DE102012221448A1 - Magnetic material and process for its production - Google Patents

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Arne Huber
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein magnetisches Material (10), das eine Hartmagnetphase (3) und eine Korngrenzenphase (2) umfasst, wobei die Hartmagnetphase (3) aus einem Ausgangsmaterial gebildet ist, das mindestens ein Übergangsmetall (TM), mindestens ein Seltenerdmetall (RE) und mindestens ein Zusatzelement (X), ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: B, C, N, P, W, V, Cr, Mo, Ti, Ta, Nb, Al, Cu, Ga, Si, Zr, Hf, Zn und Sn, enthält, wobei der Hauptbestandteil an Seltenerdmetall (RE) aus mindestens einem Element, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Ce, La, Y, Sc und Pr, gebildet wird und wobei die Korngrenzenphase (2) mindestens ein schweres Seltenerdmetall (Z) und/oder Nd enthält.The present invention relates to a magnetic material (10) which comprises a hard magnetic phase (3) and a grain boundary phase (2), the hard magnetic phase (3) being formed from a starting material which comprises at least one transition metal (TM), at least one rare earth metal (RE ) and at least one additional element (X) selected from the group consisting of: B, C, N, P, W, V, Cr, Mo, Ti, Ta, Nb, Al, Cu, Ga, Si, Zr, Hf, Zn and Sn, the main constituent of rare earth metal (RE) being formed from at least one element selected from the group consisting of: Ce, La, Y, Sc and Pr, and the grain boundary phase (2) comprising at least one heavy rare earth metal ( Z) and / or Nd contains.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung betrifft ein magnetisches Material wie auch zwei Verfahren zur Herstellung des magnetischen Materials.The present invention relates to a magnetic material as well as two methods for producing the magnetic material.

Durch den in jüngster Zeit vermehrten Einsatz von Elektromotoren, nicht zuletzt im Kraftfahrzeugbau und auch in anderen Anwendungen, die über nur einen sehr begrenzten Bauraum verfügen, ist der Bedarf an hoch leistungsfähigen magnetischen Materialien in den letzten Jahren stark gestiegen. Geeignete magnetische Materialien sind dabei solche, die sich durch eine große Remanenz, ein großes Koerzitivfeld, das ein Maß für die Entmagnetisierfestigkeit des magnetischen Materials ist, wie auch durch ein großes Energieprodukt, als Maß für die Stärke des Dauermagneten, auszeichnen. Besonders leistungsfähige magnetische Materialien der heutigen Zeit weisen zudem außergewöhnliche intrinsische magnetische Eigenschaften und eine optimierte Gefügestruktur auf. Besonders leistungsstark sind magnetische Materialien, die neben einem Übergangsmetall auch ein Seltenerdmetall aufweisen, wie beispielsweise Nd2Fe14B, das sich durch eine große spontane Polarisation, eine sehr große Kristallanisotropie, wie auch eine Curietemperatur von etwa 310 °C, auszeichnet. Derartige Übergangsmetall-Seltenerdmetall-Magnete weisen jedoch gegenüber herkömmlichen Ferriten Nachteile in Bezug auf die geringere chemische, mechanische, sowie thermische Langzeitstabilität auf. Zudem sind diese magnetischen Materialien im Vergleich zu Hartferriten aufgrund der Rohstoffkosten des Seltenerdmetalls Nd und den üblicherweise enthaltenen schweren Seltenerdelementen Dy und/oder Tb, wesentlich teurer und ihre Beschaffung auf dem Markt schwierig. Aufgrund dieser kritischen Rohstoffsituation stehen weitere, jedoch günstigere, Seltenerdmetalle, wie beispielsweise Cer, Lanthan oder Yttrium, als Bestandteile eines magnetischen Materials im Fokus der Materialforschung. Hartmagnete auf Basis dieser Seltenerdmetalle besitzen jedoch meist ein geringeres Koerzitivfeld, was ein geringeres Energieprodukt des resultierenden magnetischen Materials nach sich zieht. Due to the recent increase in the use of electric motors, not least in the automotive industry and also in other applications, which have only a very limited space, the demand for high-performance magnetic materials has risen sharply in recent years. Suitable magnetic materials are those which are characterized by a high remanence, a large coercive field, which is a measure of the demagnetization of the magnetic material, as well as by a large energy product, as a measure of the strength of the permanent magnet. High-performance magnetic materials of today's time also exhibit exceptional intrinsic magnetic properties and an optimized microstructure. Particularly powerful are magnetic materials, which in addition to a transition metal also have a rare earth, such as Nd 2 Fe 14 B, which is characterized by a large spontaneous polarization, a very large crystal anisotropy, as well as a Curie temperature of about 310 ° C. However, such transition metal rare-earth magnets have disadvantages compared to conventional ferrites in terms of lower chemical, mechanical, and long-term thermal stability. In addition, these magnetic materials are much more expensive and difficult to procure on the market compared to hard ferrites due to the raw material costs of the rare earth element Nd and the heavy rare earth elements Dy and / or Tb which are usually contained. Because of this critical raw material situation, further, but cheaper, rare earth metals, such as cerium, lanthanum or yttrium, as components of a magnetic material in the focus of materials research. However, hard magnets based on these rare earth metals usually have a lower coercive field, resulting in a lower energy product of the resulting magnetic material.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Das erfindungsgemäße magnetische Material mit den Merkmalen des Anspruches 1 zeichnet sich durch ausgezeichnete magnetische Eigenschaften, und damit eine hohe remanente Magnetisierung, eine hohe Koerzitivfeldstärke, sowie durch ein großes Energieprodukt aus, was das erfindungsgemäße magnetische Material insbesondere für bauraumreduzierte Anwendungen mit sehr hoher Leistungsdichte, prädestiniert. Erfindungsgemäß umfasst das magnetische Material eine Hartmagnetphase und eine Korngrenzenphase, wobei die Hartmagnetphase aus einem Ausgangsmaterial gebildet ist, das mindestens ein Übergangsmetall (TM), mindestens ein Seltenerdmetall (RE) und mindestens ein Zusatzelement (X), ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Bor (B), Kohlenstoff (C), Stickstoff (N), Phosphor (P), Wolfram (W), Vanadium (V), Chrom (Cr), Molybdän (Mo), Titan (Ti), Tantal (Ta), Niob (Nb), Aluminium (Al), Kupfer (Cu), Gallium (Ga), Silizium (Si), Zirkonium (Zr), Hafnium (Hf), Zink (Zn) und Zinn (Sn), enthält, und wobei der Hauptbestandteil an Seltenerdmetall (RE) aus mindestens einem Element ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Cer (Ce), Lanthan (La), Yttrium (Y), Scandium (Sc) und Praseodym (Pr), gebildet wird. Die Korngrenzenphase des erfindungsgemäßen magnetischen Materials enthält mindestens ein schweres Seltenerdmetall (Z) und/oder Neodym (Nd). Die Hartmagnetphase des erfindungsgemäßen magnetischen Materials ist die Summe an Körnern, Kristallen oder Kristalliten, die diese Phase bilden. Sie kann durch Körner oder Kristalle oder Kristallite einer oder aber mehrerer definierter Verbindungen an Elementen oder Mischungen aus Elementen bestehen. Die Mengenanteile an den jeweiligen Verbindungen oder Elementen in den Körnern, Kristallen oder Kristalliten kann zudem variieren. Ferner können auch Körner, Kristalle oder Kristallite unterschiedliche Verbindungen oder Elemente umfassen. Erfindungsgemäß enthält das Ausgangsmaterial, aus der die Hartmagnetphase gebildet ist, also insbesondere ein durch Erschmelzen und anschließendes Mahlen hergestelltes Legierungsmaterial, als Hauptbestandteil des Seltenerdmetalls (RE) mindestens ein Element, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Ce, La, Y, Sc und Pr. Als Hauptbestandteil an Seltenerdmetall (RE) der Hartmagnetphase gilt dabei dasjenige Seltenerdmetall, das den größten Gewichtsanteil in Gew.-% bezogen auf alle Seltenerdmetalle, im Ausgangsmaterial der Hartmagnetphase ausmacht. Durch den dadurch bedingten, bezogen auf den Seltenerdmetallanteil, hohen Anteil an mindestens einem der Elemente Ce, La, Y, Sc und Pr, sind die Rohstoffkosten bei dennoch sehr hoher Anisotropiekonstante und exzellenter Koerzitivfeldstärke des erfindungsgemäßen magnetischen Materials gegenüber herkömmlichen seltenerdmetallhaltigen magnetischen Materialien, deutlich geringer. Zudem sind die erfindungsgemäß als Hauptbestandteil an Seltenerdmetall (RE) der Hartmagnetphase verwendeten Elemente Ce, La, Y, Sc und Pr am Markt besser verfügbar, was die Beschaffungssituation deutlich erleichtert. Das Ausgangsmaterial, aus dem die Hartmagnetphase des erfindungsgemäßen magnetischen Materials gebildet ist, und damit auch die Hartmagnetphase des magnetischen Material enthält zudem mindestens ein Zusatzelement (X), ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: B, C, N, P, W, V, Cr, Mo, Ti, Ta, Nb, Al, Cu, Ga, Si, Zr, Hf, Zn und Sn. Das Zusatzelement (X) wirkt als interstitielles oder substitutionelles Additiv, durch das das Kristallgitter der Hartmagnetphase stabilisiert wird und/oder durch das anisotrope Magneteigenschaften erzeugt werden. Das erfindungsgemäße Zusatzelement (X) kann die magnetischen Eigenschaften, und hierunter insbesondere die Koerzitivfeldstärke, aber auch die physikalischen und chemischen Eigenschaften des erfindungsgemäßen magnetischen Materials, und somit dessen Beständigkeit, also insbesondere seine chemische und/oder mechanische Beständigkeit positiv beeinflussen. Unter einer Korngrenzenphase im Sinne der vorliegenden Erfindung wird eine Phase verstanden, die durch die Anreicherung an Elementen und/oder Verbindungen und/oder Mischungen aus Elementen und Verbindungen an den Korngrenzen der Körner, Kristalle oder Kristallite der Hartmagnetphase gebildet wird. Diese Korngrenzenphase enthält erfindungsgemäß mindestens ein schweres Seltenerdmetall (Z) und/oder Nd, wodurch die Anisotropiekonstante des magnetischen Materials und auch die Koerzitivfeldstärke erhöht werden. The magnetic material according to the invention with the features of claim 1 is characterized by excellent magnetic properties, and thus a high remanent magnetization, a high coercive force, as well as a large energy product, which predestines the magnetic material of the invention especially for space-reduced applications with very high power density , According to the invention, the magnetic material comprises a hard magnetic phase and a grain boundary phase, the hard magnetic phase being formed from a starting material comprising at least one transition metal (TM), at least one rare earth element (RE) and at least one additional element (X) selected from the group consisting of: boron (B), carbon (C), nitrogen (N), phosphorus (P), tungsten (W), vanadium (V), chromium (Cr), molybdenum (Mo), titanium (Ti), tantalum (Ta), niobium (Nb), aluminum (Al), copper (Cu), gallium (Ga), silicon (Si), zirconium (Zr), hafnium (Hf), zinc (Zn) and tin (Sn), and wherein the main component of rare earth element (RE) is formed from at least one element selected from the group consisting of cerium (Ce), lanthanum (La), yttrium (Y), scandium (Sc) and praseodymium (Pr). The grain boundary phase of the magnetic material of the present invention contains at least one heavy rare earth metal (Z) and / or neodymium (Nd). The hard magnetic phase of the magnetic material according to the invention is the sum of grains, crystals or crystallites which form this phase. It may consist of grains or crystals or crystallites of one or more defined compounds on elements or mixtures of elements. The proportions of the respective compounds or elements in the grains, crystals or crystallites may also vary. Furthermore, grains, crystals or crystallites may also comprise different compounds or elements. According to the present invention, the starting material constituting the hard magnetic phase, that is, an alloy material prepared by melting and then grinding, contains as the main constituent of the rare earth element (RE) at least one element selected from the group consisting of Ce, La, Y, Sc and Pr The main constituent of rare earth metal (RE) of the hard magnetic phase is that rare earth metal which makes up the largest proportion by weight in% by weight, based on all rare earth metals, in the starting material of the hard magnetic phase. Due to the consequent, based on the rare earth metal content, high content of at least one of the elements Ce, La, Y, Sc and Pr, the raw material costs are still very high compared with conventional rare earth metal-containing magnetic materials with very high anisotropy constant and excellent coercive force of the magnetic material according to the invention , In addition, the elements Ce, La, Y, Sc and Pr used according to the invention as the main constituent of rare earth metal (RE) of the hard magnetic phase are better available on the market, which considerably facilitates the procurement situation. The starting material from which the hard magnetic phase of the magnetic material according to the invention is formed, and thus also the hard magnetic phase of the magnetic material, additionally contains at least one additional element (X) selected from the group consisting of: B, C, N, P, W, V, Cr, Mo, Ti, Ta, Nb, Al, Cu, Ga, Si, Zr, Hf, Zn and Sn. The additional element (X) acts as an interstitial or substitutional additive, by the crystal lattice of the hard magnetic phase is stabilized and / or generated by the anisotropic magnetic properties. The additive element (X) according to the invention can positively influence the magnetic properties, and in particular the coercive field strength, but also the physical and chemical properties of the magnetic material according to the invention, and thus its resistance, ie in particular its chemical and / or mechanical resistance. A grain boundary phase in the sense of the present invention is understood to mean a phase which is formed by the accumulation of elements and / or compounds and / or mixtures of elements and compounds at the grain boundaries of the grains, crystals or crystallites of the hard magnetic phase. According to the invention, this grain boundary phase contains at least one heavy rare earth element (Z) and / or Nd, which increases the anisotropy constant of the magnetic material and also the coercive field strength.

