專利名稱:磁鐵粉末與各向同性粘結(jié)磁鐵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及磁鐵粉末與各向同性粘結(jié)磁鐵。
背景技術(shù):
為了實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)等的小型化,希望該電動(dòng)機(jī)被使用時(shí)的(實(shí)際磁導(dǎo)中的)磁鐵磁通密度高。決定粘結(jié)磁鐵中磁通密度的要素是磁鐵粉末的磁性能(磁化)及粘結(jié)磁鐵中磁鐵粉末的含有量(含有率)。因此,在磁鐵粉末本身的磁性能(磁化)不怎么高的情況下,如果粘結(jié)磁鐵中的磁鐵粉末含有量不是非常多,則得不到足夠的磁通密度。
然而,目前,作為高性能的稀土類粘結(jié)磁鐵而使用者,作為稀土類磁鐵粉末、采用MQI公司制的MQP-B粉末的各向同性磁鐵占了大部分。各向同性粘結(jié)磁鐵與各向異性粘結(jié)磁鐵相比存在下列優(yōu)點(diǎn)。即,制造粘結(jié)磁鐵時(shí),由于不需要進(jìn)行磁場取向,制造工藝簡單,結(jié)果制造成本低廉。但是,這種MQP-B粉末所代表的現(xiàn)有各向同性粘結(jié)磁鐵中存在下列問題。
1)現(xiàn)有的各向同性磁鐵磁通密度不夠。即,由于所使用的磁鐵粉末的磁性能(磁化)低,必須提高粘結(jié)磁鐵中磁鐵粉末的含有量(含有率),而一旦提高磁鐵粉末的含有量,由于粘結(jié)磁鐵的成形性變差,而受到限制。而且,即使通過成形條件等方法增多磁鐵粉末的含有量,所得到的磁通密度仍有限,因此不能實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的小型化。
2)由于矯頑力高,從而充磁性差,需要較高的充磁磁場。
3)雖然在毫微復(fù)合磁鐵中已報(bào)告剩余磁通密度高的磁鐵,但這時(shí)相反地矯頑力過小,作為實(shí)用電動(dòng)機(jī)得到的磁通密度(實(shí)際使用時(shí)的磁導(dǎo))非常低。而且,由于矯頑力小,熱穩(wěn)定性差。
4)熱穩(wěn)定性差,特別是對于不可逆去磁系數(shù),如果磁鐵的固有矯頑力(HCJ)低,則該系數(shù)非常低。
5)粘結(jié)磁鐵的耐蝕性、耐熱性低。特別是,為了彌補(bǔ)磁鐵粉末的磁特性低下,于是增多粘結(jié)磁鐵中的磁鐵粉末含有量(即粘結(jié)磁鐵的密度非常高),明顯降低耐蝕性、耐熱性。
因此,產(chǎn)生用樹脂層、特別是具有高耐蝕性的樹脂層覆蓋磁鐵表面的必要性,導(dǎo)致制造過程增多,同時(shí)樹脂層的存在又成為磁性能低下的原因(妨礙電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生高轉(zhuǎn)矩)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供磁鐵粉末與各向同性粘結(jié)磁鐵,它能提供磁通密度高、充磁性優(yōu)良、可靠性、特別是耐蝕性與耐熱性(熱穩(wěn)定性)優(yōu)良的磁鐵。
為了達(dá)到上述目的,根據(jù)本發(fā)明的一種磁鐵粉末,包括由Rx(Fe1-yCoy)100-x-z-wBzSiw,其中,R是至少一種稀土類元素;x8.1-9.4原子%;y0-0.30;z4.6-6.8原子%;w0.2-3.0原子%所表示的合金組成,磁鐵粉末則由具有軟磁相和硬磁相的復(fù)合組織構(gòu)成;以及,所述軟磁相和硬磁相都具有1-100nm的平均結(jié)晶粒徑;其中,所述磁鐵粉末在各向同性粘結(jié)磁鐵是通過用結(jié)合樹脂來混合磁鐵粉末而成形的情況下,不可逆磁化系數(shù)Xirr等于或小于5.0×10-7H/m;通過利用J-H圖中一條去磁曲線、與通過J-H圖中原點(diǎn)的一條直線相交的一點(diǎn)來測量所述不可逆磁化系數(shù),其中,H是磁場強(qiáng)度,表示為J-H圖中的橫坐標(biāo),單位是A/m;J是磁化強(qiáng)度,表示為J-H圖中的縱坐標(biāo),單位是Wb/m2;所述去磁曲線表示室溫下的磁特性,并且該直線的斜度J/H為-3.8×10-6;并且,所述磁鐵在室溫下的固有矯頑力Hcj處于406-717kA/m的范圍。
按照具有上述構(gòu)成的本發(fā)明磁鐵粉末,取得下列效果●由于磁鐵粉末具有包括軟磁性相和硬磁性相的復(fù)合組織,且含有規(guī)定量Si,因此,發(fā)揮高的磁特性,特別是改善固有矯頑力和角形性,同時(shí),發(fā)揮優(yōu)良的耐蝕性。
●不可逆去磁系數(shù)的絕對值小,可得到優(yōu)良的耐熱性(熱穩(wěn)定性)。
●由于取得高磁通密度,即使各向同性,也能得到具有高磁特性的粘結(jié)磁鐵。特別是,與現(xiàn)有的各向同性粘結(jié)磁鐵相比,由于能用較小體積的粘結(jié)磁鐵產(chǎn)生同等以上的磁性能,因此,能得到更小型且高性能的電動(dòng)機(jī)。
●而且,由于得到高磁通密度,制造粘結(jié)磁鐵時(shí),即使不追求高密度化也能得到足夠高的磁特性,結(jié)果,提高成形性的同時(shí),實(shí)現(xiàn)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,能容易地制造可靠性高的粘結(jié)磁鐵。
●由于充磁性良好,能夠在較低充磁磁場充磁,特別是能夠容易且確實(shí)地進(jìn)行多極充磁等,且能取得高磁通密度。
●由于不要求高密度化,與壓縮成形法相比,難以形成高密度的擠壓成形法和噴射成形法也適用于粘結(jié)磁鐵的制造,即使用這樣的成形方法形成的粘結(jié)磁鐵,也能達(dá)到如前所述的效果。因此,粘結(jié)磁鐵成形方法的選擇范圍進(jìn)一步擴(kuò)大,由此擴(kuò)大形狀選擇的自由度。
所述復(fù)合組織優(yōu)選毫微復(fù)合組織。
而且,優(yōu)選,所述R是以Nd和/或Pr為主的稀土類元素。
優(yōu)選,所述R含有Pr,其比例占所述全部R的5-75%。如果是以上范圍,幾乎不產(chǎn)生剩余磁通密度降低,以便能提高矯頑力和角形性。
