R-t-b系烧结磁铁以及电机的制作方法_2

文档序号:9693347阅读:来源:国知局
Ga相、R相以及其它相形成的二颗粒晶界部。
[0029] 图2是具体表示本实施方式中的测定二颗粒晶界部的宽度以及组成的方法的示意 图。在邻接的R2T14B主相结晶颗粒1之间形成有二颗粒晶界部2和三叉晶界3。关注成为测定 对象的二颗粒晶界部2,确定该二颗粒晶界部和与其相连的三叉晶界3的边界2a、2b。由于该 边界2a、2b附近不是测定对象,因此可以不那么准确。将其之间4等分,引出3根等分线。将该 3条等分线的位置作为二颗粒晶界部宽度的测定点,并得到3个测定值。关注任意选择的20 处的二颗粒晶界部进行该测定,并测定共计60个测定点的厚度(宽度)。
[0030] 另外,在上述20处的二颗粒晶界部,在二等分边界2a和2b的线上的二颗粒晶界部 的宽度方向的中点2c进行组成分析。组成分析之后,进行相的分类并合计。存在于二颗粒晶 界部的晶界相的组成的分类按照以下说明的各相的组成的特征进行。首先,R-Co-Cu-Ga-Fe 相的组成的特征在于,R的合计为40~70原子%,Co为1~10原子%,Cu为5~50原子%,Ga含 有1~15原子%,Fe含有1~40原子%。
[0031] 在本实施方式中的二颗粒晶界部中,在R-Co-Cu-Ga-Fe相之外,可能含有上述R- Cu-Ga-Fe相、R6Ti3Ga相和R相。R-Cu-Ga-Fe相特征在于R的合计为10~20原子%,Co小于0.5 原子%,Cu小于1原子%,Ga含有1~10原子%,Fe含有65~90原子% 相的特征在于R 的合计为26~30原子%,Co小于2原子%,并且含有Ga 1~10原子%,余量含有Fe以及其它 元素60~70原子%。1?相的特征为R的合计为90原子%以上。
[0032] 在上述构成元素以外,向R-T-B系烧结磁铁中有意添加的元素、或者不可避免的杂 质等为少量,例如检测出小于数%的也可以按照上述的特征分类。尽管如此,不相当于这些 中的任一种的也可以作为其它相处理。
[0033]本实施方式所涉及的构成R-T-B系烧结磁铁的fcTwB主相结晶颗粒中,作为稀土元 素 R可以是轻稀土元素、重稀土元素或者两者的组合的任一种,从材料成本的观点出发,优 选为Nd、Pr或者这两者的组合。作为铁族元素 T,优选Fe或者Fe和Co的组合,不过不限定于这 些。另外,B表示硼。在本实施方式的R-T-B系烧结磁铁中,各元素相对于总质量的含量分别 如下。另外,在本说明书中,质量%与重量%是相同的单位。
[0034] R:25 ~35 质量 %、
[0035] Β:0·5 ~1.5 质量 %、
[0036] Ga:0.03 ~1.5 质量 %、
[0037] Cu:0.01 ~1.5 质量 %、
[0038] Co:0.3 ~3.0 质量 %、
[0039] Α1:0·03 ~0.6 质量 %、
[0040] Fe:实质上为余量,以及
[0041] 占余量的元素中的Fe以外的元素的合计含量:5质量%以下。
[0042] 进一步优选为:
[0043] R:29.5 ~33.1 质量 %、
[0044] Β:0·75 ~0.95 质量 %、
[0045] Ga:0.01 ~1.0 质量 %、
[0046] Cu:0.01 ~1.5 质量 %、
[0047] Co:0.3 ~3.0 质量 %、
[0048] Α1:0·03 ~0.6 质量 %、
[0049] Fe:实质上是余量,以及,
[0050] 占余量的元素中的Fe以外的元素的合计含量:5质量%以下。如果在该组成范围 内,则容易形成R_C〇-Cu-Ga_Fe相。
[0051 ]以下,针对各元素的含量或原子比等条件进行更详细地说明。
[0052]本实施方式所述的R-T-B系烧结磁铁的R的含量为25~35质量%。作为R含有重稀 土元素的情况下,包括重稀土元素在内的稀土元素的合计的含量成为该范围。重稀土元素 是指稀土元素中原子序号大的元素,通常对应于从64Gd到71Lu的稀土元素。如果R的含量在 该范围内,则有得到高剩余磁通密度以及矫顽力的倾向。如果R的含量比这个少,则难以形 成作为主相的R 2TmB相,容易形成具有软磁性的α-Fe相,其结果矫顽力降低。另一方面,如果 R的含量比这个多,则R2T14B相的体积比率降低,剩余磁通密度降低。另外,在制造过程的烧 结工序中,烧结开始温度极端降低并且晶粒容易生长。进一步优选R的含量的范围为29.5~ 33.1质量%。
