DE112016001353T5

DE112016001353T5 - Seltenerdmagnet

Info

Publication number: DE112016001353T5
Application number: DE112016001353.1T
Authority: DE
Inventors: Wakako Okawa; Syota GOTO; Yoshinori Fujikawa
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2015-03-25
Filing date: 2016-03-25
Publication date: 2017-12-07
Also published as: US20180082772A1; CN107430917A; JPWO2016153056A1; JPWO2016153055A1; DE112016001362T5; WO2016153055A1; DE112016001395T5; WO2016153057A1; US20180108463A1; US10726980B2; JP2020123735A; US10984929B2; CN107430918A; JPWO2016153057A1; CN107430918B; US10991493B2; JP6810026B2; WO2016153056A1; CN107430917B; CN107408437A

Abstract

Ein Seltenerdmagnet enthält Hauptphasenkörner mit einer Kristallstruktur des R2T14B-Typs. Die Hauptphasenkörner umfassen B. Ein Konzentrationsverhältnis A (A = αB/βB) der Hauptphasenkörner beträgt 1,05 oder mehr, wobei αB bzw. βB eine höchste Konzentration von B und eine niedrigste Konzentration von B in einem Hauptphasenkorn sind.

Description

[Technisches Gebiet]
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Seltenerdmagneten.
[Stand der Technik]
R-T-B-basierte gesinterte Magneten weisen eine hohe Sättigungs-Magnetflussdichte auf und sind somit vorteilhaft zum Erreichen einer Verkleinerung und einer hohen Nutzungseffizienz bei Einrichtungen und werden verwendet für Tauchspulmotoren von Festplattenlaufwerken, Motoren für verschiedene Branchen, Antriebsmotoren von Hybridfahrzeugen und dergleichen. Beim Anwenden der R-T-B-basierten gesinterten Magneten in den Hybridfahrzeugen oder dergleichen werden die Magneten einer vergleichsweise hohen Temperatur ausgesetzt, und es ist somit besonders wichtig, eine thermische Entmagnetisierung aufgrund von Wärme zu verhindern. Um diese thermische Entmagnetisierung zu verhindern, ist wohl bekannt, dass ein Verfahren zum ausreichenden Erhöhen der Koerzitivkraft bei Raumtemperatur des R-T-B-basierten gesinterten Magneten wirksam ist.
Zum Beispiel ist ein Verfahren zum Substituieren eines Teils des Nd einer Nd₂Fe₁₄B-Zusammensetzung der Hauptphase durch schwere Seltenerdelemente, wie etwa Dy und Tb, bekannt dafür, die Koerzitivkraft bei Raumtemperatur Nd-Fe-B-basierter gesinterter Magneten zu erhöhen. Zum Beispiel offenbart die Patentschrift 1 eine Technik zum Substituieren eines Teils des Nd durch schwere Seltenerdelemente, um die Koerzitivkraft bei Raumtemperatur ausreichend zu erhöhen.
Die Patentschrift 2 offenbart eine Technik zum Erhöhen einer Konzentration schwerer Seltenerdelemente nur in einem Randzonenteil einer Hauptphase, um eine hohe Koerzitivkraft mit einer geringeren Menge schwerer Seltenerdelement zu erreichen und eine Verringerung der Restmagnetflussdichte in gewissem Maße zu verhindern.
Es ist darauf hinzuweisen, dass eine Verhinderung einer magnetischen Domänenwandbewegung einer erzeugten entgegengesetzten magnetischen Domäne auch wichtig für die Verbesserung der Koerzitivkraft von Seltenerdmagneten ist. Zum Beispiel offenbart die Patentschrift 3 eine Technik zum Verbessern der Koerzitivkraft durch ein Ausbilden feiner magnetisch härtender Produkte einer nichtmagnetischen Phase in Körnern der Hauptphase R₂T₁₄B und dadurch Verankern der magnetischen Domänenwand.
Die Patentschrift 4 offenbart eine Technik zum Verhindern einer magnetischen Domänenwandbewegung und Verbessern der Koerzitivkraft durch ein Ausbilden eines Teils in den Hauptphasenkörnern. In diesem Teil wurden die magnetischen Eigenschaften gegenüber denen der Hauptphase verändert.
[Literaturverzeichnis]
[Patentliteratur]

Patentschrift 1: JP 60-32306 A
Patentschrift 2: WO 2002/061769 A
Patentschrift 3: JP 2-149650 A
Patentschrift 4: JP 2009-242936 A

