專(zhuān)利名稱：R－t－b－類(lèi)燒結(jié)磁體用原料合金、r－t－b類(lèi)燒結(jié)磁體及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于制造R-T-B類(lèi)燒結(jié)磁體的原料合金、R-T-B類(lèi)燒結(jié)磁體及其制造方法。這里，R是選自稀土類(lèi)元素之中的1種、2種或更多種元素，T是含有Fe、或者Fe和Co的選自過(guò)渡金屬元素之中的1種、2種或更多種元素。
背景技術(shù)：
R-T-B類(lèi)燒結(jié)磁體的基本制造工序包括原料合金的制作、所得原料合金的粉碎、粉碎過(guò)的合金粉末在磁場(chǎng)中成型、燒結(jié)以及時(shí)效處理。為了提高R-T-B類(lèi)燒結(jié)磁體的磁特性，對(duì)各制造工序進(jìn)行了各種嘗試。例如，為了降低燒結(jié)體中的氧含量，在制造工序中，將氣氛中的氧含量降低；使用多種(典型的是兩種)原料合金等。其中，如下所述，就通過(guò)改善原料母合金的組織來(lái)提高磁特性的課題進(jìn)行了研究。
以前，原料合金是采用經(jīng)模具鑄造的鑄模法(ingot method)和使用冷卻輥將合金熔體驟冷的帶坯連鑄法(strip cast method)制作的。
通過(guò)鑄模法制作的合金，不可避免地生成α-Fe，其結(jié)果是合金的粉碎效率顯著降低，最終得到的磁體特性也較低。為了解決該問(wèn)題，為人所知的是將采用鑄模法得到的合金進(jìn)行固溶處理而使α-Fe消失，然而進(jìn)行固溶處理，由此將導(dǎo)致生產(chǎn)效率的降低和制造成本的上升。
與此相對(duì)照，采用驟冷凝固法的一種即帶坯連鑄法(例如，特開(kāi)平5-222488號(hào)公報(bào)(專(zhuān)利文獻(xiàn)1)、特開(kāi)平5-295490號(hào)公報(bào)(專(zhuān)利文獻(xiàn)2))制作的合金，幾乎不會(huì)生成α-Fe。另外，可以得到短軸方向的結(jié)晶粒徑為20～30μm、長(zhǎng)軸方向最大為300μm左右的比較微細(xì)的結(jié)晶組織。
特開(kāi)平5-222488號(hào)公報(bào)[專(zhuān)利文獻(xiàn)2]特開(kāi)平5-295490號(hào)公報(bào)采用帶坯連鑄法制作的原料合金雖然具有如上所述的微細(xì)組織，然而該原料合金在一定條件下粉碎，粉碎的粉末也產(chǎn)生波動(dòng)的粒度分布。將粒度分布產(chǎn)生波動(dòng)的粉碎粉末在磁場(chǎng)中成型、燒結(jié)所得到的R-T-B類(lèi)燒結(jié)磁體的結(jié)晶組織也變得不均勻，從而產(chǎn)生的問(wèn)題是，磁特性、特別是頑磁力下降，進(jìn)而使頑磁力的波動(dòng)增大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是基于上述的技術(shù)課題而完成的，其目的在于使采用帶坯連鑄法制作的原料合金的結(jié)晶組織更為均勻，由此使由該原料合金得到的粉碎粉末微細(xì)化且縮小粒度分布的范圍，藉此獲得高頑磁力的R-T-B類(lèi)燒結(jié)磁體。
為了使采用帶坯連鑄法制作的原料合金的組織變得均勻，必須更均勻地冷卻采用帶坯連鑄法制作的薄帶。也就是說(shuō)，如果供給到輥上的熔體的厚度較厚，則其厚度方向的冷卻能力不同，從而不容易均勻冷卻，換言之不容易得到均勻的組織。為了使熔體更薄地供給到輥上，一般認(rèn)為重要的是處于熔體狀態(tài)的合金的粘度。也就是說(shuō)，如果熔體的粘度較低，則可以使供給到輥上的合金變薄，其結(jié)果是可以提供采用帶坯連鑄法制造的組織均勻的原料合金。而且為了降低熔體的粘度，含有P(磷)和S(硫)是有效的。甚至已經(jīng)判明即使在原料合金中含有相當(dāng)數(shù)量的P(磷)和S(硫)，在燒結(jié)過(guò)程中也可以減少至不會(huì)對(duì)磁特性產(chǎn)生不良影響的程度。這樣一來(lái)，P和/或S對(duì)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的來(lái)說(shuō)是有效的元素。
