稀土类磁铁的制作方法_3

文档序号:8413785阅读:来源:国知局
容易进行粉末冶金工序中的主相结晶颗粒表面的反应。
[0055] 本实施方式所涉及的稀土类磁铁还包含微量的添加元素。作为添加元素,可以使 用众所周知的添加元素。添加元素优选为与R 2T14B主相结晶颗粒的构成要素即R元素在相 图上具有共晶点的元素。出于这点,作为添加元素优选为Cu等,但也可以是其他元素。作 为Cu元素的添加量,为整体的0. 01~1. 5质量%。通过使添加量在该范围内,可以使Cu 基本上仅在两颗粒晶界相和晶界相偏在。另一方面,关于主相结晶颗粒的构成要素即T元 素和Cu,考虑到例如Fe与Cu的相图为偏晶型,可以认为该组合难以形成共晶点。因此,优 选添加R-T-M三元系形成共晶点那样的M元素。作为这样的M元素,例如可以列举Al、Ga、 Si、Ge、Sn等。作为M元素的含有量,为0.03~1.5质量%。通过使M元素的添加量在该 范围,促进粉末冶金工序中主相结晶颗粒表面的反应,通过与两颗粒晶界相中的T元素的 反应,能够促进至少含有R、T和M元素的晶界相的生成,能够使两颗粒晶界相中的T元素浓 度降低。
[0056] 在本实施方式所涉及的稀土类磁铁中,作为由R2T14B的基本组成中的T所表示的 元素,以Fe为必要除了 Fe以外还可以包含其他铁族元素。作为该铁族元素,优选为Co。在 该情况下,Co的含有量优选为超过0质量%且3. 0质量%以下。通过使稀土类磁铁含有Co, 除了居里温度上升(变高)以外,耐腐蚀性也提高。Co的含有量也可以为0. 3~2. 5质 量%。
[0057] 本实施方式所涉及的稀土类磁铁,还可以含有C作为其他元素。C的含有量为 0. 05~0. 3质量%。若C的含有量小于该范围,则矫顽力变得不充分;若大于该范围,则磁 化为剩余磁感应强度的90%时磁场的值(Hk)相对于矫顽力的比率、即所谓的矩形比(Hk/ 矫顽力)变得不充分。为了更良好地得到矫顽力和矩形比,C的含有量也可以为0. 1~0. 25 质量%。
[0058] 本实施方式所涉及的稀土类磁铁还可以包含0作为其他元素。0的含有量为 0. 03~0. 4质量%。若0的含有量小于该范围,则烧结磁铁的耐腐蚀性变得不充分;若大 于该范围,则在烧结磁铁中未充分地形成液相,矫顽力降低。为了更良好地得到耐腐蚀性和 矫顽力,〇的含有量可以为〇. 05~0. 3质量%,也可以为0. 05~0. 25质量%。
[0059] 另外,在本实施方式所涉及的烧结磁铁中,N的含有量优选为0. 15质量%以下。若 N的含有量大于该范围,则存在矫顽力变得不充分的趋势。
[0060] 另外,本实施方式的烧结磁铁优选在各元素的含有量为上述的范围并且在将C、0 以及N的原子数分别记为[C]、[0]以及[N]时,满足[0V([C] + [N])〈0.60的关系。通过这 样构成,能够将高温退磁率的绝对值抑制得小。
[0061] 另外,本实施方式的烧结磁铁中,Nd、Pr、B、C以及M元素的原子数优选满足以下的 关系。即,分别将Nd、Pr、B、C以及M元素的原子数记为[Nd]、[Pr]、[B]、[C]以及[M]时, 优选满足 0. 27〈 [B V ([Nd] + [Pr])〈0. 40 和 0. 07〈( [M] + [C]) / [B]〈0. 60 的关系。通过这样构 成,可以得到高的矫顽力。
[0062] 接着,说明本实施方式所涉及的稀土类磁铁的制造方法的一个例子。本实施方式 所涉及的稀土类磁铁可以通过通常的粉末冶金法制造,该粉末冶金法具有调制原料合金的 调制工序、将原料合金粉碎来得到原料微粉末的粉碎工序、将原料微粉末成型来制作成型 体的成型工序、将成型体烧成来得到烧结体的烧结工序、以及对烧结体实施时效处理的热 处理工序。
[0063] 调制工序是调制具有本实施方式所涉及的稀土类磁铁所包含的各元素的原料 合金的工序。首先,准备具有规定的元素的原料金属,使用它们进行薄带连铸法(strip casting method)等。由此可以调制原料合金。作为原料金属,例如可以列举稀土类金属或 稀土类合金、纯铁、硼铁、或者它们的合金。使用这些原料金属,调制如得到具有所期望的组 成的稀土类磁铁那样的原料合金。
[0064] 粉碎工序是将调制工序中所得到的原料合金粉碎来得到原料微粉末的工序。该工 序优选分粗粉碎工序和微粉碎工序的2个阶段进行,也可以为1个阶段。粗粉碎工序可以 使用例如捣碎机、颚式破碎机、博朗粉碎机(Brown mill)等,在不活泼气体氛围气中进行。 也可以进行使氢被吸附后进行粉碎的氢吸附粉碎。在粗粉碎工序中,将原料合金粉碎至粒 径为数百ym至数mm左右。
[0065] 微粉碎工序是将粗粉碎工序中所得到的粗粉末微粉碎,调制平均粒径为数ym左 右的原料微粉末。原料微粉末的平均粒径可以考虑烧结后的结晶粒的生长情况来设定。微 粉碎可以使用例如喷射粉碎机(jet mill)来进行。
[0066] 成型工序是在磁场中将原料微粉末成型来制作成型体的工序。具体而言,将原料 微粉末填充于配置在电磁铁中的模具内后,一边通过电磁铁施加磁场来使原料微粉末的晶 轴取向,一边通过对原料微粉末进行加压来进行成型。该磁场中的成型可以在例如1000~ 1600kA/m的磁场中在30~300MPa左右的压力下进行。
[0067] 烧结工序是将成型体烧成来得到烧结体的工序。在磁场中成型后,可以将成型体 在真空或者不活泼气体氛围气中烧成,得到烧结体。烧成条件优选根据成型体的组成、原料 微粉末的粉碎方法、粒度等条件来适当设定,例如可以在l〇〇〇°C~1100°C下进行1~10小 时左右。
[0068] 热处理工序是对烧结体进行时效处理的工序。经过该工序后,形成在相邻接的 R2T 14B主相结晶颗粒间的晶界相的结构被决定。然而,这些微结构不是仅由该工序控制,而 是兼顾上述的烧结工序的诸条件以及原料微粉末的状况来决定。因此,可以一边考虑热处 理条件与烧结体的微结构的关系,一边确定热处理温度、时间和冷却速度。热处理可以在 400°C~950 °C的温度范围内进行,也可以以进行900 °C附近的热处理后进行500°C附近的 热处理的方式分多阶段进行。由热处理的降温过程中的冷却速度也会改变微结构,冷却速 度优选为l〇〇°C /分钟以上,特别优选为300°C /分钟以上。根据本发明的上述时效,由于使 冷却速度比现有的快,因此认为可以有效地抑制晶界相中的铁磁性相的偏析。因此,可以排 除导致矫顽力降低、进而高温退磁率恶化的原因。通过对原料合金组成以及上述的烧结条 件和热处理条件进行各种各样地设定,能够控制晶界相的结构。这里作为晶界相的结构的 控制方法叙述了热处理工序的一个例子,但是,即使由如表1所记载那样的组成主要原因, 也可以控制晶界相的结构。
[0069] 通过以上的方法,可以得到本实施方式所涉及的稀土类磁铁,但是稀土类磁铁的 制造方法不限定于上述,可以适当变更。
[0070] 接着,就本实施方式所涉及的稀土类磁铁的高温退磁率的评价进行说明。作为评 价用试样形状,没有特别地限定,如一般大多使用的那样,为磁导系数为2的形状。首先,测 定室温(25°C)下的试样的剩余磁通,使其为B0。剩余磁通可以通过例如磁通计等来测定。 接着,将试样高温暴露于140°C下2小时,并回到室温。试样温度一旦回到室温,再次测定剩 余磁通,使其为B1。这样,高温退磁率D被评价为:
[0071] D = (Bl-B0)/B0*100 (% ) 〇
[0072] 再有,在本说明书中高温退磁率小意味着由上式所计算的高温退磁率的绝对值 小。
[0073] 本实施方式所涉及的稀土类磁铁的微结构、即各种晶界相的组成和面积比率可以 使用EPMA(波长分散型能量分光法)来评价。进行评价了上述的高温退磁率的试样的研磨 截面的观察。以倍率在观测对象的研磨截面上看到200个左右的主相颗粒的方式进行摄 影
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