專利名稱：稀土類燒結(jié)磁鐵的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及以稀土類元素、過渡金屬元素、和硼元素為主成分的稀土類燒結(jié)磁鐵的制造方法，具體地說涉及在利用粉末冶金法來制造稀土類燒結(jié)磁鐵時(shí)改進(jìn)燒結(jié)前的成形體強(qiáng)度的技術(shù)。
背景技術(shù)：
稀土類燒結(jié)磁鐵，例如Nd-Fe-B類燒結(jié)磁鐵具有良好的磁力特性并且作為主成分的Nd資源豐富、價(jià)格低廉，所以最近其需求日益增多。從這種情況考慮，目前進(jìn)行了提高Nd-Fe-B類燒結(jié)磁鐵的磁力特性的研究開發(fā)，并且對制造高品質(zhì)稀土類燒結(jié)磁鐵的制造方法進(jìn)行了改進(jìn)等(例如，參照專利文獻(xiàn)1和專利文獻(xiàn)2等)。
例如，在專利文獻(xiàn)1所述的發(fā)明中，通過將由特定的有機(jī)溶劑稀釋的潤滑劑與合金粉末混合，消除因添加潤滑劑而產(chǎn)生的成形體強(qiáng)度降低作用。另外，在專利文獻(xiàn)2所述的發(fā)明中，通過改變潤滑劑的添加時(shí)機(jī)(timing)，得到因添加潤滑劑而提高定向度等的效果，同時(shí)降低粉碎機(jī)器的損耗。
專利文獻(xiàn)1日本公開特許公報(bào)平9-3504號專利文獻(xiàn)2日本公開特許公報(bào)2003-68551號如上述各專利文獻(xiàn)所述，作為稀土類燒結(jié)磁鐵的制造方法，已知有粉末冶金法，該方法由于制造成本低，所以廣泛使用。在所述粉末冶金法中，首先將原料合金鑄塊(ingot)進(jìn)行粗粉碎和細(xì)粉碎，得到粒徑為幾微米左右的原料合金微粉；然后將得到的原料合金微粉在靜磁場中進(jìn)行磁場定向，在附加磁場的狀態(tài)下進(jìn)行擠壓成形；在磁場中成形后，將成形體在真空中或惰性氣體環(huán)境下進(jìn)行燒結(jié)，之后進(jìn)行時(shí)效處理。
但是，在利用上述粉末冶金法制造稀土類燒結(jié)磁鐵時(shí)，由于燒結(jié)前的成形體為壓粉體，所以其強(qiáng)度弱并且難以成形。另外，如果成形體強(qiáng)度不足，則成形體在處理時(shí)容易裂開或脫落，所以存在生產(chǎn)性降低的問題。
因此，希望開發(fā)出在利用粉末冶金法制造稀土類燒結(jié)磁鐵時(shí)能夠改進(jìn)成形體強(qiáng)度的技術(shù)。關(guān)于成形體強(qiáng)度，也能在前面的專利文獻(xiàn)1中找到。但是，該專利文獻(xiàn)1所述的技術(shù)宗旨是消除因添加潤滑劑而引起的強(qiáng)度降低，只著眼于成形性而沒有提到積極提高成形體強(qiáng)度的想法。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述以往問題而提出本發(fā)明。本發(fā)明的目的是開發(fā)出不使磁力特性劣化且提高成形體強(qiáng)度的技術(shù)，由此提供利用該技術(shù)來制造磁力特性優(yōu)良且生產(chǎn)性良好的稀土類燒結(jié)磁鐵的稀土類燒結(jié)磁鐵制造方法。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的發(fā)明人進(jìn)行了長期的各種各樣的研究。其結(jié)果發(fā)現(xiàn)，將金屬粉(例如，Al粉、Ni粉、Zr粉、Mn粉)添加到原料合金微粉時(shí)非常有效。本發(fā)明是基于上述發(fā)現(xiàn)而完成的。本發(fā)明的特征是，在將含有R(R為一種或多種稀土類元素)、T(T是以Fe或Fe和Co為必要成分的一種或多種過渡金屬元素)、和硼的原料合金微粉進(jìn)行燒結(jié)來制造稀土類燒結(jié)磁鐵時(shí)，對添加有所述添加金屬粉的所述原料合金微粉進(jìn)行成形并燒結(jié)。所述添加金屬粉是例如選自Al粉、Ni粉、Zr粉、Mn粉的一種或多種金屬粉。
通過在對原料合金微粉進(jìn)行成形時(shí)添加所述添加金屬粉，提高成形體的強(qiáng)度。特別是，所述添加金屬粉為板狀金屬粉時(shí)更有效。其理由還不是很清楚，但是實(shí)驗(yàn)上已得到確認(rèn)。此時(shí)，降低了因添加金屬粉而引起的磁力特性劣化。
所述添加金屬粉的添加時(shí)期可以是在粉碎已溶解鑄造的原料合金之后和成形之前的任意時(shí)間。例如，可以是在粗粉碎后或細(xì)粉碎后，并盡可能在進(jìn)行粉碎的狀態(tài)下添加，以大幅度提高成形體強(qiáng)度。已知Al、Ni、Zr、Mn等為稀土類燒結(jié)磁鐵含有的元素。在溶解、鑄造階段添加到原料合金也沒有效果。為了達(dá)到本發(fā)明的目的，有必要在將已溶解鑄造的原料合金粉碎之后，將Al粉、Ni粉、Zr粉、Mn粉添加到原料合金中。
本發(fā)明的制造方法可以提高燒結(jié)前的成形體強(qiáng)度、使其容易成形并且抑制在處理成形體時(shí)的裂開或脫落。因此，可減少因成形體的裂開或脫落等而引起的生產(chǎn)性降低，高效率地制造稀土類燒結(jié)磁鐵。另外，根據(jù)本發(fā)明，可制造出燒結(jié)后稀土類燒結(jié)磁鐵磁力特性不劣化的、頑磁力和剩磁通密度等磁力特性良好的稀土類燒結(jié)磁鐵。


