KR20000058055A - 희토류/철/붕소계 자석합금의 퀀칭된 박대 - Google Patents

희토류/철/붕소계 자석합금의 퀀칭된 박대 Download PDF

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Abstract

분말야금법에 의해 얻어진 소결의 영구자석으로부터, 스트립 캐스팅 방법에 의해 합금 용융물을 퀀칭함으로써 제조되는 새로운 희토류/철/붕소계 자석합금의 박대가 기재되어 있다. 상기 소결의 영구자석은, 그 기본재료인 합금 박대가, (a) α-철상, (b) R이 프라세오디뮴, 네오디뮴, 테르븀, 디스프로슘으로부터 선택되는 희토류 원소인 R이 풍부한 상, (c) T가 철, 또는 철과 희토류 원소 이외의 전이금속원소와 철과의 결합물이고, x가 희토류 원소에 따라 변경되는 1 이상의 양수인 RxT4B4상, 및 (d) R과 T가 각각 상기에서 정의한 것과 동일한 것인 R2T14B 상으로 이루어진 "4상 공존영역"을 포함하고, 상기 각각의 상이 1 내지 10%의 체적비율로써 특정 범위의 그레인 직경으로 분포되는 금속학적 상구조를 보유할 경우에, 매우 우수한 자기특성, 또는 구체적으로는 잔류 자속밀도를 얻을 수 있다.

Description

희토류/철/붕소계 자석합금의 퀀칭된 박대{QUENCHED THIN RIBBON OF RARE EARTH/IRON/BORON-BASED MAGNET ALLOY}
본 발명은 매우 우수한 자기특성을 보유한 희토류계 영구자석의 기본재료로써 유용하게 사용되고, 스트립 캐스팅 방법에 의해 제조되는 희토류/철/붕소계 자석합금의 퀀칭된 박대에 관한 것이다.
영구자석은, 일반 가정용 전기제품에서부터 컴퓨터의 주변단말기 및 의료용 기기에 이르기까지 전기 및 전자산업 분야에서 선단기술하에서 제조된 매우 다양한 기기들의 매우 중요한 재료로써 사용된다. 최근 컴퓨터 및 통신기기 분야가 발전함에 따라, 전기 및 전자기기은 크기의 소형화, 중량의 경량화 및 성능의 고도화가 필요조건으로 되고 있다. 이러한 필요조건들은, 주요 구성요소로서 기기내의 장착되는 영구자석의 품질개선이 없이는 충족될 수 없다.
공지된 바와 같이, 상술한 분야에서 고성능의 영구자석으로서 희토류계 영구자석이 널리 사용되고 있으며, 비교적 재료비용이 적다는 경제적 이점과 자기특성이 매우 우수하다는 점에서 특히 희토류/철/붕소계 자석이 가장 유망시되고 있다. 희토류/철/붕소계 또는, 구체적인 것으로써 네오디뮴/철/붕소계 영구자석 합금은, 일반적으로 몰드 캐스팅 방법 또는 스트립 캐스팅 방법에 의해 제조된다. 이들 방법에 의해 제조된 자석합금은, 자기장 내에서 합금입자를 압축성형하에서 자기배향시키는 단계를 포함하는 공지된 분말야금처리에 의해 영구자석으로 가공되어진다.
상술한 자석합금을 제조하기 위한 몰드 캐스팅 방법에 있어서, 금속 또는 원소 형태의 각 구성요소는 도가니에서 함께 용융되어 합금 용융물을 형성하고, 이 합금 용융물을 캐스팅 몰드 내부에서 고체화를 행하고 주조하여 합금의 잉곳(ingot)을 형성하고, 이 잉곳을 분말야금법에 의해 자석으로 가공한다. 이러한 방법은 자석합금의 화학조성물이 쉽게 제어될 수 있다는 이점이 있어서 실제로 널리 사용되고 있다. 몰드 캐스팅 방법에서의 상기의 문제점은, 몰드벽과 합금 용융물 사이와 합금 용융물 내에서의 초당 열전이속도가 비교적 낮기 때문에, 상기 용융물 전체 체적의 고체화를 행하여 자석합금 고체물을 형성하는 데에는 오랜 시간이 걸리므로, 용융 합금의 결정화 처리 동안에 제1의 결정으로서 γ-철이 결정화되어, 잉곳블록의 코어부분에서 좌측으로 10㎛의 이상의 직경을 보유하는 γ-철상 그레인이 형성된다.
