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Dokumentenidentifikation DE10055562B4 13.03.2008
Titel Verfahren zur Herstellung eines Seltenerdmetallmagneten
Anmelder Neomax Co., Ltd., Osaka, JP
Erfinder Kuniyoshi, Futoshi, Nishinomiya, Hyogo, JP;
Morimoto, Hitoshi, Hyogo, JP
Vertreter Grünecker, Kinkeldey, Stockmair & Schwanhäusser, 80538 München
DE-Anmeldedatum 09.11.2000
DE-Aktenzeichen 10055562
Offenlegungstag 17.05.2001
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 13.03.2008
Veröffentlichungstag im Patentblatt 13.03.2008
IPC-Hauptklasse H01F 41/02(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse H01F 1/057(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   H01F 1/08(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   B22F 3/12(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   B22F 3/24(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   

Beschreibung[de]
Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Seltenerdmetallmagneten, insbesondere auf ein Verfahren zur Herstellung eines Seltenerdmetallsintermagneten mit verbesserten magnetischen Eigenschaften unter Verwendung eines Seltenerdmetall-Legierungspulvers mit einem verminderten Sauerstoff-Gehalt.

Ein R-Fe-B-Seltenerdmetallmagnet (R ist ein Seltenerdmetall-Element einschließlich Y) besteht hauptsächlich aus einer Hauptphase aus einer tetragonalen R2Fe14B-Verbindung, einer an R reichen Phase, die Nd und dgl. enthält, und einer an B reichen Phase. Die magnetischen Eigenschaften eines R-Fe-B-Seltenerdmetallmagneten werden verbessert durch Erhöhung des Mengenanteils an einer tetragonalen R2Fe14B-Verbindung als Hauptphase in dem Magneten.

Die an R reiche Phase ist erforderlich für das Flüssigphasen-Sintern. Da R mit Sauerstoff in der Atmosphäre reagiert unter Bildung eines Oxids R2O3, wird ein Teil von R verschwendet, ohne dass er dem Sintern dient. Deshalb ist eine zusätzliche Menge an R erforderlich, um die durch die Oxidation verloren gegangene Menge zu ersetzen. Das Oxid R2O3 wird im allgemeinen um so stärker gebildet, je höher die Sauerstoff-Konzentration ist. Im Hinblick darauf hat man versucht, die Sauerstoff-Konzentration in einer Atmosphäre, in der das Pulver hergestellt wird, zu vermindern, um die Bildung des Oxids R2O3 zu unterdrücken und dadurch die magnetischen Eigenschaften eines Sintermagneten zu verbessern.

Die Sauerstoffmenge in einem für einen R-Fe-B-Magneten verwendeten R-Fe-B-Legierungspulver wird vorzugsweise so gering wie möglich gehalten, wie vorstehend beschrieben. Mit keinem Verfahren ist es bisher jedoch gelungen, die magnetischen Eigenschaften zu verbessern durch Verringerung der Sauerstoffmenge in einem R-Fe-B-Legierungspulver im Rahmen eines großtechnischen Verfahrens. Der Grund dafür ist folgender: wenn ein R-Fe-B-Legierungspulver in einer Umgebung mit einer kontrollierten niedrigen Sauerstoff-Konzentration hergestellt wird und die Sauerstoffmenge in dem Legierungspulver beispielsweise auf 4000 Gew.-ppm (Massen-ppm) oder weniger herabgesetzt wird, kann das Pulver mit Sauerstoff heftig reagieren, wenn es der Atmosphäre (der Luft) ausgesetzt wird, sodass die Möglichkeit besteht, dass es sich innerhalb von einigen Minuten bei Raumtemperatur entzündet. Darüber hinaus beginnt im Falle der Anwendung der Wasserstoff-Behandlung zur Pulverisierung die Legierung Risse zu bilden, die von ihren an Seltenerdmetall reichen Abschnitten ausgehen. Als Folge davon besteht die Neigung, dass das Seltenerdmetall-Element an den Oberflächen der pulverisierten Pulver-Teilchen freigelegt wird. Dadurch wird das Auftreten einer Entzündung noch weiter erleichtert.

Obgleich man bereits erkannt hat, dass die Sauerstoffmenge in einem R-Fe-B-Legierungspulver zweckmäßig verringert werden sollte, um die magnetischen Eigenschaften zu verbessern, ist es jedoch extrem schwierig, ein R-Fe-B-Legierungspulver, das eine niedrige Sauerstoff-Konzentration enthält, in einer Produktionsstätte, beispielsweise einer Anlage, zu handhaben.

Die Gefahr einer Entzündung ist insbesondere hoch während des Pressens oder eines Pressverfahrens, bei dem das Pulver in einer Presse gepresst (verdichtet) wird. Bei diesem Verfahren steigt die Temperatur eines Presslings an als Folge der durch die Reibung zwischen den Pulver-Teilchen während des Pressens erzeugten Wärme und als Folge der Wärme, die durch die Reibung zwischen den Pulver-Teilchen und der Innenseitenwand eines Hohlraums der Presse während des Ausstoßens des Presslings entsteht. Um eine Entzündung zu verhindern, kann die Umgebung der Presse unter eine sauerstofffreie Atmosphäre gesetzt werden. Dies ist jedoch unpraktisch, weil dadurch die Zuführung des Legierungspulvers und die Entnahme des grünen Presslings schwierig sind. Das Auftreten einer Entzündung kann auch vermieden werden, wenn die Presslinge nach der Entnahme aus der Presse schnell einer Sinterung unterworfen werden. Dies ist jedoch extrem unwirksam und somit für die Massenproduktion nicht geeignet. Außerdem ist es in Anlagen für die Massenproduktion schwierig, Presslinge in einer Umgebung mit einer extrem niedrigen Sauerstoff-Konzentration zu halten während der Stufen vom Pressen bis zum Sintern.

Häufig wird ein flüssiges Schmiermittel, beispielsweise ein Fettester, dem Feinmaterial (dem feinen Pulver) vor dem Pressen zugegeben, um die Pressbarkeit oder die Formbarkeit des Pulvers zu verbessern. Durch diese Zugabe eines flüssigen Schmiermittels werden dünne Ölüberzüge auf den Oberflächen der Pulver-Teilchen gebildet. Diese Überzüge sind jedoch nicht in der Lage, die Oxidation des Pulvers, das eine Sauerstoff-Konzentration von 4000 Gew.-ppm oder weniger aufweist, ausreichend zu verhindern.

Aus den oben angegebenen Gründen wird eine geringe Menge Sauerstoff absichtlich in eine Atmosphäre eingeführt, in der eine R-Fe-B-Legierung gemahlen (zerkleinert) wird, um dadurch dünne Oberflächen der fein gemahlenen Pulver-Teilchen zu oxidieren und damit die Reaktionsfähigkeit des Pulvers zu verringern. Beispielsweise ist in der japanischen Patentpublikation Nr. 6-6728 das folgende Verfahren beschrieben: eine Seltenerdmetall-Legierung wird mittels eines Ultraschall-Inertgasstromes, der eine vorgegebene Menge Sauerstoff enthält, fein gemahlen, sodass dünne Oxid-Überzüge auf den Oberflächen der beim Mahlen entstehenden Pulver-Teilchen gebildet werden. Da der Sauerstoff in der Atmosphäre durch die Oxid-Überzüge auf den Pulver-Teilchen blockiert ist, wird bei diesem Verfahren das Auftreten einer Wärmebildung/Entzündung als Folge der Oxidation verhindert. Durch das Vorliegen der Oxid-Überzüge auf den Oberflächen der Pulver-Teilchen steigt jedoch der Sauerstoff-Gehalt des Pulvers. Dies führt zu einem Anstieg des Sauerstoff-Gehaltes eines nach dem Sintern erhaltenen Sinterkörpers (d.h. zu einem Anstieg der Menge an gebildetem Seltenerdmetalloxid). Dadurch können die magnetischen Eigenschaften des resultierenden Sintermagneten verschlechtert werden.