優(yōu)選地,所述R含有Dy,其比例占所述金部R的14%或以下。如果是該范圍,不會(huì)發(fā)生剩余磁通密度明顯降低,能提高矯頑力,同時(shí),可大幅度提高耐熱性。
而且,本發(fā)明的磁鐵粉末優(yōu)選通過急冷熔融金屬而得到。
本發(fā)明的磁鐵粉末也可以用冷卻滾筒對所制造的急冷薄帶進(jìn)行粉碎而得到。
本發(fā)明的磁鐵粉末優(yōu)選在其制造過程中或制造后進(jìn)行過至少一次熱處理者。
本發(fā)明的磁鐵粉末平均粒徑為0.5-150μm。
根據(jù)本發(fā)明的一種各向同性稀土類粘結(jié)磁鐵,用結(jié)合樹脂結(jié)合磁鐵粉末而構(gòu)成,所述磁鐵粉末包括由Rx(Fe1-yCoy)100-x-z-wBzSiw,其中,R是至少一種稀土類元素;x8.1-9.4原子%;y0-0.30;z4.6-6.8原子%;w0.2-3.0原子%所表示的合金組成,磁鐵粉末則由具有軟磁相和硬磁相的復(fù)合組織構(gòu)成;以及所述軟磁相和硬磁相都具有1-100nm的平均結(jié)晶粒徑;其中,所述磁鐵粉末在各向同性粘結(jié)磁鐵是通過用結(jié)合樹脂來混合磁鐵粉末而成形的情況下,不可逆磁化系數(shù)Xirr等于或小于5.0×10-7H/m;通過利用J-H圖中一條去磁曲線、與通過J-H圖中原點(diǎn)的一條直線相交的一點(diǎn)來測量所述不可逆磁化系數(shù),其中,H是磁場強(qiáng)度,表示為J-H圖中的橫坐標(biāo),單位是A/m;J是磁化強(qiáng)度,表示為J-H圖中的縱坐標(biāo),單位是Wb/m2;所述去磁曲線表示室溫下的磁特性,并且該直線的斜度J/H為-3.8×10-6;并且,所述磁鐵在室溫下的固有矯頑力Hcj處于406-717kA/m的范圍。
根據(jù)本發(fā)明一種用結(jié)合樹脂來結(jié)合磁鐵粉末而形成的各向同性稀土粘結(jié)磁鐵,其中,所述磁鐵粉末由Rx(Fe1-yCoy)100-x-z-wBzSiw組成,其中,R是至少一種稀土類元素;x8.1-9.4原子%;y0-0.30;z4.6-6.8原子%;w0.2-3原子%所表示的合金成分,并由具有軟磁相和硬磁相的復(fù)合組織構(gòu)成,其特征在于,表示室溫下磁特性的J-H圖的去磁曲線中,與通過所述J-H圖中的原點(diǎn)、且斜率J/H為-3.8×10-6H/m直線的交點(diǎn)、作為出發(fā)點(diǎn)測定時(shí)的不可逆磁化系數(shù)Xirr為5.0×10-7H/m或以下,而且室溫下的固有矯頑力HCJ為406-717kA/m,其中,H是磁場強(qiáng)度,表示為J-H圖中的橫坐標(biāo),單位是A/m;J是磁化強(qiáng)度,表示為J-H圖中的縱坐標(biāo),單位是Wb/m2。
這時(shí),所述各向同性粘結(jié)磁鐵優(yōu)選所述磁鐵粉末含有Si。
較好的是,所述磁鐵粉末由R-TM-B-Si系合金(其中,R為至少一種稀土類元素,TM是以鐵為主的過渡金屬)組成。
較好的是,所述磁鐵粉末用具有軟磁性相和硬磁性相的復(fù)合組織構(gòu)成。
較好的是,所述各向同性粘結(jié)磁鐵供給多極充磁或被多極充磁。
較好的是,所述各向同性粘結(jié)磁鐵用于電動(dòng)機(jī)。
本發(fā)明的其它目的、構(gòu)成及效果通過下述實(shí)施例的說明會(huì)更為清楚。
圖1模式地顯示本發(fā)明磁鐵粉末中復(fù)合組織(毫微復(fù)合組織)的一個(gè)例子。
圖2模式地顯示本發(fā)明磁鐵粉末中復(fù)合組織(毫微復(fù)合組織)的一個(gè)例子。
圖3模式地顯示本發(fā)明磁鐵粉末中復(fù)合組織(毫微復(fù)合組織)的一個(gè)例子。
圖4是顯示制造磁鐵材料的裝置(急冷薄帶制造裝置)的結(jié)構(gòu)例子的斜視圖。
圖5是顯示圖4所示裝置中朝向金屬熔液冷卻滾筒的沖突部位附近狀態(tài)的截面?zhèn)纫晥D。
圖6是用于說明不可逆磁化系數(shù)的圖(J-H圖)。
圖7是顯示去磁曲線和反沖曲線的J-H圖。
具體實(shí)施例方式
下面詳細(xì)說明本發(fā)明的磁鐵粉末和使用該磁鐵粉末的各向同性粘結(jié)磁鐵的實(shí)施例。
為了實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)等的小型化,取得磁通密度高的磁鐵成為課題。粘結(jié)磁鐵中決定磁通密度的要素是磁鐵粉末的磁性能(磁化)和粘結(jié)磁鐵中磁鐵粉末的含有量(含有率),因此,在磁鐵粉末本身的磁性能(磁化)不那么高的情況下,如果不極端增多粘結(jié)磁鐵中的磁鐵粉末含有量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,磁通密度不夠高,因此,制造粘結(jié)磁鐵時(shí),盡量提高粘結(jié)磁鐵中磁鐵粉末的含有量即高密度化,在耐蝕性和機(jī)械強(qiáng)度等方面缺乏可靠性,同時(shí),由于矯頑力高,存在所謂充磁性差的缺點(diǎn)。
與此不同,本發(fā)明的磁鐵粉末和各向同性粘結(jié)磁鐵(各向同性稀土類粘結(jié)磁鐵),可取得足夠的磁通密度和適當(dāng)?shù)某C頑力,因此,粘結(jié)磁鐵中的磁鐵粉末含有量(含有率)不必那么高,結(jié)果,由于高強(qiáng)度,能夠提供成形性、耐蝕性、耐久性、充磁性等優(yōu)良的可靠性高的粘結(jié)磁鐵,而且,通過粘結(jié)磁鐵小型化、高性能化,也能對電動(dòng)機(jī)等磁鐵搭載機(jī)器的小型化作出較大貢獻(xiàn)。
而且,本發(fā)明的磁鐵粉末可構(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,由于本發(fā)明的毫微復(fù)合組織中存在磁化高的軟磁性相,有總磁化高的優(yōu)點(diǎn),而且,由于反沖導(dǎo)磁率高,具有即使一旦施加逆磁場,其后的去磁系數(shù)也小的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明的磁鐵粉末由Rx(Fe1-yCoy)100-x-z-wBzSiw(其中,R是至少一種稀土類元素,x8.1-9.4原子%,y0-0.30,z4.6-6.8原子%,w0.2-3原子%)所表示的合金組成。