圖1是表示稀土類燒結(jié)磁鐵的制造工藝的一個(gè)例子的流程圖；圖2是表示稀土類燒結(jié)磁鐵的制造工藝的另外例子的流程圖；圖3是表示抗彎強(qiáng)度的測定方法的概略立體圖；圖4是球狀A(yù)l粉的顯微鏡照片；圖5是板狀A(yù)l粉的顯微鏡照片。
附圖標(biāo)記的說明1合金化工藝，2粗粉碎工藝，2a氫粉碎工藝，2b機(jī)械粗粉碎工藝，3細(xì)粉碎工藝，4磁場中成形工藝，5燒結(jié)和時(shí)效工藝，6加工工藝，7表面處理工藝，11成形體，12，13，14支架具體實(shí)施方式
下面參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明適用的稀土類燒結(jié)磁鐵的制造方法。
在本發(fā)明的制造方法中，作為制造對象的稀土類燒結(jié)磁鐵的主要成分為稀土類元素、過渡金屬元素和硼元素。在這里，根據(jù)目的可任意選擇磁鐵組成。
例如，R-T-B系稀土類燒結(jié)磁鐵(R是指一種或多種稀土類元素，其中稀土類元素的概念包括釔Y。T是以Fe或Fe和Co為必要成分的一種或多種過渡金屬元素，B是硼元素。)，為了得到磁力特性良好的稀土類燒結(jié)磁鐵，燒結(jié)后的磁鐵組成中優(yōu)選的混合比例是稀土類元素R為20-40質(zhì)量％，硼元素B為0.5-4.5質(zhì)量％，剩余部分為過渡元素T。在這里，R是稀土類元素，即從Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Yb、Lu中選擇一種或多種而得到的。其中，Nd由于資源豐富且低廉，所以優(yōu)選Nd作為主成分。另外，由于含有Dy時(shí)可增大各向異性磁場，所以能有效提高頑磁力Hcj。
或者，也可以添加元素M，得到R-T-B-M類稀土類燒結(jié)磁鐵。此時(shí)，作為添加的元素M可舉出Al、Cr、Mn、Mg、Si、Cu、C、Nb、Sn、W、V、Zr、Ti、Mo、Bi、Ga等，也可以從這些元素中選擇一種或多種進(jìn)行添加。考慮剩磁通密度等磁力特性，這些添加的元素M的量優(yōu)選3質(zhì)量％以下。添加的元素M的量過多時(shí)，會引起磁力特性的劣化。
當(dāng)然，并不限定在這些組成，作為稀土類燒結(jié)磁鐵也可以使用以往公知的所有組成。
上述稀土類燒結(jié)磁鐵的制造可采用粉末冶金方法。下面對利用粉末冶金方法制造稀土類燒結(jié)磁鐵的制造方法進(jìn)行說明。
圖1是表示利用粉末冶金方法制造稀土類燒結(jié)磁鐵的制造過程的一個(gè)例子。所述制造過程基本上包括合金化工藝1、粗粉碎工藝2、細(xì)粉碎工藝3、磁場中成形工藝4、燒結(jié)和時(shí)效工藝5、加工工藝6、和表面處理工藝7。為防止氧化，完成燒結(jié)工藝為止的各工藝中的幾乎所有工藝都在真空中或惰性氣體環(huán)境下(氮?dú)?、或Ar氣環(huán)境下等)進(jìn)行。
在合金化工藝1中，將作為原料的金屬或合金根據(jù)磁鐵組合進(jìn)行混合，在真空或惰性氣體例如Ar氣環(huán)境下熔解并鑄造，完成合金化。從生產(chǎn)性等觀點(diǎn)考慮，鑄造方法優(yōu)選將熔化的高溫液體金屬供給旋轉(zhuǎn)滾筒中連續(xù)鑄造合金薄板的帶坯連鑄(strip cast)方法(連續(xù)鑄造方法)，但是本發(fā)明并不限于這些。原料金屬(合金)可使用純稀土類元素、稀土類合金、純鐵、硼鐵、以及這些物質(zhì)的合金等。為了消除凝固偏析等，根據(jù)需要也可進(jìn)行固溶處理。固溶處理的條件為在例如真空或Ar氣環(huán)境下在700-1500℃范圍內(nèi)保持一個(gè)小時(shí)以上。
合金也可以使用幾乎為最終磁鐵組成的單一合金，也可以使用由不同組成的多種合金混合形成的最終磁鐵組成。可以在合金化工藝、原料粗粉碎工藝、原料細(xì)粉碎工藝等的任何一個(gè)工藝中進(jìn)行混合，如果考慮混合性，優(yōu)選在合金化工藝中進(jìn)行混合。
在粗粉碎工藝2中，首先將已鑄造的原料合金的薄板或鑄塊等粉碎成粒徑為幾百微米左右?？墒褂脫v磨機(jī)、顎式破碎機(jī)、鼓風(fēng)研磨機(jī)(blown mill)等作為粉碎裝置。
上述粗粉碎工藝2也可以由組合了多個(gè)粉碎裝置的多個(gè)工藝組成。圖2是由氫粉碎工藝2a和機(jī)械粗粉碎工藝2b兩個(gè)工藝組成粗粉碎工藝2的例子。氫粉碎工藝2a是利用將氫吸附在已鑄造的原料合金塊時(shí)不同相的氫吸附量也不同來自身粉碎的工藝。在此工藝中，可粉碎成粒徑為幾毫米左右大小。機(jī)械粗粉碎工藝2b是利用上述的鼓風(fēng)研磨機(jī)等機(jī)械裝置進(jìn)行粉碎的工藝。在此工藝中，對在上述輕粉碎工藝2a中已粉碎成幾毫米大小的原料合金粉進(jìn)行粉碎，可粉碎成粒徑幾百微米為止。為提高粗粉碎性，組合氫粉碎工藝進(jìn)行粗粉碎時(shí)更加有效。在進(jìn)行氫粉碎工藝2a時(shí)，也可以省去機(jī)械粗粉碎工藝2b。
結(jié)束所述粗粉碎工藝2后，通常在粗粉碎的原料合金粉末中添加粉碎助劑。粉碎助劑可使用例如脂肪酸類化合物等，其中特別是將脂肪酰胺作為粉碎助劑使用時(shí)，可得到具有良好磁力特性的稀土類燒結(jié)磁鐵。粉碎助劑的添加量優(yōu)選為0.03～0.4質(zhì)量％。在所述范圍內(nèi)添加粉碎助劑時(shí)，可降低燒結(jié)后的殘留碳量，有效提高稀土類燒結(jié)磁鐵的磁力特性。
在粗粉碎工藝2后進(jìn)行細(xì)粉碎工藝3。所述細(xì)粉碎工藝3可利用例如噴射式粉碎機(jī)來實(shí)施。細(xì)粉碎的條件根據(jù)所用噴射式粉碎機(jī)適當(dāng)設(shè)定，將原料合金粉末細(xì)粉碎至平均粒徑1-10微米，例如3-6微米即可。噴射式粉碎機(jī)是利用細(xì)噴嘴將高壓惰性氣體(例如氮?dú)?噴射，產(chǎn)生高速氣體流，并利用所述高速氣體流，將粉末顆粒加速，使粉末顆粒之間以及粉末顆粒與碰撞板或容器壁之間產(chǎn)生碰撞，完成粉碎。噴射式粉碎機(jī)一般可分為利用流動層的噴射式粉碎機(jī)、利用渦流的噴射式粉碎機(jī)、利用碰撞板的噴射式粉碎機(jī)等。
在細(xì)粉碎工藝3后的磁場中成形工藝4中，將原料合金細(xì)粉在磁場中成形。具體地說，將在細(xì)粉碎工藝3中得到的原料合金細(xì)粉填充在設(shè)置有電磁鐵的模具內(nèi)，施加磁場，在晶軸配向狀態(tài)下進(jìn)行磁場中成形。磁場中成形可以是縱磁場成形，也可以是橫磁場成形。所述磁場中成形可以在例如800-1500kA/m的磁場中在130-160Mpa左右的壓力下進(jìn)行。
接著，在燒結(jié)和時(shí)效工藝5中，實(shí)施燒結(jié)和時(shí)效處理。也就是，燒結(jié)和時(shí)效工藝5是在對原料合金細(xì)粉實(shí)施磁場中成形后，將成形體在真空或惰性氣體環(huán)境下燒結(jié)。燒結(jié)溫度可根據(jù)組成、粉碎方法、粒度和粒度分布等條件進(jìn)行調(diào)整，例如在1000-1150℃下燒結(jié)5小時(shí)，燒結(jié)后最好進(jìn)行急冷卻。燒結(jié)后得到的燒結(jié)體優(yōu)選實(shí)施時(shí)效處理。所述時(shí)效工藝是控制已得到的稀土類燒結(jié)磁鐵的頑磁力Hcj的重要工藝，在例如惰性氣體環(huán)境下或真空中實(shí)施時(shí)效處理。時(shí)效處理優(yōu)選分為2個(gè)階段，其中第1階段的時(shí)效處理工藝是在800℃左右溫度下保持1-3小時(shí)后，在第1急冷卻工藝中急冷卻至室溫-200℃的范圍內(nèi)；而第2階段的時(shí)效處理工藝是在550℃左右溫度下保持1-3小時(shí)后，在第2急冷卻工藝中急冷卻至室溫。由于在600℃左右的熱處理中頑磁力Hcj大大增加，所以時(shí)效處理在一個(gè)階段進(jìn)行時(shí)，在600℃左右實(shí)施時(shí)效處理即可。
在所述燒結(jié)和時(shí)效工藝5后，實(shí)施加工工藝6和表面處理工藝7。加工工藝6是機(jī)械成形所需形狀的工藝。表面處理工藝7是控制已得到的稀土類燒結(jié)磁鐵的氧化的工藝，例如在稀土類燒結(jié)磁鐵表面形成鍍金保護(hù)膜或樹脂保護(hù)膜。
在以上制造工藝中，本發(fā)明將所述添加金屬粉作為成形助劑添加到原料合金微粉中，在磁場中成形工藝4中成形?？墒褂肁l、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Zr、Ag、Sn、Bi等任意金屬粉作為添加金屬粉，也可以從這些元素中選擇一種或多種進(jìn)行添加。其中，優(yōu)選Al粉、Ni粉、Zr粉、Mn粉，優(yōu)選從中選擇一種或多種作為成形助劑添加。
所述添加金屬粉的添加時(shí)期是從通過合金化工藝1熔解鑄造原料合金并粉碎到在磁場中成形工藝中進(jìn)行磁場中成形之間的任意時(shí)間。例如，在圖1所示的制造工藝中，是在細(xì)粉碎工藝3之后(圖中的添加時(shí)期A)、或粗粉碎工藝2之后(圖中的添加時(shí)期B)。在圖2所示的制造工藝中，是在細(xì)粉碎工藝3之后(圖中的添加時(shí)期A)、或機(jī)械粗粉碎工藝2b之后(圖中的添加時(shí)期B)、或氫粉碎工藝2a之后(圖中的添加時(shí)期C)。
所述添加金屬粉的添加時(shí)期原則上是這些任意時(shí)期，但是最好在進(jìn)行原料合金粉碎后添加。最有效的做法是添加到成形之前的原料合金微粉中。因此，例如在圖1的制造工藝中，與在粗粉碎工藝2之后(添加時(shí)期B)添加相比，在細(xì)粉碎工藝3之后(添加時(shí)期A)添加時(shí)效果更好。同樣，在圖2所示的制造工藝中，與在氫粉碎工藝2a之后(添加時(shí)期C)添加相比，在機(jī)械粗粉碎工藝2a之后(添加時(shí)期B)添加時(shí)效果更好。而且，與在機(jī)械粗粉碎工藝2a之后(添加時(shí)期B)添加相比，在細(xì)粉碎工藝3之后(添加時(shí)期A)添加時(shí)效果更好。
所述添加金屬粉的混合方法可采用已知的方法，可采用任何可均勻混合的方法，例如使用V型攪拌器、螺條混合器(ribbon mixer)等。
所述添加金屬粉的添加量優(yōu)選為原料合金微粉的0.01質(zhì)量％以上，更優(yōu)選為0.02質(zhì)量％以上。當(dāng)所述添加金屬粉的添加量不足0.01質(zhì)量％時(shí)，難以得到充分的效果?？紤]磁力特性的劣化時(shí)，所述添加金屬粉的添加量優(yōu)選為0.5質(zhì)量％以下。當(dāng)所述添加金屬粉的添加量超過0.5質(zhì)量％時(shí)，就會產(chǎn)生磁力特性的劣化。
所述添加金屬粉的最適當(dāng)添加量根據(jù)添加金屬粉的種類而不同，例如Al粉的最適當(dāng)添加量為0.15-0.3質(zhì)量％。Ni粉的最適當(dāng)添加量為0.02-0.08質(zhì)量％。Zr粉的最適當(dāng)添加量為0.15-0.3質(zhì)量％。Mn粉的最適當(dāng)添加量為0.02-0.25質(zhì)量％。
所述添加金屬粉的平均粒徑等是任意的，例如，添加金屬粉的平均粒徑可根據(jù)原料合金微粉的粒徑適當(dāng)?shù)剡x擇。添加金屬粉的平均粒徑優(yōu)選為50微米以下，更優(yōu)選為10微米以下。
使用的添加金屬粉的形狀可以是任意的，板狀時(shí)效果很好。因此，優(yōu)選使用例如鱗片狀等具有指定厚度的平板狀金屬粉。這些板狀粉體通過例如顯微鏡等來觀察時(shí)容易判斷。在所述板狀金屬粉中，板狀比(板面徑/板厚)、粒徑、或厚度可任意選擇，優(yōu)選的板狀比是2-15，優(yōu)選的板面徑是50微米以下，更優(yōu)選為10微米以下。其中重要的是板狀粉的厚度，優(yōu)選板狀金屬粉的厚度為10微米以下，更優(yōu)選為3微米以下。通過使用厚度薄的板狀粉體，進(jìn)一步發(fā)揮效果。
添加的所述添加金屬粉是在燒結(jié)后與原料合金一起合金化并混合的，只要是在指定添加量以下，就可得到不影響磁力特性的稀土類燒結(jié)磁鐵。
實(shí)施例下面通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果來說明本發(fā)明的具體實(shí)施例。
稀土類燒結(jié)磁鐵的制作原料合金的組成是24.5質(zhì)量％的Nd、6.0質(zhì)量％的Pr、1.8質(zhì)量％的Dy、0.5質(zhì)量％的Co、0.2質(zhì)量％的Al、0.07質(zhì)量％的Cu、1.0質(zhì)量％的B、剩余部分為Fe。作為原料的金屬或合金按上述組成進(jìn)行混合，通過帶坯連鑄方法將原料合金薄板熔解鑄造。
將得到的原料合金薄板進(jìn)行氫粉碎之后，利用鼓風(fēng)研磨機(jī)進(jìn)行機(jī)械粗粉碎，得到原料合金粗粉。在原料合金粗粉中添加0.1質(zhì)量％的油酰胺作為粉碎助劑。然后，利用氣流式粉碎機(jī)(噴射式粉碎機(jī))，在高壓氮?dú)猸h(huán)境下進(jìn)行細(xì)粉碎，得到平均粒徑D50＝4.1微米的原料合金微粉。
將所述添加金屬粉添加到所述原料合金微粉中后，在研缽中混合。將得到的各粉體進(jìn)行磁場中成形，得到具有指定形狀的成形體。在磁場中成形中，將所述粉體在1200kA/m的磁場中以147MPa的成形壓力進(jìn)行成形。磁場方向?yàn)榕c擠壓方向垂直的方向。
將磁場中成形的成形體進(jìn)行燒結(jié)和時(shí)效處理，制作試樣1-9。燒結(jié)是在1030℃燒結(jié)溫度和真空中燒結(jié)4小時(shí)。時(shí)效處理分兩個(gè)階段進(jìn)行，第一階段在900℃進(jìn)行1小時(shí)，第二階段在530℃進(jìn)行1小時(shí)。
評價(jià)在所述稀土類燒結(jié)磁鐵的制作中，首先測定通過磁場中成形而成形的成形體的抗彎強(qiáng)度?？箯潖?qiáng)度根據(jù)日本工業(yè)規(guī)格JIS R 1601進(jìn)行測定。也就是，如圖3所示，將成形體11放置在兩根圓棒狀的支架12，13上，在成形體11上面的中央位置上放置圓棒狀的支架14，施加荷重。成形體11的小片尺寸(chip size)為20毫米×18毫米×6毫米。另外，施加的抗彎壓力方向?yàn)閿D壓方向。
另外，利用B-H示蹤器(tracer)測定制作的各稀土類燒結(jié)磁鐵的頑磁力Hcj和剩磁通密度Br。。
添加Al粉(球狀粉)時(shí)對成形體強(qiáng)度和磁力特性的影響根據(jù)上述稀土類燒結(jié)磁鐵的制作，使用球狀A(yù)l粉作為添加金屬粉，按表1所示的添加量添加球狀A(yù)l粉，制作試樣1-1～試樣1-11。
圖4是表示所使用的球狀A(yù)l粉的顯微鏡照片。試樣1-1～試樣1-9中使用的Al粉的粒徑為20微米，試樣1-10，1-11中使用的Al粉的粒徑為40微米。表1列出各試樣中的球狀A(yù)l粉的添加量、磁鐵Al組成、成形體的抗彎強(qiáng)度(成形體強(qiáng)度)、和磁力特性(頑磁力Hcj及剩磁通密度Br)。
表1

