專利名稱：成形裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過將粉末壓縮成形制作成形體的成形裝置，更具體而言涉及制作Nd—Fe—B系永磁鐵等稀土類永磁鐵時使用的成形裝置。
背景技術(shù)：
由于稀土類永磁鐵，尤其是Nd—Fe—B系燒結(jié)磁鐵(所謂釹磁鐵)是用鐵和廉價且資源豐富可穩(wěn)定供給的Nd、 B元素組合而成的，可廉價制造的同時還具有高磁特性(最大能積是鐵氧體系磁鐵的IO倍左右)，因而被廣泛使用于電子設(shè)備等多種產(chǎn)品，近年來，在油電混合用汽車的馬達(dá)及發(fā)電機(jī)上的應(yīng)用也取得了進(jìn)展。
作為Nd—Fe—B系燒結(jié)磁鐵的制造方法，粉末冶金法即是眾所周知的方法之一，該方法首先將Nd、 Fe、 B按一定的組分比配比，經(jīng)熔化，鑄造制作出合金原料，例如先用氫化裂解工序粗粉碎、繼而用射流碾磨微粉化工序微粉化，獲得合金原料粉末。接著，使獲得的合金原料粉末在磁場中定向(磁場定向)、在外加磁場的狀態(tài)下通過壓縮成形獲得成形體。并使該成形體在規(guī)定條件下燒結(jié)即可制作出燒結(jié)磁鐵。
作為磁場中的壓縮成形法，通常使用單軸加壓式壓縮成形機(jī)，該壓縮成形機(jī)是通過將合金原料粉末填充到模具的貫通孔內(nèi)形成的模腔內(nèi)，用上下一對沖頭從上下方向上加壓(沖壓)將合金原料粉末壓縮成形的，但在用一對沖頭壓縮成形時，由于填充在模腔內(nèi)的合金原料粉末顆粒間的摩擦以及合金原料粉末和安裝在沖頭上的模具壁面間的摩擦，無法獲得高定向性，無法提高磁特性。因此，(專利文獻(xiàn)1中)公示出一種壓縮成形裝置，其具有在把合金原料粉末填充到模腔中之后，使上沖頭及下沖頭中的至少一方在磁場定向時向加壓方向(沖壓方向)振動的結(jié)構(gòu)。
專利文獻(xiàn)l:國際公開2002/60677號公報(參照權(quán)利要求范圍)

發(fā)明內(nèi)容
由于該壓縮成形裝置在磁場定向時僅僅是使上沖頭及下沖頭的任意一方振
3動的，因而模腔內(nèi)的合金原料粉末顆粒間的位置關(guān)系與填充到模腔內(nèi)的狀態(tài)相比，幾乎未發(fā)生變化。因此，在磁場定向方向上彼此相鄰的合金原料粉末顆粒間的結(jié)晶斷面(由于Nd—Fe—B系燒結(jié)磁鐵的合金原料粉末是通過配比Nd、 Fe、B，熔化、合金化后經(jīng)粉碎而成的，因而在該合金原料粉末的表面上形成了結(jié)晶斷面)不吻合的情況下，將導(dǎo)致合金原料粉末顆粒間留有間隙，從而使合金原料粉末的易磁化軸無法與磁場定向方向保持一致，若在該狀態(tài)下壓縮成形則存在定向性紊亂，無法獲得高定向性的成形體的問題。
因此鑒于上述問題，本發(fā)明的目的在于提供具有下述構(gòu)成的成形裝置，其通過使磁場或電場中具有更相等結(jié)晶方位關(guān)系的粉末的結(jié)晶斷面彼此吻合，獲得具有極高定向性的成形體。
為了解決上述課題，權(quán)利要求1所述的成形裝置，其特征在于，具有填充室，其可填充磁場或電場中極化的粉末；磁場或電場發(fā)生手段，其可對填充在該填充室內(nèi)的粉末外加磁場或電場；攪拌手段，在用磁場或電場發(fā)生手段外加磁場或電場的狀態(tài)下通過攪拌粉末使之定向；加壓手段，其對通過攪拌定向后的粉末，在磁場或電場中加壓成形。
