FR2632766A1 - Aimant permanent et son procede de fabrication - Google Patents
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Abstract
Aimant fritté Nd-Fe-B qui présente un coefficient de température de force coercitive iHc de 0,5 %/degre(s)C ou plus et une composition telle que R = 11 à 18 atomes % (R représente un ou plusieurs éléments des terres rares excepté Dy, étant entendu que 80 atomes % =< (Nd+Pr)/R =< 100 atomes %), B = 6 à 12 atomes %, le reste étant Fe et Co (étant entendu que Co constitue 25 atomes % ou moins de la totalité de Co et Fe (y compris 0 % de Co)) et des impuretés, l'aimant étant perfectionné de façon à présenter une force coercitive iHc de 15 kOe ou plus par le fait qu'il contient en outre 2 à 6 atomes % de V et par modification de la phase minoritaire telle que la proportion de B en excès par rapport à la composition stoechiométrique de la phase de composé R2 Fe1 4 B ne forme essentiellement pas de phase minoritaire de composé RFe4 B4 , mais forme une phase minoritaire de composé finement dispersé V-T-B (T représente Fe, et dans le cas où l'aimant contient Co, T représente Fe et Co).
Description
i Aimant permanent et son procédé de fabrication La présente invention
concerne un aimant permanent, en particulier un aimant fritté Nd-Fe-B, ainsi que son procédé de fabrication. -Parmi les aimants Nd-Fe-B, il y a des aimants trempés à chaud et des aimants frittés. Essentiellement, l'aimant trempé à chaud est magnétiquement isotrope. Il existe un procédé proposé pour rendre l'aimant trempé à chaud anisotrope, consistant à broyer une bande obtenue par trempe à chaud pour produire la poudre, compression à chaud et ensuite refoulage par matrice de la poudre. Ce procédé n'est toutefois pas applicable à l'échelle industrielle, car les étapes de
production sont complexes.
Un aimant fritté Nd-Fe-B est développé par les présents inventeurs. Il présente des caractéristiques exceptionnelles en ce qu'il a des propriétés magnétiques excellentes exprimées par MGOe d'énergie maximale (BH)max à l'échelle de laboratoire -et 40 MGOe même à l'échelle industrielle. De plus, le coût des matières premières est remarquablement inférieur à celui d'un aimant cobalt-terres rares, étant donné que les composants principaux sont des éléments peu coûteux tels que Fe et B, ainsi que Nd (néodyme) et Pr (praséodyme), dont le rendement est relativement élevé parmi les éléments des terres rares. Des brevets représentatifs des aimants frittés Nd-Fe-B sont le brevet japonais publié avant examen n' 59-89401, le brevet japonais publié avant examen n' 59- 46008 (brevet japonais publié après examen ne 61-34242, brevet japonais 1o 14316170, brevet japonais avant examen n' 59-217003), le brevet US n' 4597938 et le brevet européen EP-A-0101552. Comme publication scientifique, on peut citer "New Material for permanent magnets on a base of Nd and Fe (invited">, M. Sagawa et al., J. Appl. Phys., 55, No6, part II, p 2083/2087 (marsh,
1984).
Un aimant permanent est exposé, après magnétisation, à un champ magnétique inverse, pour diverses raisons. Un aimant permanent doit présenter une force coercitive élevée afin qu'une démagnétisation irréversible ne se produise pas même après exposition à un champ magnétique inverse fort. Récemment, conjointement à une réduction des dimensions des appareils et une augmentation de l'efficacité de ces appareils, l'application d'un champ magnétique inverse aux appareils est de plus en plus utilisée. Par exemple, dans un moteur, un
aimant est exposé après sa magnétisation à une auto-
démagnétisation forte, jusqu'à ce qu'il soit monté dans un bobinage. Après le montage, l'aimant est expose, pendant l'énergisation, à un champ magnétique inverse développé par une bobine et à un champ magnétique qui correspond & la perméance d'un circuit magnétique. Le champ magnétique inverse de la bobine atteint le maximum dès le départ. Lorsqu'un moteur s'arrête en raison d'une charge excessive et qu'il est redémarré immédiatement par remise en route, la charge la plus sévère est appliquée à l'aimant. Afin de résister à cette de charge et de supprimer le champ de démagnétisation irréversible, un aimant permanent doit présenter une force
coercitive aussi élevée que possible. -
Compte tenu des récents progrès accomplis dans les appareils, le niveau de charge nécessaire pour les aimants b n'est pas prévu jusqu'à présent. Dans un appareil destiné à extraire une forte émission de lumière dans un accélérateur appelé ondulateur, il y a une proposition de structure dans laquelle des plaques complètement magnétisées d'aimants permanents sont reliées entre elles de telle manière que les pôles N soient face à face et les pôles S soient également face à face entre elles. Manifestement, dans une telle application, des aimants permanents ayant une force coercitive élevée sont nécessaires. Il existe une tendance pour cette utilisation des
aimants permanents de plus en plus fréquents dans le futur.
La force coercitive est également en relation avec la stabilité d'un aimant permanent. Lorsqu'un aimant permanent est laissé au repos après la magnétisation, une démagnétisation irréversible ise produit petit à petit. Afin de réduire la modification irréversible de la magnétisation au cours du do temps, la force coercitive doit être aussi élevée que possible
par rapport au champ magnétique inverse en état d'utilisation.
En conséquence, on demande de plus en plus des aimants
permanents ayant une force coercitive élevée.
De plus, lorsqu'un aimant permanent est exposé à une température élevée, étant donné que la force coercitive baisse à température élevée, ses caractéristiques de température deviennent importantes. Le coefficient de température de la force coercitive, qui exerce une influence sur les caractéristiques de température de la force coercitive, est de u 0,3 à 0, 4%/C' pour un aimant en forme de bande trempée à chaud, et il est légèrement inférieur à cette valeur pour un aimant en forme de bande trempée à chaud et traitée ensuite de manière anisotropique. Le coefficient de température de la force
coercitive est de 0,5%/C' ou plus pour l'aimant fritté.
Le coefficient de température d'un aimant fritté varie en fonction de la gamme de température de mesure et il est plus élevé à une température inférieure. Le coefficient de température (B) de la force coercitive est déterminé icipar la
formule suivante.
iHo iHc x ET CiHc: la différence (kOe) de la force coercitive
intrinsèque (iHc) lorsque la température passe de 20 C à 120 C.
(iHc): la force coercitive intrinsèque a 20C (kOe) CT: la différence de température (100 C) L'intervalle de mesure du coefficient de température de la force coercitive (iHc) est établi entre 20 et 120 C, étant
donné que l'intervalle de température est de 100 C.
Puisque le coefficient de température de la force coercitive (iHc) est de 0,5%/*C et qu'il est très élevé pour l'aimant fritté Nd-Fe-B, la force coercitive intrinsèque (iHc) désignée ci-après par la force coercitive (iHc), est abaissée à une
température élevée de manière à rendre l'aimant inutilisable.
Plus précisément, dans le cas d'un coefficient de perméance de 1, la température limite utilisable pour un aimant fritté Nd est d'environ 80C. L'aimant fritté Nd-Fe-B, dont le coefficient de température de la force coercitive (iHc)-est de 0,5%/C ou plus, et est très élevé indépendamment de la composition, ne peut donc pas être utilisée à température élevée, ni comme pièces d'automobile et de moteur utilisées à
des températures montant à 120-130*C pendant l'utilisation.
Divers dispositifs ont été préparés pour élever la force coercitive d'un aimant fritté Nd-Fe-B. La force coercitive (iHc) de l'aimant Nd-Fe-B ayant une composition standard Nd15Fe77B8 est d'environ 6 kOe. En considérant que la magnétisation résiduelle (Br) de cet aimant est supérieure à 12 kG, la force coercitive (iHc) = 6 kOe est trop faible de sorte que son domaine d'application est extrêmement limité. Un des meilleurs procédés pour élever la force coercitive est le traitement thermique de l'aimant fritté Ndl5Fe77B8, après le frittage à 600 C, ce qui élève la force coercitive (iHc) à 12 kOe (M. Sagawa et al., J. Appl. Phys. vol.55, No 6.15, Mars 1984). Ceci constitue un grand progrès mais une force coercitive supérieure est nécessaire du point de vue pratique. Le brevet japonais publié avant examen n 61-295355 décrit un aimant fritté Nd-Fe-B contenant une phase de borure constituée de BN, ZrB2, CrB, MoB2, NbB2, et autres. Selon l'explication donnée dans cette publication, il est efficace pour produire une force coercitive élevée afin de réduire la dimension granulométrique d'un corps fritté dans la mesure du possible; les particules de borure ajoutées à la matière première brute subissent une suppression de la croissance des grains pendant le frittage; et la force coercitive (iHc) augmente de l à 2 kOe en raison de la suppression de la croissance des grains. De plus, selon la plublication ci-dessus, il est indispensable pour obtenir un aimant permanent ayant des propriétés magnétiques perfectionnées que les phases R2Fe14B soient entourées suivant leurs limites par des phases riches en R et o0 par des phases riches en B. Le brevet japonais publié avant examen n' 62-23960 décrit la suppression de la croissance des grains par utilisation de borures tels que TiB2, BN, ZrB2, HfB2, VB2, NbN, NbN2,. TaB, TaB2, CrB2, MoB, MoB2, Mo2B, WB, WB2 et autres. Néanmoins, - seule une faible élévation de la force coercitive est obtenue par la technique de suppression de la croissance des grains par addition de ces borures. Ces borures subissent la formation
d'une phase Nd2Fe17 qui est nocive au point de vue magnétique.
La-quantité de borure ajoutée est donc limitée à une proportion relativement faible. La plupart des boruresi tels que BN et TiB, affectent négativement le frittage et la densification du
produit fritté.
Des tentatives ont été faites pour trouver des méthodes
élevant la force coercitive par un ou des éléments d'addition.
Théoriquement, tous les -éléments de la classification périodique ont été testés. La méthode la plus prometteuse parmi celles-ci est l'addition d'éléments lourds des terres rares telles que Dy. Par exemple, lorsque 10 % de Nd sont remplacés dans Nd15Fe77B8 pour produire Nd13,5DY1,5Fe77B8, la force coercitive (iHc) se monte a > 17 kOe. Par suite de la découverte que Dy est efficace pour élever la force coercitive (iHc), l'aimant fritté Nd-Fe-B est utilisé actuellement dans un
large domaine d'applications.
Divers éléments d'addition autres que les éléments lourds des terres rares ont également été testés. Ainsi par exemple, dans les brevets japonais publiés avant examen ne 59-218704 et n 59-217305, V, Nb, Ta, Mo, W, Cr et Co ont été ajoutés et le
traitement thermique a été effectué de diverses manières.
