用于制備稀土燒結(jié)磁體的方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于制備稀土燒結(jié)磁體的方法和裝置，并且更特別地，涉及一種 通過向模具進(jìn)料合金粉末、用該粉末填充該模具腔體并在磁場(chǎng)下模制該粉末的用于制備獨(dú) 特形狀（典型地為C或D形狀）的稀土燒結(jié)磁體的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)今憑借稀土燒結(jié)磁體（典型地為釹基磁體）的優(yōu)越磁性，它們廣泛用于在硬盤、 空氣調(diào)節(jié)器、混合動(dòng)力汽車等中安裝的發(fā)動(dòng)機(jī)、傳感器以及其它器件。
[0003] 通常，通過如下的粉末冶金法制備稀土燒結(jié)磁體。首先，根據(jù)預(yù)先確定的組成混合 原材料。使用高頻感應(yīng)電爐，將混合物熔化并鑄成合金。通過研磨機(jī)例如顎式破碎機(jī)、布朗 磨機(jī)或銷棒磨機(jī)（pin mill)，或者氫爆裂（或氫脆處理）粗破碎該合金并隨后通過噴磨機(jī) 等細(xì)磨，得到具有1至10 μπι的平均顆粒尺寸的細(xì)粉。將細(xì)粉模制成所需形狀的壓坯同時(shí) 施加磁場(chǎng)用于賦予磁各向異性。燒結(jié)并熱處理該壓還以形成燒結(jié)磁體。
[0004] 在通過粉末冶金法的稀土燒結(jié)磁體的制備中，在磁場(chǎng)下模制的步驟典型地使用由 沖模、上沖頭和下沖頭組成的模具。通過用細(xì)粉填充在沖模和下沖頭之間限定的模具腔體， 并且推動(dòng)上沖頭以向該粉末施加單軸壓力來進(jìn)行模制。用細(xì)粉完全填充模具腔體使得粉末 填充料的上表面可與沖模的頂部齊平。
[0005] 在模制步驟中，為了改善成品率的目的，實(shí)施將粉末填充料壓縮模制成與最終磁 體產(chǎn)品的形狀接近的壓坯形狀。在最終磁體產(chǎn)品具有C形狀的一個(gè)實(shí)例中，將粉末模制成 近似C形狀的壓坯。為此目的，使上沖頭和下沖頭的壓力表面成形為非平面。在這種情況 下，如果用細(xì)粉完全填充模具腔體使得粉末的上表面可與沖模的頂部齊平，那么待模制的 磁體產(chǎn)品的每個(gè)高度的在腔體中的粉末填充料量在水平地分隔開的位置之中是不均勻的。 當(dāng)以這種狀態(tài)壓縮模制該粉末填充料時(shí)，模制的壓坯因填充量的不同而具有變化的密度。 當(dāng)燒結(jié)該壓坯時(shí)出現(xiàn)問題。即，由于壓坯中不同位置之間的收縮差異，燒結(jié)體可為翹曲的或 變形的并且在最壞的情況下為開裂的或破裂的。這些問題導(dǎo)致成品率的下降。
[0006] 作為防止燒結(jié)體開裂或破裂的手段，專利文件1公開了一種將沖頭的工作表面倒 角、并且調(diào)整倒角寬度和/或改善工作表面的粗糙度的方法。盡管該方法對(duì)于防止燒結(jié)體 開裂或破裂是有效的，但該方法受限于具有允許將模具倒角的特定形狀的磁體的制備。由 于上面指出的壓坯密度的問題仍未解決，該方法對(duì)抑制燒結(jié)體翹曲或變形來說是基本上無 效的。
[0007] 專利文件2公開了一種包括箱殼體和用于將粉末平整為平面的導(dǎo)向部件（guide) 的粉末進(jìn)料箱，其中粉末被弄平與待模制的壓坯的上部形狀一致。該方法消除了填充量的 差異以及由此消除了壓坯密度的變化。然而，進(jìn)料箱的裝配是不方便的，這表明了無效率。 需要多個(gè)導(dǎo)向部件以滿足每個(gè)上沖頭的形狀。因此該裝置是冗余的。
