CN101356030B - 用于生产合金的设备以及稀土元素合金 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于生产合金的设备以及稀土元素合金。本发明的目的是提供一种用于生产合金的设备,包括:浇铸装置,该浇铸装置利用带铸法浇铸熔融合金;碾碎装置,在浇铸后,该碾碎装置碾碎浇铸合金;以及加热装置,该加热装置将碾碎后的浇铸合金的薄层保持在预定温度,或加热碾碎后的浇铸合金的薄层,其中,加热装置装配有容器和加热器。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于生产合金的设备。具体地,本发明涉及一种用于生产含稀土元素的合金的设备,该含稀土元素的合金包括R-T-B类型合金(其中,R是包括Y的稀土元素中的至少一种或多种,T是总是包括Fe的金属,B是硼)。
本申请要求享有于2006年4月7日提交的日本专利申请No.2006-106793的优先权,以及于2006年4月18日提交的美国临时申请No.60/792,647的优先权权益,这两篇申请的全文引用在此作为参考。
背景技术
在永久磁体里具有最高磁能积的R-T-B型磁体,由于其卓越的性能,已被应用于硬盘(HD)、MRIs(核磁共振成像)、各种类型的马达等。近年,因为人们对节能的高度期望以及R-T-B型磁体的耐热性得到改善,R-T-B型磁体在汽车马达中的应用已增加。
R-T-B型磁体主要包括Nd、Fe和B,因此他们通常称为“Nd-Fe-B型”或“R-T-B型”磁体。R-T-B型磁体的R主要表示其中一部分Nd被其它稀土元素如Pr、Dy和Tb代替,即被这些包括Y的稀土元素中的至少一种代替。T表示其中一部分Fe被金属例如Co和Ni代替。B表示其中一部分硼可以被C或N代替的硼。另外,Cu、Al、Ti、V、Cr、Ga、Mn、Nb、Ta、Mo、W、Ca、Sn、Zr、Hf等可作为附加元素单独地或组合地添加到R-T-B型磁体中。
转变成R-T-B型磁体的R-T-B型合金是这样一种合金,该合金具有R2T14B主相即有利于磁化的铁磁相,同时具有熔融温度低的非磁性的富R相,稀土元素集中在该富R相中;并且R-T-B型合金是活泼金属。因此,R-T-B型合金通常在真空或惰性气体中熔融或浇铸。另外,为了通过粉末金属技术用浇铸的R-T-B型合金块生产烧结磁体,将合金块碾碎成约3μm的合金粉末(利用Fisher Sub-Sieve Sizer(FSSS)测量),然后在磁场中加压,并且在烧结炉中在约1000℃至1100℃的高温下烧结。然后,烧结的合金通常受到热处理、机械加工、并进一步进行电镀以提高耐腐蚀性,由此形成烧结的磁体。
R-T-B型烧结磁体的富R相具有下列重要作用:
1)富R相具有低的熔融温度,在烧结时变成液相,并有利于磁体的致密化,即有利于增加磁化强度;
2)富R相消除颗粒边界的不规则性,减少逆磁畴的成核位置,并提高抗磁力;以及
3)磁体的富R相在磁力上与主相隔离,并增加抗磁力。
从而,如果富R相在成形的磁体中的分散状态不好,则会产生局部烧结缺陷和低的磁化强度,因此使富R相一致地分散在成形的磁体中是重要的。材料即R-T-B型合金的组织对富R相的分布具有非常大的影响。
在浇铸R-T-B型合金时会产生另一问题,其中,在浇铸合金中会产生α-Fe。α-Fe具有可塑性,因此不会被碾碎,并保留在碾碎物中。这不仅会减小合金的碾碎效率,而且会影响碾碎前后的成分变化和颗粒尺寸分布。此外,如果α-Fe甚至在烧结后还保留在磁体中,则磁体的磁性会受损。因此,已考虑将α-Fe尽可能多地从合金材料中去除。这就是在常规的合金中在可能的情况下使这些合金在高温下进行长时间的均质化处理的原因。通过均质化处理,可以去除合金材料中的少量α-Fe。然而,由于α-Fe作为包晶核子(peritectic nuclei)出现,所以去除α-Fe需要进行长时间的固相分散。从而,当铸块具有几个厘米的厚度并且稀土元素的量为33%或更少时,消除α-Fe实际上非常困难。
带铸法(简称为“SC法”)已得到发展并应用到实际的工艺中,其中,以更快的冷却速度浇铸合金块,以解决在R-T-B型合金中产生α-Fe的问题。
SC法是这样一种技术,其中,通过将熔融的合金倒在铜辊上来浇铸约0.1mm至1mm的薄层(thin lamina),所述铜辊的内侧被水冷,并且合金骤冷和固化。在SC法中,因为熔融的合金大量地冷却到R2T14B相(主相)产生的温度或低于该温度,所以能从熔融合金直接产生R2T14B相,并且α-Fe的析出能得到控制。此外,通过SC法,合金的结晶组织得到改善,因此可以产生具有其中富R相精细地分散的组织的合金。富R相与氢氛围中的氢反应、膨胀并变成脆的氢化物。通过应用该特性,会在合金中引入细裂纹,该细裂纹与富R相的分散程度相匹配。当合金在该氢化过程后被精细地碾碎时,通过氢化产生的大量细裂纹会使合金破裂,并且碾碎能力非常好。因此,由于通过SC法浇铸的薄层合金具有精细地分散在其中的内部的富R相,所以在碾碎并烧结的磁体中,富R相的分散能力非常好,由此成功地提高磁体的磁性(例如,专利文献1)。
另外,通过SC法浇铸的薄层合金具有极好的组织均匀性。组织的均匀性可以与晶体的颗粒直径或富R相的分散状态进行比较。在通过SC法生产的薄层合金中,虽然在薄层合金的靠接浇铸辊的侧面(下文称为“浇铸辊侧”)有时会产生激冷晶体,但由于快速冷却和固化,能够获得总体上被适当地改善并均匀的组织
如上所述,当通过SC法浇铸的R-T-B型合金应用到烧结磁体的生产时,所生产的磁体中富R相的均匀性得到提高,并且也可以防止α-Fe对碾碎过程以及磁化的有害作用。因此,通过SC法浇铸的R-T-B型合金块具有用于生产烧结磁体的极好的组织。但是,由于磁体性能的改进,已在寻求对R-T-B型合金的进一步改进。
专利文件1:日本未审定专利申请,公报No.H5-222488。
发明内容
如上所述,R-T-B型合金是这样一种合金,该合金主要包括其中一部分Nd被其它稀土元素如Pr、Dy和Tb代替的元素“R”、其中一部分Fe被金属例如Co和Ni代替的“T”、以及“B”(硼)。通常,基于磁体的抗磁力的大小对R-T-B型磁体的耐热性进行评估。当R-T-B型合金中的Dy和Tb的成分比增加时,抗磁力增加。但是Dy和Tb是非常昂贵的金属。因此,存在这样的问题,即,增加Dy和Tb来生产R-T-B型合金的成本太高。
此外,增加Dy和Tb的确改进抗磁力,但会降低剩余磁通密度。这会不希望地导致硬磁特征的降低。
本发明用于解决上述问题。本发明的目的是提供一种用于生产含稀土元素的合金的设备,该设备使得能够生产具有高抗磁力的稀土磁体。
为了实现上述目的,本发明采用如下措施:
