[實用新型]R-T-B系稀土類合金的制造裝置

有效

• 申請號: 201020698279.2
• 申請日: 2010-12-28
• 公開（公告）號: CN201942734U
• 公開（公告）日: 2011-08-24
• 發明（設計）人: 中島健一朗
• 申請（專利權）人: 昭和電工株式會社
• 主分類號: C22C33/02
• 分類號: C22C33/02;B22D11/06;B22F9/04;C22C38/00;H01F1/053;H01F1/057
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇;張會華

技術領域

本實用新型涉及一種用于制造適合在永磁鐵等中使用的R-T-B系稀土合金的制造裝置，特別是，涉及一種能夠提高鑄造時的冷卻效率且能夠實現穩定操作的R-T-B系稀土類合金的制造裝置。

背景技術

以往，作為由即使在永磁鐵中也具有最大磁能積的R-T-B系稀土類合金構成的磁鐵，由于其高特性，因此適合在HD(硬盤驅動器)、MRI(核磁共振成像)、各種電動機等各領域中應用。將由這種R-T-B系稀土類合金構成的磁鐵組裝入轉子而成的電動機能夠發揮高能量效率。因此，由于近年來除了對節能的要求不斷提高之外，R-T-B系稀土類合金的耐熱性也得到改善，導致應用于家電、空調、汽車等的各種電動機中的R-T-B系稀土類合金磁鐵的使用量不斷增大。

一般來說，由于R-T-B系稀土類合金的主要成分為Nd、Fe、B，因此總稱為Nd-Fe-B系或R-T-B系稀土類合金，將這種合金加工成形并進行燒結后，通過將其磁化就能夠得到磁鐵。這里，通常來說，R-T-B系稀土類合金中的R是以將Nd的一部分用Pr、Dy、Tb等的其它稀土類元素置換后得到的物質為主，且是包含Y的稀土類元素中的至少一種。并且，T是將Fe的一部分用Co、Ni等其它的過渡元素置換后得到的物質。并且，B是硼，能夠將其一部分用C或N置換。另外，也可以將作為添加元素的Cu、Al、Ti、V、Cr、Ga、Mn、Nb、Ta、Mo、W、Ca、Sn、Zr、Hf等中的一種、或多種的組合添加入R-T-B系稀土類合金中。

構成R-T-B系稀土類磁鐵的R-T-B系稀土類合金是這樣一種合金，即，將有利于磁化作用的作為強磁性相的R2T14B作為主相，并且共存有非磁性的、稀土類元素濃縮后而得的低熔點的富R相。由于R-T-B稀土類合金是活性金屬，因此一般在真空或氬等惰性氣體中進行熔解、鑄造。此外，為了采用粉末冶金法由鑄造后的R-T-B稀土類合金塊制造燒結磁鐵，通常需要將合金塊粉碎至約3μm(FSSS：使用費氏微粒測量儀進行的測定)的合金粉末后在磁場中沖壓成形，并在燒結爐中以約1000～1100℃的高溫進行燒結，然后，根據需要進行熱處理、機械加工，并且為了提高耐腐蝕性而進行鍍層處理，從而形成燒結磁鐵(永磁鐵)。

在由R-T-B系稀土類合金構成的燒結磁鐵中，富R相具有下述重要的作用：

1)熔點低，燒結時呈液相，有利于磁鐵的高密度化，因此有利于提高磁化程度。

2)消除晶界的凹凸，使反磁區的成核點(nucleation?site)減少，提高矯頑力。

3)使主相磁絕緣，增大矯頑力。

因而，如果成形后的磁鐵中的富R相的分散狀態差，則會導致局部燒結不良、磁性降低，因此富R相均勻分散在成形后的磁鐵中是很重要的。另外，作為原料的R-T-B系稀土類合金的組織對R-T-B系燒結磁鐵的富R相的分布有很大影響。

并且，在R-T-B系合金的鑄造中產生的另一個問題在于，在鑄造后的合金中生成有α-Fe。α-Fe具有形變能力，其不會被粉碎，而是殘存于粉碎機中，從而不僅使粉碎合金時的粉碎效率降低，并且也會對粉碎前后的組成變化、粒度分布產生影響。因此，在以往的合金中，根據需要進行在高溫下長時間的均質化處理，從而去除α-Fe。但是，由于α-Fe是作為包晶核存在的，為了去除該α-Fe需要長時間的固相擴散，厚度為幾cm的鑄錠且稀土類含量為33％以下的情況下，事實上是不可能去除α-Fe的。

為了解決在R-T-B稀土類合金中生成α-Fe的問題，開發出了一種在更快的冷卻速度下鑄造合金塊的速凝鑄造(stripcast)法(也稱為SC法)，并且該方法在實際工序中已經被使用。該SC法是這樣一種方法，即，使熔液在內部經過水冷后的銅制的冷卻輥上流動并將其鑄造成約0.1～1mm的薄片，從而使合金驟冷凝固(例如，參照專利文獻1)。

專利文獻1：日本專利第3449166號公報

近年來，隨著磁鐵的特性提高，人們謀求R-T-B系稀土類合金的高性能化，使用SC法鑄造的R-T-B系稀土類合金的需求不斷提高。

但是，在以往的SC法中，存在以下問題：在其裝置的構造上，由于在冷卻輥內部難以對上部側供給冷卻水，旋轉的冷卻輥表面的輥上部側不能發揮規定的冷卻性能。這樣，冷卻輥表面的冷卻不均勻的情況下，尤其是，由于冷卻輥的上部側位置的熔液的冷卻不完全，導致在該部分的合金熔液中的抑制α-Fe的生成存在極限，從而難以實現優異的磁特性。并且，冷卻輥的冷卻性能不足會使冷卻輥的溫度上升，有可能使軸承等機械零件損傷，從而不能安全操作。另外，銅制的輥主體處于高溫會導致使其壽命變短。

發明內容