CN104541346B - 稀土类烧结磁铁的制造方法及成形装置 - Google Patents

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Abstract

一种稀土类烧结磁铁的制造方法，其中，准备包含合金粉末和分散介质在内的浆料的工序，该合金粉末包含稀土类元素，将上冲头及下冲头配置于在模具内设置的贯通孔，准备由所述模具、所述上冲头及下冲头包围的模腔，所述上冲头及下冲头中至少一方移动且相互能够接近及分离、并且至少一方具有用于排出所述浆料的所述分散介质的排出孔，沿着与所述上冲头及下冲头中的至少一方能够移动的方向大致平行的方向利用电磁铁对所述模腔内部施加磁场之后，经由浆料流路向所述模腔内部供给所述浆料，该浆料流路的、与从所述模具的外周侧面延伸至所述模腔的浆料供给路连接且通过所述磁场的部分的至少一部分被外部磁场屏蔽材料覆盖，在施加着所述磁场的状态下，使所述上冲头及下冲头接近，而在所述模腔内部获得所述合金粉末的成形体。

Description

稀土类烧结磁铁的制造方法及成形装置
技术领域
本申请发明涉及稀土类烧结磁铁的制造方法、尤其是使用了湿式成形法的稀土类烧结磁铁的制造方法以及成形装置。
背景技术
R-T-B系烧结磁铁(R是指稀土类元素(概念中包含钇(Y))中的至少1种，T是指铁(Fe)或者铁和钴(Co)，B是指硼)及Sm-Co系烧结磁铁(可以将Sm的一部分置换成其他的稀土类元素)等稀土类烧结磁铁由于例如残留磁通密度Br(以下，有时简称为“Br”)、顽磁力HcJ(以下，有时简称为“HcJ”)等磁特性上优异而被广泛使用。
尤其是R-T-B系烧结磁铁在迄今为止已知的各种磁铁中表现出最高的磁能积且比较廉价。因此，R-T-B系烧结磁铁使用于硬盘驱动器的音圈电动机、混合动力机动车用电动机、电动机动车用电动机等各种电动机以及家电制品等多种多样的用途中。并且，近年来，为了各种用途中的小型化-轻量化或高效能化，期望进一步提高R-T-B系烧结磁铁等稀土类烧结磁铁的磁特性。
包含R-T-B系烧结磁铁在内的大多数的稀土类烧结磁铁的制造包括以下的工序。
对将金属等原料熔化(熔融)并将熔融金属在铸模内进行铸造而获得的铸锭、或者通过薄带连铸法而获得的铸带等的具有期望的组成的原料合金铸造材料粉碎，获得具有规定的粒径的合金粉末的工序。
对该合金粉末进行冲压成形(磁场中冲压成形)获得成形体(压粉体)之后，再对该成形体进行烧结的工序。
在由铸造材料获得合金粉末时，大多数的情况下，使用粉碎成粒径大的粗粉末(粗粉碎粉)的粗粉碎工序和将粗粉末进一步粉碎成期望的粒径的合金粉末的微粉碎工序这2个粉碎工序。
另外，冲压成形(磁场中冲压成形)的方法大体分为两种。一种是将获得的合金粉末在保持干燥的状态下进行冲压成形的干式成形法。另一种是例如专利文献1记载的湿式成形法。在湿式成形法中，使合金粉末分散在油等分散介质中而形成为浆料，将合金粉末以该浆料的状态供给至模具的模腔内并进行冲压成形。
而且，干式成形法及湿式成形法能够分别根据磁场中冲压时的冲压方向与磁场的方向的关系而大体分为两种。一种是通过冲压而进行压缩的方向(冲压方向)与向合金粉末施加的磁场的朝向大致正交的直角磁场成形法(也称为“横向磁场成形法”)。另一种是冲压方向与向合金粉末施加的磁场的朝向大致平行的平行磁场成形法(也称为“纵向磁场成形法”)。
湿式成形法由于需要进行浆料的供给、分散介质的除去，因此成形装置的结构比较复杂。然而，通过分散介质能抑制合金粉末及成形体的氧化，能够减少成形体的氧量。而且，在湿式成形法中，在磁场中冲压成形时，在合金粉末之间夹有分散介质，因此摩擦力等导致的束缚弱。因此，合金粉末能够通过磁场施加方向而容易地旋转。因此，在湿式成形法中，能够获得更高的取向度。因此，与干式成形法相比能够容易地获得具有高的磁特性的磁铁。
并且，使用湿式成形法所达成的该高的取向度和优异的氧化抑制效果不仅在R-T-B系烧结磁铁中，而且在其他的稀土类烧结磁铁中也同样能获得。
基于以下示出的理由，在湿式成形法中使用平行磁场成形法时，能够获得优异的磁特性。
在湿式成形法中，向模腔内放入浆料而进行磁场中冲压成形时，需要将浆料中的分散介质(油等)的大多数向模腔外排出。通常，在上冲头或下冲头的至少一方设置分散介质排出孔，当通过上冲头及/或下冲头的移动而使模腔的体积减少，并对浆料进行加压时，分散介质被从分散介质排出孔排出。此时，浆料中的分散介质从接近分散介质排出孔的部分被过滤排出(过滤及排出)，因此在冲压成形的初期阶段，在接近分散介质排出孔的部分形成合金粉末的浓度升高(密度高)的被称为“滤饼层”的层。
而后，上冲头及/或下冲头移动，冲压成形进展，并且更多的分散介质被过滤排出，模腔内的滤饼层的区域扩展。而后，最终的情况是模腔内的整个区域成为合金粉末的密度高(分散介质浓度低)的滤饼层。进而，合金粉末彼此结合(比较弱地结合)而获得成形体。
在冲压成形的初期阶段，当在接近分散介质排出孔的部分(模腔内的上部及/或下部)形成滤饼层时，在直角磁场成形法中，磁场的方向有弯曲的倾向。
滤饼层由于合金粉末的密度高(每单位体积的合金粉末量多)，因此与浆料的滤饼层以外的部分(每单位体积的合金粉末量少的部分)相比，导磁率升高。因此，磁场会聚于滤饼层。这意味着，即使磁场在模腔的外侧大致垂直地施加于模腔侧面，在模腔内部也会向滤饼层的一方弯曲。因此，合金粉末沿着该弯曲的磁场进行取向，在冲压成形后的成形体中，存在取向弯曲的部分。因此，成形体单体中的取向度降低，在烧结磁铁中有时无法获得充分的磁特性。
另一方面，在平行磁场成形法中，磁场沿着与冲压方向平行的方向，即，与从上冲头至下冲头方向平行的方向施加。因此，即使在上冲头及/或下冲头的接近分散介质排出口的部分形成滤饼层，磁场也不会弯曲，从没有滤饼层的部分笔直地进入滤饼层内。因此，不会产生直角磁场成形法那样的取向弯曲的部分。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平8-69908号公报
发明内容
发明要解决的课题
以往，在平行磁场成形法中，施加的磁场的强度为1.0T以下，但是近年来，为了获得更优异的磁特性，需要施加比目前为止更强的磁场(超过1.0T)而进行磁场中冲压成形的情况逐渐增加。然而，在向模腔施加例如超过1.0T(例如1.1T以上，甚至1.5T以上)磁场的情况下，当将含有磁性粉的浆料经由浆料流路向模腔注入时，浆料中的磁性粉在通过浆料流路的过程中进行取向，磁性粉在浆料流路内牢固地凝结。在平行磁场成形法中，凝结的磁性粉的朝向与浆料的行进方向大致成直角，浆料中的磁性粉自身在浆料流路内成为阻力。磁场取向引起的磁性粉在浆料流路内的阻力的大小取决于浆料中的磁性粉的浓度，当浆料中的磁性粉的浓度升高时，浆料自身的导磁率变大。结果是即使磁场强度相同，阻力也变大。而且，阻力根据浆料流路的部位的不同而并不均匀，因此向模腔内注入的浆料的注入速度或注入量变得不均匀。结果是存在前后制造的(每注料量的)成形体间产生重量的偏差(以下，有时称为“单体重量偏差”。需要说明的是，“单体重量”是指1个成形体的重量。)的问题。
而且，为了提高生产性，一直以来进行的是：在磁场中冲压所使用的模具上形成多个贯通孔，并在各个贯通孔配置上冲头和下冲头，由此配置磁场中的多个模腔，向各个模腔供给浆料，在各个模腔中进行冲压成形(多件同时加工)，从而获得多个成形体。然而，在多件同时加工的情况下，由于与上述同样的理由，也存在同时成形的多个成形体间产生单体重量偏差的问题。
该单体重量偏差会导致获得的成形体的尺寸偏差。并且，在尺寸偏差大的情况下，即使是能够形成尺寸小的成形体，为了避免成为不良也需要增大尺寸的目标值。其结果是，制作出很多的比必要尺寸大的成形体，有时需要通过切削及/或研磨等将做好的较大的成形体缩小等，从而导致材料或加工花费的成本增大。而且，当单体重量偏差大时，有时会引起磁特性的偏差。
由此，要求减少成形体的单体重量偏差。
因此，本申请发明目的在于提供一种在磁场中冲压成形时，即使施加例如超过1.0T(例如1.1T以上，甚至1.5T以上)的较大的磁场，也能够稳定地成形出单体重量偏差少的成形体的稀土类烧结磁铁的制造方法及成形装置。
