特許 6337616 焼結磁石製造用モールド及び焼結磁石製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6337616

(24)【登録日】2018年5月18日

(45)【発行日】2018年6月6日

(54)【発明の名称】焼結磁石製造用モールド及び焼結磁石製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01F 41/02 20060101AFI20180528BHJP

   H01F 1/057 20060101ALI20180528BHJP

   H01F 1/055 20060101ALI20180528BHJP

   B22F 3/10 20060101ALI20180528BHJP

【ＦＩ】

   H01F41/02 G

   H01F1/057 170

   H01F1/055 170

   B22F3/10 M

【請求項の数】8

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2014-110352(P2014-110352)

(22)【出願日】2014年5月28日

(65)【公開番号】特開2015-225965(P2015-225965A)

(43)【公開日】2015年12月14日

【審査請求日】2017年3月21日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003713

【氏名又は名称】大同特殊鋼株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001069

【氏名又は名称】特許業務法人京都国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】高木 忍

【審査官】 井上 健一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−１３４３５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５６７２３６３（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開平０４−３６３０１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／０２５００８７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１０／０５２８６２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開平０６−２３８４９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０４９２０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１４／０３８６０７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００８−２２１３４０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｆ ４１／０２

Ｈ０１Ｆ １／０５５

Ｈ０１Ｆ １／０５７

Ｂ２２Ｆ ３／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

焼結磁石の原料の合金粉末を充填したうえで、圧縮成形を行うことなく、該合金粉末を収容したままの状態で配向及び焼結を行うことにより焼結磁石を製造するためのモールドであって、
a) 開口を有する本体と、
b) 前記開口を覆う蓋であって、該開口を覆った状態において前記本体側となる内面を有し、
該内面は、前記本体の内壁面と鈍角で交差する平面又は該内壁面との交線上の各点における接平面が前記内壁面と鈍角で交差する曲面である蓋と
を備える焼結磁石製造用モールド。

【請求項2】

前記蓋に相当する凸部が前記本体の底面に該本体と一体的に形成されている、請求項１に記載の焼結磁石製造用モールド。

【請求項3】

前記蓋は内面に凹部を有し、該凹部の壁面が前記交線において前記本体の内壁面と鈍角で交差する平面又は該交線上の各点における接平面が前記本体の内壁面と鈍角で交差する曲面である、請求項１に記載の焼結磁石製造用モールド。

【請求項4】

焼結磁石の原料の合金粉末を充填したうえで、圧縮成形を行うことなく、該合金粉末を収容したままの状態で配向及び焼結を行うことにより焼結磁石を製造するためのモールドであって、
a) 開口を有する本体と、
b) 前記開口を覆う蓋であって、該開口を覆った状態において前記本体側となる、凹部を持つ内面を有し、
該内面は、前記本体の内壁面と１つの平面又は曲面で連続する凹部内壁面と、凹部上面とを有し、
該凹部上面は、該凹部内壁面と鈍角で交差する平面又は該凹部内壁面との交線上の各点における接平面が該凹部内壁面と鈍角で交差する曲面である蓋と
を備える焼結磁石製造用モールド。

【請求項5】

一体型の前記本体に複数個の前記開口が１次元的又は２次元的に並列に設けられ、それらの開口に対応した複数の前記蓋が１枚の板に一体的に形成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の焼結磁石製造用モールド。

【請求項6】

焼結磁石の原料の合金粉末を充填したうえで、圧縮成形を行うことなく、該合金粉末を収容したままの状態で配向及び焼結を行うことにより焼結磁石を製造するためのモールドであって、
a) 開口を有する本体と、
b) 前記開口を覆う蓋であって、該開口を覆った状態において前記本体側となる、凹部を持つ内面を有する蓋と
を備える焼結磁石製造用モールド。

【請求項7】

請求項１〜６のいずれか１項に記載の焼結磁石製造用モールドの前記開口から本体の内部の空間に前記合金粉末を供給後、該開口を前記蓋で覆う充填工程と、
前記合金粉末を前記空間内に充填したままの状態で該合金粉末に磁界を印加する配向工程と、
前記配向工程を経た前記合金粉末を前記空間内に充填したままの状態で焼結する焼結工程と
を有する焼結磁石製造方法。

【請求項8】

前記合金粉末が、Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Luから選択される1種又は2種以上の元素である希土類元素R、Fe及びBを主な構成元素として含有するRFeB系合金、又は希土類元素RとCoを主な構成元素として含有するRCo系合金の粉末である請求項７に記載の焼結磁石製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、焼結磁石を製造するためのモールド、及びそのモールドを用いた焼結磁石の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

焼結磁石を製造する際には、従来、原料の合金塊を粉砕した粉末（以下、「合金粉末」とする）をモールドに充填し（充填工程）、モールド内の合金粉末に磁界を印加することにより該合金粉末の粒子を配向させ（配向工程）、配向した合金粉末に圧力を印加することで圧縮成形体を作製し（圧縮成形工程）、モールドから圧縮成形体を取り出したうえで加熱して焼結する（焼結工程）、という方法が取られている。あるいは、充填工程後に、合金粉末に磁界を印加しつつプレス機で圧力を加えることにより、上記配向工程及び圧縮成形工程を同時に行う方法も取られている。いずれにせよ、プレス機を用いて圧縮成形を行うことから、本明細書ではこれらの方法を「プレス法」と呼ぶ。

