专利名称：冲模、粉末压制装置及粉末压制方法
技术领域：
本发明涉及一种例如用作将稀土合金粉末压制成小粉饼的冲模，一种用在音圈马达上的磁铁制造，使用以上冲模的粉末压制装置及粉末压制方法，使用以上压制方法形成的小粉饼，和一烧结物体及用该烧结物体的音圈马达。
以图14及图15作为参考，本说明将复盖压制稀土合金粉末成为小粉饼8的传统方法(见图16)。小粉饼8是烧结制成，并用作音圈马达的磁铁等。
为了制造小粉饼8使用了如图14所示的压制操作成套工具1。成套工具1包括一具有通孔2的下模3，一预先插入通孔2的下冲头4及一插入通孔2的上冲头5。下冲头4配置有其中间大体为凸弧形4a的上表面及两边缘各自形成凸缘状突出部4b。上冲头5具有形成凹穴5a的下表面。下冲头4及上冲头5各自均用如凝结碳化物之类硬质合金制成，并为防止破碎及裂纹，突出部4b的尖端及边缘部5b均以0.8毫米倒角。
在压制时，首先将下冲头4降下以在通孔2中形成空穴6，再往空穴6中输入稀土合金粉末7。
然后，在磁场定向影响下空穴6中的稀土合金粉末7在下冲头4及上冲头5之间被压缩。如图15所示对稀土合金粉末7的压缩操作不断进行直到上冲头5的两边缘5b大约要接触下冲头4的突出部4b(例如直到冲头之间空隙约1毫米)为止，以形成尽量与最终产品接近的形状。
结果，可获得如图16所示小粉饼8。
小粉饼8大体形成弧形截面，并包括上冲头5的凹穴5a所形成的上表面8a、下冲头4突出部4a所形成的下表面8b、下冲头4突出部4b所形成的斜面8c以及通孔2壁面所形成的端面8d。
如图16所示，小粉饼8有裂纹问题，该裂纹A沿上表面8a与斜面8c之间边界线发展。
以下将叙述裂纹A产生原因。
如图14所示，当稀土合金粉末7被输入时，按预定间隔插入若干层与稀土合金粉末7颜色不同的标记材料B，然后再进行压缩操作。而如图15所示在下冲头4突出部4b与上冲头5的突出部5b之间标记材料B各层之间的间隙发现为非常狭窄。这说明在下冲头4突出部4b与上冲头5的相应突出部5b之间的稀土合金粉末7密度较之其它部分高得多。这可推测为在压缩时，由于不良的流动性稀土合金粉末7被夹持在下冲头4突出部4b尖端与上冲头5的突出部5b尖端之间而不能流动，并在边界部8e处压缩成如此之高的密度。因此，当小粉饼8从阴模中通孔2取出时，施加在小粉饼8上压力被释放，使高度压缩区域如边界部8e处大量膨胀，常常会发生裂纹或破裂。烧结过程中也会发生类似问题。
如果稀土合金粉末7在不小于0.5MA/m的强磁场中其方向由图16中箭头C所示(沿突出部4b纵向)受到压缩，磁化稀土合金粉末7颗粒互相排斥，使接近空穴6周边区域粉末密度较空穴6中心部分地区为高，进而增大靠近突出部4b处密度。此外，如果输入的稀土合金粉末7在空穴6上边缘被输料盒(未表示出)下边缘所扫平，则将要被突出部4b所压缩的区域输入了较需要过量的稀土合金粉末7。由于稀土合金粉末7并不具有足够的流动性，在这区域的密度经压缩后较其它部分为高。因此，在这些情况中，当小粉饼8从空穴6取出时，更易于在边界部8e处发展裂纹或破裂。
本发明主要目的是提供一种冲模，粉末压制装置及粉末压制方法，该方法能在产品上防止发展裂纹或破裂，从而提高生产率。
本发明另一目的是提供用上述方法制造的小粉饼。
本发明又一目的是提供一烧结物体及应用该烧结物体的音圈马达。
按照本发明的一个方面，提供了用作压缩稀土合金粉末的冲模，该冲模包括压缩稀土合金粉末用的一冲头表面。该冲头表面具有边缘部分，该边缘部分的突出部尖端倒角宽度不大于0.5毫米。
按照本发明的另一个方面，提供了一种粉末压制装置，该工具包括上述尖端倒角宽度不大于0.5毫米的冲头及一具有供插入冲头的通孔的阴模。
按照本发明的另一个方面，提供了一种使用上述尖端倒角宽度不大于0.5毫米.的冲头及一具有供插入冲头的通孔的阴模的粉末压制方法。该方法包括第一步往通孔中形成的空穴输入稀土合金粉末，和第二步利用冲头压缩输入空穴中的稀土合金粉末。
按照本发明的又一个方面，提供了一种使用上述粉末压制方法制成的小粉饼。
