HU216373B - Szinterelt állandó mágnes(-anyag), és eljárás állandómágnes-anyag előállítására - Google Patents

Abstract

A találmány tárgya egyrészt szinterelt állandó mágnes (-anyag), amely8…30 atőm% ritkaföldfémet (RF), 2…28 atőm% bórt (B), tővábbá maradékvasat (Fe), vagy vasat (Fe) és kőbaltőt (Cő) tart lmaz, amelynek atalálmány szerint RF2Fe14B-típűsú keménymágneses része van, amelyben avasatőmők egy része kőbaltatőmőkkal van helyettesítve, és amelynek arészaránya legalább 65 térfőgat%. Ez a keménymágneses rész legalábbkét mágneses fázisból áll, ahől legalább az egyik mágneses fázist,mint közpőnti fázist vagy magfázist, simítőtt felületű, illetvecsökkentett felületi energiájú vagy m nimalizáltan diffúziósanbefőrmált szemcsék képezik. Periférikűs fázisként legalább egy tővábbimágneses fázis van rárakódva ezekre a szemcsékre, vagy hőzzárendelveezekhez a szemcsékhez. Ezenkívül a állandó mágnes (-anyag) 3…35térfőgat%, lényegében paramágneses közbenső fázis(őka)t vagykötőfázis(őka)t tartalmaz, amely(ek)ben az RF-kőncentráció legalább 16atőm%-kal, előnyösen 21 atőm%-kal nag őbb, mint a mágneses fázisőkban.A találmány tárgya másrészt eljárás ritkaföldfémeket (RF) tartalmazó,RF(Fe,Cő)B-típűsú, mágnesesen rendezett, szinterelt állandómágnes(ek), illetve állandómágnes-anyag(ők) előállítására, amely(ek)nk RF2(Fe, Cő)14B-típűsú mágneses fázist tartalmazó alapanyagát,illetve kiindűló anyagát kőhászati útőn, őlvasztással állítják elő. Atalálmány szerint az eljárás sőrán legalább két, (KRFűNRv)2(FeXCőY)14B összegképlettel meghatárőzőtt kémiai összetételűmágneses fázist tartalmazó alapanyagőt, illetve kiindűló anyagőtmegőlvasztanak és hagynak megdermedni. Legalább az egyi alapanyagnál amásik (többi) anyagtól eltérő kémiai összetételt állítanak be példáűlúgy, hőgy egy A fázisnál ű=100, v=0, x=100, y=0, és egy B fázisnálű=80, v=20, x=70, y=30. Az alapanyagőkat pőrrá aprítják úgy, hőgylegalább az egyik alapanyagőt lényegesen kisebb, 0,5…8 mmszemcseméretű pőrrá aprítják, amelyhez szemcsekötő adalékanyagőt és10…100 mm szemcsemér tre aprítőtt alapanyagőt adnak és elkevernek, akeveréket mágneses erőtérben mágnesesen rendezett nyersdarabbásajtőlják, a nyersdarabőt szinterelik és a szinterelt darabőtdiffúziós kezelésnek, ille ve lágyításnak, és adőtt esetben egy vagytöbb tővábbi hőkezelésnek vetik alá. ŕ

Description

lítják elő. A találmány szerint az eljárás során legalább két, (KRF_uNRF_v)₂(Fe_xCo_Y)₁₄B összegképlettel meghatározott kémiai összetételű mágneses fázist tartalmazó alapanyagot, illetve kiinduló anyagot megolvasztanak és hagynak megdermedni. Legalább az egyik alapanyagnál a másik (többi) anyagtól eltérő kémiai összetételt állítanak be például úgy, hogy egy A fázisnál u=100, v=0, x=100, y=0, és egy B fázisnál u=80, v=20, x=70, y=30. Az alapanyagokat porrá aprítják úgy, hogy legalább az egyik alapanyagot lényegesen kisebb, 0,5...8 pm szemcseméretű porrá aprítják, amelyhez szemcsekötő adalékanyagot és 10... 100 pm szemcseméretre aprított alapanyagot adnak és elkevernek, a keveréket mágneses erőtérben mágnesesen rendezett nyersdarabbá sajtolják, a nyersdarabot szinterelik és a színtereit darabot diffúziós kezelésnek, illetve lágyításnak, és adott esetben egy vagy több további hőkezelésnek vetik alá.

