im Bearbeitungsofen durch Betrieb der Auspumpeinrichtung herabgesetzt
wird. Gemäß dieser Anordnung wird, wenn der Bearbeitungsofen
ausgepumpt und der Druck herabgesetzt wird, bis der Bearbeitungsofen
einen vorher festgelegten Druck erreicht hat, der Druck im Innenraum des
Bearbeitungskastens, der die Bearbeitungskammer bildet, durch den
Bearbeitungsofen auf einen höheren Druck herabgesetzt,
als der Druck des Bearbeitungsofens. Daher kann der Druck im Innern
des Bearbeitungskastens, der in einem einfachen Aufbau den Bearbeitungsofen
bildet, beliebig reduziert werden.
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Ferner
ist im Bearbeitungsofen der Bearbeitungskasten, der darin das Metall-Verdampfungsmaterial
und das zu bearbeitende Objekt enthält, in einem Beschickungssystem
angeordnet, um frei in den Bearbeitungsofen gesetzt und aus ihm
herausgenommen zu werden. Daher besteht kein Bedarf an einem Mechanismus
oder ähnlichem zum Hineinstellen oder Herausnehmen des
zu bearbeitenden Objektes in den oder aus dem Bearbeitungskasten
innerhalb des Bearbeitungsofens. Die Vorrichtung selbst hat einen
einfachen Aufbau. In diesem Fall, wenn die Anordnung so vorgenommen
wird, dass eine Vielzahl von Bearbeitungskästen sich innerhalb des
Bearbeitungsofens befindet, um sie gleichzeitig zu bearbeiten, kann
auch eine Massenproduktion bewältigt werden. Da der Druck
im Innenraum zusammen mit der Druckverringerung im Bearbeitungsofen auf
einen vorher festgelegten Druck verringert werden kann, ist außerdem
keine Auspumpeinrichtung für die Druckverringerung des
Bearbeitungskastens erforderlich. Sogar nachdem die Verdampfung
des Metall-Verdampfungsmaterials beendet ist, kann zudem der Druck
im Inneren des Bearbeitungskastens weiter verringert werden, ohne
den Bearbeitungskasten herauszunehmen. Ferner kann der Bearbeitungskasten
selbst einfacher konstruiert werden, und indem man den Deckelteil
herausnimmt, kann außerdem eine Oberfläche des
Kastenteils offen gelassen werden. Auf diese Weise wird das Einlegen
und Herausnehmen des Metall-Verdampfungsmaterials und des zu bearbeitenden
Objektes in den und aus dem Bearbeitungskasten einfacher.
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Gemäß der
Erfindung sind die Heizeinrichtung und der Bearbeitungskasten vorzugsweise
aus einem Material ausgebildet, das keine Reaktion mit dem Metall-Verdampfungsmaterial
zeigt, oder bestehen aus einem Element, das eine innere Auskleidungs-Schicht aus
einem Material hat, das keine Reaktion mit dem Metall-Verdampfungsmaterial
zeigt. Wenn das Metall-Verdampfungsmaterial an der Wand-Oberfläche
des Bearbeitungskastens und ähnlichem anhaftet, reagiert
das Material dann nicht mit der Oberfläche der Wand. Daher
kann, wenn die Atmosphäre aus Metalldampf gebildet wird,
verhindert werden, dass die anderen Atome eindringen, und die Wiedergewinnung
des an der Oberfläche der Wand anhaftenden Metall-Verdampfungsmaterials
wird einfach. Dies ist besonders in dem Fall effektiv, wenn das
Metall-Verdampfungsmaterial Dy und Tb ist, die als natürliche
Ressourcen knapp sind und bei denen eine stabile Versorgung nicht
erwartet werden kann.
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Vorzugsweise
ist Mo das Material, das keine Reaktion mit dem Metall-Verdampfungsmaterial zeigt.
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Vorzugsweise
umfasst die Heizeinrichtung ein isolierendes Material, das den Umfang
des Bearbeitungskastens umschließt, und ein Hitze erzeugendes
Element, das auf der Innenseite des isolierenden Materials angeordnet
ist, wobei das isolierende Material hergestellt wird, indem eine
Vielzahl in einem vorher festgelegten Abstand voneinander geschichtet
werden. Gemäß dieser Anordnung wird das Innere
des Bearbeitungskastens durch die Wand-Oberfläche des Bearbeitungskastens
indirekt geheizt, und es ist möglich, das Innere des Bearbeitungskastens mit
einer guten Reproduzierbarkeit im Wesentlichen gleichmäßig
zu erhitzen. Zusätzlich dazu wird der Bearbeitungskasten
durch die Heizeinrichtung erhitzt, die sich innerhalb des Bearbeitungsofens
unter verringertem Druck befindet. Daher wird der thermische Wirkungsgrad
groß, und die Geschwindigkeit der Temperaturerhöhung
in der Bearbeitungskammer kann größer gemacht
werden. Ferner können, wenn mindestens das isolierende
Material auf der Innenseite des Bearbeitungsofens aus dem oben beschriebenen
Material hergestellt wird, die Kosten verringert werden.
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In
dieser Erfindung umfasst die Unterdruck-Verdampfungs-Vorrichtung
ferner einen Beladungs-Teil, auf den das zu bearbeitende Objekt
in einer vorher festgelegten Höhe von einer unteren Oberfläche
des Bearbeitungskastens gelegt werden kann. Wenn dieser Beladungs-Teil
gebildet wird, indem eine Vielzahl von Drahtelementen angeordnet wird,
können indem das Metall-Verdampfungsmaterial nur auf die
untere Oberfläche des Bearbeitungskastens gelegt wird,
das zu bearbeitende Objekt und das Metall-Verdampfungsmaterial mit
einer einfachen Konstruktion in einem Abstand voneinander angeordnet
werden. In Fall, dass das zu bearbeitende Objekt ein gesinterter
Magnet ist, und das Metall-Verdampfungsmaterial Seltenerdmetalle
sind, werden die geschmolzenen Seltenerdmetalle nicht direkt an dem
gesinterten Magneten anhaften, dessen Nd-reiche Oberflächen-Phase
geschmolzen ist. Außerdem werden die Metallatome, die aus
dem Metall-Verdampfungsmaterial verdampfen, das auf der Unterseite
des zu bearbeitenden Objektes positioniert ist, entweder direkt
oder aus einer Vielzahl von Richtungen geliefert, indem Kollisionen
mit im Wesentlichen der gesamten Oberfläche des zu bearbeitenden
Objektes wiederholt werden. Daher ist kein Drehmechanismus erforderlich,
um das zu bearbeitende Objekt zu drehen, wodurch die Konstruktion
der Vorrichtung vereinfacht und die Kosten verringert werden können.
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Andererseits
kann innerhalb des Bearbeitungskastens ein Halteteil bereitgestellt
werden, der in der Lage ist, darin das Metall-Verdampfungsmaterialzuhalten,
so dass das zubearbeitende Objekt in einem Abstand vom Metall-Verdampfungsmaterialangeordnet
werden kann. In diesem Fall kann abhängig von der Fläche
der Öffnung im Halteteil die Verdampfungsmenge des Metall-Verdampfungsmaterials
vorteilhaft eingestellt werden.
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Der
Halteteil kann an einer Seitenwand des Bearbeitungskastens auf eine
Weise angeordnet werden, dass er das zu bearbeitende Objekt umgibt.
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Andererseits
kann der Halteteilzwischenzweizubearbeitenden Objekten positioniert werden,
die im Bearbeitungskasten angeordnet sind.
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Die
Heizeinrichtung umfasst eine Vielzahl von Verbindungskanälen,
und Gas-Kanäle, die mit den Verbindungskanälen
verbunden sind, werden zwischen der Heizeinrichtung und einer Innenwand des
Bearbeitungsofens bereitgestellt, und die Gas-Kanäle sind
mit einer Luftkühlungs-Einrichtung verbunden, die einen
Ventilator und einen Wärmetauscher umfasst. Durch Umwälzen
des Gases im Raum auf der Innenseite der Heizeinrichtung, der auf eine
hohe Temperatur aufgeheizt wurde, kann dann das zu bearbeitende
Objekt innerhalb des Bearbeitungskastens mit einer gewünschten Abkühl-Geschwindigkeit
abgekühlt werden.
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In
dieser Erfindung ist das zu bearbeitende Objekt ein gesinterter
Seltenerden-Magnet der Fe-B-Familie, und das Metall-Verdampfungsmaterial ist
mindestens eines aus Dy und Tb. Sie eignet sich somit dazu, zu bewirken,
dass die Metallatome an der Oberfläche des gesinterten
Magneten anhaften, indem die Menge der an den gesinterten Magneten gelieferten
Metallatome von Dy, Tb in der Dampf-Atmosphäre von Dy,
Tb eingestellt wird, und die Metallatome in die Korngrenzenphasen
des gesinterten Magneten zu diffundieren, bevor eine dünne
Schicht aus dem Metall-Verdampfungsmaterial auf der Oberfläche
des gesinterten Magneten gebildet wird.