稀土合金粉末具有锐边颗粒及不良的流动性。因此，即便在压缩时进行震动，稀土合金粉末压缩时在空穴中也不能流畅地运动，使小粉饼密度很难均匀一致。但按照本发明，通过将冲头表面突出部尖端倒角宽度减小到不大于0.5毫米或更小，由此减少边缘部分压缩及堵塞稀土合金粉末数量，可以改善边缘部分周围稀土合金粉末流动性。因此，压缩时当压力施加在冲头表面突出部尖端时，稀土合金粉末沿突出部斜面向密度较低区间运动，而不停滞在突出部尖端。因此，有可能获得密度均匀的小粉饼，并可防止由于密度不均匀引发的裂纹或破裂。
按照本发明的一个方面，提供了用作压缩稀土合金粉末的冲模，该冲模包括压缩稀土合金粉末用的一冲头表面，该冲头表面包括突出部，而突出部包括表面粗糙度Ra不大于1.0微米的一斜面。
按照本发明的另一个方面，提供了用作压缩粉末工具，该工具包括具有上述表面粗糙度Ra不大于1.0微米的斜面的冲头以及一具有供插入冲头的通孔的阴模。
按照本发明的又一个方面，提供了用作压缩粉末方法，该方法使用具有上述表面粗糙度Ra不大于1.0微米的斜面的冲头以及一具有供插入冲头的通孔的阴模。该方法包括二步第一步，往通孔中形成的空穴输入稀土合金粉末；第二步，利用冲头压缩输入空穴中的稀土合金粉末。
按照本发明的再一个方面，提供了一种使用上述粉末压制方法制成的小粉饼。
按照本发明，使斜面表面粗糙度Ra不大于1.0微米，可以使压缩时改善稀土合金粉末流动性成为可能。因此，诸如在突出部尖端周围高密度区域的稀土合金粉末沿斜面移动流向低密度区域。结果，有可能提高空穴中稀土合金粉末密度的均匀性。所以，有可能获得密度高度均匀的小粉饼，使防止由于密度不均匀引发的裂纹或破裂成为可能。
最好冲头表面用合金钢或硬质合金(烧结碳化物)制成。这种情况可以改进冲头表面的磨损阻力。因此，为提高稀土合金粉末的流动性，使突出部尖端倒角宽度不大于0.5毫米或冲头表面粗糙度Ra不大于1.0微米，冲头表面实质上可避免磨损，使压制保持良好。
此外，较好的是，至少冲头表面突出部的HRA硬度不小于75并不大于93。在这种情况时，即使冲头表面突出部加工成锐边，由于韧性的改进，冲头也可长期使用而不损坏突出部尖端。
如稀土合金粉末中加入润滑剂，流动性将变得更小。但是，由于按照本发明可以增大稀土合金粉末的流动性，即使加入了润滑剂也可提高空穴中粉末密度均匀性。
如果稀土合金粉末系用突然冷却方法制成，其流动性变得极坏，因为稀土合金粉末粒度分布曲线变得很陡，而颗粒尺寸限制在很小范围内。但是，由于按照本发明可以增大稀土合金粉末的流动性，即使稀土合金粉末系用突然冷却方法制成，空穴中粉末密度均匀性也可改善。
较好的是，压制后制成的小粉饼密度在3.90克/厘米3-4.60克/厘米3之间。此时，小粉饼可获得必需的强度，同时可获得具有良好磁力性能的稀土磁铁。
在压制时，如果沿一垂直于冲头压缩方向的方向对空穴中稀土合金粉末施加一磁场，磁化稀土合金粉末7颗粒互相排斥，使接近空穴6周边区域的粉末密度较空穴6中心部分地区的为高。但是，由于按照本发明可以增大冲头表面上稀土合金粉末的流动性，高密度区域稀土合金粉末将流向低密度区域。因此，即使稀土合金粉末在磁场中定向，也可减小空穴中稀土合金粉末密度的差别。
此外，如果稀土合金粉末处在不小于0.5MA/m的磁场中定向，磁化稀土合金粉末7颗粒互相排斥力加大，使空穴6中粉末密度分布不均匀，并使接近空穴6周边区域粉末密度较高。但是，按照本发明，即使磁场定向如上所为，均可减轻空穴中密度不均匀性和周边区域粉末密度的增加，有可能有效地减少裂纹或破裂。
按照本发明的另一个方面，提供了一种使用一种成套工具的粉末压制方法，该成套工具包括一具有通孔的阴模及一对上、下冲头。上、下冲头中至少有一个冲头表面用来压缩稀土合金粉末，而且冲头表面有带突出部的边缘部分。该方法包括第一步往通孔中形成的空穴输入稀土合金粉末，和第二步利用上、下冲头压缩输入空穴中的稀土合金粉末。在第二步中，使上、下冲头互相接近，其最小距离不得小于1.7毫米。
按照本发明，压缩后小粉饼侧面宽度不小于1.7毫米。因此，可减少小粉饼侧面的裂纹或破裂。
