CN1054458C - 制造永磁铁的方法和装置及用于在磁场作用下成型的橡胶模具 - Google Patents
制造永磁铁的方法和装置及用于在磁场作用下成型的橡胶模具 Download PDFInfo
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Abstract
在采用橡胶模的磁粉的模压机中，通过振动或推进器在橡胶模(10)中高密度地填充磁粉，或将具有高密度的磁粉的预压坯插入到橡胶模(10)中。结果，防止压坯的裂纹，而获得极好的磁性。橡胶模中的磁粉可能被脉冲磁场初步磁化。
Description
本发明涉及一种制造永磁铁的方法和装置，及用于在磁场作用下成型的橡胶模具。更具体的说，涉及在磁场作用下使永磁粉末成型从而增强永磁铁的各向异性性以提高永磁铁磁性的方法。成型后的粉末颗粒是按磁化方向平顺取向的。定向取向后的颗粒再经过压实，在压紧力作用下颗粒被压实成形。压坯再经烧结获得烧结后的磁铁，或者将树脂加入定向取向后的颗粒以获得树脂粘结磁铁。永磁铁(以下简称＂磁铁＂)的粉末和树脂也可经过一起加压，来获得树脂粘结磁铁。
尽管CIP(冷等静压)已用于磁粉成型，但这种方法由于其加压工艺的复杂，并未在工业上采用。在该方法中，磁粉在磁场作用下在橡胶模具中取向，然后将橡胶模浸入液体介质，用在液体介质中等静加压的方法使磁粉颗粒加压成型。而工艺上的成型方法则是借助一个或多个冲头和一付或多付冲模用模压成型的方法。
传统的方法有垂直模压法，其中磁场是沿垂直冲头运动方向施加于磁粉的；还有轴向模压法，其中磁场是沿平行冲头运动方向施加于磁粉的。轴向模压法用于形成平面异向磁铁，其异向方向与主平面垂直。垂直模压法用于形成形状较简单的异向磁铁，其磁性取向方向的长度较大。商业需要的大多数磁铁，尤其是铁氧体磁铁具有这样的形状，其磁性取向方向是垂直于主平面的。
一般认为工业上用垂直模压法生产的烧结磁铁的磁性，尤其是Br和(BH)max优于用轴向模压法生产的烧结磁铁的磁性。但经审查的日本专利公告第55-26601号公开了应用橡胶模的轴向模压法可获得与用垂直模压法生产的磁铁相同的磁性。在这种方法中，磁粉是填充在预先放在模压机的金属模具中的橡胶模具中的。上述经审查的专利出版物还描述到所公开的使用橡胶模的模压法会降低铁氧体磁铁的磁性。
还有一种湿模压法，它常用来对铁氧体磁铁的磁粉成型，因为在磁场作用下磁粉在悬浮液中具有更强的取向倾向，从而可以获得较干粉取向高的取向。
在湿模压法中，含有重量百分比30-40％水份的悬浮液通过模具壁上的孔注入模具型腔。由单片或多片薄板或布构成的过滤器附着在设有抽吸通道的上冲模上。当用上下冲模成型时，型腔中的悬浮液受到真空抽吸，水通过过滤器被吸出。
由于稀土钴磁铁粉是按上述经审查的日本专利公告第55-26601号所述方法，填充进预先放置在模压机模具中的橡胶模具中的，磁粉在橡胶模具中是自然填充的或在重力作用下填充的。在这种情况下，设稀土钴合金密度为100％，则所填充的稀土钴磁粉密度约为18％。众所周知，磁粉的磁性取向对其密度非常敏感，因此，以较自然填充密度大密度填充的磁粉的磁性取向是困难的。因此常规的磁粉填充是借助振动器之类的装置填充进模具型腔的，以使磁粉在模具型腔中具有自然填充密度。
本发明人试验了经审查的日本专利公告第55-26601号公开的方法，不仅对稀土钴磁铁进行了试验，并且对铁氧体磁铁和钕磁铁进了试验，并获得如下发现：当自然填充的磁粉压制成密度约50％的未烧结压坯时，在模压成形过程中未烧结压坯在模压机中发生破裂，或者橡胶模具发生不均匀变形。在这种情况下，未烧结的压坯变形如此不均匀，以致其形状不能用改变橡胶模的形状的办法进行调整。
磁粉被粉碎的比普通物质粉末细得多，因而其流动性较普通物质粉末差的多，以充分获取其磁性。尽管可在普通物质粉末中加入相当数量的润滑剂以改善其流动性，但由于残余的碳之类的物质会对磁粉的磁性产生不利影响，即使要在磁粉中加润滑剂，其数量也极小。
少量润滑剂对改善磁粉的流动性丝毫不起作用。此外，有可能用增大粒径的办法来提高普通物质粉末的流动性。但这种方法不能用于磁粉，因为会降低其磁性。由于上述原因，自然填充粉末的密度，对稀土钴磁铁来说小到18％或更小，而对铁氧体磁铁来说小到16％或更小。
因此本发明的一个任务(以下称为＂第一任务＂)是提供一种磁铁制造方法，用该方法可以增强未烧结压坯的磁性取向，并且通过利用橡胶模的弹性可以改善磁性，而不会使未烧结压坯产生裂缝、裂纹和破裂。
由此有必要在磁场作用下进行模压和取向的方法中同时将磁场和成型压力施加于磁粉。其工艺过程的控制比不施加磁场的单纯模压的工艺复杂。
因此本发明的另一个任务(以下称为＂第二任务＂)是提供一种制造各向异性的磁铁的方法，它不会引起未烧结压坯产生裂缝、裂纹和破裂，并且可以简单地控制成型步骤和施加磁场的步骤。第二任务的持殊目标在于增强各向异性磁铁的磁性取向，使它超过用常规方法制造的磁铁。
上述经审查的日本专利公告第55-26601号描述了用橡胶模具取代用于CIP(冷等静压)中的压力介质。因此该橡胶模是完全包围磁粉的以将等静压力施加于磁粉。这种橡胶模不能用于湿模压工艺。
因此，本发明的进一步任务(以下称为＂第三任务＂)是提供一种湿模压方法制造磁铁，该方法通过使用橡胶模具可以增强未烧结压坯的磁性取向，并改善其磁性；而且用该方法制造的未烧结压坯不会产生裂缝、裂纹和破裂。
在经审查的日本公告第55-26601号中公开的方法中，由于橡胶模具是预先放进模压机中，后将磁粉加入橡胶模的，冲头、为冲头垂直运动导向的主柱等妨碍了向橡胶模具中加磁粉的加料机的工作。因此所公开的方法的效率较低。此外，不到由加磁粉，成型和取出未烧结压坯组成的一个循环完成，就不能开始下一个循环。因此，所公开的这种方法不适合大批量磁铁的连续生产。
因此，本发明的另一个任务(以下称为＂第四任务＂)是提供一种适于连续生产磁铁的方法和装置，通过在磁场作用下的成型过程中采用弹性橡胶模，使磁性取向和磁性得以增强。
本发明人还发现，未烧结压坯的变形和裂纹的产生很大程度上受橡胶模具的影响。因此本发明的再一个任务(以下称为＂第五任务＂)是提供一种橡胶模具，它适于完成上述方法。
图1(A)至(C)表明橡胶模具及填在其中的磁粉在压型过程中出现裂缝；
图2(A)至(D)表明一种向橡胶模具填充磁粉的方法；
图3(A)至(D)表明磁粉预压型的一种方法；
图4至12表明高密度填充磁粉的几种实施例；
图13至15表明几种橡胶模实施例；
图16表明一种称之为＂象腿＂的未烧结压坯的缺陷；
图17至23表明几种橡胶模实施例；
图24表明橡胶模的若干尺寸；
图25表明一种干模压装置；
图26(A)至(D)表明几种支承板实施例；
图27是本发明的环型干模压装置的示意顶视图；
图28是图27所示装置的部分剖视图；
图29(A)至(F)表明用于图27和28所示装置中的凸轮板的运动情况；
图30(A)至(C)说明一种在惰性气体气氛中对橡胶模具中的磁粉进行模压的方法；
图31是本发明的另一种环型干模压装置的示意顶视图；
图32表明用于图31所示装置的线性输送机的运动情况；
图33表明一种本发明的湿型模压装置；
图34是另一种本发明的湿型模压装置的部分视图；
图35表明图33所示装置的零件的运动或受激情况；
图36表示一种用于湿模压工艺的橡胶模；
图37示出一种流体化和向处于减压气氛中的橡胶模具填充粉浆的装置的实施例；
图38(A)至(C)说明一种粉浆的预压型方法；
图39是本发明的环型湿模压装置的顶视图；
图40和41是制造空心未烧结压坯的橡胶模的几种实施例；
图42表明橡胶模成型的未烧结压坯是如何产生裂纹的；
图43示出一种橡胶模的若干尺寸；
图44(A)至(L)说明材料和橡胶模部件的各种组合；
图45表明用于各实施例中的橡胶模；
图46为板架和可动工作台的示意剖视图；
图47为承载板架的轨道图；
图48为制造未烧结压坯的设备的流水线布置图；
图49为采用板架和四边形体传送通道的磁铁制造设备的水平视图；
图50和51为输送板架的装置。
防止用橡胶模成型的未烧结
压坯产生裂纹的装置
参考图1，其中示出了一种用橡胶模和模压机成型的扁平磁粉压坯。
当磁粉为稀土钴粉末时，大多数情况下橡胶模具中自然填充的磁粉密度为大约11-13％。然后磁粉经过压实其尺寸减小30-40％，因此减小很大。橡胶模具10如图1(C)所示那样变形时，在部位10s，10k，和10u之间，以及橡胶模10和金属模(未示)之间产生了摩擦力。上述变形中，在上盖10u和下底10k中产生了不均匀变形dy，促使出现沿平行冲头冲压方向延伸的裂缝5d。另一方面橡胶模侧面部分也产生不均匀变形dx，促使出现沿垂直冲头冲压方向延伸的裂缝5e，不均匀的变形dx导致压坯边缘产生所谓＂象腿＂状剧烈变形。
磁粉经过压实和在磁场作用下取向之后，又经不充分的去磁处理，压坯中残留的剩磁，导致压坯中出现静磁能产生的应力。因此，即使压坯中出现的裂纹非常小，由于上述应力作用，裂纹也会迅速扩大，从而将压坯破裂成数块。
特别是当压坯边缘变形成象腿状时，由于剩磁，裂纹更是容易发生。为防止橡胶模具中的压坯产生不均匀变形出现裂纹之类的缺陷，磁粉必须以高于自然密度的密度填充在橡胶模具中。由于以高密度填充的磁粉经受了比在磁场作下下普通成型法小的变形，橡胶具的不均匀变形得以减小，从而防止了压坯出现裂纹和形状破坏。因此，尽管橡胶模具中的磁粉是高密度填充的，其取向程度仍很高，这是因为借助像胶模具在垂直冲头运动方向上的变形改善了磁粉的取向，同时也因为在压实工序前预先向磁粉施加了磁场的缘故。
发明概述
按照本发明填充在橡胶模具中的高密度磁粉或磁粉与树脂混合物是指其密度高于自然填充密度1.2倍以上，而与磁粉和树脂的材料无关。自然填充密度主要取决于磁粉和树脂粉末的粒径。
自然填充密度是在重力作用下填充在橡胶模具中的粉末的表征密度。日本工业标准规定的测量表征密度的方法是一种标准的测量自然填充密度的方法。然而用这一方法测得的值与通常用供料箱测得的密度相差甚大，或者在极限情况下这种测量甚至不可能，因为磁粉的流动性非常差。按照本发明，自然填充密度是通过自图2(A)所示的粉末盘加粉末，直至粉末顶部达到防止粉末5从橡胶模具10中溢出的上框100为止来测量的。粉末盘90的位置应这样确定，即要使粉末盘90的底端和橡胶模具10间的距离是橡胶模具10型腔深度的3.7倍。
具有粒径3-4μm的稀土钴磁铁(包括R-Co和R-Fe-B)的填充密度是14％，具有粒径0.7μm左右的铁氧体磁铁为12％。而高密度稀土磁铁和铁氧体磁铁则分别为16.8％和14.4％。对稀土铁硼磁铁和稀土钴磁铁来说高填充密度为25％或更高较好，对铁氧体磁铁来说20％或更高较好。而对稀土磁铁和铁氧体磁铁来说最好是29％。当填充密度超过50％，在通常磁场强度下已不可能取向。因此，填充密度最好在50％或以下。
用于本发明的橡胶模具有一个底至少其侧面部分是由橡胶模构成的。这样的橡胶模具以下简称为＂橡胶模＂。橡胶模的底可与其它部分形成一体。下冲头或下封式模具的底部可构成橡胶模的底。本发明的橡胶可设置一个可拆开的金属或橡胶盖。这时盖也应包括在橡胶模中。橡胶模还可设置多个型腔，这样一次就能制造多个压坯。
