專利名稱：用稀土金屬、鐵和碳制成的硬磁材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包含釹、鐵和碳的硬磁材料。
一種公知的這種材料是具有四方晶結(jié)構(gòu)的Nd2Fe14B。眾所周知，在這種化合物中用C置換B就會(huì)增強(qiáng)其各向異性(例如，見physique Colloque C6，supplement au no 9，T46，Sept 1985，C6-305/308頁(yè)，“摻入碳的Nd2Fe14B的磁各向異性”一文，作者為Bolzoni、Leccabue、Pareti以及Sanchez)。該文獻(xiàn)的306頁(yè)上指出如果在化合物Nd2Fe14B中硼全部被碳置換，則不可能獲得四方晶相。在《Solid state Commun-nications》第64卷第5期(1987年)第639-644頁(yè)中也陳述了這一點(diǎn)。在那篇題為“三元碳化物R2Fe14C的合成及磁性”(作者是Gueramiom、Bezinge、Yvon和Muller)的文章的第640頁(yè)上指出在R＝釹的情況下，利用再結(jié)晶退火是不會(huì)獲得四方晶結(jié)構(gòu)的。
本發(fā)明的目的是要提供一種具有強(qiáng)的晶體各向異性的硬磁材料，該材料只包含碳而無硼，同時(shí)還包含相當(dāng)高含量的釹。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，利用一種具有四方晶結(jié)構(gòu)、并且，其成份不偏離或幾乎不偏離Nd2Fe14C的化學(xué)計(jì)量成份的再結(jié)晶退火的鑄料所組成的材料，能達(dá)到此目的。在該成分中，最多達(dá)6at%(原子百分?jǐn)?shù))(按總成份計(jì)算)的Fe可以被Co所置換。如果超過6at·%的Fe被Co所置換，則具有四方晶結(jié)構(gòu)(它可在退火處理過程中獲得)的硬磁材料量將顯著降低。
本發(fā)明的硬磁材料可按如下方法獲得。
最好在例如氬的惰性氣體氣氛下把原料釹、鐵(可能有的)鈷以及碳大體按化學(xué)計(jì)量比例熔化在一起。把該熔體澆鑄在模具中。該材料具有Nd2F17結(jié)構(gòu)，并且，不是硬磁性的;然后，把碳溶于晶格中。假設(shè)溶于晶格中的碳能夠置換一個(gè)或多個(gè)鐵原子。該結(jié)構(gòu)是菱形六面體的。需要時(shí)，可以在900°或更高的溫度下對(duì)所得到的鑄料進(jìn)行均質(zhì)化退火。如果該材料只含有釹、鐵和碳，則在840℃之間的溫度下進(jìn)行退火，使得出現(xiàn)再結(jié)晶。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)僅僅在這個(gè)溫度范圍內(nèi)才出現(xiàn)再結(jié)晶，從而，形成Nd2Fe14C的四方晶相。已經(jīng)出乎預(yù)料地發(fā)現(xiàn)關(guān)于稱出的原料，明顯的偏離相應(yīng)的硼化合物場(chǎng)合下所需要的化學(xué)計(jì)量成份是不合乎要求的。但是，實(shí)驗(yàn)證明，對(duì)于所述化學(xué)計(jì)量成份來說，不多于20%的釹和/或碳量以及15%的鐵量的正向偏差是允許的。超過所指明的溫度范圍(高于890℃)就不形成四方晶相，或者，如果已占優(yōu)勢(shì)地形成所述晶相，那么，除了所述四方晶相外，還保留具有Nd2Fe17結(jié)構(gòu)的第二晶相(840℃以下)。如果在所指明的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行退火，那么，將占優(yōu)勢(shì)地形成四方晶相。如果在850℃和880℃之間、最好在870℃的溫度下進(jìn)行退火，就可得到具有最佳磁性的基本上單晶相的材料。如果該材料還含有Co，則最好使再結(jié)晶的退火過程在近于850℃溫度下進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)證明，鈷顯著地增高該硬磁材料的居里溫度，這對(duì)某些應(yīng)用場(chǎng)合可能是所希望的。實(shí)驗(yàn)證明，在按照本發(fā)明制造該含鈷硬磁材料過程中，關(guān)于稱出的各元素，小量地偏離化學(xué)計(jì)量成份不是必然的，但卻是允許的。20%的釹和/或碳量以及15%的鐵和/或鈷量的正向偏差是允許的。如果用鐠而不用釹來進(jìn)行產(chǎn)生本發(fā)明材料的各項(xiàng)試驗(yàn)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)不可能獲得基本上單晶相的四方晶結(jié)構(gòu)。
實(shí)施例1如上所述，制造了具有總成份Nd2Fe14C的各種鑄料。澆鑄后，該材料具有Nd2Fe17結(jié)構(gòu)(菱形六面體)。在沒有預(yù)先進(jìn)行均質(zhì)化退火的情況下，把所得到的鑄料直接在870℃下進(jìn)行再結(jié)晶退火，為時(shí)500小時(shí)。該材料是單晶相的，并且，具有四方晶結(jié)構(gòu)。測(cè)得各晶格常數(shù)為A＝8.814埃(A°)，C＝12.015埃。按照本發(fā)明的材料具有535K的居里溫度。在20℃下的飽和磁化＝130電磁單位/克。利用具有總成份為Nd12.1Fc81.8C6和Nd11.8Fe81.1C7.1的材料、用椒苫竦盟鼉哂興姆驕Ы峁溝牡ゾ嗖牧稀 直接通過把該材料澆鑄成所需形狀，就可得到各種磁鐵。在澆鑄和再結(jié)晶退火以后，把材料磨成粉末，然后接著在磁場(chǎng)中燒結(jié)成所需形狀，或者與合成樹脂混和后壓制成所需形狀。
在所述材料中，一部分鐵可由其它三價(jià)(3d)金屬和/或鋁、鎵、硅等等所置換。一部分釹可由一種或多種稀土金屬所置換。
實(shí)施例2制造鑄料，其總成份對(duì)應(yīng)于分子式Nd2Fe13CoC。接著，直接在不預(yù)先進(jìn)行均質(zhì)化退火的情況下，使該鑄料在850℃溫度下進(jìn)行為時(shí)150小時(shí)的再結(jié)晶退火處理，由此得到的材料基本上是單晶相的，并且具有四方晶結(jié)構(gòu)。該材料具有620°K的居里溫度。
權(quán)利要求
1.一種包含稀土金屬、鐵以及碳的硬磁材料，其特征在于所述材料由具有四方晶結(jié)構(gòu)、并且不偏離或幾乎不偏離化學(xué)計(jì)量成份Nd2Fe14C的經(jīng)過再結(jié)晶退火的鑄料所組成。
2.如權(quán)利要求1中所要求的硬磁材料，其特征在于按總成分計(jì)算的最多6at·%的存在于所述硬磁材料中的鐵已由Co所取代。
3.如權(quán)利要求1中所要求的硬磁材料，其特征在于關(guān)于釹和碳的成份對(duì)所述化學(xué)計(jì)量成分的正向偏差量不超過20%，而關(guān)于鐵的正向偏差量不超過15%。
4.如權(quán)利要求3中所要求的硬磁材料，其特征在于關(guān)于Nd和C的成份對(duì)所述化學(xué)計(jì)量成份的正向偏差量不超過20%，而關(guān)于鐵和鈷的正向偏差量不超過15%。
5.如權(quán)利要求3中所要求的硬材料，其特征在于所述各晶格常數(shù)相當(dāng)于A＝8.814 ，C＝12.015 。
6.一種制造含有釹、鐵和碳的硬磁材料的方法，其特征在于把原料釹、鐵和碳按照幾乎不偏離化學(xué)計(jì)量比例Nd2Fe14C的量熔化在一起，并且，澆鑄在鑄模中，然后，在840℃和890℃之間的溫度下對(duì)所述鑄料進(jìn)行再結(jié)晶退火。
7.如權(quán)利要求6中所要求的方法，其特征在于所述材料是在850℃和880℃之間的某一溫度下退火的。
8.一種制造含有釹、鐵、鈷和碳的硬磁材料的方法，其特征在于按照幾乎不偏離化學(xué)計(jì)量比例Nd2Fe14-xCoxC(其中X＜1.02)的量把原料釹、鐵、鈷和碳熔化在一起，并且，澆鑄在鑄模中，然后，在近于850℃的溫度下對(duì)所述鑄料進(jìn)行再結(jié)晶退火。
9.含有如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所要求的磁性鑄料和/或用如權(quán)利要求6至8中任一項(xiàng)所要求的方法所制造的磁性鑄料。
全文摘要
一種大體上具有化學(xué)計(jì)量成分Nd
文檔編號(hào)C22C38/00GK1033494SQ8810858
公開日1989年6月21日 申請(qǐng)日期1988年12月8日 優(yōu)先權(quán)日1987年12月11日
發(fā)明者庫(kù)爾特·海因茨·于爾根·布斯喬, 德克·巴斯蒂安·迪穆伊 申請(qǐng)人:菲利浦光燈制造公司