专利名称：永久磁铁和永久磁铁的制造方法
技术领域：
本发明涉及永久磁铁和永久磁铁的制造方法。
背景技术：
近年来，用于混合动力汽车、硬盘驱动器等中的永磁电动机已经要求小型轻量化、 高功率化和高效率化。于是，为了在上述永磁电动机中实现小型轻量化、高功率化和高效 率化，已经对埋设在永磁电动机中的永久磁铁提出了减少膜厚度和进一步改进磁特性的要 求。顺便提及，作为永久磁铁，有铁氧体磁铁、Sm-Co系磁铁、Nd-Fe-B系磁铁、Sm2Fe17Nx系 磁铁等。特别地，将具有高矫顽力的Nd-Fe-B系磁铁用作永磁电动机的永久磁铁。这里，作为永久磁铁的制造方法，通常采用粉末烧结法。在此处所用的粉末烧结法 中，首先用喷磨机粉碎原料(干式粉碎)以制造磁铁粉末。之后，将磁铁粉末置于模具中，并 在从外部施加磁场的同时压制成形为期望的形状。然后，在预定的温度(例如，就Nd-Fe-B 系磁铁来说，为1100°C )下对成形为期望形状的固体磁铁粉末进行烧结，从而制造永久磁 铁。另外，在粉末烧结法中，当用喷磨机粉碎原料时，通常向喷磨机中引入少量的氧以 将作为粉碎介质的氮气或Ar气中的氧浓度控制在期望的范围内。这是为了使磁铁粉末的 表面强制氧化，而未经这种氧化处理的微细粉碎的磁性粉末在接触到空气的同时便会燃 烧。然而，在对经历了氧化处理的磁性粉末进行烧结而得到的烧结体中，大部分氧与稀土元 素如Nd结合，从而作为氧化物存在于晶粒间界中。因此，为了补充被氧化的稀土元素，必须 增加烧结体中稀土元素的总量。然而，当增加烧结体中稀土元素的总量时，存在经烧结的磁 铁的饱和磁通密度减少的问题。因此，专利文献1(日本特开2004-250781号公报)(第10至12页，图2)公开了一 种制造方法，其中当在喷磨机中粉碎稀土磁铁原料时，将粉碎的磁铁原料在诸如矿物油或 合成油的防锈油中回收以形成浆料，对该浆料在进行脱油的同时在磁场中进行湿式成形， 在真空中对成形体进行脱油处理，并且进行烧结。
背景技术：
文献专利文献专利文献1 日本特开2004-250781号公报(第10至12页、图2)
发明内容
在另一方面，当在永磁电动机中使用Nd系磁铁如Nd-Fe-B系磁铁时，为了提高电 动机的输出功率，添加Dy (镝)以进一步提高磁铁的矫顽力。这是由Dy在磁铁粒子中固溶 化而引起的。然而，在Nd系磁铁的常规制造方法中，为了充分提高磁铁的矫顽力，磁铁粒子 中Dy的固溶化需要大量的Dy。例如，基于Nd，需要添加的Dy的量已达到20至30重量％。然而，Dy是一种稀有金属，且其产地是有限的，因此期望的是尽可能地减少基于 Nd的Dy用量。
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而且，当如上述添加的Dy在磁铁粒子中固溶化时，这促使磁铁的剩余磁化减少。因此，已经期望一种通过添加少量Dy来大幅度提高磁铁的矫顽力而不减少剩余 磁化的技术。进行了本发明以解决上述常规问题，并且本发明的目的是提供永久磁铁和所述永 久磁铁的制造方法，其中通过将磁铁原料与防锈油混合能够防止粉碎的磁铁原料的氧化， 且其中能够使溶解在混合的防锈油中的少量Dy或Tb不均勻地分布在磁铁粒子的晶粒间界 中，从而能够由Dy或Tb而充分地提高剩余磁化和矫顽力，同时减少Dy或Tb的用量。即，本发明涉及下列(1)至(10)项。(1) 一种永久磁铁，其是通过以下步骤制造的粉碎磁铁原料；将所述粉碎的磁铁原料与溶解有Dy化合物或Tb化合物的防锈油混合，从而制备 浆料；对所述浆料进行压缩成形从而形成成形体；以及烧结所述成形体。(2)根据(1)的永久磁铁，其中所述Dy化合物或Tb化合物在烧结后不均勻地分布 在所述磁铁原料的晶粒间界中。(3)根据(1)或(2)的永久磁铁，其中所述Dy化合物或Tb化合物的含量为0.01
