CN109478452A - R-t-b系烧结磁体 - Google Patents
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Abstract
本发明的R-T-B系烧结磁体为包含主相晶粒和晶界相的R-T-B系烧结磁体,含有R:27.5质量%以上35.0质量%以下(R为稀土元素中的至少一种,必须含有Nd和Pr)、B:0.80质量%以上1.05质量%以下、Ga:0.05质量%以上1.0质量%以下、M:0质量%以上2质量%以下(M为Cu、Al、Nb、Zr的至少一种)、剩余部分T(T为Fe或Fe和Co)以及杂质。位于距磁体表面300μm的深度的上述主相晶粒的中央部中的Pr的浓度相对于Nd的浓度的比率Pr/Nd低于1,位于距磁体表面300μm的深度的二晶粒晶界内的Pr的浓度相对于Nd的浓度的比率Pr/Nd高于1,烧结磁体包含随着从磁体表面向磁体内部去Ga浓度逐渐减低的部分。
Description
技术领域
本发明涉及R-T-B系烧结磁体。
背景技术
R-T-B系烧结磁体(R为稀土元素中的至少一种,必须含有Nd。T为Fe或Fe和Co,B为硼)已知是永磁体中性能最高的磁体,用于硬盘驱动器的音圈电机(VCM)、电动汽车用(EV、HV、PHV等)电机、工业设备用电机等各种电机或家电制品等。
R-T-B系烧结磁体主要由包含R2T14B化合物的主相和位于该主相的晶界部分的晶界相构成。作为主相的R2T14B化合物是具有高的饱和磁化强度和各向异性磁场的强磁性材料,构成R-T-B系烧结磁体的特性的基础。
R-T-B系烧结磁体由于在高温下矫顽力HcJ(以下,有时简称为“HcJ”)降低因此会发生不可逆热退磁。因此,特别对于用于电动汽车用电机的R-T-B系烧结磁体要求具有高的HcJ。
已知在R-T-B系烧结磁体中,如果将R2T14B化合物中的R所含的轻稀土元素RL(例如、Nd或Pr)的一部分置换为重稀土元素RH(Dy和Tb的至少一者),则HcJ提高。伴随RH的置换量的增加,HcJ提高。
但是,如果将R2T14B化合物中的RL用RH置换,则尽管R-T-B系烧结磁体的HcJ提高,但剩余磁通密度Br(以下,有时简称为“Br”)降低。另外,特别是Dy等RH由于不仅资源存在量少,而且产出地受限等理由,供给不稳定,存在价格大幅变动等问题。因此,近年来,需要尽量不使用RH,而提高HcJ。
专利文献1公开了抑制了Dy的含量并且矫顽力高的R-T-B系稀土类烧结磁体。该烧结磁体的组成与通常使用的R-T-B系合金相比,B量限定在相对少的特定范围,且含有选自Al、Ga、Cu中的一种以上的金属元素M。其结果,在晶界生成R2T17相,由该R2T17相在晶界形成的富过渡金属相(R6T13M)的体积比率增加,由此提高HcJ。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开第2013/008756号
发明内容
发明所要解决的课题
专利文献1所公开的R-T-B系稀土类烧结磁体中,虽然降低Dy的含量的同时得到了高的HcJ,但是存在Br大幅降低的问题。另外,近年来,在电动汽车用电机等的用途中渴望具有更高HcJ的R-T-B系烧结磁体。
本发明的各种实施方式提供降低了RH的含量的同时具有高的Br和高的HcJ的R-T-B系烧结磁体。
用于解决课题的方法
本发明的R-T-B系烧结磁体为包含主相晶粒和晶界相的R-T-B系烧结磁体,含有:R:27.5质量%以上35.0质量%以下(R为稀土元素中的至少一种,必须包含Nd和Pr)、B:0.80质量%以上1.05质量%以下、Ga:0.05质量%以上1.0质量%以下、M:0质量%以上2质量%以下(M为Cu、Al、Nb、Zr的至少一种)、剩余部分T(T为Fe或Fe和Co)以及杂质。位于距磁体表面300μm的深度的上述主相晶粒的中央部中Pr的浓度相对于Nd的浓度的比率Pr/Nd低于1,位于距磁体表面300μm的深度的二晶粒晶界内的Pr的浓度相对于Nd的浓度的比率Pr/Nd高于1,该R-T-B系烧结磁体包含随着从上述磁体表面向磁体内部去(向深度方向去)Ga浓度逐渐减低的部分。
在某个实施方式中,[T]设为以质量%表示的T的含量、[B]设为以质量%表示的B的含量时,[T]/55.85>14[B]/10.8的关系成立。
在某个实施方式中,重稀土元素(重稀土元素为Dy和Tb的至少一者)为1质量%以下。
在某个实施方式中,重稀土元素(重稀土元素为Dy和Tb的至少一者)为0.05质量%以上0.30质量%以下。
在某个实施方式中,位于距上述磁体表面300μm的深度的上述主相晶粒的外壳部的RH浓度高于上述主相晶粒的中央部的RH浓度。
在某个实施方式中,位于距上述磁体表面300μm的深度的二晶粒晶界内的Pr/Nd高于1.1。
在某个实施方式中,B浓度在0.80质量%以上0.95质量%以下的范围内。
在某个实施方式中,位于距上述磁体表面300μm的深度的二晶粒晶界内的C的浓度为2质量%以下。
发明的效果
根据本发明的实施方式,由于Pr和Ga扩散到了磁体内部的深处,所以能够在降低RH的含量的同时得到高的Br和高的HcJ。
附图说明
图1A是表示R-T-B系烧结磁体的主相和晶界相的示意图。
图1B是将图1A的虚线矩形区域内进一步放大并示意性地表示的剖视图。
具体实施方式
本发明的R-T-B系烧结磁体包含主相晶粒和晶界相,在实施方式中,含有:
R:27.5质量%以上35.0质量%以下(R为稀土元素中的至少一种,必须含有Nd和Pr)、
B:0.80质量%以上1.05质量%以下、
Ga:0.05质量%以上1.0质量%以下、
M:0质量%以上2质量%以下(M为Cu、Al、Nb、Zr的至少一种)、
剩余部分T(T为Fe或Fe和Co)以及杂质。
在本发明的R-T-B系烧结磁体中,位于距磁体表面300μm的深度的主相晶粒的中央部中Pr的浓度相对于Nd的浓度的比率Pr/Nd小于1,位于距磁体表面300μm的深度的二晶粒晶界内的Pr的浓度相对于Nd的浓度的比率Pr/Nd高于1。另外,R-T-B系烧结磁体包含随着从磁体表面向磁体内部去Ga浓度逐渐减低的部分。