이후에, 희토류원소의 함량이 풍부한 상을 "R이 풍부한 상"이라고 하며, RXT4B4상에 있어서, R은 희토류 원소 또는 희토류 원소의 결합물을 나타내고, T는 전이금속원소 또는 대표적으로 철을 나타내며, 아래첨자인 x는 희토류 원소의 함량에 따라서 변화가능한 1 이상의 양수를 나타내는 것으로 하고; 영구자석의 주요한 상으로써 주변의 R2T14B 상은 직경이 큰 조대한 그레인형태로 되어 있는 것으로 한다.
더욱이, 합금잉곳의 금속학적 구조는, 냉각속도의 불균일성으로 인하여 R2T14B상과 R이 풍부한 상의 그레인 직경의 변경을 초래하기 때문에, 몰드벽에 접하거나 또는 그 부근에서 고체화된 잉곳의 표면층과 이 표면층으로부터 먼 잉곳의 코어부분과의 사이가 충분히 균일하게 될 수 없다. 따라서, 합금잉곳을 수 ㎛의 입경을 보유한 미세분말로 분쇄하는 공정에 있어서 어려움을 겪게 되고, 합금분말의 입자크기의 분포가 충분히 균일하게 될 수 없어서, 합금입자의 자기배향의 불량과 분말콤팩터의 소결작용의 불량으로 인하여 분말야금법에 의해 최종적으로 얻어지는 영구자석의 자기특성에 악영향을 미치게 된다.
한 편, 스트립 캐스팅 방법에 있어서, 자석합금의 용융물이 싱글롤러형 또는 트윈롤러형의 회전 퀀칭롤러의 표면으로 연속적으로 사출되어 0.05 내지 5mm의 두께를 보유한 고체의 합금 박대가 제조된다. 박대형태의 자석합금의 금속학적 상구조는 그 합금 용융물의 퀀칭조건을 적절히 선택하는 것에 의해 제어될 수 있기 때문에, 이러한 방법은 고성능의 R/T/B계 영구자석을 얻는데 유용하다. 예컨대, α-철상의 석출물이 감소되거나 또는 R이 풍부한 상과 RXT4B4상이 더욱 미세하고 균일하게 분포될 수 있기 때문이다.
스트립 캐스팅 방법에 의해 제조된 자석합금으로부터 얻어진 R/T/B계 영구자석의 자기특성을 더욱 향상시키기 위하여, 스트립 캐스팅 방법에 의해 제조되는 합금 박대의 금속학적 구조, 또는 구체적으로는 포정핵과 같이 주요한 상의 결정성 그레인 내에 α-철상이 10㎛ 이하의 크기로 미세하게 분포되는 합금 박대(일본국 특허 No.2639609)과 α-철상의 분리가 실질적으로 전혀 없는 합금 박대(일본국 특허 No.2665590)에 대한 제안을 이끌어낸 α-철상의 석출방법 및 그 구조에 대하여 더 상세하고 광범위한 연구가 행해졌다.
상술한 것에 부가하여, 희토류계 영구자석의 품질개선에 대한 끝없이 성장하는 요구사항에 따라 R/T/B계 영구자석의 제조방법에 대한 매우 많은 수의 보고서들이 제출되고 있다. 이 분야에서 이와 같이 보고서들이 많음에도 불구하고, 상-석출방법 또는 합금 박대의 금속학적 상구조와, 4상 공존영역을 직시하는 것에 의해 이들로부터 얻어지는 영구자석의 자기특성과의 관계에 관한 유용한 보고서는 거의 없었다. 여기에서 4상 공존영역이란 주요한 상으로써 R2T14B 상에 추가로 결합되는 RXT4B4상, α-철상, R이 풍부한 상을 포함하는 4개의 상이 모두 발견되는 영역을 말한다.