[Zusammenfassung der Erfindung]
[Technische Aufgabe]
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts des Obigen erreicht. Es ist ein Ziel der Erfindung, einen Seltenerdmagneten zu schaffen, der sowohl eine Verbesserung der Beschränkung des thermischen Entmagnetisierungsfaktors als auch eine hohe Koerzitivkraft bei Raumtemperatur aufweist, indem eine Mikrostruktur eines Seltenerdmagneten gesteuert wird, genauer, indem die Mikrostruktur so gesteuert wird, dass Elemente, die die Hauptphase in Hauptphasenkörnern bilden, eine Konzentrationsverteilung oder einen Konzentrationsgradienten aufweisen.
[Lösung der Aufgabe]
Beim Verwenden eines R-T-B-basierten gesinterten Magneten in einer Hochtemperaturumgebung von 100°C bis 200°C ist es wichtig, dass der Magnet nicht entmagnetisiert wird oder eine kleine Entmagnetisierungsrate aufweist, sogar wenn er gegenwärtig der Hochtemperaturumgebung ausgesetzt wird. Im Falle der Verwendung schwerer Seltenerdelemente, wie in den Patentschriften 1 und 2 gezeigt, ist es unvermeidbar, dass sich die Restmagnetflussdichte aufgrund einer antiferromagnetischen Kopplung zwischen Seltenerdelementen, wie etwa Nd und Dy, verringert. Der Faktor für die Verbesserung der Koerzitivkraft aufgrund der Verwendung schwerer Seltenerdelemente ist eine Verbesserung der magnetischen Anisotropieenergie im Kristall aufgrund der Verwendung schwerer Seltenerdelemente. Nun wird die Temperaturänderung der magnetischen Anisotropieenergie im Kristall durch die Verwendung schwerer Seltenerdelemente groß. Es ist somit einzusehen, dass sich die Koerzitivkraft eines Seltenerdmagneten, der schwere Seltenerdelemente verwendet, schnell gemäß hoher Temperatur der Gebrauchsumgebung verringert, sogar, wenn die Koerzitivkraft bei Raumtemperatur hoch ist. Schwere Seltenerdelemente, wie etwa Dy und Tb, sind begrenzt hinsichtlich ihrer Produktionsstätten und -mengen.
Gemäß den Patentschriften 3 und 4, die eine Technik zum Verbessern der Koerzitivkraft durch ein Steuern einer Mikrostruktur eines gesinterten Magneten offenbaren, müssen ziemlich viele nichtmagnetische Materialien und weichmagnetische Materialien in Hauptphasenkörnern enthalten sein, und die Restmagnetflussdichte verringert sich unvermeidlich.
Die Erfinder des Vorliegenden untersuchten ernsthaft die Beziehungen zwischen Mikrostruktur und magnetischen Eigenschaften der R-T-B-basierten gesinterten Magneten und ermittelten folglich, dass ein Steuern der B-Konzentrationsverteilung in einem Hauptphasenkorn mit einer Kristallstruktur des R₂T₁₄B-Typs die Koerzitivkraft bei Raumtemperatur erhöhen und den thermischen Entmagnetisierungsfaktor verbessern kann. Als Ergebnis wurde die vorliegende Erfindung erzielt.
Das heißt, die vorliegende Erfindung ist ein Seltenerdmagnet, umfassend Hauptphasenkörner mit einer Kristallstruktur des R₂T₁₄B-Typs, wobei die Hauptphasenkörner B (Bor) umfassen und ein Konzentrationsverhältnis A (A = αB/βB) der Hauptphasenkörner 1,05 oder mehr beträgt, wobei αB bzw. βB eine höchste Konzentration von B und eine niedrigste Konzentration von B in einem Hauptphasenkorn sind. Dies verbessert die Koerzitivkraft des Seltenerdmagneten und beschränkt eine Entmagnetisierung aufgrund von Wärme und dem thermischen Entmagnetisierungsfaktor.
Vorzugsweise beträgt das Konzentrationsverhältnis A 1,08 oder mehr. Wenn das Konzentrationsverhältnis A im Hauptphasenkorn ausgelegt ist, 1,08 oder mehr zu betragen, kann der thermische Entmagnetisierungsfaktor weiter eingeschränkt sein.
Vorzugsweise befindet sich eine Stelle, die αB zeigt. innerhalb 100 nm von einem Randteil des Hauptphasenkorns zu einem inneren Teil des Hauptphasenkorns hin. Dies ermöglicht es, den thermischen Entmagnetisierungsfaktor weiter einzuschränken und eine hohe Restmagnetflussdichte aufrechtzuerhalten.
Vorzugsweise umfasst das Hauptphasenkorn einen B-Konzentrationsgradienten, der sich von einem Randteil des Hauptphasenkorns zu einem inneren Teil des Hauptphasenkorns hin verringert, und weist ein Bereich mit dem B-Konzentrationsgradienten eine Länge von 100 nm oder mehr auf. Dies ermöglicht es, den thermischen Entmagnetisierungsfaktor weiter einzuschränken.
Vorzugsweise umfasst das Hauptphasenkorn einen B-Konzentrationsgradienten, der sich von einem Randteil des Hauptphasenkorns zu einem inneren Teil des Hauptphasenkorns hin verringert, und weist ein Bereich, dessen Absolutwert des B-Konzentrationsgradienten 0,0005 Atom-%/nm oder mehr beträgt, eine Länge von 100 nm oder mehr auf. Diese Anordnung ermöglicht es, den thermischen Entmagnetisierungsfaktor weiter einzuschränken.
[Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung]
Die vorliegende Erfindung kann einen Seltenerdmagneten mit einem kleinen thermischen Entmagnetisierungsfaktor schaffen und kann einen Seltenerdmagneten schaffen, der für Motoren oder dergleichen anwendbar ist, die in einer Hochtemperaturumgebung verwendet werden.
[Kurze Beschreibung der Zeichnung]
1 ist eine Figur, die schematisch einen Muster-Ausschnittsteil zeigt.
2 ist eine Figur, die eine Konzentrationsverteilung von B in einem Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
3 ist eine Figur, die eine Konzentrationsverteilung von B in einem Vergleichsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
4A ist eine Figur, die eine Definition eines Hauptphasenkornrandteils nach der vorliegenden Erfindung zeigt.
4B entspricht 4A, außer dass sie eine vertikale Achse aufweist, die gegenüber der von 4A verändert ist.
[Beschreibung von Ausführungsformen]
Nachstehend ist eine vorzuziehende Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die angefügte Zeichnung erläutert. Im Übrigen ist ein Seltenerdmagnet der vorliegenden Ausführungsform ein gesinterter Magnet, der ein Hauptphasenkorn mit einer Kristallstruktur des R₂T₁₄B-Typs und eine Korngrenzenphase umfasst, wobei R ein oder mehrere Seltenerdelemente ist, T eins oder mehrere der Eisengruppenelemente ist, im Wesentlichen Fe enthaltend, und B Bor ist. Weiter enthält der Seltenerdmagnet nach der vorliegenden Ausführungsform auch den gesinterten Magneten, der verschiedene bekannte Zusatzelemente enthält, und den gesinterten Magneten, der unvermeidliche Verunreinigungen enthält. C (Kohlenstoff) kann in den Hauptphasenkörnern enthalten sein.
Wie in 1 gezeigt, umfasst ein R-T-B-basierter gesinterter Magnet gemäß der vorliegenden Ausführungsform Hauptphasenkörner 1 mit einer Kristallstruktur vom R₂T₁₄B-Typ und Korngrenzenphasen 2, die zwischen den benachbarten Hauptphasenkörnern mit der Kristallstruktur vom R₂T₁₄B-Typ ausgebildet sind. Das Hauptphasenkorn 1 mit der Kristallstruktur vom R₂T₁₄B-Typ weist einen Konzentrationsunterschied von B im Kristallkorn auf. In dem Hauptphasenkorn 1 mit dem Konzentrationsunterschied von B können sich ein Teil mit einer relativ hohen Konzentration von B und ein Teil mit einer relativ niedrigen Konzentration von B irgendwo im Hauptphasenkorn 1 befinden, aber der Teil mit der relativ hohen Konzentration von B befindet sich vorzugsweise in einem äußeren Randteil des Kristallkorns, und der Teil mit der relativ niedrigen Konzentration von B befindet sich vorzugsweise in einem inneren Teil des Kristallkorns. Im Übrigen bedeutet in dem Kristallkorn gemäß der vorliegenden Ausführungsform der äußere Randteil einen Teil des Kristallkorns, der vergleichsweise nahe an der Korngrenzenphase 2 liegt, und der innere Teil bedeutet einen Teil des Kristallkorns innerhalb des äußeren Randteils.
Im Hauptphasenkorn 1 mit einer Kristallstruktur vom R₂T₁₄B-Typ, das den Seltenerdmagneten gemäß der vorliegenden Ausführungsform bildet, kann die seltene Erde R ein leichtes Seltenerdelement (ein Seltenerdelement mit einer Atomzahl von 63 oder weniger), ein schweres Seltenerdelement (ein Seltenerdelement mit einer Atomzahl von 64 oder mehr) oder eine Kombination des leichten Seltenerdelements und des schweren Seltenerdelements sein, ist aber vom Gesichtspunkt der Materialkosten vorzugsweise Nd, Pr oder eine Kombination von Nd und Pr. Die anderen Elemente sind wie oben erwähnt. Ein vorzuziehender Kombinationsbereich von Nd und Pr ist weiter unten angegeben.
Der Seltenerdmagnet gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann eine sehr geringe Menge an Zusatzelementen enthalten. Die Zusatzelemente können ein bekanntes Element einschließen. Die Zusatzelemente schließen vorzugsweise ein Zusatzelement mit einer eutektischen Zusammensetzung mit einem R-Element eines Bestandteils des Hauptphasenkorns mit einer Kristallstruktur vom R₂T₁₄B-Typ ein. Aus diesem Gesichtspunkt schließen die Zusatzelemente vorzugsweise Cu ein, können aber auch die anderen Elemente einschließen. Ein vorzuziehender Bereich der Zusatzmenge an Cu in dem Fall, dass Cu als Zusatzelement enthalten ist, ist weiter unten angegeben.
Der Seltenerdmagnet gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthält weiter Al, Ga, Si, Ge, Sn usw. als M-Element zum Beschleunigen einer Reaktion des Hauptphasenkorns 1 in einem pulvermetallurgischen Schritt. Ein vorzuziehender Bereich der Zusatzmenge des M-Elements ist weiter unten angegeben. Wenn die M-Elemente dem Seltenerdmagneten außer dem oben erwähnten Cu zugegeben werden, wird eine Reaktion zwischen dem äußeren Randteil des Hauptphasenkorns 1 und der Korngrenzenphase 2 beschleunigt, und einige der R- und T-Elemente im äußeren Randteil des Hauptphasenkorns 1 beginnen, sich zur Korngrenzenphase 2 zu bewegen. Somit kann eine B-Konzentration des äußeren Randteils des Hauptphasenkorns 1 relativ höher sein als die des inneren Teils des Hauptphasenkorns 1, und ein Teil, dessen magnetische Eigenschaften geändert wurden, ist im Hauptphasenkorn 1 ausgebildet. Die M-Elemente und Cu können im Hauptphasenkorn 1 enthalten sein.
Im Seltenerdmagneten gemäß der vorliegenden Ausführungsform betragen die Massenanteile der oben erwähnten jeweiligen Elemente bezüglich der Gesamtmasse wie nachstehend, aber die Massenanteile der oben erwähnten jeweiligen Elemente sind nicht auf die folgenden numerischen Bereiche beschränkt.
R: 29,5 bis 35,0%
B: 0,7 bis 0,98%
M: 0,03 bis 1,7%
Cu: 0,01 bis 1,5%
Fe: wesentlicher verbleibender Teil
Gesamt-Massenanteil von Element(en) außer Fe, die den verbleibenden Teil einnehmen: 5,0% oder weniger
Im Seltenerdmagneten gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthaltenes R ist näher erläutert. Der Massenanteil von R beträgt vorzugsweise 31,5 bis 35,0%. R enthält vorzugsweise eins aus Nd und Pr und enthält besser noch sowohl Nd als auch Pr. Ein Atomverhältnis von Nd und Pr in R beträgt vorzugsweise insgesamt 80 bis 100% Nd und Pr. Wenn ein Atomverhältnis von Nd und Pr in R 80 bis 100% beträgt, können günstigere Restmagnetflussdichte und Koerzitivkraft erhalten werden. Wenn sowohl Nd als auch Pr enthalten sind, betragen ein Massenverhältnis von Nd in R und ein Massenverhältnis von Pr in R jeweils vorzugsweise 10% oder mehr.
Der Seltenerdmagnet gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann das/die schwere(n) Seltenerdelement(e) Dy, Tb usw. als R enthalten. Und diesem Fall beträgt der Massenanteil des/der schweren Seltenerdelement(e)(s) bezüglich der Gesamtmasse des Seltenerdmagneten vorzugsweise 10% oder weniger, besser noch 5% oder weniger und sogar noch besser 2% oder weniger insgesamt des/der schweren Seltenerdelement(e)(s). In dem Seltenerdmagneten gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist es möglich, eine günstig hohe Koerzitivkraft zu erhalten und einen thermischen Entmagnetisierungsfaktor durch ein Ausbilden eines B-Konzentrationsunterschieds im Hauptphasenkorn 1 sogar zu beschränken, wenn eine kleine Menge des schweren Seltenerdelements enthalten ist.
Nun ist ein thermischer Entmagnetisierungsfaktor des Seltenerdmagneten gemäß der vorliegenden Ausführungsform erläutert. Ein Muster weist eine Form auf, wo der Permeanzkoeffizient 2 beträgt, wie sie normalerweise oft benutzt wird. Zuerst wird ein Betrag des Magnetflusses eines Musters bei Raumtemperatur (25°C) als B0 gemessen und definiert. Der Betrag des Magnetflusses kann beispielsweise mit einem Flussmeter gemessen werden. Als Nächstes wird das Muster über 2 Stunden einer hohen Temperatur von 140°C ausgesetzt, und die Temperatur wird auf die Raumtemperatur zurückgefahren. Nachdem die Temperatur auf die Raumtemperatur zurückgefahren ist, wird wieder ein Betrag des Magnetflusses gemessen und als B1 definiert. Dann ist ein thermischer Entmagnetisierungsfaktor D wie nachstehend dargestellt. D = 100·(B1 – B0)/B0(%)
Im Seltenerdmagneten gemäß der vorliegenden Ausführungsform beträgt der Massenanteil von B vorzugsweise 0,7 bis 0,98%, besser noch 0,80 bis 0,93%. Wenn ein Gehalt an B in einem bestimmten Bereich liegt, der geringer ist als das durch R₂T₁₄B ausgedrückte stöchiometrische Verhältnis, kann im pulvermetallurgischen Schritt eine Reaktion der Oberfläche des Hauptphasenkorns zusammen mit dem Zusatzelement ermöglicht werden. Wenn ein Gehalt an B geringer ist als das stöchiometrische Verhältnis, ist es denkbar, dass Fehlstellen von B im Hauptphasenkorn 1 erzeugt werden. Elemente, wie etwa das nachstehend erwähnte C, treten in die Fehlstellen von B ein, aber es ist denkbar, dass Elemente wie C nicht in alle Fehlstellen an B eintreten und einige der Fehlstellen bleiben können, wie sie sind.
