制造稀土磁體的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及通過熱加工制造稀土磁體的方法，也就是取向磁體。
【背景技術】
[0002]使用諸如鑭系元素的稀土元素的稀土磁體也被稱為永磁鐵。除硬盤和構成MRI的電機之外，已經將稀土磁體用于混合動力車或電動車輛的驅動電機。
[0003]根據稀土磁體的磁性能的指數，將例證剩余磁化(剩余磁通密度)以及矯頑力。隨著由于電機的尺寸的減少或電機的電流密度的增加而加熱生成的量的增加，進一步增加對使用的稀土磁體的耐熱性的需求。因此，當在高溫下使用磁體時，維持磁體的磁性能是重要的。
[0004]此處，將參考附圖8A和8B以及圖9A和9B不意性不出在相關技術中的制造稀土磁體的方法的實例。此外，圖8A和8B為示出在相關技術中的熱加工的圖。此處，圖8A為在熱加工(熱塑性加工)之前燒結體的示意性透視圖，而圖SB為在熱加工之后稀土磁體的示意性透視圖。圖9A和9B為在相關技術中的熱加工的說明圖。圖9A為示出在燒結體上起作用的摩擦力與在熱加工期間塑性流動之間的關系的縱向截面圖，而圖9B為示出在圖8B中示出的相關技術中的稀土磁體的縱向截面CS中的稀土磁體的應變分布的圖。
[0005]首先，例如，通過Nd-Fe-B-基的熔融金屬快速凝固獲得的細粉末經受壓力成形以制造在圖8A中示出的燒結體Z。然后，使燒結體Z經受熱加工以制造在圖8B中示出的稀土磁體X。在相關技術中制造稀土磁體X的方法中，在熱加工燒結體Z以在擠壓方向的上-下方向上壓縮燒結體Z期間，將壓力施加到上表面Z3和下表面Z4，從而引起在垂直于擠壓方向的水平方向上的塑性流動。作為結果，塑性變形發生。
[0006]此時，當燒結體Z的右側和左側表面Z2、Z1處于非約束狀態，而燒結體Z的前側和后側表面Z5、Z6處于約束狀態時，在燒結體Z中從在右-左方向上的中心處引起塑性流動，從而將右側和左側表面Z2、Zl變形。此時，燒結體Z的上表面Z3和下表面Z4通過沖床施加壓力于其而被約束。由于通過如上文描述的沖床施加的壓力，燒結體Z的上表面Z3和下表面TA被設定在約束狀態下，當燒結體Z在右-左方向上開始變形時，摩擦力在約束的上表面Z3和下表面TA上起作用。
[0007]如在圖9A中所示，摩擦力F在燒結體Z的上表面Z3和下表面Z4上起作用，該摩擦力F在燒結體Z變形的右-左方向上的中心部分CP處為最大，并且摩擦力F朝向燒結體Z的右側和左側表面Z2、Z1減少。摩擦力F起作用以阻礙在右-左方向上燒結體Z的塑性流動PF。因此，從燒結體Z的右側和左側表面Z2、Zl朝向中心部分CP不太可能發生塑性流動(即，減少塑性流動PF發生)。
[0008]此外，在擠壓方向上朝向燒結體Z的內部的中心(也就是，從燒結體Z的約束的上表面Z3和下表面TA朝向在上表面Z3與下表面TA之間的中間部分)減少在塑性流動PF上的摩擦力F的影響。因此，從燒結體Z的約束的上下表面Z3、TA在擠壓方向上朝向燒結體Z的內部的中心更有可能發生塑性流動PF (即，增加塑性流動PF發生)。
[0009]因此，如在圖8A和8B中所示，當將壓力施加到燒結體Z的上表面Z3和下表面Z4以在上-下方向上進行壓縮，同時燒結體Z的右側和左側表面Z2、Z1處于非約束狀態，在平行于右-左方向且平行于擠壓方向的截面CS中引起塑性流動的差異。作為結果，如在圖9B中所示，在稀土磁體X的截面CS中產出的應變變得不均勻。不均勻應變分布為用于劣化制造的稀土磁體X的磁性能的因素。因此，有必要阻止在通過熱加工的稀土磁體的制造期間不均勾應變分布的發生。