[0053] 作为R-定含有Nd和Pr的任一种,不过R中的Nd和Pr的比例以Nd和Pr的合计计为80 ~100原子%,进一步优选为95~100原子%。如果在这样的范围内,则能够得到更加良好的 剩余磁通密度和矫顽力。如上所述,R-T-B系烧结磁铁中,作为R可以含有Dy、Tb、Ho等的重稀 土元素,在这种情况下,R-T-B系烧结磁铁的全部质量中的重稀土元素的含量以重稀土元素 的合计计为1.0质量%以下,进一步优选为0.5质量%以下,更加优选为0.1质量%以下。通 过本实施方式的R-T-B系烧结磁铁,即便这样减少重稀土元素的含量,通过使其它元素的含 量以及原子比满足特定的条件,可以得到良好的高矫顽力。
[0054]本实施方式中所涉及的R-T-B系烧结磁铁含有B A的含量为0.5质量%以上且1.5 质量%以下,优选为0.7质量%以上且1.2质量以下,更加优选为0.75质量%以上且0.95质 量%以下。如果B的含量小于0.5质量%,则有矫顽力HcJ降低的倾向。另外,如果B的含量超 过1.5质量%,则有剩余磁通密度B r降低的倾向。特别地,在B的含量为0.7 5质量%以上且 0.95质量%以下的范围内时,容易形成R-Co-Cu-Ga-Fe相。
[0055] 本实施方式所涉及的R-T-B系烧结磁铁含有CoXo的含量优选为0.3质量%以上且 3.0质量%以下。添加的Co存在于主相结晶颗粒、三叉晶界、二颗粒晶界部的任一者中,居里 温度提高之外,晶界相的耐腐蚀性也提高。进一步,通过由R-Co-Cu-Ga-Fe相形成二晶界颗 粒部,从而可以抑制高温退磁。Co可以在合金制作时添加,也可以使之通过后述的晶界扩散 和Cu、Ga等一起或者单独地在烧结体内扩散而含有。
[0056] 本实施方式所涉及的R-T-B系烧结磁铁含有Cu。作为Cu的添加量,优选为整体的 0.01~1.5质量%,进一步优选为0.05~1.5质量%。通过使添加量在该范围,可以几乎使Cu 仅不均勾地存在于二叉晶界以及二颗粒晶界郃。不均勾地存在于二叉晶界以及二颗粒晶界 部的Cu通过形成R-Co-Cu-Ga-Fe相,可以抑制高温退磁。Cu可以在合金制作时添加,也可以 使之通过后述的晶界扩散而和Co、Ga等一起或者单独地在烧结体内扩散而含有。
[0057] 本实施方式所涉及的R-T-B系烧结磁铁进一步含有Ga。通过含有Ga,从而二颗粒晶 界部的R-Co-Cu-Ga-Fe相容易形成。Ga的优选含量为0.01~1.5质量%。如果Ga的含量少于 该范围,则高温退磁的抑制不充分,即便比该范围多,高温退磁并没有进一步改善,反而饱 和磁化降低,从而剩余磁通密度不充分。为了进一步良好地得到高温退磁抑制以及剩余磁 通密度,Ga的含量进一步优选为0.1~1.0质量% Aa可以在合金制作时添加,也可以通过后 述的晶界扩散使之与Co、Cu等一起或者单独地在烧结体内扩散而含有。
[0058]本实施方式所涉及的R-T-B系烧结磁铁可以与上述Ga-起使用选自Bi、Sn、Si、Ge 中的1种以上的元素。如果将选自扮、311、31、66中的1种以上的元素的组合作为1则通过含 有 Μ 容易生成 R-C〇-Cu-(Ga,M)-Fe 相。R-C〇-Cu-(Ga,M)-Fe 相可以形成和 R-Co-Cu-Ga-Fe 相同 样厚度的二颗粒晶界部,并抑制高温退磁。Μ的优选含量为1.0质量%以下。如果Μ的含量比 该范围多则不仅高温退磁不能进一步改善反而饱和此话磁化降低,剩余磁通密度不充分。 为了能够更好地得到高温退磁抑制以及剩余磁通密度,Μ可以在合金制作时添加,也可以通 过后述的晶界扩散使之与Co、Cu等一起或者单独地在烧结体内扩散而含有。
[0059]本实施方式的R-T-B系烧结磁铁优选含有A1。通过含有A1,可以改善得到的磁铁的 高矫顽力、高耐腐蚀性化、温度特性。优选A1的含量为0.03质量%以上且0.6质量%以下,进 一步优选为0.05质量%以上且0.25质量%以下。
[0060]本实施方式所涉及的R-T-B系烧结磁铁在上述各元素之外,含有Fe以及其它元素, Fe以及其它元素在R-T-B系烧结磁铁的总质量中,占除了合计上述各元素的含量的余量。但 是,为了 R-T-B系烧结磁铁充分起到作为磁铁的功能,在占余量的元素中,Fe以外的元素的 合计含量相对于R-T-B系烧结磁铁的总质量优选为5质量%以下。
[0061 ]另外,本实施方式所涉及的R-T-B系烧结磁铁的C的含量为0.05~0.3质量%。如果 C的含量少于该范围,则剩余磁通密度不充分,如果多于该范围,则磁化为剩余磁通密度的 90%时的磁场的值(Hk)相对于矫顽力的比率,即,矩形比(Hk/矫顽力)不充分。为了更良好 地得到矫顽力以及矩形比,C的含量优选为0.1~0.25质量%。
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