專利名稱:R－t－b－c系稀土類磁性粉末及粘結(jié)磁體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適合在粘結(jié)磁體的制造中使用的稀土類磁性粉末、及使用該磁性粉末制作的粘結(jié)磁體，尤其是涉及以碳(C)取代硼(B)的一部分的R-T-B-C系稀土類磁體。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在，R-T-B(R是包括Y的稀土類元素的至少一種，T是以鐵為主要成分的過(guò)渡金屬，B是硼)系稀土類磁體作為高性能磁體在廣泛領(lǐng)域使用。通過(guò)再循環(huán)利用能夠再使用該R-T-B系稀土類磁體，不僅從確保資源和有效利用資源的觀點(diǎn)來(lái)看，而且從降低R-T-B系稀土類磁體的制造成本這一觀點(diǎn)看也是重要的。
在R-T-B系稀土類磁體的制造工序中產(chǎn)生的磨削金屬碎屑或微粉末，氧化反應(yīng)性強(qiáng)、在大氣氣氛中有引起自然火災(zāi)的危險(xiǎn)，因此希望通過(guò)焚燒等處理有意識(shí)地進(jìn)行氧化，進(jìn)行變成穩(wěn)定的氧化物的處理。通過(guò)對(duì)這樣的氧化物實(shí)施酸溶解等化學(xué)處理，能夠分離·提取稀土類成分。
另一方面，即使關(guān)于R-T-B系磁體的最終制品，也研究利用再熔解(重熔)等方法，進(jìn)行對(duì)R-T-B系原料合金的再循環(huán)利用。
但是，在進(jìn)行R-T-B系稀土類磁體的再熔解時(shí)，即使能夠充分地去除包含在稀土類磁體中的氧，也產(chǎn)生碳含量反而增加的等問(wèn)題。
迄今為止，對(duì)于R-T-B系稀土類磁體中所含的氧或碳等雜質(zhì)來(lái)說(shuō)，為了提高磁體性能或耐蝕性，認(rèn)為極力減低這些雜質(zhì)是重要的。從這樣的觀點(diǎn)看，為了推進(jìn)R-T-B系稀土類磁體的再循環(huán)利用，怎樣地去除上述雜質(zhì)變得重要。
但是，如果進(jìn)行用于去除氧或碳的特別處理，工序費(fèi)用就大幅度地上升，因此不會(huì)產(chǎn)生制造成本降低的效果。在實(shí)現(xiàn)稀土類磁體的再循環(huán)利用上，這成為非常大的障礙。
另一方面，在再循環(huán)利用稀土類粘結(jié)磁體時(shí)，將磁性粉末和粘結(jié)樹(shù)脂分離后，考慮針對(duì)其磁性粉末進(jìn)行再循環(huán)利用的處理。但是，該樹(shù)脂含有大量的碳成分，因此樹(shù)脂中的碳或附著在磁性粉末上、或難以避免熔著·粘著。因此，在從粘結(jié)磁體回收的磁性粉末中含有大量的碳雜質(zhì)。因此，在粘結(jié)磁體的情況下，與稀土類燒結(jié)磁體同樣，也需要用于去除碳的處理，這就阻礙稀土類粘結(jié)磁體的再循環(huán)利用。
本發(fā)明是鑒于這樣的諸問(wèn)題而完成的，其主要目的在于提供一種雖然含有碳(C)作為必須元素、但磁性優(yōu)良的R-T-B-C系稀土類合金磁性材料，同時(shí)使稀土類磁體的再循環(huán)利用成為可能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的R-T-B-C系稀土類合金磁性材料是R-T-B-C系稀土類合金磁性材料(R是包括Y的稀土類元素的至少一種，T是以鐵為主成分的過(guò)渡金屬，B是硼，C是碳)，其特征在于，包括具有R2Fe14B型晶體結(jié)構(gòu)的第一化合物相、和在晶面間距d為0.295nm以上0.300nm以下的位置具有衍射峰的第二化合物相，上述第二化合物相的上述衍射峰相對(duì)于上述第一化合物相的(410)面的衍射峰(晶面間距0.214nm)的強(qiáng)度比是10％以上150％以下，R的組成比率是全體的25重量％以上35重量％以下，B和C的合計(jì)組成比率是全體的0.9重量％以上1.1重量％以下，T占余量部分。
在優(yōu)選的實(shí)施方式中，C相對(duì)于B(硼)和C(碳)的合計(jì)含量的含量比率是0.05重量％以上0.75重量％以下。
上述第一化合物相的平均粒徑優(yōu)選為10nm以上500nm以下。
