稀土類磁鐵的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及通過熱塑性加工而成為取向磁鐵的稀土類磁鐵的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 使用鑭系等稀土類元素的稀土類磁鐵也被稱為永久磁鐵，其用途除了硬盤和構(gòu)成 MRI的電動機之外，還被用于混合動力車和電動車等的驅(qū)動用電動機等中。
[0003] 作為該稀土類磁鐵的磁鐵性能的指標(biāo)，可舉出剩余磁化（剩余磁通密度）和矯頑 力，但針對電動機的小型化和高電流密度化所致的發(fā)熱量的增大，對所使用的稀土類磁鐵 的耐熱性要求也進一步提高，在高溫使用下能夠如何地保持磁鐵的磁特性成為該技術(shù)領(lǐng)域 中的重要研宄課題之一。
[0004] 概述稀土類磁鐵的制造方法的一例，一般應(yīng)用下述方法：對將例如Nd-Fe-B系的 金屬熔液急冷凝固而得到的微粉末進行加壓成形制成成形體，為了對該成形體給予磁各向 異性而實施熱塑性加工來制造稀土類磁鐵（取向磁鐵）。
[0005] 上述熱塑性加工，是例如在上下的沖頭（也稱為"punch"）間配置成形體，一邊對 其進行加熱一邊用上下的沖頭擠壓例如1秒左右或其以下的短時間，以至少50%以上的加 工率來進行加工的。通過該熱塑性加工能夠?qū)Τ尚误w給予磁各向異性，另一方面，存在下述 問題：在通過熱塑性加工時的上下的沖頭的擠壓，成形體一邊塑性變形一邊被壓潰的過程 中，塑性變形了的成形體的側(cè)面容易產(chǎn)生裂紋（包括微細裂紋）。
[0006] 其一個原因是：與上下的沖頭接觸的部分過于變形，相應(yīng)地側(cè)面中央部過度膨脹， 變形為所謂的鼓狀。若產(chǎn)生該裂紋，則為提高取向度而形成的加工應(yīng)變在開裂的部位被開 放，變得不能將應(yīng)變能量充分用于晶體取向，作為結(jié)果，變得難以得到高取向度（由此帶來 尚的磁化）的取向磁鐵。
[0007] 另外，由于這樣地在外周部產(chǎn)生裂紋，因此在通過熱塑性加工而成形的取向磁鐵 中，從沒有裂紋的中央部分切取規(guī)定尺寸的取向磁鐵來謀求制品化，也存在材料利用率低 的問題。
[0008] 因此，作為能夠消除這樣的熱塑性加工時的開裂的問題的現(xiàn)有技術(shù)，可舉出專利 文獻1中公開的制造方法。該制造方法是將上述成形體整體封入金屬囊內(nèi)后，一邊將該金 屬囊用上下的沖頭擠壓一邊進行熱塑性加工的方法，根據(jù)該制造方法，稀土類磁鐵的磁各 向異性更加提高。再者，這樣地以在金屬囊內(nèi)封入了成形體的狀態(tài)進行熱塑性加工的技術(shù)， 除此之外也在專利文獻2~5中被公開。
[0009] 可是，若成形體的整體用金屬囊完全地包圍，則由從上下擠壓引起的成形體向側(cè) 方的塑性變形被極端地拘束，代替在塑性變形后的成形體的側(cè)面不產(chǎn)生裂紋，難以進行充 分的塑性變形，作為結(jié)果，會產(chǎn)生難以得到高的取向度這樣的其他問題。這是由以下原因所 致：例如拿具有上表面、下表面和圓周側(cè)面的圓柱狀的成形體為例，在金屬囊之中、與成形 體的側(cè)面對應(yīng)的側(cè)面區(qū)域要向側(cè)方塑性變形時，與該側(cè)面區(qū)域成為一體的與成形體的上表 面以及下表面對應(yīng)的上表面區(qū)域以及下表面區(qū)域拘束側(cè)面區(qū)域的擴展。
[0010] 實際上在上述各專利文獻中沒有言及應(yīng)變速度，假如設(shè)想以0.1/秒以上的應(yīng)變 速度、50%以上（例如70%或其以上）加工率進行熱塑性加工的情況，則不能夠完全防止 開裂。其原因是因為，在以采用一定以上的厚度的鋼系材料進行焊接來覆蓋了全部面的狀 態(tài)，以0. 1/秒以上的應(yīng)變速度加工的情況下，磁鐵組織受到的沖擊過強，或者在被冷卻的 情況下由于熱膨脹差的不同，被熱塑性加工了的成形體如已述那樣受到金屬囊強的拘束的 緣故。為了消除該問題，專利文獻6中公開了下述技術(shù)：通過以多階段進行鍛造，來將金屬 囊減薄下去，但在此公開的實施例，使用了壁厚為7mm以上的鐵板，這樣就不能夠完全防止 開裂，而且鍛造后的磁鐵形狀不能說是近凈成形（near net shape)，全部面需要精加工，材 料利用率降低、加工費增加這樣的問題變得顯著。
[0011] 再者，若如專利文獻1等所公開的那樣將完全覆蓋成形體的全部面的金屬囊的壁 厚減薄下去，則當(dāng)為1/秒以上的應(yīng)變速度時，金屬囊被破壞，成形體產(chǎn)生不連續(xù)的凹凸，成 為取向混亂的原因，因此不能說是優(yōu)選的方法。
[0012] 在先技術(shù)文獻
[0013] 專利文獻
[0014] 專利文獻1特開平2-250920號公報
[0015] 專利文獻2特開平2-250922號公報
[0016] 專利文獻3特開平2-250919號公報
[0017] 專利文獻4特開平2-250918號公報
[0018] 專利文獻5特開平4-044301號公報
[0019] 專利文獻6特開平4-134804號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0020] 本發(fā)明是鑒于上述問題而完成的，涉及經(jīng)過熱塑性加工來制造稀土類磁鐵的制造 方法，其目的是提供一種稀土類磁鐵的制造方法，該制造方法通過抑制在熱塑性加工時塑 性變形的成形體的側(cè)面產(chǎn)生裂紋，并且謀求充分的塑性變形，能夠制造取向度高的稀土類 磁鐵。
[0021] 為了達到上述目的，本發(fā)明的稀土類磁鐵的制造方法，包括第1步驟和第2步驟，
[0022] 第1步驟：將成為稀土類磁鐵材料的粉末加壓成形，來制造柱狀的成形體；
[0023] 第2步驟：準(zhǔn)備塑性加工模，所述塑性加工模包括具有收納所述成形體的腔室的 陰模和在該腔室內(nèi)滑動自如的沖頭，所述腔室具有截面尺寸比所述成形體的與沖頭的加壓 方向正交的截面大的截面，
[0024] 將成形體收納于所述腔室中并用上下的沖頭夾住，一邊用該上下的沖頭直接擠壓 成形體的上表面和下表面一邊實施給予各向異性的熱塑性加工，來制造作為取向磁鐵的稀 土類磁鐵，
[0025] 在將構(gòu)成腔室的所述截面的短邊的長度記為W1、將收納于腔室內(nèi)的成形體的所述 截面之中的與腔室的短邊對應(yīng)的邊的長度記為tl時，tl/Wl在0. 55~0. 85的范圍，從第 2步驟中的熱塑性加工的途中階段，成形體的一部分被腔室的側(cè)面拘束而被抑制變形，成形 體的其他的部位離開腔室的側(cè)面而成為非拘束的狀態(tài)。
[0026] 本發(fā)明的稀土類磁鐵的制造方法，是在將成形體收納于塑性加工模中進行熱塑性 加工時，代替在壓潰成形體的過程中其整個側(cè)面與塑性加工模的腔室的整個側(cè)面觸接而受 到壓力的加工方法，只使成形體的一部分先行地與腔室的側(cè)面觸接而受到壓力，此時成形 體的其他部位不與腔室的側(cè)面觸接而成為非拘束的狀態(tài)，由此能夠按所希望的那樣對成形 體進行熱塑性加工，給予磁各向異性，并且避免所加工的取向磁鐵產(chǎn)生裂紋的制造方法。
[0027] 在只使成形體的一部分先行地與腔室的側(cè)面觸接時，需要規(guī)定成形體的截面形狀 和/或構(gòu)成塑性加工模的陰模的截面形狀。再者，在此所說的"截面形狀"，意指與沖頭的滑 動方向（成形體被沖頭擠壓的方向）正交的截面的形狀。雖然不限定，但在本發(fā)明的制造 方法中，作為腔室的截面形狀可舉出長方形（矩形）、橫長的橢圓形等，與該腔室相比，在熱 塑性加工之前的階段截面尺寸小的成形體的截面形狀，可舉出正方形、長方形、圓形等。即， 有：在截面形狀為長方形的腔室內(nèi)收納長方形、正方形、或圓形的截面形狀的成形體來進行 熱塑性加工的形態(tài)、在截面形狀為橢圓形的腔室內(nèi)收納長方形、正方形、或圓形的截面形狀 的成形體來進行熱塑性加工的形態(tài)等。而且，優(yōu)選設(shè)定如下述那樣的腔室和成形體兩者的 截面尺寸關(guān)系：在腔室內(nèi)收納了成形體的狀態(tài)下，成形體的側(cè)面的任何部位都不與腔室的 側(cè)面觸接，在熱塑性加工的途中成形體被壓潰而變形，其一部分與腔室的側(cè)面觸接而受到 壓力。
[0028] 本發(fā)明的制造方法，作為第1步驟，將成為稀土類磁鐵材料的粉末加壓成形，來制 造柱狀的成形體。
[0029] 在此，在本發(fā)明的制造方法中作為制造對象的稀土類磁鐵，不用說包括構(gòu)成組織 的主相（晶體）的粒徑為200nm以下左右的納米晶體磁鐵，還包括粒徑為300nm以上的晶 體磁鐵、進而粒徑為1 ym以上的燒結(jié)磁鐵、用樹脂粘合劑將晶粒結(jié)合的粘結(jié)磁鐵等。其中， 優(yōu)選調(diào)整熱塑性加工前的階段的磁粉的主相的尺寸，使得最終所制造的稀土類磁鐵的主相 的平均最大尺寸（平均最大粒徑）為300~400nm左右、或其以下。
[0030] 通過液體急冷來制作微細晶粒的急冷薄帶（急冷帶），將其進行粗粉碎等來制作 稀土類磁鐵用的磁粉，將該磁粉填充到例如陰模內(nèi)，一邊用沖頭加壓一邊進行燒結(jié)來實現(xiàn) 塊化，由此得到各向同性的成形體。
[0031] 該成形體具有包含例如納米晶體組織的RE-Fe-B系主相（RE:為Nd、Pr中的至少 一種，更具體而言，為Nd、Pr、N