若采用本發(fā)明，由于可在磁場或電場中用攪拌手段攪拌粉末，使填充在填充室內(nèi)的粉末定向，使填充室中的粉末顆粒間的位置關(guān)系從填充在填充室內(nèi)的狀態(tài)發(fā)生改變，在磁場或電場方向上的結(jié)晶斷面彼此吻合的過程中，具有更加相等的結(jié)晶方位關(guān)系的結(jié)晶斷面彼此吻合的機(jī)會增多，由于具有相等結(jié)晶方位關(guān)系的結(jié)晶斷面一旦結(jié)合即形成牢固的結(jié)合鏈，因而結(jié)晶斷面在磁場定向方向上彼此毫無間隙地結(jié)合為一體，可獲得具有高定向性的定向體。并且由于可用加壓手段將粉末在具有相等結(jié)晶方位關(guān)系的結(jié)晶斷面彼此結(jié)合的狀態(tài)下壓縮成形，因而在可獲得高定向性的成形體的同時，通過具有相等結(jié)晶方位關(guān)系的結(jié)晶斷面間的牢固結(jié)合，在低成形壓力下可獲得高密度的成形體。其結(jié)果是可增強(qiáng)成形體的強(qiáng)度降低次品發(fā)生率。
若預(yù)先將前述攪拌手段設(shè)定為可在填充室內(nèi)靈活進(jìn)退，則可提高將粉末壓縮成形獲得成形體的操作性。
前述填充室具有將前述粉末填充到該填充室內(nèi)時使用的開口 ，當(dāng)使前述攪拌手段移動到填充室內(nèi)時，若將封阻該開口的蓋部與前述攪拌手段設(shè)為一體，則可防止攪拌期間粉末飛濺到填充室外側(cè)。若預(yù)先用非磁性材料構(gòu)成前述攪拌手段，則在磁場中攪拌永磁鐵用的合金原料粉末時，可防止合金原料粉末附著到攪拌手段上，使攪拌不充分，造成磁場紊亂。
前述磁場發(fā)生手段最好是能產(chǎn)生磁場強(qiáng)度為5 30kOe范圍內(nèi)的靜態(tài)磁場的裝置。在制作稀土類永磁鐵的情況下，若磁場強(qiáng)度低于5kOe，則無法獲得高定向性且高磁特性的永磁鐵。另一方面，若大于30kOe，由于磁場發(fā)生裝置過大，同時裝置的耐久性降低，因而缺乏實用性。
另外，前述磁場發(fā)生手段也可以是能夠產(chǎn)生磁場強(qiáng)度為5 50kOe范圍內(nèi)的脈動脈沖磁場的裝置。由于這樣即可對填充在填充室內(nèi)的粉末本身施加振動，因而可進(jìn)一步提高定向性。不過，若磁場強(qiáng)度低于5kOe，則無法獲得高定向性且高磁特性的永磁鐵。另一方面，若大于50kOe，由于磁場發(fā)生裝置過大，同時裝置的耐久性降低，因而缺乏實用性。
而前述粉末例如是用急冷法制作的稀土類磁鐵用的合金原料粉末。這樣一來，由于合金原料粉末呈棱角分明的顆粒形狀，可增大單一結(jié)晶斷面的面積，縮小合金原料粉末顆粒間的間隙，通過使合金原料粉末的流動性提高，與具有更相等結(jié)晶方位關(guān)系的合金原料粉末的結(jié)晶斷面彼此吻合的機(jī)會增多相結(jié)合即可進(jìn)一步提高定向性。其結(jié)果是，若使用本發(fā)明的成形裝置，則可獲得定向不紊亂、高密度的高磁特性的永磁鐵。(發(fā)明效果)
正如上文所述，本發(fā)明的成形裝置具有以下效果通過使磁場或電場中具有更加相等的結(jié)晶方位關(guān)系的粉末的結(jié)晶斷面彼此吻合，即可制作出具有極高定向性的成形體。
具體實施例方式
下面參照圖1~圖5加以說明。1是本發(fā)明的成形裝置，成形裝置1適用于制作稀土類永磁鐵，尤其是Nd—Fe—B系的燒結(jié)磁鐵(含定向體、成形體)。成形裝置1是單軸加壓式的壓縮成形機(jī)，其加壓方向(沖壓方向)垂直于磁場定向方向，具有受機(jī)腳11支持的底板12。在底板12的上方配置有模具2，模具2受貫穿底板12的多根支柱13支持，各支柱13的另一端與設(shè)置在底板12下方的連接板14連接。連接板14與驅(qū)動手段，例如具有公知結(jié)構(gòu)的油壓缸的活塞桿15連接，這樣即可通過操動下部油壓缸使連接板14升降，使模具2在上下方向(加壓方向Y)上靈活移動。
