專(zhuān)利名稱(chēng)：燒結(jié)磁鐵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及含有顯示高飽和磁通密度的FeCo系結(jié)晶、且重稀土類(lèi)元素偏在的燒結(jié)磁鐵。
背景技術(shù)：
在專(zhuān)利文獻(xiàn)I中有關(guān)于將FeCo軟磁性相和NdFeB復(fù)合化而成的納米復(fù)合磁鐵的記載，但沒(méi)有關(guān)于燒結(jié)磁鐵的記載。在專(zhuān)利文獻(xiàn)2中有關(guān)于用氟化物被覆的FeCo系鐵磁性粉的記載，但沒(méi)有關(guān)于FeCo系結(jié)晶的Co組成的記載。在專(zhuān)利文獻(xiàn)3中，關(guān)于含有Fe和Co 的磁性粉，有關(guān)于Co/Fe原子比的記載，但沒(méi)有關(guān)于NdFeB系燒結(jié)磁鐵的記載。在專(zhuān)利文獻(xiàn) 4中有關(guān)于具有使Co不均勻的顯微組織的鐵氧體磁鐵的記載，但沒(méi)有關(guān)于NdFeB系燒結(jié)磁鐵的記載。在專(zhuān)利文獻(xiàn)5中有關(guān)于磁鐵中的特定元素濃度周期性地變化的稀土類(lèi)合金膜磁鐵的記載，但沒(méi)有關(guān)于FeCo結(jié)晶的記載。在專(zhuān)利文獻(xiàn)6中有關(guān)于重稀土類(lèi)元素偏在于晶粒邊緣的燒結(jié)磁鐵的記載，但沒(méi)有關(guān)于FeCo結(jié)晶的記載。
根據(jù)這些現(xiàn)有技術(shù)，沒(méi)有超過(guò)Nd2Fe14B的理論最大能積即64MG0e的例子，難以提供可兼?zhèn)渥畲竽芊e的增加和稀土類(lèi)元素使用量減少的高密度磁鐵體。另外，在NdFeB系磁鐵中，僅通過(guò)使重稀土類(lèi)元素偏在化的方法無(wú)法減少稀土類(lèi)元素的使用量。另外，在與軟磁性粉混合燒結(jié)的情況下，矯頑力減小，磁鐵的耐熱性或者抗退磁力顯著降低。
現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
專(zhuān)利文獻(xiàn)
專(zhuān)利文獻(xiàn)1:特開(kāi)2010-74062號(hào)公報(bào)
專(zhuān)利文獻(xiàn)2 :特開(kāi)2008-60183號(hào)公報(bào)
專(zhuān)利文獻(xiàn)3 :特開(kāi)2006-128535號(hào)公報(bào)
專(zhuān)利文獻(xiàn)4 :特開(kāi)2001-68319號(hào)公報(bào)
專(zhuān)利文獻(xiàn)5 :特開(kāi)2001-274016號(hào)公報(bào)
專(zhuān)利文獻(xiàn)6 :特開(kāi)2007-294917號(hào)公報(bào)發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的課題
使用了以Nd2Fe14B系燒結(jié)磁鐵為代表的稀土類(lèi)鐵硼系等稀土類(lèi)元素的永磁鐵被用于各種磁路。在高溫或者大的退磁場(chǎng)環(huán)境中所使用的永磁鐵中必須添加重稀土類(lèi)元素。從地球資源保護(hù)的觀(guān)點(diǎn)考慮，削減包含重稀土類(lèi)元素的稀土類(lèi)元素的使用量為極其重要的課題。在現(xiàn)有技術(shù)中，若減少稀土類(lèi)元素的使用量，則最大能積、矯頑力均降低，難以應(yīng)用。課題在于滿(mǎn)足稀土類(lèi)元素使用量的減少、矯頑力的增加及最大能積的增加。