從表1可明確看出，通過添加球狀A(yù)l粉，可提高成形體的抗彎強(qiáng)度。球狀A(yù)l粉的添加量越多，成形體的抗彎強(qiáng)度提高越多。因此，在磁場中成形時(shí)，添加球狀A(yù)l粉是有效的。另一方面，對磁力特性，球狀A(yù)l粉的添加量為0.5質(zhì)量％以下范圍時(shí)，特別成為問題的水平(level)降低是不明顯的。但是，當(dāng)球狀A(yù)l粉的添加量超過0.5質(zhì)量％時(shí)，剩磁通密度Br的劣化很大。
對Al粉添加時(shí)期的研究根據(jù)上面的制作方法，制作球狀A(yù)l粉添加時(shí)期不同的稀土類燒結(jié)磁鐵。球狀A(yù)l粉的添加量為0.20質(zhì)量％。球狀A(yù)l粉的添加時(shí)期是氫粉碎之后(試樣1-12)、利用鼓風(fēng)研磨機(jī)的粗粉碎之后(試樣1-13)、利用噴射粉碎機(jī)的細(xì)粉碎之后(試樣1-14)。另外，為了比較，也制作了將與球狀A(yù)l粉的添加量相當(dāng)?shù)腁l添加在合金組成中的試樣(試樣1-15)。對這些試樣也同樣進(jìn)行了成形體強(qiáng)度、磁力特性(頑磁力Hcj及剩磁通密度Br)的測定。其結(jié)果示于表2。
表2

從表2可明確看出，通過添加球狀A(yù)l粉，在任何情況下均可提高成形體的抗彎強(qiáng)度。越在粉碎工藝后期添加，其效果越好。也就是，與試樣1-12相比，試樣1-13的成形體強(qiáng)度的提高更大；與試樣1-13相比，試樣1-14的成形體強(qiáng)度的提高更大。將Al添加到合金組成中的試樣1-15，與沒有添加球狀A(yù)l粉的試樣1-1相同，其成形體強(qiáng)度沒有變化，對成形體強(qiáng)度沒有效果。另外，即使Al的添加工藝不同，只要Al組成相同，其磁力特性也沒有變化。
原料合金組成中添加Al粉和成形時(shí)添加Al粉進(jìn)行比較對將Al粉作為添加金屬粉添加時(shí)和作為合金組成添加時(shí)的磁力特性不同點(diǎn)進(jìn)行研究。制作的試樣是，原料合金Al組成為0.2質(zhì)量％且球狀A(yù)l粉的添加量為0質(zhì)量％的試樣1-16、原料合金Al組成為0.2質(zhì)量％且球狀A(yù)l粉的添加量為0.2質(zhì)量％的試樣1-17、原料合金Al組成為0質(zhì)量％且球狀A(yù)l粉的添加量為0.2質(zhì)量％的試樣1-18、原料合金Al組成為0質(zhì)量％且球狀A(yù)l粉的添加量為0質(zhì)量％的試樣1-19等四種。另外，試樣1-16與試樣1-1相同，試樣1-17與試樣1-6相同，只是為了與其他試樣比較，在這里附上不同的試樣編號。各試樣中的原料合金Al組成、Al粉的添加量、成形體強(qiáng)度、頑磁力Hcj及剩磁通密度Br示于表3。
表3