Der Seltenerdmagnet gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthält weiter eine sehr geringe Menge an Zusatzelementen. Die Zusatzelemente können ein bekanntes Element einschließen. Die Zusatzelemente weisen vorzugsweise einen eutektischen Punkt mit einem R-Element eines Bestandteils des Hauptphasenkorns 1 mit der Kristallstruktur vom R₂T₁₄B-Typ in einem Phasendiagramm aufweisen. Aus diesem Gesichtspunkt sind die Zusatzelemente vorzugsweise Cu, können aber ein anderes Element sein. Wenn Cu als die Zusatzelemente zugefügt wird, beträgt ein Zusatz-Massenanteil des Cu-Elements vorzugsweise 0,01 bis 1,5%, besser noch 0,05 bis 0,5% des Ganzen. Wenn die Zusatzmenge in diesem Bereich liegt, kann Cu ungleichmäßig in der Korngrenzenphase 2 verteilt sein.
Weiter können Zr und/oder Nb als die Zusatzelemente hinzugefügt sein. Ein Gesamtmassenanteil an Zr und Nb beträgt vorzugsweise 0,05 bis 0,6%, besser noch 0,1 bis 0,2% des Ganzen. Wenn Zr und/oder Nb zugesetzt ist/sind, gibt es einen Effekt der Beschränkung des Kornwachstums.
Andererseits ist es beim T-Element eines Bestandteils des Hauptphasenkorns 1 und Cu beispielsweise denkbar, dass ein Phasendiagramm von Fe und Cu wie der monotektische Typ ist, und es ist schwerlich denkbar, dass diese Kombination einen eutektischen Punkt bildet. Es ist dann vorzuziehen, ein M-Element hinzuzusetzen, wobei R-T M ternär einen eutektischen Punkt bildet. Dieses M-Element umfasst Al, Ga, Si, Ge, Sn usw. Der Massenanteil dieses M-Elements beträgt vorzugsweise 0,03 bis 1,7%, besser noch 0,1 bis 1,7%, und sogar noch besser 0,7 bis 1,0%. Wenn der Gehalt an dem M-Element in diesem Bereich liegt, wird eine Reaktion der Oberfläche des Hauptphasenkorns in einem pulvermetallurgischen Schritt beschleunigt, beginnen einige der R- und T-Elemente im äußeren Randteil des Hauptphasenkorns 1, sich zur Korngrenzenphase 2 zu bewegen, und kann eine hohe B-Konzentration im äußeren Randteil des Hauptphasenkorns 1 erhalten werden. Das M-Element kann auch im Hauptphasenkorn 1 enthalten sein.
Außer dem im Wesentlichen enthaltenen Fe kann der Seltenerdmagnet gemäß der vorliegenden Ausführungsform weiter ein weiteres Eisengruppenelement als das als T von R₂T₁₄B ausgedrückte Element enthalten. Dieses Eisengruppenelement ist vorzugsweise Co. In diesem Fall beträgt der Massenanteil an Co vorzugsweise mehr als 0% und 3,0% oder weniger. Wenn Co im Seltenerdmagneten enthalten ist, verbessert sich eine Curietemperatur (wird höher), und die Korrosionsbeständigkeit verbessert sich auch. Der Massenanteil an Co kann 0,3 bis 2,5% betragen.
Im Seltenerdmagneten gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthält die Korngrenzenphase 2 eines gesinterten Körpers R-T-M-Elemente. Ein Konzentrationsunterschied von B kann im Hauptphasenkorn 1 erzeugt werden durch ein Zugeben des Seltenerdelements R und des Eisengruppenelements T an Bestandteilen des Hauptphasenkorns 1 und weiteres Zugeben des M-Elements zum Ausbilden eines ternären eutektischen Punkts zusammen mit R und T. Der Grund, warum ein Konzentrationsunterschied von B erzeugt wird, besteht darin, dass eine Reaktion zwischen dem äußeren Randteil des Hauptphasenkorns 1 und der Korngrenzenphase 2 durch das Zugeben des M-Elements beschleunigt wird, einige der R- und T-Elemente im äußeren Randteil des Hauptphasenkorns 1 sich zur Korngrenzenphase 2 zu bewegen beginnen, und eine hohe Konzentration von B im äußeren Randteil des Hauptphasenkorns 1 erhalten wird. In dieser Reaktion werden ein nichtmagnetisches Material und ein weichmagnetisches Material im Hauptphasenkorn nicht neu gebildet, und es gibt keine Verringerung der Restmagnetflussdichte aufgrund eines nichtmagnetischen Materials und eines weichmagnetischen Materials.
Das M-Element zum Beschleunigen der Reaktion zusammen mit den R- und T Elementen, die das Hauptphasenkorn 1 bilden, umfasst Al, Ga, Si, Ge, Sn usw.
Eine Mikrostruktur des Seltenerdmagneten gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann bewertet werden, indem beispielsweise eine dreidimensionale Atomsondenmessung unter Verwendung eines dreidimensionalen Atomsondenmikroskops durchgeführt wird. Im Übrigen ist ein Messverfahren der Mikrostruktur des Seltenerdmagneten gemäß der vorliegenden Ausführungsform nicht auf die dreidimensionale Atomsondenmessung beschränkt. Die dreidimensionale Atomsondenmessung ist ein Messverfahren, das in der Lage ist, eine dreidimensionale Elementeverteilung mit atomarer Größenordnung zu bewerten und zu analysieren. In der dreidimensionalen Atomsondenmessung wird normalerweise eine Verdampfung im elektrischen Feld erzeugt, indem ein Spannungsimpuls angelegt wird, aber statt des Spannungsimpulses kann ein Laserpuls verwendet werden. Ein Prüfkörper wird teilweise aus dem bezüglich des thermischen Entmagnetisierungsfaktors bewerteten Muster so ausgeschnitten, dass er eine nadelartige Form aufweist, und die dreidimensionale Atomsondenmessung wird ausgeführt. Bevor der nadelartige Prüfkörper aus dem Muster geschnitten wird, wird ein elektronenmikroskopisches Bild eines polierten Querschnitts des Hauptphasenkorns erlangt. Eine Vergrößerung wird geeignet so bestimmt, dass etwa 100 Hauptphasenkörner auf dem zu betrachtenden polierten Querschnitt betrachtet werden können. Körner, deren Korngröße größer ist als eine durchschnittliche Korngröße der Hauptphasenkörner in dem erhaltenen elektronenmikroskopischen Bild, werden ausgewählt, und der nadelartige Prüfkörper wird so entnommen, dass ein mittlerer Bereich des Hauptphasenkorns 1 enthalten ist, wie in 1 gezeigt. Der nadelartige Prüfkörper kann eine Längsrichtung parallel zu einer Orientierungsachse, senkrecht zu der Orientierungsachse oder um einen Winkel schräg zu der Orientierungsachse aufweisen. Die dreidimensionale Atomsondenmessung wird kontinuierlich von der Nähe des Hauptphasenkornrandteils zum inneren Teil des Hauptphasenkorns mindestens in 500 nm ausgeführt. Ein durch die Messung erhaltenes dreidimensional erstelltes Bild wird in Einheitsvolumina (z. B. einen Würfel von 50 nm × 50 nm × 50 nm) auf einer Linie vom Randteil des Korns zum inneren Teil des Korns hin aufgeteilt, und eine durchschnittliche B-Atomkonzentration wird in jedem abgeteilten Bereich berechnet. Eine Verteilung der B-Atomkonzentrationen kann durch ein Auftragen der durchschnittlichen B-Atomkonzentrationen in den abgeteilten Bereichen über einem Abstand zwischen einem zentralen Punkt und dem Hauptphasenkornrandteil in dem aufgeteilten Bereich bewertet werden. Im Übrigen werden in der vorliegenden Beschreibung nur Daten einer Zusammensetzungsphase des R₂T₁₄B-Typs des Hauptphasenkorns 1 verwendet, und die Bewertung wird nicht in einer in einem Hauptphasenkorn 1 enthaltenen heterogenen Phase durchgeführt.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der Hauptphasenkornrandteil (Grenzteil zwischen dem Hauptphasenkorn 1 und der Korngrenzenphase 2) als ein Teil definiert, wo eine Cu-Atomkonzentration doppelt so hoch ist wie ein Durchschnittswert von Cu-Atomkonzentrationen in einem äußeren Randteil von 50 nm Länge des Hauptphasenkorns 1.
4A und 4B sind verwendet, um den äußeren Randteil von 50 nm Länge und den Hauptphasenkornrandteil weiter zu erläutern. 4A und 4B sind eine Kurve, die eine Veränderung der Cu-Atomkonzentration in der Nähe des Grenzteils zwischen dem Hauptphasenkorn 1 und der Korngrenzenphase 2 zeigt. Es gibt keine Einschränkung beim Messverfahren der Cu-Atomkonzentration beim Erstellen der Kurve. Zum Beispiel kann die dreidimensionale Atomsondenmessung auf dieselbe Weise verwendet werden wie bei der oben beschriebenen Verteilung der B-Atomkonzentration. Beim Verwenden der dreidimensionalen Atomsonde für die Messung der Cu-Atomkonzentration weist eine Seite in derselben Richtung wie die Richtung vom Hauptphasenkornrandteil zum inneren Teil des Einheitsvolumens vorzugsweise eine Länge von 1 bis 5 nm auf. Das Einheitsvolumen beträgt vorzugsweise 1000 nm³ oder mehr (z. B. ein rechtwinkliges Parallelepipedon von 50 nm × 50 nm × 2 nm). Beim Verwenden eines anderen Messverfahrens betragen die Messabstände der Cu-Atomkonzentration vorzugsweise 1 bis 5 nm.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der äußere Randteil 11 von 50 nm Länge dort, wo Cu-Atomkonzentrationen annähernd konstant sind in dem in 4A und 4B gezeigten äußeren Randteil des Hauptphasenkorns, und die Hauptphasenkornrandteile 12a und 12b sind dort, wo eine in 4A und 4B gezeigte Cu-Atomkonzentration doppelt so hoch ist wie ein Durchschnittswert von Cu-Atomkonzentrationen in dem äußeren Randteil 11 von 50 nm Länge. Im Übrigen liegt der äußere Randteil 11 von 50 nm Länge vorzugsweise so, dass er nicht übermäßig weit von der Korngrenzenphase 2 entfernt ist, und ist genauer vorzugsweise so ausgelegt, dass ein Abstand zwischen einem Ende 11a des äußeren Randteils 11 von 50 nm Länge und dem Hauptphasenkornrandteil 12b innerhalb 50 nm liegt. Wie in 4A gezeigt, ist in der vorliegenden Ausführungsform die Cu-Atomkonzentration hoch in der Korngrenzenphase 2 und niedrig in den Hauptphasenkörnern 1. Wie in 4B gezeigt, wird ein Durchschnitt von Cu-Atomkonzentrationen im äußeren Randteil 11 von 50 nm Länge des Hauptphasenkorns 1 berechnet, wo die Cu-Atomkonzentrationen annähernd konstant sind (C1 in 4B), und Teile, wo eine Cu-Atomkonzentration doppelt so hoch ist wie die durchschnittliche Konzentration, sind als die Hauptphasenkornrandteile 12a und 12b definiert. Das heißt, C2 = C1 × 2 ist erfüllt.
Die Position des äußeren Randteils 11 von 50 nm Länge des Hauptphasenkorns 1 ist nicht konstant, aber eine Veränderung des Durchschnitts C1 der Cu-Atomkonzentrationen aufgrund einer Positionsveränderung des äußeren Randteils 11 von 50 nm Länge des Hauptphasenkorns 1 liegt in einem Fehlerbereich.
Positionsveränderungen der Hauptphasenkornrandteile 12a und 12b aufgrund der Positionsveränderung des äußeren Randteils 11 von 50 nm Länge des Hauptphasenkorns 1 liegen auch innerhalb von Fehlerbereichen.
Der Seltenerdmagnet gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst Hauptphasenkörner mit einem Konzentrationsverhältnis A (A = αB/βB) von 1,05 oder mehr, wobei αB bzw. βB eine höchste Konzentration von B und eine niedrigste Konzentration von B in einem Hauptphasenkorn ist. In dieser Zusammensetzung erscheint eine Verteilung von magnetokristalliner Anisotropie in den Hauptphasenkörnern, und es ist möglich, einen Seltenerdmagneten mit sowohl einer Verbesserung der Beschränkung des thermischen Entmagnetisierungsfaktors als auch einer hohen Koerzitivkraft bei Raumtemperatur zu schaffen. Ein Verhältnis der Hauptphasenkörner mit einem gewünschten Konzentrationsverhältnis A bezüglich aller Hauptphasenkörner beträgt vorzugsweise 10% oder mehr, besser noch 50% oder mehr und sogar noch besser 90% oder mehr. Im Falle von 90% oder mehr kann der thermische Entmagnetisierungsfaktor weiter verbessert sein.
Weiter umfasst der Seltenerdmagnet gemäß der vorliegenden Ausführungsform vorzugsweise Hauptphasenkörner mit einem Konzentrationsverhältnis A (A = αB/βB) von 1,08 oder mehr, wobei αB bzw. βB eine höchste Konzentration und eine niedrigste Konzentration von B in einem Hauptphasenkorn ist. Wenn die Hauptphasenkörner mit einem gewünschten Wert des Konzentrationsverhältnisses A enthalten sind, ist es möglich, einen Seltenerdmagneten mit sowohl einer Verbesserung der Beschränkung des thermischen Entmagnetisierungsfaktors als auch einer hohen Koerzitivkraft bei Raumtemperatur zu schaffen. Ein Verhältnis der Hauptphasenkörner mit einem gewünschten Konzentrationsverhältnis A bezüglich aller Hauptphasenkörner beträgt vorzugsweise 10% oder mehr, besser noch 50% oder mehr und sogar noch besser 70% oder mehr. Im Falle von 70% oder mehr können der thermische Entmagnetisierungsfaktor und die Koerzitivkraft weiter verbessert sein.
Weiter umfasst der Seltenerdmagnet gemäß der vorliegenden Ausführungsform Hauptphasenkörner, wo sich eine Stelle, die αB zeigt, innerhalb 100 nm von einem Randteil des Hauptphasenkorns zu einem inneren Teil des Hauptphasenkorns hin, und diese Hauptphasenkörner sind vorzugsweise zu 10% oder mehr enthalten, besser noch zu 50% oder mehr und noch besser zu 70% oder mehr. In dieser Zusammensetzung ist ein Teil, dessen magnetische Eigenschaften gegenüber denen des inneren Teils des Hauptphasenkorns geändert sind, im äußeren Randteil des Hauptphasenkorns ausgebildet, und es ist möglich, eine Lücke von Anisotropie-Magnetfeld zwischen dem äußeren Randteil und dem inneren Teil des Hauptphasenkorns zu erzeugen. Dies geht nicht einher mit einem anti-ferromagnetischen Paar von beispielsweise Nd und Dy und somit nicht mit einer Verringerung der Restmagnetflussdichte. Wenn die Hauptphasenkörner enthalten sind, ist es somit möglich, einen Seltenerdmagneten mit sowohl weiterer Verhinderung des thermischen Entmagnetisierungsfaktors als auch weiterer Verbesserung der Koerzitivkraft bei Raumtemperatur zu schaffen. Im Falle von 70% oder mehr können der thermische Entmagnetisierungsfaktor und die Koerzitivkraft weiter verbessert sein.
