DE10061285A1

DE10061285A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Zuführung eines magnetischen Pulvers und Verfahren zur Herstellung eines Magneten

Info

Publication number: DE10061285A1
Application number: DE10061285A
Authority: DE
Inventors: Atsushi Ogawa; Toshiaki Tamura
Original assignee: Sumitomo Special Metals Co Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1999-12-09
Filing date: 2000-12-08
Publication date: 2001-09-06
Also published as: CN1176476C; US6432354B2; US20010018029A1; CN1299140A

Abstract

Das erfindungsgemäße Magnetpulverzuführungsverfahren zum Einführen eines magnetischen Pulvers in einen Hohlraum einer Pressvorrichtung umfasst die Stufen: Anordnen des magnetischen Pulvers außerhalb des Hohlraums; Erzeugen eines magnetischen Feldes in einem Raum, der den Hohlraum umfasst; und Einführen des magnetischen Pulvers in das Innere des Hohlraums, während das magnetische Pulver in Richtung des magnetischen Feldes orientiert wird durch Ausnutzung einer Kraft, die durch das magnetische Feld auf das magnetische Pulver ausgeübt wird. In dem Verfahren wird das Einführen des magnetischen Pulvers in das Innere des Hohlraums durchgeführt nach Beginn des Anlegens des magnetischen Feldes.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Einführung eines magnetischen Pulvers (nachstehend gele gentlich als "Pulverbeschickung" bezeichnet) in eine Pressvorrichtung, ein Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Pulverpresslings sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Magneten unter Anwendung des magneti schen Pulverbeschickungsverfahrens und die Pulverzuführungsvorrichtung.

Hintergrund der Erfindung

Ein Seltenerdmetall-Legierungsmagnet vom R-Fe-B-Typ, der repräsentativ ist für einen Hochleistungs-Permanentmagneten (worin R für ein Element oder eine Element-Kombination, ausgewählt aus der Gruppe, die besteht aus Selte nen Erdmetallelementen und Yttrium (Y), E für Eisen und B für Bor stehen) weist eine Struktur auf, die eine Hauptphase aus einer tetragonalen Kristall- Verbindung des ternären Systems (R₂Fe₁₄B-Phase) und eine an R reiche Korngrenzenphase umfasst und ausgezeichnete magnetische Eigenschaften aufweist. Ein Magnet vom R-Fe-B-Typ wird derzeit auf vielen Anwendungsge bieten eingesetzt von den verschiedenen Haushalts-Elektrogeräten bis zu den peripheren Geräten für einen Zentralcomputer. Es besteht ein starker Bedarf für eine Miniaturisierung, Gewichtsverminderung und Leistungsverbesserung, sodass ein Permanentmagnet vom R-Fe-B-Typ mit einem viel höheren Lei stungsvermögen erwünscht ist.

Zur Erhöhung der remanenten Magnetflussdichte (B_r) eines Sintermagneten vom R-Fe-B-Typ ist das folgende erforderlich: (1) eine Erhöhung des Gesamt volumenanteils der ferromagnetischen R₂Fe₁₄B-Phasen, (2) eine Annäherung der Dichte des Sinterpresslings an die theoretische Dichte der Hauptphase und (3) eine Ausrichtung der Achse der leichten Magnetisierung der Haupt phasen-Kristallkörner.

Wenn ein magnetisches Pulver einem Hohlraum (einem Pulververdichtungs raum) einer Pressvorrichtung zugeführt wird, wird üblicherweise eine Beschickungs box (oder ein Beschickungsschuh) zu dem Hohlraum transportiert und das Pulver wird aus der Beschickungsbox mittels der Schwerkraft in den Hohl raum eingeführt.

In den Fig. 1A bis 1C ist ein konventionelles Pulver-Zuführungsverfahren unter Verwendung einer Beschickungsbox schematisch dargestellt. Bei dem kon ventionellen Verfahren, wie es in den Fig. 1A bis 1C dargestellt ist, wird dann, wenn eine Beschickungsbox 13 in transversaler Richtung über einen Hohlraum 12 gleitet, der von einer Form (Gesenk) 10 und einem unteren Stempel 11 ei ner Pulver-Pressvorrichtung gebildet wird, das magnetische Pulver 14 in der Beschickungsbox 13 in den Hohlraum 12 eingefüllt. Bei diesem Verfahren wird eine obere Portion des Einfüllungspulvers nach unten gepresst (in einer durch den Pfeil A angezeigten Richtung) mittels Presseinrichtungen, beispielsweise einer Planierstange (nicht dargestellt), die in der Beschickungsbox 13 ange ordnet ist, um eine Beschickungs-Inkonsistenz zu unterdrücken.

Bei einem solchen konventionellen Füllungsverfahren, bei dem eine Beschickungs box verwendet wird, kann das Pulver zuverlässig in den Hohlraum einge füllt werden. Außerdem kann das Volumen des Einfüllungspulvers durch "Planieren" mittels der hinteren Kante der Beschickungsbox so kontrolliert wer den, dass es im wesentlichen konstant ist.

Aber selbst dann, wenn das Volumen des eingefüllten Pulvers konstant ist, variiert die Füllungsdichte, wenn ein Druck, der auf das Pulver mittels eines Planierstabes oder dgl. ausgeübt wird, variiert. Dies führt gegebenenfalls zu einer erhöhten Beschickungsinkonsistenz.

Darüber hinaus wird bei dem konventionellen Verfahren die Fließfähigkeit des Pulvers geringer durch einen hohen Druck als Folge des Eigengewichtes des Pulvers in einer Position, die dem Bodenabschnitt des Hohlraums näher ist, was zu einer schlechten Ausrichtung des Pulvers in einem Magnetfeld führt. Als Folge davon ist für das eingefüllte Pulver der Grad der Ausrichtung in einer Position näher beim Bodenabschnitt des Hohlraums geringer als der Grad der Ausrichtung in anderen Abschnitten. Es tritt daher das Problem auf, dass die magnetischen Eigenschaften in Abhängigkeit von den Positionen variieren.

Dieses Problem tritt insbesondere dann auf, wenn ein Seltenerdmetallmagnet vom R-Fe-B-Typ hergestellt werden soll. Ein magnetisches Pulver vom R-Fe-B-Typ weist ein höheres spezifisches Gewicht auf als ein magnetisches Ferrit-Pulver. Aus diesem Grund tritt dann, wenn das magnetische Pulver vom R-Fe-B-Typ in den Hohlraum eingefüllt wird, ein höherer Eigengewichts-Druck in ei ner Position näher bei dem Bodenabschnitt des Hohlraums auf, verglichen mit dem Fall eines magnetischen Ferrit-Pulvers. Daher kann im Falle der Verwen dung eines magnetischen Pulvers vom R-Fe-B-Typ eine Verschlechterung der Pulver-Ausrichtung nicht ausreichend unterdrückt werden, selbst wenn der Reibungskoeffizient der Pulverteilchen durch Zugabe eines Schmiermittels zu dem Pulver herabgesetzt wird, oder selbst dann, wenn die Stärke des angeleg ten ausrichtenden Magnetfeldes erhöht wird. Es besteht somit die Gefahr, dass die magnetischen Eigenschaften des fertigen Magnetprodukts schlechter wer den.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein magnetisches Pulverzuführungsverfah ren, mit dem eine Änderung des Grades der Ausrichtung in Abhängigkeit von den Positionen in dem Hohlraum vermindert werden kann.

Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Herstellung eines Presslings mit einem gleichförmigen und hohen Grad der Ausrichtung durch Anwendung des magnetischen Pulverzuführungsverfahrens sowie ein Verfahren zur Her stellung eines Magneten mit ausgezeichneten magnetischen Eigenschaften. Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem eine magnetische Pulverzufüh rungsvorrichtung, die zweckmäßig in Verbindung mit dem magnetischen Pul verzuführungsverfahren angewendet wird.

Das erfindungsgemäße magnetische Pulverzuführungsverfahren zur Einfüh rung eines magnetischen Pulvers in einen Hohlraum einer Pressvorrichtung umfasst die Stufen: Anordnen des magnetischen Pulvers außerhalb des Hohl raums; Erzeugen eines magnetischen Feldes in einem Raum, der den Hohl raum umfasst; und Überführen des magnetischen Pulvers in den Hohlraum unter Ausnutzung einer Kraft, die durch das Magnetfeld auf das magnetische Pulver ausgeübt wird, während das magnetische Pulver in Richtung des Magnetfeldes orientiert wird, wobei die Stufe der Überführung des magnetischen Pulvers in das Innere des Hohlraums durchgeführt wird nach Beginn des Anle gens des Magnetfeldes.

