永久磁體的製造方法及壓制裝置的製作方法
2023-09-18 08:54:40
專利名稱：永久磁體的製造方法及壓制裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及永久磁體的製造方法及壓制裝置，特別涉及適用於各向異性粘結磁體的永久磁體的製造方法及壓制裝置。
背景技術：
作為高性能永久磁體的代表，R-Fe-B類稀土類磁體(R是包括Y的稀土類元素，Fe是鐵，B是硼)具有以作為三元正方晶系化合物的所含R2Fe14B相為主相的組織，從而發揮優良的磁體特性。
如上所述的R-Fe-B類稀土類磁體，大致分為燒結磁體和粘結磁體。燒結磁體通過在壓制裝置中將R-Fe-B類磁體合金的微粉末(平均粒徑數μm)擠壓成型後，進行燒結來製造。而粘結磁體通常通過將R-Fe-B類磁體合金的粉末(粒徑例如100μm左右)和結合樹脂的混合物在壓制裝置內進行擠壓成型來製造。
由於在燒結磁體的情況下，使用粒徑較小的粉末，因此各個粉末顆粒具有磁各向異性。因此，當用壓制裝置進行粉末的擠壓成型時，對粉末施加取向磁場，這樣，就能夠製成粉末顆粒沿磁場方向取向的成型體。
而在粘結磁體的情況下，所用粉末顆粒的粒徑具有超過單磁疇臨界粒徑的尺寸，因此，通常不顯示磁各向異性，不能使各粉末顆粒在磁場作用下發生取向。因而在製作粉末顆粒沿特定方向取向的各向異性粘結磁體時，就需要確立製作各個粉末顆粒顯示磁各向異性的磁性粉末的技術。
為了製造各向異性粘結磁體用稀土類合金粉末，目前採用HDDR(Hydrogenation-Disproportionation-Desorption-Recombination)處理法。「HDDR」意味著依次進行氫化(Hydrogenation)、歧化(Disproportionation)、脫氫化(Desorption)和重組(Recombination)的工藝過程。按照這種HDDR處理工藝，是通過在H2氣環境或者H2氣和惰性氣體的混合環境中，使R-Fe-B類合金的鋼錠或者粉末保持在溫度500℃～1000℃，從而使上述坯料或粉末吸附氫，然後，在例如H2分壓13Pa以下的真空環境或H2分壓13Pa以下的惰性環境下，在溫度500℃～1000℃範圍內進行脫氫處理，最後冷卻，而得到合金磁體粉末的。
經實施HDDR處理而製成的R-Fe-B類合金粉末，顯示出較大的矯頑力，具有磁各向異性。之所以具有這樣的性質，是因為金屬組織實質上是0.1～1μm的非常微細的結晶集合體。具體而言，由HDDR處理得到的極微細的結晶的粒徑接近於正方晶系的R2Fe14B類化合物的單磁疇臨界粒徑，因此可發揮出較高的矯頑力。該正方晶系R2Fe14B類化合物的非常微細的結晶集合體被稱作「再結晶織構」。例如在特公平6-82575號公報和特公平7-68561號公報中就揭示了通過實施HDDR處理，製造具有再結晶織構的R-Fe-B類合金粉末的方法。
但在採用通過HDDR處理而製成的磁性粉末(以下，稱作「HDDR粉末」)製造各向異性粘結磁體時，就會發生如下問題。
在取向用磁場中將HDDR粉末和結合樹脂的混合物進行壓制而製成的成型體，通過取向磁場而被強磁化。如果在成型體上有殘留磁化，就會因為磁粉被吸附在成型體的表面，或者由於成型體相互間的吸引碰撞導致破損等而對此後的加工處理帶來大的障礙，因此，在由壓制裝置中取出成型體之前需要預先充分地除去成型體的磁化。為此，在由壓制裝置中取出已磁化的成型體之前，需要在成型體上進行外加和取向磁場的方向相反方向的磁場(去磁場)或交變衰減磁場等去磁用磁場。但是，在這樣的去磁處理中，通常需要數十秒的時間，因此，壓制過程的周期與不進行去磁處理時(各向同性的粘結磁體的周期)相比，長達2倍以上。如果這樣延長周期，就會降低批量生產性，最終導致磁體製造成本的增加。