In der JP 10-321451 AA ist ein Verfahren beschrieben, bei dem ein R-Fe-B-Legierungspulver, das eine geringe Sauerstoffmenge enthält, mit Mineralöl oder dgl. gemischt wird, wobei man eine Aufschlämmung erhält, und aus der Aufschlämmung wird ein Pressling (durch feuchtes Pressen) hergestellt. Da die Pulver-Teilchen in der Aufschlämmung von einem Kontakt mit der Atmosphäre fern gehalten werden, werden eine Wärmebildung und Entzündung verhindert, während die geringe Sauerstoffmenge, die in dem R-Fe-B-Legierungspulver enthalten ist, aufrechterhalten wird.

Das in der JP 10-321451 AA beschriebene Verfahren ist vergleichbar mit dem in der europäischen Patentanmeldung EP 0 753 867 A1 derselben Anmelderin beschriebenen Verfahren. Demzufolge offenbart auch die EP 0 753 867 A1 ein Verfahren zum Herstellen eines R-Fe-B-Seltenerdmetallmagneten, bei welchem ein Magnetpulver vor dem Pressen in Öl gegeben und dann nass gepresst wird.

Aus der DE 39 13 483 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines magnetisch anisotropen Magneten bekannt, welches einen Pulverisierungsschritt von dünnen Bändern oder Schuppen unter Bildung eines magnetischen Pulvers und einen Hitze-Bearbeitungsschritt des Pulvers unter Bildung des resultierenden Magneten mit magnetischer Anisotropie, wobei das magnetische Pulver mit einem Zusatz gemischt wird, der aus wenigstens einer organischen Verbindung aufgebaut ist, umfasst.

Aus der EP 0 991 086 A1 ist ein Verfahren zum Herstellen eines R-Fe-B-Permanentmagneten bekannt, welches die Schritte: Hinzufügen und Mischen von wenigstens einem Schmiermittel mit einem R-Fe-B-Legierungspulver und dann Verdichten in einem Magnetfeld und Sintern umfasst.

Aus der US 3,901,742 A Ist ein Verfahren zum Anfertigen von Sintermetallteilen bekannt, welches die Schritte umfasst: Mischen eines Pulvermetalls mit einem organischen Schmiermittel, Umformen der Mischung zu einer erwünschten Form, Entfernen des Schmiermittels durch Solvent-Extraktion und Sintern des geformten Materials.

Das Nasspressverfahren wird auch allgemein angewendet zur Herstellung von Ferritmagneten. Bei der Herstellung von Ferritmagneten wird zur Herstellung einer Aufschlämmung Wasser verwendet. Bei der Herstellung von R-Fe-B-Legierungsmagneten ist die Verwendung von Wasser jedoch schwierig, weil das R-Fe-B-Legierungspulver mit Wasser reagiert. Dies ist der Grund dafür, warum ein Ölagens, beispielsweise Mineralöl, verwendet wird. Für R-Fe-B-Legierungsmagneten wird häufig ein Mineralöl oder dgl. mit einer verhältnismäßig geringen Flüchtigkeit verwendet, um die Menge des Ölagens, das sich aus der Aufschlämmung verflüchtigt, zu verringern.

Bei dem oben genannten konventionellen Verfahren tritt das folgende Problem auf: nachdem das R-Fe-B-Legierungspulver im aufgeschlämmten Zustand in den Hohlraum einer Presse eingefüllt worden ist, muss das Öl während des Pressens des Pulvers herausgepresst werden. Dadurch wird die Produktivität herabgesetzt.

Es ist bekannt, dass die magnetischen Eigenschaften schlechter werden, wenn die Kohlenstoffmenge in einem R-Fe-B-Sintermagneten steigt. Deshalb ist zur Herstellung eines Seltenerdmetallmagneten mit ausgezeichneten magnetischen Eigenschaften nach dem Sintern ein Entölen bei hoher Temperatur erforderlich, um das für die Herstellung der Aufschlämmung verwendete Ölagens zu verflüchtigen. Bei dem oben genannten konventionellen Verfahren bleibt nach der Herstellung eines Presslings das Ölagens über den gesamten Pressling darin enthalten und darüber hinaus ist die Menge des Ölagens, die in dem Pressling enthalten ist, groß. Es ist daher eine längere Zeit erforderlich für die vollständige Entölung und dadurch nimmt die Produktivität ab.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur sicheren und wirksamen Herstellung eines Seltenerdmetallmagneten unter Verwendung eines Seltenerdmetall-Legierungspulvers mit einer niedrigen Sauerstoff-Konzentration anzugeben.

Zusammenfassung der Erfindung

Das Verfahren zur Herstellung eines R-Fe-B-Seltenerdmetallmagneten gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst die Stufen:

Pressen eines Seltenerdmetall-Legierungspulvers mit einem Sauerstoff-Gehalt von 4000 Gew.-ppm oder weniger durch trockenes Verdichten unter Druck zur

Bildung eines Presslings;

Imprägnieren des Presslings mit einem Öl-Agens an der Oberfläche des Presslings; und

Sintern des Presslings.

Die mittlere Teilchengröße des Seltenerdmetall-Legierungspulvers beträgt vorzugsweise 10 &mgr;m oder weniger.

Das Seltenerdmetall-Legierungspulver wird vorzugsweise in einer Inertgasatmosphäre mit einer Sauerstoff-Konzentration von 5000 Vol.-ppm oder weniger gehalten, bis das Pulver in einen Hohlraum einer Presse zur Herstellung des Presslings eingefüllt worden ist.

Der Dampfdruck des Ölagens beträgt vorzugsweise 8 Pa oder mehr bei einer Temperatur von 20°C. Das Ölagens kann ein flüchtiges Öl sein.

Die Temperatur des Presslings kann mindestens vorübergehend durch Verflüchtigung des Ölagens verringert werden.

Das Ölagens umfasst vorzugsweise ein Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel wie Isoparaffin. Ein gesättigtes Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel ist besonders bevorzugt.

Vor Durchführung der Pressstufe wird dem Seltenerdmetall-Legierungspulver vorzugsweise ein Schmiermittel zugesetzt.

Das Ölagens kann im wesentlichen aus dem Pressling entfernt werden, bevor der Pressling gesintert wird. In diesem Fall wird der Pressling nach der Entfernung des Ölagens vorzugsweise von einem Kontakt mit der Atmosphäre ferngehalten, bis der Pressling gesintert ist.

Die Entfernung des Ölagens wird vorzugsweise unter vermindertem Druck bei einer Temperatur von 100 bis 600°C 0,1 bis 8,0 h lang durchgeführt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird nach Durchführung der Pressstufe die Oberflächentemperatur des Presslings gemessen und die Imprägnierungsstufe wird nur dann durchgeführt, wenn die Oberflächentemperatur unterhalb eines vorgegebenen Wertes liegt. Die Oberflächentemperatur des Presslings wird vorzugsweise mit einem Infrarotthermometer gemessen. Der Pressling, dessen Oberflächentemperatur gleich oder größer ist als der vorgegebene Wert, wird vorzugsweise in einer verschließbaren Sammelbox gelagert.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die Imprägnierungsstufe durchgeführt unter Verwendung eines Imprägnierungsbades, das Öffnungen, durch welche der Pressling eingeführt und herausgenommen wird, und Verschlüsse zum Verschließen der Öffnungen aufweist.

Es kann eine Vielzahl von Imprägnierungsbädern, die mit dem Ölagens gefüllt sind, verwendet werden, sodass eine vorgegebene Anzahl von Presslingen einzeln in die Imprägnierungbäder eingeführt wird, um die Imprägnierungsstufe durchzuführen.

