烧结磁体制造用模具以及使用该烧结磁体制造用模具的烧结磁体制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于制造含有稀土类元素R(Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中的一种或者两种以上)、Fe以及B的RFeB系(R2Fe14B)、含有R和Co的RCo系(RCo5、R2Co17)等的烧结磁体的模具以及使用该模具的烧结磁体制造方法。
【背景技术】
[0002]RFeB系烧结磁体具有剩余磁通密度等许多的磁特性高于当前的永久磁体的磁特性这样的优点。因此，RFeB系烧结磁体被使用于面向混合动力汽车和电动汽车的马达、电动辅助型汽车用马达、产业用马达、硬盘等的音圈马达、高级扬声器、耳机、永久磁体式磁共振诊断装置等各种制品中。
[0003]在制造RFeB系烧结磁体时，以往采用如下方法，该方法包括:将起始合金的微粉末(以下记为“合金粉末”)填充到模具的模腔(填充工序)；通过对模腔内的合金粉末施加磁场而使该合金粉末的粒子取向(取向工序)；接着，通过对合金粉末施加压力而制作出压缩成形体(压缩成形工序)；对该压缩成形体进行加热而使其烧结(烧结工序)。或者，也可以采用如下方法:在填充工序后，通过对合金粉末施加磁场，同时利用压力机施加压力，从而能够同时进行上述取向工序和压缩成形工序。总之，由于使用压力机来进行压缩成形，所以在本申请中将这些方法称为“压制法”。
[0004]对于利用压制法制作的初始的RFeB系烧结磁体而言，具有如下缺点:在稀土类R为Nd、Pr等轻稀土类元素的情况下，保磁力较弱，在稀土类R为Dy、Tb等重稀土类元素的情况下，最大磁能积变小。为了改善这些缺点，使用如下方法:(1)将含有轻稀土类元素的RFeB系合金的粉末与Dy、Tb等重稀土类元素的单体或者化合物的粉末混合而得到的混合物作为原料来制作RFeB系烧结磁体的方法(双合金法)、或者(2)通过在使重稀土类元素的粉末附着在含有轻稀土类元素的RFeB系的烧结体的表面的基础上进行加热、从而经由烧结体的晶界在RFeB系的晶粒的表面附近导入重稀土类元素的方法(晶界扩散法)、(3)缩小构成RFeB系烧结磁体的各个晶粒的粒径(4 μπι以下，希望是2 μπι以下)的方法。这些方法中的(3)虽然在无论稀土类R的种类如何都能应用这方面出色，但是兼有由于缩小晶粒的粒径而使该晶粒的表面积变大、由此变得容易氧化的缺点。如果晶粒发生氧化，不仅最大磁能积降低，而且也有着火的危险性。
[0005]最近，作为适合上述(3)的方法、并且能够解决(3)的上述课题的RFeB系烧结磁体的制造方法，发现了如下方法:针对填充到模腔的合金粉末，不施加用于成形的压力就进行取向工序和烧结工序(专利文献I)。在本申请中，像这样不进行压缩成形工序来制造烧结磁体的方法被称为“PLP (Press-less Process)法”。因为在PLP法中无需使用压力机，所以从合金粉末的填充到烧结的工序能够在非活性气体气氛中容易地进行。因此，在PLP法中，几乎不使平均粒径比压制法的情况下的平均粒径小的合金粉末氧化就能够使用，能够在抑制烧结磁体的最大磁能积的降低的同时提高保磁力。另外，因为在取向工序中不对合金粉末施加压力，所以在取向工序中合金粉末变得容易取向，同时，因为在取向工序后也不对合金粉末施加压力，所以能够防止产生由施加压力引起的取向的紊乱。由此，能够更进一步抑制伴随着保磁力的提高而最大磁能积降低的情况。
[0006]在PLP法中，能够获得具有与模腔的形状相近的形状(同时复合成形)的烧结磁体。例如，在马达的转子中，使用将长方形或者正方形的平板弯成了弓形那样的形状(弓形板状)的磁体，在专利文献I中记载有如下内容:为了制作这样形状的RFeB系烧结磁体，使用模腔为弓形板状的模具。另外，在转子中，多个弓形板状磁体以圆周状排列的方式配置，这些弓形板状磁体看上去像是将I个圆筒状的磁体分割而成的，因此，弓形板状磁体也被称为“弓形(部分)磁体”。
