DE3913483A1 - Magnetisch anisotroper, in der hitze bearbeiteter magnet und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Magnetisch anisotroper, in der hitze bearbeiteter magnet und verfahren zu dessen herstellung

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft in der Hitze bearbeitete Permanent-Magneten, die im wesentlichen aus Seltenerd-Elementen, Übergangsmetallen und Bor bestehen und durch Bearbeitung in der Hitze mit magnetischer Anisotropie versehen wurden. Die Erfindung betrifft insbesondere in der Hitze bearbeitete Magneten, die verbesserte Kristallkorn-Orientierung aufweisen und daher gute magnetische Eigenschaften haben. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung solcher in der Hitze bearbeiteter Magneten ohne Rißbildung, wobei man geeignete Mengen von Additiven zusetzt, um ihre Bearbeitbarkeit zu verbessern.
Permanent-Magneten, die im wesentlichen aus Seltenerd-Elementen, Übergangsmetallen und Bor bestehen (nachfolgend als R-T-B-Permanent-Magneten bezeichnet) haben gerade viel Aufmerksamkeit als preiswerte Permanent-Magneten mit ausgezeichneten magnetischen Eigenschaften erhalten. Dies liegt daran, daß intermetallische Verbindungen entsprechend der Formel R₂T₁₄B mit tetragonaler Kristallstruktur ausgezeichnete magnetische Eigenschaften haben. Nd₂Fe₁₄B enthält das Element Nd als Seltenerd-Element R in der obigen Formel und weist die folgenden Gitterparameter auf: a₀= 0,878 nm und c₀= 1,218 nm.
Die R-T-B-Permanent-Magneten werden üblicherweise in zwei Gruppen eingeteilt: gesinterte Magneten und schnell abgeschreckte Magneten. Welches Produktionsverfahren auch immer angewendet wird, es ist in jedem Fall erforderlich, die Magneten in die gewünschte Form zu bringen. In diesem Sinne sollten sie eine gute Bearbeitbarkeit aufweisen. Um die Bearbeitbarkeit der Magneten zu verbessern, wurden dem Material üblicherweise Gleitmittel zugesetzt. Die Gleitmittel werden eingeteilt in externe Gleitmittel und interne Gleitmittel. Externe Gleitmittel werden auf die Druckplatten-Oberflächen oder Oberflächen zu formender magnetischer Produkte aufgebracht, um den Reibungskoeffizienten zwischen den Druckplatten-Oberflächen und den zu formenden magnetischen Produkten zu reduzieren. Interne Gleitmittel liegen in Form eines Pulvers, einer Flüssigkeit oder eines Feststoffes usw. vor und werden den zu formenden magnetischen Produkten zugesetzt, um den Reibungskoeffizienten zwischen den Pulver-Teilchen zu reduzieren.
Im Falle gesinterter Magneten wird verbreitet Stearinsäure als internes Gleitmittel verwendet (japanisches offengelegtes Patent Nr. 61-34 101). Stearinsäure ist eine gesättigte aliphatische Säure mit der Formel CH₃(CH₂)₁₆COOH.
Darüber hinaus ist es bekannt, das Wachstum von Kristall-Körnern zu unterdrücken und gleichzeitig die Dichte des resultierenden Magneten im Sinter-Schritt dadurch zu erhöhen, daß man Kohle-Pulver oder Pulver Carbide-bildender Komponenten wie Ti, Zr, Hf usw. zusetzt, um Metall-Carbide zu bilden (japanisches offengelegtes Patent Nr. 63-98 105). Wenn allerdings gesinterte Magneten mit magnetischer Anisotropie versehen werden sollen, muß ein Preß-Schritt in einem magnetischen Feld durchgeführt werden. Dies begrenzt die Formen herzustellender Magneten.
Im Hinblick auf diese Tatsache wurde in jüngerer Zeit viel Aufmerksamkeit auf schnell abgeschreckte Magneten gerichtet, für die ein Preß-Schritt in einem magnetischen Feld nicht erforderlich ist. Besondere Aufmerksamkeit fanden Permanent-Magneten, die nachfolgend als "in der Hitze bearbeitete Magneten" bezeichnet werden (europäische Offenlegungsschrift Nr. 0 133 758). Diese werden nach folgendem Verfahren hergestellt:
  • - Pulverisieren dünner Bänder oder Schuppen, die aus Schmelzen von R-T-B-Legierungen durch schnelles Abschrecken hergestellt worden waren;
  • - Heiß-Pressen (Hochtemperatur-Behandlung) und danach
  • - plastisches Bearbeiten bei hoher Temperatur, um die Produkte mit magnetischer Anisotropie zu versehen.
Die dünnen Bänder oder Schuppen, die durch den Verfahrensschritt des schnellen Abschreckens hergestellt worden sind, enthalten üblicherweise zahllose feine Kristallkörner. Wenn auch die dünnen Bänder oder Flocken, die durch das Verfahren des schnellen Abschreckens hergestellt werden, in verschiedenen planaren Größen mit einer Dicke von 30 µm und einer Länge von 500 µm oder weniger vorliegen, weisen die darin enthaltenen Kristall-Körner eine Feinheit von 0,02 bis 1 µm durchschnittlicher Korngröße auf. Diese Größe ist geringer als die durchschnittliche Korngröße von 1 bis 90 µm im Falle gesinterter Magneten (z. B. aus der europäischen Offenlegungsschrift Nr. 0 126 179). Die durchschnittliche Korngröße rapide abgeschreckter Magneten liegt bei 0,3 µm, einer kritischen Größe eines Einzel-Bereiches (Domäne) des R-T-B-Magneten. Dies bedeutet, daß er im wesentlichen ausgezeichnete magnetische Eigenschaften aufweist.
Im Falle der Hitzebehandlung sehr schnell abgeschreckter magnetischer Materialen ist es wichtig, daß es eine enge Beziehung zwischen der Richtung ihres plastischen Flußes und ihrer magnetischen Orientierung vertikal zur Richtung des plastischen Flußes gibt. Darüber hinaus ist es erforderlich dafür zu sorgen, daß der plastische Fluß im gesamten Magneten bei der Bearbeitung einheitlich ist, um die Orientierung der Kristall-Körner zu verbessern, die enge Beziehungen zu den magnetischen Eigenschaften hat. Eine nicht einheitliche Verformung kann dazu führen, daß sich die Magneten im Verlauf des plastischen Bearbeitungs-Prozeßes verziehen. Dies führt infolge zu großen oder zahlreichen Rissen in der peripheren Bereichen der Magneten. Dies ist ein ernsthaftes Problem, wenn Hitze-bearbeitete Magneten in der Form von Endprodukten erhalten werden sollen.
Die meiste Kraft, die beim Verfahrensschritt der Bearbeitung in der Hitze aufgebracht wird, wird für die plastische Verformung verwendet. Ein Teil der Kraft geht jedoch infolge Reibung verloren. Dies kann teilweise der Grund für das obengenannte Phänomen sein, daß sich die Magnete verziehen.
