專(zhuān)利名稱(chēng)：磁鐵粉末、磁鐵粉末的制造方法及粘結(jié)磁鐵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于磁鐵粉末、磁鐵粉末的制造方法及粘結(jié)磁鐵。
背景技術(shù)：
為了謀求電動(dòng)機(jī)等的小型化，希望在這種電動(dòng)機(jī)中使用時(shí)的(在實(shí)際的導(dǎo)磁中的)磁鐵的磁通密度高。決定粘結(jié)磁鐵中的磁通密度的因素有磁鐵粉末的磁化值和粘結(jié)磁鐵中的磁鐵粉末的含量(含有率)。因此，在磁鐵粉末本身的磁化不那么高的情況下，如果不使粘結(jié)磁鐵中的磁鐵粉末的含量極多，就得不到足夠的磁通密度。
可是，現(xiàn)在作為高性能稀土粘結(jié)磁鐵使用的稀土磁鐵，使用MQI公司制的MQP—B粉末作為稀土磁鐵粉末的各向同性粘結(jié)磁鐵占大多數(shù)。各向同性粘結(jié)磁鐵比各向異性粘結(jié)磁鐵有以下的優(yōu)點(diǎn)。即，在制造粘結(jié)磁鐵時(shí)，不需要磁場(chǎng)取向，因而制造過(guò)程簡(jiǎn)單，其結(jié)果，制造成本低廉。但是在以這種MQP—B粉末為代表的以往的各向同性粘結(jié)磁鐵中，存在像以下的問(wèn)題。
1)以往的各向同性粘結(jié)磁鐵，磁通密度是不足夠的。即所使用的磁鐵粉末的磁化低，因此不得不提高粘結(jié)磁鐵中的磁鐵粉末的含量(含有率)，但如果提高磁鐵粉末的含量，粘結(jié)磁鐵的成型性就變差，因此磁鐵粉末的含量受到限制。另外，通過(guò)在成型條件上下工夫等，即使使磁鐵粉末的含量多，所得到的磁通密度也同樣受到限制，因此不能謀求電動(dòng)機(jī)的小型化。
2)也曾報(bào)道過(guò)在納米復(fù)合磁鐵中殘留磁通密度高的磁鐵，但在該場(chǎng)合，矯頑力過(guò)小，實(shí)用上作為電動(dòng)機(jī)得到的磁通密度(在實(shí)際使用時(shí)的導(dǎo)磁中的磁通密度)是非常低的。另外，因?yàn)槌C頑力小，所以熱穩(wěn)定性也劣化。
3)粘結(jié)磁鐵的耐蝕性、耐熱性降低。即，為了彌補(bǔ)磁鐵粉末的磁性能低，不得不使粘結(jié)磁鐵中的磁鐵粉末的含量多(也就是使粘結(jié)磁鐵的密度極端的高密度化)，其結(jié)果，粘結(jié)磁鐵的耐蝕性、耐熱性低劣，可靠性變低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供，能夠提供磁性能優(yōu)良、可靠性良好的磁鐵的磁鐵粉末和粘結(jié)磁鐵。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明是關(guān)于磁鐵粉末，該磁鐵粉末是以Rx(Fe1－aCoa)100－x－y－zByMz(但，R是除Dy以外的至少一種稀土元素，M是Ti、Cr、Nb、Mo、Hf、W、Mn、Zr、Dy中的至少一種元素，x7.1～9.9原子％，y4.6～8.0原子％，z0.1～3.0原子％，a0～0.30)表示的合金組成構(gòu)成、而且以具有硬磁性相和軟磁性相的復(fù)合組織構(gòu)成的磁鐵粉末，其特征在于，在和粘結(jié)樹(shù)脂混合后進(jìn)行壓縮成型而形成密度ρ[Mg/m3]的粘結(jié)磁鐵時(shí)，該粘結(jié)磁鐵在室溫下的最大磁能積(BH)max[kJ/m3]滿(mǎn)足(BH)max/ρ2[×10-9J·m3/g2]≥2.40的關(guān)系，而且該粘結(jié)磁鐵在室溫下的固有矯頑力Hcj是400～750kA/m。
由此可提供，能夠提供磁性能優(yōu)良、可靠性良好的磁鐵的磁鐵粉末。
上述磁鐵粉末，最好上述粘結(jié)磁鐵在室溫下的殘留磁通密度Br[T]滿(mǎn)足Br/ρ[×10-6T·m3/g]≥0.125的關(guān)系。由此，尤其能夠提供磁性能、可靠性?xún)?yōu)良的磁鐵。
另外，本發(fā)明是關(guān)于磁鐵粉末，該磁鐵粉末是以Rx(Fe1－aCoa)100－x－y－zByMz(但，R是除Dy以外的至少一種稀土元素，M是Ti、Cr、Nb、Mo、Hf、W、Mn、Zr、Dy中的至少一種元素，x7.1～9.9原子％，y4.6～8.0原子％，z0.1～3.0原子％，a0～0.30)表示的合金組成構(gòu)成、而且以具有硬磁性相和軟磁性相的復(fù)合組織構(gòu)成的磁鐵粉末，其特征在于，在和粘結(jié)樹(shù)脂混合后進(jìn)行壓縮成型而形成密度ρ[Mg/m3]的粘結(jié)磁鐵時(shí)，該粘結(jié)磁鐵在室溫下的殘留磁通密度Br[T]滿(mǎn)足Br/ρ[×10-6T·m3/g]≥0.125的關(guān)系，而且該粘結(jié)磁鐵在室溫下的固有矯頑力Hcj是400～750kA/m。
由此可提，供能夠提供磁性能優(yōu)良、可靠性良好的磁鐵的磁鐵粉末。
另外，磁鐵粉末最好是粉碎急冷薄帶而得到的。由此，能夠進(jìn)一步提高磁性能，特別是矯頑力等。
另外，上述急冷薄帶的厚度最好是10～40μm。由此，能夠得到具有特別優(yōu)良的磁性能的磁鐵。
此外，上述急冷薄帶最好是使磁鐵材料的合金熔液碰撞在旋轉(zhuǎn)的冷卻輥的圓周面上，進(jìn)行冷卻凝固而得到的。由此，能夠比較容易地使金屬組織(晶粒)細(xì)化，能夠使磁性能進(jìn)一步提高。
上述冷卻輥?zhàn)詈镁哂幸越饘倩蛘吆辖饦?gòu)成的基底部分和構(gòu)成圓周面的表面層，該表面層的導(dǎo)熱率比上述基底部分的導(dǎo)熱率小。由此，能夠以適當(dāng)?shù)睦鋮s速度使磁鐵材料的合金熔液急冷，其結(jié)果，能夠提供具有特別優(yōu)良的磁性能的磁鐵。
另外，上述表面層最好以陶瓷構(gòu)成。由此，能夠以適當(dāng)?shù)睦鋮s速度使磁鐵材料的合金熔液急冷，其結(jié)果，在能夠提供具有特別優(yōu)良的磁性能的磁鐵的同時(shí)，提高冷卻輥的耐久性。
此外，上述R最好是以Nd和/或Pr為主的稀土元素。由此，提高構(gòu)成復(fù)合組織(特別納米復(fù)合組織)的硬磁性相的飽和磁化，矯頑力變得更優(yōu)良。
上述R最好包括Pr，其比例相對(duì)上述R全體是5～75％。由此，使殘留磁通密度幾乎不降低，能夠提高矯頑力和矩形性。
另外，上述復(fù)合組織最好是納米復(fù)合組織。由此，在提高磁化性的同時(shí)，也提高耐熱性(熱穩(wěn)定性)，磁性能隨時(shí)間的變化小。
此外，上述磁鐵粉末，在其制造過(guò)程/或制造后，最好進(jìn)行至少一次熱處理。由此，使組織均勻化，或者去除由粉碎導(dǎo)入的應(yīng)變的影響，而進(jìn)一步提高磁性能。
另外，平均晶粒直徑最好是5～50nm。由此，能夠提供磁性能，特別是矯頑力和矩形性?xún)?yōu)良的磁鐵。
