Иcпаряющийся материал и способ его изготовления

Иcпаряющийся материал и способ его изготовления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

[0001] Настоящее изобретение относится к испаряющемуся материалу и способу изготовления испаряющегося материала. В частности, оно относится к испаряющемуся материалу и способу изготовления испаряющегося материала, который предназначен для применения при изготовлении высокоэффективных магнитов для повышения коэрцитивной силы спеченного магнита неодим-железо-бор или магнита горячей пластической деформации путем осуществления термической обработки с испарением диспрозия или тербия в вакууме или в атмосфере инертного газа с пониженным давлением.

Уровень техники

[0002] Традиционно для получения высокоэффективного магнита, имеющего резко увеличенную коэрцитивную силу, заявителем настоящей патентной заявки был предложен следующий аналог (например, в патентном документе 1). Обсуждаемый аналог раскрывает: помещение в рабочий ящик спеченных магнитов неодим-железо-бор и испаряющихся материалов, содержащих по меньшей мере один из диспрозия (Dy) и тербия (Tb), на расстоянии друг от друга; нагревание рабочего ящика в атмосфере вакуума, чтобы тем самым испарить испаряющиеся материалы; регулирование подаваемого количества испаренных атомов металла к поверхностям спеченных магнитов так, чтобы атомы металлов сцеплялись с ними; и выполнение технологической обработки для диффузии сцепленных атомов металла в межзеренные границы и/или зернограничные фазы спеченных магнитов так, чтобы на соответствующих поверхностях спеченных магнитов не образовывалась тонкая пленка, состоящая из металлического испаряющегося материала (вакуумная паровая обработка).

[0003] В аналоге по вышеупомянутому патентному документу 1 в качестве испаряющихся материалов использовали, например, мелкие частицы с тем, что они могли быть размещены вокруг спеченных магнитов, которые были помещены внутрь рабочего ящика. При использовании испаряющихся материалов этого типа объемная степень заполнения становилась высокой, и в результате этого нельзя было увеличить загружаемое в рабочий ящик количество магнитов. Поэтому имелся недостаток в том, что возрастала стоимость вышеупомянутой технологической обработки. В дополнение, еще один недостаток состоит в том, что работа по размещению вручную мелких частиц испаряющихся материалов в рабочем ящике вместе со спеченными магнитами является трудоемкой.

[0004] В качестве решения заявитель настоящей патентной заявки предложил размещать внутри рабочего ящика испаряющиеся материалы в форме пластин и спеченные магниты, располагая их вертикальным штабелем и прокладывая их сепараторами, тем самым не давая им контактировать друг с другом и при этом позволяя атомам металла проходить через них (см. заявку на патент Японии №2008-41555).

[0005] Что касается способа изготовления тонкой пластины из Dy или Tb, то рассматривалось расплавление слитков из Dy или Tb и отливка из них плоских заготовок, например, в атмосфере инертного газа, а затем подвергание их обработке прокаткой. Однако, поскольку Dy и Tb имеют высокие температуры плавления и чрезвычайно активны, они реагируют с материалами печи или литейных форм. Поэтому их трудно расплавлять и отливать из них плоские заготовки без включения в них примесей. Даже допуская возможность расплавления и литья в плоские заготовки, они имеют гексагональную структуру кристаллической решетки и вследствие этого плохую обрабатываемость. В дополнение, чтобы прокатать их в тонкие пластины, становится необходимым подвергать их термическим обработкам в инертном газе по нескольку раз для отжига во время технологических обработок. Поэтому существует проблема в том, что затраты на производство пластинчатых испаряющихся материалов быстро возрастают.

Документ уровня техники

Патентный документ

[0006] Патентный Документ 1: WO 2008/023731

Сущность изобретения

Проблемы, разрешаемые изобретением

[0007] С учетом вышеуказанных моментов, первая задача настоящего изобретения состоит в предоставлении пластинчатого испаряющегося материала, который может быть изготовлен с низкими затратами. Вторая задача заключается в предоставлении способа изготовления испаряющегося материала, который пригоден для изготовления пластинчатого испаряющегося материала с высокой производительностью и с низкими затратами.

Средства решения проблем

[0008] Для решения вышеупомянутой первой задачи испаряющийся материал согласно настоящему изобретению содержит сердцевину, выполненную из тугоплавкого металла и имеющую множество сквозных отверстий. Сердцевина имеет редкоземельный металл или его сплав, который расплавлен, налип на сердцевину и затвердел на ней.