[0008] 引用列表
[0009] 專利文件 I :JP-A 2001-058294
[0010] 專利文件 2 :JP-A 2005-205481
[0011] 發(fā)明公開
[0012] 本發(fā)明的一個(gè)目的是提供用于制備獨(dú)特形狀（典型地為C或D形狀）的稀土燒結(jié) 磁體的方法和裝置，該方法對(duì)防止燒結(jié)體翹曲或變形以及甚至開裂或破裂是有效的，同時(shí) 改善了成品率。
[0013] 本發(fā)明涉及一種通過使用模具單軸壓縮稀土磁體形成合金粉末來制備稀土燒結(jié) 磁體的方法，該模具包括沖模、上沖頭和下沖頭，該上沖頭和下沖頭中的一者或兩者具有成 形為非平面的壓力表面。在沖模和下沖頭之間限定腔體。進(jìn)料器包括用于向腔體中進(jìn)料合 金粉末的射槍（shooter)。該射槍在其下端出口處提供有主篩，該主篩具有與上沖頭或下 沖頭的壓力表面基本上相同的非平面形狀的篩分表面。當(dāng)通過射槍向腔體中進(jìn)料合金粉末 時(shí)，向射槍施加微振動(dòng)和垂直的往復(fù)運(yùn)動(dòng)以幫助合金粉末通過主篩并落入腔體中。隨后用 合金粉末填充腔體，使得待模制的磁體產(chǎn)品的每個(gè)高度的粉末填充料量保持均勻而不依賴 于位置。因此，壓縮的壓坯在其整體上具有均勻的密度。該方法對(duì)防止燒結(jié)體翹曲或變形 以及甚至開裂或破裂是有效的。只要僅配置具有與上沖頭或下沖頭的壓力表面基本上相同 的非平面形狀的篩分表面的篩，該方法就能夠提供多種產(chǎn)品形狀并且確保燒結(jié)磁體的有效 制備。
[0014] 本發(fā)明提供了如下所定義的磁體制備方法和裝置。
[0015] [1]用于使用模具和進(jìn)料器從相應(yīng)的合金粉末制備稀土燒結(jié)磁體的方法，
[0016] 所述模具包括沖模、具有壓力表面的上沖頭、和具有壓力表面的下沖頭，上沖頭和 下沖頭中的一者或兩者的壓力表面成形為非平面，在沖模和下沖頭之間限定腔體，該進(jìn)料 器包括具有用于合金粉末經(jīng)過的下端出口的射槍，該出口與腔體對(duì)齊，
[0017] 所述方法包括步驟：通過射槍從進(jìn)料器向腔體中進(jìn)料合金粉末直到該腔體填充有 合金粉末，在磁場(chǎng)下在上沖頭和下沖頭之間壓縮腔體中的合金粉末填充料以進(jìn)行單軸壓力 模制從而形成預(yù)制體（precursor)，并熱處理該預(yù)制體，
[0018] 其特征在于：該射槍在其下端出口處提供有主篩，使得主篩接近地設(shè)置在該腔體 上方，該主篩具有與上沖頭或下沖頭的壓力表面基本上相同的非平面形狀的篩分表面，
[0019] 在通過射槍向腔體中進(jìn)料合金粉末的步驟期間，向該射槍施加微振動(dòng)和垂直的往 復(fù)運(yùn)動(dòng)以幫助合金粉末通過主篩并落入腔體中。
[0020] [2] [1]的方法，其中該主篩具有10至22目的開孔。
[0021] [3] [1]或[2]的方法，其中該上沖頭和下沖頭中的一者或兩者的壓力表面的至少 一部分是拱頂或反拱頂形狀的彎曲表面。
[0022] [4] [1]或[2]的方法，其中上沖頭的壓力表面是弓形拱頂形狀的彎曲表面，并且 下沖頭的壓力表面由弓形拱頂形狀的彎曲表面部分和從該彎曲表面部分的相對(duì)邊緣延伸 并向著該拱頂?shù)耐姑鎯A斜的兩個(gè)側(cè)緣組成。
