形成作為稀土類磁鐵前驅(qū)體的燒結(jié)體的磁性粉體的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及并提供一種形成作為稀土類磁鐵前驅(qū)體的燒結(jié)體的磁性粉體的制造方法，該制造方法能夠精致且高效地分選在組織內(nèi)不含有粗大粒的磁性粉末，制造具有由最佳的納米尺寸的晶粒構(gòu)成的組織的磁性粉體。該制造方法是形成燒結(jié)體（S）的磁性粉體（p）的制造方法，燒結(jié)體（S）是包含作為納米晶體組織的Nd-Fe-B系的主相的晶粒和晶界相的燒結(jié)體，是對燒結(jié)體（S）實施給予各向異性的熱塑性加工，使矯頑力提高的合金被擴(kuò)散而形成的稀土類磁鐵的前驅(qū)體，將金屬熔液排出到冷卻輥（R）上制作急冷帶（B），粉碎至50μm～1000μm的粒度范圍內(nèi)來制作0.0003mg～0.3mg質(zhì)量范圍的磁性粉體，檢查該質(zhì)量范圍的磁性粉體是否吸附于具有2mT以下的表面磁通密度的磁鐵，分選沒有吸附的磁性粉體（p），作為形成燒結(jié)體（S）的磁性粉體。
【專利說明】形成作為稀土類磁鐵前驅(qū)體的燒結(jié)體的磁性粉體的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及形成作為稀土類磁鐵前驅(qū)體的燒結(jié)體的磁性粉體的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]使用了鑭系元素等稀土類元素的稀土類磁鐵也被稱為永久磁鐵，其用途除了用于構(gòu)成硬盤、MRI的馬達(dá)之外，還用于混合動力車、電動汽車等的驅(qū)動用馬達(dá)等。
[0003]作為該稀土類磁鐵的磁鐵性能的指標(biāo)，能夠列舉剩余磁化(剩余磁通密度)和矯頑力(頑磁力)，但是針對由馬達(dá)的小型化、高電流密度化引起的發(fā)熱量的增大，對所使用的稀土類磁鐵的耐熱性的要求也進(jìn)一步提高，在高溫使用下如何能夠保持磁鐵的矯頑力成為該【技術(shù)領(lǐng)域】中的重要的研究課題之一。當(dāng)提及作為多用于車輛驅(qū)動用馬達(dá)的稀土類磁鐵之一的Nd-Fe-B系磁鐵時，通過謀求晶粒的微細(xì)化、使用Nd量多的組成的合金，添加矯頑力性能高的Dy、Tb這樣的重稀土類元素等等來進(jìn)行使該矯頑力增大的嘗試。
[0004]作為稀土類磁鐵，除了構(gòu)成組織的晶粒(主相)的尺寸為3?5 μ m左右的一般的燒結(jié)磁鐵以外，還有將晶粒微細(xì)化為50nm?300nm左右的納米尺寸的納米晶體磁鐵，但是其中，能夠?qū)崿F(xiàn)上述的晶粒的微細(xì)化并且減少高價格的重稀土類元素的添加量(無重稀土類元素化)的納米晶體磁鐵現(xiàn)在受到注目。
[0005]當(dāng)提及在重稀土類元素之中其使用量多的Dy時，除了 Dy的埋藏地域在中國分布不均衡之外，還由于中國的以Dy為首的稀有金屬的生產(chǎn)量和輸出量被限制，所以Dy的資源價格進(jìn)入2011年度就急劇上升。因此，減少Dy量并且保證矯頑力性能的低Dy磁鐵、完全不使用Dy而保證矯頑力性能的無Dy磁鐵的開發(fā)成為重要的開發(fā)課題之一，這是納米晶體磁鐵的關(guān)注度提聞的很大原因之一。
