本申請以日本專利申請2016-055742(申請日：3/18/2016)為基礎(chǔ)并享受上述申請的優(yōu)先權(quán)。本申請通過參照上述申請而包含它們的全部內(nèi)容。

本發(fā)明公開的實施方式一般涉及永久磁鐵、旋轉(zhuǎn)電機和車輛。

背景技術(shù)：

作為高性能的永久磁鐵，已知有sm-co類磁鐵和nd-fe-b類磁鐵等稀土類磁鐵。稀土類磁鐵用于電動機、擴音器、測量儀器等電氣設(shè)備，進一步用于混合動力汽車(hybridelectricvehicle:hev)和電動汽車(electricvehicle:ev)等車輛。最近，針對各種電氣設(shè)備具有越來越高的小型化要求，進一步針對hev和ev中所用的電動機的需求也在增加。為了滿足這些需求，期望以提高最大磁能積(bhmax)為目的開發(fā)永久磁鐵。

作為用于獲得更高性能的永久磁鐵的磁鐵材料，稀土類元素和fe等過渡金屬元素的組合是有前景的。sm-fe-n類材料具有能夠媲美nd-fe-b類材料的高飽和磁化強度和超出nd-fe-b類材料的較大的磁各向異性，因此作為高性能磁鐵的應(yīng)用備受期待。但是，sm-fe-n類磁鐵材料具有在約550℃以上的溫度下加熱時會分解的缺點。因此，sm-fe-n類材料無法通過燒結(jié)來致密化。

針對這種問題，提出了將sm-fe-n類磁鐵材料的fe的一部分置換為cr和si來提高熱分解溫度。sm-(fe,cr,si)-n類的永久磁鐵具有高飽和磁化強度、較大的磁各向異性和高熱分解溫度，因此其應(yīng)用備受期待。但是，在試圖得到具有高燒結(jié)密度的sm-(fe,cr,si)-n類永久磁鐵時，sm-(fe,cr,si)-n類永久磁鐵被熱分解，會析出不具有矯頑力的α-fe相。于是，對維持高燒結(jié)密度的同時α-fe相的析出量少的sm-(fe,cr,si)-n類永久磁鐵存在需求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的問題在于，提供α-fe少、具有高燒結(jié)密度的sm-(fe,cr,si)-n類永久磁鐵以及使用了該永久磁鐵的旋轉(zhuǎn)電機和車輛。

實施方式的永久磁鐵具有

組成式：rnx(crpsiqm1-p-q)z…(1)

所示的組成。組成式(1)中，r為選自由y和稀土類元素構(gòu)成的第一組中的至少一種元素，m是選自由fe和co構(gòu)成的第二組中的至少一種元素，x為原子比，是滿足0.5≦x≦2.0的數(shù)，p為原子比，是滿足0.005≦p≦0.2的數(shù)，q為原子比，是滿足0.005≦q≦0.2的數(shù)，z為原子比，是滿足4≦z≦13的數(shù)。實施方式的永久磁鐵的密度在6.5g/cm³以上，將由粉末x射線衍射而得的來自th2zn17相的(303)面的衍射峰強度記為i(303)、來自α-fe相的(110)面的衍射峰強度記為i(110)時，滿足i(110)/{i(110)+i(303)}≦0.05的關(guān)系。

附圖說明

圖1是表示實施方式的電動機的圖。

圖2是表示實施方式的可變磁通量電動機的圖。

圖3是表示實施方式的發(fā)電機的圖。

圖4是表示實施方式的永久磁鐵的粉末x射線衍射圖譜的一個示例的圖。

(符號說明)

1…永久磁鐵電動機、2…定子、3…轉(zhuǎn)子、4…鐵芯、5…永久磁鐵、11…可變磁通量電動機、12…定子、13…轉(zhuǎn)子、14…鐵芯、15…固定磁鐵、16…可變磁鐵、21…發(fā)電機、22…定子、23…轉(zhuǎn)子、24…渦輪、25…軸、26…電刷。

具體實施方式

以下，參照附圖對實施方式的永久磁鐵、旋轉(zhuǎn)電機和車輛進行說明。另外，在各實施方式中，實質(zhì)上相同的構(gòu)成部位以相同的符號表示，并會部分省略其說明。附圖是示意圖或概念圖，各部分的厚度與寬度的關(guān)系、部分之間的大小的比例等與實際情況不一定相同。即使是在表示相同部分時，也存在附圖之間的尺寸和比例不同的情況。