Durch Verwendung von schweren Seltenerdmetallen in der Korngrenzenphase wird der vorteilhafte Effekt auf die Anisotropie und Koerzitivfeldstärke des magnetischen Materials maximiert, jedoch liegen die Rohstoffkosten von schweren Seltenerdmetallen deutlich über denjenigen von Nd. Das Nd in der Korngrenzenphase bedingt hingegen zwar gegenüber gleichen Anteilen an schweren Seltenerdmetallen einen reduzierteren Anisotropieeffekt und/oder Effekt auf die Koerzitivfeldstärke, ist jedoch billiger, so dass je nach aktuellem Stand der Rohstoffkosten ein geeignetes Material gewählt werden kann und die Kosten des erfindungsgemäßen magnetischen Materials somit in einem akzeptablen Rahmen bleiben bei deutlicher Verbesserung der magnetischen Eigenschaften des magnetischen Materials. Da das schwere Seltenerdmetall (Z) und/oder das Nd in der Korngrenzenphase angereichert und somit insbesondere Nd nicht Hauptbestandteil der Hartmagnetphase, wie in handelsüblichen Dauermagneten vom Typ Nd2Fe14B, ist, ist der Anteil an schwerem Seltenerdmetall (Z) und/oder Nd in dem erfindungsgemäßen magnetischen Material geringer und die Rohstoffkosten somit bedeutend niedriger. Zudem wird durch eine Korngrenzenphase, die mindestens ein schweres Seltenerdmetall (Z) und/oder Nd enthält, die Korrosions- und/oder Oxidationsbeständigkeit des magnetischen Materials merklich verbessert. By using heavy rare earth metals in the grain boundary phase, the beneficial effect on the anisotropy and coercivity of the magnetic material is maximized, but the raw material costs of heavy rare earth metals are well above those of Nd. On the other hand, although the Nd in the grain boundary phase causes a reduced anisotropy effect and / or coercive force effect over equal amounts of heavy rare earth elements, it is cheaper, so that a suitable material can be selected depending on the current state of raw material costs and the cost of the magnetic material of the present invention thus remain within an acceptable range with significant improvement in the magnetic properties of the magnetic material. Since the heavy rare earth element (Z) and / or Nd is enriched in the grain boundary phase and thus in particular Nd is not the main constituent of the hard magnetic phase, as in commercially available permanent magnets of the Nd 2 Fe 14 B type, the proportion of heavy rare earth metal (Z) and / or Nd in the magnetic material according to the invention lower and the raw material costs thus significantly lower. In addition, by a grain boundary phase containing at least one heavy rare earth metal (Z) and / or Nd, the corrosion and / or oxidation resistance of the magnetic material is remarkably improved.

Somit ist das erfindungsgemäße magnetische Material durch ein hohes Energieprodukt, und folglich durch eine ausgezeichnete remanente Magnetisierung und auch ein sehr großes Koerzitivfeld bei sehr guter Rohstoffverfügbarkeit und reduzierten Rohstoffkosten der erfindungsgemäß eingesetzten Elemente gekennzeichnet, wodurch sich vielfache Anwendungsmöglichkeiten eröffnen. In dem erfindungsgemäßen magnetischen Material wird ferner durch die Anwesenheit des schweren Seltenerdmetalls (Z) und/oder Nd in der Korngrenzenphase neben einer hohen Koerzitivfeldstärke zudem auch eine hohe Sättigung erreicht. Das erfindungsgemäße magnetische Material ist zudem ohne großen technischen, sowie logistischen Aufwand kostengünstig und in sehr guter Qualität herstellbar. Thus, the magnetic material according to the invention is characterized by a high energy product, and thus by an excellent remanent magnetization and a very large coercive field with very good raw material availability and reduced raw material costs of the elements used in the invention, which opens up multiple applications. Furthermore, in the magnetic material of the present invention, high saturation is achieved by the presence of the heavy rare earth element (Z) and / or Nd in the grain boundary phase, in addition to high coercive force. The magnetic material according to the invention is also inexpensive to produce and in very good quality without great technical and logistical effort.

Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.The dependent claims show preferred developments of the invention.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das schwere Seltenerdmetall (Z) der Korngrenzenphase ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Y (Yttrium), Gd (Gadolinium), Tb (Terbium), Dy (Dysprosium), Ho (Holmium), Er (Erbium), Tm (Thulium), Yb (Ytterbium), Lu (Lutetium) und Mischungen daraus. Diese schweren Seltenerdmetalle können zu einer höheren Koerzitivfeldstärke beitragen und tragen damit auch zur Erhöhen des Energieproduktes des erfindungsgemäßen magnetischen Materials bei. According to an advantageous embodiment of the invention, the grain boundary phase heavy rare earth element (Z) is selected from the group consisting of: Y (yttrium), Gd (gadolinium), Tb (terbium), Dy (dysprosium), Ho (holmium), Er (erbium ), Tm (thulium), Yb (ytterbium), Lu (lutetium) and mixtures thereof. These heavy rare earth metals can contribute to a higher coercive force and thus also contribute to increasing the energy product of the magnetic material according to the invention.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Übergangsmetall der Hartmagnetphase ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Eisen (Fe), Cobalt (Co), Mangan (Mn), Nickel (Ni) und Mischungen daraus, und ist vorzugsweise Fe. Die hier genannten Übergangsmetalle bilden mit Seltenerdmetallen (RE) und dem erfindungsgemäßen Zusatzelement (X) der Hartmagnetphase besonders stabile Gitterstrukturen und tragen deutlich zur Ausprägung der gewünschten vorteilhaften magnetischen Eigenschaften, also insbesondere zur magnetischen Sättigung und magnetischen Anisotropie des erfindungsgemäßen Materials, bei. Ferner ist ihre Verfügbarkeit am Markt hoch bei relativ niedrigen Rohstoffkosten, was die Herstellkosten des erfindungsgemäßen magnetischen Materials deutlich reduziert. Die unter den angegebenen Metallen bevorzugte Verwendung von Fe in der Hartmagnetphase ist auf seine gesundheitliche, sowie ökologische Unbedenklichkeit und darüber hinaus auch auf seine, im Vergleich zu Co und Mn, noch einmal deutlich reduzierten Rohstoffkosten zurückzuführen. According to a further advantageous embodiment of the invention, the transition metal of the hard magnetic phase is selected from the group consisting of: iron (Fe), cobalt (Co), manganese (Mn), nickel (Ni) and mixtures thereof, and is preferably Fe. The transition metals mentioned here form particularly stable lattice structures with rare-earth metals (RE) and the additional element (X) according to the invention of the hard magnetic phase and significantly contribute to the expression of the desired advantageous magnetic properties, ie in particular to the magnetic saturation and magnetic anisotropy of the material according to the invention. Furthermore, their availability on the market is high with relatively low raw material costs, which significantly reduces the manufacturing costs of the magnetic material according to the invention. The preferred use of Fe in the hard magnetic phase among the specified metals is attributable to its health and ecological safety and, moreover, to its significantly lower raw material costs compared to Co and Mn.

