DE102016219533A1

DE102016219533A1 - Sintermagnet auf R-T-B Basis

Info

Publication number: DE102016219533A1
Application number: DE102016219533.6A
Authority: DE
Inventors: Tetsuya Hidaka; Takuma HAYAKAWA; Makoto Iwasaki; Ayato KAKOKI; Naoto TSUKAMOTO; Fumitaka Baba
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2015-10-07
Filing date: 2016-10-07
Publication date: 2017-04-13
Also published as: CN107039136A; JP2017073465A; JP6493138B2; US10748683B2; US20170103835A1; CN107039136B

Abstract

Ein Sintermagnet auf R-T-B Basis umfasst ”R”, ”T” und ”B”. ”R” stellt ein Seltenerdelement dar, einschließlich wenigstens Tb. ”T” stellt ein Metallelement außer Seltenerdelemente dar, einschließlich wenigstens Fe, Cu, Mn, Al und Co. ”B” stellt Bor oder Bor und Kohlenstoff dar. In Bezug auf 100 Masse-% einer Gesamtmasse des Sintermagneten auf R-T-B Basis beträgt ein Gehalt an ”R” 28,0 bis 32,0 Masse-%, ein Cu-Gehalt beträgt 0,04 bis 0,50 Masse-%, ein Mn-Gehalt beträgt 0,02 bis 0,10 Masse-%, ein Al-Gehalt beträgt 0,15 bis 0,30 Masse-%, ein Co-Gehalt beträgt 0,50 bis 3,0 Masse-% und ein Gehalt an ”B” beträgt 0,85 bis 1,0 Masse-%. Tb2/Tb1 beträgt 0,40 bis weniger als 1,0, wobei Tb1 und Tb2 (Masse-%) jeweils einen Tb-Gehalt in einem Oberflächenbereich und in einem Kernbereich angeben.