[0006]對納米晶體磁鐵的制造方法進(jìn)行概述時，例如將Nd-Fe-B系的金屬熔液排出到冷卻輥上并對其進(jìn)行急冷凝固，將得到的急冷帶(急冷薄帶)進(jìn)行粉碎來制造磁性粉末，將該磁性粉末進(jìn)行加壓成形并燒結(jié)來制造燒結(jié)體。對于該燒結(jié)體，為了給予磁各向異性而實施熱塑性加工(也可將熱塑性加工的加工度(壓縮率)大的情況、例如壓縮率為10%左右以上的情況稱為熱強加工或簡單地稱為強加工，也可將燒結(jié)體稱為強加工前驅(qū)體)來制造成形體。這樣，在稀土類磁鐵的制造時，作為其前驅(qū)體首先制造燒結(jié)體，接著制造成形體。再者，在專利文獻(xiàn)I公開了由該燒結(jié)體實施熱塑性加工來制造成形體的方法。
[0007]對由熱塑性加工得到的成形體，利用各種方法給予矯頑力性能高的重稀土類元素和/或其合金等，由此制造由納米晶體磁鐵形成的稀土類磁鐵。
[0008]得到了如下見解:在燒結(jié)體由不具備粗大粒子的晶粒形成的情況下，通過對其實施熱塑性加工，晶粒(典型地為Nd2Fe14B相)伴隨著由熱塑性加工產(chǎn)生的滑動變形而發(fā)生晶粒轉(zhuǎn)動(或旋轉(zhuǎn))，易磁化軸(c軸)在加工方向(壓制方向)上取向而得到高取向度的成形體，從而能夠提高剩余磁化。在此，在本說明書中，將在納米晶粒之中最大粒徑為300nm以上的晶粒定義為“粗大粒”，但是也已知:若該粗大粒存在或其比例變高，則晶粒的轉(zhuǎn)動被抑制，上述的取向度容易降低。
[0009]本發(fā)明人提出了:在作為燒結(jié)體的原料的磁性粉末的制造中，精致且高效地分選在組織內(nèi)不含有粗大粒的磁性粉末，形成具有由最佳的納米尺寸的晶粒構(gòu)成的組織的燒結(jié)體的磁性粉體的制造方法。
[0010]在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0011]專利文獻(xiàn)1:日本特開2011-100881號公報
【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明是鑒于上述問題而提出的，涉及形成作為稀土類磁鐵前驅(qū)體的燒結(jié)體的磁性粉體的制造方法，其目的在于，提供一種形成作為稀土類磁鐵前驅(qū)體的燒結(jié)體的磁性粉體的制造方法，該制造方法能夠精致且高效地分選組織內(nèi)不含有粗大粒的磁性粉末，制造具有由最佳的納米尺寸的晶粒形成的組織的磁性粉體。
[0013]為了達(dá)到所述目的，本發(fā)明為一種形成作為稀土類磁鐵前驅(qū)體的燒結(jié)體的磁性粉體的制造方法，所述燒結(jié)體是包含作為納米晶體組織的Nd-Fe-B系的主相的晶粒和位于該主相的周圍的晶界相的燒結(jié)體，是對該燒結(jié)體實施給予各向異性的熱塑性加工，進(jìn)而提高矯頑力的合金被擴(kuò)散而形成的稀土類磁鐵的前驅(qū)體，將具有所述組成的金屬熔液排出到冷卻輥上制作急冷帶，將該急冷帶粉碎至50 μ m?1000 μ m的粒度范圍內(nèi)，制作0.0003mg?
0.3mg質(zhì)量范圍的磁性粉體，檢查所述質(zhì)量范圍的磁性粉體是否吸附于具有2mT以下的表面磁通密度的磁鐵，分選沒有吸附的磁性粉體，作為形成燒結(jié)體的磁性粉體。
[0014]本發(fā)明的磁性粉末的制造方法，調(diào)整粉碎所得到的急冷帶來制造磁性粉末時的粒度范圍，對于處于該粒度范圍且規(guī)定范圍的質(zhì)量的磁性粉末，應(yīng)用磁分離法僅分選出不含有粗大?；蚱浜辛繕O其少的磁性粉末，來用于燒結(jié)體形成用的磁性粉末。
[0015]本發(fā)明人發(fā)現(xiàn):對于被粉碎至50 μ m?1000 μ m的粒度范圍內(nèi)的0.0003mg?
