制造稀土磁体的方法

制造稀土磁体的方法
【专利摘要】方法包括：制造由(Rl)x(Rh)yTzBsMt表示且具有晶界相的烧结体；由烧结体制造稀土磁体前体；和在450℃至700℃下在稀土磁体前体上进行热处理以使包含轻稀土元素和过渡金属元素、Al、In、Zn或Ga的改性合金熔体扩散和浸透到晶界相中。Rl表示轻稀土元素。Rh表示Dy和Tb。T表示含有Fe、Ni和Co中的至少一种的过渡金属。B表示硼。M表示Ga、Al或Cu。x、y、z、s和t表示Rl、Rh、T、B和M的质量百分数。确立以下表达式：27≤x≤44，0≤y≤10，z＝100?x?y?s?t，0.75≤s≤3.4，0≤t≤3。改性合金的浸透量为0质量％至5质量％。
【专利说明】制造稀±磁体的方法
[0001] 发明背景 1.发明领域
[0002] 本发明设及制造稀±磁体的方法。
[0003] 2.相关技术描述
[0004] 由稀±元素制成的稀±磁体称为永久磁体并且用于驱动混合动力车辆、电车等的 马达W及包括在硬盘和MRI中的马达。
[0005] 作为表示运些稀±磁体的磁体性能的指标，例如可使用剩余磁化(剩余磁通密度） 和矫顽力。连同马达尺寸的降低和电流密度的提高，发热量增加，因此关于高耐热性的要求 在待使用的稀±磁体中进一步提高。因此，该技术领域中的一个重要研究问题是在高溫下 使用时如何保持磁体的矫顽力。作为实例，描述了 Nd-Fe-B基磁体，其为广泛用于车辆驱动 马达中的稀±磁体。在该Nd-Fe-B基磁体中，提高其矫顽力的尝试例如通过将晶粒精制，通 过使用具有大量Nd的合金组合物，或者通过加入具有高矫顽力性能的重稀±元素如Dy或化 而进行。
[0006] 稀±磁体的实例包括常用烧结磁体，其中构成其结构的晶粒的晶粒大小为约3WI1 至如m;和纳米结晶磁体，其中将晶粒精制至约50nm至300nm的纳米级晶粒大小。
[0007] 为改进该稀±磁体的磁性能中的矫顽力，PCT国际公开WO 2012/008623公开了一 种方法，其中例如Nd-化合金或Nd-Al合金作为含有过渡金属元素等和轻稀±元素的改性合 金扩散和浸透到晶界相中W改性晶界相。
[000引由于包含过渡金属元素等和轻稀±元素的改性合金不包含重稀±元素如Dy,改性 合金具有低烙点，甚至在约70(TC下烙融，并且可扩散和浸透到晶界相中。因此，在具有约 SOOnm或更小的晶粒大小的纳米结晶磁体的情况下，可W说W上加工方法是优选的，因为矫 顽力性能可通过改性晶界相，同时抑制晶粒的粗化而改进。
[0009] 然而，当Nd-Cu合金等扩散和浸透到晶界相中时，为使Nd-Cu合金等扩散和浸透到 磁体的中屯、，必须提高Nd-化合金等的浸透量或热处理时间。
[0010] 在运种情况下，Nd-Cu合金本身为非磁性合金，因此，当待扩散和浸透的Nd-化合金 等的浸透量提高时，磁体中非磁性合金的含量提高，运导致磁体的剩余磁化降低。另外，Nd-化合金等的浸透量提高导致材料成本提高。
[0011] 另外，使用长期热处理的Nd-Cu合金等扩散和浸透导致磁体的制造时间和成本提 局。
[0012] 另一方面，代替改性合金的扩散和浸透，PCT国际公开WO 2012/036294公开了制造 稀±磁体的方法，其中热处理在足够高W导致晶界相扩散或流动并且足够低W防止晶粒粗 化的溫度下在经受热形变加工的稀±磁体前体上进行，使得富集在晶粒的=相点（triple point)上的晶界相充分浸透到不同于S相点的晶界中W覆盖各晶粒，由此改进矫顽力性 能。该热处理也可称为最佳的热处理或老化处理。
[0013] 此处定义的热处理期间的低溫最高为约700°C，如同PCT国际公开WO 2012/008623 的情况。为使晶界相在该低溫下扩散或流动，稀±磁体组成由例如Ndis化77B?Ga表示，并由具 有富Nd晶界的组合物材料制造稀±磁体。
