稀土類永久磁鐵和稀土類永久磁鐵的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種通過將Nd-Fe-B基稀土類永久磁鐵中燒結(jié)后殘留的氮濃度調(diào)節(jié)為800ppm以下，能夠提高矯頑力的稀土類永久磁鐵和稀土類永久磁鐵的制造方法。Nd-Fe-B基稀土類永久磁鐵按以下方式構(gòu)成：將磁鐵原料在稀有氣體氣氛中通過干式粉碎進(jìn)行粉碎，然后將通過在相同的稀有氣體氣氛中粉末壓制成形而得到的成形體在800℃～1180℃下進(jìn)行燒結(jié)，由此制造燒結(jié)后殘留的氮濃度為800ppm以下、更優(yōu)選為300ppm以下的永久磁鐵（1）。
【專利說明】稀土類永久磁鐵和稀土類永久磁鐵的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及稀土類永久磁鐵和稀土類永久磁鐵的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，對于在混合動力汽車、硬盤驅(qū)動器等中使用的永磁電動機(jī)而言，要求小型輕量化、高輸出功率化和高效率化。并且，在實現(xiàn)上述永磁電動機(jī)的小型輕量化、高輸出功率化和高效率化時，對于埋設(shè)在永磁電動機(jī)中的永久磁鐵，要求進(jìn)一步提高磁特性。另外，作為永久磁鐵，有鐵氧體磁鐵、Sm-Co基磁鐵、Nd-Fe-B基磁鐵、Sm2Fe17Nx基磁鐵等，特別是剩余磁通密度高的Nd-Fe-B基磁鐵被用作永磁電動機(jī)用的永久磁鐵(例如參見日本專利第3298219號公報)。
[0003]在此，作為永久磁鐵的制造方法，一般使用粉末燒結(jié)法。在此，粉末燒結(jié)法中，首先將原料粗粉碎，并利用噴射式粉碎機(jī)(干式粉碎)或濕式珠磨機(jī)(濕式粉碎)進(jìn)行微粉碎來制造磁鐵粉末。然后，將該磁鐵粉末放入模具中，從外部施加磁場的同時壓制成形為所需的形狀。然后，通過將成形為所需形狀的固體形狀的磁鐵粉末在規(guī)定溫度(例如，Nd-Fe-B基磁鐵為800°C?1150°C )下燒結(jié)來制造。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)1:日本特開第3298219號公報(第4頁、第5頁)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]發(fā)明所要解決的問題
[0008]在此，在將Nd-Fe-B基磁鐵用于永磁電動機(jī)的情況下，為了提高電動機(jī)的輸出功率，嘗試提高磁鐵的矯頑力。但是，現(xiàn)有的Nd-Fe-B基磁鐵無法充分提高矯頑力。
[0009]本發(fā)明為了解決所述現(xiàn)有技術(shù)中的問題而進(jìn)行，其目的在于提供通過將Nd-Fe-B基稀土類永久磁鐵中燒結(jié)后殘留的氮濃度調(diào)節(jié)為SOOppm以下而能夠提高矯頑力的稀土類永久磁鐵和稀土類永久磁鐵的制造方法。
[0010]用于解決問題的手段
[0011]為了實現(xiàn)所述目的，本發(fā)明的稀土類永久磁鐵為Nd-Fe-B基稀土類永久磁鐵，其特征在于，燒結(jié)后殘留的氮濃度為SOOppm以下。
[0012]另外，本發(fā)明的稀土類永久磁鐵，其特征在于，通過以下工序來制造:在稀有氣體氣氛中將磁鐵原料粉碎而得到磁鐵粉末的工序，通過在稀有氣體氣氛中將所述磁鐵粉末成形而形成成形體的工序，和將所述成形體燒結(jié)的工序。
[0013]另外，本發(fā)明的稀土類永久磁鐵，其特征在于，在將所述成形體燒結(jié)前，在加壓到大氣壓以上的氫氣氣氛中進(jìn)行煅燒。
[0014]另外，本發(fā)明的稀土類永久磁鐵，其特征在于，在將所述磁鐵粉末成形前，在加壓到大氣壓以上的氫氣氣氛中進(jìn)行煅燒。[0015]另外，本發(fā)明的稀土類永久磁鐵，其特征在于，在形成所述成形體的工序中，將粘結(jié)劑樹脂和所述磁鐵粉末混合而成的混合物成形為片狀，由此制作生片作為所述成形體，還具有通過將所述生片在非氧化性氣氛中在粘結(jié)劑樹脂分解溫度下保持一定時間從而使所述粘結(jié)劑樹脂飛散除去的工序作為制造工序，在燒結(jié)所述成形體的工序中，將溫度升至燒結(jié)溫度對除去所述粘結(jié)劑樹脂后的所述生片進(jìn)行燒結(jié)。
[0016]另外，本發(fā)明的稀土類永久磁鐵，其特征在于，在使所述粘結(jié)劑樹脂飛散除去的工序中，將所述生片在加壓到大氣壓以上的非氧化性氣氛中保持一定時間。
[0017]另外，本發(fā)明的稀土類永久磁鐵的制造方法為Nd-Fe-B基稀土類永久磁鐵的制造方法，其特征在于，具有:在稀有氣體氣氛中將磁鐵原料粉碎而得到磁鐵粉末的工序，通過在稀有氣體氣氛中將所述磁鐵粉末成形而形成成形體的工序，和將所述成形體燒結(jié)的工序。
[0018]另外，本發(fā)明的稀土類永久磁鐵的制造方法，其特征在于，在將所述成形體燒結(jié)前，在加壓到大氣壓以上的氫氣氣氛中進(jìn)行煅燒。