Das erfindungsgemäße magnetische Pulverzuführungsverfahren zur Einfüh rung eines magnetischen Pulvers in einen Hohlraum einer Pressvorrichtung umfasst die Stufen: Anordnen des magnetischen Pulvers außerhalb des Hohl raums; Erzeugen eines magnetischen Feldes in einem Raum, der den Hohl raum umfasst; und Herabfallenlassen des magnetischen Pulvers in das Innere des Hohlraums durch Anwendung eines elektromechanischen Mechanismus, der ineinandergreifend (wechselseitig blockierend) mit der Erzeugung eines Magnetfeldes arbeitet.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird ein magnetisches Pulver zu ei nem Zeitpunkt in den Hohlraum überführt, wenn die Stärke des magnetischen Feldes einen vorgegebenen Wert erreicht hat.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Richtung des magneti schen Feldes eine Richtung senkrecht zur Pressrichtung im Innern des Hohl raums.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das magnetische Feld im Innern des Hohlraums im wesentlichen in horizontaler Richtung ausgerichtet.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Element zwischen dem magnetische Pulver und den Hohlraum eingesetzt, das verhindern soll, dass das magnetische Pulver eingeführt wird, während das Magnetfeld erzeugt wird, und nachdem das Magnetfeld erzeugt worden ist, wird das Element in Betrieb ge setzt, sodass es das magnetische Pulver einführen kann.

Das erfindungsgemäße magnetische Pulverzuführungsverfahren zur Einfüh rung eines magnetischen Pulvers in einen Hohlraum einer Pressvorrichtung umfasst die Stufen: Anordnen des magnetischen Pulvers oberhalb des Hohl raums; Erzeugen eines ausrichtenden magnetischen Feldes in einem Raum, der den Hohlraum umfasst; und Herabfallenlassen des magnetischen Pulvers in den Hohlraum, während das magnetische Pulver in Richtung des magneti schen Feldes orientiert wird durch Anwendung einer Kraft, durch welche das ausrichtende magnetische Feld das magnetische Pulver anzieht.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform liegt die durch das ausrichtende ma gnetische Feld auf das magnetische Pulver ausgeübte Kraft in der gleichen Richtung wie die Schwerkraft, die auf das magnetische Pulver einwirkt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird das magnetische Pulver in einer Menge, die zuerst in den Hohlraum eingefüllt werden soll, oberhalb des Hohl raums angeordnet.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Richtung des ausrichten den magnetischen Feldes die Richtung senkrecht zur Pressrichtung der Press vorrichtung im Innern des Hohlraums.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das ausrichtende magnetische Feld in einer horizontalen Richtung im Innern des Hohlraums ausgerichtet.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird zwischen das magnetische Pulver und den Hohlraum ein Element eingesetzt, das verhindert, dass das magneti sche Pulver herunterfällt, bevor das ausrichtende magnetische Feld erzeugt worden ist, und nachdem das ausrichtende magnetische Feld erzeugt worden ist, wird das Element in Betrieb gesetzt, sodass das magnetische Pulver herab fallen kann.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die Stufe des Anordnens des magnetischen Pulvers oberhalb des Hohlraums durchgeführt, indem man ei nen Pulver-Behälter verwendet, der mit einem Öffnungs-Schließ-Mechanismus ausgestattet ist, der einen geschlossenen Zustand unter der Einwirkung des Gewichtes des magnetischen Pulvers aufrechterhält, der jedoch nach unten geöffnet werden kann durch die Kraft des ausrichtenden magnetischen Feldes, welches das magnetische Pulver anzieht.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Pulver presslings umfasst die Stufen: Einführen des magnetischen Pulvers in einen Hohlraum einer Pressvorrichtung durch das vorstehend beschriebene magne tische Pulverzuführungsverfahren, und Pressen zum Verdichten und Kopaktie ren des in den Hohlraum eingeführten magnetischen Pulvers.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird in der Pressstufe das magneti sche Pulver gepresst und verdichtet, während kontinuierlich ein ausrichtendes magnetisches Feld angelegt ist.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Magneten umfasst die Stufen: Einführen eines magnetischen Pulvers in einen Hohlraum einer Press vorrichtung unter Anwendung des vorstehend beschriebenen magnetischen Pulverzuführungsverfahrens; Pressen zum Komprimieren und Verdichten des ins Innere des Hohlraums eingeführten magnetischen Pulvers, wodurch ein Pressling gebildet wird, und Sintern des Presslings.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird in der Pressstufe das magneti sche Pulver gepresst und verdichtet, während ein ausrichtendes magnetisches Feld, das in der Stufe des Einführens des magnetischen Pulvers in den Hohl raum angelegt worden ist, kontinuierlich angelegt wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist das in der Pressstufe angelegte ausrichtende magnetische Feld im wesentlichen die gleiche Feldstärken- Verteilung auf wie das ausrichtende magnetische Feld, das angelegt wird, wenn das magnetische Pulver ins Innere des Hohlraums eingefüllt wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist zumindest in dem Hohlraum die Richtung des in der Pressstufe angelegten ausrichtenden magnetischen Fel des die gleiche wie die Richtung des ausrichtenden magnetischen Feldes, das angelegt wird, wenn das magnetische Pulver ins Innere des Hohlraums einge füllt wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die maximale magnetische Feld stärke des in der Pressstufe angelegten ausrichtenden magnetischen Feldes höher als die maximale magnetische Feldstärke des ausrichtenden magneti schen Feldes, das angelegt wird, wenn das magnetische Pulver ins Innere des Hohlraums eingefüllt wird.

Eine erfindungsgemäße magnetische Pulverzuführungsvorrichtung umfasst: ein Element zum Tragen des magnetischen Pulvers entgegen dem Gewicht des magnetischen Pulvers; und eine Einrichtung zum Herunterfallenlassen des magnetischen Pulvers beim Anlegen eines ausrichtenden magnetischen Fel des.

Eine erfindungsgemäße magnetische Pulverzuführungsvorrichtung umfasst ein Element zum Tragen des magnetischen Pulvers entgegen dem Eigengewicht des magnetischen Pulvers; und eine Einrichtung zur Durchführung eines elek tromechanischen Arbeitsganges, der mit dem Anlegen eines ausrichtenden magnetischen Feldes zusammenfällt, sodass das magnetische Pulver herun terfällt.

Eine erfindungsgemäße magnetische Pulverzuführungsvorrichtung umfasst einen Behälter für die Aufnahme eines magnetischen Pulvers; eine Bodenplat te, die von dem Behälter drehbar unterstützt wird und auf der das magnetische Pulver angeordnet ist; und eine Öffnungs- und Schließ-Einrichtung zum Ver schließen der Bodenplatte entgegen dem Gewicht des magnetischen Pulvers, wobei die Öffnungs- und Schließ-Einrichtung die Bodenplatte durch Schwen ken öffnet, wenn ein ausrichtendes magnetisches Feld, das von einer Press vorrichtung erzeugt wird, das magnetische Pulver nach unten zieht, wodurch das magnetische Pulver in einen Hohlraum der Pressvorrichtung, der darunter angeordnet ist, fällt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform bestehen der Behälter und die Bo denplatte aus einem nicht-magnetischen Material.

Eine erfindungsgemäße Pulverpressvorrichtung umfasst die vorstehend be schriebene magnetische Pulverzuführungsvorrichtung und eine Form (Gesenk), die aus einem magnetischen Material mit einer Sättigungsmagneti sierung von 0,05 bis 1,2 Tesla besteht.

Kurze Beschreibung mehrerer Ansichten der Zeichnungen

In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:

Fig. 1A bis 1C Querschnittsansichten, welche die Stufen eines konventionellen Pulverzuführungsverfahrens unter Verwendung einer Beschickungsbox erläu tern;

Fig. 2A bis 2C Querschnittsansichten, welche die Stufen und Hauptabschnitte einer Pressvorrichtung und einer magnetischen Pulverzuführungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung erläutern;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht, die den Aufbau einer magnetischen Pul verzuführungsvorrichtung erläutert, die bei einer Ausführungsform der vorlie genden Erfindung verwendet werden kann;

Fig. 4A und 4B Darstellungen, die einen Öffnungs-Schließ-Mechanismus in einer erfindungsgemäßen Pulverzuführungsvorrichtung erläutern;

Fig. 5A eine Draufsicht, die in schematischer Form den Aufbau einer magneti schen Pulverzuführungsvorrichtung 123 erläutert, wie sie zweckmäßig erfin dungsgemäß verwendet wird; und

Fig. 5B eine Querschnittsansicht derselben, aufgenommen entlang der Linie B-B der Fig. 5A;

Fig. 6 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Fallhöhe des magneti schen Pulvers und der remanenten Magnetflussdichte B_r bei der Ausführungs form der vorliegenden Erfindung und einem Vergleichsbeispiel darstellt; und

Fig. 7 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der remanenten Magnet flussdichte B_r und der Stärke eines ausrichtenden Magnetfeldes bei der erfin dungsgemäßen Ausführungsform und in einem Vergleichsbeispiel zeigt.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Die vorstehende Zusammenfassung sowie die folgende detaillierte Beschrei bung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung sind besser verständlich in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen. Zur Erläuterung der Erfin dung ist in den Zeichnungen eine Ausführungsform dargestellt, die derzeit be vorzugt ist. Es ist jedoch klar, dass die Erfindung auf die angegebenen genau en Anordnungen und die dargestellten Apparaturen nicht beschränkt ist.

Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben ihre Aufmerksamkeit auf das Phänomen konzentriert, wonach dann, wenn ein ausrichtendes magnetisches Feld in einer Pulver-Pressvorrichtung erzeugt wird, auf das magnetische Pul ver, das in eine Position gebracht ist, die von dem Abschnitt entfernt ist, der den höchsten Wert für die magnetische Feldstärke anzeigt, auch eine Kraft durch das oben genannte ausrichtende magnetische Feld ausgeübt wird und es sich dann in eine Position mit einer höheren Magnetfeldstärke bewegt. In einem erfindungsgemäßen magnetischen Pulverzuführungsverfahren wird, nachdem ein magnetisches Pulver außerhalb eines Hohlraum einer Pressvor richtung angeordnet worden ist, ein ausrichtendes magnetisches Feld in einem Raum erzeugt, der den Hohlraum umfasst. Dann wird das magnetische Pulver in den Hohlraum eingefüllt, während das magnetische Pulver durch eine Kraft ausgerichtet wird, die durch das ausrichtende magnetische Feld ausgeübt wird.

Erfindungsgemäß wird dann, wenn ein magnetisches Pulver in einen Hohlraum eingefüllt werden soll, ein ausrichtendes magnetisches Feld an das herabfal lende Pulver angelegt, sodass das magnetische Pulver während der Füllungs stufe ausreichend ausgerichtet werden kann. Wenn das Einfüllen des Pulvers in den Hohlraum beendet ist, ist deshalb das magnetische Pulver zuminde stens teilweise bereits ausgerichtet.

Nachstehend werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfin dung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.

Die Fig. 2A bis 2C erläutern die Hauptabschnitte einer Pressvorrichtung und einer magnetischen Pulverzuführungsvorrichtung gemäß einer Ausführungs form der vorliegenden Erfindung. Die Fig. 2A erläutert den Zustand, bei dem eine erfindungsgemäße magnetischen Pulverzuführungsvorrichtung 23 ober halb eines Hohlraums 22 einer Pressvorrichtung angeordnet ist. Die Fig. 2B erläutert einen Zustand, in dem ein ausrichtendes magnetisches Feld angelegt ist. Die Fig. 2C erläutert einen Zustand, in dem die magnetische Pulverzufüh rungsvorrichtung 23 aus der Position oberhalb des Hohlraums 22 entfernt wird, während ein ausrichtendes magnetisches Feld angelegt wird und ein oberer Stempel 25 nach unten geführt wird.

Bei dieser Ausführungsform ist vor dem Anlegen des ausrichtenden magneti schen Feldes, wie in Fig. 2A dargestellt, die magnetische Pulverzuführungs vorrichtung 23 oberhalb des Hohlraums 22 angeordnet, der aus einer Form (Gesenk) 20 und einem unteren Stempel 21 besteht. Das magnetische Pulver 24, das ein Volumen hat, das kleiner ist als das Inhaltsvolumen des Hohlraums 22, wird in die Pulverzuführungsvorrichtung 23 aufgenommen.

Danach wird, wie in Fig. 2B dargestellt, ein ausrichtendes magnetisches Feld H angelegt und eine magnetische Kraft wird in der Pulverzuführungsvorrichtung 23 auf das magnetische Pulver 24 ausgeübt. Das ausrichtende magnetische Feld H weist eine solche magnetische Feldverteilung auf, dass die maximale magnetische Feldstärke in der Nähe des zentralen Abschnitts des Hohlraums 22 auftritt. Auf das magnetische Pulver 24 wird eine magnetische Kraft in einer solchen Richtung ausgeübt, dass es zum Zentrum des Hohlraums angezogen wird. Das ausrichtende magnetische Feld H wird impulsartig angelegt oder ein magnetisches Feld kann eine Vielzahl von Impulsen umfassen und/oder sta tisch sein.

Danach öffnet sich in der Pulverzuführungsvorrichtung 23 ein Trägerelement (eine Bodenplatte) 23a, auf der das magnetische Pulver 24 angeordnet ist, nach unten und das magnetische Pulver 24 fällt ins Innere des Hohlraums 23. Auf diese Weise wird ein konstantes Volumen des magnetischen Pulvers 24 in den Hohlraum 22 eingefüllt. Das magnetische Pulver 24 fällt zu einem Zeit punkt nach unten, nachdem mit dem Anlegen des ausrichtenden magneti schen Feldes H begonnen worden ist. Unmittelbar nach Beginn des Anlegens des ausrichtenden magnetischen Feldes H erreicht die magnetische Feldstärke den höchsten Wert innerhalb eines verhältnismäßig kurzen Zeitraums (beispielsweise 0,2 bis 0,5 s). Mit dem Einfüllen des Pulvers kann begonnen werden, bevor die magnetische Feldstärke den höchsten Wert erreicht hat. Beispielsweise in der Mitte des Zeitraums, in dem die magnetische Feldstärke in dem zentralen Hohlraum-Abschnitt von Null auf mehrere Hundert kA/m an steigt kann eine ausreichende Ausrichtung erzielt werden, so lange mit dem Einfüllen des Pulvers (dem Herabfallen des Pulvers) bei einer magnetischen Feldstärke von etwa 160 kA/m begonnen wird. Bei dieser Ausführungsform öffnet sich die Bodenplatte 23a durch Anwendung einer nach unten wirkenden Kraft, die das magnetische Pulver 24 durch das ausrichtende magnetische Feld H nach unten anzieht. Der Aufbau der Pulverzuführungsvorrichtung 23 wird nachstehend näher beschrieben.

Bei dieser Ausführungsform ist die obere Fläche des magnetischen Pulvers 24, das ins Innere des Hohlraums 22 gefallen ist, niedriger als die obere Fläche der Form 20. Das heißt mit anderen Worten, die Menge des Pulvers in der Pulverzuführungsvorrichtung 24 wird vorher so eingestellt, dass sie im Innern des Hohlraums 22 vollständig aufgenommen wird. Aus diesem Grund ist es nicht erforderlich, die Füllmenge einheitlich zu machen durch Planieren des oberen Abschnitts des Füllungspulvers 24 wie bei dem Stand der Technik. Bei dieser Ausführungsform ist die Beschickungsinkonsistenz minimiert.

Da man bei dieser Ausführungsform eine vorher abgemessene Pulvermenge in die Form fallen läßt, tritt eine Aufstapelung im Mittelabschnitt der oberen Fläche des eingefüllten Pulvers auf und es entsteht ein erhöhter Abschnitt. Die Pulvermenge wird vorzugsweise so eingestellt, dass der oben genannte erhöh te Pulveranteil nicht eingeebnet (mitgenommen) wird, wenn die Pulverzufüh rungsvorrichtung über den Hohlraum geführt wird.

Das magnetische Pulver 24 wird in einer Richtung gleichförmig orientiert durch das ausrichtende Magnetfeld H während des Hineinfallens in den Hohlraum 22. Auf diese Weise wird eine sehr einheitliche Ausrichtung erzielt innerhalb des Pulvers in den Boden-, Mittel- und Oberseiten-Abschnitten des Hohlraums 22.

Nach dem Einfüllen des Pulvers, wie es in Fig. 2C dargestellt ist, wird die Pul verzuführungsvorrichtung 23 in eine Position (nicht dargestellt) transportiert, die entfernt ist von der Oberseite des Hohlraums 22, während das ausrichten de magnetische Feld H angelegt wird. Danach wird der obere Stempel 25 der Pressvorrichtung nach unten geführt. Das in den Hohlraum 22 eingefüllte magnetische Pulver 24 wird zwischen dem oberen Stempel 25 und dem unteren Stempel 21 gepresst und in dem ausrichtenden magnetischen Feld H verdich tet. Die Richtung, in der die Pulverteilchen während des Pulvereinfüllens aus gerichtet werden, kann sich ändern durch Einwirkung einer Reibungskraft beim Pressen und Verdichten oder durch andere Kräfte. Um eine solche Änderung zu verhindern, ist es bevorzugt, dass das ausrichtende magnetische Feld H während des Pressens und Verdichtens kontinuierlich angelegt ist. Selbstver ständlich weisen das ausrichtende magnetische Feld H, das während des Einfüllens des Pulvers angelegt wird, und das ausrichtende magnetische Feld H, das während des Pressens und Verdichtens angelegt wird, nicht notwendi gerweise die gleichen Stärken auf.

In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird das ausrichtende ma gnetische Feld erzeugt durch Verwendung der gleichen Magnetfeld- Erzeugungsvorrichtung (beispielsweise eine Spule), die nicht dargestellt ist, während des Einfüllens des Pulvers und während des Pressens und Verdich tens. Alternativ kann eine ein Magnetfeld erzeugende Hilfsvorrichtung zum Einfüllen des Pulvers vorgesehen sein und es wird dafür gesorgt, dass die magnetischen Feldstärke-Verteilungen zwischen dem Pulvereinfüllen und dem Pressen und Verdichten unterschiedlich sind.