Die europäische Offenlegungsschrift 133 758 offenbart, die Oberfläche einer Druckplatte mit Graphit als einem externen Gleitmittel für die Druckmatrize der Hitze-Druckplatte zu überziehen. Dadurch soll die Bearbeitbarkeit der Magneten im Schritt der Bearbeitung in der Hitze verbessert und auf diesem Wege in der Hitze bearbeitete Magneten erhalten werden, die frei von Brüchen sind. Dabei wird jedoch nicht auf die Wirkungen von Graphit auf die innere Schmierung der Magneten Bezug genommen.
Bei den obenerwähnten herkömmlichen Verfahrensweisen bindet sich Graphit, der auf die Oberfläche der Druckplatte zur Schmierung der Platte aufgebracht wird, nur teilweise, wenn überhaupt, an die dünnen Bänder oder Flocken, die durch ein Verfahren des schnellen Abschreckens hergestellt werden und etwa 30 µm Dicke und 500 µm oder weniger Länge aufweisen. Er bindet sich viel weniger an die zahllosen feinen Kristallkörner im Inneren der dünnen Flocken.
Darüber hinaus ist im Falle des Zusatzes von Kohle-Pulver oder von Pulver aus Carbid-bildenden Komponenten wie beispielsweise Ti, Zr, Hf usw. zu gesinterten Magneten zu erwarten, daß ein solches Pulver relativ leicht in dem Magnetpulver dadurch dispergiert wird, daß man in passender Weise die Form der Pulverteilchen und eine Verfahrensweise zum Mischen auswählt. Das gleiche gilt für Stearat. Der Grund dafür liegt darin, daß im Falle gesinterter Magneten die Teilchen des Magnet-Pulvers, das durch Pulverisieren von Legierungs-Barren hergestellt wird, in etwa in Kugelform vorliegen.
Allerdings wird - im Unterschied zu den gesinterten Magneten, die durch ein Pulver-metallurgisches Verfahren hergestellt werden, bei dem bei Raumtemperatur verpreßt wird - die Hitze-Bearbeitung beispielsweise durch Matrizen-Stauchen (die-upsetting) überlicherweise bei einer Temperatur von 600 bis 850°C durchgeführt. Entsprechend haben die Zusätze, die zwischen den dünnen Flocken dispergiert sind, im wesentlichen unterschiedliche Funktionen. Dieser Tatsache wurde bisher überhaupt noch keine Aufmerksamkeit geschenkt.
Darüber hinaus ergeben Gleitmittel in den herkömmlichen Verfahrensweisen, bei denen ein externes Gleitmittel auf die Oberfläche der Druckplatte aufgebracht wird, keine Auswirkungen auf den eigentlichen Schritt der Hitze-Bearbeitung der Magneten. Vielmehr ergeben sie einfach den Effekt, daß sie den Reibungskoeffizient zwischen der Druckplatten-Oberfläche und den zu bearbeitenden Materialien ein wenig erniedrigen. Tatsächlich gibt es bisher keinen Bericht über eine Verbesserung der Bearbeitbarkeit magnetischer Materialien, ohne daß dabei in bemerkenswertem Umfang Brüche auftreten und mit einer Verbesserung der einheitlichen Ausrichtung auf dem Gebiet der Hitze-Bearbeitung schnell abgeschreckter Magnetbänder oder -flocken.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand also darin, einen in der Hitze bearbeiteten Magneten aus einer R-T-B-Legierung frei von Brüchen und mit hoher magnetischer Anisotropie aufgrund einheitlicher Kristallkorn-Orientierung bereitzustellen.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand darin, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen in der Hitze bearbeiteten Magneten bereitzustellen.
Die Erfindung betrifft einen magnetisch anisotropen, in der Hitze bearbeiteten Magneten, der hergestellt ist aus einer R-T-B-Legierung, die ein Übergangsmetall T als Haupt-Komponente, ein Seltenerd-Element R einschließlich Yttrium und Bor B enthält, wobei der Magnet feine Kristall-Körner mit einer mittleren Korngröße von 0,02 bis 1 µm und einen Kohlenstoff-Gehalt von 0,8 Gew.-% oder weniger und einen Sauerstoff Gehalt von 0,5 Gew.-% oder weniger aufweist.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Herstellung eines magnetisch anisotropen, in der Hitze bearbeiteten Magneten, das folgende Schritte umfaßt:
  • - schnelles Abschrecken einer Schmelze einer R-T-B-Legierung, die ein Übergangsmetall T als Haupt-Komponente, ein Seltenerd-Element R einschließlich Yttrium und Bor B enthält, unter Bildung dünner Bänder oder Flocken,
  • - Pulverisieren der dünnen Bänder oder Flocken unter Bildung eines magnetischen Pulvers, und
  • - Hitze-Bearbeiten des Magnet-Pulvers unter Bereitstellung des resultierenden Magneten mit magnetischer Anisotropie, wobei das magnetische Pulver mit einem Zusatz gemischt wird, der aus wenigstens einer organischen Verbindung mit einem Siedepunkt von 50°C oder höher aufgebaut ist.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 eine mikrophotographische (d. h. durch ein Mikroskop aufgenommene) Aufnahme (Vergrößerung: 100fach) eines in der Hitze bearbeiteten Magneten, der unter Verwendung von 0,5 Gew.-% Diethylenglycol hergestellt wurde; die Aufnahme wurde in Richtung parallel mit der Kompressions-Richtung des in der Hitze bearbeiteten Magneten aufgenommen.
Fig. 2 eine mikrophotographische Aufnahme (Vergrößerung: 100fach) eines in der Hitze bearbeiteten Magneten, der unter Verwendung von 0,9 Gew.-% Diethylenglycol hergestellt worden war; die Aufnahme wurde in Richtung parallel mit der Kompressions-Richtung des in der Hitze bearbeiteten Magneten aufgenommen.
Fig. 3 eine Elektronen-mikrophotographische Aufnahme (Vergrößerung: 2000fach) eines in der Hitze bearbeiteten Magneten, der unter Verwendung von 0,7 Gew.-% Ethylenglycol hergestellt worden war; die Aufnahme wurde vertikal zur Kompressions-Richtung des in der Hitze bearbeiteten Magneten aufgenommen.
Fig. 4 eine Kurve, die die Beziehung zwischen der Menge zugesetzten Ethylenglycols und dem Kohlenstoff-Gehalt, dem Sauerstoffgehalt und den magnetischen Eigenschaften zeigt.
Fig. 5A eine mikrophotographische Aufnahme (Vergrößerung: 100fach) eines in der Hitze bearbeiteten Magneten, der ohne Additiv hergestellt worden war; die Aufnahme wurde in Richtung parallel zur Kompressions-Richtung des in der Hitze bearbeiteten Magneten aufgenommen.
Fig. 5B eine mikrophotographische Aufnahme (Vergrößerung: 100fach) eines in der Hitze bearbeiteten Magneten, der ohne Additiv hergestellt worden war; die Aufnahme wurde zur Kompressions-Richtung des in der Hitze bearbeiteten Magneten aufgenommen.