一种用于生产合金的设备,包括:浇铸装置,该浇铸装置利用带铸法浇铸熔融合金;碾碎装置,在浇铸后,该碾碎装置碾碎浇铸合金;以及加热装置,该加热装置将碾碎后的浇铸合金的薄层保持在预定温度,或加热碾碎后的浇铸合金的薄层,其中,加热装置装配有容器和加热器。
根据[1]的用于生产合金的设备,其中,漏斗和加热装置设置在碾碎装置下方。
根据[2]的用于生产合金的设备,其中,加热器具有开口部,漏斗的出口设置在该开口部中。
根据[1]至[3]中任一项的用于生产合金的设备,其中,所述容器装配有贮存容器,开-闭台设置在贮存容器的上方;当开-闭台处于关闭状态时,从碾碎装置供给的浇铸合金的薄层堆积在开-闭台上;当开-闭台处于打开状态时,开-闭台将浇铸合金的薄层释放到贮存容器。
根据[4]的用于生产合金的设备,其中,从浇铸合金的薄层堆积在开-闭台上开始的预定时间后,开-闭台将浇铸合金的薄层释放到贮存容器。
根据[1]至[5]中任一项的用于生产合金的设备,其中,加热器将堆积在开-闭台上的浇铸合金的薄层保持在预定温度下,或者加热器加热堆积在开-闭台上的浇铸合金的薄层。
根据[1]至[6]中任一项的用于生产合金的设备,其中,该设备还包括能使所述容器自由移动的驱动装置。
根据[7]的用于生产合金的设备,其中,所述容器装配有多个开-闭台,该多个开-闭台沿所述容器的移动方向布置。
根据[8]的用于生产合金的设备,其中,根据浇铸合金的薄层的制备情况,通过移动容器,使浇铸合金的薄层相继地堆积在各个开-闭台上。
根据[8]或[9]的用于生产合金的设备,其中,从浇铸合金的薄层堆积在开-闭台上开始的预定时间后,开-闭台相继地将浇铸合金的薄层释放到贮存容器中。
根据[4]至[10]中任一项的用于生产合金的设备,其中,开-闭台包括台板和开-闭系统,该开-闭系统能打开和关闭台板,并能控制台板的倾角;通过将台板调节到水平位置或倾斜位置,开-闭系统使浇铸合金的薄层堆积在台板上,此时开-闭台处于关闭状态;通过使台板的倾角变大,开-闭系统将浇铸合金的薄层释放到贮存容器,此时开-闭台处于打开状态。
根据[11]的用于生产合金的设备,其中,从浇铸合金的薄层堆积在开-闭台上开始的预定时间后,开-闭台通过使台板的倾角变大而将浇铸合金的薄层释放到贮存容器中。
根据[7]至[12]中任一项的用于生产合金的设备,其中,加热器沿所述容器的移动方向设置在碾碎装置和开-闭台之间。
根据[1]至[3]中任一项的用于生产合金的设备,其中,在加热器和所述容器之间设有带式输送机或推动装置。
根据[1]至[14]中任一项的用于生产合金的设备,其中,浇铸装置、碾碎装置和加热器设置在惰性气体气氛的室内。
根据[15]的用于生产合金的设备,其中,在所述室内设有冷却室,所述容器能够移动到该冷却室。
根据[1]至[16]中任一项的用于生产合金的设备,其中,所述合金是含稀土元素的合金。
根据[17]的用于生产合金的设备,其中,含稀土元素的合金包括R-T-B型合金,其中R是包括Y的稀土元素中的至少一种元素,T是总是含Fe的金属,B是硼。
根据[1]至[16]中任一项的用于生产合金的设备,其中,所述合金是贮氢合金。
根据[1]至[16]中任一项的用于生产合金的设备,其中,所述合金是热电半导体合金。
一种利用[1]至[16]中任一项的生产合金的设备生产的合金。
一种利用[1]至[16]中任一项的生产合金的设备生产的含稀土元素的合金。
一种利用[1]至[16]中任一项的生产合金的设备生产的贮氢合金。
一种利用[1]至[16]中任一项的生产合金的设备生产的热电半导体合金。
一种稀土磁体,包括根据[22]的稀土元素合金。
如上所述,根据本发明用于生产合金的设备,浇铸合金的薄层在浇铸和碾碎后受到温度保持处理或加热处理,从而可以改善合金的性能。
特别地,当所生产的合金是R-T-B型合金时,通过温度保持处理可以改善该合金的抗磁力,并且可以生产具有优良的抗磁力的稀土磁体。
附图说明
图1是示出本发明中用于生产合金的设备的一个实施例的正视图;
图2是示出设置在用于生产合金的设备中的浇铸装置的正视图;
图3是示出设置在用于生产合金的设备中的加热装置的正视图;
图4是示出设置在用于生产合金的设备中的加热装置的侧视图;
图5是示出设置在用于生产合金的设备中的开-闭台和容器的俯视图;
图6是示出用于生产合金的设备的操作的正视图;
图7是示出用于生产合金的设备的操作的正视图;
图8是示出用于生产合金的设备的操作的正视图;
图9是示出用于生产合金的设备的操作的正视图;
图10是示出用于生产合金的设备的操作的正视图;
图11是示出用于生产合金的设备中设置的加热装置的另一实施例的正视图;
图12是示出用于生产合金的设备中设置的加热装置的另一实施例的正视图;
图13是示出用于生产合金的设备中设置的加热装置的另一实施例的正视图;
图14是示出用于生产合金的设备中设置的加热装置的另一实施例的正视图;
图15是示出用于生产合金的设备中设置的加热装置的另一实施例的正视图;
图16是示出用于生产合金的设备的另一实施例的正视图;
图17是示出开-闭台的另一实施例的视图;以及
图18是示出在示例1至3和比较示例1中生产的R-T-B型磁体的保持温度和抗磁力之间的关系的图表。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明用于生产合金的设备的一个优选实施例进行解释。但是应该认识到,附图仅用于描述所述设备的构型,所示出的各个装置的尺寸、宽度、比例等并不总是反应用于生产合金的真实设备的各个装置的尺寸、宽度、比例等。
图1是示出本发明中用于生产合金的设备的一个实施例的正视图。
图1中所示的用于生产合金的设备1(下文称为“生产设备1”)通常装配有浇铸装置2、碾碎装置21、以及加热装置3。加热装置3包括加热器31和容器5。容器5包括贮存容器4以及设置在贮存容器4上的开-闭台组32。在该构型中,容器5(贮存容器4)设置在加热装置3的下方。生产设备1还装配有自由地致动容器5的带式输送机51(驱动装置),并且容器5可以通过带式输送机51的驱动运动到右手侧或左手侧。
图1中示出的生产设备1还装配有室6。该室6包括浇铸室6a和设置在该浇铸室6a下方并连接到该浇铸室6a的温度保持贮存室6b。浇铸装置2安装在浇铸室6a中,加热装置3安装在温度保持贮存室6b中。这样,浇铸装置2和加热装置3都安装在室6中。另外,在该构型中,加热装置3设置在浇铸装置2的下方。
在温度保持贮存室6b中设有门6e,除了将容器5传输到温度保持贮存室6b外侧的情况,温度保持贮存室6b利用门6e关闭。
室6内处于惰性气体的负压状态,惰性气体的示例包括氩。
另外,在温度保持贮存室6b的越过门6e的一侧可以设置冷却室。冷却室也可以装配有另一个门,并且容器5可以设计成在该另一个门打开时移动到室6的外侧。
