用于制造烧结磁体的模具以及烧结磁体的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于制造烧结磁体的模具以及通过使用该模具的烧结磁体的制造方法。
【背景技术】
[0002]在制造烧结磁体时，采用了如下方法，该方法包括:用通过粉碎原材料的合金锭获得的粉末(以下称为“合金粉末”)填充模具(填充工序)；通过对模具中的合金粉末施加磁场使合金粉末的颗粒定向(定向工序)；向已定向的合金粉末施加压力以获得压缩成型物(压缩成型工序)；和在从模具中释放压缩成型物后通过对压缩成型物进行加热而烧结压缩成型物(烧结工序)。可选地，还可以采用如下方法:在该方法中，通过在填充工序后向合金粉末施加磁场的同时使用加压机器对合金粉末施加压力，同时进行定向工序和压缩成型工序。由于在所有这些方法中都使用加压机器进行压缩成型，所以这些方法在本说明书中将被称为“加压方法”。
[0003]另一方面，近来发现:通过采用用合金粉末填充模具、然后在合金粉末被置入模具中而不对合金粉末压缩成型的状态下对合金粉末进行定向和烧结的方式，能够制造形状与模具的腔对应的烧结磁体(专利文献I)。在本说明书中，这种不进行压缩成型工序的烧结磁体的制造方法将被称为“PLP (无加压处理)”。在PLP中，当用合金粉末填充模具时，可以在比压缩成型过程中施加的压力(典型地，数十MPa)充分小的压力(大约2MPa或更小)下将合金粉末置入模具中。
[0004]由于以下原因，PLP尤其适用于制造RFeB烧结磁体。RFeB烧结磁体是含有稀土元素 R(从 Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb 和 Lu 中选择的一种或两种或更多种元素)、Fe和B作为主成分的烧结磁体，并且RFeB烧结磁体具有诸如剩余磁通密度等的最重要的磁特性比传统永磁体的磁特性高的有利效果，但是也具有矫顽力(coercive force)低的问题。矫顽力是在沿不同于磁化方向的方向施加外部磁场时对维持磁化的能力的度量。通常，温度越高，矫顽力越低。所以，为了在磁场方向变化大且在相对高的200°C左右的温度下使用的汽车马达等中使用RFeB烧结磁体，矫顽力必须足够高。在主要包含Nd作为稀土元素R的NdFeB烧结磁体中，通过添加Tb和/或Dy到烧结磁体中能够提高矫顽力，但是存在如下问题:剩余磁通密度和最大磁能积(maximum energy product)下降，并且需要使用比Nd更加昂贵和稀有的Tb或Dy。另一方面，根据PLP，不仅矫顽力而且剩余磁通密度以及最大磁能积都能够由于以下原因得到改善。因此，能够使Tb或Dy的使用量小或者成为零。
[0005]在PLP中，不需使用加压机器。所以，与加压方法相比，能够减小设备的尺寸，并且容易将整个设备安装至无氧的环境中。因此，与加压方法相比，在制造烧结磁体的过程中合金粉末的颗粒不容易被氧化，因此能够减小合金粉末的颗粒的平均粒径(能够增加合金粉末的颗粒的总表面积)ο通过减小合金粉末的平均粒径，还能够减小制造出的烧结磁体中的微晶(fine crystal)的平均粒径。结果，当沿与磁化方向不同的方向施加外部磁场时，不容易形成反向磁化的磁畴(magnetic domain)，因此提高了矫顽力。另外，由于在定向工序中和定向工序后不对合金粉末施加压力，能够防止定向混乱。所以，能够改善剩余磁通密度和最大磁能积。
[0006]由于在定向工序中向合金粉末施加了极度高的脉冲磁场，所以模具中的合金粉末显著移动，并且如果在模具中形成有开口，则粉末通过开口散播到模具外。通常，在PLP中，为了防止模具中的合金粉末散播到模具外，在将合金粉末供给到具有开口的模具的主体中并插入盖以嵌合在开口中之后才进行定向工序和烧结工序。这里，盖被嵌合在模具主体的开口中表示着在主体与盖之间形成的空间(称为“腔”)的体积因用盖关闭开口以及盖沿着开口的移动而减小。即，将盖嵌合在主体的开口中的操作在对腔进行密封以防止粉末散播的效果之外还具有改善合金粉末的填充密度的效果。
[0007]可选地，在PLP中，可以用板形盖覆盖主体的开口，而不是将盖嵌合到开口中。在此情况中，通过用螺钉等将盖固定于主体或通过用活塞等使盖压抵模具(参照专利文献2)来防止主体中的粉末散播到模具外。
[0008]专利文献1:W0 2006/004014
[0009]专利文献2:W0 2010/1:34578
【发明内容】
