專利名稱：R-t-b類燒結(jié)磁體的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有R2T14B型化合物為主相的R-T-B類燒結(jié)磁體(R為稀土元素，T為以Fe為主的過渡金屬元素)的制造方法。
背景技術(shù)：
以R2T14B型化合物為主相的R-T-B類燒結(jié)磁體，已知作為在永磁體中最高性能的磁體，使用于硬盤驅(qū)動器的音圈電機(jī)(VCM)、混合動力車搭載用發(fā)動機(jī)等各種發(fā)動機(jī)和家電廠 PR ο
R-T-B類燒結(jié)磁體在高溫時矯頑力降低，因此，發(fā)生不可逆熱退磁。為了避免不可逆熱退磁，在使用于發(fā)動機(jī)用等的情況下，要求在高溫下也維持高的矯頑力。
已知R-T-B類燒結(jié)磁體在用重稀土元素RH (包含Dy、Tb中至少一種)取代R2T14B 型化合物相中的R的一部分時，矯頑力會提高。為了在高溫下獲得高的矯頑力，有效的是向 R-T-B類燒結(jié)磁體中添加大量重稀土元素RH。
但是，在R-T-B類燒結(jié)磁體中，用重稀土元素RH取代輕稀土元素RL (包含Nd、Pr 中的至少一種)作為R時，矯頑力提高，而另一方面，存在剩余磁通密度降低的問題。另外， 重稀土元素RH為稀有資源，因此要求減少其使用量。
因此，近年來，研究了以不使剩余磁通密度降低的方式，利用更少的重稀土元素RH 使R-T-B類燒結(jié)磁體的矯頑力提高的技術(shù)。本申請的申請人在專利文獻(xiàn)I中公開了一邊對 R-T-B類燒結(jié)磁石體表面供給Dy等重稀土元素RH, —邊使重稀土元素RH從該表面向R-T-B 類燒結(jié)磁性體的內(nèi)部擴(kuò)散(“蒸鍍擴(kuò)散”)的方法。在專利文獻(xiàn)I中，在由高熔點(diǎn)金屬材料構(gòu)成的處理室的內(nèi)部，R-T-B類燒結(jié)磁石體和RH塊體離開規(guī)定間隔而相對配 置。處理室具備保持多個R-T-B類燒結(jié)磁石體的部件和保持RH塊體的部件。在使用這種裝置的方法中，必須要在處理室內(nèi)配置RH塊體的工序；放置保持部件和網(wǎng)的工序；在網(wǎng)上配置R-T-B類燒結(jié)磁石體的工序；再在其上放置保持部件和網(wǎng)的工序；在網(wǎng)上配置上方的RH塊體的工序；將處理室密閉進(jìn)行蒸鍍擴(kuò)散的工序這樣的一系列的操作。
專利文獻(xiàn)2公開有以提高R-T-B類金屬間化合物磁性材料的磁特性為目的，將低沸點(diǎn)的Yb金屬粉末和R-T-B類燒結(jié)磁石體封入耐熱密封容器內(nèi)進(jìn)行加熱的方法。在專利文獻(xiàn)2的方法中，將Yb金屬的被膜均勻地沉積在R-T-B類燒結(jié)磁石體的表面，使稀土元素從該被膜向R-T-B類燒結(jié)磁體的內(nèi)部擴(kuò)散(專利文獻(xiàn)2的實施例5)。
專利文獻(xiàn)3公開有一種在使作為重稀土元素含有Dy或Tb的重稀土類化合物的鐵化合物附著于R-T-B類燒結(jié)磁石體的狀態(tài)下進(jìn)行熱處理的方法。
現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)1:國際公開第2007 / 102391號
專利文獻(xiàn)2:日本特開2004-296973號公報
專利文獻(xiàn)3:日本特開2009-289994號公報發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的課題
在專利文獻(xiàn)I的方法中，與通過濺射處理或蒸鍍處理在R-T-B類燒結(jié)磁石體的表面形成被膜相比，通過在700°C 1000°C這樣的低的溫度向R-T-B類燒結(jié)磁石體供給重稀土元素RH，向R-T-B類燒結(jié)磁石體供給的重稀土元素RH的供給量不會變得過多，因此，能夠制作剩余磁通密度幾乎沒有降低、提高了矯頑力的R-T-B類燒結(jié)磁體。但是，由于供給重稀土元素RH的RH塊體使用反應(yīng)性高的物質(zhì)，因此，在邊與R-T-B類燒結(jié)磁石體接觸邊進(jìn)行加熱時，RH塊體有可能與R-T-B類燒結(jié)磁石體反應(yīng)而變質(zhì)。另外，在處理室內(nèi)，需要以RH塊體和R-T-B類燒結(jié)磁石體不發(fā)生反應(yīng)的方式，將R-T-B類燒結(jié)磁石體和由重稀土元素RH構(gòu)成的RH塊體分開配置，因此，存在用于配置的工序繁瑣的問題。