0.3mg質(zhì)量范圍的磁性粉體，使用具有2mT以下的表面磁通密度的低磁性磁鐵來檢查是否吸附于該磁鐵上，由此能精致地分選不含有粗大粒的磁性粉末。
[0016]在此，“2mT以下”意指:由于成為檢查對象的磁性粉末的質(zhì)量范圍具有
0.0003mg?0.3mg的幅度，所以根據(jù)該質(zhì)量范圍內(nèi)的質(zhì)量使用具有2mT、l.5mT、lmT這樣的表面磁通密度的磁鐵。當(dāng)分選不含有粗大粒的磁性粉末時，需要根據(jù)作為檢查對象的磁性粉末的質(zhì)量來使磁鐵的表面磁通密度變化，這是不言而喻的，但是本發(fā)明人發(fā)現(xiàn):不論磁性粉末的質(zhì)量過多還是過少，都不能精致地分選不含有粗大粒的磁性粉末。檢查相對于2mT以下的低磁性磁鐵,0.0003mg?0.3mg質(zhì)量范圍的磁性粉末是否吸附，這對磁性粉末的分選來說為最佳，上述質(zhì)量范圍是本發(fā)明人通過迄今為止的很多實驗(使磁性粉末的質(zhì)量范圍和低磁性磁鐵的磁通密度進(jìn)行各種變化,在哪個質(zhì)量范圍且哪個磁通密度的磁鐵的情況下能夠精致地分選不含有粗大粒的磁性粉末)而發(fā)現(xiàn)的數(shù)值范圍。
[0017]使2mT以下的低磁性磁鐵吸附0.0003mg?0.3mg質(zhì)量范圍的磁性粉末,被低磁性磁鐵吸附的磁性粉末由于具有粗大粒所以矯頑力低，沒有被低磁性磁鐵吸附的磁性粉末由于不具有粗大粒或其含有率極低所以矯頑力高，收集沒有被磁吸附的磁性粉末來用于燒結(jié)體的制造。此時，當(dāng)磁性粉末的粒度超過1000 μ m時難以應(yīng)用該磁分離法,另外，當(dāng)比50 μ m小時，在粉碎時所導(dǎo)入的應(yīng)變導(dǎo)致的磁特性降低顯著，由于這一理由，將磁性粉末的粒度范圍規(guī)定為50 μ m?1000 μ m。
[0018]應(yīng)用磁吸引法時使用的磁鐵，可以是在軟磁性構(gòu)件上卷繞線圈、對線圈通電而產(chǎn)生磁場的電磁鐵、低磁性的永久磁鐵中的任意的磁鐵。另外,通過應(yīng)用能夠在盡可能大的范圍產(chǎn)生均勻的磁場的形狀形態(tài)的磁鐵，能夠提高磁性粉末的分選效率。這樣的形狀形態(tài)，能夠列舉圓筒狀的磁鐵、隔開間隔地同時設(shè)置多個棒狀磁鐵而成的磁鐵、板狀的磁鐵等。
[0019]另外，將磁性粉末之中，與作為其前驅(qū)體的急冷帶的冷卻輥側(cè)的區(qū)域?qū)?yīng)的區(qū)域作為磁性粉末的輥面?zhèn)葏^(qū)域，與急冷帶的和冷卻輥相反側(cè)的區(qū)域?qū)?yīng)的區(qū)域作為磁性粉末的自由面?zhèn)葏^(qū)域，在磁性粉末的自由面?zhèn)葏^(qū)域中的晶粒的平均粒徑記為Df_、磁性粉末的輥面?zhèn)葏^(qū)域中的晶粒的平均粒徑記為Dm11時，優(yōu)選D&ee為20nm?200nm的范圍，D&ee/DMll為1.1以上且10以下的范圍。
[0020]根據(jù)本發(fā)明人的驗證，在比較對由沒有吸附于具有2mT以下的表面磁通密度的磁鐵的磁性粉末形成的燒結(jié)體進(jìn)一步熱塑性加工而得到的成形體、和由吸附于磁鐵的磁性粉末形成的燒結(jié)體得到的成形體的磁特性時，已確認(rèn)到:前者的取向度為93?94%、剩余磁化為1.42?1.44T，與此相對，后者的取向度為87?90%、剩余磁化為1.27?1.35T，起因于取向度的不同而在剩余磁化方面存在大的背離，矯頑力也同樣存在背離。
[0021]根據(jù)上述驗證，通過熱塑性加工前的燒結(jié)體中的粒度分布處于上述的50μπι?1000 μ m的范圍內(nèi)，進(jìn)而Dfree處于20nm?200nm的范圍、Dftee/DMll處于1.1以上且10以下的范圍，能夠提高熱塑性加工后的成形體的取向度(起因于取向度的剩余磁化)和矯頑力。在此，作為磁性粉末的前驅(qū)體的急冷帶，通過使用單側(cè)冷卻的急冷裝置(冷卻輥)，沒有與冷卻輥接觸的自由面?zhèn)鹊哪趟俣冉档?，和與冷卻輥接觸的輥面?zhèn)认啾却龠M(jìn)粒生長，且通過殘留液相部的凝固而析出富Nd相。
