CN116568836A - 永磁体及其制造方法和装置 - Google Patents

永磁体及其制造方法和装置 Download PDF

Info

Publication number
CN116568836A
CN116568836A CN202180082188.7A CN202180082188A CN116568836A CN 116568836 A CN116568836 A CN 116568836A CN 202180082188 A CN202180082188 A CN 202180082188A CN 116568836 A CN116568836 A CN 116568836A
Authority
CN
China
Prior art keywords
permanent magnet
ratio
formula
alloy
magnet according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202180082188.7A
Other languages
English (en)
Inventor
幕田裕和
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokin Corp
Original Assignee
Tokin Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokin Corp filed Critical Tokin Corp
Publication of CN116568836A publication Critical patent/CN116568836A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/032—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials
    • H01F1/04—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/047—Alloys characterised by their composition
    • H01F1/053—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals
    • H01F1/055—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5
    • H01F1/0551—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 in the form of particles, e.g. rapid quenched powders or ribbon flakes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C1/0433—Nickel- or cobalt-based alloys
    • C22C1/0441—Alloys based on intermetallic compounds of the type rare earth - Co, Ni
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C19/00—Alloys based on nickel or cobalt
    • C22C19/03—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C19/00—Alloys based on nickel or cobalt
    • C22C19/07—Alloys based on nickel or cobalt based on cobalt
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C33/00—Making ferrous alloys
    • C22C33/02—Making ferrous alloys by powder metallurgy
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/002—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing In, Mg, or other elements not provided for in one single group C22C38/001 - C22C38/60
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/005—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing rare earths, i.e. Sc, Y, Lanthanides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/10—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing cobalt
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/14—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing titanium or zirconium
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/032—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials
    • H01F1/04—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/047—Alloys characterised by their composition
    • H01F1/053—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals
    • H01F1/055—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5
    • H01F1/0555—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 pressed, sintered or bonded together
    • H01F1/0557—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 pressed, sintered or bonded together sintered
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • H01F41/0253—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets for manufacturing permanent magnets
    • H01F41/0266—Moulding; Pressing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/06—Metallic powder characterised by the shape of the particles
    • B22F1/068—Flake-like particles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/24—After-treatment of workpieces or articles
    • B22F2003/248—Thermal after-treatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2301/00—Metallic composition of the powder or its coating
    • B22F2301/35—Iron
    • B22F2301/355—Rare Earth - Fe intermetallic alloys
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/12—Both compacting and sintering
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/24—After-treatment of workpieces or articles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C2202/00—Physical properties
    • C22C2202/02—Magnetic

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Hard Magnetic Materials (AREA)

Abstract

提供了具有高矫顽力的永磁体、用于制造所述永磁体的方法、以及使用所述永磁体的装置。这种永磁体的组成由式(1)表示。式(1)：(R1‑ xZrx)a(T1‑yMy)bBc。其中，在式(1)中，R表示选自稀土元素的至少一种，T表示选自Fe、Co和Ni的至少一种，M表示选自Al、Si、Ti、V、Cr、Mn、Cu、Hf、Nb、Mo、Ta和W的至少一种，a、b和c表示原子百分比，x和y分别表示Zr的比率和M的比率；并且它们分别是满足下列式的数，5≤a≤12，b＝100‑(a+c)，0.1≤c≤20，0.01≤x≤0.5和0.01≤y≤0.5。