在優(yōu)選的實(shí)施方式中，R-T-B-C系稀土類合金磁性材料是采用包括使上述R-T-B-C系稀土類合金的熔液急冷而制作急冷凝固合金的工序、及加熱上述急冷凝固合金進(jìn)行結(jié)晶化的熱處理工序的方法而制作的。
T以Fe作為主體，F(xiàn)e的一部分也可以被選自Co、Ni、Mn、Cr和Al中的一種或一種以上的元素取代。
在R-T-B-C系稀土類合金磁性材料中，也可以添加選自Si、P、Cu、Sn、Ti、Zr、V、Nb、Mo和Ga中的一種或一種以上的元素。
本發(fā)明的稀土類合金磁性粉末，其特征在于，是將上述的任一種R-T-B-C系稀土類合金磁性材料粉碎而制作的。
本發(fā)明的粘結(jié)磁體，其特征在于，使用上述稀土類合金磁性粉末制作。
本發(fā)明的永磁體，其特征在于，使用上述稀土類合金磁性粉末制作。
本發(fā)明的R-T-B-C系稀土類合金磁性材料的制造方法，其特征在于，包括準(zhǔn)備將R-T-B-C系稀土類合金(R是包括Y的稀土類元素的至少一種，T是以鐵為主成分的過(guò)渡金屬，B是硼，C是碳)的熔液進(jìn)行急冷制作的急冷凝固合金的工序、及加熱上述急冷凝固合金進(jìn)行結(jié)晶化的熱處理工序，通過(guò)上述熱處理工序生成具有R2Fe14B型晶體結(jié)構(gòu)的第一化合物相和在晶面間距d為0.295nm以上0.300nm以下的位置具有衍射峰的第二化合物相，上述第二化合物相的上述衍射峰相對(duì)于上述第一化合物相的(410)面的衍射峰的強(qiáng)度比是10％以上150％以下，R的組成比率是全體的25重量％以上35重量％以下，B和C的合計(jì)組成比率是全體的0.9重量％以上1.1重量％以下，T占余量部分。
本發(fā)明的另外的R-T-B-C系稀土類合金磁性材料的制造方法，其特征在于，通過(guò)將R-T-B-C系稀土類合金(R是包括Y的稀土類元素的至少一種，T是以鐵為主成分的過(guò)渡金屬，B是硼，C是碳)進(jìn)行急冷制作包括具有R2Fe14B型晶體結(jié)構(gòu)的第一化合物相、和在晶面間距d為0.295nm以上0.300nm以下的位置具有衍射峰的第二化合物相的R-T-B-C系稀土類合金磁性材料，上述第二化合物相的上述衍射峰相對(duì)于上述第一化合物相的(410)面的衍射峰的強(qiáng)度比是10％以上150％以下，R的組成比率是全體的25重量％以上35重量％以下，B和C的合計(jì)組成比率是全體的0.9重量％以上1.1重量％以下，T占余量部分。
在上述熱處理工序之前和/或之后，優(yōu)選進(jìn)行粉碎工序。
本發(fā)明的粘結(jié)磁體的制造方法包括準(zhǔn)備采用上述任一種的R-T-B-C系稀土類合金磁性材料的制造方法制作的R-T-B-C系稀土類合金磁性材料的粉末的工序、及混合上述粉末和粘結(jié)材料并進(jìn)行成形的工序。
本發(fā)明的另外的R-T-B-C系稀土類合金磁性材料的制造方法包括準(zhǔn)備將回收的已使用過(guò)的R-T-B系稀土類磁體(R是包括Y的稀土類元素的至少一種，T是以Fe為主成分的過(guò)渡金屬，B是硼)熔化、通過(guò)急冷凝固而制作的R-T-B-C系稀土類急冷合金(C是碳)的工序；和，加熱上述R-T-B-C系稀土類急冷合金進(jìn)行結(jié)晶化的熱處理工序；通過(guò)上述熱處理工序，生成具有R2Fe14B型晶體結(jié)構(gòu)的第一化合物相、和在晶面間距d為0.295nm以上0.300nm以下的位置具有衍射峰的第二化合物相，上述第二化合物相的上述衍射峰相對(duì)于上述第一化合物相的(410)面的衍射峰的強(qiáng)度比成為10％以上150％以下。
本發(fā)明的粘結(jié)磁體的制造方法包括準(zhǔn)備采用上述R-T-B-C系稀土類合金磁性材料的制造方法制作的R-T-B-C系稀土類合金磁性材料的工序；混合上述粉末和粘結(jié)材料并進(jìn)行成形的工序。



圖1(a)是表示在本發(fā)明的R-T-B-C系稀土類合金磁性材料的制造方法中使用的超急冷裝置的全體結(jié)構(gòu)例的剖面圖，圖1(b)是進(jìn)行急冷凝固的局部放大圖。
圖2是表示母合金E的急冷凝固薄帶的結(jié)晶化熱處理前的X射線衍射圖案的曲線圖。橫軸是衍射角(2θ)，縱軸是衍射峰的強(qiáng)度。
圖3是表示母合金G的急冷凝固薄帶的結(jié)晶化熱處理前的X射線衍射圖案的曲線圖。橫軸是衍射角(2θ)，縱軸是衍射峰的強(qiáng)度。
