專利名稱：永久磁鐵的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種改進的永久磁鐵，并特別涉及基于含鈷的Fe-Mn-R的永久磁鐵，作為電氣和電子元件非常重要的用于從家庭用具到大型計算機外圍和終端設備廣泛領域。
近年來，對于電氣和電子器件和裝置微型化和高效能的需求已經長足的增長，需要用于這種器件和裝置中傳遞能量實現(xiàn)更高性能的永久磁鐵。
近來代表性的永久磁鐵是基于鋁鎳鈷、硬鐵淦氧及釤鈷磁鋼以及Fe-B-R(Nd)的那些磁各向異性的燒結物。
已經證明，諸如基于Fe-B-Nd等近來的那些磁鐵表現(xiàn)出不良的溫度特性，而不能用于汽車等等裝置中。
在市場上，需要表現(xiàn)出高超溫度特性低價格的永久磁鐵，并特別希望與傳統(tǒng)的磁鐵比較表現(xiàn)出顯著高的磁特性及較好的溫度特性的永久磁鐵，并主要用于諸如發(fā)電機、電動機等高附加價值的產品。
本發(fā)明是從基于上述的情況的充分的研究而達到的，并且本發(fā)明在于基于Fe-Mn-R的一種磁各向異性燒結物的永久磁鐵，其中R代表一個或者多個稀土元素，該燒結物基于原子百分比包括5-35％從Yb、Er、TM和Lu中所選擇的一個或者多個稀土元素，1-25％的Mn以及其余主要為Fe，其特征在于基于整體結構Fe的一部分由50原子％或更少的(排除零％)Co代替。這里，基于原子百分比的組成特別最好是10-30％的R(其中至少R的50原子％由至少Yb和Tm之一組成)，1-20％的Mn以及其余主要為Fe，其中基于整體的合金結構，F(xiàn)e的一部分由40％或者更少(排除零％)的Co代替。
根據(jù)本發(fā)明，還提供了基于Fe-Mn-R的磁各向異性的一種永久磁鐵，其中R表示一個或者多個稀土元素，基于原子百分比該磁鐵總體上為4-30％是從Yb、Er、Tm、Lu和Y選擇的一個或者多個稀土元素R及從Nd、Pr、Dy、Ho、Tb、La、Ce、Pm、Sm、Eu和Gd中選擇的一個或者多個元素，1-25％的Mn，以及其余主要為Fe，其特征在于基于整體合金結構Fe的一部分由50％或者更少(排除零％)的Co代替。這里，基于原子百分比的組成特別最好是10-30％的R(其中至少R的50原子％由至少Yb和Tm之一組成)，1-20％的Mn以及其余主要為Fe，其中基于整體的合金結構，F(xiàn)e的一部分由40％或者更少(排除零％)的Co代替。
一般已經認識到，有兩種含鈷Fe合金，即一方面是那些其居里點(Tc)隨著Co含量的增加而上升，另一方面是那些其居里點隨著Co含量的增加而下降。
在根據(jù)本發(fā)明的磁各向異性永久磁鐵燒結物的Fe含量由Co代替的進行過程中，所得到合金的Tc首先隨著Co的含量增加而上升，直到達到最大為大約Fe含量的1/2，即大約在R(Fe0.5，Co0.5)3，此后Tc下降。在Fe2Mn合金的情形下，Tc將簡單地隨著Fe由Co的替換過程而上升。
至于Fe-Mn-R的合金的Fe由Co代替，已經搞清楚該合金的Tc在開始將急劇增加，并然后隨著Co含量的增加而逐漸降低，如

圖1所示。
對于基于Fe-Mn-R的合金，根據(jù)R的種類確認了類似的趨勢。這里，即使少量(例如0.1-1原子百分比)的Fe由Co代替對于Tc的增加都將是有效的，并且于是如圖中對于合金(80-X)Fe-XCo-10Mn-20Yb示例所見，通過調節(jié)X可獲得具有每一隨意性的Tc的任意合金。
這樣，根據(jù)本發(fā)明，通過以Co替換基于Fe-Mn-R的燒結合金的Fe的一部分提供了基于一種基于Fe-Co-Mn-R的具有Co含量為50原子百分比或更少的用于永久磁鐵的新型燒結合金。
圖1是表示對于(80-X)Fe-XCo-10Mn-20Yb合金系列Co含量(橫坐標，原子百分比)與居里點(Tc)之間的關系的圖示。
圖2是表示對于(80-X)Fe-5Co-10Mn-XYb合金系列Yb含量(橫坐標，原子百分比)與矯頑磁力iHC或者Br之間的關系的圖示。
圖3是表示對于(80-X)Fe-5Co-XMn-10Yb合金系列Mn含量(橫坐標，原子百分比)與矯頑磁力iHC或者Br之間的關系的圖示。
圖4是表示對于表1的采樣No.1的BH-退磁曲線(BH-示蹤器曲線1)。
圖5是表示對于表1的采樣No.2的BH-退磁曲線(BH-示蹤器曲線2)。
圖6是表示對于表1的采樣No.8的BH-退磁曲線(BH-示蹤器曲線3)。
圖7是表示對于表1的采樣No.9的BH-退磁曲線(BH-示蹤器曲線4)。
圖8是表示對于表1的采樣No.24的BH-退磁曲線(BH-示蹤器曲線5)。
圖9是表示對于表1的采樣No.25的BH-退磁曲線(BH-示蹤器曲線6)。
圖10是表示對于表1的采樣No.26的BH-退磁曲線(BH-示蹤器曲線7)。
以下通過例子的方式對本發(fā)明進行說明，其中本發(fā)明的范圍并不限于這些例子。
作為一個代表性的例子，對于在從0到80的范圍內替換X的數(shù)值居里點的變化，對基于(80-X)Fe-XCo-10Mn-20Yb對X的各種數(shù)值通過由Co替換合金80Fe-10Mn-20Yb的Fe的一部分所獲得的一系列合金進行了研究，其中結果在圖1的圖示中給出。對采樣合金的每一個通過以下過程進行制備(1) 由以下原料制成合金按重量純度為99.9％的電解鐵，按重量純度為99.9％的錳粉末，按重量純度為99.7％的稀土金屬R(雜質主要由其它稀土元素組成)以及按重量純度為99.9％的電解鈷，在高頻坩堝中熔化這些原料并在水冷銅模中鑄造所得的熔化物。
(2)所得的鑄造合金在以N2清洗的搗碎機上搗碎為35目(mesh)通過的粒度，對此這樣搗碎的合金在也是以N2清洗的球磨機上研磨3小時為粉末(平均粒度為3-10pm)。
(3)所得到的粉末通過高磁場方向成模(20KkOe)加壓(2t/cm2)成形。
(4)所得的壓制坯塊在1,000-1,200℃在氬氣氣氛下燒結一個小時并靜置冷卻。從所得的燒結物切下大約0.1克重的一塊(多晶形)并通過VSM按以下方式確定其居里點在該樣品塊上加10kOe的磁場，并通過溫度變化觀察在溫度范圍25℃到600℃觀察4πI的變化，其中4πI數(shù)值變?yōu)榻咏愕臏囟日J定為居里點Tc。
在這一合金系列中，Tc隨著合金的Co含量增加而陡然增加，其中對于Co含量為20％或更高的合金的Tc達到600℃或更高。
結果在以下表1中以及圖1到10中給出。在表1中也列出了樣品合金在室溫下的各種磁特性。在多數(shù)合金中，矯頑磁力iHC隨著Co的含量增加而降低，同時BH(max)由于退磁曲線的彎曲度的增加和Br數(shù)值的增加而增加。然而，如果鈷代替鐵過量地進行，則矯頑磁力iHC的降低超過可允許的限度，因而最大的Co含量設定在整個合金結構的50原子百分比，以便對于永久磁鐵達到iHC≥1kOe的條件。
Mn含量的上下限與Yb含量的上限設定為從表1中及圖2和3中先前給出的結果。
權利要求
1.一種基于Fe-Mn-R的磁各向異性燒結物的永久磁鐵，其中R代表一個或者多個稀土元素，該燒結物基于原子百分比包括5-35％從Yb、Er、Tm和Lu中所選擇的一個或者多個稀土元素，1-25％的Mn以及其余主要為Fe，其特征在于基于整體合金結構Fe的一部分由50原子％或更少的(排除零％)Co代替。
2.根據(jù)權利要求1中所述的永久磁鐵，其中它基于原子百分比包括10-30％的稀土元素R(其中至少R的50％由至少Yb和Tm之一組成)，1-20％的Mn以及其余主要為Fe，其中基于整體的合金結構，F(xiàn)e的一部分由40原子％或者更少(排除零％)的Co代替。
3.一種基于Fe-Mn-R的磁各向異性的永久磁鐵，其中R表示一個或者多個稀土元素，基于原子百分比該磁鐵總體上包括4-30％是從Yb、Er、Tm、Lu和Y選擇的一個或者多個稀土元素R及從Nd、Pr、Dy、Ho、Tb、La、Ce、Pm、Sm、Eu和Gd中選擇的一個或者多個元素，1-25％的Mn，以及其余主要為Fe，其特征在于基于整體合金結構Fe的一部分由50原子％或者更少(排除零％)的Co代替。
4.根據(jù)權利要求3中所述的永久磁鐵，其中它基于原子百分比包括10-30％的稀土元素R(其中至少R的50％由至少Yb和Tm之一組成)，1-20％的Mn以及其余主要為Fe，其中基于整體的合金結構，F(xiàn)e的一部分由40原子％或者更少(排除零％)的Co代替。
全文摘要
基于Fe-Mn-R的一種磁各向異性燒結物的永久磁鐵，其中R代表一個或者多個稀土元素，該磁鐵成本低廉并且低溫特性優(yōu)越，該磁鐵基于原子百分比包括5-35％從Yb、Er、Tm和Lu中所選擇的一個或者多個稀土元素R，1-25％的Mn以及其余主要為Fe，其特征在于基于整體合金結構Fe的一部分由50原子％或更少的(排除零％)Co代替。
文檔編號H01F1/032GK1155942SQ96190611
公開日1997年7月30日 申請日期1996年6月6日 優(yōu)先權日1996年6月6日
發(fā)明者高橋良明 申請人:高橋良明