稀土类磁铁的制造方法_2

文档序号:8513484阅读:来源:国知局
米晶体磁铁的情况下,能够消除晶体粗大化的问题。
[0031]在此,作为由过渡金属元素和轻稀土类元素构成的改性合金,可举出在450?700°C的温度范围具有熔点或共晶温度的改性合金,可举出包含Nd、Pr中的任一种轻稀土类元素、和Cu、Mn、In、Zn、Al、Ag、Ga、Fe等过渡金属元素的合金。更具体而言,能够举出Nd-Cu合金(共晶点5200C )、Pr-Cu合金(共晶点480°C ) ,Nd-Pr-Cu合金、Nd-Al合金(共晶点 640 0C )、Pr-Al 合金(650 °C )、Nd-Pr-Al 合金等。
[0032]如由以上的说明能够理解的那样,根据本发明的稀土类磁铁的制造方法,通过针对稀土类磁铁前驱体使R3-M改性合金(R3为包含R1、R2的稀土类元素)的熔液扩散渗透,即使在主相率高的情况下也能够在主相界面促进由改性合金引起的元素的置换现象,并且使改性合金向磁铁内部充分渗透,能够制造除了由高的主相率带来的高的磁化性能以外,矫顽力性能也高的稀土类磁铁,所述稀土类磁铁前驱体是对具有(RlhI^x)aTMbBeMd(Rl为包含Y的I种以上的稀土类元素,R2为与Rl不同的稀土类元素)的组成的烧结体实施热塑性加工而成的。
【附图说明】
[0033]图1的(a)、(b)是按该顺序说明本发明的稀土类磁铁的制造方法的第I步骤的模式图,(C)是说明第2步骤的模式图。
[0034]图2的(a)是说明在图1 (b)中所示的烧结体的显微结构的图,(b)是说明图1 (C)的稀土类磁铁前驱体的显微结构的图。
[0035]图3是说明本发明的稀土类磁铁的制造方法的第3步骤的模式图。
[0036]图4是表示所制造的稀土类磁铁的晶体组织的显微结构的图。
[0037]图5是将图4中的主相和晶界相进一步放大了的图。
[0038]图6是说明制造试验体时的第3步骤中的加热路径的图。
[0039]图7是按各Pr置换量表示实验中的改性合金的渗透温度与所制造的稀土类磁铁的矫顽力的关系的图。
[0040]图8是表示在580°C的渗透温度下的实验中的Pr置换量与矫顽力增加量的关系的图。
[0041]图9是表示在主相中包含Pr、没有改性合金的晶界扩散的稀土类磁铁、和在主相中包含Pr、并且有改性合金的晶界扩散的稀土类磁铁的温度与矫顽力的关系的图。
[0042]图10是表示在常温下的、主相中的Pr量与矫顽力的关系的图。
[0043]图11是表示在200°C气氛下的、主相中的Pr量与矫顽力的关系的图。
[0044]图12是稀土类磁铁的TEM照片图。
[0045]图13是表示EDX线分析结果的图。
【具体实施方式】
[0046](稀土类磁铁的制造方法)
[0047]图1 (a)、图1 (b)是按该顺序说明本发明的稀土类磁铁的制造方法的第I步骤的模式图,图1(c)是说明第2步骤的模式图。另外,图3是说明本发明的稀土类磁铁的制造方法的第3步骤的模式图。另外,图2(a)是说明在图1(b)中所示的烧结体的显微结构的图,图2(b)是说明图1(c)的稀土类磁铁前驱体的显微结构的图。此外,图4是表示所制造出的稀土类磁铁的晶体组织的显微结构的图,图5是将图4中的主相和晶界相进一步放大了的图。
[0048]如图1(a)中所示,在减压到例如50kPa以下的Ar气气氛的未图示的炉中,采用单棍的熔体旋转(melt spinning)法,将合金锭高频熔化,并向铜棍R喷射给出稀土类磁铁的组成的熔液,制作急冷薄带B (急冷带),并将其进行粗粉碎。
[0049]将粗粉碎了的急冷薄带B如图1(b)所示那样填充到腔室内,所述腔室由超硬模具D和在其空心内滑动的超硬冲头P围成,通过一边用超硬冲头P加压(X方向)一边在加压方向流动电流进行通电加热,来制造烧结体S,所述烧结体S用组成式(RlhI^x)aTMbBeMd (Rl为包含Y的I种以上的稀土类元素,R2为与Rl不同的稀土类元素,TM为包含Fe、N1、Co中的至少I种以上的过渡金属,B为硼,M为T1、Ga、Zn、S1、Al、Nb、Zr、N1、Co、Mn、V、W、Ta、Ge、Cu、Cr、Hf、Mo、P、C、Mg、Hg、Ag、Au 中的至少 I 种以上,0.01 彡 x 彡 1、12 彡 a 彡 20、b =100-a-c-d,5 ^ c ^ 20,0彡d彡3,它们的单位都为原子% )表示,具有包含主相和晶界相的组织,主相具有50nm?300nm左右的晶体粒径(以上为第I步骤)。
