DE60100154T2

DE60100154T2 - Seltenerd-Magnet und Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE60100154T2
Application number: DE60100154T
Authority: DE
Inventors: Naoyuki Ishigaki; Katsumi Okayama; Shuhei Okumura
Original assignee: Sumitomo Special Metals Co Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 2000-05-09
Filing date: 2001-05-03
Publication date: 2003-11-06
Anticipated expiration: 2021-05-04
Also published as: EP1154444A1; JP3231034B1; US20020020469A1; EP1291884A2; US6491765B2; EP1154444B1; US6537385B2; DE60100154D1; EP1291884A3; JP2002033206A; CN1323045A; TW503406B; US20030000600A1; CN1272809C; US20030084964A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verfahren zum Herstellen von R-Fe-B-Seltenerdmagneten, auf Legierungspulver für solche Magneten und auf nach solchen Verfahren hergestellte Magnete.
Aus EP-A-651 401 ist ein Verfahren zum Herstellen eines Permanentmagneten bekannt, der R, T und B als Hauptbestandteile enthält, wobei R wenigstens ein Element ist, das aus Yttrium und Seltenerdelementen ausgewählt ist, T Eisen oder ein Gemisch aus Eisen und Kobalt ist, und B Bor ist, und bei dem die Primärphase im Wesentlichen aus R&sub2;T&sub1;&sub4;B besteht. Ein Gemisch aus einer die Primärphase bildenden Vorlegierung und einer die Korngrenzenphase bildenden Vorlegierung, beide in Pulverform, wird gepresst und gesintert.
Gesinterte Seltenerdmagnete werden durch Pulverisierung einer Legierung für Seltenerdmagnete zur Bildung eines Legierungspulvers, Pressen des Legierungskörpers und Sintern und Altern des Legierungspulvers hergestellt. Gegenwärtig werden in zahlreichen Gebieten als Seltenerdsintermagnete zwei Magnetarten extensiv verwendet, nämlich Samarium-Kobalt-Magnete und Neodym-Eisen-Bor-Magnete. Insbesondere sind Neodym-Eisen-Bor-Magnete (nachfolgend als "R-Fe-B-Magnete" bezeichnet, wobei R ein Seltenerdelement und/oder Y ist, Fe Eisen ist und B Bor ist), die das Produkt höchster magnetischer Energie unter einer Vielzahl von Magneten ergeben und vergleichsweise geringe Kosten haben, in zahlreichen Arten elektronischer Geräte in großem Umfang eingesetzt worden. Es ist anzumerken, dass ein Übergangsmetallelement, wie Co einen Teil von Fe ersetzen kann, und C einen Teil von B ersetzen kann.
Pulver der Materiallegierung für R-Fe-B-Seltenerdmagnete können durch ein Verfahren hergestellt werden, das zunächst einen Pulverisierungsvorgang zum groben Pulverisieren der Materiallegierung und einen zweiten Pulverisierungsvorgang zum feinen Pulverisieren der Materiallegierung enthält. Im Allgemeinen wird im ersten Pulverisierungsvorgang die Materiallegierung grob in eine Größenordnung von einigen 100 um oder weniger unter Verwendung eines Wasserstoffversprödungsgeräts pulverisiert. Im Zweiten Pulverisierungsvorgang wird die grob pulverisierte Legierung (grob pulverisiertes Pulver) in eine mittlere Partikelgröße in der Größenordnung von einigen um mit einer Strahlmühle oder dgl. fein pulverisiert.
Die Materiallegierung kann durch Verfahren hergestellt werden, die man weitgehend in zwei Typen klassieren kann. Der erste Typ ist ein Blockgussverfahren, bei dem eine geschmolzene Legierung in eine Form eingegossen und verhältnismäßig langsam abgekühlt wird. Der zweite Typ ist ein Schnellkühlverfahren, typischerweise ein Streifengussverfahren und ein Schleudergussverfahren, bei dem eine geschmolzene Materiallegierung mit einer einzelnen Abschreckwalze, Zwillingsabschreckwalzen, einer rotierenden Abschreckscheibe, einer rotierenden zylindrischen Kokillenform oder dgl. in Berührung gebracht wird, um dadurch schnell abgekühlt zu werden, was eine verfestigte Legierung ergibt, die dünner als eine Blockgusslegierung ist.
Beim Schnellkühlverfahren wird die geschmolzene Legierung mit einer Geschwindigkeit im Bereich zwischen 10²ºC/s und 10&sup4;ºC/s abgekühlt. Die durch das Schnellkühlverfahren hergestellte Legierung hat eine Dicke im Bereich zwischen 0,03 mm und 10 mm. Die geschmolzene Legierung beginnt ihre Erstarrung an der Fläche, die mit der Abschreckwalze in Berührung gelangt. Von der Walzenkontaktfläche ausgehend wächst das Kristall in Dickenrichtung in Gestalt von Säulen oder Nadeln. Die sich ergebende, schnell erstarrte Legierung hat daher eine feine Kristallstruktur mit Abschnitten einer R&sub2;Fe&sub1;&sub4;B-Kristallphase einer Größe im Bereich zwischen 0,1 um und 100 um in der Richtung der kleineren Achse und im Bereich 5 um und 500 um in Richtung der größeren Achse, und Abschnitte einer R-reichen Phase, die an Korngrenzen der R&sub2;Fe&sub1;&sub4;B-Kristallphasenabschnitte verteilt sind. Die R-reiche Phase ist eine nicht-magnetische Phase, in der die Konzentration jedes Seltenerdelements R relativ hoch ist, und hat eine Dicke (die der Breite der Korngrenzen entspricht) von 10 um oder weniger.
Weil die schnell erstarrte Legierung in einer relativ kurzen Zeit im Vergleich zu einer Blocklegierung, die nach einem konventionellen Blockgussverfahren hergestellt wird, abgekühlt wird, hat die Legierung eine feine Struktur und eine kleine Korngröße. Außerdem ist mit fein verteilten Kristallkörnern der Bereich der Korngrenzen weit, und somit verteilt sich die R-reiche Phase dünn über die Korngrenzen. Dies führt zu einer guten Streuung der R-reichen Phase.
Wenn eine Seltenerdlegierung (speziell eine schnell erstarrte Legierung) in einem Wasserstoffversprödungsvorgang grob pulverisiert wird, wo die Seltenerdlegierung zunächst Wasserstoff absorbiert (dieser Weg der Pulverisierung wird hier "Wasserstoffpulverisierung" genannt), reagieren die R-reichen Phasenanteile, die an dem Korngrenzen vorhanden sind, mit Wasserstoff und dehnen sich aus. Dieses neigt dazu, ein Abspalten der Legierung von den R-Phasenabschnitten (Korngrenzenabschnitten)hervorzurufen. Die R-reiche Phase neigt daher dazu, an den Oberflächen von Partikeln des Seltenerdlegierungspulvers, das man durch die Wasserstoffpulverisierung erhält, freigelegt zu werden. Im Falle einer schnell verfestigten Legierung, wo die R-reichen Phasenabschnitte fein und hoch verteilt sind, neigt außerdem die R-reiche Phase spezielle dazu, an den Oberflächen des Wasserstoff-pulverisierten Pulvers freigelegt zu werden.
Gemäß von den vorliegenden Erfindern durchgeführten Versuchen wird ein R-reiches, superfeines Pulver (feines Pulver einer Partikelgröße von 1 um oder weniger) erzeugt, wenn das grob pulverisierte Pulver im obigen Zustand durch eine Strahlmühle oder dgl. fein pulverisiert wird. Solche R-reichen, superfeinen Pulverpartikel oxidieren sehr einfach im Vergleich zu anderen Pulverpartikeln (einer relativ großen Partikelgröße), die einen relativ kleineren Anteil an R enthalten. Wenn daher ein Sinfermagnet aus dem erhaltenen, fein pulverisierten Pulver ohne Entfernung des R-reichen, superfeinen Pulvers hergestellt wird, findet während der Herstellungsschritte eine heftige Oxidation des Seltenerdelements statt. Das Seltenerdelement R wird daher für die Reaktion mit Sauerstoff verbraucht, und als Ergebnis nimmt die Produktionsmenge der R&sub2;Fe&sub1;&sub4;B-Kristallphase als die größere Phase ab. Die Folge ist eine Verminderung der Koerzitivkraft und der Remanenzflussdichte des sich ergebenden Magneten und eine Verschlechterung der Quadratform der Entmagnetisierungskurve, die die Kurve im zweiten Quadranten der Hystereseschleife ist.
Um die Oxidation des R-reichen, fein pulverisierten Pulvers zu verhindern, kann der gesamte Vorgang vom Pulverisieren bis zum Sintern in idealer Weise in Inertatmosphäre ausgeführt werden. Es ist jedoch sehr schwierig, dieses in Produktionsstätten für Massenproduktion zu realisieren.
Es wird ein Verfahren zum Lösen des obigen Problems vorgeschlagen, bei dem eine Feinpulverisierung in einer inerten Atmosphäre ausgeführt wird, die eine Spur an Sauerstoff enthält, um die Oberflächen der fein pulverisierten Pulverpartikel absichtlich mit einem dünnen Oxidfilm zu überziehen, um dadurch die schnelle Oxidation der Pulverpartikel in der Atmosphäre zu unterdrücken.
Die vorliegenden Erfinder haben jedoch ermittelt, dass das obige Verfahren die Eigenschaften des endgültigen Magneten nicht in ausreichendem Maße verbessert und die Eigenschaften nicht auf höchstem Niveau hält, so lang das fein pulverisierte Pulver reiches, superfeines Pulver in einem Prozentsatz enthält, der gleich einem oder größer als ein vorbestimmter Wert ist.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Legierungspulver für R-Fe-B-Seltenerdmägnete anzugeben, das in der Lage ist, die Magneteigenschaften in ausreichendem Maße zu verbessern und zu stabilisieren.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Legierungspulver für R-Fe- B-Seltenerdmägnete anzugeben, das in der Lage ist, die endgültigen Magneteigenschaffen ausreichend zu verbessern und die Eigenschaften auf höchstem Niveau zu halten, selbst wenn eine Materiallegierung, die eine R-reiche Phase einschließt, verwendet wird und eine solche Materiallegierung mit dem Wasserstoffpulverisierverfahren grob pulverisiert wird.