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[Wirkungen der Erfindung]
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Wie
oben beschrieben, können gemäß der Unterdruck-Dampf-Abscheidungs-Vorrichtung
dieser Erfindung Wirkungen dahingehend erzielt werden, dass in einer
einfachen Konstruktion eine Verringerung der Kosten erzielt werden
kann, dass das zu bearbeitende Objekt und das Metall-Verdampfungsmaterial
mit guter Reproduzierbarkeit auf eine hohe Temperatur aufgeheizt
werden können, dass die Vorrichtung in ihrem Innern nicht
verunreinigt wird, und wenn die Dampf-Atmosphäre darin
ausgebildet wurde, verhindert werden kann, dass andere Atome in sie
eindringen, und dass der Druck in der Bearbeitungskammer geeignet
auf einen gewünschten Druck verringert werden kann.
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[Bester Weg zur Ausführung der
Erfindung]
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Mit
Bezug auf die 1 bis 4 eignet
sich eine Unterdruck-Dampf-Bearbeitungs-Vorrichtung 1 der
vorliegenden Erfindung zur Durchführung der Bearbeitung
(Unterdruck-Dampf-Bearbeitung), bei der ein zu bearbeitendes Objekt
in einer Bearbeitungskammer erhitzt wird, um das Metall-Verdampfungs-Material
zu verdampfen, so dass die verdampften Metallatome an der Oberfläche
eines zu bearbeitenden Objektes anhaften oder auf ihr abgeschieden werden,
wodurch ein metallischer Film gebildet wird, und wobei außerdem
in dem Fall, dass das zu bearbeitende Objekt eine Kristallstruktur
hat, die Metallatome zur gleichen Zeit, wie sie an der Oberfläche
des zu bearbeitenden Objektes anhaften, in die Korngrenzen diffundieren.
Die Vorrichtung 1 wird zur Verbesserung der magnetischen
Eigenschaften, z. B. eines gesinterten Nd-Fe-B-Magneten benutzt.
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Die
Unterdruck-Dampf-Bearbeitungs-Vorrichtung 1 hat einen hohlen
säulenförmigen Bearbeitungsofen (Unterdruckkammer) 11.
Der Bearbeitungsofen 11 wird an seinen beiden Längsseiten durch
zwei Fußstücke 12 getragen, die auf dem
Boden angeordnet sind, und öffnet sich auf einer Seite mit
einer kreisförmigen Gestalt, wie man in der Seitenansicht
sieht. Auf diese offene Oberfläche ist eine kuppelförmige
zu öffnende und zu schließende Tür 13 auf
eine Weise montiert, dass sie geöffnet und geschlossenwerden
kann. Wenn diese zu öffnende und zu schließende
Tür 13 geschlossen ist, ist der Bearbeitungsofen 11 durch
eine Dichtungseinrichtung (nicht gezeigt), die auf einem inneren
Umfang davon angeordnet ist, luftdicht verschlossen. An einem äußeren
Umfang des Bearbeitungsofens 11 ist ein Rohranschluss 14 bereitgestellt.
Das äußere Ende des Rohranschlusses 14 ist
mit einer Unterdruck-Absaug-Einrichtung (nicht gezeigt) verbunden,
wie z. B. mit einer Turbo-Pumpe, einer Kryopumpe, einer Diffusionspumpe
und ähnlichem. Durch Betrieb der Unterdruck-Absang-Einrichtung
in einer Position, in der die zu öffnende und zu schließende
Tür 13 geschlossen ist, kann der Druck im Bearbeitungsofen 11 auf einen
vorher festgelegten Druck (z. B. 1 × 10–5 Pa) verringert
werden und der Druck gehalten werden.
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Der
Bearbeitungsofen 11 ist in seinem Inneren mit einer Heizeinrichtung 2 ausgestattet,
die aus isolierendem Material 21 besteht, das das Äußere des
Bearbeitungskastens, der im Folgenden beschrieben wird, umgibt,
und einer Heizeinrichtung 2, die durch ein Wärme
erzeugendes Element 22 gebildet wird, das auf der Innenseite
des isolierenden Materials 21 angeordnet ist. Das isolierende
Material 21 besteht aus einem ersten Teil 21a,
dessen Form hohl und kreisförmig ist und koaxial mit dem
Bearbeitungsofen 11 mit einer kreisförmigen einen
Seite angeordnet ist, wie man in der offen gelassenen Seitenansicht
sehen kann, und aus einem zweiten Teil 21b, der auf einer
inneren Oberfläche der zu öffnenden und zu schließenden
Tür 13 montiert ist und konstruiert ist, die Öffnungs-Oberfläche
des ersten Teils 21a in einer geschlossenen Position der
zu öffnenden und zu schließenden Tür 13 zu
schließen. Somit wird ein Raum 23, der von dem
Isolationsmaterial 21 umgeben wird, innerhalb des Bearbeitungsofens 11 definiert.
Der erste Teil und der zweite Teil 21a, 21b sind jeweils
als reflektierende Oberflächen ausgebildet, die von dem
isolierenden Material 21 innerhalb des Bearbeitungsofens 11 umgeben
sind. Das Wärme erzeugende Element 22 ist eine
elektrische Heizvorrichtung, die eine Vielzahl von ringförmigen
Heizdrähten 22a aufweist, die in Längsrichtung
des Bearbeitungsofens 11 im gleichen Abstand voneinander angeordnet
sind. Jeder der Heizdrähte 22a wird durch eine
Vielzahl von hervorstehenden Teilen 22b getragen, die auf
der Innenwand des ersten Teils 21a auf eine Weise ausgebildet
sind, dass sie radial nach innen hervorstehen.
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Der
Bearbeitungsofen 11 ist mit einem Auflage-Element 15 ausgestattet,
das es ermöglicht, einen Beladungs-Tisch zu tragen, der
im Folgenden beschrieben wird. Das Auflage-Element 15 besteht
aus acht Auflage-Stangen 15a, die in zwei Reihen von der
unteren Oberfläche des Bearbeitungsofens 11 durch
das isolierende Material 21 hervorstehen, und aus vier
Auflageplatten 15b, um die Stirnseiten der beiden Auflage-Stangen 15a,
die in Längsrichtung nebeneinander liegen, zu überbrücken.
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Der
auf die Auflageplatte 15b zu platzierende Beladungs-Teil 3 besteht
aus einer ebenen Platte, die eine Fläche hat, die ausreicht,
eine Vielzahl von Bearbeitungskästen, die im Folgenden
beschrieben werden, anzuordnen. Die Platzierungs-Oberfläche
ist mit einer Öffnung 31 in Wabenstruktur ausgestattet, damit
sie eine ausreichende Festigkeit hat, während sie es ermöglicht,
die Bearbeitungskästen vom gesamten Umfang aufzuheizen.
In diesem Fall wird der Beladungs-Tisch 3 frei durch eine
gabelförmige Übergabeeinheit T als Übergabeeinrichtung,
die eine bekannte Konstruktion hat (nicht gezeigt), in den Bearbeitungsofen 11 gesetzt und
aus ihm herausgenommen.
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Wie
in 4 gezeigt, ist der auf den Beladungs-Tisch 3 zu
platzierende Bearbeitungskasten 4 ein Kasten, der aus einem
Kastenteil 41, das ein Quader ist, dessen obere Oberfläche
offen gelassen wurde, und einem Deckelteil 42, das an der
oberen Oberfläche des Kastenteils 41 befestigt
und von ihm abgenommen werden kann, besteht. In diesen Bearbeitungskasten 4 wird
ein Metall-Verdampfungsmaterial V platziert, das abhängig
von der gewünschten Unterdruck-Dampf-Bearbeitung und dem
zu bearbeitenden Objekt S geeignet ausgewählt werden muss. An
einem äußeren Umfang des Deckelteils 42 ist über
den gesamten Umfang ein Flansch 42a, der nach unten gebogen
ist, ausgebildet. Wenn der Deckelteil 42 auf der oberen
Oberfläche des Kastenteils 41 montiert ist, passt
der Flansch 42a in die Außenwand des Kastenteils 41 (in
diesem Fall ist eine Unterdruck-Abdichtung, wie eine Metalldichtung,
nicht vorgesehen), um dadurch eine Bearbeitungskammer 40 zu
definieren, die von dem Bearbeitungsofen 11 isoliert ist.
