專利名稱：制造燒結(jié)磁體的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造燒結(jié)磁體的方法。
背景技術(shù)：
稀土燒結(jié)磁體是通過下述方法制造的粉碎稀土磁性合金(原料合金)變成合金粉末、壓制合金粉末獲得壓制坯體、燒結(jié)壓制坯體并且對(duì)燒結(jié)體進(jìn)行時(shí)效處理、機(jī)加工和其它此類的加工。目前，稀土.鈷型磁體和稀土-鐵-硼型磁體作為兩種類型的稀土燒結(jié)體廣泛地用于各種應(yīng)用領(lǐng)域。其中，稀土-鐵-硼型磁體(本文所指的是“R-Fe-B型磁體”，其中R為至少一種選自由稀土元素和釔組成的組中的元素，F(xiàn)e是鐵，B是硼)越來越常見地被用于各種類型的電器，原因是R-Fe-B型磁體的磁能積高于任何其它各種類型的磁體并且相對(duì)廉價(jià)。可用過渡金屬元素比如Co替代部分Fe。也可用碳替代高達(dá)一半的硼。
為了制造具有所需形狀的燒結(jié)磁體，首先利用壓力機(jī)對(duì)R-Fe-B型稀土磁體粉末(即，稀土合金粉末)進(jìn)行壓制，從而獲得尺寸大于最終磁體產(chǎn)品的壓制坯體。對(duì)壓制坯體進(jìn)行燒結(jié)，并且利用滲碳鋸條或旋轉(zhuǎn)研磨機(jī)等對(duì)所得到的燒結(jié)體進(jìn)行研磨或切割，使得燒結(jié)體具有所需要的尺寸。例如，首先將燒結(jié)體加工成塊狀，然后用鋸條等將塊狀切割成多塊燒結(jié)體片。
稀土合金磁體的燒結(jié)體、比如R-Fe-B型磁體非常堅(jiān)硬而且很脆，并且具有很大的機(jī)加工載荷。因此，高精度研磨該燒結(jié)體費(fèi)事且耗時(shí)。由此機(jī)加工成為增加生產(chǎn)成本和生產(chǎn)時(shí)間的主要原因。
為了解決上面的問題，已經(jīng)建議在燒結(jié)前對(duì)壓制坯體進(jìn)行研磨，例如，日本公開專利出版物No.8-64451和No.8-181028。
日本公開專利出版物No.8-64451公開了一種利用旋轉(zhuǎn)研磨機(jī)或旋轉(zhuǎn)電刷斜切壓制坯體以獲得弓形鐵磁體的技術(shù)。如果將此技術(shù)應(yīng)用于很容易氧化的R-Fe-B型磁體用的壓制坯體中，可能會(huì)產(chǎn)生下面的問題。在旋轉(zhuǎn)研磨機(jī)或旋轉(zhuǎn)電刷與壓制坯體之間產(chǎn)生摩擦熱，并且由此可引起壓制坯體中的稀土元素和鐵與氣氛中的氧和水的快速反應(yīng)。結(jié)果更糟的是可能會(huì)出現(xiàn)壓制坯體的燃燒。即使避免了這種不利的情況，也將會(huì)惡化磁體的磁性能。
日本公開專利出版物No.8-181028公開了一種防止壓制坯體在機(jī)加工過程中氧化的技術(shù)，其中，將壓制坯體浸漬于礦物油、合成油或植物油中，并且在被浸漬狀態(tài)下利用轉(zhuǎn)動(dòng)葉片對(duì)其進(jìn)行切割。
該技術(shù)不可缺少地需要在切割之后和燒結(jié)之前從壓制坯體去除礦物油或其它物質(zhì)的工藝步驟。如果去油污不充分，則含在油中的碳在燒結(jié)工藝中成為雜質(zhì)，這就惡化了磁性能。
另外，在利用鋸條等切割時(shí)，壓制坯體需要很大的切割間隙，這降低了材料的收率。
發(fā)明概述為了解決上述問題，本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式提供了一種機(jī)加工載荷大大降低并且壓制坯體中產(chǎn)成的熱量最小的制造燒結(jié)磁體的方法。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，制造燒結(jié)磁體的方法包括步驟制備燒結(jié)磁體用粉末的壓制坯體、利用線狀鋸對(duì)壓制坯體進(jìn)行機(jī)加工并且燒結(jié)壓制坯體。
在本發(fā)明特別優(yōu)選的實(shí)施方式中，線狀鋸包括外徑范圍約0.05mm至約3.0mm的線和固定在線上的研磨顆粒。
在本發(fā)明另一優(yōu)選實(shí)施方式中，壓制坯體的機(jī)加工步驟包括將壓制坯體切割成多個(gè)部分的步驟。
壓制坯體的機(jī)加工步驟優(yōu)選包括通過使壓制坯體相對(duì)于線狀鋸移動(dòng)形成切割面的同時(shí)切割壓制坯體的步驟，和使線狀鋸再沿著該切割面相對(duì)移動(dòng)的步驟。
壓制坯體機(jī)加工步驟中的相對(duì)運(yùn)動(dòng)優(yōu)選在水平面上進(jìn)行，并且此方法還包括在基本上垂直的方向上，使切割壓制坯體步驟中獲得的多個(gè)部分(part)分離的步驟。
該方法優(yōu)選還包括在壓制坯體機(jī)加工步驟之后，對(duì)多個(gè)部分之間的間隙使用抗熔合粉末的步驟。
在本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式中，壓制坯體的機(jī)加工步驟在氧濃度摩爾比約5％至約18％范圍內(nèi)的惰性氣氛中進(jìn)行。
在本發(fā)明另一優(yōu)選實(shí)施方式中，利用切割液(或液體潤(rùn)滑劑)進(jìn)行壓制坯體的機(jī)加工步驟，該切割液施加到與壓制坯體接觸的至少一部分切割線上。
切割液優(yōu)選包括烴基有機(jī)溶劑。
烴基溶劑優(yōu)選包括異鏈烷烴。
切割液優(yōu)選為含有抗熔合粉末的分散體。
優(yōu)選通過浸漬、滴加或噴射、或其它合適的方法將切割液施用于線狀鋸。
可以在切割液中對(duì)壓制坯體進(jìn)行機(jī)加工。
在本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式中，制備壓制坯體的步驟包括向燒結(jié)磁體用粉末中添加潤(rùn)滑劑的步驟。
在本發(fā)明另一優(yōu)選實(shí)施方式中，燒結(jié)磁體用粉末的剩磁范圍為約0.001T至約0.1T。
在本發(fā)明另一優(yōu)選實(shí)施方式中，燒結(jié)磁體用粉末為R-T-B型稀土合金粉末(R為至少一種選自由稀土元素和釔組成的組中的元素，T是包括鐵的過渡金屬元素，B是硼)。優(yōu)選燒結(jié)磁體用粉末的平均粒度(FSSS粒度)范圍為約2.0μm至約8.0μm。
通過對(duì)照附圖對(duì)優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行如下詳述，使得本發(fā)明的特點(diǎn)、要素、特征、步驟和優(yōu)點(diǎn)變得更加明顯。


圖1為適用于本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的線切割機(jī)的典型構(gòu)造。
圖2為一系列制造步驟的流程圖，其中，本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式燒結(jié)之前壓制坯體的切割不同于燒結(jié)體的常規(guī)切割。
圖3為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式中一實(shí)施例所用線切割的透視圖。
圖4為向燒結(jié)磁體用粉末添加切割液時(shí)所測(cè)的壓制密度與機(jī)加工載荷的關(guān)系圖。