Weiter umfasst der Seltenerdmagnet gemäß der vorliegenden Ausführungsform Hauptphasenkörner mit einem B-Konzentrationsgradienten, der sich von einem Randteil des Hauptphasenkorns zu einem inneren Teil des Hauptphasenkorns hin verringert, wobei ein Bereich mit dem B-Konzentrationsgradienten eine Länge von 100 nm oder mehr aufweist, und diese Hauptphasenkörner vorzugsweise zu 10% oder mehr enthalten sind, besser noch zu 50% oder mehr. Wenn die Hauptphasenkörner enthalten sind, ist es somit möglich, einen Seltenerdmagneten mit sowohl weiterer Beschränkung des thermischen Entmagnetisierungsfaktors als auch weiterer Verbesserung der Koerzitivkraft bei Raumtemperatur zu schaffen. Im Falle von 50% oder mehr kann der thermische Entmagnetisierungsfaktor weiter verbessert sein.
Weiter umfasst der Seltenerdmagnet gemäß der vorliegenden Ausführungsform Hauptphasenkörner mit einem B-Konzentrationsgradienten, der sich von einem Randteil des Hauptphasenkorns zu einem inneren Teil des Hauptphasenkorns hin verringert, wobei ein Bereich, dessen Absolutwert des B-Konzentrationsgradienten 0,0005 Atom-%/nm oder mehr beträgt, eine Länge von 100 nm oder mehr aufweist und diese Hauptphasenkörner vorzugsweise zu 10% oder mehr enthalten sind, besser noch zu 50% oder mehr. In dieser Zusammensetzung kann ein Bereich, wo sich die magnetische Anisotropie des Kristalls schnell ändert, im äußeren Randteil des Hauptphasenkorns gebildet werden. Wenn die Hauptphasenkörner enthalten sind, ist es somit möglich, einen Seltenerdmagneten mit sowohl weiterer Beschränkung des thermischen Entmagnetisierungsfaktors als auch weiterer Verbesserung der Koerzitivkraft bei Raumtemperatur zu schaffen. Im Falle von 50% oder mehr kann der thermische Entmagnetisierungsfaktor weiter verbessert sein.
Der Seltenerdmagnet gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann C als weiteres Element enthalten. Der Massenanteil von C beträgt vorzugsweise 0,05 bis 0,3%. Wenn C geringer als in diesem Bereich enthalten ist, kann die Koerzitivkraft unzureichend sein. Wenn C höher als in diesem Bereich enthalten ist, kann ein so genanntes Rechteckigkeitsverhältnis (Hk/HcJ) unzureichend sein, das ein Verhältnis eines Werts eines Magnetfelds, wenn die Magnetisierung 90% der Restmagnetflussdichte (Hk) beträgt, zur Koerzitivkraft (HcJ) ist. Um weiter günstige Koerzitivkraft und Rechteckigkeitsverhältnis zu erhalten, beträgt der Massenanteil von C vorzugsweise 0,1 bis 0,25%. C kann in den Hauptphasenkörnern 1 so enthalten sein, dass ein Teil von B der Hauptphasenkörner 1 mit einer Kristallstruktur vom R₂T₁₄B-Typ durch C ersetzt ist.
Der Seltenerdmagnet gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann O als weiteres Element enthalten. Der Massenanteil von O beträgt vorzugsweise 0,03 bis 0,4%. Wenn O geringer als in diesem Bereich enthalten ist, kann die Korrosionsbeständigkeit des gesinterten Magneten unzureichend sein. Wenn O höher als in diesem Bereich enthalten ist, kann eine flüssige Phase in dem gesinterten Magneten nicht ausreichend gebildet werden, und die Koerzitivkraft kann verringert sein. Um weiter günstig eine Korrosionsbeständigkeit und Koerzitivkraft zu erhalten, ist O besser noch zu 0,05 bis 0,3% enthalten, sogar noch besser zu 0,05 bis 0,25%. O kann auch im Hauptphasenkorn enthalten sein.
Der Seltenerdmagnet gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthält einen Massenanteil von N vorzugsweise zu 0,15% oder weniger. Wenn N höher als in diesem Bereich enthalten ist, neigt die Koerzitivkraft dazu, unzureichend zu sein. N kann auch in den Hauptphasenkörnern 1 enthalten sein.
In dem gesinterten Magneten gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist jedes Element vorzugsweise in den oben beschriebenen Bereichen enthalten, und eine Beziehung [O]/([C] + [N]) < 0,85 ist vorzugsweise erfüllt, wobei [C], [O] und [N] jeweils die Anzahl von Atomen von C, O und N sind. In dieser Zusammensetzung kann ein Absolutwert des thermischen Entmagnetisierungsfaktors beschränkt und damit klein sein. Im gesinterten Magneten gemäß der vorliegenden Ausführungsform erfüllt die Anzahl von Atomen von C und M-Elementen die folgende Beziehung. Das heißt, eine Beziehung 1,20 < [M]/[C] < 2,00 ist vorzugsweise erfüllt, wobei [C] und [M] die Anzahl von Atomen von C bzw. M-Elementen ist. In dieser Zusammensetzung können sowohl eine hohe Restmagnetflussdichte als auch eine Einschränkung des thermischen Entmagnetisierungsfaktors erzielt sein.
Das Kristallkorn weist vorzugsweise eine Korngröße von 1 bis 8 μm und besser noch eine Korngröße von 2 bis 6 μm auf. Im Falle des oberen Grenzwerts neigt die Koerzitivkraft HcJ dazu, sich zu verringern. Im Falle des unteren Grenzwerts neigt die Restmagnetflussdichte Br dazu, sich zu verringern. Im Übrigen ist eine Korngröße des Kristallkorns ein Durchschnitt von kreisäquivalenten Durchmessern seines Querschnitts.
Als Nächstes ist ein Herstellungsverfahren des Seltenerdmagneten gemäß der vorliegenden Ausführungsform erläutert. Der Seltenerdmagnet gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann nach einem gewöhnlichen pulvermetallurgischen Verfahren hergestellt werden. Dieses pulvermetallurgische Verfahren enthält einen Präparierungsschritt des Präparierens einer Rohmateriallegierung, einen Pulverisierungsschritt des Pulverisierens der Rohmateriallegierung und Erhaltens eines Rohmaterialfeinpulvers, einen Pressschritt des Pressens des Rohmaterialfeinpulvers und Herstellens eines grünen Presslings, einen Sinterschritt des Sinterns des grünen Presslings und Erhaltens eines gesinterten Körpers und einen Wärmebehandlungsschritt des Durchführens einer Alterungsbehandlung des gesinterten Körpers.
Die Präparierung ist ein Schritt des Präparierens einer Rohmateriallegierung mit jedem Element, das im Seltenerdmagneten gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthalten ist. Zuerst werden die Rohmaterialmetalle mit vorgegebenen Elementen oder dergleichen präpariert und verwendet, um ein Bandgießen oder dergleichen durchzuführen. Dies ermöglicht es, eine Rohmateriallegierung zu präparieren. Die Rohmaterialmetalle oder dergleichen umfassen beispielsweise Seltenerdmetalle, Seltenerdlegierungen, Reineisen, Ferrobor, Kohlenstoff und Legierungen davon. Diese Rohmaterialmetalle oder dergleichen werden verwendet, um eine Rohmateriallegierung zum Erhalten eines Seltenerdmagneten mit einer gewünschten Zusammensetzung zu präparieren.
Das Bandgussverfahren ist als Präparierungsverfahren erläutert. Beim Bandgussverfahren wird eine Metallschmelze in eine Zwischenpfanne gegossen, und die Metallschmelze, wo die Rohmaterialmetalle oder dergleichen geschmolzen sind, wird aus der Zwischenpfanne auf eine rotierende Kupferwalze gegossen, deren Inneres wassergekühlt ist, und wird abgekühlt und erstarrt. Eine Abkühlrate während des Erstarrens kann in einem gewünschten Bereich gesteuert werden, indem Temperatur und Zufuhrmenge der Metallschmelze und die Drehgeschwindigkeit der Abkühlwalze eingestellt werden. Die Abkühlrate während des Erstarrens wird vorzugsweise geeignet bestimmt auf Grundlage von Bedingungen der Zusammensetzung oder dergleichen eines herzustellenden Seltenerdmagneten, aber beträgt beispielsweise 500 bis 11000°C/Sekunde, vorzugsweise 1000 bis 11000°C/Sekunde, Wenn die Abkühlrate während des Erstarrens auf diese Weise gesteuert wird, ist es denkbar, dass eine tetragonale Kristallstruktur vom R₂T₁₄B-Typ in einem metastabilen Zustand aufrechterhalten werden kann, sogar, wenn der in der Rohmateriallegierung enthaltene Gehalt an B geringer ist als das durch R₂T₁₄B ausgedrückte stöchiometrische Verhältnis, und dass ein Konzentrationsunterschied von B in den Hauptphasenkörnern in dem nachstehend beschriebenen Wärmebehandlungsschritt oder dergleichen erzeugt werden kann. Die Abkühlrate während des Erstarrens wird genauer so berechnet, dass ein Unterschied zwischen einer durch ein Messen einer Metallschmelzentemperatur in der Zwischenpfanne unter Verwendung eines eingetauchten Thermopaars erhaltenen Temperatur und einem durch ein Messen einer Legierungstemperatur an einer Position, wo sich die Walze um 60 Grad gedreht hat, unter Verwendung eines Strahlungsthermometers erhaltenen Wert durch eine Zeit geteilt wird, in der sich die Walze um 60 Grad gedreht hat.
Die in der Rohmateriallegierung enthaltene Menge an Kohlenstoff beträgt vorzugsweise 100 ppm oder mehr. In diesem Fall wird es leichter, eine B-Menge des äußeren Randteils auf einen vorzuziehenden Bereich einzustellen.
Die Menge an Kohlenstoff in der Rohmateriallegierung wird beispielsweise unter Verwendung der Kohlenstoff enthaltenden Rohmaterialmetalle eingestellt. Insbesondere wird die Menge an Kohlenstoff leicht durch ein Verändern der Art von Fe-Rohmaterial eingestellt. Die Menge an Kohlenstoff wird erhöht durch ein Verwenden von Kohlenstoffstahl, Gusseisen oder dergleichen, und die Menge an Kohlenstoff wird verringert durch ein Verwenden von Elektrolyteisen oder dergleichen.
Der Pulverisierungsschritt ist ein Schritt des Pulverisierens der im Präparierungsschritt erhaltenen Rohmateriallegierung und des Erhaltens eines Rohmaterialfeinpulvers. Dieser Schritt wird vorzugsweise durch zwei Schritte ausgeführt, einen Grob-Pulverisierungsschritts und einen Fein-Pulverisierungsschritt, kann aber durch einen einzigen Schritt des Fein-Pulverisierungsschritts ausgeführt werden.
Der Grob-Pulverisierungsschritt kann in einer Inertgasatmosphäre unter Verwendung eines Pochwerks, eines Backenbrechers, einer Braunmühle oder dergleichen ausgeführt werden. Eine Wasserstoffspeicherpulverisierung kann ausgeführt werden. Bei der Grob-Pulverisierung wird die Rohmateriallegierung pulverisiert, bis ein Grobpulver mit einer Korngröße von ungefähr Hunderten von μm bis mehreren mm erhalten ist.
Bei der Fein-Pulverisierung wird das im Grob-Pulverisierungsschritt erhaltene Grobpulver (bei Weglassen des Grob-Pulverisierungsschritts die Rohmateriallegierung) fein pulverisiert, um ein Rohmaterialfeinpulver mit einer durchschnittlichen Korngröße von ungefähr mehreren μm zu präparieren. Das Rohmaterialfeinpulver weist eine durchschnittliche Korngröße auf, die bestimmt ist durch ein Berücksichtigen des Wachstumsgrads von Kristallkörnern nach dem Sintern, Die Fein-Pulverisierung kann beispielsweise unter Verwendung einer Strahlmühle ausgeführt werden.
Ein Pulverisierungshilfsmittel kann vor der Fein-Pulverisierung zugegeben werden. Wenn ein Pulverisierungshilfsmittel zugegeben wird, ist die Pulverisierungseigenschaft verbessert, und die Magnetfeldausrichtung im Pressschritt wird leicht. Außerdem wird es möglich, eine Menge an Kohlenstoff während des Sinterns zu verändern und die Kohlenstoffzusammensetzung und Borzusammensetzung im äußeren Randteil des Hauptphasenkorns des gesinterten Magneten einzustellen.
Aus den obigen Gründen ist das Pulverisierungshilfsmittel vorzugsweise ein schmierender organischer Stoff. Insbesondere ist ein Stickstoff enthaltender organischer Stoff vorzuziehen, um die oben genannte Beziehung [O]/([C] + [N]) < 0,85 zu erfüllen. Genauer ist das Pulverisierungshilfsmittel vorzugsweise ein Metallsalz einer langkettigen Kohlenwasserstoffsäure, wie etwa Stearinsäure, Ölsäure und Laurinsäure, oder ein Amid der langkettigen Kohlenwasserstoffsäure.
Vom Gesichtspunkt der Zusammensetzungssteuerung des äußeren Randteils beträgt ein Zusatz-Massenanteil des Pulverisierungshilfsmittels vorzugsweise 0,05 bis 0,15% bezüglich der Rohmateriallegierung von 100%. Wenn ein Massenverhältnis des Pulverisierungshilfsmittels zu in der Rohmateriallegierung enthaltenem Kohlenstoff 5 bis 15 beträgt, ist es möglich, eine Borzusammensetzung des äußeren Randteils und des inneren Teils des Hauptphasenkorns des gesinterten Magneten einzustellen.
Der Pressschritt ist ein Schritt des Pressens des Rohmaterialfeinpulvers in einem Magnetfeld und Herstellens eines grünen Presslings. Genauer wird der grüne Pressling hergestellt durch ein Durchführen des Pressens in einer solchen Weise, dass das Rohmaterialfeinpulver in eine in einem Elektromagneten angeordnete Pressform gefüllt wird und das Rohmaterialfeinpulver danach unter Druck gesetzt wird, während der Elektromagnet verwendet wird, um ein Magnetfeld anzulegen, um Kristallachsen des Rohmaterialfeinpulvers auszurichten. Das Pressen im Magnetfeld wird beispielsweise bei ungefähr 30 bis 300 MPa in einem Magnetfeld von 1000 bis 1600 kA/m ausgeführt.
