用于制造燒結(jié)磁體的模具以及燒結(jié)磁體的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于制造燒結(jié)磁體的模具以及通過(guò)使用該模具的燒結(jié)磁體的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在制造燒結(jié)磁體時(shí)，采用了如下方法，該方法包括:用通過(guò)粉碎原材料的合金錠獲得的粉末(以下稱為“合金粉末”)填充模具(填充工序)；通過(guò)對(duì)模具中的合金粉末施加磁場(chǎng)使合金粉末的顆粒定向(定向工序)；向已定向的合金粉末施加壓力以獲得壓縮成型物(壓縮成型工序)；和在從模具中釋放壓縮成型物后通過(guò)對(duì)壓縮成型物進(jìn)行加熱而燒結(jié)壓縮成型物(燒結(jié)工序)?？蛇x地，還可以采用如下方法:在該方法中，通過(guò)在填充工序后向合金粉末施加磁場(chǎng)的同時(shí)使用加壓機(jī)器對(duì)合金粉末施加壓力，同時(shí)進(jìn)行定向工序和壓縮成型工序。由于在所有這些方法中都使用加壓機(jī)器進(jìn)行壓縮成型，所以這些方法在本說(shuō)明書中將被稱為“加壓方法”。
[0003]另一方面，近來(lái)發(fā)現(xiàn):通過(guò)采用用合金粉末填充模具、然后在合金粉末被置入模具中而不對(duì)合金粉末壓縮成型的狀態(tài)下對(duì)合金粉末進(jìn)行定向和燒結(jié)的方式，能夠制造形狀與模具的腔對(duì)應(yīng)的燒結(jié)磁體(專利文獻(xiàn)I)。在本說(shuō)明書中，這種不進(jìn)行壓縮成型工序的燒結(jié)磁體的制造方法將被稱為“PLP (無(wú)加壓處理)”。在PLP中，當(dāng)用合金粉末填充模具時(shí)，可以在比壓縮成型過(guò)程中施加的壓力(典型地，數(shù)十MPa)充分小的壓力(大約2MPa或更小)下將合金粉末置入模具中。
[0004]由于以下原因，PLP尤其適用于制造RFeB燒結(jié)磁體。RFeB燒結(jié)磁體是含有稀土元素 R(從 Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb 和 Lu 中選擇的一種或兩種或更多種元素)、Fe和B作為主成分的燒結(jié)磁體，并且RFeB燒結(jié)磁體具有諸如剩余磁通密度等的最重要的磁特性比傳統(tǒng)永磁體的磁特性高的有利效果，但是也具有矯頑力(coercive force)低的問(wèn)題。矯頑力是在沿不同于磁化方向的方向施加外部磁場(chǎng)時(shí)對(duì)維持磁化的能力的度量。通常，溫度越高，矯頑力越低。所以，為了在磁場(chǎng)方向變化大且在相對(duì)高的200°C左右的溫度下使用的汽車馬達(dá)等中使用RFeB燒結(jié)磁體，矯頑力必須足夠高。在主要包含Nd作為稀土元素R的NdFeB燒結(jié)磁體中，通過(guò)添加Tb和/或Dy到燒結(jié)磁體中能夠提高矯頑力，但是存在如下問(wèn)題:剩余磁通密度和最大磁能積(maximum energy product)下降，并且需要使用比Nd更加昂貴和稀有的Tb或Dy。另一方面，根據(jù)PLP，不僅矯頑力而且剩余磁通密度以及最大磁能積都能夠由于以下原因得到改善。因此，能夠使Tb或Dy的使用量小或者成為零。
[0005]在PLP中，不需使用加壓機(jī)器。所以，與加壓方法相比，能夠減小設(shè)備的尺寸，并且容易將整個(gè)設(shè)備安裝至無(wú)氧的環(huán)境中。因此，與加壓方法相比，在制造燒結(jié)磁體的過(guò)程中合金粉末的顆粒不容易被氧化，因此能夠減小合金粉末的顆粒的平均粒徑(能夠增加合金粉末的顆粒的總表面積)ο通過(guò)減小合金粉末的平均粒徑，還能夠減小制造出的燒結(jié)磁體中的微晶(fine crystal)的平均粒徑。結(jié)果，當(dāng)沿與磁化方向不同的方向施加外部磁場(chǎng)時(shí)，不容易形成反向磁化的磁疇(magnetic domain)，因此提高了矯頑力。另外，由于在定向工序中和定向工序后不對(duì)合金粉末施加壓力，能夠防止定向混亂。所以，能夠改善剩余磁通密度和最大磁能積。