(第1實施方式)

針對本實施方式的永久磁鐵進行說明。實施方式的永久磁鐵具有上述組成式(1)所示的組成。組成式(1)中，元素r是選自由y和稀土類元素構(gòu)成的第一組中的至少一種元素。作為元素r，可使用一種元素，也可使用多種元素。y和稀土類元素賦予磁鐵較大的磁各向異性和較高的矯頑力。元素r的50原子％以上優(yōu)選為sm，理想的是70原子％以上為sm。通過在元素r中使用含有sm的稀土類元素，能夠提高永久磁鐵的性能，尤其是能夠重現(xiàn)性良好地提高矯頑力。

氮(n)主要存在于結(jié)晶中主相的間隙位置(侵入位置)。不含n的組成式(1)的結(jié)晶結(jié)構(gòu)如果含有氮，則晶格擴大，電子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。永久磁鐵的居里溫度、磁各向異性和飽和磁化強度得到提高。將元素r的原子比記為1時，氮的原子比在0.5以上2.0以下。即x的值在0.5以上2.0以下。x優(yōu)選在1.0以上1.5以下。相對于元素r，如果氮的原子比x低于0.5，則無法充分獲得結(jié)構(gòu)中含氮而應(yīng)該具有的效果。氮的原子比x如果超過2.0，則永久磁鐵的飽和磁化強度降低。

一部分氮也可被選自由氫(h)、硼(b)和碳(c)構(gòu)成的第四組中的至少一種元素x置換。作為該置換元素x，可使用一種元素，也可使用多種元素。元素x與上述的氮呈現(xiàn)相同的效果。但是，如果氮被過量地置換，則會導(dǎo)致永久磁鐵的磁各向異性的降低等。元素x的置換量優(yōu)選在氮的50原子％以下。

元素m是選自由鐵(fe)和鈷(co)構(gòu)成的第二組中的至少一種元素。作為元素m，可使用一種元素，也可使用多種元素。元素m是使永久磁鐵磁化的主要元素。通過相對大量地含有元素m，能夠提高永久磁鐵的飽和磁化強度。但是，如果元素m的含量過量，則α-fe相析出、矯頑力降低。將元素r的原子比記為1時，元素m的原子比在4以上13以下。即z的值在4以上13以下。z優(yōu)選在6以上9以下。相對于元素r，元素m的原子比z如果低于4，則無法充分提高永久磁鐵的飽和磁化強度。元素m的原子比z如果超過13，則α-fe相的析出量增加，矯頑力降低。

元素m的50原子％以上優(yōu)選為fe，理想的是70原子％以上為fe。元素m中的fe特別使永久磁鐵的磁化增強。永久磁鐵通過含有co作為一部分的元素m，使得永久磁鐵的居里溫度變高，永久磁鐵的熱穩(wěn)定性提高，進一步永久磁鐵的矯頑力也變高。

進一步，也可用選自由鈦(ti)、鋯(zr)、鉿(hf)、釩(v)、鈮(nb)、鉭(ta)、鉬(mo)、鎢(w)、錳(mn)、鎳(ni)、銅(cu)、鋅(zn)、鋁(al)、鎵(ga)和鍺(ge)構(gòu)成的第三組中的至少一種元素a來置換一部分元素m。作為置換元素a，可使用一種元素，也可使用多種元素。置換一部分元素m的元素a有利于提高磁特性，例如提高矯頑力。但是，如果過量地置換元素m，則永久磁鐵的磁化強度降低。置換一部分元素m的元素a優(yōu)選在元素m的20原子％以下，更優(yōu)選在元素m的10原子％以下。

鉻(cr)或硅(si)是提高r-m-n類永久磁鐵的熱分解溫度的成分。鉻(cr)或硅(si)主要置換主相中的元素m所占據(jù)的位點。cr使永久磁鐵的結(jié)晶內(nèi)的d電子的數(shù)量發(fā)生變化，藉此提高結(jié)晶的熱穩(wěn)定性。si使晶格的尺寸縮小，藉此提高結(jié)晶的熱穩(wěn)定性。通過使cr和si同時存在于永久磁鐵的結(jié)晶中，r-m-n類永久磁鐵的熱穩(wěn)定性得到提高，可適用于燒結(jié)工序。