따라서, 본 발명은, 본 발명자의 4상 공존영역에 대한 관심에 의거하여, 분말야금처리에 의해 제조가능한 매우 우수한 자기특성을 보유하는 희토류계 영구자석으로부터 퀀칭된 R/T/B계 자석합금의 박대를 제공하는 것을 목적으로 한다.
이와 같이, 상기의 목적은,
(a) 그레인 직경이 0.1 내지 20㎛인 α-철상,
(b) R이 프라세오디뮴, 네오디뮴, 테르븀, 디스프로슘으로부터 선택되는 희토류 원소이고, 그레인 직경이 0.1 내지 20㎛인 R이 풍부한 상,
(c) R이 상기에서 정의한 것과 동일한 것이고, T가 철, 또는 철과 희토류 원소 이외의 전이금속원소와 철과의 결합물이고, x가 희토류 원소의 함량에 따라 변경되는 1 이상의 양수이고, 그레인 직경이 0.1 내지 10㎛인 RxT4B4상,
(d) R과 T가 각각 상기에서 정의한 것과 동일한 것이고, 그레인 직경이 0.1 내지 20㎛인 R2T14B 상으로 이루어지는 4상 공존영역의 체적비율을 보유하고,
상기 체적비율의 여분이 R이 풍부한 상, RXT4B4상 및 R2T14B 상으로 이루어지거나 또는 R이 풍부한 상과 R2T14B 상으로 이루어질 경우, 각각의 상이 4상 공존영역에서 1 내지 10체적%의 범위로 균일하게 분포되는 금속학적 상구조를 보유하도록 스트립 캐스팅 방법에 의해 제조되는 희토류계 영구자석의 박대에 의해 달성될 수 있다.
본 발명은, 특히 5 내지 40중량%의 희토류 원소와, 50 내지 90중량%의 T'원소와, 2 내지 8중량%의 붕소와 8중량%까지의 M원소로 구성되어 있는 R/T'/B계 또는 R/T/B/M계(T=T'+M)의 희토류계 영구자석 합금에 유용하게 적용될 수 있다. 여기에서 R은 희토류 원소이고, T'는 철 또는 철과 코발트의 결합물이며, M은 티타늄, 니오븀, 알루미늄, 바나듐, 망간, 주석, 칼슘, 마그네슘, 납, 안티몬, 아연, 실리콘, 지르코늄, 크롬, 니켈, 구리, 갈륨, 몰리브덴, 텅스텐, 탄탈로 이루어진 군으로부터 선택되는 원소이다.
도 1은 퀀칭 롤러와 용융물과의 접촉시간과 퀀칭된 박대에서 4상 공존영역의 체적비율과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 2는 합금 박대에서 4상 공존영역의 반사 전자상을 나타내는 사진이다.
도 3은 합금 박대에서 4상 공존영역의 2차 전자상을 나타내는 사진이다.
도 4 및 도 5는 각각 도 3의 사진에서 나타내는 점 ① 및 ② 에서의 오거(Auger) 전자 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
도 6 및 도 7은 RXT4B4상을 나타내는 합금 박대에 있어서 각각 오거 전자상의 사진과 그 모식도를 나타낸다.
도 8 및 도 9는, 각각 합금 박대에서 4상 공존영역의 체적비율과 각각의 실시예 1과 실시예 2에서 제조된 영구자석의 잔류 자속밀도(Br)와의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 10 및 도 11은 각각 4상 공존영역의 체적비율이 0.5%와 3%이 경우에 합금 박대로부터 각각 제조되는 소결 자성체의 (006)극도형을 나타낸다.