圖4是表示關(guān)于試樣No.22的合金、在結(jié)晶化熱處理后的X射線衍射圖案的曲線圖。橫軸是衍射角(2θ)，縱軸是衍射峰的強(qiáng)度。
圖5是表示關(guān)于試樣No.8的合金、在結(jié)晶化熱處理后的X射線衍射圖案的曲線圖。橫軸是衍射角(2θ)，縱軸是衍射峰的強(qiáng)度。
圖6是表示在以Nd30.0Fe69.0B(1.0-x)Cx的組成式表示的R-T-B-C系稀土類合金磁性材料(熱處理?xiàng)l件873K、300秒)中，使碳的比例X從0變化至0.75時(shí)的磁性的曲線圖。
圖7是表示對(duì)應(yīng)于圖6的曲線圖，在以Nd30.0Fe59.0Co10.0B(1.0-x)Cx的組成式表示的R-T-B-C系稀土類合金磁性材料(熱處理?xiàng)l件873K、300秒)中，使碳的比例X從0變化至0.75時(shí)的磁特性。
圖8是表示關(guān)于以Nd30.0Fe69.0B0.75C0.25的組成式表示的R-T-B-C系稀土類合金磁性材料，使結(jié)晶化熱處理的溫度T從873K變化至1073K(600～800℃)時(shí)的磁特性的曲線圖。
圖9是表示在以Nd30.0Fe69.0B0.75C0.25或者以Nd30.0Fe69.0B0.50C0.50的組成式表示的R-T-B-C系稀土類合金磁性材料中，使結(jié)晶化熱處理溫度T在廣泛范圍進(jìn)行變化時(shí)的峰強(qiáng)度比的變化的曲線圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明人對(duì)含有碳(C)作為必須成分的R-T-B系稀土類磁性材料進(jìn)行各種研究的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，采用急冷法使具有某種特定的組成范圍的合金熔液凝固后，在適當(dāng)?shù)臏囟确秶鷮?shí)施熱處理的情況下，不僅生成硬磁性的R2Fe14B型化合物，而且在晶面間距d為0.295nm以上0.300nm以下的位置(d＝0.298nm附近)具有衍射峰，生成目前還不知道的化合物結(jié)晶相，以至于想到本發(fā)明。
就在晶面間距d為0.295nm以上0.300nm以下的位置(X射線源是CuKα?xí)r，2θ＝30°附近)具有衍射峰的化合物結(jié)晶相(在本說(shuō)明書中，為了方便稱做“第二化合物相”)來(lái)說(shuō)，如果變更合金中的碳量或其他成分的組成范圍、而且變更結(jié)晶化熱處理的條件，在能檢測(cè)的量的水平上，就不會(huì)生成。雖然該第二化合物相的結(jié)晶結(jié)構(gòu)現(xiàn)在還不清楚，但對(duì)改進(jìn)磁特性起到重要的作用。
根據(jù)本發(fā)明人的實(shí)驗(yàn)可知，如上所述，通過(guò)調(diào)節(jié)合金中的碳量、其他成分的組成范圍，而且通過(guò)調(diào)節(jié)結(jié)晶化熱處理的條件，生成第二化合物相，使第二化合物相的上述衍射峰相對(duì)于R2Fe14B型化合物相的(410)面的衍射峰(晶面間距0.214nm)的強(qiáng)度比達(dá)到10％以上時(shí)，能夠發(fā)揮實(shí)用上充分優(yōu)良的磁特性。進(jìn)而從得到更高磁特性這樣的觀點(diǎn)看，該峰強(qiáng)度比優(yōu)選為30％以上，更優(yōu)選為50％以上。
迄今為止，已有打算添加碳(C)的R-T-B-C系稀土類磁性材料的報(bào)告，但還未觀察到顯示上述那樣的衍射峰的第二化合物相。推斷其理由是，第二化合物相的生成，對(duì)原料合金組成、熱處理?xiàng)l件是敏感的，因此在用通常的條件制作時(shí)，不會(huì)生成顯示上述那樣的衍射峰的第二化合物相，或者即使生成，其量也是少的。
在本發(fā)明中，通過(guò)在合金原料中添加適當(dāng)量的碳，用碳部分地取代合金中的硼，如果生成上述的第二化合物相，則在提高剩磁等磁特性的同時(shí)，可改善耐候性。