相對于元素m、cr和sr的合計含量，永久磁鐵中的cr含量在0.5原子％以上20原子％以下。cr的含量如果過少，則無法獲得充分的效果。cr的含量如果過多，則會導(dǎo)致永久磁鐵的飽和磁化強度等的降低。相對于元素m、cr和si的合計含量，cr的含量優(yōu)選在3原子％以上18原子％以下，更優(yōu)選在5原子％以上15原子％以下。

相對于元素m、cr和sr的合計含量，永久磁鐵中的si含量在0.5原子％以上20原子％以下。si的含量如果過少，則無法充分獲得通過含有si而應(yīng)該具有的效果。si的含量如果過多，則會導(dǎo)致永久磁鐵的飽和磁化強度等的降低。相對于元素m、cr和si的合計含量，si的含量優(yōu)選在1原子％以上15原子％以下，更優(yōu)選在1原子％以上10原子％以下。相對于元素m、cr和si的合計含量，cr和si的合計含量優(yōu)選在5原子％以上20原子％以下，更優(yōu)選在8原子％以上15原子％以下。

通過對具有式(2)所示的組成的合金粉末實施氮化處理，能夠得到具有式(1)所示的組成的永久磁鐵。

組成式：r(crpsiqm1-p-q)z…(2)

組成式(2)中，表示元素r以外的金屬(m、cr、si)的合計含量相對于元素r的比的原子比z在4以上13以下。p是滿足在0.005以上0.2以下的原子比。q是滿足在0.005以上0.2以下的原子比。通過對具有如式(2)所示的組成的合金粉末實施所需的氮化處理，能夠得到以具有上述式(1)的組成的r(m,cr,si)17nx相為主相的永久磁鐵。

通過電感耦合發(fā)光等離子體(inductivelycoupledplasma:icp)發(fā)光分光分析法對永久磁鐵的組成進行分析。用噴磨機和球磨機等將磁鐵粉碎，將粒徑在10μm以上的粉末以體積％計在總體的3％以下的粉末(合金粉末)用于永久磁鐵的組成分析。從所得的粉末中隨機采集10次試料，對這些試料進行分析。將分析而得的測定值中的最大值和最小值除去，取平均值作為永久磁鐵的組成。

實施方式的永久磁鐵具有6.5g/cm³以上的密度。而且，將永久磁鐵的由粉末x射線衍射而得的來自th2zn17n3相的th2zn17相的(303)面的衍射峰強度記為i(303)、α-fe相的(110)面的衍射峰強度記為i(110)時，實施方式的永久磁鐵滿足i(110)/{i(110)+i(303)}≦0.05的關(guān)系。永久磁鐵具有6.5g/cm³以上的密度，且由粉末x射線衍射而得的i(110)/{i(110)+i(303)}的峰強度在0.05以下時，能夠得到高飽和磁化強度和較大的矯頑力。

密度(燒結(jié)密度)在6.5g/cm³以上時，能夠提供以r(m,cr,si)17nx相為主相的高密度的燒結(jié)磁鐵。如果密度低于6.5g/cm³，則永久磁鐵(燒結(jié)磁鐵)的磁化強度和矯頑力降低。進一步，i(110)/{i(110)+i(303)}的峰強度比在0.05以下時，α-fe相的析出被抑制，能夠提供由基本均勻的r(m,cr,si)17nx相形成的高密度的燒結(jié)磁鐵。上述峰強度如果超過0.05、α-fe相的析出量增加，則永久磁鐵(燒結(jié)磁鐵)的矯頑力降低。實施方式的永久磁鐵是高密度且α-fe相的析出得到抑制的燒結(jié)磁鐵。如之后詳細(xì)描述，能通過在燒結(jié)工序中采用放電等離子體燒結(jié)的同時、將此時的升溫·冷卻速度設(shè)定為比較平緩的溫度變化來得到這種燒結(jié)磁鐵。

實施方式的永久磁鐵例如可以按照以下方式來制造。首先，制作含有規(guī)定量的元素的合金粉末。調(diào)制合金粉末以使其具有所述式(2)所示的組成。例如，可通過對采用電弧熔化法或高頻熔化法鑄造熔融金屬而得的合金鑄錠、或采用快速冷卻法制作的合金薄帶進行粉碎來調(diào)制合金粉末。作為合金粉末的其他調(diào)制方法，可例舉機械合金化法、機械打磨法、氣相原子化法、還原擴散法等。針對合金粉末或粉碎前的合金，可以根據(jù)需要實施熱處理以均質(zhì)化。