Fig. 5C eine Elektronen-mikrophotographische Aufnahme (Vergrößerung: 2000fach) eines in der Hitze bearbeiteten Magneten, der ohne Zusatz hergestellt worden war; die Aufnahme wurde vertikal zur Kompressions-Richtung des in der Hitze bearbeiteten Magneten aufgenommen.
Fig. 6A eine mikrophotographische Aufnahme (Vergrößerung: 100fach) eines in der Hitze bearbeiteten Magneten, der unter Verwendung von 0,1 Gew.-% Ölsäure hergestellt worden war; die Aufnahme wurde vertikal zur Kompressions-Richtung des in der Hitze bearbeiteten Magneten aufgenommen.
Fig. 6B eine Elektronen-mikrophotographische Aufnahme (Vergrößerung: 2000fach) eines in der Hitze bearbeiteten Magneten, der unter Verwendung von 0,1 Gew.-% Ölsäure hergestellt worden war; die Aufnahme wurde vertikal zur Kompressions-Richtung des in der Hitze bearbeiteten Magneten aufgenommen.
Fig. 7A eine mikrophotographische Aufnahme (Vergrößerung: 100fach) eines in der Hitze bearbeiteten Magneten, der unter Verwendung von 0,3 Gew.-% Ölsäure hergestellt worden war; die Aufnahme wurde vertikal zur Kompressions-Richtung des in der Hitze bearbeiteten Magneten aufgenommen.
Fig. 7B eine Elektronen-mikrophotographische Aufnahme (Vergrößerung: 2000fach) eines in der Hitze bearbeiteten Magneten, der unter Verwendung von 0,3 Gew.-% Ölsäure hergestellt worden war; die Aufnahme wurde vertikal zur Kompressions-Richtung des in der Hitze bearbeiteten Magneten aufgenommen.
Fig. 8A eine mikrophotographische Aufnahme (Vergrößerung: 100fach) eines in der Hitze bearbeiteten Magneten, der unter Verwendung von 0,5 Gew.-% Ölsäure hergestellt worden war; die Aufnahme wurde vertikal zur Kompressions-Richtung des in der Hitze bearbeiteten Magneten aufgenommen.
Fig. 8B eine Elektronen-mikrophotographische Aufnahme (Vergrößerung: 2000fach) eines in der Hitze bearbeiteten Magneten, der unter Verwendung von 0,5 Gew.-% Ölsäure hergestellt worden war; die Aufnahme wurde vertikal zur Kompressions-Richtung des in der Hitze bearbeiteten Magneten aufgenommen.
Fig. 9 ein Schema, das die Verteilung der Kristallkorn-Orientierungen im vertikalen Querschnitt des in der Hitze bearbeiteten Magneten gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; und
Fig. 10 ein Schema, das die Verteilung der Kristallkorn-Orientierungen im vertikalen Querschnitt des in der Hitze bearbeiteten Magneten eines Vergleichsbeispiels zeigt.
Es wurde bisher angenommen, daß der Zusatz von Additiven ungünstige Auswirkungen auf die magnetischen Eigenschaften von in der Hitze bearbeiteten Magneten ausübt, da die Zusätze dazu neigen, Kohlenstoff und Sauerstoff nach dem Schritt der Hitze-Bearbeitung in den Magneten zurückzulassen.
Ohne auf diese allgemeine Auffassung im Bereich von in der Hitze bearbeiteten Magneten beschränkt zu sein, haben allerdings die Erfinder versucht, die Bearbeitbarkeit und magnetischen Eigenschaften von in der Hitze bearbeiteten Magneten dadurch zu verbessern, daß sie geeignete Mengen bestimmter organischer Verbindungen zusetzen, statt Kohlenstoff oder Sauerstoff als Einzel-Stoffe zuzusetzen. Als Ergbnis wurde überraschenderweise gefunden, daß Zusätze einschließlich organischer Verbindungen, wie beispielsweise Alkohole, Carbonsäuren, Ester, Oxoverbindungen, Ether und ihre Derivate, die Siedepunkte von 50°C oder höher haben, wirksam sind in der Verbesserung der Bearbeitbarkeit und der magnetischen Eigenschaften von in der Hitze bearbeiteten Magneten. Die obengenannten Verbindungen können allein oder in Kombination zugesetzt werden.
Die Siedepunkte der Zusätze sollten bei 50°C oder höher liegen, da dann, wenn dies nicht der Fall ist, die Additive schon im frühen Stadium der Temperaturerhöhung im Prozeß der Hitze-Bearbeitung verdampfen und damit im wesentlichen keine Wirkung erbringen. Die Additive haben vorzugsweise Siedepunkte von 150°C oder höher.
Bevorzugte Beispiele von Alkohol-Verbindungen schließen aliphatische einwertige Alkohole, beispielsweise Butylalkohol, Amylalkohol, Hexylalkohol, Octylalkohol, Propylalkohol usw. und mehrwertige Alkohole, wie beispielsweise Ethylenglycol, Diethylenglycol, Triethylenglycol, Propylenglycol, Trimethylenglycol, Tetramethylenglycol, Glycerin, Diglycerin, Triglycerin usw. ein.
Bevorzugte Beispiele der Carbonsäuren schließen Propionsäure, Laurinsäure, Stearinsäure, Palmitinsäure, Acrylsäure, Ölsäure, Linolsäure, Benzoesäure, Oxalsäure usw. ein.
Außerdem sind auch verschiedene Oxoverbindungen (Ketone, Ketene, Aldehyde usw.), Ester und Ether, die Siedepunkte von 50°C oder höher haben, geeignet als Zusätze gemäß der vorliegenden Erfindung. Beispiele schließen Methylethylketon, Methylpropylketon, Cyclopentanon, Benzophenon, Diphenylketen, Diethylketen, Acrolein, Propionaldehyd, Caprylaldehyd, Dipropylether, Methylamylether, Diallylether, Diphenylether usw. ein.
Gemäß der vorliegenden Erfindung
  • (1) wirken die Zusätze in der Weise, daß sie das Wachstum der Kristallkörner im Bereich der feinen, schuppigen Teilchen in den Magneten, die Hitze-gepreßt werden sollen, unterdrücken.
  • (2) Nd-haltige Komponenten, die aus den feinen, schuppenartigen Teilchen entweichen, reagieren mit C und O, die aus den Additiven stammen, und ändern dabei die Eigenschaften an den Grenzflächen.
  • (3) Aufgrund der Vorgänge (1) und (2) dient eine angemessene Menge des Additivs zur Verbesserung der Bearbeitbarkeit der Magneten. Dadurch werden sie mit einem hohen Grad an Orientierung versehen. Dies ist ein Grund für die Verbesserung der Restmagnetisierungs-Flußdichten der Magneten.
  • (4) Da ein Überschuß Nd aus den Haupt-Phasen durch Reaktion (2) enfernt wird, stellt sich die Menge an Nd in dem gesamten Magneten in angemessener Weise ein. Dies verbessert ebenfalls die Restmagnetisierungs-Flußdichten.
Wenn organische Verbindungen mit Siedpunkten unterhalb 50°C als Additive verwendet werden, verdampfen sie während des Vermischens oder im frühen Stadium der Temperatur-Erhöhung. Dadurch wird im wesentlichen keine Wirkung erzielt.
Die Hitze-Bearbeitung der Magneten gemäß der vorliegenden Erfindung wird vorzugsweise bei einer Temperatur von etwa 600 bis 850°C durchgeführt. Wenn die Temperatur der Hitze-Bearbeitung niedriger ist als 600°C, werden Nd-reiche Phasen, die erforderlich sind für die plastische Verformung, nicht bereitwillig gebildet, unbeachtet der Tatsache, daß Additive zugesetzt werden. Im Ergebnis weisen die resultierenden, in der Hitze bearbeiteten Magneten den Nachteil auf, daß sie zahlreiche Brüche haben. Durch Erhöhung der Menge an Additiven kann die Temperatur der Hitze-Bearbeitung in den Bereich höherer Temperaturen verschoben werden. Die Hitze-Bearbeitung kann dann bei einer Temperatur bis zu 850°C durchgeführt werden, ohne daß die magnetischen Eigenschaften der resultierenden Magneten stark verschlechtert würden. Wenn die Temperatur der Hitze-Bearbeitung 850°C übersteigt, werden die Kristallkörner grob, was zu einer Verschlechterung der magnetischen Eigenschaften führt und auch zahlreiche Brüche des Materials hervorruft. Der besonders bevorzugte Bereich der Hitze-Bearbeitung liegt bei etwa 700 bis 820°C.
Die organischen Verbindungen, die gemäß der vorliegenden Erfindung als Zusätze verwendet werden, sind hauptsächlich aus Kohlenwasserstoffen oder Sauerstoff enthaltenden Verbindungen Kohlenwasserstoff-ähnlicher Struktur zusammengesetzt. Die Dissoziation der molekularen Ketten beginnt etwa bei 250°C. Dementsprechend werden beim Schritt der Hitze-Bearbeitung bei einer Temperatur von etwa 600 bis 850°C Kohlenwasserstoff-Bindungen gespalten. Dadurch werden Wasserstoff-Atome als molekularer Wasserstoff H₂ abgetrennt. Dabei werden Kohlenstoff-Atome oder Sauerstoff-Atome, von denen die Wasserstoff-Atome abgespalten sind, zu Radikalen und sind reaktiv genug, um leicht mit der Oberfläche der R-T-B-Magnet-Pulver-Teilchen zu reagieren. Man ist der Auffassung, daß dies der außergewöhnliche Effekt der vorliegenden Erfindung ist. Mit anderen Worten: der Zusatz von Additiven gemäß der vorliegenden Erfindung führt zu sehr viel bemerkenswerteren Auswirkungen als der Zusatz von Kohlepulver oder einer geeigneten Menge Sauerstoff.
Wenn gemäß der vorliegenden Erfindung die Menge an Zusätzen geringer ist als 0,001 Gew.-%, ist der Rest-Kohlenstoff-Gehalt im Verfahren der Hitze-Bearbeitung zu niedrig. Dadurch wird der Effekt einer Verbesserung sowohl der Orientierungen der Kristallkörner als auch der magnetischen Eigenschaften nicht ermöglicht. Wenn die Menge an Additiven andererseits 2 Gew.-% übersteigt, werden die magnetischen Eigenschaften der in der Hitze bearbeiteten Magneten schlechter. Die bevorzugte Menge an Additiven liegt bei 0,01 bis 1 Gew.-%.
Die Additive liegen in besonders bevorzugter Weise in Form von Flüssigkeiten vor. Dies ist deswegen vorteilhaft, weil sie die gesamten Oberflächen der Magnet-Pulver-Teilchen benetzen. Allerdings können sogar auch pulverförmige Zusätze relativ einheitlich mit dem Magnet-Pulver dann vermischt werden, wenn man optimale Misch-Bedingungen wählt. Außerdem können auch halb-flüssige Zusätze wie Fett bei vollem Erhalt aller vorteilhaften Wirkungen verwendet werden.
Die in der Hitze bearbeiteten Magneten gemäß der vorliegenden Erfindung werden aus R-T-B-Legierungen hergestellt, die Übergangsmetalle T als Hauptkomponenten, Seltenerd-Elemente R einschließlich Yttrium und Bor B enthalten. Sie enthalten magnetisch anisotrope Kristall-Körner, mit einer mittleren Korngröße von 0,02 bis 1,0 µm. In den in der Hitze bearbeiteten Magneten liegt der Kohlenstoff-Gehalt bei 0,8 Gew.-% oder weniger und der Sauerstoff-Gehalt bei 0,5 Gew.-% oder weniger. Allerdings sind Kohlenstoff und Sauerstoff an den Grenzflächen zwischen den feinen, schuppenartigen Teilchen, aus denen die Magneten bestehen, konzentriert.
Gemäß der vorliegenden Erfindung läßt sich durch Zusatz einer geeigneten Menge der oben angegebenen besonderen Verbindungen als Additive eine Grenzfläche mit einer Struktur erhalten, die durch den einfachen Zusatz von Kohlenstoff nicht erhalten werden kann. In den in der Hitze bearbeiteten Magneten gemäß der vorliegenden Erfindung sind die Magnetpulver-Teilchen dünn und gleichmäßig flach, wenn man sie vertikal zur Richtung der Hitze-Behandlung betrachtet. Sie können deswegen als "feine, schuppige Teilchen" bezeichnet werden. In den Magneten haben die feinen, schuppigen Teilchen Grenzflächen, die in Richtung der Hitze-Bearbeitung deutlich sichtbar sind. Im Gegensatz dazu sind in in der Hitze bearbeiteten Magneten, die ohne Zusatz der organischen Verbindungen gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt werden, die Grenzflächen nicht deutlich sichtbar. Wenn gemäß der obigen Beschreibung der Kohlenstoff-Gehalt 0,8 Gew.-% überschreitet, verschlechtern sich die magnetischen Eigenschaften. Wenn in ähnlicher Weise der Sauerstoff-Gehalt 0,5 Gew.-% überschreitet, steigt der Verformungs-Widerstand der magnetischen Materialien bei der Bearbeitung in der Hitze in extremer Weise an. Dadurch wird deren Bearbeitbarkeit verschlechtert. Der bevorzugte C-Gehalt liegt bei 0,5 Gew.-% oder weniger, und der bevorzugte O-Gehalt liegt bei 0,3 Gew.-% oder weniger.