平均粒徑最好是0.5～150μm。由此，能夠使磁性能特別優(yōu)良。另外，在粘結(jié)磁鐵的制造中使用時(shí)，磁鐵粉末的含量(含有率)高，得到磁性能優(yōu)良的粘結(jié)磁鐵。
另外，本發(fā)明是關(guān)于磁鐵粉末的制造方法，該制造方法是使磁鐵材料的合金熔液碰撞在旋轉(zhuǎn)的冷卻輥的圓周面上，進(jìn)行冷卻凝固而得到急冷薄帶，將該急冷薄帶粉碎而得到磁鐵粉末的磁鐵粉末的制造方法，其特征在于，上述磁鐵粉末是以Rx(Fe1－aCoa)100－x－y－zByMz(但，R是除Dy以外的至少一種稀土元素，M是Ti、Cr、Nb、Mo、Hf、W、Mn、Zr、Dy中的至少一種元素，x7.1～9.9原子％，y4.6～8.0原子％，z0.1～3.0原子％，a0～0.30)表示的合金組成構(gòu)成、而且以具有硬磁性相和軟磁性相的復(fù)合組織構(gòu)成的，在和粘結(jié)樹(shù)脂混合后進(jìn)行壓縮成型而形成密度ρ[Mg/m3]的粘結(jié)磁鐵時(shí)，該粘結(jié)磁鐵在室溫下的最大磁能積(BH)max[KJ/m3]滿(mǎn)足(BH)max/ρ2[×10-9J·m3/g2]≥2.40的關(guān)系，而且該粘結(jié)磁鐵在室溫下的固有矯頑力Hcj是400～750kA/m。
由此可提供，能夠提供磁性能優(yōu)良、可靠性良好的磁鐵的磁鐵粉末。
另外，本發(fā)明是關(guān)于磁鐵粉末的制造方法，該制造方法是使磁鐵材料的合金熔液碰撞在旋轉(zhuǎn)的冷卻輥的圓周面上，進(jìn)行冷卻凝固而得到急冷薄帶，將該急冷薄帶粉碎而得到磁鐵粉末的磁鐵粉末的制造方法，其特征在于，上述磁鐵粉末是以Rx(Fe1－aCoa)100－x－y－zByMz(但，R是除Dy以外的至少一種稀土元素，M是Ti、Cr、Nb、Mo、Hf、W、Mn、Zr、Dy中的至少一種元素，x7.1～9.9原子％，y4.6～8.0原子％，z0.1～3.0原子％，a0～0.30)表示的合金組成構(gòu)成、而且以具有硬磁性相和軟磁性相的復(fù)合組織構(gòu)成的，其特征在于，在和粘結(jié)樹(shù)脂混合后進(jìn)行壓縮成型而形成密度ρ[Mg/m3]的粘結(jié)磁鐵時(shí)，該粘結(jié)磁鐵在室溫下的殘留磁通密度Br[T]滿(mǎn)足Br/ρ[×10-6T·m3/g]≥0.125的關(guān)系，而且該粘結(jié)磁鐵在室溫下的固有矯頑力Hcj是400～750kA/m。
由此可提供，能夠提供磁性能優(yōu)良、可靠性良好的磁鐵的磁鐵粉末。
此外，本發(fā)明是關(guān)于粘結(jié)磁鐵，該粘結(jié)磁鐵是含有Ti、Cr、Nb、Mo、Hf、W、Mn、Zr、Dy中的至少一種元素的R—TM—B系合金(但，R是除Dy以外的至少一種稀土元素，TM是以Fe為主的過(guò)渡金屬)的磁鐵粉末和粘結(jié)樹(shù)脂混合后進(jìn)行壓縮成型而形成的粘結(jié)磁鐵，其特征在于，在以ρ[Mg/m3]作為粘結(jié)磁鐵的密度時(shí)，室溫下的最大磁能積(BH)max[KJ/m3]滿(mǎn)足(BH)max/ρ2[×10-9J·m3/g2]≥2.40的關(guān)系，而且室溫下的固有矯頑力Hcj是400～750kA/m。
由此，能夠提供磁性能優(yōu)良、可靠性良好的磁鐵。
另外，上述粘結(jié)磁鐵在室溫下的殘留磁通密度Br[T]最好滿(mǎn)足Br/ρ[×10-6T·m3/g]≥0.125的關(guān)系。由此，尤其能夠提供磁性能、可靠性?xún)?yōu)良的磁鐵。
此外，本發(fā)明是關(guān)于粘結(jié)磁鐵，該粘結(jié)磁鐵是含有Ti、Cr、Nb、Mo、Hf、W、Mn、Zr、Dy中的至少一種元素的R—TM—B系合金(但，R是除Dy以外的至少一種稀土元素，TM是以Fe為主的過(guò)渡金屬)的磁鐵粉末和粘結(jié)樹(shù)脂混合后進(jìn)行壓縮成型而形成的粘結(jié)磁鐵，其特征在于，在以ρ[Mg/m3]作為粘結(jié)磁鐵的密度時(shí)，室溫下的殘留磁通密度Br[T]滿(mǎn)足Br/ρ[×10-6T·m3/g]≥0.125的關(guān)系，而且該粘結(jié)磁鐵在室溫下的固有矯頑力Hcj是400～750kA/m。
由此，能夠提供磁性能優(yōu)良、可靠性良好的磁鐵。
另外，上述磁鐵粉末最好是以Rx(Fe1－aCoa)100－x－y－zByMz(但，R是除Dy以外的至少一種稀土元素，M是Ti、Cr、Nb、Mo、Hf、W、Mn、Zr、Dy中的至少一種元素，x7.1～9.9原子％，y4.6～8.0原子％，z0.1～3.0原子％，a0～0.30)表示的合金組成構(gòu)成、而且以具有硬磁性相和軟磁性相的復(fù)合組織構(gòu)成的。由此，尤其能夠提供磁性能、可靠性?xún)?yōu)良的磁鐵。
此外，上述壓縮成型最好在上述粘結(jié)樹(shù)脂熔融或者軟化的溫度進(jìn)行。由此，在提高粘結(jié)磁鐵的成型性的同時(shí)，降低粘結(jié)磁鐵中的孔隙率，使磁性能進(jìn)一步提高。并且也提高粘結(jié)磁鐵的機(jī)械強(qiáng)度。
另外，粘結(jié)磁鐵的最大磁能積(BH)max最好是50kJ/m3以上。由此，以小型就能夠得到高性能的電動(dòng)機(jī)。
另外，不可逆去磁率(初期去磁率)的絕對(duì)值最好是6.2％以下。由此，耐熱性(熱穩(wěn)定性)變得特別優(yōu)良。
上述的或者除上述以外的本發(fā)明的其他目的、構(gòu)成和效果，從基于附圖的以下實(shí)施例的說(shuō)明，可以更清楚。


圖1是示意地表示在本發(fā)明的磁鐵粉末中的復(fù)合組織(納米復(fù)合組織)的一個(gè)例子的圖。
圖2是示意地表示在本發(fā)明的磁鐵粉末中的復(fù)合組織(納米復(fù)合組織)的一個(gè)例子的圖。
圖3是示意地表示在本發(fā)明的磁鐵粉末中的復(fù)合組織(納米復(fù)合組織)的一個(gè)例子的圖。
圖4是表示制造磁鐵材料的裝置(急冷薄帶制造裝置)的構(gòu)成例的斜視圖。
圖5是表示在圖4所示裝置中的合金熔液與冷卻輥發(fā)生碰撞部位附近的狀態(tài)的斷面?zhèn)让鎴D。
以下，詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明的磁鐵粉末、磁鐵粉末的制造方法及粘結(jié)磁鐵的本發(fā)明的概要為了謀求電動(dòng)機(jī)等的小型化，得到磁通密度高的磁鐵已成為課題。決定粘結(jié)磁鐵中的磁通密度的因素有磁鐵粉末的磁化值和粘結(jié)磁鐵中的磁鐵粉末的含量(含有率)，但在磁鐵粉末本身的磁化不那么高的情況下，如果不使粘結(jié)磁鐵中的磁鐵粉末的含量極多，就得不到足夠的磁通密度。
現(xiàn)在普及的上述MQI公司制的MQP—B粉末，如上所述，按照用途磁通密度是不充分的，因此在制造粘結(jié)磁鐵時(shí)，只好提高粘結(jié)磁鐵中的磁鐵粉末的含量，也就是使其高密度化，在耐蝕性、耐熱性或機(jī)械強(qiáng)度等方面缺乏可靠性的同時(shí)，因?yàn)槌C頑力高，所以存在磁化性惡化的缺點(diǎn)。
與此相反，本發(fā)明的磁鐵粉末和粘結(jié)磁鐵得到足夠的磁通密度和適度的矯頑力，由此粘結(jié)磁鐵中的磁鐵粉末的含量(含有率)不必要那么高，其結(jié)果，能夠提供強(qiáng)度高，成型性、耐蝕性、磁化性等優(yōu)良的可靠性高的粘結(jié)磁鐵，并且，由于粘結(jié)磁鐵的小型化、高性能化，因此對(duì)電動(dòng)機(jī)等搭載磁鐵機(jī)器的小型化也能夠做出大的貢獻(xiàn)。
進(jìn)而，本發(fā)明的磁鐵粉末能夠構(gòu)成具有硬磁性相和軟磁性相的復(fù)合組織。
上述MQI公司制的MQP—B粉末是硬磁性相的單相組織，但在這樣的復(fù)合組織中存在磁化高的軟磁性相，因此具有總磁化高的優(yōu)點(diǎn)，并且退回導(dǎo)磁率變高，因此即使一旦施加反磁場(chǎng)，也有此后的去磁率小的優(yōu)點(diǎn)。
磁鐵粉末的合金組成本發(fā)明的磁鐵粉末具有含Ti、Cr、Nb、Mo、Hf、W、Mn、Zr、Dy中的至少一種的合金組成。由此，在能夠提高矯頑力的同時(shí)，也能夠提高磁鐵的耐熱性和耐蝕性。尤其，磁鐵粉末最好是含有Ti、Cr、Nb、Mo、Hf、W、Mn、Zr、Dy中的至少一種的R—TM—B系合金(但，R是除Dy以外的至少一種稀土元素，TM是體Fe為主的過(guò)渡金屬)，進(jìn)而最好是以Rx(Fe1－aCoa)100－x－y－zByMz(但，R是除Dy以外的至少一種稀土元素，M是Ti、Cr、Nb、Mo、Hf、W、Mn、Zr、Dy中的至少一種元素，x7.1～9.9原子％，y4.6～8.0原子％，z0.1～3.0原子％，a0～0.30)表示的合金組成構(gòu)成的。
作為R(除Dy以外的稀土元素)，可舉出Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、混合稀土，但可以包括這些元素中的1種或者2種以上。
R的含量(含有率)是7.1～9.9原子％。在R的含量不到7.1原子％時(shí)，得不到足夠的矯頑力，即使添加M，矯頑力的提高也小。另一方面，如果R的含量超過(guò)9.9原子％，磁化的潛力下降，因此得不到足夠的磁通密度。
在此，R最好是以Nd和/或Pr為主的稀土元素。其理由是，這些稀土元素提高構(gòu)成復(fù)合組織(特別納米復(fù)合組織)的硬磁性相的飽和磁化，并且對(duì)為了實(shí)現(xiàn)作為磁鐵的良好矯頑力是有效的。
另外，R包括Pr，其比例相對(duì)R全體以5～75％為佳，最好是20～60％。因?yàn)槿绻窃摲秶瑲埩舸磐芏染蛶缀醪话l(fā)生降低，能夠提高矯頑力和矩形性。
Co是具有和Fe相同特性的過(guò)渡金屬。通過(guò)添加Co(取代Fe的一部分)，使居里溫度變高，而提高溫度特性，但Co對(duì)Fe的取代比率如果超過(guò)0.30，出現(xiàn)矯頑力、磁通密度同時(shí)降低的傾向。Co對(duì)Fe的取代比率在0.05～0.20的范圍，不僅提高溫度特性，而且也提高磁通密度本身，因此是最佳的。
B(硼)對(duì)得到高磁性能，是有效的元素，其含量是4.6～8.0原子％。如果B不到4.6原子％，B—H(J-H)回線(xiàn)中的矩形性變差。另一方面，如果B超過(guò)8.0原子％，非磁性相變多，磁通密度就急劇減少。
M提高矯頑力，因此是有利的元素。其含量是0.1～3.0原子％。尤其，M的含量更好是0.2～2.5原子％，最好是0.5～2.0原子％。通過(guò)在這樣的范圍含有M，因而出現(xiàn)矯頑力顯著地提高的效果。另外，在這樣的范圍，追隨矯頑力提高，矩形性和最大磁能積也提高。進(jìn)而耐熱性和耐蝕性也變得良好。但是，如上所述，在R的含量不到7.1原子％時(shí)，通過(guò)添加M產(chǎn)生的這種效果是非常小的。另外，如果M的含量超過(guò)上限值，會(huì)產(chǎn)生磁化降低。
另外，M本身不是新的物質(zhì)，但本發(fā)明反復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、研究的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在以具有軟磁性相和硬磁性相的復(fù)合組織構(gòu)成的磁鐵粉末中，通過(guò)在上述范圍內(nèi)含有M，得到①既確保優(yōu)良的矩形性、最大磁能積，又提高矯頑力；②改善不可逆去磁率(絕對(duì)值的降低)；③能夠保持良好的耐蝕性的3種效果，特別同時(shí)得到這些效果，而在這方面本發(fā)明有重要的意義。
另外，以進(jìn)一步提高磁性能等為目的，在構(gòu)成磁鐵粉末的合金中，根據(jù)需要，也可以含有選自Ta、Zn、P、Ge、Cu、Ga、Si、In、Ag、Al組成的組(以下以“Q”表示該組)中的至少一種元素。在含有屬于Q的元素時(shí)，其含量較好是2.0原子％以下，更好是0.1～1.5原子％，最好是0.2～1.0原子％。
含有屬于Q的元素，根據(jù)其種類(lèi)發(fā)揮固有的效果。例如，Ta、Cu、Ga、Si、Al有提高耐蝕性的效果。
復(fù)合組織磁鐵材料形成具有軟磁性相和硬磁性相的復(fù)合組織。
該復(fù)合組織(納米復(fù)合組織)，軟磁性相10和硬磁性相11，例如以圖1、圖2或圖3所示的圖形(式樣)存在，各相的厚度或粒徑以納米級(jí)存在。而且軟磁性相10和硬磁性相11鄰接(也包括通過(guò)晶界相鄰接的情況)，發(fā)生磁交互作用。
平均晶粒直徑以5～50nm為佳，最好是10～40nm。如果平均晶粒直徑不到下限值，晶粒間的交互作用的影響變得過(guò)強(qiáng)，就容易形成磁化顛倒，矯頑力惡化。
另一方面，如果平均晶粒直徑超過(guò)上限值，晶粒直徑會(huì)粗大化，晶粒間的交互作用的影響變?nèi)酰虼舜磐芏?、矯頑力、矩形性、最大磁能積惡化。
圖1～圖3所示的圖形僅是一例，并不限于這些，例如在圖2所示的圖形中，軟磁性相10和硬磁性相11也可以是相反的。
軟磁性相的磁化，容易通過(guò)外部磁場(chǎng)的作用改變其方向，因此如果混在硬磁性相中，體系全體的磁化曲線(xiàn)在B—H圖的第2象限，某些段就成為“蛇型曲線(xiàn)”。但是，在軟磁性相的尺寸是充分小的場(chǎng)合，軟磁性體的磁化，由于和周?chē)挠泊判泽w的磁化相結(jié)合，而受到十分強(qiáng)的約束，體系整體作為硬磁性體進(jìn)行動(dòng)作。
具有這樣的復(fù)合組織(納米復(fù)合組織)的磁鐵，主要具有以下列舉的特征1)～5)。
1)在B—H圖(J—H圖)的第二象限，磁化發(fā)生可逆的回復(fù)(在該意義上也稱(chēng)為“彈性磁鐵”)。
2)磁化性良好，能夠以較低的磁場(chǎng)進(jìn)行磁化。
3)磁性能的溫度依存性比硬磁性相單獨(dú)存在的場(chǎng)合小。
4)磁性能隨時(shí)間的變化小。
5)即使進(jìn)行微粉碎，磁性能也不劣化。
在上述的合金組成中，硬磁性相和軟磁性相，例如形成像以下那樣的相。
硬磁性相R2TM14B系(但，TM是以Fe或者Fe和Co為主的過(guò)渡金屬)軟磁性相TM(尤其α—Fe、α—(Fe，Co))磁鐵粉末的制造本發(fā)明的磁鐵粉末最好是將合金熔液進(jìn)行急冷而制成的，尤其最好是將合金熔液急冷、凝固而得到的急冷薄帶(帶材)進(jìn)行粉碎而制成的。以下，說(shuō)明該方法的一例。
圖4是表示使用單輥的急冷法來(lái)制造磁鐵材料的裝置(急冷薄帶制造裝置)的構(gòu)成例的斜視圖，圖5是在圖4所示裝置中的合金熔液與冷卻輥發(fā)生碰撞部位附近的狀態(tài)的斷面?zhèn)让鎴D。
如圖4所示，急冷薄帶制造裝置1具備能夠容納磁鐵材料的筒體2和相對(duì)筒體2沿圖中的箭頭9A方向旋轉(zhuǎn)的冷卻輥5。在筒體2的下端形成噴射磁鐵材料(合金)的熔液的噴嘴(孔口)3。
另外，在筒體2的噴嘴3附近的周?chē)渲眉訜嵊玫木€(xiàn)圈4，例如通過(guò)對(duì)線(xiàn)圈4外加高頻，將筒體2內(nèi)加熱(感應(yīng)加熱)，使筒體2內(nèi)的磁鐵材料處于熔化狀態(tài)。
冷卻輥5以基底部分51和形成冷卻輥5的圓周面53的表面層52構(gòu)成。
表面層52可以以和基底部分51相同的材質(zhì)整體地構(gòu)成，但最好以比基底部分51的構(gòu)成材料的導(dǎo)熱率小的材料構(gòu)成。
基底部分51的構(gòu)成材料沒(méi)有特別的限制，但最好例如以銅或者銅基合金那樣的導(dǎo)熱率高的金屬材料構(gòu)成，以便表面層52的熱更迅速地散發(fā)。
另外，作為表面層52的構(gòu)成材料，例如可舉出Cr、Ni、Pd、W等，或者包含這些金屬的合金等的金屬薄層或金屬氧化物層，陶瓷等。即使在這些之中，尤其在能夠使急冷薄帶8的輥面(和冷卻輥5接觸側(cè)的面)81和自由面(輥面81的相反側(cè)的面)82的冷卻速度差更小這點(diǎn)上，最佳的是陶瓷。
作為陶瓷，例如可舉出Al2O3、SiO2、TiO2、Ti2O3、ZrO2、Y2O3、鈦酸鋇、鈦酸鍶等氧化物系陶瓷，AlN、Si3N4、TiN、BN等氮化物系陶瓷，石墨、SiC、ZrC、Al4C3、CaC2、WC等碳化物系陶瓷，或者將它們之中的2種以上任意組合的復(fù)合陶瓷。
另外，表面層52不僅可以是像圖示的單層，例如也可以是組成不同的數(shù)個(gè)層的層疊體。在此場(chǎng)合，相鄰接的層最好彼此間的附著性高，作為其例子，可舉出相鄰接的層彼此含有相同的元素。
另外，即使在表面層52以單層構(gòu)成的場(chǎng)合，其組成沿厚度方向也不限于是均勻的，例如含有成分沿厚度方向也可以是逐漸發(fā)生變化的(傾斜材料)。
表面層52的平均厚度(在上述層疊體的場(chǎng)合，是其合計(jì)厚度)沒(méi)有特別的限制，但以0.5～50μm為佳，最好是1～20μm。
如果表面層52的平均厚度不到下限值，會(huì)產(chǎn)生如下的問(wèn)題。即，由于表面層52的材質(zhì)不同，冷卻能力過(guò)大，因而即使厚度相當(dāng)大的急冷薄帶8，在輥面81，冷卻速度也大，容易形成非晶態(tài)。另一方面，在自由面82，急冷薄帶8的導(dǎo)熱率較小，因此急冷薄帶8的厚度越大，冷卻速度就越小，其結(jié)果，容易發(fā)生晶粒直徑的粗大化。即，在自由面82容易形成粗晶粒，在輥面81容易形成叫做非晶態(tài)的急冷薄帶，往往得不到滿(mǎn)意的磁性能。另外，為了使自由面82的晶粒直徑小，例如使冷卻輥5的圓周速度變大，即使使急冷薄帶8的厚度小，在輥面81的非晶態(tài)也成為更無(wú)規(guī)則的，在制成急冷薄帶8后，即使進(jìn)行熱處理，也往往得不到足夠的磁性能。
另外，表面層52的平均厚度如果超過(guò)上限值，急冷速度就變慢，發(fā)生晶粒直徑粗大化，作為結(jié)果，磁性能降低。
這樣的急冷薄帶制造裝置1，設(shè)置在室(未圖示)內(nèi)，最好在該室內(nèi)填充惰性氣體或其他的保護(hù)氣體的狀態(tài)進(jìn)行工作。尤其，為了防止急冷薄帶8的氧化，保護(hù)氣體例如最好是氬氣、氦氣、氮?dú)獾榷栊詺怏w。
在急冷薄帶制造裝置1中，在筒體2內(nèi)放入磁鐵材料(合金)，利用線(xiàn)圈4進(jìn)行加熱而熔化，從噴嘴3中一噴射出合金熔液6，如圖5所示，合金熔液6就碰撞在冷卻輥5的圓周面53上，形成外澆口7后，一邊沿旋轉(zhuǎn)的冷卻輥5的圓周面53拖延，一邊進(jìn)行快速冷卻而凝固，連續(xù)地或斷續(xù)地形成急冷薄帶8。這樣形成的急冷薄帶8，不久其輥面81離開(kāi)圓周面53，沿圖4中的箭頭9B方向前進(jìn)。在圖5中，以虛線(xiàn)表示合金熔液的凝固界面71。
冷卻輥5的圓周速度，由于合金熔液的組成、表面層52的構(gòu)成材料(組成)、圓周面53的表面性狀(尤其合金熔液6對(duì)圓周面53的潤(rùn)濕性)等不同，其合適的范圍也不同，但為了提高磁性能，通常以5～60m/s為佳，最好是10～40m/s。如果冷卻輥5的圓周速度不到下限值，合金熔液6(外澆口7)的冷卻速度就降低，出現(xiàn)晶粒直徑增大的傾向，磁性能降低。另一方面，如果冷卻輥5圓周速度超過(guò)上限值，冷卻速度反而會(huì)變大，非晶態(tài)組織占有的比例變大，此后即使進(jìn)行后述的熱處理，磁性能也不能充分地提高。
像以上那樣得到的急冷薄帶8，其寬度W和厚度最好盡可能的均勻。在此情況下，急冷薄帶8的平均厚度t以10～40μm為佳，最好是12～30μm。如果平均厚度t不到下限值，則非晶態(tài)組織占有的比例變大，此后即使進(jìn)行后述的熱處理，磁性能也不能充分地提高。每單位時(shí)間的生產(chǎn)率也降低。另一方面，如果平均厚度t超過(guò)上限值，就出現(xiàn)自由面82側(cè)的晶粒直徑粗大化的傾向，因此磁性能降低。
再者，對(duì)于所得到的急冷薄帶8，例如為了促進(jìn)非晶態(tài)組織的再結(jié)晶化、組織的均勻化，也可以進(jìn)行至少一次熱處理。作為該熱處理的條件，例如在400～900℃可以規(guī)定為0.2～300分鐘左右。
另外，為了防止氧化，該熱處理最好在真空或者減壓狀態(tài)下(例如1×10-1～1×10-6托)，或者在像氮?dú)?、氬氣、氦氣等惰性氣體的非氧化性氣氛中進(jìn)行。
采用像以上那樣的制造方法得到的急冷薄帶(薄帶狀的磁鐵材料)8成為細(xì)小結(jié)晶組織，或者在非晶態(tài)組織中包含細(xì)小結(jié)晶組織的組織，得到優(yōu)良的磁性能。然后，將該急冷薄帶8粉碎，就得到本發(fā)明的磁鐵粉末。
粉碎的方法沒(méi)有特別的限制，例如可以使用球磨機(jī)、振動(dòng)磨機(jī)、超細(xì)粉碎機(jī)、棒磨機(jī)等各種粉碎裝置，破碎裝置進(jìn)行。此時(shí)，為了防止氧化，可以在真空或者減壓狀態(tài)下(例如1×10-1～1×10-6托)，或者在像氮?dú)?、氬氣、氦氣等惰性氣體的非氧化性氣氛中進(jìn)行粉碎。
磁鐵粉末的平均粒徑?jīng)]有特別的限制，但在為了制造后述的粘結(jié)磁的場(chǎng)合，考慮防止磁鐵粉末的氧化和防止由粉碎引起的磁性能的惡化，較好是0.5～150μm左右，更好是0.5～80μm左右，最好是1～50μm左右。
另外，為了在粘結(jié)磁鐵成型時(shí)得到更良好的成型性，磁鐵粉末的粒徑分布最好是某種程度的分散(有波動(dòng))。由此，能夠減低所得到的粘結(jié)磁鐵的孔隙率，其結(jié)果，在使粘結(jié)磁鐵中的磁鐵粉末的含量達(dá)到相同時(shí)，能夠更加提高粘結(jié)磁鐵的密度或機(jī)械強(qiáng)度，能夠進(jìn)一步提高磁性能。
對(duì)所得到的磁鐵粉末，例如也可以進(jìn)行以去除由粉碎導(dǎo)入的應(yīng)變的影響、控制晶粒直徑為目的的熱處理。作為該熱處理的條件，例如在350～850℃可以規(guī)定為0.2～300分鐘左右。
另外，為了防止氧化，最好在真空或者減壓狀態(tài)下(例如1×10-1～1×10-6托)，或者在像氮?dú)?、氬氣、氦氣等惰性氣體的非氧化性氣氛中進(jìn)行這種熱處理。
在使用像以上那樣的磁鐵粉末制造粘結(jié)磁鐵時(shí)，這樣的磁鐵粉末和粘結(jié)樹(shù)脂的粘結(jié)性(粘結(jié)樹(shù)脂的潤(rùn)濕性)良好，因而該粘結(jié)磁鐵的機(jī)械強(qiáng)度高，熱穩(wěn)定性(耐熱性)、耐蝕性?xún)?yōu)良。因此，該磁鐵粉末適合于粘結(jié)磁鐵的制造。
在以上中，作為急冷法，舉例地說(shuō)明了單輥法，但也可以采用雙輥法。除此以外，例如也可以采用像氣體噴霧的噴霧法、旋轉(zhuǎn)盤(pán)法、熔體提取(meltextraction)法、機(jī)械合金化法(MA)等進(jìn)行制造。這樣的急冷法能夠使金屬組織(晶粒)細(xì)化，因此對(duì)提高粘結(jié)磁鐵的磁鐵性能，特別是矯頑力等是有效的。
粘結(jié)磁鐵及其制造以下，說(shuō)明本發(fā)明的粘結(jié)磁鐵。
本發(fā)明的粘結(jié)磁鐵是磁鐵粉末和粘結(jié)樹(shù)脂混合、進(jìn)行壓縮成型而形成的。
作為粘結(jié)樹(shù)脂(粘結(jié)劑)可以是熱塑性樹(shù)脂、熱固性樹(shù)脂的任一種。
作為熱塑性樹(shù)脂，例如可舉出聚酰胺(如尼龍6、尼龍46、尼龍66、尼龍610、尼龍612、尼龍11、尼龍12、尼龍6—12、尼龍6—66)、熱塑性聚酰亞胺、芳香族聚酯等液晶聚合物，聚苯醚、聚苯硫醚、聚乙烯、聚丙烯、乙烯—乙酸乙烯酯共聚物等聚烯烴，改性聚烯烴，聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯等聚酯，聚醚、聚醚醚酮、聚醚酰亞胺、聚縮醛等，或者以這些化合物為主的共聚物、混合體、聚合物混合體等?？梢曰旌线@些中的1種或2種以上而使用。
即使在這些之中，從成型性特別優(yōu)良、機(jī)械強(qiáng)度高方面考慮，聚酰胺是最佳的，從提高耐熱性方面考慮，最好是液晶聚合物、以聚苯硫醚為主的化合物。并且這些熱塑性樹(shù)脂和磁鐵粉末的混煉性也優(yōu)良。
這樣的熱塑性樹(shù)脂，由于其種類(lèi)、共聚化等不同，具有能夠在廣泛范圍選擇的優(yōu)點(diǎn)，以便例如重視成型性或重視耐熱性、機(jī)械強(qiáng)度。
而作為熱固性樹(shù)脂，例如可舉出雙酚型、線(xiàn)型酚醛樹(shù)脂型、萘系等各種環(huán)氧樹(shù)脂，酚醛樹(shù)脂、尿素樹(shù)脂、三聚氰胺樹(shù)脂、聚酯(不飽和聚酯)樹(shù)脂、聚酰亞胺樹(shù)脂、硅樹(shù)脂、聚氨酯樹(shù)脂等，可以混合這些中的1種或2種以上而使用。
即使在這些之中，從成型性特別優(yōu)良、機(jī)械強(qiáng)度高、耐熱性?xún)?yōu)良方面考慮，以環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、聚酰亞胺樹(shù)脂、硅樹(shù)脂為佳，以環(huán)氧樹(shù)脂為最佳。并且這些熱固性樹(shù)脂和磁鐵粉末的混煉性、混煉的均勻性也良好。
所使用的熱固性樹(shù)脂(未固化)在室溫可以是液狀，也可以是固形(粉末狀)。
這樣的本發(fā)明粘結(jié)磁鐵，例如像以下那樣制造。將磁鐵粉末、粘結(jié)樹(shù)脂，和根據(jù)需要的添加劑(防止氧化劑、潤(rùn)滑劑等)混合后，進(jìn)行混煉(例如，熱混煉)來(lái)制造粘結(jié)磁鐵用組合物(混合物)，將該粘結(jié)磁鐵用組合物填充在壓縮成型機(jī)的成型金屬模內(nèi)，在磁場(chǎng)中或無(wú)磁場(chǎng)中將混合物加壓，而形成所希望的磁鐵形狀。在粘結(jié)樹(shù)脂是熱固性附脂時(shí)，成型后利用加熱等使其固化。
該壓縮成型最好在上述粘結(jié)樹(shù)脂熔融或者軟化的溫度進(jìn)行(熱壓縮成型)。
例如通過(guò)加熱成型金屬模等，以成型時(shí)的混合物溫度達(dá)到所使用的粘結(jié)樹(shù)脂發(fā)生熔融或者軟化的規(guī)定溫度狀態(tài)進(jìn)行這種熱壓縮成型。
此時(shí)的金屬模溫度最好是所使用的粘結(jié)樹(shù)脂的軟化點(diǎn)以上的溫度。尤其，在以t℃作為粘結(jié)樹(shù)脂的熔點(diǎn)時(shí)，金屬模溫度最好是t～(t＋80)℃左右。但是，在粘結(jié)樹(shù)脂如果是熱固性樹(shù)脂、而且該粘結(jié)樹(shù)脂的固化開(kāi)始溫度低于(t＋80)的場(chǎng)合，在熱壓縮成型時(shí)的金屬模溫度的上限，最好是不到粘結(jié)樹(shù)脂的固化開(kāi)始的溫度。
通過(guò)在這樣的溫度進(jìn)行熱壓縮成型，提高成型時(shí)的混合物的流動(dòng)性，在提高成型性的同時(shí)，能夠制造孔隙率小的粘結(jié)磁鐵，從而達(dá)到磁性能的更加提高。另外，粘結(jié)磁鐵的機(jī)械強(qiáng)度也提高。
壓縮成型時(shí)的成型壓力，隨成型時(shí)的溫度等不同而有某些不同，但以1～25t/cm2為佳，最好是5～20t/cm2。
像這樣制造而得到的粘結(jié)磁鐵的孔隙率以5體積％以下為佳，最好是3體積％以下。
這樣的壓縮成型與注射成型或擠出成型相比，不要求混合物的流動(dòng)性，因此與注射成型或擠出成型相比，能夠使粘結(jié)磁鐵中的磁鐵粉末的含量多。但是，本發(fā)明的磁鐵粉末，如上所述，與以往的磁鐵粉末相比，具有高的磁性能。因此，使用本發(fā)明的磁鐵粉末進(jìn)行壓縮成型(尤其熱壓縮成型)，就能夠以這些相乘效果得到具有非常優(yōu)良的磁性能的粘結(jié)磁鐵。
粘結(jié)磁鐵中的磁鐵粉末的含量(含有率)沒(méi)有特別的限制，但以90～99.5重量％左右為佳，最好是93～98.5重量％左右。
粘結(jié)磁鐵的密度ρ由粘結(jié)磁鐵中含有的磁鐵粉末的比重、磁鐵粉末的含量、孔隙率等因素決定。在本發(fā)明的粘結(jié)磁鐵中，其密度ρ沒(méi)有特別的限制，但以4.5～6.6Mg/m3左右為佳，最好是5.5～6.4Mg/m3左右。
再者，在本發(fā)明中，必須使成型性的提高等優(yōu)先，即使在磁鐵粉末的含量少的場(chǎng)合，如上所述，因?yàn)榇盆F粉末本身的磁性能高，因此能夠得到足夠的磁性能。
本發(fā)明的粘結(jié)磁鐵的形狀、大小等沒(méi)有特別的限制，例如關(guān)于形狀，例如可以是圓柱狀、棱柱狀、圓筒狀(圓環(huán)狀)、圓弧狀、平板狀、彎曲板狀等所有的形狀，其大小也可以是從大型至超小型的所有的大小。尤其，對(duì)小型化、超小型化的磁鐵是有利的，如在本說(shuō)明書(shū)中反復(fù)所述。
由于這樣，本發(fā)明的粘結(jié)磁鐵最好是由多極磁化提供的，或者進(jìn)行多極磁化的粘結(jié)磁鐵。
這樣的粘結(jié)磁鐵最好滿(mǎn)足以下所述的條件。
(1)粘結(jié)磁鐵的矯頑力(室溫下的固有矯頑力)Hcj以400～750kA/m為佳，最好是430～720kA/m。在矯頑力不到上述下限直對(duì)，根據(jù)電動(dòng)機(jī)的用途，在施加反磁場(chǎng)時(shí)的去磁變得顯著，并且在高溫時(shí)的耐熱性惡化。另外，如果矯頑力超過(guò)上述上限值，磁化性就降低。因此，通過(guò)使矯頑力Hcj達(dá)到上述范圍，在粘結(jié)磁鐵(尤其，圓筒狀粘結(jié)磁鐵)上進(jìn)行多極磁化等場(chǎng)合，即使得不到充分的磁化磁場(chǎng)時(shí)，也能夠形成良好的磁化，得到足夠的磁通密度，從而能夠提供高性能的粘結(jié)磁鐵，特別是電動(dòng)機(jī)用粘結(jié)磁鐵。
(2)粘結(jié)磁鐵，在最大磁能積(BH)max[KJ/m3]和密度ρ[Mg/m3]之間最好滿(mǎn)足下式(I)。
2.40≤(BH)max/ρ2[×10-9J·m3/g2]……(I)另外，代替式(I)，較好是滿(mǎn)足式(II)，最好是滿(mǎn)足式(III)。
2.50≤(BH)max/ρ2[×10-9J·m3/g2]≤3.20……(II)2.60≤(BH)max/ρ2[×10-9J·m3/g2]≤3.10……(III)如果(BH)max/ρ2[×10-9J·m3/g2]的值不到上式中的下限值，不提高磁鐵的密度，即不提高磁鐵粉末的含量(含有率)，就得不到足夠的磁性能。在這樣的情況下，導(dǎo)致高成本化、由粘結(jié)樹(shù)脂的減少而產(chǎn)生的成型性降低的問(wèn)題。另外，為了得到一定的磁性能，需要增加體積，因而機(jī)器的小型化變得困難。
(3)粘結(jié)磁鐵，在室溫下的殘留磁通密度Br[T]和ρ[Mg/m3]之間最好滿(mǎn)足下式(IV)。
0.125≤Br/ρ[×10-6T·m3/g]……(IV)另外，代替式(IV)，較好是滿(mǎn)足式(V)，最好是滿(mǎn)足式(VI)。
0.128≤Br/ρ[×10-6T·m3/g]≤0.160……(V)
0.130≤Br/ρ[×10-6T·m3/g]≤0.155……(VI)如果Br/ρ[×10-6T·m3/g]的值不到上式中的下限值，不提高磁鐵的密度，即不提高磁鐵粉末的含量(含有率)，就得不到足夠的磁通密度。在這樣的情況下，導(dǎo)致高成本化及由粘結(jié)樹(shù)脂的減少而產(chǎn)生的成型性降低的問(wèn)題。另外，為了得到一定的磁性能，需要增加體積，因而機(jī)器的小型化變得困難。
(4)粘結(jié)磁鐵的最大磁能積(BH)max較好是50kJ/m3以上，更好是60kJ/m3以上，最好是70～120kJ/m3。如果最大磁能積(BH)max不到50kJ/m3，在用于電動(dòng)機(jī)的場(chǎng)合，由于其種類(lèi)、構(gòu)造不同，得不到足夠的轉(zhuǎn)矩。
(5)粘結(jié)磁鐵的不可逆去磁率(初期去磁率)的絕對(duì)值較好是6.2％以下，更好是5％以下，最好是4％以下。由此，得到熱穩(wěn)定性(耐熱性)優(yōu)良的粘結(jié)磁鐵。
下面，說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施例。
實(shí)施例1采用以下所述的方法得到以表1所示合金組成表示的7種磁鐵粉末(試料No.1～No.6)。
首先，稱(chēng)量Nd、Pr、Fe、Co、B和M各原料，鑄造成母合金錠。
準(zhǔn)備圖4和圖5所示構(gòu)成的急冷薄帶制造裝置1。將上述試料放入在底部設(shè)置噴嘴(圓孔口孔口直徑0.6mm)3的石英管內(nèi)。使容納急冷薄帶制造裝置1的室內(nèi)脫氣后，導(dǎo)入惰性氣體(氬氣)，形成希望的溫度和壓力的氛圍。
作為冷卻輥5使用在銅制的基底部分51的外周設(shè)置由WC構(gòu)成的厚度約7μm的表面層52的冷卻輥(直徑200mm)。
此后，利用高頻感應(yīng)加熱使石英管內(nèi)的母合金錠試料熔化，再調(diào)整合金熔液的噴射壓(石英管的內(nèi)壓和正比于圓筒2內(nèi)的液面高度施加的壓力之和與氛圍壓的壓差)、冷卻輥的圓周速度，制成急冷薄帶。此時(shí)得到的急冷薄帶的厚度都是20μm左右。
將得到的急冷薄帶粗粉碎后，在氬氣氛圍中進(jìn)行680℃×300s的熱處理，得到磁鐵粉末。
接著，為了調(diào)整粒度，再使用粉碎機(jī)(磨碎機(jī))，在氬氣中將該磁鐵粉末粉碎，形成平均粒徑60μm的磁鐵粉末(試料No.1～No.6)。
關(guān)于所得到的各磁鐵粉末，為了分析其相構(gòu)成，使用Cu—Kα，以衍射角20°～60°進(jìn)行X射線(xiàn)衍射。從衍射花樣可以確認(rèn)是硬磁性相的R2(Fe·Co)14B型相和是軟磁性相的α—(Fe，Co)型相的衍射峰，從透射電子顯微鏡(TEM)的觀察結(jié)果證實(shí)都形成復(fù)合組織(納米復(fù)合組織)。另外，對(duì)各磁鐵粉末測(cè)定平均晶粒直徑。這些值示于表1。
表1

在該磁鐵粉末中，混合環(huán)氧樹(shù)脂(熔點(diǎn)80℃)，將混合物進(jìn)行100℃×15min的混煉，制成粘結(jié)磁鐵用組合物(混合物)。此時(shí)，磁鐵粉末和環(huán)氧樹(shù)脂的配合比(重量比)，各粘結(jié)磁鐵大致是相等的值。即，各粘結(jié)磁鐵中的磁鐵粉末的含量(含有率)是約98重量％。
接著，將該混合物粉碎成粒狀，稱(chēng)量該粒狀物，然后填充在壓制裝置的金屬模內(nèi)，在金屬膜溫度是95℃，以壓力8噸/cm2進(jìn)行壓縮成型(在無(wú)磁場(chǎng)中)。此時(shí)，粘結(jié)樹(shù)脂是軟化狀態(tài)(但沒(méi)有達(dá)到固化狀態(tài))。冷卻后，從成型金屬模脫模，在150℃將粘結(jié)樹(shù)脂加熱固化，得到直徑10mm×高7mm的圓柱狀粘結(jié)磁鐵。
對(duì)這些粘結(jié)磁鐵施行磁場(chǎng)強(qiáng)度3.2MA/m的脈沖磁化后，使用直流自記磁通計(jì)(東英工業(yè)(株)制，TRF-5BH)，在最大外加磁場(chǎng)2.0MA/m測(cè)定磁性能(磁通密度Br、矯頑力Hcj和最大磁能積(BH)max)。測(cè)定時(shí)的溫度是23℃(室溫)。
接著進(jìn)行耐熱性試驗(yàn)。將粘結(jié)磁鐵在100℃×1h的環(huán)境下保持后，測(cè)定返回室溫時(shí)的不可逆去磁率(初期去磁率)，對(duì)該耐熱性進(jìn)行評(píng)價(jià)。不可逆去磁率(初期去磁率)的絕對(duì)值越小，耐熱性(熱穩(wěn)定性)就越優(yōu)良。
另外，按照阿基米德法測(cè)定各粘結(jié)磁鐵的密度ρ。
這些測(cè)定值和(BH)max/ρ2、Br/ρ的值示于表2。
表2 (實(shí)施例1)

正如表2所清楚地表明，試料No.2～No.5(都是本發(fā)明)的粘結(jié)磁鐵都具有優(yōu)良的磁性能(殘留磁通密度Br、最大磁能積(BH)max和矯頑力Hcj)，同時(shí)不可逆去磁率小，熱穩(wěn)定性(耐熱性)也優(yōu)良。
與此相反，試料No.1、No.6(都是比較例)的粘結(jié)磁鐵，在磁性能劣化的同時(shí)，不可逆去磁率的絕對(duì)值大，熱穩(wěn)定性也低。
實(shí)施例2在實(shí)施例1得到的磁鐵粉末中混合聚酰胺樹(shù)脂(尼龍12，熔點(diǎn)178℃)，將其進(jìn)行225℃×15min的混煉，制成粘結(jié)磁鐵用組合物(混合物)。此時(shí)，磁鐵粉末和聚酰胺樹(shù)脂的配合比(重量比)，各粘結(jié)磁鐵大致是相等的值。即，各粘結(jié)磁鐵中的磁鐵粉末的含量(含有率)是約97重量％。
接著，將該混合物粉碎成粒狀，稱(chēng)量該粒狀物，填充在壓制成型裝置的金屬模內(nèi)，以金屬膜溫度是210℃、壓力6噸/cm2進(jìn)行壓縮成型(在無(wú)磁化中)。此時(shí)，粘結(jié)樹(shù)脂是熔融狀態(tài)。冷卻后，從成型金屬模脫模，得到直徑10mm×高7mm的圓柱狀粘結(jié)磁鐵。
關(guān)于這些粘結(jié)磁鐵，和實(shí)施例1相同地測(cè)定磁性能、不可逆去磁率和密度。
這些測(cè)定值和(BH)max/ρ2、Br/ρ的值示于表3。
表3 (實(shí)施例2)

正如表3所清楚地表明，試料NO.2～No.5(都是本發(fā)明)的粘結(jié)磁鐵都具有優(yōu)良的磁性能(殘留磁通密度Br、最大磁能積(BH)max和矯頑力Hcj)。同時(shí)不可逆去磁率小，熱穩(wěn)定性(耐熱性)也優(yōu)良。
與此相反，試料No.1、No.6(都是比較例)的粘結(jié)磁鐵，在磁性能惡化的同時(shí)，不可逆去磁率的絕對(duì)值大，熱穩(wěn)定性也低。
像這樣，使用含有規(guī)定量的M的磁鐵粉末制成的粘結(jié)磁鐵，具有優(yōu)良的磁性能、熱穩(wěn)定性(耐熱性)。
如以上所述，按照本發(fā)明得到如下的效果。
·磁鐵粉末含有規(guī)定量的M(Ti、Cr、Nb、Mo、Hf、W、Mn、Zr、Dy中的至少一種元素)，而且具有含軟磁性相和硬磁性相的復(fù)合組織，由此磁化高，發(fā)揮優(yōu)良的磁性能，尤其改善固有矯頑力和矩形性。
·通過(guò)適當(dāng)選擇所含的M元素的組合或其含有率，得到更優(yōu)良的磁性能、耐熱性。
·不可逆去磁率的絕對(duì)值小，得到優(yōu)良的耐熱性(熱穩(wěn)定性)。
·得到高的磁通密度，因此即使是各向同性，也得到具有高磁性能的粘結(jié)磁鐵。尤其與以往的各向同性粘結(jié)磁鐵相比，以更小體積的粘結(jié)磁鐵就能夠發(fā)揮同等以上的磁性能，因此能夠以更小型得到高性能的電動(dòng)機(jī)。
·并且，由于得到高的磁通密度，因此在采用壓縮成型制成粘結(jié)磁鐵的場(chǎng)合，能夠得到非常高的磁性能。另外，即使在粘結(jié)磁鐵用組合物中的磁鐵粉末含量比較少的場(chǎng)合，也能夠得到磁性能優(yōu)良的粘結(jié)磁鐵，因此在提高成型性的同時(shí)，也能夠謀求尺寸精度、機(jī)械強(qiáng)度、耐蝕性、耐熱性(熱穩(wěn)定性)等的進(jìn)一步提高，能夠容易地制造可靠性高的粘結(jié)磁鐵。
·磁化性良好，因此能夠以更低的磁化磁場(chǎng)進(jìn)行磁化，尤其能夠容易且可靠地進(jìn)行多極磁化，而且能夠得到高的磁通密度。
最后，應(yīng)注意的是，本發(fā)明并不限于上述的實(shí)施例，只要不脫離權(quán)利要求的范圍，可以進(jìn)行種種變更和改變。
權(quán)利要求
1.磁鐵粉末，該磁鐵粉末是以Rx(Fe1－aCoa)100－x－y－zByMz(但，R是除Dy以外的至少一種稀土元素，M是Ti、Cr、Nb、Mo、Hf、W、Mn、Zr、Dy中的至少一種元素，x7.1～9.9原子％，y4.6～8.0原子％，z0.1～3.0原子％，a0～0.30)表示的合金組成構(gòu)成、而且以具有硬磁性相和軟磁性相的復(fù)合組織構(gòu)成的磁鐵粉末，其特征在于，在和粘結(jié)樹(shù)脂混合后進(jìn)行壓縮成型而形成密度ρ[Mg/m3]的粘結(jié)磁鐵時(shí)，該粘結(jié)磁鐵在室溫下的最大磁能積(BH)max[kJ/m3]滿(mǎn)足(BH)max/ρ2[×10-9J·m3/g2]≥2.40的關(guān)系，而且該粘結(jié)磁鐵在室溫下的固有矯頑力Hcj是400～750kA/m。
2.權(quán)利要求1所述的磁鐵粉末，其中，上述粘結(jié)磁鐵在室溫下的殘留磁通密度Br[T]滿(mǎn)足Br/ρ[×10-6T·m3/g]≥0.125的關(guān)系。
3.磁鐵粉末，該磁鐵粉末是以Rx(Fe1－aCoa)100－x－y－zByMz(但，R是除Dy以外的至少一種稀土元素，M是Ti、Cr、Nb、Mo、Hf、W、Mn、Zr、Dy中的至少一種元素，x7.1～9.9原子％，y4.6～8.0原子％，z0.1～3.0原子％，a0～0.30)表示的合金組成構(gòu)成、而且以具有硬磁性相和軟磁性相的復(fù)合組織構(gòu)成的磁鐵粉末，其特征在于，在和粘結(jié)樹(shù)脂混合后進(jìn)行壓縮成型而形成密度ρ[Mg/m3]的粘結(jié)磁鐵時(shí)，該粘結(jié)磁鐵在室溫下的殘留磁通密度Br[T]滿(mǎn)足Br/ρ[×10-6T·m3/g]≥0.125的關(guān)系，而且該粘結(jié)磁鐵在室溫下的固有矯頑力Hcj是400～750kA/m。
4.權(quán)利要求1或3所述的磁鐵粉末，其中，該磁鐵粉末是粉碎急冷薄帶得到的。
5.權(quán)利要求4所述的磁鐵粉末，其中，上述急冷薄帶的厚度是10～40μm。
6.權(quán)利要求4所述的磁鐵粉末，其中，上述急冷薄帶是使磁鐵材料的合金熔液碰撞在旋轉(zhuǎn)的冷卻輥的圓周面上，進(jìn)行冷卻凝固而得到的。
7.權(quán)利要求6所述的磁鐵粉末，其中，上述冷卻輥具有以金屬或者合金構(gòu)成的基底部分和構(gòu)成圓周面的表面層，該表面層的導(dǎo)熱率比上述基底部分的導(dǎo)熱率小。
8.權(quán)利要求7所述的磁鐵粉末，其中，上述表面層以陶瓷構(gòu)成。
9.權(quán)利要求1或3所述的磁鐵粉末，其中，上述R是以Nd和/或Pr為主的稀土元素。
10.權(quán)利要求1或3所述的磁鐵粉末，其中，上述R包含Pr，其比例相對(duì)上述R全體是5～75％。
11.權(quán)利要求1或3所述的磁鐵粉末，其中，上述復(fù)合組織是納米復(fù)合組織。
12.權(quán)利要求1或3所述的磁鐵粉末，其中，磁鐵粉末在其制造過(guò)程和/或制造后，施行至少一次熱處理。
13.權(quán)利要求1或3所述的磁鐵粉末，其中，平均晶粒直徑是5～50nm。
14.權(quán)利要求1或3所述的磁鐵粉末，其中，平均粒徑是0.5～150μm。
15.磁鐵粉末的制造方法，該制造方法是使磁鐵材料的合金熔液碰撞在旋轉(zhuǎn)的冷卻輥的圓周面上，進(jìn)行冷卻凝固而得到急冷薄帶，將該急冷薄帶粉碎，得到磁鐵粉末的磁鐵粉末制造方法，其特征在于，上述磁鐵粉末是以Rx(Fe1－aCoa)100－x－y－zByMz(但，R是除Dy以外的至少一種稀土元素，M是Ti、Cr、Nb、Mo、Hf、W、Mn、Zr、Dy中的至少一種元素，x7.1～9.9原子％，y4.6～8.0原子％，z0.1～3.0原子％，a0～0.30)表示的合金組成構(gòu)成、而且以具有硬磁性相和軟磁性相的復(fù)合組織構(gòu)成的，在和粘結(jié)樹(shù)脂混合后進(jìn)行壓縮成型而形成密度ρ[Mg/m3]的粘結(jié)磁鐵時(shí)，該粘結(jié)磁鐵在室溫下的最大磁能積(BH)max[kJ/m3]滿(mǎn)足(BH)max/ρ2[×10-9J·m3/g2]≥2.40的關(guān)系，而且該粘結(jié)磁鐵在室溫下的固有矯頑力Hcj是400～750kA/m。
16.磁鐵粉末的制造方法，該制造方法是使磁鐵材料的合金熔液碰撞在旋轉(zhuǎn)的冷卻輥的圓周面上，進(jìn)行冷卻凝固而得到急冷薄帶，將該急冷薄帶粉碎，得到磁鐵粉末的磁鐵粉末制造方法，其特征在于，上述磁鐵粉末是以Rx(Fe1－aCoa)100－x－y－zByMz(但，R是除Dy以外的至少一種稀土元素，M是Ti、Cr、Nb、Mo、Hf、W、Mn、Mn、Dy中的至少一種元素，x7.1～9.9原子％，y4.6～8.0原子％，z0.1～3.0原子％，a0～0.30)表示的合金組成構(gòu)成、而且以具有硬磁性相和軟磁性相的復(fù)合組織構(gòu)成的，在和粘結(jié)樹(shù)脂混合后進(jìn)行壓縮成型而形成密度ρ[Mg/m3]的粘結(jié)磁鐵時(shí)，該粘結(jié)磁鐵在室溫下的殘留磁通密度Br[T]滿(mǎn)足Br/ρ[×10-6T·m3/g]≥0.125的關(guān)系，而且該粘結(jié)磁鐵在室溫下的固有矯頑力Hcj是400～750kA/m。
17.粘結(jié)磁鐵，該粘結(jié)磁鐵是含有Ti、Cr、Nb、Mo、Hf、W、Mn、Zr、Dy中的至少一種的R-TM-B系合金(但，R是除Dy以外的至少一種稀土元素，TM是以Fe為主的過(guò)渡金屬)的磁鐵粉末和粘結(jié)樹(shù)脂混合、進(jìn)行壓縮成型而形成的粘結(jié)磁鐵，其特征在于，以ρ[Mg/m3]作為粘結(jié)磁鐵的密度時(shí)，室溫下的最大磁能積(BH)max滿(mǎn)足(BH)max/ρ2[×10-9J·m3/g2]≥2.40的關(guān)系，而且在室溫下的固有矯頑力Hcj是400～750kA/m。
18.權(quán)利要求17所述的粘結(jié)磁鐵，其中，室溫下的殘留磁通密度Br[T]滿(mǎn)足Br/ρ[×10-6T·m3/g]≥0.125的關(guān)系。
19.粘結(jié)磁鐵，該粘結(jié)磁鐵是含有Ti、Cr、Nb、Mo、Hf、W、Mn、Zr、Dy中的至少一種的R-TM-B系合金(但，R是除Dy以外的至少一種稀土元素，TM是以Fe為主的過(guò)渡金屬)的磁鐵粉末和粘結(jié)樹(shù)脂混合、進(jìn)行壓縮成型而形成的粘結(jié)磁鐵，其特征在于，在以ρ[Mg/m3]作為粘結(jié)磁鐵的密度時(shí)，室溫下的殘留磁通密度Br[T]滿(mǎn)足Br/ρ[×10-6T·m3/g]≥0.125的關(guān)系，而且室溫下的固有矯頑力Hcj是400～750kA/m。
20.權(quán)利要求17或19所述的粘結(jié)磁鐵，其中，上述磁鐵粉末是以Rx(Fe1－aCoa)100－x－y－zByMz(但，R是除Dy以外的至少一種稀土元素，M是Ti、Cr、Nb、Mo、Hf、W、Mn、Zr、Dy中的至少一種元素，x7.1～9.9原子％，y4.6～8.0原子％，z0.1～3.0原子％，a0～0.30)表示的合金組成構(gòu)成、而且以具有硬磁性相和軟磁性相的復(fù)合組織構(gòu)成的。
21.權(quán)利要求17或19所述的粘結(jié)磁鐵，其中，上述壓縮成型是在上述粘結(jié)樹(shù)脂熔融或者軟化的溫度進(jìn)行的。
22.權(quán)利要求17或19所述的粘結(jié)磁鐵，其中，最大磁能積(BH)max是50kJ/m3以上。
23.權(quán)利要求17或19所述的粘結(jié)磁鐵，其中，不可逆去磁率(初期去磁率)的絕對(duì)值是6.2％以下。
全文摘要
提供磁性能優(yōu)良、可靠性高的磁鐵,特別是熱穩(wěn)定性?xún)?yōu)良的磁鐵。為此,本發(fā)明的磁鐵粉末是以R
文檔編號(hào)H01F41/02GK1326199SQ0112316
公開(kāi)日2001年12月12日 申請(qǐng)日期2001年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2000年5月31日
發(fā)明者新井圣, 加藤洋 申請(qǐng)人:精工愛(ài)普生株式會(huì)社