專利名稱：R－t－b 系燒結(jié)磁鐵及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及R-T-B系燒結(jié)磁鐵及其制造方法。
背景技術(shù)：
作為代表高性能永久磁鐵的R-T-B系磁鐵，因?yàn)榫哂袃?yōu)良的磁特性，可用于各種電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)器等。但是，為了電器及電子設(shè)備的小型化-輕型化以及高性能化，要求進(jìn)一步提高磁特性，提高耐腐蝕性，降低成本等。
在R-T-B系永久磁鐵中，決定殘留磁通密度的因子為主相的存在比率及其取向度。為了提高主相存在比，最好使組成接近于R2T14B化合物的化學(xué)計(jì)量比，但特別是減少B在現(xiàn)實(shí)中很困難。在生產(chǎn)上，當(dāng)B的化學(xué)計(jì)量比降低時(shí)，在承擔(dān)矯頑力的晶粒邊界相上析出軟磁性的R2Fe17相，矯頑力大幅度地降低。因此，有必要將B濃度的目標(biāo)值設(shè)定為稍高于化學(xué)計(jì)量比的值。
因此，現(xiàn)有技術(shù)中，總是在晶粒邊界形成析出B的富集相(Nd1.1Fe4B4)的組織。不論磁鐵特性如何，當(dāng)B富集相的比率大時(shí)，殘留磁通密度Br降低。另外，檢測(cè)微量的B存在困難，分析精度的誤差相對(duì)于B的含有量為±2％程度。因此，不得不添加比化學(xué)計(jì)量比過(guò)剩的B，不能通過(guò)降低B濃度來(lái)進(jìn)一步提高磁鐵的特性。
另一方面，提出了許多在R-T-B系永久磁鐵中添加各種元素，以提高磁特性的方案。在這些添加元素中，在R-T-B系燒結(jié)磁鐵或R-T-B系連接磁鐵，特別是使用HDDR法的各向異性連接磁鐵中添加Ga。添加Ga的目的是，在燒結(jié)磁鐵中提高矯頑力，在連接磁鐵中提高再結(jié)晶工序中的矯頑力和保持各向異性。
日本專利第2577373號(hào)公報(bào)公開了通過(guò)在R-T-B系燒結(jié)磁鐵中添加0.2～13質(zhì)量％的Ga得到高的矯頑力的技術(shù)。日本專利第2751109號(hào)公報(bào)公開了通過(guò)添加0.087～14.4質(zhì)量％的Ga的同時(shí)，添加Nb、W、V、Ta、Mo中的至少一種得到高的矯頑力的技術(shù)。這些文獻(xiàn)中公開的現(xiàn)有技術(shù)都是通過(guò)添加比較多的Ga來(lái)達(dá)到提高矯頑力的目的。
日本專利第3255593號(hào)公報(bào)公開了在R(Fe1-x-y-z-uCOxByGazMu)A組成中添加0＜z≤0.15的大范圍的Ga的技術(shù)。在日本專利第3255593號(hào)公報(bào)中說(shuō)明了通過(guò)添加0.087質(zhì)量％以上(z＝0.001)的Ga得出效果。
日本專利第3255344號(hào)公報(bào)公開了O(氧)濃度為0.3～0.7質(zhì)量％范圍內(nèi)，添加0.01～0.5質(zhì)量％的Ga，但其實(shí)施例的Ga添加量在0.09質(zhì)量％以上。日本專利第2966342號(hào)公報(bào)公開了O(氧)濃度在0.25質(zhì)量％以下，添加0.01～0.5質(zhì)量％的Ga，但其實(shí)施例的Ga添加量在0.08質(zhì)量％以上，這時(shí)的B濃度為1.05質(zhì)量％。
日本專利第3298221號(hào)公報(bào)和日本專利第3298219號(hào)公報(bào)公開了同時(shí)添加濃度為0.9～1.3質(zhì)量％的B和濃度為0.02～0.5質(zhì)量％的Ga，但必需添加V，另外，沒有說(shuō)明B濃度不滿1.0質(zhì)量％的實(shí)施例。
日本專利第3296507號(hào)公報(bào)說(shuō)明了7at％以下的各種添加元素，其中也含有Ga，但磁鐵構(gòu)成相中必須有Nd富集相和B富集相。
日本專利第3080275號(hào)公報(bào)公開了添加0.05～1質(zhì)量％的Ga，但作為必需元素含有Nb。
日本專利第2904571號(hào)公報(bào)公開了使用所謂HDDR法制造燒結(jié)磁鐵的方法。公開了添加0～4at％的Ga。但是，使用氫化反應(yīng)的HDDR處理中的Ga的作用，在燒結(jié)磁鐵中沒有發(fā)現(xiàn)。
日本專利2002-38245號(hào)公報(bào)公開了混合使用不同的二種組成的合金原料的有關(guān)二合金法的發(fā)明。記載了在二種合金或一種合金中復(fù)合添加0.01～0.5質(zhì)量％的Ga和Al，但只公開了添加0.1質(zhì)量％Ga的實(shí)施例。
在上述以往技術(shù)中，在所有情況下，通過(guò)添加量比較多的Ga，或通過(guò)復(fù)合添加Ga和其他添加元素來(lái)提高矯頑力。但是沒有說(shuō)明和暗示通過(guò)減少B濃度，提高主相的存在比率，來(lái)提高殘留磁通密度Br的技術(shù)。
本發(fā)明是鑒于這些問(wèn)題而作出的，本發(fā)明的目的是提供一種通過(guò)減少B富集相(R1.1Fe4B4)的存在比率，提高主相的存在比率，來(lái)提高殘留磁通密度Br的R-T-B系燒結(jié)磁鐵。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的R-T-B系燒結(jié)磁鐵具有R為27.0質(zhì)量％～32.0質(zhì)量％(R為Nd、Pr、Dy、Tb中的至少一種，必需包含Nd或Pr中的任何一種)，T為63.0質(zhì)量％～72.5質(zhì)量％(T必需包含F(xiàn)e，可用Co置換50％以下的T)，Ga為0.01質(zhì)量％～0.08質(zhì)量％，和B為0.85質(zhì)量％～0.98質(zhì)量％的組成。
在優(yōu)選實(shí)施方式中，含有M為2.0質(zhì)量％以下(M是從Al、Si、Ti、V、Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、Zr、Nb、Mo、In、Sn、Hf、Ta、W選擇的至少一種)。
在優(yōu)選實(shí)施方式中，具有正方晶R2T14B型結(jié)晶結(jié)構(gòu)的主相占磁鐵體積的90％以上，而且實(shí)質(zhì)上不包含R1.1Fe4B4相。
在優(yōu)選實(shí)施方式中，氧濃度為0.5質(zhì)量％以下，氮濃度為0.2質(zhì)量％以下，氫濃度為0.01質(zhì)量％以下。
本發(fā)明的R-T-B系燒結(jié)磁鐵的制造方法包括準(zhǔn)備具有R27.0質(zhì)量％～32.0質(zhì)量％(R為Nd、Pr、Dy、Tb中的至少一種，必需包含Nd或Pr中的任何一種)，T63.0質(zhì)量％～72.5質(zhì)量％(T必需包含F(xiàn)e，T的50％以下可用Co置換)，Ga0.01質(zhì)量％～0.08質(zhì)量％，B0.85質(zhì)量％～0.98質(zhì)量％組成的合金的粉末的工序；成形上述合金粉末，進(jìn)行燒結(jié)，制造燒結(jié)磁鐵的工序；對(duì)上述燒結(jié)磁鐵實(shí)施400℃～600℃的熱處理的工序。
在優(yōu)選實(shí)施方式中，準(zhǔn)備上述合金粉末的工序包括準(zhǔn)備上述合金的熔融物的工序；利用帶鋼鑄造法急冷上述合金的熔融物，通過(guò)凝固，制成急冷合金的工序；粉碎上述急冷合金的工序。


圖1為表示磁鐵特性的B濃度依存性的圖形。圖形中分別表示了添加0.02質(zhì)量％的Ga的實(shí)施例和不添加Ga的比較例的數(shù)據(jù)。
圖2為表示磁鐵特性的Ga濃度依存性的圖形。
圖3為表示31Nd-bal.Fe-1Co-0.2Al-0.1Cu-0.02Ga-0.93B的燒結(jié)磁鐵的金屬組織的照片。左邊的照片表示反射電子線的圖像，右邊的照片表示B的特征X射線圖像。
圖4為表示31Nd-bal.Fe-1Co-0.2Al-0.1Cu-0.02Ga-1.01B的燒結(jié)磁鐵的金屬組織的照片。左邊的照片表示反射電子線的圖像，右邊的照片表示B的特征X射線圖像。
圖5為表示31Nd-bal.Fe-1Co-0.2Al-0.1Cu-0.94B的燒結(jié)磁鐵的金屬組織的照片。左邊的照片表示反射電子線的圖像，右邊的照片表示B的特征X射線圖像。