[0022]為了能夠進(jìn)行低溫?zé)Y(jié)而需要該Nd富集的晶界相，將磁性粉末的自由面?zhèn)葏^(qū)域中的晶粒的平均粒徑記為Df_、磁性粉末的輥面?zhèn)葏^(qū)域中的晶粒的平均粒徑記為Dm11時，D&ee/DMll調(diào)整為1.1以上且10以下的范圍，進(jìn)而D&ee調(diào)整為20nm?200nm，由此能夠得到由其粒度微細(xì)化、均質(zhì)化了的磁性粉末形成的燒結(jié)體，可以認(rèn)為這是通過熱塑性加工成為成形體時的取向度提高至上述的93?94%、剩余磁化提高至1.42?1.44T的理由。
[0023]尤其是通過將D&ee/Dftee調(diào)整為1.1以上且10以下的范圍，如已經(jīng)敘述那樣，由于在磁性粉末的自由面?zhèn)鹊膮^(qū)域以低熔點析出接近于液相狀態(tài)的富Nd相，所以能夠進(jìn)行低溫下的燒結(jié)，這抑制了晶粒的粗大化。
[0024]使用上述的磁性粉末來制造本發(fā)明的燒結(jié)體，通過對該燒結(jié)體實施熱塑性加工(或強加工)來制造具有各向異性的成形體。
[0025]對制成的成形體，利用各種方法使矯頑力性能高的重稀土類元素(Dy、Tb、Ho等)和/或其合金等(Dy-CiuDy-Al等)進(jìn)行晶界擴(kuò)散，由此，能得到由磁化和矯頑力這兩方都優(yōu)異的納米晶體磁鐵形成的稀土類磁鐵。
[0026]正如根據(jù)以上的說明能夠理解的那樣，根據(jù)本發(fā)明的形成作為稀土類磁鐵前驅(qū)體的燒結(jié)體的磁性粉體的制造方法，調(diào)整粉碎所得到的急冷帶來制造磁性粉末時的粒度范圍，對處于該粒度范圍且規(guī)定范圍的質(zhì)量的磁性粉末，應(yīng)用使用了低磁性磁鐵的磁分離法來僅分選不含有粗大粒或其含有量極少的磁性粉末，對由分選出的磁性粉末形成的燒結(jié)體進(jìn)行熱塑性加工，由此能夠制造取向度極高、剩余磁化和矯頑力都高的成形體，進(jìn)而能夠制造由該成形體形成的稀土類磁鐵。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1 (a)是說明磁性粉末的制造方法的圖，(b)是說明燒結(jié)體的制造方法的圖，(C)是說明成形體的制造方法的圖。
[0028]圖2 (a)是接著圖1a來說明磁性粉末的制造方法的圖，是說明應(yīng)用磁分離法來進(jìn)行磁性粉末的分選的圖，(b)是沒有被磁吸附的磁性粉末的組織圖，(c)是被磁吸附了的磁性粉末的組織圖。
[0029]圖3 (a)、(b)、(C)、(d)均是說明在磁分離法中應(yīng)用的低磁性磁鐵的實施方式的示意圖。
[0030]圖4 (a)是磁特性評價試驗中的實施例1的成形體的前驅(qū)體即燒結(jié)體的低倍率的SEM圖像圖，(b)是關(guān)于形成圖(a)中的燒結(jié)體的磁性粉末的輥面?zhèn)葏^(qū)域的高倍率的TEM圖像圖，(C)是關(guān)于形成圖(a)中的燒結(jié)體的磁性粉末的自由面?zhèn)葏^(qū)域的高倍率的SEM圖像圖。
[0031]圖5 (a)是磁特性評價試驗中的實施例2的成形體的前驅(qū)體即燒結(jié)體的低倍率的SEM圖像圖，(b)、(c)分別是磁特性評價試驗中的比較例1、2的成形體的前驅(qū)體即燒結(jié)體的低倍率的SEM圖像圖。
[0032]圖6 Ca)是實施例1的成形體的TEM圖像圖，(b)是比較例I的成形體的TEM圖像圖。
[0033]圖7是表示通過磁分離法分別開的磁性粉末的磁特性評價試驗結(jié)果的圖。
[0034]圖8是表示稀土類磁鐵前驅(qū)體的成形體的磁特性評價試驗結(jié)果中的取向度的結(jié)果的圖。
