JP2019169697A - Method for manufacturing r-t-b based sintered magnet - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はR−T−B系焼結磁石の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing an RTB-based sintered magnet.
R−T−B系焼結磁石(Rは希土類元素のうち少なくとも一種であり、Ndを必ず含む。TはFeまたはFeとCoであり、Bは硼素である)は永久磁石の中で最も高性能な磁石として知られており、ハードディスクドライブのボイスコイルモータ(VCM)、電気自動車用(EV、HV、PHVなど)モータ、産業機器用モータなどの各種モータや家電製品などに使用されている。 R-T-B-based sintered magnets (R is at least one of rare earth elements and must contain Nd. T is Fe or Fe and Co, and B is boron) is the highest among permanent magnets. It is known as a high-performance magnet, and is used in various motors such as voice coil motors (VCM) for hard disk drives, motors for electric vehicles (EV, HV, PHV, etc.), motors for industrial equipment, and home appliances.
R−T−B系焼結磁石は、主としてR2T14B化合物からなる主相と、この主相の粒界部分に位置する粒界相とから構成されている。主相であるR2T14B化合物は高い飽和磁化と異方性磁界を持つ強磁性材料であり、R−T−B系焼結磁石の特性の根幹をなしている。 The RTB-based sintered magnet is composed of a main phase mainly composed of an R 2 T 14 B compound and a grain boundary phase located at the grain boundary portion of the main phase. The main phase R 2 T 14 B compound is a ferromagnetic material having a high saturation magnetization and an anisotropic magnetic field, and forms the basis of the characteristics of the RTB-based sintered magnet.
高温では、R−T−B系焼結磁石の保磁力HcJ(以下、単に「HcJ」という場合がある)が低下するため、不可逆熱減磁が起こる。そのため、特に電気自動車用モータに使用されるR−T−B系焼結磁石では、高いHcJを有することが要求されている。 At a high temperature, the coercive force H cJ (hereinafter sometimes simply referred to as “H cJ ”) of the RTB -based sintered magnet decreases, and irreversible thermal demagnetization occurs. Therefore, in particular, an RTB -based sintered magnet used for an electric vehicle motor is required to have a high HcJ .
R−T−B系焼結磁石において、R2T14B化合物中のRに含まれる軽希土類元素RL(例えば、NdやPr)の一部を重希土類元素RH(例えば、DyやTb)で置換すると、HcJが向上することが知られている。RHの置換量の増加に伴い、HcJは向上する。 In the RTB-based sintered magnet, a part of the light rare earth element RL (for example, Nd or Pr) contained in R in the R 2 T 14 B compound is a heavy rare earth element RH (for example, Dy or Tb). Substitution is known to improve HcJ . As the substitution amount of RH increases, HcJ improves.
しかし、R2T14B化合物中のRLをRHで置換すると、R−T−B系焼結磁石のHcJが向上する一方、残留磁束密度Br(以下、単に「Br」という場合がある)が低下する。また、特にDyなどのRHは、資源存在量が少ないうえ、産出地が限定されているなどの理由から、供給が安定しておらず、価格が大きく変動するなどの問題を有している。そのため、近年、RHをできるだけ使用することなく、HcJを向上させることが求められている。 However, when RL in the R 2 T 14 B compound is replaced with RH, the H cJ of the RTB -based sintered magnet is improved, while the residual magnetic flux density B r (hereinafter simply referred to as “B r ”). There is). In particular, RH such as Dy has a problem in that the supply is not stable and the price largely fluctuates due to a small amount of resources and a limited production area. Therefore, in recent years, it has been demanded to improve HcJ without using RH as much as possible.
特許文献1には、Dyの含有量を抑制しつつ保磁力の高いR−T−B系希土類焼結磁石が開示されている。この焼結磁石の組成は、一般に用いられてきたR−T−B系合金に比べてB量が相対的に少ない特定の範囲に限定され、かつ、Al、Ga、Cuのうちから選ばれる1種以上の金属元素Mを含有している。その結果、粒界にR2T17相が生成され、このR2T17相から粒界に形成される遷移金属リッチ相(R6T13M)の体積比率が増加することにより、HcJが向上する。 Patent Document 1 discloses an RTB-based rare earth sintered magnet having a high coercive force while suppressing the Dy content. The composition of the sintered magnet is limited to a specific range in which the amount of B is relatively smaller than that of a generally used RTB-based alloy, and is selected from Al, Ga, and Cu. It contains more than seed metal element M. As a result, R 2 T 17 phase is produced in the grain boundary, by the volume ratio of the R 2 T 17 transition metal-rich phase formed in the grain boundary from phase (R 6 T 13 M) increases, H cJ Will improve.
特許文献1に開示されているR−T−B系希土類焼結磁石では、Dyの含有量を低減しつつ高いHcJが得られるものの、Brが大幅に低下するという問題があった。また、近年、電気自動車用モータ等の用途においてさらに高いHcJを有するR−T−B系焼結磁石が求められている。 The R-T-B rare earth sintered magnets disclosed in Patent Document 1, although a high H cJ is obtained while reducing the content of Dy, there is a problem that B r is greatly reduced. In recent years, there has been a demand for RTB -based sintered magnets having higher HcJ in applications such as electric vehicle motors.
本発明の様々な実施形態は、RHの含有量を低減しつつ、高いBrと高いHcJを有するR−T−B系焼結磁石の製造方法を提供する。 Various embodiments of the present invention, while reducing the content of RH, to provide a method of manufacturing a R-T-B based sintered magnet having a high B r and high H cJ.
本開示のR−T−B系焼結磁石の製造方法は、例示的な実施形態において、R:27.5質量%以上33.0質量%以下(Rは希土類元素のうち少なくとも一種であり、Ndを必ず含む)、B:0.85質量%以上0.97質量%以下、T:61.5質量%以上(Tは、FeおよびCoであり、質量比でTの90%以上がFeである)、を含有する主合金粉末を用意する工程と、Pr:65質量%以上97質量%以下(Prの30質量%を他の希土類元素によって置換できる)、およびGa:3質量%以上35質量%以下(Gaの50質量%以下をCuで置換できる)を含有し、アトマイズ法によって作製されたPr−Ga合金粉末を用意する工程と、前記主合金粉末と前記Pr−Ga合金粉末とを混合し、混合粉末の全体に対する前記Pr−Ga合金粉末の質量比が1質量%以上10質量%以下である混合粉末を作製し、磁界中で成形する工程と、前記混合粉末の成形体を950℃以上1120℃未満の焼結温度で焼結する焼結工程と、を包含し、前記焼結工程における前記焼結温度をT℃、焼結時間をt秒とするとき、5×(1120−T)2<t<10×(1120−T)2の関係が成立する。 In the exemplary embodiment, the manufacturing method of the RTB-based sintered magnet of the present disclosure is R: 27.5 mass% or more and 33.0 mass% or less (R is at least one of rare earth elements, Nd is necessarily included), B: 0.85 mass% or more and 0.97 mass% or less, T: 61.5 mass% or more (T is Fe and Co, and 90% or more of T by mass ratio is Fe) A main alloy powder containing, and Pr: 65 mass% or more and 97 mass% or less (30 mass% of Pr can be replaced by another rare earth element), and Ga: 3 mass% or more and 35 mass% % And the step of preparing a Pr—Ga alloy powder prepared by an atomization method, and the main alloy powder and the Pr—Ga alloy powder are mixed. And the Pr to the entire mixed powder A mixed powder in which the mass ratio of the Ga alloy powder is 1% by mass or more and 10% by mass or less is manufactured, and the molded product of the mixed powder is sintered at a sintering temperature of 950 ° C. or more and less than 1120 ° C. in a magnetic field. A sintering step, and when the sintering temperature in the sintering step is T ° C. and the sintering time is t seconds, 5 × (1120−T) 2 <t <10 × (1120− T) The relationship 2 is established.