[0010]例如，在如图14所示的传统模具中，盖92的内表面923(在腔侧的表面)是平坦的平面，当用盖92覆盖模具的主体91的开口时，盖92的内表面923垂直于主体91的内壁面913。S卩，在主体91的内壁面913与盖92的内表面923(在腔侧的表面)之间相交的边缘线93处，主体91的内壁面913与盖92的内表面923彼此垂直。通过在PLP中使用这种模具制造的烧结体具有尖锐的角部(所谓的“尖锐边缘”；下文中该部分被称为“边缘”)，即，在对应于边缘线部的部分处具有直角。在烧结磁体的边缘，在运送或使用过程中其自身容易产生碎裂(chipping)或裂纹(cracking)，这种破裂可能会造成主体的破坏。另外，为了例如改善耐腐蚀性的目的，在一些情况中可能在烧结磁体的表面上形成功能膜，但是该功能膜可能会从这些边缘剥落。所以，当在烧结工序中获得的烧结体被最终处理为成品时，通过机械磨削或机械抛光对这些边缘倒角(chamfer)。然而，存在如下问题:这种机械磨削工序或机械抛光工序造成烧结磁体的制造工序的数量增加、成本增加并浪费了通过抛光去除的材料的量。另外，尽管与其他方法相比滚筒抛光是一种需要较少时间和付出的机械抛光类型，但是边缘之外的部分也被抛光了。所以，进一步浪费了材料，并且烧结磁体的形状可能不会保持为设计的样子。
[0011]通过本发明所要实现的目的是提供用于制造烧结磁体的模具以及烧结磁体的制造方法，其中，无需进行用于倒角的机械磨削或机械抛光就能够制造烧结磁体。
[0012]根据本发明的用于实现上述目的的第一方面，提供一种模具，其用于通过如下方式制造烧结磁体:用烧结磁体的原材料的合金粉末填充所述模具，然后在所述合金粉末被放入所述模具中而没有被压缩成型的状态下对所述合金粉末进行定向和烧结，所述模具包括:
[0013]a)主体，其具有开口；和
[0014]b)盖，其覆盖所述开口并具有在覆盖所述开口的状态下位于主体侧的内表面，
[0015]其中，所述内表面具有与所述主体的内壁面成钝角地相交的平面，或者所述内表面具有与所述内壁面相交的相交线上的各点的切面与所述内壁面成钝角地相交的曲面。
[0016]在根据第一方面的用于制造烧结磁体的模具中，合金粉末被从主体的开口供给到内部空间，然后用盖覆盖开口。该盖防止合金粉末在定向工序中散播。另外，能够将合金粉末的填充密度调整到适合PLP的值。
[0017]当开口被如上所述的盖覆盖时，在根据第一方面的用于制造烧结磁体的模具中，盖的内表面与主体的内壁面在相交线上成钝角地相交。即，在与主体的内壁面接触的接触部附近，盖的内表面与主体的内壁面成钝角地相交。所以在PLP中通过使用此模具获得的烧结体中，对应于相交线的边缘具有钝角。所以，在通过使用根据第一方面的用于制造烧结磁体的模具制造的烧结磁体中，不需要对至少边缘进行倒角，因此也不需要机械磨削和机械抛光。
[0018]盖可以被嵌合于主体的开口或者可以被固定于主体而不被嵌合于开口。在后一种情况中，盖在内表面具有凹部，并且该凹部的壁面具有与主体的内壁面在相交线上成钝角地相交的平面，或者该凹部的壁面具有相交线上的各点的切面与主体的内壁面成钝角地相交的曲面。
[0019]根据本发明的第二方面，提供一种模具，其用于通过如下方式制造烧结磁体:用烧结磁体的原材料的合金粉末填充所述模具，然后在所述合金粉末被放入所述模具中而没有被压缩成型的状态下对所述合金粉末进行定向和烧结，所述模具包括:
[0020]a)主体，其具有开口；和
[0021]b)盖，其覆盖所述开口并具有内表面，所述内表面具有在所述盖覆盖所述开口的状态下位于主体侧的凹部，
[0022]其中，所述内表面具有凹部内壁面和凹部顶面，
[0023]所述凹部内壁面通过一个平面或曲面与所述主体的内壁面连接，并且
[0024]所述凹部顶面具有与所述凹部内壁面成钝角地相交的平面，或者所述凹部顶面具有与所述凹部内壁面相交的相交线上的各点的切面与所述凹部内壁面成钝角地相交的曲面。
[0025]在根据第二方面的用于制造烧结磁体的模具中，获得如下的烧结磁体:其中，在与主体的开口对应的部分处形成具有一个连续平面或曲面的表面，并在凹部内壁面与凹部顶面彼此相交的部分处形成钝角。所以，在通过使用根据第二方面的用于制造烧结磁体的模具制造的烧结磁体中，不需要对至少上述部分倒角，从而也不需要机械磨削或机械抛光。
[0026]根据本发明的用于制造烧结磁体的模具可以具有如下构造:多个开口(和构成腔的内部空间)在一体型主体中以一维方式或二维方式平行设置，并且在单块板上一体地形成与各开口对应的多个盖。结果，不需要用每个盖覆盖每个开口的麻烦操作，并且一次动作就能用盖准确地覆盖多个开口。所以，能够改善制造效率。
[0027]根据第一方面的用于制造烧结磁体的模具可以具有如下构造:对应于盖的凸部与主体一体地形成于主体的底面(与开口相反的表面)。在用于制造烧结磁体的模具中，能够通过使具有相同形状的多个主体彼此重叠的方式来使用这些主体。该构造尤其能够适用于具有上述的多个开口在一体型主体中以一维方式或二维方式平行设置的构造的用于制造烧结磁体的模具。在此情况中，不需要上述的用于形成多个盖的单块板。所以，与被单个盖单独覆盖的多个主体彼此重叠的情况相比，能够增加同样高度时的台阶数量，从而能够改善烧结磁体的制造效率。
[0028]根据本发明，提供一种烧结磁体的制造方法，其包括:
[0029]填充工序，从根据本发明的用于制造烧结磁体的所述模具中的任意一个的开口将合金粉末供给到所述主体内的空间中，然后用所述盖覆盖所述开口 ；
[0030]定向工序，在所述