DE19747364A1 - Pulver mit magnetischer Anisotropie sowie deren Herstellungsverfahren - Google Patents
Pulver mit magnetischer Anisotropie sowie deren HerstellungsverfahrenInfo
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- C21D1/74—Methods of treatment in inert gas, controlled atmosphere, vacuum or pulverulent material
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft Pulver mit magnetischer
Anisotropie, welche aus Seltenerd-Element(en), Eisen und Bor
aufgebaut sind, sowie deren Herstellungsverfahren.
Seltenerd-Magnete vom RFeB-TRp, welche hauptsächlich aus
Seltenerd-Element(en), einschließlich Yttrium (R), sowie
Eisen (Fe) und Bor (B) zusammengesetzt sind, werden in der
Industrie aufgrund ihrer ausgezeichneten magnetischen
Eigenschaften weitverbreitet verwendet.
Es gibt drei Patente, die mit der vorliegenden Erfindung
verwandt sind, nämlich JP-A-60-257107, JP-A-62-23903 und
JP-C-7-68561.
Die JP-A-62-23903 offenbart ein Herstellungsverfahren, das
durch eine Wasserstoff-Hitzebehandlung bei erhöhten
Temperaturen, z. B. bei 800°C, gekennzeichnet ist, welches
ein Permanentmagnet-Pulver vom RFeB-TRp mit intrinsischer
Koerzitivkraft (iHc) von 398 kA/m erzeugt. Die Wasserstoff-
Hitzebehandlung umfaßt die Hydrogenierung, verbunden mit
einer Phasenumwandlung von der R2Fe14B-Phase nach
RH2 + α Fe + Fe2B, sowie eine Desorption, verbunden mit einer
Rückumwandlung von RH2 + α Fe + Fe2B zur R2Fe14B-Phase. In der
JP-A-62-23903 wird zwischen dem Hydrogenierungsschritt und
dem Desorptionsschritt ein Mahlschritt ausgeführt. Vor der
JP-A-62-23903 war bekannt, daß bei einer Wasserstoff-Hitzebe
handlung bei einer erhöhten Temperatur von 800°C eine
Phasenumwandlung auftritt.
Die JP-A-62-23903 ist die erste Patentanmeldung, die
offenbarte, daß die Phasenumwandlung während der Wasserstoff-
Hitzebehandlung verbesserte magnetische Eigenschaften für
magnetische Legierungen vom RFeB-TRp ergeben.
Die JP-C-7-68561 offenbart ein Herstellungsverfahren, ähnlich
zur vorstehend bezeichneten Druckschrift, welches Permanent
magnet-Pulver vom RFeB-TRp mit einer intrinsischen Koerzivi
tät (iHc) von 795 kA/m erzeugt, indem durch Weglassen des
Mahlschrittes die Hydrogenierung und die Desorption nach
einander ausgeführt werden. Bei der verbesserten Wasserstoff-
Hitzebehandlung wird die Disproportionierungs-Reaktion
zwischen der Legierung vom RFeB-TRp und dem Wasserstoff bei
einer Temperatur von 500°C bis 1000°C bei einem Wasser
stoff-Druck von mehr als 1,3 kPa eingeleitet, und die
anschließende Desorptionsreaktion wird bei der gleichen
Temperatur bei einem Wasserstoff-Druck von weniger als 13 Pa
eingeleitet.
Die JP-C-7-68561 offenbart, daß das Verfahren mit der
Wasserstoff-Hitzebehandlung ebenfalls ein schwaches Ausmaß
der An-isotropie in dem Magnetpulver mit der Zusammensetzung
Nd12,0 Pr1,4 Fe80,8 B5,8 eingeführt werden kann. Das Pulver wird
in einer Wasserstoff-Atmosphäre bei einem Druck von 98,1 kPa
auf 830°C erhitzt, bei dieser Temperatur und einem Druck von
1,3 kPa bis 0,1 MPa für fünf Stunden gehalten, dann bei einer
Temperatur von 830°C bei einem verminderten Druck von
1,31 × 10-3 Pa für 40 Minuten gehalten, gefolgt von raschem
Abkühlen (Quenchen). Die Restinduktion (Br) des verbundenen
Magneten wird von 0,61 T auf 0,72 T verbessert, was einer
Verbesserung von 18,2% gleichkommt, indem während der
Kompressionsformgebung ein magnetisches Feld angelegt wird.
Die JP-C-4-20 242 offenbart ein Herstellungsverfahren für
Seltenerd-Permanentmagnete mit einem hohen Maß an Aniso
tropie, in dem die Kristallorientierung der Mikrostruktur im
Seltenerd-Magneten durch Heißdeformation von schmelzge
sponnenem Seltenerd-Material ausgerichtet wird.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein magne
tisches Seltenerd-Pulver mit ausgezeichneter Anisotropie,
d. h. einem Br/Bs-Verhältnis von mehr als 0,65, auf der Grund
lage einer Wasserstoff-Hitzebehandlung zur Verfügung zu
stellen.
Bisher wurden zwei Hauptmethoden, nämlich das Heißdeforma
tions-Verfahren und die Wasserstoff-Hitzebehandlung, zur
Einführung von Anisotropie in das magnetische Pulver
vorgeschlagen.
Das Heißdeformations-Verfahren, welches eine Ausrichtung der
Kristallorientierung in der Feinstruktur des Seltenerd-
Magneten einführt, hat den Nachteil erhöhter Herstellungs
kosten aufgrund des komplizierten Verfahrens. Zusätzlich zu
diesem Nachteil ist die Körnung des Pulvers plattenförmig,
was für die Herstellung von Verbundmagneten nachteilig ist.
Auf der anderen Seite ist die Wasserstoff-Hitzebehandlung zur
Verbesserung magnetischer Eigenschaften, wie der magnetischen
Remanenz und der Koerzitivität, bekannt. Bei der Wasserstoff-
Hitzebehandlung wird die Korngröße verfeinert durch die
Phasenumwandlungen, die durch den Hydrogenierungsprozeß und
den Wasserstoff-Desorptionsprozeß erzeugt werden, wodurch die
magnetischen Eigenschaften gesteigert werden. Diese Methode
der Wasserstoff-Hitzebehandlung hat den Vorteil niedriger
Herstellungskosten aufgrund relativ einfacher Arbeitsweise,
jedoch sind die erhaltenen magnetischen Eigenschaften noch
nicht zufriedenstellend. Es ist ferner recht schwierig, durch
diese Behandlung ein magnetisches Pulver mit Anisotropie zu
erhalten.
Wie zuvor beschrieben wird in der JP-C-7-68561 berichtet, daß
der Br-Wert von Nd12,0Pr1,4Fe80,8B5,8 als Seltenerd-Magnet von
0,61 T auf 0,72 T verbessert wird, was eine Verbesserung von
18,2% bedeutet, indem ein magnetisches Feld während der
Kompressions-Formgebung angelegt wird.