ÜBERSICHT ÜBER DIE ERFINDUNG

Die obige Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Herstellen von Legierungspulver für R- Fe-B-Seltenerdmagnete gelöst, wobei R ein beliebiges Seltenerdelement und/oder Y ist, das einen ersten Pulverisierungsschritt des Grobpulverisierens einer Materiallegierung für Seltenerdmagnete und einen zweiten Pulverisierungsschritt des Feinpulverisierens der Materiallegierung umfasst, wobei der zweite Pulverisierungsschritt einen Schritt des Entnehmens wenigstens eines Teils des Pulvers umfasst, in dem die Konzentration an Seltenerdelement höher als die durchschnittliche Konzentration an Seltenerdelement, die in dem gesamten Pulver enthalten ist, um die durchschnittliche Konzentration an Sauerstoff, die in dem Pulver enthalten ist, zu verringern, wobei der zweite Pulverisierungsschritt unter Einsatz eines Hochgeschwindigkeitsstroms eines Gases ausgeführt wird, in dem die Konzentration von Sauerstoff so reguliert wird, dass sie in dem Bereich zwischen 0,05 und 3 Vol.-% liegt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform hat das entnommene Pulver eine Konzentration des Seltenerdelements R von 38 Gew.-% oder mehr.
Mehrere Typen von Seltenerdlegierungen, die sich im Seltenerdgehalt unterscheiden, können als Materiallegierung für Seltenerdmagnete verwendet werden.
In einer ersten Ausführungsform wird der erste Pulverisierungsschritt getrennt für die mehreren Typen von Seltenerdlegierungen, die sich im Seltenerdinhalt unterscheiden, ausgeführt, und der zweite Pulverisierungsschritt wird einmal zusammen für die mehreren Typen Seltenerdlegierungen, die sich im Seltenerdgehalte unterscheiden, ausgeführt.
Bei einer weiteren Ausführungsform werden die ersten und zweiten Pulverisierungsschrille getrennt für die mehreren Typen an Seltenerdlegierungen, die sich im Seltenerdgehalt unterscheiden, ausgeführt, und nach dem zweiten Pulverisierungsschritt werden die mehreren Seltenerdlegierungspulver zusammengemischt.
Die Legierungen können unter Verwendung einer Strahlmühle fein pulverisiert werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Klassierer hinter der Strahlmühle vorgesehen, um die Pulverabgabe aus der Strahlmühle zu klassieren.
In einer bevorzugten Ausführungsform erhält man die Materiallegierung für Seltenerdmagnete durch Abkühlen einer geschmolzenen Materiallegierung mit einer Kühlgeschwindigkeit in einem Bereich zwischen 10²ºC/s und 10&sup4;ºC/s.
Die geschmolzene Materiallegierung wird vorzugsweise durch ein Streifengussverfahren abgekühlt.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die mittlere Partikelgröße in den im ersten Pulverisierungsschritt erhaltenen Pulver 200 bis 1000 um. Wenn die Materiallegierung für Seltenerdmagnete durch ein Schnellabkühlverfahren hergestellt wird, ist die mittlere Partikelgröße des Pulvers typischerweise 500 um oder weniger.
Die mittlere Partikelgröße des im zweiten Pulverisierungsschritt erhaltenen Pulvers liegt vorzugsweise in einem Bereich zwischen 2 um und 10 um.
Vorzugsweise enthält das Verfahren weiterhin den Schritt der Hinzufügung eines Schmiermittels zu dem im zweiten Pulverisierungsschritt erhaltenen Pulver.
Das Verfahren zum Herstellen eines R-Fe-B-Seltenerdmagneten der vorliegenden Erfindung umfasst die Schritte: Zubereiten eines Legierungspulvers für R-Fe-B-Seltenerdmagnete, das nach einem der Verfahren zum Herstellen eines Legierungspulvers für oben beschriebene R-Fe-B-Seltenerdmagnete hergestellt wird; und Pressen des Legierungspulvers für R-Fe-B-Seltenerdmagnete zur Erzeugung eines Permanentmagneten.
Alternativ enthält das Verfahren zum Herstellen eines R-Fe-B-Seltenerdmagneten der vorliegenden Erfindung die Schritte: Zubereiten eines ersten Legierungspulvers für R- Fe-B-Seltenerdmagnete, das nach einem der Verfahren zum Herstellen eines Legierungspulvers m für R-Fe-B-Seltenerdmagnete der oben beschriebenen Art hergestellt wird; Zubereiten eines zweiten Legierungspulvers für R-Fe-B-Seltenerdmagnete, das sich von dem ersten Legierungspulver im Seltenerdgehalt unterscheidet; Bilden eines Mischpulvers durch Mischen des ersten Legierungspulvers und des zweiten Legierungspulvers; Pressen des gemischten Pulvers zur Erzeugung eines Presslings, und Sintern des Presslings zur Herstellung eines Permanentmagneten.
Das Legierungspulver R-Fe-B-Seltenerdmagnete der vorliegenden Erfindung hat eine mittlere Partikelgröße in einem Bereich von 2 um bis 10 um, und die Partikelmenge an Feinpulver einer Partikelgröße von 1 um oder weniger, ist auf 10% oder weniger der Partikelmenge des gesamten Pulvers eingestellt.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Legierungspulver durch Abkühlen einer geschmolzenen Materiallegierung mit einer Kühlgeschwindigkeit im Bereich zwischen 10²ºC/s und 10&sup4;ºC/s und Pulverisieren der sich ergebenden Legierung erhalten.
Der R-Fe-B-Seltenerdmagnet der vorliegenden Erfindung wird aus dem Legierungspulver für R-Fe-B-Seltenerdmagnete der oben beschriebenen Art hergestellt.