Mindestens ein Imprägnierungsbad ist vorzugsweise mit einer Abschreck- bzw. Kühleinrichtung zum Abkühlen des Ölagens ausgestattet.

Mindestens ein Imprägnierungsbad ist vorzugsweise mit einem Thermometer zur Messung der Temperatur des Ölagens ausgestattet.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird der Pressling nach Durchführung der Imprägnierungsstufe in einer inerten Atmosphäre vor dem Sintern auf eine Sinterplatte gelegt. Alternativ kann der Pressling nach Durchführung der Imprägnierungsstufe in einer inerten Atmosphäre vor dem Sintern in einem Sintergehäuse gelagert werden.

Unter dem hier verwendeten Ausdruck "Ölagens" ist eine hydrophobe Flüssigkeit zu verstehen, die ein Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel, ein Schmiermittel und dgl. umfasst.

Kurze Beschreibung der verschiedenen Ansichten der Zeichnungen

1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer zum Pressen des magnetischen Pulvers zweckmäßig verwendeten Presse;

2 stellt ein Diagramm dar, das ein bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewendetes Imprägnierungsverfahren erläutert;

3 stellt ein Diagramm dar, das die Beziehung zwischen der nach dem Imprägnieren verstrichenen Zeit und der Temperatur des Presslings bei einem Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;

4 stellt ein Diagramm dar, das die Beziehung zwischen der nach der Entnahme eines Presslings aus einer Presse verstrichenen Zeit und der Temperatur des Presslings in einem Vergleichsbeispiel zeigt;

5 stellt ein Diagramm dar, das eine Presse, ein Imprägnierungsbad, ein Sintergehäuse und dgl. erläutert, die bei einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden; und

6 stellt ein Diagramm dar, das eine Presse, ein Imprägnierungsbad, ein Sintergehäuse und dgl. erläutert, die bei noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Nachstehend wird eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines Seltenerdmetallmagneten gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die relevanten Zeichnungen beschrieben.

Zuerst wird eine geschmolzene Legierung (geschmolzene Masse) aus einer R-Fe-B-Legierung hergestellt, die 10 bis 30 Atom% R (mindestens eine Art eines der Seltenerdmetall-Elemente, die Y umfassen), 0,5 bis 28 Atom% B und Fe als Rest zusammen mit darin enthaltenen unvermeidbaren Verunreinigungen enthält. Co und/oder Ni können einen Teil des Fe ersetzen oder C kann einen Teil von B ersetzen. Erfindungsgemäß wird der Sauerstoff-Gehalt vermindert und dadurch wird die Bildung eines Oxids des Seltenerdmetall-Elements R unterdrückt. Daher kann der Gehalt an Seltenerdmetall-Element R auf den erforderlichen Minimalwert herabgesetzt werden. Als Zusammensetzungen für die R-Fe-B-Legierung, die für diese Ausführungsform verwendet wird, stehen solche zur Verfügung, wie sie in den US 4 770 723 A und US 4 792 368 A beschrieben sind.

Die geschmolzene Legierung wird dann abgeschreckt und erstarren gelassen in Form von dünnen Platten (oder Bändern) mit einer Dicke von 0,03 bis 10 mm mit einer Abkühlungsgeschwindigkeit von 102 bis 104 °C/s durch Anwendung eines geeigneten Abschreckungsverfahrens, beispielsweise durch Bandgießen (oder Schmelzspinnen) unter Bildung von gegossenen Stücken (Gussstücke) mit einer solchen Struktur, in der die an R reiche Phase, die Feinteilchen mit einer Größe von 5 &mgr;m oder weniger aufweist, dispergiert ist. Die in einem Gehäuse angeordneten gegossenen Stücke werden in eine Kammer überführt, in die Luft eintreten und austreten kann. Nach dem Evakuierung der Kammer wird H2-Gas unter einem Druck von 0,03 bis 1,0 MPa (Megapascal) in die Kammer eingeführt zur Bildung eines desintegrierten Legierungspulvers. Das desintegrierte Legierungspulver wird dehydriert und dann unter einem Inertgasstrom fein gemahlen.

Die gegossenen Stücke (Gussstücke), die erfindungsgemäß als Magnetmaterial verwendet werden, können in geeigneter Weise herstellt werden durch Abschrecken der geschmolzenen Legierung mit einer spezifischen Zusammensetzung durch Bandgießen unter Verwendung eines Einzelwalzen-Verfahrens oder eines Doppelwalzen-Verfahrens. Die Anwendung des Einzelwalzen-Verfahrens oder des Doppelwalzen-Verfahrens kann festgelegt werden in Abhängigkeit von der Dicke der gegossenen Stücke, die hergestellt werden sollen. Das Doppelwalzen-Verfahren wird vorzugsweise angewendet, wenn dicke gegossene Stücke hergestellt werden sollen, während das Einzelwalzen-Verfahren vorzugsweise angewendet wird, wenn dünne gegossene Stücke hergestellt werden sollen. Das Schleudergießen kann als Abschreckungsverfahren anstelle des Bandgießens angewendet werden. Wenn die Legierung durch Anwendung eines Abschreckungsverfahrens hergestellt wird, wird für die Hauptphase der Legierung eine feine und einheitliche Korngröße erhalten. Deshalb ist die Koerzitivkraft verbessert im Vergleich zu einer Legierung mit der gleichen Zusammensetzung, die durch Blockgießen hergestellt worden ist.

Wenn die Dicke der Gussstücke (flockenförmige Legierung) weniger als 0,03 mm beträgt, ist der Abschreckungseffekt groß. Dadurch kann vermutlich die Kristall-Korngröße übermäßig stark abnehmen. Wenn die Kristall-Korngröße übermäßig klein ist, haben die einzelnen Pulver-Teilchen eine polykristalline Struktur, wenn die Gussstücke pulverisiert werden. Dies führt zu einem Versagen des Ausrichtens der Kristallorientierung und somit zu einer Verschlechterung der magnetischen Eigenschaften. Wenn die Dicke der Gussstücke 10 mm übersteigt, nimmt die Abkühlungsgeschwindigkeit ab, was dazu führt, dass leicht &agr;-Fe auskristallisiert und auch die an Nd reiche Phase ungleichmäßig verteilt ist.

Die Wasserstoff-Behandlung zur Versprödung wird beispielsweise auf die folgende Weise durchgeführt: die Gussstücke, die auf eine vorgegebene Größe zerkleinert worden sind, werden in einen Material-Behälter eingeführt und der Material-Behälter wird in einem verschließbaren Wasserstoffofen angeordnet, der dann verschlossen (versiegelt) wird. Nach einer ausreichenden Evakuierung des Wasserstoffofens wird Wasserstoffgas unter einem Druck von 30 kPa bis 1,0 MPa in den Ofen eingeleitet, sodass die Gussstücke Wasserstoff einschließen können. Da der Wasserstoffeinschluss eine exotherme Reaktion ist, ist um den Ofen herum vorzugsweise ein Kühl-Rohrleitungs-System, in dem Kühlwasser strömt, vorgesehen, um zu verhindern, dass die Temperatur in dem Ofen ansteigt. Die Gussstücke zerfallen spontan durch den Wasserstoffeinschluss, wodurch sie versprödet werden (oder teilweise pulverisiert werden).

Die Legierung, die dem Wasserstoffeinschluss-Verfahren unterworfen worden ist, wird abgekühlt und durch Erhitzen unter Vakuum dehydriert. Die dehydrierten Legierungspulver-Teilchen weisen Mikrorisse auf. Diese Teilchen können innerhalb eines kurzen Zeitraums während des anschließenden Mahlens in einer Kugelmühle, einer Strahlmühle oder dgl. fein gemahlen werden. Auf diese Weise kann ein Legierungspulver mit einer vorgegebenen Korngrößenvariation (Teilchengrößenverteilung) hergestellt werden. Eine bevorzugte Ausführungsform der Wasserstoffversprödung ist in der JP 18366 AA beschrieben.

