DE3750661T2 - Permanent magnet with good thermal stability. - Google Patents

Permanent magnet with good thermal stability.

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Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Permanentmagnetmaterialien der seltenen Erden, insbesondere auf R-Fe-B-Permanentmagnetmaterialien mit guter thermischer Stabilität.The present invention relates to rare earth permanent magnet materials, in particular to R-Fe-B permanent magnet materials with good thermal stability.

R-Fe-B-Permanentmagnetmaterialien wurden als neue Zusammensetzungen mit höheren magnetischen Eigenschaften als R-Co- Permanentmagnetmaterialien entwickelt (japanische Patentveröffentlichungsnummern 59-46008, 59-64733 und 59-89401, und M.Sagawa et al, "New Material for Permanent Magnets on a Basis of Nd and Fe", J.of Appl. Phys. 55 (6) 2083 (1984)). Gemäß diesen Schriften hat eine Legierung von Nd&sub1;&sub5;Fe&sub7;&sub7;B&sub8; [Nd (Fe0,091B0,09) 5, z. B. magnetische Eigenschaften wie (BH) max von nahezu 280 kJ/m³ und iHc von nahezu 800 kA/m. Die R-Fe-B-Magneten haben jedoch niedrigere Curie-Temperaturen, so daß sie eine schwache thermische Stabilität haben. Um diese Probleme zu lösen, wurden Versuche unternommen, um die Curie-Temperatur durch Hinzufügen von Co zu erhöhen (japanische Patentveröffentlichungsnummer 59-64733). Der R- Fe-B-Permanentmagnet hat speziell eine Curie-Temperatur von ungefähr 300ºC und höchstens 370ºC (japanische Patentveröffentlichungsnummer 59-46008), während die Substitution von Co für einen Teil von Fe in dem R-Fe-B-Magneten dazu dient, die Curie-Temperatur auf 400-800ºC anzuheben (japanische Patentveröffentlichungsnummer 59-64733). Und auch die Zugabe von Co verringert die Koerzitivkraft iHc des R-Fe-B-Magneten.R-Fe-B permanent magnet materials have been developed as new compositions with higher magnetic properties than R-Co permanent magnet materials (Japanese Patent Publication Nos. 59-46008, 59-64733 and 59-89401, and M.Sagawa et al, "New Material for Permanent Magnets on a Basis of Nd and Fe", J.of Appl. Phys. 55 (6) 2083 (1984)). According to these documents, an alloy of Nd15Fe77B8 [Nd(Fe0.091B0.09)5, for example, has magnetic properties such as (BH)max of nearly 280 kJ/m3 and iHc of nearly 800 kA/m. However, the R-Fe-B magnets have lower Curie temperatures so that they have weak thermal stability. To solve these problems, attempts have been made to increase the Curie temperature by adding Co (Japanese Patent Publication No. 59-64733). Specifically, the R-Fe-B permanent magnet has a Curie temperature of about 300ºC and at most 370ºC (Japanese Patent Publication No. 59-46008), while substitution of Co for a part of Fe in the R-Fe-B magnet serves to increase the Curie temperature to 400-800ºC (Japanese Patent Publication No. 59-64733). And the addition of Co also reduces the coercive force iHc of the R-Fe-B magnet.

Es wurden auch Versuche unternommen, die Koerzitivkraft zu verbessern, indem man Al, Ti, V, Cr, Mn, Zn, Hf, Nb, Ta, Mo, Ge, Sb, Sn, Bi, Ni, etc. hinzufügte. Es wurde herausgestellt, daß Al besonders wirkungsvoll ist, um die Koerzitivkraft zu verbessern (japanische Patentveröffentlichungsnumm-er 59-89401). Da jedoch diese Elemente außer Ni nicht-magnetisch sind, würde das Hinzufügen größerer Mengen derartiger Elemente zu einer Abnahme der magnetischen Restflußdichte Br führen, was wiederum zu der Abnahme von (BH) max führt.Attempts have also been made to improve the coercivity by adding Al, Ti, V, Cr, Mn, Zn, Hf, Nb, Ta, Mo, Ge, Sb, Sn, Bi, Ni, etc. It was found that that Al is particularly effective in improving the coercive force (Japanese Patent Publication No. 59-89401). However, since these elements other than Ni are non-magnetic, the addition of larger amounts of such elements would result in a decrease in the residual magnetic flux density Br, which in turn leads to the decrease in (BH) max.

Weiterhin wurde die Substitution schwerer Elemente der seltenen Erden, wie z. B. Tb, Dy und Ho für einen Teil von Nd vorgeschlagen, um die Koerzitivkraft zu verbessern, während man ein hohes (BH)max beibehält (japanische Patentveröffentlichungsnummern 60-32306 und 60-34005). Indem man die schweren Elemente der seltenen Erden für einen Teil von Nd substituiert, wird die Koerzitivkraft von ca. 720 kA/m auf 960 bis 1440 kA/m bei(BH)max von ungefähr 240 kJ/m³ erhöht. Da jedoch schwere Elemente der seltenen Erden sehr teuer sind, erhöht die Substitution derartiger schwerer Elemente der seltenen Erden für einen Teil von Neodym in großen Mengen in ungewünschter Weise die Kosten der R-Fe-B-Magnete.Furthermore, substitution of heavy rare earth elements such as Tb, Dy and Ho for a portion of Nd has been proposed to improve the coercivity while maintaining a high (BH)max (Japanese Patent Publication Nos. 60-32306 and 60-34005). By substituting the heavy rare earth elements for a portion of Nd, the coercivity is increased from about 720 kA/m to 960 to 1440 kA/m at (BH)max of about 240 kJ/m3. However, since heavy rare earth elements are very expensive, substitution of such heavy rare earth elements for a portion of neodymium in large amounts undesirably increases the cost of R-Fe-B magnets.

Es wurde weiterhin die Hinzugabe von sowohl Co und Al vorgeschlagen, um die thermische Stabilität des R-Fe-B-Magneten zu verbessern (T. Mizoguchi et al., Appl. Phys. Lett. 48, 1309 (1986)). Die Substitution von Co für einen Teil von Fe erhöht die Curie-Temperatur Tc, bewirkt jedoch eine Absenkung von iHc, und zwar vermutlich deswegen, weil ferromagnetische Niederschlagsphasen von Nd(Fe,Co)&sub2; an den Korngrenzen auftreten, welche Kernbildungsorte umgekehrter Bereiche bilden. Die Hinzugabe von Al in Kombination mit Co dient dazu, nicht-magnetische Nd(Fe,Co,Al)&sub2;-Phasen zu bilden, welche die Erzeugung der Kernbildungsorte umgekehrter magnetischer Bereiche unterdrücken. Da jedoch die Hinzugabe von Al die Curie-Temperatur Tc stark verringert, haben R-Fe-B-Magnete, welche Co und Al enthalten, unvermeidlich eine schlechte thermische Stabilität bei Temperaturen bis zu 100ºC oder mehr. Darüberhinaus beträgt die Koerzitivkraft iHc derartiger Magnete lediglich ca. 9 kOe.The addition of both Co and Al has been further proposed to improve the thermal stability of the R-Fe-B magnet (T. Mizoguchi et al., Appl. Phys. Lett. 48, 1309 (1986)). The substitution of Co for a portion of Fe increases the Curie temperature Tc but causes a decrease in iHc, presumably because ferromagnetic precipitation phases of Nd(Fe,Co)2 appear at the grain boundaries, which form nucleation sites of reversed regions. The addition of Al in combination with Co serves to form non-magnetic Nd(Fe,Co,Al)2 phases, which suppress the generation of nucleation sites of reversed magnetic regions. However, since the addition of Al greatly lowers the Curie temperature Tc, R-Fe-B magnets containing Co and Al inevitably have poor thermal stability at temperatures up to 100ºC or more. Moreover, the coercive force iHc of such magnets is only about 9 kOe.

AUFGABE UND ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGOBJECT AND SUMMARY OF THE INVENTION

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen R-Fe-B-Permanentmagneten mit erhöhter Curietemperatur und ausreichender Koerzitivkraft und somit verbesserter thermischer Stabilität bereitzustellen.An object of the present invention is therefore to provide an R-Fe-B permanent magnet with an increased Curie temperature and sufficient coercive force and thus improved thermal stability.

Als ein Ergebnis intensiver Forschung in Anbetracht obiger Aufgabe haben die Erfinder herausgefunden, daß man durch die Hinzugabe von Ga oder Co und Ga in Kombination R-Fe-B-Magnete mit höherer Curie-Temperatur, ausreichender Koerzitivkraft und somit höherer thermischer Stabilität bei Kostenvorteilen erhält.As a result of intensive research in view of the above task, the inventors have found that by adding Ga or Co and Ga in combination, R-Fe-B magnets with higher Curie temperature, sufficient coercivity and thus higher thermal stability can be obtained at cost advantages.

Das heißt, der Permanentmagnet mit guter thermischer Stabilität gemäß der vorliegenden Erfindung besteht im wesentlichen aus einer in Anspruch 1 dargebotenen Zusammensetzung.That is, the permanent magnet having good thermal stability according to the present invention consists essentially of a composition set forth in claim 1.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Fig. 1 ist ein Diagramm, das die Schwankungen des irreversiblen Flußverlustes von Nd-Fe-B-, Nd-Dy-Fe-B- und Nd-Fe-B- Ga-Magneten gegenüber den Erwärmungstemperaturen zeigt;Fig. 1 is a graph showing the variations of irreversible flux loss of Nd-Fe-B, Nd-Dy-Fe-B and Nd-Fe-B-Ga magnets versus heating temperatures;

Fig. 2 ist ein Diagramm, das die Schwankungen der irreversiblen Flußverluste von Nd-Fe-Co-B-, Nd-Dy-Fe-Co-B- und Nd- Fe-Co-B-Ga-Magneten gegenüber den Erwärmungstemperaturen zeigt;Fig. 2 is a graph showing the variations of irreversible flux losses of Nd-Fe-Co-B, Nd-Dy-Fe-Co-B and Nd-Fe-Co-B-Ga magnets versus heating temperatures;

Fig. 3 ist ein Diagramm, das die Schwankungen der irreversiblen Flußverluste von Nd-Fe-Co-B-, Nd-Fe-Co-B-Ga- und Nd- Fe-Co-B-Ga-W-Magneten gegenüber den Erwärmungstemperaturen zeigt;Fig. 3 is a graph showing the variations of irreversible flux losses of Nd-Fe-Co-B, Nd-Fe-Co-B-Ga and Nd-Fe-Co-B-Ga-W magnets versus heating temperatures;

Fig. 4 ist ein Diagramm, das die Schwankungen der irreversiblen Flußverluste von Nd(Fe0,85-xCo0,06B0,08GaxW0,01)5,4 gegenüber den Erwärmungstemperaturen zeigt;Fig. 4 is a graph showing the variations of the irreversible flux losses of Nd(Fe0.85-xCo0.06B0.08GaxW0.01)5.4 versus heating temperatures;

Fig. 5 ist ein Diagramm, das die Schwankungen der irreversiblen Flußverluste gegenüber den Erwärmungstemperaturen von Magneten zeigt, die vorbereitet wurden durch (a) Schnellabschreckung → Wärmebehandlung → Harzbonden, (b) Schnellabschreckung → Wärmebehandlung → Heißpressen, und (c) Schnellabschreckung → Druckverformung;Fig. 5 is a graph showing the variations of irreversible flux losses versus heating temperatures of magnets prepared by (a) rapid quenching → heat treatment → resin bonding, (b) rapid quenching → heat treatment → hot pressing, and (c) rapid quenching → compression forming;

Fig. 6 ist ein Diagramm, das den Vergleich der magnetischen Eigenschaften von Nd-Dy-Fe-Co-B-, Nd-Fe-Co-B-Al- und Nd-Fe- Co-B-Ga-Magneten zeigt;Fig. 6 is a graph showing the comparison of magnetic properties of Nd-Dy-Fe-Co-B, Nd-Fe-Co-B-Al and Nd-Fe-Co-B-Ga magnets;