[0014] 然而，在PCT国际公开WO 2012/036294中公开的制造方法中，改性合金不扩散和浸 透。因此，与其中改性合金扩散和浸透的制造方法的情况相比，在例如磁体的表面区域(外 围区域)的矫顽力性能方面，矫顽力性能的劣化是不可避免的。
[0015] 因此，可考虑上述两种技术之间的简单组合，所述技术包括：PCT国际公开WO 2012/008623中公开的技术，即其中改性合金扩散和浸透的制造方法；和PCT国际公开WO 2012/036294中公开的技术，即其中通过在低溫下热处理而例如使晶界相流动的制造方法。 根据为W上相关技术的组合的制造方法，认为磁体的表面区域的矫顽力可通过改性合金的 扩散和浸透而改进，且磁体的中屯、区域的矫顽力可通过晶界相的流动等而改进。
[0016] 然而，PCT国际公开WO 2012/008623和PCT国际公开WO 2012/036294主要关注矫顽 力性能的改进且不具有设及上述问题，即在改性合金的浸透量过大时导致的剩余磁化降低 的构型。因此，Wpct国际公开WO 2012/008623和PCT国际公开WO 2012/036294中公开的技 术之间的简单组合，不能得到矫顽力性能和磁化性能都优秀的制造稀±磁体的方法。
[0017] 发明概述
[0018] 做出本发明W提供制造稀±磁体的方法，所述方法能够制造矫顽力性能和磁化性 能都优秀的稀上磁体。
[0019] 根据本发明一方面，提供制造稀±磁体的方法，包括制造烧结体（sintered compact),所述烧结体具有由（Rl)x(化)yTzBsMt表示的组成，且具有包含主相和晶界相的结 构;通过对烧结体进行热形变加工而制造稀±磁体前体;和通过在450°C至700°C的溫度范 围内对稀±磁体前体进行热处理W使改性合金烙体扩散和浸透到稀±磁体前体的晶界相 中而制造稀±磁体，所述改性合金包含轻稀±元素 W及过渡金属元素、Al、In、Zn和Ga中的 一种。Rl表示包含Y的轻稀±元素中的一种。加表示选自Dy和化的重稀±元素中的至少一 种。T表示包含Fe、化和Co中的至少一种的过渡金属。B表示棚。M表示Ga、Al和Cu中的至少一 种。x、y、z、s和t分别表示烧结体中R1、化、T、B和M的质量百分数。x、y、z、s和t由W下表达式 表示：27<x<44,0<y < 10，z = 100-x-厂s-t，0.75<s<3.4,0<t<3。浸透到晶界相中的 改性合金的烙体浸透量相对于稀±磁体前体为大于0质量％且小于5质量％。
[0020] 在制造稀±磁体的方法中，除Nd等外，晶界相包含Ga、Al和Cu中的至少一种，且包 含轻稀±元素 W及过渡金属元素 、AU In、Zn和Ga中的一种的改性合金W相对于稀±磁体前 体为大于0质量％且小于5质量％的浸透量扩散和浸透。因此，抑制由改性合金的扩散和浸 透导致的磁化降低，并改进从其中屯、区域至表面区域的磁体整个区域的矫顽力性能。此处， 中屯、区域与表面区域之间的边界不特别受限。例如，当从磁体的中屯、至表面的距离由S表示 时，s/3的范围和2s/3的范围可分别定义为中屯、区域和表面区域。
[0021] 此处，为根据本发明该方面的制造方法的制造目标的稀±磁体包括:其中构成其 结构的主相(晶体)的晶粒大小为约300nm或更小的纳米结晶磁体;具有大于300nm的晶粒大 小或者Iwii或更大的晶粒大小的烧结磁体;和其中晶粒通过粘合剂树脂粘合的粘结磁体。
[0022] 在根据该方面的方法中，首先制造由上述组成表示且具有包含主相和晶界相的结 构的磁性粉末。例如，用于稀±磁体的磁性粉末可通过快速固化制备为细晶粒的快速固化 条，并将快速固化条压碎而制备。