圖5為添加潤(rùn)滑劑時(shí)所測(cè)的線進(jìn)給速度與機(jī)加工載荷的關(guān)系圖。
圖6為當(dāng)添加潤(rùn)滑劑時(shí)所測(cè)的切割速度與機(jī)加工載荷的關(guān)系圖。
圖7A為燒結(jié)后切割面的剖面不規(guī)則性(波形)與壓制密度間的關(guān)系圖。
圖7B為圖7A切割面上波形測(cè)量范圍(約32mm)的透視圖。
圖7C為圖7A中波形的測(cè)量數(shù)據(jù)(步進(jìn)數(shù)據(jù))圖。
圖8為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行線切割的壓制坯體的優(yōu)選燒結(jié)方法。
圖9為包括適用于本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的線切割機(jī)的壓制加工系統(tǒng)的示意圖。
圖10為適用于本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的另一線切割機(jī)的示意圖。
圖11為線切割機(jī)中壓制體定位裝置的分解透視圖。
圖12為適用于本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式3的線切割機(jī)40的示意圖。
圖13為適用于本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式3的線切割機(jī)50的示意圖。
實(shí)施本發(fā)明的最好方式根據(jù)本發(fā)明，在燒結(jié)前利用線狀鋸對(duì)燒結(jié)磁體用粉末的壓制坯體進(jìn)行機(jī)加工。線切割是加工壓制坯體的一種技術(shù)，其中，以某一方向或相反方向運(yùn)動(dòng)的絲線壓靠在待加工的壓制坯體上，利用絲線和壓制坯體之間存在的研磨顆粒來加工壓制坯體。
本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在燒結(jié)前對(duì)易于氧化的稀土合金粉末的壓制坯體進(jìn)行加工時(shí)，利用上述的線切割可以避免當(dāng)使用通常的旋轉(zhuǎn)葉片或其它此類工具時(shí)所出現(xiàn)的熱量生成和燃燒的問題。本發(fā)明是基于這個(gè)發(fā)現(xiàn)和其它發(fā)現(xiàn)而研究的。
在本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式中，優(yōu)選使用研磨顆粒固定在其表面上的線。芯線優(yōu)選由抗張強(qiáng)度高的材料制成。例如，芯線可由冷拔金屬線(鋼琴鋼絲)、比如鎳鉻和鐵鎳的合金、比如鎢和鉬的高熔點(diǎn)金屬或一束尼龍纖維制成。如果線過粗，則切割間隙大，這降低了材料的收率。相反，如果線過細(xì)，線可能因加工載荷而斷裂。而且，增加了切割阻力，這可引起熱量的生成和燃燒?？紤]到上述原因，本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式所用的線的外徑在約0.05mm至約3.0mm的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在約0.1mm至約1.0mm的范圍內(nèi)。本文使用的線狀鋸大多包括在切割方向上寬度約3.0mm或更小的切割元件，例如，該元件包括寬度(或高度)約3.0mm或更小的帶鋸。
研磨顆粒優(yōu)選由高硬度的材料比如金剛石、碳化硅和氧化鋁制成。粒度通常在約10μm至約1000μm的范圍內(nèi)。優(yōu)選通過粘結(jié)層，比如樹脂層將研磨顆粒固定在芯線的表面。可使用酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂或聚酰亞胺樹脂作為樹脂層。樹脂層的厚度優(yōu)選約0.02mm至約1.0mm。
可使用金屬層作為粘結(jié)層來代替樹脂層固定研磨顆粒。例如，優(yōu)選通過電沉積或電鍍固定研磨顆粒的線(以下也稱為“電鍍顆粒線”)，因?yàn)槠鋵?duì)鋸末(粉末或泥)具有良好的去除效率。也就是說，當(dāng)使用電鍍顆粒線時(shí)，其研磨顆粒的突起量(研磨顆粒突出粘結(jié)層表面部分的高度)比使用通過樹脂層固定研磨顆粒的線大。如果確保足夠高的強(qiáng)度，可使用絞合線。使用絞合線可進(jìn)一步提高鋸末的去除效率。使用切割液來提高鋸末去除效率的情況將在以后描述，基于耐切割液以及上述良好的去除效率考慮，應(yīng)該優(yōu)選使用電鍍顆粒線。
研磨顆粒的平均粒度D優(yōu)選滿足關(guān)系30μm≤D≤1000μm。尤其優(yōu)選滿足關(guān)系40μm≤D≤200μm的。基于切割效率和鋸末的去除效率考慮，在線切割運(yùn)行方向上，相鄰研磨顆粒間的平均距離優(yōu)選范圍為平均粒度D的約200％至約600％，其突起量?jī)?yōu)選在約15μm至約500μm的范圍內(nèi)。
在壓制過程中，通過施加定向磁場(chǎng)使壓制坯體磁化。甚至當(dāng)對(duì)壓制坯體進(jìn)行退磁而去除磁化強(qiáng)度時(shí)，仍然保持約0.001T至約0.1T的剩磁。盡管可能進(jìn)一步降低剩磁，但這增加了工藝步驟的數(shù)量，因而不是批量生產(chǎn)所希望的。由于壓制坯體的剩磁，如果在利用線狀鋸切割壓制坯體時(shí)的切割間隙很小，則鋸末會(huì)附著在切割面上，從而使得壓制坯體的切片難以相互分開。為避免此問題，優(yōu)選切割間隙約0.1mm或更大。
也可使用沒有研磨顆粒附著的線(無顆粒線)。但是，與使用表面固定有研磨顆粒的線(固定顆粒線)相比，當(dāng)使用此類型的線時(shí)，鋸末更不易去除并且相對(duì)容易地滯留在切割槽中。因此，由于上述的剩磁，造成附著在切割面上的鋸末量更大。鑒于此因，優(yōu)選使用固定顆粒的線，這易于分開壓制坯體的切片。
在將壓制坯體切割成多個(gè)片的過程中，線狀鋸可沿著剛剛形成的切割面再次移動(dòng)以促進(jìn)切割片的分離。通過線狀鋸沿著切割面的再次移動(dòng)，可使得殘留在壓制坯體切割片之間的縫隙內(nèi)的鋸末去除，從而使切割片分離而不出現(xiàn)破損。優(yōu)選在壓制體切割片之間保持間隙以使線狀鋸沿著切割面再移動(dòng)。
為了在切割過程中提高鋸末的去除效率，可利用切割液來切割壓制坯體，該切割液至少施用于線狀鋸與壓制坯體接觸的部分。通過向線狀鋸施用切割液，鋸末更易附著在線狀鋸上，并且鋸末顆粒也更易粘結(jié)在一起。因此，可從切割部分排出大量的附著在線狀鋸上的鋸末。
注意到利用切割液可能更容易使機(jī)械強(qiáng)度低的非燒結(jié)壓制體破裂。但是，本發(fā)明人在實(shí)驗(yàn)中未發(fā)現(xiàn)由于使用切割液而可能造成的強(qiáng)度降低使得收率降低。相反，使用切割液提高了鋸末的去除效率，并且更有可能相互分開壓制坯體的切割片。因此，大大地簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工藝，并且大大地提高了產(chǎn)品收率。