Fig. 7 ist ein Diagramm, das die Schwankungen der irreversiblen Flußverluste von Nd (Fe0,72Co0,2B0,08)5,6-, Nd0,8Dy0,2(Fe0,72Co0,2B0,08)5,6-, Nd(Fe0,67Co0,2B0,08Al0,05)5,6- und Nd(Fe0,67Co0,2B0,08Ga0,05)5,6-Magneten gegenüber den Erwärmungstemperaturen zeigt;Fig. 7 is a graph showing the variations of irreversible flux losses of Nd(Fe0.72Co0.2B0.08)5.6, Nd0.8Dy0.2(Fe0.72Co0.2B0.08)5.6, Nd(Fe0.67Co0.2B0.08Al0.05)5.6 and Nd(Fe0.67Co0.2B0.08Ga0.05)5.6 magnets versus heating temperatures;

Fig. 8(a)-(d) sind Diagramme, die die Schwankungen der offenen Flüsse von Nd (Fe0,72Co0,2B0,08)5,6-, Nd0,8Dy0,2(Fe0,72Co0,2B0,08)5,6-, Nd(Fe0,67Co0,2B0,08Al0,05)5,6- und Nd (Fe0,67Co0,2B0,08Ga0,05)5,6-Magneten gegenüber den Erwärmungstemperaturen zeigen; undFig. 8(a)-(d) are graphs showing the variations of the open fluxes of Nd(Fe0.72Co0.2B0.08)5.6, Nd0.8Dy0.2(Fe0.72Co0.2B0.08)5.6, Nd(Fe0.67Co0.2B0.08Al0.05)5.6 and Nd(Fe0.67Co0.2B0.08Ga0.05)5.6 magnets versus heating temperatures; and

Fig. 9(a)-(d) sind Diagramme, welche die Demagnetisierungskurven von Nd (Fe0,67-z-uCo0,25B0,08GazWu)5,6-, Nd (Fe0,67Co0,25B0,08)5,6-, Nd (Fe0,65Co0,25B0,08Ga0,02)5,6- und Nd (Fe0,635Co0,25B0,08Ga0,02W0,015)5,6-Magneten zeigen, welche bei verschiedenen Sintertemperaturen vorbereitet wurden.Fig. 9(a)-(d) are graphs showing the demagnetization curves of Nd (Fe0.67-z-uCo0.25B0.08GazWu)5.6, Nd (Fe0.67Co0.25B0.08)5.6, Nd (Fe0.65Co0.25B0.08Ga0.02)5.6 and Nd (Fe0.635Co0.25B0.08Ga0.02W0.015)5.6 magnets prepared at different sintering temperatures.

GENAUE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Die Gründe für die Begrenzung der Zusammensetzungsbereiche von Bestandteilen in der Magnetlegierung der vorliegenden Erfindung werden weiter unten beschrieben.The reasons for limiting the composition ranges of components in the magnet alloy of the present invention are described below.

Wenn man dem R-Fe-B-Magneten Co hinzufügt, wird seine Curie- Temperatur angehoben, seine magnetische Kristall-Anisotropiekonstante jedoch verringert, was zu der Verringerung der Koerzitivkraft führt. Das Hinzufügen von Co und Ga in Kombination verleiht jedoch dem Magneten eine höhere Curie-Temperatur und somit eine höhere Koerzitivkraft. Obwohl das Hinzufügen von Elementen, wie z. B. Al und Si bei einem R-Fe-Co- B-Magneten zu einer verbesserten Koerzitivkraft führen kann, kann die maximale Verbesserung der Koerzitivkraft durch Hinzufügen von Ga erzielt werden. Und obwohl schwere Elemente der seltenen Erden wie z. B. Tb, Dy und Ho zur Verbesserung der Koerzitivkraft gewöhnlich hinzugefügt werden, kann die Verwendung von Ga die Verwendung teuerer, schwerer Elemente der seltenen Erden, wenn überhaupt welche benötigt werden, minimieren. Somit kann der Nachteil des R-Fe-B-Magnets, daß er nämlich eine niedrige Curie-Temperatur hat, was zu einer schlechten thermischen Stabilität führt, durch das Hinzufügen von Ga oder Co und Ga in Kombination überwunden werden, wodurch dem Magneten eine höhere Koerzitivkraft und eine höhere Curie-Temperatur und somit eine bessere thermische Stabilität und Kostenvorteile verliehen werden.Adding Co to the R-Fe-B magnet raises its Curie temperature but lowers its magnetic crystal anisotropy constant, resulting in the reduction in coercivity. However, adding Co and Ga in combination gives the magnet a higher Curie temperature and thus a higher coercivity. Although adding elements such as Al and Si to an R-Fe-Co-B magnet can result in improved coercivity, the maximum improvement in coercivity can be achieved by adding Ga. And although heavy rare earth elements such as Tb, Dy and Ho are commonly added to improve coercivity, the use of Ga can minimize the use of expensive, heavy rare earth elements, if any are needed. Thus, the disadvantage of the R-Fe-B magnet that it has a low Curie temperature, which leads to poor thermal stability, can be overcome by adding Ga or Co and Ga in combination, thereby giving the magnet a higher coercive force and a higher Curie temperature, thus providing better thermal stability and cost advantages.

Die durch "x" dargestellte Menge an Co ist 0 bis 0,7. Wenn sie 0,7 überschreitet, wird die verbleibende magnetische Flußdichte Br des sich ergebenden Magneten zu niedrig. Um die Curie-Temperatur Tc ausreichend zu verbessern, ist die untere Grenze von Co vorzugsweise 0,01, und um eine gut ausgeglichene Kombination magnetischer Eigenschaften, wie z. B. iHc und Br und Tc zu bekommen, ist die obere Grenze von Co vorzugsweise 0,4. Die am meisten bevorzugte Menge an Co ist 0,05 bis 0,25.The amount of Co represented by "x" is 0 to 0.7. If it exceeds 0.7, the remaining magnetic flux density Br of the resulting magnet becomes too low. In order to sufficiently improve the Curie temperature Tc, the lower limit of Co is preferably 0.01, and in order to obtain a well-balanced combination of magnetic properties such as iHc and Br and Tc, the upper limit of Co is preferably 0.4. The most preferred amount of Co is 0.05 to 0.25.

Die Hinzugabe von Ga führt zu einer beachtlichen Verbesserung der Koerzitivkraft. Diese Verbesserung scheint durch eine Erhöhung der Curie-Temperatur einer BCC-Phase in dem Magneten gegeben zu sein. Die BCC-Phase ist eine polykristalline Phase mit einer raumzentrierten kubischen Kristallstruktur, die in einer Breite von 10 bis 500 nm eine Hauptphase des R-Fe-B-Magneten (Nd&sub2;Fe&sub1;&sub4;B) umgibt. Diese BCC-Phase ist ihrerseits von einer Phase, die reich an Nd ist, umgeben (Nd: 70-95 at.% und Rest Fe). Die Curie-Temperatur dieser BCC-Phase entspricht einer Temperatur, bei der die Koerzitivkraft des Magneten niedriger als 50 Oe wird, wodurch die Temperaturcharakteristik des Magneten stark beeinträchtigt wird. Die Hinzugabe von Ga dient dazu, die Curie-Temperatur der BCC-Phase anzuheben, wodurch eine Verbesserung der Temperaturcharakteristik bewirkt wird.The addition of Ga leads to a remarkable improvement in the coercivity. This improvement appears to be due to an increase in the Curie temperature of a BCC phase in the magnet. The BCC phase is a polycrystalline phase with a body-centered cubic crystal structure that surrounds a main phase of the R-Fe-B magnet (Nd2Fe14B) in a width of 10 to 500 nm. This BCC phase is in turn surrounded by a phase rich in Nd (Nd: 70-95 at.% and the balance Fe). The Curie temperature of this BCC phase corresponds to a temperature at which the coercivity of the magnet becomes lower than 50 Oe, which severely affects the temperature characteristics of the magnet. The addition of Ga serves to raise the Curie temperature of the BCC phase, thereby improving the temperature characteristics.

Die durch "z" dargestellte Menge an Ga ist 0,001 bis 0,15. Wenn sie weniger als 0,001 ist, wird im wesentlichen keine Wirkung bei der Verbesserung der Curie-Temperatur des Magneten erzielt. Wenn andererseits "z" 0,5 überschreitet, führt dies zu einer extremen Abnahme der Sättigungsmagnetisierung und Curie-Temperatur, was zu ungewünschten Permanentmagnetmaterialien führt. Die bevorzugte Menge Ga ist 0,002 bis 0,10, und die am meisten bevorzugte Menge Ga ist 0,005 bis 0,05.The amount of Ga represented by "z" is 0.001 to 0.15. If it is less than 0.001, substantially no effect is obtained in improving the Curie temperature of the magnet. On the other hand, if "z" exceeds 0.5, it leads to an extreme decrease in saturation magnetization and Curie temperature, resulting in undesirable permanent magnet materials. The preferred amount of Ga is 0.002 to 0.10, and the most preferred amount of Ga is 0.005 to 0.05.

Wenn die durch "y" dargestellte Menge an Bor geringer als 0,02 ist, ist die Curie-Temperatur niedrig, und eine hohe Koerzitivkraft kann nicht erzielt werden. Wenn andererseits die Menge "y" an B höher ist als 0,3, nimmt die Sättigungsmagnetisierung ab, wodurch für magnetische Eigenschaften unerwünschte Phasen gebildet werden. Demgemäß sollte die Menge an B 0,02 bis 0,3 sein. Der bevorzugte Bereich von "y" ist 0,03 bis 0,20. Die am meisten bevorzugte Menge an B ist 0,04 bis 0,15.If the amount of boron represented by "y" is less than 0.02, the Curie temperature is low and a high coercive force cannot be obtained. On the other hand, if the amount "y" of B is higher than 0.3, the saturation magnetization decreases, thereby forming phases undesirable for magnetic properties. Accordingly, the amount of B should be 0.02 to 0.3. The preferred range of "y" is 0.03 to 0.20. The most preferred amount of B is 0.04 to 0.15.

Wenn "A" geringer als 4 ist, ist die Sättigungsmagnetisierung gering, und wenn sie 7.5 überschreitet, treten Phasen auf, die reich an Fe und Co sind, was zu einer extremen Abnahme der Koerzitivkraft führt. Demgemäß sollte "A" 4,0 bis 7,5 sein. Der bevorzugte Bereich von "A" ist 4,5 bis 7,0. Der am meisten bevorzugte Bereich von "A" ist 5,0 bis 6,8.If "A" is less than 4, the saturation magnetization is low, and if it exceeds 7.5, phases which are rich in Fe and Co, resulting in an extreme decrease in coercive force. Accordingly, "A" should be 4.0 to 7.5. The preferred range of "A" is 4.5 to 7.0. The most preferred range of "A" is 5.0 to 6.8.

Der Permanentmagnet der vorliegenden Erfindung enthält weiterhin ein zusätzliches Element, das in der FormelThe permanent magnet of the present invention further contains an additional element represented by the formula

R (Fe1-x-y-z-uCOxByGazMu)AR(Fe1-x-y-z-uCOxByGazMu)A

allgemein mit "M" bezeichnet wird, wobei R Nd allein oder eines oder mehrere Elemente der seltenen Erden ist, die sich hauptsächlich aus Nd, Pr oder Ce zusammensetzen, wovon ein Teil durch Dy, Tb oder Ho substituiert sein kann, M eines oder mehrere Elemente aus der Gruppe Nb, W, V, Ta und Mo ist, 0≤x≤0,7; 0,02≤y≤0,3; 0,001≤z≤0,15; 0,001≤u≤0,1 und 4,0≤A ≤7,5.generally designated "M", where R is Nd alone or one or more rare earth elements composed mainly of Nd, Pr or Ce, a part of which may be substituted by Dy, Tb or Ho, M is one or more elements selected from the group consisting of Nb, W, V, Ta and Mo, 0≤x≤0.7;0.02≤y≤0.3;0.001≤z≤0.15;0.001≤u≤0.1 and 4.0≤A ≤7.5.

Nb, W, V, Ta oder Mo wird hinzugefügt, um das Kornwachstum zu verhindern. Die durch "u" dargestellte Menge dieser Elemente ist 0,001 bis 0,1. Wenn sie weniger als 0,001 ist, können ausreichende Wirkungen nicht erzielt werden, und wenn sie 0,1 überschreitet, wird die Sättigungsmagnetisierung extrem verringert, was zu unerwünschten Permanentmagneten führt.Nb, W, V, Ta or Mo is added to prevent grain growth. The amount of these elements represented by "u" is 0.001 to 0.1. If it is less than 0.001, sufficient effects cannot be obtained, and if it exceeds 0.1, the saturation magnetization is extremely reduced, resulting in undesirable permanent magnets.

Die Hinzugabe von Nb verringert Br nicht so sehr wie die Hinzugabe von Ga, während sie jedoch iHc geringfügig erhöht. Nb ist wirkungsvoll für die Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit, und da es im Falle von in hohem Maße hitzebeständigen Legierungen wahrscheinlich ist, daß es relativ hohen Temperaturen ausgesetzt wird, ist es ein hocheffektives Additiv. Wenn die durch "u" dargestellte Menge Nb weniger als 0,001 ist, können ausreichende Wirkungen zur Erhöhung von iHc nicht erzielt werden, und die Magnetlegierung hat dann auch keine ausreichend hohe Korrosionsbeständigkeit. Wenn andererseits die Menge Nb 0,1 übersteigt, ergibt sich eine unerwünscht große Verringerung von Br und der Curie-Temperatur. Der bevorzugte Bereich von Nb ist 0,002≤z≤0,04.The addition of Nb does not decrease Br as much as the addition of Ga, but it slightly increases iHc. Nb is effective for increasing corrosion resistance, and since it is likely to be exposed to relatively high temperatures in the case of highly heat-resistant alloys, it is a highly effective additive. If the amount of Nb represented by "u" is less than 0.001, sufficient effects for increasing iHc cannot be obtained, and the magnet alloy does not have sufficiently high corrosion resistance. On the other hand, if the amount of Nb exceeds 0.1, a undesirably large reduction of Br and Curie temperature. The preferred range of Nb is 0.002≤z≤0.04.

Die Hinzugabe von Wolfram (W) dient dazu, die Temperaturcharakteristik stark zu verbesern. Wenn die Menge an W("u") 0,1 übersteigt, werden die Sättigungsmagnetisierung und die Koerzitivkraft extrem verringert. Wenn "u" geringer ist als 0,001 ist, können ausreichende Wirkungen nicht erzielt werden. Die bevorzugte Menge W ist 0,002 bis 0,04.The addition of tungsten (W) serves to greatly improve the temperature characteristics. If the amount of W("u") exceeds 0.1, the saturation magnetization and the coercive force are extremely reduced. If "u" is less than 0.001, sufficient effects cannot be achieved. The preferred amount of W is 0.002 to 0.04.

Was das Element der seltenen Erden "R" anbelangt, so kann es Nd allein oder eine Kombination von Nd und einem leichten Element der seltenen Erden, wie z. B. Pr oder Ce, oder Pr plus Ce sein. Wenn Pr und/oder Ce enthalten sind, kann das Verhältnis von Pr zu Nd 0 : 1 bis 1 : 0, und dasjenige von Ce zu Nd 0 : 1 bis 0,3 : 0,7 sein.As for the rare earth element "R", it can be Nd alone or a combination of Nd and a light rare earth element such as Pr or Ce, or Pr plus Ce. When Pr and/or Ce are included, the ratio of Pr to Nd can be 0:1 to 1:0, and that of Ce to Nd can be 0:1 to 0.3:0.7.

Nd kann auch durch Dy substituiert werden, das so wirkt, daß die Curie-Temperatur geringfügig angehoben wird und die Koerzitivkraft iHc verstärkt wird. Somit ist die Hinzugabe von Dy wirkungsvoll, um die thermische Stabilität des Permanentmagneten der vorliegenden Erfindung zu verbessern. Eine überschüssige Menge Dy führt jedoch zu der Verringerung der verbleibenden magnetischen Flußdichte Br. Demgemäß sollte das Verhältnis von Dy zu Nd 0,03 : 0,07 bis 0,4 : 0,6 nach Atomverhältnissen sein. Das bevorzugte Atomverhältnis von Dy ist 0,05 bis 0,25.Nd can also be substituted by Dy, which acts to slightly raise the Curie temperature and enhance the coercive force iHc. Thus, the addition of Dy is effective to improve the thermal stability of the permanent magnet of the present invention. However, an excessive amount of Dy leads to the reduction of the remaining magnetic flux density Br. Accordingly, the ratio of Dy to Nd should be 0.03:0.07 to 0.4:0.6 in atomic ratios. The preferred atomic ratio of Dy is 0.05 to 0.25.

Der Permanentmagnet der vorliegenden Erfindung kann durch ein Pulvermetallurgieverfahren, ein Schnellabschreckungsverfahren oder durch Harzbonden hergestellt werden.The permanent magnet of the present invention can be manufactured by a powder metallurgy method, a rapid quenching method or by resin bonding.

(1) Pulvermetallurgieverfahren(1) Powder metallurgy processes

Eine Magnetlegierung erhält man durch Bogenschmelzen oder Hochfrequenzschmelzen. Die Reinheit von Ausgangsmaterialien kann 90% oder mehr für R, 95% oder mehr für Fe, 95% oder mehr für Co, 90% oder mehr für B, 95% oder mehr für Ga und 95% oder mehr für M (Nb, W, V, Ta, Mo) sein. Ein Ausgangsmaterial für B kann Ferrobor und ein Ausgangsmaterial für Ga Ferrogallium sein. Weiterhin kann ein Ausgangsmaterial für M (Nb, W, V, Ta, Mo) Ferroniob, Ferrowolfram, Ferrovanadium, Ferrotantal oder Ferromolybdän sein. Da das Ferrobor und das Ferrogallium unvermeidliche Verunreinigungen, wie z. B. Al und Si enthalten, kann eine hohe Koerzitivkraft durch synergistischen Effekt derartiger Elemente wie Ga, Al und Si erzielt werden.A magnet alloy is obtained by arc melting or high frequency melting. The purity of raw materials can be 90% or more for R, 95% or more for Fe, 95% or more for Co, 90% or more for B, 95% or more for Ga and 95% or more for M (Nb, W, V, Ta, Mo). A starting material for B may be ferroboron and a starting material for Ga may be ferrogallium. Furthermore, a starting material for M (Nb, W, V, Ta, Mo) may be ferroniobium, ferrotungsten, ferrovanadium, ferrotantal or ferromolybdenum. Since the ferroboron and ferrogallium contain inevitable impurities such as Al and Si, a high coercive force can be achieved by synergistic effect of such elements as Ga, Al and Si.

Eine Pulverisierung kann aus den Schritten Pulverisierung und Mahlen bestehen. Die Pulverisierung kann durch eine Stampfmühle, einen Backenbrecher, eine Braunmühle, eine Scheibenmühle etc. durchgeführt werden, und das Mahlen kann durch eine Strahlmühle, eine Vibrationsmühle, eine Kugelmühle etc. durchgeführt werden. In jedem Fall wird die Pulverisierung vorzugsweise in einer nicht-oxidierenden Atmosphäre durchgeführt, um die Oxidation der Legierung zu vermeiden. Die endgültige Partikelgröße ist wünschenswerterweise 2-5 um (FSSS).Pulverization may consist of the steps of pulverization and grinding. Pulverization may be carried out by a stamp mill, jaw crusher, brown mill, disc mill, etc., and grinding may be carried out by a jet mill, vibratory mill, ball mill, etc. In any case, pulverization is preferably carried out in a non-oxidizing atmosphere to avoid oxidation of the alloy. The final particle size is desirably 2-5 µm (FSSS).

Die sich ergebenden feinen Pulver werden in einem Magnetfeld durch eine Matrix gepreßt. Dies ist unumgänglich, um der Legierung eine Anisotropie zu verleihen, daß nämlich die zu pressenden Magnetpulver ihre C-Achsen in der gleichen Richtung ausgerichtet haben. Das Sintern wird in einem inerten Gas, wie z. B. Ar, He, etc., oder in Vakuum oder in Wasserstoff bei 1050ºC bis 1150ºC durchgeführt. Die Wärmebehandlung wird an der gesinterten Magnetlegierung bei 400ºC bis 1100ºC durchgeführt.The resulting fine powders are pressed through a matrix in a magnetic field. This is essential to impart anisotropy to the alloy, namely that the magnetic powders to be pressed have their C-axes aligned in the same direction. Sintering is carried out in an inert gas such as Ar, He, etc., or in vacuum or in hydrogen at 1050ºC to 1150ºC. Heat treatment is carried out on the sintered magnetic alloy at 400ºC to 1100ºC.

(2) Schnellabschreckung(2) Rapid deterrence

Eine Magnetlegierung wird auf dieselbe Art wie in dem Pulvermetallurgieverfahren (1) vorbereitet. Eine Schmelze der sich ergebenden Legierung wird durch eine Einzelwalzen- oder Doppelwalzen-Abschreckapparatur schnellabgeschreckt. Das heißt, daß die z. B. durch Hochfrequenz geschmolzene Legierung durch eine Düse auf eine Walze ausgestoßen wird, die mit hoher Drehzahl rotiert, wodurch sie schnellabgeschreckt wird. Die sich ergebenden flockigen Produkte werden bei 500 bis 800ºC wärmebehandelt. Durch dieses Schnellabschreckverfahren bereitgestellte Materialien können für drei Arten von Permanentmagneten verwendet werden.A magnet alloy is prepared in the same way as in the powder metallurgy process (1). A melt of the resulting alloy is rapidly quenched by a single-roll or double-roll quenching apparatus. That is, the alloy melted by, for example, high frequency through a nozzle onto a roller rotating at high speed, thereby rapidly quenching it. The resulting flaky products are heat treated at 500 to 800ºC. Materials provided by this rapid quenching process can be used for three types of permanent magnets.

(a) Die sich ergebenden flockigen Produkte werden zu einer Partikelgröße von 10-500 um durch eine Scheibenmühle etc. pulverisiert. Die Pulver werden z. B. mit einem Epoxidharz für die Matrixformgebung oder mit einem Nylonharz für das Spritzgießen vermischt. Um die Adhäsion der Legierungspulver an den Harzen zu verbessern, können geeignete Koppelwirkstoffe für die Legierungspulver vor dem Mischen verwendet werden. Die sich ergebenden Magnete sind isotropisch.(a) The resulting flaky products are pulverized to a particle size of 10-500 µm by a disk mill, etc. The powders are mixed with, for example, an epoxy resin for matrix molding or a nylon resin for injection molding. In order to improve the adhesion of the alloy powders to the resins, suitable coupling agents may be used for the alloy powders before mixing. The resulting magnets are isotropic.

(b) Die flockigen Produkte werden durch eine Heißpresse oder eine heiße isostatische Presse (HIP) gepreßt, um voluminöse isotrope Magnete bereitzustellen. Die so zubereiteten Magnete sind isotropisch.(b) The flaked products are pressed through a hot press or a hot isostatic press (HIP) to provide bulky isotropic magnets. The magnets thus prepared are isotropic.

(c) Die oben bei (b) erhaltenen voluminösen, isotropen Magnete werden durch Druckverformung flach gemacht. Diese plastische Deformation verleiht den Magneten Anisotropie, daß nämlich ihre C-Achsen in derselben Richtung ausgerichtet sind. Die so zubereiteten Magnete sind anisotropisch.(c) The bulky isotropic magnets obtained in (b) above are made flat by compression deformation. This plastic deformation gives the magnets anisotropy, namely that their C-axes are aligned in the same direction. The magnets thus prepared are anisotropic.

(3) Harzbonden(3) Resin bonding

Das Ausgangsmaterial können eine nach (1) erzielte R-Fe-Co- B-Ga-Legierung, durch Pulverisierung und Sintern der obigen Legierung erhaltene gesinterte Körper, nach (2) erhaltene schnellabgeschreckte Flocken oder durch Heißpressen oder Druckverformung der Flocken erzielte voluminöse Produkte sein. Diese voluminösen Produkte werden zu einer Partikelgröße von 30-500 um durch einen Backenbrecher, eine Braunmühle, eine Scheibenmühle etc. pulverisiert. Die sich ergebenden feinen Pulver werden mit Harzen vermischt und durch Matrixformgebung oder Spritzgießen geformt. Das Anlegen eines Magnetfeldes während dem Gießbetrieb liefert anisotrope Magnete, in denen die C-Achsen in der gleichen Richtung ausgerichtet sind.The starting material may be an R-Fe-Co-B-Ga alloy obtained in (1), sintered bodies obtained by pulverizing and sintering the above alloy, rapidly quenched flakes obtained in (2), or bulk products obtained by hot pressing or compression molding the flakes. These bulk products are pulverized to a particle size of 30-500 µm by a jaw crusher, a brown mill, a disk mill, etc. The resulting fine powders are mixed with resins and Matrix molding or injection molding. Applying a magnetic field during the molding operation produces anisotropic magnets in which the C-axes are aligned in the same direction.

