專利名稱：沖頭、粉末壓制裝置及方法、以及所制成的小粉餅的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種例如用作將稀土合金粉末壓制成小粉餅的沖模，一種用在音圈馬達(dá)上的磁鐵制造，使用以上沖模的粉末壓制裝置及粉末壓制方法，使用以上壓制方法形成的小粉餅，和一燒結(jié)物體及用該燒結(jié)物體的音圈馬達(dá)。
背景技術(shù)：
以圖14及圖15作為參考，本說明將復(fù)蓋壓制稀土合金粉末成為小粉餅8的傳統(tǒng)方法(見圖16)。小粉餅8是燒結(jié)制成，并用作音圈馬達(dá)的磁鐵等。
為了制造小粉餅8使用了如圖14所示的壓制操作成套工具1。成套工具1包括一具有通孔2的下模3，一預(yù)先插入通孔2的下沖頭4及一插入通孔2的上沖頭5。下沖頭4配置有其中間大體為凸弧形4a的上表面及兩邊緣各自形成凸緣狀突出部4b。上沖頭5具有形成凹穴5a的下表面。下沖頭4及上沖頭5各自均用如凝結(jié)碳化物之類硬質(zhì)合金制成，并為防止破碎及裂紋，突出部4b的尖端及邊緣部5b均以0.8毫米倒角。
在壓制時，首先將下沖頭4降下以在通孔2中形成空穴6，再往空穴6中輸入稀土合金粉末7。
然后，在磁場定向影響下空穴6中的稀土合金粉末7在下沖頭4及上沖頭5之間被壓縮。如圖15所示對稀土合金粉末7的壓縮操作不斷進(jìn)行直到上沖頭5的兩邊緣部5b大約要接觸下沖頭4的突出部4b(例如直到?jīng)_頭之間空隙約1毫米)為止，以形成盡量與最終產(chǎn)品接近的形狀。
結(jié)果，可獲得如圖16所示小粉餅8。
小粉餅8大體形成弧形截面，并包括上沖頭5的凹穴5a所形成的上表面8a、下沖頭4突出部4a所形成的下表面8b、下沖頭4突出部4b所形成的斜面8c以及通孔2壁面所形成的端面8d。
如圖16所示，小粉餅8有裂紋問題，該裂紋A沿上表面8a與斜面8c之間邊界線發(fā)展。
以下將敘述裂紋A產(chǎn)生原因。
如圖14所示，當(dāng)稀土合金粉末7被輸入時，按預(yù)定間隔插入若干層與稀土合金粉末7顏色不同的標(biāo)記材料B，然后再進(jìn)行壓縮操作。而如圖15所示在下沖頭4突出部4b與上沖頭5的邊緣部5b之間標(biāo)記材料B各層之間的間隙發(fā)現(xiàn)為非常狹窄。這說明在下沖頭4突出部4b與上沖頭5的相應(yīng)邊緣部5b之間的稀土合金粉末7密度較之其它部分高得多。這可推測為在壓縮時，由于不良的流動性稀土合金粉末7被夾持在下沖頭4突出部4b尖端與上沖頭5的邊緣部5b尖端之間而不能流動，并在邊界部8e處壓縮成如此之高的密度。因此，當(dāng)小粉餅8從陰模中通孔2取出時，施加在小粉餅8上壓力被釋放，使高度壓縮區(qū)域如邊界部8e處大量膨脹，常常會發(fā)生裂紋或破裂。燒結(jié)過程中也會發(fā)生類似問題。
如果稀土合金粉末7在不小于0.5MA/m的強磁場中其方向由圖16中箭頭C所示(沿突出部4b縱向)受到壓縮，磁化稀土合金粉末7顆?；ハ嗯懦猓菇咏昭?周邊區(qū)域粉末密度較空穴6中心部分地區(qū)為高，進(jìn)而增大靠近突出部4b處密度。此外，如果輸入的稀土合金粉末7在空穴6上邊緣被輸料盒(未表示出)下邊緣所掃平，則將要被突出部4b所壓縮的區(qū)域輸入了較需要過量的稀土合金粉末7。由于稀土合金粉末7并不具有足夠的流動性，在這區(qū)域的密度經(jīng)壓縮后較其它部分為高。因此，在這些情況中，當(dāng)小粉餅8從空穴6取出時，更易于在邊界部8e處發(fā)展裂紋或破裂。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要目的是提供一種沖頭、粉末壓制裝置及粉末壓制方法，該方法能在產(chǎn)品上防止發(fā)展裂紋或破裂，從而提高生產(chǎn)率。