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Sintermagneten auf R-T-B Basis.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Seltenerdsintermagneten mit einer Zusammensetzung auf R-T-B Basis sind ein Magnet mit ausgezeichneten magnetischen Eigenschaften und werden zur weiteren Verbesserung ihrer magnetischen Eigenschaften intensiv untersucht. Im Allgemeinen werden die magnetische Restflussdichte (magnetische Remanenz) und die Koerzitivfeldstärke HcJ als ein Parameter verwendet, um die magnetischen Eigenschaften anzugeben. Von Magneten, die hohe Werte für diese Eigenschaften besitzen, sagt man, dass diese ausgezeichnete magnetische Eigenschaften aufweisen.
Patentdokument 1 offenbart einen Seltenerdsintermagnet, welcher erhalten wird, indem ein Magnetkörper in eine Aufschlämmung eingetaucht wird, die durch das Dispergieren eines feinen Pulvers enthaltend verschiedene Arten an Seltenerdelementen in Wasser oder einem organischen Lösungsmittel erhalten wird, und anschließendes Erwärmen derselben, um die Korngrenzendiffusion durchzuführen.
Patentdokument 1: WO 06/43348 A
Zusammenfassung der Erfindung
Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, einen Sintermagneten auf R-T-B Basis mit hoher magnetischer Restflussdichte und Koerzitivfeldstärke HcJ bereitzustellen, welcher ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit und Herstellungsstabilität aufweist.
Um diesen Gegenstand zu erzielen, umfasst der Sintermagnet auf R-T-B Basis ”R”, ”T” und ”B”,
wobei
”R” ein Seltenerdelement darstellt, einschließlich wenigstens Tb,
”T” ein anderes Metallelement als die Seltenerdelemente darstellt, einschließlich wenigstens Fe,
Cu, Mn, Al und Co,
”B” Bor oder Bor und Kohlenstoff darstellt,
ein Gehalt an ”R” 28,0 bis 32,0 Masse-% in Bezug auf 100 Masse-% einer Gesamtmasse des Sintermagneten auf R-T-B Basis beträgt,
ein Cu-Gehalt 0,04 bis 0,50 Masse-% in Bezug auf 100 Masse-% einer Gesamtmasse des Sintermagneten auf R-T-B Basis beträgt,
ein Mn-Gehalt 0,02 bis 0,10 Masse-% in Bezug auf 100 Masse-% einer Gesamtmasse des Sintermagneten auf R-T-B Basis beträgt,
ein Al-Gehalt 0,15 bis 0,30 Masse-% in Bezug auf 100 Masse-% einer Gesamtmasse des Sintermagneten auf R-T-B Basis beträgt,
ein Co-Gehalt 0,50 bis 3,0 Masse-% in Bezug auf 100 Masse-% einer Gesamtmasse des Sintermagneten auf R-T-B Basis beträgt, und
ein Gehalt an ”B” 0,85 bis 1,0 Masse-% in Bezug auf 100 Masse-% einer Gesamtmasse des Sintermagneten auf R-T-B Basis beträgt, und
Der Sintermagnet auf R-T-B Basis der vorliegenden Erfindung weist die oben beschriebenen Merkmale auf und kann so die magnetische Restflussdichte und Koerzitivfeldstärke verbessern und hohe Korrosionsbeständigkeit und Herstellungsstabilität erzielen.
Der Sintermagnet auf R-T-B Basis der vorliegenden Erfindung weist einen Oberflächenbereich und einen Kernbereich auf, und ein Tb-Gehalt in dem Oberflächenbereich ist höher als ein Tb-Gehalt in dem Kernbereich.
Bei dem Sintermagneten auf R-T-B Basis beträgt Tb2/Tb1 0,40 oder mehr und weniger als 1,0, wobei Tb1 (Masse-%) einen Tb-Gehalt in dem Oberflächenbereich angibt, und Tb2 (Masse-%) einen Tb-Gehalt in dem Kernbereich angibt.
Bei dem Sintermagneten auf R-T-B Basis kann ”R” schwere Seltenerdelemente umfassen, welche im Wesentlichen nur aus Dy und Tb bestehen.
Bei dem Sintermagneten auf R-T-B Basis kann ”R” ein schweres Seltenerdelement umfassen, welches im Wesentlichen nur aus Tb besteht.
Bei dem Sintermagnet auf R-T-B Basis ist es bevorzugt, dass ”T” des Weiteren Ga umfasst und ein Ga-Gehalt 0,08 bis 0,30 Masse-% in Bezug auf 100 Masse-% einer Gesamtmasse des Sintermagneten auf R-T-B Basis beträgt.
Bei dem Sintermagneten auf R-T-B Basis ist es bevorzugt, dass ”T” des Weiteren Zr umfasst und ein Zr-Gehalt 0,10 bis 0,25 Masse-% in Bezug auf 100 Masse-% einer Gesamtmasse des Sintermagneten auf R-T-B Basis beträgt.
Bei dem Sintermagneten auf R-T-B Basis ist es bevorzugt, dass ”T” des weiteren Ga und Zr umfasst, wobei ein Ga-Gehalt 0,08 bis 0,30 Masse-% in Bezug auf 100 Masse-% einer Gesamtmasse des Sintermagneten auf R-T-B Basis beträgt, und ein Zr-Gehalt 0,10 bis 0,25 Masse-% in Bezug auf 100 Masse-% einer Gesamtmasse des Sintermagneten auf R-T-B Basis beträgt.
Bei dem Sintermagneten auf R-T-B Basis ist es bevorzugt, dass Ga/Al 1,3 oder weniger in Bezug auf das Massenverhältnis beträgt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt ein schematisches Diagramm des Sintermagneten auf R-T-B Basis gemäß der vorliegenden Ausführungsform;
2 zeigt eine Br-HcJ Abbildung der Beispiele und Vergleichsbeispiele;
3 zeigt eine Br-HcJ Abbildung der Beispiele und Vergleichsbeispiele;
4 zeigt ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen der Koerzitivfeldstärke HcJ und der zweiten Alterungstemperatur in dem experimentellen Beispiel 2 darstellt;
5 zeigt ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen der magnetischen Restflussdichte Br und der Diffusionstemperatur in dem experimentellen Beispiel 3 darstellt; und
6 zeigt ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen der Koerzitivfeldstärke HcJ und der Diffusionstemperatur in dem experimentellen Beispiel 3 darstellt.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen beschrieben
<Sintermagnet auf R-T-B Basis>
Der Sintermagnet auf R-T-B Basis gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist Körner auf, die aus R₂T₁₄B Kristallen und Korngrenzen bestehen.
Der Sintermagnet auf R-T-B Basis gemäß der vorliegenden Erfindung kann jede Form aufweisen, wie eine in 1 beschriebene Quaderform.
Ein Sintermagnet 1 auf R-T-B Basis gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthält eine Vielzahl von spezifischen Elementen, einschließlich Tb in einem spezifischen Bereich Gehaltsbereich. Dies ermöglicht es, die magnetische Restflussdichte Br, die Koerzitivfeldstärke HcJ, die Korrosionsbeständigkeit und die Herstellungsstabilität zu verbessern.
Es ist bevorzugt, dass der Sintermagnet 1 auf R-T-B Basis, welcher gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Quaderform aufweist, einen Oberflächenbereich und einen Kernbereich besitzt und dass der Tb-Gehalt in dem Oberflächenbereich höher ist, als der Tb-Gehalt in dem Kernbereich. Diese Konfiguration ermöglicht es, die thermischen Entmagnetisierungseigenschaften zu verbessern.
Im Folgenden werden der Oberflächenbereich und der Kernbereich der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Der Kernbereich der vorliegenden Erfindung betrifft einen Bereich innerhalb von 0,5 mm von einem Mittelpunkt einer geraden Linie, welche einen zentralen Teil einer Oberfläche und den Mittelpunkt der anderen Oberfläche, welche der einen Oberfläche gegenüberliegt, verbindet.
In 1 ist der Kernbereich zum Beispiel ein Bereich innerhalb von 0,5 mm von einem Punkt M aus, wobei der Punkt M ein Mittelpunkt zwischen einem Punkt C eines zentralen Teils an einer Oberfläche und einem Punkt C' an einem zentralen Teil der anderen Oberfläche ist.
Im Folgenden wird das Verfahren zur Bestimmung des Punktes C und des Punktes C' beschrieben. Der Mittelpunkt einer Oberfläche wird als der Punkt C bezeichnet und der Mittelpunkt der anderen Oberfläche, welche der einen Oberfläche gegenüberliegt, wird als der Punkt C' bezeichnet. Ein Punkt mit dem kürzesten Abstand von dem Mittelpunkt zu der Oberfläche wird als der Punkt C (Punkt C') bezeichnet. Zusätzlich werden der Punkt C und der Punkt C' wie folgt in einem Fall bestimmt, bei dem der Punkt C (Punkt C') nicht auf der Oberfläche liegt und es eine Vielzahl von Punkten (im Folgenden als der Punkt C'' bezeichnet) gibt, die einen kürzesten Abstand von dem Mittelpunkt der Oberfläche aufweisen. Zunächst wird der Abstand zwischen dem Punkt C'' und der Firstlinie enthalten die Oberfläche mit dem Punkt C'' als W bezeichnet. Es ist möglich den minimalen Wert von W (Wmin) und den maximalen Wert von W (Wmax) für alle Punkte C'' zu bestimmen. Hierbei wird der Punkt mit dem größten Wmin von allen Punkten C'' als der Punkt C (Punkt C') angenommen. In einem Fall, bei welchem eine Vielzahl von Punkten den größten Wmin aufweisen, wird der Punkt mit dem kleinsten Wmax unter der Vielzahl von Punkten als der Punkt C (Punkt C') angenommen.
Zusätzlich entspricht der Oberflächenbereich den Oberflächen jeder Ebene und einem Bereich dessen Abstand von der Oberfläche nur 1 mm oder weniger beträgt. Im Vergleich mit dem Tb-Gehalt in dem Kernbereich, wird der Tb-Gehalt insbesondere auf der Oberfläche mit der größten Fläche des Oberflächenbereichs, insbesondere bei 0,1 mm direkt unterhalb der Ebene, welche den Punkt C oder den Punkt C' umfasst, verglichen. Beispiele des Bewertungsverfahrens des Tb-Gehaltes umfassen das nachfolgend erwähnte LA-ICP-MS Verfahren.
Des Weiteren ist Tb2/Tb1 vorzugsweise kleiner und beträgt insbesondere 0,40 oder mehr und weniger als 1,0, wobei Tb1 (Masse-%) den Tb-Gehalt in dem Oberflächenbereich angibt, und Tb2 (Masse-%) den Tb-Gehalt in dem Kernbereich angibt. Tb2/Tb1 beträgt bevorzugter 0,40 oder mehr und 0,9 oder weniger, und noch bevorzugter 0,45 oder mehr und 0,9 oder weniger. Diese Konfiguration ermöglicht es die thermischen Entmagnetisierungseigenschaften zu verbessern.
