用于制造燒結磁體的模具以及燒結磁體的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及用于制造燒結磁體的模具以及通過使用該模具的燒結磁體的制造方法。
【背景技術】
[0002]在制造燒結磁體時，采用了如下方法，該方法包括:用通過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)；通過對模具中的合金粉末施加磁場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對壓縮成型物進行加熱而燒結壓縮成型物(燒結工序)。可選地，還可以采用如下方法:在該方法中，通過在填充工序后向合金粉末施加磁場的同時使用加壓機器對合金粉末施加壓力，同時進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器進行壓縮成型，所以這些方法在本說明書中將被稱為“加壓方法”。
[0003]另一方面，近來發現:通過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合金粉末壓縮成型的狀態下對合金粉末進行定向和燒結的方式，能夠制造形狀與模具的腔對應的燒結磁體(專利文獻I)。在本說明書中，這種不進行壓縮成型工序的燒結磁體的制造方法將被稱為“PLP (無加壓處理)”。在PLP中，當用合金粉末填充模具時，可以在比壓縮成型過程中施加的壓力(典型地，數十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燒結磁體。RFeB燒結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作為主成分的燒結磁體，并且RFeB燒結磁體具有諸如剩余磁通密度等的最重要的磁特性比傳統永磁體的磁特性高的有利效果，但是也具有矯頑力(coercive force)低的問題。矯頑力是在沿不同于磁化方向的方向施加外部磁場時對維持磁化的能力的度量。通常，溫度越高，矯頑力越低。所以，為了在磁場方向變化大且在相對高的200°C左右的溫度下使用的汽車馬達等中使用RFeB燒結磁體，矯頑力必須足夠高。在主要包含Nd作為稀土元素R的NdFeB燒結磁體中，通過添加Tb和/或Dy到燒結磁體中能夠提高矯頑力，但是存在如下問題: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，不需使用加壓機器。所以，與加壓方法相比，能夠減小設備的尺寸，并且容易將整個設備安裝至無氧的環境中。因此，與加壓方法相比，在制造燒結磁體的過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通過減小合金粉末的平均粒徑，還能夠減小制造出的燒結磁體中的微晶(fine crystal)的平均粒徑。結果，當沿與磁化方向不同的方向施加外部磁場時，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，所以模具中的合金粉末顯著移動，并且如果在模具中形成有開口，則粉末通過開口散播到模具外。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口的模具的主體中并插入蓋以嵌合在開口中之后才進行定向工序和燒結工序。這里，蓋被嵌合在模具主體的開口中表示著在主體與蓋之間形成的空間(稱為“腔”)的體積因用蓋關閉開口以及蓋沿著開口的移動而減小。即，將蓋嵌合在主體的開口中的操作在對腔進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口，而不是將蓋嵌合到開口中。在此情況中，通過用螺釘等將蓋固定于主體或通過用活塞等使蓋壓抵模具(參照專利文獻2)來防止主體中的粉末散播到模具外。
[0008]專利文獻1:W0 2006/004014
[0009]專利文獻2:W0 2010/1:34578
【發明內容】
[0010]例如，在如圖14所示的傳統模具中，蓋92的內表面923(在腔側的表面)是平坦的平面，當用蓋92覆蓋模具的主體91的開口時，蓋92的內表面923垂直于主體91的內壁面913。S卩，在主體91的內壁面913與蓋92的內表面923(在腔側的表面)之間相交的邊緣線93處，主體91的內壁面913與蓋92的內表面923彼此垂直。通過在PLP中使用這種模具制造的燒結體具有尖銳的角部(所謂的“尖銳邊緣”；下文中該部分被稱為“邊緣”)，即，在對應于邊緣線部的部分處具有直角。在燒結磁體的邊緣，在運送或使用過程中其自身容易產生碎裂(chipping)或裂紋(cracking)，這種破裂可能會造成主體的破壞。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磁體的表面上形成功能膜，但是該功能膜可能會從這些邊緣剝落。所以，當在燒結工序中獲得的燒結體被最終處理為成品時，通過機械磨削或機械拋光對這些邊緣倒角(chamfer)。然而，存在如下問題:這種機械磨削工序或機械拋光工序造成燒結磁體的制造工序的數量增加、成本增加并浪費了通過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間和付出的機械拋光類型，但是邊緣之外的部分也被拋光了。所以，進一步浪費了材料，并且燒結磁體的形狀可能不會保持為設計的樣子。