例如，在切割頂面和底面具有不同曲率的弧形壓制坯體時(shí)，對(duì)放置在支撐基座(垂直切割)上的壓制坯體進(jìn)行切割，使得在包括基本上垂直方向的平面上形成切割面。不需要經(jīng)過切割片相互分離的工藝，就可以對(duì)壓制坯體的切割片進(jìn)行燒結(jié)。即使進(jìn)行此直接燒結(jié)，壓制體片之間的熔合概率也很低。因此，可保證足夠高的產(chǎn)品收率。
優(yōu)選使用非水性的切割液(有機(jī)溶劑或油基液體)作為切割液，以防止壓制坯體的氧化。優(yōu)選烴基有機(jī)溶劑作為切割液，該溶劑不易于以碳的形式殘留在燒結(jié)磁體中。特別優(yōu)選飽和烴基溶劑(例如，異鏈烷烴和普通石蠟)，因該類溶劑易于去除。另外，可使用抗熔合粉末分散于切割液的分散液，以確保更加有效地防止切割后的壓制體片之間的熔合。
可通過浸漬、滴加或噴射、或其它方法向線狀鋸施用切割液。另外，可將壓制坯體浸漬在切割液中，并且在浸漬狀態(tài)下進(jìn)行切割。
下面，參考有關(guān)附圖對(duì)本發(fā)明各種優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述。
圖1所示為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式1的線切割機(jī)的典型結(jié)構(gòu)。所示的機(jī)器包括支撐待加工的壓制坯體1以驅(qū)動(dòng)其上下運(yùn)動(dòng)(以z-軸方向)的驅(qū)動(dòng)器2和一系列輥3a、3b、3c和3d。
線狀鋸4成排地纏繞在輥3a和3d上，并且以與y-軸基本平行的方向運(yùn)動(dòng)，如上所述，該線狀鋸包括線和附著在線上的研磨顆粒。優(yōu)選沿x-軸方向以基本均勻的間距排列線狀鋸4，排列的間距(線距)任意地取決于由塊狀壓制坯體1切割而成的片的尺寸(厚度)。在本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式中，優(yōu)選線間距約1mm至約30mm。
考慮到線的強(qiáng)度和切割間隙，優(yōu)選用于線狀鋸4的線的外徑在約0.05mm至約3.0mm的范圍內(nèi)。如果利用線狀鋸4來切割堅(jiān)硬的燒結(jié)體，線將被施加約20N至約40N的較大張力。但根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式，當(dāng)對(duì)燒結(jié)前的軟壓制坯體1進(jìn)行機(jī)加工時(shí)，線將被施加約0.1N至約10N的相對(duì)小的張力，因而切割阻力小。因此，甚至在具有較高氧濃度的氣氛中切割和加工壓制坯體時(shí)，也不會(huì)產(chǎn)生燃燒和氧化的問題。
在機(jī)加工過程中，可以向線狀鋸4施加作為切割液的有機(jī)溶劑，比如異鏈烷烴和酒精。如下文所述，不要求一定要施加切割液，但施加切割液可提高鋸末的去除效率。
這里將線狀鋸4在y-軸方向的速度(Vy)稱為“線進(jìn)給速度”。壓制坯體1被以預(yù)定的線進(jìn)給速度運(yùn)行的線狀鋸4所擠壓，從而被切割/分割(切片)成多個(gè)片。線狀鋸4擠壓壓制坯體4的速度(Vz)，相當(dāng)于所示實(shí)施例中在z-軸方向驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)速度，本文稱為“切割速度”。切割速度越高，所需要的機(jī)加工時(shí)間越短。
線進(jìn)給速度和切割速度很大程度上受機(jī)加工載荷量的影響，這在下面描述的實(shí)施例中很明顯。為了使機(jī)加工載荷在實(shí)際可行的范圍內(nèi)，優(yōu)選切割速度的范圍約30mm/min至約1200mm/min，更優(yōu)選約30mm/min至約800mm/min。
線狀鋸4可沿固定方向運(yùn)行或沿y-軸方向往復(fù)移動(dòng)。在后一種情況下，可利用汽缸或其它合適的裝置使得沿基本垂直的框架延伸的多根線在y-軸方向線性往復(fù)運(yùn)動(dòng)?？墒褂冒òl(fā)動(dòng)機(jī)和曲柄的裝置來替代汽缸。
圖2為一系列制造步驟的流程圖，其中根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式在燒結(jié)之前對(duì)壓制坯體的切割不同于燒結(jié)體的常規(guī)切割。如圖2所示，在常規(guī)方法中，需要進(jìn)行制備材料粉末、壓制粉末粉體、燒結(jié)壓制坯體、切割燒結(jié)體并且對(duì)燒結(jié)體切割片進(jìn)行表面處理和其它步驟。在本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的方法中，在燒結(jié)前對(duì)壓制后的壓制坯體進(jìn)行切割，以制備形狀和尺寸與最終磁體產(chǎn)品接近的壓制體。因此，根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式，切割與燒結(jié)磁體相比非常軟并且易于機(jī)加工的壓制坯體。這大大節(jié)省了切割所需要的時(shí)間。
根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式，壓制坯體與線狀鋸的接觸面積比壓制坯體與常規(guī)旋轉(zhuǎn)葉片的接觸面積小，因而由于摩擦而產(chǎn)生的熱量極小。例如，在使用常規(guī)旋轉(zhuǎn)葉片時(shí)接觸面積約1000mm2至約10000mm2，而本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的接觸面積可降低到5mm2至約50mm2。因此，甚至當(dāng)在通常的氣氛中進(jìn)行線切割加工時(shí)，也很可靠地防止了稀土合金粉末燃燒和氧化的問題。
但需要指出的是，為了進(jìn)一步抑制磁體粉末的氧化并且維持較高的磁性能，當(dāng)磁體粉末的氧濃度超過約3000ppm(重量)時(shí)，優(yōu)選線切割加工在氧濃度摩爾比約10％至約15％的惰性氣氛中進(jìn)行。尤其當(dāng)使用氧濃度低約3000ppm(重量)或更小的磁體粉末來生產(chǎn)壓制坯體時(shí)，磁體粉末顯示出極高的氧化反應(yīng)性。因此，在此情形下，希望在氧濃度比上述范圍更嚴(yán)格限制的環(huán)境中進(jìn)行線切割加工(例如，在氧濃度摩爾比約2％或更小的惰性氣氛中)。通過部分包圍用于切割的機(jī)器，可將氧濃度控制在上述范圍內(nèi)，沒有必要將線切割機(jī)周圍與氣氛完全隔離。因此，當(dāng)在氣體氣氛中切割壓制坯體時(shí)，優(yōu)選控制氣氛。
另外，當(dāng)在上述的氣體氣氛中加工壓制坯體時(shí)，優(yōu)選在壓制前向磁體粉末添加固體或切割液(例如，脂肪酯)。通過在粉末表面形成的潤(rùn)滑劑膜來防止粉末的氧化。制備壓制坯體之后，可選擇性地在加工之前用潤(rùn)滑劑充分地浸漬壓制坯體。優(yōu)選在此后燒結(jié)過程中易于從壓制坯體去除的潤(rùn)滑劑作為此潤(rùn)滑劑。
在利用旋轉(zhuǎn)葉片的常規(guī)切割中，切割間隙大(例如，寬約0.5mm或更大)并且會(huì)造成鋸末有時(shí)作為塵粒從切割部分飛入環(huán)境中。如果該揚(yáng)起的鋸末燃燒則很危險(xiǎn)。使用本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的線切割，可大大地降低和消除鋸末的飛揚(yáng)，從而保證了安全生產(chǎn)。