例如，從試樣1-16和試樣1-18的測定結(jié)果的比較可明顯看出，磁鐵Al組成相同的這些試樣中，其頑磁力Hcj及剩磁通密度Br幾乎為相同值。成形體強(qiáng)度在添加球狀A(yù)l粉時(shí)更大。如上所述，只要是在成形時(shí)添加與合金相同量(也就是只要是原料合金Al組成為零且在成形時(shí)添加所需量)，成形體強(qiáng)度以外的特性沒有變化。因此，可看出優(yōu)選在成形時(shí)添加球狀A(yù)l粉。
添加Al粉(板狀粉)時(shí)對成形體強(qiáng)度和磁力特性的影響按表1所示添加量添加板狀A(yù)l粉作為添加金屬粉，制作試樣1-20～試樣1-28。圖5表示使用的板狀A(yù)l粉的顯微鏡照片。使用的板狀A(yù)l粉的板面徑為40微米，厚度為3微米。各試樣中的板狀A(yù)l粉的添加量、成形體抗彎強(qiáng)度、磁力特性(頑磁力Hcj及剩磁通密度Br)示于表4。
表4

從表4可明確看出，通過添加板狀A(yù)l粉，可提高成形體的抗彎強(qiáng)度，其效果與添加粒狀A(yù)l粉時(shí)相比更好。
板狀A(yù)l粉的厚度研究添加0.20質(zhì)量％的板狀A(yù)l粉作為添加金屬粉。制作板狀A(yù)l粉的厚度不同的試樣1-29～試樣1-33。各試樣中的板狀A(yù)l粉的厚度、成形體抗彎強(qiáng)度、磁力特性(頑磁力Hcj及剩磁通密度Br)示于表5。
表5

從表5可明確看出，板狀A(yù)l粉厚度為10微米以下時(shí)，可進(jìn)一步提高抗彎強(qiáng)度。因此，板狀A(yù)l粉厚度為10微米以下時(shí)更有效。
添加Ni粉(球狀粉)時(shí)對成形體強(qiáng)度和磁力特性的影響根據(jù)上述稀土類燒結(jié)磁鐵的制作，使用球狀Ni粉(粒徑2微米)作為添加金屬粉，按照如表1所示的添加量添加球狀Ni粉，制作試樣2-1～試樣2-9。表6列出各試樣中的球狀Ni粉的添加量、成形體的抗彎強(qiáng)度(成形體強(qiáng)度)、和磁力特性(頑磁力Hcj及剩磁通密度Br)。
表6

從表6可明確看出，通過添加球狀Ni粉，可提高成形體的抗彎強(qiáng)度。球狀A(yù)l粉的添加量為0.05質(zhì)量％左右時(shí)，成形體的抗彎強(qiáng)度提高最好，超過該添加量時(shí)，成形體的抗彎強(qiáng)度有些降低。另一方面，對磁力特性，球狀Ni粉的添加量越多，磁力特性尤其是頑磁力Hcj越高。因此，優(yōu)選球狀Ni粉的添加量為0.02質(zhì)量％以上，更優(yōu)選為0.02-0.08質(zhì)量％。
對Ni粉添加時(shí)期的研究根據(jù)上面的制作方法，制作不同球狀Ni粉添加時(shí)期的稀土類燒結(jié)磁鐵。球狀Ni粉的添加量為0.05質(zhì)量％。球狀Ni粉的添加時(shí)期是氫粉碎之后(試樣2-10)、利用鼓風(fēng)研磨機(jī)的粗粉碎之后(試樣2-11)、利用噴射粉碎機(jī)的細(xì)粉碎之后(試樣2-12)。另外，為了比較，也制作了將與球狀Ni粉的添加量相當(dāng)?shù)腘i添加在合金組成中的試樣(試樣2-13)。對這些試樣也同樣進(jìn)行了抗彎強(qiáng)度、磁力特性(頑磁力Hcj及剩磁通密度Br)的測定。其結(jié)果示于表7。
表7

*作為合金組成添加從表7可明確看出，通過添加球狀Ni粉，在任何情況下均可提高成形體強(qiáng)度。越在粉碎工藝后期添加，其效果越好。也就是，與試樣2-10相比，試樣2-11的成形體強(qiáng)度的提高更大；與試樣2-11相比，試樣2-12的成形體強(qiáng)度的提高更大。將Ni添加到合金組成中的試樣2-13，與沒有添加球狀Ni粉的試樣2-1相同，其成形體強(qiáng)度沒有變化，對成形體強(qiáng)度沒有效果。
添加Ni粉(板狀粉)時(shí)對成形體強(qiáng)度和磁力特性的影響按表8所示的添加量添加板狀Ni粉作為添加金屬粉，制作試樣2-14～試樣2-22。使用的板狀Ni粉的板面徑為10微米，厚度為2微米。各試樣中的板狀Ni粉的添加量、成形體抗彎強(qiáng)度、磁力特性(頑磁力Hcj及剩磁通密度Br)示于表8。
表8

從表8可明確看出，通過添加板狀Ni粉，可提高成形體的抗彎強(qiáng)度，其效果與添加粒狀Ni粉時(shí)相比更好。
板狀Ni粉的厚度研究添加0.05質(zhì)量％的板狀Ni粉作為添加金屬粉。制作板狀Ni粉的厚度不同的試樣2-23～試樣2-27。各試樣中的板狀Ni粉的厚度、成形體抗彎強(qiáng)度、磁力特性(頑磁力Hcj及剩磁通密度Br)示于表9。
表9

從表9可明確看出，板狀Ni粉厚度為10微米以下時(shí)，可進(jìn)一步提高抗彎強(qiáng)度。因此，板狀Ni粉厚度為10微米以下時(shí)更有效。
添加Zr粉(球狀粉)時(shí)對成形體強(qiáng)度和磁力特性的影響根據(jù)上述稀土類燒結(jié)磁鐵的制作，使用球狀Zr粉(粒徑15微米)作為添加金屬粉，按照如表10所示的添加量添加球狀Zr粉，制作試樣3-1～試樣3-9。表10列出各試樣中的球狀Zr粉的添加量、成形體的抗彎強(qiáng)度(成形體強(qiáng)度)、和磁力特性(頑磁力Hcj及剩磁通密度Br)。
表10

