稀土類磁鐵的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種稀土類磁鐵，即便在相比于以前大幅度降低Dy、Tb等重稀土元素的使用量或者不使用的情況下也抑制了高溫退磁率的稀土類磁鐵。本發(fā)明所涉及的稀土類磁鐵為含有作為主相的R2T14B結(jié)晶顆粒和該R2T14B結(jié)晶顆粒間的晶界相的燒結(jié)磁鐵，在其任意截面中，用柱狀圖評價主相結(jié)晶顆粒的截面積分布時，控制粒徑大的結(jié)晶顆粒和粒徑小的結(jié)晶顆粒，使其截面積分布為夾著截面積的平均值在其兩側(cè)分別具有至少一個峰的分布。
【專利說明】稀土類磁鐵

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及稀土類磁鐵，進(jìn)而具體而言涉及控制了 R-T-B系燒結(jié)磁鐵的微結(jié)構(gòu)的 稀土類磁鐵。

【背景技術(shù)】
[0002] 由于以Nd-Fe-B系燒結(jié)磁鐵為代表的R-T-B系燒結(jié)磁鐵（R表不稀土兀素、T表不 以Fe為必須元素的一種以上的鐵族元素，B表示硼）具有高的飽和磁通密度，因此對使用 機(jī)器的小型化和高效化有利，可以利用于硬盤驅(qū)動器的音圈電機(jī)等。近年來，隨著也適用于 各種工業(yè)用電動機(jī)或混合動力汽車的驅(qū)動電機(jī)等，從節(jié)能等的觀點(diǎn)出發(fā)，希望在這些領(lǐng)域 中進(jìn)一步普及?？墒?，在R-T-B系燒結(jié)磁鐵適用于混合動力汽車等時，由于磁鐵暴露于比較 高的溫度下，因此，抑制由熱造成的高溫退磁變得重要。對于抑制該高溫退磁，眾所周知充 分提高R-T-B系燒結(jié)磁鐵的室溫下的矯頑力的方法是有效的。另外，本說明書中所說的鐵 族元素是指Fe、Co和Ni。
[0003] 例如，作為提高Nd-Fe-B系燒結(jié)磁鐵室溫下的矯頑力的方法，已知有用Dy、Tb等重 稀土元素取代作為主相的Nd 2Fe14B化合物的一部分Nd的方法。通過用重稀土元素取代一部 分Nd，可以提高磁晶各向異性，其結(jié)果，可以充分地提高Nd-Fe-B系燒結(jié)磁鐵在室溫下的矯 頑力。除了通過重稀土元素的取代以外，添加 Cu元素等對提高室溫下的矯頑力也有效（專 利文獻(xiàn)1)。通過添加 Cu元素，該Cu元素在晶界形成例如Nd-Cu液相，由此晶界變得平滑， 抑制反向磁疇的產(chǎn)生。
[0004] 然而，在該R-T-B系的稀土類磁鐵中，較之其開發(fā)的初期，作為主相的R2T 14B更理 想的存在形式被指出。在專利文獻(xiàn)2中，記載有"作為四方晶化合物的存在形式，理想的形 式是具有高的各向異性常數(shù)的微粒由非磁性相隔離"。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0006] 專利文獻(xiàn)
[0007] 專利文獻(xiàn)1 :日本專利特開2002-327255號公報
[0008] 專利文獻(xiàn)2 :日本專利特公平07-78269號公報


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 發(fā)明所要解決的技術(shù)問題
[0010] 在100°c?200°C這樣的高溫環(huán)境下使用R-T-B系燒結(jié)磁鐵的情況下，室溫下的矯 頑力的值也是有效的指標(biāo)之一，但即使實(shí)際暴露于高溫環(huán)境下也不退磁，或者退磁率小很 重要。用Tb或Dy等重稀土元素取代作為主相的R 2T14B化合物的一部分R的組成可以大幅 度地提高室溫下的矯頑力，對于高矯頑力化是簡便的方法，但是由于Dy、Tb等重稀土元素 受限于產(chǎn)地、產(chǎn)量，因此，存在資源方面的問題。隨著取代，例如由于Nd和Dy的反鐵磁耦合 而造成的剩余磁通密度的減少也不能避免。上述Cu元素的添加等對矯頑力的提高是有效 的方法，但是為了擴(kuò)大R-T-B系燒結(jié)磁鐵的適用領(lǐng)域，希望進(jìn)一步提高對高溫退磁（由于暴 露于高溫環(huán)境下而造成的退磁）的抑制。
