DE69203405T3 - Anisotropic rare earth magnet. - Google Patents

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Description

Gebiet der ErfindungTerritory of invention

Die vorliegende Erfindung betrifft einen anisotropen Magneten vom R-(wobei R mindestens ein Seltenerdelement einschließlich Y darstellt)-Fe-Co-B-System, der überlegene magnetische Anisotropie und einen kleinen Koerzitivkraft-Temperaturkoeffizienten besitzt, und betrifft insbesondere einen anisotropen Magneten aus einem heißgepreßten Formkörper oder einem heißisostatisch gepreßten Formkörper.The present invention relates to an anisotropic magnet of R- (where R is at least one rare earth element including Y represents) -Fe-Co-B system, the superior magnetic anisotropy and a small coercive force temperature coefficient owns, and in particular relates to an anisotropic magnet a hot-pressed molded body or a hot isostatic pressed Moldings.

Stand der TechnikState of technology

In der japanischen Offenlegungsschrift Nr. Hei 1-132106 werden ein Permanentmagnetpulver vom R-Fe-B-System, das mittels einer Wasserstoffbehandlung einer R-Fe-B-System-Mutterlegierung erhalten wurde, und ein Permanent-Magnetpulver vom R-Fe-Co-B-System, das durch Wasserstoffbehandlung einer R-Fe-Co-B-System-Mutterlegierung erhalten wurde, offenbart.In the Japanese patent application No. Hei 1-132106 are a permanent magnet powder from the R-Fe-B system, obtained by hydrogen treatment of an R-Fe-B system mother alloy and a permanent magnet powder from the R-Fe-Co-B system, which is produced by hydrogen treatment of an R-Fe-Co-B system mother alloy was disclosed.

Das obige permanentmagnetische Pulver vom R-Fe-B-System nutzt eine R-Fe-B-System Mutterlegierung als Ausgangsmaterial für die Hauptphase einer R2Fe14B-Typ intermetallischen Verbindungsphase (nachstehend bezeichnet als "R2Fe14B-Phasen), die eine ferromagnetische Phase ist; nach der Hitzebehandlung dieses Mutterlegierungs-Ausgangsmaterials in einer H2-Atmosphäre in einem spezifizierten Temperaturbereich und dem Wachstum eines Phasen-veränderten Zustands in jeder der RHx-, Fe2B- und restlichen Fe-Phasen wird H2 aus dem Ausgangsmaterial mittels eines H2-Desorptionsprozesses entfernt und die R2Fe14B-Phase, also die ferromagnetische Phase, wieder hergestellt; das erhaltene permanentmagnetische Pulver vom R2Fe14B-System hat infolgedessen eine solche Aggregatstruktur, daß seine Hauptphase eine extrem feine R2Fe14B-Phase mit einer umkristallisierten Struktur und einem mittleren Korndurchmesser von 0,05–3 μm ist.The above permanent magnetic powder from the R-Fe-B system uses an R-Fe-B system mother alloy as a raw material for the main phase of an R 2 Fe 14 B-type intermetallic compound phase (hereinafter referred to as "R 2 Fe 14 B phases). which is a ferromagnetic phase; after heat treating this parent alloy raw material in an H 2 atmosphere in a specified temperature range and growing a phase-change state in each of the RH x , Fe 2 B and remaining Fe phases, H 2 is removed from the starting material by means of an H 2 desorption process and the R 2 Fe 14 B phase, i.e. the ferromagnetic phase, is restored; the permanent magnetic powder obtained from the R 2 Fe 14 B system consequently has an aggregate structure such that its main phase is an extremely fine R 2 Fe 14 B phase with a recrystallized structure and an average grain diameter of 0.05-3 μm.

Außerdem nutzt auf dieselbe Weise das obige permanentmagnetische Pulver vom R-Fe-Co-B-System eine Mutterlegierung vom R-Fe-Co-B-System, die als eine ihrer Hauptphasen eine R2(Fe, Co)14B-Typ intermetallische Verbindung (nachstehend bezeichnet als R2(Fe, Co)14B-Phase) enthält, die eine ferromagnetische Phase ist, als ihr Ausgangsmaterial, und diese wird auf identische Weise wie im Fall des obigen R-Fe-B-Systems verarbeitet; dieses Pulver hat eine Aggregatstruktur, die als ihre Hauptphase eine äußerst feine R2(Fe, Co)14B-Phase mit einer umkristallisierten Struktur und einem mittleren Korndurchmesser von 0,05–3 μm aufweist.In addition, in the same way, the above permanent magnetic powder from the R-Fe-Co-B system uses a mother alloy from the R-Fe-Co-B system, which as one of its main phases uses an R 2 (Fe, Co) 14 B type intermetallic Compound (hereinafter referred to as R 2 (Fe, Co) 14 B phase) which is a ferromagnetic phase as its starting material, and this is processed in an identical manner to that in the case of the above R-Fe-B system; this powder has an aggregate structure, the main phase of which is an extremely fine R 2 (Fe, Co) 14 B phase with a recrystallized structure and an average grain diameter of 0.05–3 μm.

EP-A-0 274 034 offenbart magnetisch anisotrope magnetische Pulver einschließlich R-Fe-B-Ga-Legierungen, die gegebenenfalls weitere Elemente wie V, Si und Al enthalten können. Das Verfahren zur Herstellung dieser Pulver umfaßt u. a. die Schritte des Heißpressens und der plastischen Bearbeitung des Materials.EP-A-0 274 034 discloses magnetic anisotropic magnetic powders including R-Fe-B-Ga alloys, which may contain other elements such as V, Si and Al. The Processes for making these powders include u. a. the steps of hot pressing and the plastic processing of the material.

EP-A-0 304 054 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Magnetpulvers aus einer Seltenerd-Eisen-Bor-Legierung, das die Schritte umfaßt:

  • (a) Herstellung eines Seltenerd-Eisen-Bor-Legierungsmaterials;
  • (b) anschließend Einschließen von Wasserstoff in dieses Legierungsmaterial bei einer Temperatur von 500 bis 1.000°C in einer Atmosphäre von Wasserstoffgas, das gegebenenfalls mit einem Inertgas vermischt ist;
  • (c) anschließende Dehydrierung des Legierungsmaterials bei einer Temperatur von 500 bis 1.000°C, bis der Wasserstoffdruck in der Atmosphäre auf nicht mehr als 1 × 10–1 Torr verringert ist; und
  • (d) anschließendes Abkühlen des Legierungsmaterials.
EP-A-0 304 054 discloses a method for producing a rare earth-iron-boron alloy magnetic powder comprising the steps of:
  • (a) preparing a rare earth iron boron alloy material;
  • (b) subsequently including hydrogen in this alloy material at a temperature of 500 to 1,000 ° C in an atmosphere of hydrogen gas, which is optionally mixed with an inert gas;
  • (c) then dehydrating the alloy material at a temperature of 500 to 1,000 ° C until the hydrogen pressure in the atmosphere is reduced to not more than 1 x 10 -1 torr; and
  • (d) then cooling the alloy material.

Das so hergestellte Pulver wird dann mit einem Harz vermischt und in einem magnetischen Feld formgepreßt, gefolgt von einer Wärmebehandlung, um das Harz zu verfestigen und so einen Verbundmagneten herzustellen.The powder so produced is then mixed with a resin and compression molded in a magnetic field, followed from a heat treatment, to solidify the resin to produce a bonded magnet.

Die obigen Permanentmagnetpulver vom R-Fe-B-System und R-Fe-Co-B-System sind nicht imstande, eine ausreichende magnetische Anisotropie einfach als Ergebnis ihrer Formung als Heißpreßformkörper zu erzielen, so daß, wie in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. Hei 2-39503 offenbart ist, durch Ausführung eines Heißwalzverfahrens, wie beispielsweise Heißwalzen oder dgl. mit den obigen heißgepreßten Formkörpern und somit Schaffung einer gewalzten Struktur die C-Achsen der Kristallkörner mit R2Fe14B-Phase oder R2(Fe, Co)14B-Phase orientiert werden und ihre magnetische Anisotropie erhöht wird.The above R-Fe-B system and R-Fe-Co-B system permanent magnet powders are unable to obtain sufficient magnetic anisotropy simply as a result of being molded as a hot-pressed molded article, so that, as in Japanese Patent Laid-Open No. Hei 2-39503, by performing a hot rolling process such as hot rolling or the like with the above hot pressed molded articles, and thus creating a rolled structure, the C-axes of the crystal grains with R2Fe14B phase or R 2 (Fe, Co) 14 B phase be oriented and their magnetic anisotropy is increased.