[0010]作為制造稀土磁體的過程中的熱加工的實例，日本專利申請公開號4-134804CJP4-134804 A)公開在膠囊(capsule)中放置磁體的鑄造合金，并且在等于或高于500°C和等于或低于1100°C溫度下進行沖模鍛造以使合金為磁各向異性的技術。在JP 4-134804A中，當使用鍛造機器進行熱加工用于膠囊時，通過放置膠囊在兩種或多種的沖模中進行多階段鍛造。因此，即使在薄的膠囊中，有可能施加如靜水壓力的壓力到鍛造的合金的內部，同時引起如在自由鍛造中的鑄造合金中的塑性變形。因此，有可能阻止磁體被破壞。
[0011]在如在JP 4-134804 A中的沒有通過沖模約束的燒結體的側表面的情況下，摩擦力在上下表面中的中心部分處為最大。此外，相比于燒結體的上下表面的附近，在燒結體的上下表面之間的中心部分處摩擦力的影響小，因此，相比于燒結體的上下表面的附近，在燒結體的上下表面之間的中心部分處相對自由的塑性流動發生。
[0012]作為結果，由于在材料流動性中的差異，在橫向方向和擠壓方向上，在燒結體中引起應變量的差異，因此在平行于擠壓方向的燒結體的截面中，磁體的應變分布變得不均勻。隨著用于燒結體的加工的程度(燒結體的壓縮比率)增加，在磁體的表面的附近與磁體的內部之間的應變量的差異增加。作為結果，例如，當在進行強加工時，其中燒結體的壓縮比率接近10%或高于10%，在磁體的截面方向上的應變分布變得顯著地不均勻。不均勻應變分布為用于減少磁體的剩余磁化的因素。
[0013]在另一方面，日本專利申請公開號2-250922 (JP 2-250922 A)公開在金屬膠囊中放置稀土合金錠的技術，在等于或高于750°C和等于或低于1150°C的乳制溫度下進行熱乳制，在該情況下合金錠包括液體相，并且在兩個或多個流程中進行熱乳制，以便總加工比率為30%或更高。在JP 2-250922 A中，進行乳制同時在寬度方向上從金屬膠囊的兩側施加約束。因此，在合金錠的乳制期間抑制在寬度方向上的延展。因此，有可能在通過乳制獲得的長板材料的寬度方向和縱向方向上獲得適當晶軸取向。
[0014]然而，在JP 2-250922 A中，金屬膠囊沒有被約束在縱向方向上，因此，由于金屬錠的減少，幾乎所有的體積減少導致在縱向方向上的延展。因此，在通過乳制獲得的板材料為具有預定長度的長板材料的情況下，并且板材料不是連續的帶板，存在在沿板材料的縱向方向的截面中如上文描述的不均勻應變分布發生的可能性。如上文所描述，在JP 4-134804A和JP 2-250922 A公開的技術中，當通過熱加工制造稀土磁體時，也許不可能阻止不均勻應變分布的發生。
【發明內容】
[0015]本發明涉及通過熱加工制造稀土磁體的方法，并且提供制造稀土磁體的所述方法，所述方法通過使應變分布均勾而改善剩余磁化。
[0016]本發明的一方面涉及制造稀土磁體的方法。所述方法包括將通過燒結稀土磁體材料獲得的燒結體容納在成型模具中，所述成型模具由上下沖床以及沖模構成，并且在其中所述上下沖床中的至少一個在所述沖模的中空內部中為可滑動的，和通過進行第一熱加工制造稀土磁體前驅體，其中所述燒結體的兩個側表面平行于擠壓方向且彼此相對，一個側表面被導致與所述沖模的內表面接觸且被帶到約束狀態以抑制變形，而另一側表面沒有被導致與所述沖模的內表面接觸且被帶到非約束狀態以當通過使用所述上下沖床擠壓所述燒結體的上下表面時允許變形；以及在所述成型模具中移動所述稀土磁體前驅體，并且通過進行第二熱加工制造稀土磁體，其中，所述稀土磁體前驅體的兩個側表面平行于所述擠壓方向，在所述第一熱加工中處于所述非約束狀態的側表面被導致與所述沖模的所述內表面接觸且被帶到所述約束狀態以抑制變形，而在所述第一熱加工中處于所述約束狀態下的側表面被帶到所述非約束狀態以當通過使用所述上下沖床擠壓所述稀土磁體前驅體的上下表面時允許變形。