也就是說(shuō)，本發(fā)明的R-T-B類(lèi)燒結(jié)磁體用原料合金(下面簡(jiǎn)稱為原料合金)，其特征在于具有由R2T14B化合物構(gòu)成的晶粒，P和/或S的含量為100～950ppm。這里，R是選自稀土類(lèi)元素之中的1種、2種或更多種元素，T是含有Fe、或者Fe和Co的選自過(guò)渡金屬元素之中的1種、2種或更多種元素。此外，R和T的含義下面也相同。
本發(fā)明第1方案的R-T-B類(lèi)燒結(jié)磁體用原料合金的特征在于在本發(fā)明的原料合金中，優(yōu)選P和/或S的含量為200～750ppm，進(jìn)一步優(yōu)選為300～700ppm。
在本發(fā)明的原料合金中，優(yōu)選的組成是，R25～35wt％、B0.5～4wt％、Al和Cu之中的1種或2種0.02～0.6wt％、Co5wt％或以下、余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。另外，該組成也優(yōu)選進(jìn)一步含有2wt％或以下的Zr、Nb以及Hf之中的1種、2種或更多種。
本發(fā)明的R-T-B類(lèi)燒結(jié)磁體的特征在于其由下述的燒結(jié)體構(gòu)成，所述燒結(jié)體以由R2T14B化合物構(gòu)成的晶粒為主相，并且該燒結(jié)體中含有10～220ppm的P和/或S。燒結(jié)體中含有的P和/或S優(yōu)選為50～200ppm，進(jìn)一步優(yōu)選為50～180ppm。
本發(fā)明的R-T-B類(lèi)稀土類(lèi)燒結(jié)磁體的組成與原料合金基本相同，然而從獲得高磁特性的角度考慮，優(yōu)選燒結(jié)體中含有的O(氧)為3000ppm或以下。當(dāng)將O設(shè)定為3000ppm或以下時(shí)，優(yōu)選含有2wt％或以下的Zr、Nb以及Hf之中的1種、2種或更多種。
本發(fā)明提供一種R-T-B類(lèi)燒結(jié)磁體的制造方法，其使用上述本發(fā)明的原料合金，藉此制造由下述的燒結(jié)體構(gòu)成的R-T-B類(lèi)燒結(jié)磁體，所述燒結(jié)體以由R2T14B化合物構(gòu)成的晶粒為主相，所述制造方法包括將P和/或S的含量為100～950ppm且采用帶坯連鑄法制作的原料合金粉碎為預(yù)定粒度的粉末的工序，將得到的粉末在磁場(chǎng)中成型以制作成型體的工序，以及對(duì)該成型體進(jìn)行燒結(jié)而得到P和/或S的含量為10～220ppm的燒結(jié)體的工序。
在該R-T-B類(lèi)燒結(jié)磁體中，原料合金中優(yōu)選的P和/或S的含量以及燒結(jié)體中優(yōu)選的P和/或S的含量如上所述。另外，從獲得高磁特性的角度考慮，同樣也使燒結(jié)體中含有的O(氧)為3000ppm或以下。
根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)將采用帶坯連鑄法制作的原料合金中含有的P和/或S的量設(shè)定為100～950ppm，可以使該原料合金的組織變得均勻且微細(xì)，進(jìn)而可以使作為磁場(chǎng)中成型的對(duì)象的微細(xì)碎粉具有微細(xì)且狹窄的粒度分布。其結(jié)果，可以使所得R-T-B類(lèi)燒結(jié)磁體的磁特性、特別是頑磁力得以提高。另外，通過(guò)燒結(jié)使P和S的含量減少至10～220ppm，也可以獲得高的剩磁通密度。


圖1是表示實(shí)施例1中原料合金的規(guī)格、磁特性之結(jié)果的表。
圖2是表示實(shí)施例1的原料合金中P和S的含量與D50之間的關(guān)系的圖。
圖3是表示實(shí)施例1的燒結(jié)體中P和S的含量與頑磁力(iHc)之間的關(guān)系的圖。
圖4是表示實(shí)施例1的燒結(jié)體中P和S的含量與剩磁通密度(Br)之間的關(guān)系的圖。
圖5是表示實(shí)施例2中原料合金的規(guī)格、磁特性之結(jié)果的表。
圖6是表示實(shí)施例2的原料合金中P和S的含量與D50之間的關(guān)系的圖。
圖7是表示實(shí)施例2的燒結(jié)體中P和S的含量與頑磁力(iHc)之間的關(guān)系的圖。
