燒結磁鐵制造技術

本發明專利技術的目的在于提供一種燒結磁鐵，其減少稀土類磁鐵的稀土類元素使用量，且滿足最大能積及矯頑力的增加。在NdFeB系結晶和FeCo系結晶隔著晶粒邊界而存在的燒結磁鐵中，從所述FeCo系結晶內的中心部到外周部Co的濃度減少，所述FeCo系結晶內的中心部和外周部的Co濃度存在2原子%以上的差異，Co及重稀土類元素偏在于所述NdFeB系結晶內的晶粒邊界附近。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及含有顯示高飽和磁通密度的FeCo系結晶、且重稀土類元素偏在的燒結磁鐵。
技術介紹
在專利文獻I中有關于將FeCo軟磁性相和NdFeB復合化而成的納米復合磁鐵的記載，但沒有關于燒結磁鐵的記載。在專利文獻2中有關于用氟化物被覆的FeCo系鐵磁性粉的記載，但沒有關于FeCo系結晶的Co組成的記載。在專利文獻3中，關于含有Fe和Co 的磁性粉，有關于Co/Fe原子比的記載，但沒有關于NdFeB系燒結磁鐵的記載。在專利文獻 4中有關于具有使Co不均勻的顯微組織的鐵氧體磁鐵的記載，但沒有關于NdFeB系燒結磁鐵的記載。在專利文獻5中有關于磁鐵中的特定元素濃度周期性地變化的稀土類合金膜磁鐵的記載，但沒有關于FeCo結晶的記載。在專利文獻6中有關于重稀土類元素偏在于晶粒邊緣的燒結磁鐵的記載，但沒有關于FeCo結晶的記載。根據這些現有技術，沒有超過Nd2Fe14B的理論最大能積即64MG0e的例子，難以提供可兼備最大能積的增加和稀土類元素使用量減少的高密度磁鐵體。另外，在NdFeB系磁鐵中，僅通過使重稀土類元素偏在化的方法無法減少稀土類元素的使用量。另外，在與軟磁性粉混合燒結的情況下，矯頑力減小，磁鐵的耐熱性或者抗退磁力顯著降低。現有技術文獻 專利文獻專利文獻1:特開2010-74062號公報專利文獻2 :特開2008-60183號公報專利文獻3 :特開2006-128535號公報專利文獻4 :特開2001-68319號公報專利文獻5 :特開2001-274016號公報專利文獻6 :特開2007-294917號公報
技術實現思路
專利技術所要解決的課題使用了以Nd2Fe14B系燒結磁鐵為代表的稀土類鐵硼系等稀土類元素的永磁鐵被用于各種磁路。在高溫或者大的退磁場環境中所使用的永磁鐵中必須添加重稀土類元素。從地球資源保護的觀點考慮，削減包含重稀土類元素的稀土類元素的使用量為極其重要的課題。在現有技術中，若減少稀土類元素的使用量，則最大能積、矯頑力均降低，難以應用。課題在于滿足稀土類元素使用量的減少、矯頑力的增加及最大能積的增加。用于解決課題的手段在NdFeB系結晶和FeCo系結晶隔著晶粒邊界而存在的燒結磁鐵中，從所述FeCo 系結晶內的中心部到外周部Co的濃度減少，所述FeCo系結晶內的中心部和外周部的Co濃度存在2原子％以上的差異，Co及重稀土類元素偏在于所述NdFeB系結晶內的晶粒邊界附近。專利技術效果根據本專利技術，可以滿足稀土類永磁鐵的稀土類元素的使用量減少，矯頑力的增加及最大能積的增加。由此，可以減少磁鐵使用量，有助于全部的磁鐵應用制品的小型輕量化。附圖說明圖1是本專利技術涉及的燒結磁鐵的組織⑴。圖2是本專利技術涉及的燒結磁鐵的組織(2)。圖3是本專利技術涉及的燒結磁鐵的組織(3)。圖4是本專利技術涉及的Co濃度差和冷卻速度的關系。圖5是本專利技術涉及的矯頑力和冷卻速度的關系。符號說明1 Nd2Fe14B 結晶2含重稀土類元素的氧化物3氟氧化物4晶粒邊界5 FeCo系結晶的富Fe相6 FeCo系結晶的富Co相具體實施方式為了解決上述課題，對FeCo系結晶和NdFeB系結晶的復合體進行燒結。FeCo系結晶的飽和磁通密度比NdFeB系結晶的飽和磁通密度大。另外，由于FeCo系結晶容易磁化反轉，因此通過與NdFeB系結晶的磁耦合而抑制反轉。為了得到磁耦合，需要增加FeCo系結晶和隔著晶粒邊界而存在的NdFeB系結晶的結晶磁各向異性能，且減小晶粒邊界附近的 FeCo結晶的結晶磁各向異性能。在本專利技術中，具有比Nd2Fe14B高的飽和磁化的FeCo系結晶具有1. 5T以上且低于 2. 8T的飽和磁通密度合金。只要在該飽和磁通密度的范圍內則其組成沒有限制，可以含有稀土類元素或半金屬元素、各種金屬元素。由于飽和磁通密度比Nd2Fe14B高，因此，通過與 Nd2Fe14B的晶粒進行磁耦合，可以使剩余磁通密度增加。FeCo系結晶和Nd2Fe14B結晶隔著重稀土類元素偏在相(晶粒邊界)而存在。在該重稀土類偏在相中含有氟、氧、碳。另外，為了在燒結溫度下使液相的量充分，提高液相與FeCo系結晶的晶粒和 Nd2Fe14B的晶粒的潤濕性，提高燒結后的密度而使用燒結助劑。由于含氟相容易與稀土類元素濃度高的相進行反應，因此液相的量減少。所以，燒結后的密度降低，矯頑力也降低。為了抑制這樣的密度及矯頑力減小，添加Fe-70%Nd合金粉等作為燒結助劑。進一步，通過在燒結時在與成形磁場垂直的方向施加磁場，可在僅FeCo系結晶具有磁化的溫度范圍內實現磁場施加效果，對FeCo系結晶附加磁各向異性。另外，通過在燒結后的驟冷處理時在與成形磁場平行的方向施加磁場，可以提高FeCo系結晶的晶粒和Nd2Fe14B的晶粒間的交換耦合，施加磁場有助于矯頑力增加及矩形性提高。作為制造方法，為了使重稀土類元素偏在化而使用氟化物溶液處理。由于在用于氟化物溶液處理的溶液中含有IOOppm數量級以下的陰離子成分，因此，在對含有許多稀土類元素的材料的處理中，被處理材料的表面的一部分腐蝕或氧化。在本專利技術中，在燒結磁鐵中使用NdFeB系和FeCo系結晶的至少兩種的鐵磁性合金，將實施氟化物溶液處理的材料制成耐腐蝕性好的FeCo系結晶，防止因氟化物溶液處理引起的腐蝕或氧化。另外，FeCo系結晶通常矯頑力小，因此，使稀土類元素，特別是重稀土類元素在晶粒邊界偏在化有助于矯頑力的增加和稀土類元素的使用量的減少。從上述觀點考慮，將用于實現目的的方法歸納如下。[I]從FeCo系結晶內的中心部到外周部Co的濃度減少，特別是在晶粒邊界附近低(結晶內的外周部是指從各結晶的表面向中心部的方向Inm左右的區域)。[2]FeCo系結晶內的中心部和外周部的Co濃度存在 2原子％以上的差異，[3]Co及重稀土類元素偏在于NdFeB系結晶內的晶粒邊界附近。[4] FeCo系結晶的飽和磁通密度比NdFeB系結晶的飽和磁通密度高。需要說明的是，FeCo系結晶和NdFeB系結晶的晶粒邊界寬度低于IOnm即可，特別優選為O.1 2nm。這是由于通過晶粒邊界寬度的增加導致鄰接結晶的磁耦合減少，晶粒邊界寬度為IOnm以上時，顯示矯頑力減少的趨勢。晶粒邊界寬度低于O.1nm時，重稀土類元素難以偏在，矯頑力降低。為了實現上述特征，I)對FeCo系結晶進行重稀土類氟化物溶液處理后，與NdFeB 系結晶及燒結助劑混合后進行磁場取向。2)磁場取向后，在燒結熱處理時應用磁場中驟冷處理，抑制FeCo和NdFeB系結晶的相后擴散，附加界面中的磁耦合。實施例1通過氣體霧化法以平均粒徑I μ m制作70%Fe30%Co合金，與TbF系醇溶液進行混合，形成TbF系膜。TbF系膜的平均膜厚為10nm。將該涂布TbF的70%Fe30%Co合金粒與平均粒徑I μ m的Nd2Fe14B系粉在溶劑中不暴露于大氣中地進行混合。在混合時，添加O. 1%的有機系分散劑。涂布TbF的70%Fe30%Co合金粒相對于Nd2Fe14B系粉為20%，通過使用分散劑來防止70%Fe30%Co合金粒的凝聚，可以實施磁場中壓縮成形。TbF系膜 的組成為TbF1-, 在該組成中含有O.1 40%的氧或碳。在磁場中壓縮而成的預成形體中大致均勻地分散有 70%Fe30%Co合金粒。將該預成形體加熱本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種燒結磁鐵，其為NdFeB系結晶和FeCo系結晶隔著晶粒邊界而存在的燒結磁鐵，其特征在于，從所述FeCo系結晶內的中心部到外周部Co的濃度減少，所述FeCo系結晶內的中心部和外周部的Co濃度存在2原子%以上的差異，Co及重稀土類元素偏在于所述NdFeB系結晶內的晶粒邊界附近。

【技術特征摘要】
2011.09.21 JP 2011-2054911.一種燒結磁鐵，其為NdFeB系結晶和FeCo系結晶隔著晶粒邊界而存在的燒結磁鐵，其特征在于， 從所述FeCo系結晶內的中心部到外周部Co的濃度減少， 所述FeCo系結晶內的中心部和外周部的Co濃度存在2原子％以上的差異， Co及重稀土類元素偏在于所述NdFeB系結晶內的晶粒邊界附近。2.權利要求1所述的燒結磁鐵，其特征在于，所述FeCo系結晶內的外周部是指從所述FeCo系結晶的表面向中心部的方向至Inm范圍的區域。3.權利要求1所述的燒結磁鐵，其特征在于，所述FeCo系結晶的結晶結構的一...

【專利技術屬性】
技術研發人員：小室又洋，佐通祐一，北川功，菅原昭，
申請(專利權)人：株式會社日立制作所，
類型：發明
國別省市：