ES2964412T3 - Imanes duros sin metales de tierras raras - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a imanes duros, que comprenden un compuesto intermetálico que tiene la composición general XaX'bYcZd en la que X y X', independientemente uno del otro, son representativos de un metal de transición 3d con electrones desapareados; Y es un metal de transición 4d o 5d de los grupos 5, 8, 9 o 10. Z es un elemento del grupo principal de los grupos 13, 14 o 15; ayd independientemente uno de otro representan un número entre 0,1 y 2,0; y b y c independientemente uno de otro representan un número entre 0,0 y 2,0; tal que a+b+c+d esté entre 3,0 y 4,0. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Imanes duros sin metales de tierras raras

La invención se refiere a materiales con propiedades magnéticas permanentes también conocidos como imanes duros. Un buen imán duro o imán permanente debe producir un campo magnético elevado, resistir fuerzas externas que lo desmagnetizarían y ser mecánicamente robusto.

Los materiales magnéticos permanentes desempeñan un papel importante en muchos ámbitos de la vida, por ejemplo, en diagnósticos médicos, circuitos magnéticos y en espintrónica. Normalmente, los materiales magnéticos duros son materiales ferromagnéticos que se caracterizan por una elevada remanencia y una alta coercitividad.

Cuando un material ferromagnético se magnetiza en un sentido, no se relaja hasta alcanzar la magnetización cero cuando se retira el campo magnetizador que lo impone. La magnitud de magnetización que conserva a campo de imposición cero se denomina remanencia. Para invertir la magnetización de nuevo a cero, debe aplicarse un campo magnético en sentido opuesto; la cantidad necesaria de campo magnético opuesto para la desmagnetización se denomina coercitividad. Cuando se aplica un campo magnético alterno al material, su magnetización seguirá un bucle denominado bucle de histéresis. Este fenómeno de histéresis está relacionado con la existencia de dominios magnéticos ("dominios de Weiss"). Algunos materiales ferromagnéticos conservarán una magnetización impuesta casi de manera indefinida y son, por tanto, útiles como "imanes permanentes".

Son especialmente importantes tres propiedades intrínsecas del material magnético para ser considerado como un potencial imán permanente:

- la temperatura de Curie (T<c>), por encima de la cual desaparece el magnetismo cooperativo de un material ferromagnético o ferrimagnético,

- la magnetización de saturación (Ms), que es determinante para la densidad de energía (BH)max, y

- la anisotropía magnetocristalina uniaxial, que suele estar representada por el campo de anisotropía Ba, que representa el límite superior de la fuerza coercitiva potencial de un imán permanente.

La fuerza coercitiva o intensidad de campo coercitivo He (en A/m), se expresa en este caso como Be = m>Hc en Tesla, en donde m0= 4px10-7 V.s/A.m.

En la actualidad, los imanes permanentes de alto rendimiento más utilizados son los compuestos metálicos de tierras raras de samario y cobalto (Sm-Co) y neodimio, hierro y boro (Nd-Fe-B, p. ej., Nd2Fei4B), estos últimos con una coercitividad de aproximadamente 1,2 T y una remanencia de aproximadamente 1,2 T y densidades de energía máximas de (BH)max de aproximadamente 400 kJm-3. Sin embargo, se necesita disprosio o praseodimio para mejorar la estabilidad a la corrosión y la coercitividad intrínseca. Estos elementos de tierras raras son "materiales estratégicos" debido a sus recursos limitados. Su disponibilidad está sujeta a restricciones políticas. Además, debido a la susceptibilidad a la corrosión de estos materiales, sus temperaturas de servicio están limitadas a menos de 200° C.

Hasta ahora, no existen alternativas comerciales reales a los potentes imanes permanentes de tierras raras, puesto que son superiores a todos los sistemas conocidos hasta ahora por sus propiedades magnéticas. Presentan una elevada anisotropía magnética, puesto que los electrones de solvente f están protegidos del campo del ligando y así el momento orbital del solvente se muestra a su favor. Además, pueden presentar un elevado momento magnético localizado, lo que permite, de manera adicional, altas magnetizaciones de saturación.

Una alternativa sin metales de tierras raras son las ferritas, que se producen a gran escala y tienen densidades de energía típicamente (BH)max < 40 kJm-3. Su uso se limita a aplicaciones con bajas densidades energéticas, bajo coste y temperaturas máximas de funcionamiento de 250 °C.

Otra alternativa son los imanes ALNICO con (BH)max de unos 80 kJm-3. El (BH)max comparativamente alto de la aleación sin metales de tierras raras se debe a una elevada remanencia de aproximadamente de 1,1 T. Sin embargo, la intensidad de campo coercitivo de müHc ~ 0,14 T es relativamente pequeña, lo que significa que los imanes ALNICO corren el riesgo de sufrir pérdidas irreversibles incluso a pequeñas intensidades de campo magnético. Además, el material a granel es muy quebradizo y, por tanto, mecánicamente frágil. Sin embargo, sus altas temperaturas de funcionamiento de máx. 550 °C son bastante ventajosas.

Los imanes basados en MnAl alcanzan actualmente un (BH)max de unos 60 kJm-3 con temperaturas de Curie de unos 280 °C. Su remanencia y coercitividad corresponden a un moMr de aproximadamente 0,6 T y un im H de aproximadamente 0,4 T. No contienen elementos "críticos" y son, por tanto, relativamente baratos. Asimismo, con una densidad de unos 5 gcm-3, también son relativamente ligeros, pero su fuerza coercitiva de < 0,5 T es bastante pequeña. A partir del MnBi se pueden preparar imanes a granel y también imanes en forma de láminas delgadas con hasta (BH)max ~ 50 kJm-3. La propiedad magnética dura del MnBi se basa en la simetría uniaxial de la estructura cristalina hexagonal, su magnetización fuera del plano y el fuerte acoplamiento espín-órbita del Bi pesado.

Los compuestos binarios tales como el CoPt o el FePt, que cristalizan en la estructura tetragonal tipo L1<ü>, pueden presentar fuerzas coercitivas de 2 T. Sin embargo, el alto contenido en platino es económicamente inconveniente. Además, se conoce que algunos compuestos de Heusler poseen propiedades magnéticas duras. Los compuestos de Heusler son compuestos intermetálicos ternarios de fórmula X<2>YZ, o XYZ, estos últimos también conocidos como compuestos de semi-Heusler, en los que X e Y suelen ser metales de transición y Z es un elemento del grupo principal. La clase de las aleaciones de Heusler incluye más de 1000 compuestos que pueden ser ferromagnéticos o ferrimagnéticos, aunque los elementos de los que están hechos no posean necesariamente esta propiedad magnética. Los elementos de la familia tetragonal de los compuestos de Heusler pueden mostrar una elevada anisotropía magnetocristalina debido a una simetría uniaxial inherente. Puesto que los compuestos tetragonales suelen ser ferrimagnéticos, solamente presentan una magnetización de saturación baja y, por tanto, una remanencia baja. En el resumen de la conferencia de B. JAMIYANSUREN et al, DEUTSCHE GESELLSCHAFT FUR KRISTALLOGRAPHIE, 23. JAHRESTAGUNG, ATLANTIC, Alemania. JAHRESTAGUNG, EN GOTTINGEN, ALEMANIA, 1 de marzo de 2015 (01-03-2015), se sintetizó una nueva fase Mn23Pt12Gan en una nueva estructura cristalina tipo grupo espacial P3m1 en forma de granel.

Además de seguir desarrollando y mejorando los imanes permanentes de tierras raras, la investigación de nuevos sistemas para cerrar la brecha entre las ferritas y el Nd-Fe-B, con (BH)max en el margen de 100 a 300 kJm -3, es un paso importante para las tecnologías futuras.

Por lo tanto, era un objeto de la presente invención proporcionar materiales magnéticos duros que no contengan metales de tierras raras, pero que al mismo tiempo presenten una coercitividad elevada, una remanencia elevada y una densidad de energía elevada (en comparación con los imanes duros conocidos que no contienen metales de tierras raras).

El problema anterior se resuelve mediante películas delgadas de compuestos intermetálicos ternarios sin metales de tierras raras con simetría hexagonal o trigonal de la composición general XaX'bYcZd,

en donde

X y X' son representativos de un metal de transición 3d con alto espín total, es decir, con electrones no apareados, tales como Mn, Fe, Co, Ni;

Y es un metal de transición 4d o 5d de los grupos 5, 8, 9 o 10, tales como Ru, Rh, Pd, Pt, Ir, Ag, Au, Nb o Ta, que se caracterizan por un elevado acoplamiento espín-órbita (SOC);

Z es un elemento del grupo principal de los grupos 13, 14 o 15, tales como Al, Ga, In, Ge, Sn, As, Sb o Bi, en los que los homólogos superiores (In, Sn, Sb o Bi) de estos elementos también se caracterizan por un alto acoplamiento espín-órbita (SOC);

a y d representan un número comprendido entre 0,1 y 2,0; y

b y c representan un número comprendido entre 0,0 y 2,0;

tales que la suma de a+b+c+d está comprendida entre 3,0 y 4,0.

De este modo, en total, XaX'bYcZd representa compuestos intermetálicos cuyas composiciones están entre los compuestos Heusler y los compuestos semi-Heusler.

Estos nuevos compuestos se caracterizan por una elevada anisotropía magnetocristalina uniaxial; por lo tanto, son adecuados para la fabricación de materiales magnéticos permanentes sin tierras raras con campos coercitivos elevados.

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1 muestra difractogramas de polvo de rayos X a temperatura ambiente para capas delgadas de 22 nm de Mni,5PtGa y 44 nm de Mn1,08Fe0,58Pt1,19Ga crecidas a diferentes temperaturas sobre la superficie (001) de un soporte de zafiro (AbOa): a) 200 °C; b) 300 °C; c) 400 °C; d) 300 °C.

La Figura 2 muestra a) la dependencia de la temperatura de la magnetización al enfriar y a 0,05 T para una capa delgada de Mm.sPtGa sobre zafiro (001) como sustrato; b) curvas de histéresis fuera del plano (OP) y dentro del plano (IP) a 20 K; c) curvas de histéresis fuera del plano (OP) y dentro del plano (IP) a 200 K; d) curvas de histéresis fuera del plano de una capa delgada de 22 nm de Mn-1,5PtGa depositada sobre el sustrato de zafiro a distintas temperaturas (20, 50, 100, 150 y 200 K).

La Figura 3 muestra una capa delgada de Mn1,08Fe0,58Pt1,19Ga de: 44 nm de espesor, que se aplicó a 300 °C sobre un sustrato de zafiro (001); a) dependencia de la temperatura de la magnetización al enfriarse en un campo magnético externo de 0,1 T; b) curva de histéresis fuera del plano (OP) a 50 K y 300 K.

Descripción detallada de la invención

Los compuestos ternarios intermetálicos, según la presente invención, poseen una estructura cristalina hexagonal o trigonal. Se trata de una característica importante, puesto que las estructuras cristalinas de esta simetría cumplen el criterio de anisotropía cristalina debido a una simetría uniaxial inherente. En los compuestos de la presente invención, esta anisotropía cristalina se combina con el pronunciado acoplamiento espín-órbita de los elementos 4d y 5d (metal de transición o elemento del grupo principal). Como consecuencia de ello, estos compuestos presentan una fuerte anisotropía magnética incluso en ausencia de anisotropía de forma debida a la anisotropía magnetocristalina.

Los compuestos intermetálicos de la presente invención tienen la composición general XaX'bYcZd y están, por tanto, situados compositivamente entre los compuestos de Heusler y los compuestos de semi-Heusler.

Los compuestos de Heusler son compuestos intermetálicos de la composición general X<2>YZ y cristalizan en el tipo de estructura L21 (Manual de Pearson de datos cristalográficos para fases intermetálicas, ASM International, The Materials Information Society, 1991). Los compuestos intermetálicos en general son compuestos:

a) entre dos o más metales verdaderos (T1 y T2);

b) entre uno o más metales verdaderos y uno o más metales verdaderos del subgrupo B;

c) entre dos o más metales del subgrupo B.

Las propiedades de estos compuestos se vuelven menos metálicas y cada vez más similares a los compuestos químicos reales al pasar desde a) a c). La clasificación en metales verdaderos y elementos de los subgrupos B está tomada de la tabla 13.1 de R.C. Evans (Introducción a la química de los cristales, Walter de Gruyter Verlag Berlin New York 1976, pág. 276):

_

Los metales de las series de los lantánidos y actínidos pertenecen a la clase T2. En los compuestos de Heusler X<2>YZ, X e Y son predominantemente elementos metálicos de transición (T2 en la tabla anterior), siendo a veces Y es un elemento de tierras raras. Z es un metal no magnético o un no metal (B1 o B2).

Los compuestos intermetálicos de la presente invención tienen la composición general XaX'bYcZd. En estos compuestos de Heusler y semi-Heusler, respectivamente:

X y X' es representativo de un metal de transición 3d con alto espín total, es decir, con electrones no apareados, preferentemente Mn, Fe, Co o Ni;

Y es un metal de transición 4d o 5d de los grupos 5, 8, 9 o 10 cuyos metales se caracterizan por un alto acoplamiento espín-órbita (SOC), preferentemente Ru, Rh, Pd, Pt, Ir, Ag, Au, Nb o Ta;

Z es un elemento del grupo principal de los grupos 13, 14 o 15, preferentemente Al, Ga, In, Ge, Sn, As, Sb o Bi, en los que los homólogos superiores (In, Sn, Sb o Bi) de estos elementos también se caracterizan por un alto acoplamiento espín-órbita (SOC);

a y d representan un número comprendido entre 0,1 y 2,0; y

b y c representan un número comprendido entre 0,0 y 2,0;

de tal forma que la suma de a+b+c+d esté comprendida entre 3,0 y 4,0.

En los compuestos de Heusler, de la presente invención, los parámetros a, b, c y d pueden elegirse independientemente entre números comprendidos entre 0,1 y 2,0 (para a y d) y entre 0,0 y 2,0 (para b y c). De manera preferente, a es 1 o 2, más preferentemente a es 1 cuando b es 1 y a es 2 cuando b es 0. Preferentemente d es 1. Preferentemente b es 0 o -cuando a es 1- b es preferentemente 1. Preferentemente c es 1.

En general, la suma de a, b, c y d está comprendida entre 3,0 y 4,0, preferentemente entre 3,0 o 4,0.

Método de fabricación

Para la fabricación de los compuestos de la presente invención se utiliza la técnica de pulverización catódica. Esto permite la fabricación de capas delgadas (películas) de los compuestos. Para ello se utilizan metales elementales y/o aleaciones de dos metales tales como objeto en la pulverización catódica. La presión de base del receptor de vacío es preferentemente <10-6 mbar, más preferentemente <10-7 mbar y más preferentemente <10-8 mbar y la deposición tiene lugar preferentemente de 0,1 x 10-3 mbar a 10 x 10-3 mbar, más preferentemente de 1 x 10-3 mbar a 5 x 10-3 mbar, y más preferentemente a 3 x 10-3 mbar dentro de un intervalo de temperatura preferente de 100 °C a 500 °C, más preferentemente de 150 °C a 450 °C y más preferentemente de 200 °C a 400 °C. La velocidad de crecimiento de las capas delgadas es de aproximadamente 0,03 a 0,04 nm/s. Tras la deposición, las capas delgadas sobre el sustrato dentro del recipiente se recuecen preferentemente al vacío de 5 a 25 minutos, más preferentemente de 10 a 20 minutos y más preferentemente durante unos 15 minutos, y después se enfrían lentamente a temperatura ambiente. A continuación se deposita preferentemente una capa protectora de aluminio de 2 a 3 nm para precubrir las capas delgadas de metal y protegerlas de la oxidación.

La estructura cristalina del material depositado puede verse influida variando los parámetros de deposición. Se ha descubierto que a temperaturas de deposición bajas, de unos 200 °C, se forma preferentemente la estructura hexagonal, mientras que con el aumento de la temperatura (a unos 400 °C) aumenta la proporción del compuesto tetragonal de semi-Heusler. En otra forma de realización preferida, los compuestos pueden obtenerse mediante crecimiento epitaxial de las láminas delgadas sobre un sustrato predefinido con la estructura cristalina deseada, por ejemplo, sustratos de zafiro (a lo largo de 0001) o sobre MgO (a lo largo de 001) como sustrato. Se observó que los compuestos hexagonales de la presente invención crecen sobre zafiro preferentemente con la dirección cristalográfica [001] perpendicular a la superficie del sustrato. En principio, también pueden utilizarse Ru o Co hexagonales como superficie del sustrato. Sin embargo, estos sustratos tienen un alto desajuste reticular en comparación con los compuestos hexagonales de la presente invención y son, por tanto, menos preferidos. Otra alternativa, pero también menos preferida, es el SiC hexagonal (2H) y el SiO<2>trigonal como sustrato; las capas delgadas crecidas en estos tipos de sustrato mostraron una cristalinidad más pobre.

Fabricación de imanes para su uso

Para su uso como imán, los compuestos de la presente invención pueden, por ejemplo, sinterizarse como materia prima o aglomerarse con un material aglutinante adecuado. Los imanes sinterizados suelen ser más resistentes y anisótropos, pero sus formas son limitadas. Se fabrican moldeando a presión las materias primas seguido de un proceso de calentamiento. Los imanes aglomerados son menos fuertes que los sinterizados pero menos caros y pueden fabricarse en casi cualquier tamaño y forma. Para los imanes aglomerados, las materias primas (compuestos según la invención) se mezclan con un 5-90% en peso, preferiblemente un 10-60% en peso, más preferiblemente un 20-40% en peso de aglutinante, siendo objeto de compactación y curado a temperatura elevada (por ejemplo, a 50 350 °C, preferiblemente a 80-280 °C, más preferiblemente a 100-200 °C; dependiendo del aglutinante utilizado y de la estabilidad térmica del compuesto magnético). Son isótropos, es decir, pueden magnetizarse en cualquier dirección. El proceso de moldeo puede ser, por ejemplo, un moldeo por inyección o un proceso de unión por compresión. Los tipos de aglutinantes típicos son el nailon, la poliamida, el sulfuro de polifenileno (PPS) y el caucho de nitrilo butadieno (NBR).

Ejemplos

Equipos y métodos de medición

La estructura cristalina y el grosor de las películas se examinaron mediante mediciones de difracción de rayos X (DRX) utilizando una fuente de Cu-Ka (Philips PANanalytical X'pert Pro). Se realizaron mediciones de espectroscopia de rayos X de energía dispersiva (EDX) en un QUANTA 200 FEG I para determinar la composición de las películas. Se utilizó el paquete de software StrataGEM para obtener el espesor de la película. Para estudiar las propiedades magnéticas de las películas delgadas se utilizó un magnetómetro de muestra vibrante con dispositivo de interferencia cuántica superconductor Quantum Design (MPMS-3).

Ejemplos 1 y 2

Mrn 5PtGa y Mn<1>08Fe058Pt119Ga

Se prepararon capas delgadas de Mn^PtGa y Mn<1.08>Fe<0.58>Pt<1.19>Ga mediante crecimiento epitaxial sobre una superficie de zafiro (0001), como sustrato. Puesto que el zafiro (AI<2>O<3>) cristaliza en el sistema cristalino trigonal, es decir, con métrica hexagonal, la estructura de la superficie de zafiro soporta el crecimiento epitaxial de las capas de Mm.sPtGa y Mn 1,08Fe0,58Pt1,19Ga.

Como objetivos para la pulverización catódica se utilizaron manganeso elemental, platino, hierro y aleaciones de la composición MnGa. La presión base del receptor de vacío fue <10-8 mbar, y la deposición sobre el sustrato tuvo lugar a 3 x 10-3 mbar dentro de un margen de temperaturas de 200 °C a 300 °C. La velocidad de crecimiento de las capas delgadas fue de aproximadamente 0,03 a 0,04 nm/s. Tras la deposición, las capas delgadas sobre el sustrato, dentro del recipiente, se recocieron al vacío durante 15 minutos y, a continuación, se enfriaron lentamente hasta alcanzar la temperatura ambiente. A continuación, se depositó una capa protectora de aluminio de 2 a 3 nm para proteger las capas delgadas de metal de la oxidación.

En la Figura 1 se muestran difractogramas de polvo de rayos X a temperatura ambiente en geometría "fuera del plano" sobre una capa delgada de 22 nm de Mn1,5PtGa y una capa delgada de 44 nm de Mn1,08Fe0,58Pt1,19Ga. Las reflexiones de Bragg de la estructura hexagonal están etiquetadas como H(0002) y H(0004). La capa delgada desarrolada a 300 °C (Figura 1 b) muestra una mejor cristalinidad en comparación con la capa aplicada a 200 °C (Figura 1 a). A temperaturas de deposición superiores a 300 °C (Figura 1 c), se observa una disminución de las intensidades de Bragg y reflexiones débiles adicionales (marcadas con *). Conviene señalar que las reflexiones adicionales están causadas por un compuesto tetragonal de semi-Heusler como fase secundaria. También se observa un comportamiento similar en las muestras a granel. La sustitución de parte del Mn por Fe conserva la estructura hexagonal tal como se muestra en la Figura 1d. Todas las películas delgadas depositadas sobre zafiro (0001) presentan textura independientemente de la temperatura de deposición. El crecimiento epitaxial sobre la superficie del sustrato trigonal hace que se depositen Mn1,5PtGa y Mn1,08Fe0,58Pt1,19Ga hexagonales, respectivamente, con una orientación preferente de la dirección cristalográfica [001] perpendicular a la superficie del sustrato y, por lo tanto, paralela al eje c cristalográfico del zafiro.

La estructura cristalina del material depositado puede verse influida por diferentes parámetros de deposición. Se observa que a bajas temperaturas de deposición se forma preferentemente la estructura hexagonal, mientras que al aumentar la temperatura aumenta la proporción del compuesto tetragonal de semi-Heusler. Los parámetros reticulares de la estructura cristalina hexagonal son a = 4,35 Á y c = 5,58 Á para el Mrn^PtGa y a = 4,33 Á y c = 5,52 Á para el Mn 1,08Fe0,58Pt1,19Ga. Lo que antecede corresponde a un desajuste reticular del eje a de aproximadamente 8,2% y 8,6% con respecto al eje a = 4,74 Á del sustrato de zafiro. A pesar del desajuste reticular relativamente grande, se observa un crecimiento epitaxial de Mn<1.5>Pt.Ga y Mn<1,08>Fe<0,58>Pt<1,19>gGa en la superficie de zafiro (0001) del sustrato.

En la Figura 2, se muestran las propiedades magnéticas de una capa delgada bien cristalina de Mm,5Pt.Ga depositada sobre una superficie de zafiro (0001) a 300°C. La Figura 2a ilustra la magnetización medida en modo de campo refrigerado (FC) a una intensidad de campo de 0,05 T como una función de la temperatura. A una temperatura de Curie (Tc) de unos 241 K, se observa una transición de fase ferromagnética a paramagnética. Las curvas M(H) correspondientes para 20 K y 200 K se muestran para las direcciones "en el plano" (IP) y "fuera del plano" (OP) en las Figuras 2b y 2c, respectivamente. Los datos mostrados corresponden a los datos brutos tras deducir la contribución del sustrato para las temperaturas respectivas. La muestra presenta una intensidad de campo coercitivo, Hc, de 1,5 T en orientación "fuera del plano" a 20 K, sin embargo, solamente una coercitividad casi desvaneciente (0,18 T) a 200 K (debido a la dependencia de la temperatura de la anisotropía magnética). La Figura 2d muestra una disminución sistemática de la coercitividad con el aumento de la temperatura. El valor medido de la fuerza coercitiva en la dirección "fuera del plano" muestra la fuerte anisotropía magnética en comparación con la medición "en el plano". A 20 K y 5 T, se mide una magnetización total de 400 kA/m. Lo que antecede da como resultado 3,3 MJ/m3 como el valor de la constante de anisotropía (Ku) según la ecuación Ku = (püMs x Ha)/2. Ms es la magnetización de saturación y Ha es el campo de anisotropía. Una estimación de este último se obtiene utilizando el punto de intersección de las gráficas "en el plano" y "fuera del plano". Las capas delgadas de Mm,5Pt.Ga muestran una (BH)max de unos 30 kJm-3 a 20 K. A medida que aumenta la temperatura, la (BH)max disminuye y a 200 K, es decir, cerca de la temperatura de Curie, es de solamente 4 kJm-3.

La Figura 3 muestra la magnetización de una película delgada de 44 nm de Mn1,08Fe0,58Pt1,19Ga que se depositó a 300 °C. La magnetización medida en modo de campo refrigerado (FC) a una intensidad de campo de 0,1 T en función de la temperatura (Figura 3a) muestra una transición de fase ferromagnética a paramagnética a unos 312 K. Las curvas de histéresis medidas en geometría fuera del plano a 50 y 300 K, respectivamente, se muestran en la Figura 3b. La medición a baja temperatura muestra una intensidad de campo coercitivo de 0,87 T, mientras que la de la medición cerca de TC es de 0,02 T.

Ambos ejemplos ilustran que los materiales con estructura cristalina hexagonal pueden presentar coercitividades y remanencias significativas en presencia de elementos con suficientes electrones no apareados, tales como el manganeso o el hierro, y de elementos con un acoplamiento espín-órbita pronunciado, tal como el platino. El sistema hexagonal Mn1,0sFe0,5sPt1,19Ga también muestra que tanto la temperatura de Curie como el momento magnético pueden aumentar aún más en los sistemas cuaternarios. También pueden obtenerse resultados similares en el sistema MnCoPtGa.

Claims (13)

REIVINDICACIONES

1. Imán duro, que comprende un compuesto intermetálico con simetría cristalina hexagonal o trigonal que tiene la composición general XaX'bYcZd

en donde

X y X' independientemente entre sí, son representativos de un metal de transición 3d con electrones no apareados; Y es un metal de transición 4d o 5d de los grupos 5, 8, 9 o 10;

Z es un elemento del grupo principal de los grupos 13, 14 o 15;

a y d representan, independientemente entre sí, un número comprendido entre 0,1 y 2,0; y

b y c independientemente entre sí, representan un número comprendido entre 0,0 y 2,0;

tal que la suma de a+b+c+d está comprendida entre 3,0 y 4,0, y

en donde la intensidad del campo coercitivo, expresada como B<c>= moHc es > 0,05 en donde el imán duro está en la forma de una película delgada.

2. Imán duro según la reivindicación 1, en donde

X y X' se seleccionan independientemente entre Mn, Fe, Co o Ni.

3. Imán duro según la reivindicación 1 o 2, en donde

Y es Ru, Rh, Pd, Pt, Ir, Ag, Au, Nb o Ta.

4. Imán duro según la reivindicación 1,2 o 3, en donde

Z es Al, Ga, In, Ge, Sn, As, Sb o Bi.

5. Imán duro según una de las reivindicaciones 1 a 4, en donde

a es 1 o 2, más preferentemente

a es 1 cuando b es 1 ,y

a es 2 cuando b es 0.

6. Imán duro según una de las reivindicaciones 1 a 5, en donde

d es 1.

7. Imán duro según una de las reivindicaciones 1 a 6, en donde

b es 0 o

cuando a es 1

b es 1.

8. Imán duro según una de las reivindicaciones 1 a 7, en donde

c es 1.

9. Imán duro según una de las reivindicaciones 1 a 8, en donde

la suma de a, b, c y d es 3,0 o 4,0.

10. Imán duro según una de las reivindicaciones 1 a 9, en donde el compuesto intermetálico tiene una anisotropía magnetocristalina.

11. Imán duro según una de las reivindicaciones 1 a 10, en donde el imán duro está sinterizado.

12. Imán duro según una de las reivindicaciones 1 a 10, en donde el imán duro comprende, además, un aglutinante.

13. Utilización de un compuesto intermetálico con simetría cristalina hexagonal o trigonal que tenga la composición general XaX'bYcZd

en donde

X y X' son representativos de un metal de transición 3d con electrones no apareados;

Y es un metal de transición 4d o 5d de los grupos 5, 8, 9 o 10;

Z es un elemento del grupo principal de los grupos 13, 14 o 15;

a y d representan, independientemente entre sí, un número comprendido entre 0,1 y 2,0; y

b y c independientemente entre sí, representan un número comprendido entre 0,0 y 2,0; en donde la suma de a+b+c+d está comprendida entre 3,0 y 4,0 como imán duro;

en donde el imán duro está en forma de una película delgada.