본 발명자들은, 합금 박대의 금속학적 상구조와 합금 박대로부터 제조되는 영구자석의 자기특성과의 관계에 대해 집중연구한 결과, 합금 박대에서 α-철상, R이 풍부한 상, RXT4B4상 및 R2T14B 상으로 이루어진 4상 공존영역의 체적비율이 특정 범위 이내이고, 이들 4상의 각각의 그레인 직경이 특정 범위 이내일 경우에, 매우 우수한 잔류 자속밀도를 보유한 영구자석이 얻어질 수 있다라는 뜻밖의 사실을 발견하여, 상기에 기재된 희토류계 자석합금의 박대를 완성하기에 이르렀다.
상기 희토류계 자석합금의 박대는 스트립 캐스팅 방법에 의해 희토류 원소, 철 및 붕소를 주성분으로 하여 구성되는 합금 용융물로부터 제조되는 생성물이다. 즉, 상기 합금 용융물은 싱글롤러형 또는 트윈롤러형의 퀀칭롤러 시스템에서 일반적으로 10 내지 500㎛ 범위의 두께와, 퀀칭롤러의 크기에 따라서 5 내지 500mm 범위의 폭을 보유한 박대형태로 퀀칭되고 고체화되어 상기 시스템의 표면에서 연속적으로 사출된다. 4상 공존영역의 체적비율과 이들 4상 각각의 그레인 직경에 관련하는 본 발명의 합금 박대의 특징적인 파라미터는 스트립 캐스팅 방법으로 퀸칭조건을 적절히 선택하는 것에 의해 상기 특정 범위내로 제어될 수가 있다는 점이다. 상기 다양한 필요조건들을 충족시키기 위하여, 퀀칭 롤러상에서 용융물의 퀀칭율은 500 내지 10000℃/초가 바람직하고, 퀀칭롤러 표면과 합금 용융물과의 접촉시간은 적어도 1초 또는 바람직하게는 0.1 내지 0.4초의 범위내에 있는 것이 좋다.
상기 4상 공존영역은, (a) α-철상, (b) R이 풍부한 상, 즉 R2T14B 상보다 R의 함량이 많은 상, (c) RXT4B4상(x=1+ε, ε는 R에 의존하는 0.2를 초과하지 않는 양수이다), 및 (d) R2T14B 상을 포함하는 공존하는 4개의 상이 미세하고 균일하게 분포되어 형성된 영역이다. ε값은 희토류 원소에 따라서 0.1 또는 0.1 보다 다소 큰 수를 나타내며, 보고된 바에 의하면 프라세오디뮴에 대해서 0.10-0.11, 네오디뮴에 대해서 0.10-0.11, 테르븀에 대해서 0.14-0.16, 디스프로슘에 대해서 0.15-0.16의 값이다.
이들 각각의 상에 있어서, 상기 결정성 그레인은 필수적으로 각각 0.1 내지 20㎛ 또는 바람직하게는 0.1 내지 10㎛; 0.1 내지 20㎛ 또는 바람직하게는 0.1 내지 10㎛; 0.1 내지 10㎛ 또는 바람직하게는 0.1 내지 5㎛; 0.1 내지 20㎛ 또는 바람직하게는 0.1 내지 10㎛ 범위의 그레인 직경을 보유한다.
상기 4개의 상 (a) 내지 (d) 각각에 대한 그레인 크기의 제한이 만족할 경우, 영구자석을 제조하기 위한 합금 박대의 미세분말로부터 제조된 분말콤팩트의 소결 열처리의 과정에서, 상(a),(b),(c)들의 미세 그레인 중에서 반응이 발생하여 상(d)을 발생시킨다. 이러한 그레인들 중에서의 반응은 매우 활발하게 진행하여, 자기학적으로 배향된 현존하는 R2T14B상의 그레인에 자기배향의 교란없이 결합되는 새로운 R2T14B 상의 그레인을 생성한다. 따라서, 소결시에 증가되는 자석밀도와 증가되는 잔류 자속밀도와 더불어 매우 우수한 자기특성을 보유한 R/T/B계 영구자석이 얻어질 수 있다. 한 편, 상기 각각의 상들의 그레인 크기가 각각의 특정 범위를 벗어날 경우, 상기의 반응은 거의 진행되지 않는다.