本發(fā)明另一目的是提供用上述方法制造的小粉餅。
根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，提供了一種用作壓縮稀土合金粉末的沖頭，它包括一壓縮稀土合金粉末用的沖頭表面；其中，該沖頭表面包括一突出部，該突出部包括具有表面粗糙度Ra不大于1.00微米的一斜面。
根據(jù)本發(fā)明的第二個方面，提供了一種用作壓縮稀土合金粉末的粉末壓制裝置，它包括一具有一通孔的陰模；以及一插入該陰模通孔的一沖頭；其中，該沖頭包括壓縮稀土合金粉末用的一沖頭表面，該沖頭表面包括一突出部，該突出部包括具有表面粗糙度Ra不大于1.00微米的一斜面。
根據(jù)本發(fā)明的第三個方面，提供了一種使用沖頭及陰模的粉末壓制方法，該沖頭包括一壓縮稀土合金粉末用的一沖頭表面，該沖頭表面包括一突出部，該突出部設(shè)有其表面粗糙度Ra不大于1.00微米的一斜面，該陰模具有供沖頭插入的通孔，該方法包括第一步，往通孔中形成的空穴中輸入稀土合金粉末；以及第二步，利用沖頭壓縮輸入空穴中的稀土合金粉末。
根據(jù)本發(fā)明的第四個方面，提供了一種使用沖頭及陰模的粉末壓制方法制成的小粉餅，該沖頭包括一壓縮稀土合金粉末用的一沖頭表面，該沖頭表面包括一突出部，該突出部設(shè)有一其表面粗糙度Ra不大于1.00微米的斜面，該陰模具有供沖頭插入的通孔，該方法包括第一步，往通孔中形成的空穴中輸入稀土合金粉末；以及第二步，利用沖頭壓縮輸入空穴中的稀土合金粉末。
稀土合金粉末具有銳邊顆粒及不良的流動性。因此，即便在壓縮時進(jìn)行震動，稀土合金粉末壓縮時在空穴中也不能流暢地運動，使小粉餅密度很難均勻一致。但按照本發(fā)明，通過將沖頭表面突出部尖端倒角寬度減小到不大于0.5毫米或更小，由此減少邊緣部分壓縮及堵塞稀土合金粉末數(shù)量，可以改善邊緣部分周圍稀土合金粉末流動性。因此，壓縮時當(dāng)壓力施加在沖頭表面突出部尖端時，稀土合金粉末沿突出部斜面向密度較低區(qū)間運動，而不停滯在突出部尖端。因此，有可能獲得密度均勻的小粉餅，并可防止由于密度不均勻引發(fā)的裂紋或破裂。
按照本發(fā)明，使斜面表面粗糙度Ra不大于1.0微米，可以使壓縮時改善稀土合金粉末流動性成為可能。因此，諸如在突出部尖端周圍高密度區(qū)域的稀土合金粉末沿斜面移動流向低密度區(qū)域。結(jié)果，有可能提高空穴中稀土合金粉末密度的均勻性。所以，有可能獲得密度高度均勻的小粉餅，使防止由于密度不均勻引發(fā)的裂紋或破裂成為可能。
最好沖頭表面用合金鋼或硬質(zhì)合金(燒結(jié)碳化物)制成。這種情況可以改進(jìn)沖頭表面的磨損阻力。因此，為提高稀土合金粉末的流動性，使突出部尖端倒角寬度不大于0.5毫米或沖頭表面粗糙度Ra不大于1.0微米，沖頭表面實質(zhì)上可避免磨損，使壓制保持良好。
此外，較好的是，至少沖頭表面突出部的HRA硬度不小于75并不大于93。在這種情況時，即使沖頭表面突出部加工成銳邊，由于韌性的改進(jìn)，沖頭也可長期使用而不損壞突出部尖端。
如稀土合金粉末中加入潤滑劑，流動性將變得更小。但是，由于按照本發(fā)明可以增大稀土合金粉末的流動性，即使加入了潤滑劑也可提高空穴中粉末密度均勻性。
如果稀土合金粉末系用突然冷卻方法制成，其流動性變得極壞，因為稀土合金粉末粒度分布曲線變得很陡，而顆粒尺寸限制在很小范圍內(nèi)。但是，由于按照本發(fā)明可以增大稀土合金粉末的流動性，即使稀土合金粉末系用突然冷卻方法制成，空穴中粉末密度均勻性也可改善。
較好的是，壓制后制成的小粉餅密度在3.90克/厘米3-4.60克/厘米3之間。此時，小粉餅可獲得必需的強度，同時可獲得具有良好磁力性能的稀土磁鐵。