Die vorliegende Erfindung wird in den folgenden Beispielen genauer beschrieben.The present invention is described in more detail in the following examples.

In den Beispielen waren die verwendeten Ausgangsmaterialien 99,9%-reines Nd, 99,9%-reines Fe, 99,9%-reines Co, 99,5 %reines B, 99,9999%-reines Ga, 99,9%-reines Nb und 99,9% -reines W, und alle anderen verwendeten Elemente hatten eine Reinheit von 99,9% oder mehr.In the examples, the starting materials used were 99.9% pure Nd, 99.9% pure Fe, 99.9% pure Co, 99.5% pure B, 99.9999% pure Ga, 99.9% pure Nb and 99.9% pure W, and all other elements used had a purity of 99.9% or more.

Beispiel 1example 1

Verschiedene, durch die Zusammensetzung Nd(Fe0,70Co0,2B0,07M0,03)6,5 (M=B, Al, Si, P, Ti, V, Cr, Mn, Ni, Cu, Ga, Ge, Zr, Nb, Mo, Ag, In, Sb, W) dargestellte Legierungen wurden durch Bogenschmelzen vorbereitet. Die sich ergebenden Barren wurden durch eine Stampfmühle und eine Scheibenmühle grob pulverisiert, und nach einem Sieben auf eine Größe von weniger als 32 Maschen wurde durch eine Strahlmühle gemahlen. Das Pulverisierungsmedium war N&sub2;-Gas, und man erhielt feine Pulver einer Partikelgröße von 3,5 um (FSSS). Die sich ergebenden Pulver wurden in einem Magnetfeld von 1200 kA/m gepreßt, dessen Richtung senkrecht zu der Preßrichtung war. Der Preßdruck war 2 kbar. Die sich ergebenden grünen Körper wurden in einem Vakuum bei 1090ºC während zwei Stunden gesintert. Eine Wärmebehandlung wurde bei 500 bis 900ºC während einer Stunde durchgeführt, woraufhin abgeschreckt wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt. Tabelle 1 Magnetische Eigenschaften eines Nd(Fe0,7Co0,2B0,07M0,23)6,5-Magneten Tc: Curie-Temperatur *: beinahe 0Various alloys represented by the composition Nd(Fe0.70Co0.2B0.07M0.03)6.5 (M=B, Al, Si, P, Ti, V, Cr, Mn, Ni, Cu, Ga, Ge, Zr, Nb, Mo, Ag, In, Sb, W) were prepared by arc melting. The resulting ingots were coarsely pulverized by a stamp mill and a disk mill, and after sieving to a size of less than 32 meshes, ground by a jet mill. The pulverizing medium was N2 gas, and fine powders of a particle size of 3.5 µm (FSSS) were obtained. The resulting powders were pressed in a magnetic field of 1200 kA/m, the direction of which was perpendicular to the pressing direction. The pressing pressure was 2 kbar. The resulting green bodies were sintered in a vacuum at 1090 °C for two hours. Heat treatment was carried out at 500 to 900ºC for one hour, followed by quenching. The results are shown in Table 1. Table 1 Magnetic properties of a Nd(Fe0.7Co0.2B0.07M0.23)6.5 magnet Tc: Curie temperature *: almost 0

Unter 19 untersuchten Elementen "M" gab es nur mit Ga ein iHc, das 800 kA/m überstieg. Dies zeigt, daß Ga für die Verbesserung der Koerzitivkraft äußerst wirkungsvoll ist. Übrigens beträgt die Koerzitivkraft, obwohl sie durch die Hinzugabe von Al ebenfalls erhöht wird, in diesem Fall nur 680 kA/m.Among 19 elements "M" studied, only Ga had an iHc exceeding 800 kA/m. This shows that Ga is extremely effective for improving the coercive force. Incidentally, although the coercive force is also increased by the addition of Al, in this case the coercive force is only 680 kA/m.

Beispiel 2Example 2

Pulverisierung, Mahlen, Sintern und Wärmebehandlung wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 an Legierungen durchgeführt, welche die folgenden Zusammensetzungen hatten:Pulverization, grinding, sintering and heat treatment were carried out in the same manner as in Example 1 on alloys having the following compositions:

Nd(Fe0,9-xCoxB0,07Ga0,03)5,8 (x=0; 0,05; 0,1; 0,15; 0,2; 0,25);Nd(Fe0.9-xCoxB0.07Ga0.03)5.8 (x=0; 0.05; 0.1; 0.15; 0.2; 0.25);

Nd(Fe0,93-xCoxB0,07)5,8 (x=0; 0,05; 0,1; 0,15; 0,2; 0,25); undNd(Fe0.93-xCoxB0.07)5.8 (x=0; 0.05; 0.1; 0.15; 0.2; 0.25); and

Nd0,9Dy0,1(Fe0,93-xCOxB0,07)5,8 (x=0; 0,05; 0,1; 0,15; 0,2; 0,25).Nd0.9Dy0.1(Fe0.93-xCOxB0.07)5.8 (x=0; 0.05; 0.1; 0.15; 0.2; 0.25).

Die erhaltenen Magnete wurden bezüglich ihrer magnetischen Eigenschaften gemessen. Die Ergebnisse sind in den Tabellen 2, 3 und 4 gezeigt. Tabelle 2 Magnetische Eigenschaften von Nd(Fe0,9-xCoxB0,07Ga0,03)5,8-Magneten Magnetische Eigenschaften Tabelle 3 Magnetische Eigenschaften von Nd(Fe0,93-xCoxB0,07)6,5-Magneten Magnetische Eigenschaften Tabelle 4 Magnetische Eigenschaften von Nd0,9Dy0,1(Fe0,93-xCoxB0,07)5,8-Magneten Magnetische EigenschaftenThe obtained magnets were measured for their magnetic properties. The results are shown in Tables 2, 3 and 4. Table 2 Magnetic properties of Nd(Fe0.9-xCoxB0.07Ga0.03)5.8 magnets Magnetic properties Table 3 Magnetic properties of Nd(Fe0.93-xCoxB0.07)6.5 magnets Magnetic properties Table 4 Magnetic properties of Nd0.9Dy0.1(Fe0.93-xCoxB0.07)5.8 magnets Magnetic properties

Und die Proben, bei denen die Menge an Co 0 bzw. 0,2 war, wurden bei verschiedenen Temperaturen während 30 Minuten erhitzt und dann bezüglich der Änderung der offenen Flüsse (irreversibler Flußverlust) gemessen, um Einblick in ihre thermische Stabilität zu bekommen. Die getesteten Proben waren diejenigen, die bearbeitet wurden, um einen Permeanzkoeffizienten (Pc) von -2 haben. Die Proben wurden bei einer magnetischen Feldstärke von 2000 kA/m magnetisiert, und ihre magnetischen Flüsse wurden zum erstenmal bei 25ºC gemessen. Die Proben wurden auf 80ºC erhitzt und dann auf 25ºC abgekühlt, um die magnetischen Flüsse erneut zu messen. Somit wurde der irreversible Flußverlust bei 80ºC bestimmt. Durch Anheben der Erwärmungstemperatur auf 200ºC in Schritten von 20ºC wurde der irreversible Flußverlust bei jeder Temperatur auf die gleiche Art erzielt. Die Ergebnisse sind in Fig. 1 und 2 gezeigt. Man erkennt deutlich, daß die Hinzugabe von Ga die Koerzitivkraft der Magnete erhöht, wodurch ihre thermische Stabilität extrem verbessert wird.And the samples in which the amount of Co was 0 and 0.2, respectively, were heated at different temperatures for 30 minutes and then measured for the change in open fluxes (irreversible flux loss) to gain insight into their thermal stability. The samples tested were those that were processed to have a permeance coefficient (Pc) of -2. The samples were magnetized at a magnetic field strength of 2000 kA/m and their magnetic fluxes were measured for the first time at 25ºC. The samples were heated to 80ºC and then cooled to 25ºC to measure the magnetic fluxes again. Thus, the irreversible flux loss at 80ºC was determined. By raising the heating temperature to 200ºC in steps of 20ºC, the irreversible flux loss at each temperature was obtained in the same way. The results are shown in Fig. 1 and 2. It can be clearly seen that the addition of Ga increases the coercive force of the magnets, thereby extremely improving their thermal stability.

Beispiel 3Example 3

Pulverisierung, Mahlen, Sintern und Wärmebehandlung wurden auf die gleiche Art und Weise wie in Beispiel 1 bei Magnetlegierungen durchgeführt, welche die folgenden Zusammensetzungen hatten:Pulverization, grinding, sintering and heat treatment were carried out in the same manner as in Example 1 on magnet alloys having the following compositions:

Nd(Fe0,7Co0,2B0,08Ga0,02)A (A=5,6; 5,8; 6,0; 6,2; 6,4; 6,6), undNd(Fe0.7Co0.2B0.08Ga0.02)A (A=5.6; 5.8; 6.0; 6.2; 6.4; 6.6), and

Nd(Fe0,92B0,08)A (A=5,6; 5,8; 6,0; 6,2; 6,4; 6,6).Nd(Fe0.92B0.08)A (A=5.6; 5.8; 6.0; 6.2; 6.4; 6.6).

Die so zubereiteten Magnete wurden hinsichtlich ihrer magnetischen Eigenschaften gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 und 6 gezeigt. TAbelle 5 Magnetische Eigenschaften von Nd(Fe0,7Co0,2B0,08Ga0,02)A-Magneten Magnetische Eigenschaften Tabelle 6 Magnetische Eigenschaften von Nd(Fe0,92B0,08)A-Magneten Magnetische EigenschaftenThe thus prepared magnets were measured for their magnetic properties. The results are shown in Tables 5 and 6. Table 5 Magnetic properties of Nd(Fe0.7Co0.2B0.08Ga0.02)A magnets Magnetic properties Table 6 Magnetic properties of Nd(Fe0.92B0.08)A magnets Magnetic properties

Für die ternäre Nd-Fe-B-Legierung waren iHc, (BH) max beinahe 0, wenn A=6,2 oder mehr ist. Doch ergab die Hinzugabe von sowohl Co und Ga eine hohe Koerzitivkraft, wenn A=6,6 war, wodurch hochmagnetische Eigenschaften bereitgestellt wurden. Man könnte dies theoretisch dadurch begründen, daß in der ternären Nd-Fe-B-Legierung, wenn A=6,2 oder größer ist, eine als flüssige Phase in dem Prozeß des Sinterns dienende, an Nd reiche Phase durch die Oxidation von Nd reduziert wird, so daß eine hohe Koerzitivkraft nicht erzielt werden kann. Wenn andererseits sowohl Co als auch Ga hinzugefügt werden, wirkt Ga als eine flüssige Phase anstelle von Nd, das ansonsten oxidiert würde, wodurch eine hohe Koerzitivkraft bereitgestellt wird.For the ternary Nd-Fe-B alloy, iHc, (BH) max was almost 0 when A=6.2 or more. However, the addition of both Co and Ga resulted in a high coercive force when A=6.6, thereby providing high magnetic properties. This could be theoretically explained by the fact that in the ternary Nd-Fe-B alloy, when A=6.2 or more, a Nd-rich phase serving as a liquid phase in the process of sintering is reduced by the oxidation of Nd, so that a high coercive force cannot be obtained. On the other hand, when both Co and Ga are added, Ga acts as a liquid phase instead of Nd which would otherwise be oxidized, thus providing a high coercive force.