作為R(稀土類元素),列舉Y,La,Ce,Pr,Nd,Pm,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu,含鈰的稀土合金,可含有其中的一種或兩種以上。
R的含有量(含有率)為8.1-9.4原子%。R低于8.1原子%時(shí),得不到足夠的矯頑力,即使添加Si矯頑力的提高也小。另一方面,如果R超過9.4原子%,由于磁化磁勢低,得不到足夠的磁通密度。
這里,優(yōu)選R為以Nd和/或Pr為主的稀土類元素。理由是,這種稀土元素提高構(gòu)成復(fù)合組織(特別是毫微復(fù)合組織)的硬磁性相的飽和磁化,而且作為磁鐵有利于實(shí)現(xiàn)良好的矯頑力。
R含有Pr,其比例占全部R的5-75%為好,10-60%更佳。如果是該范圍,幾乎不產(chǎn)生剩余磁通密度降低,以便能提高矯頑力和角形性。
R含有Dy,其比例占全部R的14%或以下為好。如果是該范圍,不產(chǎn)生剩余磁通密度的明顯降低,能提高矯頑力,同時(shí),可大幅度提高耐熱性。
Co是具有和Fe相同的特性的過渡金屬。通過添加Co(置換Fe的一部分),居里溫度變高,提高溫度特性,但是,一旦Co對Fe的置換比例超過0.30,表示矯頑力、磁通密度有同時(shí)降低的趨勢。Co對Fe的置換比例在0.05-0.20的范圍時(shí),不但提高溫度特性,而且磁通密度本身也提高,因此,效果更好。而且,也可以將Fe或Co的一部分置換成Ni。
B(硼)是取得高磁特性的重要元素,其含有量為4.6-6.8原子%。如果B不足4.6%,J-H圖中的角形性差。另一方面,如果B超過6.8%,非磁性相增多,磁通密度驟減。
Si是對提高磁鐵粉末和粘結(jié)磁鐵的耐蝕性有益的元素,在0.2-3原子%的范圍內(nèi)表現(xiàn)出顯著的效果。而且,在該范圍中,實(shí)現(xiàn)矯頑力提高,隨之也可實(shí)現(xiàn)提高角形性和最大磁能積。而且,含有0.2-3原子%Si的再一個(gè)重要效果是改善不可逆去磁系數(shù)。Si不足0.2原子%時(shí),上述提高耐蝕性等的效果小,而且,如果Si超過3原子%,降低磁化明顯,因此不好。又,Si含有量的更佳范圍是0.5-2.0原子%。
而且,Si本身不是新穎的物質(zhì),本發(fā)明中,反復(fù)試驗(yàn)、研究的結(jié)果,在用具有軟磁性相和硬磁性相的復(fù)合組織所構(gòu)成的磁鐵粉末中,通過含有占0.2-3原子%范圍的Si,可以取得下列三種效果(1)實(shí)現(xiàn)提高耐蝕性,(2)確保優(yōu)良角形性(最大磁能積)并實(shí)現(xiàn)矯頑力的提高,(3)實(shí)現(xiàn)不可逆去磁系數(shù)的改善(絕對值降低),特別是發(fā)現(xiàn)這些效果可以同時(shí)得到,本發(fā)明的意義在此。
這樣,本發(fā)明中,含有占微量或少量的Si時(shí)可發(fā)現(xiàn)其特征,添加超過3原子%的量則效果反而相反,此并非本發(fā)明的意圖。
由于進(jìn)一步提高磁特性等目的,構(gòu)成磁鐵粉末的合金中,根據(jù)需要,也可含有Cu,Al,Ga,Ti,V,Ta,Zr,Nb,Mo,Hf,Ag,Zn,P,Ge等其它元素。
磁鐵材料成為具有軟磁性相和硬磁性相的復(fù)合組織。
該復(fù)合組織(毫微復(fù)合組織)具有軟磁性相10和硬磁性相11,存在于例如如圖1、圖2或圖3所示的模式(模型)中,各相厚度與粒徑為毫微計(jì)量等級。而且,軟磁性相10與硬磁性相11相鄰接(包含經(jīng)顆粒界相而鄰接的情況),產(chǎn)生磁交換的相互作用。
平均結(jié)晶粒徑優(yōu)選為5-50nm,10-40nm更佳。如果平均結(jié)晶粒徑低于下限值,結(jié)晶顆粒間的相互交換作用的影響過強(qiáng),容易磁化反轉(zhuǎn),出現(xiàn)矯頑力惡化的情況。
另一方面,如果平均結(jié)晶粒徑超過上限值,結(jié)晶粒徑變得粗大,由于結(jié)晶顆粒間的相互交換作用的影響微弱,出現(xiàn)磁磁通密度、矯頑力、角形性、最大能量積惡化的情況。
另外,圖1-3所示的圖形,是一個(gè)例子,并不局限于此,例如圖2所示的圖形中,軟磁性相10與硬磁性相11也可成為相反。
軟磁性相的磁化,由于容易受外部磁場的作用而改變其方向,因此,通?;煸谟泊判韵嘀校康拇呕€成為J-H圖第二象限中某段“蛇型曲線”。但是,軟磁性相的大小在10nm或以下和十分小的情況下,軟磁性體的磁化十分強(qiáng)烈地受到與周圍硬磁性體磁化的結(jié)合的約束,整個(gè)系統(tǒng)作為硬磁性體而動(dòng)作。
具有這種復(fù)合組織(毫微復(fù)合組織)的磁鐵,主要具有下面列舉的特征1)-5)。
1)在J-H圖(縱軸為磁化(J),橫軸為磁場(H))的第二象限中,磁化可逆地彈性回復(fù)(從該意義上也稱為“彈性磁鐵”)。
2)充磁性良好,能在較低磁場充磁。
3)磁特性的溫度依賴性比硬磁性相單獨(dú)存在的情況下小。
4)磁特性隨時(shí)間的變化小。
5)即使略微粉碎也不惡化磁特性。
上述合金組成中,硬磁性相和軟磁性相舉例如下。
硬磁性相R2TM14B系(其中,TM為Fe或Fe與Co),或R2TM14BSi系。
軟磁性相TM(特別是α-Fe,α-(Fe,Co)),或TM與Si的化合物。
本發(fā)明的磁鐵粉末,優(yōu)選通過對熔融的合金進(jìn)行急冷而制造,特別是,優(yōu)選對、合金的熔液進(jìn)行急冷、固化所得到的急冷薄帶(扁條)進(jìn)行粉碎而制造的磁鐵粉末。下面說明這種方法的一個(gè)例子。
圖4是顯示通過采用單滾筒急冷法制造磁鐵材料的裝置(急冷薄帶制造裝置)的結(jié)構(gòu)例子的斜視圖,圖5是顯示圖4所示裝置中朝向金屬熔液冷卻滾筒的沖突部位附近狀態(tài)的截面?zhèn)纫晥D。
如圖4所示,急冷薄帶制造裝置1設(shè)有能夠收納磁鐵材料的圓筒2和相對該圓筒2按圖中箭頭9A方向旋轉(zhuǎn)的冷卻輥5。在圓筒2的下端,形成射出磁鐵材料(合金)的熔液的噴嘴(噴口)3。
在圓筒2的噴嘴3附近的外圍,設(shè)置加熱用的線圈4,通過對該線圈4施加如高頻波,加熱(感應(yīng)加熱)圓筒2內(nèi)部,使圓筒2內(nèi)的磁鐵材料成為熔融狀態(tài)。
冷卻輥5由基部51和形成冷卻輥5周面53的表面層52構(gòu)成。