【0003】

それに対して、最近、合金粉末をモールドに充填したうえで、圧縮成形を行うことなく、合金粉末をモールドに収容したままの状態で配向及び焼結を行うことにより、モールドのキャビティに対応した形状を有する焼結磁石を製造できることが見出された（特許文献１）。本明細書では、このように圧縮成形工程を行うことなく焼結磁石を製造する方法を「PLP（Press-less Process）法」と呼ぶ。なお、PLP法では、合金粉末をモールドに充填する際に、圧縮成形を行う際に印加する圧力（通常、数十MPa）よりも十分に小さい圧力（おおむね2MPa以下）で合金粉末をモールド内に押し込んでもよい。

【0004】

PLP法は、以下の理由により、特にRFeB系焼結磁石の作製に適している。RFeB系焼結磁石は、希土類元素R（Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Luの1つ又は2つ以上）、Fe及びBを主な構成元素として含有する焼結磁石であり、残留磁束密度等の多くの磁気特性がそれまでの永久磁石よりも高いという特長を有するが、保磁力が小さいという欠点を有する。保磁力は、磁化とは異なる方向の外部磁界が印加されたときに磁化を維持する能力を示し、一般的には温度が高くなるほど保磁力が小さくなる。そのため、200℃前後の比較的高温で使用され、且つ、磁界の方向の変動が激しい自動車用のモータ等でRFeB系焼結磁石を使用するためには、保磁力を十分に高くしておく必要がある。希土類元素Rとして主にNdを含有するNdFeB系焼結磁石においては、Tb及び／又はDyを含有させることにより保磁力を高めることができるものの、残留磁束密度及び最大エネルギー積が低下するうえに、Ndよりも高価且つ希少なTbやDyを使用しなければならない、という欠点を有する。それに対して、PLP法によれば、以下の理由により、保磁力を高めることができるうえに、残留磁束密度及び最大エネルギー積も高めることができる。そのため、TbやDyの使用量を少なく、あるいはゼロにすることができる。

【0005】

PLP法ではプレス機を使用する必要が無いため、プレス法よりも設備を小型化することができ、設備全体を無酸素雰囲気中に配置することが容易である。従って、プレス法よりも、焼結磁石の製造中に合金粉末の粒子が酸化し難くなるため、平均粒径を小さく（合金粉末全体での粒子の表面積の合計を大きく）することができる。このように合金粉末の平均粒径を小さくすると、製造される焼結磁石内の微結晶の平均粒径も小さくなる。これにより、磁化とは異なる方向の外部磁界が印加されたときに磁化が反転した磁区が形成され難くなるため、保磁力が向上する。また、配向工程中及び配向工程後に合金粉末に圧力を加えないことにより、配向の乱れが生じることを防止できるため、残留磁束密度及び最大エネルギー積を高めることができる。

【0006】

配向工程では非常に大きい磁界をパルス状に印加するため、モールド内の合金粉末は大きく運動し、モールドに開口があるとそこからモールド外に飛散してしまう。そこでPLP法では一般に、モールド内の合金粉末がモールド外に飛散することを防止するために、開口を有するモールドの本体に合金粉末を供給した後、その開口に蓋を挿入して嵌めた（嵌挿した）うえで、配向及び焼結工程を行う。ここで蓋をモールド本体の開口に嵌挿するとは、蓋で開口を閉鎖しつつ、蓋を開口に沿って移動させ、本体と蓋とで形成される空間（これをキャビティという）の体積を減少させることをいう。すなわち、蓋を本体に嵌挿させるという操作は、粉末が飛散しないようにキャビティを密閉するという効果の他、合金粉末の充填密度を高めるという効果も有する。

【0007】

また、PLP法では、本体の開口に嵌挿することなく、平板状の蓋で開口を覆うことも行われている。この場合、蓋を本体にネジ等で固定したり、ピストン等で蓋をモールドに押しつける（特許文献２参照）ことにより、本体内の粉末がモールド外に飛散することを防止する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】国際公開WO2006/004014号

【特許文献2】国際公開WO2010/134578号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

従来のモールドでは、例えば図１４に示すように、蓋９２の内面９２３（キャビティ側の面）は平坦な平面であり、モールドの本体９１の開口を蓋９２で覆ったとき、蓋９２の内面９２３は本体９１の内壁面９１３と直交していた。すなわち、本体９１の内壁面９１３と蓋９２の内面９２３（キャビティ側の面）が交差する線である稜線９３において、本体９１の内壁面９１３と蓋９２の内面９２３は直交していた。そのようなモールドを用いてPLP法により製造される焼結体は、その部分において対応する形状、すなわち直角の、鋭い角（かど。いわゆる「ピン角」。以下、これを「稜角」と言う。）を有する。焼結磁石の稜角は、輸送時や使用時にその箇所自体に欠けや割れが発生しやすい他、そのような割れを起点として本体まで破損するおそれがある。また、焼結磁石の表面には、耐食性を向上させるため等の目的で焼結磁石の表面に機能性膜が形成されることがあるが、稜角を基点として機能性膜が剥離するおそれがある。そのため、焼結工程で得られた焼結体を最終製品とする際に、稜角を機械研削又は機械研磨によって面取りする工程が行われる。しかし、このような機械研削工程や機械研磨工程は焼結磁石の製造工程を長くし、コストを上昇させるうえに、研磨される分だけ材料が無駄になるという問題がある。また、機械研磨の一種であるバレル研磨法では、他の方法ほどは手間を要しないが、稜角以外の部分も一緒に研磨されてしまうため、さらに材料が無駄になるうえに、設計通りの形状を維持できなくなるおそれがある。

