[发明专利]用于制造烧结磁体的模具以及烧结磁体的制造方法

说明书

技术领域

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

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”。

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1)。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。

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(coerciveforce)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℃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(maximumenergyproduct)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。

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)。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(finecrystal)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(magneticdomain)，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。

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。

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。

专利文献1：WO2006/004014

专利文献2：WO2010/134578

发明内容