基部51的構(gòu)成材料可以用與表面層52相同的材質(zhì)整體構(gòu)成,而且,也可用與表面層52不同的材質(zhì)構(gòu)成。
基部51的構(gòu)成材料,不特別限定,但是,為了更快地散發(fā)表面層52的熱量,優(yōu)選由例如銅或銅系合金這樣的傳熱率高的金屬材料構(gòu)成。
表面層52優(yōu)選用傳熱率與基部51相同或比基部51低一些的材料構(gòu)成。
這樣的急冷薄帶制造裝置1設(shè)置在容器(未圖示)內(nèi),該容器內(nèi)優(yōu)選在填充惰性氣體和其它氣氛氣體的狀態(tài)下動(dòng)作。特別是,為了防止急冷薄帶8的氧化,氣氛氣體優(yōu)選如氬氣、氦氣、氮?dú)獾榷栊詺怏w。
急冷薄帶制造裝置1中,在圓筒2內(nèi)放入磁鐵材料(合金),通過線圈4加熱熔融,該熔液6從噴嘴3射出時(shí),如圖5所示,熔液6沖撞冷卻輥5的周面53,形成熔潭(澆口杯puddle)7后,在旋轉(zhuǎn)冷卻輥5的周面53拉長同時(shí)急速冷卻凝固,連續(xù)或斷續(xù)地形成急冷薄帶8。如此形成的急冷薄帶8,不久,其滾筒面81離開周面53,按圖4中箭頭9B的方向行進(jìn)。而且,圖5中,用虛線表示熔液的凝固界面71。
冷卻輥5的圓周速度的合適范圍按合金熔液的組成、周面53對熔液6的粘著性等而不同,但是,為了提高磁特性,通常,優(yōu)選1-60m/s,5-40m/s更佳。冷卻輥5的圓周速度過慢時(shí),按照急冷薄帶8的體積流量(每單位時(shí)間所吐出的熔液體積),急冷薄帶8的厚度變厚,表現(xiàn)出結(jié)晶粒徑增大的趨勢,相反,冷卻輥5的圓周速度過快時(shí),大部分成為非晶質(zhì)組織,無論哪種情況下,即使其后進(jìn)行熱處理也無法提高磁特性。
此外,對所得到的急冷薄帶8,為了例如促進(jìn)非晶質(zhì)組織的再結(jié)晶、組織的均質(zhì)化,也可進(jìn)行熱處理。作為熱處理的條件,例如,可以是400-900℃、0.5-300分鐘左右。
還有,為了防止氧化,該熱處理優(yōu)選在真空或負(fù)壓狀態(tài)下(例如1×10-1-1×10-6×133.32Pa)、或氮?dú)狻鍤?、氦氣等惰性氣體這樣的非氧化性氣氛中進(jìn)行。
通過上述制造方法所得到的急冷薄帶(薄帶狀的磁鐵材料)8,微細(xì)結(jié)晶組織或微細(xì)結(jié)晶成為非晶質(zhì)組織中所包含的組織,得到優(yōu)良的磁特性。而且,通過粉碎該急冷薄帶8,得到本發(fā)明的磁鐵粉末。
粉碎方法并不特別限定,可采用球磨機(jī)、振動(dòng)研磨機(jī)、噴射研磨機(jī)、軸研磨機(jī)等各種粉碎裝置、破碎裝置來進(jìn)行。這種情況下,為了防止氧化,粉碎也可以在真空或負(fù)壓狀態(tài)下(例如1×10-1-1×10-6×133.32Pa)、或諸如氮?dú)?、氬氣、氦氣等惰性氣體等非氧化性氣氛中進(jìn)行。
磁鐵粉末的平均粒徑不特別限定,但是,在用于制造下述各向同性粘結(jié)磁鐵的情況下,若要防止磁鐵粉末的氧化,考慮防止因粉碎而惡化磁特性,優(yōu)選磁鐵粉末的平均粒徑約為0.5-150μm,0.5-100μm更佳,1-65μm更加好,5-55μm左右特別好。
為了在粘結(jié)磁鐵成形時(shí)取得更好的成形性,磁鐵粉末的粒徑分布優(yōu)選為一定程度分散(有波動(dòng),參差不齊)。因此,能降低所得到的粘結(jié)磁鐵的孔隙率,結(jié)果,在粘結(jié)磁鐵中的磁鐵粉末含有量相同的條件下,能提高粘結(jié)磁鐵的密度和機(jī)械強(qiáng)度,可進(jìn)一步提高磁特性。
對所得到的磁鐵粉末,例如,以消除由粉碎引起的應(yīng)變影響、控制結(jié)晶粒徑為目的,可進(jìn)行熱處理。作為該熱處理的條件,例如,可以在350-850℃、熱處理0.5-300分鐘。
為了防止氧化,該熱處理優(yōu)選在真空或負(fù)壓狀態(tài)下(例如1×10-1-1×10-6×133.32Pa)、或氮?dú)?、氬氣、氦氣等惰性氣體這樣的非氧化性氣氛氣體中進(jìn)行。
使用上述磁鐵粉末制造粘結(jié)磁鐵時(shí),這種磁鐵粉末與結(jié)合樹脂的結(jié)合性(結(jié)合樹脂的潤濕性)良好,因此,這種粘結(jié)磁鐵機(jī)械強(qiáng)度高,熱穩(wěn)定性(耐熱性)、耐蝕性優(yōu)良。因此,這種磁鐵粉末適合于制造粘結(jié)磁鐵。
上面以單滾筒法作為急冷法作了示例說明,也可采用雙滾筒法。而且,也可通過其他方法制造,如氣體噴霧之類的噴霧法、旋轉(zhuǎn)圓盤法、熔融·提取法、機(jī)械·合金化(MA)法等。這樣的急冷法,由于能夠使金屬組織(結(jié)晶粒)微細(xì)化,從而能有效提高粘結(jié)磁鐵的磁鐵特性、特別是矯頑力等。
下面說明本發(fā)明的各向同性稀土類粘結(jié)磁鐵(以下簡稱“粘結(jié)磁鐵”)。
本發(fā)明的粘結(jié)磁鐵是用結(jié)合樹脂將上述的磁鐵粉末結(jié)合而成。
作為結(jié)合樹脂,可以是熱塑性樹脂、熱固性樹脂中任一種。
作為熱塑性樹脂,列舉例如聚酰胺(例如尼龍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,尼龍6T,尼龍9T)、熱塑性聚酰亞胺、芳香族聚酯等液晶聚合物、聚亞苯基氧化物、聚亞苯基硫化物、聚乙烯、聚丙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物等的聚烯烴、改性聚烯烴、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚丁烯鄰苯二甲酸酯等的聚酯、聚醚、聚醚酮、聚醚亞胺、聚縮醛等,或以這些為主的共聚物、混合物、聚合物合金等,可混合使用其中的一種或兩種以上。
這些樹脂當(dāng)中,從成形性特別好,機(jī)械強(qiáng)度高考慮,以聚酰胺為主成分者為好。而從耐熱性提高的觀點(diǎn)出發(fā),優(yōu)選以液晶聚合物、聚亞苯基硫化物為主的樹脂。而且,這種熱可塑性樹脂與磁鐵粉末的混揉性也優(yōu)良。
這種熱塑性樹脂,具有可以通過其種類、共聚合化等,而成為重視例如成形性或重視耐熱性、機(jī)械強(qiáng)度地從寬范圍選擇的優(yōu)點(diǎn)。