Das obige Feinmahlen wird vorzugsweise mit einer Strahlmühle unter Verwendung eines Inertgases (z.B. N2, Ar und dgl.) durchgeführt. Alternativ kann es auch mit einer Kugelmühle oder einer Reibmühle unter Verwendung eines organischen Lösungsmittels (z.B. Benzol, Toluol und dgl.) durchgeführt werden.

Während des oben genannten Mahlens wird die Sauerstoff-Konzentration eines Atmosphärengases vorzugsweise auf einen niedrigen Wert (z.B. 5000 Vol.-ppm oder weniger) eingestellt, sodass die in dem Pulver enthaltene Sauerstoffmenge klein gehalten wird.

Vorzugsweise wird dem Werkstoff-Legierungspulver (Material-Legierungspulver) ein flüssiges Schmiermittel oder ein Bindemittel, das einen Fettsäureester und dgl. enthält, als Hauptkomponente zugesetzt. Die zugegebe Menge beträgt beispielsweise 0,15 bis 5,0 Massenprozent. Zu Beispielen für den Fettsäureester gehören Methylcaproat, Methylcaprylat und Methyllaurat. Es ist wichtig, dass das Schmiermittel sich in einem anschließenden Verfahren verflüchtigen sollte und entfernt wird. Wenn das Schmiermittel selbst ein Feststoff ist, der mit dem Legierungspulver nicht leicht gleichförmig gemischt werden kann, kann das Schmiermittel mit einem Lösungsmittel verdünnt werden. Als ein derartiges Lösungsmittel kann ein Petroleum-Lösungsmittel wie Isoparaffin, ein Naphthen-Lösungsmittel und dgl. verwendet werden. Das Schmiermittel kann zu einem beliebigen Zeitpunkt zugesetzt werden, der vor, während oder nach dem Mahlen liegen kann. Das flüssige Schmiermittel bewirkt, dass die Pulverteilchen gegen Oxidation geschützt werden durch Abdecken der Oberflächen der Teilchen. Außerdem hat das flüssige Schmiermittel die Funktion, die Dichte eines Presslings während des Pressens zu vereinheitlichen und somit eine Orientierungsstörung zu unterdrücken.

Anschließend werden die magnetische Ausrichtung und das Pressen (Verdichten) mit einer Presse durchgeführt, wie in 1 dargestellt. Eine Presse 10 in der 1 umfasst eine Kokille 1 mit einem durchgehenden Loch und Stempel 2 und 3 zum Blockieren des durchgehenden Loches der Kokille 1 von unten und von oben. Ein Werkstoffpulver 4 wird in einen Hohlraum eingefüllt, der durch die Kokille 1 und den unteren Stempel 2 begrenzt ist, und durch Verkleinern des Zwischenraums zwischen dem unteren Stempel 2 und dem oberen Stempel 3 gepresst bzw. verdichtet (Pressvorgang). Die Presse 10 in der 1 umfasst auch Spulen 5 und 7 zur Erzeugung eines ausrichtenden (orientierenden) Magnetfeldes.

Die Füllungsdichte des Pulvers 4 wird so eingestellt, dass sie innerhalb eines Bereiches liegt, in dem die magnetische Ausrichtung des Pulvers durchgeführt werden kann und nach der Entfernung des Magnetfeldes die Ausrichtung des magnetischen Pulvers weniger leicht gestört wird. Bei dieser Ausführungsform liegt die Füllungsdichte vorzugsweise z.B. in dem Bereich von 30 bis 40 % der wahren Dichte.

Nach dem Einfüllen des Pulvers wird ein Magnetfeld an den mit dem Pulver 4 gefüllten Hohlraum angelegt, um das Pulver 4 magnetisch auszurichten. Dies ist nicht nur wirksam beim Pressen in Gegenwart eines parallelen Magnetfeldes, bei dem die Richtung des Magnetfeldes mit der Pressrichtung zusammenfällt, sondern auch beim Pressen in Gegenwart eines vertikalen Magnetfeldes, bei dem die Richtung des Magnetfeldes vertikal zu der Pressrichtung verläuft. Die Dichte des Presslings wird so eingestellt, dass sie innerhalb des Bereiches von 3,6 bis 4,8 g/cm3 liegt, sodass der Pressling für die nachfolgende Imprägnierungsstufe eine ausreichende Festigkeit aufweist.

Nach der Entnahme aus der Presse 10 in der 1 wird der Pressling sofort mit einem Ölagens, beispielsweise einem organischen Lösungsmittel, imprägniert. Die 2 erläutert ein Imprägnierungsverfahren. Bei dieser Ausführungsform wird ein Lösungsmittel aus einem gesättigten Kohlenwasserstoff wie Isoparaffin als Lösungsmittel verwendet, mit dem ein Pressling 20 imprägniert wird. Ein organisches Lösungsmittel 21 wird wie in 2 dargestellt in ein Bad 22 eingefüllt, sodass der Pressling 20 in dem Bad 22 in das organische Lösungsmittel 21 eingetaucht werden kann. Der Pressling 20 wird von der Oberfläche des Presslings 20 (d.h. von der Oberfläche, welche die Gestalt des Presslings 20 begrenzt) her mit dem organischen Lösungsmittel 21 imprägniert oder in dieses eingetaucht und auf diese Weise mit dem organischen Lösungsmittel im wesentlichen bedeckt. Dadurch wird verhindert, dass der Pressling 20 mit dem Sauerstoff in der Atmosphäre in direkten Kontakt kommt. Deshalb ist die Möglichkeit der Wärmebildung/Entzündung des Presslings 20 innerhalb eines kurzen Zeitraums stark vermindert, selbst wenn der Pressling 20 in der Atmosphäre belassen wird.

Bei diesem Imprägnierungsverfahren ist es nicht erforderlich, die Oberflächen aller Pulverteilchen des Presslings mit dem Lösungsmittel zu bedecken. Selbst wenn nur ein dünner Oberflächenbereich des Presslings mit dem Lösungsmittel imprägniert wird, kann die Reaktion des Presslings mit dem Sauerstoff in der Atmosphäre verhindert werden. Der Lösungsmittel-Überzug über den Pulverteilchen innerhalb des Oberflächenbereiches des Presslings kann eine ausreichende Sperre gegen Oxidation darstellen. Außerdem ist es nicht erforderlich, die Hohlräume oder Poren in dem Pressling mit dem Lösungsmittel zu füllen.

Eine halbe Sekunde oder länger reicht aus für die Zeitspanne (Eintauchzeit), während der der Pressling 20 in das organische Lösungsmittel 21 eingetaucht oder damit imprägniert wird. Wenn die Eintauchzeit länger ist, ist die Menge des in dem Pressling enthaltenen organischen Lösungsmittels größer. Dies führt jedoch zu keinerlei Problemen, beispielsweise zum Kollabieren des Presslings. Deshalb kann der Pressling in dem organischen Lösungsmittel eingetaucht gehalten werden oder das Imprägnierungsverfahren kann mehrfach wiederholt werden, bis mit dem Sinterverfahren begonnen wird.

Als organisches Lösungsmittel, das zum Imprägnieren verwendet wird, kann das gleiche Material wie das flüssige Schmiermittel, das dem Pulver zur Verbesserung der Formbarkeit und des Grades der magnetischen Ausrichtung zugesetzt wird, verwendet werden. Das organische Lösungsmittel muss die Funktion erfüllen, die Oberflächen-Oxidation zu verhindern. In dieser Hinsicht sind als organische Lösungsmittel besonders bevorzugt Petroleum-Lösungsmittel wie Isoparaffin, Napthen-Lösungsmittel, Fettsäureester, z. B. Methylcaproat, Methylcaprylat und Methyllaurat, höhere Alkohole, höhere Fettsäuren und dgl.