[0019]另外，本發(fā)明的稀土類永久磁鐵的制造方法，其特征在于，在將所述磁鐵粉末成形前，在加壓到大氣壓以上的氫氣氣氛中進(jìn)行煅燒。
[0020]另外，本發(fā)明的稀土類永久磁鐵的制造方法，其特征在于，在形成所述成形體的工序中，將粘結(jié)劑樹脂和所述磁鐵粉末混合而成的混合物成形為片狀，由此制作生片作為所述成形體，還具有通過將所述生片在非氧化性氣氛中在粘結(jié)劑樹脂分解溫度下保持一定時間從而使所述粘結(jié)劑樹脂飛散除去的工序，在燒結(jié)所述成形體的工序中，將溫度升至燒結(jié)溫度對除去所述粘結(jié)劑樹脂后的所述生片進(jìn)行燒結(jié)。
[0021]另外，本發(fā)明的稀土類永久磁鐵的制造方法，其特征在于，在使所述粘結(jié)劑樹脂飛散除去的工序中，將所述生片在加壓到大氣壓以上的非氧化性氣氛中保持一定時間。
[0022]發(fā)明效果
[0023]根據(jù)具有所述構(gòu)成的本發(fā)明的稀土類永久磁鐵，通過將Nd-Fe-B基稀土類永久磁鐵中燒結(jié)后殘留的氣濃度調(diào)節(jié)為800ppm以下，能夠提聞矯頑力。
[0024]另外，根據(jù)本發(fā)明的稀土類永久磁鐵，在氦、氬等稀有氣體氣氛中進(jìn)行粉碎磁鐵原料的工序和由磁鐵粉末形成成形體的工序，因此能夠使燒結(jié)后殘留的氮濃度減少至SOOppm以下。結(jié)果，可以降低氮化釹NdN的雜質(zhì)量，能夠提高稀土類永久磁鐵的矯頑力而不浪費富Nd相。
[0025]另外，根據(jù)本發(fā)明的稀土類永久磁鐵，通過在燒結(jié)磁鐵粉末的成形體前在加壓到大氣壓以上的氫氣氣氛中進(jìn)行煅燒，可以預(yù)先降低磁鐵粒子所含的碳量。結(jié)果，在燒結(jié)后的磁鐵的主相與晶界相之間不產(chǎn)生空隙，并且能夠?qū)⒋盆F整體致密地?zé)Y(jié)，可以防止矯頑力下降。另外，不會在燒結(jié)后的磁鐵的主相內(nèi)大量析出α Fe，不會使磁鐵特性顯著下降。
[0026]另外，根據(jù)本發(fā)明的稀土類永久磁鐵，通過在將磁鐵粉末成形前在加壓到大氣壓以上的氫氣氣氛中進(jìn)行煅燒，可以預(yù)先降低磁鐵粒子所含的碳量。結(jié)果，在燒結(jié)后的磁鐵的主相與晶界相之間不產(chǎn)生空隙，并且能夠?qū)⒋盆F整體致密地?zé)Y(jié)，可以防止矯頑力下降。另夕卜，不會在燒結(jié)后的磁鐵的主相內(nèi)大量析出α Fe，不會使磁鐵特性顯著下降。
[0027]另外，由于對粉末狀的磁鐵粒子進(jìn)行煅燒，因此與對成形后的磁鐵粒子進(jìn)行煅燒的情況相比，可以更容易地對磁鐵粒子整體進(jìn)行有機(jī)化合物的熱分解。即，能夠更可靠地降低煅燒體中的碳量。
[0028]另外，根據(jù)本發(fā)明的稀土類永久磁鐵，由對磁鐵粉末和樹脂粘結(jié)劑混合而成的混合體成形得到的生片進(jìn)行燒結(jié)而得到的磁鐵來構(gòu)成稀土類永久磁鐵，因此燒結(jié)所引起的收縮變得均勻，由此不產(chǎn)生燒結(jié)后的翹曲、凹陷等變形，并且沒有壓制時的壓力不均，因此不需要以往進(jìn)行的燒結(jié)后的修正加工，可以簡化制造工序。由此，能夠以高尺寸精度將稀土類永久磁鐵成形。另外，即使在將稀土類永久磁鐵薄膜化的情況下，也可以不使材料成品率下降，可以防止加工工序數(shù)增加。另外，通過將添加有粘結(jié)劑樹脂的磁鐵粉末在燒結(jié)前在非氧化性氣氛中保持一定時間，可以預(yù)先降低磁鐵內(nèi)所含的碳量。結(jié)果，可以抑制在燒結(jié)后的磁鐵的主相內(nèi)析出α Fe，能夠?qū)⒋盆F整體致密地?zé)Y(jié)，可以防止矯頑力降低。
[0029]另外，根據(jù)本發(fā)明的稀土類永久磁鐵，在使粘結(jié)劑樹脂飛散除去的工序中，在加壓到大氣壓以上的加壓氣氛中保持，因此能夠更可靠地降低磁鐵粒子所含的碳量。
[0030]另外，根據(jù)本發(fā)明的稀土類永久磁鐵的制造方法，在氦、氬等稀有氣體氣氛中進(jìn)行粉碎磁鐵原料的工序和由磁鐵粉末形成成形體的工序，因此能夠使燒結(jié)后殘留的氮濃度減少至SOOppm以下。結(jié)果，可以降低氮化釹NdN的雜質(zhì)量，能夠提高稀土類永久磁鐵的矯頑力而不浪費富Nd相。
[0031]另外，根據(jù)本發(fā)明的稀土類永久磁鐵的制造方法，通過在燒結(jié)磁鐵粉末的成形體前在加壓到大氣壓以上的氫氣氣氛中進(jìn)行煅燒，可以預(yù)先降低磁鐵粒子所含的碳量。結(jié)果，在燒結(jié)后的磁鐵的主相與晶界相之間不產(chǎn)生空隙，并且能夠?qū)⒋盆F整體致密地?zé)Y(jié)，可以防止矯頑力下降。另外，不會在燒結(jié)后的磁鐵的主相內(nèi)大量析出α Fe，不會使磁鐵特性顯著下降。
[0032]另外，根據(jù)本發(fā)明的稀土類永久磁鐵的制造方法，通過在將磁鐵粉末成形前在加壓到大氣壓以上的氫氣氣氛中進(jìn)行煅燒，可以預(yù)先降低磁鐵粒子所含的碳量。結(jié)果，在燒結(jié)后的磁鐵的主相與晶界相之間不產(chǎn)生空隙，并且能夠?qū)⒋盆F整體致密地?zé)Y(jié)，可以防止矯頑力下降。另外，不會在燒結(jié)后的磁鐵的主相內(nèi)大量析出α Fe，不會使磁鐵特性顯著下降。