此外,“位于距磁体表面300μm的深度的主相晶粒的中央部中Pr的浓度相对于Nd的浓度的比率Pr/Nd低于1、位于距磁体表面300μm的深度的二晶粒晶界内的Pr的浓度相对于Nd的浓度的比率Pr/Nd高于1”这一条件并不需要在磁体整个面的距磁体表面300μm的深度的全部主相晶粒和二晶界晶界内满足,也可以是磁体的一部分满足上述条件。这是由于需要获得高Br和高HcJ的位置并不一定是磁体整体,也存在可以是磁体的一部分的情况(例如,在将磁体用于电机的情况下,有时在磁体端部需要高Br和高HcJ)。
从更加可靠地获得高的矫顽力的观点出发,位于距磁体表面300μm的深度的二晶粒晶界内的Pr/Nd优选高于1.1。另外,从同样的观点出发,B浓度优选在0.80质量%以上0.95质量%以下的范围内。
本发明的R-T-B系烧结磁体含有从表面通过晶界扩散而被导入的Pr和Ga。在优选的实施方式中,Nd占到稀土元素R中的50mol%以上(优选为70mol以上),且Pr占到稀土元素R中的0.5mol%以上且低于50mol%。尽管在位于距磁体表面300μm的深度的主相晶粒的中央部中Pr/Nd低于1,但在二晶粒晶界内Pr/Nd高于1意味着Pr不是偏置于主相而是偏置存在于晶界内。另外,随着从磁体表面向磁体内部去Ga浓度逐渐减低意味着Ga处于从磁体表面向磁体内部(深度方向)扩散的状态。此外,本发明的R-T-B系烧结磁体由于Pr也从磁体表面扩散到磁体内部,所以与Ga的情况同样,具有随着从磁体表面向磁体内部去Pr浓度逐渐减低的部位。是否具有Pr浓度逐渐减低的部位能够利用与后述的Ga浓度的逐渐减低的情况同样的方法确认。
在优选的实施方式中,Ga浓度逐渐减低的部分具有从磁体表面向磁体内部去至少200μm的大小。具体而言,如果在距磁体表面的厚度100μm的层区域单位中测定Ga浓度的平均值,则各个层区域中的Ga浓度的平均值与位于磁体表面侧的层区域相比,在与该层区域相邻且位于磁体内部侧的层区域中减少。例如,在测定从磁体表面到深度100μm的位置为止的区域中的平均Ga浓度(第一Ga浓度)、从深度100μm的位置到深度200μm的位置为止的区域中的平均Ga浓度(第二Ga浓度)、和从深度200μm的位置到深度300μm的位置为止的区域中的平均Ga浓度(第三Ga浓度)的情况下,如果第二Ga浓度低于第一Ga浓度,则判断Ga浓度逐渐减低的部分具有从磁体表面向磁体内部去至少200μm的大小。另外,如果第二Ga浓度低于第一Ga浓度且第三Ga浓度低于第二Ga浓度,则判断Ga浓度逐渐减低的部分具有从磁体表面向磁体内部去300μm(至少200μm)的大小。
在优选的实施方式中,该R-T-B系烧结磁体在将T的含量(质量%)设为[T]、将B的含量(质量%)设为[B]时,满足下述的不等式(1)。
[T]/55.85>14[B]/10.8(1)
满足该不等式意味着B的含量少于R2T14B化合物的化学计量组成比,即,相对于主相(R2T14B化合物)形成所使用的T量,B量相对较少。
这里,本发明中的“位于磁体表面300μm的深度的主相晶粒的中央部中Pr的浓度相对于Nd的浓度的比率Pr/Nd”是指距磁体表面(向深度方向去)300μm的主相晶粒的中央部中的Pr的浓度(质量%)除以Nd的浓度(质量%)得到的值。“位于距磁体表面300μm的深度的二晶粒晶界内的Pr的浓度相对于Nd的浓度的比率Pr/Nd”是指距磁体表面(向深度方向去)300μm的2个主相晶粒相邻的二晶粒晶界内的Pr的浓度(质量%)除以Nd的浓度(质量%)得到的值。
Pr和Nd的浓度例如如下求出。
首先,使用透射电子显微镜(TEM)观察R-T-B系烧结磁体的磁体断面的晶粒(主相晶粒)和二晶粒晶界。观察主相晶粒和二晶粒晶界的部位均为R-T-B系烧结磁体的距表面300μm的任意的磁体截面。
接着,使用能量色散型X线分光法(EDX)对主相晶粒的中央部和二晶粒晶界(二晶粒晶界内的任意部位)所含有的Pr的浓度(质量%)和Nd的浓度(质量%)进行组成分析。由此,能够求出Pr和Nd的浓度。
本发明中的“包含随着从磁体表面向磁体内部去Ga浓度逐渐减低的部分”是,对从磁体表面向磁体内部去至少200μm的深度为止,通过连续测定主相晶粒和晶界的Ga浓度,确认Ga浓度是否逐渐减低。Ga浓度根据测定部位为主相晶粒或晶界、或者起始原料中(R-T-B系烧结磁体原材料中)的Ga化合物或扩散时产生的Ga化合物的种类或有无,Ga的浓度有时会局部地下降或上升。然而,整体的Ga浓度随着向磁体内部去而逐渐减低。因此,即使Ga的浓度局部地下降或上升,如果从磁体表面向磁体内部至少200μm的深度,Ga量整体地逐渐减低,则属于本发明的“包含随着从磁体表面向磁体内部去Ga浓度逐渐减低的部分”。作为测定方法,例如能够通过上述EDX对R-T-B系烧结磁体的任意截面中从磁体表面到磁体中央附近进行线分析(线性分析)来确认。
本发明的R-T-B系烧结磁体例如能够通过后面详述那样的制造方法合适地制造,该制造方法包括:使Pr-Ga合金的至少一部分接触R-T-B系烧结磁体原材料的表面的至少一部分,在真空或不活泼气体气氛中在超过600℃且950℃以下的温度实施第一热处理的工序;对实施了该第一热处理的R-T-B系烧结磁体原材料,在真空或不活泼气体气氛中,在比实施上述第一热处理的工序中实施的温度低的温度且在450℃以上750℃以下的温度实施第二热处理的工序。实施第一热处理的工序在实施第二热处理的工序之前进行。在实施第一热处理的工序与实施第二热处理的工序之间,可以进行其他工序、例如冷却工序、从Pr-Ga合金和R-T-B系烧结磁体原材料混合了的状态取出R-T-B系烧结磁体原材料的工序等。
其中,R-T-B系烧结磁体原材料含有:
R:27.5质量%以上35.0质量%以下(R为稀土元素中的至少一种,必须包含Nd)、
B:0.80质量%以上0.1.05质量%以下、
Ga:0质量%以上0.7质量%以下、
M:0质量%以上2质量%以下(M为Cu、Al、Nb、Zr的至少一种),且
含有剩余部分T(T为Fe或Fe和Co)、和杂质。
R-T-B系烧结磁体原材料的B量优选为0.80质量%以上0.99质量%以下的范围内,更加优选为0.80质量%以上0.95质量%以下的范围内。这是由于能够得到较高的HcJ。另外,R-T-B系烧结磁体原材料的Ga量优选为0.8质量%以下。R-T-B系烧结磁体原材料中的Pr浓度和Ga浓度分别可以为0质量%。