Ferner vorzugsweise ist die Hartmagnetphase aus Körnern gebildet, wobei ein Korn ein Kornvolumen und einen Randbereich R aufweist, wobei der Randbereich R das Kornvolumen umgibt und zwischen dem Kornvolumen und der Korngrenzenphase angeordnet ist, wobei das schwere Seltenerdmetall (Z) der Korngrenzenphase und/oder Nd der Korngrenzenphase in dem Randbereich R der Körnern der Hartmagnetphase vorhanden ist, wobei die Dicke des Randbereichs R eines Korns maximal 1/5 des Durchmessers des entsprechenden Korns ausmacht. Es sei angemerkt, dass ein Korn der Hartmagnetphase im Sinne der Erfindung auch Kristalle oder Kristallite umfasst. Unter einem Randbereich R im Sinne der Erfindung wird folglich der die jeweiligen Körner, Kristalle oder Kristallite, die die Hartmagnetphase bilden, säumende Bereich verstanden. Während die Korngrenzenphase lediglich den schmalen Bereich beschreibt, in dem die Körner, Kristalle oder Kristallite der Hartmagnetphase aneinander angrenzen, umfasst der Randbereich R der Hartmagnetphase auch Bereich im äußeren Kornvolumen der Körner, Kristalle oder Kristallite. Die Dicke des Randbereichs R eines Korns macht maximal 1/5 des Durchmessers des jeweiligen Korns der Hartmagnetphase aus, wobei der Durchmesser die Länge einer Geraden an der breitesten Stelle des jeweiligen Korns darstellt. Die Dicke des Randbereichs R sowie der Durchmesser der Körner können mittels mikroskopischer Methoden, wie beispielsweise Transmissions- oder Rasterelektronenmikroskopie, kombiniert mit energiedispersiver und/oder wellenlängendispersiver Röntgenspektroskopie (TEM/EDX/WDX oder REM/EDX/WDX), bestimmt werden. Further preferably, the hard magnetic phase is formed of grains, wherein a grain has a grain volume and a peripheral region R, wherein the peripheral region R surrounds the grain volume and is disposed between the grain volume and the grain boundary phase, wherein the heavy rare earth metal (Z) of the grain boundary phase and / or Nd the grain boundary phase is present in the edge region R of the grains of the hard magnetic phase, wherein the thickness of the edge region R of a grain is at most 1/5 of the diameter of the corresponding grain. It should be noted that a grain of the hard magnetic phase in the context of the invention also comprises crystals or crystallites. Under a border area R In the context of the invention, consequently, the region which surrounds the respective grains, crystals or crystallites which form the hard magnetic phase is understood. While the grain boundary phase describes only the narrow region in which the grains, crystals or crystallites of the hard magnetic phase adjoin each other, the peripheral region R of the hard magnetic phase also includes the region in the outer grain volume of the grains, crystals or crystallites. The thickness of the edge region R of a grain is at most 1/5 of the diameter of the respective grain of the hard magnetic phase, the diameter representing the length of a straight line at the widest point of the respective grain. The thickness of the edge region R and the diameter of the grains can be determined by microscopic methods such as transmission or scanning electron microscopy combined with energy dispersive and / or wavelength dispersive X-ray spectroscopy (TEM / EDX / WDX or REM / EDX / WDX).

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung beträgt im Ausgangsmaterial der Hartmagnetphase der Gehalt an Seltenerdmetall (RE) der Hartmagnetphase 5 bis 40 Gew.-%, vorzugsweise 10 bis 30 Gew.-% und/oder der Gehalt an Zusatzelement (X) der Hartmagnetphase 0,1 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise 0,5 bis 25 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Ausgangsmaterials der Hartmagnetphase, wobei der Rest derselben durch das Übergangsmetall (TM) gebildet wird. Liegt im Ausgangsmaterial der Anteil an Seltenerdmetall (RE) der Hartmagnetphase bei mindestens 5 Gew.-% und bevorzugt bei mindestens 10 Gew.-% und/oder der Anteil an Zusatzelement (X) der Hartmagnetphase bei mindestens 0,1 Gew.-% und vorzugsweise bei mindestens 0,5 Gew.-%, wird ein stabiles, leistungsfähiges magnetisches Material erhalten, das einen sehr geringen Gehalt an üblicherweise verwendeten teuren Seltenerdmetallen, wie Nd, aufweist und trotzdem hervorragende magnetische Eigenschaften und insbesondere eine hohe remanente Magnetisierung und hohe Koerzitivfeldstärke, und folglich auch ein sehr gutes Energieprodukt, aufweist. Höhere Gehalte an Seltenerdmetall (RE) der Hartmagnetphase von mehr als 30 Gew.-% und insbesondere von mehr als 40 Gew.-% und/oder höhere Gehalte an Zusatzelement (X) der Hartmagnetphase von mehr als 25 Gew.-% und insbesondere von mehr als 30 Gew.-% bewirken keine weitere deutliche Erhöhung der remanenten Magnetisierung und Koerzitivfeldstärke, senken im Allgemeinen die remanente Magnetisierung und erhöhen die Rohstoffkosten des erfindungsgemäßen magnetischen Materials über Maß. Die jeweiligen Gehalte der Komponenten der Hartmagnethase können mittels ICP-OES (inductively coupled plasma-optical emission spectrometry) bestimmt werden.According to a further advantageous embodiment of the invention is in the starting material of the hard magnetic phase, the content of rare earth metal (RE) of the hard magnetic phase 5 to 40 wt .-%, preferably 10 to 30 wt .-% and / or the content of additional element (X) of the hard magnetic phase , 1 to 30 wt .-%, preferably 0.5 to 25 wt .-%, each based on the total weight of the starting material of the hard magnetic phase, the remainder of which is formed by the transition metal (TM). Is in the starting material, the proportion of rare earth metal (RE) of the hard magnetic phase at least 5 wt .-% and preferably at least 10 wt .-% and / or the proportion of additional element (X) of the hard magnetic phase at least 0.1 wt .-% and preferably at least 0.5% by weight, a stable, high performance magnetic material is obtained which has a very low content of commonly used expensive rare earth metals, such as Nd, and still has excellent magnetic properties and, in particular, high remanent magnetization and high coercivity, and consequently also a very good energy product. Higher contents of rare earth metal (RE) of the hard magnetic phase of more than 30 wt .-% and in particular of more than 40 wt .-% and / or higher contents of additional element (X) of the hard magnetic phase of more than 25 wt .-% and in particular of more than 30% by weight causes no further significant increase in the remanent magnetization and coercive force, generally lower the remanent magnetization and increase the raw material cost of the magnetic material according to the invention over measure. The respective contents of the components of Hartmagnethase can be determined by means of ICP-OES (inductively coupled plasma-optical emission spectrometry).

Ferner vorzugsweise ist das erfindungsgemäße magnetische Material dadurch gekennzeichnet, dass der Gehalt an schwerem Seltenerdmetall (Z) und/oder Nd in der Korngrenzenphase 10 bis 100 Gew.-%, vorzugsweise 50 bis 75 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Korngrenzenphase, beträgt. Demnach kann erfindungsgemäß die Korngrenzenphase ausschließlich aus dem schweren Seltenerdmetall (Z) und/oder Nd bestehen, kann aber auch weitere Elemente oder Verbindungen enthalten, wie beispielsweise weitere Seltenerdmetalle, wie sie bereits in der Hartmagnetphase enthalten sind. Vorteilhaft ist jedoch, wenn der Anteil an schwerem Seltenerdmetall (Z) und/oder Nd in der Korngrenzenphase mindestens 10 Gew.-% und vorzugsweise mindestens 50 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Korngrenzenphase beträgt. Hierdurch kann eine sehr hohe Koerzitivfeldstärke des erfindungsgemäßen magnetischen Materials, sowie ein ausgezeichnetes Energieprodukt und eine hohe magnetische Sättigung erzielt werden. Je höher jedoch der Anteil an schwerem Seltenerdmetall (Z) und/oder Nd in der Korngrenzenphase ist, desto teurer sind die Rohstoffkosten des magnetischen Materials. Zudem können ab einem Gehalt an schwerem Seltenerdmetall (Z) und/oder Nd von mehr als 75 Gew.-% in der Korngrenzenphase bezogen auf das Gesamtgewicht der Korngrenzenphase, keine weiteren, die magnetischen Eigenschaften des magnetischen Materials signifikant steigernden Effekte erzielt werden. Die jeweiligen Gehalte der Komponenten können mittels ICP-OES (inductively coupled plasma-optical emission spectrometry) bestimmt werden.Further preferably, the magnetic material of the present invention is characterized in that the content of heavy rare earth metal (Z) and / or Nd in the grain boundary phase is 10 to 100% by weight, preferably 50 to 75% by weight, based on the total weight of the grain boundary phase, is. Accordingly, according to the invention, the grain boundary phase may consist exclusively of the heavy rare earth metal (Z) and / or Nd, but may also contain other elements or compounds, such as other rare earth metals, as already contained in the hard magnetic phase. However, it is advantageous if the proportion of heavy rare earth metal (Z) and / or Nd in the grain boundary phase is at least 10% by weight and preferably at least 50% by weight, based on the total weight of the grain boundary phase. As a result, a very high coercive force of the magnetic material according to the invention, as well as an excellent energy product and a high magnetic saturation can be achieved. However, the higher the content of heavy rare earth metal (Z) and / or Nd in the grain boundary phase, the more expensive the raw material cost of the magnetic material. In addition, from a content of heavy rare earth metal (Z) and / or Nd of more than 75 wt% in the grain boundary phase based on the total weight of the grain boundary phase, no further effects significantly increasing the magnetic properties of the magnetic material can be obtained. The respective contents of the components can be determined by means of ICP-OES (inductively coupled plasma-optical emission spectrometry).