[0035]圖9是表示稀土類磁鐵前驅(qū)體的成形體的磁特性評價試驗結(jié)果中的剩余磁化的結(jié)果的圖。
[0036]圖10是表示稀土類磁鐵前驅(qū)體的成形體的磁特性評價試驗結(jié)果中的矯頑力的結(jié)果的圖。
【具體實施方式】
[0037]以下，參照附圖來說明形成本發(fā)明的作為稀土類磁鐵前驅(qū)體的燒結(jié)體的磁性粉體的制造方法的實施方式。
[0038](磁性粉末的制造方法)
[0039]圖la、lb、Ic依次為急冷帶的制造、接著使用將該急冷帶粉碎而成的磁性粉末的燒結(jié)體的制造、接著對該燒結(jié)體實施熱塑性加工而成的成形體的制造的流程圖。圖1a是說明急冷帶的制造方法的圖，圖2a是接著圖1a說明磁性粉末的制造方法的圖，是說明應(yīng)用磁分離法來進(jìn)行磁性粉末的鑒別的圖，圖2b是沒有被磁吸附的磁性粉末的組織圖，圖2c是被磁吸附了的磁性粉末的組織圖。
[0040]如圖1a所示，在減壓至例如50kPa以下的Ar氣氣氛的未圖示的爐中，采用由單輥實現(xiàn)的熔融紡絲法，對合金錠進(jìn)行高頻熔化，將提供稀土類磁鐵的組成的熔液噴射到銅制的冷卻輥R上來制作急冷帶B (急冷薄帶)，并將其粗粉碎。再者，可將急冷帶B之中、冷卻輥R側(cè)的區(qū)域(例如在急冷帶B的厚度之中、成為冷卻輥R側(cè)的一半厚度的區(qū)域)稱為輥面，將其相反側(cè)的區(qū)域稱為自由面，雙方的區(qū)域由于距冷卻輥R的距離不同因此晶粒的粒生長的速度不同。
[0041]合金熔液的組成(NdFeB磁鐵組成)用(Rl)x(Rh)yTzBsMt的組成式表示，Rl是包括Y的I種以上的輕稀土類元素、Rh是包括Dy、Tb的I種以上的重稀土類元素、T是包括Fe、N1、Co中的至少I種以上的過渡金屬、M是包括Ga、Zn、S1、Al、Nb、Zr、N1、Cu、Cr、Hf、Mo、P、C、Mg、Hg、Ag、Au 的 I 種以上的金屬，13 ^ X ^ 20、0 ^ y ^ 4、z=100-a-b-d_e-f、4 ^ s ^ 20、
O^ t ^ 3，能夠應(yīng)用主相(RlRh)2T14B)和晶界相(RlRh)T4B4相、RlRh相的組織構(gòu)成、或者、主相(RlRh)2T14B)和晶界相(RlRh)2T17相、RlRh相的組織構(gòu)成。
[0042]將急冷帶B粗粉碎的方法，使用乳缽、切碎機、罐磨機、顎式破碎機、噴射式粉碎機等的能夠以低能量進(jìn)行粉碎的裝置來進(jìn)行粉碎。作為用于排除具有粗大粒的磁性粉末，使得粗粉碎而制成的磁性粉末的粒度被調(diào)整為50 μ m~1000 μ m左右的范圍的對策，應(yīng)用磁吸附分尚法。
[0043]該分離法使低磁性磁鐵吸附磁性粉末，被低磁性磁鐵吸附的磁性粉末由于具有粗大粒所以矯頑力低，沒有被低磁性磁鐵吸附的磁性粉末由于不具有粗大粒所以矯頑力高，例如能夠收集沒有被磁吸附的磁性粉末來用于燒結(jié)體的制造。此時，當(dāng)粒度超過1000 μ m時，難以應(yīng)用該磁分離法，另外，當(dāng)比50 μ m小時，粉碎時所導(dǎo)入的應(yīng)變導(dǎo)致的磁特性降低變得顯著，由于這一理由，所以將磁性粉末的粒度范圍設(shè)為50μηι~1000 μ m。
[0044]將以上述粒度范圍粉碎了的磁性粉末分離為不含有粗大粒的磁性粉末和含有粗大粒的磁性粉末，為分選不含有粗大粒的磁性粉末來作為燒結(jié)體形成用的磁性粉末，使用如圖2a所示的磁分離裝置10。再者，“不含有粗大粒的磁性粉末”是下述意思:除了完全不含有粗大粒的磁性粉末以外，還包括粗大粒的含有率極少的磁性粉末(例如I~10mass%&右或其以下)。
[0045]圖示的磁分離裝置10是下述裝置:在軟磁性金屬構(gòu)件I的周圍配有線圈2，包括由該線圈2和直流電源3構(gòu)成的電路。
[0046]對軟磁性金屬構(gòu)件I的構(gòu)成原材料、電流值等進(jìn)行調(diào)整，以使得形成當(dāng)對線圈2通電時軟磁性金屬構(gòu)件I的表面磁通密度變?yōu)?mT以下的電磁鐵，能夠用高斯計4確認(rèn)該磁通密度。