Toutefois, la force coercitive (iHc) obtenue est faible et les résultats obtenus étaient nettement inférieurs à ceux obtenus avec Dy. A1 est efficace pour élever la force coercitive (iHc), mais pas autant que Dy et Pr, et abaisse désavantageusement le
point Curie.
Bien que Dy fournit des caractéristiques de force coercitive excellentes, la proportion de Dy dans les minerais est environ 1/20 de celles de Sm et elle est très faible. Lorsque des aimants frittes Nd-Fe-B contenant un additif Dy sont produits à l'échelle industrielle, Dy est utilisé en une proportion supérieure aux proportions des éléments respectifs contenus dans les sources de terres rares. Il existe un risque que cet équilibre soit détruit et que la proportion de Dy devienne
bientôt très faible.
Tb et Ho, qui appartiennent aux éléments des terres rares telles que Dy, produisent les mêmes effets que Dy, mais Tb est encore plus rare que Dy et il est utilisé dans de nombreuses
applications telles que les matériaux-d'enregistrement opto-
magnétiques. L'action de Ho pour élever la force coercitive (iHc) est nettement inférieure à celle de Dy. De plus, les ressources en Ho sont plus faibles qu'en Dy. Tb et Ho ne
peuvent donc pratiquement pas être utilisés.
Comme mentionné plus haut, il existe deux procédés pour la production en séries d'aimants Nd-Fe-B. Selon le-procédé de trempe & chaud, le métal fondu est soufflé à travers une buse et projeté sur un cylindre en rotation à une grande vitesse pour produire la trempe à chaud de ce métal. Une force coercitive élevée est obtenue par ce procédé par ajustement de la vitesse de rotation du cylindre et des conditions de
traitement thermique subséquent à la trempe a chaud.
L'aimant trempé en fusion-présente une dimension granulométrique fine de 0,1 pm- au moins. En conséquence, même si un aimant trempé en fusion présente la même composition qu'un aimant fritté Nd-Fe-B, le premier aimant est caractérisé par une force coercitive supérieure au second. De plus,. le mécanisme de la force coercitive de l'aimant trempé en fusion est du type à blocage par champ coercitif et il est donc différent de celui d'un aimant fritté du type-à nucléation. Le coefficient de température de la force coercitive (iHc) de l'aimant trempé en fusion est de 0,3 à 0,4%/ C et donc est
inférieur à 0,5%/OC ou plus, qui est celui de l'aimant fritté.
o20 Ceci constitue également une caractéristique de l'aimant trempé en fusion. Contrairement à ceci, l'aimant trempé en fusion présente un problème dans les propriétés autres que la force coercitive. En effet, l'aimant trempé en fusion est isotrope tel quel. Une technique spéciale est nécessaire pour rendre l'aimant trempé en fusion anisotrope. L'aimant isotrope présente un Br d'environ 1/2 fois et un (BH)max.d'environ 1/4 de fois ceux d'un aimant anisotrope et ne peut fournir une puissance élevée. La compression à chaud suivie par le refoulage par matrice provoque une déformation qui a-pour effet d'aligner l'orientation des cristaux. Bien qu'une capacité élevée soit obtenue par ce procédé, ce dernier est toutefois complexe. Généralement, le procédé de production d'un aimant fritté se présente comme suit (a) Fusion Un lingot d'alliage ayant une composition déterminée ou des lingots d'alliage ayant différents types de composition sont obtenus. (b) Broyage grossier Une poudre broyée grossièrement à moins de 35-100 mèches est obtenue à l'aide d'un broyeur à mâchoires et d'un broyeur à
disque ou autres.
(c) Fine pulvérisation Une poudre fine ayant une taille moyenne de grains de 3 pm
ou moins est obtenue à l'aide d'un broyeur à jet ou autres.
(d) Compression dans un champ magnétique La compression est effectuée par exemple dans un champ
magnétique de 13 kOe sous une pression de 2 tonnes/cm2.
ib (e) Frittage Le frittage est effectué sous vide ou sous gaz Ar à 1000 à
1160 C pendant 1 a 5 heures.
(f) Traitement thermique Le traitement thermique est effectué à 600'C pendant 1
heure.
Des aimants frittés Nd-Fe-B produits par les procédés tels que décrits cidessus ont déjà été produits industriellement en grandes quantités et ont été utilisés dans des appareils d'imagerie de résonance magnétique (MRI), d'automatisation de bureaux (OA) et d'automatisation de fabrication (FA), divers moteurs, des actuateurs (VCM), et la pièce de commande d'une
tête d'impression.
Dans le procédé de frittage d'un aimant fritté Nd-Fe-B (désigné ci-après par aimant Nd-Fe-B), la poudre verte compacte est densifiée. Le processus de densification se présente comme suit. Dans la poudre convenablement préparée, une poudre d'alliage riche en Nd, dont le point de fusion est nettement inférieur à celui de Nd2Fe14B, la phase principale est uniformément dispersée, et la phase riche en Nd fonctionne de façon qu'un frittage en phase liquide soit réalisé. La phase liquide de la phase riche en Nd est repartie sur toute la surface de la poudre en phase principale. Le frittage en phase liquide permet la densification à une température relativement
faible, sans qu'il y ait une croissance notable des grains.
Une autre fonction importante de la phase riche en Nd est de réparer les défauts de surface de la poudre en phase principale, ces défauts étant générés pendant l'étape de pulvérisation. Les défauts les plus sérieux a la surface de la poudre en phase principale sont une couche pauvre en Nd formée en raison de l'oxydation préférentielle de Nd. La phase riche en Nd fournit, a cette couche, Nd à partir de sa phase liquide, réparant ainsi les défauts dé la poudre en phase principale et
élevant ainsi la force coercitive.
Une densification élevée du corps fritté est obtenue à une température relativement faible par le frittage en phase liquide. Toutefois il est souhaitable que la température de frittage soit élevée et proche du point de fusion de la phase principale et donc le frittage peut être effectué pendant une
longue durée.
Lorsque le frittage est effectué à une température élevée et/ou pendant une longue durée selon les procédés conventionnels, en cas d'utilisation d'une poudre brute de 3 pm, les grains de cristaux de la phase principale deviennent plus grossiers jusqu'à 15 pm ou plus, avec ce résultat que la force coercitive de l'aimant Nd-Fe-B est abaissée. La force coercitive (iHc) de Nd-Fe-B, qui est obtenue par un procédé de frittage connu jusqu'à présent sans que les grains de cristaux de la phase principale deviennent plus grossiers, est d'environ 12 à 13 kOe. La quantité additionnelle de borure est donc
limitée à une proportion relativement faible.
Les aimants Nd-Fe-B classiques sont utilisés dans des applications telles que OA et FA, o l'environnement est relativement modéré et la température ainsi que l'humidité sont faibles. On sait que les aimants Nd- Fe-B sont moins sujets à la rouille dans de l'air sec que les aimants SmCo (R. Blank and E. Adler: The effect of surface oxidation on the demagnetization curve of sintered Nd-Fe-B permanent magnets, 9th International Worshop on Rare Earth Magnets and Their Applications, Bad Soden, FRG. 1987.) b - L'aimant Nd-Fe-B est sujet à la rouille dans l'eau ou dans un environnement d'humidité élevée. Comme mesure pouvant être prise contre la rouille d'un aimant Nd-Fe-B, on peut citer divers procédés de traitement de surface tel que le placage et le revêtement avec une résine. Toutefois, étant donné que tout o 0revêtement obtenu par traitement de surface présente des défauts tels que des piqûres et des fissures, l'eau peut pénétrer à travers les défauts d'enrobage de la surface d'un
aimant Nd-Fe-B et peut oxyder alors vigoureusement l'aimant.
Lorsque l'oxydation se produit, les propriétés d'un aimant sont rapidement détériorées et la rouille qui flotte à la surface
d'un aimant en empêche le fonctionnement.
Un des procédés proposés antérieurement pour améliorer la résistance à la corrosion dans l'eau, ne reposant pas sur un traitement de surface, est l'addition de A1 ou de Co à un 2u aimant Nd-Fe-B. Toutefois Al et Co ne peuvent améliorer que
faiblement la résistance à la corrosion.
La résistance à la corrosion d'un aimant Nd-Fe-B est étudiée
également du point de vue de la structure.
Sugimoto et al. ont effectué des études sur le mécanisme de =5 la corrosion par l'eau d'un aimant Nd-Fe-B (Corrosion mechanism of Nd-Fe-B magnet alloy. Sugimoto et al. Autumn Lecture Meeting of Japan Institute of Metals. No604, (october, 1987)). On a clarifié, par cette étude, que la vitesse de corrosion dans l'eau est dans l'ordre suivant 3>2>1, o i est la phase Nd2Fe14B, 2 est la phase riche en Nd (par exemple Nd-10 % en poids de Fe), et 3 est la phase NdFe4B4 (phase riche An B), laquelle phase constitue l'alliage fritté ayant une composition standard de 33,3 % en poids de Nd, 65,0 % en poids de Fe, 1,4 %
en poids de B, et 0,3 % en poids de A1.
L'aimant Nd-Fe-B contenant environ 1,5% de Dy présente à la - température ambiante 17 kOe ou plus de force coercitive (iHc) et environ 5 kOe de force coercitive (iHc) à 120-140 C. Bien que le coefficient de température de la force coercitive (iHc), b c'est-à-dire 0,5 %/ C ou plus, n'est pas amélioré par l'addition de Dy, il est satisfaisant que la force coercitive (iHc) qui peut combattre l'inversion du champ magnétique est obtenue même à des températures élevées. La-plupart des aimants de terres rares présentent environ-10 kG de magnétisation résiduelle. Un circuit magnétique est donc conçu dans les conditions d'utilisation de l'aimant avec B/H > 1 et en
prévoyant (iHc) > 5 kOe.
On a considéré que la méthode d'addition de Dy est utilisée pour un aimant Nd-Fe-B dans un moteur à courant alternatif (R.E. Tompkins and T.W. Neumann. General Electric Technical
Information Series, Class 1 Report No 84crd312. Novembre 1984).
Lorsque les aimants Nd-Fe-B-sont utilisés pour des moteurs de starter et des générateurs d'automobiles ainsi que dans des moteurs de grande puissance, les propriétés magnétiques doivent être stables à 180-200'C, ce qui est un environnement extrêmement sévère. Des proportions aussi élevées que 4 % ou plus de Dy doivent donc être ajoutées. Étant donné qu'une telle addition de Dy en une grande proportion implique un problème de ressource de Dy, l'aimant Nd-Fe-B ne peut être utilisé dans des applications à température élevée telles que des moteurs de
grande puissance, des automobiles et autres.
Le brevet japonais publié avant examen n 61-295355, mentionné plus haut, qui décrit la suppression de la croissance des grains par les borures, mentionne la force coercitive (iHc) suivante. Un aimant Nd,5Fe8B77 présente une force coercitive (iHc) de 14,8 kOe. Lorsqu'on ajoute 0,3 atome% de MoB2 à
l'aimant ci-dessus, la force-coercitive (iHc) devient 15,2 kOe.