按照本发明的另一个方面，提供一种稀土合金粉末制成的小粉饼，其主表面为凸弧形，另一主表面为凹弧形；从上述另一主表面的一边缘引出一斜面；以及，在上述主表面与斜面之间形成的一侧面。按照该小粉饼，其侧面宽度不小于1.7毫米。或者说，上述主表面最大高度为H，侧面宽度为S，则S/H不小于0.15。
按照本发明，小粉饼侧面宽度不小于1.7毫米。或者说，小粉饼侧面宽度对所说主表面最高处的高度之比不小于0.15。因此，使防止侧面处密度过度增加成为可能，从而可能减少与其它部分密度的差别。结果，可减少小粉饼侧面的裂纹或破裂。
按照本发明的另一个方面，提供一种稀土合金粉末制成的烧结体，该烧结体包括一凸弧形主表面，另一凹弧形主表面，从上述另一主表面的一边缘引出一斜面，与一在上述主表面与斜面之间形成一侧面。按照该烧结体，其侧面宽度不小于1.45毫米。或者说，上述主表面最大高度为H，侧面宽度为S，则S/H不小于0.15。
在此情况下，压缩时形成的小粉饼侧面宽度不小于1.7毫米。或者说，压缩时形成的小粉饼侧面宽度对所说主表面最高处的高度之比不小于0.15。因此，可减少小粉饼侧面的裂纹或破裂。结果，可提高制造过程的生产量，也可改善烧结体的生产率。
按照本发明的另一个方面，提供一应用所说烧结物的音圈马达。
按以上描述所获得的烧结物较不易于发展为裂纹或破裂之类损坏。因此，通过利用这种烧结物可获得稳定质量的音圈马达。
本发明的以上目的、其他目的、特性、方面及优点将通过参照附图所作下列实施例的描述而变得更加清楚。
图1是表示作为本发明一实施例的一粉末压制装置的示意图；图2是表示图1实施例中使用上、下冲头主要部分立体图；图3是表示下冲头冲头表面突出部的主要部分侧视图；图4是表示图1实施例中操作序列示意图；图5是表示描述在一成套工具中粉末压缩状态示意图；图6是表示小粉饼立体图；图7是表示倒角宽度h与裂纹发展速率关系曲线图；图8是表示表面粗糙度Ra与裂纹发展速率关系曲线图；图9是表示变化的下冲头冲头表面突出部的主要部分侧视图；图10是表示按照本发明另一实施例上、下冲头互相最接近时主要部分侧面剖视图；图11是表示尺寸比S/H与裂纹数量关系曲线图；图12是表示一侧面宽度S与裂纹数量关系的例子曲线图；图13是表示另一侧面宽度S与裂纹数量关系的例子曲线图；图14是表示按照传统工艺压缩前成套工具中主要部分的侧面剖视图；图15是表示按照传统工艺上、下冲头互相最接近时主要部分的侧面剖视图；图16是表示按照传统工艺的小粉饼立体图；以下将参照
本发明实施例。
现在参见图1，作为本发明一实施例的工具10包括笼状框架12。在框架12内上、下各部分中，分别在水平方向安置一冲头固定台14及金属板16。
另外，在框架12内还设置有压缩用成套工具18。成套工具18用来形成小粉饼88(将在以后说明)，该小粉饼例如用作音圈马达的稀土磁铁。
成套工具18包括一具有通孔20的阴模22、一预先插入通孔20的下冲头24及一插入通孔20的上冲头26。按此布置，在阴模22的通孔20中形成空穴27。
阴模22装在阴模夹持器28、30上。阴模夹持器30在其上表面配有输料盒32。输料盒32内装有稀土合金粉末34。输料盒32通过液压缸杆36与液压缸38连结。因此，输料盒32由液压缸38推向或离开通孔20。
各阴模夹持器28、30有一下表面通过导向柱40附着在夹持器连结板42上。夹持器连结板42通过液压缸杆44与下液压缸46连结。因此，阴模22及阴模夹持器28、30由于下液压缸46可以在垂直方向移动。液压缸杆44的延伸量，即阴模22的位置，由一线性量尺48测量，而下液压缸46的操作根据该测量值控制。
下冲头24设置在底板50上。底板50通过立柱52安置在冲头固定台14上。下冲头24按照此布置固定。
上冲头26有一上端附着在上冲头板54上。上冲头板54通过液压缸杆56与上液压缸58连结。上液压缸58安置在金属板16上。另外，上冲头板54在两边部分各穿过一导向柱60。因此，上冲头板54在导向柱60引导下通过上液压缸58可以垂直运动。上冲头板54的延伸量，即上冲头26的位置，由一线性量尺62测量，而上液压缸5的操作根据该测量值控制。