[0011] 然而，雖然上述通過Tb或Dy等重稀土元素的取代對室溫下的矯頑力的提高效果 高，但是已知作為該矯頑力的重要原因的磁晶各向異性能的溫度變化很大。這意味著隨著 稀土類磁鐵的使用環(huán)境的高溫化，矯頑力會急劇減少。因此，本發(fā)明人認(rèn)為為了得到抑制了 高溫退磁的稀土磁鐵，控制以下所示的微結(jié)構(gòu)也很重要。只要能通過控制燒結(jié)磁鐵的微結(jié) 構(gòu)來達(dá)到矯頑力的提高，就能成為溫度穩(wěn)定性也優(yōu)異的稀土類磁鐵。
[0012] 稀土類磁鐵即R-T-B系燒結(jié)磁鐵的矯頑力取決于生成成為反向磁疇的核的生成 難易度。如果反向磁疇的核生成容易，則矯頑力小，相反如果困難則矯頑力大。作為使反向 磁疇的核難以生成的方法之一，通過非磁性的相隔離具有高的各向異性常數(shù)的主相結(jié)晶顆 粒。通過用非磁性的晶界相來使主相結(jié)晶顆粒磁孤立，可以抑制來自于鄰接的主相結(jié)晶顆 粒的磁影響，達(dá)到高矯頑力化。作為使反向磁疇的核難以生成的其它方法，使主相結(jié)晶顆粒 變小也有效。由于反向磁疇的產(chǎn)生是在結(jié)晶顆粒的外表面，因此，通過使主相結(jié)晶顆粒的粒 徑變小，可以使該主相結(jié)晶顆粒的表面積也減小，這樣能夠減少反向磁疇的產(chǎn)生核的絕對 數(shù)，從而將反向磁疇產(chǎn)生概率抑制得較低。
[0013] 然而，在以工業(yè)規(guī)模制造上述稀土類磁鐵時使用的是粉末冶金法，但是，一直以來 都非常難以用該粉末冶金法制造主相結(jié)晶顆粒小的稀土類磁鐵。其理由是因?yàn)橄⊥令惔盆F 中含有的稀土元素 R非常容易被氧化，并且為了得到主相結(jié)晶粒徑小的磁鐵，需要使原料 合金粉末的粒徑也小，而小粒徑的原料合金粉末的比表面積也變大，因此在制造工序中氧 化進(jìn)行，結(jié)果導(dǎo)致磁特性變差。
[0014] 因此，本發(fā)明是鑒于上述內(nèi)容而完成的，本發(fā)明的目的在于，提供一種稀土類磁 鐵，通過控制稀土類磁鐵的微結(jié)構(gòu)的主相結(jié)晶顆粒的粒徑分布，具體而言通過控制燒結(jié)體 的截面中主相結(jié)晶顆粒的截面積分布，從而提高了對高溫退磁率的抑制。
[0015] 本發(fā)明人為了顯著提高對高溫退磁率的抑制，專門探討了稀土類磁鐵燒結(jié)體中主 相結(jié)晶顆粒的截面積分布和對其的控制，從而完成了以下的發(fā)明。
[0016] 具體而言，本發(fā)明所涉及的稀土類磁鐵，其特征在于，所述稀土類磁鐵為含有作為 主相的R 2T14B結(jié)晶顆粒和該R2T14B結(jié)晶顆粒之間的晶界相的燒結(jié)磁鐵，在其任意截面中，用 柱狀（頻數(shù)分布）圖評價主相結(jié)晶顆粒的截面積分布時，該截面積分布為夾著截面積的平 均值在其兩側(cè)分別具有至少一個峰的分布。關(guān)于本發(fā)明中的柱狀圖的制作方法在后面敘 述。
[0017] 另外，在本發(fā)明所涉及的稀土類磁鐵中，在上述主相結(jié)晶顆粒的截面積分布柱狀 圖中，將小于截面積的平均值的一側(cè)出現(xiàn)的峰稱作第1峰。在小于截面積的平均值的一側(cè) 出現(xiàn)多個峰的情況下，將這多個峰中頻數(shù)最高的峰稱為第1峰。另外，在本說明書中，"峰" 是指從頻數(shù)顯示極小值的區(qū)間到下一個顯示極小值的區(qū)間顯示上凸?fàn)畹男螤畹牟糠?，并?以柱狀圖的區(qū)間寬度為基準(zhǔn)計(jì)算時，指寬度超過4個區(qū)間的部分。本發(fā)明所涉及的稀土類 磁鐵優(yōu)選以柱狀圖的區(qū)間寬度為基準(zhǔn)計(jì)算時，上述第1峰寬為5. 5個區(qū)間以上。關(guān)于峰的 寬度的計(jì)算方法的詳細(xì)內(nèi)容在后面敘述。