상 (a),(b),(c)의 평균 그레인 직경은 합금 박대의 단면에 대해 얻어진 2차 전자상 또는 반사 전자상을 조사하는 것에 의해 결정될 수 있다. 그러나, 이러한 기술은, 붕소의 함량이 많아서 거의 수용할 수 없고 반사 전자상에 의해서는 거의 관측될 수 없는 RXT4B4상에는 적용할 수 없다. 대신에, 이 상의 평균 그레인 직경은 합금 박대의 잘려진 부분에 대해 얻어진 오거(Auger) 전자상을 조사하는 것에 의해 결정될 수 있다.
본 발명의 합금 박대는, 1 내지 10% 또는 바람직하게는 2 내지 5% 범위의 체적비율로 상기 4상 공존영역을 필수적으로 함유한다. 4상 공존영역의 체적비율이 너무 클 경우, 합금 박대로부터 제조된 영구자석의 잔류 자속밀도와 보자력은 상당히 감소하게 된다. 반면 상기 체적비율이 너무 작을 경우, 영구자석의 잔류 자속밀도는 실질적으로 향상될 수가 없다. 본 발명의 합금 박대에서 4상 공존영역의 체적비율은 합금 박대의 단면으로부터 얻어진 2차 전자상 또는 반사 전자상으로부터 결정될 수 있다.
상기의 방법으로 제조된 자석합금의 박대는, 수소발산(hydrogen decrepitation), 자기장내에서의 압축성형, 900 내지 1150℃의 비활성 분위기하에서 소결하고 최종적으로 400 내지 600℃로 에이징(aging) 처리한 후, 임의에 따라서 분쇄하는 것에 의해 소결의 영구자석으로 가공된다.
다음에, 실시예와 비교예에 의해 본 발명에 의한 희토류계 자석합금의 박대를 더 상세하게 설명하지만, 이들이 본 발명의 범위로 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1 및 비교예 1)
30.0중량%의 네오디뮴, 1.0중량%의 디스프로슘, 4.0중량%의 코발트, 1.1중량%의 붕소, 0.3중량%의 알루미늄, 0.2중량%의 구리 그 나머지를 철로 하여 이루어진 합금 조성물을 형성하기 위하여, 네오디뮴금속, 디스프로슘금속, 전해철, 코발트금속, 페로보론, 알루미늄금속, 구리금속을 상기의 비율로 함께 용융하는 것에 의해 얻어진 합금 용융물로부터 스트립 캐스팅 방법에 의해 희토류계 자석합금의 박대를 제조하였다. 합금 박대에서 4상 공존영역의 체적비율은, 퀸칭롤러의 표면과 합금 용융물과의 접촉시간을 0.02 내지 1.0초의 범위 내로 제어하는 것에 의해 0 내지 13.7%의 범위에서 변화하였다. 합금 용융물의 냉각속도는 5000 내지 9000℃/초의 범위로 하였다. 4상 공존영역을 구성하는 4개의 상 (a),(b),(c),(d)은 각각 3㎛, 7㎛, 1㎛, 10㎛의 평균 그레인 직경을 보유하였다.
도 1은 접촉시간과 박대에서 4상 공존영역의 체적비율과의 관계를 나타내는 그래프이다. 상기 도면으로부터 명백하듯이, 4상 공존영역의 체적비율은 접촉시간이 증가함에 따라서 감소한다. 접촉시간이 0.1 내지 0.4초인 경우, 특히 4상 공존영역의 체적비율은 2 내지 5체적%의 범위에 있는 것이 바람직하다.
도 2는 4상 공존영역의 체적비율이 5%인 상기에서 제조된 합금 박대의 일 단면의 반사 전자상을 나타내는 사진이다. 도 2의 사진에서 검은 얼룩은 α-철상을 나타내고, 회색 얼룩은 R2T14B 상을 나타내며, 흰색 얼룩은 R이 풍부한 상을 나타낸다. 상기 사진은 4상 공존영역 내에서 이들 3개의 상 각각이 미세하고 균일하게 분포되어 있음을 나타낸다. 한 편, RXT4B4상은, 고함량의 붕소로 인하여 반사 전자들로부터는 거의 관측될 수 없으므로 평균 그레인 직경의 결정을 수용할 수가 없다.