本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的線切割工藝可在有機(jī)溶劑、比如以異鏈烷烴代表的飽和烴基溶劑中以浸漬狀態(tài)進(jìn)行。此有機(jī)溶劑的油污容易被去除。因此，可以在常規(guī)的燒結(jié)工藝中去除壓制坯體的油污，而不必提供特殊的去污工藝。因而不會(huì)出現(xiàn)有機(jī)溶劑中的碳使燒結(jié)磁體磁性能惡化的問題。
下面將描述本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式1的實(shí)施例。
在圖3所示的實(shí)施例中，排列為三排的線狀鋸在氣氛中對(duì)由低位向上運(yùn)動(dòng)的壓制坯體進(jìn)行切割。線狀鋸的外徑(線直徑)約0.24mm，線間距約5mm。通過利用已知的壓制方法對(duì)磁體合金粉末(FSSS顆粒尺寸約3.0μm至約3.2μm)進(jìn)行壓制而獲得待加工的壓制坯體，該合金包括約26質(zhì)量％的Nd和Pr、約5質(zhì)量％的Dy、約1質(zhì)量％的B、約1質(zhì)量％的Co、約0.2質(zhì)量％的Al、約0.1質(zhì)量％的Cu和余量的Fe。在壓制過程中，磁體粉末在磁場(chǎng)中取向。所施加的磁場(chǎng)約1.2T。所獲得的壓制坯體大致為矩形，尺寸約為15mm高×41.7mm寬×66.2mm深。
確定壓制坯體相對(duì)線切割的位置，以使得壓制坯體與每根線的接觸部分的長(zhǎng)度約41.7mm。利用測(cè)壓元件來測(cè)量加工載荷(向下施加的載荷)，該載荷是壓制坯體上移過程中壓制坯體受到的來自線切割的載荷。實(shí)驗(yàn)過程中，線的進(jìn)給速度在約100m/min至約150m/min的范圍內(nèi)變化。切割速度在約150mm/min至約420mm/min的范圍內(nèi)變化。
圖4為壓坯密度與加工載荷之間的關(guān)系圖。在圖4的測(cè)量中，線進(jìn)給速度約150m/min，切割速度約150mm/min。
由圖4可看出，加工載荷隨著壓坯密度的提高而提高。但是，需要指出，如果壓坯密度極低，則降低了壓制坯體的強(qiáng)度并且易于引起裂紋和破損。為避免此問題，壓坯密度優(yōu)選最小約3.6g/cm3或更大。綜合各種考慮，壓坯密度優(yōu)選在約3.8g/cm3至約5.0g/cm3的范圍內(nèi)?？紤]到燒結(jié)后的磁體性能以及壓制坯體裂紋和破損對(duì)收率的影響，壓制坯體的密度更優(yōu)選在約4.0g/cm3至約4.7g/cm3的范圍內(nèi)。磁體粉末(合金原料)的真實(shí)密度約7.5g/cm3。
圖5為線進(jìn)給速度與加工載荷之間的關(guān)系圖。在此測(cè)量中，切割速度約150mm/min。圖6為當(dāng)添加上述潤(rùn)滑劑時(shí)所測(cè)得的切割速度與加工載荷之間的關(guān)系圖。在此測(cè)量中，線進(jìn)給速度約150m/min。
由圖5可看出，加工載荷隨著線進(jìn)給速度的提高而降低。由圖6可看出，加工載荷隨著線切割速度的降低而降低。如果線進(jìn)給速度和切割速度設(shè)置值不合適時(shí)，加工載荷則變得極大，從而可造成壓制坯體的切割面粗糙。更具體的說，當(dāng)加工載荷很大時(shí)，在切割面上形成鋸痕，使得表面不平坦至可測(cè)量的水平。這導(dǎo)致了燒結(jié)后加工所需的工藝步驟數(shù)量的增加，并且也造成了切割之后壓制坯體邊緣破損概率的升高。
圖7A為燒結(jié)后的切割面的剖面不規(guī)則性(“波形”或“表面粗糙度”)與壓坯密度之間的關(guān)系圖。在此測(cè)量中，線進(jìn)給速度約150m/min，切割速度約150mm/min。圖7B為切割面上波形測(cè)量范圍(約32mm)的透視圖，圖7C為波形的測(cè)量數(shù)據(jù)(步進(jìn)數(shù)據(jù))圖。圖7A是在圖7C數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上繪制的。
從圖7A中可看出，由于壓坯密度較高(例如，約4.3g/cm3或更高)，燒結(jié)體的剖面不規(guī)則性得以改善。
下面將描述本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式中在燒結(jié)前切割壓制坯體的實(shí)施例以及切割燒結(jié)體的對(duì)比例，以研究可提供最合適的剖面不規(guī)則性的切割速度和線進(jìn)給速度。
表1

由表1明顯看出，在根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式利用線切割來切割柔軟的壓制坯體時(shí)，即使在較低的線進(jìn)給速度下，得到的切割速度也比對(duì)比例中的切割速度高約200倍。通過降低加工載荷提高了切割速度，從而縮短了加工時(shí)間。
下表2所示為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的實(shí)施例中燒結(jié)和研磨的尺寸變化。
表2

利用線切割進(jìn)行切割后直接得到的壓制坯體切割片的厚度(圖1中在x-軸方向的尺寸)約4.76mm，此值由線間距(約5mm)減去線的外徑(約0.24mm)來確定。
通過燒結(jié)壓制體片，其厚度降低近30％，進(jìn)一步對(duì)燒結(jié)體磨光后，厚度降低約0.1mm。燒結(jié)后，壓制坯體在壓制過程中施加定向磁場(chǎng)方向的收縮最為明顯。在此實(shí)施例中，在壓制坯體的厚度方向施加磁場(chǎng)以對(duì)粉末進(jìn)行取向。
在常規(guī)切割中，對(duì)已經(jīng)燒結(jié)收縮的燒結(jié)體進(jìn)行切割。因此，切割間隙與燒結(jié)體厚度的比值較大。相反，在根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的切割中，對(duì)收縮前的壓制坯體進(jìn)行切割，當(dāng)線的外徑一樣時(shí)，切割間隙與壓制坯體厚度的比值相對(duì)要小。這可將因切割而浪費(fèi)的材料量降至最小，從而有助于提高原料收率(使用效率)。
下面將參考圖8描述線切割后的壓制坯體的優(yōu)選燒結(jié)方法(在燒結(jié)過程中排列壓制體切割片的方法)。
如圖8所示，如果用線切割分離的壓制體片按照切割面緊密相對(duì)的方式進(jìn)行燒結(jié)時(shí)，切割面傾向于相互熔合(或焊接)。當(dāng)切割間隙很小時(shí)，熔合的問題更易發(fā)生。為了避免因燒結(jié)而產(chǎn)生的熔合，優(yōu)選在切割面之間的縫隙內(nèi)提供抗熔合粉末，比如氧化釔粉末。該抗熔合粉末并不局限于氧化釔粉末，可由不與磁體中稀土元素發(fā)生反應(yīng)的任何材料制成。例如，可使用氧化鋁和碳的粉末或片，或也可使用其它適合的材料。
采用線切割之后，可選擇性地以寬距離放置壓制體，或也可如圖8底部所示單獨(dú)進(jìn)行燒結(jié)。在這些情況下，優(yōu)選相鄰壓制體片之間的距離約0.1mm或更大。
圖9所示為包含本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式2線切割機(jī)20的磁體粉末壓制生產(chǎn)系統(tǒng)100的典型結(jié)構(gòu)。
磁體粉末壓制生產(chǎn)系統(tǒng)100包括壓制機(jī)10和線切割機(jī)20。磁體粉末壓制生產(chǎn)系統(tǒng)100還包括將壓制坯體1從壓制機(jī)10傳送到線切割機(jī)20的傳送帶16、將切割后的壓制體片1a從線切割機(jī)20傳送到燒結(jié)箱50的傳送帶42、以及將壓制坯體1從傳送帶16傳送到線切割機(jī)20并將壓制體片1a從線切割機(jī)20傳送到傳送帶42的傳送機(jī)30。
利用保護(hù)墻70密封磁體粉末壓制生產(chǎn)系統(tǒng)100，以保證氮?dú)馓娲諝猓?，至少降低線切割機(jī)20周圍的氧濃度。在所示實(shí)施例中，保護(hù)墻70密封了從傳送帶16中部到燒結(jié)箱50的系統(tǒng)區(qū)域，向保護(hù)墻70密封的區(qū)域內(nèi)輸入氮?dú)?，以保證將氧濃度控制在上述范圍內(nèi)。
下面將描述磁體粉末壓制生產(chǎn)系統(tǒng)100的操作。
壓制機(jī)10包括上沖頭14a、下沖頭14b和沖模14c，以及運(yùn)行這些部件的機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)(兩者未示出)。利用料盒12使磁體粉末落入由沖模14c的通孔和下沖頭14b的上表面確定的料腔中，以使料腔中充滿磁體粉末。利用上下沖頭14a和14b對(duì)粉末進(jìn)行單軸壓制來制備壓制坯體1。壓制機(jī)10也可具有磁路(未示出)，以保證在壓制過程中向磁體粉末施加定向磁場(chǎng)。定向磁場(chǎng)的方向可與壓制方向基本平行或基本垂直。壓制機(jī)10也可利用磁路(未示出)來產(chǎn)生退磁磁場(chǎng)。
利用傳送帶16將壓制機(jī)10制備的壓制坯體1傳送到保護(hù)墻70所密封的且裝有線切割機(jī)20的區(qū)域內(nèi)?？上騻魉蛶?6提供磁路(未示出)產(chǎn)生退磁磁場(chǎng)，或者提供向壓制坯體1噴射惰性氣體比如氮?dú)獾臋C(jī)構(gòu)以去除附著在壓制坯體1上的磁體粉末。
在保護(hù)墻70密封的區(qū)域內(nèi)，利用傳送機(jī)30的臂34將壓制坯體1傳送到裝在平臺(tái)28上的線切割機(jī)20上，并且放在適當(dāng)?shù)奈恢谩魉蜋C(jī)30在軌道32上有兩個(gè)臂34和36。臂34和36利用比如磁卡盤(磁吸引固定機(jī)構(gòu))來固定或釋放壓制坯體1或壓制體切片1a。臂34和36獨(dú)自垂直地運(yùn)動(dòng)，并且沿著軌道32運(yùn)動(dòng)。通過比如程序器來控制臂34和36的獨(dú)立或聯(lián)合操作。另外，臂34和36也可利用比如汽缸來夾住壓制坯體1。
利用線切割機(jī)20將壓制坯體1水平切割成多個(gè)下面將詳細(xì)描述的壓制體片1a。壓制體定位裝置22與線切割部件24相對(duì)運(yùn)動(dòng)，以利用線切割部件24的線狀鋸24b來切割壓制坯體1。通過改變發(fā)動(dòng)機(jī)26的轉(zhuǎn)動(dòng)速度可調(diào)節(jié)壓制坯體1與線狀鋸24b的相對(duì)速度(切割速度)。臂34吸引并固定著所獲得的多個(gè)壓制體片1a，并將其移到平臺(tái)28上的再加工位置(retreat position)。
通過每個(gè)壓制體片的上表面，臂36一個(gè)接一個(gè)地吸引并固定著位于平臺(tái)28再加工位置上的壓制體片1a，并且將其一個(gè)接一個(gè)單獨(dú)地傳送到置于傳送帶42上的盤44中。在此優(yōu)選實(shí)施方式中，壓制坯體1被切割(切)成具有水平切割面。因此，通過將每個(gè)壓制體片1a的上表面(或切割面)吸引至臂36并且基本垂直(在重力方向)地移動(dòng)臂36，僅有與切割面垂直方向的力起作用，并且基本上不產(chǎn)生相對(duì)于切割面的剪切力。這防止了壓制體片1a的破損。
將預(yù)定數(shù)量的壓制體片1a放置在盤44中之后，利用傳送帶42將盤44傳送到燒結(jié)箱50內(nèi)。燒結(jié)箱50具有多個(gè)架子且每個(gè)架子由多個(gè)支撐條構(gòu)成。通過升降梯60的垂直運(yùn)動(dòng)來調(diào)節(jié)架子的高度，以保證接受來自傳送帶42的盤44。
將預(yù)定數(shù)量的盤44放置在燒結(jié)箱50之后，燒結(jié)箱50被運(yùn)送到燒結(jié)爐內(nèi)。隨后進(jìn)行與優(yōu)選實(shí)施方式1所述的類似工藝步驟，以完成燒結(jié)磁體的制造。
參考圖10和11來描述優(yōu)選實(shí)施方式2中線切割機(jī)20的結(jié)構(gòu)和操作。
線切割機(jī)20包括壓制體定位裝置22和切割部件24。
如圖11所示，壓制體定位裝置22具有底板22a、背板22b和兩個(gè)側(cè)板22c。背板22b具有容納切割壓制坯體1之后的線狀鋸的凹槽26。每個(gè)凹槽26的尺寸(寬和深)足夠大，可完全容納線狀鋸。如果沒有凹槽26，接觸背板22b的線狀鋸可能被垂直地移動(dòng)和/或在背板22b和壓制體片1a間形成縫隙，導(dǎo)致在切割壓制坯體1的切割末端部分出現(xiàn)破損。兩個(gè)側(cè)板22c具有線狀鋸?fù)ㄟ^的切口23，通過切割工藝對(duì)壓制坯體1和壓制體切片1a進(jìn)行分層。
將壓制坯體1放置在壓制體定位裝置22的底板22a上，且夾在兩個(gè)側(cè)板22c之間，并且在由背板22b支撐的同時(shí)相對(duì)于切割部件24進(jìn)行相對(duì)運(yùn)動(dòng)。背板22b和側(cè)板22c利用比如汽缸(未示出)來固定壓制坯體1，并在切割之后釋放壓制體片1a。
線切割部件24具有框架24a，其上的三根固定顆粒的線狀鋸24b如圖10所示延伸?？蚣?4a以可滑動(dòng)方式連接于安裝在平臺(tái)28的軌道25上。框架24a連接于與發(fā)動(dòng)機(jī)24c連接的曲柄24d，并且隨著發(fā)動(dòng)機(jī)24c的旋轉(zhuǎn)而在如圖10箭頭A所示方向沿軌道25往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
壓制體定位裝置22所固定的壓制坯體1在如圖10箭頭B所示的方向相對(duì)于往復(fù)運(yùn)動(dòng)的線狀鋸24b作相對(duì)運(yùn)動(dòng)。具體的說，線狀鋸24b沿著壓制體定位裝置22的側(cè)板22c中的切口移動(dòng)，最終抵達(dá)背板22b的凹槽，從而將壓制坯體1切割成多個(gè)壓制體片1a。隨后，在線狀鋸24b往復(fù)運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，仍然固定著壓制體片1a的壓制體定位裝置22以相反的方向運(yùn)動(dòng)(退卻)(見圖10的箭頭B)。通過線狀鋸24b沿著切割面(多個(gè)壓制體片之間的間隙)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，可靠地去除了殘留在切割面上的鋸末。
因?yàn)榫€狀鋸24b的直徑相對(duì)小，從而使得鋸末的去除效率低，大量的鋸末殘留在壓制體片1a之間。這可造成相鄰壓制體片1a之間的密切接觸，并且使得壓制體片1a的相互分開困難。尤其是利用定向磁場(chǎng)所形成的壓制坯體磁體粉末具有剩磁，這降低了去除效率。如果在此狀態(tài)下相互分開壓制體片1a，則可在壓制體片1a上產(chǎn)生破損。通過線狀鋸24b沿著切割面的往復(fù)移動(dòng)，去除了殘留在壓制體片1a之間縫隙內(nèi)的鋸末，從而不產(chǎn)生破損即可相互分開壓制體片1a。即，如上所述，僅通過磁卡盤的吸引來把持每個(gè)壓制體片1a的頂面并且向上提起壓制體片，可以一個(gè)接一個(gè)地分開壓制體片1a。
線狀鋸24b的第二次通過以去除鋸末的速度可以高于切割過程中線狀鋸24b的通過速度(切割速度)。優(yōu)選線狀鋸24b第二次通過的速度基本等于或高于切割過程中的通過速度，因?yàn)槿绻诙瓮ㄟ^的速度太低，將不能獲得足夠高的鋸末去除效果。線狀鋸24b第二次通過的方向不必與切割過程的方向相反，但優(yōu)選其方向相反，因?yàn)橐韵喾捶较虻亩瓮ㄟ^還可將壓制體定位裝置22恢復(fù)至再加工位置以接受下一個(gè)壓制坯體1。
在所示的實(shí)施例中，通過壓制坯體1和線狀鋸24b在水平面上相對(duì)運(yùn)動(dòng)來進(jìn)行切割。上述線狀鋸24b沿著切割面往復(fù)所獲得的效果也可通過比如壓制坯體1和線狀鋸24b在基本垂直的平面上相對(duì)運(yùn)動(dòng)來獲得。
在框架24a延伸的線狀鋸24b的數(shù)量沒有限制。根據(jù)強(qiáng)度(加工的難易性)、切割速度和其它因素來設(shè)定合適的線狀鋸24b的張力(例如，約0.05N至約10N)。根據(jù)線狀鋸24b的厚度、進(jìn)給速度(運(yùn)動(dòng)速度)、張力、壓制坯體1的強(qiáng)度和其它特性來設(shè)定合適的壓制體定位裝置22的運(yùn)動(dòng)速度(切割速度)。通過適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，可使得切割面光滑，并且可減少工藝步驟比如磨光的數(shù)量。
在所示的實(shí)施例中，線狀鋸24b隨著發(fā)動(dòng)機(jī)24c和曲柄24d作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。也可選通過任何已知的方法來使得線狀鋸24b運(yùn)動(dòng)。例如，在大規(guī)模的線切割機(jī)中，可使長(zhǎng)切割線以相反方向或以某一方向運(yùn)動(dòng)。另外，也可使用無限長(zhǎng)的線狀鋸。由于利用磨損小的線狀鋸易于切割壓制坯體1，所以沒有必要補(bǔ)充新線。這使得可利用各種驅(qū)動(dòng)方法。
通過上述壓制體片1a和線狀鋸24b在水片面上的相對(duì)運(yùn)動(dòng)和線狀鋸24b在水平面上的往復(fù)運(yùn)動(dòng)可防止在切割過程中產(chǎn)生的鋸末飛入機(jī)械部件中(包括發(fā)動(dòng)機(jī)24c、曲柄24d、發(fā)動(dòng)機(jī)26和球開螺釘27)。這有利于簡(jiǎn)易地維護(hù)機(jī)械。如果具有剩磁的磁體粉末飛入機(jī)械部件中，此粉末難以去除，并且還可造成機(jī)械損壞。因在水平面上切割壓制坯體1未產(chǎn)生上述的剪切力，也有利于壓制體片1a之間的相互分開。
將壓制機(jī)10形成的壓制坯體1放置在通過傳送機(jī)30安裝于合適位置的壓制體定位裝置20上。如果臂34帶有旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，則可能在與壓制坯體1任意表面基本平行的方向切割壓制坯體1。換而言之，可由壓制坯體1的定向磁場(chǎng)的方向來任意決定切割面。例如，當(dāng)將通過基本平行壓制所制備的壓制坯體1放置在壓制體定位裝置20上時(shí)，可以在與剩磁基本垂直的方向切割壓制坯體1。但是，通過向臂34提供能在垂直平面上旋轉(zhuǎn)90℃的機(jī)構(gòu)時(shí)，可以在與剩磁基本平行的平面上切割壓制坯體1。另外，可以在與剩磁基本垂直的方向上切割由基本垂直壓制所制備的壓制坯體1。
圖12為適用于根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式3的燒結(jié)磁體制造方法的線切割機(jī)40的典型結(jié)構(gòu)。
圖12所示的線切割機(jī)40不同于圖1所示的線切割機(jī)，其提供了潤(rùn)滑劑施加器5。用相同的附圖標(biāo)記表示與圖1所示線切割機(jī)功能基本相同的部件，并省略了重復(fù)描述。
在線切割機(jī)40中，在線狀鋸4與用于切割的壓制坯體1接觸之前，通過潤(rùn)滑劑施加器5向線狀鋸4提供了切割液6。潤(rùn)滑劑施加器5優(yōu)選包括儲(chǔ)存切割液6的容器5a和收集從容器5a中溢出的切割液的盤5b。切割液6保持從容器5a的上開口溢出的狀態(tài)，并將其施加至穿過切口的線狀鋸4部分，該切口形成于容器5a的側(cè)面。
在此優(yōu)選的實(shí)施方式中，優(yōu)選使用不易于以碳的形式殘留在燒結(jié)磁體中的飽和烴基溶劑(通常為異鏈烷烴和石蠟)作為切割液。優(yōu)選飽和烴基溶劑的平均分子量的范圍約120至約500。平均分子量小于120溶劑的粘合力弱，從而很難有效地粘結(jié)鋸末。如果使用平均摩爾分子量大于500的溶劑，則殘留在燒結(jié)體中的碳量大，這有害地降低了燒結(jié)體的磁性能。更優(yōu)選平均分子量的范圍約140至約450。
也可用沸點(diǎn)來限定優(yōu)選的飽和烴基溶劑材料。優(yōu)選飽和烴基溶劑的沸點(diǎn)在約80℃至約250℃的范圍內(nèi)。沸點(diǎn)小于80℃的飽和烴基溶劑的粘合力弱，從而很難有效地粘結(jié)鋸末。如果使用的飽和烴基溶劑沸點(diǎn)大于250℃，則殘留在燒結(jié)體中的碳量大，這不利地降低了燒結(jié)體的磁性能。沸點(diǎn)小于80℃的溶劑揮發(fā)性高，考慮到易于污染工作環(huán)境以及上述的原因，因而該溶劑無優(yōu)勢(shì)。優(yōu)選平均分子量的范圍約140至約450或沸點(diǎn)在約100℃至約230℃的范圍內(nèi)的飽和烴基溶劑。僅相對(duì)少量的該溶劑能顯示出有效粘結(jié)鋸末和去除鋸末的效果。尤其優(yōu)選異鏈烷烴，因?yàn)槠淇梢子谌コ沟脷埩粼跓Y(jié)體中的碳量較小。在下面將描述的優(yōu)選實(shí)施方式的實(shí)施例中，使用了異鏈烷烴(閃燃點(diǎn)49℃，粘度1.2mm2/sec，分子量140至150，沸點(diǎn)166℃(起始沸點(diǎn)))。為了有效地防止壓制體切片之間的熔合，可使用抗熔合粉末分散于切割液中的分散體。在此優(yōu)選實(shí)施方式中，優(yōu)選Y2O3粉末(氧化釔粉末)作為抗熔合粉末?？谷酆戏勰┎⒉痪窒抻赮2O3粉末，也可使用Al2O3、C和其它合適材料的粉末和片?？蛇m當(dāng)?shù)卮_定分散于切割液中的抗熔合粉末的量。例如，優(yōu)選在約10g/L至約500g/L的范圍內(nèi)。