[0033]另外，由于對粉末狀的磁鐵粒子進(jìn)行煅燒，因此與對成形后的磁鐵粒子進(jìn)行煅燒的情況相比，可以更容易地對磁鐵粒子整體進(jìn)行有機(jī)化合物的熱分解。即，能夠更可靠地降低煅燒體中的碳量。
[0034]另外，根據(jù)本發(fā)明的稀土類永久磁鐵的制造方法，由對磁鐵粉末和樹脂粘結(jié)劑混合而成的混合體成形得到的生片進(jìn)行燒結(jié)而得到的磁鐵來構(gòu)成稀土類永久磁鐵，因此燒結(jié)所引起的收縮變得均勻，由此不產(chǎn)生燒結(jié)后的翹曲、凹陷等變形，并且沒有壓制時的壓力不均，因此不需要以往進(jìn)行的燒結(jié)后的修正加工，可以簡化制造工序。由此，能夠以高尺寸精度將稀土類永久磁鐵成形。另外，即使在將稀土類永久磁鐵薄膜化的情況下，也可以不使材料成品率下降，可以防止加工工序數(shù)增加。另外，通過將添加有粘結(jié)劑樹脂的磁鐵粉末在燒結(jié)前在非氧化性氣氛中保持一定時間，可以預(yù)先降低磁鐵內(nèi)所含的碳量。結(jié)果，可以抑制在燒結(jié)后的磁鐵的主相內(nèi)析出α Fe，能夠?qū)⒋盆F整體致密地?zé)Y(jié)，可以防止矯頑力降低。
[0035]另外，根據(jù)本發(fā)明的稀土類永久磁鐵的制造方法，在使粘結(jié)劑樹脂飛散除去的工序中，在加壓到大氣壓以上的加壓氣氛中保持，因此能夠更可靠地降低磁鐵粒子所含的碳量?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0036]圖1是表示本發(fā)明的永久磁鐵的整體圖。
[0037]圖2是將本發(fā)明的永久磁鐵的晶界附近放大表示的示意圖。
[0038]圖3是表示本發(fā)明的永久磁鐵的第一制造方法的制造工序的說明圖。
[0039]圖4是表示本發(fā)明的永久磁鐵的第二制造方法的制造工序的說明圖。
[0040]圖5是表示進(jìn)行氫氣中煅燒處理的情況和未進(jìn)行氫氣中煅燒處理的情況下氧量的變化的圖。
[0041]圖6是對實施例和比較例的永久磁鐵示出燒結(jié)后的永久磁鐵中的殘留氮濃度和矯頑力的圖。
【具體實施方式】
[0042]以下，對于將本發(fā)明的稀土類永久磁鐵及稀土類永久磁鐵的制造方法具體化的實施方式，參照附圖進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0043][永久磁鐵的構(gòu)成]
[0044]首先，對本發(fā)明的永久磁鐵I的構(gòu)成進(jìn)行說明。圖1是表示本發(fā)明的永久磁鐵I的整體圖。另外，圖1所示的永久磁鐵I具有圓柱形，但是，永久磁鐵I的形狀根據(jù)成形時使用的腔室的形狀而變化。
[0045]作為本發(fā)明的永久磁鐵I，例如使用Nd-Fe-B基稀土類永久磁鐵。另外,如圖2所示，永久磁鐵I是作為賦予磁化作用的磁性相的主相11和非磁性且富集有稀土類元素的低熔點富Nd相12共存的合金。圖2是將構(gòu)成永久磁鐵I的Nd磁鐵粒子放大表示的圖。
[0046]在此，主相11呈作為化學(xué)計量組成的Nd2Fe14B金屬間化合物相(Fe可以部分地被Co置換)占高體積比例的狀態(tài)。另一方面，富Nd相12包含與作為相同的化學(xué)計量組成的Nd2Fe14B (Fe可以部分地被Co置換)相比、Nd的組成比率更多的金屬間化合物相(例如Nd2^~ItlFe14B金屬間化合物相)。另外，為了提高磁特性，富Nd相12中可以含有少量的Dy、Tb、Co、Cu、Ag、Al、S1、Ga 等其它元素。
[0047]并且，在永久磁鐵I中，富Nd相12發(fā)揮以下的作用。
[0048](I)熔點低(約600°C)，在燒結(jié)時成為液相，有助于磁鐵的高密度化、即磁化的提聞。(2)無晶界的凹凸，減少反向磁疇的成核位點,提聞矯頑力。(3)使主相磁絕緣,增加矯頑力。
[0049]因此，燒結(jié)后的永久磁鐵I中富Nd相12的分散狀態(tài)差時，導(dǎo)致局部的燒結(jié)不良、磁性下降，因此富Nd相12在燒結(jié)后的永久磁鐵I中均勻地分散是重要的。
[0050]另外，作為在Nd-Fe-B基磁鐵的制造中產(chǎn)生的問題，可以舉出在燒結(jié)后的合金中生成aFe。作為原因可以舉出:在使用包含基于化學(xué)計量組成的含量的磁鐵原料合金來制造永久磁鐵的情況下，在制造過程中稀土類元素與氧、碳結(jié)合，而成為稀土類元素相對于化學(xué)計量組成不足的狀態(tài)。在此，α Fe具有變形能力，不被粉碎而殘留在粉碎機(jī)中，因此不僅使粉碎合金時的粉碎效率下降，而且對粉碎前后的組成變動、粒度分布造成影響。另外，如果α Fe在燒結(jié)后還殘留在磁鐵中，則會導(dǎo)致磁鐵的磁特性下降。但是，本發(fā)明中通過在燒結(jié)前進(jìn)行后述的氫氣中煅燒處理，能夠預(yù)先降低磁鐵粒子所含的碳量，能夠避免上述問題。
[0051]另外，作為Nd-Fe-B基磁鐵的制造中產(chǎn)生的問題，還可以舉出:由于Nd與碳的反應(yīng)性非常高，因此在燒結(jié)工序中直到高溫還殘留有含C物時，形成碳化物。形成碳化物時，由于所形成的碳化物，在燒結(jié)后的磁鐵的主相與晶界相(富Nd相)之間產(chǎn)生空隙，存在不能將磁鐵整體致密地?zé)Y(jié)從而磁性能顯著下降的問題。但是，本發(fā)明中通過在燒結(jié)前進(jìn)行后述的氫氣中煅燒處理，能夠預(yù)先降低磁鐵粒子所含的碳量，能夠避免上述問題。
[0052]并且，上述的永久磁鐵I中的包含Nd在內(nèi)的全部稀土類元素的含量優(yōu)選在比基于上述化學(xué)計量組成的含量(26.7重量％)多0.1重量％?10.0重量％、更優(yōu)選多0.1重量％?5.0重量％的范圍內(nèi)。具體而言，各成分的含量為Nd:25?37重量％、B:0.8?2重量％、Fe (電解鐵):60?75重量％。通過使永久磁鐵I中的稀土類元素的含量為上述范圍，能夠使富Nd相12均勻地分散在燒結(jié)后的永久磁鐵I中。另外，即使在制造過程中稀土類元素與氧、碳結(jié)合，稀土類元素也不會相對于化學(xué)計量組成不足，能夠抑制在燒結(jié)后的永久磁鐵I中生成aFe。
[0053]另外，在永久磁鐵I中的稀土類元素的含量少于上述范圍的情況下，難以形成富Nd相12。另外，無法充分抑制aFe的生成。另一方面，在永久磁鐵I中的稀土類元素的組成大于上述范圍的情況下，矯頑力的增加變慢，并且剩余磁通密度下降，從而不實用。
[0054]另外，主相11的晶粒直徑優(yōu)選為0.1 μπι?5.0 μπι。另外，主相11與富Nd相12的構(gòu)成可以通過例如SEM、ΤΕΜ、三維原子探針法來確認(rèn)。
[0055]另外，如果富Nd相12中含有磁各向異性高的Dy或Tb，則通過Dy、Tb抑制晶界的反向磁疇的生成，能夠提聞矯頑力。
[0056]另外，如果富Nd相12中含有作為高熔點金屬的V、Mo、Zr、Ta、T1、W或Nb，則能夠在永久磁鐵I的燒結(jié)時抑制Nd晶粒的平均粒徑增加的所謂晶粒生長。
[0057]另外，如果富Nd相12中含有Cu、Al，則能夠使燒結(jié)后的永久磁鐵I中的富Nd相12均勻地分散，能夠提高矯頑力。
[0058]另外，永久磁鐵I的燒結(jié)后殘留的氮濃度為SOOppm以下、更優(yōu)選為300ppm以下。通過使燒結(jié)后殘留的氮濃度下降，可以降低氮化釹NdN的雜質(zhì)量，能夠如后所述提高永久磁鐵I的矯頑力而不浪費富Nd相。
[0059][永久磁鐵的制造方法I]
[0060]以下，使用圖3對本發(fā)明的永久磁鐵I的第一制造方法進(jìn)行說明。圖3是表示本發(fā)明的永久磁鐵I的第一制造方法的制造工序的說明圖。
[0061]首先，制造包含規(guī)定分?jǐn)?shù)的Nd-Fe-B (例如，Nd:32.7重量％，F(xiàn)e (電解鐵):65.96重量％，B:1.34重量％)的錠。然后，用搗碎機(jī)或破碎機(jī)等將錠粗粉碎成約200 μ m的大小?；蛘撸瑢㈠V熔融，通過薄帶鑄軋法制作薄片，并用氫粉碎法進(jìn)行粗粉化。由此，得到粗粉碎磁鐵粉末31。
[0062]然后，將粗粉碎磁鐵粉末31在(a)氧含量實質(zhì)上為0%的Ar氣、He氣等稀有氣體氣氛中、或者(b)氧含量為0.0001?0.5%的Ar氣、He氣等稀有氣體氣氛中，利用噴射式粉碎機(jī)41進(jìn)行微粉碎，得到具有規(guī)定尺寸以下(例如，0.1 μ m?5.0 μ m)的平均粒徑的微粉末。在此，本發(fā)明的永久磁鐵I的制造方法中，在惰性氣體中、特別是在不含氮的Ar、He等惰性氣體氣氛中進(jìn)行磁鐵原料的粉碎，因此如后所述能夠使燒結(jié)后殘留的氮濃度為SOOppm以下、更優(yōu)選為300ppm以下。另外，氧濃度實質(zhì)上為0%是指，不限于氧濃度完全為0%的情況，也可以含有在微粉的表面上極微量地形成氧化膜的程度的量的氧。[0063]另外，粗粉碎磁鐵粉末31也可以通過利用珠磨機(jī)等的濕式粉碎來進(jìn)行粉碎。另夕卜，即使在使用濕式粉碎的情況下，也在Ar氣、He氣等稀有氣體氣氛中進(jìn)行。另外，濕式粉碎中使用的溶劑為有機(jī)溶劑，溶劑的種類沒有特別限制，可以使用:異丙醇、乙醇、甲醇等醇類，乙酸乙酯等酯類，戊烷、己烷等低級烴類，苯、甲苯、二甲苯等芳香族類，酮類，它們的混合物等。另外，優(yōu)選使用溶劑中不含氧原子的烴系溶劑。
[0064]然后，將利用噴射式粉碎機(jī)41微粉碎后的磁鐵粉末42通過成形裝置50粉末壓制成形為規(guī)定形狀。另外，在利用濕式粉碎將粗粉碎磁鐵粉末31粉碎的情況下，有以下方法:將使有機(jī)溶劑揮發(fā)后的磁鐵粉末42填充到腔室中的干式法、和不使含有有機(jī)溶劑的漿料干燥而填充到腔室中的濕式法。另外，有機(jī)溶劑也可以在成形后的燒結(jié)階段揮發(fā)。并且，本發(fā)明的永久磁鐵I的制造方法中，在(a)氧含量實質(zhì)上為0%的Ar氣、He氣等稀有氣體氣氛中、或者(b)氧含量為0.0001?0.5%的Ar氣、He氣等稀有氣體氣氛中進(jìn)行粉末壓制成形。并且，在惰性氣體中、特別是在不含氮的Ar、He等惰性氣體氣氛中進(jìn)行磁鐵粉末42的成形，因此如后所述能夠使燒結(jié)后殘留的氮濃度為SOOppm以下、更優(yōu)選為300ppm以下。