在模具2的大致中央部位上形成上下方向的貫通孔21，垂直設(shè)置在底板12上面大致中央部位的下沖頭31可從下側(cè)向上插入貫通孔21內(nèi)，若通過操動下部油壓缸使模具2下降，下沖頭31插入貫通孔21內(nèi)，即可在貫通孔21內(nèi)形成模腔(填充室)22。具有公知結(jié)構(gòu)的供粉裝置(未圖示)可在模腔22內(nèi)靈活進(jìn)退，利用該供粉裝置可在模腔22內(nèi)填充預(yù)先稱量出的后述的合金粉末材料。
模具2的上方與底板12相向的位置上配置有模具架16。在模具架16的下面可插入模腔22的位置上設(shè)有上沖頭32，上下一對的上沖頭32及下沖頭31構(gòu)成加壓手段。此外，在模具架16的角部形成上下方向的貫通孔，各貫通孔內(nèi)插穿著一端固定在模具2的上面的導(dǎo)向桿17。此外，模具架16的上面與驅(qū)動手段，例如具有公知結(jié)構(gòu)的油壓缸(未圖示)的活塞桿18連接，若使該油壓缸動作，在導(dǎo)向桿17的導(dǎo)向下，模具架16可靈活升降，進(jìn)而言之，上沖頭32可在上下方向上(加壓方向)靈活移動，插入在上下方向上靈活移動的模具2的貫通孔21內(nèi)。這樣即可在壓縮成形時，在模腔22內(nèi)利用上下一對沖頭31、 32對合金原料粉末P施加壓縮力使之成形，獲得具有規(guī)定形狀的成形體(成形工序)。
此外，為了使模腔22內(nèi)的合金原料粉末P磁場定向，在模具2的外周上設(shè)有磁場發(fā)生裝置4。磁場發(fā)生裝置4以從兩側(cè)夾持模具2的形態(tài)對稱配置，具有用軟鋼、純鐵及珀明德磁合金等透磁率高的材料制作的一對支架41a、 41b。兩個支架41a、 41b上纏繞著線圈42a、 42b，通過給線圈42a、 42b通電，在垂直于加壓方向(上下方向Y)的方向X上產(chǎn)生靜態(tài)磁場，這樣即可將填充在模腔22內(nèi)的合金原料粉末P定向。
作為在磁場中極化的粉末的合金原料粉末P可用下述方法制作。即按照規(guī)定的組合比配比Fe、 B、 Nd，先用急冷法，例如脫模鑄造法制作出0.05mm 0.5mm的合金。另外，也可用離心鑄造法制作厚度為5mm左右的合金，配比時還可添加少量的Cu、 Zr、 Dy、 Al及Ga。接著把制作的合金用公知的氫化裂解工序粗粉碎，繼而用射流碾磨微粉化工序在氮氣氣氛中微粉化，獲得平均粒徑2 10ym的合金原料粉末。此時若用急冷法，合金原料粉末P呈棱角分明的顆粒狀，可增大單一結(jié)晶斷面的面積，縮小合金原料粉末P彼此間的間隙。
用上述方法制作出的合金原料粉末P內(nèi)為提高流動性最好以規(guī)定的混合比例添加潤滑劑，利用該潤滑劑可覆蓋合金原料粉末P的表面。作為潤滑劑可使用不會損傷模具的低粘性固體潤滑劑及液體潤滑劑。作為固體潤滑劑有層狀化合物(MoS2、 WS2、 MoSe、石墨、NB、 CFx等)、軟質(zhì)金屬(Zn、 Pb等)、硬物質(zhì)(金剛石粉末、TiN粉末等)、有機(jī)高分子(PTEE系、尼龍系脂肪族系、高級脂肪族系、脂肪酸酰胺系、脂肪酸酯系、金屬皂系等)，但最好使用硬脂酸鋅、乙烯酰胺、氟代醚系潤滑脂。
另外，作為液體潤滑劑，有天然油脂材料(蓖麻子油、椰子油、棕櫚油等植物油、礦物油、石油系油脂等)、有機(jī)低分子材料(低級脂肪族系、低級脂肪酸酰胺系、低級脂肪酸酯系)，但最好使用液狀脂肪酸、液狀脂肪酸酯、液狀氟系潤滑劑。液體潤滑劑可與界面活性劑一并使用，還可用溶劑稀釋后使用，由于燒結(jié)后殘留的潤滑劑的殘留碳成分會使磁鐵的頑磁力下降，因而最好使用便于在燒結(jié)工序中去除的低分子量的物質(zhì)。