Das für die Imprägnierungsstufe verwendete organische Lösungsmittel ist nicht beschränkt auf gesättigte Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel, sondern es können auch ungesättigte Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel, hergestellt aus &agr;-Pinen, Cyclobuten, Cyclohexen, Diethylbenzol und dgl., verwendet werden. Ungesättigte Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel können jedoch möglicherweise mit den Pulverteilchen reagieren, die in einem Zustand vorliegen, in dem ihre aktiven Oberflächen nach dem Mahlverfahren freiliegen. Es ist deshalb bevorzugt, gesättigte Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel zu verwenden.

Nach dem Imprägnieren wird der Pressling 20 bekannten Herstellungsverfahren unterworfen, die umfassen das Vorerwärmen (Entfernen von Öl), das Sintern und das Altern, sodass schließlich ein Permanentmagnet-Produkt erhalten wird. Der in dem Ölagens enthaltene Kohlenstoff (C) verschlechtert die magnetischen Eigenschaften des resultierende Seltenerdmetallmagneten. Deshalb wird als Ölagens, mit dem der Pressling 20 imprägniert wird, ein solches ausgewählt, das während des Vorerwärmens und/oder Sinterns leicht von dem Pressling entfernt werden kann. Das Ölagens wird dadurch daran gehindert, die magnetischen Eigenschaften des Sintermagneten in nachteiliger Weise zu beeinflussen. Vorzugsweise weist das Ölagens bei einer Temperatur von 20°C einen Dampfdruck von 8 Pa oder mehr auf. Nach der Verflüchtigung des Ölagens während des Vorerwärmens und dgl., muss der Pressling in eine Umgebung mit einer niedrigen Sauerstoff-Konzentration gebracht werden, ohne mit der Atmosphäre in Kontakt gebracht zu werden. Zu diesem Zweck werden Öfen zum Vorerwärmen und Sintern vorzugsweise direkt so miteinander gekoppelt, dass der Pressling zwischen den Öfen ohne direkten Kontakt mit der Atmosphäre transportiert werden kann. Ein kontinuierlicher Ofen ist vorteilhaft.

Durch Verwendung des vorstehend beschriebenen organischen Lösungsmittels ist es nicht mehr erforderlich, Wasserstoffgas und dgl. während des Vorerwärmens zu verwenden, da der in dem organischen Lösungsmittel enthaltene Kohlenstoff leicht entfernt wird. Dadurch ist es möglich, das Ölentfernungsverfahren innerhalb einer kürzeren Zeitspanne zu vervollständigen, verglichen mit dem Fall der Verwendung von Mineralöl, und dadurch wird die Produktivität verbessert. Vorzugsweise wird das Entfernen des Ölagens unter vermindertem Druck bei einer Temperatur von 100 bis 600°C 0,1 bis 8,0 h lang durchgeführt.

Bei dieser Ausführungsform wurde die Werkstoff-Legierung hergestellt durch Bandgießen, wie in der US 5 383 978 A beschrieben. Alternativ können auch andere Verfahren (beispielsweise das Blockgießen, die Direktreduktion, das Zerstäuben und das Schleudergießen) angewendet werden.

Eine andere Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines Seltenerdmetallmagneten gemäß der vorliegenden Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die 5 beschrieben.

Die 5 erläutert eine Presse 10, ein Imprägnierungsbad 42, ein Sintergehäuse 58 und dgl. Bei dieser Ausführungsform wird ein mittels der Presse 10 hergestellter Pressling 20 in einen Temperaturmessabschnitt 30 transportiert, in dem mit einem Infrarotthermometer 32 die Oberflächentemperatur des Presslings 20 nach dem Pressen gemessen wird. Mit dem Infrarotthermometer 32 kann die Temperatur des Presslings 20 schnell und leicht gemessen werden, ohne dass ein direkter Kontakt mit dem Pressling 20 erforderlich ist.

Wenn die Oberflächentemperatur des mit dem Thermometer 32 gemessenen Presslings 20 gleich oder höher ist als ein vorgegebener Wert (beispielsweise 40 oder 45°C), wird der Pressling 20 in eine Sammelbox 36 mit einer Sortier-Einrichtung 34 (beispielsweise einem Roboterarm) geworfen, ohne mit dem Ölagens imprägniert zu werden. Die Sammelbox 36 besteht vorzugsweise aus einem verschlossenen Behälter, der geöffnet werden kann, und ist vorzugsweise in der Nähe des Transportweges des Presslings 20 angeordnet. Bei diesem Aufbau kann ein weggeworfener Pressling 20', der sich entzündet, im Innern der Sammelbox 36 eingeschlossen und gegenüber der umgebenden Atmosphäre (Sauerstoff und Wasserdampf) blockiert werden, wodurch die Entzündung gelöscht werden kann. Um das Löschen der Entzündung zu erleichtern, kann die Sammelbox 36 mit einem Inertgas wie Stickstoffgas gefüllt werden.

Wenn die gemessene Oberflächentemperatur des Presslings 20 unterhalb des vorgegebenen Wertes liegt, wird der Pressling 20 in einen Imprägnierungsabschnitt 40 transportiert, der das Imprägnierungsbad 42 umfasst, das mit einem Ölagens 41 gefüllt ist. Das Imprägnierungsbad 42 weist Öffnungen 42a auf, die mit Verschlüssen 44 an beiden Enden seiner oberen Oberfläche verschließbar sind. Bei diesem Aufbau können die Presslinge 20 in das Imprägnierungsbad 42 gelangen und daraus entnommen werden und dennoch kann das Imprägnierungsbad 42 im wesentlichen verschlossen sein. Eine Kühleinrichtung 48 ist im Innern des Imprägnierungsbades 42 vorgesehen zum Kühlen des Ölagens 41. Die Kühleinrichtung 48 wird so eingestellt, dass die Temperatur des Ölagens 41 daran gehindert wird, auf einen Wert anzusteigen, bei dem die Gefahr einer Entzündung hoch ist. Der Innenraum des Imprägnierungsbades 42 kann unter eine inerte Atmosphäre gesetzt werden, sodass die Arbeit sicherer durchgeführt werden kann.

Der in den Imprägnierungsabschnitt 40 transportierte Pressling 20 wird in das Ölagens 41 eingetaucht, während er auf einem nach unten laufenden Band 46a liegt, das sich von der Öffnung 42a an einem Ende des Imprägnierungsbades 42 in das Innere des Bades 42 hinein erstreckt. Der eingetauchte Pressling 20 wird in dem Ölagens 41 bewegt, während er auf einem Transportband 46b liegt. Während dieser Bewegung wird der Pressling 20 mit dem Ölagens 41 an seiner Oberfläche imprägniert. Dann wird der Pressling 20 aus dem Ölagens 41 heraus bewegt, während er auf einem nach oben laufenden Band 46c liegt, das sich vom Innern des Bades 42 bis zu der Öffnung 42a am anderen Ende erstreckt.

In dem vorstehenden Imprägnierungsverfahren werden die Presslinge 20, die eine Temperatur von etwa 40°C haben, nacheinander in das Ölagens 41 in dem Imprägnierungsbad 42 eingetaucht. Dadurch wird die Temperatur des Ölagens 41 allmählich erhöht und dadurch kann ein Teil des Ölagens 41 möglicherweise verdampfen. Um zu verhindern, dass verdampftes Ölagens 41 aus dem Bad nach außen entweicht, können die Öffnungen 42a des Imprägnierungsbades 42 mit den Verschlüssen 44 verschlossen werden. Wenn das Ölagens 41 als Folge des Temperaturanstiegs entzündet würde, könnten außerdem die Flammen innerhalb des Bades 42 begrenzt werden durch Verschließen der Öffnungen 42a mit den Verschlüssen 44. Dadurch wird die Sicherheit erhöht. Wenn im Innern des Imprägnierungsbades 42 eine Inertgasatmosphäre erzeugt wird, kann die Entzündung des Presslings 20 wirksamer unterdrückt werden.