用于解决课题的方案
本申请发明的方案1是一种稀土类烧结磁铁的制造方法，其特征在于，包括：
1)准备包含合金粉末和分散介质在内的浆料的工序，该合金粉末包含稀土类元素；
2)将上冲头及下冲头配置于在模具内设置的多个贯通孔，准备多个由所述模具、所述上冲头和所述下冲头包围的模腔的工序，所述上冲头及下冲头中至少一方移动且相互能够接近及分离、并且至少一方具有用于排出所述浆料的所述分散介质的排出孔；
3)沿着与所述上冲头和所述下冲头中的至少一方能够移动的方向大致平行的方向利用电磁铁对所述模腔的各自的内部施加磁场之后，经由浆料流路向所述模腔的内部供给所述浆料的工序，该浆料流路的、与从所述模具的外周侧面分别延伸至多个所述模腔的浆料供给路连接且通过由所述电磁铁形成的磁场中的部分的至少一部分被屏蔽磁场的外部磁场屏蔽材料覆盖；
4)在施加着所述磁场的状态下，通过使所述上冲头与所述下冲头接近的磁场中冲压成形，而在多个所述模腔的各自的内部获得所述合金粉末的成形体的工序；
5)对所述成形体进行烧结的工序。
本申请发明的方案2以方案1记载的制造方法为基础，其特征在于，
所述电磁铁包括：
具有中空部的第一电磁铁；
与所述第一电磁铁分离而对置配置且具有中空部的第二电磁铁。
本申请发明的方案3以方案2记载的制造方法为基础，其特征在于，经由如下浆料流路向所述模腔的内部供给所述浆料，该浆料流路的、通过在所述第一电磁铁的中空部、所述第二电磁铁的中空部、空间部以及对置空间部形成的磁场中的部分的至少一部分被屏蔽磁场的外部磁场屏蔽材料覆盖，所述空间部连结所述第一电磁铁的中空部和所述第二电磁铁的中空部，所述对置空间部位于所述第一电磁铁与所述第二电磁铁之间。
本申请发明的方案4以方案2记载的制造方法为基础，其特征在于，经由如下浆料流路向多个所述模腔的各自的内部供给所述浆料，该浆料流路的、通过在所述第一电磁铁的中空部、所述第二电磁铁的中空部以及空间部形成的磁场中的部分的至少一部分被屏蔽磁场的外部磁场屏蔽材料覆盖，所述空间部连结所述第一电磁铁的中空部和所述第二电磁铁的中空部。
本申请发明的方案5以方案1～4中任一方案记载的制造方法为基础，其特征在于，所述外部磁场屏蔽材料比被该外部磁场屏蔽材料覆盖的浆料流路中的浆料优先通磁。
本申请发明的方案6以方案1～5中任一方案记载的制造方法为基础，其特征在于，所述浆料供给路在所述模具内未分支。
本申请发明的方案7以方案1～6中任一方案记载的制造方法为基础，其特征在于，所述浆料供给路从所述模具的外周侧面朝向所述模腔呈直线状地延伸。
本申请发明的方案8以方案1～7中任一方案记载的制造方法为基础，其特征在于，在所述工序3)中，对多个所述模腔的各自的内部以20～600cm3/秒的流量供给所述浆料。
本申请发明的方案9以方案1～8中任一方案记载的制造方法为基础，其特征在于，所述磁场的磁场强度为1.5T以上。
本申请发明的方案10是一种稀土类烧结磁铁的成形装置，其包括：
上冲头及下冲头，其至少一方移动而相互能够接近及分离；
模具，其具有至少1个贯通孔，并形成由配置于各贯通孔的所述上冲头、所述下冲头和所述贯通孔包围的至少1个模腔；
电磁铁，其沿着与所述上冲头和所述下冲头中的至少一方能够移动的方向大致平行的方向，对所述至少1个模腔的内部施加磁场；
浆料供给路，其从所述模具的外周侧面延伸至各个模腔，并能够向所述模腔供给包含合金粉末和分散介质的浆料；
浆料流路，其与所述浆料供给路连接且通过由所述电磁铁形成的磁场中的部分的至少一部分被屏蔽磁场的外部磁场屏蔽材料覆盖。
本申请发明的方案11以方案10记载的成形装置为基础，其特征在于，所述电磁铁包括：具有中空部的第一电磁铁；与所述第一电磁铁分离而对置配置且具有中空部的第二电磁铁。
本申请发明的方案12以方案11记载的成形装置为基础，其特征在于，所述浆料流路的、通过在所述第一电磁铁的中空部、所述第二电磁铁的中空部、空间部以及对置空间部形成的磁场中的部分的至少一部分被屏蔽磁场的外部磁场屏蔽材料覆盖，所述空间部连结所述第一电磁铁的中空部和所述第二电磁铁的中空部，所述对置空间部位于所述第一电磁铁与所述第二电磁铁之间。
本申请发明的方案13以方案11记载的成形装置为基础，其特征在于，所述浆料流路的、通过在所述第一电磁铁的中空部、所述第二电磁铁的中空部以及空间部形成的磁场中的部分的至少一部分被屏蔽磁场的外部磁场屏蔽材料覆盖，所述空间部连结所述第一电磁铁的中空部和所述第二电磁铁的中空部。
本申请发明的方案14以方案10～13中任一方案记载的成形装置为基础，其特征在于，所述外部磁场屏蔽材料比被该外部磁场屏蔽材料覆盖的浆料流路中的浆料优先通磁。
本申请发明的方案15以方案10～14中任一方案记载的成形装置为基础，其特征在于，所述浆料供给路在所述模具内未分支。
本申请发明的方案16以方案10～15中任一方案记载的成形装置为基础，其特征在于，所述浆料供给路从所述模具的外周侧面朝向所述模腔呈直线状地延伸。
发明效果
通过使用本申请发明的制造方法或成形装置，在磁场中冲压成形时，即使施加例如超过1.0T(例如1.1T以上，甚至1.5T以上)的大的磁场，也能够稳定地成形出单体重量偏差少的成形体。其结果是，能够减少材料或加工花费的成本。
附图说明
图1是本申请发明的一形态的稀土类烧结磁铁的制造装置、更详细而言是磁场中冲压成形装置100的剖视图。图1(a)示出横截面，图1(b)示出图1(a)的Ib-Ib线截面。
图2(a)示出以往的磁场中冲压成形装置的浆料流路的剖视图，图2(b)示出图1的磁场中冲压成形装置100的浆料流路的剖视图。
图3是本申请发明的另一形态的稀土类烧结磁铁的制造装置、更详细而言是磁场中冲压成形装置100的剖视图。图3(a)示出横截面，图3(b)示出图3(a)的IIIb-IIIb线截面。
图4示出图3的磁场中冲压成形装置100的浆料流路的剖视图。
图5是本申请发明的又一形态的稀土类烧结磁铁的制造装置、更详细而言是磁场中冲压成形装置100的剖视图。
图6是表示在以往的磁场中冲压成形装置中适用了本申请发明的外部磁场屏蔽材料的例子的剖视图。图6(a)示出横截面，图6(b)示出图6(a)的VIb-VIb线截面。
图7是表示模腔9a～9d(模腔9c、9d未图示)内由浆料25充满的状态的剖视图。
图8示出模腔9a～9d(模腔9c、9d未图示)的成形方向上的长度压缩至成为L1的状态。
图9是模腔9a～9d(模腔9c、9d未图示)的成形方向上的长度压缩至与要获得的成形体的长度LF大致相等的L2的状态。
图10是与图1(a)同样地表示本申请发明的磁场中冲压成形装置100的横截面的剖视图，示出磁场强度的测定位置。
图11是表示在本申请发明的磁场中冲压成形装置100中未适用本申请发明的外部磁场屏蔽材料的例子的横截面的剖视图，示出磁场强度的测定位置。
具体实施方式
以下，基于附图，详细说明本申请发明的实施方式。需要说明的是，在以下的说明中，根据需要而使用了表示特定的方向、位置的用语(例如，“上”、“下”、“左”、“右”及包含这些用语的其他的用语)，但是这些用语的使用是为了使参照附图的发明容易理解，本申请发明的技术范围不受这些用语的意思的限制。而且，在多个附图中示出的同一符号的部分表示同一部分或构件。
本申请发明人们使用以往的方法，在例如超过1.0T那样的(例如1.1T以上，甚至1.5T以上)的高磁场中进行冲压成形而形成成形体时，查明了单件加工的情况下的每注料量的成形体间、及多件同时加工的情况下的各注料量的各个成形体间会发生单体重量偏差的情况，并仔细研究了发生上述情况的理由。
其结果是，如详情后述那样，在以往的浆料供给方法中，当向施加了例如超过1.0T的大的磁场的模腔内注入包含磁性粉的浆料时，浆料中的磁性粉在通过配管的过程中进行取向，伴随着磁场取向而在浆料上负载有阻力。即，在磁场取向的作用下，磁性粉在配管内牢固地凝结，浆料中的磁性粉自身在配管内成为阻力。对于该浆料的阻力由于配管的部位的不同而变得不均匀，因此向模腔内注入的浆料的注入速度或注入的量变得均匀，结果是发现了成形体的单体重量偏差的产生。
并且，与用于向模腔的内部注入浆料的浆料供给路连接的浆料流路中的尤其是容易受到施加磁场的影响的部分被屏蔽磁场的外部磁场屏蔽材料覆盖，经由该浆料流路向模腔供给浆料，由此，即使向模腔施加超过1.0T的大的磁场，磁场也是优先通过外部磁场屏蔽材料，从而浆料流路内的浆料的磁场取向被抑制，在浆料流路内，磁性粉凝结减少而浆料中的磁性粉自身在浆料流路内成为阻力的情况减少，能够抑制成形体的单体重量偏差，从而想到了本申请发明。
以下，说明本申请发明的制造方法及装置的详情。
1.磁场中冲压成形工序
(1)磁场中冲压成形装置
图1是本申请发明的稀土类烧结磁铁的制造装置、更详细而言是磁场中冲压成形装置100(有时也称为成形装置100)的剖视图。图1(a)示出横截面，图1(b)示出图1(a)的Ib-Ib线截面。需要说明的是，实际上在图1(a)所示的横截面上不存在第一电磁铁7a(从图1(b)可知，第一电磁铁7a配置在比图1(a)的截面靠下的位置。)，但是为了便于理解第一电磁铁7a与图1(a)所示的其他结构要素的相对的位置关系，而在图1(a)内记载了第一电磁铁7a。
磁场中冲压成形装置100具有：在内部具有上下(图1(b)的上下方向)贯通的中空部8a的第一电磁铁7a；在第一电磁铁7a的上部从第一电磁铁7a分离而对置配置，且在内部具有上下(图1(b)的上下方向)贯通的中空部8b的第二电磁铁7b；从第一电磁铁7a的中空部8a延伸至第二电磁铁7b的中空部8b(即，一部分收容在第一电磁铁7a的中空部8a内，并在第一电磁铁7a的中空部8a与第二电磁铁7b的中空部8b之间延伸，而另一部分收容在第二电磁铁7b的中空部8b内)的模具5。
在图1(a)及图1(b)(以下，有时将这两者一起简称为“图1”)所示的实施方式中，为了在第一电磁铁7a的中空部8a及第二电磁铁7b的中空部8b的内部产生更均匀的磁场，第一电磁铁7a和第二电磁铁7b以相同形状在同轴上整齐排列而配置。但是，只要在中空部8a和中空部8b的内部能够产生比较均匀的磁场，第一电磁铁7a和第二电磁铁7b就可以是任意的形状及任意的配置。而且，模具5未必非要从第一电磁铁7a的中空部8a延伸至第二电磁铁7b的中空部8b，例如，可以配置在第一电磁铁7a与第二电磁铁7b对置的空间内。
在优选的一实施方式中，为了在内部能够产生更均匀的磁场而中空部8a为第一电磁铁7a的线圈的空芯部(芯部)、中空部8b为第二电磁铁7b的线圈的空芯部(芯部)。
另外，图1示出使用2个电磁铁7a、7b的实施方式。然而，取代于此而使用1个电磁铁且在该电磁铁的上下贯通的中空部(例如空芯部)的内部配置模具5的至少一部分的实施方式也包含在本申请发明中。在图1所示的实施方式中，示出模具5的一部分从第一电磁铁7a的中空部8a延伸至第二电磁铁7b的中空部8b，即，模具5的一部分收容在第一电磁铁7a的中空部8a内，并在第一电磁铁7a的中空部8a与第二电磁铁7b的中空部8b之间延伸，而另一部分收容在第二电磁铁7b的中空部8b内的实施方式。取代于此而将模具5配置在空间部8c和空间部8d中的至少一方的实施方式也包含在本申请发明中。在此，空间部8c是将第一电磁铁7a的中空部8a与第二电磁铁7b的中空部8b连结的空间部(位于中空部8a与中空部8d之间的空间部)，空间部8d是第一电磁铁7a与第二电磁铁7b之间的空间部(对置空间)。
模具5在内部具有模腔。以下，基于图1，说明模具5包含4个模腔9a～9d的实施方式。在本申请发明中，模腔可以为1个，也可以为多个。
另外，在图1的实施方式中，通过在1个模具5上设置多个贯通孔而形成多个模腔。然而，取代于此而使用多个模具并使用分别设置在这多个模具上的一个或多个贯通孔来形成多个模腔的实施方式也包含在本申请发明中。
模腔9a～9d由上下(图1(b)的上下方向)贯通模具5的4个贯通孔、以覆盖该4个贯通孔的方式配置的上冲头1、插入4个贯通孔的各自的下部的4个下冲头3a～3d形成。即，模腔9a～9d分别由模具5的贯通孔的内表面、上冲头1的下表面、下冲头3a～3d中的任一下冲头的上表面(即，符号具有与表示模腔的符号的字母相同的字母的下冲头的上表面)包围而形成。
模腔9a～9d分别具有沿成形方向的长度L0。在此，成形方向是指上冲头和下冲头中的至少一方为了接近另一方而移动的方向(即冲压方向)。
在图1所示的实施方式中，如后文所述那样将下冲头3a～3d固定，而使上冲头1与模具5一体移动。因此，在图1(b)中，从上朝下的方向(图8及图9的箭头P的方向)为成形方向。
图1(b)中的虚线M示意性地表示由第一电磁铁7a和第二电磁铁7b形成的磁场。在模腔9a～9d(但是，图1(b)中未图示模腔9c、9d)的各自的内部，如虚线M上的箭头所示，沿着从图1的下方朝上方，即与成形方向大致平行的方向施加磁场。与成形方向大致平行如图1(b)所示，不仅包括磁场的朝向从下冲头3a～3d(下冲头3c、3d未图示)至上冲头1的方向(从图1(b)的下方朝上方)的情况，而且也包括反方向，即，磁场的朝向从上冲头1至下冲头3a～3d的方向(从图1(b)的上方朝下方)的情况。
需要说明的是，在此，使用“大致平行”和“大致”的原因是，例如线圈的空芯部内的磁场那样，在电磁铁的内部设置的中空部处形成的磁场未成为完全的直线，而成为平缓的曲线，因此与作为直线的成形方向未完全平行。但是，本领域技术人员在理解了这样的事实的基础上，有时将该平缓的曲线上的磁场与线圈的长度方向(图1(b)的上下方向，即与成形方向相同)表现为“平行”。因此，作为本领域技术人员的技术常识，即使记载为“平行”也没有问题。
需要说明的是，在图1中，通过第一电磁铁7a和第二电磁铁7b形成的磁场以从第一电磁铁7a的中空部8a通过将第一电磁铁7a的中空部8a与第二电磁铁7b的中空部8b连结的空间部8c、第二电磁铁7b的中空部8b、第二电磁铁7b的外周部(图中，第二电磁铁7b的上侧及外侧)、第一电磁铁7a的外周部(图中，第二电磁铁7a的外侧及下侧)而返回第一电磁铁7a的中空部8a的方式由虚线M表示，但是通过第一电磁铁7a和第二电磁铁7b形成的磁场不仅在由虚线M所示的区域，而且在第一电磁铁7a与第二电磁铁7b之间的对置空间部8d或虚线M的外侧的区域也形成磁场(主要为漏磁场)。上述的区域中的磁场伴随着增大向模腔施加的磁场强度而增大。在以下的各图中也同样。
模腔9a～9d的内部的磁场的大小优选为超过1.0T(例如1.1T以上)，更优选为1.5T以上。这是为了在向模腔9a～9d的内部供给浆料时，浆料中的合金粉末的磁化方向更可靠地沿磁场的方向取向，能获得高的取向度。1.0T以下的话，合金粉末的取向度降低，或者在冲压成形时，存在合金粉末的取向容易紊乱的可能性。模腔9的内部的磁场的强度可以通过高斯计来测定或通过磁场解析来求出。
需要说明的是，本申请发明如后文所述在向模腔9a～9d的内部施加超过1.0T的磁场的情况下，表现出显著的效果。然而，即使在施加1.0T以下的磁场的情况下，当然也能够稳定地成形出单体重量偏差少的成形体。
在模腔9a～9d内，为了形成与成形方向大致平行的磁场，优选模具5由非磁性材料形成。作为这样的非磁性材料，可以例示非磁性超硬合金。
另外，上冲头1及下冲头3a～3d优选由磁性材料构成。为了形成模腔9a～9d内部的均匀的平行磁场，可以在上冲头的下端面或下冲头的上端面配置非磁性材料。
模腔9a～9d分别具有浆料供给路15a～15d(即，具有符号具有与表示模腔的符号的字母相同的字母的浆料供给路。)。以在内部使浆料通过的方式形成的浆料供给路15a～15d从模具的外周侧面(外周)分别延伸至模腔9a～9d。