ある実施形態において、[T]を質量%で示すTの含有量、[B]を質量%で示すBの含有量とするとき、前記R−T−B系焼結磁石は、[T]/55.85>14[B]/10.8の関係を満足する。 In one embodiment, when [T] is a content of T expressed in terms of mass% and [B] is a content of B expressed in mass%, the RTB-based sintered magnet has [T] / The relationship of 55.85> 14 [B] /10.8 is satisfied.
ある実施形態において、前記Pr−Ga合金粉末中のNd含有量は不可避的不純物含有量以下である。 In one embodiment, the Nd content in the Pr—Ga alloy powder is less than or equal to the inevitable impurity content.
本開示の実施形態によると、アトマイズ法によって作製されたPr−Ga合金粉末を適切な質量比率で主合金粉末に添加した混合粉末の成形体を作製した後、この成形体を特定条件のもとで焼結するため、Dyなどの重希土類元素の含有量を低減しても、高いBrおよびHcJを有するR−T−B系焼結磁石を製造することができる。 According to the embodiment of the present disclosure, after forming a compact of a mixed powder obtained by adding a Pr—Ga alloy powder prepared by an atomizing method to a main alloy powder at an appropriate mass ratio, the compact is subjected to a specific condition. in order to sinter it can also reduce the content of heavy rare earth elements such as Dy, the production of R-T-B based sintered magnet having a high B r and H cJ.
図1Aは、R−T−B系焼結磁石の一部を拡大して模式的に示す断面図であり、図1Bは図1Aの破線矩形領域内をさらに拡大して模式的に示す断面図である。図1Aには、一例として長さ5μmの矢印が大きさを示す基準の長さとして参考のために記載されている。図1Aおよび図1Bに示されるように、R−T−B系焼結磁石は、主としてR2T14B化合物からなる主相12と、主相12の粒界部分に位置する粒界相14とから構成されている。粒界相14は、図1Bに示されるように、2つのR2T14B化合物粒子(グレイン)が隣接する二粒子粒界相14aと、3つのR2T14B化合物粒子が隣接する粒界三重点14bとを含む。
FIG. 1A is a cross-sectional view schematically showing a part of an R-T-B system sintered magnet in an enlarged manner, and FIG. 1B is a cross-sectional view schematically showing in a further enlarged view a broken-line rectangular region in FIG. 1A. It is. In FIG. 1A, for example, an arrow having a length of 5 μm is described as a reference length indicating the size for reference. As shown in FIGS. 1A and 1B, the RTB-based sintered magnet includes a
主相12であるR2T14B化合物は高い飽和磁化と異方性磁界を持つ強磁性材料である。したがって、R−T−B系焼結磁石では、主相12であるR2T14B化合物の存在比率を高めることによってBrを向上させることができる。R2T14B化合物の存在比率を高めるためには、原料合金中のR量、T量、B量を、R2T14B化合物の化学量論比(R量:T量:B量=2:14:1)に近づければよい。
The R 2 T 14 B compound that is the
特許文献1に記載されているように、一般的なR−T−B系焼結磁石よりもB量を少なく、すなわち、R2T14B型化合物の化学量論比のB量よりも少なくして、Gaを添加すると、Gaを含む遷移金属リッチ相(R−T−Ga相)が粒界相14内に生成してHcJが向上する。
As described in Patent Document 1, the amount of B is smaller than that of a general RTB-based sintered magnet, that is, less than the amount of B in the stoichiometric ratio of the R 2 T 14 B type compound. Then, when Ga is added, a transition metal rich phase (RT-Ga phase) containing Ga is generated in the
本発明者らが鋭意検討した結果、R−T−Ga相は磁化を有しているため、R−T−B系焼結磁石の二粒子粒界14aおよび粒界三重点14bのうち、特にHcJに主に影響すると考えられる二粒子粒界14aにR−T−Ga相が多く存在すると、HcJ向上の妨げになることがわかった。また、R−T−Ga相の生成とともに、二粒子粒界14aにR−T−Ga相よりも磁化が低いと考えられるR−Ga相が生成されていることもわかった。そこで、高いHcJを有するR−T−B系焼結磁石を得るためには、R−T−Ga相を生成する必要はあるものの、二粒子粒界14aにR−Ga相を多く生成させることが重要であると考えた。
As a result of intensive studies by the present inventors, since the RTB-Ga phase has magnetization, among the two-
本発明者らの実験の結果、アトマイズ法によって作製されたPr−Ga合金粉末(アトマイス粉)をR−T−B系焼結磁石の主合金の粉末と混合して、この混合粉末の成形体を作製した後、所定条件のもとで焼結工程を実行することにより、RおよびGaを主相結晶粒12の内部にほとんど導入させずに二粒子粒界14aへ導入できることがわかった。こうして、本発明の実施形態によれば、二粒子粒界にR−Ga相を多く生成させることができる。
As a result of the experiments by the present inventors, a Pr—Ga alloy powder (atomized powder) produced by the atomizing method is mixed with the powder of the main alloy of the R—T—B system sintered magnet, and a compact of this mixed powder is obtained. It was found that by carrying out a sintering step under predetermined conditions, R and Ga can be introduced into the two-
前述したように、R−T−B系焼結磁石は、主相を形成するための主合金の粉末粒子が焼結によって結合した構造を有しており、主としてR2T14B化合物からなる主相と、この主相の粒界部分に位置する粒界相とから構成されている。Pr−Ga合金の融点は、焼結温度よりも低いため、Pr−Ga合金の粉末粒子は、焼結工程の途中で溶融してR−T−B系焼結磁石の主として粒界相を構成する。 As described above, the RTB-based sintered magnet has a structure in which powder particles of a main alloy for forming a main phase are bonded by sintering, and is mainly composed of an R 2 T 14 B compound. It consists of a main phase and a grain boundary phase located at the grain boundary portion of this main phase. Since the melting point of the Pr—Ga alloy is lower than the sintering temperature, the powder particles of the Pr—Ga alloy melt in the course of the sintering process and mainly constitute the grain boundary phase of the RTB-based sintered magnet. To do.
なお、Pr−Ga合金は粉砕性が悪い。このため、Pr−Ga合金に対して通常の水素粉砕および微粉砕を行うと、粉砕に長時間を要し、量産性に問題がある。Pr−Ga合金に水素を吸蔵した状態で微粉砕すると、粉砕性は向上するが、得られた焼結磁石には水素が残存して磁気特性が劣化する場合がある。このため、水素吸蔵を利用する場合は、水素をなるべく残存させないために焼結時間を長くしたり、焼結温度を高めにしたりして、水素を充分に放出させる必要がある。しかし、そのような焼結条件では、RおよびGaが主相結晶粒内に拡散してしまい、高いHcJを得ることができない。 Note that the Pr—Ga alloy has poor grindability. For this reason, when normal hydrogen pulverization and fine pulverization are performed on the Pr—Ga alloy, the pulverization takes a long time and there is a problem in mass productivity. When the Pr—Ga alloy is finely pulverized in a state where hydrogen is occluded, the pulverization property is improved, but hydrogen may remain in the obtained sintered magnet and the magnetic characteristics may be deteriorated. For this reason, when hydrogen storage is used, it is necessary to release the hydrogen sufficiently by extending the sintering time or increasing the sintering temperature in order to prevent hydrogen from remaining as much as possible. However, under such sintering conditions, R and Ga diffuse into the main phase crystal grains, and high HcJ cannot be obtained.