[0009] Согласно настоящему изобретению редкоземельный металл или его сплав расплавляют и погружают сердцевину в расплавленную ванну редкоземельного металла или его сплава, а затем сердцевину извлекают или поднимают. Альтернативно, на сердцевину набрызгивают расплавленный редкоземельный металл или его расплавленный сплав (термическое распыление). При этом, поскольку сердцевина имеет множество сквозных отверстий, расплавленный редкоземельный металл или его расплавленный сплав прилипает к поверхности сердцевины благодаря поверхностному натяжению в сквозных отверстиях. При охлаждении сердцевины в этом состоянии до температуры ниже температуры плавления редкоземельного металла или его сплава, расплавленный редкоземельный металл или его расплавленный сплав затвердевает. Таким образом может быть получен испаряющийся материал пластинчатой формы, цилиндрической формы или т.п., в котором занято каждое из сквозных отверстий и также в котором поверхность сердцевины покрыта редкоземельным металлом или сплавом редкоземельного металла.

[0010] Согласно настоящему изобретению, как описано выше, нет необходимости подвергать редкоземельный металл или его сплав расплавлению и литью в плоские заготовки. В дополнение, придавая самой сердцевине пластинчатую форму, можно легко получить испаряющийся материал в форме пластины. Таким образом, без необходимости в специальных обработке резанием, обработке прокаткой или т.п., можно исключить потери исходного материала в результате появления, в результате срезания или т.п. частей, которые не могут быть использованы в качестве испаряющегося материала. Совокупным результатом вышеизложенного является то, что испаряющийся материал может быть изготовлен при исключительно низких затратах.

[0011] В настоящем изобретении редкоземельный металл или его сплав, налипший на сердцевину, предпочтительно образован погружением сердцевины в расплавленную ванну редкоземельного металла или его сплава и извлечением сердцевины из нее. Согласно такому варианту исполнения, по сравнению с ситуацией, в которой редкоземельный металл или его сплав заставляют налипать путем термического распыления, налипание редкоземельного металла или его сплава на сердцевину может быть проведено легко. В дополнение, поскольку нет отходов исходного материала, то может быть еще больше повышена производительность и может быть достигнуто дополнительное сокращение затрат.

[0012] В настоящем изобретении редкоземельный металл предпочтительно представляет собой элемент, выбранный из группы, состоящей из тербия, диспрозия и гольмия.

[0013] Тугоплавкий металл предпочтительно представляет собой элемент, выбранный из группы, состоящей из ниобия, молибдена, тантала, титана, ванадия и вольфрама.

[0014] Кроме того, сердцевина предпочтительно содержит одно из сетчатой детали, которая выполнена сборкой множества проволочных материалов в форме решетки, тянутого металла или перфорированного металла.

[0015] Испаряющийся материал согласно вышеупомянутому варианту исполнения подвергают термической обработке с испарением (возгонкой) испаряющегося материала, включая диспрозий и тербий, в вакууме или в атмосфере инертного газа с пониженным давлением, причем испаряющийся материал предназначен для применения при повышении коэрцитивной силы спеченного магнита неодим-железо-бор или магнита горячей пластической деформации.

[0016] Для решения вышеупомянутой второй задачи, способ изготовления испаряющегося материала согласно настоящему изобретению содержит стадии: формируют затвердевшее тело из редкоземельного металла или его сплава расплавлением редкоземельного металла или его сплава, погружением основы, выполненной из тугоплавкого металла, в расплавленную ванну редкоземельного металла или его сплава в состоянии поддержания основы при температуре ниже температуры плавления редкоземельного металла или его сплава, и после этого извлечением основы с образованием тем самым на поверхности основы затвердевшего тела; отделяют затвердевшее тело от основы; и обрабатывают отделенное таким образом затвердевшее тело до пластинчатой формы.