按照本发明的第一任务，提供一种磁铁制造方法，包括在磁场作用下磁粉的压实步骤，其特征在于：以高密度向模压机外的橡胶模填充磁粉，其可以借助至少一个将振动传给磁粉的装置，并用推压器，压紧磁粉，或通过先预压紧磁粉，然后将预压紧磁粉装入模压机外的橡胶模中；将填充好磁粉的橡胶模装入模压机；以及用模压机的单个或多个冲头对橡胶模和磁粉施压，从而获得磁粉压坯。这里所说的＂模压机外＂的概念，是指橡胶模偏离了模压机冲头轴线的位置，而并不意味橡胶模必须完全置于由冲头、压模、压模夹持器、凸轮等之类构成的模压机之外。
按照本发明的第一任务，上述本发明的磁铁制造方法中还包括下述步骤：用盖盖住橡胶模的上部开口；以及在模压机进行施压步骤前，将瞬时磁场或比施压步骤时施加的磁场更强的静磁场施加给橡胶模中的磁粉。
按照本发明的第二任务，提供了一种磁铁制造方法，它包括磁粉的压实步骤，其特征在于：以高密度向模压机外的橡胶模填充磁粉，其可以借助至少一个将振动传给磁粉的装置，并用推压器压紧磁粉来进行，或通过先预压紧磁粉，然后将预压紧磁粉装入模压机外的橡胶模来进行；用盖盖住橡胶模上部开口；在模压机进行施压步骤前，向橡胶模具中的磁粉施加瞬时磁场或施加比施压步骤更强的静磁场；将填充好或已压紧的磁粉的橡胶模装入模压机；以及用模压机的一个或多个冲头压实橡胶模和磁粉，而不施加磁场，从而获得磁粉压坯。
按照本发明的第三任务，提供了一种磁铁制造方法(以下称为＂第三方法＂) ，其中磁粉是用模压机压实的，该模压机设有一个上冲头，一个过滤器和一个形成在上冲头上的吸水通道，以在磁场作用下使粉浆成形，其特征在于：将粉浆注入在模压机中的橡胶模或模压机之外的橡胶模中，将橡胶模装入模压机；在上冲头和橡胶模的开口上部之间装上过滤器；以及压实橡胶模和粉浆，从而通过过滤器和吸水通道吸去粉浆中的水或溶剂。
按照本发明的第四任务，提供了一种磁铁制造方法(以下称为＂第四方法＂)，其特征在于：在一个循环中反复进行下述步骤：以高密度向模压机外的橡胶模填充磁粉；按第一或第二方法向磁粉施加磁场；实施模压；以及从模压机中取出模具。
本发明还提供了下述磁铁制造设备：
(a)、一种磁铁制造设备，d包括：一个循环橡胶模的循环装置；以及一个高密度填充装置，它由将磁粉填充进橡胶模的供料器和推压器组成；一个磁场发生器；一个模压机；一个从每个橡胶模中取出压坯的装置；所述高密度填充装置，磁场发生器，模压机和取坯装置是顺序沿所述循环装置布置的。
(b)一种如上述(a)项所述的磁铁制造设备，其中在供料器处或在供料器和磁场发生器之间设置了一个振动器以取代推压器或与之一起工作。
(c)、一种磁铁制造设备，包括：一个用于循环橡胶模的循环装置，和一个预压紧磁粉的加载器；一个磁场发生器；一个模压机；和一个从每个橡胶模中取出压坯的装置，所述的加载器及所述磁场发生器，模压机和取坯装置是顺序沿所述循环装置布置的。
(d)、一种磁铁制造设备，包括：一个用于循环橡胶模的循环装置，和一个将磁粉浆注入橡胶模的加料器或一个将经预压的粉浆加入橡胶模的加载器；一个磁场发生器；一个模压机：和一个从每个橡胶模取出压坯的装置，所述加料器或加载器及所述磁场发生器，模压机和取坯装置是顺序沿所述循环装置布置的。
(e)、一种如上述(d)项所述的磁铁制造设备，它还包括一个以降低后的压力对橡胶模内表面进行处理的泵；所述加料器或加载器、所述磁场发生器、模压机、取坯装置和泵是沿所述循环装置顺序布置的。
按照本发明的第五任务，提供了一种橡胶模，其中橡胶模的盖和底中的任一个或两者都比橡胶模的侧面部分硬。
第一方法
参照图2，磁粉5(以下简称＂粉5＂)通过将振动传到其上的装置以高密度填充的。借助从磁粉盘90向下倾泻的办法将粉5自然填充进橡胶模10，粉5的重量已预先测定(见图2(A))。粉5堆积到高出橡胶模10的上表面，直至到达设在橡胶模10上表面的导向框100的内部。然后将橡胶模10放在振动器41上，在磁粉填充过程中或填充后该振动器41将振动传给橡胶模(见图2(B))。振动器可为磁动型或曲柄型，并且可以产生水平或垂直振动。对振动频率没有限制，但可以是例如1-60HZ。
推压器121向下压紧高出橡胶模10的粉5，直至粉5的上表面下降到与橡胶模10的上表面齐平(见图2(C))。然后将推压器121和导向框100提升到高出橡胶模10(见图2(D))。
本发明中不仅未经压紧的磁粉而且经过预压实的磁粉都可用模压机压实。可用模压机中的冲压装置预压实到高密度。所得到的预压实磁粉密度对稀土磁铁来说最好为25-50％，对铁氧体磁铁来说最好为20-50％。
参见图3，预压实装置由冲模125，由可移动底板构成的模底126和冲头128构成。已预先称重的粉5借助从磁粉盘90向倾泻的办法自然填充进模腔(见图3(A))。然后在15至100kg/cm2压力范围下压实粉5(见图3(B))。再将橡胶模10送至预压实装置下面，从冲模125中拉出模底126，并使冲头128进一步向下推(见图3(D))。预压坯129就掉入橡胶模10中。预压坯最好小于橡胶模10的内部尺寸，这样脉冲磁场可以有效地施加于预压坯129。
图2和3所示的高密度填充是在模压机外进行的，这样填充了磁粉的橡胶模一旦放进压机就可立即压实，从而提高了生产率。冲模(图2和3未示出)，可与橡胶模10连成一体。这时该冲模和填充了磁粉的橡胶模是一起放进摸压机的。
按照图4所示填充法的实施例，加料器箱206可滑动地直接装在冲模2上。磁粉204从加料器箱206中通过橡胶模200的开口顶部落入橡胶模200。粉204下落过程中用搅拌器213搅拌。搅拌器213由固定在轴周围的旋转叶片213构成，其安装在加料器箱206中，防止了在加料器箱206开口端堆积的磁粉204的搭桥现象，从而可以使磁粉均匀落入橡胶模200中。
按照图5所示的另一实施例，由叶片213构成的旋转叶片212是绕水平面旋转的。O形圈215固定在加料器箱206顶部，这样轴215和加料器箱206之间的间隙是气密封的。
图6给出了另一种填充方法的实施例，其中与图4所示同一零件的编号用同一序号。搅拌器212由叶片216和固定其上的推杆217组成，使叶片216的宽面可沿加料器箱206的纵向水平运动。叶片216的下缘是弯曲的，以提高搅拌效率。当每个叶片216从橡胶模200的模腔上面通过时，借助叶片施加给磁粉204的力的垂直分量向下压紧磁粉204。叶片216’地可不用图6(B)所示板状结构，而用图6(C)所示的框形结构216，或旋转叶片结构(未示)。
图7示出了一种实施例，其中代替图4至6所示搅拌器的是在加料器箱204中安装了一个振动器218，以直接振动磁粉204。振动器218也可装在加料器箱206的外表面，以振动加料器箱206，从而间接振动磁粉204。
参考图8所示的实施例，磁粉204被提供到绕在轮222上的输送机223的上表面，随着输送机223的循环运动，磁粉变成粉层。振动器218与输送机223的下表面接触，将振动传给被输送的磁粉204，从而提高其密度。具有高密度的磁粉从输送机223的端部下落。
参考图9所示的实施例，在容器227中装了一个螺杆225，其上螺旋状地固定有叶片226，当螺杆225反时针转动时，磁粉204在容器227中被搅动，其被夹持在叶片226之间，送入容器227的出口227a方向。由于磁粉的流动性差，以及磁粉颗粒间和磁粉与容器壁间的摩擦甚大，磁粉的运动较叶片226的旋转要慢。远离每一叶片后面的磁粉较紧靠每一叶片后面的磁粉运动快，由于叶片的旋转，其施加力使靠近叶片后面的磁粉运动。由于使磁粉朝反方向运动的反作用原理，磁粉还被压实。在图9所示的实施例中由于搅动和反作用原理，磁粉的密度得以提高。
参考图10，其中与图8所示相同的零件用同一序号表示。磁粉204在一对辊子228间被压实，以提高其密度，然后落入到橡胶模200中。
尽管图中未表示，但磁粉也可用金属模或辊子压成板状压坯，然后再粉碎成颗粒。这样的颗粒可以填充在橡胶模中。
磁粉经过图4至10所示工艺处理后，也可以预先进行脱气处理以提高其密度。
按照图11所示的实施例，磁粉是在重力和由电磁线圈230产生的磁场作用下填充的。具有最好为0.1至1T磁场强度的磁场将磁粉吸入橡胶模200底部，以提高其密度。
按照图12所示的实施例，电磁铁231放在橡胶模200下面，以在橡胶模200中产生有梯度的磁场和垂直于梯度方向的力F，将磁粉吸入橡胶模200的底部。也可不用电磁铁231，而用能产生具有0.1至3T磁场强度的永久磁铁。
橡胶模必须是一个连续体，或连续连接的分段件。在后一种情况下，橡胶模可以是图13所示那样的可分型，尽管这时分半模10a、10b分半面处的摩擦是不利的。此外，如图14所示，橡胶模10的不直接与磁粉5接触的部分10c可由粒状物、液体、胶体或粉末橡胶组成，尽管这样的橡胶模结构是复杂不利的。冲头和模压机的压模分别用序号1a、1b和2表示在图14中。参见图15，形成在橡胶模10中的腔10e充有水、油或液体橡胶，它可使橡胶模10中的应力均匀化。这对使作用在磁粉5上的压实力尽可能地均匀是有利的。
参见图17，橡胶模10的圆柱形侧面部分内侧上下边缘处是成锥形的(10f)。这一锥度10f对防止产生图16所示的象腿5a、5b是有利的。橡胶模的盖和底分别用12和10k表示。也可不用锥形10f，而用弯曲形边缘，来防止压坯边缘上产生裂纹。
在最普通的盘型各向异性磁铁的生产中，位于模腔中的橡胶模与压模的内周壁接触。橡胶模将冲头冲压力转换为向内的径向冲压力。橡胶模必须能均匀地在压模的内周壁上滑动，并被彻底挤压以产生强大的压实力。因此在橡胶模和压模间施加润滑剂或耐磨材料是有利的。
可在橡胶模内壁上施加润滑剂，如BN(氮化硼)，以减少橡胶上磁粉的粘结，从而防止由于粘结在压坯上而出现裂纹。此外，薄橡胶膜可以复盖橡胶内表面。该橡胶膜释放了压坯的内应力。该内应力是当冲头向上提起时产生的，它可在压坯中产生裂纹。
静磁场作用在将被压实的压坯上，其磁砀强度范围如常规方法一样为8-12KOe。在磁场下进行压实的步骤之后，按常规方法进行去磁。
最佳压实条件可用下述参数描述：
压实比A1：在垂直于冲头运动方向上的磁粉的压实率，即由于压实，压坯横截面积的减少/(除以)冲压变形前压坯的横截面积；
压实比S0：沿冲头运动方向上的压实率，即冲头运动方向上尺寸的减少/(除以)冲压变形前的磁粉尺寸。这里指的尺寸是平均尺寸。
(1)、轴向模压
O＜A1≤6S0较好，0.4S0＜A1≤4S0更好，4S0≤A1≤3.6S0最好。
当A1实际为零时，磁性毫无改善。O＜A1＜0.4S0是这样一种范围，磁性虽无显著改善，但可生产极薄的或形状不规则的压坯。0.4S0≤A1时，磁性得到显著改善，而以4S0＜A1最好。但当A1＞6S0，压实力变得不现实地高。
理论上，压实条件O＜A1总可以满足，使橡胶模在冲头运动方向的厚度，除了限定值外不致为零。但，如果该厚度太小，压实过程中橡胶模皱折，就不能使压坯成形了。因此，橡胶模在冲头运动方向上的厚度的选取应适当考虑橡胶的弹性比，以免引起皱折，并保证较佳的A1值。