【0010】

本発明が解決しようとする課題は、面取りのための機械研削や機械研磨を行うことなく焼結磁石を作製することができる焼結磁石製造用モールド及び焼結磁石製造方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記課題を解決するために成された本発明に係る焼結磁石製造用モールドの第１の態様のものは、焼結磁石の原料の合金粉末を充填したうえで、圧縮成形を行うことなく、該合金粉末を収容したままの状態で配向及び焼結を行うことにより焼結磁石を製造するためのモールドであって、
a) 開口を有する本体と、
b) 前記開口を覆う蓋であって、該開口を覆った状態において前記本体側となる内面を有し、
該内面は、前記本体の内壁面と鈍角で交差する平面又は該内壁面との交線上の各点における接平面が前記内壁面と鈍角で交差する曲面である蓋と
を備える。

【0012】

第１の態様の焼結磁石製造用モールドでは、本体の開口から内部の空間に合金粉末を供給した後に、該開口を蓋で覆う。この蓋により、配向工程において合金粉末が飛散することが防止される。また、合金粉末の充填密度をPLP法として適切な値にすることができる。

【0013】

こうして開口を蓋で覆ったとき、第１の態様の焼結磁石製造用モールドでは、蓋の内面は、本体の内壁面との交線において、鈍角で交差する。すなわち、本体の内壁面と接する周囲において、蓋の内面は本体内壁面と鈍角で交差することから、このモールドを用いてPLP法で得られる焼結磁石の、その交線に対応する稜角は、鈍角となる。このため、第１の態様の焼結磁石製造用モールドを用いて製造された焼結磁石は、少なくともその部分においては面取りをする必要がなく、機械研削や機械研磨が不要となる。

【0014】

蓋は本体の開口に嵌挿するものであってもよいし、開口に嵌挿することなく本体に固定するものであってもよい。後者の場合、蓋は、内面に凹部を有し、該凹部の壁面が前記交線において前記本体の内壁面と鈍角で交差する平面又は該交線上の各点における接平面が前記本体の内壁面と鈍角で交差する曲面であるものを用いることができる。

【0015】

本発明に係る焼結磁石製造用モールドの第２の態様のものは、焼結磁石の原料の合金粉末を充填したうえで、圧縮成形を行うことなく、該合金粉末を収容したままの状態で配向及び焼結を行うことにより焼結磁石を製造するためのモールドであって、
a) 開口を有する本体と、
b) 前記開口を覆う蓋であって、該開口を覆った状態において前記本体側となる、凹部を持つ内面を有し、
該内面は、前記本体の内壁面と１つの平面又は曲面で連続する凹部内壁面と、凹部上面とを有し、
該凹部上面は、該凹部内壁面と鈍角で交差する平面又は該凹部内壁面との交線上の各点における接平面が該凹部内壁面と鈍角で交差する曲面である蓋と
を備える。

【0016】

第２の態様の焼結磁石製造用モールドによれば、本体の開口に対応する部分においては１つの平面又は曲面で連続する面を有し、凹部内壁面と凹部上面が交差する部分においては鈍角が形成された焼結磁石が得られる。このため、第２の態様の焼結磁石製造用モールドを用いて製造された焼結磁石は、少なくとも上記の各部分においては面取りをする必要がなく、機械研削や機械研磨が不要となる。

【0017】

本発明に係る焼結磁石製造用モールドは、一体型の本体に複数個の開口（及びキャビティを構成する内部空間）が１次元的又は２次元的に並列に設けられ、それらの開口に対応した複数の蓋が１枚の板に一体的に形成された構成とすることができる。これにより、一つ一つの開口に一つ一つ蓋をするという面倒な作業をする必要がなく、多数の開口に一挙に且つ正確に蓋をすることができるようになるため、製造効率が向上する。

【0018】

第１の態様の焼結磁石製造用モールドは、前記蓋に相当する凸部を前記本体の底面（前記開口とは反対側の面）に前記本体と一体的に形成した構成とすることができる。この焼結磁石製造用モールドでは、同一形状の複数個の本体を重ねて使用することができる。この構成は、特に、前記のように一体の本体に複数の開口を１次元的又は２次元的に並列に設けるという構成の焼結磁石製造用モールドに好適に適用することができる。この場合、複数の蓋を形成するための前記の１枚の板が不要となるため、１個毎に別途蓋を設けた複数の本体を積み重ねる場合よりも、同じ高さで比較するとより段数を多くすることができ、焼結磁石の製造効率が高まる。

【0019】

本発明に係る焼結磁石製造方法は、
上記いずれかの本発明に係る焼結磁石製造用モールドの前記開口から本体の内部の空間に前記合金粉末を供給後、該開口を前記蓋で覆う充填工程と、
前記合金粉末を前記空間内に充填したままの状態で該合金粉末に磁界を印加する配向工程と、
前記配向工程を経た前記合金粉末を前記空間内に充填したままの状態で焼結する焼結工程と
を有する。

