CN1139083C - 径向各向异性R-Fe-B基烧结磁体及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
制造径向各向异性R-Fe-B基烧结磁体的方法，其中R是包含Y的至少一种稀土元素，其中，用同一个模具逐次构成有多个压制体的生坯堆积块。把压制体的密度调到3.1g/cm3或更大，并在最终压制步骤中将密度增加到大于最终压制步骤前至少0.2g/cm3。通过这样调整生坯密度，可使烧结处理期间接合部分堆积压制体之间的界面的破裂降至最少，同时保持制成磁体的高磁特性。
Description
本发明涉及用于各种应用领域、比如电机、传感器等领域的径向各向异性R-Fe-B基烧结磁体(R是包含Y的稀土元素中的至少一种)及其制造方法。
公知的制造R-Fe-B基烧结磁体方法中，要制造具有与磁铁的轴向方向长度(后面称为“L”)相对应的轴向长度(沿轴向方向或压制方向上的长度)的模具。因此，当磁铁有较大的L时，就需要模具在压制方向上有较大的尺寸。较大尺寸的模具会产生下列问题，诸如在安装在压制设备或从其上拆卸时操作困难，由于有过大的压制行程要有大尺寸的压制设备。
一般利用有构成磁路的模具的压制设备制造径向各向异性的R-Fe-B基烧结磁体(以下称为“R.R磁体”)。图1表示了这种压制设备的实例。圆柱形模具9一般由铁磁性部分1、用下线圈7围绕的非磁性部分2、和铁磁性材料制成的芯3构成。将原料粉末装进空腔10，空腔由铁芯3的外周边表面、铁磁性部分1的内表面和沿轴向方向可上下移动的圆柱形下凸模5的上表面限定。然后，沿轴向方向可上下移动的、由上线圈6围住的上凸模4就向下移动进入空腔10而压制原料粉末，制成生坯。然后，烧结该生坯，制成R.R磁体。
加在空腔10上的取向磁场(Bg)密度可用下面的公式(1)表示：
Bg＝d2×σs/(4×D×Lm) (1)其中d为芯3的外直径，D为模具9的内直径，Lm为压制方向上(轴向方向)铁磁性部分1的长度，而σs为芯3的饱和磁化强度。为制造具有大尺寸L的R.R磁铁，就需要增加铁磁性部分1的Lm。可是，Lm不可能随意增加。由于对空腔10中的原料粉末在径向方向上磁性取向的Bg应为约0.5T(泰斯拉)和σs一般约为2T，所以Lm的值受下面的公式(2)限定：
Lm≤d2/D (2)
由于Lm的这种限制，在单一压制作业中很难制造具有超过上述Lm的限定的长度L的R.R磁铁。因此，通过粘合利用满足公式(2)的较小Lm模具制造的多个R.R磁铁来制造这种R.R磁铁。可是，这种方法存在的缺陷表现在因粘合层和/或处理层位于R.R磁铁部分之间而降低了总磁通量，以及由于增加了粘合步骤的数量而提高了生产成本。
为克服该缺陷，现有技术中已提出过几种方法。日本专利公开No.2-281721中提出了称为多级压制的方法。该方法中，将由模具的铁磁性部分包围的空腔中的原料粉末压制成第1生坯，然后将其向下移到由模具的非磁性部分围成的空间中，以腾空空腔。在空的空腔中，装入第2个量的原料粉末，在第1生坯体上压制形成第2生坯，然后与第1生坯一起向下移动，再次腾空空腔。这样，将装粉末、压制粉末和向下移动生坯的连续过程进行重复所要求的次数，以制成生坯堆积块，用公知的烧结方法，获得具有大L的R.R磁铁。可是，该方法中，由于在相同压力下进行各次压制步骤，生坯有相同密度，这会导致烧结处理期间在生坯之间的结合部分出现破裂。此外，由于要在空腔中产生高的取向磁场而减小Lm，所以这种方法要获得较大的L就要增加压制步骤。