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das magnetische Material mindestens eine der folgenden Kristallstrukturen auf: RE2TM14X, RE(TM, X)12, RE2(TM, X)17, RE(TM, X)5 und RE3(TM, X)29. Diese Kristallstrukturen ergeben mit der erfindungswesentlichen Elementkombination stabile Kristallgitter, so dass nicht nur die magnetischen Eigenschaften des erfindungsgemäßen magnetischen Materials, sondern auch seine mechanische, sowie chemische Stabilität optimiert werden. According to another preferred embodiment, the magnetic material has at least one of the following crystal structures: RE 2 TM 14 X, RE (TM, X) 12 , RE 2 (TM, X) 17 , RE (TM, X) 5 and RE 3 ( TM, X) 29 . These crystal structures yield stable crystal lattices with the element combination essential to the invention, so that not only the magnetic properties of the magnetic material according to the invention, but also its mechanical and chemical stability are optimized.

Weiter vorzugsweise zeichnet sich das erfindungsgemäße magnetisches Material dadurch aus, dass das Kornvolumen und der Randbereich R der Körner der Hartmagnetphase dieselbe Kristallstruktur aufweisen, wobei im Kornvolumen weniger als 50 Atom-%, vorzugsweise weniger als 30 Atom-% und besonders bevorzugt weniger als 10 Atom-% des Seltenerdmetalls (RE) der Hartmagnetphase durch das schwere Seltenerdmetall (Z) der Korngrenzenphase und/oder Nd der Korngrenzenphase substituiert sind und wobei im Randbereich R mindestens 10 Atom-%, vorzugsweise mindestens 30 Atom-% und besonders bevorzugt mindestens 50 Atom-% des Seltenerdmetalls (RE) der Hartmagnetphase durch das schwere Seltenerdmetall (Z) der Korngrenzenphase und/oder Nd der Korngrenzenphase substituiert sind, wobei sich die Substitutionsgrade auf die Zusammensetzung des Ausgangsmaterials der Hartmagnetphase beziehen. Ein durch beispielsweise Verpressen und Sintern eines Ausgangsmaterials hergestelltes magnetisches Material weist zumeist mindestens zwei Kristallstrukturen auf, nämlich eine in den Körnern der Hartmagnetphase und eine andere in der Korngrenzenphase. Vorzugsweise sind die Körner, die die Hartmagnetphase bilden, durch ein Kornvolumen und einen das jeweilige Kornvolumen säumenden Randbereich R gebildet, wobei das Kornvolumen und der Randbereich R dieselbe Kristallstruktur aufweisen. Dies umfasst auch den Fall, dass verschiedene Körner mit unterschiedlichen Kristallstrukturen vorliegen, wobei dann jeweils deren Kornvolumen und ihr dazugehöriger Randbereich je nach Zusammensetzung des Korns gleiche Kristallstrukturen aufweisen. Je nach Herstellung des erfindungsgemäßen magnetischen Materials gelangt das schwere Seltenerdmetall (Z) und/oder Nd durch Diffusion zunächst in die Korngrenzenphase. Durch weitere Diffusion diffundiert das schwere Seltenerdmetall (Z) und/oder Nd der Korngrenzenphase vorzugsweise auch in den Randbereich und das Kornvolumen der Körner der Hartmagnetphase. Hier substituiert es das Seltenerdmetall (RE) der Hartmagnetphase, es tritt also in der Kristallstruktur der hartmagnetischen Körner an die Stelle des Seltenerdmetalls (RE) der Hartmagnetphase, wobei das Seltenerdmetall (RE) der Hartmagnetphase in die Korngrenzenphase diffundiert. Das Eindiffundieren und damit auch der Substitutionsgrad des Seltenerdmetalls kann beispielsweise durch geeignete Temperaturbehandlung des magnetischen Materials gesteuert werden. Vorzugsweise ist der Substitutionsgrad des Seltenerdmetalls (RE) durch das schwere Seltenerdmetall (Z) der Korngrenzenphase und/oder Nd der Korngrenzenphase im Kornvolumen geringer als 50 Atom-%, vorzugsweise geringer als 30 Atom-% und besonders bevorzugt geringer als 10 Atom-%, da das Kornvolumen einen weniger starken Einfluss auf die Ausprägung der Koerzitivfeldstärke des magnetischen Materials hat und das schwere Seltenerdmetall (Z) der Korngrenzenphase und/oder Nd der Korngrenzenphase hier lediglich die Kosten des magnetischen Materials steigert. Zudem erniedrigen schwere Seltenerdmetalle wie beispielsweise Dy meist die Sättigungspolarisation des magnetischen Materials, da sie antiparallel zu den Übergangsmetallatomen koppeln. Dies kann besonders gut dadurch vermieden werden, das das schwere Seltenerdmetall (Z) der Korngrenzenphase und/oder Nd der Korngrenzenphase hauptsächlich das Seltenerdmetall (RE) der Hartmagnetphase im Randbereich R der Körner der Hartmagnetphase substituiert. Hier ist ein Substitutionsgrad von mindestens 10 Atom-%, vorzugsweise von mindestens 30 Atom-% und besonders bevorzugt von mindestens 50 Atom-% besonders vorteilhaft, um die Koerzitivfeldstärke des magnetischen Materials zu erhöhen. Further preferably, the magnetic material according to the invention is characterized in that the grain volume and the edge region R of the grains of the hard magnetic phase have the same crystal structure, wherein in the grain volume less than 50 atom%, preferably less than 30 atom% and particularly preferably less than 10 atom % of the rare earth element (RE) of the hard magnetic phase through the heavy rare earth element (Z) of the At least 10 atomic%, preferably at least 30 atomic% and more preferably at least 50 atomic% of the rare earth element (RE) of the hard magnetic phase through the heavy rare earth metal (Z) of the grain boundary phase and / or Nd of the grain boundary phase are substituted, wherein the degrees of substitution refer to the composition of the starting material of the hard magnetic phase. A magnetic material produced, for example, by pressing and sintering a starting material usually has at least two crystal structures, namely one in the grains of the hard magnetic phase and another in the grain boundary phase. The grains which form the hard magnetic phase are preferably formed by a grain volume and an edge region R bordering the respective grain volume, the grain volume and the edge region R having the same crystal structure. This also includes the case that different grains are present with different crystal structures, in which case each of their grain volume and its associated edge region have the same crystal structures depending on the composition of the grain. Depending on the production of the magnetic material according to the invention, the heavy rare earth metal (Z) and / or Nd first reaches the grain boundary phase by diffusion. By further diffusion, the heavy rare earth element (Z) and / or Nd of the grain boundary phase preferably also diffuses into the edge region and the grain volume of the grains of the hard magnetic phase. Here, it substitutes the rare earth element (RE) of the hard magnetic phase, that is, in the crystal structure of the hard magnetic grains, the rare earth metal (RE) of the hard magnetic phase is diffused, and the rare earth element (RE) of the hard magnetic phase diffuses into the grain boundary phase. The diffusion and thus also the degree of substitution of the rare earth metal can be controlled for example by suitable temperature treatment of the magnetic material. Preferably, the degree of substitution of the rare earth element (RE) by the heavy rare earth metal (Z) of the grain boundary phase and / or Nd of the grain boundary phase in the grain volume is less than 50 at%, preferably less than 30 at%, and more preferably less than 10 at%, since the grain volume has a less strong influence on the coercive force of the magnetic material, and the heavy rare earth metal (Z) of the grain boundary phase and / or Nd of the grain boundary phase merely increases the cost of the magnetic material. In addition, heavy rare earth metals such as Dy usually lower the saturation polarization of the magnetic material because they couple antiparallel to the transition metal atoms. This can be particularly well avoided by substituting the heavy rare earth metal (Z) of the grain boundary phase and / or Nd of the grain boundary phase mainly the rare earth metal (RE) of the hard magnetic phase in the edge region R of the grains of the hard magnetic phase. Here, a degree of substitution of at least 10 at%, preferably at least 30 at% and more preferably at least 50 at%, is particularly advantageous for increasing the coercive force of the magnetic material.

Durch das sehr hohe Energieprodukt, die hohe remanente Magnetisierung, wie auch die hohe Anisotropie des erfindungsgemäßen magnetischen Materials, eignet sich dieses insbesondere zur Herstellung von Dauermagneten für den Einsatz in bauraumreduzierten Anwendungen, die eine hohe Energiedichte benötigen, wie beispielsweise elektrische Maschinen, wie insbesondere Generatoren, Kraftfahrzeuge, Starter, Elektromotoren, Lautsprecher oder mikroelektromechanische Systeme, die das erfindungsgemäße magnetische Material insbesondere in Form mindestens eines Dauermagneten, der ein solches magnetisches Material umfasst, enthalten. Die für das erfindungsgemäße magnetische Material beschriebenen Vorteile, vorteilhaften Effekte und bevorzugten Ausführungsformen finden auch Anwendung auf eine solche elektrische Maschine.Due to the very high energy product, the high remanent magnetization, as well as the high anisotropy of the magnetic material according to the invention, this is particularly suitable for the production of permanent magnets for use in space-reduced applications that require a high energy density, such as electric machines, in particular generators , Motor vehicles, starters, electric motors, loudspeakers or microelectromechanical systems containing the magnetic material according to the invention, in particular in the form of at least one permanent magnet comprising such a magnetic material. The advantages, advantageous effects and preferred embodiments described for the magnetic material according to the invention are also applicable to such an electrical machine.