[0018] 另外，本發(fā)明所涉及的稀土類磁鐵在通過平滑處理將上述主相結(jié)晶顆粒的截面積 分布柱狀圖做成線狀圖時，該線狀圖的特征在于，具有對應(yīng)于上述截面積分布柱狀圖的第1 峰的成為上凸?fàn)畹男螤畹牟糠?，并且在成為該上凸?fàn)畹男螤畹牟糠值慕孛娣e大的一側(cè)的肩 部具有隆起部，該隆起部對應(yīng)于在上述截面積分布柱狀圖中大于截面積的平均值的一側(cè)形 成的峰。如果形成這樣的隆起部，則成為小的結(jié)晶顆粒包圍大的結(jié)晶顆粒四周的結(jié)構(gòu)，達(dá)到 高溫退磁率的抑制。另外，關(guān)于本發(fā)明中平滑處理的方法在后面敘述。在此，評價隆起部的 有無并形成于大于平均值的一側(cè)的峰是指，在表示截面積分布的柱狀圖中，最靠近截面積 的平均值、在截面積大于平均值的一側(cè)的峰。在本說明書中"隆起部"是指在線狀圖上線的 斜率從負(fù)到正然后再到負(fù)的部分。線狀圖中，在線的斜率從負(fù)到零然后再到負(fù)的情況下，稱 其為平臺而不稱為隆起部。
[0019] 本發(fā)明所涉及的稀土類磁鐵通過使燒結(jié)體中的主相結(jié)晶顆粒的截面積分布（即 粒徑分布）為上述形式，則成為大的粒徑（曲率半徑大的）結(jié)晶顆粒和小粒徑的（曲率半 徑小的）結(jié)晶顆粒鄰接，形成于主相結(jié)晶顆粒間的晶界相所占的比例增大。其結(jié)果，能對大 的粒徑的結(jié)晶顆粒賦予磁切斷效果，另外對小的粒徑的結(jié)晶顆粒通過表面積變小而減小成 為反向磁疇的核的產(chǎn)生概率。
[0020] 本發(fā)明所涉及的稀土類磁鐵中燒結(jié)體中的晶界相含有R-T-M元素。通過將作為主 相結(jié)晶顆粒的構(gòu)成元素的稀土元素 R、鐵族元素 T、以及與上述R、T形成三元共晶點(diǎn)的Μ元 素進(jìn)行加成，可以即便在使用粒徑比較大的原料合金粉的情況下，也能夠在粉末冶金法的 制造工序中，通過主相結(jié)晶顆粒的外緣部和晶界相的反應(yīng)，使燒結(jié)體中分布結(jié)晶粒徑小的 結(jié)晶顆粒。通過在該主相結(jié)晶顆粒的外緣部的反應(yīng)導(dǎo)致的粒徑的縮小可以在燒成工序中 進(jìn)行，也可以在熱處理工序中進(jìn)行。這樣，如果通過主相結(jié)晶顆粒的外緣部的反應(yīng)形成晶界 相，可以在形成厚的晶界相的同時，在結(jié)晶粒徑相對大的主相結(jié)晶顆粒的周圍分布結(jié)晶顆 粒相對小的主相結(jié)晶顆粒。另外，主相結(jié)晶顆粒和晶界相的界面也成為光滑的狀態(tài)，能夠抑 制變形等的發(fā)生，從而能夠防止成為反向磁疇產(chǎn)生的核。
[0021] 作為與構(gòu)成上述主相結(jié)晶顆粒的R元素、Τ元素一起促進(jìn)反應(yīng)的元素 Μ，可以使用 Al、Ga、Si、Ge、Sn、Cu 等。
[0022] 發(fā)明的效果
[0023] 通過本發(fā)明，可以提供高溫退磁率小的稀土類磁鐵，能夠提供能夠適用于在高溫 環(huán)境下使用的發(fā)動機(jī)等的稀土類磁鐵。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024] 圖1是模式化表示本發(fā)明所涉及的稀土類磁鐵的截面結(jié)構(gòu)的圖。
[0025] 圖2是表示本實(shí)施方式所涉及的樣品No. 8的截面結(jié)構(gòu)的圖，圖2(a)是稀土類磁 鐵截面的電子顯微鏡照片，圖2(b)是表示由該截面測定的主相結(jié)晶顆粒的截面積的分布 的圖。
[0026] 圖3是表示比較例2的截面結(jié)構(gòu)的圖，圖3(a)是稀土類磁鐵截面的顯微鏡照片， 圖3(b)是表示由該截面測定的主相結(jié)晶顆粒的截面積的分布的圖。
[0027] 圖4是說明本實(shí)施例中，計(jì)算柱狀圖的峰寬的方法的圖。
[0028] 符號說明
[0029] 1主相結(jié)晶顆粒
[0030] 2晶界相

【具體實(shí)施方式】
[0031] 以下，參照【專利附圖】

【附圖說明】本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。另外，本發(fā)明中的稀土類磁鐵是指， 含有R 2T14B主相結(jié)晶顆粒和晶界相的燒結(jié)磁鐵，R含有一種以上的稀土元素，T含有以Fe作 為必須元素的一種以上的鐵族元素，B為硼；也包括進(jìn)一步添加了各種公知的添加元素的 以及含有不可避免的雜質(zhì)的燒結(jié)磁鐵。
