專利名稱：R-T-Cu-Mn-B系燒結(jié)磁鐵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及尤其是適用于電動機用途的具有高的矯頑力且耐熱性優(yōu)異的稀土元 素-過渡金屬-硼(R-T-B)系燒結(jié)磁鐵。
背景技術(shù)：
在永久磁鐵的開發(fā)中，最困難的一點是如何顯現(xiàn)矯頑力。這一點在R-T-B系燒結(jié) 磁鐵中也沒有改變，即使現(xiàn)在，對于矯頑力顯現(xiàn)的機制也仍然正在進行銳意的研究。在實際應用上，公知的提高R-T-B系燒結(jié)磁鐵的矯頑力的方法有幾種。其中一種 方法是例如專利文獻1所示的在稀土元素的一部分中使用重稀土尤其是Dy、Tb的方法。但 是，Dy、Tb是稀少且昂貴的元素，而且在大量添加時，在原料合金制造時對主相的形成產(chǎn)生 弊害，因此添加量存在限度。另外，對用于提高矯頑力的除稀土元素之外的添加元素也進行了種種研究，通常 應用例如專利文獻2所示的Al添加、例如專利文獻3所示的Cu添加，這些元素是不改善強 磁性相即I^2T14B型化合物的磁性性質(zhì)，對磁鐵的金屬組織的改善有效的元素，即使少量添加 也能夠改善矯頑力。尤其是Cu具有在R-T-B系燒結(jié)磁鐵中大幅地緩和通常進行的燒結(jié)后 的熱處理條件的效果。認為這是由于Cu以膜狀分布于主相和晶界相的界面，由此消除主相 外部的微小缺陷。但是，存在大量添加Cu時反而導致剩磁降低，矯頑力也降低的缺點。因 此，Cu的添加量受到制約，只能獲得有限的效果。現(xiàn)有技術(shù)文獻專利文獻專利文獻1 日本特開昭60-34005號公報專利文獻2 日本特開昭59-89401號公報專利文獻3 日本特開平1-219143號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的課題以最近的環(huán)境問題、能量問題、資源問題為背景，高性能磁鐵的需要日益增高。另 一方面，作為高性能磁鐵的代表的R-T-B系燒結(jié)磁鐵，其主要原料稀土元素依賴于來自特 定地域的供給，而且在高矯頑力型R-T-B系燒結(jié)磁鐵中，在現(xiàn)有技術(shù)下，其中還需要大量使 用稀少且昂貴的Tb、Dy等。另一方面，在R-T-B系燒結(jié)磁鐵中，如果將作為主相WIi2T14B型化合物的結(jié)晶粒徑 微細化，則能夠提高矯頑力，這對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是理所當然可以預想到的，但是， 即使例如將粉碎粒度微細化，也不太能夠提高矯頑力。其原因考慮為，通過組織微細化而增 加主相和晶界相的界面的結(jié)果使得對晶界相的改善有效的Al、Cu等晶界相改質(zhì)有效元素 相對不足，因此，難以獲得添加元素所帶來的矯頑力提高效果。另外，也預測到存在由于原 料粉末的微細化導致表面能量增加，所以反而導致了燒結(jié)時晶粒異常成長等問題。
在添加Cu的情況下，當增加添加量時，與應該形成主相的R成分結(jié)合生成R-Cu化 合物，因此，存在主相的比率減少、剩磁艮降低的問題。因此，在現(xiàn)有技術(shù)中不能增加添加量。本發(fā)明的目的是為了提高R-T-B系燒結(jié)磁鐵的矯頑力而提供一種能夠在現(xiàn)有技 術(shù)的基礎(chǔ)上增加Cu添加量的技術(shù)，尤其是提供一種在將燒結(jié)組織微細化的情況下有效地 發(fā)揮作用的技術(shù)。解決課題的方法本發(fā)明的R-T-Cu-Mn-B系燒結(jié)磁鐵包括R :12. 0原子％以上，15. 0原子％以下，在此，R是含有Y的稀土元素，R中的50原 子％以上是ft·和/或Nd ；B :5. 5原子％以上、6. 5原子％以下；Cu :0. 08原子％以上、0.；35原子％以下；Mn :0. 04原子％以上、不足0. 