另一方面,作為熱固性樹脂,可以列舉例如聯(lián)苯酚型、酚醛清漆型、萘系等各種環(huán)氧樹脂、苯酚樹脂、尿素樹脂、密胺樹脂、聚酯(不飽和聚酯)樹脂、聚酰亞胺樹脂、有機(jī)硅樹脂、聚氨酯樹脂等,可混合使用其中的一種或兩種或以上。
在上述樹脂中,從成形性特別好,機(jī)械強(qiáng)度高、耐熱性優(yōu)良的觀點(diǎn)出發(fā),優(yōu)選環(huán)氧樹脂、苯酚樹脂、聚酰亞胺樹脂、有機(jī)硅樹脂。環(huán)氧樹脂特別好。而且,這些熱固性樹脂與磁鐵粉末的混揉性、混揉的均勻性也好。
所使用的熱固性樹脂(未固化),無論是室溫下為液態(tài)者,或是固態(tài)者皆可。
這種本發(fā)明的粘結(jié)磁鐵可按例如下述方法制造。制造包含磁鐵粉末、結(jié)合樹脂、根據(jù)需要的添加劑(防氧化劑、潤滑劑等)的粘結(jié)磁鐵用組合物(混合物),使用該粘結(jié)磁鐵用組合物,通過壓縮成形(壓制成形)、擠壓成形、噴射成形等成形方法,在無磁場中成形為所要的磁鐵形狀。在結(jié)合樹脂為熱固性樹脂的情況時(shí),成形后,通過加熱等使其固化。
這里,所述三種成形方法中,擠壓成形和噴射成形(特別是噴射成形)具有形狀選擇的自由度大,生產(chǎn)性高等優(yōu)點(diǎn),但是,這種成形方法中,為了得到良好的成形性,必須確保成形機(jī)內(nèi)的混合物具有足夠的流動(dòng)性,因此,與壓縮成形相比,不能增多磁鐵粉末的含有量,即粘結(jié)磁鐵不能高密度化。但是,本發(fā)明中,如后面所述,可以得到高磁通密度,為此,即使粘結(jié)磁鐵不高密度化也能得到優(yōu)良的磁特性,所以,用擠壓成形、噴射成形制造的粘結(jié)磁鐵也可有該優(yōu)點(diǎn)。
粘結(jié)磁鐵中的磁鐵粉末含有量(含有率)無特別限定,通常,考慮成形方法、成形性與高磁特性兩方面來決定。具體說,優(yōu)選75-99wt%范圍,85-97.5wt%范圍更好。
具體說,在用壓縮成形制造粘結(jié)磁鐵時(shí),磁鐵粉末的含有量優(yōu)選90-99wt%范圍,93-98.5wt%更好。
在用擠壓成形和噴射成形法制造粘結(jié)磁鐵時(shí),磁鐵粉末的含有量優(yōu)選75-98wt%范圍,85-97wt%更好。
粘結(jié)磁鐵的密度ρ由其中所含的磁鐵粉末比重、磁鐵粉末含有量、孔隙率等要素來決定。本發(fā)明的粘結(jié)磁鐵中,對其密度ρ不作特別限定,但是,優(yōu)選5.3-6.6g/cm3范圍,5.5-6.4g/cm3更好。
本發(fā)明中,由于磁鐵粉末磁通密度高,且矯頑力也在一定程度增大,因此,在形成粘結(jié)磁鐵的情況下,不用說磁鐵粉末含有量多的情況,即使含有量較少,也得到優(yōu)良的磁特性(特別是,高的最大磁能積)。
本發(fā)明的粘結(jié)磁鐵的形狀、尺寸等無特別限定,例如,關(guān)于形狀,可以是如圓柱形、棱柱形、圓筒形(環(huán)形)、圓弧形、平板形、彎曲板形等所有形狀,其大小可以是從大型到超小型的所有大小。特別是,對小型化、超小型化有利,正如本說明書中多次提到的那樣。
如上所述的本發(fā)明的粘結(jié)磁鐵,在表示室溫下磁特性的J-H圖(縱軸為磁化(J),橫軸為磁場(H)的圖)的去磁曲線中,具有下列磁特性(磁性能)與通過J-H圖中的原點(diǎn)、且斜率(J/H)為-3.8×10-6H/m的直線的交點(diǎn)作為出發(fā)點(diǎn)測定時(shí)的不可逆磁化系數(shù)(xirr)為5.0×10-7H/m或以下,而且室溫下的固有矯頑力(HCJ)為406-707kA/m。下面依次說明不可逆磁化系數(shù)(Xirr)和固有矯頑力(HCJ)。
所謂不可逆磁化系數(shù)(xirr),如圖6所示,是在J-H圖的去磁曲線中將某點(diǎn)P的相應(yīng)去磁曲線切線的斜率作為微分磁化系數(shù)(xdif),將從上述點(diǎn)P減去去磁大小而描繪成的反沖曲線時(shí)該反沖曲線的斜率(連接反沖曲線兩端的直線的斜率)作為可逆磁化系數(shù)(xrev),將下式表示的結(jié)果(單位H/m)稱為不可逆磁化系數(shù)(xirr)。
不可逆磁化系數(shù)(Xirr)=微分磁化系數(shù)(xdir)-可逆磁化系數(shù)(xrev)而且,本發(fā)明中,將J-H圖的去磁曲線,與通過J-H圖中原點(diǎn)且斜率(J/H)為-3.8×10-6H/m的直線y的交點(diǎn)作為上述點(diǎn)P。
本發(fā)明將室溫下不可逆磁化系數(shù)(xirr)的上限值定為5.0×10-7H/m的原因如下。
如上所述,由于不可逆磁化系數(shù)(xirr)表示的是,一旦施加去磁后,即使減少其絕對值,也不能復(fù)原的磁化磁場相對應(yīng)的變化率,因此,通過將該不可逆磁化系數(shù)(xirr)抑制到某一程度的較小值,可以謀求粘結(jié)磁鐵熱穩(wěn)定性的提高、特別是可使不可逆去磁系數(shù)絕對值降低。實(shí)際上,本發(fā)明不可逆磁化系數(shù)(xirr)的范圍,在粘結(jié)磁鐵放置在如100℃×1小時(shí)的條件之后,直至回到室溫時(shí)的不可逆去磁系數(shù)其絕對值或約5%或以下,可以得到實(shí)用上(特別是電動(dòng)機(jī)等的使用中)足夠的耐熱性即熱穩(wěn)定性。
與此相反,如果不可逆磁化系數(shù)(xirr)超過5.0×10-7H/m,不可逆去磁系數(shù)的絕對值增大,得不到足夠的熱穩(wěn)定性。而且,由于固有矯頑力降低的同時(shí)角形性惡化,因此,粘結(jié)磁鐵實(shí)際應(yīng)用中,限制用于磁導(dǎo)系數(shù)(Pc)大(例如Pc≥5)的用途中。而且,矯頑力降低會(huì)引起熱穩(wěn)定性降低。
將室溫下的不可逆磁化系數(shù)(xirr)確定在5.0×10-7H/m或以下的原因如上所述,然而,不可逆磁化系數(shù)(xirr)以盡可能小的值為好,因此,本發(fā)明中,不可逆磁化系數(shù)(xirr)優(yōu)選為4.5×10-7H/m或以下,4.0×10-7H/m或以下更好。
粘結(jié)磁鐵在室溫下的固有矯頑力(HCJ)為406-717kA/m。特別是,435-677kA/m更好。