此夕卜，在合金原料粉末P中添加固體潤滑劑的情況下，應(yīng)以0.02wt%~0.1wt%的混合比添加。如果少于0.02wty。，則無法提高合金原料粉末P的流動性，導(dǎo)致定向性不能提高。另外，如果大于0.1wt%，在獲得燒結(jié)磁鐵時，因受殘留在該燒結(jié)磁鐵中的碳的影響，頑磁力下降。此外，當(dāng)在合金原料粉末P中添加液體潤滑劑情況下，應(yīng)以0.05wt。/。 5wt。/()范圍內(nèi)的比例添加。如少于0.05wty。，則無法提高合金原料粉末的流動性，有可能導(dǎo)致定向性不能提高。另外，如果大于5wt%，在獲得燒結(jié)磁鐵時，因受殘留在該燒結(jié)磁鐵中的碳影響頑磁力下降。如果同時添加固體潤滑劑和液體潤滑劑兩種潤滑劑，由于潤滑劑可進(jìn)入到合金原料粉末P的各個角落，具有更好的潤滑效果，因而可獲得更好的定向性。
在把用上述方法制作出的合金原料粉末P填充到模具2的貫通孔21內(nèi)形成的模腔22中之后，通過用上下一對沖頭31、 32從上下方向加壓，合金原料粉末即被壓縮成形，但此時為了獲得高定向性需使磁特性提高。為此，在本實施方式中成形裝置1采用以下構(gòu)成將攪拌裝置5設(shè)定為可在模腔22中靈活進(jìn)退。并在將合金原料粉末P填充到作為填充室的模腔22中之后，用上下一對沖頭31、32壓縮成形(成形工序)之前，通過給磁場發(fā)生裝置4的各個線圈42a、 42b通電，在產(chǎn)生靜態(tài)磁場的狀態(tài)下(磁場中)，邊攪拌模腔22內(nèi)的合金原料粉末P邊磁場定向(定向工序)。
攪拌裝置5具有與模具2的上面平行設(shè)置的支持板51，在支持板51的上面設(shè)有具有公知結(jié)構(gòu)的液壓缸52。在向支持板51的下側(cè)突出的液壓缸52的活塞桿52a上安裝了具有公知結(jié)構(gòu)的空氣驅(qū)動型馬達(dá)53，配置為位于活塞桿52a長度方向軸線上的馬達(dá)53的旋轉(zhuǎn)軸53a上安裝了旋轉(zhuǎn)葉片54 (旋轉(zhuǎn)攪拌)，旋轉(zhuǎn)軸53a及旋轉(zhuǎn)葉片54構(gòu)成攪拌手段。旋轉(zhuǎn)葉片54是螺旋翼(螺旋槳葉片)式的構(gòu)件，旋轉(zhuǎn)軸53a及旋轉(zhuǎn)葉片54用非磁性材料，例如18—8不銹鋼制成。由于將旋轉(zhuǎn)軸53a以及旋轉(zhuǎn)葉片54設(shè)定為用非磁性材料制作，因而在磁場中攪拌合金原料粉末時，可防止合金原料粉末P附著到攪拌手段上，使合金原料粉末P的攪拌不充分，磁場出現(xiàn)紊亂。
支持板51安裝在向垂直于上下方向X的方向延伸的兩條導(dǎo)軌55上，通過使支持板51沿導(dǎo)軌55滑動，攪拌裝置5即可對模腔22靈活進(jìn)退。在此情況下，供粉裝置也可安裝在同一導(dǎo)軌55上，對于模腔22靈活進(jìn)退。并且如果用設(shè)置在導(dǎo)軌55上的擋塊(未圖示)使之停止，則可將旋轉(zhuǎn)軸53a位于上下一對沖頭31、32的長度方向軸線上加以定位。此外，馬達(dá)53的旋轉(zhuǎn)軸53a上安裝有非磁性材料制作的蓋部56，當(dāng)該蓋部56通過使汽缸52動作旋轉(zhuǎn)葉片54下降到模腔22內(nèi)的規(guī)定位置時，通過與模具2的上面抵接，阻塞貫通孔21的上方，具有可防止攪拌中合金粉末材料P飛到模腔22外側(cè)的功能。