本開示の実施形態では、Pr−Ga合金のアトマイズ粉を使用することにより、粉砕を行うことなく粉末粒子(例えば106μm以下の粒径を有する粒子)を得ることが可能となる。合金が吸蔵した水素を焼結工程中に放出させる必要がないため、焼結時間を長くしたり、焼結温度を高めにする必要もない。その結果、RおよびGaによって粒界相を改質して磁石特性を高めるために適した焼結条件を選択することができた。 In the embodiment of the present disclosure, it is possible to obtain powder particles (for example, particles having a particle size of 106 μm or less) without performing pulverization by using an atomized powder of a Pr—Ga alloy. Since it is not necessary to release hydrogen occluded by the alloy during the sintering process, there is no need to lengthen the sintering time or raise the sintering temperature. As a result, it was possible to select suitable sintering conditions for improving the magnetic properties by modifying the grain boundary phase with R and Ga.
本開示によるR−T−B系焼結磁石の製造方法は、図2に例示されるように、R−T−B系焼結磁石用の主合金粉末を準備する工程S10と、アトマイズ法により作製されたPr−Ga合金の粉末を準備する工程S20とを含む。主合金粉末を準備する工程S10とPr−Ga合金の粉末を準備する工程S20との順序は任意であり、それぞれ、異なる場所で製造された主合金粉末およびPr−Ga合金の粉末を用いてもよい。さらに本開示によるR−T−B系焼結磁石の製造方法は、主合金粉末とPr−Ga合金粉末とを混合して磁界中で成形する工程(粉末成形工程)S30と、成形によって得られた混合粉末成形体を焼結する工程(焼結工程)S40とを含む。 As illustrated in FIG. 2, the manufacturing method of the RTB-based sintered magnet according to the present disclosure includes a step S <b> 10 of preparing a main alloy powder for the RTB-based sintered magnet, and an atomizing method. And a step S20 of preparing the produced Pr—Ga alloy powder. The order of the step S10 for preparing the main alloy powder and the step S20 for preparing the Pr—Ga alloy powder is arbitrary, and the main alloy powder and the Pr—Ga alloy powder manufactured in different places may be used. Good. Further, the manufacturing method of the RTB-based sintered magnet according to the present disclosure is obtained by mixing the main alloy powder and the Pr—Ga alloy powder and forming them in a magnetic field (powder forming step) S30, and forming. And a step (sintering step) S40 of sintering the mixed powder compact.
本開示の実施形態における主合金粉末は、
R:27.5質量%以上33.0質量%以下(Rは希土類元素のうち少なくとも一種であり、Ndを必ず含む)、
B:0.85質量%以上0.97質量%以下、
T:61.5質量%以上(Tは、FeおよびCoであり、質量比でTの90%以上がFeである)、
を含有する。
The main alloy powder in the embodiment of the present disclosure is:
R: 27.5% by mass or more and 33.0% by mass or less (R is at least one kind of rare earth elements and necessarily contains Nd),
B: 0.85 mass% or more and 0.97 mass% or less,
T: 61.5% by mass or more (T is Fe and Co, and 90% or more of T is Fe by mass ratio),
Containing.
一方、本開示の実施形態におけるPr−Ga合金粉末は、
Pr:65質量%以上97質量%以下、および
Ga:3質量%以上35質量%以下(Gaの50質量%以下をCuで置換できる)、
を含有する。
On the other hand, the Pr—Ga alloy powder in the embodiment of the present disclosure is:
Pr: 65 mass% or more and 97 mass% or less, and Ga: 3 mass% or more and 35 mass% or less (50 mass% or less of Ga can be substituted with Cu),
Containing.
本開示の実施形態における粉末成形工程S30では、主合金粉末とPr−Ga合金粉末とを混合するとき、混合粉末の全体に対するPr−Ga合金粉末の質量比が1質量%以上10質量%以下にする。 In the powder forming step S30 in the embodiment of the present disclosure, when the main alloy powder and the Pr—Ga alloy powder are mixed, the mass ratio of the Pr—Ga alloy powder to the entire mixed powder is 1% by mass or more and 10% by mass or less. To do.
本開示の実施形態における焼結工程S40では、混合粉末の成形体を950℃以上1120℃未満の焼結温度で焼結する。また、焼結温度をT℃、焼結時間をt秒とするとき、以下の式1の関係が成立するように焼結条件を調整する。
5×(1120−T)2<t<10×(1120−T)2 (式1)
In the sintering step S40 in the embodiment of the present disclosure, the compact of the mixed powder is sintered at a sintering temperature of 950 ° C. or higher and lower than 1120 ° C. Further, when the sintering temperature is T ° C. and the sintering time is t seconds, the sintering conditions are adjusted so that the relationship of the following formula 1 is satisfied.
5 × (1120−T) 2 <t <10 × (1120−T) 2 (Formula 1)
図3は、焼結温度Tと焼結時間tとの関係を示すグラフである。グラフ中の破線は、焼結時間tの下限値を規定する5×(1120−T)2を示す曲線である。一方、グラフ中の点線は、焼結時間tの上限値を規定する10×(1120−T)2を示す曲線である。 FIG. 3 is a graph showing the relationship between the sintering temperature T and the sintering time t. The broken line in the graph is a curve indicating 5 × (1120−T) 2 that defines the lower limit value of the sintering time t. On the other hand, the dotted line in the graph is a curve indicating 10 × (1120−T) 2 that defines the upper limit value of the sintering time t.
焼結温度Tを例えば1020℃に設定した場合、焼結時間tの下限値を規定する5×(1120−T)2は5×1002=50000秒であり、これは約13時間50分である。また、焼結時間tの上限値を規定する10×(1120−T)2は10×1002=100000秒であり、これは約27時間46分である。従って、焼結温度Tが1020℃であれば、焼結時間tは約13時間50分以上約27時間46分以下の範囲から選択される。 For example, when the sintering temperature T is set to 1020 ° C., 5 × (1120−T) 2 that defines the lower limit value of the sintering time t is 5 × 100 2 = 50000 seconds, which is about 13 hours and 50 minutes. is there. Further, 10 × (1120−T) 2 that defines the upper limit of the sintering time t is 10 × 100 2 = 100000 seconds, which is about 27 hours and 46 minutes. Therefore, if the sintering temperature T is 1020 ° C., the sintering time t is selected from the range of about 13 hours 50 minutes to about 27 hours 46 minutes.
本開示によれば、上記の主合金粉末およびPr−Ga合金粉末を混合して作製した粉末の成形体に対して、上記特定条件のもとで焼結が実行されることにより、焼結および粒界相中のR−Ga相生成が適切に進行する。その結果、R−T−B系焼結磁石の粒界相が磁石内部の全体にわたって改質されて高いBrおよびHcJを実現する。R−T−B系焼結磁石素材を焼結によって作製した後、このR−T−B系焼結磁石素材の表面から内部にPrおよびGaを拡散して導入した場合は、どうしても、PrおよびGaに濃度勾配が生じるため、R−T−B系焼結磁石の粒界相内であっても、R−T−B系焼結磁石の表面に近い領域と、R−T−B系焼結磁石の内部とでは、R−Ga相の生成量に差が生じてしまう。しかし、本開示の実施形態によれば、焼結前の段階からPrおよびGaが添加され、粉末成形体の内部に存在するため、従来法による問題が解決する。 According to the present disclosure, sintering is performed on the powder compact formed by mixing the main alloy powder and the Pr—Ga alloy powder under the specific conditions, so that sintering and R-Ga phase formation in the grain boundary phase proceeds appropriately. As a result, the grain boundary phase of the R-T-B based sintered magnet to realize a reformed with high B r and H cJ throughout the internal magnet. When the RTB-based sintered magnet material is prepared by sintering and then Pr and Ga are diffused and introduced from the surface of the RTB-based sintered magnet material, Since a concentration gradient is generated in Ga, even within the grain boundary phase of the R-T-B system sintered magnet, the region close to the surface of the R-T-B system sintered magnet and the R-T-B system sintering There is a difference in the amount of R-Ga phase produced from the inside of the magnet. However, according to the embodiment of the present disclosure, Pr and Ga are added from the stage before sintering and are present inside the powder compact, so that the problems due to the conventional method are solved.