日本专利公开No.6-13217中提出了另一种方法，该方法中把第2个量的原料粉末装入空腔中的因未经向下移动任何生坯在压制第1个量的原料粉末时所产生的空间中。重复进行把原料粉末装入空间并压制原料粉末的连续步骤，直至生坯堆积块达到所期望的L。这种方法中，这样进行每次压制步骤，使生坯的密度为约3g/cm3，在最后的压制步骤中，生坯堆积块的密度增加到约4g/cm3。虽然该方法可避免日本专利公开No.2-281721中提出的方法中产生的破裂，但用该方法却不能制造出具有大于模具强磁性部分轴向长度的生坯堆积块。
本发明者试图结合日本专利公开No.2-281721和6-13217的压制方法来避免日本专利特许公开No.2-281721方法中的破裂，也就是，在日本专利公开No.2-281721的多级压制步骤中，按照日本专利公开No.6-13217提出的将生坯的密度调整在2至3g/cm3，并在最后的压制步骤中增加到4g/cm3。虽然这样可避免破裂，但得到的磁体在磁特性上并不好。再有，尽管为增强取向磁场强度而减小了长度Lm，但相对于增加的取向磁场来说，并未改善磁体的磁特性。
日本专利公开No.7-161524提出通过存在于生坯之间的富稀土粘合层，就可避免烧结处理期间的破裂。可是，甚至在磁体为改善耐蚀性而进行表面处理，由于粘结层中含有大量的腐蚀性稀土元素，导致这样制成的磁体在耐蚀性方面是不好的。
因此，本发明的目的在于提供一种具有较大L和满足实际使用的磁特性的R.R磁铁。
本发明的另一个目的在于提供上述R.R磁铁的多级制造方法，该方法可避免烧结处理期间的破裂，并减少压制步骤的数量以降低生产成本。
本发明通过重复五次将原料粉末装入空腔，压制原料粉末，把制成的生坯向下移至由模具的非磁性部分围成的空间中，同时把到达第四个压制步骤的生坯密度调整为3g/cm3，在最后(第五个)压制步骤调到4g/cm3这样的循环而制造出5层堆积的生坯。可是，如上所述，从生坯堆积块中获得的磁特性不能满足实际使用。在本说明书中，把最后步骤(最后压制步骤)前的压制步骤称为“预压制步骤”，并把各预压制步骤中得到的生坯称为“预压制体”。最后压制步骤后的生坯堆积块称为“最终压制体”。
通过认真研究上述目的，本发明者发现预压制体的密度和最终压制体的密度对多级磁铁的磁性和烧结步骤期间的破裂有较大的影响。在多级制造中，通过向上移动模具和芯两个物体同时固定上下两凸模，或通过向下移动上下的两凸模同时固定模具和芯，把预压制体移至由模具的非磁性部分围成的空间。移动期间，预压制体在与模具的内表面和芯的外表面摩擦接触的情况下移动。当预压制体的密度为2至3g/cm3时，由于预压制体包括大量的空隙，预压制体中的粉末微粒会因与模具和/或芯的表面之间的摩擦而移动或转动。因此，由于粉末微粒的移动和转动，扰乱了取向磁场方向上粉末微粒的取向，从而降低了磁特性。本发明者发现当预压制体的密度为3.1g/cm3或更高时，能在不产生粉末微粒移动和转动的情况下，把预压制体移到由非磁性部分围成的空间。
当预压制体和最终压制体之间的密度差较小时，烧结步骤期间在生坯之间的粘合部分很可能出现破裂。本发明者发现当最终压制体的密度比预压制体高0.2g/cm3或更高时，就可有效地避免破裂。
通过上述发现，完成了本发明。因此，本发明的第一个方案是提供一种制造径向各向异性R-Fe-B基烧结磁体的方法，其中R是包含Y的稀土元素中的至少一种，该方法包括以下步骤：(1)在模具中逐次形成多个预压制体，多个预压制体中每一个的密度为3.1g/cm3或更高；(2)压制多个预压制体，使形成整体的最终压制体的密度比预压制体至少高0.2g/cm3；(3)烧结最终压制体；和(4)磁化烧结体的表面。
本发明的第二方案是提供一种径向各向异性R-Fe-B基烧结磁体，其中R是包含Y的稀土元素中的至少一种，从至少有四个串联压制体的生坯堆积块制造该磁体，其中各自与堆积压制体之间的界面对应的任一个邻按接合部分之间的轴向长度，等于邻接接合部分之间最大轴向长度的80％至100％。