這樣即可在將合金原料粉末P磁場定向時，通過在合金原料粉末P中添加潤滑劑提高合金原料粉末的流動性，以及通過邊外加磁場邊攪拌填充在模腔22中的流動性好的合金原料粉末P，使模腔22內(nèi)的合金原料粉末P的微粒間的位置關(guān)系，從填充到模腔22中的狀態(tài)發(fā)生改變，此二者相結(jié)合即可增加具有更相等的結(jié)晶方位關(guān)系的合金原料粉末P的結(jié)晶斷面相吻合的機(jī)會，具有更相等的結(jié)晶方位關(guān)系的結(jié)晶斷面一旦彼此結(jié)合，即可形成牢固的結(jié)合鏈，使結(jié)晶斷面在磁場定向方向上毫無間隙地結(jié)合在一起。通過在該狀態(tài)下壓縮成形，即可形成沒有定向紊亂的高密度成形體M (參照圖5)，由于成形體的強(qiáng)度增強(qiáng)，在可降低次品產(chǎn)生率的同時，還可獲得高磁特性的成形體M (永磁鐵)。在此情況下，如果預(yù)先在模腔22內(nèi)填充的合金原料粉末P中混合樹脂粘合劑，則可獲得高磁特性的稀土類粘結(jié)磁鐵(成形體)。
下面參照圖1 圖5說明使用本發(fā)明的成形裝置1制造Nd—Fe—B系燒結(jié)磁鐵的過程。首先，模具2及下沖頭31各自的上面為一個平面，通過操動液壓缸，使模具2上升到距上沖頭32位于上端的待機(jī)位置(參照圖1)的規(guī)定位置上，
8在貫通孔21內(nèi)形成模腔22。接著，利用未圖示的供粉裝置，將預(yù)先稱量并以規(guī) 定的混合比例添加了潤滑劑的合金原料粉末P填充到模腔22內(nèi)，使供粉裝置退 出。在此情況下，為了防止合金原料粉末P的偏置，以及留有攪拌時的活動自由 度，模腔22內(nèi)的合金原料粉末P的填充密度可在2.2 3.9g/cc的范圍內(nèi)設(shè)定(參 照圖2)。
接著使攪拌裝置5以馬達(dá)53的旋轉(zhuǎn)軸53a位于上下一對沖頭31、 32的長度 方向軸線上的形態(tài)移動(參照圖2)。并通過液壓缸52使馬達(dá)53及蓋部56下降， 通過蓋部56與模具2的上面面接觸，阻塞貫通孔21的上面的同時，將旋轉(zhuǎn)葉片 54埋在模腔22內(nèi)填充的合金原料粉末P內(nèi)(參照圖3)。在該狀態(tài)下，通過給磁 場發(fā)生裝置4的線圈42a、 42b通電，使馬達(dá)53在磁場中動作，使旋轉(zhuǎn)葉片54 在模腔22內(nèi)旋轉(zhuǎn)(定向工序)。在此情況下，為了得到高定向性，可在5kOe 30kOe 范圍內(nèi)，最好在10kOe 26kOe范圍內(nèi)的靜態(tài)磁場中用攪拌裝置5進(jìn)行攪拌。如 果磁場強(qiáng)度小于5kOe或大于30kOe，則得不到高定向性且高磁特性的工件。此 外為使填充在模腔22內(nèi)的合金原料粉末P完全混合，旋轉(zhuǎn)葉片54的轉(zhuǎn)速可在 100~50000rpm范圍內(nèi)設(shè)定，最好是4000rpm，使之僅動作規(guī)定的時間(1~5秒鐘)。
這樣一來，當(dāng)使用現(xiàn)有方法時，即便通過上沖頭或下沖頭施加振動，仍如圖 4 (a)所示，在磁場定向方向上相鄰的合金原料粉末P1彼此的結(jié)晶斷面未吻合 的情況下，由于合金原料粉末P1彼此之間留有間隙，因而在磁場定向方向上合 金原料粉末P1不一致，如在該狀態(tài)下壓縮成形，則定向紊亂。與之相反，本實 施方式中，如在外加磁場狀態(tài)下，通過攪拌合金原料粉末P定向，則模腔22內(nèi) 的合金原料粉末P的顆粒間的位置關(guān)系從填充在模腔22內(nèi)的狀態(tài)發(fā)生改變，具 有更相等的結(jié)晶方位關(guān)系的合金原料粉末P的結(jié)晶斷面彼此吻合的機(jī)會增多，由 于具有相等結(jié)晶方位關(guān)系的結(jié)晶斷面間一旦結(jié)合，即形成牢固的結(jié)合鏈，正如圖 4 (b)所示，結(jié)晶斷面如同棒狀地在磁場定向方向上毫無間隙地結(jié)合，與磁場定 向方向保持一致。