至8重量％。(4) 一种永久磁铁，其是通过以下步骤制造的粉碎磁铁原料；将所述粉碎的磁铁原料与溶解有Dy细粒或Tb细粒的防锈油混合，从而制备浆 料；对所述浆料进行压缩成形从而形成成形体；以及烧结所述成形体。(5)根据(4)的永久磁铁，其中所述Dy细粒或Tb细粒在烧结后不均勻地分布在所 述磁铁原料的晶粒间界中。(6)根据(4)或(5)的永久磁铁，其中所述Dy细粒或Tb细粒的含量为0.01至8
重量％。(7) 一种制造永久磁铁的方法，包含以下步骤粉碎磁铁原料；将所述粉碎的磁铁原料与溶解有Dy化合物或Tb化合物的防锈油混合，从而制备 浆料；对所述浆料进行压缩成形从而形成成形体；以及烧结所述成形体。(8)根据(7)的永久磁铁，其中所述Dy化合物或Tb化合物的含量为0. 01至8重量％。(9) 一种制造永久磁铁的方法，包含以下步骤粉碎磁铁原料；将所述粉碎的磁铁原料与溶解有Dy细粒或Tb细粒的防锈油混合，从而制备浆料；对所述浆料进行压缩成形从而形成成形体；以及烧结所述成形体。(10)根据(9)所述的永久磁铁，其中所述Dy细粒或Tb细粒的含量为0.01至8重量％。根据具有上述(1)的构成的永久磁铁，通过将所述磁铁原料与防锈油混合能够防 止粉碎的磁铁原料的氧化。而且，能够使溶解在混合的防锈油中的少量Dy化合物或Tb化 合物不均勻地分布在磁铁粒子的晶粒间界中，由此能够由Dy或Tb而充分提高矫顽力，同时 减少Dy或Tb的用量。此外，能够防止Dy或Tb在磁铁粒子中固溶化及导致的剩余磁化减 少。此外，根据上述(2)中所述的永久磁铁，所述Dy化合物或Tb化合物在烧结后不均 勻地分布在所述磁铁原料的晶粒间界中，因此能够由Dy或Tb而充分提高矫顽力，同时减少 Dy或Tb的用量。另外，根据上述(3)中所述的永久磁铁，上述Dy化合物或Tb化合物的含量为0.01 至8重量％，因此能够通过Dy或Tb来充分提高剩余磁化和矫顽力，同时减少Dy或Tb的用量。此外，根据上述(4)中所述的永久磁铁，通过将所述磁铁原料与防锈油混合能够 防止粉碎的磁铁原料的氧化。而且，能够使溶解在混合的防锈油中的少量Dy细粒或Tb细 粒不均勻地分布在磁铁粒子的晶粒间界中，由此能够由Dy或Tb而充分提高矫顽力，同时减 少Dy或Tb的用量。此外，能够防止Dy或Tb在磁铁粒子中固溶化及导致的剩余磁化减少。另外，根据上述(5)中所述的永久磁铁，所述Dy细粒或Tb细粒不均勻地分布在磁 铁粒子的晶粒间界中，因此能够由Dy或Tb而充分提高矫顽力，同时减少Dy或Tb的用量。此外，根据上述(6)中所述的永久磁铁，上述Dy细粒或Tb细粒的含量为0.01至8 重量％，因此能够通过Dy或Tb来充分提高剩余磁化和矫顽力，同时减少Dy或Tb的用量。此外，根据上述(7)中所述的永久磁铁的制造方法，通过将所述磁铁原料与防锈 油混合能够防止粉碎的磁铁原料的氧化。而且，能够使溶解在混合的防锈油中的少量Dy化 合物或Tb化合物不均勻地分布在磁铁粒子的晶粒间界中，由此能够制造由Dy或Tb而提高 矫顽力的永久磁铁，同时减少Dy或Tb的用量。此外，能够防止Dy或Tb在磁铁粒子中固溶 化及导致的剩余磁化减少。另外，根据上述⑶中所述的永久磁铁的制造方法，上述Dy化合物或Tb化合物的 含量为0. 01至8重量％，因此能够通过Dy或Tb来充分提高剩余磁化和矫顽力，同时减少 Dy或Tb的用量。另外，根据上述(9)中所述的永久磁铁的制造方法，通过将所述磁铁原料与防锈 油混合能够防止粉碎的磁铁原料的氧化。此外，能够使溶解在混合的防锈油中的少量Dy细 粒或Tb细粒不均勻地分布在磁铁粒子的晶粒间界中，由此能够制造由Dy或Tb而提高矫顽 力的永久磁铁，同时减少Dy或Tb的用量。此外，能够防止Dy或Tb在磁铁粒子中固溶化及 导致的剩余磁化减少。另外，根据上述(10)中所述的永久磁铁的制造方法，上述Dy细粒或Tb细粒的含 量为0. 01至8重量％，因此能够通过Dy或Tb来充分提高剩余磁化和矫顽力，同时减少Dy或Tb的用量。
图1是显示根据本实施方式的永久磁铁的全貌图。图2是显示构成永久磁铁的Nd磁铁粒子的放大图。图3是显示铁磁体的磁滞曲线的图。图4是显示铁磁体的磁畴结构的示意图。图5是显示根据本实施方式的永久磁铁的制造方法的说明图。标记说明1 永久磁铁35 =Nd磁铁粒子36 =Dy 层42 浆料
具体实施例方式下面将参考附图详细地说明根据本发明的永久磁铁和制造该永久磁铁的方法的具体实施方式
。永久磁铁的构成首先，将使用图1至图4来说明永久磁铁1的构成。根据本实施方式的永久磁铁1是Nd-Fe-B系磁铁。而且，添加了 Dy (镝)以提高 永久磁铁1的矫顽力。顺便提及，各组分的含量是Nd:27至30重量％，包含在Dy化合物 中的Dy组分(或包含在Tb化合物中的Tb组分)0. 01至8重量％，B 1至2重量％，以及 铁(电解铁)60至70重量％。此外，如图1中所示，根据本实施方式的永久磁铁1具有圆 柱状，但是永久磁铁1的形状随着用于成形的型腔的形状而改变。图1是显示根据本实施 方式的永久磁铁1的全貌图。然后，如下制备永久磁铁1 如后所述，将与防锈油混合形成浆料状态的Nd磁铁粉 末倒入型腔中，所述型腔的形状与要成形的成形体的外形相对应，并烧结已压缩成形的成 形制品。另外，在根据本实施方式的永久磁铁1中，如图2所示，以Dy层36来包覆构成永 久磁铁1的Nd磁铁粒子35的表面，从而提高了永久磁铁1的矫顽力。图2是显示构成永 久磁铁1的Nd磁铁粒子的放大图。下面将使用图3和图4来说明以Dy层36提高永久磁铁1的矫顽力的机理。图3 是显示铁磁体的磁滞曲线的图，图4是显示铁磁体的磁畴结构的示意图。如图3中所示，永久磁铁的矫顽力是当从磁化状态朝反方向施加磁场时使磁极化 为零(即，使磁化反转)所需的磁场强度。因此，如果能够抑制磁化反转，就能够得到高矫 顽力。顺便提及，磁体的磁化过程包括基于磁矩旋转的旋转磁化以及其中作为磁畴边界的 磁畴壁(由90°磁畴壁和180°磁畴壁构成)发生移动的磁畴壁位移。这里，在本实施方式中，当如后所述通过干式粉碎将磁铁粉末微细粉碎时，将溶解 有少量Dy化合物(例如基于磁铁粉末，其量为0.01至8重量％ (相对于Nd的Dy添加量，特别是在添加Dy化合物的情形下要换算成Dy配分的重量))的防锈油与微细粉碎的磁铁 粉末混合。这使得Dy化合物均勻地附着到Nd磁铁粒子35的粒子表面上，从而在之后对混 有防锈油的磁铁粉末进行烧结时形成图2中所示的Dy层36。结果，如图4中所示，Dy不均 勻地分布在磁铁粒子的界面中，从而能够提高永久磁铁1的矫顽力。另外，在本实施方式中，当在合适的烧结条件下对通过压缩成形而成形的成形体 进行烧结时，能够防止Dy扩散并渗入(固溶化)到磁铁粒子35中。这里，已知Dy扩散并 渗入到磁铁粒子35中减少了磁铁的剩余磁化(在使磁场强度为零时的磁化)。因此，在本 实施方式中，能够防止永久磁铁1的剩余磁化减少。顺便提及，不要求Dy层36是仅由Dy化合物构成的层，并且其可以是由Dy化合物 与Nd化合物的混合物构成的层。在这种情况下，通过添加Nd化合物来形成由Dy化合物与 Nd化合物的混合物构成的层。结果，能够促进在烧结时Nd磁铁粉末的液相烧结。顺便提 及，作为要添加的Nd化合物，期望的是水合醋酸钕、三水合乙酰丙酮钕(III)、2_乙基己酸 钕(III)、二水合六氟乙酰丙酮钕(III)、异丙醇钕、η水合磷酸钕(III)、三氟乙酰丙酮钕、 三氟甲磺酸钕等。另外，作为要添加的Tb化合物，期望的是η水合醋酸铽(III)、四水合醋 酸铽(III)、三水合乙酰丙酮铽(III)、六水合草酸铽(III)、溴化铽(III)、η水合碳酸铽 (III)、无水氯化铽(III)、六水合氯化铽(III)、氟化铽(III)、氟氧化铽、氢化铽(III)、六 水合硝酸铽(III)或硫化铽。另外，通过将其中溶解了 Tb(铽)化合物来代替Dy化合物的防锈油与微细粉碎的 磁铁粉末混合也能够类似地提高永久磁铁1的矫顽力。当所述Tb化合物溶解时，在Nd磁 铁粒子35的表面上类似地形成了 Tb化合物层。于是，通过形成Tb层能够进一步提高永久 磁铁1的矫顽力。此外，通过将其中溶解了 Dy细粒或Tb细粒来代替Dy化合物的防锈油与微细粉碎 的磁铁粉末混合也能够类似地提高永久磁铁1的矫顽力。当Dy细粒溶解时，所述Dy细粒 附着到Nd磁铁粒子35的表面上，从而形成了 Dy层。在另一方面，当Tb细粒溶解时，所述 Tb细粒附着到Nd磁铁粒子35的表面上，从而形成了 Tb层。永久磁铁的制造方法下面将使用图5来说明根据本实施方式的永久磁铁1的制造方法。图5是显示根 据本实施方式的永久磁铁1的制造方法的说明图。首先，制造了包含27至30重量％的而、60至70重量％ 和1至2重量％的 B的锭。之后，使用捣碎机、压碎机等将所述锭粗粉碎至约200 μ m的尺寸。然后，在(a)由N2气和/或Ar气构成且氧含量基本为0%的气氛或(b)由N2气 和/或Ar气构成且氧含量为0. 005至0. 5%的气氛中用喷磨机41将粗粉碎的磁铁粉末微 细粉碎成0. 3至5 μ m的粒度。顺便提及，术语“氧浓度基本为0% ”不限于其中氧浓度完全 为0%的情况，而是指氧的含量可以是使得在细粉末的表面上仅略微地形成氧化层的量。另外，将容纳防锈油的容器设置在喷磨机41的细粉末回收口中。这里，作为防锈 油，可以使用矿物油、合成油或其混合油。此外，在防锈油中预先添加Dy化合物并将其溶 解。作为要溶解的Dy化合物，适当地从下列物质选择可溶于防锈油中的物质来使用例如 含Dy有机物，更具体地，含镝阳离子的有机酸盐(如脂肪族羧酸盐、芳香族羧酸盐、脂环族 羧酸盐和烷基芳香族羧酸盐)和含镝阳离子的有机络合物(如乙酰丙酮络合物、酞菁络合物和部花青络合物)。而且，即使粉碎成细粒的Dy或Dy化合物不溶于溶剂，在湿式分散时也添加其并使 其均勻分散，由此能够均勻地粘附至Nd磁铁粒子的表面。