[0011]通過本發明所要實現的目的是提供用于制造燒結磁體的模具以及燒結磁體的制造方法，其中，無需進行用于倒角的機械磨削或機械拋光就能夠制造燒結磁體。
[0012]根據本發明的用于實現上述目的的第一方面，提供一種模具，其用于通過如下方式制造燒結磁體:用燒結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有被壓縮成型的狀態下對所述合金粉末進行定向和燒結，所述模具包括:
[0013]a)主體，其具有開口；和
[0014]b)蓋，其覆蓋所述開口并具有在覆蓋所述開口的狀態下位于主體側的內表面，
[0015]其中，所述內表面具有與所述主體的內壁面成鈍角地相交的平面，或者所述內表面具有與所述內壁面相交的相交線上的各點的切面與所述內壁面成鈍角地相交的曲面。
[0016]在根據第一方面的用于制造燒結磁體的模具中，合金粉末被從主體的開口供給到內部空間，然后用蓋覆蓋開口。該蓋防止合金粉末在定向工序中散播。另外，能夠將合金粉末的填充密度調整到適合PLP的值。
[0017]當開口被如上所述的蓋覆蓋時，在根據第一方面的用于制造燒結磁體的模具中，蓋的內表面與主體的內壁面在相交線上成鈍角地相交。即，在與主體的內壁面接觸的接觸部附近，蓋的內表面與主體的內壁面成鈍角地相交。所以在PLP中通過使用此模具獲得的燒結體中，對應于相交線的邊緣具有鈍角。所以，在通過使用根據第一方面的用于制造燒結磁體的模具制造的燒結磁體中，不需要對至少邊緣進行倒角，因此也不需要機械磨削和機械拋光。
[0018]蓋可以被嵌合于主體的開口或者可以被固定于主體而不被嵌合于開口。在后一種情況中，蓋在內表面具有凹部，并且該凹部的壁面具有與主體的內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的切面與主體的內壁面成鈍角地相交的曲面。
[0019]根據本發明的第二方面，提供一種模具，其用于通過如下方式制造燒結磁體:用燒結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有被壓縮成型的狀態下對所述合金粉末進行定向和燒結，所述模具包括:
[0020]a)主體，其具有開口；和
[0021]b)蓋，其覆蓋所述開口并具有內表面，所述內表面具有在所述蓋覆蓋所述開口的狀態下位于主體側的凹部，
[0022]其中，所述內表面具有凹部內壁面和凹部頂面，
[0023]所述凹部內壁面通過一個平面或曲面與所述主體的內壁面連接，并且
[0024]所述凹部頂面具有與所述凹部內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內壁面相交的相交線上的各點的切面與所述凹部內壁面成鈍角地相交的曲面。
[0025]在根據第二方面的用于制造燒結磁體的模具中，獲得如下的燒結磁體:其中，在與主體的開口對應的部分處形成具有一個連續平面或曲面的表面，并在凹部內壁面與凹部頂面彼此相交的部分處形成鈍角。所以，在通過使用根據第二方面的用于制造燒結磁體的模具制造的燒結磁體中，不需要對至少上述部分倒角，從而也不需要機械磨削或機械拋光。
[0026]根據本發明的用于制造燒結磁體的模具可以具有如下構造:多個開口(和構成腔的內部空間)在一體型主體中以一維方式或二維方式平行設置，并且在單塊板上一體地形成與各開口對應的多個蓋。結果，不需要用每個蓋覆蓋每個開口的麻煩操作，并且一次動作就能用蓋準確地覆蓋多個開口。所以，能夠改善制造效率。
[0027]根據第一方面的用于制造燒結磁體的模具可以具有如下構造:對應于蓋的凸部與主體一體地形成于主體的底面(與開口相反的表面)。在用于制造燒結磁體的模具中，能夠通過使具有相同形狀的多個主體彼此重疊的方式來使用這些主體。該構造尤其能夠適用于具有上述的多個開口在一體型主體中以一維方式或二維方式平行設置的構造的用于制造燒結磁體的模具。在此情況中，不需要上述的用于形成多個蓋的單塊板。所以，與被單個蓋單獨覆蓋的多個主體彼此重疊的情況相比，能夠增加同樣高度時的臺階數量，從而能夠改善燒結磁體的制造效率。
[0028]根據本發明，提供一種燒結磁體的制造方法，其包括:
[0029]填充工序，從根據本發明的用于制造燒結磁體的所述模具中的任意一個的開口將合金粉末供給到所述主體內的空間中，然后用所述蓋覆蓋所述開口 ；
[0030]定向工序，在所述