专利名称：薄带状磁铁材料、磁铁粉末及稀土粘结磁铁的制作方法
技术领域：
本发明是关于薄带状磁铁材料、磁铁粉末及稀土粘结磁铁。
背景技术：
以粘结树脂粘结磁铁粉末而构成的稀土粘结磁铁具有所谓形状的自由度大的优点，被广泛用于电动机或各种传动装置。
构成这样的粘结磁铁的磁铁材料例如通过使用急冷薄带制造装置的急冷法进行制造。在急冷薄带制造装置是具备单一冷却辊的场合，称为单辊法。
单辊法，将规定的合金组成的磁铁材料加热、熔化，从喷嘴中喷射出该合金熔液，碰撞在相对喷嘴旋转的冷却辊的圆周面上，通过和该圆周面接触，进行急冷、凝固连续地形成薄带状(带材状)的磁铁材料，即急冷薄带。然后粉碎该急冷薄带，作为磁铁粉末，由该磁铁粉末制造粘结磁铁。
在单辊法中使用的冷却辊，一般是以铜合金、铁合金等构成的。另外还知道，为了提高耐久性，在冷却辊的圆周面上设置镀铬等金属或者合金表面层。
可是，像这样的冷却辊，其圆周面以导热性高的金属构成，因此在急冷薄带的辊面(和冷却辊的圆周面接触侧的面)和自由面(和辊面相反侧的面)产生冷却速度差，在这些面上的组织差(晶粒直径等的差)变大。由此，在粉碎急冷薄带作为磁铁粉末时，各磁铁粉末的磁性能上产生偏差。因此，在由这样的磁铁粉末制成粘结磁铁时，得不到满足的磁性能。
本发明的目的在于，提供能够提供磁性能优良、可靠性高的磁铁的薄带状磁铁材料、磁铁粉末和稀土粘结磁铁。
发明的公开(1)本发明的第1薄带状磁铁材料是通过含有稀土元素和过渡金属的合金熔液与冷却体接触而得到的，而且其构成组织是具有软磁性相和硬磁性相的复合组织构成的薄带状磁铁材料，在以D1h作为和上述冷却体接触侧面的第1面附近的上述硬磁性相的平均粒径、以D1s作为上述第1面附近的上述软磁性相的平均粒径、以D2h作为与上述第1面相反侧面的第2面附近的硬磁性相的平均粒径、以D2s作为上述第2面附近的上述软磁性相的平均粒径时，以满足下述式[1]和[2]为特征。
D1s/D1h≤0.9......[1]D2s/D2h≤0.8......[2](2)进而，最好满足下述式[3]、[4]中的至少一个。
0.5≤D1h/D2h≤1......[3]0.5≤d1s/D2s≤1......[4](3)本发明的第2薄带状磁铁材料是通过含有稀土元素和过渡金属的合金熔液与冷却体接触而得到的，而且其构成组织是具有软磁性相和硬磁性相的复合组织构成的薄带状磁铁材料，在以D1h作为和上述冷却体接触侧面的第1面附近的上述硬磁性相的平均粒径、以D1s作为上述第1面附近的上述软磁性相的平均粒径、以D2h作为与上述第1面相反侧面的第2面附近的硬磁性相的平均粒径、以D2s作为上述第2面附近的上述软磁性相的平均粒径时，以满足下述式[3]和[4]中的至少一个为特征。
0.5≤D1h/D2h≤1......[3]0.5≤D1s/D2s≤1......[4](4)上述D1s、D2s中的至少一个最好是75nm以下。
(5)上述D1h、D2h中的至少一个最好是75nm以下。
(6)上述D1h、D2h、D1s和D2s最好是利用X射线衍射法测定而求出的。
(7)在合金组成中最好含有B(硼)。
(8)在合金组成中最好含有Al(铝)。
(9)优选的是以Rx(Fe1-yCoy)100-x-z-wBzAlw(其中R是至少一种稀土元素，x7.1～9.9原子％，y0～0.30、z4.6～6.8原子％、w0.02～1.5原子％)表示的合金组成。
(10)上述R最好是以Nd和/或Pr为主的稀土元素。
(11)上述R包含Pr，其比例相对上述R全体最好是5～75％。
(12)上述R包含Dy，其比例相对上述R全体最好是14％以下。
(13)与上述冷却体接触后，最好施行热处理。
(14)上述冷却体最好是冷却辊。
(15)本发明的磁铁粉末的特征是，由粉碎薄带状磁铁材料而得到的。
(16)上述磁铁粉末，在其制造过程中，或者制造后，最好施行至少一次热处理。
(17)上述磁铁粉末的平均粒径最好是0.5～150μm。
(18)本发明的稀土粘结磁铁的特征是，以粘结树脂粘结上述磁铁粉末而构成的。
(19)上述磁铁粉末的含量最好是75～95.5重量％。
(20)矫顽力HCJ最好是320～720kA/m。
(21)磁能积(BH)max最好是60kJ/m3以上。
(22)不可逆去磁率(初期去磁率)的绝对值最好是5.7％以下。
(23)最好被供给多极磁化，或者进行多极磁化而构成。
(24)最好用于电动机。
附图的简单说明
图1是示意地表示本发明的磁铁粉末中的纳米复合组织(宏观组织)的一个例子的图。