用于解決課題的手段
在NdFeB系結(jié)晶和FeCo系結(jié)晶隔著晶粒邊界而存在的燒結(jié)磁鐵中，從所述FeCo 系結(jié)晶內(nèi)的中心部到外周部Co的濃度減少，所述FeCo系結(jié)晶內(nèi)的中心部和外周部的Co濃度存在2原子％以上的差異，Co及重稀土類(lèi)元素偏在于所述NdFeB系結(jié)晶內(nèi)的晶粒邊界附近。
發(fā)明效果
根據(jù)本發(fā)明，可以滿(mǎn)足稀土類(lèi)永磁鐵的稀土類(lèi)元素的使用量減少，矯頑力的增加及最大能積的增加。由此，可以減少磁鐵使用量，有助于全部的磁鐵應(yīng)用制品的小型輕量化。


圖1是本發(fā)明涉及的燒結(jié)磁鐵的組織⑴。
圖2是本發(fā)明涉及的燒結(jié)磁鐵的組織(2)。
圖3是本發(fā)明涉及的燒結(jié)磁鐵的組織(3)。
圖4是本發(fā)明涉及的Co濃度差和冷卻速度的關(guān)系。
圖5是本發(fā)明涉及的矯頑力和冷卻速度的關(guān)系。
符號(hào)說(shuō)明
1 Nd2Fe14B 結(jié)晶
2含重稀土類(lèi)元素的氧化物
3氟氧化物
4晶粒邊界
5 FeCo系結(jié)晶的富Fe相
6 FeCo系結(jié)晶的富Co相具體實(shí)施方式
為了解決上述課題，對(duì)FeCo系結(jié)晶和NdFeB系結(jié)晶的復(fù)合體進(jìn)行燒結(jié)。FeCo系結(jié)晶的飽和磁通密度比NdFeB系結(jié)晶的飽和磁通密度大。另外，由于FeCo系結(jié)晶容易磁化反轉(zhuǎn)，因此通過(guò)與NdFeB系結(jié)晶的磁耦合而抑制反轉(zhuǎn)。為了得到磁耦合，需要增加FeCo系結(jié)晶和隔著晶粒邊界而存在的NdFeB系結(jié)晶的結(jié)晶磁各向異性能，且減小晶粒邊界附近的 FeCo結(jié)晶的結(jié)晶磁各向異性能。
在本發(fā)明中，具有比Nd2Fe14B高的飽和磁化的FeCo系結(jié)晶具有1. 5T以上且低于 2. 8T的飽和磁通密度合金。只要在該飽和磁通密度的范圍內(nèi)則其組成沒(méi)有限制，可以含有稀土類(lèi)元素或半金屬元素、各種金屬元素。由于飽和磁通密度比Nd2Fe14B高，因此，通過(guò)與 Nd2Fe14B的晶粒進(jìn)行磁耦合，可以使剩余磁通密度增加。FeCo系結(jié)晶和Nd2Fe14B結(jié)晶隔著重稀土類(lèi)元素偏在相(晶粒邊界)而存在。在該重稀土類(lèi)偏在相中含有氟、氧、碳。
另外，為了在燒結(jié)溫度下使液相的量充分，提高液相與FeCo系結(jié)晶的晶粒和 Nd2Fe14B的晶粒的潤(rùn)濕性，提高燒結(jié)后的密度而使用燒結(jié)助劑。由于含氟相容易與稀土類(lèi)元素濃度高的相進(jìn)行反應(yīng)，因此液相的量減少。所以，燒結(jié)后的密度降低，矯頑力也降低。為了抑制這樣的密度及矯頑力減小，添加Fe-70%Nd合金粉等作為燒結(jié)助劑。
