JP7305554B2 - R-t-b永久磁石材料およびその調製方法 - Google Patents
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Description
ここで、13≦x≦15.5、0.5≦q≦3、0.85≦z≦1、y=100-x-q-zであり;
ここで、RはLRaHR1-aであり、LRはPrとNdとPrNdのうちの一つまたはいくつかの組み合わせであり、HRはDyとTbのうち一つまたは二つの組み合わせであり、0.95≦a≦1であり;
ここで、TはFeとCoのうちの一つまたは二つの組み合わせであり;
ここで、Tmは遷移金属である。
RxTyTmqBzに従って原材料を準備し、ここで、13≦x≦15.5、0.5≦q≦3、0.85≦z≦1、y=100-x-q-zであるステップS1と;
上記の原材料を溶融鋳造用の真空溶解装置に加えて、第1の合金シートを得るステップS2と;
上記の第1の合金シート上に重希土類膜をめっきして、第2の合金シートを得るステップS3と;
上記の第2の合金片を粗く粉砕し、研磨して微粉を得るステップS4と;
上記の微粉を造粒及びプレス成形して生の圧粉体を得るステップS5と;
上記の生の圧粉体に拡散焼結および多段階焼戻し処理を施して、R-T-B永久磁石材料を得るステップS6を含む。
ここで、0.95≦a≦1。
上記の原材料は、溶融後に1400~1500℃で鋳造される。
上記のXは、FeとCuのうちのいずれかの一つまたはいくつかの組み合わせである。
ここで、シェルのHRの濃度は、コアのHRの濃度よりも大きい。
上記の第2の合金シートを粗く粉砕して粗粉を得、上記の粗粉砕条件は、H2とArの混合ガスが十分に反応した後、350~500℃で脱水素するステップS41と;
上記のステップS41で得られた粗粉を研磨して微粉を得て、上記の研磨条件はN2とO2の混合ガス中での高速研磨であり、粒径は1~4μmであるステップS42とを含む。
上記の微粉を有機物と混合して攪拌して混合物を得るステップS51と;
上記のステップS51の上記の混合物をN2に入れて磁場配向成形を行い、生の圧粉体を得るステップS52とを含む。
第1段階の焼戻し処理:温度は850~950℃で、保温時間は2~3hであり;
第2段階の焼戻し処理:温度は450~580℃で、保温時間は1~5hである。
本発明のR-T-B永久磁石材料及びその調製方法は、マグネトロンスパッタリング装置を用いて合金シート上に重希土類膜をめっきし、粗粉砕、微粉研磨、配向成形、拡散焼結および多段階焼戻し処理などの工程を経て焼結NdFeB磁性体を得る。粒界拡散と比較して、全体の調製プロセスは比較的簡単であり、長期間の拡散熱処理を採用する必要がなく、「コア-シェル」構造を得ることができ、磁生体の保磁力を大幅に増加させた同時に、拡散深さの制限を受けない。従来の技術と比較して、同じ重希土類含有量の場合、より高い保磁力と磁気エネルギー積が得られる。これは、重希土類膜がコーティングされたキャストピースが粉砕された後に、重希土類が均一に分布し、焼結された重希土類元素は磁生体の表面から内部に拡散し、各Nd2Fe14B主相結晶の周囲に沿って重希土類リッチなシェル層を形成するためである。これにより、抗磁化核の形成を有効に抑制できるほか、重希土類の主相に過剰侵入を回避でき、同時に「コア-シェル」構造を有する硬磁性相粒子を形成できる。
図1に示すように、本発明のR-T-B永久磁石材料の調製方法は、
RxTyTmqBzに従って原材料を準備し、ここで、13≦x≦15.5、0.5≦q≦3、0.85≦z≦1、y=100-x-q-zであるステップS1と;
上記の原材料を溶融鋳造用の真空溶解装置に加えて、第1の合金シートを得るステップS2と;
上記の第1の合金シート上に重希土類膜をめっきして、第2の合金シートを得るステップS3と;
上記の第2の合金片を粗く粉砕し、研磨して微粉を得るステップS4と;
上記の微粉を造粒及びプレス成形して生の圧粉体を得るステップS5と;