[0032] 圖1是模式化地表示本發(fā)明所涉及的實(shí)施方式的稀土類磁鐵的截面結(jié)構(gòu)的圖。本 實(shí)施方式所涉及的稀土類磁鐵含有R 2T14B主相結(jié)晶顆粒1、形成于鄰接的R2T14B主相結(jié)晶顆 粒1之間的晶界相2,并成為在結(jié)晶粒徑大的主相結(jié)晶顆粒的周圍混雜結(jié)晶粒徑小的主相 結(jié)晶顆粒的微結(jié)構(gòu)。即，本發(fā)明所涉及的稀土類磁鐵的特征在于，在任意截面中評價主相結(jié) 晶顆粒的截面積分布時，成為夾著平均值在其兩側(cè)分別至少具有一個峰的分布。
[0033] 首先，針對本說明書中主相結(jié)晶顆粒的粒徑及其分布的評價方法進(jìn)行說明。在本 說明書中，主相結(jié)晶顆粒的粒徑用其截面積代表。雖然也可以從截面積換算當(dāng)量圓直徑，做 成粒徑分布，但是從下面的理由出發(fā)在本說明書中直接使用截面積。即，由于主相結(jié)晶顆粒 的表面積的縮小與反向磁疇產(chǎn)生核的減少相關(guān)，因此，較之當(dāng)量圓直徑，與直徑的平方成比 例的面積更適合作為指標(biāo)。
[0034] 在本說明書中，測定截面積的主相結(jié)晶顆粒的數(shù)η為每個樣品60個以上。因此， 以能夠觀察60個以上的結(jié)晶顆粒程度的倍率進(jìn)行截面觀察。截面積的測定可以通過基于 觀察的主相結(jié)晶顆粒的輪廓進(jìn)行圖像處理得到。另外，該η個主相結(jié)晶顆粒通過依次二維 連續(xù)地選擇鄰接的主相結(jié)晶顆粒，不致出現(xiàn)由于抽樣產(chǎn)生的偏差。
[0035] -旦獲得η個截面積數(shù)據(jù)，接下來基于其制作柱狀圖。柱狀圖的區(qū)間寬度（等級 寬度）按照以下的步驟決定。首先，通過m= (η)1/2來估算暫定的區(qū)間數(shù)（等級數(shù)）m。如 果η = 60,則m= 7.7,則m四舍五入取整為m = 8。接下來基于該m值確定區(qū)間寬度。通 常區(qū)間寬度通過（最大值-最小值）/m來確定，在本說明書中基于下式（1)來確定區(qū)間寬 度w。
[0036] w =(平均值-最小值）/m (1)
[0037] 另外，w四舍五入到容易操作的數(shù)。在區(qū)間寬度的確定中，不使用截面積數(shù)據(jù)的最 大值而使用平均值是為了減輕由于異常晶粒生長等導(dǎo)致的特異數(shù)據(jù)的影響。如果用具體例 子來表示，在得到60個截面積數(shù)據(jù)的情況下m = 8,截面積的平均值為13. 6 μ m2且最小值 為1. 2ym2，w = (13. 6-1. 2)/8 = 1. 55,將其四舍五入確定w = 2。通過該m和w，得到頻數(shù) 分布表，基于其可以制作柱狀圖。
[0038] 在構(gòu)成本實(shí)施方式所涉及的稀土類磁鐵的R2T14B主相結(jié)晶顆粒中，作為稀土元素 R可以為輕稀土元素、重稀土元素或者兩者的組合，從材料成本的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選Nd、Pr或 者這兩者的組合。其它元素如上所述。對于Nd、Pr的優(yōu)選組合范圍在后面敘述。
[0039] 本實(shí)施方式所涉及的稀土類磁鐵可以含有微量的添加元素。作為添加元素可以使 用眾所周知的元素。添加元素優(yōu)選為與作為R 2T14B主相結(jié)晶顆粒的構(gòu)成要素的R元素具有 共晶組成的物質(zhì)。從這點(diǎn)出發(fā)，作為添加元素優(yōu)選Cu等，也可以為其它元素。關(guān)于Cu的優(yōu) 選添加量范圍在后面敘述。
[0040] 本實(shí)施方式所涉及的稀土類磁鐵，可以進(jìn)一步含有Al、Ga、Si、Ge、Sn等作為促進(jìn) 主相結(jié)晶顆粒的粉末冶金工序中的反應(yīng)的元素 Μ。對于Μ元素的優(yōu)選添加量范圍在后面敘 述。通過在稀土類磁鐵中除了 Cu之外還添加這些Μ元素，可以使主相結(jié)晶顆粒的表面層 反應(yīng)，并在除去變形、缺陷等的同時，分布結(jié)晶粒徑相對小的主相結(jié)晶顆粒，能夠較厚地形 成二顆粒晶界相、晶界多重點(diǎn)。在此，二顆粒晶界相是晶界相中兩個主相結(jié)晶顆粒夾著的部 分，晶界多重點(diǎn)是三個以上的主相結(jié)晶顆粒夾著的部分。