進(jìn)一步，通過(guò)在燒結(jié)時(shí)在與成形磁場(chǎng)垂直的方向施加磁場(chǎng)，可在僅FeCo系結(jié)晶具有磁化的溫度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)磁場(chǎng)施加效果，對(duì)FeCo系結(jié)晶附加磁各向異性。另外，通過(guò)在燒結(jié)后的驟冷處理時(shí)在與成形磁場(chǎng)平行的方向施加磁場(chǎng)，可以提高FeCo系結(jié)晶的晶粒和Nd2Fe14B的晶粒間的交換耦合，施加磁場(chǎng)有助于矯頑力增加及矩形性提高。
作為制造方法，為了使重稀土類(lèi)元素偏在化而使用氟化物溶液處理。由于在用于氟化物溶液處理的溶液中含有IOOppm數(shù)量級(jí)以下的陰離子成分，因此，在對(duì)含有許多稀土類(lèi)元素的材料的處理中，被處理材料的表面的一部分腐蝕或氧化。在本發(fā)明中，在燒結(jié)磁鐵中使用NdFeB系和FeCo系結(jié)晶的至少兩種的鐵磁性合金，將實(shí)施氟化物溶液處理的材料制成耐腐蝕性好的FeCo系結(jié)晶，防止因氟化物溶液處理引起的腐蝕或氧化。另外，F(xiàn)eCo系結(jié)晶通常矯頑力小，因此，使稀土類(lèi)元素，特別是重稀土類(lèi)元素在晶粒邊界偏在化有助于矯頑力的增加和稀土類(lèi)元素的使用量的減少。
從上述觀(guān)點(diǎn)考慮，將用于實(shí)現(xiàn)目的的方法歸納如下。[I]從FeCo系結(jié)晶內(nèi)的中心部到外周部Co的濃度減少，特別是在晶粒邊界附近低(結(jié)晶內(nèi)的外周部是指從各結(jié)晶的表面向中心部的方向Inm左右的區(qū)域)。[2]FeCo系結(jié)晶內(nèi)的中心部和外周部的Co濃度存在 2原子％以上的差異，[3]Co及重稀土類(lèi)元素偏在于NdFeB系結(jié)晶內(nèi)的晶粒邊界附近。[4] FeCo系結(jié)晶的飽和磁通密度比NdFeB系結(jié)晶的飽和磁通密度高。
需要說(shuō)明的是，F(xiàn)eCo系結(jié)晶和NdFeB系結(jié)晶的晶粒邊界寬度低于IOnm即可，特別優(yōu)選為O.1 2nm。這是由于通過(guò)晶粒邊界寬度的增加導(dǎo)致鄰接結(jié)晶的磁耦合減少，晶粒邊界寬度為IOnm以上時(shí)，顯示矯頑力減少的趨勢(shì)。晶粒邊界寬度低于O.1nm時(shí)，重稀土類(lèi)元素難以偏在，矯頑力降低。
為了實(shí)現(xiàn)上述特征，I)對(duì)FeCo系結(jié)晶進(jìn)行重稀土類(lèi)氟化物溶液處理后，與NdFeB 系結(jié)晶及燒結(jié)助劑混合后進(jìn)行磁場(chǎng)取向。2)磁場(chǎng)取向后，在燒結(jié)熱處理時(shí)應(yīng)用磁場(chǎng)中驟冷處理，抑制FeCo和NdFeB系結(jié)晶的相后擴(kuò)散，附加界面中的磁耦合。
實(shí)施例1
通過(guò)氣體霧化法以平均粒徑I μ m制作70%Fe30%Co合金，與TbF系醇溶液進(jìn)行混合，形成TbF系膜。TbF系膜的平均膜厚為10nm。將該涂布TbF的70%Fe30%Co合金粒與平均粒徑I μ m的Nd2Fe14B系粉在溶劑中不暴露于大氣中地進(jìn)行混合。在混合時(shí)，添加O. 1%的有機(jī)系分散劑。涂布TbF的70%Fe30%Co合金粒相對(duì)于Nd2Fe14B系粉為20%，通過(guò)使用分散劑來(lái)防止70%Fe30%Co合金粒的凝聚，可以實(shí)施磁場(chǎng)中壓縮成形。TbF系膜 的組成為T(mén)bF1-, 在該組成中含有O.1 40%的氧或碳。