도 3은 도 2와 마찬가지로 합금 박대에서 4상 공존영역의 2차 전자상을 나타내는 사진이며, 도 3의 사진상에 나타내는 점 ① 및 ②에서의 오거 전자 스펙트럼에 대한 결과는 각각 도 4 및 도 5에 나타내었다. 이들 스펙트럼을 비교하는 것에 의해, 4상 공존영역 내에서 RXT4B4상에 해당하는 점①이 점 ② 부근보다 붕소함량이 풍부하다는 결론을 얻어냈다.
도 6은 RXT4B4상에서 붕소의 오거 전자상을 나타내는 사진이다. 도 7은 상기 RXT4B4상에서 대략 3㎛의 그레인 직경으로 4상 공존영역에 분포되어 있음을 나타내는 도 6의 오거 전자상의 모식도이다.
다음에, 각각의 합금 박대를 수소첨가화 처리를 행한 후, 제트밀러에서 제트가스로서 질소로 분쇄하는 것에 의해 탈수소화 처리를 행함으로써 대략 3㎛의 평균 입경을 보유한 미세 합금분말을 얻었다. 이 합금분말을 금속몰드에서 압축방향에 수직인 방향으로 12kOe의 자기장내에서 1톤/㎠의 압력하에서 압축성형하여 분말 콤팩트를 형성하고, 이것을 아르곤 분위기하에서 1050℃로 2시간 가열하는 것에 의해 소결 열처리를 행하고, 에이징 효과를 위해 냉각을 행하고 500℃로 1시간 가열하여 소결의 영구자석을 얻었다.
이와 같이 얻어진 소결의 영구자석에 대해 잔류 자속밀도(Br)의 측정을 행하여 그 결과를 도 8에, 각각의 합금 박대에서 4상 공존영역의 체적비율과의 관계그래프로써 나타내었다. 이 그래프로부터 알 수 있듯이, 4상 공존영역의 체적비율이 1 내지 10% 또는 더 구체적으로는 2 내지 5%의 범위에 있을 경우에, 잔류 자속밀도가 실질적으로 향상될 수 있다. 4상 공존영역의 체적비율이 너무 작을 경우에는, 4상 공존영역을 포함하지 않는 합금 박대와 비교하여 잔류 자속밀도가 실질적으로 향상되지 않고, 반면 상기 체적비율이 너무 커서 10%를 초과할 경우에는, 상기 잔류 자속밀도는 오히려 감소되어 4상 공존영역이 없는 곳에서 얻어진 값보다 낮게 된다.
(실시예 2 및 실시예 3)
합금 박대의 제조방법은, 28.0중량%의 네오디뮴, 1.0중량%의 코발트, 1.1중량%의 붕소, 0.3중량%의 알루미늄, 그 나머지를 철로 하여 대응하는 비율로서 이들 동일계 재료로부터 합금 용융물을 제조하였다는 것과, 4상 공존영역의 체적비율이 0 내지 13.5% 범위로 변화하도록 스트립 캐스팅에 있어서 퀀칭조건을 제어하였다는 것을 제외하고는 실시예 1과 거의 동일하다. 4상 (a),(b),(c), (d)의 그레인 직경은 각각 3㎛, 5㎛, 1㎛, 10㎛였다. 이 합금 박대의 미세분말을 소결 보조제와 함께 혼합하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 소결 열처리를 행하여 소결의 영구자석을 얻었다.
이와 같이 제조된 영구자석에 대한 잔류 자속밀도의 측정을 행하여 그 결과를 도 9에, 합금 박대에서 4상 공존영역의 체적비율과의 관계 그래프로써 나타내었다.
또한, X-레이 극도형 방법에 의해 4상 공존영역의 다른 체적비율을 보유한 합금 박대로부터 얻어지는 소결체의 결정 배향도에 대한 평가를 행하고, 그 결과를 각각 0.5%와 3%의 4상 공존영역의 체적비율에 대응하는 각각의 (006)극도형으로 나타낸 도 10 및 도 11에 나타내었다.
이들 두 도면을 비교하는 것으로부터 알 수 있듯이, 4상 공존영역의 3%의 체적비율에 대한 윤곽선은 0.5%의 체적비율의 것보다 보다 고밀도로 분포되어 있어 결정 배향도가 보다 높게 되어 있다.
따라서, 본 발명에 의하여 분말야금처리에 의해 제조가능한 매우 우수한 자기특성을 보유하는 희토류계 영구자석으로부터 퀀칭된 R/T/B계 자석합금의 박대가 얻어질 수 있다.

Claims (6)

  1. (a) 그레인 직경이 0.1 내지 20㎛인 α-철상,
    (b) R이 프라세오디뮴, 네오디뮴, 테르븀, 디스프로슘으로부터 선택되는 희토류 원소이고, 그레인 직경이 0.1 내지 20㎛이고, R2T14B 상에서 보다 희토류 원소의 함량이 더 풍부한 R이 풍부한 상,
    (c) R이 상기에서 정의한 것과 동일한 것이고, T가 철, 또는 철과 희토류 원소 이외의 전이금속원소와 철과의 결합물이고, x가 희토류 원소에 따라 변경되는 1 이상의 양수이고, 그레인 직경이 0.1 내지 10㎛인 RxT4B4상, 및
    (d) R과 T가 각각 상기에서 정의한 것과 동일한 것이고, 그레인 직경이 0.1 내지 20㎛인 R2T14B 상으로 이루어진 4상 공존영역의 체적비율을 보유하고,
    상기 체적비율의 여분이 R이 풍부한 상, RXT4B4상 및 R2T14B 상으로 이루어지거나 또는 R이 풍부한 상과 R2T14B 상으로 이루어질 경우, 각각의 상이 4상 공존영역에서 1 내지 20체적%의 범위로 균일하게 분포되는 금속학적 상구조를 보유하도록 스트립 캐스팅 방법에 의해 제조되는 희토류계 자석합금의 박대.
  2. 제1항에 있어서, 상기 4상 공존영역의 체적비율이 2 내지 5% 범위에 있는 것을 특징으로 희토류계 자석합금의 박대.
  3. 제1항에 있어서, 4상 공존영역에서 각각의 상 (a),(b),(c),(d)이 각각 0.1 내지 10㎛, 0.1 내지 10㎛, 0.1 내지 5㎛ 및 0.1 내지 10㎛ 범위에 있는 것을 특징으로 하는 희토류계 자석합금의 박대.
  4. 제1항에 있어서, 철과 희토류 원소 이외에 T로 나타내는 전이금속원소가 코발트인 것을 특징으로 하는 희토류계 자석합금의 박대.
  5. 제1항에 기재된 희토류계 자석합금의 박대의 수소 발산 및 분쇄에 의해 얻어지는 희토류계 자석합금 분말.
  6. 제1항에 기재된 희토류계 자석합금의 박대 분말의 소결체인 희토류계 자석합금.
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Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6319335B1 (en) * 1999-02-15 2001-11-20 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Quenched thin ribbon of rare earth/iron/boron-based magnet alloy
DE60028659T2 (de) * 1999-06-08 2007-05-31 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Dünnes Band einer dauermagnetischen Legierung auf Seltenerdbasis
EP1187147B1 (en) * 2000-09-08 2009-12-16 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Rare-earth alloy, rare-earth sintered magnet, and methods of manufacturing
US6676773B2 (en) * 2000-11-08 2004-01-13 Sumitomo Special Metals Co., Ltd. Rare earth magnet and method for producing the magnet
EP1398800B1 (en) * 2001-06-19 2006-04-19 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Rare earth element permanent magnet material
RU2300160C2 (ru) * 2002-08-13 2007-05-27 Сова Денко К.К. Сплав внедрения на основе скуттерудита, способ его получения и термоэлектрическое преобразовательное устройство, изготовленное с использованием такого сплава
CN100368584C (zh) * 2004-04-27 2008-02-13 有研稀土新材料股份有限公司 制备稀土磁致伸缩材料的方法和稀土磁致伸缩材料
US7472041B2 (en) * 2005-08-26 2008-12-30 Step Communications Corporation Method and apparatus for accommodating device and/or signal mismatch in a sensor array
JP4737431B2 (ja) * 2006-08-30 2011-08-03 信越化学工業株式会社 永久磁石回転機
JP5163630B2 (ja) * 2009-12-18 2013-03-13 トヨタ自動車株式会社 希土類磁石およびその製造方法
JP5196080B2 (ja) * 2010-09-15 2013-05-15 トヨタ自動車株式会社 希土類磁石の製造方法
JP5742813B2 (ja) 2012-01-26 2015-07-01 トヨタ自動車株式会社 希土類磁石の製造方法
JP5790617B2 (ja) 2012-10-18 2015-10-07 トヨタ自動車株式会社 希土類磁石の製造方法
US10468165B2 (en) 2013-06-05 2019-11-05 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Rare-earth magnet and method for manufacturing same
JP6003920B2 (ja) 2014-02-12 2016-10-05 トヨタ自動車株式会社 希土類磁石の製造方法
JP6221978B2 (ja) * 2014-07-25 2017-11-01 トヨタ自動車株式会社 希土類磁石の製造方法
CN107251176B (zh) * 2015-02-18 2019-06-28 日立金属株式会社 R-t-b系烧结磁体的制造方法
CN107251175B (zh) * 2015-02-18 2019-04-09 日立金属株式会社 R-t-b系烧结磁体的制造方法
CN105033204B (zh) * 2015-06-30 2017-08-08 厦门钨业股份有限公司 一种用于烧结磁体的急冷合金片
CN108630367B (zh) * 2017-03-22 2020-06-05 Tdk株式会社 R-t-b系稀土类磁铁
CN108380852B (zh) * 2018-02-12 2020-03-13 上海大学 磁场和冷速调控Mg-Nd合金物相的方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3575231D1 (de) * 1984-02-28 1990-02-08 Sumitomo Spec Metals Verfahren zur herstellung von permanenten magneten.
US4767450A (en) * 1984-11-27 1988-08-30 Sumitomo Special Metals Co., Ltd. Process for producing the rare earth alloy powders
US4765848A (en) * 1984-12-31 1988-08-23 Kaneo Mohri Permanent magnent and method for producing same
JPH0789521B2 (ja) * 1985-03-28 1995-09-27 株式会社東芝 希土類鉄系永久磁石
DE3676403D1 (de) * 1985-09-10 1991-02-07 Toshiba Kawasaki Kk Dauermagnet.
JPS62165305A (ja) * 1986-01-16 1987-07-21 Hitachi Metals Ltd 熱安定性良好な永久磁石およびその製造方法
EP0261579B1 (en) * 1986-09-16 1993-01-07 Tokin Corporation A method for producing a rare earth metal-iron-boron permanent magnet by use of a rapidly-quenched alloy powder
US4919732A (en) * 1988-07-25 1990-04-24 Kubota Ltd. Iron-neodymium-boron permanent magnet alloys which contain dispersed phases and have been prepared using a rapid solidification process
FR2655355B1 (fr) * 1989-12-01 1993-06-18 Aimants Ugimag Sa Alliage pour aimant permanent type fe nd b, aimant permanent fritte et procede d'obtention.
ATE165477T1 (de) 1993-07-06 1998-05-15 Sumitomo Spec Metals R-fe-b dauermagnetmaterialien und ihre herstellungsverfahren
US6319335B1 (en) * 1999-02-15 2001-11-20 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Quenched thin ribbon of rare earth/iron/boron-based magnet alloy
DE60028659T2 (de) * 1999-06-08 2007-05-31 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Dünnes Band einer dauermagnetischen Legierung auf Seltenerdbasis

Also Published As

Publication number Publication date
DE60009772T2 (de) 2005-03-31
US6319335B1 (en) 2001-11-20
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