另外，为了使输入空穴27中粉末34由磁场定向，在阴模22附近设置了一对磁极26及各自环绕磁极26的线圈66。
在如上所说粉末压缩工具10中，应该特别注意上冲头26及下冲头24。
各上冲头26及下冲头24均用具有HRA硬度不小于75而不大于93的WC-Ni型烧结硬质合金(烧结碳化物)制成，例如典型地含有1.6％(重量比)Mo及20％(重量比)Ni，其余为WC。在此使用的名词烧结硬质合金系指烧结下列粉末混合物而成的合金。该粉末混合物包括一种碳化物粉末，含有属于元素周期表IVa，Va，VIa组中九种元素中至少一种，以及用如Fe，Co，Ni，Mo之类黑色金属及Sn或其合金制成的粉末。烧结硬质合金可另外是WC-TaC-Co合金，WC-TiC-Co合金，或WC-TiC-TaC-Co合金。
要不然，上冲头26及下冲头24也可用合金钢制成。在此使用的名词“合金钢”系指主要是Fe-C(铁碳)合金，并且如果具有规定的硬度也可用高速钢、高锰钢、模具钢及其它等等制成。
通过使用烧结硬质合金或具有HRA硬度不小于75而不大于93的合金钢制成的上冲头26及下冲头24，可获得韧性及一定程度的弹性，则即便上冲头26及下冲头24加工成锐边部分，也可能防止裂纹或破裂。
现在参见图2，下冲头24包括下冲头24的主体68。下冲头24的主体68有一形成冲头表面70的上端以作压缩粉末34之用。冲头表面70包括一大体弧形并沿纵向中心线的突出部72和两边各自形成纵向的凸缘状突出部74。结果，在突出部72和突出部74之间形成纵向凹槽。
此外参见图3，将对突出部74的尖端78进行说明。
突出部74的尖端78是倒角的。虚线80表示操作前的突出部74的尖端倒角的状况。通过将虚线80表示的尖端倒角，可形成半径为R的曲线形尖端。这里应注意到，即突出部74形成有一斜面，其中边界X1以上部分为曲面而以下部分形成平面。此外，倒角宽度的定义为从边界X1到冲头侧面82的最小距离。按照本实施例，倒角宽度h不大于0.5毫米。此外，倒角宽度h不大于0.1毫米更好。从防止损坏观点出发，最好倒角宽度在0.02毫米-0.05毫米之间。
回到图2，上冲头26包括上冲头主体84。上冲头主体84有一形成凹弧形冲头表面86的底端以作压缩粉末34之用。
此外，上冲头26的冲头表面86和下冲头24的冲头表面70均处理成表面粗糙度不大于1微米。
按照本实施例，可仅对冲头表面70的突出部74一部分作表面处理，以使处理部分表面粗糙度不大于1微米。
应注意到，如果上冲头26和下冲头24用合金钢制成，则表面处理可以包括TiN镀层或钻石状碳(diamond-like Carbon)(DLC)镀层，由此对于高度磨蚀性的Nd-Fe-B合金粉末提高了耐久性。此外，如果上冲头26和下冲头24用烧结硬质合金制成，上述同一表面处理也可改进耐久性。
另外，如果上冲头26和下冲头24的结构组成互相交换，也可应用上述表面处理。
用作粉末34的稀土合金粉末按如下方法制造。具体地说，铸块用美国专利No.5,383,978所揭示的带状铸造过程以突然冷却法制造。
更具体地说，用已知方法制造一种合金，该合金成份包含30％Nd，1.0％B，1.2％Dy，0.2％Al，0.9％Co(重量比)而其余成份为Fe及一些不可避免的杂质，并用高频熔化法熔为熔化液。熔化液维持在1,350℃，然后突然淬向一辊筒。此时冷却条件包括辊筒圆周速度约1米/秒，冷却率500℃/秒，而次冷温度为200℃。上述突然冷却过程产生铸块为厚度约0.3毫米的片状合金。在此应注意，即突然冷却过程中冷却率可为102℃/秒-104℃/秒。
所获得的合金铸块用氢铜囚法制成粗粉，而后在喷射磨机及氮气氛围中细磨成合金粉末，其颗粒平均直径约3.5微米。
上述稀土合金粉末中再加入润滑剂。此时，用脂肪酸酯作为润滑剂，而石油溶剂作为溶剂。用石油溶剂稀释的脂肪酸酯以按重量0.3％(润滑剂基数)加入稀土合金粉末，而后混合使粉末颗粒表面涂上润滑剂。
下面，参照图4描述粉末压缩工具10的操作。