Die magnetischen Legierungen, die gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, enthalten Übergangsmetalle als Hauptkomponenten und außerdem Seltenerd-Elemente einschließlich Yttrium sowie Bor B. Ihre Zusammensetzungen können im wesentlichen die gleichen sein, wie sie in der offengelegten europäischen Patentanmeldung Nr. 0 133 758 offenbart wurden. Erfindungsgemäß wird unter Übergangsmetallen Eisen als Haupt-Bestandteil verstanden, wobei ein Teil davon durch andere Übergangsmetalle einschließlich Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt und alle anderen im breitesten Sinn definierten Übergangsmetalle der Atomzahlen 21 bis 29, 39 bis 47, 72 bis 79 sowie 89 oder darüber ersetzt sein kann.
Ga ist in der Weise wirksam, daß es die Koerzitiv-Kraft der in der Hitze bearbeiteten Magneten in bemerkenswerter Weise erhöht, wie dies schon früher von den Erfindern berichtet wurde. Daher kann es - sofern es erforderlich - zugesetzt werden. Darüber hinaus können auch beliebige andere Elemente, sofern dies erforderlich ist, zugesetzt werden. Dies hängt von den Anwendungen im einzelnen ab und führt nicht dazu, daß dadurch der Bereich der vorliegenden Erfindung verlassen wird oder die gestellten Aufgaben nicht mehr gelöst werden. Die Seltenerd-Elemente R sind im wesentlichen auf der Basis Nd oder Pr enthalten. Sie können jedoch auch teilweise durch Ce, Didym usw. ersetzt sein, um die Kosten der Magneten zu erniedrigen. Um außerdem die charakteristischen Temperatur-Eigenschaften der Magneten zu verbessern, können die Seltenerd-Element teilweise durch Dy, Tb usw. ersetzt sein.
Gemäß der vorliegenden Erfindung besteht eine charakteristische Eigenschaft der in der Hitze bearbeiteten Magneten darin, daß die Kristall-Körner extrem fein sind. Ihre mittlere Korn-Größe liegt bei 0,02 bis 1,0 µm. Es ist technisch schwierig, so feine Kristall-Körner stabil zu erhalten, daß sie eine Größe von weniger als 0,02 µm aufweisen. Wenn andererseits die durchschnittliche Korn-Größe 1,0 µm übersteigt, sinkt die Koerzitiv-Kraft der resultierenden, in der Hitze bearbeiteten Magneten.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird die durchschnittliche Korngröße mit einem Achsenabschnitt-Verfahren (Intercept-Verfahren) auf einer Elektronen-mikrophotographischen Aufnahme gemessen. Genauer gesagt wird eine willkürliche gerade Linie auf eine Elektronen-mikrophotographische Aufnahme einer Probe des Magneten gezeichnet, um daraus zu erfahren, wieviele Kristall-Körner durch die gerade Linie erfaßt werden. Die Kristallkorn-Größe wird dadurch bestimmt, daß man die Länge der geraden Linie durch die Zahl der Kristall-Körner, die von ihr erfaßt werden, teilt. Wenigstens 20 oder auch mehr gerade Linien werden in dieser Weise gezeichnet, um die Kristallkorn-Größen zu messen. Die gemessenen Kristallkorn-Größen werden am Ende gemittelt, um daraus die durchschnittliche Kristallkorn-Größe zu bestimmten.
Es ist anzumerken, daß in den in der Hitze bearbeiteten Magneten die Kristall-Körner in flacher Form in Ebenen vorliegen, die vertikal zu den C-Achsen liegen. Wenn man entsprechend ihre Querschnitte parallel zu den C-Achsen aufnimmt, lassen sich die Dicken der flachen Schuppen messen. So ist die oben beschriebene durchschnittliche Korngröße definiert als durchschnittliche Größe in einer Ebene, die vertikal zu den C-Achsen liegt.
In den R-T-B-Permanent-Magneten gemäß der vorliegenden Erfindung lassen sich die magnetischen Eigenschaften von tetragonalen Kristallen intermetallischer R-T-B-Verbindungen ableiten. Diese Kristalle haben Gitterkonstanten a von etwa 0,878 nm und von c von etwa 1,218 nm bei Raumtemperatur. In den in der Hitze bearbeiteten Magneten stellt sich ein eigenartiges Phänomen ein, nämlich daß diese Kristallkörner, die in Mischung vorliegen, ihre C-Achsen parallel zur Kompressions-Richtung angeordnet haben. Dieses Phänomen macht man sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung zunutze.
Daher dient der Zusatz besonderer Additive gemäß der vorliegenden Erfindung zur bemerkenswerten Verbesserung der Orientierung der Kristallkörner infolge der Einwirkung von Gleitmitteln. Dadurch lassen sich in der Hitze bearbeitete Magneten mit guten magnetischen Eigenschaften bereitstellen.
Die Orientierungen der Kristallkörner können durch Röntgen-Beugung gemessen werden. Die gemessenen Werte werden mit Hilfe von Meßwerten einer isotropen Probe normiert. Im einzelnen geht man in der Weise vor, daß man zuerst die Röntgenbeugungs-Intensität jeder Beugungsebene mit Hilfe eines Diffractometers an einer isotropen Probe mißt. In gleicher Weise wird eine Probe, die von einem in der Hitze bearbeiteten anisotropen Magneten abgespant wurde, in bezug auf die Röntgenbeugungs-Intensität jeder Beugungs-Ebene vermessen. Die gemessene Röntgenbeugungs-Intensität der anisotropen Magnet-Probe wird mit Hilfe der Intensität der isotropen Probe normiert. Als nächstes werden die normierten Zahlenwerte in Abhängigkeit vom Winkel jeder Beugungs-Ebene zur C-Ebene aufgetragen, wobei eine Gaussche Verteilung als Annäherungs-Methode verwendet wird. Die Orientierung der Kristall-Körner wird in Form der Varianz σ² der Gausschen Verteilung der Kristallkorn-Orientierung ausgedrückt. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung liegen die Winkel-Varianzen der Kristallkorn-Orientierungen von den C-Achsen bei 30° oder weniger an der Magnet-Oberfläche. Dies bedeutet, daß die Kristall-Körner in hohem Maße orientiert wird. In herkömmlichen, in der Hitze bearbeiteten Magneten liegen die Winkel-Varianzen oberhalb von 30°. Dies bedeutet, daß eine ausreichende Orientierung nicht erhalten werden kann. Daher lassen sich gute magnetische Eigenschaften nicht erbringen. Außerdem liegt der Unterschied zwischen dem Maximalwert und dem Mininalwert der Winkel-Varianzen bevorzugt innerhalb eines Bereichs von 10° oder weniger.
Die in der Hitze bearbeiteten Magneten gemäß der vorliegenden Erfindung werden durch plastische Verformung bei hoher Temperatur hergestellt. Für die plastische Verformung können Extrusion, Gesenk-Schmieden, Walzen, Matrizen-Stauchen (die-upsetting) usw. eingesetzt werden. Insbesondere ist das Matrizen-Stauchen (die-upsetting) wirkungsvoll, um die Magneten mit magnetischer Anisotropie zu versehen. Der Grund liegt darin, daß die Verteilung der Belastung und die Umform-Geschwindigkeit in geeigneter Weise ausgewählt werden, um hervorragende, in der Hitze bearbeitete Magneten bereitzustellen.