另一方面，根據(jù)專利文獻(xiàn)2的方法，只要為Yb、Eu、Sm那樣的飽和蒸氣壓高的稀土金屬，就可以通過同一溫度范圍(例如800 850°C)的熱處理施行被膜在燒結(jié)磁石體的形成和從被膜的擴(kuò)散。但根據(jù)專利文獻(xiàn)2，為了將Dy和/或Tb那樣蒸氣壓低的稀土元素在 R-T-B類燒結(jié)磁石體表面形成被膜、進(jìn)行沉積，就需要通過使用高頻加熱用線圈的感應(yīng)加熱將稀土金屬選擇性地加熱到高溫。這樣，在將Dy和/或Tb加熱到比R-T-B類燒結(jié)磁石體更高的溫度時，需要使Dy和/或Tb與R-T-B類燒結(jié)磁石體一定程度地離開。根據(jù)專利文獻(xiàn)2的技術(shù)思想和方法，如果不離開，與專利文獻(xiàn)I記載的方法同樣地，就會產(chǎn)生RH擴(kuò)散源與R-T-B類燒結(jié)磁石體反應(yīng)而變質(zhì)的問題。即使離開，在將粉末狀的Dy、Tb選擇性地加熱到高溫時，在R-T-B類燒結(jié)磁 石體的表面就會形成較厚(例如數(shù)十μ m以上)的Dy和/或Tb 的被膜，因此，在R-T-B類燒結(jié)磁性體的表面附近，Dy或Tb就會向主相晶粒的內(nèi)部擴(kuò)散，產(chǎn)生剩余磁通密度的降低。
根據(jù)專利文獻(xiàn)3的方法，由于是在Dy或Tb的鐵合金的粉末附著于R_T_B類燒結(jié)磁石體的狀態(tài)下進(jìn)行熱處理，所以Dy和/或Tb就會從固定的附著點(diǎn)向R-T-B類燒結(jié)磁石體擴(kuò)散。由于使用的Dy和/或Tb的鐵合金為50 μ m IOOnm的微粉末,所以在熱處理后， 難以完全地去除，容易殘留在熱處理爐內(nèi)。殘留于爐內(nèi)的熱處理后的Dy和/或Tb的鐵合金與接著進(jìn)行的R-T-B類燒結(jié)磁石體反應(yīng)，容易變質(zhì)為污染物。因此在專利文獻(xiàn)3中公開的Dy和Tb鐵合金的粉末必須在每次熱處理時從爐內(nèi)完全地去除，Dy和/或Tb的鐵合金粉末不能多次使用。另外，由于追加了將Dy或Tb的鐵合金粉末溶解在溶劑中進(jìn)行涂布、或形成漿料狀進(jìn)行涂布的工序，因此，存在R-T-B類燒結(jié)磁體的制造繁瑣的問題。
本發(fā)明是鑒于上述情況而完成的，其目的在于，提供一種R-T-B類燒結(jié)磁體的制造方法，該方法不使剩余磁通密度降低而使Dy或Tb的重稀土元素RH從R-T-B類燒結(jié)磁石體的表面向內(nèi)部擴(kuò)散，能夠重復(fù)使用RH擴(kuò)散源，且能夠高效地生產(chǎn)R-T-B類燒結(jié)磁體。
用于解決課題的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的R-T-B類燒結(jié)磁體的制造方法包括準(zhǔn)備R-T-B類燒結(jié)磁石體的工序; 準(zhǔn)備含有重稀土元素RH (包含Dy和Tb中的至少一種)并含有30質(zhì)量％以上且80質(zhì)量％ 以下的Fe的RH擴(kuò)散源的工序；將上述R-T-B類燒結(jié)磁石體和上述RH擴(kuò)散源以能夠相對移動且能夠接近或接觸的方式裝入處理室內(nèi)的工序；和一邊使上述R-T-B類燒結(jié)磁石體和上述RH擴(kuò)散源在上述處理室內(nèi)連續(xù)地或斷續(xù)地移動，一邊將上述R-T-B類燒結(jié)磁石體和上述RH擴(kuò)散源加熱到超過850°C且1000°C以下的處理溫度的RH擴(kuò)散工序。
在某實施方式中，上述處理溫度為870°C以上且1000°C以下。
在某實施方式中，在上述RH擴(kuò)散源中含有40質(zhì)量％以上且80質(zhì)量％以下的Fe。
在某實施方式中，在上述RH擴(kuò)散源中含有40質(zhì)量％以上且60質(zhì)量％以下的Fe。
在某實施方式中，上述RH擴(kuò)散工序包括使上述處理室旋轉(zhuǎn)的工序。
在某實施方式中，在上述RH擴(kuò)散工序中，使上述處理室以圓周速度O. Olm/s以上的速度旋轉(zhuǎn)。
在某實施方式中，上述RH擴(kuò)散工序是將攪拌輔助部件裝入上述處理室內(nèi)而進(jìn)行的。
在某實施方式中，上述攪拌輔助部件包含氧化鋯、氮化硅、碳化硅、氮化硼或它們的混合物的陶瓷。
在某實施方式中，上述RH擴(kuò)散工序的上述熱處理是將上述處理室的內(nèi)部壓力調(diào)節(jié)到O. OOlPa以上且大氣壓以下而進(jìn)行的。
在某實施方式中，包括準(zhǔn)備另外的R-T-B類燒結(jié)磁石體的工序A ;和RH擴(kuò)散工序 B，在使上述另外的R-T-B類燒結(jié)磁石體和上述RH擴(kuò)散源以能夠相對移動且能夠接近或接觸的方式裝入處理室內(nèi)的狀態(tài)下，一邊使上述另外的R-T-B類燒結(jié)磁石體和上述RH擴(kuò)散源在上述處理室內(nèi)連續(xù)地或斷續(xù)地移動，一邊將上述另外的R-T-B燒結(jié)磁石體和上述RH擴(kuò)散源加熱到超過850°C且1000°C以下的處理溫度。
在某實施方式中，通過重復(fù)上述工序A和上述工序B，使重稀土元素RH從同一上述 RH擴(kuò)散源相對于多個上述另外的R-T-B類燒結(jié)磁石體擴(kuò)散。
本發(fā)明的R-T-B類燒結(jié)磁體，通過上述任一項的R-T-B類燒結(jié)磁體的制造方法來制造。
本發(fā)明的RH擴(kuò)散源，其為使用于上述任一項的R-T-B類燒結(jié)磁體的制造方法的RH 擴(kuò)散源,其中，含有重稀土元素R H (包含Dy和Tb中的至少一種)和30質(zhì)量％以上且80質(zhì)量％以下的Fe。
發(fā)明的效果
根據(jù)本發(fā)明，含有包含Dy和Tb中的至少一種的重稀土元素RH并含有30質(zhì)量％ 以上且80質(zhì)量％以下的Fe的RH擴(kuò)散源不會變質(zhì)，能夠重復(fù)使用。
另外，將含有包含Dy和Tb中的至少一種的重稀土元素RH并含有30質(zhì)量％以上且80質(zhì)量％以下的Fe的RH擴(kuò)散源，以與R-T-B類燒結(jié)磁石體能夠相對移動且能夠接近或接觸的方式裝入處理室內(nèi)，在超過850°C且1000°C以下的溫度使其連續(xù)地或斷續(xù)地移動， 由此，能夠省去配置的麻煩而進(jìn)行RH擴(kuò)散處理。


圖1是示意性地表示本發(fā)明優(yōu)選的實施方式中使用的擴(kuò)散裝置的結(jié)構(gòu)的剖視圖2是表示擴(kuò)散處理工序時的加熱曲線的一個例子的曲線圖。
具體實施方式
在本發(fā)明的制造方法中，將R-T-B類燒結(jié)磁石體和RH擴(kuò)散源以能夠相對移動且能夠接近或接觸的方式裝入處理室(或處理容器)內(nèi)，將它們加熱保持在超過850°C且1000°C 以下的溫度(處理溫度)。優(yōu)選的處理溫度為870°C以上且1000°C以下。其中，RH擴(kuò)散源為含有重稀土元素RH (包含Dy和Tb中的至少一種)和30質(zhì)量％以上且80質(zhì)量％以下的Fe 的合金。這時，例如，通過使處理室旋轉(zhuǎn)或搖動，或?qū)μ幚硎沂┘诱駝樱瑥亩筊-T-B類燒結(jié)磁石體和RH擴(kuò)散源在上述處理室內(nèi)連續(xù)地或斷續(xù)地移動，使R-T-B類燒結(jié)磁石體和RH擴(kuò)散源的接觸部的位置改變，或一邊使R-T-B類燒結(jié)磁石體和RH擴(kuò)散源接近、離開，一邊同時實行重稀土元素RH的供給和向R-T-B類燒結(jié)磁石體的擴(kuò)散(RH擴(kuò)散工序)。
在本發(fā)明中，能夠?qū)H擴(kuò)散源和R-T-B類燒結(jié)磁石體以可相對移動且可接近或接觸的方式裝入處理室內(nèi)，使其連續(xù)地或斷續(xù)地移動，因此，不需要將R-T-B類燒結(jié)磁石體和 RH擴(kuò)散源排列在規(guī)定位置的載置的時間。
通過將含有重稀土元素RH和30質(zhì)量％以上且80質(zhì)量％以下的Fe的合金作為RH 擴(kuò)散源，來抑制因RH擴(kuò)散工序時RH擴(kuò)散源從R-T-B類燒結(jié)磁石體中滲出的Nd、Pr造成的變質(zhì)。
另外，因為本發(fā)明的RH擴(kuò)散源難以與R-T-B類燒結(jié)磁體反應(yīng)，所以即使在超過 850°C 1000°C以下的溫度進(jìn)行RH擴(kuò)散處理，向R-T-B類燒結(jié)磁體的表面供給的重稀土元素RH (包含Dy或Tb中的至少一種)也不會供給過多。由此，能夠抑制RH擴(kuò)散后的剩余磁通密度的降低，并且能夠獲得充分高的矯頑力。
其中，在RH擴(kuò)散源的Fe的含量不足30質(zhì)量％時，重稀土元素RH的體積率變高， 其結(jié)果是，在RH擴(kuò)散處理中從R-T-B類燒結(jié)磁石體中滲出的Nd、Pr被RH擴(kuò)散源吸取，Nd、 Pr和Fe反應(yīng)而使RH擴(kuò)散源的組成產(chǎn)生偏差，RH擴(kuò)散源發(fā)生變質(zhì)。
另一方面，在Fe的含有率超過80質(zhì)量％時，RH含量比20質(zhì)量％少，因此，來自RH 擴(kuò)散源的重稀土元素RH的供給量變小，處理時間變得非常長，故而不適于批量生產(chǎn)。
本發(fā)明通過使含有重稀土元素RH和30質(zhì)量％以上且80質(zhì)量％以下的Fe的RH擴(kuò)散源在超過850°C且1000°C以下連續(xù)地或斷續(xù)地與R-T-B類燒結(jié)磁石體一起移動，在處理室內(nèi)利用RH擴(kuò)散源和R-T-B類燒結(jié)磁石體的接觸點(diǎn)，能夠?qū)⒅叵⊥猎豏H從R-T-B類燒結(jié)磁石體表面導(dǎo)入，使其向R-T-B類燒結(jié)磁石體內(nèi)部擴(kuò)散。另外，所謂超過850°C且1000°C以下的溫度范圍是在R-T-B類燒結(jié)磁石體中促進(jìn)RH擴(kuò)散的溫度范圍，能夠在容易使重稀土元素RH向R-T-B類燒結(jié)磁石體內(nèi)部擴(kuò)散的狀況下進(jìn)行RH擴(kuò)散。能夠在870°C以上且1000°C 以下更有效地進(jìn)行RH擴(kuò)散。
本發(fā)明的RH擴(kuò)散源中含有的Fe的質(zhì)量比率優(yōu)選為40質(zhì)量％ 80質(zhì)量％。更優(yōu)選為40質(zhì)量％ 60質(zhì)量％。在更優(yōu)選的范圍時，RH擴(kuò)散源中所含有的DyFe2等RHFe2化合物和/或DyFe3等RHFe3化合物和/或Dy6Fe23等RH6Fe23化合物的體積比率為90%以上。
在稀土元素和Fe的組合中，在稀土元素為Nd、Pr的情況下不會生成原子數(shù)比為 (Nd或Pr): Fe =1: 2、1 : 3、或6 23的1-2、1_3、6_23的化合物。因此，在上述更優(yōu)選的范圍中，通過將RH擴(kuò)散源設(shè)定為1-2、1-3、6-23的組成比，能夠防止在RH擴(kuò)散時RH擴(kuò)散源中的RH-Fe化合物吸取從R-T-B類燒結(jié)磁石體中滲入的Nd、Pr，因此，RH擴(kuò)散源不會變質(zhì)，能夠重復(fù)使用更多的次數(shù)。
另外，RH擴(kuò)散處理中的重稀土元素RH向R-T-B類燒結(jié)磁石體的供給不會變得過多，剩余磁通密度不會降低。
其中，作為在RH擴(kuò)散工序中使R-T-B類燒結(jié)磁石體和RH擴(kuò)散源在處理室內(nèi)連續(xù)地或斷續(xù)地移動的方法，只要在R-T-B類燒結(jié)磁石體中不發(fā)生缺口和開裂，且能夠使RH擴(kuò)散源和R-T-B類燒結(jié)磁石體的相互配置關(guān)系變動，就能夠采用任意的方法，例如，能夠采用使處理室旋轉(zhuǎn)、搖動，或從外部對處理室施加振動的方法。另外，也可以在處理室內(nèi)設(shè)置攪拌裝置。另外，也可以將處理室固定，利用設(shè)于處理室內(nèi)的攪拌裝置變動RH擴(kuò)散源和R-T-B 類燒結(jié)磁石體的相互配置關(guān)系。
認(rèn)為通過使重稀土元素RH從主相晶粒的外側(cè)擴(kuò)散，在主相外殼部形成重稀土類取代層，由此提高了 R-T-B類燒結(jié)磁體的主相晶粒的外殼部的結(jié)晶磁各向異性，就能夠有效地提高磁體整體的矯頑力H。:。在本發(fā)明中，不僅在與R-T-B類燒結(jié)磁石體的表面接近的區(qū)域，而且在離開R-T-B類燒結(jié)磁石體表面的內(nèi)部的區(qū)域中，也能夠在主相外殼部形成重稀土類取代層，因此，通過遍及R-T-B類燒結(jié)磁石體整體在主相外殼部高效地形成重稀土元素RH被濃縮的層，就能夠提高矯頑力Hcj，另一方面，重稀土類取代層足夠薄，在主相內(nèi)部殘存重稀土元素RH濃度低的部分，因此，幾乎不會使剩余磁通密度降低。
另外，在本發(fā)明中，R-T-B類燒結(jié)磁石體的組成中不需要含有重稀土元素RH。即， 準(zhǔn)備作為稀土元素R含有輕稀土元素RL (包含Nd和Pr中的至少一種)的公知的R-T-B類燒結(jié)磁石體，重稀土元素RH從其表面向磁體內(nèi)部擴(kuò)散。根據(jù)本發(fā)明，利用重稀土元素RH的晶界擴(kuò)散，也能夠有效地向位于R-T-B類燒結(jié)磁石體的內(nèi)部的主相的外殼部供給重稀土元素RH。當(dāng)然，對于添加有重稀土元素RH的R-T-B類燒結(jié)磁石體，也可以適用本發(fā)明。但是， 在添加了大量的重稀土元素RH時，不能充分的起到本發(fā)明的效果，因此能夠添加相對少量的重稀土元素RH。
在優(yōu)選的實施方式中，實行工序A和工序B，工序A為準(zhǔn)備另外的R-T-B類燒結(jié)磁石體的工序；工序B為 在使上述另外的R-T-B類燒結(jié)磁石體和RH擴(kuò)散源以能夠相對移動且能夠接近或接觸的方式裝入處理室內(nèi)的狀態(tài)下，一邊使上述另外的R-T-B類燒結(jié)磁石體和RH擴(kuò)散源在處理室內(nèi)連續(xù)地或斷續(xù)地移動，一邊將上述另外的R-T-B類燒結(jié)磁石體和RH 擴(kuò)散源加熱到超過850°C且1000°C以下的處理溫度的RH擴(kuò)散工序。也可以通過重復(fù)工序 A和工序B，使重稀土元素RH從同一 RH擴(kuò)散源相對于多個上述另外的R-T-B類燒結(jié)磁石體擴(kuò)散。
其中，所謂“另外的R-T-B類燒結(jié)磁石體”，意思是與使用同一 RH擴(kuò)散源實行了前一次的RH擴(kuò)散工序的R-T-B類燒結(jié)磁石體不同的R-T-B類燒結(jié)磁石體。另外，所謂“使重稀土元素RH相對于多個上述另外的R-T-B類燒結(jié)磁體擴(kuò)散”，意思是通過依次重復(fù)對尚未實行RH擴(kuò)散的R-T-B類燒結(jié)磁石體的RH擴(kuò)散工序，依次制作擴(kuò)散有重稀土元素RH的R-T-B 類燒結(jié)磁體。
[R-T-B類燒結(jié)磁石體]
首先，在本發(fā)明中，準(zhǔn)備作為重稀土元素RH的擴(kuò)散對象的R-T-B類燒結(jié)磁石體。在本發(fā)明中準(zhǔn)備的R-T-B類燒結(jié)磁石體具有公知的組成。該R-T-B類燒結(jié)磁石體例如具有以下的組成。
稀土元素R : 12 17原子％
B (B的一部分也可以由C取代)5 8原子％
添加元素M (選自 Al、T1、V、Cr、Mn、N1、Cu、Zn、Ga、Zr、Nb、Mo、Ag、In、Sn、Hf、Ta、W、Pb和Bi中的至少一種)0 2原子％
T (以Fe為主的過渡金屬，也可以含有Co)和不可避免的雜質(zhì)剩余部分
其中，稀土元素R是主要選自輕稀土元素RL (Nd、Pr)中的至少一種元素，但也可以含有重稀土元素。另外，在含有重稀土元素的情況下，優(yōu)選含有Dy和Tb中的至少一種。
上述組成的R-T-B類燒結(jié)磁石體可通過公知的制造方法來制造。
下面，詳細(xì)地說明對所制作的R-T-B類燒結(jié)磁石體進(jìn)行的擴(kuò)散處理工序。
[RH 擴(kuò)散源]
RH擴(kuò)散源為含有重稀土元素RH和30質(zhì)量％以上且80質(zhì)量％以下的Fe的合金， 其形態(tài)例如為球狀、線狀、板狀、塊狀、粉末等任意形態(tài)。在具有球或線形狀的情況下，其直徑可設(shè)定為例如數(shù)_ 數(shù)cm。在粉末的情況下,其粒徑可設(shè)定為例如O. 05mm以上5_以下的范圍。這樣，RH擴(kuò)散源的形狀、大小沒有特別限定。
RH擴(kuò)散源的制備方法除了一般的合金熔制法之外，也能夠利用擴(kuò)散還原法等。
若使用同一 RH擴(kuò)散源重復(fù)RH擴(kuò)散工序時，有時Nd從R-T-B類燒結(jié)磁石體被吸入 RH擴(kuò)散源。但是，即使吸取了 Nd，只要RH擴(kuò)散源的組成不偏離上述的范圍，在本發(fā)明的制造方法中就能夠重復(fù)使用該RH擴(kuò)散源。在本說明書中所謂的“同一 RH擴(kuò)散源”，包括即使 RH擴(kuò)散源的組成、形狀和重量由于重復(fù)RH擴(kuò)散工序而改變，組成也不會偏離上述范圍的RH 擴(kuò)散源。換言之，只要即使其組成、形狀和重量改變也不會損害R H擴(kuò)散源的功能，即可維持 RH擴(kuò)散源的同一'丨生。
另外，即使發(fā)生Nd的吸取，一次RH擴(kuò)散工序中的RH擴(kuò)散源的組成的變化也很小。 因此，即使發(fā)生Nd的吸取，RH擴(kuò)散源可重復(fù)使用的次數(shù)也不會大幅減少。
就RH擴(kuò)散源而言，除了 Dy、Tb、Fe之外，只要不損害本發(fā)明的效果，也可以含有選自 Nd、Pr、La、Ce、Zn、Zr、Sn 和 Co 中的至少一種。
另外，作為不可避免的雜質(zhì)，也可以含有選自Al、T1、V、Cr、Mn、N1、Cu、Ga、Nb、Mo、 Ag、In、Hf、Ta、W、Pb、Si 和 Bi 中的至少一種。
[攪拌輔助部件]
在本發(fā)明的實施方式中，優(yōu)選在R-T-B類燒結(jié)磁石體和RH擴(kuò)散源的基礎(chǔ)上，向處理室內(nèi)導(dǎo)入攪拌輔助部件。攪拌輔助部件促進(jìn)RH擴(kuò)散源和R-T-B類燒結(jié)磁石體的接觸，還起到將暫時附著于攪拌輔助部件的重稀土元素RH間接地向R-T-B類燒結(jié)磁石體供給的作用。另外，攪拌輔助部件還具有防止在處理室內(nèi)R-T-B類燒結(jié)磁石體彼此以及R-T-B類燒結(jié)磁石體和RH擴(kuò)散源的接觸所導(dǎo)致的破碎的作用。
攪拌輔助部件設(shè)定為在處理室內(nèi)容易運(yùn)動的形狀，將該攪拌輔助部件與R-T-B類燒結(jié)磁石體和RH擴(kuò)散源混合而進(jìn)行處理室的旋轉(zhuǎn)、搖動、振動很有效。其中，作為容易運(yùn)動的形狀的例子，可以列舉直徑數(shù)百μ m 數(shù)十mm的球狀、楕圓狀、圓柱狀等。
攪拌輔助部件優(yōu)選由即使在RH擴(kuò)散處理中與R-T-B類燒結(jié)磁石體和RH擴(kuò)散接觸也難以發(fā)生反應(yīng)的材料形成。作為攪拌輔助部件可由氧化鋯、氮化硅、碳化硅和氮化硼或它們的混合物的陶瓷合適地形成。另外，也可以由含有Mo、W、Nb、Ta、Hf、Zr的族的元素或它們的混合物形成。
[RH擴(kuò)散工序]
參照圖1，說明本發(fā)明的擴(kuò)散處理工序的優(yōu)選例。
在圖1所示的例子中，R-T-B類燒結(jié)磁石體I和RH擴(kuò)散源2被導(dǎo)入不銹鋼制的筒 3的內(nèi)部。另外，雖然沒有圖示，但優(yōu)選氧化鋯球等作為攪拌輔助部件被導(dǎo)入筒3的內(nèi)部。 在該例中，筒3發(fā)揮作為“處理室”的功能。筒3的材料不限定于不銹鋼，可以是任意材料， 只要是具有耐受超過850°C且1000°C以下的溫度的耐熱性、與R-T-B類燒結(jié)磁石體I和RH 擴(kuò)散源2難以反應(yīng)的材料即可。例如，也可以使用Nb、Mo、W或含有它們中的至少一種的合金。另外，也可以使用Fe-Cr-Al類合金、Fe-Cr-Co類合金。在筒3設(shè)有可開閉或可拆卸的蓋5。另外，在筒3的內(nèi)壁能夠設(shè)置突起物，以使RH擴(kuò)散源和R-T-B類燒結(jié)磁石體有效地進(jìn)行移動和接觸。垂直于筒3的長軸方向的截面形狀也不限定于圓，可以是楕圓或多邊形、或其他的形狀。圖1所示的狀態(tài)的筒3與排氣裝置6連接。通過排氣裝置6的工作，筒3的內(nèi)部可被減壓。在筒3的內(nèi)部，可從未圖示的氣瓶導(dǎo)入Ar等不活潑氣體。
筒3由配置于其外周部的加熱器4進(jìn) 行加熱。通過筒3的加熱，收納于其內(nèi)部的 R-T-B類燒結(jié)磁石體I和RH擴(kuò)散源2也被加熱。筒3以可圍繞中心軸旋轉(zhuǎn)的方式被支承， 在加熱器4進(jìn)行的加熱中也能夠利用發(fā)動機(jī)7進(jìn)行轉(zhuǎn)動。筒3的轉(zhuǎn)速，例如可將筒3的內(nèi)壁面的圓周速度設(shè)定為每秒O. Olm以上。優(yōu)選設(shè)定為每秒O. 5m以下，以不使筒內(nèi)的R-T-B 類燒結(jié)磁石體彼此通過旋轉(zhuǎn)激烈接觸而破碎。
在圖1的例中，筒3旋轉(zhuǎn)，但是，本發(fā)明不僅限于這種情況。在RH擴(kuò)散工序中只要在筒3內(nèi)R-T-B類燒結(jié)磁石體I和RH擴(kuò)散源2能夠相對移動且能夠接觸即可。例如，可以筒3不旋轉(zhuǎn)而進(jìn)行搖動或振動，也可以旋轉(zhuǎn)、搖動和振動至少2個同時發(fā)生。
下面，說明使用圖1的處理裝置進(jìn)行的RH擴(kuò)散工序的動作。
首先，從筒3上卸下蓋5，將筒3的內(nèi)部開放。將多個R-T-B類燒結(jié)磁石體I和RH 擴(kuò)散源2裝入筒3的內(nèi)部后，再將蓋5安裝于筒3。連接排氣裝置6將筒3的內(nèi)部進(jìn)行真空排氣。在筒3的內(nèi)部壓力充分降低后，卸下排氣裝置6。加熱后，導(dǎo)入不活潑氣體直至所需壓力，一邊通過發(fā)動機(jī)7使筒3旋轉(zhuǎn)，一邊實行由加熱器4的加熱。
優(yōu)選擴(kuò)散熱處理時的筒3的內(nèi)部為不活潑氣氛。本說明書的所謂的“不活潑氣氛”，包括真空或不活潑氣體。另外，“不活潑氣體”為例如氬(Ar)氣等稀有氣體，但是，只要是在燒結(jié)磁石體I和RH擴(kuò)散源2之間不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的氣體，都可包括在“不活潑氣體” 內(nèi)。不活潑氣體的壓力優(yōu)選為大氣壓以下。在筒3的內(nèi)部的氣氛氣體壓力與大氣壓接近時， 例如在專利文獻(xiàn)I所示的技術(shù)中，重稀土元素RH就難以從RH擴(kuò)散源2供給到R-T-B類燒結(jié)磁石體I的表面。但是，在本實施方式中，由于RH擴(kuò)散源2和R-T-B類燒結(jié)磁石體I接近或接觸，因此能夠以比專利文獻(xiàn)I所記載的壓力更高的壓力進(jìn)行RH擴(kuò)散。另外，真空度和RH的供給量的相關(guān)性比較小，即使進(jìn)一步提高真空度，也不會對重稀土元素RH的供給量 (矯頑力的提高度)產(chǎn)生大的影響。供給量比氣氛壓力對R-T-B類燒結(jié)磁石體的溫度更敏感。
在本實施方式中，通過使一起放入了含有重稀土元素RH的RH擴(kuò)散源2和R-T-B 類燒結(jié)磁石體I的處理室旋轉(zhuǎn)，并且進(jìn)行加熱，能夠?qū)⒅叵⊥猎豏H從RH擴(kuò)散源2供給到 R-T-B類燒結(jié)磁石體I的表面，并且使其向內(nèi)部擴(kuò)散。
擴(kuò)散處理時的處理室的內(nèi)壁面的圓周速度可設(shè)定為例如O. 01m/s以上。若轉(zhuǎn)速變低時，R-T-B類燒結(jié)磁石體和RH擴(kuò)散源的接觸部的移動變慢，容易發(fā)生熔敷。因此，擴(kuò)散溫度越高優(yōu)選越提高處理室的轉(zhuǎn)速。優(yōu)選的轉(zhuǎn)速不僅取決于擴(kuò)散溫度，而且因RH擴(kuò)散源的形狀和尺寸而不同。
在本實施方式中，將RH擴(kuò)散源2和R-T-B類燒結(jié)磁石體I的溫度保持在超過850°C 且1000°C以下的范圍內(nèi)。該溫度范圍是為了使重稀土元素RH沿著R-T-B類燒結(jié)磁石體I 的晶界相向內(nèi)部擴(kuò)散而優(yōu)選的溫度區(qū)域。
RH擴(kuò)散源2包含重稀土元素RH和30質(zhì)量％以上且80質(zhì)量％以下的Fe，在超過 850°C且1000°C以下，重稀土元素RH不會供給過多。熱處理的時間例如為10分鐘 72小時。優(yōu)選為I小時 12小時。
另外，在RH擴(kuò)散源2難以引起變質(zhì)，尤其是在以體積率計RHFe2或RHFe3占大部分的范圍時，從R-T-B類燒結(jié)磁石體I滲出的NcUPr不會被RH擴(kuò)散源2中的RH-Fe化合物吸取，因此，其結(jié)果是不會變質(zhì)，能夠重復(fù)使用RH擴(kuò)散源。其中，所謂“RH擴(kuò)散源的變質(zhì)”，意思是以RH擴(kuò)散源的功能受損的程度組成、形狀和重量發(fā)生變化，變化為不能保持RH擴(kuò)散源的同一性的狀態(tài)。
在處理溫度超過1000°C時，容易產(chǎn)生RH擴(kuò)散源2和R-T-B類燒結(jié)磁石體I熔敷的問題，而在處理溫度為850°C以下時，處理需要長時間。
就保持時間而言，考慮進(jìn)行RH擴(kuò)散處理工序時的R-T-B類燒結(jié)磁石體I和RH擴(kuò)散源2的投入量的比率、R-T-B類燒結(jié)磁石體I的形狀、RH擴(kuò)散源2的形狀和通過RH擴(kuò)散處理應(yīng)該向R-T-B類燒結(jié)磁石體I擴(kuò)散的重稀土元素RH的量(擴(kuò)散量)等來決定。
RH擴(kuò)散工序時的氣氛氣體的壓力(處理室內(nèi)的氣氛壓力)可設(shè)定在例如 O. OOlPa 大氣壓的范圍內(nèi)。在RH擴(kuò)散工序后，以使擴(kuò)散的重稀土元素RH進(jìn)一步均質(zhì)化為目的或使擴(kuò)散的重稀土元素RH擴(kuò)散到更深處為目的，也可以追加進(jìn)行對R-T-B類磁石體I的第一熱處理。熱處理在去除RH擴(kuò)散源后，在重稀土元素RH實質(zhì)上可擴(kuò)散的700°C 1000°C的范圍進(jìn)行，更優(yōu)選在850°C 950°C的溫度實行。在該第一熱處理中，不發(fā)生重稀土元素RH相對于R-T-B 類燒結(jié)磁石體I的進(jìn)一步的供給，但在R-T-B類燒結(jié)磁石體I中發(fā)生重稀土元素RH的擴(kuò)散， 因此，使重稀土元素RH從R-T-B類燒結(jié)磁石體的表面?zhèn)认蛏钐帞U(kuò)散，作為磁體整體能夠提高矯頑力。第一熱處理的時間例如為10分鐘 72小時。優(yōu)選為I小時 12小時。其中， 進(jìn)行第一熱處理的熱處理爐的氣氛壓力為大氣壓以下。優(yōu)選為IOOkPa以下。
[第二熱處理]
另外，根據(jù)需要再進(jìn)行第二熱處理(400°C 700°C)，但在進(jìn)行第二熱處理 (400°C 700°C)時，優(yōu)選在第一熱處理(700°C 1000°C)之后進(jìn)行。第一熱處理(700°C 1000 V )和第二熱處理(400 V 700 V )也可以在同一處理室內(nèi)進(jìn)行。第二熱處理的時間例如為10分鐘 72小時。優(yōu)選為I小時 12小時。其中，進(jìn)行第二熱處理的熱處理爐的氣氛壓力為大氣壓以下。優(yōu)選為IOOkPa以下。
(實驗例I)
首先，制作組成比為Nd = 30. O、Dy = O. 5、B =1. O、Co = O. 9、Al = O.1、Cu =O.1、剩余部分=Fe (質(zhì)量％)的R-T-B類燒結(jié)磁石體。通過對該R-T-B類燒結(jié)磁石體進(jìn)行機(jī)械加工，獲得7. 4mmX 7. 4mmX 7. 4mm的立方體的R-T-B類燒結(jié)磁石體。用B-H描記器 (tracer)測定所制作的R-T-B類燒結(jié)磁石體的磁特性，結(jié)果在熱處理(500°C )后的特性中， 矯頑力Hcj為1000kA/m，剩余磁通密度Br為1. 42T。
下面，使用圖1的裝置實行RH擴(kuò)散處理。筒的容積128000mm3，R-T-B類燒結(jié)磁石體的投入重量50g，RH擴(kuò)散源的投入重量50g。RH擴(kuò)散源使用了直徑3mm以下的球形的擴(kuò)散源。
擴(kuò)散處理時的處理室的溫度如圖2所示變化。圖2是表示加熱開始后的處理室溫度的變化(加熱曲線)的曲線圖。在圖2的例子中，一邊進(jìn)行用加熱器的升溫，一邊實行真空排氣。升溫速率約為10°C /分鐘。將溫度保持在例如約600°C，直到處理室內(nèi)的壓力達(dá)到所希望的水平。之后，開始處理室的旋轉(zhuǎn)。進(jìn)行升溫直到達(dá)到擴(kuò)散處理溫度。升溫速率約為10°C /分鐘。達(dá)到擴(kuò)散處理溫度后，僅以規(guī)定的時間保持該溫度。之后，停止用加熱器的加熱，使之降溫直到室溫左右。之后，停止用加熱器的加熱，使之降溫直到室溫左右。之后， 將從圖1的裝置取出的R-T-B類燒結(jié)磁石體投入其它的熱處理爐，在與擴(kuò)散處理時相同的氣氛壓力進(jìn)行第一熱處理(800°C 950°C X 4小時 6小時),再進(jìn)行擴(kuò)散后的第二熱處理 (450°C 550°C X3小時 5小時)。其中，第一熱處理和第二熱處理的處理溫度和時間，考慮R-T-B類燒結(jié)磁石體和RH擴(kuò)散源的投入量、RH擴(kuò)散源的組成、RH擴(kuò)散溫度等來設(shè)定。
使用改變了 Dy量、Tb量、Fe量的RH擴(kuò)散源(試樣I 18)進(jìn)行RH擴(kuò)散處理，得到表I的結(jié)果。另外，為了比較，使用Dy金屬單質(zhì)的擴(kuò)散源、Tb金屬單質(zhì)的擴(kuò)散源和Dy-20 質(zhì)量Fe作為RH擴(kuò)散源，進(jìn)行同樣的實驗(試樣19 22)。其中，磁特性是對擴(kuò)散處理后的R-T-B類燒結(jié)磁石體的各面各研磨O. 2mm,在加工成7. OmmX 7. OmmX 7. Omm的立方體后， 用B-H描記器評價該磁體特性。在表中，在“RH擴(kuò)散源”的欄中表示在擴(kuò)散處理工序中使用的RH擴(kuò)散源的組成和尺寸。在“圓周速度”的欄中表示圖1所示的筒3的內(nèi)壁面的圓周速度。在“RH擴(kuò)散溫度”的欄中表示在擴(kuò)散處理中 所保持的筒3內(nèi)的溫度。“RH擴(kuò)散時間”的欄表不保持RH擴(kuò)散溫度的時間。“氣氛壓力”表不擴(kuò)散處理開始時的壓力。RH擴(kuò)散處理后的矯頑力Hcj增加量用“ Λ H。/’表示，RH擴(kuò)散處理后的剩余磁通密度B,增加量用“ Λ B,”表示。負(fù)的數(shù)值表示比RH擴(kuò)散處理前的R-T-B類燒結(jié)磁石體的磁特性降低。
