CN116917517A - 铁-铬-钴系合金磁铁及其制造方法 - Google Patents
铁-铬-钴系合金磁铁及其制造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116917517A CN116917517A CN202280013964.2A CN202280013964A CN116917517A CN 116917517 A CN116917517 A CN 116917517A CN 202280013964 A CN202280013964 A CN 202280013964A CN 116917517 A CN116917517 A CN 116917517A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- chromium
- iron
- cobalt
- magnet
- alloy magnet
- 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.)
- Pending
Links
- WBWJXRJARNTNBL-UHFFFAOYSA-N [Fe].[Cr].[Co] Chemical compound [Fe].[Cr].[Co] WBWJXRJARNTNBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 61
- 229910000531 Co alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 48
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 38
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 230000007547 defect Effects 0.000 claims description 32
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 abstract description 51
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 abstract description 17
- 239000000956 alloy Substances 0.000 abstract description 17
- 229910017110 Fe—Cr—Co Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- 230000006872 improvement Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 33
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 21
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 19
- 238000002149 energy-dispersive X-ray emission spectroscopy Methods 0.000 description 19
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 16
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 15
- 239000000047 product Substances 0.000 description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 description 13
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 11
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 11
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 11
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 10
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 10
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 9
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 9
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000000921 elemental analysis Methods 0.000 description 8
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 7
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 7
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 6
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 6
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 5
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 5
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 5
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 5
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 5
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 3
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 3
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 2
- 229910000828 alnico Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 2
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 2
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 2
- 238000002490 spark plasma sintering Methods 0.000 description 2
- 238000005211 surface analysis Methods 0.000 description 2
- MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N trimethyl(1,1,2,2,2-pentafluoroethyl)silane Chemical compound C[Si](C)(C)C(F)(F)C(F)(F)F MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000010191 image analysis Methods 0.000 description 1
- 229910001172 neodymium magnet Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000005298 paramagnetic effect Effects 0.000 description 1
- 239000000700 radioactive tracer Substances 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 102200082816 rs34868397 Human genes 0.000 description 1
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/10—Sintering only
- B22F3/105—Sintering only by using electric current other than for infrared radiant energy, laser radiation or plasma ; by ultrasonic bonding
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/12—Both compacting and sintering
- B22F3/16—Both compacting and sintering in successive or repeated steps
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C30/00—Alloys containing less than 50% by weight of each constituent
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
-
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Hard Magnetic Materials (AREA)
Abstract
本发明的目的在于提供一种实现了磁特性、尤其是最大能积的提高的铁‑铬‑钴系合金磁铁、及其制造方法。一种铁‑铬‑钴系合金磁铁，包含钛，且剖面中的最大直径为3μm以上的Ti浓化相的个数密度在每10000μm2中平均小于1.0个，由(BH)max/(Br×HcB)所表示的矩形比超过0.72。
Description
技术领域
本发明涉及一种可提高磁特性的铁-铬-钴系合金磁铁及其制造方法。
背景技术
磁性材料可区分成硬质磁性材料与软质磁性材料。其中，所谓硬质磁性材料是指保磁力大、且相对于外部磁场不易减磁的磁性材料，作为代表性的磁性材料，有铁氧体磁铁、NdFeB系磁铁、SmCo系磁铁、金属磁铁等。其中，金属磁铁通过采用基于烧结的制造方法而具有面向比较小的物品或复杂形状的批量生产的优点。作为具有此种优点的金属磁铁的例子，有以铁、铬及钴此三种元素为主成分的磁铁(以下，称为铁-铬-钴系合金磁铁)、或以铁、铝、镍、钴为主成分的磁铁(以下，称为铝镍钴磁铁)。
铁-铬-钴系合金磁铁与铝镍钴磁铁相比，具有高磁束密度与最大能积，因此磁性能优异，进而由于钴含量少，因此可降低价格变动风险。另外，铁-铬-钴系合金磁铁与铝镍钴磁铁同样，由于残留磁束密度的温度系数小，因此温度稳定性优异，除此以外，由于原料未使用稀土元素，因此具有供应稳定性优异、且容易适合于制品的益处。此外，铁-铬-钴系合金磁铁可用于步进马达、或继电器、转矩限制器、磁传感器等。
专利文献1中公开了一种在以重量比计包含17％～45％的Cr、3％～35％的Co，且剩余部分包含Fe的铁-铬-钴系磁铁合金中，复合性地添加含有0.1％～5％的Si与0.01％～5％的Ti的铁-铬-钴系合金磁铁。由于Ti与N的亲和力强，因此在添加了Ti的专利文献1的铁-铬-钴系磁铁合金中，在制造过程中从外部侵入来的N通过Ti以TiN的形式固定于基质外，因此可不使磁特性劣化而消除N的影响，因此，视为能够通过铸造赋予在单独添加Si时无法获得的良好的磁特性。
专利文献2中公开了如下技术：使用平均粒径为1.0μm～500μm的铁-铬-钴合金粉末，并通过放电等离子体烧结法(spark plasma sintering method)来获得铁-铬-钴永久磁铁。放电等离子体烧结法为如下方法：对原料粉末的压纷体(green compact)施加交流脉冲电流，利用粉末粒子间的空隙中引起的放电来进行烧结。由于利用粉末粒子间的放电，因此即便不从外部施加高热而使用金属、陶瓷的难烧结性材料，也可在短时间内获得致密的烧结体。通过将放电等离子体烧结法用于铁-铬-钴合金粉末的烧结，Ti在析出相中浓缩的倾向得到缓和，向母相中的Ti含量增加，结晶结构稳定，从而视为能够实现铁-铬-钴永久磁铁的高磁特性化。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特公昭58-9827号
专利文献2：日本专利特开2005-150355号
发明内容
发明所要解决的问题
近年来，伴随着机器的小型化、高输出化、高精度化等的要求的提高，对铁-铬-钴永久磁铁要求更高的磁特性。即便具有通过专利文献1及专利文献2中任一者的技术获得的铁-铬-钴永久磁铁，也难以充分满足所要求的磁特性。
因此，本发明是解决现有技术的问题的发明，目的在于提供一种实现了磁特性、尤其是最大能积的提高的铁-铬-钴系合金磁铁、及其制造方法。
解决问题的技术手段
本申请的发明人为了解决所述课题而提高磁特性，认为需要抑制包含钛碳化物和/或钛氮化物的析出相的生成、或减小析出相的大小以尽量降低析出相的影响，并进行了努力研究，结果完成了本发明。
本申请第一发明的铁-铬-钴系合金磁铁为一种铁-铬-钴系合金磁铁，其特征在于，包含钛，且剖面中的最大直径为3μm以上的Ti浓化相的个数密度在每10000μm2中平均小于1.0个，由(BH)max/(Br×HcB)所表示的矩形比(squareness ration)超过0.72。
第一发明中，优选为所述钛的含量以质量比计为0.10％～0.60％。
第一发明中，优选为剖面中的缺陷率为0.50％以下。
第一发明中，进而优选为所述缺陷率为0.05％以下。
第一发明中，优选为所述矩形比为0.80以上。
第一发明中，优选为最大能积为51.0kJ/m3以上。
另外，本申请第二发明的铁-铬-钴系合金磁铁的制造方法的特征在于，利用附加制造法形成所述铁-铬-钴系合金磁铁。
第二发明中，其特征在于，在进行附加制造时照射的热源的能量密度为35J/mm3以上。
发明的效果
通过本发明，可提供一种可提高磁特性、尤其是最大能积的铁-铬-钴系合金磁铁、及其制造方法。
附图说明
[图1]是在实施例1中测定缺陷率时获取的图像(a)与图像(a)的示意图(b)。
[图2]是实施例1中获得的造型磁铁(built magnet)及比较例1中获得的铸造磁铁的SEM图像及表示Ti的分布的EDS面分析图像。
具体实施方式
本发明涉及提供一种可抑制在构成母相(parent phase)的组织的晶粒界形成粗大的析出物的磁铁合金、及其制造方法。附加制造法(Additive Manufacturing)设为如下造型原理：对原料粉末照射激光或电子束等高能量密度的热源，使其进行高速熔融、急速冷却凝固。通过本发明，可提供一种铁-铬-钴系合金磁铁、及其制造方法，所述铁-铬-钴系合金磁铁在不经由熔解、铸造工序的状态下，通过附加制造法由铁-铬-钴系合金粉末直接制作造型体，由此可抑制在构成母相的组织的晶粒界形成粗大的析出物，提高了磁特性。其结果，采用附加制造法作为合金磁铁的制造方法，由此不仅可制成接近所期望的零件形状的近净成形(near net shape)，而且即便在最终精加工中，也可有助于以粗大析出物为起点的裂纹或缺口的降低，因此也可期待可提高磁铁制品的良率的效果。
以下，对本发明的实施方式进行说明。关于实施例中的合金磁铁的制造方法，作为附加制造法的代表例，例示使用粉末床方式的层叠造型法的方法，但也可使用指向性能量堆积方式等，本发明的合金磁铁的制造方法并不限定于以下示出的实施方式。
[原料粉末]
本发明的铁-铬-钴系合金磁铁优选为对以质量比计包含17％～45％的Cr、3％～35％的Co、且剩余部分包含Fe及不可避免的杂质的铁-铬-钴系合金磁铁至少添加Ti，而形成以质量比计包含17％～45％的Cr、3％～35％的Co、0.1％～0.6％的Ti，且剩余部分包含Fe及不可避免的杂质的组成。进而也可复合性地含有Ti以外的元素。例如，也可复合添加Ti与Si而形成以质量比计包含17％～45％的Cr、3％～35％的Co、0.1％～0.6％的Ti、0.1％～0.6％的Si，且剩余部分包含Fe及不可避免的杂质的组成。为了获得作为目标的组成的造型体，将计量规定量的各元素的供给材料并混合而成的原材料装填于坩埚中，进行高频熔解，使熔融的合金从坩埚下的喷嘴落下，并利用高压氩进行喷雾以制作气体雾化粉。将所述气体雾化粉进行分级，获得铁-铬-钴系合金粉末。将其作为原料粉末。
[造型体(Built component)]
使用粉末床方式的三维层叠造型机(3D additive manufaturing machine)，在基底板上通过激光照射使所供给的原料粉末进行高速熔融、急速冷却凝固以制作造型体，并从基底板分离。所获得的造型体是本发明的铁-铬-钴系合金磁铁。层叠造型条件可考虑原料粉末的粒径或组成、造型体的大小、形状、特性、生产效率等来适宜决定，关于本发明的合金磁铁，可从如下范围来进行选择。进行层叠造型时的原料粉末层的一层厚度优选为设为20μm～80μm。激光的射束直径优选为在经照射的原料粉末的位置处设为约0.1mm。激光输出优选为设为200W～400W。激光扫描速度优选为设为500mm/s～2500mm/s。激光扫描间距优选为设为0.05mm～0.15mm。为了使原料粉末进行高速熔融，通过激光照射而投入的能量的密度(热源的能量密度：J/mm3)优选为35以上，更优选为35以上且130以下的范围，进而优选为50以上且110以下的范围，进而优选为超过60且为95以下的范围。若能量密度过小，则会引起磁特性、尤其是矩形比的降低或缺陷率的上升，从而难以作为铁-铬-钴系合金磁铁供于实用。若能量密度过大，则以激光照射位置为中心的广范围的原料粉末熔融，从而难以维持造型体的形状。能量密度E(J/mm3)使用激光输出P(W)、激光扫描速度v(mm/s)、激光扫描间距a(mm)、原料粉末层的一层厚度d(mm)并根据式(1)来求出。
[数式1]
E＝P/(v×a×d) (1)
[热处理]
在造型后，进行造型体的固溶化处理、磁场中的热处理、时效处理。具体而言，在固溶化处理中，在700℃～1000℃、1小时～1.5小时下将组织设为α相，磁场中的热处理在150kA/m～300kA/m的磁场中，设为600℃～700℃、1小时～5小时，在时效处理中，在600℃～700℃、0.5小时～3小时下将组织相分离为α1强磁性相与α2顺磁性相。其后，在2℃/分钟～8℃/分钟左右下进行冷却。
通过所述制造方法可制造本申请第一发明的铁-铬-钴系合金磁铁，所述铁-铬-钴系合金磁铁包含钛，且剖面中的最大直径为3μm以上的Ti浓化相的个数密度在每10000μm2中平均小于1.0个，由(BH)max/(Br×HcB)所表示的矩形比超过0.72。成为最大直径为3μm以上的Ti浓化相的个数密度在每10000μm2中平均小于1.0个的微细、均匀的组织有助于提高铁-铬-钴系合金磁铁的残留磁束密度Br及最大能积(BH)max等磁特性。超过0.72的高矩形比有助于提高(BH)max。与通过之前的铸造来制作的铁-铬-钴系合金磁铁相比，本发明的铁-铬-钴系合金磁铁中，作为可获得微细且均匀的组织的理由，认为通过使用规定的粒径以下的合金粉末且急速地进行加热、冷却，Ti浓化相的晶粒成长得到抑制而可获得经微细地分散的组织。
在本发明中，矩形比是通过(BH)max/(Br×HcB)求出的数值。其原因在于，通常为了求出Hk/HcJ而测定的参数即Hk在J(磁化的强度)-H(磁场的强度)曲线的第二象限中，可使用J成为0.9×Jr(Jr是残留磁化，Jr＝Br)的值的位置的H轴的读数。所述Hk除以减磁曲线的HcJ而得的值(Hk/HcJ)被定义为矩形比。但是，铁-铬-钴系磁铁合金的Hk与Nd-Fe-B磁铁或铁氧体磁铁相比低，另外，HcJ与HcB成为几乎相同的值，因此不具有J-H曲线(curve)的概念，作为表示矩形性的指标被定义为(BH)max/(Br×HcB)的矩形比更适合。
实施例
[实施例1]
为了获得作为目标的组成的造型体，将计量规定量的各元素的供给材料并混合而成的原材料装填于坩埚中，在真空中进行高频熔解，从坩埚下的直径5mm的喷嘴使熔融的合金落下，并利用高压氩进行喷雾以制作气体雾化粉。将所述气体雾化粉进行分级，获得10μm～60μm的铁-铬-钴系合金粉末。将其作为原料粉末。
使用粉末床方式的三维层叠造型机(EOS公司制造的EOS-M290)，在S45C制造的基底板上使所供给的原料粉末进行基于激光照射的高速熔融、急速冷却凝固，以加工余量去除后的尺寸来制作宽10mm、长度10mm、层叠高度10mm的造型体。层叠造型条件为如下所述。
·原料粉末层的一层厚度/40μm
·激光束直径/约0.1mm
·激光输出/200W
·激光扫描速度/800mm/s
·扫描间距/0.09mm
·能量密度/69.4J/mm3
作为造形体的热处理，首先，在900℃下实施1.3小时的固溶化处理，接着，在260kA/m的磁场中，在620℃下实施2.5小时，进而在650℃下实施1.2小时的时效处理。之后，在5℃/分钟左右下进行冷却。经由所述热处理获得铁-铬-钴系合金磁铁(层叠造型磁铁(additive manufactured magnet))。
[缺陷率]
在热处理后的造型体的宽度中央处进行切断、研磨后，利用显微镜(光学显微镜)观察所述切断面的中央附近，对析出物的缺陷率进行测定。具体而言，首先，使用显微镜的500倍的透镜，将以切断面的中央附近为视野中心的规定的范围分割为9份(3×3)，将对各个范围进行拍摄而得的图像作为一张图像来获取。将获取图像示于图1(a)。图像中的亮度暗的点状区域为空隙(缺陷)。为了容易理解空隙，将对图1(a)进行了模式化的图示于图1(b)。将亮度暗的区域的面积在9张图像整体的面积中所占的比例定义为缺陷率，并进行计算，结果缺陷率为0.01％。表1中示出层叠造型条件以及缺陷率。
[磁特性]
造型体的磁特性评价是使用B-H示踪器来进行。求出各造型体的B-H曲线，根据B-H曲线，残留磁束密度Br为1.39[T]，保磁力HcB为48.7[kA/m]，最大能积(BH)max为54.4[kJ/m3]，矩形比为0.80。所述磁特性较铸造磁铁的磁特性而言极其优异。此外，在磁特性评价时，使用缺陷率的图像解析中所使用的试验片。表1中示出磁特性。
[元素分析]
造型体的元素分析是使用扫描式电子显微镜(SEM：Scanning ElectronMicroscope)中附带的能量分散型X射线分析分光法(EDS：Energy-Dispersive X-raySpectroscopy)来进行。关于分析中所使用的试验片，将造型体的一部分切断成小片并包埋于树脂中后，将所包埋的造型体的切断面研磨精加工至镜面而制作。分析是在将扫描式电子显微镜中的加速电压设为15kV，将物镜距观察表面的动作距离设为10mm，观察倍率为1000倍下进行。分析元素设为Al、C、Co、Cr、Fe、Mn、N、O、Si、Ti此十种。表2中示出元素分析的结果。
[SEM图像、EDS面分析图像(Ti)]
使用所述扫描式电子显微镜，在相同视野下获取实施例1中获得的造型体(层叠造型磁铁)的SEM图像及表示Ti分布的EDS面分析图像。关于所使用的试验片，将造型体的一部分切断成小片并包埋于树脂中后，将所包埋的造型体的切断面研磨精加工至镜面而制作。分析是在将扫描式电子显微镜中的加速电压设为10kV，将物镜距观察表面的动作距离设为10mm，观察倍率为1000倍下进行。
将所获取的SEM图像及EDS面分析图像示于图2。根据SEM图像，在通过激光照射使金属原料粉末进行高速熔融、急速冷却凝固而成的三维层叠造型体中，观察到经常看到的柱状组织。根据EDS面分析图像，确认到Ti在组织整体中微细且均匀地存在(分散)。接着，对剖面中的最大直径为3μm以上的Ti浓化相的个数进行测定。其结果，在90μm×120μm(面积为10800μm2)的视野的三个部位的测定中，未确认到最大直径为3μm以上的Ti浓化相，Ti浓化相的个数密度在每10000μm2中平均为0.0个。在未形成含有硬质且脆性的Ti的最大直径为3μm以上的浓化相的状态下，Ti微细且均匀地存在(分散)于晶粒中，另外，由于缺陷率低，因此除了可获得较铸造磁铁而言极其优异的磁特性以外，还预料到加工时的裂纹或缺陷降低、良率的提高。
[实施例2]
除了设为激光输出为350W、激光扫描速度为1750mm/s、扫描间距为0.11mm、能量密度为45.5J/mm3以外，与实施例1同样地进行，通过附加制造法(层叠造型法)制作包含铁-铬-钴系合金的造型体，并进行热处理，从而获得包含铁-铬-钴系硬质磁性材料的层叠造型磁铁(铁-铬-钴系合金磁铁)。关于所述层叠造型磁铁，与实施例1同样地实施了缺陷率的测定、磁特性的评价、元素分析、及SEM图像、EDS面分析图像获取。缺陷率为0.45％，可期待满足可降低加工时的裂纹或缺口的水平。
关于磁特性，残留磁束密度为1.37[T]，保磁力为47.8[kA/m]，最大能积为51.3[kJ/m3]，矩形比为0.78。所述磁特性较铸造磁铁的磁特性而言极其优异。根据所获取的SEM图像，可确认到为与实施例1的合金磁铁同样的金属组织。根据EDS面分析图像，确认到Ti在组织整体中微细且均匀地存在(分散)。
接着，对剖面中的最大直径为3μm以上的Ti浓化相的个数进行测定。其结果，在90μm×120μm(面积为10800μm2)的视野的三个部位的测定中，未确认到最大直径为3μm以上的Ti浓化相，Ti浓化相的个数密度在每10000μm2中平均为0.0个。在未形成含有硬质且脆性的Ti的最大直径为3μm以上的浓化相的状态下，Ti微细且均匀地存在(分散)于晶粒中，另外，由于缺陷率低，因此除了可获得较铸造磁铁而言极其优异的磁特性以外，还预料到加工时的裂纹或缺口降低、良率的提高。
[实施例3]
除了设为激光输出为350W、激光扫描速度为2000mm/s、扫描间距为0.11mm、能量密度为39.8J/mm3以外，与实施例1同样地进行，通过附加制造法(层叠造型法)制作包含铁-铬-钴系合金的造型体，并进行热处理，从而获得包含铁-铬-钴系硬质磁性材料的层叠造型磁铁(铁-铬-钴系合金磁铁)。
关于所述层叠造型磁铁，与实施例1同样地实施了缺陷率的测定、磁特性的评价、元素分析、及SEM图像、EDS面分析图像获取。缺陷率为0.82％。关于磁特性，残留磁束密度为1.35[T]，保磁力为47.6[kA/m]，最大能积为50.0[kJ/m3]，矩形比为0.78。所述磁特性较铸造磁铁的磁特性而言极其优异。根据所获取的SEM图像，可确认到为与实施例1同样的金属组织。根据EDS面分析图像，确认到Ti在组织整体中微细且均匀地存在(分散)。
接着，对剖面中的最大直径为3μm以上的Ti浓化相的个数进行测定。其结果，在90μm×120μm(面积为10800μm2)的视野的三个部位的测定中，未确认到最大直径为3μm以上的Ti浓化相，Ti浓化相的个数密度在每10000μm2中平均为0.0个。在未形成含有Ti的最大直径为3μm以上的浓化相的状态下，Ti微细且均匀地存在(分散)于晶粒中，另外，由于缺陷率低，因此除了可获得较铸造磁铁而言极其优异的磁特性以外，还预料到加工时的裂纹或缺口降低、良率的提高。
[实施例4]
除了设为激光输出为350W、激光扫描速度为800mm/s、扫描间距为0.11mm、能量密度为99.4J/mm3以外，与实施例1同样地进行，通过层叠造型法制作包含铁-铬-钴系合金的造型体，并进行热处理，从而获得包含铁-铬-钴系硬质磁性材料的层叠造型磁铁(铁-铬-钴系合金磁铁)。
关于所述层叠造型磁铁，与实施例1同样地实施了缺陷率的测定、磁特性的评价、元素分析、及SEM图像、EDS面分析图像获取。缺陷率为0.02％，可充分满足可降低加工时的裂纹或缺陷的水平。关于磁特性，残留磁束密度为1.40[T]，保磁力为48.5[kA/m]，最大能积为54.1[kJ/m3]，矩形比为0.80。所述磁特性较铸造磁铁的磁特性而言极其优异。根据所获取的SEM图像，可确认到为与实施例1同样的金属组织。根据EDS面分析图像，确认到Ti在组织整体中微细且均匀地存在(分散)。
接着，对剖面中的最大直径为3μm以上的Ti浓化相的个数进行测定。其结果，在90μm×120μm(面积为10800μm2)的视野的三个部位的测定中，未确认到最大直径为3μm以上的Ti浓化相，Ti浓化相的个数密度在每10000μm2中平均为0.0个。在未形成含有硬质且脆性的Ti的最大直径为3μm以上的浓化相的状态下，Ti微细且均匀地存在(分散)于晶粒中，另外，由于缺陷率低，因此除了可获得较铸造磁铁而言极其优异的磁特性以外，还预料到加工时的裂纹或缺陷降低、良率的提高。
[比较例1]
在本比较例中，通过铸造制作包含铁-铬-钴系合金的硬质磁性材料(铁-铬-钴系合金磁铁)。具体而言，在熔解炉中对与实施例1同样地制作的原料粉末进行熔解后，流入砂模中并进行制作。冷却后从砂模中取出硬质磁性材料，处于需要去除浇口部分及去除毛刺的状态，因此进行以此为目的的粗加工。其后，进行与实施例1同样的热处理(固溶化处理、磁场中热处理、时效处理)，获得包含铁-铬-钴系硬质磁性材料的铸造磁铁(铁-铬-钴系合金磁铁)。
关于所述铸造磁铁，与实施例1同样地实施了缺陷率的测定、磁特性的评价、元素分析、及SEM图像、EDS面分析图像获取。通过铸造来制作的硬质磁性材料的缺陷率为0.66％，有无法充分满足可降低加工时的裂纹或缺口的水平的可能性。另外，关于磁特性，残留磁束密度为1.35[T]，保磁力为49.5[kA/m]，最大能积为47.8[kJ/m3]，矩形比为0.72。所述磁特性未必充分满足可作为铁-铬-钴系永久磁铁供于实用的水平。
将所获取的SEM图像及EDS面分析图像示于图2。根据SEM图像，在晶粒界确认到星星点点的析出物，并且在金属组织中观察到接近最大直径约为5μm的四边形的形状的析出物。这些析出物根据EDS面分析图像，确认到通过Ti的偏在而形成的Ti浓化相。从Ti浓化相也检测到C或N，因此确认到Ti浓化相主要以TiC等钛碳化物或TiN等钛氮化物的形式包含钛。
接着，根据EDS面分析图像，对剖面中的最大直径为3μm以上的Ti浓化相的个数进行测定。其结果，在90μm×120μm(面积为10800μm2)的视野的三个部位的测定中，确认到四个最大直径为3μm以上的Ti浓化相，Ti浓化相的个数密度在每10000μm2中平均为1.23个。视野整体的包含Ti浓化相的金属组织中存在的Ti浓度为1.07mass％，Ti浓化相的中央(#001)中的Ti浓度为87.88mass％，Ti浓化相以外的母相的中央(#002)中的Ti浓度为0.14mass％。认为原材料中的Ti浓度为0.55mass％，与此相对，视野整体的金属组织中存在的Ti浓度高达1.07％的原因在于Ti浓化相不均匀地存在。
在具有存在此种最大直径的大的Ti浓化相的金属组织的铁-铬-钴系硬质磁性材料(铁-铬-钴系合金磁铁)的情况下，在加工时，容易以缺陷为起点产生裂纹或缺口，因此在磁铁制品的制造中使用了铸造的情况下，无法期待良率的提高。
[比较例2]
除了设为激光输出为250W、激光扫描速度为1750mm/s、扫描间距为0.11mm、能量密度为32.5J/mm3以外，与实施例1同样地进行，通过附加制造法(层叠造型法)制作包含铁-铬-钴系合金的造型体，并进行热处理，从而获得包含铁-铬-钴系硬质磁性材料的层叠造型磁铁(铁-铬-钴系合金磁铁)。关于所述层叠造型磁铁，与实施例1同样地实施了缺陷率的测定、磁特性的评价、元素分析、及SEM图像、EDS面分析图像获取。缺陷率为1.93％，有无法充分满足可降低加工时的裂纹或缺口的水平的可能性。
另外，关于磁特性，残留磁束密度为1.25[T]，保磁力为47.4[kA/m]，最大能积为39.5[kJ/m3]，矩形比为0.67。所述磁特性对于作为铁-铬-钴系合金磁铁供于实用来说未必充分。根据所获取的SEM图像，可确认到除了缺陷率以外，为与实施例1同样的金属组织。根据EDS面分析图像，确认到Ti在组织整体中微细且均匀地存在(分散)。接着，对剖面中的最大直径为3μm以上的Ti浓化相的个数进行测定。其结果，在90μm×120μm(面积为10800μm2)的视野的三个部位的测定中，未确认到最大直径为3μm以上的Ti浓化相，Ti浓化相的个数密度在每10000μm2中平均为0.0个。
[表1]
[表2]
Claims (8)
1.一种铁-铬-钴系合金磁铁，其特征在于，
包含钛，且
剖面中的最大直径为3μm以上的Ti浓化相的个数密度在每10000μm2中平均小于1.0个，
由(BH)max/(Br×HcB)所表示的矩形比超过0.72。
2.根据权利要求1所述的铁-铬-钴系合金磁铁，其中，所述钛的含量以质量比计为0.10％～0.60％。
3.根据权利要求1或2所述的铁-铬-钴系合金磁铁，其中，剖面中的缺陷率为0.50％以下。
4.根据权利要求3所述的铁-铬-钴系合金磁铁，其中，所述缺陷率为0.05％以下。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的铁-铬-钴系合金磁铁，其中，所述矩形比为0.80以上。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的铁-铬-钴系合金磁铁，其中，最大能积为51.0kJ/m3以上。
7.一种铁-铬-钴系合金磁铁的制造方法，其特征在于，利用附加制造法形成如权利要求1至6所述的铁-铬-钴系合金磁铁。
8.根据权利要求7所述的铁-铬-钴系合金磁铁的制造方法，其中，在所述附加制造法中照射的热源的能量密度为35J/mm3以上。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021-019881 | 2021-02-10 | ||
| JP2021019881 | 2021-02-10 | ||
| PCT/JP2022/005363 WO2022172995A1 (ja) | 2021-02-10 | 2022-02-10 | 鉄－クロム－コバルト系合金磁石およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116917517A true CN116917517A (zh) | 2023-10-20 |
Family
ID=82838850
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202280013964.2A Pending CN116917517A (zh) | 2021-02-10 | 2022-02-10 | 铁-铬-钴系合金磁铁及其制造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPWO2022172995A1 (zh) |
| CN (1) | CN116917517A (zh) |
| WO (1) | WO2022172995A1 (zh) |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5853061B2 (ja) * | 1977-01-31 | 1983-11-26 | 三菱マテリアル株式会社 | Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃｏ系スピノ−ダル分解型磁性材料の製造方法 |
| JPS5573854A (en) * | 1978-11-30 | 1980-06-03 | Mitsubishi Steel Mfg Co Ltd | Fe-cr-co type magnet alloy |
| JP2005150355A (ja) * | 2003-11-14 | 2005-06-09 | Nec Tokin Corp | 鉄−クロム−コバルト永久磁石及びその製造方法 |
| CN101298648B (zh) * | 2008-05-29 | 2010-09-08 | 天津冶金集团天材科技发展有限公司 | 复合钼、钛元素的铁铬钴永磁合金及其变形加工工艺 |
| EP3415652B1 (en) * | 2016-02-09 | 2021-03-24 | Hitachi Metals, Ltd. | Alloy member, process for producing said alloy member, and product including said alloy member |
| JP2021042456A (ja) * | 2019-09-13 | 2021-03-18 | 日立金属株式会社 | 鉄−クロム−コバルト系積層硬質磁性材料およびその製造方法 |
-
2022
- 2022-02-10 CN CN202280013964.2A patent/CN116917517A/zh active Pending
- 2022-02-10 JP JP2022580679A patent/JPWO2022172995A1/ja active Pending
- 2022-02-10 WO PCT/JP2022/005363 patent/WO2022172995A1/ja active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPWO2022172995A1 (zh) | 2022-08-18 |
| WO2022172995A1 (ja) | 2022-08-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10325704B2 (en) | Rare earth magnet | |
| KR101106824B1 (ko) | Ｒ-ｔ-ｂ계 합금 및 ｒ-ｔ-ｂ계 합금의 제조 방법, ｒ-ｔ-ｂ계 희토류 영구 자석용 미분, ｒ-ｔ-ｂ계 희토류 영구 자석 | |
| JP6330813B2 (ja) | Ｒ−ｔ−ｂ系焼結磁石、および、モータ | |
| CN109964290B (zh) | R－t－b系烧结磁体的制造方法 | |
| JP4743211B2 (ja) | 希土類焼結磁石及びその製造方法 | |
| KR102592453B1 (ko) | 희토류 자석 합금, 그의 제조 방법, 희토류 자석, 회전자 및 회전기 | |
| JP5504832B2 (ja) | ナノコンポジット磁石の製造方法 | |
| CN106024235B (zh) | R－t－b系烧结磁体 | |
| JP6939337B2 (ja) | Ｒ−ｔ−ｂ系焼結磁石の製造方法 | |
| JP6142793B2 (ja) | 希土類磁石 | |
| KR102045400B1 (ko) | 희토류 영구자석의 제조방법 | |
| JP6645306B2 (ja) | Ｒ−ｔ−ｂ系焼結磁石 | |
| KR102605565B1 (ko) | 이방성 희토류 벌크자석의 제조방법 및 이로부터 제조된 이방성 희토류 벌크자석 | |
| CN116917517A (zh) | 铁-铬-钴系合金磁铁及其制造方法 | |
| EP1632299A1 (en) | Method for producing rare earth based alloy powder and method for producing rare earth based sintered magnet | |
| JP2018170483A (ja) | Ｒ−ｔ−ｂ系希土類焼結磁石用合金およびｒ−ｔ−ｂ系希土類焼結磁石の製造方法 | |
| JP2021042456A (ja) | 鉄−クロム−コバルト系積層硬質磁性材料およびその製造方法 | |
| JP7167484B2 (ja) | Ｒ－ｔ－ｂ系希土類焼結磁石用鋳造合金薄片 | |
| JP7215044B2 (ja) | Ｒ－ｔ－ｂ系焼結磁石の製造方法 | |
| JP4591748B2 (ja) | 希土類焼結磁石の製造方法及び製造装置 | |
| JP2587617B2 (ja) | 希土類永久磁石の製造方法 | |
| JP7017757B2 (ja) | 希土類永久磁石 | |
| JP7140185B2 (ja) | 希土類磁石 | |
| JP6811120B2 (ja) | 希土類コバルト永久磁石の製造方法 | |
| KR102045401B1 (ko) | 희토류 영구자석의 제조방법 |
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 |