在磁場(chǎng)中壓縮而成的預(yù)成形體中大致均勻地分散有 70%Fe30%Co合金粒。將該預(yù)成形體加熱至1100°C，在燒結(jié)后進(jìn)行冷卻時(shí)施加磁場(chǎng)，由此， 可得到70%Fe30%Co合金粒鄰接于Nd2Fe14B晶粒而分散的燒結(jié)體。燒結(jié)后的磁場(chǎng)施加是在 1100 320°C的溫度范圍，在與燒結(jié)前的磁場(chǎng)中壓縮成形時(shí)的磁場(chǎng)施加方向相同的方向施加2T的磁場(chǎng)。對(duì)該燒結(jié)體實(shí)施磁場(chǎng)中時(shí)效處理，進(jìn)行驟冷。通過(guò)這樣的磁場(chǎng)中冷卻，最大能積與無(wú)磁場(chǎng)冷卻相比，增加5 50%。得到的燒結(jié)體的磁特性為剩余磁通密度1. 7T、矯頑力25kOe、最大能積7OMGOe。
為了實(shí)現(xiàn)這樣的超過(guò)Nd2Fe14B的理論最大能積的性能，需要滿(mǎn)足以下項(xiàng)目中的任意一種以上。I)鐵磁性的主相為Nd2Fe14B和FeCo系結(jié)晶。2)FeCo系結(jié)晶的晶粒邊界的一部分與NdOF系氟氧化物接觸。3)可確認(rèn)到在FeCo系結(jié)晶的晶界附近Nd2Fe14B系化合物中的Co濃度的增加或者FeCo系結(jié)晶中的Co濃度的減少。4)可確認(rèn)到在FeCo系結(jié)晶內(nèi)含有Tb的結(jié)晶。5)fcc結(jié)構(gòu)的稀土類(lèi)鐵化合物在晶粒邊界三重點(diǎn)的一部分中成長(zhǎng)，可確認(rèn)到 NdOF, CoFeO系化合物或Nd2O3系化合物。6)FeCo系結(jié)晶附近的Nd2Fe14B系化合物中的Tb濃度比燒結(jié)體整體的平均Tb濃度高。7)通過(guò)磁場(chǎng)中冷卻，F(xiàn)eCo系結(jié)晶和Nd2Fe14B系化合物結(jié)晶間的交換耦合增加，使退磁曲線(xiàn)的矩形性提高。另外，由于FeCo系結(jié)晶的形狀成為在磁場(chǎng)方向延伸的形狀，因此，形狀各向異性增加，由此使退磁曲線(xiàn)的矩形性提高。磁場(chǎng)施加在比Nd2Fe14B系化合物的居里點(diǎn)高的溫度下效果顯著，低于O.1T時(shí)，其效果降低。通過(guò)在FeCo系結(jié)晶的居里點(diǎn)以下施加磁場(chǎng)，在磁場(chǎng)方向進(jìn)行FeCo系結(jié)晶的結(jié)晶或原子的重排， 在與磁場(chǎng)方向平行的方向顯示FeCo系結(jié)晶的磁化變高那樣的各向異性。這樣的FeCo系結(jié)晶的各向異性影響燒結(jié)磁鐵的磁特性，顯示FeCo的磁各向異性越增加磁鐵的最大能積越增加的趨勢(shì)。
滿(mǎn)足這樣的條件對(duì)應(yīng)如下所述的效果。
DFeCo系結(jié)晶比Nd2Fe14B的飽和磁化大，因此，剩余磁通密度通過(guò)兩相磁耦合而增加。需要含有O.1 95%的Co，即使添加Fe或Co以外的金屬元素或半金屬元素，只要是比Nd2Fe14B的飽和磁化大的值,就可以增加最大能積。通過(guò)在FeCo系結(jié)晶的周?chē)云骄鵌 IOOnm的厚度形成金屬系或氧化物或者氟氧化物系的亞鐵磁性相，矯頑力增加I 5k0e。