從表10可明確看出，通過添加Zr粉，可提高成形體的抗彎強(qiáng)度。Zr粉的添加量越多，成形體的抗彎強(qiáng)度提高越多。因此，在磁場中成形時(shí)，添加Zr粉是有效的。另一方面，對磁力特性，Zr粉的添加量為0.5質(zhì)量％以下時(shí)，特別成為問題的水平降低是不明顯的。但是，當(dāng)球狀Zr粉的添加量超過0.5質(zhì)量％時(shí)，剩磁通密度Br的劣化很大。
對Zr粉添加時(shí)期的研究根據(jù)上面的制作方法，制作不同Zr粉添加時(shí)期的稀土類燒結(jié)磁鐵。在這里使用板狀Zr粉。板狀Zr粉的板面徑為15微米，厚度為3微米。板狀Zr粉的添加量為0.20質(zhì)量％。板狀Zr粉的添加時(shí)期是氫粉碎之后(試樣3-10)、利用鼓風(fēng)研磨機(jī)的粗粉碎之后(試樣3-11)、利用噴射粉碎機(jī)的細(xì)粉碎之后(試樣3-12)。另外，為了比較，也制作了將與Zr粉的添加量相當(dāng)?shù)腪r添加在合金組成中的試樣(試樣3-13)。對這些試樣也同樣進(jìn)行了抗彎強(qiáng)度、磁力特性(頑磁力Hcj及剩磁通密度Br)的測定。其結(jié)果示于表11。
表11

*作為合金組成添加從表11可明確看出，通過添加Zr粉，在任何情況下均可提高成形體強(qiáng)度。越在粉碎工藝后期添加，其效果越好。也就是，與試樣3-10相比，試樣3-11的成形體強(qiáng)度的提高更大；與試樣3-11相比，試樣3-12的成形體強(qiáng)度的提高更大。將Zr添加到合金組成中的試樣3-13，與沒有添加Zr粉的試樣3-1相同，其成形體強(qiáng)度沒有變化，對成形體強(qiáng)度沒有效果。
添加Zr粉(板狀粉)時(shí)對成形體強(qiáng)度和磁力特性的影響按表12所示的添加量添加板狀Zr粉作為添加金屬粉，制作試樣3-14～試樣3-22。使用的板狀Zr粉的板面徑為15微米，厚度為3微米。各試樣中的板狀Zr粉的添加量、成形體抗彎強(qiáng)度、磁力特性(頑磁力Hcj及剩磁通密度Br)示于表12。
表12

從表12可明確看出，通過添加板狀Zr粉，可提高成形體的抗彎強(qiáng)度，其效果與添加粒狀Zr粉時(shí)相比更好。
板狀Zr粉的厚度研究添加0.20質(zhì)量％的板狀Zr粉作為添加金屬粉。制作板狀Zr粉的厚度不同的試樣3-23～試樣3-27。各試樣中的板狀Zr粉的厚度、成形體抗彎強(qiáng)度、磁力特性(頑磁力Hcj及剩磁通密度Br)示于表13。
表13

從表13可明確看出，板狀Zr粉厚度為10微米以下時(shí)，可進(jìn)一步提高抗彎強(qiáng)度。因此，板狀Zr粉厚度為10微米以下時(shí)更有效。
添加Mn(方形粉)時(shí)對成形體強(qiáng)度和磁力特性的影響根據(jù)上述稀土類燒結(jié)磁鐵的制作，使用方形Mn粉作為添加金屬粉，按照如表14所示的添加量添加方形Mn粉，制作試樣4-1～試樣4-9。表14列出各試樣中的方形Mn粉的添加量、成形體的抗彎強(qiáng)度(成形體強(qiáng)度)、和磁力特性(頑磁力Hcj及剩磁通密度Br)。
表14

從表14可明確看出，通過添加Mn粉，可提高成形體的抗彎強(qiáng)度。Mn粉的添加量為0.10質(zhì)量％左右時(shí)，成形體的抗彎強(qiáng)度提高最好，超過該添加量時(shí)，成形體的抗彎強(qiáng)度有些降低。因此，Mn粉的添加量優(yōu)選為0.02質(zhì)量％以上，更優(yōu)選為0.02-0.25質(zhì)量％。
對Mn粉添加時(shí)期的研究根據(jù)上面的制作方法，制作不同方形Mn粉添加時(shí)期的稀土類燒結(jié)磁鐵。方形Mn粉的添加量為0.10質(zhì)量％。方形Mn粉的添加時(shí)期是氫粉碎之后(試樣4-10)、利用鼓風(fēng)研磨機(jī)的粗粉碎之后(試樣4-11)、利用噴射粉碎機(jī)的細(xì)粉碎之后(試樣4-12)。另外，為了比較，也制作了將與Mn粉的添加量相當(dāng)?shù)腗n添加在合金組成中的試樣(試樣4-13)。對這些試樣也同樣進(jìn)行了抗彎強(qiáng)度、磁力特性(頑磁力Hcj及剩磁通密度Br)的測定。其結(jié)果示于表15。
表15

*作為合金組成添加從表15可明確看出，通過添加Mn粉，在任何情況下均可提高成形體強(qiáng)度。越在粉碎工藝后期添加，其效果越好。也就是，與試樣4-10相比，試樣4-11的成形體強(qiáng)度的提高更大；與試樣4-11相比，試樣4-12的成形體強(qiáng)度的提高更大。將Mn添加到合金組成中的試樣4-13，與沒有添加Mn粉的試樣4-1相同，其成形體強(qiáng)度沒有變化，對成形體強(qiáng)度沒有效果。
添加Mn粉(板狀粉)時(shí)對成形體強(qiáng)度和磁力特性的影響按表16所示添加量添加板狀Mn粉作為添加金屬粉，制作試樣4-14～試樣4-22。使用的板狀Mn粉的厚度為3微米。各試樣中的板狀Mn粉的添加量、成形體抗彎強(qiáng)度、磁力特性(頑磁力Hcj及剩磁通密度Br)示于表16。
表16