這樣，按照本發(fā)明，以目前作為雜質(zhì)處理的碳成分作為必須成分加入成為可能。因此，在R-T-B系燒結(jié)磁體、R-T-B系粘結(jié)磁體的再循環(huán)利用中能夠使用本發(fā)明。即，使用回收的已使用過(guò)的R-T-B系燒結(jié)磁體或R-T-B系粘結(jié)磁體，制作含碳成分的原料合金，由該原料合金高效率地制造本發(fā)明的R-T-B-C系稀土類合金磁性材料是可能的。尤其在粘結(jié)磁體的情況下，如上所述，作為粘結(jié)磁性粉末的粘結(jié)劑，一般是使用樹(shù)脂，碳系物質(zhì)往往牢固地附著在磁體表面，但即使是像這樣，也能開(kāi)辟作為本發(fā)明的原料有效地利用的道路。
再者，本發(fā)明的磁性材料被證實(shí)，不僅其磁特性處于充分優(yōu)良的水平，而且耐候性等品質(zhì)也良好。
在發(fā)明中，硼和碳的合計(jì)含量(B+C)設(shè)定為0.9重量％以上1.1重量％以下，而且碳的比率(C/(B+C))優(yōu)選設(shè)定在0.05重量％以上0.75重量％以下的范圍內(nèi)。
再有，本發(fā)明中的Fe的一部分也可以用選自Co、Ni、Mn、Cr和Al中的一種或一種以上元素取代，也可以添加選自Si、P、Cu、Sn、Ti、Zr、V、Nb、Mo和Ga中的一種或一種以上元素。
以下，說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。
圖1的裝置具備保持真空或者惰性氣體環(huán)境、可以調(diào)整其壓力的原料合金的熔解室1和急冷室2。圖1(a)是全體結(jié)構(gòu)圖，圖1(b)是局部放大圖。
如圖1(a)所示，熔解室1具備在高溫下熔解能配合成所希望的磁體合金組成的原料20的熔解爐3；在底部具有出液噴嘴5的貯液容器4；既能抑制大氣進(jìn)入又能向熔解爐3內(nèi)供給配合原料的配合原料供給裝置8。貯液容器4貯存原料合金的熔液21，具有能夠?qū)⑵涑鲆簻囟染S持在規(guī)定的水平的加熱裝置(未圖示)。
急冷室2具備用于使從出液噴嘴5流出的熔液21急冷凝固的旋轉(zhuǎn)冷卻輥7。
在該裝置中，熔解室1和急冷室2內(nèi)的環(huán)境氣氛及其壓力控制在規(guī)定的范圍。為此，在裝置的合適部位設(shè)置環(huán)境氣體供給口1b、2b和8b及氣體排出口1a、2a和8a。特別是，為了將急冷室2內(nèi)的絕對(duì)壓力控制在真空～80kPa的范圍內(nèi)，氣體排出口2a與泵連接。
熔解爐3是能夠傾斜動(dòng)作的，介助轉(zhuǎn)動(dòng)體6將熔液21適當(dāng)?shù)刈⑷胭A液容器4內(nèi)。熔液21在貯液容器4內(nèi)被未圖示的加熱裝置加熱。
貯液容器4的出液噴嘴5配置在熔解室1和急冷室2的隔壁上，使貯液容器4內(nèi)的熔液21下流到位于下方的冷卻輥7的表面上。出液噴嘴5的孔口直徑，例如是0.5～2.0mm。在熔液21的粘性為較大時(shí)，熔液21難以流過(guò)出液噴嘴5內(nèi)，但在本實(shí)施方式中，因?yàn)槭辜崩涫?保持為比熔解室1低的壓力狀態(tài)，所以在熔解室1和急冷室2之間形成壓力差，熔液21的出液順暢地進(jìn)行。另外，在本發(fā)明中，在原料合金中含有碳，因此合金熔液的粘性降低，可容易地以穩(wěn)定的狀態(tài)進(jìn)行合金熔液的滴下。
冷卻輥7優(yōu)選由Cu、Fe或者含有Cu、Fe的合金形成。如果用Cu、Fe以外的材料制作冷卻輥，則急冷合金相對(duì)于冷卻輥的剝離性變得惡化，因此存在急冷合金卷附在輥上的危險(xiǎn)，這是不令人滿意的。冷卻輥7的直徑，例如是300～500mm。設(shè)置在冷卻輥7內(nèi)的水冷裝置的水冷能力，根據(jù)每單位時(shí)間的凝固潛熱和出液量計(jì)算出，并進(jìn)行調(diào)節(jié)。
采用圖1所示的裝置，例如能夠使合計(jì)10kg的原料合金以10～20分鐘急冷凝固。這樣形成的急冷合金，例如成為厚10～300μm、寬2mm～3mm的合金薄帶(合金帶材)22。
首先，制作具有上述組成的原料合金的熔液21，貯存在圖1的熔解室1的貯液容器4中。在本實(shí)施方式中，通過(guò)添加鐵碳合金導(dǎo)入碳。原料合金也可以是從回收的已使用過(guò)的稀土類燒結(jié)磁體或粘結(jié)磁體得到的。
接著，將該熔液21從出液噴嘴5流出到減壓Ar環(huán)境氣氛中的水冷輥7上，通過(guò)與水冷輥7接觸，進(jìn)行急冷凝固。作為急冷凝固方法，優(yōu)選使用能夠高精度地控制冷卻速度的方法。在本實(shí)施方式的情況下，優(yōu)選將熔液21的冷卻速度設(shè)定為102～107℃/s。
