DE102017115791A1

DE102017115791A1 - R-T-B-basierter Seltenerdpermanentmagnet

Info

Publication number: DE102017115791A1
Application number: DE102017115791.3A
Authority: DE
Inventors: Shota Miyazaki; Keiji Takeda
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2016-07-15
Filing date: 2017-07-13
Publication date: 2018-01-18
Anticipated expiration: 2037-07-14
Also published as: DE102017115791B4; CN107622854A; US10614937B2; US20180040399A1; JP2018019079A; JP6848735B2; CN107622854B

Abstract

Es ist ein R-T-B-basierter Seltenerdpermanentmagnet bereitgestellt, der durch folgende Zusammensetzungsformel ausgedrückt wird: (R11-x(Y1-y-zCeyLaz)x)aTbBcMd, wobei R1 eine oder mehrere Arten eines Seltenerdelements, mit Ausnahme von Y, Ce und La, ist, „T” eine oder mehrere Arten eines Übergangsmetalls ist und Fe oder Fe und Co als einen wesentlichen Bestandteil beinhaltet, „M” ein Element ist, das Ga oder Ga und eine oder mehrere Arten umfasst, die aus Sn, Bi und Si ausgewählt sind, 0,4 ≤ x ≤ 0,7, 0,00 ≤ y + z ≤ 0,20, 0,16 ≤ a/b ≤ 0,28, 0,050 ≤ c/b ≤ 0,070, 0,005 ≤ d/b ≤ 0,028, 0,25 ≤ (a – 2c) / (b – 14c) ≤ 2,00 and 0,025 ≤ d/(b – 14c) ≤ 0,500 gelten, der R-T-B-basierte Seltenerdpermanentmagnet eine Struktur aufweist, die eine Hauptphase einschließlich einer Verbindung mit einer tetragonalen Struktur eines R2T14B-Typs und eine Korngrenzenphase umfasst, wobei in einer beliebigen Querschnittsfläche ein Flächenverhältnis einer R-T-M-Phase, einer T-reichen Phase und einer R-reichen Phase mit Bezug auf eine gesamte Korngrenzenphasenfläche 10,0% oder mehr bzw. 60,0% oder weniger bzw. 70,0% oder weniger beträgt, und die Bedeckungsrate der Korngrenzenphase 70,0% oder mehr beträgt. Gemäß dem R-T-B-basierten gesinterten Magneten der Erfindung sind eine kleine Absenkungsrate der Koerzitivkraft und der Flachheit der kleinen Kurve bei hoher Temperatur gezeigt und werden bevorzugt für den Motor mit variabler Magnetkraft verwendet.

Description

HINTERGRUND
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Seltenerdpermanentmagneten, betrifft im Einzelnen den Seltenerdpermanentmagneten, der dazu in der Lage ist, eine Mikrostruktur eines R-T-B-basierten gesinterten Magneten zu steuern.
2. Beschreibung des Stands der Technik
Ein R-T-B-basierter Seltenerdpermanentmagnet, der eine tetragonale R₂T₁₄B-Verbindung als seine Hauptphase beinhaltet, zeigt bekanntlich eine überlegene magnetische Eigenschaft und ist ein repräsentativer Permanentmagnet mit hoher Leistungsfähigkeit seit seiner Erfindung im Jahr 1982 (Patentdokument 1). Es wird darauf hingewiesen, dass „R” ein Seltenerdelement und „T” Fe oder teilweise durch Co substituiertes Fe ist.
Ein R-T-B-basierter Seltenerdpermanentmagnet, in dem das Seltenerdelement „R” Nd, Pr, Tb, Dy oder Ho ist, weist ein großes anisotropes Magnetfeld Ha auf und ist für ein Permanentmagnetmaterial bevorzugt. Unter allen ist ein Nd-Fe-B-basierter Magnet, bei dem das Seltenerdelement „R” Nd ist, hinsichtlich der Sättigungsmagnetisierung Is, der Curie-Temperatur T_C und des anisotropen Magnetfeldes Ha gut ausgewogen und gegenüber R-T-B-basierten Seltenerdpermanentmagneten, die die anderen Seltenerdelemente „R” verwenden, hinsichtlich Quantität an Ressourcen und Korrosionsbeständigkeit überlegen. Dementsprechend wird ein Nd-Fe-B-basierter Magnet häufig verwendet.
Permanentmagnetsynchronmotoren wurden für die Leistungsversorgung von Geräten im Bereich Verbrauchsgüter, der industriellen Maschinen und des Transportwesens verwendet. Jedoch steigt bei Permanentmagnetsynchronmotoren, bei denen das magnetische Feld des Permanentmagneten konstant ist, eine Induktionsspannung proportional zur Drehzahl an, weshalb ein Antrieb desselben problematisch wird. Aus diesem Grund kam bei mittleren und hohen Drehzahlbereichen und bei leichter Belastung ein Verfahren namens „Feldabschwächungskontrolle” in Bezug auf Permanentmagnetsynchronmotoren zur Anwendung, um eine Erhöhung der Induktionsspannung über den Wert der Versorgungsspannung zu vermeiden, um mehr, um den Magnetfluss des Permanentmagneten durch ein Entmagnetisierungsfeld des Ankerstroms aufzuheben und den Verbindungsfluss zu reduzieren. Jedoch wird der Ankerstrom, der nicht zu einer Motorleistung beiträgt, weiter verteilt, um weiter ein entmagnetisierendes Feld anzulegen. Es liegt somit ein Problem vor, dass eine Effizienz des Motors folglich reduziert ist.
Um solche Probleme, wie in Patentdokument 2 gezeigt, zu lösen, wurde ein Motor mit variabler Magnetkraft unter Verwendung eines Sm-Co-basierten Permanentmagneten (ein Magnet mit variablem magnetischem Fluss) mit einer niedrigen Koerzitivkraft entwickelt, der eine reversible Magnetisierungsänderung durch Anlegen eines externen Magnetfeldes aufweist. Mit dem Motor mit variabler Magnetkraft kann eine Effizienzabnahme des Motors aufgrund der herkömmlichen Feldabschwächungskontrolle unterdrückt werden, indem die Magnetisierung eines Magneten mit variablem magnetischem Fluss im mittleren und hohen Drehzahlbereich unter leichter Belastung reduziert wird.
Bei dem Sm-Co-basierten Permanentmagneten, der in Patentdokument 2 erwähnt ist, gab es jedoch ein Problem, dass er aufgrund der teuren Hauptmaterialien Sm und Co kostenaufwändig war. Dementsprechend wird ein R-T-B-basierter Permanentmagnet als ein Permanentmagnet für den Magneten mit variablem magnetischem Fluss angewandt.
Patentdokument 3 erwähnt den R-T-B-basierten Permanentmagneten, der die Hauptphasenteilchen mit einer Zusammensetzung von (R1_1-xR2_x)₂T₁₄B beinhaltet, wobei R1 wenigstens eine Art von Seltenerdelement, mit Ausnahme von Y, La und Ce, ist, R2 ein Seltenerdelement, das eine oder mehrere Arten von Y, La und Ce beinhaltet, ist, „T” eine oder mehrere Arten eines Übergangsmetallelements ist und Fe oder Fe und Co als wesentliche Bestandteile beinhaltet, wobei 0,1 ≤ x ≤ 0,5 gilt. Der R-T-B-basierte Magnet mit variablem magnetischem Fluss beinhaltet ferner 2 At.-% bis 10 At.-% von „M”, wobei „M” wenigstens eine Art ist, die aus Al, Cu, Zr, Hf und Ti ausgewählt ist. Der R-T-B-basierte Magnet mit variablem magnetischem Fluss weist relativ zu dem herkömmlichen Sm-Co-basierten Permanentmagnet für einen Motor mit variabler Magnetkraft eine höhere magnetische Restflussdichte auf. Dementsprechend werden eine höhere Leistung und eine größere Effizienz der Motoren mit variabler Magnetkraft erwartet.
Patentdokument 1: JP S59-46008A
Patentdokument 2: JP 2010-34522A
Patentdokument 3: JP 2015-207662A
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
MITTEL ZUR LÖSUNG DER PROBLEME
Normalerweise wird beim Magnetisieren eines R-T-B-basierten Seltenerdpermanentmagneten ein starkes Magnetfeld in einem derartigen Ausmaß angelegt, dass die Magnetisierung des Magneten gesättigt wird, um eine hohe magnetische Flussdichte und eine hohe Koerzitivkraft zu erhalten. Das magnetisierende Feld zu dieser Zeit wird als ein sättigungsmagnetisierendes Feld bezeichnet.
Andererseits kann im Fall des Motors mit variabler Magnetkraft der Magnetisierungszustand eines Magneten mit variablem magnetischem Fluss gemäß einer kleinen Schleife der Magnetisierungskurve durch ein Magnetfeld einer solchen als ein Anker geschaltet werden, wenn der Magnet mit variablem magnetischem Fluss in den Motor eingebunden ist.
Dementsprechend kann der Motor mit einer hohen Effizienz in einem breiten Geschwindigkeitsbereich ungeachtet eines Drehmomentniveaus angetrieben werden. Die kleine Schleife hier zeigt ein Magnetisierungsänderungsverhalten, während des Durchlaufens eines magnetischen Felds vom Feld in der positiven Richtung Hmag zum Feld in der umgekehrten Richtung Hrev und zurück zu Hmag.
Das Umschalten der Magnetisierung wird durchgeführt, indem ein Magnetfeld von außen, wie etwa von einer Statorspule, angelegt wird. Es ist daher erforderlich, dass das magnetisierende Feld Hmag, das für das Umschalten der Magnetisierung erforderlich ist, unter Berücksichtigung einer Energieeinsparung und einer Obergrenze des möglichen äußeren Magnetfeldes, weitaus kleiner als das sättigungsmagnetisierende Feld gemacht wird. Angesichts des Obigen ist es zunächst erforderlich, dass ein Magnet mit variablem magnetischem Fluss eine niedrige Koerzitivkraft aufweist.
Um einen Betriebsbereich mit hoher Effizienz zu erweitern, ist es erforderlich, eine Änderung des Betrags der Magnetisierungdes Magneten mit variablem magnetischem Fluss von einem Magnetisierungszustand bis zu einem Entmagnetisierungszustand zu erhöhen. Daher muss ein Rechteckigkeitsverhältnis der obigen kleinen Schleife zunächst hoch sein. Im Fall des Durchlaufens des Magnetfeldes vom Umkehrmagnetfeld Hrev zum Magnetfeld Hmag in der kleinen Schleife ist es außerdem erforderlich, dass die Magnetisierung sich nicht ändert, bis das Magnetfeld Hmag nahe kommt. Nachstehend wird der gewünschte Zustand als „kleine Kurve mit größerer Flachheit” bezeichnet.
Wie oben erwähnt, werden gemäß dem allgemeinen R-T-B-basierten Seltenerdpermanentmagneten die magnetischen Eigenschaften, wie etwa magnetische Restflussdichte, Koerzitivkraft und dergleichen, ausgewertet, nachdem der Magnet in einem sättigungsmagnetisierenden Feld magnetisiert wurde. Falls das magnetisierende Feld kleiner als das sättigungsmagnetisierende Feld ist, werden die magnetischen Eigenschaften nicht ausgewertet.
Aus diesem Grund haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung die magnetischen Eigenschaften eines R-T-B-basierten Seltenerdpermanentmagneten in einem Fall ausgewertet, wenn das magnetisierende Feld kleiner als das sättigungsmagnetisierende Feld war, und fanden heraus, dass ein Rechteckigkeitsverhältnis der kleinen Schleife und eine Flachheit der kleinen Kurve sich verschlechterten, wenn das magnetisierende Feld klein wurde. Es wurde nämlich herausgefunden, dass das Rechteckigkeitsverhältnis der kleinen Schleife und die Flachheit der kleinen Kurve durch die Größe des magnetisierenden Feldes beeinflusst werden.
Zum Beispiel variiert gemäß Proben des Patentdokuments 3, wenn das magnetisierende Feld kleiner gemacht wird als das sättigungsmagnetisierende Feld, die Form der Hystereseschleife, wie in 5 gezeigt, selbst wenn es sich um Messungen an denselben Proben handelt. 5A zeigt die Hystereseschleife, wenn das magnetisierende Feld 30 kOe beträgt, und 5B zeigt die Hystereseschleife, wenn das magnetisierende Feld 10 kOe beträgt. Wie aus 5A und 5B hervorgeht, variiert die Form der Hystereseschleife stark, wenn das magnetisierende Feld variiert.
Vergleicht man 5A und 5B, ist das Rechteckigkeitsverhältnis und die Flachheit der kleinen Kurve der Hystereseschleife in 5B schlechter als das gleiche in 5A. Konkret tendiert das Rechteckigkeitsverhältnis und die Flachheit der kleinen Kurve dazu niedrig zu sein, wenn das magnetisierende Feld klein wird. Obwohl das Rechteckigkeitsverhältnis der Hystereseschleife in 5A relativ gut ist, ist die Flachheit der kleinen Kurve in der Hystereseschleife in 5A ebenso niedrig wie in 5B.
Aus diesem Grund weist der R-T-B-basierte Seltenerdpermanentmagnet nach Patentdokument 3 eine niedrige Koerzitivkraft auf, allerdings ist die Flachheit der kleinen Kurve nach dem Magnetisieren selbst in einem sättigungsmagnetisierenenden Feld (5A) niedrig und wird noch niedriger nach dem Magnetisieren in einem schwach magnetisierenden Feld (5B) und das Rechteckigkeitsverhältnis nach dem Magnetisieren in besagtem schwach magnetisierenden Feld wird auch niedriger. Infolgedessen besteht mit dem Motor mit variabler Magnetkraft unter Verwendung eines R-T-B-basierten Seltenerdpermanentmagneten nach Patentdokument 3 als der Magnet mit variablem magnetischem Fluss ein Problem, dass der Betriebsbereich mit hoher Effizienz nicht erweitert werden kann. Mit anderen Worten als Eigenschaft, die für einen Magneten erforderlich ist, der für den Magneten mit variablem magnetischem Fluss bevorzugt ist, ist allein die Koerzitivkraft nicht ausreichend und das Rechteckigkeitsverhältnis und die Flachheit der kleinen Kurve nach dem Magnetisieren in einem magnetisierenden Feld müssen ebenfalls hoch sein.
Außerdem wird der Magnet mit variablem magnetischem Fluss, der in dem Motor mit variabler Magnetkraft installiert ist, während des Motorbetriebs einer Umgebung mit einer hohen Temperatur von 100°C bis 200°C ausgesetzt. Dementsprechend ist es wichtig, die Koerzitivkraft und eine hohe Flachheit der kleinen Kurve von der Raumtemperatur bis zu einer hohen Temperatur innerhalb eines geeigneten Bereichs für den Motor mit variabler Magnetkraft zu halten. In Anbetracht dieses Punktes sind gemäß Patentdokument 3 nur magnetische Eigenschaften bei Raumtemperatur garantiert und nimmt die Koerzitivkraft ab und verringert sich die Flachheit der kleinen Kurve bei hoher Temperatur und wird es erwartet, dass sich der Betriebsbereich mit hoher Effizienz verschmälert.
Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht der obigen Situationen entwickelt. Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen R-T-B-basierten gesinterten Magneten bereitzustellen, der eine kleine Absenkungsrate der Koerzitivkraft und der Flachheit der kleinen Kurve bei hoher Temperatur zeigt und der bevorzugt für einen Motor mit variabler Magnetkraft vorgesehen ist, der dazu in der Lage ist, eine hohe Effizienz in einem breiten Drehzahlbereich aufrechtzuerhalten.
Allgemein neigt die Koerzitivkraft des R-T-B-basierten Permanentmagneten bei hoher Temperatur dazu, beträchtlich abzusinken. Außerdem weist ein R-T-B-basierter Seltenerdpermanentmagnet einen Nukleierungstyp-Magetisierungsumkehr-Mechanismus auf. Daher wird eine Bewegung der magnetischen Domänenwand gemäß dem angelegten äußeren Magnetfeld, leicht erzeugt und wird die Magnetisierung stark geändert. Dementsprechend wird die Flachheit der kleinen Kurve sogar bei Raumtemperatur bereits verringert und neigt sie dazu, abzunehmen, wenn die Temperatur zunimmt. Als ein Ergebnis einer ausgeprägten Untersuchung durch die Erfinder stellt die Erfindung einen R-T-B-basierten gesinterten Magneten bereit, der eine kleine Absenkungsrate der Koerzitivkraft und der Flachheit der kleinen Kurve bei hoher Temperatur zeigt.
Um die obigen Probleme zu lösen und das obige Ziel zu erreichen, besteht sie aus:
einem R-T-B-basierten Seltenerdpermanentmagneten, der durch folgende Zusammensetzungsformel ausgedrückt wird: (R1_1-x(Y_1-y-zCe_yLa_z)_x)_aT_bB_cM_d, wobei
R1 eine oder mehrere Arten eines Seltenerdelements, mit Ausnahme von Y, Ce und La, ist,
T eine oder mehrere Arten eines Übergangsmetalls ist und Fe oder Fe und Co als einen wesentlichen Bestandteil beinhaltet,
M ein Element ist, das Ga oder Ga und eine oder mehrere Arten umfasst, die aus Sn, Bi und Si ausgewählt sind; wobei
0,4 ≤ x ≤ 0,7, 0,00 ≤ y + z ≤ 0,20, 0,16 ≤ a/b ≤ 0,28, 0,050 ≤ c/b ≤ 0,070, 0,005 ≤ d/b ≤ 0,028, 0,25 ≤ (a – 2c)/(b – 14c) ≤ 2,00 und 0,025 ≤ d/(b – 14c) ≤ 0,500 gelten,
der R-T-B-basierte Seltenerdpermanentmagnet eine Struktur aufweist, die eine Hauptphase einschließlich einer Verbindung mit tetragonaler des R₂T₁₄B-Typs und eine Korngrenzenphase beinhaltet,
wobei in einer beliebigen Querschnittsfläche
ein Flächenverhältnis einer R-T-M-Phase mit einer La₆Co₁₁Ga₃-Typ-Kristallstruktur zu einer gesamten Korngrenzenphasenfläche 10,0% oder mehr beträgt,
ein Flächenverhältnis einer T-reichen Phase zu der gesamten
Korngrenzenphasenfläche 60,0% oder weniger beträgt, wobei die T-reiche Phase [R]/[T] < 1,0 aufweist, wobei [R] und [T] eine Zahl der Atome von R bzw. T sind, und von der obigen R-T-M-Phase abweicht,
ein Flächenverhältnis einer R-reichen Phase zu der gesamten
Korngrenzenphasenfläche 70,0% oder weniger beträgt, wobei die R-reiche Phase [R]/[T] > 1,0 aufweist, wobei [R] und [T] eine Zahl der Atome von R bzw. T sind, und eine Bedeckungsrate der Korngrenze 70,0% oder mehr beträgt.
Ein R-T-B-basierter Seltenerdpermanentmagnet gemäß der Erfindung erfüllt den obigen Zusammensetzungsbereich und insbesondere wird das Seltenerdelement R1, das in den Hauptphasenkristallkörnern enthalten ist, durch solches wie „Y” ersetzt. Dementsprechend wird die niedrige Koerzitivkraft erreicht. Dies ist in einem starken anisotropen Magnetfeld des Seltenerdelements R1 (repräsentiert durch Nd, Pr, Tb, Dy und Ho), das in den Hauptphasenkristallkörnern enthalten ist, relativ zu solchen wie „Y” begründet. Bei der Erfindung kann „Y” teilweise durch Ce, La ersetzt werden. Ce und La zeigen auch ein schwaches anisotropes Magnetfeld einer R-T-B-Komponente, ähnlich zu „Y” und relativ zu R1, dementsprechend sind sie effektiv für das Absenken der Koerzitivkraft.
Indem die Mengen von Ce und La zu einer Gesamtmenge von Y, Ce und La innerhalb des obigen Zusammensetzungsbereichs von 0.00 ≤ y + z ≤ 0.20 liegend gemacht werden, kann eine ausreichend niedrige Koerzitivkraft erhalten werden. Außerdem wird es möglich, eine Absenkungsrate der Koerzitivkraft und die Flachheit der kleinen Kurve bei hoher Temperatur zu verkleinern.
Eine Temperaturabhängigkeit des anisotropen Magnetfeldes gemäß der R-T-B-Verbindung, die Hauptphasenkristallkörner in einem gesinterten Magneten zeigen alle falls in dem obigen R1 enthaltene Elemente als „R” verwendet werden, eine starke monotone Abnahme bei hoher Temperatur. Die Koerzitivkraft zeigt eine große monotone Abnahme bei hoher Temperatur. Währenddessen ist die Curie-Temperatur einer R-T-B-Verbindung falls solches wie „Y” als „R” verwendet wird, hoch und zeigt jene Temperaturabhängigkeit eines anisotropen Magnetfeldes eine leichte monotone Zunahme bis nahe bei 150°C. Dementsprechend nimmt die Koerzitivkraft bei hoher Temperatur geringfügig und monoton zu.
Aus dem oben erwähnten Grund wird es durch Erhöhen des Verhältnisses von solchem wie „Y” in allen Seltenerdelementen, die in einem R-T-B-basierten Seltenerdpermanentmagneten gemäß der Erfindung enthalten sind, möglich, die Absenkungsrate der Koerzitivkraft und der Flachheit der kleinen Kurve bei hoher Temperatur zu verkleinern.
Gemäß einem R-T-B-basierten Seltenerdpermanentmagneten der Erfindung kann eine Struktur, bei der die Bedeckungsrate der Kornteilchenphase, die um die Hauptphasenkristallkörner herum existiert, 70% oder mehr beträgt, erhalten werden, indem innerhalb des obigen Zusammensetzungsbereichs ein Atomzusammensetzungsverhältnis eines Seltenerdelements „R” dem eines Übergangsmetallelements „T” angeglichen wird, ein Atomzusammensetzungsverhältnis eines Seltenerdelements „R” dem von „B” angeglichen wird und ein Atomzusammensetzungsverhältnis eines Übergangsmetallelements „T” dem eines Elements „M” (eines Elements einschließlich Ga oder Ga und Sn und/oder Bi und/oder Si) angeglichen wird. Dementsprechend wird es möglich, die Flachheit der kleinen Kurve und das Rechteckigkeitsverhältnis bei Raumtemperatur zu erhöhen.
Gemäß einem R-T-B-basierten Seltenerdpermanentmagneten der Erfindung wird, indem ein Zusammensetzungsbereich von (a – 2c)/(b – 14c) und d/(b – 14c) innerhalb des obigen Bereichs liegend gemacht wird, ein Flächenverhältnis einer R-T-M-Phase mit einer La₆Co₁₁Ga₃-Typ-Kristallstruktur zu einer gesamten Korngrenzphasenfläche zu 10,0% oder mehr.
Eine T-reiche Phase beinhaltet eine Komponente, die Ferromagnetismus aufweist, wie etwa RT₂, RT₃, R₂T₁₇ usw., und ein Flächenverhältnis davon beträgt 60,0% oder weniger. Eine T-reiche Phase weist [R]/[T] < 1,0 auf, wobei [R] und [T] eine Zahl der Atome von R bzw. T sind.
Eine R-reiche Phase beinhaltet eine Komponente, die Paramagnetismus oder Diamagnetismus aufweist, und ein Flächenverhältnis von dieser beträgt 70% oder weniger. Eine R-reiche Phase weist [R]/[T] > 1,0 auf, wobei [R] und [T] eine Zahl der Atome von R bzw. T sind.
Mit der oben genannten Struktur wird es möglich, die Absenkungsrate der Koerzitivkraft und der Flachheit der kleinen Kurve bei hoher Temperatur zu verkleinern.
Die Zusammensetzungsparameter (a – 2c)/(b – 14c) und d/(b – 14c) werden nachfolgend beschrieben. (a – 2c)/(b – 14c) zeigt ein Verhältnis einer Seltenerdelementmenge und einer Übergangsmetallmenge in der Korngrenzenphase des R-T-B-basierten Seltenerdpermanentmagneten. d/(b – 14c) zeigt ein Verhältnis einer Menge eines Elements „M” und einer Übergangsmetallmenge in der Korngrenzenphase des R-T-B-basierten Seltenerdpermanentmagneten.
„R” in einem R-T-B-basierten Seltenerdpermanentmagneten der Erfindung beinhaltet R1, Y, Ce und La innerhalb des obigen Bereichs. Dementsprechend kann die Zusammensetzung der Erfindung (R1_1-x(Y_1-y-zCe_yLa_z)_x)_aT_bB_cM_d, die eine Gesamtzusammensetzung einschließlich der Hauptphase und der Korngrenzenphase ist, durch die folgende Formel ersetzt werden: [aR + bT + cB + dM]. Gemäß einer Schätzung der Zusammensetzung, die in der Korngrenze enthalten ist, ist „B” in der Hauptphase enthalten und kaum in der Korngrenzenphasenkomponente enthalten. Dementsprechend kann eine Reduktion einer fundamentalen Zusammensetzung R₂Fe₁₄B einer R-T-B-Verbindung, die die Hauptphase darstellt, von der Gesamtzusammensetzung zu einer Zusammensetzung der Korngrenzenphasenkomponente geführt werden. Es wird bei der Formel [Gesamtzusammensetzung] – [R₂Fe₁₄B-Zusammensetzung] nämlich möglich, die Korngrenzenphasenzusammensetzung zu berechnen, indem der Koeffizient angepasst wird, um „B” gleich null zu machen, und indem die Restkomponente berechnet wird. [aR + bT + cB + dM] – [2cR + 14cT + cB] = [(a – 2c)R + (b – 14c)T + dM]
In der obigen Formel ist der Koeffizient (a – 2c) von „R” die Seltenerdelementmenge, die der Korngrenzenphasenkomponente entspricht, ist der Koeffizient (b – 14c) von „T” die Übergangsmetallmenge, die der Korngrenzenphasenkomponente entspricht, und entspricht der Koeffizient „d” von „M” einer Menge eines Elements „M”.
Aus dem Berechnungsergebnis ergibt sich (a – 2c)/(b – 14c), was ein Verhältnis der Seltenerdelementmenge und der Übergangsmetallelementmenge ist, welche die Korngrenzenphasenkomponente sind. d/(b – 14c) zeigt das Verhältnis einer Menge eines Elements „M” und einer Übergangsmetallelementmenge, welche die Korngrenzenphasenkomponente sind.
Gemäß einem R-T-B-basierten Seltenerdpermanentmagneten der Erfindung ist es wichtig, ein Flächenverhältnis der R-T-M-Phase (eine repräsentative Verbindung ist R₆T₁₃M, die eine antiferromagnetische Phase ist) mit einer La₆Co₁₁Ga₃-Typ-Struktur zu der gesamten Korngrenzenphasenfläche zu erhöhen.
Indem ein Flächenverhältnis einer T-reichen Phase ([R]/[T] < 1,0, wobei [R] und [T] jeweils eine Zahl von Atomen von R bzw. T sind, und sich von der obigen R-T-M-Phase unterscheidet), die Ferromagnetismus aufweist, wie etwa RT₂, RT₃, R₂T₁₇ usw., und ein Flächenverhältnis einer R-reichen Phase ([R]/[T] > 1,0, wobei [R] und [T] jeweils eine Zahl von Atomen von R bzw. T sind), die Paramagnetismus oder Diamagnetismus aufweist, gesteuert werden, wird es außerdem möglich, eine magnetische Isolation zwischen Hauptphasenteilchen zu erhöhen, und wird es möglich, ein lokales Entmagnetisierungsfeld zu verringern.
Ein existierender Bereich der T-reichen Phase weist eine Eigenschaft auf, bei der eine Koagulation bei einer Segregation in der Korngrenzenphase einfach ist, anstatt in einem spezifizierten Bereich zu existieren, wie etwa in einer Interkornkorngrenze (die Korngrenze, die zwischen zwei Hauptphasenkristallkörnern existiert) oder in einem Tripelpunkt (die Korngrenze, die von drei oder mehr Hauptphasenkristallkörnern umgeben wird) usw.
Falls das Flächenverhältnis einer T-reichen Phase zu der gesamten Korngrenzenphasenfläche 60% überschreitet, koaguliert die ferromagnetische T-reiche Phase in der Korngrenzenphase und nimmt die existierende Fläche zu. Dementsprechend stellt die T-reiche Phase eine Nukleation für eine Magnetisierungsumkehr dar und nimmt ein lokales Entmagnetisierungsfeld zu.
Außerdem weist die R-reiche Phase eine Eigenschaft auf, die eine Segregation an dem Tripelpunkt einfach macht. Falls das Flächenverhältnis der R-reichen Phase zu der gesamten Korngrenzenphasenfläche 70% übersteigt, segregiert dementsprechend die R-reiche Phase, die Paramagnetismus oder Diamagnetismus aufweist, auch an dem Tripelpunkt. Ein aus angrenzenden Hauptphasenkristallkörnern leckendes Magnetfeld kriecht durch die Korngrenze hindurchlaufend und ein starkes lokales Entmagnetisierungsfeld nimmt zu.
Die R-T-M-Phase wird wahrscheinlich an einer Interkornkorngrenze segregieren und ist antiferromagnetisch. Durch Verringern einer Fläche einer T-reichen Phase und einer R-reichen Phase können Hauptphasenkristallkörner dementsprechend mit der antiferromagnetischen R-T-M-Phase bedeckt werden, wird das Kriechen des leckenden Magnetfeldes von den Hauptphasenkristallkörnern möglicherweise nicht erzeugt und kann eine Abnahme des lokalen Entmagnetisierungsfelds realisiert werden.
In Anbetracht des Obigen können die Hauptphasenkristallkörner mit der antiferromagnetischen R-T-M-Phase bedeckt werden und kann das lokale Entmagnetisierungsfeld verringert werden, wenn das Flächenverhältnis einer R-T-M-Phase mit einer La₆Co₁₁Ga₃-Typ-Kristallstruktur zu einer gesamten Korngrenzenphasenfläche 10,0% oder mehr beträgt, das Flächenverhältnis der T-reichen Phase zu der gesamten Korngrenzenphasenfläche 60,0% oder weniger beträgt und das Flächenverhältnis der R-reichen Phase zu der gesamten Korngrenzenphasenfläche 70,0% oder weniger beträgt. Dementsprechend können eine Verringerungsrate einer Koerzitivkraft und die gleiche der Flachheit der kleinen Kurve bei einer hohen Temperatur verkleinert werden.
Durch die Zusammensetzung und die Struktur kann der R-T-B-basierte Seltenerdpermanentmagnet bereitgestellt werden, der für einen Motor mit variabler Magnetkraft bevorzugt ist, der dazu in der Lage ist, eine hohe Effizienz in einem breiten Drehzahlbereich aufrechtzuerhalten, und der eine kleine Absenkungsrate der Koerzitivkraft und eine kleine Absenkungsrate der Flachheit der kleinen Kurve bei hoher Temperatur aufweist.
Außerdem können gemäß dem R-T-B-basierten Seltenerdpermanentmagneten eine Absenkungsrate der Koerzitivkraft und die gleiche der Flachheit der kleinen Kurve bei hoher Temperatur außerordentlich verkleinert werden, indem 0,4 ≤ x ≤ 0,6, 0,00 ≤ y + z ≤ 0,10, 0,30 ≤ (a – 2c)/(b – 14c) ≤ 1,50 und 0,040 ≤ d/(b – 14c) ≤ 0,500 eingestellt wird und indem in einer beliebigen Querschnittsfläche das Flächenverhältnis der R-T-M-Phase zu der gesamten Korngrenzenphasenfläche gleich 20,0% oder mehr gemacht wird, das Flächenverhältnis der T-reichen Phase zu der gesamten Korngrenzenphasenfläche gleich 30,0% oder weniger gemacht wird, das Flächenverhältnis der R-reichen Phase zu der gesamten Korngrenzenphasenfläche gleich 50,0% oder weniger gemacht wird. Dementsprechend ist der R-T-B-basierte Seltenerdpermanentmagnet für den Motor mit variabler Magnetkraft bevorzugt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann der R-T-B-basierte Seltenerdpermanentmagnet bereitgestellt werden, der für einen Motor mit variabler Magnetkraft bevorzugt ist, der dazu in der Lage ist, eine hohe Effizienz in einem breiten Drehzahlbereich aufrechtzuerhalten, und bei dem die Absenkungsrate der Koerzitivkraft und die gleiche der Flachheit der kleinen Kurve bei hoher Temperatur klein sind. Es wird angemerkt, dass der R-T-B-basierte Seltenerdpermanentmagnet der Erfindung für den Motor mit variabler Magnetkraft geeignet ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 sind Hystereseschleifen, die durch Erhöhen des maximalen Magnetfeldes für die Messung gemessen wurden.
2 ist ein Modelldiagramm, das kleine Schleifen zeigt.
3 ist ein SEM-Rückstreuungselektronenbild eines Querschnitts gemäß den Beispielen.
4 zeigt die Umrisse von Hauptphasenkristallkörnern, die durch Bildanalyse des Bildes in 3 extrahiert wurden.
5A sind Hystereseschleifen gemäß den Proben aus Patentdokument 3, wobei das magnetisierende Feld 30 kOe betrug.
5B sind Hystereseschleifen gemäß den Proben aus Patentdokument 3, wobei das magnetisierende Feld 10 kOe betrug.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachstehend wird die vorliegende Erfindung basierend auf den Ausführungsformen ausführlich beschrieben. Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsformen unten beschränkt. Die unten beschriebenen Komponententeile beinhalten einen durch einen Fachmann ohne Weiteres zu erkennenden Teil und einen im Wesentlichen identischen Teil. Außerdem können die unten beschriebenen Komponententeile auf geeignete Weise kombiniert werden.
Der R-T-B-basierte Seltenerdpermanentmagnet gemäß der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet eine Hauptphase einschließlich einer tetragonalen Struktur eines R₂T₁₄B-Typs und eine Korngrenzenphase. Und die Zusammensetzung wird durch die folgende Formel ausgedrückt: (R1_1-x(Y_1-y-zCe_yLa_z)_x)_aT_bB_cM_d. R1 ist eine oder mehrere Arten eines Seltenerdelements, mit Ausnahme von Y, Ce und La. T ist eine oder mehrere Arten eines Übergangsmetalls und beinhaltet Fe oder Fe und Co als einen wesentlichen Bestandteil. „M” ist ein Element, das Ga oder Ga und eine oder mehrere Arten beinhaltet, die aus Sn, Bi und Si ausgewählt sind. Die folgenden Bereiche werden in der obigen Zusammensetzungsformel erfüllt: 0,4 ≤ x ≤ 0,7, 0,00 ≤ y + z ≤ 0,20, 0,16 ≤ a/b ≤ 0,28, 0,050 ≤ c/b ≤ 0,070, 0,005 ≤ d/b ≤ 0,028, 0,25 ≤ (a – 2c)/(b – 14c) ≤ 2,00, und 0,025 ≤ d/(b – 14c) ≤ 0,500.
Es wird möglich eine Struktur zu erhalten, bei der ein beliebiger Querschnitt zeigt, dass ein Flächenverhältnis der R-T-M-Phase mit einer La₆Co₁₁Ga₃-Typ-Kristallstruktur zu einer gesamten Korngrenzenphasenfläche 10,0% oder mehr beträgt, ein Flächenverhältnis der T-reichen Phase zu der gesamten Korngrenzenphasenfläche 60,0% oder weniger beträgt, wobei die T-reiche Phase [R]/[T] < 1,0 aufweist, wobei [R] und [T] Zahlen der Atome von R bzw. T sind, und von der obigen R-T-M-Phase abweicht, ein Flächenverhältnis der R-reichen Phase zu der gesamten Korngrenzenphasenfläche 70,0% oder weniger beträgt, wobei die R-reiche Phase [R]/[T] > 1,0 aufweist, wobei [R] und [T] Zahlen der Atome von R bzw. T sind, und eine Bedeckungsrate der Korngrenzenphase 70,0% oder mehr beträgt.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist ein Seltenerdelement R1, um ein starkes anisotropes Magnetfeld zu erhalten, bevorzugt eine Art, die aus Nd, Pr, Dy, Tb und Ho ausgewählt ist. Insbesondere in Hinsicht auf Korrosionsbeständigkeit ist Nd bevorzugt. Es wird angemerkt, dass das Seltenerdelement Verunreinigungen beinhalten kann, die von dem Rohmaterial stammen.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform beträgt ein gesamtes Atomzusammensetzungsverhältnis „x” von Y, Ce und La mit Bezug auf das gleiche eines gesamten Seltenerdelements der Zusammensetzung 0,4 ≤ x ≤ 0,7. Falls „x” kleiner als 0,4 ist, nämlich, wenn das Zusammensetzungsverhältnis von Y, Ce und La zu der Zusammensetzung des gesamten gesinterten Magneten klein ist, ist das Zusammensetzungsverhältnis von Y, Ce und La zu den Hauptphasenkristallkörnern auch klein. Dementsprechend kann keine ausreichend niedrige Koerzitivkraft erhalten werden. Währenddessen, falls „x” größer als 0,7 ist, das Rechteckigkeitsverhältnis und die Flachheit der kleinen Kurve nach dem Magnetisieren in dem schwachen magnetisierenden Feld beträchtlich abgesenkt.
Dies liegt in Folgendem begründet. In der Hauptphase (R₂T₁₄B-Phase), die aus einer Verbindung mit einer tetragonalen Struktur des R₂T₁₄B-Typs besteht, weisen eine Y₂T₁₄B-Verbindung, eine Ce₂T₁₄B-Verbindung und eine La₂T₁₄B-Verbindung, die relativ zu solchen, wie einer Nd₂T₁₄B-Verbindung einschließlich Nd als R1, eine schlechtere magnetische Anisotropie aufweisen, einen signifikanten Einfluss auf.
Um eine niedrige Koerzitivkraft zu erfüllen und das Rechteckigkeitsverhältnis und die Flachheit der kleinen Kurve nach dem Magnetisieren in einem schwachen magnetisierenden Feld, der in dem Motor mit variabler Magnetkraft zu verwenden ist, zu verbessern, beträgt „x” bevorzugt 0,4 oder mehr. Währenddessen beträgt „x” bevorzugt 0,6 oder weniger.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform beträgt ein gesamtes Atomzusammensetzungsverhältnis (y + z) von Ce und La mit Bezug auf das gesamte Atomzusammensetzungsverhältnis von Y, Ce und La 0,00 ≤ y + z ≤ 0,20.
Falls y + z größer als 0,20 ist, ist das Zusammensetzungsverhältnis von „Y” zu der Kristallkornzusammensetzung in der Hauptphase klein und kann die Koerzitivkraft nicht ausreichend abgesenkt werden. Dies liegt in einer Infektion von „Ce” begründet, das bezüglich einer Anisotropie relativ zu „Y” überlegen ist, das in der R₂T₁₄B-Phase dominant wird.
Falls das Flächenverhältnis der T-reichen Phase in der Korngrenzenphase zunimmt, werden eine Verringerungsrate der Koerzitivkraft und die gleiche der Flachheit der kleinen Kurve bei einer hohen Temperatur groß. Dies wird durch Folgendes verursacht. La und Ce werden in dem R-T-B-basierten Seltenerdpermanentmagnet dominant und die T-reiche Phase, nicht die R-T-M-Phase mit einer La₆Co₁₁Ga₃-Typ-Kristallstruktur, wird einfach gebildet. Um die niedrige Koerzitivkraft zu erfüllen und das Rechteckigkeitsverhältnis und die Flachheit der kleinen Kurve nach dem Magnetisieren in dem schwachen magnetisierenden Feld, der in dem Motor mit variabler Magnetkraft zu verwenden ist, zu verbessern, beträgt „y + z” bevorzugt 0,09 oder weniger.
Der R-T-B-basierte Seltenerdpermanentmagnet gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann Fe oder das andere Übergangsmetallelement zusätzlich zu Fe als das Übergangsmetallelement „T” einer fundamentalen Zusammensetzung in der R₂T₁₄B-Phase, die das Hauptphasenkristallkorn ist, beinhalten. Das Übergangsmetallelement ist bevorzugt Co. In diesem Fall beträgt der Co-Anteil bevorzugt 1,0 At.-% oder weniger. Die Curie-Temperatur wird erhöht und die Korrosionsbeständigkeit wird auch dadurch verbessert, dass Co in dem Seltenerdmagneten enthalten ist.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform beträgt die Rate a/b, das Atomzusammensetzungsverhältnis des Seltenerdelements „R” zu dem Atomzusammensetzungsverhältnis des Übergangsmetallelements „T”, 0,16 ≤ a/b ≤ 0,28.
Falls a/b kleiner als 0,16 ist, ist eine Erzeugung der R₂T₁₄B-Phase, die in dem R-T-B-basierten Seltenerdpermanentmagneten enthalten ist, ungenügend. Dementsprechend bildet sich eine T-reiche Phase mit weichem Magnetismus aus und ist es nicht möglich, eine ausreichende Dicke der Interkornkorngrenze zu erzielen. Daher werden das Rechteckigkeitsverhältnis und die Flachheit der kleinen Kurve nach dem Magnetisieren in einem schwachen magnetisierenden Feld bei Raumtemperatur abgesenkt. Währenddessen können eine Absenkungsrate der Koerzitivkraft und die gleiche der Flachheit der kleinen Kurve bei einer hohen Temperatur groß werden.
Andererseits wird die Koerzitivkraft, falls a/b größer als 0,28 ist, größer als die Koerzitivkraft, die für den Motor mit variabler Magnetkraft bevorzugt ist. Außerdem nimmt die R-reiche Phase in der Korngrenzenphase zu und werden die Absenkungsrate der Koerzitivkraft und die gleiche der Flachheit der kleinen Kurve bei hoher Temperatur groß.
Um eine niedrige Koerzitivikraft zu erfüllen und das Rechteckigkeitsverhältnis und die Flachheit der kleinen Kurve nach dem Magnetisieren in einem schwachen magnetisierenden Feld, zur Verwendung in dem Motor mit variabler Magnetkraft, zu verbessern, beträgt a/b bevorzugt 0,24 oder mehr. Währenddessen beträgt a/b bevorzugt 0,27 oder weniger.
Gemäß dem R-T-B-basierten Seltenerdmagneten der Ausführungsform beträgt das Verhältnis c/b, das Atomzusammensetzungsverhältnis von Seltenerdelement „B” zu dem Atomzusammensetzungsverhältnis des Übergangsmetallelements „T”, 0,050 ≤ c/b ≤ 0,070. Falls das Anteilsverhältnis von „B” kleiner als 0,070 ist, was ein stöchiometrisches Verhältnis einer fundamentalen Zusammensetzung ist, die durch R₂T₁₄B ausgedrückt wird, bilden das überschüssige Seltenerdelement „R” und das Übergangsmetallelement „T” die Korngrenzenphase, wobei die Dicke der Korngrenzenphase zwischen den angrenzenden Hauptphasenkristallkörnern ausreichend beibehalten wird. Dementsprechend wird es möglich, die Hauptphasenkristallkörner magnetisch zu separieren. Falls c/b kleiner als 0,050 ist, wird die R₂T₁₄B-Phase nicht erzeugt und eine T-reiche Phase oder ähnliches mit weichem Magnetismus bildet sich in großer Menge aus. Daher nimmt eine Fläche der T-reichen Phase zu, werden die Hauptphasenkristallkörner einfach zu koagulieren, weswegen die Dicke der Interkornkorngrenze nicht ausreichend gebildet wird.
Falls c/b größer als 0,070 ist, nimmt das Kristallkornverhältnis in der Hauptphase zu und wird die Interkornkorngrenze nicht gebildet. Dementsprechend nehmen in beiden Fällen das Rechteckigkeitsverhältnis und die Flachheit der kleinen Kurve nach dem Magnetisieren in einem schwachen magnetisierenden Feld bei Raumtemperatur ab. Ferner können eine Absenkungsrate der Koerzitivkraft und die gleiche der Flachheit der kleinen Kurve bei hoher Temperatur groß werden.
Um eine niedrige Koerzitivkraft zu erfüllen und das Rechteckigkeitsverhältnis und die Flachheit der kleinen Kurve nach dem Magnetisieren in einem schwachen magnetisierenden Feld, zur Verwendung in dem Motor mit variabler Magnetkraft, zu verbessern, beträgt c/b bevorzugt 0,052 oder mehr. Währenddessen beträgt c/b bevorzugt 0,061 oder weniger.
Der R-T-B-basierte Seltenerdpermanentmagnet gemäß der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet ein Element „M”. Das Element „M” ist Ga oder Ga und eine oder mehrere Arten, die aus Sn, Bi und Si ausgewählt sind. Die Rate d/b, das Atomzusammensetzungsverhältnis von „M” zu dem Atomzusammensetzungsverhältnis des Übergangsmetallelements „T”, beträgt 0,005 ≤ d/b ≤ 0,028. Falls d/b kleiner als 0,0005 ist oder wenn es größer als 0,028 ist, nimmt ein Flächenverhältnis der R-T-M-Phase mit einer La₆Co₁₁Ga₃-Typ-Kristallstruktur ab. Dementsprechend ist die Dicke der Interkornkorngrenze ungenügend und nehmen das Rechteckigkeitsverhältnis und die Flachheit der kleinen Kurve nach dem Magnetisieren in einem schwachen magnetisierenden Feld bei Raumtemperatur ab und werden eine Absenkungsrate der Koerzitivkraft und die gleiche der Flachheit der kleinen Kurve bei hoher Temperatur groß.
Um eine niedrige Koerzitivkraft sicherzustellen und das Rechteckigkeitsverhältnis und die Flachheit der kleinen Kurve nach dem Magnetisieren in einem schwachen magnetisierenden Feld, der in dem Motor mit variabler Magnetkraft zu verwenden ist, zu verbessern, beträgt d/b bevorzugt 0,012 oder mehr. Währenddessen beträgt d/b bevorzugt 0,26 oder weniger.
Mit dem Hinzufügen eines Elements „M” zu einem R-T-B-basierten Seltenerdpermanentmagneten kann eine Reaktion auf einer Oberflächenschicht der Hauptphasenkristallkörner erzeugt werden und können eine Verzerrung, ein Defekt usw. entfernt werden. Und zur gleichen Zeit wird eine Erzeugung einer R-T-M-Phase mit einer La₆Co₁₁Ga₃-Typ-Kristallstruktur durch die Reaktion mit einem T-Element in der Korngrenzenphase vorangetrieben und wird die Interkornkorngrenze, die Antiferromagnetismus aufweist und eine ausreichende Dicke aufweist, gebildet.
Ein R-T-B-basierter Seltenerdpermanentmagnet gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann eine oder mehrere Arten von Al, Cu, Zr und Nb beinhalten, die eine Reaktion während eines Pulvermetallurgieprozesses von Hauptphasenkristallkörnern fördern. Bevorzugter beinhaltet er eine oder mehrere Arten von Al, Cu und Zr, und ferner bevorzugt, beinhaltet er Al, Cu und Zr. Die Anteilsmenge dieser Elemente beträgt vorzugsweise insgesamt 0,1 bis 2 At.-%. Eine Reaktion auf einer Oberflächenschicht von Hauptphasenkristallkörnern kann erzeugt werden, indem die Elemente derselben zu dem R-T-B-basierten Seltenerdmagneten hinzugefügt werden, und eine Verzerrung, ein Defekt usw. können entfernt werden.
Die Korngrenzenphase der Erfindung beinhaltet sowohl die Interkornkorngrenze (die Korngrenze, die zwischen Hauptphasenkristallkörnern existiert) als auch den Tripelpunkt (die Korngrenze, die von drei oder mehr Hauptphasenkristallkörnern umgeben wird). Die Dicke der Korngrenzenphase beträgt bevorzugt 3 nm oder mehr und 1 μm oder weniger.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform beträgt die Bedeckungsrate der Korngrenzenphase, die ein Verhältnis der Korngrenzenphase, die die äußere Peripherie der Hauptphasenkristallkörner bedeckt, 70,0% oder mehr.
Um das Rechteckigkeitsverhältnis und die Flachheit der kleinen Kurve nach dem Magnetisieren in einem schwachen magnetisierenden Feld bei Raumtemperatur zu verbessern, ist es effektiv, dass die Hauptphasenkristallkörner in den Zustand einer einzigen Domäne nach dem Magnetisieren in einem schwachen magnetisierenden Feld Hmag eintreten, wobei der Zustand der einzigen Domäne aufrechterhalten wird, um während des Entmagnetisierungsprozesses stabil zu sein, und das Nukleierungsfeld der umgekehrten magnetischen Domäne ist gleichförmig. Um den Zustand der einzigen Domäne nach dem Magnetisieren in einem schwachen magnetisierenden Feld Hmag zu erzeugen, ist eine Abnahme eines lokalen Entmagnetisierungsfeldes erforderlich. Falls eine Bedeckungsrate der Korngrenzenphase kleiner als 70,0% ist, kann ein direkter Kontakt zwischen angrenzenden Hauptphasenkristallkörnern erzeugt werden und die Kanten auf den Oberflächen der Hauptphasenkristallkörner, die nicht durch die Korngrenzphase bedeckt sind, können sich bilden.
Dementsprechend nimmt das lokale Entmagnetisierungsfeld zu und wird es schwierig, einen Zustand einer einzigen Domäne nach dem Magnetisieren in einem schwachen magnetisierenden Feld Hmag beizubehalten. Außerdem, wenn die Zahl der Hauptphasenkristallkörner, die in einer magnetischen Austauschwechselwirkung mit angrenzenden Hauptphasenkristallkörnern stehen, die als Hauptphasenkristallkörner mit großen Korndurchmessern angesehen werden, zunimmt, wird die Verteilung des Nukleierungsfelds der umgekehrten magnetischen Domäne groß. Dementsprechend werden das Rechteckigkeitsverhältnis und die Flachheit der kleinen Kurve nach dem Magnetisieren in einem schwachen magnetisierenden Feld abgesenkt. Um das Rechteckigkeitsverhältnis und die Flachheit der kleinen Kurve nach dem Magnetisieren in einem schwachen magnetisierenden Feld weiter zu verbessern, beträgt die Bedeckungsrate der Korngrenzenphase bevorzugt 90,0% oder mehr.
Es wird angemerkt, dass die Bedeckungsrate der Korngrenzenphase als Verhältnis der Gesamtlänge eines Umrisses der Hauptphasenkristallkörner, die mit der Korngrenzenphase mit einer vordefinierten Dicke bedeckt sind, mit Bezug auf eine Gesamtlänge eines Umrisses der Hauptphasenkristallkörner im Querschnitt des R-T-B-basierten Permanentmagneten berechnet wird.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform beträgt ein Flächenverhältnis einer R-T-M-Phase mit einer La₆Co₁₁Ga₃-Typ-Kristallstruktur zu der gesamten Korngrenzenphasenfläche in einer beliebigen Querschnittsfläche 10,0% oder mehr. Um eine Absenkungsrate der Koerzitivkraft und die gleiche der Flachheit der kleinen Kurve bei hoher Temperatur zu verkleinern, um für den Motor mit variabler Magnetkraft bevorzugt verwendet zu werden, beträgt das Flächenverhältnis der R-T-M-Phase bevorzugt 36,7% oder mehr und bevorzugter 60,7% oder mehr.
In einen Fall, wenn das Flächenverhältnis der R-T-M-Phase kleiner als 10,0% wird, nehmen das Flächenverhältnis der T-reichen Phase und das gleiche der R-reichen Phase zu der gesamten Korngrenzenphasenfläche zu. Eine Absenkungsrate der Koerzitivkraft und die gleiche der Flachheit der kleinen Kurve werden bei hoher Temperatur groß.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform beträgt das Flächenverhältnis der T-reichen Phase zu der gesamten Korngrenzenphasenfläche in einem beliebigen Querschnitt 60,0% oder weniger, wobei die T-reiche Phase [R]/[T] < 1,0 aufweist, wobei [R] und [T] eine Zahl von Atomen von R bzw. T sind, und von der obigen R-T-M-Phase abweicht.
Falls das Flächenverhältnis der T-reichen Phase größer als 60,0% wird, wird die Korngrenzenphase ferromagnetisch, werden die Hauptphasenkörner magnetisch gekoppelt, nimmt das lokale Entmagnetisierungsfeld auch zu und werden die Absenkungsrate der Koerzitivkraft und die gleiche der Flachheit der kleinen Kurve bei hoher Temperatur groß.
Die T-reiche Phase existiert bevorzugt in der Korngrenzenphase, die die Hauptphasenkristallkörner nicht kontaktiert. In einem Fall, wenn die ferromagnetische T-reiche Phase die Hauptphasenkornteilchen kontaktiert, kann die T-reiche Phase durch das leckende Magnetfeld von der Magnetisierung zwischen angrenzenden Hauptphasenkristallkörnern magnetisiert werden und das lokale Entmagnetisierungsfeld kann erzeugt werden. Daher können die Absenkungsrate der Koerzitivkraft und die gleiche der Flachheit der kleinen Kurve bei hoher Temperatur groß werden.
Um die Absenkungsrate der Koerzitivkraft und die gleiche der Flachheit der kleinen Kurve bei hoher Temperatur zu verkleinern, um für den Motor mit variabler Magnetkraft bevorzugt zu sein, beträgt das Flächenverhältnis der T-reichen Phase bevorzugt 25,6% oder weniger.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform beträgt das Flächenverhältnis der R-reichen Phase zu der gesamten Korngrenzenphasenfläche in einem beliebigen Querschnitt 70,0% oder weniger, wobei die T-reiche Phase [R]/[T] > 1,0 aufweist, wobei [R] und [T] eine Zahl von Atomen von R bzw. T sind. Falls das Flächenverhältnis der R-reichen Phase größer als 70,0% wird, existiert die R-reiche Phase, die Paramagnetismus oder Diamagnetismus aufweist, in dem Tripelpunkt. Dementsprechend können das lokale Entmagnetisierungsfeld und die Absenkungsrate der Koerzitivkraft und die gleiche der Flachheit der kleinen Kurve bei hoher Temperatur groß werden.
Die R-reiche Phase existiert bevorzugt in der Korngrenzenphase, die die Hauptphasenkristallkörner nicht kontaktiert. Falls die R-reiche Phase, die Paramagnetismus oder Diagmagnetismus aufweist, die Hauptphasenkristallkörner kontaktiert, konvergiert das leckende Magnetfeld von der Magnetisierung angrenzender Hauptphasenristallkörner, kriecht es die Korngrenzenphase durchlaufend, erzeugt es ein starkes lokales Entmagnetisierungsfeld. Folglich können die Absenkungsrate der Koerzitivkraft und die gleiche der Flachheit der kleinen Kurve bei hoher Temperatur vergrößert werden. Außerdem ist es bekannt, dass die Korrosion der R-reichen Phase leicht fortschreitet. Dementsprechend wird eine Korrosionsbeständigkeit durch Verringern des Flächenverhältnisses der R-reichen Phase verbessert.
Um die Absenkungsrate der Koerzitivkraft und die gleiche der Flachheit der kleinen Kurve bei hoher Temperatur zu verkleinern, um für den Motor mit variabler Magnetkraft bevorzugt zu sein, beträgt das Flächenverhältnis der R-reichen Phase bevorzugt 44,9% oder weniger.
Ein bevorzugtes Beispiel gemäß dem Verfahren zur Herstellung der Erfindung wird nachfolgend beschrieben.
Eine Rohmateriallegierung, die einen R-T-B-basierten Magneten mit einer gewünschten Zusammensetzung bereitstellen kann, wird vorbereitet, wenn der R-T-B-basierte Seltenerdpermanentmagnet der vorliegenden Erfindung hergestellt wird. Die Rohmateriallegierung kann in einem Vakuum oder in einem Inertgas, vorzugsweise in Ar-Atmosphäre, durch ein Bandgießverfahren oder die sonstigen bekannten Verflüssigungsverfahren hergestellt werden.
Das Bandgießverfahren ist ein Verfahren zum Erhalten einer Legierung, bei dem ein geschmolzenes Metall, das durch Verflüssigen eines Rohmaterialmetalls in Nicht-Sauerstoff-Atmosphäre, wie etwa einer Ar-Gas-Atmosphäre, erhalten wird, auf die drehende Walzenoberfläche extrudiert wird. Rasch abgekühltes geschmolzenes Metall auf der Walze wird durch rasches Abkühlen zu einer Dünnplatte oder einem Dünnfilm (einem Blättchen) verfestigt. Eine solche durch rasches Abkühlen verfestigte Legierung weist eine homogene Struktur mit einem Kristallkorndurchmesser von 1 μm bis 50 μm auf.
Die Rohmateriallegierung kann nicht nur durch das Bandgießverfahren erhalten werden, sondern durch weitere Verflüssigungsverfahren, wie Hochfrequenzinduktionverflüssigung. Es wird angemerkt, dass, um eine Segregation nach dem Verflüssigen zu verhindern, sie zum Beispiel zu einer Wasserkühlungskupferplatte geneigt und verfestigt werden kann. Eine Legierung, die durch das Reduktionsdiffusionsverfahren erhalten wurde, kann als die Rohmateriallegierung verwendet werden.
Ein Seltenerdmetall, eine Seltenerdlegierung, reines Eisen, Eisenbor, Legierungen davon usw. können als Rohmaterial der vorliegenden Ausführungsform verwendet werden. Al, Cu, Zr und Nb können als ein Element, eine Legierung usw. verwendet werden. Al, Cu, Zr und Nb können als Teil des Rohmaterialmetalls enthalten sein. Daher muss das Reinheitsniveau des Rohmaterialmetalls gewählt werden und muss eine Gesamtmenge eines enthaltenen zusätzlichen Elements auf einen vorbestimmten Wert angepasst werden. Falls Verunreinigungen während der Herstellung beigemischt werden, muss die Menge von diesen ebenfalls berücksichtigt werden.
Um den R-T-B-basierten Seltenerdpermanentmagneten gemäß der Erfindung zu erhalten, wird ein Zweilegierungsverfahren verwendet, bei dem die Hauptphasenlegierung (eine Legierung mit geringem R) hauptsächlich einen R₂T₁₄B-Kristall aufweist, der Hautphasenkörner darstellt, und eine Legierung (eine Legierung mit hohem R) mehr „R” als die Legierung mit geringem R beinhaltet und effektiv zu der Bildung der Korngrenze beiträgt.
Gemäß der Zusammensetzung der Legierung mit hohem R ist ein Verhältnis von [R'] und [T'], [R']/[T'], bevorzugt nahe bei 0,46, wobei [R'], [T'] und [M] Zahlen der Atome von R, T bzw. M sind. Ein Verhältnis von [T'] und [M], [M]/[T'], ist bevorzugt nahe bei 0,077. Das stöchiometrische Verhältnis einer fundamentalen Zusammensetzung einer repräsentativen R-T-M-Phase mit einer La₆Co₁₁Ga₃-Typ-Kristallstruktur ist R₁₆T₁₃M. Es wird einfach, die R-T-M-Phase mit einer La₆Co₁₁Ga₃-Typ-Kristallstruktur in der Korngrenzenphase zu bilden, wenn sie sich dem stöchiometrischen Verhältnis der R-T-M-Phase annähert, und das Flächenverhältnis der R-T-M-Phase in einer gesamten Korngrenzenphase kann effektiv erhöht werden.
Die Rohmateriallegierung wird einem Pulverisierungsprozess unterzogen. In einem Fall, dass das Mischverfahren verwendet wird, können die Legierung mit geringem R und die Legierung mit hohem R getrennt oder gemeinsam pulverisiert werden.
Es gibt einen Grobpulverisierungsprozess und einen Feinpulverisierungsprozess für den Pulverisierungsprozess. Zunächst wird die Rohmateriallegierung grob pulverisiert, bis der Korndurchmesser ungefähr mehrere Hundert μm beträgt. Es ist wünschenswert, dass ein Pochwerk, ein Backenbrecher, eine Brown-Mill usw. in einer Inertgasatmosphäre zur Grobpulverisierung verwendet werden. Eine Pulverisierung durch Freigabe von Wasserstoff nach der Wasserstoffeinlagerung in dem Rohmaterial vor dem Grobpulverisierungsprozess ist effektiv. Die Wasserstofffreigabebehandlung wird mit dem Ziel durchgeführt, den Wasserstoff als eine Verunreinigung des gesinterten Seltenerdmagneten zu verringern.
Für den Wasserstoffentzug nach der Wasserstoffeinlagerung beträgt die Wärmehaltetemperatur 200 bis 400°C oder mehr und wünschenswerterweise 300°C. Die Haltezeit variiert gemäß der Beziehung zur Haltetemperatur, zur Zusammensetzung einer Rohmateriallegierung, einem Gewicht und dergleichen und sie wird auf mindestens 30 Minuten oder mehr und wünschenswerterweise 1 Stunde oder mehr pro 1 kg eingestellt. Die Wasserstofffreisetzungsbehandlung wird in Vakuum oder in einem Ar-Gas-Fluss durchgeführt. Es ist angemerkt, dass die Wasserstoffeinlagerungsbehandlung und die Wasserstoffentzugsbehandlung keine wesentlichen Behandlungen sind. Diese Waster-Pulverisierung wird als die Grobpulverisierung angesehen und eine mechanische Grobpulverisierung kann verkürzt werden.
Nach dem Grobpulverisierungsprozess geht es zum Feinpulverisierungsprozess über. Zur Feinpulverisierung wird hauptsächlich eine Strahlmühle verwendet und grob pulverisiertes Pulver mit einem Korndurchmesser von ungefähr mehreren Hundert μm wird zu einem mittleren Korndurchmesser von 1,2 bis 6 μm, wünschenswerterweise 1,2 bis 4 μm, verfeinert.
Die Pulverisierung durch die Strahlmühle erfolgt durch ein Verfahren, bei dem ein Hochdruckinertgas aus einer schmalen Düse ausgestoßen wird, die eine Hochgeschwindigkeitsgasströmung erzeugt, das grob pulverisierte Pulver mit dieser Hochgeschwindigkeitsgasströmung beschleunigt wird und eine Kollision zwischen grob pulverisierten Pulvern oder eine Kollision mit einem Zielobjekt oder einer Behälterwand bewirkt wird. Das pulverisierte Pulver wird durch einen Klassifizierungsrotor, der in einem Pulverisierungsgerät installiert ist, und einen Zyklon, der in einem unteren Abschnitt des Pulverisierungsgeräts platziert ist, klassifiziert.
Zur Feinpulverisierung kann eine Nasspulverisierung verwendet werden. Eine Kugelmühle, ein Nass-Attritor usw. werden zur Nasspulverisierung verwendet und das grob pulverisierte Pulver mit dem Korndurchmesser von ungefähr mehreren Hundert μm wird zu einem mittleren Korndurchmesser von 1,5 bis 6 μm, wünschenswerterweise 1,5 bis 4 μm, verfeinert. Beim Nasspulverisieren wird die Pulverisierung durch eine Auswahl eines geeigneten Dispersionsmediums fortgesetzt, ohne dass das Magnetpulver Sauerstoff ausgesetzt wird. Dementsprechend kann ein Feinpulver mit geringer Sauerstoffdichte erhalten werden.
Eine Fettsäure, Derivate davon oder ein Kohlenwasserstoff können zugesetzt werden, um eine Schmierung und Orientierung beim Formen zu verbessern. Zum Beispiel können die Fettsäuregruppe mit Stearinsäurebasis, Laurylsäurebasis oder Oleinsäurebasis, wie z. B. Zinkstearat, Calciumstearat, Aluminiumstearat, Amidstearat, Amidlaurat, Amidoleat, Ethylenbisisoamidstearat, sowie Kohlenwasserstoffe von Paraffin, Naphtalin usw. im Ausmaß von ungefähr 0,01 bis 0,3 Gew.-% während der Feinpulverisierung zugesetzt werden.
Das fein pulverisierte Pulver wird dem Formen in einem Magnetfeld unterzogen. Der Formdruck, wenn im Magnetfeld geformt wird, beträgt 0,3 t/cm² bis 3 t/cm² (30 MPa bis 300 MPa). Der Formdruck kann vom Anfang bis zum Ende des Formens konstant sein, schrittweise erhöht oder schrittweise verringert oder unregelmäßig geändert werden. Eine Orientierung wird gut, wenn der Formdruck niedrig ist, jedoch wird, falls der Formdruck übermäßig niedrig ist, die Festigkeit des Formkörpers ungenügend und es wird ein Handhabungsproblem erzeugt. Dementsprechend wird der Formdruck in Anbetracht dieses Punktes aus dem oben genannten Bereich ausgewählt. Die endgültige relative Dichte eines geformten Körpers, der durch Formen in dem Magnetfeld erhalten wird, beträgt allgemein 40 bis 60%.
Das angelegte Magnetfeld kann ungefähr 960 kA/m bis 1.600 kA/m betragen. Das angelegte Magnetfeld ist nicht auf ein statisches Magnetfeld beschränkt und es kann ein pulsartiges Magnetfeld sein. Außerdem können das statische Magnetfeld und das pulsartige Magnetfeld gleichzeitig verwendet werden.
Der geformte Körper wird einem Sinterprozess unterzogen. Das Sintern erfolgt in einem Vakuum oder in einer Inertgasatmosphäre. Die Haltetemperatur und die Haltezeit während des Sinterns müssen gemäß Bedingungen, wie z. B. der Zusammensetzung, dem Pulverisierungsverfahren, dem Unterschied zwischen einem mittleren Korndurchmesser und der Korngrößenverteilung, geregelt werden. Sie kann ungefähr 1.000°C bis 1.200°C für 1 Minute bis 20 Stunden betragen, jedoch beträgt sie vorzugsweise 4 bis 20 Stunden.
Nach dem Sintern kann eine Alterungsbehandlung auf den erhaltenen gesinterten Körper angewandt werden. Nach dem Durchlaufen dieser Alterungsbehandlung wird die Struktur der Korngrenzenphase, die zwischen angrenzenden R₂T₁₄B-Hauptphasenkristallkörnern ausgebildet ist, bestimmt. Die Mikrostruktur wird nicht nur mit diesem Prozess gesteuert, sondern wird ferner auch bestimmt, indem das Gleichgewicht zwischen Bedingungen des obigen Sinterprozesses und dem Zustand des Rohmaterialfeinpulvers berücksichtigt wird. Daher können unter Berücksichtigung der Wärmebehandlungsbedingungen und der Mikrostruktur des gesinterten Körpers die Wärmebehandlungstemperatur, die Dauer und die Abkühlrate definiert werden. Die Wärmebehandlung kann innerhalb eines Bereichs von 400°C bis 900°C fortgeführt werden.
Der R-T-B-basierte Seltenerdpermanentmagnet gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann durch das oben beschriebene Verfahren erhalten werden; jedoch ist das Verfahren zur Herstellung nicht darauf beschränkt und kann geeignet variiert werden.
Ein Verfahren zur Definition und Auswertung des magnetisierenden Feldes Hmag und eines Indikators für das Rechteckigkeitsverhältnis und die Flachheit der kleinen Kurve gemäß dem R-T-B-basierten Seltenerdpermanentmagneten der vorliegenden Erfindung.
Eine für die Auswertung erforderliche Messung wird mittels BH-Tracer durchgeführt. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird das minimale erforderliche Magnetfeld, in dem das Rechteckigkeitsverhältnis und die Flachheit der kleinen Kurve für eine wiederholte Messung in einem magnetisierenden Feld Hmag reproduzierbar sind, als ein minimales magnetisierendes Feld Hmag definiert.
Eine konkrete Auswertung ist in 1 gezeigt. Die Hystereseschleife wird gemessen, indem das maximale Magnetfeld zur Messung mit einem konstanten Intervall des Magnetfeldes vergrößert wird. Falls die Hystereseschleife sich schließt und eine symmetrische Form aufweist (ein Unterschied der Koerzitivkraft zwischen positiver Seite und negativer Seite beträgt weniger als 5%), wird eine Reproduzierbarkeit für eine wiederholte Messung sichergestellt. Dementsprechend ist das erhaltene minimale erforderliche maximale Magnetfeld definiert als das minimale magnetisierende Feld Hmag.
Als Nächstes wird das Rechteckigkeitsverhältnis Hk__Hmag/HcJ__Hmag der kleinen Schleife, das im minimalen magnetisierenden Feld Hmag gemessen wurde, als das Rechteckigkeitsverhältnis im minimalen magnetisierenden Feld verwendet. Hier ist Hk__Hmag ein Magnetfeldwert, der 90% der magnetischen Restflussdichte Br__Hmag im zweiten Quadranten der kleinen Schleife, gemessen mit dem minimalen magnetisierenden Feld Hmag, beträgt. Und HcJ__Hmag ist die Koerzitivkraft der kleinen Schleife, gemessen im minimalen magnetisierenden Feld Hmag.
Ein Indikator für die Flachheit der kleinen Kurve wird wie folgt definiert und ausgewertet. 2 zeigt kleine Schleifen, die durch Variieren eines umgekehrten Magnetfeldes Hrev gemessen wurden. Der Indikator für die Flachheit der kleinen Kurve ist das Verhältnis H__50%Js/HcJ__Hmag, das ein Verhältnis von H__50%Js, einem Magnetfeld, wobei die magnetische Polarisierung 50% der magnetischen Polarisierung Js beträgt, wenn das minimale magnetisierende Feld Hmag angelegt wird, zu HcJ__Hmag, der Koerzitivkraft der kleinen Schleife nach dem Magnetisieren in dem minimalen magnetisierenden Feld, gemäß der Magnetisierungskurve (eine dicke Linie in 2) vom Arbeitspunkt (HcJ__Hmag, 0), der die Koerzitivkraft im zweiten und dritten Quadranten der kleinen Schleifen unter den Magnetisierungskurven aus einem mehrfach umgekehrten Magnetfeld Hrev ist, ist.
Um als der Magnet mit variablem magnetischem Fluss verwendet zu werden, beträgt das minimale magnetisierende Feld Hmag des Seltenerdmagneten gemäß der vorliegenden Ausführungsform vorzugsweise 8,0 kOe oder weniger, und noch bevorzugter 7,0 kOe oder weniger.
HcJ__Hmag des Seltenerdmagneten gemäß der vorliegenden Ausführungsform beträgt nach dem Magnetisieren in dem minimalen magnetisierenden Feld gemäß der vorliegenden Ausführungsform vorzugsweise 7,0 kOe oder weniger, und bevorzugter 5,3 kOe oder weniger.
Hk__Hmag/HcJ__Hmag des Seltenerdmagneten gemäß der vorliegenden Ausführungsform beträgt nach dem Magnetisieren in dem minimalen magnetisierenden Feld gemäß der vorliegenden Ausführungsform vorzugsweise wenigstens 0,80 oder mehr, und bevorzugter 0,82 oder mehr.
H__50%Js/HcJ__Hmag des Seltenerdmagneten gemäß der vorliegenden Ausführungsform beträgt nach dem Magnetisieren in dem minimalen magnetisierenden Feld gemäß der vorliegenden Ausführungsform vorzugsweise wenigstens 0,25 oder mehr, und bevorzugter 0,35 oder mehr.
Als Nächstes wird eine Auswertung der Absenkungsrate der Koerzitivkraft bei einer hohen Temperatur gemäß dem R-T-B-basierten Seltenerdpermanentmagneten der Ausführungsform beschrieben. Die Koerzitivkraft wird bei dem minimalen magnetisierenden Feld bei Raumtemperatur von 23°C gemessen und als HcJ__23°C definiert. Die Probe wird dann für 5 Minuten auf 180°C erwärmt. Die Koerzitivkraft wird bei dem minimalen magnetisierenden Feld, bei dem die Temperatur der Probe stabil ist, gemessen und als HcJ__180°C definiert. Hier wird die Absenkungsrate (%/°C) der Koerzitivkraft bei hoher Temperatur wie folgt definiert: δ = |(HcJ__180°C – HcJ__23°C)/HcJ__23°C/(180 – 23) × 100.
Die Absenkungsrate der Koerzitivkraft bei hoher Temperatur beträgt wenigstens 0,45%/°C oder weniger und bevorzugt 0.40%/°C oder weniger, um als der Magnet mit variablem magnetischen Fluss verwendet zu werden.
Es wird eine Auswertung der Absenkungsrate der Flachheit der kleinen Kurve bei hoher Temperatur gemäß dem R-T-B-basierten Seltenerdpermanentmagneten der Erfindung beschrieben. Zunächst wird H__50%Js – HcJ__Hmag bei dem minimalen magnetisierenden Feld bei einer Raumtemperatur von 23°C gemessen und als P__23°C definiert. Dann wird die Probe dann auf 180°C erwärmt und für 5 Minuten gehalten. Das H__50%Js – HcJ__Hmag wird bei dem minimalen magnetisierenden Feld in einem Zustand, bei dem die Temperaturen der Proben stabil sind, gemessen und als P__180°C definiert. Hier wird die Absenkungsrate ε (%/°C) der Flachheit der kleinen Kurve bei hoher Temperatur wie folgt definiert ε = |(P__180°C – P__23°C)/P__23°C/(180 – 23) × 100|.
Die Absenkungsrate der Flachheit der kleinen Kurve beträgt wenigstens 0,30%/°C oder weniger und bevorzugt 0.20%/°C oder weniger, um als der Magnet mit variablem magnetischen Fluss verwendet zu werden.
Die Zusammensetzung und das Flächenverhältnis der verschiedenen Korngrenzenphasen gemäß der Ausführungsform können unter Verwendung von SEM (Scanning Electron Microscope – Rasterelektronenmikroskop) und EPMA (Electron Probe Micro Analyzer – Elektronenstrahlmikroanalysator) ausgewertet werden. Der polierte Querschnitt von Proben, bei denen die obigen magnetischen Eigenschaften ausgewertet werden, wird beobachtet. Eine Vergrößerung wird so bestimmt, dass näherungsweise 200 Hautphasenkornteilchen in dem polierten Querschnitt des Beobachtungsziels erkannt werden können, jedoch wird sie geeignet gemäß einer Größe, einem Dispersionszustand usw. von jeder Korngrenzenphase bestimmt. Der polierte Querschnitt kann parallel, orthogonal oder in einem beliebigen Winkel zu der Orientierungsachse vorliegen. Diese Querschnittsfläche wird einer Flächenanalyse unter Verwendung von EPMA unterzogen und ein Dispersionszustand von jedem Element wird ersichtlich und ein Dispersionszustand einer Hauptphase und jeder Korngrenzenphase wird ersichtlich.
Außerdem wird jede Korngrenzenphase, die in einer Ansicht enthalten ist, bei der die Flächenanalyse erfolgte, durch EPMA punktanalysiert, wodurch die Zusammensetzung quantitativ abgefragt wird. Die Fläche, die zu der R-T-M-Phase gehört, die Fläche, die zu der R-reichen Phase gehört, und die Fläche, die zu der R-reichen Phase gehört, werden spezifiziert. In jeder Fläche wird, wenn eine Zahl von Atomen von R, T und M als [R], [T] und [M] definiert wird, die Fläche, die [R]/[T] > 1,0 aufweist, als R-reiche Phase gekennzeichnet, wird die Fläche, die 0,4 ≤ [R]/[T] ≤ 0,5 und 0,0 < [M]/[T] ≤ 0,1 aufweist, als eine R-T-M-Phase gekennzeichnet und wird die Fläche, die [R]/[T] < 1,0 aufweist und von der R-T-M-Phase abweicht, als T-reiche Phase gekennzeichnet. Basierend auf Ergebnissen der Flächenanalyse und der Punktanalyse durch den EPMA von einem Rückstreuungselektronenbild (ein Kontrast, der von der Zusammensetzung abgeleitet wird, kann beobachtet werden, siehe 3) durch SEM, das in demselben Sichtfeld erhalten wird, wird das beobachtete Bild mit dem Sichtfeld in der Bildanalysesoftware ausgelesen. Dann wird das Flächenverhältnis der Flächen, die zu der R-T-M-Phase, der T-reichen Phase und der R-reichen Phase gehören, berechnet. Das Flächenverhältnis definiert nämlich ein Verhältnis von Flächen gemäß jeder Korngrenzenphase zu einer gesamten Korngrenzenphasenfläche.
Die Bedeckungsrate der Hauptphasenkornteilchenphase gemäß dem R-T-B-basierten Seltenerdpermanentmagneten der Ausführungsform kann unter Verwendung des obigen SEM (Scanning Electron Mircoscope – Rasterelektronenmikroskop) ausgewertet werden. Das Rückstreuungselektronenbild des SEM wird in der Bildanalysesoftware ausgelesen. Umrisse von Kristallteilchen in jeder Hauptphase werden extrahiert und die Querschnittsfläche der Hauptphasenkristallteilchen wird erhalten. Ein flächenäquivalenter Kreisdurchmesser, bei dem eine kumulative Verteilung der erhaltenen Querschnittsfläche 50% beträgt, wird als D50 definiert. 4 zeigt einen Umriss der Hauptphasenkristallkörner, der aus der Bildanalyse des Bildes in 3 extrahiert wurde. In 4, sind unter den Umrissen jedes Hauptphasenkristallkorns 1, die aus dem SEM-Rückstreuungselektronenbild extrahiert wurden, eine Länge eines Teils 3, der ein anderes angrenzendes Hauptphasenkristallkorn 1' berührt, und eine Länge eines Teils 4, der die Korngrenzenphase 2 kontaktiert, für jedes einzelne Teilchen separatberechnet. Nachfolgend wird ein Verhältnis einer Gesamtlänge, die die Korngrenzenphase kontaktiert, mit Bezug auf eine Gesamtlänge der Umrisse aller Hauptphasenkristallkörner 1 als die Korngrenzenphasenbedeckungsrate berechnet.
Hier ist in der Korngrenzenphase eine Domäne zu erkennen, die einen Kontrast einer sich von der Hauptphase unterscheidenden Zusammensetzungskontrast besitzt und eine ausreichende Breite (20 nm, falls D50 1,0 μm oder mehr beträgt, und 5 nm, falls D50 weniger als 1,0 μm beträgt) aufweist, die größer als 3 nm ist, ausreichend, um die Austauschkopplung zu durchtrennen. Und der Umrissteil der Hauptphasenkristallkörner, der die Domäne kontaktiert, wird als ein Kontaktteil mit der Korngrenzenphase detektiert. Eine Reihe solcher Messungen und Berechnungen wird an zumindest drei Feldern in einem Querschnitt der Probe durchgeführt und der Mittelwert davon wird als ein repräsentativer Wert für jeden Parameter bestimmt.
BEISPIELE
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf Beispiele und vergleichende Beispiele ausführlich beschrieben; jedoch ist die Erfindung nicht auf diese beschränkt.
(Beispiele 1 bis 6)
Jedes der Rohmaterialien der Legierung mit geringem R gemäß der Zusammensetzung aus Tabelle 1 und der Legierung mit hohem R, die die Verbindung gemäß dem R-T-B-basierten gesinterten Magneten aus Tabelle 2 bereitstellen kann, wenn sie mit c er Legierung mit geringem R kombiniert wird, wurden kombiniert und wurden verflüssigt und durch das Bandgießverfahren gegossen. Dann wurde ein Blättchen erhalten, das aus der Rohmateriallegierung mit geringem R und der mit hohem R gebildet wurde. [Tabelle 1]

Zusammensetzung der Legierung mit geringem R (At.-%)

Nd Y Ce La Fe Co B Ga Al Cu Zr

5,88 5,88 0,00 0,00 82,35 0,00 5,88 0,00 0,00 0,00 0,00
Als Nächstes wurde die mechanische Grobpulverisierung dieser Rohmateriallegierungen durch ein Pochwerk durchgeführt.
Als Nächstes wurden 0,1 Massen-% von Amidlaurat als Pulverisierungshilfe zu dem mit Grobpulverisierung behandelten grob pulverisierten Pulver der Legierung mit niedrigem R und der Legierung mit hohen R hinzugefügt und unter Verwendung einer Strahlmühle fein pulverisiert. Während der Feinpulverisierung wurde die Klassifizierungsbedingung der Strahlmühle so angepasst, dass ein durchschnittlicher Korndurchmesser eines fein pulverisierten Pulvers von 3,5 μm erzielt wurde.
Das erhaltene fein pulverisierte Pulver wurde in einer Form in einem Elektromagneten platziert und ein Formen in dem Magnetfeld wurde durchgeführt, indem ein Druck von 120 MPa in dem Magnetfeld von 1200 kA/m ausgeübt wurde.
Anschließend wurde der erhaltene geformte Körper gesintert. Das Sintern wurde im Vakuum bei 1030°C durchgeführt und für vier Stunden gehalten, worauf ein rasches Abkühlen folgte, um den gesinterten Körper, den R-T-B-basierten gesinterten Magneten, zu erhalten. Der erhaltene gesinterte Körper wurde der Alterungsbehandlung in Ar-Atmosphäre bei 590°C für eine Stunde unterzogen, und die jeweiligen R-T-B-basierten gesinterten Magneten nach Bsp. 1 bis 6 wurden erhalten. Es ist angemerkt, dass bei dem vorliegenden Beispiel die oben erwähnten Schritte von der Grobpulverisierungsbehandlung bis zum Sintern in einer Inertgasatmosphäre mit einer Sauerstoffkonzentration von weniger als 50 ppm durchgeführt wurden.
Es wurde eine Zusammensetzungsanalyse des R-T-B-basierten gesinterten Magneten nach Bsp. 1 bis 6 durchgeführt, und die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt. Die Anteilsmenge jedes in Tabelle 2 gezeigten Elements wurde durch Atomemissionsspektrometrie mittels induktiv gekoppeltem Plasma (ICP-Atomemissionsspektrometrie) gemessen. [Tabelle 2]

(„2 L. V.” steht für: „Zweilegierungsverfahren”)
Gemäß dem in Bsp. 1 bis 6 erhaltenen R-T-B-basierten gesinterten Magneten wurde der polierte Querschnitt parallel zu der Orientierungsachse durch SEM und EPMA beobachtet, wurde die Korngrenzenphase identifiziert und wurde die Zusammensetzung der Hauptphase und jeder Korngrenzenphase auf der polierten Schnittoberfläche ausgewertet. Das beobachtete Bild wurde in der Bildanalysesoftware ausgelesen. Die ausgewerteten Ergebnisse des Flächenverhältnisses gemäß jeder Korngrenzenphase und der Korngrenzenphasenbedeckungsrate sind in Tabelle 3 gezeigt.
Magnetische Eigenschaften eines in Bsp. 1 bis 6 erhaltenen R-T-B-basierten gesinterten Magneten wurden durch einen BH-Tracer gemessen. Als die magnetischen Eigenschaften bei einer Raumtemperatur von 23°C wurden das oben definierte minimale magnetisierende Feld Hmag, die Koerzitivkraft HcJ__Hmag der kleinen Hystereseschleife, gemessen in dem gleichen minimalen magnetisierende Feld Hmag, das Rechteckigkeitsverhältnis Hk/HcJ__Hmag und ein Indikator Hk__50%Js/HcJ__Hmag für die Flachheit der kleinen Kurve ausgewertet. Die Absenkungsrate β der Koerzitivkraft bei einer hohen Temperatur von 180°C mit Bezug auf die Koerzitivkraft bei Raumtemperatur, die Absenkungsrate γ der Flachheit der kleinen Kurve bei einer hohen Temperatur von 180°C mit Bezug auf die Flachheit der kleinen Kurve bei Raumtemperatur wurden erhalten. Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt.
Wie in Tabelle 3 gezeigt, genügen die magnetischen Eigenschaften bei Raumtemperatur gemäß dem R-T-B-basierten gesinterten Magneten nach Bsp. 2 bis 5 dem minimalen magnetisierenden Feld von 8,0 kOe oder weniger, beträgt die Koerzitivkraft in dem minimalen magnetisierenden Feld 7,0 kOe oder weniger, beträgt das Rechteckigkeitsverhältnis bei dem minimalen magnetisierenden Feld 0,80 oder mehr und beträgt die Flachheit der kleinen Kurve bei dem minimalen magnetisierenden Feld 0,25 oder mehr. Die Absenkungsrate der Koerzitivkraft und die gleiche der Flachheit der kleinen Kurve bei hoher Temperatur waren klein. Dementsprechend wurde in einem Bereich von 0,4 ≤ x ≤ 0,7 bestätigt, dass eine niedrige Koerzitivkraft, eine hohe Flachheit der kleinen Kurve und eine kleine Absenkungsrate der Koerzitivkraft und die gleiche der Flachheit der kleinen Kurve bei hoher Temperatur gezeigt wurden. Außerdem wurde, unter allen Beispielen, für Bsp. 2 bis 4, die 0,4 ≤ x ≤ 0,6 erfüllen, bestätigt, dass sie eine geringere Absenkungsrate der Koerzitivkraft und die gleiche der Flachheit der kleinen Kurve bei hoher Temperatur aufweisen.
(Bsp. 19, 7 bis 9)
Rohmaterialien wurden kombiniert, um einen R-T-B-basierten gesinterten Magneten mit einer in Tabelle 2 gezeigten Zusammensetzung zu erhalten und ähnlich zu Bsp. 1 wurden mit jeder Zusammensetzung Gießen einer Rohmateriallegierung, eine Grobpulverisierungsbehandlung, eine Feinpulverisierung durch eine Strahlmühle, Formen, Sintern und eine Alterungsbehandlung durchgeführt.
Ähnlich Beispiel 1 wurde die Zusammensetzungsanalyse an dem R-T-B-basierten gesinterten Magneten nach Bsp. 19 und 7 bis 9 durchgeführt und ist das Ergebnis in Tabelle 2 gezeigt. Auswertungsergebnisse des Flächenverhältnisses der Korngrenzenphase und der Korngrenzenphasenbedeckungsrate und Messergebnisse der magnetischen Eigenschaften sind jeweils in Tabelle 3 gezeigt. Die magnetischen Eigenschaften bei Raumtemperatur gemäß dem R-T-B-basierten gesinterten Magneten nach Bsp. 19, 7 und 8 genügen dem minimalen magnetisierenden Feld von 8,0 kOe oder weniger, der Koerzitivkraft bei dem minimalen magnetisierenden Feld von 7,0 kOe oder weniger, dem Rechteckigkeitsverhältnis bei dem minimalen magnetisierenden Feld von 0,80 oder mehr und der Flachheit der kleinen Kurve bei dem minimalen magnetisierenden Feld von 0,25 oder mehr. Die Absenkungsrate der Koerzitivkraft und die gleiche der Flachheit der kleinen Kurve bei hoher Temperatur waren klein. Dementsprechend wurde in einem Bereich von 0,00 ≤ y + z ≤ 0,20 bestätigt, dass eine niedrige Koerzitivkraft, eine hohe Flachheit der kleinen Kurve und eine kleine Absenkungsrate der Koerzitivkraft und die gleiche der Flachheit der kleinen Kurve bei hoher Temperatur gezeigt wurden. Außerdem wurde, unter allen Beispielen, für Bsp. 19 und 7, die 0,00 ≤ y + z ≤ 0,10 erfüllen, bestätigt, dass sie eine geringere Absenkungsrate der Koerzitivkraft und die gleiche der Flachheit der kleinen Kurve bei hoher Temperatur aufweisen.
(Bsp. 10 bis 18 und 20 bis 28)
Rohmaterialien wurden kombiniert, um einen R-T-B-basierten gesinterten Magneten mit einer in Tabelle 2 gezeigten Zusammensetzung zu erhalten und ähnlich zu Bsp. 1 wurden mit jeder Zusammensetzung Gießen einer Rohmateriallegierung, eine Grobpulverisierungsbehandlung, eine Feinpulverisierung durch eine Strahlmühle, Formen, Sintern und eine Alterungsbehandlung durchgeführt.
Ähnlich Beispiel 1 wurde die Zusammensetzungsanalyse an dem R-T-B-basierten gesinterten Magneten nach Bsp. 10 bis 18 und 20 bis 28 durchgeführt und ist das Ergebnis in Tabelle 2 gezeigt. Auswertungsergebnisse des Flächenverhältnisses der Korngrenzenphase und der Korngrenzenphasenbedeckungsrate und Messergebnisse der magnetischen Eigenschaften sind jeweils in Tabelle 3 gezeigt.
Die magnetischen Eigenschaften bei Raumtemperatur gemäß dem R-T-B-basierten gesinterten Magneten nach Bsp. 13 bis 15 und 18 bis 20 genügen dem minimalen magnetisierenden Feld von 8,0 kOe oder weniger, der Koerzitivkraft bei dem minimalen magnetisierenden Feld von 7,0 kOe oder weniger, dem Rechteckigkeitsverhältnis bei dem minimalen magnetisierenden Feld von 0,80 oder mehr und der Flachheit der kleinen Kurve bei dem minimalen magnetisierenden Feld von 0,25 oder mehr. Die Absenkungsrate der Koerzitivkraft und die gleiche der Flachheit der kleinen Kurve bei hoher Temperatur waren klein. Dementsprechend wurde in einem Bereich von a/b ≤ 0,28 und (a – 2c)/(b – 14c) ≥ 0,30 bestätigt, dass eine niedrige Koerzitivkraft, eine hohe Flachheit der kleinen Kurve und eine kleine Absenkungsrate der Koerzitivkraft und die gleiche der Flachheit der kleinen Kurve bei hoher Temperatur gezeigt wurden. Außerdem wurde, unter allen Beispielen, für Bsp. 14, 15, 19 und 20, die (a – 2c)/(b – 14c) ≥ 0,25 erfüllen, bestätigt, dass die eine geringere Absenkungsrate der Koerzitivkraft und die gleiche der Flachheit der kleinen Kurve bei hoher Temperatur aufweisen.
Die magnetischen Eigenschaften bei Raumtemperatur gemäß dem R-T-B-basierten gesinterten Magneten nach Bsp. 24 und 25 genügen dem minimalen magnetisierenden Feld von 8,0 kOe oder weniger, der Koerzitivkraft bei dem minimalen magnetisierenden Feld von 7,0 kOe oder weniger, dem Rechteckigkeitsverhältnis bei dem minimalen magnetisierenden Feld von 0,80 oder mehr und der Flachheit der kleinen Kurve bei dem minimalen magnetisierenden Feld von 0,25 oder mehr. Die Absenkungsrate der Koerzitivkraft und die gleiche der Flachheit der kleinen Kurve bei hoher Temperatur waren klein. Dementsprechend wurde in einem Bereich von a/b ≤ 0,16 und (a – 2c)/(b – 14c) ≤ 2,00 bestätigt, dass eine niedrige Koerzitivkraft, eine hohe Flachheit der kleinen Kurve und eine kleine Absenkungsrate der Koerzitivkraft und die gleiche der Flachheit der kleinen Kurve bei hoher Temperatur gezeigt wurden. Außerdem wurde, unter allen Beispielen, für Bsp. 24, das c/b ≤ 0,070 und 0,30 ≤ (a – 2c)/(b – 14c) ≤ 1,50 erfüllt, bestätigt, dass sie eine geringere Absenkungsrate der Koerzitivkraft und die gleiche der Flachheit der kleinen Kurve bei hoher Temperatur aufweisen.
Die magnetischen Eigenschaften bei Raumtemperatur gemäß dem R-T-B-basierten gesinterten Magneten nach Bsp. 14, 15, 19, 20 und 22 genügen dem minimalen magnetisierenden Feld von 8,0 kOe oder weniger, der Koerzitivkraft bei dem minimalen magnetisierenden Feld von 7,0 kOe oder weniger, dem Rechteckigkeitsverhältnis bei dem minimalen magnetisierenden Feld von 0,80 oder mehr und der Flachheit der kleinen Kurve bei dem minimalen magnetisierenden Feld von 0,25 oder mehr. Die Absenkungsrate der Koerzitivkraft und die gleiche der Flachheit der kleinen Kurve bei hoher Temperatur waren klein. Dementsprechend wurde in einem Bereich von c/b ≥ 0,050 und (a – 2c)/(b – 14c) ≤ 2,00 bestätigt, dass eine niedrige Koerzitivkraft, eine hohe Flachheit der kleinen Kurve und eine kleine Absenkungsrate der Koerzitivkraft und die gleiche der Flachheit der kleinen Kurve bei hoher Temperatur gezeigt wurden. Außerdem wurde, unter allen Beispielen, für Bsp. 14, 15, 19 und 20, die (a – 2c)/(b – 14c) ≤ 1,50 erfüllen, bestätigt, dass sie eine geringere Absenkungsrate der Koerzitivkraft und die gleiche der Flachheit der kleinen Kurve bei hoher Temperatur aufweisen.
(Bsp. 29 bis 44)
Rohmaterialien wurden kombiniert, um einen R-T-B-basierten gesinterten Magneten mit einer in Tabelle 2 gezeigten Zusammensetzung zu erhalten und ähnlich zu Bsp. 1 wurden mit jeder Zusammensetzung Gießen einer Rohmateriallegierung, eine Grobpulverisierungsbehandlung, eine Feinpulverisierung durch eine Strahlmühle, Formen, Sintern und eine Alterungsbehandlung durchgeführt.
Ähnlich Beispiel 1 wurde die Zusammensetzungsanalyse an dem R-T-B-basierten gesinterten Magneten nach Bsp. 29 bis 44 durchgeführt und ist das Ergebnis in Tabelle 2 gezeigt. Auswertungsergebnisse des Flächenverhältnisses der Korngrenzenphase und der Korngrenzenphasenbedeckungsrate und Messergebnisse der magnetischen Eigenschaften sind in Tabelle 3 gezeigt.
Die magnetischen Eigenschaften bei Raumtemperatur gemäß dem R-T-B-basierten gesinterten Magneten nach Bsp. 14, 19, 33, 37 und 40 genügen dem minimalen magnetisierenden Feld von 8,0 kOe oder weniger, der Koerzitivkraft bei dem minimalen magnetisierenden Feld von 7,0 kOe oder weniger, dem Rechteckigkeitsverhältnis bei dem minimalen magnetisierenden Feld von 0,80 oder mehr und der Flachheit der kleinen Kurve bei dem minimalen magnetisierenden Feld von 0,25 oder mehr. Die Absenkungsrate der Koerzitivkraft und die gleiche der Flachheit der kleinen Kurve bei hoher Temperatur waren klein. Dementsprechend wurde in einem Bereich von c/b ≥ 0,050 und d/(b – 14c) ≤ 0,500 bestätigt, dass eine niedrige Koerzitivkraft, eine hohe Flachheit der kleinen Kurve und eine kleine Absenkungsrate der Koerzitivkraft und die gleiche der Flachheit der kleinen Kurve bei hoher Temperatur gezeigt wurden.
Die magnetischen Eigenschaften bei Raumtemperatur gemäß dem R-T-B-basierten gesinterten Magneten nach Bsp. 36 und 39 genügen dem minimalen magnetisierenden Feld von 8,0 kOe oder weniger, der Koerzitivkraft bei dem minimalen magnetisierenden Feld von 7,0 kOe oder weniger, dem Rechteckigkeitsverhältnis bei dem minimalen magnetisierenden Feld von 0,80 oder mehr und der Flachheit der kleinen Kurve bei dem minimalen magnetisierenden Feld von 0,25 oder mehr. Die Absenkungsrate der Koerzitivkraft und die gleiche der Flachheit der kleinen Kurve bei hoher Temperatur waren klein. Dementsprechend wurde in einem Bereich von c/b ≤ 0,070 und d/(b – 14c) ≥ 0,025 bestätigt, dass eine niedrige Koerzitivkraft, eine hohe Flachheit der kleinen Kurve und eine kleine Absenkungsrate der Koerzitivkraft und die gleiche der Flachheit der kleinen Kurve bei hoher Temperatur gezeigt wurden. Außerdem wurde, unter allen Beispielen, für Bsp. 39, das d/(b – 14c) ≥ 0,040 erfüllt, bestätigt, dass sie eine geringere Absenkungsrate der Koerzitivkraft und die gleiche der Flachheit der kleinen Kurve bei hoher Temperatur aufweisen.
Die magnetischen Eigenschaften bei Raumtemperatur gemäß dem R-T-B-basierten gesinterten Magneten nach Bsp. 14, 19, 31 bis 33, 36 und 37 genügen dem minimalen magnetisierenden Feld von 8,0 kOe oder weniger, der Koerzitivkraft bei dem minimalen magnetisierenden Feld von 7,0 kOe oder weniger, dem Rechteckigkeitsverhältnis bei dem minimalen magnetisierenden Feld von 0,80 oder mehr und der Flachheit der kleinen Kurve bei dem minimalen magnetisierenden Feld von 0,25 oder mehr. Die Absenkungsrate der Koerzitivkraft und die gleiche der Flachheit der kleinen Kurve bei hoher Temperatur waren klein. Dementsprechend wurde in einem Bereich von d/b ≤ 0,028 und d/(b – 14c) ≥ 0,025 bestätigt, dass eine niedrige Koerzitivkraft, eine hohe Flachheit der kleinen Kurve und eine kleine Absenkungsrate der Koerzitivkraft und die gleiche der Flachheit der kleinen Kurve bei hoher Temperatur gezeigt wurden. Außerdem wurde, unter allen Beispielen, für die Bsp. 14, 19, 32, 33 und 37, die d/(b – 14c) ≥ 0,040 erfüllen, bestätigt, dass sie eine geringere Absenkungsrate der Koerzitivkraft und die gleiche der Flachheit der kleinen Kurve bei hoher Temperatur aufweisen.
Die magnetischen Eigenschaften bei Raumtemperatur gemäß dem R-T-B-basierten gesinterten Magneten nach Bsp. 19 und 39 genügen dem minimalen magnetisierenden Feld von 8,0 kOe oder weniger, der Koerzitivkraft bei dem minimalen magnetisierenden Feld von 7,0 kOe oder weniger, dem Rechteckigkeitsverhältnis bei dem minimalen magnetisierenden Feld von 0,80 oder mehr und der Flachheit der kleinen Kurve bei dem minimalen magnetisierenden Feld von 0,25 oder mehr. Die Absenkungsrate der Koerzitivkraft und die gleiche der Flachheit der kleinen Kurve bei hoher Temperatur waren klein. Dementsprechend wurde in einem Bereich von d/b ≥ 0,005 bestätigt, dass eine niedrige Koerzitivkraft, eine hohe Flachheit der kleinen Kurve und eine kleine Absenkungsrate der Koerzitivkraft und die gleiche der Flachheit der kleinen Kurve bei hoher Temperatur gezeigt wurden.
Unter dem R-T-B-basierten gesinterten Magneten nach Bsp. 1 bis 44 genügt der R-T-B-basierte gesinterte Magnet nach Bsp. 1 bis 5, 7, 8, 12 bis 16, 18 bis 22, 24 bis 27, 30 bis 33, 36, 37, 19, 40 und 42 bis 44, der dem minimalen magnetisierenden Feld von 8,0 kOe oder weniger, der Koerzitivkraft bei dem minimalen magnetisierenden Feld von 7,0 kOe oder weniger, dem Rechteckigkeitsverhältnis bei dem minimalen magnetisierenden Feld von 0,80 oder mehr und der Flachheit der kleinen Kurve bei dem minimalen magnetisierenden Feld von 0,25 oder mehr genügt, der Korngrenzenphasenbedeckungsrate von 70,0% oder mehr.
Unter dem R-T-B-basierten gesinterten Magneten nach Bsp. 1 bis 44 genügt der R-T-B-basierte gesinterte Magnet nach Bsp. 2 bis 5, 7, 8, 13 bis 15, 18 bis 20, 22, 24, 25, 31 bis 33, 36, 37, 39 und 40 bei Raumtemperatur dem minimalen magnetisierenden Feld von 8,0 kOe oder weniger, der Koerzitivkraft bei dem minimalen magnetisierenden Feld von 7,0 kOe oder weniger, dem Rechteckigkeitsverhältnis bei dem minimalen magnetisierenden Feld von 0,80 oder mehr, der Flachheit der kleinen Kurve bei dem minimalen magnetisierenden Feld von 0,25 oder mehr und zeigte eine kleine Absenkungsrate der Koerzitivkraft und die gleiche der Flachheit der kleinen Kurve bei hoher Temperatur. Und die R-T-B-basierten gesinterten Magneten zeigten, dass mit Bezug auf die gesamte Korngrenzenphasenfläche das Flächenverhältnis der R-T-M-Phase 10,0% oder mehr betrug, das Flächenverhältnis der T-reichen Phase 60,0% oder weniger betrug und das Flächenverhältnis der R-reichen Phase 70,0% oder weniger betrugt. Insbesondere gemäß dem R-T-B-basierten gesinterten Magneten nach Bsp. 1 bis 4, 7, 14, 15, 19, 20, 24, 32, 33, 37, 39 und 40, der ferner eine kleine Absenkungsrate der Koerzitivkraft und die gleiche der Flachheit der kleinen Kurve bei hoher Temperatur aufweist, betrug mit Bezug auf die gesamte Korngrenzenphasenfläche das Flächenverhältnis der R-T-M-Phase 20,0% oder mehr, betrug das Flächenverhältnis der T-reichen Phase 30,0% oder weniger und betrug das Flächenverhältnis der R-reichen Phase 50,0% oder weniger.
(Bsp. 19 und 45)
Die Rohmaterialien wurden kombiniert, um den R-T-B-basierten gesinterten Magneten mit einer in Tabelle 2 gezeigten Zusammensetzung nach Bsp. 45 durch eine Art von Legierung zu erhalten, und wurden verflüssigt und durch das Bandgießverfahren gegossen. Dann wurde ein Blättchen erhalten, das aus der Rohmateriallegierung gebildet wurde.
Die erhaltene Rohmateriallegierung wurde ähnlich zu Bsp. 1 grob pulverisiert, durch eine Strahlmühle fein pulverisiert, geformt, gesintert und alterungsbehandelt.
Ähnlich Beispiel 1 wurde die Zusammensetzungsanalyse an dem R-T-B-basierten gesinterten Magneten nach Bsp. 45 durchgeführt und ist das Ergebnis in Tabelle 2 gezeigt. Auswertungsergebnisse des Flächenverhältnisses der Korngrenzenphase und der Korngrenzenphasenbedeckungsrate und Messergebnisse der magnetischen Eigenschaften sind jeweils in Tabelle 3 gezeigt. Gemäß dem R-T-B-basierten gesinterten Magneten aus Bsp. 45 beträgt das Rechteckigkeitsverhältnis bei dem minimalen magnetisierenden Feld weniger als 0,80, beträgt die Flachheit der kleinen Kurve bei dem minimalen magnetisierenden Feld weniger als 0,25 und beträgt das Flächenverhältnis der R-T-M-Phase mit Bezug auf eine gesamte Korngrenzenphasenfläche weniger als 10,0%.
(Bsp. 2 bis 4 und 46 bis 48)
Die Rohmaterialien wurden kombiniert, um den R-T-B-basierten gesinterten Magneten mit einer in Tabelle 2 gezeigten Zusammensetzung zu erhalten. Ähnlich Bsp. 2 bis 4 wurden Gießen einer Rohmateriallegierung, eine Grobpulverisierungsbehandlung, eine Feinpulverisierungsbehandlung durch eine Strahlmühle, Formen, Sintern und eine Alterungsbehandlung an jeder Zusammensetzung durchgeführt.
Ähnlich Beispiel 1 wurde die Zusammensetzungsanalyse an dem R-T-B-basierten gesinterten Magneten nach Bsp. 46 bis 48 durchgeführt und ist das Ergebnis in Tabelle 2 gezeigt. Auswertungsergebnisse des Flächenverhältnisses der Korngrenzenphase und der Korngrenzenphasenbedeckungsrate und Messergebnisse der magnetischen Eigenschaften sind jeweils in Tabelle 3 gezeigt.
Der R-T-B-basierte gesinterte Magnet nach Bsp. 46 bis 48 genügt bei Raumtemperatur dem minimalen magnetisierenden Feld von 8,0 kOe oder weniger, der Koerzitivkraft bei dem minimalen magnetisierenden Feld von 7,0 kOe oder weniger, dem Rechteckigkeitsverhältnis bei dem minimalen magnetisierenden Feld von 0,80 oder mehr und der Flachheit der kleinen Kurve in dem minimalen magnetisierenden Feld von 0,25 oder mehr. Außerdem waren die Absenkungsrate der Koerzitivkraft und die gleiche der Flachheit der kleinen Kurve klein. Dementsprechend wurde es bestätigt, dass der gleiche Effekt, der von den Proben, Bsp. 2 bis 4, bei denen Fe teilweise substituiert ist, erhalten wurde, selbst dann erhalten werden kann, wenn Fe nicht teilweise durch Co substituiert wird.
Hier wurde zuvor die Erfindung basierend auf den Ausführungsformen beschrieben. Die Ausführungsformen sind Beispiele und können innerhalb des Schutzumfangs der Ansprüche der Erfindung variiert werden. Ein Fachmann erkennt auch, dass solche Variationen innerhalb des Schutzumfangs der Ansprüche der Erfindung liegen. Daher ist die Beschreibung der Patentschrift nicht darauf beschränkt und wird als Exemplifizierung erachtet.
GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein R-T-B-basierter gesinterter Magnet bereitgestellt werden, der für einen Motor mit variabler Magnetkraft bevorzugt wird, welcher dazu in der Lage ist, in einem breiten Drehzahlbereich eine hohe Effizienz beizubehalten, und der bei einer hohen Temperatur verwendbar ist.
Bezugszeichenliste

1: Hauptphasenkristallkörner
1': Hauptphasenkristallkörner
2: Korngrenzenphase
3: ein Teil, bei dem ein Umriss des Querschnitts der Hauptphasenkristallkörner die Korngrenze kontaktiert
4: ein Teil, bei dem ein Umriss des Querschnitts der Hauptphasenkristallkörner die Hauptphasenkristallkörner kontaktiert

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 59-46008 A [0007]
JP 2010-34522 A [0007]
JP 2015-207662 A [0007]

Claims

R-T-B-basierter Seltenerdpermanentmagnet, der durch folgende Zusammensetzungsformel ausgedrückt wird: (R1_1-x(Y_1-y-zCe_yLa_z)_x)_aT_bB_cM_d, wobei R1 eine oder mehrere Arten eines Seltenerdelements, mit Ausnahme von Y, Ce und La ist, T eine oder mehrere Arten eines Übergangsmetalls ist und Fe oder Fe und Co als einen wesentlichen Bestandteil beinhaltet, M ein Element ist, das Ga oder Ga und eine oder mehrere Arten umfasst, die aus Sn, Bi und Si ausgewählt sind, 0,4 ≤ x ≤ 0,7, 0,00 ≤ y + z ≤ 0,20, 0,16 ≤ a/b ≤ 0,28, 0,050 ≤ c/b ≤ 0,070, 0,005 ≤ d/b ≤ 0,028, 0,25 ≤ (a – 2c)/(b – 14c) ≤ 2,00 and 0,025 ≤ d/(b – 14c) ≤ 0,500 gelten, der R-T-B-basierte Seltenerdpermanentmagnet eine Struktur aufweist, die eine Hauptphase einschließlich einer Verbindung mit einer tetragonalen Struktur eines R₂T₁₄B-Typs und eine Korngrenzenphase umfasst, wobei in einer beliebigen Querschnittsfläche ein Flächenverhältnis einer R-T-M-Phase mit einer La₆Co₁₁Ga₃-Typ-Kristallstruktur zu einer gesamten Korngrenzenphasenfläche 10,0% oder mehr beträgt, ein Flächenverhältnis einer T-reichen Phase zu der gesamten Korngrenzenphasenfläche 60,0% oder weniger beträgt, wobei die T-reiche Phase [R]/[T] < 1,0 aufweist, wobei [R] und [T] eine Zahl von Atomen von R bzw. T sind, und von der obigen R-T-M-Phase abweicht, ein Flächenverhältnis einer R-reichen Phase zu der gesamten Korngrenzenphasenfläche 70,0% oder weniger beträgt, wobei die R-reiche Phase [R]/[T] > 1,0 aufweist, wobei [R] und [T] eine Zahl von Atomen von R bzw. T sind, und eine Bedeckungsrate der Korngrenzenphase 70,0% oder mehr beträgt.
R-T-B-basierter Seltenerdpermanentmagnet nach Anspruch 1, wobei 0,4 ≤ x ≤ 0,6, 0.00 ≤ y + z ≤ 0,10, 0,30 ≤ (a – 2c)/(b – 14c) ≤ 1,50 and 0,04 ≤ d/(b – 14c) ≤ 0,50 gelten, und wobei in einer beliebigen Querschnittsfläche das Flächenverhältnis der R-T-M-Phase zu der gesamten Korngrenzenphase 20,0% oder mehr beträgt, das Flächenverhältnis der T-reichen Phase zu der gesamten Korngrenzenphase 30,0% oder weniger beträgt, und das Flächenverhältnis der R-reichen Phase zu der gesamten Korngrenzenphase 50,0% beträgt.