[0047]按0.0003mg~0.3mg的質(zhì)量范圍收集以粒度范圍為50 μ m~1000 μ m的范圍粉碎而形成的磁性粉末，對其檢查是否吸附于表面磁通密度為2mT以下的電磁鐵上。
[0048]在該圖中，一部分的磁性粉末P ’吸附在電磁鐵上,其他的磁性粉末P沒有吸附而落下到下方。
[0049]通過對0.0003mg~0.3mg質(zhì)量范圍的磁性粉末檢查是否吸附于表面磁通密度為2mT以下的電磁鐵上,能夠精致地分選不含有粗大粒的磁性粉末P。
[0050]圖2b是沒有被磁吸附的磁性粉末的組織圖，圖2c是被磁吸附的磁性粉末的組織圖。
[0051]使2mT以下的低磁性磁鐵吸附0.0003mg~0.3mg的質(zhì)量范圍的磁性粉末,被低磁性磁鐵I吸附的磁性粉末P’由于具有粗大粒所以矯頑力低，沒有被低磁性磁鐵I吸附的磁性粉末P不具有粗大粒，或者粗大粒的含有率極低，所以矯頑力高，分選并收集沒有被磁吸附的磁性粉末P，將其用于燒結(jié)體的制造。直到該分選為止是本發(fā)明的磁性粉末的制造方法。
[0052]由圖2b示出的磁性粉末P，在組織內(nèi)不存在300nm以上的粒徑的粗大粒，由平面形狀為扁平(包括俯視為長方形、與長方形近似的形狀等)且各向同性的晶粒g構(gòu)成。
[0053]與此相對，由圖2c示出的磁性粉末P’，成為在組織內(nèi)具有多數(shù)的300nm以上的粒徑的粗大粒g’的晶體組織。
[0054]在此，參照圖3說明在磁分離法中應(yīng)用的低磁性磁鐵的實施方式。
[0055]通過在盡可能大的范圍產(chǎn)生均勻的磁場能夠提高磁性粉末的分選效率。作為這樣的形狀形態(tài)，優(yōu)選應(yīng)用:如圖3a所示的圓筒狀的軟磁性金屬構(gòu)件IA (吸附磁性粉末的面是圖中的Karea)、如圖3b所示那樣立體地配置了多個針狀的軟磁性金屬構(gòu)件IB的構(gòu)件、如圖3c所示那樣立體地配置了多個棒狀的軟磁性金屬構(gòu)件IC的構(gòu)件、進(jìn)而如圖3d所示那樣的板狀的軟磁性金屬構(gòu)件ID等。
[0056]關(guān)于所分選出的磁性粉末P，將與作為其前驅(qū)體的急冷帶B的冷卻輥側(cè)的區(qū)域?qū)?yīng)的區(qū)域作為磁性粉末的輥面?zhèn)葏^(qū)域，與急冷帶B的和冷卻輥相反側(cè)的區(qū)域?qū)?yīng)的區(qū)域作為磁性粉末的自由面?zhèn)葏^(qū)域，將磁性粉末的自由面?zhèn)葏^(qū)域中的晶粒的平均粒徑記為Df_、磁性粉末的輥面?zhèn)葏^(qū)域中的晶粒的平均粒徑記為Dm11時，優(yōu)選Dftee為20nm?200nm的范圍、Dftee/DMll為1.1以上10以下的范圍。已發(fā)現(xiàn):通過使用具有這樣的數(shù)值范圍的晶粒的磁性粉末制造燒結(jié)體，對該燒結(jié)體實施熱塑性加工來制造具有各向異性的成形體，能夠得到晶粒的取向度和與該取向度關(guān)聯(lián)的剩余磁化都高、進(jìn)而矯頑力也高的成形體。
[0057](燒結(jié)體及其制造方法)
[0058]圖1b是說明燒結(jié)體的制造方法的圖。將所制造出的磁性粉末P填充到如圖1b所示那樣由硬質(zhì)合金模具D和在其中空內(nèi)滑動的硬質(zhì)合金沖頭P界定而成的腔內(nèi)，一邊使用硬質(zhì)合金沖頭P進(jìn)行加壓一邊在(X方向)加壓方向上使電流流動來進(jìn)行通電加熱，由此制造出包含納米晶體組織的Nd-Fe-B系的主相(20nm?200nm左右的粒徑范圍的晶粒)和位于主相的周圍的Nd-X合金(X:金屬元素)等的晶界相的燒結(jié)體S。
[0059]在此，以通電加熱的加熱溫度為作為不發(fā)生晶粒粗大化的程度的低溫區(qū)域的550?700°C的范圍、且以作為能夠抑制粗大化的壓力范圍的40?500MPa的壓力進(jìn)行加壓，將保持時間設(shè)為60分鐘以內(nèi)，在惰性氣體氣氛下進(jìn)行燒結(jié)體的制造為好。