圖6表示利用重稀土類Dy置換稀土類元素R的一部分的情況下的磁特性的圖形。
圖7為表示帶鋼鑄造法和鋼錠法中磁鐵特性的B濃度依存性的圖形。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明者發(fā)現(xiàn)，通過(guò)添加0.01質(zhì)量％以上0.08質(zhì)量％以下的極微量的Ga，可以將B濃度設(shè)定為比先前的0.85質(zhì)量％～0.98質(zhì)量％范圍內(nèi)還低的值，抑制在晶粒邊界相上生成B富集相(Nd1.1Fe4B4)，同時(shí)還可以抑制軟磁性R2Fe17相的生成，至此想到了本發(fā)明。
在本發(fā)明中，通過(guò)添加微量的Ga，抑制了在晶粒邊界相中生成B富集相以及軟磁性R2Fe17相，其結(jié)果發(fā)現(xiàn)，即使在B濃度比較低的情況下，也不會(huì)使矯頑力降低，得到優(yōu)秀的磁特性。這種通過(guò)添加微量的Ga得出的效果是以前完全不知道的。上述以往技術(shù)文獻(xiàn)中所述的添加Ga是以在B濃度超過(guò)1.0質(zhì)量％的范圍內(nèi)時(shí)增大矯頑力等為目的的，但用添加微量的Ga也可達(dá)到抑制B濃度在0.98質(zhì)量％以下時(shí)產(chǎn)生的矯頑力降低的作用是本發(fā)明者最初發(fā)現(xiàn)的。
采用本發(fā)明即使B濃度設(shè)定得低，由于矯頑力難變動(dòng)沒有必要添加過(guò)剩的B，因此主相的存在比率增加，可提高殘留磁通密度Br。已知B富集相的存在對(duì)耐蝕性有不利影響，但在本發(fā)明的燒結(jié)磁鐵中，由于不存在實(shí)質(zhì)上的B富集相，因此耐蝕性提高。
另外，在本發(fā)明中，由于不需要隨著添加過(guò)剩的B而添加多余的R，因此可以避免貴重的稀土類元素R的浪費(fèi)性消費(fèi)。此外，當(dāng)反應(yīng)性好的稀土類元素R的濃度降低時(shí)，還有使燒結(jié)磁鐵的耐蝕性進(jìn)一步提高的優(yōu)點(diǎn)。
另外，在本發(fā)明中，與先前的添加Ga比較，由于只添加低濃度的Ga，可以降低高價(jià)的Ga的使用量，可以充分地得到提高磁鐵特性的效果。
通過(guò)添加微量的Ga抑制軟磁性相的生成的詳細(xì)機(jī)理還不明確，但從以后詳細(xì)說(shuō)明的實(shí)驗(yàn)結(jié)果認(rèn)為，燒結(jié)后的熱處理起著重要的作用。
下面，說(shuō)明本發(fā)明的R-T-B系燒結(jié)磁鐵的優(yōu)選實(shí)施方式。
首先，制作具有R為27.0質(zhì)量％～32.0質(zhì)量％(R為Nd、Pr、Dy、Tb中的至少一種，必需含有Nd或Pr中的任何一個(gè))，T為63.0質(zhì)量％～72.5質(zhì)量％(T必需含有Fe，可用Co置換50％以下的T)，Ga為0.01質(zhì)量％～0.08質(zhì)量％和B為0.85質(zhì)量％～0.98質(zhì)量％的組成的合金。具體地是，溶解如上述組成的原材料，經(jīng)過(guò)冷卻、凝固制造合金。
上述合金的制造，可以采用眾所周知的一般方法進(jìn)行。在各種合金的制造方法中，更有效地被使用的是帶鋼鑄造法。利用帶鋼鑄造法可以得到例如板厚為0.1～5mm左右的鑄片。得到的鑄片R富集相微細(xì)地分散，具有作為主相的R2T14B相的短軸尺寸為0.1～50μm、長(zhǎng)軸尺寸為5μm～板厚程度的極微細(xì)的柱狀組織。由于這種柱狀組織的存在，可以得到高的磁特性。使用離心鑄造法代替帶鋼鑄造法也可以。另外，也可以使用直接還原擴(kuò)散法來(lái)代替溶解、合金化的工序，制造上述組成的合金。
使用眾所周知的方法將得到的合金粉碎至平均粒徑為1-10μm。最好通過(guò)進(jìn)行粗粉碎工序和微粉碎工序二種粉碎，制造這種合金粉末。粗粉碎可以通過(guò)使用氫吸收粉碎法或盤式粉碎機(jī)的機(jī)械粉碎法進(jìn)行。另外，微粉碎可以通過(guò)噴射式粉碎機(jī)粉碎法，球粉碎機(jī)，濕式粉碎攪拌機(jī)等的機(jī)械粉碎法進(jìn)行。
