稀土類磁鐵的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及通過熱塑性加工而成為取向磁鐵的稀土類磁鐵的制造方法。
【背景技術】
[0002] 使用鑭系等稀土類元素的稀土類磁鐵也被稱為永久磁鐵，其用途除了硬盤和構成 MRI的電動機之外，還被用于混合動力車和電動車等的驅動用電動機等中。
[0003] 作為該稀土類磁鐵的磁鐵性能的指標，可舉出剩余磁化（剩余磁通密度）和矯頑 力，但針對電動機的小型化和高電流密度化所致的發熱量的增大，對所使用的稀土類磁鐵 的耐熱性要求也進一步提高，在高溫使用下能夠如何地保持磁鐵的磁特性成為該技術領域 中的重要研宄課題之一。
[0004] 概述稀土類磁鐵的制造方法的一例，一般應用下述方法：對將例如Nd-Fe-B系的 金屬熔液急冷凝固而得到的微粉末進行加壓成形制成成形體，為了對該成形體給予磁各向 異性而實施熱塑性加工來制造稀土類磁鐵（取向磁鐵）。
[0005] 上述熱塑性加工，是例如在上下的沖頭（也稱為"punch"）間配置成形體，一邊對 其進行加熱一邊用上下的沖頭擠壓例如1秒左右或其以下的短時間，以至少50%以上的加 工率來進行加工的。通過該熱塑性加工能夠對成形體給予磁各向異性，另一方面，存在下述 問題：在通過熱塑性加工時的上下的沖頭的擠壓，成形體一邊塑性變形一邊被壓潰的過程 中，塑性變形了的成形體的側面容易產生裂紋（包括微細裂紋）。
[0006] 其一個原因是：與上下的沖頭接觸的部分過于變形，相應地側面中央部過度膨脹， 變形為所謂的鼓狀。若產生該裂紋，則為提高取向度而形成的加工應變在開裂的部位被開 放，變得不能將應變能量充分用于晶體取向，作為結果，變得難以得到高取向度（由此帶來 尚的磁化）的取向磁鐵。
[0007] 另外，由于這樣地在外周部產生裂紋，因此在通過熱塑性加工而成形的取向磁鐵 中，從沒有裂紋的中央部分切取規定尺寸的取向磁鐵來謀求制品化，也存在材料利用率低 的問題。
[0008] 因此，作為能夠消除這樣的熱塑性加工時的開裂的問題的現有技術，可舉出專利 文獻1中公開的制造方法。該制造方法是將上述成形體整體封入金屬囊內后，一邊將該金 屬囊用上下的沖頭擠壓一邊進行熱塑性加工的方法，根據該制造方法，稀土類磁鐵的磁各 向異性更加提高。再者，這樣地以在金屬囊內封入了成形體的狀態進行熱塑性加工的技術， 除此之外也在專利文獻2~5中被公開。
[0009] 可是，若成形體的整體用金屬囊完全地包圍，則由從上下擠壓引起的成形體向側 方的塑性變形被極端地拘束，代替在塑性變形后的成形體的側面不產生裂紋，難以進行充 分的塑性變形，作為結果，會產生難以得到高的取向度這樣的其他問題。這是由以下原因所 致：例如拿具有上表面、下表面和圓周側面的圓柱狀的成形體為例，在金屬囊之中、與成形 體的側面對應的側面區域要向側方塑性變形時，與該側面區域成為一體的與成形體的上表 面以及下表面對應的上表面區域以及下表面區域拘束側面區域的擴展。
[0010] 實際上在上述各專利文獻中沒有言及應變速度，假如設想以0.1/秒以上的應變 速度、50%以上（例如70%或其以上）加工率進行熱塑性加工的情況，則不能夠完全防止 開裂。其原因是因為，在以采用一定以上的厚度的鋼系材料進行焊接來覆蓋了全部面的狀 態，以0. 1/秒以上的應變速度加工的情況下，磁鐵組織受到的沖擊過強，或者在被冷卻的 情況下由于熱膨脹差的不同，被熱塑性加工了的成形體如已述那樣受到金屬囊強的拘束的 緣故。為了消除該問題，專利文獻6中公開了下述技術：通過以多階段進行鍛造，來將金屬 囊減薄下去，但在此公開的實施例，使用了壁厚為7mm以上的鐵板，這樣就不能夠完全防止 開裂，而且鍛造后的磁鐵形狀不能說是近凈成形（near net shape)，全部面需要精加工，材 料利用率降低、加工費增加這樣的問題變得顯著。
[0011] 再者，若如專利文獻1等所公開的那樣將完全覆蓋成形體的全部面的金屬囊的壁 厚減薄下去，則當為1/秒以上的應變速度時，金屬囊被破壞，成形體產生不連續的凹凸，成 為取向混亂的原因，因此不能說是優選的方法。
[0012] 在先技術文獻
[0013] 專利文獻
[0014] 專利文獻1特開平2-250920號公報
[0015] 專利文獻2特開平2-250922號公報
[0016] 專利文獻3特開平2-250919號公報
[0017] 專利文獻4特開平2-250918號公報
[0018] 專利文獻5特開平4-044301號公報
[0019] 專利文獻6特開平4-134804號公報
【發明內容】
[0020] 本發明是鑒于上述問題而完成的，涉及經過熱塑性加工來制造稀土類磁鐵的制造 方法，其目的是提供一種稀土類磁鐵的制造方法，該制造方法通過抑制在熱塑性加工時塑 性變形的成形體的側面產生裂紋，并且謀求充分的塑性變形，能夠制造取向度高的稀土類 磁鐵。
[0021] 為了達到上述目的，本發明的稀土類磁鐵的制造方法，包括第1步驟和第2步驟，
[0022] 第1步驟：將成為稀土類磁鐵材料的粉末加壓成形，來制造柱狀的成形體；
[0023] 第2步驟：準備塑性加工模，所述塑性加工模包括具有收納所述成形體的腔室的 陰模和在該腔室內滑動自如的沖頭，所述腔室具有截面尺寸比所述成形體的與沖頭的加壓 方向正交的截面大的截面，
[0024] 將成形體收納于所述腔室中并用上下的沖頭夾住，一邊用該上下的沖頭直接擠壓 成形體的上表面和下表面一邊實施給予各向異性的熱塑性加工，來制造作為取向磁鐵的稀 土類磁鐵，
[0025] 在將構成腔室的所述截面的短邊的長度記為W1、將收納于腔室內的成形體的所述 截面之中的與腔室的短邊對應的邊的長度記為tl時，tl/Wl在0. 55~0. 85的范圍，從第 2步驟中的熱塑性加工的途中階段，成形體的一部分被腔室的側面拘束而被抑制變形，成形 體的其他的部位離開腔室的側面而成為非拘束的狀態。
[0026] 本發明的稀土類磁鐵的制造方法，是在將成形體收納于塑性加工模中進行熱塑性 加工時，代替在壓潰成形體的過程中其整個側面與塑性加工模的腔室的整個側面觸接而受 到壓力的加工方法，只使成形體的一部分先行地與腔室的側面觸接而受到壓力，此時成形 體的其他部位不與腔室的側面觸接而成為非拘束的狀態，由此能夠按所希望的那樣對成形 體進行熱塑性加工，給予磁各向異性，并且避免所加工的取向磁鐵產生裂紋的制造方法。
[0027] 在只使成形體的一部分先行地與腔室的側面觸接時，需要規定成形體的截面形狀 和/或構成塑性加工模的陰模的截面形狀。再者，在此所說的"截面形狀"，意指與沖頭的滑 動方向（成形體被沖頭擠壓的方向）正交的截面的形狀。雖然不限定，但在本發明的制造 方法中，作為腔室的截面形狀可舉出長方形（矩形）、橫長的橢圓形等，與該腔室相比，在熱 塑性加工之前的階段截面尺寸小的成形體的截面形狀，可舉出正方形、長方形、圓形等。即， 有：在截面形狀為長方形的腔室內收納長方形、正方形、或圓形的截面形狀的成形體來進行 熱塑性加工的形態、在截面形狀為橢圓形的腔室內收納長方形、正方形、或圓形的截面形狀 的成形體來進行熱塑性加工的形態等。而且，優選設定如下述那樣的腔室和成形體兩者的 截面尺寸關系：在腔室內收納了成形體的狀態下，成形體的側面的任何部位都不與腔室的 側面觸接，在熱塑性加工的途中成形體被壓潰而變形，其一部分與腔室的側面觸接而受到 壓力。
[0028] 本發明的制造方法，作為第1步驟，將成為稀土類磁鐵材料的粉末加壓成形，來制 造柱狀的成形體。
[0029] 在此，在本發明的制造方法中作為制造對象的稀土類磁鐵，不用說包括構成組織 的主相（晶體）的粒徑為200nm以下左右的納米晶體磁鐵，還包括粒徑為300nm以上的晶 體磁鐵、進而粒徑為1 ym以上的燒結磁鐵、用樹脂粘合劑將晶粒結合的粘結磁鐵等。其中， 優選調整熱塑性加工前的階段的磁粉的主相的尺寸，使得最終所制造的稀土類磁鐵的主相 的平均最大尺寸（平均最大粒徑）為300~400nm左右、或其以下。
[0030] 通過液體急冷來制作微細晶粒的急冷薄帶（急冷帶），將其進行粗粉碎等來制作 稀土類磁鐵用的磁粉，將該磁粉填充到例如陰模內，一邊用沖頭加壓一邊進行燒結來實現 塊化，由此得到各向同性的成形體。
[0031] 該成形體具有包含例如納米晶體組織的RE-Fe-B系主相（RE:為Nd、Pr中的至少 一種，更具體而言，為Nd、Pr、N