[0017] Согласно настоящему изобретению редкоземельный металл или его сплав расплавляют, и в эту расплавленную ванну погружают основу, которая находится ниже температуры плавления, например, при комнатной температуре, и имеет предварительно заданную форму. При этом, если погружают основу с высокой теплоемкостью на единицу объема, то расплавленная ванна быстро охлаждается основой. В результате на поверхности основы будет формироваться пленка, состоящая из редкоземельного металла или его сплава. При извлечении основы из расплавленной ванны пленка немедленно охлаждается до температуры ниже температуры плавления и затвердевает. Таким образом, на поверхности основы будет образовываться затвердевшее тело, состоящее из редкоземельного металла или его сплава, имеющее предварительно заданную толщину. Поскольку расплавленный металл в ванне не реагирует с основой, затвердевшее тело может быть без труда отделено от основы только при воздействии вибрации или ударов. Наконец, затвердевшее тело, которое было отделено, разрезают обработкой резанием до пластинчатой формы или после обработки резанием придают пластинчатую форму с помощью обработки прокаткой или прессованием, тем самым получая испаряющийся материал с пластинчатой формой. В настоящем изобретении, чтобы обеспечить прилипание расплавленной ванны к основе, требуется теплоемкость основы на единицу объема, составляющая примерно по меньшей мере 2 МДж/К·м³.

[0018] Как описано, согласно настоящему изобретению нет необходимости в подвергании редкоземельного металла или его сплава после расплавления литью в форме плоской заготовки. В дополнение, при выполнении обработки резанием, обработки прокаткой или т.п. материала, который был отделен от основы, может быть получен испаряющийся материал пластинчатой формы при меньшем числе технологических стадий. Поэтому испаряющийся материал с пластинчатой формой может быть изготовлен с меньшими затратами и с хорошей производительностью.

[0019] Когда материал, который был отделен от основы, подвергают обработке резанием или т.п. до пластинчатой формы, основа предпочтительно имеет столбчатую форму или призматическую форму, чтобы облегчить обработку, а также чтобы исключить потерю исходного материала.

[0020] Предпочтительно, продолжительность погружения основы в расплавленную ванну увеличивают или уменьшают, чтобы тем самым регулировать толщину затвердевшего тела.

[0021] С другой стороны, может быть использован вариант исполнения, в котором температуру основы изменяют во время погружения основы в расплавленную ванну, чтобы тем самым регулировать толщину затвердевшего тела.

[0022] Согласно настоящему изобретению редкоземельный металл предпочтительно представляет собой элемент, выбранный из группы, состоящей из тербия, диспрозия и гольмия.

[0023] В дополнение, тугоплавкий металл предпочтительно представляет собой элемент, выбранный из группы, состоящей из ниобия, молибдена, тантала, титана, ванадия и вольфрама.

Краткое описание чертежей

[0024] ФИГ.1(а) и 1(b) представляют собой соответственно вид сверху и вид в разрезе, схематически показывающие испаряющийся материал согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.

ФИГ.2 представляет собой схематический вид, показывающий погружающее устройство, используемое при изготовлении испаряющегося материала согласно вышеупомянутому первому варианту осуществления настоящего изобретения.

ФИГ.3(а)-3(f) представляют собой виды, показывающие стадии изготовления испаряющегося материала согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.

ФИГ.4 представляет собой схематический вид, показывающий погружающее устройство, используемое при изготовлении испаряющегося материала согласно модифицированному примеру вышеупомянутого второго варианта осуществления.

ФИГ.5 представляет собой вид, схематически показывающий устройство вакуумной испарительной обработки, в котором используют испаряющийся материал по настоящему изобретению.

ФИГ.6 представляет собой вид, показывающий, как испаряющиеся материалы и спеченные магниты помещают в рабочий ящик.

ФИГ.7 представляет собой таблицу, показывающую объемную долю и вес испаряющегося материала, изготовленного согласно примеру 1.

ФИГ.8(а) и 8(b) представляют собой фотографии внешнего вида испаряющегося материала, изготовленного согласно Примеру 1.

ФИГ.9 представляет собой таблицу, показывающую, является ли испаряющийся материал, изготовленный согласно Примеру 2, приемлемым или нет.

ФИГ.10 представляет собой таблицу, показывающую удельную теплоемкость, удельный вес и теплоемкость на единицу объема каждого из материалов основы, используемых в Примере 3.

Варианты осуществления изобретения

[0025] Теперь будет приведено описание испаряющегося материала 1, 10, а также способа изготовления испаряющегося материала 1, 10 согласно варианту осуществления настоящего изобретения, в котором испаряющийся материал используют при изготовлении высокоэффективного магнита, который повышает коэрцитивную силу спеченного магнита неодим-железо-бор или магнита горячей пластической деформации, с помощью термической обработки магнита с испарением Dy в вакууме или в атмосфере инертного газа с пониженным давлением.