另外，在燒結磁體的情況下，即使成型體的去磁不充分，但由於原本殘留在成型體上的磁化值小，且由於燒結過程中磁體粉末被加熱至居裡點以上的高溫，因此等於在磁化過程之前進行完全去磁。與此相反，在各向異性粘結磁體的情況下，當從壓制裝置中取出成型體時，如果有殘留磁化，則該殘留磁化就會殘留至磁化工序。在磁化工序時，在粘結磁體上如果有殘留磁化，就會因磁體的磁滯特性導致磁化極其困難。
本發明是鑑於上述諸問題而作出的發明，其主要目的在於，提供能夠避免由殘留磁化產生的問題、並以低成本製造磁化性優良的永久磁體(特別是各向異性粘結磁體)的方法以及壓制裝置。
本發明的其它目的在於提供，即使對於具有難以給粉的形狀的模腔也能可靠地供給磁體粉末、並提高成型體的單位重量密度的各向異性粘結磁體的製造方法以及壓制裝置。
發明內容
按照本發明的各向異性粘結磁體的製造方法，是向壓制裝置的模腔內供給磁性粉末，進行成型的各向異性粘結磁體的製造方法，包括在包括上述模腔的空間中形成振動磁場的工序；一邊使上述磁性粉末沿平行於上述振動磁場的方向進行取向、一邊使上述磁性粉末向上述模腔的內部移動的工序；以及在上述模腔內擠壓上述磁性粉末以製作成型體的工序。
在優選的實施方式中，在上述模腔內擠壓上述磁性粉末時還外加有上述振動磁場。
在優選的實施方式中，調節上述模腔內的上述振動磁場的最大值，使利用上述壓制裝置成型後的上述成型體的表面磁通密度為0.005特斯拉以下。
在優選的實施方式中，在上述模腔內的上述振動磁場的最大值調節在120kA/m以下。
在更優選的實施方式中，上述振動磁場的最大值調節在100kA/m以下，在最優選的實施方式中，調節在80kA/m以下。
在優選的實施方式中，在上述模腔內將上述磁性粉末壓縮後，不對上述成型體進行去磁處理，而從上述模腔中取出上述成型體。
上述振動磁場既可以是交變磁場，也可以是包含數個脈衝磁場的磁場。
在某種優選的實施方式中，在上述模腔內部，上述振動磁場的方向垂直於壓制方向。
在某種優選的實施方式中，在上述模腔內部，上述振動磁場大致沿水平方向。
在優選的實施方式中，上述模腔的開口部的水平方向尺寸，在最小的部分是5mm以下，上述模腔的深度，在最大部分是10mm以上。
在優選的實施方式中，上述磁性粉末的至少一部分是HDDR粉末。
在優選的實施方式中，包括上述設置了具有貫通孔的型模，和在上述貫通孔的內部，相對於上述型模做往復運動的下衝模的壓制裝置，使上述磁性粉末向上述模腔內部移動的工序；在由上述下衝模使上述貫通孔呈閉塞狀態的上述型模上，將含有上述磁性粉末的加料箱配置在上述貫通孔上方的工序；使上述下衝模相對上述型模向下方移動，在上述加料箱的下方形成上述模腔的工序。
按照本發明的壓制裝置是具備有貫通孔的型模；在上述貫通孔的內部，可相對上述型模做往復運動的上衝模和下衝模；以及向形成於上述型模的貫通孔的內部的模腔中供給磁性粉末的給粉裝置的壓制裝置，且具有，在使上述磁性粉末向上述模腔內部移動時，對上述磁性粉末外加振動磁場的振動磁場外加裝置。
在優選的實施方式中，上述振動磁場外加裝置，可在利用上述上衝模和下衝模對供給到上述模腔內部的上述磁性粉末進行擠壓時，對上述磁性粉末外加振動磁場。
按照本發明的永久磁體是通過擠壓成型製成的永久磁體，其特徵是，壓制裝置內的磁性粉末在振動磁場中發生取向，並被壓縮，在不進行去磁處理的情況下，從上述壓制裝置中取出時的剩磁水平，按表面磁通密度計，為0.005特斯拉以下。
按照本發明的各向異性粘結磁體是利用樹脂結合磁體粉末而成的各向異性粘結磁體，其特徵是，在外加0～800kA/m的磁場以用於磁化時，上述磁通量的增加量( B)與上述磁場強度的增加量( H)的比值( B/ H)為0.025％/(kA/m)以上。