[0023] 将该磁性粉末填充到例如模具中并烧结，同时通过冲压器压缩成块。因此，得到各 向同性烧结体。该烧结体具有例如金相结构，其包括纳米结晶结构的RE-Fe-B主相和围绕主 相存在的RE-X合金(X:金属元素）的晶界相。此处，RE表示Nd和Pr中的至少一种，更具体而 言，选自Nd、Pr和Nd-Pr的一种元素或者两种或更多种元素。除Nd等外，晶界相包含Ga、Al和 化中的至少一种。
[0024] 接着，对各向同性烧结体进行热形变加工W赋予其磁各向异性。热形变加工的实 例包括顶锻和挤出锻造(前向挤压锻造和后向挤压锻造）。加工应变通过使用上述热形变加 工方法中的一种方法或者两种或更多种方法的组合引入烧结体中。接着，例如高形变W 60 %至80 %的加工速率进行。因此，制造具有高定向和优秀磁化性能的稀±磁体。
[0025] 根据本发明该方面，为定向磁体的稀±磁体前体通过对烧结体进行热形变加工而 制造。接着，稀±磁体通过在450 °C至700 °C的溫度范围内对稀±磁体前体进行热处理W使 改性合金烙体扩散和浸透到稀±磁体前体的晶界相中而制造。此处，改性合金包含轻稀± 元素和过渡金属元素等。
[00%]除Nd等外，构成稀±磁体前体的晶体之间的晶界相包含Ga、A巧日化中的至少一种。 因此，在其中改性合金扩散和浸透的热处理期间，甚至对稀±磁体前体的内部进行热处理。 由于该热处理，晶界相中的Nd等和Ga、Al、Cu等形成合金。晶界相通过该合金改性。即，通过 将预先晶界相中所含的过渡金属元素等和轻稀±元素形成合金，可显示出与其中改性合金 扩散和浸透的情况相同的改性效果，而未必使改性合金扩散和浸透到磁体的表面中。
[0027]另外，由于改性合金的扩散和浸透，改性合金容易在其中扩散和浸透的稀±磁体 前体的表面区域的晶界相改性。通过预先存在于晶界相中的过渡金属元素等和轻稀±元素 形成合金而对晶界相的改性在稀±磁体前体的整个区域的晶界相上进行。因此，晶界相的 改性可充分地在稀±磁体前体的中屯、区域上进行而未必使改性合金扩散和浸透到中屯、区 域中。
[00%]在根据本发明该方面的制造稀±磁体的方法中，具有在450°C至700°C的溫度范围 内的烙点或共晶点的改性合金可W为含有轻稀上元素如Nd或Pr和元素如Cu、Co、Mn、InJn、 Al、Ag、Ga或化的合金。
[0029] 根据本发明人的验证，关于改性合金的浸透量，描述当改性合金的含量相对于待 扩散和浸透的稀±磁体前体为5质量％或更高时，剩余磁化过度地降至小于本发明人的目 标值。因此，改性合金的浸透量定义为相对于稀±磁体前体小于5质量％。
[0030] 另外，在根据本发明该方面的制造稀±磁体的方法中，热处理期间的保持时间可 W为5分钟至3小时。
[0031] 如上所述，通过使预先存在于晶界相中的过渡金属元素等和轻稀±元素形成合金 而将晶界相改性在稀±磁体前体的整个区域的晶界相上进行。因此，改性合金未必扩散和 浸透到磁体的中屯、区域中。因此，与其中改性合金扩散和浸透的相关技术的保持时间相比， 热处理期间的保持时间可降至5分钟至3小时。
[0032] 在根据本发明该方面的制造稀±磁体的方法中热处理期间的保持时间可W为30 分钟至3小时。根据本发明人的验证，关于热处理期间的保持时间，描述了表示保持时间与 矫顽力之间的关系的曲线在5分钟的下限时具有拐点。另一方面，还描述了矫顽力达到峰值 时的保持时间为约30分钟。因此，在仅考虑矫顽力性能时，保持时间可W为30分钟或更长。 还描述了剩余磁化倾向于根据热处理期间的保持时间轻微地逐步降低。当一起考虑W上事 实和短期热处理导致制造效率改进的事实时，热处理期间的保持时间可W为30分钟至3小 时。