[0026] Со ссылкой на ФИГ.1, испаряющийся материал 1 согласно первому варианту осуществления изготавливают следующим образом: расплавляют редкоземельный материал или его сплав; заставляют расплавленный металл из редкоземельного металла или его сплава налипнуть на сердцевину 1а, выполненную из тугоплавкого материала и имеющую множество сквозных отверстий; и обеспечивают затвердевание расплавленного металла. В качестве сердцевины 1а используют сетчатую деталь, которая образована сборкой проволок W, сделанных из тугоплавкого металла, такого как ниобий, молибден, тантал, титан, ванадий, вольфрам или т.п., в форме решетки, для последующего придания ей пластинчатой формы. В этом случае, так как сетчатая деталь 1а состоит из проволок W, их диаметр должен предпочтительно составлять от 0,1 до 1,2 мм, ячейки 1b в качестве сквозных отверстий в проволочных сетках должны предпочтительно иметь величину от 8 до 50 меш, более предпочтительно от 10 до 30 меш. Ячейки крупнее 50 меш непригодны для массового производства вследствие недостаточной прочности сердцевины 1а. С другой стороны, ячейки менее 8 меш имеют тот недостаток, что, даже если сердцевину 1а, погруженную в расплавленную ванну редкоземельного металла, извлекают из расплавленной ванны, редкоземельный металл вряд ли может налипать на всю область сердцевины 1а таким образом, чтобы заполнить ячейки.

[0027] С другой стороны, в качестве редкоземельного металла или его сплава, кроме диспрозия (Dy), могут быть использованы тербий (Tb) или сплав Dy или Tb с Nd, Pr, Al, Cu, Ga или т.п., чтобы дополнительно повысить коэрцитивную силу. В первом варианте осуществления приведено описание примера, в котором в качестве примера представлен Dy, поскольку используемый редкоземельный элемент предназначен для изготовления высокоэффективного магнита. Однако настоящее изобретение этим не ограничивается, и может быть также применено в случае изготовления испаряющегося материала, приготовленного из других редкоземельных металлов, таких как гольмий или т.п., или его сплава.

[0028] ФИГ.2 показывает погружающее устройство М1, которое используют при изготовлении испаряющегося материала 1 согласно первому варианту осуществления. Погружающее устройство М1 имеет плавильную печь 2, которая образует погружную камеру 2а, и вакуумную камеру 4, которая образует подготовительную камеру 4а, соединенную через заслонку 3 с верхней стороной плавильной печи 2.

[0029] На дне плавильной печи 2 размещен тигель 5 для помещения в него слитков из диспрозия (Dy). Тигель 5 выполнен из тугоплавкого металла, такого как молибден, вольфрам, ванадий, иттрий, тантал или т.п., который не реагирует с Dy. В дополнение, внутри плавильной печи 2 предусмотрено нагревательное средство 6 для нагревания и расплавления Dy. Нагревательное средство 6 конкретно не ограничено и может быть использовано любое, которое может нагревать Dy внутри тигля 5 выше температуры плавления (1407°С) так, чтобы Dy внутри тигля 5 мог расплавиться, и которое может поддерживать расплавленный Dy в состоянии расплавленной ванны. Так, нагревательное средство может представлять собой известный вольфрамовый нагреватель или угольный нагреватель. В ином случае нагревательное средство может быть образовано высокочастотной индукционной печью или электродуговой плавильной печью. Боковая стенка плавильной печи 2 имеет соединенную с нею трубу 7а для введения газа с тем, чтобы инертный газ, такой как аргон, гелий или т.п., можно было вводить в погружную камеру 2а с предварительно заданной величиной расхода. В дополнение, плавильная печь 2 имеет соединенный с нею вакуумный насос Р для снижения давления внутри погружной камеры 2а. Соединение сделано через вытяжную трубу Р1, оснащенную двухпозиционным клапаном PV1, чтобы погружную камеру можно было вакуумировать до предварительно заданного давления и поддерживать ее при этом давлении.

[0030] С другой стороны, вакуумная камера 4 также выполнена с возможностью снижения давления внутри подготовительной камеры 4а. В этом случае вытяжная труба Р2 из вакуумной камеры соединена с вытяжной трубой Р1 на стороне вакуумного насоса Р от двухпозиционного клапана PV1. Тем самым она выполнена таким образом, что, регулируя открывание и закрывание еще одного двухпозиционного клапана PV2, который встроен в вытяжную трубу Р2, вакуумную камеру можно вакуумировать тем же самым вакуумным насосом Р. В дополнение, вакуумная камера 4 имеет соединенную с ее боковой стенкой трубу 7b для введения газа с тем, чтобы инертный газ, такой как газообразный аргон, газообразный гелий или т.п., можно было вводить в подготовительную камеру 4а с предварительно заданной величиной расхода.