另外,Pr-Ga合金为65质量%以上97质量%以下的Pr和3质量%以上35质量%以下的Ga的合金。其中,能够将Pr的20质量%以下用Nd置换。另外,也可以将Pr的30质量%以下用Dy和/或Tb置换。此外,能够将Ga的50质量%以下用Cu置换。此外,“能够将本发明中的Pr的20质量%以下用Nd置换”是指将Pr-Ga合金中的Pr的含量(质量%)设为100%,能够将其中20%以下用Nd置换。例,如果Pr-Ga合金中的Pr为80质量%,则能够将Nd置换到16质量%以下。关于Dy、Tb、Cu也同样。Pr-Ga合金可以包含5质量%以下的杂质。
1.机理
R-T-B系烧结磁体具有原料合金的粉末颗粒通过烧结而结合的结构,主要由包含R2T14B化合物的主相和位于该主相的晶界部分的晶界相构成。
图1A是表示R-T-B系烧结磁体的主相和晶界相的示意图,图1B是将图1A的虚线矩形区域内进一步放大并示意性地表示的剖视图。图1A中作为一例记载了长度5μm的箭头作为表示大小的基准长度用于参考。如图1A和图1B所示,R-T-B系烧结磁体主要由包含R2T14B化合物的主相12和位于主相12的晶界部分的晶界相14构成。另外,晶界相14如图1B所示,2个R2T14B化合物颗粒(grain)相邻的二晶粒晶界相14a和3个(根据情况为3个以上的)R2T14B化合物颗粒相邻的晶界三叉点14b。
作为主相12的R2T14B化合物是具有高饱和磁化和各向异性磁场的强磁性材料。因此,在R-T-B系烧结磁体中,能够通过提高作为主相12的R2T14B化合物的存在比率,来提高Br。为了提高R2T14B化合物的存在比率,使原料合金中的R量、T量、B量接近R2T14B化合物的化学计量比(R量:T量:B量=2:14:1)即可。如果用于形成R2T14B化合物的B量或R量低于化学计量比,则在晶界相14生成Fe相或R2T17相等的磁性体,HcJ急剧降低。但是据认为,如果磁体组成含有Ga,则例如即使B量低于化学计量比,也在晶界生成R-T-Ga相而代替Fe相和R2T17相,能够抑制HcJ的降低。
但是,本发明的发明人研究的结果得知,将Ga添加在原料合金中的情况、或添加到由原料合金的粉碎形成的原料合金粉末的情况下,Ga的一部分不仅在晶界相14而且在主相12中也含有,由此主相12的磁化降低,由此有时Br降低。因此,为了得到高Br,需要抑制Ga的添加量。另一方面,如果Ga的添加量过少,则Fe相和R2T17相残存于晶界相14中,由此HcJ降低。即可知,在原料合金阶段和/或原料合金粉末的阶段添加Ga的情况下,难以获得高Br和高HcJ这两者。
为了解决上述问题,通过进一步研究的结果得知,通过在上述特定组成的R-T-B系烧结磁体原材料表面的至少一部分使Pr-Ga合金的至少一部分接触,进行特定的热处理,将Ga导入到R-T-B系烧结磁体原材料,则能够抑制在主相12中含有Ga的一部分。此外可知,为了使Ga扩散到晶界相14,使用以Pr为主成分的包含Ga的合金,使Ga和Pr从烧结磁体原材料表面扩散到内部很重要。
关于后述的实施例所示,在使用Nd代替Pr的情况下,比使用Pr的情况不能得到更高的Br和高的HcJ。可以认为这是由于在本发明的特定组成中,Pr比Nd更容易扩散到晶界相14的缘故。换言之,可以认为Pr比Nd向晶界相14中的浸透力大。Nd在主相12中也容易浸透,因此可以认为在使用Nd-Ga合金的情况下,Ga的一部分也容易扩散到主相12中。
根据本发明的实施方式,通过使用Pr-Ga合金,能够使Pr和Ga几乎不扩散到主相中,而通过晶界扩散。另外,Pr的存在促进晶界扩散的结果,能够使Ga扩散到磁体内部的深处。可以认为由此能够得到高的Br和高的HcJ。
2.术语
(R-T-B系烧结磁体原材料和R-T-B系烧结磁体)
在本发明中,将第一热处理前和第一热处理中的R-T-B系烧结磁体称为“R-T-B系烧结磁体原材料”,将第一热处理后、第二热处理前和第二热处理中的R-T-B系烧结磁体称为“实施了第一热处理的R-T-B系烧结磁体原材料”,将第二热处理后的R-T-B系烧结磁体简称为“R-T-B系烧结磁体”。
(R-T-Ga相)
R-T-Ga相是指包含R、T和Ga的化合物,其典型例为R6T13Ga化合物。另外,R6T13Ga化合物具有La6Co11Ga3型晶体结构。R6T13Ga化合物有时可以处于R6T13-δGa1+δ化合物的状态。在R-T-B系烧结磁体中含有Cu、Al和Si的情况下,R-T-Ga相可以为R6T13-δ(Ga1-x-y- zCuxAlySiz)1+δ。
3.组成等的限定理由
本发明的R-T-B系烧结磁体含有:
R:27.5质量%以上35.0质量%以下(R为稀土元素中的至少一种,必须含有Nd和Pr)、
B:0.80质量%以上1.05质量%以下、
Ga:0.05质量%以上1.0质量%以下、
M:0质量%以上2质量%以下(M为Cu、Al、Nb、Zr的至少一种),
且含有剩余部分T(T为Fe或Fe和Co)、和不可避的杂质。
R-T-B系烧结磁体原材料的B量优选在0.80质量%以上0.99质量%以下的范围内,更加优选在0.80质量%以上0.95质量%以下的范围内。这是由于能够得到更高的HcJ。另外,R-T-B系烧结磁体原材料的Ga量优选为0.05质量%以上0.8质量%以下。
(R)
R的含量为27.5质量%以上35.0质量%以下。R为稀土元素中的至少一种,必须含有Nd。R低于27.5质量%时,烧结过程中液相没有充分生成,难以使烧结体充分致密化。另一方面,即使R超过35.0质量%能够得到本发明的效果,但烧结体的制造工序中的合金粉末非常有活性,存在产生合金粉末的剧烈氧化或着火等的可能性,因此优选为35质量%以下。R更优选为28质量%以上33质量%以下,更加优选为29质量%以上33质量%以下。重稀土元素RH(Dy和Tb的至少一者、以下有时简称为“RH”)的含量优选为R-T-B系烧结磁体整体的5质量%以下。本发明的实施方式即使不使用RH也能够得到高的Br和高的HcJ,因此即使在要求较高的HcJ的情况下也能够削减RH的添加量。更优选RH的含量为1质量%以下。更加优选为0.05质量%以上0.30质量%以下。
(B)
B的含量为0.80质量%以上1.05质量%以下。如果B的含量低于0.80质量%,则存在Br降低的可能性,如果超过1.05质量%,则存在HcJ降低的可能性。另外,B的一部分能够用C置换。B的含量优选满足下述详述的不等式(1)。能够得到更高的HcJ。
(Ga)
Ga的含量为0.05质量%以上1.0质量%以下。如果Ga的含量低于0.05质量%,则无法得到高的HcJ。另外,如果超过1.0质量%,则存在无法得到高的Br的可能性。
(M)
M的含量为0质量%以上2质量%以下。本发明的R-T-B系烧结磁体能够可选地含有元素M。R-T-B系烧结磁体中的元素M的含量为0质量%、或者超过0质量%且为2质量%以下。M为Cu、Al、Nb、Zr的至少一种。虽然M为0质量%也能够发挥本发明的效果,但优选合计为2质量%以下。特别是通过含有Cu、Al,能够提高HcJ。Cu、Al可以积极地添加,也可以利用在使用原料或合金粉末的制造过程不可避免地被导入的元素(可以使用作为杂质含有Cu、Al的原料)。另外,通过含有Nb、Zr能够抑制烧结时的晶粒的异常晶粒生长。M优选必须含有Cu,含有0.05质量%以上0.30质量%以下的Cu。这是由于通过含有0.05质量%以上0.30质量%以下的Cu,能够进一步提高HcJ。
(剩余部分T)
剩余部分为T(T为Fe或Fe和Co),本实施方式中的T满足下述详述的不等式(1)。以质量比计T的90%以上优选为Fe。能够将Fe的一部分用Co置换。但Co的置换量如果以质量比计超过T整体的10%,则Br会降低而并不优选。此外,本发明的实施方式中的R-T-B系烧结磁体可以包括在镨钕合金(Nd-Pr)、电解铁、硼铁合金等合金中以及制造工序中通常含有的杂质所包含的少量的其他元素作为杂质。杂质整体的含量优选为2质量%以下。杂质元素的例子为Ti、V、Cr、Mn、Ni、Si、La、Ce、Sm、Ca、Mg、O(氧)、N(氮)、C(碳)、Mo、Hf、Ta、W、Ag、Zn、In、Sn、Ge、Y、H、F、P、S、Ci。这些之中,就杂质的优选含量而言,Ti、Ag、Zn、In、Sn分别为0.5质量%以下,La、Ce、Sm、Ca、Mg、Mn、Si、Cr、Ni、Mo、V、Hf、Ta、W、Ge、Y分别为0.2质量%以下,H、F、P、S、Cl为500ppm以下。O为6000ppm以下,N为1000ppm以下,C为1500ppm以下。
(不等式(1))
在本实施方式中,优选通过满足不等式(1):[T]/55.85>14[B]/10.8,使B的含量比一般的R-T-B系烧结磁体少。一般的R-T-B系烧结磁体为了在作为主相的R2T14B相以外不生成Fe相或R2T17相,而成为[T]/55.85(Fe的原子量)比14[B]/10.8(B的原子量)少的组成([T]为以质量%表示的T的含量,[B]为以质量%表示的B的含量)。本发明的优选的实施方式中的R-T-B系烧结磁体与一般的R-T-B系烧结磁体不同,以[T]/55.85(Fe的原子量)多于14[B]/10.8(B的原子量)的方式用不等式(1)规定。此外,实施方式中的R-T-B系烧结磁体中的T由于Fe为主成分所以使用Fe的原子量。
更加优选本实施方式中的R-T-B系烧结磁体位于距磁体表面300μm的深度的二晶粒晶界内的C的浓度为2质量%以下。如果C在二晶粒晶界含有很多则无法得到高的HcJ。优选在二晶粒晶界不含C。
(Pr-Ga合金)
Pr-Ga合金优选Pr为Pr-Ga合金整体的65质量%以上97质量%以下,能够将Pr的20质量%以下用Nd置换,能够将Pr的30质量%以下用RH(Dy和Tb的至少一者)置换。Ga为Pr-Ga合金整体的3质量%~35质量%,能够将Ga的50质量%以下用Cu置换。Pr-Ga合金也可以包含杂质。此外,本发明的实施方式中的“能够将Pr的20%以下用Nd置换”是指将Pr-Ga合金中的Pr的含量(质量%)设为100%,能够将其中20%用Nd置换。例如,如果Pr-Ga合金中的Pr为65质量%(Ga为35质量%),则能够将Nd置换到13质量%。即,Pr为52质量%,Nd为13质量%。Dy、Tb、Cu的情况也同样。使Pr和Ga设在上述范围内的Pr-Ga合金对本发明的实施方式中的组成范围的R-T-B系烧结磁体原材料接触,进行后述的第一热处理,由此能够使Ga通过晶界扩散到磁体内部的深处。本发明的实施方式的特征在于使用包含以Pr为主成分的Ga的合金。Pr能够与Nd、Dy和/或Tb进行置换,但如果各自的置换量超过上述范围,则由于Pr过少,而无法得到高的Br和高的HcJ。上述Pr-Ga合金的Nd含量优选为1质量%以下。Ga能够将50%以下用Cu置换,但如果Cu的置换量超过50%,则存在HcJ降低的可能性。
Pr-Ga合金的形状和尺寸没有特别限定,为任意。Pr-Ga合金可以取膜、箔、粉末、块、颗粒等的形状。
在使R-T-B系烧结磁体含有RH(Dy和Tb的至少一者)时,优选使其从磁体表面通过晶界扩散而导入。这种情况下,可以使用将Pr-Ga合金的Pr的一部分用RH置换后的合金(Pr-RH-Ga合金),例如可以使Pr-Ga合金与RH化合物在R-T-B系烧结磁体原材料的表面的至少一部分接触。RH化合物为选自RH氟化物、RH氧化物、RH氧氟化物中的至少一种,可以列举例如TbF3、DyF3、Tb2O3、Dy2O3、Tb4OF、Dy4OF。
RH化合物的形状和尺寸没有特别限定,为任意。RH化合物可以取膜、箔、粉末、块、颗粒等的形状。
例如,在使R-T-B系烧结磁体含有0.10质量%的RH的情况下,如后述的实施例所示,使不含RH的R-T-B系烧结磁体原材料,与含有特定量(例如6质量%)的RH的Pr-Ga合金(Pr-RH-Ga合金)接触,使所得到的R-T-B系烧结磁体的RH含量为0.10质量%,在R-T-B系烧结磁体原材料原本含有RH的情况下(例如0.05质量%),以与由Pr-Ga合金(Pr-RH-Ga合金)从磁体表面通过晶界扩散而导入的RH量(例如0.05质量%)的合计量计算,可以使所得到的R-T-B系烧结磁体的RH含量为0.10质量%。
4.准备
(准备R-T-B系烧结磁体原材料的工序)
R-T-B系烧结磁体原材料能够使用以Nd-Fe-B系烧结磁体为代表的一般的R-T-B系烧结磁体的制造方法来准备。列举一例,可以将由薄带连铸法等制作的原料合金使用喷射磨等粉碎成3μm以上10μm以下后,在磁场中成形,在900℃以上1100℃以下的温度烧结,由此来准备。
原料合金的粉碎粒径(利用气流分散式激光衍射法的测定得到的体积中心值=D50)低于3μm时,制作粉碎粉末非常困难,生产效率大幅降低而并不优选。另一方面,如果粉碎粒径超过10μm,则最终得到的R-T-B系烧结磁体原材料的晶粒粒径过大,则难以得到高的HcJ,故而不优选。R-T-B系烧结磁体原材料只要满足上述的各条件,则可以由一种原料合金(单一原料合金)制作,也可以使用两种以上的原料合金将它们混合的方法(掺混法)来制作。
(准备Pr-Ga合金的工序)
Pr-Ga合金可以使用一般的R-T-B系烧结磁体的制造方法中采用的原料合金的制作方法、例如、模具铸造法、薄带连铸法、单辊超急冷法(熔体纺丝法)或雾化法等来准备。另外,Pr-Ga合金可以是将由上述操作得到的合金通过针磨机等的公知的粉碎手段粉碎后的合金。
5.热处理
(实施第一热处理的工序)
使上述Pr-Ga合金的至少一部分接触由上述操作所准备的R-T-B系烧结磁体原材料表面的至少一部分,在真空或不活泼气体气氛中热处理。在本发明的实施方式中将该热处理称为第一热处理。由此,由Pr-Ga合金生成包含Pr、Ga的液相,该液相经由R-T-B系烧结磁体原材料中的晶界从烧结原材料表面扩散导入到内部。由此,能够使Ga与Pr一起通过晶界而扩散到R-T-B系烧结磁体原材料的深处。第一热处理度优选为超过600℃且950℃以下的温度。如果第一热处理温度为600℃以下,则包含Pr、Ga的液相量过少,而存在得不到高的HcJ的可能性,如果超过950℃,则存在HcJ降低的可能性。另外,更加优选将实施了第一热处理(超过600℃且940℃以下)的R-T-B系烧结磁体原材料从实施了上述第一热处理的温度以5℃/分钟以上的冷却速度冷却到300℃。这是由于能够得到更高的HcJ。更加优选到300℃为止的冷却速度为15℃/分钟以上。
第一热处理能够在R-T-B系烧结磁体原材料表面配置任意形状的Pr-Ga合金,使用公知的热处理装置进行。例如,能够将R-T-B系烧结磁体原材料表面用Pr-Ga合金的粉末层覆盖,进行第一热处理。例如可以将使Pr-Ga合金分散在分散介质中的浆料涂布在R-T-B系烧结磁体原材料表面后,使分散介质蒸发,使Pr-Ga合金与R-T-B系烧结磁体原材料接触。此外,作为分散介质,可以例示醇(乙醇等)、醛和酮。
另外,Pr-Ga合金只要Pr-Ga合金的至少一部分与R-T-B系烧结磁体原材料的至少一部分接触,则其配置位置没有特别关系,如后述的实施例所示,优选Pr-Ga合金以至少与相对于R-T-B系烧结磁体原材料的取向方向垂直的表面接触的方式配置。能够效率更好地使包含Pr、Ga的液相从磁体表面扩散导入到内部。这种情况下,可在R-T-B系烧结磁体原材料的取向方向上使Pr-Ga合金接触,也可以在R-T-B系烧结磁体原材料的整个面使Pr-Ga合金接触。
如上所述,例如使Pr-Ga合金和RH化合物与R-T-B系烧结磁体原材料的表面在至少一部分接触,在实施第一热处理的情况下,可以将Pr-Ga合金和RH化合物分别配置在R-T-B系烧结磁体表面,也可以将RH化合物和Pr-Ga合金混合得到的混合物配置在R-T-B系烧结磁体原材料表面。
使用将Pr的一部分用RH置换后的Pr-Ga合金或Pr-Ga合金与RH化合物来实施第一热处理的情况下,通过实施第一热处理,R-T-B系烧结磁体中的RH的含量增加。此时可知,优选通过将最终得到的R-T-B系烧结磁体的RH含量设定在0.05质量%以上0.30质量%以下这样的极少且窄的范围内,通过包含Pr和Ga的液相的作用,能够使RH向磁体内部的扩散大幅进行,可以得到高的HcJ提高效果。即可知,在使极少的RH量(0.05质量%以上0.30质量%以下)与Pr和Ga一起向磁体内部扩散的情况下,在降低RH的使用量的同时,可以得到极高的HcJ提高效果。
由此得到的R-T-B系烧结磁体中,RH的含量为0.05质量%以上0.30质量%以下,位于距磁体表面300μm的深度的主相晶粒的外壳部的RH浓度高于上述主相晶粒的中央部的RH浓度。“主相晶粒的外壳部的RH浓度高于上述主相晶粒的中央部的RH浓度”是指RH处于从磁体表面扩散到磁体内部的状态。另外,规定“位于距磁体表面300μm的深度的主相晶粒”是因为仅位于距磁体表面不到300μm的(例如距磁体表面200μm)上述主相晶粒的外壳部的RH浓度高于上述主相晶粒的中央部的RH浓度时(在300μm的深度的位置,外壳部的RH浓度不高于中央部的状态下)RH的扩散不充分,有可能得不到高的HcJ提高效果。为了使位于距上述磁体表面300μm的深度的上述主相晶粒的外壳部的RH浓度高于上述主相晶粒的中央部的RH浓度,可以调节扩散时(处理时)的加热温度、RH化合物的量、Pr-Ga合金的量或处理时间等各种条件来进行。这些之中,能够通过调节扩散时的加热温度而比较容易地控制RH的导入量(增加量)。用于使位于距磁体表面300μm的深度的主相晶粒的外壳部的RH浓度高于上述主相晶粒的中央部的RH浓度的扩散时的加热温度为700℃以上950℃以下的范围,优选为800℃以上950℃以下的范围。此外,由此得到的(使极少的RH量(0.05质量%以上0.30质量%以下)与Pr和Ga一起扩散到磁体内部)R-T-B系烧结磁体中RH也从磁体表面扩散到磁体内部,因此与Ga和Pr的情况同样,具有从磁体表面向内部去RH浓度逐渐减低的部位。是否具有RH浓度逐渐减低的部位,能够利用与Ga和Pr浓度的逐渐减低情况同样的方法确认。
“位于距磁体表面300μm的深度的主相晶粒的外壳部的RH浓度高于上述主相晶粒的中央部的RH浓度”例如如下确认。首先,使用透射电子显微镜(TEM)观察R-T-B系烧结磁体的磁体剖面的晶粒(主相晶粒)。观察主相晶粒的部位为R-T-B系烧结磁体的距表面300μm的任意的磁体剖面。然后,使用能量色散型X射线分光法(EDX)对主相晶粒的中央部和外壳部所含有的RH的浓度(质量%)进行组成分析。由此,能够确认主相晶粒的外壳部的RH的浓度是否高于主相晶粒的中央部的RH的浓度。此外,本发明中的“主相晶粒的外壳部”是指从主相晶粒与相邻于该主相晶粒的晶界相(晶界)的界面向该主相晶粒的中央部的方向去10nm为止的范围。另外,“主相晶粒的中央部”是指主相晶粒剖面中的中心点附近(距中心点左右的范围)。只要具有位于距磁体表面300μm的深度的主相晶粒的外壳部的RH浓度比中央部的RH浓度高的部位,则作为“主相晶粒的外壳部的RH浓度高于上述主相晶粒的中央部的RH浓度”。此外,本发明并不一定要位于距磁体表面300μm的深度的全部上述主相晶粒的外壳部的RH浓度都高于上述主相晶粒的中央部的RH浓度。为了发挥本发明的效果,可以在距磁体表面的深度300μm的位置随机选择20个主相晶粒,在选择的主相晶粒的80%以上(16个以上)中,主相晶粒的外壳部的RH浓度高于上述主相晶粒的中央部的RH浓度即可。
(实施第二热处理的工序)