在壓制時，如果沿一垂直于沖頭壓縮方向的方向?qū)昭ㄖ邢⊥梁辖鸱勰┦┘右淮艌?，磁化稀土合金粉?顆?；ハ嗯懦?，使接近空穴6周邊區(qū)域的粉末密度較空穴6中心部分地區(qū)的為高。但是，由于按照本發(fā)明可以增大沖頭表面上稀土合金粉末的流動性，高密度區(qū)域稀土合金粉末將流向低密度區(qū)域。因此，即使稀土合金粉末在磁場中定向，也可減小空穴中稀土合金粉末密度的差別。
此外，如果稀土合金粉末處在不小于0.5MA/m的磁場中定向，磁化稀土合金粉末7顆粒互相排斥力加大，使空穴6中粉末密度分布不均勻，并使接近空穴6周邊區(qū)域粉末密度較高。但是，按照本發(fā)明，即使磁場定向如上所為，均可減輕空穴中密度不均勻性和周邊區(qū)域粉末密度的增加，有可能有效地減少裂紋或破裂。
按照本發(fā)明，小粉餅側(cè)面寬度不小于1.7毫米?；蛘哒f，小粉餅側(cè)面寬度對所說主表面最高處的高度之比不小于0.15。因此，使防止側(cè)面處密度過度增加成為可能，從而可能減少與其它部分密度的差別。結(jié)果，可減少小粉餅側(cè)面的裂紋或破裂。
較佳地，壓縮時形成的小粉餅側(cè)面寬度不小于1.7毫米。或者說，壓縮時形成的小粉餅側(cè)面寬度對所說主表面最高處的高度之比不小于0.15。因此，可減少小粉餅側(cè)面的裂紋或破裂。結(jié)果，可提高制造過程的生產(chǎn)量，也可改善燒結(jié)體的生產(chǎn)率。
按以上描述所獲得的燒結(jié)物較不易于發(fā)展為裂紋或破裂之類損壞。因此，通過利用這種燒結(jié)物可獲得穩(wěn)定質(zhì)量的音圈馬達(dá)。
本發(fā)明的以上目的、其他目的、特性、方面及優(yōu)點將通過參照附圖所作下列實施例的描述而變得更加清楚。


圖1是表示作為本發(fā)明一實施例的一粉末壓制裝置的示意圖；圖2是表示圖1實施例中使用上、下沖頭主要部分立體圖；圖3是表示下沖頭沖頭表面突出部的主要部分側(cè)視圖；圖4是表示圖1實施例中操作序列示意圖；圖5是表示描述在一成套工具中粉末壓縮狀態(tài)示意圖；圖6是表示小粉餅立體圖；圖7是表示倒角寬度h與裂紋發(fā)展速率關(guān)系曲線圖；圖8是表示表面粗糙度Ra與裂紋發(fā)展速率關(guān)系曲線圖；圖9是表示變化的下沖頭沖頭表面突出部的主要部分側(cè)視圖；圖10是表示按照本發(fā)明另一實施例上、下沖頭互相最接近時主要部分側(cè)面剖視圖；圖11是表示尺寸比S/H與裂紋數(shù)量關(guān)系曲線圖；圖12是表示一側(cè)面寬度S與裂紋數(shù)量關(guān)系的例子曲線圖；圖13是表示另一側(cè)面寬度S與裂紋數(shù)量關(guān)系的例子曲線圖；圖14是表示按照傳統(tǒng)工藝壓縮前成套工具中主要部分的側(cè)面剖視圖；圖15是表示按照傳統(tǒng)工藝上、下沖頭互相最接近時主要部分的側(cè)面剖視圖；圖16是表示按照傳統(tǒng)工藝的小粉餅立體圖。
具體實施例方式
以下將參照

本發(fā)明實施例。
現(xiàn)在參見圖1，作為本發(fā)明一實施例的工具10包括籠狀框架12。在框架12內(nèi)上、下各部分中，分別在水平方向安置一沖頭固定臺14及金屬板16。
另外，在框架12內(nèi)還設(shè)置有壓縮用成套工具18。成套工具18用來形成小粉餅88(將在以后說明)，該小粉餅例如用作音圈馬達(dá)的稀土磁鐵。
成套工具18包括一具有通孔20的陰模22、一預(yù)先插入通孔20的下沖頭24及一插入通孔20的上沖頭26。按此布置，在陰模22的通孔20中形成空穴27。
陰模22裝在陰模夾持器28、30上。陰模夾持器30在其上表面配有輸料盒32。輸料盒32內(nèi)裝有稀土合金粉末34。輸料盒32通過液壓缸桿36與液壓缸38連結(jié)。因此，輸料盒32由液壓缸38推向或離開通孔20。