圖8是表示實(shí)施例2的燒結(jié)體中P和S的含量與剩磁通密度(Br)之間的關(guān)系的圖。
圖9是表示實(shí)施例3中原料合金的規(guī)格、磁特性之結(jié)果的表。
圖10是表示實(shí)施例3的原料合金中P和S的含量與D50之間的關(guān)系的圖。
圖11是表示實(shí)施例3的燒結(jié)體中P和S的含量與頑磁力(iHc)之間的關(guān)系的圖。
圖12是表示實(shí)施例3的燒結(jié)體中P和S的含量與剩磁通密度(Br)之間的關(guān)系的圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的原料合金具有由R2T14B化合物構(gòu)成的晶粒，且P和/或S的含量為100～950ppm。本發(fā)明中的P和/或S通過(guò)降低熔體的粘度而產(chǎn)生使所得原料合金的組織均勻且微細(xì)的效果。因此，通過(guò)其后的微粉碎得到微粉碎粉的粒徑得以減小，并且粒徑分布變得狹窄。其結(jié)果，可以使采用該微粉碎粉得到的R-T-B類(lèi)燒結(jié)磁體的磁特性、特別是頑磁力得以增大，而且可以抑制R-T-B類(lèi)燒結(jié)磁體的頑磁力產(chǎn)生波動(dòng)。
這里，當(dāng)熔體的粘度下降時(shí)，可以使薄帶狀合金的厚度變薄。在帶坯連鑄法中，熔體一旦與旋轉(zhuǎn)的輥接觸，溫度便從與輥接觸的接觸面開(kāi)始降低，從而產(chǎn)生柱狀結(jié)晶。如果與輥接觸的合金較厚，冷卻時(shí)間就增加，從而熔體的不與輥接觸的非接觸面?zhèn)鹊慕Y(jié)晶就會(huì)沿水平方向生長(zhǎng)。因此，形成的柱狀結(jié)晶呈喇叭狀，即離輥越遠(yuǎn)，其寬度越是增加。一旦形成這種形狀的結(jié)晶，就可以理解將產(chǎn)生如下的問(wèn)題，即粉碎粉的粒徑變得不均勻，而且粒徑增大。
在本發(fā)明中，如果原料合金中P和/或S的含量低于100ppm，就不能充分發(fā)揮降低熔體粘度的效果，因此不能獲得提高頑磁力的效果。另一方面，如果P和/或S的含量過(guò)多，則原料合金的組織過(guò)于微細(xì)，微粉碎后的粒徑相應(yīng)地也過(guò)于微細(xì)。其結(jié)果，在磁場(chǎng)中成型時(shí)，其取向變得不充分，剩磁通密度的退化令人擔(dān)憂。因此，本發(fā)明的原料合金將P和/或S的含量設(shè)定為100～950ppm。原料合金中所含的P和/或S優(yōu)選的含量為200～750ppm，進(jìn)一步優(yōu)選的含量為300～700ppm。
本發(fā)明的原料合金優(yōu)選具有的組成是，R25～35wt％、B0.5～4wt％、Al和Cu之中的1種或2種0.02～0.6wt％、Zr、Nb以及Hf之中的1種、2種或更多種2wt％或以下、Co5wt％或以下、余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。下面就各元素進(jìn)行說(shuō)明。
本發(fā)明的原料合金含有25～35wt％的R。
這里，R如前所述，具有包括Y的概念，是選自La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Yb、Lu以及Y之中的1種、2種或更多種元素。在R中，由于Nd資源豐富且比較廉價(jià)，將作為R的主成分優(yōu)選設(shè)定為Nd。另外，由于包含重稀土類(lèi)元素使得各向異性磁場(chǎng)增加，所以在提高頑磁力方面是有效的。因此，在本發(fā)明的原料合金中，也可以含有重稀土類(lèi)元素。作為重稀土類(lèi)元素，可以使用Dy、Tb、Gd、Ho、Er、Tm和Y之中的1種、2種或更多種，優(yōu)選使用Dy和/或Tb。
如果R的量低于25wt％，則形成R-T-B類(lèi)燒結(jié)磁體之主相的R2T14B晶粒的生成就不充分。因此，析出具有軟磁性的α-Fe等，導(dǎo)致頑磁力顯著降低。另一方面，如果R的量超過(guò)35wt％，則構(gòu)成主相的R2T14B晶粒的體積比降低，從而使剩磁通密度降低。另外，如果R的量超過(guò)35wt％，則R與氧發(fā)生反應(yīng)，以致含氧量增加，隨之有效產(chǎn)生頑磁力的富R相減少，從而導(dǎo)致頑磁力的降低。因此，R的量設(shè)定為25～35wt％。優(yōu)選R的量為26～33wt％，進(jìn)一步優(yōu)選R的量為27～32wt％。