对实施了第一热处理的R-T-B系烧结磁体原材料,在真空或不活泼气体气氛中,在比实施上述第一热处理的工序中实施的温度低的温度进行热处理。在本发明的实施方式中将该热处理称为第二热处理。通过进行第二热处理,能够生成R-T-Ga相,得到高的HcJ。第二热处理温度优选为450℃以上750℃以下。在第二热处理为比第一热处理高的温度、或者第二热处理的温度低于450℃和超过750℃的情况下,存在R-T-Ga相的生成量过少而得不到高的HcJ的可能性。
实施例
实施例1
[R-T-B系烧结磁体原材料的准备]
以R-T-B系烧结磁体原材料大致成为表1的No.A-1和A-2所示的组成的方式称量各元素的原料,利用薄带连铸法制作合金。将所得到的各合金利用氢粉碎法进行粗粉碎,得到粗粉碎粉。然后,在所得到的粗粉碎粉中,将作为润滑剂的硬脂酸锌相对于粗粉碎粉100质量%添加0.04质量%,混合后,使用气流式粉碎机(喷射磨装置)在氮气流中进行干式粉碎,得到粉碎粒径D50为4μm的微粉碎粉(原料合金粉末)。在上述微粉碎粉中,将作为润滑剂的硬脂酸锌相对于微粉碎粉100质量%添加0.05质量%,混合后,在磁场中成形,得到成形体。此外,成形装置使用磁场施加方向与加压方向正交的所谓的直角磁场成形装置(横向磁场成形装置)。将所得到的成形体在真空中、1060℃以上1090℃以下(选择可将每个样品烧结带来的致密化充分发生的温度)烧结4小时,得到R-T-B系烧结磁体原材料。所得到的R-T-B系烧结磁体原材料的密度为7.5Mg/m3以上。将所得到的R-T-B系烧结磁体原材料的成分的结果表示在表1中。此外,表1中的各成分使用高频电感耦合等离子体发光分光分析法(ICP-OES)测定。下面的实施例中的R-T-B系烧结磁体原材料也同样测定。另外,将满足本发明的不等式(1)的情况记作“○”,将不满足的不等式(1)的情况记作“×”。下面的表5、8、10、13、15、18也同样。此外,即便将表1的各组成合计也达不到100质量%。这是因为存在表1中列举的成分以外的成分(例如O(氧)、N(氮)等)的缘故。下面的表5、8、10、13、15、18、21、24也同样。
[表1]
[Pr-Ga合金的准备]
以Pr-Ga合金大致成为表2的No.a―1所示的组成的方式称量各元素的原料,将这些原料溶解,利用单辊超急冷法(熔体纺丝法),得到带或片状的合金。利用研钵将所得到的合金在氩气氛中粉碎后,使其通过开孔425μm的筛,准备Pr-Ga合金。将所得到的Pr-Ga合金的组成表示于表2。此外,表2中的各成分使用高频电感耦合等离子体发光分光分析法(ICP-OES)测定。以下的实施例中的Pr-Ga合金的各成分也同样测定。
[表2]
[热处理]
将表1的No.A-1和A-2的R-T-B系烧结磁体原材料切断,进行研削加工,制成7.4mm×7.4mm×7.4mm的立方体。然后,对No.A-1的R-T-B系烧结磁体原材料,在与取向方向垂直的面(两个面)相对于R-T-B系烧结磁体原材料的100质量份散布Pr-Ga合金(No.a-1)3质量份(每一面1.5质量份)。然后,在控制为50Pa的减压氩中,以表3所示的温度进行4小时第一热处理后进行冷却到室温,得到实施了第一热处理的R-T-B系烧结磁体原材料。进而,对实施了该第一热处理的R-T-B系烧结磁体原材料和No.A-2(没有进行第一热处理的R-T-B系烧结磁体原材料),在控制为50Pa的减压氩中,以表3所示的温度进行3小时第二热处理后进行冷却到室温,制作R-T-B系烧结磁体(No.1和2)。此外,上述冷却(进行了上述第一热处理后冷却到室温)通过在炉内导入氩气,使从热处理的温度(900℃)到300℃的平均冷却速度为25℃/分钟的冷却速度进行。平均冷却速度(25℃/分钟)中的冷却速度偏差(冷却速度的最高值与最低值之差)为3℃/分钟以内。对所得到的R-T-B系烧结磁体的No.1,为了除去Pr-Ga合金的富集部,使用表面研削盘,将各样品的整个面进行切削加工,各去掉0.2mm,得到7.0mm×7.0mm×7.0mm的立方体状的样品。对R-T-B系烧结磁体的No.2也实施同样的切削加工,得到7.0mm×7.0mm×7.0mm的立方体状的样品。使用高频电感耦合等离子体发光分光分析法(ICP-OES)测定所得到的No.1的R-T-B系烧结磁体(使用Pr-Ga合金使Pr和Ga扩散后的样品)的组成,结果与No.2(No.2由于没有使用Pr-Ga合金,所以与No.A-2为相同组成)的组成大致相同。以下的实施例中的R-T-B系烧结磁体的各成分也同样测定。
[表3]
[样品评价]
将所得到的样品使用B-H示踪器测定Br和HcJ。将测定结果表示于表4。
[表4]
如上所述,尽管No.1和2基本为相同组成,但如表4所示,本发明的实施方式(No.1)得到了高的Br和高的HcJ。此外,也包括后述的实施例在内,本发明例均得到了Br≥1.30T且HcJ≥1490kA/m的高的磁特性。
实施例2
R-T-B系烧结磁体原材料以大致成为表5的No.B-1所示的组成的方式配合,除此以外,以与实施例1同样的方法制作R-T-B系烧结磁体原材料。将所得到的R-T-B系烧结磁体原材料的成分的结果表示于表5。
[表5]
Pr-Ga合金以大致成为表6的No.b-1和b-2所示的组成的方式配合,除此以外,以与实施例1同样的方法制作Pr-Ga合金。将所得到的Pr-Ga合金的组成表示于表6。
[表6]
对R-T-B系烧结磁体原材料(No.B-1)与实施例1同样地加工后,与实施例1的No.1同样地在R-T-B系烧结磁体原材料散布Pr-Ga合金和Nd-Ga合金,进行表7所示的第一热处理,进而对实施了第一热处理的R-T-B系烧结磁体原材料进行表7所示的第二热处理,制作R-T-B系烧结磁体(No.3和4)。制作条件(R-T-B系烧结磁体原材料及Pr-Ga合金的种类以及第一热处理及第二热处理的温度)表示于表7。此外,进行了第一热处理后的直到室温的冷却条件与实施例1同样。将所得到的R-T-B系烧结磁体的成分的结果表示于表8。
[表7]
[表8]
对所得到的样品与实施例1同样地加工,利用同样的方法测定,求出Br和HcJ。将其结果表示于表9。
[表9]
如表9所示,相比于使用Nd-Ga合金(No.b-2)的No.4,使用Pr-Ga合金(No.b-1)的本发明的实施方式的No.3得到了更高的HcJ。
实施例3
R-T-B系烧结磁体原材料以大致成为表10的No.C-1~C-4所示的组成的方式配合,除此以外,以与实施例1同样的方法,制作R-T-B系烧结磁体原材料。将所得到的R-T-B系烧结磁体原材料的成分的结果表示于表10。
[表10]
Pr-Ga合金以大致成为表11的No.c-1~c-20所示的组成的方式配合,除此以外以与实施例1同样的方法,制作Pr-Ga合金。将所得到的Pr-Ga合金的成分的结果表示于表11。
[表11]
将R-T-B系烧结磁体原材料(No.C-1~C-4)与实施例1同样加工后,与实施例1的No.1同样对R-T-B系烧结磁体原材料散布Pr-Ga合金,进行表12所示的第一热处理,进而对实施了第一热处理的R-T-B系烧结磁体原材料,进行表12所示的第二热处理,制作R-T-B系烧结磁体(No.5~25)。将制作条件(R-T-B系烧结磁体原材料及Pr-Ga合金的种类以及第一热处理及第二热处理的温度)表示于表12。此外,进行了第一热处理后的冷却至室温的冷却条件与实施例1同样。将所得到的R-T-B系烧结磁体的成分的结果表示于表13。
[表12]
[表13]
对所得到的样品与实施例1同样地加工,利用同样的方法测定,求出Br和HcJ。将其结果表示于表14。
[表14]
如表14所示,本发明的实施方式的No.6~9、11~13、No.15~19、No.22~24得到了Br≥1.30T且HcJ≥1490kA/m的高的磁特性。相对于此,Pr-Ga合金中的Pr和Ga的含量在本发明的范围外的No.5和10、Pr-Ga合金的Pr中的Nd和Dy的置换量在本发明的范围外的No.14、20、21、以及Pr-Ga合金的Ga中的Cu的置换量在本发明的范围外的No.25没有得到Br≥1.30T且HcJ≥1490kA/m的高的磁特性。
实施例4
R-T-B系烧结磁体原材料的组成以成为表15的No.D-1~D-16所示的组成的方式配合,除此以外以与实施例1同样的方法,制作R-T-B系烧结磁体原材料。将所得到的R-T-B系烧结磁体原材料的成分的结果表示于表15。
[表15]
Pr-Ga合金的组成以成为表16的d-1所示的组成的方式配合,除此以外,以与实施例1同样的方法,制作Pr-Ga合金。将所得到的Pr-Ga合金的成分的结果表示于表16。
[表16]
将R-T-B系烧结磁体原材料(No.D-1~D-16)与实施例1同样加工后,与实施例1的No.1同样对R-T-B系烧结磁体原材料散布Pr-Ga合金,进行表17所示的第一热处理,进而对于实施了第一热处理的R-T-B系烧结磁体原材料进行与表17所示的第二热处理,制作R-T-B系烧结磁体(No.26~41)。将制作条件(R-T-B系烧结磁体原材料及Pr-Ga合金的种类以及第一热处理及第二热处理的温度)表示于表17。此外,进行第一热处理后的冷却到室温的冷却条件与实施例1同样。将所得到的R-T-B系烧结磁体的成分的结果表示于表18。
[表17]
[表18]
将所得到的样品与实施例1同样加工,利用同样的方法测定,求出Br和HcJ。将其结果表示于表19。
[表19]
如表19所示,本发明的实施方式的No.27~38、No.40、41得到了Br≥1.30T且HcJ≥1490kA/m的高的磁特性。相对于此,R-T-B系烧结磁体的组成不满足本发明的不等式(1)的No.26及R-T-B系烧结磁体中的Ga的含量在本发明的范围外的No.39没有得到Br≥1.30T且HcJ≥1490kA/m的高的磁特性。另外,由No.34~38(R-T-B系烧结磁体原材料中的Ga的含量为0.2质量%~1.0质量%)可知,R-T-B系烧结磁体中的Ga的含量优选为0.5质量%以下,得到了较高的HcJ(HcJ≥1700kA/m)。
实施例5
关于上述实施例中的No.1~5、10、14及17,求出“位于距磁体表面300μm的深度的主相晶粒的中央部中的Pr的浓度相对于Nd的浓度的比率Pr/Nd”和“位于距磁体表面300μm的深度的二晶粒晶界内的Pr的浓度相对于Nd的浓度的比率Pr/Nd”。进而,还确认是否“包含从磁体表面向磁体内部去Ga浓度逐渐减低的部分”。具体而言如下进行。使用透射电子显微镜(TEM)观察No.1~5、10、14及17的距磁体表面(这是是相对于磁化方向垂直的面)300μm的晶粒(主相晶粒)和二晶粒晶界,利用色散型X射线分光法(EDX)测定主相晶粒的中央部和二晶粒晶界(二晶粒晶界的任意部位)所含有的Nd和Pr的浓度,求出主相晶粒的中央部和二晶粒晶界中的Pr/Nd。将测定结果和计算结果表示于表20。进而,利用上述EDX,对No.1~5、10、14和17的磁体剖面中从磁体表面在深度方向上到磁体中央附近(至少200μm)进行线分析(线性分析),确认Ga浓度从磁体表面到磁体中央部是否逐渐减低(浓度是否逐渐变低)。Ga浓度逐渐减低的情况下,作为○,没有逐渐减低的情况作为×,并且表示于表20。
[表20]
如表20所示,本发明例(No.1、3、17)中位于距磁体表面300μm的深度的上述主相晶粒的中央部中的Pr的浓度相对于Nd的浓度的比率Pr/Nd均低于1,位于距磁体表面300μm的深度的二晶粒晶界内的Pr的浓度相对于Nd的浓度的比率Pr/Nd高于1,而且具有从磁体表面向磁体内部(至少200μm)Ga浓度逐渐减低的部分。相对于此,没有进行扩散的No.2、使用Nd-Ga合金进行了扩散的No.4、Pr-Ga合金中的Pr的含量少的试样No.5、使用Pr合金(不含Ga)进行了扩散的No.10和Pr-Ga合金中的Nd的含量多的No.14的二晶粒晶界内的Pr的浓度相对于Nd的浓度的比率Pr/Nd有的低于1,有的从磁体表面向磁体内部Ga浓度没有逐渐减低。
实施例6
R-T-B系烧结磁体原材料的组成以大致成为表21的No.E-1所示的组成的方式配合,除此以外,以与实施例1同样的方法,制作R-T-B系烧结磁体原材料。将所得到的R-T-B系烧结磁体原材料的成分的结果表示于表21。另外,为了参考,对所得到的R-T-B系烧结磁体原材料的1个仅进行第二热处理(500℃),利用B-H示踪器测定Br和HcJ,结果为Br:1.39T、HcJ:1385kA/m。
[表21]
Pr-Ga合金的组成以成为表22的e-1~e-5所示的组成的方式配合,除此以外,以与实施例1同样的方法,制作Pr-Ga合金。将所得到的Pr-Ga合金的成分的结果表示于表22。
[表22]