各陰模夾持器28、30有一下表面通過導(dǎo)向柱40附著在夾持器連結(jié)板42上。夾持器連結(jié)板42通過液壓缸桿44與下液壓缸46連結(jié)。因此，陰模22及陰模夾持器28、30由于下液壓缸46可以在垂直方向移動。液壓缸桿44的延伸量，即陰模22的位置，由一線性量尺48測量，而下液壓缸46的操作根據(jù)該測量值控制。
下沖頭24設(shè)置在底板50上。底板50通過立柱52安置在沖頭固定臺14上。下沖頭24按照此布置固定。
上沖頭26有一上端附著在上沖頭板54上。上沖頭板54通過液壓缸桿56與上液壓缸58連結(jié)。上液壓缸58安置在金屬板16上。另外，上沖頭板54在兩邊部分各穿過一導(dǎo)向柱60。因此，上沖頭板54在導(dǎo)向柱60引導(dǎo)下通過上液壓缸58可以垂直運動。上沖頭板54的延伸量，即上沖頭26的位置，由一線性量尺62測量，而上液壓缸58的操作根據(jù)該測量值控制。
另外，為了使輸入空穴27中粉末34由磁場定向，在陰模22附近設(shè)置了一對磁極64及各自環(huán)繞磁極64的線圈66。
在如上所說粉末壓縮工具10中，應(yīng)該特別注意上沖頭26及下沖頭24。
各上沖頭26及下沖頭24均用具有HRA硬度不小于75而不大于93的WC-Ni型燒結(jié)硬質(zhì)合金(燒結(jié)碳化物)制成，例如典型地含有1.6％(重量比)Mo及20％(重量比)Ni，其余為WC。在此使用的名詞燒結(jié)硬質(zhì)合金系指燒結(jié)下列粉末混合物而成的合金。該粉末混合物包括一種碳化物粉末，含有屬于元素周期表IVa，Va，VIa組中九種元素中至少一種，以及用如Fe，Co，Ni，Mo之類黑色金屬及Sn或其合金制成的粉末。燒結(jié)硬質(zhì)合金可另外是WC-TaC-Co合金，WC-TiC-Co合金，或WC-TiC-TaC-Co合金。
要不然，上沖頭26及下沖頭24也可用合金鋼制成。在此使用的名詞“合金鋼”系指主要是Fe-C(鐵碳)合金，并且如果具有規(guī)定的硬度也可用高速鋼、高錳鋼、模具鋼及其它等等制成。
通過使用燒結(jié)硬質(zhì)合金或具有HRA硬度不小于75而不大于93的合金鋼制成的上沖頭26及下沖頭24，可獲得韌性及一定程度的彈性，則即便上沖頭26及下沖頭24加工成銳邊部分，也可能防止裂紋或破裂。
現(xiàn)在參見圖2，下沖頭24包括下沖頭24的主體68。下沖頭24的主體68有一形成沖頭表面70的上端以作壓縮粉末34之用。沖頭表面70包括一大體弧形并沿縱向中心線的突出部72和兩邊各自形成縱向的凸緣狀突出部74。結(jié)果，在突出部72和突出部74之間形成縱向凹槽。
此外參見圖3，將對突出部74的尖端78進(jìn)行說明。
突出部74的尖端78是倒角的。虛線80表示操作前的突出部74的尖端倒角的狀況。通過將虛線80表示的尖端倒角，可形成半徑為R的曲線形尖端。這里應(yīng)注意到，即突出部74形成有一斜面，其中邊界X1以上部分為曲面而以下部分形成平面。此外，倒角寬度的定義為從邊界X1到?jīng)_頭側(cè)面82的最小距離。按照本實施例，倒角寬度h不大于0.5毫米。此外，倒角寬度h不大于0.1毫米更好。從防止損壞觀點出發(fā)，最好倒角寬度在0.02毫米-0.05毫米之間。
回到圖2，上沖頭26包括上沖頭主體84。上沖頭主體84有一形成凹弧形沖頭表面86的底端以作壓縮粉末34之用。
此外，上沖頭26的沖頭表面86和下沖頭24的沖頭表面70均處理成表面粗糙度不大于1微米。
按照本實施例，可僅對沖頭表面70的突出部74一部分作表面處理，以使處理部分表面粗糙度不大于1微米。
應(yīng)注意到，如果上沖頭26和下沖頭24用合金鋼制成，則表面處理可以包括TiN鍍層或鉆石狀碳(diamond-1ike Carbon)(DLC)鍍層，由此對于高度磨蝕性的Nd-Fe-B合金粉末提高了耐久性。此外，如果上沖頭26和下沖頭24用燒結(jié)硬質(zhì)合金制成，上述同一表面處理也可改進(jìn)耐久性。
另外，如果上沖頭26和下沖頭24的結(jié)構(gòu)組成互相交換，也可應(yīng)用上述表面處理。
用作粉末34的稀土合金粉末按如下方法制造。具體地說，鑄塊用美國專利No.5,383,978所揭示的帶狀鑄造過程以突然冷卻法制造。
更具體地說，用已知方法制造一種合金，該合金成份包含30％Nd，1.0％B，1.2％Dy，0.2％Al，0.9％Co(重量比)而其余成份為Fe及一些不可避免的雜質(zhì)，并用高頻熔化法熔為熔化液。熔化液維持在1,350℃，然后突然淬向一輥筒。此時冷卻條件包括輥筒圓周速度約1米/秒，冷卻率500℃/秒，而次冷溫度為200℃。上述突然冷卻過程產(chǎn)生鑄塊為厚度約0.3毫米的片狀合金。在此應(yīng)注意，即突然冷卻過程中冷卻率可為102℃/秒-104℃/秒。
所獲得的合金鑄塊用氫錮囚法制成粗粉，而后在噴射磨機及氮氣氛圍中細(xì)磨成合金粉末，其顆粒平均直徑約3.5微米。
上述稀土合金粉末中再加入潤滑劑。此時，用脂肪酸酯作為潤滑劑，而石油溶劑作為溶劑。用石油溶劑稀釋的脂肪酸酯以按重量0.3％(潤滑劑基數(shù))加入稀土合金粉末，而后混合使粉末顆粒表面涂上潤滑劑。
下面，參照圖4描述粉末壓縮工具10的操作。
第一步是上一循環(huán)壓縮操作完成的狀態(tài)。如圖4(a)所示，陰模22停留在其下行程的終點而上沖頭26停留在其上行程的終點。然后，如圖4(b)所示，輸料盒32滑向通孔20。如圖4(c)所示，輸料盒32正好停在向通孔20之上方。此后，如圖4(d)所示，陰模22開始上升以在通孔20上部形成空穴27，使輸料盒32所持粉末34落入空穴27。
接著，如圖4(e)所示，當(dāng)陰模22到達(dá)其上行程的終點時，輸料盒32從空穴27撤退，同時用輸料盒32底邊掃去粉末34。
然后，如圖4(f)所示，上沖頭26落入通孔20(空穴27)?？昭?7中粉末34由磁場定向而粉末34被上沖頭26及下沖頭24壓縮成小粉餅88。
如圖4(g)所示，當(dāng)壓縮完成后，上沖頭26提起而下沖頭24下降以便取出小粉餅88。
現(xiàn)在，圖4(f)所示壓縮時空穴27中狀態(tài)可通過參照圖5來描述。
如圖5所示，上沖頭26和下沖頭24各自從上、下插入陰模22的通孔20。粉末34被陰模22、上沖頭26及下沖頭24所壓縮。此時，具有強度不小于0.5MA/m的磁場施加于圖5文件平面的垂直方向，即垂直于上沖頭26和下沖頭24的壓縮方向，如圖6中箭頭C所示的、亦即小粉餅88的縱向(突出部74縱向)。這使突出部74上面粉末密度大于空穴27中部密度。
如圖5中箭頭P所示，突出部74上面粉末隨上沖頭26下移而向凹槽76運動。
此時，具有倒角寬度不大于0.5毫米的突出部74尖端78增大粉末34的流態(tài)性(流動性)，使突出部74上面粉末流暢地沿突出部74表面移下而不停頓在突出部74上。特別是，由于突出部74被處理成表面粗糙度Ra不大于1.0微米，這使粉末流暢地沿突出部74表面移下成為可能。因此，有可能使粉末密度特別在包括尖端78在內(nèi)的突出部74附近均勻分布。結(jié)果，可以獲得密度均勻的小粉餅88，防止由于密度分布不均勻引發(fā)的裂紋或破裂。
因此，即便因添加潤滑劑而引起稀土合金粉末流態(tài)性減低，或即便由于采用突然冷卻法而使稀土合金粉末流態(tài)性很差，也可改良小粉餅密度均勻性。
另外，空穴27中粉末34密度的差別也可以減少，即便磁場強度不小于0.5MA/m。
圖6顯示以上描述所形成的小粉餅88。
小粉餅88形狀大體呈弧形，并包括一凸弧上表面90、一凹弧下表面、從下表面兩邊緣各自上升的斜面94、在上表面90一對邊緣與斜面94一對邊緣之間各自形成的側(cè)面96以及大體呈弧形的端面100。