當(dāng)含有重稀土類(lèi)元素時(shí)，包括重稀土類(lèi)元素在內(nèi)，將R設(shè)定為25～35wt％。而且在該范圍內(nèi)，重稀土類(lèi)元素的量?jī)?yōu)選為0.1～8wt％。無(wú)論重視剩磁通密度和頑磁力之中的哪一個(gè)，重稀土類(lèi)元素都優(yōu)選在上述范圍內(nèi)確定其含量。也就是說(shuō)，如果想獲得高的剩磁通密度，就將重稀土類(lèi)元素的量?jī)?yōu)選設(shè)定為0.1～3.5wt％，如果想獲得高的頑磁力，就將重稀土類(lèi)元素的量?jī)?yōu)選設(shè)定為3.5～8wt％。
本發(fā)明的原料合金含有0.5～4wt％的硼(B)。當(dāng)B低于0.5wt％時(shí)，則不能獲得具有高頑磁力的R-T-B類(lèi)燒結(jié)磁體。然而，當(dāng)B超過(guò)4wt％時(shí)，則R-T-B類(lèi)燒結(jié)磁體的剩磁通密度趨于下降。因此，上限設(shè)定為4wt％。優(yōu)選B的量為0.5～1.5wt％，進(jìn)一步優(yōu)選B的量為0.8～1.2wt％。
本發(fā)明的原料合金可以在0.02～0.6wt％的范圍含有Al和Cu之中的1種或2種。通過(guò)在該范圍含有Al和Cu之中的1種或2種，得到的R-T-B類(lèi)燒結(jié)磁體可以實(shí)現(xiàn)高頑磁力化、高耐蝕性化，并使溫度特性得以改善。在添加Al時(shí)，優(yōu)選Al的量為0.03～0.3wt％，進(jìn)一步優(yōu)選Al的量為0.05～0.25wt％。另外，在添加Cu時(shí)，Cu的量為0.01～0.3wt％，優(yōu)選為0.02～0.2wt％，進(jìn)一步優(yōu)選Cu的量為0.03～0.15wt％。
本發(fā)明的原料合金可以含有5wt％或以下的Co。Co具有提高R-T-B類(lèi)燒結(jié)磁體的居里溫度和耐蝕性的效果。另外，通過(guò)與Cu復(fù)合添加，還具有使可以得到高頑磁力的時(shí)效處理溫度范圍得以擴(kuò)大的效果。但是，過(guò)量添加將導(dǎo)致R-T-B類(lèi)燒結(jié)磁體的頑磁力降低，同時(shí)使成本上升，因此設(shè)定為5wt％或以下。優(yōu)選Co的含量為0.2～4wt％，進(jìn)一步優(yōu)選Co的含量為0.2～1.5wt％。
本發(fā)明的原料合金可以含有2wt％或以下的Zr、Nb以及Hf之中的1種、2種或更多種。當(dāng)為了謀求提高R-T-B類(lèi)燒結(jié)磁體的磁特性而降低氧含量時(shí)，Zr、Nb、Hf發(fā)揮著使燒結(jié)過(guò)程中晶粒的異常生長(zhǎng)受到抑制的效果，從而使燒結(jié)體的組織變得均勻而且微細(xì)。因此，在降低氧含量的情況下，Zr、Nb以及Hf之中的1種、2種或更多種使該效果變得顯著。Zr、Nb以及Hf之中的1種、2種或更多種優(yōu)選的量為0.05～1.5wt％，進(jìn)一步優(yōu)選的量為0.1～0.5wt％。
使用本發(fā)明的原料合金所制作的R-T-B類(lèi)燒結(jié)磁體以由R2T14B化合物構(gòu)成的晶粒為主相，此外還具有晶界相。該晶界相包括下述的若干種相如與主相相比，因富含Nd而稱之為富Nd相的相；因富含B而稱之為富B相的相；由R與氧的化合物構(gòu)成的氧化物相等。而且使用本發(fā)明的原料合金所制作的R-T-B類(lèi)燒結(jié)磁體，優(yōu)選含有10～220ppm的P和/或S。如前所述，原料合金中所含的P和/或S雖然通過(guò)燒結(jié)而減少，但當(dāng)原料合金中的含量為100ppm或以上時(shí)，燒結(jié)體中P和/或S則難以減少至低于10ppm。另一方面，當(dāng)R-T-B類(lèi)燒結(jié)磁體中含有超過(guò)220ppm的P和/或S時(shí)，則導(dǎo)致剩磁通密度的顯著降低。優(yōu)選R-T-B類(lèi)燒結(jié)磁體中P和/或S的含量為50～200ppm，更優(yōu)選的R-T-B類(lèi)燒結(jié)磁體中P和/或S的含量為50～180ppm。