[0031] Одна боковая стенка вакуумной камеры 4 оснащена открывающейся-закрывающейся дверцей 4b, используемой для внесения и вынимания сердцевины 1а. На внутренней поверхности верхней стенки подвешен подъемник 8 электронного типа так, чтобы он был размещен над тиглем 5 в погружной камере 2а. Подъемник 8 оснащен подъемным механизмом, состоящим из: барабана 8b с двигателем 8а и проволокой 8с, намотанной вокруг барабана 8b; и подвесного крюка 8d, закрепленного на переднем конце проволоки 8с. Он скомпонован так, чтобы сердцевину 1а можно было перемещать между монтажно-демонтажным положением, в котором сердцевину 1а устанавливают на подвесной крюк 8d или снимают с подвесного крюка 8d, с помощью подъемника 8 внутри подготовительной камеры 4а; и погруженным положением, в котором сердцевина 1а, установленная на подвесном крюке 8d, может быть полностью погружена в расплавленную ванну внутри тигля 5 в погружной камере 2а.

[0032] При этом является предпочтительным, чтобы подвесной крюк 8d был изготовлен из тугоплавкого материала, такого как молибден, тантал или т.п., который не реагирует с расплавленным Dy. Кроме того, вместо подвесного крюка 8d может быть размещен держатель из тугоплавкого материала (не показан) для удержания множества сердцевин 1а, расположенных на предварительно заданном расстоянии друг от друга таким образом, что множество сердцевин 1а могут быть погружены в расплавленную ванну Dy одновременно.

[0033] Далее будет приведено описание изготовления испаряющегося материала 1 согласно первому варианту осуществления с использованием погружающего устройства М1, показанного на ФИГ.2. Сначала слитки из Dy помещают в тигель 5 в погружной камере 2а. После того, как погружную камеру 2а изолируют закрыванием заслонки 3, включают вакуумный насос Р, а также открывают двухпозиционный клапан PV1 с тем, чтобы начать вакуумирование погружной камеры 2а. Затем, поддерживая погружную камеру 2а при предварительно заданном давлении (например, 1 Па), нагревают диспрозий Dy. Когда температура Dy достигла уровня, при котором Dy начинает возгоняться (примерно 800°С), в погружную камеру 2а вводят газообразный аргон Ar через трубу 7а для введения газа.

[0034] Причина, по которой вводят газообразный Ar, состоит в предотвращении разбрызгивания Dy в результате возгонки. Тем самым предотвращают потерю Dy. Газообразный Ar вводят таким образом, чтобы давление внутри погружной камеры 2а достигало уровня от 15 до 200 кПа, предпочтительно от 50 до 100 кПа. В этом состоянии продолжают нагревание. Как только достигнута температура плавления, Dy расплавляется, и работу нагревательного средства 6 регулируют для поддержания температуры расплавленной ванны (например, 1440°С) на постоянном уровне выше температуры плавления.

[0035] С другой стороны, двухпозиционный клапан PV2 в подготовительной камере 4а открыт в состоянии, при котором открывающуюся-закрывающуюся дверцу 4b держат закрытой. Тем самым давление в подготовительной камере сначала снижают с помощью вакуумного насоса Р до предварительно заданного давления (например, 1 Па), чтобы тем самым дегазировать подготовительную камеру 4а. В это время подвесной крюк 8d находится в монтажно-демонтажном положении. Как только истек предварительно заданный период времени после начала вакуумирования, двухпозиционный клапан PV2 закрывают и вводят газообразный Ar до тех пор, пока давление в подготовительной камере 4а не достигнет атмосферного уровня, чтобы возвратить подготовительную камеру 4а обратно к атмосферному давлению. В этом состоянии открывают открывающуюся-закрывающуюся дверцу 4b для внесения сердцевины 1а и подвешивают сердцевину на подвесной крюк 8d. После закрывания открывающейся-закрывающейся дверцы 4b опять открывают двухпозиционный клапан PV2, чтобы тем самым вакуумировать подготовительную камеру 4а с помощью вакуумного насоса Р. Согласно этому варианту исполнения, подготовка к погружению сердцевины 1а завершена.