合金的熔液21通過(guò)冷卻輥7冷卻的時(shí)間，相當(dāng)于從合金接觸于旋轉(zhuǎn)的冷卻輥7的外周表面至離開(kāi)的時(shí)間，在該期間，合金的溫度降低，發(fā)生凝固。此后，已凝固的合金離開(kāi)冷卻輥7，在惰性環(huán)境氣氛中飛行穿過(guò)。在合金以薄帶狀飛行的期間，熱被環(huán)境氣體奪走，結(jié)果其溫度更降低。
在本實(shí)施方式中，通過(guò)將輥表面速度調(diào)節(jié)在5m/s以上50m/s以下的范圍內(nèi)，來(lái)制作含有非晶態(tài)相的急冷合金。在輥表面圓周速度不到5m/s時(shí)，產(chǎn)生粗大的結(jié)晶相并長(zhǎng)大，因而得不到作為目的的微細(xì)組織，因此是不令人滿意的。另一方面，如果輥表面圓周速度超過(guò)50m/s，則難以用量產(chǎn)設(shè)備實(shí)現(xiàn)這樣的表面圓周速度，并且磁特性上的優(yōu)點(diǎn)也少。更優(yōu)選的輥表面圓周速度的范圍是20m/s以上50m/s以下。
在本發(fā)明中使用的合金熔液的急冷方法，不限于上述的單輥法，也可以是雙輥法、氣體霧化法、薄帶鑄造法，而且也可以是將輥法和氣體霧化法進(jìn)行組合的冷卻法等。
在本發(fā)明的情況下，原料合金中含有碳，因此可提高非晶態(tài)生成能，即使是比較慢的冷卻速度，也能夠再現(xiàn)性良好地制造含有大量的非晶態(tài)相的急冷合金。因此，在上述各種的急冷方法中，即使使用量產(chǎn)性良好但冷卻速度較慢的薄帶鑄造法，也能夠制造具有優(yōu)良的磁特性的磁性合金。
在本實(shí)施方式中，在氬氣環(huán)境氣氛中實(shí)行熱處理。優(yōu)選為，升溫速度設(shè)定為5℃/s以上200℃/s以下，在550℃以上750℃以下的溫度下保持30秒鐘以上60分鐘以下的時(shí)間后，冷卻至室溫。通過(guò)該熱處理，在非晶態(tài)相中，R2Fe14B結(jié)晶相、第二化合物相長(zhǎng)大。
再者，如果使熱處理溫度下降至550℃以下，就不析出R2Fe14B型結(jié)晶相，因此不出現(xiàn)矯頑力。另外，如果熱處理溫度超過(guò)750℃，則各構(gòu)成相的晶粒顯著長(zhǎng)大，剩磁密度Br降低，退磁曲線的矩形性劣化。因此，熱處理溫度優(yōu)選為550℃以上750℃以下，更優(yōu)選的熱處理溫度的范圍是550℃以上700℃以下。
為了防止合金的氧化，熱處理環(huán)境氣氛優(yōu)選為50kPa以下的Ar氣體或N2氣體等惰性氣體。也可以在0.1kPa以下的真空中進(jìn)行熱處理。
再者，也可以在熱處理前預(yù)先將急冷合金的薄帶進(jìn)行粗切斷或粉碎。
熱處理后，如果將所得到的磁性材料粉碎，制成磁體粉末(磁粉)，則可以按照公知的工序由該磁粉制造各種粘結(jié)磁體。在制作粘結(jié)磁體時(shí)，本發(fā)明的磁粉和環(huán)氧樹(shù)脂、聚酰胺樹(shù)脂混合，成形為所希望的形狀。此時(shí)，在本發(fā)明的磁粉中也可以混合例如Sm-T-N系磁粉、硬鐵氧體磁粉。
使用上述的粘結(jié)磁體可以制造電動(dòng)機(jī)、致動(dòng)裝置等各種轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)。
在將磁粉用于注射成形粘結(jié)磁體時(shí)，優(yōu)選是粉碎成粒度為150μm以下，更優(yōu)選的粉末的平均粒徑是1μm以上100μm以下。另外，在用于壓縮成形粘結(jié)磁體時(shí)，優(yōu)選是粉碎成粒度為300μm以下，更優(yōu)選的粉末的平均粒徑是50μm以上200μm以下，最優(yōu)選的范圍是50μm以上150μm以下。

實(shí)施例
首先，使用高頻熔解法制作具有表1所示的各組成的母合金。就Nd來(lái)說(shuō)，使用純度為99.5％以上的原料，就碳來(lái)說(shuō)，使用碳含量為3.0質(zhì)量％的鐵碳合金，就其他成分來(lái)說(shuō)，使用純度為99.9％以上的原料。在氬氣環(huán)境下，使用氧化鋁坩堝進(jìn)行上述原料合金的熔解。
表1 重量％


在母合金E中不添加碳(C)，在母合金I中用碳(C)取代全部硼(B)。母合金A中所含的Nd量是25重量％，在表1的母合金中最少。另一方面，母合金O中所含的Nd量是35重量％，最多。