Das Verfahren zur Erzeugung der Konzentrationsverteilung in dem Tb-Gehalt, welches oben beschrieben ist, ist nicht besonders beschränkt, die Konzentrationsverteilung in dem Tb-Gehalt in der Magnetmasse wird vorzugsweise durch Korngrenzendiffusion von Tb erzeugt, die nachfolgend erwähnt wird.
Im Übrigen umfassen Beispiele des Verfahrens zur Bewertung von Tb1 und Tb2 des Tb-Gehaltes das LA-ICP-MS Verfahren. Wenn Tb1 und Tb2 durch dieses Verfahren bewertet werden, ist es erwünscht die Spotgröße von ungefähr 100 μm zu verwenden und die Linienanalyse durchzuführen, so dass diese parallel zu der Oberfläche verläuft. In diesem Fall kann die mittlere Tb Menge ermittelt werden, ohne Unterscheidung zwischen Hauptphasenkörnern und Korngrenzenphasen.
”R” stellt ein Seltenerdelement dar. Die Seltenerdelemente umfassen Sc, Y und Lanthanide, die zu der dritten Gruppe des langen Periodensystems gehören. Die Lanthanide umfassen zum Beispiel La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb und Lu. In dem Sintermagneten auf R-T-B Basis gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthält ”R” im Wesentlichen Tb und Nd. Zusätzlich kann ”R” Pr und/oder Dy enthalten.
Der Gehalt an ”R” in dem Sintermagneten auf R-T-B Basis gemäß der vorliegenden Ausführungsform beträgt 28,0 Masse-% oder mehr und 32,0 Masse-% oder weniger in Bezug auf 100 Masse-% des gesamten Sintermagneten auf R-T-B Basis. Die Koerzitivfeldstärke HcJ verringert sich, wenn der Gehalt an ”R” weniger als 28,0 Masse-% beträgt. Die magnetische Restflussdichte Br verringert sich, wenn der Gehalt an ”R” 32,0 Masse-% überschreitet. Der Gehalt an ”R” beträgt vorzugsweise 29,0 Masse-% oder mehr und 31,5 Masse-% oder weniger.
Des Weiteren kann in dem Sintermagnet auf R-T-B Basis der vorliegenden Ausführungsform ”R” schwere Seltenerdelemente enthalten, die im Wesentlichen nur aus Dy und Tb bestehen. Hierdurch wird es möglich, die magnetischen Eigenschaften effektiv zu verbessern. Im Übrigen bedeutet das ”R” schwere Seltenerdelemente enthält, die im wesentlichen nur aus Dy und Tb bestehen, dass der Gehalt an Dy und Tb 98 Masse-% oder mehr in Bezug auf 100 Masse-% der gesamten schweren Seltenerdelemente beträgt.
Des Weiteren kann in dem Sintermagnet auf R-T-B Basis der vorliegenden Ausführungsform ”R” ein schweres Seltenerdelement enthalten, das im Wesentlichen nur aus Tb besteht. Hierdurch wird es möglich, die magnetischen Eigenschaften besonders effektiv zu verbessern. Im Übrigen bedeutet das ”R” ein schweres Seltenerdelement enthält, das im wesentlichen nur aus Tb besteht, dass der Tb-Gehalt 98 Masse-% oder mehr in Bezug auf 100 Masse-% der gesamten schweren Seltenerdelemente beträgt.
”T” stellt ein Element dar, wie ein anderes Metallelement als die Seltenerdelemente. Bei dem Sintermagnet auf R-T-B Basis gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthält ”T” wenigstens Fe, Co, Cu, Al und Mn. Zum Beispiel kann ”T” des Weiteren ein oder mehrere Arten von Elementen enthalten, unter den Elementen, wie Metallelementen, wie Ti, V, Cr, Ni, Nb, Mo, Ag, Hf, Ta, W, Si, P, Bi, Sn, Ga und Zr. ”T” enthält vorzugsweise Ga oder Zr, und besonders bevorzugt Ga und Zr.
Der Fe-Gehalt in dem Sintermagneten auf R-T-B Basis gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist im Wesentlichen der Rest in der Zusammensetzung des Sintermagneten auf R-T-B Basis.
Der Co-Gehalt beträgt 0,50 Masse-% oder mehr und 3,0 Masse-% oder weniger. Die Korrosionsbeständigkeit wird verbessert, wenn Co enthalten ist. Die Korrosionsbeständigkeit des Sintermagneten auf R-T-B Basis, welcher schließlich erhalten wird, verschlechtert sich, wenn der Co-Gehalt weniger als 0,50 Masse-% beträgt. Die Kostenzunahme, wie auch die Verbesserungswirkung der Korrosionsbeständigkeit erreicht einen Peak, wenn der Co-Gehalt 3,0 Masse-% überschreitet. Der Co-Gehalt beträgt vorzugsweise 1,0 Masse-% oder mehr und 2,5 Masse-% oder weniger.
Der Cu-Gehalt beträgt 0,04 Masse-% oder mehr und 0,50 Masse-% oder weniger. Die Koerzitivfeldstärke HcJ verringert sich, wenn der Cu-Gehalt weniger als 0,04 Masse-% beträgt. Die magnetische Restflussdichte Br verringert sich, wenn der Cu-Gehalt 0,50 Masse-% überschreitet. Zusätzlich beträgt der Cu-Gehalt vorzugsweise 0,10 Masse-% oder mehr und 0,50 Masse-% oder weniger.
Der Al-Gehalt beträgt 0,15 Masse-% oder mehr und 0,40 Masse-% oder weniger. Die Koerzitivfeldstärke HcJ verringert sich, wenn der Al-Gehalt weniger als 0,15 Masse-% beträgt. Des Weiteren erhöht sich die Änderung der magnetischen Eigenschaften (insbesondere der Koerzitivfeldstärke HcJ) in Bezug auf die Änderung der Alterungstemperatur, welche später beschrieben wird, und daher nimmt die Schwankung der Eigenschaften zum Zeitpunkt der Massenproduktion zu. D. h. die Herstellungsstabilität verringert sich. Die magnetische Restflussdichte Br verringert sich und die Temperaturänderungsrate der Koerzitivfeldstärke HcJ verschlechtert sich, wenn der Al-Gehalt 0,40 Masse-% überschreitet. Der Al-Gehalt beträgt vorzugsweise 0,18 Masse-% oder mehr und 0,30 Masse-% oder weniger.
Der Mn-Gehalt beträgt 0,02 Masse-% oder mehr und 0,10 Masse-% oder weniger. Die magnetische Restflussdichte Br verringert sich, wenn der Mn-Gehalt weniger als 0,02 Masse beträgt. Die Koerzitivfeldstärke HcJ verringert sich, wenn der Mn-Gehalt 0,10 Masse-% überschreitet. Der Mn-Gehalt bitte beträgt vorzugsweise 0,02 Masse-% oder mehr und 0,06 Masse-% oder weniger.
Der Ga-Gehalt beträgt vorzugsweise 0,08 Masse-% oder mehr und 0,30 Masse-% oder weniger. Die Koerzitivfeldstärke HcJ wird verbessert, wenn 0,08 Masse-% Ga oder mehr enthalten sind. Zusätzlich wird zum Zeitpunkt der Alterungsbehandlung keine andere Phase erzeugt und die magnetische Restflussdichte Br wird verbessert, wenn der Ga-Gehalt auf 0,30 Masse-% oder weniger eingestellt wird. Der Ga-Gehalt beträgt noch bevorzugter 0,10 Masse-% oder mehr und 0,20 Masse-% oder weniger.
Der Zr-Gehalt beträgt vorzugsweise 0,10 Masse-% oder mehr und 0,25 Masse-% oder weniger. Das unnormale Kornwachstum zum Zeitpunkt des Sinterns wird reduziert und das Rechteckigkeitsverhältnis (Hk/HcJ) und die Magnetisierungsrate in einem niedrigen Magnetfeld werden verbessert, wenn Zr mit 0,10 Masse-% oder mehr enthalten ist. Die magnetische Restflussdichte wird verbessert, wenn 0,25 Masse-% oder weniger Zr enthalten ist. Der Zr-Gehalt beträgt noch bevorzugter 0,13 Masse-% oder mehr und 0,22 Masse-% oder weniger. Hk bezeichnet einen Wert des magnetischen Feldes an der Kreuzung der Entmagnetisierungskurve des zweiten Quadranten und der 90% Linie der Restmagnetdichte Br.
Zusätzlich beträgt Ga/Al vorzugsweise 0,60 oder mehr und 1,30 oder weniger. Dies verbessert die Koerzitivfeldstärke HcJ. Des Weiteren wird hierdurch die Änderung der magnetischen Eigenschaften (insbesondere der Koerzitivfeldstärke HcJ) in Bezug auf die Änderung der Alterungstemperatur, welche später beschrieben wird, verringert und die Schwankung der Eigenschaften zu dem Zeitpunkt der Massenherstellung verringert. D. h. die Herstellungsstabilität erhöht sich.
Der Ausdruck ”B” in dem ”Sintermagnet auf R-T-B Basis” gemäß der vorliegenden Ausführungsform stellt Bor (B) oder Bor (B) und Kohlenstoff (C) dar. D. h. in dem Sintermagnet auf R-T-B Basis gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Teil des Bor (B) durch Kohlenstoff (C) substituiert werden.
Der Gehalt an ”B” in dem Sintermagnet auf R-T-B Basis gemäß der vorliegenden Ausführungsform beträgt 0,85 Masse-% oder mehr und 1,0 Masse-% oder weniger. Ein hohes Rechteckigkeitsverhältnis ist schwer zu erzielen, wenn ”B” weniger als 0,85 Masse-% beträgt. D. h es ist schwer, das Rechteckigkeitsverhältnis Hk/HcJ zu verbessern. Die magnetische Restflussdichte Br verringert sich, wenn ”B” 1,0 Masse-% oder mehr beträgt. Zusätzlich beträgt der Gehalt an ”B” vorzugsweise 0,90 Masse-% oder mehr und 1,0 Masse-% oder weniger.
Der bevorzugte Gehalt an Kohlenstoff (C) in dem Sintermagnet auf R-T-B Basis gemäß der vorliegenden Ausführungsform hängt von anderen Parametern ab, liegt jedoch im Allgemeinen in einem Bereich von 0,05 bis 0,15 Masse-%.
In dem Sintermagnet auf R-T-B Basis gemäß der vorliegenden Ausführungsform beträgt die Menge an Stickstoff (N) vorzugsweise 100 bis 1000 ppm, noch bevorzugter 200 bis 800 ppm, und besonders bevorzugt 300 bis 600 ppm.
Bei dem Sintermagnet auf R-T-B Basis gemäß der vorliegenden Ausführungsform, beträgt die Menge an Sauerstoff (O) vorzugsweise 2500 ppm oder weniger und sogar noch bevorzugter 500 ppm oder mehr und 1500 ppm oder weniger.