[0036] Затем в состоянии, в котором температуру расплавленной ванны поддерживают на предварительно заданном уровне, продолжают введение газообразного Ar через трубу 7b для введения газа в подготовительную камеру 4а до тех пор, пока давление в подготовительной камере не достигнет того же давления, как и в погружной камере 2а. Как только давления в погружной камере 2а и в подготовительной камере 4а сравняются, открывают заслонку 3. В этом состоянии двигатель 8а подъемника приводят во вращение в нормальном направлении вращения так, чтобы сердцевина 1а опускалась из подготовительной камеры 4а в сторону погружной камеры 2а с помощью подвесного крюка 8d. Когда сердцевина 1а опускается, она постепенно погружается в расплавленную ванну Dy и достигает погруженного положения.

[0037] Когда сердцевина достигла погруженного положения, двигатель 8а подъемника приводят во вращение в противоположном направлении вращения с тем, чтобы постепенно поднимать сердцевину 1а из расплавленной ванны с помощью подвесного крюка 8d. При этом, поскольку сердцевина 1а изготовлена из проволок W, когда сердцевина 1а погружена в расплавленную ванну, расплавленная ванна Dy проникает в ячейки 1b проволочной сетки сердцевины 1а, поскольку сердцевина 1а обладает хорошей смачиваемостью расплавленной ванной Dy. Поскольку теплоемкость на единицу объема сердцевины 1а в этом состоянии мала, расплавленная ванна вокруг сердцевины 1а находится в жидком состоянии. Когда сердцевину 1а постепенно поднимают из расплавленной ванны, поднятая из расплавленной ванны часть переходит в состояние, в котором Dy налипает на нее так, что заполняет ячейки 1b благодаря его поверхностному натяжению и тем самым покрывает поверхность сердцевины 1а. Немедленно после подъема из расплавленной ванны диспрозий Dy охлаждается до температуры ниже температуры плавления и затвердевает. Когда сердцевина 1а полностью поднята из расплавленной ванны, может быть получен испаряющийся материал 1 пластинчатой формы. Скорость подъема сердцевины из расплавленной ванны может быть приблизительно определена с учетом следующих моментов: чтобы Dy мог затвердеть в каждой из ячеек 1b проволочной сетки; и чтобы количество налипшего Dy стало как можно более равномерным и как можно большим; или т.п..

[0038] Затем, когда подвесной крюк 8d достигает монтажного положения, заслонку 3 закрывают. В этом состоянии в подготовительную камеру 4а дополнительно вводят газообразный Ar (например, 100 кПа), и испаряющийся материал охлаждают в течение предварительно заданного периода времени. После охлаждения газообразный Ar дополнительно вводят в подготовительную камеру 4а для доведения ее обратно до атмосферного давления. Открывают открывающуюся-закрывающуюся дверцу 4b и вынимают испаряющийся материал 1.

[0039] Таким образом, в первом варианте осуществления нет необходимости в подвергании Dy расплавлению и литью в плоские заготовки. Кроме того, пластинчатый испаряющийся материал из Dy может быть изготовлен лишь приданием пластинчатой формы самой сердцевине 1а. Поэтому, поскольку не требуется никакой конкретной обработки резанием или прокаткой, можно избежать потери исходного материала, которая может иметь место при обработке резанием или т.п. с образованием отходов. Совокупным результатом вышеизложенного является возможность получения испаряющегося материала 1 с исключительно низкими затратами.

[0040] Как описано здесь далее, в случае применения испаряющегося материала 1 согласно первому варианту осуществления при изготовлении высокоэффективного магнита, по мере расходования Dy, налипшего на сердцевину 1а, в ячейках 1b сердцевины 1а начинают образовываться отверстия. В результате этого можно визуально отслеживать условия расходования испаряющегося материала 1, что является выгодным для суждения о том, когда испаряющийся материал 1 должен быть заменен, или т.п.

[0041] Кроме того, когда испаряющийся материал 1 израсходован, как описано выше, этот израсходованный испаряющийся материал 1 может быть использован опять без какой-нибудь предварительной обработки. Другими словами, погружением израсходованного испаряющегося материала 1 в расплавленную ванну Dy и его извлечением испаряющийся материал 1 может быть регенерирован. В результате тот Dy, который остается налипшим на использованный испаряющийся материал 1, может быть повторно использован как таковой, без выбрасывания его в виде производственных отходов. Дорогостоящие редкоземельные элементы, которые являются дефицитными в качестве исходных материалов, такие как Dy, Tb или т.п., могут быть эффективно использованы исключительно экономичным путем.