從表16可明確看出，通過添加板狀Mn粉，可提高成形體的抗彎強(qiáng)度，其效果與添加粒狀Mn粉時(shí)相比更好。
板狀Mn粉的厚度研究添加0.10質(zhì)量％的板狀Mn粉作為添加金屬粉。制作板狀Mn粉的厚度不同的試樣4-23～試樣4-27。各試樣中的板狀Mn粉的厚度、成形體抗彎強(qiáng)度、磁力特性(頑磁力Hcj及剩磁通密度Br)示于表17。
表17

從表17可明確看出，板狀Mn粉厚度為10微米以下時(shí)，可進(jìn)一步提高抗彎強(qiáng)度。因此，板狀Mn粉厚度為10微米以下時(shí)更有效。
添加各種金屬粉時(shí)對成形體強(qiáng)度和磁力特性的影響根據(jù)上述稀土類燒結(jié)磁鐵的制作，使用表18所示的金屬粉作為添加金屬粉，制作試樣5-1～試樣5-8。添加金屬粉的添加量為0.1質(zhì)量％，粒徑為10-20微米(球狀粉)。表18列出各試樣中的金屬粉的種類及添加量、成形體的抗彎強(qiáng)度(成形體強(qiáng)度)、和磁力特性(頑磁力Hcj及剩磁通密度Br)。
表18

從表18可明確看出，通過添加各種金屬粉，可提高成形體的抗彎強(qiáng)度，因此，優(yōu)選在磁場中成形時(shí)添加金屬粉。
權(quán)利要求
1.一種稀土類燒結(jié)磁鐵的制造方法，其特征是，該方法在將含有R(R為一種或多種稀土類元素，但是稀土類元素概念包括釔Y)、T(T是以Fe或Fe和Co為必要成分的一種或多種過渡金屬)、和硼的原料合金微粉進(jìn)行燒結(jié)來制造稀土類燒結(jié)磁鐵時(shí)，對添加有添加金屬粉的所述原料合金微粉進(jìn)行成形并燒結(jié)。
2.如權(quán)利要求1所述的稀土類燒結(jié)磁鐵的制造方法，其特征是，所述方法包括將原料合金粗粉碎的粗粉碎工藝和細(xì)粉碎的細(xì)粉碎工藝，并在所述細(xì)粉碎工藝后添加所述添加金屬粉。
3.如權(quán)利要求1所述的稀土類燒結(jié)磁鐵的制造方法，其特征是，所述方法包括將原料合金粗粉碎的粗粉碎工藝和細(xì)粉碎的細(xì)粉碎工藝，并在所述粗粉碎工藝后添加所述添加金屬粉。
4.如權(quán)利要求1所述的稀土類燒結(jié)磁鐵的制造方法，其特征是，所述方法包括將原料合金粗粉碎的粗粉碎工藝和細(xì)粉碎的細(xì)粉碎工藝，其中所述粗粉碎工藝包括氫粉碎工藝和機(jī)械粗粉碎工藝，并在所述氫粉碎工藝后添加所述添加金屬粉。
5.如權(quán)利要求1所述的稀土類燒結(jié)磁鐵的制造方法，其特征是，所述添加金屬粉為選自Al粉、Ni粉、Zr粉、Mn粉、Fe粉、Co粉、Cu粉、Zn粉、Ag粉、Sn粉、Bi粉中的一種或多種金屬粉。
6.如權(quán)利要求1所述的稀土類燒結(jié)磁鐵的制造方法，其特征是，所述添加金屬粉為板狀金屬粉。
7.如權(quán)利要求5所述的稀土類燒結(jié)磁鐵的制造方法，其特征是，所述板狀金屬粉的厚度為10微米以下。
8.如權(quán)利要求5所述的稀土類燒結(jié)磁鐵的制造方法，其特征是，所述板狀金屬粉的厚度為3微米以下。
全文摘要
本發(fā)明的目的是在不使磁力特性劣化的同時(shí)提高成形體的強(qiáng)度。本發(fā)明提供的稀土類燒結(jié)磁鐵的制造方法是，在將含有稀土類元素、過渡金屬元素、和硼的原料合金微粉進(jìn)行燒結(jié)來制造稀土類燒結(jié)磁鐵時(shí)，對添加有添加金屬粉的所述原料合金微粉進(jìn)行成形并燒結(jié)。添加金屬粉是選自例如Al粉、Ni粉、Zr粉、Mn粉、Fe粉、Co粉、Cu粉、Zn粉、Ag粉、Sn粉、Bi粉的一種或多種金屬粉。所述制造方法包括將原料合金粗粉碎的粗粉碎工藝和細(xì)粉碎的細(xì)粉碎工藝，并在細(xì)粉碎工藝后添加所述添加金屬粉，或者在粗粉碎工藝后添加所述添加金屬粉。所述添加金屬粉的添加量為0.01質(zhì)量％或更多。所述添加金屬粉優(yōu)選厚度為10微米以下的板狀金屬粉。
文檔編號B22F1/00GK1717756SQ20048000148
公開日2006年1月4日 申請日期2004年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月31日
發(fā)明者巖崎信, 石坂力 申請人:Tdk株式會社