Infolge des Zusatzes der Additive gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Magneten in dem Heißbearbeitungs-Verfahren gleichmäßig verformt. Im Ergebnis ist die Belastungsverteilung in den Magneten über ihren gesamten Querschnitt einheitlich. Im Gegensatz dazu ist die Belastungs-Verteilung in herkömmlichen, in der Hitze bearbeiteten Magneten nicht einheitlich. Als Ergebnis besteht eine Neigung zu Brüchen, so daß die resultierenden, in der Hitze bearbeiteten Magneten ohne weitere Bearbeitung nicht als Endprodukte verwendet werden können. Die Belastungs-Verteilung wird durch ein Röntgen-Belastungsmessungs-Verfahren, ein Härte-Verteilungs-Meßverfahren usw. gemessen.
Eine mikrokopische Betrachtung der in der Hitze bearbeiteten Magneten gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, daß sich in den Grenz-Bereichen zwischen den feinen, schuppenartigen Teilen Kohlenstoff, Sauerstoff oder Carbide, Oxide oder andere Verbindungen finden, die von den Zusätzen abgeleitet sind. Allerdings sind die Grenzbereiche als eine charakteristische Eigenschaft der in der Hitze bearbeiteten R-T-B-Magneten extrem schmal. Da diese Bereiche sehr leicht beim Vermahlen oxidiert und verschlechtert werden, ist die Analyse der Grenzbereiche extrem schwierig.
Bei herkömmlichen, in der Hitze bearbeiteten Magneten findet darüber hinaus eine plastische Verformung nahe der Grenzfläche einer Arbeitsplatte nicht leicht statt. Dadurch wird die Orientierung der Kristall-Körner verschlechtert.
In den in der Hitze bearbeiteten Magneten gemäß der vorliegenden Erfindung ist jedoch die plastische Verformbarkeit in extremer Weise verbessert. Dadurch läßt sich eine gute Orientierung der Kristall-Körner sicherstellen.
Im einzelnen liegt die Winkel-Varianz der Kristallkorn-Orientierungen von den C-Achsen auf der Magnet-Oberfläche, gemessen durch Röntgen-Beugung, erfindungsgemäß bei 30° oder weniger.
Es ist festzustellen, daß das Verfahren der vorliegenden Erfindung nicht nur bei in der Hitze bearbeiteten Magneten wirkungsvoll ist, sondern auch bei verfestigten Magneten, die einfach dadurch hergestellt wurden, daß man dünne Schuppen usw., die durch schnelles Abschrecken hergestellt wurden, heiß-preßt.
Die in der Hitze bearbeiteten Magneten gemäß der vorliegenden Erfindung können unter Bildung von Magnet-Pulver pulverisiert werden, das mit Bindern wie beispielsweise Harzen, Metallen mit niedrigem Schmelzpunkt usw. gemischt werden kann. Auf diesem Wege lassen sich verbundene (bonded) Magneten herstellen.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Beispiele weiter erläutert.
Beispiel 1
Eine Legierung mit der Zusammensetzung Nd(Fe0,82Co0,1B0,07Ga0,01)5,4 wurde durch Schmelzen im Lichtbogen hergestellt. Diese Legierung wurde in einer Ar-Atmosphäre auf eine Einzel-Walze ausgestoßen, die mit einer Oberflächen-Geschwindigkeit von 30 m/sec rotierte. Auf diese Weise wurden unregelmäßig geformte dünne Schuppen einer Dicke von etwa 30 µm hergestellt. Bei einer Röntgen-Beugungsmessung wurde herausgefunden, daß die dünnen Schuppen aus einer Mischung amorpher Phasen und kristalliner Phasen bestanden. Die dünnen Schuppen wurden dann unter Bildung eines magnetischen Pulvers einer Teilchengröße von 500 µm oder weniger pulverisiert. Das Pulver wurde mit Diethylenglycol (zweiwertiger niedriger Alkohol) gemischt.
Proben, die Diethylenglycol in Mengen von 0,5 Gew.-% bzw. 0,9 Gew.-% enthielten, wurden mit einer Matrize (die) unter einem Druck von 6 ton/cm² ohne Anlegen eines magnetischen Feldes gepreßt. Auf diesem Wege wurden Grünkörper mit einer Dichte von 5,7 g/cm³, einem Durchmesser von 28 mm und einer Höhe von 47 mm hergestellt.
Jeder der resultierenden Grünkörper wurde in der Hitze bei 740°C und einem Druck von 2 ton/cm² gepreßt und dadurch ein Preßkörper mit einer Dichte von 7,4 g/cm³, einem Durchmesser von 30 mm und einer Höhe von 30 mm hergestellt. Der Preßkörper wurde dann einem Vorgang des Matrizen-Stauchens (die-upsetting) bei 740° und einem Kompressions-Verhältnis von 4 unterworfen, um ihn mit magnetischer Anisotropie zu versehen. Dabei bedeutet der Ausdruck "Kompressions-Verhältnis" den Wert der Höhe einer Probe vor dem Vorgang des Matrizen-Stauchens dividiert durch den Wert der Höhe nach dem Vorgang des Matrizen-Stauchens.
In diesem Beispiel betrug die Höhe nach dem Matrizen-Stauchen 7,5 mm. Von jedem der magnetisch anisotropen, in der Hitze bearbeiteten Magneten wurden optische mikrophotographische Aufnahmen (Vergrößerung: 100fach) parallel zur Kompressions-Richtung des Magneten aufgenommen.
Sowohl Fig. 1 als auch Fig. 2 zeigen die Mikrostrukturen der Matrizen-gestauchten Magneten, in denen die feinen ebenen Schuppen zu sehen sind.
Wie sich klar aus den Fig. 1 und 2 ergibt, sind die Grenzbereiche zwischen den feinen schuppenartigen Teilchen klar sichtbar, wenn die Zusätze gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
Beispiel 2
Beispiel 1 wurde wiederholt mit der Abwandlung, daß unterschiedliche Mengen (0 bis 2,5 Gew.-%) Ethylenglycol als Additiv verwendet wurden.
Von jedem der resultierenden magnetisch anisotropen, in der Hitze bearbeiteten Magneten wurden mikrophotographische Aufnahmen unter den folgenden Bedingungen aufgenommen:
  • (1) Zusatz von 0,7 Gew.-% Ethylenglykol (Fig. 3):
    Vergrößerung: 2000fach;
    Aufnahmerichtung: Vertikal zur Kompressionsrichtung.
  • (2) Kein Ethylenglycol-Zusatz:
    • (a) Fig. 5A und 5B:
      Vergrößerung: 100fach;
      Aufnahmerichtung: Parallel und vertikal zur Kompressionsrichtung.
    • (b) Fig. 5C:
      Vergrößerung: 2000fach;
      Aufnahmerichtung: Vertikal zur Kompressionsrichtung.