[0042] В вышеупомянутом первом варианте осуществления было приведено описание примера, в котором сердцевина 1 была сформирована с пластинчатой формой. Однако, не ограничиваясь этим примером, может быть изготовлен цилиндрический испаряющийся материал за счет использования материала проволочной сетки, которому придана цилиндрическая форма, чтобы использовать в качестве испаряющегося материала для применения при изготовлении кольцеобразного спеченного магнита или магнита горячей пластической деформации. В дополнение, для этой цели может служить сердцевина 1а со сформированным множеством сквозных отверстий предварительно заданного диаметра. Вместо материала проволочной сетки может быть также использован тянутый металл или перфорированный металл.

[0043] В вышеупомянутом первом варианте осуществления было приведено описание примера, в котором налипание Dy проводили погружением сердцевины 1а в расплавленную ванну из слитков Dy и извлечением сердцевины из расплавленной ванны. Вместо этого налипание Dy на сердцевину 1а может быть обеспечено распылением. Кроме того, в вышеупомянутом первом варианте осуществления было приведено описание примера, в котором сердцевину 1а изготавливали однократной операцией погружения. Вместо этого, может быть предусмотрен вариант, в котором погружение выполняют многократными операциями с изменением направления погружения.

[0044] Теперь будет приведено описание второго варианта исполнения испаряющегося материала 10 со ссылкой на ФИГ.3. Испаряющийся материал 10 изготавливают с помощью следующих стадий: стадия, на которой расплавляют Dy и погружают основу 10а в расплавленную ванну Dy в состоянии, в котором основу 10а поддерживают при температуре ниже температуры плавления Dy, а затем основу извлекают или поднимают из расплавленной ванны, тем самым формируя состоящее из Dy затвердевшее тело 10b на поверхности основы 10а (стадия формирования затвердевшего тела); стадия, на которой затвердевшее тело 10b высвобождают или отделяют от основы 10а (стадия отделения); и стадия, на которой отделенное затвердевшее тело 10b обрабатывают до пластинчатой формы (стадия обработки).

[0045] В качестве основы 10а, вне рассмотрения того, что затвердевшее тело 10b обрабатывают до пластинчатой формы после формирования затвердевшего тела 10b, используют сплошную призматическую форму или столбчатую форму, причем каждая из них выполнена из тугоплавкого металла, такого как ниобий, молибден, тантал, титан, ванадий, вольфрам или т.п. В качестве основы 10а используют материал с теплоемкостью примерно 2,5 МДж/К·м³. Если теплоемкость составляет менее 2 МДж/К·м³, как описано далее, то, когда основу погружают в расплавленную ванну Dy, сама основа 10а будет быстро нагреваться до такой температуры, что образовавшаяся на ее поверхности пленка Dy будет опять плавиться, и в результате нельзя эффективно сформировать затвердевшее тело 10b.

[0046] С другой стороны, в качестве редкоземельного металла или его сплава, кроме Dy, может быть использован Tb или сплав, полученный примешиванием к Dy или Tb металла, который дополнительно увеличивает коэрцитивную силу, такого как Nd, Pr, Al, Cu, Ga или т.п. Поскольку этот второй вариант исполнения также описан со ссылкой на испаряющийся материал, предназначенный для применения при изготовлении высокоэффективного магнита, в качестве примера использован Dy. Однако, не ограничиваясь этим, настоящее изобретение может быть применено к изготовлению других испаряющихся материалов из других редкоземельных металлов, таких как гольмий или т.п., или из его сплава.

[0047] На стадии формирования затвердевшего тела может быть использовано погружающее устройство М2, показанное на ФИГ.4. Погружающее устройство М2 имеет по существу такую же конструкцию, как и конструкция, использованная для погружающего устройства М1 (см. ФИГ.2), применяемого в вышеупомянутом первом варианте исполнения. Однако на переднем конце проволоки 81 подъемника 80 вместо подвесного крюка 8d предусмотрен зажим 82 для удержания одной продольной концевой части основы 10а. При такой компоновке основу 10а посредством подъемника 80 можно перемещать между: монтажно-демонтажным положением, в котором монтаж основы 10а в зажиме 82 или ее демонтаж из него выполняют внутри подготовительной камеры 4а; и погруженным положением, в котором основа 10а, удерживаемая зажимом 82, погружена в расплавленную ванну в тигле 5 внутри погружной камеры 2а, за исключением той части, которая захвачена зажимом 82. На ФИГ.4 те же ссылочные номера приписаны таким же деталям, как и в погружающем устройстве М1.