第一步是上一循环压缩操作完成的状态。如图4(a)所示，阴模22停留在其下行程的终点而上冲头26停留在其上行程的终点。然后，如图4(b)所示，输料盒32滑向通孔20。如图4(c)所示，输料盒32正好停在向通孔20之上方。此后，如图4(d)所示，阴模22开始上升以在通孔20上部形成空穴27，使输料盒32所持粉末34落入空穴27。
接着，如图4(e)所示，当阴模22到达其上行程的终点时，输料盒32从空穴27撤退，同时用输料盒32底边扫去粉末34。
然后，如图4(f)所示，上冲头26落入通孔20(空穴27)。空穴27中粉末34由磁场定向而粉末34被上冲头26及下冲头24压缩成小粉饼88。
如图4(g)所示，当压缩完成后，上冲头26提起而下冲头24下降以便取出小粉饼88。
现在，图4(f)所示压缩时空穴27中状态可通过参照图5来描述。
如图5所示，上冲头26和下冲头24各自从上、下插入阴模22的通孔20。粉末34被阴模22、上冲头26及下冲头24所压缩。此时，具有强度不小于0.5MA/m的磁场施加于图5文件平面的垂直方向，即垂直于上冲头26和下冲头24的压缩方向，如图6中箭头C所示的、亦即小粉饼88的纵向(突出部74纵向)。这使突出部74上面粉末密度大于空穴27中部密度。
如图7中箭头P所示，突出部74上面粉末随上冲头26下移而向凹槽76运动。
此时，具有倒角宽度不大于0.5毫米的突出部74尖端78增大粉末34的流态性(流动性)，使突出部74上面粉末流畅地沿突出部74表面移下而不停顿在突出部74上。特别是，由于突出部74被处理成表面粗糙度Ra不大于1.0微米，这使粉末流畅地沿突出部74表面移下成为可能。因此，有可能使粉末密度特别在包括尖端78在内的突出部74附近均匀分布。结果，可以获得密度均匀的小粉饼88，防止由于密度分布不均匀引发的裂纹或破裂。
因此，即便因添加润滑剂而引起稀土合金粉末流态性减低，或即便由于采用突然冷却法而使稀土合金粉末流态性很差，也可改良小粉饼密度均匀性。
另外，空穴27中粉末34密度的差别也可以减少，即便磁场强度不小于0.5MA/m。
图6显示以上描述所形成的小粉饼88。
小粉饼88形状大体呈弧形，并包括一凸弧上表面90、一凹弧下表面、从下表面两边缘各自上升的斜面94、在上表面90一对边缘与斜面94一对边缘之间各自形成的侧面96以及大体呈弧形的端面100。
上表面90由上冲头26的冲头表面86形成。下表面92由下冲头24的冲头表面70的突出部72形成。斜面94由下冲头24的冲头表面70的突出部74形成。各侧面96及端面100由阴模22的通孔20壁所形成。
如以上描述中参照图5后可以理解的，在各侧面96周围粉末34密度分布做到很均匀。因此，与图16中密度分布不均匀的传统小粉饼不同，实际可消除裂纹A的发展。
此外，通过压缩后使小粉饼88的密度处于3.90克/厘米3-4.60克/厘米3之间，小粉饼可以获得必要的强度，而又获得具有良好磁性性能的稀土磁铁。如果密度不大于3.90克/厘米3，小粉饼强度太小不容易搬运。另一方面，如果密度不小于4.6克/厘米3，小粉饼压缩率太高，将干扰磁性定向。
其次，图7表示两冲头倒角宽度h与裂纹发展速率关系的实验结果。
在此实验中，上表面90有宽度W为52.22毫米，而上表面90最高点高度H为30.2毫米。小粉饼88厚度D为25.04毫米，而侧面96宽度S为7.55毫米。冲头表面70的突出部74的表面粗糙度为0.033微米。稀土合金粉末颗粒平均直径(中间直径)约3.5微米作为压缩粉末34，而压缩后小粉饼88的密度为4.1克/厘米3。
当倒角宽度h为0.05毫米-0.5毫米之间时，裂纹发展速率平均在0.2％。当倒角宽度h为0.60毫米时，裂纹发展速率为0.4％，而当倒角宽度h为0.70毫米时，裂纹发展速率为1.43％。当倒角宽度h为1.6毫米时，裂纹发展速率为2.36％。
因此，倒角宽度h最好不大于0.50毫米。此外，由于在倒角宽度h为0.10毫米时裂纹发展速率为0.1％，而在倒角宽度h为0.05毫米时裂纹发展速率为0％，倒角宽度h最好不大于0.10毫米，更好的是不大于0.05毫米。
此外，图8表示表面粗糙度Ra与裂纹发展速率关系的实验结果。