并且，浆料供给路15a～15d如详情后文叙述那样与用于将浆料从外部向模具5供给的浆料流路17a或浆料流路17b连接。浆料流路17a及浆料流路17b分别具有由外部磁场屏蔽材料30(30a、30b)包围的部分。在图1所示的实施方式中，如图1(a)所示，浆料流路17a及17b的未图示的浆料供给装置侧即17aE、17bE、将所述17aE、17bE与分支部17aA、17bA附近连结的17aD、17bD、及从分支部17aA、17bA附近到与浆料供给路15a～15d连接的连接部为止(图1(a)的斜线部)由外部磁场屏蔽材料30(30a、30b)覆盖。浆料流路17a及浆料流路17b无需分别在全部的部位(路径)处由外部磁场屏蔽材料30(30a、30b)覆盖，只要如图1(a)那样通过由第一电磁铁7a和第二电磁铁7b形成的磁场中的部分的至少一部分被外部磁场屏蔽材料30(30a、30b)覆盖即可。优选的是，只要通过在第一电磁铁7a的中空部8a、所述第二电磁铁7b的中空部8b、将所述第一电磁铁7a的中空部8a与所述第二电磁铁7b的中空部8b连结的空间部8c、以及所述第一电磁铁7a与所述第二电磁铁7b之间的对置空间部8d形成的磁场中的部分的至少一部分由外部磁场屏蔽材料30(30a、30b)覆盖即可。更优选的是，只要通过在所述第一电磁铁7a的中空部8a、所述第二电磁铁7b的中空部8b、以及将所述第一电磁铁7a的中空部8a与所述第二电磁铁7b的中空部8b连结的空间部8c形成的磁场中的部分的至少一部分被外部磁场屏蔽材料30(30a、30b)覆盖即可。
外部磁场屏蔽材料30只要通过外部磁场屏蔽材料30将浆料流路17a、17b覆盖，由此使磁场通过外部磁场屏蔽材料30内，来抑制磁场通过由外部磁场屏蔽材料30包围的浆料流路17a、17b内即可，材料没有特别限定。例如，可以是强磁性材料那样的材料。作为强磁性材料，可以例示软磁性材料、硬磁性材料，优选软磁性材料。作为软磁性材料，在施加了超过1T的大磁场的情况下，优选其自身具有使磁场通过的高的饱和磁通密度，优选1～2.5T左右的饱和磁通密度。作为软磁性材料的具体例，优选钢材、磁性不锈钢、坡莫合金、波明德合金、铁等。而且，也可以是作为模具材料而使用的具有磁性的碳化钨(WC)系超硬合金、碳钢等磁性金属。
浆料流路17a及浆料流路17b可以由外部磁场屏蔽材料本身构成(例如，在外部磁场屏蔽材料上开设孔，将该孔作为浆料流路)，也可以利用外部磁场屏蔽材料以外的材料(例如非磁性材料等)构成浆料流路，并通过外部磁场屏蔽材料将该浆料流路的外周包覆，由此来形成浆料流路17a及浆料流路17b。而且，还可以如图1(a)所示，在基材31a、31b内分别以贯通的方式形成浆料流路17a、17b，且基材31a、31b的与浆料流路17a、17b相接的区域由外部磁场屏蔽材料30(30a、30b)构成。而且，外部磁场屏蔽材料只要与浆料流路中的浆料相比能够更优先地使磁场通过即可，未必非要覆盖浆料流路的整个外周，也可以覆盖浆料流路的外周的一部分。
另外，如图1(a)所示，浆料流路17a、17b在接近模具5的部分具有将Y字横向放倒的形状。即，浆料流路17a在分支部17aA处，分支成与模腔9a连通的浆料流路17a’和与模腔9d连通的浆料流路17a”，浆料流路17a’从分支部17aA相对于通过模具5及基材31a、31b的中央的假想线而倾斜规定角度，浆料流路17a”从分支部17aA相对于上述的假想线向相反侧以相同角度倾斜。同样，浆料流路17b在分支部17bA处，分支成与模腔9b连通的浆料流路17b’和与模腔9c连通的浆料流路17b”，浆料流路17b’从分支部17bA相对于通过模具5及基材31a、31b的中央的假想线而倾斜规定角度，浆料流路17b”从分支部17bA相对于上述的假想线向相反侧以相同角度倾斜。通过形成为这样的结构，能够将浆料向浆料流路17a’及17a”均等地供给。
图2(a)是表示了未由外部磁场屏蔽材料包围的以往的浆料流路17’和通过浆料流路17’的磁场(作为磁力线M’示出)的概略图。需要说明的是，在此，为了便于理解由电磁铁形成的磁场(磁力)的移动而称为磁力线。如图2(a)所示，磁力线M’例如从浆料流路17’的上方向下方通过浆料流路17’内的浆料。如图2(a)所示，由于磁力线M’通过浆料内，因此浆料内的磁性粉由于磁场取向而牢固地凝结，浆料中的磁性粉自身在浆料流路17’内成为阻力。对于浆料的阻力由于浆料流路17’的部位的不同而变得不均匀，因此向模腔内注入的浆料的注入速度或注入的量不均匀，结果是产生成形体的单体重量偏差。
图2(b)是本申请发明的一形态的成形装置的剖视图。在图2(b)中示出由外部磁场屏蔽材料30(30a、30b)包围的浆料流路17(17a、17b)和通过浆料流路17的磁场(作为磁力线M示出)。如图1(b)、图2(b)所示，外部磁场屏蔽材料30(30a、30b)以从基材31a、31b的下表面32到达上表面33的方式且以包围浆料流路17a、17b的方式设置。通过这样设置外部磁场屏蔽材料30，磁力线M通过外部磁场屏蔽材料30内，能抑制磁力线M通过被外部磁场屏蔽材料30包围的浆料流路17a、17b内的情况，因此浆料中的磁性粉不易受到磁力线M产生的影响。在浆料流路17a、17b内，磁性粉不易因磁场而进行取向，因此能抑制磁性粉对浆料的阻力。因此，根据本申请发明，形成由于磁场取向而牢固地凝结的磁性粉的情况减少，因此能够抑制成形体的单体重量偏差。
图3(a)是本申请发明的另一形态的成形装置的剖视图。图3(b)示出由外部磁场屏蔽材料30(30a、30b)包围的浆料流路17(17a、17b)和通过浆料流路17的磁力线M。浆料流路17a、17b由外部磁场屏蔽材料30(30a、30b)覆盖的范围与图1所示的实施方式同样。但是，如图3(b)、图4所示，外部磁场屏蔽材料30(30a、30b)未从基材31a、31b的下表面32到达上表面33，仅设置在基材31a、31b的浆料流路17(17a、17b)的周边的部分。即使形成为这样的结构，也与上述形态同样，能够抑制成形体的单体重量偏差。需要说明的是，在图2及图4中，在由非磁性材料构成的配管中形成浆料流路17a、17b，并通过外部磁场屏蔽材料30(30a、30b)覆盖该配管。在本申请发明中，所述配管并非必须，例如，也可以在外部磁场屏蔽材料30(30a、30b)上形成作为浆料流路17a、17b的孔。而且，所述配管的材料没有限定为非磁性材料，例如，也可以是与外部磁场屏蔽材料30(30a、30b)相同的材质。
图5是本申请发明的又一形态的成形装置的剖视图。在该形态的成形装置中，如图5所示，浆料流路17a在第一分支部17aA处，分支成与模腔9a连通的浆料流路17a’和与模腔9d连通的浆料流路17a”。浆料流路17a’从分支部17aA向相对于通过模具5及基材31a、31b的中央的假想线大致成直角的一方向行进，在弯折点17aB处向左方弯折并从弯折点17aB与该假想线平行地行进，到达模腔9a。而且，浆料流路17a”从分支部17aA向相对于上述的假想线大致成直角的一方向的相反方向行进，在弯折点17aC处向右方弯折并从弯折点17aC与该假想线平行地行进，到达模腔9d。同样，如图5所示，浆料流路17b在第一分支部17bA处，分支成与模腔9b连通的浆料流路17b’和与模腔9c连通的浆料流路17b”。浆料流路17b’从分支部17bA向相对于通过模具5及基材31a、31b的中央的假想线呈直角的一方向行进。并且，在弯折点17bB处向右方弯折并从弯折点17bB与该假想线平行地行进，到达模腔9b。而且，浆料流路17b”从分支部17bA向相对于上述的假想线呈直角的一方向的相反方向行进。并且，在弯折点17bC处向左方弯折并从弯折点17aC与该假想线平行地行进，到达模腔9c。这样，分支部取代图1(a)所示的Y字那样的形状而可以形成为图5所示的弯折的形状(コ状(使有棱角的U字旋转了90度的形状))。
在图5的实施形态中，浆料流路17a、17b由外部磁场屏蔽材料30(30a、30b)覆盖的范围成为从所述分支部17aA附近到浆料流路17a’、17a”的与浆料供给路15a、15d连接的连接部附近(从所述分支部17bA附近到浆料流路17b’、17b”的与浆料供给路15b、15c连接的连接部附近)。即，也可以形成为通过屏蔽磁场的外部磁场屏蔽材料30(30a、30b)来覆盖图1中的第一电磁铁7a的中空部8a、第二电磁铁7b的中空部8b、将第一电磁铁7a的中空部8a与第二电磁铁7b的中空部8b连结的空间部8c、以及第一电磁铁7a与第二电磁铁7b之间的空间部8d(对置空间)的浆料流路17a、17b的至少一部分的结构。在这样的结构中，与上述图1所示的实施形态同样，也能够抑制成形体的单体重量偏差。
另外，如图5的实施方式所示，在浆料流路17a’、17a”的与浆料供给路15a、15d连接的连接部附近(接近模腔9a～9d的部分的浆料流路17a’、17b”)，有时不通过外部磁场屏蔽材料30(30a)覆盖浆料流路17a’、17a”为好。即，这是因为，由于外部磁场屏蔽材料30的存在，而存在对模腔9a～9d内的磁场造成影响(使磁场弯曲)的可能性。在模腔9a～9d位于模具5的比较中央的位置，且从模腔9a～9d到模具5的外周侧面(浆料流路17a’、17a”与浆料供给路15a、15d连接的部分)的距离比较远的情况下，即使利用外部磁场屏蔽材料30覆盖至接近模腔9a～9d的部分也没有问题。而且，如后文所述，分支部的存在会增大模腔间的单体重量偏差，因此尤其是优选利用外部磁场屏蔽材料30将分支部覆盖。
图6是本申请发明的又一形态的成形装置的剖视图。如图6所示，浆料供给路115a～115g在从模具的外周侧面(外周)到模腔9a～9d之间，即，在模具105内具有分支部。在图6中，浆料流路117与将浆料从模具105的外周侧面向模具105的内部导入的浆料供给路115g连通。并且，浆料供给路115g在第一分支部116a处，分支成浆料供给路115e和浆料供给路115f。而且，浆料供给路115f在第二分支部116b处，分支成与模腔9a连通的浆料供给路115a和与模腔9d连通的浆料供给路115d。而且，浆料供给路115e在第二分支部116c处，分支成与模腔9b连通的浆料供给路115b和与模腔9c连通的浆料供给路115c。在图6的实施形态中，从未图示的浆料供给装置侧(图6(a)的上侧)到与模具105连接的连接部为止的浆料流路117被外部磁场屏蔽材料30覆盖。
如图6那样，通过在模具105内设置浆料供给路115a～115g，而将浆料流路117与模具105(浆料供给路115g的模具外周侧的端部)仅进行1部位连接，从而具有能够向多个模腔9a～9d供给浆料这样的优点。
然而，在为了获得高的磁特性而施加超过1.0T的磁场的情况下，本申请发明人们首先发现了，这样的结构的话，在模腔间容易产生成形体的单体重量偏差。
本申请发明人们考虑到的在模腔间产生成形体的单体重量偏差的理由如下所示。但是，应注意的是这并没有限制本申请发明的技术范围。
被供给到模腔9a～9d的内部的浆料中的合金粉末在施加的磁场的作用下，与磁场的方向平行地进行取向。然而，沿磁场的方向进行取向的不仅是模腔内。存在于浆料供给路115a～115g的内部的合金粉末也沿磁场方向进行取向。
即，在浆料供给路115a～115g的内部沿着与浆料的行进方向垂直的方向有时会形成受到磁场的束缚的块状的合金粉末。这样的块状的合金粉末成为浆料沿其行进方向前进时的阻力。并且，在模具105内，浆料移动的距离越长，而且分支部越多，越受到更多的阻力。在磁场如1.0T以下那样比较小的情况下，可想到这样的浆料移动的距离或分支部的个数的差异所造成的阻力的差异不太会成为问题。然而，当施加的磁场超过1.0T时，合金粉末更牢固地受到磁场的束缚，因此浆料移动的距离的差异或分支部的个数造成的阻力的差异无法忽视。
尤其是分支部的存在成为成形体的单体重量偏差的原因。当在模具内的浆料供给路存在分支点时，即使分支出在几何学上相同的2个浆料供给路(例如，浆料供给路115b与浆料供给路115c，浆料供给路115a与浆料供给路115d)，由于在分支部附近受到磁场的束缚的块状的合金粉末的量或形状的微妙的差异等，在2个浆料供给路之间对浆料的阻力也会不同，存在模腔间的单体重量偏差变大的情况。结果是可认为有时会助长获得的稀土类烧结磁铁的磁特性的偏差。
因此，如图6的实施形态那样，即使浆料流路117的通过将第一电磁铁7a的中空部(图1中的中空部8a)与第二电磁铁7b的中空部(图1中的中空部8b)连结的空间部(图1中的空间部8c)、以及第一电磁铁7a与第二电磁铁7b之间的空间部(图1中的空间部8d)的部分被外部磁场屏蔽材料30覆盖，当模具内存在分支部时，在模腔间有时也会产生成形体的单体重量偏差。但是，在模具内没有分支部的情况下，即模腔为1个的情况下，通过采用图6所示的实施形态，能够抑制每注料量的成形体间的单体重量偏差。
这样，在本申请发明中，可以采用图6的实施方式。但是，为了进一步减少模腔间的成形体的单体重量偏差，优选形成为在模具内没有分支路的结构，即，如本申请发明的图1的实施形态那样浆料供给路15a～15d从模具5的外周侧面分别延伸至模腔9a～9d且不具有分支部的结构。由此，能够可靠地避免分支部引起的成形体单体重量偏差的发生，而且，能够大幅减少各模腔间的浆料供给时的阻力的大小的差异。
浆料供给路15a～15d优选具有相同长度(在模具5内的长度)。这是为了能够更可靠地抑制浆料供给路间的阻力的差异。
另外，浆料供给路15a～15d优选呈直线状延伸(即，没有弯曲部及弯折部)。这是因为，在被施加超过1.0T的磁场的状态下，在浆料供给部存在弯曲部或弯折部，当在该部分形成沿磁场方向取向的合金粉末的块时，与上述部分形成为直线部的情况相比，对于浆料的流动而言明显成为较大的阻力。
在图1、图3及图5中，浆料供给路15a～15c分别设置在模腔9a～9d与模具5的外周侧面的距离比较短的部分。由此能够缩短浆料供给路15a～15d的长度，因此能够可靠地减小对浆料的流动的阻力。因此，能够可靠地向模腔9a～9d均匀供给浆料。需要说明的是，在模腔9a～9d中的任一个与模具5的外周侧面的距离短的部分存在多个的情况下，只要在其中的1个部位设置浆料供给路15a～15d中的任一个即可。
但是，在根据要获得的成形体的形状、模腔的深度尺寸等而分别对于模腔9a～9d、在设置浆料供给路15a～15d的模腔侧端部(浆料供给口)的位置处存在最佳的部位的情况下，未必非要在模腔9a～9d与模具5的外周侧面的距离短的部分设置浆料供给路15a～15d，即使浆料供给路15a～15d的长度稍变长，也优选使浆料供给路15a～15d从该最佳的部位延伸。
浆料供给路9a～9d与连结于未图示的浆料供给装置(例如，具有液压缸的液压装置)的浆料流路17a或浆料流路17b连接，由此，从浆料供给装置将浆料向模腔9a～9d供给。
浆料流路17a及浆料流路17b优选如图1所示配置在第一电磁铁7a(更详细而言是第一电磁铁7a的线圈部(不是空芯部的部分))与第二电磁铁7b(更详细而言是第二电磁铁7b的线圈部(不是空芯部的部分))之间。该第一电磁铁7a与第二电磁铁7b之间的部分与空芯部相比，磁场减弱为例如一半以下程度。因此，在浆料流路17a、17b中流动的浆料受到的磁场的阻力比空心部弱。
因此，如图1(a)所示，即使浆料流路17a、17b具有分支部也没有问题。
另外，如图1所示，浆料流路根据浆料供给路的配置可以设置多个，而且也可以为一个。
浆料流路只要是具有耐受通过的浆料的压力的耐压性并耐受浆料的分散介质引起的腐蚀或溶解的材质即可，浆料流路的材质没有特别限定。优选为铜管或不锈钢。形状只要是浆料通过时的阻力少且不易引起滞留的形状即可，也可以通过开设管状或方块形状的贯通构件内的孔来形成浆料流路。
需要说明的是，在上述的优选实施方式中，浆料流路17a、17b配置在第一电磁铁7a与第二电磁铁7b之间，但没有限定于此而可以具有任意的配置。例如，在取代第一电磁铁7a和第二电磁铁7b而使用单一的电磁铁的情况下，可以从该电磁铁的线圈的外侧贯通线圈而直至空芯部地配置浆料流路。
上冲头1优选具有用于将浆料中的分散介质向模腔9a的外侧过滤排出的分散介质排出孔11a。在更优选的实施方式中，分散介质排出孔11a具有多个排出孔。
同样，上冲头1为了将分散介质向模腔9b～9d的外侧过滤排出而优选具有分散介质排出孔11b～11d(分散介质排出孔11c(排出模腔9c内的分散介质)及分散介质排出孔11d(排出模腔9d内的分散介质)未图示)。
在上冲头1具有分散介质排出孔11a～11d的情况下，上冲头1以覆盖分散介质排出孔11a～11d的方式具有例如滤布、滤纸、多孔过滤器或金属过滤器那样的过滤器13。由此，能够更可靠地防止合金粉末侵入到分散介质排出孔11a～11d内(即，仅将分散介质过滤)，并能够将浆料中的分散介质向模腔9a～9d的外侧过滤排出。
可以取代将分散介质排出孔11a～11d设于上冲头1的情况，或者与将分散介质排出孔11a～11d设于上冲头1的情况一并地在下冲头3a设置分散介质排出孔11a，在下冲头3b设置分散介质排出孔11b，在下冲头3c设置分散介质排出孔11c，在下冲头3d设置分散介质排出孔11d。
这样，在下冲头3a～3d设置分散介质排出孔11a～11d的情况下，也优选以分别覆盖分散介质排出孔11a～11d的方式在下冲头3a～3d分别配置过滤器13。
(2)冲压成形方法
·浆料供给
接着，说明使用磁场中冲压成形装置100进行冲压成形的工序的详情。
如图1(b)所示，通过将上冲头1及模具5固定在规定的位置而将模腔9a～9d的各自的高度形成为初期高度L0。
而后，向模腔9a～9d内部注入浆料。
浆料如上述那样经由浆料供给装置(未图示)、浆料流路17a、17b、浆料供给路9a～9d进行。
图7是表示模腔9a～9d(模腔9c、9d未图示)内由浆料25充满的状态的剖视图。浆料25包括含有稀土类元素的合金粉末21和例如油等的分散介质23。在图7所示的状态下，上冲头1和下冲头3a～3d为静止的状态，因此，模腔9a～9d的成形方向上的长度(即，上冲头1与下冲头3(3a～3d)的距离)为L0且保持恒定。
浆料25优选以20～600cm3/秒的流量(浆料供给量)向模腔9a～9d的各自的内部供给。这是因为，流量小于20cm3/秒的话，被施加超过1.0T的磁场，因此有时难以调整流量。而且是因为，流量小于20cm3/秒的话，由于磁场产生的阻力而有时无法向模腔内供给浆料。另一方面是因为，当流量超过600cm3/秒时，在获得的成形体内有时会产生密度不均的情况。而且是因为，当流量超过600cm3/秒时，在冲压成形后的成形体取出时存在成形体发生破裂的情况或由于烧结时的收缩而发生破裂的情况。而且是因为，当流量超过600cm3/秒时，在浆料供给口附近会产生取向的紊乱。尤其是在磁场施加方向的模腔的尺寸(模腔的高度尺寸)超过10mm的情况下，浆料流量优选为20～600cm3/秒。
浆料的流量更优选为20～400cm3/秒，最优选为20～200cm3/秒。通过将更优选的范围进一步形成为最优选的范围，能够更进一步减少成形体的各部分的密度不均。
调整成为浆料供给装置的具有液压缸的液压装置的流量调整阀，使向液压缸送入的油的流量变化，并使液压缸的速度变化，由此能够控制浆料的流量。
在向模腔内施加了超过1.0T的磁场的状态下，当以流量20cm3/秒～600cm3/秒的范围向模腔内供给浆料来制造成形体时，能够进一步减少成形体的各部分的密度不均。其结果是，通过该成形体获得的稀土类烧结磁铁的各部分的磁特性均匀且具有高的磁特性，能够进一步减少模腔间的磁特性的不均。
浆料的供给压力优选为1.96MPa～14.71MPa(20kgf/cm2～150kgf/cm2)。
浆料供给路15a～15d的截面(与浆料的行进方向垂直的截面)形状任意。优选的形状之一是大致圆形，其直径优选为2mm～30mm。
供给到模腔9a～9d内的浆料25的合金粉末21在向模腔内施加的超过1.0T的磁场的作用下，其磁化方向与磁场的方向平行，即与成形方向大致平行。在图7～图9中，合金粉末21内所示的箭头示意性地表示合金粉末21的磁化方向。
·冲压成形
这样，在模腔9a～9d由被供给的浆料25充满之后，进行冲压成形。
图8及图9是示意性地表示冲压成形的概略剖视图。
图8示出模腔9a～9d(模腔9c、9d未图示)的成形方向的长度压缩至成为L1(L0＞L1)为止的状态。而且，图9是模腔9a～9d(模腔9c、9d未图示)的成形方向的长度压缩至与要获得的成形体的长度LF大致相等的L2(L1＞L2)为止的状态。
冲压成形通过使上冲头1和下冲头3(下冲头3a～3d)中的至少一方移动并使上冲头1与下冲头3(下冲头3a～3d)接近，由此使模腔9a～9d的各自的体积减少而进行。在图1及图7～图9所示的实施方式中，下冲头3a～3d被固定，上冲头1与第二电磁铁7b成为一体，模具5与第一电磁铁7a成为一体。即，上冲头1、第二电磁铁7b、模具5及第一电磁铁7a成为一体而向图8及图9的图中的箭头P的方向(图的上方至下方)移动，由此进行冲压成形。
如图8所示，进行磁场中冲压成形，当模腔9a～9d的体积变小时，浆料25中的分散介质23从分别接近分散介质排出孔11a～11d的部分通过分散介质排出孔11a～11d被过滤排出。另一方面，合金粉末21残存于模腔9a～9d，因此从接近分散介质排出孔11a～11d的部分起形成滤饼层27。并且，如图9所示，最后，滤饼层27扩展于模腔9a～9d的整体，合金粉末21彼此结合，获得成形方向上的长度(压缩方向的长度)为LF的成形体。需要说明的是，在本申请说明书中，“滤饼层”是指由于将浆料中的分散介质向模腔9a～9d的外侧过滤排出而合金粉末的浓度升高的层(多数的情况下，处于所谓糕饼状的状态)。
在本申请发明的磁场中冲压成形时，进行冲压成形之前的模腔9a～9d的成形方向的长度(L0)的相对于获得的成形体的成形方向的长度(LF)之比(L0/LF)优选为1.1～1.4。通过使L0/LF比为1.1～1.4，磁化方向沿磁场的方向进行取向的合金粉末21在冲压成形时被赋予的应力下进行旋转，从而能够减轻其磁化方向从与磁场平行的方向脱离的风险，能够进一步提高磁特性。为了使L0/LF比为1.1～1.4，可以例示使浆料为高浓度(例如84％以上(质量比))等方法。
需要说明的是，在图1、图3、图5及图7～图9所示的实施方式中，将下冲头3a～3d固定并使上冲头1与模具5一体移动来进行磁场冲压成形，但如上述那样并未限定于此。
也可以使用能够向上冲头模具5的贯通孔插入的(即，与下冲头3a～3d同样的)可动式上冲头，模具5固定，使可动式上冲头向下方并使下冲头3a～3d向上方移动。
另外，作为图1的实施方式的变形例，也可以将模具5和上冲头1固定，使下冲头3a～3d向图1(b)的上方移动来实施磁场中冲压。
2.其他的工序
以下，对成形工序以外的工序进行说明。
(1)浆料的制作
·合金粉末的组成
合金粉末的组成可以具有包括R-T-B系烧结磁铁(R是指稀土类元素(包含钇(Y)的概念)的至少1种，T是指铁(Fe)或铁和钴(Co)，B是指硼)及Sm-Co系烧结磁铁(可以将Sm的一部分置换为其他的稀土类元素)在内的已知的稀土类烧结磁铁的组成。
优选为R-T-B系烧结磁铁。这是因为，R-T-B系烧结磁铁在各种磁铁之中表现出最高的磁能积且比较廉价。
以下示出优选的R-T-B系烧结磁铁的组成。
R从Nd、Pr、Dy、Tb中选择至少一种。其中，R优选包含Nd及Pr中的任一方。更优选使用由Nd-Dy、Nd-Tb、Nd-Pr-Dy或Nd-Pr-Tb表示的稀土类元素的组合。
R中的Dy及Tb尤其是在HcJ的提高方面发挥效果。除了上述元素以外，也可以含有少量的Ce或La等其他的稀土类元素。而且，R可以不是纯元素，也可以使用混合稀土合金或钕镨混合物，在工业上能够获得的范围内，也可以含有制造上不可避免的杂质。含量可以采用以往已知的含量，例如，25质量％以上且35质量％以下为优选的范围。这是因为，小于25质量％的话，有时无法获得高磁特性尤其是高HcJ，若超过35质量％，则Br有时会降低。
T含有铁(也包括T实质上由铁组成的情况)，以质量比计也可以将其50％以下置换成钴(Co)(包括T实质上由铁和钴构成的情况)。Co在温度特性的提高、耐蚀性的提高方面有效，合金粉末可以含有10质量％以下的Co。T的含量可以占据R和B、或者R、B及后述的M的其余部分。
关于B的含量，可以是公知的含量，例如，0.9质量％～1.2质量％为优选的范围。小于0.9质量％的话，有时无法获得高HcJ，若超过1.2质量％，则Br有时会降低。需要说明的是，B的一部分可以置换为C(碳)。用C进行的置换能够提高磁铁的耐蚀性。设为B+C的情况(含有B和C这双方的情况)的总含量优选将C的置换原子数用B的原子数换算并设定在上述的B浓度的范围内。
除了上述元素之外，为了HcJ提高也可以添加M元素。M元素是从Al、Si、Ti、V、Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、Ga、Zr、Nb、Mo、In、Sn、Hf、Ta及W所构成的组中选择的一种以上。M元素的添加量优选为2.0质量％以下。这是因为，若超过5.0质量％，则Br有时会降低。而且，也可以允许不可避免的杂质。
·合金粉末的制造方法
合金粉末例如通过熔化法，制作出具有期望的组成的稀土类磁铁用原料合金的铸锭或薄片，使该合金铸锭及薄片吸收(吸藏)氢而进行氢粉碎，获得粗粉碎粉。
而后，通过喷射式粉碎机等将粗粉碎粉进一步粉碎而能够获得微细粉(合金粉末)。
对稀土类磁铁用原料合金的制造方法进行例示。
使为了最终获得所需的组成而事先进行了调整的金属熔化，流入铸模，通过铸锭铸造法能够获得合金铸锭。
而且，通过使熔融金属与单滚筒、双滚筒、旋转盘或旋转圆筒铸模等接触而进行骤冷、并制作出比利用铸锭法制作的合金薄的凝固合金的以带式铸造法或离心铸造法为代表的骤冷法，能够制造合金薄片。
在本申请发明中，也可以使用通过铸锭法和骤冷法中的任一方法制造的材料，但优选通过骤冷法来制造。
通过骤冷法制作的稀土类磁铁用原料合金(骤冷合金)的厚度通常处于0.03mm～10mm的范围，为薄片形状。合金熔融金属从与冷却滚筒接触的面(滚筒接触面)起开始凝固，结晶从滚筒接触面起沿厚度方向呈柱状地成长。骤冷合金与通过以往的铸锭铸造法(模具铸造法)制作的合金(铸锭合金)相比，由于在短时间内被冷却，因此组织微细化，结晶粒径小。而且晶界的面积大。R富相在晶界内大范围地分布，因此骤冷法在R富相的分散性上优异。
因此，通过氢粉碎法在晶界处容易断裂。通过对骤冷合金进行氢粉碎，由此能够使氢粉碎粉(粗粉碎粉)的尺寸为例如1.0mm以下。
通过喷射式粉碎机等对这样获得的粗粉碎粉进行粉碎，由此能够获得例如气流分散式激光解析法产生的D50粒径为3～7μm的合金粉末。
喷射式粉碎机优选在(a)氧含量实质上为0质量％的氮气及/或氩气(Ar气体)构成的气氛中、或者(b)氧含量为0.005～0.5质量％的氮气及/或Ar气体构成的气氛中进行。
为了控制获得的烧结体中的氮量，更优选将喷射式粉碎机内的气氛设为Ar气体，向其中导入微量的氮气，来调整Ar气体中的氮气的浓度。
·分散介质
分散介质是通过使合金粉末分散于其内部而能够获得浆料的液体。
作为本申请发明使用的优选的分散介质，可列举矿物油或合成油。
矿物油或合成油不是种类特定的油，但是常温下的动粘度超过10cSt时，由于粘性的增大而合金粉末相互的结合力变强，有时会给磁场中湿式成形时的合金粉末的取向性造成不良影响。
因此，矿物油或合成油的常温下的动粘度优选为10cSt以下。而且当矿物油或合成油的分馏点超过400℃时，获得了成形体之后的脱油变得困难，烧结体内的残留碳量变多而磁特性有时会降低。
因此，矿物油或合成油的分馏点优选为400℃以下。
而且，可以使用植物油作为分散介质。植物油是指从植物提取的油，植物的种类也没有限定为特定的植物。可列举例如大豆油、菜籽油、玉米油、红花油或葵花籽油等。
·浆料的制作
通过将获得的合金粉末与分散介质混合而能够获得浆料。
合金粉末与分散介质的混合率没有特别限定，但是浆料中的合金粉末的浓度以质量比计，优选为70％以上(即，70质量％以上)。这是因为，在20～600cm3/秒的优选流量下，能够向模腔内部高效地供给合金粉末，并能获得优异的磁特性。
另外，浆料中的合金粉末的浓度以质量比计，优选为90％以下。这是为了可靠地确保浆料的流动性。
更优选的是，浆料中的合金粉末的浓度以质量比计为75％～88％。这是为了能够更有效地供给合金粉末，并更可靠地确保浆料的流动性。
进一步优选的是，浆料中的合金粉末的浓度以质量比计为84％以上。如上所述，这是为了能够将模腔9的成形方向的长度(L0)相对于获得的成形体的成形方向上的长度(LF)之比(L0/LF)设为1.1～1.4较低的值，其结果是，能够进一步提高磁特性。
合金粉末与分散介质的混合方法没有特别限定。
可以分别准备合金粉末和分散介质，并将两者称量出规定量后混合来制造。
或者在通过喷射式粉碎机等对粗粉碎粉进行干式粉碎而获得合金粉末时，可以在喷射式粉碎机等粉碎装置的合金粉末排出口配置放入有分散介质的容器，将粉碎而获得的合金粉末直接回收到容器内的分散介质中来获得浆料。这种情况下，优选容器内也成为由氮气及/或氩气构成的气氛，使获得的合金粉末与大气不接触而直接回收到分散介质中，来形成浆料。
而且，也可以在将粗粉碎粉保持于分散介质中的状态下使用振动磨机、球磨机或磨碎机等进行湿式粉碎，从而获得由合金粉末和分散介质构成的浆料。
(2)脱油处理
在通过上述的湿式成形法(纵向磁场成形法)获得的成形体中残留有矿物油或合成油等分散介质。
当该状态的成形体从常温急剧升温至例如950～1150℃的烧结温度时，成形体的内部温度急剧上升，残留在成形体内的分散介质与成形体的稀土类元素发生反应而有时会生成稀土类碳化物。这样形成稀土类碳化物时，会妨碍烧结产生充分量的液相。因此，无法获得充分的密度的烧结体而磁特性有时会降低。
因此，优选在烧结之前对成形体实施脱油处理。脱油处理以优选50～500℃、更优选50～250℃且压力13.3Pa(10-1Torr)以下的条件保持30分钟以上地进行。这是为了能够充分除去残留于成形体的分散介质。
脱油处理的加热保持温度只要为50～500℃的温度范围即可，无需为1个温度，也可以为2个以上的温度。而且，即使以13.3Pa(10-1Torr)以下的压力条件实施从室温至500℃的升温速度为10℃/分钟以下、优选为5℃/分钟以下的脱油处理，也能获得与所述的优选脱油处理同样的效果。
(3)烧结
成形体的烧结在优选0.13Pa(10-3Torr)以下、更优选0.07Pa(5.0×10-4Torr)以下的压力下，优选在温度1000℃～1150℃的范围内进行。需要说明的是，为了防止烧结引起的氧化，气氛的残留气体优选预先通过氦、氩等非活性气体进行置换。
(4)热处理
获得的烧结体优选进行热处理。通过热处理，能够提高磁特性。热处理温度、热处理时间等热处理条件可以采用公知的条件。
实施例
实施例1
图10所示的磁场中冲压成形装置100(实施例1)的模腔9a～9d内产生了1.50T的磁场(图1(b)的虚线M的箭头的朝向)的情况的图中A、B、C及D的位置处的磁场强度通过磁场解析来求出。而且，作为比较例，除了浆料流路17a、17b未被外部磁场屏蔽材料30(30a、30b)覆盖以外，使与图10相同结构的图11所示的磁场中冲压成形装置100(比较例1)的图中E、F、G及H的位置和图6所示的磁场中冲压成形装置(比较例2)的图中I的位置处的磁场强度为同样而通过磁场解析来求出。需要说明的是，外部磁场屏蔽材料使用了S45C。磁场解析使用市售的作为解析工具的ANSYS((日本)Cybernet System株式会社制)，输入图10、图11及图6所示的磁场中冲压成形装置的各条件，假定未供给浆料的状态而进行了解析。获得的结果如表1所示。
[表1]
如表1所示可知，实施例1、比较例1及比较例2均是模具内的任意场所(A、E、I)都为1.50T，但是实施例1的B、C及D(浆料流路17a、17b被外部磁场屏蔽材料30(30a、30b)覆盖)处，磁场强度较大地降低。而且，与实施例1的B、C及D的位置所对应的比较例1的E、G及H(浆料流路17a、17b未被外部磁场屏蔽材料30(30a、30b)覆盖)进行对比可知，磁场强度较大地降低。
而且可知，在比较例1的F的位置，即，将第一电磁铁的中空部与第二电磁铁的中空部连结的空间部，与模具内(1.50T)相比成为未怎么改变的大的磁场强度(1.30T)。根据其结果，仅是从模具内具有分支部的图6的结构变更为模具内不具有分支部的图11的结构的话，无法较大地改善浆料流路中的浆料受到的磁场的影响。相对于此，在本申请发明的结构中，能够大幅改善浆料流路中的浆料受到的磁场的影响。因此，根据本申请发明，能够稳定地成形出单体重量偏差少的成形体。
实施例2
以使组成成为Nd20.7Pr5.5Dy5.5B1.0Co2.0Al0.1Cu0.1且其余部分为Fe(质量％)的方式通过高频熔炼炉进行熔化而获得的合金熔融金属由带式铸造法进行骤冷，获得了厚度0.5mm的薄片状的合金。所述合金通过氢粉碎法进行粗粉碎，进而，通过喷射式粉碎机利用氧含量为10ppm(0.001质量％，即实质上为0质量％)的氮气进行了微粉碎。获得的合金粉末的粒径D50为4.7μm。将所述合金粉末浸渍于在氮气氛中分馏点为250℃、室温下的动粘度为2cSt的矿物油((日本)出光兴产制，商品名：MC OILP-02)中，从而准备出浓度85％(质量％)的浆料。
冲压成形使用了图1所示的本申请发明的磁场中冲压成形装置(实施例2)、图11所示的磁场中冲压成形装置(比较例3)及图6所示的磁场中冲压成形装置(比较例4)。模具使用了截面形状为矩形的模具。在向模腔内沿模腔的深度方向施加磁场强度1.5T的静磁场之后，由未图示的浆料供给装置以浆料流量200cm3/秒及浆料供给压力5.88MPa向模腔内供给了浆料。在模腔被浆料充满之后，以使模腔的长度(L0)相对于成形后的成形体的长度(LF)之比(L0/LF)成为1.25的方式，以成形压力98MPa(0.4ton/cm2)进行了冲压成形。
上述工序一次设为1注料量，进行40注料量成形，获得了总计160个成形体。需要说明的是，成形体以使烧结后的目标重量成为100g的方式调整了模腔的深度的尺寸。
使获得的成形体在真空中以1.5℃/分钟从室温升温至150℃，并将该温度保持1小时后，以1.5℃/分钟升温至500℃，将成形体中的矿物油除去。进而以20℃/分钟从500℃升温至1100℃，并以该温度保持2小时进行了烧结。将获得的烧结体以900℃进行1小时热处理后，进而以600℃进行1小时热处理。研究了获得的烧结体的各注料量的重量(单体重量)偏差。就单体重量偏差而言，将1注料量的4个样品的重量的最大值与最小值之差除以4个样品的重量的平均值，并将其以百分率标记的值作为该注料量的单体重量偏差。40注料量的单体重量偏差的最小值和最大值如表2所示。
[表2]
单体重量偏差的最小值 单体重量偏差的最大值
实施例2 0.8％ 2.3％
比较例3 1.5％ 2.8％
比较例4 2.9％ 6.2％
如表2所示可知，与使用了图11及图6所示的磁场中冲压成形装置的情况(比较例3、比较例4)相比，使用了本申请发明的磁场中冲压成形装置的情况(实施例2)下，烧结体的单体重量偏差明显减少。根据其结果可知，通过使用本申请发明的磁场中冲压成形装置，在磁场中冲压成形时，即便施加1.5T以上的大的磁场，也能够稳定地成形出单体重量偏差少的成形体。
本申请主张以日本国专利申请、日本特愿第2012-179192号为基础申请的优先权。日本特愿第2012-179192号通过参照而援引于本说明书。
符号说明
1 上冲头
3a、3b、3c、3d 下冲头
5 模具
7a 第一电磁铁
7b 第二电磁铁
8a、8b 中空部
9a、9b、9c、9d 模腔
11a、11b、11c、11d 分散介质排出孔
13 过滤器
15a、15b、15c、15d 浆料供给路
17a、17b 浆料流路
21 合金粉末
23 分散介质
25 浆料
27 滤饼层

Claims (16)

1.一种稀土类烧结磁铁的制造方法，其特征在于，包括：
1)准备包含合金粉末和分散介质在内的浆料的工序，该合金粉末包含稀土类元素；
2)将上冲头及下冲头配置于在模具内设置的多个贯通孔，准备多个由所述模具、所述上冲头和所述下冲头包围的模腔的工序，所述上冲头及下冲头中至少一方移动且相互能够接近及分离、并且至少一方具有用于排出所述浆料的所述分散介质的排出孔；
3)沿着与所述上冲头和所述下冲头中的至少一方能够移动的方向大致平行的方向利用电磁铁对所述模腔的各自的内部施加磁场之后，经由浆料流路向所述模腔的内部供给所述浆料的工序，该浆料流路的、与从所述模具的外周侧面分别延伸至多个所述模腔的浆料供给路连接且通过由所述电磁铁形成的磁场中的部分的至少一部分被屏蔽该磁场的外部磁场屏蔽材料覆盖；
4)在施加着所述磁场的状态下，通过使所述上冲头与所述下冲头接近的磁场中冲压成形，而在多个所述模腔的各自的内部获得所述合金粉末的成形体的工序；
5)对所述成形体进行烧结的工序。
2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，
所述电磁铁包括：
具有中空部的第一电磁铁；
与所述第一电磁铁分离而对置配置且具有中空部的第二电磁铁。
3.根据权利要求2所述的制造方法，其特征在于，
经由如下浆料流路向所述模腔的内部供给所述浆料，该浆料流路的、通过在所述第一电磁铁的中空部、所述第二电磁铁的中空部、空间部以及对置空间部形成的磁场中的部分的至少一部分被屏蔽该磁场的外部磁场屏蔽材料覆盖，所述空间部连结所述第一电磁铁的中空部和所述第二电磁铁的中空部，所述对置空间部位于所述第一电磁铁与所述第二电磁铁之间。
4.根据权利要求2所述的制造方法，其特征在于，
经由如下浆料流路向多个所述模腔的各自的内部供给所述浆料，该浆料流路的、通过在所述第一电磁铁的中空部、所述第二电磁铁的中空部以及空间部形成的磁场中的部分的至少一部分被屏蔽该磁场的外部磁场屏蔽材料覆盖，所述空间部连结所述第一电磁铁的中空部和所述第二电磁铁的中空部。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的制造方法，其特征在于，
所述外部磁场屏蔽材料比被该外部磁场屏蔽材料覆盖的浆料流路中的浆料优先通磁。
6.根据权利要求1～4中任一项所述的制造方法，其特征在于，
所述浆料供给路在所述模具内未分支。
7.根据权利要求1～4中任一项所述的制造方法，其特征在于，
所述浆料供给路从所述模具的外周侧面朝向所述模腔呈直线状地延伸。
8.根据权利要求1～4中任一项所述的制造方法，其特征在于，
在所述工序3)中，对多个所述模腔的各自的内部以20～600cm3/秒的流量供给所述浆料。
9.根据权利要求1～4中任一项所述的制造方法，其特征在于，
所述磁场的磁场强度为1.5T以上。
10.一种稀土类烧结磁铁的成形装置，其包括：
上冲头及下冲头，其至少一方移动而相互能够接近及分离；
模具，其具有至少1个贯通孔，并形成由配置于各个贯通孔的所述上冲头、所述下冲头和所述贯通孔包围的至少1个模腔；
电磁铁，其沿着与所述上冲头和所述下冲头中的至少一方能够移动的方向大致平行的方向，对所述至少1个模腔的内部施加磁场；
浆料供给路，其从所述模具的外周侧面延伸至各个模腔，并能够向所述模腔供给包含合金粉末和分散介质的浆料；
浆料流路，其与所述浆料供给路连接且通过由所述电磁铁形成的磁场中的部分的至少一部分被屏蔽该磁场的外部磁场屏蔽材料覆盖。
11.根据权利要求10所述的成形装置，其特征在于，
所述电磁铁包括：具有中空部的第一电磁铁；与所述第一电磁铁分离而对置配置且具有中空部的第二电磁铁。
12.根据权利要求11所述的成形装置，其特征在于，
所述浆料流路的、通过在所述第一电磁铁的中空部、所述第二电磁铁的中空部、空间部以及对置空间部形成的磁场中的部分的至少一部分被屏蔽该磁场的外部磁场屏蔽材料覆盖，所述空间部连结所述第一电磁铁的中空部和所述第二电磁铁的中空部，所述对置空间部位于所述第一电磁铁与所述第二电磁铁之间。
13.根据权利要求11所述的成形装置，其特征在于，
所述浆料流路的、通过在所述第一电磁铁的中空部、所述第二电磁铁的中空部以及空间部形成的磁场中的部分的至少一部分被屏蔽该磁场的外部磁场屏蔽材料覆盖，所述空间部连结所述第一电磁铁的中空部和所述第二电磁铁的中空部。
14.根据权利要求10～13中任一项所述的成形装置，其特征在于，
所述外部磁场屏蔽材料比被该外部磁场屏蔽材料覆盖的浆料流路中的浆料优先通磁。
15.根据权利要求10～13中任一项所述的成形装置，其特征在于，
所述浆料供给路在所述模具内未分支。
16.根据权利要求10～13中任一项所述的成形装置，其特征在于，
所述浆料供给路从所述模具的外周侧面朝向所述模腔呈直线状地延伸。
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