[0048] Предпочтительно, зажим 82 выполнен, подобно тому, как и в вышеупомянутом варианте 1 исполнения, из тугоплавкого металла, такого как молибден, тантал или т.п., который не реагирует с расплавленным Dy. Может быть также предусмотрено так, что множество зажимов 82 размещены в ряд на переднем конце проволоки 81 с помощью специального приспособления (не показано) с тем, чтобы одновременно погружать множество основ 10а в расплавленную ванну Dy.

[0049] Теперь будет приведено описание ситуации, в которой, с использованием погружающего устройства М2, показанного на ФИГ.4, на поверхности основы 10а призматической формы формируют затвердевшее тело 10b, а затем это затвердевшее тело 10b обрабатывают для получения тем самым пластинчатого испаряющегося материала 10.

[0050] Сначала слитки из Dy помещают в тигле 5 внутри погружной камеры 2а. После того, как погружную камеру 2а изолируют закрыванием заслонки 3, включают вакуумный насос Р, а также открывают двухпозиционный клапан PV1, чтобы начать вакуумирование. В то же время включают нагревательное средство 6 для начала нагревания. Затем проводят нагревание, поддерживая погружную камеру 2а при предварительно заданном давлении (например, 1 Па). Когда температура Dy достигла уровня, при котором Dy начинает возгоняться (примерно 800°С), в погружную камеру 2а вводят газообразный Ar через трубу 7а для введения газа.

[0051] При этом цель введения газообразного Ar состоит в том, чтобы держать под контролем испарение Dy. Газообразный Ar вводят так, чтобы давление в погружной камере 2а достигало уровня от 15 до 105 кПа, предпочтительно 80 кПа. В этом состоянии продолжают нагревание, и, когда достигнута температура плавления, Dy расплавляется. Затем работу нагревательного средства 6 регулируют для поддержания температуры расплавленной ванны (например, 1440°С) на постоянном уровне, который является более высоким, чем температура плавления.

[0052] С другой стороны, открывают двухпозиционный клапан PV2 в подготовительной камере 4а при закрытом состоянии открывающейся-закрывающейся дверцы 4b, чтобы тем самым с помощью вакуумного насоса Р снизить давление до предварительно заданного уровня (например, 1 Па), дегазировав подготовительную камеру 4а. В это время подготовительная камера 4а находится при комнатной температуре, а зажим 82 подъемника 80 находится в монтажно-демонтажном положении. Когда истек предварительно заданный период времени после начала вакуумирования, закрывают двухпозиционный клапан PV2 и также вводят газообразный Ar до тех пор, пока давление в подготовительной камере 4а не достигнет атмосферного уровня, чтобы возвратить подготовительную камеру 4а обратно к атмосферному давлению. В этом состоянии открывают открывающуюся-закрывающуюся дверцу 4b для внесения основы 10а комнатной температуры в подготовительную камеру (смотри ФИГ.3(а)). Одну продольную концевую часть основы 10а захватывают зажимом 82 и тем самым приводят основу в исходную позицию. Затем, после закрывания открывающейся-закрывающейся дверцы 4b, опять открывают двухпозиционный клапан PV2, чтобы тем самым опять вакуумировать подготовительную камеру 4а с помощью вакуумного насоса Р. Согласно этому варианту исполнения, подготовка к погружению основы 10а завершена.

[0053] Затем в состоянии, в котором температуру расплавленной ванны поддерживают на предварительно заданном уровне, вводят газообразный Ar через газовую трубу 7b в подготовительную камеру 4а до тех пор, пока давление в подготовительной камере 4а не достигнет той же величины, что и в погружной камере 2а. Затем, когда давления в погружной камере 2а и в подготовительной камере 4а сравняются, открывают заслонку 3, и в этом состоянии двигатель 8а подъемника приводят во вращение в нормальном направлении вращения. Тем самым основу 10а с помощью зажима 82 опускают из подготовительной камеры 4а в погружную камеру 2а. При опускании основы 10а она постепенно погружается в расплавленную ванну Dy, в конце концов достигая погруженного положения. Затем основу удерживают в погруженном состоянии в течение предварительно заданного периода времени. В этом случае время выдержки устанавливают надлежащим образом в зависимости от теплоемкости основы 10а и получаемой толщины затвердевшего тела 10b. Однако следует отметить, что погружение вне предварительно заданного периода времени будет иметь результатом повторное рас