圖1(a)～(f)為本發明實施方式中的壓制裝置的主要部分的動作工序的剖面示意圖。
圖2(a)～(c)為本發明其它實施方式中的壓制裝置的主要部分的動作工序的剖面示意圖。
圖3(a)為模腔開口部形狀的示意圖，圖3(b)為由一對成型體形成的薄壁環狀各向異性粘結磁體的示意圖。
圖4為用於形成交變磁場的磁場發生用線圈中所流動的電流(交變電流)與模腔內的峰值磁場之間關係的曲線示意圖。
圖5為交變峰值磁場和成型體的重量(單位重量)的關係的曲線示意圖。
圖6為每單位重量成型體的磁性與交變峰值磁場的關係的曲線示意圖。
圖7為每單位重量成型體的磁通比和磁化磁場強度的關係的曲線示意圖。
圖8為徑向取向環狀各向異性磁體的立體示意圖。
圖9為在製造徑向取向環狀各向異性磁體時所用壓制裝置的構成例的示意圖。
具體實施例方式
本發明人發現，在向壓制裝置的模腔內供給磁性粉末時，如果對磁性粉末外加交變磁場等振動磁場，即使其磁場強度比以往的取向用靜磁場的強度小1個數量級以上，也能得到具有足夠高的取向度的各向異性粘結磁體，從而想到本發明。
按照本發明，以極低的磁場強度值(峰值磁場)就可滿足取向所需，因此能夠充分地降低擠壓成型後的成型體的殘留磁化，而不需要進行附加的去磁處理。
另外，在特開平2001-93712號公報或特開平2001-226701號公報中揭示了一種當使磁性粉末移動(落下)到模腔中時，通過一邊移動一邊對磁性粉末外加取向磁場，有效地使磁性粉末發生取向的技術。本發明所具有的最大的特點在於，通過採用與這些公報中所揭示的磁場相比特別小的振動磁場，進行各向異性粘結磁體的成型，使得殘留在成型體上的磁化所引起的表面磁通密度值降低至0.005特斯拉以下，且不需要去磁工序。按照本發明，不需要像以往那樣的大型的取向磁場用發生裝置，並且，能夠大幅度地縮短壓制工序的周期。
以下，一邊參照附圖，一邊說明按照本發明的各向異性粘結磁體的製造方法的優選實施方式。
圖1(a)～(f)表示按照本發明的磁體製造方法中的主要工序(取向磁場中給粉→擠壓成型)。圖1中所示的壓制裝置10具備有貫通孔1的型模2；在貫通孔1的內部可相對於型模2作往復運動的上衝模3和下衝模4；以及向形成於型模2的貫通孔1內部的模腔中供給磁性粉末(混合物)5的給粉裝置(加料箱)6。另外，壓制裝置10還具備，在使磁性粉末5向模腔的內部移動時，對磁性粉末5外加弱振動磁場H(峰值磁場例如是120kA/m以下、優選為100kA/m以下、最優選為80kA/m以下的交變磁場)的振動磁場外加裝置(未圖示)。
以下，對使用圖1的裝置，製造各向異性粘結磁體的方法進行說明。
首先，準備上述HDDR粉末和粘結劑(結合樹脂)的混合物5，將該混合物5填充到加料箱6內(圖1(a))。此後，如圖1(b)所示，使加料箱6移動到壓制裝置10的型模2上。更具體地說，將加料箱6配置在型模2中有模腔形成的部分的正上方。此時，在本實施方式中，使型模2的上面和下衝模4的上面位於同一水平面內，因此不形成模腔空間。
其次，如圖1(c)和(d)所示，一面沿磁場方向外加交變的振動磁場(交變磁場)H，一面使下衝模4相對於型模2下降。伴隨該下衝模4的下降，在加料箱6的下方形成模腔，使模腔增大。通過被吸入到隨著下衝模4的下降而增大的模腔的內部，來填充加料箱6的混合物5。
這樣向模腔中填充粉末時，構成混合物5的粉末顆粒，在交變磁場中有效地發生取向。可以認為這是由於，在模腔內移動的粉末顆粒的填充密度降低，使得各粉末顆粒能夠較容易轉動。