通過(guò)上述粉碎得到的微粉碎粉，利用公知的成形技術(shù)制成各種形狀。成形一般使用磁場(chǎng)中的壓縮成形法進(jìn)行，但也可以使用在脈沖取向后的靜水壓成形或在橡膠模型內(nèi)成形的方法進(jìn)行。
為了提高成形時(shí)的給粉效率、成形密度的均勻性、成形時(shí)的分離性，優(yōu)選在微粉碎前的粉末和/或微粉碎后的粉末中，添加脂肪酸酯等的液狀潤(rùn)滑劑，或硬脂酸鋅等的固狀潤(rùn)滑劑。添加量?jī)?yōu)選為相對(duì)于粉末100重量部分為0.01～5重量部分。
成形后的成形體，可利用公知的方法燒結(jié)。燒結(jié)溫度優(yōu)選為1000℃～1180℃，燒結(jié)時(shí)間優(yōu)選為1～6小時(shí)。對(duì)燒結(jié)后的燒結(jié)體進(jìn)行規(guī)定的熱處理。通過(guò)該熱處理，本發(fā)明的添加微量的Ga的效果和B的削減效果更顯著。熱處理?xiàng)l件是溫度為400℃～600℃，時(shí)間為1-8小時(shí)。
R是稀土類燒結(jié)磁鐵的必需元素，可從Nd、Pr、Dy、Tb中選擇至少一種。但是，優(yōu)選R必需包含Nd或Pr中的任何一種。更優(yōu)選是使用由Nd-Dy，Nd-Tb，Nd-Pr-Dy或Nd-Pr-Tb表示的稀土類元素的組合。
稀土類元素中，特別是Dy和Tb可發(fā)揮提高矯頑力的效果。除上述元素以外也可以含有少量的Ce或La等其他稀土類元素，也可以使用稀土金屬合金或釹鐠混合物。另外，R也可以不是純?cè)?，在工業(yè)上可得到的范圍內(nèi)，含有制造上不可避免的雜質(zhì)也沒妨礙。由于含有量不滿27.0質(zhì)量％得不到高的磁特性，特別是不能得到高的矯頑力，而當(dāng)超過(guò)32.0質(zhì)量％時(shí)，殘留磁通密度降低，因此定為27.0質(zhì)量％～32.0質(zhì)量％。
T必需含有Fe，可以用Co置換其50％以下。另外，還可以含有Fe和Co以外的少量的過(guò)渡金屬元素。Co對(duì)提高溫度特性和耐蝕性有效，通常組合使用10質(zhì)量％以下的Co和剩余量的Fe。由于含有量不滿63.0質(zhì)量％時(shí)，殘留磁通密度減少，而當(dāng)超過(guò)72.5質(zhì)量％時(shí)，矯頑力降低，因此定為63.0質(zhì)量％～72.5質(zhì)量％。
Ga為本發(fā)明的必需元素。以往，Ga的目的主要是提高矯頑力，需要添加較多的量(0.08質(zhì)量％以上)，但在本發(fā)明中，通過(guò)添加微量的Ga即使減少B到極接近化學(xué)計(jì)量比的區(qū)域，也可發(fā)揮不降低矯頑力的至今沒有預(yù)測(cè)到的效果。
在本發(fā)明中，設(shè)定Ga的含有量為0.01質(zhì)量％～0.08質(zhì)量％。當(dāng)不滿0.01質(zhì)量％時(shí)，得不到上述特征，另外，難于通過(guò)分析進(jìn)行管理。當(dāng)超過(guò)0.08質(zhì)量％時(shí)，如后面所述，可使殘留磁通密度Br降低，因此不優(yōu)選。
本發(fā)明的Ga可以單獨(dú)添加，即，不與其他添加元素復(fù)合進(jìn)行添加也可發(fā)揮其效果，但是，為了其他目的，例如以提高矯頑力為目的添加后述的M元素等也無(wú)妨。
B是必需的元素，如上所述，其含有量通過(guò)含有Ga可以極其接近化學(xué)計(jì)量比，在0.85質(zhì)量％～0.98質(zhì)量％。
當(dāng)B不滿0.85質(zhì)量％時(shí)，軟磁性的R2Fe17相析出，矯頑力大幅度降低，當(dāng)超過(guò)0.98質(zhì)量％，B的富集相增加，得不到高的殘留磁通密度。因此，在本發(fā)明中，將B濃度設(shè)定在0.85質(zhì)量％～0.98質(zhì)量％的范圍內(nèi)。特別優(yōu)選的范圍為0.90質(zhì)量％～0.96質(zhì)量％。由此，根據(jù)本發(fā)明，由于降低了B濃度，從實(shí)質(zhì)上去除了燒結(jié)磁鐵的構(gòu)成相中的B富集相(R1.1Fe4B4)，可以提高主相的體積比率。其結(jié)果，可在不降低矯頑力的情況下提高燒結(jié)磁鐵的殘留磁通密度。
另外，B的一部分可用C置換。已知當(dāng)進(jìn)行這種置換時(shí)，磁鐵的耐蝕性提高。在本發(fā)明的磁鐵中，也可以用C置換B，但由于C置換伴隨著矯頑力的降低，因此不優(yōu)選。通常的燒結(jié)磁鐵的制造方法中，磁鐵中含有的C不能置換主相中的B，在晶粒邊界上作為稀土類碳化物等的雜質(zhì)存在，降低磁特性。
為了提高矯頑力，可以添加M元素。M元素為Al、Si、Ti、V、Cr、Mn、Ni、Cu、Zr、Nb、Mo、In、Sn、Hf、Ta、W中的至少一種。添加量?jī)?yōu)選為2.0質(zhì)量％以下。因?yàn)椋?dāng)超過(guò)2.0質(zhì)量％時(shí)，會(huì)使殘留磁通密度降低。
在本發(fā)明中，除了上述元素以外，允許有不可避免的雜質(zhì)。例如，從Fe中混入的Mn、Cr或從Fe-B(硼鐵合金)中混入的Al、Si、Cu等。
通過(guò)利用上述的粉末冶金方法，由上述組成的合金制造燒結(jié)磁鐵，所得到的燒結(jié)磁鐵的構(gòu)成相成為正方晶R2T14B型結(jié)晶結(jié)構(gòu)的主相占磁鐵體積的90％以上，而且實(shí)質(zhì)上不含R1.1Fe4B4相的構(gòu)成相。
另外，所得到的燒結(jié)磁鐵中，優(yōu)選氧在0.5質(zhì)量％以下，氮在0.2質(zhì)量％以下，氫在0.01質(zhì)量％以下。這樣，通過(guò)限制氧，氮和氫濃度的上限，可以提高主相比率，提高殘留磁通密度Br。
(實(shí)施例1)熔融組成為31.0質(zhì)量％Nd，1.0質(zhì)量％Co，0.02質(zhì)量％Ga，0.93～1.02質(zhì)量％B，0.2質(zhì)量％Al，0.1質(zhì)量％Cu，余量為Fe的各個(gè)元素，通過(guò)帶鋼鑄造法使其凝固。對(duì)于這樣得到的B量不同的合金，利用氫加壓的氫脆化法脆化后，在真空中在600℃(873K)下保持1小時(shí)，冷卻，得到原料粗粉。利用氣流式粉碎機(jī)(日本Pneumatic公司制的PJM)，在氮?dú)獾臍怏w氛圍中進(jìn)行微粉碎。利用FSSS測(cè)定結(jié)果，不論什么試料得出的微粉末的粒度都為3.0±0.1μm。
在0.8MA/m的磁場(chǎng)中，在196MPa的壓力下使該微粒末成形。成形體的尺寸為15mm×20mm×20mm。成形時(shí)，不使用一切潤(rùn)滑劑和粘合劑，另外，使用了磁場(chǎng)附加方向和加壓方向重直的垂直磁場(chǎng)成形機(jī)。
使用真空燒結(jié)爐，在800℃(1073K)下保持該成形體1小時(shí)后，在1040℃(1313K)下保持2小時(shí)，進(jìn)行燒結(jié)。這時(shí)，爐內(nèi)的氣體環(huán)境是，用導(dǎo)入氬氣(Ar)的同時(shí)真空排氣的方法，將Ar分壓保持在300Pa。冷卻利用在爐內(nèi)將Ar氣恢復(fù)至大氣壓，使Ar流出自然冷卻的方法進(jìn)行。
機(jī)械加工得到的燒結(jié)體后，利用BH測(cè)定儀評(píng)價(jià)磁鐵特性后，在Ar的氣體環(huán)境下，在500℃(773K)，進(jìn)行1小時(shí)的熱處理，再次進(jìn)行機(jī)械加工，再用BH測(cè)定儀評(píng)價(jià)磁鐵特性。
評(píng)價(jià)磁鐵特性后，在350℃(623K)下進(jìn)行1小時(shí)的熱處理將各試料熱消磁后，在氮?dú)鈿怏w環(huán)境中，用鋼制研缽粉碎分析試料，用ICP進(jìn)行成分分析，用氣體分析裝置進(jìn)行碳、氮、氧元素分析，用TDS進(jìn)行氫元素分析。以下數(shù)據(jù)所示的組成全部是燒結(jié)磁鐵的分析值。密度用阿基米德法測(cè)定。
所得到的燒結(jié)體的殘留磁通密度(Br)，矯頑力(Hcj)，燒結(jié)密度如圖1所示。另外，在圖1中還表示了在500℃下對(duì)上述燒結(jié)體進(jìn)行1小時(shí)的熱處理后的磁特性。圖1是表示磁鐵特性的B濃度的依存性的圖形。在圖形中分別表示了添加0.02質(zhì)量％的Ga的實(shí)施例和不添加Ga的比較例的數(shù)據(jù)。圖中的○曲線表示沒有熱處理(燒結(jié)狀態(tài)的as-sintered)的情況下的測(cè)定結(jié)果，●曲線表示有熱處理(heat treated)的情況下的測(cè)定結(jié)果。