[0050]如图2 (a)所示,烧结体S呈现晶界相BP充满纳米晶粒MP (主相)间的各向同性的晶体组织。因此,为了对该烧结体S赋予磁各向异性,如图1(c)所示那样,使超硬冲头P触接烧结体S的长度方向(在图1(b)中,水平方向为长度方向)的端面,一边用超硬冲头P加压(X方向)一边实施热塑性加工,由此可制造出如图2(b)所示那样具有各向异性的纳米晶粒MP的晶体组织的稀土类磁铁前驱体C(以上为第2步骤)。
[0051]再者,可将热塑性加工的加工度(压缩率)大的情况、例如压缩率为10%左右以上的情况称为热态强加工或仅称为强加工,但优选以60?80%左右的压缩率进行强加工。
[0052]在图2 (b)所示的稀土类磁铁前驱体C的晶体组织中,纳米晶粒MP呈扁平形状,与各向异性轴(异方轴)大致平行的界面弯曲或折曲,没有由特定的面构成。
[0053]接着,如图3所示,作为第3步骤,向稀土类磁铁前驱体C的表面散布改性合金粉末SL,并收纳到高温炉H内,在高温气氛下搁置一定的保持时间,由此使改性合金SL的熔液向稀土类磁铁前驱体C的晶界相扩散渗透。再者,关于该改性合金粉末SL,可以将加工成板状的该改性合金搁置于稀土类磁铁前驱体的表面,也可以制作改性合金粉末的浆液,并将其涂敷于稀土类磁铁前驱体的表面。
[0054]在此,改性合金粉末SL由过渡金属元素和轻稀土类元素构成,可使用合金的共晶点为450°C?700°C的低温的改性合金,例如,优选应用Nd-Cu合金(共晶点520°C )、Pr-Cu合金(共晶点 4800C )、Nd-Pr-Cu 合金、Nd-Al 合金(共晶点 640°C )、Pr-Al 合金(650°C )、Nd-Pr-Al合金、Nd-Co合金(共晶点566°C )、Pr-Co合金(共晶点540°C ) ,Nd-Pr-Co合金中的任一种,其中,更优选应用共晶点为580°C以下的较低温的Nd-Cu合金(共晶点520°C )、Pr-Cu合金(共晶点480°C )、Nd-Co合金(共晶点566°C )、Pr-Co合金(共晶点540°C )。
[0055]通过改性合金SL的熔液向稀土类磁铁前驱体C的晶界相BP扩散渗透,图2 (b)所示的稀土类磁铁前驱体C的晶体组织发生组织变化,如图4所示,晶粒MP的界面变得明晰,晶粒MP、MP间的磁隔断进行,能够制造出矫顽力提高了的稀土类磁铁RM(第3步骤)。再者,在图4所示的采用改性合金进行的组织改性的途中阶段,与各向异性轴大致平行的界面没有形成(没有由特定的面构成),但在采用改性合金进行的改性充分进展了的阶段,能形成与各向异性轴大致平行的界面(特定的面),形成从与各向异性轴正交的方向观察时的晶粒MP的形状呈长方形和/或与其近似的形状的稀土类磁铁。
[0056]通过在构成稀土类磁铁前驱体C的主相MP内,除了作为Rl元素的例如Nd之外还包含作为R2元素的Pr,改性合金SL和R2元素在主相界面引起置换现象,能促进改性合金SL向磁铁内部的渗透。
[0057]例如在改性合金SL中使用了 Nd-Cu合金的情况下,通过相对于Nd而言低熔点的Pr进入主相内,由于Nd-Cu合金进行晶界扩散时的热,主相的外侧(与晶界相的界面区域)熔化,熔化区域与熔化状态的晶界相BP —起扩大。
[0058]其结果,起因于高主相率,成为Nd-Cu合金的渗透流路的晶界相BP的比率低,因此Nd-Cu合金的渗透率低,但通过渗透流路的扩大,Nd-Cu合金的渗透效率提高,作为结果,Nd-Cu合金充分渗透到磁铁内部。
[0059]通过第3步骤中
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