图2是示意地表示本发明的磁铁粉末中的纳米复合组织(宏观组织)的一个例子的图。
图3是示意地表示本发明的磁铁粉末中的纳米复合组织(宏观组织)的一个例子的图。
图4表示制造磁铁材料的装置(急冷薄带制造装置)的构成例的立体图。
图5是表示在图4所示装置中的合金熔液与冷却辊发生碰撞部位附近的状态的剖面侧面图。
符号的说明1急冷薄带制造装置2筒体3喷嘴4线圈5冷却辊51 基底部分
52 表面层53 圆周面6 合金熔液7 外浇口71 凝固界面8 急冷薄带81 辊面82 自由面9A 箭头9B 箭头10 软磁性相11 硬磁性相实施发明的最佳方式以下，详细地说明本发明的薄带状磁铁材料、磁铁粉末和使用该磁铁粉末的稀土粘结磁铁的实施方式。
磁铁材料的金属组成首先，说明本发明中的磁铁材料的金属组成。
作为本发明的薄带状(薄片状)磁铁材料或磁铁粉末，最好具有优良的磁性能，作为这样的薄带状磁铁材料或磁铁粉末，可举出含有R(其中R是包含Y的稀土元素中的至少一种)和TM(其中TM是过渡金属中的至少一种)的合金，特别可举出含有R(其中R是包含Y的稀土元素中的至少一种)和TM(其中TM是过渡金属中的至少一种)及B(硼)的合金，最好是以下的[1]～[4]的组成。
以以Sm为主的稀土元素和以Co为主的过渡金属作为基本成分(以下，称为Sm-Co系合金)。
以以R(其中R是包含Y的稀土元素中的至少一种)和以Fe为主的过渡金属TM及B(硼)作为基本成分(以下，称为R-TM-B系合金)。
以以Sm为主的稀土元素和以Fe为主的过渡金属及以N为主的间隙元素作为基本成分(以下，称为Sm-Fe-N系合金)。
作为Sm-Co系合金的代表，可举出SmCo5、Sm2TM17(其中TM是过渡金属)。
作为R-Fe-B系合金，可举出Nd-Fe-B系合金、Pr-Fe-B系合金、Nd-Pr-Fe-B系合金、Nd-Dy-Fe-B系合金、Ce-Nd-Fe-B系合金、Ce-Pr-Nd-Fe-B系合金、以Co、Ni等其他过渡金属取代这些中的Fe的一部分等的合金。
作为Sm-Fe-N系合金的代表，可举出以将Sm2Fe17合金氮化而制成的Sm2Fe17N3、TbCu7型相为主相的Sm-Zr-Fe-Co-N系合金。
作为上述稀土元素，可举出Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、铈合金料，可以含有1种或者2种以上这些元素。另外，作为上述过渡金属，可以举出Fe、Co、Ni等，可以含有1种或两种以上这些元素。
接着，说明磁铁材料的最佳金属组成。
在本发明中，尤其优选的是以Rx(Fe1-yCoy)100-x-z-wBzAlw(其中R是至少一种稀土元素，x7.1～9.9原子％，y0～0.30、z4.6～6.8原子％、w0.02～1.5原子％)表示的合金组成。
作为R(稀土元素)，可举出Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、铈合金料，可以含有1种或者2种以上这些元素。
R的含量(含有率)，最好达到7.1～9.9原子％。在R不到7.1原子％时，得不到足够的矫顽力，例如即使添加Al，矫顽力的提高也少。另一方面，如果R超过9.9原子％，磁化的潜能降低，因此得不到充分的磁通密度。
在此，R最好是以Nd和/或Pr为主的稀土元素。其理由是因为，这些稀土元素提高构成复合组织(尤其纳米复合组织)的硬磁性相的饱和磁化，并且作为磁铁对实现良好的矫顽力是有效的。
另外，R包含Pr，其比例相对R全体以5～75％为佳，最好是20～60％。因为如果是该范围，就几乎不发生残留磁通密度的降低，能够提高矫顽力和矩形性。
另外，R包含Dy，其比例相对R全体最好是14％以下。因为如果是该范围，在不发生残留磁通密度的显著降低，提高矫顽力的同时，也能够提高温度特性(热稳定性)。
Co是具有和Fe相同特性的过渡金属。通过添加Co(取代Fe的一部分)，使居里温度变高，提高温度特性，但Co对Fe的取代比例如果超过0.30，就出现矫顽力、磁通密度同时降低的倾向。在Co对Fe的取代比例是0.05～0.20的范围，不仅提高温度特性，而且也提高磁通密度自身，因此是最佳的。
B(硼)是为了得到高磁性能的有效元素，其最佳含量规定为4.6～6.8原子％。如果B不到4.6原子％，B～H(J～H)回线中的矩形性恶化。另一方面，如果B超过6.8％，非磁性相就变多，磁通密度减少。
Al对提高矫顽力是有利的元素，尤其在0.02～1.5原子％的范围，显著地出现提高矫顽力的效果。另外，在该范围内，追随矫顽力的提高，矩形性和磁能积也提高。进而，耐热性和耐蚀性也变得良好。但是，如上所述，在R不到7.1原子％时，由添加Al所产生的这样的效果是非常小的。另外，如果Al超过1.5原子％，会发生磁化的降低。
本发明的磁铁材料，为了提高矫顽力、磁能积等磁性能，或者为了提高耐热性、耐蚀性，根据需要，在磁铁材料中也可以含有Al、Cu、Ga、Si、Ti、V、Ta、Zr、Nb、Mo、Hf、Ag、Zn、P、Ge等。
复合组织另外，磁铁材料形成存在软磁性相和硬磁性相的组织(复合组织)。
该复合组织(纳米复合组织)的软磁性相10和硬磁性相11例如以图1、图2或图3所示的图形(式样)存在，各相的厚度或粒径以纳米级(例如1～100nm)存在。而且软磁性相10和硬磁性相11相邻接，而产生磁的交互作用。图1～图3所示的图形只是一个例子，并不仅限于此，例如图2中所示图形，软磁性相10和硬磁性相11也可以成为相反的。
软磁性相的磁化，容易通过外部磁场的作用改变其方向，因此如果混在硬磁性相中，体系全体的磁化曲线在B-H图的第2象限，某些段就成为“蛇型曲线”。但是，在软磁性相的大小是数10nm以下的充分小的场合，软磁性体的磁化，由于和周围的硬磁性体的磁化相结合，而受到十分强的约束，体系整体作为硬磁性体进行动作。
具有这样的复合组织(纳米复合组织)的磁铁，主要具有以下列举的特征1)～5)。
1)在B-H图(J-H图)的第二象限，磁化发生可逆的弹性回复(在该意义上也称为“弹性磁铁”)。
2)磁化性良好，能够以较低的磁场进行磁化。
3)磁性能的温度依存性比硬磁性相单独存在时小。
4)磁性能随时间的变化小。
5)即使进行微粉碎，磁性能也不劣化。
在上述的R-TM-B系合金中，硬磁性相和软磁性相，例如形成像以下那样的相。
硬磁性相R2TM14B系(TM是Fe或者Fe和Co)、或者R2TM14BQ系(Q是Al、Cu、Ga、Si、Ti、V、Ta、Zr、Nb、Mo、Hf、Ag、Zn、P、Ge等中的至少一种)。
软磁性相TM(尤其α-Fe、α-(Fe，Co))、TM和Q合金相、或者TM和B的化合物相。
薄带状磁铁材料的制造接着，说明本发明的薄带状磁铁材料的制造方法。
使已熔化的磁铁材料(合金)接触冷却体进行急冷、凝固，由此制造薄带状的磁铁材料(称为急冷薄带或者带材)。以下，说明该方法的一例。
图4是表示通过使用单辊法的急冷法制造磁铁材料的装置(急冷薄带制造装置)的构成例的立体图，图5是表示在图4所示的装置中的合金熔液与冷却辊发生碰撞部位附近的状态的剖面侧面图。
如图4所示，急冷薄带制造装置1具备能容纳磁铁材料的筒体2和相对该筒体2沿图中箭头9A方向旋转的冷却辊5(冷却体)。在筒体2的下端，形成喷射磁铁材料(合金)的熔液的喷嘴(孔口)3。
另外，在靠近筒体2的喷嘴3的外周上配置加热用的线圈4，例如通过在该线圈4上外加高频，将筒体2内加热(感应加热)，使筒体2内的磁铁材料处于熔化状态。
冷却辊5以基底部分51和形成冷却辊5的圆周面53的表面层52构成。
基底部分51的构成材料可以和表面层52相同的材质整体地构成，另外也可以和表面层52不同的材质构成。
基底部分51的构成材料没有特别的限制，但最好例如以铜或者铜合金那样的导热率高的金属材料构成，以便使表面层52的热能够更快地扩散。
另外，表面层52最好以导热率和基底部分51相等或者比基底部分51低的材料构成。作为表面层52的具体例，可举出Cr等金属薄层或者金属氧化物层或陶瓷。
作为陶瓷例如可举出Al2O3、SiO2、TiO2、Ti2O3、ZrO2、Y2O3、钛酸钡、钛酸锶等氧化物系陶瓷，AlN、Si3N4、TiN、BN等氮化物系陶瓷，石墨、SiC、ZrC、Al4C3、CaC2、WC等碳化物系陶瓷，或者将它们之中的2种以上任意组合的复合陶瓷。
这样的急冷薄带制造装置1设置在室(未图示)内，在该室内最好在充填惰性气体或其他的保护气体的状态进行工作。尤其，为了防止急冷薄带8的氧化，保护气体例如最好是氩气、氦气、氮气等惰性气体。
急冷薄带制造装置1，在筒体2内放入磁铁材料(合金)，利用线圈4进行加热使磁铁材料熔化，该合金熔液6从喷嘴3中一喷出，如图5所示，合金熔液就碰撞在冷却辊5的圆周面53上，形成外浇口7后，一边沿旋转的冷却辊5的圆周面53拖延，一边进行快速冷却，而凝固，连续地或断续地形成急冷薄带8。这样形成的急冷薄带8，其辊面81立即离开圆周面53，沿图4中的箭头9B方向前进。在图5中，以虚线表示合金熔液的凝固界面71。
