R-t-b系烧结磁铁以及电机的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及R-T-B系烧结磁铁，进一步具体而言涉及控制了 R-T-B系烧结磁铁的微 结构的R-T-B系烧结磁铁以及具备R-T-B系烧结磁铁的电机。
【背景技术】
[0002] 由于以Nd-Fe-B系烧结磁铁为代表的R-T-B系烧结磁铁(R表示稀土元素，T表示以 Fe为必需元素的一种以上的铁族元素，B表示硼)具有高的饱和磁感应强度，因此，对使用机 器的小型化和高效化有利，可以利用于硬盘驱动器的音圈电机等。近年来，也适用于各种工 业用电机或混合动力汽车的驱动电机等，并且从节能等的观点出发，希望在这些领域中进 一步普及。可是，在R-T-B系烧结磁铁在混合动力汽车等中的应用中，由于磁铁暴露于比较 高的温度下，因此，抑制由热造成的高温退磁变得重要。对于抑制该高温退磁，众所周知充 分提高R-T-B系烧结磁铁的室温下的矫顽力(Hcj)是有效的方法。
[0003] 例如，作为提高Nd-Fe-B系烧结磁铁室温下的矫顽力的方法，已知有用Dy、Tb等重 稀土元素置换作为主相的Nd2Fe 14B化合物的一部分Nd的方法。通过用重稀土元素置换一部 分Nd，可以提高磁晶各向异性，其结果，可以充分提高Nd-Fe-B系烧结磁铁在室温下的矫顽 力。除了通过重稀土元素的置换以外，添加 Cu元素等对提高室温下的矫顽力也有效(专利文 献1)。通过添加 Cu元素，该Cu元素在制造工序中在晶界中形成例如Nd-Cu液相，由此晶界变 得平滑，抑制反向磁畴的产生。
[0004] 另一方面，在专利文献2和专利文献3中公开了控制作为R-T-B系烧结磁铁的微细 结构的晶界相来提高矫顽力的技术。由这些专利文献中的附图可知，这里所说的晶界相是 存在于由三个以上的主相结晶颗粒所围的晶界（即三叉晶界）中的晶界相。在专利文献2中 公开了构成Dy浓度不同的二种晶界相的技术。即，公开了不提高整体的Dy浓度，通过在三叉 晶界形成一部分Dy浓度尚的晶界相，从而能够对磁畴的反转具有尚阻力。在专利文献3中公 开了在三叉晶界形成稀土元素的合计原子浓度不同的第1、第2、第3的三种晶界相，使第3晶 界相的稀土元素的原子浓度比其它二种晶界相中的浓度低，并且使第3晶界相的Fe元素的 原子浓度比其它二种晶界相中的浓度高的技术。由此，在晶界中形成以高浓度含有Fe的第3 晶界相，这可以带来提高矫顽力的效果。
[0005] 现有技术文献
[0006] 专利文献
[0007] 专利文献1:日本特开2002-327255号公报 [0008] 专利文献2:日本特开2012-15168号公报 [0009] 专利文献3:日本特开2012-15169号公报
【发明内容】
[0010] 发明所要解决的技术问题
[0011] 在100°C~200°C这样的高温环境下使用R-T-B系烧结磁铁的情况下，室温下的矫 顽力的值也是有效的指标之一，实际暴露于高温环境下也不退磁，或者退磁率小很重要。用 Tb或Dy等重稀土元素置换作为主相的fcTwB化合物的一部分R的组成使矫顽力大幅度提高， 对于高矫顽力化是简便的方法，但是由于Dy、Tb等重稀土元素受限于产地、产量，因此，有资 源的问题。伴随着置换，也不能避免例如由于Nd和Dy的反铁磁耦合而造成的剩余磁感应强 度(Br)的减少。上述Cu元素的添加等对矫顽力的提高是有效的方法，但是为了扩大R-T-B系 烧结磁铁的应用领域，希望进一步抑制高温退磁（由于暴露于高温环境下而造成的退磁）。
[0012] 为了提高R-T-B系烧结磁铁的矫顽力，除了上述添加 Cu的方法以外，众所周知控制 作为微细结构的晶界很重要。晶界中有形成于邻接的二个主相结晶颗粒间的所谓的二颗粒 晶界部、和上述的三个以上的主相结晶颗粒所围的所谓的三叉晶界。
[0013] 对于提高R-T-B系烧结磁铁的矫顽力，切断作为主相的fcTwB结晶颗粒间的磁耦合 很重要。如果能够使各主相结晶颗粒磁孤立，则即使在某个结晶颗粒中产生反向磁畴，也不 会对邻接结晶颗粒产生影响，从而可以提高矫顽力。本申请发明者们认为为了对R-T-B系烧 结磁铁赋予该邻接结晶颗粒间的磁切断效果，二颗粒晶界部的控制比上述三叉晶界的控制 更重要，并对各种现存的R-T-B系烧结磁铁进行了研讨。其结果发现在现有的R-T-B系烧结 磁铁的二颗粒晶界部中存在磁耦合的切断的程度尚不充分的技术问题。即，现有的形成于 二个R 2T14B主相结晶颗粒间的二颗粒晶界部薄至2~3nm，不产生充分的磁耦合的切断效果。 认为极度地加厚二颗粒晶界部就可以得到充分的磁耦合切断效果，而为了加厚二颗粒晶界 部要增加原料合金组成的R比率。然而，虽然随着R比率提高矫顽力会提高，不过如果过量提 高R比率，则烧结时主相结晶颗粒晶粒生长，矫顽力反而降低。因此，仅增加 R量效果还是有 限的。