上記の生の圧粉体に拡散焼結および多段階焼戻し処理を施して、R-T-B永久磁石材料を得るステップS6を含む。
Xは、FeとCuのうちのいずれかの一つまたはいくつかの組み合わせである。
第2の合金シートを粗く粉砕して粗粉を得、上記の粗粉砕条件は、H2とArの混合ガスが十分に反応した後、350~500℃で脱水素するステップS41と;
ステップS41で得られた粗粉を研磨して微粉を得、研磨条件はN2とO2の混合ガス中での高速研磨であり、粒径は1~4μmであるステップS42とを更に含む。
微粉を有機物と混合して攪拌して混合物を得るステップS51と;
ステップS51の混合物をN2に入れて磁場配向成形を行い、生の圧粉体を得るステップS52とを更に含む。
第1段階の焼戻し処理:温度は850~950℃で、保温時間は2~3hであり;
第2段階の焼戻し処理:温度は450~580℃で、保温時間は1~5hである。
本実施例は、本発明のR-T-B永久磁石材料の具体的な実施例である。
第1段階の焼戻し処理:温度は900℃で、保温時間は2時間であり;
第2段階の焼戻し処理:温度は500℃で、保温時間は4時間である。
本実施形態は、本発明のR-T-B永久磁石材料の対照例である。
表1の合金2と合金5の割合で原材料を準備するステップS1と;
調製した原材料を真空溶解装置に投入して、溶解鋳造し、第1の合金シートを得るステップS2とを含む。
第1段階の焼戻し処理:温度は900℃であり、保温時間は2時間であり、
第2段階の焼戻し処理:温度は500℃であり、保温時間は4時間である。
本例は、実施例2の実験例と実施例3の対照例の性能検出である。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[1]
R x T y Tm q B z であるR-T-B永久磁石材料であって、
ここで、13≦x≦15.5、0.5≦q≦3、0.85≦z≦1、y=100-x-q-z;
ここで、RはLR a HR 1-a であり、LRはPrとNdとPrNdのうちの一つまたはいくつかの組み合わせであり、HRはDyとTbのうち一つまたは二つの組み合わせであり、0.95≦a≦1;
ここで、TはFeとCoのうちの一つまたは二つの組み合わせであり;
ここで、Tmは遷移金属である、R-T-B永久磁石材料。
[2]
上記のTmはZr、Al、Cu、Ga、Sn、Siのうちの一つまたはいくつかの組み合わせであることを特徴とする[1]の上記のR-T-B永久磁石材料。
[3]
上記のR-T-B永久磁石材料の主相粒子は「コア-シェル」構造であることを特徴とする[1]の上記のR-T-B永久磁石材料。
[4]
上記のシェル内のHRの濃度は、上記のコア内のHRの濃度より大きいことを特徴とする[3]の上記のR-T-B永久磁石材料。
[5]
R-T-B永久磁石材料の調製方法であって、[1]~[5]の任意の一つの上記のR-T-B永久磁石材料を調製するためのR-T-B永久磁石材料の調製方法は
R x T y Tm q B z に従って原材料を準備し、ここで、13≦x≦15.5、0.5≦q≦3、0.85≦z≦1、y=100-x-q-zであるステップS1と;
上記の原材料を溶融鋳造用の真空溶解装置に加えて、第1の合金シートを得るステップS2と;
上記の第1の合金シート上に重希土類膜をめっきして、第2の合金シートを得るステップS3と;
上記の第2の合金片を粗く粉砕し、研磨して微粉を得るステップS4と;
上記の微粉を造粒及びプレス成形して生の圧粉体を得るステップS5と;
上記の生の圧粉体に拡散焼結および多段階焼戻し処理を施して、R-T-B永久磁石材料を得るステップS6を含む、R-T-B永久磁石材料の調製方法。
[6]
上記のステップS1において、上記のRはLR a HR 1-a であり、LRはPr、Nd、PrNdのうちの一つまたはいくつかの組み合わせであり、HRはDy、Tbのうちの一つまたは二つの組み合わせである;
ここで、0.95≦a≦1であることを特徴とする[5]の上記のR-T-B永久磁石材料の調製方法。
