專利名稱：：磁各向異性樹脂結合型磁體的制造方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種磁各向異性的樹脂結合型磁體的制造方法?，F(xiàn)有的磁各向異性樹脂結合型磁體的制造方法，是在金屬制的模具中充填磁粉，為使其易于磁化的軸向與磁場方向一致，將該磁粉置于8-12KOe的靜磁場中一定時間，該磁粉在磁力作用下，轉動移動并被磁化定向，繼之在加有靜磁場的情況沖壓加工而成形。例如，日本專利公報特開平7-130566號敘述過如下制作方法使用橡膠壓模在脈沖磁場中進行預成形，然后在靜磁場中仍用橡膠模加壓成形。這種方法由于使用橡膠壓模，沖壓時只能附加較低的成形壓力(0.8～1.5T/cm2)加壓成形。因此難以加工成密度高的成形體，所以難以得到磁性能強的產(chǎn)品。同時由于使用橡膠壓模成形，成形體也達不到足夠的尺寸精度，而且由于橡膠壓模消耗量大，給批量生產(chǎn)帶來問題。日本專利公報特開昭6-147997號敘述過如下磁各向異性稀土類磁體的制作方法使用附帶有脈沖磁場線圈和靜磁場線圈的干式冷軋水壓裝置，在該磁場內(nèi)進行成形。此種方法也是因為加壓時，使用橡膠模具，存在達不到足夠的尺寸精度等問題。另一方面，本發(fā)明者也在日本專利公報特開平8-31677號中，針對上述問題，采用金屬模具加以改善，提高了尺寸精度，提供了熱固性樹脂在熔融狀態(tài)下，在定向磁場中，使磁粉高度定向，以提高磁性能的磁各向異性樹脂結合型磁體的制造方法。然而，熱固性樹脂之熔融并加磁場，又進行加壓成形，由于兩個工序在同一裝置內(nèi)進行，生產(chǎn)過程中還存在一些問題有待解決。在同一裝置中加壓成形，也受到金屬模具限制。為達到高強度磁場，必須使用柔軟的軟磁性材料或非磁性材料，而此類材料難以承受足夠的壓力，所以要得到密度高的成形體有一定困難。鑒于上述問題，本發(fā)明目的在于提供可制造出保持高磁氣性能，又易于批量生產(chǎn)，且具有高尺寸精度的磁各向異性樹脂結合型磁體的制造方法。本發(fā)明者對于由各向異性磁粉和熱固性樹脂混成的坯料，就其中各向異性磁粉的定向問題，進行了反復研究試驗，發(fā)現(xiàn)坯料中的熱固性樹脂經(jīng)加熱成熔融狀態(tài)時，在磁場作用下加壓成形，易于得到高定向的各向異性磁粉成形體，并且撤掉磁場后，其高定向性保持不變，從而實現(xiàn)了本發(fā)明。本發(fā)明的磁各向異性樹脂結合型磁體的制造方法為一種使用各向異磁粉和熱固性樹脂混成的坯料，在定向磁場中，使各向異性磁粉定向并加壓成規(guī)定形狀的磁各向異性樹脂結合型磁體的制造方法。其特征為由以下各工序所組成；備有定向磁場裝置的預成形裝置，在其預成形模具中，使批料加熱到熱固性樹脂呈熔融狀態(tài)，同時在定向磁場作用下，使其定向并壓縮成預成形體的定向工序，和自預成形裝置向成形裝置的成形模具內(nèi)運送定向預成形體的運送工序，以及定向預成形體在成形裝置的成形模具中，經(jīng)加熱并壓縮成規(guī)定形狀的成形工序。本發(fā)明所述磁各向異性樹脂結合型磁體的制造方法，在其定向工序中，構成坯料的熱固性樹脂在熔融狀態(tài)下并在坯料粘性最低狀態(tài)下受磁場作用。這樣，坯料中另一成分磁粉在坯料中易于轉動而沿磁場方向定向。之后在這一狀態(tài)下壓縮成具有必要的強度和規(guī)定尺寸的此預成形體預成形體以使之能向下一工序運送。經(jīng)定向后的各向異性磁粉形成鏈狀，在此鏈狀各向異性的磁體粉末周圍，尚存在有半固化樹脂及微細空間。在最終成形工序中再經(jīng)在壓模內(nèi)壓縮成形，使其微細空間被壓實，從而得到高尺寸精度，高度定向的磁各向異性樹脂結合型磁體。