[0033] 如上所述，在根据本发明该方面的制造稀±磁体的方法中，除轻稀±元素如Nd外， 晶界相包含Ga、Al和Cu中的至少一种。另外，包含轻稀±元素 W及过渡金属元素、Al、In、Zn 和Ga中的一种的改性合金的浸透量限定为相对于稀±磁体前体大于0质量％且小于5质 量％，且热处理限定溫度为450°C至700°C。在根据本发明该方面的制造稀±磁体的方法中， 可改进磁体的整个区域的矫顽力，同时抑制剩余磁化的降低，并且可制造磁化性能和矫顽 力性能都优秀的稀上磁体。
[0034] 附图简述
[0035] 下面参考附图描述本发明示例实施方案的特征、优点W及技术和工业重要性，其 中类似的数字表示类似的元件，且其中：
[0036] 图IA和IB为顺序地阐述根据本发明实施方案的制造稀±磁体的方法的第一步骤 的示意图，图IC为阐述其第二步骤的示意图；
[0037] 图2A为阐述图IB中所述烧结体的微结构的图，图2B为阐述图IC所述稀±磁体前体 的微结构的图；
[0038] 图3为阐述根据本发明实施方案的制造稀±磁体的方法的第=步骤的示意图；
[0039] 图4为阐述制造的稀±磁体的晶体结构的微结构的图；
[0040] 图5为阐述实施例1-5和对比例1-3的试片制造期间的第=步骤的加热路径的图； [0041 ]图6为阐述对比例1的磁性能分布的图；
[0042] 图7为阐述对比例2的磁性能分布的图；
[0043] 图8为阐述对比例3的磁性能分布的图；
[0044] 图9为阐述实施例1的磁性能分布的图；
[0045] 图10为阐述实施例2的磁性能分布的图；
[0046] 图11为阐述实施例3的磁性能分布的图；
[0047] 图12为阐述实施例4的磁性能分布的图；
[004引图13为阐述实施例5的磁性能分布的图；
[0049] 图14为阐述实施例6 W及对比例4和5的试片制造期间的第=步骤的加热路径的 图；
[0050] 图15为阐述对比例4和5中的溫度与矫顽力之间的关系的图；
[0051] 图16为阐述实施例6的表面区域和中屯、区域中溫度与矫顽力之间的关系的图；
[0052] 图17为阐述热处理W后稀±磁体的矫顽力与热处理W前稀±磁体前体的矫顽力 的降低比的图；
[0053] 图18为阐述验证改性合金的浸透量的合适范围的实验结果的图；和
[0054] 图19为阐述验证改性合金的扩散和浸透期间热处理保持时间的合适范围的实验 结果的图。
[0055] 实施方案详述
[0056] (制造稀±磁体的方法）
[0057] 图IA和IB为顺序地阐述根据本发明实施方案的制造稀±磁体的方法的第一步骤 的示意图，图IC为阐述其第二步骤的示意图。另外，图3为阐述制造稀±磁体的方法的第= 步骤的示意图。另外，图2A为阐述图IB中所述烧结体的微结构的图，图2B为阐述图IC所述稀 ±磁体前体的微结构的图。另外，图4为阐述制造的稀±磁体的晶体结构的微结构的图。
[005引如图IA所述，在压力降至例如50kPa或更小的具有Ar气氛的炉(未示出）中，使用单 漉烙体纺丝方法通过高频感应加热将合金锭烙融，使烙融金属经受铜漉RW制备快速固化 条B，将该快速固化条B压碎。此处，烙融金属具有构成稀±磁体的组成。
[0059] 如图IB所述，将压碎的快速固化条B填充到由硬质合金模具D和在硬质合金模具D 的中空部分中滑动的硬质合金冲压器P划分的空穴中。接着，通过使电流沿着压缩方向流过 其中，同时用硬质合金冲压器P(X方向）压缩而将压碎的快速固化条B加热。因此，制造具有 由（Rl M化)yTzBsMt表示的组成的烧结体S。此处，Rl表示含有Y的轻稀±元素中的一种。化表 示选自Dy和化的重稀±元素中的至少一种。T表示包含Fe、Ni和Co中的至少一种的过渡金 属。B表示棚。M表示Ga、Al和Cu中的至少一种。x、y、z、s和t分别表示烧结体中Rl、I?h、T、B和M 的质量百分数。x、y、z、s和t由W下表达式表示：27 <x<44,0<y< 10，z = 100-x-;y-s-t， 0.75<s<3.4,0<t< 3。烧结体S具有包含主相和晶界相的结构，且主相具有约50nm至 SOOnm的晶粒大小(在上文中，第一步骤）。
