制造稀土磁體的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)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(shù)】
[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(gòu)成MRI的電機(jī)之外，已經(jīng)將稀土磁體用于混合動(dòng)力車或電動(dòng)車輛的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。
[0003]根據(jù)稀土磁體的磁性能的指數(shù)，將例證剩余磁化(剩余磁通密度)以及矯頑力。隨著由于電機(jī)的尺寸的減少或電機(jī)的電流密度的增加而加熱生成的量的增加，進(jìn)一步增加對(duì)使用的稀土磁體的耐熱性的需求。因此，當(dāng)在高溫下使用磁體時(shí)，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(guān)技術(shù)中的制造稀土磁體的方法的實(shí)例。此外，圖8A和8B為示出在相關(guān)技術(shù)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(jié)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(guān)技術(shù)中的熱加工的說明圖。圖9A為示出在燒結(jié)體上起作用的摩擦力與在熱加工期間塑性流動(dòng)之間的關(guān)系的縱向截面圖，而圖9B為示出在圖8B中示出的相關(guān)技術(shù)中的稀土磁體的縱向截面CS中的稀土磁體的應(yīng)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(xì)粉末經(jīng)受壓力成形以制造在圖8A中示出的燒結(jié)體Z。然后，使燒結(jié)體Z經(jīng)受熱加工以制造在圖8B中示出的稀土磁體X。在相關(guān)技術(shù)中制造稀土磁體X的方法中，在熱加工燒結(jié)體Z以在擠壓方向的上-下方向上壓縮燒結(jié)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(dòng)。作為結(jié)果，塑性變形發(fā)生。
[0006]此時(shí)，當(dāng)燒結(jié)體Z的右側(cè)和左側(cè)表面Z2、Z1處于非約束狀態(tài)，而燒結(jié)體Z的前側(cè)和后側(cè)表面Z5、Z6處于約束狀態(tài)時(shí)，在燒結(jié)體Z中從在右-左方向上的中心處引起塑性流動(dòng)，從而將右側(cè)和左側(cè)表面Z2、Zl變形。此時(shí)，燒結(jié)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(jié)體Z的上表面Z3和下表面TA被設(shè)定在約束狀態(tài)下，當(dāng)燒結(jié)體Z在右-左方向上開始變形時(shí)，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(jié)體Z的上表面Z3和下表面Z4上起作用，該摩擦力F在燒結(jié)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(jié)體Z的右側(cè)和左側(cè)表面Z2、Z1減少。摩擦力F起作用以阻礙在右-左方向上燒結(jié)體Z的塑性流動(dòng)PF。因此，從燒結(jié)體Z的右側(cè)和左側(cè)表面Z2、Zl朝向中心部分CP不太可能發(fā)生塑性流動(dòng)(即，減少塑性流動(dòng)PF發(fā)生)。
[0008]此外，在擠壓方向上朝向燒結(jié)體Z的內(nèi)部的中心(也就是，從燒結(jié)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(dòng)PF上的摩擦力F的影響。因此，從燒結(jié)體Z的約束的上下表面Z3、TA在擠壓方向上朝向燒結(jié)體Z的內(nèi)部的中心更有可能發(fā)生塑性流動(dòng)PF (即，增加塑性流動(dòng)PF發(fā)生)。
[0009]因此，如在圖8A和8B中所示，當(dāng)將壓力施加到燒結(jié)體Z的上表面Z3和下表面Z4以在上-下方向上進(jìn)行壓縮，同時(shí)燒結(jié)體Z的右側(cè)和左側(cè)表面Z2、Z1處于非約束狀態(tài)，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(dòng)的差異。作為結(jié)果，如在圖9B中所示，在稀土磁體X的截面CS中產(chǎn)出的應(yīng)變變得不均勻。不均勻應(yīng)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(yīng)變分布的發(fā)生。
[0010]作為制造稀土磁體的過程中的熱加工的實(shí)例，日本專利申請(qǐng)公開號(hào)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(jìn)行沖模鍛造以使合金為磁各向異性的技術(shù)。在JP 4-134804A中，當(dāng)使用鍛造機(jī)器進(jìn)行熱加工用于膠囊時(shí)，通過放置膠囊在兩種或多種的沖模中進(jìn)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(nèi)部，同時(shí)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(jié)體的側(cè)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(jié)體的上下表面的附近，在燒結(jié)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(jié)體的上下表面的附近，在燒結(jié)體的上下表面之間的中心部分處相對(duì)自由的塑性流動(dòng)發(fā)生。
[0012]作為結(jié)果，由于在材料流動(dòng)性中的差異，在橫向方向和擠壓方向上，在燒結(jié)體中引起應(yīng)變量的差異，因此在平行于擠壓方向的燒結(jié)體的截面中，磁體的應(yīng)變分布變得不均勻。隨著用于燒結(jié)體的加工的程度(燒結(jié)體的壓縮比率)增加，在磁體的表面的附近與磁體的內(nèi)部之間的應(yīng)變量的差異增加。作為結(jié)果，例如，當(dāng)在進(jìn)行強(qiáng)加工時(shí)，其中燒結(jié)體的壓縮比率接近10%或高于10%，在磁體的截面方向上的應(yīng)變分布變得顯著地不均勻。不均勻應(yīng)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(qǐng)公開號(hào)2-250922 (JP 2-250922 A)公開在金屬膠囊中放置稀土合金錠的技術(shù)，在等于或高于750°C和等于或低于1150°C的乳制溫度下進(jìn)行熱乳制，在該情況下合金錠包括液體相，并且在兩個(gè)或多個(gè)流程中進(jìn)行熱乳制，以便總加工比率為30%或更高。