[0017]在根據上文提及的本發明的方面的制造稀土磁體的所述方法中，所述燒結體通過燒結且固化稀土磁體材料而獲得的，所述稀土磁體材料諸如通過例如液體急冷方法經受熱加工以獲得預期的形狀并給出磁各向異性的磁體粉末。
[0018]所述燒結體的所述形狀沒有特別地被限制。然而，可以使用例如諸如立方體和長方體的六面體。所述燒結體的平面形狀為除了矩形形狀的多邊形，并且可為圓形形狀或橢圓形形狀。即使當所述燒結體的所述平面形狀為圓形形狀或橢圓形形狀時，例如，彼此相對的兩個側表面在平行于燒結體擠壓方向的截面中存在。此外，所述燒結體為除了六面體的多面體，且所述燒結體具有帶有圓形拐角或脊的形狀或具有在橫向方向上膨脹的彎曲側表面。
[0019]在本發明中使用的術語“上”“下”用于定位以方便闡明在每個配置中的位置關系，因此，“上” “下”并不是總是表示在垂直方向上“上” “下”。此外，使用術語“橫向方向”和“右” “左”定位與術語“上” “下”的關系，并且術語并不總是表示水平方向。因此，本發明沒有排除，例如，將所述上下沖床設置在水平方向的配置。
[0020]當在對所述燒結體熱加工期間通過使用所述上下沖床擠壓所述上下表面時，將所述燒結體在所述擠壓方向上壓縮，并且在垂直于所述擠壓方向的方向上塑性流動發生，從而塑性變形發生。此時，如果平行于所述上-下擠壓方向且彼此相對的所述兩個側表面，如在相關技術中的那樣沒有與所述沖模的所述內表面接觸且處于非約束狀態，在朝向所述燒結體的所述外部的橫向方向上變形所述兩個側表面。此時，由于與擠壓所述表面的所述沖床接觸，所述燒結體的所述上下表面受約束。因此，當其中所述上下表面處于約束狀態的所述燒結體在所述橫向方向上變形時，在所述橫向方向上的摩擦力在所述約束的上下表面上起作用。
[0021 ] 在橫向方向上的在所述燒結體的所述上下表面起作用的所述摩擦力在所述燒結體的所述上下表面的所述中心部分處摩擦力為最大，并且朝向處于所述非約束狀態的所述燒結體的兩個側表面減少。在所述橫向方向上所述摩擦力起作用以阻礙所述燒結體的所述塑性流動。因此，從處于所述非約束狀態的所述燒結體的兩個側表面朝向所述燒結體的所述中心部分不太可能發生所述塑性流動(即，所述塑性流動發生的減少)。
[0022]關于所述燒結體擠壓方向，在所述燒結體的所述塑性流動上的所述摩擦力的影響朝向所述燒結體的所述內部中心減少，也就是，從所述燒結體在所述約束的上下表面在所述上下表面之間的中間部分。因此，從所述燒結體的所述約束的上下表面朝向所述燒結體的所述內部中心更有可能發生所述燒結體的所述塑性流動(即，所述燒結體的所述塑性流動發生的增加)。
[0023]因此，如果將所述燒結體的所述上下表面擠壓同時平行于所述燒結體擠壓方向且彼此相對的所述兩個側表面處于所述非約束狀態，由于所述摩擦力的所述影響引起在所述燒結體的截面中的在所述塑性流動的差異，所述燒結體的截面平行于所述燒結體擠壓方向且平行于其中所述兩個側表面彼此相對的方向。作為結果，在所述截面中的應變分布變得不均勻。所述不均勻應變分布為用于減少制造的稀土磁體的磁性能的因素。<