本发明的第三方案是提供一种径向各向异性R-Fe-B烧结磁体，其中R是包含Y的稀土元素中的至少一种，从至少有两个串联压制体的生坯堆积块制造该磁体，其中对应于堆积压制体之间界面的不含接合部分的部分，其取向程度为83％至88％，取向程度由下面的公式确定：
取向度(％)＝Br(r)/(Br(r)+Br(c))×100其中B(r)表示径向方向上剩余磁通密度，Br(c)表示圆周方向上剩余磁通密度。
图1表示制造圆柱形生坯堆积块压制设备的剖视图；
图2A表示本发明的R.R磁铁接合部分和表面磁通密度分布之间的曲线关系图；
图2B表示从轴向方向观察图2A所示的R.R磁体径向磁取向的示意图；
图3表示用于确定取向度的测试件的示意图；
图4表示预压制体的密度与R.R磁体中出现破裂的相关性的曲线关系图；
图5表示预压制体密度与R.R磁体的总磁通的相关性的曲线关系图；和
图6表示重叠长度与R.R磁体的总磁通的相关性的曲线关系图。
本发明中，例如如图1所示，经烧结按多级压制方法采用压制设备制成的生坯堆积块而制造R.R磁体。在空腔10中装入一定量的原料粉末，同时固定下凸模5，使得由模具9的内表面，芯3的外表面和下凸模5的顶表面所限定的空腔10具有与铁磁性部分1的轴向长度(Lm)相同或略小于Lm的长度。然后，上凸模4向下移动，在空腔10中压制原料粉末，形成第1预压制体，同时施加由流经线圈6、7的脉冲电流产生的取向磁场。预压制体的密度为3.1g/cm3或更高，最好为3.1g/cm3至4.2g/cm3，并施加的取向磁场要使空腔10中的取向磁场强度是磁饱和的。
然后，利用向下移动上下凸模4和5，把第1压制体移进由非磁性部分2围成的空间，同时固定模具9和芯3，或利用向上移动模具9和芯3把第1压制体移进由非磁性部分2围成的空间，同时固定上下凸模4和5。当第1预压制体的顶表面处于低于铁磁性部分1的下端时，在由非磁性部分2围成的空腔中压制下一个量的原料粉末的下部。由于在由非磁性部分2围成的空腔中取向磁场相当弱，空腔中的原料粉末难于取向以形成弱取向部分，使制成的R.R磁体的磁特性变差。
为解决这个问题，应该使移动的预压制体的顶表面处于铁磁性部分1下端的同一水平位置或更高些。本发明中，把保留在由铁磁性部分1围成的空腔中的移动预压制体部分称为“重叠部分”，并且把轴向方向上(压制方向)重叠部分的长度称为“重叠长度”。由于磁通量穿过取向的重叠部分比穿过原料粉末更容易，过长的重叠长度会妨碍下一个量的原料粉末在径向方向上充分定向，从而降低了使原料粉末取向的取向磁场的有效量。正如将在实例3中说明的那样，已发现重叠长度达到Lm的20％(铁磁性部分1的轴向长度)，不会降低R.R磁体的磁特性。
在如上所述移动第1预压制体后，把第2个量的原料粉末装入第1预压制体上的空腔10，用上下凸模4和5压制，在第1预压制体上形成密度为3.1g/cm3或更高些的第2预压制体。然后，把第1和第2预压制体组成的预压制体进行上述的移动。按上述相同的方式，将装入、压制、移动的连续处理重复所要求的次数，以形成预压制体堆积块。最后的压制步骤中，在按上述相同的方式移动预压制体堆积块后，把最后量的原料粉末装入预压制体堆积块上的空间10中，并用上下凸模4和5压制，形成密度比预压制体高0.2g/cm3或更高、最好高0.2至1.5g/cm3的最终压制体。或者，在不装入最后量的原料粉末的情况下，仅再次压制预压制体的堆积块来进行最后的压制步骤，以构成密度如上限定的最终压制体。最好使最终压制体为至少是两个压制体的堆积块，即，堆积块至少有一个接合部分。