Beispiel 4Example 4

Legierungen der Zusammensetzungen Nd(Fe0,82Co0,1B0,07Ga0,01)6,5 und Nd(Fe0,93B0,07)6,5 wurden durch Lichtbogenschmelzen vorbereitet. Die sich ergebenden Legierungen wurden aus ihren Schmelzen durch ein Einzelwalzenverfahren schnellabgeschreckt. Die sich ergebenden flockigen Materialien wurden bei 700ºC während einer Stunde wärmebehandelt. Die so zubereiteten Proben wurden auf ungefähr 100 um durch eine Scheibenmühle pulverisiert. Die erhaltenen groben Pulver jeder Zusammensetzung wurden in zwei Gruppen getrennt; (a) eine wurde mit einem Epoxidharz vermischt und durch Druckguß geformt, und (b) die andere wurde heißgepreßt. Die magnetischen Eigenschaften jedes der sich ergebenden Magneten sind in Tabelle 7 gezeigt. Tabelle 7 Magnetische Eigenschaften von Magneten, die durch das Schnellabschreckungsverfahren vorbereitet wurden Magnetische Eigenschaften Irreversibler Flußverlust¹Alloys of compositions Nd(Fe0.82Co0.1B0.07Ga0.01)6.5 and Nd(Fe0.93B0.07)6.5 were prepared by arc melting. The resulting alloys were flash quenched from their melts by a single roll process. The resulting flaked materials were heat treated at 700°C for one hour. The samples thus prepared were pulverized to approximately 100 µm by a disk mill. The obtained coarse powders of each composition were separated into two groups; (a) one was mixed with an epoxy resin and molded by die casting, and (b) the other was hot pressed. The magnetic properties of each of the resulting magnets are shown in Table 7. Table 7 Magnetic properties of magnets prepared by the rapid quenching process Magnetic properties Irreversible flux loss¹

Bemerkung: ¹Irreversibler Flußverlust nach einer Erwärmung bei 100ºC während 0,5 StundenNote: ¹Irreversible flux loss after heating at 100ºC for 0.5 hours

(a) geklebter Magnet(a) glued magnet

(b) heißgepreßter Magnet(b) hot-pressed magnet

Wie man aus den obigen Daten sieht, nahm, wenn sowohl Co als auch Ga hinzugefügt wurden, iHc Werte von bis zu 1600 kA/m oder mehr an, wodurch Magnete mit guter thermischer Stabilität bereitgestellt werden.As can be seen from the above data, when both Co and Ga were added, iHc took values up to 1600 kA/m or more, thus providing magnets with good thermal stability.

Beispiel 5Example 5

Eine Legierung mit der Zusammensetzung Nd (Fe0,82Co0,1B0,07Ga0,01)5,4 wurde durch Lichtbogenschmelzen vorbereitet. Die sich ergebende Legierung wurde aus ihrer Schmelze durch ein Einzelwalzenverfahren schnellabgeschreckt. Die Probe wurde durch HIP komprimiert und durch Druckverformung flach gemacht. Der sich ergebende Magnet hatte die folgenden magnetischen Eigenschaften: 4ΠIr=1,18 T, iHc=1035 kA/m und (BH)max=257 kJ/m³An alloy with the composition Nd(Fe0.82Co0.1B0.07Ga0.01)5.4 was prepared by arc melting. The resulting alloy was flash quenched from its melt by a single roll process. The sample was compressed by HIP and flattened by compression deformation. The resulting magnet had the following magnetic properties: 4ΠIr=1.18 T, iHc=1035 kA/m and (BH)max=257 kJ/m³

Beispiel 6Example 6

Legierungen mit den Zusammensetzungen Nd(Fe0,82Co0,1B0,07Ga0,01)5,6 und Nd(Fe0,92B0,08)5,6 wurden durch Lichtbogenschmelzen vorbereitet. Die sich ergebenden Legierungen wurden auf zwei Arten weiterverarbeitet: (a) eine wurde auf 50 um oder weniger pulverisiert, und (b) die andere wurde aus ihrer Schmelze durch ein Einzelwalzenverfahren schnellabgeschreckt, und das sich ergebende flockige Produkt wurde einem isotropischen Heißpreßverfahren (HIP) unterworfen und durch Druckverformung flach gemacht und daraufhin auf 50 um oder weniger pulverisiert. Diese Pulver wurden mit einem Epoxidharz vermischt und in einem Magnetfeld zu Magneten geformt. Die sich ergebenden Magnete hatten die in Tabelle 8 gezeigten magnetischen Eigenschaften. Es sei angemerkt, daß die ternäre Nd-Fe-B- Legierung eine extrem niedrige Koerzitivkraft hatte, während der sowohl Co als auch Ga enthaltende Magnet eine ausreichende Koerzitivkraft hatte. Tabelle 8 Magnetische Eigenschaften geklebter Magnete Magnetische EigenschaftenAlloys having the compositions Nd(Fe0.82Co0.1B0.07Ga0.01)5.6 and Nd(Fe0.92B0.08)5.6 were prepared by arc melting. The resulting alloys were further processed in two ways: (a) one was pulverized to 50 µm or less, and (b) the other was rapidly quenched from its melt by a single roll process, and the resulting flaky product was subjected to a hot isotropic pressing (HIP) process and flattened by compression molding and then pulverized to 50 µm or less. These powders were mixed with an epoxy resin and formed into magnets in a magnetic field. The resulting magnets had the magnetic properties shown in Table 8. It should be noted that the ternary Nd-Fe-B alloy had an extremely low coercivity, while the magnet containing both Co and Ga had a sufficient coercivity. Table 8 Magnetic properties of bonded magnets Magnetic properties

Bemerkung:Remark:

(a) Barren → Pulverisierung → Vermischung mit Harz(a) Ingot → Pulverization → Mixing with resin

(b) Barren → Schnellabschreckverfahren → HIP → Druckverformung → Pulverisierung → Vermischung mit Harz(b) Ingot → Rapid quenching → HIP → Compression forming → Pulverization → Mixing with resin

Beispiel 7 (der Erfindung)Example 7 (of the invention)

Eine Legierung mit der Zusammensetzung (Nd0,8Dy0,2) (Fe0,835Co0,06B0,08Nb0,015Ga0,01)5,5 wurde durch Hochfrequenzschmelzen zu einem Barren geformt. Der sich ergebende Legierungsbarren wurde durch eine Stampfmühle und eine Scheibenmühle grob pulverisiert und dann in einem Stickstoffgas als Pulverisierungsmedium feinpulverisiert, um feine Pulver mit einer Teilchengröße von 3,5 um bereitzustellen (FSSS) . Die feinen Pulver wurden in einem Magnetfeld mit 1200 kA/m senkrecht zu der Komprimierrichtung gepreßt. Der Komprimierdruck war 2000 kbar. Die sich ergebenden grünen Körper wurden bei 1100ºC während 2 Stunden im Vakuum gesintert und dann in einem Ofen auf Zimmertemperatur abgekühlt. Eine Anzahl der sich ergebenden gesinterten Legierungen wurden bei 900ºC während 2 Stunden erhitzt und dann langsam mit 1,5ºC/min. auf Zimmertemperatur abgekühlt.An alloy having the composition (Nd0.8Dy0.2)(Fe0.835Co0.06B0.08Nb0.015Ga0.01)5.5 was formed into an ingot by high frequency melting. The resulting alloy ingot was roughly pulverized by a stamp mill and a disk mill and then finely pulverized in a nitrogen gas as a pulverizing medium to provide fine powders with a particle size of 3.5 µm (FSSS). The fine powders were pressed in a magnetic field of 1200 kA/m perpendicular to the compression direction. The compression pressure was 2000 kbar. The resulting green bodies were sintered at 1100 ºC for 2 hours in vacuum and then cooled in a furnace to room temperature. A number of the resulting sintered alloys were heated at 900ºC for 2 hours and then slowly cooled to room temperature at 1.5ºC/min.

Nach dem Abkühlen wurde das Ausheilen bei verschiedenen Temperaturen zwischen 540ºC und 640ºC durchgeführt. Es wurden magnetische Eigenschaften an den hitzebehandelten Magneten gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 9 gezeigt. Tabelle 9 AusheiltemkpAfter cooling, annealing was carried out at various temperatures between 540ºC and 640ºC. Magnetic properties were measured on the heat-treated magnets. The results are shown in Table 9. Table 9 Healing temp.

Nach der Entmagnetisierung dieser Magnete wurden sie bearbeitet, um einen Permeanzkoeffizienten Pc=-2 zu bekommen, und erneut bei 2000 kA/m magnetisiert. Sie wurden weiterhin während einer Stunde alle 20ºC zwischen 180ºC und 280ºC erhitzt. Der irreversible Flußverlust bei jeder Erwärmungstemperatur wurde gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 10 gezeigt. Tabelle 10 Irreversibler Flußverlust (%, Pc=-2) Ausheiltemkp.After demagnetization of these magnets, they were processed to obtain a permeance coefficient Pc=-2, and magnetized again at 2000 kA/m. They were further heated between 180ºC and 280ºC every 20ºC for one hour. The irreversible flux loss at each heating temperature was measured. The results are shown in Table 10. Table 10 Irreversible flux loss (%, Pc=-2) Healing temp.

In Tabelle 10 ist gezeigt, daß der irreversible Flußverlust selbst bei einer Erhitzung bei 260ºC 5% oder weniger ist, was bedeutet, daß die Magnete eine gute thermische Stabilität haben.In Table 10, it is shown that the irreversible flux loss is 5% or less even when heated at 260ºC, which means that the magnets have good thermal stability.

Für Vergleichszwecke wurde eine Legierung von (Nd0,8Dy0,86) (Fe0,86Co0,06B0,08)5,5 auf die gleiche Weise wie oben zubereitet. Die Ausheiltemperatur war 600ºC. Die magnetischen Eigenschaften der sich ergebenden Magnete waren wie folgt: Br von nahezu 1,12 T, bHc von nahezu 852 kA/m, iHc von nahezu 1910 kA/m und (BH)max von nahezu 273 kJ/m³. Der irreversible Flußverlust durch Erhitzung war 1,0% für eine 180ºC-Erhitzung, 1,8% für eine 200ºC- Erhitzung, 5,7% für eine 220ºC-Erhitzung und 23,0% für eine 240ºC- Erhitzung, wenn Pc=-2.For comparison purposes, an alloy of (Nd0.8Dy0.86)(Fe0.86Co0.06B0.08)5.5 was prepared in the same manner as above. The annealing temperature was 600ºC. The magnetic properties of the resulting magnets were as follows: Br of nearly 1.12 T, bHc of nearly 852 kA/m, iHc of nearly 1910 kA/m and (BH)max of nearly 273 kJ/m3. The irreversible flux loss by heating was 1.0% for 180ºC heating, 1.8% for 200ºC heating, 5.7% for 220ºC heating and 23.0% for 240ºC heating when Pc=-2.

Somit ist es klar, daß die Hinzufügung von sowohl Nb als auch Ga die Hitzebeständigkeit um ungefähr 40ºC erhöht.Thus, it is clear that the addition of both Nb and Ga increases the heat resistance by about 40ºC.

Beispiel 8Example 8

Drei Arten von Legierungen, dargestellt durch die Formeln: (Nd0,8Dy0,2) (Fe0,92-xCoxB0,08)5,5, wobei x=0,6-0,1², (Nd0,8Dy0,2) (Fe0,905-xCoxB0,08Nb0,015)5,5, wobei x=0,06-0,12, und erfindungsgemäß (Nd0,8Dy0,22t) (Fe0,895-xCoxB0,08Nb0,015Ga0,01)5,5, wobei x=O, 06-0,12, wurden geschmolzen, pulverisiert und auf die gleiche Art und Weise wie in Beispiel 7 geformt.Three kinds of alloys represented by the formulas: (Nd0.8Dy0.2)(Fe0.92-xCoxB0.08)5.5, where x=0.6-0.12, (Nd0.8Dy0.2)(Fe0.905-xCoxB0.08Nb0.015)5.5, where x=0.06-0.12, and according to the invention (Nd0.8Dy0.22t)(Fe0.895-xCoxB0.08Nb0.015Ga0.01)5.5, where x=0.06-0.12, were melted, pulverized and molded in the same manner as in Example 7.

Jeder der sich ergebenden grünen. Körper wurde im Vakuum bei 1090ºC während einer Stunde gesintert und dann bei 900ºC während 2 Stunden hitzebehandelt und daraufhin auf Zimmertemperatur mit einer Rate von 1ºC pro Minute abgekühlt. Er wurde für die Ausheilung in einem Ar-Gasstrom bei 600ºC während einer Stunde erneut erhitzt und in Wasser schnellabgekühlt. Es wurden magnetische Eigenschaften an jeder Probe gemessen. Die Ergebnisse sind in den Tabellen 11(a)-(c) gezeigt. Tabelle 11(a) (Nd0,8Dy0,2) (Fe0,92-xCoxB0,08)5,5 Tabelle 11(b) (Nd0,8Dy0,2) (Fe0,905-xCoxB0,08Nb0,015)5,5 Tabelle 11(c) (Nd0,8Dy0,2) (Fe0,895-xCoxB0,08Nb0,015Ga0,01)5,5 Each of the resulting green bodies was sintered in vacuum at 1090ºC for 1 hour and then heat treated at 900ºC for 2 hours and then cooled to room temperature at a rate of 1ºC per minute. It was reheated for annealing in an Ar gas stream at 600ºC for 1 hour and flash cooled in water. Magnetic properties were measured on each sample. The results are shown in Tables 11(a)-(c). Table 11(a) (Nd0.8Dy0.2) (Fe0.92-xCoxB0.08)5.5 Table 11(b) (Nd0.8Dy0.2) (Fe0.905-xCoxB0.08Nb0.015)5.5 Table 11(c) (Nd0.8Dy0.2) (Fe0.895-xCoxB0.08Nb0.015Ga0.01)5.5

Der irreversible Flußverlust durch Erhitzen ist auch in den Tabellen 12(a)-(c) gezeigt. In jeder dieser drei Arten von Legierungen führt die Zunahme des Co-Gehalts zu der Abnahme von iHc, ohne daß (BH) max wesentlich geändert wird. Der irreversible Flußverlust wird mit der Zunahme des Co-Gehalts größer. Wenn der Gehalt an Co 0,06 ist, kann die höchste Hitzebeständigkeit erzielt werden. Der Vergleich dieser drei Arten von Legierungen zeigt, daß diejenigen, die sowohl Ga als auch Nb enthalten, die höchste Hitzebeständigkeit haben. Tabelle 12(a) (Nd0,8Dy0,2) (Fe0,92-xCoxB0,08)5,5 Irreversibler Flußverlust (%, Pc=-2) Tabelle 12(b) (Nd0,8Dy0,2) (Fe0,905-xCoxB0,08Nb0,015)5,5 Irreversibler Flußverlust (%, Pc=-2) Tabelle 12(c) (erfindungsgemäß) (Nd0,8Dy0,2) (Fe0,895-xCoxB0,08Nb0,015Ga0,01)5,5 Irreversibler Flußverlust (%, Pc=-2) The irreversible flux loss due to heating is also shown in Tables 12(a)-(c). In each of these three types of alloys, the increase in Co content leads to the decrease in iHc without significantly changing (BH) max. The irreversible flux loss becomes larger with the increase in Co content. When the Co content is 0.06, the highest heat resistance can be obtained. The comparison of these three types of alloys shows that those containing both Ga and Nb have the highest heat resistance. Table 12(a) (Nd0.8Dy0.2) (Fe0.92-xCoxB0.08)5.5 Irreversible flux loss (%, Pc=-2) Table 12(b) (Nd0.8Dy0.2) (Fe0.905-xCoxB0.08Nb0.015)5.5 Irreversible flux loss (%, Pc=-2) Table 12(c) (according to the invention) (Nd0.8Dy0.2) (Fe0.895-xCoxB0.08Nb0.015Ga0.01)5.5 Irreversible flux loss (%, Pc=-2)

Beispiel 9Example 9

Verschiedene Legierungen, dargestellt durch die Formel: (Nd0,8Dy0,2) (Fe0,86-uCo0,06B0,08Nbu)5,5, wobei u=0-0,05, wurden geschmolzen, pulverisiert und auf dieselbe Weise wie in Beispiel 7 geformt. Die sich ergebenden grünen Körper wurden bei 1080ºC während 2 Stunden im Vakuum gesintert. Die sich ergebenden gesinterten Körper wurden erneut bei 900ºC während 2 Stunden erhitzt und auf Zimmertemperatur mit einer Kühlrate von 2ºC/min. abgekühlt. Sie wurden für die Ausheilung in einem Ar-Strom bei 600ºC während 0,5 Stunden weiterhin erhitzt und in Wasser schnellabgekühlt. Es wurden magnetische Eigenschaften an jeder Probe gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 13 gezeigt. Tabelle 13 (Nd0,8Dy0,2) (Fe0,86-uCo0,06B0,08Nbu)5,5 Various alloys represented by the formula: (Nd0.8Dy0.2)(Fe0.86-uCo0.06B0.08Nbu)5.5, where u=0-0.05, were melted, pulverized and molded in the same manner as in Example 7. The resulting green bodies were sintered at 1080°C for 2 hours in vacuum. The resulting sintered bodies were again heated at 900°C for 2 hours and cooled to room temperature at a cooling rate of 2°C/min. They were further heated for annealing in an Ar stream at 600°C for 0.5 hour and flash cooled in water. Magnetic properties were measured on each sample. The results are shown in Table 13. Table 13 (Nd0.8Dy0.2) (Fe0.86-uCo0.06B0.08Nbu)5.5

Man sieht, daß die Hinzufügung von Nb Br und (BH)max verringert, während sie iHc erhöht. Wie in Tabelle 14 gezeigt, nimmt der irreversible Flußverlust durch Erhitzung bei 220ºC mit der Zunahme von iHc ab.It is seen that the addition of Nb decreases Br and (BH)max while increasing iHc. As shown in Table 14, the irreversible flux loss by heating at 220ºC decreases with the increase of iHc.

Tabelle 14Table 14 (Nd0,8Dy0,2) (Fe0,86-uCo0,06B0,08Nbu)5,5(Nd0.8Dy0.2) (Fe0.86-uCo0.06B0.08Nbu)5.5 u Irreversibler Flußverlust durch Erhitzung bei 200ºCu Irreversible loss of flow due to heating at 200ºC

0 10,10 10.1

0,003 8,70.003 8.7

0,006 6,30.006 6.3

0,009 5,00.009 5.0

0,012 4,60.012 4.6

0,015 3,10.015 3.1

0,020 2,50.020 2.5

0,030 2,00.030 2.0

0,040 1,80.040 1.8

0,050 1,50.050 1.5

Beispiel 10Example 10

Legierungen mit der Formel: (Nd0,8Dy0,2) (Fe0,86-zCo0,06B0,08Gazu)5,5 wobei z=0-0,15, wurden auf die gleiche Art wie in Beispiel 7 geschmolzen, pulverisiert und geformt. Nach dem Sintern wurde jede von ihnen bei 900ºC während 2 Stunden erhitzt und auf Zimmertemperatur mit 1,5ºC/min. abgekühlt. Sie wurde bei 580ºC während einer Stunde in einem Ar-Gasstrom ausgeheilt und in Wasser schnellabgeschreckt. Die magnetischen Eigenschaften der sich ergebenden Magnete sind in Tabelle 15 gezeigt, und ihre irreversiblen Flußverluste durch Erhitzen bei 220ºC sind in Tabelle 16 gezeigt. Tabelle 15 (Nd0,8Dy0,2) (Fe0,86-zCo0,06B0,08Gau)5,5 Tabelle 16 (Nd0,8Dy0,2) (Fe0,86-zCo0,06B0,08Gazt)5,5 Alloys having the formula: (Nd0.8Dy0.2)(Fe0.86-zCo0.06B0.08Gazu)5.5 where z=0-0.15 were melted, pulverized and molded in the same manner as in Example 7. After sintering, each of them was heated at 900ºC for 2 hours and cooled to room temperature at 1.5ºC/min. It was annealed at 580ºC for 1 hour in an Ar gas stream and flash quenched in water. The magnetic properties of the resulting magnets are shown in Table 15, and their irreversible flux losses by heating at 220ºC are shown in Table 16. Table 15 (Nd0.8Dy0.2) (Fe0.86-zCo0.06B0.08Gau)5.5 Table 16 (Nd0.8Dy0.2) (Fe0.86-zCo0.06B0.08Gazt)5.5

z Irreversibler Flußverlust durch Erwärmung bei 220ºC (%, Pc=-2)z Irreversible flux loss due to heating at 220ºC (%, Pc=-2)

0 10,10 10.1

0,002 7,50.002 7.5

0,01 2,70.01 2.7

0,03 0,70.03 0.7

0,07 0,50.07 0.5

0,10 0,30.10 0.3

0,12 0,10.12 0.1

0,15 0,10.15 0.1

Es zeigt sich, daß die Hinzugabe von Ga Br und (BH) max stark verringert, während sie iHc in großem Maße erhöht, wodurch die Hitzebeständigkeit (thermische Stabilität) der Magnete verbessert wird.It is found that the addition of Ga Br and (BH) max greatly decreases while it greatly increases iHc, thereby improving the heat resistance (thermal stability) of the magnets.

Beispiel 11 (erfindungsgemäß)Example 11 (according to the invention)

Legierungen mit der Formel (Nd0,9Dy0,1) (Fe0,845-zCo0,06B0,08Nb0,015Gaz)5,5, wobei z=0-0,06, wurden auf die gleiche Weise wie im Beispiel 10 geschmolzen, pulverisiert und geformt. Die gemessenen magnetischen Eigenschaften sind in Tabelle 17 gezeigt, und die durch eine Erwärmung bei 220ºC gemessenen irreversiblen Flußverluste sind in Tabelle 18 gezeigt. Tabelle 17 (Nd0,9Dy0,1) (Fe0,845-zCo0,06B0,08Nb0,015Gaz)5,5 Alloys having the formula (Nd0.9Dy0.1)(Fe0.845-zCo0.06B0.08Nb0.015Gaz)5.5, where z=0-0.06, were melted, pulverized and molded in the same manner as in Example 10. The measured magnetic properties are shown in Table 17, and the irreversible flux losses measured by heating at 220°C are shown in Table 18. Table 17 (Nd0.9Dy0.1) (Fe0.845-zCo0.06B0.08Nb0.015Gaz)5.5

Tabelle 18Table 18 (Nd0,9Dy0,1) (Fe0,845-zCo0,06B0,08Nb0,015Gaz)5,5(Nd0.9Dy0.1) (Fe0.845-zCo0.06B0.08Nb0.015Gaz)5.5 z Irreversibler Flußverlust durch Erhitzen bei 220ºCz Irreversible loss of flow due to heating at 220ºC

0 38,10 38.1

0,01 20,30.01 20.3

0,02 4,50.02 4.5

0,03 1,80.03 1.8

0,04 1,20.04 1.2

0,05 0,70.05 0.7

Es zeigt sich, daß selbst mit einer kleinen für Nd substituierten Menge Dy die Hinzugabe von Ga dazu dient, die thermische Stabilität der Magnete zu verbessern.It is shown that even with a small amount of Dy substituted for Nd, the addition of Ga serves to improve the thermal stability of the magnets.

Beispiel 12Example 12

Legierungen, dargestellt durch die Zusammensetzungen Nd(Fe0,86Co0,06B0,08)5,5, Nd(Fe0,84Co0,06B0,08Ga0,02)5,5, und Nd (Fe0,825Co0,06B0,08Ga0,02W0,015)5,6, wurden erfindungsgemäß durch Lichtbogenschmelzen zubereitet. Die sich ergebenden Barren wurden durch eine Stampfmühle und eine Scheibenmühle grob pulverisiert, und nach einem Sieben auf eine Größe von weniger als 32 Maschen wurden sie durch eine Strahlmühle gemahlen. Als Pulverisierungsmedium diente N&sub2;-Gas, und es wurden feine Pulver mit einer Teilchengröße von 3,5 um Größe (FSSS) erzielt. Die sich ergebenden Pulver wurden in einem Magnetfeld von 1200 kA/m geformt, dessen Richtung senkrecht zu der Preßrichtung war. Der Preßdruck war 2000 kbar. Die sich ergebenden grünen Körper wurden im Vakuum bei 1080ºC während 2 Stunden gesintert. Eine Wärmebehandlung wurde bei 500-900ºC während einer Stunde durchgeführt, woraufhin das Abschrecken erfolgte. Die Ergebnisse sind in Tabelle 19 gezeigt. Tabelle 19 Magnetische Eigenschaften von Nd-Fe-Co-B-Ga-W-Magneten ZusammensetzungAlloys represented by the compositions Nd(Fe0.86Co0.06B0.08)5.5, Nd(Fe0.84Co0.06B0.08Ga0.02)5.5, and Nd(Fe0.825Co0.06B0.08Ga0.02W0.015)5.6 were prepared by arc melting according to the present invention. The resulting ingots were coarsely pulverized by a stamp mill and a disk mill, and after sieving to a size of less than 32 meshes, they were ground by a jet mill. N2 gas was used as a pulverizing medium, and fine powders with a particle size of 3.5 µm (FSSS) were obtained. The resulting powders were molded in a magnetic field of 1200 kA/m, the direction of which was perpendicular to the pressing direction. The pressing pressure was 2000 kbar. The resulting green bodies were sintered in vacuum at 1080ºC for 2 hours. Heat treatment was carried out at 500-900ºC for one hour, followed by quenching. The results are shown in Table 19. Table 19 Magnetic properties of Nd-Fe-Co-B-Ga-W magnets Composition

Jede Probe wurde bei verschiedenen Temperaturen während 30 Minuten erhitzt und daraufhin bezüglich der Änderung der offenen Flüsse gemessen, um ihre thermische Stabilität herauszufinden. Die getesteten Proben waren diejenigen, die bearbeitet wurden, damit sie einen Permeanzkoeffizienten (Pc) von -2 haben. Die Ergebnisse sind in Fig. 3 gezeigt. Man sieht aus Fig. 3, daß die Hinzugabe von Co, Ga und W in Kombination den Magneten hohe thermische Stabilität verleiht.Each sample was heated at different temperatures for 30 minutes and then measured for the change in open flows to find out their thermal stability. The samples tested were those that processed to have a permeance coefficient (Pc) of -2. The results are shown in Fig. 3. It can be seen from Fig. 3 that the addition of Co, Ga and W in combination gives the magnets high thermal stability.