接著，磁場中的合金原料粉末P的攪拌一結(jié)束，使活塞桿52a上升到旋轉(zhuǎn)葉 片54脫離模具2上方的位置之后，通過使攪拌裝置5沿導(dǎo)軌55滑動退出。在此 情況下，并不停止對線圈42a、 42b的供電。并通過使模具架16下降，將上沖頭 32從貫通孔22的上側(cè)插入貫通孔21中，在外加磁場狀態(tài)下，利用上下一對沖 頭31、 32，開始模腔22內(nèi)的合金原料粉末P的壓縮成形。經(jīng)過規(guī)定時間后，停止給線圈42a、 42b的供電，在該狀態(tài)下以最大壓力進(jìn) 行壓縮成形。最后，通過使上沖頭32徐徐上升徐徐減壓后結(jié)束壓縮成形，形成 成形體M (成形工序)。這樣一來，由于合金原料粉末是在結(jié)晶斷面如同棒狀地 在磁場定向方向上毫無間隙地結(jié)合，與磁場定向方向一致的狀態(tài)下壓縮成形的， 因而可獲得沒有定向紊亂的高密度的成形體M (永磁鐵)，磁特性得以提高。
成形工序中的成形壓力應(yīng)在0.1 lt/cn^范圍內(nèi)設(shè)定，如能在0.2 0.7t/cm、范 圍內(nèi)則更好。如果成形壓力小于0.1t/cm2，成形體不具備足夠的強(qiáng)度，例如從壓 縮成形機(jī)的模腔22中拔出時會破裂。另外，如果成形壓力大于lt/cm2，巨大的 成形壓力施加于模腔22內(nèi)的合金原料粉末P上，將導(dǎo)致定向崩潰的同時進(jìn)行成 形，同時成形體上有可能發(fā)生細(xì)紋及裂縫。此外，成形工序中的磁場強(qiáng)度可在 5kOe 30kOe范圍內(nèi)設(shè)定。如果磁場強(qiáng)度小于5kOe，則無法獲得高定向性且高磁 特性的工件。另外若大于50kOe，由于磁場發(fā)生裝置過大，缺乏實用性。
接著通過外加例如3kOe的反向磁場進(jìn)行脫磁之后，使模具2下降到下降端， 模腔22內(nèi)的成形體M即被拔出到模具16上面，通過使模具架16上升，把上沖 頭32移動到上升端后，取出成形體。最后把獲得的成形體收容到未圖示的燒結(jié) 爐內(nèi)，例如在Ar氣氣氛下，以規(guī)定溫度(IOO(TC)燒結(jié)規(guī)定時間(燒結(jié)工序)， 并在規(guī)定溫度(50(TC) Ar氣氣氛中進(jìn)行規(guī)定時間的老化處理，即可獲得燒結(jié)磁 鐵(Nd—Fe—B系的燒結(jié)磁鐵)。
本實施方式是針對成形方向垂直于磁場方向的單軸加壓式加以說明的，但并 不局限于此，也可使用成形方向與磁場方向平行的成形裝置。此外，在本實施方 式中，作為攪拌及成形時的定向磁場，使用的是單位時間內(nèi)的磁場強(qiáng)度不變的靜 態(tài)磁場，但并不局限于此，正如圖6所示，也可以使用單位時間內(nèi)的磁場強(qiáng)度以 一定周期變化的脈動脈沖磁場。此時正如圖7所示，可外加反向磁場。
這樣一來，由于可在合金原料粉末P攪拌及成形時對合金原料粉末施加振 動，因而可進(jìn)一步提高定向性。在此情況下，脈沖周期最好是lms 2s，此外非 輸出時間最好設(shè)定在500ms以下。如超出該范圍，牢固的結(jié)合鏈將斷裂，無法 獲得高定向性。此外，外加脈動脈沖磁場情況下，最好將其峰值設(shè)定在5~50kOe 范圍內(nèi)。如果磁場強(qiáng)度小于5kOe，則無法獲得高定向性且高磁特性的工件。另 外如果大于50kOe，由于磁場發(fā)生裝置過大，缺乏實用性。
此外，本實施方式對于攪拌手段是針對使用螺旋翼式的旋轉(zhuǎn)葉片54加以說明的(旋轉(zhuǎn)攪拌)，但并不局限于此，也可在油壓缸52的活塞桿52a的端部安裝 設(shè)有汽缸等驅(qū)動手段的矩形螺旋槳(未圖示)，使該螺旋槳埋在合金原料粉末P 中的狀態(tài)下以規(guī)定周期在模腔22的整個半徑方向上水平往返運(yùn)動(水平攪拌)。 在此情況下，也可設(shè)定為在旋轉(zhuǎn)攪拌或水平攪拌時，通過使活塞桿52a上下運(yùn)動， 將模腔22內(nèi)的合金原料粉末P充分混合。
此外，關(guān)于旋轉(zhuǎn)攪拌時的旋轉(zhuǎn)葉片54，在攪拌中，只要是能對模腔22中的 合金原料粉末P進(jìn)行充分混合的，并無特別限定，也可以是能產(chǎn)生氣流的，但其 形狀最好是不易在攪拌過程中粉碎合金原料粉末的。正如圖7所示，作為旋轉(zhuǎn)葉 片，例如可使用在旋轉(zhuǎn)軸上設(shè)置分別錯位90°大致呈L形的板片54a的槳葉翼 式的(參照圖7 (a)，設(shè)置了螺旋形葉片54b的螺狀翼式的(參照圖7 (b))，以 及具有與旋轉(zhuǎn)軸平行延伸的板片54c的錨翼式的(參照圖7 (c))，可根據(jù)所選 擇的旋轉(zhuǎn)葉片的種類適當(dāng)設(shè)定轉(zhuǎn)速及攪拌時間。另外，作為攪拌手段并非僅有旋 轉(zhuǎn)攪拌及水平攪拌兩種，還可采用在活塞桿52a的端部安裝氣體噴嘴，用非磁性 材料構(gòu)成的攪拌手段，通過間歇性地或連續(xù)性地噴射高壓氣體攪拌模腔22內(nèi)的 合金原料粉末P。
此外，本實施方式是針對使用單軸加壓式的成形裝置1成形粉末的情況加以 說明的，但也可使用具有眾所周知結(jié)構(gòu)的使用膠模的靜水壓成形機(jī)(未圖示)。 在此情況下，把合金原料粉末P填充到構(gòu)成填充室的膠模中之后，即可用攪拌裝 置5實施在磁場中攪拌的定向工序。另外，還可實施將用單軸加壓式的成形裝置 1經(jīng)成形工序獲得的成形體M再用靜水壓成形機(jī)二次成形的第二成形工序。這 樣可減少成形體的細(xì)紋及裂縫的發(fā)生率。
此外，在本實施方式中，是用成形裝置1邊在磁場中攪拌合金原料粉末P 邊使之磁場定向制作出定向體，繼而在外加磁場的狀態(tài)下通過壓縮成形制作出成 形體的，但也可使用其它方法，把用上述方法獲得的合金原料粉末填充到上面開 口的Mo制箱體中，用上述攪拌裝置5在靜態(tài)磁場中攪拌規(guī)定時間，使攪拌裝置 5退出之后并不進(jìn)行脫磁，而是在箱體的上面開口處安裝Mo制的蓋部后，衰減 磁場，接著將安裝了蓋部的箱體直接裝入燒結(jié)爐進(jìn)行燒結(jié)，制作出永磁鐵(燒結(jié) 體)。在此情況下，當(dāng)把磁場強(qiáng)度設(shè)定為12kOe，使箱體呈7cm見方，把攪拌裝 置5的轉(zhuǎn)速設(shè)為40000rpm，把攪拌時間設(shè)為2秒獲得燒結(jié)體的情況下，獲得了 Br=15.01kG、 (BH) max=55.1MGOe，定向度為99%的平均磁特性。還有，本實施方式是以制造燒結(jié)磁鐵為例加以說明的，但只要是通過使磁場 或電場中極化的粉末定向制作定向體，把該定向體壓縮成形的工件，均可適用本 發(fā)明的成形裝置1。例如可列舉的就有把規(guī)定的粉末在磁場中成形后即可制造出 燒結(jié)而成的氮化硅(Si3N4)。