優(yōu)選對合金鑄錠和合金薄帶等實施粉碎以使合金粉末的平均粒徑在25μm以下。如果合金粉末的平均粒徑在25μm以下，則能夠?qū)嵤┦沟浞智秩胫亮Ｗ觾?nèi)部、在粒子整體范圍內(nèi)均勻分布的氮化處理。可使用例如噴磨機和球磨機實施合金鑄錠和合金薄帶的粉碎。為了防止合金粉末的氧化，優(yōu)選在惰性氣體氣氛中實施合金鑄錠和合金薄帶等的粉碎。

然后，對合金粉末實施氮化處理。優(yōu)選在0.1～100個氣壓的氮氣氣氛中以300～900℃的溫度進行0.1～100小時的熱處理的方式實施氮化處理。為了提高r(m,cr,si)17n3相的均勻性，更優(yōu)選在氮氣氣氛的壓力為0.5～10個氣壓、溫度為450～750℃、處理時間為2～24小時的條件下實施氮化處理。也可使用氨等氮化合物氣體替代氮氣，作為合金粉末的氮化處理時的氣氛。通過使用氮氣或氮化合物氣體與氫氣混合而得的氣體，能夠控制氮化反應(yīng)。

通過使用氨等氮化合物氣體和氮氣與氫氣混合而得的氣體，能夠?qū)⒂谰么盆F中的氮的一部分置換為氫。用碳或硼將一部分氮置換的情況下，可使氮化處理前的合金粉末含有碳或硼，也可通過使用碳化合物氣體和硼化合物氣體等與氮化合物氣體的混合氣體而含有碳或硼。

在實施方式的永久磁鐵的制造中，優(yōu)選使用將磁鐵材料粉末(合金粉末的氮化處理粉末)的燒結(jié)工序中的升溫·冷卻速度設(shè)置為5℃/分鐘以上20℃/分鐘以下的比較平緩的溫度變化的放電等離子體燒結(jié)法。與通常的燒結(jié)法相比，放電等離子體燒結(jié)法能夠快速升溫·冷卻，因此是施加于粉末粒子的熱負(fù)荷少的方法。進一步，放電等離子體燒結(jié)法是電流選擇性地在粉末粒子表面流動而對粉末粒子內(nèi)部的熱負(fù)荷少的方法。因此，適用于如sm-fe-n類永久磁鐵的在高溫下產(chǎn)生熱分解的材料的燒結(jié)。

在燒結(jié)工序中，首先將合金粉末(磁鐵材料粉末)填充到設(shè)置在電磁鐵等中的模具內(nèi)，一邊施加磁場一邊通過加壓成形制作使結(jié)晶軸取向的壓縮成型體。通過在適當(dāng)?shù)臈l件下對該壓縮成型體進行放電等離子體燒結(jié)，能夠得到高密度且非均相少的永久磁鐵(燒結(jié)磁鐵)。

燒結(jié)工序優(yōu)選在真空氣氛中和氬氣等惰性氣體氣氛中進行。放電等離子體燒結(jié)時，使通過模具施加于粉末的壓力為1.0～1.5gpa、燒結(jié)溫度為500～700℃，藉此能夠得到致密的永久磁鐵。通過模具而施加于粉體的壓力如果低于1.0gpa，則無法得到具有足夠密度的永久磁鐵。如果是1.5gpa以上的壓力，則模具無法穩(wěn)定地承受，因此優(yōu)選通過模具施加于粉末的壓力的上限為1.5gpa。燒結(jié)溫度如果低于500℃，則燒結(jié)無法進行，不能得到具有足夠密度的永久磁鐵。如果燒結(jié)溫度超過700℃，則永久磁鐵發(fā)生熱分解，永久磁鐵中會含有α-fe相，因此永久磁鐵的磁特性顯著降低。放電等離子體燒結(jié)工序中，升溫·冷卻速度優(yōu)選在5℃/分鐘以上20℃/分鐘以下。升溫·冷卻速度如果超過20℃/分鐘，則放電等離子燒結(jié)時粉末中流通的電流變大，因此永久磁鐵發(fā)生熱分解。升溫·冷卻速度如果低于5℃/分鐘，則永久磁鐵暴露于高溫的時間會超過所需的時長，因此發(fā)生熱分解。在任一種情況下，永久磁鐵中均會含有α-fe相，因此永久磁鐵的磁特性降低。