[0041] 在本實(shí)施方式所涉及的稀土類磁鐵中，上述各元素相對于總質(zhì)量的含量分別如 下。
[0042] R :29.5 ?33 質(zhì)量 ％
[0043] B :0· 7 ?0· 95 質(zhì)量％
[0044] Μ :0· 03 ?1. 5 質(zhì)量％
[0045] Cu :0· 01 ?1. 5 質(zhì)量％，以及
[0046] Fe :實(shí)質(zhì)上的剩余部分，以及
[0047] 占剩余部分的元素中Fe以外的元素的合計(jì)含量：5質(zhì)量％以下。
[0048] 針對本實(shí)施方式所涉及的稀土類磁鐵，進(jìn)一步詳細(xì)說明。作為R-定包括Nd和 Pr的任一者，不過R中Nd和Pr的比例按Nd和Pr的合計(jì)可以為80?100原子％，也可以 為95?100原子％。如果在這樣的范圍內(nèi)，可以進(jìn)一步得到良好的剩余磁通密度和矯頑 力。另外，在本實(shí)施方式所涉及的稀土類磁鐵中，作為R可以包括Dy、Tb等重稀土元素，在 這種情況下，稀土類磁鐵的總質(zhì)量中的稀土元素的含量按重稀土元素的合計(jì)為1. 〇質(zhì)量％ 以下，優(yōu)選為〇. 5質(zhì)量％以下，更加優(yōu)選為0. 1質(zhì)量％以下。在本實(shí)施方式所涉及的稀土類 磁鐵中，即便這樣減少重稀土元素的含量，也可以通過使其它元素的含量和原子比滿足特 定的條件而獲得良好的高矯頑力，抑制高溫退磁率。
[0049] 在本實(shí)施方式所涉及的稀土類磁鐵中，B的含量為0. 7?0. 95質(zhì)量％。該含量范 圍較R2T14B所表示的基本組成的化學(xué)計(jì)量比少，這樣通過使B的含量成為該特定的范圍，可 以和添加元素相結(jié)合，容易在粉末冶金工序中發(fā)生主相結(jié)晶顆粒表面的反應(yīng)。
[0050] 本實(shí)施方式所涉及的稀土類磁鐵進(jìn)一步含有微量的添加元素。作為添加元素可以 使用眾所周知的元素。添加元素優(yōu)選在狀態(tài)圖上和R 2T14B主相結(jié)晶顆粒的構(gòu)成要素的R元 素具有共晶點(diǎn)的元素。從該觀點(diǎn)出發(fā)，作為添加元素優(yōu)選Cu等。也可以為其它元素。作為 Cu元素的添加量，為整體的0. 01?1. 5質(zhì)量％。通過使添加量在該范圍內(nèi)，可以使Cu元素 基本僅僅偏存在于晶界相中。另一方面，對于主相結(jié)晶顆粒的構(gòu)成要素的T元素和Cu，F(xiàn)e 和Cu在狀態(tài)圖上成為偏晶型，因此認(rèn)為該組合難以形成共晶點(diǎn)。因此，優(yōu)選以R-T-M三元 體系形成共晶點(diǎn)的方式添加 Μ元素。作為這樣的Μ元素，例如可以列舉Al、Ga、Si、Ge、Sn 等。作為M元素的含量，為0.03?1.5質(zhì)量％。通過使M元素的添加量在此范圍內(nèi)，可以 促進(jìn)粉末冶金工序中的主相結(jié)晶顆粒表面的反應(yīng)，并可以促進(jìn)主相結(jié)晶顆粒的粒徑的縮小 化。
[0051] 在本實(shí)施方式所涉及的稀土類磁鐵中，作為R2T14B的基本組成中Τ所表示的元素， 可以以Fe為必須元素并且除了 Fe以外進(jìn)一步含有其它的鐵族元素。作為該鐵族元素，優(yōu) 選Co。在這種情況下，優(yōu)選Co的含量為超過0質(zhì)量％且3.0質(zhì)量％以下。通過在稀土類磁 鐵中含有Co,不僅居里溫度提高，耐腐蝕性也提高。Co含量可以為0. 3?2. 5質(zhì)量％。
[0052] 本實(shí)施方式所涉及的稀土類磁鐵可以作為其它元素含有C。C含量為0. 05?0. 3 質(zhì)量％。如果C的含量比該范圍小，則矯頑力變得不充分；如果大于該范圍，則磁化為剩余 磁通密度的90%時磁場的值（Hk)相對于矯頑力的比率、即所謂的矩形比（Hk/矯頑力）變 得不充分。為了更良好地得到矯頑力和矩形比，C的含量也可以為0. 1?0. 25質(zhì)量％。
[0053] 本實(shí)施方式所涉及的稀土類磁鐵，作為其它元素也可以含有0。0的含量為0. 03? 0. 4質(zhì)量％。如果0的含量小于該范圍，則燒結(jié)磁鐵的耐腐蝕性不夠，如果大于該范圍，則在 燒結(jié)磁鐵中不能充分形成液相，矯頑力降低。為了得到更好的耐腐蝕性和矯頑力，〇含量可 以為0. 05?0. 3質(zhì)量％，也可以為0. 05?0. 25質(zhì)量％。
[0054] 另外，本實(shí)施方式所涉及的稀土類磁鐵，優(yōu)選N含量為0. 15質(zhì)量％以下。如果N 的含量大于該范圍，則矯頑力有不夠的傾向。
[0055] 另外，本實(shí)施方式的燒結(jié)磁鐵優(yōu)選各元素的含量在上述范圍內(nèi)的同時，在將C、0 以及N的原子數(shù)分別記為[C]、[0]以及[N]時，滿足[0V([C] + [N])〈0.60的關(guān)系。通過這 樣地構(gòu)成，可以將高溫退磁率的絕對值抑制得較小。
[0056] 另外，本實(shí)施方式的燒結(jié)磁鐵優(yōu)選制、？1*、8、(：以及1元素的原子數(shù)滿足以下的關(guān) 系。即，分別將Nd、Pr、B、C以及Μ元素的原子數(shù)記為[Nd]、[Pr]、[B]、[C]以及[M]時，優(yōu) 選滿足 0. 27〈 [B V ([Nd] + [Pr])〈0. 43 和 0. 07〈（ [M] + [C]) / [B]〈0. 60 的關(guān)系。通過這樣的構(gòu) 成，可以得到高的矯頑力。
[0057] 接下來說明本實(shí)施方式所涉及的稀土類磁鐵的制造方法的一個例子。本實(shí)施方式 所涉及的稀土類磁鐵可以通過通常的粉末冶金法制造，該粉末冶金法具有調(diào)制原料合金的 調(diào)制工序；將原料合金粉碎得到原料微粉末的粉碎工序；將原料微粉末成型制作成型體的 成型工序；將成型體燒成得到燒結(jié)體的燒結(jié)工序；以及對燒結(jié)體實(shí)施時效處理的熱處理工 序。
[0058] 調(diào)制工序是調(diào)制具有本實(shí)施方式所涉及的稀土類磁鐵所含的各元素的原料合金 的工序。首先，準(zhǔn)備具有規(guī)定的元素的原料金屬，使用它們進(jìn)行薄帶連鑄法（Strip casting method)等。由此可以調(diào)制原料合金。作為原料金屬，例如可以列舉稀土類金屬或稀土類合 金、純鐵、純鈷、硼鐵（Ferroboron)、或者這些的合金。使用這些原料金屬，以得到具有所希 望的組成的稀土類磁鐵的方式調(diào)制原料合金。
[0059] 粉碎工序是將調(diào)制工序中得到的原料合金粉碎得到原料微粉末的工序。該工序優(yōu) 選以粗粉碎工序和微粉碎工序這兩個階段進(jìn)行，也可以為一個階段。粗粉碎工序可以使用 例如搗碎機(jī)（Stamp mill)、顎式破碎機(jī)（Jaw crusher)、博朗粉碎機(jī)（Braun mill)等，可以 在惰性氣體氣氛中進(jìn)行。也可以進(jìn)行使氫吸附后進(jìn)行粉碎的氫吸附粉碎。在粗粉碎工序中， 將原料合金粉碎至粒徑為數(shù)百μ m至數(shù)mm左右。
[0060] 微粉碎工序是將粗粉碎工序中得到的粗粉末微粉碎，調(diào)制平均粒徑為數(shù)μ m左右 的原料微粉末。原料微粉末的平均粒徑可以考慮燒結(jié)后的結(jié)晶顆粒的生長情況來設(shè)定。微 粉碎可以使用例如氣流粉碎機(jī)（Jet mill)來進(jìn)行。
[0061] 成型工序是在磁場中將原料微粉末成型制作成型體的工序。具體來說，將原料微 粉末填充于配置于電磁鐵中的模具內(nèi)之后，一邊通過電磁鐵施加磁場使原料微粉末的晶軸 定向，一邊通過對原料微粉末進(jìn)行加壓來進(jìn)行成型。該磁場中的成型可以在例如1000? 1600kA/m的磁場中在30?300MPa左右的壓力下進(jìn)行。
[0062] 燒結(jié)工序是將成型體燒成得到燒結(jié)體的工序。在磁場中成型之后，可以將成型體 在真空或者惰性氣體氣氛中燒成，得到燒結(jié)體。燒成條件優(yōu)選根據(jù)成型體的組成、原料微粉 末的粉碎方法、粒度等條件來適當(dāng)設(shè)定，例如可以在1000°C?1100°C下進(jìn)行1?10小時左 右。
[0063] 熱處理工序是對燒結(jié)體進(jìn)行時效處理的工序。經(jīng)過該工序之后，確定形成于鄰接 的R2T 14B主相結(jié)晶顆粒間的二顆粒晶界相的寬度及其組成。然而，這些微細(xì)結(jié)構(gòu)不是僅由 該工序控制，而是兼顧上述燒結(jié)工序的各條件以及原料微粉末的狀況來確定。因此，可以考 慮熱處理?xiàng)l件與燒結(jié)體的微結(jié)構(gòu)的關(guān)系，來確定熱處理溫度和時間。熱處理可以在500°C? 900°C的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行，也可以在800°C附近進(jìn)行熱處理后在550°C附近進(jìn)行熱處理這 樣分兩個階段進(jìn)行。在熱處理的降溫過程中的冷卻速度也改變微組織，冷卻速度優(yōu)選為 l〇〇°C /分鐘以上，特別優(yōu)選為300°C /分鐘以上。根據(jù)本發(fā)明的上述時效，由于使冷卻速 度比現(xiàn)有的快，因此，可以有效地抑制晶界相中鐵磁相（Ferromagnetic phase)的偏析。因 此，可以排除導(dǎo)致矯頑力降低、進(jìn)而高溫退磁率惡化的原因。通過分別設(shè)定原料合金組成 和上述的燒結(jié)條件以及熱處理?xiàng)l件，可以控制主相結(jié)晶粒徑即主相結(jié)晶顆粒的截面積的分 布。在本實(shí)施方式中例舉了通過熱處理?xiàng)l件控制主相結(jié)晶顆粒的截面積分布的方法，但是 本發(fā)明的稀土類磁鐵不限定于通過該方法得到的磁鐵。通過施以組成要素的控制、燒結(jié)條 件的控制，可以得到即便在和本實(shí)施方式所列例舉的熱處理?xiàng)l件不同的條件下也能起到同 樣效果的稀土類磁鐵。例如，作為原料合金粉末，通過混合使用平均結(jié)晶顆粒不同的兩種粉 體，可以控制燒結(jié)體結(jié)晶顆粒的截面積分布。
[0064] 通過以上的方法，可以得到本實(shí)施方式所涉及的稀土類磁鐵，不過稀土類磁鐵的 制造方法不限定于上述制造方法，可以進(jìn)行適當(dāng)變更。
[0065] 接下來，針對本實(shí)施方式所涉及的稀土類磁鐵的高溫退磁率的評價進(jìn)行說明。作 為評價用樣品形狀不特別限定，如通常大多使用的那樣為導(dǎo)磁系數(shù)為2的形狀。首先，測定 室溫（25°C )下樣品的剩余磁通，將其作為B0。剩余磁通可以通過例如磁通量計(jì)等進(jìn)行測 定。接著，將樣品高溫暴露于140°C下2小時，回到室溫。樣品溫度一旦回到室溫就再次測 定剩余磁通，將其作為B1。這樣，高溫退磁率D用下式進(jìn)行評價。
[0066] D = (B1-B0)/B0X100 (% )
[0067] 本實(shí)施方式所涉及的稀土類磁鐵的微結(jié)構(gòu)、即主相結(jié)晶顆粒的截面積分布可以使 用電子顯微鏡進(jìn)行評價。倍率可以如上所述以在觀測對象的截面上能夠看見60個以上的 結(jié)晶顆粒的方式進(jìn)行適當(dāng)設(shè)定。對進(jìn)行上述評價的高溫退磁率的樣品的研磨截面進(jìn)行觀 察。研磨截面可以和定向軸平行，也可以和定向軸垂直，或者和定向軸成任意角度。截面積 分布的具體評價方法如上所述。
[0068] 接下來，基于本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明，不過本發(fā)明不限定于以下實(shí)施 例。
[0069] 實(shí)施例
[0070] 首先，準(zhǔn)備燒結(jié)磁鐵的原料金屬，使用這些原料金屬通過薄帶連鑄法分別制作原 料合金，得到下述表1所示的樣品No. 1?18和比較例1?2的燒結(jié)磁鐵的組成。另外，表 1和表3所示的各元素的含量，對于T、R、Cu以及Μ通過熒光X射線分析進(jìn)行測定，對于B 通過ICP發(fā)光分析進(jìn)行測定。另外，對于0,可以通過惰性氣體熔融-非分散型紅外線吸收 法進(jìn)行測定，對于C可以通過氧氣流中燃燒-紅外吸收法進(jìn)行測定，對于Ν可以通過惰性氣 體熔融熱導(dǎo)法進(jìn)行測定。另外，對于[0V([C] + [N])、[BV([Nd] + [Pr])和（[M] + [C])/[B]， 通過根據(jù)用上述方法得到的含量求得各元素的原子數(shù)來算出。