Beispiel 13 (erfindungsgemäß)Example 13 (according to the invention)

Pulverisierung, Mahlen, Sintern und Wärmebehandlung wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 12 an Legierungen mit der Zusammensetzung:Pulverization, grinding, sintering and heat treatment were carried out in the same manner as in Example 12 on alloys with the composition:

Nd(Fe0,85-zCo0,06B0,08GazW0,01)5,4 (z=0; 0,01; 0,02; 0,03; 0,04; 0,05) durchgeführt.Nd(Fe0.85-zCo0.06B0.08GazW0.01)5.4 (z=0; 0.01; 0.02; 0.03; 0.04; 0.05) was performed.

Die magnetischen Eigenschaften der sich ergebenden Magnete sind in Tabelle 20 gezeigt. Tabelle 20 Magnetische Eigenschaften von Nd (Fe0,85-zCo0,06B0,08-zGazW0,01)5,4 The magnetic properties of the resulting magnets are shown in Table 20. Table 20 Magnetic properties of Nd (Fe0.85-zCo0.06B0.08-zGazW0.01)5.4

MagnetenMagnets

Die thermischen Stabilitäten der Proben von Nd(Fe0,85-zCo0,06B0,08GazW0,01)5,4 (z=0; 0,02; 0,04) wurden auf die gleiche Art und Weise wie in Beispiel 12 gemessen. Die Ergebnisse sind in Fig. 4 gezeigt.The thermal stabilities of the samples of Nd(Fe0.85-zCo0.06B0.08GazW0.01)5.4 (z=0; 0.02; 0.04) were measured in the same manner as in Example 12. The results are shown in Fig. 4.

Beispiel 14 (erfindungsgemäß)Example 14 (according to the invention)

Eine Legierung der Zusammensetzung Nd (Fe0,825Co0,06B0,08Ga0,02W0,015)6,0 wurde durch Lichtbogenschweißen zubereitet. Die sich ergebende Legierung wurde aus ihre Schmelze durch ein Einzelwalzenverfahren schnellabgeschreckt. Die sich ergebenden flockigen Produkte wurden zu voluminösen durch die folgenden drei Verfahren umgewandelt:An alloy of composition Nd(Fe0.825Co0.06B0.08Ga0.02W0.015)6.0 was prepared by arc welding. The resulting alloy was rapidly quenched from its melt by a single roll process. The resulting flaky products were converted to bulk ones by the following three processes:

(a) Wärmebehandlung bei 500-700ºC, Vermischen mit einem Epoxidharz und Druckgußformen,(a) Heat treatment at 500-700ºC, mixing with an epoxy resin and pressure casting molds,

(b) Wärmebehandlung bei 500-700ºC und Heißpressen, (c) isostatisches Heißpressen und Flachmachen durch Druckverformung.(b) heat treatment at 500-700ºC and hot pressing, (c) hot isostatic pressing and flattening by compression molding.

Die magnetischen Eigenschaften der sich ergebenden Magnete sind in Tabelle 21 gezeigt. Tabelle 21 Magnetische Eigenschaften von Nd (Fe0,825Co0,06B0,08Ga0,02W0,015)6,0-Magneten The magnetic properties of the resulting magnets are shown in Table 21. Table 21 Magnetic properties of Nd (Fe0.825Co0.06B0.08Ga0.02W0.015)6.0 magnets

Jede Probe wurde bezüglich der thermischen Stabilität auf die gleiche Art und Weise wie in Beispiel 12 gemessen. Die Ergebnisse sind in Fig. 5 gezeigt.Each sample was measured for thermal stability in the same manner as in Example 12. The results are shown in Fig. 5.

Beispiel 15 (erfindungsgemäß)Example 15 (according to the invention)

Eine Legierung mit der Zusammensetzung Nd (Fe0,85Co0,04B0,08Ga0,02W0,01)6,1 wurde durch Lichtbogenschmelzen vorbereitet. Die sich ergebende Legierung wurde aus ihrer Schmelze durch ein Einzelwalzenverfahren schnell abgeschreckt. Die so zubereitete Probe wurde durch HIP komprimiert und durch Druckverformung flach gemacht. Diese voluminöse Probe wurde auf weniger als 80 um pulverisiert, mit einem Epoxydharz vermischt und in einem Magnetfeld geformt. Der sich ergebende Magnet hatte die folgenden magnetischen Eigenschaften: 4ΠIr=0,86 T, iHc=1051 kA/m und (BH)max=127 kJ/m³.An alloy with the composition Nd (Fe0.85Co0.04B0.08Ga0.02W0.01)6.1 was prepared by arc melting. The resulting alloy was rapidly quenched from its melt by a single roll process. The resulting prepared sample was compressed by HIP and flattened by compression molding. This bulky sample was pulverized to less than 80 µm, mixed with an epoxy resin and molded in a magnetic field. The resulting magnet had the following magnetic properties: 4ΠIr=0.86 T, iHc=1051 kA/m and (BH)max=127 kJ/m³.

Beispiel 16Example 16

Legierungen mit Zusammensetzungen dargestellt durch die Formeln Nd1-αDyα(Fe0,72Co0,2B0,08)5,6 (α=0; 0,04; 0,08; 0,12; 0,16; 0,2), Nd(Fe0,72-zCo0,2B0,08Alz)5,6 (z=0; 0,01; 0,02; 0,03; 0,04; 0,05) und Nd(Fe0,72-zCo0,2B0,08Gaz)5,6 (z=0; 0,01; 0,02; 0,03; 0,04; 0,05) wurden durch Lichtbogenschmelzen vorbereitet. Die sich ergebenden Barren wurden durch eine Stampfmühle und eine Scheibenmühle grob pulverisiert und nach einem Sieben auf eine Größe von weniger als 32 Maschen durch eine Strahlmühle gemahlen. Als Pulverisierungsmedium diente N&sub2;- Gas, und es wurden feine Pulver einer Teilchengröße von 3,5 um (FSSS) erzielt. Die sich ergebenden Pulver wurden in einem Magnetfeld von 1200 kA/m geformt, dessen Richtung zu der Preßrichtung senkrecht war. Der Preßdruck war 1500 kbar. Die sich ergebenden grünen Körper wurden im Vakuum bei 1040ºC während 2 Stunden gesintert. Eine Wärmebehandlung wurde bei 600 bis 700ºC während einer Stunde durchgeführt, woraufhin das Abschrecken erfolgte. Die Ergebnisse sind in Fig. 6 gezeigt. Die Ga enthaltenden Magnete hatten eine höhere Koerzitivkraft und eine geringere Abnahme von 4ΠIr und (BH) max als diejenigen, die Dy oder Al enthielten.Alloys with compositions represented by the formulas Nd1-αDyα(Fe0.72Co0.2B0.08)5.6 (α=0; 0.04; 0.08; 0.12; 0.16; 0.2), Nd(Fe0.72-zCo0.2B0.08Alz)5.6 (z=0; 0.01; 0.02; 0.03; 0.04; 0.05) and Nd(Fe0.72-zCo0.2B0.08Gaz)5.6 (z=0; 0.01; 0.02; 0.03; 0.04; 0.05) were prepared by arc melting. The resulting ingots were roughly pulverized by a stamp mill and a disk mill and, after screening to a size of less than 32 meshes, ground by a jet mill. N2 gas was used as a pulverizing medium and fine powders of a particle size of 3.5 µm (FSSS) were obtained. The resulting powders were molded in a magnetic field of 1200 kA/m whose direction was perpendicular to the pressing direction. The pressing pressure was 1500 kbar. The resulting green bodies were sintered in vacuum at 1040°C for 2 hours. A heat treatment was carried out at 600 to 700°C for 1 hour, followed by quenching. The results are shown in Fig. 6. The magnets containing Ga had a higher coercivity and a smaller decrease in 4�Pi;Ir and (BH) max than those containing Dy or Al.

Die Magnete mit den Zusammensetzungen Nd(Fe0,72Co0,2B0,08)5,8, Nd0,8Dy0,2(Fe0,72Co0,2B0,08)5,6, Nd(Fe0,67Co0,2B0,08Al0,05)5,6 und Nd(Fe0,67Co0,2B0,08Ga0,05)5,6 wurden bearbeitet, damit sie eine Form mit einem Permeanzkoeffizienten Pc=-2 bekommen, magnetisiert und bei verschiedenen Temperaturen währen 30 Minuten erhitzt und daraufhin bezüglich der Änderung der offenen Flüsse gemessen, um ihre thermische Stabilitäten herauzufinden. Die Ergebnisse sind in Fig. 7 gezeigt. Es wird gezeigt, daß die Schwankung des irreversiblen Flußverlustes mit der Temperatur von der Koerzitivkraft abhängt und daß die Hinzugabe von Ga den Magneten eine gute thermische Stabilität von ca. 5% oder weniger irreversiblen Flußverlust bei 160ºC verleiht.The magnets with the compositions Nd(Fe0,72Co0,2B0,08)5,8, Nd0,8Dy0,2(Fe0,72Co0,2B0,08)5,6, Nd(Fe0,67Co0,2B0,08Al0,05)5,6 and Nd(Fe0,67Co0,2B0,08Ga0,05)5,6 were processed to obtain a shape with a permeance coefficient Pc=-2, magnetized and different temperatures for 30 minutes and then measured for the change in open fluxes to find their thermal stabilities. The results are shown in Fig. 7. It is shown that the variation of irreversible flux loss with temperature depends on the coercivity and that the addition of Ga gives the magnets a good thermal stability of about 5% or less irreversible flux loss at 160ºC.

Beispiel 17Example 17

Von den in Beispiel 16 vorbereiteten MagnetenFrom the magnets prepared in Example 16

(a) Nd(Fe0,72Co0,02B0,08)5,6(a) Nd(Fe0.72Co0.02B0.08)5.6

(b) Nd0,8Dy0,2(Fe0,72Co0,2B0,08)5,6(b) Nd0.8Dy0.2(Fe0.72Co0.2B0.08)5.6

(c) Nd(Fe0,67Co0,2B0,08Al0,05)5,6 und(c) Nd(Fe0.67Co0.2B0.08Al0.05)5.6 and

(d) Nd(Fe0,67Co0,2B0,08Ga0,05)5,6 wurden kleine Stücke von einigen Millimetern Seitenlänge genommen, magnetisiert und bezüglich der Schwankungen ihrer magnetischen Flüsse als Funktion der Temperaturen durch ein Vibrationsmagnetometer gemessen. Die Messung wurde ohne ein Magnetfeld durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Fig. 8 gezeigt. Die Schwankung des magnetischen Flusses als Funktion der Temperatur hat zwei Wendepunkte; einen auf der Seite niedriger Temperatur entsprechend der Curie-Temperatur der BCC-Phase und den anderen auf der Seite höherer Temperatur entsprechend der Curie-Temperatur der Hauptphase. Die Magnete mit Ga haben niedrigere Curie-Temperaturen in ihren Hauptphasen als diejenige, welche kein Additiv enthalten. Andererseits hat ersterer eine höhere Curie-Temperatur der BCC-Phase als letzterer. Die Hinzugabe von Al verringert jedoch in großem Maße die Curie-Temperaturen der Hauptphase und der BCC-Phase, was zu einer unerwünschten thermischen Stabilität führt.(d) Nd(Fe0.67Co0.2B0.08Ga0.05)5.6 were taken as small pieces of a few millimeters on a side, magnetized and measured for the variations of their magnetic fluxes as a function of temperatures by a vibration magnetometer. The measurement was carried out without a magnetic field. The results are shown in Fig. 8. The variation of the magnetic flux as a function of temperature has two inflection points; one on the low temperature side corresponding to the Curie temperature of the BCC phase and the other on the higher temperature side corresponding to the Curie temperature of the main phase. The magnets with Ga have lower Curie temperatures in their main phases than those containing no additive. On the other hand, the former has a higher Curie temperature of the BCC phase than the latter. However, the addition of Al greatly reduces the Curie temperatures of the main phase and the BCC phase, resulting in undesirable thermal stability.