Zwar besitzen gewalzte Magnete vom R-Fe-B-System und R-Fe-Co-B-System, die durch das weitere Heißwalzen eines heißgepreßten Formkörpers erhalten werden, eine bessere magnetische Anisotropie; jedoch steigt im Vergleich zu Magneten, die durch das Heißpressen von permanentmagnetischen Pulvern des obigen R-Fe-B-Systems und R-Fe-Co-B-Systems, welche mittels einer Wasserstoffbehandlung erhalten werden, hergestellt werden, der Temperaturkoeffizient der Koerzitivkraft in unerwünschter Weise, und in dem Fall, daß ein solcher gewalzter Magnet in einen Motor oder dgl. eingebaut wird, schwankt die Leistung eines solchen Motors oder dgl. mit der Temperatur und es besteht das Problem, daß dem Motor die Stabilität fehlt.Rolled magnets from R-Fe-B system and R-Fe-Co-B system by further hot rolling obtained a hot-pressed molded body become better magnetic anisotropy; however, increases in comparison to magnets created by hot pressing of permanent magnetic powders of the above R-Fe-B system and R-Fe-Co-B systems obtained by means of a hydrogen treatment are produced, the temperature coefficient of the coercive force in unwanted Way, and in the event that a such a rolled magnet is installed in a motor or the like, The performance of such an engine or the like fluctuates with temperature and there is a problem that the Engine the stability is missing.

Außerdem verursachen in den obigen gewalzten Magneten vom R-Fe-B- und R-Fe-Co-B-System Positionsschwankungen im Verlauf der Verarbeitung Schwankungen in der magnetischen Anisotropie, so daß es, um dies zu verhindern, unmöglich ist, eine erhöhte Kompliziertheit der plastischen Heißbearbeitungsprozesse zu vermeiden.In addition, in the above rolled magnets from the R-Fe-B and R-Fe-Co-B systems, cause Po sitions fluctuations in the course of processing fluctuations in the magnetic anisotropy, so that to prevent this, it is impossible to avoid an increased complexity of the plastic hot working processes.

Unter der Annahme, daß die obige Erhöhung des Temperaturkoeffizienten der Koerzitivkraft ein Ergebnis des Heißwalzens eines heißgepreßten Formkörpers ist, und unter Zugrundelegung der Überzeugung, daß, wenn ein Magnet mit überlegener magnetischer Anisotropie ohne die Anwendung von Heißwalzen erhalten werden könnte, diese Erhöhung des Temperaturkoeffizienten der Koerzitivkraft nicht auftreten würde, forschten die Erfinder dieser Erfindung und erhielten die erfindungsgemäßen anisotropischen Magnete vom R-Fe-B-System und R-Fe-Co-B-System.Assuming that the above increase of the temperature coefficient of the coercive force is a result of the hot rolling a hot-pressed molded body, and based on the belief that if a magnet with superior magnetic anisotropy without the use of hot rollers could be obtained this increase of the temperature coefficient of the coercive force would not occur, researched the inventors of this invention and obtained the anisotropic according to the invention R-Fe-B system magnets and R-Fe-Co-B system.

Ausführliche Beschreibung der ErfindungFull Description of the invention

Der erste erfindungsgemäß hergestellte anisotrope Magnet wird hergestellt durch ein erstes Verfahren, wie es durch Anspruch 1 definiert wird.The first made according to the invention anisotropic magnet is made by a first method, such as it is defined by claim 1.

Dieser erste anisotrope Magnet hat einen Temperaturkoeffizienten der Koerzitivkraft, der gering ist, und hat im Vergleich zu den herkömmlichen gewalzten Magneten beinahe keine lokalisierten Schwankungen in der magnetischen Anisotropie und besitzt auch eine überlegene Korrosionsbeständigkeit. Da außerdem der Magnet eine Aggregatstruktur aus kristallisierten Körnern hat, hat er eine überlegene magnetische Anisotropie und eine hohe Koerzitivkraft in der Gegend einer R2(Fe, Co)14B-Typ-Zusammensetzung, d. h. in der Gegend einer R11,8(Fe, Co)RestB5,9 (Atom%)-Zusammensetzung.This first anisotropic magnet has a coercive force temperature coefficient which is low, and has almost no localized fluctuations in magnetic anisotropy compared to the conventional rolled magnets, and also has superior corrosion resistance. In addition, since the magnet has an aggregate structure of crystallized grains, it has superior magnetic anisotropy and high coercive force in the area of an R 2 (Fe, Co) 14 B-type composition, that is, in the area of an R 11.8 ( Fe , Co) balance B 5.9 (atom%) - composition.

Es ist akzeptabel, eines oder mehrere der Elemente Al, V und Si in einer Gesamtmenge von 0,01 bis 2,0 Atom% zur Zusammensetzung dieses ersten anisotropen Magneten zuzusetzen. In einem solchen Fall wird das maximale Energieprodukt weiter erhöht.It is acceptable to use one or more of the elements Al, V and Si in a total amount of 0.01 to 2.0 Add atomic% to the composition of this first anisotropic magnet. In such a case, the maximum energy product is further increased.

Bei der Herstellung dieses ersten anisotropen Magneten vom R-Fe-Co-B-System wird zunächst eine R-Fe-Co-B-Mutterlegierung mit einer festgelegten Komponentenzusammensetzung, die Ga, Zr und Hf aufweist, oder eine R-Fe-Co-B-Mutterlegierung mit einer festgelegten Komponentenzusammensetzung, in der Al, V und Si zur obigen Legierung zugesetzt werden, hergestellt.When making this first Anisotropic magnets from the R-Fe-Co-B system will first be an R-Fe-Co-B mother alloy with a fixed component composition, the Ga, Zr and Hf, or an R-Fe-Co-B mother alloy with a specified Component composition in which Al, V and Si to the above alloy are added.

Dann wird diese Mutterlegierung vom R-Fe-Co-B-System in einer Wasserstoffatmosphäre erhitzt, einer Hitzebehandlung bei einer Temperatur von 500 bis 1000°C in einer Wasserstoffgasatmosphäre oder einer Mischatmosphäre aus Wasserstoffgas und einem Inertgas unterworfen, und dann eine Wasserstoffentfernung bei einer Temperatur von 500–1000°C ausgeführt, wobei eine Vakuumatmosphäre mit einem Wasserstoffgasdruck von weniger als 1 Torr oder eine Inertgasatmosphäre, in der der Partialdruck des Wasserstoffgases weniger als 1 Torr beträgt, erzeugt wird, und durch Abkühlung ein permanentmagnetisches Pulver vom R-Fe-Co-B-System erhalten.Then this mother alloy from R-Fe-Co-B system heated in a hydrogen atmosphere, a heat treatment at a temperature of 500 to 1000 ° C in a hydrogen gas atmosphere or a mixed atmosphere of hydrogen gas and an inert gas, and then one Hydrogen removal is carried out at a temperature of 500-1000 ° C, wherein a vacuum atmosphere with a hydrogen gas pressure of less than 1 torr or an inert gas atmosphere in which the partial pressure of the hydrogen gas is less than 1 Torr and by cooling received a permanent magnetic powder from the R-Fe-Co-B system.

Durch ein zusätzliches Verfahren zur Homogenisierung bei einer Temperatur von 600 bis 1200°C vor der Ausführung der obigen Hitzebehandlung der obigen R-Fe-Co-B-Mutterlegierung und durch ein zusätzliches Verfahren zur Hitzebehandlung bei einer Temperatur von 300 bis 1000°C nach dem obigen Wasserstoffdesorptionsschritt ist es möglich, ein permanentmagnetisches R-Fe-Co-B-Pulver zu erzeugen, das noch bessere magnetische Anisotropie und Korrosionsbeständigkeit aufweist.Through an additional process for homogenization at a temperature of 600 to 1200 ° C before executing the heat treatment of the above R-Fe-Co-B mother alloy and with an additional Process for heat treatment at a temperature of 300 to 1000 ° C after the Above hydrogen desorption step, it is possible to use a permanent magnetic R-Fe-Co-B powder to produce the even better magnetic anisotropy and corrosion resistance having.

Die Struktur des auf die obige Weise hergestellten permanentmagnetischen R-Fe-Co-B-Pulvers umfaßt eine umkristallisierte Aggregatstruktur, in der umkristallisierte Körner einer intermetallischen Verbindungsphase vom R2(Fe, Co)14B-Typ, die frei von Verunreinigungen oder Spannungen innerhalb der Körner oder an den Korngrenzen sind, aggregiert sind. Der mittlere Korndurchmesser der umkristallisierten Körner mit dieser umkristallisierten Aggregatstruktur liegt ausreichend in einem Bereich von 0,05–20 μm; ein Bereich von 0,05–3 μm, der nahe an den Dimensionen des Korndurchmessers einer einzigen magnetischen Domäne liegt (ungefähr 0,3 μm), ist jedoch stärker bevorzugt.The structure of the permanent magnetic R-Fe-Co-B powder produced in the above manner includes a recrystallized aggregate structure in which recrystallized grains of an intermetallic compound phase of R 2 (Fe, Co) 14 B type, which are free from impurities or tensions within the grains or at the grain boundaries are aggregated. The average grain diameter of the recrystallized grains with this recrystallized aggregate structure is sufficiently in a range of 0.05-20 μm; however, a range of 0.05-3 µm that is close to the dimensions of the grain diameter of a single magnetic domain (about 0.3 µm) is more preferable.