【0020】

本発明に係る焼結磁石製造方法により、Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Luから選択される1種又は2種以上の元素である希土類元素R、Fe及びBを主な構成元素として含有するRFeB系焼結磁石、又は希土類元素RとCoを主な構成元素として含有するRCo系焼結磁石を好適に製造することができる。すなわち、本発明に係る焼結磁石製造方法において、前記合金粉末は、希土類元素R、Fe及びBを主な構成元素として含有するRFeB系合金、又は希土類元素RとCoを主な構成元素として含有するRCo系合金の粉末であることが望ましい。

【0021】

内面に凹部を有する蓋を用いた焼結磁石製造用モールドは、上記のように凹部内壁面と凹部上面が交差する部分において鈍角が形成されることによって焼結磁石の面取りのための機械研削や機械研磨が不要になるという効果だけでなく、凹部の形状を自由に設計することができ、それによって、より複雑な形状の焼結磁石を製造することができる、という効果も奏する。この効果を奏するためには、凹部内壁面と凹部上面が鈍角で交差することは必須ではない。そのような焼結磁石製造用モールドは、焼結磁石の原料の合金粉末を充填したうえで、圧縮成形を行うことなく、該合金粉末を収容したままの状態で配向及び焼結を行うことにより焼結磁石を製造するためのモールドであって、
a) 開口を有する本体と、
b) 前記開口を覆う蓋であって、該開口を覆った状態において前記本体側となる、凹部を持つ内面を有する蓋と
を備える。

【発明の効果】

【0022】

本発明に係る焼結磁石製造用モールド及び焼結磁石製造方法により、面取りのための機械研削や機械研磨を行うことなく焼結磁石を作製することができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明に係る焼結磁石製造用モールドの一実施例の構成を示す縦断面図(a)、及び該モールドの蓋を本体の開口に嵌挿した状態を示す縦断面図(b)。

【図2】本発明に係る焼結磁石製造用モールドの他の実施例の構成を示す縦断面図(a)、及び該モールドの蓋を本体の開口に嵌挿した状態を示す縦断面図(b)。

【図3】本実施例の焼結磁石製造用モールドを用いた焼結磁石の製造方法を説明する概略図であって、合金粉末をモールドの本体の空間内に供給し(a)、本体の開口に蓋を取り付け(b)、モールド内の合金粉末を磁界中で配向し(c)、モールド内の合金粉末を焼結すること(d)により、合金粉末が焼結収縮した焼結体が得られること(e)を示す図。

【図4】本発明に係る焼結磁石製造用モールドの他の実施例の構成を、モールドの蓋を本体の開口に嵌挿した状態で示す縦断面図であって、蓋の内面が本体内壁面に対して、135°よりも大きい鈍角で交差するもの(a)、及び135°よりも小さい鈍角で交差するもの(b)を示す図。

【図5】本発明に係る焼結磁石製造用モールドの他の実施例の構成を、モールドの蓋を本体の開口に嵌挿した状態で示す縦断面図(a)、及び(a)に示したA-A'縦断面における図(b)。

【図6】本発明に係る焼結磁石製造用モールドの他の実施例の構成を、モールドの蓋を本体の開口に嵌挿した状態で示す縦断面図であって、キャビテイの縦断面形状が、ドームの上下を反転した形状(a)、階段形状(b)、内底面に向かって幅が狭くなる形状(c)、及び突起を有する形状(d)を持つものを示す図。

【図7】蓋の内面に凹部を有する焼結磁石製造用モールドの例を、モールドの蓋で本体の開口を覆った状態で示す縦断面図であって、凹部内面が本体内壁面と平面(a)及び曲面(b)で交差するものを示す図。

【図8】蓋の内面に凹部を有する焼結磁石製造用モールドの他の例を、モールドの蓋で本体の開口を覆った状態で示す縦断面図であって、凹部上面が凹部内壁面と平面(a)及び曲面(b)で交差するものを示す図。

【図9】複数個のキャビティを有する一体型の焼結磁石製造用モールドの実施例を示す縦断面図であって、蓋が本体の開口に嵌挿される例(a)、及び蓋が本体の開口には嵌挿されず、内面に凹部を有する例(b)を示す図。

【図10】同一形状の複数個の本体を重ねて使用する焼結磁石製造用モールドの一実施例の構成を示す縦断面図(a)、及びこの焼結磁石製造用モールドを複数個重ねた使用状態を示す縦断面図(b)。

【図11】同一形状の複数個の本体を重ねて使用するものであって、１個の本体毎に複数個のキャビティが形成される焼結磁石製造用モールドの一実施例を示す上面図(a)、正面図(b)及び側面図(c)。