[0065]如圖3所示，成形裝置50具圓筒狀的模具51、相對于模具51沿上下方向滑動的下沖頭52和同樣相對于模具51沿上下方向滑動的上沖頭53，由它們圍成的空間構(gòu)成腔室54。
[0066]另外，在成形裝置50中，一對磁場發(fā)生線圈55、56配置在腔室54的上下位置,并將磁力線施加到填充在腔室54中的磁鐵粉末42上。施加的磁場例如設(shè)定為IMA/m。
[0067]并且，在進(jìn)行粉末壓制成形時，首先，將干燥后的磁鐵粉末42填充到腔室54中。然后，驅(qū)動下沖頭52和上沖頭53，沿箭頭61的方向?qū)μ畛涞角皇?4中的磁鐵粉末43施加壓力，進(jìn)行成形。另外，加壓的同時通過磁場產(chǎn)生線圈55、56沿與加壓方向平行的箭頭62方向?qū)μ畛涞角皇?4中的磁鐵粉末42施加脈沖磁場。由此，使磁場沿所需的方向取向。另外，使磁場取向的方向需要考慮由磁鐵粉末42成形的永久磁鐵I所要求的磁場方向來確定。
[0068]另外，使用濕式法的情況下，可以在對腔室54施加磁場的同時注入漿料，并且在注入途中或者注入結(jié)束后施加比最初的磁場強的磁場進(jìn)行濕式成形。另外，也可以以施加方向垂直于加壓方向的方式配置磁場產(chǎn)生線圈55、56。
[0069]另外，也可以不通過上述粉末壓制成形而生片成形來將成形體成形。另外，作為通過生片成形將成形體成形的方法，有例如以下的方法。作為第一方法，為如下的方法:將粉碎后的磁鐵粉末、有機(jī)溶劑和粘結(jié)劑樹脂混合而生成漿料，通過刮板方式、模涂方式、逗號刮刀涂布方式等各種涂布方式將生成的漿料以規(guī)定厚度涂布在基材上，由此成形為生片。另外，作為第二方法，為如下的方法:通過熱熔涂布將磁鐵粉末和粘結(jié)劑樹脂混合而成的粉體混合物涂布到基材上，由此成形為生片。另外，在通過第一方法將生片成形的情況下，在涂布的漿料干燥前施加磁場，由此進(jìn)行磁場取向。另一方面，在通過第二方法將生片成形的情況下，在對先成形的生片進(jìn)行加熱的狀態(tài)下施加磁場，由此進(jìn)行磁場取向。另外，即使在通過生片成形將成形體進(jìn)行成形的情況下，也在Ar、He等惰性氣體氣氛中進(jìn)行成形。
[0070]然后，將通過粉末壓制成形等成形的成形體71在加壓到大氣壓以上(例如
0.5MPa、l.0MPa)的非氧化性氣氛中(特別是在本發(fā)明中為氫氣氣氛或氫氣與惰性氣體的混合氣體氣氛中)在200°C?900°C、更優(yōu)選為400°C?900°C (例如600°C )保持?jǐn)?shù)小時(例如5小時)，由此進(jìn)行氫氣中煅燒處理。煅燒中的氫氣的供給量為5L/分鐘。在該氫氣中煅燒處理中，進(jìn)行使殘留的有機(jī)化合物熱分解從而使煅燒體中的碳量降低的所謂的脫碳。另外，氫氣中煅燒處理在使煅燒體中的碳量為1500ppm以下、更優(yōu)選為IOOOppm以下的條件下進(jìn)行。由此，能夠通過之后的燒結(jié)處理將永久磁鐵I整體致密地?zé)Y(jié)，不會使剩余磁通密度和矯頑力降低。
[0071]另外，在通過生片成形將成形體成形的情況下，在加壓到大氣壓以上(例如
0.5MPa、l.0MPa)的非氧化性氣氛中(特別是在本發(fā)明中為氫氣氣氛或氫氣與惰性氣體的混合氣體氣氛中)在粘結(jié)劑樹脂分解溫度下保持?jǐn)?shù)小時(例如5小時)，由此進(jìn)行氫氣中煅燒處理。通過進(jìn)行氫氣中煅燒處理，能夠利用解聚反應(yīng)等使粘結(jié)劑樹脂分解為單體而飛散除去。另外，基于粘結(jié)劑樹脂分解產(chǎn)物和分解殘渣的分析結(jié)果來確定粘結(jié)劑樹脂分解溫度。具體而言，收集粘結(jié)劑的分解產(chǎn)物，并選擇如下的溫度范圍:不生成單體以外的分解產(chǎn)物，且在殘渣的分析中也未檢測到由殘留的粘結(jié)劑成分的副反應(yīng)產(chǎn)生的生成物。粘結(jié)劑樹脂分解溫度根據(jù)粘結(jié)劑樹脂的種類而不同，設(shè)定為200°C?900°C、更優(yōu)選為400°C?600°C (例如600。。)。
[0072]在此，通過所述的氫氣中煅燒處理煅燒后的成形體71中存在NdH3,從而存在容易與氧結(jié)合的問題，但是，在第一制造方法中，成形體71在氫氣煅燒后在不與外部氣體接觸的情況下轉(zhuǎn)移到后述的燒結(jié)，因此不需要脫氫工序。燒結(jié)中成形體中的氫釋出。另外，進(jìn)行上述的氫氣中煅燒處理時的加壓條件只要為高于大氣壓的壓力即可，但優(yōu)選為15MPa以下。另外，也可以在大氣壓(約0.1MPa)下進(jìn)行。