如果固有矯頑力(HCJ)超過上述上限值,充磁性會(huì)惡化,如果不到上述下限值,因電動(dòng)機(jī)使用而施加逆磁場時(shí)去磁會(huì)明顯,而且,高溫中的耐熱性會(huì)變差。因此,使固有矯頑力(HCJ)為上述范圍,借此粘結(jié)磁鐵(特別是圓筒形磁鐵)在多極充磁的情況下,即使沒有充分的充磁磁場,也能良好充磁,得到足夠的磁通密度,可提供高性能的粘結(jié)磁鐵,特別是電動(dòng)機(jī)用的粘結(jié)磁鐵。
本發(fā)明粘結(jié)磁鐵的最大磁能積(BH)max雖然無特別限定,但優(yōu)選為87-125kJ/m3的范圍,100-125kJ/m3范圍更好。
(實(shí)施例1)利用下述方法得到合金組成為Nd8.7Fe77.2-wCo8.5B5.6Siw的磁鐵粉末(使Si含量w進(jìn)行各種變化后的多種磁鐵粉末)。
首先,稱量Nd,F(xiàn)e,Co,B,Si各原料后鑄造母合金坯料,從該坯料切下約15g的樣品。
準(zhǔn)備圖4和圖5所示構(gòu)成的急冷薄帶制造裝置,將所述樣品放入底部設(shè)有噴嘴(圓孔口)的石英管內(nèi)。對收納急冷薄帶制造裝置1的容器內(nèi)的氣體進(jìn)行除氣后,導(dǎo)入惰性氣體(氬氣和氦氣),作成希望的溫度與壓力的氣氛。
然后,通過高頻感應(yīng)加熱使石英管內(nèi)的坯料樣品熔化,將冷卻滾筒的圓周速度和噴射壓力(石英管內(nèi)的壓力與氣氛氣體的壓力的壓差)分別調(diào)整為20m/s、4kPa,將熔液向冷卻滾筒的側(cè)面噴射,得到急冷薄帶(平均厚度約30μm;平均寬度約1.6mm)。
對該急冷薄帶進(jìn)行粗粉碎以后,在氬氣氣氛中進(jìn)行680℃×300秒時(shí)間的熱處理,得到Si含量w不同的多種磁鐵粉末。
對所得到的各種磁鐵粉末,為了分析其相構(gòu)成,采用Cu-Kα以衍射角20°-60°進(jìn)行X射線衍射。根據(jù)衍射圖形可確認(rèn)硬磁性相Nd2(Fe·Co)14B1相和軟磁性相α-(Fe,Co)相的衍射最大值,根據(jù)透射式電子顯微鏡(TEM)觀察的結(jié)果,可以確認(rèn)形成有毫微復(fù)合組織。
另外,為了調(diào)整顆粒大小,用粉碎機(jī)(ライカイ機(jī))在氬氣中進(jìn)一步粉碎各種粉末,作成平均粒徑60μm的磁鐵粉末。
將該磁鐵粉末、環(huán)氧樹脂(結(jié)合樹脂)和少量肼系防氧化劑混合、混揉,制成粘結(jié)磁鐵用組合物(混合物)。
然后,將這種混合物粉碎成粒狀,稱量該粒狀物后填充到壓制裝置的金屬模內(nèi),以壓力7t/cm2壓制成形(無磁場中),得到成形體。
脫模后,通過150℃的加熱,使環(huán)氧樹脂進(jìn)行固化(固化處理),得到直徑10mmφ×高7mm的圓柱形各向同性粘結(jié)磁鐵。各粘結(jié)磁鐵中磁鐵粉末的含有量為約97wt%。而且,各粘結(jié)磁鐵的密度為約6.21g/cm3。
<磁特性、不可逆磁化系數(shù)的評估>
對粘結(jié)磁鐵以磁場強(qiáng)度3.2MA/m進(jìn)行脈沖充磁后,用直流磁通記錄儀在最大外加磁場2.0MA/m下測量磁特性(剩余磁通密度Br、固有矯頑力HCJ、最大磁能積(BH)max)。測量時(shí)的溫度為23℃(室溫)。
如圖7所示,所得到的J-H圖去磁曲線中,以通過原點(diǎn)、斜率(J/H)為-3.8×10-6H/m的直線的交點(diǎn)(動(dòng)作點(diǎn))P作為出發(fā)點(diǎn),由此描繪使磁場一次變化到0以后再復(fù)原的反沖曲線,將該反沖曲線的斜率(連接反沖曲線兩端的直線的斜率)作為可逆磁化系數(shù)(xrev)而求出。將所述交點(diǎn)P處去磁曲線的切線斜率作為微分磁化系數(shù)(xdif)而求出。求出室溫下的不可逆磁化系數(shù)(Xirr),Xirr-Xdif-Xrev。其結(jié)果示于下面的表1中。
<耐熱性評估>
然后,檢查所述各粘結(jié)磁鐵(直徑10mmφ×高7mm的圓柱形)的耐熱性(熱穩(wěn)定性)。將粘結(jié)磁鐵保持在100℃×1小時(shí)的環(huán)境下之后,測量返回室溫時(shí)的不可逆去磁系數(shù)(初期去磁系數(shù)),評估該耐熱性。其結(jié)果顯示在下面的表1中。不可逆去磁系數(shù)(初期去磁系數(shù))的絕對值越小,耐熱性(熱穩(wěn)定性)越好。
<充磁性評估>
然后,為了評估粘結(jié)磁鐵的充磁性,對所述各粘結(jié)磁鐵(直徑10mmφ×高7mm的圓柱形),檢查充磁磁場(充磁磁場)發(fā)生各種變化時(shí)的充磁率。充磁率是以充磁磁場為4.8MA/m時(shí)的剩余磁通密度值作為100%,用相對其的比值來表示。充磁率為90%時(shí)的充磁磁場的大小如表1所示。該值越小,充磁性越好。
<磁鐵粉末的耐蝕性>
下面,對于所述各磁鐵粉末及由此制造的所述各粘結(jié)磁鐵(直徑10mmφ×高7mm的圓柱形),評估耐蝕性。其結(jié)果顯示在下面的表1中。
1.磁鐵粉末的耐蝕性磁鐵粉末的耐蝕性通過曝露試驗(yàn)來評估。該曝露試驗(yàn)將磁鐵粉末交替置于30℃×50%RH×15分鐘的環(huán)境下和80℃×95%RH×15分鐘的環(huán)境下,反復(fù)進(jìn)行24次后,用顯微鏡觀察磁鐵粉末的表面,以下面的四種等級評估生銹狀況。
A完全不生銹B生銹很少C生銹D生銹明顯2.粘結(jié)磁鐵的耐蝕性將粘結(jié)磁鐵(各10個(gè))放入60℃×95%RH的恒溫恒濕槽中,檢查直至表面生銹的平均時(shí)間。對生銹前的時(shí)間長短,以四個(gè)等級評估。
A經(jīng)過500小時(shí)后也不生銹B在400小時(shí)或以上、不到500小時(shí)時(shí)生銹C在300小時(shí)或以上、不到400小時(shí)時(shí)生銹D不到300小時(shí)時(shí)生銹
表1
<綜合評估>
正如從表1看出的那樣,磁鐵粉末中Si含有量為0.2-3.0原子%、不可逆磁化系數(shù)為(xirr)為5.0×10-7H/m以下的各向同性粘結(jié)磁鐵,都具有優(yōu)良的磁特性(剩余磁通密度、固有矯頑力、最大磁能積),由于不可逆去磁系數(shù)的絕對值也小因而耐熱性(熱穩(wěn)定性)高,充磁性良好。而且,磁鐵粉末本身的耐蝕性和粘結(jié)磁鐵的耐蝕性都高,因此,實(shí)際使用時(shí),能夠省略或減少在粘結(jié)磁鐵表面進(jìn)行防腐蝕用涂覆等的防腐蝕處理。
與此相反,使用不含Si的磁鐵粉末或含有3.5原子%及大量Si的磁鐵粉末制造的各向同性粘結(jié)磁鐵(都是比較例),磁特性差。特別是,使用不含Si的磁鐵粉末制造的各向同性粘結(jié)磁鐵中,不可逆去磁系數(shù)的絕對值大,熱穩(wěn)定性也低。而且,不含Si的磁鐵粉末中,磁鐵粉末本身的耐蝕性和作成粘結(jié)磁鐵時(shí)的耐蝕性都差。
綜上所述,按照本發(fā)明,可提供高性能、高可靠性(特別是耐熱性、耐蝕性)的粘結(jié)磁鐵。特別是,在將粘結(jié)磁鐵作成電動(dòng)機(jī)使用的情況下,可發(fā)揮高性能。
(實(shí)施例2)通過與實(shí)施例1相同的方法,制造合金組成為(Nd1-yPry)8.7FebalCo7.5B5.6Si1.4的急冷薄帶(將Pr置換量y進(jìn)行各種變化后的多種急冷薄帶),在氬氣氣氛中,進(jìn)行680℃×10分鐘時(shí)間的熱處理。通過與上述相同的分析方法,確認(rèn)該急冷薄帶組織形成毫微復(fù)合組織。
然后,與實(shí)施例1一樣,由所述急冷薄帶得到磁鐵粉末,由該磁鐵粉末制造外徑20mmφ、內(nèi)徑18mmφ×高7mm的圓筒形(環(huán)形)各向同性粘結(jié)磁鐵。各粘結(jié)磁鐵中的磁鐵粉末含有量為約96.8wt%。而且,各粘結(jié)磁鐵的密度為約6.18g/cm3。
對這些粘結(jié)磁鐵,用與實(shí)施例1相同的方法,測量、評估磁特性(剩余磁通密度Br、固有矯頑力HCJ、最大磁能積(BH)max)和不可逆磁化系數(shù)(Xirr)。其結(jié)果示于下面的表2中。
分別以12極多極充磁這些粘結(jié)磁鐵,將其用作轉(zhuǎn)子磁鐵裝配成DC(直流)無刷電動(dòng)機(jī)。在這種DC無刷電動(dòng)機(jī)中,測量轉(zhuǎn)子以4000rpm旋轉(zhuǎn)時(shí)卷線線圈上產(chǎn)生的反電動(dòng)勢,全都得到足夠高的電壓,確認(rèn)是高性能電動(dòng)機(jī)。
然后,除使用上述Pr置換量y不同的多種磁鐵粉末外,與實(shí)施例1一樣,制造相同大小的粘結(jié)磁鐵。
對這些磁鐵粉末,用與實(shí)施例1相同的方法,測量、評估耐熱性(熱穩(wěn)定性)、充磁性、磁鐵粉末的耐蝕性和粘結(jié)磁鐵的耐蝕性。其結(jié)果顯示在表2中。
表2
正如從表2看出的那樣,各向同性粘結(jié)磁鐵,都具有優(yōu)良的磁特性(剩余磁通密度、固有矯頑力、最大磁能積),特別是,可以看出,通過將Nd的一部分置換成Pr,可使固有矯頑力進(jìn)一步提高。而且,各粘結(jié)磁鐵,由于不可逆去磁系數(shù)的絕對值小因而耐熱性(熱穩(wěn)定性)高,充磁性良好。而且,磁鐵粉末本身的耐蝕性和粘結(jié)磁鐵的耐蝕性都高。
綜上所述,按照本發(fā)明,可提供高性能、高可靠性(特別是耐熱性、耐蝕性)的粘結(jié)磁鐵。特別是,在將粘結(jié)磁鐵作成電動(dòng)機(jī)使用的情況時(shí),可發(fā)揮高性能。
(實(shí)施例3)通過與實(shí)施例1相同的方法,制造合金組成為((Nd0.5Pr0.5)zDy1-z)9.0FeablCo7.7B6.7Si1.8的急冷薄帶(將Dy置換量(1-z)進(jìn)行各種變化后的多種急冷薄帶),在氬氣氣氛中,進(jìn)行680℃×12分鐘時(shí)間的熱處理。通過與上述相同的分析方法,確認(rèn)該急冷薄帶組織形成毫微復(fù)合組織。
然后,與實(shí)施例1一樣,由所述急冷薄帶得到磁鐵粉末,由該磁鐵粉末制造外徑20mmφ、內(nèi)徑18mmφ×高7mm的圓筒形(環(huán)形)各向同性粘結(jié)磁鐵。各粘結(jié)磁鐵中的磁鐵粉末含有量為約96.8wt%。而且,各粘結(jié)磁鐵的密度為約6.20g/cm3。
對于這些磁鐵粉末,用與實(shí)施例1相同的方法,測量、評估磁特性(剩余磁通密度Br、固有矯頑力HCJ、最大磁能積(BH)max)和不可逆磁化系數(shù)(xirr)。其結(jié)果顯示在下面的表3中。
分別以12極多極充磁這些粘結(jié)磁鐵,將其用作轉(zhuǎn)子磁鐵裝配成DC(直流)無刷電動(dòng)機(jī)。在這種DC無刷電動(dòng)機(jī)中,測量轉(zhuǎn)子以4000rpm旋轉(zhuǎn)時(shí)卷線線圈上產(chǎn)生的反電動(dòng)勢,全都得到足夠高的電壓,確認(rèn)是高性能電動(dòng)機(jī)。
然后,除使用上述Dy置換量1~z不同的多種磁鐵粉末外,與實(shí)施例1一樣,制造相同大小的粘結(jié)磁鐵。
對這些粘結(jié)磁鐵,用與實(shí)施例1相同的方法,測量、評估耐熱性(熱穩(wěn)定性)、充磁性、磁鐵粉末的耐蝕性和粘結(jié)磁鐵的耐蝕性。其結(jié)果顯示在表3中。
表3
正如從表3看出的那樣,各向同性粘結(jié)磁鐵,都具有優(yōu)良的磁特性(剩余磁通密度、固有矯頑力、最大磁能積),特別是,可以確認(rèn),通過添加Dy可提高固有矯頑力,Dy置換量為0.1(相對全部R的10%)或以下時(shí),可謀求適度提高矯頑力。而且,各粘結(jié)磁鐵,由于不可逆去磁系數(shù)的絕對值小因而耐熱性(熱穩(wěn)定性)高,充磁性良好。而且,磁鐵粉末本身的耐蝕性和粘結(jié)磁鐵的耐蝕性都高。
綜上所述,按照本發(fā)明,可提供高性能、高可靠性(特別是耐熱性、耐蝕性)的粘結(jié)磁鐵。特別是,在將粘結(jié)磁鐵作成電動(dòng)機(jī)使用的情況時(shí)可發(fā)揮高性能。
(實(shí)施例4)除了通過擠壓成形來制造粘結(jié)磁鐵外,與上述實(shí)施例1-3一樣制造本發(fā)明的各向同性粘結(jié)磁鐵。而且,結(jié)合樹脂采用聚酰胺(尼龍610)。
此外,各粘結(jié)磁鐵中的磁鐵粉末含有量為約95.5wt%,各粘結(jié)磁鐵的密度為約5.85g/cm3。
對各粘結(jié)磁鐵,進(jìn)行與上述一樣的測量、評估,得到與上述一樣的結(jié)果,特別是,對于粘結(jié)磁鐵的耐蝕性,得到更好的結(jié)果。
(實(shí)施例5)除了通過噴射成形來制造粘結(jié)磁鐵外,與上述實(shí)施例1-3一樣制造本發(fā)明的各向同性粘結(jié)磁鐵。而且,結(jié)合樹脂采用聚亞苯基硫化物。而且,各粘結(jié)磁鐵中的磁鐵粉末含有量為約94.1wt%,各粘結(jié)磁鐵的密度為約5.63g/cm3。
對各粘結(jié)磁鐵,進(jìn)行與上述一樣的測量、評估,得到與上述一樣的結(jié)果,特別是,對于粘結(jié)磁鐵的耐蝕性,得到更好的結(jié)果。
發(fā)明的效果如上所述,按照本發(fā)明,可得到下列效果。
●由于磁鐵粉末具有包括軟磁性相與硬磁性相的復(fù)合組織,且含有規(guī)定量Si,因此,發(fā)揮高的磁特性,特別是改善固有矯頑力和角形性,同時(shí),發(fā)揮優(yōu)良的耐蝕性。
●不可逆去磁系數(shù)的絕對值小,可得到優(yōu)良的耐熱性(熱穩(wěn)定性)。
●由于取得高磁通密度,即使各向同性,也能得到具有高磁特性的粘結(jié)磁鐵。特別是,與現(xiàn)有的各向同性粘結(jié)磁鐵相比,由于能用較小體積的粘結(jié)磁鐵產(chǎn)生同等以上的磁性能,因此,能得到更小型且高性能的電動(dòng)機(jī)。
●而且,由于得到高磁通密度,制造粘結(jié)磁鐵時(shí),即使不追求高密度化也能得到足夠高的磁特性,結(jié)果,提高成形性的同時(shí),可實(shí)現(xiàn)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,能容易地制造可靠性高的粘結(jié)磁鐵。
●由于充磁性良好,能夠在較低充磁磁場充磁,特別是能夠容易且確實(shí)地進(jìn)行多極充磁等,且能取得高磁通密度。
●由于不要求高密度化,與壓縮成形法相比,難以形成高密度的擠壓成形法和噴射成形法也適用于粘結(jié)磁鐵的制造,即使用這樣的成形方法形成的粘結(jié)磁鐵,也能達(dá)到如上所述的效果。因此,粘結(jié)磁鐵成形方法的選擇范圍進(jìn)一步擴(kuò)大,由此可擴(kuò)大形狀選擇的自由度。
權(quán)利要求
1.一種磁鐵粉末,包括由Rx(Fe1-yCoy)100-x-z-wBzSiw所表示的合金組成,其中,R是至少一種稀土類元素;x8.1-9.4原子%;y0-0.30;z4.6-6.8原子%;w0.2-3.0原子%,所述磁鐵粉末則由具有軟磁相和硬磁相的復(fù)合組織構(gòu)成;并且所述軟磁相和硬磁相都具有5-50nm的平均結(jié)晶粒徑;其中,所述磁鐵粉末在各向同性粘結(jié)磁鐵是通過用結(jié)合樹脂來混合磁鐵粉末而成形的情況下,具有不可逆磁化系數(shù)Xirr是等于或小于5.0×10-7H/m的特性;通過利用J-H圖中一條去磁曲線與通過J-H圖中原點(diǎn)的一條直線相交的一點(diǎn)來測量所述不可逆磁化系數(shù),其中,H是磁場強(qiáng)度,表示為J-H圖中的橫坐標(biāo),單位是A/m;J是磁化強(qiáng)度,表示為J-H圖中的縱坐標(biāo),單位是Wb/m2;所述去磁曲線表示室溫下的磁特性,并且該直線的斜度J/H為-3.8×10-6;并且所述磁鐵在室溫下的固有矯頑力Hcj處于406-717kA/m的范圍。
2.如權(quán)利要求1所述的磁鐵粉末,其特征在于,所述復(fù)合組織為毫微復(fù)合組織。
3.如權(quán)利要求1所述的磁鐵粉末,其特征在于,所述R是以Nd與/或Pr為主的稀土類元素。
4.如權(quán)利要求1所述的磁鐵粉末,其特征在于,所述R含有Pr,該P(yáng)r的比例占全部所述R的質(zhì)量的5-75%。
5.如權(quán)利要求1所述的磁鐵粉末,其特征在于,所述R含有Dy,該Dy的比例占全部所述R的質(zhì)量的14%或以下。
6.如權(quán)利要求1所述的磁鐵粉末,其特征在于,磁鐵粉末是通過使熔融金屬急冷而得到。
7.如權(quán)利要求1所述的磁鐵粉末,其特征在于,磁鐵粉末是通過在冷卻滾筒上制成急冷薄帶、然后對該急冷薄帶進(jìn)行粉碎而得到。
8.如權(quán)利要求1所述的磁鐵粉末,其特征在于,磁鐵粉末是在其制造過程中或制造磁鐵粉末后、經(jīng)過至少一次熱處理的磁鐵粉末。
9.如權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的磁鐵粉末,其特征在于,磁鐵粉末的平均粒徑處于0.5-150μm的范圍。
10.一種各向同性稀土類粘結(jié)磁鐵,用結(jié)合樹脂結(jié)合磁鐵粉末而構(gòu)成,所述磁鐵粉末包括由Rx(Fe1-yCoy)100-x-z-wBzSiw所表示的合金組成,其中,R是至少一種稀土類元素;x8.1-9.4原子%;y0-0.30;z4.6-6.8原子%;w0.2-3.0原子%,磁鐵粉末則由具有軟磁相和硬磁相的復(fù)合組織構(gòu)成;以及所述軟磁相和硬磁相都具有5-50nm的平均結(jié)晶粒徑;其中,所述磁鐵粉末在各向同性粘結(jié)磁鐵是通過用結(jié)合樹脂來混合磁鐵粉末而成形的情況下,不可逆磁化系數(shù)Xirr等于或小于5.0×10-7H/m;通過利用J-H圖中一條去磁曲線、與通過J-H圖中原點(diǎn)的一條直線相交的一點(diǎn)來測量所述不可逆磁化系數(shù),其中,H是磁場強(qiáng)度,表示為J-H圖中的橫坐標(biāo),單位是A/m;J是磁化強(qiáng)度,表示為J-H圖中的縱坐標(biāo),單位是Wb/m2;所述去磁曲線表示室溫下的磁特性,并且該直線的斜度J/H為-3.8×10-6;并且所述磁鐵在室溫下的固有矯頑力Hcj處于406-717kA/m的范圍。
11.如權(quán)利要求10所述的各向同性粘結(jié)磁鐵,其特征在于,它被供給多極充磁或已被多極充磁。
12.如權(quán)利要求10所述的各向同性粘結(jié)磁鐵,其特征在于,它用于電動(dòng)機(jī)。
全文摘要
一種磁通密度高,充磁性優(yōu)良,可靠性、耐熱性、耐蝕性高的磁鐵。它由R
文檔編號H01F1/057GK1606102SQ20041009056
公開日2005年4月13日 申請日期2000年6月10日 優(yōu)先權(quán)日1999年6月11日
發(fā)明者新井圣, 加藤洋 申請人:精工愛普生株式會(huì)社