Beispiel 18Example 18

Pulverisierung, Mahlen, Sintern und Wärmebehandlung wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 16 an Legierungen ausgeführt, welche die folgenden Zusammensetzungen hatten: Nd(Fe0,67Co0,25B0,08)5,6, Nd (Fe0,65Co0,25B0,08Ga0,02)5,6 und Nd (Fe0,635Co0,25B0,08Ga0,02W0,015)5,6 (erfindungsgemäß)Pulverization, grinding, sintering and heat treatment were carried out in the same manner as in Example 16 on alloys having the following compositions: Nd(Fe0.67Co0.25B0.08)5.6, Nd(Fe0.65Co0.25B0.08Ga0.02)5.6 and Nd(Fe0.635Co0.25B0.08Ga0.02W0.015)5.6 (according to the invention)

Die Sintertemperaturen waren jeweils 1020ºC, 1040ºC, 1060ºC und 1080ºC, und die magnetischen Eigenschaften wurden gemessen. Die Ergebnisse sind in den Fig. 9(b)-(c) gezeigt. Fig. 9(a) zeigt den Vergleich der Entmagnetisierungskurve der obigen Magnete, die summarisch durch die folgende Formel ausgedrückt werden:The sintering temperatures were 1020ºC, 1040ºC, 1060ºC and 1080ºC, respectively, and the magnetic properties were measured. The results are shown in Fig. 9(b)-(c). Fig. 9(a) shows the comparison of the demagnetization curve of the above magnets, which are summarily expressed by the following formula:

Nd(Fe0,67-zCo&sub0;&sub2;&sub5;B0,08GazWu)5,6, wobei z=0 oder 0,02 und u=0 oder 0,015. Wie in den Fig. 9(b) und (c) gezeigt, bei denen W nicht enthalten ist, ist die Rechteckigkeit des sich ergebenden Magneten umso schlechter je höher die Sintertemperatur ist, was zum Wachstum grober Kristallkörner mit niedriger Koerzitivkraft führt. Wenn andererseits, wie in Fig. 9(d) gezeigt, W hinzugefügt wird, führt die höhere Sintertemperatur nicht zum Wachstum grober Kristallkörner, was zu einer guten Rechteckigkeit führt. Fig. 9(a) zeigt, daß der Einschluß von Ga und W die Koerzitivkraft des Magneten erhöht.Nd(Fe0.67-zCo025B0.08GazWu)5.6, where z=0 or 0.02 and u=0 or 0.015. As shown in Fig. 9(b) and (c), where W is not included, the higher the sintering temperature, the worse the squareness of the resulting magnet, resulting in the growth of coarse crystal grains with low coercivity. On the other hand, as shown in Fig. 9(d), when W is added, the higher sintering temperature does not result in the growth of coarse crystal grains, resulting in good squareness. Fig. 9(a) shows that the inclusion of Ga and W increases the coercivity of the magnet.

Beispiel 19 (erfindungsgemäß)Example 19 (according to the invention)

Legierungen mit den Zusammensetzungen Nd(Fe0,69Co0,2B0,08Ga0,02M0,01)5,6, wobei M durch V, Nb, Ta, Mo oder W gegeben sein kann, wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 16 pulverisiert, gemahlen, gesintert und wärmebehandelt. Die magnetischen Eigenschaften der sich ergebenden Magnete sind in Tab. 22 gezeigt. Tabelle 22 Magnetische Eigenschaften von Nd (Fe0,69Co0,2B0,08Ga0,02M0,01)5,6 (M: V, Nb, Ta, Mo, W) ZusammensetzungAlloys with the compositions Nd(Fe0.69Co0.2B0.08Ga0.02M0.01)5.6, where M can be V, Nb, Ta, Mo or W, were pulverized, ground, sintered and heat treated in the same manner as in Example 16. The magnetic properties of the resulting magnets are shown in Table 22. Table 22 Magnetic properties of Nd (Fe0.69Co0.2B0.08Ga0.02M0.01)5.6 (M: V, Nb, Ta, Mo, W) Composition

Beispiel 20Example 20

Legierungen mit der Zusammensetzung (Nd0,8Dy0,2) (Fe0,85-uCo0,06B0,08Ga0,01Mou)5,5, wobei u=0-0,03 ist, wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 16 pulverisiert, gemahlen, gesintert und wärmebehandelt. Die sich ergebenden Magnete wurden bezüglich der magnetische Eigenschaften und dem irreversiblen Flußverlust durch Erhitzen bei 260ºC (Pc=-2) gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 23 gezeigt. Tabelle 23 (Nd0,8Dy0,2) (Fe0,85-uCo0,06B0,08Ga0,01Mou)5,5 Alloys having the composition (Nd0.8Dy0.2)(Fe0.85-uCo0.06B0.08Ga0.01Mou)5.5, where u=0-0.03, were pulverized, ground, sintered and heat treated in the same manner as in Example 16. The resulting magnets were measured for magnetic properties and irreversible flux loss by heating at 260°C (Pc=-2). The results are shown in Table 23. Table 23 (Nd0.8Dy0.2) (Fe0.85-uCo0.06B0.08Ga0.01Mou)5.5

Bem. : ¹) Irreversibler FlußverlustNote: ¹) Irreversible flow loss

Beispiel 21 (erfindungsgemäß)Example 21 (according to the invention)

Legierungen der Zusammensetzung Nd(Fe0,855-uCo0,06B0,075Ga0,01Vu)5,5 wobei u=0-0, 02 ist, wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 16 pulverisiert, gemahlen, gesintert und wärmebehandelt. Die sich ergebenden Magnete wurden bezüglich magnetischer Eigenschaften und irreversiblem Flußverlust durch Erwärmen bei 160ºC (Pc=-2) gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 24 gezeigt. Tabelle 24 Nd (Fe0,855-uCo0,06B0,075Ga0,01Vu)5,5 Alloys of the composition Nd(Fe0.855-uCo0.06B0.075Ga0.01Vu)5.5 where u=0-0.02 were pulverized, ground, sintered and heat treated. The resulting magnets were measured for magnetic properties and irreversible flux loss by heating at 160ºC (Pc=-2). The results are shown in Table 24. Table 24 Nd (Fe0.855-uCo0.06B0.075Ga0.01Vu)5.5

Bem. :¹) Irreversibler FlußverlustNote:¹) Irreversible flow loss

Beispiel 22 (erfindungsgemäß)Example 22 (according to the invention)

Legierungen der Zusammensetzung (Nd0,9Dy0,1) (Fe0,85-uCo0,06B0,08Ga0,01Tau)5,5, wobei u=0-0, 03 ist, wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 16 pulverisiert, gemahlen, gesintert und wärmebehandelt. Die sich ergebenden Magnete wurden bezüglich magnetischer Eigenschaften und irreversiblem Flußverlust durch Erwärmen bei 160ºC (Pc=-2) gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 25 gezeigt. Tabelle 25 (Nd0,9Dy0,1) (Fe0,85-uCo0,06B0,08Ga0,01Tau)5,5 Alloys of the composition (Nd0.9Dy0.1)(Fe0.85-uCo0.06B0.08Ga0.01Tau)5.5, where u=0-0.03, were pulverized, ground, sintered and heat treated in the same manner as in Example 16. The resulting magnets were measured for magnetic properties and irreversible flux loss by heating at 160°C (Pc=-2). The results are shown in Table 25. Table 25 (Nd0.9Dy0.1) (Fe0.85-uCo0.06B0.08Ga0.01Tau)5.5

Bem. :¹) Irreversibler FlußverlustNote:¹) Irreversible flow loss

Wie in den obigen Beispielen beschrieben, werden durch die Hinzugabe von Ga oder Co und Ga zusammen bei Nd-Fe-B-Magneten die Curie-Temperatur und die Koerzitivkraft der Magnete erhöht, wodurch Magnete mit einer besseren thermischen Stabilität bereitgestellt werden. Die Hinzugabe von M (eines oder mehrere aus Nb, W, V, Ta, Mo) zusammen mit Co und Ga bei Nd-Fe-B-Magneten führt zu einer weiteren Erhöhung der Curie-Temperatur und der Koerzitivkraft.As described in the above examples, the addition of Ga or Co and Ga together in Nd-Fe-B magnets increases the Curie temperature and coercivity of the magnets, thereby providing magnets with better thermal stability. The addition of M (one or more of Nb, W, V, Ta, Mo) together with Co and Ga in Nd-Fe-B magnets further increases the Curie temperature and coercivity.

Claims (5)

1. Permanentmagnet mit guter thermischer Stabilität, der im wesentlichen aus der Zusammensetzung allgemeinen Formel1. Permanent magnet with good thermal stability, which essentially consists of the general formula R (Fe1-x-y-z-uCoxByGazMu)AR (Fe1-x-y-z-uCoxByGazMu)A besteht, wobei R nur Nd oder eine oder mehrere der seltenen Erden, hauptsächlich Nd, Pr oder Ce, ist, die teilweise durch Dy, Tb oder Ho substituiert sein können; M eines oder mehrere der Elemente Nb, W, V, Ta und Mo ist; 0 ≤ x ≤ 0,7; 0,02 ≤ y ≤ 0,3; 0,001 ≤ z ≤ 0,15; 0,001 ≤ u ≤ 0,1 und 4,0 ≤ A ≤ 7,5 ist.where R is only Nd or one or more of the rare earths, mainly Nd, Pr or Ce, which may be partially substituted by Dy, Tb or Ho; M is one or more of the elements Nb, W, V, Ta and Mo; 0 ≤ x ≤ 0.7; 0.02 ≤ y ≤ 0.3; 0.001 ≤ z ≤ 0.15; 0.001 ≤ u ≤ 0.1 and 4.0 ≤ A ≤ 7.5. 2. Permanentmagnet mit guter thermischer Stabilität nach Anspruch 1, wobei 0,01 ≤ x ≤ 0,4; 0,03 ≤ y ≤ 0,2; 0,002 ≤ z ≤ 0,1; 0,002 ≤ u ≤ 0,04 und 4,5 ≤ A ≤ 7,0.2. Permanent magnet with good thermal stability according to claim 1, wherein 0.01 ≤ x ≤ 0.4; 0.03 ≤ y ≤ 0.2; 0.002 ≤ z ≤ 0.1; 0.002 ≤ u ≤ 0.04 and 4.5 ≤ A ≤ 7.0. 3. Permanentmagnet mit guter thermischer Stabilität nach Anspruch 1, wobei R hauptsächlich aus Nd und Dy zusammengesetzt ist und das Atomverhältnis von Nd zu Dy zwischen 0,97 : 0,03 und 0,6 : 0,4 liegt.3. Permanent magnet with good thermal stability according to claim 1, wherein R is mainly composed of Nd and Dy and the atomic ratio of Nd to Dy is between 0.97:0.03 and 0.6:0.4. 4. Permanentmagnet mit guter thermischer Stabilität nach Anspruch 3, wobei 0,01 ≤ x ≤ 0,4; 0,03 ≤ y ≤ 0,2; 0,002 ≤ z ≤ 0,1; 0,002 ≤ u ≤ 0,04 und 4,5 ≤ A ≤ 7,0.4. Permanent magnet with good thermal stability according to claim 3, wherein 0.01 ≤ x ≤ 0.4; 0.03 ≤ y ≤ 0.2; 0.002 ≤ z ≤ 0.1; 0.002 ≤ u ≤ 0.04 and 4.5 ≤ A ≤ 7.0. 5. Permanentmagnet mit guter thermischer Stabilität nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei M gleich Nb ist.5. Permanent magnet with good thermal stability according to any of claims 1 to 4, wherein M is Nb.
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