本發明中所用的交變磁場的外加方式與靜磁場的外加方式相比，可更有效地使所供給的粉末中的粉末顆粒取向。即，在外加靜磁場的情況下，粉末顆粒與模腔的內壁面形成交聯狀態，使模腔被部分堵塞，因此不能均勻地填充粉末，但在外加交變磁場的情況下，在磁場的方向發生變化時，磁場強度為零，因而上述粉末顆粒的磁交聯狀態被破壞，可均勻且迅速地進行粉末填充。
本實施方式中所用交變磁場的頻率，優選為在10Hz以上，更優選為30Hz以上。外加的交變磁場的頻率越高，越有可能提高磁性，但交變磁場的頻率如果變得過高，壓制裝置的型模會因渦流而發熱，並且，磁性也達到飽和，因此，交變磁場的頻率優選設定在60Hz以上、120Hz以下的範圍內。
另外，即使不採用外加交變磁場，而是形成一定方向的磁場，並使其磁場強度呈脈衝變化，這樣，也能夠破壞堵塞模腔的粉末的交聯。就本發明來說，重要之處在於，為了利用外加取向磁場破壞形成於模腔內的粉末交聯，使取向磁場的強度斷續地降低至零或者降低至充分小的水平。為此，使交變磁場的方向反轉是不可缺少的。
另外，在外加發生脈衝振動的取向磁場(脈衝磁場)的情況下，外加的磁場的最低水平不需要達到零，只要小到能夠破壞粉末顆粒的磁交聯的程度(例如8kA/m以下)就行。
這樣，在本發明中，一面施加比某規定水平大的磁場強度(取向磁場的「ON」水平)的和比該水平小、破壞磁交聯的水平的磁場強度(取向磁場的「OFF」水平)間振動的磁場，一邊向模腔內供給HDDR粉末的混合物。因此，即使對具有利用以往的方法難以給粉的形狀的模腔，也能夠順暢且均勻地填充混合物，使成型體的單位重量增加成為可能。
接著，如圖1(e)所示，在使加料箱6從模腔的上方向退避位置移動後，如圖1(f)所示，使上衝模3下降，將模腔內的混合物5擠壓成型，製作成型體7。
按照本發明，即使是弱磁場，也能夠達到足夠高的取向度，因此與以往相比，能夠特別地降低取向磁場的大小(最大值)。因此，能夠使在取向磁場中進行擠壓成型後的成型體的磁化(殘留磁化)比以往降低1個數量級以上。其結果，在給粉結束後，在高磁場中進行取向的以往技術中所必需的動作——例如為了易於進行粉末的取向，一度在模腔內的粉末上部形成微小的空間的動作；或在該狀態下取向後，繼續進行對粉末的加壓·擠壓而形成成型體的動作等——都不再是必需的，同時，也不需要對成型體7進行去磁處理。因此，按照本發明，就有可能將壓制工序的周期縮短至和壓制各向同性磁體時的周期相同的程度(以往壓制各向異性粘結磁體時的周期的一半以下)。
另外，在利用上衝模3和下衝模4擠壓混合物5時，也可以外加取向磁場。這是因為在擠壓成型時，有時會發生取向混亂，因而在進行擠壓成型時也外加取向磁場，以維持適當取向。擠壓成型時所外加的磁場強度，既可以是和給粉時的磁場強度相同的水平，或者也可以是小於給粉時的磁場強度。總之，只要最終能夠防止取向的混亂即可。因此，擠壓成型時所外加的取向磁場，也沒必要一定是上述的振動磁場。因而，也可以是給粉時外加振動磁場，擠壓成型時外加靜磁場。但是，為了簡化工藝，優選為擠壓成型時仍然繼續外加給粉時所外加的振動磁場。這是因為在繼續外加振動磁場的情況下，沒有必要仔細地調節壓制裝置的各部的動作和外加磁場的時限。
在本實施方式中，是在使加料箱6移動到形成模腔部分的正上方後，開始形成模腔空間，但本發明並不限於這樣的給粉方式。例如，也可如圖2(a)～(c)所示，使加料箱6預先移動到形成模腔部分的正上方，使混合物5從加料箱6中落入模腔內。在此情況下，在將加料箱6配置在模腔上之前，就開始對包括模腔在內的空間外加取向磁場(振動磁場)。這樣，在混合物5由加料箱6向模腔內下落的途中，藉助小的振動磁場即可進行適當地取向。