また、本開示の実施形態において、Pr−Ga合金の粉末は、アトマイズ法によって作製されている。アトマイズ法によって作製された粉末は「アトマイズ粉末(atomized powder)」と呼ばれることがある。 In the embodiment of the present disclosure, the Pr—Ga alloy powder is produced by an atomizing method. The powder produced by the atomization method is sometimes called “atomized powder”.
アトマイズ法は、溶湯噴霧法とも呼ばれる粉末作製方法の1種であり、ガスアトマイズ法、プラズマアトマイズ法などの公知のアトマイズ法を含む。たとえばガスアトマイズ法によれば、金属または合金を溶解炉で溶融して溶湯を形成し、その溶湯を窒素またはアルゴンなどの不活性ガス雰囲気中に噴霧して凝固させる。噴霧された溶湯は、微細な液滴として飛散するため、高速度で冷却されて凝固する。作製される粉末粒子は、それぞれ、球形の形状を持つため、粉砕を行う必要はない。アトマイズ法によって作製される粉末粒子のサイズは、たとえば10μm〜200μmの範囲に分布する。 The atomizing method is a kind of powder preparation method called a molten metal spraying method, and includes known atomizing methods such as a gas atomizing method and a plasma atomizing method. For example, according to the gas atomization method, a metal or alloy is melted in a melting furnace to form a molten metal, and the molten metal is sprayed and solidified in an inert gas atmosphere such as nitrogen or argon. Since the sprayed molten metal scatters as fine droplets, it is cooled and solidified at a high speed. Since the produced powder particles each have a spherical shape, it is not necessary to perform pulverization. The size of the powder particles produced by the atomizing method is distributed in the range of 10 μm to 200 μm, for example.
アトマイズ法によれば、噴霧される合金溶湯の液滴が小さく、各液滴の重量に対する表面積が相対的に大きいため、冷却速度が高くなる。そのため、形成される粉末粒子は、非晶質または微結晶質である。なお、これらの粉末粒子に対しては、混合前において付加的に熱処理を行って非晶質を結晶化させてもよい。 According to the atomizing method, since the droplets of the molten alloy to be sprayed are small and the surface area relative to the weight of each droplet is relatively large, the cooling rate is increased. Therefore, the formed powder particles are amorphous or microcrystalline. These powder particles may be additionally heat-treated before mixing to crystallize amorphous.
Pr−Ga合金の粉末の粒度は篩わけすることによって調整され得る。また、篩わけで排除される粉末が10質量%以内であれば、その影響は少ないので、篩わけせずに用いてもよい。 The particle size of the Pr—Ga alloy powder can be adjusted by sieving. In addition, if the amount of powder excluded by sieving is within 10% by mass, the influence is small, and it may be used without sieving.
焼結工程の後にさらに、真空または不活性ガス雰囲気中、焼結温度よりも低い温度で付加的な熱処理を実施してもよい。焼結工程S40と、付加熱処理を実施する工程との間に、他の工程、たとえば冷却工程などが実行されてもよい。 After the sintering process, an additional heat treatment may be performed in a vacuum or an inert gas atmosphere at a temperature lower than the sintering temperature. Another process, such as a cooling process, may be performed between the sintering process S40 and the process of performing the additional heat treatment.
本開示の製造方法によって作製されたR−T−B系焼結磁石は、例えば、以下の組成を有している。
R:27.5質量%以上、34.0質量%以下(Rは、希土類元素のうち少なくとも一種でありNdおよびPrの少なくとも一方を必ず含む)、
B:0.85質量%以上、0.93質量%以下、
Ga:0.20質量%以上、0.70質量%以下、
Cu:0.05質量%以上、0.70質量%以下、および
T:61.5質量%以上(Tは、FeとCoであり質量比でTの90%以上がFeである)を含み、かつ、[T]は質量%で示すTの含有量であり、[B]は質量%で示すBの含有量とするとき、[T]/55.85>14[B]/10.8が成立する。
The RTB-based sintered magnet manufactured by the manufacturing method of the present disclosure has the following composition, for example.
R: 27.5% by mass or more and 34.0% by mass or less (R is at least one of rare earth elements and always includes at least one of Nd and Pr),
B: 0.85 mass% or more, 0.93 mass% or less,
Ga: 0.20 mass% or more, 0.70 mass% or less,
Cu: 0.05% by mass or more, 0.70% by mass or less, and T: 61.5% by mass or more (T is Fe and Co, and 90% or more of T by mass ratio is Fe), And [T] is the content of T expressed in mass%, and [B] is the content of B expressed in mass%, [T] /55.85> 14 [B] /10.8 To establish.
以下、各合金の組成についてさらに詳しく説明する。 Hereinafter, the composition of each alloy will be described in more detail.
1.主合金の組成
(R) Rの含有量は27.5〜33.0質量%である。Rは希土類元素のうち少なくとも一種であり、Ndを必ず含む。Rが27.5質量%未満では焼結過程で液相が十分に生成せず、焼結体を充分に緻密化することが困難になる。一方、Rが33.0質量%を超えても本発明の効果を得ることができるが、焼結体の製造工程中における合金粉末が非常に活性になり、合金粉末の著しい酸化や発火などが生じる可能性があるため、33.0質量%以下が好ましい。Rは28質量%〜33.0質量%であることがより好ましく、29質量%〜33質量%であることがさらに好ましい。重希土類元素RHの含有量は、5質量%以下であることが好ましい。本発明の実施形態では、重希土類元素RHを使用しなくても高いBrと高いHcJを得ることができるため、より高いHcJを求められる場合でも、重希土類元素RHの添加量を低減できる。
1. Composition of main alloy (R) Content of R is 27.5-33.0 mass%. R is at least one kind of rare earth elements and necessarily contains Nd. When R is less than 27.5% by mass, a liquid phase is not sufficiently generated in the sintering process, and it becomes difficult to sufficiently densify the sintered body. On the other hand, even if R exceeds 33.0% by mass, the effect of the present invention can be obtained, but the alloy powder in the manufacturing process of the sintered body becomes very active, and the alloy powder is significantly oxidized or ignited. Since it may occur, 33.0 mass% or less is preferable. R is more preferably 28% by mass to 33.0% by mass, and further preferably 29% by mass to 33% by mass. The content of the heavy rare earth element RH is preferably 5% by mass or less. In an embodiment of the present invention, it is possible to obtain a high B r and high H cJ without using the heavy rare-earth element RH, even if required a higher H cJ, reduce the amount of heavy rare-earth element RH it can.
(B) Bの含有量は、0.85〜0.97質量%である。Bの含有量を0.85〜0.97質量%含有させた主合金粉末とPr−Ga合金粉末と混合して焼結することにより、高いBrと高いHcJを得ることができる。Bの含有量が0.85質量%未満であるとBrが低下する可能性があり、0.97質量%を超えるとHcJが低下する可能性がある。また、Bの一部はCで置換できる。 (B) Content of B is 0.85-0.97 mass%. By sintering mixed with the main alloy powder and Pr-Ga alloy powder content was contained 0.85 to 0.97 wt% of B, it is possible to obtain a high B r and high H cJ. There is a possibility that the content of B is lowered and B r is less than 0.85 wt%, there is a possibility that H cJ is reduced when it exceeds 0.97 wt%. A part of B can be replaced with C.
(Ga) 主合金粉末におけるGaの含有量は、0〜0.8質量%である。本発明は、Pr−Ga合金の粉末を主合金粉末に添加することにより、Gaを粒界相に導入するため、主合金粉末のGa量は比較的少ない量(又はGaを含有しない)にする。Gaの含有量が0.8質量%を超えると、主相中にGaが含有することで主相の磁化が低下し、高いBrを得ることができない可能性がある。好ましくはGaの含有量は、0.5質量%以下である。より高いBrを得ることができる。 (Ga) The Ga content in the main alloy powder is 0 to 0.8 mass%. In the present invention, by adding the Pr—Ga alloy powder to the main alloy powder, Ga is introduced into the grain boundary phase, so the Ga content of the main alloy powder is made relatively small (or does not contain Ga). . If the Ga content exceeds 0.8% by mass, the main phase magnetization may decrease due to the Ga content in the main phase, and high Br may not be obtained. Preferably, the Ga content is 0.5% by mass or less. Higher Br can be obtained.