Cette force coercitive (iHc) est très élevée. Notons toutefois que la force coercitive (iHc) obtenue sans addition de MoB2 est de 14,8 kOe et est également très élevée. Au-dessus de cette
valeur, la force coercitive n'est élevée donc que de 0,4 kOe.
Afin d'obtenir une force coercitive (iHc) très élevée de 14,8 kOe, des précautions diverses très strictes sont nécessaires, comme le fait que la poudre contenant les terres rares ne doit pas être amenée en contact avec l'oxygène dans la mesure du possible, que la répartition granulométrique de la poudre doit être étroite au possible, et encore, que les conditions de frittage soient strictement contrôlées. Les conditions de
procédé mentionnées ci-dessus ne sont pas pratiques à ajuster.
La croissance des grains pendant le frittage est supprimée et donc la force coercitive (iHc) peut être élevée par utilisation de borures. Selon le brevet japonais publié avant examen n 61-295355 mentionné plus haut, l'élévation de la force coercitive (iHc) par la suppression de la croissance des grains est de 2 kOe au maximum. En conséquence, si la technique de suppression de la croissance des grains est appliquée à un aimant (15 atomes% de Nd-77 atomes% de Fe-8 atomes% de B) ayant subi un traitement thermique à 600C (force coercitive (iHc) de 12 kOe, comme décrit ci-dessus), la force coercitive (iHc) obtenue est selon toute vraisemblance de 14 kOe. Cette valeur
n'est toutefois pas satisfaisante.
La présente invention a donc pour objectif de fournir un aimant fritté NdFe-B dans lequel la force coercitive (iHc) est élevée sans utilisation de Dy, ou avec une faible utilisation
de celui-ci.
En particulier, l'objet de la présente invention réside en ce que la force coercitive (iHc) de l'aimant Nd-Fe-B fritté et ensuite traité thermiquement, dont le coefficient de température de la force coercitive (iHc) est de 0,5 %/'C ou plus, est élevée de 3 kOe ou plus, par utilisation d'un élément autre que Dy et en facilitant la production industrielle. A cet égard, la force coercitive (iHc) d'un aimant ainsi fritté décroît de 60 % ou plus par élévation de la température de C, produisant ainsi une réduction de la force coercitive 3b (iHc) de par exemple 12 kOe- & 4,8 kOe ou moins. Contrairement à ceci, dans l'aimant trempé en fusion, dont le coefficient de température de la force coercitive (iHc) est d'environ 0,3%/C, la réduction de-la force coercitive (iHc) n'est que de 36 % et passe de 12 koe à environ 7,7 koe lors d'une élévation de la b température telle que mentionnée ci-dessus. Ii est donc essentiel d'élever la force coercitive (iHc) de l'aimant fritté Nd-Fe-B ayant un coefficient de température de force coercitive
(iHc) élevé.
Un autre objet de la présente invention est de fournir un aimant fritté Nd-Fe-B ayant une résistance à la corrosion améliorée. Un autre objet de la présente invention est de fournir une méthode de production d'un aimant fritté Nd-Fe-B selon laquelle la force coercitive (iHc) est élevée plus qu'antérieurement et,
de plus, la production industrielle est facilitée.
La présente invention concerne la structure d'un aimant Nd-
Fe-B. Dans un aimant Nd-Fe-B, la matrice ou phase principale est la phase du composé R2Fe14B (R et Nd et les autres éléments des terres rares). I1 a été confirmé que,. en raison de la forte anisotropie magnétique de cette phase, d'excellentes propriétés magnétiques sont obtenues. Dans l'aimant Nd-Fe-B, les propriétés magnétiques sont renforcées dans une gamme de composition o chacun des éléments Nd et B est supérieur à la composition stoechiométrique du composé R2Fe14B (11,76 atomes% i5 de Nd, 5,88 atomes% de B, le reste étant du fer). On sait qu'un excès de Nd forme une phase minoritaire que l'on appelle la phase riche en Nd et qui présente une composition de R = 85 à 97 atomes%, le reste étant du fer (si un élément des terres rares autre que Nd, qui est contenu dans le corps fritté est également contenu dans la composition), et qui joue un rôle important pendant le frittage et pour l'élévation de la force coercitive. De plus, la quantité de B en excès formait jusqu'à présent une phase de composé Nd1Fe4B4.que l'on appelle la phase riche o5 en B. Dans certains documents, la phase riche en B est décrite comme Nd2Fe7B6 ou Ndl,iFe4B4. Il est clair que chacun de ces composés désigne le composé identique tétragonal. Le compose NdFe4B4 est un cristal tétragonal non magnétique ayant des constantes de réseaux a = 0,712 nm et c = 0,399 nm, mais il est magnétique à des températures cryogéniques. Dans l'aimant fritté Nd-Fe-B classique, lorsque B est en proportion supérieure à la composition stoechiométrique de la phase du composé R2Fe14B, il forme une phase de composé RFe4B4. Dans l'aimant Nd-Fe-B ayant la composition standard, la proportion de formation de la phase du composé NdFe4B4 calculée suivant le diagramme de phase est d'environ 5 %. L'élévation de la force coercitive par la phase riche en B est faible. Dy aussi bien que Tb et Ho élèvent 1'anisotropie magnétique de la phase de composé R2Fe14B, élevant ainsi la force coercitive (iHc) et la stabilité aux températures élevées, par rapport au cas exempt
de Dy et autres.
Les présents inventeurs ont découvert ce qui suit. Dans un aimant Nd-Fe-B contenant également V, ayant une composition définie, la phase NdFe4B4 (phase riche en B) est supprimée jusqu'à une proportion minimale et une phase de composé autre que la phase NdFe4B4, c'est-à-dire une phase de composé V-Fe-B, dont la présence était inconnue jusqu'à présent, est formée et remplace la phase NdFe4B4. La valeur absolue de la force coercitive (iHc) est nettement élevée et la stabilité aux températures élevées est améliorée grâce à la phase de composé
V-Fe-B et à la composition particulière.
Un aimant fritté Nd-Fe-B (aimant Nd-Fe-B) selon la présente invention présente un coefficient de température de force coercitive (iHc) de 0,5 %/C et une composition telle que R = 11 à 18 atomes% (R est un ou plusieurs éléments des terres rares excepté Dy, avec la condition que 80 atomes% (Nd+Pr) / R 100 atomes%), B = 6 & 12 atomes%, le reste étant constitué par Fe et Co (avec la condition que Co soit de 25 atomes% ou moins par rapport à la totalité de Co et Fe (comprenant 0% de Co) et des impuretés, et est caractérisé en ce que B en excès de la composition stoechiométrique de la phase de composé R2Fe14B ne forme essentiellement pas une phase minoritaire de
composé RFe4B4, mais forme une phase minoritaire de composé V-
T-B finement dispersé (T est Fe, et dans un cas contenant Co, T est Fe et Co), et, de plus, l'aimant présente une énergie maximale de 20 MGOe ou plus et une force coercitive (iHc) de 15
koe ou plus. Un autre aimant fritté Nd-Fe-B (aimant Nd-Fe-B) selon la présente
invention présente un coefficient de température de ïO force coercitive (iHc) de 0,5%/ C ou plus et une composition telle que R = 11 à 18 atomes% (R représente des éléments des terres rares, R1 = Nd+Pr, R2 = Dy, avec la condition que 80
atomes% (R1+R2)/R < 100 atomes%), 0 < R2 e 4 atomes%, B = 6-
12 atomes%, le reste étant constitué par Fe et Co (à condition que Co soit inférieur à 25 atomes% ou moins par rapport à la totalité de Co et Fe (comprenant 0% de Co) et des impuretés, et est caractérisé en ce que. B en excès de la composition stoechiométrique de la phase de composé R2Fe14B ne forme essentiellement pas de phase minoritaire de composé RFe4B4 mais e.o forme une phase minoritaire de composé V-T-B finement dispersée (T-représente Fe, et dans un cas contenant Co, T représente Fe et Co), et, de plus, l'aimant présente une énergie maximale de MGOe ou plus et une force coercitive de 15 + 3x (koe) (x -représente la teneur en Dy (atome%) avec la condition que e5 lorsque 15 + 3x est égal à 21 kOe ou plus, la force coercitive
est de 21 kOe ou plus).
Le procédé de production d'un aimant fritté Nd-Fe-B (aimant Nd-Fe-B) selon la présente invention est caractérisé par le frittage en phase liquide, avec dispersion parmi les particules ou d'une phase de composé R2Fe14B (R représente un ou plusieurs éléments de terres rares dont le ou les constituant(s) principaux sont Nd ou Pr), des particules fines de la phase de composé V-T-B dans une proportion telle que V contenu dans le corps fritté constitue 2 à 6 atomes%. Dans l'aimant Nd-Fe-B produit par ce procédé, une quantité de B en excès par rapport à la composition stoechiométrique de la phase de composé
R2Fe14B ne forme pratiquement pas de phase RFe4B4.
L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description
ci-après en regard des dessins annexés dans lesquels les figures représentent: - Figure 1: une image EPMA de l'aimant Nd-Fe-B selon la
présente invention.
- Figure 2(A) et Figure 2(B): la diffraction électronique du composé V-FeB contenu dans l'aimant Nd15FebalV4B8.* lo - Figure 3: le micrographe de transmission électronique de
l'aimant Nd15FebalV4B8.
- Figure 4: un graphique représentant l'influence de la présence de V-FeB sur la force coercitive (iHc) et la taille
des grains.
ú5 - Figure 5: un graphique illustrant la résistance a la
corrosion de l'aimant fritté Nd-Fe-B.
Microstructure Le composé V-T-B (phase) peut être désigné ci-après par
composé V-Fe-B (phase).
La phase de composé V-Fe-B est formé suivant une structure constitutionnelle de corps fritté, dans la mesure o Nd, Pr, (Dy), B, Fe et V sont dans la gamme décrite ci-dessus. Lorsque ces composants sont à l'extérieur de la gamme ci-dessus, les phases constitutionnelles de l'aimant fritté sont une phase de composé R2Fe14B, une phase riche en Nd et une phase riche en B, comme dans l'aimant Nd-Fe-B classique, et donc la phase de composé V-T-B n'est pas formée. Selon une variante, la proportion de formation du composé V-T-B est très faible, ou bien il se forme la phase Nd2Fe17 qui est nocive pour les
propriétés magnétiques.
