DE112014003126T5

DE112014003126T5 - R-T-B-basierter gesinterter Magnet

Info

Publication number: DE112014003126T5
Application number: DE112014003126.7T
Authority: DE
Inventors: Masashi Miwa; Haruna Nakajima; Koji Mitake; Chikara Ishizaka
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2013-07-03
Filing date: 2014-07-03
Publication date: 2016-03-17
Also published as: JP6414059B2; CN105190792A; WO2015002280A1; JPWO2015002280A1; US10096410B2; CN105190792B; US20160086701A1

Abstract

Ein R-T-B-basierter gesinterter Magnet weist R2T14B-Kristallkörner und eine Korngrenze auf, die zwischen zwei oder mehr angrenzenden R2T14B-Kristallkörnern ausgebildet ist. Ein R-Co-Cu-N-konzentrierter Teil, dessen Konzentrationen von R, Co, Cu und N jeweils höher als jene in den R2T14B-Kristallkörnern sind, befindet sich in der Korngrenze.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Anmeldung betrifft einen R-T-B-basierten gesinterten Magneten mit Seltenerdelementen (R), zumindest ein oder mehrere Übergangsmetallelemente (T), die im Wesentlichen Fe oder Fe und Co umfassen, und Bor (B) als seine Hauptkomponenten.
HINTERGRUND
Obwohl ein R-T-B-basierter („R“ steht für ein oder mehrere Seltenerdelemente und „T“ steht für ein oder mehrere Übergangsmetallelemente, die Fe oder Fe und Co umfassen) gesinterter Magnet exzellente magnetische Eigenschaften zeigt, neigt er dazu, aufgrund des Einschlusses von leicht oxidierbaren Seltenerdelementen als seine Hauptkomponente geringe Korrosionsbeständigkeit zu zeigen.
Somit wird zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit des R-T-B-basierten gesinterten Magneten ein Magnetkörper im Allgemeinen einer Oberflächenbehandlung wie Harzbeschichtung und Plattierung unterzogen. Andererseits haben sich Additionselemente oder innere Strukturen eines Magnetkörpers weiter entwickelt, um die Korrosionsbeständigkeit des Magnetkörpers selbst zu verbessern. Die Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit eines Magnetkörpers selbst ist extrem wichtig, um die Zuverlässigkeit von oberflächenbehandelten Produkten zu verstärken. Diese Verbesserung ermöglicht, dass Produkte verwendet werden, die mittels Oberflächenbehandlung erhalten werden, was einfacher als Harzbeschichtung oder Plattierung ist, und zur Senkung der Produktkosten beiträgt.
So schlägt z.B. das Patentdokument 1 herkömmlicherweise eine Technik vor, um die Korrosionsbeständigkeit eines Magnets durch Reduzierung des Kohlenstoffgehalts in einer Permanentmagnetlegierung auf 0,04 Gew.-% oder geringer und durch Steuerung der intermetallischen R-C des Seltenerdelements und des Kohlenstoffs in einer nicht-magnetischen, R-reichen Phase auf 1,0 Gew.-% oder weniger zu verbessern. Zusätzlich dazu schlägt das Patentdokument 2 herkömmlicherweise eine Technik vor, um die Korrosionsbeständigkeit durch Einstellen der Co-Konzentration in einer R-reichen Phase auf 5 bis 12 Gew.-% zu verbessern.
Bei herkömmlich verwendeten R-T-B-basierten gesinterten Magneten oxidiert aber Wasser wie z.B. Wasserdampf in einer Nutzungsumgebung „R“ im R-T-B-basierten gesinterten Magneten und erzeugt Wasserstoff. Danach absorbiert eine R-reiche Phase in einer Korngrenze diesen Wasserstoff. Als ein Resultat davon schreitet die Korrosion der R-reichen Phase voran, und die magnetischen Eigenschaften des R-T-B-basierten gesinterten Magneten verschlechtern sich.
Eine additive Menge an Schmierstoff, die zur Verbesserung der Magnetfeldausrichtung zugesetzt wird, wenn in einem Magnetfeld gepresst wird, muss in großem Ausmaß reduziert werden, um den Kohlenstoffgehalt in einer Magnetlegierung auf 0,04 Gew.-% oder weniger zu reduzieren, wie dies das Patentdokument 1 vorschlägt. Somit nimmt der Ausrichtungsgrad des Magnetpulvers in einem Grünling ab, und die Restmagnetflussdichte Br nimmt nach dem Sintern ab. Als ein Resultat davon kann kein Magnet mit ausreichend magnetischen Eigenschaften erhalten werden.
Die additive Menge an Co in einer Ausgangsmaterialzusammensetzung muss zur Anhebung der Co-Konzentration in einer R-reichen Phase ansteigen, wie dies das Patentdokument 2 vorschlägt. Da Co aber auch in einer Hauptphase der R₂T₁₄B-Phase durch Austausch von Fe eintritt, ist es nicht in der Lage, die Co-Konzentration nur in der R-reichen Phase zu erhöhen, und somit ist es erforderlich, Co über das hinaus zuzusetzen, was in der R-reichen Phase erforderlich ist. Somit steigen die Produktionskosten aufgrund der Erhöhung der verwendeten Menge an teurem Co an, und die magnetischen Eigenschaften verschlechtern sich aufgrund der Substitution von Co für Fe in der Hauptphase mehr als erforderlich.
Liste von Patentdokumenten

Patentdokument 1: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. H04-330702
Patentdokument 2: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. H04-6806

ZUSAMMENFASSUNG
Zu lösende Probleme
Offenbarte Ausführungen wurden unter Berücksichtigung der obigen Umstände gemacht, und Aufgabe der offenbarten Ausführungen ist es, einen R-T-B-basierten gesinterten Magneten mit exzellenter Korrosionsbeständigkeit und guten magnetischen Eigenschaften bereitzustellen.
Lösung des Problems
Um dieses Ziel zu erreichen, wurden umfassende Studien über einen Mechanismus der Korrosion eines R-T-B-basierten gesinterten Magnets verfolgt. Als ein Resultat wurden die folgenden Tatsachen herausgefunden. Erstens wird Wasserstoff (H₂) durch die Korrosionsreaktion zwischen Wasser wie Wasserdampf unter einer Nutzumgebung und „R“ im R-T-B-basierten gesinterten Magneten erzeugt. Der Wasserstoff wird in einer R-reichen Phase, die in einer Korngrenze im R-T-B-basierten gesinterten Magneten vorhanden ist, gespeichert, was die Änderung einer R-reichen Phase zu Hydroxid beschleunigt. Eine Volumsausdehnung des R-T-B-basierten gesinterten Magneten, die durch Wasserstoffspeicherung in der R-reichen Phase und eine Änderung der R-reichen Phase zu Hydroxid bewirkt wird, ergibt ein Kristallkorn (Hauptphasenkorn), das eine Hauptphase des R-T-B-basierten gesinterten Magnetabfalls des R-T-B-basierten gesinterten Magnets darstellt. Danach schreitet die Korrosion von „R“ innerhalb des R-T-B-basierten gesinterten Magneten mit einem beschleunigten Tempo voran.
Somit wurden umfassende Studien über ein Verfahren zur Verhinderung der Speicherung von Wasserstoff in einer Korngrenze verfolgt. Als ein Resultat davon wurden die folgenden Tatsachen herausgefunden. Ein Ro-Co-Cu-N-konzentrierter Teil, dessen Konzentrationen von Seltenerden (R), Kobalt (Co), Kupfer (Cu) und Stickstoff (N) höher als jene in R₂T₁₄B-Kristallkörnern sind, ist in einer Korngrenze (insbesondere einem polykristallinen Korngrenzenteil, der durch drei oder mehr angrenzende R₂T₁₄B-Kristallkörner gebildet wird) durch zwei oder mehr angrenzende R₂T₁₄B-Kristallkörner im R-T-B-basierten gesinterten Magneten ausgebildet, wodurch es möglich wird, Speicherung von Wasserstoff in einer Korngrenze zu verhindern, die Korrosionsbeständigkeit des R-T-B-basierten gesinterten Magneten im großen Ausmaß zu verbessern und gute magnetische Eigenschaften aufzuweisen. Die offenbarten Ausführungen wurden auf der Grundlage dieser Kenntnis gemacht.
Dies bedeutet, dass ein R-T-B-basierter gesinterter Magnet nach Ausführungsformen der Erfindung umfasst:
R₂T₁₄B-Kristallkörner; und
eine Korngrenze, die von zwei oder mehr angrenzenden R₂T₁₄B-Kristallkörnern ausgebildet ist, wobei
ein R-Co-Cu-N-konzentrierter Teil, dessen Konzentrationen von R, Co, Cu und N jeweils höher als jene in den R₂T₁₄B-Kristallkörnern sind, sich in der Korngrenze befindet.
Der R-Co-Cu-N-konzentrierte Teil ist eine Fläche, die in einer Korngrenze vorhanden ist, deren Konzentrationen an R, Co, Cu und N jeweils höher als jene in den R₂T₁₄B-Kristallkörnern sind. Die Fläche ist eine Korngrenze, die von zwei oder mehr angrenzenden Kristallkörnern gebildet wird.
In Ausführungsformen der Erfindung kann die Substitution des R-Co-Cu-N-konzentrierten Teils für die R-reichen Flächen, die in Korngrenzenphasen vorhanden sind, die folgenden Effekte erzielen: es wird effektiv verhindert, dass Wasserstoff, der durch die Korrosionsreaktion erzeugt wird, in einer Korngrenze gespeichert wird; es wird verhindert, dass die Korrosion von „R“ nach innen fortschreitet; die Korrosionsbeständigkeit des R-T-B-basierten gesinterten Magneten verbessert sich stark; und es werden gute magnetische Eigenschaften erzielt. Es ist anzumerken, dass eine R-reiche Fläche (R-reiche Phase) als eine R-Abscheidungsphase definiert wird, die mehr als die R₂T₁₄B-Kristallkörner „R“ umfasst, aber zumindest „N“ aus Co, Cu und N nur etwa gleich viel oder weniger als die R₂T₁₄B-Kristallkörner umfasst.
Ferner befindet sich in Ausführungsformen der Erfindung ein R-O-C-konzentrierter Teil, dessen Konzentrationen von R, O und C vorzugsweise jeweils höher als jene in den R₂T₁₄B-Kristallkörnern sind, ferner in der Korngrenze.
Der R-O-C-konzentrierte Teil ist eine Fläche, die in der Korngrenze vorhanden ist, deren Konzentrationen von R, O und C jeweils höher als jene in den R₂T₁₄B-Kristallkörnern sind. Die Fläche ist eine Korngrenze, die von zwei oder mehr angrenzenden Kristallkörnern gebildet wird. Dies ermöglicht es, ferner zu verhindern, dass die Korrosion von „R“ nach innen fortschreitet, die Korrosionsbeständigkeit des R-T-B-basierten gesinterten Magneten weiter zu verbessern und gute magnetische Eigenschaften zu erhalten.
Ferner in Ausführungsformen der Erfindung ist der R-Co-Cu-N-konzentrierte Teil vorzugsweise um den R-O-C-konzentrierten Teil in der Korngrenze herum ausgebildet. Dies ermöglicht es, eine exzellente Korrosionsbeständigkeit zu erhalten und die magnetischen Eigenschaften weiter zu verbessern.
Ferner kann sich in Ausführungsformen der Erfindung ein R-O-C-N-konzentrierter Teil, dessen Konzentrationen von R, O, C und N jeweils höher als jene in den R₂T₁₄B-Kristallkörnern sind, ferner in der Korngrenze befinden.
Der R-O-C-N-konzentrierte Teil ist eine Fläche, die in der Korngrenze vorhanden ist, deren Konzentrationen von R, O, C und N jeweils höher als jene in den R₂T₁₄B-Kristallkörnern sind. Die Fläche ist eine Korngrenze, die von zwei oder mehr angrenzenden Kristallkörnern gebildet wird. Dies ermöglicht es, ferner zu verhindern, dass die Korrosion von „R“ nach innen fortschreitet, die Korrosionsbeständigkeit des R-T-B-basierten gesinterten Magneten weiter zu verbessern und gute magnetische Eigenschaften zu erhalten.
Ferner in Ausführungsformen der Erfindung ist der R-Co-Cu-N-konzentrierte Teil vorzugsweise um den R-O-C-N-konzentrierten Teil in der Korngrenze herum ausgebildet.
Vorteilhafte Auswirkungen
Nach Ausführungen der Erfindung wird ein R-T-B-basierter gesinterter Magnet erhalten, der in der Lage ist, eine exzellente Korrosionsbeständigkeit und gute magnetischen Eigenschaften zu zeigen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1A ist eine Darstellung, die schematisch ein Rückstreuungs-Elektronenbild um eine Korngrenze herum zeigt, die von einer Mehrzahl von R₂T₁₄B-Kristallkörnern eines R-T-B-basierten gesinterten Magneten gemäß einer Ausführungsform gebildet wird.
1B ist eine Darstellung, die schematisch ein Rückstreuungs-Elektronenbild um eine Korngrenze herum zeigt, die von einer Mehrzahl von R₂T₁₄B-Kristallkörnern eines R-T-B-basierten gesinterten Magneten gemäß einer Ausführungsform gebildet wird.
2 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel für ein Herstellungsverfahren für den R-T-B-basierten gesinterten Magneten gemäß einer Ausführungsform zeigt.
3 ist eine Querschnittsansicht, die kurz die Struktur eines Motors einschließlich einem R-T-B-basierten gesinterten Magneten gemäß einer Ausführungsform zeigt.
4A ist eine grafische Darstellung, die die charakteristische Röntgenstrahlenintensität jedes Elements zeigt, wenn eine Analyse mit EPMA um eine Korngrenze herum ausgeführt wird, die von einer Mehrzahl von R₂T₁₄B-Kristallkörnern eines R-T-B-basierten gesinterten Magneten gemäß eines Beispiels einer Ausführungsform gebildet wird.
4B ist eine grafische Darstellung, die die charakteristische Röntgenstrahlenintensität jedes Elements zeigt, wenn eine Analyse mit EPMA um eine Korngrenze herum ausgeführt wird, die von einer Mehrzahl von R₂T₁₄B-Kristallkörnern eines R-T-B-basierten gesinterten Magneten gemäß eines anderen Beispiels einer Ausführungsform gebildet wird.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Hierin nachfolgend sind offenbarte Ausführungen in Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
[Erste Ausführungsform]
<R-T-B-basierter gesinterter Magnet>
Eine Ausführungsform eines R-T-B-basierten gesinterten Magneten gemäß einer ersten Ausführungsform ist beschrieben. Wie in 1A und 1B gezeigt ist, weist der R-T-B-basierte gesinterte Magnet gemäß der vorliegenden Ausführungsform Körner (Hauptphasen) 2 auf, die von R₂T₁₄B-Kristallkörnern gebildet werden, und ein R-Co-Cu-N-konzentrierter Teil, dessen Konzentrationen von R, Co, Cu und N jeweils höher als jene in den R₂T₁₄B-Kristallkörner sind, befindet sich in einer Korngrenze, die von zwei oder mehr angrenzenden Körnern 2 gebildet wird.
Die Korngrenze umfasst Zwei-Korn-Grenzflächen 4, die von zwei R₂T₁₄B-Kristallkörnern gebildet wird, und einen Dreifachpunkt (Korngrenztripelpunkt) 6 (polykristalliner Korngrenzenteil), der von drei oder mehr angrenzenden R₂T₁₄B-Kristallkörnern, gebildet wird. Zusätzlich dazu ist der R-Co-Cu-N-konzentrierte Teil in einer Korngrenze vorhanden, die von zwei oder mehr angrenzenden Kristallkörnern gebildet wird, und weist jeweils eine Konzentration von R, Co, Cu und N auf, die höher als jene in den R₂T₁₄B-Kristallkörnern ist. So lange der R-Co-Cu-N-konzentrierte Teil R, Co, Cu und N als seine Hauptkomponente umfasst, kann er die anderen Komponenten umfassen.
Der R-T-B-basierte gesinterte Magnet gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist ein gesinterter Körper, der unter Verwendung einer R-T-B-basierten Legierung gebildet wird. Der R-T-B-basierte gesinterte Magnet gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist eine Hauptphase und eine Korngrenze auf. Die Hauptphase umfasst eine R₂T₁₄B-Verbindung, die durch R₂T₁₄B ausgedrückt ist („R“ steht für zumindest eines der Seltenerdelemente, „T“ steht für ein oder mehrere Übergangsmetallelemente, umfassend Fe oder Fe und Co, und „B“ steht für B oder B und C). Die Korngrenze umfasst „R“ mehr, als es die R₂T₁₄B-Verbindung macht.
„R“ steht für zumindest eines der Seltenerdelemente. Die Seltenerdelemente sind Sc, Y und Lanthanoid-Elemente, die zur dritten Gruppe einer Periodentabelle vom Langperiodentyp gehören. Die Lanthanoid-Elemente umfassen La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu und dergleichen. Die Seltenerdelemente werden in Leichte Seltenerdelemente und Schwere Seltenerdelemente klassifiziert. Schwere Seltenerdelemente (hierin nachfolgend auch als RH bezeichnet; heavy rare earth elements) umfassen Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb und Lu, während Leichte Seltenerdelemente (hierin nachfolgend auch als RL bezeichnet; light rare earth elements) die anderen Seltenerdelemente umfassen. In der vorliegenden Ausführungsform umfasst „R“ vorzugsweise RL (Seltenerdelemente, die zumindest eines von Nd und Pr oder beide umfassen) hinsichtlich der Produktionskosten und der magnetischen Eigenschaften, und ferner umfasst „R“ stärker bevorzugt sowohl RL (Seltenerdelemente, die zumindest eines von Nd und Pr oder beide umfassen) als auch RH (Seltenerdelemente, die zumindest eines von Dy und Tb oder beide umfassen) hinsichtlich der Verbesserung der magnetischen Eigenschaften.
In der vorliegenden Ausführungsform steht „T“ für ein oder mehrere Übergangsmetallelemente, die Fe oder Fe und Co umfassen. „T“ kann Fe allein sein, oder Fe wird teilweise durch Co substituiert. Im Fall der teilweisen Substitution von Fe durch Co, können die Temperatureigenschaften verbessert werden, ohne dass sich die magnetischen Eigenschaften verschlechtern.
Die anderen Übergangsmetallelemente als Fe oder Fe und Co umfassen z.B. Ti, V, Cu, Cr, Mn, Ni, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta und W. „T“ kann ferner zumindest ein Element wie z.B. Al, Ga, Si, Bi und Sn zusätzlich zu den Übergangsmetallelementen umfassen.
Im R-T-B-basierten gesinterten Magneten gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann „B“ teilweise für Kohlenstoff (C) substituiert werden. Dadurch wird es möglich, leicht die Magneten zu erzeugen und eine Reduzierung der Kosten dieser zu erzielen. Zusätzlich dazu wird eine Substitutionsmenge von „C“ so bestimmt, dass sie die magnetischen Eigenschaften nicht wesentlich beeinträchtigt.
Zusätzlich dazu können O, C, Ca und dergleichen zwangsläufig vermischt werden. Jedes dieser kann in einer Menge von etwa 0,5 Gew.-% oder weniger umfasst sein.
Die Hauptphase des R-T-B-basierten gesinterten Magneten gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind die R₂T₁₄B-Kristallkörner, und die R₂T₁₄B-Kristallkörner weisen eine Kristallstruktur vom tetragonalen R₂T₁₄B-Typ auf. Ein durchschnittlicher Teilchendurchmesser der R₂T₁₄B-Kristallkörner beträgt typischerweise 1 µm bis 30 µm oder so.
Die Korngrenze des R-T-B-basierten gesinterten Magneten gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst z.B. eine R-reiche Phase mit mehr „R“ als der R-Co-Cu-N-konzentrierte Teil und der R₂T₁₄B-Kristallkörner. Zusätzlich zur R-reichen Phase kann die Korngrenze eine B-reiche Phase mit einem hohen Mischungsverhältnisses des Boratoms (B) umfassen.
Ein Gehalt von „R“ im R-T-B-basierten gesinterten Magneten gemäß der vorliegenden Ausführungsform beträgt 25 Gew.-% bis 35 Gew.-%, vorzugsweise 28 Gew.-% bis 33 Gew.-%. Ist der Gehalt von „R“ geringer als 25 Gew.-%, so wird eine R₂T₁₄B-Verbindung, die die Hauptphase des R-T-B-basierten gesinterten Magneten sein soll, unzureichend erzeugt. Somit können sich die magnetischen Eigenschaften aufgrund der Abscheidung von z.B. α-Fe mit weichem Magnetismus verschlechtern.
Ein Gehalt von „B“ im R-T-B-basierten gesinterten Magneten gemäß der vorliegenden Ausführungsform beträgt 0,5 Gew.-% bis 1,5 Gew.-%, vorzugsweise 0,7 Gew.-% bis 1,2 Gew.-%, und stärker bevorzugt 0,7 Gew.-% bis 1,0 Gew.-%. Ist der Gehalt von „B“ geringer als 0,5 Gew.-%, so neigt die Koerzivität dazu zu sinken. Ist der Gehalt von „B“ höher als 1,5 Gew.-%, so neigt die Restmagnetflussdichte Br dazu abzunehmen.
Wie zuvor erwähnt wurde, steht „T“ für ein oder mehrere Übergangsmetallelemente, die Fe oder Fe und Co umfassen. Ein Gehalt von Fe im R-T-B-basierten gesinterten Magneten gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist ein wesentlicher Rest eines Bestandteils des R-T-B-basierten gesinterten Magneten, und Fe kann teilweise für Co substituiert werden. Ein Gehalt von Co beträgt vorzugsweise 0,3 Gew.-% bis 4,0 Gew.-%, stärker bevorzugt 1,0 Gew.-% bis 2,5 Gew.-%. Ist der Gehalt von Co höher als 4 Gew.-%, so neigt die Restmagnetflussdichte dazu abzunehmen, und der R-T-B-basierte gesinterte Magnet gemäß der vorliegenden Erfindung wird teuer. Ist der Gehalt von Co geringer als 0,3 Gew.-%, so ist der R-Co-Cu-N-konzentrierte Teil schwer zu bilden, und die Korrosionsbeständigkeit verschlechtert sich. Ti, V, Cr, Mn, Ni, Cu, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, W und dergleichen werden als Beispiele für die anderen Übergangsmetallelemente als Fe oder Fe und Co angeführt. Zusätzlich zu den Übergangsmetallelementen kann „T“ ferner zumindest eines der Elemente wie Al, Ga, Si, Bi und Sn umfassen.
Der R-T-B-basierte gesinterte Magnet gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst Cu, und ein Gehalt von Cu beträgt vorzugsweise 0,01 bis 1,5 Gew.-%, stärker bevorzugt 0,05 bis 1,0 Gew.-%. Der Einschluss von Cu ermöglicht es, eine höhere Koerzivität, eine höhere Korrosionsbeständigkeit und eine Verbesserung der Temperatureigenschaft des Magneten zu erhalten. Ist der Gehalt von Cu höher als 1,5 Gew.-%, so neigt die Restmagnetflussdichte dazu abzunehmen. Ist der Gehalt von Cu geringer als 0,01 Gew.-%, so ist der R-Co-Cu-N-konzentrierte Teil schwer zu bilden, und die Korrosionsbeständigkeit verschlechtert sich.
Der R-T-B-basierte gesinterte Magnet gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst vorzugsweise Al. Der Einschluss von Al ermöglicht, dass eine höhere Koerzivität, eine höhere Korrosionsbeständigkeit und eine Verbesserung der Temperatureigenschaft des Magneten erhalten werden können. Ein Gehalt von Al beträgt vorzugsweise 0,03 Gew.-% bis 0,4 Gew.-%, stärker bevorzugt 0,05 Gew.-% bis 0,25 Gew.-%.
Der R-T-B-basierte gesinterte Magnet gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann eine gewisse Menge an Sauerstoff (O) umfassen. Die gewisse Menge variiert auf der Grundlage anderer Parameter oder dergleichen und wird geeignet bestimmt. Die Menge an Sauerstoff beträgt vorzugsweise 500 ppm oder mehr in Hinblick auf die Korrosionsbeständigkeit, und sie beträgt vorzugsweise 2000 ppm oder weniger in Hinblick auf die magnetischen Eigenschaften.
Der R-T-B-basierte gesinterte Magnet gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann Kohlenstoff (C) umfassen. Eine Menge an Kohlenstoff variiert auf der Grundlage anderer Parameter oder dergleichen und wird geeignet bestimmt, aber die magnetischen Eigenschaften verschlechtern sich, wenn eine Kohlenstoffmenge zunimmt.
Eine Menge an Stickstoff (N) im R-T-B-basierten gesinterten Magneten gemäß der vorliegenden Ausführungsform beträgt vorzugsweise 100 bis 2000 ppm, stärker bevorzugt 200 bis 1000 ppm, und noch stärker bevorzugt 300 bis 800 ppm. Ein Verfahren zum Zusetzen von Stickstoff (N) in den R-T-B-basierten gesinterten Magneten ist nicht beschränkt, aber z.B. kann dieser durch Wärmebehandlung einer zweiten Legierung unter einer Atmosphäre von Stickstoffgas mit einer vorbestimmten Konzentration eingeführt werden. Stattdessen kann Stickstoff in die Korngrenze des R-T-B-basierten gesinterten Magneten unter Verwendung solcher Hilfen, einschließend Stickstoff als Pulverisierungshilfe der zweiten Legierung oder unter Verwendung eines Materials, das Stickstoff als ein Behandlungsmittel für die zweite Legierung umfasst, eingeführt werden.
Ein Verfahren zum Messen der Sauerstoffmenge, der Kohlenstoffmenge und der Stickstoffmenge im R-T-B-basierten gesinterten Magneten kann ein herkömmliches und allgemein bekanntes Verfahren sein. So kann die Sauerstoffmenge z.B. durch ein nicht-dispersives Inertgasfusions-Infrarotabsorptionsverfahren gemessen werden, die Kohlenstoffmenge kann durch Verbrennung in einem Sauerstoffluftstrom-Infrarotabsorptionsverfahren gemessen werden, und die Stickstoffmenge kann durch ein Inertgasfusions-Wärmeleitfähigkeitsverfahren gemessen werden.
Im R-T-B-basierten gesinterten Magneten gemäß der vorliegenden Ausführungsform beträgt die N-Atomzahl im R-Co-Cu-N-konzentrierten Teil vorzugsweise 7 bis 15% der Summe der Atomzahlen von R, Fe, Co, Cu und N. Die Gegenwart des R-Co-Cu-N-konzentrierten Teils mit „N“ in einem solchen Verhältnis kann die folgenden Wirkungen erzielen: es wird effektiv verhindert, dass der Wasserstoff, der durch die Korrosionsreaktion zwischen Wasser und „R“ im R-T-B-basierten gesinterten Magnet erzeugt wird, in einer inneren R-reichen Phase gespeichert wird; es wird verhindert, dass die Korrosion des R-T-B-basierten gesinterten Magneten nach innen fortschreitet; und der R-T-B-basierte gesinterte Magnet der vorliegenden Ausführungsform zeigt gute magnetische Eigenschaften.
Der R-T-B-basierte gesinterte Magnet gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist den R-Co-Cu-N-konzentrierten Teil, der in der Korngrenze vorhanden ist, auf, dessen Konzentrationen von R, Co, Cu und N jeweils höher als jene in den R₂T₁₄B-Kristallkörnern sind. Es ist anzumerken, dass der R-Co-Cu-N-konzentrierte Teil hauptsächlich aus R, Co, Cu und N besteht, wie dies oben erwähnt wurde, aber er kann auch die anderen Komponenten umfassen.
Im R-T-B-basierten gesinterten Magneten gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird der R-Co-Cu-N-konzentrierte Teil in der Korngrenze ausgebildet. In einem R-T-B-basierten gesinterten Magneten ohne den R-Co-Cu-N-konzentrierten Teil wird es schwierig, in einem ausreichenden Maß zu verhindern, dass Wasserstoff, der durch die Korrosionsreaktion aufgrund von Wasser wie Wasserdampf in der Nutzungsumgebung hervorgerufen wird, in einer Korngrenze gespeichert wird, und somit verschlechtert sich die Korrosionsbeständigkeit des R-T-B-basierten gesinterten Magneten gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
In der vorliegenden Ausführungsform wird der R-Co-Cu-N-konzentrierte Teil in der Korngrenze gebildet, was die folgenden Wirkungen zeigen kann: es wird effektiv verhindert, dass Wasserstoff, der durch die Tatsache erzeugt wird, dass Wasser wie Wasserdampf unter dem Einfluss der der Nutzungsbedingungen in das Innere des R-T-B-basierten gesinterten Magneten eindringt und darin mit „R“ reagiert, in der gesamten Korngrenze gespeichert wird; es wird verhindert, dass die Korrosion des R-T-B-basierten gesinterten Magneten nach innen fortschreitet; und es werden gute magnetische Eigenschaften erhalten.
Dies bedeutet, dass in der vorliegenden Ausführungsform effektiver verhindert wird, dass Wasserstoff, der durch die Korrosionsreaktion zwischen Wasser, das in den R-T-B-basierten gesinterten Magneten eingedrungen ist, und „R“ im R-T-B-basierten gesinterten Magnet erzeugt wird, in der Korngrenze gespeichert wird. Somit kann verhindert werden, dass die Korrosion des R-T-B-basierten gesinterten Magneten weiter nach innen fortschreitet. Dies ermöglicht sowohl eine weitere Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit als auch gute magnetische Eigenschaften des R-T-B-basierten gesinterten Magneten gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
Wasserstoff, der durch die Korrosionsreaktion zwischen Wasser wie z.B. Wasserdampf in der Nutzungsumgebung und „R“ im R-T-B-basierten gesinterten Magneten erzeugt wird, wird in der R-reichen Phase gespeichert, die in der Korngrenze des R-T-B-basierten gesinterten Magneten vorhanden ist. Dies ermöglicht, dass die Korrosion des R-T-B-basierten gesinterten Magneten in einem beschleunigten Tempo nach innen fortschreitet.
Und zwar glaubt man, dass die Korrosion des R-T-B-basierten gesinterten Magneten mit den folgenden Prozessen fortschreitet. Erstens wird eine R-reiche Phase, die in einer Korngrenze vorhanden ist, leicht oxidiert, und somit wird „R“ in der R-reichen Phase, die in einer Korngrenze vorhanden ist, durch Wasser wie z.B. Wasserdampf unter einer Nutzungsumgebung oxidiert. Danach korrodiert „R“, ändert sich in ein Hydroxid und erzeugt während dieser Prozesse Wasserstoff. 2R + 6H₂O → 2R(OH)₃ + 3H₂ (I)
Als nächstes wird der erzeugte Wasserstoff in einer nicht-korrodierten R-reichen Phase gespeichert. 2R + xH₂ → 2RH_x (II)
Danach wird eine R-reiche Phase leichter aufgrund der Wasserstoffspeicherung korrodiert, und Wasserstoff wird in einer größeren Menge als der gespeicherten Menge in der R-reichen Phase aufgrund der Korrosionsreaktion zwischen dem in der R-reichen Phase gespeicherten Wasserstoff und Wasser erzeugt. 2RH_x + 6H₂O → 2R(OH)₃ + (3 + x)H₂ (III)
Die Korrosion des R-T-B-basierten gesinterten Magneten schreitet durch die obigen Kettenreaktionen (I) bis (III) nach innen voran, und eine R-reiche Phase ändert sich in ein R-Hydroxid und in ein R-Hydrid. Belastung wird durch eine Volumsausdehnung, die mit dieser Änderung assoziiert ist, angehäuft, was zu einem Abfall des Kristallkorns (des Hauptphasenkorns) führt, das eine Hauptphase des R-T-B-basierten gesinterten Magnets darstellt. Danach tritt eine neu gebildete Oberfläche des R-T-B-basierten gesinterten Magneten aufgrund des Abfalls des Kristallkorns der Hauptphase auf, was bewirkt, dass die Korrosion des R-T-B-basierten gesinterten Magneten weiter nach innen fortschreitet.
Der R-T-B-basierte gesinterte Magnet gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist einen R-Co-Cu-N-konzentrierten Teil in einer Korngrenze auf, insbesondere in einem Dreifachpunkt. Dieser konzentrierte Teil kann schwer Wasserstoff speichern, wodurch es möglich wird zu verhindern, dass der durch die Korrosionsreaktion produzierte Wasserstoff in der inneren R-reichen Phase gespeichert wird und dass die Korrosion durch die obigen Prozesse nach innen fortschreitet. Zusätzlich dazu ist es schwierig, den R-Co-Cu-N-konzentrierten Teil im Vergleich zur R-reichen Phase zu oxidieren, wodurch ebenfalls ermöglicht wird zu verhindern, dass die Korrosion selbst Wasserstoff erzeugt. Somit kann der R-T-B-basierte gesinterte Magnet der vorliegenden Ausführungsform im Wesentlichen seine Korrosionsbeständigkeit verbessern. In der vorliegenden Ausführungsform kann eine R-reiche Phase, die für das Auftreten der Koerzivität HcJ erforderlich ist, in den zwei-Korn-Grenzflächen 4 verbleiben, die in 1A gezeigt sind.
Wie nachfolgend beschrieben ist, kann der R-T-B-basierte gesinterte Magnet gemäß der vorliegenden Ausführungsform durch Zusetzen einer zweiter Legierung hergestellt werden, die hauptsächlich eine Korngrenzenphase bildet, zusätzlich zu einer R-T-B-basierten Ausgangsmateriallegierung (erste Legierung), die hauptsächlich eine Hauptphase bildet, und durch Steuern der Herstellungsbedingungen wie die Konzentration von Stickstoff in einer Atmosphäre der Herstellungsprozesse. Alternativ dazu kann ein Ausgangsmaterial, das eine Stickstoffquelle sein soll, bei Bedarf zugesetzt werden. Es ist anzumerken, dass die vorliegende Ausführungsform ein Zwei-Legierungen-Verfahren beschreibt, in welchem ein Ausgangsmaterialpulver durch Mischen zweier Legierungen der ersten Legierung und der zweiten Legierung erzeugt wird, dass aber ein Ein-Legierung-Verfahren, in welchem eine einzelne Legierung ohne Trennung der ersten Legierung und der zweiten Legierung verwendet wird, verwendet werden kann.
Die Ausbildung des R-Co-Cu-N-konzentrierten Teils, der in einer Korngrenze des R-T-B-basierten gesinterten Magneten gemäß der vorliegenden Ausführungsform gebildet ist, wird wie folgt überlegt. Dies bedeutet, dass berücksichtigt wird, dass R, Co, Cu und Stickstoff, die in der zweiten Legierung vorhanden sind, eine Verbindung während eines solchen Grobpulverisierungsschritts und/oder eines Sinterschritts bilden und dass die Verbindung in der Korngrenze in einer Form des R-Co-Cu-N-konzentrierten Teils abscheidet.
Der R-T-B-basierte gesinterte Magnet gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird im Allgemeinen nach der Formgebung verwendet. Die Form des R-T-B-basierten gesinterten Magneten gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist nicht beschränkt, und es kann jede beliebige Form verwendet werden. So kann z.B. eine Säulenform wie z.B. ein rechteckiges Parallelepiped, ein Hexaeder, eine tafelförmige oder ein quadratischer Stab verwendet werden, und es kann ein R-T-B-basierten gesinterte Magnet, dessen Querschnitt eine C-förmige zylindrische Form aufweist, verwendet werden. Die Bodenfläche des quadratischen Stabs kann ein Rechteck oder ein Quadrat sein.
Der R-T-B-basierte gesinterte Magnet gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst sowohl ein Magnetprodukt mit dem vorliegenden Magneten, der nach der Bearbeitung magnetisiert wurde, als auch ein Magnetprodukt mit dem nicht-magnetisierten vorliegenden Magneten.
<Verfahren zur Herstellung des R-T-B-basierten gesinterten Magneten>
Ein Beispiel für ein Verfahren zur Herstellung des R-T-B-basierten gesinterten Magneten gemäß der vorliegenden Ausführungsform, der die obigen Strukturen umfasst, ist mit Verweis auf die Zeichnungen beschrieben. 2 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel eines Verfahrens zur Herstellung eines R-T-B-basierten gesinterten Magneten gemäß einer Ausführungsform anzeigt. Wie in 2 gezeigt ist, umfasst ein Verfahren zur Herstellung des R-T-B-basierten gesinterten Magneten gemäß der vorliegenden Ausführungsform die folgenden Schritte.

(a) Legierungsherstellungsschritt zur Herstellung einer ersten Legierung und einer zweiten Legierung (Schritt S11)
(b) Pulverisierungsschritt zur Pulverisierung der ersten Legierung und der zweiten Legierung (Schritt S12)
(c) Mischschritt zum Mischen des ersten Legierungspulvers und des zweiten Legierungspulvers (S13)
(d) Formschritt zum Formen des gemischten Pulvers (Schritt S14)
(e) Sinterschritt zum Sintern eines Grünlings und Erhalten eines R-T-B-basierten gesinterten Magneten (Schritt S15)
(f) Alterungsbehandlungsschritt zum Durchführen einer Alterungsbehandlung am R-T-B-basierten gesinterten Magneten (Schritt S16)
(g) Kühlungsschritt zum Kühlen des R-T-B-basierten gesinterten Magneten (Schritt S17)
(h) Bearbeitungsschritt zum Bearbeiten des R-T-B-basierten gesinterten Magneten (Schritt S18)
(i) Korngrenzendiffundierungsschritt zum Diffundieren eines schweren Seltenerdelements, das in einer Korngrenze des R-T-B-basierten gesinterten Magneten diffundiert wird (Schritt S19)
(j) Oberflächenbehandlungsschritt zum Durchführen einer Oberflächenbehandlung am R-T-B-basierten gesinterten Magneten (Schritt S20)

[Legierungsherstellungsschritt: Schritt S11]
Eine erste Legierung, die hauptsächlich eine Hauptphase bildet, und eine zweite Legierung, die hauptsächlich eine Korngrenzphase bildet, im R-T-B-basierten gesinterten Magneten gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden hergestellt (Legierungsherstellungsschritt (Schritt S11)). Im Legierungsherstellungsschritt (Schritt S11) werden Ausgangsmaterialmetalle, die einer Zusammensetzung des R-T-B-basierten gesinterten Magneten gemäß der vorliegenden Ausführungsform entsprechen, in einer Vakuum- oder in einer Inertgasatmosphäre eines Inertgases wie Ar-Gas geschmolzen, und die geschmolzenen Ausgangsmaterialmetalle werden gegossen. Als ein Resultat davon werden die erste Legierung und die zweite Legierung, die jeweils eine erwünschte Zusammensetzung aufweisen, hergestellt. Es ist anzumerken, dass die vorliegende Ausführungsform ein Zwei-Legierungen-Verfahren beschreibt, in welchem ein Ausgangsmaterialpulver durch Mischen von zwei Legierungen der ersten Legierung und der zweiten Legierung hergestellt wird, aber es kann auch ein Ein-Legierungs-Verfahren, in welchem eine einzige Legierung ohne Trennung der ersten Legierung und der zweiten Legierung verwendet werden kann, verwendet werden.
So kann z.B. das Ausgangsmaterialmetall ein Seltenerdmetall sein, eine Seltenerdlegierung, reines Eisen, Eisen-Bor und ferner ihre Legierungen und Verbindungen. Ein Gussverfahren zum Gießen des Ausgangsmaterialmetalls umfasst z.B. ein Blockgussverfahren, ein Bandgussverfahren, ein Buchblockformverfahren, ein Zentrifugalgussverfahren und dergleichen. Umfasst die erhaltene Ausgangsmateriallegierung eine Verfestigungsabscheidung, so wird sie bei Bedarf homogenisiert. Die Homogenisierung der Ausgangsmateriallegierung wird in einer Atmosphäre von Vakuum oder Inertgas bei einer Temperatur von 700°C bis 1500°C eine Stunde lang oder länger durchgeführt. Somit wird eine Legierung für den R-T-B-basierten gesinterten Magneten geschmolzen und homogenisiert.
[Pulverisierungsschritt: Schritt S12]
Nach der Herstellung der ersten und der zweiten Legierung werden diese erste und zweite Legierung pulverisiert (Pulverisierungsschritt (Schritt S12)). Im Pulverisierungsschritt (Schritt S12) werden nach der Herstellung der ersten Legierung und der zweiten Legierung die erste und die zweite Legierung separat zur Herstellung eines Pulvers pulverisiert. Es ist anzumerken, dass die erste Legierung und die zweite Legierung gemeinsam pulverisiert werden können.
Der Pulverisierungsschritt (Schritt S12) umfasst einen Grobpulverisierungsschritt (Schritt S12-1), der die Pulverisierung so lange durchführt, bis ein Teilchendurchmesser einige hundert µm bis einige mm oder so aufweist, und einen Feinpulverisierungsschritt (Schritt S12-2), der die Pulverisierung so lange durchführt, bis ein Teilchendurchmesser einige µm oder so aufweist.
(Grobpulverisierungsschritt (Schritt S12-1))
Die erste Legierung und die zweite Legierung werden grob pulverisiert, bis jede der Teilchendurchmesser einige hundert µm bis einige mm oder so aufweist (Grobpulverisierungsschritt (Schritt S12-1)). Als ein Resultat davon werden grob pulverisierte Pulver der ersten Legierung und der zweiten Legierung erhalten. Die Grobpulverisierung kann wie folgt durchgeführt werden: Wasserstoff wird in der ersten Legierung und der zweiten Legierung gespeichert; dieser Wasserstoff wird auf der Grundlage der Differenz der möglichen Wasserstoffspeichermenge unter den verschiedenen Phasen emittiert; es wird eine Dehydrierung durchgeführt; und es kommt in einer selbstkollabierten Weise zu einer Pulverisierung (Wasserstoffspeicherungspulverisierung).
Eine zusätzliche Menge an Stickstoff, die erforderlich ist, um den R-Co-Cu-N-konzentrierten Teil zu bilden, kann durch Anpassen dieser Stickstoffgaskonzentration einer Atmosphäre während der Dehydrierungsbehandlung in dieser Wasserstoffspeicherungspulverisierung der zweiten Legierung gesteuert werden. Eine optimale Stickstoffgaskonzentration variiert auf der Grundlage einer Zusammensetzung einer Ausgangsmateriallegierung und dergleichen, beträgt aber vorzugsweise 150 ppm oder mehr, stärker bevorzugt 200 ppm oder mehr und am stärksten bevorzugt 300 ppm oder mehr. Es ist anzumerken, dass in einer Wasserstoffspeicherungspulverisierung der ersten Legierung die Stickstoffgaskonzentration vorzugsweise geringer als 150 ppm, stärker bevorzugt 100 ppm oder weniger und noch stärker bevorzugt 50 ppm oder weniger beträgt.
Es ist anzumerken, dass der Grobpulverisierungsschritt (Schritt S12-1) unter Verwendung eines Grobpulverisiergeräts, z.B. eine Brechwerks, eines Backenbrechers und einer Brown Mill, unter einer anderen Inertgasatmosphäre als unter Verwendung der obigen Wasserstoffspeicherungspulverisierung durchgeführt werden kann.
Um hohe magnetische Eigenschaften zu erhalten, weist jeder Schritt vom Pulverisierungsschritt (Schritt S12) bis zum Sinterschritt (Schritt S15) vorzugsweise eine Atmosphäre mit niedriger Sauerstoffkonzentration auf. Die Sauerstoffkonzentration wird z.B. durch Steuerung einer Atmosphäre jedes Herstellungsschritts angepasst. Ist die Sauerstoffkonzentration jedes Herstellungsschrittes hoch, so wird ein Seltenerdelement im Pulver der ersten Legierung und der zweiten Legierung oxidiert, und es wird ein R-Oxid erzeugt. Danach scheidet sich das R-Oxid ab, das es sich in einer Korngrenze befindet, ohne während des Sinterns reduziert zu werden, und als ein Resultat dessen nimmt das Br des R-T-B-basierten gesinterten Magneten, der zu erhalten ist, ab. Somit beträgt die Sauerstoffkonzentration in jedem Schritt vorzugsweise z.B. 100 ppm oder weniger.
(Feinpulverisierungsschritt: Schritt S12-2)
Nach der Grobpulverisierung der ersten Legierung und der zweiten Legierung werden die erhaltenen, grob pulverisierten Pulver der ersten Legierung und der zweiten Legierung fein pulverisiert, bis ihre durchschnittlichen Teilchendurchmesser einige µm oder dergleichen aufweisen (Feinpulverisierungsschritt (Schritt S12-2)). Als ein Resultat davon werden die fein pulverisierten Pulver der ersten Legierung und der zweiten Legierung erhalten. Das grob pulverisierte Pulver wird weiter fein pulverisiert, was ein fein pulverisiertes Pulver mit Körnern von vorzugsweise 1 µm bis 10 µm, stärker bevorzugt 3 µm bis 5 µm, ergeben kann.
Es ist anzumerken, dass in der vorliegenden Ausführungsform das fein pulverisierte Pulver durch separates Pulverisieren der ersten Legierung und der zweiten Legierung erhalten wird, aber es kann auch fein pulverisiertes Pulver nach dem Mischen des grob pulverisierten Pulvers der ersten Legierung und jenes der zweiten Legierung in einem Feinpulverisierungsschritt (Schritt S12-2) erhalten werden.
Die Feinpulverisierung wird durchgeführt, indem das grob pulverisierte Pulver unter Verwendung eines Feinpulverisiergeräts wie einer Strahlmühle, einer Kugelmühle, einer Vibrationsmühle und einem Nassattritor weiter pulverisiert wird, während die Bedingungen wie die Pulverisierzeit geeignet angepasst werden. Die Strahlmühle führt die Pulverisierung wie folgt durch. Die Strahlmühle gibt ein Inertgas (z.B. N₂-Gas) durch eine enge Düse bei hohem Druck ab und erzeugt einen Gasstrom mit hoher Geschwindigkeit. Dieser Gasstrom mit hoher Geschwindigkeit beschleunigt das grob pulverisierte Pulver einer ersten Legierung und einer zweiten Legierung und bewirkt einen Aufprall unter dem grob pulverisierten Pulver der ersten Legierung und der zweiten Legierung oder einen Aufprall zwischen dem grob pulverisierten Pulver und einem Ziel oder einer Behälterwand.
Wenn das grob pulverisierte Pulver der ersten Legierung und der zweiten Legierung fein pulverisiert wird, kann das Zugeben von Pulverisierhilfen wie Zinkstearat oder Oleinamid ein fein pulverisiertes Pulver mit hoher Ausrichtung beim Pressen ergeben.
[Mischschritt: Schritt S13]
Nach dem feinen Pulverisieren der ersten Legierung und der zweiten Legierung wird jedes des fein pulverisierten Pulvers unter einer Atmosphäre mit geringem Sauerstoff gemischt (Mischschritt (Schritt S13)). Daraufhin wird ein gemischtes Pulver erhalten. Die Atmosphäre mit geringem Sauerstoff wird als eine Inertgas-Atmosphäre gebildet, so z.B. eine N₂-Gas- und Ar-Gas-Atmosphäre. Das Mischungsverhältnis des ersten Legierungspulvers und des zweiten Legierungspulvers beträgt vorzugsweise 80/20 bis 97/3 im Gewichtsverhältnis, stärker bevorzugt 90/10 bis 97/3 im Gewichtsverhältnis.
Im Pulverisierungsschritt (Schritt S12), wie dies mit separater Pulverisierung der ersten Legierung und der zweiten Legierung der Fall ist, beträgt das Mischungsverhältnis der ersten Legierung und der zweiten Legierung, wenn diese gemeinsam pulverisiert werden, vorzugsweise 80/20 bis 97/3 im Massenverhältnis, stärker bevorzugt 90/10 bis 97/3 im Massenverhältnis.
In der vorliegenden Ausführungsform weisen die erste Legierung und die zweite Legierung vorzugsweise verschiedene Legierungszusammensetzungen auf. So enthält z.B. die zweite Legierung mehr Cu und Co als die erste Legierung.
Die Gew% des in der zweiten Legierung enthaltenen Co betragen vorzugsweise 1% bis 80%, stärker bevorzugt 3% bis 60%. Die erste Legierung kann Co enthalten, oder sie kann kein Co enthalten. Enthält die erste Legierung Co, so betragen die Gew.-% des in der ersten Legierung enthaltenen Co vorzugsweise 1% oder weniger. Die Gew.-% des in der zweiten Legierung enthaltenen Cu betragen vorzugsweise 0,2% bis 20%, stärker bevorzugt 0,5% bis 10%. Die erste Legierung kann Cu enthalten, oder sie kann kein Cu enthalten. Enthält die erste Legierung Cu, so betragen die Gew.-% des in der ersten Legierung enthaltenen Cu vorzugsweise 0,2% oder weniger.
[Formschritt: Schritt S14]
Nach dem Mischen des ersten Legierungspulvers und des zweiten Legierungspulvers wird das gemischte Pulver in eine Zielform geformt (Formschritt (Schritt S14)). Im Formschritt (Schritt S14) wird das gemischte Pulver aus dem ersten Legierungspulver und dem zweiten Legierungspulver in eine von einem Elektromagneten gehaltene Pressform gefüllt und danach gepresst, um das gemischte Pulver in eine beliebige Form zu formen. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Magnetfeld angelegt, und es wird eine vorbestimmte Ausrichtung für ein Ausgangsmaterialpulver durch die Anlegung erzeugt. Danach wird das Formen im Magnetfeld durchgeführt, während die Kristallachse ausgerichtet wird. Folglich wird ein Grünling erhalten. Der erhaltene Grünling ist auf eine bestimmte Richtung ausgerichtet, und somit wird ein anisotroper R-T-B-basierter gesinterter Magnet mit stärkerem Magnetismus erhalten.
Die Druckbeaufschlagung während des Formens beträgt vorzugsweise 30 MPa bis 300 MPa. Das Magnetfeld wird vorzugsweise mit 950 kA/m bis 1600 kA/m angelegt. Das anzulegende Magnetfeld ist nicht auf ein magnetostatisches Feld begrenzt, und es kann auch ein gepulstes Magnetfeld sein. Auch können ein magnetostatisches Feld und ein gepulstes Magnetfeld gemeinsam verwendet werden.
Es ist anzumerken, dass zusätzlich zum Trockenformen, welches das gemischte Pulver formt, wie dies oben erwähnt ist, das Formverfahren auch das Nassformen umfassen kann, das eine Aufschlämmung formt, in welcher ein Ausgangsmaterialpulver in einem Lösungsmittel wie Öl dispergiert ist.
Ein durch das Pressen des gemischten Pulvers erhaltener Grünling muss nicht auf eine bestimmte Form begrenzt sein, und er kann jede beliebige Form wie ein rechteckiges Parallelepiped, eine tafelförmige Form, eine Säulenform und eine Ringform aufweisen, entsprechend einer gewünschten Form des R-T-B-basierten gesinterten Magneten.
[Sinterschritt: Schritt S15]
Ein Grünling, der dadurch erhalten wird, dass er in eine Zielform in einem Magnetfeld geformt wird, wird unter einer Atmosphäre von Vakuum oder einem Inertgas gesintert, und danach wird ein R-T-B-basierter gesinterter Magnet erhalten (Sinterschritt (Schritt S15)). Eine Sintertemperatur muss unter Berücksichtigung jeder Bedingung wie Zusammensetzung, Pulverisierungsverfahren und einer Differenz zwischen Teilchendurchmesser und Teilchendurchmesserverteilung angepasst werden. So wird z.B. der Grünling gesintert, indem eine Wärmebehandlung unter einem Vakuum oder bei der Gegenwart eines Inertgases bei 1000°C bis 1200°C für 1 Stunde bis 10 Stunden durchgeführt wird. Als ein Resultat davon erzeugt ein gemischtes Pulver eine Flüssigphasensinterung, und danach wird ein R-T-B-basierter gesinterter Magnet (gesinterter Körper des R-T-B-basierten gesinterten Magneten) mit einem verbesserten Volumsverhältnis der Hauptphase erhalten. Nach dem Sintern des Grünlings wird ein gesinterter Körper vorzugsweise rasch in Hinblick auf die Verbesserung der Produktionseffektivität abgekühlt.
[Alterungsbehandlungsschritt: Schritt S16]
Nach dem Sintern des Grünlings wird der R-T-B-basierte gesinterte Magnet alterungsbehandelt (Alterungsbehandlungsschritt (Schritt S16)). Nach dem Sintern wird eine Alterungsbehandlung am R-T-B-basierten gesinterten Magneten durchgeführt, indem z.B. der erhaltene R-T-B-basierte gesinterte Magnet auf einer Temperatur gehalten wird, die niedriger als während des Sinterns ist. Die Behandlungsbedingungen der Alterungsbehandlung werden unter Berücksichtigung davon geeignet angepasst, wie oft die Alterungsbehandlung durchgeführt wird. So kann die Alterungsbehandlung z.B. durch einen Zweimal-Erhitzungsschritt durchgeführt werden, der sowohl einen Erhitzungsschritt bei 700°C bis 900°C für 1 bis 3 Stunden als auch einen Erhitzungsschritt bei 500°C bis 700°C für 1 bis 3 Stunden umfasst, oder es kann ein einmaliger Erhitzungsschritt durchgeführt werden, der einen Erhitzungsschritt bei etwa 600°C für 1 bis 3 Stunden umfasst. Eine solche Alterungsbehandlung kann die magnetischen Eigenschaften des R-T-B-basierten gesinterten Magneten verbessern. Der Alterungsbehandlungsschritt (Schritt S16) kann nach dem Bearbeitungsschritt (Schritt S18) oder dem Korngrenzendiffundierungsschritt (Schritt S19) durchgeführt werden.
[Kühlschritt: Schritt S17]
Nach dem Durchführen der Alterungsbehandlung am R-T-B-basierten gesinterten Magneten wird der R-T-B-basierte gesinterte Magnet rasch unter einer Ar-Gas-Atmosphäre gekühlt (Kühlschritt (Schritt S17)). Als ein Resultat davon kann der R-T-B-basierte gesinterte Magnet gemäß der vorliegenden Ausführungsform erhalten werden. Die Kühlgeschwindigkeit ist nicht begrenzt und liegt vorzugsweise bei 30°C/min oder höher.
[Bearbeitungsschritt: Schritt S18]
Der erhaltene R-T-B-basierte gesinterte Magnet kann bei Bedarf in eine erwünscht Form bearbeitet werden (Bearbeitungsschritt: Schritt S18). Das Bearbeitungsverfahren kann einen Formgebungsprozess wie Schneiden oder Mahlen und einen Abfasungsprozess wie Trommelpolieren umfassen.
[Korngrenzendiffundierungsschritt: Schritt S19]
Ein Schritt, in welchem schwere Seltenerdelemente weiter in einer Korngrenze des bearbeiteten R-T-B-basierten gesinterten Magneten diffundiert werden, kann ferner durchgeführt werden (Korngrenzendiffundierungsschritt: Schritt S19). Die Korngrenzendiffundierung kann wie folgt durchgeführt werden: es wird eine Wärmebehandlung durchgeführt, nachdem eine Verbindung, die ein schweres Seltenerdelement umfasst, an der Oberfläche des R-T-B-basierten gesinterten Magneten angehaftet wurde, z.B. durch Aufbringen oder Abscheidung. Die Korngrenzendiffundierung kann auch wie folgt durchgeführt werden: es wird eine Wärmebehandlung am R-T-B-basierten gesinterten Magneten unter einer Atmosphäre durchgeführt, die einen Dampf der schweren Seltenerdelemente umfasst. Als ein Resultat davon kann die Koerzivität des R-T-B-basierten gesinterten Magneten weiter verbessert werden.
[Oberflächenbehandlungsschritt: Schritt S20]
Es kann eine Oberflächenbehandlung wie z.B. Plattieren, Harzbeschichten, Oxidierungsbehandlung und chemische Umwandlungsbehandlung am R-T-B-basierten gesinterten Magneten, der durch die obigen Schritte erhalten wurde, durchgeführt werden (Oberflächenbehandlungsschritt (Schritt S20)). Als ein Resultat davon kann die Korrosionsbeständigkeit weiter verbessert werden.
Es ist anzumerken, dass in der vorliegenden Ausführungsform der Bearbeitungsschritt (Schritt S18), der Korngrenzendiffundierungsschritt (Schritt S19) und der Oberflächenbehandlungsschritt (Schritt S20) durchgeführt werden, aber diese Schritte müssen nicht unbedingt durchgeführt werden.
Auf diese Weise wird der R-T-B-basierte gesinterte Magnet gemäß der vorliegenden Ausführungsform hergestellt, und alle Behandlungen sind abgeschlossen. Es wird ein Magnetprodukt erhalten, indem es magnetisiert wird.
Der R-T-B-basierte gesinterte Magnet gemäß der vorliegenden Ausführungsform, der auf diese Weise erhalten wird, weist den R-Co-Cu-N-konzentrierten Teil in seiner Korngrenze auf, und hat somit eine exzellente Korrosionsbeständigkeit und günstige magnetische Eigenschaften.
Wird der R-T-B-basierte gesinterte Magnet gemäß der vorliegenden Ausführungsform, der auf dies Weise erhalten wird, als ein Magnet für eine drehende Maschine wie einen Motor verwendet, so kann der Magnet aufgrund seiner hohen Korrosionsbeständigkeit über einen langen Zeitraum verwendet werden, und es kann ein sehr zuverlässiger R-T-B-basierter gesinterter Magnet bereitgestellt werden. Der R-T-B-basierte gesinterte Magnet gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird vorzugsweise als ein Magnet von z.B. einem Motor vom Oberflächenmagnettyp (Oberflächenpermanentmagnet: englischsprachig: Surface Permanent Magnet, kurz SPM) verwendet, wobei ein Magnet an der Oberfläche eines Rotors befestigt ist, als ein Motor mit einem inneren Magnet vom eingebetteten Typ (Innerer Permanentmagnet: englischsprachig: Interior Permanent Magnet, kurz IPM) wie ein bürstenloser Motor vom inneren Rotortyp; und als ein PRM (Permanentmagnetreluktanzmotor, englischsprachig Permanent magnet Reluctance Motor).
Insbesondere wird der R-T-B-basierte gesinterte Magnet gemäß der vorliegenden Ausführungsform vorzugsweise für einen Spindelmotor für einen Festplattendrehantrieb oder einen Schwingspulenmotor eines Festplattenantriebs, einen Motor für ein elektrisches Fahrzeug oder ein Hybridfahrzeug, einen elektrischen Servolenkungsmotor für ein Automobil, einen Servo-Motor für ein Maschinenwerkzeug, einen Motor für die Vibrationseinrichtung eines Mobiltelefons, einen Motor für einen Drucker, einen Motor für einen Magnetgenerator und dergleichen verwendet.
[Motor]
Als nächstes ist eine Ausführungsform des R-T-B-basierten gesinterten Magneten gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben, der für einen Motor verwendet wird. Hierin ist ein Beispiel des R-T-B-basierten gesinterten Magneten gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben, der auf einen SPM-Motor angewendet wird. 3 ist eine Querschnittsansicht, die kurz die Struktur einer Ausführungsform eines SPM-Motors zeigt. Wie in 3 dargestellt ist, umfasst ein SPM-Motor 10 einen säulenförmig geformten Rotor 12, einen zylindrisch geformten Stator 13 und eine Drehwelle 14 in einem Gehäuse 11. Die Drehwelle 14 geht durch die Mitte des Querschnitts des Rotors 12 hindurch.
Der Rotor 12 umfasst einen Rotorkern (Eisenkern) 15, mehrere Permanentmagneten 16 und mehrere Magneteinsatzschlitze 17. Der Rotorkern 15 ist säulenförmig und aus einem Eisenmaterial gefertigt. Die Permanentmagneten 16 sind in einem vorbestimmten Intervall auf einer äußeren Umfangsfläche des Rotorkerns 15 angeordnet. Die Magneteinsatzschlitze 17 enthalten die Permanentmagneten 16. Der R-T-B-basierte gesinterte Magnet gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird für den Permanentmagneten 16 verwendet. Die mehreren Permanentmagneten 16 sind bereitgestellt, um den N-Pol und S-Pol abwechselnd in jedem Magneteinsatzschlitz 17 entlang einer Umlaufrichtung des Rotors 12 anzuordnen. Resultierend davon erzeugten die Permanentmagneten 16 angrenzend entlang der Umlaufrichtung Magnetfeldlinien in einander entgegengesetzten Richtungen entlang einer radialen Richtung des Rotors 12.
Der Stator 13 umfasst mehrere Statorkerne 18 und Drosseln 19 in einer Umlaufrichtung des Inneren seiner Zylinderwand (Umfangswand). Beide sind in einem vorbestimmten Intervall entlang einer äußeren Umlauffläche des Rotors 12 angeordnet. Die mehreren Statorkerne 18 sind zur Mitte des Stators 14 entgegengesetzt zum Rotor 12 angeordnet. Ferner ist eine Spule 20 um das Innere jeder Drossel 19 gewunden. Die Permanentmagneten 16 und die Statorkerne 18 sind einander entgegengesetzt angeordnet.
Der Rotor 12 ist so installiert, dass er gemeinsam mit der Drehwelle 14 im Raum des Stators 13 gedreht werden kann. Der Stator 13 stellt dem Rotor 12 Drehmoment mittels elektromagnetischer Wirkung bereit, und der Rotor 12 rotiert entlang der Umlaufrichtung.
Der SPM-Motor 10 verwendet den R-T-B-basierten gesinterten Magneten gemäß der vorliegenden Ausführungsform als den Permanentmagneten 15. Der Permanentmagnet 16 zeigt hohe magnetische Eigenschaften, während er Korrosionsbeständigkeit zeigt. Somit ist der SPM-Motor 10 in der Lage, die Motorcharakteristiken wie Drehmomentcharakteristik zu verbessern und eine hohe Ausgabe für eine lange Zeitdauer zu zeigen, und er ist in exzellenter Weise zuverlässig.
[Zweite Ausführungsform]
Eine Ausführungsform eines R-T-B-basierten gesinterten Magneten gemäß einer zweiten Ausführungsform wird jetzt beschrieben. Der R-T-B-basierte gesinterte Magnet gemäß der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich von jenem der ersten Ausführungsform in den folgenden Punkten, und allgemeine Teile sind nicht partiell beschrieben.
Der R-T-B-basierte gesinterte Magnet gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist einer mit R₂T₁₄B-Kristallkörnern. Wie in 1B gezeigt ist, weist der R-T-B-basierte gesinterte Magnet gemäß der vorliegenden Ausführungsform Körnern (Hauptphasen) 2 auf, die aus den R₂T₁₄B-Kristallkörnern gebildet sind, und einen konzentrierten Sub-Teil 8 in einer Korngrenze, die von den zwei oder mehr angrenzenden Körnern 2 gebildet wird. Im konzentrierten Sub-Teil 8 sind die Konzentrationen von R, O und C höher als jene in den Körnern 2. Alternativ dazu können in den konzentrierten Sub-Teilen 8 die Konzentrationen von R, O, C und N höher als jene in den Körnern 2 sein.
In der vorliegenden Ausführungsform weist insbesondere ein Dreifachpunkt 6, der um den konzentrierten Sub-Teil 8 in der Korngrenze herum angeordnet ist, ferner einen R-Co-Cu-N-konzentrierten Teil auf, dessen Konzentrationen von R, Co, Cu und N höher als jene in den Körnern 2 sind. Der konzentrierte Sub-Teil 8 ist hauptsächlich im Dreifachpunkt 6 gebildet. Der R-Co-Cu-N-konzentrierte Teil kann auch in anderen Zwei-Korn-Grenzflächen 4 als im Dreifachpunkt 6 gebildet werden. Ferner kann eine R-reiche Phase, die für die Expression der Koerzivität HcJ erforderlich ist, in den Zwei-Korn-Grenzflächen 4 verbleiben.
In der vorliegenden Ausführungsform umgibt der R-Co-Cu-N-konzentrierte Teil den konzentrierten Sub-Teil 8 und ist in einer Korngrenzenfläche nahe einer Grenzfläche zwischen der Korngrenzenfläche und den Teilchen 2 gegeben. In einer Korngrenzenfläche mit keinem konzentrierten Sub-Teil 8 kann der R-Co-Cu-N-konzentrierte Teil um dessen Mitte herum gegeben sein.
Ein R-O-C-konzentrierter Teil, der R, O und C als seine Hauptkomponente im konzentrierten Sub-Teil 8 enthält, kann beliebige andere Komponenten enthalten. Auch kann ein R-O-C-N-konzentrierter Teil, der R, O, C und N als seine Hauptkomponente im konzentrierten Sub-Teil 8 enthält, kann jede beliebige andere Komponente enthalten.
Der R-T-B-basierte gesinterte Magnet gemäß der vorliegenden Ausführungsform muss eine gewisse Menge an Sauerstoff (O) umfassen. Die gewisse Menge variiert auf der Grundlage anderer Parameter oder dergleichen und wird in geeigneter Weise bestimmt. Die Menge an Sauerstoff beträgt vorzugsweise 500 ppm oder mehr in Hinblick auf Korrosionsbeständigkeit und vorzugsweise 2000 ppm oder weniger in Hinblick auf die magnetischen Eigenschaften.
Eine Menge an Kohlenstoff (C) im R-T-B-basierten gesinterten Magneten gemäß der vorliegenden Ausführungsform variiert auf der Grundlage anderer Parameter oder dergleichen und wird in geeigneter Weise bestimmt. Die magnetischen Eigenschaften verschlechtern sich, wenn die Kohlenstoffmenge zunimmt, während der R-O-C-konzentrierte Teil (oder der R-O-C-N-konzentrierte Teil, hierin nachfolgend derselbe) wird nicht gebildet, wenn die Kohlenstoffmenge gering ist. Aus diesem Grund beträgt die Menge an Kohlenstoff vorzugsweise 400 ppm bis 3000 ppm, stärker bevorzugt 400 ppm bis 2500 ppm und am stärksten bevorzugt 400 ppm bis 2000 ppm.
Im R-T-B-basierten gesinterten Magneten gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthält der R-O-C-konzentrierte Teil in der Korngrenze vorzugsweise ein Verhältnis (O/R) von O-Atom zu R-Atom im R-O-C-konzentrierten Teil, das die folgende Formel (1) erfüllt. Dies bedeutet, dass (O/R) vorzugsweise kleiner als R-oxide (R₂O₃, RO₂, RO und dergleichen) einer stöchiometrischen Verhältniszusammensetzung ist. Es ist anzumerken, dass in der vorliegenden Beschreibung ein Verhältnis von O-Atom zu R-Atom durch (O/R) dargestellt ist. Die Gegenwart eines R-O-C-konzentrierten Teils mit einem (O/R) innerhalb eines vorbestimmten Bereichs in seiner Korngrenze kann die folgenden Effekte erzielen: es wird effektiv verhindert, dass Wasserstoff, der durch die Korrosionsreaktion zwischen Wasser und „R“ im R-T-B-basierten gesinterten Magneten erzeugt wird, in einer inneren R-reichen Phase gespeichert wird; es wird verhindert, dass die Korrosion des R-T-B-basierten gesinterten Magneten nach innen fortschreitet; die und der R-T-B-basierte gesinterte Magneten gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt gute magnetische Eigenschaften. 0 < (O/R) < 1 (1)
Dieses (O/R) wird bevorzugt, um die folgende Formel (2) zu erfüllen. Ist (O/R) kleiner als 0,41 so kann der Wasserstoff, der durch die Korrosionsreaktion zwischen Wasser und „R“ im R-T-B-basierten gesinterten Magneten erzeugt wird, nicht ausreichend daran gehindert werden, in der Korngrenze gespeichert zu werden, und somit neigt die Korrosionsbeständigkeit des R-T-B-basierten gesinterten Magneten dazu, sich zu verschlechtern. Auch wenn (O/R) mehr als 0,70 ist, wird die Konsistenz mit seinem Hauptphasenkorn schlechter, und deshalb neigt die Koerzivität HcJ dazu, sich zu verschlechtern. 0,41 ≤ (O/R) ≤ 0,70 (2)
(O/R) erfüllt vorzugsweise die folgende Formel (3). Durch Festlegen von (O/R) innerhalb der folgenden Formel kann sich die Korrosionsbeständigkeit des R-T-B-basierten gesinterten Magneten weiter verbessern. 0,5 ≤ (O/R) ≤ 0,70 (3)
Der R-O-C-konzentrierte Teil umfasst vorzugsweise eine kubische Kristallstruktur. Mit dieser kubischen Kristallstruktur kann verhindert werden, dass Wasserstoff weiter in einer Korngrenze gespeichert wird, und die Korrosionsbeständigkeit des R-T-B-basierten gesinterten Magneten gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann sich verbessern.
Im R-O-C-konzentrierten Teil enthaltenes „R“ umfasst RL (einen Seltenerdelement umfasst zumindest entweder Nd und Pr oder beide) und RH (ein Seltenerdelement umfasst zumindest entweder Dy und Tb oder beide). Durch Einschluss von sowohl RL als auch RH in den R-O-C-konzentrierten Teil können sich die magnetischen Eigenschaften weiter mit exzellenter Korrosionsbeständigkeit verbessern.
Der R-T-B-basierte gesinterte Magnet gemäß der vorliegenden Erfindung kann durch Zusetzen einer vorbestimmten Menge an Ausgangsmaterial als eine Sauerstoffquelle und eine Kohlenstoffquelle hergestellt werden, die sich von der R-T-B-basierten Ausgangsmateriallegierung unterscheiden, und durch Steuern der Herstellungsbedingungen wie einer Sauerstoffkonzentration und einer Stickstoffkonzentration unter einer Atmosphäre der Herstellungsprozesse.
Eine Sauerstoffquelle des R-O-C-konzentrierten Teils kann ein Pulver sein, das ein Oxid des Elements „M“ umfasst, worin ein Standard, der freie Energie seines Oxids erzeugt, höher als jener eines Seltenerdelementoxids ist. Eine Kohlenstoffquelle des R-O-C-konzentrierten Teils kann das folgende Material sein: ein Carbid eines Elements „M“, worin ein Standard, der freie Energie seines Carbids erzeugt, höher als jener eines Seltenerdelementcarbids ist; ein Pulver, das Kohlenstoff wie Graphit und Kohlenschwarz umfasst; oder eine organische Verbindung, die Kohlenstoff durch thermische Zersetzung produziert. Auch kann die Sauerstoffquelle oberflächenoxidierte Metallteilchen sein, und die Kohlenstoffquelle kann Metallteilchen sein, die Carbid umfassen, so z.B. Gusseisen.
Man glaubt, dass der R-O-C-konzentrierte Teil, der in einer Korngrenze des R-T-B-basierten gesinterten Magneten gemäß der vorliegenden Ausführungsform gebildet wird, wie folgt produziert wird. Nämlich: ein M-Oxid, das in der zugesetzten Sauerstoffquelle umfasst ist, weist einen Standard auf, der freie Energie des Oxids produziert und höher ist als jener eines Oxids des Seltenerdelements „R“. Somit wird, wenn ein gesinterter Körper durch Zusetzen der Sauerstoffquelle und der Kohlenstoffquelle zur R-T-B-basierten Ausgangsmateriallegierung und durch Sintern deren hergestellt wird, das M-Oxid durch die R-reiche Flüssigphase reduziert, die während des Sinterns erzeugt wird, und danach werden die einfach Substanz M und „O“ produziert. Auch wenn M‘-Carbid (ein Standard, der die freie Energie seines Carbids erzeugt, ist höher als jener eines Seltenerdelementcarbids) als eine Kohlenstoffquelle zugesetzt wird, werden die einfache Substanz M‘ und „C“ ebenso produziert. Diese M und M‘ werden in einem R₂T₁₄B-Kristall oder einer R-reichen Phase gespeichert. Andererseits reagieren „O“ und „C“ mit einem Teil der R-reichen Phase und scheiden in einer Korngrenze ab, insbesondere einem polykristallinen Korngrenzenteil wie dem R-O-C-konzentrierten Teil.
Der herkömmliche R-T-B-basierte gesinterte Magnet umfasst auch „O“ als eine unvermeidliche Unreinheit durch die Oxidierung des Ausgangsmaterialpulvers während des Formens in der Atmosphäre. „O“, das zu diesem Zeitpunkt umfasst ist, liegt aber in einer Form eines R-Oxids aufgrund der Oxidierung des Seltenerdelements „R“ im Ausgangsmaterialpulver vor, und somit wird berücksichtigt, dass es während des Sinterprozesses nicht reduziert wird und sich abscheidet, da es sich in einer Korngrenze in einer Form des R-Oxids befindet.
Andererseits wird während des Herstellungsprozesses des R-T-B-basierten gesinterten Magneten gemäß der vorliegenden Ausführungsform jeder Prozess der Pulverisierung, Formung und des Sinterns einer Ausgangsmateriallegierung in einer Atmosphäre mit einer extrem niedrigen Sauerstoffkonzentration (z.B. um 100 ppm oder weniger) durchgeführt, und somit wird verhindert, dass sich das R-Oxid ausbildet. Als ein Resultat davon glaubt man, dass das durch die Reduktion des M-Oxids während des Sinterprozesses erzeugtes „O“ und das als eine Kohlenstoffquelle zugesetzte „C“ sich in einer Korngrenze in einer Form eines R-O-C-konzentrierten Teils abscheiden. Obwohl R-Oxid sich in einer Korngrenze gemäß einem herkömmlichen Verfahren abscheidet, kann eine vorbestimmte Menge des R-O-C-konzentrierten Teils sich abscheiden, während verhindert wird, dass R-Oxide sich in einer Korngrenze gemäß einem Verfahren der vorliegenden Ausführungsform bilden.
Abgesehen vom R-O-C-konzentrierten Teil können der R-C-konzentrierte Teil, worin die R-Konzentration und die C-Konzentration höher als jene der R₂T₁₄B-Kristallkörner sind, der R-O-konzentrierte Teil (einschließlich das R-Oxid), worin die R-Konzentration und die O-Konzentration höher als jene der R₂T₁₄B-Kristallkörner ist, und dergleichen in einer Korngrenze umfasst sein. Zusätzlich dazu ist eine R-reiche Phase, deren R-Konzentration höher als jene der R₂T₁₄B-Kristallkörner ist, gegenwärtig. Eine gewisse Menge der R-reichen Phase ist für die Expression der Koerzivität HcJ erforderlich, aber der R-C-konzentrierte Teil und der R-O-konzentrierte Teil sind vorzugsweise geringer.
Der R-T-B-basierte gesinterte Magnet gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist einer, in welchem der R-O-C-konzentrierte Teil und der R-Co-Cu-N-konzentrierte Teil in seiner Korngrenze gebildet werden und welcher verhindern kann, dass Wasserstoff in seiner Korngrenze gespeichert wird und die Korrosion von „R“ nach innen fortschreitet. Somit kann der R-T-B-basierte gesinterte Magnet gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine exzellente Korrosionsbeständigkeit und gute magnetische Eigenschaften aufweisen.
Ein Verfahren zur Herstellung des R-T-B-basierten gesinterten Magneten gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist, anders als das, was unten gezeigt ist, dasselbe wie jenes der ersten Ausführungsform. Dies bedeutet, dass in der vorliegenden Ausführungsform eine Sauerstoffquelle und eine Kohlenstoffquelle, die von einer Ausgangsmateriallegierung verschieden sind, zu einem gemischten Pulver zugesetzt werden. Durch Zusetzen einer vorbestimmten Menge der Sauerstoffquelle und der Kohlenstoffquelle, die von einer Ausgangsmateriallegierung verschieden sind, zu dem gemischten Pulver kann ein beabsichtigter R-O-C-konzentrierter Teil in einer Korngrenze gebildet werden, die von zwei oder mehr angrenzenden R₂T₁₄B-Kristallkörnern des zu erhaltenden R-T-B-basierten gesinterten Magneten gebildet wird.
Die Sauerstoffquelle kann ein Pulver sein, das ein Oxid des Elements „M“ umfasst, worin ein Standard, der freie Energie seines Oxids produziert, höher als jener eines Seltenerdelementoxids ist. So kann „M“ z.B. Al, Fe, Co, Zr und dergleichen sein, ist aber nicht darauf beschränkt. Zusätzlich dazu können oberflächenoxidierte Metallteilchen verwendet werden.
Die Kohlenstoffquelle kann ein Carbid eines Elements „M‘ “ sein, worin ein Standard, der freie Energie seines Carbids produziert, höher als jener eines Seltenerdelementcarbids ist, wobei das Pulver Kohlenstoff wie Graphit und Kohlenschwarz, eine organische Verbindung, die Kohlenstoff durch thermische Zersetzung erzeugt, und dergleichen umfasst. „M‘ “ kann z.B. Si, Fe und dergleichen sein, ist aber nicht darauf beschränkt. Zusätzlich dazu kann auch ein Pulver, das ein Carbid wie Gusseisen umfasst, verwendet werden.
Ein Verfahren zum Zusetzen der Sauerstoffquelle und der Kohlenstoffquelle ist nicht beschränkt, aber sie werden vorzugsweise zugesetzt, wenn ein fein pulverisiertes Pulver mit einem grob pulverisierte Pulver vor der Feinpulverisierung gemischt oder zu diesem zugesetzt wird.
Es ist anzumerken, dass offenbarte Ausführungen nicht auf die oben erwähnten Ausführungsformen beschränkt sind, und auf verschiedene Weise innerhalb eines gewissen Umfangsvariiert werden können.
BEISPIELE
Hierin sind nachfolgend offenbarte Ausführungen im Detail auf der Grundlage von Beispielen beschrieben, sind aber nicht darauf beschränkt.
(Beispiel 1)
Als erstes wurden, um gesinterte Magneten mit der in Tabelle 1 gezeigten magnetischen Zusammensetzung 1 zu erhalten, Materiallegierungen durch das Bandgießverfahren hergestellt. Als die Ausgangsmateriallegierungen wurden eine erste Legierung „A“, die hauptsächlich eine Hauptphase eines Magneten bildet, und eine zweite Legierung „a“, die hauptsächlich eine Korngrenze bildet, auf der Grundlage der in der Tabelle 1 gezeigten Zusammensetzungen hergestellt und produziert. Es ist anzumerken, dass in der Tabelle 1 (dasselbe gilt in den nachfolgend erwähnten Tabellen 2 und 5 bis 8) „bal.“ für den Rest steht, wenn die gesamte Zusammensetzung jeder Legierung 100 Gew.-% beträgt, und „(T.RE)“ steht für Gew.-% insgesamt der Seltenerdelemente.
Als nächstes wurde nach dem Speichern von Wasserstoff in jeder der Ausgangsmateriallegierungen bei Raumtemperatur die Wasserstoffpulverisierungsbehandlung (Grobpulverisierung) zur Dehydrierung bei 600°C eine Stunde lang an der ersten Legierung unter Ar-Atmosphäre und an der zweiten Legierung unter Ar-Atmosphäre, die Stickstoffgas mit 300 ppm umfasst, durchgeführt. Insbesondere wurden die zweite Legierung und der Stickstoff zur Reaktion gebracht, indem die Wasserstoffpulverisierungsbehandlung an einer Korngrenzenphasenlegierung unter Ar-Atmosphäre, die Stickstoffgas umfasst, durchgeführt wurde.
Es ist anzumerken, dass im vorliegenden Beispiel jeder Schritt (Feinpulverisierung und Formung) von der Wasserstoffpulverisierungsbehandlung zum Sintern unter einer Ar-Atmosphäre durchgeführt wurde, deren Sauerstoffkonzentration geringer als 50 ppm (dies gilt auch für die folgenden Beispiele und Vergleichsbeispiele) war.
Als nächstes, nach der Wasserstoffpulverisierung und vor der Feinpulverisierung, wurden 0,1 Gew.-% Zinkstearat als Pulverisierhilfe zum Grobpulverisierungspulver jeder der Legierungen zugesetzt und anschließend unter Verwendung eines Nauta-Mischers gemischt. Im Anschluss daran wurde eine Feinpulverisierung unter Verwendung einer Strahlmühle unter Erhalt eines fein pulverisierten Pulvers, dessen durchschnittlicher Teilchendurchmesser 4,0 µm oder dergleichen betrug, durchgeführt.
Danach wurden das fein pulverisierte Pulver der ersten Legierung und jenes der zweiten Legierung unter Verwendung eines Nauta-Mischers mit einem Massenverhältnis von 95/5 gemischt, und es wurde ein gemischtes Pulver, das ein Ausgangsmaterialpulver eines R-T-B-basierten gesinterten Magneten war, hergestellt.
Das erhaltene gemischte Pulver wurde in eine Pressform eingefüllt, die in einem Elektromagneten angeordnet war, und in einem Magnetfeld von 1200 kA/m mit Druck von 120 MPa unter Erhalt von Grünlingen geformt.
Im Anschluss daran wurden die erhaltenen Grünlinge in einem Vakuum bei 1060°C 4 Stunden lange gehalten und befeuert und anschließend rasch unter Erhalt der gesinterten Körper (R-T-B-basierten gesinterte Magneten) mit der in Tabelle 1 gezeigten magnetischen Zusammensetzung 1 gekühlt. Danach wurde eine zweistufe Alterungsbehandlung an den erhaltenen gesinterten Körpern bei 850°C eine Stunde lang und bei 540°C 2 Stunden lang (beide unter Ar-Atmosphäre) durchgeführt, und die R-T-B-basierten gesinterten Magneten des Beispiels 1 wurden erhalten.
(Beispiel 2)
R-T-B-basierte gesinterte Magneten des Beispiels 2 wurden auf dieselbe Weise wie im Beispiel 1 erhalten, nur dass eine zweite Legierung „b“ mit einer in Tabelle 2 gezeigten Zusammensetzung als Ausgangsmateriallegierung verwendet wurde, um einen gesinterten Magneten mit der in Tabelle 2 gezeigten Magnetzusammensetzung II zu erhalten.
(Beispiel 3)
R-T-B-basierte gesinterte Magneten des Beispiels 3 wurden auf dieselbe Weise wie im Beispiel 1 erhalten, nur dass, wenn ein gemischtes Pulver, das ein Ausgangsmaterialpulver des R-T-B-basierten gesinterten Magneten war, gemischt wurde, die erste Legierung und die zweite Legierung in einem Verhältnis von 95/5 angeordnet und nach dem Zugeben von Aluminiumoxidteilchen von 0,2% und Kohlenschwarzteilchen von 0,02% weiter gemischt wurden.
(Vergleichsbeispiel 1)
Die R-T-B-basierten gesinterten Magneten des Vergleichsbeispiels 1 wurden auf dieselbe Weise wie im Beispiel 1 erhalten, nur dass die Wasserstoffpulverisierungsbehandlung an einer zweiten Legierung unter einer Ar-Atmosphäre, deren Stickstoffgaskonzentration 100 ppm oder weniger betrug, durchgeführt wurde.
<Evaluierung>
[Analyse der Zusammensetzung]
Es wurde eine Analyse der Zusammensetzung an den R-T-B-basierten gesinterten Magneten, die in den Beispielen 1 bis 3 und im Vergleichsbeispiel 1 erhalten wurden, mittels Röntgenstrahlenfluoreszenzanalyse und induktiv gekoppelter Plasmamassenspektrometrie (ICP-MS-Verfahren) durchgeführt. Als Resultat davon wurde bestätigt, dass all R-T-B-basierten gesinterten Magneten dieselben Zusammensetzungen wie die Ausgangszusammensetzungen aufwiesen (jede in den Tabellen 1 bzw. 2 gezeigte Zusammensetzung).
[Evaluierung der Struktur]
Die Oberflächen der Querschnitte der in den Beispielen 1 bis 3 und im Vergleichsbeispiel 1 erhaltenen R-T-B-basierten gesinterten Magneten wurden mit einer Ionenmühle gemahlen, um den Einfluss der äußersten Fläche wie z.B. Oxidierung zu entfernen, und anschließend wurde eine Elementverteilung der Querschnitte der R-T-B-basierten gesinterten Magneten mittels Elektronensondenmikroanalyse (EPMA) beobachtet und analysiert. Insbesondere wurde eine Mapping-Analyse jedes Elements von Nd, Co, Cu und N auf einer Fläche von 50 µm² durchgeführt, und es wurde ein Teil beobachtet, in welchem jedes Element von Nd, Co, Cu und N höher verteilt als das Hauptphasenkorn war.
Als Resultat davon wurde bestätigt, dass die Korngrenze der R-T-B-basierten gesinterten Magneten der Beispiele 1 bis 3 eine Fläche (R-Co-Cu-N-konzentrierten Teil) aufwies, worin Konzentrationen von jedem Element von Nd, Co, Cu und N höher verteilt waren als jene in einem Hauptphasenkristallkorn. Andererseits wurde nicht bestätigt, dass die Korngrenze des R-T-B-basierten gesinterten Magneten des Vergleichsbeispiels 1 einen R-Co-Cu-N-konzentrierten Teil aufwies.
Ferner wurde mit Verweis auf die R-T-B-basierten gesinterten Magneten der Beispiele 1 bis 3, worin ein R-Co-Cu-N-konzentrierter Teil in der Korngrenze beobachtet wurde, eine quantitative Analyse mit EPMA an jedem der R-Co-Cu-N-konzentrierten Teile (5 Punkte) und innerhalb des Korns der Hauptphase (1 Punkt) durchgeführt. Die Resultate sind in Tabelle 3 gezeigt.

Es ist anzumerken, dass das Zusammensetzungsverhältnis in der Tabelle 3 ein Verhältnis jedes Elements ist, wenn die Gesamtatomzahl von Nd, Fe, Co, Cu und N 100 beträgt. Tabelle 3

		Zusammensetzungsverhältnis
		Nd	Fe	Co	Cu	N
Beispiel 1	Korngrenzenphase Punkt 1	62	6	12	6	14
	Korngrenzenphase Punkt 2	64	8	11	7	10
	Korngrenzenphase Punkt 3	62	6	13	5	14
	Korngrenzenphase Punkt 4	62	6	13	6	13
	Korngrenzenphase Punkt 5	65	5	10	5	15
	Hauptphase	12	86	2	0	0
Beispiel 2	Korngrenzenphase Punkt 1	63	5	12	6	14
	Korngrenzenphase Punkt 2	63	7	12	5	13
	Korngrenzenphase Punkt 3	62	6	12	7	13
	Korngrenzenphase Punkt 4	60	10	13	4	13
	Korngrenzenphase Punkt 5	64	4	14	7	11
	Hauptphase	12	85	3	0	0
Beispiel 3	Korngrenzenphase Punkt 1	61	6	13	6	14
	Korngrenzenphase Punkt 2	64	5	12	6	13
	Korngrenzenphase Punkt 3	65	5	11	6	13
	Korngrenzenphase Punkt 4	62	9	12	5	12
	Korngrenzenphase Punkt 5	64	7	10	6	13
	Hauptphase	12	86	2	0	0

Wie in Tabelle 3 gezeigt ist, wurde mittels der quantitativen Analyse mit EPMA auch bestätigt, dass die Korngrenze der R-T-B-basierten gesinterten Magneten der Beispiele 1 bis 3 eine Fläche (einen R-Co-Cu-N-konzentrierten Teil) aufwiesen, in welchem die Konzentrationen von jedem Element von Nd, Co, Cu und N höher verteilt waren als jene in einem Hauptphasenkristallkorn.
4A und 4B zeigen die charakteristische Röntgenstrahlenintensitätsverteilung jedes Elements, wenn eine Analyse mit EPMA auf oder nahe den Korngrenzen des Beispiels 1 und des Beispiels 3 durchgeführt wurde. In 4A und 4B stellt die horizontale Achse jede Messposition um die Korngrenze herum dar. Die horizontale Achse der 4A entspricht Messpositionen entlang der Messpunkte von α1 bis α7 der 1A. Auch entspricht die horizontale Achse der 4B Messpositionen entlang der Messpunkte von β1 bis β7 der 1B. In 4A und 4B stellt die vertikale Achse eine charakteristische Röntgenstrahlenintensität jedes Elements dar. Obwohl ein hierin gezeigter Wert der charakteristischen Röntgenstrahlenintensität nicht notwendigerweise ein Parameter ist, der genau die Konzentrationen jedes Elements aufgrund des Einschlusses solcher Hintergrunddaten während der Messung, anders als bei den Konzentrationen jedes Elements, das mittels quantitativer Analyse gemessen wird, anzeigt, ist es möglich, durch relativen Vergleich zu bestimmen, welche Konzentration jedes Elements unter den Messpositionen höher oder niedriger ist. Die 4A und die 4B stellen nicht ein Zusammensetzungsverhältnis jedes Elements dar sondern die charakteristische Röntgenstrahlenintensität jedes Elements an jeder Messposition insgesamt. Wie in 4A gezeigt ist, wurde bestätigt, dass die Korngrenzenphase des Beispiels 1 eine Fläche (R-Co-Cu-N-konzentrierten Teil) aufwies, in welcher Konzentrationen von jedem Element von Nd, Co, Cu und N höher verteilt waren als jene im Hauptphasenkristallkorn. Es ist anzumerken, dass, wie in 4A gezeigt ist, eine Konzentration von Fe an einer Grenzfläche zwischen dem Hauptphasenkristallkorn und einer Korngrenzenphase stark verändert war und dass eine Konzentration von Fe in der Korngrenzenphase gering war.
Wie in 4B gezeigt, wurde im Beispiel 3 bestätigt, dass die Korngrenzenphase eine Fläche (R-O-C-konzentrierten Teil oder R-O-C-N-konzentrierten Teil) aufwies, worin Konzentrationen von jedem Element von Nd, C, O und N höher verteilt waren als jene im Hauptphasenkristallkorn. Es wurde auch bestätigt, dass die Nähe einer Grenzfläche mit dem Hauptphasenkristallkorn in der Korngrenzenphase, die sich um die Fläche herum befindet, eine Fläche (R-Co-Cu-N-konzentrierten Teil) aufwies, worin Konzentrationen von jedem Element von Nd, Co, Cu und N höher verteilt waren als jene im Hauptphasenkristallkorn. Es ist anzumerken, dass, wie in 4B gezeigt ist, eine Konzentration von Fe in einer Grenzfläche zwischen dem Hauptphasenkristallkorn und einer Korngrenzenphase stark verändert war und dass eine Konzentration von Fe in der Korngrenzenphase niedrig war.
[Magnetische Eigenschaften]
Die magnetischen Eigenschaften der in den Beispielen 1 bis 3 und im Vergleichsbeispiel 1 erhaltenen R-T-B-basierten gesinterten Magneten wurden unter Verwendung eines B-H-Tracers gemessen. Es wurden die Restmagnetflussdichte Br und die Koerzivität HcJ als magnetische Eigenschaften gemessen. Die Resultate sind in Tabelle 4 dargestellt.
[Korrosionsbeständigkeit]

Die in den Beispielen 1 bis 3 und im Vergleichsbeispiel 1 erhaltenen R-T-B-basierten gesinterten Magneten wurden zu einer Plattenform von 13 mm × 8 mm 2 mm bearbeitet. Diese plattenähnlichen Magnete wurden in einer gesättigten Wasserdampfatmosphäre mit 100% relativer Feuchtigkeit bei 120°C 200 Stunden lang und 2 atmosphärischem Druck stehen gelassen, und danach wurde eine Menge der Gewichtsabnahme aufgrund von Korrosion evaluiert. Die Resultate sind in Tabelle 4 gezeigt. Tabelle 4

	Magnetische Eigenschaften		Menge an Gewichtsverlust in 200 Stunden von gesättigter PCT (mg/cm²)
	Br (mT)	HcJ (kA/m)
Beispiel 1	1381	1676	2,6
Beispiel 2	1377	1662	0,9
Beispiel 3	1380	1622	0,7
Vergleichsbeispiel 1	1379	1659	33,9

Wie in Tabelle 4 gezeigt ist, wurde bestätigt, dass die R-T-B-basierten gesinterten Magneten der Beispiele 1 bis 3 magnetische Eigenschaften aufwiesen, die jenen des R-T-B-basierten gesinterten Magneten des Vergleichsbeispiels 1 gleich waren, und über eine Korrosionsbeständigkeit verfügten, die im Vergleich zu jener des Magneten des Vergleichsbeispiels 1 stark verbessert war.
(Beispiel 4)
Ein R-T-B-basierter gesinterter Magnet des Beispiels 4 wurde auf dieselbe Weise wie im Beispiel 1 erhalten, nur dass eine erste Legierung „C“ und eine zweite Legierung „c“, die in der Tabelle 5 gezeigt sind, als Ausgangsmateriallegierung verwendet wurden, um einen gesinterten Magneten mit der Magnetzusammensetzung III, die in Tabelle 5 gezeigt ist, zu erhalten.
(Beispiel 5)
Es wurde ein R-T-B-basierter gesinterter Magnet des Beispiels 5 auf dieselbe Weise wie im Beispiel 1 erhalten, nur dass eine erste Legierung „D“ und eine zweite Legierung „d“, die in der Tabelle 6 gezeigt sind, als Ausgangsmateriallegierung verwendet wurden, um einen gesinterten Magneten mit der Magnetzusammensetzung IV, die in Tabelle 6 gezeigt ist, zu erhalten.
(Beispiel 6)
Es wurde ein R-T-B-basierter gesinterter Magnet des Beispiels 6 auf dieselbe Weise wie im Beispiel 1 erhalten, nur dass eine erste Legierung „E“ und eine zweite Legierung „e“, die in der Tabelle 7 gezeigt sind, als Ausgangsmateriallegierung verwendet wurden, um einen gesinterten Magneten mit der Magnetzusammensetzung V, die in Tabelle 7 gezeigt ist, zu erhalten.
(Beispiel 7)
Es wurde ein R-T-B-basierter gesinterter Magnet des Beispiels 7 auf dieselbe Weise wie im Beispiel 1 erhalten, nur dass eine erste Legierung „F“ und eine zweite Legierung „f“, die in der Tabelle 8 gezeigt sind, als Ausgangsmateriallegierung verwendet wurden, um einen gesinterten Magneten mit der Magnetzusammensetzung VI, die in Tabelle 8 gezeigt ist, zu erhalten.
(Vergleichsbeispiel 2)
Es wurde ein R-T-B-basierter gesinterter Magnet des Vergleichsbeispiels 2 auf dieselbe Weise wie im Beispiel 4 erhalten, nur dass eine Wasserstoffpulverisierungsbehandlung an einer zweiten Legierung „c“ unter einer Ar-Atmosphäre durchgeführt wurde, deren Stickstoffgaskonzentration 100 ppm oder weniger betrug.
(Vergleichsbeispiel 3)
Es wurde ein R-T-B-basierter gesinterter Magnet des Vergleichsbeispiels 3 auf dieselbe Weise wie im Beispiel 5 erhalten, nur dass eine Wasserstoffpulverisierungsbehandlung an einer zweiten Legierung „d“ unter einer Ar-Atmosphäre durchgeführt wurde, deren Stickstoffgaskonzentration 100 ppm oder weniger betrug.
(Vergleichsbeispiel 4)
Es wurde ein R-T-B-basierter gesinterter Magnet des Vergleichsbeispiels 4 auf dieselbe Weise wie im Beispiel 6 erhalten, nur dass eine Wasserstoffpulverisierungsbehandlung an einer zweiten Legierung „e“ unter einer Ar-Atmosphäre durchgeführt wurde, deren Stickstoffgaskonzentration 100 ppm oder weniger betrug.
(Vergleichsbeispiel 5)
Es wurde ein R-T-B-basierter gesinterter Magnet des Vergleichsbeispiels 5 auf dieselbe Weise wie im Beispiel 7 erhalten, nur dass eine Wasserstoffpulverisierungsbehandlung an einer zweiten Legierung „f“ unter einer Ar-Atmosphäre durchgeführt wurde, deren Stickstoffgaskonzentration 100 ppm oder weniger betrug.
<Evaluierung>
[Analyse der Zusammensetzung]
Es wurde eine Analyse der Zusammensetzung an den in den Beispielen 4 bis 7 und in den Vergleichsbeispielen 2 bis 5 erhaltenen R-T-B-basierten gesinterten Magneten mittels Röntgenstrahlenfluoreszenzanalyse und induktiv gekoppelter Plasmamassenspektrometrie (ICP-MS-Verfahren) durchgeführt. Als Resultat dessen wurden bestätigt, dass alle R-T-B-basierten gesinterten Magneten dieselben Zusammensetzungen wie die Ausgangszusammensetzungen aufwiesen (jede in den Tabellen 5 bis 8 gezeigte Zusammensetzung).
[Evaluierung der Struktur]
Die Oberflächen der Querschnitte der in den Beispielen 4 bis 7 und in den Vergleichsbeispielen 2 bis 5 erhaltenen R-T-B-basierten gesinterten Magneten wurden mit einer Ionenmühle gemahlen, um Einflüsse der äußersten Fläche wie Oxidierung zu entfernen, und danach wurde eine Elementverteilung der Querschnitte der R-T-B-basierten gesinterten Magneten mittels Elektronensondenmikroanalyse (EPMA) beobachtet und analysiert. Insbesondere wurde eine Mapping-Analyse jedes Elements von Nd, Co, Cu und N auf einer Fläche von 50 µm² durchgeführt, und es wurde ein Teil, in welchem jedes Element von Nd, Co, Cu und N höher verteilt war als im Hauptphasenkorn, beobachtet.
Als es ein Resultat davon wurde bestätigt, dass die Korngrenze der R-T-B-basierten gesinterten Magneten der Beispiele 4 bis 7 eine Fläche (Ro-Co-Cu-N-konzentrierten Teil) aufwies, worin Konzentrationen von jedem Element von Nd, Co, Cu und N höher verteilt waren als jene in einem Hauptphasenkristallkorn. Andererseits wurde nicht bestätigt, dass die Korngrenze der R-T-B-basierten gesinterten Magneten der Vergleichsbeispiele 2 bis 5 einen R-Co-Cu-N-konzentrierten Teil aufwies.
Ferner wurde mit Verweis auf die R-T-B-basierten gesinterten Magneten der Beispiele 4 bis 7, in welchen ein R-Co-Cu-N-konzentrierter Teil in der Korngrenze beobachtet wurde, eine quantitative Analyse jeweils mit EMPA an den R-Co-Cu-N-konzentrierten Teilen (5 Punkte) und innerhalb des Korns der Hauptphase (1 Punkt) durchgeführt. Die Resultate sind in Tabelle 9 dargestellt.
Es ist anzumerken, dass das Zusammensetzungsverhältnis in Tabelle 9 ein Verhältnis jedes Elements ist, wenn die Gesamtatomzahl von Nd, Pr, Dy, Tb, Fe, Co, Cu und N 100 beträgt.
Wie in der Tabelle 9 gezeigt ist, wurde durch die quantitative Analyse mittels EPMA bestätigt, dass die Korngrenze der R-T-B-basierten gesinterten Magneten der Beispiele 4 bis 7 eine Fläche (R-Co-Cu-N-konzentrierten Teil) aufwies, worin die Konzentrationen jedes Elements von R (Gesamt von Nd + Pr + Dy + Tb), Co, Cu und N höher verteilt waren als jene in einem Hauptphasenkristallkorn.
[Magnetische Eigenschaften]
Die magnetischen Eigenschafen der in den Beispielen 4 bis 7 und in den Vergleichsbeispielen 2 bis 5 erhaltenen R-T-B-basierten gesinterten Magneten wurden unter Verwendung eines B-H-Tracers gemessen. Die Restmagnetflussdichte Br und die Koerzivität HcJ wurden als magnetische Eigenschaften gemessen. Die Resultate sind in Tabelle 10 dargestellt.
[Korrosionsbeständigkeit]

Die in den Beispielen 4 bis 7 und in den Vergleichsbeispielen 2 bis 5 erhaltenen R-T-B-basierten gesinterten Magneten wurden zu einer Plattenform von 13 mm × 8 mm × 2mm bearbeitet. Diese plattenähnlichen Magneten wurden in einer gesättigten Wasserdampfatmosphäre mit 100% relativer Feuchtigkeit bei 120°C 200 Stunden und 2 atmosphärischen Druck stehen gelassen, und danach wurde eine Menge des Gewichtsverlusts aufgrund von Korrosion evaluiert. Die Resultate sind in Tabelle 10 dargestellt. Tabelle 10

	Magnetische Eigenschaften		Menge an Gewichtsverlust in 200 Stunden von gesättigter PCT (mg/cm²)
	Br (mT)	HcJ (kA/m)
Beispiel 4	1364	1405	1.1
Beispiel 5	1344	1735	0.9
Beispiel 6	1287	2106	1.3
Beispiel 7	1351	1628	2.2
Vergleichsbeispiel 2	1368	1398	13.6
Vergleichsbeispiel 3	1344	1718	10.3
Vergleichsbeispiel 4	1284	2095	21.2
Vergleichsbeispiel 5	1349	1621	27.5

Wie in Tabelle 10 gezeigt ist, wurde bestätigt, dass die R-T-B-basierten gesinterten Magneten der Beispiele 4 bis 7 magnetische Eigenschaften aufwiesen, die jenen des R-T-B-basierten gesinterten Magneten der Vergleichsbeispiele 2 bis 5 gleich waren, und über eine Korrosionsbeständigkeit verfügten, die im Vergleich zu jener der Magneten der Vergleichsbeispiele 2 bis 5 stark verbessert war.
Bezugszeichenliste

2: Korn (Hauptphase)
4: Zwei-Korn-Grenzfläche
6: Dreifachpunkt
8: konzentrierter Teil
10: SPM-Motor
11: Gehäuse
12: Rotor
13: Stator
14: Drehwelle
15: Rotorkern (Eisenkern)
16: Permanentmagnet
17: Magneteinsatzschlitz
18: Statorkern
19: Drossel
20: Spule

Claims

R-T-B-basierter gesinterter Magnet, der umfasst: R₂T₁₄B-Kristallkörner; und eine Korngrenze, die aus zwei oder mehr angrenzenden R₂T₁₄B-Kristallkörnern gebildet ist, wobei ein R-Co-Cu-N-konzentrierter Teil, dessen Konzentrationen von R, Co, Cu und N jeweils höher als jene in den R₂T₁₄B-Kristallkörnern sind, sich in der Korngrenze befindet.
R-T-B-basierter gesinterter Magnet, wie in Anspruch 1 dargelegt, wobei ein R-O-C-konzentrierter Teil, dessen Konzentrationen von R, O und C jeweils höher als jene in den R₂T₁₄B-Kristallkörnern sind, sich ferner in der Korngrenze befindet.
R-T-B-basierter gesinterter Magnet, wie in Anspruch 2 dargelegt, wobei der R-Co-Cu-N-konzentrierte Teil um den R-O-C-konzentrierten Teil in der Korngrenze herum ausgebildet ist.
R-T-B-basierter gesinterter Magnet, wie in Anspruch 1 dargelegt, wobei ein R-O-C-N-konzentrierter Teil, dessen Konzentrationen von R, O, C und N jeweils höher als jene in den R₂T₁₄B-Kristallkörnern sind, sich ferner in der Korngrenze befindet.
R-T-B-basierter gesinterter Magnet, wie in Anspruch 4 dargelegt, wobei der R-Co-Cu-N-konzentrierte Teil um den R-O-C-N-konzentrierten Teil in der Korngrenze herum ausgebildet ist.