在上述本發明的實施方式中，所外加的振動磁場的方向是水平方向，而垂直於壓制方向(單向擠壓方向)。因此，填充在模腔中的粉末顆粒沿水平橫向發生取向。粉末顆粒由於磁相互作用，沿水平橫向連接成鏈狀。位於填充粉末的上面的粉末顆粒也沿水平方向相連，結果，在模腔的外側沒有發現粉末，易於完全被收納在模腔內。
另外，壓制裝置的模腔的中心軸也可以相對垂直方向傾斜，取向磁場的方向也可以相對水平方向傾斜。上述配置結構，可以根據所製作的粘結磁體的形狀進行適當設計。
另外，按照本發明，能夠得到如圖8所示的徑向取向的環狀各向異性磁體11。例如，採用具有圖9所示結構的壓制裝置就可製作這種徑向取向的環狀各向異性磁體11。
在圖9的壓制裝置中，在由強磁性體材料形成的型模2的中央部設置貫通孔，在該貫通孔內的中心部配置由強磁性體材料形成的圓柱狀磁芯8。在型模貫通孔的內壁與磁芯8的外周面之間形成模腔，而模腔的底面則通過由非磁性材料構成的下衝模4的上面來確定。
在圖9的壓制裝置中，磁芯8的下部配置有外加振動磁場用勵磁線圈9，在勵磁線圈9上，例如通過外加交流電流，就能夠在模腔內形成由預定強度的振動磁場構成的徑向取向磁場。如果在該狀態下將混合物填充在模腔內，就能夠實現上述目的的取向。
在圖9中，表示出了磁芯8的周圍配置有勵磁線圈9的結構，但本發明並不限於此，也可在磁芯8上方配置有未圖示的上部磁芯，在其上部磁芯的周圍配置勵磁線圈。
根據本發明人的實驗，可知，上下配置有磁芯和勵磁線圈的結構與單側配置磁芯和勵磁線圈的結構相比，能將成型體的磁性提高一些。但是，當使用上部磁芯周圍配置有勵磁線圈的壓制裝置時，由於存在由上部磁芯對粉末顆粒產生的吸引等使可操作性降低，並且使壓制裝置的結構變得複雜等問題，因此，如圖9所示，優選為僅在下部磁芯的周圍配置勵磁線圈。
實施例以下說明本發明的實施例。
在本實施例中，首先準備含有27.5重量％的Nd、1.07重量％的B、14.7重量％的Co、0.2重量％的Cu、0.3重量％的Ga、0.15重量％的Zr、其餘為Fe的Nd-Fe-B類稀土類合金的HDDR粉末。具體地說，首先，在Ar環境中，以1130℃、15小時的條件對具有上述組成的稀土類合金原料進行熱處理，然後，進行由吸附氫來實現的粉碎·篩選。此後，通過進行HDDR處理，製成具有磁各向異性的HDDR粉末。粉末的平均粒徑(利用雷射衍射法測定的值)是120μm左右。
對於上述HDDR粉末來說，一邊將雙酚A型環氧樹脂的粘結劑(結合樹脂)加熱至60度，一邊使用雙螺杆捏合機進行混合，由此製成HDDR混合物。混合物的重量比達到全體的2.5％左右。
使用如圖1所示的壓制裝置，在60Hz的交變磁場中將該HDDR混合物擠壓成型。壓制裝置的型模模腔的開口面(型模上面)的形狀(垂直於壓制方向的模腔的斷面形狀)是如圖3(a)所示的弓形，模腔的尺寸為外周側半徑R1是19.7mm，內周側半徑R2是16mm，深是30.65mm。在模腔中填充上述混合物，使粉末高度(填充深度)達到30.65mm。在這樣的模腔中製成的成型體的尺寸，是外周側半徑19.7mm×內周側半徑16mm×高19mm，通過將得到的2個成型體如圖3(b)所示地進行組合，就得到大致徑向取向的薄壁環狀的各向異性粘結磁體。
圖4為用於形成交變磁場的壓制裝置的磁場發生用線圈中所流動的電流(交變電流)與模腔內的峰值磁場之間關係的曲線示意圖。由圖4可知，形成於模腔內的交變磁場的峰值，隨著輸入磁場發生用線圈中的交流電流的大小的增加而線性增加。因此，通過調節線圈中流動的交流電流，就能夠控制外加在粉末上的交變磁場的峰值。另外，作為曲線縱軸的磁場強度的單位是Oe(奧斯特)，以該數值的103/(4π)倍值作為SI單位制中的磁場強度。103/(4π)約是80，因此，例如，200Oe按SI單位制則約為16kA/m。