(M) Mの含有量は、0〜2質量%である。MはCu、Al、Nb、Zrの少なくとも一種であり、0質量%であっても本発明の効果を奏することができるが、Cu、Al、Nb、Zrの合計で2質量%以下含有することができる。Cu、Alを含有することによりHcJを向上させることができる。Cu、Alは積極的に添加してもよいし、使用原料や合金粉末の製造過程において不可避的に導入されるものを活用してもよい。また、Nb、Zrを含有することにより焼結時における結晶粒の異常粒成長を抑制することができる。Mは好ましくは、Cuを必ず含み、Cuを0.05〜0.30質量%含有する。Cuを0.05〜0.30質量%含有することにより、よりHcJを向上させることができるからである。 (M) Content of M is 0-2 mass%. M is at least one of Cu, Al, Nb, and Zr, and even if it is 0% by mass, the effect of the present invention can be obtained, but the total of Cu, Al, Nb, and Zr is 2% by mass or less. Can do. By containing Cu and Al, HcJ can be improved. Cu and Al may be positively added, or those unavoidably introduced in the production process of the raw materials and alloy powders may be utilized. Moreover, the abnormal grain growth of the crystal grain at the time of sintering can be suppressed by containing Nb and Zr. M preferably contains Cu, and contains 0.05 to 0.30% by mass of Cu. It is because HcJ can be improved more by containing 0.05-0.30 mass% of Cu.
(T) Tは、Fe、またはFeとCoである。質量比でTの90%以上がFeであることが好ましい。Feの一部をCoで置換することができる。但し、Coの置換量が、質量比でT全体の10%を超えるとBrが低下するため好ましくない。Tの含有量は、61.5質量%以上である。Tの含有量が61.5質量%未満であると、大幅にBrが低下する恐れがある。好ましくは、Tが残部である。 (T) T is Fe or Fe and Co. It is preferable that 90% or more of T by mass ratio is Fe. A part of Fe can be substituted with Co. However, the substitution amount of Co is greater than 10% of the total T by mass ratio is not preferable because the B r drops. The content of T is 61.5% by mass or more. If the T content is less than 61.5% by mass, Br may be significantly reduced. Preferably, T is the balance.
本開示における主合金粉末は、ジジム合金(Nd−Pr)、電解鉄、フェロボロンなどの合金中および製造工程中に通常含有される不可避的不純物、および、少量の上記以外の元素(上記R、B、Ga、M、T以外の元素)を含有してもよい。たとえば、Ti、V、Cr、Mn、Ni、Si、La、Ce、Sm、Ca、Mg、O(酸素)、N(窒素)、C(炭素)、Mo、Hf、Ta、Wなどをそれぞれ含有してもよい。 The main alloy powder in the present disclosure includes didymium alloy (Nd—Pr), electrolytic iron, ferroboron, etc., inevitable impurities usually contained in the manufacturing process, and a small amount of other elements (the above R, B). , Elements other than Ga, M, and T). For example, Ti, V, Cr, Mn, Ni, Si, La, Ce, Sm, Ca, Mg, O (oxygen), N (nitrogen), C (carbon), Mo, Hf, Ta, W, etc., respectively May be.
主合金粉末は、Nd−Fe−B系焼結磁石に代表される一般的なR−T−B系焼結磁石の製造方法を用いて準備することができる。一例を挙げると、ストリップキャスト法等で作製された原料合金を、ジェットミルなどを用いて粒径D50が1μm以上10μm以下(好ましくは、粒径D50が3μm以上8μm以下)に粉砕した後、磁界中で成形し、900℃以上1100℃以下の温度で焼結することにより準備することができる。 The main alloy powder can be prepared by using a general method for producing an RTB-based sintered magnet represented by an Nd-Fe-B-based sintered magnet. For example, a raw material alloy produced by a strip casting method or the like is pulverized to a particle size D 50 of 1 μm to 10 μm (preferably, a particle size D 50 of 3 μm to 8 μm) using a jet mill or the like. It can be prepared by molding in a magnetic field and sintering at a temperature of 900 ° C. or higher and 1100 ° C. or lower.
原料合金の粉砕粒径(気流分散式レーザー回折法による測定で得られる体積中心値=D50)が1μm未満では粉砕粉を作製するのが非常に困難であり、生産効率が大幅に低下するため好ましくない。一方、粉砕粒径が10μmを超えると最終的に得られるR−T−B系焼結磁石用主合金粉末の結晶粒径が大きくなり過ぎ、高いHcJを得ることが困難となるため好ましくない。 If the pulverized particle size of the raw material alloy (volume center value obtained by measurement by the airflow dispersion type laser diffraction method = D 50 ) is less than 1 μm, it is very difficult to produce pulverized powder, and the production efficiency is greatly reduced. It is not preferable. On the other hand, if the pulverized particle size exceeds 10 μm, the crystal particle size of the finally obtained main alloy powder for RTB -based sintered magnet becomes too large, and it is difficult to obtain high HcJ, which is not preferable. .
好ましくは、主合金粉末は式2を満足する。
[T]/55.85>14[B]/10.8 (式2)
Preferably, the main alloy powder satisfies Equation 2.
[T] /55.85> 14 [B] /10.8 (Formula 2)
この式2を満足することにより、Bの含有量が一般的なR−T−B系焼結磁石よりも少なくなる。一般的なR−T−B系焼結磁石は、主相であるR2T14B相以外にFe相やR2T17相が生成しないよう[T]/55.85(Feの原子量)が14[B]/10.8(Bの原子量)よりも少ない組成となっている([T]は質量%で示すTの含有量であり、[B]は質量%で示すBの含有量である)。 By satisfying Formula 2, the B content is less than that of a general RTB-based sintered magnet. In general R-T-B based sintered magnets, [T] /55.85 (atomic weight of Fe) so that an Fe phase and an R 2 T 17 phase are not generated in addition to the main phase R 2 T 14 B phase. Is less than 14 [B] /10.8 (the atomic weight of B) ([T] is the content of T expressed in mass%, and [B] is the content of B expressed in mass%) Is).
本開示の好ましい実施形態では、一般的なR−T−B系焼結磁石と異なり、[T]/55.85(Feの原子量)が14[B]/10.8(Bの原子量)よりも多くなるように式2で規定する。なお、主合金粉末におけるTはFeが主成分であるためFeの原子量を用いている。 In a preferred embodiment of the present disclosure, unlike a general RTB-based sintered magnet, [T] /55.85 (Fe atomic weight) is more than 14 [B] /10.8 (B atomic weight). Is defined by Formula 2. Note that T in the main alloy powder uses the atomic weight of Fe because Fe is the main component.
2.Pr−Ga合金粉末の組成
(Pr) Pr−Ga合金粉末のPrは、Pr−Ga合金の全体の65〜97質量%である。このPrの30質量%以下を他の希土類元素で置換することができる。具体的には、Prの30質量%以下をNdで置換することができ、Prの20質量%以下をDyおよび/又はTbで置換することができる。
2. Composition of Pr—Ga alloy powder (Pr) Pr of the Pr—Ga alloy powder is 65 to 97 mass% of the entire Pr—Ga alloy. 30% by mass or less of this Pr can be replaced with other rare earth elements. Specifically, 30% by mass or less of Pr can be substituted with Nd, and 20% by mass or less of Pr can be substituted with Dy and / or Tb.
(Ga) GaはPr−Ga合金全体の3質量%〜35質量%であり、Gaの50質量%以下をCuで置換することができる。Pr−Ga合金は、不可避的不純物を含んでいても良い。 (Ga) Ga is 3 mass% to 35 mass% of the whole Pr—Ga alloy, and 50 mass% or less of Ga can be substituted with Cu. The Pr—Ga alloy may contain inevitable impurities.
なお、本開示における「Prの30%以下をNdで置換することができ」とは、Pr−Ga合金中のPrの含有量(質量%)を100%とし、そのうち30%をNdで置換できることを意味する。たとえば、Pr−Ga合金中のPrが70質量%(Gaが30質量%)であれば、Ndを21質量%まで置換することができる。すなわち、Prが49質量%、Ndが21質量%となる。Dy、Tb、Cuの場合も同様である。 In the present disclosure, “30% or less of Pr can be replaced with Nd” means that the Pr content (% by mass) in the Pr—Ga alloy is 100%, and 30% of the Pr can be replaced with Nd. Means. For example, if Pr in the Pr—Ga alloy is 70 mass% (Ga is 30 mass%), Nd can be substituted up to 21 mass%. That is, Pr is 49% by mass and Nd is 21% by mass. The same applies to Dy, Tb, and Cu.
PrおよびGaを上記範囲内としたPr−Ga合金の粉末を主合金粉末と混合することにより、焼結工程でPrおよびGaを粒界相に濃縮して磁石の全体にわたって粒界相に分散させることができる。Pr−Ga合金中のPrの一部は、Nd、Dyおよび/又はTbと置換されていてもよいが、それぞれの置換量が上記範囲を超えるとPrが少なすぎるため、高いBrと高いHcJを得ることができない。好ましくは、Pr−Ga合金のNd含有量は不可避的不純物含有量以下(およそ1質量%以下)である。Gaは、50%以下をCuで置換することができるが、Cuの置換量が50%を超えるとHcJが低下する可能性がある。 By mixing Pr-Ga alloy powder with Pr and Ga in the above range with the main alloy powder, Pr and Ga are concentrated in the grain boundary phase in the sintering process and dispersed throughout the magnet in the grain boundary phase. be able to. A part of Pr in the Pr—Ga alloy may be substituted with Nd, Dy and / or Tb. However, if the amount of each substitution exceeds the above range, the amount of Pr is too small, so that high Br and high H cJ cannot be obtained. Preferably, the Nd content of the Pr—Ga alloy is unavoidable impurity content or less (approximately 1% by mass or less). Ga can replace 50% or less with Cu, but if the amount of substitution of Cu exceeds 50%, HcJ may decrease.
本開示におけるPr−Ga合金の粉末は、アトマイズ法によって作製される。このため、機械的な粉砕を行わないでも、前述したように、球形の形状を有している。 The Pr—Ga alloy powder in the present disclosure is produced by an atomizing method. For this reason, even if it does not perform mechanical crushing, it has a spherical shape as described above.
こうして得られた焼結磁石に対して、更に磁気特性を向上させることを目的として追加的な熱処理を行ってもよい。たとえば、焼結温度よりも低い温度(400℃以上600℃以下)で一段熱処理を行ってもよい。あるいは、相対的に高い温度(700℃以上焼結温度以下)で第一熱処理を行った後、相対的に低い温度(400℃以上600℃以下)で第二熱処理を行ってもよい(二段熱処理)。二段熱処理の具体例は、750℃以上850℃以下の温度で5分から500分程度の第一熱処理、および、440℃以上550℃以下の温度で5分から500分程度の第二熱処理を含み得る。第一熱処理と第二熱処理との間において、室温まで冷却したたり、または、440℃以上550℃以下の温度まで冷却してもよい。焼結後の冷却時に生成されるR6T13Ga相は、相対的に高い温度の熱処理によって消失し得る。第二熱処理前にR6T13Ga相の量を低減すると、粒界相が拡大し、HcJを高めることができる。また、相対的に低い温度の熱処理は、R−T−Ga相およびR−Ga相の生成を促進し得る。 The sintered magnet thus obtained may be subjected to additional heat treatment for the purpose of further improving the magnetic properties. For example, the one-step heat treatment may be performed at a temperature lower than the sintering temperature (400 ° C. or higher and 600 ° C. or lower). Alternatively, after the first heat treatment is performed at a relatively high temperature (700 ° C. or more and sintering temperature or less), the second heat treatment may be performed at a relatively low temperature (400 ° C. or more and 600 ° C. or less) (two steps). Heat treatment). Specific examples of the two-stage heat treatment may include a first heat treatment at a temperature of 750 ° C. to 850 ° C. for about 5 minutes to 500 minutes and a second heat treatment at a temperature of 440 ° C. to 550 ° C. for about 5 minutes to 500 minutes. . Between 1st heat processing and 2nd heat processing, you may cool to room temperature, or you may cool to the temperature of 440 degreeC or more and 550 degrees C or less. The R 6 T 13 Ga phase produced during cooling after sintering can be lost by a relatively high temperature heat treatment. When the amount of the R 6 T 13 Ga phase is reduced before the second heat treatment, the grain boundary phase is expanded and H cJ can be increased. In addition, the heat treatment at a relatively low temperature can promote the generation of the R—T—Ga phase and the R—Ga phase.
熱処理は、いずれも、真空雰囲気または不活性ガス(ヘリウムやアルゴンなど)で行うことが望ましい。 Any heat treatment is desirably performed in a vacuum atmosphere or an inert gas (such as helium or argon).
本開示を実施例によりさらに詳細に説明するが、本開示はそれらに限定されるものではない。 The present disclosure will be described in more detail by way of examples, but the present disclosure is not limited thereto.
実施例1
およそ表1のNo.Aに示す組成となるように各元素を秤量してストリップキャスト法により鋳造し、フレーク状の合金を得た。得られたフレーク状の合金を水素加圧雰囲気で水素脆化させた後、550℃まで真空中で加熱、冷却する脱水素処理を施し、粗粉砕粉を得た。次に、得られた粗粉砕粉に、潤滑剤としてステアリン酸亜鉛を粗粉砕粉100質量%に対して0.04質量%添加、混合した後、気流式粉砕機(ジェットミル装置)を用いて、窒素雰囲気中で乾式粉砕し、粒径D50が4.3μmの主合金粉末を得た。得られた主合金粉末の成分分析結果を表1のNo.Aに示す。表1における各成分は、高周波誘導結合プラズマ発光分光分析法(ICP−OES)を使用して測定した。なお、以下、主合金粉末、Pr−Ga合金粉末及びR−T−B系焼結磁石の組成も同様にして測定した。
Example 1
No. 1 in Table 1 Each element was weighed so as to have the composition shown in A and cast by a strip casting method to obtain a flaky alloy. The obtained flaky alloy was hydrogen embrittled in a hydrogen-pressurized atmosphere, and then subjected to a dehydrogenation treatment in which it was heated and cooled in vacuum to 550 ° C. to obtain coarsely pulverized powder. Next, after adding and mixing 0.04% by mass of zinc stearate as a lubricant with respect to 100% by mass of the coarsely pulverized powder, the resulting coarsely pulverized powder was mixed with an airflow pulverizer (jet mill device). was dry milled in a nitrogen atmosphere, the particle diameter D 50 was obtained main alloy powder 4.3 [mu] m. The results of component analysis of the obtained main alloy powder are shown in Table 1. Shown in A. Each component in Table 1 was measured using high frequency inductively coupled plasma optical emission spectrometry (ICP-OES). Hereinafter, the compositions of the main alloy powder, the Pr—Ga alloy powder, and the RTB-based sintered magnet were also measured in the same manner.
次に表2に示す組成の合金のPr−Ga合金粉末(No.a)をアトマイズ法により作製した。得られたPr−Ga合金粉末の粒度は106μm以下であった。 Next, Pr—Ga alloy powder (No. a) of an alloy having the composition shown in Table 2 was produced by an atomizing method. The particle size of the obtained Pr—Ga alloy powder was 106 μm or less.
次に、主合金粉末(No.A)とPr−Ga合金粉末(No.a)をV型混合機に投入して混合し、混合粉末(微粉砕粉末)を作製した。混合粉末の全体に対するPr−Ga合金粉末の質量比は3質量%であった。前記混合粉末に、潤滑剤としてステアリン酸亜鉛を微粉砕粉末100質量%に対して0.05質量%添加、混合した後、磁界中で成形し、成形体を得た。なお、成形装置には、磁界印加方向と加圧方向とが直交する、いわゆる直角磁界成形装置(横磁界成形装置)を用いた。得られた成形体を、表3に示す焼結温度及び焼結時間にて焼結した。なお、焼結時間が本開示の式1(5×(1120−T)2<t<10×(1120−T)2)を満たしている場合は〇と、満たしていない場合は×と記載している。また、焼結温度及び焼結磁石は成形体に熱電対をとりつけることにより測定した。焼結後のR−T−B系焼結磁石に、真空中で900℃で2時間保持した後室温まで冷却し、次いで真空中で500℃で2時間保持した後、室温まで冷却する熱処理を施しR−T−B系焼結磁石(No.1〜9)を得た。得られたR−T−B系焼結磁石の成分を確認した所、いずれも(No.1〜9)質量比率で、Nd:22.5%、Pr:9.77%、B:0.88%、Co:0.87%、Al:0.1%、Cu:0.18%、Ga:0.5%、Zr:0.1%、Fe:64.85%前後であり、本開示の式2([T]/55.85>14[B]/10.8 )を満たしていた。 熱処理後の焼結磁石(試料No.1〜9)に機械加工を施し、縦7mm、横7mm、厚み7mmの試料を作製し、B−Hトレーサによって各試料の特性(Br及びHcJ)を測定した。測定結果を表3に示す。 Next, the main alloy powder (No. A) and the Pr—Ga alloy powder (No. a) were put into a V-type mixer and mixed to prepare a mixed powder (finely pulverized powder). The mass ratio of the Pr—Ga alloy powder to the entire mixed powder was 3% by mass. After adding and mixing 0.05 mass% of zinc stearate as a lubricant with respect to 100 mass% of finely pulverized powder, the mixed powder was molded in a magnetic field to obtain a molded body. In addition, what was called a right-angle magnetic field shaping | molding apparatus (transverse magnetic field shaping | molding apparatus) in which the magnetic field application direction and the pressurization direction orthogonally crossed was used for the shaping | molding apparatus. The obtained molded body was sintered at the sintering temperature and the sintering time shown in Table 3. In addition, when the sintering time satisfies the formula 1 (5 × (1120-T) 2 <t <10 × (1120-T) 2 ) of the present disclosure, it is described as ◯, and when it is not satisfied, it is described as x. ing. The sintering temperature and the sintered magnet were measured by attaching a thermocouple to the compact. The sintered R-T-B sintered magnet is subjected to a heat treatment in which it is kept at 900 ° C. for 2 hours in a vacuum, then cooled to room temperature, then kept at 500 ° C. in a vacuum for 2 hours, and then cooled to room temperature. An RTB-based sintered magnet (No. 1 to 9) was obtained. When the components of the obtained RTB-based sintered magnet were confirmed, all were (No. 1 to 9) by mass ratio, Nd: 22.5%, Pr: 9.77%, B: 0.00. 88%, Co: 0.87%, Al: 0.1%, Cu: 0.18%, Ga: 0.5%, Zr: 0.1%, Fe: around 64.85%. The following formula 2 ([T] /55.85> 14 [B] /10.8) was satisfied. The sintered magnets (Sample Nos. 1 to 9) after heat treatment are machined to prepare samples having a length of 7 mm, a width of 7 mm, and a thickness of 7 mm, and characteristics of each sample (B r and H cJ ) by a BH tracer Was measured. Table 3 shows the measurement results.
表3に示すように、本発明例は、いずれも高いBrと高いHcJを有するR−T−B系焼結磁石が得られているのに対し、焼結時間が本開示の範囲外である比較例はいずれも高いBrと高いHcJを有するR−T−B系焼結磁石が得られていない。 As shown in Table 3, the inventive examples, both while the R-T-B based sintered magnet having a high B r and high H cJ are obtained, out of range sintering time of the present disclosure Comparative example is has the R-T-B based sintered magnet having both high B r and high H cJ not obtained.
実施例2
およそ表4のNo.B〜Iに示す組成となるように各元素を秤量してストリップキャスト法により鋳造し、フレーク状の合金を得た。得られたフレーク状の合金を実施例1と同様の方法で粉砕し、主合金粉末を得た。得られた主合金粉末の組成を表4に示す。
Example 2
No. in Table 4 Each element was weighed so as to have the composition shown in B to I and cast by a strip cast method to obtain a flaky alloy. The obtained flaky alloy was pulverized in the same manner as in Example 1 to obtain a main alloy powder. Table 4 shows the composition of the obtained main alloy powder.
次に実施例1と同様に表5に示す組成の合金のPr−Ga合金粉末(No.a〜e)をアトマイズ法により作製して用意した。得られたPr−Ga合金粉末の粒度は106μm以下であった。 Next, as in Example 1, Pr—Ga alloy powders (No. a to e) having the compositions shown in Table 5 were prepared by the atomizing method and prepared. The particle size of the obtained Pr—Ga alloy powder was 106 μm or less.
次に表6に示す条件で主合金粉末とPr−Ga合金粉末をV型混合機に投入して混合し、混合粉末(微粉砕粉末)を作製した。No.11は、No.C(主合金粉末)とNo.a(Pr−Ga合金粉末)とを混合したものであり、混合粉末の全体に対するPr−Ga合金粉末の質量比は1質量%である。No.12〜21も同様に記載している。また、No.10は、主合金粉末のみでPr−Ga合金粉末を混合しなかった。混合粉末を実施例1と同様な方法で成形し、成形体を得た。得られた成形体を、1040℃で36000秒(10hr)にて焼結した。なお、焼結温度及び焼結時間は本開示の範囲内である。得られた焼結体に実施例1と同様の熱処理を施しR−T−B系焼結磁石(No.11〜21)を得た。また、No.10は、主合金粉末のみでPr−Ga合金粉末を混合しなかったこと以外は、No.11〜21と同様にしてR−T−B系焼結磁石を作製した。R−T−B系焼結磁石の組成を表7に示す。本開示の式2を満たしている場合は〇と、満たしていない場合は×と記載している。R−T−B系焼結磁石(試料No.10〜21)に機械加工を施し、縦7mm、横7mm、厚み7mmの試料を作製し、B−Hトレーサによって各試料の特性(Br及びHcJ)を測定した。測定結果を表6に示す。 Next, the main alloy powder and the Pr—Ga alloy powder were put into a V-type mixer under the conditions shown in Table 6 and mixed to prepare a mixed powder (finely pulverized powder). No. 11 is No. C (main alloy powder) and No. a (Pr—Ga alloy powder) is mixed, and the mass ratio of the Pr—Ga alloy powder to the entire mixed powder is 1% by mass. No. 12 to 21 are also described in the same manner. No. No. 10 was a main alloy powder alone and no Pr—Ga alloy powder was mixed. The mixed powder was molded in the same manner as in Example 1 to obtain a molded body. The obtained molded body was sintered at 1040 ° C. for 36000 seconds (10 hours). The sintering temperature and the sintering time are within the scope of the present disclosure. The obtained sintered body was subjected to the same heat treatment as in Example 1 to obtain RTB-based sintered magnets (Nos. 11 to 21). No. No. 10 is No. except that only the main alloy powder was not mixed with the Pr—Ga alloy powder. The RTB system sintered magnet was produced like 11-21. Table 7 shows the composition of the RTB-based sintered magnet. When the expression 2 of the present disclosure is satisfied, “O” is indicated, and when it is not satisfied, “X” is indicated. By machining the R-T-B based sintered magnet (Sample No.10~21), vertical 7 mm, transverse 7 mm, to prepare a sample having a thickness of 7 mm, the characteristics of each sample by the B-H tracer (B r and H cJ ) was measured. Table 6 shows the measurement results.
表6に示すように、本発明例は、いずれも高いBrと高いHcJを有するR−T−B系焼結磁石が得られているのに対し、Pr−Ga合金粉末を使用していないNo.10や合金粉末の全体に対するPr−Ga合金粉末の質量比が10質量%を超えているNo.16やPr−Ga合金粉末におけるPr量が外れているNo.18及びNo.19の比較例は、いずれも高いBrと高いHcJを有するR−T−B系焼結磁石が得られていない。 As shown in Table 6, the inventive examples, while the R-T-B based sintered magnet is obtained having both high B r and high H cJ, uses Pr-Ga alloy powder No. No. 10 and the mass ratio of the Pr—Ga alloy powder to the whole alloy powder exceeds 10% by mass. No. 16 and Pr. 18 and no. Comparative example 19, R-T-B based sintered magnet having both high B r and high H cJ can not be obtained.
実施例3
およそ表8のNo.Jに示す組成となるように各元素を秤量してストリップキャスト法により鋳造し、フレーク状の合金を得た。得られたフレーク状の合金を実施例1と同様の方法で粉砕し、主合金粉末を得た。得られた主合金粉末の組成を表8に示す。
Example 3
No. in Table 8 Each element was weighed so as to have the composition shown in J and cast by a strip casting method to obtain a flaky alloy. The obtained flaky alloy was pulverized in the same manner as in Example 1 to obtain a main alloy powder. Table 8 shows the composition of the obtained main alloy powder.
次に実施例1と同様に表9に示す組成の合金のPr−Ga合金粉末(No.fおよびg)をアトマイズ法により作製して用意した。得られたPr−Ga合金粉末の粒度は106μm以下であった。 Next, in the same manner as in Example 1, Pr—Ga alloy powders (No. f and g) having the compositions shown in Table 9 were prepared by the atomizing method and prepared. The particle size of the obtained Pr—Ga alloy powder was 106 μm or less.
次に表10に示す条件で主合金粉末とPr−Ga合金粉末をV型混合機に投入して混合し、混合粉末(微粉砕粉末)を作製した。No.22は、No.J(主合金粉末)とNo.f(Pr−Ga合金粉末)とを混合したものであり、混合粉末の全体に対するPr−Ga合金粉末の質量比は3質量%である。No.23も同様に記載している。混合粉末を実施例1と同様な方法で成形し、成形体を得た。得られた成形体を、1070℃で14400秒(4hr)にて焼結した。なお、焼結温度及び焼結時間は本開示の範囲内である。得られた焼結体に実施例1と同様の熱処理を施しR−T−B系焼結磁石(No.22および23)を得た。R−T−B系焼結磁石の組成を表11に示す。R−T−B系焼結磁石(試料No.22および23)に機械加工を施し、縦7mm、横7mm、厚み7mmの試料を作製し、B−Hトレーサによって各試料の特性(Br及びHcJ)を測定した。測定結果を表10に示す。 Next, the main alloy powder and the Pr—Ga alloy powder were put into a V-type mixer and mixed under the conditions shown in Table 10 to prepare a mixed powder (finely pulverized powder). No. No. 22 J (main alloy powder) and No. f (Pr—Ga alloy powder) is mixed, and the mass ratio of the Pr—Ga alloy powder to the entire mixed powder is 3 mass%. No. 23 is described similarly. The mixed powder was molded in the same manner as in Example 1 to obtain a molded body. The obtained molded body was sintered at 1070 ° C. for 14400 seconds (4 hours). The sintering temperature and the sintering time are within the scope of the present disclosure. The obtained sintered body was subjected to the same heat treatment as in Example 1 to obtain RTB-based sintered magnets (No. 22 and 23). Table 11 shows the composition of the RTB-based sintered magnet. R-T-B system sintered magnets (Sample Nos. 22 and 23) are machined to prepare samples having a length of 7 mm, a width of 7 mm, and a thickness of 7 mm, and characteristics of each sample ( Br and H cJ ) was measured. Table 10 shows the measurement results.
表10に示すように、本発明例は、いずれも高いBrと高いHcJを有するR−T−B系焼結磁石が得られている。 As shown in Table 10, the inventive examples, R-T-B based sintered magnet having both high B r and high H cJ are achieved.
本発明によれば、高いBrと高いHcJを有するR−T−B系焼結磁石を作製することができる。本発明の焼結磁石は、高温下に晒されるハイブリッド車搭載用モータ等の各種モータや家電製品等に好適である。 According to the present invention, it is possible to produce R-T-B based sintered magnet having a high B r and high H cJ. The sintered magnet of the present invention is suitable for various motors such as a motor for mounting on a hybrid vehicle exposed to high temperatures, home appliances, and the like.
12 R2T14B化合物からなる主相
14 粒界相
14a 二粒子粒界相
14b 粒界三重点
Claims (3)
B:0.85質量%以上0.97質量%以下、
T:61.5質量%以上(Tは、FeおよびCoであり、質量比でTの90%以上がFeである)、
を含有する主合金粉末を用意する工程と、
Pr:65質量%以上97質量%以下(Prの30質量%を他の希土類元素によって置換できる)、および
Ga:3質量%以上35質量%以下(Gaの50質量%以下をCuで置換できる)
を含有し、アトマイズ法によって作製されたPr−Ga合金粉末を用意する工程と、
前記主合金粉末と前記Pr−Ga合金粉末とを混合し、混合粉末の全体に対する前記Pr−Ga合金粉末の質量比が1質量%以上10質量%以下である混合粉末を作製し、磁界中で成形する工程と、
前記混合粉末の成形体を950℃以上1120℃未満の焼結温度で焼結する焼結工程と、
を包含し、
前記焼結工程における前記焼結温度をT℃、焼結時間をt秒とするとき、
5×(1120−T)2<t<10×(1120−T)2の関係が成立する、R−T−B系焼結磁石の製造方法。 R: 27.5% by mass or more and 33.0% by mass or less (R is at least one kind of rare earth elements and necessarily contains Nd),
B: 0.85 mass% or more and 0.97 mass% or less,
T: 61.5% by mass or more (T is Fe and Co, and 90% or more of T is Fe by mass ratio),
Preparing a main alloy powder containing
Pr: 65 mass% or more and 97 mass% or less (30 mass% of Pr can be replaced with other rare earth elements), and Ga: 3 mass% or more and 35 mass% or less (50 mass% or less of Ga can be replaced with Cu)
A step of preparing a Pr—Ga alloy powder prepared by an atomizing method,
The main alloy powder and the Pr—Ga alloy powder are mixed, and a mixed powder in which the mass ratio of the Pr—Ga alloy powder to the entire mixed powder is 1% by mass or more and 10% by mass or less is produced. Molding process;
A sintering step of sintering the compact of the mixed powder at a sintering temperature of 950 ° C. or higher and lower than 1120 ° C .;
Including
When the sintering temperature in the sintering step is T ° C. and the sintering time is t seconds,
5 × (1120−T) 2 <t <10 × (1120−T) 2 A manufacturing method of an RTB-based sintered magnet in which the relationship 2 is established.
[T]/55.85>14[B]/10.8
の関係を満足する、請求項1に記載のR−T−B系焼結磁石の製造方法。 When [T] is the content of T expressed in mass% and [B] is the content of B expressed in mass%, the RTB-based sintered magnet is:
[T] /55.85> 14 [B] /10.8
The manufacturing method of the RTB type | system | group sintered magnet of Claim 1 which satisfies these relationships.
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