然后，从压制设备11中取出最终压制体，并通过在稀土烧结磁体的制造中所用的一般方法进行烧结。例如，烧结是在惰性气体比如Ar、He等，真空或氢气条件下1000至1200℃内进行1至7小时。烧结后，可对烧结体进行热处理，例如，在惰性气氛下550至950℃内进行几小时。热处理、机加工、涂层(Ni涂层、环氧树脂涂层等)后，按与取向方向相同的方向最后磁化烧结体，以得到本发明的R.R磁体。
如上所述，在铁磁性部分1中的移动预压制体的重叠长度为铁磁性部分1轴向长度Lm的0至20％。这意味着空腔10的深度为0.8×Lm至1×Lm。由于R.R磁体的邻近接合部分(内接合部分)之间的轴向长度与装入的0.8×Lm至1×Lm的原料粉末的深度成正比，所以各内接合部分的轴向长度的范围为内接合部分最大轴向长度的80％至100％。磁体的内接合部分对应于在第2压制级到最终压制级之前的压制级中所制备的压制体。把对应于在第1压制级和最终压制级中所制备的压制体的R.R磁铁的两轴向端部分按实际使用所要求的长度加工，以调整R.R磁体的轴向长度。因此，本发明的R.R磁体中，任何一个内接合部分的长度，也就是说，如图2A中参考标号21所示的接合部分和下一个邻近接合部分之间的轴向长度为内接部分最大长度的80％至100％，从而确保具有充分的磁特性。
如上所述，尽管通过减小Lm的轴向长度可增加取向磁场强度，但对应于取向磁场强度的增加，在较小Lm条件下用常规方法制造的R.R磁体却没有增加的总磁通量。
用多级压制方法制成的R.R磁体的表面磁通密度在轴向方向(L方向)上的分布示于图2A。用虚线表示对应于接合部分20的分布曲线的下降峰值。接合部分是在最终压制步骤和/或烧结处理期间与邻近预压制体制成整体的预压制体上的部分，并且按照表面磁通密度分布曲线中的下降峰值可容易地确定出接合部分。
利用相同的模具，同时改变预压制步骤次数，可制成不同数量内接合部分的几种R.R磁体。因此，可测出如此制成的各个R.R磁体的L方向上各单位长度的磁通量。结果，可发现每单位长度的磁通量随压制步骤数(接合部分数)的增加而减小。
在进一步研究的过程中，本发明者注意到即使当压制步骤数，也就是R.R磁体内接合部分数可通过增加模具的铁磁性部的轴向长度(Lm)而减少时，也可获得与增加内接合部分构成的R.R磁体中得到的磁通量相同的总磁通量。换句话说，即使当Lm大于由公式(2)给定的极限时，也能够制造出具有足够磁特性的R.R磁体。
再有，通过用D.C.B-H描绘器测量B-H特性，可以发现Lm和R.R磁体的取向度相互密切相关。
径向方向上R.R磁体的取向度用下面的公式表示：
取向度(％)＝Br(r)/(Br(r)+Br(c))×100 (3)其中Br(r)为径向方向上剩余磁量密度，Br(c)为圆周方向上剩余磁通密度。
图3中用X表示的矩形实心测试片和图3中用Y表示的另一个矩形实心测试片取自两个不同的多级R.R磁体，磁体有同样的尺寸和几乎相同的总磁通量，但压制步骤互不相同(接合部分数量)。如图3所示，测试片X其中未包含接合部分，测试片Y的轴向长度与R.R磁体的轴向长度(L)相同。根据测试B-H特性的结果，带有大量内接合部分(较短的Lm)数的R.R磁体的测试片Y表现出Br(r)和取向度均高于另一R.R磁体的测试片X。可是，在两种R.R磁体的测试片Y中Br(r)和取向度几乎相同。还有，通过对改变Lm和压制步骤数所制成的几个R.R磁体的测试片的进一步研究，发现取向度为83至93％的测试片X表现出较高的磁特性，具体地说，当取向度为83至88％时，可减少压制步骤数同时维持较高的磁特性。根据反复的测量，已经证实，通过适当选择Lm，R.R磁体的邻近接合部分之间的内接合部分中、即对应于测试片X的取向程度可调整在83至88％的范围内，以致满足关系式：d2/D＜Lm≤2.5×d2/D。当Lm超过2.5d2/D时，取向度和总磁通量会显著降低。因此，本发明的方法中，可使用比常规方法长的Lm，从而能减少压制步骤数，也降低了生产成本。
