稀土类磁铁的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及通过热塑性加工而成为取向磁铁的稀土类磁铁的制造方法。
【背景技术】
[0002] 使用镧系等稀土类元素的稀土类磁铁也被称为永久磁铁，其用途除了硬盘和构成 MRI的电动机之外，还被用于混合动力车和电动车等的驱动用电动机等中。
[0003] 作为该稀土类磁铁的磁铁性能的指标，可举出剩余磁化（剩余磁通密度）和矫顽 力，但针对电动机的小型化和高电流密度化所致的发热量的增大，对所使用的稀土类磁铁 的耐热性要求也进一步提高，在高温使用下能够如何地保持磁铁的磁特性成为该技术领域 中的重要研宄课题之一。
[0004] 概述稀土类磁铁的制造方法的一例，一般应用下述方法：对将例如Nd-Fe-B系的 金属熔液急冷凝固而得到的微粉末进行加压成形制成成形体，为了对该成形体给予磁各向 异性而实施热塑性加工来制造稀土类磁铁（取向磁铁）。
[0005] 上述热塑性加工，是例如在上下的冲头（也称为"punch"）间配置成形体，一边对 其进行加热一边用上下的冲头挤压例如1秒左右或其以下的短时间，以至少50%以上的加 工率来进行加工的。通过该热塑性加工能够对成形体给予磁各向异性，另一方面，存在下述 问题：在通过热塑性加工时的上下的冲头的挤压，成形体一边塑性变形一边被压溃的过程 中，塑性变形了的成形体的侧面容易产生裂纹（包括微细裂纹）。
[0006] 其一个原因是：与上下的冲头接触的部分过于变形，相应地侧面中央部过度膨胀， 变形为所谓的鼓状。若产生该裂纹，则为提高取向度而形成的加工应变在开裂的部位被开 放，变得不能将应变能量充分用于晶体取向，作为结果，变得难以得到高取向度（由此带来 尚的磁化）的取向磁铁。
[0007] 另外，由于这样地在外周部产生裂纹，因此在通过热塑性加工而成形的取向磁铁 中，从没有裂纹的中央部分切取规定尺寸的取向磁铁来谋求制品化，也存在材料利用率低 的问题。
[0008] 因此，作为能够消除这样的热塑性加工时的开裂的问题的现有技术，可举出专利 文献1中公开的制造方法。该制造方法是将上述成形体整体封入金属囊内后，一边将该金 属囊用上下的冲头挤压一边进行热塑性加工的方法，根据该制造方法，稀土类磁铁的磁各 向异性更加提高。再者，这样地以在金属囊内封入了成形体的状态进行热塑性加工的技术， 除此之外也在专利文献2~5中被公开。
[0009] 可是，若成形体的整体用金属囊完全地包围，则由从上下挤压引起的成形体向侧 方的塑性变形被极端地拘束，代替在塑性变形后的成形体的侧面不产生裂纹，难以进行充 分的塑性变形，作为结果，会产生难以得到高的取向度这样的其他问题。这是由以下原因所 致：例如拿具有上表面、下表面和圆周侧面的圆柱状的成形体为例，在金属囊之中、与成形 体的侧面对应的侧面区域要向侧方塑性变形时，与该侧面区域成为一体的与成形体的上表 面以及下表面对应的上表面区域以及下表面区域拘束侧面区域的扩展。
[0010] 实际上在上述各专利文献中没有言及应变速度，假如设想以0.1/秒以上的应变 速度、50%以上（例如70%或其以上）加工率进行热塑性加工的情况，则不能够完全防止 开裂。其原因是因为，在以采用一定以上的厚度的钢系材料进行焊接来覆盖了全部面的状 态，以0. 1/秒以上的应变速度加工的情况下，磁铁组织受到的冲击过强，或者在被冷却的 情况下由于热膨胀差的不同，被热塑性加工了的成形体如已述那样受到金属囊强的拘束的 缘故。为了消除该问题，专利文献6中公开了下述技术：通过以多阶段进行锻造，来将金属 囊减薄下去，但在此公开的实施例，使用了壁厚为7mm以上的铁板，这样就不能够完全防止 开裂，而且锻造后的磁铁形状不能说是近净成形（near net shape)，全部面需要精加工，材 料利用率降低、加工费增加这样的问题变得显著。
[0011] 再者，若如专利文献1等所公开的那样将完全覆盖成形体的全部面的金属囊的壁 厚减薄下去，则当为1/秒以上的应变速度时，金属囊被破坏，成形体产生不连续的凹凸，成 为取向混乱的原因，因此不能说是优选的方法。
[0012] 在先技术文献
[0013] 专利文献
[0014] 专利文献1特开平2-250920号公报
[0015] 专利文献2特开平2-250922号公报
[0016] 专利文献3特开平2-250919号公报
[0017] 专利文献4特开平2-250918号公报
[0018] 专利文献5特开平4-044301号公报
[0019] 专利文献6特开平4-134804号公报
【发明内容】
[0020] 本发明是鉴于上述问题而完成的，涉及经过热塑性加工来制造稀土类磁铁的制造 方法，其目的是提供一种稀土类磁铁的制造方法，该制造方法通过抑制在热塑性加工时塑 性变形的成形体的侧面产生裂纹，并且谋求充分的塑性变形，能够制造取向度高的稀土类 磁铁。
[0021] 为了达到上述目的，本发明的稀土类磁铁的制造方法，包括第1步骤和第2步骤，
[0022] 第1步骤：将成为稀土类磁铁材料的粉末加压成形，来制造柱状的成形体；
[0023] 第2步骤：准备塑性加工模，所述塑性加工模包括具有收纳所述成形体的腔室的 阴模和在该腔室内滑动自如的冲头，所述腔室具有截面尺寸比所述成形体的与冲头的加压 方向正交的截面大的截面，
[0024] 将成形体收纳于所述腔室中并用上下的冲头夹住，一边用该上下的冲头直接挤压 成形体的上表面和下表面一边实施给予各向异性的热塑性加工，来制造作为取向磁铁的稀 土类磁铁，
[0025] 在将构成腔室的所述截面的短边的长度记为W1、将收纳于腔室内的成形体的所述 截面之中的与腔室的短边对应的边的长度记为tl时，tl/Wl在0. 55~0. 85的范围，从第 2步骤中的热塑性加工的途中阶段，成形体的一部分被腔室的侧面拘束而被抑制变形，成形 体的其他的部位离开腔室的侧面而成为非拘束的状态。
[0026] 本发明的稀土类磁铁的制造方法，是在将成形体收纳于塑性加工模中进行热塑性 加工时，代替在压溃成形体的过程中其整个侧面与塑性加工模的腔室的整个侧面触接而受 到压力的加工方法，只使成形体的一部分先行地与腔室的侧面触接而受到压力，此时成形 体的其他部位不与腔室的侧面触接而成为非拘束的状态，由此能够按所希望的那样对成形 体进行热塑性加工，给予磁各向异性，并且避免所加工的取向磁铁产生裂纹的制造方法。
[0027] 在只使成形体的一部分先行地与腔室的侧面触接时，需要规定成形体的截面形状 和/或构成塑性加工模的阴模的截面形状。再者，在此所说的"截面形状"，意指与冲头的滑 动方向（成形体被冲头挤压的方向）正交的截面的形状。虽然不限定，但在本发明的制造 方法中，作为腔室的截面形状可举出长方形（矩形）、横长的椭圆形等，与该腔室相比，在热 塑性加工之前的阶段截面尺寸小的成形体的截面形状，可举出正方形、长方形、圆形等。即， 有：在截面形状为长方形的腔室内收纳长方形、正方形、或圆形的截面形状的成形体来进行 热塑性加工的形态、在截面形状为椭圆形的腔室内收纳长方形、正方形、或圆形的截面形状 的成形体来进行热塑性加工的形态等。而且，优选设定如下述那样的腔室和成形体两者的 截面尺寸关系：在腔室内收纳了成形体的状态下，成形体的侧面的任何部位都不与腔室的 侧面触接，在热塑性加工的途中成形体被压溃而变形，其一部分与腔室的侧面触接而受到 压力。
[0028] 本发明的制造方法，作为第1步骤，将成为稀土类磁铁材料的粉末加压成形，来制 造柱状的成形体。
[0029] 在此，在本发明的制造方法中作为制造对象的稀土类磁铁，不用说包括构成组织 的主相（晶体）的粒径为200nm以下左右的纳米晶体磁铁，还包括粒径为300nm以上的晶 体磁铁、进而粒径为1 ym以上的烧结磁铁、用树脂粘合剂将晶粒结合的粘结磁铁等。其中， 优选调整热塑性加工前的阶段的磁粉的主相的尺寸，使得最终所制造的稀土类磁铁的主相 的平均最大尺寸（平均最大粒径）为300~400nm左右、或其以下。
[0030] 通过液体急冷来制作微细晶粒的急冷薄带（急冷带），将其进行粗粉碎等来制作 稀土类磁铁用的磁粉，将该磁粉填充到例如阴模内，一边用冲头加压一边进行烧结来实现 块化，由此得到各向同性的成形体。
[0031] 该成形体具有包含例如纳米晶体组织的RE-Fe-B系主相（RE:为Nd、Pr中的至少 一种，更具体而言，为Nd、Pr、N