浇铸装置2还装配有碾碎装置21,该碾碎装置碾碎通过浇铸成浇铸合金的薄层而形成的浇铸合金块。此外,在浇铸装置2和开-闭台组32之间设有漏斗7。该漏斗7将浇铸合金的薄层引导到开-闭台组32上。
下面将对生产设备1中包括的各个装置进行进一步详细描述。
[浇铸装置的结构]
图2是示出在生产设备1中设置的浇铸装置2的正视图。
如图2所示,本实施例的浇铸装置2是这样一装置,该装置通过在利用带铸法浇铸熔融合金后碾碎(合金块)来制备浇铸合金的薄层。通常,浇铸装置2包括:直径为约60mm至80mm的冷却辊22,该冷却辊通过快速冷却熔融合金而将熔融合金L浇铸成浇铸合金M;将熔融合金L供应到冷却辊22的中间漏槽23;以及将通过冷却辊22浇铸的浇铸合金M碾碎成浇铸合金的薄层N的碾碎装置21。
在设置在室6外侧的高频熔炉(图中未示出)中制备熔融合金L。在高频熔炉中,物料被装入处于真空或惰性气体气氛中的耐熔罐,并且装入的物料通过高频熔融法熔融,由此制备熔融合金。熔融合金L的温度随着合金内容物的类型而改变,但被调节在1300℃至1500℃。如图2所示,所制备的熔融合金L如同保持在耐熔罐24中(的状态)一样被传送到浇铸装置2。然后,熔融的合金L从耐熔罐24供应到中间漏槽23。
中间漏槽23可以在必要时装配流量调节系统和/或炉渣去除系统。冷却辊22还具有位于内部的水冷系统(附图中未示出),冷却辊22的周面22a通过水冷系统冷却。在冷却辊22的材料方面,铜或铜合金是合适的,因为它们具有优良的热传导性并容易获取。根据浇铸合金M的厚度来控制熔融合金L的供应速度与冷却辊22的旋转速度,但合适的是,冷却辊22的旋转速度为周向速度约0.5至3m/s。根据冷却辊22的材料或者周面22a的状况,金属经常会粘附到冷却辊22的周面22a。因此,在必要时,在浇铸装置中设置清洁单元,从而使所生产的R-T-B型合金的量稳定。固化在冷却辊22上的浇铸合金M在冷却辊22的与中间漏槽23相对的侧部与冷却辊分离。
如图2和3所示,碾碎装置21例如包括一对碾碎辊21a,浇铸合金M插入两个旋转的碾碎辊21a之间,使得浇铸合金M被碾碎成浇铸合金的薄层N。浇铸合金的碾碎的薄层N落下并穿过漏斗7,并被传送到加热装置3。
[加热装置的结构]
图3是示出设置在用于生产合金的设备中的加热装置3的正视图,图4是所述加热装置的侧视图,图5是所述加热装置的俯视图。
如图3至5所示,包括在加热装置3中的加热器31具有加热器盖子31a以及连接在加热器盖子31a下方的主体部31b。在加热器中设置加热器盖子31a是为了将由主体部31b产生的热朝容器5的方向释放,并为了防止热被释放到浇铸室6a。另外,如果在加热器中设置加热器盖子31a,则在一部分熔融合金或浇铸合金不希望地落在加热器上时,该加热器盖子可以防止主体部31b被打碎。
关于加热器的加热系统,可以采用电阻加热、红外加热和感应加热中的任何一种。主体部31b例如也可以是任何加热元件,如金属丝、金刚砂、以及石墨。
加热器31具有开口部31c,漏斗7的出口7a设置在该开口部31c中。从而,从浇铸装置2落下并穿过漏斗7的浇铸合金的薄层N可以供应到设置在加热器31下方的容器5的开-闭台组32。
此外,如图1和3所示的加热器31沿设置在温度保持贮存容器6b内的带式输送机51的纵向(容器5的移动方向)布置。该构型使得,即使容器5在温度保持贮存室6b内移动时,也可以一致地保持堆积在开-闭台组32上的浇铸合金的薄层N的温度、或一致地加热这些薄层N。
包括在加热装置3中的开-闭台组32与贮存容器4一起形成容器5。即,图3至5中所示的容器5由贮存容器4以及设置在容器5上的开-闭台组32形成。
开-闭台组32装配有多个开-闭台33。各个开-闭台33沿容器5的移动方向布置。图3至5中所示的开-闭台组32装配有十个开-闭台33。在开-闭台组32的周围设有引导件52,该引导件52防止穿过漏斗7的浇铸合金的薄层N散落到温度保持贮存室6b中。
各个开-闭台33将堆积在其上的从浇铸装置2供应的浇铸合金的薄层N留在各开-闭台上,以利用加热器31在预定的周期内保持温度或加热这些薄层,并在温度保持周期或加热周期之后使浇铸合金的薄层N落到贮存容器4中。
下面对开-闭台33进行进一步详细的解释。各个开-闭台33装配有台板33a、以及打开或关闭台板33a的开-闭系统33b。各个开-闭系统33b具有连接到台板33a一侧的旋转轴33b1;并具有使旋转轴33b1旋转的驱动单元(图中未示出)。各个驱动单元可以自由地使旋转轴33b1旋转,使得可以单独控制各个台板33a的倾角。各个台板33a的倾角可以沿顺时针方向设置在0°(其中台板33a水平(图3中虚线所示的位置))至约90°(其中台板几乎竖直(图3中实线所示的位置))范围内的任意位置。
当台板33a处于水平位置时(当倾角为约0°时),或者当台板33a倾斜成使得浇铸合金的薄层N不会从台板上落下的程度时,开-闭台33处于关闭状态。另一方面,从其中台板33a例如略微倾斜的状态到其中台板33竖直(当倾角约为90°时)的状态,开-闭台33处于打开状态。当开-闭台33处于关闭状态时,浇铸合金的薄层N可以留在台板33a上。当开-闭台33处于打开状态时,台板33a处于倾斜状态,并且浇铸合金的薄层N可以落下,从而使得所述薄层N可以落入贮存容器4。
因此,开-闭台33可以通过致动开-闭系统33b而在预定的温度保持周期中使浇铸合金的薄层N留在台板33a上,然后,可以通过使台板33a的倾角增大而使浇铸合金的薄层N落入贮存容器4。
另外,开-闭台33可以用作贮存容器4的盖子。也就是说,当开-闭台33处于关闭状态时,贮存容器4关闭。这可以防止加热器31的热量传导到贮存容器4,从而防止贮存容器4的内部被加热。这样,开-闭台33可以阻止加热器31的热传递,从而存储在贮存容器4中的已受到热保持处理的浇铸合金的薄层N不再受到热保持或加热,并且浇铸合金的薄层N的质量保持稳定。
如图3和4所示,在贮存容器4中设有多个冷却板4a。该冷却板4a沿它们的厚度方向以固定的间距设置。当浇铸合金的薄层N在温度保持处理后与冷却板4a接触时,在浇铸合金的薄层N中积聚的热量被吸收到冷却板4a中,并且浇铸合金的薄层N的温度下降。
各种金属例如不锈钢、铁、镍基合金、因内科尔合金可用于开-闭台33和贮存容器4的材料,只要这些材料可以在高温下使用。
如图3和4所示,容器5安装在带式输送机51上。带式输送机51使得容器5能够移动到图3的左侧或右侧。
[用于生产合金的设备的操作]
下面将解释上述生产设备1的操作。图6至9都是示出用于生产合金的设备的操作的正视图。