Darüber hinaus kann durch geeignetes Betreiben der Kühleinrichtung 48 die Temperatur des Ölagens 41 bei einem vorgegebenen Wert gehalten werden (beispielsweise etwa Raumtemperatur), selbst wenn sie wegen der Temperatur der Presslinge 20 ansteigt. Ein Thermomer kann im Innern des Imprägnierungsbades 42 vorgesehen sein, um die Temperatur des Ölagens 41 zu überwachen. Der Betrieb der Kühleinrichtung 48 kann automatisch gesteuert werden auf der Basis der mit dem Thermometer gemessenen Temperatur des Ölagens 41.

Nach dem Imprägnierungsverfahren wird der mit dem Ölagens 41 imprägnierte Pressling 20 in einen Sintervorbereitungs-Abschnitt 50 transportiert zur Vorbereitung des Sinterns des Presslings 20. Der Sintervorbereitungs-Abschnitt 50 ist vorzugsweise im Innern eines Hohlraums angeordnet, der mit einer Trennwand 52 gegenüber der äußeren Atmosphäre im wesentlichen blockiert ist. In dem Sintervorbereitungs-Abschnitt 50 werden die Presslinge 20 auf einer Sinterplatte 56 in einer gewünschten Anordnung mittels einer Plazierungs-Einrichtung 54 (beispielsweise einem Roboterarm) angeordnet. Die Sinterplatte 56 mit einer vorgegebenen Anzahl von Presslingen 20, die darauf liegen, wird dann in dem Sintergehäuse 58 aufbewahrt.

In dem Sintervorbereitungsverfahren wird ein Inertgas wie beispielsweise Argon in den von der Trennwand 52 umgebenen Hohlraum durch eine Öffnung 52a eingeleitet. Durch Durchführung des oben genannten Arbeitsganges der Plazierung der Presslinge 20 auf der Sinterplatte 56 und anschließende Lagerung in dem Sintergehäuse 58 in der Inertgasatmosphäre werden die Presslinge 20 daran gehindert, oxidiert zu werden.

Bei dieser Ausführungsform wird somit ein sich entzündender Pressling oder ein Pressling, der unmittelbar vor der Entzündung steht, daran gehindert, in das Imprägnierungsbad eingetaucht zu werden. Dadurch wird verhindert, dass das Ölagens in dem Imprägnierungsbad übermäßig stark erhitzt wird, und dadurch wird verhindert, dass das Ölagens entzündet wird. Im Falle des Pressens eines Seltenerdmetall-Legierungspulvers mit einer niedrigen Sauerstoff-Konzentration ist die Möglichkeit der Wärmebildung/Entzündung am höchsten, wenn der resultierende Pressling aus dem Hohlraum der Kokille der Presse ausgestoßen wird. Bei dieser Ausführungsform wird die Entzündung des Ölagens zuverlässig verhindert und dadurch kann das Imprägnierungsverfahren sicher durchgeführt werden.

Noch eine weitere Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines Seltenerdmetallmagneten gemäß der vorliegenden Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die 6 beschrieben. Bei dieser Ausführungsform wird wie in der vorhergehenden Ausführungsform, wie sie in 5 dargestellt ist, dann, wenn die mit dem Infrarotthermometer 32 gemessene Oberflächentemperatur des Presslings 20 gleich oder höher ist als ein vorgegebener Wert (beispielsweise 50°C), der Pressling 20 in die Sammelbox 36 geworfen, ohne mit einem Ölagens 61 imprägniert zu werden. Wenn die gemessene Oberflächentemperatur unterhalb des vorgegebenen Wertes liegt, wird der Pressling 20 in die Imprägnierungsstufe mit dem Ölagens 61 eingeführt. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der in 5 dargestellten Ausführungsform dadurch, dass ein Imprägnierungsabschnitt 60 eine Vielzahl von Imprägnierungsbädern (-behältern) 62 umfasst.

Der Pressling 20 wird in die Sammelbox 36 geworfen oder in den Imprägnierungsabschnitt 60 mit einer Sortier/Einführ-Einrichtung 70, die aus einem Roboterarm und dgl. besteht, transportiert. Die Sortierungs/Einführungs-Einrichtung 70 dient dazu, den Pressling 20 nur dann in das Ölagens 61 einzutauchen, das in eines der Imprägnierungsbäder 62 eingefüllt worden ist, wenn die mit dem Thermometer 32 gemessene Oberflächentemperatur des Presslings 20 unterhalb eines festgelegten Wertes liegt.

Die Mehrzahl der Imprägnierungsbäder 62 werden auf einem rotierenden Förderband 66 transportiert, das in einer etwa horizontalen Ebene zirkuliert. Für jedes der Imprägnierungsbäder 62 ist ein Verschluss 64 vorgesehen. Das Imprägnierungsbad 62 nimmt den heruntergefallenen oder hineingelegten Pressling 20 durch eine Öffnung 62a bei offenem Verschluss 64 auf. In dem in der 6 erläuterten Beispiel nimmt ein Imprägnierungsbad 62 einen Pressling auf. Alternativ kann ein Imprägnierungsbad 62 eine Vielzahl von Presslingen aufnehmen. Jedes der Imprägnierungsbäder 62, das den Pressling im Innern enthält, wird auf der Fördereinrichtung 66 bei geschlossenem Verschluss 64 transportiert. Während des Transports wird der Pressling 20 mit dem Ölagens 61 imprägniert. Nach dem Imprägnieren wird der Verschluss 64 geöffnet und der Pressling wird durch die Öffnung 62a aus dem Imprägnierungsbad 62 herausgenommen und auf die Sinterplatte 56 gelegt. Dieser Arbeitsgang wird durchgeführt mit einer Wegnahme/Plazierungs-Einrichtung 62, die einen Roboterarm umfasst, wie er beispielsweise in der 6 dargestellt ist. Die Sinterplatte 56 mit den darauf liegenden Presslingen 20 wird dann in dem Sintergehäuse 58 aufbewahrt, das betriebsfertig ist für ein bekanntes Sinterverfahren.

Bei dieser Ausführungsform ist es möglich, die Öffnung 62a mit dem Verschluss 64 jederzeit geschlossen zu halten mit Ausnahme der Zeit, wenn der Pressling 20 hineingelegt und herausgenommen wird. Deshalb wird der verdampfte Teil des Ölagens weniger leicht aus dem Imprägnierungsbad 62 freigesetzt. Darüber hinaus können dann, wenn das Ölagens in dem Imprägnierungsbad 62 sich entzünden würde, die Flammen leicht auf den Raum innerhalb des Bades 62 begrenzt werden. Außerdem werden bei dieser Ausführungsform die Presslinge 20 in einer Vielzahl von Imprägnierungsbädern 62 einer vergleichweise geringen Größe getrennt imprägniert. Deshalb sind dann, wenn das Ölagens sich in einem der vielen Imprägnierungsbäder 62 entzünden würde, die anderen Imprägnierungsbäder 62 frei von dem Einfluss der Entzündung. Dadurch wird die Sicherheit weiter erhöht. Um eine Kontrolle der Temperatur des Ölagens innerhalb eines Sicherheitsbereiches zu gewährleisten, ist jedes der Imprägnierungsbäder 62 vorzugsweise mit einer Kühleinrichtung (nicht dargestellt) ausgestattet.

Bei den oben genannten Ausführungsformen wird eine Vielzahl von Presslingen 20 in das vergleichsweise große Sintergehäuse 58 eingeführt. Die Erfindung ist auf diesen Aufbau nicht beschränkt. So können beispielsweise die Presslinge 20 in einer kleineren boxenförmigen Sinterpackung gelagert werden und ein Stapel solcher Sinterpackungen kann in einen Sinterofen transportiert werden. Alternativ kann die Sinterplatte 56 mit den darauf liegenden Presslingen 20 in einen Sinterofen transportiert werden, ohne speziell verschlossen zu werden. In jedem Fall wird das Verfahren zum Anordnen der Presslinge auf der Sinterplatte 56 vorzugsweise in einer Inertgasatmosphäre durchgeführt.