Nach dem Pressen in dem ausrichtenden magnetischen Feld wird der Press ling aus dem magnetischen Pulver aus der Pressvorrichtung entnommen. Nach bekannten Herstellungsverfahren, beispielsweise unter Anwendung einer Sinterstufe und einer Alterungs-Behandlungsstufe, wird der Pressling gegebe nenfalls zu einem Permanentmagneten verarbeitet.

Der in dieser Beschreibung verwendete Ausdruck "Magnet" umfasst nicht nur einen Permanentmagneten in einem magnetisierten Zustand, sondern umfasst auch einen Magneten vor der Magnetisierung.

Die Fig. 3 stellt eine perspektivische Ansicht dar, die den Aufbau der Magnet pulverzuführungsvorrichtung 23 schematisch erläutert. Die Pulverzuführungs vorrichtung 23 umfasst einen Behälter 30, der das magnetische Pulver auf nimmt, ein Trägerelement (eine Bodenplatte) 23a, auf welcher das magneti sche Pulver angeordnet ist. Der Behälter 30 umfasst einen Seitenplatten- Abschnitt 23b. Die Bodenplatte 23a ist drehbar gelagert (zapfengelagert) durch einen Drehpunkt-Abschnitt 31, der auf dem Behälter 30 angeordnet ist. Die Vorrichtung 23 umfasst auch einen Öffnungs- und Schließmechanismus (in der Fig. 3 nicht dargestellt) zum Geschlossenhalten der Bodenplatte 23a entgegen dem Gewicht des magnetischen Pulvers. Der Öffnungs- und Schließmecha nismus schwenkt die Bodenplatte 23a in einer in der Fig. 3 durch Pfeile ange zeigten Richtung, wenn das ausrichtende magnetische Feld eine nach unten gerichtete Anziehungskraft auf das magnetische Pulver ausübt, sodass das magnetische Pulver auf der Bodenplatte 23a in den Hohlraum fallen kann, der darunter angeordnet ist. Der Aufbau des Öffnungs- und Schließmechanismus ist auf den vorstehend beschriebenen Aufbau nicht beschränkt. Wenn ein sta tisches magnetisches Feld als ausrichtendes magnetisches Feld angelegt wird, kann der Mechanismus nach dem Verstreichen von 0,1 bis 1,0 s ab Beginn des Anlegens des magnetischen Feldes den Öffnungs- und Schließvorgang durchführen durch die Kraft eines Motors oder dgl. in Abhängigkeit von einem erzeugten elektrischen Signal entsprechend dem Anlegen des ausrichtenden magnetischen Feldes anstatt durch eine magnetische Kraft. Alternativ kann dann, wenn ein pulsierendes Magnetfeld angelegt wird, ein Mechanismus an gewendet werden, der einen Öffnungs- und Schließvorgang durch die Kraft eines Motors oder dgl. durchführt im wesentlichen gleichzeitig oder einige Se kunden nach dem Anlegen des magnetischen Feldes.

Die Zeitspanne zum Anlegen des pulsierenden magnetischen Feldes beträgt etwa 1/1000 s. Unter Berücksichtigung der Zeitspanne, die für den Öffnungs- und Schließvorgang erforderlich ist, kann der Öffnungs- und Schließvorgang geringfügig vor dem Anlegen des pulsierenden magnetischen Feldes gestartet werden.

Die Fig. 4A und 4B erläutern jeweils andere Öffnungs- und Schließmechanis men für die Magnetpulver-Zuführungsvorrichtung 23.

Im Falle der in Fig. 4A dargestellten Vorrichtung steht ein Ende der Bodenplat te 23a über eine Feder 41 mit einem Teil der Vorrichtung 23 in Verbindung. Das Pulver 24 wird auf die Bodenplatte 23a aufgebracht, das Gewicht des Pul vers 24 drückt nach unten auf die Bodenplatte 23a und es wird eine Kraft zum Schwenken der Bodenplatte 23a in eine durch einen Pfeil angezeigte Richtung erzeugt. Die Schwenkbewegung der Bodenplatte 23a wird durch die elastische Kraft der Feder 41 verhindert. Wenn das ausrichtende magnetische Feld ange legt wird und das ausrichtende magnetische Feld das Pulver 24 nach unten anzieht, wirkt ein entgegengesetztes Moment, das größer ist, als das Moment der elastischen Kraft der Feder 41, auf die Bodenplatte 23a ein. Als Folge da von wird die Bodenplatte 23a in der durch den Pfeil angezeigten Richtung ge schwenkt, sodass das Pulver 24 herunterfällt.

Im Falle der in Fig. 4B dargestellten Vorrichtung ist an einem Ende der Bo denplatte 23a ein Ausgleichsgewicht 42 befestigt. Wie im Falle der Fig. 4A drückt dann, wenn das Pulver 24 auf die Bodenplatte 23a aufgebracht wird, das Gewicht des Pulvers 24 nach unten auf die Bodenplatte 23a und es ent steht eine Kraft zum Schwenken der Bodenplatte 23a in einer durch einen Pfeil angezeigten Richtung. Die Schwenkbewegung der Bodenplatte 23a wird durch das Ausgleichsgewicht 42 verhindert. Wenn das ausrichtende magnetische Feld angelegt wird und das ausrichtende magnetische Feld das Pulver 24 nach unten zieht, wirkt auf die Bodenplatte 23a ein entgegengesetztes Moment ein, das größer ist als das Moment des Ausgleichgewichts 42. Infolgedessen wird die Bodenplatte 23a in der durch den Pfeil angezeigten Richtung geschwenkt, sodass das Pulver 24 herunterfällt.

Bei den in den Fig. 4A und 4B dargestellten Öffnungs- und Schließmechanis men wird ein Paar von Bodenplatten 23a in dem zentralen Abschnitt geöffnet und geschlossen. Alternativ können als Drehpunktabschnitte für die Schwenk bewegung benachbarte Endabschnitte der jeweiligen Bodenplatten 23a ver wendet werden.

Anstelle der Feder 41 können auch andere elastische Elemente verwendet werden. Beispielsweise kann ein elastisches Kautschuk-Element verwendet werden. Diese elastischen Elemente erzeugen eine Kraft, die dem Gewicht des Pulvers 24 entgegenwirkt. Wenn das ausrichtende magnetische Feld das Pul ver anzieht, kann die durch das elastische Element ausgeübte Kraft den An ziehungskräften (magnetischen Kräften) zwischen dem Pulver und dem aus richtenden magnetischen Feld nicht standhalten. Die Einstellung der elasti schen Kraft kann verhältnismäßig leicht erfolgen, da die Anziehungskraft des ausrichtenden magnetischen Feldes verhältnismäßig groß ist, verglichen mit der Kraft, die durch das Gewicht des magnetischen Pulvers ausgeübt wird. Wenn beispielsweise die maximale magnetische Feldstärke des ausrichtenden magnetischen Feldes 160 kA/m beträgt, ist die magnetische Kraft, die auf das magnetische Pulver 24 in einer Position einwirkt, die um etwa einige 10 mm bis einige 100 mm vom Punkt der maximalen Feldstärke entfernt ist, ausreichend groß, sodass das Gewicht des magnetischen Pulvers vernachlässigt werden kann. Daher ist die Einstellung der elastischen Kraft verhältnismäßig leicht. Abhängig von dem Zeitpunkt, zu dem eine elektrische Kraft an eine Spule oder dgl. angelegt wird zur Erzeugung des ausrichtenden magnetischen Feldes, kann die Bodenplatte (das Trägerelement) 23A elektromechanisch geöffnet oder geschlossen werden. Beispielsweise kann die Bodenplatte 23A ge schwenkt oder verschoben werden mittels eines Stepping-Motors. In diesem Fall wird der Stepping-Motor unmittelbar nach dem Anlegen des ausrichtenden magnetischen Feldes eingeschaltet, sodass er die Bodenplatte schwenkt oder verschiebt, sodass das Pulver auf der Bodenplatte nach unten fällt.

Die Vorrichtung 23 ist vorzugsweise so gestaltet, dass die innere Oberfläche des Seitenplatten-Abschnitts 23b und die innere Oberfläche des Hohlraums im wesentlichen in einer und derselben Ebene angeordnet sind, oder dass die innere Oberfläche des Seitenplatten-Abschnitts 23b auf einer Innenseite des Hohlraums anstatt der inneren Oberfläche des Hohlraums angeordnet ist. Mit diesen Konfigurationen ist es möglich, zu verhindern, dass ein Teil des Pulvers während des Herabfallens auf die Form fällt als Folge der Anziehung durch das magnetische Feld.

Alternativ wird bei einer Ausführungsform, die nicht dargestellt ist, ein teller förmiger Behälter, der so gelagert ist, dass er um mindestens 180° gedreht werden kann, anstelle der Bodenplatte verwendet werden. Der tellerförmige Behälter wird um 180° gewendet, wenn das ausrichtende magnetische Feld angelegt wird, sodass das Pulver in dem Behälter nach unten fallen kann.