另外，使用本發(fā)明的原料合金所制作的R-T-B類(lèi)燒結(jié)磁體，優(yōu)選將其氧含量設(shè)定為3000ppm或以下。當(dāng)氧含量多時(shí)，則作為非磁性成分的氧化物相增加，從而使得磁特性降低。于是，將燒結(jié)體中所含的氧含量設(shè)定為3000ppm或以下，優(yōu)選設(shè)定為2000ppm或以下，進(jìn)一步優(yōu)選設(shè)定為1000ppm或以下。但是，單純使氧含量降低將使得具有晶粒生長(zhǎng)抑制效果的氧化物相不足，從而在燒結(jié)時(shí)的使密度得以充分升高的過(guò)程中，容易引起異常的顆粒生長(zhǎng)。于是，在這樣地設(shè)定低氧含量的情況下，優(yōu)選在原料合金中含有預(yù)定量的Zr、Nb以及Hf之中的1種、2種或更多種，從而使其在燒結(jié)過(guò)程中發(fā)揮抑制主相晶粒異常生長(zhǎng)的效果。
接下來(lái)，就使用本發(fā)明的原料合金而制備R-T-B類(lèi)燒結(jié)磁體的方法所優(yōu)選的方案進(jìn)行說(shuō)明。
原料金屬在真空或不活潑氣體中、優(yōu)選在Ar氣氛中，采用帶坯連鑄法可以得到原料合金。作為用于獲得原料合金的原料金屬，可以使用稀土類(lèi)金屬或稀土類(lèi)合金、純鐵、硼鐵合金、以及它們的合金等。此時(shí)，必須選擇原料金屬，以便使得到的原料合金中P和/或S的含量為100～950ppm。由于P和/或S是原料金屬例如是純鐵中作為雜質(zhì)含有的元素，因此，通過(guò)選擇原料金屬的雜質(zhì)水平可以獲得本發(fā)明的原料合金。不選擇原料金屬的雜質(zhì)水平而通過(guò)適當(dāng)?shù)靥砑覲和/或S，也可以獲得本發(fā)明的P和/或S的含量?？傊?，作為熔體，可以含有必要量的P和/或S。
原料合金制作完成后，將該原料合金進(jìn)行粉碎。粉碎工序有粗粉碎工序和微粉碎工序。首先，將各母合金分別進(jìn)行粗粉碎使其粒徑達(dá)數(shù)百μm左右。粗粉碎優(yōu)選用搗磨機(jī)、顎式破碎機(jī)、布朗磨機(jī)等在不活潑氣體氣氛中進(jìn)行。為了提高粗粉碎性能，有效的方法是吸氫之后再進(jìn)行粗粉碎。另外，在吸氫之后使其脫氫，由此不使用機(jī)械手段也可以進(jìn)行粗粉碎。為了獲得高的磁特性，在從粉碎處理(粉碎處理之后的回收)到燒結(jié)(投入到燒結(jié)爐中)的各工序中，優(yōu)選將所述各工序的氣氛控制在氧濃度低于100ppm的水平。由此，可以將燒結(jié)體中含有的氧含量控制在3000ppm或以下。
吸氫可以通過(guò)下述的方法來(lái)進(jìn)行，即于常溫下，將原料合金暴露在含氫的氣氛中。由于吸氫反應(yīng)是放熱反應(yīng)，所以為了防止伴隨著溫度的上升而引起吸氫量的降低，也可以采用冷卻反應(yīng)容器等手段。吸氫的原料合金例如沿晶界產(chǎn)生龜裂。
吸氫結(jié)束之后，加熱保持進(jìn)行過(guò)吸氫的原料合金以實(shí)施脫氫處理。進(jìn)行該處理的目的在于減少作為磁體雜質(zhì)的氫。加熱保持的溫度設(shè)定為200℃或以上，優(yōu)選設(shè)定為350℃或以上。保持時(shí)間根據(jù)其與保持溫度的關(guān)系、原料合金的厚度等而變化，但至少設(shè)定為30分鐘或以上，優(yōu)選設(shè)定為1小時(shí)或以上。脫氫處理在真空中或氬氣流下進(jìn)行。此外，脫氫處理不是必需的處理。
粗粉碎工序之后轉(zhuǎn)移到微粉碎工序。微粉碎主要使用噴磨機(jī)，將粒徑約為幾百μm的粗粉碎粉進(jìn)行粉碎使其平均粒徑達(dá)3～5μm。通過(guò)使用本發(fā)明的原料合金，可以得到微細(xì)且粒度分布寬度狹窄的微粉碎粉。噴磨方法是將高壓的不活潑氣體從狹窄的噴嘴噴出來(lái)從而產(chǎn)生高速的氣流，并借助于該高速的氣流使粗粉碎粉末加速，這樣粗粉碎粉末之間相互碰撞以及與沖擊板或容器壁發(fā)生碰撞，從而使粉碎得以進(jìn)行。微粉碎時(shí)，通過(guò)添加約0.01～0.3wt％的硬脂酸鋅等添加劑，則成型時(shí)可以獲得取向性高的微粉。