[0007]对于专利文献I所记载的模具而言，模腔以弓形板状磁体90中的凸面91、凹面92以及长方形侧面93(参照图12)立起的方式、S卩、在深度方向上平行的方式设定，这样的多个模腔以凸面91 (或者凹面92)彼此平行的方式配置。各个模腔在弓形板状磁体的弓形侧面94 (该图12)上开口，从该开口向模腔内供给合金粉末。
[0008]专利文献1:国际公开W02006/004014号
【发明内容】
[0009]发明要解决的问题
[0010]对于专利文献I所记载的模具而言，因为开口的面积相对于模腔深度而言较小，所以合金粉末的填充密度在模腔的底部容易变得不充分、填充密度也容易变得不均匀。而且，模腔内部的清扫也难以进行。
[0011]另外，仅对这样的模腔而言，在取向工序中，合金粉末由于磁力而从开口飞散，并且在烧结工序中，由于加热而发生膨胀，合金粉末有可能从开口溢出。因此，需要在模具的开口安装盖。在专利文献I中记载有将盖轻轻嵌入模具(的模腔)的情况。但是，如果采用这样的将盖嵌入模腔的方式，就必须高精度地设定两者的嵌合尺寸，另一方面，如果合金粉末咬入嵌合部，就会产生在烧结后无法将盖从模具取下这样的问题。
[0012]本发明要解决的课题是提供一种烧结磁体制造用模具以及使用该烧结磁体制造用模具的烧结磁体制造方法，该烧结磁体制造用模具能够提高合金粉末的填充密度的均匀性，同时，内部容易清扫，并且，无需高精度地设定盖和模腔的尺寸，就能够使合金粉末难以咬入两者的间隙。
_3] 用于解决问题的方案
[0014]为了解决上述课题而做成的本发明是烧结磁体制造用模具，其具有主体和盖，其特征在于，
[0015]a)所述主体具有:
[0016]a-Ι)主体模腔，其从主体面起设置到所述主体的内部，该主体模腔由长方体状的上部模腔和与上部模腔的下部相连接的向下凸出的作为圆筒形状的一部分的下部模腔构成；
[0017]a-2)作为圆筒形状的一部分的侧模腔，其在所述上部模腔的在所述主体面上的开口的、作为所述圆筒的一部分的轴向的两外部分别从所述主体面起设置到所述主体的内部，具有与所述下部模腔的作为圆筒的一部分的轴线平行的轴线，
[0018]b)所述盖具有与所述主体面对应的基础面和从该基础面与所述两个侧模腔以及连接这两个侧模腔的作为圆筒形状的一部分的假想模腔对应地突起的凸肋。
[0019]本发明的烧结磁体制造用模具在从上部模腔的开口向主体模腔内供给了合金粉末后，以侧模腔和凸肋对合的方式将盖叠放在主体上，从而将该盖安装于主体。由此，合金粉末被填充到主体模腔中的、形成在比凸肋靠下侧的位置的弓形板状的空间内。在这里，上部模腔的开口位于弓形板状的空间的凹面侧，比以往的模具的设置于弓形侧面的开口部宽阔。因此，容易将合金粉末向模腔填充，由此能够提高合金粉末的填充密度的均匀性，同时也容易清扫。
[0020]另外，对于本发明的烧结磁体制造用模具而言，在将盖向主体安装时，以侧模腔和凸肋对合的方式仅将盖载置于主体，而无需将盖嵌入模腔。因此，无需高精度地设定盖和模腔的尺寸，合金粉末不会咬入盖和主体之间。另外，即使少量合金粉末进入侧模腔和凸肋之间，并且该进入的合金粉末在烧结时熔化，也能够通过在烧结后使盖沿着凸肋的长度方向滑动而使该盖容易地从模具取下。
[0021 ] 在所述主体上可以设置多个所述主体模腔。
[0022]在该情况下，优选的是，所述主体的多个主体模腔中的至少一部分沿着一个方向排列，并且在该方向上邻接的主体模腔之间具有共用的侧模腔，同时，所述盖具有比在所述一个方向排列的多个模腔的两端之间的距离长的作为圆筒形状的一部分的所述凸肋。对于这样的结构而言，因为对多个模腔仅安装I个盖即可，所以能够减少盖的拆装的劳力和时间。
[0023]本发明的烧结磁体制造方法的特征在于，按照如下顺序进行下述工序:
[0024]填充工序，在该填充工序中，将作为原料的合金粉末向本发明的烧结磁体制造用模具填充；
[0025]取向工序，在该取向工序中，通过在不对所述合金粉末施加压力的情况下来施加磁场而使该合金粉末进行磁取向；