(2)、垂直模压
O＜A1≤4S0，较好的是O＜A1≤3S0，最好是O＜A1≤2.4S0。
由于在垂直模压时，橡胶模和压坯之间存在一定之间隙，所以，当压坯从橡胶模中移走时，橡胶模与压坯之间的摩擦是小的。因此可以产生不规则形状之压坯或超薄压坯，这些产品用常规之模压是不可能得到的。相似地，在轴向模压时，橡胶模之厚度之选择应该不致引起橡胶模之皱折，而应该获得一个较优的A1值，但不要求将压挤压力增加到过份大的值。
为获得显著改善的磁性，较好的A1值比轴向模压的A1值低。
通过冲头作用所施加的压力处于50至5000kg/cm2的范围较好，处于100至1000kg/cm2的范围更好。这些范围是与常规的模压范围部分地重叠的。但是这些范围之低限比常规的模压更低，这是因为由于使用了橡胶模，整个周边之粉末被压紧，这样就很容易地使压坯变得致密。
磁铁之大小完全不受限制，它可是超小型磁铁，例如手表之转子磁铁和电子圆柱锁的转子；小型磁铁，例如用于办公自动化机器中的超薄磁铁；步进电机磁铁，摄像机的直流电动机磁铁，及机器人驱动器上之磁铁；用于MRI(磁共振图像)中的大型磁铁。
根据本发明图18和19所示的方法，也可以制造弧形磁铁，图18和19示出了橡胶模的正视图和横剖面图。上下冲头(未示出)分别具有与弧形压坯的上下表面相同的凹进和凸出表面。
如图20所示，利用橡胶模10可生产棱柱体形压坯，也可如图21所示，利用橡胶模10生产带有弧形顶面的长方形压坯，及图22中所示的截头金字塔形压坯与图23所示的中心带有一槽的平板形压坯。
用于生产具有复杂形状压坯的橡胶模可以利用计算模拟设计对该复杂形状成形，同时利用各压坯的空间各维方向的数据来进行，这些压坯是利用与该复杂形状的橡胶模相似但简化了的橡胶模制造的。
以下描述的是一种简单的设计方法，当压坯具有简单的形状，压坯之外形与橡胶模相同时，该设计方法可预测出橡胶模的大致形状。
橡胶模之简化设计是基于以下前提条件：橡胶模之体积在压缩前与压缩后不变(前提1)；未压紧的磁粉的表征密度(apparentdensity)与压坯的表征密度之比为常数(前提2)。
当橡胶模10由一环形模10s构成，且被用于制造图24所示的盘形压坯11时，根据前提1存在下列方程式：
yπ{(X0/2)2-(X1/2)2}＝YGπ{(X0/2)2-(1G/2)2}
对干燥的未结晶的铁素体粉末来说，前提2大约1.9∶1，因此可得下列方程：
yπ(X1/2)2∶YG(1G/2)2＝1.9∶1
橡胶模的侧部10s的大致尺寸可基于上述两个方程设计而得。经过多次设计与重复试验性生产，从而修正侧部10s的尺寸，以便使压坯能容易地从橡胶模中移开，并增加压坯的尺寸精度。在这种修正中，橡胶模的变形和橡胶之硬度也作了考虑。
本发明所用的模压机可以是液力压机或机械式压机。但所有的模压机从小型的手动式到自动型模压机均可用于本发明之中，优选的模压机可以是一种两冲头型压机，这种机器的上下液压缸同时运动并同时压紧，也可以是一种压模浮动式压机及抽出式(withdrawaltype)压机，其中，上液压缸体或下液压缸只有一个运动，但压模与液压缸作同步运动。
通常由B/4πIs(B—剩磁通密度，4πIs——饱和磁通密度)限定的磁极取向由上述第一种方法得到改善。
现在描述第一种方法的最佳实施例。当磁粉以相当高的密度充入橡胶模时，尤其是该密度为29％或更大时，磁粉粒子之间的摩擦力随着充入密度的增加而加大。因此，用普通的受磁场作用而进行模压的，取值为8至12KOe的静磁场很难获得令人满意的克服磁粉粒子间摩擦力的旋转力，由此使磁粉粒子取向是困难的，从而降低了磁粉的取向性。根据第一方法的最佳实施例，可以用在磁场中进行模压之前，先用瞬态磁场作用于橡胶模中的磁粉上的方法。也可以用在磁场中进行模压之前，将比在磁场中进行模压处理的静磁场更强的静磁场作用于橡胶模中的磁粉上的方法来进行。初始作用的磁场产生一个足以使磁粉定向的旋转力。将这些充装于橡胶模中的磁粉置于模压机中，然后再一次磁化。尽管磁粉充装的密度高达29％或更高，但借助于这种具有优良的重复性的磁化可获得极高的方向性。
最好，旋转力对最初磁化之磁粉施以冲击作用力，从而增强磁粉之方向性。具有磁场强度为5至10KOe，特别是10KOe更大，更特别的是15KOe或更大的磁场至少要对磁粉作用一次，作用两次或更多次更好。脉冲磁场之强度在初始阶段必须作大幅度变化。达到规定的磁场强度后，其可以保持不变或者逐渐衰减。
如果磁粉以相当高之密度充装于橡胶模中则在该模中会存在局部磁粉密度差。如果将这种磁粉制成坯而不用初始磁场作用，则压坯会产生局部不均匀之变形。如果压坯之形状易于产生裂缝，则局部密度差很容易产生裂缝，并使压坯产生微裂或者使烧结坯产生变形。而变形的烧结坯必须具有大的加工余量。上述用高密度而产生的缺陷可以利用将初始磁场作用于磁粉而克服，这是因为受初始磁场之作用聚结的磁粉粒子分化并均匀化。
初始的压坯也可由上述的初始磁场作用进行处理，并可获得极高之密度而不会在压坯中产生裂缝或类似之缺陷。
图25示出了初始磁场作用的装置，并且模压是在磁场中进行的。图的右部示出了将磁粉装于橡胶模并将橡胶模置于模压机中的生产线。电磁线圈(标号为4a)产生脉冲磁场使聚结在模压机外的磁粉粒子分化并定向取向。输送机之标号为40。振动器41与输送机40的背面滑动接触。供料器42将磁粉供入带有一底部的橡胶模10i中(以后称为橡胶模10i)。当输送机40停止时，借助于将磁粉5注入而进行供料。在供入磁粉之同时振动器41使橡胶模10i振动，从而增加磁粉充装密度。当输送机按箭头方向运转时，橡胶模10i被移到与盖10h相接的位置，此时输送机40再一次停住。由液压缸52驱动的活塞杆53向下紧紧将盖10h插入橡胶模10中，然后输送机40再旋转运动带有盖10h的橡胶模10i(以后称为橡胶模10h，i)到磁场线圈4a，4a之间的中间位置，然后，线圈将脉冲磁场作用于磁粉5上。一个推动器(未示出)将含有定向化磁粉的橡胶模10h，i推动，所以，它在输送机40和台44上向压模2滑动，该台44与压模2的上部处于同一水平。进行上述一系列运动所需时间如下：
(a)、从供料器42中注入供料：0.5～30秒。
(b)、振动：1-30秒
(c)、输送机的旋转(从供料器42到液压缸52)：1-10秒。
(d)、插入盖10h：1-30秒。
(e)、输送机的旋转(以液压缸52到电磁线圈4a，4a的位置)：1-10秒。
(f)、脉冲磁场作用：1-10秒。
(g)、输送机的旋转(从电磁线圈4a，4a的位置到压模2)：1-10秒。
控制装置50依次控制上述一系列操作步骤从(a)至(g)的时间和持续期。更进一步，控制装置50产生这样的指令，即在步骤(a)、(b)、(c)、和(d)期间输送机40停止旋转，更进一步地说，当输送机40停止时，这些操作步骤启动。另外，步骤(c)、(e)和(g)必须相互之间同步发生。在上述情况中，由于步骤(f)可能是最短的，步骤(b)可能是最长的，因此，根据步骤(c)，即使(b)完成了，输送机也不开始转动，直到(f)完成才开始转动。控制装置50也发出指令控制上述各步骤之停止与开始。
控制装置50还控制马达51的旋转，该马达51用于旋转位于供料器中的丝杆(未示出)。当丝杆以每分钟规定的转速运动时，丝杆之间隙之间夹带着粉末并将其以丝杆的总转动的圈数所规定的量供入橡胶模10i中。控制装置50规定了功率、供能分配及能量源55将脉冲磁场作用于磁粉上的时间。
一旦从电机51中传送出终止供给磁粉的终止信号，该信号将输入到控制装置50中，由此满足了输送机运动的条件之一。一旦从操作器41，54和55来的终止信号输入给控制装置50之同时，输送机运动的全部条件都达到了。输送机40按箭头方向运动一规定距离，然后停住。
输送机40可由在传送方向连续布置的多条金属链或带组成。在金属链或类似物件之间的每个间隙处设有一个不导电传感器的电磁开关当该电磁开关或类似件以机械方式或物理方式对一个橡胶模10h，i进行监控时，由电磁开关或类似件产生一信号以使输送机40停止。从而橡胶模能精确地停止于所要求的位置上。
模压之后，橡胶模10h，i由下冲头1b升起，然后按图中的垂直方向从模压机中传送出去。
第二方法
在第二方法中，初始作用的磁场与上述一样，但磁粉的模压过程或在高密度下充装磁粉的预制压坯是在无磁场下进行的。完成第二方法的装置如图25所示，其中电磁线圈4和其动力源55省去了，或者作了改动，所以他们只产生很弱的电磁场并使压坯消磁。当部件4和55省去时，该装置之结构简化了。由于在模压机中压制压坯期间没有磁场作用，从而缩短了压制压坯的时间，所以该装置之效率高。当剩磁不会在压坯中引起裂缝或类似缺陷时，消磁过程也可以省略。因此，是否省略取决于所考虑的压坯的尺寸与形状。在第二方法中＂没有磁场＂的特点意味着没有使用磁粉定向措施，如使用线圈，同时也意味着磁粉可以暴露于不可回避的磁场中，如从相邻于模压机的脉冲磁场发生器中漏出的磁通量或地磁中。
初始作用之磁场给磁粉定向，能使压坯在模压处理过程中，在没有使用磁场的作用下，获得与常规的轴向模压处理一样好的磁性能，所以这样之压坯就足以适用于多种用途。在本发明中，磁粉在冲头运动方向的垂直方向压紧成坯，不会引起磁粉粒子的扭曲，这是因为磁粉的初始方向性不会因冲头之运动而扰乱。与此相反，当模压处理是在没有橡胶模的模腔中进行时，冲头之压力与磁粉粒子的取向方向相同，这时，磁粉粒子将发生扭曲，从而干扰其方向性。在本发明中，磁粉粒子之方向与冲头之运动方向保持平行是因为上述橡胶模之作用。顺便地，当磁场作用在模压机中(第一方法)压制成坯的磁粉上时，可稳定地获得良好的磁粉方向性，只有很轻微的方向变化。
以下的描述除非特别地说明以外，既可用于第一方法，也可用于第二方法。
支承板：
支承板为弹性材料，比橡胶模硬，并且位于橡胶模和上、下冲头中的一个或两者之间。
参见图26示出了支承板的几个实施例。
当位于压模2中的橡胶模10直按受冲头1a和1b冲压时，橡胶塑性地流入压模2和冲头1a，1b(图26A)之间的间隙，尤其是当橡胶为软的时更是如此。因此橡胶充入间隙之中，从而使冲头1a，1b从压模中退出变得困难。此外，橡胶模10还可被损坏。因此需要在上冲头与橡胶模10之间设置一块由比橡胶模更硬的弹性材料组成的支承板12，另一支承板12设置于下冲头与橡胶模10之间。支承板12由冲头1a，1b压迫而弹性变形，并密封住冲头1a，1b与压模2之间的间隙。也可以只在上冲头1a和橡胶模10之间设置支承板12。另外，如图26(c)所示，在每个冲头1a、1b之边缘可形成一凹腔，用于安装环形支承板12。更进一步，如图26(D)所示，环形支承板12可安装于在橡胶模10周围形成的凹腔之中。当冲压压力极高时，该支承板面临冲头和压模的边缘最好是倒角的，从而防止支承板在冲头和压模间的间隙中塑性流动。倒角的面可以是凹形的，凸形的，直线形的或L形的。
循环装置：
参见图27和28，本发明装置的一个实施例由顶视图和带局部剖的侧视图表示出来。
在该实施例中，压模具体来说是一种带有多个圆柱形通孔的旋转的盘形压模(以后称为＂众压模＂)。图中只示出了两个通孔，但实际可有三个或更多的通孔。电机91带动旋转压模2a旋转，所以众压模沿着圆形通道运动。在P1位置处，上、下冲头1a、1b分别从上面和下面插入每个压模中。在P1位置处橡胶模10s连同磁粉一道装填于每个压模中，在该位置设有橡胶模承受器70。在P3位置处，装有压坯的橡胶模10从旋转压模2a处转移开，在P3位置设有移走器78、84。旋转模2a由电机91带动旋转，所以，每个模都依次通过P2、P1、P3位置。
旋转压模2a不需要完全由昂贵的模具钢制成，只需在与冲头接触的地方用模具钢即可，可以用塑料，铁等等作为非接触部分，从而减轻旋转压模2a的重量和成本。橡胶模承受器70是由两个液压缸71和80驱动的。液压缸70带动空心杆79作往复运动，在该空心杆之前端装接有一吸拉件。如图28所示，橡胶模10在压模2中被加载，液压缸70与液压缸80的活塞杆82连接，因此其与活塞杆82作为一整体由液压缸80进行升降。当液压缸70在图中虚线所示的升起位置时，橡胶模10由输送机上方的吸拉件吸起。在液压缸70处于升起位置的同时，活塞79向前延伸到压模2上方的位置。然后，液压缸71降低到将橡胶模10放入压模之中的位置。液压缸70和80分别由液力装置76和81驱动。
在旋转压模2a旋转的同时，固定凸轮75给插入压模2中的可升起的底部2d导向，可升起底部2d的运动取决于图29所示的固定凸轮75的上表面轮廓。在模压期间，最初压模是远离固定凸轮75(图29A所示)的。之后，可升起的底部2d压在固定凸轮75的边缘部分上(图29B)，然后沿着倾斜表面上升(图29C和D)。当可升起的底部2d达到凸轮75的平顶部时，其中带有已压制成的压坯的橡胶模10到达与旋转压模2a上表面相同的水平面上。此时，橡胶模10处于位置P1(图28)。然后，可升起的底部2d降低，打开模腔，这时可将未压制成坯的磁粉再装入模腔中。
如图27所示，其端部位于P1位置附近的输送器40输送其中已装充有粉末的橡胶模10。如图27所示，粉末供料器42，装盖装置89，磁脉冲发生器(如电磁线圈4a)设置于输送机40的不同位置。
第二输送机140设置于其端部靠近P3位置处。随着旋转压模盘2a的旋转运动，橡胶模10被导向沿着移出板78运动并在固定台84上滑动，由此橡胶模10被传递到第二输送机140上。
在惰性气体环境中充装粉末：
稀土磁铁之磁粉的充装或者装入橡胶模中，最好是在惰性气体环境中进行，由此可防止在充装过程中磁粉之氧化。在该实施例中，图2和3所示之方法是在如图30所示的充满惰性气体的腔95中实现的。然后将橡胶模10置于如图30(B)所示的模压机中。模压处理后，如图30(C)所示，橡胶模10从模压机中移走。图30所示之方法最好用于由喷射碾机在无氧环境下粉碎的稀土合金磁粉，例如在其氧气含量低于分析测定的极限的氮气环境中粉碎。这样之磁粉氧气含量极低所以用这样的磁粉制造的磁铁磁性极优。然而，这种磁粉是极为活化的，故之很容易在空气中燃烧，因此处理这种磁粉是很困难的。图30所示之方法能从所述的高活性磁粉中获得优良的磁性，同时由于在橡胶模中压制成压坯增加了这种磁性。
由上述方法制造的压坯经公知的方法烧结然后，如必要再进行热处理，从而形成烧结磁铁。磁粉与树脂可放在一起压制成树脂粘结磁铁。
第4种方法及实施该方法之装置
图31示出了第4种方法之一个实施例。在该实施例中，橡胶模10i由一个不带底部的圆筒体构成，但其底部由旋转压模2a封闭。因此旋转压模2a的一部分构成了橡胶模的底部。在橡胶模10i不断地随着旋转压模2a的旋转沿圆形旋转通道运动时，供料器42将磁粉供入每个橡胶模10i；磁粉之充装密度由振动器加强，并由推压器推压紧密。在C位置时将盖10u(在图31中没示出，但在图32中示出了)插入，由电磁线圈4a施加之磁场使磁粉定向；由模压装置进行的模压处理是在有磁场或者没有磁场下进行的：在F位置将盖10u撤去，并由移走装置62将压坯移走。
撤走的盖10u由线型输送机140(图32)重新移到插回位置C。该续型输送机140包括一导轨，该导轨给轮流与吸拉泵连接的吸拉件140a导向。一电机(未示出)可移动地装于该导轨上，其可使吸拉件140a平移到盖10u被牢固连接的地方。
移走装置62包括一可围绕轴63以规定之角度旋转的臂64；如一电磁铁臂。当给该电磁铁施能，使它旋转时，磁性各向异性的压坯吸到处于输送机40上方的臂64上，该臂64是这样运动的、即它朝着另一输送机的上方的位置反向旋转，然后停止施能。因此压坯可放在输送机66上。
当模压后，橡胶模回复到初始形状，因此在压坯周围及压坯和橡胶模之间形成了一环形间隙10r。该环形间隙之大小足以由磁吸力将压坯从橡胶模中吸走。
输送机66由控制装置50所控制的步进电机67驱动。该控制装置50控制上述电磁铁64以及输送机66之工作，即，将压坯放置于该输送机上的周期性间断运动。
图31中设有由部件150～153构成的清洁装置。它们是：一气动汽缸活塞150，一空气单元151，一电磁铁152及一给该电磁铁152加能的能源153。当压坯从橡胶模中撤出时，电磁铁152置于橡胶模之上方，然后由能源153加能。因此，留在橡胶模中的剩余磁粉被电磁铁152吸走，从而清洁该橡胶模。
根据图31所示之方法，模压机60只是带磁场或者不带磁场时进行压坯加工，这就是说，既不须在模压机60中进行放置橡胶模的过程，也不须在模压机60中进行撤走橡胶模的过程。因此这一方法比模压处理、橡胶模的放置与撤走过程都在模压机中进行的方法效率更高。因此在前一方法中一个压模循环的时间很短。图31所示的装置适用于大规模生产。
当图31所示的循环型模压方法用于生产大规模生产磁铁时，各步骤所需之时间如下：
(a)、磁粉供给，振动，推压(位置A)并运动至步骤(b)需：15秒钟。
(b)、(在C位置)安装盖子：5秒钟。
(c)、(在D位置)脉冲磁场作用：15秒钟。
(d)、(在E位置)模压处理：15秒钟。
(e)、(在F位置)撤走盖子：5秒钟。
(f)、(在G位置)撤走压坯并清洗橡胶模：10秒钟。
由于最长之步骤，需时15秒钟，此外，从步骤(a)到(f)的每一步到下一步的传送时间需2秒钟，故生产一种压坯的时间周期是17秒钟。
以下所述的是常规的模压方法各步骤所需之时间其中磁粉是供入到模压机的模腔中的。
(a)、由供料器供给磁粉：10秒钟。
(b)、降低上冲头(下冲头在供给磁粉时闪开，然后从闪开位置降入到压模中)：5秒钟。
(c)、压紧(施加静磁场，由上下冲头压制成坯，然后施加反向磁场)：27秒钟。
(d)、冲头闪开的调节：5秒钟。
(e)、撤走压坯：10秒钟。
从步骤(a)至(e)总计时间为57秒钟，只有在步骤(a)至(e)全部完成之后，第一步骤(a)才能重新起动，故制造一个压坯需要长达57秒之时间。
磁铁特性的最佳实施例。
在本发明中，粉末最好是在同一地点在高的密度下供入橡胶模中。如果由导向框100供给的磁粉末，用推压器或类似构件从高密度化的地方开始在不同的地方供给，则必须将导板从前者的位置转换至后者的位置。因此，所需导板的数量增加，从而使模压装置复杂化了。
粉末应不直接从供料器供入橡胶模，而是经筛网和另一个容器供入橡胶模；这就是说，首先将粉末供给筛网，筛去粗的粉末，然后供给另一个容器。将粉末精确地称重后，从该容器中供入橡胶模。由于粉末之流动性极差，所以从供料器中将精确量的粉末给入橡胶模中是困难的。因此，经筛网和容器供给粉末之方法对磁粉之供给是极为优越的。
循环装置最好是位于一充满惰性气体的腔室中，从而防止粉末的氧化，例如Nd1Fe14B或者Sm-Co粉末。该腔室可以是拱形或盖住旋转压模的环形通道形。
湿模压处理：
上述的本发明的结构可用于第三种方法之中，即利用橡胶模和粉浆及溶剂(如水和有机溶剂)的湿模压处理。粉末与溶剂之比例没有限制，但最好是溶剂的重量成份为2至4而粉末的重量成份为8至6。将橡胶模用于湿模压处理的特点之一是橡胶模顶部是开口的，这是因为在上冲头冲压期间，水等溶液必须通过一过滤器及上冲头的吸拉通道从橡胶模内部去掉。由于橡胶模顶部是开口的，因此压制成坯的过程比常规的伪冷等静压(CIP)更不等压。但请注意，该冷等静压(CIP)是干式的，其中之粉末完全由压力介质，即橡胶包围着。由于存在能减小粉末粒子之间之摩擦的溶剂，从而可获得满意的粉末取向。此外，橡胶模之侧向的压力可加速溶剂的去除，因此，溶剂之排泄速度很高。从而压模效率非常高。
最初，粉浆可在模压机外面喷入橡胶模中，然后再将橡胶模置于模压机中；或者先将橡胶模置于模压机中，再向其中喷入粉浆。粉浆之喷射可由下列方法进行：先将橡胶模抽成真空，然后将粉浆喷入其中。当粉浆喷入橡胶模后，粉浆暴露于真空之中，降低压力；也可以采用在高压下将粉浆喷入橡胶模中。这些方法可防止在橡胶模表面产生气孔，从而可避免因气孔而产生的产品缺陷。
参照图33，其示出了本发明的湿模压装置的一个实施例。该湿模压装置包括：用于产生磁场的动力源30，液压装置31；液压缸32，33；由过滤纸或过滤布构成的过滤器34，用于使过滤器34卷起的辊子35；通过上冲头1a形成的抽气通道36；抽水泵38；驱动抽水泵的电机39及供给粉末材料的供料器42。该装置还包括上述未提到的其它部件，这些部件与图16具有相同的标号。
抽气通道包括直径为1mm或更大一点的各个通孔，以便增加泵的抽气效率。如果需要用压力供给粉浆则将供料器42与压力空气源连接(未示出)。当供料器将粉浆供给橡胶模10完成时，供料器从冲头1a、1b冲压的区域闪开。液压装置31将压力介质供入液压缸32并迫使上冲头1a和过滤器34向下运动直到过滤器34盖住橡胶模10的顶部开口。然后下冲头1b向上推压。同时，抽吸泵38通过抽吸通道36抽水。当抽水完成时，下冲头1b进一步向上推压。当上冲头1a和压模2之间的空间封闭时，动力源30给电磁线圈4通电使该电磁线圈4产生能穿过上下冲头1a、1b的磁通。然后由上下冲头1a、1b将粉末压制成坯。各辊子35旋转使过滤器34卷起并将过滤器34未使用之部分展露出来以备使用。
图34示出了本发明湿式模压装置另一个实施例的基本部分。该装置除过滤器34是陶瓷过滤器之外，其它与图33所示装置相同。用于将陶瓷内外表面相互连通的各连续孔是用作抽水通道的。当模压处理后，高压空气通过这些孔吹走留在其中之粉末，以防止阻塞。因此陶瓷过滤器可多次使用。塑料过滤器之成本低，且易获得，可用于取代陶瓷过滤器34。具有两层结构的过滤器也可用于取代陶瓷过滤器34，以延长过滤器之寿命，改善其抽水性。
参照图35，其示出了带陶瓷过滤器的模压装置的工作情况。
首先，上冲头从上极限位置降至下极限位置，然后停住。就在上冲头下降运动停止之同时，打开能源，立刻使抽水泵工作。这就是说，在取向过程中，当水由抽水泵从粉浆中抽去的同时，在该能源之帮助下，一正磁场作用在粉末上并使粉末取向。在给真空泵动力之同时，下冲头向上推压将水从粉浆中除去。下冲头一直向上推压直到上极限，从而将粉末压实至所需之密度。然后断开能源。之后能源再一次接通，使其产生比正磁场弱的负磁场。该负磁场降低压坯中的剩磁，从而有利于后续的处理过程。在上述的各工作过程中，抽水泵一直与能源接通不断地进行除水。然后，抽水泵，能源及下冲头都被切断能量供给。这以后，上冲头向上推压，压力气体通过滤器去除阻塞。上述一系列的操作都是由微机或指令装置控制的。例如，完成由上述步骤构成之循环需要20秒，而常规的模压处理一个循环约需要90秒钟。因此，在本发明中，一个循环的时间比常规的方法更短，这里的原因就在于除水之速度高并且粉末与压模之间的摩擦没有了。
在应用橡胶模的湿式模压处理过程中人们发现一个值得注意的现象是当粉末充装得低于橡胶模的上表面时，压坯可能产生裂纹。另一个值得注意的现象是当充装于橡胶模尤其是上表面带有凹坑形状的橡胶模中的粉末的上表面比橡胶模的上表面高时，粉末高出之部分被从模腔中推出推至橡胶模之上表面上，从而产生毛刺。为减少上述现象的发生，粉浆最好喷入其上表面形状与上冲头下表面形状吻合的橡胶模中。这种喷射的各种最佳方法是：将水的含量按重量成份增加至60％或更高，并使用图36所示的导板105。粉浆通过入口107喷入橡胶模。接着使导板105按箭头方向运动擦净粉浆，或使导板升起。
发现的另一个现象是橡胶模凹腔中的粉浆和空气容易在橡胶模的壁面上形成气泡，进而在压坯表面形成表面缺陷，例如凹痕等。减少这种现象产生的一种优选方法是在粉浆中加入除泡剂，如甲醇和乙醇。另一种优选方法是在向橡胶模充装粉浆之前或之后减少橡胶模凹腔内部的压力。橡胶模可置于一气密腔室中并暴露于该腔室的真空中。
图37示出一个装置，该装置可用于喷射粉浆，调节粉浆上表面形状，并用降低了的压力处理橡胶模。
橡胶模10固定在底座130和侧夹紧件131上。一个由丙烯酸树脂制成的真空容器132通过密封件133密封地固定在侧面夹紧件131上，一活塞135经密封件134密封地并可往复运动地装在容器132的顶部中孔中，一卡圈137在真空容器132的外部牢固地装于活塞135上。在卡圈137和真空容器132的顶部间装有弹簧136使活塞135受向上的偏压力。一止动器142连接到活塞135之前端，一供给粉浆的管道138牢固连接于止动器142上。该管道138经密封件139密封地连接到真空容器132上，并置于真空容器132中，且可从真空容器中抽回。因此，管道138随着活塞135的垂直运动而运动。装于止动器142上的可拆卸板140由隔板141加强，该隔板141由诸如氟化树脂一样之材料制成，其水湿性小，加强板140的顶部中央具有一可由电磁阀149关闭的通道。隔板141的下表面与上冲头的下表面具有相同的形状。
图37所示的装置如下工作：
关闭电磁阀149。隔板141由活塞135引带，两者都上升至图中虚线所示的位置。将进入空气的孔145关闭，通过孔144将真空容器132抽成真空。然后，活塞135向下推压，将加强板140压靠于橡胶模10上，使板140与橡胶模10接触。然后，由真空容器132外面的遥控装置打开电磁阀。然后借助于高压气体，将粉浆通过管道138供入橡胶模10中。之后通过孔145将空气引入真空容器132。再后活塞135上升将真空容器悬挂于止动器12上，从而使真空容器升起。
然而，粉浆可以不象图33和37那样喷入，而将它预先地压制成坯，然后装于图38所示的橡胶模10中。
活塞151沿粉浆挤压机160的壁152、153滑动，压挤粉浆15，并通过粉浆挤压机160的出口将粉浆15挤出，形成予压坯15a，将予压坯15a在可伸缩底部159上挤压，然后切割器158下降进行切割。切割后，推压器157沿切割器158和壁161滑动使其下降。当推压器的下表面和予压坯15a上表面相碰时，推压器停止。此后，可伸缩底部159缩回，予压坯由推压器157推入橡胶模10S、10K中。
图39所示是湿法模压法的循环装置。图39、22、28所示的相同另件用相同的序号来标注。图28所示的粉浆填充装置或图29所示的予压坯的供料装置安装在位置A处。粉浆的填充或抽真空靠高压空气源166在位置A处实现。另一方面，抽真空可由真空泵165在位置B处实现，而粉浆的填充只能在位置A处实现。真空132可以设置在位置A和/或B处，位置13位于橡胶模内。
橡胶模
根据本发明所提供的橡胶模，形成一中空的压坯，该模包括一根心轴，该心轴比橡胶模的其它部分硬一些。如果一个橡胶模的心轴比橡胶模的其它部分软，那么，当冲头或多个冲头的压力作用在橡胶模上时，心轴10m(图40)将会沿径向内缩。此后，当冲头或多个冲头退回时，负载作用在橡胶模10上，粉末卸载，使曾经内缩的心轴10m冲击压坯，这样，压坯5的孔扩大。从而导致压坯5可能产生裂纹。根据本发明，减少了橡胶模心轴10m的收缩，从而防止了压坯产生裂纹。空心压坯可在径向或轴向定向。
形成空心压坯的橡胶模可以配置两根心轴10m、10m1。上冲头1设置为心轴导向的模1a′。心轴10m、10m1可以由金属构成。
下面将描述根据本发明所提出的用于干模压法和湿模压法的橡胶模的最佳结构。文中所描述的橡胶模的上部分、下部分及侧部分分别称为顶部、底部及侧壁。此外，上述＂部分＂至少一部分表面和粉末接触，这些表面应该由实体组成，或者说具有一定的硬度。关于这一点将在下文叙述。
根据一个最佳的橡胶模，至少其顶部或底部比壁部硬。反之，如果壁部比顶部和/或底部硬，这样，将会发生图42所示的情况。也就是说，侧壁105的变形将会导致底部(软的)10K可观的收缩，结果在底部10K上形成了皱折。这些皱折相当于裂纹5′的始点。此外，软的底部10K容易粘附粉末，使底部10K和粉末之间的摩擦增大。当一冲头或多个冲头的压力消除时，底部10K恢复原状，从而产生了变形，变形的方向和挤压过程中变形的方向相反。在反向变形过程中，由于底部10K和压坯之间已经发生粘附现象，那么，在压实时将会使压5′随着底部10K的变形而变形，从而，使压坯5′产生裂纹。
如底部10K和侧壁10S的硬度相同，当变形度很高时会形成如图42所描述的裂纹。因此，最佳的橡胶模由一个硬的底部和/或顶部构成，该底部和/或顶部由金属或硬橡胶或树脂组成。
根据本发明的另一个最佳的橡胶模，至少该橡胶模的顶部或底部有一定厚度(t，单位为mm)该厚度由t≤16h/D来定义，其中h表示一个压坯的厚度(单位为mm)，D表示压坯截面积(单位mm2)的正根。底部的厚度和压坯的厚度是指一个冲头或多个冲头冲压方向上的厚度。压坯的模截面积是指沿冲头或多个冲头冲压方向的垂直方向的横截面积。由于一个压坯面积越大(上述方程式右边的值越小)，橡胶模的反变形力就变得越大，因此，使压坯容易产生裂纹。从而，顶部和/或底部的厚度减少。厚度h的作用可以防止图42所示的裂纹。图43所示，底部10K由上冲头1a和下冲头1b挤压，冲头1a产生一个压力Pa，冲头1b在另一方向上产生一压力Pd。压力Pc是减少模截面积或侧壁10S压坯的收缩应力。皱折就是由压力Pc而产生。底部10K压的越薄，压力Pa和Pb就越大，底部10K就夹持的更结实。当这样夹持力超过压力Pc时，不产生皱折。
上述方程式中的系数＂16＂是由下述实验获得的。也就是说，系数＂16＂由压坯裂纹发生率极限来确定。所述的压块是采用了图36(E)和(F)所示的橡胶模形成的。该橡胶模尺寸为30×30×5mm和H/D＝0.17。Nd-Fe-B磁铁粉料在1.0噸/cm2的压力下压实。
上述两种最佳橡胶模可以象如图44所示那样实施。图中，阴影线部分由金属或硬橡胶组成。满足上述等式的顶部和/或底部厚度称为＂薄的＂。
在图44(A)中，顶部10u、侧壁10s和底部10k由软橡胶、软硬橡胶或金属组成。
在图44(B)中，顶部10u、侧壁10s和底部10k由软橡胶、软硬橡胶或金属组成。
在图44(C)中，薄的顶部10u、侧壁10s和底部10k由软橡胶、软硬橡胶或金属组成。
在图44(D)中，薄的顶部10u，整个侧壁10s和底部10k由软橡胶组成。
在图44(E)中，顶部10u，成整体的侧壁10S和底部10k分别由硬橡胶或金属及软橡胶组成。
在图44(F)中，顶部10u，成整体的侧壁10s和薄的底部10k由软橡胶组成。
在图44(G)中，顶部10u由硬橡胶或金属组成，成整体的侧壁10s及薄的底部10k由软橡胶组成。
在图44(H)中，薄的顶部10u，以及成整体的侧壁10s和薄的底部10k由软橡胶组成。
在图44(I)中，顶部10u，侧壁10s和底部10k由硬橡胶或金属，软硬橡胶或金属组成。
在图44(J)中，侧壁10s和底部10k分别由软硬橡胶或金属组成，底部10k刚性地插入侧壁10s上所形成的槽里。
在图44(K)中，侧壁10s和底部10k分别由软硬橡胶或金属组成，底部10k刚性地插入侧壁10s的内侧表面上所形成的槽里。
在图44(L)中，顶部10u带有一向下伸出的凸出部分，由硬橡胶或金属组成。侧壁10s和底部10k分别由软硬橡胶或金属组成。
例如，图44(E)所示的由金属组成的顶部10u可以包括在模压机的上面的冲头内。此外，由硬金属组成的底部10k可以包括在模压机的下面冲压头内。
下面，将通过实施例对本发明作进一步描述。
在上文中的描述所磁铁制造装置中，在循环生产线上分开模压的橡胶模10和模具2可以一起循环生产。
在橡胶模靠旋转来循环的实施例中，橡胶模通过处理磁粉装置的元件(42，4a，60，65，132)所排列的位置，马达必须间歇地驱动，并且准确地停止在这些位置上，尤其是模压位置。在这个位置上，冲头和模具必须非常准确地排成一行，这样，在橡胶模停止的位置上，才能够非常精确地观察到所需要的准确度。
根据马达驱动/停止准确度的这种精确要求的最佳实施例，循环图形状为一个等边多边形或不等边多边形，而上述这些元件位于所述的等边或不等边多边形的顶点区域和/或边区域。此外，还配备一个用于输送橡胶模的装置，该橡胶模沿相邻顶点之间做直线移动。这种直线上的运动可以很容易地靠一液压缸或类似的装置获得。不等多边形图形的特殊优点是：相继实施了两种处理工序的相邻两顶点间的距离可以在考虑了所述元件的尺寸的条件下，在每一步骤的处理时间或其它因素之后来合理地确定。一道处理工序或一道以上处理工序可以在每一顶点上实施。
根据多边形循环生产的一个最佳实施例，这种多边形的形状为四边形。在这种情况下，输送橡胶模的装置包括一些在相邻两顶点间延伸的导轨、至少两个滑动地安装在这些导轨上并支撑橡胶模和模具的框架。在该实施例中，所述的元件是这样排列的，通过输送装置的循环运动，磁粉传送到逐次处理的位置上。
图46至51表示了磁铁制造装置的最佳实施例。
板架201(图46)是一个携带橡胶模10和模具2的四边形板，板架201通过球轴承242支承在导轨241上。板架201携带有向下的凸出部分243，球轴承242可旋转地安装在该凸出部分中。球轴承也可由一个轮子248(图47)来代替，轮子248可以沿着导轨241导向。轮子248可以固定在板架201的四个拐角上。
板架201(图46)包括一个可移动的工作台202，该工作台202垂直并滑动地插在板架201中，并用来支撑其顶部表面上的模具2。可移地的工作台202弹性地安装在板架201的机体上。为了实现这种弹性安装，将一组弹簧245插在可移动工作台202的水平伸出部分和固联在板架201底部的L形截面之间。
粉末的供料器、移动装置、磁场发生器，子压模装置及模压机直线地排列在直通道位置A、B、C、D和E(图48)处。从而板架(图中未示出)从位置A处经过位置C、D和E移到位置B处，并且分别在这些位置处停止，进行各自的加工处理。供给装置及类似的装置的排列顺序不受限制。
上面的冲头1a(图46)向下和可移动工作台202接触时，可以压缩弹簧245。当可移动工作台202进一步向下时，就冲击金属台240。接着粉末的挤压开始。因此，图46所示的弹性安装减少了上机冲头1a的力，从而避免了模压过程中由于过载所引起的麻烦。
下面描述图49所示装置的操作过程。
导向板204覆盖在板架202之上。臂206固定在导向板204上，气动缸208通过一垂直主柱207固定在臂206上。气动缸208带有水平移动的活塞杆208′，并且驱动该活塞杆208′。粉末漏斗209固定在活塞杆208′上并可相对于板架202水平移动。气动缸210驱动推进器211，并由气动缸208使该缸210水平移动。四个板架201由框架232携带。
臂206的驱动装置由序号230表示。
当板架202直接处在导向板204的下方时，臂向下驱动，使导向板204紧紧压住橡胶模。此后，粉末自漏斗209供给，并通过供给装置205进入橡胶模，而供给装置205紧紧地贴在导向板204上，此后驱动气动缸208使漏斗209退回，同时推进直接前进器到导向板204上方的位置。接着驱动气动缸210使推进器211向下运动，这样推进器211沿着导向板204的侧臂滑动，将粉末压进橡胶模中、接着，推进器211上升。臂206上升时退回漏斗209和导向板204。此后，板架202从位置A传送到位置B。
在位置B中，脉冲线圈215设置在框架上，该框架由垂直主柱213支撑住。脉冲线圈215靠一个液压缸214驱动使其下降并覆盖在模具上。盖216同时也下降，以便使模具屏敞。从而阻止磁化过程中的粉末向模具外面扩散。磁化之后，将脉冲线圈215提升。此后，板架202从位置B输送到位置C。
在位置C处，包括上机冲头219的模压机和液压缸217位于此处。这些元件由垂直立柱128所支撑的一个框架携带。如图46所示的挤压过程在该位置C处实施。
板架202从位置C处传送到位置D处，在位置D处，通过图31所描述的方法将压坯228从橡胶模中取出。呈针状的磁极223靠气动缸222驱动下降，将橡胶模231中已经压实了的压坯228磁性地吸注。气动缸222固定在臂224上，该臂224由马达226驱动。使其绕着轴225旋转。压坯228靠输送机227传送。
图50和图51表示了一个板架201的传送装置。一个马达260驱动板架201的传输，该马达260固定在上面框架270上。上面框架270由下面框架268支撑。齿轮267直接由马达260驱动，一条链268经绕在齿轮267和另一齿轮261上，齿轮261固定在上面框架270上，链268带有插销255。
板架201在其四个拐角处也同样带有插销252，带插销的这四个拐角的位置应使板架上的插销252和链268上的插销相啮合。板架201由轨道251上的轮子驱动，轨道251沿着上面框架270的每一侧延伸。
因此，板架201可在如位置A和B之间传输。当插销255处在极端位置时，例如处在图50所示的位置B处，这样，在板架201和插销255之间形成一个合适的间隙。因此，便可沿着齿轮267将插销255向着链268下侧移动。插销255进一步移动并停止在位置A处。插销255进一步移动并停止在位置A处。插销255一直停止在那里，直到下次传送开始。实施例1(Nd-Fe-B烧结磁铁)
利用如图45所示的橡胶模。顶盖10μ由金属材料制成。侧壁105和底部10k由完全软的尿烷橡胶(按照JISA硬度40)制成。支撑板12由硬尿烷橡胶(硬度90)制成，并位于底部10k的下面，以便防止底部橡胶在模具和一个或多个冲头间的间隙中发生粘附现象。模槽的尺寸是30mm、30mm和5mm。
金属钕(Nd)、电解铁(Fe)、金属硼(B)和金属镝(Dy)掺和在一起而形成的化学组成为Nd13.8Dy0.4Fe78.2B7.6的物质，然后，在氩气中电弧熔解，形成坯料。接着，由一台碎矿机将坯料粗略地捣碎，形成平均直径为20μm的颗粒，再用一台喷射式碾磨机细致地碾磨，形成平均直径为3.0μm的颗粒。接着再用一台推进器，并采用振动和加压的方式将如此获得的细粉末装进橡胶模105、10K之中，这样获得的填充密度为1.0～4.2g/cm3(13-56％)。橡胶模10S、10K由顶盖10μ盖住，然后将40KOe的脉冲磁场以每5微秒作用5次的方式作用在其上。接着，将橡胶模放在模压机中。在压力为0.8顿/cm2和磁场为12KOe的作用下轴向进行挤压。获得的压坯的温度为为1100℃的条件下烧结2小时。烧结后的坯在温度为650℃时时效1小时。烧结后的坯的磁性和压坯的特性在表1给出。
表1
| 填充密度(g/cc) | 1.0 | 1.4 | 1.8 | 2.2 | 2.6 | 3.0 | 3.4 | 3.8 | 4.2 |
| 裂纹和断裂 | C | B | A | A | A | A | A | A | A |
| 变形 | C | B | B | B | A | A | A | A | A |
| (KG) | 12.5 | 12.5 | 12.5 | 12.5 | 12.5 | 12.5 | 12.3 | 12.0 | 9.4 |
| (BH)max | 37.2 | 37.2 | 37.2 | 37.2 | 37.2 | 37.2 | 36.0 | 34.3 | 21.0 |
| iHc(koe) | 14.2 | 14.2 | 14.2 | 14.2 | 14.2 | 14.2 | 14.4 | 14.6 | 14.7 |
以填充密度为1.0g/cc作为比较的例子，该例中，填充指自然填充。
裂纹和断裂的判断标准如下：
A：既无裂纹又无断裂。
B：裂纹和断裂小于压坯总数量的10％。
C：裂纹和断裂为压坯总数量的10％或10％以上。
压坯变形的判断标准如下：
A：实际上没有不均匀的变形。在一个压坯上可能有轻微的不均匀变形。在这种情况下，通过改进橡胶模的内部形状后，事实上能获得一个完整的压坯。
B：一些不均匀的变形，但通过后来的机加工可以将这些变形量校正过来。
C：没有均匀的变形，变形如此的严重以至于后来的加工中不可能调整压坯的尺寸。甚至通过改进橡胶模进行改善也是困难的。
上述判断标准除了另有说明以外也适于下述几个实施例。实施例2(烧结的Sm-Co磁铁)
利用实施例1所使用的橡胶模。使用的坯料的化学成份为Sm(Co0.75Fe0.2Cu0.06Zr0.03)7.3。用一台碎矿机将这些坯料粗略地捣碎，形成平均直径为25μm的颗粒，接着用一台喷射式碾磨机细致地碾磨，形成颗粒平均直径为3.5μm。再用一台推进器，采用振动和加压的方式将如此获得的细粉末装进橡胶模10S、10K之中，这样获得的填充密度为1.1～4.9g/cm3，(13-58％)。橡胶模10S、10K用顶盖10μ盖上，然后将40KOe的脉冲磁场以每5微秒作用5次的方式作用在其上。
接着将橡胶模放在模压机中。在0.8顿/cm2的压力及12KOe的磁场作用下轴向模压。所获得的压坯在温度为1215℃下烧结1小时。烧结后的压坯在温度为805℃下时效2小时，然后逐渐冷却。
烧结的压坯的磁性和压坯的特性在表2给出。
表2
| 填充密度(g/cc) | 1.1 | 1.6 | 2.1 | 2.6 | 3.1 | 3.6 | 4.1 | 4.6 | 4.9 |
续表2
| 裂纹和断裂 | C | B | A | A | A | A | A | A | A |
| 变形 | C | B | B | A | A | A | A | A | A |
| Br(KG) | 11.2 | 11.2 | 11.2 | 11.2 | 11.2 | 11.1 | 10.9 | 10.0 | 8.4 |
| (BH)max | 30.9 | 30.9 | 30.9 | 30.9 | 30.9 | 30.3 | 29.3 | 24.6 | 17.4 |
| iHc(koe) | 17.2 | 17.2 | 17.2 | 17.2 | 17.2 | 17.3 | 17.5 | 17.6 | 17.6 |
以填充密度为1.1g/cc作为比较的例子，在该实施例中填充为自然填充。实施例3(烧结的铁氧体磁铁)
利用实施例1所使用的橡胶模。所使用的原料为工业用的碳酸锶(SkCO3)和工业用的氧化铁(Fe2O3)。将各自的原料按照分子比为1∶5.9的比例掺和在一起，然后捣碎并混合5小时。将混合物在温度为1270℃下煅烧1小时。用一台碎矿机将煅烧的样品粗略地捣碎，所提供的颗粒的直径为4μm，接着用一台球磨机进行精细的碾磨。所提供的颗粒的平均为0.7μm。经过细致碾磨的粉末在空气中干燥，并经过干压。再用一台推进器，采用振动和加压的方式将如此获得的细粉装进橡胶模10S、10K中，这样，所获得填充密度为0.6～2.8g/cm3(13～58％)。将橡胶模10S、10K用顶盖10μ盖住，并将40KOe的磁场按每5微秒5次的作用方式作用在其上。接着，将橡胶模放在模压机中。在压力为0.8顿/cm2的压力作用下轴向模压，并在压力为0.8顿/cm2和磁场为12KO2的作用下磁场模压成形。获得的压坯在温度为1200℃下烧结。
经烧结的坯的磁性和压坯的性能在表3给出。
填充密度为0.6g/cc作为比较的例子，在该例中填充是自然填充。实施例4
所利用的原料粉末是经过配制的由树脂结合的磁铁原料，其化学组成为Sm(Co0.72Fe0.2Cu0.06Zr0.03)7.3。
表3
颗粒的平均直径为20μm，矫顽磁力(iHc)为15.5KOe。利用一台推进器采用振动和加压的方式将这种粉末的环氧树脂粉末一起装在橡胶模10S、10K(图36、c、f)之中，这样，获得的填充密度为1.4～5.5g/cm3(18-65％)。将橡胶模10S、10K用顶盖10μ盖住，然后将40KOe的脉冲磁场按照每5微秒作用5次的方式作用在其上。
| 填充密度(g/cc) | 0.6 | 0.8 | 1.0 | 1.2 | 1.4 | 1.6 | 1.8 | 2.0 | 2.2 |
| 裂纹和断裂 | C | B | A | A | A | A | A | A | A |
| 变形 | C | B | B | A | A | A | A | A | A |
| Br(KG) | 3.80 | 3.93 | 4.02 | 4.02 | 4.02 | 3.92 | 3.82 | 3.61 | 3.02 |
| (BH)max | 3.44 | 3.63 | 3.80 | 3.80 | 3.80 | 3.60 | 3.43 | 3.06 | 2.14 |
| iHc(koe) | 2.8 | 2.8 | 2.8 | 2.3 | 2.8 | 2.8 | 2.9 | 2.9 | 3.0 |