為了將抗熔合粉末分散于切割液中并向線狀鋸4施加所得到的分散液，優(yōu)選攪拌分散液以避免抗熔合粉末滯留在圖12所示的容器5a中。在切割過程中，施用于線狀鋸4表面的抗熔合粉末和切割液附著在所形成的切割面上，在隨后的燒結(jié)過程中有效地防止了壓制體切片之間的熔合。
在使用了圖12所示的線切割機(jī)40的實(shí)施例中，將描述通過使用切割液來提高去除效率的效果。在一實(shí)施例中，僅使用異鏈烷烴作為切割液，而在另一實(shí)施例中，使用了彌散于異鏈烷烴的氧化釔(氧化釔濃度200g/L)。這些實(shí)施例與未使用切割液的常規(guī)切割作了對(duì)比。
如圖12所示，利用頂面和底面具有不同曲率的弧形壓制坯體作為壓制坯體1。用于形成壓制坯體1的磁體粉末與優(yōu)選實(shí)施方式1中的實(shí)施例一致。壓制壞體的密度約4.2g/cm3。
當(dāng)將壓制坯體1置于驅(qū)動(dòng)器2(垂直切割)的支撐基座時(shí)，切割上述壓制坯體1，以在包括基本垂直方向的平面上形成切割面。優(yōu)選使用電鍍顆粒線狀鋸(外徑約0.257mm，研磨顆粒的粒度約40μm至約60μm)作為線狀鋸4來進(jìn)行切割，線的進(jìn)給速度約230m/sec，切割速度約150mm/min。
此后，不需經(jīng)過相互分開的特殊工藝而直接燒結(jié)壓制體切片。對(duì)所獲得的燒結(jié)體(壓制體切片)之間的熔合發(fā)生率及其破碎發(fā)生率進(jìn)行了測(cè)算。測(cè)算結(jié)果示于下表3。每個(gè)實(shí)施例的樣品數(shù)約150個(gè)。
需要指出，燒結(jié)工藝在溫度約1000℃至約1100℃、惰性氣氛(稀有氣體和氮?dú)?或真空條件下進(jìn)行約1小時(shí)至約5小時(shí)。所獲得的燒結(jié)體可在約450℃至約800℃下進(jìn)行時(shí)效處理，例如，根據(jù)需要可為約1小時(shí)至約8小時(shí)。為了降低含在燒結(jié)體中的碳量以提高磁性能，根據(jù)需要可在燒結(jié)前通過加熱去除在切割工藝中添加到合金粉末中的潤(rùn)滑劑和切割液?？稍跍囟燃s100℃至約600℃、負(fù)壓氣氛中加熱約3小時(shí)至約6小時(shí)來去除潤(rùn)滑劑，盡管這些條件取決于潤(rùn)滑劑和切割液的類型。在此優(yōu)選的實(shí)施方式中，在約500℃下加熱約2小時(shí)。
表3

由表3可明顯看出，與未使用切割液的常規(guī)切割相比，通過具有切割液的線狀鋸4進(jìn)行切割大大降低了熔合率。這說明通過使用切割液提高了產(chǎn)品收率。至于破碎率，并未發(fā)現(xiàn)大的差別，這可能是使用切割液未降低壓制坯體強(qiáng)度的緣故。
從表3發(fā)現(xiàn)，與常規(guī)的切割相比，使用具有切割液的切割增加了切割載荷。這可能是鋸末顆粒附著在施用了切割液的線狀鋸4表面的緣故，當(dāng)線狀鋸4運(yùn)動(dòng)時(shí)，這些顆粒可被線狀鋸4從切割片去除。
盡管使用切割液可增加切割載荷，但約30gf的載荷依然很小。因此，即使切割如圖12所示的異形壓制坯體也可獲得較高的收率，該異形壓制坯體與支撐板接觸部分的面積小，并且因切割載荷而易于產(chǎn)生變形、破損和其它的缺陷。因而，由于對(duì)與最終燒結(jié)磁體形狀接近的壓制坯體進(jìn)行切割可獲得較高的收率，可省略其后的成形工藝或縮短該工藝所需要的時(shí)間。
另外，可使用圖13所示的線切割機(jī)50以降低在切割過程中施加于壓制坯體的載荷(摩擦阻力)。
在線切割機(jī)50中，壓制坯體1以大致水平的方向(圖13空心箭頭所示)與大致垂直方向運(yùn)動(dòng)的線狀鋸4進(jìn)行相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使得壓制坯體1被切割并在包括基本垂直方向的平面上形成切割面。此時(shí)，壓制坯體1與運(yùn)動(dòng)的線狀鋸4(切割部分的長(zhǎng)度)的接觸面積小于使用圖12所示的線切割機(jī)40的接觸面積。因此，施加于壓制坯體1的載荷更小，從而使得切割面更光滑。
線狀鋸4的運(yùn)動(dòng)方向和壓制坯體1的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向并不限于圖12和13所示的方向，而且可根據(jù)壓制坯體1的形狀和其它適宜的因素來合適地確定。如上所述，由于可獲得光滑的切割面，優(yōu)選沿著可縮短切割部分長(zhǎng)度的方向進(jìn)行切割。
線切割機(jī)50包括線切割驅(qū)動(dòng)部分和箱9中的濕鋸末收集器7。通過在如實(shí)施例所述切割位置之下提供線切割驅(qū)動(dòng)部分，可保證切割工藝和與切割工藝相關(guān)的工藝(例如，壓制坯體1的抄送)有足夠的空間。將鋸末收集在圖13所示的濕鋸末收集器的收集液8中。通過此收集，防止了工作環(huán)境的污染。優(yōu)選氮?dú)馓娲?中氣氛。
在優(yōu)選實(shí)施方式3中，通過浸漬將切割液施用于線狀鋸4。也可選擇性地使用滴加、噴射、或其組合。另外，也可將壓制坯體1儲(chǔ)放在切割液中并在浸漬狀態(tài)進(jìn)行切割。但該方法存在著去除切割液和其它材料的問題。因此，為了用少量切割液獲得良好效果，優(yōu)選使用浸漬、滴加和噴射的任一種方法。可相對(duì)容易地利用結(jié)構(gòu)或裝置通過浸漬、滴加或噴射將切割液應(yīng)用于線狀鋸。因此，這適用于比如優(yōu)選實(shí)施方式2的線切割機(jī)20(圖10)。
采用下述工藝步驟可制備上述優(yōu)選實(shí)施方式所使用的優(yōu)選的R-Fe-B稀土磁體粉末。
首先，通過已知的帶鑄(strip-casting)技術(shù)制備R-Fe-B稀土磁體粉末的鑄片。具體地說，利用高頻熔煉工藝對(duì)具有所需要成分的合金進(jìn)行熔煉，從而獲得合金熔體。在1350℃下保持熔融合金，隨后通過單輥工藝進(jìn)行快淬獲得厚度約0.3mm的類片狀合金鑄錠。快淬工藝在輥的外圓表面速度約1m/sec、冷卻速度約500℃/sec和次冷卻(sub-cooling)溫度約200℃條件下進(jìn)行。
此方法所制備的快速凝固合金的厚度在約0.03mm至約10mm的范圍內(nèi)。合金包括R2T14B晶粒和彌散在R2T14B晶粒晶界周圍的富R相。R2T14B次軸和主軸方向的晶粒尺寸分別為約0.1μm至約100μm和約5μm至約500μm。富R相的厚度優(yōu)選約10μm或更小。例如，美國(guó)專利No.5,383,978公開了通過帶鑄工藝制備合金材料的方法。在此一并引用美國(guó)專利No.5,383,978的內(nèi)容作為參考。
接著將類片狀鑄造合金錠裝入原料包中，隨后放在一架子上。接著，利用材料運(yùn)送機(jī)將載有原料包的架子運(yùn)送到氫氣爐的前方，隨后進(jìn)入氫氣爐中。在爐內(nèi)加熱合金材料并經(jīng)過氫破碎處理。優(yōu)選在合金溫度降至約室溫后將通過此方法進(jìn)行粗破碎的合金材料取出。但是，即使在合金溫度依然較高(如，在約40℃至約80℃范圍內(nèi))時(shí)取出合金材料，如果不暴露在空氣中，合金不會(huì)被嚴(yán)重氧化。通過該氫破碎工藝，稀土合金被粗破碎為尺寸約0.1mm至約1.0mm。如上所述，在經(jīng)過此氫破碎工藝之前，優(yōu)選將合金材料粗破碎為平均粒徑約1mm至約10mm的片。