[0060](成形體及其制造方法)
[0061]圖1c是說明成形體的制造方法的圖。對于制造出的燒結(jié)體S，使硬質(zhì)合金沖頭P觸接其長度方向(在圖1b中水平方向為長度方向)的端面，一邊使用硬質(zhì)合金沖頭P進(jìn)行加壓一邊實施(X方向)熱塑性加工(強加工)，由此制成由具有磁各向異性的納米晶粒形成的晶體組織的成形體C。
[0062]在該熱塑性加工中，以作為能夠進(jìn)行塑性變形且難以發(fā)生晶粒粗大化的低溫區(qū)域的600?800°C左右、而且能夠抑制粗大化的短時間的應(yīng)變速度0.01?30/s左右進(jìn)行塑性加工為好，為了防止成形體的氧化，優(yōu)選在惰性氣體氣氛下進(jìn)行。
[0063]圖示的成形體C，作為其前驅(qū)體的燒結(jié)體S的組織不含有粗大粒、或粗大粒的含有量極少，而且由粒徑范圍為20nm?200nm左右且其平面形狀為扁平狀的晶粒構(gòu)成，由此,在熱塑性加工(強加工)時晶粒容易轉(zhuǎn)動，從而成為晶粒以高取向度排列的、具有各向異性的成形體。
[0064]“采用磁分離法分別開的磁性粉末的磁特性評價試驗及其結(jié)果、以及稀土類磁鐵前驅(qū)體的成形體的磁特性評價試驗及其結(jié)果”
[0065]本發(fā)明人利用以下的方法制作實施例1、2的成形體和比較例1、2的成形體，進(jìn)行了測定作為各成形體的磁特性的取向度、剩余磁化和矯頑力的實驗。以下示出實施例1、2和比較例1、2的制造方法。再者，對于在成形實施例1和比較例I的成形體的過程中所使用的磁性粉末，求出它們的取向度(剩余磁化(Mr)/飽和磁化(Ms))與矯頑力的關(guān)系曲線并示于圖7中。另外，對于實施例1、2的成形體和比較例1、2的成形體的磁特性評價試驗結(jié)果，將關(guān)于取向度的結(jié)果在圖8中示出，關(guān)于剩余磁化的結(jié)果在圖9中示出，關(guān)于矯頑力的結(jié)果在圖10中示出，表1中匯總了這些結(jié)果。此外，在圖4a中示出作為實施例1的成形體的前驅(qū)體的燒結(jié)體的低倍率的SEM圖像圖，在圖4b中示出關(guān)于形成圖4a中的燒結(jié)體的磁性粉末的輥面?zhèn)葏^(qū)域的高倍率的TEM圖像圖，在圖4c中示出關(guān)于形成圖4a中的燒結(jié)體的磁性粉末的自由面?zhèn)葏^(qū)域的高倍率的SEM圖像圖，在圖5a中示出磁特性評價試驗中的作為實施例2的成形體的前驅(qū)體的燒結(jié)體的低倍率的SEM圖像圖，在圖5b、圖5c中分別示出磁特性評價試驗中的作為比較例1、2的成形體的前驅(qū)體的燒結(jié)體的低倍率的SM圖像圖，在圖6a中示出實施例1的成形體的TEM圖像圖，在圖6b中示出比較例I的成形體的TEM圖像圖。
[0066](實施例1)
[0067]通過單側(cè)冷卻來制作不含有粗大粒的Nd29.S3Pra4Fe642Co4ciBa9Gaa6Oiiass^))組成的急冷帶，進(jìn)行粉碎來制作磁性粉末，對該磁性粉末施加400MPa的壓力，并在600°C保持10分鐘來制成燒結(jié)體。在通過SEM、TEM實施了燒結(jié)體的組織觀察之后，以溫度750°C、應(yīng)變速度7/s實施熱塑性加工來制作實施例1的成形體，通過TEM實施了成形體的組織觀察。
·[0068](實施例2)
[0069]通過單側(cè)冷卻來制作不含有粗大粒的Nd29.S3Pra4Fe642Co4tlBa9Gaa6(mass%)組成的急冷帶，進(jìn)行粉碎來制作磁性粉末，對該磁性粉末施加IOOMPa的壓力，并在650°C保持10分鐘來制作成燒結(jié)體。在通過SEM實施了燒結(jié)體的組織觀察之后，以溫度750°C、應(yīng)變速度7/s實施熱塑性加工來制作實施例2的成形體。
[0070](比較例I)