Vorzugsweise haben die individuellen umkristallisierten Körner mit den obigen Dimensionen eine solche Form, daß der Wert des Verhältnisses b/a des kleinsten Korndurchmessers a und des größten Korndurchmessers b kleiner ist als 2; es ist notwendig, daß umkristallisierte Körner mit dieser Form in einer Menge von mehr als 50 Vol.% der gesamten umkristallisierten Körner, die die Struktur der individuellen Pulver ausmachen, vorliegen. Durch Festlegung der Form der umkristallisierten Körner, so daß das Verhältnis b/a des kleinsten Korndurchmessers a und des größten Korndurchmessers b einen Wert von weniger als 2 hat, verbessert sich die Koerzitivkraft des permanentmagnetischen R-Fe-Co-B-Pulvers und der Koerzitivkraft-Temperaturkoeffizient αiHc im Temperaturbereich von 25°C–100°C wird kleiner als –0,6%/°C.Preferably the individual recrystallized grains with the dimensions above such a shape that the value of the ratio b / a of the smallest grain diameter a and the largest grain diameter b smaller is as 2; it is necessary that recrystallized grains with this form in an amount of more than 50 vol.% of the total recrystallized grains, that make up the structure of the individual powders are available. By determining the shape of the recrystallized grains, see above that this relationship b / a of the smallest grain diameter a and the largest grain diameter b a Has a value of less than 2, the coercive force of the permanent magnetic R-Fe-Co-B powder and the coercive force temperature coefficient αiHc in the temperature range from 25 ° C to 100 ° C becomes smaller as -0.6% / ° C.

Außerdem ist es, da die umkristallisierte Struktur des auf diese Weise hergestellten permanentmagnetischen Pulvers mit dem R-Fe-Co-B-System eine umkristallisierte Aggregatstruktur aus im wesentlichen nur einer intermetallischen Verbindungsphase vom R2(Fe, Co)14B-Typ aufweist, in der eine Korngrenzenphase beinahe nicht existent ist, es möglich, die Magnetisierungswerte nur des Teils ohne Korngrenzenphase zu erhöhen; die entlang der Korngrenzenphase fortschreitende Korrosion wird aufgehalten, und da außerdem eine Spannungsdeformation aufgrund von thermoplastischen Prozessen nicht auftritt, ist die Wahrscheinlichkeit von Spannungskorrosion gering und somit die Korrosionsbeständigkeit erhöht.In addition, since the recrystallized structure of the permanent magnetic powder produced in this way with the R-Fe-Co-B system has a recrystallized aggregate structure consisting essentially of only one intermetallic compound phase of the R 2 (Fe, Co) 14 B type, in which a grain boundary phase is almost non-existent, it is possible to increase the magnetization values of only the part without a grain boundary phase; corrosion progressing along the grain boundary phase is stopped, and since stress deformation due to thermoplastic processes also does not occur, the probability is of stress corrosion low and thus the corrosion resistance increased.

Danach wird das obige permanentmagnetische R-Fe-Co-B-Pulver zu einem Grünkörper in einem Magnetfeld gepreßt und durch Unterwerfen dieses Grünkörpers einem Heißpreß- oder einem HIP-Prozeß bei einer Temperatur von 600°C–900°C ist es möglich, einen anisotropen Magneten mit R-Fe-Co-B-System herzustellen, der die überlegenen Charakteristiken des obigen permanentmagnetischen Pulvers vom R-Fe-Co-B-System behält. Außerdem ist es durch Ausführung einer Hitzebehandlung bei 300°C bis 1000°C falls erforderlich möglich, die Koerzitivkraft zu erhöhen.After that, the above becomes permanent magnetic R-Fe-Co-B powder into a green body in pressed a magnetic field and by subjecting this green body to one Hot press or a HIP process it is a temperature of 600 ° C-900 ° C possible, to manufacture an anisotropic magnet with the R-Fe-Co-B system, which the superior Characteristics of the above permanent magnetic powder from the R-Fe-Co-B system reserves. Moreover it is through execution a heat treatment at 300 ° C up to 1000 ° C if necessary possible to increase the coercive force.

Wenn der obige Grünkörper nach einem herkömmlichen Verfahren gesintert wird, wachsen, da die Sintertemperatur normalerweise hoch ist, die feinen umkristallisierten Körner des permanentmagnetischen R-Fe-Co-B-Pulvers zu großen kristallisierten Körnern und da sich die magnetischen Charakteristiken und insbesondere die Koerzitivkraft verschlechtern, ist dies nicht bevorzugt. Da außerdem die Verleihung der magnetischen Anisotropie in einem magnetischen Feld ausgeführt wird, ist es nicht notwendig, einen thermoplastischen Prozeß nach dem Heißpressen oder dem HIP-Prozeß auszuführen.If the above green body after a conventional one Process sintered, grow since the sintering temperature is normal high, the fine recrystallized grains of the permanent magnetic R-Fe-Co-B powder too big crystallized grains and since the magnetic characteristics and especially the Deteriorate coercivity, this is not preferred. Since also the Magnetic anisotropy in a magnetic field accomplished it is not necessary to carry out a thermoplastic process after the hot pressing or the HIP process.

Die Gründe für die Begrenzung der Komponentenzusammensetzung, des mittleren kristallisierten Korndurchmessers und der kristallisierten Kornform des ersten anisotropen Magneten vom R-Fe-Co-B-System sind wie folgt: The reasons for limiting component composition, of the average crystallized grain diameter and the crystallized Grain shape of the first anisotropic magnet from the R-Fe-Co-B system as follows:

(a) R(a) R

R stellt eines oder mehrere der Elemente Nd, Pr, Tb, Dy, La, Ce, Ho, Er, Eu, Sm, Gd, Tm, Yb, Lu und Y dar; im allgemeinen wird Nd als Hauptelement verwendet und diesem werden andere Seltenerdelemente zugegeben; insbesondere haben Tb, Dy und Pr den Effekt der Erhöhung der Koerzitivkraft iHc.R represents one or more of the elements Nd, Pr, Tb, Dy, La, Ce, Ho, Er, Eu, Sm, Gd, Tm, Yb, Lu and Y; in general, Nd is used as the main element and this is other rare earth elements added; in particular, Tb, Dy and Pr the effect of the increase the coercive force iHc.

(b) B(b) B

Es möglich, einen Teil des B durch ein oder mehrere Elemente aus C, N, O, P und F zu ersetzen; dies ist auch der Fall bei dem nachstehend beschriebenen zweiten anisotropen Magneten.It is possible to pass part of the B through to replace one or more elements from C, N, O, P and F; This is also the case with the second anisotropic described below Magnet.

(c) Ga, Zr und Hf(c) Ga, Zr and Hf

Ga, Zr und Hf haben die Funktion der Erhöhung der Koerzitivkraft und auch einer stabilen Verleihung überlegener magnetischer Anisotropee und Korrosionsbeständigkeit; wenn jedoch ein oder mehrere Elemente aus Ga, Zr und Hf in einer Gesamtmenge von weniger als 0,001 Atom% enthalten sind, können die gewünschten Effekte nicht erhalten werden, während andererseits, wenn die enthaltene Gesamtmenge mehr als 5,0 Atom% beträgt, sich die magnetischen Charakteristiken verschlechtern. Dementsprechend liegt die enthaltene Gesamtmenge von einem oder mehreren Elementen aus Ga, Zr und Hf in einem Bereich von 0,001–5,0 Atom%.Ga, Zr and Hf have the function the increase the coercive force and also a stable award superior magnetic anisotropy and corrosion resistance; however if one or multiple elements of Ga, Zr and Hf in a total of less than 0.001 atomic% are contained, the desired ones Effects cannot be obtained while on the other hand, if the total contained more than 5.0 atomic% is, the magnetic characteristics deteriorate. Accordingly is the total amount of one or more elements contained from Ga, Zr and Hf in a range of 0.001-5.0 atom%.