A találmány tárgya színtereit állandó mágnes (-anyag) és eljárás állandó mágnes (-anyag)(ok) előállítására. 15 A színtereit állandó mágnes (-anyag) 8...30 atom% ritkaföldfémet (RF), 2...28 atom% bőrt (B), továbbá maradék részben vasat (Fe) vagy vasat (Fe) és kobaltot (Co) tartalmaz.

A lényegében vas (Fe), adott esetben kobalt (Co), bőr (B) és ritkaföldfémek (RF) ötvözetéből szinterelési eljárással előállított állandó mágneseket, illetve állandómágnes-anyagokat előnyös módon akkor alkalmazzák, amikor nagy koercitív erőre, nagy remanenciára és/vagy nagy energiasűrűségre van szükség. Ehhez az RF₂Fe₁₄Btípusú mágneses fázist - amelyben az Fe-atomok egy része Co-atomokkal helyettesíthető - képező vagy tartalmazó részt kohászati úton, olvasztással állítják elő, és porítják. A kapott port adott esetben adalékanyagokkal elkeverve mágneses erőtérben nyersdarabbá sajtolják, a nyersdarabot szinterelik, és a színtereit darabot adott esetben legalább egy további hőkezelési eljárásnak vetik alá.

Az EP-B1-0 126802 számú szabadalmi leírásból ismeretesek Fe-B-R-típusú, színtereit állandó mágnesek - ahol R jelentése legalább egy RF-elem, ide értve az ittriumot is -, amelyeknél a vas részben helyettesíthető kobalttal. Az elemek az alkalmazott előállítási eljárás révén homogén módon oszlanak el a mágneses fázisban és a színtereit darab hőkezelésével vagy öregbítőkezelésével a mágneses tulajdonságok javíthatók. Ha a vasat részben kobalt helyettesíti, akkor a mágnesanyag Curiepontja, illetve Curie-hőmérséklete (Te) növekszik, de koercitív ereje - amint ez a szakmában járatos szakember számára ismeretes - a kobalttartalom növekedésével csökken, és ez hátrányosan befolyásolhatja az energiasűrűséget is.

Szobahőmérsékleten javított mágneses tulajdonságokkal rendelkező állandó mágnesek kialakítására az EP-B1-0102 552 számú leírás kobaltmentes, Fe-B-Rtartalmú ötvözet alkalmazását javasolja, amely az Fe-B-R hármas rendszer legalább egy stabil vegyületét tartalmazza, ahol R jelentése legalább egy ritkaföldfém- (RF) elem, az ittriumot is ide értve. A mágneses főfázist itt egy állandó összetételű fémek közötti (intermetallikus) vegyületnek kell képeznie, ami feltétele az ötvözőelemek homogén eloszlásának. A kiinduló ötvözet gyártásához szükséges bonyolult ötvözéstechnikai eljárástól és a szintereléssel előállított mágnesanyag mágneses tulajdonságainak nagy szórásától eltekintve, a mágnesanyag mágneses jellemzői a hőmérsékletnek a szobahőmérséklettől 200 °C-ig való növekedésével jelentősen rosszabbodnak, és a Curie-pontot már körülbelül 300 °C-nál elérik.

Az EP-A10265 006 számú szabadalmi leírásból ismeretes továbbá egy eljárás színtereit állandó mágnesek előállítására, amelynek során sztöchiometrikus összeté20 telű, kristályos RF₂(FeCo)₁₄B-anyagot (ahol RF=ritkaföldfém) egy másik anyaggal együtt megőrölnek, és ez a másik anyag a szinterelési folyamat során egy második, nemmágneses fázist képez az RF₂(FeCo)₁₄B-anyagú mágneses szemcsék felületén. Ennek célja az, hogy a 25 pontos kémiai összetételt a mágneses fázis összes elemének a mágnesanyagban való homogén eloszlása mellett lehessen beállítani, függetlenül a második paramágneses fázistól, amelynek eltérő öntéstechnikai tulajdonságai és/vagy más összetétele lehet. Ennek a kiviteli alaknak 30 hátránya azonban a bonyolult ötvözéstechnikai eljárás és a mágneses anyagjellemzők rossz reprodukálhatósága.

Találmányunk célja az ismert, RF(FeCo)B-tartalmú mágnesek, illetve mágnesanyagok, valamint az ezek előállítására szolgáló eljárások hátrányainak megszün35 tetésre és olyan állandó mágnes kialakítása, valamint előállítása, amelynek nagy a telítési mágnesezése, nagy a koercitív ereje és nagy az energiasűrűsége, ugyanakkor jó a hőmérséklet-stabilitása és magas a Curie-pontja, emellett olcsón előállítható. Találmányunk további 40 célja az állandó mágnes (-anyagok)(ok) Curie-pontjának egyszerű beállíthatósága.