2)氟氧化物抑制FeCo系結(jié)晶和燒結(jié)時(shí)的液相進(jìn)行反應(yīng)，防止因與Nd2Fe14B系化合物進(jìn)行反應(yīng)而導(dǎo)致的高飽和磁化bcc相的消失，同時(shí)兼具Nd2Fe14B系化合物的晶粒粗大化防止效果。在燒結(jié)體的X射線(xiàn)衍射圖案中，在正方晶結(jié)構(gòu)的Nd2Fe14B系化合物以外可確認(rèn)到bcc (體心立方晶)結(jié)構(gòu)，在選區(qū)電子衍射像中，在一部分晶粒邊界處可確認(rèn)到氟化物或氟氧化物的衍射圖案。Nd2Fe14B系化合物的結(jié)晶平均在c軸方向一致，c軸取向性越高磁特性越提聞。另外，聞飽和磁化相的體心立方晶結(jié)晶與具有c軸取向的正方晶結(jié)晶的取向相比取向 性低。這是因?yàn)轶w心立方晶體的晶粒比正方晶結(jié)晶的粒徑小，在成形或燒結(jié)時(shí)容易凝聚，且結(jié)晶磁各向異性小，因此，其方位難以一致。但是，通過(guò)在燒結(jié)過(guò)程及時(shí)效過(guò)程中施加20k0e以上的磁場(chǎng)，bcc結(jié)晶的〈100〉方向與在正方晶結(jié)晶的c軸方向上不施加磁場(chǎng)的情況相比而變得取向。
3)在FeCo系結(jié)晶和Nd2Fe14B系化合物的界面處，確認(rèn)到在兩相間的擴(kuò)散，Co從 FeCo系結(jié)晶的晶粒邊界附近擴(kuò)散至Nd2Fe14B系化合物，且Tb也擴(kuò)散至Nd2Fe14B系化合物。在 FeCo系結(jié)晶和Nd2Fe14B系化合物的界面附近，在FeCo系結(jié)晶側(cè)可看到富Fe相，在Nd2Fe14B 系化合物側(cè)可確認(rèn)到Co或Tb擴(kuò)散相。形成有(Nd, Tb)2(Fe, Co) 14B及Fe8tlCo2tl，含有Co及 Tb的Nd2Fe14B化合物的居里點(diǎn)上升，以c軸方向作為容易磁化方向的結(jié)晶磁各向異性能也增加。通過(guò)除Tb以外使用Dy、Ho、Pr、Sm或者兩種以上的稀土類(lèi)元素，可確認(rèn)到同樣的效果O
4)立方晶或者面心立方晶結(jié)構(gòu)的氟氧化物在晶粒邊界三重點(diǎn)或二結(jié)晶的晶粒邊界成長(zhǎng)，提高了晶粒邊界面附近的晶格匹配性，熔點(diǎn)高的氟氧化物或者氧化物抑制了 FeCo 和Nd2Fe14B化合物的反應(yīng)。在一部分的晶粒邊界處形成非晶相。
5)通過(guò)溶液處理所形成的含Tb的氟化物或氟氧化物通過(guò)燒結(jié)熱處理防止FeCo系結(jié)晶的反應(yīng)，在燒結(jié)中Tb伴隨Co擴(kuò)散至Nd2Fe14B系化合物側(cè)。由于Nd2Fe14B系化合物結(jié)晶的重稀土類(lèi)元素及Co的偏在、FeCo系結(jié)晶的低Co濃度相的形成、氟氧化物的形成、重稀土類(lèi)元素及Co偏在的Nd2Fe14B系化合物結(jié)晶和含低Co相的FeCo系結(jié)晶的磁化耦合而使能積增加。上述低Co濃度相為比FeCo系結(jié)晶的平均Co濃度低I 50%的Co濃度的bcc (體心立方晶)，保持與平均Co濃度的結(jié)晶的晶格匹配性。再有，不可避免地混入的碳、氮、氧等即使偏在于一部分的晶粒內(nèi)或者晶粒邊界處也沒(méi)有大的問(wèn)題。另外，在FeCo系結(jié)晶內(nèi)在保持bcc結(jié)構(gòu)的范圍內(nèi)即使混入構(gòu)成Nd2Fe14B系化合物結(jié)晶的元素或者因添加而偏在于晶粒邊界附近的元素也沒(méi)有問(wèn)題。