利用單輥法急冷上述的各母合金A～O的熔液，制作急冷凝固合金的薄帶。在急冷中使用的冷卻輥由Cu形成，輥圓周速度設(shè)定為35m/s。母合金在具有直徑為0.7mm的孔口的石英管內(nèi)熔解。石英管的孔口的前端和輥表面之間的距離(間隙)設(shè)定成0.5mm，急冷環(huán)境氣氛是50kPa的Ar氣體，為了噴射熔液，使用壓差為50kPa的Ar氣體。
圖2和圖3是表示急冷凝固薄帶的結(jié)晶化熱處理前的利用CuKα射線源的X射線衍射圖案的曲線圖。橫軸是衍射角2θ，縱軸是衍射強(qiáng)度。圖2涉及使用不添加碳(C)的母合金E的情況(比較例)，圖3涉及使用含有適當(dāng)量的碳的母合金G的情況(實(shí)施例)。
由急冷法得到的急冷合金薄帶，例如從圖2和圖3所示的X射線衍射數(shù)據(jù)所知道的那樣，含有大量的結(jié)晶相，矯頑力HcJ都是100kA/m以下。
用瑪瑙乳缽將這樣的急冷合金薄體粉碎成500μm以下的大小，在Ar環(huán)境氣氛中、在500～1000℃的溫度下保持30分鐘進(jìn)行結(jié)晶化熱處理。對(duì)于已進(jìn)行過(guò)熱處理的粉末，利用VSM(振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì))進(jìn)行磁特性評(píng)價(jià)并進(jìn)行X射線衍射。其結(jié)果示于表2中。
表2


在表2中，示出在每個(gè)試樣No.中使用的母合金的符號(hào)、熱處理溫度、磁特性(剩磁密度Br、矯頑力HcJ)、在d＝0.298nm附近(2θ＝30.0°附近)有無(wú)衍射峰。在表2的最右欄中，“雙圓圈符號(hào)”的意思是在d＝0.298nm附近(2θ＝30.0°附近)觀察到具有R2Fe14B型結(jié)晶相的(410)面的衍射峰(2θ＝42.2°)的80％以上強(qiáng)度的衍射峰。另外，“單圓圈符號(hào)”的意思是在d＝0.298nm附近(2θ＝30.0°附近)觀察到具有上述衍射峰(2θ＝42.2°)的10％以上強(qiáng)度的衍射峰。“△符號(hào)”的意思是在d＝0.298nm附近(2θ＝30.0°附近)觀察到具有上述衍射峰(2θ＝42.2°)的5％以上10％以下強(qiáng)度的衍射峰?！啊练?hào)”的意思是在d＝0.298nm附近觀察不到衍射峰。
正如從表2所知，在觀察到充分強(qiáng)度的衍射峰(d＝0.298nm附近)的情況下，得到優(yōu)良的磁特性。在由完全不添加碳的母合金E的合金熔液制成急冷合金時(shí)，即使在600℃溫度下進(jìn)行此后的結(jié)晶化熱處理，也實(shí)質(zhì)上不生成第二化合物相，觀察不到其衍射峰(d＝0.298nm附近)。
另外，即使由具有合適組成的的母合金G制成急冷合金，結(jié)晶化熱處理溫度在500℃以下或者800℃以上，也觀察不到第二化合物相的衍射峰(d＝0.298nm附近)，磁特性也惡化。
圖4和圖5是表示對(duì)急冷凝固薄帶進(jìn)行上述的結(jié)晶化熱處理后的X射線衍射圖案的曲線圖。圖4涉及使用不添加碳(C)的母合金E的情況(試樣No.22比較例)，圖5涉及使用含有適當(dāng)量的碳的母合金G的情況(試樣No.8實(shí)施例)。
正如從圖5所知，在試樣No.8的情況下，不僅觀察到硬磁性的R2Fe14B型化合物的衍射峰，而且在晶面間距d為0.295nm以上0.300nm以下的位置(d＝0.298nm附近2θ＝30.0°))也清楚地觀察到衍射峰。另一方面，在圖4中，在晶面間距d＝0.298nm附近(2θ＝30.0°附近)觀察不到衍射峰。
在圖5中，第二化合物相的衍射峰(2θ＝30.0°)相對(duì)于R2Fe14B型結(jié)晶相的(410)面的衍射峰(2θ＝42.2°)的強(qiáng)度比成為100％以上。
下面，參照?qǐng)D6～圖9，說(shuō)明碳(C)相對(duì)于硼(B)和碳(C)的全體的比例X與磁特性的關(guān)系等。
圖6表示，在以Nd30.0Fe69.0B(1.0-x)Cx的組成式表示的R-T-B-C系稀土類合金磁性材料(熱處理?xiàng)l件873K、300秒)中，使碳的比例X從0變化至0.75時(shí)的磁特性。在圖6中，曲線的橫軸是外部磁場(chǎng)Hex，縱軸是磁化J。另外，外部磁場(chǎng)的單位是MA/m，磁化J的單位是特斯拉(T)。正如從圖6所知，在X＝0.25時(shí)得到最優(yōu)良的磁特性，此時(shí)的特性比完全不添加碳的情況更優(yōu)良。
