燒結磁鐵制造方法
【專利說明】燒結磁鐵制造方法
[0001 ] 本申請是申請日為2014年2月3日、申請號為2014800074287、發明名稱為“粉末填充裝置及燒結磁鐵制造裝置”的申請的分案申請。
技術領域
[0002]本發明涉及一種燒結磁鐵制造方法。
【背景技術】
[0003]在由粉末狀的材料通過壓縮、燒結等來獲得成形體時，使用向用于進行粉末成形(賦形)的容器(賦形容器)內填充粉末的粉末填充裝置。在這樣的粉末填充裝置中，要求以規定的密度均勻地向容器內填充粉末。而且，多數情況下，要求粉末的填充密度比僅是將粉末加入到容器內時的填充密度(將其稱為“自然填充”。)高。以下，將以高于自然填充的填充密度的密度進行填充的情況稱為“高密度填充”。
[0004]作為進行這樣的高密度填充的裝置的一例子，在專利文獻I中，公開了一種使用氣壓脈動法(日語:工7夕、;/O夕''法)向容器內填充粉末的裝置。在該裝置中，下部設有開口的料斗以在其開口處與粉末填充容器連通的方式可拆卸且可密閉地安裝于該容器。另外，該裝置具有用于向料斗內供給粉末的粉末供給部和用于向料斗內導入壓縮氣體的氣體供給部。對于壓縮氣體，在填充難以氧化的粉末的情況下可以使用空氣，但在填充容易氧化的粉末的情況下，使用氮氣、氬氣等非活性氣體。
[0005]在料斗的下部的開口設有形成有規定大小網眼的網格的、平面狀的格柵構件。格柵由篩網、將金屬線以恒定間隔平行排列而成的構件、或在薄板上沖出許多孔而成的構件等構成。格柵的網眼的大小調整為，向容器內供給的粉末不會自然落下，而且在如下所述由壓縮氣體施加了壓力時會落下。在此，不言而喻，格柵的網眼的大小大于構成粉末的每個粒子(以下記為粉末粒子)的大小，但在粉末粒子的凝聚性較高的情況下，存在粉末粒子不是一個個地穿過而是粉末以粉末粒子的基團的方式穿過格柵的網眼的問題，因此，格柵的網眼的大小需要設為遠遠大于粉末粒子的大小。粉末粒子的凝聚性取決于附著在粉末粒子表面的水分、粉末粒子所帶有的電荷(靜電)磁性、以及粉末粒子的形狀等，但通常粉末粒子越小具有越強的凝聚性。
[0006]專利文獻I的粉末填充裝置被按照下述方式使用。首先，自粉末供給部向料斗內供給粉末。此時，格柵的網眼的大小如上所述地設定，因此粉末不會自料斗落下。接著，將料斗安裝在容器上而使它們密閉。然后，自氣體導入口快速地向料斗內的粉末上部的空間導入壓縮氣體，在短時間之后，將壓縮氣體自料斗內排出。以每I秒幾十次(幾十Hz)的頻率交替地重復進行這樣的壓縮氣體的導入和排出，反復地以脈動狀向料斗內的粉末的上表面施加壓縮氣體的壓力。由此，粉末穿過格柵構件而落下到容器內。然后，在向容器內充分地供給了粉末之后，在粉末的上表面位于格柵構件的上方的狀態下，將料斗自容器上拆除。由此，以格柵構件為分界，填充在容器內的粉末和剩余在料斗內的粉末被分離。
[0007]現有技術文獻
[0008]專利文獻
[0009]專利文獻1:日本特開平11-049101號公報
【發明內容】
[0010]發明要解決的問題
[0011]但是，如果使用這樣的氣壓脈動法向容器內填充粉末，會產生填充密度在容器內的不同位置而不同、即填充密度不均勻這樣的問題。這樣的密度分布不均勻性當然會影響到其填充物(賦形體)制品的各種特性。
[0012]本發明要解決的課題在于提供能夠以接近均勻的填充密度向容器內填充粉末的粉末填充裝置。
[0013]用于解決問題的方案
[0014]本申請的發明人們對產生上述的填充密度分布的原因進行研究后，結果得出粉末粒子的凝聚力與不均勻性有關的結論。即，凝聚力在粉末粒子之間起作用，因此，料斗的側壁側的凝聚力低于料斗的中心側的凝聚力。而且，如果凝聚力大，則流動性變低，因此，粉末的在料斗的側壁側的流動性高于粉末的在料斗的中心側的流動性。在通過氣壓脈動對料斗內的具有這樣的流動性的粉末施加朝向下方的壓力時，相比于料斗的中心側的粉末，料斗的側壁側的粉末更容易穿過格柵構件而落下到容器內。結果，可以認為:在容器內產生了距料斗的開口的側壁較近的位置的填充密度高于距遠離該側壁的中心較近的位置的填充密度的密度分布。
[0015]于是，本申請的發明人們為了防止產生這樣的填充密度分布而進一步研究了使用氣壓脈動法的粉末填充裝置的構造，從而做成了本發明。