2原子％ ；M 2 原子％ 以下(包括 0 原子％ )，在此，M 是 Al、Ti、V、Cr、Ni、&i、Ga、&、Nb、Mo、 Ag、In、Sn、Hf、Ta、W、Au、Pb、Bi 中的 1 種中或 2 種以上；T 剩余部分，在此，T是!^e或者!^e和Co，在T是!^e和Co的情況下，Co為T的20 原子％以下。在某優(yōu)選的實施方式中，主相是Ii2T14B型化合物。在某優(yōu)選的實施方式中，主相的結(jié)晶粒徑以圓相當徑計，為12μπι以下。在某優(yōu)選的實施方式中，具有以圓相當徑計為8μπι以下的結(jié)晶粒徑的主相所占 的面積率為主相整體的70%以上。在某優(yōu)選的實施方式中，具有以圓相當徑計為5μπι以下的結(jié)晶粒徑的主相所占 的面積率為主相整體的80%以上。發(fā)明的效果在R-T-B系燒結(jié)磁鐵中，通過添加規(guī)定量的Mn，與現(xiàn)有技術(shù)相比能夠增加Cu添加 量，其結(jié)果，能夠提高矯頑力。該效果在將燒結(jié)組織微細化的情況下，發(fā)揮更有效的作用。


圖1是表示在Nd-Fe-Cu-Mn-B系燒結(jié)磁鐵中，針對兩種Cu量，Mn添加量與磁鐵特 性的關(guān)系的圖；圖2是表示在Nd-Fe- (Co) -Cu-Mn-B系燒結(jié)磁鐵中，Cu添加量和磁鐵特性的關(guān)系 的圖。
具體實施例方式本發(fā)明中，相對于主相和晶界相的界面量，添加規(guī)定量的Cu，由此改善主相和晶界 相的界面的匹配性，獲得較大的矯頑力。另外，通過燒結(jié)組織的微細化，即使在主相和晶界 相的界面大幅增加的情況下，也能夠使通過添加Cu帶來的矯頑力提高的效果有效地發(fā)揮 作用。作為本發(fā)明的必須元素的Mn發(fā)揮穩(wěn)定化主相的作用，即使Cu的添加量比現(xiàn)有技術(shù) 增加，也不會導致Cu奪取主相的R而形成R-Cu化合物，結(jié)果使主相分解之類的現(xiàn)象，維持主相體積率，起到使Cu有效地分散于主相和晶界相的界面的作用。本發(fā)明涉及R-T-Cu-Mn-B系燒結(jié)磁鐵，作為主成分，包括稀土元素R、鐵族元素T、 B、Cu、Mn、根據(jù)目的所添加的添加元素M以及其它不可避免的雜質(zhì)。以下，對組成進行詳細 的敘述。稀土元素R可以選擇含有Y的稀土元素。在本系磁鐵中，用于獲得優(yōu)異的性能的 組成范圍為，以R為整體，為12.0原子％以上、15.0原子％以下。本系磁鐵含有Ii2T14B型化合物作為主相，主相的量越多越能夠發(fā)揮高性能，但是， 另一方面，為了得到高的矯頑力，在主相粒界形成稱為富R相的R主體相，且使主相-晶界 相的界面的結(jié)構(gòu)適當化是很重要的。另外，R的一部分也單獨或與另外的元素復合形成氧 化物、碳化物。因此，在本系磁鐵中，R量的下限為僅比成為主相單相的組成稍微多的R量， 設(shè)定為12. 0原子％。在不足12. 0原子％時，富R相的形成不充分，不能獲得高的矯頑力。 另外，燒結(jié)也變得困難。另一方面，超過15. 0原子％時，磁鐵內(nèi)部的主相的體積率減少，磁鐵的磁化降低。 另外，R超過15. 0原子％時，在燒結(jié)時容易引起晶粒異常成長，因此也會使矯頑力降低。R元素的種類對本系磁鐵而言有用的是Pr、Nd、Tb、Dy這4種元素，尤其是為了獲 得高性能磁鐵，必須是ft"或Nd。Pr或Nd在本系磁鐵的主相即R2T14B化合物中，是用于獲得 較大的飽和磁化的元素。因此，在本發(fā)明中，將R中的50原子％以上設(shè)定為ft·和/或Nd。對于Tb和Dy而言，雖然Ii2T14B型化合物的磁化低，但是結(jié)晶磁性各向異性大，因 此是用于提高本系磁鐵的矯頑力的有效元素。在本發(fā)明中，為了得到必要的矯頑力也能夠 適當添加。其它的稀土元素是期待在工業(yè)上提高磁鐵性能的效果所使用的，不優(yōu)選。其理由 是，雖然與ft·及Nd相比主相的飽和磁化小，另外例如如Ho那樣具有提高矯頑力的效果， 但是價格非常昂貴。