Description

永磁体及其制造方法和装置
技术领域
本发明涉及永磁体及其制造方法和装置。
背景技术
人们对具有高剩磁和高耐热性的永磁体有需求。这种磁体的候选材料包括具有ThMn12型四方结构的基于SmFe12的化合物，所述ThMn12型四方结构具有高饱和磁化和高居里温度。
例如，专利文献1公开了由具有ThMn12型四方结构的硬磁相和非磁性相的合金组成的永磁体，该永磁体具有优异的饱和磁化和矫顽力，并且其矫顽力的温度特性得到了改善。
此外，专利文献2公开了用于增强饱和磁化的磁体材料，其具有由ThMn12型结晶相组成的主相并具有特定组成。
参考文献列表
专利文献
专利文献1：未审查的日本专利申请公布第2001-189206号
专利文献2：未审查的日本专利申请公布第2018-125512号
发明内容
在上述具有ThMn12型四方结构的永磁体中，人们一直希望进一步提高其矫顽力。
本发明是为了解决上述问题，其目的是提供一种具有ThMn12型四方结构和高矫顽力的永磁体、用于制造这种永磁体的方法、以及使用这种永磁体的装置。
问题的解决方案
根据本发明的永磁体具有由以下所示的式(1)表示的组成，
式(1)：(R1-xZrx)a(T1-yMy)bBc
其中，在式(1)中，
R是选自稀土元素的至少一种元素，
T是选自Fe、Co和Ni的至少一种元素，
M是选自Al、Si、Ti、V、Cr、Mn、Cu、Hf、Nb、Mo、Ta和W的至少一种元素，
a、b和c中的每一个表示原子％，x和y分别表示Zr的比率和M的比率；并且它们是满足下列表达式的数，
5≤a≤12，
b＝100-(a+c)，
0.1≤c≤20，
0.01≤x≤0.5，和
0.01≤y≤0.5。
上述永磁体的实施方案包含由具有ThMn12型晶体结构的主相组成的晶粒和晶界，其中晶界含有非晶相。
在上述永磁体的实施方案中，R中50原子％或大于50原子％的部分是Sm。
在上述永磁体的实施方案中，T中50原子％或大于50原子％的部分是Fe。
在上述永磁体的实施方案中，a是满足5≤a≤8的数。
在上述永磁体的实施方案中，矫顽力(Hcj)为1.8kOe或大于1.8kOe。
在上述永磁体的实施方案中，居里温度超过400℃。
在上述永磁体的实施方案中，晶界中的B元素的比率(原子％)是晶粒中的B元素的比率的10倍或大于10倍。
在上述永磁体的实施方案中，在X射线衍射光谱中对应于α-铁的110面的峰的峰强度(Iα-Fe)与对应于ThMn12型晶体结构的321面的峰的峰强度(IThMn12)的强度比(Iα-Fe/IThMn12)为1.0或小于1.0。
用于制造根据本发明的永磁体的方法包括：
步骤(I)，制备具有由以上所示的式(1)表示的组成的熔融金属；
步骤(II)，以102K/秒至107K/秒的速度对所述熔融金属进行淬火，从而形成该熔融金属的合金；
步骤(III)，粉碎所述合金，从而形成该合金的粉末；
步骤(IV)，将所述粉末成型为成型体；
步骤(V)，将所述成型体烧结成烧结体；和
步骤(VI)，对所述烧结体进行热处理，然后对烧结体进行淬火。
此外，根据本发明的装置的特征在于该装置包含上述永磁体。
发明的有益效果
根据本发明，提供了具有ThMn12型四方结构和高矫顽力的永磁体、用于制造这种永磁体的方法、以及使用这种永磁体的装置。
附图的简要说明
图1示出了根据实施例和根据比较例的永磁体的X射线衍射光谱。
具体实施方式
将描述根据实施方案的永磁体、制造方法和装置。需注意，除非另有说明，否则诸如“n-m”或“n至m”(即“从n至m”)的数字范围包括下限和上限的值。
[永磁体]
根据本实施方案的永磁体(以下也称为永磁铁)的特征在于该永磁体具有由如下所示的式(1)表示的组成，
式(1)：(R1-xZrx)a(T1-yMy)bBc
其中，在式(1)中，
R是选自稀土元素的至少一种元素，
T是选自Fe、Co和Ni的至少一种元素，
M是选自Al、Si、Ti、V、Cr、Mn、Cu、Hf、Nb、Mo、Ta和W的至少一种元素，
a、b和c中的每一个表示原子％，x和y分别表示Zr的比率和M的比率；并且它们是满足下列表达式的数，
5≤a≤12，
b＝100-(a+c)，
0.1≤c≤20，
0.01≤x≤0.5，和
0.01≤y≤0.5。
式(1)中的R表示稀土元素。在本实施方案中，稀土元素是包括从La(镧)到Lu(镥)的镧系元素以及Sc(钪)和Y(钇)的元素的总称。R含有选自上述稀土元素的一种或多于一种元素。通过在满足上述式(1)的范围内含有R，可以获得具有高磁各向异性和高矫顽力的永磁体。考虑到磁各向异性和矫顽力，R优选地含有选自Sm、Pr、Nd、Ce和La的至少一种元素，更优选地含有Sm。此外，考虑到磁各向异性和矫顽力，R的50原子％或大于50原子％的部分优选为Sm。优选地，R的80原子％或大于80原子％的部分是Sm，更优选地，R基本上是Sm。
永磁体包含R与Zr的比率(原子％)为(1-x)：x的范围的Zr。通过包含上述范围的Zr，可以稳定ThMn12型晶体结构，同时减少后面描述的M元素的含量，因此饱和磁化得到增强。为了稳定ThMn12型晶体结构，x应为0.01至0.5。此外，考虑到磁各向异性和矫顽力，x优选为0.2或小于0.2。
为了使ThMn12型晶体结构成为主相，R和Zr在整个永磁体中的总含量比率(a)为5至12。为了增强磁化，a优选为10或小于10，更优选为8或小于8。
式(1)中的T表示选自Fe、Co和Ni的至少一种元素。T中的每个元素都有助于永磁体的磁化。为了增强磁化，T优选包含铁。此外，为了提高居里温度和改善耐热性，T优选包含Co。为了增强磁化，T中50原子％或大于50原子％的部分优选为Fe，T中60原子％或大于60原子％的部分优选为Fe。此外，例如，当使用Fe和Co的组合时，Fe和Co的比率(原子％)优选为60:40至95:5，更优选70:30至80:20。
式(1)中的M表示选自Al、Si、Ti、V、Cr、Mn、Cu、Hf、Nb、Mo、Ta和W的至少一种元素。永磁体含有T与M的比率(原子％)为(1-y)：y的范围的M。每个M元素都有助于ThMn12型晶体结构的稳定性。通过包含上述范围的M，ThMn12型晶体结构的稳定性得到改善，同时抑制了饱和磁化的下降。考虑到晶体结构的稳定性，y应为0.01或大于0.01，优选0.02或大于0.02。另一方面，为了抑制饱和磁化的下降，y应为0.5或小于0.5，优选0.1或小于0.1。
T和M的总含量与整个永磁体的比率(b)可以表示为100-(a+c)，为了使ThMn12型晶体结构成为主相，总含量的比率(b)为70至94。为了增强磁化，b优选为75或大于75，更优选77或大于77。
此外，永磁体含有0.1原子％至20原子％的B(硼)。通过含有0.1原子％或大于0.1原子％的B(0.1≤c)，在制造永磁体的过程中，α-铁(铁素体相)的析出被抑制，因此其矫顽力(Hcj)得到了提高。为了抑制α-铁的析出，B的含量比率(c)优选为0.5或大于0.5。
此外，预期通过将B的含量比率(c)调整到1或大于1，并优选使用后面描述的制造方法，在晶界形成了非晶相。非晶相作为畴壁钉扎位点，从而提高永磁体的矫顽力。为了通过形成非晶相进一步提高矫顽力，B的含量比率(c)优选为1.2或大于1.2，更优选1.5或大于1.5。另一方面，为了抑制饱和磁化的下降，B的含量比率(c)优选为15或小于15，更优选10或小于10。
永磁体可能含有获得本发明效果的范围内的不可避免的杂质。不可避免的杂质是指从原料中或在制造过程中不可避免地混入的元素，其是不包含在式(1)中的元素(除R、T、M、Zr和B以外的元素)。具体地，它们包括但不限于O、C、N、P、S和Sn。基于永磁体的总量，永磁体中不可避免的杂质的比率优选为5原子％或小于5原子％，更优选1原子％或小于1原子％，进一步优选0.1原子％或小于0.1原子％。