Wenn der Druck im Bearbeitungsofen 11 durch die Auspumpeinrichtung
auf einen vorher festgelegten Druck (z. B. 1 × 10–5 Pa) verringert wird, wird dann
der Druck in der Bearbeitungskammer 40 auf einen Druck
verringert, der um eine halbe Stelle größer ist
(z. B. 5 × 10–4 Pa). Daher
ist eine zusätzliche Auspumpeinrichtung nicht erforderlich,
und der Druck im Bearbeitungskasten 4 kann geeignet auf
einen vorher festgelegten Unterdruck verringert werden. Mit anderen
Worten kann, auch wenn die Verdampfung des Metall-Verdampfungsmaterials
V beendet ist, der Druck in der Bearbeitungskammer 40 auf
einen vorher festgelegten Druck verringert werden, ohne den Heizkasten 4 überhaupt
herauszunehmen.
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Das
Volumen der Bearbeitungskammer 40 wird so eingestellt,
dass unter Berücksichtigung der mittleren freien Weglänge
des Metall-Verdampfungsmaterials V die verdampften Metallatome direkt
oder durch Wiederholung der Kollision aus einer Vielzahl von Richtungen
an den gesinterten Magneten S geliefert werden. Die Dicke der Wand
des Kastenteils 41 und des Deckelteils 42 wird
so eingestellt, dass sie thermisch nicht verformt werden, wenn sie
durch die im Folgenden zu beschreibende Heizeinrichtung erhitzt
werden. Im Kastenteil 41 ist ein Tragegitter 41a ausgebildet,
das hergestellt wird, indem eine Vielzahl von Drahtelementen (z.
B. ∅ 0,1 bis 10 mm Durchmesser) in einer gegebenen Höhe
von der unteren Oberfläche in einem Gitter angeordnet wird. Eine
Vielzahl von zu verarbeiten den Objekten S wird auf dem Tragegitter 41a in
Position gebracht.
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Gemäß dieser
Anordnung können nur durch Platzieren des Metall-Verdampfungs-Materials
V auf der unteren Oberfläche des Kastenteils 41 das
zu bearbeitende Objekt S und das Metall-Verdampfungsmaterial V getrennt
voneinander angeordnet werden. Außerdem werden die Metallatome,
die aus dem Metall-Verdampfungsmaterial V, das sich auf der Unterseite
des zu bearbeiten den Objektes S befindet, verdampft werden, im
Wesentlichen zur gesamten Oberfläche des zu bearbeitenden
Objektes geliefert, entweder direkt, oder durch wiederholte Kollisionen
aus einer Vielzahl von Richtungen. Daher muss der Bearbeitungskasten 4 nicht
gedreht werden. Da der Bearbeitungskasten 4 aus dem Kastenteil 41 und
dem Deckelteil 42 besteht, wird ferner die Konstruktion
des Bearbeitungskastens 4 selbst einfach. Wenn das Deckelteil 42 entfernt
wird, ist die obere Oberfläche offen. Als Folge davon können
das Metall-Verdampfungsmaterial V und das zu bearbeitende Objekt
S leicht in den Kastenteil 41 gelegt und herausgenommen
werden. In diesem Fall wird ein Beschickungssystem benutzt, bei
dem mindestens ein Kasten 4, in dem das Metall-Verdampfungsmaterial
V und das zu bearbeitende Objekt S enthalten sind, in den Bearbeitungsofen 11 eingelegt
und herausgenommen werden. Daher wird kein Mechanismus benötigt,
um das zu bearbeitende Objekt S in den Bearbeitungskasten 4 (d.
h. den Kastenteil 41) in dem Bearbeitungsofen 11 zu
legen oder herauszunehmen. Die Unterdruck-Verdampfungs-Bearbeitungs-Vorrichtung 2 selbst
kann somit einen einfachen Aufbau haben. Wenn die Anordnung so vorgenommen
wird, dass eine Vielzahl von Bearbeitungskästen 4 aufgenommen
werden kann, kann außerdem eine große Menge von
zu bearbeitenden Objekten S gleichzeitig bearbeitet werden, wodurch
eine hohe Produktivität erzielt wird.
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Wenn
Al2O3, das normalerweise
in einer Unterdruck-Vorrichtung benutzt wird, allgemein als Bearbeitungskasten 4 eingesetzt
wird, besteht übrigens die Möglichkeit, dass Dy
in der Dampf-Atmosphäre und Al2O3 miteinander reagieren, um dadurch an dessen
Oberfläche ein Reaktionsprodukt zu bilden, und dass die
Al-Atome in die Dy-Dampf-Atmosphäre eindringen. Um Dy und
Tb zu verdampfen ist es außerdem erforderlich, sie im Unterdruck
auf eine Temperatur von 900°C oder mehr zu erhitzen. Wenn
Kohlenstoff benutzt wird, wie in einem herkömmlichen elektrischen
Ofen, besteht daher das Problem, dass das Innere des Ofens durch
Sublimation von Kohlenstoff verunreinigt wird, dass Metall-Verdampfungsmaterial
V, wie z. B. Dy, Tb, Si und ähnliches mit Kohlenstoff
reagieren, oder dass Wasser und Wasserstoff, die aus dem zu bearbeitenden
Objekt S kommen, mit Kohlenstoff reagieren, wodurch die Reproduzierbarkeit
der erzielten Temperatur schlecht wird, weil die Heizvorrichtung
selbst schnell dünner wird.
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In
dem Beispiel der vorliegenden Erfindung sind alle Konstruktions-Teile,
die innerhalb des Bearbeitungsofens 11 vorhanden sind,
wie die Teile zur Bildung des Bearbeitungskastens 4, das
isolierende Material 21 und der Heizdraht 22a zur
Bildung der Heizeinrichtung 2, und der Beladungs-Tisch 3 einschließlich
der Auflage-Elemente 15 aus Mo hergestellt. Gemäß dieser
Anordnung kann, wenn der Bearbeitungskasten 4 erhitzt wird,
um dadurch darin das Metall-Verdampfungsmaterial V zu verdampfen, verhindert
werden, dass andere Atome eindringen. Da der Bearbeitungskasten 4 einen
einfachen Aufbau hat (im Wesentlichen abgedichtete Konstruktion),
bei der der Deckelteil 42 auf der oberen Oberfläche
des Kastenteils 41 platziert ist, besteht die Möglichkeit,
dass ein Teil der verdampften Atome durch eine Lücke zwischen
dem Kastenteil 41 und dem Deckelteil 42 hindurch
gelangen. Da das isolierende Material 21 und der Beladungs-Tisch 3 jedoch
aus Mo hergestellt sind, reagieren sie nicht mit dem Metall-Verdampfungsmaterial,
und die Wiedergewinnung des an dem isolierenden Material 21 anhaftenden
Metall-Verdampfungsmaterials V wird einfach. Dies ist besonders
wirkungsvoll bei Metall-Verdampfungsmaterial aus Dy und Tb, die
als natürliche Ressourcen knapp sind und bei denen eine
stabile Versorgung nicht erwartet werden kann.
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Da
der Heizdraht 22a auch aus Mo hergestellt ist, besteht
ferner, sogar wenn die Bearbeitungskammer 40 auf eine hohe
Temperatur von über 1000°C erhitzt wird, eine
hohe Reproduzierbarkeit der erreichten Temperatur. Wegen der Tatsache, dass
die thermische Effizienz groß wird, wenn man den Bearbeitungskasten 4 durch
Betrieb der Heizeinrichtung 2 erhitzt, nachdem der Druck
im Bearbeitungsofen 11 verringert wurde, und wegen der
Tatsache, dass die Bearbeitungskammer 40 durch die Wand-Oberflächen
des Bearbeitungskastens 4 indirekt geheizt wird, kann die
Bearbeitungskammer 40 im Wesentlichen gleichmäßig
in kurzer Zeit mit guter Reproduzierbarkeit erhitzt werden.
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Im
Beispiel der vorliegenden Erfindung ist, obwohl die Konstruktionsteile
aus Mo hergestellt sind, jedes Material akzeptierbar, wenn der Bearbeitungskasten
mit guter Reproduzierbarkeit erhitzt werden kann und nicht mit dem
Metall-Verdampfungsmaterial reagiert. Zum Beispiel kann er aus einer
Legierung hergestellt werden, die mindestens eines aus Edelstahl,
V, Ta oder Mo, V, Ta (einschließlich einer Mo-Legierung
mit hinzugefügten Seltenerdelementen, einer Mo-Legierung
mit hinzugefügtem Ti, und ähnlichem), CaO, Y2O3 oder Oxide von
Seltenerdelementen enthält. Sie können durch ein
Produkt gebildet werden, bei dem eine Schicht dieser Materialien auf
dem isolierenden Material als innere Auskleidung ausgebildet wird.
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Das
isolierende Material 21 kann gebildet werden, indem eine
Vielzahl isolierender Materialien mit einem gegebenen Abstand dazwischen
angeordnet wird. In diesem Fall können die Kosten verringert werden,
indem nur das innerste isolierende Material aus Mo hergestellt wird.