可以使用Fe-稀土類(lèi)元素合金系、Fe-Co-稀土類(lèi)合金系、Fe-Co-N1-稀土類(lèi)元素合金系或Fe-M(M為一種以上的Fe以外的過(guò)渡元素或半金屬元素)等飽和磁通密度與主相同等以上的合金系代替FeCo系結(jié)晶?？梢允褂孟⊥令?lèi)氟化物或堿土類(lèi)元素的氟化物或含有稀土類(lèi)元素的氧化物或氮化物、碳化物、硼化物、硅化物、氯化物、硫化物或者它們的復(fù)合化合物代替本實(shí)施例中使用的TbF系膜，通過(guò)在燒結(jié)體的晶粒邊界與高飽和磁通密度材料的晶粒相接而形成在這些化合物中含有至少一種以上的主相構(gòu)成元素的化合物，可以增加剩余磁通密度。氟化物對(duì)于高飽和磁通密度相及高矯頑力相中的任一相均具有還原作用，使磁化增加，因此為最佳的化合物。在Nd2Fe14B系化合物中可使用多種稀土類(lèi)元素，為了提高矯頑力，也可以添加 Cu、Al、Zr、T1、Nb、Mn、V、Ga、B1、Cr 等。
將本實(shí)施例的典型的組織示于圖1、圖2和圖3。組織根據(jù)作為原料的粉末的粒徑、 混合條件、預(yù)成形條件、燒結(jié)條件、時(shí)效條件等而不同，但共通的是以下的特征。[I]從FeCo 系結(jié)晶內(nèi)的中心部到外周部Co的濃度減少，[2]FeCo系結(jié)晶內(nèi)的中心部和外周部的Co濃度存在2原子％以上的差異，[3]Co及重稀土類(lèi)元素偏在于NdFeB系結(jié)晶內(nèi)的晶粒邊界附近。
優(yōu)選Co濃度差為2-30原子％。若為低于I原子％的濃度差，則矯頑力變得低于 10k，退磁變得容易。另外，難以通過(guò)燒結(jié)工藝實(shí)現(xiàn)50原子％以上的濃度差。
在圖1中，Nd2Fe14B結(jié)晶I和FeCo系結(jié)晶(FeCo系結(jié)晶的富Fe相5及FeCo系結(jié)晶的富Co相6)隔著晶粒邊界4而存在。Nd2Fe14B結(jié)晶I和FeCo系結(jié)晶也存在不隔著晶粒邊界4而直接接觸的部分。在此，Nd2Fe14B結(jié)晶I和FeCo系結(jié)晶是否隔著晶粒邊界4而存在不會(huì)對(duì)磁特性造成大的影響。含有重稀土類(lèi)的氧化物2、氟氧化物3存在于晶粒邊界4的一部分中。
在Nd2Fe14B結(jié)晶I的內(nèi)部的晶粒邊界附近可確認(rèn)到Co的偏在。這是由于Co從 FeCo系結(jié)晶向Nd2Fe14B結(jié) 晶I擴(kuò)散而產(chǎn)生的。
在Nd2Fe14B結(jié)晶I內(nèi)部的晶粒邊界附近可確認(rèn)到重稀土類(lèi)元素的偏在。這是由于重稀土類(lèi)元素(例如Tb)從具有含重稀土類(lèi)元素的膜(例如TbF系膜)的FeCo系結(jié)晶向 Nd2Fe14B結(jié)晶I擴(kuò)散而產(chǎn)生的。
在圖2中為FeCo系結(jié)晶的尺寸比NdFeB系結(jié)晶的尺寸大的情況。另外，在圖3 中，F(xiàn)eCo系結(jié)晶為扁平狀，在特定的方向取向。FeCo結(jié)晶中的富Fe相的寬度平均為10 500nm。在FeCo結(jié)晶的Co濃度為5 50%的情況下，富Fe相的平均寬度低于IOnm時(shí)，F(xiàn)eCo 和NdFeB結(jié)晶間的磁耦合變得不充分，因此，退磁曲線(xiàn)的矩形性顯著降低。另外，超過(guò)500nm 時(shí)，矯頑力顯著降低。