上表面90由上沖頭26的沖頭表面86形成。下表面92由下沖頭24的沖頭表面70的突出部72形成。斜面94由下沖頭24的沖頭表面70的突出部74形成。各側(cè)面96及端面100由陰模22的通孔20壁所形成。
如以上描述中參照圖5后可以理解的，在各側(cè)面96周圍粉末34密度分布做到很均勻。因此，與圖16中密度分布不均勻的傳統(tǒng)小粉餅不同，實際可消除裂紋A的發(fā)展。
此外，通過壓縮后使小粉餅88的密度處于3.90克/厘米3-4.60克/厘米3之間，小粉餅可以獲得必要的強度，而又獲得具有良好磁性性能的稀土磁鐵。如果密度不大于3.90克/厘米3，小粉餅強度太小不容易搬運。另一方面，如果密度不小于4.6克/厘米3，小粉餅壓縮率太高，將干擾磁性定向。
其次，圖7表示兩沖頭倒角寬度h與裂紋發(fā)展速率關(guān)系的實驗結(jié)果。
在此實驗中，上表面90有寬度W為52.22毫米，而上表面90最高點高度H為30.2毫米。小粉餅88厚度D為25.04毫米，而側(cè)面96寬度S為7.55毫米。沖頭表面70的突出部74的表面粗糙度為0.033微米。稀土合金粉末顆粒平均直徑(中間直徑)約3.5微米作為壓縮粉末34，而壓縮后小粉餅88的密度為4.1克/厘米3。
當(dāng)?shù)菇菍挾萮為0.05毫米-0.5毫米之間時，裂紋發(fā)展速率平均在0.2％。當(dāng)?shù)菇菍挾萮為0.60毫米時，裂紋發(fā)展速率為0.4％，而當(dāng)?shù)菇菍挾萮為0.70毫米時，裂紋發(fā)展速率為1.43％。當(dāng)?shù)菇菍挾萮為1.6毫米時，裂紋發(fā)展速率為2.36％。
因此，倒角寬度h最好不大于0.50毫米。此外，由于在倒角寬度h為0.10毫米時裂紋發(fā)展速率為0.1％，而在倒角寬度h為0.05毫米時裂紋發(fā)展速率為0％，倒角寬度h最好不大于0.10毫米，更好的是不大于0.05毫米。
此外，圖8表示表面粗糙度Ra與裂紋發(fā)展速率關(guān)系的實驗結(jié)果。
在此實驗中，上表面90有寬度W為52.22毫米，而上表面90最高點高度H為30.2毫米。小粉餅88厚度D為25.04毫米，而側(cè)面96寬度S為7.55毫米。兩沖頭倒角寬度h為0.05毫米。稀土合金粉末顆粒平均直徑約3.5微米作為壓縮粉末34，而壓縮后小粉餅88的密度為4.1克/厘米3。
當(dāng)表面粗糙度Ra在0.05微米-0.52微米之間時，裂紋發(fā)展速率不大于0.4％。當(dāng)表面粗糙度Ra為1.00微米時，裂紋發(fā)展速率為0.8％。不過，當(dāng)表面粗糙度Ra超出1.00微米時，裂紋發(fā)展速率迅速增高，例如，當(dāng)表面粗糙度Ra為2.45微米時，裂紋發(fā)展速率為2.5％，而表面粗糙度Ra為3.158微米時，裂紋發(fā)展速率為3.5％。
因此，表面粗糙度Ra最好不大于1.00微米。此外，表面粗糙度Ra更好不大于0.52微米。
在此應(yīng)該注意，如圖9所示可以用具有突出部74a的下沖頭24a代替突出部74。
按照下沖頭24a的突出部74a，在倒角曲線形尖端78a與平直斜面102之間形成一比起平直斜面102不太陡的平面部104。
在此情況下，靠近突出部74a尖端部分先加工成平面部104。圖9所示虛線80a表示上述平面部104形成后及倒角前的突出部74a尖端。通過對由虛線80a所示的尖端進(jìn)行倒角，曲線形尖端78a形成一半徑R。
按照突出部74a，邊界X2為尖端78a與平面部104之間的分界，而邊界Y為兩平面部104與102之間的分界。
倒角寬度h為邊界Y至沖頭側(cè)面82a的最小距離，即從倒角起點至沖頭側(cè)面82a的最小距離。按照本實施例，通過提供平面部104，倒角寬度h可以進(jìn)一步減少。