[0016]為了解決上述課題而做成的本發明的粉末填充裝置為用于向容器內填充粉末的裝置，其特征在于，其包括:
[0017]a)料斗，其用于收容上述粉末，具有用于向上述容器供給該粉末的開口，以在該開口處與該容器連通且使該料斗與該容器之間密閉的方式裝卸自如地安裝于該容器；
[0018]b)粉末供給單元，其用于向上述料斗供給上述粉末；
[0019]c)氣體供給單元，其用于在使上述料斗與上述容器連通且密閉的狀態下以脈動狀反復地向上述料斗內供給壓縮氣體;以及
[0020]d)格柵構件，其設于上述開口且形成有格柵，該格柵的靠上述料斗的側壁側的網眼比該格柵的靠上述料斗的中心側的網眼小。
[0021]在本申請中，“格柵”是指設有許多的眼或孔的構件。典型的格柵可舉出通過使將許多的金屬線等線狀構件平行地排列而成的部件交叉來形成正方形網眼或長方形網眼的格柵，但并不限定于此。例如，僅是將許多的線狀構件平行地排列而成的(不使其交叉)格柵、在板狀構件上設有許多個孔而成的格柵等也包含在本申請的格柵中。
[0022]“以脈動狀向料斗內供給壓縮氣體”是指反復地進行向料斗內壓入壓縮氣體和將壓縮氣體自料斗內排出的動作。壓縮氣體的排出可以使用吸引氣體的方法強制進行，也可以使氣體自然地排出。
[0023]在本發明的粉末填充裝置中，在利用粉末供給單元向料斗內供給了粉末之后，通過將料斗安裝于容器而將容器和料斗密閉。然后，利用氣體供給單元以脈動狀反復地向料斗內供給壓縮氣體，從而使料斗內的粉末穿過格柵構件而向容器內填充。其中，對于格柵構件，格柵構件的靠料斗的側壁側的網眼比格柵構件的靠料斗的中心側的網眼小，因此，在以往的氣壓脈動中導致填充密度升高的、料斗的開口的側壁附近的粉末粒子不易落下到容器內。由此，能夠抑制該側壁附近的填充密度上升，能夠使整個容器內的粉末填充密度接近均勻。
[0024]在用于填充粉末的容器中，在一個容器內可以僅設有一個用于填充粉末的空間(腔室)，也可以設有多個腔室。
[0025]在一個容器內設有多個腔室的情況下，以使多個所述腔室與共用的(I個)料斗連通的狀態將容器與料斗密閉即可。在該狀態下，通過反復地向料斗內壓入壓縮氣體及從料斗內排出壓縮氣體，從而向各腔室內填充粉末。此時，出于與上述相同的原因，在以往的氣壓脈動中，距離料斗的開口的側壁較近的腔室的填充密度高于距離中心較近的腔室的填充密度。于是，通過使用形成有靠料斗的側壁側的網眼比靠中心側的網眼小的格柵的格柵構件，從而，對于距離料斗的開口的側壁較近的腔室，粉末不易自料斗落下到腔室內，因此，能夠抑制被配置于開口的側壁附近的腔室的填充密度上升。因此，能夠使各腔室的填充密度接近均勻。
[0026]本發明的粉末填充裝置例如用于制造燒結磁鐵，因此，特別是適用于通過無壓力法來制造燒結磁鐵。無壓力法是指如下方法:將作為燒結磁鐵的原料的合金粉碎而獲得合金粉末，將該合金粉末向容器內填充(填充工序)，在將該合金粉末收容在容器內的狀態下不施加壓力，而是在磁場中進行定向(定向工序)及進行用于燒結的加熱(燒結工序)，從而獲得燒結磁鐵。根據該無壓力法，相比于在填充工序后對粉末進行壓縮成形的壓力法，(i)于在磁場中進行合金粉末定向時，合金粉末的粒子容易沿著磁場方向轉動，因此能夠提高定向度，并且，(ii)由于不需要使用大型的壓力機，因此能夠使填充到燒結都在密閉容器內進行，能夠防止氧化，基于以上兩點，能夠提高最終獲得的燒結磁鐵的磁特性。
[0027]在利用這樣的無壓力法制造燒結磁鐵時，能夠使用本發明的粉末填充裝置作為向腔室填充合金粉末的裝置。在此，為了防止合金粉末氧化，使用非活性氣體作為自氣體供給單元向料斗供給的氣體。
[0028]即，本發明的燒結磁鐵制造裝置的特征在于，其包括:
[0029]I)粉末填充單元，其是用于向容器內填充作為燒結磁鐵的原料的合金粉末的單元，該粉末填充單元包括:
[0030]a)料斗，其用于收容上述合金粉末，具有用于向上述容器供給該合金粉末的開口，該料斗以在該開口處與該容器連通且使該料斗與該容器之間密閉的方式裝卸自如地安裝于該容器；
[0031]b)粉末供給單元，其用于向上述料斗供給上述合金粉末；
[0032]c)氣體供給單元，其用于在使上述料斗與上述容器連通且密閉的狀態下以脈動狀反復地向上述料斗內供給