[0071]通過單側(cè)冷卻，制作含有粗大粒的Nd29.S3Pra4Fe642Co4tlBa9Gaa6 (mass%)組成的急冷帶，進(jìn)行粉碎來制作磁性粉末，對該磁性粉末施加400MPa的壓力，并在600°C保持10分鐘來制作燒結(jié)體。在通過SEM實施了燒結(jié)體的組織觀察之后，以溫度750°C、應(yīng)變速度7/s實施熱塑性加工來制作比較例I的成形體,通過TEM實施了成形體的組織觀察。
[0072](比較例2)
[0073]通過單側(cè)冷去卩，制作含有粗大粒的Nd29.S3Pra4Fe642Co4tlBa9Gaa6(mass% )組成的急冷帶，進(jìn)行粉碎來制作磁性粉末，對該磁性粉末施加IOOMPa的壓力，并在650°C保持1010分鐘來制作燒結(jié)體。在通過SEM實施了燒結(jié)體的組織觀察之后，以溫度750°C、應(yīng)變速度7/s實施熱塑性加工來制作比較例2的成形體。
[0074]從圖4b、圖4c來看，實施例1的磁性粉末，與輥面?zhèn)葏^(qū)域相比，促進(jìn)了自由面?zhèn)葏^(qū)域的粒生長，確認(rèn)到的DfJDroll為1.5(1.1以上)。[0075]另外，從圖6a、圖6b來看，能夠確認(rèn)到:構(gòu)成實施例1的成形體的晶粒的平面形狀為扁平狀(四角形、菱形等)且其長邊均為200nm以下(短邊當(dāng)然為200nm以下)。與此相對，能夠確認(rèn)到:比較例I的成形體在其組織內(nèi)含有多數(shù)的300nm以上的粗大粒。
[0076]從圖7來看，比較沒有吸附于低磁性磁鐵的磁性粉末和吸附的磁性粉末這兩方的磁特性，矯頑力為0(k0e)的縱軸與橫斷圖表的梯度相關(guān)而示出了:與沒有吸附的磁性粉末相比，吸附的磁性粉末的梯度急劇落下(梯度立起)，這顯示出剩余磁化變低。再者，補充性地記載一下，通過橫軸的單位kOe乘以79.6就換算成SI單位的kA/m。
[0077]表1
[0078]
【權(quán)利要求】
1.一種形成作為稀土類磁鐵前驅(qū)體的燒結(jié)體的磁性粉體的制造方法，所述燒結(jié)體是包含作為納米晶體組織的Nd-Fe-B系的主相的晶粒、和位于該主相的周圍的晶界相的燒結(jié)體，是對該燒結(jié)體實施給予各向異性的熱塑性加工，進(jìn)而提高矯頑力的合金被擴(kuò)散而形成的稀土類磁鐵的前驅(qū)體， 將具有所述組成的金屬熔液排出到冷卻輥上制作急冷帶，將該急冷帶粉碎至50 μ m?IOOOym的粒度范圍內(nèi)，制作0.0003mg?0.3mg質(zhì)量范圍的磁性粉體， 檢查所述質(zhì)量范圍的磁性粉體是否吸附于具有2mT以下的表面磁通密度的磁鐵，分選沒有吸附的磁性粉體，作為形成燒結(jié)體的磁性粉體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的形成作為稀土類磁鐵前驅(qū)體的燒結(jié)體的磁性粉體的制造方法， 將磁性粉末之中，與作為其前驅(qū)體的急冷帶的冷卻輥側(cè)的區(qū)域?qū)?yīng)的區(qū)域作為磁性粉末的輥面?zhèn)葏^(qū)域，與急冷帶的和冷卻輥相反側(cè)的區(qū)域?qū)?yīng)的區(qū)域作為磁性粉末的自由面?zhèn)葏^(qū)域，在磁性粉末的自由面?zhèn)葏^(qū)域中的晶粒的平均粒徑記為Df_、磁性粉末的輥面?zhèn)葏^(qū)域中的晶粒的平均粒徑記為Droll時，D&ee為20nm?200nm的范圍，D&ee/Df()11為1.1以上且10以下的范圍。
【文檔編號】B22F1/00GK103858190SQ201280049401
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2012年10月9日 優(yōu)先權(quán)日:2011年10月11日
【發(fā)明者】佐久間紀(jì)次, 岸本秀史, 宮本典孝, 加藤晃, 真鍋明, 一期崎大輔, 莊司哲也, 原川翔一 申請人:豐田自動車株式會社