[0014] 本发明是鉴于上述情况完成的发明，目的在于提供一种通过控制R-T-B系烧结磁 铁的微细结构的二颗粒晶界部，从而提高了高温退磁率抑制的R-T-B系烧结磁铁。
[0015] 解决技术问题的手段
[0016] 在此，本申请发明者们对能够格外地提高高温退磁率的抑制的二颗粒晶界部进行 了专门研讨，结果完成了以下的发明。
[0017]本发明所述的R-T-B系烧结磁铁，是包含fcTwB晶粒和fcTwB晶粒间的二颗粒晶界 部的R-T-B系烧结磁铁，其特征在于存在由以40<R<70、1 10、5<Cu<50、l 15、1<?6<40(其中，1?+(：11+(：〇+63+?6 = 100，1?为选自稀土元素中的至少1种。）的比率含有1?、 (：11、(：0、63、？6的相形成的二颗粒晶界部。
[0018]进一步，优选由上述相形成的二颗粒晶界部的厚度为5~500nm。
[0019]在本发明所述的R-T-B系烧结磁铁中具有以下特征:通过形成于R2T14B结晶颗粒间 的二颗粒晶界部的宽度比现有观测的宽度更宽，并且用非磁性或磁性极弱的材料构成二颗 粒晶界部，从而具有格外地提尚切断R2T14B结晶颗粒间的磁親合的效果。二颗粒晶界部是在 相邻接的两个r 2t14b结晶颗粒之间通过晶界相形成的部分。如上所述，不降低磁特性而通过 增加原料合金组成的R量比率来加厚二颗粒晶界部的宽度中存在界限，相对于此，本发明者 们通过专门努力发现R-Co-Cu-Ga-Fe相形成比现有更厚的二颗粒晶界部。另外，本发明者们 发现在上述R-Co-Cu-Ga-Fe相形成的二颗粒境界部中，特别是通过使厚度成为5~500nm，从 而可以有效地进行磁切断。进一步，虽然在R-Co-Cu-Ga-Fe相中含有Fe和Co，但是，认为Fe和 Co的量的合计为40原子％以下的显著低，并且磁化极小。因此，能够有效地进行R2T14B结晶 颗粒间的磁耦合的切断，因此能够改善矫顽力，并且抑制高温退磁。
[0020] 本发明进一步提供具备上述本发明的R-T-B系烧结磁铁的电机。本发明的电机具 备上述本发明的R-T-B系烧结磁铁，从而即便在高温的严苛条件下使用也难以引起R-T-B系 烧结磁铁的高温退磁，因此，能够得到输出难以降低的可靠性高的电机。
[0021] 发明的效果
[0022] 通过本发明可以提供一种高温退磁率小的R-T-B系烧结磁铁，并且可以提供一种 能够适用于在高温环境下使用的电机等的R-T-B系烧结磁铁。另外，根据本发明，通过具备 这样的R-T-B系烧结磁铁，可以提供一种输出难以降低的可靠性高的电机。
【附图说明】
[0023] [图1]是示意性表示本发明所述的R-T-B系烧结磁铁的主相结晶颗粒、以及二颗粒 晶界部的截面图。
[0024] [图2]是说明二颗粒晶界部的组成分析点以及宽度的测定方法的示意图。
[0025] [图3]是简要地表示电机的一个实施方式的结构的截面图。
【具体实施方式】
[0026] 以下，一边参照附图一边说明本发明的优选实施方式。另外，本发明中所说的R-T-B系烧结磁铁是含有R2T14B主相结晶颗粒和二颗粒晶界部的烧结磁铁，并且R含有一种以上 的稀土元素，T含有以Fe作为必需元素的一种以上的铁族元素，并且含有B，进一步包括还添 加了各种公知的添加元素的烧结磁铁。
[0027] 图1是示意性地表示本发明所涉及的实施方式的R-T-B系烧结磁铁的截面结构的 图。本实施方式所涉及的R-T-B系烧结磁铁至少包含R 2T14B主相结晶颗粒1和形成于邻接的 R2TWB主相结晶颗粒1之间的二颗粒晶界部2。
[0028] 本实施方式的R-T-B系烧结磁铁的特征在于，存在由以40<R<70、1 10、5< Cu《50、l 15、1 <Fe<40(其中，R+Cu+Co+Ga+Fe = 100，R为选自稀土元素中的至少 1 种。）的比率含有1?、〇1、〇)、6&小6的相形成的二颗粒晶界部。另外，由上述1?-(：0-(：11-6 &46相 形成的二颗粒晶界部的厚度优选为5~500nm。本发明所述的R-T-B系烧结磁铁中所含的二 颗粒晶界部的大多由R-Co-Cu-Ga-Fe相形成，另外，也可以含有由含1?、&1、6 &、？6但基本不含 Co的相（以下，称为R-Cu-Ga-Fe相）、R6T13