在此实验中，上表面90有宽度W为52.22毫米，而上表面90最高点高度H为30.2毫米。小粉饼88厚度D为25.04毫米，而侧面96宽度S为7.55毫米。两冲头倒角宽度h为0.05毫米。稀土合金粉末颗粒平均直径约3.5微米作为压缩粉末34，而压缩后小粉饼88的密度为4.1克/厘米3。
当表面粗糙度Ra在0.05微米-0.52微米之间时，裂纹发展速率不大于0.4％。当表面粗糙度Ra为1.00微米时，裂纹发展速率为0.8％。不过，当表面粗糙度Ra超出1.00微米时，裂纹发展速率迅速增高，例如，当表面粗糙度Ra为2.45微米时，裂纹发展速率为2.5％，而表面粗糙度Ra为3.158微米时，裂纹发展速率为3.5％。
因此，表面粗糙度Ra最好不大于1.00微米。此外，表面粗糙度Ra更好不大于0.52微米。
在此应该注意，如图9所示可以用具有突出部74a的下冲头24a代替突出部74。
按照下冲头24a的突出部74a，在倒角曲线形尖端78a与平直斜面102之间形成一比起平直斜面102不太陡的平面部104。
在此情况下，靠近突出部74a尖端部分先加工成平面部104。图9所示虚线80a表示上述平面部104形成后及倒角前的突出部74a尖端。通过对由虚线80a所示的尖端进行倒角，曲线形尖端78a形成一半径R。
按照突出部74a，边界X2为尖端78a与平面部104之间的分界，而边界Y为两平面部104与102之间的分界。
倒角宽度h为边界Y至冲头侧面82a的最小距离，即从倒角起点至冲头侧面82a的最小距离。按照本实施例，通过提供平面部104，倒角宽度h可以进一步减少。
在此应该注意，即通过对边界Y部分倒角使两平面部104与102之间的连结应该做成光滑和曲线形。此外，可以用一曲线部分代替平面部104。
接着，参照图10描述本发明另一实施例。
在此实施例中，使用了一具有倒角宽度h大于0.50毫米的传统下冲头106。其他构成与粉末压制装置10相同。
压缩粉末34时，上冲头26与下冲头106互相接近到最小间距不小于2毫米。具体地说，如图10所示，当两冲头互相最接近时上冲头26的边缘108与下冲头106的突出部110之间的空隙不小于2毫米。
因此，所获得的小粉饼88侧面96的宽度S不小于2毫米。此外，S/R最好不小于0.15。
此后对小粉饼88进行烧结，时间为一小时，如在美国专利No.4,792,368的10(4)段所揭示，在1000℃-1200℃下及氩气氛围中产生一烧结体。该烧结体侧面宽度为不小于1.7毫米，其S/H实质与小粉饼88的S/H相同。如上所述，使小粉饼88侧面96的宽度S不小于2毫米，可以避免侧面96处密度极度增大，由此减少与其他部分密度的差别。这样，小粉饼88可以减少裂纹或破裂。
通过利用如上所述烧结体，可以提高制造过程的生产量，而稀土磁铁的生产率也可以提高。
此外，通过在压缩时离开小粉饼88斜面94与上表面90之间的侧面96，就有可能使用侧面96在成型、抛光及最后加工步骤中作为参考面。
此外，可以获得较不易受裂纹影响的烧结体，并利用该烧结体获得稳定质量的音圈马达。
这里提到的音圈马达例如可以用在美国专利No.5,448,437图9中所揭示的(软、硬)盘驱动。按照上述图9，音圈马达用标号37表示。在本应用中图6所示小粉饼88被烧结，然后按与端面100平行方向切片，再进行表面处理。这样生产出的稀土磁铁例如可在美国专利N0.5,448,437图1及图2中参考编号3，4，5及6所示磁铁中应用。
其次，参照图11及图12对使用下冲头106的粉末压制装置所进行实验结果作描述。
该实验用添加上述脂肪酸酯制成的润滑剂的稀土合金粉末。稀土合金粉末在磁场强度为1.0MA/m下定向，并压成毛密度(green density)在4.0克/厘米3-4.2克/厘米3之间。制成两个小粉饼，并对各小粉饼侧面96上发展的裂缝计数及平均之。该平均值即为“裂缝数”。