圖7表示與圖6相對(duì)應(yīng)的曲線，表示在以Nd30.0Fe69.0Co10.0B(1.0-x)Cx的組成式表示的R-T-B-C系稀土類合金磁性材料(熱處理?xiàng)l件873K、300秒)中，使碳的比例X從0變化至0.75時(shí)的磁特性。正如從圖7所知，在X＝0.25～0.75時(shí)得到充分優(yōu)良的磁特性。
圖8表示在以Nd30.0Fe69.0B0.75C0.25的組成式表示的R-T-B-C系稀土類合金磁性材料中，使結(jié)晶化熱處理的溫度T從873K變化至1073K(600～800℃)時(shí)的磁特性。正如從圖8所知，在熱處理溫度是1073K(800℃)時(shí)，磁特性發(fā)生劣化。
圖9表示在以Nd30.0Fe69.0B0.75C0.25或者Nd30.0Fe69.0B0.50C0.50組成式表示的R-T-B-C系稀土類合金磁性材料中，使結(jié)晶化熱處理的溫度T在廣泛范圍進(jìn)行變化時(shí)的峰強(qiáng)度比的變化。正如從圖9所知，第二化合物相的衍射峰強(qiáng)度I2.98(2θ＝30.0°附近)相對(duì)于R2Fe14B型結(jié)晶相的(410)面的衍射峰強(qiáng)度I2..14的比(I2.98/I2..14)，在熱處理溫度973K(700℃)左右成為最大。
產(chǎn)業(yè)上的可應(yīng)用性按照本發(fā)明，能提供一種雖然含有碳(C)、但磁性優(yōu)良的R-T-B-C系稀土類合金磁性材料，因此不管燒結(jié)磁體/粘結(jié)磁體的區(qū)別，能夠廉價(jià)地實(shí)現(xiàn)由回收的稀土類磁體到磁性材料(薄帶或粉末)的再循環(huán)利用，實(shí)現(xiàn)資源的有效利用或磁體制造成本的大幅度的降低。
另外，添加的碳降低稀土類磁體的氧化反應(yīng)性，因此在制造過(guò)程中不會(huì)因發(fā)熱、起火造成磁體性能劣化，也不會(huì)妨礙工序的安全性。而且，即使在磁體表面不設(shè)置提高耐候性用的特別保護(hù)膜，也能夠防止磁體隨時(shí)間的劣化。
權(quán)利要求
1.一種R-T-B-C系稀土類合金磁性材料，R是包括Y的稀土類元素的至少一種，T是以鐵為主成分的過(guò)渡金屬，B是硼，C是碳，其特征在于含有具有R2Fe14B型晶體結(jié)構(gòu)的第一化合物相；和，在晶面間距d為0.295nm以上0.300nm以下的位置具有衍射峰的第二化合物相；所述第二化合物相的所述衍射峰相對(duì)于所述第一化合物相的(410)面的晶面間距為0.214nm的衍射峰的強(qiáng)度比是10％以上150％以下，R的組成比率是全體的25重量％以上35重量％以下，B和C的合計(jì)組成比率是全體的0.9重量％以上1.1重量％以下，T占余量部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的R-T-B-C系稀土類合金磁性材料，其特征在于C的含量相對(duì)于B和C的合計(jì)含量的比率是0.05重量％以上0.75重量％以下。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的R-T-B-C系稀土類合金磁性材料，其特征在于所述第一化合物相的平均粒徑是10nm以上500nm以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的R-T-B-C系稀土類合金磁性材料，其特征在于是采用包括通過(guò)急冷R-T-B-C系稀土類合金熔液制作急冷凝固合金的工序、及加熱所述急冷凝固合金進(jìn)行結(jié)晶化的熱處理工序的方法而制作的。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的R-T-B-C系稀土類合金磁性材料，其特征在于T所包括的Fe的一部分用選自Co、Ni、Mn、Cr和Al中的一種或一種以上的元素取代。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的R-T-B-C系稀土類合金磁性材料，其特征在于添加選自Si、P、Cu、Sn、Ti、Zr、V、Nb、Mo和Ga中的一種或一種以上的元素。
