专利名称：永久磁铁的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种改进的永久磁铁，并特别涉及基于含钴的Fe-Mn-R的永久磁铁，作为电气和电子元件非常重要的用于从家庭用具到大型计算机外围和终端设备广泛领域。
近年来，对于电气和电子器件和装置微型化和高效能的需求已经长足的增长，需要用于这种器件和装置中传递能量实现更高性能的永久磁铁。
近来代表性的永久磁铁是基于铝镍钴、硬铁淦氧及钐钴磁钢以及Fe-B-R(Nd)的那些磁各向异性的烧结物。
已经证明，诸如基于Fe-B-Nd等近来的那些磁铁表现出不良的温度特性，而不能用于汽车等等装置中。
在市场上，需要表现出高超温度特性低价格的永久磁铁，并特别希望与传统的磁铁比较表现出显著高的磁特性及较好的温度特性的永久磁铁，并主要用于诸如发电机、电动机等高附加价值的产品。
本发明是从基于上述的情况的充分的研究而达到的，并且本发明在于基于Fe-Mn-R的一种磁各向异性烧结物的永久磁铁，其中R代表一个或者多个稀土元素，该烧结物基于原子百分比包括5-35％从Yb、Er、TM和Lu中所选择的一个或者多个稀土元素，1-25％的Mn以及其余主要为Fe，其特征在于基于整体结构Fe的一部分由50原子％或更少的(排除零％)Co代替。这里，基于原子百分比的组成特别最好是10-30％的R(其中至少R的50原子％由至少Yb和Tm之一组成)，1-20％的Mn以及其余主要为Fe，其中基于整体的合金结构，Fe的一部分由40％或者更少(排除零％)的Co代替。
根据本发明，还提供了基于Fe-Mn-R的磁各向异性的一种永久磁铁，其中R表示一个或者多个稀土元素，基于原子百分比该磁铁总体上为4-30％是从Yb、Er、Tm、Lu和Y选择的一个或者多个稀土元素R及从Nd、Pr、Dy、Ho、Tb、La、Ce、Pm、Sm、Eu和Gd中选择的一个或者多个元素，1-25％的Mn，以及其余主要为Fe，其特征在于基于整体合金结构Fe的一部分由50％或者更少(排除零％)的Co代替。这里，基于原子百分比的组成特别最好是10-30％的R(其中至少R的50原子％由至少Yb和Tm之一组成)，1-20％的Mn以及其余主要为Fe，其中基于整体的合金结构，Fe的一部分由40％或者更少(排除零％)的Co代替。
一般已经认识到，有两种含钴Fe合金，即一方面是那些其居里点(Tc)随着Co含量的增加而上升，另一方面是那些其居里点随着Co含量的增加而下降。
在根据本发明的磁各向异性永久磁铁烧结物的Fe含量由Co代替的进行过程中，所得到合金的Tc首先随着Co的含量增加而上升，直到达到最大为大约Fe含量的1/2，即大约在R(Fe0.5，Co0.5)3，此后Tc下降。在Fe2Mn合金的情形下，Tc将简单地随着Fe由Co的替换过程而上升。
至于Fe-Mn-R的合金的Fe由Co代替，已经搞清楚该合金的Tc在开始将急剧增加，并然后随着Co含量的增加而逐渐降低，如
图1所示。
对于基于Fe-Mn-R的合金，根据R的种类确认了类似的趋势。这里，即使少量(例如0.1-1原子百分比)的Fe由Co代替对于Tc的增加都将是有效的，并且于是如图中对于合金(80-X)Fe-XCo-10Mn-20Yb示例所见，通过调节X可获得具有每一随意性的Tc的任意合金。
这样，根据本发明，通过以Co替换基于Fe-Mn-R的烧结合金的Fe的一部分提供了基于一种基于Fe-Co-Mn-R的具有Co含量为50原子百分比或更少的用于永久磁铁的新型烧结合金。
图1是表示对于(80-X)Fe-XCo-10Mn-20Yb合金系列Co含量(横坐标，原子百分比)与居里点(Tc)之间的关系的图示。
图2是表示对于(80-X)Fe-5Co-10Mn-XYb合金系列Yb含量(横坐标，原子百分比)与矫顽磁力iHC或者Br之间的关系的图示。
图3是表示对于(80-X)Fe-5Co-XMn-10Yb合金系列Mn含量(横坐标，原子百分比)与矫顽磁力iHC或者Br之间的关系的图示。
图4是表示对于表1的采样No.1的BH-退磁曲线(BH-示踪器曲线1)。
图5是表示对于表1的采样No.2的BH-退磁曲线(BH-示踪器曲线2)。
图6是表示对于表1的采样No.8的BH-退磁曲线(BH-示踪器曲线3)。
图7是表示对于表1的采样No.9的BH-退磁曲线(BH-示踪器曲线4)。