實施方式的r-m-n類永久磁鐵因含有cr和si而熱穩(wěn)定性優(yōu)良，因此能夠在較高的溫度下燒結(jié)。進一步，通過對燒結(jié)條件等進行適當(dāng)調(diào)節(jié)，能夠抑制由永久磁鐵的熱分解產(chǎn)生α-fe相。因此，能夠得到高密度且非均相少的永久磁鐵。但是，在這種情況下，永久磁鐵的材料暴露于高溫的時間增加，因此必需是熱穩(wěn)定性得到提高的r-(m,cr,si)-n類永久磁鐵材料。

實施方式的永久磁鐵可以按照以下方式來評價。關(guān)于永久磁鐵的密度，分別測定永久磁鐵在大氣中和在水中的質(zhì)量，用阿基米德法算出密度。在永久磁鐵的密度測定中，針對一個試料實施十次測定，將所得密度中的最大值和最小值除去，取其平均值來算出永久磁鐵的密度。

x射線衍射的衍射峰強度比按以下方式測定。用研缽將永久磁鐵粉碎，直至粒徑在5μm以上的粉末以體積％記在總體的3％以下，然后對粉末實施x射線衍射測定。通過粉末x射線衍射(x-raydiffraction:xrd)實施永久磁鐵的x射線衍射。具體而言，使用具有x射線產(chǎn)生裝置和x射線檢測器的x射線衍射裝置，以管電流200ma、管電壓45kv、測定間隔寬度0.01°、掃描速度20°/分鐘的條件測定永久磁鐵粉末的衍射強度。

粉末x射線衍射圖譜中，將2θ/θ在40°～43°之間呈現(xiàn)的峰中強度最大的峰、即與來自r2m17n3相的th2zn17相的(303)反射對應(yīng)的峰的強度記為i(303)。將2θ/θ在44°～45°之間呈現(xiàn)的峰中強度最大的峰、即與來自α-fe相的(110)反射對應(yīng)的峰的強度記為i(110)。計算i(110)/{i(110)+i(303)}的值。將通過測定而得的x射線衍射圖譜中的背景的影響除去后，作為峰的角度的計數(shù)算出峰強度的值。此時，按如下方式估算背景的影響。首先，從某一點開始以2θ/θ不超過5°的間隔任意選取以下兩種數(shù)：測定的2θ/θ的最小值和最大值的計數(shù)、之間的角度的計數(shù)。選擇的計數(shù)是與峰位置無關(guān)的角度。然后，通過β-樣條法確定背景系數(shù)，以經(jīng)過所選的全部測定點。將其作為背景。從通過測定而得的x射線衍射圖譜中除去背景。

永久磁鐵的矯頑力通過振動試料型磁力計進行測定。矯頑力的測定時，在與放電等離子體燒結(jié)前經(jīng)過取向的磁化方向平行的方向上，以-1600～+1600ka/m的范圍施加外部磁場。分別在正方向和負(fù)方向上施加磁場時，將永久磁鐵的磁化強度為零時的磁場的絕對值的平均值算出，作為矯頑力的值。

(第2實施方式)

第1實施方式的永久磁鐵能夠用于旋轉(zhuǎn)電機，例如電動機和發(fā)電機。旋轉(zhuǎn)電機至少由定子(固定子)和轉(zhuǎn)子(旋轉(zhuǎn)子)構(gòu)成。

圖1示出使用了實施方式的永久磁鐵的永久磁鐵電動機。永久磁鐵電動機1由定子(固定子)2和轉(zhuǎn)子(旋轉(zhuǎn)子)3構(gòu)成。轉(zhuǎn)子3配置于定子2內(nèi)。定子2使轉(zhuǎn)子3旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子3由鐵芯4和實施方式的永久磁鐵5構(gòu)成。基于永久磁鐵5的特性等，能夠?qū)崿F(xiàn)永久磁鐵電動機1的高效率化、小型化和低成本化等。永久磁鐵電動機1適用于對電動機的高輸出和小型化存在要求的混合動力車和電動汽車等車輛用電動機。