接著在施加磁場(chǎng)而使其結(jié)晶軸取向的狀態(tài)下，將微粉碎過(guò)的合金粉末在磁場(chǎng)中成型。在磁場(chǎng)中成型的成型壓力可以設(shè)定為0.3～3ton/cm2的范圍。成型壓力從成型開(kāi)始到結(jié)束可以保持恒定，也可以逐漸增加或者逐漸降低，或者也可以作不規(guī)則變化。成型壓力越低，則取向性越好，但成型壓力過(guò)低時(shí)，則成型體的強(qiáng)度不足而存在操作上的問(wèn)題，因考慮到這一點(diǎn)，所以從上述范圍選擇成型壓力。在磁場(chǎng)中成型得到的成型體的最終相對(duì)密度通常為50～60％。另外，施加的磁場(chǎng)可以設(shè)定為12～20kOe左右。另外，施加的磁場(chǎng)并不局限于靜磁場(chǎng)，也可以是脈沖磁場(chǎng)。另外，也可以并用靜磁場(chǎng)和脈沖磁場(chǎng)。
在磁場(chǎng)中成型之后，將該成型體在真空或不活潑氣體氣氛中進(jìn)行燒結(jié)。燒結(jié)溫度必須根據(jù)組成、粉碎方法、粒度和粒度分布等諸條件的不同而進(jìn)行調(diào)整，然而可以在1000～1200℃下燒結(jié)約1～10小時(shí)。該燒結(jié)工序使原料合金中所含的P和/或S得以減少。盡管對(duì)該減少量的控制還有不清楚的地方，但已經(jīng)確認(rèn)燒結(jié)溫度越高，而且燒結(jié)時(shí)間越長(zhǎng)，P和/或S的減少量趨于增加。
燒結(jié)后，可以對(duì)得到的燒結(jié)體進(jìn)行時(shí)效處理。時(shí)效處理對(duì)控制頑磁力是重要的。在時(shí)效處理分兩階段進(jìn)行的情況下，在800～900℃附近、600～700℃附近保持預(yù)定時(shí)間是有效的。
實(shí)施例1準(zhǔn)備好高純度的Fe原料。采用帶坯連鑄法制作原料合金，該原料合金具有26.5wt％Nd-5.9wt％Dy-0.25wt％Al-0.5wt％Co-0.07％Cu-1wt％B-余量為Fe的組成。此時(shí)，適當(dāng)添加P(磷)和S(硫)，便制作出P、S量不同的原料合金。
接著在室溫下使原料合金吸氫，之后在氬氣氣氛中進(jìn)行600℃×1小時(shí)的脫氫以進(jìn)行氫粉碎處理。在實(shí)施過(guò)氫粉碎處理的合金中，混合0.05～0.1wt％有助于提高粉碎性以及成型時(shí)的取向性的潤(rùn)滑劑。潤(rùn)滑劑的混合例如可以采用諾塔混合機(jī)(Nauta-mixer)等進(jìn)行約5～30分鐘。然后，在一定條件下進(jìn)行微粉碎，便得到平均粒徑為4～5μm的微粉碎粉。此外，微粉碎在噴磨機(jī)中進(jìn)行。對(duì)于所有的組成樣品，在相同的條件下進(jìn)行微粉碎。圖1中表示了通過(guò)激光衍射式粒度分布測(cè)定裝置測(cè)定的微粉碎粉的粒度，圖2中表示了原料合金中P和S的含量與D50的關(guān)系。另外，所謂D10是指測(cè)定的微粉碎粉的粒度分布的累積體積為10％時(shí)的粒徑，所謂D50是指累積體積為50％時(shí)的粒徑，所謂D90是指累積體積為90％時(shí)的粒徑。
得到的微粉碎粉在磁場(chǎng)中成型。磁場(chǎng)中成型在15kOe的磁場(chǎng)中于1.4ton/cm2的壓力下進(jìn)行。將得到的成型體在真空中升溫至1080℃并保持4小時(shí)以進(jìn)行燒結(jié)。接著對(duì)得到的燒結(jié)體施加800℃×1小時(shí)和560℃×1小時(shí)(都在氬氣氣氛中)的2階段時(shí)效處理。
包括P和S的含量在內(nèi)，通過(guò)熒光X射線分析測(cè)定了得到的燒結(jié)體的組成。其結(jié)果，P和S的含量如圖1所示。另外，燒結(jié)體的合金元素的組成是26.2wt％Nd-5.8wt％Dy-0.25wt％Al-0.5wt％Co-0.07wt％Cu-1wt％B-余量為Fe。另外，將燒結(jié)體研磨加工成預(yù)定的形狀，之后對(duì)磁特性加以測(cè)定。其結(jié)果如圖1所示。另外，圖3表示了燒結(jié)體中P和S的含量與頑磁力(iHc)的關(guān)系，而且圖4表示了燒結(jié)體中P和S的含量與剩磁通密度(Br)的關(guān)系。
如圖1所示，可知經(jīng)過(guò)燒結(jié)，原料合金中所含的P和S大大減少。