[0073]接著，進(jìn)行將通過氫氣中煅燒處理煅燒后的成形體71燒結(jié)的燒結(jié)處理。另外，作為成形體71的燒結(jié)方法，除一般的真空燒結(jié)以外，也可以使用在將成形體71加壓的狀態(tài)下進(jìn)行燒結(jié)的加壓燒結(jié)等。例如，通過真空燒結(jié)進(jìn)行燒結(jié)時，以規(guī)定的升溫速度升溫到約800°C?約1080°C，并保持約2小時。在此期間，進(jìn)行真空燒結(jié)，真空度優(yōu)選設(shè)定為5Pa以下、更優(yōu)選為10_2Pa以下。然后進(jìn)行冷卻，再在300°C?1000°C下進(jìn)行2小時熱處理。并且，燒結(jié)的結(jié)果是制造了永久磁鐵I。
[0074]另一方面，作為加壓燒結(jié)，例如有熱壓燒結(jié)、熱等靜壓(HIP)燒結(jié)、超高壓合成燒結(jié)、氣體加壓燒結(jié)、放電等離子體(SPS)燒結(jié)等。但是，為了抑制燒結(jié)時磁鐵粒子的晶粒生長并且抑制燒結(jié)后磁鐵中產(chǎn)生的翹曲，優(yōu)選使用作為沿單軸方向加壓的單軸加壓燒結(jié)并且通過通電燒結(jié)進(jìn)行燒結(jié)的SPS燒結(jié)。另外，通過SPS燒結(jié)進(jìn)行燒結(jié)時，優(yōu)選:加壓值設(shè)定為30MPa，在幾Pa以下的真空氣氛中以10°C /分鐘升溫至940°C，然后保持5分鐘。然后進(jìn)行冷卻，再在300°C?KKKTC下進(jìn)行2小時熱處理。并且，燒結(jié)的結(jié)果是制造了永久磁鐵I。
[0075][永久磁鐵的制造方法2]
[0076]以下，使用圖4對作為本發(fā)明的永久磁鐵I的另一制造方法的第二制造方法進(jìn)行說明。圖4是表示本發(fā)明的永久磁鐵I的第二制造方法的制造工序的說明圖。
[0077]另外，直到制備磁鐵粉末42為止的工序，與已經(jīng)使用圖3說明過的第一制造方法的制造工序相同，因此省略說明。
[0078]首先，在將磁鐵粉末42在加壓到大氣壓以上(例如0.5MPa、l.0MPa)的氫氣氣氛下在200°C?900°C、更優(yōu)選400°C?900°C (例如600°C )保持?jǐn)?shù)小時(例如5小時)，由此進(jìn)行氫氣中煅燒處理。煅燒中的氫氣供給量設(shè)定為5L/分鐘。在該氫氣中煅燒處理中，進(jìn)行使殘留的有機(jī)化合物熱分解從而減少煅燒體中的碳量的所謂脫碳處理。另外，氫氣中煅燒處理在使煅燒體中的碳量為1500ppm以下、更優(yōu)選為IOOOppm以下的條件下進(jìn)行。由此，能夠通過之后的燒結(jié)處理將永久磁鐵I整體致密地?zé)Y(jié)，不會使剩余磁通密度和矯頑力降低。
[0079]然后，將通過氫氣中煅燒處理煅燒后的粉末狀的煅燒體82在真空氣氛中在200°C?600°C、更優(yōu)選400°C?600°C保持I?3小時，由此進(jìn)行脫氫處理。另外，真空度優(yōu)選設(shè)定為0.1Torr以下。
[0080]在此，通過所述的氫氣中煅燒處理煅燒后的煅燒體82中存在NdH3,從而存在容易與氧結(jié)合的問題。
[0081]圖5是表示將進(jìn)行氫氣中煅燒處理后的Nd磁鐵粉末與未進(jìn)行氫氣中煅燒處理的Nd磁鐵粉末分別暴露于氧濃度7ppm和氧濃度66ppm的氣氛中時相對于暴露時間的磁鐵粉末內(nèi)的氧量的圖。如圖5所示，進(jìn)行氫氣中煅燒處理后的磁鐵粉末在暴露于高氧濃度66ppm氣氛中時，磁鐵粉末內(nèi)的氧量在約1000秒內(nèi)從0.4%上升到0.8%O另外，即使暴露于低氧濃度7ppm氣氛中，磁鐵粉末內(nèi)的氧量在約5000秒內(nèi)也從0.4%上升到相同的0.8%。并且，Nd與氧結(jié)合時，會造成剩余磁通密度和矯頑力下降。
[0082]因此，在所述脫氫處理中，使通過氫氣中煅燒處理生成的煅燒體82中的NdH3 (活性度大)以NdH3 (活性度大)一NdH2 (活性度小)方向逐步進(jìn)行變化，由此使通過氫氣中煅燒處理而活化的煅燒體82的活性度下降。由此，即使之后將通過氫氣中煅燒處理煅燒后的煅燒體82轉(zhuǎn)移到大氣中時，也可以防止Nd與氧結(jié)合，從而不使剩余磁通密度和矯頑力降低。
[0083]然后，利用成形裝置50將進(jìn)行脫氫處理后的粉末狀的煅燒體82粉末壓制成形為規(guī)定形狀。關(guān)于成形裝置50的詳細(xì)情況，與已經(jīng)使用圖3說明過的第一制造方法的制造工序同樣，因此省略說明。
[0084]然后，進(jìn)行將成形的煅燒體82燒結(jié)的燒結(jié)處理。另外，燒結(jié)處理與上述的第一制造方法同樣地通過真空燒結(jié)、加壓燒結(jié)等進(jìn)行。關(guān)于燒結(jié)條件的詳細(xì)情況，與已經(jīng)說明過的第一制造方法的制造工序同樣，因此省略說明。并且，燒結(jié)的結(jié)果是制造了永久磁鐵I。
[0085]另外，在上述的第二制造方法中，對粉末狀的磁鐵粒子進(jìn)行氫氣中煅燒處理，因此與對成形后的磁鐵粒子進(jìn)行氫氣中煅燒處理的所述第一制造方法相比，具有可以更容易地對全部磁鐵粒子進(jìn)行殘留的有機(jī)化合物的熱分解的優(yōu)點。即，與所述第一制造方法相比，可以更可靠地減少煅燒體中的碳量。