[0060] 除Nd等外，晶界相包含Ga、A巧日化中的至少一种，且为富Nd状态。
[0061] 如图2A所述，烧结体S具有各向同性晶体结构，其中晶界相BP填充在纳米结晶晶粒 MP(主相)之间。为赋予烧结体S磁各向异性，如图IC所述，使硬质合金冲压器P与烧结体S的 端面在其纵向上接触(在图IB中，水平方向为纵向）使得热形变加工在烧结体S上进行，同时 用硬质合金冲压器PU方向）压缩。因此，制造如图2B所述包含具有各向异性纳米结晶晶粒 MP的晶体结构的稀±磁体前体C(上文中，第二步骤）。
[0062] 当通过热形变加工的加工程度(可压缩性)高时，例如当可压缩性为约10%或更高 时，该加工可称为高热形变或简单地高形变。然而，优选高形变W约60%至80%的可压缩性 进行。
[0063] 在图2B所述稀±磁体前体C的晶体结构中，纳米结晶晶粒MP具有扁平形状，且与各 向异性轴基本平行的界面是曲面的W便弯曲，且不由特定表面(specific surface)构成。
[0064] 接着，如图3所述，在第=步骤中，将改性合金粉末化喷雾到稀±磁体前体C的表面 上，将稀±磁体前体C放入高溫炉H中并在高溫气氛中保持预定的保持时间。因此，改性合金 化烙体扩散和浸透到稀±磁体前体C的晶界相中。关于改性合金粉末化，可将片型改性合金 粉末置于稀±磁体前体的表面上，或者可制备改性合金粉末的渺浆并涂覆在稀±磁体前体 的表面上。
[0065] 此处，改性合金粉末化包含轻稀±元素和过渡金属元素或AL，并使用具有450°C至 700°C的低共晶点的改性合金。作为改性合金粉末化，优选使用Nd-Cu合金(共晶点：520°C)、 Pr-Cu合金（共晶点：480°C )、Nd-Pr-Cu合金、Nd-Al合金（共晶点：640°C )、Pr-Al合金（共晶 点：650°C )、Nd-Pr-Al合金、Nd-Co合金（共晶点：566°C )、Pr-Co合金（共晶点：540°C )和Nd-Pr-Co合金中的任一种。在运些中，更优选使用具有580°C或更低的共晶点的合金，例如Nd-Cu合金(共晶点：520°C)、Pr-Cu合金(共晶点：480°C)、Nd-Co合金(共晶点：566°C)和Pr-Co合 金(共晶点：540°C)。
[0066] 高溫炉H中的热处理条件为450°C至700°C的溫度范围和5分钟至3小时的保持时 间。另外，改性合金化的烙体的浸透量相对于稀±磁体前体C为大于O质量％且小于5质 量％。
[0067] 除富含Nd等外，构成稀±磁体前体C的晶体MP之间的晶界相BP包含Ga、Al和化中的 至少一种。因此，在其中改性合金扩散和浸透的热处理期间，热处理甚至在稀上磁体前体C 的中屯、区域上进行。由于该热处理，晶界相BP中的Nd和Ga、Al、化等形成合金。晶界相BP通过 该合金改性(老化处理、优化处理）。即，通过使预先包含在晶界相中的过渡金属元素等和轻 稀±元素形成合金，可显示与改性合金扩散和浸透的情况下相同的改性效果，而未必使改 性合金扩散和浸透到稀±磁体前体C的表面中。
[0068] 运样，为改进稀±磁体前体C的中屯、区域的矫顽力，未必使改性合金扩散和浸透。 因此，改性合金化仅扩散和浸透到稀±磁体前体C的表面区域中是足够的。因此，热处理期 间的保持时间为5分钟至3小时，优选30分钟至3小时，更优选30分钟至60分钟，仍更优选30 分钟。
[0069] 另外，由于改性合金化的扩散和浸透，改性其中改性合金化容易扩散和浸透的稀 ±磁体前体C的表面区域的晶界相BP。如上所述，通过使预先存在于晶界相BP中的过渡金属 元素等和轻稀±元素形成合金而进行的晶界相BP的改性在稀±磁体前体C的整个区域的晶 界相BP上进行。因此，晶界相BP的改性可充分地在稀±磁体前体C的中屯、区域上进行，而未 必使改性合金扩散和浸透到中屯、区域中。
[0070] 另外，关于改性合金化的浸透量，当改性合金化的含量相对于待扩散和浸透的稀 ±磁体前体C为5质量％或更多时，剩余磁化过度降低。因此，改性合金化的浸透量限定为相 对于稀±磁体前体小于5质量％。
[0071] 改性合金化的烙体扩散和浸透到稀±磁体前体C的表面区域的晶界相BP中，且预 先存在于晶界相中的Nd等W及Ga、Al和Cu中的至少一种在稀±磁体前体C的中屯、区域中形 成合金。因此，将晶界相BP改性。因此，图2B中所述稀±磁体前体C的晶体结构改变，晶粒MP 的界面是清楚的，如图4中所述，晶粒MP彼此磁分离，并制造具有改进的矫顽力的稀±磁体 RM(第=步骤）。在图4所述通过改性合金结构改性的中间步骤中，不形成其中与各向异性轴 基本平行的界面(不是由特定表面构成的）。然而，在其中通过改性合金的改性充分进展的 步骤中，形成与各向异性轴基本平行的界面(特定表面），制造当从垂直于各向异性轴的方 向看时，晶粒MP的形状为矩形或基本矩形的稀±磁体。
[0072] 在图中所述制造稀±磁体的方法中，除Nd等外，晶界相BP包含Ga、A巧日化中的至少 一种。另外，包含轻稀±元素和过渡金属元素等的改性合金化的浸透量限定为相对于稀± 磁体前体C大于0质量％且小于5质量％。热处理溫度限定为450°C至700°C，且热处理保持时 间限定为5分钟至3小时。在制造稀±磁体的方法中，可改进磁体的整个区域的矫顽力，同时 抑制剩余磁化的降低，并且可制造磁化性能和矫顽力性能都优秀的稀±磁体。
[0073] [验证使用相关技术的制造方法和本发明制造方法制造的稀±磁体的磁性能的实 验及其结果]
[0074] 本发明人关于使用相关技术的制造方法制造的稀±磁体(对比例1-3)和使用本发 明制造方法制造的稀±磁体(实施例1-5)进行测量矫顽力和剩余磁化(其为磁性能）的实 验。关于矫顽力，测量试片的表面矫顽力和中屯、矫顽力。关于剩余磁化，测量试片的表面剩 余磁化和中屯、剩余磁化，并描述其平均剩余磁化。
[00对（实施例1-5)
[0076] 在单漉炉中制备具有由Nd28.9Pr〇.4FebaiBo.93Gao.4Alo.iCu〇.读示的组成的液体快速 固化条，将所得快速固化条烧结W制备烧结体(烧结溫度:65(TC ;400MPa)，并在烧结体上进 行高形变(加工溫度:750°C;加工程度:75%)，由此制备稀±磁体前体。使所得稀±磁体前 体经受热处理，Nd-Cu合金根据图5所述加热路径浸透到其中。作为改性合金，使用NchoCwo 合金，且在浸透W前稀±磁体前体的厚度为4mm"Nd-化合金的浸透量、浸透溫度和浸透时间 在实施例1-5中改变(参见下表1)。
[0077] (对比例1-3)
[0078] 在单漉炉中制备具有由Ncbo化balBo.9表示的组成的液体快速固化条，将所得快速固 化条烧结W制备烧结体(烧结溫度:650°C;400M化），并在烧结体上进行高形变(加工溫度： 750°C ;加工程度:75% )，由此制备稀±磁体前体。使所得稀±磁体前体经受热处理，Nd-Cu 合金根据图5所述加热路径浸透到其中。作为改性合金，使用Nd7〇CU30合金，且在浸透W前稀 ±磁体前体的厚度为4mm"Nd-Cu合金的浸透量、浸透溫度和浸透时间在对比例1-3中改变 (参见下表1)。
[0079] 除Nd-Cu合金的浸透量、浸透溫度和浸透时间外，使用振动样品磁强计(VSM)和脉 冲高场磁强计(TPM)评估W上试片。设及磁性能的实验结果显示于下表1中。另外，对比例1 和实施例1在高形变W后的磁性能显示于表2中。另外，对比例1-3和实施例1-5的磁性能分 布分别显示在图6-13中。
[0080] (实验结果）
[0081 ][表1]
[0082]
[0083] [表 2]
[0084] 高形变W后的磁性能 TnriRRl
LUU化」 仕刈此例1-3甲，甲必妍顾刀个駆仪用飘化埋'吹夏，巧化M-Ui甘盆化现授透判概 体的中屯、。因此，要求大Nd-Cu合金的浸透量，或者要求长浸透时间。因此，磁体内部的剩余 磁化和平均剩余磁化显著降低。
[0087] 另一方面，在实施例1-5中，仅用热处理，使磁体的中屯呕域的矫顽力恢复为19k0e 或更高，并发现W下：对于磁体的表面区域，仅需要通过Nd-Cu合金的浸透而改进矫顽力。 良P，由于磁体的中屯、区域的矫顽力仅用热处理恢复为19k0e或更高，可使Nd-Cu合金的浸透 量和浸透时间分别为小和短的。因此，磁体的中屯、区域的剩余磁化等于在改性合金浸透W 前磁体的剩余磁化，并且与对比例相比，平均剩余磁化也改进。
[0088] [验证矫顽力的溫度相关性的实验及其结果]
[0089] 本发明人进行验证稀±磁体的矫顽力的溫度相关性的实验。
[0090] (实施例6)
[0091 ] 从实施例2的磁体的表面区域和中屯、区域切下具有ImmX Imm尺寸的块W得到根据 实施例6的稀±磁体。
[0092] (对比例4)
[0093] 从对比例1的磁体的中屯、部分切下ImmX Imm尺寸的块W得到根据对比例4的稀± 磁体。
[0094] (对比例5)
[00巧]在单漉炉中制备具有由Nd28.9Pr〇.4FebaiBo.93Gao.4Alo.iCu〇.读示的组成的液体快速 固化条，将所得快速固化条烧结W制备烧结体(烧结溫度:65(TC ;400MPa)，并在烧结体上进 行高形变(加工溫度:750°C;加工程度:75%)，由此制备稀±磁体前体。根据图14所述加热 路径使所得稀上磁体前体经受热处理(优化处理中磁体的厚度为4mm)。因此，得到根据对比 例5的稀±磁体。
[0096] (实验结果）
[0097] 关于实验结果，图15为阐述对比例4和5中的溫度与矫顽力之间的关系的图。图16 为阐述实施例6的表面区域和中屯、区域中的溫度与矫顽力之间的关系的图。另外，图17为阐 述热处理W后稀±磁体的矫顽力与热处理W前稀±磁体前体的矫顽力的降低比的图。
[009引从图15中发现，在其中大量Nd-Cu合金浸透的对比例4中，矫顽力随着溫度的提高 而显著降低。另一方面，从图16中发现，在实施例6中，磁体的中屯、区域的矫顽力随着溫度的 提高而显著降低。
[0099] 另外，从图17中发现W下。在实施例6的中屯、部分（中屯呕域）中，根据Nd-Cu合金的 浸透量和实施例6的热处理保持时间，Nd-Cu合金不明显浸透到其中，且矫顽力通过优化热 处理的影响而改进。另一方面，当实施例6与对比例5对比时，发现矫顽力的降低比改进（图 17阐述化降低比越低，越好）。该结果表明，晶界相的分离通过热处理与Nd-化合金浸透的组 合而改进。另外，当对比例4和实施例6的表面部分(表面区域)相互对比，对比例4和实施例6 的化降低比都是低且优秀的。该结果表明，即使改性合金的浸透量比对比例4的那些更小且 浸透时间更短时，矫顽力降低效果低至与对比例4相同的程度。
[0100] [验证改性合金的浸透量的合适范围的实验和验证改性合金扩散和浸透期间热处 理保持时间的合适范围的实验，及其结果]
[0101] 本发明人进行了验证改性合金的浸透量的合适范围的实验和验证改性合金扩散 和浸透期间热处理保持时间的合适范围的实验。
[0102] 作为改性合金，使用Nd-Cu合金，并制备稀±磁体，同时将Nd-Cu合金的浸透量变成 0质量％、1质量％、2质量％、3质量％、4质量％、5质量％、6质量％和10质量％。测量各稀± 磁体的剩余磁化和矫顽力。结果显示于图18中。另外，制备稀±磁体，同时Nd-化合金的热处 理期间的保持时间在O分钟至300分钟的范围内改变。测量各稀±磁体的剩余磁化和矫顽 力。结果显示于图19中。
[0103] 首先，在图18中，Nd-Cu合金的浸透量由其与待浸透稀±磁体前体的质量的质量比 表示。从图18中验证如下。随着Nd-化合金的浸透量提高，剩余磁化具有在1质量％的浸透量 时的拐点，并倾向于降低，且矫顽力具有在在1质量％的浸透量时的拐点，并倾向于提高。考 虑剩余磁化的降低倾向和矫顽力的饱和值，Nd-Cu合金的浸透量的优选范围设置为大于0质 量％且小于5质量％。如实施例1 -5中所示，改性合金的烙体的浸透量相对于稀±磁体前体 可W为至少1质量％且至多2质量％。
[0104] 另外，从图19中发现如下。关于改性合金的浸透时间（热处理期间的保持时间），矫 顽力具有在5分钟的浸透时间时的拐点，具有在30分钟的浸透时间时的峰值，然后倾向于轻 微降低。剩余磁化随着浸透时间提高而轻微降低。因此，热处理期间的保持时间优选为5分 钟至180分钟，更优选30分钟至180分钟，仍更优选约30分钟。
[0105] 发现磁化性能和矫顽力性能都优秀的稀±磁体可通过在W下条件进行热处理而 制造:在通过W上实验得到的改性合金的浸透量范围中；在通过W上实验得到的热处理期 间的保持时间范围内；W及在改性合金可扩散和浸透且存在于晶界相中的元素可形成合金 的450°C至700°C的溫度范围内。
[0106] 上文参考图描述了本发明实施方案。然而，具体构型不限于该实施方案，且在不偏 离本发明范畴的范围内做出的设计改变等包括在本发明中。
【主权项】
1. 一种制造稀土磁体的方法，包括： 制造烧结体，所述烧结体具有由（Rl)x(Rh)yTzBsM t表示的组成，且具有包含主相和晶界 相的结构； 通过在烧结体上进行热形变加工而制造稀土磁体前体;和 通过在450°C至700°C的温度范围内在稀土磁体前体上进行热处理以使改性合金熔体 扩散和浸透到稀土磁体前体的晶界相中而制造稀土磁体，所述改性合金包含轻稀土元素以 及过渡金属元素、Al、In、Zn和Ga中的一种，其中： R1表示含有Y的轻稀土元素中的一种， Rh表示选自Dy和Tb的重稀土元素中的至少一种， T表示含有Fe、Ni和Co中的至少一种的过渡金属， B表示硼， Μ表示Ga、Al和Cu中的至少一种， x、y、z、s和t分别表示烧结体中Rl、Rh、T、B和Μ的质量百分数，x、y、z、s和t由以下表达式 表示：27<x<44,0<y<10，z = l 00-x-y-s-t，0.75<s<3.4,0<t<3,且 浸透到晶界相中的改性合金的熔体浸透量相对于稀土磁体前体为大于〇质量％且小于 5质量％。2. 根据权利要求1的方法，其中热处理期间的保持时间为5分钟至3小时。3. 根据权利要求2的方法，其中热处理期间的保持时间为30分钟至3小时。4. 根据权利要求1-3中任一项的方法，其中： 改性合金具有在450 °C至700 °C的温度范围内的熔点和共晶点中的至少一个，且 改性合金为含有Nd和Pr中的至少一种以及〇1、(：〇、111、111、211)1^8、6&和?6中的一种的 合金。5. 根据权利要求1-4中任一项的方法，其中改性合金的熔体的浸透量相对于稀土磁体 前体为至少1质量％且至多2质量％。
【文档编号】H01F41/02GK105830178SQ201480068994
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2014年12月17日
【发明人】佐久间纪次, 庄司哲也, 佐久间大祐, 芳贺昭, 芳贺一昭
【申请人】丰田自动车株式会社