[0071] 接著，使氫吸附于得到的原料合金之后，進(jìn)行Ar氣氛、600°C下進(jìn)行1小時的脫氫 的氫粉碎處理。其后，在Ar氣氛下將得到的粉碎物冷卻至室溫。
[0072] 在得到的粉碎物中添加、混合油酸酰胺作為粉碎助劑之后，使用氣流粉碎機(jī)進(jìn)行 微粉碎，得到平均粒徑為約3. 6 μ m的原料粉末。
[0073] 將得到的原料粉末在低氧氣氛下，在定向磁場1200kA/m、成型壓力120MPa的條件 下進(jìn)行成型，得到成型體。
[0074] 其后，將成型體在真空中在1030?1050°C下燒成4小時之后，急冷得到燒結(jié)體。 對得到的燒結(jié)體進(jìn)行900°C和500°C這兩個階段的熱處理。對于第一階段的900°C下的熱處 理（時效1)，規(guī)定為1小時，使冷卻速度為l〇〇°C /分鐘，對于第二階段的500°C下的熱處理 (時效2)改變熱處理時間和熱處理的降溫過程中的冷卻速度，準(zhǔn)備主相結(jié)晶顆粒的截面積 分布不同的多種樣品。另外，如上所述主相結(jié)晶顆粒的截面分布也可以根據(jù)原料合金粉末 的粉體特性、燒結(jié)條件而變化。
[0075] 對于如上所述得到的樣品，使用B-H示蹤器（Tracer)分別測定剩余磁通密度和矯 頑力。其后測定高溫退磁率。將這些結(jié)果一并示于表1中。接下來針對測定了磁特性的各 樣品No.以及比較例的樣品，通過顯微鏡觀察截面，通過上述方法測定了主相結(jié)晶顆粒的 截面積分布。將對應(yīng)的樣品No.和比較例的截面積分布的評價結(jié)果一并示于表2中。
[0076] 另外，將第二階段的熱處理（時效2)的冷卻速度表示于表3中。進(jìn)一步，將燒結(jié) 體中所含的C、0、N、Nd、Pr、B、Μ元素的原子數(shù)分別記為[C]、[0]、[N]、[Nd]、[Pr]、[B]和 [Μ]時，算出各樣品的[0V([C] + [N])、[BV([Nd] + [Pr])以及（[M] + [C])/[B]的值，示于 表3中。稀土類磁鐵中所含的氧的量和氮的量，通過控制從粉碎工序至熱處理工序的氣氛， 特別是通過粉碎工序中的氣氛中所含的氧的量和氮的量的增減調(diào)節(jié)，從而調(diào)節(jié)到表3的范 圍。另外，稀土類磁鐵中所含的原料中包含的碳的量通過粉碎工序中添加的粉碎助劑的量 的增減調(diào)節(jié)，從而調(diào)節(jié)到表3的范圍。
[0077]

【權(quán)利要求】
1. 一種稀土類磁鐵，其特征在于， 所述稀土類磁鐵是含有作為主相的R2T14B結(jié)晶顆粒和該R2T 14B結(jié)晶顆粒間的晶界相的 燒結(jié)磁鐵，在其任意截面中，用柱狀圖評價主相結(jié)晶顆粒的截面積分布時，該截面積分布為 夾著截面積的平均值在其兩側(cè)分別具有至少一個峰的分布。
2. 如權(quán)利要求1所述的稀土類磁鐵，其特征在于， 在表示所述主相結(jié)晶顆粒的截面積分布的所述柱狀圖中，將在小于截面積的平均值的 一側(cè)出現(xiàn)的峰中頻數(shù)最高的峰稱為第1峰時，以柱狀圖的區(qū)間寬度為基準(zhǔn)計(jì)算，該第1峰的 寬度為5. 5個區(qū)間以上。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的稀土類磁鐵，其特征在于， 在通過平滑處理，將表示所述主相結(jié)晶顆粒的截面積分布的所述柱狀圖做成線狀圖 時，該線狀圖具有顯示對應(yīng)于所述第1峰的上凸?fàn)畹男螤畹牟糠?，并且在成為該上凸?fàn)畹?形狀的部分的截面積大的一側(cè)的肩部具有隆起部。
【文檔編號】H01F1/053GK104299742SQ201410338962
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年7月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月16日
【發(fā)明者】加藤英治, 藤川佳則, 坪倉多惠子, 石坂力, 佐藤勝男 申請人:Tdk株式會社