Im Übrigen kann ein herkömmliches, allgemein bekanntes Verfahren verwendet werden, um die verschiedenen Arten der Bestandteile, welche in dem Sintermagneten auf R-T-B Basis gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthalten sind, zu messen. Die Mengen der verschiedenen Arten von Metallelementen werden zum Beispiel durch Röntgenfluoreszenzanalyse und Massenspektrometrie mit induktiv gekoppelten Plasma (ICP Analyse) gemessen werden. Die Menge an Sauerstoff wie zum Beispiel durch ein Inertgasfusion–nichtdispersives Infrarotabsorptionsverfahren gemessen. Die Menge an Kohlenstoff wird zum Beispiel durch ein Infrarotabsorptionsverfahren im Sauerstoffstrom gemessen. Die Menge an Stickstoff wird zum Beispiel durch ein Inertgasfusion-thermisches Leitfähigkeitsverfahren gemessen.
Wie oben beschrieben, weist der Sintermagnet auf R-T-B Basis gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Konzentrationsverteilung auf, so das Tb2/Tb1 0,40 oder mehr und weniger als 1,0 beträgt, wobei Tb1 (Masse-%) den Tb-Gehalt in dem Oberflächenbereich angibt und Tb2 (Masse-%) den Tb-Gehalt in dem Kernbereich angibt. In der vorliegenden Ausführungsform ist es bevorzugt, dass der Sintermagnet auf R-T-B, welcher schließlich erhalten wird, die obige Zusammensetzung aufweist, der Sintermagnet auf R-T-B Basis mit einer Zusammensetzung, die von der vorliegenden Erfindung umfasst ist, neigt jedoch dazu Tb2/Tb1 in einem bevorzugten Bereich aufzuweisen, ohne einer speziellen Behandlung unterworfen zu werden.
Des Weiteren kann der Tb-Gehalt in dem Kernbereich erhöht werden, wenn Tb einfach in den Kernbereich des Magnetkörpers diffundiert, und die thermischen Entmagnetisierungseigenschaften können so verbessert werden. Insbesondere können die magnetischen Eigenschaften des Kernbereichs bei einer hohen Temperatur von ungefähr 100–200°C verbessert werden. In diesem Fall kann die Koerzitivfeldstärke in dem Kernbereich besonders erhöht werden. Hierdurch kann das Auftreten der thermischen Entmagnetisierung aufgrund der Koerzitivfeldstärkenverteilung reduziert werden.
Der Sintermagnet auf R-T-B Basis gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst eine Vielzahl von Hauptphasenkörnern und Korngrenzen. Das Hauptphasenkorn ist vorzugsweise ein Korn mit Kern-Schale bestehend aus einem Kern und einer Schale, welche den Kern umgibt. Des Weiteren ist es bevorzugt, dass ein schweres Seltenerdelement wenigsten in der Schale vorhanden ist und es ist besonders bevorzugt das Tb wenigstens in der Schale vorhanden ist.
Es ist möglich die magnetischen Eigenschaften des Sintermagneten auf R-T-B Basis effektiv zu verbessern, indem ein schweres Seltenerdelement in dem Schalenbereich vorhanden ist.
In der vorliegenden Erfindung wird die Schale als der Teil definiert, in welchem ein Anteil (schweres Seltenerdelement/leichtes Seltenerdelement (Molverhältnis)) des schweren Seltenerdelements zu dem leichten Seltenerdelement das zweifache oder mehr des Anteils in dem Kernbereich (Kern) des Hauptphasenkorns beträgt.
Die Dicke der Schale ist nicht besonders beschränkt, beträgt jedoch vorzugsweise 500 nm oder weniger. Der Partikeldurchmesser des Hauptphasenkorn ist ebenfalls nicht besonders beschränkt, beträgt jedoch vorzugsweise 3,0 μm oder mehr und 6,5 μm oder weniger.
Das Verfahren zum Formen der Hauptphasenkörner in dem obigen Kern-Schale-Korn ist nicht besonders beschränkt. Zum Beispiel gibt es ein Verfahren der Korngrenzendiffusion, welches später beschrieben wird. Eine Schale mit einem hohen Anteil eines schweren Seltenerdelements wird gebildet, während das schwere Seltenerdelement zu den Korngrenzen diffundiert und das schwere Seltenerdelement substituiert das Seltenerdelement ”R” auf der Oberfläche der Hauptphasenkörner, wodurch das Kern-Schale-Korn erhalten wird.
Nachfolgend wird das Verfahren zur Herstellung eines Sintermagneten auf R-T-B Basis im Detail beschrieben, bekannte Verfahren, die verwendet werden können, werden jedoch nicht spezifisch erwähnt.
[Herstellung des Ausgangsmaterialpulvers]
Das Ausgangsmaterialpulver kann durch ein bekanntes Verfahren hergestellt werden. In der vorliegenden Ausführungsform wird ein Einlegierungsverfahren unter Verwendung einer einzelnen Legierung beschrieben, es kann jedoch auch ein sogenanntes Zweilegierungsverfahren verwendet werden, bei welchem ein Ausgangsmaterialpulver hergestellt wird, indem zwei oder mehr Legierungsarten vermischt werden, wie eine erste Legierung und eine zweite Legierung mit einer anderen Zusammensetzung.
Zunächst wird eine Legierung, die hauptsächlich die Hauptphase des Sintermagneten auf R-T-B Basis bildet, hergestellt (Legierungsherstellungsschritt). In dem Legierungsherstellungsschritt, wird eine Legierung mit einer gewünschten Zusammensetzung durch Schmelzen des Ausgangsmaterialmetalls entsprechend der Zusammensetzung des Sintermagneten auf R-T-B Basis gemäß der vorliegenden Ausführungsform durch ein bekanntes Verfahren hergestellt und anschließend dieselbe gegossen.
Als das Ausgangsmaterialmetall ist es zum Beispiel möglich ein Seltenerdmetal oder eine Seltenerdlegierung, reines Eisen, Ferrobor und des weiteren eine Legierung oder eine Verbindung dieser einzusetzen. Das Verfahren zum Gießen des Ausgangsmaterialmetalls ist nicht besonders beschränkt. Ein Bandgießverfahren ist bevorzugt, um einen Sintermagneten auf R-T-B Basis mit hohen magnetischen Eigenschaften zu erzielen. Die so erhaltene Ausgangsmateriallegierung kann einer Homogenisierung auf eine bekannte Weise unterworfen werden, sofern notwendig. Zu diesem Zeitpunkt kann das zu dem Ausgangsmaterialmetall zuzugeben schwere Seltenerdelement nur Dy sein oder es wird kein schweres Seltenerdelement zugegeben. Insbesondere ist es bevorzugt, zu diesem Zeitpunkt kein Tb zuzugeben, sondern Tb nur bei der Korngrenzendiffusion zuzugeben, welche später beschrieben wird, im Hinblick auf die Kosten des Ausgangsmaterials.
Nachdem die Legierung hergestellt wurde, wird sie pulverisiert (Pulverisierungsschritt). Die Atmosphäre in jedem Schritt beginnend mit dem Pulverisierungsschritt bis zu dem Sinterschritt wird vorzugsweise so eingestellt, dass sie eine niedrige Sauerstoffkonzentration aufweist, um Oxidation zu vermeiden. Auf diese Weise können hohe magnetische Eigenschaften erzielt werden. Zum Beispiel ist es bevorzugt, die Sauerstoffkonzentration in jedem Schritt auf 200 ppm oder weniger einzustellen.
Nachfolgend wird der Pulverisierungsschritt in zwei Stufen durchgeführt, einer groben Pulverisierung, um die Ausgangsmateriallegierung zu pulverisieren, sodass diese einen Partikeldurchmesser von einigen 100 μm bis zu einigen mm aufweist, und einer feinen Pulverisierung, um die Ausgangsmateriallegierung zu pulverisieren, so das diese einen Partikeldurchmesser von einigen μm aufweist, der Pulverisierungsschritt kann jedoch auch in einer Stufe bestehend nur aus der feinen Pulverisierung durchgeführt werden.
In dem groben Pulverisierungsschritt, wird die Ausgangsmateriallegierung grob pulverisiert, um einen Partikeldurchmesser von einigen 100 μm bis zu einigen mm zu erhalten. Ein grob pulverisiertes Pulver wird hierdurch erhalten. Das Verfahren zu groben Pulverisierung ist nicht besonders beschränkt, und die grobe Pulverisierung kann durch jedes bekannte Verfahren durchgeführt werden, wie ein Verfahren, welches Wasserstoffspeicherpulverisierung einsetzt, und ein Verfahren unter Verwendung eines groben Pulverisators.
Anschließend wird das so erhaltene grob pulverisierte Pulver fein pulverisiert, um so einen mittleren Partikeldurchmesser von einigen μm zu erhalten (feiner Pulverisierungsschritt). Ein fein pulverisiertes Pulver wird hierdurch erhalten. Der mittlere Partikeldurchmesser des fein pulverisierten Pulvers beträgt vorzugsweise 1 μm oder mehr und 10 μm oder weniger, noch bevorzugter 2 μm oder mehr und 6 μm oder weniger und besonders bevorzugt 3 μm oder mehr und 5 μm oder weniger.
Das Verfahren zur feinen Pulverisierung ist nicht besonders beschränkt. Zum Beispiel wird die feine Pulverisierung mittels eines Verfahrens durchgeführt, welches verschiedene Arten von feinen Pulverisatoren einsetzt.
Wenn das grob pulverisierte Pulver fein pulverisiert wird, kann ein fein pulverisiertes Pulver, welches zum Zeitpunkt des Pressens eine starke Orientierung zeigt, erhalten werden, in dem verschiedene Arten von Pulverisierungshilfsmitteln, wie Lauricsäureamid und Oleinsäureamid, zugegeben werden.
[Pressschritt]
Während des Pressschrittes wird fein pulverisiertes Pulver in die gewünschte Form gepresst. Der Pressschritt ist nicht besonders beschränkt, in der vorliegenden Ausführungsform wird das fein pulverisierte Pulver in eine Form gefüllt und in einem Magnetfeld gepresst. In dem so erhaltenen Grünkörper ist der Hauptphasenkristall in einer spezifischen Richtung orientiert und daher kann ein Sintermagnet auf R-T-B Basis mit einer höheren magnetischen Restflussdichte erhalten werden.
Der Druck von 20 MPa bis 300 MPa kann angelegt werden. Das Magnetfeld von 950 kA/m bis 1600 kA/m kann angelegt werden. Das anzulegende Magnetfeld ist nicht auf ein statisches Magnetfeld beschränkt und kann ein gepulstes Magnetfeld sein. Es ist auch möglich abwechselnd ein statisches Magnetfeld und ein gepulstes Magnetfeld einzusetzen.