Weiter erfindungsgemäß werden auch zwei Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen magnetischen Materials beschrieben. Ein erstes Verfahren umfasst die Schritte:

  • – Aufbringen einer Schicht umfassend mindestens ein schweres Seltenerdmetall (Z) und/oder Nd auf eine Oberfläche einer Hartmagnetphase,
  • – Erwärmen der Schicht und
  • – mindestens teilweises, vorzugsweise vollständiges Eindiffundieren des schweren Seltenerdmetalls (Z) und/oder Nd in eine Korngrenzenphase und/oder in einen Randbereich R und/oder ein Kornvolumen von Körnern der Hartmagnetphase des magnetischen Materials, wobei die Dicke des Randbereichs R eines Korns maximal 1/5 des Durchmessers des entsprechenden Korns ausmacht.
Further according to the invention, two methods for producing the magnetic material according to the invention are described. A first method comprises the steps:
  • Applying a layer comprising at least one heavy rare earth metal (Z) and / or Nd to a surface of a hard magnetic phase,
  • - heating the layer and
  • At least partially, preferably completely, diffusing the heavy rare earth metal (Z) and / or Nd into a grain boundary phase and / or a marginal area R and / or a grain volume of grains of the hard magnetic phase of the magnetic material, wherein the thickness of the edge area R of a grain is at most 1 / 5 of the diameter of the corresponding grain.

Durch dieses Verfahren wird erzielt, dass mindestens ein schweres Seltenerdmetall (Z) und/oder Nd in der Korngrenzenphase und/oder in einem Randbereich R und/oder in einem Kornvolumen von Körnern der Hartmagnetphase eines spezifisch zusammengesetzten magnetischen Materials angereichert wird, wodurch ein Optimum an guten hartmagnetischen Eigenschaften, also eine hohe Koerzitivfeldstärke, hohe magnetische Sättigung und hohes Energieprodukt, erreicht werden. Hierzu wird zunächst auf eine Oberfläche einer Hartmagnetphase eine Schicht, die mindestens ein schweres Seltenerdmetall (Z) und/oder Nd umfasst, was auch Mischungen von schweren Seltenerdmetallen und/oder Nd beinhaltet, aufgebracht. Durch ein Erwärmen auf eine geeignete Temperatur des mit der Schicht versehenen Magnetwerkstoffes, der in Form einer Hartmagnetphase vorliegt, vorzugsweise auf eine Temperatur von ca. 500 bis 1000 °C, wird die Korngrenzenphase erweicht. Hierdurch löst sich das schwere Seltenerdmetall (Z) und/oder Nd insbesondere an den Kontaktbereichen zu der Korngrenzenphase wodurch ein Eindiffundieren des schweren Seltenerdmetalls (Z) und/oder Nd in die Korngrenzenphase des magnetischen Materials erfolgt. Geeignete Temperaturen sind insbesondere solche knapp oberhalb des Schmelzpunktes der Korngrenzenphase, da dies die Diffusionsgeschwindigkeit des schweren Seltenerdmetalls (Z) und/oder Nd in die Korngrenzenphase und somit vorzugsweise auch in den Randbereich und/oder das Kornvolumen der Körner der Hartmagnetphase fördert. So wird auf einfache und kostengünstige Weise ein hoch leistungsfähiges magnetisches Material mit einer ausgezeichneten Anisotropie, hoher Koerzitivfeldstärke, hoher remanenter Magnetisierung, sowie großem Energieprodukt bereitgestellt. By this method, it is achieved that at least one heavy rare earth metal (Z) and / or Nd is enriched in the grain boundary phase and / or in a peripheral region R and / or in a grain volume of hard magnetic phase grains of a specific composite magnetic material, thereby providing an optimum Good hard magnetic properties, ie a high coercive field strength, high magnetic saturation and high energy product can be achieved. For this purpose, a layer comprising at least one heavy rare earth metal (Z) and / or Nd, which also includes mixtures of heavy rare earth metals and / or Nd, is first applied to a surface of a hard magnetic phase. By heating to a suitable temperature of the magnetic material provided with the layer, which is in the form of a hard magnetic phase, preferably to a temperature of about 500 to 1000 ° C, the grain boundary phase is softened. As a result, the heavy rare earth metal (Z) and / or Nd dissolves in particular the contact areas to the grain boundary phase, whereby the heavy rare earth metal (Z) and / or Nd diffuses into the grain boundary phase of the magnetic material. Suitable temperatures are in particular those just above the melting point of the grain boundary phase, since this promotes the diffusion rate of the heavy rare earth metal (Z) and / or Nd into the grain boundary phase and thus preferably also into the edge region and / or the grain volume of the grains of the hard magnetic phase. Thus, a high-performance magnetic material having excellent anisotropy, high coercive force, high remanent magnetization, and large energy product is provided in a simple and inexpensive manner.

Unter einem Randbereich R im Sinne des ersten erfindungsgemäßen Verfahrens wird der die jeweiligen Körner, Kristalle oder Kristallite, die die Hartmagnetphase bilden, säumende Bereich verstanden. Während die Korngrenzenphase lediglich den schmalen Bereich beschreibt, in dem die Körner, Kristalle oder Kristallite der Hartmagnetphase aneinander angrenzen, umfasst der Randbereich R der Hartmagnetphase auch Bereich im äußeren Kornvolumen der Körner, Kristalle oder Kristallite. Die Dicke des Randbereichs R eines Korns macht maximal 1/5 des Durchmessers des jeweiligen Korns der Hartmagnetphase aus, wobei der Durchmesser die Länge einer Geraden an der breitesten Stelle des jeweiligen Korns darstellt. Die Dicke des Randbereichs R sowie der Durchmesser der Körner können mittels mikroskopischer Methoden, wie beispielsweise Transmissions- oder Rasterelektronenmikroskopie, kombiniert mit energiedispersiver und/oder wellenlängendispersiver Röntgenspektroskopie (TEM/EDX/WDX oder REM/EDX/WDX), bestimmt werden.An edge region R in the sense of the first method according to the invention is understood to be the region which lines the respective grains, crystals or crystallites which form the hard magnetic phase. While the grain boundary phase describes only the narrow region in which the grains, crystals or crystallites of the hard magnetic phase adjoin each other, the peripheral region R of the hard magnetic phase also includes the region in the outer grain volume of the grains, crystals or crystallites. The thickness of the edge region R of a grain is at most 1/5 of the diameter of the respective grain of the hard magnetic phase, the diameter representing the length of a straight line at the widest point of the respective grain. The thickness of the edge region R and the diameter of the grains can be determined by microscopic methods such as transmission or scanning electron microscopy combined with energy dispersive and / or wavelength dispersive X-ray spectroscopy (TEM / EDX / WDX or REM / EDX / WDX).

Die für das erfindungsgemäße magnetische Material beschriebenen vorteilhaften Eigenschaften, Effekte und Ausführungsformen finden auch Anwendung auf das erste erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines solchen magnetischen Materials. The advantageous properties, effects and embodiments described for the magnetic material according to the invention also apply to the first method according to the invention for producing such a magnetic material.

Vorzugsweise ist das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht, umfassend mindestens ein schweres Seltenerdmetall (Z) und//oder Nd mittels PVD, CVD, Dip-Coating oder Spin-Coating auf die Oberfläche der Hartmagnetphase aufgebracht wird. Dies kann in herkömmlicher Weise durch Verwendung beispielsweise metallorganischer Vorläuferverbindungen, Legierungen oder Fluor-, Sauerstoff-, oder Wasserstoffhaltigen Verbindungen, erfolgen. Preferably, the method according to the invention is characterized in that the layer comprising at least one heavy rare earth element (Z) and / or Nd is applied to the surface of the hard magnetic phase by means of PVD, CVD, dip-coating or spin-coating. This can be done in a conventional manner by using, for example, organometallic precursor compounds, alloys or fluorine-, oxygen- or hydrogen-containing compounds.

Ferner vorzugsweise ist die Korngrenzenphase während des Eindiffundierens des schweren Seltenerdmetalls (Z) und/oder Nd mindestens teilweise, vorzugsweise vollständig flüssig. Dies erhöht die Diffusionsgeschwindigkeit des schweren Seltenerdmetalls (Z) und/oder Nd entlang der Korngrenzen und fördert sogar eine Anreicherung dieses schweren Seltenerdmetalls (Z) und/oder Nd in einem Randbereich R und/oder ggf. auch im Kornvolumen der Körner der Hartmagnetphase, wie oben beschrieben. Further preferably, the grain boundary phase is at least partially, preferably completely, liquid during the diffusion of the heavy rare earth metal (Z) and / or Nd. This increases the diffusion rate of the heavy rare earth element (Z) and / or Nd along the grain boundaries and even promotes enrichment of this heavy rare earth element (Z) and / or Nd in a peripheral region R and / or possibly also in the grain volume of the grains of the hard magnetic phase, such as described above.