形成於模腔內的交變磁場的方向，垂直於壓制方向(上衝模/下衝模的運動方向)。如圖4的曲線所示，外加的交流電流即使是0A(安培)時，在模腔內也形成磁場，這是因為，構成實驗中所用的型模的強磁性體構件發生弱磁化。在型模構件中存在這樣的弱磁化的情況下，雖然由線圈形成的交變磁場的振幅中心由零水平發生偏移，但沒有特別的問題。當然，如果存在如上所述的殘留磁化，那麼，即使輸入到磁場發生用線圈中的電力少的情況下，也能夠得到取向所必需的交變峰值磁場，因此為優選。
圖5為交變峰值磁場和成型體的重量(單位重量)的關係示意圖。由圖5可知，交變峰值磁場越強，成型體的單位重量越低。粉末填充越順暢地進行，單位重量就越大。因此，可以認為，如果交變峰值磁場變得過大，就不易進行粉末填充。另外，在外加交變磁場的情況下，會導致構成壓制裝置的型模等的發熱，所以，如果使交變峰值磁場增強到必要值以上，從生產率和磁體品質等觀點考慮，就必須進行型模等的冷卻。所以，交變磁場的大小，應根據作為目的的成型體的形狀、尺寸、磁性粉末的磁性、取向方向(徑向取向或者垂直取向等)進行選擇。
如果交變峰值磁場變得過強，利用壓制裝置成型後的成型體的表面磁通密度(剩磁)也將增大，不僅不能達到本發明申請的初衷，而且還會產生上述粉末填充和型模的發熱等問題。從這些觀點考慮，交變峰值磁場應根據下述條件確定最大不過120kA/m(約1500Oe)，優選為100kA/m(約1260Oe)以下，更優選為80kA/m(約1000Oe)以下，甚或50kA/m(約630Oe)以下。
在以本實施例製作粘結磁體的場合下，正如下述圖6所示，可知，在300Oe(約24kA/m)附近，能夠得到作為目的的磁性，因此，以不至於阻礙粉末填充的磁場強度，能夠得到具有目的所定單位重量的磁體。具體地說，如果交變峰值磁場是450Oe(約等於36kA/m)以下，就可達到足夠水平的成型體單位重量。交變峰值磁場的優選範圍是24kA/m以上、36kA/m以下，更優選範圍是24kA/m以上、32kA/m以下。
另外，在圖5的曲線中，為了便於參考，還表示了一面外加較弱的「靜磁場」，一面進行取向的比較例1和比較例2的成型體的單位重量。在比較例1中，給粉時和成型時的靜磁場的強度是60Oe，在比較例2中，靜磁場的強度是150Oe。如果將比較例1和2與實施例進行比較，可知，在相同的磁場強度下，外加交變磁場時，能夠得到大於外加靜磁場時的成型體的單位重量。而且，實施例與比較例相比，在每個壓制工序中單位重量波動也較少。這些事實意味著，外加交變磁場的一方與外加靜磁場的一方相比，可更順暢地進行給粉。因此，本發明特別適用於使用給粉困難的模腔(例如，深度與開口部的最小尺寸的比率例如為1以上的形狀比的模腔)製作各向異性磁體的場合。
圖6為每單位重量成型體的磁性與交變峰值磁場的關係的示意圖。圖6中曲線的縱軸，表示實施例的磁通(磁通量)與比較例3(外加10kOe的強靜磁場而發生取向的成型體)磁通之比。如圖6所示，可知，如果交變峰值磁場為300Oe以上，實施例的磁通就達到和比較例3的磁通同等的水平，大致呈飽和。
其次，對交變峰值磁場是420Oe(約等於33.6kA/m)時所得到的實施例，測定剛完成壓制後(不進行去磁處理的情況下的)的成型體的表面磁通密度(剩磁)，其值是10高斯(＝0.001特斯拉)以下。當省略對成型體的去磁處理時，剛完成成型的剩磁優選為控制在50高斯(＝0.005特斯拉)以下。按照本實施例，取向磁場的強度與以往相比足夠小，因此，在進行磁場取向後的成型體中，不會過度殘留低於50高斯的低磁化，因此不需要進行去磁處理。另外，這樣製得的各向異性粘結磁體的磁化性能也很好。
在以往的給粉後外加強靜磁場(例如10kOe左右的靜磁場)、進行擠壓成型的場合(比較例3)下，成型體的殘留磁化甚至達到2000高斯(0.2特斯拉，所以去磁處理是不可缺少的。