[表 I]
權(quán)利要求
1.一種R-T-B類燒結(jié)磁體的制造方法，其特征在于，包括準(zhǔn)備R-T-B類燒結(jié)磁石體的工序；準(zhǔn)備含有重稀土元素RH并含有30質(zhì)量％以上且80質(zhì)量％以下的Fe的RH擴(kuò)散源的工序,所述重稀土元素RH包含Dy和Tb中的至少一種；將所述燒結(jié)磁石體和所述RH擴(kuò)散源以能夠相對移動且能夠接近或接觸的方式裝入處理室內(nèi)的工序；和一邊使所述燒結(jié)磁石體和所述RH擴(kuò)散源在所述處理室內(nèi)連續(xù)地或斷續(xù)地移動，一邊將所述燒結(jié)磁石體和所述RH擴(kuò)散源加熱到超過850°C且1000°C以下的處理溫度的RH擴(kuò)散工序。
2.如權(quán)利要求1所述的R-T-B類燒結(jié)磁體的制造方法，其特征在于所述處理溫度為 870°C以上且1000°C以下。
3.如權(quán)利要求1或2所述的R-T-B類燒結(jié)磁體的制造方法，其特征在于在所述RH擴(kuò)散源中含有40質(zhì)量％以上且80質(zhì)量％以下的Fe。
4.如權(quán)利要求1 3中任一項所述的R-T-B類燒結(jié)磁體的制造方法，其特征在于 在所述RH擴(kuò)散源中含有40質(zhì)量％以上且60質(zhì)量％以下的Fe。
5.如權(quán)利要求1 4中任一項所述的R-T-B類燒結(jié)磁體的制造方法，其特征在于 所述RH擴(kuò)散工序包括使所述處理室旋轉(zhuǎn)的工序。
6.如權(quán)利要求1 5中任一項所述的R-T-B類燒結(jié)磁體的制造方法，其特征在于 在所述RH擴(kuò)散工序中，使所述處理室以圓周速度O. 01m/s以上的速度旋轉(zhuǎn)。
7.如權(quán)利要求1 6中任一項所述的R-T-B類燒結(jié)磁體的制造方法，其特征在于 所述RH擴(kuò)散工序是將攪拌輔助部件裝入所述處理室內(nèi)而進(jìn)行的。
8.如權(quán)利要求7所述的R-T-B類燒結(jié)磁體的制造方法，其特征在于所述攪拌輔助部件包含氧化鋯、氮化硅、碳化硅、氮化硼或它們的混合物的陶瓷。
9.如權(quán)利要求1 8中任一項所述的R-T-B類燒結(jié)磁體的制造方法，其特征在于 所述RH擴(kuò)散工序中的所述熱處理是將所述處理室的內(nèi)部壓力調(diào)節(jié)到O. OOlPa以上且大氣壓以下而進(jìn)行的。
10.如權(quán)利要求1 9中任一項所述的R-T-B類燒結(jié)磁體的制造方法，其特征在于，包括準(zhǔn)備另外的R-T-B類燒結(jié)磁石體的工序A ;和RH擴(kuò)散工序B，在將所述另外的R-T-B類燒結(jié)磁石體和所述RH擴(kuò)散源以能夠相對移動且能夠接近或接觸的方式裝入處理室內(nèi)的狀態(tài)下，一邊使所述另外的R-T-B類燒結(jié)磁石體和所述RH擴(kuò)散源在所述處理室內(nèi)連續(xù)地或斷續(xù)地移動，一邊將所述另外的R-T-B類燒結(jié)磁石體和所述RH擴(kuò)散源加熱到超過850°C且1000°C以下的處理溫度。
11.如權(quán)利要求10所述的R-T-B類燒結(jié)磁體的制造方法，其特征在于通過重復(fù)所述工序A和所述工序B，使重稀土元素RH從同一所述RH擴(kuò)散源相對于多個所述另外的R-T-B類燒結(jié)磁石體擴(kuò)散。
12.—種R-T-B類燒結(jié)磁體，其特征在于其是按照權(quán)利要求1 11中任一項所述的R-T-B類燒結(jié)磁體的制造方法制造得到的。
13.—種RH擴(kuò)散源，其在權(quán)利要求1 11中任一項所述的R-T-B類燒結(jié)磁體的制造方法中使用，其特征在于 含有重稀土元素RH和30質(zhì)量％以上且80質(zhì)量％以下的Fe,所述重稀土元素RH包含 Dy和Tb中的至少一種。
全文摘要
一種R-T-B類燒結(jié)磁體的制造方法，其包括準(zhǔn)備R-T-B類燒結(jié)磁石體(1)的工序；準(zhǔn)備含有重稀土元素RH(包含Dy和Tb中的至少一種)并含有30質(zhì)量％以上且80質(zhì)量％以下的Fe的RH擴(kuò)散源的工序；將燒結(jié)磁石體(1)和RH擴(kuò)散源(2)以能夠相對移動且能夠接近或接觸的方式裝入處理室(3)內(nèi)的工序；和一邊使燒結(jié)磁石體(1)和RH擴(kuò)散源(2)在處理室(3)內(nèi)連續(xù)地或斷續(xù)地移動，一邊將其加熱到超過850℃且1000℃以下的溫度的RH擴(kuò)散工序。
文檔編號C22C38/00GK103003898SQ20118003384
公開日2013年3月27日 申請日期2011年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月12日
發(fā)明者國吉太 申請人:日立金屬株式會社