永磁体中所包含的每种元素的含量比率可以例如通过使用能量色散X射线光谱(EDX:Energy dispersive X-ray spectrometry)来测量。
通过使永磁体的组成满足以上所示的式(1)，该永磁体含有由具有ThMn12型晶体结构的主相组成的晶粒，以及作为晶粒之间边界的晶界。该永磁体在ThMn12型晶体结构的稳定性、饱和磁化、矫顽力和耐热性方面都很出色。
特别地，在永磁体中，B(硼)优选地通过后面描述的制造方法集中在晶界侧。例如，在永磁体中，可以将晶界中B元素的比率(原子％)调整为晶粒中B元素比率的10倍或大于10倍。因此，矫顽力得到进一步提高。
举例来说，永磁体的矫顽力(Hcj)为1.8kOe或大于1.8kOe，优选2.0kOe或大于2.0kOe。此外，举例来说，可以获得具有超过400℃的居里温度的永磁体。
值得注意的是，晶界的结构可以通过使用扫描透射电子显微镜(STEM)来观察。居里温度可以通过使用振动样品磁强计(VSM)来测量。此外，矫顽力可以通过使用DC(直流)磁化特性分析仪获得的J-H曲线来测定。
[稀土钴永磁体的制造方法]
用于制造根据本发明的实施方案的永磁体的方法(以下也称为制造方法)包括：
步骤(I)，制备具有由以上所示的式(1)表示的组成的熔融金属；
步骤(II)，以102K/秒至107K/秒的速度对所述熔融金属进行淬火，从而形成该熔融金属的合金；
步骤(III)，粉碎所述合金，从而形成该合金的粉末；
步骤(IV)，将所述粉末成型为成型体；
步骤(V)，将所述成型体烧结成烧结体；和
步骤(VI)，对所述烧结体进行热处理，然后对烧结体进行淬火。
通过该制造方法，可以适当地制造出含有由具有ThMn12型晶体结构的主相组成的晶粒和作为晶粒之间边界的晶界的永磁体，其中晶界具有非晶相。
首先，制备具有由以上所示的式(1)表示的组成的熔融金属(步骤(I))。关于用于制备熔融金属的方法，熔融金属可以通过获得具有所需组成的合金的市售产品来制备，或者可以通过混合元素以获得所需组成来制备合金。值得注意的是，当某些元素有可能在以后的步骤中蒸发时，调整元素的量，使得经制造的永磁体的组成满足以上所示的式(1)。所制备的合金被熔化成熔融金属。熔化方法可以从已知的熔化方法中适当选择，如电弧熔化和高频熔化。
接下来，以102K/秒至107K/秒的速度对熔融金属进行淬火(步骤(II))。通过以102K/秒或大于102K/秒的冷却速度对熔融金属进行淬火，可以获得抑制了α-Fe(α-铁)析出的合金。通过抑制α-铁的析出，可以在晶界适当地形成非晶相，从而可以获得具有高矫顽力的永磁体。经淬火的合金可另外进行热处理，以使结构均匀。淬火速度优选为103K/秒至106K/秒。此外，为减少淬火导致的α-铁析出，优选将该合金制成薄片。为了使淬火更容易，薄片的厚度优选为1μm至100μm，更优选20μm至90μm。值得注意的是，由于上述合金含有硼，其黏度会降低。因此，当用熔融纺丝法等方法对熔融金属进行淬火时，容易获得具有上述厚度的薄片。
α-铁的量可以通过例如X射线衍射光谱来评估。具体地，可以通过使用Cu的Kα特征X射线来测量永磁体的X射线衍射光谱，从而由对应于α-铁的110面的峰的峰强度(Iα-Fe)与对应于主相ThMn12型晶体结构的321面的峰的峰强度(IThMn12)的强度比(Iα-Fe/IThMn12)来估计α-铁的析出程度。
值得注意的是，使用从峰高中减去背景得到的数值作为峰强度，强度比优选为1.0或小于1.0，更优选0.8或小于0.8。值得注意的是，强度比越低越理想。此外，下限没有特别限制，但通常为0.001或大于0.001。
接下来，对合金进行粉碎(步骤(III))。用于粉碎合金的方法可以从已知的方法中酌情选择。举例来说，首先，在惰性气氛中用已知的粉碎机如盘磨机，对合金进行粗粉碎。如果合金没有得到满意的粉碎，可以事先使合金经受储氢过程。通过储氢过程使合金变脆，从而使合金容易被粗粉碎。
接下来，经粗粉碎的合金被进一步细粉碎。细粉碎可以是干法粉碎或湿法粉碎。干法粉碎的实例包括喷射研磨。此外，湿法粉碎的实例包括湿法球磨。在粉碎过程中，可向粉末中添加润滑剂，以使粉末具有润滑性。此外，在惰性气体中干燥有机溶剂和粉碎后的细粉的混合物。为了能够缩短后面描述的烧结过程的烧结时间，并制造出均匀的永磁体，粉碎后的粉末的平均颗粒直径优选为1μm至10μm。
接下来，将得到的粉末冲压成型为具有所需形状的成型体(步骤(IV))。在本发明中，为了使粉末的晶体方向一致，从而改善其磁性特征，优选在恒定的磁场中对所获得的粉末进行冲压成型。磁场方向和冲压方向之间的关系没有特别的限制，可以根据产品的形状等酌情选择。例如，当制造环形磁体或薄板形磁体时，可以采用平行磁场冲压，其中磁场的施加方向与冲压方向平行。另一方面，为了获得优异的磁性特征，可以采用直角磁场冲压，其中施加的磁场与冲压方向成直角。
磁场的大小没有特别限制，磁场可以是例如15kOe或小于15kOe，也可以是15kOe或大于15kOe，这取决于产品的用途等。特别地，为了获得优异的磁性特征，粉末优选在15kOe或大于15kOe的磁场中进行冲压成型。此外，冲压成型处理中的压力可以根据产品的尺寸、形状等进行适当调整。举例来说，压力可以是0.5ton/cm2至2.0ton/cm2。也就是说，在用于制造永磁体的方法中，考虑到磁性特征，粉末优选在15kOe或大于15kOe的磁场中进行冲压成型，压力为0.5ton/cm2至2.0ton/cm2或小于0.5ton/cm2，该压力垂直于磁场施加。
接下来，将成型体烧结成烧结体(步骤(V))。烧结温度优选为950℃至1250℃，更优选为950℃至1220℃。此外，烧结时间优选为20分钟至240分钟，更优选为60分钟至120分钟。通过在950℃或大于950℃的温度下进行20分钟或大于20分钟的烧结，烧结体被充分地致密化。此外，通过在1250℃或低于1250℃的温度下加热成型体240分钟或小于240分钟的时间，可以抑制稀土元素，特别是Sm的蒸发。此外，为了抑制氧化，上述烧结步骤优选在1000Pa或小于1000Pa的真空中或在惰性气体气氛中进行。此外，为了提高烧结体的密度，烧结优选在1000Pa或小于1000Pa的真空中进行，优选100Pa或小于100Pa。
在上述步骤(V)之后，得到的烧结体优选以连续的方式进行热处理。通过热处理，形成ThMn12型晶体结构，并在晶界处形成Fe-B液相组分。热处理温度优选为500℃至1180℃，更优选500℃至900℃。通过在500℃或大于500℃的温度下对烧结体进行热处理，可以使结构均匀，加快ThMn12型结构的形成。此外，上述液相组分也很容易得到。另一方面，通过在1180℃或小于1180℃的温度下对烧结体进行热处理，可以防止液相组分过度增加，并抑制磁特性的恶化。热处理时间可以是例如1小时至100小时，优选5小时至50小时。
接下来，对经热处理的烧结体进行淬火(步骤(VI))。通过淬火，在晶界处形成非晶相。步骤(VI)中的淬火速度应为60℃/分钟至250℃/分钟，优选100℃/分钟至250℃/分钟。
得到的烧结体可以根据需要进一步老化。通过上述工艺，可以制造出含有由具有ThMn12型晶体结构的主相组成的晶粒和作为晶粒之间边界的晶界的永磁体，其中晶界具有非晶相。
[装置]
本发明还可以提供包含上述永磁体的装置。这种装置的具体实例包括时钟(手表)、电动机、各种仪器(仪表)、通信设备、计算机终端、扬声器、视频盘和传感器。此外，由于根据本发明的永磁体的磁力即使在高环境温度下也不容易退化，所以它可以适当地用于汽车发动机室中使用的角度传感器和点火线圈，以及HEV(混合动力汽车)的驱动电机等。
实施例
下文将通过使用实施例和比较例来具体描述本发明。值得注意的是，它们的描述并不限制本发明。
