稀土类磁铁的制造方法_2

文档序号:8417631阅读:来源:国知局
d-Pr中的任一种或两种以上)、和位于该主相的周围的RE-X 合金(X:金属元素)晶界相的金属组织。
[0032] 通过对由第1步骤制造的成形体在第2步骤中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。
[0033] 在此,在将构成腔室的截面的短边的长度记为W1、将收纳于腔室内的成形体的截 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拘束而被抑制了变形。再者,所谓 "与腔室的短边对应的边的长度"意指:在成形体之中与腔室的短边相对的边、例如圆形截 面的成形体的情况下与腔室相对的半圆弧。
[0034] 在腔室的截面形状为长方形的情况下,其短边的长度为W1,截面形状为椭圆形的 情况下,其短轴的长度(短径)为W1。与此相对,在由第1步骤制造的成形体的截面形状为 长方形的情况下,以使其短边成为"与腔室的短边对应的边"的方式收纳于腔室内,其长度 为tl,在该成形体的截面形状为正方形的情况下,由于任一边都是相同的长度,因此与腔室 的短边相对的任一边的长度为tl。
[0035] 而且,在热塑性加工的途中成形体被挤压逐渐地被压溃时,与例如矩形截面的成 形体的短边正交的长边与腔室的侧面触接,进而被压溃而受到压力。而且,在热塑性加工终 了的阶段,作为"与腔室的短边对应的边"的短边,并不与腔室的侧面触接,维持着非拘束的 状态、即不受压力的自由的状态。
[0036] 这样,只成形体的一部分与腔室触接而受到压力,由此受到压力的区域被给予磁 各向异性,取向度提高,另一方面,没有受到压力的区域(短边和/或其附近)没有被给予 磁各向异性。可是,这样以没有被给予磁各向异性的区域为首而制造的取向磁铁不产生裂 纹(微小裂纹)很重要,通过制造对一部分给予磁各向异性并且在整体上不产生裂纹的取 向磁铁,能够制造剩余磁化高的取向磁铁。再者,在作为制品使用时,可以切掉没有被给予 磁各向异性的区域来使用。
[0037] 在此,根据本发明人等的验证,实证了:在tl/Wl处于0. 55~0. 85的范围,并且 热塑性加工途中的成形体的一部分为没有被拘束的自由状态的情况下,能得到不产生裂 纹、而且磁化高的取向磁铁。再者,虽然tl/Wl被规定为0. 55~0. 85的范围,但其中,在处 于0. 6~0. 8的范围的情况下,能够得到更进一步高的磁化从而优选,这已由本发明人等特 定。
[0038] 例如在腔室和成形体两者都为长方形的截面形状的情况下,当tl/Wl大于0. 85 时,在热塑性加工刚开始后成形体变形,长边以及短边都与腔室接触而受到拘束力,阻碍了 主相(晶体)的变形自由度。由此,在晶体流变中产生遵循剪切方向应变的塑性流动,使晶 体的取向度大大降低。另一方面,在tl/Wl小于0. 55的情况下,成形体的晶体直到热塑性加 工的最后也没有感受到背压而进行变形,因此成形体的宽度方向(短边方向)的中心部以 外部分难以得到所希望的取向度,特别是外周部的晶体的流变混乱成一团,在板厚方向难 以进行取向。另一方面,不产生裂纹的原因可举出:例如成形体为纳米晶体磁铁的情况下, 通过成分调整而适度地具有晶界相,而且,通过其没有因氧化等而脆化,由再结晶所引起的 取向和在晶界相处的晶体旋转容易进行。
[0039] 再者,也可以针对由第2步骤制造的取向磁铁,使Nd-Cu合金、Nd-Al合金、Pr-Cu 合金、Pr-Al合金等改性合金进行晶界扩散,制成为矫顽力进一步提高了的稀土类磁铁。 Nd-Cu合金的共晶点为520°C左右,Pr-Cu合金的共晶点为480°C左右,Nd-Al合金的共晶点 为640°C左右,Pr-Al合金的共晶点为650°C左右,都大大低于造成构成纳米晶体磁铁的晶 粒的粗大化的700°C~1000°C,因此在稀土类磁铁为纳米晶体磁铁的情况下特别适合。
[0040] 另外,热塑性加工,不仅可以是以短时间进行一次的加工,也可以是依次使用例如 腔室的截面尺寸不同的两个塑性加工模来实施两次的方法。例如实施两次的方法形态是下 述方法:在第2步骤中,准备两个塑性加工模,所述两个塑性加工模包括腔室的截面尺寸不 同的两个阴模和具有与该阴模的截面尺寸相应的截面的冲头,使用具有截面尺寸相对小的 腔室的塑性加工模对成形体实施热塑性加工,使成形体的长方形或正方形的截面之中的一 组相对的边与腔室的相对的两个所述长边触接,来制造取向磁铁的中间体,接着,将该中间 体收纳于具有相对大的截面尺寸的腔室的塑性加工模中,对中间体实施热塑性加工,使中 间体的长方形或正方形的截面之中的一组相对的边与腔室的相对的两个所述长边触接,来 制造作为取向磁铁的稀土类磁铁。
[0041] 在将腔室的截面尺寸小的塑性加工模作为第1塑性加工模、将另一方作为第2塑 性加工模的情况下,设定成形体和第1塑性加工模的腔室的形状,使得在第一次热塑性加 工的阶段成形体的一部分与第1塑性加工模的腔室的侧面触接而受到压力,并且在双方的 短边的尺寸关系上进行设定,使得tl/Wl满足0. 55~0. 85的范围。而且,设定中间体和第 2塑性加工模的腔室的形状,使得将在该热塑性加工中截面形状变大的所希望形状的取向 磁铁的中间体移置于第2塑性加工模中收纳,并进行第二次热塑性加工时变形了的中间体 的一部分与腔室的侧面触接而受到压力,并且在双方的短边的尺寸关系上进行设定,设定 tl/Wl仍然满足0. 55~0. 85的范围。再者,未必需要第1塑性加工模、第2塑性加工模这 两者的tl/Wl都为0. 55~0. 85的范围,如果至少一方满足该范围就能够得到一定的效果。
[0042] 另外,热塑性加工时的应变速度优选为0. 1/秒以上。与上述的tl/Wl处于0. 55~ 0. 85的范围相辅相成,能够更切实地制造不产生裂纹且磁化高的取向磁铁。
[0043] 另外,优选:成为上述稀土类磁铁材料的粉末是包含RE-Fe-B系主相(RE:Nd、Pr中 的至少一种)和位于该主相的周围的RE-X合金(X:金属元素)晶界相的粉末,是将急冷薄 带粉碎而成的,RE的含有比例为29质量RE < 32质量%,所制造出的稀土类磁铁的主 相的平均粒径为300nm以下。
[0044] 为了实现稀土类磁铁的主相的平均粒径为300nm以下,可以预先将最初的磁粉的 主相的平均粒径调整为200nm左右的尺寸。
[0045] 在此,所谓"主相的平均粒径"也可称为平均晶体粒径,采用下述方法测得:在磁 粉、稀土类磁铁的TEM像、SEM像等中,确认出位于一定区域内的多个主相,在计算机上测得 主相的最大长度(长轴),求出各主相的长轴的平均值。再者,磁粉的主相一般为截面比较 接近于圆形、具有多个角的形状,经过热塑性加工的取向磁铁的主相一般呈下述形状:比较 扁平,在横长的椭圆状中有角。因此,磁粉的主相的长轴在多角形之中最长的长轴在计算机 上被选定,取向磁铁的主相,其长轴在计算机上容易地被特定,被用于平均粒径的算定。
[0046] 当RE低于29质量%时,热塑性加工时变得容易产生裂纹,取向性极差,当RE超过 29质量%时,热塑性加工的应变被柔软的晶界吸收,取向性变差,而且主相率变小,因此剩 余磁通密度变小,因此将RE的含有比例规定为29质量%< RE < 32质量%。
[0047] 如从以上的说明能够理解的那样,根据本发明的稀土类磁铁的制造方法,通过在 将成形体收纳于塑性加工模中进行热塑性加工时,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,此时成形体的其他的部位不与腔室的侧面触接而成为非拘束的状态, 能够按所希望的那样对成形体进行热塑性加工从而给予磁各向异性,并且避免使所加工出 的取向磁铁产生裂纹,因此,能够制造取向度高、以磁化为首的磁特性优异的稀土类磁铁。
【附图说明】
[0048] 图1是按(a)、(b)的顺序说明本发明的稀土类磁铁的制造方法的实施方式1的第 1步骤的模式图。
[0049] 图2是说明由第1步骤制造的成形体的显微结构的图。
[0050] 图3是说明制造方法的实施方式1的第2步骤的模式图。
[0051] 图4的(a)~(d)都是图3的IV-IV向视图,是表示热塑性加工前后的腔室和成 形体以及取向磁铁的截面的实施方式的图。
[0052] 图5是说明热塑性加工前的成形体的显微结构、加工中的主相的取向机理、以及 加工后的取向磁铁的显微结构的模式图。
[0053] 图6是说明所制造的本发明的取向磁铁(稀土类磁铁)的显微结
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