7.一種稀土類合金磁性粉末，其特征在于是將權(quán)利要求
1或2所述的R-T-B-C系稀土類合金磁性材料進(jìn)行粉碎制作的。
8.一種使用權(quán)利要求
4所述的稀土類合金磁性材料制作的粘結(jié)磁體。
9.一種使用權(quán)利要求
7所述的稀土類合金磁性粉末制作的永磁體。
10.一種R-T-B-C系稀土類合金磁性材料的制造方法，其特征在于包括準(zhǔn)備將R是包括Y的稀土類元素的至少一種、T是以鐵為主成分的過(guò)渡金屬、B是硼、C是碳的R-T-B-C系稀土類合金的熔液急冷而制作的急冷凝固合金的工序；和加熱所述急冷凝固合金進(jìn)行結(jié)晶化的熱處理工序，通過(guò)所述熱處理工序生成具有R2Fe14B型晶體結(jié)構(gòu)的第一化合物相和在晶面間距d為0.295nm以上0.300nm以下的位置具有衍射峰的第二化合物相，所述第二化合物相的所述衍射峰相對(duì)于所述第一化合物相的(410)面的衍射峰的強(qiáng)度比是10％以上150％以下，R的組成比率是全體的25重量％以上35重量％以下，B和C的合計(jì)組成比率是全體的0.9重量％以上1.1重量％以下，T占余量部分。
11.一種R-T-B-C系稀土類合金磁性材料的制造方法，其特征在于通過(guò)將R是包括Y的稀土類元素的至少一種、T是以鐵為主成分的過(guò)渡金屬、B是硼、C是碳的R-T-B-C系稀土類合金的熔液急冷制作包括具有R2Fe14B型晶體結(jié)構(gòu)的第一化合物相和在晶面間距d為0.295nm以上0.300nm以下的位置具有衍射峰的第二化合物相的R-T-B-C系稀土類合金磁性材料，所述第二化合物相的所述衍射峰相對(duì)于所述第一化合物相的(410)面的衍射峰的強(qiáng)度比是10％以上150％以下，R的組成比率是全體的25重量％以上35重量％以下，B和C的合計(jì)組成比率是全體的0.9重量％以上1.1重量％以下，T占余量部分。
12.根據(jù)權(quán)利要求
10所述的R-T-B-C系稀土類合金磁性材料的制造方法，其特征在于在所述熱處理工序之前和/或之后，進(jìn)行粉碎工序。
13.一種粘結(jié)磁體的制造方法，其特征在于包括準(zhǔn)備采用權(quán)利要求
10～12中任一項(xiàng)所述的R-T-B-C系稀土類合金磁性材料的制造方法制作的R-T-B-C系稀土類合金磁性材料的工序；和混合所述材料和粘結(jié)材料并進(jìn)行成形的工序。
14.一種R-T-B-C系稀土類合金磁性材料的制造方法，其特征在于包括準(zhǔn)備將回收的已使用過(guò)的R是包括Y的稀土類元素的至少一種、T是以鐵為主成分的過(guò)渡金屬、B是硼的R-T-B系稀土類磁體熔融、通過(guò)急冷凝固制作的R是包括Y的稀土類元素的至少一種、T是以鐵為主成分的過(guò)渡金屬、B是硼、C是碳的R-T-B-C系稀土類急冷合金的工序；和加熱所述R-T-B-C系稀土類急冷合金進(jìn)行結(jié)晶化的熱處理工序，通過(guò)所述熱處理工序生成具有R2Fe14B型晶體結(jié)構(gòu)的第一化合物相和在晶面間距d為0.295nm以上0.300nm以下的位置具有衍射峰的第二化合物相，所述第二化合物相的所述衍射峰相對(duì)于所述第一化合物相的(410)面的衍射峰的強(qiáng)度比成為10％以上150％以下，
15.一種粘結(jié)磁體的制造方法，其特征在于包括準(zhǔn)備采用權(quán)利要求
14所述的R-T-B-C系稀土類合金磁性材料的制造方法制作的R-T-B-C系稀土類合金磁性材料粉末的工序；和混合所述粉末和粘結(jié)材料并進(jìn)行成形的工序。
專利摘要
包括制作將R-T-B-C系稀土類合金(R是包括Y的稀土類元素的至少一種，T是以鐵為主成分的過(guò)渡金屬，B是硼，C是碳)的熔液急冷制作的急冷凝固合金的工序、和加熱上述急冷凝固合金進(jìn)行結(jié)晶化的熱處理工序。通過(guò)上述的熱處理工序生成具有R
文檔編號(hào)H01F1/057GKCN1254828SQ01823266
公開(kāi)日2006年5月3日 申請(qǐng)日期2001年6月29日
發(fā)明者冨澤浩之, 金子裕治 申請(qǐng)人:株式會(huì)社新王磁材導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan