永磁体、电动机以及发电机的制作方法_2

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的结晶构造也可为化化e型晶相。另外,所谓平行,也可包含在平行方向±10 度W内的状态(几乎平行)。
[00巧]富化片状相将TnsZnu型晶相磁分割。该时,由富化片状相分割的化2Zni7型晶 相各自变成单磁畴,各化2化17型晶相中难W产生磁化反转。目P,由于富化片状相会变成磁 壁移动的障碍,能作为钉扎点发挥作用。如上文所述,由于富化片状相沿着富M片状相形 成,钉扎点的个数变多,则磁壁钉扎效果提高,能同时实现良好的矩形比、高矫顽力、W及高 磁化。
[0026] 另外,通过控制富化片状相的析出密度,能进一步地改善矩形比、矫顽力等。例 如,优选地,在垂直于富M片状相的方向上,金属结构的每1 y m宽度的区域内存在的富化 片状相的个数在10 W上70 W下。该时,使金属结构的宽度方向,与垂直于富M片状相的方 向相同。富化片状相的个数不足10时,矩形比、矫顽力的改善效果较少,大于70的情况中, 胞壁相的化浓度降低,反而使矫顽力减少。在垂直于富M片状相的方向上,金属结构的每 1 y m宽度的区域内存在的富化片状相的个数更优选地范围在12W上60W下,进一步优选 地在15 W上55 W下。另外,所谓垂直,也可包含在垂直方向±10度W内的状态(几乎垂 直)。
[0027] 实际的样品中,虽然有时富化片状相的厚度比其它的富化相要薄,难W分析,但 能利用例如S维原子探针(3-Dimension Atom Probe ;3DAP)比较容易地进行分析。采用 3DAP的分析法是指,通过施加电压使观察试料电场蒸发,通过二维检测器检测电场蒸发的 离子,从而确定原子排列的分析法。从到达二维检测器所需的飞行时间来确定离子种类,在 深度方向上连续地检测单个检测到的离子,按检测到的顺序排列离子(进行再构建),从而 得到=维的原子分布。
[002引本实施方式中利用3DAP对富化片状相进行的分析,按照如下步骤进行。首先, 通过切割将试料薄片化,然后用聚焦离子束(FIB ;Focused Ion Beam)制作拾取原子探针 (A巧用针状试料。进一步地,利用制作好的针状试料,W平行于富M片状相的化2化17型晶 相的原子面(0003)的面间隔(约0.4nm)为基准,制作原子图。W像该样制作的原子探针 数据为基础制作的ZrXu W及Sm的浓度分布的例子分别如图1 (A)、图1炬)、图1 (C)所示。
[0029] 图1 (A)中,富Zr相形成在垂直于IlisZni,型晶相的C轴的方向上,图1炬)中,形 成的富Cu相相对于富Zr相具有45度W上不足180度的角度(不平行)。所述富Zr相相 当于富Zr片状相,富Cu相相当于胞壁相。另外,图1(C)中,在与富Cu片状相相同的区域 中,可见Sm浓度有比化2化17型晶相高的倾向。
[0030] 进一步地,图1炬)中,富化相还形成在沿着富Zr相邻接的部分上。所述富化相 相当于富化片状相。另外,优选地,成为胞壁相的富化相与成为富化片状相的富化相相 接,例如通过由富化相(胞壁相W及富化片状相)包围化2化17型晶相能进一步提高磁壁 移动的抑制效果。另外,图1炬)中,对应于一个富Zr片状相形成多个富化片状相,但不限 于此,也可对应于一个富Zr片状相形成至少一个富化片状相。另外,也可对应于一个富Zr 片状相形成=个W上富化片状相。
[0031] 上述富化片状相例如定义如下。首先,在垂直于富Zr片状相的方向上解析化的 浓度分布。浓度分布的解析范围,优选地为15nmX 15nmX 15nm或lOnmX lOnmX lOnm。由所 述解析得到的化的浓度分布模式图如图2所示。图2中,横轴表示垂直于化2化17型晶相c 轴的方向上的测定距离,纵轴表示化浓度。接着,在图2所示的化浓度分布中,求出化浓 度最低的值Pcu(图2中为5. 0原子% )。进一步地,在同一试料中进行五次所述的分析W 及解析,将其平均值定义为在胞相中的化浓度Ceu_edi。接着,在同区域中求出Ceu_edi的1. 5 倍浓度(图2中为7. 5原子% )。将Ceu_eell的1. 5倍W上的化浓度的区域定义为富化片 状相。图2的情况下,由于在Ceu_wii的1. 5倍W上的化浓度的区域中存在两个峰值,因此 可认为存在两个富化片状相。对所述富化片状相进行观察的情况下,认为磁体特性得到 改善。
[0032] 另外,由所述解析得到的化的浓度分布模式图的另一例如图3所示。图3的情况 下,C〇?ii的1. 5倍W上的Cu浓度的区域中存在两个峰值。然而,在峰值间的区域中Cu浓 度也在Ceu_eell的1. 5倍W上,在C eu_eell的1. 5倍W上的化浓度的区域内两个峰值是连续 的。由此,图3的情况下,可视为存在一个富Cu片状相。