另一方面，例如La及Ce，大多作為ft·和/或Nd原料中所含的雜質(zhì)而 不可避免地納入磁鐵組成中，但是，處于3原子％以下的范圍內(nèi)時的影響小，所以也可以含有。T是！^或者！^和Co。在T是！^的情況下，R2T14B化合物的磁化較大，但是，在添 加少量的Co時幾乎沒有磁化的降低。另外，Co具有提高磁鐵的居里點的效果，還具有改善 磁鐵的粒界組織、提高耐蝕性的效果，因此能夠根據(jù)目的添加。在該情況下，將Co量設(shè)定為 T中的20原子％以下。這是因為在超過20原子％時，磁化的降低變大。B是用于主相形成的必須元素。主相的比率直接反映B量。但是，若B量超過6.5 原子％，則無助于主相形成，產(chǎn)生多余的B化合物，使磁化降低。另外，在不足5.5原子％時， 主相的比率降低，不但磁鐵的磁化降低，而且矯頑力也降低。因此，B的范圍設(shè)定為5. 5原 子％以上、6. 5原子％以下。Cu是本發(fā)明的必須元素。以高倍率觀察添加有Cu的R-T-B系燒結(jié)磁鐵組織的組 成分布時，能夠觀察到Cu以薄的膜狀分布于主相和晶界相的界面。認為該Cu與適量的氧 和R組合而形成fee結(jié)構(gòu)，與主相的晶格保持匹配性，沒有界面結(jié)構(gòu)上的缺陷，從而能夠提 高矯頑力。在其組織觀察不到該膜的磁鐵中，不能獲得高的矯頑力。通過添加Cu并且進行燒結(jié)后的熱處理，能夠獲得含有Cu的界面膜狀組織，能夠顯 現(xiàn)較大的矯頑力。因此，Cu需要根據(jù)磁鐵的主相和晶界相的界面的增加而增加添加量，但是，在沒有按規(guī)定量添加Mn的現(xiàn)有技術(shù)中，若大量添加Cu，則從主相即Ii2T14B型化合物中奪 取R而使主相分解，其量減少。在本發(fā)明中，由于通過添加Mn而抑制主相即Ii2T14B型化合 物的分解，所以通過添加必要量的Cu能夠顯現(xiàn)較大的矯頑力。Cu的必要量為0.08原子％以上。優(yōu)選0. 1原子％以上，進一步優(yōu)選0. 12原子％ 以上。在后文記載的Mn添加效果下，若Cu的添加量過剩，則磁鐵的剩磁降低，因此，添加 量設(shè)定為0. 35原子％以下。更優(yōu)選設(shè)定為0. 3原子％以下。Mn是本發(fā)明的必須元素，其固溶于主相中，使主相即Ii2T14B型化合物穩(wěn)定化。在本 發(fā)明中，通過添加Mn而使主相穩(wěn)定化，因此，抑制本來應該形成主相即I^2T14B型化合物的R 與Cu結(jié)合而形成R-Cu化合物、結(jié)果導致的主相量減少。其結(jié)果，能夠使上述Cu添加量比 現(xiàn)有技術(shù)增加，即使將結(jié)晶粒徑微細化而大幅增加界面的量，添加充分量的Cu而能夠顯現(xiàn) 較大的矯頑力。Mn添加量為0. 04原子％以上時能夠獲得上述效果。更優(yōu)選為0. 06原子％以上， 特別優(yōu)選為0. 07原子％以上。由于添加Mn另一方面使主相的磁化和各向異性磁場降低，所以大量添加時降低 磁鐵特性。因此，添加Mn的上限低于0. 2原子％。優(yōu)選為0. 15原子％以下。添加元素M不是必須的，但是能夠在不會導致磁化降低的2原子％以下的范圍內(nèi) 添加。M中的Al改善本系磁鐵的晶界相的物性，對矯頑力提高有效，因此，優(yōu)選在2原 子％以下的范圍內(nèi)添加。若超過2原子％，則Al也大量地加入主相中，磁鐵的磁化降低變 大，因此不優(yōu)選。更優(yōu)選為1. 5原子％以下。Al在通常所使用的B原料中含有，需要考慮其 量來調(diào)整添加量。另外，為了有效利用Al的添加效果，添加量優(yōu)選為0. 1原子％以上，更優(yōu) 選為0.4原子％以上。M中的( 具有通過添加而提高磁鐵的矯頑力的效果。尤其是在含有Co的組成中 有效。但是，因為其價格昂貴，所以添加量優(yōu)選限于1原子％以下。另外，( 具有使B的適 當量向少量側(cè)擴大的效果。該效果在添加0. 