在R量(Nd)一定的情況下，B濃度減少的同時(shí)Br提高，但在本實(shí)施例中(○沒有熱處理，●熱處理后)，在B濃度低的區(qū)域，特別是在熱處理后，矯頑力不降低。特別是，在B濃度為0.98質(zhì)量％以下的情況下，通過(guò)加熱處理可以大幅度地改善矯頑力。
另一方面，在比較例中(△沒有熱處理?！鵁崽幚砗?，當(dāng)B濃度在0.98質(zhì)量％以下時(shí)，矯頑力急劇降低。這種矯頑力的降低，用熱處理也不能改善。
另外，在所有的試料中，氧在0.36～0.40質(zhì)量％，氮在0.004～0.015質(zhì)量％，碳在0.04～0.05質(zhì)量％，氫在0.002質(zhì)量％以下。
(實(shí)施例2)圖2為表示將R量固定在31質(zhì)量％，將B量固定在0.94質(zhì)量％，改變Ga量的情況下的磁鐵特性與密度的圖形。從圖1的圖形中可看出，B濃度(0.94質(zhì)量％)設(shè)定在Ga添加效果顯著的組成范圍內(nèi)。
本實(shí)施例的試料制作方法與實(shí)施例1的試料制作方法相同。從圖2的圖形中○表示的沒有熱處理的磁鐵特性可知，通過(guò)添加Ga可以提高矯頑力Hcj。另外，從●表示的熱處理后(heat treated)的磁鐵特性可知，即使添加極微量(0.01質(zhì)量％)的Ga，也可以更有效地提高矯頑力Hcj。
另一方面，殘留磁通密度Br在Ga濃度為0.04質(zhì)量％附近時(shí)具有峰值。特別是當(dāng)Ga濃度超過(guò)0.08質(zhì)量％時(shí)，不論是否提高燒結(jié)體的密度，殘留磁通密度Br比沒有添加Ga情況時(shí)的殘留磁通密度Br還要低。
從以上可知，如本發(fā)明所述，在設(shè)定B濃度低的情況下，必需使Ga濃度設(shè)定在0.08質(zhì)量％以下。如果如以往一樣Ga濃度超過(guò)0.08質(zhì)量％，則發(fā)生殘留磁通密度Br降低，因此不優(yōu)選。
另外，本數(shù)據(jù)的樣品都是，氧0.38～0.44質(zhì)量％，氮0.004～0.012質(zhì)量％，碳0.03～0.05質(zhì)量％，氫0.002質(zhì)量％以下。
(實(shí)施例3)對(duì)于實(shí)施例1中使用的試料，對(duì)熱消磁后的磁鐵進(jìn)行機(jī)械加工，進(jìn)行研磨，觀察金屬組織。圖3表示31Nd-bal.Fe-1Co-0.2Al-0.1Cu-0.02Ga-0.93B的燒結(jié)磁鐵的金屬組織。圖3的左邊的照片表示反射電子線的圖像，右邊的照片表示B的特征X射線圖像。在該組成中，看不出B的聚點(diǎn)，實(shí)質(zhì)上沒有B富集相。
(比較例)對(duì)于實(shí)施例1中使用的試料，對(duì)消磁后的磁鐵進(jìn)行機(jī)械加工，進(jìn)行研磨，觀察金屬組織。圖4表示31Nd-bal.Fe-1Co-0.2Al-0.1Cu-0.02Ga-1.01B的燒結(jié)磁鐵的金屬組織。圖4的左邊的照片表示反射電子線的圖像，右邊的照片表示B的特征X射線圖像。從圖4中可看出，觀察到了B的聚點(diǎn)。即，在B過(guò)剩的組成中，即使添加Ga也生成B富集相。
圖5表示31Nd-bal.Fe-1Co-0.2Al-0.1Cu-0.94B的燒結(jié)磁鐵的金屬組織。在圖5的燒結(jié)磁鐵中，沒有添加Ga，其矯頑力如圖1的圖形所示較低。
另外，從B的特征x射線圖像看出，沒有觀察到B富集相。根據(jù)Nd-Fe-B的三元狀態(tài)圖認(rèn)為，生成有強(qiáng)磁性的Nd2Fe17相。在不添加Ga，而且B濃度低的組成的燒結(jié)磁鐵中，矯頑力降低的原因認(rèn)為是由于Nd2Fe17相的析出。
(實(shí)施例4)本實(shí)施例是在與實(shí)施例1同樣制造的試料中，利用重稀土類Dy置換稀土類元素R的一部分。圖6表示磁特性的Dy置換率的依存性。從圖6中可看出，即使B濃度是0.93質(zhì)量％的低值，通過(guò)添加Ga也可得到大的矯頑力。