[0033] 另外,义用透射电子显微镜(Transmi SS ion Electron Microscope)利用 TEM-能 量扩散型 X 射线分光法(TEM-Energy Dispersive X-ray Spactroscopy;TEM-ED)〇 进行映 射,也能对富化片状相进行观察。优选地,映射W例如20化倍的倍率进行。在由被磁场取 向后的烧结体构成的永磁体中,对包含化2化17型晶相的C轴的剖面进行观察。对各元素制 作映射像,能确认富化片状相沿着富Zr片状相形成。
[0034] 本实施方式中,对烧结体的内部利用3DAP进行分析并利用TEM进行观察。例如,烧 结体的表面上,在具有最大面积的面中最长的边的中央部上,在垂直地切断最长的边(曲 线的情况下则是与中央部的切线垂直)而形成的剖面的表面部和内部进行成分测定。测定 点为,假设将所述剖面中各边的1/2的位置作为起点,与该边垂直地朝向内侧引出第1基准 线直至端部,从各角部的中央为起点,在该角部的内角角度的1/2的位置处朝向内侧引出 第2基准线直至端部,将从第1基准线和第2基准线的起点开始基准线的长度的1 %的位置 定义为表面部,40%的位置定义为内部。另外,在角部因倒角等具有曲率的情况下,将相邻 边延长线的交点定义为边的端部(角部的中央)。该情况中,测定点不是从交点开始的位 置,而是从与基准线相接的部分开始的位置。
[0035] 另外,富化片状相的密度例如定义如下。通过3DAP分析所示的垂直于富M片状 相的方向中,在五点上对金属结构的每1 ym宽度的区域内所存在的富化片状相的个数进 行计数。该五点的富化片状相的个数的平均数定义为富化片状相密度n(单位面积上的 富化片状相的个数)。
[0036] 另外,对矩形比定义如下。首先,利用直流B-H示踪剂在室温中测定直流磁特性。 接着,利用从测定结果得到的B-H曲线求出磁体的基本特性即残留磁化化和矫顽力iHC W 及最大能量积炬H)max。该时,利用化通过下式(1)求出理论最大值炬H)max。 炬H)max (理论值)=M//4 y。? ? ?(1) W测定所得的炬H)max和炬H)max(理论值)之比,对矩形比进行评价,通过下式(2) 求得。 炬H) max (实测值)/ 炬H) max (理论值)X 100 ? ? ? (2)
[0037] 另外,本实施方式的永磁体例如也用作粘结磁体。例如,通过将本实施方式的磁体 材料用于日本专利特开2008-29148号公报或日本专利特开2008-43172号公报所公开的 可变磁通驱动系统中的可变磁体,能使系统高效化、小型化W及低成本化。为了 W可变磁 体的方式使用本实施方式的永磁体需要变更时效处理条件,将矫顽力控制在lOOkA/M W上 350kA/M W下。
[003引 < 永磁体的制造方法〉 接着,对永磁体的制造方法例进行说明。
[0039] 首先,调制包含合成永磁体所必须的规定元素的合金粉末。例如,能W带材铸造法 等制作片状的合金薄带,之后粉粹合金薄带从而调制合金粉末。利用带材铸造法制作合金 薄带的过程中,通过将烙融合金倾倒注入W0.1 m/秒W上20m/秒W下的转速旋转的冷却漉 中,从而连续凝固制作厚度为1mm W下的薄带。转速不足0.1 m/秒的情况下,薄带中容易产 生成分的偏差。另外,转速超过20m/秒的情况下,会出现晶粒微细化成单磁畴尺寸W下等 磁特性下降的情况。优选地,冷却漉的转速在0. 3m/秒W上15m/秒W下,更优选地在0. 5m/ 秒W上12m/秒W下。另外,也能通过对在电弧溶解或高频溶解后进行铸造等得到的合金铸 块进行粉碎,从而调制合金粉末。另外,也可利用机械合金化法、机械研磨法、气体喷散法、 W及还原扩散法等调制合金粉末。
[0040] 进一步地,通过对所述合金粉末或粉碎前的合金材料实施热处理可使该材料均质 化。例如,能利用喷射磨、球磨等粉碎材料。另外,通过在惰性气体气氛或有机溶剂中粉碎 材料能防止粉末的氧化。
[0041] 粉碎后的粉末中,若平均粒径在2 ym W上Sum W下,且粒径在2 ym W上10 ym W下的粉末的比例占粉末全体的80% W上,则取向度提高,另外,矫顽力增大。为了实现上 述结果,优选地利用喷射磨进行粉碎。
[0042] 例如,W球磨粉碎的情况下,即使粉末的平均粒径在2 y m W上10 y m W下,粒径也 含有大量亚微粒水平的微粉末。若该微粉末凝集,则在冲压时的磁场取向过程中,化化7相 中结晶的C轴难W与易磁化轴方向一致,取向度容易变差。另外,像该样的微粉末使烧结体 中的氧化物的量增大,恐怕使矫顽力降低。特别地,化浓度在23原子% W上的情况下,在 粉碎后的粉末中,期望lOymW上粒径的粉末的比例占粉末全体的l〇%W下。化浓度在23 原子% W上的情况下,作为原材料的铸块中不均相的量增大。该不均相中,不仅粉末的量增 大,粒径也有增大的倾向,粒径有时达到20 ym W上。
[0043] 将该样的铸块粉碎之后,有时例如15 ym W上的粒径的粉末直接地变成
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