Wie sich deutlich aus den aus den Figuren ersichtlichen Ergebnissen ergibt, weisen die Magneten, die unter Verwendung der Zusätze gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurden, klar sichtbare Grenzbereiche zwischen den feinen, schuppenartigen Teilchen auf.
Darüber hinaus wurden die Kohlenstoff- und Sauerstoff-Gehalte und die magnetischen Eigenschaften an jeder Probe gemessen. Fig. 4 zeigt die Restkonzentrationen an Kohlenstoff und Sauerstoff und die magnetischen Eigenschaften, bezogen auf die Menge an Ethylenglycol-Zusatz.
Aus Fig. 4 ergibt sich deutlich, daß die Rest-Konzentrationen an Kohlenstoff und Sauerstoff nahezu linear ansteigen, wenn sich die Menge an Ethylenglycol erhöht. Es ergibt sich außerdem, daß der Zusatz von sogar 0,001 Gew.-% Ethylenglycol eine bemerkenswerte Wirkung auf die magnetischen Eigenschaften ergibt, verglichen mit dem Fall, in dem kein Ethylenglycol zugesetzt wurde. Von den magnetischen Eigenschaften ist insbesondere die Restmagnetisierungs-Flußdichte (4f Ir) verbessert, und (BH) max (das Energie-Produkt) ist um den Betrag 8 MGOe verbessert im Vergleich mit dem Fall, bei dem kein Additiv zugesetzt wurde.
In dem Fall, in dem die Menge an Ethylenglycol bei 3 Gew.-% lag, überschritt der Rest-Sauerstoffgehalt 10 000 ppm (1 Gew.-%). Dadurch wurde die Bearbeitbarkeit der Magneten verschlechtert. Als Ergebnis eines verstärkten Matrizen-Stauch-Prozeßes ergaben sich an den Ecken der Magneten zahlreiche Brüche, und die magnetischen Eigenschaften verschlechterten sich.
Beispiel 3
In einem der Verfahrensweise von Beispiel 1 entsprechenden Heiß-Bearbeitungsverfahren wurde die Temperatur des Matrize-Stauchschrittes schrittweise auf 580°C, 600°C, 680°C, 740°C, 800°C, 850°C und 870°C geändert. Bei jeder Temperatur wurde der Schritt des Matrizen-Stauchens unter Anwendung unterschiedlicher Mengen von Ethylenglycol durchgeführt. Tabelle 1 zeigt die Beziehungen zwischen dem Verformungswiderstand (nominelle Druck-Beanspruchung) und der Belastung. In Tabelle 1 bedeutet die Markierung "×", daß ein in der Hitze bei einem Kompressions-Verhältnis bis zu 4 bearbeiteter Magnet mehr als 14 Brüche in seinem Rand-Bereich aufwies. Bei den anderen Proben ist in Tabelle 1 die nominelle Belastung (in ton/cm²) bei einer Belastung von 0,3 (Kompressions-Verhältnis = 1,43) angegeben.
Wenn die Matrizen-Stauchtemperatur bei 580°C lag, wiesen alle Magneten zahlreiche Brüche auf, und einige von ihnen waren verbogen. Andererseits stieg auch bei 870°C die Belastung extrem stark an und verursachte dadurch zahlreiche Brüche. Daraus ergibt sich, daß die bevorzugte Temperatur des Heißbearbeitungs-Schrittes zwischen etwa 600 und etwa 850° liegt.
Als allgemeine Tendenz zeigt sich, daß die optimale Temperatur des Heißbearbeitungs-Schrittes um so höher war, je höher der Ethylenglycol-Gehalt lag. Der in Tabelle 1 angegebene Bereich zeigt einen Bereich, in dem die in der Hitze bearbeiteten Magneten, die bei einem Kompressions-Verhältnis bis zu 4 hergestellt worden waren, nur die sehr niedrige Zahl von vier Brüchen oder weniger in den Randbereichen aufwiesen.
Tabelle 1
Beispiel 4
Beispiel 2 wurde wiederholt mit der Abwandlung, daß als Additiv Ölsäure verwendet wurde, die zu den ungesättigten aliphatischen Carbonsäuren gehört. Die gleichen Messungen wie in Beispiel 2 wurden durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt. Sowohl der Rest-Kohlenstoffgehalt als auch der Rest-Sauerstoffgehalt stiegen linear an (wie im Falle des Zusatzes von Ethylenglycol). Allerdings war der Rest-Kohlenstoffgehalt geringfügig höher im Falle von Ölsäure als im Falle von Ethylenglycol. Die Sauerstoff-Konzentration zeigte eine gegenläufige Tendenz.
Die Magneten zeigten im Bezug auf die magnetischen Eigenschaften im wesentlichen die gleiche Tendenz, bezogen auf den Rest-Kohlenstoffgehalt, wie im Falle des Zusatzes von Ethylenglycol. Darüber hinaus war auch die Bearbeitbarkeit der Magneten verbessert.
Tabelle 2
Beispiel 5
Beispiel 3 wurde unter Verwendung von Ölsäure in einer Menge von 0,1 Gew.-% bzw. 0,3 Gew.-% bzw. 0,5 Gew.-% wiederholt. Von den auf diesem Wege erhaltenen Magneten wurden optische und Elektronen-mikrophotographische Aufnahmen vertikal zu den Kompressions-Richtungen der Magneten aufgenommen.
Fig. 6A, 7A und 8A wurden bei einer 100fachen Vergrößerung und Fig. 6B, 7B und 8B bei einer 2000fachen Vergrößerung aufgenommen.
Wie sich klar aus den Fig. 6 bis 8 ergibt, sind die Kristall-Phasen in den Grenzbereichen zwischen den benachbarten feinen schuppigen Teilchen in den Matrizen-gestauchten Magneten feiner, wenn die olefinisch ungesättigte Carbonsäure als Additiv zugesetzt wurde, im Vergleich zu dem Fall, wenn kein Additiv zugesetzt wurde (Fig. 5C).
Beispiel 6
Eine Legierung mit der Zusammensetzung Nd(Fe0,83Co0,09B0,07Ga0,01)5,7 wurde durch Lichtbogen-Schmelzen hergestellt. Diese Legierung wurde in einer Ar-Atmosphäre auf eine Einzel-Walze ausgestoßen, die mit einer Oberflächen-Geschwindigkeit von 30 m/sec rotierte. Auf diesem Wege wurden dünne Flocken von etwa 30 µm Dicke hergestellt.
In einem nächsten Schritt wurden die dünnen Flocken unter Bildung eines Magnetpulvers von 500 µm Partikelgröße oder weniger pulverisiert. Dieses Pulver wurde mit Ethylenglycol gemischt. Proben ohne Ethylenglycol und mit einem Ethylenglycol-Gehalt von 0,5 Gew.-% wurden in einer Matrize unter einem Druck von 6 ton/cm² ohne Anlegen eines magnetischen Feldes gepreßt und auf diesem Wege Grünkörper mit einer Dichte von 5,7 g/cm³, einem Durchmesser von 28 mm und einer Höhe von 47 mm hergestellt. Jeder der resultierenden Grünkörper wurde bei 720°C und einem Druck von 2 ton/cm² Hitze-verpreßt, wodurch man einen Preßkörper herstellte. Der Preßkörper wurde dann bei einem Kompressionsverhältnis von 4 einem Matrizen-Stauch-Schritt unterworfen und dadurch mit magnetischer Anisotropie versehen.