另外，由圖1和圖2可知，當(dāng)原料合金中P和S的含量增加時(shí)，則微粉碎粉的粒徑減小。另外，當(dāng)P和S的含量增加時(shí)，則D90-D10之差減小，微粉碎粉的粒度分布變得狹窄而陡峭。
接著由圖1和圖3可知當(dāng)燒結(jié)體中P和S的含量增加、換句話說(shuō)原料合金中P和S的含量增加時(shí)，則頑磁力(iHc)增加。另一方面，由圖1和圖4可知當(dāng)燒結(jié)體中P和S的含量增加時(shí)，剩磁通密度(Br)保持一定或者略有增加，一旦超過(guò)220ppm便急劇降低。
如上所述，P和S在原料合金中的含量越高，則可以得到微細(xì)且粒度分布狹窄的微粉碎粉。另外，當(dāng)燒結(jié)體中含有的P和S大于等于預(yù)定量時(shí)，則磁特性、特別是剩磁通密度(Br)降低。然而，原料合金中所含的P和S經(jīng)過(guò)燒結(jié)而減少，因此，本發(fā)明不僅可以得到微細(xì)且粒度分布狹窄的微粉碎粉，而且可以得到高磁特性的R-T-B類(lèi)燒結(jié)磁體。
實(shí)施例2將合金組成設(shè)定為28.6wt％Nd-0.2wt％Dy-0.05wt％Al-0.2wt％Co-0.03wt％Cu-1wt％B-0.08wt％Zr-余量為Fe；進(jìn)而在從粉碎處理(粉碎處理之后的回收)到燒結(jié)(投入到燒結(jié)爐中)的各工序中，將各工序的氣氛控制在氧濃度低于100ppm的水平；而且將燒結(jié)溫度設(shè)定為1070℃，除此以外，與實(shí)施例1同樣地制作燒結(jié)體。在該工序中，與實(shí)施例1同樣地測(cè)定微粉碎粉的粒度。另外，對(duì)得到的燒結(jié)體與實(shí)施例1同樣地進(jìn)行了測(cè)定。其結(jié)果如圖5所示。另外，圖6表示了原料合金中P和S的含量與D50的關(guān)系，圖7表示了燒結(jié)體中P和S的含量與頑磁力(iHc)的關(guān)系，而且圖8表示了燒結(jié)體中P和S的含量與剩磁通密度(Br)的關(guān)系。此外，得到的燒結(jié)體的合金元素的組成是28.3wt％Nd-0.2wt％Dy-0.05wt％Al-0.2wt％Co-0.03wt％Cu-1wt％B-0.08wt％Zr-余量為Fe，O的含量是770ppm。
在該實(shí)施例2中，可知經(jīng)過(guò)燒結(jié)，原料合金中所含的P和S也大大減少。另外，當(dāng)原料合金中P和S的含量增加時(shí)，則微粉碎粉的粒徑減小，同時(shí)D90-D10之差變小，微粉碎粉的粒度分布變得狹窄而陡峭。
再者，當(dāng)燒結(jié)體中P和S的含量增加、換句話說(shuō)當(dāng)原料合金中P和S的含量增加時(shí)，則頑磁力(iHc)增加，然而，剩磁通密度(Br)保持一定或者略有增加，一旦超過(guò)220ppm便急劇降低。
實(shí)施例3將合金組成設(shè)定為27.2wt％Nd-4.9wt％Pr-0.2wt％Dy-0.25wt％Al-4.0wt％Co-0.3wt％Cu-1.3wt％B-0.25wt％Zr-余量為Fe；進(jìn)而在從粉碎處理(粉碎處理之后的回收)到燒結(jié)(投入到燒結(jié)爐中)的各工序中，將所述各工序的氣氛控制在氧濃度低于100ppm的水平；而且將燒結(jié)溫度設(shè)定為1020℃，除此以外，與實(shí)施例1同樣地制作燒結(jié)體。對(duì)得到的燒結(jié)體與實(shí)施例1同樣地進(jìn)行了測(cè)定。其結(jié)果如圖9所示。另外，圖10表示了原料合金中P和S的含量與D50的關(guān)系，圖11表示了燒結(jié)體中P和S的含量與頑磁力(iHc)的關(guān)系，而且圖12表示了燒結(jié)體中P和S的含量與剩磁通密度(Br)的關(guān)系。此外，得到的燒結(jié)體的合金元素的組成是26.9wt％Nd-4.8wt％Pr-0.2wt％Dy-0.25wt％Al-4.0wt％Co-0.3wt％Cu-1.3wt％B-0.25wt％Zr-余量為Fe，O的含量是970ppm。
由圖9～圖12可以確認(rèn)，在本實(shí)施例3中，也顯示出與實(shí)施例1和實(shí)施例2同樣的趨勢(shì)。
權(quán)利要求