圖1是實施本發(fā)明的制造方法的成形裝置的待機(jī)位置說明圖。 圖2是圖1所示的成形裝置的動作說明圖。 圖3是圖1所示的成形裝置的動作(定向工序)的說明圖。 圖4 (a)是現(xiàn)有技術(shù)的磁場定向說明圖。(b)是本發(fā)明的攪拌磁場定向的 說明圖。
圖5是圖l所示的成形裝置的動作(成形工序)的說明圖。 圖6是脈動脈沖磁場的說明圖。 圖7是脈動脈沖磁場的變形用例的說明圖。 圖8 (a) (c)是攪拌裝置中使用的旋轉(zhuǎn)葉片的其它方式。 (圖中標(biāo)號說明)
1、壓縮成形機(jī)，2、模具，21、貫通孔，22、模腔，31、 32、沖頭，4、磁 場發(fā)生裝置，5、攪拌裝置，54、旋轉(zhuǎn)葉片，56、蓋部，P、合金原料粉末。
權(quán)利要求
1、一種成形裝置，其特征在于，具有填充室，其可填充磁場或電場中極化的粉末；磁場或電場發(fā)生手段，其可對填充在該填充室內(nèi)的粉末外加磁場或電場；攪拌手段，在用磁場或電場發(fā)生手段外加磁場或電場的狀態(tài)下通過攪拌粉末使之定向；加壓手段，其對通過攪拌定向后的粉末，在磁場或電場中加壓成形。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的成形裝置，其特征在于前述攪拌手段設(shè)定為可在填 充室內(nèi)靈活進(jìn)退。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的成形裝置，其特征在于前述填充室具有將前述 粉末填充到該填充室內(nèi)時使用的開口，當(dāng)使前述攪拌手段移動到填充室內(nèi)時，將封阻 該開口的蓋部與前述攪拌手段設(shè)為一體。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1~3中任一項所述的成形裝置，其特征在于前述攪拌手段由 非磁性材料構(gòu)成。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1~4中任一項所述的成形裝置，其特征在于前述磁場發(fā)生手 段是可產(chǎn)生磁場強(qiáng)度為5 30kOe范圍內(nèi)的靜態(tài)磁場的裝置。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1~4中任一項所述的成形裝置，其特征在于前述磁場發(fā)生手 段是可產(chǎn)生磁場強(qiáng)度為5 50kOe范圍內(nèi)的脈動脈沖磁場的裝置。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1 6中任一項所述的成形裝置，其特征在于前述粉末是用急 冷法制作的稀土類磁鐵用的合金原料粉末。
全文摘要
本發(fā)明提供一種成形裝置，其可通過使磁場中具有更相等結(jié)晶方位關(guān)系的合金原料粉末的結(jié)晶斷面彼此吻合，成形具有極高定向性的成形體。該成形裝置(1)具有模腔(22)，其填充磁場或電場中極化的粉末；磁場或電場發(fā)生手段(4)，其可對填充在該模腔內(nèi)的粉末外加磁場或電場；攪拌手段(54)，其在用磁場或電場發(fā)生手段外加了磁場或電場的狀態(tài)下通過攪拌粉末使之定向；加壓手段(31)、(32)，其通過對攪拌及定向后的工件在磁場或電場中外加壓力使之成形。
文檔編號H01F1/053GK101600527SQ200780049550
公開日2009年12月9日 申請日期2007年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月11日
發(fā)明者新垣良憲, 永田浩 申請人:株式會社愛發(fā)科