La phase de composé V-Fe.B dans l'échantillon n'l du Tableau 1 décrit cidessous s'est révélée, comme le montrent les résultats de la mesure EPMA, avoir une composition de 29,5 * bal: reste de la formule atomes% de V, 24, 5 atomes% de Fe, 46 atomes% de B et des traces de Nd. Le composé V-Fe-B s'est révélé, d'après les résultats de la diffraction électronique, avoir une cellule unitaire de structure tétragonale ayant des constantes de réseaux a = 5,6 et c = 3,1 i. Une photographie de diffraction électronique utilisée pour l'analyse de la structure cristalline du composé V-Fe-B est représentée sur les figures 2(A) et (B). Pour l'identification de la structure cristalline, elle est comparée maintenant avec celle de composés déjà connus. A présent, le V3B2 tétragonal est le plus probable. On suppose qu'une partie de V de ce composé est remplacée par Fe. Des éléments autres que ceux mentionnés ci- dessus peuvent être dissous dans la solution solide de ce-composé. En fonction de la composition, des éléments d'addition et des impuretés de corps frittés, la - proportion de V de ce composé peut être remplacée par divers éléments ayant des propriétés similaires a V. La proportion de B de ce composé peut être remplacée par C qui présente des propriétés similaires à celles de B. Même dans ces cas, on obtient une force coercitive (iHc) améliorée à condition de la présence dans-le corps fritté de la phase (éventuellement la phase (V _xFex)3B2 du. composé binaire Fe-B, dont une partie du Fe est remplacée par V et est en plus éventuellement remplacée par Co et les éléments-M décrits ci-dessous. La phase riche en B, qui est contenue dans la plupart des aimants Nd-Fe-B classiques, est progressivement réduite et devient finalement égale à zéro, avec la croissance de la proportion de la phase de composé V-Fe-B. Lorsque la phase riche en B, qui contient environ 11 atomes% de Nd est remplacée par le composé V-Fe-B, dans lequel il n'y a pratiquement pas de Nd dissous sous forme de solution solide, le reste de Nd constitue la phase riche en Nd qui est essentielle pour le frittage en phase liquide, avec
ce résultat que Nd est utilisé de manière efficace pour-
améliorer les propriétés magnétiques. Ainsi, l'aimant Nd-Fe-B selon la présente invention, qui est essentiellement exempt de phase riche en B, présente une force coercitive (iHc) supérieure & celle d'un aimant Nd-FeB classique ayant la même composition que l'aimant précédent et contenant une proportion
de B supérieure à la composition stoechiométrique de R2Fe14B.
Le bore en excès par rapport à la composition stoechiométrique de R2Fe14B signifie que B est présent en un excès supérieur à (1/17)xlOO atomes% = 5, 8 atomes%, par exemple 2,2 atomes% dans le cas de 8 atomes% de B. Dans un aimant Nd-Fe-B, dont la force coercitive (iHc) est particulièrement améliorée, la phase riche en B est complètement inappréciable ou extrêmement faible même si elle est partiellement appréciable. Comme le montre l'image EPMA de la figure 1, la phase de composé V-Fe-B est dispersée dans les limites de grains et les points triples des limites de grains de la phase de composé R2Fe14B. Par observation au microscope électronique avec un pouvoir de résolution supérieur, on s'aperçoit que, comme le montre la figure 3, la phase de composé V-Fe-B plus fine est dispersée essentiellement dans les limites de grains et en partie dans les grains. Les propriétés de l'aimant Nd-Fe-B sont meilleures dans le cas o la phase de composé V-Fe-B est dispersée essentiellement dans les limites de grains par rapport au cas o la phase de composé V-Fe-B est dispersée essentiellement dans les grains. Dans l'idéal, pratiquement tous les grains de cristaux de la phase de composé R2Fe14B sont en contact à leurs limites de grains avec quelques
particules ou plus de la phase de composé V-Fe-B.
Procédé de l'invention Le procédé selon la présente invention sera décrit en détail ci-après. Selon le procédé de la présente invention, des particules de O la phase de composé V-T-B sont dispersées uniformément et finement pendant le frittage en phase liquide. La phase de composé V-T-B dispersée comme mentionné ci-dessus exerce une forte influence sur la distribution, la proportion et la présence (absence) des diverses phases mineures contenues dans o5 le corps fritté. Il en résulte que l'aimant NdFe-B ayant une
structure caractéristique est obtenu.
Lorsque T représente Fe, la phase de composé V-Fe-B doit être un composé intermétallique, dans lequel un rapport a peu près entier est établi entre les nombres atomiques de V+Fe et b B. Le composé V-Fe-B, qui-est présent pendant le frittage selon la présente invention, peut être constitué par des borures tels que V3B2, V5B6, V3B4, V2B3, VB2 ou autres, dans lesquels de préférence 5 atomes% ou plus de V est remplacé par Fe. Le rapport atomique entre V+B et B diffère occasionnellement du rapport strictement entier. Lorsque deux ou plusieurs sortes de composés V-Fe-B sont mélangés, le mélange obtenu au total ne fournit pas un rapport entier. Même les composés V-Fe-B de ce type peuvent être utilisés dans la présente invention, à condition que les atomes constitutionnels du ou des composés
respectifs présentent un rapport approximativement entier.
Les particules de composé V-Fe-B utilisées comme additif avant le frittage doivent être fines. Lorsque de telles particules sont nettement plus grossières que les particules de la phase principale, alors les premières particules ne se dispersent pas bien parmi les dernières, avec ce résultat que les réactions de la phase de composé V-Fe-B avec les autres phases ne sont plus satisfaisantes et donc son influence sur les diverses phases minoritaires est affaibli. Les particules de composé V-Fe- B doivent donc être fines ou plus fines que les particules de la phase principale. Il est également important que les particules du composé V-Fe- B soient dispersées de
manière satisfaisante uniforme dans la totalité de la poudre.
Les limites de grains sont améliorées au mieux, lorsque les particules du composé V-Fe-B sont dispersées de telle manière qu'au moins une de ces particules soit en contact avec chacune
des particules frittées de la phase principale.
La proportion des particules-de composé V-Fe-B doit être telle que V soit contenu en une proportion de 2 à 6 atomes% dans le corps fritté. Si cette proportion est inférieure à 2 atomes%, il est impossible d'obtenir que la phase V-Fe-B remplace d'une manière satisfaisante la phase RFe4B4. D'autre part, si la proportion est supérieure à 6 atomes%, la magnétisation résiduelle est réduite et il se forme la phase Nd2Fe17 nocive qui agit négativement sur les propriétés magnétiques. Les procédés d'obtention de la poudre de frittage dans laquelle les particules de composé V-Fe-B décrites ci-dessus
sont finement dispersées, seront décrits ci-après.
Il existe deux procédés pour obtenir la poudre de composé V-
Fe-B.
(1) Un lingot de V-Fe-B est pulvérisé.
(2) Un lingot d'alliage Nd-Fe-V-B contenant le composé V-Fe-
B est formé, et ensuite le lingot est pulvérisé, simultanément à la pulvérisation du composé V-Fe-B. Le mélange pulvérulant de la phase de composé V-Fe-B en commun avec les autres phases est obtenu. Divers dispositifs sont possibles pour obtenir la poudre, dans laquelle les particules du composé V-Fe-B sont uniformément et finement dispersées. Étant donné que le composé V-Fe-B est plus dur donc plus difficile à pulvériser que la phase de composé R2Fe14B, le composé V-Fe-B n'est pas affiné d'une manière satisfaisante même lorsque R2Fe14B est pulvérisé en fines particules à une dimension prédéterminée. Une durée de pulvérisation prolongée est donc nécessaire pour obtenir les particules de composé V-Fe-B par rapport à la durée nécessaire pour obtenir les particules de R2Fe14B. La poudre dans laquelle les phases respectives atteignent une dimension moyenne prédéterminée est mélangée pendant une période suffisamment longue pour atteindre une dispersion uniforme des phases respectives. Afin de pulvériser les phases respectives comme les particules séparées décrites ci-dessus, le temps de pulvérisation varie en fonction de la dureté, de sorte que les phases respectives présentent des dimensions réduites à un diamètre de grain moyen prédéterminé. La poudre obtenue est alors mélangée de manière uniforme et satisfaisante pour - 21 obtenir la poudre de départ pour le frittage selon la présente invention. En fonction de la précision de la pulvérisation, on peut obtenir des particules composites dans lesquelles les particules de V-Fe- B et de R2Fe14B ne sont pas séparées mais adhèrent entre elles. Ces particules composites peuvent être également utilisées comme matériau de départ pour le frittage
selon la présente invention.
Un alliage ou des combinaisons d'alliages possibles utilisés
dans la présente invention sont indiqués dans les exemples ci-
iO après.
(1) Un alliage faible en R, dans lequel la proportion de R est inférieure à celle dans R2Fe14B, un alliage riche en R dans lequel là proportion en R est supérieure à celle de R2Fe14B, et le composé V-Fe-B (2) Un alliage riche en R dans lequel la proportion en R est
supérieure à celle de R2Fe14B et le composé V-Fe-B.
(3) Un alliage riche en R dans lequel la proportion en R est supérieure à celle de R2Fe14B, et le composé V-Fe-B, et un
alliage R-Fe-B-V.
zo (4) Deux ou plusieurs sortes d'alliages R-Fe-B-V ayant
différentes compositions.
(5) Une sorte d'alliage R-Fe-B-V.
Des combinaisons autres que celles ci-dessus sont possibles
mais ne sont pas recommandées car elles seraient compliquées.
Dans l'alliage faible en R de (1) ci-dessus, les phases constituantes sont, en fonction de la composition, trois parmi R2Fe14B, R2Fe17, Fe et Fe2B. Les phases constituantes de l'alliage riche en R ci-dessus sont R2Fe14B, une phase riche en R et RiFe4B4. Généralement,.lorsque les phases dont la facilité zo de pulvérisation est différente les unes des autres sont pulvérisées simultanément dans un broyeur par frottement ou autre, la poudre obtenue présente une large répartition
granulométrique et Ies propriétés magnétiques sont faibles.
(1), (2) et (3) sont supérieurs a (4) et (5), car les J5 alliages respectifs peuvent être pulvérisés-séparément et ensuite mélangés entre eux. (4) et (5) sont toutefois supérieurs quelquefois à (1), (2) et (3) au point de vue de la productivité. Les phases constituantes des alliages de fonderie selon (4) et (5) sont des particules des phases R2Fe14B, riche en R et V-Fe-B, ayant une dimension de plusieurs centaines de micromètres. Afin de disperser uniformément à travers la poudre la phase de composé R2Fe14B ayant une dimension de 1 à 5 Fm et des fines particules du composé V-Fe-B, un procédé qui n'a pas d'effet de classification et pulvérise chaque phase en une durée identique et à un degré identique est souhaitable, car il est difficile d'obtenir la poudre dans laquelle les fines particules du composé V-Fe-B sont uniformément et finement dispersées. Lorsque la poudre broyée des alliages selon (4) et (5) est soumise à la pulvérisation dans un broyeur à jet, avec utilisation de gaz azote, les particules dont le diamètre de grain moyen est réduit à une dimension prédéterminée sont successivement recueillis dans des récipients fixes à un cyclone. Les temps de pulvérisation sont donc ajustés automatiquement en fonction de la dureté et de la ténacité des phases respectives. La poudre des phases respectives, qui est utilisable dans la présente invention, est donc préparée même à partir des alliages selon (4) et (5) contenant les phases mélangées. En raison de la différence des propriétés de pulvérisation des phases respectives, les phases respectives ont tendance à se séparer entre elles et sont recueillies séparément. La poudre des alliages selon (4) et (5), telle que pulvérisée dans un broyeur à jet, est donc indésirable, car un aimant fritté Nd-Fe-B obtenu par utilisation d'une telle poudre
contient une proportion notable de phase riche en B résiduelle.
oo Les grains de cristaux de la phase de composé V-Fe-B dans les lingots d'alliage selon (4) et (5) sont d'une finesse souhaitable. Cela signifie qu'étant donné que les.particules du composé V-Fe-B sont difficiles à pulvériser, il est souhaitable
que les fines particules soient déjà formées dans le lingot.
L'alliage fondu est donc de préférence refroidi rapidement pendant la solidification par mise en oeuvre d'un petit lingot ou d'un moule refroidi à l'eau pendant-la coulée de l'alliage après la fusion. Il est alors possible de disperser les particules du composé V-Fe-B de la phase de composé R2Fe14B ayant un diamètre de grain de 1 à 5 pm en moyenne. Si le diamètre moyen de grain des particules du composé R2Fe14B est inférieur à 1 pm, l'activité chimique est tellement élevée que la manipulation devient difficile. D'autre part, si le diamètre de grain moyen est.supérieur à 5 Fm, une force coercitive élevée est difficilement obtenue après frittage. Pour mesurer le diamètre de grain moyen d'une poudre, on utilise un dispositif de calibrage non tamisable Fisher. Pour obtenir une force coercitive élevée, il faut que la phase riche en R soit
uniformément dispersée dans la poudre.
Ensuite, le frittage est effectué. Le frittage doit être un - frittage en phase liquide afin d'obtenir la réparation de la phase de composé R2Fe14B par la phase liquide riche en R. Une température, une durée et une atmosphère de frittage connus
peuvent être utilisée dans la présente invention.
Le traitement thermique est effectué à-une température de 600 à 800 C après frittage. Ce traitement provoque un changement appréciable dans les limites de grains des cristaux et donc une élévation de la force coercitive (iHc) à la
température ambiante de 7 à 11 kOe, et à 140 C, de 2 à 5 kOe.
Le procédé selon l'invention décrit ci-dessus est effectué indépendamment de la composition de l'aimant-Nd-Fe-B, dans la mesure o l'excès-en B par rapport à la composition
stoechiométrique de R2Fe14B est présent dans l'aimant Nd-Fe-B.
Toutefois la teneur en R est de préférence de 10 atomes% ou J0 plus dans la composition d'alliage finale, compte tenu du frittage en phase liquide. La teneur en B de 6 atomes% ou plus
est nécessaire pour obtenir une force coercitive élevée.
Force coercitive Bien que l'aimant Nd-Fe-B ayant un coefficient de s5 température de force coercitive (iHc) de 0,5 %/ C ou plus présente une diminution considérable de la force coercitive à des températures élevées, la force coercitive (iSc) obtenue selon la présente invention est suffisante pour utiliser l'aimant selon l'invention dans diverses applications à haute O température. La force coercitive (iHc) de l'aimant permanent selon la présente invention est décrite ci-après. Notons toutefois que les conditions de fabrication sont ordinaires, en particulier le contact de l'oxygène avec les pièces traitées pendant l'opération de production (par exemple la concentration d'oxygène dans le gaz azote utilisé dans la pulvérisation dans un broyeur à jet), l'atmosphère dans l'opération de compression et la concentration d'oxygène de l'atmosphère de frittage sont des conditions courantes telles que Nd15Fe77B8 ayant une composition optimale présente une force coercitive (iHc) = 12 kOe après un traitement thermique optimal. La force coercitive (iHc) de l'aimant Nd-Fe-B selon la revendication 1 est de 15 kOe ou plus. Étant donné.que la force coercitive (iHc) est élevée de 3 kOe par addition de 1 atome% de Dy, la force coercitive (iHc) est supérieure ou égale à 15 + 3x (x représente la teneur en Dy exprimée en atome %) dans l'aimant Nd-Fe-B, dans lequel Dy est ajouté. Toutefois, étant
donné que le champ magnétique maximum appliqué d'un électro-
aimant utilisé dans les expériences pour mesurer les courbes de démagnétisation jusqu'à la mise au point de la présente invention était de 21 kOe, des valeurs réelles ne pouvaient être mesurées lorsque la force coercitive (iHc) était supérieure à 21 kOe. En conséquence, lorsque la force coercitive (iHc) calculée selon la formule ci-dessus est supérieure à 21 kOe, la force coercitive selon l'invention
(iHc) est d'au moins 21 kOe ou plus.
L'aluminium qui peut être ajouté à l'aimant Nd-Pr-(Dy)-Fe-B ayant la composition selon la présente invention élève encore la force coercitive (iHc), probablement parce que l'aluminium en faible quantité favorise la dispersion fine des phases de composé V-Fe-B.
Une condition nécessaire pour l'utilisation de l'aimant Nd-
Fe-B à haute température est une force coercitive (iHc) de 5 kOe ou plus. Il faut maintenant envisager que la température s'élève jusqu'à 140 C, comme c'est le cas fréquemment lorsque b des aimants sont utilisés dans des moteurs et autres. Si le coefficient de température de la force coercitive (iHc) est par exemple de 0,5 %/C, la force coercitive (iHc) & la température ambiante doit être de 12,5 kOe ou plus. Cette valeur de la force coercitive (iHc) est atteinte dans la gamme de composition selon la revendication 1. Si le coefficient de température de la force coercitive (iHc) est par exemple de 9,6 %/ C,-la force coercitive (iHc) à la température ambiante doit être de 17,8 kOe ou plus. Cette valeur de la force coercitive (iHc) est atteinte pour une gamme de composition selon la revendication 1, sauf aux environs des limites supérieure et inférieure à condition que de l'aluminium soit ajouté à la composition selon la revendication 1. Lorsque le coefficient de température de la force coercitive (iHc) est de 0,7 %/ C ou
plus, on obtient une force coercitive (iHc) de 5 kOe ou plus a.
C à l'aide d'une composition contenant un supplément de Dy.
La force coercitive (iHc) à 200C se montant a 5 kOe ou plus est atteinte pour une composition contenant 3 - environ 5,5 atomes% de V, 13 atomes% ou plus de R, plus de 1 atome% de Dy
et un supplément-d'aluminium.
- Composition
Les raisons pour limiter les compositions sont décrites ci-
dessus. De plus, si les teneurs sont inférieures aux limites inférieures, la force coercitive (iHc) devientfaible. D'autre part, si les teneurs sont supérieures aux limites supérieures, la magnétisation résiduelle devient faible. Concernant Al, plusieurs effets nocifs peuvent devenir sérieux pour une teneur supérieure à 3 atomes% ou plus, c'est-à-dire que le point Curie devient inférieur à 300'C et la modification de la magnétisation résiduelle en fonction de la température a5 augmente. L'addition-de V provoque une élévation de la.force
coercitive (iHc), mais ne réduit que peu le point Curie.
Lorsque la proportion de V est très élevée, étant donné qu'il se forme la phase nocive Nd2Fe17, non seulement la magnétisation résiduelle est réduite mais aussi la force b coercitive (iHc) est réduite, affectant ainsi négativement la stabilité à température élevée. Nd et Pr sont principalement utilisés pour les éléments des terres rares R, car à la fois Nd2Fe14B et Pr2Fe14B présentent une magnétisation de saturation supérieure et des anisotropies uniaxiales cristallines et magnétiques supérieures à celles de la phase de composé R2Fe14B
des autres éléments des terres rares.
(Nd+Pr)/R est > à 80 atomes%, car une magnétisation de saturation élevée et une force coercitive (iHc) élevée sont obtenues en ajustant des teneurs élevées en Nd et Pr, sauf pour Dy. Dy élève la force coercitive (iHc) à 140C et à 200 C d'environ 2 kOe/% et de 1 kOe/%, respectivement. La teneur en Dy est de 4 atomes% ou moins, parce que Dy est une source précieuse et de plus, la magnétisation résiduelle est nettement
réduite pour une teneur supérieure à 4 atomes%.
Notons que non seulement les éléments des terres rares hautement purifiés, mais aussi les matières premières mélangées telles que le dydime, dans lequel Nd et Pr restent non séparés, et le Ce-dydime dans lequel Ce reste non séparé, peuvent être utilisés comme matières premières pour les éléments des terres
rares.
Co, qui peut remplacer en partie Fe, élève le point Curie et améliore le coefficient de température de la magnétisation résiduelle. Si toutefois Co se monte à 25 atomes% ou plus de la quantité totale de Co et Fe, la force coercitive (iHc) est 0 réduite en raison de la phase minoritaire décrite ci-après. La quantité de Co doit être donc de 25 atomes% au moins de la quantité totale de Co et Fe. Dans l'aimant Nd-Fe-B selon la présente invention, contenant du Co, le composé Nd2Fe14B et le
composé V-Fe-B sont transformés en composés R2(FeCo)14B et V-
C5 (FeCo)-B, respectivement. De plus, la phase (Co-Fe)-Nd génère une nouvelle phase minoritaire qui abaisse la force coercitive (iHc). Les présents inventeurs ont ajouté divers éléments à l'aimant Nd-Fe-B décrit ci-dessus et ont étudié les influences b des éléments ajoutés sur la force coercitive (iHc). Il est apparu que la force coercitive (iHc) est légèrement améliorée
ou pratiquement pas améliorée, mais ne subit pas de diminution.
M1 élève la force coercitive (iHc), comme le fait V mais pas autant que V. M2 et M3 ont une faible action d'élévation de la force coercitive (iHc). Toutefois M2 et M3 peuvent être incorporés dans le procédé d'affinage des éléments des terres rares et de Fe. Il est donc avantageux au point de vue du coût des matières
premières que-l'addition de M1 et de M2 soit possible.
M1 = O à 4 atomes% (Mi = un ou plusieurs des éléments Cr, Mo et W), M2 = 0 à 3 atomes% (un ou plusieurs des éléments Nb, Ta et Ni), et M3 = O à 2 atomes% (un ou plusieurs des éléments Ti,
Zr, Hf, Si et Mn).
Parmi les éléments ci-dessus, les éléments de transition remplacent une partie de T du composé V-T-B. Lorsque.la quantité ajoutée de M1, M2 et M3 dépasse les limites supérieures, le point Curie et la magnétisation résiduelle sont abaissés. Les éléments autres que ceux décrits ci-dessus sont des impuretés. En particulier, le ferrobore, qui est fréquemment utilisé comme matière première pour le bore, contient de
l'aluminium. L'aluminium des creusets se dissout également.
L'aluminium est donc contenu en une proportion de 0,4 % en poids (0,8 atomes%) au maximum dans l'aimant Nd-Fe-B, même si
l'aluminium n'est pas ajouté comme élément d'alliage.
Il y a d'autres éléments qui sont décrits comme pouvant être ajoutés à un aimant Nd-Fe-B. Par exemple, Ga est supposé élever la force coercitive (iHc) lorsqu'il est ajouté en commun avec le cobalt. Ga peut également être ajouté à l'aimant Nd-Fe-B de la présente invention. Cu est également une impureté en une proportion inférieure à 0,01 %. L'oxygène est incorporé à l'aimant fritté Nd-Fe-B pendant l'étape de pulvérisation de l'alliage, l'étape de post-pulvérisation, l'étape de compression et l'étape de frittage. De plus, une grande proportion de Ca est incorporée à l'aimant Nd-Fe-B comme résidu de l'étape d'extraction (étape de lavage pour séparer CaO) du procédé de co-réduction pour l'obtention directe de la poudre
d'alliage de l'alliage Nd-Fe-B par réduction à l'aide de Ca.
Cet oxygène est incorporé a l'aimant Nd-Fe-B en une proportion ú0 de 10000 ppm (rapport en poids) au maximum. L'oxygène n'améliore ni les propriétés magnétiques ni les autres propriétés. Dans l'aimant Nd-Fe-B sont introduits du carbone provenant des matières premières pour les terres rares et pour Fe-B, ainsi que du carbone, du phosphore et du soufre provenant du lubrifiant utilisé dans l'étape de compression. Dans la présente technique, le carbone est incorporé à l'aimant Nd-Fe-B en une proportion de 5000 ppm (rapport en poids) au maximum. Ce carbone n'améliore pas non plus ni les propriétés magnétiques
ni les autres propriétés.
Une force coercitive (iHc) élevée est obtenue à l'aide d'un traitement thermique de l'aimant Nd-Fe-B selon l'invention,
dans une gamme de températures de 500 & lO1000C, comme suit.
Tableau 1
Composition (at%) iHc(max) Gamme de k0e traitement No -,he.,mique Nd Pr Dy V _Nd -Pr Dv V A1 B Co M Fe _ min-max 1 16 - - 4 0,5 8 - - bal* 17, 3670-680 2 16 - 0, 5 4 0 5 8 - - bal 18, 6 670 3 16 1,5 - 3 0,7 9 - - bal 17, 5 650-660 4 16 - - 4 1,2 8 4 - bal 16, 9 600 15 - - 3 - 8 - Cr=1 bal 16,5 640-650 6 15 - - 3 - 8 - Mo=l bal 16, 8 650-660 57 15 - - 3 - 8 - W =1 bal 16, 5 650-660 v 8 15 -- 4 - 8 - Hf= bal | 16,9 640 8 15 4 - Mo H=l bat 1 Dans ce tableau, la gamme de traitement thermique désigne la gamme de températures pour laquelle on obtient une force coercitive (iHc) inférieure à la force coercitive maximale (iHc) pour 1 kOe. L'aluminium est contenu comme impureté, sauf
b indication contraire.
Résistance à la corrosion Selon la présente invention, toute ou presque toute la phase riche en B, qui présente la plus faible résistance à la corrosion, est remplacée-par la phase V-Fe-B, élément élevant ainsi la résistance à la corrosion vis-à-vis de l'eau. V forme avec B un composé très stable et supprime la formation de NdlFe4B4. La résistance à la corrosion du composé V-T-B est supérieure à celle de la phase riche en B et même supérieure à celle de la phase principale et de la phase riche en Nd. La résistance à la corrosion de l'aimant Nd-Fe-B selon la présente invention, est deux fois aussi élevée que celle d'un aimant classique, exprimée par l'augmentation de poids par oxydation dans des conditions de température et d'humidité élevées, de C et de 80 % de RH (durée de test 120 heures). Cela signifie que l'augmentation de poids de l'aimant selon l'invention est la moitié de celle de l'aimant classique. Étant donné que la
résistance à la corrosion est améliorée comme mentionné ci-
dessus, il apparait que les problèmes de rouille, se produisant jusqu'à présent lorsque les aimants étaient utilisés dans des
applications de ce type, sont nettement réduits.
Avantaaes Lorsque Fe dans la composition standard N15Fe77B5 est remplacé par 3,5 atomes% de V, la force coercitive (iHc) est de kOe ou plus. Cette valeur est supérieure de 3 kOe à la force coercitive de 12 kOe de la composition standard ayant subi un traitement thermique. De plus, comme décrit dans les exemples
ci-dessous, on obtient une force coercitive (iHc) de 18 kOe.
L'élévation de la force coercitive (iHc) est de 6 kOe et donc
extrêmement élevée.
* Une telle élévation de la force coercitive peut s'expliquer
en considérant les quatre points de vue suivants.
(1) Utilisation efficace de R Étant donné que la phase riche en B est remplacée par la b phase de composé V-Fe-B, dans laquelle il n'y a pratiquement pas de Nd en solution solide, Nd est éliminé de la phase riche en B et est utilisé pour le frittage en
phase liquide et pour la formation de la phase principale.
Il en résulte que la force coercitive (iHc) est élevée.
À o (2) Régulation du diamètre des grains En particulier, la poudre de la phase principale dans laquelle les particules de la phase de composé R2Fe14B présentent un diamètre moyen de i à 5 pm, est fritté en phase liquide jusqu'à ce que le diamètre moyen s'abaisse de
manière à être dans la gamme de 5 à 15 im.
La figure 4 représente à l'aide d'un graphique la force coercitive (iHc) en fonction du diamètre moyen des.particules de la phase de composé R2Fe14B à la température de frittage, pour la composition selon l'invention de l'exemple 4, dans do laquelle 6 % en poids de V-Fe-B sont ajoutés, et pour la composition comparative sans addition. Le temps de frittage est de 4 heures. Lorsque la température de frittage est telle que le diamètre moyen des grains est dans la gamme de 5 à 15 Mm, la force coercitive (iHc) est de 13 kOe ou moins dans le cas comparatif, mais elle est supérieure à 15 kOe et donc elle est
élevée, dans le cas selon l'invention.
(3) Régulation de la température de frittage Le frittage est effectué en particulier à T2 et la température de frittage est réduite de 10'C exprimée par (A
oo T), comme indiqué ci-dessous.
bT représente T, -T1 T1 est la température de frittage pour laquelle le diamètre
moyen de grains (dl) est obtenu en l'absence du composé V-
T-B. T2 est la température de frittage pour laquelle le diamètre moyen de grains (d2 = dl)-est obtenu en présence du composé V-T-Bi T indique donc latempérature qui correspond à l'action de suppression de la croissance des grains. Le b tableau suivant représente T1, T2 et A T obtenu à partir de
la figure 4.
Tableau 2
Diamètre moyen Suppression Température de frittage des grains du de la croissance corps fritté (dl, d2, m) ( T, 'C) (T2, OC) 6 i 40 1060
7 45 1090
8 50 1130
9 53 1140
52 1145
12 50 1160
e 0 Comme le montre le tableau 2, la température de frittage T2 peut être élevée de 40 C ou plus (T2, 40>C), tout en
maintenant le diamètre moyen des grains égal (d1 = d2).
(4) Modification des limitesde grains On sait que dans l'aimant Nd-Fe-B la force coercitive est en relation étroite avec la microstructure des limites de grains.- On suppose que le composé V-Fe-B agit dans l'aimant selon l'invention de manière à modifier les limites de grains. Lorsque NdFe-Mo-B-ou Nd-Fe-Cr-B est utilisé à la place de V-Fe-B, aucune amélioration n'est do obtenue. Ce fait suggère que le composé V-Fe-B présente une action autre que la suppression de la croissance des grains qui est également importante. L'aimant selon l'invention est fondamentalement différent de l'aimant Nd-Fe-B fritté classique aussi bien pour la nature que pour la morphologie des phases minoritaires, c'est-à-dire que la phase RFe4B4 est présente dans ce dernier aimant, mais qu'elle est essentiellement absente dans le premier. Il apparaît, concernant la morphologie des phases minoritaires, que la phase de composé V-Fe-B est plus appropriée comme phase autour de la phase de composé R2Fe14B (phase principale) que la phase RFe4B4 pour obtenir une force coercitive élevée. En raison de l'addition de V, les limites de grains sont probablement modifiées de telle façon que les noyaux pour l'inversion de la magnétisation soient
difficiles à générer.
o10 Notons que l'énergie maximale de l'aimant Nd-Fe-B selon la présente invention est de 20 MGOe ou plus. Cette valeur est la valeur minimum nécessaire pour les aimants des terres rares ayant une capacité élevée. En dessous de cette valeur, les aimants des terres rares ne peuvent entrer en compétition avec
les autres aimants.
La présente invention sera décrite ci-dessous à l'aide
d'exemples.
Exemple 1
Des alliages sont fondus dans un four à induction haute fréquence et coulés dans un moule en fer. Comme matières de départ, on utilise les matières suivantes: pour Fe, un fer électrolytique ayant une pureté de 99, 9 % en poids; pour B, un alliage ferrobore et bore ayant une pureté de 99 % en poids; Pr ayant une pureté de 99 % en poids; Dy ayant une pureté de 99 % en poids; pour V, un ferrovanadium contenant 50 % en poids de V; et A1 ayant un pureté de 99,9 % en poids. La masse fondue est agitée vigoureusement pendant la fusion et la coulée, de façon & produire une masse fondue contenant une proportion homogène de V. L'épaisseur des lingots est de 10 mm ou moins et O ces lingots sont minces, le refroidissement est effectué
rapidement de façon à disperser finement la phase de composé V-
Fe-B dans les lingots. Les lingots obtenus sont pulvérisés dans un broyeur de concassage à 35 mèches. Une pulvérisation fine est ensuite effectuée dans un broyeur à jet, à l'aide de gaz J5 azote. Il en résulte une poudre ayant un diamètre de grains de 2,5 à 3,5 pm. Cette poudre est façonnée sous une pression de
1,5 kg/cm2 et dans un champ magnétique de 10 kOe.
Après le traitement de la poudre dans un broyeur à jet, la poudre est agitée vigoureusement de manière à disperser b uniformément et finement le composé V-Fe-B dans le corps fritté. Le corps compact vert obtenu par compression-dans un champ magnétique est ensuite fritté à une température de 1050 à 1120 C pendant 1 heure à 5 heures, sous atmosphère d'argon. Le lo corps fritté est soumis à un traitement thermique à 8000C pendant 1 heure, suivi d'un refroidissement rapide par soufflage de gaz argon. Un traitement thermique est effectué ensuite à 600-7000C pendant i heure, suivi d'un refroidissement
rapide par soufflage de gaz argon.
s5 Les compositions et les propriétés magnétiques des échantillons sont représentées dans le tableau 3. Lorsque la teneur en B est de 8 atomes% et la quantité ajoutée de V est de 2,7 atomes%, la phase V-T-B est de 90 % par rapport à la totalité de la phase V-T-B et de la phase riche en B. Lorsque la quantité de V ajoutée est supérieure à 3 atomes%, la phase V-TB est pratiquement de 100%. Toutefois, méme dans ce cas, la phase fine RFe4B4 semble en partie due à la non homogénéité de composition et autre. La valeur moyenne (% de surface) de EPMA est convertie en volume, qui est le pourcentage de phase'
mentionné ci-dessus.
Tableau 3
No. Composition (at %) (BH)max Force coercitive MGOe ii.c(kOe) Nd Pr/La Dv V A1 B Fe RT 140 C 200 C 1 16 - - 4 0,5 8 bal 17, 3 6z5 - 31/1 2* 16 - - 0,5 8 bal 13 3,5 - 34,2 3* 14,4 - 1,6 - 0;6 8 bal 17 2 6,3 - 291 8 4 14,4 - 1,6 4 0,6 8 bal '21 919 5/5 27,3 5* 12,5 - 3,5 - 0,6 8 bal -21 8 3, 5 27,2 6 16 1 5 - 3 0 7 9 bal 17 5 6/2 - 30,3 7 14 0 5 - 4 0,i6 9 bal 17, 7 6/ 3 - 30, 9 8 10 6 - 4 0,6 8 bal 18,1 6,5 - 3018 9* 16 - - 5 1,0 5 5 bal 13 4 - 15,7 10 16 - - 6 0,9 10 bal 16,5 5 2 - 23,8 11 16 1 0 - 4 8 1, 1 9 bal 17, 1 5/ 7 - 25,9 12* 15 1 0 - 1 5 0,6 8 bal 14,2 4 4 - 33 1 13 16 LaO 5 - 4 - 10 bal 15,2 4,5 - 29j1 14 15 2 - 38 - 9 bal 16,0 5,1 - 30/1 15 15 1 - 3 2,3 8 bal 17,/ 5 518 28,1 16 i4 1 1,0 4 2 1 1 8 bal =21 8,8 4,5 27,5 17 12,8 0 5 2,5 3 9 0,7 9 bal =21 12/ 2 7/2 26/2 18 13,7 2 5 3,0 37 1,0 8 bal >21 14,0 7, 5 25,6 19 10,7 0 5 2,0 4 1i2 9 bal >21 9 1 5, 5 291 3 13 1 5 1,5 3 5 0/9 9 bal 21' 9,8 5,3 26,6 21 12 - 4 4 0,9 8 bal =21 15, 3 9, 7 22,6 22 16 - - 4 - 10 bal 16, 1 5,6 - 28,5 23 14,5 - 1,5 4 - 10 bal '21 9 1 51 24 2 24 16 - - 4 1,2 8 Co=5 16,9 5,1 6 - 30, 9 Fe=bal 14,4 1, 6 4 1/ 5. 9 Co=9 21 8, 3 510 25,3 Fe=bal 26 11,7 - - 5,3 1,3 9 8 bal 16/1 5,4 - 29,0
27* 9 - - 5 1,2 101 bal 1,5 - - -
5.28 16 - - 6 019 11 bal 16, 2 5,3 - 23,5 29 11,5 - 1,5 6 1,0 10,3 bal 21 8,3 5,0 29,5 Remarques: Les échantillons marqués d'un astérisque sont des échantillons comparatifs. Les échantillons sans astérisque sont des échantillons selon l'invention. Les échantillons n 13, 14, 22 et 23 indiquent 0,4 % en poids ou moins de Al comme impureté. -
Exemple 2
Des feuilles de 10xlOxl mm, constituées de Nd14FebalB8Vx sont préparées par la même méthode que dans l'exemple 1. Ces feuilles sont chauffées a 80'C dans l'air ayant-une humidité relative de 90 %, pendant 120 heures, et l'augmentation de poids par oxydation est mesurée. Les résultats sont représentés à la Figure 5. La Figure 5 montre que la résistance a la corrosion est considérablement améliorée par l'addition de V. ExemDle 3 L'augmentation de poids par oxydation est mesurée par la même méthode que dans l'exemple 2 pour les compositions indiquées dans le Tableau 5. Les résultats sont représentés
dans le Tableau 4.
TABLEAU 4 2632766
No. Composition (at %) Augnenti iHc Propor Augment'ation i H du poids par (kOe) -tion àe oxydationûwj V-T-B Nd R Dy V Ai B Co M (mg/cm) _
1* 15 - - - - 8 - - 0,68 12,5 0
2 15 - - 2.7 - 8 - - 0,29 151 5 90
3 15 - - 4 - 8 - - 0,12 17,0 -
4 15 - - 6 - 9 - - 0,06 16,5 -100
13 - - 6 - 10 - - 0O08 16/3 -100
6 11 Pr=2 - 6 - 10 - - 0,09 16,8 -100 7 13,5 - 1,5 4 - 8 - - 0/11 i 21 100 8 14 Ce=l - 4 - 8 - - 0,12 16,2 ' 100
9 15 - - 4 2 8 - - 0,12 18,0 /100
15 - - 4 - 8 6 - 0,10 16/ 8 100
11 15 - - 4 - 816 - 0 08 15/8 100
12 15 - - 3 - 8 - Cr=0,5 0,14 1614 95 13 15 - - 3 - 8 - Cr=l 0,13 16/ 5 95 0 14 15 - - 2 - 8 - Cr=2 0,12 161.9 95 13,5 - 1,5 3 - 8 - Cr=l 0/12 t21 95 16 15 - - 3 - 8 - Mo=l 0,.13 16,6 100 17 15 - - 2 - 8 - Mo=2 0,14 16,7 95 18 15 - - 1 - 8 - Mo=3 0,14 1615 90 19 13/5 - 1,5 2 - 8 - 'Mo=2 0, 15 7 21 95
15 - - 3 - 8 - W=1 0,18 16,5 -100
21 15 - - 3 - 8 - Nb=l 0,14 16/2 95 22 15 - - 3 - 8 - Ta=l 0O13 16,2 95 23 15 - - 3,5 - 8 - Ni=l 0/10 16/7- 100 JO 24. 15 - - 3 5 - 8 - Ti=0/5 0, 15 16/6 100 15 - - 4 - 8 - Zr=0/5 0,16 16,5 100
26 15 - - 4 2 8 - - 0110 1810 -100
27 13,5 - 1,5 4 2/5 8 - - 0,08 '21 -100
28 15 - - 4 - 8 - Hf=O 5 0,16 16,9 -100 29 15 - - 3,5 - 8 - Si=O 5 0,15 1613 100
15 - - 3,5 - 8 - - 0,17 16,4 -100
31 15 - - 4 - 8 - Mn=O 5 0,18 16/2 100
32 15 - - 4 - 8 5 - 0,10 16/7 -100
33 15 - - 4 - 810 - 0,09 16,6 -100
34 15 - - 4 - 8 15 - 0,08 16,4 -100
I r%* 1 R _-- 0.5 - 8 - - 0,60 13,5 - 20 Remarques: Les échantillons marqués d'un astérisque sont comparatifs. Les échantillons dont la teneur' en Ai n'est pas spécifiée contiennent 0,4 % en poids de A1. L'échantillon n 30 contient 0,5 atomes% de Ga comme impureté. Le reste est
b constitué par Fe.
Dans les exemples suivants, la composition est
Nd16Fe72V4B8ou (Nd0,9DY0O1)16Fe72V4B8.
Exemple 4
A: Nd10Fe86B4, B: Nd30Fe66B4, et C: (V0,6Fe0 4)3B2 sont 1O. fondus dans un four à induction haute fréquence, et des lingots sont formés. Les lingots sont pulvérisés dans un broyeur à mâchoires et dans un broyeur à disques pour obtenir une poudre passant à 35 mèches. A et B sont alors pulvérisés dans un broyeur à billes à un diamètre moyen des particules de 3 Fm. C est pulvérisé dans un broyeur à billes a un diamètre moyen de particules de 1 Fm. A ce stade, la poudre A est constituée de particules de Nd2Fe14B, Fe2B etc< - Fe. La poudre B est constituée de particules de Nd2Fe14B, Nd2Fe17, et la phase riche en Nd. Pratiquement toute la poudre de C est une poudre (V0,6Fe0,4)3B2 à phase unique. Les poudres A, B et C sont mélangées dans un rapport en poids de 51:43:6 et ensuite, mélangées pendant 3 heures dans un mélangeur à vibrations. La poudre mélangée est comprimée sous une pression de 1 t/cm2 dans un champ magnétique de 12 koe, et ensuite, frittée à 1100 C pendant 4 heures sous Ar, -sous une pression de o10-2 torr. Apres le frittage, un refroidissement rapide est effectué. Le traitement thermique est alors effectué à 670'C pendant 1
heure. Les propriétés magnétiques sont les suivantes.
La magnétisation résiduelle est Br = 11,6 kG La force coercitive (iHc) = 18,4 koe La densité d'énergie maximale est de (BH)max = 31,3 MGOe Le diamètre moyen-des particules du corps fritté est de 5,9 pm. La phase riche en B n'est pas notable par mesure du-corps
fritté par EPMA.
Exemple 5
A: Ndl8Fe77B4 et B: (V0o6Feo,4)3B2 sont pulvérisés par les mêmes méthodes que dans l'exemple 4, à 3,7 Pm et 1,5 ym, respectivement. A ce stade, la poudre A est constituée de b particules de Nd2Fe14B, de la phase riche en Nd, et de la phase Nd2Fe17 et la poudre B est constituée de particules de la phase unique (V0,6Fe0o,4)3B2. Le mélange est effectué dans un mélangeur à vibrations en 1 heure pour produire un rapport en poids de A:B = 94:6. Un aimant fritté est produit dans les
mêmes conditions que dans l'exemple 4.
Les propriétés magnétiques sont les suivantes.
La magnétisation résiduelle est de Br = 11,7 kG La force coercitive est de (iHc) = 17,9 kOe La densité d'energie maximale est de (BH)max = 31,7 MGOe À5 Le diamètre moyen des particules du corps fritté est de 6,1 Mm. La phase riche en B n'est pas appréciable par mesure du
corps fritté par EPMA.
Exemple 6
Un alliage Nd16Fe72V4B8 est pulvérisé dans un broyeur à jet par utilisation de gaz azote à un diamètre moyen de 2,5 pm. A ce stade, la poudre est constituée de particules des phases
respectives Nd2Fe14B unique, d'alliage riche en Nd, et de V-Fe-
B. L'état de dispersion des particules du composé V-Fe-B n'est toutefois pas homogène. Après la pulvérisation, le broyage dans un broyeur à vibrations est effectué pendant 2 heures. Un aimant fritté est obtenu dans les mêmes conditions que dans
l'exemple 4.
Les propriétés magnétiques sont les suivantes.
La magnétisation résiduelle est de Br = 11,6 kG La force coercitive est de (iHc) = 17,3 kOe La densité d'énergie maximale est de (BH)max = 31,7 MGOe Le diamètre moyen des particules du corps fritté est de 6,8 }m. La phase riche en B n'est pas appréciable par mesure du
corps fritté par EPMA.
Exemple 7
A: Nd16Fe80B4 et B: Ndi6Fe70V5B9 sont pulvérisés dans un broyeur à jet-et dans un broyeur à billes à 2,8}am et à 1,9 respectivement. A ce stade, la poudre A est constituée de particules de Nd2Fe14B, de la phase riche en Nd et de la phase Nd2Fe17, et la poudre B est constituée de particules de la phase Nd2Fe14B, de la phase riche en Nd, du composé V-Fe-B et de la phase Nd2Fe17. Le mélange dans un mélangeur à vibrations est effectué en 2 heures pour produire le rapport en poids de O A:B = 6:94. Un aimant' fritté est produit dans les mêmes
conditions que dans l'exemple 4.
Les propriétés magnétiques sont les suivantes.
La magnétisation résiduelle est de Br = 11,5 kG La force coercitive est de (iHc) = 17,6'kOe La densité d'énergie maximale est de (BH)max = 31,5 MGOe Le diamètre moyen des particules du corps fritté est de 6,3 pm. La phase riche en B n'est pas appréciable par mesure du
corps fritté par EPMA.
ExemDle 8 A: Nd16,4DYlsFe79,5B2,3 et B: V33Fe22B45 sont pulvérisés dans un broyeur à jet et dans un broyeur.à billes à 2,6}m et 1;5 am, respectivement. A ce stade, la poudre A est constituée de particules de R2Fe14B, de la phase riche en R et de la phase R2Fe17, et la poudre B est constituée des particules de (V0,6Fe0,4)3B2 et (V0,6Fe0,4)B. Le mélange dans un mélangeur & vibrations est effectué en 2 heures pour produire le mélange ayant un rapport en poids de A:B = 94:6. Un aimant fritté est
produit dans les mêmes conditions que dans l'exemple 3.
Les propriétés magnétiques sont les suivantes.
La magnétisation résiduelle est de-Br = 11,0 kG La force coercitive est de (iHc) = 21 kOe -ou plus La densité d'énergie maximale est de (BH)max ' 28,5 MGOe Le diamètre moyen des particules du corps fritté est de 6,0 vm. La phase riche en B n'est pas appréciable par mesure du
corps fritté par EPMA.
Exemple comparatif 1 On applique les mêmes procédés que dans l'exemple 5, sauf que l'on n'effectue pas le mélangeage dans un mélangeur à vibrations.
b Les propriétés magnétiques sont les suivantes.
La magnétisation résiduelle est de Br = 11,5 kG La force coercitive est de (iHc) = 12,8 kOe La densité d'énergie maximale est de (BH)max = 30,7 MGOe Le diamètre des particules du corps fritté est fortement dispersé de 10,3 >m au minimum à 17 Fm au maximum. La phase riche en B est observée localement dans le corps fritté par mesure de EPMA. La proportion de la phase riche en B est de 3 %
dans le corps fritté au total.
Claims (10)
1. Aimant fritté Nd-Fe-B ayant un coefficient de température de force coercitive (iHc) de 0,5 %/'C ou plus et ayant une composition telle que R = il à 18 atomes% (R étant un ou b plusieurs éléments des terres rares, excepté Dy; a condition que 80 atomes% < (Nd+Pr)/R 100 atomes%)-, B = 6 à 12 atomes%, le reste étant Fe et Co (étant entendu que la teneur en Co est de 25 atomes% ou moins par rapport à la teneur totale en Co et Fe (y compris 0 % de Co)) et des impuretés, caractérisé en ce qu'il contient en outre V en une proportion de 2-à 6 atomes% et B, contenu en une proportion supérieure à la composition stoechiométrique de la phase de composé R2Fe14B, ne forme essentiellement pas de phase minoritaire de composé RFe4B4, mais forme une phase minoritaire finement dispersée de composé V-T-B (T représente Fe, et dans le cas o Co est contenu, T représente Fe et Co), et de plus, l'aimant présente une énergie maximale (BH)max de 20 MGOe ou plus et une force coercitive
(iHc) de 15 kOe ou plus.
2. Aimant fritté Nd-Fe-B selon la revendication 1, contenant
en outre 3 atomes% ou moins d'aluminium.
3. Aimant fritté Nd-Fe-B selon la revendication 1 ou 2 dans lequel ledit aimant contient en outre au moins un membre parmi M1, M2 et M3, étant entendu que M1 = 0 à 4 atomes% d'un ou plusieurs -éléments parmi Cr, Mo et W, M2 = 0 à 3 atomes% d'un ou plusieurs éléments parmi Nb, Ta et Ni, et M3 = 0 à 2 atomes% d'un ou plusieurs éléments parmi Ti, Zr, Hf, Si et Mn, et de plus, T représente des éléments de transition essentiellement constitués de Fe ou de Fe plus Co, dans le cas o l'aimant contient Co. 50.4. Aimant fritté Nd-Fe-B selon l'une quelconque des
revendications i à 3, présentant une force coercitive (iHc) à
C de 5 kOe ou plus.
5. Aimant fritté Nd-Fe-B selon l'une quelconque des
revendications 1 aà 3, présentant une force coercitive (iHc) à
C de 5 koe ou plus: 6. Aimant fritté Nd-Fe-B ayant un coefficient de température de force coercitive (iHc) de 0,5 %/'C ou plus et ayant une composition telle que R = 11 à 18 atomes% (R représente des éléments des terres rares, R1 = Nd+Pr, R2 = Dy, étant entendu que 80 atomes%. (R1+R2) /R < 100 atomes%), O R2.< 4 atomes%, B = 6 à 12 atomes%, le reste étant constitué de Fe et Co (étant entendu que Co est de 25 atomes% ou moins par rapport à la totalité de Co et Fe (y compris O % de Co)) et des impuretés, caractérisé en ce qu'il contient en outre V en une proportion de 2 à 6 atomes% et que B, dans une proportion supérieure à la composition stoechiométrique de la phase de composé R2Fe14B, ne forme essentiellement pas de phase minoritaire de composé RFe4B4, mais forme une phase minoritaire finement dispersée de composé V-T-B (T représente Fe, et dans le cas o l'aimant contient Co, T représente Fe et Co), et de plus, l'aimant présente une énergie maximale (BH)max de 20 MGOe et une force coercitive (kOe) de 15 + 3x (x est la teneur en Dy (atomes%), étant entendu que 15 + 3x est de 21 kOe ou plus, la force
coercitive étant de 21 kOe ou plus).
7. Aimant fritté Nd-Fe-B selon la revendication 6, contenant
en outre 3 atomes% ou moins d'aluminium.
8. Aimant fritté Nd-Fe-B selon la revendication 6 ou 7, dans lequel ledit aimant contient en outre au moins un membre parmi M1, M2 et M3, étant entendu que M1 = O à 4 atomes% d'un ou plusieurs éléments parmi Cr, Mo et W, M2 = 0 à 3 atomes% d'un ou plusieurs éléments parmi Nb, Ta et Ni, et M3 = O à 2 atomes% d'un ou plusieurs éléments parmi Ti, Zr, Hf, Si et Mn, et en outre T représente des éléments de transition essentiellement constitués de Fe ou Fe plus Co dans le cas o l'aimant contient Co. 9. Aimant fritté Nd-Fe-B selon l'une quelconque des
revendications 6 à 8, présentant une force coercitive (iHc) à
*C de 5 + 2x (kOe).
10. Aimant fritté Nd-Fe-B selon l'une quelconque des
revendications 6 à 9, présentant une force coercitive à 200C
2632766'
de 5 kOe ou plus.
11. Procédé de fabrication-d'un aimant fritté Nd-Fe-B par frittage en phase liquide, caractérisé par la dispersion en particules de la phase de composé R2Fe14B (R représente un ou plusieurs éléments des terres rares dont le ou les composants principaux sont Nd ou Pr), des fines particules de la phase de composé V-T-B (T représente Fe) en une proportion telle que V. soit présent dans le corps fritté en une proportion de 2 à 6 atomes% produisant ainsi un aimant Nd-Fe-B, dans lequel une xO proportion de B supérieure à la composition stoechiométrique de la phase de composé RFe14B, ne forme pratiquement pas de phase
R2Fe4B4, mais forme une phase finement dispersée de composé V-
T-B. 12. Procédé selon la revendication 11, dans lequel la composition de l'aimant Nd-Fe-B est de R = 11 à 18 atomes% (R représente un ou plusieurs éléments des terres rares, excepté Dy, étant entendu que 80 atomes% < (Nd+ Pr)/ R < 100 atomes%), B = 6 a 12 atomes%, le reste étant Fe et Co (étant entendu que Co est présent dans une proportion de 25 atomes% ou moins par 0 rapport à la proportion totale de Co et Fe (y compris 0 % de Co)) et des impuretés, et T représente Fe et Co dans le cas o l'aimant contient Co. 13. Procédé selon la revendication 11, dans lequel la composition dudit aimant est de R = 11 à i8 atomes% (R représente des éléments des terres rares, R1 = Nd+Pr, R2 = Dy, étant entendu que 80 atomes% < (R1+R2) /R < 100 atomes%), 0 < R2 4 atomes%, B = 6 à 12 atomes%, le reste étant constitué de Fe et Co (étant entendu que Co est présent dans une proportion de atomes% ou moins par rapport à la proportion totale de Co et
Fe (y compris 0 % de Co)) et des impuretés.
14. Procédé selon l'une quelconque des revendications 11 à
13, dans lequel ledit aimant contient en outre 3 atomes% ou
moins d'aluminium.
15. Procédé selon l'une quelconque des revendications 11 à
14, dans lequel ledit aimant contient en outre-au moins un membre parmi M1, M2 et M3, étant entendu que M1 = O à 4 atomes% d'un ou plusieurs éléments parmi Cr, Mo et W, M2 = à à 3 atomes% d'un ou plusieurs éléments parmi Nb, Ta et Ni et M3 = O à 2 atomes% d'un ou plusieurs éléments parmi Ti, Zr, Hf, Si et Mn, et de plus, T représente des éléments de transition essentiellement constitués de Fe, ou de Fe plus Co dans le cas o l'aimant contient Co.
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