冷却辊5的圆周速度，根据合金熔液的组成、合金熔液6对圆周面53的润湿性等，其最佳范围是不同的，但为了提高磁性能，通常以1～60m/s为佳，最好是5～40m/s。如果冷却辊5的圆周速度过慢，由于急冷薄带8的体积流量(每单位时间喷出的合金熔液的体积)不同，会出现急冷薄带8的厚度t变厚、晶粒直径增大的倾向，相反如果冷却辊5的圆周速度过快，大部分会成为非晶态组织，无论在哪种情况，即使此后施加热处理也不能期望磁性能的提高。
再者，为了促进非晶态组织的再结晶化、组织的均匀化，也可以对得到的急冷薄带8施行至少一次热处理。作为该热处理条件，例如在400～900℃，可以进行0.5～300分钟左右。
另外，为了防止氧化，该热处理最好在真空或者减压状态下(例如1×10-1～1×10-6托)，或者在像氮气、氩气、氦气等惰性气体的非氧化性气氛中进行。
采用像以上的制造方法得到的急冷薄带(薄带状的磁铁材料)8，形成细小结晶组织，或者在非晶态组织中包含细小结晶的组织，得到优良的磁性能。
这样得到的急冷薄带8，在以D1h作为辊面(与冷却体接触侧的第1面)81附近的硬磁性相(主相)的平均晶粒直径、以D1s作为辊面81附近的软磁性相的平均晶粒直径、以D2h作为自由面82附近的硬磁性相的平均晶粒直径、以D2s作为自由面82附近的软磁性相的平均晶粒直径时，最好满足下述式[1]和[2]。
D1s/D1h≤0.9......[1]D2s/D2h≤0.8......[2]如果D1s/D1h≤0.9，在辊面81侧，通过是主相的硬磁性相和晶粒间的相互作用，抑制在软磁性相的低磁场中的磁化逆转，从而得到优良的磁性能。
另外，如果D2s/D2h≤0.8，在自由面82侧，通过是主相的硬磁性相和晶粒间的相互作用，抑制在软磁性相的低磁场中的磁化逆转，从而得到优良的磁性能。
而且，通过满足式[1]和[2]两者，得到作为整体是均匀的、磁性能优良的磁铁材料。更详细地说，从急冷薄带8制造磁铁粉末，再使用该磁铁粉末制造粘结磁铁时，在得到高磁能积(BH)max的同时，磁滞回线中的矩形性良好，其结果，不可逆去磁率的绝对值变小，因此磁铁的可靠性也提高。
在此，与D1s/D1h的上限值是0.9相对，D2s/D2h的上限值是0.8，它们是不同的。其理由是，本发明人发现，在自由面82侧，显示硬磁性相、软磁性相的晶粒直径都较辊面81侧变大的倾向，但这种晶粒大型化的倾向，硬磁性相和软磁性相是不同的，该结果是通过反复进行试验求出的能够发挥高磁性能的上限值。
因此，作为D1s/D1h的上限值的最佳值是0.8，作为D2s/D2h的上限值的最佳值是0.75。由此，得到更高的磁性能。
另外，以满足下述式[3]、[4]中的至少一个为佳，最好满足两者。
0.5≤D1h/D2h≤1......[3]0.5≤D1s/D2s≤1......[4]如上所述，在自由面侧82，显示硬磁性相、软磁性相的晶粒直径都较辊面81侧变大的倾向，因此D1h/D2h的上限值和D1s/D2s的上限值都规定为1。
另外，如果D1h/D2h或者D1s/D2s是0.5以上，在辊面81和自由面82，硬磁性相、软磁性相的晶粒直径的差就小，其结果，磁性能变得均匀，作为整体得到优良的磁性能。更详细地说，由急冷薄带8制造磁铁粉末，再使用该磁铁粉末制造粘结磁铁时，在得到高磁能积(BH)max的同时，磁滞回线中的矩形性变得良好，其结果，不可逆去磁率的绝对值变小，因此磁铁的可靠性也提高。
D1s、D2s的值没有特别的限制，但D1s、D2s中的至少一个(最好两者)以75nm以下为佳，最好是50nm以下。如果是该范围，尤其提高残留磁通密度和矩形性。
另外，D1h、D2h的值没有特别的限制，但D1h、D2h中的至少一个(最好两者)以75nm以下为佳，最好是50nm以下。如果是该范围，尤其提高矫顽力和矩形性。
再者，D1s、D2s、，D1h、D2h的测定方法没有特别的限制，例如可以用以下那样的X射线衍射法进行测定。
分别对急冷薄带8的辊面81和自由面82进行X射线衍射，求出硬磁性相的衍射峰和软磁性相的衍射峰。再求出硬磁性相的特定衍射面的衍射峰和软磁性相的特定衍射面的衍射峰中的衍射角2θ和半值宽度β，将2θ和β代入下述式[5]中，求出晶粒直径D(D1s、D1h、D2s、D2h)。
D＝0.9λ/β·cosθ(其中λ＝0.154nm)......[5]按照这样的X射线衍射法，能够简单且正确地求出硬磁性相和软磁性相的晶粒直径。
在以上中，举例地说明了作为冷却体使用冷却辊的单辊法，但本发明并不限于此，例如即使对使用象旋转盘法、熔体提取(meltextraction)的其他冷却体的制造方法也适用。