Ezt a feladatot a találmány értelmében úgy oldjuk meg, hogy a bevezetőben megadott összetételű, színtereit állandó mágnes, illetve állandómágnes-anyag 45 RF₂Fe₁₄B-típusú keménymágneses részének, amelyben a vasatomok egy része kobaltatomokkal van helyettesítve, a részaránya legalább 65 térfogat%, és ez a keménymágnesrész legalább két, különböző összetételű mágneses fázisból áll. Legalább az egyik mágneses fá50 zist, mint központi fázist vagy magfázist, simított felületű, illetve csökkentett felületi energiájú vagy minimáltan diffúziósán beformált szemcsék képezik. Periférikus fázisként legalább egy további mágneses fázis van lerakódva ezekre a szemcsékre, vagy hozzárendelve 55 ezekhez a szemcsékhez. Az állandó mágnes (-anyag) 3...35 térfogat%, lényegében paramágneses közbenső fázis(oka)t vagy kötőfázis(oka)t tartalmaz, amely(ek)ben az RF-koncentráció legalább 16 atom%-kal, előnyösen 21 atom%-kal nagyobb, mint a mágneses fázi60 sokban.

HU 216 373 Β

A mágneses központi fázis(ok) vagy magfázis(ok) diffúziósán beformált szemcséinek átmérője

10... 100 pm, előnyös módon 10.. .60 pm, még előnyösebben 15...30 pm.

A mágneses periferikus fázis(ok) előnyös módon lényegében a mágneses központi fázis(ok) vagy magfázisok) diffúziósán beformált szemcsehatárain, lényegében héj szerűen van(nak) lerakódva.

A mágneses központi fázis(ok)-ban vagy magfázis(ok)ban és/vagy a mágneses periferikus fázis(ok)ban különböző RF-elemek vannak, és/vagy ezeknek a fázisoknak a Co-koncentrációja különböző.

Előnyös módon legalább az egyik mágneses központi fázisban vagy magfázisban a Co-koncentráció legalább 20%-kal nagyobb, mint a mágneses periferikus fázis(ok)ban, amely(ek) előnyös módon legfeljebb 5 atom% Cotartalommal Co-szegények, illetve Co-mentesek.

A helyi Co-koncentrációkban a szemcsehatárokon, illetve a szemcsehatárrészben az eltérő Co-tartalmú fázisok között előnyös módon diffúziókinetikusan kialakult Co-koncentráció átmenetek vannak.

A mágneses fázisok RF-részét előnyös módon lényegében könnyűritkaföldfémek (KRF), különösen neodímium (Nd), képezik, és az RF-rész a közbenső vagy kötőfázis(ok)ban - amely(ek)ben borid és/vagy oxid és/vagy fém adalékanyag)ok) lehet(nek) - lényegében nehézritkaföldfémeket (NRF), különösen diszpróziumot (Dy) tartalmaz.

A találmány szerinti állandó mágnes (-anyag) szinergetikusan egy sor előnnyel jár, az egyes intézkedések hátrányos kölcsönhatásai messzemenően ki vannak küszöbölve, és a mágneses tulajdonságok összessége lényegesen jobb. Ezeknek a kombinációs effektusoknak a tudományos alapjai és okai még nincsenek teljesen tisztázva, de lényegében magnetokinetikai jellegű fizikai-kémiai hatásokról van szó.

A találmány szerinti állandó mágnesben, illetve állandómágnes-anyagban a keménymágneses részt több mágneses fázis képezi. Ezek a mágneses fázisok - amint ez teljesen meglepő módon megállapítást nyert - előnyös kölcsönhatásban vannak egymással. Fontos, hogy az egyik vagy több mágneses fázist, mint központi fázist vagy magfázist, simított felületű, illetve diffúziósán beformált szemcsék képezzék. A legújabb ismeretek szerint a diffúzió révén felületi átkristályosodás következhet be és egy további mágneses fázis, mint orientált struktúrájú periferikus fázis, rárakódik a központi fázisra, illetve hozzárendelődik a központi fázishoz. Ezáltal az anyagban a mágneses térfogat nagy aránya érhető el, és a doménfalképződés és/vagy doménfal-eltolódás csökkenthető. Ennek eredményként nő a koercitív erő, és ezáltal az energiasűrűség is. A paramágneses közbenső vagy kötőfázisban az RF-koncentrációnak nagyobbnak kell lennie, mint a mágneses fázisokban, és ez a fázis adott esetben beépült anyagokat és/vagy adalékanyagokat tartalmaz. Ezáltal a doménfalak tovább blokkolódnak. Az anyag mágneses tulajdonságai különösen jók, ha a központi fázis vagy magfázis szemcséinek átmérője 10... 100 pm, és a szemcsék körül a mágneses periferikus fázis vagy fázisok héjszerűen rakódik, illetve rakódnak le.

Ha két, vagy adott esetben több mágneses fázisban különböző RF-elemek vannak, és/vagy Co-koncentrációjuk különböző, és különösen legalább az egyik központi fázisnak vagy magfázisnak nagyobb a Co-tartalma, akkor szinergetikailag az állandó mágnes telítési mágnesezése nagy lesz, és emellett nagy lesz a koercitív ereje is. Jó mágneses stabilitás és emellett jó mágneses jellemzők érhetők el, ha a helyi Co-koncentrációnak a szemcsehatárokon, illetve a szemcsehatárrészben az eltérő Co-tartalmú fázisok között diffúziókinetikusan képződött átmenetei vannak, vagyis a koncentráció egy alacsony szintről a lineárisnál nagyobb mértékben növekszik, és aszimptotikusan közelít meg egy magasabb szintet. A két mágneses fázis közötti orientált lerakódás ellenére a határrészben egy, a doménfalakra ható energiagát képződik, amit a mágneses momentumoknak a Co-koncentráció diffúziókinetikusan képződött átmenete által előidézett különböző kicserélődési kölcsönhatása hoz létre.

Ha az egyik előnyös kiviteli alaknál a mágneses fázisokban lévő RF-részt lényegében könnyűritkaföldfémek (KRF), különösen neodímium (Nd) képezik és a közbenső vagy kötőfázisban lévő RF-rész nehézritkafoldfémeket (NRF) tartalmaz, akkor a mágnes mágneses jellemzői különösen jók lesznek.

A találmány szerinti eljárással ritkaföldfémeket (RF) tartalmazó, RF(Fe, Co)B-típusú, mágnesesen rendezett, színtereit állandó mágnes(eke)t, illetve állandómágnesanyago(kat)t állítunk elő, amelyeknek RF₂(Fe, Co)₁₄B-típusú mágneses fázist tartalmazó alapanyagát, illetve kiinduló anyagát kohászati úton, olvasztással állítják elő. Az eljárás során legalább két, (KRF_uNRF_v)₂(Fe_xCo_y)₁₄B összegképlettel meghatározott kémiai összetételű mágneses fázist tartalmazó alapanyagot, illetve kiinduló anyagot megolvasztunk, és hagyunk megdermedni. Legalább az egyik alapanyagnál a másik (többi) anyagtól eltérő kémiai összetételt állítunk be például úgy, hogy egy A fázisnál u=100, v=0, x=100, y=0, és egy B fázisnál u=80, v=20, x=70, y=30. Az alapanyagokat porrá aprítjuk úgy, hogy legalább az egyik, például B alapanyagot lényegesen kisebb 0,5...8 pm szemcseméretű, illetve szemcseátmérőjű porrá őröljük. A másik A alapanyagot ΙΟ.,,ΙΟΟρτη szemcseméretű, illetve szemcseátmérőjű porrá aprítjuk. Ezután hozzáadunk adalékanyagokat, és a porított alapanyagokat elkeveijük. A keveréket mágneses erőtérben rendezetten nyersdarabbá sajtoljuk, a nyersdarabot szintereljük, és a színtereit darabot diffúziós kezelésnek, illetve lágyításnak, és adott esetben egy vagy több további hőkezelésnek vetjük alá.

Előnyös módon az RF₂(Fe, Co)₁₄B-típusú mágneses fázis RF-koncentrációjánál nagyobb RF-koncentrációjú, különösen RF₁₆(Fe, Co)₇₇B₇, RF₁₅(Fe, Co) ₇₇B₈, RF₁₄(Fe, Co)₈₀B₆ összetételű alapanyagokat állítunk elő. A (Fe, Co) kifejezés az adott esetben 4%-ig kobalttal helyettesíthető vas részarányát jelenti.

Legalább az egyik alapanyagot előnyös módon kobalttal ötvözzük, és a vas részarányát 40 atom%-ig kobalttal helyettesítjük.

Az alapanyagok RF-részét előnyös módon legalább 65 tf%-ban könnyűritkafoldfémek képezik.

HU 216 373 Β

Az eljárás során egy vagy több A alapanyagot 10. ..100 μιη, előnyös módon 10...60 μιη, elsősorban

15...30 μιη szemcseméretű, illetve szemcseátmérőjű durva porrá aprítunk, és legalább egy további B alapanyagot 0,5... 8 μιη, elsősorban 3...8 μιη szemcseátmérőjű finom porrá őriünk.

A durva porrá aprított alapanyagot vagy legalább egyik alapanyagot a finom porrá őrölt alapanyaghoz vagy legalább egyik alapanyaghoz képest előnyös módon eltérő RF-tartalommal és/vagy eltérő Co-tartalommal állítjuk elő.

Az A és B alapanyagot képező durva és/vagy finom porhoz, elsősorban azok őrlése vagy elkeverése előtt vagy közben, előnyös módon szilárd és/vagy folyékony alakban kötőfázist képező adalékanyagokat, például fémekkel alkotott szerves vegyületeket adunk hozzá és a porkeverékben homogén módon elosztjuk.

Adalékanyagokként előnyös módon nehézritkaföldfémek (NRF) vegyületeit és adott esetben erősen oxidképző fémeket, például alumíniumot, oxidokat, például Al₂O₃-ot vagy RF-ekkel és hasonlókkal képzett boridokat és oxidokat adunk hozzá a por alakú alapanyagaihoz, és ezeket homogén módon elosztjuk.

Az adalékanyagokkal ellátott homogén porkeverékből mágneses erőtérben rendezetten sajtolt nyersdarabot állítunk elő, előnyös módon szinterelünk, majd legalább 25 °C-kal a szinterelési hőmérséklet alatti hőmérsékleten, előnyös módon az ezen hőmérséklet körül +10 és -60 °C-kal fel-le változtatott hőmérsékletű lágyítási eljárással diffúziós kezelést végzünk.

A durva por(ok) szemcséit előnyös módon diffúziósán beformáljuk, és a simított szemcsefelületekre mikrostruktúraszinten orientáltan a finom por által képzett héjszerű lerakódást juttatunk.

Az eljárás során a meghatározott Co-tartalmú alapanyagokat megolvasztjuk, és az alapanyagokból előállított porokat előnyös módon az állandó mágnes kívánt mágneses jellemzőinek megfelelő részarányban elkeverjük.

A találmány előnye különösen az, hogy legalább két, mágneses fázist képező alapanyagot, illetve kiinduló anyagot állítunk elő, amelyeknek kémiai összetétele különböző, és ezért mágneses tulajdonságaik is különbözőek. Ezeket porrá aprítjuk és elkeveijük. Ezáltal az alapanyagoknak a mágneses jellemzőket kedvezően befolyásoló kölcsönhatása érhető el. Az egyik alapanyagot kis részecskeméretű porrá, például finom porrá aprítjuk, ami a mágneses erőtérben rendezetten sajtolt nyersdarab szinterelésekor korábban meglágyul, illetve korábban válik képlékennyé, és különösen jó kontaktust létesít a durva por részecskéivel, illetve szemcséivel. Ez fontos a diffúziós kezelés, illetve diffúziós lágyítás hatása szempontjából, amelynek során a szemcsehatárok eszerint kedvezően alakulnak ki.

Az aprításnál - különösen az oxidáció szempontjából - előnyösnek mutatkozott, ha az alapanyagok RFkoncentrációja nagyobb, mint az RF₂(Fe, Co)₁₄B mágneses fázisé. Megállapítottuk, hogy különösen alkalmas azRF₁₆(Fe, Co)₇₇B₇, azRF₁₅(Fe, Co)₇₇B₈ és azRF₁₄(Fe, Co)₈₀B₆ összetétel. Ha legalább egy alapanyag Co-tal ötvözött és a mágneses fázis vasrész 40 atom%-ig Co-tal van helyettesítve, akkor a mágnes hőmérséklet-stabilitása különösen jó, és Curie-pontja magas lesz.

Ha az alapanyagok RF-részét lényegében KRF képezi, akkor növekszik a remanencia és az energiasűrűség. A különösen jó mágneses jellemzők szempontjából kedvezőnek bizonyult, ha egy vagy több alapanyagot 10... 100 μιη, előnyösen 10...60 μιη, elsősorban 15...30 μιη szemcseátmérőjű durva porrá aprítottunk, és legalább egy további alapanyagot 0,5...8 μιη, különösen 3...8 μιη részecske-átmérőjű finom porrá őröltünk. A durva és a finom por eltérő Co-tartalma tovább javítja a mágneses jellemzőket.

Ha egy előnyös kiviteli alaknál adalékanyagokként NRF vegyületeit, mint például Dy₂O₃-ot és/vagy boridokat, például Fe₂B-ot és/vagy fémeket, például Al-ot és/vagy oxidokat, például Al₂O₃-ot és/vagy RF-oxidokat alkalmazunk, és különösen a porokat ezekkel az anyagokkal mechanikailag ötvözzük, akkor a doménfalképződés és a doménfal-eltolódás tovább csökken, és nagyobb lesz a koercitív erő.

A találmány különösen fontos jellemzője a színtereit mágnes(ek), illetve mágnesanyagok(ok) diffúzziós kezelése. Ezt előnyös a szinterelési hőmérséklet alatti hőmérsékleten, fel-le változtatott hőmérsékletű lágyítási eljárással végezni, mivel ekkor a durva por szemcséi beformálódnak, illetve a szemcsék felületei elsimulnak, és a simított szemcsefelületekre a finom por által képezett fázis mikrostruktúraszinten orientáltan, lényegében héjszerűen rárakódik. Ez lényegesen javítja a mágneses jellemzőket.

Technológiailag és speciális, egyedi mágneses értékek szempontjából is kedvező lehet továbbá, ha a meghatározott összetételű és különösen meghatározott Cotartalmú porokat az előzőekben leírt részarány szerint keverjük. így egyszerű módon és különösen gazdaságosan lehet olyan állandó mágneseket előállítani, amelyek meghatározott alkalmazási területekre, illetve meghatározott követelmények teljesítése végett célzottan kialakított, egyedi mágneses értékekkel rendelkeznek.

A találmány szerinti eljárást példaképpen! ábráinkon mutatjuk be. Az 1. és 2. ábra vázlatosan mutatja állandómágnes-anyagok találmány szerinti előállításának menetét.

Az 1. ábra szerint például Nd₁₆(90 atom% Fe, 10 atom% Co)₇₇B₇ összetételű A kiinduló anyagot és Nd|₅Fe₇₇B₈ összetételű B kiinduló anyagot megolvasztunk, és megdermedés után megőröljük úgy, hogy az A kiinduló anyag szemcsemérete 15 μιη, és a B kiinduló anyag szemcsemérete 3 μιη. Ezt követően keverőbe adagolunk például 30 tömeg% A kiindulási anyagot, 68,5 tömeg% B kiindulási anyagot, valamint adalékként 1,5 tömeg% közbenső fázist, illetve kötőfázist, például Dy₂O₃-ot, és a porkeveréket homogenizáljuk. Ezt követően önmagában ismert módon a porkeverékből mágnesesen rendezett nyersdarabokat sajtolunk, amelyeket szinterelünk és hőkezelünk.

A 2. ábrán mágnesanyag előállítására láthatunk egy másik példát, ahol az A kiindulási anyag két megolvasztott Al és A2 összetevőt tartalmaz. Az Al összete4

HU 216 373 Β vő összetétele Nd_tó(80 atom% vas, 20 atom% Co)₇₇B₇, míg az A2 összetevő összetétele (90 atom% Nd, 10 atom% Dy)₁₆Fe₇₇B₇. Az 50-50%-os arányban Al és A2 összetevőt tartalmazó A kiindulási anyagot megdermedés után őrlőberendezésben 25.. .26 pm szemcseméretre megőröljük. B kiindulási anyagként (85 atom% Nd, 15 atom% Dy)₁₆Fe₇₇B₇ összetételű mágneses anyagot 6 pm szemcseméretre őrölünk, miközben 1 tömeg% Dy₂O₃-ot adunk a B kiindulási anyaghoz. A B port és az adalékot mechanikai úton ötvözzük, és utána 50 tömeg% arányban az őrlőberendezésben lévő A porhoz keverjük. Ezt követően a porkeveréket keverőben homogenizáljuk, és 1 tömeg% Al közbenső fázis adalékanyaggal elkeveijük. A mágneses anyag további kezelése, mint például a mágneses rendezés, sajtolás, színterelés és hőkezelés, változatlan formában történik.

Találmányunkat ezután a mellékelt 1., 2., 3a. és 3b. táblázat alapján ismertetjük, amelyek állandómágnestestek ötvözettartalmait és az azokon végzett mágneses mérések eredményeit tartalmazzák.

Az 1. táblázat az alapanyagok összetételeit tartalmazza sztöchiometrikus paraméterekkel.

A 2. táblázat VI-V7 jelöléssel az összehasonlító mágnesek, illetve mágnesanyagok összetételeit és mágneses jellemzőit tartalmazza. A 3a. és 3b. táblázatban 1-23. szám alatt szerepelnek a találmány szerinti állandó mágnesek, illetve állandómágnes-anyagok.

Mint a mágneses mérések középértékei mutatják, a találmány szerinti állandó mágneseknél a több, eltérő összetételű, diffúziósán befonnák szemcséket és lerakódásokat tartalmazó mágneses fázisból való felépítés révén megnövelt Curie-pont mellett jó mágneses jellemzőket kaptunk. A mikrostruktúraszinten orientáltan egymásra rakódott vagy egymáshoz hozzárendelt mágneses fázisok kölcsönhatása szinergetikusan jobb mágneses tulajdonságokat eredményez, mint amilyenekkel a szokványos RF-állandómágnesek rendelkeznek.

Claims (17)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Színtereit állandó mágnes (-anyag), amely

   8...30 atom% ritkaföldfémet (RF), 2...28 atom% bőrt (B), továbbá maradék vasat (Fe), vagy vasat (Fe) és kobaltot (Co) tartalmaz, azzal jellemezve, hogy RF₂Fe₎₄Btípusú keménymágneses része van, amelyben a vasatomok egy része kobaltatomokkal van helyettesítve, és amelynek a részaránya legalább 65 térfogat%; ez a keménymágneses rész legalább két mágneses fázisból áll, ahol legalább az egyik mágneses fázist, mint központi fázist vagy magfázist, simított felületű, illetve csökkentett felületi energiájú vagy minimalizáltan diffúziósán beformált szemcsék képezik; periferikus fázisként legalább egy további mágneses fázis van rárakódva ezekre a szemcsékre vagy hozzárendelve ezekhez a szemcsékhez; ezenkívül az állandó mágnes (-anyag) 3...35 térfogat%, lényegében paramágneses közbenső fázis(oka)t vagy kötőfázis(oka)t tartalmaz, amely(ek)ben az RF-koncentráció legalább 16 atom%-kal, előnyösen 21 atom%-kal nagyobb, mint a mágneses fázisokban.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti, színtereit állandó mágnes (-anyag), azzal jellemezve, hogy a mágneses központi fázis vagy magfázis diffúziósán beformált szemcséinek átmérője 10... 100 pm, előnyösen 10...60 pm, még előnyösebben 15.. .30 pm.
3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti, színtereit állandó mágnes (-anyag), azzal jellemezve, hogy a mágneses periferikus fázis(ok) lényegében a mágneses központi fázis(ok) vagy magfázis(ok) diffúziósán beformált szemcsehatárain van(nak) lerakódva.
4. 4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti, színtereit állandó mágnes (-anyag), azzal jellemezve, hogy a mágneses központi fázis(ok)ban vagy magfázis(ok)ban és/vagy a mágneses periferikus fázis(ok)ban különböző RF-elemek vannak, és/vagy ezekben a fázis(ok)ban a kobaltkoncentráció eltérő.
5. 5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti, színtereit állandó mágnes (-anyag), azzal jellemezve, hogy legalább egy mágneses központi fázisnak vagy magfázisnak legalább 20%-kal nagyobb a kobaltkoncentrációja, mint a mágneses periferikus fázis(ok)nak, amelyek) előnyös módon legfeljebb 5 atom% kobalttartalommal kobaltszegény(ek), illetve kobaltmentes(ek).
6. 6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti, színtereit állandó mágnes (-anyag), azzal jellemezve, hogy a szemcsehatárokon, illetve a szemcsehatárrészben, az eltérő kobalttartalmú fázisok között diffüziókinetikailag meghatározott helyi kobaltkoncentráció-átmenetek vannak.
7. 7. Az 1-6. igénypontok bármelyike szerinti, színtereit állandó mágnes (-anyag), azzal jellemezve, hogy az RF-részt a mágneses fázisokban lényegében könnyűritkaföldfémek (KRF), különösen neodímium (Nd) képezik, és az RF-rész a közbenső fázis(ok)ban vagy kötőfázis(ok)ban, amely(ek)ben borid, és/vagy oxid, és/vagy fém adalékanyagok lehetnek, lényegében nehézritkaföldfémeket (NRF), különösen diszpróziumot (Dy) tartalmaz.
8. 8. Eljárás ritkaföldfémeket (RF) tartalmazó, RF(Fe, Co)B-típusú, mágnesesen rendezett, színtereit állandó mágnes(ek), illetve állandómágnes-anyag(ok) előállítására, amely(ek)nek RF₂(Fe, Co)₁₄B-típusú mágneses fázist tartalmazó alapanyagát, illetve kiinduló anyagát kohászati úton olvasztással állítjuk elő, azzal jellemezve, hogy legalább két, (KRF_uNRF_v)₂(Fe_xCo_y)₁₄B összegképlettel meghatározott kémiai összetételű mágneses fázist tartalmazó alapanyagot, illetve kiinduló anyagot megolvasztunk és hagyunk megdermedni, legalább az egyik alapanyagnál a másik (többi) anyagtól eltérő kémiai összetételt állítunk be például úgy, hogy egy A fázisnál u=100, v=0, x=100, y=0, és egy B fázisnál u=80, v=20, x=70, y=30; az alapanyagokat porrá aprítjuk úgy, hogy legalább az egyik alapanyagot lényegesen kisebb, 0,5...8 pm szemcseméretű, illetve szemcseátmérőjű porrá aprítjuk, amelyhez szemcsekötő adalékanyagot és 10... 100 pm szemcseméretre aprított alapanyagot adunk és elkeverünk, a keveréket mágneses erőtérben mágnesesen rendezett nyersdarabbá sajtoljuk, a nyersdarabot szintereljük, és a színtereit darabot diffúziós kezelésnek, illetve lágyításnak, és adott esetben egy vagy több további hőkezelésnek vetjük alá.

   HU 216 373 Β
9. 9. A 8. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az RF₂(Fe, Co)_l4B-típusú mágneses fázis RF-koncentráclójánál nagyobb RF-koncentrációjú, különösen RFiő(F^e’ ^0)7767, RFi₅(Fe, Co)7₇B₈, RF₁₄(Fe, Co)₈₀B₆ összetételű alapanyagokat állítunk elő, ahol a (Fe, Co) kifejezés a vas részarányát jelenti, amit adott esetben 48 atom%-ig kobalttal helyettesítünk.
10. 10. A 8. vagy 9. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy legalább egy alapanyagot kobalttal ötvözünk, és a vasrészt 40 atom%-ig kobalttal helyettesítjük.
11. 11. A 8-10. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az alapanyagok RF-részét legalább 65 tf%-ban könnyűritkaföldfémek (KRF) képezik.
12. 12. A 8-11. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy egy vagy több A alapanyagot 10... 100 pm, előnyös módon 10.. .60 pm, még előnyösebben 15.. .30 pm részecske-, illetve szemcseátmérőjű durva porrá aprítunk, és hogy legalább egy további B alapanyagot 0,5...8 pm, előnyösen 3...8 pm szemcseátmérőjű finom porrá őrölünk.
13. 13. A 8-12. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a durva porrá aprított alapanyagot vagy legalább egyik alapanyagot a finom porrá őrölt alapanyaghoz, vagy legalább egyik alapanyaghoz képest eltérő RF-tartalommal és/vagy eltérő kobalttartalommal állítjuk elő.
14. 14. A 8-13. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az alapanyagok (A és B) durva és/vagy finom porához, különösen azok őrlése vagy elkeverése előtt vagy közben szilárd és/vagy folyékony halmazállapotú, kötőfázist alkotó adalékanyagokat például fémekkel alkotott szerves vegyületeket adunk hozzá, és a porkeverékben homogén módon elosztjuk.
15. 15. A 8. és 14. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy adalékanyagokként nehézritkaföldfémek (NRF) vegyületeit, adott esetben erősen oxidképző fémeket, például alumíniumot, oxidokat, például A1₂O₃ot, vagy RF-ekkel és hasonlókkal képezett boridokat és oxidokat adunk hozzá a por alakú alapanyag(ok)hoz, és ezeket homogén módon elosztjuk.
16. 16. A 8-15. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az adalékanyagokkal ellátott homogén porkeverékből a mágneses erőtérben rendezetten sajtolt nyersdarabot szintereljük, majd legalább 25 °C-kal a szinterelési hőmérséklet alatti hőmérsékleten, előnyös módon az ezen hőmérséklet körül +10 és -60 °C-kal fel-le változtatott hőmérsékletű lágyítási eljárással diffúziósán kezeljük.
17. 17. A 8-16. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a durva por(ok) szemcséit diffúziósán beformáljuk, és a simított szemcsefelületekre mikrostruktúraszinten orientáltan, a finom por által képzett lerakódást juttatunk.