需要說(shuō)明的是，對(duì)于從FeCo系結(jié)晶內(nèi)的中心部到外周部Co的濃度減少，雖優(yōu)選在 FeCo系結(jié)晶內(nèi)的中心部和外周部確定多個(gè)點(diǎn)來(lái)進(jìn)行測(cè)定,但通過(guò)至少測(cè)定每I點(diǎn)的Co的濃度也可以確認(rèn)。
實(shí)施例2
通過(guò)驟冷法以平均粒徑100 μ m制作70%Fe28%Co2%B (重量％)合金，與TbF系醇溶液進(jìn)行混合，形成TbF系膜。TbF系膜的平均膜厚為15nm。將該涂布TbF的70%Fe28%Co2%B合金粒與平均粒徑I μ m的Nd2Fe14B系粉在溶劑中不暴露于大氣中地進(jìn)行混合。在混合時(shí)添加 1%的有機(jī)系分散劑。涂布TbF的70%Fe28%Co2%B合金粒相對(duì)于Nd2Fe14B系粉為30體積％，通過(guò)使用分散劑，可防止70%Fe28%Co2%B及Nd2Fe14B系粉的凝聚，可實(shí)施磁場(chǎng)中壓縮成形。在 IOkOe的磁場(chǎng)中以2t/cm2的負(fù)荷壓縮而成的預(yù)成形體中大致均勻地分散有70%Fe28%Co2%B 合金粉。
將該預(yù)成形體加熱至1000°C，通過(guò)在升溫時(shí)及燒結(jié)后冷卻時(shí)施加IOkOe的磁場(chǎng)， 可得到70%Fe28%Co2%B合金粒鄰接于Nd2Fe14B晶粒而分散的燒結(jié)體。為了使燒結(jié)體的密度為7. 4g/cm3以上，得到剩余磁通密度1. 6T以上的特性，添加含有10 90wt%的稀土類(lèi)元素的金屬合金粒作為燒結(jié)助劑。稀土類(lèi)元素低于10%時(shí)，不能形成低熔點(diǎn)相，燒結(jié)性得不到改善。另外，稀土類(lèi)元素為90%以上時(shí)，氧濃度增加，容易形成氟氧化物，母相變得容易與高飽和磁通密度的晶粒進(jìn)行反應(yīng)，矯頑力減少。
因此，燒結(jié)助劑優(yōu)選含有10 90wt%的稀土類(lèi)元素(RE)的RE-Fe合金或RE-Cu 合金、RE-Al、RE-Ga、RE-Ge, RE-Zn, RE-Fe-Cu, RE-Fe-B, RE-Fe-Co, RE-Fe-Co-B 合金系。在該稀土類(lèi)元素中也可以包括多種稀土類(lèi)元素。燒結(jié)助劑優(yōu)選不易與氟化物進(jìn)行反應(yīng)，且熔點(diǎn)為500°C 1000°C的范圍的材料。容易與氟化物進(jìn)行反應(yīng)時(shí)，F(xiàn)eCo系結(jié)晶與作為主相的 Nd2Fe14B結(jié)晶進(jìn)行反應(yīng)，主相內(nèi)的結(jié)構(gòu)、組成大幅改變而使磁特性變差。通過(guò)相對(duì)于燒結(jié)磁鐵添加O. 01 1(^%的作為燒結(jié)助劑的這些合金，可以使燒結(jié)性提高，容易實(shí)現(xiàn)密度7. 4g/ cm3以上。對(duì)該燒結(jié)體實(shí)施磁場(chǎng)中熱處理，進(jìn)行驟冷。得到的燒結(jié)體的磁特性為剩余磁通密度1. 6T、矯頑力25k0e、最大能積62MG0e。
將施加20k0e磁場(chǎng)時(shí)的磁場(chǎng)中熱處理的冷卻速度與Co濃度差的關(guān)系示于圖4。冷卻速度為在FeCo系結(jié)晶的居里溫度以上且燒結(jié)溫度以下的溫度范圍的速度，用其最大值來(lái)表示。顯示冷卻速度變得越大越可抑制擴(kuò)散，Co濃度差變得越大的趨勢(shì)。圖5表示矯頑力與冷卻速度的關(guān)系。冷卻速度為10°C /秒以上時(shí)，Co濃度差為2原子％以上，可以實(shí)現(xiàn) IOkOe以上的矯頑力。
表I顯不關(guān)于代表性的FeCo結(jié)晶和Nd2Fe14B結(jié)晶的燒結(jié)體的Co濃度和最大能積。 富Fe相的寬度(與圖3所示的w相當(dāng))·為25 60nm，最大能積可以實(shí)現(xiàn)68 75MG0e。
表I FeCo結(jié)晶的組成和最大能積
權(quán)利要求
1.一種燒結(jié)磁鐵，其為NdFeB系結(jié)晶和FeCo系結(jié)晶隔著晶粒邊界而存在的燒結(jié)磁鐵，其特征在于， 從所述FeCo系結(jié)晶內(nèi)的中心部到外周部Co的濃度減少， 所述FeCo系結(jié)晶內(nèi)的中心部和外周部的Co濃度存在2原子％以上的差異， Co及重稀土類(lèi)元素偏在于所述NdFeB系結(jié)晶內(nèi)的晶粒邊界附近。
2.權(quán)利要求1所述的燒結(jié)磁鐵，其特征在于，所述FeCo系結(jié)晶內(nèi)的外周部是指從所述FeCo系結(jié)晶的表面向中心部的方向至Inm范圍的區(qū)域。
3.權(quán)利要求1所述的燒結(jié)磁鐵，其特征在于，所述FeCo系結(jié)晶的結(jié)晶結(jié)構(gòu)的一部分為bcc或bet結(jié)構(gòu)。
4.權(quán)利要求1所述的燒結(jié)磁鐵，其特征在于，所述FeCo系結(jié)晶的飽和磁通密度比NdFeB系結(jié)晶的飽和磁通密度高。
5.權(quán)利要求1所述的燒結(jié)磁鐵，其特征在于，所述晶粒邊界的寬度為O.1 2nm。
6.權(quán)利要求1所述的燒結(jié)磁鐵，其特征在于，在所述晶粒邊界的一部分中形成有氟氧化物。
7.權(quán)利要求1所述的燒結(jié)磁鐵，其特征在于，重稀土類(lèi)元素偏在于所述晶粒邊界處。
8.權(quán)利要求1所述的燒結(jié)磁鐵，其特征在于，所述NdFeB系結(jié)晶的取向度比所述FeCo系結(jié)晶的取向度高。
9.權(quán)利要求1所述的燒結(jié)磁鐵，其特征在于，其是在燒結(jié)時(shí)的熱處理過(guò)程中，通過(guò)在磁場(chǎng)中以10°C /秒以上的驟冷速度進(jìn)行驟冷來(lái)制造的。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種燒結(jié)磁鐵，其減少稀土類(lèi)磁鐵的稀土類(lèi)元素使用量，且滿(mǎn)足最大能積及矯頑力的增加。在NdFeB系結(jié)晶和FeCo系結(jié)晶隔著晶粒邊界而存在的燒結(jié)磁鐵中，從所述FeCo系結(jié)晶內(nèi)的中心部到外周部Co的濃度減少，所述FeCo系結(jié)晶內(nèi)的中心部和外周部的Co濃度存在2原子%以上的差異，Co及重稀土類(lèi)元素偏在于所述NdFeB系結(jié)晶內(nèi)的晶粒邊界附近。
文檔編號(hào)H01F1/08GK103021613SQ20121025712
公開(kāi)日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月21日
發(fā)明者小室又洋, 佐通祐一, 北川功, 菅原昭 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所