Beispiel

Zuerst wurde eine geschmolzene Legierung mit der Zusammensetzung 30 Massenprozent Nd+Pr, 1,0 Massenprozent Dy, 1,0 Massenprozent B, 0,1 Massenprozent AI und Rest Fe in einem Hochfrequenz-Schmelztiegel hergestellt. Die geschmolzene Legierung wurde dann mit einer Bandgieß-Einrichtung vom Walzen-Typ gekühlt zur Herstellung von Gussstücken in Form von dünnen Platten (flockenförmige Legierung) mit einer Dicke von 0,3 bis 0,5 mm. Die Konzentration des in der flockenförmigen Legierung enthaltenen Sauerstoffs betrug 150 Gew.-ppm.

Die in ein Gehäuse eingeführte flockenförmige Legierung wurde dann in einen Wasserstoffofen eingeführt. Nach dem Evakuieren des Ofens wurde Wasserstoffgas 2 h lang in den Ofen eingeleitet, um eine Wasserstoffversprödung zu bewirken. Der Wasserstoffpartialdruck in dem Ofen wurde auf 200 kPa eingestellt. Nachdem die Flocken durch den Wasserstoffeinschluss spontan zerfallen (desintegriert) waren, wurde der Ofen unter Erhitzen evakuiert, um die Dehydrierung durchzuführen. Dann wurde Argongas in den Ofen eingeleitet und der Ofen wurde auf Raumtemperatur abgekühlt. Die Legierung wurde aus dem Wasserstoffofen entnommen, wenn die Temperatur der Legierung auf 20°C gefallen war. In diesem Zustand betrug der Sauerstoff-Gehalt der Legierung 1000 Gew.-ppm.

Die resultierende Legierung wurde mit einer Strahlmühle gemahlen, die so eingestellt wurde, dass die Sauerstoff-Konzentration in einer Mahlkammer derselben 0,5 Vol.-% (5000 Vol-ppm) oder weniger betrug, zur Herstellung eines Pulvers mit einer mittleren Teilchengröße von 4,4 &mgr;m (Material 1) und eines Pulvers mit einer mittleren Teilchengröße von 4,0 &mgr;m (Material 2). Auf diese Weise wurden durch Mahlen der Legierung in einer Atmosphäre mit einer kontrollierten niedrigen Sauerstoff-Konzentration die Oberflächen der resultierenden gemahlenen Pulverteilchen erfolgreich daran gehindert, oxidiert zu werden. Die Sauerstoff-Konzentrationen, die in dem Material 1 und in dem Material 2 enthalten waren, betrugen jeweils etwa 3000 Gew.-ppm bzw. etwa 2000 Gew.-ppm. Das heißt, die Konzentration des darin enthaltenen Sauerstoffs betrug in beiden Fällen 3000 Gew.-ppm oder weniger. Es sei darauf hingewiesen, dass unter dem hier verwendeten Ausdruck "mittlere Teilchengröße" der mittlere Durchmesser der Masse zu verstehen ist.

Danach wurden 0,4 Massenprozent eines flüssigen Schmiermittels zu dem oben genannten fein gemahlenen Pulver (Material 1 und Material 2) mit einem Schüttelmischer zugegeben. Als Schmiermittel wurde ein solches verwendet, das als Hauptbestandteil Methylcaproat enthielt.

Das oben genannte Pulver wurde dann durch trockenes Pressen mit der in 1 dargestellten Vorrichtung gepresst (verdichtet) zur Herstellung eines Presslings. Der hier verwendete "trockene" Typ ist allgemein definiert als ein solcher, der den Fall wie in diesem Beispiel umfasst, bei dem das Pulver eine vergleichsweise geringe Menge an Schmiermittel (Ölagens) enthält, so lange ein Verfahren zum Auspressen eines Ölagens nicht erforderlich ist.

Aus dem Material 1 wurden zwei Presslinge hergestellt und ein Pressling wurde aus dem Material 2 hergestellt. Bei allen diesen Presslingen betrug die Größe 30 mm × 50 mm × 30 mm und die Dichte betrug 4,3 bis 4,4 g/cm3.

Dann wurden die Presslinge mit einem Ölagens an ihrer Oberfläche imprägniert. Als Ölagens wurde Isoparaffin verwendet. Die Presslinge wurden 2 s lang in das Ölagens vollständig eingetaucht.

Jeder Pressling, der aus dem Ölagens herausgenommen worden war, wurde bei Raumtemperatur an der Atmosphäre liegen gelassen und dann wurde die Temperatur des Presslings bestimmt. Es entsteht Wärme, wenn ein Seltenerdmetallelement in dem Pressling oxidiert wird. Durch Messung der Temperatur des Presslings kann daher das Fortschreiten der Oxidation beurteilt werden.

Die 3 stellt ein Diagramm dar, das die Beziehung zwischen der Einwirkungszeit der Atmosphäre und der Temperatur des Presslings zeigt. Die Atmosphärentemperatur war Raumtemperatur (25°C) und der Feuchtigkeitsgehalt betrug 40 %. Wie aus der 3 ersichtlich, betrug die Temperatur des Presslings 40°C oder weniger unmittelbar nach dem Imprägnieren und sie war noch unter 50°C nach dem Verstreichen von 600 s. Der Temperaturanstieg des Presslings wurde nach dem Verstreichen von etwa 2000 s abgestoppt. Die Maximal-Temperatur des Presslings betrug nur etwa 70°C. Dies bedeutet, dass der Pressling nicht entzündet worden wäre, wenn er für einen langen Zeitraum in der Atmosphäre liegen gelassen worden wäre.

Es wurde außerdem gefunden, dass die Temperatur des Presslings vorübergehend abnahm (für etwa 2 bis 3 min) nach dem Imprägnieren. Dies ist darauf zurückzuführen, dass der Pressling durch die Verdampfungswärme des aus dem Pressling verdampften Ölagens abgekühlt wurde. Als Ölagens kann ein flüchtiges Öl verwendet werden.

Danach wurde der Pressling, dessen Oberfläche mit dem Ölagens bedeckt war, einer 2-stündigen Vorerwärmung auf 250°C und einer 6-stündigen Sinterung bei 1040°C unterworfen.

Die so hergestellt Sintermagnete wurden anhand verschiedener magnetischer Eigenschaften bewertet. Als Ergebnis wurde gefunden, dass bei einem Sintermagneten, der aus dem Material 1 hergestellt worden war, der Sauerstoff-Gehalt 3100 Gew.-ppm betrug, die Rest-Magnetflussdichte Br 1,41 T betrug, das maximale magnetische Energie-Produkt (BH)max 380 kJ/m betrug und die Koerzitivkraft Hcj 1000 kA/m betrug. Bei einem Sintermagneten, der aus dem Material 2 hergestellt worden war, betrug der Sauerstoff-Gehalt 2200 Gew.-ppm, die Rest-Magnetflussdichte Br betrug 1,43 T, das maximale magnetische Energie-Produkt (BH)max betrug 397 kJ/m und die Koerzitivkraft Hcj betrug 1000 kA/m.

Beim Vergleich der aus dem Material 1 und dem Material 2 hergestellten Sintermagneten wurde gefunden, dass die magnetischen Eigenschaften durch Verringerung des Sauerstoff-Gehalts besser werden.

Als Verfahren zum Imprägnieren des Presslings mit einem Ölagens kann das Aufsprühen, das Aufbrüsten (Aufwalzen) oder dgl. angewendet werden anstelle des in diesem Beispiel verwendeten Verfahrens. In einem solchen Fall kann ebenfalls im wesentlichen der gleiche Effekt erhalten werden.

Die Zusammensetzung des Materials des erfindungsgemäß verwendeten Seltenerdmetallmagneten ist nicht auf die in diesem Beispiel angegebene beschränkt. Die vorliegende Erfindung ist allgemein anwendbar auf ein Seltenerdmetall-Legierungspulver, das eine niedrige Sauerstoff-Konzentration aufweist, bei dem die Gefahr einer Wärmebildung/Entzündung als Folge einer Oxidation derselben in der Atmosphäre besteht.

Vergleichsbeispiele Als Vergleichsbeispiel wurden Presslinge wie in dem obigen Beispiel aus dem Material 1 und dem Material 2 hergestellt. Die 4 stellt ein Diagramm dar, das die Beziehung zwischen der Einwirkungszeit der Atmosphäre und der Temperatur des Presslings für die Vergleichsproben 1 und 2 zeigt, die jeweils aus dem Material 1 bzw. dem Material 2 hergestellt wurden.

In dem Vergleichsbeispiel wurden die Presslinge nicht mit einem Ölagens imprägniert. In dem Vergleichsbeispiel 1 stieg die Temperatur des Presslings, wie in dem Diagramm der 4 dargestellt, kontinuierlich an ab dem Zeitpunkt unmittelbar nach dem Pressen und sie erreichte vor dem Verstreichen von 600 s 90°C, sodass die Gefahr einer Entzündung bestand. Die durch die Oxidation entstehende Wärme erleichtert die Oxidation der umgebenden Pulverteilchen. Wenn daher eine Oxidation einmal begonnen hat, steigt die Temperatur des Presslings scharf an, was zu einer signifikanten Erhöhung der Gefahr einer Entzündung führt. Ein Pressling in einem solchen Zustand wird sich allmählich oxidieren gelassen, wobei sich Wärme im Innern ansammelt, selbst wenn er in einem Gehäuse gelagert wird, dessen Inneres eine Atmosphäre mit einer vergleichsweise niedrigen Sauerstoff-Konzentration aufweist. Es besteht daher bei dem Pressling die Gefahr einer abrupten Wärmebildung, die zu einer Entzündung führt.

In dem Vergleichsbeispiel 2, das eine Sauerstoff-Konzentration von etwa 2000 Gew.-ppm oder weniger aufwies, entzündete sich der Pressling in der Atmosphäre etwa 2 min nach der Herausnahme aus der Presse.

Erfindungsgemäß kann somit die Gefahr einer Wärmebildung/Entzündung vermieden werden, während der Sauerstoffgehalt des Werkstoff-Pulvers vermindert ist. Dadurch ist es möglich, die Menge an Hauptphase des Seltenerdmetallmagneten gefahrlos zu erhöhen und auf diese Weise in der Praxis die magnetischen Eigenschaften des Magneten zu verbessern.

Die Erfindung wurde zwar vorstehend anhand einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben, es ist jedoch für den Fachmann auf diesem Gebiet klar, dass die beschriebene Erfindung auf vielfältige Weise modifiziert werden kann und in vielen anderen Ausführungsformen als den spezifisch hier angegebenen und beschriebenen vorliegen kann. Die nachfolgenden Patentansprüche umfassen daher alle Modifikationen der Erfindung, die innerhalb des Rahmens der Erfindung liegen.


Anspruch[de]
Verfahren zur Herstellung eines R-Fe-B-Seltenerdmetallmagneten, das die Stufen umfasst:

Pressen eines Seltenerdmetall-Legierungspulvers mit einem Sauerstoffgehalt von 4000 Gew.-ppm oder weniger durch trockenes Verdichten unter Druck zur Bildung eines Presslings;

Imprägnieren des Presslings mit einem Öl-Agens an der Oberfläche des Presslings; und

Sintern des Presslings.
Verfahren nach Anspruch 1, worin die mittlere Teilchengröße des Seltenerdmetall-Legierungspulvers 10 &mgr;m oder weniger beträgt. Verfahren nach Anspruch 1, worin das Seltenerdmetall-Legierungspulver in einer Inertgasatmosphäre mit einer Sauerstoff-Konzentration von 5000 Vol.-ppm oder weniger gehalten wird, bis das Pulver in den Hohlraum einer Presse zur Herstellung des Presslings eingefüllt ist. Verfahren nach Anspruch 1, worin der Dampfdruck des Ölagens bei einer Temperatur von 20°C 8 Pa oder mehr beträgt. Verfahren nach Anspruch 4, worin die Temperatur des Presslings durch Verflüchtigung des Ölagens mindestens vorübergehend herabgesetzt wird. Verfahren nach Anspruch 1, worin das Ölagens ein Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel umfasst. Verfahren nach Anspruch 6, worin das Ölagens ein gesättigtes Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel umfasst. Verfahren nach Anspruch 1, worin dem Seltenerdmetall-Legierungspulver vor Durchführung der Pressstufe ein Schmiermittel zugesetzt wird. Verfahren nach Anspruch 1, worin das Ölagens im wesentlichen aus dem Pressling entfernt wird, bevor der Pressling gesintert wird, und worin nach der Entfernung des Ölagens der Pressling von der Atmosphäre ferngehalten wird, bis der Pressling gesintert ist. Verfahren nach Anspruch 9, worin die Entfernung des Ölagens 0,1 bis 8,0 h lang bei einer Temperatur von 100 bis 600°C unter vermindertem Druck durchgeführt wird. Verfahren nach Anspruch 1, worin nach der Pressstufe die Oberflächentemperatur des Presslings gemessen wird und die Imprägnierungsstufe nur durchgeführt wird, wenn die Oberflächentemperatur unterhalb eines vorgegebenen Wertes liegt. Verfahren nach Anspruch 11, worin die Oberflächentemperatur des Presslings mit einem Infrarot-Thermometer gemessen wird. Verfahren nach Anspruch 11, worin der Pressling in einer verschliessbaren Sammelbox gelagert wird, wenn die Oberflächentemperatur des Presslings gleich oder höher ist als der vorgegebene Wert. Verfahren nach Anspruch 1 oder 11, worin die Imprägnierungsstufe unter Verwendung eines Imprägnierungsbades durchgeführt wird, das Öffnungen aufweist, durch welche der Pressling eingeführt werden kann, und wobei das Bad Verschlüsse zum Verschließen der Öffnungen aufweist. Verfahren nach Anspruch 1 oder 11, worin eine Vielzahl von Imprägnierungsbädern, die mit dem Ölagens gefüllt sind, verwendet wird, sodass eine vorgegebene Anzahl von Presslingen einzeln in die Imprägnierungsbäder eingeführt wird, um die Imprägnierungsstufe durchzuführen. Verfahren nach Anspruch 14, worin das Imprägnierungsbad mit einer Kühleinrichtung zum Kühlen des Ölagens ausgestattet ist. Verfahren nach Anspruch 15, worin mindestens ein Imprägnierungsbad mit einer Kühleinrichtung zum Kühlen des Ölagens ausgestattet ist. Verfahren nach Anspruch 14, worin das Imprägnierungsbad mit einem Thermometer zur Messung der Temperatur des Ölagens ausgestattet ist. Verfahren nach Anspruch 15, worin mindestens ein Imprägnierungsbad mit einem Thermometer zur Messung der Temperatur des Ölagens ausgestattet ist. Verfahren nach Anspruch 1 oder 11, worin der Pressling nach der Imprägnierungsstufe und vor dem Sintern in einer inerten Atmosphäre auf eine Sinterplatte gelegt wird. Verfahren nach Anspruch 1 oder 11, worin der Pressling nach der Imprägnierungsstufe und vor dem Sintern in einer inerten Atmosphäre in einem Sintergehäuse gelagert wird.






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