[0006]由于在定向工序中向合金粉末施加了極度高的脈沖磁場(chǎng)，所以模具中的合金粉末顯著移動(dòng)，并且如果在模具中形成有開(kāi)口，則粉末通過(guò)開(kāi)口散播到模具外。通常，在PLP中，為了防止模具中的合金粉末散播到模具外，在將合金粉末供給到具有開(kāi)口的模具的主體中并插入蓋以嵌合在開(kāi)口中之后才進(jìn)行定向工序和燒結(jié)工序。這里，蓋被嵌合在模具主體的開(kāi)口中表示著在主體與蓋之間形成的空間(稱為“腔”)的體積因用蓋關(guān)閉開(kāi)口以及蓋沿著開(kāi)口的移動(dòng)而減小。即，將蓋嵌合在主體的開(kāi)口中的操作在對(duì)腔進(jìn)行密封以防止粉末散播的效果之外還具有改善合金粉末的填充密度的效果。
[0007]可選地，在PLP中，可以用板形蓋覆蓋主體的開(kāi)口，而不是將蓋嵌合到開(kāi)口中。在此情況中，通過(guò)用螺釘?shù)葘⑸w固定于主體或通過(guò)用活塞等使蓋壓抵模具(參照專利文獻(xiàn)2)來(lái)防止主體中的粉末散播到模具外。
[0008]專利文獻(xiàn)1:W0 2006/004014
[0009]專利文獻(xiàn)2:W0 2010/1:34578

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]例如，在如圖14所示的傳統(tǒng)模具中，蓋92的內(nèi)表面923(在腔側(cè)的表面)是平坦的平面，當(dāng)用蓋92覆蓋模具的主體91的開(kāi)口時(shí)，蓋92的內(nèi)表面923垂直于主體91的內(nèi)壁面913。S卩，在主體91的內(nèi)壁面913與蓋92的內(nèi)表面923(在腔側(cè)的表面)之間相交的邊緣線93處，主體91的內(nèi)壁面913與蓋92的內(nèi)表面923彼此垂直。通過(guò)在PLP中使用這種模具制造的燒結(jié)體具有尖銳的角部(所謂的“尖銳邊緣”；下文中該部分被稱為“邊緣”)，即，在對(duì)應(yīng)于邊緣線部的部分處具有直角。在燒結(jié)磁體的邊緣，在運(yùn)送或使用過(guò)程中其自身容易產(chǎn)生碎裂(chipping)或裂紋(cracking)，這種破裂可能會(huì)造成主體的破壞。另外，為了例如改善耐腐蝕性的目的，在一些情況中可能在燒結(jié)磁體的表面上形成功能膜，但是該功能膜可能會(huì)從這些邊緣剝落。所以，當(dāng)在燒結(jié)工序中獲得的燒結(jié)體被最終處理為成品時(shí)，通過(guò)機(jī)械磨削或機(jī)械拋光對(duì)這些邊緣倒角(chamfer)。然而，存在如下問(wèn)題:這種機(jī)械磨削工序或機(jī)械拋光工序造成燒結(jié)磁體的制造工序的數(shù)量增加、成本增加并浪費(fèi)了通過(guò)拋光去除的材料的量。另外，盡管與其他方法相比滾筒拋光是一種需要較少時(shí)間和付出的機(jī)械拋光類型，但是邊緣之外的部分也被拋光了。所以，進(jìn)一步浪費(fèi)了材料，并且燒結(jié)磁體的形狀可能不會(huì)保持為設(shè)計(jì)的樣子。
[0011]通過(guò)本發(fā)明所要實(shí)現(xiàn)的目的是提供用于制造燒結(jié)磁體的模具以及燒結(jié)磁體的制造方法，其中，無(wú)需進(jìn)行用于倒角的機(jī)械磨削或機(jī)械拋光就能夠制造燒結(jié)磁體。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的用于實(shí)現(xiàn)上述目的的第一方面，提供一種模具，其用于通過(guò)如下方式制造燒結(jié)磁體:用燒結(jié)磁體的原材料的合金粉末填充所述模具，然后在所述合金粉末被放入所述模具中而沒(méi)有被壓縮成型的狀態(tài)下對(duì)所述合金粉末進(jìn)行定向和燒結(jié)，所述模具包括:
[0013]a)主體，其具有開(kāi)口；和
[0014]b)蓋，其覆蓋所述開(kāi)口并具有在覆蓋所述開(kāi)口的狀態(tài)下位于主體側(cè)的內(nèi)表面，
[0015]其中，所述內(nèi)表面具有與所述主體的內(nèi)壁面成鈍角地相交的平面，或者所述內(nèi)表面具有與所述內(nèi)壁面相交的相交線上的各點(diǎn)的切面與所述內(nèi)壁面成鈍角地相交的曲面。
[0016]在根據(jù)第一方面的用于制造燒結(jié)磁體的模具中，合金粉末被從主體的開(kāi)口供給到內(nèi)部空間，然后用蓋覆蓋開(kāi)口。該蓋防止合金粉末在定向工序中散播。另外，能夠?qū)⒑辖鸱勰┑奶畛涿芏日{(diào)整到適合PLP的值。