08原子％以下時能夠充分發(fā)揮。M中的Ag、Au、ai是具有與Cu相似的作用效果的元素，但是，Zn容易揮發(fā)，所以在 有效利用方面稍微有些困難。另外，Ag和Au的原子半徑大，因此與Cu的情況相比，主相和 晶界相的界面的結(jié)構(gòu)不同。在添加Cu時能夠添加這些元素。若添加量過多，則使剩磁降低， 因此，優(yōu)選的添加量范圍為0.5原子％以下。另外，Ni也具有近似的效果，但是Ni在晶界 相中形成I^3Ni化合物，因此與Cu相比，與主相的界面的匹配性稍差，效果小。但是，對于磁 鐵的耐蝕性提高是有效的，能夠在1原子％以下的范圍內(nèi)添加。M中的Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、W在組織中形成例如硼化物形式的高融點析出 物，具有抑制燒結(jié)過程中結(jié)晶粒成長的效果。但是，由于形成與磁性無關(guān)的析出物而降低磁 化，所以添加量優(yōu)選為1原子％以下。其中，^ 顯示稍微不同的舉動。即，在B量少的情況下，盡管不以^ 硼化物的形 式析出，但是也發(fā)揮抑制晶粒成長的效果。由此，在將ττ設(shè)定為0. 1原子％以下，且將B設(shè) 定為5. 8原子％以下的條件下，不會引起磁化的降低。認為這是因為ττ是根據(jù)條件也能夠 在主相中固溶的元素。
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M中的In、Sn、Pb、Bi改善晶界相的物性，發(fā)揮提高磁鐵的矯頑力的作用。若大量 添加，則使磁鐵的磁化下降，因此，優(yōu)選設(shè)定為0. 5原子％以下。本系磁鐵中的雜質(zhì)有0、C、N、H、Si、Ca、Mg、S、P等。尤其是0(氧)含量對磁鐵的 性能起直接的作用。含有Cu的界面膜狀組織認為是具有R-Cu-O組成的fee化合物，有助 于矯頑力提高，因此，從該觀點考慮，優(yōu)選含有極少量的氧。但是，氧是制造工序上不可避免 的元素，優(yōu)選的量少于工業(yè)上已含有的量，因此，認為即使為了高性能化而盡可能地將氧排 除，也不會對磁性特性帶來不良影響。設(shè)定為不足0.02質(zhì)量％時，用于防止氧化的處理設(shè) 備需要非常的大的規(guī)模，在工業(yè)上不優(yōu)選。另一方面，若超過0.8質(zhì)量％，則以本發(fā)明的組 成有可能燒結(jié)不充分。另外，假使能夠獲得燒結(jié)磁鐵，磁鐵特性也會降低，因此不優(yōu)選。優(yōu)選C為0. 1質(zhì)量％以下，N為0.03質(zhì)量％以下，H為0.01質(zhì)量％以下。Si除了 在原料i^e-B合金及!^e中含有之外，在溶解時也從坩堝等爐襯材料中混入。大量含有Si時 生成!^e-Si合金，主相比率變小，因此，優(yōu)選Si設(shè)定為0. 05質(zhì)量％以下。Ca是在稀土元素的還原處理中所使用的，因此作為雜質(zhì)在稀土原料中含有，但與 磁性性質(zhì)無關(guān)。但是，有時對腐蝕行為產(chǎn)生不良影響，因此，優(yōu)選設(shè)定為0. 03質(zhì)量％以下。 S及P大多是從狗原料中攝入的。它們也與磁性性質(zhì)無關(guān)，因此優(yōu)選設(shè)定為0. 05質(zhì)量％。燒結(jié)磁鐵的結(jié)晶粒徑對矯頑力產(chǎn)生影響，但另一方面，晶界相的狀態(tài)也對矯頑力 產(chǎn)生影響，因此，在現(xiàn)有技術(shù)中單使結(jié)晶粒徑微細化不能獲得高的矯頑力。即，將結(jié)晶粒徑 設(shè)定為小時，結(jié)晶粒界的面積增大，因此，顯現(xiàn)矯頑力所需要的晶界相的量也增加。因此，在 同一組成下，若單使結(jié)晶粒徑微細化，則晶界相不足，結(jié)晶粒徑的微細化所帶來的矯頑力提 高的效果與晶界相不足所導致的矯頑力降低相抵消，其結(jié)果是現(xiàn)有技術(shù)不能充分得到結(jié)晶 粒徑的微細化效果。