在JP 2-250922 A中，進(jìn)行乳制同時(shí)在寬度方向上從金屬膠囊的兩側(cè)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(zhǎng)板材料的寬度方向和縱向方向上獲得適當(dāng)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(dǎo)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(yù)定長(zhǎng)度的長(zhǎng)板材料的情況下，并且板材料不是連續(xù)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(yīng)變分布發(fā)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(shù)中，當(dāng)通過熱加工制造稀土磁體時(shí)，也許不可能阻止不均勻應(yīng)變分布的發(fā)生。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]本發(fā)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(yīng)變分布均勾而改善剩余磁化。
[0016]本發(fā)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(jié)稀土磁體材料獲得的燒結(jié)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(gòu)成，并且在其中所述上下沖床中的至少一個(gè)在所述沖模的中空內(nèi)部中為可滑動(dòng)的，和通過進(jìn)行第一熱加工制造稀土磁體前驅(qū)體，其中所述燒結(jié)體的兩個(gè)側(cè)表面平行于擠壓方向且彼此相對(duì)，一個(gè)側(cè)表面被導(dǎo)致與所述沖模的內(nèi)表面接觸且被帶到約束狀態(tài)以抑制變形，而另一側(cè)表面沒有被導(dǎo)致與所述沖模的內(nèi)表面接觸且被帶到非約束狀態(tài)以當(dāng)通過使用所述上下沖床擠壓所述燒結(jié)體的上下表面時(shí)允許變形；以及在所述成型模具中移動(dòng)所述稀土磁體前驅(qū)體，并且通過進(jìn)行第二熱加工制造稀土磁體，其中，所述稀土磁體前驅(qū)體的兩個(gè)側(cè)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(tài)的側(cè)表面被導(dǎo)致與所述沖模的所述內(nèi)表面接觸且被帶到所述約束狀態(tài)以抑制變形，而在所述第一熱加工中處于所述約束狀態(tài)下的側(cè)表面被帶到所述非約束狀態(tài)以當(dāng)通過使用所述上下沖床擠壓所述稀土磁體前驅(qū)體的上下表面時(shí)允許變形。
[0017]在根據(jù)上文提及的本發(fā)明的方面的制造稀土磁體的所述方法中，所述燒結(jié)體通過燒結(jié)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(jīng)受熱加工以獲得預(yù)期的形狀并給出磁各向異性的磁體粉末。
[0018]所述燒結(jié)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(zhǎng)方體的六面體。所述燒結(jié)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(dāng)所述燒結(jié)體的所述平面形狀為圓形形狀或橢圓形形狀時(shí)，例如，彼此相對(duì)的兩個(gè)側(cè)表面在平行于燒結(jié)體擠壓方向的截面中存在。此外，所述燒結(jié)體為除了六面體的多面體，且所述燒結(jié)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(cè)表面。
[0019]在本發(fā)明中使用的術(shù)語(yǔ)“上”“下”用于定位以方便闡明在每個(gè)配置中的位置關(guān)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(shù)語(yǔ)“橫向方向”和“右” “左”定位與術(shù)語(yǔ)“上” “下”的關(guān)系，并且術(shù)語(yǔ)并不總是表示水平方向。因此，本發(fā)明沒有排除，例如，將所述上下沖床設(shè)置在水平方向的配置。
[0020]當(dāng)在對(duì)所述燒結(jié)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(shí)，將所述燒結(jié)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(dòng)發(fā)生，從而塑性變形發(fā)生。此時(shí)，如果平行于所述上-下擠壓方向且彼此相對(duì)的所述兩個(gè)側(cè)表面，如在相關(guān)技術(shù)中的那樣沒有與所述沖模的所述內(nèi)表面接觸且處于非約束狀態(tài)，在朝向所述燒結(jié)體的所述外部的橫向方向上變形所述兩個(gè)側(cè)表面。此時(shí)，由于與擠壓所述表面的所述沖床接觸，所述燒結(jié)體的所述上下表面受約束。因此，當(dāng)其中所述上下表面處于約束狀態(tài)的所述燒結(jié)體在所述橫向方向上變形時(shí)，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(jié)體的所述上下表面起作用的所述摩擦力在所述燒結(jié)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(tài)的所述燒結(jié)體的兩個(gè)側(cè)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(jié)體的所述塑性流動(dòng)。因此，從處于所述非約束狀態(tài)的所述燒結(jié)體的兩個(gè)側(cè)表面朝向所述燒結(jié)體的所述中心部分不太可能發(fā)生所述塑性流動(dòng)(即，所述塑性流動(dòng)發(fā)生的減少)。
[0022]關(guān)于所述燒結(jié)體擠壓方向，在所述燒結(jié)體的所述塑性流動(dòng)上的所述摩擦力的影響朝向所述燒結(jié)體的所述內(nèi)部中心減少，也就是，從所述燒結(jié)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(jié)體的所述約束的上下表面朝向所述燒結(jié)體的所述內(nèi)部中心更有可能發(fā)生所述燒結(jié)體的所述塑性流動(dòng)(即，所述燒結(jié)體的所述塑性流動(dòng)發(fā)生的增加)。
[0023]因此，如果將所述燒結(jié)體的所述上下表面擠壓同時(shí)平行于所述燒結(jié)體擠壓方向且彼此相對(duì)的所述兩個(gè)側(cè)表面處于所述非約束狀態(tài)，由于所述摩擦力的所述影響引起在所述燒結(jié)體的截面中的在所述塑性流動(dòng)的差異，所述燒結(jié)體的截面平行于所述燒結(jié)體擠壓方向且平行于其中所述兩個(gè)側(cè)表面彼此相對(duì)的方向。作為結(jié)果，在所述截面中的應(yīng)變分布變得不均勻。所述不均勻應(yīng)變分布為用于減少制造的稀土磁體的磁性能的因素。<