【図12】図１１の焼結磁石製造用モールドを複数個重ねた使用状態を示す側面図(a)、及び一番下側のモールドを保持する受け皿を示す側面図(b)。

【図13】凹部内壁面と鈍角で交差する面の無い凹部を蓋の内面に有する焼結磁石製造用モールドの例を、モールドの蓋で本体の開口を覆った状態で示す縦断面図。

【図14】従来の焼結磁石製造用モールドの一例を示す縦断面図。

【発明を実施するための形態】

【0024】

図１〜図１３を用いて、本発明に係る焼結磁石製造用モールド（以下、「モールド」と略記する）及びそれを用いた焼結磁石製造方法の実施例を説明する。

【実施例】

【0025】

図１(a)に、本発明の一実施例である、直方体の焼結磁石を製造するためのモールド１０の構成を縦断面図で示す。モールド１０は本体１１と蓋１２を有する。

【0026】

本体１１は、内部に合金粉末が収容される空間１１１を有し、上部に空間１１１の開口１１２を有する。本実施例では、空間１１１の形状は基本的には直方体であり、内壁面１１３が該直方体の４つの長方形の面、内底面１１４は該直方体の１つの長方形の面に対応する。ただし、内底面１１４は、内壁面１１３と交差する長方形の辺付近では、内壁面１１３に対して鈍角で交差するように折り曲げられた形状を有する。本実施例ではこの鈍角を135°とする。この折り曲げられた部分１１５は、内壁面１１３と内底面１１４が直角で交差する稜線を平面で面取りした、いわゆるＣ面に相当する。また、内壁面１１３同士が交差する稜線にも同様にＣ面に相当する折り曲げ部が形成されている（図示略）。これらの部分を本体側Ｃ面と呼ぶ。本体１１には、炭素質押出材、黒鉛質押出材、黒鉛質型押材、等方性黒鉛材、炭素繊維強化炭素複合材等の緻密カーボンを用いる。

【0027】

蓋１２は、本体１１の開口１１２に嵌挿可能なように、該開口１１２に対応した形状を有する。蓋１２の内面１２３、すなわち開口１１２に嵌挿した状態における本体１１の空間１１１側の面は、基本的には、嵌挿状態における本体１１の空間１１１の内底面１１４に平行な長方形である。ただし、内面１２３は、長方形の各辺付近では空間１１１側に折り曲げられた形状を有し、そこでは本体１１の内壁面１１３に対して鈍角で交差する。本実施例ではこの鈍角を135°とする。この折り曲げられた部分１２５は、本体１１の内壁面１１３と蓋１２の内面１２３が直角で交差する稜線を面取りしたＣ面に相当する。この折り曲げられた部分１２５を蓋側Ｃ面と呼ぶ。一例では、内面１２３の１辺が15〜20mmであるときに、蓋側Ｃ面１２５の高さ及び幅はいずれも0.2〜0.6mmである。蓋１２の材料には、本体１１と同様に緻密カーボンを用いる。

【0028】

図１(b)に示すように、本体１１の開口１１２に蓋１２を嵌挿することにより、本体１１の空間１１１の内壁面１１３及び内底面１１４、並びに蓋１２の内面１２３で囲まれた直方体状のキャビティ１３が形成される。上記のように本体側Ｃ面及び蓋側Ｃ面が形成されていることにより、このキャビティ１３の直方体は、全ての稜線がＣ面で面取りされた形状を呈する。

【0029】

図２(a)に、直方体の焼結磁石を製造するためのモールドの他の実施例を示す。このモールド２０は、本体２１と蓋２２を有すること、本体２１が内部に空間２１１を有し、上部に空間２１１の開口２１２を有すること、及び蓋２２が本体２１の開口２１２に嵌挿可能なように該開口２１２に対応した形状を有することは、上記モールド１０と同様である。本実施例のモールド２０は、蓋２２における内面２２３のうち、長方形の各辺付近において、嵌挿状態における本体２１の空間２１１側が曲面である。この曲面２２５は、本体２１の内壁面２１３との交線上の各点における接平面（図２(b)中に破線で示したもの）が鈍角で交差する。この折り曲げられた部分２２５は、本体２１の内壁面２１３と蓋２２の内面２２３が直角で交差する稜線を曲面で面取りした、いわゆるＲ面に相当する。この曲面２２５を蓋側Ｒ面と呼ぶ。蓋側Ｒ面２２５の曲率半径は0.2mm以上とすることが望ましい。本体２１の内壁面２１３同士、及び内壁面２１３と内底面２１４が交差する稜線にも同様に、本体側Ｒ面２１５が形成されている。

【0030】

図２(b)に示すように、本体２１の開口２１２に蓋２２を嵌挿することにより、本体２１の空間２１１の内壁面２１３及び内底面２１４、並びに蓋２２の内面２２３で囲まれた直方体状のキャビティ２３が形成される。そして、このキャビティ２３の直方体は、全ての稜線がＲ面で面取りされた形状を呈する。

【0031】

図３を参照しつつ、本実施例のモールドを用いて、PLP法により焼結磁石を製造する方法を説明する。ここでは、上記モールド１０を用いる場合を例として説明するが、本発明に係る他のモールドを用いる場合も同様である。また、ここではRFeB（R₂Fe₁₄B）系焼結磁石を製造する場合を例として説明するが、RCo（RCo₅、R₂Co₇）系焼結磁石やその他の焼結磁石を製造する場合も同様である。

【0032】

まず、RFeB系の合金塊を粉砕することにより、原料の合金粉末Ｐを作製する。合金粉末Ｐは、上述のように保磁力の高いRFeB系焼結磁石を得るために、動的光散乱法（レーザ法）で測定される平均粒径が5μm以下であることが望ましい。得られた合金粉末Ｐを、本体１１の空間１１１内に供給する（図３(a)）。次に、本体１１の開口１１２に蓋１２を取り付ける（図３(b)）。このとき、蓋１２の内面１２３により、合金粉末Ｐが空間１１１内に押し込まれ、合金粉末Ｐに圧力が印加される。この圧力は、空間１１１内に供給する合金粉末Ｐの量により調整することができ、圧縮成形を行う際に印加する圧力（通常、数十MPa）よりも十分に小さい2MPa以下であることが望ましい。こうして、モールド１０内のキャビティ１３に、合金粉末Ｐが充填される。このキャビティ１３は、上述の通り、直方体の全ての稜線がＣ面で面取りされた形状を呈する。