(實(shí)施例5)使燒結(jié)磁鐵的組成為31.0質(zhì)量％Nd，1.0質(zhì)量％Co，0.04質(zhì)量％Ga，0.2質(zhì)量％Al，0.1質(zhì)量％Cu，0.93～1.01質(zhì)量％B，余量是Fe，熔融、鑄造含有各元素的原料。在本實(shí)施例中，利用帶鋼鑄造法和鋼錠法的各種方法，進(jìn)行上述的熔融和鑄造。這樣得到的合金中所含的B量，在每種試料中都為0.93～1.01質(zhì)量％范圍內(nèi)的不同值。
對(duì)于這種B濃度不同的合金，利用與實(shí)施例1相同的方法制造燒結(jié)磁鐵。但是，在帶鋼鑄造法的利用母合金的情況下，燒結(jié)溫度設(shè)定為1040℃(1313K)，在鋼錠法的使用母合金的情況下，燒結(jié)溫度設(shè)定為1070℃(1343K)。在燒結(jié)溫度下的保持時(shí)間，在所有情況下都是2小時(shí)。
與實(shí)施例1的評(píng)價(jià)相同，對(duì)所得到的磁鐵進(jìn)行評(píng)價(jià)。圖7表示在500℃(773K)下進(jìn)行1小時(shí)的熱處理后的磁特性的B濃度的依存性。圖7中的○表示用帶鋼鑄造法得到的合金的數(shù)據(jù)，□表示由鋼錠法得到的合金的數(shù)據(jù)。
從圖7中可看出，在任一種鑄造方法的情況下，與圖1的比較例所示的不添加Ga的情況(▲)相比，在更少的B量下矯頑力也不降低，Ga的添加可以有效地削減B。另外可知，使用帶鋼鑄造法制造的合金比使用鋼錠法制造的合金，可以發(fā)揮更優(yōu)秀的效果。
另外，在本實(shí)施例的所有試料中，氧0.38～0.41質(zhì)量％，氮0.012～0.020質(zhì)量％，碳0.04～0.06質(zhì)量％，氫0.02質(zhì)量％以下。
產(chǎn)業(yè)上利用的可能性根據(jù)本發(fā)明可提供，即使降低B濃度也可以抑制生成軟磁性相的同時(shí)，實(shí)質(zhì)上不含有B富集相(R1.1Fe4B4)的高矯頑力的燒結(jié)磁鐵。由于B是PRTR法中指定的物質(zhì)，因此可以削減B的使用的方法本身就帶來(lái)優(yōu)秀的效果。
另外，采用本發(fā)明的組成，由于熱處理后矯頑力相對(duì)于B濃度完全沒有變化(降低)，因此，可以緩和有關(guān)B濃度的管理基準(zhǔn)，可以提供再現(xiàn)性好的高品質(zhì)的燒結(jié)磁鐵。
本發(fā)明中使用的Ga為高價(jià)的金屬，但如果采用本發(fā)明，因添加比以往極微量的Ga就可得到上述效果，因此不會(huì)造成成本提高。另外，通過(guò)消滅B的富集相，可以實(shí)現(xiàn)削減必要的R量，因此，可以降低成本。進(jìn)一步，如上所述，通過(guò)B富集相的消滅和R量的削減，可得到提高耐蝕性的優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求書(按照條約第19條的修改)1.(補(bǔ)正后)一種R-T-B系燒結(jié)磁鐵，其特征在于具有以下組成R27.0質(zhì)量％～32.0質(zhì)量％(R為Nd、Pr、Dy、Tb中的至少一種，必需包含Nd或Pr中的任何一種)；T63.0質(zhì)量％～72.5質(zhì)量％(T必需包含F(xiàn)e，T的50％以下可用Co置換)；Ga0.01質(zhì)量％～0.08質(zhì)量％；以及，B0.85質(zhì)量％～0.98質(zhì)量％，具有正方晶R2T14B型結(jié)晶結(jié)構(gòu)的主相占磁鐵體積的90％以上，而且實(shí)質(zhì)上不包含R1.1Fe4B4相。
2.如權(quán)利要求1所述的R-T-B系燒結(jié)磁鐵，其特征在于含有M為2.0質(zhì)量％以下(M為由Al、Si、Ti、V、Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、Zr、Nb、Mo、In、Sn、Hf、Ta、W構(gòu)成的群中選擇的至少一種)。
3.(刪除)4.如權(quán)利要求1或2所述的R-T-B系燒結(jié)磁鐵，其特征在于氧濃度在0.5質(zhì)量％以下，氮濃度在0.2質(zhì)量％以下，氫濃度在0.01質(zhì)量％以下。