1.一種R-T-B類(lèi)燒結(jié)磁體用原料合金，其特征在于具有由R2T14B化合物構(gòu)成的晶粒，P和/或S的含量為100～950ppm；其中，R是選自稀土類(lèi)元素之中的1種、2種或更多種元素，T是含有Fe、或者Fe和Co的選自過(guò)渡金屬元素之中的1種、2種或更多種元素。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的R-T-B類(lèi)燒結(jié)磁體用原料合金，其特征在于P和/或S的含量為200～750ppm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的R-T-B類(lèi)燒結(jié)磁體用原料合金，其特征在于P和/或S的含量為300～700ppm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的R-T-B類(lèi)燒結(jié)磁體用原料合金，其特征在于所述原料合金的組成是，R25～35wt％、B0.5～4wt％、Al和Cu之中的1種或2種0.02～0.6wt％、Co5wt％或以下、余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
5.一種R-T-B類(lèi)燒結(jié)磁體，其特征在于所述R-T-B類(lèi)燒結(jié)磁體由下述的燒結(jié)體構(gòu)成，所述燒結(jié)體以由R2T14B化合物構(gòu)成的晶粒為主相，并且該燒結(jié)體中含有10～220ppm的P和/或S；其中，R是選自稀土類(lèi)元素之中的1種、2種或更多種元素，T是含有Fe、或者Fe和Co的選自過(guò)渡金屬元素之中的1種、2種或更多種元素。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的R-T-B類(lèi)燒結(jié)磁體，其特征在于所述燒結(jié)體中含有50～200ppm的P和/或S。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的R-T-B類(lèi)燒結(jié)磁體，其特征在于所述燒結(jié)體中含有50～180ppm的P和/或S。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的R-T-B類(lèi)燒結(jié)磁體，其特征在于，所述燒結(jié)體的組成包括R25～35wt％、B0.5～4wt％、Al和Cu之中的1種或2種0.02～0.6wt％、Co5wt％或以下、余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的R-T-B類(lèi)燒結(jié)磁體，其特征在于所述燒結(jié)體中含有3000ppm或以下的0。
10.一種R-T-B類(lèi)燒結(jié)磁體的制造方法，其制造由下述的燒結(jié)體構(gòu)成的R-T-B類(lèi)燒結(jié)磁體，所述燒結(jié)體以由R2T14B化合物構(gòu)成的晶粒為主相，其中所述制造方法包括將P和/或S的含量為100～950ppm且采用帶坯連鑄法制作的原料合金粉碎為預(yù)定粒度的粉末的工序；將所述粉末在磁場(chǎng)中成型以制作成型體的工序；以及對(duì)所述成型體進(jìn)行燒結(jié)而得到P和/或S的含量為10～220ppm的所述燒結(jié)體的工序；其中，R是選自稀土類(lèi)元素之中的1種、2種或更多種元素，T是含有Fe、或者Fe和Co的選自過(guò)渡金屬元素之中的1種、2種或更多種元素。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于使采用帶坯連鑄法制作的原料合金的結(jié)晶組織更為均勻，由此使由該原料合金得到的粉碎粉末微細(xì)化且縮小粒度分布的范圍，藉此獲得高頑磁力的R－T－B類(lèi)燒結(jié)磁體。所述R－T－B類(lèi)燒結(jié)磁體用原料合金具有由R
文檔編號(hào)C22C33/00GK1812008SQ20061000891
公開(kāi)日2006年8月2日 申請(qǐng)日期2006年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月25日
發(fā)明者榎戶靖, 石坂力, 西澤剛一 申請(qǐng)人:Tdk株式會(huì)社