【0033】

次に、合金粉末Ｐをキャビティ１３に充填した状態で、モールド１０の厚み方向のパルス磁界を合金粉末Ｐに印加する（図３(c)）。これにより、合金粉末Ｐの粒子内の微結晶におけるc軸が磁界に平行な方向を向くよう、粒子が配向する。続いて、粒子が配向した合金粉末Ｐをキャビティ１３に充填したままの状態で、900〜1100℃程度の温度に加熱することにより、合金粉末Ｐを焼結する（図３(d)）。その際、合金粉末Ｐがキャビティ１３の形状をほぼ保ったまま収縮する（焼結収縮という）ように焼結し、キャビティ１３とほぼ相似形の焼結磁石Ｍが得られる（図３(e)）。従って、得られた焼結磁石Ｍは、直方体の稜線に、キャビティ１３の本体側Ｃ面１１５及び蓋側Ｃ面１２５の形状に対応したＣ面の面取りがなされた形状を有する。

【0034】

本発明に係るモールドは、上記の例以外の形状を取ることもできる。例えば、図４(a)に示したモールド１０Ａは、本体側Ｃ面１１５Ａ及び蓋側Ｃ面１２５Ａが本体内壁面１１３Ａに対して135°よりも大きい鈍角で交差している。図４(b)に示したモールド１０Ｂは、本体側Ｃ面１１５Ｂ及び蓋側Ｃ面１２５Ｂが本体内壁面１１３Ｂに対して135°よりも小さい鈍角で交差している。

【0035】

図５に示したモールド３０は、蓋３２の内面３２３が、特定の縦断面(a)においてドーム形状を有し、その縦断面に垂直な方向にずらした縦断面では同一のドーム形状を有する。本体３１は、上述のモールド１０の本体１１と同様の形状を有する。このドーム形状の内面３２３の接平面（図５(a)中に破線で示した面）は、本体１１の内壁面３１３と、交線上の各点において鈍角で交差している。また、これらの縦断面に垂直な縦断面（図５(a)に示したA-A'断面）では、内面３２３は平坦であって両端にＣ面３２５が形成されている（図５(b)）。このモールド３０は１軸方向の縦断面が同一のドーム形状であるキャビティ３３を有し、それにより、当該形状に対応した焼結磁石が製造される。

【0036】

本体の空間もまた、種々の形状を取ることができる。図６(a)に示したモールド４０は、本体４１の内底面４１４が、上述のモールド３０における蓋３２の内面３２３と同様のドーム形状を呈しており、内壁面４１３に対して接平面が交線上の各点において鈍角で交差している。蓋４２は上述のモールド１０の蓋１２と同様である。このモールド４０のキャビティ４３は、モールド３０におけるキャビティ３３の上下を反転させた形状を有し、それにより、モールド３０の場合と同様のドーム形状を有する焼結磁石が製造される。図６(b)に示したモールド４０Ａは、本体４１Ａの縦断面が左右対称の階段状の形状を呈している。階段の踏面の端部に相当する角はＣ面４１６Ａで面取りされている。蓋４２Ａは、モールド４０の蓋４２と同様の形状を有する。図６(c)に示したモールド４０Ｂは、キャビティ４３Ｂの縦断面が、本体４１Ｂの開口側から内底面４１４Ｂ側に向かって徐々に幅が狭くなる形状を有し、内壁面４１３Ｂが傾斜している。蓋４２Ｂは、モールド４０の蓋４２と同様の形状を有する。本体４１Ｂ内壁面４１３Ｂと蓋４２Ｂの蓋側Ｃ面４２５Ｂの成す角度は、他の例よりも小さいものの、鈍角である。

【0037】

図６(d)に示したモールド４０Ｃは、内壁面４１３Ｃに、内底面４１４Ｃに平行な面内で１周する突起４６が設けられている。それ以外の形状は、上述のモールド１０と同様である。PLP法では焼結時に生じる焼結収縮により、キャビティ４３Ｃとほぼ相似形であってそれよりも収縮した焼結磁石が得られる。そのため、突起４６がさほど大きくなければ、突起４６に引っ掛かることなく焼結磁石をモールド４０Ｃから取り出すことができる。モールド４０Ｃにより得られる焼結磁石は、直方体の側面に、突起４６に対応した溝が形成された形状を呈する。

【0038】

図７に、第１の態様において蓋の内面に凹部を有するモールドの例を示す。図７(a)に示したモールド５０は、上述のモールド１０の本体１１と同様の形状を有する本体５１と、内面に凹部５４を有する蓋５２を備える。凹部５４の横断面は本体５１の開口に対応した長方形の形状を有する。蓋５２の内面のうち凹部５４以外の部分は平坦であり、該部分を本体１１の開口の周囲にある縁に載置することにより、本体５１の開口を蓋５２で覆う。凹部５４の内面は、長方形の各辺付近において本体５１の空間５１１側に折り曲げられた形状を有し、そこでは本体５１の内壁面５１３に対して鈍角で交差する。この折り曲げられた部分５２５が蓋側Ｃ面に相当する。

【0039】

本実施例のモールド５０では、本体５１の空間５１１内に合金粉末を供給した後に、本体５１の開口を蓋５２で覆う。その際、合金粉末を空間５１１の容積よりも多めに供給しておくことにより、開口を蓋５２で覆った後の空間（キャビティ）をほぼ満たすことができる。なお、次に述べる理由により、キャビティを合金粉末で完全には満たさなくともよい。この後、蓋５２をピストン等で押さえつけた状態で、モールド５０内の合金粉末に磁界を印加することにより、合金粉末を配向する。ここで、磁界の印加前にキャビティの上部に合金粉末の無い空間が存在していても、磁界を上下方向に印加することによって粉末が移動し、キャビティ全体が合金粉末で満たされる。その後、上記実施例と同様に、キャビティ内に合金粉末を充填したままの状態で合金粉末を焼結する。

【0040】

図７(b)に示したモールド５０Ａは、蓋５２Ａの凹部５４Ａに、蓋側Ｃ面５２５の代わりに蓋側Ｒ面５２５Ａを有する点、及び本体５１Ａが上述のモールド２０の本体２１と同様の形状を有する点の他は、図７(a)のモールド５０と同様の構成を有する。

【0041】

図８に、第２の態様のモールドの例を示す。図８(a)に示したモールド５０Ｂは、図７(a)に示したモールド５０と同様の本体５１と、内面に凹部５４Ｂを有する蓋５２Ｂを備える。蓋５２Ｂの内面のうち凹部５４Ｂ以外の部分は平坦であり、蓋５２Ｂはモールド５０の蓋５０と同様に本体５１の開口を覆う。凹部５４Ｂは、本体５１の内壁面５１３と連続する凹部内壁面５２６Ｂと、凹部内壁面５２６Ｂとの交線においてその面と鈍角で交差する平面（Ｃ面）を持つ凹部上面５２５Ｂを有する。

【0042】

本実施例のモールド５０Ｂの使用方法は、上述のモールド５０の場合と同様である。すなわち、本体５１の空間５１１内に合金粉末を供給した後に、本体５１の開口を蓋５２Ｂで覆う。合金粉末は、開口を蓋５２Ｂで覆った後のキャビティをほぼ満たすように空間５１１の容積よりも多めに供給しておいてもよいし、キャビティを合金粉末で完全には満たさなくともよい。そして、蓋５２Ｂをピストン等で押さえつけた状態で、モールド５０内の合金粉末に磁界を印加することにより、合金粉末を配向する。その後、キャビティ内に合金粉末を充填したままの状態で合金粉末を焼結する。これにより、凹部上面５２５ＢにおけるＣ面に対応して、Ｃ面で面取りされた形状を有する焼結磁石が得られる。

【0043】

図８(b)に示したモールド５０Ｃは、蓋５２Ｃの凹部５４Ｃに、凹部上面５２５Ｂの代わりに、凹部内壁面５２６Ｃとの交線上の各点において接平面が凹部内壁面５２６Ｃと鈍角で交差する曲面（Ｒ面）である凹部上面５２５Ｃを有する点でモールド５０Ｂと相違する。また、本体５１Ｃが上述のモールド５０Ａにおける本体５１Ａと同様の形状を有する点においてもモールド５０Ｂと相違する。これら２点の他は、モールド５０Ｃはモールド５０Ｂと同様の構成を有する。

【0044】

図９に、複数個のキャビティを有する一体型のモールドの例を示す。図９(a)に示したモールド６０は第１の態様のモールドであり、本体６１と蓋体６２を有する。本体６１には、３個の空間６１１１、６１１２、６１１３、及び各空間に対応する開口６１２１、６１２２、６１２３が１列に並んで設けられている。また、蓋体６２には、本体６１の各開口に対応した蓋６２０１、６２０２、６２０３が１枚のベース板６６に１列に並んで形成されている。各空間６１１１、６１１２、６１１３はいずれも、上述のモールド１０の空間１１１と同様の形状を有する。また、各蓋６２０１、６２０２、６２０３はいずれも、上述のモールド１０の蓋１２と同様の、蓋側Ｃ面６２５を含む内面６２３を有する。なお、本体の空間及び開口、並びに蓋の個数は上記のものに限られない。また、本体の空間及び開口、並びに蓋は、２次元状に配置してもよい（後述の図１１参照）。

【0045】

このモールド６０によれば、一つ一つの開口６１２１〜６１２３に一つ一つ蓋をするという面倒な作業をする必要がなく、一挙に且つ正確に蓋をすることができるようになるため、製造効率が向上する。

【0046】

図９(b)に示したモールド６０Ｂは第２の態様のモールドであり、モールド６０と同様の本体６１と、モールド６０とは異なる蓋体６２Ｂを有する。蓋体６２Ｂは、本体６１の各開口に対応した蓋６２０１Ｂ、６２０２Ｂ、６２０３Ｂが形成されており、各蓋６２０１、６２０２、６２０３はいずれも、上述のモールド５０Ｂの蓋５２Ｂにおける凹部５４Ｂと同様の凹部６４Ｂが設けられている。すなわち、各凹部６４Ｂは、本体６１の各空間における内壁面６１３と連続する凹部内壁面６２６Ｂと、凹部内壁面６２６Ｂとの交線においてその面と鈍角で交差する平面である凹部上面６２５Ｂを有する。なお、第２の態様においても、本体の空間及び開口、並びに蓋の個数は上記のものに限られない。また、本体の空間及び開口、並びに蓋は、２次元状に配置してもよい。

