DE102015111897A1

DE102015111897A1 - Verfahren zum Herstellen eines Seltenerdmagnets

Info

Publication number: DE102015111897A1
Application number: DE102015111897.1A
Authority: DE
Inventors: Akira Kano; Daisuke Sakuma
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-07-25
Filing date: 2015-07-22
Publication date: 2016-01-28
Also published as: JP2016029679A; CN105312575A; KR101664726B1; JP6221978B2; CN105312575B; KR20160012944A; US20160027565A1

Abstract

Ein Verfahren zum Herstellen eines Seltenerdmagnets umfasst: einen ersten Schritt zum Herstellen eines gesinterten Presslings S durch Pressformen eines Pulvers für einen Seltenerdmagnet; einen zweiten Schritt zum Herstellen eines Seltenerdmagnetvorläufers C durch durchführen einer Heißverformungsbearbeitung an dem gesinterten Pressling S, um den gesinterten Pressling S eine Anisotropie zu verleihen; und einen dritten Schritt zum Herstellen eines Seltenerdmagnets RM durch Abkühlen des Seltenerdmagnetvorläufers C mit einer Abkühlrate von 10°C/Sek oder mehr.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Seltenerdmagnets.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Aus Seltenerdelementen hergestellte Seltenerdmagnete werden Permanentmagnete genannt und für Antriebsmotoren von Hybridfahrzeugen, Elektrofahrzeugen und dergleichen und auch für Motoren verwendet die in Festplatten und MRIs umfasst sind.
Als ein Index, der die magnetische Leistungsfähigkeit dieser Seltenerdmagnete angibt kann zum Beispiel die remanente Magnetisierung (die remanente magnetische Flussdichte) und die Koerzitivfeldstärke verwendet werden. Mit einer Abnahme der Größe eines Motors und einer Steigerung der Stromflussdichte steigt die Wärmeerzeugungsmenge und somit ist die Anforderung an die Hitzefestigkeit der zu verwendenden Seltenerdmagneten weiter gestiegen. Dementsprechend ist es ein wichtiger Forschungsgegenstand in diesem technischen Gebiet, wie die Koerzitivfeldstärke eines Magnets aufrechterhalten werden kann wenn dieser bei einer hohen Temperatur verwendet wird. Ein Nd-Fe-B-basierter Magnet, was ein verbreitet verwendeter Magnet in einem Fahrzeugantriebsmotor ist wird als ein Beispiel beschrieben. In diesem Nd-Fe-B-basierten Magnet wurde ein Versuch zum Steigern der Koerzitivfeldstärke desselben zum Beispiel dadurch vorgenommen, dass die Kristallkörner verfeinert wurden, dass eine Legierungszusammensetzung mit einer größeren Nd-Menge verwendet wurde oder dass ein schweres Seltenerdelement wie Dy oder Tb mit einer hohen Koerzitivfeldstärkenleistung zusetzt wurde.
Beispiele des Seltenerdmagnets umfassen gemeinhin verwendete gesinterte Magnete, bei denen einer Korngröße der die Struktur desselben bildenden Kristallkörner ungefähr 3 μm bis 5 μm beträgt; und nanokristalline Magnete, bei denen die Kristallkörner zu einer Nanokorngröße von ungefähr 50 nm bis 300 nm verfeinert sind.
Ein Beispiel eines Verfahrens zum Herstellen eines Seltenerdmagnets wird kurz beschrieben. Zum Beispiel wird herkömmlicher Weise ein Verfahren zum Herstellen eines Seltenerdmagnets (eines orientierten Magnets) verwendet, wobei das Verfahren umfasst: ein schnelles Verfestigen geschmolzenen Nd-Fe-B-Metalls, um ein abschreckgehärtetes Band zu erhalten; zerkleinern des abschreckgehärteten Bandes, um ein magnetisches Pulver herzustellen; Heißpressformen des magnetischen Pulvers zu einem gesinterten Pressling; und Durchführen einer Heißverformungsbearbeitung an diesem gesinterten Pressling sodass diesem eine magnetische Anisotropie verliehen wird.
Bei einem gesinterten Pressling, der durch Verfestigen eines magnetischen Pulvers hergestellt wird, das unter Verwendung eines Flüssigkeitsabschreck-Härtungsverfahrens erhalten wurde sind die Kristalle nicht orientiert und die Remanente magnetische Flussdichte ist gering. Daher werden in dem gesinterten Pressling durch die Heißverformungsbearbeitung, wie einem Schmieden und einem Extrudieren, um die Kristalle zu orientieren, Spannungen hervorgerufen.
Es ist bekannt, dass Koerzitivfeldstärke eine Korrelation mit der Korngröße aufweist und dass eine höhe Koerzitivfeldstärke durch eine Verfeinerung der Korngröße (auf mehrere 10 bis mehrere 100 Nanometer) erzielt werden kann. Es ist allerdings auch bekannt, dass feine Kristalle aufgrund des Ausmaßes des Wärmeeintrags während der Heißverformungsbearbeitung vergröbert werden und somit sowohl die Koerzitivfeldstärke als auch die remanente magnetische Flussdichte abnehmen. Die Erfinder haben sich auf ein Phänomen fokussiert bei dem die Koerzitivfeldstärke durch die folgenden Vorgänge abnimmt: kleine Spalten werden während der Heißverformungsbearbeitung in den Kristallen gebildet; eine Korngrenzenphase (in einem Zustand in dem sie bei hoher Temperatur verflüssigt vorliegt) in der Nähen der gebildeten Spalten wird in die Spalten gezogen; und die Dicke der Korngrenze nimmt ab.
Als ein Verfahren des Standes der Technik zum Verbessern der Koerzitivfeldstärke offenbart die japanische Patentanmeldungsveröffentlichung No. 2013-45844 ( JP 2013-45844 A ) ein Verfahren zum Herstellen eines Seltenerdmagnets, wobei das Verfahren umfasst: einen Schritt des Abschreckungshärtens einer Schmelze einer Seltenerdmagnetzusammensetzung, um ein abschreckgehärtetes Band mit einer nanokristallinen Struktur zu bilden; einen Schritt des Sinterns des abschreckgehärteten Bandes, um einen gesinterten Pressling zu erhalten; einen Schritt des Wärmebehandelns des gesinterten Presslings bei einer Temperatur die ausreichend hoch ist, um aus einer Korngrenzenphase zu ermöglichen, zur Diffusion gebracht zu werden und zu fließen und die ausreichend niedrig ist, um die Vergröberung der Kristallkörner zu verhindern; und einen Schritt des Abschreckhärtens des Wärmehandelten gesinterten Presslings auf 200°C oder weniger mit einer Abkühlrate von 50°C/Min oder mehr.
In diesem Herstellungsverfahren wird der gesinterte Pressling mit einer Abkühlrate in einem vorbestimmten Bereich abgekühlt, um einen Seltenerdmagnet mit einer hohen Koerzitivfeldstärkenleistung herzustellen. Dieses Verfahren kann allerdings nicht das oben beschriebene Problem lösen. Das heißt, in einem Seltenerdmagnetvorläufer, der durch durchführen der Heißverformungsbearbeitung an dem gesinterten Pressling hergestellt ist, nimmt die Koerzitivfeldstärke aufgrund von Spalten ab, die in Kristallen während der Heißverformungsbearbeitung gebildet werden können.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum Herstellen eines Seltenerdmagnets bereit, das in der Lage ist eine Abnahme der Koerzitivfeldstärke aufgrund von Spalten zu lösen, die in Kristallen während der Heißverformungsbearbeitung gebildet werden können.
Ein Verfahren zum Herstellen eines Seltenerdmagnets nach einem Aspekt der Erfindung umfasst: Herstellen eines gesinterten Presslings durch Pressformen eines Pulvers für einen Seltenerdmagnet; Herstellen eines Seltenerdmagnetvorläufers durch durchführen einer Heißverformungsbearbeitung an dem gesinterten Pressling, um dem gesinterten Pressling eine Anisotropie zu verleihen; und Herstellen des Seltenerdmagnets durch Abkühlen des Seltenerdmagnetvorläufers mit einer Abkühlrate von 10°C/sek oder mehr.
In dem Verfahren zum Herstellen des Seltenerdmagnets nach der Erfindung wird nach der Heißverformungsbearbeitung der Seltenerdmagnetvorläufer abgekühlt und die Abkühlrate desselben wird so gesteuert das eine Flüssigphase die in einer Korngrenzenphase zwischen Kristallen vorliegt schnell immobilisiert wird (Struktur-Einfrieren). Als ein Ergebnis kann eine Abnahme der Menge (der Dicke) einer Flüssigphase die in einer Korngrenzenphase vorliegt, unterdrückt werden, wobei die Abnahme verursacht wird wenn die Flüssigphase sich in kleinen Spalten (in einem internen Vakuum) ansammelt, die in Kristallen des Seltenerdmagnetvorläufers gebildet sind, der durch eine Heißverformungsbearbeitung hergestellt wurde. Da die Abnahme der Menge der in der Korngrenzenphase vorliegenden Flüssigphase unterdrückt wird, kann eine Abnahme der Koerzitivfeldstärke des Seltenerdmagnetvorläufers unterdrückt werden und somit kann ein Seltenerdmagnet mit überlegener Koerzitivfeldstärkenleistung hergestellt werden.
Die Erfinder haben bestätigt dass, wenn ein Seltenerdmagnetvorläufer, der Aufgrund der Heißverformungsbearbeitung auf zum Beispiel 800°C oder mehr aufgeheizt wird, mit einer Abkühlrate von 10°C/Sek oder mehr gekühlt wird, ein Seltenerdmagnet mit einer höheren Koerzitivfeldstärke erhalten werden kann, als in einem Fall, in dem die Abkühlrate geringer ist als 10°C/Sek. In dem Herstellungsverfahren nach der Erfindung ist die Abkühlrate des Seltenerdmagnetvorläufers in dem dritten Schritt auf 10°C/Sek oder mehr beschränkt.
Die Erfinder haben ein neues Problem gefunden, dass nicht im Stand der Technik diskutiert wurde, dass darin besteht, dass in den Kristallen während der Heißverformungsbearbeitung gebildete Spalten eine Abnahme der Koerzitivfeldstärke bewirken.
Als eine Möglichkeit zum Lösen des Problems haben die Erfinder eine neue charakteristische Ausgestaltung des Abkühlens eines Seltenerdmagnetvorläufers mit einer Abkühlrate in einem vorbestimmten Bereich nach der Heißverformungsbearbeitung verwirklicht, wodurch das Herstellungsverfahren nach der Erfindung komplettiert wurde.
Einfach Ausgedrückt, wird der Seltenerdmagnetvorläufer für eine kurze Zeitspanne nach der Heißverformungsbearbeitung abgekühlt. Daher nehmen die Herstellungszeit und die Herstellungskosten nicht zu.
Hier umfasst der Seltenerdmagnet, der ein Herstellungsziel des Herstellungsverfahrens nach der Erfindung ist, einen nanokristallinen Magnet in dem eine Korngröße einer die Struktur desselben bildenden Hauptphase (Kristall) ungefähr 300 nm oder weniger beträgt; und einen gesinterten Magnet mit einer Korngröße von mehr als 300 nm oder einer Korngröße von 1 μm oder mehr.
Im dem ersten Schritt wird ein magnetisches Pulver mit einer Struktur hergestellt, die eine Hauptphase und eine Korngrenzenphase umfasst. Zum Beispiel kann ein magnetisches Pulver für einen Seltenerdmagnet dadurch hergestellt werden, dass ein abschreckgehärtetes Band hergestellt wird, das durch das Abschreckhärten feine Kristallkörner aufweist, und das schnell abschreckgehärtete Band zerkleinert wird.
Dieses magnetische Pulver wird zum Beispiel in eine Form gefüllt und gesintert, während es durch einen Stempel komprimiert wird, um kompaktiert zu werden. Als ein Ergebnis wird ein isotroper gesinterter Pressling erhalten. Die Struktur des gesinterten Presslings wird durch eine Zusammensetzungsformel (Rl)_x(Rh)_yT_zB_sM_t wiedergegeben, wobei Rl für ein oder mehrere leichte Y umfassende Seltenerdelemente steht, Rh für ein schweres Seltenelement steht, das mindestens eines von Dy und Tb umfasst, T für ein Übergangsmetall steht, das mindestens eines von Fe, Ni, und Co umfasst, B für Bohr steht, M für mindestens eines von Ti, Ga, Zn, Si, Al, Nb, Zr, Ni, Co, Mn, V, W, Ta, Ge, Cu, Cr, Hf, Mo, P, C, Mg, Hg, Ag und Au steht, 12 ≤ x ≤ 20, 0 ≤ y ≤ 4, z = 100 – x – y – s – t, 5 ≤ s ≤ 20, 0 ≤ t ≤ 3 und alle Zahlenwerte als Massenprozent wiedergegeben sind, einer Hauptphase der Struktur von (RlRh)₂T₁₄B gebildet ist und ein Anteil einer (RlRh)_1,1T₄B₄-Phase in einer Korngrenzenphase der Struktur mehr als 0 Massen% und 50 Massen% oder weniger beträgt.
Beispiele der Heißverformungsbearbeitung in dem zweiten Schritt umfassen ein Stauchen und ein Extrusions-Schmieden (Vorwärts-Extrusions-Schmieden und Rückwärts-Extrusion-Schmieden). Eine Spannung aufgrund des Bearbeitens wird durch das Verwenden eines Verfahrens oder einer Kombination zweier oder mehrerer Verfahren von den oben beschriebenen Heißverformungsbearbeitungsverfahren in den gesinterten Pressling eingebracht. Als nächstes wird zum Beispiel eine starke Verformung mit einer Bearbeitungsrate von 60% bis 80% durchgeführt. Als ein Ergebnis wird ein Seltenerdmagnet mit einem hohen Orientierungsgrad und überlegener Magnetisierungsleistung hergestellt.
In einer anderen Ausführungsform des Verfahrens zum Herstellen eines Seltenerdmagnets nach der Erfindung wird in dem dritten Schritt nach dem Abkühlen des Seltenerdmagnetvorläufers eine Glühbehandlung durchgeführt.
Der Abstand zwischen den Kristallen (die Breite der Korngrenzenphase) kann aufgrund der Heißverformungsbearbeitung variieren. Allerdings kann durch ein Durchführen der Glühbehandlung die Variation des Abstandes zwischen den Kristallen behoben werden und ein Seltenerdmagnet mit einer über den gesamten Bereich des Magnets einheitlichen Koerzitivfeldstärke kann hergestellt werden.
Durch die Nd_1,1Fe₄B₄ umfassende Korngrenzenphase in einem Gehalts-Bereich von 50 Massen% oder weniger das heißt, durch Steuern des B Gehalts in der Korngrenzenphase sodass dieser in einem vorbestimmten Bereich liegt, wird eine Abnahme der Menge der Hauptphase während der Glühbehandlung unterdrückt und somit wird eine Abnahme der Magnetisierung unterdrückt.
Die Korngrenzenphase, die ein Bestandteil des Seltenerdmagnetvorläufers ist, umfasst Ga, Al, Cu, Co oder dergleichen zusätzlich zu Nd oder dergleichen. Als ein Ergebnis kann die Korngrenzenphase geschmolzen werden und in einem Niedrigtemperaturbereich von zum Beispiel 450°C bis 700°C fließen und Nd oder dergleichen und Ga, Al, Cu, Co oder dergleichen können legiert werden. Das heißt, durch legieren eines Übergangsmetallelements oder dergleichen und eines leichten in der Korngrenzenphase im Voraus umfassten Seltenerdelements, ohne die Notwenigkeit für die Diffusionsinfiltration einer modifizierten Legierung von der Oberfläche eines Magnets, können die gleichen Modifizierungswirkungen wie im Fall der Diffusionsinfiltration einer modifizierten Legierung erzielt werden.
In einer anderen Ausführungsform des Verfahrens zum Herstellen eines Seltenerdmagnets nach der Erfindung wird in dem dritten Schritt während der Glühbehandlung eine modifizierte ein Übergangsmetallelement und ein leichtes Seltenerdelement umfassende Legierung diffusiv in eine Korngrenzenphase infiltriert.
Die modifizierte Legierung wird während der Glühbehandlung diffusiv in die Korngrenzenphase infiltriert, die Korngrenzenphase des Oberflächenbereichs des Seltenerdmagnetvorläufers, in welche die modifizierte Legierung einfach diffusiv infiltriert wird, wird weiter modifiziert. Als ein Ergebnis kann die Koerzitivfeldstärke weiter verbessert werden.
Die Modifikation der Korngrenzenphase die durch Legieren eines Übergangsmetallelements oder dergleichen und eines leichten Seltenerdelements, das vorab in der Korngrenzenphase vorliegt, durchgeführt wird, wird an der Korngrenzenphase des gesamten Bereichs des Seltenerdmagnetvorläufers durchgeführt. Dementsprechend kann die Modifikation der Korngrenzenphase an einem Zentralbereich des Seltenerdmagnetvorläufers, ohne die Notwendigkeit für die Diffusionsinfiltration der modifizierten Legierungen in den Zentralbereich, ausreichend durchgeführt werden.
Durch Verwenden der ein Übergangmetallelement und ein leichtes Seltenerdmagnetelement umfassenden modifizierten Legierung können, wenn die Glühbehandlung in einem relativ geringen Temperaturbereich von zum Beispiel 450°C bis 700°C durchgeführt wird, das Schmelzen und die Diffusionsinfiltration der modifizierten Legierung der Korngrenzenphase und das Legieren eines Übergangmetallelements und eines leichten Seltenerdelements in die Korngrenzenphase zur gleichen Zeit durchgeführt werden.
Beispiele der Übergangmetallelemente und ein leichten Seltenerdelement umfassenden und einen Schmelzpunkt oder eine eutektische Temperatur in dem oben beschriebenen Temperaturbereich von 450°C bis 700°C aufweisenden modifizierten Legierung umfassen eine Legierung, die ein leichtes Seltenerdelement wie Nd oder Pr und ein Übergangsmetallelement wie Cu, Mn, In, Zn, Al, Ag, Ga, oder Fe umfasst. Insbesondere umfassen Beispiele der modifizierten Legierung einer Nd-Cu-Legierung (eutektischer Punkt: 520°C), eine Pr-Cu-Legierung (eutektischer Punkt: 480°C) und einer Nd-Pr-Cu-Legierung, eine Nd-Al-Legierung (eutektischer Punkt: 640°C), eine Pr-Al-Legierung (650°C) und eine Nd-Pr-Al-Legierung.
Wie es anhand der obigen Beschreibung offensichtlich ist, wird in dem Verfahren zum Herstellen eines Seltenerdmagnets nach der Erfindung nach der Heißverformungsbearbeitung der Seltenerdmagnetvorläufer abgekühlt und die Abkühlrate desselben wird so gesteuert, dass eine in einer Korngrenzenphase zwischen den Kristallen vorliegende Flüssigphase schnell immobilisiert wird (Struktur-Einfrieren). Als ein Ergebnis kann eine Abnahme der Menge (der Dicke) einer in einer Korngrenzenphase vorliegenden Flüssigphase unterdrückt werden, wobei die Abnahme verursacht wird wenn die Flüssigphase sich in kleinen Spalten (in einem internen Vakuum) ansammelt, die in Kristallen eines Seltenerdmagnetvorläufers gebildet sind, der durch eine Heißverformungsbearbeitung hergestellt ist. Da die Abnahme der Menge der in der Korngrenzenphase vorliegenden Flüssigphase unterdrückt wird kann eine Abnahme der Koerzitivfeldstärke des Seltenerdmagnetvorläufers unterdrückt werden und somit kann ein Seltenerdmagnet mit einer überlegenden Koerzitivfeldstärkenleistung hegestellt werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
Merkmale, Vorteile und die technische industrielle Bedeutung der beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung werden unten mit Bezug auf die begleitenden Figuren beschrieben, in denen gleiche Referenzzeichen gleiche Elemente bezeichnen und in denen
1A ein schematisches Diagramm ist, das einen ersten Schritt eines Verfahrens zum Herstellen eines Seltenerdmagnets nach der Erfindung in der Reihenfolge 1A und 1B darstellt;
1B ein schematisches Diagramm ist, das den ersten Schritt des Herstellungsverfahrens nach der Erfindung in der Reihenfolge 1A und 1B darstellt;
1C ein schematisches Diagramm ist, das einen zweiten Schritt des Herstellungsverfahrens nach der Erfindung darstellt;
2A ein Diagramm ist, das eine Mikrostruktur eines in 1B dargestellten gesinterten Presslings darstellt;
2B ein Diagramm ist, das eine Mikrostruktur eines in 1C dargestellten Seltenerdmagnetvorläufers darstellt;
3 ein schematisches Diagramm ist, das einen Zustand darstellt, in dem eine Korngrenzenphase sich in einem Spalt in Kristallen ansammelt;
4A ein schematisches Diagramm ist, das einen dritten Schritt des Herstellungsverfahrens nach der Erfindung darstellt;
4B ein schematisches Diagramm ist, das den dritten Schritt des Herstellungsverfahrens nach der Erfindung darstellt;
4C ein schematisches Diagramm ist, das den dritten Schritt des Herstellungsverfahrens nach der Erfindung darstellt;
4D ein schematisches Diagramm ist, das den dritten Schritt des Herstellungsverfahrens nach der Erfindung darstellt;
5A ein schematisches Diagramm ist, das ein zusätzliches Behandlungsverfahren nach dem Abkühlen im dem dritten Schritt des Herstellungsverfahrens nach der Erfindung darstellt;
5B ein das zusätzliche Behandlungsverfahren nach dem Abkühlen im dem dritten Schritt des Herstellungsverfahrens nach der Erfindung darstellendes schematisches Diagramm ist;
6 ein Diagramm ist, das eine Mikrostruktur einer Kristallstruktur des hergestellten Seltenerdmagnets darstellt;
7A eine SEM-Aufnahme ist, die einen Flüssigphasenpool darstellt, der aufgrund der Belastung während der Heißverformungsbearbeitung herausgepresst wurde;
7B eine SEM-Aufnahme ist, die das innere eines Seltenerdmagnetvorläufers nach der Heißverformungsbearbeitung darstellt;
8A eine SEM-Aufnahme ist, die einen Zustand darstellt, in dem eine angesammelte Flüssigphase in einem Spalt kristallisiert ist;
8B eine SEM-Aufnahme ist, die einen leeren Spalt darstellt;
9 ein Graph ist, der experimentelle Ergebnisse darstellt, die einen Zusammenhang zwischen der Abkühlrate während des Abkühlens nach der Heißverformungsbearbeitung und der Koerzitivfeldstärke des hergestellten Seltenerdmagnets beschreiben;
10 ein Graph ist, der experimentelle Ergebnisse darstellt, die einen Zusammenhang zwischen der Abkühlrate während des Abkühlens und der Koerzitivfeldstärke für ein Verfahren zum Herstellen eines Seltenerdmagnets beschreiben, bei dem eine Glühbehandlung nach dem Abkühlen durchgeführt wird;
11 ein Graph ist der experimentelle Ergebnisse darstellt, die einen Zusammenhang zwischen der Abkühlrate während des Abkühlens und der Koerzitivfeldstärke für ein Verfahren zum Herstellen eines Seltenerdmagnets beschreiben, bei dem eine Glühbehandlung nach dem Abkühlen durchgeführt wird und 3% einer modifizierten Legierung diffusiv infiltriert werden; und
12 ein Graph ist, der experimentelle Ergebnisse darstellt, die einen Zusammenhang zwischen der Abkühlrate während des Abkühlens und der Koerzitivfeldstärke in einem Verfahren zum Herstellen eines Seltenerdmagnets beschreiben, in dem eine Glühbehandlung nach dem Abkühlen durchgeführt wird und 5% einer modifizierten Legierung diffusiv infiltriert werden.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
(Ausführungsform 1 des Verfahrens zum Herstellen eines Seltenerdmagnets)
1A und 1B sind schematische Diagramme, die einen ersten Schritt eines Verfahrens zum Herstellen eines Seltenerdmagnets nach der Ausführungsform der Erfindung in der Reihenfolge 1A und 1B darstellen und 1C ist ein schematisches Diagramm, das einen zweiten Schritt desselben darstellt. Außerdem sind 4A bis 4D schematische Diagramme, die einen dritten Schritt des Herstellungsverfahren nach der Erfindung darstellen. Außerdem ist 2A ein Diagramm, das eine Mikrostruktur eines in 1B dargestellten Presslings bildlich darstellt und 2B ist ein Diagramm, das eine Mikrostruktur eines in 1C dargestellten Seltenerdmagnetvorläufers bildlich darstellt. Ferner ist 6 ein Diagramm, das eine Mikrostruktur einer Kristallstruktur des hergestellten Seltenerdmagnets darstellt.
Wie in 1A dargestellt, wird in einem Schmelzofen (nicht dargestellt) mit einer Ar-Gasatmosphäre, in welcher der Druck auch zum Beispiel 500 kPa oder weniger reduziert ist ein Schmelzling durch ein Hochfrequenz-Induktions-Aufheizen unter Verwendung eines Einzelwalzen-Schmelzextrusionsverfahrens geschmolzen und geschmolzenes Metall mit einer Zusammensetzung eines Seltenerdmagnets wird zu einer Kupferwalze R eingespritzt, um ein abschreckgehärtetes Band B herzustellen und dieses abschreckgehärtete Band B wird zerkleinert.
Wie in 1B dargestellt wird das zerkleinerte abschreckgehärtete Band B in eine Kavität gefüllt, die durch eine verkittete Karbidform die partitioniert ist, und ein zementierter Karbidstempel P ist in einem hohlen Bereich der verkitteten Karbidform verschiebbar. Als nächstes wird das zerkleinerte abschreckgehärtete Band durch ein bewirken eines Stromfluss in einer Kompressionsrichtung durch selbiges aufgeheizt, während es mit dem verkittetem Karbidstempel P komprimiert wird (X-Richtung). Als ein Ergebnis wird ein gesinterter Pressling S mit einer Struktur hergestellt, die durch (Rl)_x(Rh)_yT_zB_sM_t wiedergegeben wird (Rl steht für ein oder mehrere leichte Y umfassende Seltenerdelemente, Rh steht für ein schweres Seltenerdelement, das mindestens eines von Dy und Tb umfasst, T steht für ein Übergangsmettal, das mindestens eines von Fe, Ni und Co umfasst, B steht für Bohr, M steht für mindestens eines von Ti, Ga, Zn, Si, Al, Nb, Zr, Ni, Co, Mn, V, W, Ta, Ge, Cu, Cr, Hf, Mo, P, C, Mg, Hg, Ag, und Au, 12 ≤ x ≤ 20, 0 ≤ y ≤ 4, z = 100 – x – y – s – t, 5 ≤ s ≤ 20, 0 ≤ t ≤ 3 (die Zahlenwerte sind alle in Massenprozent angegeben)) und der eine Hauptphase und eine Korngrenzenphase umfasst. Die Hauptphase weist eine Korngröße von ungefähr 50 nm bis 300 nm auf (obenstehend, der erste Schritt).
Die Korgrenzenphase umfasst mindestens eines von Ga, Al, Cu, Co und dergleichen zusätzlich zu Nd oder dergleichen und befindet sich in einem Nd-reichen Zustand. Außerdem umfasst die Korngrenzenphase eine Nd-Phase und eine Nd_1,1T₄B₄-Phase als Hauptkomponenten, wobei der Gehalt der Nd_1,1P₄B₄-Phase so gesteuert wird, dass er in einem Bereich von mehr als 0 Massen% und 50 Massen% oder weniger liegt.
Wie in 2A dargestellt, weist der gesinterte Pressling S eine isotrope Kristallstruktur auf, in der die Korngrenzenphase BP zwischen die nanokristallinen Körner MP (Hauptphase) gefüllt ist. Um den gesinterten Pressling S, wie in 1C dargestellt, eine magnetische Anisotropie zu verleihen, wird der verkittete Karbidstempel P in Kontakt mit einer Endoberfläche des gesinterten Presslings S in einer Längsrichtung desselben gebracht (1B ist die horizontale Richtung die Längsrichtung) sodass die Heißverformungsbearbeitung an dem gesinterten Pressling S durchgeführt wird während dieser durch den Karbidstempel P komprimiert wird (X Richtung). Als ein Ergebnis wird ein Seltenerdmagnetvorläufer C hergestellt, der, wie in 2 dargestellt, eine Kristallstruktur mit den anisotropen nanokristallinen Körnern MP umfasst (obenstehend, der zweite Schritt).
Wenn der Verarbeitungsgrad (die Komprimierbarkeit) durch die Heißverformungsbearbeitung hoch ist, zum Beispiel wenn die Komprimierbarkeit ungefähr 10% oder mehr beträgt, kann diese Bearbeitung als eine starke Heißverformung oder einfach eine starke Verformung bezeichnet werden. Es ist allerdings bevorzugt dass die starke Verformung mit einer Komprimierbarkeit von ungefähr 60% bis 80% durchgeführt wird.
In einer Kristallstruktur des Seltenerdmagnetvorläufers C, die in 2B dargestellt ist, weisen die nanokristallinen Körner MP eine flache Form auf und die im Wesentlichen zu einer anisotropen Achse parallele Grenzoberfläche ist gekurvt oder gebogen und nicht von einer bestimmten Oberfläche konfiguriert.
3 ist hier ein schematisches Diagramm, das einen Zustand darstellt, in dem eine Korngrenzenphase sich in einem Spalt in Kristallen ansammelt. Aufgrund der Heißverformungsbearbeitung, die in 1C dargestellt ist, kann ein kleiner Riss, wie in 3 dargestellt, in Kristallen des hergestellten Seltenerdmagnetvorläufers C gebildet werden.
Das heißt, während der Heißverformungsbearbeitung wird ein kleiner Riss CR (ein internes Vakuum) in den Kristallen gebildet und eine Flüssigphase in der Korngrenzenphase BP fließt (Y Richtung) in den kleinen Riss CR und sammelt darin an. Durch die Flüssigphase in der Korngrenzenphase BP, die in den kleinen Risse CR fließt, nimmt die Menge (die Dicke) der Flüssigphase in der Korngrenzenphase BP ab, was zu einer Abnahme der Koerzitivfeldstärke führt.
In dem zweiten Schritt wird, nachdem der Seltenerdmagnetvorläufer C durch die Heißverformungsbearbeitung hergestellt ist, in dem dritten Schritt der Seltenerdmagnetvorläufer C abgekühlt und die Abkühlrate desselben wird gesteuert. Als ein Ergebnis wird die in der Korngrenzenphase BP zwischen den Kristallen vorliegende Flüssigphase schnell immobilisiert (Struktur-Einfrieren).
Beispiele des Abkühlverfahrens umfassen Verfahren nach vier in 4A bis 4D dargestellten Ausführungsformen. In den in 4A dargestellten Abkühlverfahren wird der Seltenerdmagnetvorläufer C bei Raumtemperatur stehengelassen um abgekühlt zu werden. In den in 4B dargestellten Abkühlungsverfahren wird Luft auf den Seltenerdmagnetvorläufer C geblasen, damit dieser forciert luftgekühlt wird. In dem in 4C dargestellten Abkühlverfahren wird der Seltenerdmagnetvorläufer C zwischen zwei Kupferplatten CP zwischengelagert, um ein Kupferplatten-Kontaktabkühlen durchzuführen. In dem in 4D dargestellten Abkühlverfahren wird zum Wasserkühlen dem Seltenerdmagnetvorläufer C Wasser W zugeführt.
Unter Verwendung der oben beschriebenen Verfahren wird der auf zum Beispiel ungefähr 800°C aufgeheizte Seltenerdmagnetvorläufer C abgekühlt. Als ein Ergebnis wird ein Seltenerdmagnet hergestellt. In jedem der Verfahren nach den verschiedenen Ausführungsformen ist es wichtig, mit der Abkühlrate von 10°C/Sek oder mehr abzukühlen.
Die Abkühlrate wurde durch die Erfinder basierend auf den untenstehenden experimentellen Ergebnissen ermittelt. Durch Abkühlen des Seltenerdmagnetvorläufers C mit einer Abkühlrate von 10°C/Sek oder mehr, kann ein Seltenerdmagnet mit einer überlegenen Koerzitivfeldstärkenleistung erhalten werden, wie in 6 dargestellt.
Der Seltenerdmagnetvorläufer C, der auf ungefähr 800°C aufgeheizt ist, wird mit einer Abkühlrate in dem oben beschriebenen Bereich abgekühlt. Sobald die Temperatur des Seltenerdmagnetvorläufers auf ungefähr 550°C abgesenkt ist tritt ein Struktur-Einfrieren der Flüssigphase ein.
(Ausführungsform 2 eines Verfahrens zum Herstellen eines Seltenerdmagnets)
Ein Verfahren zum Herstellen eines Seltenerdmagnets nach Ausführungsform 2 umfasst die gleichen Schritte wie die vor dem Abkühlen in dem dritten Schritt des Herstellungsverfahrens nach Ausführungsform 1. In dem dritten Schritt nach dem Abkühlen werden die folgenden zwei Behandlungen zusätzlich durchgeführt.
Wie in 5A dargestellt, wird in einem ersten Verfahren nach dem Abkühlen der Seltenerdmagnetvorläufer C in einem Hochtemperaturofen H eingebracht und nur eine Glühbehandlung wird an dem Seltenerdmagnetvorläufer C in einem Temperaturbereich von 450°C bis 700°C durchgeführt.
Die Korngrenzenphase, die ein Bestandteil des Seltenerdmagnetvorläufers C ist, umfasst mindestens eines von Ga, Al, Cu und Co zusätzlich zu Nd oder dergleichen. Als ein Ergebnis kann die Korngrenzenphase BP geschmolzen werden und in einem Niedrigtemperaturbereich von 450°C bis 700°C fließen und Nd oder dergleichen und Ga, Al, Cu, Co oder dergleichen können legiert werden. Das heißt, durch legieren eines Übergangsmetallelements oder dergleichen und eines vorab in der Korngrenzenphase umfassten leichten Seltenerdelements, ohne die Notwendigkeit für die Diffusionsinfiltration einer modifizierten Legierung von der Oberfläche eines Magnets, können die gleichen Modifikationswirkungen wie im Fall der Diffusionsinfiltration einer modifizierten Legierung erzielt werden. Durch das Durchführen der Glühbehandlung nach dem Abkühlen kann eine durch die Heißverformungsbearbeitung verursachte Varianz des Abstandes zwischen den Kristallen (der Dicke der Korngrenzenphase) beseitigt werden. Auf diese Weise werden das Übergangsmetallelement und das vorab in der Korngrenzenphase umfasste leichte Seltenerdelement legiert und die Variation des Abstandes zwischen den Kristallen wird beseitigt. Als ein Ergebnis kann ein Seltenerdmagnet mit einer einheitlichen und hohen Koerzitivfeldstärke über den gesamten Bereich des Magnets hergestellt werden.
Ferner wird durch die Korngrenzenphase BP, die Nd_1,1Fe₄B₄ in einem Gehaltsbereich von 50 Massen% oder weniger umfasst, das heißt, durch Steuern des Bohrgehalts (des B Gehalts) in der Korngrenzenphase BP, sodass dieser in einem vorbestimmten Bereich liegt, wird eine Abnahme der Menge der Hauptphase während der Glühbehandlung unterdrückt und somit kann eine Abnahme der Magnetisierung unterdrückt werden.
Als ein Ergebnis kann die Koerzitivfeldstärke durch die Glühbehandlung verbessert werden und eine durch die Glühbehandlung verursachte Abnahme der Magnetisierung kann unterdrückt werden. Dementsprechend kann ein Seltenerdmagnet hergestellt werden, der sowohl im Hinblick auf die Koerzitivfeldstärkenleistung als auch auf die Magnetisierungsleistung überlegen ist.
In einem anderen Verfahren andererseits wird, wie in 5B dargestellt, nach dem Abkühlen ein Pulver einer modifizierten Legierung SL auf die Oberfläche des Seltenerdmagnetvorläufers C gesprüht, der Seltenerdmagnetvorläufer C wird in einem Hochtemperaturofen H gegeben und die modifizierte Legierung SL wird diffusiv infiltriert während an dem Seltenerdmagnetvorläufer C in einem Temperaturbereich von 450°C bis 700°C die Glühbehandlung durchgeführt wird.
Bezüglich eines Pulvers einer modifizierten Legierung SL kann ein plättchenförmiges Pulver einer modifizierten Legierung an der Oberfläche des Seltenerdmagnetvorläufers platziert werden oder einer Schlemme des Pulvers einer modifizierten Legierung kann hergestellt und auf die Oberfläche des Seltenerdmagnetvorläufers aufgeschichtet werden.
Das Pulver einer modifizierten Legierung SL umfasst hier ein Übergangsmetallelement und ein leichtes Seltenerdelement und es wird eine modifizierte Legierung mit einem niedrigen eutektischen Punkt von 450°C bis 700°C verwendet. Als das Pulver einer modifizierten Legierung SL wird zum Beispiel eines von einer Nd-Cu-Legierung (eutektischer Punkt: 520°C), einer Pr-Cu-Legierung (eutektischer Punkt 480C°), einer Nd-Pr-Cu-Legierung, einer Nd-Al-Legierung (eutektischer Punkt: 640C°), einer Pr-Al-Legierung (eutektischer Punkt: 650°), einer Nd-Pr-Al-Legierung, einer Nd-Co-Legierung (eutektischer Punkt: 566C°), einer Pr-Co-Legierung (eutektischer Punkt: 540C°), und einer Nd-Pr-Co-Legierung bevorzugt verwendet. Von diesen Legierungen mit einem niedrigen eutektischen Punkt von 580°C oder weniger werden zum Beispiel eine Nd-Cu-Legierung (eutektischer Punkt: 520°C), eine Pr-Cu-Legierung (eutektischer Punkt: 480°C), eine Nd-Co-Legierung (eutektischer Punkt: 566°C) und eine Pr-Co-Legierung (eutektischer Punkt: 540°C) stärker bevorzugt verwendet.
Die modifizierte Legierung wird auf diese Weise diffusiv in die Korngrenzenphase infiltriert, und die Korngrenzenphase BP des Seltenerdmagnetvorläufers C, insbesondere in dem Oberflächenbereich des Seltenerdmagnetvorläufers C, kann weiter modifiziert werden. Das heißt, die Korngrenzenphase BP des gesamten Bereichs des Seltenerdmagnetvorläufers C kann durch das Legieren des Übergangsmetallelementes und des leichten Seltenerdmagnetelementes in der Korngrenzenphase BP modifiziert werden. Daher ist es nicht erforderlich, dass die nicht magnetische modifizierte Legierung SL diffusiv in den Zentralbereich des Seltenerdmagnetvorläufers C infiltriert wird, um die Korngrenzenphase BP zu modifizieren.
Unabhängig davon, welches von den in 5A und 5B dargestellten Verfahren verwendet wird, werden Nd oder dergleichen und mindestens eines von Ga, Al, Cu und Co, die im Voraus in der Korngrenzenphase des Seltenerdmagnetvorläufers C vorliegen, durch die Glühbehandlung legiert, sodass die Korngrenzenphase BP modifiziert wird. Ferner liegt eine vorbestimmte Bohr-Menge in der Korngrenzenphase BP vor. Dementsprechend wird die Kristallstruktur des in 2B dargestellten Seltenerdmagnetvorläufers C verändert, die Grenzphase der Kristallkörner MP wird, wie in 6 dargestellt, klar definiert, die Kristallkörner MP werden magnetisch voneinander isoliert und ein Seltenerdmagnet RM mit einer verbesserten Koerzitivfeldstärke wird hergestellt. In einem Zwischenschritt der Strukturmodifikation durch die in 6 dargestellte modifizierte Legierung wird keine Grenzoberfläche gebildet, die im Wesentlichen parallel zu einer anisotropen Achse ist (wird nicht von einer bestimmten Oberfläche konfiguriert). Allerdings wird in einem Schritt, in dem die Modifikation durch die modifizierte Legierung ausreichend fortschreitet, eine Grenzoberfläche (bestimmte Oberfläche) gebildet, die im Wesentlichen parallel zu einer anisotropen Achse ist, und ein Seltenerdmagnet wird hergestellt, bei dem die Form der Kristallkörner MP rechteckig oder im Wesentlichen rechteckig ist, wenn sie aus einer zu der anisotropen Achse im rechten Winkel stehenden Richtung betrachtet werden.
(Experimente das den Zusammenhang zwischen der Abkühlrate während des Abkühlen nach der Heißverformungsbearbeitung und der Koerzitivfeldstärke eines Seltenerdma-gnets beschreibt und Ergebnisse desselben)
Die Erfinder haben ein Experiment durchgeführt, das einen Zusammenhang zwischen der Abkühlrate während des Abkühlens nach der Heißverformungsbearbeitung und der Koerzitivfeldstärke des hergestellten Seltenerdmagnets beschreibt. Vor der Beschreibung des Experiments wird mit Bezug auf 7, die eine SEM-Aufnahme einer Kristallstruktur eines Seltenerdmagnetvorläufers nach der Heißverformungsbearbeitung darstellt, eine Wirkung der Heißverformungsbearbeitung an Kristallen beschrieben.
<Wirkung der Heißverformungsbearbeitung an Kristallen>
7A ist eine SEM-Aufnahme, die einen Flüssigphasenpool darstellt, der aufgrund einer Belastung während der Heißverformungsbearbeitung herausgepresst wird. 7B ist eine SEM-Aufnahme, die das innere eines Seltenerdmagnetvorläufers nach der Heißverformungsbearbeitung darstellt.
Wie in 7A dargestellt, wird aufgrund der hohen Belastung die während der Heißverformungsbearbeitung auf die Kristalle angewendet wird, eine Flüssigphase in einer Korngrenzenphase herausgepresst, sodass sie lokal einen Flüssigphasenpool bildet. Dieser Flüssigphasenpool bewirkt eine Unordnung in der peripheren Orientierung, was eine Verschlechterung der magnetischen Eigenschaften des Seltenerdmagnets bewirkt.
Wie in 7B dargestellt, wird außerdem aufgrund der Zugbelastung, die durch einen Unterschied der Materialfließgeschwindigkeit zwischen dem inneren und der Oberfläche einer Probe währende der Heißverformungsbearbeitung erzeugt wird, ein kleiner Riss in Kristallen von den Flüssigphasen Pool initiiert. Das innere des kleinen Risses ist ein Vakuum mit einer die periphere Flüssigphase ziehenden Kraft. Dadurch dass die Flüssigphase in den kleinen Riss gezogen wird, wird die Dicke der Korngrenzenphase in der Nähe des Risses reduziert, was eine Abnahme der Koerzitivfeldstärke des Seltenerdmagnets bewirkt.
<Experimentelles Verfahren>
Rohmaterialen eines Seltenerdmagnets (eine Legierungszusammensetzung war Fe-30Nd-0,93B-4Co-0,4Ga nach Massen%) in vorbestimmten Mengen miteinander vermischt, das Gemisch wurde unter einer Ar-Atmosphäre geschmolzen und das geschmolzene Metall wurde aus einer 90,8 mm Öffnung in eine rotierende Cr-plattierte Kupferwalze eingespritzt, um abschreckgehärtet zu werden. Als ein Ergebnis wurde ein abschreckgehärtetes Band hergestellt. Dieses abschreckgehärtete Band wurde unter Verwendung einer Schneidmühle in einer Ar-Atmosphäre zerkleinert, um magnetisches Pulver für einen Seltenerdmagnet mit einer Korngröße von 0,3 mm oder weniger zu erhalten. Das erhaltene magnetische Pulver wurde in eine verkittete Karbidform mit einer Größe von 7 mm × 29 mm × 19 mm gegeben und das obere und untere Ende derselben wurden mit einem verkitteten Karbidstempel verschlossen. Als nächstes wurde das Magnetpulver in einer Kammer aufgestellt und durch reduzieren des Drucks auf 10^–2 Pa und dann aufheizen der Form auf 650°C unter Verwendung einer Hochfrequenzspule mit 400 MPa gepresst. Nach dem Pressen wurde das magnetische Pulver für 20 Minuten in diesem Zustand gehalten, um einen gesinterten Pressling herzustellen, und der gesinterte Pressling wurde aus der Form gezogen. Als nächstes wurde der hergestellte gesinterte Pressling mit einem Schmiermittel beschichtet und getrocknet, unter Verwendung einer Hochfrequenzspule auf ungefähr 800°C aufgeheizt und transportiert und in eine auf 800°C aufgeheizte Form gelegt. Als nächstes wurden 70% ((Dicke vor dem Verarbeiten – Dicke nach dem Verarbeiten)/Dicke vor dem Verarbeiten) einer Heißverformungsbearbeitung (eines Schmiedens) mit einer Hubgeschwindigkeit von 2 mm/Sek (einer Belastungsrate von ungefähr 0,1/Sek) durchgeführt, um einen Seltenerdmagnetvorläufer herzustellen. Zuletzt wurde der hergestellte Seltenerdmagnetvorläufer zum Beispiel durch natürliche Kühlung oder forcierte Luftkühlung gekühlt, um einen Seltenerdmagnet als eine Probe herzustellen.
Mehrere Proben wurden hergestellt, während die Abkühlrate auf verschiedene Werte verändert wurde. Die Koerzitivfeldstärke einer jeden Probe wurde unter Verwendung einer Pulsexititationsvorrichtung zum Bestimmen magnetischer Eigenschaften (TPM) gemessen.
(Experimentelle Ergebnisse)
Die experimentellen Ergebnisse sind in der 8 und 9 dargestellt. 8A ist eine SEM-Aufnahme, die eine Struktur einer Probe darstellt, die durch Durchführen einer natürlichen Abkühlung (Abkühlrate: 4°C/s) nach der Heißverformungsbearbeitung hergestellt wurde. Es kann anhand von 8A bestätigt werden, dass eine angesammelte Flüssigphase nach dem Abkühlen in einem Riss kristallisiert ist.
8B ist eine SEM-Aufnahme, die eine Struktur einer Probe darstellt, die durch Durchführen einer forciert Luftabkühlung (Abkühlrate: 14°C/s) nach der Heißverformungsbearbeitung hergestellt wurde. Es kann bestätigt werden, dass das Innere eines Risses so erhalten wird, dass es leer ist.
Ferner wurde anhand von 9 bestätigt, dass nach einer Näherungskurve, die durch Plotten der jeweiligen experimentellen Ergebnisse erzeugt wurde, die Koerzitivfeldstärke einen Wendepunkt des Graphs bei einer Abkühlrate von 10°C/s oder mehr aufwies, bei einer Abkühlrate von weniger als 10°C/s rapide zunahm und bei einer Abkühlrate von weniger als 10°C/s oder mehr in einem Bereich von 15 kOe bis 16 kOe konvergierte. Basierend auf den experimentellen Ergebnissen wurde die Abkühlrate während des Abkühlens nach der Heißverformungsbehandlung auf 10°C/s oder mehr festgelegt.
(Experiment zum Bestätigen der Wirkungen des Verfahrens zum Durchführen der Glühbehandlung nach dem Abkühlen und der Wirkungen des Verfahrens zum Durchführen nicht nur der Glühbehandlung, sondern auch der Difussionsinfiltration der modifizierten Legierung nach dem Abkühlungen und Ergebnisse desselben)
Die Erfinder haben ein Experiment zum Bestätigen der Wirkungen des Verfahrens zum Durchführend nicht nur eines Abkühlens, sondern auch der Glühbehandlung nach der Heißverformungsbearbeitung und der Wirkungen des Durchführens nicht nur der Glühbehandlung, sondern auch der Difussionsinfiltration der modifizierten Legierung durchgeführt.
Experimentelles Verfahren
Beispiele durchliefen jede von drei Arten von Abkühlverfahren (Abkühlraten) einschließlich eines Wasserkühlens (4190°C/s), eines Kupferplattenkontaktierens (14°C/s), und eines Anblasens mit Luft (13°C/s). Bei jedem Abkühlverfahren gab es drei Fälle umfassend: einen Fall in dem eine Glühbehandlung (keine Difussionsinfiltration der modifizierten Legierung) unter Bedingungen eines Vakuumgrads von 10^–3 Pa, einer Wärmebehandlungstemperatur von 580°C, und einer Wärmebehandlungszeit von 300 Minuten durchgeführt wurde; einen Fall, in dem 3% einer Nd-Cu-Legierung diffusiv infiltriert wurden und einen Fall, in dem 5% einer Nd-Cu-Legierung diffusiv infiltiert wurden. Andererseits durchliefen Vergleichsbeispiele eine natürliche Abkühlung (5°C/s) als ein Abkühlverfahren (Abkühlrate). In dem Abkühlverfahren gab es drei Fälle umfassend: einen Fall in dem eine Glühbehandlung (keine Difussionsinfiltration der modifizierten Legierung) unter Bedingungen eines Vakuumgrads von 10^–3 Pa, einer Wärmebehandlungstemperatur von 580°C, und einer Wärmebehandlungszeit von 300 Minuten durchgeführt wurde, einen Fall, bei dem 3% einer Nd-Cu-Legierung diffusiv infiltriert wurde, und einen Fall, in dem 5% einer Nd-Cu-Legierung diffusiv infiltriert wurde.
(Experimentelle Ergebnisse)
Die experimentellen Ergebnisse sind in 10 und 12 dargestellt. 10 ist ein Graph, der einen Zusammenhang zwischen der Abkühlrate während des Abkühlens und der Koerzitivfeldstärke des Seltenerdmagnets darstellt, wenn nur die Glühbehandlung nach dem Abkühlen durchgeführt wurde. 11 ist ein Graph, der einen Zusammenhang zwischen der Abkühlrate während des Abkühlens und der Koerzitivfeldstärke des Seltenerdmagnets darstellt, wenn die Glühbehandlung durchgeführt wurde und 3% einer Nd-Cu-Legierung nach dem Abkühlen diffusiv infiltriert wurden. 12 ist ein Graph, der einen Zusammenhang zwischen der Abkühlrate während des Abkühlens und der Koerzitivfeldstärke des Seltenerdmagnets darstellt, wenn die Glühbehandlung durchgeführt wurde und 5% einer Nd-Cu-Legierung nach dem Abkühlen diffusiv infiltriert wurden.
Es wurde anhand von 10 bestätigt, dass bei jedem Beispiel die Koerzitivfeldstärke ungefähr 0,6 kOe im Vergleich zu dem jeweiligen Vergleichsbeispiel verbessert war. Der Maximalwert der Koerzitivfeldstärke wird hier basierend auf der Menge der in Kristallen vorliegenden Korngrenzenphase ermittelt. Es wurde anhand von 10 bestätigt, dass bei allen Beispielen die Koerzitivfeldstärke durch Abkühlen des Seltenerdmagnetvorläufers mit einer Abkühlrate von 10°C/s oder mehr und dann glühen des abgekühlten Seltenerdmagnetvorläufers verbessert wurde. Unter den Beispielen war im Fall des Wasserkühlens (4190°C/s), die Koerzitivfeldstärken-Verbesserungswirkung bedeutender im Vergleich zu dem Fall des Anblasens mit Luft (13°C/s). Dies liegt daran, dass die Ansammlung von Nd oder dergleichen in einem kleinen Riss aufgrund des Abkühlens mit einer höheren Abkühlrate effizienter unterdrückt werden kann. Dies liegt auch daran, dass die Koerzitivfeldstärke aufgrund der obigen Wirkung und der Wirkung des Reduzierens einer durch das Glühen bewirkten Variation der Entfernung zwischen den Kristallen verbessert wird.
Es wurde anhand von 11 bestätigt, dass bei jedem Beispiel die Koerzitivfeldstärke im Vergleich zu dem jeweiligen Vergleichsbeispiel um ungefähr 0,5 kOe verbessert war. Anhand eines Vergleiches der Ergebnisse aus 10 wurde bestätigt, dass die Koerzitivfeldstärke durch ein Durchführen der Glühbehandlung und einer Bearbeitung, bei der 3% der modifizierten Legierung nach dem Abkühlen diffusiv infiltriert werden, um ungefähr 3 kOe verbessert wurde.
Ferner wurde anhand von 12 bestätigt, dass bei jedem Beispiel die Koerzitivfeldstärke im Vergleich zu dem jeweiligen Vergleichsbeispiel um ungefähr 0,6 kOe gesteigert war. Es wurde anhand eines Vergleichs mit den Ergebnissen aus 11 bestätigt, dass durch ein Durchführen der Glühbehandlung und einer Bearbeitung bei der 5% der modifizierten Legierung nach dem Abkühlen diffusiv infiltriert werden. Die Koerzitivfeldstärke um ungefähr 1 kOe weiter verbessert war.
Die folgenden Tatsachen wurden bestätigt. Die Koerzitivfeldstärken-Verbesserungswirkung kann durch ein Durchführen nicht nur der Abkühlung, sondern auch der Glühbehandlung erwartet werden. Ferner kann aufgrund der Diffusionsinfiltration der modifizierten Legierung eine weitere Verbesserung der Koerzitivfeldstärke erwartet werden.
Obenstehend wurden die Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die Figuren beschrieben. Allerdings ist eine bestimmte Ausgestaltung nicht auf die Ausführungsformen beschränkt und Konzeptionsveränderungen und dergleichen die innerhalb eines Bereichs vorgenommen werden, der nicht vom Umfang der Erfindung abweicht, sind von der Erfindung umfasst.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2013-45844 A [0008]

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Seltenerdmagnets, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, das es umfasst: Herstellen eines gesinterten Presslings durch Pressformen eines Pulvers für den Seltenerdmagnet; Herstellen eines Seltenerdmagnetvorläufers durch durchführen einer Heißverformungsbearbeitung an dem gesinterten Pressling, um dem gesinterten Pressling eine Anisotropie zu verleihen; und Herstellen des Seltenerdmagnets durch Abkühlen des Seltenerdmagnetvorläufers mit einer Abkühlrate von 10°C/Sek oder mehr.
Verfahren zum Herstellen des Seltenerdmagnets nach Anspruch 1, wobei, wenn der Seltenerdmagnet durch Abkühlen des Seltenerdmagnetvorläufers mit einer Abkühlrate von 10°C/Sek oder mehr abgehkühlt wird, nach dem Abkühlen des Seltenerdmagnetvorläufers eine Glühbehandlung durchgeführt wird.
Verfahren zum Herstellen des Seltenerdmagnets nach Anspruch 1, wobei, wenn der Seltenerdmagnet durch Abkühlen des Seltenerdmagnetvorläufers mit einer Abkühlrate von 10°C/Sek oder mehr abgekühlt wird, nach dem Abkühlen des Seltenerdmagnetvorläufers eine Glühbehandlung durchgeführt wird und eine ein Übergangsmetallelement und ein leichtes Seltenerdelement umfassende modifizierte Legierung diffusiv in eine Korngrenzenphase infiltriert wird.
Verfahren zum Herstellen des Seltenerdmagnets nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei, wenn der gesinterte Pressling durch Pressformen des Pulvers für den Seltenerdmagnet hergestellt wird, der gesinterte Pressling eine Struktur umfasst, die Struktur durch eine Zusammensetzungsformel (Rl)_x(Rh)_yT_zB_sM_t wiedergegeben wird, wobei Rl für ein oder mehrere leichte Seltenerdelemente steht, die Y umfassen, Rh für ein schweres Seltenerdelement steht, das mindestens eines von Dy und Tb umfasst, T für ein Übergangsmetallelement steht, das mindestens eines von Fe, Ni und Co umfasst, B für Bohr steht, M für mindestens eines von Ti, Ga, Zn, Si, Al, Nb, Zr, Ni, Co, Mn, V, W, Ta, Ge, Cu, Cr, Hf, Mo, P, C, Mg, Hg, Ag, und Au steht, 12 ≤ x ≤ 20, 0 ≤ y ≤ 4, z = 100 – x – y – s – t, 5 ≤ s ≤ 20, 0 ≤ t ≤ 3, und die Zahlenwerte alle in Massen% angegeben sind, eine Hauptphase der Struktur von (RlRh)₂T₁₄B gebildet wird, und ein Anteil einer (RlRh)_1,1T₄B₄-Phase in einer Korngrenzenphase der Struktur mehr als 0 Massen% und 50 Massen% oder weniger beträgt.