图11显示尺寸比S/H与裂纹数量的关系。该实验用两种背景进行；即上表面90与斜面94夹角(见图6)θ分别为95°及120°。本实验所用小粉饼宽度W为53.32毫米，上表面90曲率半径为17.55毫米，而下表面92曲率半径为17.55毫米，及小粉饼88在定向方向长度为80毫米，在本实验中上冲头26及下冲头106倒角宽度各为0.05毫米，而斜面表面粗糙度Ra为0.033微米。
如图11所示，如果尺寸比S/H不小于0.15，实质上不发展裂缝。除非θ为95°，在尺寸比S/H超过0.2时实际上不发展裂缝。
图12表示一侧面96宽度S与裂纹数量的关系。该实验用三种背景进行；即θ分别为95°，115°及130°。本实验所用小粉饼宽度W为33.57毫米，上表面90曲率半径为20.84毫米，下表面92曲率半径为13.27毫米，而小粉饼88在定向方向长度为80毫米。在本实验中上冲头26及下冲头106倒角宽度各为0.8毫米，而斜面表面粗糙度Ra为0.033微米。
如图12所示，如果宽度S不小于2毫米实质上不发展裂缝。在宽度S不小于3毫米时实际上不发展裂缝。
此外，相似于在图10及图12中概括的实验，还用具有倒角宽度为0.05毫米的下冲头24的粉末压制装置作实验。除去使用下冲头24外，实验用与在图10及图12中概括的实验条件，所获得的结果在图13中显示。
图13表示侧面96宽度S与裂纹数量之关系。
如图13所示，如果宽度S不小于1.7毫米实质上不发展裂缝。在宽度S不小于3毫米时实际上不发展裂缝。
如上所例证，如果使用具有倒角宽度不大于0.5毫米的下冲头24的粉末压制装置，宽度S可进一步减小。因此，上冲头26及下冲头106互相最接近时的最小距离，即当两冲头互相最接近时上冲头26的边缘108和下冲头24的突出部74之间的空隙，可以做成不小于1.7毫米。
作为参考，如果具有侧面96宽度S为1.7毫米的小粉饼88烧结后，烧结体的侧面宽度变成1.45毫米。
在此应该注意，下冲头24的突出部74应该沿冲头表面70的纵向形成，至少其部分如此。
此外，上冲头及下冲头中祗少应有一个倒角宽度不大于0.05毫米。
本发明至此已详细描述及举例说明，很明显这些说明及图表只代表本发明一个例子，而不应该解释为对本发明的限定。本发明的精神及范围只受所附权利要求里的文字所限。
权利要求
1.一种用作压缩稀土合金粉末的冲头，它包括一压缩稀土合金粉末用的冲头表面；其中，该冲头表面具有一边缘部分，该边缘部分包括一突出部，该突出部的尖端倒角不大于0.5毫米。
2.一种用作压缩稀土合金粉末的冲头，它包括一压缩稀土合金粉末用的冲头表面；其中，该冲头表面包括一突出部，该突出部包括具有表面粗糙度Ra不大于1.00微米的一斜面。
3.按照权利要求1或2的冲头，其特征在于，冲头表面用合金钢或硬质合金制成。
4.按照权利要求1或2的冲头，其特征在于，冲头表面突出部至少具有HRA硬度不小于75并不大于93。
5.一种用作压缩稀土合金粉末的粉末压制装置，包括一具有一通孔的阴模；以及一插入该阴模通孔的一冲头；其中，该冲头包括压缩稀土合金粉末用的一冲头表面，该冲头表面包括具有一突出部的一边缘部分，该突出部的尖端倒角不大于0.5毫米。
6.一种用作压缩稀土合金粉末的粉末压制装置，它包括；一具有一通孔的阴模；以及一插入该阴模通孔的一冲头；其中，该冲头包括压缩稀土合金粉末用的一冲头表面，该冲头表面包括一突出部，该突出部包括具有表面粗糙度Ra不大于1.00微米的一斜面。
7.一种使用冲头及阴模的粉末压制方法，该冲头包括一压缩稀土合金粉末用的一冲头表面，该冲头表面包括一边缘部分，该边缘部分设有一突出部，该突出部具有倒角不大于0.5毫米的一尖端，该阴模具有供冲头插入的通孔，该方法包括第一步，往通孔中形成的空穴输入稀土合金粉末；以及第二步，利用冲头压缩输入空穴中的稀土合金粉末。
8.一种使用冲头及阴模的粉末压制方法，该冲头包括一压缩稀土合金粉末用的一冲头表面，该冲头表面包括一突出部，该突出部设有其表面粗糙度Ra不大于1.00微米的一斜面，该阴模具有供冲头插入的通孔，该方法包括第一步，往通孔中形成的空穴中输入稀土合金粉末；以及第二步，利用冲头压缩输入空穴中的稀土合金粉末。
9.按照权利要求7或8的方法，其特征在于，在稀土合金粉末中加入润滑剂。