圖7為，對於本發明的實施例和比較例的、每單位重量成型體的磁通比和磁化磁場強度的關係的、即磁化特性曲線的示意圖。曲線中，「●」表示本發明的實施例所涉及的數據點，「×」表示比較例的數據點。實施例是通過一面外加磁場峰值為400Oe的交變磁場，一面進行給粉·成型工序、且不進行去磁處理的試料，。而比較例為外加12kOe的靜磁場以作為取向磁場、在成型工序後實施去磁處理(外加交變磁場)的試料。
如圖7的磁化特性曲線所示，可知，在磁化磁場強度是0～10kOe的區域，在實施例中，磁通量的增加( B)與磁化磁場強度的增加( H)的比率( B/ H)大於比較例，具體地說，在以磁化磁場強度40kOe時的磁通量作為100％時，磁場強度為0～10kOe的範圍中的實施例的 B/ H是2％/kOe以上，與比較例相比，特別容易磁化。另外，10kOe/m是約800kA/m，2％/kOe是約0.025％/(kA/m)。因此，按照本發明，利用0kA/m以上、800kA/m以下的磁場，可以達到0.025％/(kA/m)以上的 B/ H。
另外，在上述實施例中，使用HDDR粉末製作各向異性粘結磁體，但本發明並不限於此，也可使用其它類型的粉末，只要是可發揮磁各向異性的粉末即可。另外，也可使用HDDR粉末與其它各向異性粉末相混合的粉末製作粘結磁體。
而且，壓制裝置的型模模腔的形狀也不限於上述實施例中所用的形狀，可以是任意形狀。但是，本發明對給粉困難的形狀(例如，開口部的水平方向尺寸的最小部分為5mm以下、深度最大部分為10mm以上的形狀)的模腔進行給粉的場合等，能夠發揮特別顯著的效果。
然後，使用具有圖9所示結構的壓制裝置製成圖8所示的徑向取向的環狀各向異性磁體。所得磁體的尺寸，外徑是25mm，內徑是23mm，高是4.8mm。磁性粉末使用以同上所述的組成、以相同的方法製成的HDDR混合物。
測定使交變峰值磁場達到80kA/m(約1000Oe)、40kA/m(約500Oe)、24kA/m(約300Oe)時的成型體的磁性(每單位重量的磁通量)和剛完成壓制後的(不進行去磁處理情況下的)成型體的表面磁通密度(剩磁)。
其結果，由於交變峰值磁場的大小不同而產生的磁性差異可減小到約0.5％左右。對於任意一種成型體，剩磁都是0.0007特斯拉(7高斯)以下，可以確認，尤其是交變峰值磁場是24kA/m情況下的剩磁為0.0005特斯拉(5高斯)以下，不僅不需要去磁處理，而且磁化性也是非常好的。
產業上的實用性按照本發明，在給粉時外加振動磁場，因此，能夠一邊向模腔內順暢地填充磁性粉末，一邊使磁性粉末沿取向磁場的方向進行取向。因此，即使外加的磁場強度很小，在填充粉末時，也能夠實現足夠程度的磁場取向。因此，本發明能夠大幅度地降低擠壓成型後成型體中所殘留的磁化，作為其結果，就可省略去磁處理。所以，按照本發明，一面可避免由殘留磁化帶來的各種問題，一面可減少壓制工序的周期，從而能夠以低成本製造特性優良的各向異性粘結磁體。
而且，按照本發明，在給粉時所外加的取向磁場是振動磁場，因此，即使對於具有難於給粉的形狀的模腔，也能夠可靠地供給磁性粉末，並能夠降低成型體的單位重量波動。由此，也能夠以高合格率生產具有複雜形狀的小型各向異性粘結磁體。
權利要求
1.一種永久磁體的製造方法，其特徵在於，通過向壓制裝置的模腔內供給磁性粉末，成型為永久磁體，包括在包括所述模腔的空間中形成振動磁場的工序；一面使所述磁性粉末沿平行於所述振動磁場的方向取向，一面使所述磁性粉末向所述模腔的內部移動的工序；以及在所述模腔內擠壓所述磁性粉末，製作成型體的工序。