[0023] [5] [1]至[4]中任一項(xiàng)的方法，其中該射槍在其內(nèi)部在該主篩上方提供有至少一 個(gè)輔助篩。
[0024] [6] [5]的方法，其中該輔助篩具有與該主篩的篩分表面基本上相同的非平面形狀 的篩分表面。
[0025] [7] [5]或[6]的方法，其中布置該主篩和輔助篩使得它們的開孔向著頂部變得更 大。
[0026] [8] [1]至[7]中任一項(xiàng)的方法，其中該進(jìn)料器包括設(shè)置于主篩上方的用于將合金 粉末分配遍及主篩的粉末分配器，使得合金粉末可通過整個(gè)主篩下落。
[0027] [9] [1]至[8]中任一項(xiàng)的方法，其中該進(jìn)料器包括用于產(chǎn)生微振動(dòng)的活塞振動(dòng) 器。
[0028] [10] [9]的方法，其中該活塞振動(dòng)器以30至200Hz的頻率和30至300N的起振力 產(chǎn)生振動(dòng)。
[0029] [11] [1]至[10]中任一項(xiàng)的方法，其中該進(jìn)料器包括用于產(chǎn)生垂直的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的 氣錘。
[0030] [12] [11]的方法，其中該氣錘以1至IOHz的頻率和2至IOmm的幅度產(chǎn)生垂直的 往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
[0031] [13]用于從相應(yīng)的合金粉末制備稀土燒結(jié)磁體預(yù)制體的裝置，包括模具和進(jìn)料 器，
[0032] 所述模具包括沖模、具有壓力表面的上沖頭、和具有壓力表面的下沖頭，上沖頭和 下沖頭中的一者或兩者的壓力表面成形為非平面，在沖模和下沖頭之間限定腔體，
[0033] 所述進(jìn)料器包括：具有用于合金粉末經(jīng)過的下端出口的射槍，該出口與模具腔體 對(duì)齊；在該射槍的下端出口處提供的主篩，該主篩具有與上沖頭或下沖頭的壓力表面基本 上相同的非平面形狀的篩表面；以及用于向該射槍施加微振動(dòng)和垂直的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的工具，
[0034] 其中通過射槍向模具腔體中進(jìn)料合金粉末，同時(shí)向該射槍施加微振動(dòng)和垂直的往 復(fù)運(yùn)動(dòng)以幫助合金粉末通過主篩并落入腔體中，并且彼此相對(duì)地推動(dòng)上沖頭和下沖頭以在 磁場(chǎng)下向腔體中的合金粉末施加單軸壓力從而形成預(yù)制體。
[0035] 本發(fā)明的有益效果
[0036] 本發(fā)明對(duì)于以一致的方式并且高產(chǎn)率地制備獨(dú)特形狀（典型地為C或D形狀）和 品質(zhì)的稀土燒結(jié)磁體，同時(shí)防止燒結(jié)體翹曲或變形以及甚至開裂或破裂是有效的。本方法 能夠提供多種產(chǎn)品形狀并且確保燒結(jié)磁體的有效制備。這在工業(yè)中有很大價(jià)值。
[0037] 附圖簡(jiǎn)述
[0038] 圖1是一個(gè)示例性的C形狀磁體的透視圖。
[0039] 圖2示出了在本發(fā)明的磁體制備方法中使用的一個(gè)示例性模具，圖2㈧是透視 圖，并且圖2(B)是垂直剖視圖。
[0040] 圖3是在本發(fā)明的磁體制備方法中使用的一個(gè)示例性篩的透視圖。