[0086]另一方面，在第一制造方法中，成形體71在氫氣中煅燒后在不與外部氣體接觸的情況下轉(zhuǎn)移到燒結(jié)，因此不需要脫氫工序。因此，與所述第二制造方法相比，可以簡化制造工序。但是，在所述第二制造方法中，在氫氣中煅燒后在不與外部氣體接觸的情況下進(jìn)行燒結(jié)時，也不需要脫氫工序。
[0087]實施例
[0088]以下，對于本發(fā)明的實施例在與比較例進(jìn)行比較的同時進(jìn)行說明。
[0089](實施例)
[0090]實施例的釹磁鐵粉末的合金組成相比于基于化學(xué)計量組成的分?jǐn)?shù)(Nd:26.7重量％、Fe (電解鐵):72.3重量％、B:1.0重量％)提高了 Nd的比率，例如，以重量％計，設(shè)定Nd/Fe/B=32.7/65.96/1.34。另外，作為粉碎方式，使用干式粉碎，在He氣氛中進(jìn)行粉碎。另夕卜，省略了煅燒處理、脫氫處理。另外，關(guān)于成形體的成形，使用粉末壓制成形，在Ar氣氛中進(jìn)行成形。另外，成形體的燒結(jié)通過真空燒結(jié)來進(jìn)行。另外，其它工序為與上述的[永久磁鐵的制造方法I]相同的工序。
[0091](比較例)
[0092]磁鐵原料的粉碎和成形體的成形分別在氮氣氣氛中進(jìn)行。其它條件與實施例相同。
[0093](實施例與比較例的比較研究)
[0094]對于實施例和比較例的永久磁鐵，測定了燒結(jié)后的永久磁鐵中的殘留氮濃度[ppm]和矯頑力[kOe]。圖6是示出測定結(jié)果的圖。
[0095]如圖6所示，比較實施例和比較例可知，磁鐵原料的粉碎和成形體的成形分別在不含氮的稀有氣體氣氛中進(jìn)行的情況與磁鐵原料的粉碎和成形體的成形分別在氮氣氣氛中進(jìn)行的情況相比，可以使燒結(jié)后的磁鐵中的氮濃度顯著降低。特別是在實施例中，可以使燒結(jié)后的磁鐵中殘留的氮濃度為SOOppm以下、更具體而言為300ppm以下。并且可知，燒結(jié)后的氮濃度低的實施例與氮濃度高的比較例相比，能夠使矯頑力提高。
[0096]由以上內(nèi)容可知，通過使燒結(jié)后殘留的氮濃度為SOOppm以下、更優(yōu)選為300ppm以下，能夠制造出使矯頑力提聞的具有聞磁性能的永久磁鐵I。
[0097]另外，上述實施例和比較例使用了以[永久磁鐵的制造方法I]的工序制造的永久磁鐵，但是使用以[永久磁鐵的制造方法2]的工序制造的永久磁鐵時也可以得到同樣的結(jié)
果O
[0098]如以上所說明的，本實施方式的永久磁鐵I和永久磁鐵I的制造方法中，對于Nd-Fe-B基稀土類永久磁鐵，在稀有氣體氣氛中利用干式粉碎將磁鐵原料粉碎，然后將在相同的稀有氣體氣氛中進(jìn)行粉末壓制成形而得到的成形體在800°C?1180°C進(jìn)行燒結(jié)，由此制造出燒結(jié)后殘留的氮濃度為SOOppm以下、更優(yōu)選為300ppm以下的永久磁鐵I。由此，可以降低氮化釹NdN的雜質(zhì)量，能夠提高永久磁鐵的矯頑力而不浪費富Nd相。
[0099]另外，如果在燒結(jié)磁鐵粉末的成形體前在加壓到大氣壓以上的氫氣氣氛中進(jìn)行煅燒，則可以預(yù)先降低磁鐵粒子所含的碳量。結(jié)果，在燒結(jié)后的磁鐵的主相與晶界相之間不產(chǎn)生空隙，并且能夠?qū)⒋盆F整體致密地?zé)Y(jié)，可以防止矯頑力下降。另外，不會在燒結(jié)后的磁鐵的主相內(nèi)大量析出α Fe,不會使磁鐵特性顯著下降。
[0100]另外，如果在將磁鐵粉末成形前在加壓到大氣壓以上的氫氣氣氛中進(jìn)行煅燒，則可以預(yù)先降低磁鐵粒子所含的碳量。結(jié)果，在燒結(jié)后的磁鐵的主相與晶界相之間不產(chǎn)生空隙，并且能夠?qū)⒋盆F整體致密地?zé)Y(jié)，可以防止矯頑力下降。另外，不會在燒結(jié)后的磁鐵的主相內(nèi)大量析出α Fe,不會使磁鐵特性顯著下降。
[0101]另外，由于對粉末狀的磁鐵粒子進(jìn)行煅燒，因此與對成形后的磁鐵粒子進(jìn)行煅燒的情況相比，可以更容易地對磁鐵粒子整體進(jìn)行有機(jī)化合物的熱分解。即，能夠更可靠地降低煅燒體中的碳量。
[0102]另外，如果通過對磁鐵粉末和樹脂粘結(jié)劑混合而成的混合體成形得到的生片進(jìn)行燒結(jié)來構(gòu)成永久磁鐵1，則燒結(jié)所引起的收縮變得均勻，由此不產(chǎn)生燒結(jié)后的翹曲、凹陷等變形，并且沒有壓制時的壓力不均，因此不需要以往進(jìn)行的燒結(jié)后的修正加工，可以簡化制造工序。由此，能夠以高尺寸精度將永久磁鐵I成形。另外，即使在將永久磁鐵I薄膜化的情況下，也可以不使材料成品率下降，可以防止加工工序數(shù)增加。另外，通過將添加有粘結(jié)劑樹脂的磁鐵粉末在燒結(jié)前在非氧化性氣氛中保持一定時間，可以預(yù)先降低磁鐵內(nèi)含有的碳量。結(jié)果，可以抑制在燒結(jié)后的磁鐵的主相內(nèi)析出α Fe，能夠?qū)⒋盆F整體致密地?zé)Y(jié)，可以防止矯頑力降低。
[0103]另外，使粘結(jié)劑樹脂飛散除去的工序通過在加壓到大氣壓以上的非氧化性氣氛中將生片保持一定時間來進(jìn)行，因此可以在燒結(jié)前使殘留的有機(jī)化合物熱分解，從而可以預(yù)先將磁鐵粒子中含有的碳燒失(降低碳量)，在燒結(jié)工序中幾乎不形成碳化物。結(jié)果，能夠在燒結(jié)后的磁鐵的主相與晶界相之間不產(chǎn)生空隙，并且能夠?qū)⒋盆F整體致密地?zé)Y(jié)，能夠防止矯頑力降低。另外，不會在燒結(jié)后的磁鐵的主相內(nèi)大量析出α Fe，不會使磁鐵特性顯著降低。
[0104]另外，本發(fā)明不限于所述實施例，在不脫離本發(fā)明的要旨的范圍內(nèi)可以進(jìn)行各種改良、變形，這是毋庸置疑的。
[0105]另外，磁鐵粉末的粉碎條件、混煉條件、煅燒條件、脫氫條件、燒結(jié)條件等不限于上述實施例中記載的條件。例如，也可以省略煅燒處理、脫氫處理。例如,上述實施例中在加壓到0.5MPa的氫氣氣氛中進(jìn)行煅燒處理，但是只要是在高于大氣壓的加壓氣氛中，則也可以設(shè)定為其它壓力值。另外，也可以設(shè)定為大氣壓。但是，如果在高于大氣壓的加壓氣氛中進(jìn)行，則可以期待利用煅燒處理的脫碳效果變得顯著。另外，實施例中通過真空燒結(jié)來進(jìn)行燒結(jié)，但是也可以通過SPS燒結(jié)等加壓燒結(jié)來進(jìn)行燒結(jié)。
[0106]另外，本發(fā)明中舉出Nd-Fe-B基磁鐵的例子進(jìn)行了說明，但是也可以使用其它磁鐵。另外，關(guān)于磁鐵的合金組成，本發(fā)明中使Nd成分多于化學(xué)計量組成，但是也可以設(shè)為化學(xué)計量組成。
[0107]附圖標(biāo)記
[0108]I永久磁鐵
[0109]11 主相
[0110]12 富 Nd 相
[0111]42磁鐵粉末
[0112]71成形體
[0113]82煅燒體
【權(quán)利要求】
1.一種稀土類永久磁鐵，其為Nd-Fe-B基稀土類永久磁鐵，其特征在于， 燒結(jié)后殘留的氮濃度為SOOppm以下。
2.如權(quán)利要求1所述的稀土類永久磁鐵，其特征在于，通過以下工序制造: 在稀有氣體氣氛中將磁鐵原料粉碎而得到磁鐵粉末的工序， 通過在稀有氣體氣氛中將所述磁鐵粉末成形而形成成形體的工序，和 將所述成形體燒結(jié)的工序。
3.如權(quán)利要求2所述的稀土類永久磁鐵，其特征在于， 在將所述成形體燒結(jié)前，在加壓到大氣壓以上的氫氣氣氛中進(jìn)行煅燒。
4.如權(quán)利要求2所述的稀土類永久磁鐵，其特征在于， 在將所述磁鐵粉末成形前，在加壓到大氣壓以上的氫氣氣氛中進(jìn)行煅燒。
5.如權(quán)利要求2所述的稀土類永久磁鐵，其特征在于， 在形成所述成形體的工序中，將粘結(jié)劑樹脂和所述磁鐵粉末混合而成的混合物成形為片狀，由此制作生片作為所述成形體， 還具有通過將所述生片在非氧化性氣氛中在粘結(jié)劑樹脂分解溫度下保持一定時間從而使所述粘結(jié)劑樹脂飛散除去的工序作為制造工序， 在燒結(jié)所述成形體的工序中，將溫度升至燒結(jié)溫度對除去所述粘結(jié)劑樹脂后的所述生片進(jìn)行燒結(jié)。
6.如權(quán)利要求5所述的稀土類永久磁鐵，其特征在于， 在使所述粘結(jié)劑樹脂飛散除去的工序中，將所述生片在加壓到大氣壓以上的非氧化性氣氛中保持一定時間。
7.—種稀土類永久磁鐵的制造方法，其為Nd-Fe-B基稀土類永久磁鐵的制造方法，其特征在于，具有: 在稀有氣體氣氛中將磁鐵原料粉碎而得到磁鐵粉末的工序， 通過在稀有氣體氣氛中將所述磁鐵粉末成形而形成成形體的工序，和 將所述成形體燒結(jié)的工序。
8.如權(quán)利要求7所述的稀土類永久磁鐵的制造方法，其特征在于， 在將所述成形體燒結(jié)前，在加壓到大氣壓以上的氫氣氣氛中進(jìn)行煅燒。
9.如權(quán)利要求7所述的稀土類永久磁鐵的制造方法，其特征在于， 在將所述磁鐵粉末成形前，在加壓到大氣壓以上的氫氣氣氛中進(jìn)行煅燒。
10.如權(quán)利要求7所述的稀土類永久磁鐵的制造方法，其特征在于， 在形成所述成形體的工序中，將粘結(jié)劑樹脂和所述磁鐵粉末混合而成的混合物成形為片狀，由此制作生片作為所述成形體， 還具有通過將所述生片在非氧化性氣氛中在粘結(jié)劑樹脂分解溫度下保持一定時間從而使所述粘結(jié)劑樹脂飛散除去的工序， 在燒結(jié)所述成形體的工序中，將溫度升至燒結(jié)溫度對除去所述粘結(jié)劑樹脂后的所述生片進(jìn)行燒結(jié)。
11.如權(quán)利要求10所述的稀土類永久磁鐵的制造方法，其特征在于， 在使所述粘結(jié)劑樹脂飛散除去的工序中，將所述生片在加壓到大氣壓以上的非氧化性氣氛中保持一定時間。
【文檔編號】H01F41/02GK103875047SQ201280050452
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2012年10月1日 優(yōu)先權(quán)日:2011年10月14日
【發(fā)明者】尾關(guān)出光, 久米克也, 奧野利昭, 大牟禮智弘, 尾崎孝志, 太白啟介, 山本貴士 申請人:日東電工株式會社