Im Übrigen ist es möglich, als das Pressverfahren ein Nasspressen einzusetzen, um eine Aufschlämmung, welche durch das Dispergieren des fein pulverisierten Pulvers in einem Lösungsmittel, wie Öl, hergestellt wurde, zu pressen, zusätzlich zu dem Trockenpressen, um das feine pulverisierte Pulver, so wie es ist, wie oben beschrieben zu pressen.
Der durch Pressen des fein pulverisierten Pulvers erhaltene Grünkörper kann jede Form aufweisen. Die Dichte des Grundkörpers zu diesem Zeitpunkt wird vorzugsweise auf 4,0 bis 4,3 Mg/m³ eingestellt.
[Sinterschritt]
Der Sinterschritt ist ein Schritt, um einen Sinterkörper durch Sintern eines Grünkörpers in einem Vakuum oder einer inerten Gasatmosphäre zu erhalten. Es ist notwendig die Sintertemperatur abhängig von den Bedingungen einzustellen, wie Zusammensetzung, Pulverisierungsverfahren, Partikeldurchmesser und Partikelgrößenverteilung. Der Grünkörper wird zum Beispiel gesintert, indem er für 1 Stunde oder mehr und 20 Stunden oder weniger bei 1000°C oder mehr und 1200°C oder weniger in einem Vakuum oder in der Anwesenheit eines inerten Gases erwärmt wird. Hierdurch wird ein Sinterkörper mit einer hohen Dichte erhalten. In der vorliegenden Ausführungsform wird ein Sinterkörper mit einer Dichte von wenigstens 7,48 Mg/m³ oder mehr, vorzugsweise 7,50 Mg/m³ oder mehr erhalten.
[Alterungsbehandlungsschritt]
Der Alterungsbehandlungsschritt ist ein Schritt, um den Sinterkörper auf einer niedrigeren Temperatur als der Sintertemperatur zu erwärmen. Die Alterungsbehandlung kann durchgeführt werden oder nicht. Die Anzahl der Alterungsbehandlungen ist nicht besonders beschränkt. Die Alterungsbehandlung wird geeignet gemäß der gewünschten magnetischen Eigenschaften durchgeführt. Ein Korngrenzendiffusionsschritt, welcher später beschrieben ist, kann auch als der Alterungsbehandlungsschritt dienen. Bei dem Sintermagneten auf R-T-B Basis gemäß der vorliegenden Ausführungsform, ist es besonders bevorzugt zwei Alterungsbehandlungen durchzuführen. Im Folgenden wird eine Ausführungsform zu Durchführung zweier Alterungsbehandlungen beschrieben.
Der erste durchgeführte Alterungsschritt wird als der erste Alterungsschritt bezeichnet und der zweite durchgeführte Alterungsschritt wird als der zweite Alterungsschritt bezeichnet. Die Alterungstemperatur des ersten Alterungsschritts wird als T1 bezeichnet und die Alterungstemperatur des zweiten Alterungsschritts wird als T2 bezeichnet.
Die Temperatur Ti und die Alterungsdauer während des ersten Alterungsschrittes sind nicht besonders beschränkt, sondern beträgt vorzugsweise 700°C oder mehr und 900°C oder weniger und 1 bis 10 Stunden.
Die Temperatur T2 und die Alterungsdauer während des zweiten Alterungsschrittes sind nicht besonders beschränkt, sind jedoch bevorzugt eine Temperatur von 450°C oder mehr und 700°C oder weniger und 1 bis 10 Stunden.
Diese Alterungsbehandlungen können die magnetischen Eigenschaften verbessern, insbesondere die Koerzitivfeldstärke HcJ des schließlich zu erhaltenden Sintermagneten auf R-T-B Basis.
[Bearbeitungsschritt (vor der Korngrenzendiffusion)]
Es kann ein Schritt durchgeführt werden, um den Sintermagnet auf R-T-B Basis gemäß der vorliegenden Ausführungsform in eine gewünschte Form zu bearbeiten, sofern notwendig. Beispiele des Bearbeitungsverfahrens können ein Formverfahren umfassen, wie Schneiden und Schleifen und Schlichten, wie Trommelpolieren.
[Korngrenzendiffusionsschritt]
Im Folgenden wird ein Verfahren zur Korngrenzendiffusion von Tb in den Sinterkörper beschrieben.
Die Korngrenzendiffusion kann durchgeführt werden, indem eine Verbindung oder eine Legierung enthaltend ein schweres Seltenerdelement (in der vorliegenden Ausführungsform Tb) auf der Oberfläche des Sinterkörpers aufgebracht wird, welche, sofern notwendig, einer Vorbehandlung durch Beschichten, Dampfabscheidung oder dergleichen unterworfen wird und durch anschließendes Erwärmen des resultierenden Sinterkörpers. Die Korngrenzendiffusion des schweren Seltenerdelements kann die Koerzitivfeldstärke HcJ des Sintermagneten auf R-T-B Basis, welcher schließlich erhalten wird, weiter verbessern.
Im Übrigen ist die Vorbehandlung nicht besonders beschränkt. Beispiele dieser kann eine Vorbehandlung umfassen, bei welcher der Sinterkörper durch ein bekanntes Verfahren geätzt wird, anschließend gewaschen und getrocknet wird.
Bei der unten beschriebenen vorliegenden Ausführungsform wird ein Beschichtungsmaterial enthaltend Tb hergestellt und das Beschichtungsmaterial wird auf die Oberfläche des Sinterkörpers aufgebracht.
Der Gegenstand des Beschichtungsmaterials ist nicht besonders beschränkt. Es gibt keine Beschränkung hinsichtlich der zu verwendenden Verbindung enthaltend Tb und der zu verwendenden Legierung und des zu verwendenden Lösungsmittels oder Dispersionsmediums. Die Art des Lösungsmittels oder des Dispersionsmediums ist ebenfalls nicht besonders beschränkt. Die Konzentration des Beschichtungsmaterials ist auch nicht besonders beschränkt.
Die Temperatur zur Diffusionsbehandlung bei dem Korngrenzendiffusionsschritt gemäß der vorliegenden Ausführungsform beträgt vorzugsweise 800 bis 950°C. Die Dauer der Diffusionsbehandlung beträgt vorzugsweise 1 bis 50 Stunden.
Das Einstellen der Temperatur und des Zeitraumes der Diffusionsbehandlung auf die oben beschriebenen erleichtert es, die Herstellungskosten niedrig zu halten und die Konzentrationsverteilung (Tb2/Tb1) von Tb innerhalb eines vorbestimmten Bereichs zu steuern.
Die Herstellungsstabilität des Sintermagneten auf R-T-B Basis gemäß der vorliegenden Erfindung kann durch den Grad der Änderung der magnetischen Eigenschaften in Bezug auf die Änderung der Alterungstemperatur und/oder der Temperatur der Diffusionsbehandlung während des Alterungsschrittes und/oder des Korngrenzendiffusionsschrittes. Im Folgenden wird der Diffusionsbehandlungsschritt beschrieben, dasselbe trifft jedoch auch auf den Alterungsschritt zu.
Wenn zum Beispiel die Änderung der magnetischen Eigenschaften in Bezug auf die Temperaturänderung der Diffusionsbehandlung groß ist, ändern sich die magnetischen Eigenschaften, wenn sich die Temperatur der Diffusionsbehandlung etwas ändert. Daher ist der zulässige Temperaturbereich der Diffusionsbehandlung in dem Korngrenzendiffusionsschritt eng und die Herstellungsstabilität erhöht sich. Wenn im Gegensatz dazu die Änderung der magnetischen Eigenschaften in Bezug auf die Temperaturänderung der Diffusionsbehandlung klein ist, ändern sich die magnetischen Eigenschaften kaum, auch wenn sich die Temperatur der Diffusionsbehandlung ändert. Daher ist der Temperaturbereich der Diffusionsbehandung, der in dem Korngrenzendiffusionsschritt zulässig ist, breit und die Herstellungsstabilität erhöht sich. Des Weiteren ist es möglich die Korngrenzendiffusion bei einer höheren Temperatur in kürzerer Zeitdurchzuführen und so können die Herstellungskosten gesenkt werden.
Eine Wärmebehandlung kann des Weiteren nach der Diffusionsbehandlung durchgeführt werden. Die Temperatur für die Wärmebehandlung liegt in diesem Fall vorzugsweise bei 450–600°C. Die Dauer der Wärmebehandlung beträgt vorzugsweise 1 bis 10 Stunden.
[Bearbeitungsschritt (nach der Korngrenzendiffusion)]
Es ist bevorzugt ein Polieren durchzuführen, um das Beschichtungsmaterial, welches auf der Oberfläche der Hauptebene nach dem Korngrenzendiffusionsschritt zurückbleibt, zu entfernen.
Die Art der in den Bearbeitungsschritt nach der Korngrenzendiffusion durchzuführenden Bearbeitung ist nicht besonders beschränkt. Zum Beispiel kann ein Formschritt, wie Schneiden und Schleifen oder Schlichten, wie Trommelpolieren nach der Korngrenzendiffusion durchgeführt werden.
Im Übrigen wird in der vorliegenden Ausführungsform der Bearbeitungsschritt vor und nach der Korngrenzendiffusion durchgeführt, diese Schritte müssten jedoch nicht notwendigerweise ausgeführt werden. Zusätzlich kann der Korngrenzendiffusionsschritt auch als der Alterungsschritt dienen. Die Erwärmungstemperatur in einem Fall, in welchem der Korngrenzendiffusionsschritt auch als Alterungsschritt dient, ist nicht besonders beschränkt. Die Temperatur ist eine bevorzugte Temperatur in dem Korngrenzendiffusionsschritt und es ist besonders bevorzugt auch den Alterungsschritt bei einer bevorzugten Temperatur durchzuführen.
Der Sintermagnet auf R-T-B Basis gemäß der vorliegenden Ausführungsform, welcher durch das oben beschriebene Verfahren erhalten wird, wird magnetisiert, um so ein Sintermagneterzeugnis auf R-T-B Basis zu erhalten.
Der so erhaltene Sintermagnet auf R-T-B Basis gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist erwünschte Eigenschaften auf. Insbesondere weist er eine hohe magnetische Restflussdichte Br und eine hohe Koerzitivfeldstärke HcJ auf und zeigt auch ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit und ausgezeichnete Herstellungsstabilität.
Der Sintermagnet auf R-T-B Basis gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist für Anwendungen geeignet, wie für einen Motor und einen elektrischen Generator.
