DE102016101890A1

DE102016101890A1 - R-T-B-basierter gesinterter Magnet

Info

Publication number: DE102016101890A1
Application number: DE102016101890.2A
Authority: DE
Inventors: Masashi Miwa; Takurou IWASA
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2015-02-04
Filing date: 2016-02-03
Publication date: 2016-08-04
Also published as: JP2016143828A; US10522276B2; US20160225502A1; CN105845304B; CN105845304A; JP6572550B2

Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt einen R-T-B-basierten gesinterten Magnet bereit, der eine hohe Koerzitivfeldstärke aufweist, auch wenn der Kohlenstoffanteil bei der Mikronisierung der fein pulverisierten Teilchen des Rohmaterials hoch wird. Der R-T-B-basierte gesinterte Magnet umfasst eine R-T-B-basierte Mischung als Hauptphasenkörner, wobei der R-T-B-basierte gesinterte Magnet 0,1 Masse-% bis 0,3 Masse-% C umfasst, und ein konzentrierter R-Ga-C-Bereich in der zwischen oder unter zwei oder mehr benachbarten Hauptphasenkörnern gebildeten Korngrenze vorhanden ist, und die Konzentrationen von R, Ga und C im konzentrierten R-Ga-C-Bereich höher sind als die in den entsprechenden Hauptphasenkörnern.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen R-T-B-basierten gesinterten Magneten mit einem Seltenerdelement (R), einem oder mehreren Elementen aus der Eisengruppe (T) mit notwendigerweise Fe oder der Kombination von Fe und Co und Bor (B) als Hauptkomponenten.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Der R-T-B-basierte gesinterte Magnet weist ausgezeichnete magnetische Eigenschaften auf und wird somit im Schwingspulenmotor (VCM – voice coil motor) eines Festplattenlaufwerks, verschiedenen Motoren wie der Motor in elektrischen Hybridfahrzeugen, elektrischen Haushaltsgeräten und dergleichen verwendet. Wenn ein R-T-B-basierter gesinterter Magnet in einem Motor oder dergleichen verwendet wird, sind ausgezeichnete Hitzebeständigkeit und hohe Koerzitivfeldstärke notwendig, damit sich der Magnet an die Betriebsbedingungen bei einer höheren Temperatur anpassen kann.
Als Mittel zum Erhöhen der Koerzitivfeldstärke (HcJ) des R-T-B-basierten gesinterten Magneten wird auf herkömmliche Art und Weise ein schweres Seltenerdelement wie etwa Dy oder Tb verwendet, um das Seltenerdelement R teilweise zu ersetzen, wobei hauptsächlich das leichte Seltenerdelement wie etwa Nd oder Pr eingesetzt wird, um die magnetokristalline Anisotropie der R₂T₁₄B-Phase zu verbessern. Bislang hat es sich als schwierig erwiesen, einen Magneten herzustellen, dessen Koerzitivfeldstärke für einen Motor oder dergleichen ausreichend ist, wenn kein schweres Seltenerdelement verwendet wird.
Gegenüber Nd oder Pr sind jedoch weniger Rohmaterialquellen für Dy oder Tb vorhanden, so dass Letztere teurer sind. In letzter Zeit hat sich die Versorgung mit Dy und Tb wegen der steigenden Nachfrage für R-T-B-basierte gesinterte Magnete mit hoher Koerzitivfeldstärke, bei denen diese Elemente in großen Mengen verwendet werden, als ziemlich unstabil erwiesen. Somit wird bei einer Anwendung bei Motoren eine Koerzitivfeldstärke auch dann verlangt, wenn eine Materialzusammensetzung eingesetzt wird, in welcher die Verwendung von Dy oder Tb wesentlich reduziert ist.
Üblicherweise werden die Kristallkörner im R-T-B-basierten gesinterten Magneten mikronisiert, um die Koerzitivfeldstärke zu erhöhen. Beispielsweise wird im folgenden Patentdokument 1 offenbart, dass die Koerzitivfeldstärke dadurch verbessert wird, dass die Durchschnittskorngröße der Hauptphasenkörner im NdFeB-basierten gesinterten Magneten auf 4,5 μm oder kleiner festgelegt wird, wobei der Kohlenstoffanteil im gesamten NdFeB-basierten gesinterten Magneten auf 1000 ppm oder weniger festgelegt wird und das Verhältnis des gesamten Volumens der an Kohlenstoff reichen Phasen in den Tripelpunkten zu dem an Seltenerdelement reichen Phasen im NdFeB-basierten gesinterten Magneten auf 50% oder weniger festgelegt wird.
Um die Kristallkörner im R-T-B-basierten gesinterten Magneten zu mikronisieren, muss die Teilchengröße der fein pulverisierten Teilchen, die als Rohmaterial fungieren, reduziert werden. Wenn jedoch die Teilchengröße der fein pulverisierten Teilchen reduziert wird, erschwert sich die Orientierung der Kristalle bei einem Verpressungsschritt durch ein angelegtes externes Magnetfeld tendenziell. Somit lassen sich mitunter einige Gegenmaßnahmen treffen. Beispielsweise wird die Menge eines Schmiermittels, das den fein pulverisierten Teilchen hinzugefügt wird, erhöht. Alternativ dazu werden die fein pulverisierten Teilchen mit einem organischen Lösungsmittel gemischt, um einen Schlamm zu bilden, worauf ein Nassverpressungsschritt folgt. In beiden Fällen ergibt sich jedoch ein Problem, indem der Kohlenstoffanteil im R-T-B-basierten gesinterten Magneten nach dem Sintern zunimmt und die Koerzitivfeldstärke abnimmt. Insbesondere gilt: je kleiner die Teilchengröße, desto größer ist der spezifische Oberflächenbereich in den pulverisierten Teilchen. Auf diese Weise erhöht sich der Kohlenstoffanteil eher, so dass sich ein technisches Problem ergibt, indem sich die Mikronisierung nicht ausreichend auf die Verbesserung der Koerzitivfeldstärke auswirkt.
Im Patentdokument 1 wurde gezeigt, dass ohne Erwärmung zur Dehydrierung in der Wasserstoffspeicherpulverisierung die Wasserstoff-basierte Mischung in den Teilchen des Legierungspulvers verbleiben wird. Zudem kann mit erzeugtem Wasserstoff der Kohlenstoffanteil im gesinterten Magneten abnehmen. Wenn jedoch eine große Menge Wasserstoff in den Teilchen des Legierungspulvers verbleibt, ergibt sich ein technisches Problem, indem sich die Volumenveränderung beim Wasserstoffaustritt während des Sinterungsprozesses erhöht und sich im gesinterten Magnet wahrscheinlich Risse bilden werden.
Im Patentdokument 2 wird beschrieben, dass sich die Abnahme der Koerzitivfeldstärke hemmen lässt, indem der in der R-Fe-B-basierten Magnetlegierung enthaltene Kohlenstoff in Carbide mit einer oder zwei oder mehr Arten von Elementen aus der Gruppe bestehend aus Cr, Mo, Nb, Ta, Ti, V, W und Zr umgewandelt wird, und dann die Carbide in der Magnetlegierung ausgefällt werden. Es ergeben sich jedoch dabei dadurch Probleme, dass die Carbide, die keinen Einfluss auf die magnetischen Eigenschaften haben, in großen Mengen ausgefällt werden müssen, wobei die magnetische Restflussdichte im fertigen Magnet abnimmt.
PATENTDOKUMENTE

Patentdokument 1: JP-5400255
Patentdokument 2: JP-A-H2-60105

KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung erfolgte unter Berücksichtigung der oben erwähnten Bedingungen, wobei es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, einen R-T-B-basierten gesinterten Magneten bereitzustellen, der eine hohe Koerzitivfeldstärke aufweist, auch wenn der Kohlenstoffanteil bei der Mikronisierung der fein pulverisierten Teilchen des Rohmaterials erhöht wird.
Um das oben erwähnte Ziel zu erreichen, ist der R-T-B-basierte gesinterte Magnet der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass dieser als Hauptphasenkörner eine R-T-B-basierte Zusammensetzung enthält, wobei der oben erwähnte R-T-B-basierte gesinterte Magnet 0,1 Masse bis 0,3 Masse-% C enthält, und wobei ein konzentrierter R-Ga-C-Bereich in der zwischen oder unter zwei oder mehr benachbarten Hauptphasenkörnern gebildeten Korngrenze vorhanden ist, und wobei die Konzentrationen von R, Ga und C im konzentrierten R-Ga-C-Bereich höher sind als in den entsprechenden Hauptphasenkörnern.
Mit den R-T-B-basierten gesinterten Magneten der oben erwähnten vorliegenden Erfindung kann eine hohe Koerzitivfeldstärke erzielt werden, auch wenn die Teilchengröße der fein pulverisierten Teilchen reduziert ist und der Anteil von Kohlenstoff im gesinterten Magneten bei 0,1 Masse-% bis 0,3 Masse-% liegt. Im herkömmlichen Verfahren zum Herstellen des R-T-B-basierten gesinterten Magneten reagiert der Hauptanteil des Kohlenstoffs mit den seltenerdreichen Phasen (als an R reiche Phasen bezeichnet), die in der Korngrenze vorhanden sind, um Carbide zu bilden. Beim R-T-B-basierten gesinterten Magneten handelt es sich um einen Magneten, der durch Sintern in der Flüssigphase gewonnen wird, bei dem das Sintern durch Umwandeln der R-reichen Phasen in eine Flüssigphase voranschreitet, und sich die Carbide während des Sinterungsprozesses nicht in die Flüssigphase umwandeln. Somit reduziert die Bildung von Carbiden dabei die Menge von an R reichen Phasen und hat die Abnahme der Koerzitivfeldstärke zur Folge. Demgegenüber handelt es sich im R-T-B-basierten gesinterten Magnet der vorliegenden Erfindung beim konzentrierten R-Ga-C-Bereich, der in der Korngrenze gebildet wird, um eine Phase, die Kohlenstoff enthält, was die Erzeugung der Flüssigphase während des Sinterns unterstützt. Deshalb wird die Flüssigphase während des Sinterungsprozesses ausreichend vorhanden sein, auch wenn der Kohlenstoffanteil hoch ist, wobei eine hohe Koerzitivfeldstärke bereitgestellt wird.
Zusätzlich enthält der konzentrierte R-Ga-C-Bereich in der vorliegenden Erfindung weiterhin Cu, und die Konzentration von Cu im konzentrierten R-Ga-C-Bereich ist vorzugsweise höher als in den Hauptphasenkörnern. Da der konzentrierte R-Ga-C-Bereich Cu enthält, kann die Benetzung zwischen dem konzentrierten R-Ga-C-Bereich und den Hauptphasenkörnern verbessert werden, und sich tendenziell eine dicke Zwei-Korn-Grenzphase bilden. Dadurch wird die Koerzitivfeldstärke ohne weiteres erhöht werden.
In der vorliegenden Erfindung enthält der konzentrierte R-Ga-C-Bereich weiterhin Co. Es ist noch bevorzugter, dass die Konzentration von Co im konzentrierten R-Ga-C-Bereich höher ist als in den Hauptphasenkörnern. Durch den Co-Anteil im konzentrierten R-Ga-C-Bereich steigt die Koerzitivfeldstärke tendenziell weiter an.
Mit der vorliegenden Erfindung kann ein R-T-B-basierter Magnet bereitgestellt werden, der auch dann eine hohe Koerzitivfeldstärke aufweist, wenn der Kohlenstoffanteil bei der Mikronisierung der fein pulverisierten Teilchen des Rohmaterials erhöht wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt schematisch eine Rückstreu-Elektronenaufnahme der Umgebung einer Korngrenze, die im R-T-B-basierten gesinterten Magneten der vorliegenden Erfindung von einigen Hauptphasenkörnern umgeben ist.
2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Beispiels des Verfahrens zum Herstellen des R-T-B-basierten gesinterten Magneten der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand der in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsformen beschrieben.
<R-T-B-basierter gesinterter Magnet>
Es werden die Ausführungsformen des R-T-B-basierten gesinterten Magneten in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Wie in 1 gezeigt enthält der R-T-B-basierte gesinterte Magnet in der vorliegenden Ausführungsform Hauptphasenkörner 2, die aus einer R-T-B-basierten Zusammensetzung bestehen, wobei in der Korngrenze, die zwischen oder unter zwei oder mehr benachbarten Hauptphasenkörnern gebildet ist, ein konzentrierter R-Ga-C-Bereich vorhanden ist, und die Konzentrationen von R, Ga und C im konzentrierten R-Ga-C-Bereich höher sind als in den entsprechenden Hauptphasenkörnern.
Die Korngrenze enthält eine Zwei-Korn-Grenzphase 4, die zwischen zwei benachbarten Körnern gebildet ist, und einen Tripelpunkt 6, der zwischen drei oder mehr Hauptphasenkörnern gebildet ist. Zusätzlich dazu handelt es sich beim konzentrierten R-Ga-C-Bereich um den Bereich, der in der Korngrenze vorhanden ist, die zwischen oder unter zwei oder mehr benachbarten Hauptphasenkörnern gebildet ist und Konzentrationen von R, Ga und C aufweist, die höher sind als in den entsprechenden Hauptphasenkörnern. Es können auch andere Komponenten im konzentrierten R-Ga-C-Bereich enthalten sein, solange R, Ga und C als Hauptkomponenten enthalten sind.
Der konzentrierte R-Ga-C-Bereich enthält vorzugsweise weiterhin Cu, und die Konzentration von Cu im konzentrierten R-Ga-C-Bereich ist höher als in den Hauptphasenkörnern. Wenn der konzentrierte R-Ga-C-Bereich wie oben beschrieben Cu enthält, wird die Benetzung zwischen dem konzentrierten R-Ga-C-Bereich und den Hauptphasenkörnern verbessert, und es bildet sich eher eine Zwei-Korn-Grenzphase. Dabei wird die Koerzitivfeldstärke auf einfache Weise erhöht.
Der konzentrierte R-Ga-C-Bereich enthält vorzugsweise weiterhin Co, und die Konzentration von Co im konzentrierten R-Ga-C-Bereich ist höher als in den Hauptphasenkörnern. Da der konzentrierte R-Ga-C-Bereich Co enthält, erhöht sich die Koerzitivfeldstärke tendenziell leichter.
Beim R-T-B-basierten gesinterten Magneten in der vorliegenden Ausführungsform handelt es sich um einen gesinterten Körper, der unter Verwendung einer R-T-B-basierten Legierung gebildet wird. Der R-T-B-basierte gesinterte Magnet der vorliegenden Ausführungsform enthält Hauptphasenkörner, die aus einer R-T-B-basierten Zusammensetzung bestehen, wobei die Korngrenzen mehr R aufweisen als die Hauptphasenkörner.
R stellt mindestens ein Seltenerdelement dar. Das Seltenerdelement bezieht sich auf Sc, Y und Lanthanoidelemente, die zur dritten Nebengruppe eines langperiodischen Periodensystems gehören. Das Lanthanoidelement weist beispielsweise La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu und dergleichen auf. Seltenerdelemente werden als leichte Seltenerdelemente und schwere Seltenerdelemente klassifiziert. Schwere Seltenerdelemente (im Folgenden als RH bezeichnet) beziehen sich auf Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb und Lu, während sich leichte Seltenerdelemente (im Folgenden als RL bezeichnet) auf die anderen Seltenerdelemente beziehen.
In der vorliegenden Ausführungsform stellt T ein oder mehrere Elemente der Eisengruppe dar, einschließlich Fe oder die Kombination von Fe und Co. Bei T kann es sich um ausschließlich Fe handeln oder um eine Art von Fe, das durch Co teilweise ersetzt worden ist. Wird Fe teilweise durch Co ersetzt, so können die Temperatureigenschaften ohne Verschlechterung der magnetischen Eigenschaften verbessert werden.
Im R-T-B-basierten gesinterten Magnet der vorliegenden Erfindung kann ein Teil von B durch Kohlenstoff (C) ersetzt werden. In diesem Fall erleichtert sich die Herstellung des Magneten, und die Herstellungskosten können verringert werden. Bei der Menge C, die als Ersatz von B verwendet wird, handelt es sich im Wesentlichen um eine Menge, die keine Auswirkungen auf die magnetischen Eigenschaften hat.
Der R-T-B-basierte gesinterte Magnet der vorliegenden Ausführungsform kann auch verschiedene wohlbekannte Additivelemente enthalten. Insbesondere kann mindestens ein Element aus der Gruppe bestehend aus Ti, V, Cu, Cr, Mn, Ni, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, W, Al, Ga, Si, Bi und Sn enthalten sein.
Die im R-T-B-basierten gesinterten Magneten der vorliegenden Erfindung enthaltenen Hauptphasenkörner sind aus einer R-T-B-basierten Zusammensetzung zusammengesetzt, und diese R-T-B-basierte Zusammensetzung ist eine Art von Zusammensetzung, deren Kristallstruktur aus tetragonalem R₂T₁₄B gebildet ist.
In der vorliegenden Ausführungsform wird die Querschnittsfläche jedes Hauptphasenkorns in einem Querschnitt im Innern des R-T-B-basierten gesinterten Magnets, die parallel zur C-Achse liegt, mit einem Verfahren etwa auf der Grundlage der Bildverarbeitung berechnet, wobei der Durchmesser eines Kreises mit besagter Querschnittsfläche (d. h. der äquivalente Durchmesser des Kreises) als Korngröße des Hauptphasenkorns in diesem Querschnitt definiert ist. Weiterhin ist die Korngröße des Hauptphasenkorns (dessen Querschnittsfläche kumulativ 50% der gesamten Querschnittsfläche beträgt, die sich aus dem Hauptphasenkorn mit einer kleinen Querschnittsfläche akkumuliert) als Durchschnittskorngröße des Hauptphasenkorns definiert.
Die Durchschnittskorngröße der Hauptphasenkörner, die im gesinterten Magneten der R-T-B-basierten Zusammensetzung in der vorliegenden Erfindung enthalten sind, beträgt vorzugsweise 4,0 μm oder weniger. Beträgt die Durchschnittskorngröße des Hauptphasenkorns mehr als 4,0 μm, ergibt sich eine tendenziell steigende Koerzitivfeldstärke. Zusätzlich dazu ist es weiterhin bevorzugt, dass die Durchschnittskorngröße der Hauptphasenkörner im Bereich von 1,5 μm bis 3,0 μm liegt. In einem solchen Bereich wird wahrscheinlich eine höhere Koerzitivfeldstärke bereitgestellt.
Der R-T-B-basierte gesinterte Magnet der vorliegenden Erfindung enthält zumindest den konzentrierten R-Ga-C-Bereich. Zusätzlich zum konzentrierten R-Ga-C-Bereich können auch die R reiche Phase mit R als Hauptkomponente oder die B reiche Phase mit einer höheren Konzentration von Bor (B), der konzentrierte R-O-C-N-Bereich mit höheren Konzentrationen von R, O, C und N als in den Hauptphasenkörnern oder dergleichen enthalten sein.
Der Anteil von R im R-T-B-basierten gesinterten Magnet der vorliegenden Ausführungsform beträgt 25 Masse-% oder mehr und 35 Masse-% oder weniger, vorzugsweise 29 Masse-% oder mehr und 34 Masse-% oder weniger. Liegt der Anteil von R unter 25 Masse-%, ist die Erzeugung der R-T-B-basierten Zusammensetzung, die die Hauptphase des R-T-B-basierten gesinterten Magneten darstellt, ungenügend. Somit kann sich weiches magnetisches Material wie etwa α-Fe ablagern, wobei sich die magnetischen Eigenschaften verschlechtern können. Im Hinblick auf eine Kostenreduktion und die Vermeidung von Rohmaterialengpässen kann in der vorliegenden Ausführungsform der Anteil des als R enthaltenen schweren Seltenerdelements 1,0 Masse-% oder weniger betragen.
Der Anteil von B im R-T-B-basierten gesinterten Magnet der vorliegenden Ausführungsform beträgt 0,5 Masse-% oder mehr und 1,5 Masse-% oder weniger. Die Koerzitivfeldstärke HcJ nimmt tendenziell ab, wenn der Anteil von B weniger als 0,5 Masse-% beträgt, während die magnetische Restflussdichte Br tendenziell abnimmt, wenn der Anteil von B mehr als 1,5 Masse-% beträgt. Vorzugsweise beträgt der Anteil von B 0,75 Masse-% oder mehr und 0,95 Masse-% oder weniger. Insbesondere wenn der Anteil von B im Bereich von 0,75 Masse-% bis 0,95 Masse-% liegt, lässt sich der konzentrierte R-Ga-C-Bereich leichter bilden.
Wie oben beschrieben stellt T ein oder mehrere Elemente der Eisengruppe einschließlich Fe oder die Kombination von Fe und Co dar. Wenn Co als T enthalten ist, beträgt der Anteil von Co vorzugsweise 0,3 Masse-% oder mehr und 4,0 Masse-% oder weniger, mehr bevorzugt 0,5 Masse-% oder mehr und 1,5 Masse-% oder weniger. Übersteigt der Anteil von Co 4 Masse-%, nimmt die magnetische Restflussdichte tendenziell ab. Auch wird der R-T-B-basierte gesinterte Magnet der vorliegenden Ausführungsform tendenziell teuer. Beträgt der Anteil von Co andererseits weniger als 0,3 Masse-%, verschlechtert sich die Korrosionsbeständigkeit tendenziell. Der Anteil von Fe im R-T-B-basierten gesinterten Magnet gemäß der vorliegenden Ausführungsform stellt weiterhin im Wesentlichen den Restbestandteil des R-T-B-basierten gesinterten Magnets dar.
Der R-T-B-basierte gesinterte Magnet der vorliegenden Ausführungsform enthält vorzugsweise Cu, und der Anteil von Cu ist vorzugsweise 0,05 bis 1,5 Masse-%, weiter bevorzugt 0,15 bis 0,6 Masse-%. Mit dem Einschluss von Cu wird der gewonnene Magnet eine hohe Koerzitivfeldstärke und eine hohe Korrosionsbeständigkeit aufweisen, und auch dessen Temperatureigenschaften werden verbessert. Zusätzlich dazu nimmt die magnetische Restflussdichte tendenziell ab, wenn der Anteil von Cu 1,5 Masse-% übersteigt. Andererseits nimmt die Koerzitivfeldstärke tendenziell ab, wenn der Anteil von Cu weniger als 0,05 Masse-% beträgt.
Der R-T-B-basierte gesinterte Magnet der vorliegenden Ausführungsform enthält Ga, und der Anteil von Ga ist bevorzugt 0,05 Masse-% bis 1,5 Masse-%, weiter bevorzugt 0,15 bis 1,0 Masse-%. Mit dem Einschluss von Ga wird der gewonnene Magnet eine hohe Koerzitivfeldstärke und eine hohe Korrosionsbeständigkeit aufweisen, und auch dessen Temperatureigenschaften wird verbessert. Zusätzlich dazu nimmt die magnetische Restflussdichte tendenziell ab, wenn der Anteil von Ga 1,5 Masse-% übersteigt. Wenn der Anteil von Ga andererseits weniger als 0,05 Masse-% beträgt, erschwert sich die Bildung des konzentrierten R-Ga-C-Bereichs, und die magnetischen Eigenschaften verschlechtern sich tendenziell.
Im R-T-B-basierten gesinterten Magnet der vorliegenden Ausführungsform ist vorzugsweise Al enthalten. Mit Al wird der gewonnene Magnet eine hohe Koerzitivfeldstärke und eine hohe Korrosionsbeständigkeit aufweisen, und auch dessen Temperatureigenschaften werden verbessert. Der Anteil von Al beträgt vorzugsweise 0,03 Masse-% oder mehr und 0,6 Masse-% oder weniger, weiter bevorzugt 0,10 Masse-% oder mehr und 0,4 Masse-% oder weniger.
Der R-T-B-basierte gesinterte Magnet der vorliegenden Ausführungsform enthält vorzugsweise Zr. Mit Zr werden Effekte erzeugt, die das Kornwachstum während des Sinterns verhindern, und ein überschüssiger Teil des Kohlenstoffs als ZrC-Phase fixiert wird. Der Anteil von Zr beträgt vorzugsweise 0,2 Masse-% oder mehr und 1,5 Masse-% oder weniger.
In der vorliegenden Ausführungsform kann der R-T-B-basierte gesinterte Magnet auch andere als die oben erwähnten Additivelemente enthalten. Insbesondere lassen sich Ti, V, Cr, Mn, Ni, Nb, Mo, Hf, Ta, W, Si, Bi, Sn und dergleichen aufführen.
In der vorliegenden Ausführungsform kann eine gewisse Menge Sauerstoff (O) im R-T-B-basierten gesinterten Magneten enthalten sein. Diese gewisse Menge hängt von anderen Parametern ab und lässt sich auf geeignete Art und Weise ermitteln. Der Anteil von Sauerstoff beträgt vom Standpunkt der Korrosionsbeständigkeit aus vorzugsweise 0,05 Masse-% oder mehr und vom Standpunkt der magnetischen Eigenschaften aus vorzugsweise 0,2 Masse-% oder weniger.
Im R-T-B-basierten gesinterten Magnet der vorliegenden Ausführungsform ist Kohlenstoff (C) in einer Menge von 0,1 Masse-% bis 0,3 Masse-% enthalten. Der R-T-B-basierte gesinterte Magnet lässt sich leicht bilden, indem 0,1 Masse-% oder mehr Kohlenstoff im R-T-B-basierten gesinterten Magneten enthalten ist. Ist Kohlenstoff in einer solchen Menge im Fall eines herkömmlichen R-T-B-basierten gesinterten Magneten enthalten, nimmt die Koerzitivfeldstärke tendenziell ab. Im R-T-B-basierten gesinterten Magnet der vorliegenden Ausführungsform jedoch ist bei der Bildung des konzentrierten R-Ga-C-Bereichs keine Abnahme bei der Koerzitivfeldstärke festgestellt worden. Wenn der Kohlenstoffanteil andererseits mehr als 0,3 Masse-% beträgt, nimmt die Koerzitivfeldstärke tendenziell ab, auch wenn der konzentrierte R-Ga-C-Bereich gebildet wird.
Zusätzlich dazu kann eine gewisse Menge Stickstoff (N) im R-T-B-basierten gesinterten Magneten in der vorliegenden Ausführungsform enthalten sein. Diese gewisse Menge hängt von anderen Parametern ab und lässt sich auf geeignete Art und Weise bestimmen. Der Stickstoffanteil beträgt vom Standpunkt der magnetischen Eigenschaften aus vorzugsweise 0,01 bis 0,2 Masse-%.
Wohlbekannte Verfahren, die üblicherweise verwendet werden, lassen sich als Verfahren zum Messen des Sauerstoff-, Kohlenstoff- und Stickstoffanteils im R-T-B-basierten gesinterten Magneten einsetzen. Der Sauerstoffanteil lässt sich beispielsweise mit einem nicht dispergierenden Inertgasschmelz-Infrarot-Absorptionsverfahren messen, und der Kohlenstoffanteil kann durch Verbrennung in einem Sauerstoffluftstrom-Infrarot-Absorptionsverfahren gemessen werden. Zusätzlich dazu lässt sich der Stickstoffanteil durch ein Inertgasschmelz-Wärmeleitfähigkeitsverfahren messen.
Der R-T-B-basierte gesinterte Magnet der vorliegenden Ausführungsform weist den konzentrierten R-Ga-C-Bereich in der Korngrenze auf, wobei der konzentrierte R-Ga-C-Bereich höhere Konzentrationen von R, Ga und C als die Hauptphasenkörner aufweist. Zusätzlich dazu besteht der konzentrierte R-Ga-C-Bereich wie oben beschrieben hauptsächlich aus R, Ga und C, aber es können auch andere als diese Komponenten enthalten sein. Als im konzentrierten R-Ga-C-Bereich enthaltenes Element kann beispielsweise Cu, Co, Fe und dergleichen gezeigt werden.
Wie oben beschrieben wird mit der Bildung des konzentrierten R-Ga-C-Bereichs in der Korngrenze eine hohe Koerzitivfeldstärke gefunden, auch wenn der Kohlenstoffanteil hoch wie bei 0,1 Masse-% bis 0,3 Masse-% liegt. Im herkömmlichen R-T-B-basierten gesinterten Magneten reagiert der Hauptanteil des Kohlenstoffs mit der an R reichen Phase in der Korngrenze, um Carbide zu bilden, wenn Kohlenstoff in einer solch großen Menge enthalten ist. Beim R-T-B-basierten gesinterten Magneten handelt es sich um einen gesinterten Magnet, der durch Sintern in der Flüssigphase gewonnen wird, bei dem das Sintern durch Umwandeln der an R reichen Phase in eine Flüssigphase voranschreitet. Während des Sinterungsprozesses wandeln sich Carbide nicht in eine Flüssigphase um. Die Bildung von Carbiden reduziert somit dabei die Menge an R reichen Phasen und hat die Abnahme der Koerzitivfeldstärke zur Folge. Insbesondere wenn die Durchschnittskorngröße der Hauptphasenkörner klein ist, wird die spezifische Oberfläche der Hauptphasenkörner größer, und die Flüssigphase muss dermaßen ausreichend sein, dass sich eine genügende Koerzitivfeldstärke zeigt. Somit nimmt die Koerzitivfeldstärke bei erhöhtem Kohlenstoffanteil tendenziell leicht ab. Demgegenüber handelt es sich beim konzentrierten R-Ga-C-Bereich, der im Fall des R-T-B-basierten gesinterten Magnets der vorliegenden Ausführungsform in der Korngrenze gebildet wird, um eine Phase, die Kohlenstoff enthält und die Erzeugung der Flüssigphase während des Sinterns begünstigt. Auch wenn der Kohlenstoffanteil hoch ist, wird die Flüssigphase während des Sinterns somit noch immer ausreichend vorhanden sein, und eine hohe Koerzitivfeldstärke kann bereitgestellt werden.
Der R-T-B-basierte gesinterte Magnet der vorliegenden Ausführungsform lässt sich beispielsweise und wie später beschrieben wird mit dem folgenden Verfahren herstellen. Insbesondere kann zusätzlich zur R-T-B-basierten Ausgangslegierung (einer ersten Legierung), die hauptsächlich die Hauptphase bildet, eine zweite Legierung hinzugefügt werden, die hauptsächlich die Korngrenze bildet. Weiterhin lassen sich die Herstellbedingungen in den Herstellungsschritten, wie etwa das Heizungsprofil im Sinterungsschritt, steuern.
Es wird berücksichtigt, dass der konzentrierte R-Ga-C-Bereich, der in der Korngrenze des R-T-B-basierten gesinterten Magneten der vorliegenden Ausführungsform gebildet wird, wie folgt gebildet wird. Insbesondere bilden das in der zweiten Legierung vorhandene R und Ga mit Kohlenstoff der Kohlenstoff-basierten Zusammensetzung eine Zusammensetzung, die nach Verbleiben in einem spezifischen Temperaturbereich während einer spezifischen Zeitdauer im Herstellprozess beim Sinterungsschritt vermischt wird. Die Zusammensetzung wird in der Korngrenze als konzentrierter R-Ga-C-Bereich abgelagert. Danach wandelt sich der konzentrierte R-Ga-C-Bereich zum Begünstigen des Sinterns bei der Sinterungstemperatur in die Flüssigphase um und wird im Abkühlungsprozess wieder abgelagert.
Der R-T-B-basierte gesinterte Magnet der vorliegenden Ausführungsform wird üblicherweise nach dem Bearbeiten zu einer beliebigen Gestalt verwendet. Die Gestalt des R-T-B-basierten gesinterten Magnets gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist nicht besonders beschränkt und kann eine säulenförmige Gestalt wie etwa die Gestalt eines Quaders, eines Hexaeders, eine flache Gestalt, die Gestalt eines viereckigen Prismas und dergleichen aufweisen. Die Gestalt kann weiterhin eine zylindrische Gestalt sein, wobei die Querschnittsgestalt des R-T-B-basierten gesinterten Magneten C-förmig ist. Beim rechteckigen Prisma kann es sich um ein Prisma handeln, dessen Grundfläche rechteckig oder quadratisch ist.
Zusätzlich dazu weist der R-T-B-basierte gesinterte Magnet der vorliegenden Ausführungsform sowohl ein magnetisches Produkt, das im vorliegenden Magneten nach dem Bearbeiten magnetisiert worden ist, als auch ein magnetisches Produkt, das im vorliegenden Magneten nicht magnetisiert worden ist, auf.
<Herstellungsverfahren des R-T-B-basierten gesinterten Magneten>
sEin Beispiel des Verfahrens zum Herstellen des R-T-B-basierten gesinterten Magneten der vorliegenden Ausführungsform mit der oben erwähnten Konfiguration wird mit Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. 2 zeigt ein Ablaufdiagramm mit einem Beispiel des Herstellungsverfahrens des R-T-B-basierten gesinterten Magnets in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in 2 gezeigt umfasst das Verfahren zum Herstellen des R-T-B-basierten gesinterten Magneten in der vorliegenden Ausführungsform die folgenden Schritte:

(a) einen Legierungsvorbereitungsschritt, in dem eine erste Legierung und eine zweite Legierung vorbereitet werden (Schritt S11);
(b) einen Pulverisierungsschritt, in dem die erste Legierung und die zweite Legierung pulverisiert werden (Schritt S12);
(c) einen Vermischungsschritt, in dem das Pulver der ersten Legierung und das Pulver der zweiten Legierung vermischt werden (Schritt S13);
(d) einen Verpressungsschritt, in dem das vermischte Pulver verpresst wird (Schritt S14);
(e) einen Sinterungsschritt, in dem der Grünling gesintert wird, um einen R-T-B-basierten gesinterten Magnet bereitzustellen (Schritt S15);
(f) einen Alterungsbehandlungsschritt, in dem der R-T-B-basierte gesinterte Magnet einer Alterungsbehandlung unterzogen wird (Schritt S16);
(g) einen Abkühlungsschritt, in dem der R-T-B-basierte gesinterte Magnet abgekühlt wird (Schritt S17);
(h) einen Bearbeitungsschritt, in dem der R-T-B-basierte gesinterte Magnet bearbeitet wird (Schritt 18);
(i) einen Korngrenzendiffusionsschritt, in dem ein schweres Seltenerdelement in die Korngrenze des R-T-B-basierten gesinterten Magneten diffundiert wird (Schritt 19);
(j) einen Oberflächenbehandlungsschritt, in dem der R-T-B-basierte gesinterte Magnet einer Oberflächenbehandlung unterzogen wird (Schritt 20).

[Legierungsvorbereitungsschritt: Schritt S11]
Es werden eine Legierungsbasis (eine erste Legierung), die hauptsächlich die Hauptphase des R-T-B-basierten gesinterten Magneten der vorliegenden Ausführungsform darstellt, und eine Legierungsbasis (eine zweite Legierung), die hauptsächlich die Korngrenze des R-T-B-basierten gesinterten Magneten der vorliegenden Ausführungsform darstellt, vorbereitet (Legierungsvorbereitungsschritt (Schritt S11)). In diesem Legierungsvorbereitungsschritt (Schritt S11) werden die Rohmaterialmetalle entsprechend der Zusammensetzung des R-T-B-basierten gesinterten Magneten gemäß der vorliegenden Ausführungsform unter Vakuum oder in einer Inertgasatmosphäre wie etwa Ar geschmolzen. Sie werden dann gegossen, um die erste Legierung und die zweite Legierung mit der jeweils gewünschten Zusammensetzung bereitzustellen. Weiterhin wird in der vorliegenden Ausführungsform ein Verfahren mit zwei Legierungen beschrieben, in dem das Rohmaterialpulver durch Vermischen der zwei Legierungen (d. h. der ersten Legierung und der zweiten Legierung) hergestellt wird. Es kann jedoch auch ein Verfahren mit einer einzigen Legierung verwendet werden, in dem anstelle der ersten Legierung und der zweiten Legierung eine einzige Legierung verwendet wird.
Als Rohmaterialmetall, kann beispielsweise ein Seltenerdelementmetall, eine Seltenerdelementlegierung, ein reines Eisen, ein Ferrobor sowie deren Legierung bzw. Zusammensetzung verwendet werden. Bei einem Gießverfahren zum Gießen des Rohmaterialmetalls kann es sich beispielsweise um ein Blockgießverfahren, ein Bandgießverfahren, ein Buchformverfahren, ein Schleudergießverfahren oder dergleichen handeln. Im Fall des Auftretens einer Entmischung sollte die gewonnene Rohmateriallegierung sofern erforderlich homogenisiert werden. Die Homogenisierung der Rohmateriallegierung erfolgt, indem diese unter Vakuum oder in einer Inertgasatmosphäre bei einer Temperatur von 700°C oder mehr und 1500°C oder weniger während einer Stunde oder mehr gehalten wird. Dabei wird die Legierung für den R-T-B-basierten gesinterten Magneten geschmolzen und homogenisiert.
[Pulverisierungsschritt: Schritt S12]
Nachdem die erste Legierung und die zweite Legierung hergestellt worden sind, werden die erste Legierung und die zweite Legierung pulverisiert (Pulverisierungsschritt (Schritt S12)). In diesem Pulverisierungsschritt (Schritt S12) nach dem Herstellen der ersten Legierung und der zweiten Legierung werden die erste Legierung und die zweite Legierung separat pulverisiert, um Pulver zu fertigen. Die erste Legierung und die zweite Legierung können auch zusammen pulverisiert werden.
Der Pulverisierungsschritt (Schritt S12) umfasst einen Grobpulverisierungsschritt (Schritt S12-1), in dem die Legierung zu einer Teilchengröße von einigen hundert um bis zu einigen mm pulverisiert wird, und einen Feinpulverisierungsschritt (Schritt S12-2), in dem die Legierung zu einer Teilchengröße von einigen μm pulverisiert wird.
(Grobpulverisierungsschritt (Schritt S12-1))
Die erste Legierung und die zweite Legierung werden zu einer Teilchengröße von einigen hundert μm bis zu einigen mm pulverisiert (Grobpulverisierungsschritt (Schritt S12-1)). Auf diese Art und Weise werden die grob pulverisierten Pulver der ersten Legierung und der zweiten Legierung gewonnen. Die Grobpulverisierung kann wie folgt erfolgen. Zu allererst wird der ersten Legierung und der zweiten Legierung Wasserstoff aufgebracht. Danach wird der Wasserstoff je nach der Differenz der Wasserstoffspeichermenge zwischen den unterschiedlichen Phasen abgegeben. Beim Entzug des Wasserstoffs tritt eine Pulverisierung durch Eigenkollabierung (Wasserstoffspeicherpulverisierung) auf.
Zusätzlich zur oben erwähnten Wasserstoffspeicherpulverisierung kann der Grobpulverisierungsschritt (Schritt S12-1) auch unter Verwendung eines Grobpulverisierungsgeräts wie etwa einem Brechwerk, einem Backenbrecher, einem Mahlwerk und dergleichen in einer Inertgasatmosphäre erfolgen.
Um gute magnetische Eigenschaften bereitzustellen, weist die Atmosphäre in jedem Schritt vom Pulverisierungsschritt (Schritt S12) bis zum Sinterungsschritt (Schritt S15) weiterhin bevorzugt eine geringe Sauerstoffkonzentration auf. Die Sauerstoffkonzentration kann in jedem Herstellschritt durch Steuern der Atmosphäre eingestellt werden. Im Fall einer hohen Sauerstoffkonzentration in jedem Herstellungsschritt wird das Seltenerdelement jeweils im Pulver der ersten Legierung und der zweiten Legierung zum Erzeugen von R-Oxiden oxidiert. Das R-Oxid wird in der Korngrenze abgelagert, ohne dass es im Sinterungsprozess reduziert wird, was eine Abnahme von Br im gewonnenen R-T-B-basierten gesinterten Magneten zur Folge hat. Die Sauerstoffkonzentration in jedem Schritt beträgt somit vorzugsweise zum Beispiel 100 ppm oder weniger.
(Feinpulverisierungsschritt: Schritt S12-2)
Nachdem die erste Legierung und die zweite Legierung grob pulverisiert worden sind, wird das grob pulverisierte Pulver der ersten Legierung und der zweiten Legierung jeweils zu einer Durchschnittsteilchengröße von ungefähr einigen μm fein pulverisiert (Feinpulverisierungsschritt (Schritt S12-2). Auf diese Art und Weise werden dann fein pulverisierte Pulver der ersten Legierung und der zweiten Legierung gewonnen. Durch weiteres Feinpulverisieren des grob pulverisierten Pulvers kann ein fein pulverisiertes Pulver mit Teilchen von vorzugsweise 0,1 μm oder mehr und 4,0 μm oder weniger und vorzugsweise von 1,5 μm oder mehr und 3,3 μm oder weniger gewonnen werden. Wird die Durchschnittsteilchengröße des fein pulverisierten Pulvers in einem solchen Bereich gesteuert, kann die Durchschnittskorngröße in den gesinterten Hauptphasenkörnern ungefähr 4,0 μm oder weniger betragen.
Auch wenn das fein pulverisierte Pulver in der vorliegenden Ausführungsform durch separates Pulverisieren der ersten Legierung und der zweiten Legierung gewonnen wird, kann das fein pulverisierte Pulver weiterhin auch nach Vermischen des grob pulverisierten Pulvers der ersten Legierung und des grob pulverisierten Pulvers der zweiten Legierung im Feinpulverisierungsschritt (Schritt S12-2) gewonnen werden.
Der Feinpulverisierungsschritt erfolgt durch eine geeignete Einstellung der Bedingungen wie etwa der Pulverisierungszeit und dergleichen, und gleichzeitig erfolgt die weitere Pulverisierung des grob pulverisierten Pulvers unter Verwendung eines Feinpulverisierungsgeräts wie etwa einer Strahlmühle, einer Kugelmühle und dergleichen. In der Strahlmühle erfolgt das folgende Pulverisierungsverfahren. In der Strahlmühle wird ein Inertgas (z. B. N₂-Gas) unter hohem Druck aus einer schmalen Düse abgegeben, um einen Gasstrom mit hoher Geschwindigkeit zu erzeugen. Die grob pulverisierten Pulver der ersten Legierung und der zweiten Legierung werden durch diesen Gasstrom mit hoher Geschwindigkeit beschleunigt, was zu einer Kollision unter den grob pulverisierten Pulvern der ersten Legierung und der zweiten Legierung oder zu einer Kollision zwischen dem grob pulverisierten Pulver und einem Zielobjekt oder einer Behälterwand führt.
Insbesondere wenn ein fein pulverisiertes Pulver mit kleiner Teilchengröße mittels einer Strahlmühle gewonnen wird, weist das pulverisierte Pulver eine sehr aktive Oberfläche auf. In dieser Hinsicht ist es sehr wahrscheinlich, dass das pulverisierte Pulver erneut aggregiert oder sich an einer Behälterwand ansammelt, wobei die Ausbeute tendenziell abnimmt. Deshalb kann durch Hinzufügen eines Pulverisierungshilfsmittels wie etwa von Zinkstearat, Ölsäureamid und dergleichen während der Feinpulverisierung der grob pulverisierten Pulver der ersten Legierung und der zweiten Legierung verhindert werden, dass das Pulver erneut aggregiert oder sich an einer Behälterwand ansammelt. Auf diese Art und Weise lässt sich das fein pulverisierte Pulver mit einer hohen Ausbeute gewinnen. Zusätzlich dazu kann durch Hinzufügen eines solchen Pulverisierungshilfsmittels ein fein pulverisiertes Pulver gewonnen werden, das sich während des Verpressungsschritts leicht orientieren lässt. Die Menge des hinzugefügten Pulverisierungshilfsmittels hängt von der Teilchengröße des fein pulverisierten Pulvers oder der Art des Pulverisierungshilfsmittels ab, beträgt vorzugsweise jedoch ungefähr 0,1 Masse-% bis 1 Masse
[Vermischungsschritt: Schritt S13]
Nach dem Feinpulverisieren der ersten Legierung und der zweiten Legierung werden die fein pulverisierten Pulver in einer Atmosphäre mit einer geringen Sauerstoffkonzentration vermischt (Vermischungsschritt (Schritt S13)). Dabei wird eine Pulvermischung gewonnen. Bei der Atmosphäre mit einer geringen Sauerstoffkonzentration handelt es sich um eine Inertgasatmosphäre wie etwa N₂-Gas, Ar-Gas und dergleichen. Das Stoffmassenverhältnis des ersten Legierungspulvers zum zweiten Legierungspulver beträgt vorzugsweise 80:20 oder mehr und 97:3 oder weniger, weiter bevorzugt 90:10 oder mehr und 97:3 oder weniger.
Weiterhin ist das Stoffmassenverhältnis des ersten Legierungspulvers zum zweiten Legierungspulver, wenn diese im Pulverisierungsschritt (Schritt S12) zusammen pulverisiert werden, gleich wie im Fall, wenn diese separat pulverisiert werden. Das Stoffmassenverhältnis des ersten Legierungspulvers zum zweiten Legierungspulver beträgt vorzugsweise 80:20 oder mehr und 97:3 oder weniger, weiter bevorzugt 90:10 oder mehr und 97:3 oder weniger.
In der vorliegenden Ausführungsform weisen die erste Legierung und die zweite Legierung vorzugsweise eine unterschiedliche Zusammensetzung auf. Beispielsweise enthält die zweite Legierung gegenüber der ersten Legierung mehr Ga, Cu und Co.
Der Anteil von Ga in der zweiten Legierung beträgt vorzugsweise 0,2 Masse bis 20 Masse weiter bevorzugt 0,5 Masse-% bis 10 Masse-%. Die erste Legierung kann Ga enthalten oder nicht. Enthält die erste Legierung auch Ga, beträgt der Anteil von Ga in der ersten Legierung vorzugsweise 0,2 Masse-% oder weniger.
Um die Orientierung während des Verpressungsschritts zu verbessern, kann weiterhin im Vermischungsschritt ein Schmiermittel hinzugefügt werden.
[Verpressungsschritt: Schritt S14]
Nachdem das erste Legierungspulver mit dem zweiten Legierungspulver vermischt worden ist, wird das vermischte Pulver zu einer vorgegebenen Gestalt verpresst (Verpressungsschritt (Schritt S14)). Im Verpressungsschritt (Schritt S14) wird das aus dem ersten Legierungspulver und dem zweiten Legierungspulver vermischte Pulver in eine Pressform gefüllt, die von einem Elektromagneten umgeben ist, und dann mit Druck beaufschlagt. Auf diese Art und Weise wird das vermischte Pulver in eine beliebige Gestalt verpresst. Dabei wird ein Magnetfeld angelegt, und durch das angelegte Magnetfeld eine vorbestimmte Orientierung im Rohmaterialpulver erzeugt. Das Rohmaterialpulver wird dann verpresst, wobei die Kristallachse im Magnetfeld in eine bestimmte Richtung orientiert wird. Somit wird ein Grünling gewonnen. Da der sich daraus ergebende Grünling in einer spezifischen Richtung orientiert ist, kann ein anisotroper R-T-B-basierter gesinterter Magnet mit stärkerem Magnetismus bereitgestellt werden.
Der während des Verpressungsschritts bereitgestellte Druck beträgt vorzugsweise 30 MPa bis 300 MPa. Das angelegte Magnetfeld weist vorzugsweise eine Stärke von 950 kA/m bis 1600 kA/m auf. Das angelegte Magnetfeld ist nicht auf ein statisches Magnetfeld beschränkt und kann auch ein gepulstes Magnetfeld sein. Zusätzlich dazu können ein statisches Magnetfeld und ein gepulstes Magnetfeld in Kombination miteinander verwendet werden.
Zusätzlich zum wie oben beschriebenen Trockenverpressungsverfahren, in dem das vermischte Pulver unmittelbar verpresst wird, kann es sich beim Verpressungsverfahren weiterhin auch um ein Nassverpressen handeln, in dem ein Schlamm, der durch Dispergieren des Rohmaterialpulvers in einem Lösungsmittel wie etwa einem Öl gewonnen wird, verpresst wird.
Die Gestalt des Grünlings, der durch Verpressen des vermischten Pulvers gewonnen wird, ist nicht besonders beschränkt, und es kann sich um eine beliebige Gestalt wie um einen Quader, eine flache Gestalt, eine säulenförmige Gestalt, eine ringförmige Gestalt und dergleichen entsprechend der gewünschten Gestalt, die für den R-T-B-basierten gesinterten Magneten zu erzielen ist, handeln.
[Sinterungsschritt: Schritt S15]
Der Grünling, der im Magnetfeld zu einer vorgegebenen Gestalt verpresst worden ist, wird unter Vakuum oder in einer Inertgasatmosphäre gesintert, um einen R-T-B-basierten gesinterten Magneten bereitzustellen (Sinterungsschritt (Schritt S15)). Der Grünling wird unter Durchführung einer Wärmebehandlung unter Vakuum oder in einer Inertgasatmosphäre bei 900°C oder mehr und 1200°C oder weniger während einer Stunde oder mehr und 30 Stunden oder weniger gesintert. Dabei ergibt sich im vermischten Pulver ein Flüssigphasensintern, und dann wird ein R-T-B-basierter gesinterter Magnet (ein gesinterter Körper eines R-T-B-basierten gesinterten Magneten) mit einem von der Hauptphase belegten erhöhten Volumenverhältnis gewonnen. Um eine Durchschnittskorngröße der Hauptphasenkörner von 4 μm oder weniger bereitzustellen, müssen die Sinterungstemperatur und die Sinterungszeit je nach diversen Bedingungen wie etwa Zusammensetzung, Pulverisierungsverfahren, Teilchengröße und Verteilung der Teilchengröße eingestellt werden.
Zum Bilden des konzentrierten R-Ga-C-Bereichs wird dem Sinterungsschritt vorzugsweise ein Schritt hinzugefügt. In diesem hinzugefügten Schritt wird der Grünling in einem spezifischen Temperatursegment belassen, bevor die Temperatur auf die Sinterungstemperatur ansteigt. Die spezifische Temperatur im Zusatzschritt beträgt vorzugsweise 500 bis 700°C. Der Grünling wird während vorzugsweise 30 Minuten bis 3 Stunden bei dieser spezifischen Temperatur belassen. Es wird berücksichtigt, dass durch Hinzufügen eines Schritts mit solchen Bedingungen während des Temperaturanstiegsprozesses der konzentrierte R-Ga-C-Bereich auf der Grundlage des folgenden grundlegenden Mechanismus gebildet wird.

(1) Gewisse organische Mischungen sind im Grünling vorhanden, wie etwa das Pulverisierungshilfsmittel, das im Pulverisierungsschritt zugefügt wird, das Schmiermittel, das im Vermischungsschritt zugefügt wird, oder die verbleibenden Komponenten des Lösungsmittels, das beim Nassverpressen verwendet worden ist. Diese Mischungen haben sich nicht vollständig thermisch abgebaut und verbleiben als Kohlenstoff-basierte Komponenten.
(2) Das fein pulverisierte Pulver der zweiten Legierung, das R und Ga enthält, erzeugt durch die Wasserstoff speicherbehandlung im Grobpulverisierungschritt Hydride in einer Vorstufe des Sinterungsschritts. Im Schritt, in dem der Grünling bei einer gewissen Temperatur belassen wird, verflüchtigt sich der Wasserstoff. Da die zweite Legierung, die Ga enthält, einen niedrigeren Schmelzpunkt als die erste Legierung aufweist, wird eine Flüssigphase erzeugt, wenn sich der Wasserstoff verflüchtigt.
(3) Bei der Erzeugung einer Flüssigphase der zweiten Legierung ergeben sich vorzugsweise Reaktionen zwischen den in (i) erwähnten Kohlenstoff-basierten Komponenten und den Komponenten der zweiten Legierung, die R und Ga enthält, was die Ablagerung des konzentrierten R-Ga-C-Bereichs in der Korngrenze zur Folge hat.

Nachdem der Grünling gesintert worden ist, wird der gesinterte Körper vom Standpunkt gesteigerter Produktivität aus vorzugsweise rasch abgekühlt.
[Alterungsbehandlungsschritt: Schritt S16]
Nachdem der Grünling gesintert worden ist, wird der R-T-B-basierte gesinterte Magnet einer Alterungbehandlung unterzogen (Alterungsbehandlungsschritt (Schritt S16)). Nach dem Sinterungsschritt wird dem R-T-B-basierten gesinterten Magnet ein Alterungsbehandlungsschritt bereitgestellt, in dem der R-T-B-basierte gesinterte Magnet bei einer Temperatur belassen wird, die unter derjenigen beim Sintern liegt. Die Alterungsbehandlung kann beispielsweise in zwei Stufen oder in einer einzigen Stufe ausgeführt werden. Beim zweistufigen Beheizen wird der R-T-B-basierte gesinterte Magnet während 1 Stunde bis 3 Stunden auf 700°C oder mehr und auf 900°C oder weniger beheizt und weiter während 1 Stunde bis 3 Stunden auf 500°C bis 700°C beheizt. Beim einstufigen Beheizen wird der R-T-B-basierte gesinterte Magnet während 1 Stunde bis 3 Stunden auf ungefähr 600°C beheizt. Die Behandlungsbedingungen können aufgrund der Anzahl der auszuführenden Alterungsbehandlungen auf geeignete Art und Weise eingestellt werden. Mit einer solchen Alterungsbehandlung können die magnetischen Eigenschaften des R-T-B-basierten gesinterten Magnets verbessert werden. Zusätzlich dazu kann der Alterungsbehandlungsschritt (Schritt S16) nach einem Bearbeitungsschritt (Schritt S18) oder einem Korngrenzendiffussionsschritt (Schritt S19) erfolgen.
[Abkühlungsschritt: Schritt S17]
Nachdem dem R-T-B-basierten gesinterten Magnet eine Alterungsbehandlung bereitgestellt worden ist, wird der R-T-B-basierte gesinterte Magnet rasch in einer Ar-Atmosphäre abgekühlt (Abkühlungsschritt (Schritt S17)). Auf diese Art und Weise wird der R-T-B-basierte gesinterte Magnet gemäß der vorliegenden Ausführungsform gewonnen. Die Abkühlungsrate ist nicht besonders eingeschränkt und beträgt vorzugsweise 30°C/min oder mehr.
[Bearbeitungsschritt: Schritt S18]
Der gewonnene R-T-B-basierte gesinterte Magnet kann bearbeitet werden, damit eine allenfalls benötigte gewünschte Gestalt erreicht wird (Bearbeitungsschritt: Schritt S18). Beim Bearbeitungsprozess kann es sich beispielsweise um einen Formgebungsprozess wie etwa Schneiden, Schleifen und dergleichen und um einen Abkantprozess wie etwa Trommelpolieren und dergleichen handeln.
[Korngrenzendiffussionsschritt: Schritt S19]
Es kann ein Schritt, in dem das schwere Seltenerdelement in eine Korngrenze des bearbeiteten R-T-B-basierten gesinterten Magneten weiter diffundiert wird, erfolgen (Korngrenzendiffusionsschritt: Schritt S19). Die Korngrenzendiffussion kann durch Anbringen einer Zusammensetzung, die das schwere Seltenerdelement enthält, auf die Oberfläche des R-T-B-basierten gesinterten Magneten durch Beschichten, Aufdampfen oder dergleichen mit nachfolgender Wärmebehandlung erfolgen, oder alternativ dazu durch Bereitstellen einer Wärmebehandlung des R-T-B-basierten gesinterten Magneten in einer Atmosphäre, die den Dampf des schweren Seltenerdelements enthält. Mit diesem Schritt kann die Koerzitivfeldstärke des R-T-B-basierten gesinterten Magneten weiter verbessert werden.
[Oberflächenbehandlungsschritt: Schritt S20]
Es kann eine Oberflächenbehandlung wie etwa ein Platinieren, ein Harzbeschichten, ein Oxidationsbehandeln, ein chemisches Umwandlungsbehandeln und dergleichen für den aus den oben erwähnten Schritten gewonnenen R-T-B-basierten gesinterten Magneten bereitgestellt werden (Oberflächenbehandlungsschritt (Schritt S20)). Somit kann die Korrosionsbeständigkeit weiter verbessert werden.
Obschon der Bearbeitungsschritt (Schritt S18), der Korngrenzendiffussionsschritt (Schritt S19) und der Oberflächenbehandlungsschritt (Schritt S20) in der vorliegenden Ausführungsform erfolgt sind, müssen diese Schritte zudem nicht unbedingt erfolgen.
Der R-T-B-basierte gesinterte Magnet gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird wie oben erwähnt hergestellt und dessen Behandlung beendet. Zusätzlich dazu kann durch eine Magnetisierung des gewonnenen Magnets ein magnetisches Produkt gewonnen werden.
Im auf diese Art und Weise gewonnenen R-T-B-basierten gesinterten Magneten gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden gute magnetische Eigenschaften bereitgestellt, auch wenn der Kohlenstoffanteil hoch ist, da der konzentrierte R-Ga-C-Bereich in der Korngrenze enthalten ist.
Der R-T-B-basierte gesinterte Magnet der vorliegenden Ausführungsform lässt sich auf geeignete Art und Weise beispielsweise als Magnet in einer rotierenden Maschine mit einem äußeren Permanentmagnet (SPM – surface permanent magnet) verwenden, in dem ein Magnet an der Oberfläche eines Rotors angebracht ist, in einer rotierenden Maschine mit einem inneren Permanentmagnet (IPM – interior permanent magnet) wie etwa einem bürstenlosen Motor mit Innenrotor, einem Permanentmagnet-Reluktanzmotor (PRM) oder dergleichen verwenden. Insbesondere lässt sich der R-T-B-basierte gesinterte Magnet der vorliegenden Ausführungsform in einem Spindelmotor für die Drehbewegung einer Festplatte oder in einem Schwingspulenmotor in einem Festplattenantrieb, in einem Motor für ein elektrisches Fahrzeug oder für ein elektrisches Hybridauto, in einem Motor für eine elektrisch angetriebene Servolenkung in einem Kraftfahrzeug, in einem Servomotor für eine Werkzeugmaschine, in einem Motor für einen Vibrator in einem Mobiltelefon, in einem Motor für einen Drucker sowie in einem Motor für einen Generator und dergleichen anwenden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben erwähnte Ausführungsform beschränkt und es sind diverse Abänderungen im Schutzumfang der vorliegenden Erfindung möglich.
Beispiele
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend auf der Grundlage der Beispiele näher beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die folgenden Beispiele beschränkt.
<Beispiele 1 bis 4>
Zuerst wurden Rohmateriallegierungen in einem Bandgießverfahren vorbereitet, um gesinterte Magnete mit den in der Tabelle 1 gezeigten Magnetzusammensetzungen A bis D bereitzustellen. Als Rohmateriallegierungen wurden eine erste Legierung bereitgestellt, die hauptsächlich die Hauptphase des Magnets bildet, und die zweite Legierung, die hauptsächlich die Korngrenze bildet, vorbereitet, wobei beide jeweils die in der Tabelle 1 gezeigten Zusammensetzungen aufweisen. Zusätzlich bezieht sich der in der Tabelle 1 verwendete Ausdruck Rest auf den Restanteil der jeweiligen Legierung, wenn die gesamte Zusammensetzung als 100 Masse-% definiert wird, und (T.RE) bezieht sich auf den Massenanteil, der insgesamt von allen Seltenerdelementen belegt wird.
Danach erfolgte die Wasserstoffspeicherpulverisierung (d. h. die Grobpulverisierung). Insbesondere erfolgte nach der Wasserstoffspeicherung in der Rohmateriallegierung bei Raumtemperatur die Dehydrierung während 1 Stunde bei 400°C in einer Ar-Atmosphäre.
In den vorliegenden Beispielen erfolgte jeder Schritt beginnend mit der Wasserstoffspeicherpulverisierung bis zum Sinterungsschritt (d. h. der Feinpulverisierungs- sowie der Verpressungsschritt) in einer Ar-Atmosphäre, wobei die Sauerstoffkonzentration dabei weniger als 50 ppm betrug (die gleichen Bedingungen wurden bei den folgenden Beispielen und Vergleichsbeispielen angewendet).
Danach, nach dem Wasserstoffspeicherpulverisieren, aber vor dem Feinpulverisieren, wurden dem grob pulverisierten Pulver jeder Legierung Ölsäureamid in einer Menge von 0,4 Masse-% als Pulverisierungshilfsmittel hinzugefügt. Die sich ergebende Mischung wurde in einem Nauta-Mischer vermischt. Dann wurde eine Strahlmühle verwendet, um das Feinpulverisieren auszuführen. Während des Feinpulverisierens wurde die Teilchengröße des fein pulverisierten Pulvers durch Verändern der Klassifizierungsbedingungen in der Strahlmühle eingestellt. Die nach dem Pulverisieren gewonnene Teilchengröße wird für jedes Beispiel in der Tabelle 2 gezeigt.
Danach wurden das fein pulverisierte Pulver der ersten Legierung und das fein pulverisierte Pulver der zweiten Legierung unter Verwendung eines Nauta-Mischers in dem wie in der Tabelle 1 gezeigten Verhältnis vermischt. Auf diese Art und Weise wurde eine Pulvermischung vorbereitet, die als das Rohmaterialpulver des R-T-B-basierten gesinterten Magnets verwendet wurde.
Daraufhin wurde die gewonnene Pulvermischung in eine in einem Elektromagneten angeordnete Pressform gefüllt, und das Pulver wurde unter einem aufgebrachten Druck von 120 MPa in einem Magnetfeld von 1200 kA/m verpresst. Auf diese Art und Weise wurde ein Grünling gewonnen.
Danach wurde der Grünling wie folgt gesintert. Während des Sinterns wurde der Grünling insbesondere in einer Ar-Atmosphäre von 5 kPa belassen, wobei die Temperatur bei einer Steigerungsrate von 6°C/Minute auf 600°C erhöht wurde. Dann wurde der Grünling während 2 Stunden bei 600°C im Vakuum belassen. Daraufhin wurde die Temperatur weiter erhöht. Der Grünling wurde während 12 Stunden bei 1030°C im Vakuum belassen. Dann wurde die Temperatur rasch abgekühlt, so dass ein gesinterter Körper (der R-T-B-basierte gesinterte Magnet) gewonnen wurde. Danach erfolgte am gewonnenen gesinterten Körper eine zweistufige Alterungbehandlung während 1 Stunde bei 850°C und dann während 1 Stunde bei 500°C (beides in einer Ar-Atmosphäre). Somit wurden die R-T-B-basierten gesinterten Magnete der Beispiele 1 bis 4 gewonnen.
(Vergleichsbeispiele 1 bis 4)
In den Vergleichsbeispielen 1 bis 4 wurden R-T-B-basierte gesinterte Magnete hergestellt, die jeweils den Beispielen 1 bis 4 entsprechen, mit der Ausnahme, dass der Schritt, in dem der Grünling während 2 Stunden bei 600°C belassen wurde, während des Sinterns nicht zusätzlich ausgeführt wurde.
(Vergleichsbeispiele 5 bis 6)
Ein R-T-B-basierter gesinterter Magnet des Vergleichsbeispiels 5 wurde auf ähnliche Art und Weise wie im Beispiel 1 hergestellt mit der Ausnahme, dass Legierungen mit der wie in der Tabelle 1 gezeigten Zusammensetzung A verwendet wurden und die Teilchengröße nach dem Pulverisieren 4,5 μm oder weniger betrug. Ein R-T-B-basierter gesinterter Magnet des Vergleichsbeispiels 6 wurde wie im Beispiel 5 hergestellt mit der Ausnahme, dass der Schritt, in dem der Grünling während 2 Stunden bei 600°C belassen wurde, während des Sinterns nicht zusätzlich ausgeführt wurde.
(Vergleichsbeispiele 7 bis 8)
Ein R-T-B-basierter gesinterter Magnet des Vergleichsbeispiels 7 wurde wie im Beispiel 1 hergestellt mit der Ausnahme, dass weiterhin granuliertes Kohlenschwarz in einer Menge von 0,2 Masse-% im Vermischungsschritt zum Vermischen der ersten Legierung und der zweiten Legierung hinzugefügt wurde. Zusätzlich wurde ein R-T-B-basierter gesinterter Manget des Vergleichsbeispiels 8 wie im Vergleichsbeispiel 7 hergestellt mit der Ausnahme, dass der Schritt, in dem der Grünling während 2 Stunden bei 600°C belassen wurde, während des Sinterns nicht zusätzlich ausgeführt wurde.
<Auswertung>
[Auswertung nach Struktur]
Beim R-T-B-basierten gesinterten Magneten, der in den Beispielen 1 bis 4 und den Vergleichsbeispielen 1 bis 8 gewonnen wurde, wurde die Oberfläche eines Querschnitts durch Ionendünnung bearbeitet, um den Einfluss, der beispielsweise durch die Oxidation der äußersten Oberfläche verursacht wird, zu eliminieren. Dann wurde die Verteilung der Elemente im Querschnitt des R-T-B-basierten gesinterten Magneten betrachtet und dann mittels einer ESMA (Elektronenstrahlmikroanalyse) analysiert. Insbesondere wurde jedes Element einschließlich Nd, Ga und C in einer Fläche von 50 μm × 50 μm analysiert und aufgezeichnet, und dann der Bereich, in dem die Verteilung der Konzentration jeden Elements einschließlich Nd, Ga und C höher war als in den Hauptphasenkörnern, betrachtet.
Im Ergebnis wurde bestätigt, dass im R-T-B-basierten gesinterten Magneten der Beispiele 1 bis 4 und im Vergleichsbeispiel 7 der Bereich, in dem die Verteilung der Konzentration jeden Elements einschließlich Nd, Ga und C höher war als in den Hauptphasenkörnern (der konzentrierte R-Ga-C-Bereich), in der Korngrenze vorhanden war. Es wurde jedoch in der Korngrenze des R-T-B-basierten gesinterten Magneten der Vergleichsbeispiele 1 bis 6 und des Vergleichsbeispiels 8 kein konzentrierter R-Ga-C-Bereich festgestellt.
Weiterhin wurden im R-T-B-basierten gesinterten Magneten der Beispiele 1 bis 4, wo der konzentrierte R-Ga-C-Bereich jeweils in der Korngrenze beobachtet worden war, der konzentrierte R-Ga-C-Bereich (5 Punkte) und das Kristallkorn der Hauptphase (1 Punkt) jeweils einer quantitativen Analyse mittels ESMA unterzogen. Das Resultat des Beispiels 1 wird in der Tabelle 3 repräsentativ gezeigt.
Weiterhin bezieht sich das Zusammensetzungsverhältnis in dieser Tabelle auf das Verhältnis jeden Elements, wenn die gesamte Atomzahl von Nd, Pr, Dy, Fe, Ga und C als 100 definiert wird. Insbesondere wurde das berechnete Zusammensetzungsverhältnis von C durch den Hintergrund bei der ESMA-Messung beeinflusst und ist tendenziell höher als der tatsächliche Wert. Das Verhältnis der Werte untereinander wurde jedoch nicht beeinflusst. [Tabelle 3]

Zusammensetzungsverhältnis (%)

Nd + Pr + Dy Fe Ga C

Beispiel 1 konzentrierter R-Ga-C-Bereich (durchschnittlich 5 Punkte) 50 15 14 21

Hauptphase 12 76 0 12
Wie in Tabelle 3 gezeigt wurde bei der quantitativen Analyse unter der Verwendung von ESMA im Beispiel 1 auch bestätigt, dass der Bereich, in dem die Verteilung der Konzentration jeden Elements einschließlich R (Nd + Pr + Dy), Ga und C höher war als in den Hauptphasenkörnern (der konzentrierte R-Ga-C-Bereich), in der Korngrenze des R-T-B-basierten gesinterten Magnets vorhanden ist. Der konzentrierte R-Ga-C-Bereich mit ähnlicher Zusammensetzung wurde weiterhin im R-T-B-basierten gesinterten Magnet der Beispiele 2 bis 4 festgestellt.
[Analyse nach Zusammensetzung]
Die in den Beispielen 1 bis 4 und in den Vergleichsbeispielen 1 bis 8 gewonnenen R-T-B-basierten gesinterten Magnete wurden einer Zusammensetzungsanalyse mit einer fluoreszierenden Röntgenanalyse zusammen mit einer Massenspektrometrieanalyse mit induktiv gekoppeltem Plasma (ICP-MS) unterzogen. Im Ergebnis wurde bestätigt, dass die Zusammensetzung eines jeden der R-T-B-basierten gesinterten Magnete annähernd gleich der Zusammensetzung der zugefügten Rohmaterialien war (Zusammensetzungsvorgabe des gesinterten Körpers wie in Tabelle 1 gezeigt). Zusätzlich dazu wurde der Kohlenstoffanteil durch Verbrennung in einem Verfahren mit Sauerstoffstrom und Infrarotabsorption gemessen. Die Resultate betreffend den Kohlenstoffgehalt werden zusammengefasst in der Tabelle 2 gezeigt.
[Auswertung nach Korngröße]
Die Durchschnittskorngröße der Hauptphasenkörner in den R-T-B-basierten Magneten der Beispiele 1 bis 4 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 8 wurde ausgewertet. In Hinblick auf die Durchschnittskorngröße der Hauptphasenkörner wurde der Querschnitt einer Probe gemahlen und dann unter einem optischen Mikroskop betrachtet, und dieser in eine Bildverarbeitungssoftware eingebracht, um die Verteilung der Korngröße zu bestimmen. Die Durchschnittskorngröße der Hauptphasenkörner wurde zusammengefasst in der Tabelle 2 gezeigt.
[Magnetische Eigenschaften]
Die magnetischen Eigenschaften des R-T-B-basierten gesinterten Magneten der Beispiele 1 bis 4 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 8 wurden unter Verwendung eines B-H-Tracers bestimmt. Als magnetische Eigenschaften wurden die magnetische Restflussdichte Br und die Koerzitivfeldstärke HcJ gemessen. Die Resultate wurden zusammengefasst in der Tabelle 2 gezeigt.
Wie in der Tabelle 2 gezeigt wiesen die R-T-B-basierten gesinterten Magnete der Beispiele 1 bis 4 die gleiche Zusammensetzung auf wie die jeweiligen Vergleichsbeispiele 1 bis 4, und die Koerzitivfeldstärke der R-T-B-basierten gesinterten Magnete der Beispiele 1 bis 4 war 20 kA/m oder mehr höher als bei den R-T-B-basierten gesinterten Magneten der Vergleichsbeispiele 1 bis 4. Mit anderen Worten wiesen die R-T-B-basierten gesinterten Magnete der Beispiele eine höhere Koerzitivfeldstärke auf. Im R-T-B-basierten gesinterten Magnet der Vergleichsbeispiele 5 und 6, wo der Kohlenstoffanteil weniger als 0,1 Masse betrug, wurde weiterhin kein konzentrierter R-Ga-C-Bereich festgestellt, und eine hohe Koerzitivfeldstärke wurde nicht gewonnen, auch wenn der Schritt, in dem der Grünling während 2 Stunden bei 600°C belassen wurde, während des Sinterns zusätzlich ausgeführt wurde. Im R-T-B-basierten gesinterten Magneten der Vergleichsbeispiele 7 und 8, wo der Kohlenstoffanteil höher als 0,3 Masse betrug, kann aufgrund des bemerkenswert hohen Kohlenstoffanteils keine ausreichende Koerzitivfeldstärke gewonnen werden.
(Beispiele 5 bis 8)
In den Beispielen 5 bis 8 wurden R-T-B-basierte gesinterte Magnete wie in den Beispielen 1 bis 4 hergestellt mit der Ausnahme, dass die Rohmateriallegierungen in einem Bandgießverfahren vorbereitet wurden, um die gesinterten Magnete mit den wie in der Tabelle 4 gezeigten Zusammensetzungen E bis H bereitzustellen, und die Teilchengröße des fein pulverisierten Pulvers war weiterhin gleich den in der Tabelle 5 gezeigten Werten. Bei den Beispielen 5 und 6 handelt es sich um Beispiele, die als Zusammensetzung des gesinterten Magnets Cu enthalten, und bei den Beispielen 7 und 8 handelt es sich um die Beispiele, die als Zusammensetzung des gesinterten Magneten Cu und Co enthalten.
(Vergleichsbeispiele 9 bis 11)
In den Vergleichsbeispielen 9 bis 11 wurden R-T-B-basierte gesinterte Magnete wie in den Beispielen 5 bis 8 hergestellt mit der Ausnahme, dass der Schritt, in dem der Grünling während 2 Stunden bei 600°C belassen wurde, während des Sinterns nicht zusätzlich ausgeführt wurde.
<Auswertung>
Die R-T-B-basierten gesinterten Magnete der Beispiele 5 bis 8 und der Vergleichsbeispiele 9 bis 11 wurden ähnlich wie die Beispiele 1 bis 4 und die Vergleichsbeispiele 1 bis 8 ausgewertet. Die Resultate der Zusammensetzungsanalyse bestätigten, dass die Zusammensetzung eines jeden der R-T-B-basierten gesinterten Magnete annähernd gleich der Zusammensetzung der zugefügten Rohmaterialien war (Zusammensetzungsvorgabe des gesinterten Körpers wie in Tabelle 4 gezeigt). Zusätzlich dazu wurden der Kohlenstoffanteil und die Durchschnittskorngröße der Hauptphasenkörner in der Tabelle 5 gezeigt.
Eine Auswertung nach Struktur wurde ähnlich wie bei den Beispielen 1 bis 4 durchgeführt. Im Ergebnis wurde im R-T-B-basierten gesinterten Magneten der Beispiele 5 bis 8 bestätigt, dass ein Bereich, in dem die Konzentration jeden Elements einschließlich Nd, Ga und C höher war als in den Hauptphasenkörnern, in der Korngrenze vorhanden war. Ein solch konzentrierter R-Ga-C-Bereich wurde jedoch in der Korngrenze des R-T-B-basierten gesinterten Magnets der Vergleichsbeispiele 9 bis 12 nicht festgestellt.
Im R-T-B-basierten gesinterten Magnet der Beispiele 5 bis 8, wo der konzentrierte R-Ga-C-Bereich in der Korngrenze beobachtet wurde, wurden der konzentrierte R-Ga-C-Bereich (5 Punkte) und die Hauptphase (1 Punkt) weiterhin jeweils einer quantitativen Analyse mittels ESMA unterzogen. Das Ergebnis der Beispiele 5 und 7 wird repräsentativ in der Tabelle 6 gezeigt.
Weiterhin bezieht sich das in der Tabelle 6 aufgeführte Zusammensetzungsverhältnis auf das Verhältnis jeden Elements, wenn die gesamte Atomzahl von Nd, Pr, Dy, Fe, Ga, Cu und C als 100 definiert wird. Insbesondere wurde das berechnete Zusammensetzungsverhältnis von C durch den Hintergrund bei der ESMA-Messung beeinflusst und war somit tendenziell höher als der tatsächliche Wert. Das Verhältnis der Werte untereinander wurde jedoch nicht beeinflusst.
Wie in der Tabelle 6 gezeigt wurde bei der quantitativen Analyse unter der Verwendung von ESMA in Beispielen 5 und 7 auch bestätigt, dass der Bereich, in dem die Verteilung der Konzentration jeden Elements einschließlich R (Nd + Pr + Dy), Ga und C höher war als in den Hauptphasenkörnern (der konzentrierte R-Ga-C-Bereich), in der Korngrenze des R-T-B-basierten gesinterten Magnets vorhanden war. Im Beispiel 5 wurde auch bestätigt, dass der konzentrierte R-Ga-C-Bereich weiterhin Cu enthielt und dass die Konzentration von Cu höher war als in den Hauptphasenkörnern. Weiterhin wurde im Beispiel 5 bestätigt, dass der konzentrierte R-Ga-C-Bereich Co und Cu enthielt und dass die Konzentrationen von Co und Cu jeweils höher waren als in den Hauptphasenkörnern.
Es wurde bestätigt, dass der konzentrierte R-Ga-C-Bereich mit der ähnlichen Zusammensetzung wie im Beispiel 5 im R-T-B-basierten gesinterten Magneten des Beispiels 6 vorhanden war und dass der konzentrierte R-Ga-C-Bereich mit der ähnlichen Zusammensetzung wie im Beispiel 7 im R-T-B-basierten gesinterten Magnet des Beispiels 8 vorhanden war.
Die magnetischen Eigenschaften des R-T-B-basierten gesinterten Magnets der Beispiele 5 bis 8 und der Vergleichsbeispiele 9 bis 12 wurden unter Verwendung eines B-H-Tracers bestimmt. Als magnetische Eigenschaften wurden die magnetische Restflussdichte Br und die Koerzitivfeldstärke HcJ gemessen. Die Resultate wurden zusammengefasst in der Tabelle 5 gezeigt.
Wie in der Tabelle 5 gezeigt war die Koerzitivfeldstärke des R-T-B-basierten gesinterten Magnets der Beispiele 5 bis 8 jeweils höher als im R-T-B-basierten gesinterten Magnet der Vergleichsbeispiele 9 bis 12, wobei der R-T-B-basierte gesinterte Magnet der Beispiele 5 bis 8 die jeweils gleiche Zusammensetzung aufwies wie die Vergleichsbeispiele 9 bis 12. Der Verbesserungsgrad bei HcJ in den Beispielen 5 und 6 (in denen Cu im konzentrierten R-Ga-C-Bereich enthalten ist) war im Vergleich zu den Vergleichsbeispielen weiterhin tendenziell höher als bei HcJ in den Beispielen 1 bis 4 (ohne Cu) im Vergleich zu den Vergleichsbeispielen. Es wurde auch bestätigt, dass der Verbesserungsgrad bei HcJ in den Beispielen 7 und 8 (in denen Cu und Co im konzentrierten R-Ga-C-Bereich enthalten ist) im Vergleich zu den Vergleichsbeispielen tendenziell höher war als bei HcJ in den Beispielen 5 bis 6 (ohne Co) im Vergleich zu den Vergleichsbeispielen.
Bezugszeichenliste

2: Hauptphasenkorn
4: Zwei-Korn-Grenzphase
6: Tripelpunkt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 5400255 [0009]
JP 2-60105 A [0009]

Claims

R-T-B-basierter gesinterter Magnet umfassend eine R-T-B-basierte Mischung als Hauptphasenkörner, wobei der R-T-B-basierte gesinterte Magnet 0,1 Masse-% bis 0,3 Masse-% C umfasst, und ein konzentrierter R-Ga-C-Bereich in der zwischen oder unter zwei oder mehr benachbarten Hauptphasenkörnern gebildeten Korngrenze vorhanden ist, und die Konzentrationen von R, Ga und C im konzentrierten R-Ga-C-Bereich höher sind als die in den entsprechenden Hauptphasenkörnern.
Der R-T-B-basierte gesinterte Magnet nach Anspruch 1, wobei der konzentrierte R-Ga-C-Bereich weiterhin Cu umfasst, und die Konzentration von Cu im konzentrierten R-Ga-C-Bereich höher ist als die in den Hauptphasenkörnern.
Der R-T-B-basierte gesinterte Magnet nach Anspruch 1 oder 2, wobei der konzentrierte R-Ga-C-Bereich weiterhin Co umfasst, und die Konzentration von Co im konzentrierten R-Ga-C-Bereich höher ist als die in den Hauptphasenkörnern.