Der Sinterschritt ist ein Schritt des Sinterns des grünen Presslings und Erhaltens eines gesinterten Körpers. Der gesinterte Körper kann erhalten werden durch ein Sintern des grünen Presslings in einem Vakuum oder in einer Inertgasatmosphäre nach dem Pressen im Magnetfeld. Die Sinterbedingungen werden geeignet bestimmt, abhängig von Bedingungen der Zusammensetzung des grünen Presslings, Pulverisierungsverfahren des Rohmaterialfeinpulvers, der Pulvergröße und dergleichen. Zum Beispiel wird der Sinterschritt bei 950°C bis 1250°C über 1 bis 10 Stunden ausgeführt, aber wird vorzugsweise bei 1000°C bis 1100°C über 1 bis 10 Stunden ausgeführt. Die Menge an Kohlenstoff während des Sinterns kann eingestellt werden durch ein Einstellen eines Temperaturanstiegsvorgangs. Eine Temperaturanstiegsgeschwindigkeit von einer Raumtemperatur auf 300°C beträgt wünschenswert 1°C/Minute oder mehr, besser noch 4°C/Minute oder mehr, sodass Kohlenstoff bis zum Sintern verbleibt. Eine Behandlung des Erzeugens eines Konzentrationsunterschieds an B im Hauptphasenkorn kann im Sinterschritt, im nachstehend beschriebenen Wärmebehandlungsschritt oder dergleichen ausgeführt werden.
Der Wärmebehandlungsschritt ist ein Schritt des Durchführens einer Alterungsbehandlung des gesinterten Körpers. Ein Konzentrationsunterschied von B kann im Hauptphasenkorn über diesen Schritt erzeugt werden. Eine Mikrostruktur in den Hauptphasenkörnern wird jedoch nicht nur durch diesen Schritt gesteuert, sondern ist bestimmt durch eine Kombination mit den Bedingungen des oben gennannten Sinterschritts und dem Zustand des Rohmaterialfeinpulvers. Somit sind die Wärmebehandlungstemperatur und die Zeit bestimmt durch ein Berücksichtigen einer Beziehung zwischen den Wärmebehandlungsbedingungen und einer Mikrostruktur des gesinterten Körpers. Die Wärmebehandlung wird in einem Temperaturbereich von 500°C bis 900°C ausgeführt, kann aber durch zwei Schritte in einer solchen Weise ausgeführt werden, dass eine Wärmebehandlung bei ungefähr 800°C ausgeführt wird und danach eine Wärmebehandlung bei ungefähr 550°C ausgeführt wird. Die Mikrostruktur wird auch durch eine Abkühlrate in einem Temperaturverringerungsvorgang der Wärmebehandlung verändert. Die Abkühlrate beträgt 50°C/Minute oder mehr, genauer 100°C/Minute oder mehr und beträgt vorzugsweise 250°C/Minute oder weniger, insbesondere 200°C/Minute oder weniger. Eine Konzentrationsverteilung von B im Hauptphasenkorn kann verschieden gesteuert werden durch ein Bestimmen der Rohmateriallegierungszusammensetzung, die Abkühlrate beim Erstarren im Präparierungsschritt, die oben genannten Sinterbedingungen und Wärmebehandlungsbedingungen und dergleichen.
Die vorliegende Ausführungsform zeigt ein Verfahren zum Steuern einer B-Konzentrationsverteilung im Hauptphasenkorn, aber der Seltenerdmagnet nach der vorliegenden Erfindung ist nicht auf einen nach diesem Verfahren erhaltenen beschränkt. Ein Seltenerdmagnet, der ähnliche Effekte aufweist, kann sogar unter anderen Bedingungen als den Wärmebehandlungsbedingungen oder dergleichen erhalten werden, die in der vorlegenden Ausführungsform gezeigt sind, indem eine Steuerung von Zusammensetzungsfaktoren, eine Steuerung von Erstarrungsfaktoren im Präparierungsschritt und eine Steuerung von Sinterbedingungen eingebracht werden.
Der Seltenerdmagnet gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird nach dem oben beschriebenen Verfahren erhalten, aber das Herstellungsverfahren des Seltenerdmagneten gemäß der vorliegenden Erfindung ist nicht auf das oben beschriebene Verfahren beschränkt und kann geeignet verändert werden. Der Seltenerdmagnet gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird für alles Mögliche verwendet, und wird beispielsweise vorteilhaft für Tauchspulmotoren von Festplattenlaufwerken, Motoren für industrielle Maschinen und Motoren für elektrische Haushaltsgeräte verwendet. Weiter wird der Seltenerdmagnet gemäß der vorliegenden Ausführungsform auch vorteilhaft für Automobilkomponenten, insbesondere Elektrofahrzeug-Komponenten, Hybridfahrzeug-Komponenten und Brennstoffzellenfahrzeug-Komponenten verwendet.
[Beispiele]
Als Nächstes ist die vorliegende Erfindung genauer auf Grundlage bestimmter Beispiele erläutert, ist jedoch nicht darauf beschränkt.
Zuerst wurden Rohmaterialmetalle eines gesinterten Magneten präpariert und jeweils zum Herstellen von Rohmateriallegierungen nach einem Bandgussverfahren verwendet, sodass Zusammensetzungen von gesinterten Magneten von Muster Nr. 1 bis Muster Nr. 23, die Beispiele der vorliegenden Erfindung sind, und Muster Nr. 24 bis Muster Nr. 29, die Vergleichsbeispiele sind, erhalten wurden, die in der nachstehenden Tabelle 1 gezeigt sind. Die Rohmateriallegierungen wurden nach einem Bandgussverfahren hergestellt, und eine Abkühlrate beim Erstarren einer Metallschmelze betrug 2500°C/Sekunde in Muster Nr. 1 bis Muster Nr. 15 und Muster Nr. 20 bis Muster Nr. 27. Bei Muster Nr. 16 betrug eine Abkühlrate beim Erstarren 11000°C/Sekunde. Bei Muster Nr. 17 betrug eine Abkühlrate beim Erstarren 6500°C/Sekunde. Bei Muster Nr. 18 betrug eine Abkühlrate beim Erstarren 900°C/Sekunde. Bei Muster Nr. 19 betrug eine Abkühlrate beim Erstarren 500°C/Sekunde. Bei Muster Nr. 28 betrug eine Abkühlrate beim Erstarren 200°C/Sekunde. Bei Muster Nr. 29 betrug eine Abkühlrate beim Erstarren 16000°C/Sekunde. Im Übrigen wurden in Tabelle 1 gezeigte Gehalte an jedem Element durch Röntgenfluoreszenzanalyse bei T, R, Cu und M gemessen, und durch Massenspektrometrieanalyse mit induktiv gekoppeltem Plasma (ICP-MS) bei B. Der Gehalt an O wurde durch ein Verfahren mit Inertgasschmelzen und nichtdispersiver Infrarotabsorption gemessen, der Gehalt an C durch ein Verfahren mit Verbrennung im Sauerstoffstrom und Infrarotabsorption, und der Gehalt an N durch ein Verfahren mit Inertgasschmelzen und Wärmeleitfähigkeit. Zusammensetzungsverhältnisse von [O]/([C] + [N]) und [M]/[C] des gesinterten Körpers wurden durch ein Erhalten der Atomzahlen jedes Elements auf Grundlage der nach den Verfahren erhaltenen Gehalte berechnet.
Als Nächstes wurde eine Wasserstoffspeicherungspulverisierung ausgeführt, die eine Dehydrogenisierung über 1 Stunde bei 600°C in einer Ar-Gasatmosphäre nach einer Wasserstoffspeicherung in den Rohmateriallegierungen durchführte. Danach wurden die erhaltenen pulverisierten Objekte auf eine Raumtemperatur in der Ar-Gasatmosphäre abgekühlt.
Nach dem Zugeben eines Pulverisierungshilfsmittels zu den erhaltenen pulverisierten Objekten und ihrem Mischen wurde eine Feinpulverisierung unter Verwendung einer Strahlmühle ausgeführt, um Rohmaterialpulver mit einer durchschnittlichen Korngröße von 3 bis 4 μm zu erhalten.
Die erhaltenen Rohmaterialpulver wurden in einer sauerstoffarmen Atmosphäre (einer Atmosphäre mit einer Sauerstoffkonzentration von 100 ppm oder weniger) unter den Bedingungen eines Orientierungsmagnetfelds von 1200 kA/m und einem Pressdruck von 120 MPa gepresst, und grüne Presslinge wurden erhalten.
Danach wurden die grünen Presslinge über 4 bei einer Sintertemperatur von 1010 bis 1050°C in einem Vakuum gesintert und dann schnell abgekühlt, um gesinterte Körper zu erhalten. Die erhaltenen gesinterten Körper wurden einer zweistufigen Wärmebehandlung bei 900°C und 500°C in einer Ar-Gasatmosphäre ausgesetzt. In der ersten Wärmebehandlung bei 900°C (Alterung 1) wurden alle Muster 1 Stunde gehalten, von 900°C auf 200°C bei einer Abkühlrate von 50°C/Minute nach der ersten Wärmebehandlung abgekühlt und allmählich auf eine Raumtemperatur abgekühlt. In der zweiten Wärmebehandlung bei 500°C (Alterung 2) wurden die gesinterten Körper mit geänderten Haltezeiten und Abkühlraten von 500°C auf 200°C in einem verringernden Temperaturvorgang der Wärmebehandlung abgekühlt und dann allmählich auf eine Raumtemperatur abgekühlt, wodurch eine Vielzahl von Mustern mit verschiedenen B-Konzentrationsverteilungen im Hauptphasenkorn präpariert wurde. Im Übrigen wurde Muster Nr. 25 nicht der Wärmebehandlung der Alterung 2 unterworfen, sondern nur der Wärmebehandlung der Alterung 1.
Jedes auf die oben beschriebene Weise erhaltene Muster (Muster Nr. 1 bis Muster Nr. 29) wurde bezüglich der magnetischen Eigenschaften gemessen. Genauer wurden die Restmagnetflussdichte (Br) und die Koerzitivkraft (HcJ) jeweils unter Verwendung eines B-H-Tracers gemessen. Dann wurde der thermische Entmagnetisierungsfaktor gemessen. Tabelle 1 zeigt diese Ergebnisse insgesamt. Als Nächstes wurden die der Messung der magnetischen Eigenschaften unterworfenen Muster Nr. 1 bis Muster Nr. 29 bezüglich einer B-Konzentrationsverteilung im Hauptphasenkorn mit einem dreidimensionalen Atomsondenmikroskop bewertet. Diese Bewertung erfolgte durch ein Ausschneiden von 10 Stück oder mehr nadelartiger Probekörper für die dreidimensionale Atomsondenmessung bezüglich jedes Musters. Vor dem Ausschneiden der nadelartigen Probekörper für die dreidimensionale Atomsondenmessung wurde ein Elektronenmikroskopbild eines polierten Querschnitts jedes Musters erhalten. Dabei wurde ein Sichtfeld so bestimmt, dass ungefähr 100 Hauptphasenkörner im Elektronenmikroskopbild betrachtet werden können. Im Übrigen wies dieses Sichtfeld eine Größe von ungefähr 40 μm × 50 μm auf. Hauptphasenkörner mit einer Korngröße, die größer ist als eine durchschnittliche Korngröße der Hauptphasenkörner in dem erhaltenen Elektronenmikroskopbild wurden ausgewählt. Dann wurden die ausgewählten Hauptphasenkörner so beprobt, dass die nadelartigen Probekörper ausgeschnitten wurden, indem ein Muster-Ausschnittteil 5 bestimmt wurde, das einen zentralen Bereich des Hauptphasenkorns enthielt, wie in 1 gezeigt. Die Messung mit dem dreidimensionalen Atomsondenmikroskop wurde kontinuierlich von der Nähe eines Hauptphasenkornrandteils zu einem inneren Teil des Korns hin in 500 nm oder mehr ausgeführt. Das heißt, die jeweiligen nadelartigen Probekörper wiesen eine Länge von 500 nm oder mehr auf.
Zuerst wurde der Hauptphasenkornrandteil bestimmt. Der Hauptphasenkornrandteil wurde aus einer Kurve bestimmt, die so erstellt wurde, dass eine Änderung der Cu-Atomkonzentration nahe einer Grenze zwischen dem Hauptphasenkorn 1 und der Korngrenzenphase 2 in Abständen von 2 nm (Aufteilungsmessung mit einem rechtwinkligen Parallelepipedon von 50 nm × 50 nm × 2 nm als Einheitsvolumen) unter Verwendung eines dreidimensional erstellten, bei der Messung mit dem dreidimensionalen Atomsondenmikroskop erhaltenen Bildes.
Dann wurden die jeweiligen nadelartigen Probekörper in Würfel von 50 nm × 50 nm × 50 nm als Einheitsvolumen auf einer Linie vom Hauptphasenkornrandteil zum inneren Teil des Korns hin aufgeteilt, und eine durchschnittliche B-Atomkonzentration wurde in jedem abgeteilten Bereich berechnet. Eine Verteilung der B-Atomkonzentrationen wurde durch ein Auftragen der durchschnittlichen B-Atomkonzentrationen der abgeteilten Bereiche über einem Abstand zwischen einem mittleren Punkt und dem Hauptphasenkornrandteil des abgeteilten Bereichs bewertet.
Im Übrigen wurde darauf geachtet, dass keine heterogene Phase, die sich von einer Hauptphase in den Hauptphasenkörnern unterscheidet, beim Ausschneiden der nadelartigen Probekörper für die dreidimensionale Atomsondenmikroskopmessung enthalten war, und nur Daten einer Zusammensetzungsphase vom R₂T₁₄B-Typ des Hauptphasenkorns wurden beim Aufteilen in die Einheitsvolumina aus dem dreidimensional erstellten Bild verwendet.
Die B-Konzentrationsverteilung wurde bezüglich nachstehend beschriebener Punkte bewertet. Zuerst wurde ein Konzentrationsverhältnis A (A = αB/βB) einer höchsten Konzentration von B (αB) zu einer niedrigsten Konzentration von B (βB) berechnet, und es wurde bewertet, ob A ≧ 1,05 erfüllt war und ob A ≧ 1,08 erfüllt war. Als Nächstes wurde bewertet, ob eine Stelle vorhanden war, die die höchste Konzentration von B (αB) innerhalb von 100 nm von einem Hauptphasenkornrandteil zu einem inneren Teil des Korns hin zeigte. Dann wurde ausgewertet, sowohl ob die B-Konzentration einen sich verringernden Gradienten von dem Hauptphasenkornrandteil zu dem inneren Teil des Korns hin aufwies, als auch, ob ein Bereich mit dem sich verringernden Gradienten eine Länge von 100 nm oder mehr aufwies. Schließlich wurde ausgewertet, sowohl ob die B-Konzentration einen sich verringernden Gradienten von dem Hauptphasenkornrandteil zu dem inneren Teil des Korns hin aufwies, als auch, ob ein Bereich, dessen Absolutwert des sich verringernden Gradienten 0,0005 Atom-%/nm betrug, eine Länge von 100 nm oder mehr aufwies.
Außer der B-Konzentrationsverteilung wurde eine C-Konzentration im Hauptphasenkorn bewertet. In der vorliegende Beschreibung bedeutet ein Enthalten von C im Hauptphasenkorn einen Fall, in dem ein Atomgehalt an C von 0,05% oder mehr im Hauptphasenkorn in 100 nm oder mehr durch die dreidimensionale Atomsondenmikroskopmessung gemessen wurde.
Tabelle 1 und Tabelle 2 zeigen insgesamt Bewertungsergebnisse der Elementkonzentration von Muster Nr. 1 bis Muster Nr. 23, die Beispiele der vorliegenden Erfindung sind, und von Muster Nr. 24 bis Muster Nr. 29, die Vergleichsbeispiele sind. In den Bewertungsergebnissen der B-Konzentrationsverteilung und den Bewertungsergebnissen der C-Konzentration von Tabelle 1 und Tabelle 2, wurde jedes Muster Messwertbewertungen an 10 Punkten unterworfen, und eine Häufigkeit, der die Messpunkte entsprachen, ist als die Anzahl entsprechender Punkte/die Anzahl von Messteilen bezüglich jeder Bewertungsposition dargestellt.

Tabelle 1 zeigt auch Abkühlraten der zweiten Erwärmungsbehandlung (Alterung 2). Weiter zeigt Tabelle 3 berechnete Werte von [O]/([C] + [N]) und [M]/[C] jedes Musters, wobei [C], [O], [N] und [M] jeweils die Anzahl von Atomen der im gesinterten Körper enthaltenen Elemente C, O, N und M sind. Die im Seltenerdmagneten enthaltenen Mengen an Sauerstoff und Stickstoff wurden durch die Atmosphären vom Pulverisierungsschritt bis zum Wärmebehandlungsschritt gesteuert und wurden auf die Bereiche von Tabelle 1 eingestellt, insbesondere durch ein Verringern der Mengen an in der Atmosphäre des Pulverisierungsschritts enthaltenem Sauerstoff und Stickstoff. Die im Seltenerdmagneten enthaltene Menge an Kohlenstoff wurde auf die Bereiche von Tabelle 1 eingestellt, indem die Menge des im Pulverisierungsschritt zugesetzten Pulverisierungshilfsmittels erhöht oder verringert wurde.

[Tabelle 3]

	Muster Nr.	Verhältnisse der Atomanzahlen
	Muster Nr.	[O]/([C] + [N])	[M]/[C]
Bsp.	Muster 1	0,56	2,92
	Muster 2	0,57	1,96
	Muster 3	0,37	1,26
	Muster 4	0,51	2,29
	Muster 5	0,32	1,47
	Muster 6	0,49	1,47
	Muster 7	0,42	1,76
	Muster 8	0,51	3,39
	Muster 9	0,39	1,73
	Muster 10	0,44	1,28
	Muster 11	0,45	1,96
	Muster 12	0,51	1,96
	Muster 13	0,45	1,96
	Muster 14	0,45	1,96
	Muster 15	0,59	1,33
	Muster 16	0,59	1,33
	Muster 17	0,59	1,33
	Muster 18	0,59	1,33
	Muster 19	0,66	1,33
	Muster 20	0,45	1,96
	Muster 21	0,53	1,78
	Muster 22	0,51	1,96
	Muster 23	0,60	0,25
Vglchs.-Bsp.	Muster 24	0,87	2,52
	Muster 25	0,89	3,53
	Muster 26	0,86	1,12
	Muster 27	0,99	2,21
	Muster 28	0,87	1,14
	Muster 29	0,87	1,14

Gemäß Tabelle 1 und Tabelle 2 enthielten, wenn αB und βB eine höchste Konzentration von B bzw. eine niedrigste Konzentration von B in einem Hauptphasenkorn mit einer Kristallstruktur vom R₂T₁₄B-Typ sind, die Muster Nr. 1 bis Muster Nr. 23, die Beispiele der vorliegenden Erfindung sind, Hauptphasenkörner mit einem B-Konzentrationsunterschied, bei denen ein Konzentrationsverhältnis A von αB zu βB (A = αB/βB) 1,05 oder mehr betrug, aber keine Hauptphasenkörner mit einem B-Konzentrationsunterschied, bei denen ein Konzentrationsverhältnis A 1,05 oder mehr betrug, wurden in Muster Nr. 24 bis Muster Nr. 29 beobachtet, die Vergleichsmuster sind. In der Mustergruppe von Muster Nr. 1 bis Muster Nr. 23 ist zu ersehen, dass Absolutwerte des thermischen Entmagnetisierungsfaktors auf 3,5% oder weniger gesteuert werden konnten, und dass die auch für eine Verwendung in Hochtemperaturumgebung geeigneten Seltenerdmagneten erhalten wurden. Weiter ist aus den Ergebnissen von Muster Nr. 1 bis Muster Nr. 20 zu ersehen, dass Absolutwerte des thermischen Entmagnetisierungsfaktors auf 2,5% oder weniger gesteuert wurden, indem sie Hauptphasenkörner mit einem B-Konzentrationsunterschied enthielten, bei denen ein Konzentrationsverhältnis A von αB zu βB (A = αB/βB) 1,08 oder mehr betrug.
Gemäß Tabelle 1 und Tabelle 2 versteht es sich weiter, dass Absolutwerte des thermischen Entmagnetisierungsfaktors in Muster Nr. 1 bis Muster Nr. 19 auf 1,5% oder weniger gesteuert wurden, die ein Hauptphasenkorn enthielten, das sowohl einen B-Konzentrationsunterschied, wo das Konzentrationsverhältnis A 1,05 oder mehr betrug, als auch eine Stelle aufwies, die die höchste Konzentration von B (αB) innerhalb 100 nm von einem Hauptphasenkornrandteil zu einem inneren Teil des Korns hin zeigte. Dies ist vorstellbar, weil ein Teil, dessen magnetische Eigenschaften gegenüber denen des inneren Teils des Hauptphasenkorns (eines Teils mit einer niedrigen B-Konzentration) verändert worden waren, kontinuierlich vom inneren Teil des Hauptphasenkorns (eines Teils mit einer niedrigen B-Konzentration) zum äußeren Randteil des Hauptphasenkorns (eines Teils mit einer hohen B-Konzentration) gebildet war, und als Ergebnis wurde ein Anisotropie-Magnetfeldspalt gebildet, um das Korn zu bedecken, und es wurde möglich, den thermischen Entmagnetisierungsfaktor weitgehend zu beschränken.
Absolutwerte des thermischen Entmagnetisierungsfaktors können in Muster N. 1 bis Muster Nr. 18 auf 1,3% gesteuert werden, die ein Hauptphasenkorn enthielten, wo eine B-Konzentrationsverteilung des Hauptphasenkorns einen sich vom Hauptphasenkornrandteil zu einem inneren Teil des Korns hin verringernden Gradienten aufwies, und wo ein Bereich mit einem sich verringernden Gradienten eine Länge von 100 nm oder mehr aufwies. Weiter wurden Absolutwerte des thermischen Entmagnetisierungsfaktors in Muster N. 1 bis Muster Nr. 17 auf 1,0% oder weniger gesteuert, die ein Hauptphasenkorn enthielten, wo eine B-Konzentrationsverteilung des Hauptphasenkorns einen sich vom Hauptphasenkornrandteil zu einem inneren Teil des Korns hin verringernden Gradienten aufwies, und wo ein Bereich, dessen Absolutwert des B-Konzentrationsgradienten 0,0005 Atom-%/nm oder mehr betrug, eine Länge von 100 nm oder mehr aufwies. Es ist denkbar, dass es, wenn ein solcher Teil mit geänderten magnetischen Eigenschaften nahe der Oberfläche des Hauptphasenkorns gebildet ist, möglich wird, die Erzeugung und Bewegung einer magnetischen Domänenwand nahe der Oberfläche des Hauptphasenkorns zu verhindern und den thermischen Entmagnetisierungsfaktor zu steuern.
Als Nächstes ist die B-Konzentrationsverteilung im Hauptphasenkorn des Seltenerdmagneten gemäß dem vorliegenden Beispiel genauer erläutert. 2 zeigt ein Messbeispiel einer B-Konzentrationsverteilung, linear gemessen mit einem dreidimensionalen Atomsondenmikroskop vom Kantenteil des im Muster Nr. 2 ausgebildeten Hauptphasenkorns zu einem inneren Teil des Korns hin. In 2 und 3 sind durchschnittliche B-Atomkonzentrationen der aufgeteilten Bereiche über einem Abstand zwischen einem zentralen Punkt und dem Hauptphasenkornrandteil des aufgeteilten Bereichs aufgetragen. Aus den Ergebnissen der Elementanalyse mit dem dreidimensionalen Atomsondenmikroskop ist zu ersehen, dass das Muster Nr. 2 ein Hauptphasenkorn enthält, dessen Konzentrationsverhältnis A gleich 1,11 beträgt, was ein Wert ist, der größer ist als 1,08. Es ist weiter zu ersehen, dass eine Stelle vorhanden ist, die eine höchste Konzentration von B (αB) in einem Messbereich innerhalb 100 nm von einem Hauptphasenkornrandteil zu einem inneren Teil des Korns hin zeigt, Muster Nr. 2 einen sich von einem Hauptphasenkornrandteil zu einem inneren Teil des Hauptphasenkorns hin verringernden Konzentrationsgradienten aufweist, und Muster Nr. 2 einen Bereich aufweist, dessen Absolutwert des B-Konzentrationsgradienten 0,0005 Atom%/nm oder mehr innerhalb 100 nm oder mehr beträgt.
3 zeigt ein Messbeispiel einer B-Konzentrationsverteilung, linear gemessen mit einem dreidimensionalen Atomsondenmikroskop vom Kantenteil des im Muster Nr. 24, das ein Vergleichsbeispiel nach dem Stand der Technik ist, ausgebildeten Hauptphasenkorns zu dem inneren Teil des Korns hin. Aus den Ergebnissen der Elementanalyse mit dem dreidimensionalen Atomsondenmikroskop ist zu ersehen, dass das Muster Nr. 24 ein Konzentrationsverhältnis A von 1,01 aufweist, was ein kleinerer Wert als 1,05 ist, und keine Mikrostruktur der vorliegenden Erfindung aufweist. Muster Nr. 25 bis Muster Nr. 29, die Vergleichsbeispiele sind, wiesen ähnliche B-Konzentrationsverteilungen auf. Es ist einzusehen, dass dies zeigt, dass die thermische Entmagnetisierung nicht eingeschränkt war.
Wie in Tabelle 3 gezeigt, weist in Muster Nr. 1 bis Muster Nr. 23, die Beispiele nach der vorliegenden Erfindung sind, das Hauptphasenkorn einen B-Konzentrationsunterschied auf, und die Anzahl von im gesinterten Magneten enthaltenen Atomen von O, C und N erfüllt die folgende spezielle Beziehung. Das heißt, eine Beziehung [O]/([C] + [N]) < 0,85 ist erfüllt, wo [O], [C] und [N] jeweils die Anzahl von Atomen von O, C und N sind. Im Falle von [O]/([C] + [N]) < 0,85 war es möglich, die Koerzitivkraft (HcJ) wirksam zu verbessern und den thermischen Entmagnetisierungsfaktor wirksam einzuschränken.
Gemäß Tabelle 3 ist die folgende spezielle Beziehung bei der Anzahl von Atomen von C und M erfüllt, die in den gesinterten Magneten von Muster Nr. 2, Muster Nr. 3, Muster Nr. 5 bis Muster Nr. 7 und Muster Nr. 9 bis Muster Nr. 22 enthalten sind. Das heißt, eine Beziehung 1,20 < [M]/[C] < 2,00 ist erfüllt, wobei [C] bzw. [M] die Anzahl von Atomen von C und M sind. Im Falle von 1,20 < [M]/[C] < 2,00 können sowohl eine hohe Restmagnetflussdichte als auch eine Einschränkung des thermischen Entmagnetisierungsfaktors erhalten sein.
Als Nächstes wurde Muster Nr. 32 so präpariert, dass die Hauptkomponente eine Zusammensetzung von 25 Gew-% Nd–7 Pr–1,5 Dy–0,93 B–0,20 Al–2 Co–0,2 Cu–0,17 Ga–0,08 O–0,08 C–0,005 N aufwies, und dass die in der Rohmateriallegierungen enthaltene Menge an Kohlenstoff 100 ppm betrug. Weiter wurden Muster Nr. 30, Muster Nr. 31, Muster Nr. 33 und Muster Nr. 34 präpariert durch ein Ändern der in der Rohmateriallegierung enthaltenen Menge an Kohlenstoff. Tabelle 4 zeigt die Ergebnisse.
Tabelle 4 zeigt, dass das B-Konzentrationsverhältnis A und der B-Konzentrationsgradient leicht in günstigen Bereichen liegen, wenn die in der Rohmateriallegierung enthaltene Menge an Kohlenstoff 100 ppm oder mehr beträgt.
Als Nächstes wurden Muster Nr. 41 bis Muster Nr. 44 auf dieselbe Weise wie Muster Nr. 32 präpariert, außer dass eine Temperaturanstiegsgeschwindigkeit von einer Raumtemperatur auf 300°C im Sinterschritt verändert wurde. Tabelle 5 zeigt die Ergebnisse.
[Tabelle 5]
Tabelle 5 zeigt, dass das B-Konzentrationsverhältnis A in einem günstigen Bereich liegt, wenn eine Temperaturanstiegsrate von einer Raumtemperatur auf 300°C 1°C/Minute oder mehr beträgt, und dass das B-Konzentrationsverhältnis A und der B-Konzentrationsgradient in günstigen Bereichen liegen, wenn eine Temperaturanstiegsrate von einer Raumtemperatur auf 300°C 2°C/Minute oder mehr beträgt. Es ist auch zu ersehen, dass der Fall, wo eine Temperaturanstiegsgeschwindigkeit von einer Raumtemperatur auf 300°C 4°C/Minute oder mehr beträgt, noch günstiger ist.
Als Nächstes wurden Muster Nr. 51 bis Muster Nr. 54 auf dieselbe Weise präpariert wie Muster Nr. 32, außer dass die als Pulverisierungshilfsmittel zugesetzte Menge an Ölsäureamid verändert wurde. Tabelle 6 zeigt die Ergebnisse.
[Tabelle 6]
Tabelle 6 zeigt, dass, wenn der Massenanteil von Ölsäureamid 0,05 bis 0,15% beträgt, die Zusammensetzung des äußeren Randteils günstig gesteuert ist und das Konzentrationsverhältnis von B leicht in einem günstigen Bereich liegt.
Als Nächstes wurden Muster Nr. 61 bis Muster Nr. 63 auf dieselbe Weise präpariert wie Muster Nr. 11, außer dass eine Abkühlrate nach dem Ende der Alterung 2 verändert wurde. Tabelle 7 zeigt die Ergebnisse. [Tabelle 7]
Tabelle 7 zeigt, dass das B-Konzentrationsverhältnis leicht in einem günstigen Bereich liegt, wenn eine Abkühlrate nach dem Ende der Alterung 2 50°C/Minute oder mehr und 250°C/Minute oder weniger beträgt.
Weiter wurden Muster Nr. 71 bis Muster Nr. 80 auf dieselbe Weise präpariert wie Muster Nr. 2, außer dass eine Zusammensetzung des gesinterten Magneten von Muster Nr. 2 verändert wurde. Tabelle 8 und Tabelle 9 zeigen die Ergebnisse.
[Tabelle 8]
[Tabelle 9]
Die vorliegende Erfindung ist auf Grundlage der Ausführungsform erläutert. Die Ausführungsform ist ein Beispiel, und ein Fachmann versteht, dass Abwandlungen und Änderungen im Geltungsbereich der Ansprüche der vorliegenden Erfindung möglich sind, und dass diese Abwandlungen und Änderungen im Geltungsbereich der Ansprüche der vorliegenden Erfindung liegen. Daher sollten die Angaben und die Zeichnung der vorliegenden Beschreibung in erläuternder Weise behandelt werden, nicht in einschränkender Weise.
[Industrielle Anwendbarkeit]
Die vorliegende Erfindung kann einen Seltenerdmagneten schaffen, der sogar in einer Hochtemperaturumgebung anwendbar ist.
Bezugszeichenliste

1: Hauptphasenkorn
2: Korngrenzenphase
5: Muster-Ausschnittsteil
11: äußerer Randteil von 50 nm Länge
12a, 12b: Hauptphasenkornrandteil

Claims

Seltenerdmagnet, umfassend Hauptphasenkörner mit einer Kristallstruktur des R₂T₁₄B-Typs, wobei die Hauptphasenkörner B umfassen, und ein Konzentrationsverhältnis A (A = αB/βB) der Hauptphasenkörner 1,05 oder mehr beträgt, wobei αB bzw. βB eine höchste Konzentration von B und eine niedrigste Konzentration von B in einem Hauptphasenkorn sind.
Seltenerdmagnet nach Anspruch 1, wobei das Konzentrationsverhältnis A 1,08 oder mehr beträgt.
Seltenerdmagnet nach Anspruch 1 oder 2, wobei sich eine Stelle, die αB zeigt. innerhalb 100 nm von einem Randteil des Hauptphasenkorns zu einem inneren Teil des Hauptphasenkorns hin befindet.
Seltenerdmagnet nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Hauptphasenkorn einen Konzentrationsgradienten von B umfasst, der sich von einem Randteil des Hauptphasenkorns zu einem inneren Teil des Hauptphasenkorns hin verringert, und ein Bereich mit dem Konzentrationsgradienten von B eine Länge von 100 nm oder mehr aufweist.
Seltenerdmagnet nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Hauptphasenkorn einen Konzentrationsgradienten von B umfasst, der sich von einem Randteil des Hauptphasenkorns zu einem inneren Teil des Hauptphasenkorns hin verringert, und ein Bereich, dessen Absolutwert des Konzentrationsgradienten von B 0,0005 Atom-%/nm oder mehr beträgt, eine Länge von 100 nm oder mehr aufweist.