Im Übrigen ist die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern kann innerhalb ihres Umfangs modifiziert werden
Beispiele
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf weitere detaillierte Beispiele beschrieben, ist jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt.
(Experimentelles Beispiel 1)
(Herstellung des Seltenerdmagnetsinterbasismaterials (Seltenerdsinterkörper))
Als Ausgangsmaterialien wurden Nd, Pr (Reinheit von 99,5% oder mehr), eine Dy-Fe Legierung, elektrolytisches Eisen und eine kohlenstoffarme Ferroborlegierung hergestellt. Des Weiteren wurden Al, Ga, Cu, Co, Mn und Zr in der Form eines reinen Metalls oder einer Legierung mit Fe hergestellt.
Legierungen für Sinterkörper (Ausgangsmateriallegierungen) mit den jeweiligen in Tabelle 1 dargestellten Zusammensetzungen, wurden aus den Ausgangsmaterialien durch das Bandgießverfahren hergestellt. Die Legierungsdicke der Ausgangsmateriallegierungen wurde auf 0,2–0,4 mm eingestellt.
Nachfolgend wurde Wasserstoff in der Ausgangsmateriallegierung gelagert, indem Wasserstoffgas durch die Ausgangsmateriallegierung für eine Stunde bei Raumtemperatur geführt wurde. Nachfolgend wurde die Atmosphäre auf ein Ar Gas gewechselt und die Dehydierungsbehandlung wurde für 1 Stunde bei 600°C durchgeführt, wodurch die Wasserstoffpulverisierung der Ausgangsmateriallegierung erzielt wurde. Des Weiteren wurde das Resultat abgekühlt und anschließend unter Verwendung eines Siebs gerastert, um so ein Pulver mit einer Korngröße von 425 μm oder weniger zu erhalten. Im Übrigen wurde eine sauerstoffarme Atmosphäre mit einer Sauerstoffkonzentration von weniger als 200 ppm den ganzen Zeitraum von der Wasserstoffpulverisierung bis zu dem nachfolgend beschriebenen Sinterschritt beibehalten.
Nachfolgend wurde Oleinsäureamid als ein Pulverisierungshilfsmittel zu dem Pulver der Ausgangsmateriallegierung nach der Wasserstoffpulverisierung mit 0,1% in Bezug auf das Masseverhältnis zugegeben und vermischt.
Nachfolgend wurde das Pulver der so erhaltenen Ausgangsmateriallegierung in einem Stickstoffstrom unter Verwendung einer Strahldüsenvorrichtung mit Aufprallplatte fein pulverisiert, um ein feines Pulver zu erhalten, mit einer mittleren Partikelgröße von 3,9 bis 4,2 μm. Im Übrigen ist der Partikeldurchmesser D50 der mittlere Partikeldurchmesser, gemessen durch ein Laser-Streulichtspektrometer.
Das so erhaltene feine Pulver wurde in einem Magnetfeld gepresst, um einen Grünkörper zu pressen. Das zu diesem Zeitpunkt angelegte Magnetfeld war ein statisches Magnetfeld mit 1200 kN/m. Der zum Zeitpunkt des Treffens angelegte Druck betrug 98 MPa. Im Übrigen kreuzten sich die Anlegerichtung des Magnetfeldes und die Pressrichtung im rechten Winkel. Die Dichte des Grünkörpers zu diesem Zeitpunkt wurde gemessen und die Dichte aller Grünkörper lag innerhalb eines Bereichs von 4,10 bis 4,25 Mg/m³.
Anschließend wurde der Grundkörper gesintert hat, um ein Seltenerdsintermagnetbasismaterial (nachfolgend einfach als das Basismaterial bezeichnet) zu erhalten. Obwohl sich die optimale Bedingung des Sinterns je nach Zusammensetzung oder dergleichen unterscheidet, wurde der Grünkörper für 4 Stunden bei einer Temperatur in einem Bereich von 1040–1100°C gehalten. Die Sinteratmosphäre war ein Vakuum. Die Dichte des Grünkörpers zu diesem Zeitpunkt lag in dem Bereich von 7,51 bis 7,55 Mg/m³. Anschließend wurde unter einem Atmosphärendruck in einer Ar Atmosphäre die erste Alterungsbehandlung für eine Stunde bei einer ersten Alterungstemperatur Ti von 850°C durchgeführt und des Weiteren wurde die zweite Alterungsbehandlung für eine Stunde bei einer zweiten Alterungstemperatur T2 von 520°C durchgeführt.
Anschließend wurde das Basismaterial vor der Kongrenzendiffusion Tb, welche später beschrieben wird, auf 14 mm × 10 mm × 4.2 mm unter Verwendung einer Oberflächenschleifvorrichtung bearbeitet um einen Sinterkörper herzustellen.
(Tb Diffusion)
Des weiteren wurde eine Behandlung durchgeführt, bei welchem der in dem oben beschriebenen Schritt erhaltene Sinterkörper in eine Mischlösung aus Salpetersäure und Ethanol, bestehend aus Ethanol mit 100 Masse-% und Salpetersäure mit 3 Masse-%, für 3 Minuten eingetaucht und in Ethanol für eine Minute eingetaucht wurde, wobei dieses Verfahren zweimal durchgeführt wurde, wodurch die Ätzbehandlung des Sinterkörpers durchgeführt wurde. Nachfolgend wurde eine Aufschlämmung, hergestellt durch das Dispergieren von TbH₂ Körnern mit einem mittleren Partikeldurchmesser D50 von 10 μm in Ethanol, auf der gesamten Oberfläche des Basismaterials nach der Ätzbehandlung aufgebracht, so das ein Masseverhältnis von Tb zu der Magnetmasse 0,6 Masse-% betrug.
Nach der Beschichtung mit der Aufschlämmung wurde das Basismaterial der Diffusionsbehandlung für 18 Stunden bei 930°C unterworfen, während Ar bei Atmosphärendruck durchgeführt wurde, und anschließend einer Wärmebehandlung für 4 Stunden bei 520°C unterworfen.
Die durchschnittliche Zusammensetzung der jeweiligen Sintermagneten auf R-T-B Basis, welche durch die Wärmebehandlung erhalten wurden, wurde gemessen. Zwei Proben mit 14 × 10 × 4.2 mm wurden mittels einer Mühle pulverisiert und einer Analyse unterworfen. Die Elementmenge der verschiedenen Metalle wurde durch Röntgenfluoreszenzanalyse gemessen. Die Menge an Bor (B) wurde nur durch ICP Analyse gemessen. Die Resultate sind in Tabelle 1 und Tabelle 2 dargestellt.
Im Übrigen können H, Si, Ca, La, Ce, Cr und dergleichen zusätzlich zu O, N und C unter den Elementen entdeckt werden, die nicht in Tabelle 1 oder Tabelle 2 dargestellt sind. Si wird hauptsächlich aus dem Ferroborausgangsmaterial und dem Tiegel zum Zeitpunkt des Schmelzens der Legierung zugemischt. Ca, La und Ce werden aus dem Selterdausgangsmaterial zu gemischt. Cr kann aus elektrolytischen Eisen zu gemischt werden.
0,1 mm pro jeder Ebene der Oberfläche des jeweiligen Sintermagneten auf R-T-B Basis, welcher durch die Wärmebehandlung erhalten wurde, wurde abgekratzt und die magnetischen Eigenschaften durch einen BH Tracer ermittelt. Die magnetischen Eigenschaften wurden ermittelt, nachdem der Sintermagnet auf R-T-B Basis in einem gepulsten magnetischen Feld von 4000 kA/m magnetisiert wurde. Die Dicke des Sinterkörpers ist gering und daher wurden drei Platten des Basismaterials zur Bewertung überlappt. Die Resultate sind in Tabelle 1 und Tabelle 2 dargestellt.
Die magnetische Restflussdichte Br und Koerzitivfeldstärke HcJ wurden auf eingehende Weise ermittelt. Insbesondere wurden alle Beispiele einschließlich der Tabelle 1, Tabelle 2 und die Ergebnisse des experimentellen Beispiels 5 (Tabelle 5), welche später beschrieben wird, und alle anderen Vergleichsbeispiele als Vergleichsbeispiel 6, welches später beschrieben wird, in einer Br-HcJ Abbildung (wobei Br auf der vertikalen Achse und HcJ auf der horizontalen Achse aufgetragen wurde) gedruckt. Proben in der weiter oben-rechten Seite der Br-HcJ Abbildung weisen bevorzugtere Br und HcJ auf. 2 zeigt die Br-HcJ Abbildung, welche auf der Basis der Tabelle 1, Tabelle 2 und Tabelle 5 erstellt wurde, und 3 zeigt die Br-HcJ Abbildung, welche durch Vergrößerung des Bereichs der 2 erstellt wurde. In Tabelle 1, Tabelle 2 und Tabelle 5 werden Proben mit bevorzugten Br und HcJ mit O gekennzeichnet und Proben mit ungünstigen Br und HcJ werden mit × bezeichnet.
Zusätzlich wurden der jeweilige Sintermagnet auf R-T-B Basis einem Korrosionsbeständigkeitstest unterworfen. Der Korrosionsbeständigkeitest wurde mittels eines Dampfdrucktopftest (PCT) bei einem gesättigten Dampfdruck durchgeführt. Insbesondere wurde der Sintermagnet auf R-T-B Basis für 1000 Stunden bei 2 Atm in einem Umgebung mit 100% RH gelassen und die Masseänderung vor und nach dem Test gemessen. Eine Massenänderung um 3 mg/cm² oder weniger wurde als eine bevorzugte Korrosionsbeständigkeit angesehen. Die Resultate sind in der Tabelle 1 und Tabelle 2 gezeigt. Proben, die eine bevorzugte Korrosionsbeständigkeit zeigen, werden mit O gekennzeichnet und Proben, die eine ungünstige Korrosionsbeständigkeit aufweisen, werden mit x gekennzeichnet. Im Übrigen ist das Vergleichsbeispiel 6, welches bevorzugte Br und HcJ aufweist, jedoch hinsichtlich der Korrosionsbeständigkeit schlecht ist, nicht in der 2 oder 3 dargestellt, um klarzustellen, dass alle Beispiele bevorzugte Br und HcJ aufwiesen.
In der Tabelle 1, Tabelle 2, 2 und 3 weisen alle Beispiele eine bevorzugte magnetische Restflussdichte Br und Koerzitivfeldstärke HcJ und zeigten eeine bevorzugte Korrosionsbeständigkeit. Im Gegensatz dazu, ist eine oder mehr der magnetischen Restflussdichte Br, der Koerzitivfeldstärke HcJ und der Korrosionsbeständigkeit nicht bei allen Vergleichsbeispielen bevorzugt.
(Experimentelles Beispiel 2)
Für das Beispiel 2 und das Vergleichsbeispiel 1, wurden die Eigenschaften des Sintermagneten auf R-T-B Basis, welche schließlich erhalten wurde, durch Verändern der zweiten Alterungstemperatur T2 überprüft. Die Resultate sind in Tabelle 3 und 4 dargestellt. Tabelle 3