圖1所示的永久磁鐵電動機1是旋轉(zhuǎn)電機。

圖2示出使用了實施方式的永久磁鐵的可變磁通量電動機?？勺兇磐侩妱訖C11由定子12和轉(zhuǎn)子13構(gòu)成。轉(zhuǎn)子13配置于定子12內(nèi)。定子12使轉(zhuǎn)子13旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子13由鐵芯14、固定磁鐵15和可變磁鐵16構(gòu)成。固定磁鐵15和可變磁鐵16中采用實施方式的永久磁鐵。固定磁鐵15和可變磁鐵16中至少一方采用實施方式的永久磁鐵即可。

可變磁鐵16的磁通密度(磁通量)能夠變化。圖2中的d表示可變磁鐵16的磁化方向(從s向n的方向)。可變磁鐵16的磁化方向稱作d軸。d軸表示的方向因可變磁鐵16的不同而不同。與d軸正交的方向稱作q軸?？勺兇盆F16的磁通密度(磁通量)不受使與可變磁鐵16的磁化方向(d軸方向)正交的q軸方向上產(chǎn)生磁場的q軸電流的影響。能夠僅通過使d軸方向產(chǎn)生磁場的d軸電流來使可變磁鐵16的磁通密度(磁通量)發(fā)生變化。

轉(zhuǎn)子13中設(shè)置有未圖示磁化線圈(未圖示)。通過使電流在磁化線圈中流動，形成了其磁場直接作用于可變磁鐵16的結(jié)構(gòu)?？勺兇磐侩妱訖C11使得小型裝置也能輸出較大的扭矩?？勺兇磐侩妱訖C11適用于對電動機的高輸出化和小型化存在要求的混合動力車和電動汽車等車輛用電動機。圖2所示的可變磁鐵電動機11是旋轉(zhuǎn)電機。

圖3示出使用了實施方式的永久磁鐵的發(fā)電機。發(fā)電機21由使用了實施方式的定子22、轉(zhuǎn)子23、渦輪24、軸25和電刷26構(gòu)成。轉(zhuǎn)子23通過軸25與渦輪24連接。渦輪24利用從外部供給的流體來旋轉(zhuǎn)。也可以通過對汽車等車輛的再生能量等的動態(tài)旋轉(zhuǎn)進行傳遞來代替渦輪24，使軸25旋轉(zhuǎn)。軸25與未圖示的與轉(zhuǎn)子23相對且配置于渦輪24的相反側(cè)的整流器連接。通過轉(zhuǎn)子23的旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的電動勢作為發(fā)電機21的輸出，通過相分離母線和主變壓器升壓至系統(tǒng)電壓而輸電。轉(zhuǎn)子23中產(chǎn)生渦輪24的靜電或伴隨著發(fā)電的軸電流而帶電。電刷26使轉(zhuǎn)子23所帶的電釋放。發(fā)電機21可以是通常的發(fā)電機以及可變磁通量發(fā)電機中的任一種。圖3所示的發(fā)電機21是旋轉(zhuǎn)電機。

實施例

接著，對永久磁鐵的實施例及其評價結(jié)果進行描述。

(實施例1)

以規(guī)定的比例調(diào)制原料，使其達(dá)到sm(cr0.08si0.03fe0.89)8.3的組成。在氬氣氣氛中將原料的調(diào)制物電弧熔化，制作了合金鑄錠。在氬氣氣氛中以約1000℃的溫度對合金鑄錠實施了約3天的熱處理。之后，用研缽將合金鑄錠粉碎而得到了合金粉末。用孔徑為25μm的篩對合金粉末進行了篩選。在約1個氣壓的氮氣氣氛中以700℃的溫度對合金粉末實施4小時的熱處理，藉此得到了作為目標(biāo)的永久磁鐵的材料粉末。在磁場中一邊定向按壓所得粉末一邊將其填充于模具后，以壓力1.0gpa、燒結(jié)溫度600℃、升溫速度20℃/分鐘的條件對材料粉末實施放電等離子體燒結(jié)后得到了永久磁鐵。

表1示出了實施例1的永久磁鐵的組成和燒結(jié)工序中的升溫速度。表1中一并示出了后述的實施例和比較例中制作的永久磁鐵的組成和升溫速度。

圖4示出了實施例1的永久磁鐵的x射線衍射測定圖譜。圖4所示的數(shù)據(jù)中，從上到下依次為測定的數(shù)據(jù)的圖譜、背景的圖譜、將測定的數(shù)據(jù)中的背景除去后的圖譜。從圖4的圖譜確認(rèn)到與來自sm2fe17n3相的(303)反射對應(yīng)的峰及其強度i(303)、以及與來自α-fe相的(110)反射對應(yīng)的峰及其強度i(110)。