本发明中，模具的内直径(D)和芯外直径(d)最好分别为10至200mm和7至150mm。铁磁性部分的轴向长度Lm由d和D的值限定，当指定83至93％的取向度时最好为0.2×d2/D≤Lm≤2.5×d2/D(mm)，当指定83至88％的取向度时为d2/D＜Lm≤2.5×d2/D(mm)。
本发明的R.R磁体的外直径(Φ)优先选为10至150mm，最好选为10至100mm。当外直径小于10mm时，在工业规模上很难获得确保磁各向异性的有足够强度的取向磁场(Bg)。当外直径超过150mm，磁体的操作就变得困难。R.R磁体的L(轴向长度)与外径(Φ)的比优先为1/3或更大，最好为1/3至10。
本发明的R.R磁体为R-Fe-B基磁体，最好为R-Fe(Co)-B-M基磁体。R是包含Y的稀土元素中至少一种，并且其含量以磁体总量为基为25至35wt％。B(硼)含量以磁体总量为基为0.8至1.2wt％。M是选自Al、Nb、Ti、V、Zr、Mo、W、Ga、Cu、Zn、Ge和Sn中的至少一种元素，并且其含量以磁体总量为基为5wt％或更低。可用Co部分替代余量Fe。优选实施例可以是Nd-Fe-B-Al-Nb，Nd-Fe-Co-B-Al-Nb、Nd-Fe-B-Al-Ga、Nd-Fe-Co-B-Al-Ga、Nd-Dy-Fe-B-Al-Nb、Nd-Dy-Fe-Co-B-Al-Nb、Nd-Dy-Fe-B-Al-Ga、Nd-Fe-Dy-Co-B-Al-Ga等。
用本领域公知的方法制备原料粉末。例如，通过在非氧化环境中粗粉碎和细粉碎两个步骤，一般可在惰性气氛下或真空环境下将制成的R-Fe-B合金粉碎到平均粒度为4.0至5.0μm(F.S.S.S.)。
下面，参照以下的对照例和实施例将进一步说明本发明，该实施例是本发明的各种优选实施例。
实施例1
把化学成分为32wt％的Nd、1.1wt％的B和其余为Fe的铸块用机械粉碎，制成平均粒度为4.5μm(F.S.S.S.)的原料粉末。利用内直径为30mm和Lm为16mm的模具9和外直径为22mm的芯3，重复4次预压制步骤，同时对于每个预压制步骤，把原料粉末装入深度为15mm的空腔10中，以制成4个堆积的预压制体。在把预压制体堆积块移至由非磁性部分2围成的空间后，将最后量的原料粉末装入深度为15mm的空腔10中，并用上凸模4压制，构成最终压制体。制造最终压制体的每批中，预压制体的密度选自2.9g/cm3至4.2g/cm3的范围。对每批来说，最终压制体的密度为4.2g/cm3。压制步骤期间，对原料粉末施加磁饱和的取向磁场。
然后，将获得的最终压制体(对每批为100个体块)在5×10-4至7×10-4Torr的真空条件下在1100℃烧结2小时。烧结后，对每个烧结过的产品检查接合部分上出现的破裂。其结果如图4所示。根据图4，可以看出，当预压制体的密度为4.0g/cm3或更小时，未出现破裂，也就是说，当最终压制体和预压制体之间的密度差为0.2g/cm3或更大时，就不出现破裂。当预压制体的密度超过4.0g/cm3时，也就是说密度差小于0.2g/cm3时，会急剧增加破裂的出现。具体而言，当预压制体的密度和最终压制体的密度相同时，烧结产品的80％会出现破裂。按照这一结果，可以确定；当最终压制体的密度至少比预压制体密度大0.2g/cm3时，就可有效地防止烧结处理期间的破裂。
实施例2