Ferner können eine aus Mo hergestellte Folie oder eine
aus Mo hergestellte Platte zum Verhindern der Adhäsion
zweckmäßigerweise auf der Innenwand des Bearbeitungsofens 11 befestigt
werden. In dem Beispiel dieser Erfindung wurde ein Beispiel beschrieben,
in dem der Deckelteil 42 in die obere Öffnung
des Kastenteils 41 passt. Ohne Einschränkung des
Beispiels kann jedoch ein Beispiel verwendet werden, bei dem die
obere Öffnung des Kastenteils 41 mit Mo-Folie
bedeckt ist, um eine Bearbeitungskammer 40 zu definieren,
die innerhalb des Bearbeitungsofens 11 isoliert ist.
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Für
den Fall, dass die Unterdruck-Dampf-Bearbeitungs-Vorrichtung 1 wie
oben beschrieben aufgebaut ist, ist die Geschwindigkeit des Temperaturabfalls
im Raum 23, der von dem isolierenden Material 21 umgeben
ist, klein und daher wird Zeit benötigt, um den Bearbeitungskasten 4,
der bearbeitet wurde, herauszunehmen. Als eine Lösung wird
eine Abkühl-Einrichtung innerhalb des Bearbeitungsofens 11 bereitgestellt.
Diese Abkühl-Einrichtung besteht aus einem Motor 52,
der in einer Gehäuse-Kammer 51 angeordnet ist,
die auf hervorstehende Art und Weise auf der Seite ausgebildet ist,
die gegenüber der zu öffnenden und zu schließenden
Tür 13 des Bearbeitungsofens 11 liegt,
aus einem Ventilator 53, der eine bekannte Konstruktion
hat und der auf einer drehbaren Welle 52a des Motors 52 befestigt
ist, und aus einem röhrenförmigen Teil 54,
das von der Gehäuse-Kammer 51 in die Nachbarschaft
einer Seiten-Oberfläche des ersten Teils 21a des
isolierenden Materials 21 verlängert ist, während
es den Umfang des Ventilators 53 umgibt. In diesem Fall
ist es so angeordnet, dass ein Kühlmittel (Kühlwasser)
entlang der Wandoberfläche des röhrenförmigen
Teils 54 zirkulieren kann. Das röhrenförmige
Teil 54 erfüllt den Zweck eines Wärmetauschers.
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Im
ersten Teil und im zweiten Teil 21a, 21b des isolierenden
Materials 21 ist eine Vielzahl von rechteckigen Öffnungen 55a auf
eine Weise ausgebildet, dass sie einander gegenüber liegen.
Auf einem äußeren Umfang davon ist eine Vielzahl
von Verbindungskanälen 55b mit einem gleichen
Abstand voneinander ausgebildet. Jeder der Verbindungskanäle 55b steht
in Verbindung zu Gas-Kanälen 56, die zwischen
der Innenwand des Bearbeitungsofens 11 und dem isolierenden
Material 21 angeordnet sind. Ein Ende des Gas-Kanals 56 ist
mit dem röhrenförmigen Teil 54 verbunden,
und das andere Ende des Gas-Kanals 56 wird offen gelassen. Gemäß der
Anordnung kann das Gas im Raum 23 zirkulieren, indem der
Motor 52 betrieben wird, um den Ventilator 53 zudrehen,
wodurch der Bearbeitungskasten 4 beliebig abgekühlt
werden kann.
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Daher
wird es möglich, zum Beispiel eine Abkühl-Bearbeitung
durchzuführen, indem das zu bearbeitende Objekt S langsam
abgekühlt wird, nachdem es bei hoher Temperatur bearbeitet
wurde, oder eine Abschreck-Bearbeitung des zu bearbeitenden Objektes
S durchzuführen, indem es schnell abgekühlt wird,
nachdem es auf eine vorher festgelegte Temperatur erhitzt wurde.
In dem Fall, dass eine rechteckige Öffnung 55a in
dem isolierenden Material 21 bereitgestellt wird, besteht
die Möglichkeit, dass die Heiz-Effizienz schlecht wird
und dass ein Teil der verdampften Atome in den Bearbeitungsofen 11 emittiert werden.
Als eine Lösung wird die rechteckige Öffnung 21c mit
einer Reflektor-Platte 21c ausgestattet, die nahe bei ihr
liegt und die eine Fläche hat, die größer
ist als die rechteckige Öffnung 55a. Die Reflektor-Platte 21c ist
auch aus Mo hergestellt und hat eine auf der inneren Oberfläche
ausgebildete reflektierende Schicht.
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Der
Bearbeitungsofen 11 ist mit einer Gaseinleitungseinrichtung 6 ausgestattet,
die es ermöglicht, ein Edelgas, wie z. B. Ar und ähnliches
darin einzuleiten. Die Gaseinleitungseinrichtung 6 steht
in Verbindung mit einer Gas-Liefer-Quelle und hat ein Gasrohr 61 mit
einem darin eingefügten Mengendurchflussregler. Die Gaseinleitungseinrichtung 6 wird
benutzt, wenn eine vorher festgelegte Menge (z. B. 10 kPa) Ar-Gas
eingeleitet wird, nachdem die Unterdruck-Dampf-Bearbeitung für
eine vorher festgelegte Zeitdauer durchgeführt wurde, um
dadurch das Verdampfen des Metall-Verdampfungsmaterials V zu beenden.
Wenn der Druck im Bearbeitungsofen 11 durch Benutzung der
Unterdruck-Aufdampf-Einrichtung verringert wird, nachdem die Verdampfung
des Metall-Verdampfungsmaterials V beenden wurde, kann der Druck
in der Bearbeitungskammer 40 auf einen Druck verringert
werden, der um fast eine halbe Stelle größer ist
als der Druck im Bearbeitungsofen 11.
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Im
Beispiel dieser Erfindung wurde ein Beispiel beschrieben, bei dem
der Deckelteil 42 in die obere Öffnung des Kastenteils 41 passt.
Ohne Einschränkung des Beispiels kann jedoch ein Beispiel verwendet
werden, bei dem die obere Öffnung des Kastenteils 41 mit
Mo-Folie bedeckt ist, um eine Bearbeitungskammer 40 zu definieren,
die innerhalb des Bearbeitungsofens 11 isoliert ist.
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In
dem Beispiel der Erfindung wurde ein Beispiel beschrieben, in dem
ein Tragegitter 41a in der Bearbeitungskammer 40 bereitgestellt
wird. Ohne dieses einzuschränken, kann jedoch ein anderes Beispiel
benutzt werden, bei dem das zu bearbeitende Objekt S und das Metall-Verdampfungsmaterial
V getrennt voneinander in der Bearbeitungskammer 40 angeordnet
werden, so dass verhindert werden kann, dass das Metall-Verdampfungsmaterial
V am zu bearbeitenden Objekt S anhaftet, und so dass die verdampften
Metallatome an den größten Teil der Oberfläche
des zu bearbeitenden Objektes S geliefert werden. Obwohl ein Beispiel
beschrieben wurde, in dem die Heizeinrichtung 2 innerhalb
des Bearbeitungsofens 11 bereitgestellt wird, ist alles
andere akzeptierbar, solange es den Bearbeitungskasten 4 auf eine
vorher festgelegte Temperatur aufheizen kann; die Heizeinrichtung
kann auf einer Außenseite des Bearbeitungskastens 4 angeordnet
sein.
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Wie
in 5 bis 7 gezeigt, sind ferner, um dafür
zu sorgen, dass die spezielle Oberfläche des Metall-Verdampfungsmaterials
V klein ist, so dass die Verdampfungsmenge des Metall-Verdampfungsmaterials
verringert werden kann, Halteteile 431, 432, 433,
die im Querschnitt ausgespart sind, innerhalb des Bearbeitungskastens 4 bereitgestellt, wodurch
sie darin Metall-Verdampfungsmaterial V in ganzer oder gekörnter
Form halten. Der erste Halteteil 431 ist mindestens in
der Anzahl von zwei in gleichem Abstand in Umfangsrichtung der Seitenwand angeordnet,
so dass er um die zu bearbeitenden Objekte S, die parallel zueinander
auf dem Boden angeordnet sind (siehe 5) positioniert
ist. In diesem Fall können sie mit einer ringförmigen
Form ausgebildet sein, so dass sie sich über die gesamte
Innenwand des Kastenteils 41 erstrecken. Der zweite Halteteil 432 ist
in großer Anzahl in einem vorher festgelegten Abstand zueinander
auf dem Boden angeordnet, und die zu bearbeitenden Objekte S sind
darum angeordnet (siehe 6). Ferner ist der dritte Halteteil 433 von
der unteren Oberfläche des Deckelteils 42 (siehe 7)
aufgehängt. In diesem Fall werden schlitzähnliche Öffnungen 433a auf
einem äußeren Umfang des Halteteils 433 bereitgestellt,
so dass die verdampften Metallatome an die zu bearbeitenden Objekte
S geliefert werden können. In dieser Anordnung kann die
gelieferte Menge zweckmäßigerweise abhängig
von der Fläche der Öffnung eingestellt werden.