10.按照权利要求7或8的方法，其特征在于，稀土合金粉末用突然冷却法制造。
11.按照权利要求7或8的方法，其特征在于，在第二步压缩后小粉饼密度处于3.90克/厘米3-4.60克/厘米3之间。
12.按照权利要求7或8的方法，其特征在于，第二步包括施加一磁场使稀土合金粉末定向，其方向垂直于冲头的压缩方向。
13.按照权利要求7或8的方法，其特征在于，使用一对所说上、下冲头，在第二步中上、下冲头互相接近到使彼此最小间距不得小于1.7毫米。
14.一种使用一成套工具的粉末压制方法，该成套工具包括一具有通孔的阴模及一对上、下冲头，上、下冲头中至少有一个有压缩稀土合金粉末用的冲头表面，该冲头表面具有包括一突出部的一边缘部分，该方法包括第一步，往通孔中形成的空穴输入稀土合金粉末；以及第二步，利用上下冲头压缩输入空穴中的稀土合金粉末；其中，上、下冲头互相接近到使彼此最小间距不得小于1.7毫米。
15.按照权利要求7，8及14的方法，其特征在于，第二步包括施加一不小于0.5MA/m磁场使稀土合金粉末定向。
16.一种使用冲头及阴模的粉末压制方法制成的小粉饼，该冲头包括一压缩稀土合金粉末用的一冲头表面，该冲头表面包括一边缘部分，该边缘部分设有一突出部，该突出部具有倒角不大于0.5毫米的一尖端，该阴模具有供冲头插入的通孔，该方法包括第一步，往通孔中形成的空穴中输入稀土合金粉末；以及第二步，利用冲头压缩输入空穴中的稀土合金粉末。
17.一种使用冲头及阴模的粉末压制方法制成的小粉饼，该冲头包括一压缩稀土合金粉末用的一冲头表面，该冲头表面包括一突出部，该突出部设有一其表面粗糙度Ra不大于1.00微米的斜面，该阴模具有供冲头插入的通孔，该方法包括第一步，往通孔中形成的空穴中输入稀土合金粉末；以及第二步，利用冲头压缩输入空穴中的稀土合金粉末。
18.一种由稀土合金粉末制成的小粉饼，它包括为凸弧形的一主表面；为凹弧形的另一主表面；一从所述另一主表面边缘引出的斜面；以及一在所述主表面与该斜面之间形成的侧面，该侧面宽度不小于1.7毫米。
19.一种稀土合金粉末制成的小粉饼，它包括为凸弧形的一主表面；为凹弧形的另一主表面；一从所述另一主表面边缘引出的斜面；以及一在所述主表面与斜面之间形成的侧面；其中，所述主表面最大高度为H，侧面宽度为S，则S/H不小于0.15。
20.一种由稀土合金粉末制成的烧结体，它包括为凸弧形的一主表面；为凹弧形的另一主表面；一从所述另一主表面边缘引出的斜面；以及一在所述主表面与该斜面之间形成的侧面，侧面宽度不小于1.45毫米。
21.一种由稀土合金粉末制成的烧结体，它包括为凸弧形的一主表面；为凹弧形的另一主表面；一从所述另一主表面边缘引出的斜面；以及一在所述主表面与该斜面之间形成的侧面；其中，所述主表面最大高度为H，侧面宽度为S，则S/H不小于0.15。
22.一种使用稀土合金粉末烧结体的音圈马达，该烧结体包括为凸弧形的一主表面；为凹弧形的另一主表面；一从所述另一主表面边缘引出的斜面；以及一在所述主表面与该斜面之间形成的侧面，侧面宽度不小于1.45毫米。
23.一种使用稀土合金粉末烧结体的音圈马达，该烧结体包括为凸弧形的一主表面；为凹弧形的另一主表面；一从所述另一主表面边缘引出的斜面；以及一在所述主表面与该斜面之间形成的侧面；所述主表面最大高度为H，侧面宽度为S，则S/H不小于0.15。
全文摘要
一种粉末压制装置包括具有通孔的阴模、上冲头及下冲头。上下冲头中至少有一个具有突出部的边缘部分的冲头表面。该突出部的尖端倒角宽度不大于0.5毫米。该冲头表面具有表面粗糙度Ra不大于1.00微米的斜面。往通孔中形成的空穴中输入稀土合金粉末。在空穴中的稀土合金粉末在被施加的磁场中定向,并用上、下冲头压缩。压缩时上、下冲头互相接近到使彼此最小的距不得小于1.7毫米。所得的小粉饼用作制造烧结体及音圈马达。
文档编号H02K41/035GK1273893SQ00106899
公开日2000年11月22日 申请日期2000年4月20日 优先权日1999年4月20日
发明者小原公一, 木户胁伸次 申请人:住友特殊金属株式会社