【0047】

図１０(a)に、同一形状の複数個の本体を重ねて使用するモールドの例を示す。このモールド７０は、本体７１の底面に、蓋に相当する凸部７２を設けたものである。本体７１の形状は上述のモールド１０の本体１１と同様であり、空間７１１、開口７１２等を有する。凸部７２は、上記モールド１０の蓋１２と同様に、開口７１２に対応した形状を有し、長方形の内面７２３の各辺付近に蓋側Ｃ面７２５が設けられている。

【0048】

このモールド７０は、図１０(b)に示すように、１個のモールド７０の開口７１２に、他のモールド７０の凸部７２を嵌挿することにより、複数個重ねて使用される。これにより、各モールド７０には別体の蓋を設ける必要が無いため、より段数を多くすることができ、焼結磁石の製造効率が高まる。なお、一番上側のモールド７０の開口７１２には、上述のモールド１０の蓋１２を取り付けることができる。また、一番下側には、モールド７０の代わりに、上述のモールド１０の本体１１を用いてもよい。

【0049】

図１１に、同一形状の複数個の本体を重ねて使用され、１個の本体毎に複数個のキャビティが形成されるモールドの例を示す。このモールド８０では、板状の本体８１に空間８１１及び開口８１２が縦に３個、横に６個、２次元状に配置されている。また、該本体８１の底には、該開口に対応した形状を有する凸部８２が縦に３個、横に６個、各開口８１２の直下の位置に２次元状に配置されている。空間８１１は、本実施例では上述のモールド４０における空間と同じ形状を有する。また、各凸部８２は、モールド７０の凸部７２と同様の形状を有する。

【0050】

このモールド８０は、図１２(a)に示すように、１個のモールド８０の各開口８１２に、他のモールド８０の凸部８２を１対１で嵌挿することにより、複数個重ねて使用される。これにより、一つ一つの開口に一つ一つ蓋をする必要がなく一挙に且つ正確に蓋をすることができ、且つ、別体の蓋を設ける必要がないため、製造効率が一層向上する。

【0051】

なお、一番上側のモールド８０には、凸部８２を平板８８１の下面に設けた８８を取り付けてもよい。また、一番下側のモールド８０Ａは、凸部８２を省略したものであってもよい。あるいは、一番下側のモールドとして（凸部８２を有する）モールド８０を用い、該モールド８０の下を、平板に凸部８２に対応した凹部８９１を有する受け皿８９で保持してもよい（図１２(b)）。

【0052】

図１３に、Ｒ面やＣ面の無い凹部を蓋の内面に有するモールドの一実施例を示す。このモールド５０Ｘは、直方体の下面に突起部を有する空間を持つ本体５１Ｘ、直方体の上面に突起部を有する空間である凹部５４Ｘを内面に有する蓋５２Ｘを備える。凹部５４Ｘは、本体５１Ｘの内壁面５１３Ｘと連続する凹部内壁面５２６Ｘを有するが、Ｒ面及びＣ面は有しない。このような凹部５４Ｘを蓋５２Ｘに設けることにより、直方体の対向する２面に凸部が形成された焼結磁石が得られる。このように凹部５４Ｘを有する蓋５２Ｘを用いることにより、複雑な形状の焼結磁石を作製することができる。

【符号の説明】

【0053】

１０、２０、３０、４０、４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、５０、５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｘ、６０、６０Ｂ、７０、８０、８０Ａ、９１…モールド
１１、２１、３１、４１、４１Ａ、４１Ｂ、５１、５１Ａ、５１Ｘ、６１、７１、８１、９１…本体
１１１、２１１、５１１、６１１１〜６１１３、７１１、８１１…本体内の空間
１１２、２１２、６１２１〜６１２３、７１２、８１２…開口
１１３、１１３Ａ、１１３Ｂ、２１３、３２３、４１３、４１３Ｂ、４１３Ｃ、５１３、５１３、５１３Ｘ、６１３、９１３…本体の内壁面
１１４、４１４、４１４Ｂ、４１４Ｃ…本体の内底面
１１５、１１５Ａ、１１５Ｂ…本体側Ｃ面
１２、２２、３２、４２、４２Ａ、４２Ｂ、５２、５２Ａ、５２Ｂ、５２Ｃ、５２Ｘ、６２０１〜６２０３、６２０１Ｂ〜６２０３Ｂ、８８、９２…蓋
１２３、２２３、３２３、６２３、７２３、９２３…蓋の内面
１２５、１２５Ａ、１２５Ｂ、３２５、４２５Ｂ、５２５、６２５、７２５…蓋側Ｃ面
１３、２３、４３、４３Ｂ、４３Ｃ…キャビティ
２１５…本体側Ｒ面
２２５、５２５Ａ…曲面（蓋側Ｒ面）
４１６Ａ…Ｃ面
４６…突起
５２５Ｂ、５２５Ｃ…凹部上面
５２６Ｂ、５２６Ｃ、５２６Ｘ…凹部内壁面
５４、５４Ａ、５４Ｂ、５４Ｃ、５４Ｘ…凹部
６６…ベース板
７２、８２…凸部
８９…受け皿
８９１…受け皿の凹部
９３…稜線
Ｍ…焼結磁石
Ｐ…合金粉末

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】