KURZBESCHREIBUNG DER MEHREREN DARSTELLUNGEN DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein Graph, der ein beispielhaftes Temperaturprofil in der Wasserstoffpulverisierung zeigt, die in dem groben Pulverisierungsprozess gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird.
Fig. 2 ist eine Schnittansicht der Konstruktion einer Strahlmühle, die in geeigneter Weise beim Feinpulverisierungsprozess gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
Fig. 3 ist ein Graph, der eine Partikelgrößenverteilung des Legierungspulvers für Seltenerdmagnete der vorliegenden Erfindung zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung wurde auf der Grundlage von Erkenntnissen der vorliegenden Erfinder erreicht, wonach die Magneteigenschaften von Permanentmagneten, die durch Sintern eines Presslings aus einem Legierungspulver hergestellt werden, sich verschlechtern, wenn das Legierungspulver für R-Fe-B-Seltenerdmagnete ein R-reiches superfeines Pulver einer Partikelgröße von 1 um oder weniger in einem Ausmaß enthält, das einen vorbestimmten Prozentsatz überschreitet.
Bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung wird nach dem groben Pulverisieren einer Materiallegierung für Seltenerdmagnete und vor dem Beenden einer Feinpulverisierung wenigstens ein Teil des R-reichen, superfeinen Pulvers, d. h. des Pulvers einer Partikelgröße von 1 um oder weniger, entfernt, um die Partikelmenge des R-reichen, superfeinen Pulvers auf 10% oder weniger der Partikelmenge des gesamten Pulvers einzustellen. Das Seltenerdelement R, das in dem R-reichen, superfeinen Pulver enthalten ist, hat die Konzentration von 38 Gew.-% oder mehr, was höher als die mittlere Konzentration des im gesamten Pulver enthaltenen R ist. Die Entfernung eines Teils des R-reiche, superfeinen Pulvers kann daher die Konzentration des im gesamten Pulver enthaltenen R vermindern. Die Verminderung der Konzentration des Seltenerdelements R kann auf den ersten Blick nachteilig erscheinen, da das Seltenerdelement R für die R&sub2;Fe&sub1;&sub4;B-Kristallphase als der größeren, den harten Magnetismus liefernden Phase unverzichtbar ist. Das Seltenerdelement R, das in dem superfeinen, entfernten Pulver enthalten ist, wird jedoch sonst für die Reaktion mit Sauerstoff verbraucht und wird daher zur Erzeugung der R&sub2;Fe&sub1;&sub4;B-Kristallphase nicht merklich beitragen. Durch Entfernung des R-reichen, superfeinen Pulvers kann daher die in dem gesamten Pulver enthaltene Sauerstoffmenge ggf. reduziert werden. Dieses führt zu einer ziemlichen Steigerung der R&sub2;Fe&sub1;&sub4;B-Kristallphase, die in den sich ergebenden gesinterten Magneten enthalten ist und verbessert somit die magnetischen Eigenschaften des Magneten.
Gemäß den Experimenten der vorliegenden Erfinder wird das R-reiche, superfeine Pulver vorwiegend erzeugt, wenn eine schnell erstarrte Legierung, wie beispielsweise eine Bandgusslegierung, pulverisiert, und wenn das Wasserstoffpulverisierungsverfahren zur Grobpulverisierung verwendet wird, wie oben beschrieben. In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden, nachfolgend zu beschreibenden Erfindung, wird daher eine schnell erstarrte Legierung durch das Wasserstoffpulverisierungsverfahren grob pulverisiert und dann fein pulverisiert. Wenn eine Strahlmühle verwendet wird, um die Feinpulverisierung unter einer Hochgeschwindigkeitsströmung eines Inertgases auszuführen, kann außerdem ein Gasströmungsklassierer, der Zentrifugalkraft ausnutzt, im Anschluss an die Strahlmühle vorgesehen werden, um eine wirksame Entfernung des R-reichen, superfeinen Pulvers (Partikelgröße 1 um oder weniger) aus dem fein pulverisierten Pulver, das in der Gasströmung getragen wird, zu ermöglichen. In der folgenden Ausführungsform wird daher für die Feinpulverisierung eine Strahlmühle verwendet.
Nachfolgend wird die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.

Materiallegierung

Zunächst wird eine Materiallegierung für R-Fe-B-Magnete einer gewünschten Zusammensetzung durch ein bekanntes Streifengussverfahren zubereitet und in einem Behälter gespeichert. Speziell wird eine Legierung einer Zusammensetzung aus 30,8 Gew.-% (Atomprozent) Nd, 3,8 Gew.-% Pr, 0,8 Gew.-% Dy, 1,0 Gew.-% B, 0,9 Gew.-% Co, 0,23 Gew.-% Al, 0,10 Gew.-% Cu und Fe als Rest mit unvermeidbar enthaltenen Verunreinigungen durch Hochfrequenzschmelzen geschmolzen, um eine geschmolzene Legierung zu bilden. Die geschmolzene Legierung wird bei 1350ºC gehalten und dann durch ein Einzelabschreckwalzverfahren gekühlt, um Legierungsstreifen oder Flocken zu erhalten, die eine Dicke von etwa 0,3 mm haben. Der Kühlprozess wird unter den Bedingungen einer Walzenumfangsgeschwindigkeit von etwa 1 m/s, einer Kühlgeschwindigkeit von 500ºC/s und eine Herabkühlung auf 200ºC ausgeführt. Die so erzeugte, schnell erstarrte Legierung wird in kleinere Flocken zerbrochen, die eine Größe von 1 bis 10 mm haben, bevor sie der Wasserstoffpulverisierung unterworfen werden. Die Erzeugung einer Materiallegierung durch das Streifengussverfahren ist beispielsweise im US-Patent 5 383 978 beschrieben.