Ein zweites erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines wie oben beschriebenen magnetischen Materials umfasst die Schritte:

  • – Vermischen mindestens einer Legierung a) und mindestens einer Legierung b), wobei die Legierung a) mindestens ein Übergangsmetall (TM), mindestens ein Seltenerdmetall (RE) und mindestens ein Zusatzelement (X), ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: B, C, N, P, W, V, Cr, Mo, Ti, Ta, Nb, Al, Cu, Ga, Si, Zr, Hf, Zn und Sn, enthält, wobei der Hauptbestandteil an Seltenerdmetall (RE) aus mindestens einem Element, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Ce, La, Y, Sc und Pr, gebildet wird und wobei die Legierung b) mindestens ein schweres Seltenerdmetall (Z) und/oder Nd enthält, wobei der Gehalt an schwerem Seltenerdmetall (Z) und/oder Nd in der Legierung b) mindestens 10 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 30 Gew.-% und besonders bevorzugt mindestens 50 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung b), beträgt
  • – Ausrichtung des Gemisches aus Legierung a) und Legierung b) im Magnetfeld
  • – Verpressen und Sintern des Gemisches aus Legierung a) und Legierung b), wobei die Sintertemperatur so gewählt wird, dass ein hartmagnetisches Material gebildet wird, das eine Hartmagnetphase aus Körnern der Legierung a) und eine zwischen den Körnern liegende Korngrenzenphase umfasst, und wobei das schwere Seltenerdmetall (Z) und/oder Nd aus der Legierung b) mindestens teilweise, vorzugsweise vollständig in die Korngrenzenphase und/oder in einen Randbereich R und oder in ein Kornvolumen der Körner der Hartmagnetphase des magnetischen Materials eindiffundiert, wobei die Dicke des Randbereichs R eines Korns maximal 1/5 des Durchmessers des entsprechenden Korns ausmacht.
A second method according to the invention for producing a magnetic material as described above comprises the steps:
  • Mixing at least one alloy a) and at least one alloy b), the alloy a) comprising at least one transition metal (TM), at least one rare earth element (RE) and at least one additional element (X) selected from the group consisting of: B, C , N, P, W, V, Cr, Mo, Ti, Ta, Nb, Al, Cu, Ga, Si, Zr, Hf, Zn and Sn, wherein the main constituent of Rare earth element (RE) is formed from at least one element selected from the group consisting of: Ce, La, Y, Sc and Pr, and wherein the alloy b) contains at least one heavy rare earth element (Z) and / or Nd, the content on heavy rare earth metal (Z) and / or Nd in the alloy b) at least 10 wt .-%, preferably at least 30 wt .-% and particularly preferably at least 50 wt .-% based on the total weight of the alloy b)
  • - Alignment of the mixture of alloy a) and alloy b) in the magnetic field
  • Pressing and sintering the mixture of alloy a) and alloy b), wherein the sintering temperature is selected to form a hard magnetic material comprising a hard magnetic phase of grains of the alloy a) and an intergrain grain boundary phase, and wherein heavy rare earth metal (Z) and / or Nd from the alloy b) diffused at least partially, preferably completely into the grain boundary phase and / or into an edge region R and into a grain volume of the grains of the hard magnetic phase of the magnetic material, the thickness of the edge region R of a Korns maximum 1/5 of the diameter of the corresponding grain.

Die Legierungen a) und b) stellen hierbei das Ausgangsmaterial des zu bildenden hartmagnetischen Materials dar und werden in üblicher Weise hergestellt und bereitgestellt. Das Vermischen der Legierungen erfolgt auf herkömmliche Art und Weise in solchen Mengen, die der vorgegebenen Zusammensetzung der resultierenden Hartmagnetphase entsprechen. Die Legierung a), also auch mehrere Legierungen a) zeichnet bzw. zeichnen sich durch eine Zusammensetzung aus, die mindestens ein Übergangsmetall (TM), mindestens ein Seltenerdmetall (RE) und mindestens ein Zusatzelement (X), ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: B, C, N, P, W, V, Cr, Mo, Ti, Ta, Nb, Al, Cu, Ga, Si, Zr, Hf, Zn und Sn, enthält, wobei der Hauptbestandteil an Seltenerdmetall (RE) aus mindestens einem Element, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Ce, La, Y, Sc und Pr, gebildet wird. Die Legierung b), also auch mehrere Legierungen b) zeichnet bzw. zeichnen sich durch einen Gehalt an schwerem Seltenerdmetall (Z) und/oder Nd von mindestens 10 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 30 Gew.-% und besonders bevorzugt mindestens 50 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung b), aus. Nach dem Vermischen der Legierung a) und der Legierung b) erfolgen in bekannter Weise eine Ausrichtung im Magnetfeld, sowie ein Verpressen der Mischung aus Legierung a) und Legierung b). Hieran schließt sich ein Sinterschritt des verpressten Legierungsgemisches an, bei dem die Sintertemperatur entsprechend den Legierungsmaterialien so gewählt wird, dass ein hartmagnetisches Material gebildet wird, das eine Hartmagnetphase (3) aus Körner der Legierung a) und eine zwischen den Körnern liegende Korngrenzenphase enthält. Das in der Legierung b) enthaltene schwere Seltenerdmetall (Z) und/oder Nd diffundiert ferner durch das Sintern bei entsprechender Temperatur mindestens teilweise, vorzugsweise vollständig in die Korngrenzenphase und/oder in einen Randbereich R und/oder in ein Kornvolumen der Körner der Hartmagnetphase des magnetischen Materials, wobei die Dicke des Randbereichs R eines Korns maximal 1/5 des Durchmessers des entsprechenden Korns ausmacht. Vorzugsweise wird die Korngrenzenphase überwiegend aus Legierung b), oder aber durch einen Diffusionsaustausch der bereits in Legierung a) enthaltenen Korngrenzenphase mit Legierung b), gebildet. Durch entsprechende Temperaturbehandlung kann das schwere Seltenerdmetall (Z) der Korngrenzenphase und/oder Nd der Korngrenzenphase auch in das von dem Randbereich R umgebene Kornvolumen der Körner der Hartmagnetphase eindringen. Dies ist aber aus oben genannten Gründen nicht wünschenswert. Durch das Eindiffundieren des schweren Seltenerdmetalls (Z) und/oder Nd mindestens in die Korngrenzenphase und vorzugsweise auch in den Randbereich R der Körner, wird die Koerzitivfeldstärke des resultierenden magnetischen Materials deutlich erhöht. The alloys a) and b) in this case represent the starting material of the hard magnetic material to be formed and are prepared and provided in the usual way. The mixing of the alloys is carried out in a conventional manner in amounts corresponding to the predetermined composition of the resulting hard magnetic phase. The alloy a), including several alloys a), is characterized by a composition comprising at least one transition metal (TM), at least one rare earth element (RE) and at least one additional element (X) selected from the group consisting of: B, C, N, P, W, V, Cr, Mo, Ti, Ta, Nb, Al, Cu, Ga, Si, Zr, Hf, Zn and Sn, wherein the main constituent of rare earth metal (RE) is at least an element selected from the group consisting of: Ce, La, Y, Sc and Pr. The alloy b), ie also several alloys b), is characterized by a content of heavy rare earth metal (Z) and / or Nd of at least 10 wt.%, Preferably at least 30 wt.% And particularly preferably at least 50 wt .-%, in each case based on the total weight of the alloy b), from. After mixing the alloy a) and the alloy b) carried out in a known manner alignment in the magnetic field, as well as a compression of the mixture of alloy a) and alloy b). This is followed by a sintering step of the pressed alloy mixture, in which the sintering temperature corresponding to the alloying materials is selected so as to form a hard magnetic material comprising a hard magnetic phase ( 3 ) of grains of alloy a) and a grain boundary phase located between the grains. The heavy rare earth element (Z) and / or Nd contained in the alloy b) further diffuses at least partially, preferably completely, into the grain boundary phase and / or into an edge region R and / or into a grain volume of the grains of the hard magnetic phase by appropriate sintering magnetic material, wherein the thickness of the edge region R of a grain is at most 1/5 of the diameter of the corresponding grain. The grain boundary phase is preferably formed predominantly from alloy b) or else by a diffusion exchange of the grain boundary phase already contained in alloy a) with alloy b). By appropriate temperature treatment, the heavy rare earth metal (Z) of the grain boundary phase and / or Nd of the grain boundary phase can also penetrate into the grain volume of the hard magnet phase grains surrounded by the edge region R. However, this is not desirable for the reasons mentioned above. By diffusing the heavy rare earth metal (Z) and / or Nd at least into the grain boundary phase and preferably also in the edge region R of the grains, the coercive force of the resulting magnetic material is significantly increased.

Unter einem Randbereich R im Sinne des zweiten erfindungsgemäßen Verfahrens wird der die jeweiligen Körner, Kristalle oder Kristallite, die die Hartmagnetphase bilden, säumende Bereich verstanden. Während die Korngrenzenphase lediglich den schmalen Bereich beschreibt, in dem die Körner, Kristalle oder Kristallite der Hartmagnetphase aneinander angrenzen, umfasst der Randbereich R der Hartmagnetphase auch Bereich im äußeren Kornvolumen der Körner, Kristalle oder Kristallite. Die Dicke des Randbereichs R eines Korns macht maximal 1/5 des Durchmessers des jeweiligen Korns der Hartmagnetphase aus, wobei der Durchmesser die Länge einer Geraden an der breitesten Stelle des jeweiligen Korns darstellt. Die Dicke des Randbereichs R sowie der Durchmesser der Körner können mittels mikroskopischer Methoden, wie beispielsweise Transmissions- oder Rasterelektronenmikroskopie, kombiniert mit energiedispersiver und/oder wellenlängendispersiver Röntgenspektroskopie (TEM/EDX/WDX oder REM/EDX/WDX), bestimmt werden.An edge region R in the sense of the second process according to the invention is understood to be the region which lines the respective grains, crystals or crystallites which form the hard magnetic phase. While the grain boundary phase describes only the narrow region in which the grains, crystals or crystallites of the hard magnetic phase adjoin each other, the peripheral region R of the hard magnetic phase also includes the region in the outer grain volume of the grains, crystals or crystallites. The thickness of the edge region R of a grain is at most 1/5 of the diameter of the respective grain of the hard magnetic phase, the diameter representing the length of a straight line at the widest point of the respective grain. The thickness of the edge region R and the diameter of the grains can be determined by microscopic methods such as transmission or scanning electron microscopy combined with energy dispersive and / or wavelength dispersive X-ray spectroscopy (TEM / EDX / WDX or REM / EDX / WDX).

Die für das erfindungsgemäße magnetische Material beschriebenen vorteilhaften Eigenschaften, Effekte und Ausführungsformen finden auch Anwendung auf das zweite erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines solchen magnetischen Materials. The advantageous properties, effects and embodiments described for the magnetic material according to the invention also apply to the second method according to the invention for producing such a magnetic material.

Ferner vorzugsweise wird die Sintertemperatur so gewählt, dass die sich bildende Korngrenzenphase während des Eindiffundierens des schweren Seltenerdmetalls (Z) und/oder Nd mindestens teilweise, vorzugsweise vollständig, flüssig ist. Dies erhöht wiederum die Diffusionsgeschwindigkeit des schweren Seltenerdmetalls (Z) und/oder Nd entlang der Korngrenzen und fördert zudem die Anreicherung dieses schweren Seltenerdmetalls (Z) und/oder Nd in dem Randbereich R der Körner der Hartmagnetphase, wie oben beschrieben.Further preferably, the sintering temperature is selected such that the grain boundary phase that forms is at least partially, preferably completely, liquid during the diffusion of the heavy rare earth metal (Z) and / or Nd. This in turn increases the diffusion rate of the heavy rare earth element (Z) and / or Nd along the grain boundaries, and further promotes the accumulation of this heavy rare earth element (Z) and / or Nd in the peripheral region R of the hard magnetic phase grains as described above.

Es sei angemerkt, dass sich die beiden erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung des hierin beschriebenen erfindungsgemäßen magnetischen Materials eignen. It should be noted that the two methods according to the invention are suitable for the production of the magnetic material according to the invention described herein.

Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description of the drawing

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:Hereinafter, an embodiment of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawing is:

1 eine schematische Darstellung der Mikrostruktur einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen magnetischen Materials vor Temperaturbehandlung und 1 a schematic representation of the microstructure of a preferred embodiment of the magnetic material according to the invention before temperature treatment and

2 eine schematische Darstellung der Mikrostruktur einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen magnetischen Materials nach Temperaturbehandlung. 2 a schematic representation of the microstructure of a preferred embodiment of the magnetic material according to the invention after temperature treatment.

Ausführungsform der ErfindungEmbodiment of the invention

1 zeigt eine schematische Darstellung der Mikrostruktur einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen magnetischen Materials 10 vor Temperaturbehandlung. Das erfindungsgemäße Material 10 enthält Körner 1 einer hartmagnetischen Phase 3, die durch eine Korngrenzenphase 2 zumindest teilweise voneinander getrennt sind, was eine magnetische Entkopplung der einzelnen Körner und somit eine hohe Koerzitivfeldstärke des magnetischen Materials bedingt. Mittels eines geeigneten Verfahrens wurde auf eine Oberfläche der Hartmagnetphase 3 eine Schicht 4 eines schweren Seltenerdmetalls (Z) und/oder Nd aufgebracht. In diesem Stadium enthält die Korngrenzenphase 2 noch kein schweres Seltenerdmetall (Z) oder Nd. 1 shows a schematic representation of the microstructure of a preferred embodiment of the magnetic material according to the invention 10 before temperature treatment. The material of the invention 10 contains grains 1 a hard magnetic phase 3 passing through a grain boundary phase 2 at least partially separated, which causes a magnetic decoupling of the individual grains and thus a high coercive force of the magnetic material. By means of a suitable method was applied to a surface of the hard magnetic phase 3 a layer 4 a heavy rare earth metal (Z) and / or Nd applied. At this stage contains the grain boundary phase 2 still no heavy rare earth metal (Z) or Nd.

2 zeigt eine schematische Darstellung der Mikrostruktur einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen magnetischen Materials 10 nach Temperaturbehandlung. D.h. das magnetische Material 10 aus 1 wurde auf eine Temperatur von etwa 500 bis 1000 °C erwärmt, so dass die Korngrenzenphase 2 teilweise verflüssigt wurde. Das zunächst (siehe 1) als Schicht 4 auf die Oberfläche der Hartmagnetphase 3 aufgebrachte schwere Seltenerdmetall (Z) und/oder Nd diffundierte sodann entlang der Korngrenzenphase 2 in das magnetische Material 10 ein. Zudem diffundierte es teilweise in das Kornvolumen des magnetischen Materials 10, nämlich in einen Randbereich R, der eine Dicke von maximal 1/5 des Durchmessers D des jeweiligen Korns 1 der Hartmagnetphase 3, ausmachte, wobei der Durchmesser D die Länge einer Geraden an der breitesten Stelle des jeweiligen Korns darstellt. 2 shows a schematic representation of the microstructure of a preferred embodiment of the magnetic material according to the invention 10 after temperature treatment. That is the magnetic material 10 out 1 was heated to a temperature of about 500 to 1000 ° C, so that the grain boundary phase 2 partially liquefied. The first (see 1 ) as a layer 4 on the surface of the hard magnetic phase 3 Applied heavy rare earth metal (Z) and / or Nd then diffused along the grain boundary phase 2 in the magnetic material 10 one. In addition, it partially diffused into the grain volume of the magnetic material 10 , In a peripheral region R, which has a thickness of at most 1/5 of the diameter D of the respective grain 1 the hard magnetic phase 3 , wherein the diameter D represents the length of a straight line at the widest point of the respective grain.

Das auf diese Weise gebildete magnetische Material zeichnet sich durch hervorragende magnetische Eigenschaften, insbesondere also durch eine hohe Koerzitivfeldstärke, eine hohe magnetische Sättigung und ein sehr gutes Energieprodukt aus. Zudem sind die Rohstoff- und Herstellkosten des magnetischen Materials aufgrund der erfindungsgemäßen Kombination von Übergangsmetall (TM), Seltenerdmetall (RE), Zusatzelement (X), sowie schwerem Seltenerdmetall (Z) und/oder Nd, gegenüber herkömmlichen Übergangsmetall-Seltenerdmetall-Magneten, deutlich reduziert. The magnetic material formed in this way is characterized by excellent magnetic properties, in particular by a high coercive force, a high magnetic saturation and a very good energy product. In addition, the raw material and manufacturing costs of the magnetic material due to the inventive combination of transition metal (TM), rare earth metal (RE), additional element (X), and heavy rare earth metal (Z) and / or Nd, compared to conventional transition metal rare earth magnets, clearly reduced.

Claims (13)

Magnetisches Material umfassend – eine Hartmagnetphase (3) und – eine Korngrenzenphase (2), wobei – die Hartmagnetphase (3) aus einem Ausgangsmaterial gebildet ist, das mindestens ein Übergangsmetall (TM), mindestens ein Seltenerdmetall (RE) und mindestens ein Zusatzelement (X), ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: B, C, N, P, W, V, Cr, Mo, Ti, Ta, Nb, Al, Cu, Ga, Si, Zr, Hf, Zn und Sn, enthält, wobei der Hauptbestandteil an Seltenerdmetall (RE) aus mindestens einem Element, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Ce, La, Y, Sc und Pr, gebildet wird und wobei – die Korngrenzenphase (2) mindestens ein schweres Seltenerdmetall (Z) und/oder Nd enthält. Magnetic material comprising - a hard magnetic phase ( 3 ) and - a grain boundary phase ( 2 ), wherein - the hard magnetic phase ( 3 ) is formed from a starting material which comprises at least one transition metal (TM), at least one rare earth element (RE) and at least one additional element (X) selected from the group consisting of: B, C, N, P, W, V, Cr, Mo, Ti, Ta, Nb, Al, Cu, Ga, Si, Zr, Hf, Zn and Sn, wherein the main constituent of rare earth metal (RE) consists of at least one element selected from the group consisting of: Ce, La, Y, Sc and Pr, and where - the grain boundary phase ( 2 ) contains at least one heavy rare earth element (Z) and / or Nd. Magnetisches Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das schwere Seltenerdmetall (Z) der Korngrenzenphase (2) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: Y, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu und Mischungen daraus. Magnetic material according to claim 1, characterized in that the heavy rare earth metal (Z) of the grain boundary phase ( 2 ) is selected from the group consisting of: Y, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu and mixtures thereof. Magnetisches Material nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Übergangsmetall (TM) der Hartmagnetphase (3) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: Fe, Co, Mn, Ni und Mischungen daraus.Magnetic material according to claim 1 or 2, characterized in that the transition metal (TM) of the hard magnetic phase ( 3 ) is selected from the group consisting of: Fe, Co, Mn, Ni and mixtures thereof. Magnetisches Material nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hartmagnetphase (3) aus Körnern (1) besteht, wobei ein Korn (1) ein Kornvolumen und einen Randbereich R aufweist, wobei der Randbereich R das Kornvolumen umgibt und zwischen dem Kornvolumen und der Korngrenzenphase (2) angeordnet ist, wobei das schwere Seltenerdmetall (Z) der Korngrenzenphase (2) und/oder Nd der Korngrenzenphase (2) in dem Randbereich R der Körnern (1) der Hartmagnetphase (3) vorhanden ist, wobei die Dicke des Randbereichs R eines Korns (1) maximal 1/5 des Durchmessers des entsprechenden Korns (1) ausmacht. Magnetic material according to one of the preceding claims, characterized in that the hard magnetic phase ( 3 ) of grains ( 1 ), where a grain ( 1 ) has a grain volume and an edge region R, wherein the edge region R surrounds the grain volume and between the grain volume and the grain boundary phase ( 2 ), the heavy rare earth metal (Z) of the grain boundary phase ( 2 ) and / or Nd of the grain boundary phase ( 2 ) in the edge region R of the grains ( 1 ) of the hard magnetic phase ( 3 ), wherein the thickness of the edge region R of a grain ( 1 ) maximum 1/5 of the diameter of the corresponding grain ( 1 ). Magnetisches Material nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Ausgangsmaterial der Hartmagnetphase (3) der Gehalt an Seltenerdmetall (RE) der Hartmagnetphase 5 bis 40 Gew.-%, vorzugsweise 10 bis 30 Gew.-% und/oder der Gehalt an Zusatzelement (X) der Hartmagnetphase 0,1 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise 0,5 bis 25 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Ausgangsmaterials der Hartmagnetphase (3), beträgt und der Rest derselben durch das Übergangsmetall (TM) gebildet wird.Magnetic material according to one of the preceding claims, characterized in that in the starting material of the hard magnetic phase ( 3 ) The content of rare earth metal (RE) of the hard magnetic phase 5 to 40 wt .-%, preferably 10 to 30 wt .-% and / or the content of additional element (X) of the hard magnetic phase 0.1 to 30 wt .-%, preferably 0 , 5 to 25 wt .-%, each based on the total weight of the starting material of the hard magnetic phase ( 3 ), and the balance thereof is formed by the transition metal (TM). Magnetisches Material nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehalt an schwerem Seltenerdmetall (Z) in der Korngrenzenphase (2) und/oder Nd in der Korngrenzenphase (2) 10 bis 100 Gew.-%, vorzugsweise 50 bis 75 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Korngrenzenphase (2), beträgt.Magnetic material according to one of the preceding claims, characterized in that the content of heavy rare earth metal (Z) in the grain boundary phase ( 2 ) and / or Nd in the grain boundary phase ( 2 ) 10 to 100 wt .-%, preferably 50 to 75 wt .-%, based on the total weight of the grain boundary phase ( 2 ). Magnetisches Material nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetische Material (10) mindestens eine der folgenden Kristallstrukturen aufweist: RE2TM14X, RE(TM, X)12, RE2(TM, X)17, RE(TM, X)5 und RE3(TM, X)29.Magnetic material according to one of the preceding claims, characterized in that the magnetic material ( 10 ) has at least one of the following crystal structures: RE 2 TM 14 X, RE (TM, X) 12 , RE 2 (TM, X) 17 , RE (TM, X) 5 and RE 3 (TM, X) 29 . Magnetisches Material nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Kornvolumen und der Randbereich R dieselbe Kristallstruktur aufweisen, wobei im Kornvolumen weniger als 50 Atom-%, vorzugsweise weniger als 30 Atom-% und besonders bevorzugt weniger als 10 Atom-% des Seltenerdmetalls (RE) der Hartmagnetphase (3) durch das schwere Seltenerdmetall (Z) der Korngrenzenphase (2) und/oder Nd der Korngrenzenphase (2) substituiert sind und wobei im Randbereich R mindestens 10 Atom-%, vorzugsweise mindestens 30 Atom-% und besonders bevorzugt mindestens 50 Atom-% des Seltenerdmetalls (RE) der Hartmagnetphase (3) durch das schwere Seltenerdmetall (Z) der Korngrenzenphase (2) und/oder Nd der Korngrenzenphase (2) substituiert sind, wobei sich die Substitutionsgrade auf die Zusammensetzung des Ausgangsmaterials der Hartmagnetphase (3) beziehen. Magnetic material according to one of claims 4 to 7, characterized in that the grain volume and the edge region R have the same crystal structure, wherein in the grain volume less than 50 atomic%, preferably less than 30 atomic% and particularly preferably less than 10 atomic% of the rare earth element (RE) of the hard magnetic phase (RE) 3 ) through the heavy rare earth metal (Z) of the grain boundary phase ( 2 ) and / or Nd the Grain boundary phase ( 2 ) and wherein in the edge region R at least 10 atomic%, preferably at least 30 atomic% and particularly preferably at least 50 atomic% of the rare earth element (RE) of the hard magnetic phase ( 3 ) through the heavy rare earth metal (Z) of the grain boundary phase ( 2 ) and / or Nd of the grain boundary phase ( 2 ), wherein the degrees of substitution are based on the composition of the starting material of the hard magnetic phase ( 3 ) Respectively. Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Materials (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend die Schritte: – Aufbringen einer Schicht (4) umfassend mindestens ein schweres Seltenerdmetall (Z) und/oder Nd auf eine Oberfläche einer Hartmagnetphase (3), – Erwärmen der Schicht (4) und – mindestens teilweises, vorzugsweise vollständiges Eindiffundieren des schweren Seltenerdmetalls (Z) und/oder Nd in eine Korngrenzenphase (2) und/oder in einen Randbereich R und/oder ein Kornvolumen von Körnern (1) der Hartmagnetphase (3) des magnetischen Materials (10), wobei die Dicke des Randbereichs R eines Korns maximal 1/5 des Durchmessers des entsprechenden Korns (1) ausmacht.Method for producing a magnetic material ( 10 ) according to one of the preceding claims, comprising the steps: - applying a layer ( 4 ) comprising at least one heavy rare earth metal (Z) and / or Nd on a surface of a hard magnetic phase ( 3 ), - heating the layer ( 4 ) and - at least partially, preferably completely, diffusing the heavy rare earth metal (Z) and / or Nd into a grain boundary phase ( 2 ) and / or in an edge region R and / or a grain volume of grains ( 1 ) of the hard magnetic phase ( 3 ) of the magnetic material ( 10 ), wherein the thickness of the edge region R of a grain is at most 1/5 of the diameter of the corresponding grain ( 1 ). Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (4) umfassend mindestens ein schweres Seltenerdmetall (Z) und/oder Nd mittels PVD, CVD, Dip-Coating oder Spin-Coating auf die Oberfläche der Hartmagnetphase (3) aufgebracht wird.Method according to claim 9, characterized in that the layer ( 4 ) comprising at least one heavy rare earth element (Z) and / or Nd by means of PVD, CVD, dip-coating or spin-coating on the surface of the hard magnetic phase ( 3 ) is applied. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Korngrenzenphase (2) während des Eindiffundierens des schweren Seltenerdmetalls (Z) und/oder Nd mindestens teilweise, vorzugsweise vollständig, flüssig ist. Method according to one of claims 9 or 10, characterized in that the grain boundary phase ( 2 ) is at least partially, preferably completely, liquid during the diffusion of the heavy rare earth metal (Z) and / or Nd. Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Materials (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, umfassend die Schritte: – Vermischen mindestens einer Legierung a) und mindestens einer Legierung b), wobei die Legierung a) mindestens ein Übergangsmetall (TM), mindestens ein Seltenerdmetall (RE) und mindestens ein Zusatzelement (X), ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: B, C, N, P, W, V, Cr, Mo, Ti, Ta, Nb, Al, Cu, Ga, Si, Zr, Hf, Zn und Sn, enthält, wobei der Hauptbestandteil an Seltenerdmetall (RE) aus mindestens einem Element, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Ce, La, Y, Sc und Pr, gebildet wird und wobei die Legierung b) mindestens ein schweres Seltenerdmetall (Z) und/oder Nd enthält, wobei der Gehalt an schwerem Seltenerdmetall (Z) und/oder Nd in der Legierung b) mindestens 10 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 30 Gew.-% und besonders bevorzugt mindestens 50 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung b), beträgt – Ausrichtung des Gemisches aus Legierung a) und Legierung b) im Magnetfeld – Verpressen und Sintern des Gemisches aus Legierung a) und Legierung b), wobei die Sintertemperatur so gewählt wird, dass ein hartmagnetisches Material gebildet wird, das eine Hartmagnetphase (3) aus Körnern (1) der Legierung a) und eine zwischen den Körnern (1) liegende Korngrenzenphase (2) umfasst, und wobei das schwere Seltenerdmetall (Z) und/oder Nd aus der Legierung b) mindestens teilweises, vorzugsweise vollständig in die Korngrenzenphase (2) und/oder in einen Randbereich R und/oder ein Kornvolumen der Körner (1) der Hartmagnetphase (3) des magnetischen Materials (10) eindiffundiert, wobei die Dicke des Randbereichs R eines Korns (1) maximal 1/5 des Durchmessers des entsprechenden Korns (1) ausmacht.Method for producing a magnetic material ( 10 ) according to one of claims 1 to 8, comprising the steps of: mixing at least one alloy a) and at least one alloy b), wherein the alloy a) at least one transition metal (TM), at least one rare earth element (RE) and at least one additional element ( X) selected from the group consisting of: B, C, N, P, W, V, Cr, Mo, Ti, Ta, Nb, Al, Cu, Ga, Si, Zr, Hf, Zn and Sn, wherein the main rare earth element (RE) is formed of at least one member selected from the group consisting of Ce, La, Y, Sc and Pr, and wherein the alloy b) contains at least one heavy rare earth element (Z) and / or Nd in which the content of heavy rare earth metal (Z) and / or Nd in the alloy b) is at least 10% by weight, preferably at least 30% by weight and particularly preferably at least 50% by weight, based in each case on the total weight of the alloy b), - alignment of the mixture of alloy a) and alloy b) in the magnetic field - compression and Si of the mixture of alloy a) and alloy b), wherein the sintering temperature is selected such that a hard magnetic material is formed, which forms a hard magnetic phase ( 3 ) of grains ( 1 ) of the alloy a) and one between the grains ( 1 ) grain boundary phase ( 2 ) and wherein the heavy rare earth metal (Z) and / or Nd of the alloy b) at least partially, preferably completely in the grain boundary phase ( 2 ) and / or in an edge region R and / or a grain volume of the grains ( 1 ) of the hard magnetic phase ( 3 ) of the magnetic material ( 10 ), wherein the thickness of the edge region R of a grain ( 1 ) maximum 1/5 of the diameter of the corresponding grain ( 1 ). Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Sintertemperatur so gewählt wird, dass die sich bildende Korngrenzenphase (2) während des Eindiffundierens des schweren Seltenerdmetalls (Z) und/oder Nd mindestens teilweise, vorzugsweise vollständig, flüssig ist. A method according to claim 12, characterized in that the sintering temperature is selected so that the forming grain boundary phase ( 2 ) is at least partially, preferably completely, liquid during the diffusion of the heavy rare earth metal (Z) and / or Nd.
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