Bei einem alternativen System, bei dem das Trägerelement für das Pulver in einer horizontalen Querrichtung verschoben wird (ein Schließ-System) ange wendet wird, ist es leichter, das magnetische Pulver in der Pulverzuführungs vorrichtung 23 näher bei der oberen Fläche der Form anzuordnen als in den Fällen, in denen die in den Fig. 4A und 4B dargestellten Mechanismen ange wendet werden. Die Position des magnetischen Pulvers in der Pulverzufüh rungsvorrichtung 23, gemessen ab der oberen Fläche der Form, beeinflusst die Pulverfallhöhe während des Einfüllens. Dies wird weiter unten unter Bezug nahme auf die Fig. 6 beschrieben.

Nachstehend wird unter Bezugnahme auf die Fig. 5A und 5B ein Mechanismus beschrieben, bei dem eine elektromechanische Kraft, beispielsweise ein Motor oder ein Luftzylinder, als Kraft verwendet wird, die erforderlich ist für den Öff nungs- und Schließvorgang.

Die Fig. 5A zeigt eine Draufsicht, die eine Magnetpulver-Zuführungsvorrichtung 123 eines anderen Typs, wie er erfindungsgemäß zweckmäßig verwendbar ist, erläutert. Die Fig. 5B zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Linie B-B. Die Pulverzuführungsvorrichtung 123 umfasst einen Behälter 130 für die Aufnahme des magnetischen Pulvers und ein Trägerelement (eine Bodenplatte) 123a, auf der das magnetische Pulver 114 gelagert wird. Die Bodenplatte 123a ist dreh bar gelagert an einem Drehpunktabschnitt 131, beispielsweise einem Stift, der in dem Behälter 130 angeordnet ist. Die Vorrichtung 123 ist mit einer Antriebs- Einrichtung 150 ausgestattet zur Kontrolle des Öffnungs- und Schließvorgangs durch Schließen der Bodenplatte 123a, die dem Eigengewicht des magneti schen Pulvers 114 entgegenwirkt. Die Antriebseinrichtung 150 kann die Bo denplatte 123a in einer durch den Pfeil in der Fig. 5B angezeigten Richtung schwenken durch Verwendung des Drehpunktabschnitts 131 als zentrale Ach se, sodass das magnetische Pulver 114 auf der Bodenplatte 123a in einen darunter angeordneten Hohlraum (nicht dargestellt) fällt, wenn ein ausrichten des Magnetfeld angelegt wird, oder nachdem eine vorgegebene Zeitspanne ab Beginn des Anlegens des ausrichtenden Magnetfeldes verstrichen ist. Als An triebseinrichtung 150 können verschiedene Einrichtungen, beispielsweise ein Motor, ein Schalter und ein Luftzylinder, verwendet werden.

In dem in den Fig. 5A und 5B dargestellten Beispiel wird der Bodenabschnitt des Behälters 130, der durch die Bodenplatte 123a verschlossen ist, durch eine elektromagnetische Antriebskraft anstatt durch eine magnetische Kraft geöffnet. Der Zeitpunkt, zu dem das magnetische Pulver 114 durch Bewegen der Bodenplatte 123a in den Behälter 130 nach unten fällt, kann willkürlich festgesetzt werden durch Einstellung des Zeitpunkts, zu dem ein elektrisches Signal zur Steuerung (Kontrolle) des Betriebs der Antriebseinrichtung 150 von einer Steuerschaltung (nicht dargestellt) zu der Antriebseinrichtung 150 übermittelt wird. Alternativ kann der Zeitpunkt willkürlich festgesetzt werden durch Einstellung des Zeitpunktes, zu dem eine elektrische Kraft oder die Luft, dis zum Betrieb der Antriebseinrichtung 150 erforderlich ist, auf die An triebseinrichtung 150 einwirken gelassen wird.

Im Falle der Pulverzuführungsvorrichtung 123, wie sie in den Fig. 5A und 5B dargestellt ist, wird die Bodenplatte 123a nicht durch Anwendung einer magne tischen Kraft geöffnet oder geschlossen, sodass ein größerer Bereich von Materialien und Größen für die Bodenplatte 123a verwendet werden kann. Au ßerdem können der Zeitpunkt, zu dem das ausrichtende magnetische Feld angelegt wird, und der Zeitpunkt, zu dem die Pulverzuführung gestartet wird, willkürlich eingestellt werden. Für die vorliegende Erfindung ist es wichtig, dass das ausrichtende magnetische Feld während der Bewegung (des Herabfallens) an das magnetische Pulver angelegt ist, und dass der Grad der Ausrichtung durch Herabsetzung der Reibung zwischen den Pulverteilchen erhöht wird. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf den Fall beschränkt, bei dem das Öffnen und Schließen der Behälterbodenplatte durch eine magnetische Kraft durchge führt wird. Erfindungsgemäß wird eine vorgegebene Pulvermenge von dem Behälter aufgenommen und das Pulver wird in den Hohlraum eingefüllt, so dass die Menge des eingefüllten Pulvers nicht in jeder Einfüllstufe variieren kann.

Bei dieser Ausführungsform ist die Richtung des ausrichtenden magnetischen Feldes eine horizontale Querrichtung und somit senkrecht zur Richtung, in der das ausrichtende magnetische Feld das Pulver anzieht (der Pressrichtung). Daher werden die in den Hohlraum eingefüllten Pulverteilchen in der horizonta len Querrichtung ausgerichtet. Die Pulverteilchen sind als Folge einer magneti schen Wechselwirkung in der horizontalen Querrichtung kettenförmig mitein ander verknüpft. Die in einer oberen Fläche des Einfüllpulvers angeordneten Pulverteilchen sind ebenfalls in der horizontalen Richtung miteinander ver knüpft. Infolgedessen fließt das Pulver aus dem Hohlraum nicht nach außen über und das Pulver kann in dem Hohlraum leicht und vollständig aufgenom men werden.

Für den Fall, dass die Richtung des ausrichtenden magnetischen Feldes so eingestellt wird, dass es eine vertikale Richtung ist, verläuft die Richtung, in der das magnetische Feld das magnetische Pulver anzieht (die Pressrichtung) parallel zu der Ausrichtungs-Richtung. Die in den Hohlraum eingefüllten Pul verteilchen werden somit in der vertikalen Richtung ausgerichtet. In diesem Fall stehen die eingefüllten Pulverteilchen in der vertikalen Richtung ketten förmig miteinander in Verbindung wegen der magnetischen Wechselwirkung. Als Folge davon sind die in der oberen Fläche des eingefüllten Pulvers ange ordneten Pulverteilchen außen mit dem Hohlraum verknüpft. Es besteht somit die Gefahr, dass ein Teil des Pulvers außerhalb des Hohlraums verstreut wird.

Wie vorstehend beschrieben, ist es erfindungsgemäß bevorzugt, dass die Richtung des ausrichtenden magnetischen Feldes (die Ausrichtungs-Richtung) senkrecht zur Pressrichtung (der Einfüllrichtung) ist.

Bei dieser Ausführungsform stimmt die Richtung der Kraft (der Anziehungs kraft), die auf das magnetische Pulver durch das ausrichtende magnetische Feld ausgeübt wird, vollkommen mit der Richtung der Schwerkraft überein. Die vorliegende Erfindung ist darauf jedoch nicht beschränkt. Beispielsweise kann die in den Fig. 2A bis 2C dargestellte Pressvorrichtung gegenüber der vertika len Richtung geneigt sein. In diesem Fall ist die Richtung der Kraft des ausrich tenden magnetischen Feldes nicht die gleiche wie die Richtung der Schwer kraft.

Die Form, die den Hohlraum aufweist, der mit dem Pulver gefüllt wird, besteht vorzugsweise aus einem Metallmaterial mit einer Sättigungsmagnetisierung von 0,05 bis 1,2 Tesla, wie in der offengelegten japanischen Patentpublikation Nr. 9-35978 beschrieben. Aufgrund der Form, die aus einem solchen Me tallmaterial hergestellt ist, ist die magnetische Feldstärkeverteilung in dem Hohlraum während des Anlegens des ausrichtenden magnetischen Feldes gleichförmig und die magnetischen Eigenschaften eines Magneten können verbessert sein. Für den Fall, dass eine Form eine Vielzahl von Hohlräumen umfasst, besteht die Neigung, dass die magnetischen Feldstärke-Verteilungen in den jeweiligen Hohlräumen ungleichförmig sind. Aus diesem Grund ist es für den Fall, dass eine Form eine Vielzahl von Hohlräumen umfasst, insbesondere erwünscht, dass die Form unter Verwendung des oben genannten Metallmate rials hergestellt wird.

Nachstehend wird ein beispielhaftes Verfahren zur Herstellung eines magneti schen Pulvers, das eingefüllt werden soll, beschrieben.