2.如權利要求1所述的永久磁體的製造方法，其特徵在於，在所述模腔內擠壓所述磁性粉末時，還外加有所述振動磁場。
3.如權利要求1或2所述的永久磁體的製造方法，其特徵在於，調節所述模腔內的所述振動磁場的最大值，使利用所述壓制裝置成型後的所述成型體的表面磁通密度為0.005特斯拉以下。
4.如權利要求3所述的永久磁體的製造方法，其特徵在於，所述模腔內的所述振動磁場的最大值被調節在120kA/m以下。
5.如權利要求3所述的永久磁體的製造方法，其特徵在於，所述模腔內的所述振動磁場的最大值被調節在100kA/m以下。
6.如權利要求3所述的永久磁體的製造方法，其特徵在於，所述模腔內的所述振動磁場的最大值被調節在80kA/m以下。
7.如權利要求3所述的永久磁體的製造方法，其特徵在於，在所述模腔內壓縮所述磁性粉末後，對所述成型體不進行去磁處理，即從所述模腔取出所述成型體。
8.如權利要求1～7中任一項所述的永久磁體的製造方法，其特徵在於，所述振動磁場是交變磁場。
9.如權利要求1～7中任一項所述的永久磁體的製造方法，其特徵在於，所述振動磁場包含多個脈衝磁場。
10.如權利要求1～9中任一項所述的永久磁體的製造方法，其特徵在於，所述模腔開口部的水平方向尺寸，最小部分為5mm以下，所述模腔的深度，最大部分為10mm以上。
11.如權利要求1～10中任一項所述的永久磁體的製造方法，其特徵在於，所述磁性粉末，至少一部分是HDDR粉末。
12.如權利要求1～11中任一項所述的永久磁體的製造方法，其特徵在於，包括所述設置了具有貫通孔的型模，和在所述貫通孔的內部，相對於所述型模做往復運動的下衝模的壓制裝置，使所述磁性粉末向所述模腔內部移動的工序；在由所述下衝模使所述貫通孔呈閉塞狀態的所述型模上，將含有所述磁性粉末的加料箱配置在所述貫通孔上方的工序；使所述下衝模相對所述型模向下方移動，在所述加料箱的下方形成所述模腔的工序。
13.一種壓制裝置，其特徵在於，具有有貫通孔的型模；位於所述貫通孔的內部，可相對所述型模做往復運動的上衝模和下衝模；以及向形成於所述型模的貫通孔的內部的模腔中供給磁性粉末的給粉裝置，且具有，在使所述磁性粉末向所述模腔內部移動時，對所述磁性粉末外加振動磁場的振動磁場外加裝置。
14.如權利要求13所述的壓制裝置，其特徵在於，所述振動磁場外加裝置，在利用所述上衝模和下衝模對供給到所述模腔內部的所述磁性粉末擠壓時，對所述磁性粉末外加振動磁場。
15.一種利用擠壓成型製成的永久磁體，其特徵在於，壓制裝置內的磁性粉末在振動磁場中發生取向，並被壓縮，在不進行去磁處理的情況下，從所述壓制裝置中取出時的剩磁水平，按表面磁通密度計，為0.005特斯拉以下。
16.一種利用樹脂結合磁體粉末而製成的各向異性粘結磁體，其特徵在於，在外加0～800kA/m的磁場以用於磁化時，所述磁通量的增加量( B)與所述磁場強度的增加量( H)的比值( B/ H)為0.025％/(kA/m)以上。
全文摘要
一種避免了由殘留磁化產生的問題，並可以低成本製造的各向異性粘結磁體。並且，即使對具有給粉困難的形狀的模腔，也能可靠地供給磁性粉末，並提高了成型體的單位重量密度。是通過向壓制裝置的模腔內供給磁性粉末(HDRR粉末)而製造成型的各向異性粘結磁體。在模腔的外部配置磁性粉末後，在包含模腔的空間中形成振動磁場(例如交變磁場)。一面使磁性粉末沿平行于振動磁場的振動方向取向，一面使磁性粉末向模腔的內部移動。然後，在模腔內擠壓粉末，製成成型體(各向異性粘結磁體)。
文檔編號H01F41/02GK1488154SQ02803899
公開日2004年4月7日 申請日期2002年10月18日 優先權日2001年10月31日
發明者三野修嗣, 中本登 申請人:住友特殊金屬株式會社