此外，对要溶解的Dy化合物的量没有特别限制，但是优选将其调节为这样的量 基于磁铁粉末，包含在所述Dy化合物中的Dy组分的含量达到0. 01至8重量％。顺便提及，可以在防锈油中溶解Tb化合物、Dy细粒或Tb细粒来代替Dy化合物。其后，在不接触大气的情况下在防锈油中回收由喷磨机41分级的细粉末，并且将 磁铁原料的细粉末与防锈油互相混合，从而制备浆料42。顺便提及，使容纳防锈油的容器内 部为由N2气和/或Ar气构成的气氛。之后，通过成形装置50对制备的浆料42进行压粉成形，从而形成预定的形状。顺 便提及，压粉成形包括干法和湿法，在干法中，将干燥的细粉末装入型腔中，而在湿法中，用 溶剂等使细粉末成浆，然后再将其装入型腔中。在本实施方式中采用湿法。如图5中所示，所述成形装置50具有圆柱状模具51、可相对于所述模具51上下滑 动的下冲杆52以及同样可相对于所述模具51上下滑动的上冲杆53，并且以此包围的空间 构成了型腔54。另外，在所述成形装置50中，在型腔54的上下位置处设置一对磁场产生线圈55 和56，并对填充在所述型腔54中的浆料42施加磁力线。此外，模具51上设置有通向所述 型腔54的浆料注入孔57。当进行压粉成形时，首先通过浆料注入孔57将所述浆料42装入所述型腔54中。 之后，驱动所述下冲杆52和上冲杆53以沿箭头61的方向对填充在所述型腔54中的所述 浆料42施加压力，从而进行成形。另外，在施加压力的同时，通过磁场产生线圈55和56沿 与施压方向平行的箭头62的方向对填充在所述型腔54中的所述浆料42施加脉冲磁场，从 而使磁场在期望的方向取向。顺便提及，必须考虑由所述浆料42成形的永久磁铁1所要求 的磁场方向来确定磁场取向的方向。此外，在对所述型腔54施加磁场的同时注入浆料，并且可以在注入过程中或在注 入结束后，施加比初始磁场更强的磁场来进行湿式成形。此外，可以这样设置磁场产生线圈 55和56，使得施压方向垂直于施加磁场的方向。然后，在减压下对由压粉成形得到的成形体进行加热，从而除去在所述成形体中 的防锈油。在减压下，在下列条件下对所述成形体进行热处理真空度13. 3Pa(约0. 1托) 以下，例如约6. 7Pa (约5. 0X10_2托)，加热温度100°C以上，例如约200°C。另外，可根据 成形体的重量或处理量来改变加热时间，但是优选为1小时以上。之后，对脱油的成形体进行烧结。顺便提及，在真空度为0. 13Pa(约0.001托)以 下，优选为6. 7 X ICT2Pa (约5.0 X 10_4托)以下，在1，100至1，150°C的范围内进行烧结约 1小时。由此，作为烧结的结果，制造了永久磁铁1。如上所述，在根据本发明的永久磁铁1和永久磁铁1的制造方法中，使用喷磨机对 包含27至30重量％的Nd、60至70重量％的Fe和1至2重量％的B的磁铁原料进行干式 粉碎。然后，将粉碎的细粉末与溶解有Dy化合物(或Tb化合物、Dy细粒和Tb细粒中的任 何一种)的防锈油混合，从而制备浆料42。对制备的浆料42进行湿式成形，之后对其进行 脱油和烧结，从而制造了永久磁铁1。由此，通过将磁铁原料与防锈油混合能够防止粉碎的磁铁原料的氧化。另外，能够使溶解在混合的防锈油中的少量Dy化合物(或Tb化合物、Dy细粒和 Tb细粒中的任何一种)不均勻地分布在磁铁粒子的晶粒间界中，从而能够由Dy或Tb而充 分提高矫顽力，同时减少Dy或Tb的用量。此外，当在合适的烧结条件下对成形体进行烧结时，能够防止Dy或Tb固溶化到磁 铁粒子中。由此，能够防止磁铁1的剩余磁化减少。顺便提及，不应该将本发明理解为限于上述实施例，并且在不背离本发明要旨的 情况下，当然可以进行各种改进和修改。此外，不应该将磁铁粉末的粉碎条件、捏合条件和烧结条件理解为限于上述实施 例中所述的条件。尽管已参考其具体实施方式