(d) Al, V und Si(d) Al, V and Si

Wo erforderlich, können Al, V und Si als Komponenten des anisotropen Magneten vom R-Fe-Co-B-System zugesetzt werden. Sie weisen den Effekt der Erhöhung der Koerzitivkraft auf; wenn jedoch ein oder mehrere Elemente aus Al, V und Si in einer Gesamtmenge von weniger als 0,01 Atom% enthalten sind, können die gewünschten Effekte nicht erzielt werden, während andererseits, wenn diese Menge 2,0 Atom% übersteigt, die magnetischen Charakteristiken sich verschlechtern. Es ist daher bevorzugt, daß ein oder mehrere Elemente aus Al, V und Si in einer Gesamtmenge von 0,01–2,0 Atom% enthalten sind.Where necessary, Al, V and Si as components of the anisotropic magnet of the R-Fe-Co-B system be added. They have the effect of increasing the coercive force; however, if one or more elements of Al, V and Si in one Total amount less than 0.01 atomic% can be contained desired Effects are not achieved while on the other hand, if this amount exceeds 2.0 atomic%, the magnetic ones Characteristics deteriorate. It is therefore preferred that an or several elements made of Al, V and Si in a total amount of 0.01–2.0 atom% are included.

(e) Mittlerer Durchmesser der kristallisierten Körner und Kristallform(e) Average diameter of the crystallized grains and crystal form

Wenn der mittlere Korndurchmesser der kristallisierten Körner mit der Struktur des anisotropen Magneten kleiner ist als 0,05 μm, wird die Magnetisierung ein Problem, so daß dies nicht wünschenswert ist, während andererseits bei einem Wert von mehr als 20 μm die Koerzitivkraft und die Rechtwinkligkeit der Hystereseschleife herabgesetzt werden und außerdem der Temperaturkoeffizient der Koerzitivkraft ansteigt, so daß dies ebenfalls nicht vorteilhaft ist. Dementsprechend wird der mittlere Durchmesser der kristallisierten Körner auf einen Wert von 0,05–20 μm festgelegt. Es ist stärker bevorzugt, daß der mittlere Durchmesser der kristallisierten Körner im Bereich von 0,05–3 μm liegt, was nahe an den Dimensionen des Korndurchmessers der einfachen magnetischen Domänen liegt (0,3 μm). Es ist bevorzugt, daß die individuellen kristallisierten Körner einen Wert von weniger als 2 für das Verhältnis b/a haben, das Verhältnis des kleinsten Korndurchmessers a und des größten Korndurchmessers b; es ist notwendig, daß kristallisierte Körner mit einer solchen Form in einer Menge von mehr als 50 Vol.% der gesamten kristallisierten Körner vorliegen. Indem die Form der kristallisierten Körner so festgelegt wird, daß ein Wert von weniger als 2 für das Verhältnis b/a zwischen dem kleinsten Korndurchmesser a und dem größten Korndurchmesser b erhalten wird, wird die Koerzitivkraft des anisotropen R-Fe-B-Magneten verbessert, die Korrosionsbeständigkeit erhöht und der Temperaturkoeffizient der Koerzitivkraft verringert. Dementsprechend ist der Wert b/a der individuellen kristallisierten Körner auf weniger als 2 festgelegt.If the average grain diameter of the crystallized grains having the structure of the anisotropic magnet is smaller than 0.05 µm, magnetization becomes a problem, so that this is not desirable, while on the other hand, if the value is more than 20 µm, the coercive force and perpendicularity of the Hysteresis loop are reduced and also the temperature coefficient of the coercive force increases, so that this is also not advantageous. Accordingly, the average diameter of the crystallized grains is set at 0.05-20 μm. It is more preferable that the average diameter of the crystallized grains is in the range of 0.05-3 µm, which is close to the dimensions of the grain diameter of the simple magnetic domains (0.3 µm). It is preferred that the individual crystallized grains have a value less than 2 for the ratio b / a, the ratio of the smallest grain diameter a and the largest grain diameter b; it is necessary that crystallized grains with such a shape be present in an amount of more than 50% by volume of the total crystallized grains. By making the shape of the crystal lized grains is set so that a value of less than 2 for the ratio b / a between the smallest grain diameter a and the largest grain diameter b is obtained, the coercive force of the anisotropic R-Fe-B magnet is improved, the corrosion resistance is increased and the temperature coefficient of the coercive force is reduced. Accordingly, the value b / a of the individual crystallized grains is set to less than 2.

Hinsichtlich der enthaltenen Co-Menge werden durch Zugabe von Co zur Zusammensetzung des anisotropen Magneten die Koerzitivkraft und magnetischen Temperaturcharakteristiken (beispielsweise der Curiepunkt) des anisotropen Magneten verbessert und darüber hinaus der Effekt einer Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit erhalten; wenn jedoch die davon enthaltene Menge weniger als 0,1 Atom% beträgt, können diese Effekte nicht erzielt werden, während andererseits, wenn die Menge 50 Atom% übersteigt, sich die magnetischen Charakteristiken verschlechtern, so daß dies nicht bevorzugt ist. Dementsprechend wird die Co-Menge in einem Bereich von 0,1–50 Atom% festgelegt. Wenn die enthaltene Co-Menge in einem Bereich von 0,1–20 Atom% liegt, steigt die Koerzitivkraft am stärksten an, so daß es besonders bevorzugt ist, die enthaltene Menge an Co auf 0,1–20 Atom% festzulegen.With regard to the amount of Co contained are made by adding Co to the composition of the anisotropic magnet the coercive force and magnetic temperature characteristics (e.g. the Curie point) of the anisotropic magnet improved and beyond the effect of an increase corrosion resistance receive; however, if the amount contained is less than 0.1 Atomic% is can these effects are not achieved while, on the other hand, when the Amount exceeds 50 atomic%, the magnetic characteristics deteriorate so that it does not is preferred. Accordingly, the amount of Co is in a range from 0.1-50 Atom% set. If the amount of Co contained in one area from 0.1-20 atomic% lies, the coercive force increases the most, so that it is special it is preferred that the amount of Co contained is 0.1-20 atom% set.

Außerdem sind die Gründe für die Beschränkung des bevorzugten Bereichs der Mengen von Al, V und Si, die enthalten sind, dieselben wie im Fall des unten diskutierten zweiten anisotropen Magneten.In addition, the reasons for restricting the preferred range of amounts of Al, V and Si that contain are the same as in the case of the second anisotropic discussed below Magnet.

Der zweite erfindungsgemäße anisotrope Magnet ist ein anisotroper Magnet vom R-Fe-Co-B-System, wie er durch Anspruch 3 definiert ist.The second anisotropic according to the invention Magnet is an anisotropic magnet from the R-Fe-Co-B system as it passes through Claim 3 is defined.

Wie im Fall des obigen ersten anisotropen Magneten hat dieser zweite anisotrope Magnet einen kleinen Koerzitivkraft-Temperaturkoeffizienten, hat beinahe keine lokalisierten Schwankungen in der magnetischen Anisotropie im Vergleich zu herkömmlichen gewalzten Magneten, hat eine überlegene Korrosionsbeständigkeit und, da dieser Magnet eine Aggregatstruktur aus kristallisierten Körnern besitzt, hat er eine überlegene magnetische Anisotropie und eine hohe Koerzitivkraft selbst in Nachbarschaft einer R2(Fe, Co)14B-Verbindungszusammensetzung, d. h. in der Nähe einer R11,8(Fe, Co)RestB5,9 (Atom%)-Zusammensetzung.As in the case of the first anisotropic magnet above, this second anisotropic magnet has a small coercive force temperature coefficient, has almost no localized fluctuations in magnetic anisotropy compared to conventional rolled magnets, has superior corrosion resistance and, because this magnet has an aggregate structure of crystallized grains , it has superior magnetic anisotropy and high coercive force even in the vicinity of an R 2 (Fe, Co) 14 B compound composition, that is, near an R 11.8 (Fe, Co) residue B 5.9 (atom%) -Composition.

Um diesen zweiten anisotropen Magneten herzustellen, wird zuerst eine R-Fe-Co-B-Mutterlegierung mit einer festgelegten Komponentenzusammensetzung, die eines oder mehrere der Elemente Ti, V, Nb, Ta, Al und Si enthält, dem Schmelzgießen unterworfen, und unter Verwendung dieser Legierung als Ausgangsmaterial kann eine Verarbeitung durchgeführt werden, die identisch zu der im Fall des obigen ersten anisotropen Magneten ist.To this second anisotropic magnet to produce, an R-Fe-Co-B mother alloy with a specified component composition that one or more which contains elements Ti, V, Nb, Ta, Al and Si, subjected to melt casting, and using this alloy as a raw material processing performed become identical to that in the case of the first anisotropic magnet above is.

Die Gründe für die Beschränkung von R, B, Co, dem mittleren Durchmesser der kristallisierten Körner und der kristallisierten Kornform in der Zusammensetzung der Komponenten des erfindungsgemäßen anisotropen Magneten wie oben angegeben, sind dieselben wie im Fall des ersten anisotropen Magneten, der zuvor diskutiert wurde.The reasons for the limitation of R, B, Co, the average diameter of the crystallized grains and the crystallized grain shape in the composition of the components of the anisotropic invention Magnets as stated above are the same as in the case of the first anisotropic magnet that was previously discussed.