在本發(fā)明中，通過將R量、Cu量、Mn量設(shè)定在規(guī)定范圍而不產(chǎn)生晶界相的不足，從 而矯頑力提高。尤其是，即使將結(jié)晶粒徑微細化，也不會使晶界相不足。結(jié)晶粒徑能夠通過磁鐵截面的組織觀察由圖像處理求出。在本說明書中，將與用 磁鐵截面的組織觀察到的結(jié)晶粒同一面積的圓的直徑(圓相當徑)設(shè)定為結(jié)晶粒徑。對于 本發(fā)明的組成而言，燒結(jié)組織越微細，其有效性就越增加。例如，優(yōu)選圓相當徑8μπι以下的 主相顆粒以面積率計為主相整體的70%以上。另外，通過將結(jié)晶粒徑微細化而提高矯頑力的效果在圓相當徑為5μπι以下的主 相顆粒以面積率計為主相整體的80%以上時顯著，因此優(yōu)選。另外，認為結(jié)晶粒徑超過12 μ m的顆粒在燒結(jié)時晶粒異常成長，這種顆粒的存在 導致矯頑力的降低，因此，結(jié)晶粒徑優(yōu)選以圓相當徑計為12μπι以下。其中，這里的面積率 為相對于主相全部的合計面積的比例，不包括晶界相及其他的相。本發(fā)明的R-T-Cu-Mn-B系燒結(jié)磁鐵的制造方法能夠應用現(xiàn)有的R_T_B系燒結(jié)磁鐵 通常所使用的制造方法。優(yōu)選能夠通過在燒結(jié)時不產(chǎn)生主相結(jié)晶粒的異常晶粒成長而燒結(jié) 的技術(shù)進行制造。以下記載的制造方法是用于獲得本發(fā)明的磁鐵的方法的一例，本發(fā)明不限于以下 記載的方法。[原料合金]原料合金可以用通常的鑄模鑄造法、帶式鑄造法、直接還原法等方法獲得。另外，也可以使用目前已知的二合金法，在該情況下，組合合金的制法、組成可以任意地選擇。尤其是帶式鑄造法具有在金屬組織中幾乎不殘存α Fe相、而且由于不使用鑄模 而能夠以低成本制造合金的特征，因此，在本發(fā)明中能夠良好地使用。另外，在本發(fā)明中，作 為優(yōu)選的實施方式的一例，在粉碎粒度比現(xiàn)有技術(shù)小的情況下，在帶式鑄造法中，優(yōu)選將最 短方向的富R間隔設(shè)定為5 μ m以下。這是由于若上述富R間隔超過5 μ m,則在微粉碎工序 中需要過大的負荷，微粉碎工序中的雜質(zhì)量顯著增加。在帶式鑄造法中，為了將富R間隔設(shè)定為5μπι以下，單獨或組合實施例如減小熔 液的供給速度來減薄鑄片厚度的方法、減小冷卻輥的表面粗糙度來提高熔液和輥的密合 度、從而提高冷卻效率的方法、將冷卻輥的材質(zhì)設(shè)定為Cu等熱傳導性優(yōu)異的材質(zhì)的方法 等，能夠?qū)⑸鲜龈籖間隔設(shè)定為5 μ m以下。[粉碎]作為用于獲得本發(fā)明的磁鐵的制造方法的一例，以下表示進行粗粉碎和微粉碎兩 個階段的粉碎的情況。以下的記載不排除其他的制造方法。原料合金的粗粉碎優(yōu)選氫脆法。這是利用伴隨氫吸附的體積膨脹在合金中產(chǎn)生微 細的裂紋而進行粉碎的方法，在本發(fā)明的合金系中，主相和富R相的氫吸附量的差即體積 變化量的差成為裂紋發(fā)生的主要原因，因此，在主相的晶界碎裂的概率提高。氫脆化處理通常在常溫下暴露于加壓氫一定時間之后，提高溫度使過剩的氫釋放 出后進行冷卻。氫脆化處理后的粗粉末內(nèi)部存在很多裂紋，比表面積大幅地增加，非常具有 活性，若在大氣中處理的話氧量的增加顯著，因此，理想的是在氮氣、Ar等不活潑氣體中進 行處理。另外，在高溫下也有可能產(chǎn)生氮化反應，因此，只要成本允許，則優(yōu)選Ar氛圍。微粉碎工序可以使用氣流式粉碎機進行的干式粉碎。在該情況下，一般而言，本系 磁鐵的粉碎氣體使用氮氣，但是，為了使氮氣最小限度地混入磁鐵組成，優(yōu)選使用Ar氣體 等稀有氣體的方法。尤其是在使用He氣體時，能夠獲得格外大的粉碎能量，容易獲得本發(fā) 明適用的微粉碎粉。但是，He氣體為昂貴氣體，優(yōu)選在系統(tǒng)內(nèi)裝入壓縮機等進行循環(huán)使用。 