对本发明进行了详细说明，但是对本领域技术人员显 而易见的是，在不背离本发明主旨和范围的情况下，能够在其中进行各种改变和修改。顺便提及，本申请基于2008年4月15日提交的日本专利申请2008-105761，以参 考的方式引入其全文。而且，本文中引用的所有参考文献以它们的整体引入。工业实用性根据本发明的永久磁铁，通过将磁铁原料与防锈油混合能够防止粉碎的磁铁原料 的氧化。而且，能够使溶解在混合的防锈油中的少量Dy化合物或Tb化合物不均勻地分布 在磁铁粒子的晶粒间界中，从而能够由Dy或Tb而充分提高矫顽力，同时减少Dy或Tb的用 量。此外，能够防止Dy或Tb在磁铁粒子中固溶化及导致的剩余磁化减少。
权利要求
1.一种永久磁铁，其是通过以下步骤制造的 粉碎磁铁原料；将所述粉碎的磁铁原料与溶解有Dy化合物或Tb化合物的防锈油混合，从而制备浆料；对所述浆料进行压缩成形从而形成成形体；以及 烧结所述成形体。
2.根据权利要求1所述的永久磁铁，其中所述Dy化合物或Tb化合物在烧结后不均勻 地分布在所述磁铁原料的晶粒间界中。
3.根据权利要求1或2所述的永久磁铁，其中所述Dy化合物或Tb化合物的含量为 0. 01至8重量％。
4.一种永久磁铁，其是通过以下步骤制造的 粉碎磁铁原料；将所述粉碎的磁铁原料与溶解有Dy细粒或Tb细粒的防锈油混合，从而制备浆料； 对所述浆料进行压缩成形从而形成成形体；以及 烧结所述成形体。
5.根据权利要求4所述的永久磁铁，其中所述Dy细粒或Tb细粒在烧结后不均勻地分 布在所述磁铁原料的晶粒间界中。
6.根据权利要求4或5所述的永久磁铁，其中所述Dy细粒或Tb细粒的含量为0.01至8重量％。
7.—种制造永久磁铁的方法，包含以下步骤 粉碎磁铁原料；将所述粉碎的磁铁原料与溶解有Dy化合物或Tb化合物的防锈油混合，从而制备浆料；对所述浆料进行压缩成形从而形成成形体；以及 烧结所述成形体。
8.根据权利要求7所述的永久磁铁，其中所述Dy化合物或Tb化合物的含量为0.01至8重量％。
9.一种制造永久磁铁的方法，包含以下步骤 粉碎磁铁原料；将所述粉碎的磁铁原料与溶解有Dy细粒或Tb细粒的防锈油混合，从而制备浆料； 对所述浆料进行压缩成形从而形成成形体；以及 烧结所述成形体。
10.根据权利要求9所述的永久磁铁，其中所述Dy细粒或Tb细粒的含量为0.01至8重量％。
全文摘要
本发明涉及通过以下步骤制造的永久磁铁粉碎磁铁原料；将所述粉碎的磁铁原料与溶解有Dy化合物或Tb化合物的防锈油混合，从而制备浆料；对所述浆料进行压缩成形从而形成成形体；以及烧结所述成形体。
文档编号H01F1/053GK102007548SQ20098011329
公开日2011年4月6日 申请日期2009年4月14日 优先权日2008年4月15日
发明者中山纯一, 久米克也, 堀尾友和, 尾关出光, 星野利信, 福田佑纪 申请人:日东电工株式会社