在利用氫破碎工藝對(duì)合金材料進(jìn)行粗破碎后，優(yōu)選將脆性合金粉碎得更細(xì)，并利用比如旋轉(zhuǎn)冷卻機(jī)的冷卻機(jī)進(jìn)行冷卻。如果卸出的材料仍然具有相對(duì)高的溫度，則可增加冷卻時(shí)間。
之后，將通過旋轉(zhuǎn)冷卻機(jī)冷卻約至室溫的材料粉末進(jìn)一步粉細(xì)而獲得細(xì)粉。在所示的優(yōu)選實(shí)施方式中，在氮?dú)猸h(huán)境中利用噴射研磨對(duì)材料粉末進(jìn)行細(xì)粉碎，從而獲得平均直徑(FSSS顆粒尺寸)約3.0μm至約3.2μm的磁體粉末。優(yōu)選氮?dú)猸h(huán)境中的氧濃度應(yīng)低到約10,000ppm。例如，異議號(hào)為No.6-6728的日本專利出版物公開了該工藝中使用的噴射研磨。更具體的說，通過控制細(xì)粉碎工藝環(huán)境氣氛中氧化氣體(如，氧氣或水蒸汽)的濃度，優(yōu)選細(xì)粉碎磁體粉末中所含氧的重量應(yīng)為約6,000ppm或更小，更加優(yōu)選約3,000ppm或更小。這是因?yàn)槿绻⊥链朋w粉末中氧的重量超過6,000ppm，則通常所獲得燒結(jié)磁體中的非磁性氧化物的總比例太高而不能實(shí)現(xiàn)優(yōu)越的磁性能。
接著，向搖動(dòng)混合器中添加潤(rùn)滑劑(例如，約0.3重量％)并且使其與其中的該磁體粉末混合，從而利用潤(rùn)滑劑對(duì)磁體粉末顆粒的表面進(jìn)行包覆?？墒褂檬腿軇┫♂尩闹觉プ鳛闈?rùn)滑劑。在所示實(shí)施例中，己酸甲酯作為脂肪酯，異鏈烷烴作為石油溶劑。例如，己酸甲酯和異鏈烷烴可以約1∶9的重量比進(jìn)行混合。類似這樣的切割液不單單通過表面包覆防止了粉末顆粒的氧化，而且也通過在壓制過程中使得壓制體的密度均勻而消除無序的取向。
應(yīng)該指出，潤(rùn)滑劑并不局限于示出的種類。例如，辛酸甲酯、月桂酸甲酯或甲基月桂酸酯來取代作為脂肪酯的己酸甲酯?？捎玫娜軇┑睦影ㄊ腿軇?，比如異鏈烷烴和環(huán)烷烴溶劑?？梢栽诎?xì)粉碎之前，之中或之后的任意時(shí)間添加潤(rùn)滑劑?？墒褂妙愃朴仓徜\的固體(干)潤(rùn)滑劑替代或作為切割液。
在定向磁場(chǎng)條件下，利用已知的壓制方法來壓制磁體粉末，所施加的磁場(chǎng)與壓制方向基本平行或基本垂直，并且在約0.5MA/m至約1.5MA/m的范圍內(nèi)。
本發(fā)明使用了易于氧化并且?guī)缀跷催M(jìn)行加工的R-Fe-B型燒結(jié)磁體來描述本發(fā)明。本發(fā)明也適用于由其它材料和其它燒結(jié)磁體所制成的稀土燒結(jié)磁體。
以上述描述了壓制坯體的切割。本發(fā)明也適用于壓制坯體的剖面加工，其中在NC控制下，壓制坯體相對(duì)于線狀鋸進(jìn)行二維或三維運(yùn)動(dòng)而被加工。通過此加工，壓制坯體可被切成任意形狀，比如弓形和桶形。
根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式，利用窄的線狀鋸在燒結(jié)前對(duì)相對(duì)軟的壓制坯體進(jìn)行加工。這降低了加工載荷，并且也將在壓制坯體中產(chǎn)生的熱量減至最小。因此，甚至在用易于氧化的磁體粉末制備磁體時(shí)，也可顯著縮短所需的加工時(shí)間和大大降低生產(chǎn)成本，并且不惡化最終的磁體性能。另外，與利用常規(guī)的旋轉(zhuǎn)葉片的情況比較，可降低切割間隙。這提高了原料的產(chǎn)率。
應(yīng)理解上文的描述僅為本發(fā)明的示證。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可不背離本發(fā)明而設(shè)計(jì)出各種選擇和修正。因此，本發(fā)明意欲包括落入所附權(quán)利要求中的所有這些選擇、修正和變化。
權(quán)利要求
1.一種制備燒結(jié)磁體的方法，該方法包括以下步驟制備所述燒結(jié)磁體用粉末的壓制坯體；利用線狀鋸對(duì)所述壓制坯體進(jìn)行機(jī)加工；和燒結(jié)所述壓制坯體。
2.權(quán)利要求1的方法，其中，所述線狀鋸包括外徑范圍約0.05mm至約3.0mm的線和固定在所述線上的研磨顆粒。
3.權(quán)利要求1或2的方法，其中，所述壓制坯體的機(jī)加工步驟包括將壓制坯體切割成多個(gè)部分的步驟。
4.權(quán)利要求3的方法，其中，所述壓制坯體的機(jī)加工步驟包括通過使所述壓制坯體相對(duì)于所述線狀鋸移動(dòng)形成切割面的同時(shí)切割所述壓制坯體的步驟，和使所述線狀鋸再次沿著所述切割面相對(duì)移動(dòng)的步驟。
5.權(quán)利要求3或4的方法，其中，在機(jī)加工所述壓制坯體步驟中的相對(duì)運(yùn)動(dòng)在水平面上進(jìn)行，該方法還包括以基本上垂直的方向，使在切割所述壓制坯體的步驟中獲得的多個(gè)部分分離的步驟。
6.權(quán)利要求3至5的任一方法，還包括對(duì)所述壓制坯體機(jī)加工步驟之后的多個(gè)部分之間的間隙施加抗熔合粉末的步驟。
7.權(quán)利要求1至6的任一方法，其中，在氧濃度摩爾比調(diào)節(jié)至約5％至約18％范圍內(nèi)的惰性氣氛中進(jìn)行壓制坯體的機(jī)加工步驟。
8.權(quán)利要求1至7的任一方法，其中，向與所述壓制坯體接觸的至少一部分線狀鋸上施加的切割液進(jìn)行所述壓制坯體的機(jī)加工步驟。
9.權(quán)利要求8的方法，其中，所述切割液包括烴基有機(jī)溶劑。
10.權(quán)利要求9的方法，其中，所述烴基有機(jī)溶劑包括異鏈烷烴。
11.權(quán)利要求8至10的任一方法，其中，所述切割液為包含抗熔合粉末的分散液。
12.權(quán)利要求8至11的任一方法，其中，通過浸漬、滴加或噴射向線狀鋸施加所述切割液。
13.權(quán)利要求8至11的任一方法，其中，在所述切割液中機(jī)加工所述壓制坯體。
14.權(quán)利要求1至13的任一方法，其中，制備壓制坯體的步驟包括向燒結(jié)磁體用的粉末中添加潤(rùn)滑劑的步驟。
15.權(quán)利要求1至14的任一方法，其中，用于所述燒結(jié)磁體的粉末的剩磁在約0.001T至約0.1T范圍內(nèi)。
16.權(quán)利要求1至15的任一方法，其中，用于燒結(jié)磁體的粉末為R-T-B型稀土合金粉末，R為至少一種選自稀土元素和釔的元素，T為必須包括鐵的過渡金屬元素，并且B是硼。
全文摘要
一種制備燒結(jié)磁體的方法，包括制備燒結(jié)磁體用粉末的壓制坯體，利用線狀鋸機(jī)加工壓制坯體和燒結(jié)壓制坯體的步驟。
文檔編號(hào)B28D5/04GK1635981SQ0280312
公開日2005年7月6日 申請(qǐng)日期2002年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月31日
發(fā)明者田中淳夫, 松上正一, 巖崎忠弘, 小川篤史, 森本仁 申請(qǐng)人:株式會(huì)社新王磁材