磁铁粉末的制造将像以上那样的急冷薄带8粉碎，就得到本发明的磁铁粉末。
粉碎的方法没有特别的限制，例如可以使用球磨机、振动磨机、超细粉碎机、棒磨机等各种粉碎装置，破碎装置进行。此时，为了防止氧化，粉碎也可以在真空或者减压状态下(例如1×10-1～1×10-6托)，或者在像氮气、氩气、氦气等惰性气体的非氧化性气氛中进行。
磁铁粉末的平均粒径没有特别的限制，但在用于制造后述的各向同性稀土粘结磁铁时，要考虑防止磁铁粉末的氧化和防止由粉碎引起的磁性能的劣化，较好是0.5～150μm左右，更好是0.5～80μm左右，最好是1～50μm左右。
另外，在粘结磁铁的成形时，为了得到更优良的成形性，磁铁粉末的粒径分布最好有某种程度的分散(有偏差)。由此，能够降低所得到的粘结磁铁的孔隙率，其结果，在粘结磁铁中的磁铁粉末的含量相同时，能够更提高粘结磁铁的密度或机械强度，也能够更加提高磁性能。
对所得到的磁铁粉末，例如以去除由粉碎引入的应变的影响、控制晶粒直径为目的，也可以施行热处理。作为该热处理的条件，例如在350～850℃，可以进行0.5～300分钟左右。
另外，为了防止氧化，该热处理最好在真空或者减压状态下(例如1×10-1～1×10-6托)，或者在像氮气、氩气、氦气等惰性气体的非氧化性气氛中进行。
在使用像以上那样的磁铁粉末制造粘结磁铁时，这样的磁铁粉末和粘结树脂的粘结性(粘结树脂的润湿性)良好，因而该粘结磁铁的机械强度高，热稳定性(耐热性)、耐蚀性优良。因此该磁铁粉末适合于制造粘结磁铁。
粘结磁铁及其制造方法接着，说明本发明的稀土粘结磁铁(以下，也简称为“粘结磁铁”)。
本发明的粘结磁铁是以粘结树脂粘结上述的磁铁粉末构成的。
作为粘结树脂(粘结剂)可以是热塑性树脂、热固性树脂的任一种。
作为热塑性树脂，例如可举出聚酰胺(如尼龙6、尼龙46、尼龙66、尼龙610、尼龙612、尼龙11、尼龙12、尼龙6-12、尼龙6-66)、热塑性聚酰亚胺、芳香族聚酯等的液晶聚合物、聚苯醚、聚苯硫醚、聚乙烯、聚丙烯、乙烯-乙酸乙烯酯其聚物等聚烯烃，改性聚烯烃，聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯等聚酯，聚醚、聚醚醚酮、聚醚酰亚胺、聚缩醛等，或者以这些化合物为主的共聚物、共混体、聚合物合金等。可以混合这些中的1种或2种以上而使用。
即使在这些之中，从成形性特别优良、机械强度高的角度出发，以聚酰胺最佳，从提高耐热性的角度出发，以液晶聚合物、以聚苯硫醚为主的化合物为最佳。另外，这些热塑性树脂和磁铁粉末的混炼性也优良。
这样的热塑性树脂具有能够根据其种类、共聚化等在广泛范围选择的优点，以便例如重视成形性或重视耐热性、机械强度。
而作为热固性树脂，例如可举出双酚型、线型酚醛树脂型、萘系等各种环氧树脂，酚醛树脂、尿素树脂、三聚氰胺树脂、聚酯(不饱和聚酯)树脂、聚酰亚胺树脂、硅酮树脂、聚氨酯树脂等，可以混合这些中的1种或2种以上而使用。
即使在这些之中，从成形性特别优良、机械强度高、耐热性优良的角度出发，以环氧树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺树脂、硅酮树脂为佳，尤其以环氧树脂为最佳。另外，这些热固性树脂和磁铁粉末的混炼性、混炼的均匀性也良好。
所使用的热固性树脂(未固化)在室温可以是液状，也可以是固形(粉末状)。
这样的本发明粘结磁铁，例如像以下那样制造。制造含有磁铁粉末、粘结树脂，和根据需要的添加剂(防止氧化剂、润滑剂等)的粘结磁铁用组合物，使用该粘结磁铁用组合物，采用压缩成形(压制成形)、挤出成形、注射成形等成形方法，在无磁场中成形成所希望的磁铁形状。在粘结树脂是热固性树脂时，成形后，通过加热使其固化。
在此，在上述的三种成形方法中，挤出成形和注射成形(尤其注射成形)具有形状选择的自由度大、生产率高的优点，但这些成形方法为了得到良好的成形性，必须确保成形机内的混合物的充分流动性，因而与压缩成形相比，不能使磁铁粉末的含量多，即不能使粘结磁铁高密度化。但是，在本发明中，如后面所述，得到高磁通密度，因此即使不使粘结磁铁高密度化，也得到优良的磁性能，因而在采用挤出成形、注射成形制造的粘结磁铁中也能够享有这种优点。
粘结磁铁中的磁铁粉末的含量(含有率)没有特别的限制，但通常要考虑成形方法或成形性和高磁性能能够并立而决定。具体地说，以75～99.5重量％左右为佳，最好是85～97.5重量％左右。
尤其，在采用压缩成形制造粘结磁铁时，磁铁粉末的含量以90～99.5重量％左右为住，最好是93～98.5重量％左右。