Beispiel 2 Vergleichsbeispiel 1

Zweite Alterungstemperatur T2 (°C) HcJ(kA/m) HcJ(kA/m)

470 1927 1621

500 1942 1660

520 1929 1636

560 1915 1581
Aus Tabelle 3 und 4 wird deutlich, dass die Eigenschaftsänderung (Änderung von HcJ) in Bezug auf die Änderung der zweiten Alterungstemperatur T2 in dem Beispiel 2 klein ist, bei welchem die Zusammensetzung von Al und dergleichen innerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung liegt, im Vergleich mit dem Vergleichsbeispiel 1, bei welchem der Al-Gehalt zu niedrig ist.
(Experimentelles Beispiel 3)
Die magnetische Restflussdichte Br und Koerzitivfeldstärke HcJ der Sintermagneten auf R-T-B Basis, welche schließlich durch Ändern der Diffusionstemperatur zum Zeitpunkt zu dem die Sintermagneten auf R-T-B Basis von Beispiel 2 und Vergleichsbeispiel 1 der Korngrenzen Diffusion erhalten wurden, wurden überprüft. Die Resultate sind in Tabelle 4, 5 und 6 dargestellt. Tabelle 4

Beispiel 2 Vergleichsbeispiel 1

Diffusiontemperatur Br(mT) HcJ(kA/m) Br(mT) HcJ(kN/m)