氫氣體也可期待同樣的效果，但是存在由氧氣混入等導致爆炸等的危險，工業(yè)上不優(yōu)選。用干式粉碎法使粉碎粒度微細的方法除了使用例如上述He氣體等這樣的粉碎能 力大的氣體的方法之外，還有提高粉碎氣體壓的方法、提高粉碎氣體的溫度的方法等，根據(jù) 需要可以適當?shù)剡x擇。作為其他的方法，有濕式粉碎法。具體而言，可以使用球磨機或磨碎機。在該情況 下，能夠以使氧、碳等雜質(zhì)不混入規(guī)定量以上的方式進行粉碎介質(zhì)的選定及溶劑的選定、氛 圍的選定。另外，使用非常小的直徑的球進行高速攪拌的珠磨機能夠在短時間內(nèi)進行微細 化，因此能夠使雜質(zhì)的影響小，因此優(yōu)選使用珠磨機獲得本發(fā)明使用的微粉末。另外，如果進行多階段粉碎，即，暫時用氣流式粉碎機進行粗的干式粉碎，之后再 利用珠磨機進行濕式粉碎時，就能夠在短時間內(nèi)進行高效的粉碎，因此，即使是微粉末也能 夠?qū)㈦s質(zhì)量抑制到極少。對于濕式粉碎中使用的溶劑而言，考慮與原料粉末的反應性、氧化抑制力、而且在 燒結(jié)前除去的容易性來選擇。例如，優(yōu)選有機溶劑，尤其是異鏈烷烴等飽和烴。通過微粉碎工序得到的微粉末的粒度，優(yōu)選例如以氣流分散型的激光衍射粒度測 定為 D50 < 5μπ ο
[成形]本發(fā)明磁鐵的成形方法可以使用已知的方法。例如，在磁場中使用模具將上述微 粉碎粉加壓成形的方法。作為本發(fā)明的實施方式之一，在使用以氣流分散型的激光衍射粒 度測定為D50 < 3μπι的微粉碎粉的情況下，比現(xiàn)有技術(shù)的微細，因此，將微粉末向模具充 填、利用施加外部磁場進行的結(jié)晶取向稍微有困難。但是，由于將氧、碳的攝入量限制為最 小限，因此，希望潤滑劑等的使用也限制為最小限。在使用潤滑劑時，可以從公知的潤滑劑 中選擇使用在燒結(jié)工序或之前可脫脂的、揮發(fā)性高的潤滑劑。若潤滑劑的使用量過少，則預測在磁場中成形時的磁場取向困難。尤其是在微粉 末的粒度小的情況下，施加外部磁場時磁粉各自所受到的力矩小，因此更增加了取向變得 不充分的可能性。但是，即使取向的紊亂導致發(fā)生剩磁降低，利用結(jié)晶微細化對矯頑力的提 高對于磁鐵的高性能化也是更加有效的。另一方面，作為進一步提高取向度的策略，優(yōu)選將微粉末混合在溶劑中形成漿料， 將該漿料供磁場中成形。在該情況下，考慮溶劑的揮發(fā)性，在以下的燒結(jié)過程中，例如可以 選擇在250°C以下的真空中能夠大致完全揮發(fā)的低分子量的烴。特別優(yōu)選異鏈烷烴等飽和 烴。另外，在形成漿料的情況下，也可以將微粉碎后的微粉末直接回收到溶劑中制成漿料。成形時的加壓力沒有特別的限定，例如為9. SMPa以上，更優(yōu)選為19. 6MPa以上，上 限為M5MPa以下，更優(yōu)選為196MPa以下。[燒結(jié)]燒結(jié)過程中的氛圍設(shè)定為真空中或大氣壓以下的惰性氣體氛圍。在此，所謂的惰 性氣體，是指Ar和/或He氣體。保持大氣壓以下的惰性氣體氛圍的方法優(yōu)選通過真空泵進行真空排氣，同時向系 統(tǒng)內(nèi)導入惰性氣體的方法。在該情況下，也可以間歇地進行上述真空排氣，還可以間歇地進 行惰性氣體的導入。另外，上述真空排氣和上述導入雙方也可以都間歇地進行。為了充分地除去微粉碎工序及成形工序中使用的溶劑，優(yōu)選在300°C以下的溫度 域、在真空中或大氣壓以下的惰性氣體中保持30分以上、8小時以下的時間進行脫脂處理， 之后進行燒結(jié)。上述脫脂處理與燒結(jié)工序也可以獨立地進行，但是，從處理的效率、防止氧 化等觀點考慮，優(yōu)選在脫脂處理后連續(xù)地進行燒結(jié)。上述脫脂工序在上述大氣壓以下的惰 性氣體氛圍中進行時脫脂效率高，故而優(yōu)選。另外，為了更高效地進行脫脂處理，也可以在 氫氛圍中進行熱處理。在燒結(jié)工序中，在成形體的升溫過程中，可看到從成形體釋放氣體的現(xiàn)象。