表2示出了實施例1中制作的永久磁鐵的密度、i(110)/{i(110)+i(303)}的值、及其矯頑力的值。表2示出了后述的實施例和比較例中制作的永久磁鐵的密度、i(110)/{i(303)+i(110)}的值、及其矯頑力的值。

如上所述，抑制永久磁鐵的熱分解，使i(110)/{i(110)+i(303)}的值在0.05以下。進一步得到了密度在6.5g/cm³以上的sm-(fe,cr,si)-n類永久磁鐵。

(實施例2～18)

以規(guī)定的比例調(diào)制原料，使其達(dá)到表1所示的組成(氮除外)。在實施例2～18中以與實施例1相同的方法制作了永久磁鐵。按照與實施例1相同的方式對所得的永久磁鐵的特性進行了評價。表2示出了實施例2～18的永久磁鐵的密度、i(110)/{i(110)+i(303)}的值、及其矯頑力的值。

(實施例19)

以規(guī)定的比例調(diào)制原料，使其達(dá)到表1所示的組成(氮除外)。實施例19中，放電等離子體燒結(jié)時的升溫速度設(shè)定為10℃/分鐘。除了放電等離子體燒結(jié)時的升溫速度以外，以與實施例1相同的方法和條件制作了永久磁鐵。按照與實施例1相同的方式對所得的永久磁鐵的特性進行了評價。表2示出了實施例19的永久磁鐵的密度、i(110)/{i(110)+i(303)}的值、及其矯頑力的值。

(比較例1)

以規(guī)定的比例調(diào)制原料，使其達(dá)到表1所示的組成(氮除外)。比較例1中，放電等離子體燒結(jié)時的升溫速度設(shè)定為40℃/分鐘。除了放電等離子體燒結(jié)時的升溫速度以外，以與實施例1相同的方法和條件制作了永久磁鐵。按照與實施例1相同的方式對所得的永久磁鐵的特性進行了評價。表2示出了比較例1的永久磁鐵的密度、i(110)/{i(110)+i(303)}的值、及其矯頑力的值。

(比較例2～3)

以規(guī)定的比例調(diào)制原料，使其達(dá)到表1所示的組成(氮除外)。在氬氣氣氛中將原料的調(diào)制物電弧熔化，制作了合金鑄錠。在氬氣氣氛中以約1000℃的溫度對合金鑄錠實施了約3天的熱處理。用研缽將合金鑄錠粉碎而得到了合金粉末。用孔徑為25μm的篩對合金粉末進行了篩選。在約1個氣壓的氮氣氣氛中以550℃的溫度對合金粉末實施4小時的熱處理，藉此得到了永久磁鐵的材料粉末。比較例2中，在磁場中一邊定向按壓材料粉末一邊將其填充于模具后，以壓力1.0gpa、溫度400℃、升溫速度20℃/分鐘的條件對材料粉末實施放電等離子體燒結(jié)，得到了永久磁鐵。比較例3中，在磁場中一邊定向按壓材料粉末一邊將其填充于模具后，以壓力1.0gpa、溫度450℃、升溫速度20℃/min的條件對材料粉末實施放電等離子體燒結(jié)，得到了永久磁鐵。

表1

表2

由表2可知，實施例1～19的永久磁鐵均具有6.5g/cm³以上的高密度。由表2確認(rèn)到實施例1～19的永久磁鐵是i(110)/{i(110)+i(303)}的值極小、基本由均質(zhì)的rnx(m,cr,si)17相構(gòu)成的永久磁鐵。實施例1～19的永久磁鐵生成的α-fe相少于比較例1～3，確認(rèn)具有800～1000ka/m的高矯頑力。實施例1～19的永久磁鐵的殘留磁化強度為0.9～1.1t。

另外，對本發(fā)明的若干種實施方式進行了說明，但這些實施方式只是作為例子提出，并非旨在對發(fā)明的范圍進行限定。這些新的實施方式可通過其他各種方式實施得到，在不脫離發(fā)明宗旨的范圍內(nèi)，可以進行各種省略、替代、變更。這些實施方式及其變化形式包含在發(fā)明的范圍或宗旨內(nèi)，并且包含在本申請的權(quán)利要求書中記載的發(fā)明及其均等的范圍內(nèi)。