在此應(yīng)該注意，即通過對邊界Y部分倒角使兩平面部104與102之間的連結(jié)應(yīng)該做成光滑和曲線形。此外，可以用一曲線部分代替平面部104。
接著，參照圖10描述本發(fā)明另一實施例。
在此實施例中，使用了一具有倒角寬度h大于0.50毫米的傳統(tǒng)下沖頭106。其他構(gòu)成與粉末壓制裝置10相同。
壓縮粉末34時，上沖頭26與下沖頭106互相接近到最小間距不小于2毫米。具體地說，如圖10所示，當(dāng)兩沖頭互相最接近時上沖頭26的邊緣108與下沖頭106的突出部110之間的空隙不小于2毫米。
因此，所獲得的小粉餅88側(cè)面96的寬度S不小于2毫米。此外，S/R最好不小于0.15。
此后對小粉餅88進(jìn)行燒結(jié)，時間為一小時，如在美國專利No.4,792,368的10(4)段所揭示，在1000℃-1200℃下及氬氣氛圍中產(chǎn)生一燒結(jié)體。該燒結(jié)體側(cè)面寬度為不小于1.7毫米，其S/H實質(zhì)與小粉餅88的S/H相同。如上所述，使小粉餅88側(cè)面96的寬度S不小于2毫米，可以避免側(cè)面96處密度極度增大，由此減少與其他部分密度的差別。這樣，小粉餅88可以減少裂紋或破裂。
通過利用如上所述燒結(jié)體，可以提高制造過程的生產(chǎn)量，而稀土磁鐵的生產(chǎn)率也可以提高。
此外，通過在壓縮時離開小粉餅88斜面94與上表面90之間的側(cè)面96，就有可能使用側(cè)面96在成型、拋光及最后加工步驟中作為參考面。
此外，可以獲得較不易受裂紋影響的燒結(jié)體，并利用該燒結(jié)體獲得穩(wěn)定質(zhì)量的音圈馬達(dá)。
這里提到的音圈馬達(dá)例如可以用在美國專利No.5,448,437圖9中所揭示的(軟、硬)盤驅(qū)動。按照上述圖9，音圈馬達(dá)用標(biāo)號37表示。在本應(yīng)用中圖6所示小粉餅88被燒結(jié)，然后按與端面100平行方向切片，再進(jìn)行表面處理。這樣生產(chǎn)出的稀土磁鐵例如可在美國專利NO.5,448,437圖1及圖2中參考編號3，4，5及6所示磁鐵中應(yīng)用。
其次，參照圖11及圖12對使用下沖頭106的粉末壓制裝置所進(jìn)行實驗結(jié)果作描述。
該實驗用添加上述脂肪酸酯制成的潤滑劑的稀土合金粉末。稀土合金粉末在磁場強度為1.0MA/m下定向，并壓成毛密度(green density)在4.0克/厘米3-4.2克/厘米3之間。制成兩個小粉餅，并對各小粉餅側(cè)面96上發(fā)展的裂縫計數(shù)及平均之。該平均值即為“裂縫數(shù)”。
圖11顯示尺寸比S/H與裂紋數(shù)量的關(guān)系。該實驗用兩種背景進(jìn)行；上表面90與斜面94夾角(見圖6)θ分別為95°及120°。本實驗所用小粉餅寬度W為53.32毫米，上表面90曲率半徑為17.55毫米，而下表面92曲率半徑為17.55毫米，及小粉餅88在定向方向長度為80毫米，在本實驗中上沖頭26及下沖頭106倒角寬度各為0.05毫米，斜面表面粗糙度Ra為0.033微米。
如圖11所示，如果尺寸比S/H不小于0.15，實質(zhì)上不發(fā)展裂縫。除非θ為95°，在尺寸比S/H超過0.2時實際上不發(fā)展裂縫。
圖12表示一側(cè)面96寬度S與裂紋數(shù)量的關(guān)系。該實驗用三種背景進(jìn)行；即θ分別為95°，115°及130°。本實驗所用小粉餅寬度W為33.57毫米，上表面90曲率半徑為20.84毫米，下表面92曲率半徑為13.27毫米，而小粉餅88在定向方向長度為80毫米。在本實驗中上沖頭26及下沖頭106倒角寬度各為0.8毫米，而斜面表面粗糙度Ra為0.033微米。