Bezüglich Ti, V, Nb, Ta, Al und Si können durch Zugabe von einem oder mehreren dieser Elemente zu den Komponenten des anisotropen Magneten vom R-Fe-B-System die Wirkungen einer Erhöhung der Koerzitivkraft und das stabile Verleihen einer überlegenen magnetischen Anisotropie und Korrosionsbeständigkeit erhalten werden; wenn jedoch die Gesamtmenge dieser Elemente, die enthalten ist, weniger als 0,001 Atom% beträgt, können die gewünschten Effekte nicht erhalten werden, während wenn andererseits diese Menge 5,0 Atom% übersteigt, sich die magnetischen Charakteristika verschlechtern. Dementsprechend wird die Gesamtmenge von einem oder mehreren der Elemente Ti, V, Nb, Ta, Al und Si, die enthalten ist, auf einen Wert im Bereich von 0,001–5,0 Atom% festgesetzt.Regarding Ti, V, Nb, Ta, Al and You can by adding one or more of these elements to the components of the anisotropic magnet from the R-Fe-B system have the effects of increasing the Coercive force and the stable imparting of superior magnetic anisotropy and corrosion resistance be preserved; however, if the total amount of these items, the is less than 0.001 atomic%, can be desired Effects cannot be obtained while on the other hand, if this amount exceeds 5.0 atomic%, the magnetic Deteriorate characteristics. Accordingly, the total amount of one or more of the elements Ti, V, Nb, Ta, Al and Si, which is contained to a value in the range of 0.001-5.0 atom% set.

Selbst wenn dieser zweite anisotrope Magnet mindestens ein Element aus Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, Zr, Mo, Hf und W in einer Menge von 0,001–5,0 Atom% enthält, besitzt er eine überlegene magnetische Anisotropie und Korrosionsbeständigkeit.Even if this second anisotropic Magnet at least one element made of Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, Zr, Mo, Hf and W in an amount of 0.001-5.0 Atomic% contains he has a superior one magnetic anisotropy and corrosion resistance.

BeispieleExamples

Die ersten und zweiten anisotropen Magneten gemäß der vorliegenden Erfindung wurden auf die folgende Weise hergestellt und ihre Charakteristiken bestimmt.The first and second anisotropic Magnets according to the present Invention were made in the following manner and their characteristics certainly.

(Beispiele für den ersten anisotropen Magneten)(Examples for the first anisotropic magnets)

Ein erster anisotroper Magnet gemäß der vorliegenden Erfindung wurde auf die nachstehend beschriebene Weise hergestellt und seine Charakteristiken bestimmt.A first anisotropic magnet according to the present Invention was made in the manner described below and determined its characteristics.

Barren aus verschiedenen R-Fe-Co-B-Legierungen, die Co und eines oder mehrere Elemente aus Ga, Zr und Hf enthielten, und Barren aus R-Fe-Co-B-Legierungen, die kein Ga, Zr oder Hf enthielten, welche durch Plasmaschmelzen und Gießen erhalten worden waren, wurden hergestellt, diese Legierungsbarren einer Homogenisierung in einer Argongasatmosphäre unter solchen Bedingungen unterzogen, daß ihre Temperatur 1120°C und die Verarbeitungszeit 40 h betrug, und danach diese homogenisierten Barren auf eine Feinheit von 20 mm gebrochen, so daß eine Ausgangslegierung gebildet wurde.Ingots of various R-Fe-Co-B alloys, which contained Co and one or more elements made of Ga, Zr and Hf, and bars of R-Fe-Co-B alloys that did not contain Ga, Zr or Hf, which had been obtained by plasma melting and casting, were made, these alloy bars of homogenization in an argon gas atmosphere subjected to conditions such that its temperature is 1120 ° C and the Processing time was 40 h, and then this homogenized Ingots broken to a fineness of 20 mm, making a starting alloy was formed.

Die Temperatur dieser Ausgangslegierung wurde von Raumtemperatur auf eine Temperatur von 830°C in einer Wasserstoffatmosphäre bei einem Druck von 101 kPa (1 Atmosphäre) erhöht, eine Hitzebehandlung in dieser Wasserstoffatmosphäre bei einer Temperatur von 830°C während eines Zeitraums von 4 h ausgeführt und dann Wasserstoff bei einer Temperatur von 830°C desorbiert, so daß ein Vakuum von weniger als 13 Pa (1 × 10–1 Torr) erzeugt wurde, und direkt danach wurde Argongas eingeleitet und eine schnelle Abkühlung ausgeführt.The temperature of this starting alloy was raised from room temperature to a temperature of 830 ° C in a hydrogen atmosphere at a pressure of 101 kPa (1 atmosphere), a heat treatment was carried out in this hydrogen atmosphere at a temperature of 830 ° C for a period of 4 hours and then Desorbed hydrogen at a temperature of 830 ° C to create a vacuum of less than 13 Pa (1 x 10 -1 Torr), and immediately afterwards argon gas was introduced and rapid cooling was carried out.

Nach Beendigung der obigen Wasserstoffbehandlung wurden die Barren leicht in Mörsern zerrieben und verschiedene R-Fe-Co-B-Permanentmagnetpulver mit einer mittleren Partikelgröße von 50 μm erhalten.After completing the above hydrogen treatment the ingots became light in mortars grated and various R-Fe-Co-B permanent magnet powder with a average particle size of 50 microns obtained.

Diese R-Fe-Co-B-Permanentmagnetpulver wurden in einem Magnetfeld preßgeformt, so daß Grünkörper gebildet wurden, und diese Grünkörper wurden einer Heißpressung unter solchen Bedingungen unterworfen, daß die Temperatur 700°C und der Druck 1,5 t/cm2 betrug. Dabei wurden die Anordnung und das Heißpressen auf eine solche Weise ausgeführt, daß die Orientierungsrichtung identisch zur Preßrichtung während des Heißpressens war.These R-Fe-Co-B permanent magnet powders were press-molded in a magnetic field to form green bodies, and these green bodies were subjected to hot pressing under conditions such that the temperature was 700 ° C and the pressure was 1.5 t / cm 2 , The arrangement and the hot pressing were carried out in such a way that the direction of orientation was identical to the pressing direction during the hot pressing.

Durch eine weitere Hitzeverarbeitung der verschiedenen Formkörper bei einer Temperatur von 620°C während 2 h wurden die anisotropen Magneten 79 – 109 der vorliegenden Erfindung und die anisotropen Vergleichsmagneten 30–39, die in den Tabellen 20 bis 23 gezeigt sind, hergestellt. Die Dichten dieser anisotropen Magneten waren hinreichend genau und lagen in einem Bereich von 7,5 bis 7,6 g/cm3.By further heat processing the various molded articles at a temperature of 620 ° C for 2 hours, the anisotropic magnets 79-109 of the present invention and the anisotropic comparison magnets 30-39 shown in Tables 20-23 were produced. The densities of these anisotropic magnets were sufficiently precise and ranged from 7.5 to 7.6 g / cm 3 .

Andererseits wurde ein R-Fe-Co-B-Permanentmagnetpulver, das aus einem Barren einer Legierung ohne Ga, Zr oder Hf hergestellt worden war, in einer Kupferdose in ein Vakuum gebracht, auf eine Temperatur von 700°C erhitzt und mehrmals gewalzt, so daß das Walzverhältnis 80% erreichte, und der in Tabelle 23 gezeigte herkömmliche anisotrope Magnet 3 erhalten.On the other hand, an R-Fe-Co-B permanent magnet powder, made from an ingot of an alloy without Ga, Zr or Hf had been put in a vacuum in a copper can, on a Temperature of 700 ° C heated and rolled several times so that the rolling ratio 80% reached, and the conventional anisotropic magnet 3 shown in Table 23 receive.

Die verschiedenen Strukturen der erfindungsgemäßen anisotropen Magneten 79–109, der anisotropen Vergleichsmagneten 30–39 und des herkömmlichen anisotropen Magneten 3 mit den in den Tabellen 20 – 22 gezeigten Komponentenzusammensetzungen wurden mittels eines Rasterelektronenmikroskops beobachtet und der mittlere Durchmesser der kristallisierten Körner, die Menge der vorliegenden kristallisierten Körner mit einer Form, in der das Verhältnis des größten Korndurchmessers, dividiert durch den kleinsten Korndurchmesser, einen Wert von weniger als 2 hatte, der Koerzitivkraft-Temperaturkoeffizient αiHc und die magnetischen Charakteristiken wurden bestimmt. Die dadurch erhaltenen Werte werden in den Tabellen 24–27 gezeigt. Das Berechnungsverfahren für den Koerzitivkraft-Temperaturkoeffizienten αiHc ist wie oben angegeben.The different structures of the anisotropic according to the invention Magnets 79-109, of the anisotropic comparison magnets 30-39 and the conventional one anisotropic magnets 3 with those shown in Tables 20-22 Component compositions were examined using a scanning electron microscope observed and the average diameter of the crystallized grains that Amount of the present crystallized grains having a shape in which The relationship the largest grain diameter, divided by the smallest grain diameter, a value of less than 2, the coercive force temperature coefficient αiHc and the magnetic characteristics were determined. The thus obtained Values are shown in Tables 24–27 shown. The calculation method for the coercive force temperature coefficient αiHc is like mentioned above.