Zuerst wird eine geschmolzene Legierung vom R-Fe-B-Typ hergestellt, die bei spielsweise 11 bis 18 Atom% R (R steht für ein Element oder eine Kombination von Elementen, ausgewählt aus der Gruppe, die besteht aus Seltenerdmetalle lementen und Y), 4 bis 10 Atom-% B und als Rest Eisen und zufällige Verun reinigungen enthält. Ein Teil des Fe kann durch einen oder zwei Vertreter aus der Gruppe Co und Ni ersetzt sein oder ein Teil von B kann durch C ersetzt sein.

Danach wird die geschmolzene Legierung zu einer dünnen Platte mit einer Dicke von 0,03 bis 10 mm unter Anwendung eines Bandgießverfahrens erstar ren gelassen. Nachdem ein Gussband mit einer Struktur, in der die R-reiche Phase in einer winzigen Größe von 5 µm oder weniger ausgeschieden ist, ge gossen worden ist, wird das Gussband in einen Behälter eingeführt, der es aufnehmen und abgeben kann. Nachdem die Luft in dem Behälter durch ein H₂-Gas ersetzt worden ist, wird ein H₂-Gas unter einem Druck von 0,03 MPa bis 1,0 MPa in den Behälter eingeleitet unter Bildung eines spröden Legie rungspulvers (Wasserstoffabsorptions-Behandlung). Nach der Wasserstoff desorptions-Behandlung wird das spröde Legierungspulver mittels einer Strahlmühle oder dgl. in einem Inertgasstrom zerkleinert.

Das erfindungsgemäß als Magnetmaterial verwendete Gussband wird zweck mäßig hergestellt unter Anwendung eines Bandgießverfahrens mittels eines Einzelwalzen-Verfahrens oder eines Doppelwalzen-Verfahrens unter Verwen dung einer geschmolzenen Legierung mit einer spezifischen Zusammenset zung. Je nach Plattendicke des hergestellten Gussbandes ist es möglich, zwi schen der Anwendung des Einzelwalzen-Verfahrens und der Anwendung des Doppelwalzen-Verfahrens zu unterscheiden. Wenn das Gussband dick ist, ist es bevorzugt, dass das Doppelwalzen-Verfahren angewendet wird. Wenn das Gussband dünn ist, ist es bevorzugt, dass das Einzelwalzen-Verfahren ange wendet wird.

Wenn die Dicke des Gussbandes weniger als 0,03 mm beträgt, steigt der Ab schreckungs-Effekt an, sodass die Möglichkeit besteht, dass der Durchmesser eines Kristallkorns zu gering ist. Wenn der Durchmesser des Kristallkorns zu gering ist, werden die einzelnen Kornteilchen bei der Zerkleinerung polykristal lisiert und die Kristallorientierung kann nicht ausgerichtet werden. Dies führt zu einer Verschlechterung der magnetischen Eigenschaften. Wenn umgekehrt die Dicke des Gussbandes 10 mm übersteigt, wird die Abkühlungsgeschwindigkeit langsam. Dabei kristallisiert leicht das α-Fe und die R-reiche Phase kann im Ungleichgewicht vorliegen.

Die Wasserstoffabsorptions-Behandlung kann beispielsweise wie folgt durch geführt werden. Insbesondere wird, nachdem ein Gussband, das auf eine vor gegebene Größe zugeschnitten und in ein Materialgehäuse eingesetzt worden ist, das Materialgehäuse in einen Wasserstoffofen eingeführt, der verschlossen werden kann. Dann wird der Wasserstoffofen verschlossen. Danach wird, nachdem der Wasserstoffofen ausreichend evakuiert worden ist, ein Wasser stoffgas unter einem Druck von 30 kPa bis 1,0 MPa in den Behälter eingeleitet, sodass das Gussband Wasserstoff absorbiert. Die Wasserstoffabsorptions-Re aktion ist eine exotherme Reaktion, sodass eine Kühlrohrleitung für die Zu führung von Kühlwasser vorzugsweise um den äußeren Umfang des Ofens herum angeordnet ist, um zu verhindern, dass die Temperatur in dem Ofen ansteigt. Durch die Wasserstoffabsorption wird die Gussband-Legierung ver sprödet (grobe Pulverisierung).

Nachdem die grob pulverisierte Legierung abgekühlt worden ist, wird die Legie rung einer Wasserstoffdesorptions-Behandlung in einem Vakuum unterworfen. In einem Teilchen des Legierungspulvers, das bei der Wasserstoffdesorptions-Be handlung erhalten wird, liegen Mikrorisse vor. Aus diesem Grund kann das Legierungspulver innerhalb eines kurzen Zeitraums in einer nachfolgenden Stufe mittels einer Kugelmühle, einer Strahlmühle oder dgl. fein zerkleinert werden. Entsprechend kann ein Legierungspulver mit der vorstehend be schriebenen Teilchengrößenverteilung hergestellt werden. Eine bevorzugte Ausführungsform der Wasserstoffzerkleinerungs-Behandlung ist in der offenge legten japanischen Patentpublikation Nr. 7-18366 beschrieben.

Die feine Zerkleinerung wird vorzugsweise mittels einer Strahlmühle durchge führt unter Verwendung eines Einleitungsgases (z. B. N₂ oder Ar). Alternativ kann eine Kugelmühle unter Verwendung eines organischen Lösungsmittels (z. B. Benzol, Toluol oder dgl.) angewendet werden oder es kann eine Rei bungspulverisierung durchgeführt werden. Ein fließfähiges Schmiermittel (Gleitmittel), das einen Fettsäureester oder dgl. als eine Hauptkomponente enthält, wird vorzugsweise dem Legierungspulver-Material zugesetzt. Die Zu gabemenge beträgt beispielsweise 0,15 bis 5,0 Massenprozent. Als Fettsäu reester können genannt werden der Capronsäuremethylester, der Caprylsäu remethylester, der Laurinsäuremethylester oder dgl. Das Gleit- bzw. Schmiermittel kann eine Komponente beispielsweise als Bindemittel enthalten. Es ist wichtig, dass sich das Gleit- bzw. Schmiermittel in der nachfolgenden Stufe verflüchtigt, sodass es entfernt wird. Für den Fall, dass das Schmiermit tel ein solches vom Feststoff-Typ ist, das mit dem Legierungspulver nicht leicht gemischt werden kann, kann das Schmiermittel mit einem Lösungsmittel ver dünnt werden. Als Lösungsmittel kann ein Erdöl-Lösungsmittel, dargestellt durch Isoparaffin, Naphthen-Solvent oder dgl., verwendet werden. Der Zeit punkt der Zugabe des Schmiermittels ist beliebig und die Zugabe kann vor der Feinzerkleinerung, während der Feinzerkleinerung oder nach der Feinzerklei nerung durchgeführt werden. Das fließfähige Schmiermittel überzieht die Oberflächen der Pulverteilchen und verhindert so die Oxidation der Teilchen. Außerdem hat das fließfähige Schmiermittel die Funktion, die Dichte der Presslinge beim Pressen einheitlich zu machen und eine Störung bei der Aus richtung zu unterdrücken.

Es ist selbstverständlich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf das nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren hergestellte magnetische Pulver beschränkt ist. Die vorliegende Erfindung kann auch auf ein Verfahren zur Herstellung eines anisotropen Verbund-Magneten zusätzlich zu dem Verfahren zur Herstellung eines Sintermagneten angewendet werden.

Beispiel

In diesem Beispiel wurden nach der Herstellung eines magnetischen Pulvers aus einer geschmolzenen Legierung vom Nd-Fe-B-Typ, enthaltend 30 Gew.-% Nd, 2 Gew.-% Dy, 0,5 Gew.-% Co, 1 Gew.-% B und als Rest Fe, Permanent magnete hergestellt durch Pressen des magnetischen Pulvers und Sintern des Pulverpresslings. Das Verfahren zur Herstellung des magnetischen Pulvers ist das gleiche wie das in der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausfüh rungsform angegebene Verfahren. Die magnetischen Eigenschaften der Per manentmagnete wurden bewertet.

Es wurde das magnetische Pulver verwendet und unter Anwendung eines Verfahrens, wie es in Verbindung mit der bevorzugten Ausführungsform erläu tert worden ist, wurde ein Pulvereinfüllen durchgeführt. Danach wurden das Pressen und Verdichten des Pulvers in einem ausrichtenden magnetischen Feld durchgeführt. Dann wurden Permanentmagnete hergestellt durch Anwen dung einer Sinterstufe bei Temperaturen von 1030 bis 1200°C für etwa 4 bis 8 h. Es wurden die magnetischen Eigenschaften der jeweiligen Abschnitte bei einem Permanentmagneten bewertet. Die Bewertungs-Ergebnisse sind in der Tabelle 1 angegeben. Die Größe des Magneten betrug 80 mm × 52 mm × 23 mm, die Pressdichte betrug 4,1 g/cm³, die maximale Stärke des ausrichtenden magnetischen Feldes betrug 810 kA/m und die Pulverfallhöhe beim Einfüllen betrug etwa 150 mm. Als Vergleichsbeispiel sind die gemessenen Ergebnisse eines Magneten, bei dem das Pulvereinfüllen unter Verwendung einer Be schickungsbox gemäß Stand der Technik durchgeführt wurde, in der Tabelle 2 angegeben.