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Nun
wird mit Bezug auf die 1 bis 4 und 8 eine
Beschreibung einer Verbesserung der magnetischen Eigenschaften und
der Koerzitivfeldstärke des gesinterten Magneten S durch
die Unterdruck-Dampf-Bearbeitung unter Verwendung der oben beschriebenen
Unterdruck-Dampf-Bearbeitungs-Vorrichtung 1 angegeben.
Der gesinterte Magnet S der Nd-Fe-B-Familie, der das zu bearbeitende Objekt
ist, wird auf folgende Weise hergestellt. Es werden Fe, B, Nd, Co
in einer vorher festgelegten Zusammensetzung gemischt, um mit dem
bekannten Vorfertigungs-Verfahren eine Legierung mit 0,05 mm–0,5
mm zu erhalten. Alternativ dazu kann eine Legierung mit einer Dicke
von 5 mm durch das bekannte Schleudergussverfahren hergestellt werden. Eine
kleine Menge von Cu, Zr, Dy, Tb, Al oder Ga kann während
der Zusammenstellung darin zugesetzt werden. Dann wird das hergestellte
Legierungselement durch den bekannten Wasserstoff-Mahlprozess einmal
gemahlen und sodann durch den Strahlmühlen-Pulverisierungsprozess
pulverisiert.
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Der
oben erwähnte gesinterte Magnet kann durch Ausbilden des
gemahlenen Materials zu einer vorbestimmten Gestaltung, wie etwa
einem Quader oder einem Zylinder, in einer Form unter Verwendung einer
Magnetfeldausrichtung hergestellt werden. Es kann möglich
sein, die magnetischen Eigenschaften weiter zu verbessern, wenn
die Unterdruck-Dampf-Bearbeitung des gesinterten Magneten durchgeführt
wird, wenn der gesinterte Magnet S für eine vorbestimmte
Zeitperiode (beispielsweise zwei Stunden) bei einer vorbestimmten
Temperatur (400°C–700°C) nach dem Sinterungsprozess
geeignetbehandelt wurde, um dessen Spannung zu beseitigen.
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Es
ist günstig, die Bedingungen bei jedem Herstellungsschritt
des gesinterten Magneten S derart zu optimieren, dass der mittlere
Korndurchmesser einen Größenbereich von 1 μm–5 μm
oder 7 μm–20 μm aufweist. Wenn der mittlere
Korndurchmesser größer als 7 μm ist,
ist es aufgrund der Tatsache, dass das Drehmoment der Körner
während der Erzeugung des Magnetfelds erhöht wird,
der Ausrichtungsgrad verbessert wird und ferner die Oberflächengröße
der Korngrenzenphasen verkleinert wird, möglich, eine wirksame
Diffusion mindestens eines Vertreters von Dy und Tb zu erreichen
und somit einen Permanentmagneten M zu erhalten, welcher eine bemerkenswert
hohe Koerzitivfeldstärke aufweist. Wenn der mittlere Korndurchmesser
größer als 25 μm ist, wird der Anteil
der Korngrenzen von Körnern, welche in einem Korn verschiedene Kornorientierungen
umfassen, stark vergrößert, und der Ausrichtungsgrad
wird verschlechtert, und infolgedessen werden das maximale Energieprodukt,
die Restflussdichte und die Koerzitivfeldstärke vermindert.
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Demgegenüber
wird, wenn der mittlere Korndurchmesser kleiner als 5 μm
ist, der Anteil von Körnern mit einer einzigen Domäne
erhöht, und infolgedessen kann ein Permanentmagnet erhalten
werden, der eine sehr hohe Koerzitivfeldstärke aufweist. Wenn
der mittlere Korndurchmesser kleiner als 1 μm ist, muss
aufgrund der Tatsache, dass die Korngrenze klein und kompliziert
wird, die Zeit, welche zum Durchführen des Diffusionsprozesses
erforderlich ist, stark verlängert werden, und somit wird
die Produktivität verschlechtert. Je kleiner der Sauerstoffgehalt des
gesinterten Magneten S, umso größer wird die Diffusionsgeschwindigkeit
von Dy und Tb in die Korngrenzenphasen. Daher sollte der Sauerstoffgehalt des
gesinterten Magneten S selbst bei 3000 ppm, vorzugsweise unter 2000
ppm, und mit noch größerem Vorzug unter 1000 ppm
liegen.
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Es
ist möglich, als Metall-Verdampfungsmaterial V eine Legierung
zu verwenden, welche mindestens einen Vertreter von Dy und Tb enthält,
wobei dies die magnetische Anisotropie der Körner der Hauptphase
erheblich verbessert. In diesem Fall kann es möglich sein,
darin Nd, Pr, Al, Cu, Ga, usw. aufzunehmen, um die Koerzitivfeldstärke
weiter zu verbessern. Ferner wird das Metall-Verdampfungsmaterial
V als massige Legierung hergestellt, welche mit einem vorbestimmten
Mischungsverhältnis zusammengestellt wird und beispielsweise
in einem Lichtbogenofen erwärmt und dann in der unten beschriebenen
Bearbeitungskammer angeordnet wird.
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Dann
wird der nach dem oben beschriebenen Verfahren hergestellte gesinterte
Magnet S auf dem Tragegitter 41a des Kastenteils 41 platziert,
und das Dy, welches das Metall-Verdampfungsmaterial V ist, wird
auf der unteren Oberfläche des Kastenteils 41 platziert
(als Folge davon sind der gesinterte Magnet S und das Metall-Verdampfungsmaterial
V in der Bearbeitungskammer 40 entfernt voneinander angeordnet).
In diesem Zustand wird der Deckelteil 42 auf der offenen
oberen Oberfläche des Kastenteils 41 befestigt
und wird dann auf dem Beladungs-Tisch 3 platziert. Durch
Betrieb der Transporteinrichtung wird der Beladungs-Tisch 3 mit
Hilfe des gabelförmigen Transportteils T in die vorher
festgelegte Position gebracht, in der der Beladungs-Teil 3 durch
die Auflage-Elemente 15 getragen wird. Wenn die zu öffnende und
zu schließende Tür 13 geschlossen wird,
wird der Bearbeitungsofen 11 dann luftdicht verschlossen. Der
Bearbeitungskasten 4 ist in dem Raum 23 positioniert,
um durch das isolierende Material 21 innerhalb des Bearbeitungsofens 11 (siehe 1 und 2)
umgeben zu werden.
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Dann
wird der Bearbeitungsofen 11 durch eine Auspumpeinrichtung
auf einen vorher festgelegten Druck (z. B. 1 × 10–5 Pa) ausgepumpt (die Bearbeitungskammer 40 wird
auf einen Druck ausgepumpt, der eine halbe Stelle größer
ist). Wenn die Bearbeitungskammer 40 einen vorher festgelegten Druck
erreicht hat, wird die Heizeinrichtung 2 betätigt, um
den Bearbeitungskasten 4 zu erhitzen. Wenn die Temperatur
innerhalb der Bearbeitungskammer 40 bei verringertem Druck
eine vorher festgelegte Temperatur erreicht hat, wird Dy, das auf
der unteren Oberfläche der Bearbeitungskammer 40 angeordnet ist,
auf im Wesentlichen dieselbe Temperatur erhitzt, um dadurch die
Verdampfung zu starten. Somit wird eine Dampf-Atmosphäre
innerhalb der Bearbeitungskammer 40 ausgebildet. Da der
gesinterte Magnet S und Dy in einem Abstand voneinander angeordnet sind,
besteht, wenn Dy beginnt zu verdampfen, keine Möglichkeit,
dass das geschmolzene Dy direkt am gesinterten Magnet S anhaftet.
Dann werden Dy-Atome in der Dy-Dampf-Atmosphäre direkt
oder durch Kollisionen aus einer Vielzahl von Richtungen zur Oberfläche
des gesinterten Magneten S geliefert, die auf im Wesentlichen dieselbe
Temperatur wie das Dy aufgeheizt wurde, und haften an ihm an. Das
anhaftende Dy diffundiert in die Korngrenzenphasen des gesinterten
Magneten S, wodurch der Permanentmagnet M erhalten wird.
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Bei
der Unterdruck-Dampf-Bearbeitung ist es vorzuziehen, um die magnetischen
Eigenschaften und die Produktions-Effizienz zu verbessern, dass eine
gleichmäßige Diffusion in die Korngrenzenphase
des gesinterten Magneten erzielt wird, bevor die dünne
Schicht auf der Oberfläche des gesinterten Magneten S ausgebildet
wird. Zu diesem Zweck ist es vorzuziehen, Dy am Stück (im
Wesentlichen kugelförmig), das eine kleine Oberfläche
pro Volumeneinheit (spezifische Oberfläche) hat, auf dem
Boden der Bearbeitungskammer 40 anzuordnen, um die Verdampfungsmenge
bei einer vorher festgelegten Temperatur zu verringern. Zusätzlich
dazu ist es vorzuziehen, die Heizeinrichtung 2 so zu steuern,
dass die Temperatur in der Bearbeitungskammer 20 auf 800°C–1050°C, vorzugsweise
900°C–1000°C eingestellt wird (zum Beispiel
wird bei einer Temperatur im Innern der Bearbeitungskammer von 900°C–1000°C der
Sättigungs-Dampfdruck von Dy ungefähr 1 × 10–2 – 1 × 10–1 Pa).
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Wenn
die Temperatur in der Bearbeitungskammer 40 (dementsprechend
die Heiz-Temperatur des gesinterten Magneten S) kleiner als 800°C
ist, wird die Diffusionsgeschwindigkeit der Dy-Atome, die auf der
Oberfläche des gesinterten Magneten S abgelagert sind,
in die Korngrenzenphasen verringert, und somit ist es unmöglich,
zu bewirken, dass die Dy-Atome diffundieren und homogen in die Korngrenzenphasen
des gesinterten Magneten S eindringen, bevor die dünne
Schicht auf der Oberfläche des gesinterten Magneten S ausgebildet
wird. Wenn andererseits die Temperatur 1050°C überschreitet,
wird der Dampfdruck von Dy erhöht, und somit werden zu viele
Dy-Atome in der Dampf-Atmosphäre auf die Oberfläche
des gesinterten Magneten S geliefert. Zusätzlich dazu ist
zu befürchten, dass Dy in die Körner diffundiert,
und falls dem so ist, werden, da die Magnetisierung in den Körnern
stark verringert wird, das maximale Energie-Produkt und die Restflussdichte weiter
verringert.
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Um
Dy in die Korngrenzenphasen zu diffundieren, bevor die dünne
Schicht aus Dy auf der Oberfläche des gesinterten Magneten
S ausgebildet wird, wird das Verhältnis der gesamten Oberfläche
des massiven Dy, das auf der unteren Oberfläche der Bearbeitungskammer 40 angeordnet
ist, zu einer Gesamt-Oberfläche des gesinterten Magneten
S, der auf dem Tragegitter 41a der Bear beitungskammer 40 platziert
ist, in einem Bereich von 1 × 10–4 – 2 × 103 eingestellt. Bei einem Verhältnis,
das nicht in dem Bereich von 1 × 10–4 – 2 × 103 liegt, gibt es Fälle, in denen
eine dünne Schicht aus Dy und Tb auf der Oberfläche
des gesinterten Magneten S ausgebildet wird, und somit kann ein
Permanentmagnet, der gute magnetische Eigenschaften hat, nicht erhalten
werden. In diesem Fall ist ein zu bevorzugender Bereich des Verhältnisses
1 × 10–3 – 1 × 103, und ein noch mehr zu bevorzugender Bereich
ist 1 × 10–2 – 1 × 102.
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Dies
ermöglicht es, durch die Verringerung des Dampfdrucks die
an den gesinterten Magnet S gelieferte Menge von Dy-Atomen, sowie
die Verdampfungs-Menge von Dy zu verringern, und ermöglicht
es auch, die Diffusionsgeschwindigkeit zu erhöhen, da der
gesinterte Magnet S in einem vorher festgelegten Temperaturbereich
aufgeheizt wird und der mittlere Korndurchmesser des gesinterten
Magneten S in einem vorher festgelegten Bereich gehalten wird. Folglich
ist es möglich, die auf der Oberfläche des gesinterten
Magneten S abgelagerten Dy-Atome effizient und homogen in die Korngrenzenphasen
des gesinterten Magneten S zu diffundieren und eindringen zu lassen,
bevor sie sich auf der Oberfläche des gesinterten Magneten
S ablagern und die Dy-Schicht (dünner Film) bilden (siehe 8).
Als Folge davon ist es möglich, zu verhindern, dass die
Oberfläche des Permanentmagneten M sich verschlechtert
und zu viele Dy-Atome in die Körner in der Nähe
der Oberfläche des gesinterten Magneten diffundieren. Zusätzlich
dazu ist es möglich, einen Permanentmagneten M zu erhalten,
bei dem eine zu starke Diffusion von Dy-Atomen in Korngrenzen in
der Nähe der Oberfläche des gesinterten Magneten
eingeschränkt ist, der gute magnetische Eigenschaften mit
einer effektiven Verbesserung der Magnetisierung und der Koerzitivfeldstärke
mit einer Phase, die reich an Dy ist (einer Phase, die Dy im Bereich
von 5–80% enthält), in den Korngrenzenphasen hat,
und der zusätzlich dazu ausgezeichnet in der Produktivität
ist und keine Endbearbeitung erfordert.
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Wenn
der hergestellte gesinterte Magnet durch Drahtschneiden zu einer
erwünschten Gestaltung ausgebildet wird, werden die magnetischen
Eigenschaften des gesinterten Magneten infolge einer Erzeugung von
Brüchen in den Körnern in der Hauptphase der Oberfläche
des gesinterten Magneten manchmal stark beeinträchtigt.
Aufgrund der Tatsache, dass die Dy-reiche Phase durch Durchführen der
Unterdruck-Dampf-Bearbeitung in den Brüchen der Körner
nahe bei der Oberfläche des gesinterten Magneten gebildet
wird, werden die Magnetisierungseigenschaften und die Koerzitivfeldstärke
jedoch wiederhergestellt.
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Bei
dem Neodymmagneten des Stands der Technik wurde Cobalt (Co) zugesetzt,
um eine Korrosion des Magneten zu verhindern. Gemäß der
vorliegenden Erfindung ist es aufgrund der Tatsache, dass die Dy-reiche
Phase, welche im Vergleich zu Nd eine sehr hohe Korrosionsbeständigkeit
und Atmosphärenbeständigkeit aufweist, im Inneren
von Brüchen von Körnern nahe bei der Oberfläche
des gesinterten Magneten und in Korngrenzenphasen vorhanden ist, jedoch
möglich, einen Permanentmagneten zu erhalten, der eine
sehr hohe Korrosionsbeständigkeit und Atmosphärenbeständigkeit
aufweist, ohne Co zu verwenden. Ferner wird aufgrund der Tatsache,
dass keinerlei intermetallische Verbindung, welche Co enthält, in
den Korngrenzenphasen des gesinterten Magneten S vorhanden ist,
eine wirksame Diffusion der Metallatome von Dy und Tb, welche auf
der Oberfläche des gesinterten Magneten S abgelagert werden, erreicht.
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Zuletzt
wird, nachdem der oben erwähnte Bearbeitungsvorgang über
eine vorher festgelegte Zeitdauer (beispielsweise 4–48
Stunden) durchgeführt wurde, die Heizeinrichtung 2 ausgeschaltet, wird
Ar-Gas mit 10 kPa über eine Gaseinleitungseinrichtung 6 in
den Bearbeitungsofen 11 eingeleitet, wird die Verdampfung
des Metall-Verdampfungsmaterials V beendet und gleichzeitig der
Motor 52 eingeschaltet, um den Bearbeitungsofen 11 zu
kühlen, und die Temperatur in der Bearbeitungskammer 40 wird einmal
auf 500°C abgesenkt. Die Heizeinrichtung 2 wird
kontinuierlich wieder betätigt, die Temperatur in der Bearbeitungskammer 40 wird
innerhalb eines Bereichs von 450°C–650°C
festgelegt und es wird eine Wärmebehandlung ausgeführt,
um die Koerzitivfeldstärkeweiter zu verbessern. Zuletzt
wird, nachdem die Bearbeitungskammer 40 schnell auf im
Wesentlichen Raumtemperatur abgekühlt wurde und die Hitze
des Bearbeitungsofens 11 abgelassen wurde, die zu öffnende
und zu schließende Tür 13 geöffnet,
und der Beladungs-Tisch 3 wird durch die Transporteinrichtung
herausgenommen.
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Bei
dem Beispiel der vorliegenden Erfindung ist es, obgleich beschrieben
wurde, dass Dy als Metall-Verdampfungsmaterial V verwendet wird,
auch möglich, Tb zu verwenden, welches einen niedrigen Dampfdruck
in einem Bereich der Erhitzungstemperatur (900°C–1000°C)
des gesinterten Magneten S aufweist, wobei dies ermöglicht,
die optimale Diffusionsgeschwindigkeit zu beschleunigen. Andernfalls kann
eine Legierung benutzt werden, die mindestens einen Vertreter von
Dy und Tb enthält. Wenn das Metall-Verdampfungsmaterial
V Tb ist, kann die Verdampfungskammer innerhalb eines Bereichs von 900°C–1150°C
erhitzt werden. Wenn die Temperatur niedriger als 900°C
ist, kann der Dampfdruck kein Niveau erreichen, welches ermöglichen
würde, die Tb-Atome zu der Oberfläche des gesinterten
Magneten S zu liefern. Andererseits erfolgt bei einer Temperatur,
welche 1150°C überschreitet, eine übermäßige Diffusion
von Tb in die Körner, und somit werden das maximale Energieprodukt
und die Restflussdichte verringert.
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Bei
dem Beispiel der vorliegenden Erfindung wurde ein Beispiel zur Verbesserung
der magnetischen Eigenschaften des gesinterten Nd-Fe-B-Magneten
als Anwendungsbeispiel für die Unterdruck-Dampf-Bearbeitungs-Vorrichtung 1 beschrieben.
Es ist jedoch nicht darauf beschränkt, sondern die Unterdruck-Dampf-Bearbeitungs-Vorrichtung 1 der
vorliegenden Erfindung kann zur Herstellung von z. B. einem Hartmetall-Material,
einem harten Material und von Keramik-Material benutzt werden.
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Mit
anderen Worten bestehen das durch Pulver-Metallurgie herzustellende
Hartmetall-Material, das harte Material und das Keramik-Material
aus einer Hauptphase und einer Korngrenzenphase (Binder-Phase),
die zum Zeitpunkt des Sinterns eine flüssige Phase wird.
Die flüssige Phase wird im Allgemeinen hergestellt, indem
die gesamte Menge in einem Zustand, in dem sie mit der Hauptmasse
gemischt ist, gemahlen wird, um dadurch ein Rohmehl zu erhalten, und
indem das Rohmehl gesintert wird, nachdem es mit einem bekannten
Formverfahren geformt wurde. Für den Fall, dass die oben
angegebenen Materialien unter Verwendung der oben beschriebenen
Unterdruck-Dampf-Bearbeitungs-Vorrichtung 1 hergestellt werden,
wird zuerst nur die Hauptphase (in diesem Fall kann die flüssige
Phase teilweise enthalten sein) gemahlen, um Rohmehl zu erhalten.
Nach der Formgebung des Rohmehls mit einem bekannten Formgebungs-Verfahren
wird die Mischung der flüssigen Phase vor dem Sintern,
während des Sinterns oder nach dem Sintern durch die oben
beschriebene Unterdruck-Dampf-Bearbeitung geliefert.
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Gemäß dieser
Anordnung kann durch die nachfolgende Lieferung der flüssigen
Phase an die geformte Hauptphase durch die verkürzte Reaktionszeit
mit der Hauptphase und durch eine Entmischung hoher Konzentration
oder Segregation in die Korngrenzenphase und ähnliches
eine besondere Korngrenzenphasen-Zusammensetzung erhalten werden.
Als Folge davon wird es möglich, ein Hartmetall-Material,
ein hartes Material und ein Keramik-Material herzustellen, das mechanische
Festigkeit aufweist, insbesondere einen großen Wert der
Härte hat.
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Zum
Beispiel werden SiC-Pulver und C-Pulver (Ruß) mit der mittleren
Teilchengröße von 0,5 μm im molaren Verhältnis
von 10:1 gemischt, um Rohmehl zu erhalten. Das Rohmehl wird dann
mit einem bekannten Verfahren geformt, um eine vorher festgelegte
Form des Formkörpers (Hauptphase) zu erhalten. Dann wird
dieser geformte Körper zum zu verarbeitenden Objekt S gemacht,
und es wird auch Si als ein Metall-Verdampfungsmaterial V ausgewählt.
Sie werden in dem Bearbeitungskasten 4 untergebracht, und
der Deckelteil 42 wird auf der geöffneten oberen Oberfläche
des Kastenteils 41 befestigt. Danach wird der Bearbeitungskasten 4 in
einer vorher festgelegten Position, in der der Umfang durch die
Heizeinrichtung 2 umschlossen ist, in dem Bearbeitungsofen 11 platziert.
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Dann
wird der Druck im Bearbeitungsofen 4 durch Auspumpen mit
einer Auspumpeinrichtung verringert, bis er einen vorher festgelegten
Druck erreicht (z. B. 1 × 105 Pa)(die
Bearbeitungskammer 40 wird auf einen Druck ausgepumpt,
der ungefähr eine halbe Stelle größer
ist). Wenn der Bearbeitungsofen 4 eine vorher festgelegte
Temperatur (z. B. 1500°C–1600°C) erreichthat,
beginnt das Si, das auf der unteren Oberfläche der Bearbeitungskammer 40 angeordnet
ist, zu verdampfen, da es auf im Wesentlichen dieselbe Temperatur
wie der Bearbeitungsofen 40 erhitzt wird, wodurch die Si-Dampf-Atmosphäre
in der Bearbeitungs kammer 40 ausgebildet wird. Wenn dieser
Zustand für eine vorher festgelegte Zeitdauer aufrecht
erhalten wird, (z. B. für 2 Stunden), wird die Flüssigphasen-Komponente,
die Si ist, zusammen mit dem Sintern der Hauptphase, die der geformte Körper
ist, geliefert, wodurch die Siliziumkarbid-Keramik hergestellt wird.
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Die
mit dem oben beschriebenen Verfahren hergestellte Siliziumkarbid-Keramik
hat eine Biegebruchfestigkeit, die 1400 MPa überschreitet
und ihre Bruchzähigkeit ist 4 MPa·m3.
In diesem Fall kann man sehen, dass dieses Produkt eine höhere
mechanische Festigkeit hat als das, was man erhält, wenn man
SiC-Pulver und C-Pulver (Ruß) mit einer mittleren Teilchengröße von
0,5 μm in einem molaren Verhältnis von 10:2 mischt,
um dadurch Rohmehl zu erhalten, das Rohmehl mit einem bekannten
Verfahren formt und dann sintert, um dadurch das Produkt zu erhalten
(Biegebruchfestigkeit: 340 MPa, Bruchzähigkeit: 2.8 MPa·m3). Es wird darauf hingewiesen, dass eine
mechanische Festigkeit, die gleich der oben angegebenen ist, auch
erzielt werden kann, wenn man Siliziumkarbid wie folgt erhält:
Sintern eines geformten Körpers unter vorher festgelegten
Bedingungen (1600°C, 2 Stunden), und dann Liefern der Mischung
des Flüssigphasen-Materials, das Si ist, unter Verwendung
der Unterdruck-Dampf-Bearbeitungs-Vorrichtung 1.
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[Beispiel 1]
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Als
gesinterter Magnet der Nd-Fe-B-Familie wurde ein Element, welches
zu einem Zylinder (10 mm ∅ × 5 mm) bearbeitet
wurde, mit einer Zusammensetzung von 30 Teilen Nd, 1 Teil B, 0,1
Teilen Cu, 2 Teilen Co mit einem Restvon Fe, einem Eigen-Gehalt
des gesinterten Magneten S von 500 ppm und einem mittleren Korndurchmesser
von 3 μm verwendet. Bei diesem Ausführungsbeispiel
wurde die Oberfläche des gesinterten Magneten S derart
endbearbeitet, dass diese eine Oberflächenrauhigkeit von
20 μm oder weniger aufwies, und dann durch Azeton gewaschen.
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Wie
schematisch in 9 gezeigt, wurde dann ein Bearbeitungskasten 4 in
die Unterdruckkammer 10b gestellt, an die eine Auspumpeinrichtung 10a und
eine Unterdruck-Dampf-Bearbeitungs-Vorrichtung (experimentelle Vorrichtung) 10 angeschlossen sind,
die eingerichtet sind, den Bearbeitungskasten 4 unter einem
vorher festgelegten Druck auf eine bestimmte Temperatur zu erhitzen. Dy-Atome
wurden veranlasst, sich an der Oberfläche des gesinterten
Magneten S nach dem Verfahren anzulagern, wie oben beschrieben,
und diffundieren in die Korngrenzenphase, bevor die dünne
Schicht auf der Oberfläche des gesinterten Magneten S ausgebildet
wird, wodurch ein Permanentmagnet M erhalten wird (Unterdruck-Dampf-Bearbeitung).
In diesem Beispiel wurde der gesinterte Magnet S auf das Tragegitter 41a in
der Bearbeitungskammer 40 platziert, und Dy mit einer Reinheit
von 99,9% wurde als Metall-Verdampfungsmaterial benutzt. Das Metall-Verdampfungsmaterial
wies eine massige Gestaltung auf, und es wurde ein Gesamtgewicht
von 1 g des Metall-Verdampfungsmaterials auf der Bodenfläche der
Bearbeitungskammer 40 angeordnet.