把按与实施例1相同的方法制得的每个烧结产品在Ar气氛下连续在900℃热处理2小时和在600℃处理2小时，研磨并用树脂涂层进行表面处理。磁化这样处理过的产品，获得在其外周边表面有8个磁极的R.R磁体(外直径：25mm，内直径：19mm，辅向长度：30mm)。测量各磁体上的总磁通量，测量结果示于图5。从结果可看出，当预压制体的密度为3.1g/cm3或更大时，R.R磁体稳定地显示出较高的总磁通量，换句话说，当密度处于本发明规定的范围内时，会有这样的结果。当密度低于3.1g/cm3时，如图5所示，总磁通量密度大大下降。
因此，实施例1和2的结果明显表明：当条件符合本发明的规定时，也就是说，满足预压制体的密度为3.1g/cm3或更大和密度差(最终压制体密度-预压制体密度)为0.2g/cm3或更大时，就能够有效地避免烧结处理过程中的破裂，并获得较高的总磁通量。
实施例3
重复实施例1的同样过程，同时改变重叠长度，制成五层堆积的各最终压制体。预压制体的密度为3.6g/cm3，最终压制体的密度为4.1g/cm3。按与实施例2相同的方法进行烧结、热处理、机加工、表面处理和磁化各最终压制体，获得尺寸为25mm(外直径)×19mm(内直径)×30mm(轴向长度)的各R.R磁体。测量各R.R磁体的总磁通量，其结果示于图6。重叠长度的负值表示把装入的原料粉末的下部分放在由模具的非磁性部分围成的空腔中。这种情况下，总磁通量随负向增加的重叠长度而急剧减小。在重叠长度超过3.2mm的区域中，也就是说大于Lm(16mm)的20％，总磁通量随增加的重叠长度而逐渐减小。因此，该结果表明：为获得较高的磁特性，重叠长度为Lm的20％或更少。
实施例4
把与实施例1相同的原料粉末用表1所示的模具进行多级压制。当Lm为16mm时，压制步骤重复5次，同时对于各压制步骤，原料粉末的装入深度为15mm。当Lm为20mm时，压制步骤重复4次，同时对于各压制步骤，原料粉末的装入深度为19mm。各预压制体的密度为3.6g/cm3，对于最终压制体，密度为4.1g/cm3。按与实施例2相同的方法，进行烧结、热处理、机加工、表面处理和磁化各最终压制体，得到尺寸为25mm(外直径)×19mm(内直径)×30mm(轴向长度)的各R.R磁体A(Lm＝20mm)和R.R磁体B(Lm＝16mm)。测量各R.R磁体的总磁通量。
如图3所示，从各R.R磁体的内接合部分，选取轴向方向上尺寸为4mm、周边方向上尺寸为6mm和径向方向上尺寸为2.5mm的测试片X，和轴向方向上尺寸为30mm、周边方向上尺寸为6mm和径向方向上尺寸为2.5mm的Y测试片。用D.C.B-H描图器测量径向方向上和周边方向上各测试片的B-H特性，以确定取向度。其结果示于表1。
由于Lm(20mm)大于d2/D(16.1mm)，所以制造R.R磁体A的模具未满足公式(2)。可是，R.R磁体A的总磁通量与用满足公式(2)的模具所制成的R.R磁体B的总磁通量几乎相同。还有，R.R磁体A的内接合部分中的定向度小于R.R磁体B的定向度。可是，R.R磁体A和R.R磁体B在对应整个长度(L)上的取向度基本相同。因此，可以断定，即使当Lm大于由公式(2)规定的极限时，也可获得良好的磁特性。
实施例5
把与实施例1相同的原料粉末用表1所示的模具进行多级压制。当Lm为45mm时，压制步骤重复3次，同时对于各压制步骤，原料粉末的装入深度为44mm。当Lm为33mm时，压制步骤重复4次，同时对于各压制步骤，原料粉末的装入深度为32mm。对于各预压制体，密度为3.8g/cm3，对于最终压制体，密度为4.1g/cm3。按与实施例2相同的方法，进行烧结、热处理、机加工、表面处理和磁化各最终压制体，得到尺寸为50mm(外直径)×39mm(内直径)×46mm(轴向长度)的R.R磁体C(Lm＝45mm)和R.R磁体D(Lm＝33mm)。