如圖12所示，如果寬度S不小于2毫米實質(zhì)上不發(fā)展裂縫。在寬度S不小于3毫米時實際上不發(fā)展裂縫。
此外，相似于在圖10及圖12中概括的實驗，還用具有倒角寬度為0.05毫米的下沖頭24的粉末壓制裝置作實驗。除去使用下沖頭24外，實驗用與在圖10及圖12中概括的實驗條件，所獲得的結(jié)果在圖13中顯示。
圖13表示側(cè)面96寬度S與裂紋數(shù)量之關(guān)系。
如圖13所示，如果寬度S不小于1.7毫米實質(zhì)上不發(fā)展裂縫。在寬度S不小于3毫米時實際上不發(fā)展裂縫。
如上所例證，如果使用具有倒角寬度不大于0.5毫米的下沖頭24的粉末壓制裝置，寬度S可進(jìn)一步減小。因此，上沖頭26及下沖頭106互相最接近時的最小距離，即當(dāng)兩沖頭互相最接近時上沖頭26的邊緣108和下沖頭24的突出部74之間的空隙，可以做成不小于1.7毫米。
作為參考，如果具有側(cè)面96寬度S為1.7毫米的小粉餅88燒結(jié)后，燒結(jié)體的側(cè)面寬度變成1.45毫米。
在此應(yīng)該注意，下沖頭24的突出部74應(yīng)該沿沖頭表面70的縱向形成，至少其部分如此。
此外，上沖頭及下沖頭中至少應(yīng)有一個倒角寬度不大于0.05毫米。
本發(fā)明至此已詳細(xì)描述及舉例說明，很明顯這些說明及圖表只代表本發(fā)明一個例子，而不應(yīng)該解釋為對本發(fā)明的限定。本發(fā)明的精神及范圍只受所附權(quán)利要求里的文字所限。
權(quán)利要求
1.一種用作壓縮稀土合金粉末的沖頭，它包括一壓縮稀土合金粉末用的沖頭表面；其中，該沖頭表面包括一突出部，該突出部包括具有表面粗糙度Ra不大于1.00微米的一斜面。
2.一種用作壓縮稀土合金粉末的粉末壓制裝置，它包括一具有一通孔的陰模；以及一插入該陰模通孔的一沖頭；其中，該沖頭包括壓縮稀土合金粉末用的一沖頭表面，該沖頭表面包括一突出部，該突出部包括具有表面粗糙度Ra不大于1.00微米的一斜面。
3.一種使用沖頭及陰模的粉末壓制方法，該沖頭包括一壓縮稀土合金粉末用的一沖頭表面，該沖頭表面包括一突出部，該突出部設(shè)有其表面粗糙度Ra不大于1.00微米的一斜面，該陰模具有供沖頭插入的通孔，該方法包括第一步，往通孔中形成的空穴中輸入稀土合金粉末；以及第二步，利用沖頭壓縮輸入空穴中的稀土合金粉末。
4.一種使用沖頭及陰模的粉末壓制方法制成的小粉餅，該沖頭包括一壓縮稀土合金粉末用的一沖頭表面，該沖頭表面包括一突出部，該突出部設(shè)有一其表面粗糙度Ra不大于1.00微米的斜面，該陰模具有供沖頭插入的通孔，該方法包括第一步，往通孔中形成的空穴中輸入稀土合金粉末；以及第二步，利用沖頭壓縮輸入空穴中的稀土合金粉末。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種用作壓縮稀土合金粉末的沖頭，它包括一壓縮稀土合金粉末用的沖頭表面；其中，該沖頭表面包括一突出部，該突出部包括具有表面粗糙度Ra不大于1.00微米的一斜面。本發(fā)明還揭示了一種用作壓縮稀土合金粉末的粉末壓制裝置，它包括一具有一通孔的陰模；以及一插入該陰模通孔的一沖頭；其中，該沖頭包括壓縮稀土合金粉末用的一沖頭表面，該沖頭表面包括一突出部，該突出部包括具有表面粗糙度Ra不大于1.00微米的一斜面。。本發(fā)明還揭示了一種利用該裝置進(jìn)行壓制的粉末壓制方法，以及由該方法所制得的小粉餅。
文檔編號B22F3/03GK1636650SQ20051000569
公開日2005年7月13日 申請日期2000年4月20日 優(yōu)先權(quán)日1999年4月20日
發(fā)明者小原公一, 木戶脅伸次 申請人:株式會社新王磁材