图8是表示对于表1的采样No.24的BH-退磁曲线(BH-示踪器曲线5)。
图9是表示对于表1的采样No.25的BH-退磁曲线(BH-示踪器曲线6)。
图10是表示对于表1的采样No.26的BH-退磁曲线(BH-示踪器曲线7)。
以下通过例子的方式对本发明进行说明，其中本发明的范围并不限于这些例子。
作为一个代表性的例子，对于在从0到80的范围内替换X的数值居里点的变化，对基于(80-X)Fe-XCo-10Mn-20Yb对X的各种数值通过由Co替换合金80Fe-10Mn-20Yb的Fe的一部分所获得的一系列合金进行了研究，其中结果在图1的图示中给出。对采样合金的每一个通过以下过程进行制备(1) 由以下原料制成合金按重量纯度为99.9％的电解铁，按重量纯度为99.9％的锰粉末，按重量纯度为99.7％的稀土金属R(杂质主要由其它稀土元素组成)以及按重量纯度为99.9％的电解钴，在高频坩埚中熔化这些原料并在水冷铜模中铸造所得的熔化物。
(2)所得的铸造合金在以N2清洗的捣碎机上捣碎为35目(mesh)通过的粒度，对此这样捣碎的合金在也是以N2清洗的球磨机上研磨3小时为粉末(平均粒度为3-10pm)。
(3)所得到的粉末通过高磁场方向成模(20KkOe)加压(2t/cm2)成形。
(4)所得的压制坯块在1,000-1,200℃在氩气气氛下烧结一个小时并静置冷却。从所得的烧结物切下大约0.1克重的一块(多晶形)并通过VSM按以下方式确定其居里点在该样品块上加10kOe的磁场，并通过温度变化观察在温度范围25℃到600℃观察4πI的变化，其中4πI数值变为接近零的温度认定为居里点Tc。
在这一合金系列中，Tc随着合金的Co含量增加而陡然增加，其中对于Co含量为20％或更高的合金的Tc达到600℃或更高。
结果在以下表1中以及图1到10中给出。在表1中也列出了样品合金在室温下的各种磁特性。在多数合金中，矫顽磁力iHC随着Co的含量增加而降低，同时BH(max)由于退磁曲线的弯曲度的增加和Br数值的增加而增加。然而，如果钴代替铁过量地进行，则矫顽磁力iHC的降低超过可允许的限度，因而最大的Co含量设定在整个合金结构的50原子百分比，以便对于永久磁铁达到iHC≥1kOe的条件。
Mn含量的上下限与Yb含量的上限设定为从表1中及图2和3中先前给出的结果。
权利要求
1.一种基于Fe-Mn-R的磁各向异性烧结物的永久磁铁，其中R代表一个或者多个稀土元素，该烧结物基于原子百分比包括5-35％从Yb、Er、Tm和Lu中所选择的一个或者多个稀土元素，1-25％的Mn以及其余主要为Fe，其特征在于基于整体合金结构Fe的一部分由50原子％或更少的(排除零％)Co代替。
2.根据权利要求1中所述的永久磁铁，其中它基于原子百分比包括10-30％的稀土元素R(其中至少R的50％由至少Yb和Tm之一组成)，1-20％的Mn以及其余主要为Fe，其中基于整体的合金结构，Fe的一部分由40原子％或者更少(排除零％)的Co代替。
3.一种基于Fe-Mn-R的磁各向异性的永久磁铁，其中R表示一个或者多个稀土元素，基于原子百分比该磁铁总体上包括4-30％是从Yb、Er、Tm、Lu和Y选择的一个或者多个稀土元素R及从Nd、Pr、Dy、Ho、Tb、La、Ce、Pm、Sm、Eu和Gd中选择的一个或者多个元素，1-25％的Mn，以及其余主要为Fe，其特征在于基于整体合金结构Fe的一部分由50原子％或者更少(排除零％)的Co代替。
4.根据权利要求3中所述的永久磁铁，其中它基于原子百分比包括10-30％的稀土元素R(其中至少R的50％由至少Yb和Tm之一组成)，1-20％的Mn以及其余主要为Fe，其中基于整体的合金结构，Fe的一部分由40原子％或者更少(排除零％)的Co代替。
全文摘要
基于Fe-Mn-R的一种磁各向异性烧结物的永久磁铁，其中R代表一个或者多个稀土元素，该磁铁成本低廉并且低温特性优越，该磁铁基于原子百分比包括5-35％从Yb、Er、Tm和Lu中所选择的一个或者多个稀土元素R，1-25％的Mn以及其余主要为Fe，其特征在于基于整体合金结构Fe的一部分由50原子％或更少的(排除零％)Co代替。
文档编号H01F1/032GK1155942SQ96190611
公开日1997年7月30日 申请日期1996年6月6日 优先权日1996年6月6日
发明者高桥良明 申请人:高桥良明