上述氣 體釋放主要是在粗粉碎工序中導入的氫氣的釋放。由于上述氫氣釋放初期生成液相，所以 為了使氫氣完全釋放，優(yōu)選例如在700°C以上、850°C以下的溫度范圍保持30分以上、4小時 以下。燒結(jié)時的保持溫度例如設(shè)定為860°C以上、1100°C以下。若不足860°C，則上述氫 氣的釋放不充分，不能充分獲得燒結(jié)反應所需要的液相，以本發(fā)明的組成不進行燒結(jié)反應。 即，不能得到7. 5Mg/m3以上的燒結(jié)密度。另一方面，若超過1100°C，則容易產(chǎn)生晶粒異常成 長，其結(jié)果使所得到的磁鐵的矯頑力降低。所謂以圓相當徑計為12μπι以下的燒結(jié)組織，表 示沒有晶粒異常成長的燒結(jié)組織。本發(fā)明的磁鐵的燒結(jié)組織沒有特別的限定，但是結(jié)晶粒徑優(yōu)選以圓相當徑計為
912 μ m以下。另外，圓相當徑8 μ m以下的主相所占的面積優(yōu)選為主相總面積的70%以上。 為了得到該燒結(jié)組織，優(yōu)選將燒結(jié)溫度設(shè)定為1080°C以下。作為進一步優(yōu)選的燒結(jié)組織，為了獲得5μπι以下的主相以面積比計為80%以上 的燒結(jié)組織，燒結(jié)溫度優(yōu)選設(shè)定為1020°C以下。在燒結(jié)溫度范圍內(nèi)的保持時間優(yōu)選2小時以上、16小時以下。若不足2小時，則致 密化的進行不充分，不能得到7. 5Mg/m3以上的燒結(jié)密度，磁鐵的剩磁變小。另一方面，若超 過16小時，則密度及磁鐵特性的變化小，但卻提高了產(chǎn)生圓相當徑超過12 μ m的結(jié)晶的可 能性。若生成上述結(jié)晶，則導致矯頑力降低。但是，在進行1000°C以下的燒結(jié)時，也可以進 行更長時間的燒結(jié)，例如也可以進行48小時以下的燒結(jié)。在燒結(jié)工序中，在上述溫度范圍內(nèi)，沒有必要固定地保持上述時間，例如，也可以 最初的2小時在1000°C保持之后，接著在940°C保持4小時。另外，也可以不保持固定的溫 度，例如用8小時從1000°C變化到860°C。[熱處理]燒結(jié)工序結(jié)束后，暫時冷卻到300°C以下之后，再次在400°C以上、燒結(jié)溫度以下 的范圍進行熱處理，能夠提高矯頑力。該熱處理也可以在同一溫度或改變溫度多次進行。尤 其是在本發(fā)明中，通過將Cu量設(shè)定為規(guī)定范圍，能夠?qū)崿F(xiàn)更顯著的由熱處理帶來的矯頑力 提高，例如，可以采用在100(TC進行1小時熱處理后急冷，接著在800°C進行1小時熱處理 后急冷，在500°C進行1小時熱處理后急冷的方式進行三個階段的熱處理。另外，有時也在 熱處理溫度保持后進行緩慢冷卻，由此提高矯頑力。燒結(jié)后的熱處理通常不改變磁化，因此 能夠根據(jù)磁鐵組成、大小、尺寸形狀各方面選擇用于矯頑力提高的適當條件。[加工]本申請發(fā)明的磁鐵為了得到規(guī)定的形狀、尺寸，可以實施通常的切割、磨削等機械加工。[表面處理]本發(fā)明的磁鐵優(yōu)選實施用于防銹的表面涂敷處理。例如，可以進行Ni鍍敷、Sn鍍 敷、Si鍍敷、Al蒸鍍膜、Al系合金蒸鍍膜、樹脂涂裝等。[磁化]本發(fā)明的磁鐵可以用通常的磁化方法磁化。例如，可以使用施加脈沖磁場的方法、 施加靜電磁場的方法。另外，磁鐵材料的磁化考慮到材料處理上的容易性，通常在組裝到磁 性電路中之后用上述方法磁化，但是，當然也可以用磁鐵單體磁化。實施例實施例1以純度99. 5質(zhì)量％以上的ft·、Nd、純度99. 9%質(zhì)量以上的Tb、Dy、電解鐵、低碳硼