Tabelle 1

Erfindungsgemäßes Beispiel

Tabelle 2

Vergleichsbeispiel

Wie aus der Tabelle 1 ersichtlich, weisen im Falle des erfindungsgemäßen Beispiels die remanente Rückflussdichte B_r und das maximale Energieprodukt (BH)_max identische Werte im oberen Abschnitt, im mittleren Abschnitt und im unteren Abschnitt des Magneten auf. Das heißt, es wurden einheitliche Eigen schaften erhalten.

Andererseits sind, wie aus der Tabelle 2 ersichtlich ist, die remanente Magnet flussdichte B_r und das maximale Energieprodukt (BH)_max in dem unteren Ab schnitt des Magneten des Vergleichsbeispiels niedriger als diejenigen der übri gen Abschnitte. Das heißt, es wurden unterschiedliche magnetische Eigen schaften erhalten.

Ein Vergleich zwischen den Tabellen 1 und 2 zeigt, dass die durchschnittlichen magnetischen Eigenschaften des erfindungsgemäßen Gesamtmagneten den jenigen des Vergleichsmagneten überlegen sind.

Die Fig. 6 stellt ein Diagramm dar, das die Beziehung zwischen der Fallhöhe und den Magneteigenschaften (remanente Magnetflussdichte B_r) zeigt. In der in dem Versuch verwendeten Pressvorrichtung weist ähnlich wie bei einer übli chen Pressvorrichtung die Stärke des ausrichtenden Magnetfeldes (die ma gnetische Feldstärke in der horizontalen Querrichtung) einen maximalen Wert in dem Hohlraumzentrum auf und die Stärke nimmt mit zunehmendem Ab stand von dem Hohlraumzentrum zu dem oberen Abschnitt ab. Insbesondere nimmt die magnetische Feldstärke in der Fall-Startposition ab, wenn die Fall höhe zunimmt. Im Falle des Versuchs gemäß Fig. 6 hat dann, wenn ein aus richtendes Magnetfeld erzeugt wird, bei dem der Maximalwert von etwa 1205 kA/m in dem Hohlraumzentrum vorliegt, die magnetische Feldstärke in der Fall- Startposition einen Wert in dem Bereich von etwa 525 bis etwa 380 kA/m je nach Zunahme der Fallhöhe L. Im einzelnen betrug die magnetische Feldstär ke in der Position einer Fallhöhe von 90 mm 525 kA/m, die magnetische Feld stärke in der Position einer Fallhöhe von 115 mm betrug 454 kA/m, die ma gnetische Feldstärke in der Position einer Fallhöhe von 140 mm betrug 4414 kA/m und die magnetische Feldstärke in der Position einer Fallhöhe von 165 mm betrug 382 kA/m. In der Fig. 6 zeigt ein ausgefüllter Kreis das "Beispiel gemäß Stand der Technik" an und es zeigt das Ergebnis für den Fall an, dass die Magnetfeld-Ausrichtung durchgeführt wird, nachdem das Einfüllen des Pul vers unter Verwendung einer konventionellen Beschickungsbox durchgeführt worden ist. Im Falle des Beispiels gemäß Stand der Technik wurde ein ausrich tendes Magnetfeld mit einem Maximalwert von 1262 kA/m im zentralen Hohl raum-Abschnitt erzeugt.

In diesem Beispiel wurde ein Pressling mit einer blockförmigen Gestalt mit ei ner Größe von 49 mm × 69 mm × 23 mm hergestellt. Die Pressdichte betrug 4,1 g/cm³.

Aus der Fig. 6 ist zunächst zu ersehen, dass die magnetischen Eigenschaften des erfindungsgemäßen Magneten denjenigen des Beispiels gemäß Stand der Technik überlegen sind. Außerdem ist daraus zu ersehen, dass die remanente Magnetflussdichte B_r mit zunehmender Fallhöhe bis zu einem gewissen Punkt ansteigt. Im Falle des Versuchs gemäß Fig. 6 wurde eine Zunahme der rema nenten Magnetflussdichte B_r nicht festgestellt, wenn die Fallhöhe mehr als 150 mm betrug. Bezüglich der Verbesserung der remanenten Magnetflussdichte B ist es bevorzugt, dass die Fallhöhe in dem Bereich von 90 bis 160 mm liegt.

Im Falle des Versuchs gemäß Fig. 6 wurde die in Fig. 4A dargestellte Pulverzu führungsvorrichtung verwendet, wobei die Fallhöhe auf einen Wert von nicht weniger als 90 mm eingestellt wurde. Unter dem hier verwendeten Ausdruck "Fallhöhe" ist der Abstand zwischen der oberen Fläche der Form 21 und der oberen Fläche der Bodenplatte 23a zu verstehen, wenn das Pulver herabzufal len beginnt. Selbst für den Fall, dass die Fallhöhe 90 mm oder weniger beträgt, ist der Grad der Ausrichtung verbessert, wenn ein Pulver in dem magnetischen Feld herunterfällt. Es wird daher angenommen, dass magnetische Eigenschaf ten erzielt werden können, die denjenigen des Standes der Technik überlegen sind.

Was die maximale Stärke des ausrichtenden magnetischen Feldes angeht, ist es nicht erforderlich, dass sie in der Pulvereinfüllungsstufe und in der Pressstu fe identische Werte aufweist. Die Stärke des ausrichtenden magnetischen Fel des in der Pressstufe ist vorzugsweise höher als die Stärke in der Pulvereinfül lungsstufe. Dies ist deshalb so, weil auf das Pulver in dem Hohlraum eine hohe Reibungskraft in der Pressstufe einwirkt, eine solche Reibungskraft jedoch in der Pulvereinfüllungsstufe nicht auftritt, sodass das Pulver in einem Zustand, der näher bei dem freien Fall liegt, leicht orientiert werden kann. In diesem Sinne kann die Magnetfeldstärke in dem Hohlraumzentrum in der Pulvereinfül lungsstufe etwa 160 bis 320 kA/m betragen.

Die Fig. 7 stellt ein Diagramm dar, das die Ausrichtungs-Magnetfeldstärke in Abhängigkeit von der remanenten Magnetflussdichte B_r zeigt. Ein leerer Kreis in dem Diagramm steht für ein erfindungsgemäßes Beispiel und ein ausgefüll ter Kreis steht für ein Vergleichsbeispiel, bei dem eine konventionelle Be schickungs-Einrichtung verwendet wird. Die Stärke des ausrichtenden magneti schen Feldes ist hier ein im Zentralabschnitt des Hohlraums gemessener Wert. Die Messung der remanenten Magnetflussdichte wurde an vier Positionen bei jeweils beiden Magneten durchgeführt, die hergestellt wurden durch Einfüllen und Pressen bei den jeweiligen Ausrichtungs-Magnetfeldstärken.

Wie aus der Fig. 7 ersichtlich, steigt erfindungsgemäß unabhängig von der Größe der Ausrichtungs-Magnetfeldstärke die remanente Magnetflussdichte B_r an.

Erfindungsgemäß kann das magnetische Pulver in Richtung des magnetischen Feldes ausgerichtet werden, während das magnetische Pulver in den Hohl raum eingefüllt wird unter Auswirkung einer Kraft, durch welche das ausrich tende magnetische Feld das magnetische Pulver in Richtung auf den zentralen Hohlraumabschnitt anzieht. Deshalb kann die Magnetfeld-Ausrichtung beim Einfüllen des Pulvers durchgeführt werden, bevor auf das Pulver ein Druck durch sein Eigengewicht ausgeübt wird. Außerdem ist es möglich, eine Variati on des Grades der Ausrichtung des Pulvers zwischen verschiedenen Berei chen in dem Hohlraum minimal zu halten. Als Folge davon sind die magneti schen Eigenschaften des nach diesem Verfahren hergestellten Magneten ein heitlich und es können Magnete mit verbesserten magnetischen Eigenschaften in einem guten Ausbeute-Prozentsatz hergestellt werden. Der Effekt kann wirksam erreicht werden insbesondere mit einem magnetischen Pulver (spezifisches Gewicht 7,5 g/cm³ oder mehr) für einen Seltenerdmetallmagne ten vom R-Fe-B-Typ, dessen spezifisches Gewicht verhältnismäßig hoch ist.

Die vorliegende Erfindung wurde vorstehend anhand einer bevorzugten Aus führungsform beschrieben, es ist jedoch für den Fachmann auf diesem Gebiet klar, dass die beschriebene Erfindung auf zahlreiche Weise modifiziert werden kann und viele andere Ausführungsformen als diejenigen, die vorstehend spezifisch angegeben und beschrieben worden sind, umfassen kann. Die nachfolgenden Patentansprüche umfassen daher alle Modifikationen der Er findung, die innerhalb des Geistes und Rahmens der Erfindung liegen.