本發(fā)明磁各向異性樹脂結合型磁體的制造方法系基于壓縮成形法，即使用由各向異性磁粉和熱固性樹脂混成的坯料，在定向磁場中，使各向異性磁粉定向并加壓成規(guī)定形狀，即通過壓縮成形，使之達到規(guī)定形狀與尺寸，而通過使用熱固性樹脂，使各向異性磁粉形成一體。本發(fā)明所述磁各向異性樹脂結合型磁體的制造方法，由定向工序，運送工序，和成形工序組成。本發(fā)明所述定向工序，使用備有定向磁場裝置的預成形裝置，此預成形裝置也可以考慮為裝備有定向磁場裝置的壓縮成形裝置。定向磁場裝置和壓縮成形裝置也可以都使用一般通用的裝置。但為了優(yōu)先考慮定向磁場，它的預成形模具具也可使用適用于定向磁場的軟磁性材料或非磁性材料等非理想材料。同時減小壓縮成形的壓力，從而可對由此類材料制成的模具起到保護作用。定向工序使用這種預成形裝置。此工序中使用充分混和的坯料。組成坯料的熱固性樹脂以粒徑為44μm左右的粉末為宜，其次，各向異性磁粉的粒徑在44～425μm范圍內(nèi)較好。具體的熱固性樹脂可用酚醛樹脂，環(huán)氧樹脂，聚酯樹脂等等。各向異性磁粉可用鐵素體磁粉，但磁性優(yōu)良的稀土類磁粉最好，具體的稀土類磁體為Nd-Fe-B系，Sm-Co系，及Sm-Fe-N系磁體。熱固性樹脂的配合比例，如整體以100體積％表示時，以10～20體積％較好。熱固性樹脂的比例高時，磁體的磁性能會降低，反之，如果熱固性樹脂的配比過低，成形性能會變壞而且會在定向工序中各向異性磁粉定向不充分，會導致磁氣性能下降。在此定向工序中，首先向預成形模具內(nèi)供給坯料。由于坯料的供給量直接影響尺寸精度，因而必須投入定量準確的坯料。坯料的加熱，通過加熱預成形體模具，熱量經(jīng)模具傳導給坯料。或者在對成形性無不良影響的情況下，采用其它加熱手段也可。例如，在預先不加熱的情況下，加壓成形出預成形體，此未燒結的預成形體在預成形模具外加熱后，立刻放入預成形模具內(nèi)，進行定向工序。將坯料加磁場及進行加壓，都是在熱固性樹脂粘度最低時進行。熱固性樹脂由于加熱而軟化熔融，之后開始固化反應而凝固。加磁場和加壓一定在此熱固性樹脂軟化之后和由于固化反應使粘度升高之前進行。固化反應速度，軟化時的樹脂粘度，都因熱固性樹脂的種類和促使固化的添加劑而異。因而需選用適合于成形工序及成形條件的熱固性樹脂。其次，加磁場的時間及加壓時間，需根據(jù)使用的熱固性樹脂的種類，進行必要的管理。定向磁場所用磁場的強度以8～12KOe為宜，脈沖磁場或靜磁場皆可，成形壓力以1.0～2.0ton/cm2為宜。如此取得的預成形體，磁粉定向充分，形狀牢固，易于使用。為使之從預成形模具中容易取出，可以在磁粉定向后進行退磁處理。退磁處理可采用通常方法進行。本發(fā)明的運送工序，是將在預成形裝置里壓縮成形的定向預成形體，自預成形裝置向成形裝置運送的工序。此運送工序可使用機械手將定向預成形體自預成形裝置運往成形裝置，也可以在預成型裝置與成形裝置之間，設置類似于壓力機上的傳送裝置的定向預成形體運送工具。定向預成形體經(jīng)加熱后，會開始固化反應，因此須盡快進行成形加工，為此希望運送工序盡快進行。本發(fā)明的成形工序，是將從運送工序送來的預成形體，繼續(xù)加熱壓縮成規(guī)定形狀的磁各向異性樹脂結合型磁體的過程。經(jīng)成形工序后，得到更加致密并且牢固的磁體。成形工序使用成形裝置。成形工序所使用的成形裝置，也可使用一般的壓縮成形裝置。成形工序中所用壓力應大于定向工序中的壓力。為了使熱固性樹脂和各向異性磁粉達到徹底固化，應將其壓力保持時間、加熱溫度和壓力調(diào)節(jié)至最佳狀態(tài)。具體為在壓力為7.0～10.0t/cm2時溫度為150～180℃，保壓時間3～10秒為宜。成形工序中，成形模具也需加熱，在成形模具中，定向預成形體再次加熱為宜。在特殊條件下，成形裝置配備有定向磁場裝置，在小于定向工序中磁場強度的定向磁場作用下，進行壓縮成形。加壓成形后的磁各向異性樹脂結合型磁體，自成形模具取出后，移入加熱爐內(nèi)再次加熱，進行加熱工序，使熱固性樹脂完全固化，最后對制成的磁各向異性樹脂結合型磁體實施磁化工序即磁化。預成形工序以各向異性磁粉的定向為主，成形工序以高壓壓縮為主。針對不同功能采用不同工序。如此雖與磁場定向和高壓成形同時進行的情況不同，但所制得的磁各向異性樹脂結合型磁體的磁氣特性沒有變化。因此，使用本發(fā)明的方法，除可使用較代價格的成形裝置外，同時可使磁場定向工序和壓縮成形工序進行連續(xù)化生產(chǎn)，使生產(chǎn)率成倍增長。而且磁場定向用金屬模具和高壓壓縮用金屬模具分開，不僅提高了金屬模具的使用壽命，而且可以提高產(chǎn)品的尺寸精度。圖面的簡要說明圖1本發(fā)明實施例中制造磁各向異性樹脂結合型磁體所用成形機的斷面圖。圖2使用圖1裝置能制造的幾種主要形狀及磁力線方向的斜視圖。圖3磁力線在離心方向成放射狀的主要幾種磁體的斜視圖。圖4制造圖3所示磁體的成形機斷面圖。符號說明10、40定向磁場裝置20、60預成形裝置30、80成形裝置22、52預成形模具32、72成形模具13、41、42電磁線圈下面結合本發(fā)明的實施例磁性合金的化學成分Nd占12.7(at％)，B占6.0(at％)Co17.1(at％)，Ga占0.3(at％)，Zr占0.1(at％)，其余為Fe，(合金全體按100原子％)。將此合金原料投入圓穴電弧爐中熔解，鑄成合金錠，將合金錠在1100進行40小時均質(zhì)化處理合金的吸氫處理，氫氣壓力在0.5(kgf/cm2)下，1小時內(nèi)將溫度從室溫升至800℃，在800℃保持3小時后，將氫氣壓力降至5×10-5，溫度為800℃再保持30分鐘進行脫氫處理后，將溫度急聚降低至室溫。所得合金原料用研磨缽輕輕研碎成平均粒度為150μm的磁粉。將上述磁粉(占80體積％)、Epicoat1004號樹脂和固化劑DDM(油化Shell公司制)以及硅類的連結材料(合計20體積％)調(diào)制成坯料。本實施例所用裝置如圖1所示，此裝置由備有定向磁場裝置10的預成形裝置20，和成形裝置30組成。預成形裝置20是由帶加熱源21，由中央通孔分隔形成的成形孔23，筒狀預成形模具22，和由此成形孔23上端開口插入的上沖頭24，下端開口插入的下沖頭25形成的加壓裝置26所組成。上沖頭和下沖頭相向運動進行加壓。定向磁場裝置10是由在水平方向挾持預成形模具的一對磁極11，12，和供給磁極11，12磁力的電磁線圈13組成。預成形模具的本體22，由珀明德鐵鈷系高導磁率合金(Permedure)或純鐵制成，其內(nèi)表面22′由非磁性合金制成。成形孔23的斷面為7×7mm。成形裝置23，是由帶加熱源31，由中央通孔分隔形成的成形孔23，筒狀成形模具32，和由此成形孔33上端開口插入的上沖頭34，下端開口插入的下沖頭35形成的加壓裝置36所組成。上沖頭和下沖頭相對運動進行加壓。成形模具32是由超硬合金(WC-Co系)，或合金工具鋼(SKD61)制成。成形孔斷面為7×7mm。用上述裝置壓制成如圖2(B)斜視圖所示的圓柱形的磁各向異性樹脂結合型磁體。此磁體為7×7mm，高7mm，如圖2(B)箭頭所指，相對兩側面為N極和S極。使用此成形裝置，用上述坯料，按表1所列預成形條件，制成預成形體，立即用機械手送至成形裝置中，按表1所列成形條件，壓縮成形。表1所列預成形溫度和成形溫度皆為150℃，成形溫度就是預成形模具22和成形模具32的溫度。其次就試料No.1～試料No.6而言，其預成形壓力在1.0～6.0T/cm2范圍內(nèi)，成形磁場強度為10～15KOe，成形壓力為9.0T/cm2不變，無付加成形磁場。之后，施加場強為20KOe的成形磁場。這里確認了預成形工序中，坯料投入模具約20秒后，坯料具有最低溫度。試料No.11～No.13不進行預成形，使用預成形裝置20直接進行成形加工。成形壓力8.5t/cm2保持不變，施加10、15及20Koe的成形磁場。預成形過程為，坯料放入預成形模具具22的成形孔23內(nèi)，在投入后10秒內(nèi)加成形磁場作用，并持續(xù)30秒，成形壓力在投入后20秒時開始加壓，并持續(xù)10秒。對于試料No.1～No.6的最終成形，在預成形體制成2秒后，放入成形模具，經(jīng)過10秒后持續(xù)加壓20秒，另外，對于試料No.11～No.13，坯料放入預成形模具具22的成形孔23內(nèi)，在投入后10秒時加成形磁場作用，并持續(xù)50秒，成形壓力在投入后20秒時開始加壓，并持續(xù)30秒。由上例所得各磁各向異性樹脂結合型磁體的磁特性如表2所示。預成形壓力降低到6.0t/cm2以下，成形壓力9t/cm2不加成形磁場，如此制成的試料No.1～No.6，其各自的磁特性與采用成形壓力8.5t/cm2，施加10～20KOe的成形磁場，一次加壓成形的試料No.11～No.13，其磁特性幾乎相同。上述結果表明，施加成形磁場，使用較低壓力制成預成形體，然后不加成形磁場，采用較高壓力進行成形加工，也可得到具有優(yōu)良磁性能的磁各向異性樹脂結合型磁體。這一結論意味著，預成形模具可以選用磁氣易于通過，而通常高壓模具無法使用的模具材料，如此可使包括有預成形裝置，和成形裝置在內(nèi)的總體裝置，易于制造，并可減少其造價。在定向磁化時間較加壓成形時間長的情況下，預成形和成形兩次加壓成形時，制造一個磁各向異性樹脂結合型磁體，所需時間與在一個成形裝置上制造所需時間相同。如此，預成形加壓與成形加壓在同一時間分別進行時，原來制造一個的時間，可以制造兩個，亦即使用備有定向磁場的預成形裝置，生產(chǎn)率可以提高一倍。用本發(fā)明的方法制造的磁各向異性樹脂結合型磁體，系使用高精度，高強度成形模具，因而產(chǎn)品具有極高的尺寸精度。使用如圖1所示裝置，制成圖2(A)、圖2(C)及圖2(D)所示形狀的磁各向異性樹脂結合型磁體，其N極和S極方向與加壓方向正交。表1</tables>表2圖3(D)及圖3(E)所示的磁力線向放射方向伸展的磁各向異性樹脂結合型磁體，可由圖4所示裝置制作。圖4所示裝置，由備有定向磁場裝置40的預成形裝置50，和成形裝置70組成。預成形裝置50，是由帶加熱源51，由中央通孔分隔形成的成形孔53，圓筒狀預成形模具52，和從成形孔53上側開口，作為軸芯插入的上芯棒54，從下側開口作為軸芯插入并與圓柱形上芯棒54接觸的圓柱形下芯棒55，成形孔53的內(nèi)圓周面和上芯棒54的外圓周面之間的筒著成形空間，從此成形空間上側開口插入的筒狀上沖頭56，及成形孔53的內(nèi)圓周面，和下芯棒55的外圓周面之間的筒狀成形空間，從此成形空間下側開口插入的筒狀下沖頭57，上沖頭56上端與上沖頭基部58焊接成一體，下沖頭57的下端，以螺絲與下沖頭基部59緊固成一體。使上芯棒54及下芯棒55相對方向加壓的加壓裝置60，以及上沖頭基部58，和下沖頭基部59相對方向加壓的沖頭加壓裝置61等組成。定向磁場裝置40是以預成形模具52為中心，在軸向相對組成的電磁線圈41，42，和供給此磁極11，12磁力的電磁線圈13所組成。預成形模具22，上沖頭56，及下沖頭57，用非磁性材料制成。上芯棒54，下芯棒55，上沖頭基部58及下沖頭基部59，由磁性材料組成。在此預成形裝置50中，從電磁線圈41發(fā)出的磁力線，通過上沖頭基部58，及上芯棒54，自上芯棒按離心方向，成放射狀通過成形孔53進入預成形模具52，之后從預成形模具返回電磁線圈41。另方面從電磁線圈42發(fā)出的磁力線，通過下沖頭基部59，及下芯棒55，自下芯棒55，按離心方向成放射狀通過成形孔53，進入預成形模具52。之后從預成形模具52返回電磁線圈42。如此，在預成形裝置50的成形孔53，磁力線按離心方向成放射狀延伸，因此可以制成在預成形體內(nèi)圓周面一側形成一個磁極，在另一側的外圓周面形成另一個磁極的磁各向異性樹脂結合型磁體的預成形體。成形裝置70，是由帶加熱源71，由中央通孔分隔形成的成形孔73，圓筒狀成形模具72，和從成形孔73的上側開口，作為軸芯插入的上芯棒74，從下側開口作為軸芯插入并與圓柱形上芯棒74接觸的圓柱形下芯棒75，成形孔73的內(nèi)圓周面和上芯棒74的外圓周面之間的筒狀成形空間，從此成形空間上側開口插入的筒狀上沖頭76，及成形孔73的內(nèi)圓周面，和下芯棒75的外圓周面之間的筒狀成形空間，從此成形空間下側開口插入的筒狀下沖頭77，上沖頭76上端以螺絲與上沖頭基部78緊固成一體，下沖頭77的下端，與下沖頭基部79焊接成一體。使上芯棒74及下芯棒75相對方向加壓的加壓裝置80，以及上沖頭基部78，和下沖頭基部79相對方向加壓的沖頭加壓裝置81等組成。此成形裝置70，使用經(jīng)預成形裝置50壓縮成形的預成形體，進行高壓壓縮成形。此成形裝置不設定向磁場裝置。本發(fā)明的磁各向異性樹脂結合型磁體的制造方法所用的成形裝置，不限于圖1及圖4所示的裝置。一般熟知的帶有定向磁場的壓縮成形裝置，可以用作本發(fā)明的預成形裝置，而不帶定向磁場裝置的壓縮成形裝置，可以作為本發(fā)明的成形裝置使用。權利要求1.具有磁各向異性的樹脂結合型磁體的制造方法，即由磁各向異性磁粉和熱固性樹脂混成的坯料，在定向磁場中，該磁各向異性磁粉邊定向邊被壓縮成規(guī)定形狀的磁各向異性樹脂磁體，其特征在于包括如下工序坯料在備有定向磁場的預成形裝置的預成形模中，經(jīng)加熱，坯料中的熱固性樹脂呈熔融狀態(tài)，在定向磁場作用下，該各向異性磁粉邊定向邊被壓縮成定向預成形體的定向工序，和定向預成形體自預成形裝置運送至成形裝置的成形模內(nèi)的運送工序，以及在成形裝置中，定向預成形體經(jīng)加熱成半熔融半固化狀態(tài)，然后被壓縮成規(guī)定形狀的各向異性樹脂磁體的成形工序。2.如權利要求1中所述的磁各向異性樹脂磁體的制造方法，其特征在于在其定向工序中，該各向異性磁粉經(jīng)定向后，進行消磁處理。3.如權利要求1中所述的磁各向異性樹脂磁體的制造方法，其特征在于包括該磁各向異性樹脂磁體經(jīng)加壓成形工序之后，進行加熱而使之完全固化的固化工序。4.如權利要求1中所述的磁各向異性樹脂結合型磁體的制造方法，其特征在于包括對經(jīng)加壓成形后的磁各向異性樹脂磁體進行磁化的磁化工序。5.如權利要求1中所述的磁各向異性樹脂磁體的制造方法，其特征在于成形工序所用的壓縮成形壓力大于定向工序中的壓縮成形壓力。6.如權利要求1中所述的磁各向異性樹脂磁體的制造方法，其特征在于其成形工序的壓縮成形，在無磁場或在較定向工序的磁場為弱的磁場中進行。全文摘要磁各向異性樹脂結合型磁體的制造方法,將各向異性磁粉和熱固性樹脂混合成坯料,在磁場中,該坯料邊定向邊被壓縮成規(guī)定形狀,包括工序:坯料在備有定向磁場裝置的預成型裝置10的預成型模內(nèi)加熱,坯料中的熱固性樹脂呈熔融狀態(tài),在定向磁場作用下,該各向異性磁粉邊定向邊被壓縮成定向預成型體的定向工序,和將定向預成型體運送至成型裝置30的成型模具中的運送工序,以及定向預成型體在成型裝置20上加熱并壓縮成規(guī)定形狀的成型工序。文檔編號B29C70/62GK1173028SQ9711407公開日1998年2月11日申請日期1997年7月4日優(yōu)先權日1996年7月4日發(fā)明者本藏義信,御手洗浩成,前川孝一,杉浦好宣申請人:愛知制鋼株式會社