Einer der Erfinder der Patentanmeldung betont in seinem
Review-Artikel in: "J. AlloRs and Compounds", 231 (1995),
S. 51, daß die Substitution von Fe mit Co in der ternären
Nd-Fe-B-Legierung sowie die Zugabe von Elementen wie Zr, Ga,
Hf und Nb wesentlich zur Erhaltung des hohen Maßes an
Anisotropie sind, während die ternäre Nd-Fe-B-Legierung ohne
Austausch durch Co lediglich einen isotropischen Magneten
ergibt, obgleich dieser Wasserstoff-hitzebehandelt wurde.
Durch intensives Studium der Wasserstoff-Hitzebehandlung von
RFeB-Magneten haben wir gefunden, daß die Nd-Fe-B-Legierung
ohne irgendeine Substitution und ohne eine Zugabe von Elemen
ten, die bisher für isotrop gehalten wurden, ein hohes Ausmaß
an Anisotropie durch die Wasserstoff-Hitzebehandlung aufwei
sen kann. Mit anderen Worten haben wir entdeckt, daß durch
die Wasserstoff-Hitzebehandlung die Restinduktion (Br) von
0,8 T bis 1,2-1,5 T im ternären NdFeB-Legierungssystem ohne
Co-Substitution verbessert wird.
Wir denken, daß die Anisotropie des Magneten auf folgende
Weise induziert wird. Zuerst wird die Kristallorientierung
von Nd2Fe14B in die Kristallorientierung von nanokristallinem
Fe2B umgewandelt, welches durch Phasenumwandlung während der
Hydrogenierung der Nd-Fe-B-Legierung bei der Wasserstoff-
Hitzebehandlung erzeugt wird. Dann wird die Kristallorien
tierung von nanokristallinem Fe2B in die Kristallorientierung
von nanokristallinem Nd2Fe14B umgewandelt, welches durch die
Rückumwandlung während der Wasserstoff-Desorption bei der
Wasserstoff-Hitzebehandlung rückgewonnen wird. Im Ergebnis
kann die ursprüngliche Orientierung des Mutterkristalls in
dem nanokristallinen Nd2Fe14B nach den Phasenumwandlungen
erhalten werden, d. h., das erhaltene magnetische Pulver
zeigt ein sehr hohes Maß an Anisotropie.
Die folgende Erfindung wurde auf der Basis dieser Ansätze
vervollständigt.
Das Seltenerd-Magnetpulver, welches durch die vorliegende
Erfindung zur Verfügung gestellt wird, besteht im wesent
lichen aus Seltenerd-Element, welches Yttrium einschließen
kann, (hiernach mit R bezeichnet), sowie Eisen (Fe) und Bor
(B) und besitzt eine ausgezeichnete Anisotropie, d. h. ein
Br/Bs-Verhältnis von mehr als 0,65, erhalten durch
Wasserstoff-Hitzebehandlung, die mit einer Phasenumwandlung
verbunden ist.
Die Erfinder definieren die Anisotropie hier als Br/Bs-
Verhältnis (wobei Bs hier etwa 1,6 T (16 kG) ist) von mehr
als 0,65, eine perfekte Anisotropie als Br/Bs-Wert von 1,
eine Isotropie als Br/Bs-Verhältnis von über 0,5 bis 0,65,
und eine perfekte Isotropie als Br/Bs-Verhältnis von 0,5.
Es ist sehr schwierig, eine perfekte Isotropie oder eine
perfekte Anisotropie zu erhalten, weil der RFeB-Kristall von
Natur aus anisotrop ist, auf der anderen Seite die Teilchen
in dem Pulver jedoch zur Isotropie neigen. Das hohe Maß an
Anisotropie der Legierung auf RFeB-Basis, die durch die
vorliegende Erfindung erreicht wird, liegt in der sehr guten
Ausrichtung der rekristallisierten Körner von R2Fe14B, dessen
tetragonale Struktur, wie bekannt, eine starke kristalline
magnetische Anisotropie zeigt.
Der Br-Wert der Proben wird mittels eines VSM (Vibrations-
Proben-Magnetometer) gemessen, da ein üblicher BH-Kurven
tracer den Br-Wert von pulverförmigen Materialien nicht
messen kann.
Die Proben werden durch das folgende Verfahren hergestellt.
Das Magnetpulver wird in einem Bereich der Größe 74 bis 105
µm klassifiziert. Das Pulver wird zu einer Probe mit einem
Demagnetisierungs-Faktor von 0,2 geformt, und dann wird die
Magnetisierungsrichtung aller Teilchen in einem Magnetfeld
von 4578 kA/m (45 kOe) ausgerichtet.
Das durch die vorliegende Erfindung zur Verfügung gestellte
Seltenerd-Magnetpulver ist ebenso charakterisiert durch seine
kugelförmige Kornform der anisotropen Pulver, erhalten durch
den Heiß-Deformierungsprozeß. Die Körner des Pulvers gemäß
der vorliegenden Erfindung sind mit einem Längen- bzw.
Streckungsverhältnis von weniger als 2,0 kugelförmig.
Sein Durchmesser beträgt 0,1 bis 1,0 µm.
Die Bezeichnung "Korn" bedeutet hier nicht das Teilchen des
magnetischen Pulvers, sondern das Kristallkorn. Ein Teilchen
des Pulvers besteht aus vielen Kristallkörnern. Das
Streckungsverhältnis ist definiert als das Verhältnis der
größten Dimension zur geringsten Dimension (größte Dimension/ge
ringste Dimension) des Korns.
Die Körner des durch Heiß-Deformation gebildeten Seltenerd-
Magneten besitzen eine plattenförmige Gestalt, was
grundsätzlich verschieden ist von derjenigen, die durch die
zuvor bezeichnete Wasserstoff-Hitzebehandlung erhalten
wurden.
Die Legierung auf RFeB-Basis für das hier erfundene
anisotrope Magnetpulver ist aus 12 bis 15 Atom-% R, 5,5 bis 8
Atom-% B, Rest Fe mit unvermeidbaren Verunreinigungen,
zusammengesetzt.
Ein R-Gehalt von mehr als 15 Atom-% verursacht eine Verringe
rung im Br-Wert aufgrund der Verringerung des magnetischen
Momentes des Kristalls, während umgekehrt ein R-Gehalt von
weniger als 12 Atom-% eine Verringerung hinsichtlich des iHc-
Wertes aufgrund einer erhöhten α Fe-Menge im Primärkristall
verursacht.
Ein B-Gehalt von mehr als 8 Atom-% verursacht eine Verringe
rung im Br-Wert aufgrund der Verringerung des magnetischen
Momentes im Kristall, während andererseits ein B-Gehalt von
weniger als 5,5 Atom-% eine Verringerung des iHc-Wertes
aufgrund der Präzipitation von R2Fe17 verursacht.
R kann ein oder mehrere Seltenerd-Element(e) sein, ausgewählt
aus der aus Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Gd, Tb, DR, Ho, Er, Tm und
Lu bestehenden Gruppe. Es ist erwünscht, Nd auszuwählen
aufgrund seiner geringen Kosten und des Vermögens, überlegene
magnetische Eigenschaften für dessen Legierungen zur Verfü
gung zu stellen.
Die Zugabe von 0,01 bis 1,0 Atom-% Ga erhöht die intrinsische
Koerzivität von RFeB. Der Grund dafür wird darin gesehen, daß
Ga die Korngrenzen auszuglätten und die Nukleation von entge
gengesetzt magnetischen Domänen zu unterdrücken vermag.
Die Zugabe von 0,01 bis 0,6 Atom-% Nb in Verbindung mit der
Wasserstoff-Hitzebehandlung verstärkt das Ausmaß der
Anisotropie, jedoch wird die Verstärkung durch Nb-Zugabe nur
in dem Fall erhalten, daß das Magnetpulver durch die hier
erfundene Wasserstoff-Hitzebehandlung behandelt wird.
Mit anderen Worten besteht die Verstärkung in der syner
gistischen Wechselwirkung zwischen der Nb-Zugabe und der
geeigneten Bedingung der Wasserstoff-Hitzebehandlung.
Der Grund der Verstärkung wird darin gesehen, daß Nb die
Umwandlung der Kristall-Orientierung von Nd2Fe14B zu
derjenigen des Fe2B unterstützt.
Das Ausgangsmaterial des vorliegend erfundenen Magnetpulvers
mit Anisotropie wird hergestellt durch Schmelzen vorbe
stimmter Mengen an gereinigtem(n) Seltenerd-Element(en),
Eisen und Bor in einem Ofen, mit anschließendem Gießen in
einen Block. Der Block kann in ein Pulver vermahlen und als
Ausgangsmaterial verwendet werden.
Es ist erwünscht, daß die Ausgangsmaterialien homogenisiert
werden, da eine Homogenisierungsbehandlung eine Neigung zur
Abscheidung, was für die magnetischen Eigenschaften
nachteilig ist, verringert.
Das auf die vorstehende Weise hergestellte Rohmaterial wird
der unten beschriebenen Wasserstoff-Hitzebehandlung unter
worfen, wodurch das Ausmaß der Anisotropie (Br/Bs, wobei Bs
etwa 1,6 T (16 kG) beträgt) von mehr als 0,65, der Br-Wert
von 1,2 bis 1,5 T, der iHc-Wert von 636 bis 1.272 kA/m und
das maximale Energieprodukt ((BH)max) von 238 bis 358 kJ/m3
erhalten wird.
Die Wasserstoff-Hitzebehandlung der vorliegenden Erfindung
ist gekennzeichnet durch das Einstellen der Reaktion zwischen
der Legierung und dem Wasserstoff auf einen relativen Reak
tionsumsatz von 0,25 bis 0,50, wobei eine Phasenumwandlung
während der Hydrogenierung und eine Rück-Umwandlung während
der Wasserstoff-Desorption im RFeB eingeführt werden.
Die Erfinder haben gefunden, daß der Umsatz bzw. die Ge
schwindigkeit der Phasenumwandlung einen großen Effekt auf
die magnetische Anisotropie von Legierungen auf RFeB-Basis
hat.
Die Geschwindigkeit der Phasenumwandlung ist proportional zur
Geschwindigkeit der Reaktion, das heißt des Reaktionsumsatzes
zwischen Wasserstoff und der RFeB-basierten Legierungen.
Die Geschwindigkeit der Reaktion V ist definiert als:
V = Vo × (PH2/P0)1/2 × exp (-Ea/RT),
worin Vo der Frequenzfaktor, PH2 der Wasserstoff-Druck, P0 der
Dissoziationsdruck, Ea die Aktivierungsenergie der Legierung,
R die Gaskonstante und T die Absoluttemperatur des Systems
bedeuten.
Die relative Reaktionsgeschwindigkeit Vr ist definiert als
das Verhältnis der Reaktionsgeschwindigkeit V zur Standard-
Reaktionsgeschwindigkeit Vb, welche durch die Reaktionsge
schwindigkeit bei der Temperatur von 830°C und dem
Wasserstoff-Druck von 0,1 MPa im Falle der Phasenumwandlung
aus der R2Fe14B-Phase nach RH2 + αFe + Fe2B definiert ist.
Demnach ist für die Phasenumwandlung Vr = V/Vb =
(1/0,576) × (PH2)1/2 × exp (-Ea/RT).
Für die Rückumwandlung ist Vb(rück) die Reaktionsgeschwindig
keit bei der Temperatur von 830°C und dem Wasserstoffdruck
von 0,001 MPa. Vr für die Rückumwandlung kann auf ähnliche
Weise erhalten werden.
Wie in Fig. 1 gezeigt, hängt die Aktivierungsenergie (Ea) von
der Zusammensetzung ab und variiert von 195-200 kJ/mol.
Die Aktivierungsenergie Ea für jede Zusammensetzung ist ein
kalkulierter Wert unter Verwendung des Wertes für die Bil
dungswärme von NdH2 aus Nd und Wasserstoff.
Die Beziehung zwischen der Reaktionstemperatur und der
relativen Reaktionsgeschwindigkeit bei Ea = 195 kJ/mol, wobei
sich dieser Wert aus der stöchiometrischen Zusammensetzung
Nd2Fe14B ergibt, ist in Fig. 2 gezeigt. In der Figur zeigt die
eingerahmte Fläche den Temperaturbereich für die erwünschte
relative Reaktionsgeschwindigkeit, nämlich den Bereich von
0,25 bis 0,5. Ähnlich ist in Fig. 3 die Beziehung zwischen
dem Wasserstoffdruck und der relativen Reaktionsgeschwindig
keit bei demselben Ea-Wert gezeigt. In der Figur zeigt die
eingerahmte Fläche den Bereich des Wasserstoffdrucks für die
erwünschte relative Reaktionsgeschwindigkeit. Um die relative
Reaktionsgeschwindigkeit für die Phasenumwandlung im Bereich
von 0,25 bis 0,50 einzustellen, sind die Reaktionstempera
turen und der Wasserstoffdruck einzustellen auf 780 bis
840°C bzw. 0,01 bis 0,06 MPa.
Wenn die relative Reaktionsgeschwindigkeit der Phasenumwand
lung in RFeB auf den Bereich von 0,25 bis 0,50 eingestellt
wird, werden anisotrope Magnetpulver mit Br/Bs von mehr als
0,65 erhalten. Wie zuvor beschrieben wird angenommen, daß die
Anisotropie des Magneten durch die Umwandlung der Kristall
orientierung von Nd2Fe14B in die Kristallorientierung von
nanokristallinem Fe2B induziert wird. Im Ergebnis zeigt der
Magnet ein sehr hohes Maß an Anisotropie, d. h. das Br/Bs-
Verhältnis beträgt mehr als 0,65.