Erster Pulverisierungsprozess

Die grob zerkleinerten Materiallegierungsflocken werden dann in mehrere Materialsäcke aus Edelstahl gefüllt, die Säcke werden auf ein Gestell gesetzt, und das Gestell wird dann in einen Wasserstoffofen gebracht. Der Wasserstoffofen wird dann mit einem Deckel abgedeckt, um den Wasserstoffpulverisierungsprozess zu beginnen, der beispielsweise einem Temperaturprofil folgt, wie in Fig. 1 gezeigt. In dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel wird zunächst für 0,5 h ein Evakuierungsschritt I ausgeführt, dem ein Wasserstoffanlagerungsschritt II für 2,5 h folgt. In dem Wasserstoffanlagerungsschritt II wird Wasserstoffgas in den Ofen eingeleitet, um im Ofen eine Wasserstoffatmosphäre zu erzeugen. Der Wasserstoffdruck beträgt zu diesem Zeitpunkt vorzugsweise etwa 200 bis 400 kPa.
Im Anschluss daran wird ein Dehydrierungsschritt III unter vermindertem Druck von 0 bis 3 Pa für 5 h ausgeführt, und dann wird ein Materiallegierungskühlschritt IV über 5 h ausgeführt, während Argongas in den Ofen eingeleitet wird.
Unter dem Aspekt der Kühleffizienz wird der Kühlschritt IV vorzugsweise in folgender Weise ausgeführt. Wenn die Temperatur der Atmosphäre im Ofen noch vergleichsweise hoch im Kühlschritt IV ist (beispielsweise wenn sie mehr als 100ºC beträgt), wird das Inertgas, das eine gewöhnliche Temperatur hat, in den Ofen für die Kühlung eingeleitet. Wenn die Temperatur der Materiallegierung auf ein vergleichsweise niedriges Niveau fällt (beispielsweise wenn sie 100ºC oder weniger ist), wird das Inertgas, das auf eine Temperatur gekühlt ist, die niedriger als die gewöhnliche Temperatur ist (beispielsweise eine Temperatur, die um 10ºC niedriger als die Raumtemperatur ist), in den Ofen eingeleitet. Argongas kann mit einer Volumenströmungsrate von etwa 10 bis 100 m³/min eingeleitet werden.
Sobald die Temperatur der Materiallegierung auf etwa 20 bis 25ºC abfällt, wird das Inertgas, das grob eine Temperatur innerhalb etwa 5ºC der Raumtemperatur hat, in den Wasserstoffofen eingeleitet, bis die Temperatur der Materiallegierung das gewöhnliche Temperaturniveau erreicht. Durch Verfolgung der obigen Prozedur ist es möglich, das Auftreten einer Kondensation im Ofen zu vermeiden, wenn der Deckel des Wasserstoffofens geöffnet wird. Wenn sich im Ofen aufgrund von Kondensation Wasser befindet, wird das Wasser im Evakuierungsschritt gefroren/verdampft. Dieses macht es schwierig, das Unterdruckniveau zu steigern und verlängert somit nachteilig die für den Evakuierungsschritt 1 erforderliche Zeit.
Nach der Wasserstoffpulverisierung sollte das grob pulverisierte Legierungspulver vorzugsweise aus dem Wasserstoffofen in einer Inertgasatmosphäre entnommen werden, damit es nicht mit der Atmosphäre in Berührung gelangt. Dieses verhindert die Oxidation/Wärmeerzeugung des grob pulverisierten Pulvers und hilft somit bei der Verbesserung der magnetischen Eigenschaften der sich ergebenden Magneten. Die grob pulverisierte Materiallegierung wird dann in mehrere Materialsäcke gefüllt, und die Säcke werden auf ein Gestell gesetzt. Jede Vorrichtung und jedes Verfahren für die in DE 100 07 449 A1 beschriebene Wasserstoffpulverisierung sind bei der vorliegenden Erfindung nützlich.
Durch die Wasserstoffpulverisierung wird die Seltenerdlegierung auf eine Größe im Bereich zwischen 0,1 mm und mehreren mm mit einer mittleren Partikelgröße von 200 bis 1000 um pulverisiert. Nach der Wasserstoffpulverisierung wird die zersplitterte Materiallegierung vorzugsweise weiter in feinere Größe zerbrochen und mit einer Kühlvorrichtung, beispielsweise einem Drehkühler, gekühlt. Im Falle des Herausnehmens des Materials, wenn dessen Temperatur noch vergleichsweise hoch ist, kann die Kühlzeit mit dem Drehkühler oder dgl. relativ länger gemacht werden.

Zweiter Pulverisierprozess

Als nächstes wird das durch den ersten Pulverisierungsprozess grob pulverisierte Pulver mit einer Strahlmühle fein pulverisiert (oder gemahlen). Bei dieser Ausführungsform ist mit der Strahlmühle ein Zyklonklassierer zur Entfernung feinen Pulvers verbunden.
Nachfolgend wird der Feinpulverisierungsprozess (zweiter Pulverisierungsprozess) unter Verwendung der Strahlenmühle im Detail unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschrieben.
Die dargestellte Strahlmühleneinheit, die mit dem Bezugszeichen 10 versehen ist, enthält: einen Materialzuführer 12 zum Zuführen der im ersten Pulverisierungsprozess grob pulverisierten Seltenerdlegierung; einen Pulverisierer 14 zum Pulverisieren des von dem Materialzuführer 12 zugeführten zu pulverisierenden Materials; einen Zyklonklassierer 16 zum Klassieren des Pulvers, das durch Pulverisieren des dem Pulverisierer 14 zu pulverisierenden Materials erhalten wird; und einen Sammeltank 18 zum Sammeln des Pulvers einer vorbestimmten Partikelgrößenverteilung, das mit dem Zyklonklassierer 16 klassiert wurde.
Der Materialzuführer 12 enthält einen Materialtank 20 zur Aufnahme des zu pulverisierenden Materials, einen Motor 22 zum Steuern der Zuführmenge des zu pulverisierenden Materials aus dem Materialtank 20, und einen Schneckenförderer 24, der mit dem Motor 22 verbunden ist.
Der Pulverisierer 14 enthält einen vertikal montierten, grob zylindrischen Pulverisiererkörper 26. Im unteren Abschnitt des Pulverisiererkörpers 26 sind mehrere Düsenanschlüsse 28 zur Aufnahme von Düsen ausgebildet, durch die ein Inertgas (beispielsweise Stickstoff) unter hoher Geschwindigkeit eingedüst wird. Ein Materialzuführrohr 30 ist mit dem Pulverisiererkörper 26 an der Seitenwand desselben verbunden, um das zu pulverisierende Material in den Pulverisiererkörper 26 einzuführen.
Das Materialzuführrohr 30 ist mit einem Paar Ventilen 32 versehen, die aus einem oberen Ventil 32a und einem unteren Ventil 32b bestehen, um das zuzuführende Material vorübergehend aufzunehmen und den Druck im Pulverisierer 14 aufrechtzuerhalten. Der Schneckenförderer 24 und das Materialzuführrohr 30 sind miteinander über einen flexiblen Schlauch 34 verbunden.
Der Pulverisierer 14 enthält auch einen Klassierrotor 36, der im oberen Abschnitt des Pulversiererkörpers 26 angebracht ist, einen Motor 38, der außerhalb des oberen Abschnitts des Pulverisiererkörpers 26 angeordnet ist, und ein Verbindungsrohr 40, das durch den oberen Abschnitt des Pulverisiererkörperes 26 verläuft. Der Motor 38 treibt den Klassierrotor an, und das Verbindungsrohr 40 gibt das mit dem Klassierrotor 36 klassierte Pulver nach außen aus dem Pulverisierer 14 ab.
Der Pulverisierer 14 hat mehrere Tragfüße 42 und ist an einer den Pulverisierer 14 umgebenden Basis 44 mit den an der Basis 44 befestigten Füßen 42 festgehalten. Bei dieser Ausführungsform sind Gewichtsdetektoren 46, wie beispielsweise Lastzellen, zwischen die Füße 42 und die Basis 44 eingesetzt. Auf der Grundlage der Ausgaben von den Gewichtsdetektoren 46 steuert eine Steuersektion 48 die Drehgeschwindigkeit des Motors 42, um dadurch die Zuführmenge des zu pulverisierenden Materials zu beeinflussen.
Der Zyklonklassierer 16 enthält einen Klassierkörper 64 und ein Auslassrohr 66, das sich von oben in den Klassiererkörper 64 nach unten erstreckt. Ein Einlass 68 ist an der Seitenwand des Klassiererkörpers 64 ausgebildet, um den Klassiererkörper 64 mit dem Verbindungsrohr 40 über einen flexiblen Schlauch 70 zu verbinden, um das mit dem Klassierrotor 36 klassierte Pulver aufzunehmen. Ein Auslass 72 ist am Boden des Klassiererkörpers 64 ausgebildet, um den Klassiererkörper 64 mit dem Sammeltank 18 zum Sammeln des gewünschten, fein pulverisierten Pulvers zu verbinden.
Die flexiblen Schläuche 34 und 70 bestehen vorzugsweise aus Kunstharz oder Gummi oder aus einem sehr steifen Material, das als Wellrohr ausgeführt ist, um Flexibilität herzustellen. Durch Verwendung solcher flexibler Schläuche 34 und 70 werden Gewichtsänderungen des Materialtanks 20, des Schraubenförderers 24, des Klassierkörpers 64 und des Sammeltanks 18 nicht auf die Füße 42 übertragen. Dieses macht es möglich, das Gewicht des im Pulverisierer 14 verbleibenden, zu pulverisierenden Materials sowie eine Gewichtsänderung mit Hilfe der an den Füßen 42 angeordneten Gewichtsdetektoren 46 korrekt zu erfassen.
Als nächstes wird die Pulverisierung mit der Strahlmühle 10 beschrieben.
Zunächst wird das zu pulverisierende Material in den Materialtank 20 eingegeben, um durch den Schraubenförderer 24 dem Pulverisierer 14 zugeführt zu werden. Die Zuführmenge des zu pulverisierenden Materials kann durch Beeinflussung der Drehgeschwindigkeit des Motors 22 reguliert werden. Das vom Schraubenförderer 24 geförderte Material wird an den Ventilen 32 vorübergehend angehalten. Die oberen und unteren Ventile 32a und 32b öffnen und schließen alternierend. Genauer gesagt, wenn das obere Ventil 32a offen ist, dann ist das untere Ventil 32b geschlossen. Wenn das obere Ventil 32a geschlossen ist, dann ist das untere Ventil 32b offen. Durch diesen alternierenden Öffnungs-/Schließbetrieb des Ventilpaares 32a und 32b wird verhindert, dass der Druck im Pulverisierer 14 in den Materialförderer 12 entweicht. Wenn das obere Ventil 32a offen ist, dann wird auf diese Weise das zu pulverisierende Material zwischen den beiden oberen und unteren Ventilen 32a und 32b gehalten, und wenn das untere Ventil 32b offen ist, dann wird das zu pulverisierende Material durch das Materialzuführrohr 30 geführt, um in den Pulverisierer 14 eingeleitet zu werden. Die Ventile 32 werden mit hoher Geschwindigkeit mit Hilfe einer Folgeschaltung (nicht gezeigt) getrennt von der Steuerschaltung 48 betrieben, so dass das zu pulverisierende Material nacheinander in den Pulverisierer 14 eingeleitet wird.
Das zu pulverisierende, in den Pulverisierer 14 eingeleitete Material wird mit den Hochgeschwindigkeitsstrahlen aus Inertgas von den Düsenanschlüssen 28 in eine Rollbewegung versetzt und wirbelt zusammen mit Hochgeschwindigkeitsgasströmungen innerhalb des Pulverisierers 14. Während des Wirbelns werden die Materialpartikel durch gegenseitige Kollision fein zermahlen.
Fein pulverisierte Pulverartikel, wie oben beschrieben, werden mit aufwärts strömendem Gas nach oben geführt, um den Klassierrotor 36 zu erreichen, wo die Partikel klassiert werden und grobe Partikel zur weiteren Pulverisierung nach unten fallen. Partikel einer Größe eines gewünschten Wertes oder weniger gelangen durch das Verbindungsrohr 40 und den flexiblen Schlauch 70, um in den Klassierkörper 64 des Zyklonklassierers 16 über den Einlass 68 eingeleitet zu werden. Innerhalb des Klassierkörpers 16 setzten sich relativ große Pulverpartikel, die eine Größe eines vorbestimmten Wertes oder mehr haben, ab, um in dem Sammeltank 18 gesammelt zu werden, der unter dem Klassierkörper 64 angeordnet ist, während superfeine Pulverpartikel zusammen mit den Inertgasströmungen durch das Auslassrohr 66 abgegeben werden. Bei dieser Ausführungsform wird durch Entfernen des superfeinen Pulvers durch das Auslassrohr 66 die Partikelmenge des superfeinen Pulvers (Partikelgröße von 1 um oder weniger) auf 10% oder weniger von der des gesamten Pulvers eingestellt, das in dem Sammeltank 18 gesammelt wird. Durch Entfernen des R-reichen, superfeinen Pulvers auf diese Weise ist es möglich, die Menge an Seltenerdelement R in sich ergebenden gesinterten Magneten, das für die Reaktion mit Sauerstoff verbraucht wird, zu vermindern und somit die Magneteigenschafen zu verbessern.
Wie oben beschrieben, wird bei dieser Ausführungsform der Zyklonklassierer 16 mit der nach oben gerichteten Blasfunktion als sich an die Strahlmühle (Pulverisierer 14) anschließender Klassierer verwendet. Bei dem Zyklonklassierer 16 dieses Typs wendet sich superfeines Pulver, das eine Partikelgröße eines vorbestimmten Wertes oder weniger hat, nach oben, ohne im Sammeltank 18 gesammelt zu werden und wird durch das Rohr 66 nach außen abgegeben.
Die Partikelgröße des durch das Rohr 66 abzugebenden feinen Pulvers kann durch geeignete Bestimmung der Zyklonparameter beeinflusst werden, wie beispielsweise jene, die in "Powder technology pocketbook", Kogyo Chosokai Publishing Ca., Ltd., Seiten 92 bis 96 angegeben, und durch Regeln des Drucks der Inertgasströmungen.
Fig. 3 zeigt ein Beispiel der Partikelgrößenverteilung des Pulvers, das man nach dem oben beschriebenen zweiten Pulverisierungsprozess erhält. Wie in Fig. 3 gezeigt, ist es bei dieser Ausführungsform möglich, ein Legierungspulver zu erhalten, bei dem die mittlere Partikelgröße beispielsweise 4,0 um beträgt und in dem die Partikelmenge superfeinen Pulvers einer Partikelgröße von 1 um oder weniger 10% oder weniger von der des gesamten Pulvers ist. Die bevorzugte mittlere Partikelgröße fein pulverisierten Pulvers, das zur Herstellung gesinterter Magnete verwendet wird, liegt im Bereich zwischen 2 um und 10 um. Es ist anzumerken, dass in dem in Fig. 3 gezeigten Beispiel wegen der feinen Metallstruktur der verwendeten Materiallegierung (Streifengusslegierung) die resultierende Partikelgrößenverteilung bemerkenswert scharf im Vergleich zu der des üblichen Blockgusslegierungspulvers war. Bei dieser Ausführungsform wird der Pulverisierungszustand so eingestellt, dass die Partikelmenge groben Pulvers einer Partikelgröße von 5 um oder mehr etwa 13% oder weniger von der des gesamten Pulvers sein sollte. Die Verminderung der Menge solcher großer Pulverpartikel, deren Größe 5 um oder mehr ist, verbessert die magnetischen Eigenschaften des sich ergebenden gesinterten Magneten. In dieser Beschreibung ist "Partikelgröße" durch die Partikeldimension bestimmt, die nach dem Fisher-Sub-Siever-Sizer (F.S.S.S.)-Verfahren gemessen wird.
Um die Oxidation im Pulverisierungsprozess weitestmöglich zu minimieren, sollte die Sauerstoffmenge im Hochgeschwindigkeitsströmungsgas, das bei der Feinpulverisierung verwendet wird, vorzugsweise auf etwa 0,02 bis 5 Vol.-% vermindert werden. Ein Pulverisierungsverfahren, das eine Beeinflussung der Sauerstoffkonzentration in dem Hochgeschwindigkeitsströmungsgas einschließt, ist in der japanischen Offenlegungsschrift 63-33505 beschrieben. Besser noch sollte der Sauerstoffgehalt im Inertgas auf den Bereich von 0,05 bis 3 Vol.-% eingestellt werden.
Durch Kontrolle der Sauerstoffkonzentration in einer Atmosphäre für die Feinpulverisierung, wie oben beschrieben, wird der Sauerstoffgehalt des fein pulverisierten Legierungspulvers vorzugsweise auf 6000 Gew.-ppm oder weniger eingestellt. Wenn der Sauerstoffgehalt der Seltenerdlegierungspulver 6000 Gew.-ppm überschreitet, nimmt der Prozentsatz nicht-magnetischer Oxide im sich ergebenden gesinterten Magneten zu, was zu einer Verschlechterung der magnetischen Eigenschaften des gesinterten Magneten führt. Die fein pulverisierten Pulverpartikel werden, wie oben beschrieben, mit einer Oxidschicht überzogen. Dieses erlaubt eine Pressung des Pulvers in der Umgebungsatmosphäre.
Bei dieser Ausführungsform ist die Kontrolle des Sauerstoffgehalts des Pulvers auf 6000 Gew.-ppm oder weniger durch Regulierung der Sauerstoffkonzentration in der Inertgasatmosphäre während der Feinpulverisierung möglich, da R-reiches, superfeines Pulver in geeigneter Weise entfernt worden ist. Wenn R-reiches, superfeines Pulver nicht entfernt ist, und somit die Partikelmenge superfeinen Pulvers 10% von der des gesamten Pulvers überschreitet, dann überschreitet der Sauerstoffgehalt des schließlich erhaltenen Pulvers 6000 ppm, selbst wenn die Sauerstoffkonzentration in der Inertgasatmosphäre vermindert ist.
die Entfernung von R-reichem, superfeinem Pulver einer Partikelgröße von 1 um oder weniger bringt somit die folgenden Wirkungen. Die Fließfähigkeit des nach dem zweiten Pulverisierungsprozess erhaltenen endgültigen Pulvers wird besser. Die Kristallkorngröße ist nach dem Sintern gleichförmig gemacht. Dieses verbessert den Quadratverlauf der B-H-Enfmagnetisierungskurve und führt somit zu einer hohen Koerzitivkraft.
Bei dieser Ausführungsform wird der zweite Pulverisierungsprozess mit der Strahlmühle 10 durchgeführt, die wie in Fig. 2 gezeigt, aufgebaut ist. Die vorliegende Erfindung ist hierauf nicht beschränkt, vielmehr kann eine Strahlmühle einer anderen Konstruktion oder ein andersartiger Pulverisierer (ein Trommelpulverisierer, eine Kugelmühle oder dgl.) ebenfalls verwendet werden. Als Klassierer zum Entfernen superfeinen Pulvers kann ein Zentrifugalklassierer, wie beispielsweise ein Klassierer vom Typ FATONGE¬ REN, und ein Mikroseparator ebenfalls anstelle des Zyklonklassierers verwendet werden.

Zusatz von Schmiermittel

Bei dieser Ausführungsform wird das fein pulverisierte Pulver, das in der oben beschriebenen Weise hergestellt worden ist, mit einem Schmiermittel einer Menge von beispielsweise 0,3 Gew.-% in einem Schaukelmischer vermischt, so dass die Legierungspulverpartikel mit dem Schmiermittel überzogen sind. Als Schmiermittel kann ein Fettester, das in einem Petroleumlösungsmittel verdünnt ist, verwendet werden. Bei dieser Ausführungsform wird Methylkaproat als Fettester verwendet, und Isoparaffin wird als Petroleumlösungsmittel verwendet. Das Gewichtsverhältnis von Methylkaproat zu Isoparaffin wird beispielsweise auf 1 : 9 eingestellt. Ein solches flüssiges Schmiermittel hat zur Wirkung, dass die Pulverpartikel gegen Oxidation geschützt, indem die Oberflächen der Partikel überzogen sind, und es wird das Ausmaß der Ausrichtung der Pulverpartikel beim Pressen und der Umfang der Pulververdichtung verbessert (d. h. es wird ein Presskörper mit gleichförmiger Dichte gebildet, der keine Fehler, wie Brüche und Risse aufweist).
Der Schmiermitteltyp ist nicht auf den oben beschriebenen beschränkt. Als Fettester können Methylkaproat, Methyllaureat, Methyllaurat und dgl. anstelle von Methylkaproat verwendet werden. Als Lösungsmittel können Petroleumlösungsmittel, die nicht Isoparaffin sind, und Naphthenlösungsmittel verwendet werden. Das Schmiermittel kann zu jedem Zeitpunkt vor, während und nach der Feinpulverisierung unter Verwendung der Strahlmühle hinzugefügt werden. Anstelle von oder zusätzlich zu dem flüssigen Schmiermittel kann ein festes (trockenes) Schmiermittel, wie beispielsweise Zinkstearat verwendet werden.
Durch Beschichten der Oberflächen der fein pulverisierten Pulverpartikel in der oben beschriebenen Weise kann eine Oxidation des Pulvers vermieden werden.

Pressen

Das magnetische Pulver, das nach dem oben beschriebenen Verfahren hergestellt worden ist, wird in einem Magnetfeld für die Ausrichtung unter Verwendung einer bekannten Presse verdichtet. Nach Abschluss der Pressung wird ein Pulverpressling mit einem unteren Stempel nach oben gedrückt, um aus der Presse herausgenommen zu werden.
Der Presskörper wird dann auf eine Sinterbettplatte beispielsweise aus Molybdän gesetzt und zusammen mit der Bettplatte in einem Sintergehäuse angebracht. Das Sintergehäuse einschließlich des Presskörpers wird in einen Sinterofen bewegt, wo der Presskörper einem bekannten Sinterprozess unterworfen wird, um einen Sinterkörper herzustellen. Der Sinterkörper wird dann einer Alterung, einem Oberflächenpoliervorgang und der Abscheidung eines Schutzfilms, falls erforderlich, unterworfen.
Da bei dieser Ausführungsform das zu pressende Pulver nur eine kleine Menge leicht oxidierenden R-reichen, superfeinen Pulvers enthält, ist es unwahrscheinlich, dass eine Wärmeerzeugung und Entzündung aufgrund Oxidation unmittelbar nach dem Verdichten auftritt. Die Entfernung des R-reichen, superfeinen Pulvers trägt daher nicht nur zur Verbesserung der magnetischen Eigenschaften bei, sondern erhöht auch die Sicherheit.

Beispiel und Vergleichsbeispiel

Als Beispiel der vorliegenden Erfindung wurde beim Feinpulverisierungsprozess unter Verwendung der Strahlmühle und des damit verbundenen Zyklonklassierers der Druck des Gases im Zyklonklassierer beeinflusst, um die Menge superfeinen Pulvers, das im aufgefangenen Pulver enthalten ist, zu kontrollieren. Stickstoffgas (99 Vol.-%) unter Zusatz von Sauerstoffgas (1 Vol.-%) wurde als Hochgeschwindigkeitsströmungsgas für die Strahlmühle verwendet.
Für die Beispiele 1 bis 10 wurden der Prozentsatz der Partikelmenge superfeinen Pulvers einer Partikelgröße von 1 um oder weniger im Gesamtpulver, die magnetischen Eigenschaften und die Sauerstoffmenge ausgewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1
Es ist anzumerken, dass die Proben 1 bis 6 Beispiele der vorliegenden Erfindung sind, während die Proben 7 und 8 Vergleichsbeispiele sind. Diese Proben wurden unter den folgenden Bedingungen hergestellt.
Das in der obigen Ausführungsform beschriebenen Weise zubereitete Pulver wurde gepresst, um Presskörper einer Größe von 15 mm · 20 mm · 10 mm herzustellen. Der angewendete Druck war 98 MPa. Während der Pressung wurde ein Magnetfeld (1,0 MA/m) zur Ausrichtung in der Richtung angewendet, in der die Dicke des Presskörpers 15 mm war. Nach dem Pressen wurde der Presskörper in einer Argonatmosphäre bei einer Temperatur von 1.100ºC über zwei Stunden gesintert. Nach Ausführung einer Alterung wurden die Sinterdichte, die Koerzitivkraft iHc des gesinterten Magneten und die magnetische Restflussdichte Br gemessen. Es ist anzumerken, dass die Sauerstoffmengen in Tabelle 1 jene in den entsprechenden Legierungspulvern sind, die nach der Feinpulverisierung gemessen wurden.
Aus Tabelle 1 ist zu entnehmen, dass der Sauerstoffanteil zunimmt und die Sinterdichte abnimmt, wenn der Prozentsatz der Partikelmenge superfeinen Pulvers einer Partikelgröße von 1 um oder weniger im gesamten Pulver zunimmt. Wenn der Prozentsatz der Partikelmenge superfeinen Pulvers eine Partikelgröße von 1 um oder weniger über 10% steigt, dann überschreitet der Sauerstoffgehalt 6000 Gew.-ppm, und die Sinterdichte fiel unter 7,4 G/cm³: Außerdem wurden sowohl die Koerzitivkraft iHc und die magnetische Restflussdichte Br verschlechtert.
Wenn hingegen der Prozentsatz der Partikelmenge superfeinen Pulvers einer Partikelgröße von 1 um oder weniger 10% oder weniger betrug, dann war es möglich, hervorragende magnetische Eigenschaften einer Koerzitivkraft iHc von 900 kA/m oder mehr und eine magnetische Restflussdichte von 1,35 T oder mehr zu erhalten. Insbesondere wenn der Prozentsatz der Partikelmenge des superfeinen Pulvers 5% oder weniger war, wurden bessere magnetische Eigenschaften erhalten, bei denen die Koerzitivkraft iHc sogar 990 kA/m oder mehr war und die magnetische Restflussdichte Br 1,4 T oder mehr war. Vor allem wurden beste magnetische Eigenschaften erhalten, wenn der Prozentsatz der Partikelmenge superfeinen Pulvers 3% oder weniger war.
Wie oben beschrieben, kann der Sauerstoffgehalt im pulverisierten Pulver durch Reduzierung des Prozentsatzes R-reichen, superfeinen Pulvers, das in dem Seltenerdlegierungspulver enthalten ist, vermindert werden. Bei einem verminderten Sauerstoffgehalt kann die Dichte des gesinterten Körpers ausreichend verbessert werden, und als Folge können die magnetischen Eigenschaften stark verbessert werden.
Die bei der vorliegenden Erfindung verwendeten Seltenerdlegierungspulverpartikel sind ferromagnetisch und neigen daher zu einer Agglomerierung bei einer Magnetkraft und bilden zusammenhaftende Sekundärpartikel oder Partikelhaufen. Aus diesem Grunde können die Messergebnisse nicht korrekt sein, wenn ein übliches Partikelgrößenverteilungsmessverfahren verwendet wird. In diesem Beispiel wurde daher die Partikelgrößenverteilung in der folgenden Weise gemessen.
Eine Pulverprobe wird in ein Kelchglas zusammen mit Ethylalkohol gegeben und einer Ultraschalldispersion unterworfen. Nachdem das oben Schwimmende im Kelchglas entfernt ist, wird die resultierende Pulverprobe mit einem Binder in einem Mörser geknetet, um eine Pastenprobe zu erzeugen. Die Pastenprobe wird dann auf ein schlieren- und schmutzfreies Präparatglas ausgebreitet, um eine Probenzelle einschließlich eines gekneteten Films einer gleichförmigen Dicke zu erstellen. Die Probenzelle wird sofort in eine Partikelgrößenverteilüngsmessvorrichtung gebracht, bevor die Agglomeration der Pulverpartikel im gekneteten Film fortschreitet. In der Partikelgrößenverteilungsmessvorrichtung wird die Probenzelle mit einem Laserstrahl bestrahlt, der von einer Laserlichtquelle abgegeben und mit hoher Geschwindigkeit abgelenkt wird. Änderungen in der Dichte des Laserstrahls, der die Probenzelle durchdrungen hat, werden erfasst, und auf der Grundlage der Erfassungsergebnisse wird die Partikelgrößenverteilung der in der Probenzelle dispergierten Partikel gemessen. Diese Partikelgrößenverteilungsmessung kann unter Verwendung einer Partikelgrößenverteilungsmessvorrichtung (GALA4 CIS-1) von Galai Inc. ausgeführt werden, um ein Beispiel zu nennen. Unter Verwendung dieser Art Partikelgrößenverteilungsmessvorrichtung kann die Partikelgröße direkt aus der Zeit ermittelt werden, die der Laserstrahl braucht, um über ein Partikel zu gleiten, wobei die Tatsache ausgenutzt wird, dass die durchgelassene Lichtmenge abnimmt, wenn der Laserstrahl beim Hochgeschwindigkeitsablenken durch das Partikel blockiert wird.
Obgleich die vorliegende Erfindung als an einer schnell erstarrten Legierung angewendet beschrieben worden ist, die nach einem Streifengussverfahren hergestellt worden ist, ist sie auch an einer Legierung anwendbar, die nach einem Blockgussverfahren hergestellt wurde. Die Wirkung der vorliegenden Erfindung zeigt sich auch bei dieser Legierung, da R-reiches, superfeines Pulver auch im Falle der Verwendung dieser Legierung gebildet wird.
In der obigen Beschreibung wurde für den ersten und zweiten Pulverisierungsprozess ein einziger Typ einer Materiallegierung, der die gleiche Zusammensetzung hatte, verwendet. Die vorliegende Erfindung ist hierauf nicht beschränkt, sondern es können mehrere Typen Seltenerdlegierungen verwendet werden, die sich im Herstellungsverfahren und im Seltenerdgehalt unterscheiden, als das zu pulverisierende Material eingesetzt werden. Mit anderen Worten, die vorliegende Erfindung ist auch beim "Zwei- Legierungen-Verfahren" anwendbar, wo zwei Arten Seltenerdlegierungspulver, die sich in der Zusammensetzung unterscheiden, gemischt werden, und das gemischte Pulver verdichtet und gesintert wird. Speziell im "Zwei-Legierungen-Verfahren" kann der erste Pulverisierungsprozess getrennt für die zwei Arten von Seltenerdlegierungen, die sich im Seltenerdgehalt unterscheiden, ausgeführt werden. Die resultierenden zwei Arten grob pulverisierten Pulvers können gemischt und dann dem zweiten Pulverisierungsprozess unterworfen werden. Alternativ können beide ersten und zweiten Pulverisierungsprozesse getrennt für die mehreren Seltenerdlegierungen, die sich im Seltenerdgehalt unterscheiden, ausgeführt werden. Die sich ergebenden mehreren Typen fein pulverisierten Pulvers können dann zusammengemischt werden. Als ein noch anderes Verfahren kann die vorliegende Erfindung an einem der beiden Legierungstypen angewendet werden, während ein konventionelles Verfahren an dem anderen Legierungstyp verwendet wird, und die resultierenden zwei Typen feinstpulverisierten Pulvers können zusammengemischt werden.
Die Zusammensetzung des Pulvers ändert sich im Verlaufe des Pulverisierungsprozesses. Um daher in geeigneter Weise mehrere Arten von Pulvern unterschiedlicher Zusammensetzung in geeigneter Weise zu mischen und dadurch die Zusammensetzung des gemischten Pulvers auf einen Sollwert mit hoher Genauigkeit einzustellen, ist es daher vorteilhaft, die Zusammensetzung des Pulvers nach Abschluss aller Pulverisierungsprozesse zu messen und das Mischungsverhältnis auf der Grundlage des Messwertes zu bestimmen. In diesem Falle können mehrere Arten von Pulver an der Stufe, wo dem Pulver ein Schmiermittel hinzugesetzt wird, vermischt werden.
Bei dem Legierungspulver für R-Fe-B-Seltenerdmagnete gemäß der vorliegenden Erfindung ist somit der Prozentsatz einer Pulverkomponente, die eine Partikelgröße von 1 um oder weniger hat und eine hohe Reaktionsfähigkeit im gesamten Pulver hat, klein. Daher ist es möglich, eine Verschlechterung der magnetischen Eigenschaft aufgrund von Oxidation des Seltenerdelements R zu vermeiden. Dieses verbessert die Eigenschaften von Hochleistungs-Seltenerdmagneten beträchtlich und verbessert auch die Sicherheit bei der Herstellung der Magnete.
Die vorliegende Erfindung zeigt signifikante Wirkungen, speziell wenn eine schnell erstarrte Legierung (beispielsweise eine Streifengusslegierung), die leicht R-reiches, superfeines Pulver erzeugt, verwendet wird und wenn der Wasserstoffpulverisierungsprozess ausgeführt wird.
Während die vorliegende Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben worden ist, wird für den Fachmann doch klar, dass die offenbarte Erfindung auf zahlreiche Art und Weise modifiziert werden kann und viele Ausführungsformen annehmen kann, die anders als die oben speziell beschriebene sind.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen von Legierungspulver für R-Fe-B-Seitenerdmagnete, wobei R ein beliebiges Seltenerdelement und/oder Y ist, das einen ersten Pulverisierungsschritt des Grobpulverisierens einer Materiallegierung für Seltenerdmagnete und einen zweiten Pulverisierungsschritt des Feinpulverisierens der Materiallegierung umfasst,

wobei der zweite Pulverisierungsschritt einen Schritt des Entnehmens wenigstens eines Teils des Pulvers umfasst, in dem die Konzentration an Seltenerdelement höher ist als die durchschnittliche Konzentration an Seltenerdelement, die in dem gesamten Pulver enthalten ist, um die durchschnittliche Konzentration an Sauerstoff, die in dem Pulver enthalten ist, zu verringern, wobei der zweite Pulverisierungsschritt unter Einsatz eines Hochgeschwindigkeitsstroms eines Gases ausgeführt wird, in dem die Konzentration von Sauerstoff so reguliert wird, dass sie in dem Bereich zwischen 0,05 und 3 Vol.-% liegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das entnommene Pulver eine Konzentration des Seltenerdelementes R von 38 Gew.-% oder mehr hat.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei mehrere Typen von Seltenerdlegierungen, die sich hinsichtlich des Seltenerdgehaltes unterscheiden, als die Materiallegierung für Seltenerdmagnete eingesetzt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der erste Pulverisierungsschritt separat für die mehreren Typen von Seltenerdlegierungen ausgeführt wird, die sich hinsichtlich des Seltenerdgehaltes unterscheiden, und der zweite Pulverisierungsschritt gleichzeitig für die mehreren Typen von Seltenerdlegierungen ausgeführt wird, die sich hinsichtlich des Seltenerdgehaltes unterscheiden.

5. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der erste und der zweite Pulverisierungsschritt separat für die mehreren Typen von Seltenerdlegierungen ausgeführt werden, die sich hinsichtlich des Seltenerdgehaltes unterscheiden, und nach dem zweiten Pulverisierungsschritt die mehreren Typen von Seltenerd- Legierungspulvern miteinander vermischt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Legierungen unter Einsatz einer Strahlmühle feinpulverisiert werden.

7. Verfahren nach Anspruch 5, wobei ein Klassierer mit der Strahlmühle verbunden ist.

8. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, das des Weiteren den Schritt des Herstellens der Materiallegierung für Seltenerdmagnete durch Abkühlen einer geschmolzenen Materiallegierung bei einer Abkühlgeschwindigkeit in einem Bereich zwischen 10²ºC/s und 10&sup4;ºC/s umfasst.

9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die geschmolzene Materiallegierung mit einem Bandgießverfahren abgekühlt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die durchschnittliche Teilchengröße des Pulvers, das in dem ersten Pulverisierungsschritt gewonnen wird, 500 um oder weniger beträgt.

11. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die durchschnittliche Teilchengröße des Pulvers, das in dem zweiten Pulverisierungsschritt gewonnen wird, in einem Bereich zwischen 2 um und 10 um liegt.

12. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, das des Weiteren den Schritt des Zusetzens eines Schmiermittels zu dem Pulver umfasst, das in dem zweiten Pulverisierungsschritt erzeugt wird.

13. Verfahren zum Herstellen eines R-Fe-B-Seltenerdmagnets, das die folgenden Schritte umfasst:

Bereiten von Legierungspulver für R-Fe-B-Seltenerdmagnete unter Verwendung' des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2; und

Pressen des Legierungspulvers für R-Fe-B-Seltenerdmagnete, um einen Permanentmagneten zu erzeugen.

14. Verfahren zum Herstellen eines R-Fe-B-Seltenerdmagneten, das die folgenden Schritte umfasst:

Bereiten eines ersten Legierungspulvers für R-Fe-B-Seltenerdmagnete unter Ver¬ wendung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2;

Bereiten eines zweiten Legierungspulvers für R-Fe-B-Seltenerdmagnete, das sich hinsichtlich des Seltenerdgehaltes von dem ersten Legierungspulver unterscheidet;

Mischen des ersten Legierungspulvers und des zweiten Legierungspulvers, um gemischtes Pulver auszubilden;

Pressen des gemischten Pulvers, um einen Presskörper zu erzeugen; und Sintern des Presskörpers, um einen Permanentmagneten zu erzeugen.

15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, wobei der Pressschritt in der Umgebungsatmosphäre ausgeführt wird.