[0017]當(dāng)開(kāi)口被如上所述的蓋覆蓋時(shí)，在根據(jù)第一方面的用于制造燒結(jié)磁體的模具中，蓋的內(nèi)表面與主體的內(nèi)壁面在相交線上成鈍角地相交。即，在與主體的內(nèi)壁面接觸的接觸部附近，蓋的內(nèi)表面與主體的內(nèi)壁面成鈍角地相交。所以在PLP中通過(guò)使用此模具獲得的燒結(jié)體中，對(duì)應(yīng)于相交線的邊緣具有鈍角。所以，在通過(guò)使用根據(jù)第一方面的用于制造燒結(jié)磁體的模具制造的燒結(jié)磁體中，不需要對(duì)至少邊緣進(jìn)行倒角，因此也不需要機(jī)械磨削和機(jī)械拋光。
[0018]蓋可以被嵌合于主體的開(kāi)口或者可以被固定于主體而不被嵌合于開(kāi)口。在后一種情況中，蓋在內(nèi)表面具有凹部，并且該凹部的壁面具有與主體的內(nèi)壁面在相交線上成鈍角地相交的平面，或者該凹部的壁面具有相交線上的各點(diǎn)的切面與主體的內(nèi)壁面成鈍角地相交的曲面。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種模具，其用于通過(guò)如下方式制造燒結(jié)磁體:用燒結(jié)磁體的原材料的合金粉末填充所述模具，然后在所述合金粉末被放入所述模具中而沒(méi)有被壓縮成型的狀態(tài)下對(duì)所述合金粉末進(jìn)行定向和燒結(jié)，所述模具包括:
[0020]a)主體，其具有開(kāi)口；和
[0021]b)蓋，其覆蓋所述開(kāi)口并具有內(nèi)表面，所述內(nèi)表面具有在所述蓋覆蓋所述開(kāi)口的狀態(tài)下位于主體側(cè)的凹部，
[0022]其中，所述內(nèi)表面具有凹部?jī)?nèi)壁面和凹部頂面，
[0023]所述凹部?jī)?nèi)壁面通過(guò)一個(gè)平面或曲面與所述主體的內(nèi)壁面連接，并且
[0024]所述凹部頂面具有與所述凹部?jī)?nèi)壁面成鈍角地相交的平面，或者所述凹部頂面具有與所述凹部?jī)?nèi)壁面相交的相交線上的各點(diǎn)的切面與所述凹部?jī)?nèi)壁面成鈍角地相交的曲面。
[0025]在根據(jù)第二方面的用于制造燒結(jié)磁體的模具中，獲得如下的燒結(jié)磁體:其中，在與主體的開(kāi)口對(duì)應(yīng)的部分處形成具有一個(gè)連續(xù)平面或曲面的表面，并在凹部?jī)?nèi)壁面與凹部頂面彼此相交的部分處形成鈍角。所以，在通過(guò)使用根據(jù)第二方面的用于制造燒結(jié)磁體的模具制造的燒結(jié)磁體中，不需要對(duì)至少上述部分倒角，從而也不需要機(jī)械磨削或機(jī)械拋光。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的用于制造燒結(jié)磁體的模具可以具有如下構(gòu)造:多個(gè)開(kāi)口(和構(gòu)成腔的內(nèi)部空間)在一體型主體中以一維方式或二維方式平行設(shè)置，并且在單塊板上一體地形成與各開(kāi)口對(duì)應(yīng)的多個(gè)蓋。結(jié)果，不需要用每個(gè)蓋覆蓋每個(gè)開(kāi)口的麻煩操作，并且一次動(dòng)作就能用蓋準(zhǔn)確地覆蓋多個(gè)開(kāi)口。所以，能夠改善制造效率。
[0027]根據(jù)第一方面的用于制造燒結(jié)磁體的模具可以具有如下構(gòu)造:對(duì)應(yīng)于蓋的凸部與主體一體地形成于主體的底面(與開(kāi)口相反的表面)。在用于制造燒結(jié)磁體的模具中，能夠通過(guò)使具有相同形狀的多個(gè)主體彼此重疊的方式來(lái)使用這些主體。該構(gòu)造尤其能夠適用于具有上述的多個(gè)開(kāi)口在一體型主體中以一維方式或二維方式平行設(shè)置的構(gòu)造的用于制造燒結(jié)磁體的模具。在此情況中，不需要上述的用于形成多個(gè)蓋的單塊板。所以，與被單個(gè)蓋單獨(dú)覆蓋的多個(gè)主體彼此重疊的情況相比，能夠增加同樣高度時(shí)的臺(tái)階數(shù)量，從而能夠改善燒結(jié)磁體的制造效率。
[0028]根據(jù)本發(fā)明，提供一種燒結(jié)磁體的制造方法，其包括:
[0029]填充工序，從根據(jù)本發(fā)明的用于制造燒結(jié)磁體的所述模具中的任意一個(gè)的開(kāi)口將合金粉末供給到所述主體內(nèi)的空間中，然后用所述蓋覆蓋所述開(kāi)口 ；
[0030]定向工序，在所述