Wenn die relative Reaktionsgeschwindigkeit mehr als 0,50
beträgt, wird lediglich isotropisches Magnetpulver erhalten.
Dies deshalb, weil die Phasenumwandlung zu schnell voran
schreitet, um die Kristallorientierung von Nd2Fe14B zum Fe2B-
Kristall ordentlich umzuwandeln. Somit verringert sich das
Ausmaß der Anisotropie auf ein Br/Bs-Verhältnis von weniger
als 0,65.
Es wurde gefunden, daß eine gute Umwandlung der Kristall
orientierung in der Phasenumwandlung die Anisotropie von
Nd2Fe14B-Kristallen nach dem Wasserstoff-Desorptionsschritt
sicherstellt. Mit anderen Worten ist die ausreichende
Umwandlung der Kristallorientierung zur Erlangung des hohen
Ausmaßes an Anisotropie für den Magneten wesentlich.
Auf der anderen Seite ist, wenn die relative Reaktionsge
schwindigkeit weniger als 0,25 beträgt, eine hohe Koerzi
tivität (iHc) nicht erhalten. (BH)max ist ebenfalls nicht
hoch, obgleich der Br-Wert relativ hoch ist. Dies deshalb,
weil die Phasenumwandlung von der Nd2Fe14B-Phase nach
RH2 + αFe + Fe2B nicht abgeschlossen ist, und restliches
Nd2Fe14B die Mikrostruktur nach der Rückumwandlung inhomogen
macht.
Die vorstehend erwähnte "Reaktionstemperatur" zeigt die
tatsächliche Temperatur an, bei der die Phasenumwandlung im
RFeB durch Absorption von Wasserstoff auftritt. Es ist zu
erwähnen, daß die Reaktionstemperatur von der eingestellten
Temperatur des Ofens verschieden ist.
Die Temperatur der RFeB-Legierung in der Reaktion kann viel
höher sein als diejenige des Ofens, weil die durch die
exotherm ablaufende Reaktion erzeugte Wärme die Temperatur
erhöhen kann.
Ähnlich hierzu kann der Wasserstoffdruck von dem eingestell
ten Druck variieren, weil der Druck des Wasserstoffs in der
Nachbarschaft der Legierung dazu neigt, durch Erschöpfung
aufgrund des Einschlusses von Wasserstoff in RFeB verringert
zu werden. Insbesondere in dem Fall, wenn die Atmosphäre eine
Mischung aus Inertgas und Wasserstoff ist, kann der Partial
druck von Wasserstoff in der Nachbarschaft der Legierung
beträchtlich durch die Erschöpfung aufgrund des Einschlusses
von Wasserstoff in das RFeB verringert werden, während der
Gesamtdruck nahe bei dem angelegten Druck gehalten wird.
Das obige Phänomen in Bezug auf die Reaktion zwischen dem
Wasserstoff und dem RFeB führt zur Schwierigkeit beim Ein
stellen der Temperatur und des Drucks für herkömmliche Öfen,
um die relative Geschwindigkeit der Reaktion innerhalb des
Bereiches von 0,25 bis 0,50 zu erhalten, und zwar aus folgen
den Gründen. Ein Grund besteht darin, daß die Abweichungen
bei der Temperatur und dem Druck proportional zur Masse des
Materials in dem Ofen sind. Ein anderer besteht darin, daß
die Reaktion selbsterregend ist, d. h. sie wird durch die bei
der exothermen Reaktion selbst erzeugten Wärme beschleunigt.
Deshalb ist, um die gewünschten Bedingungen für die Reaktion
zu erhalten, ein speziell ausgestalteter Ofen erforderlich,
um eine geeignete Kontrolle der Temperatur und des Wasser
stoffdrucks zu gewährleisten.
Zur Lösung dieses vorstehenden Problems haben wir einen neuen
Ofen entwickelt und angewandt, welcher die durch die Reaktion
erzeugte Wärme ausgleichen bzw. auslöschen kann. Dieser Ofen
ist in der JP-A-8-206 231 offenbart.
Er besitzt Hitze-Absorptionseinrichtungen zum Ausgleichen
bzw. Kompensieren der durch die Reaktion mit Wasserstoff im
Rohmaterial erzeugten Wärme. Er besitzt einen Satz aus einem
Prozessierungsbehälter und einem Hitze-Kompensationsbehälter,
die in Kontakt miteinander stehen. Das Rohmaterial wird in
den Prozessierungsbehälter, in welchem der Wasserstoffdruck
sowie die Temperatur eingestellt werden können, eingebracht.
Ein "Dummy"-Material wird in den Kompensationsbehälter
eingebracht, in welchem der Wasserstoffdruck sowie die
Temperatur unabhängig von dem Prozessierungsbehälter einge
stellt werden können. Wenn die exotherme Reaktion stattfindet
und das Material in dem Prozessierungsbehälter Hitze erzeugt,
wird - zusätzlich zum Ausschalten des Heizgerätes - der
Wasserstoffdruck in dem Kompensationsbehälter vermindert, um
eine endotherme Reaktion zu starten und die in dem Prozessie
rungsbehälter erzeugte Hitze zu kompensieren. Somit kann die
Reaktionstemperatur nahezu gleich der gesetzten Temperatur
des Ofens gehalten werden.
Im Ergebnis können durch diesen neuen Ofen die gewünschten
Bedingungen für die Phasenumwandlung für die Massenproduktion
erhalten werden.
Nach der Vervollständigung des HRdrogenierungsschrittes ist
es wünschenswert, das Pulver einer Entspannungsbehandlung
auszusetzen, d. h. das Magnetpulver bei derselben Temperatur
zu halten. Es wurde herausgefunden, daß die intrinsische
Koerzivität des Pulvers durch das Halten des Pulvers für
mindestens eine Stunde verstärkt wird. Die Vervollständigung
der HRdrogenierung erfolgt etwa für 30 min, jedoch hängt dies
tatsächlich vom Behandlungsvolumen ab.
Der Grund hierfür wird darin gesehen, daß die Verstärkung der
Koerzitivität auf der Entspannung der internen, verformenden
Spannung, die durch die Phasenumwandlung induziert wurde,
beruhen kann.
Wenn die interne Verspannung in dem magnetischen Pulver
verbleibt, kann die Mikrostruktur nach der Wasserstoff-
Desorption zur Inhomogenität neigen, und im Ergebnis schadet
diese der intrinsischen Koerzivität.
Nach der Entspannungsbehandlung im Wasserstoff wird das
Pulver dem Wasserstoff-Desorptionsschritt unterworfen, bei
dem die Rückumwandlung stattfindet.
Während der Rückumwandlung wird die kristalline Orientierung
von nanokristallinem Fe2B in die Orientierung von nano
kristallinem Nd2Fe14B umgewandelt.