如图6所示,容器5移动到开-闭台33A(位于开-闭台组32的左侧边缘)直接位于漏斗7的出口7a下方的位置。另外,所有开-闭台33处于关闭状态。
然后,通过致动浇铸装置2来制备浇铸合金的薄层N。参考图2,在熔融装置(在图中未示出)中制备熔融合金L。熔融合金L供应到中间漏槽23,并进一步从中间漏槽23供应到冷却辊22,由此,熔融合金L被固化,以生产浇铸合金M。然后,浇铸合金M从冷却辊22移开并穿过碾碎辊21a,从而浇铸合金M被碾碎成浇铸合金的薄层N。
熔融合金L的成分由例如通式R-T-B表示。“R”主要表示一部分Nd被其它稀土元素如Pr、Dy和Tb代替,即被这些包括Y的稀土元素中的至少一种代替。“T”表示其中一部分Fe被金属例如Co和Ni代替。“B”表示其中一部分硼可以被C或N代替的硼。另外,Cu、Al、Ti、V、Cr、Ga、Mn、Nb、Ta、Mo、W、Ca、Sn、Zr、Hf等可作为附加元素单独地或组合地添加到R-T-B型磁体中。R和B的成分比例分别是按质量计算28%至33%和0.9%至1.3%,其余是T。但是,用于本发明生产设备1的熔融合金的成分不限于上述范围,可以使用R-T-B型合金的任何成分。
优选地,冷却辊22上的熔融合金的平均冷却速度为每秒300℃至3000℃。当冷却速度是每秒300℃或更高时,足够的冷却速度可以防止α-Fe析出,并可以防止组织例如富R相和R2T17相变粗糙。当冷却速度为每秒3000℃或更小时,冷却率不会过多地增加,从而浇铸合金的薄层可以以合适的温度供应到加热装置3。还有这样的优点,即,浇铸合金的薄层不会过度冷却,从而不需要再次加热。另外,通过将熔融合金就在接触冷却辊之前的温度与从冷却辊分离的温度之间的差除以熔融金属接触冷却辊的时间,可以计算平均冷却速度。
此外,根据接触冷却辊22的条件的微小变化、厚度的变化等,浇铸合金M在离开冷却辊时的平均温度会略有改变。例如,从浇铸开始到浇铸结束,利用辐射温度计沿横向对合金表面进行扫描,从而可以通过将测量的值平均来计算当浇铸合金M在离开冷却辊时的平均温度。
优选地,浇铸合金M在离开冷却辊22时的平均温度比R2T14B相在平衡状态中的熔融合金的固化温度低100℃至500℃。在Nd-Fe-B三元系统中,R2T14B相的熔融温度为约1150℃。但是,根据Nd替换成的其它稀土元素、Fe替换成的其它过渡元素、以及其它附加元素的类型或量,熔融温度会变化。如果浇铸合金M在离开冷却辊22时的平均温度与R2T14B相的平衡状态中的熔融合金M的固化温度的差小于100℃,则冷却速度不够。另一方面,如果所述差超过500℃,则冷却速度太快,熔融合金的冷却变得过度。这种过度冷却的程度在合金内部不均匀,并根据接触冷却辊的条件和与冷却辊接触的位置的距离而变化。
接着,如图6所示,碾碎的浇铸合金的薄层N穿过漏斗7,并堆积(留)在直接位于漏斗7的出口7a下方的开-闭台33上。在此期间,就在浇铸合金的薄层N堆积在开-闭台33A上后,加热器31打开,该浇铸合金的薄层N保持在预定温度或被加热器31加热。
根据台板33a的面积,可以适当调节堆积在开-闭台33A上的浇铸合金的薄层N的量。但是,浇铸合金的薄层N从浇铸装置2连续地供应,因此虽然与供应速度有关,但所述薄层会不时地从开-闭台33A溢出。
因此,在本实施例的生产设备1中,当浇铸合金的薄层N的堆积量达到相对于开-闭台33A的预定值时,容器5移向图7中的左侧。然后,紧靠在开-闭台33A右侧的下一个开-闭台33B直接定位在漏斗7的出口7a的下方,浇铸合金的薄层N堆积在开-闭台33B上。然后,容器5以同样的方式根据浇铸合金的薄层N的制备情况来移动,浇铸合金的薄层N顺序地堆积在开-闭台33C至33E上。具体而言,在本发明中,浇铸合金的薄层N的制备情况是指浇铸合金的薄层N的供应速度或生产速度。
浇铸合金的薄层N相对于各个开-闭台33A至33E的堆积量可以通过为各个台板33a提供质量检测系统来进行监测,或者根据从浇铸装置2的浇铸或碾碎速度计算的浇铸合金的薄层N单位时间的产量,通过调节相对于各个台板33a的堆积周期来进行控制。
在此期间,堆积在各个开-闭台33A至33E上的浇铸合金的薄层N利用加热器31保持在预定温度或被加热。优选地,保持温度低于薄层N在与冷却辊分离时的温度(分离温度),并且例如,该温度优选地在比分离温度低100℃至分离温度的范围内,更优选地在比分离温度低50℃至分离温度的范围内。更具体地,保持温度优选地在600℃至900℃的范围内。当分离温度由于任何原因而下降时,可以通过将保持温度设定成高于分离温度而加热浇铸合金的薄层N,并将该薄层保持在预定温度。优选地,加热范围在100℃内,更优选地在50℃内。如果加热范围太大,则产量会减低。
此外,温度保持时间优选为30秒或更长,更优选地为30秒至约几个小时,最优选地为30秒至30分钟。通过使浇铸合金的薄层N受到温度保持处理,可以提高R-T-B型合金的抗磁力。当保持温度为600℃或更高时,可以充分地提高抗磁力。另外,当抗磁力为900℃或更低时,可以防止α-Fe析出,并可以防止组织例如富R相和R2T17相变粗糙。如果温度保持时间为30秒或更长,则可以充分地提高抗磁力。也就是说,浇铸合金的薄层可以受到几个小时的温度保持处理,但从产量的角度来讲,温度保持时间优选为30分钟或更短。
另外,如果所述薄层保持在1000℃下,则可以改善抗磁力。但这样的温度会使组织变粗糙。此外,当所述薄层被精细地碾碎时,精细粉末的颗粒分布或流动性以及烧结温度会不利地改变。当所述薄层保持在1000℃时,需要考虑对后续工艺的影响。
接着,如图8所示,容器5根据浇铸合金的薄层N的制备情况,以相同的方式相对于开-闭台33F至33J进一步移动,由此,浇铸合金的薄层N相继地堆积在各个开-闭台33F至33H上。
对于堆积在开-闭台33A至33E上的浇铸合金的薄层N,当经过预定的温度保持时间或加热时间时,通过使各个开-闭台处于如图9所示的打开状态,而相继地使所示薄层落入贮存容器4。一旦浇铸合金的薄层N落入贮存容器4,加热器31的热量不再传递给浇铸合金的薄层N,从而温度保持处理结束。
如上文结合图7所述,浇铸合金的薄层N相继地堆积在各个开-闭台上,因此不同的开-闭台在开始对开-闭台上的浇铸合金的薄层N进行温度保持处理的开始时间上具有时间差。因此,优选地,通过相继地将各个开-闭台切换到打开状态而使浇铸合金的薄层N相继地落入贮存容器4,以相对于各个开-闭台上的浇铸合金的薄层N固定温度保持时间。
落入贮存容器4的浇铸合金的薄层N与冷却板4a接触,由此热量被吸收到冷却板4a中,从而浇铸合金的薄层N被冷却。
图9和10示出所有开-闭台33处于打开状态并且浇铸合金的薄层N存储在贮存容器4中的状态。
如果接着通过浇铸装置2进行浇铸和碾碎过程,则容器5可以移动到图中的右侧,同时使所有开-闭台33处于关闭状态,并且根据浇铸合金的薄层N的制备情况,浇铸合金的薄层N相继地堆积在各个开-闭台33上。
相反,如果浇铸装置2的浇铸和碾碎过程结束,则所有开-闭台33切换到关闭状态,以防止加热器31的热量到达贮存容器4。然后,温度保持贮存容器6b的门6e打开,并且容器5传送到室6外部。
如果在所述室6中设有冷却室,则温度保持贮存室6b的门6e打开,容器5传送到冷却室,并且允许容器5内的浇铸合金的薄层N维持原状,以进行冷却。当冷却结束时,冷却室的门打开,并且容器5可以被带到室6外部。
如上所述,因为生产设备1装配有将浇铸合金的薄层N保持在预定温度或加热所述薄层的加热装置3,所以由R-T-B型合金制成的浇铸合金的薄层N的抗磁力可以得到改善,由此可以生产具有极好的耐热性的R-T-B型磁体。
生产设备1装配有:开-闭台33,当开-闭台处于关闭状态时,从浇铸装置供应的浇铸合金的薄层N堆积在该开-闭台上,当开-闭台处于打开状态时,浇铸合金的薄层N落入贮存容器4;加热器31,该加热器将堆积在开-闭台33上的浇铸合金的薄层N保持在预定温度或加热这些薄层。这就是可以通过调节开-闭台33的打开或关闭时间来控制浇铸合金的薄层N的温度保持时间、而不需要将加热器31切换到接通或断开的原因,这也导致所述设备的小型化。
另外,根据上述生产设备1,在浇铸合金的薄层N堆积在开-闭台33上后,当经过预定的温度保持时间时,开-闭台33将浇铸合金的薄层N释放到贮存容器4,由此极大地提高浇铸合金的薄层N的抗磁力。
另外,根据所述生产设备1,加热装置3设置在浇铸装置2下方,由此,仅通过使浇铸合金的薄层N落下就可以容易地使这些薄层在两个或三在个装置之间移动。因此,不需要设置用于输送浇铸合金的薄层N的另外的系统,这能使生产设备1小型化或节省空间。
另外,根据所述生产设备1,贮存容器4和开-闭台33一体地形成容器5,由此,在温度保持处理后,全部的浇铸合金的薄层N可以释放到贮存容器4而不会有损失。而且,因为贮存容器4和开-闭台33形成一体,所以可以实现生产设备1的小型化或空间的节省。此外,在容器5中设有可使容器5自由地运动的带式输送机51,由此,在温度保持处理后,浇铸合金的薄层N可以快速地输送到生产设备1外部。
另外,根据所述生产设备1,容器5装配有多个开-闭台33,并且各个开-闭台33沿容器5的运动方向布置,由此,通过移动容器5,即使浇铸合金的薄层N从浇铸装置2连续地供应,浇铸合金的薄层N也可以相继地堆积在各个开-闭台33上。从而,浇铸合金的薄层N不会从各个开-闭台33溢出。
另外,根据所述生产设备1,在浇铸合金的薄层N堆积在开-闭台33上后,当经过预定的温度保持时间时,浇铸合金的薄层N被相继地释放到贮存容器4,由此,温度保持时间可以固定,从而浇铸合金的薄层N的质量可以保持一致。
另外,根据所述生产设备1,加热装置31沿容器5的运动方向设置在浇铸装置2和开-闭台33之间,由此,即使在容器5移动时,各个开-闭台33上的浇铸合金的薄层N与加热器31之间的距离也可以固定。从而,浇铸合金的薄层N总是可以在相同的条件中保持在预定的温度下。
另外,根据所述生产设备1,贮存容器4装配有用于冷却浇铸合金的薄层N的冷却板4a,由此,浇铸合金的薄层N在温度保持处理后可以快速地冷却。从而,温度保持时间不会显著地延长,并且可以提高浇铸合金的薄层N的质量。
另外,根据所述生产设备1,浇铸装置2装配有碾碎装置21,由此,浇铸合金的块可以容易地碾碎成浇铸合金的薄层N,从而使得能够容易地在加热装置3或贮存容器4中处理所述薄层。
另外,根据所述生产设备1,将浇铸合金的薄层N引导到开-闭台33上的漏斗7设置在碾碎装置21和开-闭台33之间,由此,浇铸合金的薄层N不会散落到温度保持贮存室6b内,并且浇铸合金的薄层N的全部量可以输送到开-闭台33而没有损失。
另外,根据所述生产设备1,加热器31具有开口部31c,漏斗7的出口7a设置在该开口部31c中,由此,漏斗7的出口7a朝向容器5的开-闭台33,因此,浇铸合金的薄层N的全部量可以输送到开-闭台33而没有损失,并且可以实现生产设备1的小型化和空间的节省。
另外,根据所述生产设备1,浇铸装置2和加热装置3设置在具有惰性气体气氛的室6中,由此可以防止R-T-B型合金变质。
另外,根据所述生产设备1,在室6内设有冷却室,并且容器5可以移动到冷却室,由此,可以从温度保持贮存容器5b输送已受到温度保持处理的储存在容器5中的浇铸合金的薄层N,并且所述薄层N可以被冷却。从而,可以提高产量。
另外,根据所述生产设备1,含稀土元素的合金是R-T-B型合金,从而可以生产具有高的抗磁力和极好的耐热性的磁体。
R-T-B型合金是这样一种合金,该合金主要包括:元素“R”,其中,一部分Nd被其它稀土元素如Pr、Dy和Tb代替;元素“T”,其中,一部分Fe被金属例如Co和Ni代替;以及“B”(硼)。由这种合金形成的R-T-B型磁体的抗磁力通常随着R-T-B型合金中Dy和Tb的成分比例的增加而增加,但剩余的磁通量密度会随着所述成分比例的增加而减小。
根据所述生产设备1,因为在该生产设备中设有加热装置3,所以R-T-B型合金可以受到温度保持处理,由此可以提高由R-T-B型合金形成的磁体的抗磁力。从而可以减小所述合金中的Dy和Tb的成分比例。另外,当所述合金中Dy和Tb的成分比例减小时,也可以增加剩余的磁通量密度。
所述加热装置不限于上述实施例,也可以使用图11至14中示出的实施例。
图11示出加热装置的另一实施例。图11中所示的加热装置103与图1和图3-5中所示的加热装置3的区别在于,加热器131装配有保护盖131c。
也就是说,图11中所示的加热器131包括加热器盖131a;设置在加热器盖131a下方的主体部131b;以及附装在加热器盖131a上以保护主体部131b的保护盖131c。加热器盖131a设置用于沿容器5的方向释放由主体部131b产生的热量,并用于防止来自主体部131b的热量向浇铸室6a放射。另外,即使熔融合金或浇铸合金的一部分从浇铸装置2落在加热器上,加热器盖131a也可以保护主体部131b不被打破。
另外,保护盖131c设置在主体部131b和容器5之间。当浇铸合金的薄层N落在容器的开-闭台33上时,浇铸合金的薄层N会因为在开-闭台33上反弹而撞击在主体部131b上。但是,保护盖131c可以保护主体部131b免受浇铸合金的薄层N的撞击。另外,从主体部131b放射出的热量穿过保护盖131c辐射在开-闭台33上的浇铸合金的薄层N上。
保护盖131c可以是板形或网状结构。如果保护盖131c是板形结构,则优选使用具有优良的导热性和热辐射效率的材料,以将热量充分地辐射到浇铸合金的薄层N上。如果保护盖是网状结构,则优选使用其孔径大小使得浇铸合金的薄层N不能穿过保护盖的网状结构。
下面,图12示出加热装置的又一实施例。图12示出的加热装置203与图1和图3-5示出的加热装置3之间的区别在于,在开-闭台组132的开-闭台133之间设有隔板134。
也就是说,图12示出的开-闭台组132具有多个开-闭台133,并且各个开-闭台133沿容器5的移动方向设置。图12中所示的开-闭台组132具有十个开-闭台133。引导装置52也设置在开-闭台组132的周围,该引导装置52防止已穿过漏斗7落下的浇铸合金的薄层N散落到温度保持贮存室6b中。
此外,在各个开-闭台133的边界设有隔板134。各个隔板134设置成朝向加热器31的方向竖立。
当浇铸合金的薄层N降落在开-闭台133上时,浇铸合金的薄层N会在开-闭台133上反弹,并会散落在相邻的开-闭台133中。但是,隔板134可以防止浇铸合金的薄层N散落。
此外,隔板134可以防止浇铸合金的薄层N堆积在开-闭台133的边界部分周围,并且所有薄层N都可以落入容器4中,而不会留在开-闭台上。
另外,隔板134可以包括辅助加热器,以辅助对开-闭台133上的浇铸合金的薄层N进行温度保持。使用辅助加热器可以一致地保持浇铸合金的薄层N的温度。
下面,图13示出加热装置的又一实施例。图13中所示的加热装置303与图1和图3-5中所示的加热装置3的区别在于,在加热器331与容器305之间设有带式输送机306,而不是设有开-闭台组132。
也就是说,图13中所示的加热装置303包括加热器331、容器305、以及设置在加热器331与容器305之间的带式输送机306。带式输送机306将浇铸合金的薄层N运送到容器305,同时将所述薄层保持在由浇铸装置提供的预定温度下。容器305还装配有冷却板305a。
加热器331包括加热器盖331a和设置在加热器盖331a下方的主体部331b。加热器盖331a和主体部331b的功能、材料等以与上述加热器31相同的方式设置。
此外,漏斗7的开口7a设置在加热器331的左侧,从而已从浇铸装置2穿过漏斗7落下的浇铸合金的薄层N可以供给带式输送机306。
此外,如图13所示,加热器331沿带式输送机306的纵向并且二者以固定的距离设置。该构型可以使由带式输送机306输送的浇铸合金的薄层N获得一致的温度保持。
另外,在图13所示的加热器303中,可以在带式输送机306和容器305之间设置另一加热器,以加热带式输送机306的输送带。
带式输送机306设置成使得,端部306a设置成直接位于漏斗7的出口7a下方,并且端部306b设置成直接位于容器305上方。带式输送机306沿加热器331从端部306a延伸到端部306b。带式输送机306与加热器331之间的距离也基本固定。
根据上述构型,已从浇铸装置2穿过漏斗7落下的浇铸合金的薄层N可以在由带式输送机306输送的同时受到加热器331的温度保持。然后,浇铸合金的薄层N可以从带式输送机306的端部306b释放到容器305。关于温度保持时间,起点是指浇铸合金的薄层N到达带式输送机306的时刻,终点是指所述薄层从带式输送机306的端部306b传送到容器305的时刻。从而,通过调节带式输送机306的驱动速度可以调节温度保持时间。
因此,根据图13中所示的加热装置303,连续供应的浇铸合金的薄层N可以保持在预定的温度或被加热,并且温度保持时间或加热时间可以被固定。
另外,容器305设置在另一带式输送机51上,并且容器305可以移动到图的左侧或右侧。根据该结构,容器305与带式输送机306的端部306b的相对位置可以自由地调节,从而可以防止浇铸合金的薄层N堆积在容器305的同一位置。
下面,图14示出加热装置的又一实施例。图14所示的加热装置403与图13所示的加热装置303之间的区别在于,在加热器331和容器305之间设有推动装置406,而不是设有带式输送机306。
也就是说,加热装置403包括加热器331、容器305、设置在加热器331与容器305之间的推动装置406。推动装置406在将从浇铸装置供应的浇铸合金的薄层N保持在预定温度的同时,将这些薄层输送到容器305中。另外,容器305配备有冷却板305a。
加热器331包括:加热器盖331a;设置在加热器盖331a下方的主体部331b。加热器盖331a和主体部331b的功能、材料等以与上述加热器31相同的方式设置。
此外,漏斗7的开口7a也设置在加热器331的左侧,从而已从浇铸装置2穿过漏斗7落下的浇铸合金的薄层N可以供给推动装置406。
此外,如图14所示,加热器331沿推动装置406的纵向设置。该构型可以使由推动装置406输送的浇铸合金的薄层N获得一致的温度保持。
另外,在图14所示的加热器403中,可以在基板406a和容器305之间设置另一加热器,以加热基板406a。
推动装置406包括基板406a,以及在基板406a上滑动的推动件406b。基板406a设置成使得,端部406a1设置成直接位于漏斗7的出口7a下方,并且另一端部406a2设置成直接位于容器305上方。基板406a沿加热器331从端部406a1延伸到端部406a2。基板406a与加热器331之间的距离也基本固定。推动件406b从基板406a的端部406a1朝端部406a2移动,同时与基板406a接触。相反,当推动件406b从端部406a2移回端部406a1时,该推动件与基板406a分离。
根据上述构型,已从浇铸装置2穿过漏斗7落下的浇铸合金的薄层N堆积在基板406a上,并且浇铸合金的薄层N通过加热器331保持在预定的温度下,同时推动件406通过推动将所述薄层输送到基板的端部406b2。然后,浇铸合金的薄层N从基板406a的端部406a2释放到容器305。关于温度保持时间,起点是指浇铸合金的薄层N到达基板406a的时刻,终点是指所述薄层从基板406a的端部406b2传送到容器305的时刻。从而,通过调节推动件406b的驱动速度可以调节温度保持时间。
因此,根据图14中所示的加热装置403,连续供应的浇铸合金的薄层N可以保持在预定的温度或被加热,并且温度保持时间或加热时间可以被固定。
容器305以与图13相同的方式设置在带式输送机51上,并且容器305可以移动到图的左侧或右侧。根据该结构,容器305与推动装置406的基板406a的端部406a2的相对位置可以自由地调节,从而可以防止浇铸合金的薄层N堆积在容器305的同一位置。
下面,图15还示出加热装置的另一实施例。图15所示的加热装置与图13所示的加热装置303的区别在于,在该加热装置中设有竖直炉451和台式进料器,而不是设有加热器331和带式输送机306。
图15中所示的竖直炉451包括:薄层通道452;设置在薄层通道452周面中的外侧加热器453。另外,在薄层通道的入口侧上设有漏斗7,从浇铸装置2供应的浇铸合金的薄层N可以穿过该漏斗。台式进料器461设置在薄层通道452的出口侧。容器305设置在台式进料器461下方。台式进料器461包括:台子462;设置在台子462上的旋转叶片463;设置在台子462下方使旋转叶片旋转的驱动件464。
当浇铸合金的薄层N供应到上述竖直炉451时,该浇铸合金的薄层N填充到薄层通路452内部,并被相继地从薄层通路452推出。被推出的浇铸合金的薄层N堆积在台式进料器461的台子462上,但是当旋转叶片463旋转时,所述薄层N被进一步推出到台子462的周边,并落入容器305。浇铸合金的薄层N在穿过薄层通路452时利用外侧加热器453保持在预定温度或被加热。通过控制浇铸合金的薄层N向竖直炉451的供应速度以及浇铸合金的薄层N在台式进料器461处的排出速度之间的平衡,可以调节温度保持时间。
因此,根据图15中所示的加热装置,连续供应的浇铸合金的薄层N可以保持在预定温度或被加热,并且温度保持时间或加热时间也可以固定。
下面,进一步描述用于生产合金的设备的另一实施例,其中,在浇铸装置和加热装置之间设有配带加热器的振动进料器,以紧接着碾碎后一致地保持浇铸合金的薄层N的温度。在图16中示出所述设备的结构。
在图16所示的生产设备中,在浇铸装置和加热装置之间设有配带加热器的振动进料器501。配带加热器的振动进料器501主要包括:具有倾斜面502a的薄层通道502;使倾斜面502a振动的振动发生装置503;以及设置在薄层通道502上方的加热器504。
漏斗502b设置在薄层通道502的上游,该漏斗是由碾碎装置21碾碎的浇铸合金的薄层的通路。倾斜面502a在薄层通路502的下游还具有出口502c,金属网502d连接到该出口502c。在出口502c下游设有回收出口502e,以回收不能穿过金属网502d的具有较大颗粒尺寸的浇铸合金的薄层;在回收出口502e下方设有回收盘502f。
另外,在倾斜面502a上可以设置凸起,以在倾斜面502a的横向整个地散布滑动的浇铸合金的薄层。
当浇铸合金的薄层供应到配带加热器的振动进料器501时,浇铸合金的薄层在由振动发生装置503振动的倾斜面502a上下滑。然后,具有小颗粒尺寸的浇铸合金的薄层穿过金属网502d,并从漏斗7落入加热装置3。另一方面,具有大颗粒尺寸的浇铸合金的薄层在金属网502d上进一步下滑,并从回收出口502e回收到回收盘502f中。浇铸合金的薄层在薄层通道502上下滑的同时,该薄层通过加热器504保持在预定温度或被加热。因此,浇铸合金的薄层的温度在紧接碾碎后保持一致。
另外,本发明不限于上述实施例,并且可以进行添加、省略以及其它修改,而不会脱离本发明的精神或范围。例如,开-闭台33的构型不限于上述实施例。例如,可以使用图11所示的开-闭台33。
图17A示出一实施例,其中,在台板51的中央设有旋转轴52。在该实施例中,可以通过沿一个方向使旋转轴52旋转而获得打开和关闭动作。
图17B还示出另一实施例,其中,设有具有旋转轴62的略微倾斜的台板61,具有倾斜面63的固定件64设置成朝向台板61,以形成开-闭台。在该实施例中,台板61朝向固定件64,以形成凹槽65,浇铸合金的薄层堆积在该凹槽65中,并因此防止该所述薄层散落在周围。
作为用于容器5的驱动件的示例,示出了带式输送机51。但是,例如容器5可以装配具有轮子的推车,以形成车辆型容器,并且所述推车可以设计成在建在生产设备中的轨道上运行。
此外,可以使用下面的实施例,而不是在容器内安装冷却板。
一个示例是一种贮存容器,其中,平行于容器底部设置不锈钢网,以在不锈钢网和容器底部之间形成空间,并且将惰性冷却气体喷入所述空间。在该装置中,通过在浇铸合金的薄层刚落下并回收在容器中时,可以通过向所述薄层喷冷却气体来冷却所述薄层,并可以通过调节喷向所述薄层的冷却气体的量来进一步调节浇铸合金的薄层的冷却速度。
在上述实施例中,所述薄层通过气相冷却来进行冷却,其中气体在薄层堆之间流过。因此,如果堆积大量的浇铸合金的薄层,并且容器很大,则薄层堆也很大,并且薄层的冷却速度也受限,或者薄层会随在容器中的位置而不一致地冷却。
可以通过应用另一示例来解决该问题,其中,贮存容器的内部利用多个空心隔板分隔开,冷却介质在空心隔板内流动,并且可以通过空心隔板与浇铸合金的薄层之间的接触冷却来加快浇铸合金的薄层的冷却速度。根据该技术,冷却介质不会与浇铸合金的薄层直接接触。因此,可以使用不是惰性气体的气体如空气或使用液体如水来作为冷却介质。
可以提到另一实施例。该实施例使用这样的技术,其中,在上述空心隔板的底部设有通气孔,喷入隔板的惰性气体的一部分从通气孔释放到贮存容器内侧,以冷却浇铸合金的薄层。通常,尽可能快地在合金内的组织固化后进行冷却,可以有效地冷却浇铸合金的薄层。特别地,当浇铸是连续地进行时,这种快速冷却是优选的。
在开-闭台33的台板33a下侧可以设置另一加热器,台板33a可以通过该加热器加热。该加热器可以与加热器31结合使用。另外,该实施例可用于上述加热装置103或203。
另外,可以在开-闭台33的台板33a下侧设置绝热结构,以防止加热器31产生的热量传递到容器5内。在这种情况下,作为这种绝热结构的示例,由陶瓷如氧化铝和氧化锆制成的块或纤维板可以设置在台板33a的下侧,或者多个薄金属板堆积在台板33a的下侧,同时在其间留有空间。关于薄金属板的材料,可以使用熔融温度低于浇铸合金的薄层的温度的材料,例如可以使用铁或不锈钢。另外,该实施例可以用于上述加热装置103或203。
另外,在漏斗7中可以设置加热器,以防止浇铸合金的薄层变冷。
另外,本发明的生产设备可用于生产热电半导体合金或贮氢合金,而不是R-T-B型合金。
热电半导体合金例如包括由通式A3-xBxC表示的合金(其中,A和B表示过渡金属的元素例如Fe、Co、Ni、Ti、V、Cr、Zr、Hf、Nb、Mo、Ta和W中的至少一个;C表示第13或14族中的至少一个元素,如Al、Ga、In、Si、Ge和Sn)。
另外,热电半导体合金例如包括由通式ABC表示的合金(其中,A和B表示过渡金属的元素例如Fe、Co、Ni、Ti、V、Cr、Zr、Hf、Nb、Mo、Ta和W中的至少一个;C表示第13或14族中的至少一个元素,如Al、Ga、In、Si、Ge和Sn)。
此外,也可以提及由通式REx(Fe1-yMy)4Sb12表示的稀土合金(其中,RE表示La和Ce中的至少一个元素;M表示选自Ti、Zr、Sn和Pb的至少一个元素;0<x≤1并且0<y<1)。
此外,也可以提及由通式REx(Co1-yMy)4Sb12表示的稀土合金(其中,RE表示La和Ce中的至少一个元素;M表示选自Ti、Zr、Sn、Cu、Zn、Mn和Pb的至少一个元素;0<x≤1并且0<y<1)。
作为贮氢合金的示例,可以提及AB2型合金(使用由过渡元素合金例如Ti、Mn、Zr和Ni制成的基材的合金),或AB5型合金(使用由含5份催化过渡元素(Ni、Co、Al等)对1份稀土元素、Nb和/或Zr的合金制成的基材的合金)。
示例
在氩气气氛中,在1个大气压力下,在高频熔融炉中,使用氧化铝坩埚熔化由钕金属、镝金属、硼铁、钴、铝、铜和铁组成的材料混合物(其中,合金成分比例为:22%的Nd,9.5%的Dy,0.96%的B,1.0%的Co,10.15%的Al,0.10%的Cu,其余为Fe)。
然后,该熔融合金供应到图1所示的生产设备的浇铸装置、通过SC法浇铸、并碾碎,以生产浇铸合金的薄层。
另外,冷却辊的直径为600mm,冷却辊的材料是一种合金,其中,少量的Cr和Zr与铜混合。冷却辊的内部被水冷,浇铸时冷却辊的周向速度是1.3m/s。利用辐射温度计对浇铸合金M在与冷却辊分离时的平均温度进行测量,发现该温度为890℃。此外,对于测得的值,最高温度和最低温度之间的差为35℃。所生产的合金的R2T14B相的熔融温度为约1170℃。因此,该熔融温度与所述平均温度的差为280℃。另外,浇铸合金的块在冷却辊上的平均冷却速度为980℃/秒,平均厚度为0.29mm。
所生产的浇铸合金的薄层允许穿过图1所示生产设备的漏斗7,并堆积在开-闭台上。然后,这些薄层受到温度保持处理,其中,它们在700℃至900℃下保持一分钟(在示例1中为700℃,在示例2中为800℃,在示例3中为900℃)。这样,通过示例1至3制备成了由稀土合金制成的浇铸合金的薄层。
另一方面,以与示例1至3相同的方式生产比较示例1的浇铸合金的薄层,不同的是,不进行温度保持处理。
然后,在100%氮气的气氛中并且在横向磁场中利用造型机挤压浇铸合金的薄层。造型压力设定成0.8t/cm2,并且在型腔中产生15kOe的磁场。所获得的压块在500℃下保持在1.33×10-5hPa的真空中一个小时,然后在800℃下保持在1.33×10-5hPa的真空下两个小时,再在1030℃下保持在1.33×10-5hPa的真空中两个小时,由此来烧结压块。压块的烧结密度从7.67至7.69g/cm3,或更高,它们具有足够的密度。这些烧结产品在530℃下在氩气的气氛中进一步加热一小时,由此生产出示例1至3和比较示例1的R-T-B型磁体。
利用脉冲式B-H波形记录器对所获得的R-T-B型磁体的磁性进行测定。结果在图18中示出。图18针对示例1至3以及比较示例1示出温度保持处理的温度与R-T-B型磁体的抗磁力之间的关系。
如图18所示,可以看到,相对于没有受到温度保持处理的比较示例1,受到温度保持处理的示例1至3的R-T-B型磁体的抗磁力提高了约3%。
工业实用性
根据本发明,所述用于生产合金的设备可以生产具有高抗磁力以及降低其中使用的材料的成本的R-T-B型磁体。所生产的R-T-B型磁体可用于工业产品,例如硬盘、MRI设备以及马达。此外,本发明的生产设备除了生产R-T-B型合金外还可用于生产热电半导体合金或贮氢合金。因此,本发明的用于生产合金的设备具有高的工业实用性。
Claims (19)
1.一种用于生产合金的设备,包括:
浇铸装置,该浇铸装置利用带铸法浇铸熔融合金;
碾碎装置,在浇铸后,该碾碎装置碾碎浇铸合金;以及
加热装置,该加热装置将碾碎后的浇铸合金的薄层保持在预定温度,或加热碾碎后的浇铸合金的薄层,其中
加热装置装配有容器和加热器,
所述容器装配有贮存容器,开-闭台设置在贮存容器的上方;
当开-闭台处于关闭状态时,从碾碎装置供给的浇铸合金的薄层堆积在开-闭台上;
当开-闭台处于打开状态时,开-闭台将浇铸合金的薄层释放到贮存容器。
2.根据权利要求1的用于生产合金的设备,其特征在于,漏斗和加热装置设置在碾碎装置下方。
3.根据权利要求2的用于生产合金的设备,其特征在于,加热器具有开口部,漏斗的出口设置在该开口部中。
4.根据权利要求3的用于生产合金的设备,其特征在于,从浇铸合金的薄层堆积在开-闭台上开始的预定时间后,开-闭台将浇铸合金的薄层释放到贮存容器。
5.根据权利要求4的用于生产合金的设备,其特征在于,加热器将堆积在开-闭台上的浇铸合金的薄层保持在预定温度下,或者加热器加热堆积在开-闭台上的浇铸合金的薄层。
6.根据权利要求5的用于生产合金的设备,其特征在于,该设备还包括能使所述容器自由移动的驱动装置。
7.根据权利要求6的用于生产合金的设备,其特征在于,所述容器装配有多个开-闭台,该多个开-闭台沿所述容器的移动方向布置。
8.根据权利要求7的用于生产合金的设备,其特征在于,根据浇铸合金的薄层的制备情况,通过移动容器,使浇铸合金的薄层相继地堆积在各个开-闭台上。
9.根据权利要求7或8的用于生产合金的设备,其特征在于,从浇铸合金的薄层堆积在开-闭台上开始的预定时间后,开-闭台相继地将浇铸合金的薄层释放到贮存容器中。
10.根据权利要求9的用于生产合金的设备,其特征在于,开-闭台包括台板和开-闭系统,该开-闭系统能打开和关闭台板,并能控制台板的倾角;通过将台板调节到水平位置或倾斜位置,开-闭系统使浇铸合金的薄层堆积在台板上,此时开-闭台处于关闭状态;通过使台板的倾角变大,开-闭系统将浇铸合金的薄层释放到贮存容器,此时开-闭台处于打开状态。
11.根据权利要求10的用于生产合金的设备,其特征在于,从浇铸合金的薄层堆积在开-闭台上开始的预定时间后,开-闭台通过使台板的倾角变大而将浇铸合金的薄层释放到贮存容器中。
12.根据权利要求11的用于生产合金的设备,其特征在于,加热器沿所述容器的移动方向设置在碾碎装置和开-闭台之间。
13.根据权利要求3的用于生产合金的设备,其特征在于,在加热器和所述容器之间设有带式输送机或推动装置。
14.根据权利要求1的用于生产合金的设备,其特征在于,浇铸装置、碾碎装置和加热器设置在惰性气体气氛的室内。
15.根据权利要求14的用于生产合金的设备,其特征在于,在所述室内设有冷却室,所述容器能够移动到该冷却室。
16.根据权利要求1的用于生产合金的设备,其特征在于,所述合金是含稀土元素的合金。
17.根据权利要求16的用于生产合金的设备,其特征在于,含稀土元素的合金包括R-T-B型合金,其中R是包括Y的稀土元素中的至少一种元素,T是总是含Fe的金属,B是硼。
18.根据权利要求1的用于生产合金的设备,其特征在于,所述合金是贮氢合金。
19.根据权利要求1的用于生产合金的设备,其特征在于,所述合金是热电半导体合金。
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