(实施例1)
称量每种金属，使其具有预定的量，从而得到表1所示的组成，并通过高频熔化得到基底合金。该基底合金通过高频熔化再次熔化，并通过熔纺方法以102K/秒至107K/秒的速度淬火。结果是得到了具有表1所示厚度的合金片。接下来，用振动磨机对合金片进行粗粉碎，用湿球磨机进行细粉碎。结果是得到了原材料粉末。这种原材料粉末通过在磁场中的冲压而被成型为压坯。将压坯烧结，并以连续的方式进行热处理。烧结温度为1000℃，热处理温度为900℃。热处理后，通过将压坯淬火得到了根据实施例1的永磁体。
(实施例2和3)
根据实施例2和3的永磁体是以类似于实施例1的方式获得的，除了如表1所示改变了组成和热处理温度。
(比较例1至3)
根据比较例1至3的永磁体以类似于例1的方式获得，除了如表1所示改变了组成、薄片厚度和热处理温度。
[评价]
测量了根据上述实施例和比较例的永磁体的X射线衍射光谱。图1示出了结果。此外，由图1所示的X射线衍射光谱，测定了对应于ThMn12型晶体结构的321面的峰的峰强度(IThMn12)和对应于α-铁的110面的峰的峰强度(Iα-Fe)，并计算了它们之间的比率。表1示出了这些结果。
此外，通过使用直流磁化特性分析仪测量每个永磁体的J-H曲线，并得到其矫顽力Hcj。表1示出了这些结果。
[表1]
表1
如表1所示，在根据实施例1至3的每个永磁体中，每个都含有0.1原子％或大于0.1原子％的硼，α-铁的析出被抑制，并且矫顽力优异。
(实施例4和5)
原材料基底合金的制造方法是：称量每种金属，使其具有预定的量，从而获得表2中所示的组成，高频熔化金属，并通过使用淬火薄带制造设备以102K/秒至107K/秒的速度淬火。合金在800℃至1180℃下进行热处理，从而使组成均匀化。之后，在氢气流中于200℃至600℃的温度下加热合金，从而使氢气储存在其中。用盘磨机对合金进行粗粉碎，并用球磨机在2-丙醇溶剂中进行细粉碎。在细粉碎过程中，加入了润滑剂。因此，粉末被赋予了润滑性，从而使随后进行的成型工艺中的磁性对准更容易。由溶剂、润滑剂和细粉组成的浆液通过氮气加压干燥，得到的原材料粉末在磁场中被成型。在氢气流中加热成型体并进行脱碳热处理。之后，气氛被切换到真空状态并提高温度。然后，成型体在30kPa的Ar气氛中于1200℃烧结，在800℃至1180℃下连续进行进一步热处理，最后进行淬火。结果是得到了根据实例4和5的永磁体。
(比较例4)
根据比较例4的永磁体是以类似于实施例4和5的方式获得的，除了如表2所示改变了组成。
[评价]
通过使用直流磁化特性分析仪测量永磁体的J-H曲线，并获得其饱和磁化(4πIs)和矫顽力Hcj。表2示出了这些结果。
[表2]
表2
组成式 4nIs(kG) Hcj(kOe)
实施例4 (Sm0.8Zr0.2)7.5(Fe0.72Co0.24Ti0.04)90.3B1.6 15.3 4
实施例5 (Sm0.8Zr0.2)7.4(Fe0.72Co0.24Ti0.04)88.9B3.7 15 10
比较例4 (Sm0.8Zr0.2)7.7(Fe0.72Co0.24Ti0.04)92.3 16 1
如表2所示，组成满足上述式(1)的根据实施例4和5的永磁体中的每一个具有优异的矫顽力，同时保持高饱和磁化。通过使用扫描透射电子显微镜(STEM)观察到根据实施例4和5的永磁体中的每一个的结构，并证实了(即观察到)具有ThMn12型晶体结构的晶粒和包含非晶相的晶界。此外，证实了在根据实施例4和5的永磁体中的每一个中，B元素都集中在非晶相(晶界)中，并且非晶相中B元素的原子％浓度是晶粒中B元素的原子％浓度的10倍或大于10倍。相反，不含B的根据比较例4的永磁体在晶界处没有非晶相。
本申请基于2020年12月8日提交的日本专利申请第2020-203239号并要求其优先权，该申请的公开内容通过引用整体并入本文。

Claims (11)

1.一种永磁体，其具有由以下所示的式(1)表示的组成，
式(1)：(R1-xZrx)a(T1-yMy)bBc
其中，在式(1)中，
R是选自稀土元素的至少一种元素，
T是选自Fe、Co和Ni的至少一种元素，
M是选自Al、Si、Ti、V、Cr、Mn、Cu、Hf、Nb、Mo、Ta和W的至少一种元素，
a、b和c中的每一个表示原子％，x和y分别表示Zr的比率和M的比率；并且它们是满足以下所示的表达式的数，
5≤a≤12，
b＝100-(a+c)，
0.1≤c≤20，
0.01≤x≤0.5，和
0.01≤y≤0.5。
2.根据权利要求1所述的永磁体，其包含由具有ThMn12型晶体结构的主相组成的晶粒和晶界，其中晶界含有非晶相。
3.根据权利要求1或2所述的永磁体，其中R中的50原子％或大于50原子％的部分是Sm。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的永磁体，其中T中的50原子％或大于50原子％的部分是Fe。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的永磁体，其中a是满足5≤a≤8的数。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的永磁体，其中矫顽力(Hcj)为1.8kOe或大于1.8kOe。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的永磁体，其中居里温度超过400℃。
8.根据权利要求2至7中任一项所述的永磁体，其中晶界中的B元素的比率(原子％)是晶粒中B元素比率的10倍或大于10倍。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的永磁体，其中在X射线衍射光谱中对应于α-铁的110面的峰的峰强度(Iα-Fe)与对应于ThMn12型晶体结构的321面的峰的峰强度(IThMn12)的强度比(Iα-Fe/IThMn12)为1.0或小于1.0。
10.一种用于制造永磁体的方法，其包括：
步骤(I)，制备具有由以下所示的式(1)表示的组成的熔融金属；
步骤(II)，以102K/秒至107K/秒的速度对熔融金属进行淬火，从而形成该熔融金属的合金；
步骤(III)，粉碎合金，从而形成该合金的粉末；
步骤(IV)，使粉末成型为成型体；
步骤(V)，将成型体烧结成烧结体；和
步骤(VI)，对烧结体进行热处理，然后对烧结体进行淬火，
式(1)：(R1-xZrx)a(T1-yMy)bBc
其中，在式(1)中，
R是选自稀土元素的至少一种元素，
T是选自Fe、Co和Ni的至少一种元素，
M是选自Al、Si、Ti、V、Cr、Mn、Cu、Hf、Nb、Mo、Ta和W的至少一种元素，
a、b和c中的每一个表示原子％，x和y分别表示Zr的比率和M的比率；并且它们是满足以下所示的表达式的数，
5≤a≤12，
b＝100-(a+c)，
0.1≤c≤20，
0.01≤x≤0.5，和
0.01≤y≤0.5。
11.一种包含根据权利要求1至9中任一项所述的永磁体的装置。
CN202180082188.7A 2020-12-08 2021-12-08 永磁体及其制造方法和装置 Pending CN116568836A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020203239 2020-12-08
JP2020-203239 2020-12-08
PCT/JP2021/045177 WO2022124344A1 (ja) 2020-12-08 2021-12-08 永久磁石及びその製造方法、並びにデバイス