Es ist erwünscht, die relative Reaktionsgeschwindigkeit der
Rückumwandlung in den Bereich von 0,1 bis 0,4 einzustellen,
um die Kristallorientierung von nanokristallinem Fe2B bei
niedrigem Wasserstoffdruck bei derselben Temperatur wie im
HRdrogenierungsschritt umzuwandeln.
Wenn die relative Reaktionsgeschwindigkeit der Rückumwandlung
in den Bereich von 0,1 bis 0,4 eingestellt wird, wird das
Ausmaß der Anisotropie durch das Umwandeln der Kristall
orientierung von nanokristallinem Fe2B zur Kristallorientie
rung von nanokristallinem Nd2Fe14B ordnungsgemäß verstärkt.
Bei einer relativen Reaktionsgeschwindigkeit der Rückum
wandlung, die geringer als dieser Bereich ist, wird eine hohe
Koerzitivität nicht erhalten wegen einer inhomogenen Mikro
struktur aufgrund des Ungleichgewichts hinsichtlich der
Nukleation und des Wachstums.
Auf der anderen Seite ist bei einer relativen Reaktionsge
schwindigkeit, die größer als dieser Bereich ist, das Ausmaß
der Anisotropie im Magnetpulver gestört, weil die Umwandlung
der Kristallorientierung von nanokristallinem Fe2B zu
derjenigen von rekristallisiertem Nd2Fe14B gestört ist.
Bei der tatsächlichen Arbeitsweise wird der Wasserstoffdruck
auf 1/10-tel bis 1/100-tel des Druckes im Hydrogenierungs
schritt eingestellt.
Jedoch ist die Rückumwandlung, welche endotherm ist, ebenso
selbsterregend, so daß die Temperatur des Ausgangsmaterials
beträchtlich verringert wird.
Um die Reaktionstemperatur innerhalb von 780 bis 840°C
einzustellen, ist es daher erforderlich, denselben Ofen wie
für den Hydrogenierungsprozeß zu verwenden. Die zur Vervoll
ständigung der Reaktion der Rückumwandlung erforderliche Zeit
wird bei etwa 10 min vermutet, was jedoch tatsächlich vom
Behandlungsvolumen abhängt.
Nach der Vervollständigung der Rückumwandlung verbleibt
Wasserstoff, welcher aus der NdH2-Zersetzung stammt, in dem
Nd2Fe14B-Kristallgitter. Daher wird eine Wasserstoff-
Eliminierungsbehandlung durchgeführt, in der das Pulver in
derselben Temperatur für eine gewisse Zeit gehalten wird.
Die Behandlung dient zum perfekten Eliminieren des verblei
benden Wasserstoffs in dem Nd2Fe14B-Kristallgitter. Es wurde
herausgefunden, daß die intrinsische Koerzivität durch
mindestens 25 min der Wasserstoff-Eliminierungsbehandlung
verstärkt wird. Es wird angenommen, daß der verbleibende
Wasserstoff in dem Gitter die intrinsische Koerzitivität des
Nd2Fe14B-Pulvers schädigt.
Nach der Wasserstoff-Eliminierungsbehandlung wird das Pulver
in dem Ofen auf Raumtemperatur abgekühlt.
Das Abkühlen sollte so schnell wie möglich vollzogen werden,
mindestens 5°C/min sind erforderlich. Nur durch das Befolgen
der vorstehenden Schritte wird anisotropisches Magnetpulver
mit Br/Bs von mehr als 0,65 erhalten.
Das erhaltene Pulver wird in Verbundmagnete durch das
Befolgen herkömmlicher Verfahren gebildet.
Als Ausgangsmaterial wird ein Block oder Pulver verwendet.
Das prozessierte Material dürften kleine Klumpen sein. Diese
können leicht in magnetisches Pulver mit Anisotropie durch
einen Mörser oder eine Mahlmaschine pulverisiert werden.
Der anisotrope, gebundene Magnet wird aus den Komponenten des
anisotropen Magnetpulvers und einem Bindemittel hergestellt.
Als Bindemittel sind Harze, Metalle niedrigen Schmelzpunktes,
Gummimaterialien usw. verfügbar. Wenn als Bindemittel ein
hitzehärtendes Harz, wie Epoxyharz, ausgewählt wird, wird
eine Kompressionsformgebung angewandt. Zunächst werden
Magnetpulver und hitzehärtbares Harz in Verbindung mit
einander vermischt. Dann wird die Kompressions-Formgebung
durchgeführt mit dem angelegten magnetischen Feld, und dann
wird der Magnet durch eine Hitzebehandlung gehärtet.
Das vorliegend erfundene magnetische Pulver mit Anisotropie
besitzt ein sehr hohes Maß an Anisotropie, beurteilt durch
das Br/Bs-Verhältnis von mehr als 0,65. Es besitzt über
ragende magnetische Eigenschaften, d. h. einen Br-Wert von
über 1,2 T (12 kG) und einen iHc-Wert von über 636 kA/m
(8 kOe). Der anisotrope, gebundene Magnet, der aus dem Pulver
hergestellt wurde, besitzt einen ausgezeichneten (BH)max-Wert
von mehr als 135 kJ/m3.
Diese vorstehend genannten, überragenden magnetischen Eigen
schaften werden nur durch das vorliegend erfundene Verfahren
erhalten, bei dem die relative Reaktionsgeschwindigkeit der
Phasenumwandlung in der Wasserstoff-Hitzebehandlung auf eine
festgelegte Geschwindigkeit von 0,25-0,50 eingestellt wird.
Das Verfahren ist auf die Massenproduktion von Seltenerd-
Magneten mit der zuvor beschriebenen ausgezeichneten
Anisotropie anwendbar, indem der von uns entwickelte neue
Ofen angewandt wird.
Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung werden
hiernach beschrieben.
Das vorliegend erfundene magnetische Pulver mit Anisotropie
besitzt ein sehr hohes Maß an Anisotropie, das heißt Br/Bs
beträgt mehr als 0,65, wobei hier Bs gleich 1,6 T (16 kG)
ist.
Der anisotrope Verbundmagnet, der aus dem anisotropen
Magnetpulver hergestellt wurde, besitzt einen ausgezeichneten
(BH)max-Wert.
Das vorliegend erfundene Magnetpulver mit Anisotropie kann
durch die Wahl eines geeigneten Bereichs der Phasenum
wandlungs-Geschwindigkeit bei der Hydrogenierung hergestellt
werden.
Fig. 1 ist eine Grafik, die die Beziehung zwischen der
Konzentration der zugegebenen Elemente Co, Ga und Nb in der
Legierung und der Aktivierungsenergie zeigt.
Fig. 2 ist eine Grafik, die die Beziehung zwischen der
Reaktionsgeschwindigkeit und der Reaktionstemperatur bei
festgelegtem Wasserstoffdruck zeigt.