另外，在采用挤出成形或注射成形制造粘结磁铁时，磁铁粉末的含量以75～98重量％左右为佳，最好是85～97重量％左右。
粘结磁铁的密度ρ由粘结磁铁中含有的磁铁粉末的比重、磁铁粉末的含量、孔隙率等因素决定。在本发明的粘结磁铁中，其密度ρ没有特别的限制，但以5.3～6.6g/cm3左右为佳，最好是5.5～6.4g/cm3左右。
在本发明中，粘结磁铁的残留磁通密度、矫顽力大，因而在成形成粘结磁铁时，磁铁粉末的含量当然多，即使在含量较少时，也得到优良的磁性能(尤其，高的磁能积、矫顽力)。
本发明的粘结磁铁的形状、尺寸等没有特别的限制，例如关于形状，例如可以是圆柱状、棱柱状、圆筒状(圆环状)、圆弧状、平板状、弯曲板状等所有的形状，其大小也可以是从大型至超小型的所有的大小。尤其，对小型化、超小型化的磁铁是有利的，如在本说明书反复叙述中。
本发明的粘结磁铁，矫顽力(在室温的固有矫顽力)HcJ以320～720kA/m左右为佳，最好是400～640kA/m左右。在矫顽力不到上述下限值时，根据电动机的用途，施加反磁场时的去磁变得显著，并且在高温时的耐热性低劣。另外，如果矫顽力超过上述上限值，磁化性就降低。因此，通过将矫顽力HCJ规定在上述范围，在粘结磁铁(尤其，圆筒状粘结磁铁)上进行多极磁化等的情况下，即使得不到充分的磁化磁场时，也能够形成良好的磁化，得到充分的磁通密度，从而能够提供电动机用的高性能粘结磁铁。
本发明的粘结磁铁，磁能积(BH)max较好是60kJ/m3以上，更好是65kJ/m3以上，最好是70～130kJ/m3。如果磁能积(BH)max不到60kJ/m3，在用于电动机时，根据其种类、构造，得不到足够的转矩。
本发明的粘结磁铁，不可逆去磁率(初期去磁率)的绝对值较好是5.7％以下，更好是4.4％以下，最好是3.2％以下。由此得到热稳定性(耐热性)优良的粘结磁铁。
本发明的粘结磁铁的形状、尺寸等没有特别的限制，例如关于形状，例如可以是圆柱状、棱柱状、圆筒状(圆环状)、圆弧状、平板状、弯曲板状等所有的形状，其大小也可以是从大型至超小型的所有的大小。
由于这样，本发明的粘结磁铁被供给多极磁化，或者最好是多极磁化的粘结磁铁。
实施例实施例1采用像以下所述的方法得到合金组成是(Nd0.7Pr0.25Dy0.05)8.7Fe余量Co7.0B5.6Al0.5(以下作为“组成A”)的急冷薄带(薄带状磁铁材料)。
首先，称量Nd、Pr、Dy、Fe、Co、B、Al各原料，铸造母合金铸锭，从该铸锭切取约15g的试料。
准备图4和图5所示构成的急冷薄带制造装置，将上述试料放入在底部设置喷嘴(圆孔口直径10mm)的石英管内。使收纳急冷薄带制造装置1的室内脱气后，导入惰性气体(Ar气)，形成所希望的温度和压力的氛围。
作为冷却辊5，使用在铜制的基底部分51的外周，通过溅射设置平均厚度8μm的Al2O3构成的表面层52的冷却辊(辊半径100mm)。
此后，利用高频感应加热使石英管内的铸锭试料熔化，再将合金熔液的喷射压(石英管内压和氛围气压的压差)调整至40kPa，向冷却辊的圆周面喷射合金熔液，得到急冷薄带(平均厚度t约30μm，平均宽度W约2mm)。
此时，在冷却辊的圆周速度在10～22m/s之间变化的同时，使室内的氛围气压在13～75kPa之间变化，制成No.1～No.5的5种急冷薄带试料。
对所得到的各急冷薄带的辊面和自由面分别进行利用衍射计的X射线衍射试验。X射线靶是Cu。在此场合，测定X射线波长是λ＝0.154nm。在测定时，使用单色镜，在衍射角2θ＝20°～60°的氛围进行X射线衍射。
测定的结果，可以确认是硬磁性相的R2(Fe·Co)14B1型相和是软磁性相的α-(Fe，Co)型相的衍射峰，从利用透射电子显微镜的观察结果，可以确认形成纳米复合组织(复合组织)。
从所得到的X射线轮廓，去除背景后，求出硬磁性相的(224)衍射面的衍射峰和软磁性相的(110)衍射面的衍射峰中的衍射角2θ和半值宽度β，将θ和β代入上述式[5]中，求出晶粒直径D1s、D1h、D2s和D2h。
从这些值求出Dls/D1h、D2s/D2h、D1h/D2h和D1s/D2s。其结果示于表1。
在表1中，试料No.1～No.4是本发明的实施例，试料No.5是比较例。D1s、D1h、D2s和D2h的值，除去试料No.5，都是50nm以下。
另外，利用振动试料型磁力计(VSM)，对试料No.1～No.5的各急冷薄带测定磁性能(矫顽力HcJ、磁能积(BH)max)。在测定时，不进行反磁场补偿。
测定的结果示于表1。
正如表1所清楚地表明，是本发明急冷薄带的试料No.1～No.4，都发挥优良的磁性能(HcJ和(BH)max)，与此相反，是比较例的试料No.5，磁性能低劣。
实施例2将试料No.1～No.5的各急冷薄带粗粉碎后，在Ar气氛围中，施行700℃×300秒的热处理，得到组成A的磁铁粉末。
接着，为了调整粒度，再使用粉碎机(磨机)，在Ar气中，将该磁铁粉末粉碎，形成平均粒径为40μm的磁铁粉末。
将该磁铁粉末和环氧树脂(粘结树脂)、少量的肼系防止氧化剂混合，混炼，制成粘结磁铁用组合物(混合物)。
随后，将该混合物粉碎成粒状，称量该粒状物，然后填充在压制装置的金属模内，以压力7吨/cm2进行压缩成形(在无磁场中)，得到成形体。
脱模后，通过加热使环氧树脂固化(固化处理)，得到直径φ10mm×高7mm的圆柱状的各向同性稀土粘结磁铁。在各粘结磁铁中，磁铁粉末的含量是98.0重量％，密度ρ是6.2g/cm3。
对得到的5种粘结磁铁调查在100℃×1小时的环境下保持后，回到室温时的不可逆去磁率(初期去磁率)。其结果示于下述表2。
对得到的5种粘结磁铁以磁场强度为3.2MA/m进行脉冲磁化后，使用直流自记磁通计，以最大外加磁场为2.0MA/m测定磁性能(残留磁通密度Br、矫顽力HcJ、磁能积(BH)max)。测定时的温度是23℃(室温)。其结果示于表2。
另外，对得到的各粘结磁铁调查在100℃×1小时的环境下保持后，回到室温时的不可逆去磁率(初期去磁率)。其结果示于下述表2。
正如表2所清楚地表明，由试料No.1～No.4的磁铁材料得到的粘结磁铁都发挥优良的磁性能(Br、HcJ和(BH)max)，同时不可逆去磁率的绝对值低到5.0％以下，热稳定性(耐热性)也良好。
与此相反，是比较例的试料No.5的磁铁材料得到的粘结磁铁，在磁性能低劣的同时，不可逆去磁率是～5.9％，其绝对值大，热稳定性也低。
实施例3和实施例2相同地制作，从试料No.1～No.5的磁铁材料制造外径 22mm×内径 20m×高4mm的圆筒状(圆环状)的各向同性稀土粘结磁铁，所得到的各粘结磁铁在8极进行多极磁化。在磁化时，流过磁化线圈的电流值是16kA。
此时，为了达到90％磁化率所必要的磁化磁场的大小是比较小的，因此磁化性良好。
以这样进行磁化的各粘结磁铁作为转子磁铁使用，组装成CD-ROM用主轴电动机。
在各CD-ROM用主轴电动机中，测定在转子以1000rpm转动时的卷绕线圈中发生的反电压。其结果，使用由试料No.5得到的磁铁的电动机，电压是0.80V，与此相反，使用由试料No.1～No.4得到的磁铁的电动机，得到0.96V和20％以上的高值。
其结果证实，如果使用本发明的粘结磁铁，就能够制造高性能的电动机。
除了采用挤出成形制造粘结磁铁以外，和上述实施例1～3相同地制作，制造本发明的粘结磁铁和电动机，进行性能评价，得到和上述相同的结果。
除了采用注射成形制造粘结磁铁以外，和上述实施例1～3相同地制作，制造本发明的粘结磁铁和电动机，进行性能评价，得到和上述相同的结果。
如以上所述，按照本发明，得到象以下的效果。
·磁铁材料形成具有软磁性相和硬磁性相的复合组织，而且其性状、特性是均匀的，因而磁化高，发挥优良的磁性能。尤其，固有矫顽力和矩形性得到改善。
·不可逆去磁率的绝对值小，热稳定性(耐热性)良好。
·得到高磁通密度，即使是各向同性，也得到保持高磁性能的粘结磁铁。尤其，和以往的各向同性粘结磁铁相比，以更小体积的粘结磁铁就能够发挥同等以上的磁性能，因此以更小型就能够得到高性能的电动机。
.另外，由于得到高磁通密度等，在制造粘结磁铁时，即使不追求高密度化，也能够得到充分高的磁性能，其结果，在提高成形性的同时，能够谋求尺寸精度、机械强度、耐蚀性、热稳定性等的提高，能够容易地制造可靠性高的粘结磁铁。
·磁化性良好，因而以较低的磁化磁场就能够磁化，尤其能够容易且可靠地进行多极磁化，而且能够得到高的磁通密度。
·由于不要求高密度化，因此和压缩成形法相比，也适用于难以进行高密度成形的挤出成形法或注射成形法制造粘结磁铁，即使以这样的成形方法成形的粘结磁铁，也得到如所述的效果。因此，扩大了粘结磁铁的成形方法的选择度，进而扩大由成形方法产生的形状选择的自由度。
产业上的应用可能性本发明的粘结磁铁，以小型就能够适用于高性能的电动机。
表1(急冷薄带)
表2(粘结磁铁)
权利要求
1.薄带状磁铁材料，该薄带状磁铁材料是通过含有稀土元素和过渡金属的合金熔液接触冷却体而得到的，而且其构成组织由具有软磁性相和硬磁性相的复合组织构成的薄带状磁铁材料，其特征在于，在以D1h作为和冷却体接触侧面的第1面附近的上述硬磁性相的平均晶粒直径、以D1s作为上述第1面附近的上述软磁性相的平均粒径、以D2h作为与上述第1面相反侧面的第2面附近的硬磁性相的平均粒径、以D2s作为上述第2面附近的上述软磁性相的平均粒径时，满足下述式[1]和[2]，D1s/D1h≤0.9......[1]D2s/D2h≤0.8......[2]。
2.权利要求1记载的薄带状磁铁材料，其中，满足下述式[3]、[4]中的至少一个，0.5≤D1h/D2h≤1......[3]0.5≤d1s/D2s≤1......[4]。
3.薄带状磁铁材料，该薄带状磁铁材料是通过含有稀土元素和过渡金属的合金熔液与冷却体接触而得到的，而且其构成组织是由具有软磁性相和硬磁性相的复合组织构成的薄带状磁铁材料，其特征在于，在以D1h作为和上述冷却体接触侧面的第1面附近的上述硬磁性相的平均粒径、以D1s作为上述第1面附近的上述软磁性相的平均粒径、以D2h作为与上述第1面相反侧面的第2面附近的硬磁性相的平均粒径、以D2s作为上述第2面附近的上述软磁性相的平均粒径时，满足下述式[3]和[4]中的至少一个，0.5≤D1h/D2h≤1......[3]0.5≤d1s/D2s≤1......[4]。
4.权利要求1或2记载的薄带状磁铁材料，其中，上述D1s、D2s中的至少一个是75nm以下。
5.权利要求1或2记载的薄带状磁铁材料，其中，上述D1h、D2h中的至少一个是75nm以下。
6.权利要求1或2记载的薄带状磁铁材料，其中，上述D1h、D2h、D1s和D2s是利用X射线衍射法测定而求出的。
7.权利要求1或2记载的薄带状磁铁材料，其中，在合金组成中含有B(硼)。
8.权利要求1或2记载的薄带状磁铁材料，其中，在合金组成中含有Al(铝)。
9.权利要求1或2记载的薄带状磁铁材料，其中，合金组成是以Rx(Fe1-yCoy)100-x-z-wBzAlw，其中R是至少一种稀土元素，x7.1～9.9原子％，y0～0.30、z4.6～6.8原子％、w0.02～1.5原子％来表示的。
10.权利要求9记载的薄带状磁铁材料，其中，上述R是以Nd和/或Pr为主的稀土元素。
11.权利要求9或10记载的薄带状磁铁材料，其中，上述R包含Pr，其比例相对上述R全体是5～75％。
12.权利要求9或10记载的薄带状磁铁材料，其中，上述R包含Dy，其比例相对上述R全体是14％以下。
13.权利要求1或2记载的薄带状磁铁材料，其中，与上述冷却体接触后，进行热处理。
14.权利要求1或2记载的薄带状磁铁材料，其中，上述冷却体是冷却辊。
15.磁铁粉末，其特征在于，该磁铁粉末是粉碎权利要求1或2记载的薄带状磁铁材料而得到的。
16.权利要求15记载的磁铁粉末，其中，磁铁粉末在其制造过程中，或者制造后，进行至少一次热处理。
17.权利要求15或16记载的磁铁粉末，其中，平均粒径是0.5～150μm。
18.稀土粘结磁铁，其特征在于，该稀土粘结磁铁是以粘结树脂粘结权利要求15记载的磁铁粉末而形成的。
19.权利要求18记载的稀土粘结磁铁，其中，磁铁粉末的含量是75～95.5重量％。
20.权利要求18或19记载的稀土粘结磁铁，其中，矫顽力HCJ是320～720kA/m。
21.权利要求18记载的稀土粘结磁铁，其中，磁能积(BH)max是60kJ/m3以上。
22.权利要求18记载的稀土粘结磁铁，其中，不可逆去磁率(初期去磁率)的绝对值是5.7％以下。
23.权利要求18记载的稀土粘结磁铁，其中，该稀土粘结磁铁被供给多极磁化，或者进行多极磁化。
24.权利要求18记载的稀土粘结磁铁用于电动机。
全文摘要
本发明的薄带状磁铁材料(急冷薄带8)是通过从喷嘴3中喷出含有稀土元素和过渡金属的合金熔液,碰撞在冷却辊5的圆周面53上,而进行急冷得到的,其构成组织,由软磁性相和硬磁性相相邻接存在的组织构成。急冷薄带8,在分别以D1h、D1s作为辊面81附近的硬磁性相和软磁性相的平均粒径、分别以D2h、D2s作为自由面82附近的硬磁性相和软磁性相的平均粒径时,最好满足下述式[1]和[2],满足下述式[3]、[4]中的至少一个。D1s/D1h≤0.9……[1]；D2s/D2h≤0.8……[2]；0.5≤D1h/D2h≤1……[3]；0.5≤d1s/D2s≤1……[4]。
文档编号H01F1/08GK1338109SQ00803100
公开日2002年2月27日 申请日期2000年11月24日 优先权日1999年11月25日
发明者新井圣, 加藤洋 申请人:精工爱普生株式会社