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116568836A true CN116568836A (zh) 2023-08-08

Family

ID=81973336

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202180082188.7A Pending CN116568836A (zh) 2020-12-08 2021-12-08 永磁体及其制造方法和装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20240021349A1 (zh)
JP (1) JPWO2022124344A1 (zh)
CN (1) CN116568836A (zh)
WO (1) WO2022124344A1 (zh)

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2727505B2 (ja) * 1986-04-15 1998-03-11 ティーディーケイ株式会社 永久磁石およびその製造方法
JPH01103805A (ja) * 1987-07-30 1989-04-20 Tdk Corp 永久磁石
JP3003979B2 (ja) * 1995-07-17 2000-01-31 ティーディーケイ株式会社 永久磁石およびその製造方法
JP2001189206A (ja) * 1999-12-28 2001-07-10 Toshiba Corp 永久磁石
JP4320701B2 (ja) * 2001-11-09 2009-08-26 日立金属株式会社 永久磁石合金及びボンド磁石
JP2013254756A (ja) * 2010-08-30 2013-12-19 Hitachi Ltd 焼結磁石
JP6733871B2 (ja) * 2017-08-22 2020-08-05 トヨタ自動車株式会社 磁性化合物及びその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2022124344A1 (ja) 2022-06-16
JPWO2022124344A1 (zh) 2022-06-16
US20240021349A1 (en) 2024-01-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3261101B1 (en) A sintered nd-fe-b magnet and manufacturing method thereof
RU2377680C2 (ru) Редкоземельный постоянный магнит
KR960008185B1 (ko) 희토류-철계 영구자석 및 이의 제조방법
US4888068A (en) Process for manufacturing permanent magnet
JPS62165305A (ja) 熱安定性良好な永久磁石およびその製造方法
US20110233455A1 (en) Sintered nd-fe-b permanent magnet with high coercivity for high temperature applications
CN108154988B (zh) R-t-b系永久磁铁
CN113593799A (zh) 一种细晶、高矫顽力烧结钕铁硼磁体及其制备方法
JP3715573B2 (ja) 磁石材料及びその製造方法
CN111655891B (zh) 永久磁铁
JPS6110209A (ja) 永久磁石
CN110024064B (zh) R－t－b系烧结磁体及其制造方法
JP3727863B2 (ja) 磁石材料の製造方法
CN111052276B (zh) R－t－b系烧结磁体的制造方法
JP6511844B2 (ja) Ｒ−ｔ−ｂ系焼結磁石
WO2022124344A1 (ja) 永久磁石及びその製造方法、並びにデバイス
WO2021193333A1 (ja) 異方性希土類焼結磁石及びその製造方法
JP2021182623A (ja) 希土類焼結磁石及びその製造方法
CN113223797A (zh) 稀土钴永磁体、其制造方法和装置
CN114008728A (zh) 钐铁氮系磁性材料
JPS6077959A (ja) 永久磁石材料の製造方法
WO2017191790A1 (ja) 希土類永久磁石及びその製造方法
US20230162897A1 (en) Magnet material and permanent magnet
JP2868062B2 (ja) 永久磁石の製造方法
JP7226281B2 (ja) 希土類焼結磁石

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination