JP2010034365A - 焼結磁石を備える回転機、および焼結磁石の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】鉄、希土類、及び半金属元素を主成分とする強磁性材料と、前記強磁性材料の結晶粒内部あるいは粒界部の一部に形成されるフッ素化合物あるいは酸フッ素化合物と、前記フッ素化合物あるいは前記酸フッ素化合物が含むアルカリ、アルカリ土類元素、金属元素、希土類元素の少なくとも1種及び炭素あるいは窒素と、前記フッ素化合物あるいは前記酸フッ素化合物が前記強磁性材料の表面から内部を経て反対側表面に貫通する連続的に延びる連続延在層と、を有し、上記連続延在層に沿って前記アルカリ、前記アルカリ土類元素、前記金属元素、前記希土類元素の少なくとも1種が前記強磁性材料の粒界に沿った粒内外周部に偏析することを特徴とする焼結磁石を備える回転機を提供する。
【選択図】図7
Description
〔1〕.本発明は、鉄を主成分とする強磁性材料と、前記強磁性材料の結晶粒内部あるいは粒界部の一部に形成されるフッ素化合物層あるいは酸フッ素化合物層と、前記フッ素化合物層あるいは前記酸フッ素化合物層が含むアルカリ、アルカリ土類元素、希土類元素の少なくとも1種及び炭素と、前記フッ素化合物層あるいは前記酸フッ素化合物層の一部が前記強磁性材料の表面から内部を貫き、反対側表面に連続的に延びる連続延在層と、を有し前記強磁性材料の表面から100μm以内域の平均フッ素濃度と表面から100μm以上離れた中心部を含む域の平均フッ素濃度の比が1±0.5以内であり、前記強磁性材料の粒界近傍の母相に前記希土類元素の濃度勾配があることを特徴とする焼結磁石を備える回転機。
〔2〕.本発明は、鉄及び希土類元素を主成分とする強磁性材料と、前記強磁性材料の結晶粒内部あるいは粒界部の一部に形成されるフッ素化合物あるいは酸フッ素化合物と、前記フッ素化合物あるいは酸フッ素化合物が含むアルカリ、アルカリ土類元素、金属元素、希土類元素の少なくとも1種及び炭素と、前記フッ素化合物あるいは酸フッ素化合物の一部が強磁性材料の表面から内部を経て反対側表面に貫通するように連続的に延びる連続延在層と、を有し、上記連続延在層に沿って前記アルカリ、前記アルカリ土類元素、前記金属元素、前記希土類元素の少なくとも1種が偏析し、前記フッ素化合物あるいは前記酸フッ素化合物の粒内で前記アルカリ、前記アルカリ土類元素、前記金属元素、前記希土類元素の少なくとも1種が偏析していることを特徴とする焼結磁石を備える回転機。
〔3〕.本発明は、鉄及び希土類元素を主成分とする強磁性材料と、前記強磁性材料の結晶粒内部あるいは粒界部の一部に形成されるフッ素化合物あるいは酸フッ素化合物と、前記フッ素化合物あるいは前記酸フッ素化合物が含むアルカリ、アルカリ土類元素、金属元素、希土類元素の少なくとも1種及び炭素と、前記フッ素化合物あるいは前記酸フッ素化合物が前記強磁性材料の表面から内部を経て反対側表面に貫通して連続的に延びる連続延在層と、を有し、上記連続延在層に沿って前記アルカリ、前記アルカリ土類元素、前記金属元素、前記希土類元素の少なくとも1種が前記強磁性材料の粒界に沿って偏析し、かつ前記フッ素化合物あるいは前記酸フッ素化合物の粒が形成され、一部の前記フッ素化合物あるいは前記酸フッ素化合物の粒内で前記アルカリ、前記アルカリ土類元素、前記金属元素、前記希土類元素の少なくとも1種が粒の中心から外側に向かって高濃度になるように偏析しており、100μm2以上の面積で測定される平均のフッ素あるいは炭素濃度は、強磁性材料の最表面から100μm以内深さ域での値と最表面から100μm以上離れた中心部を含む深さ域での値との比が1±0.5であることを特徴とする焼結磁石を備える回転機。
〔4〕.本発明は、鉄及び希土類元素を主成分とする強磁性材料と、前記強磁性材料の結晶粒内部あるいは粒界部の一部に形成されるフッ素化合物あるいは酸フッ素化合物と、前記フッ素化合物あるいは前記酸フッ素化合物が含むアルカリ、アルカリ土類元素、金属元素、希土類元素の少なくとも1種及び炭素と、前記フッ素化合物あるいは前記酸フッ素化合物が前記強磁性材料の任意の場所の粒界において強磁性材料の最表面とはつながらずに連続して延びる連続延在層と、を有し、上記連続延在層に沿って前記アルカリ、前記アルカリ土類元素、前記金属元素、前記希土類元素の少なくとも1種が前記強磁性材料の母相の粒界に沿って偏析し、前記フッ素化合物あるいは前記酸フッ素化合物の4回対称の結晶構造をもった粒内で前記アルカリ、前記アルカリ土類元素、前記金属元素、前記希土類元素の少なくとも1種が粒の中心から外側に向かって高濃度になるように偏析していることを特徴とする焼結磁石及びそれを用いた回転機。
〔5〕.本発明は、鉄及び希土類元素を主成分とする強磁性材料と、前記強磁性材料の結晶粒内部あるいは粒界部の一部に形成されるフッ素化合物あるいは酸フッ素化合物と、前記フッ素化合物あるいは前記酸フッ素化合物が含むアルカリ、アルカリ土類元素、金属元素、希土類元素の少なくとも1種及び炭素と、前記フッ素化合物あるいは前記酸フッ素化合物が前記強磁性材料の表面から内部を経て反対側表面に貫通する連続的に延びる連続延在層と、を有し、上記連続延在層に沿って前記アルカリ、前記アルカリ土類元素、前記金属元素、前記希土類元素の少なくとも1種が前記強磁性材料の粒界に沿った粒内外周部に偏析し、かつ前記フッ素化合物あるいは酸フッ素化合物の粒が形成され、一部の前記フッ素化合物あるいは前記酸フッ素化合物の粒内で前記アルカリ、前記アルカリ土類元素、前記金属元素、前記希土類元素の少なくとも1種が粒の中心から外側に向かって高濃度になるような濃度勾配と中心から外側に向かって低濃度になるような濃度勾配があり、100μm2以上の面積で測定される平均のフッ素あるいは炭素濃度は、保護層を含まない強磁性材料の最表面から100μm以内の深さ域の値と最表面から100μm以上離れた中心部を含む域の値との比が1±0.5であることを特徴とする焼結磁石を備える回転機。
〔6〕.本発明は、鉄及び希土類元素を主成分とする強磁性材料と、前記強磁性材料の結晶粒内部あるいは粒界部の一部に形成されるフッ素化合物あるいは酸フッ素化合物と、前記フッ素化合物あるいは前記酸フッ素化合物が含むアルカリ、アルカリ土類元素、金属元素、希土類元素の少なくとも1種及び炭素と、前記フッ素化合物あるいは前記酸フッ素化合物が前記強磁性材料の任意の場所の粒界において強磁性材料の最表面とはつながらない連続的に延在する連続延在層と、を有し、上記連続延在層に沿って前記アルカリ、前記アルカリ土類元素、前記金属元素、前記希土類元素の少なくとも1種が前記強磁性材料の母相の粒界に沿って偏析し、前記フッ素化合物あるいは酸フッ素化合物の立方晶の構造をもった粒内でアルカリ、アルカリ土類元素、金属元素あるいは希土類元素の少なくとも1種が粒の中心から外側に向かって高濃度になるように偏析していることを特徴とする焼結磁石及びそれを用いた回転機。
〔7〕.本発明は、鉄、希土類及び半金属元素を主成分とする強磁性材料と、前記強磁性材料の結晶粒内部あるいは粒界部の一部に形成されるフッ素化合物あるいは酸フッ素化合物と、前記フッ素化合物あるいは前記酸フッ素化合物が含むアルカリ、アルカリ土類元素、金属元素あるいは希土類元素の少なくとも1種及び炭素あるいは窒素と、前記フッ素化合物あるいは前記酸フッ素化合物が前記強磁性材料の任意の場所の粒界において強磁性材料の最表面とはつながらずに、1個以上の結晶粒を囲む連続して延びる連続延在層と、を有し、上記連続延在層に沿って前記アルカリ、前記アルカリ土類元素、前記金属元素、前記希土類元素の少なくとも1種が前記強磁性材料の母相の粒界に沿って偏析し、前記フッ素化合物あるいは前記酸フッ素化合物の立方晶、六方晶あるいは正方晶の構造をもった粒内でアルカリ、アルカリ土類元素、金属元素あるいは希土類元素の少なくとも1種が粒の中心から外側に向かって高濃度になるように分布していることを特徴とする焼結磁石を備える回転機。
〔8〕.本発明は、鉄、希土類及び半金属元素を主成分とする強磁性材料と、前記強磁性材料の結晶粒内部あるいは粒界部の一部に形成されるフッ素化合物あるいは酸フッ素化合物と、前記フッ素化合物あるいは前記酸フッ素化合物が含むアルカリ、アルカリ土類元素、金属元素、希土類元素の少なくとも1種及び炭素あるいは窒素と、前記フッ素化合物あるいは前記酸フッ素化合物が前記強磁性材料の任意の場所の粒界において強磁性材料の最表面とはつながらずに、1個以上の結晶粒を囲む連続して延びる連続延在層と、を有し、上記連続延在層に沿って前記アルカリ、アルカリ土類元素、金属元素あるいは希土類元素の少なくとも1種が前記強磁性材料の母相の粒界に沿って粒界中心よりも高濃度で偏析し、前記フッ素化合物あるいは前記酸フッ素化合物の立方晶、六方晶あるいは正方晶の対称性をもった粒において、前記アルカリ、前記アルカリ土類元素、前記金属元素、前記希土類元素の少なくとも1種が粒の中心から外側に向かって高濃度になるように分布していることを特徴とする焼結磁石を備える回転機。
〔9〕.本発明は、上記〔1〕〜〔6〕の何れかに記載された回転機の焼結磁石を製造する焼結磁石の製造方法において、前記強磁性材料を成形して磁石の仮成形体を形成し、光透過性あるいは低粘度の溶液に溶けた前記フッ素化合物あるいは前記酸フッ素化合物を前記仮成形体に含浸あるいは塗布させた後に仮成形体を焼結する焼結磁石の製造方法。
NdFeB系粉末としてNd2Fe14B構造を主相とする磁粉を作成し、これらの磁粉表面にフッ素化合物を形成する。DyF3を磁粉表面に形成する場合、原料としてDy(CH3COO)3をH2Oで溶解させ、HFを添加する。HFの添加によりゼラチン状のDyF3・XH2OあるいはDyF3・X(CH3COO)(Xは正数)が形成される。これを遠心分離し、溶媒を除去し、光透過性のある溶液とする。磁粉を金型に挿入し10kOeの磁場中で1t/cm2の荷重で仮成形体を作成する。仮成形体には連続した隙間が存在する。この仮成形体の底面のみ前記光透過性のある溶液に浸す。底面は磁場方向に平行な面である。溶液は仮成形体の磁粉隙間に底面及び側面から浸み込み、磁粉表面に光透過性のある溶液が塗布される。次に前記光透過性のある溶液の溶媒を蒸発させ、加熱により水和水を蒸発させ、約1100℃で焼結する。焼結時にフッ素化合物を構成するDy,C,Fが磁粉の表面や粒界に沿って拡散し、磁粉を構成するNdやFeと交換するような相互拡散が生じる。特に粒界付近にはDyがNdと交換する拡散が進行し、粒界に沿ってDyの偏析した構造が形成される。粒界三重点には酸フッ素化合物やフッ素化合物が形成され、DyF3,DyF2,DyOFなどから構成されていることが判明した。10x10x10mmの焼結磁石を上記工程により作成し、その断面を波長分散型X線分光により分析した結果、表面を含む100μm深さまでの平均のフッ素濃度と深さ4mm以上の磁石中心付近の平均フッ素濃度との比は100x100μmの面積で10ヶ所場所を変えて測定した結果、1.0±0.5であった。このような焼結磁石はフッ素化合物を使用しない場合と比較して、保磁力が40%増加し保磁力増加による残留磁束密度の減少は2%、Hkの増加が10%であった。このフッ素化合物を含浸させた焼結磁石は高エネルギー積のためハイブリッド自動車回転機に適用できる。
NdFeB系粉末としてNd2Fe14B構造を主相とし、約1%のホウ化物や希土類リッチ相を有する平均粒径5μmの磁粉を作成し、これらの磁粉表面にフッ素化合物を形成する。DyF3を磁粉表面に形成する場合、原料としてDy(CH3COO)3をH2Oで溶解させ、HFを添加する。HFの添加によりゼラチン状のDyF3・XH2OあるいはDyF3・X(CH3COO)(Xは正数)が形成される。これを遠心分離し、溶媒を除去し、光透過性のある溶液とする。磁粉を金型に挿入し10kOeの磁場中で1t/cm2の荷重で仮成形体を作成する。仮成形体の密度は約60%であり、仮成形体の底面から上面に連続した隙間が存在する。この仮成形体の底面のみ前記光透過性のある溶液に浸す。底面は磁場方向に平行な面である。溶液は仮成形体の磁粉隙間に底面及び側面から浸み込み始め、真空排気することで磁粉隙間の磁粉表面に光透過性のある溶液が含浸し、底面とは別の面に溶液が染み出す。次に含浸した前記光透過性のある溶液の溶媒を連続隙間に沿って蒸発させ、加熱により水和水を蒸発させ、真空熱処理炉で約1100℃の温度に3時間保持して焼結する。焼結時にフッ素化合物を構成するDy,C,Fが磁粉の表面や粒界に沿って拡散し、磁粉を構成するNdやFeとDy,C,Fが交換するような相互拡散が生じる。特に粒界付近にはDyがNdと交換する拡散が進行し、粒界近傍に沿ってDyの偏析した構造が形成される。粒界三重点や粒界には酸フッ素化合物やフッ素化合物の粒が形成され、DyF3,DyF2,DyOF,NdOF,NdF2,NdF3などから構成され、一部の粒では粒内から粒界にかけてDyやフッ素の濃度が高濃度になっていることをTEM−EDX(電子顕微鏡、エネルギー分散X線)で直径2nmの電子線を使用して確認している。粒界の中心部にはフッ素原子が検出され、粒界中心部から平均1nmから500nmの範囲にDyが濃縮している。このDy濃縮部の近傍に、結晶粒中心から粒界方向にDy濃度が減少する領域がみられ、粒内にあらかじめ添加されたDy原子が粒界付近に拡散した結果として粒中心から粒界にかけてのDy濃度が一旦減少してさらに粒界近傍で増加する濃度勾配が存在している。粒界の中心から100nmの距離でDyの濃度はNdとの比率(Dy/Nd)で1/2から1/10である。このような焼結磁石はフッ素化合物を使用しない場合と比較して、保磁力が40%増加し保磁力増加による残留磁束密度の減少は2%、Hkの増加が10%であった。このフッ素化合物を含浸させた焼結磁石は高エネルギー積のためハイブリッド自動車回転機に適用できる。
DyF系処理液は、酢酸Dyを水に溶解後、希釈したフッ化水素酸を徐々に添加させた。ゲル状沈殿のフッ素化合物に酸フッ素化合物や酸フッ素炭化物が混合した溶液に対して超音波攪拌器を用いて攪拌し、遠心分離後、メタノールを添加し、ゲル状のメタノール溶液を攪拌後、陰イオンを除去し透明化した。処理液は可視光において透過率が5%以上になるまで陰イオンを除去している。この溶液を仮成形体に含浸させる。仮成形体はNd2Fe14B磁粉を10kOeの磁場で5t/cm2の荷重を加えて作製した厚さ20mmのものであり、密度が平均60%である。仮成形体はこのように密度100%とはならないため仮成形体中に連続した隙間が存在する。この隙間に前記溶液を約0.1wt%含浸させる。仮成形体の磁場印加方向と垂直な面を底面にして溶液と接触させ、溶液が磁粉隙間に浸み込む。この時真空排気することで、溶液が隙間に沿って含浸され底面と反対側の面まで溶液が塗布される。この含浸仮成形体200℃で真空熱処理することにより塗布液の溶媒を蒸発させる。含浸した仮成形体を真空熱処理炉に入れて焼結温度1000℃まで真空加熱し焼結させ、密度99%の異方性焼結磁石を得た。含浸処理なしの焼結磁石と比較して、DyF系処理液の含浸処理をした焼結磁石は、磁石中央でも粒界付近にDyが偏析し粒界にFやNd及び酸素の多い特徴をもち、粒界付近のDyが保磁力を増大させ、保磁力25kOeかつ残留磁束密度1.5Tの特性を20℃で示す。DyやFの濃度は含浸の経路になって塗布された部分で高いため、濃度に差が認められ、含浸溶液に浸した面とその対面の方向では連続したフッ化物が形成されるのに対し、その垂直方向では不連続の部分もみられるため、平均的に含浸溶液の面と反対の面では高濃度で垂直方向では平均的に濃度が低い。これはSEM−EDXやTEM−EDXまたはEELS、EPMAで識別できる。また焼結磁石表面を研磨した場合でも含浸処理により貫通隙間に沿ってフッ素を含有する相が形成されるため、表面から別の表面にかけて連続したフッ素含有相が形成されており、磁石中心部と磁石表面でのフッ素濃度に大きな差は生じない。100μm角の面でフッ素の平均濃度を分析した結果、磁石表面と中心部での比率は1±0.5であった。フッ素以外のDy,C,Ndの平均濃度の比も1±0.5であった。
DyF系処理液は、酢酸Dyを水に溶解後、希釈したフッ化水素酸を徐々に添加させた。ゲル状沈殿のフッ素化合物に酸フッ素化合物や酸フッ素炭化物が混合した溶液に対して超音波攪拌器を用いて攪拌し、遠心分離後、メタノールを添加し、ゲル状のメタノール溶液を攪拌後、陰イオンを除去し透明化した。処理液は可視光において透過率が10%以上になるまで陰イオンを除去している。この溶液を仮成形体に含浸させる。仮成形体はアスペクト比が平均2のNd2Fe14B磁粉を10kOeの磁場で5t/cm2の荷重を加えて作製した厚さ20mmのものであり、密度が平均70%である。仮成形体はこのように密度100%とはならないため仮成形体中に連続した隙間が存在する。この隙間に前記溶液を含浸させる。仮成形体の磁場印加方向と垂直な面を底面にして溶液と接触させ、溶液が磁粉隙間に浸み込む。この時真空排気することで、溶液が隙間に沿って含浸され底面と反対側の面まで溶液が塗布される。この含浸仮成形体200℃で真空熱処理することにより塗布液の溶媒を蒸発させる。含浸した仮成形体を真空熱処理炉に入れて焼結温度1000℃まで真空加熱し焼結させ、密度99%の異方性焼結磁石を得た。Dy及びFを含む相は、磁石の表面から反対側の表面に連続した層となって形成され、その厚さは粒界3重点などの特異点を除けば0.5〜5nmである。含浸処理なしの焼結磁石と比較して、DyF系処理液の含浸処理をした焼結磁石は、粒界中心の近傍500nm以内にDyが偏析し粒界にFやNd及び酸素の多い特徴をもち、粒界付近のDyが保磁力を増大させ、保磁力30kOeかつ残留磁束密度1.5Tの特性を20℃で示す。10x10x10mmの磁石を上記工程により作成し、その断面を波長分散型X線分光により分析した結果、表面を含む100μm深さまでの平均のフッ素濃度と深さ4mm以上の磁石中心付近の平均フッ素濃度との比は100x100μmの面積で10ヶ所場所を変えて測定した結果、1.0±0.3であった。このような焼結磁石はフッ素化合物を使用しない場合と比較して、保磁力が40%増加し保磁力増加による残留磁束密度の減少は0.1%、Hkの増加が10%であった。このフッ素化合物を含浸させた焼結磁石は高エネルギー積のためハイブリッド自動車回転機に適用できる。このような特性の向上以外にもDyF系溶液の含浸処理と焼結により磁気特性の角型性向上、成形後の抵抗増加、保磁力の温度依存性低減、残留磁束密度の温度依存性低減、耐食性向上、機械的強度増加、熱伝導性向上、磁石の接着性向上のいずれかの効果が得られる。フッ素化合物はDyF系のDyF3以外にLiF,MgF2,CaF2,ScF3,VF2,VF3,CrF2,CrF3,MnF2,MnF3,FeF2,FeF3,CoF2,CoF3,NiF2,ZnF2,AlF3,GaF3,SrF2,YF3,ZrF3,NbF5,AgF,InF3,SnF2,SnF4,BaF2,LaF2,LaF3,CeF2,CeF3,PrF2,PrF3,NdF2,SmF2,SmF3,EuF2,EuF3,GdF3,TbF3,TbF4,DyF2,NdF3,HoF2,HoF3,ErF2,ErF3,TmF2,TmF3,YbF3,YbF2,LuF2,LuF3,PbF2,BiF3あるいはこれらのフッ素化合物に酸素や炭素あるいは遷移金属元素を含んだ化合物が含浸工程適用可能であり、可視光線の透過性のある溶液あるいはCH基とフッ素の一部が結合した溶液を使用した含浸処理によって形成することができ、粒界や粒内に板状のフッ素化合物や酸フッ素化合物が認められた。
希土類フッ化物又はアルカリ土類金属フッ化物コート膜の形成処理液は以下のようにして作製した。
入し、振とう器または超音波攪拌器を用いて完全に溶解した。
の当量分徐々に加えた。
用いて1時間以上攪拌した。
きほぼ同量のメタノールを加えた。
後、超音波攪拌器を用いて1時間以上攪拌した。
されなくなるまで、3〜10回繰り返した。
Fxが1g/5mLのメタノール溶液を用いた。
0x10mm3)をDyF系コート膜形成処理中に浸漬し、そのブロックを2〜
5torrの減圧下で溶媒のメタノール除去を行った。
0.5−5時間熱処理した。
上のパルス磁界を印加した。
R−Fe−B系(Rは希土類元素)焼結磁石に表面からG成分(Gは遷移金属元素及び希土類元素からそれぞれ1種以上選択される元素、または遷移金属元素及びアルカリ土類金属元素からそれぞれ1種以上選択される元素)及びフッ素原子を拡散させることによって得られ、次の式(1)または(2)
RaGbTcAdFeOfMg (1)
(R・G)a+b TcAdFeOfMg (2)
(ここでRは希土類元素から選択される1種又は2種以上、Mはフッ素を含有する溶液を塗布する前に焼結磁石内に存在する希土類元素を除く2族から116族のCとBを除く元素、Gは遷移金属元素及び希土類元素からそれぞれ1種以上選択される元素、または遷移金属元素及びアルカリ土類金属元素からそれぞれ1種以上選択される元素であるが、RとGが同一元素を含有していても良く、RとGが同一元素を含有していない場合は式(1)で表され、RとGが同一元素を含有している場合は式(2)で表される。TはFe及びCoから選ばれる1種又は2種、AはB(ホウ素)及びC(炭素)から選ばれる1種又は2種以上、a−gは合金の原子%でa,bは式(1)の場合10≦a≦15、0.005≦b≦2であり、式(2)の場合は10.005≦a+b≦17であり、3≦d≦15、0.01≦e≦4、0.04≦f≦4、0.01≦g≦11、残部がcである。)
で示される組成を有する焼結磁石であって、その構成元素であるF及び遷移金属元素の少なくとも1種が磁石中心から磁石表面に向かって平均的に含有濃度が高くなるように分布し、かつ該焼結磁石中の(R、G)2T14A正方晶からなる主相結晶粒の周りを取り囲む結晶粒界部において、結晶粒界に含まれるG/(R+G)の濃度が主相結晶粒中G/(R+G)濃度よりも平均的に濃く、かつ磁石表面から少なくとも10μmの深さ領域において結晶粒界部にR及びGの酸フッ化物、フッ化物または炭酸フッ化物が存在し、磁石表層付近の保磁力が内部よりも高いことを特徴とする希土類永久磁石は、遷移金属元素の濃度勾配が焼結磁石の表面から中心に向かって認められることが特徴の一つであり、以下の手法の例によって製造することが可能である。
00mLの水に導入し、振とう器または超音波攪拌器を用いて完全に溶解した。
の当量分徐々に加えた。
用いて1時間以上攪拌した。
きほぼ同量のメタノールを加えた。
後、超音波攪拌器を用いて1時間以上攪拌した。
されなくなるまで、3〜10回繰り返した。
Fxが1g/5mLのメタノール溶液を用いた。
DyF系コート膜形成処理中に浸漬し、そのブロックを2〜5torrの減圧下
で溶媒のメタノール除去を行った。
0.5−5時間熱処理した。
上のパルス磁界を印加した。
R−Fe−B系(Rは希土類元素)焼結磁石に表面からG成分(Gは遷移金属元素及び希土類元素からそれぞれ1種以上選択される元素、または遷移金属元素及びアルカリ土類金属元素からそれぞれ1種以上選択される元素)及びフッ素原子を拡散させることによって得られ、次の式(1)または(2)
RaGbTcAdFeOfMg (1)
(R・G)a+bTcAdFeOfMg (2)
(ここでRは希土類元素から選択される1種又は2種以上、Mはフッ素を含有する溶液を塗布する前に焼結磁石内に存在する希土類元素を除く2族から116族のCとBを除く元素、Gは遷移金属元素及び希土類元素からそれぞれ1種以上選択される元素、または遷移金属元素及びアルカリ土類金属元素からそれぞれ1種以上選択される元素であるが、RとGが同一元素を含有していても良く、RとGが同一元素を含有していない場合は式(1)で表され、RとGが同一元素を含有している場合は式(2)で表される。TはFe及びCoから選ばれる1種又は2種、AはB(ホウ素)及びC(炭素)から選ばれる1種又は2種以上、a−gは合金の原子%でa,bは式(1)の場合10≦a≦15、0.005≦b≦2であり、式(2)の場合は10.005≦a+b≦17であり、3≦d≦15、0.01≦e≦10、0.04≦f≦4、0.01≦g≦11、残部がcである。)
で示される組成を有する焼結磁石であって、その構成元素であるF及び半金属元素や遷移金属元素の少なくとも1種が粒中心から粒界面に向かって平均的に含有濃度が高くなるように分布し、かつ該焼結磁石中の(R、G)2T14A正方晶からなる主相結晶粒の周りを取り囲む結晶粒界近傍(粒界中心から100nmの距離以内)あるいは焼結磁石最表面において、結晶粒界に含まれるG/(R+G)の濃度が主相結晶粒中G/(R+G)濃度よりも平均的に濃く、かつ磁石表面から少なくとも1μmの深さ領域において結晶粒界部にR及びGの酸フッ化物、フッ化物または炭酸フッ化物が存在し、磁石表層付近の保磁力が内部よりも高いことを特徴とする希土類永久磁石は、遷移金属元素の濃度勾配が焼結磁石の表面から中心に向かって認められることが特徴の一つであり、以下の手法の例によって製造することが可能である。
100mLの水に導入し、振とう器または超音波攪拌器を用いて完全に溶解した
。
の当量分徐々に加えた。
用いて1時間以上攪拌した。
きほぼ同量のメタノールを加えた。
ル溶液を攪拌して完全に懸濁液にした後、超音波攪拌器を用いて1時間以上攪拌
した。
されなくなるまで、3〜10回繰り返した。
としてはDyFxが1g/5mLのメタノール溶液を用いた。
B系磁粉をDyF系コート膜形成処理中に浸漬し、そのブロックを2〜5tor
rの減圧下で溶媒のメタノール除去を行った。
0.5−5時間熱処理した。
方性方向に30kOe以上のパルス磁界を印加した。
NdFeB系粉末としてNd2Fe14Bを主とする急冷粉を作成し、これらの表面にフッ素化合物を形成する。DyF3を急冷粉表面に形成する場合、原料としてDy(CH3COO)3をH2Oで溶解させ、HFを添加する。HFの添加によりゼラチン状のDyF3・XH2Oが形成される。これを遠心分離し、溶媒を除去する。ゾル状態の希土類フッ化物濃度が10g/dm3以上で該処理液の700nmの波長において光路長が1cmの透過率は5%以上である。このような光透過性のある溶液に遷移金属元素や半金属元素をすくなくとも1種含む化合物あるいは溶液を添加する。添加後の溶液のX線回折ピークはブロードであり、回折ピークの半値幅は1から10度であり流動性がある。この溶液と上記NdFeB粉と混合する。混合物の溶媒を蒸発させ、加熱により水和水を蒸発させる。500〜800℃の熱処理によりフッ素化合物膜の結晶構造は添加元素を含むNdF3構造、NdF2構造あるいは酸フッ化物などから構成されていることが判明した。磁粉中の拡散経路へのDyやNdの偏析、板状体のNdやDy及びフッ素の偏析以外に添加元素の偏析が認められ、100μm2以上の面積で測定される平均のフッ素あるいは炭素濃度が、焼結磁石の最表面から100μm以内の深さの値と最表面から100μm以上離れた中心部の値との比で1±0.5であった。異方性エネルギーの増加、粒界における格子整合性向上、フッ素による母相の還元、フッ化物中への鉄の拡散による強磁性結合向上などにより磁気特性が向上する。重希土類元素の使用量を低減するため、半金属元素や遷移金属元素を添加したフッ化物溶液による表面処理とその後の拡散により半金属元素や遷移金属元素の少なくとも1種を粒界近傍に編析させることで、保磁力の増加、減磁曲線の角型性向上、残留磁束密度増加、エネルギー積増加、キュリー温度上昇、着磁磁界低減、保磁力や残留磁束密度の温度依存性低減、耐食性向上、比抵抗増加、熱減磁率低減のいずれかの効果がNdFeB系磁粉で認められ、ボンド磁石用磁粉、熱間成形異方性磁粉及び熱間成形異方性焼結磁石の上記磁気特性改善を可能にする。
R−Fe−B系(Rは希土類元素)焼結磁石に表面からG成分(Gは金属元素(希土類元素を除く3族から11族の金属元素あるいは2族、12族から16族のCとBを除く元素から少なくとも1種類)と希土類元素1種以上から選択された元素)及びフッ素原子を拡散させることによって得られ、次の式(1)または(2)
RaGbTcAdFeOfMg (1)
(R・G)a+bTcAdFeOfMg (2)
(ここでRは希土類元素から選択される1種又は2種以上、Mはフッ素を含有する溶液を塗布する前に焼結磁石内に存在する希土類元素を除く2族から116族のCとBを除く元素、Gは金属元素(希土類元素を除く3族から11族の金属元素あるいは2族、12族から16族のCとBを除く元素)及び希土類元素からそれぞれ1種以上選択される元素、または金属元素(希土類元素を除く3族から11族の金属元素あるいは2族、12族から16族のCとBを除く元素)及びアルカリ土類金属元素からそれぞれ1種以上選択される元素であるが、RとGが同一元素を含有していても良く、RとGが同一元素を含有していない場合は式(1)で表され、RとGが同一元素を含有している場合は式(2)で表される。TはFe及びCoから選ばれる1種又は2種、AはB(ホウ素)及びC(炭素)から選ばれる1種又は2種以上、a−gは合金の原子%でa,bは式(1)の場合10≦a≦15、0.005≦b≦2であり、式(2)の場合は10.005≦a+b≦17であり、3≦d≦17、0.01≦e≦10、0.04≦f≦4、0.01≦g≦11、残部がcである。)
で示される組成を有する焼結磁石であって、その構成元素であるF及び金属元素(希土類元素を除く2族から116族のCとBを除く元素)の少なくとも1種が磁石中心から磁石表面に向かって平均的に含有濃度が高くなるように分布し、かつ該焼結磁石中の(R、G)2T14A正方晶からなる主相結晶粒の周りを取り囲む結晶粒界部において、結晶粒界に含まれるG/(R+G)の濃度が主相結晶粒中G/(R+G)濃度よりも平均的に濃く、かつ磁石表面から少なくとも1μmの深さ領域において結晶粒界部にR及びGの酸フッ化物、フッ化物または炭酸フッ化物が存在し、磁石表層付近の保磁力が内部よりも高いことを特徴とする希土類永久磁石は、金属元素(希土類元素を除く2族から116族のCとBを除く元素)の濃度勾配や濃度差が焼結磁石の表面から中心に向かって認められることが特徴の一つであり、以下の手法の例によって製造することが可能である。
gを100mLの水に導入し、振とう器または超音波攪拌器を用いて完全に溶解
した。
の当量分徐々に加えた。
用いて1時間以上攪拌した。
除きほぼ同量のメタノールを加えた。
溶液を攪拌して完全に懸濁液にした後、超音波攪拌器を用いて1時間以上攪拌し
た。
されなくなるまで、3〜10回繰り返した。
としてはDyFxが1g/5mLのメタノール溶液を用いた。
族、12族から16族のCとBを除く元素)の少なくとも1種の元素を含む有機
金属化合物を添加した。
FeB系磁粉をDyF系コート膜形成処理中に浸漬し、そのブロックを2〜5t
orrの減圧下で溶媒のメタノール除去を行った。
0.5−5時間熱処理した。
方性方向に30kOe以上のパルス磁界を印加した。
希土類フッ化物又はアルカリ土類金属フッ化物コート膜の形成処理液は以下のようにして作製した。
膜形成処理中に浸漬し、そのブロックを2〜5torrの減圧下で溶媒のメタノ
ール除去を行った。
0.5−5時間熱処理した。
上のパルス磁界を印加した。
Sm2Fe17Fx(X=0.2〜5.0)構造を主相とするSmFeF焼結磁石を加工研磨し積層電磁鋼板、積層アモルファスあるいは圧粉鉄と接着させて回転子を作製する場合、あらかじめ磁石を挿入する位置に積層電磁鋼板あるいは圧粉鉄が金型などにより加工されている。Sm2Fe17Fx(X=0.2〜5.0)は、Sm2Fe17の平均粒系0.1から1μmの粉の表面にSmF2−3を1〜100nmの厚さで溶液処理及び200〜800℃の熱処理により形成し、仮成形後前記熱処理温度よりも高温で部分焼結させたものである。溶液処理後のフッ化物は高次構造を有し、熱処理により非晶質と類似の高次構造から粒径10〜30nmの微結晶が成長すると同時に母相のフッ化が進行し、磁粉の外側から中央部にフッ素の濃度勾配ができる。フッ素の濃度差は外周側と中央部とで10%以上異なり、フッ素が拡散し保磁力や残留磁束密度あるいは角型性が向上し、中央部にフッ素原子が到達すると磁気特性の向上は飽和する。このようなSm2Fe17Fx(X=0.2〜5.0)は面間隔1.5〜2.5オングストロームの正方晶構造あるいは立方晶を有しており、原子配列に異方性がある。この焼結磁石を挿入位置に挿入する場合、焼結磁石と積層電磁鋼板あるいは圧粉鉄の間に0.01〜0.5mmの隙間を設けている。このような隙間を含めた磁石位置に矩形、リング形、あるいはかまぼこ形状など湾曲した形状を含む種々の焼結磁石を挿入し、その隙間にゲルあるいはゾル状またはクラスタ状のPrF溶液を注入し、100℃以上の温度で加熱し、焼結磁石と積層電磁鋼板、積層アモルファスあるいは圧粉鉄を接着させる。このとき、さらに500℃以上の温度で熱処理をすることで、焼結磁石表面にPrあるいはフッ素を拡散させ、積層電磁鋼板あるいは圧粉鉄の表面にもフッ素化合物の構成元素を拡散させ、焼結磁石の磁気特性を向上(保磁力増加、角形性向上、減磁耐力向上、キュリー温度上昇など)させかつ接着を強固にすることができる。焼結磁石の湾曲した加工変質層の磁気特性改善が可能であり、各磁性材料の表面及び粒界におけるフッ素あるいは希土類元素を主成分とする拡散層には、酸素や炭素などの軽元素あるいはMn,Ga,Cu,Ti,Al,Fe,Coが含まれてもよい。焼結磁石の磁気特性改善には上記フッ素化合物に希土類元素を含有させるが、磁石磁気特性改善以外の接着効果や軟磁性の歪取りあるいは損失低減には、希土類元素あるいはアルカリ、アルカリ土類元素を含むフッ素化合物を使用することができる。
Sm2Fe19Fx(X=0.2〜5.0)構造を主相とするSmFeF系焼結磁石を加工研磨し積層電磁鋼板、積層アモルファスあるいは圧粉鉄と接着させて回転子を作製する場合、あらかじめ磁石を挿入する位置に積層電磁鋼板あるいは圧粉鉄が金型などにより加工されている。Sm2Fe19Fx(X=0.2〜5.0)は、Sm2Fe19の平均粒系0.1から1μmの粉の表面にSmF2−3を1〜100nmの厚さで溶液処理及び200〜800℃の熱処理により形成し、仮成形後前記熱処理温度よりも高温で焼結させたものである。溶液処理後のフッ化物は高次構造を有し、熱処理により非晶質と類似の高次構造から粒径10〜30nmの微結晶が成長すると同時に母相のフッ化が進行し、磁粉の外側から中央部にフッ素の濃度勾配ができる。フッ素の濃度差は外周側と中央部とで10%以上異なり、フッ素が拡散し保磁力や残留磁束密度あるいは角型性が向上し、中央部にフッ素原子が到達すると磁気特性の向上は飽和する。このようなSm2Fe19Fx(X=0.2〜5.0)は面間隔1.5〜2.5オングストロームの正方晶構造あるいは立方晶を有しており、原子配列に異方性がある。この焼結磁石を挿入位置に挿入する場合、焼結磁石と積層電磁鋼板あるいは圧粉鉄の間に0.01〜0.5mmの隙間を設けている。このような隙間を含めた磁石位置に矩形、リング形、あるいはかまぼこ形状など湾曲した形状を含む種々の焼結磁石を挿入し、その隙間にゲルあるいはゾル状またはクラスタ状のPrF溶液を注入し、100℃以上の温度で加熱し、焼結磁石と積層電磁鋼板、積層アモルファスあるいは圧粉鉄を接着させる。このとき、さらに500℃以上の温度で熱処理をすることで、焼結磁石表面にPrあるいはフッ素を拡散させ、積層電磁鋼板あるいは圧粉鉄の表面にもフッ素化合物の構成元素を拡散させ、焼結磁石の磁気特性を向上(保磁力増加、角形性向上、減磁耐力向上、キュリー温度上昇、電気抵抗増加、磁気吸熱、磁気冷凍効果増大など)させかつ接着を強固にすることができる。焼結磁石の湾曲した加工変質層の磁気特性改善が可能であり、各磁性材料の表面及び粒界におけるフッ素あるいは希土類元素を主成分とする拡散層には、酸素や炭素、窒素などの軽元素あるいはMn,Ga,Cu,Ti,Al,Fe,Co,Zr,Vが含まれてもよい。Sm2Fe19Fx(X=0.2〜5.0)のSmの代わりに他の軽希土類元素を使用してもよい。またSmとFeの比率は2:19以外に2:17,2:21,2:23などのSm/Feが2/17よりも小さい数字であればフッ素を含む強磁性化合物の作成が可能であり、Feの代わりにCoを使用しても良く、結晶粒界付近には希土類元素間の交換を伴う拡散によりフッ素の多い相と少ない相との混相であっても良い。焼結磁石の磁気特性改善には上記フッ素化合物に希土類元素を含有させるが、磁石磁気特性改善以外の接着効果や軟磁性の歪取りあるいは損失低減には、希土類元素あるいはアルカリ、アルカリ土類元素を含むフッ素化合物を使用することができる。
Sm2Fe17Fx(X=0.2〜5.0)構造を主相とするSmFeF焼結磁石を加工研磨し積層電磁鋼板、積層アモルファスあるいは圧粉鉄と接着させて回転子を作製する場合、あらかじめ磁石を挿入する位置に積層電磁鋼板あるいは圧粉鉄が金型などにより加工されている。Sm2Fe17Fx(X=0.2〜5.0)は、Sm2Fe17の平均粒系0.1から1μmの粉の表面にSmF2−3を1〜100nmの厚さで溶液処理及び200〜800℃の熱処理により形成し、仮成形後前記熱処理温度よりも高温で焼結させたものである。溶液処理後のフッ化物は高次構造を有し、熱処理により非晶質と類似の高次構造から粒径10〜30nmの微結晶が成長すると同時に母相のフッ化が進行し、磁粉の外側から中央部にフッ素の濃度勾配ができる。フッ素の濃度差は外周側と中央部とで10%以上異なり、フッ素が拡散し保磁力や残留磁束密度あるいは角型性が向上し、中央部にフッ素原子が到達すると磁気特性の向上は飽和する。このようなSm2Fe17Fx(X=0.2〜5.0)は面間隔1.5〜2.5オングストロームの正方晶構造あるいは立方晶を有しており、原子配列に異方性がある。この焼結磁石を挿入位置に挿入する場合、焼結磁石と積層電磁鋼板あるいは圧粉鉄の間に0.01〜0.5mmの隙間を設けている。このような隙間を含めた磁石位置に矩形、リング形、あるいはかまぼこ形状など湾曲した形状を含む種々の焼結磁石を挿入し、その隙間にゲルあるいはゾル状またはクラスタ状のPrF溶液を注入し、100℃以上の温度で加熱し、焼結磁石と積層電磁鋼板、積層アモルファスあるいは圧粉鉄を接着させる。このとき、さらに500℃以上の温度で熱処理をすることで、焼結磁石表面にPrあるいはフッ素を拡散させ、積層電磁鋼板あるいは圧粉鉄の表面にもフッ素化合物の構成元素を拡散させ、焼結磁石の磁気特性を向上(保磁力増加、角形性向上、減磁耐力向上、キュリー温度上昇など)させかつ接着を強固にすることができる。焼結磁石の湾曲した加工変質層の磁気特性改善が可能であり、各磁性材料の表面及び粒界におけるフッ素あるいは希土類元素を主成分とする拡散層には、酸素や炭素などの軽元素あるいはMn,Ga,Cu,Ti,Al,Fe,Coが含まれてもよい。焼結磁石の磁気特性改善には上記フッ素化合物に希土類元素を含有させるが、磁石磁気特性改善以外の接着効果や軟磁性の歪取りあるいは損失低減には、希土類元素あるいはアルカリ、アルカリ土類元素を含むフッ素化合物を使用することができる。
Sm2Fe19Fx(X=0.2〜5.0)構造を主相とするSmFeF焼結磁石を加工研磨し積層電磁鋼板、積層アモルファスあるいは圧粉鉄と接着させて回転子を作製する場合、あらかじめ磁石を挿入する位置に積層電磁鋼板あるいは圧粉鉄が金型などにより加工されている。Sm2Fe19Fx(X=0.2〜5.0)は、Sm2Fe19の平均粒系0.1から1μmの粉の表面にSmF2−3を0.1〜100nmの厚さで溶液処理及び200〜800℃の熱処理により形成し、仮成形後前記熱処理温度よりも高温で焼結させたものである。溶液処理後のフッ化物は高次構造を有し、熱処理により非晶質と類似の高次構造から粒径1〜30nmの微結晶が成長すると同時に母相のフッ化が進行し、磁粉の外側から中央部にフッ素の濃度勾配ができる。フッ素の濃度差は外周側と中央部とで10%以上異なり、フッ素が拡散し保磁力や残留磁束密度あるいは角型性が向上し、中央部にフッ素原子が到達すると磁気特性の向上は飽和する。このようなSm2Fe19Fx(X=0.2〜5.0)は面間隔1.5〜2.5オングストロームの正方晶構造あるいは立方晶を有しており、原子配列に異方性がある。この焼結磁石を挿入位置に挿入する場合、焼結磁石と積層電磁鋼板あるいは圧粉鉄の間に0.01〜0.5mmの隙間を設けている。このような隙間を含めた磁石位置に矩形、リング形、あるいはかまぼこ形状など湾曲した形状を含む種々の焼結磁石を挿入し、その隙間にゲルあるいはゾル状またはクラスタ状のPrF溶液を注入し、100℃以上の温度で加熱し、焼結磁石と積層電磁鋼板、積層アモルファスあるいは圧粉鉄を接着させる。このとき、さらに500℃以上の温度で熱処理をすることで、焼結磁石表面にPrあるいはフッ素を拡散させ、積層電磁鋼板あるいは圧粉鉄の表面にもフッ素化合物の構成元素を拡散させ、焼結磁石の磁気特性を向上(保磁力増加、角形性向上、減磁耐力向上、キュリー温度上昇など)させかつ接着を強固にすることができる。焼結磁石の湾曲した加工変質層の磁気特性改善が可能であり、各磁性材料の表面及び粒界におけるフッ素あるいは希土類元素を主成分とする拡散層には、酸素や炭素などの軽元素あるいはMn,Ga,Cu,Ti,Al,Fe,Coが含まれてもよい。Sm2Fe19Fx(X=0.2〜5.0)のSmの代わりに他の軽希土類元素を使用してもよい。またSmとFeの比率は2:19以外に2:17,2:21,2:23なども可能であり、Feの代わりにCoを使用しても良い。焼結磁石の磁気特性改善には上記フッ素化合物に希土類元素を含有させるが、磁石磁気特性改善以外の接着効果や軟磁性の歪取りあるいは損失低減には、希土類元素あるいはアルカリ、アルカリ土類元素を含むフッ素化合物を使用することができる。
図7において,磁石モータの固定子2はティース4とコアバック5からなる固定子鉄心6と、ティース4間のスロット7内にはティース4を取り囲むように巻装された集中巻の電機子巻線8(三相巻線のU相巻線8a,V相巻線8b,W相巻線8cからなる)から構成される。ここで、磁石モータは4極6スロットであるから、スロットピッチは電気角で120度である。回転子はシャフト孔9あるいは回転子挿入孔10に挿入し、回転子シャフト100の内周側にフッ素の濃度勾配が図1から図6のいずれかを示す焼結磁石202、203を配置する。焼結磁石はアーク形状を有し、Dyなどの重希土類元素が粒界の一部に偏析することにより、耐熱性が保持されており、100℃から250℃で使用されるモータを製造できる。回転子内にアーク状磁石ではなく、複数の形状の磁石挿入部を形成して焼結磁石201を配置させた場合の回転子断面図の磁石配置部を図8に示す。図8において,フッ素の濃度勾配が図1から図6のいずれかを示す複数の形状の焼結磁石103を配置する焼結磁石は角とり加工を施した立方体形状を有し、Dyなどの重希土類元素が粒界の一部に偏析することにより、保磁力及び耐熱性、耐食性が保持されている。磁石配置からリラクタンストルクが発現でき、フッ素の偏析が焼結磁石103の粒界に連続して形成することにより、保磁力の増加及び比抵抗の増加が達成できることから、モータ損失を低減することが可能である。Dyの偏析により、偏析しない場合に比べDy使用量が削減でき、磁石の残留磁束密度が増加するためにトルク向上に繋がる。
回転子の1局ごとの断面構造を図8〜図11に示す。これらの図はリラクタンストルク及び磁石トルクを利用している回転子101であって、リラクタンストルクのために磁石を配置しない空間104が設けられている。磁石が挿入される位置はあらかじめ打ち抜きなどの方法で積層鋼板に穴が設けられており、それが磁石挿入孔102となる。この磁石挿入孔102に焼結磁石103を挿入することで磁石回転子を作製できる。焼結磁石103はフッ素が焼結磁石の粒界の一部に偏析した磁石であり、保磁力10kOe以上、残留磁束密度0.6〜1.5Tの特性を示している。図11では磁石挿入孔102の中に回転子の内径側と外径側の外周に近い側にフッ素濃度あるいは重希土類元素濃度が高い焼結磁石が配置され、高フッ素濃度あるいは高重希土類元素濃度の焼結磁石106と低フッ素濃度の焼結磁石105から構成されている。このような焼結磁石は、フッ素を含む溶液を磁石の片側の面に塗布後拡散させることにより作製可能である。フッ素濃度の比(最大/最小濃度比)は平均して1から10000であり、フッ素とともに金属元素を偏析させることにより、高フッ素濃度の焼結磁石106の保磁力を増加させることも可能である。上記焼結磁石はフッ素濃度が高い高保磁力材とフッ素濃度が低い高残留磁束密度材から構成される結果、回転子は動作時の逆磁界に対する減磁耐力が高くかつ高トルク特性を実現でき、HEVモータなどに適している。
4…ティース
5…コアバック
6…固定子鉄心
7…スロット
8…電機子巻線
8a…U相巻線
8b…V相巻線
8c…W相巻線
9…シャフト孔
10…回転子挿入孔
100…回転子シャフト
202…焼結磁石
203…焼結磁石
101…回転子
104…空間
102…磁石挿入孔
103…焼結磁石
106…高重希土類元素濃度の焼結磁石
105…低フッ素濃度の焼結磁石
Claims (10)
- 鉄を主成分とする強磁性材料と、
前記強磁性材料の結晶粒内部あるいは粒界部の一部に形成されるフッ素化合物層あるいは酸フッ素化合物層と、
前記フッ素化合物層あるいは前記酸フッ素化合物層が含むアルカリ、アルカリ土類元素、希土類元素の少なくとも1種及び炭素と、
前記フッ素化合物層あるいは前記酸フッ素化合物層の一部が前記強磁性材料の表面から内部を貫き、反対側表面に連続的に延びる連続延在層と、を有し
前記強磁性材料の表面から100μm以内域の平均フッ素濃度と表面から100μm以上離れた中心部を含む域の平均フッ素濃度の比が1±0.5以内であり、
前記強磁性材料の粒界近傍の母相に前記希土類元素の濃度勾配があることを特徴とする焼結磁石を備える回転機。 - 鉄及び希土類元素を主成分とする強磁性材料と、
前記強磁性材料の結晶粒内部あるいは粒界部の一部に形成されるフッ素化合物あるいは酸フッ素化合物と、
前記フッ素化合物あるいは酸フッ素化合物が含むアルカリ、アルカリ土類元素、金属元素、希土類元素の少なくとも1種及び炭素と、
前記フッ素化合物あるいは酸フッ素化合物の一部が強磁性材料の表面から内部を経て反対側表面に貫通するように連続的に延びる連続延在層と、を有し、
上記連続延在層に沿って前記アルカリ、前記アルカリ土類元素、前記金属元素、前記希土類元素の少なくとも1種が偏析し、
前記フッ素化合物あるいは前記酸フッ素化合物の粒内で前記アルカリ、前記アルカリ土類元素、前記金属元素、前記希土類元素の少なくとも1種が偏析していることを特徴とする焼結磁石を備える回転機。 - 鉄及び希土類元素を主成分とする強磁性材料と、
前記強磁性材料の結晶粒内部あるいは粒界部の一部に形成されるフッ素化合物あるいは酸フッ素化合物と、
前記フッ素化合物あるいは前記酸フッ素化合物が含むアルカリ、アルカリ土類元素、金属元素、希土類元素の少なくとも1種及び炭素と、
前記フッ素化合物あるいは前記酸フッ素化合物が前記強磁性材料の表面から内部を経て反対側表面に貫通して連続的に延びる連続延在層と、を有し、
上記連続延在層に沿って前記アルカリ、前記アルカリ土類元素、前記金属元素、前記希土類元素の少なくとも1種が前記強磁性材料の粒界に沿って偏析し、かつ前記フッ素化合物あるいは前記酸フッ素化合物の粒が形成され、
一部の前記フッ素化合物あるいは前記酸フッ素化合物の粒内で前記アルカリ、前記アルカリ土類元素、前記金属元素、前記希土類元素の少なくとも1種が粒の中心から外側に向かって高濃度になるように偏析しており、100μm2以上の面積で測定される平均のフッ素あるいは炭素濃度は、強磁性材料の最表面から100μm以内深さ域での値と最表面から100μm以上離れた中心部を含む深さ域での値との比が1±0.5であることを特徴とする焼結磁石を備える回転機。 - 鉄及び希土類元素を主成分とする強磁性材料と、
前記強磁性材料の結晶粒内部あるいは粒界部の一部に形成されるフッ素化合物あるいは酸フッ素化合物と、
前記フッ素化合物あるいは前記酸フッ素化合物が含むアルカリ、アルカリ土類元素、金属元素、希土類元素の少なくとも1種及び炭素と、
前記フッ素化合物あるいは前記酸フッ素化合物が前記強磁性材料の任意の場所の粒界において強磁性材料の最表面とはつながらずに連続して延びる連続延在層と、を有し、
上記連続延在層に沿って前記アルカリ、前記アルカリ土類元素、前記金属元素、前記希土類元素の少なくとも1種が前記強磁性材料の母相の粒界に沿って偏析し、
前記フッ素化合物あるいは前記酸フッ素化合物の4回対称の結晶構造をもった粒内で前記アルカリ、前記アルカリ土類元素、前記金属元素、前記希土類元素の少なくとも1種が粒の中心から外側に向かって高濃度になるように偏析していることを特徴とする焼結磁石及びそれを用いた回転機。 - 鉄及び希土類元素を主成分とする強磁性材料と、
前記強磁性材料の結晶粒内部あるいは粒界部の一部に形成されるフッ素化合物あるいは酸フッ素化合物と、
前記フッ素化合物あるいは前記酸フッ素化合物が含むアルカリ、アルカリ土類元素、金属元素、希土類元素の少なくとも1種及び炭素と、
前記フッ素化合物あるいは前記酸フッ素化合物が前記強磁性材料の表面から内部を経て反対側表面に貫通する連続的に延びる連続延在層と、を有し、
上記連続延在層に沿って前記アルカリ、前記アルカリ土類元素、前記金属元素、前記希土類元素の少なくとも1種が前記強磁性材料の粒界に沿った粒内外周部に偏析し、かつ前記フッ素化合物あるいは酸フッ素化合物の粒が形成され、
一部の前記フッ素化合物あるいは前記酸フッ素化合物の粒内で前記アルカリ、前記アルカリ土類元素、前記金属元素、前記希土類元素の少なくとも1種が粒の中心から外側に向かって高濃度になるような濃度勾配と中心から外側に向かって低濃度になるような濃度勾配があり、100μm2以上の面積で測定される平均のフッ素あるいは炭素濃度は、保護層を含まない強磁性材料の最表面から100μm以内の深さ域の値と最表面から100μm以上離れた中心部を含む域の値との比が1±0.5であることを特徴とする焼結磁石を備える回転機。 - 鉄及び希土類元素を主成分とする強磁性材料と、
前記強磁性材料の結晶粒内部あるいは粒界部の一部に形成されるフッ素化合物あるいは酸フッ素化合物と、
前記フッ素化合物あるいは前記酸フッ素化合物が含むアルカリ、アルカリ土類元素、金属元素、希土類元素の少なくとも1種及び炭素と、
前記フッ素化合物あるいは前記酸フッ素化合物が前記強磁性材料の任意の場所の粒界において強磁性材料の最表面とはつながらない連続的に延在する連続延在層と、を有し、
上記連続延在層に沿って前記アルカリ、前記アルカリ土類元素、前記金属元素、前記希土類元素の少なくとも1種が前記強磁性材料の母相の粒界に沿って偏析し、
前記フッ素化合物あるいは酸フッ素化合物の立方晶の構造をもった粒内でアルカリ、アルカリ土類元素、金属元素あるいは希土類元素の少なくとも1種が粒の中心から外側に向かって高濃度になるように偏析していることを特徴とする焼結磁石及びそれを用いた回転機。 - 鉄、希土類、及び半金属元素を主成分とする強磁性材料と、
前記強磁性材料の結晶粒内部あるいは粒界部の一部に形成されるフッ素化合物あるいは酸フッ素化合物と、
前記フッ素化合物あるいは前記酸フッ素化合物が含むアルカリ、アルカリ土類元素、金属元素、希土類元素の少なくとも1種及び炭素あるいは窒素と、
前記フッ素化合物あるいは前記酸フッ素化合物が前記強磁性材料の表面から内部を経て反対側表面に貫通する連続的に延びる連続延在層と、を有し、
上記連続延在層に沿って前記アルカリ、前記アルカリ土類元素、前記金属元素、前記希土類元素の少なくとも1種が前記強磁性材料の粒界に沿った粒内外周部に偏析し、かつ前記フッ素化合物あるいは前記酸フッ素化合物の粒が形成され、
一部のフッ素化合物あるいは酸フッ素化合物の粒内でアルカリ、アルカリ土類元素、金属元素、半金属元素あるいは希土類元素の少なくとも1種が粒の中心から外側に向かって高濃度になるように偏析しており、100μm2以上の面積で測定される平均のフッ素、希土類元素あるいは炭素の少なくとも1種以上の元素濃度は、保護層を含まない強磁性材料の最表面から100μm以内深さ域の値と最表面から100μm以上離れた中心部を含む域の値との比が1±0.5であることを特徴とする焼結磁石を備える回転機。 - 鉄、希土類及び半金属元素を主成分とする強磁性材料と、
前記強磁性材料の結晶粒内部あるいは粒界部の一部に形成されるフッ素化合物あるいは酸フッ素化合物と、
前記フッ素化合物あるいは前記酸フッ素化合物が含むアルカリ、アルカリ土類元素、金属元素あるいは希土類元素の少なくとも1種及び炭素あるいは窒素と、
前記フッ素化合物あるいは前記酸フッ素化合物が前記強磁性材料の任意の場所の粒界において強磁性材料の最表面とはつながらずに、1個以上の結晶粒を囲む連続して延びる連続延在層と、を有し、
上記連続延在層に沿って前記アルカリ、前記アルカリ土類元素、前記金属元素、前記希土類元素の少なくとも1種が前記強磁性材料の母相の粒界に沿って偏析し、
前記フッ素化合物あるいは前記酸フッ素化合物の立方晶、六方晶あるいは正方晶の構造をもった粒内でアルカリ、アルカリ土類元素、金属元素あるいは希土類元素の少なくとも1種が粒の中心から外側に向かって高濃度になるように分布していることを特徴とする焼結磁石を備える回転機。 - 鉄、希土類及び半金属元素を主成分とする強磁性材料と、
前記強磁性材料の結晶粒内部あるいは粒界部の一部に形成されるフッ素化合物あるいは酸フッ素化合物と、
前記フッ素化合物あるいは前記酸フッ素化合物が含むアルカリ、アルカリ土類元素、金属元素、希土類元素の少なくとも1種及び炭素あるいは窒素と、
前記フッ素化合物あるいは前記酸フッ素化合物が前記強磁性材料の任意の場所の粒界において強磁性材料の最表面とはつながらずに、1個以上の結晶粒を囲む連続して延びる連続延在層と、を有し、
上記連続延在層に沿って前記アルカリ、アルカリ土類元素、金属元素あるいは希土類元素の少なくとも1種が前記強磁性材料の母相の粒界に沿って粒界中心よりも高濃度で偏析し、
前記フッ素化合物あるいは前記酸フッ素化合物の立方晶、六方晶あるいは正方晶の対称性をもった粒において、前記アルカリ、前記アルカリ土類元素、前記金属元素、前記希土類元素の少なくとも1種が粒の中心から外側に向かって高濃度になるように分布していることを特徴とする焼結磁石を備える回転機。 - 請求項1〜6項の何れかに記載された回転機の焼結磁石を製造する焼結磁石の製造方法において、
前記強磁性材料を成形して磁石の仮成形体を形成し、
光透過性あるいは低粘度の溶液に溶けた前記フッ素化合物あるいは前記酸フッ素化合物を前記仮成形体に含浸あるいは塗布させた後に仮成形体を焼結する焼結磁石の製造方法。
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