Claims

1. Verfahren zur Einführung eines magnetischen Pulvers in einen Hohl raum einer Pressvorrichtung, das die Stufen umfasst:
Anordnen des magnetischen Pulvers außerhalb eines Hohlraums einer Press vorrichtung;
Erzeugen eines magnetischen Feldes in einem Raum, der den Hohlraum um fasst; und
Füllen des Hohlraums durch Überführen des magnetischen Pulvers in den Hohlraum, während das magnetische Pulver in Richtung des magnetischen Feldes ausgerichtet wird, wobei das Einführen des magnetischen Pulvers be wirkt wird durch eine Anziehungskraft, die durch das magnetische Feld auf das magnetische Pulver ausgeübt wird;
wobei das genannte Überführen des magnetischen Pulvers nach Beginn der Stufe der Erzeugung eines magnetischen Feldes durchgeführt wird.

2. Verfahren zur Einführung eines magnetischen Pulvers in einen Hohl raum einer Pressvorrichtung, das die Stufen umfasst:
Bereitstellen eines magnetischen Pulvers außerhalb eines Hohlraums;
Erzeugen eines magnetischen Feldes in einem Raum, der den Hohlraum um fasst; und
Füllen des Hohlraums durch Herabfallenlassen des magnetischen Pulvers in den Hohlraum unter Anwendung eines elektromechanischen Mechanismus, wobei der Zeitpunkt des Herabfallens auf der Erzeugung des magnetischen Feldes basiert.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, worin die genannte Füllungsstufe durchgeführt wird, wenn die Stärke des magnetischen Feldes einen vorgege benen Wert erreicht.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, das außerdem die Stufe umfasst:
Pressen des magnetischen Pulvers in einer Pressrichtung im Innern des Hohl raums, wobei die Richtung des magnetischen Feldes senkrecht zur Pressrich tung verläuft.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, worin das magnetische Feld im Innern des Hohlraums im wesentlichen in einer horizontalen Richtung ausgerich tet ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, das außerdem die Stufen umfasst:
Verwendung eines Elements, um zu verhindern, dass das magnetische Pulver bewegt wird, bevor das magnetische Feld erzeugt worden ist, und
Inbetriebsetzen des Elements, nachdem das magnetische Feld erzeugt worden ist, wodurch das magnetische Pulver bewegt werden kann.

7. Verfahren zur Einführung eines magnetischen Pulvers in einen Hohl raum einer Pressvorrichtung, das die Stufen umfasst:
Anordnen des magnetischen Pulvers oberhalb des Hohlraums;
Erzeugen eines ausrichtenden magnetischen Feldes in einem Raum, der den Hohlraum umfasst, und
Füllen des Hohlraums durch Herabfallenlassen des magnetischen Pulvers in den Hohlraum, während das magnetische Pulver in Richtung des magneti schen Feldes orientiert wird, wobei das Herabfallenlassen des magnetischen Pulvers bewirkt wird durch eine Anziehungskraft, die durch das magnetische Feld auf das magnetische Pulver ausgeübt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, worin die Richtung der Kraft, mit der das ausrichtende magnetische Feld das Pulver anzieht, im wesentlichen die glei che ist wie die Richtung der Schwerkraft, die auf das magnetische Pulver ein wirkt.

9. Verfahren nach Anspruch 7, worin das Volumen des oberhalb des Hohl raums angeordneten magnetischen Pulvers kleiner als oder gleich ist dem Vo lumen des Hohlraums.

10. Verfahren nach Anspruch 7, das außerdem die Stufe umfasst:
Pressen des magnetischen Pulvers in einer Pressrichtung im Innern des Hohl raums, wobei die Richtung des magnetischen Feldes senkrecht zu der Press richtung verläuft.

11. Verfahren nach Anspruch 7, worin das ausrichtende magnetische Feld im Innern des Hohlraums in einer horizontalen Richtung ausgerichtet ist.

12. Verfahren nach Anspruch 7, das außerdem die Stufen umfasst:
Verwendung eines Elements, um zu verhindern, dass das magnetische Pulver bewegt wird, bevor das magnetische Feld erzeugt worden ist, und
Inbetriebsetzen des Elements, nachdem das magnetische Feld erzeugt worden ist, wodurch das magnetische Pulver bewegt werden kann.

13. Verfahren nach Anspruch 7, worin die Stufe der Anordnung des magne tischen Pulvers oberhalb des Hohlraums durchgeführt wird unter Verwendung eines Pulver-Behälters, der mit einem Öffnungs- und Schließmechanismus ausgestattet ist, der durch das Gewicht des magnetischen Pulvers einen ge schlossenen Zustand aufrechterhält und der nach unten geöffnet werden kann durch die Anziehungskraft zwischen dem ausrichtenden magnetischen Feld und dem magnetischen Pulver.

14. Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Pulverpresslings, das die Stufen umfasst:
Einführen eines magnetischen Pulvers in einen Hohlraum einer Pressvorrich tung nach dem Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 7 und
Pressen und Verdichten des magnetischen Pulvers in dem Hohlraum.

15. Verfahren nach Anspruch 14, das außerdem die Stufe umfasst:
kontinuierliches Anlegen des ausrichtenden magnetischen Feldes, während die Stufe des Pressens und Verdichtens des magnetischen Pulvers durchgeführt wird.

16. Verfahren zur Herstellung eines Magneten, das die Stufen umfasst:
Einführen eines magnetischen Pulvers in einen Hohlraum einer Pressvorrich tung nach einem Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 7;
Pressen und Verdichten des magnetischen Pulvers im Innern des Hohlraums unter Bildung eines Presslings; und
Sintern des Presslings.

17. Verfahren nach Anspruch 16, das außerdem die Stufe umfasst:
kontinuierliches Anlegen des ausrichtenden magnetischen Feldes, während die Stufe des Pressens und Verdichtens des magnetischen Pulvers durchgeführt wird.

18. Verfahren nach Anspruch 16, worin das ausrichtende magnetische Feld, das in der genannten Press- und Verdichtungsstufe angelegt wird, im wesentli chen die gleiche Stärkeverteilung aufweist wie das ausrichtende magnetische Feld, das während der Füllungsstufe angelegt wird.

19. Verfahren nach Anspruch 16, worin das ausrichtende magnetische Feld, das in der Press- und Verdichtungsstufe angelegt wird, mindestens in dem Hohlraum im wesentlichen die gleiche Richtung wie das ausrichtende magneti sche Feld hat, das während der Füllungsstufe angelegt wird.

20. Verfahren nach Anspruch 16, worin die maximale magnetische Feld stärke des ausrichtenden magnetischen Feldes, das in der Press- und Verdich tungsstufe angelegt wird, höher ist als die maximale magnetische Feldstärke des ausrichtenden magnetischen Feldes, das während der Füllungsstufe ange legt wird.

21. Magnetpulverzuführungsvorrichtung, die umfasst
ein Element zur Unterstützung des magnetischen Pulvers gegenüber dem Gewicht des magnetischen Pulvers; und
eine Einrichtung zum Herabfallenlassen des magnetischen Pulvers durch An legen eines ausrichtenden magnetischen Feldes.

22. Magnetpulverzuführungsvorrichtung nach Anspruch 21, in der die ge nannte Einrichtung zum Herabfallenlassen des magnetischen Pulvers elektro mechanisch ist und die genannte elektromechanische Einrichtung geeignet ist, das magnetische Pulver nach Beginn des Anlegens des ausrichtenden ma gnetischen Feldes herabfallen zu lassen.

23. Magnetpulverzuführungsvorrichtung, die umfasst
einen Behälter für die Aufnahme des magnetischen Pulvers, wobei der Behäl ter oberhalb eines Hohlraums einer Pressvorrichtung unterstützt wird, wobei die genannte Pressvorrichtung veränderlich einem äußeren ausrichtenden ma gnetischen Feld ausgesetzt ist;
eine Bodenplatte, die drehbar in dem genannten Behälter gelagert ist und das magnetische Pulver tragen kann; und
eine Einrichtung zum Öffnen und Schließen der Bodenplatte entgegen dem Gewicht des magnetischen Pulvers, wobei die genannte Einrichtung die Bo denplatte schwenkt, wenn das ausrichtende Magnetfeld das magnetische Pul ver anzieht, wodurch das magnetische Pulver in den Hohlraum fällt.

24. Vorrichtung nach Anspruch 21 oder 22, worin der Behälter und die Bo denplatte aus einem nicht-magnetischen Material hergestellt sind.

25. Pulverpressvorrichtung, die umfasst eine Magnetpulverzuführungsvor richtung nach Anspruch 21 oder 22; und
eine Form für die Aufnahme des magnetischen Pulvers aus der Magnetpulver zuführungsvorrichtung, wobei die Form ein magnetisches Material mit einer Sättigungsmagnetisierung von 0,05 bis 1,2 Tesla umfasst.