[7]
上記のTmは遷移金属であり、上記のTmはZr、Al、Cu、Ga、Sn、Siのうちの一つまたはいくつかの組み合わせであることを特徴とする[5]の上記のR-T-B永久磁石材料の調製方法。
[8]
上記のステップS2において、上記の原材料は不活性ガス下で溶融される;上記の原材料は、溶融後に1400~1500℃で鋳造されることを特徴とする[6]の上記のR-T-B永久磁石材料の調製方法。
[9]
上記の不活性ガスはArまたはHeであることを特徴とする[8]の上記のR-T-B永久磁石材料の調製方法。
[10]
上記の第1の合金シートの厚さは200~300μmであることを特徴とする[5]の上記のR-T-B永久磁石材料の調製方法。
[11]
上記のステップS3において、上記の重希土類膜の材料は、DyとTbのいずれかの一つまたは二つの組み合わせであることを特徴とする[5]の上記のR-T-B永久磁石材料の調製方法。
[12]
上記のステップS3において、上記の重希土類膜の厚さは0~3μmであることを特徴とする[5]の上記のR-T-B永久磁石材料の調製方法。
[13]
上記のステップS3において、上記のマグネトロンスパッタリング装置を用いて、上記の重希土類膜を上記の第1の合金シート上にめっきすることを特徴とする[5]の上記のR-T-B永久磁石材料の調製方法。
[14]
上記のステップS3において、上記のマグネトロンスパッタリング装置に使用されるターゲット材料は、Tb、Dy、およびHRE-X合金のうちのいずれかの一つであることを特徴とする[13]の上記のR-T-B永久磁石材料の調製方法。
[15]
上記のHRE-X合金において、上記のHREは、Tb、Dyのうちのいずれかの一つまたは二つの組み合わせである;
上記のXは、FeとCuのうちのいずれかの一つまたはいくつかの組み合わせであることを特徴とする[14]の上記のR-T-B永久磁石材料の調製方法。
[16]
上記のR-T-B永久磁石材料の主相粒子は「コア-シェル」構造である;ここで、上記のシェルのHRの濃度は、上記のコアのHRの濃度よりも大きいことを特徴とする[6]の上記のR-T-B永久磁石材料の調製方法。
[17]
上記のステップS4において、更に、
上記の第2の合金シートを粗く粉砕して粗粉を得、上記の粗粉砕条件は、H 2 とArの混合ガスが十分に反応した後、350~500℃で脱水素するステップS41と;
上記のステップS41で得られた粗粉を研磨して微粉を得、上記の研磨条件はN 2 とO 2 の混合ガス中での高速研磨であり、粒径は1~4μmであるステップS42とを含むことを特徴とする[5]の上記のR-T-B永久磁石材料の調製方法。
[18]
上記のステップS5において、更に、
上記の微粉を有機物と混合して攪拌して混合物を得るステップS51と;
上記のステップS51の上記の混合物をN 2 に入れて磁場配向成形を行い、生の圧粉体を得るステップS52とを含むことを特徴とする[5]のR-T-B永久磁石材料の調製方法。
[19]
上記のステップS6において、上記の拡散焼結の条件は上記の生の圧粉体を1000~1055℃で6~10の時間に保温することであることを特徴とする[5]の上記のR-T-B永久磁石材料の調製方法。
[20]
上記のステップS6において、上記の多段階焼戻し処理の条件は、
第1段階の焼戻し処理:温度は850~950℃で、保温時間は2~3hであり;
第2段階の焼戻し処理:温度は450~580℃で、保温時間は1~5hであることを特徴とする[5]の上記のR-T-B永久磁石材料の調製方法。
Claims (14)
- R-T-B永久磁石材料の調製方法であって、
RxTyTmqBzに従って原材料を準備し、
ここで、13≦x≦15.5、0.5≦q≦3、5.40≦z≦5.68、y=100-x-q-zであり、
RはLRaHR1-aであり、LRはPrとNdとPrNdのうちの一つまたはいくつかの組み合わせであり、HRはDyとTbのうち一つであり、0.95≦a≦1であり、
TはFeとCoとからなり、
TmはZr、Al、Cu、およびGaからなる、ステップS1と;
上記の原材料を溶融鋳造用の真空溶解装置に加えて、第1の合金シートを得るステップS2と;
上記の第1の合金シート上に重希土類膜をめっきして、第2の合金シートを得るステップS3と;
上記の第2の合金シートを粗く粉砕し、研磨して微粉を得るステップS4と;
上記の微粉を造粒及びプレス成形して生の圧粉体を得るステップS5と;
上記の生の圧粉体に拡散焼結および多段階焼戻し処理を施して、R-T-B永久磁石材料を得るステップS6を含む、R-T-B永久磁石材料の調製方法。 - 上記のステップS2において、上記の原材料は不活性ガス下で溶融される;上記の原材料は、溶融後に1400~1500℃で鋳造されることを特徴とする請求項1の上記のR-T-B永久磁石材料の調製方法。
- 上記の不活性ガスはArまたはHeであることを特徴とする請求項2の上記のR-T-B永久磁石材料の調製方法。
- 上記の第1の合金シートの厚さは200~300μmであることを特徴とする請求項1の上記のR-T-B永久磁石材料の調製方法。
- 上記のステップS3において、上記の重希土類膜の材料は、DyとTbのいずれかの一つまたは二つの組み合わせであることを特徴とする請求項1の上記のR-T-B永久磁石材料の調製方法。
- 上記のステップS3において、上記の重希土類膜の厚さは≧0.5μmかつ≦3μmであることを特徴とする請求項1の上記のR-T-B永久磁石材料の調製方法。
- 上記のステップS3において、マグネトロンスパッタリング装置を用いて、上記の重希土類膜を上記の第1の合金シート上にめっきすることを特徴とする請求項1の上記のR-T-B永久磁石材料の調製方法。
- 上記のステップS3において、上記のマグネトロンスパッタリング装置に使用されるターゲット材料は、Tb、Dy、およびHRE-X合金のうちのいずれかの一つであることを特徴とする請求項7の上記のR-T-B永久磁石材料の調製方法。
- 上記のHRE-X合金において、上記のHREは、Tb、Dyのうちのいずれかの一つまたは二つの組み合わせである;
上記のXは、FeとCuのうちのいずれかの一つまたはいくつかの組み合わせであることを特徴とする請求項8の上記のR-T-B永久磁石材料の調製方法。 - 上記のR-T-B永久磁石材料の主相粒子は「コア-シェル」構造である;ここで、上記のシェルのHRの濃度は、上記のコアのHRの濃度よりも大きいことを特徴とする請求項1の上記のR-T-B永久磁石材料の調製方法。
- 上記のステップS4において、更に、
上記の第2の合金シートを粗く粉砕して粗粉を得、粗粉砕条件は、H2とArの混合ガスが十分に反応した後、350~500℃で脱水素するステップS41と;
上記のステップS41で得られた粗粉を研磨して微粉を得、研磨条件はN2とO2の混合ガス中での高速研磨であり、粒径は1~4μmであるステップS42とを含むことを特徴とする請求項1の上記のR-T-B永久磁石材料の調製方法。 - 上記のステップS5において、更に、
上記の微粉を有機物と混合して攪拌して混合物を得るステップS51と;
上記のステップS51の上記の混合物をN2に入れて磁場配向成形を行い、生の圧粉体を得るステップS52とを含むことを特徴とする請求項1のR-T-B永久磁石材料の調製方法。 - 上記のステップS6において、上記の拡散焼結の条件は上記の生の圧粉体を1000~1055℃で6~10時間保温することであることを特徴とする請求項1の上記のR-T-B永久磁石材料の調製方法。
- 上記のステップS6において、上記の多段階焼戻し処理の条件は、
第1段階の焼戻し処理:温度は850~950℃で、保温時間は2~3hであり;
第2段階の焼戻し処理:温度は450~580℃で、保温時間は1~5hであることを特徴とする請求項1の上記のR-T-B永久磁石材料の調製方法。
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