5.一種R-T-B系燒磁鐵的制造方法，其特征在于包括準(zhǔn)備具有R27.0質(zhì)量％～32.0質(zhì)量％(R為Nd、Pr、Dy、Tb中的至少一種，必需包含Nd或Pr中的任何一種)、T63.0質(zhì)量％～72.5質(zhì)量％(T必需包含F(xiàn)e，T的50％以下可用Co置換)、Ga0.01質(zhì)量％～0.08質(zhì)量％、B0.85質(zhì)量％～0.98質(zhì)量％的組成的合金粉末的工序；把所述合金粉末成形，燒結(jié)，制造燒結(jié)磁鐵的工序；對(duì)所述燒結(jié)磁鐵實(shí)施400℃～600℃的熱處理的工序。
6.如權(quán)利要求5所述的R-T-B系燒結(jié)磁鐵的制造方法，其中準(zhǔn)備所述合金粉末的工序包括準(zhǔn)備所述合金的熔融物的工序；通過(guò)帶鋼鑄造法急冷所述合金的熔融物，通過(guò)凝固制成急冷合金的工序；粉碎所述急冷合金的工序。
權(quán)利要求
1.一種R-T-B系燒結(jié)磁鐵，其特征在于具有以下組成R27.0質(zhì)量％～32.0質(zhì)量％(R為Nd、Pr、Dy、Tb中的至少一種，必需包含Nd或Pr中的任何一種)；T63.0質(zhì)量％～72.5質(zhì)量％(T必需包含F(xiàn)e，T的50％以下可用Co置換)；Ga0.01質(zhì)量％～0.08質(zhì)量％；以及，B0.85質(zhì)量％～0.98質(zhì)量％。
2.如權(quán)利要求1所述的R-T-B系燒結(jié)磁鐵，其特征在于含有M為2.0質(zhì)量％以下(M為由Al、Si、Ti、V、Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、Zr、Nb、Mo、In、Sn、Hf、Ta、W構(gòu)成的群中選擇的至少一種)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的R-T-B系燒結(jié)磁鐵，其特征在于具有正方晶R2T14B型結(jié)晶結(jié)構(gòu)的主相占磁鐵體積的90％以上，而且實(shí)質(zhì)上不包含R1.1Fe4B4相。
4.如權(quán)利要求1或2所述的R-T-B系燒結(jié)磁鐵，其特征在于氧濃度在0.5質(zhì)量％以下，氮濃度在0.2質(zhì)量％以下，氫濃度在0.01質(zhì)量％以下。
5.一種R-T-B系燒磁鐵的制造方法，其特征在于包括準(zhǔn)備具有R27.0質(zhì)量％～32.0質(zhì)量％(R為Nd、Pr、Dy、Tb中的至少一種，必需包含Nd或Pr中的任何一種)、T63.0質(zhì)量％～72.5質(zhì)量％(T必需包含F(xiàn)e，T的50％以下可用Co置換)、Ga0.01質(zhì)量％～0.08質(zhì)量％、B0.85質(zhì)量％～0.98質(zhì)量％的組成的合金粉末的工序；把所述合金粉末成形，燒結(jié)，制造燒結(jié)磁鐵的工序；對(duì)所述燒結(jié)磁鐵實(shí)施400℃～600℃的熱處理的工序。
6.如權(quán)利要求5所述的R-T-B系燒結(jié)磁鐵的制造方法，其中準(zhǔn)備所述合金粉末的工序包括準(zhǔn)備所述合金的熔融物的工序；通過(guò)帶鋼鑄造法急冷所述合金的熔融物，通過(guò)凝固制成急冷合金的工序；粉碎所述急冷合金的工序。
全文摘要
提供降低B濃度的同時(shí)矯頑力充分高的R－T－B系燒結(jié)磁鐵。本發(fā)明的R－T－B系燒結(jié)磁鐵的組成是R27.0質(zhì)量％～32.0質(zhì)量％(R為Nd、Pr、Dy、Tb中的至少一種，必需包含Nd或Pr中的任何一種)、T63.0質(zhì)量％～72.5質(zhì)量％(T必需包含F(xiàn)e，T的50％以下可用Co置換)、Ga為0.01質(zhì)量％～0.08質(zhì)量％、以及B0.85質(zhì)量％～0.98質(zhì)量％。
文檔編號(hào)H01F41/02GK1717755SQ20048000155
公開日2006年1月4日 申請(qǐng)日期2004年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月12日
發(fā)明者富澤浩之, 松浦裕 申請(qǐng)人:株式會(huì)社新王磁材