Aus den in Tabellen 20–27 gezeigten Ergebnissen wird klar, daß die erfindungsgemäßen anisotropen Magneten 79–109, die eines oder mehrere Elemente aus Ga, Zr und Hf enthalten, überlegene magnetische Charakteristiken haben und insbesondere ein überlegenes maximales Energieprodukt (BH)max und eine bessere magnetische Restflußdichte Br haben und darüber hinaus eine überlegene Anisotropie aufweisen. Außerdem besitzen im Vergleich zum herkömmlichen anisotropen Magneten 3, der durch Walzen erhalten wurde, die erfindungsgemäßen anisotropen Magneten 79–109 im wesentlichen identische magnetische Charakteristika; hingegen ist ihr Koerzitivkraft-Temperaturkoeffizient αiHc deutlich kleiner und erreicht einen Wert von –0,5%/°C. Darüber hinaus werden im Fall der anisotropen Vergleichsmagneten 30–39, deren Zusammensetzungen außerhalb der Bereiche der vorliegenden Erfindung liegen, die magnetischen Charakteristika und die magnetische Anisotropie verschlechtert.It is clear from the results shown in Tables 20-27 that the anisotropic magnets 79-109 of the present invention containing one or more elements made of Ga, Zr and Hf have superior magnetic characteristics and, in particular, a superior maximum energy product (BH) max and one have better residual magnetic flux density Br and moreover have a superior anisotropy. In addition, compared to the conventional anisotropic magnet 3 obtained by rolling, the anisotropic magnets 79-109 of the present invention have substantially identical magnetic characteristics; however, their coercive force temperature coefficient αiHc is significantly smaller and reaches a value of –0.5% / ° C. In addition, in the case of the comparative anisotropic magnets 30-39 whose compositions are outside the scope of the present invention, the magnetic characteristics and the magnetic anisotropy are deteriorated.

Figure 00150001
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Figure 00160001
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Figure 00170001
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Figure 00190001
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Figure 00200001
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Figure 00210001
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Figure 00220001
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(Weitere Beispiele für den ersten anisotropen Magneten)(More examples for the first anisotropic magnets)

Dann wurden Barren aus verschiedenen Legierungen mit Komponentenzusammensetzungen, die eines oder mehrere der Elemente Al, V und Si zusätzlich zur R-Fe-Co-B-Legierung mit einem oder mehreren Elementen aus Ga, Zr und Hf enthielten und mittels Hochfrequenzinduktionsschmelzen und Gießen erhalten wurden, hergestellt; diese Barren wurden nach einem identischen Verfahren wie die anisotropen Magneten 79–109 und die anisotropen Vergleichsmagneten 30–39 oben unterworfen und so R-Fe-Co-B-Permanentmagnetpulver mit einer mittleren Partikelgröße von 40 μm hergestellt. Diese Permanentmagnetpulver wurden in Gegenwart oder Abwesenheit eines Magnetfeldes unter Bildung von Grünkörpern preßgeformt, diese Grünkörper einem heißisostatischen Pressen unter solchen Bedingungen unterworfen, daß ihre Temperatur 710°C und ihr Druck 1,7 t/cm2 betrug, und die erfindungsgemäßen anisotropen Magneten 110–119 und die anisotropen Vergleichsmagneten 40–42, die die in Tabelle 28 gezeigten Zusammensetzungen aufwiesen, wurden erhalten.Then ingots were made from various alloys with component compositions, the egg Contained nes or more of the elements Al, V and Si in addition to the R-Fe-Co-B alloy with one or more elements made of Ga, Zr and Hf and obtained by means of high-frequency induction melting and casting; these bars were subjected to an identical procedure as the anisotropic magnets 79-109 and the anisotropic comparison magnets 30-39 above, and thus R-Fe-Co-B permanent magnet powder with an average particle size of 40 μm was produced. These permanent magnet powders were press-molded in the presence or absence of a magnetic field to form green bodies, these green bodies were subjected to hot isostatic pressing under conditions such that their temperature was 710 ° C. and their pressure was 1.7 t / cm 2 , and the anisotropic magnets 110–11 according to the invention 119 and the anisotropic comparison magnets 40-42, which had the compositions shown in Table 28, were obtained.

Der mittlere Durchmesser der kristallisierten Körner, die Menge (Vol.%) der vorliegenden kristallisierten Körner, für die der Wert des Verhältnisses von größtem Korndurchmesser/kleinstem Korndurchmesser weniger als 2 betrug, der Koerzitivkraft-Temperaturkoeffizient αiHc und die magnetischen Charakteristika dieser anisotropen Magneten wurden auf identische Weise wie oben bestimmt. Die Ergebnisse davon werden in Tabelle 29 gezeigt.The average diameter of the crystallized grains the amount (% by volume) of the present crystallized grains for which the Value of the ratio of largest grain diameter / smallest Grain diameter was less than 2, the coercive force temperature coefficient αiHc and the magnetic characteristics of these anisotropic magnets in the same way as determined above. The results of this will be shown in Table 29.

Wie aus den Ergebnissen von Tabellen 28 und 29 ersehen werden kann, wird durch Zugabe von 0,1–2,0 Atom% eines oder mehrerer der Element Al, V und Si zu 0,01–5,0 Atom% von einem oder mehreren Elementen aus Ga, Zr und Hf das maximale Energieprodukt weiter erhöht. Außerdem wird klar, daß der Durchmesser der kristallisierten Körner und die Form der kristallisierten Körner einen großen Effekt auf die Verringerung des Koerzitivkraft-Temperaturkoeffizienten haben.As from the results of tables 28 and 29 can be seen, is added by adding 0.1-2.0 atom% one or more of the elements Al, V and Si at 0.01-5.0 atom% the maximum of one or more elements made of Ga, Zr and Hf Energy product increased further. Moreover it becomes clear that the Diameter of the crystallized grains and the shape of the crystallized grains a big Effect on reducing the coercive force temperature coefficient to have.

Figure 00250001
Figure 00250001

Figure 00260001
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(Beispiele für einen zweiten anisotropen Magneten)(Examples of one second anisotropic magnet)

Dann wurde ein zweiter anisotroper Magnet gemäß der vorliegenden Erfindung auf die nachstehend beschriebene Weise hergestellt und seine Charakteristika bestimmt.Then a second anisotropic magnet according to the present invention was applied to the following described manner and determined its characteristics.

Barren aus einer R-Fe-Co-B-Legierung mit einem oder mehreren Elementen aus Ti, V, Nb, Ta, Al und Si und Barren aus einer R-Fe-Co-B-Legierung, die kein Ti, V, Nb, Ta, Al oder Si enthielten, welche durch Plasmaschmelzen und Gießen erhalten wurden, wurden einer Homogenisierung in einer Argongasatmosphäre unter solchen Bedingungen unterworfen, daß ihre Temperatur 1130°C und die Verarbeitungszeit 20 h betrug, und danach wurden diese homogenisierten Barren auf eine Feinheit von ungefähr 15 mm gebrochen, so daß Ausgangslegierungen gebildet wurden.Ingot made of an R-Fe-Co-B alloy with one or more elements made of Ti, V, Nb, Ta, Al and Si and Bars made of an R-Fe-Co-B alloy that does not contain Ti, V, Nb, Ta, Al or contained Si, which were obtained by plasma melting and casting were subjected to homogenization in an argon gas atmosphere subject to conditions such that their temperature is 1130 ° C and the Processing time was 20 hours, and then they were homogenized Ingots broken to a fineness of approximately 15 mm, so that starting alloys were formed.

Die Temperatur dieser Ausgangslegierungen wurde von Raumtemperatur auf 830°C in einer Wasserstoffgasatmosphäre bei einem Druck von 101 kPa (1 Atmosphäre) erhöht, eine Hitzebehandlung in einer Wasserstoffgasatmosphäre bei einer Temperatur von 830°C während 1 h ausgeführt, Wasserstoff bei einer Temperatur von 830°C desorbiert, so daß ein Vakuum von weniger als 13 Pa (1 × 10–1 Torr) erzeugt wurde, und unmittelbar danach Argongas eingeblasen und eine schnelle Kühlung ausgeführt. Nach Beendigung dieser Wasserstoffbehandlung wurde eine Hitzeverarbeitung in einem Vakuum bei einer Temperatur von 630°C während eines Zeitraums von 2 h ausgeführt. Die so erhaltenen Ausgangslegierungen wurden in Mörsern leicht zerrieben und Magnetpulver mit einer mittleren Partikelgröße von 40 μm erhalten.The temperature of these starting alloys was raised from room temperature to 830 ° C in a hydrogen gas atmosphere at a pressure of 101 kPa (1 atmosphere), heat treatment was carried out in a hydrogen gas atmosphere at a temperature of 830 ° C for 1 hour, hydrogen at a temperature of 830 ° C desorbed so that a vacuum of less than 13 Pa (1 × 10 -1 Torr) was generated, and immediately afterwards, argon gas was blown in and rapid cooling was performed. After this hydrogen treatment was completed, heat processing was carried out in a vacuum at a temperature of 630 ° C for a period of 2 hours. The starting alloys obtained in this way were lightly ground in mortars and magnetic powder with an average particle size of 40 μm was obtained.

Diese magnetischen Pulver wurden in einem 25 KOe-Magnetfeld zur Herstellung von Grünkörpern preßgeformt, und jeder Grünkörper wurde einer Heißpressung unter solchen Bedingungen unterworfen, daß ihre Temperatur 720°C und ihr Druck 1,5 t/cm2 betrug, oder wurde einem HIP-Prozeß unter solchen Bedingungen unterworfen, daß ihre Temperatur 710°C und ihr Druck 1,5 t/cm2 betrug, und darüber hinaus wurde dann jeder geschmolzene Körper einer Hitzebehandlung bei einer Temperatur von 620°C während eines Zeitraums von 2 h unterworfen. Die Grünkörper, die in einem Magnetfeld gebildet wurden, wurden auf eine solche Weise angeordnet und heißgepreßt, daß ihre Orientierungsrichtung identisch zur Preßrichtung des Heißpressens war.These magnetic powders were press-molded in a 25 KOe magnetic field to produce green bodies, and each green body was subjected to hot pressing under conditions such that its temperature was 720 ° C and its pressure was 1.5 t / cm 2 , or was subjected to HIP Process was subjected to conditions such that its temperature was 710 ° C and its pressure was 1.5 t / cm 2 , and moreover, each molten body was subjected to heat treatment at a temperature of 620 ° C for a period of 2 hours. The green bodies, which were formed in a magnetic field, were arranged and hot pressed in such a manner that their direction of orientation was identical to the pressing direction of the hot pressing.

Unter den anisotropen Magneten 120–164 der vorliegenden Erfindung und den anisotropen Vergleichsmagneten 43–56, die auf die obige Weise hergestellt worden waren, wurden die anisotropen Magneten 120–144 der vorliegenden Erfindung und die anisotropen Vergleichsmagneten 43–49 durch Heißpressen hergestellt, während die erfindungsgemäßen anisotropen Magneten 145–164 und die anisotropen Vergleichsmagneten 50–56 durch ein HIP-Verfahren erzeugt wurden. Ihre Dichte war in allen Fällen hinreichend genau und lag in einem Bereich von 7,5 bis 7,6 g/cm3.Among the anisotropic magnets 120-164 of the present invention and the anisotropic comparison magnets 43-56 manufactured in the above manner, the anisotropic magnets 120-144 of the present invention and the anisotropic comparison magnets 43-49 were manufactured by hot pressing while the Anisotropic magnets 145-164 according to the invention and the anisotropic comparison magnets 50-56 were generated by a HIP method. In all cases, their density was sufficiently precise and was in the range from 7.5 to 7.6 g / cm 3 .

Außerdem wurde zu Vergleichszwecken ein R-Fe-Co-B-Permanentmagnetpulver aus einem Barren aus einer Legierung ohne Ti, V, Nb, Ta, Al oder Si in einer Kupferdose in ein Vakuum gebracht, auf eine Temperatur von 720°C erhitzt und mehrmals gewalzt, so daß das Walzverhältnis einen Wert von 80% erreichte, und so ein herkömmlicher anisotroper Magnet 4 erhalten.It was also used for comparison purposes an R-Fe-Co-B permanent magnet powder from an ingot of an alloy without Ti, V, Nb, Ta, Al or Si put in a copper can in a vacuum, to a temperature of 720 ° C heated and rolled several times, so that the rolling ratio one Reached a value of 80%, and so a conventional anisotropic magnet 4 received.

Die Komponentenzusammensetzungen der anisotropen Magneten 120–164 der vorliegenden Erfindung, der anisotropen Vergleichsmagneten 43–56 und des auf die obige Weise erhaltenen herkömmlichen anisotropen Magneten 4 werden in den Tabellen 30–35 gezeigt. Darüber hinaus wurden der mittlere Durchmesser der kristallisierten Körner, die Menge (Vol.%) der vorliegenden kristallisierten Körner mit einer Form, in der der Wert des Verhältnisses des größten Korndurchmessers/kleinsten Korndurchmessers weniger als 2 betrug, die magnetischen Charakteristika und der Koerzitivkraft-Temperaturkoeffizient αiHc dieser anisotropen Magneten nach einem identischen Verfahren wie oben bestimmt und die resultierenden Werte in den Tabellen 36–40 gezeigt.The component compositions of the anisotropic magnets 120-164 of the present invention, the anisotropic comparison magnets 43-56 and of the conventional anisotropic magnet obtained in the above manner 4 are shown in Tables 30-35 shown. About that In addition, the average diameter of the crystallized grains that Amount (vol.%) Of the crystallized grains present a form in which the value of the ratio of the largest grain diameter / smallest Grain diameter was less than 2, the magnetic characteristics and the coercive force temperature coefficient αiHc of these anisotropic magnets an identical method as determined above and the resulting Values in Tables 36–40 shown.

Aus den Ergebnissen der Tabellen 36–40 wird klar, daß die erfindungsgemäßen anisotropen R-Fe-Co-B-Magneten 120–164 der vorliegenden Erfindung, die eines oder mehrere der Elemente Ti, V, Nb, Ta, Al und Si enthalten, im wesentlichen identische magnetische Charakteristika im Vergleich zum herkömmlichen anisotropen Magneten 4 haben, der diese Elemente nicht enthält; jedoch ist der Koerzitivkraft-Temperaturkoeffizient merklich kleiner. Wenn außerdem die enthaltene Menge an Ti, V, Nb, Ta, Al und Si außerhalb der Bereiche der vorliegenden Erfindung liegt, wie im Fall der anisotropen Vergleichsmagneten 43–56, verschlechtert sich die magnetische Anisotropie, und es ist klar, daß der Durchmesser der kristallisierten Körner und die kristallisierte Kornform ebenfalls einen großen Einfluß auf die magnetischen Charakteristika haben.From the results of the tables 36-40 it becomes clear that the anisotropic R-Fe-Co-B magnets according to the invention 120-164 of the present invention comprising one or more of the elements Ti, V, Nb, Ta, Al and Si contain essentially identical magnetic ones Characteristics compared to conventional anisotropic magnets 4, which does not contain these elements; however, the coercive force is temperature coefficient noticeably smaller. If also the contained amount of Ti, V, Nb, Ta, Al and Si outside the ranges of the present invention are as in the case of the anisotropic ones Comparative magnets 43-56, magnetic anisotropy deteriorates and it is clear that the Diameter of the crystallized grains and the crystallized Grain shape also a big one Influence on which have magnetic characteristics.

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Möglichkeiten zur industriellen Anwendungpossibilities for industrial use

Erfindungsgemäß ist es durch Verwendung eines Wasserstoffbehandelten Pulvers eines R-Fe-Co-B-Systems, das eines oder mehrere Elemente aus Ga, Zr und Hf oder eines oder mehrere Elemente aus Ti, V, Nb, Ta, Al und Si enthält, möglich, einen anisotropen Magneten zu erhalten, für den die magnetische Anisotropie groß ist und darüber hinaus der Koerzitivkraft-Temperaturkoeffizient klein ist, so daß keine Notwendigkeit besteht, ein magnetisches Anisotropisierungsverfahren wie beispielsweise einen thermoplastischen Prozeß oder dgl. auszuführen, wie dies beim herkömmlichen Verfahren der Fall ist, und dadurch können die Produktionskosten beträchtlich reduziert werden. Dementsprechend trägt die Erfindung stark zur Möglichkeit der Herstellung von elektronischen Maschinen wie Motoren und dgl. und zur Verbesserungen in der Stabilität bei.According to the invention, by using a hydrogen-treated powder R-Fe-Co-B system containing one or more elements made of Ga, Zr and Hf or one or more elements made of Ti, V, Nb, Ta, Al and Si, possible to obtain an anisotropic magnet for which the magnetic anisotropy is large and, moreover, the coercive force-temperature coefficient is small, so that there is no need to carry out a magnetic anisotropization process such as a thermoplastic process or the like as is the case with the conventional process, and thereby the production cost can be considerably reduced become. Accordingly, the invention greatly contributes to the possibility of manufacturing electronic machines such as motors and the like, and to improvements in stability.

Claims (4)

Verfahren zur Herstellung eines anisotropen Magneten vom Seltenerd-Fe-Co-B-System, der ein heißgepreßter Formkörper oder ein heißisostatisch gepreßter Formkörper ist und umfaßt: ein Seltenerdelement einschließlich Y, B, 0,001–5 Atom% insgesamt von einem oder mehreren Elementen aus Ga, Zr und Hf, und 0,1–50 Atom% Co; wobei der Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen sind; wobei dieser Körper eine Aggregatstruktur von kristallisierten Körnern hat, die im wesentlichen nur eine Phase einer intermetallischen Verbindung vom R2(TM)14B-Typ mit einer tetragonalen Struktur umfaßt, worin R mindestens ein Seltenerdelement einschließlich Y ist und TM Fe und Co ist, und die kristallisierten Körner Dimensionen von 0,05–20 μm haben; und das Verhältnis des größten Korndurchmessers b zum kleinsten Korndurchmesser a kleiner ist als zwei für individuelle kristallisierte Körner, die mehr als 50 Vol.% der gesamten kristallisierten Körner der Aggregatstruktur darstellen; wobei das Verfahren die Schritte umfaßt: (i) Erwärmen einer R-Fe-Co-B-Mutterlegierung einschließlich eines oder mehrerer Elemente aus Ga, Zr und Hf in einer Wasserstoffgasatmosphäre, die gegebenenfalls ein Inertgas einschließt, bei 500 bis 1.000°C, (ii) Entfernen von Wasserstoff aus der Atmosphäre bei einer Temperatur von 500 bis 1.000°C, um so eine Vakuumatmosphäre mit einem Wasserstoffgasdruck von weniger als 0,13 kPa (weniger als 1 Torr) oder eine Inertgasatmosphäre, in der der Partialdruck von Wasserstoffgas weniger als 0,13 kPa (weniger als 1 Torr) beträgt, zu erzeugen, (iii) Abkühlen der Legierung, um ein permanentmagnetisches Pulver vom R-Fe-Co-B-System zu erhalten mit einer rekristallisierten Aggregatstruktur, die im wesentlichen nur eine Phase einer intermetallischen Verbindung vom R2(Fe,Co)14B-Typ umfaßt, (iv) Pressen des magnetischen Pulvers in einem magnetischen Feld in einen Grünkörper, und (v) Heißformpressen oder heißisostatisches Formpressen des Grünkörpers bei einer Temperatur von 600 bis 900°C.A process for producing an anisotropic magnet of the rare earth Fe-Co-B system, which is a hot pressed molded body or a hot isostatically pressed molded body, and comprises: a rare earth element including Y, B, 0.001-5 atomic% in total of one or more elements made of Ga , Zr and Hf, and 0.1-50 atomic% Co; the balance being Fe and inevitable impurities; said body having an aggregate structure of crystallized grains comprising essentially only one phase of an R 2 (TM) 14 B type intermetallic compound having a tetragonal structure, wherein R is at least one rare earth element including Y and TM is Fe and Co, and the crystallized grains have dimensions of 0.05-20 µm; and the ratio of the largest grain diameter b to the smallest grain diameter a is less than two for individual crystallized grains representing more than 50% by volume of the total crystallized grains of the aggregate structure; the method comprising the steps of: (i) heating an R-Fe-Co-B mother alloy including one or more elements of Ga, Zr and Hf in a hydrogen gas atmosphere, which optionally includes an inert gas, at 500 to 1,000 ° C, ( ii) removing hydrogen from the atmosphere at a temperature of 500 to 1,000 ° C so as to create a vacuum atmosphere with a hydrogen gas pressure of less than 0.13 kPa (less than 1 Torr) or an inert gas atmosphere in which the partial pressure of hydrogen gas is less than Is 0.13 kPa (less than 1 Torr), (iii) cooling the alloy to obtain a permanent magnetic powder from the R-Fe-Co-B system with a recrystallized aggregate structure that is essentially only a phase of one intermetallic compound of R 2 (Fe, Co) 14 B type comprises, (iv) pressing the magnetic powder in a magnetic field into a green body, and (v) hot press molding or hot isostatic molding of the Gr nkörpers at a temperature of 600 to 900 ° C. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Magnet insgesamt 0,01–2,0 Atom% eines oder mehrerer Elemente aus Al, V und Si umfaßt.Method according to claim 1, the magnet totaling 0.01-2.0 atomic% of one or more Al, V and Si elements. Verfahren zur Herstellung eines anisotropen Magneten vom Seltenerd-Fe-Co-B-System, der ein heißgepreßter Formkörper oder ein heißisostatisch gepreßter Formkörper ist und umfaßt ein Seltenerdelement einschließlich Y, B, 0,001–5 Atom% insgesamt von einem oder mehreren Elementen aus Ti, V, Nb, Ta, Al und Si, und 0,1–50 Atom% Co; wobei der Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen sind; wobei dieser Körper eine Aggregatstruktur von kristallisierten Körnern hat, die im wesentlichen nur eine Phase einer intermetallischen Verbindung vom R2(TM)14B-Typ mit einer tetragonalen Struktur umfaßt, worin R mindestens ein Seltenerdelement einschließlich Y ist und TM Fe und Co ist, und die kristallisierten Körner Dimensionen von 0,05–20 μm haben; und das Verhältnis des größten Korndurchmessers b zum kleinsten Korndurchmesser a kleiner ist als zwei für individuelle kristallisierte Körner, die mehr als 50 Vol.% der gesamten kristallisierten Körner der Aggregatstruktur ausmachen, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt: (i) Erwärmen einer R-Fe-Co-B-Mutterlegierung einschließlich eines oder mehrerer Elemente aus Ti, V, Nb, Ta, Al und Si in einer Wasserstoffgasatmosphäre, die gegebenenfalls ein Inertgas einschließt, bei 500 bis 1.000°C, (ii) Entfernen von Wasserstoff aus der Atmosphäre bei einer Temperatur von 500 bis 1.000°C, um so eine Vakuumatmosphäre mit einem Wasserstoffgasdruck von weniger als 0,13 kPa (weniger als 1 Torr) oder eine Inertgasatmosphäre, in der der Partialdruck von Wasserstoffgas weniger als 0,13 kPa (weniger als 1 Torr) beträgt, zu erzeugen, (iii) Abkühlen der Legierung, um ein permanentmagnetisches Pulver vom R-Fe-Co-B-System zu erhalten mit einer rekristallisierten Aggregatstruktur, die im wesentlichen nur eine Phase einer intermetallischen Verbindung vom R2(Fe, Co)14B-Typ umfaßt, (iv) Pressen des magnetischen Pulvers in einem magnetischen Feld in einen Grünkörper, und (v) Heißformpressen oder heißisostatisches Formpressen des Grünkörpers bei einer Temperatur von 600 bis 900°C.A process for producing an anisotropic magnet of the rare earth Fe-Co-B system, which is a hot-pressed molded body or a hot isostatically pressed molded body, and comprises a rare earth element including Y, B, 0.001-5 atom% in total of one or more elements made of Ti, V, Nb, Ta, Al and Si, and 0.1-50 atomic% Co; the balance being Fe and inevitable impurities; said body having an aggregate structure of crystallized grains comprising essentially only one phase of an R 2 (TM) 14 B type intermetallic compound having a tetragonal structure, wherein R is at least one rare earth element including Y and TM is Fe and Co, and the crystallized grains have dimensions of 0.05-20 µm; and the ratio of the largest grain diameter b to the smallest grain diameter a is less than two for individual crystallized grains which account for more than 50% by volume of the total crystallized grains of the aggregate structure, the method comprising the steps of: (i) heating an R-Fe -Co-B mother alloy including one or more elements of Ti, V, Nb, Ta, Al and Si in a hydrogen gas atmosphere, which optionally includes an inert gas, at 500 to 1,000 ° C, (ii) removing hydrogen from the atmosphere a temperature of 500 to 1,000 ° C so as to create a vacuum atmosphere with a hydrogen gas pressure of less than 0.13 kPa (less than 1 Torr) or an inert gas atmosphere in which the partial pressure of Hydrogen gas is less than 0.13 kPa (less than 1 Torr ) be (iii) cooling the alloy to obtain a permanent magnetic powder from the R-Fe-Co-B system with a recrystallized aggregate structure that is essentially only one phase of an intermetallic compound from R 2 (Fe, Co) 14 B-type comprises (iv) pressing the magnetic powder in a magnetic field into a green body, and (v) hot molding or hot isostatic molding the green body at a temperature of 600 to 900 ° C. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der durchschnittliche Durchmesser der kristallisierten Körner 0,05 bis 3 μm ist.Procedure according to a the preceding claims, where the average diameter of the crystallized grains is 0.05 up to 3 μm is.
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