鐵合金為主，以純金屬或與狗的合金的形式添加其它目標元素，溶解目標組成的合金，用 帶式鑄造法進行鑄造，得到厚度0. 3 0. 4mm的板狀合金。將該合金作為原料，在氫氣加壓 氛圍中使之氫脆化后，在真空中加熱到600°C，冷卻之后，經(jīng)由篩子獲得425 μ m以下的粒度 的合金粗粉。對該粗粉添加以質(zhì)量比計為0. 05%的硬脂酸鋅，進行混合。接著，使用氣流式粉碎機(噴射磨裝置)，在氮氣氣流中進行干式粉碎，獲得粒徑 D50為4 5 μ m的微粉碎粉。此時，尤其是對與以氧氣量0. 2質(zhì)量％以下為目標的試樣而
10言，將粉碎氣體中的氧氣濃度控制在50ppm以下。其中，該粒徑D50是以利用氣流分散法的 激光衍射法得到的值。將所得到的微粉末在磁場中成形，制作了成形體。這時的磁場大致為0. 8MA/m的 靜磁場，加壓力設(shè)定為196MPa。另外，磁場施加方向和加壓方向為正交。另外，尤其是對于 以低氧量為目標的試樣而言，盡可能地將從粉碎到進入燒結(jié)爐的氛圍設(shè)定為氮氣氛圍。其次，將該成形體在真空中、1020 1080°C的溫度范圍燒結(jié)2小時。燒結(jié)溫度根 據(jù)組成而不同，但是，都在得到燒結(jié)后的密度為7. 5Mg/m3的范圍內(nèi)選擇低的溫度進行燒結(jié)。將對所得到的燒結(jié)體的組成進行分析的結(jié)果換算成原子％后表示于表1。分析使 用ICP。表1記載的氧、氮、碳的分析值是用氣體分析裝置分析的結(jié)果，用質(zhì)量％表示。所有 試樣用溶解法分析氫，結(jié)果氫量以質(zhì)量比計都在10 30ppm范圍內(nèi)。[表1]
1權(quán)利要求
1.一種R-T-Cu-Mn-B系燒結(jié)磁鐵，其特征在于，包括R :12.0原子％以上、15. 0原子％以下，在此，R是含有Y的稀土元素，R中的50原子％ 以上是ft·和/或Nd ；B 5. 5原子％以上、6. 5原子％以下； Cu 0. 08原子％以上、0. 35原子％以下； Mn 0. 04原子％以上、不足0. 2原子％ ；M 2 原子％ 以下(包括 0 原子％ )，在此，M 是 Al、Ti、V、Cr、Ni、Zn、feu Zr、Nb、Mo、Ag、 In、Sn、Hf、Ta、W、Au、Pb、Bi 中的 1 種或 2 種以上；T 剩余部分，在此，T是！^或者！^和Co，在T是！^和Co的情況下，Co為T中的20原 子％以下。
2.如權(quán)利要求1所述的R-T-Cu-Mn-B系燒結(jié)磁鐵，其特征在于主相是Ii2T14B型化合物。
3.如權(quán)利要求2所述的R-T-Cu-Mn-B系燒結(jié)磁鐵，其特征在于主相的結(jié)晶粒徑以圓 相當徑計，為12 μ m以下。
4.如權(quán)利要求2或3所述的R-T-Cu-Mn-B系燒結(jié)磁鐵，其特征在于具有以圓相當徑 計為8μπι以下的結(jié)晶粒徑的主相所占的面積率為主相整體的70%以上。
5.如權(quán)利要求2或3所述的R-T-Cu-Mn-B系燒結(jié)磁鐵，其特征在于具有以圓相當徑 計為5μπι以下的結(jié)晶粒徑的主相所占的面積率為主相整體的80%以上。
全文摘要
本發(fā)明提供一種R-T-Cu-Mn-B系燒結(jié)磁鐵，包括R12.0原子％以上、15.0原子％以下，在此，R是含有Y的稀土元素，R中的50原子％以上是Pr和/或Nd；B5.5原子％以上、6.5原子％以下；Cu0.08原子％以上、0.35原子％以下；Mn0.04原子％以上、不足0.2原子％；M2原子％以下(包括0原子％)，在此，M是Al、Ti、V、Cr、Ni、Zn、Ga、Zr、Nb、Mo、Ag、In、Sn、Hf、Ta、W、Au、Pb、Bi中的1種或2種以上；T剩余部分，在此，T是Fe或者Fe和Co，在T是Fe和Co的情況下，Co為T的20原子％以下。
文檔編號H01F41/02GK102067249SQ20098012210
公開日2011年5月18日 申請日期2009年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月13日
發(fā)明者國吉太, 富澤浩之, 石井倫太郎 申請人:日立金屬株式會社