Fig. 3 ist eine Grafik, die die Beziehung zwischen der
Reaktionsgeschwindigkeit und dem Wasserstoffdruck bei
festgelegter Reaktionstemperatur zeigt.
Eine Legierung vom Nd-Fe-B-TRp mit der chemischen Zusammen
setzung 12,5 Atom-% Nd, 6,2 Atom-% B und Rest Fe wird durch
Lichtbogenschmelzen geschmolzen und in einen Legierungsblock
gegossen. Der Legierungsblock wurde bei 1.140°C homogeni
siert und dann einer Wasserstoff-Hitzebehandlung unter den
Bedingungen, die in Tabelle 1 gezeigt sind, unterworfen.
Die Bedingungen für die Wasserstoff-Hitzebehandlung sind im
einzelnen wie folgt:
15 g Ausgangsmaterial wird in einen Prozessierbehälter, der mit der Wasserstoffdruck-Einstellausrüstung verbunden ist, eingebracht. Ein Infrarotspiegel-Ofen wurde zum Erhitzen des Materials verwendet.
15 g Ausgangsmaterial wird in einen Prozessierbehälter, der mit der Wasserstoffdruck-Einstellausrüstung verbunden ist, eingebracht. Ein Infrarotspiegel-Ofen wurde zum Erhitzen des Materials verwendet.
Die Temperatur des Materials und die Temperatur des Pro
zessierbehälters wurden durch Thermoelemente gemessen. Die
Ofentemperatur wurde gemäß der Materialtemperatur und der
Prozessierbehälter-Temperatur eingestellt. Wasserstoffgas mit
dem in der Tabelle 1 gezeigten Druck wurde in den Prozessier
behälter eingeführt. Die Temperatur wurde in 60 min von
Raumtemperatur auf die in der Tabelle 1 gezeigte Reaktions
temperatur angehoben. Die Temperatur des Ausgangsmaterials
wurde innerhalb von + 5°C - 0°C durch die folgende
Einstellmethode gehalten
Wenn die Temperatur des Rohmaterials die Temperatur des Prozessierbehälters während der Reaktion übersteigt, wird der Ofen sofort abgestellt, und das Material wird auf die Tempe ratur des Prozessierbehälters abgekühlt. Somit wird die durch die Reaktion erzeugte Wärme entfernt. Die konstante Tempera tur innerhalb des Ausschlages von + 5°C - 0°C wird durch diese einfache Einstellung erzielt aufgrund der geringen Menge an Material und der guten Einstellmöglichkeit des Infrarotspiegel-Ofens.
Wenn die Temperatur des Rohmaterials die Temperatur des Prozessierbehälters während der Reaktion übersteigt, wird der Ofen sofort abgestellt, und das Material wird auf die Tempe ratur des Prozessierbehälters abgekühlt. Somit wird die durch die Reaktion erzeugte Wärme entfernt. Die konstante Tempera tur innerhalb des Ausschlages von + 5°C - 0°C wird durch diese einfache Einstellung erzielt aufgrund der geringen Menge an Material und der guten Einstellmöglichkeit des Infrarotspiegel-Ofens.
Dann wurde das Material einer Entspannungs-Hitzebehandlung
bei 820°C bei Wasserstoffdruck von 0,02 MPa für 3 Stunden
unterworfen. Dann wurde der Wasserstoff aus dem Prozessier
behälter evakuiert bei der relativen Reaktionsgeschwindigkeit
von 0,26, um die Rückumwandlung ablaufen zu lassen.
Um während der Rückumwandlung, die durch die Wasserstoff-
Desorption induziert wird, die Temperatur des Rohmaterials
innerhalb von + 0°C - 5°C einzustellen, wird die folgende
Kontrolle angewandt. Wenn die Temperatur des Rohmaterials
sich aufgrund der endothermen Reaktion von der Temperatur des
Prozessierbehälters zu niedrigeren Werten verschiebt, schal
tet die Wasserstoff-Kontrollausrüstung die Wasserstoff-
Evakuierung ab, und nachdem die Temperatur des Rohmaterials
zur Temperatur des Prozessierbehälters zurückkehrt, wird die
Wasserstoffevakuierung wieder gestartet.
Der Wasserstoff wird evakuiert, bis er einen Druck von 0,0001
MPa erreicht, was weniger als 1/100 des Wasserstoffdruckes
bei der Phasenumwandlung ist.
Nach Beendigung der Rückumwandlung wird das Material einer
Wasserstoff-Eliminierungsbehandlung bei der festgelegten
Temperatur für 30 min unterworfen und abgekühlt.
Somit wird der gesamte Prozeß der Wasserstoff-Hitzebehand
lung abgeschlossen, und das anisotrope Magnetpulver wird
erhalten.
Die Restinduktion des erhaltenen anisotropen Magnetpulvers
wird gemessen, und das Ausmaß der Anisotropie wird berechnet.
Die Restinduktion (Br), das Ausmaß der Anisotropie, die
relative Geschwindigkeit der Phasenumwandlung, die Behand
lungstemperatur und der Wasserstoffdruck der Phasenumwandlung
sind in Tabelle 1 gezeigt.
Das Streckungsverhältnis wird bestimmt über den Durchschnitt
der größten Dimension und der kleinsten Dimension, gemessen
mit einem Elektronenmikroskop für 25 Kornproben.
Wenn die relative Reaktionsgeschwindigkeit der Phasenum
wandlung in dem Bereich von 0,25 bis 0,50 eingestellt wird,
wird das hohe Maß an Anisotropie erhalten.
Wie zuvor erläutert, kann dies an der Umwandlung der
Kristallorientierung von Nd2Fe14B in die Kristallorientierung
von nanokristallinem Fe2B liegen.
Bei einer relativen Reaktionsgeschwindigkeit, die höher als
der obige Bereich liegt, wird jedoch isotropisches Magnet
pulver erhalten, weil die Umwandlung der Kristallorientierung
von Nd2Fe14B zum Fe2B-Kristall unzureichend ist. Auf der
anderen Seite ist dann, wenn die relative Reaktionsgeschwin
digkeit geringer als der obige Bereich ist, die hohe
Koerzivität (iHc) nicht erhalten. Auch wird ein hoher (BH)max-
Wert nicht erhalten, obgleich der Br-Wert relativ hoch ist.
Dies liegt an einer inhomogenen Mikrostruktur aufgrund
restlichem Nd2Fe14B.
Die Bedingungen der Wasserstoff-Hitzebehandlung der Aus
führungsform 2 sind dieselben wie in Proben-Nr. 1 der
Ausführungsform 1, mit Ausnahme der Bedingung für die
Entspannungsbehandlung nach der Hydrogenierung.
Die gehaltene Temperatur, der gehaltene Wasserstoffdruck und
die gehaltene Dauer sind in der Tabelle 2 gezeigt (für die
Vergleichsprobe Nr. 54 sind die Bedingungen der Entspannungs
behandlung dieselben wie diejenigen der Proben Nr. 52 der
Ausführungsform 1).
Die Behandlungen nach der Entspannungsbehandlung sind genau
dieselben wie diejenigen der Ausführungsform 1, d. h. der
Wasserstoff des Prozessierungsbehälters wurde bei einer
relativen Reaktionsgeschwindigkeit von 0,26 evakuiert, um die
Rückumwandlung vonstatten gehen zu lassen, und das Material
wurde einer Wasserstoff-Eliminierungsbehandlung bei 820°C in
Vakuum für 30 min unterworfen und dann abgekühlt.
Die magnetischen Eigenschaften des erhaltenen magnetischen
Pulvers sind in Tabelle 2 gezeigt.
Die Restinduktion, die intrinsische Koerzivität, der (BH)max-
Wert des Seltenerd-Magnetpulvers werden gemessen, und das
Ausmaß der Anisotropie wird errechnet.
Die relative Geschwindigkeit der Phasenumwandlung, die Halte
zeit, die gehaltene Temperatur, der gehaltene Wasserstoff
druck, die Restinduktion, das Ausmaß der Anisotropie, die
Koerzivität und der (BH)max-Wert sind in Tabelle 2 gezeigt.
Die Prozedur für die Entspannungsbehandlung in der
Ausführungsform 2 ist wie folgt.
Zuerst wird die Phasenumwandlung in dem Material auf die
gleiche Weise wie in der Ausführungsform 1 bei den
festgelegten Reaktionstemperaturen eingeleitet.
Dann wurde das Material bei der gleichen Temperatur unter dem
festgelegten Haltedruck für die festgelegte Haltezeit
erhalten, um die durch die Phasenumwandlung im Material
induzierte Verspannung zu relaxieren. Anschließend wurde die
Wasserstoff-Desorption durch Evakuierung des Wasserstoffs auf
ein Vakuum von 0,0001 MPa (0,001 atm) durchgeführt. Im
Ergebnis wurde ein hohes Maß an Anisotropie, das mit dem
jenigen der Proben in der Ausführungsform 1 vergleichbar ist,
erhalten, mit Ausnahme der Vergleichsprobe Nr. 54.
Wie in Tabelle 2 gezeigt, ergibt eine Haltezeit von mehr als
60 min eine höhere Koerzivität und einen höheren (BH)max-Wert
als diejenigen der Ausführungsform 1.
Auf der anderen Seite verringert sich die Koerzivität bei
einer Haltezeit von weniger als 60 min, da die Spannung die
Mikrostruktur nach der Rückumwandlung inhomogen macht. Wie in
Tabelle 2 gezeigt, ist das Ausmaß der Anisotropie von der
Haltezeit unabhängig. Das Ausmaß der Anisotropie wird bei
einem hohen Niveau gehalten, solange die Reaktionsgeschwin
digkeit passend gewählt wird.
In dem Fall, daß die Reaktionsgeschwindigkeit schnell ist,
wie im Fall der Vergleichsprobe Nr. 54, geht die Anisotropie
verloren und kann nach der Entspannungsbehandlung und der
Wasserstoff-Desorption nicht wiedergewonnen werden.
Die Bedingungen der Wasserstoff-Hitzebehandlung in der
Ausführungsform 3 sind die gleichen wie diejenigen der
Proben-Nr. 7 der Ausführungsform 2 mit Ausnahme der
Bedingungen für die Rückumwandlung.
Tabelle 3 zeigt die Temperatur der Rückumwandlung, die
relative Geschwindigkeit der Rückumwandlung und den Wasser
stoffdruck der Rückumwandlung von 0,0001 MPa (0,001 atm), bei
dem die Rückumwandlung in dem Material eingeleitet wurde.
Dann wurde die Wasserstoff-Eliminierungsbehandlung im Vakuum
bei 820°C und 30 min durchgeführt, und schließlich wurde das
Material auf Raumtemperatur abgekühlt. (Bzgl. der Vergleichs
probe Nr. 56 sind die Bedingungen der Wasserstoff-Hitze
behandlung die gleichen wie diejenigen der Vergleichsprobe
Nr. 52 der Ausführungsform 1).
Die Restinduktion, die intrinsische Koerzivität, der (BH)max-
Wert des anisotropen Magnetpulvers werden gemessen, und das
Ausmaß der Anisotropie wird berechnet. Diese sind ebenso in
Tabelle 3 gezeigt.
Wenn die relative Reaktionsgeschwindigkeit der Rückumwandlung
in dem Bereich von 0,1 bis 0,4 eingestellt wird, ist das
Ausmaß der Anisotropie durch die Umwandlung der Kristall
orientierung von nanokristallinem Fe2B zu der Kristallorien
tierung von nanokristallinem Nd2Fe14B ordnungsgemäß verstärkt.
Wenn die relative Reaktionsgeschwindigkeit der Rückumwandlung
kleiner als der obige Bereich ist, wie im Fall der Ver
gleichsprobe Nr. 55, wird die hohe Koerzivität (iHc) nicht
erhalten wegen der inhomogenen Struktur aufgrund des
Ungleichgewichts hinsichtlich der Nukleation und des
Wachstums. Auf der anderen Seite geht in dem Fall, daß die
Reaktionsgeschwindigkeit schnell ist, wie im Fall der Ver
gleichsprobe Nr. 56, die Anisotropie verloren und kann nach
der Wasserstoff-Desorption, die bei passenden Bedingungen
ausgeführt wird, nicht wiedergewonnen werden.
Die Bedingungen der Wasserstoff-Hitzebehandlung in der
Ausführungsform 4 sind dieselben wie in der Probe Nr. 11 der
Ausführungsform 3 mit Ausnahme der Bedingung für die Wasser
stoff-Eliminierungsbehandlung in Vakuum. Die Haltetemperaturen
und die Haltezeiten für die Wasserstoff-Eliminierungs
behandlung im Vakuum sind in Tabelle 4 gezeigt (für die
Vergleichsprobe Nr. 56 sind die Bedingungen für die
Wasserstoff-Eliminierungsbehandlung dieselben wie diejenigen
der Vergleichsprobe Nr. 54 der Ausführungsform 2).
100 g des erhaltenen Magnetpulvers und 3 g Phenol-
Formaldehyd-Harz als Bindemittel wurden vermischt, und ein
gebundener Magnet wurde durch Kompressions-Formgebung mit
oder ohne angelegtem magnetischem Feld von 2 T (20 kOe)
gebildet.
Die Restinduktion, die intrinsische Koerzivität, der (BH)max-
Wert des Seltenerd-Magnetpulvers, die restliche Wasserstoff-
Konzentration in dem Magnetpulver in Gewichts-% und der
(BH)max-Wert des Verbundmagneten wurden gemessen, und das
Ausmaß der Anisotropie wurde berechnet.
Die relative Reaktionsgeschwindigkeit der Phasenumwandlung,
die Haltezeit, die relative Reaktionsgeschwindigkeit der
Rückumwandlung, die Haltetemperatur und die Haltezeit für die
Wasserstoff-Eliminierungsbehandlung in Vakuum sind in Tabelle
4 gezeigt. Die magnetischen Eigenschaften der Pulver- und
Verbundmagnete sind in Tabelle 5 gezeigt.
Wie aus Tabelle 4 ersichtlich, ergibt eine Haltezeit von mehr
als 25 min eine hohe Koerzivität, während das hohe Maß an
Anisotropie beibehalten wird, da der Wasserstoff vollständig
aus dem Material eliminiert wird. Auf der anderen Seite kann
bei geringeren Haltezeiten, wie im Fall der Vergleichsprobe
Nr. 55, die hohe Koerzivität nicht erhalten werden aufgrund
von restlichem Wasserstoff. Wenn die Reaktionsgeschwindigkeit
der Phasenumwandlung größer als im Fall der Vergleichsprobe
Nr. 56 ist, geht die Anisotropie verloren und kann nach der
Wasserstoff-Eliminierungsbehandlung, die bei passenden
Bedingungen ausgeführt wird, nicht wiedergewonnen werden.
Legierungen vom Nd-Fe-B-TRp mit der chemischen Zusammensetzung
12,5 Atom-% Nd, 6,2 Atom-% B und Rest Fe werden unter
geringem Zusatz von Ga und Nb, wie in Tabelle 6 gezeigt,
durch Lichtbogenschmelzen geschmolzen und in Legierungsblöcke
unter den gleichen Bedingungen wie in der Ausführungsform 1
gegossen. Der Legierungsblock wurde bei 1140°C homogenisiert
und dann einer Wasserstoff-Hitzebehandlung unter den in
Tabelle 6 gezeigten Bedingungen unterworfen.
Die magnetischen Eigenschaften des Pulvers wurden durch das
in der Ausführungsform 4 beschriebene Verfahren gemessen. Die
Ergebnisse sind in Tabelle 7 gezeigt.
Das magnetische Pulver wird verbessert unter Erlangung eines
(BH)max-Wertes so hoch wie 350 kJ/m3 durch die geringe Zugabe
von Ga und Nb zu NdFeB-Legierungen.
Der Grund der Verbesserung durch Ga- und Nb-Zugabe ist
unbekannt, wir denken jedoch, daß die Zugabe von Ga die
Korngrenzen zu glätten vermag und die Nukleation von
Umkehrdomänen unterdrückt. Im Ergebnis wird eine hohe
Koerzivität erhalten.
Die Zugabe von Nb vermag den Umwandlungseffekt der
Kristallorientierung aus Nd2Fe14B in die Kristallorientierung
von nanokristallinem Fe2B zu verstärken.
Claims (12)
1. Anisotropes magnetisches Pulver mit ausgezeichneter
Anisotropie mit einem Br/Bs-Verhältnis von mehr als 0,65,
welches aus Seltenerd-Element(en) (hiernach als R bezeich
net), wobei Yttrium eingeschlossen sein kann, Eisen (Fe)
und Bor (B) zusammengesetzt ist, und welches einer
Wasserstoff-Hitzebehandlung, verbunden mit Phasenumwandlung,
unterworfen wurde.
2. Anisotropes magnetisches Pulver gemäß Anspruch 1, wobei
das Pulver aus 12-15 Atom-% R, 5,5-8 Atom-% B und Rest Fe
sowie unvermeidbaren Verunreinigungen zusammengesetzt ist.
3. Anisotropes magnetisches Pulver gemäß Anspruch 2, wobei
das Pulver 0,01-1,0 Atom-% Ga und 0,01-0,6 Atom-% Nb
enthält.
4. Anisotropes magnetisches Pulver gemäß Anspruch 1, wobei
das Ausmaß der Anisotropie, definiert als Br/Bs-Verhältnis,
mehr als 0,70 beträgt und das Streckungsverhältnis von dessen
Körnern weniger als 2,0 beträgt.
5. Anisotropes magnetisches Pulver gemäß Anspruch 1,
wobei die Restinduktion (Br) 1,2-1,5 T, die intrinsische
Koerzivität (iHc) 636-1.272 kA/m (8,0-16 kOe) und das
maximale Energieprodukt ((BH)max) 238-358 kJ/m3 (30-45
MGOe) betragen.
6. Verfahren zur Herstellung anisotroper magnetischer
Pulver, die aus Seltenerd-Element(en), wobei Yttrium einge
schlossen sein kann, Eisen und Bor zusammengesetzt sind,
wobei das Verfahren einen Hydrogenierungsschritt, bei dem die
relative Reaktionsgeschwindigkeit zwischen einer Legierung
auf R-Fe-B-Basis und Wasserstoff in den Bereich von 0,25-
0,50 eingestellt wird, um eine Phasenumwandlung in der
Legierung einzuführen, und einen anschließenden Wasserstoff-
Desorptionsschritt, um eine Rückumwandlung in der Legierung
einzuführen, umfaßt.
7. Verfahren zur Herstellung anisotroper magnetischer
Pulver gemäß Anspruch 6, wobei die HRdrogenierung bei 780-
840°C und einem Wasserstoffdruck von 0,01-0,06 MPa zur
Einführung der Phasenumwandlung in der Legierung auf R-Fe-B-
Basis durchgeführt wird.
8. Verfahren zur Herstellung anisotroper magnetischer
Pulver gemäß Anspruch 7, wobei die Phasenumwandlung unter
konstanter Temperatur durch Ausgleichen der durch die
exotherme Reaktion erzeugten Wärme eingeführt wird.
9. Verfahren zur Herstellung anisotroper magnetischer
Pulver gemäß Anspruch 6, wobei die Legierung auf R-Fe-B-Basis
nach der Vervollständigung der Phasenumwandlung auf derselben
Temperatur für mindestens eine Stunde in Wasserstoff gehalten
wird, um die durch die Phasenumwandlung induzierte Spannung
zu entfernen.
10. Verfahren zur Herstellung anisotroper magnetischer
Pulver gemäß Anspruch 6, wobei die relative Reaktions
geschwindigkeit der Rückumwandlung im Bereich von 0,1-0,4
eingestellt wird.
11. Verfahren zur Herstellung anisotroper magnetischer
Pulver gemäß Anspruch 10, wobei die Rückumwandlung unter
konstanter Temperatur eingeführt wird, indem die infolge der
endothermen Reaktion absorbierte Wärme kompensiert wird.
12. Verfahren zur Herstellung anisotroper magnetischer
Pulver gemäß Anspruch 6, wobei die Hitzebehandlung in Vakuum
bei 780-840°C für mindestens 25 min durchgeführt wird, um
restlichen Wasserstoff in der Legierung auf R-Fe-B-Basis
vollständig zu eliminieren, und wobei die Legierung nach der
Hitzebehandlung in Vakuum abgekühlt wird.
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