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Dann
wurde der Druck der Unterdruckkammer einmal auf 1 × 10–4 Pa abgesenkt (der Druck in der
Bearbeitungskammer betrug 5 × 10–3 Pa),
wobei die Auspumpeinrichtung betätigt wurde und die Temperatur
der Bearbeitungskammer 40, welche durch die Heizeinrichtung 2 erhitzt
wurde, auf 975°C festgelegt wurde. Die Unterdruck-Dampf-Bearbeitung
wurde für 12 Stunden durchgeführt, nachdem in
der Bearbeitungskammer 40 die Temperatur 975°C
erreicht hatte.
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(Vergleichsbeispiel 1)
-
Es
wurde eine Filmausbildungsbearbeitung, welche die gleiche wie die
in Ausführungsbeispiel 1 verwendete war, unter Verwendung
einer Bedampfungsvorrichtung (VFR-200M/ULVAC machinery Co. Ltd.) eines
Widerstandsheizertyps unter Verwendung einer Mo-Platte des Stands
der Technik an dem gesinterten Magneten S durchgeführt.
Bei diesem Vergleichsbeispiel 1 wurde ein elektrischer Strom von 150
A in die Mo-Platte geleitet und die Filmausbildungsbearbeitung für
30 Minuten durchgeführt, nachdem 2 g Dy auf die Mo-Platte
gelegt worden waren und die Unterdruckkammer auf 1 × 10–4 Pa ausgepumpt worden war.
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10 ist
eine Fotografie, welche einen Oberflächenzustand des Permanentmagneten
darstellt, welcher durch Ausführen der oben beschriebenen
Bearbeitung erhalten wurde, und 10(a) ist eine
Fotografie des gesinterten Magneten S (vor dem Bearbeitungsvorgang).
Aus dieser Fotografie ist zu ersehen, dass bei dem gesinterten Magneten
S von „vor der Bearbeitung”, obgleich schwarze
Abschnitte, wie etwa Lücken der Nd-reichen Phase, welche Korngrenzenphasen
oder Entkörnungsspuren darstellen, zu sehen sind, die schwarzen
Abschnitte verschwinden, wenn die Oberfläche des gesinterten
Magneten durch die Dy-Schicht (den dünnen Film) bedeckt
wird, wie bei dem Vergleichsbeispiel 1 (siehe 10(b)).
In diesem Fall betrug der Messwert der Dicke der Dy-Schicht (des
dünnen Films) 40 μm. Demgegenüber ist
bei dem Ausführungsbeispiel 1 zu ersehen, dass schwarze
Abschnitte, wie etwa Lücken der Nd-reichen Phase oder Entkörnungsspuren,
zu sehen sind und im Wesentlichen die gleichen wie die der Oberfläche
des gesinterten Magneten von „vor der Bearbeitung” sind.
Ferner ist aufgrund der Tatsache einer Gewichtsänderung
zu ersehen, dass eine wirksame Diffusion von Dy in die Korngrenzenphasen
vor der Ausbildung der Dy-Schicht erfolgte (siehe 10(c)).
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11 ist
eine Tabelle, welche die magnetischen Eigenschaften des Permanentmagneten
M darstellt, welcher gemäß den oben beschriebenen Bedingungen
erhalten wurde. Die magnetischen Eigenschaften des gesinterten Magneten
S „vor der Bearbeitung” sind in der Tabelle als
Vergleichsbeispiel dargestellt. Gemäß dieser Tabelle
ist zu ersehen, dass der Permanentmagnet M des Ausführungsbeispiels
1 ein maximales Energieprodukt von 49,9 MGOe, eine Restflussdichte
von 14,3 kG und eine Koerzitivfeldstärke von 23,1 kOe aufwies,
und somit wurde die Koerzitivfeldstärke von 23,1 kOe erheblich
verbessert, verglichen mit der Koerzitivfeldstärke von
11,3 kOe des gesinterten Magneten S vor der Unterdruck-Dampf-Bearbeitung.
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[Kurze Beschreibung der Zeichnungen]
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1 ist
eine perspektivische Ansicht, die schematisch die Konstruktion einer
Unterdruck-Dampf-Bearbeitungs-Vorrichtung erläutert;
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2 ist
eine Querschnitts-Ansicht, welche die Konstruktion einer Unterdruck-Dampf-Bearbeitungs-Vorrichtung
erläutert;
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3 ist
eine Vorderansicht, welche die Konstruktion einer Unterdruck-Dampf-Bearbeitungs-Vorrichtung
erläutert;
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4 ist
eine Querschnitts-Ansicht, die den Bearbeitungskasten erläutert;
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5 ist
eine Querschnitts-Ansicht, die ein modifiziertes Beispiel der Anordnung
eines zu bearbeitenden Objektes und eines Metall-Verdampfungsmaterials
zeigt;
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6 ist
eine Querschnitts-Ansicht, die ein weiteres modifiziertes Beispiel
der Anordnung des zu bearbeitenden Objektes und des Metall-Verdampfungsmaterials
zeigt;
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7 ist
eine Querschnitts-Ansicht, die noch ein weiteres modifiziertes Beispiel
der Anordnung des zu bearbeitenden Objektes und des Metall-Verdampfungsmaterials
zeigt;
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8 ist
eine Abbildung, in der schematisch der Querschnitt eines Permanentmagneten
erläutert wird, der unter Verwendung der Unterdruck-Dampf-Bearbeitungs-Vorrichtung
dieser Erfindung hergestellt wurde;
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9 ist
eine Querschnitts-Ansicht, die schematisch die Konstruktion der
in Beispiel 1 benutzten Unterdruck-Dampf-Bearbeitungs-Vorrichtung
erklärt;
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10 ist
eine vergrößerte Darstellung der Oberfläche
des Permanentmagneten, der unter Verwendung der Unterdruck-Dampf-Bearbeitungs-Vorrichtung
dieser Erfindung hergestellt wurde; und
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11 ist
eine Tabelle, die die magnetischen Eigenschaften eines Permanentmagneten
zeigt, der gemäß Beispiel 1 dieser Erfindung hergestellt
wurde.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Es
wird eine Unterdruck-Verdampfungs-Vorrichtung bereitgestellt, die
sich zur Durchführung einer Bearbeitung eignet, bei der
eine Atmosphäre aus Metalldampf in einer Bearbeitungskammer
ausgebildet wird, die Metallatome in dieser Atmosphäre
aus Metalldampf veranlasst werden, sich auf der Oberfläche
eines zu bearbeitenden Objektes anzulagern, und die an der Oberfläche
des zu bearbeitenden Objektes angelagerten Metallatome in dessen
Korngrenzenphasen diffundiert werden. Die Vorrichtung umfasst: einen
Bearbeitungsofen (11); mindestens einen Bearbeitungskasten
(4), der innerhalb des Bearbeitungsofens angeordnet ist;
und eine Heizeinrichtung (2), die innerhalb des Bearbeitungsofens
bereitgestellt wird, so dass sie den Bearbeitungskasten umgibt.
Eine Auspumpeinrichtung wird bereitgestellt, die nachdem der Bearbeitungskasten
in den Bearbeitungsofen aufgenommen wurde, in einem Zustand, in dem
das zu bearbeitende Objekt (S) und das Metall-Verdampfungsmaterial
(V) im Bearbeitungskasten angeordnet sind, den Druck im Bearbeitungsofen und
im Bearbeitungskasten auf einen vorher festgelegten Druck verringert
und sie auf diesem Druck hält. Die Heizeinrichtung wird
bei dem verringerten Druck betrieben, um das Metall-Verdampfungsmaterial
zu verdampfen, während die Temperatur des zu bearbeitenden
Objektes auf eine vorher festgelegte Temperatur erhöht
wird. Die verdampften Metallatome werden an die Oberfläche
des zu bearbeitenden Objektes geliefert. [Ausgewählte Figur] 1
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- 1
- Unterdruck-Dampf-Bearbeitungs-Vorrichtung
- 11
- Bearbeitungsofen
- 2
- Heizeinrichtung
- 21
- isolierendes
Material
- 22
- Wärme
erzeugendes Element
- 3
- Beladungs-Tisch
(Beladungs-Teil)
- 4
- Bearbeitungskasten
- 40
- Bearbeitungskammer
- 41
- Kastenteil
- 42
- Deckelteil
- 54
- Wärmetauscher
- 55b
- Verbindungskanal
- 56
- Gas-Kanal
- S
- zu
bearbeitendes Objekt
- V
- Metall-Verdampfungsmaterial
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2002-105503
A [0003]
- - JP 2004-296973 A [0003]