如图3所示，从各R.R磁体的内接合部分，选取轴向方向上尺寸为10mm、周边方向上尺寸为8mm和径向方向上尺寸为3mm的测试片X，和轴向方向上尺寸为46mm、周边方向上尺寸为8mm及径向方向上尺寸为3mm的测试片Y。用D.C.B-H描图器测量径向方向上和周边上各测试片的B-H特性，以确定取向度。其结果示于表1。
由于Lm(45mm)大于d2/D(33.75mm)，所以制造R.R磁体C的模具未满足公式(2)。可是，R.R磁体C的总磁通量与用满足公式(2)的模具制成的R.R磁体D的总磁通量几乎相同。还有，R.R磁体C的内接合部分中的取向度小于R.R磁体D的取向度。可是，R.R磁体C和R.R磁体D在磁体整个长度(L)方面的取向度基本相同。因此，可以断定，即使当Lm大于由公式(2)所规定的极限时，也可获得良好的磁特性。再有，通过调整Lm在确保磁体的接合部分的取向度为83至88％的范围内，可减少压制步骤数同时保持高的磁特性。因此，本发明的制造方法也有利于降低生产成本。比较例1
利用与实施例5(Lm＝33mm)相同的模具压制与实施例1相同的原料粉末，以制成密度为4.1g/cm3的生坯。按与实施例2相同的方式进行烧结、热处理、机加工和表面处理该生坯，获得尺寸为50mm(外直径)×39mm(内直径)×11.5mm(轴向长度)的烧结产品。堆积4个烧结产品并用粘合剂进行粘接以形成轴向长度为46mm的堆积产品，然后按与实施例2相同的方式磁化堆积产品，以制成堆积的磁体。测量磁体的总磁通量，并对从图3所示磁体选取的10mm(轴向方向)×8mm(周边方向)×3mm(径向方向)的测试片X测量取向度，如表1所示。尽管取向度与实施例5的R.R磁体D的取向度相同，但总磁通量却小于R.R磁体D的磁通量。
实施例6
按与实施例4的R.R磁体A的制造相同的方法，利用重复五次压制步骤，同时保持装入18.4mm的原料粉末的深度或变化装入深度，以使第1级为19mm、第2级为19.8mm、第3级为18mm、第4级为16.2mm和第5级为19mm来制成最终压制体。然后，按与实施例2相同的方式进行烧结、热处理、机加工、表面处理和磁化各最终压制体。获得尺寸为25mm(外直径)×19mm(内直径)×54mm(轴向长度)的R.R磁体E(可变重叠长度)和R.R磁体F(固定重叠长度)。测量的各磁体的总磁通量示于表1。
利用轴向方向上表面磁通密度的分布曲线确定邻近接合部分之间的长度。每对邻按接合部分的长度在7.2至5.9mm的区域内。由于最小长度(5.9mm)为最大长度(7.2mm)的82％，所以各长度在最大长度的82至100％的区域内。尽管邻近接合部分之间的长度在R.R磁体E中是变化的，但总磁通量与有恒定长度的R.R磁体F的磁通量基本相同。
表1(待续)
模具尺寸
内直径(D) 外直径(d) Lm 级数 预压制体密度 最终压制体密度
(mm) (mm) (mm) (g/cm3) (g/cm3)
实施例4
A 30 22 20 4 3.6 4.1
B 30 22 16 5 3.6 4.1
实施例5
C 60 45 45 3 3.8 4.1
D 60 45 33 4 3.8 4.1比较例1
60 45 33 1 - 4.1
实施例6
E 30 22 20 5 3.6 4.1
F 30 22 20 5 3.6 4.1
表1(续)
总磁通量 定向度
(kMxT) 内接合部分(％) 整个长度(％) 注
实施例4
A 478-482 85 84 -
B 479-482 89 84 -实施例5 -