Die Kristallkorn-Orientierung wurde mit Röntgenlicht an Proben gemessen, die von unterschiedlichen Teilen der resultierenden, magnetisch anisotropen, in der Hitze bearbeiteten Magneten spanabhebend entfernt worden waren, um Kenntnis von den Winkel-Varianzen der Kristallkorn-Orientierungen von den C-Achsen der Kristallkörner sowohl in Richtung der Tiefe des Magnet-Formkörpers als auch in planarer Richtung zu erhalten. Die magnetischen Eigenschaften der Magneten wurden ebenfalls gemessen. Die magnetischen Eigenschaften sind in Tabelle 3 gezeigt, und die Kristallkorn-Orientierungen sind in Fig. 9 für den Magneten gemäß der vorliegenden Erfindung und in Fig. 10 für einen Magneten gezeigt, dessen Herstellung und Eigenschaften außerhalb der vorliegenden Erfindung liegen. Sowohl Fig. 9 als auch Fig. 10 zeigen Querschnitte, die aufgenommen wurden in einer Ebene, die die Richtung des Matrizen-Stauchvorgangs einschließt.
In den Fig. 9 und 10 zeigt jeder Kegel den Wert der Winkel-Varianz. Je kleiner dieser Wert, desto höher ist die Orientierung in dem entsprechenden Kristallkorn.
Wie sich klar aus Tabelle 3 und Fig. 9 und 10 ergibt, verbessert der Zusatz von Ethylenglycol dramatisch das Fließverhalten der Magneten im Verfahren der plastischen Verformung. Dadurch verbessert sich auch die Kristallkorn-Orientierung und somit auch die magnetischen Eigenschaften.
Tabelle 3
Beispiel 7
0,5 Gew.-% verschiedener Kohlenwasserstoff-Verbindungen oder Sauerstoff enthaltender Verbindungen mit Kohlenwasserstoff-ähnlicher Struktur, wie sie aus Tabelle 4 hervorgehen, wurden als Zusätze verwendet, wobei man in der gleichen Weise vorging wie in Beispiel 1. (BH) max jeder Probe wurde gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 angegeben.
Wie sich aus Tabelle 4 deutlich ergibt, werden die magnetischen Eigenschaften auch bei Verwendung dieser Zusätze verbessert. In allen Fällen lag der Rest-Kohlenstoff-Gehalt bei 0,6 Gew.-% oder weniger, und die Rest-Sauerstoff-Konzentration lag bei 0,5 Gew.-% oder weniger, wodurch nur wenige Brüche verursacht wurden.
Tabelle 4
Gemäß der vorliegenden Erfindung verbessert der Zusatz der organischen Verbindungen als Additive dramatisch die Bearbeitbarkeit der R-T-B-Magneten beim Verfahrensschritt des Hitze-Bearbeitens, und die resultierenden, in der Hitze bearbeiteten Magneten sind mit bemerkenswert in einem solchen Ausmaß verbesserten magnetischen Eigenschaften versehen, die die herkömmlichen Techniken nicht erreichen können.

Claims (11)

1. Magnetisch anisotroper, in der Hitze bearbeiteter Magnet aus einer R-T-B-Legierung, die ein Übergangsmetall T als Hauptkomponente, ein Seltenerd-Element R einschließlich Yttrium und Bor B enthält, wobei der Magnet feine Kristallkörner mit einer durchschnittlichen Korngröße von 0,02 bis 1,0 µm und einen Kohlenstoff-Gehalt von 0,8 Gew.-% oder weniger und einen Sauerstoff-Gehalt von 0,5 Gew.-% oder weniger aufweist.
2. Magnetisch anisotroper, in der Hitze bearbeiteter Magnet aus einer R-T-B-Legierung, enthaltend ein Übergangsmetall T aus Hauptkomponente, ein Seltenerd-Element R einschließlich Yttrium und Bor B, wobei der Magnet feine Kristall-Körner mit einer durchschnittlichen Korngröße von 0,02 bis 1,0 µm und eine im wesentlichen einheitliche Rest-Belastungs-Verteilung aufweist.
3. Magnetisch anisotroper, in der Hitze bearbeiteter Magnet aus einer R-T-B-Legierung, enthaltend ein Übergangsmetall T als Hauptkomponente, ein Seltenerd-Element R einschließlich Yttrium und Bor B, wobei der Magnet feine Kristall-Körner mit einer durchschnittlichen Korngröße von 0,02 bis 1,0 µm und Winkel-Varianzen der Orientierung der Kristallkörner aufweist, die in einem Bereich von 30° von den C-Achsen der Kristallkörner bei Messung durch Röntgenbeugung liegen.
4. Magnetisch anisotroper, in der Hitze bearbeiteter Magnet nach Anspruch 3, worin die Differenz zwischen dem Maximalwert und dem Minimalwert der Winkel-Varianz der Orientierung 10° oder weniger beträgt.
5. Verfahren zur Herstellung eines magnetisch anisotropen, in der Hitze bearbeiteten Magneten, das folgende Schritte umfaßt:
  • - schnelles Abschrecken einer Schmelze einer R-T-B-Legierung, enthaltend ein Übergangsmetall T als Haupt-Komponente, ein Seltenerd-Element R einschließlich Yttrium und Bor B, unter Bildung dünner Bänder oder Flocken,
  • - Pulverisieren der dünnen Bänder oder Schuppen unter Bildung eines magnetischen Pulvers, und
  • - Hitze-Bearbeiten des Pulvers unter Bildung des resultierenden Magneten mit magnetischer Anisotropie, wobei das magnetische Pulver mit einem Zusatz gemischt wird, der aus wenigstens einer organischen Verbindung mit einem Siedepunkt von 50°C oder höher aufgebaut ist.
6. Verfahren nach Anspruch 5, worin das Additiv wenigstens ein einwertiger oder mehrwertiger Alkohol oder ein Derivat davon ist.
7. Verfahren nach Anspruch 5, worin das Additiv wenigstens eine Carbonsäure oder ein Derivat davon ist.
8. Verfahren nach Anspruch 5, worin das Additiv wenigstens eine Oxoverbindung oder ein Derivat davon ist.
9. Verfahren nach Anspruch 5, worin das Additiv wenigstens ein Ester oder ein Derivat davon ist.
10. Verfahren nach Anspruch 5, worin das Additiv wenigstens ein Ether oder ein Derivat davon ist.
11. Verfahren nach Anspruch 5, worin das Additiv ausgewählt ist unter Diethylenglycol, Ethylenglycol und Ölsäure.
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