接着，将橡胶放在模压机中。在压力为1顿/cm2和磁场为12KOe的作用下进行轴向模压。所获得的压坯在温度为120℃条件下处理1小时。
压坯的磁性和性能在表4中给出。
表4
| 填充密度(g/cc) | 1.5 | 2.0 | 2.5 | 3.0 | 3.5 | 4.0 | 4.5 | 5.0 | 5.5 |
| 裂纹和断裂 | C | B | A | A | A | A | A | A | A |
| 变形 | C | B | B | B | A | A | A | A | A |
| Br(KG) | 7.40 | 7.40 | 7.40 | 7.40 | 7.40 | 7.20 | 7.00 | 6.50 | 5.55 |
| (BH)max | 13.5 | 13.5 | 13.5 | 13.5 | 13.5 | 12.8 | 12.0 | 10.4 | 7.59 |
| iHc(koe)2 | 15.4 | 15.4 | 15.4 | 15.4 | 15.4 | 15.5 | 15.6 | 15.7 | 15.7 |
填充密度为1.5g/cc作为比较的例子，在该例中填充指自然填充。实施例5
原料粉末利用铁氧体粉末，这种粉末是经过配制的树脂结合的磁铁，其颗粒的平均直径为1.35μm，矫顽磁力(iHc)为2.7KOe。在分解了集结的粉末之后，将重量占0.5％的环氧树脂增加到铁氧体粉末中。除模压的压力为0.8顿/cm2和处理时间为2小时之外，将这种铁氧体粉末和环氧树脂粉末一起经过与实施例4相同的加工过程。
压坯的磁性和特性如表5所示。
表5
| 填充密度(g/cc) | 0.6 | 0.8 | 1.0 | 1.2 | 1.4 | 1.6 | 1.8 | 2.0 | 2.2 |
| 裂纹和断裂 | C | B | A | A | A | A | A | A | A |
| 变形 | C | B | B | A | A | A | A | A | A |
| Br(KG) | 2.20 | 2.26 | 2.33 | 2.33 | 2.33 | 2.26 | 2.19 | 1.98 | 1.75 |
| (BH)max | 1.13 | 1.19 | 1.27 | 1.27 | 1.27 | 1.19 | 1.13 | 0.92 | 0.72 |
| iHc(koe) | 2.69 | 2.69 | 2.69 | 2.69 | 2.69 | 2.69 | 2.70 | 2.71 | 2.71 |
填充密度为0.6g/cc作为比较的例子，在该例中填充为自然充填。实施例6(比较实施例)
在本实施例中，除了下述项目之外，重复实施例1至5的加工过程。这些项目是：将粉末装进一台常规的模压机(没有橡胶模)中，粉末的填充密度可按表6中所给的数据进行调节，轴向模压法的压力为1.5顿/cm2。结果如表6所示，＂轴向模压法＂对于应于实施例1至5的＂轴向模压法＂的结果在表6中用如＂GDP＂表示。
由于实施例1至5中的磁粉的成份和制造过程和所比较的实施例一样，因此，比较实施例的磁粉4πIS实施例1至5中的相同。实施例1至5的Br比比较实施例中的Br高出约7％。这些清楚地表明，通过本发明的方法使各类磁铁的定向增加，超过了轴向模压法。本发明的轴向模压法在iHc方面相差约1％，由于iHc很可能分散，因此，这种差别是不明显的。
表6
模压 磁 性 填充密度材料
方法 Br(KG) (BH)max(MGOe) iHc(KOe) g/cc ％烧结的 轴向 11.5 31.4 14.4 1.0 13Nd-Fe-B GDP 12.5 37.2 14.5 2.2 29烧结的 轴向 10.2 24.9 17.8 1.1 13Sm Co GDP 11.2 30.9 17.2 2.6 31铁氧体(干燥 轴向 3.82 3.4 2.9 0.6 12的、烧结的) GDP 4.02 3.8 3.0 1.2 24
续表6Sm Co 轴向 6.92 11.8 15.6 1.5 18(结合) CDP 7.40 13.5 15.4 3.0 35铁氧体和 轴向 2.05 1.0 2.7 0.6 12(结合) GDP 2.33 1.27 2.69 1.2 24
GDP表示带有初始脉冲磁场的本发明的实施例。实施例7
金属钕(Nd)、电解铁(Fe)、金属硼(B)及金属镝(Dy)掺和在一起，配制成的化学组成为Nd13.8Dy0.5Fe79.5B7.0，然后在氩气内电弧熔解，形成坯料。
接着，由一台碎矿机在惰性气体气氛中粗略地将坯料捣碎，形成的颗粒平均直径为20μm。再接着，在氮气气氛中将粗略捣碎的粉末由一台喷射式碾式碾磨机细磨，上述氮气气氛中的氧浓度比可观察到的极限小，这样，形成的颗粒的平均直径为3.0μm。利用一推进器以振动和加压的方式将如此生产的细粉末填入橡胶模10S、10K中，这样获得的填充密度为2.6g/cm3(34％)。当橡胶模10S、10K的腔中充满了氮时，将细粉末填入该模具中。当然，细粉末的填充也可在大气气氛下进行，但是，这样的结果，使得细粉末在后来的加工过程中不可能在该模具中点燃。接着，将已填充的细粉末继续进行与实施例1相同的加工过程，但时效应在630℃温度下进行1小时。经烧结的压坯的磁性是：Br＝13.9KOe；(BH)max＝4.51MGOe；iHc＝12.8KOe。烧结的压坯的氧浓度为2680PPm。实施例8(湿法铁氧体磁铁)
将工业用的碳酸锶(SrCO3)和工业用的氧化铁(Fe2O3)按照克分子为1∶5.9的比例掺和在一起，然后用一台球磨机碾磨6小时，在温度为1260℃条件下将该混合物煅烧2小时。煅烧之后，将样品粗略地捣碎再细磨，制成的颗粒的平均直径为0.75μm。所获得的细粉末变成了粉浆，这种粉浆的浓度为71％(铁氧体粉末的重量占粉浆重量的百分率)。
利用图25所示的湿法模压机生产如图10所示的弧形压坯时，配备有：一个用织品或纸制作的过滤器34、一真空抽吸装置及一粉浆喷射装置，同样，利用图26所示的湿法模压机时也配备有陶瓷过滤器34。
喷射粉浆所使用的方法是由橡胶模的上部喷射粉浆，或将予先在一模具(图25)中的粉浆喷射在模压机外面的橡胶模中，然后将橡胶模放置在模压机中。本发明不再使用常规的湿法中所采用的填充方法，这里所述的湿法是通过模具侧壁上所形成的小孔将粉浆喷射到模具之中。
仔细地调整挤压成形的各个步骤，使它们不互相干涉，并进一步避免过多的停机时间。
对于每一密度和每一种填充方法挤压成形法重复1百遍，并将常规的平行模压法(没有橡胶模具)重复1百遍，进行比较。为了测量烧结的磁铁的密度和磁性，对于每五次挤压循环的每一种样品抽样，将这些样品在1235℃的温度下烧结1.5小时。将弧形烧结的磁铁切割使成为要测量磁性的样品，然后用一台BH指示仪器进行测量。其平均磁性如表7所示。
表7过滤器 裂纹发生率 密度 iHc Br (BH)max 填充 备注
(％) (g/cm) (KOe) (KG) (MGOe) 方法纸 5 4.96 2.8 4.12 4.0 在模具内 比较织品陶瓷 4 4.97 2.8 4.11 4.0 在模具内 比较纸 1 4.96 2.8 4.32 4.4 在模具内织品陶瓷 1 4.97 2.8 4.31 4.4 在模具内 本发明纸 1 4.97 2.8 4.31 4.4 在模具内织品陶瓷 1 4.96 2.8 4.32 4.4 在模具内
从表8中很明显的看出，根据本发明，减少了裂纹，增加了Br和(BH)max。实施例9
在实施例8中所使用的粉浆被烘干，然后粉末的聚合物在球磨机中经一小时的粉碎，以获得干燥的粉末。所测量的干燥粉末的容积密度为0.80g/cm3。 这种干燥粉末填到一个用硅树脂橡胶制造的外径为23.95mm、内径为12mm、高为10mm的橡胶模中。填充方法是从下述一组所选择出的步骤的组合。粉末的数量是可以调节的，以便使粉末能填充到橡胶模的顶部边缘。橡胶模中的粉末的容积密度对于在磁场作用下的模压的影响已经研究了。
填充方法
(1)橡胶模放置在振动器上，填充密度通过振动而增大。
(2)橡胶模放置在一个皮带机中，填充密度通过振动而增大。
(3)将磁场加到橡胶模中的粉末上，由于磁场的吸引力和被磁化的粉末颗粒的吸引力，使填充密度增大。
(4)使用在磁场作用下颗粒化的粉末。颗粒变的大小应使在磁场的作用下，形成颗粒化的粉末的颗粒容易被粉碎。
(5)在磁场的作用下，形成了相对强的颗粒化的和取向的粉末。
(6)带磁的粉末予先在几十个kg/cm2的压力下形成压型，以便增大填充密度。
然后，通过上述方法增大填充密度的粉末五次放置到4万奥斯特脉冲磁场中，每次经过5微秒。压坯在1230℃温度下，经过2小时的烧结。压坯的性质和压坯的最大能量(MGOe)如表8中所示。
表8填充密度 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4裂纹、断裂 C B A A A A A变形 C B B A A A A
续表8(BH)max 4.4 4.4 4.4 4.4 4.4 4.4 4.4
标准和裂纹如下：
A：实际上既无裂纹，也无断裂；
B：裂纹和断裂不大于5％；
C：裂纹和断裂大于5％。实施例10
通过如图25所示的干燥轴向模压机将实施例1中所使用的细粉末压实。磁场(H)取向，穿过模空腔。在如实施例1相同的条件下，制造一百个烧结磁铁。烧结磁铁的磁性能在表9中给出
表9磁性能Br(KG) (BH)max(MGOe) iHc(KOe) 附注12.6 38.2 13.5 最大12.3 36.5 12.8 最小12.5 37.3 13.1 平均
按照本实施例的方法的平均值，有可能连续生产具有稳定特性的磁场，并实现磁铁的自动生产。实施例11
为制取铁氧体磁铁粉浆的工业适用的原材料可以用于一般的轴向模压和实施例3的发明方法中，由相应的方法得到的压坯进行烧结。烧结磁铁的磁性在表10中给出。
表10例子 Br(KG) iHc(kOe) (BH)max(MGOe)发明的 4.52 2.95 4.86比较的 4.30 2.98 4.40
本发明实施例的磁性比表3中所给出的实施例3的磁性要好。本比较实施例的磁性，实际上等于本发明实施例8的磁性。由于在本发明的和比较的实施例中使用了带有极好磁性的铁氧体的粉末，甚至在比较的实施例中，磁性是最好的。由于本发明实施例的(BH)max比本比较实施例的(BH)max高大约10％，很清楚，最好的(BH)max是通过使用具有极好磁性的磁铁粉末获得的。实施例12
工业适用的Nd-Fe-B磁铁的原材料用于实施例1和一般的轴向模压中，由相应的方法得到的压坯进行烧结。该烧结磁铁的磁性在表11中给出。
由于用于实施例12中的Nd-Fe-B粉末具有最好的磁性，所以一般的模压成形件的磁性是极好的。本发明的模压成形件的(BH)max比一般的模压成形件的(BH)max要高14％。很清楚，非常好的(BH)max是通过使用具有极好磁性的磁铁粉末获得的。
表11例子 Br(KG) iHc(kOe) (BH)max(MGOe)发明的 13.2 14.1 40.3比较的 12.3 14.3 35.2实施例13
填充密度和脉冲磁场对磁性的影响，已在实施例1的程序中研究了。
表12填充密度 使用脉冲 磁性(g/cc) Br(KG) (BH)max(MGOe) iHC(KOe)1.4 否 12.5 37.1 14.2
是 12.5 37.2 14.21.8 否 12.2 35.4 14.3
是 12.5 37.2 14.22.2 否 11.1 29.3 14.5
是 12.5 37.2 14.22.6 否 10.1 24.3 14.3
是 12.5 37.2 14.23.0 否 9.03 19.4 14.4
是 12.5 37.2 14.2
从表12中可以清楚看出，脉冲磁场初步用于高密度的磁粉，这对于增大它的取向度是有效的。实施例14
填充密度和脉冲磁场对磁性的影响，在实施例2中已经进行了研究。
表13填充密度 使用脉冲 磁性(g/cc) Br(KG) (BH)max(MGOe) iHc(KOe)1.6 否 11.2 30.9 17.3
是 11.2 30.9 17.22.1 否 10.9 29.3 17.3
是 11.2 30.9 17.22.6 否 9.9 24.1 17.4
是 11.2 30.9 17.23.1 否 9.0 20.0 17.5
是 11.2 30.9 17.23.6 否 8.4 17.4 17.5
是 11.1 30.3 17.3
从表13中可以清楚地看出，脉冲磁场初步用于高密度的磁粉，这对于增大它的取向度是有效的。实施例15
填充密度和脉冲磁场对磁性的影响，在实施例3中已经进行了研究。
表14填充密度 使用脉冲 磁性(g/cc) Br(KG) (BH)max(MGOe) iHc(KOe)0.8 否 3.89 3.56 2.82
是 3.93 3.63 2.801.0 否 3.94 3.65 2.81
是 4.02 3.80 2.801.2 否 3.88 3.53 2.83
是 4.02 3.80 2.801.4 否 3.26 2.50 2.84
是 4.02 3.80 2.801.6 否 3.02 2.14 2.84
是 3.92 3.60 2.80
从表14清楚看出，脉冲磁场初步用于高密度的磁粉，这对于增大它的取向度是有效的。实施例16
初始阶段和随后阶段直到细磨阶段，以及烧结阶段和随后的阶段的按照例1至例5中的同样方法，同样条件下进行的。下述方法是在比较例中及实施例A和B中实现的。
比较例——在磁场作用下，轴向模压成形件。(模压压力-1.5噸/cm2，磁场-1.2万奥斯特(12KOe))
实施例A-4万奥斯特的脉冲磁场作用到高密度粉末5次，每次5微秒。然后在没有磁场的作用下进行模压。模压的压力是1.0噸/cm2。模压的方向与脉冲磁场使用的方向相同。
实施例B-按照例A中同样的方法使用脉冲磁场。然后在没有磁场的作用下，进行轴向模压成形。模压的压力是1.0噸/cm2。模压的方向与脉冲磁场的方向相同。
所获得的磁铁的磁性在表15中给出。
表15材料 模压 填充密度 磁性
(g/cm) Br(KG) (BH)max(MGOe) iHc(KOe)烧结的 比较的 1.4 11.7 32.4 14.4Nd-Fe-B 实施例A 2.6 12.3 36.1 14.3
实施例B 2.6 12.5 37.2 14.2
比较的 1.6 10.5 26.9 17.5烧结的 实施例A 3.1 11.0 29.5 17.3Sm-Co 实施例B 3.1 11.2 30.9 17.2
比较的 0.8 3.73 3.32 2.9烧结的 实施例A 1.2 3.95 3.67 2.8铁氧体 实施例B 1.2 4.02 3.80 2.8
续表15
比较的 2.0 6.94 11.9 15.6连接的 实施例A 3.5 7.25 12.8 15.5Sm-Co 实施例B 3.5 7.40 13.5 15.4连接的 比较的 0.8 2.18 1.11 2.7铁氧体 实施例A 1.2 2.29 1.23 2.7
实施例B 1.2 2.33 1.27 2.7
Claims (29)
1、一种磁铁制造方法，包括：
制备一橡胶模(10)，该橡胶模的至少一侧面部分(10s)是由橡胶制成的；
在模压机(1，2)外的橡胶模(10)中，通过对磁粉施加振动(218)和/或推压(121，212，225，228，231)磁粉以至少为自然填充密度的1.2倍的密度填充磁粉(5)；
在模压机(1，2)中放置橡胶模(10)，该橡胶模中填充有高密度的磁粉(5)；
使磁粉(5)在磁场中定向，用模压机(1，2)的冲头(1a，1b)将橡胶模(10)和磁粉(5)压实，由此获得磁粉压坯(63)。
2、根据权利要求1所述的磁铁制造方法，其特征在于，在压实步骤之后还包括烧结步骤。
3、根据权利要求1所述的磁铁制造方法，其特征在于，树脂与磁粉一起被高密度地填充。
4、根据权利要求1至3中任一项所述的制造方法，其特征在于，使该橡胶模包含至少一顶部和一底部，使其中至少顶部和底部之一的厚度t(单位：mm)为：t≤16h/D(h为压坯的厚度；D为压坯横截面积的正的平方根)。
5、根据权利要求1至3中任一项所述的制造方法，其特征在于，使该橡胶模(10)包含一心轴(10m)，并使该心轴比橡胶模(10)的其余部分(10s，10k)硬。
6、根据权利要求1至3中任一项所述的制造方法，其特征在于，压坯的制造是在一回路(2a)中进行的，该回路是循环的，橡胶模(10)安装在其上。
7、根据权利要求1至3中任一项所述的制造方法，其特征在于，使该橡胶模(10)的顶部或底部开口，使橡胶模的开口部分由模压机的冲头(1a，1b)直接挤压。
8、根据权利要求1至3中任一项所述的制造方法，其特征在于，粉末是在惰性气氛中填充到橡胶模(10)中的。
9、一种磁铁制造方法，包括：
制备一橡胶模(10)，该橡胶模的至少一侧面部分(10s)是由橡胶制成的；
以至少为自然填充密度的1.2倍的密度初步压实(129)磁粉(5)；
将压实的磁粉置入在模压机(1，2)外的橡胶模(10)中；
在模压机(1，2)中放置橡胶模(10)，该橡胶模中填充有高密度的磁粉(5)；
使磁粉(5)在磁场中定向，用模压机(1，2)的冲头(1a，1b)将橡胶模(10)和磁粉(5)压实，由此获得磁粉压坯(63)。
10、根据权利要求9所述的磁铁制造方法，其特征在于，在压实步骤之后还包括烧结步骤。
11、根据权利要求9所述的磁铁制造方法，其特征在于，树脂与磁粉一起被高密度地填充。
12、根据权利要求9至11中任一项所述的制造方法，其特征在于，使该橡胶模包含至少一顶部和一底部，使其中至少顶部和底部之一的厚度t(单位：mm)为：t≤16h/D(h为压坯的厚度；D为压坯横截面积的正的平方根)。
13、根据权利要求9至11中任一项所述的制造方法，其特征在于，使该橡胶模(10)包含一心轴(10m)，并使该心轴比橡胶模(10)的其余部分(10s，10k)硬。
14、根据权利要求9至11中任一项所述的制造方法，其特征在于，压坯的制造是在一回路(2a)中进行的，该回路是循环的，橡胶模(10)安装在其上。
15、根据权利要求9至11中任一项所述的制造方法，其特征在于，使该橡胶模(10)的顶部或底部开口，使橡胶模的开口部分由模压机的冲头(1a，1b)直接挤压。
16、根据权利要求9至11中任一项所述的制造方法，其特征在于，粉末是在惰性气氛中填充到橡胶模(10)中的。
17、一种磁铁制造方法，包括：
在模压机(1，2)外的其至少一侧面部分(10s)是由橡胶制成的橡胶模(10)中，通过对磁粉施加振动(218)和/或推压(121，212，225，228，231)磁粉以至少为自然填充密度的1.2倍的密度填充磁粉(5)；
在模压机中压实步骤之前，用盖(10h)盖住橡胶模(10)顶部的开口部分；
对橡胶模中的磁粉施加瞬时磁场(4a)；
在模压机(1，2)中放置带有磁粉的橡胶模(10)；
在没有磁场的作用下，用模压机(1，2)的冲头(1a，1b)将橡胶模(10)和磁粉(5)压实，由此获得磁粉压坯(63)。
18、根据权利要求17所述的磁铁制造方法，其特征在于，对橡胶模中的磁粉施加大于8KOe静磁场以代替瞬时磁场，使得由模压机的压实能够在没有磁场的作用下进行。
19、根据权利要求17所述的磁铁制造方法，其特征在于，在压实步骤之后还包括烧结步骤。
20、根据权利要求17所述的磁铁制造方法，其特征在于，树脂与磁粉一起被高密度地填充。
21、根据权利要求17至20中任一项所述的制造方法，其特征在于，使该橡胶模包含至少一顶部和一底部，使其中至少顶部和底部之一的厚度t(单位：mm)为：t≤16h/D(h为压坯的厚度；D为压坯横截面积的正的平方根)。
22、根据权利要求17至20中任一项所述的制造方法，其特征在于，使该橡胶模(10)包含一心轴(10m)，并使该心轴比橡胶模(10)的其余部分(10s，10k)硬。
23、根据权利要求17至20中任一项所述的制造方法，其特征在于，压坯的制造是在一回路(2a)中进行的，该回路是循环的，橡胶模(10)安装在其上。
24、根据权利要求17至20中任一项所述的制造方法，其特征在于，使该橡胶模(10)的顶部或底部开口，使橡胶模的开口部分由模压机的冲头(1a，1b)直接挤压。
25、根据权利要求17至20中任一项所述的制造方法，其特征在于，粉末是在惰性气氛中填充到橡胶模(10)中的。
26、一种制造磁粉压坯的装置，包括：
一用于压实橡胶模和粉末的模压机(1，2)；
一用于发生磁场的磁场发生器(4a)；
其特征在于还包括一高密度填充装置(41，121，212，225，228，231)，用以以自然填充密度的至少1.2倍的密度向橡胶模填充粉末，该高密度填充装置包括：一用于将磁粉供给橡胶模(10)的供料装置(42)，或一用于初步压实的磁粉的预压实装置(125)；一振动器(41)及/或一用以增大磁粉的填充密度的推压器(121)。
27、根据权利要求26所述的制造磁粉压坯的装置，其特征在于，还包括一个充有惰性气体气氛的室(95)，制造压坯的装置的各构件置于其中。
28、根据权利要求26所述的制造磁粉压坯的装置，其特征在于，还包括一循环的回路(2a)，其中安装有橡胶模，并且制造压坯的装置的各构件沿回路连续排列。
29、根据权利要求26所述的制造磁粉压坯的装置，其特征在于，还包括一个直通道，用以沿着该通道分别排列着制造压坯的装置的各构件、钢轨以及用于使平板架(202)往复运动的往复装置，该平板架上可拆卸地安装有橡胶模。
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- 1991-11-30 CN CN91107588A patent/CN1054458C/zh not_active Expired - Fee Related
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