C 640-645 86 85 -
D 642-646 90 85 -比较例1 -
630-633 90 - -实施例6 -
E 602-607 - - 可变重叠长度
F 602-609 - - 固定重叠长度
Claims (8)
1.制造径向各向异性R-Fe-B基烧结磁体的方法，其中R是包含Y的稀土元素中的至少一种，该方法包括以下步骤：
在模具中逐次形成多个预压制体，各个所述多个预压制体的密度为3.1g/cm3或更大；
压制所述多个预压制体，制成密度至少比所述多个预压制体密度高0.2g/cm3的整体的最终压制体；
烧结所述最终压制体；和
磁化烧结体的表面。
2.如权利要求1的方法，其特征在于，所述多个预压制体由下列步骤制成：
把第1量的原料粉末装入空腔，所述模具包括：空心的圆柱形铁磁性部分、空心圆柱形的非磁性部分，同心地固定在所述铁磁性部分的下端表面上、和同心并轴向延伸穿过由所述铁磁性部分的内表面和所述非磁性部分的内表面所限定的内圆柱形空间的芯，以及由所述铁磁性部分围住的所述空腔；
压制所述第1量的所述原料粉末，同时在径向方向上施加使所述原料粉末取向的取向磁场，以形成第1预压制体；
把所述第1预压制体移至由所述非磁性部分围住的环形空间，腾空所述空腔；
至少重复一次所述装入步骤，所述压制步骤和所述移动步骤，在所述第一预压制体上逐次堆积至少一个预压制体。
3.如权利要求2的方法，其特征在于，在把所述多个预压制体移至由所述非磁性部分围住的空间以腾空所述空腔后，将最后量的所述原料粉末装入所述空腔，把最后量的所述原料粉末与所述多个预压制体一起压制，构成所述整体的最终压制体。
4.如权利要求2的方法，其特征在于，轴向方向上所述铁磁性部分的长度为2.5×d2/D或更小，其中d为所述芯的外直径，D为所述模具的内直径。
5.径向各向异性R-Fe-B基烧结磁体，其中R是包含Y的至少一种稀土元素，由串联的至少四个压制体的生坯堆积块制成，其特征在于，对应于堆积压制体之间的界面的、任何邻近接合部分之间的轴向长度为邻近接合部分间最大轴向长度的80％至100％。
6.如权利要求5的径向各向异性R-Fe-B基烧结磁体，其特征在于，不包含接合部分的部分具有83％至93％的取向度，所述取向度由下列公式表示：
取向度(％)＝Br(r)/(Br(r)+Br(c))×100其中Br(r)为径向方向上剩余磁通密度，Br(c)为周边方向上剩余磁通密度。
7.径向各向异性R-Fe-B基烧结磁体，其中R是包含Y的至少一种稀土元素，由串联的至少二个压制体的生坯堆积块制造，其特征在于，不包含对应于堆积压制体之间的界面的接合部分的部分有83至88％的取向度，所述取向度由下列公式表示：
取向度(％)＝Br(r)/(Br(r)+Br(c))×100其中Br(r)为径向方向上剩余磁通密度，Br(c)为周边方向上剩余磁通密度。
8.如权利要求7的径向各向异性R-Fe-B基烧结磁体，其特征在于，所述磁体由串联的至少四个压制体的生坯堆积块制造，任何邻近接合部分之间的轴向长度为邻近接合部分之间最大轴向长度的80％至100％。
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Correction item: A transferee of the entry into force of the contract Correct: Hitachi metal ring magnets (Nantong) Co. Ltd. False: Hitachi metal ring Ci material (Nantong) Co. Ltd. Number: 11 Volume: 33 |