850 1445 1901 1453 1554

900 1442 1919 1451 1598

930 1441 1929 1449 1636

950 1440 1915 1449 1632
Aus Tabelle 4, 5 und 6 zeigt sich, dass die Änderung der magnetischen Restflussdichte Br and Koerzitivfeldstärke HcJ in Bezug auf die Änderung der Diffusionstemperatur bei dem Beispiel 2 gering ist, bei welchem die Zusammensetzung von Al oder dergleichen in dem Bereich der vorliegenden Erfindung liegt, im Vergleich mit dem Vergleichsbeispiel 1, bei welchem der Al-Gehalt zu niedrig ist.
(Experimentelles Beispiel 4)
Für die Beispiele 2, 12 und 40 und Vergleichsbeispiele 1, 4 und 5 wurde der Tb-Gehalt in dem Kernbereich und der Tb-Gehalt in dem Oberflächenbereich gemessen. Insbesondere für den Sintermagneten auf R-T-B Basis, welcher durch Tb Diffusion erhalten wurde, wurde der Tb-Gehalt in der Mitte (10 mm × 7 mm × 1 mm dick) der Ebene mit der größten Fläche (14 mm × 10 mm Ebene) und den durch Abkratzen von 0,1 mm von der Oberfläche erhaltenen Ebenen, wie oben beschrieben, gemessen und als der Tb-Gehalt in dem Oberflächenbereich eingesetzt.
Hierbei wurde der analytische Wert durch ICP Analyse erhalten, da die zu analysieren Menge klein war. Zusätzlich wurde für die Sintermagneten auf R-T-B Basis, welche durch Tb Diffusion erhalten wurden, der Tb-Gehalt in der Mitte (10 mm × 7 mm × 1 mm dick) der Ebene mit der größten Fläche unter den Sintermagneten auf R-T-B Basis (1.0 mm dick), erhalten durch Abkratzen von 1,5 mm von der Oberfläche, gemessen und als der Tb-Gehalt des Kernbereichs eingesetzt. Hier wurde der analytische Wert durch ICP erhalten, da die zu analysieren Menge klein war. Die Resultate sind in Tabelle 5 dargestellt.
Des Weiteren wurde bei den jeweiligen Beispielen und Vergleichsbeispielen 0,1 mm von jeder Ebene der Oberfläche des jeweiligen Sintermagneten auf R-T-B Basis abgekratzt, und die Sintermagneten auf R-T-B Basis wurden auf 140°C erwärmt und der Messung der Koerzitivfeldstärke HcJ bei 140°C unterworfen. Anschließend wurden die Proben, welche (HcJ@140°C – HcJ@RT)/HcJ@RT ≥ – 9.8% erfüllten, so bewertet, dass sie bevorzugte thermisch Entmagnetisierungseigenschaften aufwiesen, wobei HcJ@140°C die Koerzitivfeldstärke HcJ bei 140°C angibt und HcJ@RT die Koerzitivfeldstärke HcJ bei Raumtemperatur (22°C) angibt. Die Resultate sind in Tabelle 5 dargestellt. In Tabelle 5 werden die Proben, welche bevorzugte thermische Entmagnetisierungseigenschaften zeigen, mit O gekennzeichnet und Proben, die ungünstige thermische Entmagnetisierungseigenschaften zeigen, mit × gekennzeichnet.
(Experimentelles Beispiel 5)
Des Weiteren wurden Beispiele 52 bis 54 hergestellt, indem die Diffusionsdauer in Beispiel 2 geändert wurde. Des Weiteren wurden Vergleichsbeispiele 21 und 22 hergestellt, indem die Diffusionsdauer in Vergleichsbeispiel 1 geändert wurde und dem gleichen Test unterworfen wurden. Des weiteren wurde bei dem Vergleichsbeispiel 23, bei welchem der Tb-Gehalt auf 0,6 Gew.-% eingestellt wurde, indem zum Zeitpunkt der Herstellung des Basismaterials ein Teil von Nd durch Tb substituiert wurde, statt dass eine Tb Diffusion in dem Vergleichsbeispiel 5 durchgeführt wurde, dem gleichen Test unterworfen. Die Resultate sind in Tabelle 5 dargestellt.
Aus Tabelle 5 wird deutlich, dass Tb in den Kernbereich diffundiert und dass die Tb Konzentration in dem Kernbereich bei dem Sintermagneten auf R-T-B Basis der vorliegenden Erfindung im Vergleich mit den Vergleichsbeispielen eher hoch ist. Des weiteren wird deutlich, dass die magnetische Restflussdichte Br, die Koerzitivfeldstärke HcJ und die thermischen Entmagnetisierungseigenschaften bei dem Sintermagneten auf R-T-B Basis der vorliegenden Erfindung im Vergleich mit den Vergleichsbeispielen hervorragend sind. Es wird deutlich, dass eine ausgezeichnete magnetische Restflussdichte Br, Koerzitivfeldstärke HcJ und thermische Entmagnetisierungseigenschaften bei dem Sintermagneten auf R-T-B Basis der vorliegenden Erfindung erzielt werden, im Vergleich mit einem Fall, bei welchem Tb zu dem Zeitpunkt der Herstellung des Basismaterials zugegeben wird, anstelle der Durchführung der Korngrenzendiffusion.
Bezugszeichenliste

1: Sintermagnet auf R-T-B Basis

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 06/43348 A [0003]

Claims

Sintermagnet auf R-T-B Basis umfassend ”R”, ”T” und ”B”, wobei ”R” ein Seltenerdelement darstellt, einschließlich wenigstens Tb, ”T” ein anderes Metallelement als die Seltenerdelemente darstellt, einschließlich wenigstens Fe, Cu, Mn, Al und Co, ”B” Bor oder Bor und Kohlenstoff darstellt, ein Gehalt an ”R” 28,0 bis 32,0 Masse-% in Bezug auf 100 Masse-% einer Gesamtmasse des Sintermagneten auf R-T-B Basis beträgt, ein Gehalt an Cu 0,04 bis 0,50 Masse-% in Bezug auf 100 Masse-% einer Gesamtmasse des Sintermagneten auf R-T-B Basis beträgt, ein Gehalt an Mn 0,02 bis 0,10 Masse-% in Bezug auf 100 Masse-% einer Gesamtmasse des Sintermagneten auf R-T-B Basis beträgt, ein Gehalt an Al 0.15 bis 0,30 Masse-% in Bezug auf 100 Masse-% einer Gesamtmasse des Sintermagneten auf R-T-B Basis beträgt, ein Gehalt an Co 0.50 bis 3,0 Masse-% in Bezug auf 100 Masse-% einer Gesamtmasse des Sintermagneten auf R-T-B Basis beträgt, ein Gehalt an ”B” 0,85 bis 1,0 Masse-% in Bezug auf 100 Masse-% einer Gesamtmasse des Sintermagneten auf R-T-B Basis beträgt, und Tb2/Tb1 0,40 oder mehr und weniger als 1,0 beträgt, wobei Tb1 (Masse-%) einen Gehalt an Tb in einem Oberflächenbereich des Sintermagnet auf R-T-B Basis angibt, und Tb2 (Masse-%) einen Gehalt an Tb in einem Kernbereich des Sintermagnet auf R-T-B Basis angibt.
Sintermagnet auf R-T-B Basis nach Anspruch ein, wobei ”R” schwere Seltenerdelemente umfasst, welche im Wesentlichen nur aus Dy und Tb bestehen.
Sintermagnet auf R-T-B Basis nach Anspruch 1, wobei ”R” ein schweres Seltenerdelement, welches im Wesentlichen nur aus Tb besteht.
Sintermagnet auf R-T-B Basis nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ”T” des weiteren Ga umfasst und ein Gehalt an Ga is 0,08 bis 0,30 Masse-% in Bezug auf 100 Masse-% einer Gesamtmasse des Sintermagneten auf R-T-B Basis beträgt.
Sintermagnet auf R-T-B Basis nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ”T” des weiteren Zr umfasst und ein Gehalt an Zr 0,10 bis 0,25 Masse-% in Bezug auf 100 Masse-% einer Gesamtmasse des Sintermagneten auf R-T-B Basis beträgt.
Sintermagnet auf R-T-B Basis nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ”T” des weiteren Ga und Zr umfasst, ein Gehalt an Ga 0,08 bis 0,30 Masse-% in Bezug auf 100 Masse-% einer Gesamtmasse des Sintermagneten auf R-T-B Basis beträgt, und ein Gehalt an Zr 0,10 bis 0,25 Masse-% in Bezug auf 100 Masse-% einer Gesamtmasse des Sintermagneten auf R-T-B Basis beträgt.
Sintermagnet auf R-T-B Basis nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei Ga/Al 1,3 oder weniger in Bezug auf das Massenverhältnis beträgt.