CN102422367A

CN102422367A - 烧结磁铁制造装置

Info

Publication number: CN102422367A
Application number: CN2010800207416A
Authority: CN
Inventors: 佐川真人
Original assignee: Intermetallics Co Ltd
Current assignee: Intermetallics Co Ltd
Priority date: 2009-05-22
Filing date: 2010-05-20
Publication date: 2012-04-18
Anticipated expiration: 2030-05-20
Also published as: US20120107433A1; EP2434504A1; US8899952B2; EP2434504A4; WO2010134578A1; JP2010272746A; CN102422367B; JP5475325B2

Abstract

本发明目的在于提供一种在利用磁场对填充容器内的合金粉末进行取向时，对填充容器及填充容器的盖进行固定的烧结磁铁制造装置。本发明的烧结磁铁制造装置具备：填充机构(11)，其在将合金粉末向填充容器供给后，进行该合金粉末的高密度化；烧结机构(14)，其对合金粉末进行烧结；取向机构(12)，其具有在填充后且烧结前生成用于对填充烧成容器内的合金粉末进行取向的磁场的线圈；固定机构(13)，其仅在取向期间向填充容器盖上盖并固定填充容器。由此，能够防止取向时施加的磁场所引起的填充容器的移动，并防止合金粉末的飞散，从而能够防止烧结磁铁的磁特性的下降及流动作业的作业效率下降。

Description

烧结磁铁制造装置

技术领域

本发明涉及通过烧结法来制造稀土类磁铁的装置。

背景技术

稀土类、铁、硼系(以下称为“RFeB”)的磁铁在1982年由佐川(本发明者)等发现，具有远胜过到目前为止的永久磁铁的特性，具有能够由钕(稀土类的一种)、铁及硼这些比较丰富且廉价的原料来制造的优点。因此，RFeB磁铁使用于硬盘等音圈电动机、混合动力机动车或电力机动车的驱动用电动机、电动辅助型自行车用电动机、工业用电动机、高级扬声器、头戴式耳机、永久磁铁式磁共振诊断装置等各种产品。

作为RFeB磁铁的制造方法，已知有烧结法、铸造、热加工、时效处理的方法、对急冷合金进行镦锻加工的方法这三种方法。其中，磁特性及生产性优异且在工业上确立的制造方法是烧结法。在烧结法中，能得到永久磁铁所需的致密且均匀的微细组织。

在专利文献1中记载有利用烧结法来制造RFeB磁铁的方法。以下，对该方法进行简单说明。首先，通过熔化、铸造来制作RFeB合金，将RFeB合金粉碎而得到合金粉末，并将该合金粉末填充到模具中。通过利用冲压机对该合金粉末施加压力并施加磁场，而同时进行压缩成形体的制作和该压缩成形体的取向处理。然后，从模具取出压缩成形体，通过加热、烧结而得到RFeB烧结磁铁。

RFeB合金的微粉末非常容易氧化，有可能与空气中的氧发生反应而着火。因此，上述的全部的工序优选在将内部保持为无氧或惰性气体气氛的密闭容器内进行。然而，为了制作压缩成形体而需要对合金粉末施加400kgf/cm²～1000kgf/cm²这样的高压力，冲压机变得大型化，因此难以在密闭容器内收容冲压机。

相对于此，在专利文献2中记载了不用制作压缩成形体而能制造烧结磁铁的方法。该方法分为填充工序、取向工序、烧结工序这三个工序，按照该顺序进行各工序来制造烧结磁铁。以下，对这些工序进行简单说明。首先，在填充工序中向填充容器供给合金粉末，用盖子盖上。然后，通过对带盖的填充容器反复进行轻敲，而进行容器内的合金粉末的高密度化。在取向工序中，施加脉冲磁场，将带盖的填充容器内的合金粉末取向成一方向。需要说明的是，在本工序中，与专利文献1不同，在利用磁场进行取向期间未对合金粉末施加压力，因此由于施加的磁场而合金粉末的粒子彼此相互排斥，粉末体积发生膨胀。然而，在安装于填充容器的盖的作用下，粉末体积不会膨胀到填充容器的容积以上。在烧结工序中，将带盖的填充容器与利用取向工序取向成一方向的合金粉末进行加热、烧结。根据该方法，在磁场取向时未对合金粉末施加压力，因此合金粉末的各粒子的取向不会受到限制，从而能够得到具有更高的磁特性的RFeB磁铁。

另外，在专利文献2中记载有一种烧结磁铁的制造装置，在将内部保持为无氧或惰性气体气氛的密闭容器内设有填充机构、取向机构、烧结机构，还设有从填充机构向取向机构并从取向机构向烧结机构输送填充容器的输送机构。根据该装置，由于历经全部工序都是在无氧或惰性气体气氛中对合金粉末进行处理，因此能够防止其氧化及该氧化引起的磁特性的下降。

【在先技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本特开昭59-046008号公报

【专利文献2】日本特开2006-019521号公报

发明内容

在专利文献2的装置中，为了防止填充容器内的合金粉末飞散，而将盖安装于填充容器，并利用螺纹紧固或压入等固定于填充容器。然而，由于填充容器自身未固定，因此在取向工序中施加的磁场的作用下，填充容器会发生移动。填充容器的移动会使合金粉末的取向产生紊乱，使烧结磁铁的磁特性下降，并使流动作业的作业效率下降。

另外，在进行取向工序时，填充容器内的合金粉末受到来自磁场的力，粉粒彼此在磁性上相互排斥，粉末体积发生膨胀。因此，若盖的固定不充分，则盖会脱落，合金粉末发生飞散。然而，若严格地进行盖的固定，则盖的安装作业花费时间，并且烧结工序后的盖的取下不容易，从而使流动作业的作业效率下降。

本发明要解决的课题在于提供一种能够防止成为磁特性下降的原因的取向的紊乱或合金粉末的飞散，并防止流动作业的作业效率下降的烧结磁铁制造装置。

为了解决上述课题而作出的本发明的烧结磁铁制造装置的特征在于，具备：

a)高密度填充机构，其将合金的微粉末以该合金的真密度(truedensity)的40％至55％的密度填充到填充容器中；

b)取向机构，其在将所述合金粉末收容在所述填充容器内的状态下利用磁场对该合金粉末进行取向；

c)固定机构，其在所述取向期间，为避免收容在所述填充容器内的合金粉末飞散，而将该填充容器盖上盖，并将该填充容器固定在所述磁场内的规定位置处；

d)烧结机构，其通过对所述合金粉末与填充容器一起进行加热，而对该合金粉末进行烧结；

e)输送机构，其在所述高密度填充机构、所述取向机构、所述烧结机构之间输送所述填充容器。

将合金粉末向填充容器供给的供给开口通常设置在填充容器的上部。因此，优选固定机构通过从上下夹持填充容器，而能够在该填充容器的固定的同时盖上盖。由此，能够将填充容器固定在磁场内的规定位置，并防止合金粉末从填充容器飞散。

所述固定机构优选使用由塑料或陶瓷等非金属构件构成的结构。由此，在取向工序中施加交流磁场时能够防止产生涡流，从而能够防止涡流引起的发热或不希望的磁场的产生。

所述取向机构可以使用设置在所述固定机构的周围的线圈。

优选使所述填充容器从所述高密度填充机构向所述取向机构的输送方向与所述线圈的轴平行。由此，填充容器向取向机构的输送变得容易，从而能够提高流动作业的作业效率。

另外，在利用磁场对合金粉末进行取向时，可以使磁场的方向与填充容器的开口面垂直。由此，在制造磁极表面积大的板状的磁铁时，可以将填充容器的腔室形成为接近最终产品的尺寸形状。

优选所述高密度填充机构及所述取向机构收容于一个密闭容器中，该密闭容器与用于对所述合金粉末进行烧结的烧结炉连通。

所述取向机构可以形成为在所述密闭容器的外侧卷绕有线圈的部件。

【发明效果】

根据本发明，在取向工序中，通过利用固定机构向填充容器盖上盖的同时将该填充容器固定在磁场内的规定位置，而能够防止填充容器移动引起的取向的紊乱或合金粉末从填充容器飞散的情况。由此，能够防止烧结磁铁的磁特性的下降，并能够防止流动作业的作业效率下降。

附图说明

图1是本发明的烧结磁铁制造装置的一实施例的简要结构图。

图2是烧结磁铁制造装置中的固定部的纵向剖视图。

图3是表示烧结磁铁制造装置中的固定部的变形例的纵向剖视图。

图4是将多个填充容器同时固定的固定部的纵向剖视图。

图5是磁场的方向与填充容器的开口面垂直时的固定部的纵向剖视图。

具体实施方式

使用图1～图5说明本发明的烧结磁铁制造装置的一实施例。

【实施例】

本发明的烧结磁铁制造装置的实施例如图1所示。该烧结磁铁制造装置10具有：在将合金粉末向填充容器51供给后，进行合金粉末的高密度化的填充部11；利用磁场对高密度填充于填充容器51中的合金粉末进行取向的取向部12；仅在取向期间将填充容器51盖上盖并将该填充容器51固定在取向部12内的规定位置上的固定部13；对取向后的合金粉末进行烧结的烧结部14。而且，该烧结磁铁制造装置10具有输送填充容器51的输送部15。此外，烧结磁铁制造装置10具有将上述填充部11、取向部12、固定部13及输送部15保持在无氧或惰性气体气氛中的密闭容器16。以下，对各部进行详细说明。

填充部11具备：向填充容器51供给合金粉末的供粉部111；对向填充容器51供给的合金粉末进行高密度化的高密度化部112。在该高密度化部112中，例如，通过向填充容器51盖上盖并将该填充容器51向台敲打(轻敲)而能够将合金粉末的填充密度提升至合金的真密度的40％～55％，但在本实施例中，通过利用液压缸52施加几十kg/cm²的微压例如1kg/cm²～50kg/cm²左右的压力而进行高密度化。在如此施加压力时，冲压面直接成为防止合金粉末飞散的盖，因此具有不用逐一向填充容器51盖上盖这样的作业效率上的优点。而且，如专利文献1那样制作压缩成形体来制造烧结磁铁时，在压缩成形体的制作中必须施加400kgf/cm²～1000kgf/cm²的高压力，因此冲压机变得大型化，难以收容在密闭容器16内，但由于1kgf/cm²～50kgf/cm²左右的加压不必使用此种大型的冲压机也能够容易实现，因此能够在密闭容器16内进行合金粉末的高密度化。

通过该高密度化部112，例如对于真密度7.6/cm³、平均粒径3μm左右的NdFeB合金的微粉末而言，能够将当初自然填充下以1.4g/cm³(真密度的约18％)左右的密度收容在填充容器51中的合金粉末提升至3.5g/cm³～4.2g/cm³(真密度的46％～53％)的密度。

取向部12具备产生磁场的线圈121。线圈121卷绕于密闭容器16的外壁，外壁兼起到线圈骨架的作用。如此，由于外壁兼作为线圈骨架，与在外壁的外侧另外设有线圈骨架的情况相比，线圈的内径减小，能够提高产生的磁场强度。

固定部13具有：工作缸131，其具有使载置的填充容器51上下移动的活塞1311；受压台132，其设置在活塞1311的上方。为了防止因线圈121产生的磁场而产生涡流，工作缸131及受压台132使用塑料构成。

烧结部14由直接对从取向部12输送来的填充容器51进行加热的烧结炉构成。烧结炉14的内部与密闭容器16连通，烧结炉14及密闭容器16的内部能够维持成无氧或惰性气体气氛。在烧结炉14与密闭容器16之间具有隔热性的门141，加热中通过将该门141关闭来抑制密闭容器16内的升温，并能够单独将烧结炉14保持成无氧或惰性气体气氛。

输送部15由从填充部11向烧结部14输送填充容器51的输送带及将填充容器51载置于各部的机械手(未图示)构成。输送带15为了避免对取向的合金粉末带来影响而由非磁性树脂等构成。

以制造NdFeB烧结磁铁的情况为例来说明本实施例的烧结磁铁制造装置10的动作。

首先，在填充部11内将填充容器51配置在供粉部111的位置。供粉部111具有称重器，将规定量的NdFeB合金粉末从料斗向填充容器51供给。在此，由于高密度化前的粉末填充密度接近自然填充密度因此体积密度小，为了将规定量的合金粉末向填充容器51供给而在填充容器51的上部安装引导器53。在接下来的高密度化部112中，利用液压缸52从上部对填充容器51加压。该液压缸52所进行的压力的施加如上所述为几十kgf/cm²左右就足够，通过摆动填充容器51的同时加压，能够将合金粉末高密度且均匀地填充到填充容器51内。由此，填充容器51内的合金粉末被压至容器上端(引导器下端)。然后，从填充容器51取出引导器53。

接下来，从填充部11到取向部12利用输送带15来输送填充容器51，利用机械手将填充容器51载置在活塞1311之上。如图2(b)所示，载置在活塞1311上的填充容器51由于活塞1311的上升而被压抵于受压台132，且被受压台132的下表面封盖。在此，在活塞1311与受压台132之间固定填充容器51时，未对填充容器51内的合金粉末施加压力。接下来，保持该状态并使电流流过线圈121而产生磁场，将填充容器51内的合金粉末取向成一方向。若取向处理结束，则使活塞1311下降。

最后，将填充容器51输送到烧结炉14内。通过在对填充容器51内的合金粉末进行了取向后的状态下将其加热至950～1050℃，来对合金粉末进行烧结。由此，得到NdFeB烧结磁铁。

在本实施例的烧结磁铁制造装置10的取向部12中，在填充容器51被活塞1311和受压台132夹持的状态下对合金粉末施加磁场。因此，在将填充容器51相对于取向部12固定在磁场内的同时，填充容器51被受压台132封盖。由此，能够防止填充容器51在从磁场接受到的力的作用下发生移动，并防止填充容器51内的合金粉末漏出而飞散到密闭容器16内的情况。

在本实施例的烧结磁铁制造装置10中，向填充容器51填充了合金粉末后，不对填充容器51进行封盖而直接制造烧结磁铁。因此，省略例如专利文献2那样的向填充容器51安装盖及取下盖的工序，从而能够进一步提高流动作业的作业效率。需要说明的是，在本实施例中，虽然在烧结炉14中对合金粉末进行烧结时，不封盖而进行加热，但也可以在向填充容器51盖上盖后进行加热。而且，在进行高密度化时也可以不对填充容器51封盖而直接进行与本实施例相同的工序。这种情况下，在取向工序中，由于填充容器51被固定部13连同盖一起进行固定，因此盖不会从填充容器51脱落。因此，盖向填充容器51的安装松缓即可，无需螺纹紧固或压入等固定，因此烧结工序后的盖的取下容易，与未设置固定部13的现有的烧结磁铁制造装置相比，能够提高作业效率。

另外，如图3所示，工作缸231和受压台232也可以上下颠倒配置。这种情况下，受压台232兼作为载置台。如此，通过配置工作缸231和受压台232，从而无需利用活塞2311使填充容器51上下移动。由此，活塞2311能够以更少的力对填充容器51进行固定。

另外，为了提高流动作业的作业效率，可以在取向工序中同时利用磁场对填充到多个填充容器51内的合金粉末进行取向。如图4所示，沿上下方向载置尺寸一致的填充容器51，然后从上下将它们夹持，从而将全部的填充容器51固定，并利用正上方的填充容器51的底面及工作缸231的下表面来防止合金粉末的飞散。

进而，如图5所示，可以使取向时的磁场的方向与填充容器51的开口面垂直。在图5所示的结构中，将线圈121配置在密闭容器16的上方，从而不会妨碍填充容器51的输送。因此，在磁场取向时，需要通过升降机233使填充容器51移动到线圈121内。在使填充容器51移动到线圈121内后，通过工作缸231将填充容器51固定，进行填充容器51内的合金粉末的取向。若合金粉末的取向结束，则使升降机233下降，向烧结炉14输送填充容器51。

需要说明的是，本发明的制造方法不仅能够适用于RFeB磁铁，也可以适用于RCo(稀土类钴)磁铁的制造。

【符号说明】

10…烧结磁铁制造装置

11…填充部

111…供粉部

112…高密度化部

12…取向部

121…线圈

13…固定部

131、231…工作缸

1311、2311…活塞

132、232…受压台

14…烧结部(烧结炉)

141…门

15…输送部(输送带)

16…密闭容器

233…升降机

51…填充容器

52…液压缸

53…引导器

Claims

1.一种烧结磁铁制造装置，其特征在于，具备：

a)高密度填充机构，其将合金的微粉末以该合金的真密度的40％至55％的密度填充到填充容器中；

2.根据权利要求1所述的烧结磁铁制造装置，其特征在于，

所述固定机构通过从上下夹持所述填充容器而将其固定。

3.根据权利要求1或2所述的烧结磁铁制造装置，其特征在于，

所述固定机构由非金属构件构成。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的烧结磁铁制造装置，其特征在于，

所述取向机构使用线圈。

5.根据权利要求4所述的烧结磁铁制造装置，其特征在于，

所述固定机构设置在所述线圈的内部。

6.根据权利要求4或5所述的烧结磁铁制造装置，其特征在于，

所述填充容器从所述高密度填充机构向所述取向机构的输送方向与所述线圈的轴平行。

7.根据权利要求1～5中任一项所述的烧结磁铁制造装置，其特征在于，

所述磁场的方向与所述填充容器的开口面垂直。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的烧结磁铁制造装置，其特征在于，

从所述高密度填充机构输送多个所述填充容器后，所述固定机构将该多个填充容器全部同时固定。

9.根据权利要求1～8中任一项所述的烧结磁铁制造装置，其特征在于，

所述高密度填充机构、所述取向机构、所述固定机构收容于一个密闭容器中，该密闭容器与用于对所述合金粉末进行烧结的烧结炉连通。

10.根据权利要求9所述的烧结磁铁制造装置，其特征在于，

所述取向机构是在所述密闭容器的外侧卷绕有线圈的部件。