将R-T-B系烧结磁体原材料(No.E-1)与实施例1同样加工后,与实施例1的No.1同样地对R-T-B系烧结磁体原材料散布Pr-Ga合金,进行表23所示的第一热处理,进而对实施了第一热处理的R-T-B系烧结磁体原材料进行表23所示的第二热处理,制作R-T-B系烧结磁体(No.45~49)。将制作条件(R-T-B系烧结磁体原材料及Pr-Ga合金的种类以及第一热处理及第二热处理的温度)表示于表23。此外,进行第一热处理后的直到室温的冷却条件与实施例1同样。利用与实施例1同样的方法测定所得到的R-T-B系烧结磁体的成分。将结果表示于表24。
[表23]
[表24]
对所得到的样品利用与实施例1同样的方法进行测定,求出Br和HcJ。将其结果表示于表25。另外,将HcJ提高量表示于表25的ΔHcJ。表25中的ΔHcJ为从No.45~49的HcJ的值减去扩散前(500℃的热处理后)的R-T-B系烧结磁体原材料的HcJ(1385kA/m)的值得到的值。
[表25]
如表25所示,使RH与RL和Ga一起扩散、RH通过扩散增加了0.05质量%~0.40质量%的本发明例(No.45~48)的ΔHcJ均为400kA/m以上极高,得到了高的Br和高的HcJ。相对于此,第一温度为500℃的比较例(No.49)得不到高的HcJ。此外,最终得到的R-T-B系烧结磁体的RH(Tb)的含量为0.02质量%几乎没有导入RH,ΔHcJ也低。另外,如表24和表25的No45~48所示,如果RH从0.05质量%逐渐增加到0.40质量%(No.45到No.48),HcJ的提高量逐渐变低。即,No.45(RH(Tb)为0.05质量%)到No.46(RH为0.10质量%),RH导入量增加0.05质量%,ΔHcJ提高15kA/m,但从No.46(RH为0.10质量%)到No.47(RH为0.15质量%),则RH的导入量增加0.05质量%,ΔHcJ为提高10kA/m,此外如果No.47(RH为0.15质量%)到No.48(0.40质量%),则RH的导入量即使增加0.25质量%,ΔHcJ也仅提高5kA/m。这样HcJ的提高量渐渐降低。因此,如果RH的导入量超过0.40质量%,则由于HcJ提高效果低,所以可能无法在降低RH的使用量的同时得到高的Br和高的HcJ。
实施例7
对上述实施例中的No.17,确认是否包含“从磁体表面向上述磁体内部去Ga浓度逐渐减低的部分”。此外,确认是否“位于距上述磁体表面300μm的深度的上述主相晶粒的外壳部的RH浓度高于上述主相晶粒的中央部的RH浓度”。具体如下进行。利用上述EDX对No.17的磁体剖面中从磁体表面到磁体中央附近(至少200μm)进行线分析(线性分析),确认Ga浓度从磁体表面到磁体中央部是否逐渐减低(是否浓度逐渐变低)。在Ga浓度逐渐减低的情况作为○,在没有逐渐减低的情况作为×,分别表示于表26。
此外,使用透射电子显微镜(TEM)观察No.17的距磁体表面(这里为相对于磁化方向垂直的面)300μm的晶粒(主相晶粒),使用分散型X线分光法(EDX)测定主相晶粒的外壳部(从主相晶粒和与该主相晶粒相邻的晶界相(晶界)的界面向该主相晶粒的中央部的方向10nm为止的范围)和中央部所含有的RH浓度(Tb和Dy)。将测定结果表示于表26。
[表26]
如表26所示,本发明例(No.17)包含从磁体表面向上述磁体内部去Ga浓度逐渐减低的部分,位于距上述磁体表面300μm的深度的上述主相晶粒的外壳部的RH浓度高于上述主相晶粒的中央部的RH浓度。
此外,对于No.17的磁体,随机选择位于距磁体表面深度300μm的位置的主相晶粒20个,对所选择的主相晶粒确认,结果确认到80%以上(16个以上)的上述主相晶粒的外壳部的RH浓度都高于上述主相晶粒的中央部的RH浓度。另外,利用上述EDX对No.17的磁体剖面中的从磁体表面到磁体中央附近(至少200μm)进行线分析(线性分析),确认到Pr和RH浓度均为从磁体表面到磁体中央部逐渐减低(浓度逐渐变低)。
产业上的可利用性
根据本发明,能够制作高剩余磁通密度、高矫顽力的R-T-B系烧结磁体。本发明的烧结磁体适于暴露于高温下的混合动力汽车搭载用电机等的各种电机和家电制品等。
符号说明
12 包含R2T14B化合物的主相
14 晶界相
14a 二晶粒晶界相
14b 晶界三叉点
Claims (8)
1.一种R-T-B系烧结磁体,其为包含主相晶粒和晶界相的R-T-B系烧结磁体,其特征在于,含有:
R:27.5质量%以上35.0质量%以下、
B:0.80质量%以上1.05质量%以下、
Ga:0.05质量%以上1.0质量%以下、
M:0质量%以上2质量%以下、
剩余部分T和杂质,
其中,
R为稀土元素中的至少一种且必须含有Nd和Pr,
M为Cu、Al、Nb、Zr的至少一种,
T为Fe或Fe和Co,
位于距磁体表面300μm的深度的所述主相晶粒的中央部中Pr的浓度相对于Nd的浓度的比率Pr/Nd低于1,位于距磁体表面300μm的深度的二晶粒晶界内的Pr的浓度相对于Nd的浓度的比率Pr/Nd高于1,
所述R-T-B系烧结磁体包含随着从所述磁体表面向磁体内部去Ga浓度逐渐减低的部分。
2.如权利要求1所述的R-T-B系烧结磁体,其特征在于:
Ga浓度逐渐减低的所述部分具有从所述磁体表面向磁体内部去至少200μm的大小。
3.如权利要求1或2所述的R-T-B系烧结磁体,其特征在于:
[T]设为以质量%表示的T的含量,[B]设为以质量%表示的B的含量时,下述关系成立
[T]/55.85>14[B]/10.8。
4.如权利要求1~3中任一项所述的R-T-B系烧结磁体,其特征在于:
重稀土元素为1质量%以下,重稀土元素为Dy和Tb的至少一者。
5.如权利要求4所述的R-T-B系烧结磁体,其特征在于:
重稀土元素为0.05质量%以上0.30质量%以下,重稀土元素为Dy和Tb的至少一者。
6.如权利要求5所述的R-T-B系烧结磁体,其特征在于:
位于距所述磁体表面300μm的深度的所述主相晶粒的外壳部的RH浓度高于所述主相晶粒的中央部的RH浓度。
7.如权利要求1~6中任一项所述的R-T-B系烧结磁体,其特征在于:
位于距所述磁体表面300μm的深度的二晶粒晶界内的Pr/Nd高于1.1。
8.如权利要求1~7中任一项所述的R-T-B系烧结磁体,其特征在于:
B浓度在0.80质量%以上0.95质量%以下的范围内。
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