CN109585153B - R－t－b系烧结磁体的制造方法和扩散源 - Google Patents

R－t－b系烧结磁体的制造方法和扩散源 Download PDF

Info

Publication number
CN109585153B
CN109585153B CN201811140200.1A CN201811140200A CN109585153B CN 109585153 B CN109585153 B CN 109585153B CN 201811140200 A CN201811140200 A CN 201811140200A CN 109585153 B CN109585153 B CN 109585153B
Authority
CN
China
Prior art keywords
sintered magnet
alloy powder
diffusion source
alloy
powder
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201811140200.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109585153A (zh
Inventor
国吉太
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Proterial Ltd
Original Assignee
Hitachi Metals Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2017187701A external-priority patent/JP6922616B2/ja
Priority claimed from JP2017187707A external-priority patent/JP7000776B2/ja
Application filed by Hitachi Metals Ltd filed Critical Hitachi Metals Ltd
Publication of CN109585153A publication Critical patent/CN109585153A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109585153B publication Critical patent/CN109585153B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • H01F41/0253—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets for manufacturing permanent magnets
    • H01F41/0293—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets for manufacturing permanent magnets diffusion of rare earth elements, e.g. Tb, Dy or Ho, into permanent magnets
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C28/00—Alloys based on a metal not provided for in groups C22C5/00 - C22C27/00
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/032—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials
    • H01F1/04—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/047—Alloys characterised by their composition
    • H01F1/053—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals
    • H01F1/055—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5
    • H01F1/0555—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 pressed, sintered or bonded together
    • H01F1/0557—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 pressed, sintered or bonded together sintered
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/032—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials
    • H01F1/04—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/047—Alloys characterised by their composition
    • H01F1/053—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals
    • H01F1/055—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5
    • H01F1/057—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B
    • H01F1/0571—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B in the form of particles, e.g. rapid quenched powders or ribbon flakes
    • H01F1/0575—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B in the form of particles, e.g. rapid quenched powders or ribbon flakes pressed, sintered or bonded together
    • H01F1/0577—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B in the form of particles, e.g. rapid quenched powders or ribbon flakes pressed, sintered or bonded together sintered

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Hard Magnetic Materials (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

一种R－T－B系烧结磁体的制造方法，其包括：准备R1－T－B系烧结磁体原材料(R1为稀土元素，T为Fe或Fe和Co)的工序；准备含有占整体的40质量％以上的必须包含Dy和Tb中的至少一种的稀土元素R2的合金粉末的工序；以比合金粉末的熔点低250℃的温度以上、熔点以下的温度对合金粉末进行热处理，由合金粉末得到扩散源的工序；和将R1－T－B系烧结磁体原材料和扩散源配置在处理容器内，将R1－T－B系烧结磁体原材料和扩散源加热到R1－T－B系烧结磁体原材料的烧结温度以下的温度，使扩散源所含的Dy和Tb中的至少一种从R1－T－B系烧结磁体原材料的表面扩散到内部的扩散工序，合金粉末是通过雾化法制得的粉末。

Description

R－T－B系烧结磁体的制造方法和扩散源
技术领域
本发明涉及R－T－B系烧结磁体(R为稀土元素，T为Fe或Fe和Co)的制造方法、以及制造R－T－B系烧结磁体(R为稀土元素，T为Fe或Fe和Co)所使用的扩散源。
背景技术
已知以R2T14B型化合物为主相的R－T－B系烧结磁体是永磁体中性能最高的磁体，被用于硬盘驱动的音圈电动机(VCM)、混合动力车搭载用电动机等各种电动机或家电制品等。
R－T－B系烧结磁体由于固有矫顽力HcJ(以下简记为“HcJ”)在高温下降低，所以会发生不可逆热退磁。为了避免不可逆热退磁，在用于电动机用途等的情况下，要求即使在高温下也能够维持高的HcJ。
已知R－T－B系烧结磁体在利用重稀土元素RH(Dy、Tb)置换R2T14B型化合物相中的R的一部分时，HcJ提高。为了在高温下获得高的HcJ，在R－T－B系烧结磁体中添加大量重稀土元素RH是有效的。但是，在R－T－B系烧结磁体中，作为R，利用重稀土元素RH置换轻稀土元素RL(Nd、Pr)时，虽然HcJ提高，但却存在剩余磁通密度Br(以下简记为“Br”)降低的问题。另外，由于重稀土元素RH是稀有资源，需要削减其使用量。
因此，近年来，为了降低Br，研究了利用更少的重稀土元素RH来提高R－T－B系烧结磁体的HcJ的方法。例如，提出了使重稀土元素RH的氟化物或氧化物、或者各种金属M或M合金分别单独或混合存在于烧结磁体的表面，在该状态下进行热处理，由此使有助于提高矫顽力的重稀土元素RH扩散到磁体内部。
专利文献1公开了一种稀土类磁体的制造方法，其包括：使含有R2和M的合金粉末存在于以R1 2T14B型化合物为主相的R1－T－B系烧结体的表面的工序；和通过加热处理使R2元素从合金粉末扩散到烧结体的内部的工序。其中，R1为选自包含Sc和Y的稀土元素中的一种或2种以上的元素，T为Fe和/或Co。另外，R2为选自包含Sc和Y的稀土元素中的一种或两种以上的元素，M为B、C、Al、Si、Ti等金属元素。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011－14668号公报
在专利文献1所公开的制造方法中，作为含有R2和M的合金粉末，使用急冷合金粉末。该急冷合金粉末含有平均粒径为3μm以下的微晶或非晶质合金。
发明内容
本发明为使用包含Dy和Tb中的至少一种的扩散源的方法，能够使Dy和Tb中的至少一种更均匀地扩散。
本发明的R－T－B系烧结磁体的制造方法，在例示性的实施方式中，包括：准备R1－T－B系烧结磁体原材料(R1为稀土元素，T为Fe或Fe和Co)的工序；准备含有占整体的40质量％以上的必须包含Dy和Tb中的至少一种的稀土元素R2的合金粉末的工序；以比上述合金粉末的熔点低250℃的温度以上、熔点以下的温度对上述合金粉末进行热处理，由上述合金粉末得到扩散源的工序；和将上述R1－T－B系烧结磁体原材料和上述扩散源配置在处理容器内，将上述R1－T－B系烧结磁体原材料和上述扩散源加热至上述R1－T－B系烧结磁体原材料的烧结温度以下的温度，使上述扩散源所含的Dy和Tb中的至少一种从上述R1－T－B系烧结磁体原材料的表面扩散到内部的扩散工序，上述合金粉末是通过雾化法制得的粉末。
在一个实施方式中，上述扩散源的氧含量为0.5质量％以上4.0质量％以下。
在一个实施方式中，上述合金为RHRLM1M2合金(RH为选自Sc、Y、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中的一种以上，并且必须包含Tb和Dy中的至少一种；RL为选自La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu中的一种以上，并且必须包含Pr和Nd中的至少一种；M1、M2为选自Cu、Fe、Ga、Co、Ni、Al中的一种以上，可以为M1＝M2)。
在一个实施方式中，上述合金为RHM1M2合金(RH为选自Sc、Y、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中的一种以上，并且必须包含Tb和Dy中的至少一种；M1、M2为选自Cu、Fe、Ga、Co、Ni、Al中的一种以上，可以为M1＝M2)。
本发明的扩散源在例示性的实施方式中为含有占整体的40质量％以上的必须包含Dy和Tb中的至少一种的稀土元素R1的合金粉末，上述合金粉末由平均结晶粒径超过3μm的金属间化合物的颗粒构成，上述颗粒的截面为圆形。
在一个实施方式中，扩散源的氧含量为0.5质量％以上4.0质量％以下。
在一个实施方式中，上述合金粉末为RHRLM1M2合金(RH为选自Sc、Y、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中的一种以上，必须包含Tb和Dy中的至少一种；RL为选自La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu中的一种以上，必须包含Pr和Nd中的至少一种；M1、M2为选自Cu、Fe、Ga、Co、Ni、Al中的一种以上，可以为M1＝M2)的粉末。
在一个实施方式中，上述合金粉末为RHM1M2合金(RH为选自Sc、Y、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中的一种以上，必须包含Tb和Dy中的至少一种；M1、M2为选自Cu、Fe、Ga、Co、Ni、Al中的一种以上，可以为M1＝M2)的粉末。
发明的效果
根据本发明的实施方式，包含Dy和Tb中的至少一种的扩散源的组织被改性，所以能够抑制磁特性的偏差，并且提高R－T－B系烧结磁体的HcJ。
附图说明
图1A是示意性地表示本发明的实施方式中准备的R－T－B系烧结磁体原材料的一部分的截面图。
图1B是示意性地表示本发明的实施方式中处于与扩散源接触的状态的R－T－B系烧结磁体原材料的一部分的截面图。
具体实施方式
在本说明书中，稀土元素是指选自钪(Sc)、钇(Y)和镧系中的至少一种元素。其中，镧系是从镧到镥的15种元素的总称。R为稀土元素。
本发明的R－T－B系烧结磁体的制造方法的例示性的实施方式包括：
1.准备R1－T－B系烧结磁体原材料(R1为稀土元素，T为Fe或Fe和Co)的工序；
2.准备含有占整体的40质量％以上的必须包含Dy和Tb中的至少一种的稀土元素R2的合金粉末的工序；
3.以比上述合金粉末的熔点低250℃的温度以上、熔点以下的温度对上述合金粉末进行热处理，由上述合金粉末得到扩散源的工序；
4.将上述R1－T－B系烧结磁体原材料和上述扩散源配置在处理容器内，将上述R1－T－B系烧结磁体原材料和上述扩散源加热到上述R1－T－B系烧结磁体原材料的烧结温度以下的温度，使上述扩散源所含的Dy和Tb中的至少一种从上述R1－T－B系烧结磁体原材料的表面扩散到内部的扩散工序。
本发明的扩散源的例示性的实施方式为：
(1)含有占整体的40质量％以上的必须包含Dy和Tb中的至少一种的稀土元素2的合金粉末。
(2)上述合金粉末由平均结晶粒径超过3μm的金属间化合物的颗粒构成。
(3)上述颗粒的截面为圆形。
扩散源由平均结晶粒径超过3μm的金属间化合物的颗粒构成，因此能够抑制特性的偏差、并且提高R－T－B系烧结磁体的HcJ。
在本发明中，扩散源是通过雾化法制得的粉末。因此，构成扩散源的粉末的颗粒的截面为圆形。
以下，对本发明的实施方式进行说明。并且，有时会省略非必要的详细说明。例如，有时省略已经熟知的事项的详细说明或对实质上相同构成的重复说明。这是为了避免以下的说明不必要地变得冗长，使本领域技术人员容易理解。本发明的发明人为了使本领域技术人员充分理解本发明，提供附图和以下的说明。并不意图由此来限定请求保护的范围所记载的主题。
1.准备R1－T－B系烧结磁体原材料的工序
准备Dy和Tb中的至少一种扩散的对象R1－T－B系烧结磁体原材料(R1为稀土元素，T为Fe或Fe和Co)。作为R1－T－B系烧结磁体原材料，能够使用公知的磁体原材料。
R1－T－B系烧结磁体原材料例如具有以下的组成。
稀土元素R1：12～17原子％
B(B(硼)的一部分可以被C(碳)置换)：5～8原子％
添加元素M(选自Al、Ti、V、Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、Ga、Zr、Nb、Mo、Ag、In、Sn、Hf、Ta、W、Pb和Bi中的至少一种)：0～5原子％
T(为以Fe为主的过渡金属元素，可以包含Co)和不可避免的杂质：剩余部分
其中，稀土元素R1主要为Nd、Pr，但也可以包含Dy和Tb中的至少一种。
上述组成的R1－T－B系烧结磁体原材料可以通过公知的任意的制造方法制得。R1－T－B系烧结磁体原材料可以为烧结完毕的状态，也可以实施切削加工或研磨加工。R1－T－B系烧结磁体原材料的形状和大小是任意的。
2.准备合金粉末的工序
[合金]
合金是含有占整体的40质量％以上的必须包含Dy和Tb中的至少一种的稀土元素R2的合金。所谓含有占整体的40质量％以上的必须包含Dy和Tb中的至少一种的稀土元素R2的合金，例如既可以稀土元素R2仅由Dy和Tb中的至少一种构成，也可以稀土元素R2由Dy和Tb中的至少一种与Pr和Nd中的至少一种构成。在任意情况下，只要稀土元素R2占合金整体的40质量％以上即可。在稀土元素R2小于整体的40质量％时，可能无法获得高HcJ。合金的典型例有RHM1M2合金和RHRLM1M2合金。以下，对这些合金的例子进行说明。
(RHM1M2合金)
合金的例子例如有RHM1M2合金(RH为选自Sc、Y、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中的一种以上，必须包含Tb和Dy中的至少一种；M1、M2为选自Cu、Fe、Ga、Co、Ni、Al中的一种以上，可以为M1＝M2)。
RHM1M2合金的典型例有DyFe合金、DyAl合金、DyCu合金、TbFe合金、TbAl合金、TbCu合金、DyFeCu合金、TbCuAl合金等。
(RHRLM1M2合金)
合金的其它例有RHRLM1M2合金(RH为选自Sc、Y、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中的一种以上，必须包含Tb和Dy中的至少一种；RL为选自La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu中的一种以上，必须包含Pr和Nd中的至少一种；M1、M2为选自Cu、Fe、Ga、Co、Ni、Al中的一种以上，可以为M1＝M2)。RHRLM1M2合金的典型例有TbNdCu合金、DyNdCu合金、TbNdFe合金、DyNdFe合金、TbNdCuAl合金、DyNdCuAl合金、TbNdCuCo合金、DyNdCuCo合金、TbNdCoGa合金、DyNdCoGa合金、TbNdPrCu合金、DyNdPrCu合金、TbNdPrFe合金、DyNdPrFe合金等。但合金不限于上述的RHM1M2合金和RHRLM1M2合金。只要是必须包含Dy和Tb中的至少一种、且含有占整体的40质量％以上的稀土元素R2的合金，也可以含有其它元素和杂质。
[合金粉末]
在本发明中，合金粉末是通过雾化法制得的粉末。通过雾化法制得的粉末有时被称为“雾化粉末(atomized powder)”。
雾化法是也被称为熔液喷雾法的粉末制作方法的一种，包括气体雾化法、等离子体雾化法等公知的雾化法。例如利用气体雾化法，将金属或合金在熔化炉中熔融而形成熔液，将该熔液在氮或氩等不活泼气体气氛中喷雾使其凝固。所喷雾的熔液以微细的液滴的形态飞散，因此以高速被冷却而凝固。所制作的粉末颗粒分别具有球形的形状，因此之后不需要进行机械粉碎。通过雾化法制作的粉末颗粒的尺寸例如分布在10μm～200μm的范围内。
利用雾化法，所喷雾的合金熔液的液滴小，各液滴的相对于重量的表面积相对较大，因此冷却速度快。因此，所形成的粉末颗粒为非晶质或微晶质。但是，在本发明中，如后所述，通过对这些粉末颗粒进行热处理，非晶质发生结晶化，并且微晶粗大化，最终实现适合作为扩散源的组织结构。
在利用雾化法将合金的熔液急冷凝固的情况下，难以严格地控制冷却速度。因此，每个粉末颗粒的组织结构容易产生偏差。例如，粉末颗粒内所生成的微小的晶粒的尺寸在每个颗粒中会出现很大变化。具体而言，形成平均结晶粒径为1μm的颗粒，也形成平均结晶粒径为3μm的颗粒。一旦产生这样的组织结构和平均结晶粒径的偏差，在后述的扩散工序中，构成颗粒的相的熔融温度、以及将Dy、Tb作为扩散源供给的速率就会产生偏差。这样的偏差最终会导致磁体特性的偏差。
为了解决这样的技术问题，在本发明的实施方式中，合金粉末(扩散源)由平均结晶粒径超过3μm的金属间化合物的颗粒构成。由此，对构成合金粉末的粉末颗粒的结晶性进行改性，能够得到均匀性优异的扩散源。于是，通过使用上述扩散源，能够抑制扩散工序中的磁特性的偏差。在此，金属间化合物相是指构成扩散源的粉末颗粒内的金属间化合物的晶粒整体。在构成扩散源的粉末颗粒内的金属间化合物存在多种时，是指含量最多的金属间化合物的晶粒整体。另外，并不一定要构成扩散源的合金粉末中的全部都由平均结晶粒径超过3μm的金属间化合物的颗粒构成。只要扩散源(合金粉末全体)的80体积％以上由平均结晶粒径超过3μm的金属间化合物的颗粒构成，就能够获得本发明的效果。
为了形成这样的构成，例如进行以下说明的热处理以得到扩散源。
3.由合金粉末得到扩散源的工序
[合金粉末的热处理]
在本发明的实施方式中，以比上述合金粉末的熔点低250℃的温度以上、熔点以下的温度对合金粉末进行热处理。
由此，对构成合金粉末的粉末颗粒的结晶性进行改性，能够由合金粉末得到均匀性优异的扩散源。于是，通过使用上述扩散源，能够抑制扩散工序中的磁特性的偏差。例如热处理的时间可以为30分钟以上10小时以下。这样的扩散源中金属间化合物相的平均结晶粒径超过3μm。优选扩散源中的金属间化合物相的平均结晶粒径为3.5μm以上20μm以下。其中，金属间化合物相是指构成扩散源的粉末颗粒内的金属间化合物的晶粒整体。构成扩散源的粉末颗粒内的金属间化合物存在多种时，是指含量最多的金属间化合物的晶粒整体。
在对于合金粉末的热处理温度低于比上述合金粉末的熔点低250℃的温度时，由于温度过低，构成合金粉末的粉末颗粒中的金属间化合物的平均结晶粒径在3μm以下，存在结晶性不被改性的可能性。而在超过熔点时，存在粉末彼此熔接而不能有效地进行扩散处理的可能性。优选构成扩散源的粉末颗粒的平均粒径为3.5μm以上20μm以下。
该热处理中，优选通过调节炉内的气氛，使得热处理后的扩散源中的氧含量达到0.5质量％以上4.0质量％以下。通过有意地使构成雾化粉末的合金颗粒的整个表面氧化，能够降低因粉末颗粒与大气的接触时间或湿度的差异等而引起的每个颗粒的特性偏差，能够进一步降低扩散工序中的磁特性的偏差。并且，与大气中的氧接触而着火的可能性降低。因此，扩散源的品质管理变得容易。
扩散源在实施方式中处于粉末的状态。处于粉末状态的扩散源的粒度可以通过筛分来调整。另外，由筛分排除的粉末在10质量％以内时，其影响小，因而也可以不经过筛分地使用。
另外，处于粉末状态的扩散源可以根据需要与粘合剂一起造粒。[扩散助剂]
通过对合金粉末进行上述热处理而制得的扩散源还可以含有发挥作为扩散助剂的功能的合金粉末。这样的合金的一例为RLM1M2合金。RL为选自La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu中的一种以上，并且必须包含Pr和Nd中的至少一种。M1、M2为选自Cu、Fe、Ga、Co、Ni、Al中的一种以上，可以为M1＝M2。RLM1M2合金的典型例有NdCu合金、NdFe合金、NdCuAl合金、NdCuCo合金、NdCoGa合金、NdPrCu合金、NdPrFe合金等。这些合金粉末与上述合金粉末混合使用。合金粉末中可以混合有多种RLM1M2合金粉末。
RLM1M2合金粉末的制作方法没有特别限定。在利用急冷法或铸造法制作的情况下，为了使粉碎性好，优选M1≠M2，例如优选采用NdCuAl合金、NdCuCo合金、NdCoGa合金等3元系以上的合金。RLM1M2合金粉末的粒度例如为200μm以下，小的粒度为10μm左右。
这样本发明的实施方式中的扩散源含有经过热处理的合金粉末作为必须的构成要素，并且可以含有由其它材料形成的粉末。
在将扩散源与RLM1M2合金粉末混合使用的情况下，仅仅将这些粉末混合时，有时彼此之间难以均匀地混合。其理由是因为与RLM1M2合金粉末相比，合金粉末的粒度通常相对较小的缘故。因此，优选将RLM1M2合金粉末、合金粉末和粘合剂造粒。通过使用这样的造粒物，具有能够使RLM1M2合金粉末与合金粉末的配合比在全部粉末中均匀的优点。并且，能够使其在磁体表面均匀地存在。
作为粘合剂，优选在干燥或除去混合的溶剂时不发生粘接、凝聚，使得构成扩散源的粉末颗粒具有顺畅的流动性的粘合剂。作为粘合剂的例子，可以列举PVA(聚乙烯醇)等。也可以适当使用水等水系溶剂、或NMP(N－甲基吡咯烷酮)等有机溶剂进行混合。溶剂在后述的造粒过程中被蒸发除去。
与粘合剂一起造粒的方法可以为任何方法。例如可以列举转动造粒法、流动层造粒法、振动造粒法、高速气流中冲击法(Hybridization)、将粉末与粘合剂混合并固化后进行粉碎的方法等。
在本发明的实施方式中，并不一定要排除在R1－T－B系烧结磁体原材料的表面存在有上述粉末以外的粉末(第三粉末)的情况，但需要注意第三粉末不能妨碍扩散源中的Dy和Tb中的至少一种向R1－T－B系烧结磁体原材料的内部的扩散。“包含Dy和Tb中的至少一种的合金”在存在于R1－T－B系烧结磁体原材料的表面的全部粉末中所占的质量比率优选为70％以上。
4.Dy和Tb中的至少一种的扩散工序
为了将R1－T－B系烧结磁体原材料和扩散源加热到R1－T－B系烧结磁体原材料的烧结温度以下的温度，首先，将R1－T－B系烧结磁体原材料和扩散源配置在处理容器内。此时，优选R1－T－B系烧结磁体原材料和扩散源在处理容器内接触。
[配置]
使R1－T－B系烧结磁体原材料与扩散源接触的形态可以为任何形态。例如，可以列举：通过使用流动浸渍法，使粉末状的扩散源附着于涂布有粘接剂的R1－T－B系烧结磁体原材料的方法；在收容有粉末状的扩散源的处理容器内浸渍R1－T－B系烧结磁体原材料的方法；在R1－T－B系烧结磁体原材料中撒入粉末状的扩散源的方法等。另外，也可以对收容有扩散源的处理容器施加振动、摇动、旋转，或者使扩散源的粉末在处理容器内流动。
图1A是示意性地表示能够在本发明的R－T－B系烧结磁体的制造方法中使用的R1－T－B系烧结磁体原材料100的一部分的截面图。图中示出了R1－T－B系烧结磁体原材料100的上表面100a和侧面100b、100c。本发明的制造方法中使用的R1－T－B系烧结磁体原材料的形状和尺寸不限定于图示的R1－T－B系烧结磁体原材料100的形状和尺寸。图示的R1－T－B系烧结磁体原材料100的上表面100a和侧面100b、100c是平坦的，但R1－T－B系烧结磁体原材料100的表面可以具有凹凸或高低差，也可以弯曲。
图1B是示意性地表示构成扩散源的粉末颗粒30位于表面的状态的R1－T－B系烧结磁体原材料100的一部分的截面图。位于R1－T－B系烧结磁体原材料100的表面的构成扩散源的粉末颗粒30可以介隔未图示的粘接层附着于R1－T－B系烧结磁体原材料100的表面。这样的粘接层例如可以通过在R1－T－B系烧结磁体原材料100的表面涂布而形成。在利用粘接层时，能够不改变R1－T－B系烧结磁体原材料100的朝向，对于法线方向不同的多个区域(例如上表面100a和侧面100b)能够利用一个涂布工序简单地使扩散源的粉末附着。
作为能够使用的粘接剂，可以列举PVA(聚乙烯醇)、PVB(聚乙烯醇缩丁醛)、PVP(聚乙烯吡咯烷酮)等。在粘接剂为水系粘接剂的情况下，可以在涂布之前对R1－T－B系烧结磁体原材料进行预热。预热的目的是除去多余的溶剂以控制粘接力、以及使粘接剂均匀地附着。加热温度优选为60～100℃。在挥发性高的有机溶剂系粘接剂的情况下，可以省略该工序。
在R1－T－B系烧结磁体原材料表面涂布粘接剂的方法可以为任何方法。作为涂布的具体例，可以列举喷雾法、浸渍法、利用分配器的涂布等。
在一个优选的方式中，R1－T－B系烧结磁体原材料的全部表面(整个面)涂布有粘接剂。也可以不在R1－T－B系烧结磁体原材料的全部表面附着，而是在局部附着。特别是在R1－T－B系烧结磁体原材料的厚度薄(例如2mm左右)的情况下，有时可以仅使扩散源的粉末附着在R1－T－B系烧结磁体原材料的表面中面积最大的一个表面，使Dy和Tb中的至少一种扩散到整个磁体，能够提高HcJ。
与R1－T－B系烧结磁体原材料100的表面接触的构成扩散源的粉末颗粒，如上所述具有均匀性优异的组织。另外，作为一个实施方式，合金颗粒的表面整体被氧化，因此粉末颗粒与大气中的氧接触而着火的可能性降低，并且因与大气气氛接触而造成的特性的偏差也降低。因此，在进行后述的用于扩散的加热时，能够使扩散源所含的Dy和Tb中的至少一种从R1－T－B系烧结磁体原材料的表面没有浪费地有效地扩散到内部。
位于磁体表面上的扩散源所含的Dy和Tb中的至少一种的量相对于R1－T－B系烧结磁体原材料，以质量比计例如能够设定在0.5～3.0％的范围内。为了得到更高的HcJ，也可以设定在0.7～2.0％的范围内。
此外，扩散源所含的Dy和Tb中的至少一种的量不仅依赖于粉末颗粒的Dy和Tb的浓度，也依赖于构成扩散源的粉末颗粒的粒度。因此，在将Dy和Tb的浓度保持一定的状态下，通过调整构成扩散源的粉末颗粒的粒度，也能够调节所扩散的Dy和Tb的量。
[加热处理]
用于扩散的加热处理的温度在R1－T－B系烧结磁体原材料的烧结温度以下(具体例如为1000℃以下)。另外，在扩散源包含RLM1M2合金等的粉末的情况下，在比该合金的熔点高的温度、例如500℃以上。热处理时间例如为10分钟～72小时。另外在上述热处理之后，可以根据需要进一步以400～700℃进行10分钟～72小时的热处理。
通过这样的加热处理，能够使扩散源所含的Dy和Tb中的至少一种从R1－T－B系烧结磁体原材料的表面扩散到内部。
实施例
(实验例1)
首先按照公知的方法制作组成比Nd＝23.4、Pr＝6.2、B＝1.0、Al＝0.4、Cu＝0.1、Co＝1.5、剩余部分Fe(质量％)的R1－T－B系烧结磁体原材料。上述R1－T－B系烧结磁体原材料的尺寸为厚度5.0mm×宽度7.5mm×长度35mm。
接着，利用雾化法制作并准备表1所示组成的合金粉末。所得到的合金粉末的粒度为106μm以下(利用过筛来确认)。然后，以表1所示的条件(温度和时间)对上述合金粉末进行热处理(但No.1不进行热处理)，由上述合金粉末得到扩散源(No.1～20)。另外，通过在上述热处理时调整炉内的气氛，以上述扩散源(No.1～20)的氧含量约为表1所示的量的方式分别制作。将扩散源的氧含量示于表1。表1中的合金粉末的组成使用高频电感耦合等离子体发射光谱法(ICP－OES)进行测定。另外，扩散源的氧含量使用利用气体熔解－红外线吸收法的气体分析装置进行测定。
另外，利用以下方法测定所得到的扩散源中的金属间化合物相的平均结晶粒径。首先，利用扫描电子显微镜(SEM)观察构成扩散源的粉末颗粒的截面，根据对比度进行相区分，使用能量色散X射线分光(EDX)分析各相的组成，确定金属间化合物相。然后使用图像分析软件(Scandium)，将面积比率最高的金属间化合物相作为含量最高的金属间化合物相，求出该金属间化合物相的结晶粒径。具体而言，使用图像分析软件(Scandium)求出金属间化合物相中的晶粒数和晶粒的总面积，将求出的晶粒的总面积除以晶粒数，由此求出平均面积。然后，根据由数学式1得到的平均面积求出结晶粒径D。
【数学式1】
Figure BDA0001815625790000121
其中，D为结晶粒径，S为平均面积。
进行5次这些操作(调查5个粉末颗粒)，求出其平均值，由此求出扩散源中的金属间化合物相的平均结晶粒径。将结果示于表1的平均结晶粒径。其中，No.1由于没有对扩散源进行热处理，所以金属间化合物相的结晶粒径过小(1μm以下的微小晶粒)而无法测定。
然后，对R1－T－B系烧结磁体原材料涂布粘接剂。涂布方法是将R1－T－B系烧结磁体原材料在加热板上加热到60℃后，用喷雾法对R1－T－B系烧结磁体原材料整个面涂布粘接剂。作为粘接剂使用PVP(聚乙烯吡咯烷酮)。
然后，对涂布了粘接剂的R1－T－B系烧结磁体原材料，使表1的No.1～20的扩散源附着。附着有扩散源的R1－T－B系烧结磁体原材料对于每种扩散源(No.1～20每种)各准备50个。附着方法是将扩散源(合金粉末)在容器中铺开，使涂布了粘接剂的R1－T－B系烧结磁体原材料降温到常温，之后，在容器内使扩散源以在R1－T－B系烧结磁体原材料整个面上涂满的方式附着。
然后，进行如下的扩散工序，将上述R1－T－B系烧结磁体原材料和扩散源配置在处理容器内，通过在900℃(烧结温度以下)加热8小时，使上述扩散源所含的Dy和Tb中的至少一种从上述R1－T－B系烧结磁体原材料的表面扩散到内部。从扩散后的R－T－B系烧结磁体的中央部分切出厚度4.5mm×宽度7.0mm×长度7.0mm的长方体，对于每种扩散源(No.1～20每种)利用B－H测量仪各测定10个的矫顽力，求出所得到的矫顽力的最大值减去矫顽力的最小值所得到的值作为磁特性偏差(△HcJ)。将△HcJ的值示于表1。
表1
Figure BDA0001815625790000141
如表1所示，与未对合金粉末进行热处理的No.1(比较例)和热处理温度在本发明的范围外的No.6(比较例)相比，本发明例(No.2～5、No.7～20)的△HcJ均在一半以下，扩散工序中的磁特性的偏差得到了抑制。此外，扩散源的氧含量为0.5质量％以上4.0质量％以下的No.7～10的△HcJ为18kA/m以下，扩散工序中的磁特性的偏差得到了进一步的抑制。
工业上的可利用性
本发明的实施方式能够利用更少的Dy、Tb来提高R－T－B系烧结磁体的HcJ，因此能够用于制造需求高矫顽力的稀土类烧结磁体。另外，本发明也能够适用于使重稀土元素RH以外的其它金属元素从表面扩散到稀土类烧结磁体。

Claims (8)

1.一种R－T－B系烧结磁体的制造方法，其特征在于，包括：
准备R1－T－B系烧结磁体原材料的工序，其中，R1为稀土元素，T为Fe或Fe和Co；
准备含有占合金粉末整体的40质量％以上的稀土元素R2的合金粉末的工序，所述稀土元素R2必须包含Dy和Tb中的至少一种；
以比所述合金粉末的熔点低250℃的温度以上、熔点以下的温度对所述合金粉末进行热处理，由所述合金粉末得到由平均结晶粒径超过3μm的金属间化合物的颗粒构成的扩散源的工序；和
将所述R1－T－B系烧结磁体原材料和所述扩散源配置在处理容器内，将所述R1－T－B系烧结磁体原材料和所述扩散源加热到所述R1－T－B系烧结磁体原材料的烧结温度以下的温度，使所述扩散源所含的Dy和Tb中的至少一种从所述R1－T－B系烧结磁体原材料的表面扩散到内部的扩散工序，
所述金属间化合物是指构成扩散源的粉末颗粒内的金属间化合物的晶粒整体，
所述合金粉末是通过雾化法制得的粉末。
2.如权利要求1所述的R－T－B系烧结磁体的制造方法，其特征在于：
所述扩散源的氧含量为0.5质量％以上4.0质量％以下。
3.如权利要求1或2所述的R－T－B系烧结磁体的制造方法，其特征在于：
所述合金粉末为RHRLM1M2合金的粉末，其中，RH为选自Sc、Y、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中的一种以上，并且必须包含Tb和Dy的至少一种；RL为选自La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu中的一种以上，并且必须包含Pr和Nd中的至少一种；M1、M2为选自Cu、Fe、Ga、Co、Ni、Al中的一种以上，M1＝M2或者M1≠M2。
4.如权利要求1或2所述的R－T－B系烧结磁体的制造方法，其特征在于：
所述合金粉末为RHM1M2合金的粉末，其中，RH为选自Sc、Y、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中的一种以上，并且必须包含Tb和Dy中的至少一种；M1、M2为选自Cu、Fe、Ga、Co、Ni、Al中的一种以上，M1＝M2或者M1≠M2。
5.一种扩散源，其为用于向R1－T－B系烧结磁体原材料扩散的扩散源，其中，R1为稀土元素，T为Fe或Fe和Co，所述扩散源的特征在于：
其为含有占合金粉末整体的40质量％以上的稀土元素2的合金粉末，所述稀土元素2必须包含Dy和Tb中的至少一种，
所述合金粉末由平均结晶粒径超过3μm的金属间化合物的颗粒构成，金属间化合物是指构成扩散源的粉末颗粒内的金属间化合物的晶粒整体，
所述颗粒的截面为圆形，
所述合金粉末是通过雾化法制得的粉末，
所述扩散源通过以比所述合金粉末的熔点低250℃的温度以上、熔点以下的温度对所述合金粉末进行热处理而得到。
6.如权利要求5所述的扩散源，其特征在于：
氧含量为0.5质量％以上4.0质量％以下。
7.如权利要求5或6所述的扩散源，其特征在于：
所述合金粉末为RHRLM1M2合金的粉末，其中，RH为选自Sc、Y、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中的一种以上，并且必须包含Tb和Dy中的至少一种；RL为选自La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu中的一种以上，并且必须包含Pr和Nd中的至少一种；M1、M2为选自Cu、Fe、Ga、Co、Ni、Al中的一种以上，M1＝M2或者M1≠M2。
8.如权利要求5或6所述的扩散源，其特征在于：
所述合金粉末为RHM1M2合金的粉末，其中，RH为选自Sc、Y、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中的一种以上，并且必须包含Tb和Dy中的至少一种；M1、M2为选自Cu、Fe、Ga、Co、Ni、Al中的一种以上，M1＝M2或者M1≠M2。
CN201811140200.1A 2017-09-28 2018-09-28 R－t－b系烧结磁体的制造方法和扩散源 Active CN109585153B (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017187701A JP6922616B2 (ja) 2017-09-28 2017-09-28 拡散源
JP2017187707A JP7000776B2 (ja) 2017-09-28 2017-09-28 Ｒ－ｔ－ｂ系焼結磁石の製造方法
JP2017-187701 2017-09-28
JP2017-187707 2017-09-28

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109585153A CN109585153A (zh) 2019-04-05
CN109585153B true CN109585153B (zh) 2021-06-29

Family

ID=65808966

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811140200.1A Active CN109585153B (zh) 2017-09-28 2018-09-28 R－t－b系烧结磁体的制造方法和扩散源

Country Status (2)

Country Link
US (1) US11062843B2 (zh)
CN (1) CN109585153B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10984930B2 (en) * 2017-09-28 2021-04-20 Hitachi Metals, Ltd. Method for producing sintered R—T—B based magnet and diffusion source

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101572145A (zh) * 2009-01-21 2009-11-04 有研稀土新材料股份有限公司 一种片状稀土永磁粉及其制备方法
CN107077965A (zh) * 2015-07-30 2017-08-18 日立金属株式会社 R‑t‑b系烧结磁体的制造方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5057111B2 (ja) 2009-07-01 2012-10-24 信越化学工業株式会社 希土類磁石の製造方法
EP2484464B1 (en) * 2010-05-19 2018-08-01 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Powder for magnetic member, powder compact, and magnetic member
US10984930B2 (en) * 2017-09-28 2021-04-20 Hitachi Metals, Ltd. Method for producing sintered R—T—B based magnet and diffusion source

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101572145A (zh) * 2009-01-21 2009-11-04 有研稀土新材料股份有限公司 一种片状稀土永磁粉及其制备方法
CN107077965A (zh) * 2015-07-30 2017-08-18 日立金属株式会社 R‑t‑b系烧结磁体的制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN109585153A (zh) 2019-04-05
US20190096575A1 (en) 2019-03-28
US11062843B2 (en) 2021-07-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1220989C (zh) 制造铁基稀土磁体用合金材料的方法
JP6434828B2 (ja) 希土類コバルト系永久磁石
CN109478459B (zh) R－t－b系烧结磁体的制造方法
CN109983553B (zh) R－t－b系烧结磁体的制造方法
JP5348124B2 (ja) Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系希土類焼結磁石の製造方法およびその方法によって製造された希土類焼結磁石
CN107077964B (zh) R－t－b系烧结磁体的制造方法
JP5209349B2 (ja) ＮｄＦｅＢ焼結磁石の製造方法
CN109585152B (zh) R－t－b系烧结磁体的制造方法和扩散源
JP5643355B2 (ja) ＮｄＦｅＢ焼結磁石の製造方法
JP6939339B2 (ja) Ｒ−ｔ−ｂ系焼結磁石の製造方法
JP6939337B2 (ja) Ｒ−ｔ−ｂ系焼結磁石の製造方法
JP6946905B2 (ja) 拡散源
CN109585108B (zh) R-t-b系烧结磁体的制造方法和扩散源
CN109585153B (zh) R－t－b系烧结磁体的制造方法和扩散源
JP7000776B2 (ja) Ｒ－ｔ－ｂ系焼結磁石の製造方法
JP6939336B2 (ja) 拡散源
JP6946904B2 (ja) 拡散源
CN109585151B (zh) R-t-b系烧结磁体的制造方法和扩散源
JP7000774B2 (ja) Ｒ－ｔ－ｂ系焼結磁石の製造方法
JP6922616B2 (ja) 拡散源
CN111489874A (zh) R－t－b系烧结磁体的制造方法
JP7000775B2 (ja) Ｒ－ｔ－ｂ系焼結磁石の製造方法
JP6939338B2 (ja) Ｒ−ｔ−ｂ系焼結磁石の製造方法
JP7380369B2 (ja) Ｒ－ｔ－ｂ系焼結磁石の製造方法及び拡散用合金
JP2018164004A (ja) Ｒ−ｔ−ｂ系焼結磁石の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant