PL164473B1

PL164473B1 - Permanent magnet and method of making the same

Info

Publication number: PL164473B1
Application number: PL28491290A
Authority: PL
Inventors: Oskar Pacher; Siegfried Heiss
Original assignee: Boehler Ybbstalwerke; Boehler Ybbstalwerke Gmbh
Priority date: 1989-04-28
Filing date: 1990-04-24
Publication date: 1994-08-31
Also published as: ATA102189A; EP0395625A2; DE59007732D1; AT393177B; EP0395625A3; EP0395625B1; HU902587D0; DD294124A5; HUH3605A; HU219793B

Abstract

The invention relates to a sintered RE-Fe-B permanent magnet material and a process for its production. According to the invention, it is intended to add or intercalate, in or at the grain boundaries and/or in the grain boundary region of the magnetic phase, preferably RE2Fe14B, where RE is at least one element from the group comprising the rare earths, for example neodynium and/or praseodynium and/or dysprosium and/or holmium, at least one further element from the group comprising the heavy rare earths, for example dysprosium and/or terbium, as an additional alloy component, and/or at least one compound of at least one element of the group comprising the rare earths, in particular oxides, for improving the magnetic characteristics.

Description

Przedmiotem wynalazku jest magnes trwały i sposób wytwarzania magnesu trwałego.The present invention relates to a permanent magnet and a method of manufacturing a permanent magnet.

Dotychczas znany jest magnes trwały wytwarzany przez spiekanie proszku zawierającego fazę magnetyczną SE2Fe14B i korzystnie inne pierwiastki, przy czym SE oznacza pierwiastek ziem rzadkich z grupy III b układu okresowego o liczbie porządkowej od 58 do 71. Sposób wytwarzania takiego magnesu polega na tym, że w procesie metalurgii ogniowej sproszkowuje się materiał podstawowy, a następnie sprasowuje się go w polu magnetycznym, po czym poddaje się spiekaniu i obróbce cieplnej.So far, a permanent magnet is known, produced by sintering a powder containing the magnetic phase SE2Fe14B and preferably other elements, SE being a rare earth element from group IIIb of the periodic table with an ordinal number from 58 to 71. The method of producing such a magnet consists in the fact that in the process of In fire metallurgy, the base material is pulverized and then pressed in a magnetic field, followed by sintering and heat treatment.

Ponadto z patentu europejskiego nr 126 802 znane są magnesy trwałe, których materiał zawiera między innymi pierwiastki ziem rzadkich (SE) oraz bor i ewentualnie kobalt. Pierwiastki te są homogenicznie rozłożone w fazie magnetycznej ze względu na zastosowane parametry technologiczne.Moreover, from European Patent No. 126 802 there are known permanent magnets, the material of which contains, inter alia, rare earth elements (SE) and boron and possibly cobalt. Due to the applied technological parameters, these elements are homogeneously distributed in the magnetic phase.

Poza tym z europejskiego opisu nr 101 552 znane są magnesy trwałe, które zawierają pierwiastki ziem rzadkich i bor oraz ewentualnie inne dodatki stopowe. Jednakże w magnesach tych magnetyczna faza główna musi być fazą intermetaliczną o stałym składzie, co warunkuje homogeniczne rozłożenie wszystkich pierwiastków. Ta forma wykonania jest obarczona wadą związaną z dużymi nakładami w sferze techniki stopowej zastosowanej przy wytwarzaniu stopu wyjściowego. Stop taki musi być szczególnie czysty, żeby możliwe było uniknięcie zanieczyszczeń krytycznych. Oprócz tego magnesy te odznaczają się dużym rozrzutem danych magnetycznych i słabą powtarzalnością parametrów.Furthermore, EP 101,552 discloses permanent magnets which contain rare earth elements and boron and possibly other alloying additives. However, in these magnets the magnetic main phase must be a constant intermetallic phase, which determines the homogeneous distribution of all elements. This form of embodiment suffers from the disadvantage of being very expensive in terms of the alloying technique used to produce the stock alloy. The alloy must be particularly pure in order to avoid critical contamination. In addition, these magnets are distinguished by a large spread of magnetic data and poor repeatability of parameters.

Magnes trwały według wynalazku na granicach ziaren i/lub w strefie granicznej ziaren proszku materiału podstawowego fazy magnetycznej SE2Feb4B utworzonego z 15% atomowych (± 5% atomowych) SE, do 77% atomowych (± 10% atomowych) Fe i 8% atomowych (± 5% atomowych) B ma wprowadzony wraz z tą fazą dodatek spiekowy lub stopowy, który stanowi co najmniej jeden dalszy pierwiastek z grupy SSE = ciężkich ziem rzadkich o liczbie porządkowej pierwiastka co najmniej równej 64 i/lub metaliczny, korzystnie tlenkowy i/lub azotkowy, związek co najmniej jednego pierwiastka z grupy SE = ziem rzadkich, korzystnie z dodatkami stopowymi międzykrystalicznymi, zwłaszcza denkami i/lub azotkami i/lub borkami co najmniej jednego z następujących pierwiastków:, kobalt, chrom, aluminium, tyłam i/lub tantal.Permanent magnet according to the invention at the grain boundaries and / or in the grain boundary zone of the powder of the base material of the magnetic phase SE2Feb4B composed of 15 atomic% (± 5 atomic%) SE, up to 77 atomic% (± 10 atomic%) Fe and 8 atomic% (± 5 atomic%) B has a sintered or alloying additive introduced with this phase, which is at least one further element from the SSE = heavy rare earth group with an element number of at least 64 and / or a metallic, preferably oxide and / or nitride, element, a compound of at least one element from the SE = rare earth group, preferably with intercrystalline alloying elements, especially bottoms and / or nitrides and / or borides of at least one of the following elements: cobalt, chromium, aluminum, back and / or tantalum.

Korzystnie wprowadzane nawarstwienia i wtrącenia na granicach ziaren lub w strefie granicznej ziaren mają grubość od 0,005 do 10 μ, zwłaszcza od 0,5 do 1 μ, a szczególnie od 0,05 do 0,5 μ.Preferably, the layers and inclusions introduced at the grain boundaries or in the grain boundary zone have a thickness of from 0.005 to 10 P, in particular from 0.5 to 1 P and especially from 0.05 to 0.5 P.

Korzystnym jest jeśli materiał podstawowy zawiera do 23% atomowych Co w miejsce do 30% atomowych żelaza.It is preferred that the base material contains up to 23% Co instead of 30% iron.

Dodatki stopowe magnesu mogą stanowić 0,2 do 2,5% wagowych, korzystnie 0,8 do 2% wagowych, a zwłaszcza 1 do 1,5% wagowych materiału podstawowego.The alloy additions of the magnet may amount to 0.2 to 2.5% by weight, preferably 0.8 to 2% by weight, especially 1 to 1.5% by weight of the base material.

164 473164 473

Sposób według wynalazku polega na tym, że proszek materiału podstawowego utworzonego z 15% atomowych (± 5% atomowych) SE, do 77% atomowych (± 10% atomowych) Fe i 8% atomowych (± 5% atomowych) B miesza się dodatkowo przez utworzenie mieszanki z co najmniej jednym drobnoziarnistym dodatkiem spiekowym lub międzykrystalicznym dodatkiem stopowym i korzystnie mieli dalej, przy czym dodatek spiekowy lub stopowy wytwarza się w procesie metalurgii ogniowej z co najmniej jednym pierwiastkiem z grupy SSE = ciężkich ziem rzadkich i/lub metalem i/lub związkiem metalicznym i sproszkowywuje, a mieszankę proszku z materiału podstawowego i dodatku spiekowego lub stopowego sprasowuje się i spieka przy ukierunkowaniu w polu magnetycznym.The method according to the invention consists in that the powder of the base material composed of 15 atomic% (± 5 atomic%) SE, up to 77 atomic% (± 10 atomic%) Fe and 8 atomic% (± 5 atomic%) B are additionally mixed by blending with at least one fine sintering additive or intercrystalline alloying additive and preferably further grinding, wherein the sinter or alloy additive is produced by a fire metallurgical process with at least one SSE = heavy rare earth element and / or metal and / or compound metallic and pulverized, and the mixture of the powder of the base material and the sintering or alloying additive is compressed and sintered with orientation in a magnetic field.

Korzystnie dodatki stopowe mieli się na cząstki o wymiarach mniejszych niż 5 μ, korzystnie mniejszych niż 1 μ, a zwłaszcza mniejszych niż 0,5 μ.Preferably the alloying elements are ground to a particle size less than 5 P, preferably less than 1 P and especially less than 0.5 P.

Korzystnie materiał podstawowy wytworzony w procesie metalurgii ogniowej rozdrabnia się na cząstki o wymiarach mniejszych niż 200 μ, korzystnie mniejszych niż 100 μ, a zwłaszcza mniejszych niż 50 μ, korzystnie przez rozdrabnianie w układzie wysokiej energii, a sproszkowane dodatki stopowe i rozdrobniony materiał podstawowy miele się wspólnie celem przemieszania, aż cząstki materiału podstawowego osiągną wymiary mniejsze niż 30 μ, korzystnie mniejsze niż 20 μ, a zwłaszcza mniejsze niż 15 μ.Preferably, the base material produced by the fire metallurgy process is comminuted to a particle size less than 200 μ, preferably less than 100 μ and especially less than 50 μ, preferably by high energy comminution, and the powdered alloy additions and the comminuted base material are ground together for mixing until the particles of the base material have dimensions of less than 30 .mu.m, preferably less than 20 .mu.m, and more preferably less than 15 .mu.m.

Spiekanie może odbywać się w próżni w temperaturze między 800 i 1300°C, korzystnie 900 do 1200°C, zwłaszcza w temperaturze do 1000°C, a w szczególności w temperaturze, w której faza magnetyczna nie ulega jeszcze stopieniu, jednak inne fazy materiału podstawowego są przynajmniej nadtopione. Spiekanie może odbywać się tak długo, aż na granicach ziaren (w strefie granicznej ziaren) nastąpi wzbogacenie dodatków stopowych lub aż przez mikrodyfuzję w fazie magnetycznej na granicach ziaren (w strefach granicznych ziaren) ukształtują się gradienty koncentracji, nie przekraczające znacznie 5 μ, korzystnie 1 μ, a zwłaszcza 0,5 μ. Spiekanie nie trwa dłużej niż 20 minut, korzystnie 10 do 20 minut, a zwłaszcza około 15 minut lub spiekanie przeprowadza się ewentualnie tak długo, żeby nie nastąpiło rozłożenie lub pełna dyfuzja dodawanego do stopu związku(ów) lub dodatków stopowych międzykrystalicznych.Sintering can take place under vacuum at temperatures between 800 and 1300 ° C, preferably 900 to 1200 ° C, especially at temperatures up to 1000 ° C, and in particular at a temperature where the magnetic phase has not yet melted, but other phases of the base material are at least melted. Sintering can take place as long as the alloying additions are enriched at the grain boundaries (in the grain boundary zone) or until the magnetic phase microdiffusion at the grain boundaries (in the grain boundary zones) develops concentration gradients not significantly exceeding 5 μ, preferably 1 μ, especially 0.5 μ. The sintering takes no more than 20 minutes, preferably 10 to 20 minutes and especially about 15 minutes, or the sintering is optionally carried out so long that there is no decomposition or full diffusion of the compound (s) or intercrystalline alloying elements added to the melt.

Korzystnie w materiale wytworzonym w procesie metalurgii ogniowej stosuje się do 23% atmowych Co, które zastępują do 30% atomów żelaza.Preferably, up to 23 atm.% Co is used in the material produced by the fire metallurgical process, which replaces up to 30% of the iron atoms.

Korzystnie do sproszkowanego materiału podstawowego wytworzonego w procesie metalurgii ogniowej wprowadza się dodatki stopowe w ilości 0,2 do 2,5% wagowych, zwłaszcza 0,8 do 2% wagowych, w szczególności 1 do 1,5% wagowych tego materiału, a spieczony materiał poddaje się obróbce termicznej w zakresie temperatur od 350 do 1200°C.Preferably, the alloying additives are added to the powdered base material produced by the fire metallurgy process in an amount of 0.2 to 2.5% by weight, in particular 0.8 to 2% by weight, in particular 1 to 1.5% by weight of this material, and the sintered material is subjected to heat treatment in the temperature range from 350 to 1200 ° C.

Dzięki procesowi według wynalazku, stanowiącemu nowy rodzaj techniki stopowej międzykrystalicznej, uzyskuje się szereg korzyści. Mianowicie tworzą się specjalne strefy dyfuzyjne na granicach ziaren albo w strefie granicznej ziaren fazy magnetycznej następuje wzbogacenie dodatków, dzięki czemu zmniejsza się stopień swobody (ruchliwość) ścianek domen przy równoczesnym zmniejszeniu wielkości ziaren. W efekcie poprawiają się wartości korekcji przy jednocześnie wysokiej pozostałości magnetycznej lub wzroście energii pola magnetycznego wyznaczonego iloczynem BHmax.The process of the invention, which is a new type of intercrystalline alloying technique, achieves a number of advantages. Namely, special diffusion zones are formed at the grain boundaries, or in the grain boundary zone of the magnetic phase, the additives are enriched, thanks to which the degree of freedom (mobility) of the domain walls is reduced and the grain size is reduced at the same time. As a result, the correction values improve with a simultaneous high magnetic residue or an increase in the magnetic field energy determined by the product BHmax.

Szczególną cechą nowego magnesu trwałego według wynalazku jest specyficzne wzbogacenie pierwiastka na granicy ziaren lub w strefie granicznej ziaren, a także gradient koncentracji na obrzeżu ziarna fazy magnetycznej. Dzięki temu uzyskuje się wyraźnie korzystny wpływ na zależność termiczną koercji, która wykazuje korzystne wartości w temperaturze pokojowej, a w szczególności także w podwyższonej temperaturze przy jednocześnie wysokiej remanencji magnetycznej. Dzięki tym właściwościom można rozszerzyć możliwość wykorzystania materiału magnetycznego według wynalazku do temperatury roboczej powyżej 180°C, przy czym temperatura Curie sięga powyżej 500°C.A special feature of the new permanent magnet according to the invention is the specific enrichment of the element at the grain boundary or in the grain boundary zone, as well as the concentration gradient at the grain periphery of the magnetic phase. As a result, a clearly favorable effect is obtained on the thermal dependence of coercivity, which shows favorable values at room temperature, in particular also at elevated temperatures with a simultaneous high magnetic remanence. Due to these properties, it is possible to extend the use of the magnetic material according to the invention to an operating temperature above 180 ° C, with a Curie temperature above 500 ° C.

Szczególnie dobre wartości magnetyczne otrzymuje się, gdy dodatki stopowe, tzn. pierwiastki lub związki dodawane do materiału podstawowego, wybiera się z grupy ciężkich ziem rzadkich i wprowadza się do stopu w formie stabilnych termodynamicznie związków tworzących przeważnie tlenki metali SE (ziem rzadkich), przy czym korzystnie przez mikrodyfuzję powstające gradienty koncentracji kształtują się poniżej 5 μ, przeważnie poniżej 0,5 μ. Również dodatki stopowe międzykrystaliczne powinny być związkami stabilnymi termodynamicznie.Particularly good magnetic values are obtained when the alloying elements, i.e. elements or compounds added to the base material, are selected from the group of heavy rare earths and introduced into the alloy in the form of thermodynamically stable compounds forming predominantly SE (rare earth) metal oxides, with the preferably, the resulting concentration gradients are below 5 μ, preferably below 0.5 μ, by microdiffusion. Intercrystalline alloying elements should also be thermodynamically stable compounds.

164 473164 473

Efekt wzbogacenia granic ziaren według wynalazku należałoby tłumaczyć częściowymi procesami rozpuszczania i ponownego wytrącania się, co zupełnie nieoczekiwanie powoduje również zmniejszenie przeciętnej wielkości ziarna fazy magnetycznej. Możliwe są więc pewne różnice w składzie materiału podstawowego, możliwe jest też wprowadzenie różnych ziem rzadkich w postaci pierwsiastka lub dodatków stopowych (samodzielnie lub w kombinacji).The grain boundary enrichment effect of the invention should be explained by the partial dissolution and re-precipitation processes which, quite unexpectedly, also reduce the average grain size of the magnetic phase. Thus, some variations in the composition of the base material are possible, and it is also possible to incorporate various rare earths in the form of a prime or alloying additives (alone or in combination).

Rozdrobnienie cząstek zapewnia dobry styk powierzchni sproszkowanego materiału podstawowego ze sproszkowanymi dodatkami stopowymi.The fragmentation of the particles ensures a good contact of the surface of the powdered base material with the powdered alloying additives.

Sproszkowane dodatki stopowe i rozdrobniony materiał podstawowy mieli się razem celem przemieszania. Przez wspólne zmielenie następuje obok homogenizacji naniesienie drobnych dodatków stopowych na rozdrobnione cząstki materiału podstawowego, co ma wyraźnie dobry wpływ na następny proces spiekania. Materiał podstawowy może być przy tym otoczony w zasadzie całkowicie drobniejszym proszkiem.Powdered alloying additives and the comminuted base material were ground together for mixing. By co-grinding, apart from homogenization, fine alloying additives are applied to the ground particles of the base material, which clearly has a positive effect on the subsequent sintering process. The base material can in this case be surrounded by virtually completely finer powder.

Magnesy według wynalazku mają dobrą stabilność termiczną, a ich sposób produkcji zmniejsza rozrzut parametrów magnetycznych.The magnets according to the invention have good thermal stability, and their method of production reduces the spread of the magnetic parameters.

Wynalazek jest bliżej przedstawiony na podstawie przykładów zilustrowanych tabelami i rysunkiem, na którym fig. 1 przedstawia schemat blokowy, który pokazuje schematycznie operacje technologiczne według wynalazku, a fig. 2 - przebieg sedymentacji lub koncentracji.The invention is illustrated in greater detail on the basis of the examples illustrated by tables and the drawing, in which Fig. 1 shows a block diagram that schematically shows the technological operations according to the invention, and Fig. 2 shows the course of sedimentation or concentration.

Poniżej jest objaśniony sposób postępowania według wynalazku na podstawie schematu blokowego przedstawionego na fig. 1.The procedure of the invention is explained below on the basis of the flowchart of Fig. 1.

Punktem wyjścia jest stop podstawowy wytworzony w procesie metalurgii ogniowej. Stop ten rozdrabnia się na proszek o wymiarach korzystnie mniejszych niż 50 μ, zwłaszcza przez rozdrabnianie w układzie wysokiej energii, dla wytwarzania której stosuje się specjalne młyny kulowe, w których kule o wysokiej energii kinetycznej uderzają wzajemnie o siebie lub w tak zwanych młynach strumieniowych, w których dzięki strumieniom gazu pojedyncze ziarna proszku zderzają się ze sobą z dużą prędkością. Sproszkowaniu lub zmieleniu poddaje się też wybrane dodatki stopowe, korzystnie na cząstki o wymiarach mniejszych niż 5 μ. Następnie oba te proszki miele się wspólnie, żeby cząstki materiału podstawowego, wytworzonego w ramach metalurgii ogniowej, miały wymiary korzystnie mniejsze niż 10 μ lub 15 μ. Proszek ten, o jednorodnym w zasadzie rozłożeniu cząstek, które uzskuje się ewentualnie po homogenizacji, sprasowuje się w żądaną formę w polu magnetycznym, a potem spieka w temperaturze 900 do 1200°C.The starting point is the base alloy produced by the fire metallurgy process. This alloy is ground into a powder with dimensions preferably less than 50 μ, in particular by grinding in a high energy system, for the production of which special ball mills are used in which high kinetic energy balls impact each other, or in so-called jet mills, which, thanks to the gas jets, individual powder grains collide with each other at high speed. Selected alloying additives are also pulverized or ground, preferably into particles smaller than 5 μ. The two powders are then ground together so that the particles of the fire metallurgical-produced base material are preferably smaller than 10 µ or 15 µ. This powder, with an essentially homogeneous particle distribution, which is possibly obtained after homogenization, is pressed into the desired form under a magnetic field and then sintered at a temperature of 900 to 1200 ° C.

Jeżeli wychodzi się od materiału podstawowego, który zawira 15% atomowych ziem rzadkich, 77% atomowych żelaza i 8% atomowych boru, przy czym jako ziemie rzadkie stosuje się korzystnie neodym, to w materiale podtawowym wytworzonym w procesie metalurgii ogniowej otrzymuje się trzy wydzielone fazy o następującym składzie.If starting from a base material which contains 15 atomic% rare earth, 77 atomic% iron and 8 atomic% boron, preferably neodymium is used as rare earth, three separate phases are obtained in the base material produced by the fire metallurgy process. the following composition.

Pierwsza faza, która stanowi około 90 do 95% objętości, o składzie: 1,8% atomowych neodymu, 82,4% atomowych żelaza i 5,8% atomowych boru, jest fazą magnetyczną.The first phase, which is about 90 to 95% by volume, with the composition of 1.8 atomic% neodymium, 82.4 atomic% iron and 5.8 atomic% boron, is the magnetic phase.

Jako następną fazę otrzymuje się fazę stanowiącą około 5 do 10% objętości z: około 11,1% atomów neodymu, 44,4% atomów żelaza i 44,4% atomów boru, przy czym można nieco zmienić proporcję 1:4 ziem rzadkich do żelaza (np. /1 + ε/ : 4).The next phase is about 5 to 10% by volume of: about 11.1% neodymium, 44.4% iron and 44.4% boron, but the ratio of 1: 4 rare earth to iron can be slightly changed. (e.g. / 1 + ε /: 4).

Jako następną fazę, stanowiącą do 5% objętości, otrzymuje się fazę bogatą w neodym, przy czym dwie ostatnie fazy są w znacznym stopniu paramagnetyczne.The next phase, representing up to 5% by volume, is a neodymium-rich phase, the last two phases being largely paramagnetic.

Chcąc uzyskać jednorodność materiału magnetycznego z tymi trzema fazami należy go poddać sproszkowaniu lub zmieleniu. Jednocześnie celem homogenizacji lub rozdrobnienia jest to, żeby przez nadtopienie drugiej fazy nastąpiło metaliczne związanie spieku, gdyż w procesie spiekania pierwsza faza magnetyczna nie ulega stopieniu. Ta druga nadtopiona faza stanowi poza tym nośnik dla dodatków stopowych i dyfunduje z nimi do stref granicznych ziaren fazy magnetycznej albo osadza się tam.In order to obtain homogeneity of the magnetic material with these three phases, it must be pulverized or ground. At the same time, the aim of homogenization or comminution is that metal binding of the sinter occurs by melting the second phase, since the first magnetic phase does not melt during the sintering process. This second molten phase also supports the alloying elements and diffuses with them into the grain boundary zones of the magnetic phase or is deposited there.

Osadzanie to (nawarstwianie) pokazuje schematycznie fig. 2, na której przedstawiono przebieg koncentracji dodatków stopowych na granicy dwóch ziaren. Widać tam dodatki stopowe osadzające się na granicy między ziarnami, które to osady zpobiegają migracji ścianek domenowych, a tym samym podwyższają koercję fazy magnetycznej.This deposition (layering) is shown schematically in Fig. 2, which shows the course of the concentration of the alloying additives at the border of two grains. There you can see alloy additions depositing at the grain boundary, which prevents the migration of the domain walls and thus increases the coercivity of the magnetic phase.

W załączonej tabeli 1 podaje się dla korzystnych stopów uzyskiwane zgodnie z wynalazkiem energii pola magnetycznego określonej iloczynem indukcji magnetycznej tego pola i jegoThe attached table 1 lists the preferred alloys for the magnetic field energy obtainable according to the invention, determined by the product of the magnetic field energy and its magnetic field.

164 473 natężenia BXmax dla 25°C i 160°C. Można zorientować się z niej, że materiały ze składnikami stopowymi na granicach ziaren mają na ogół lepszy iloczyn energii BHmax, pomijając ich lepszą odporność termiczną i prostszy sposób wytwarzania.164,473 BXmax intensity for 25 ° C and 160 ° C. It can be seen that materials with grain boundary alloying elements generally have a better energy product BHmax, ignoring their better thermal resistance and simpler manufacturing process.

W załączonej tabeli 2 podano dodatki stopowe według wynalazku, które dodaje się do materiałów podstawowych wymienionych w tabeli 1.In the appended table 2 the alloying elements according to the invention which are added to the base materials listed in table 1 are listed.

P r z y k ł a d. Stop o składzie Nd (33% wagowych), Fe (53% wagowych), Co (13% wagowych) i B (1% wagowy) rozdrabnia się na ziarna o wielkości mniejszej niż 100 μ i dalej miele się wraz z drobno zmielonym Dy2O3 (ziarna mniejsze niż 5 μ). Dzięki wspólnemu zmieleniu powstaje jednorodna mieszanka obu proszków. Tę jednorodną mieszankę drobnych proszków magnetyzuje się, ukierunkowuje i sprasowuje w polu magnetycznym. Surową wypraskę spieka się w temperaturze 1000-1100°C i wreszcie poddaje się obróbce termicznej w temperaturze 600-900°C. Remanencja magnetyczna w temperaturze pokojowej wynosi 1,2 T i zmniejsza się do około 1,1 T w temperaturze 160°C. Koercja zmniejsza się od wartości 1400 kA/m w temperaturze pokojowej do 650 kA/m w temperaturze 160°C. Maksymalny iloczyn energii zmienia się między 280 kJ/m³ i 240 kJ/m³ w zakresie temperatur 20-160°C.Example: An alloy with the composition Nd (33% by weight), Fe (53% by weight), Co (13% by weight) and B (1% by weight) is ground into grains smaller than 100 μ and further ground together with finely ground Dy2O3 (grains smaller than 5 μ). Thanks to the joint grinding, a homogeneous mixture of both powders is obtained. This homogeneous mixture of fine powders is magnetized, oriented and pressed in a magnetic field. The green compact is sintered at 1000-1100 ° C and finally heat treated at 600-900 ° C. The magnetic remanence at room temperature is 1.2 T and it decreases to about 1.1 T at 160 ° C. The coercivity decreases from 1400 kA / m at room temperature to 650 kA / m at 160 ° C. The maximum energy product varies between 280 kJ / m ³ and 240 kJ / m ³ in the temperature range 20-160 ° C.

Poprzez niejednorodne rozłożenie dysprozu w magnetycznie twardym ziarnie (Nd, Dy)2FepłB, w szczególności przez gradienty koncentracji dysprozu wzdłuż przekroju ziarna ze wzrostem zawartości Dy ku granicom ziarna, także w przypadku zawierających Co magnesów trwałych SE-Fe-B o podwyższonej temperaturze Curie staje się możliwe zastosowanie tych magnesów w temperaturze powyżej 160°C dzięki wzrostowi koercji.Due to the heterogeneous distribution of dysprosium in the magnetically hard grain (Nd, Dy) 2FepłB, in particular by the gradient of dysprosium concentration along the grain cross-section with increasing Dy content towards the grain boundaries, also in the case of Co-containing permanent magnets SE-Fe-B with an increased Curie temperature possible use of these magnets at temperatures above 160 ° C due to increased coercivity.

Tabela 1 fTable 1 f

IIII

II ιΓ“II ιΓ "

IIII

Po wprowadzeniu dodatków stopowych w granice ziarenAfter the introduction of alloying additives into the grain boundaries

Procentowy udział atomów [Bez wprowadze* nia dodatków stopowych w granice_ziaręn_ BHmax kJPercentage of atoms [Without introducing alloying elements into the grain_ limits_ BHmax kJ

BHmax kJ/m3BHmax kJ / m3

IIII

ItesItes

IIII

77Fe-8B-15Nd77Fe-8B-15Nd

77Fe-8B-13Nd-2DY77Fe-8B-13Nd-2DY

71Fe-6Co-8B-15Nd71Fe-6Co-8B-15Nd

65Fe-12Co-8B-15Nd65Fe-12Co-8B-15Nd

IIII

u.at.

IIII

57Fe-2OCo-8B-15Nd57Fe-2OCo-8B-15Nd

IIII

II t= = =II t = = =

DodatkiAccessories

BHmax BHmax kJ/m3 kJ/m3BHmax BHmax kJ / m3 kJ / m3

1 1 1 1 25°C 25 ° C 17O 17O Al Al 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 285 285 85 85 A2 A2 1 1 1 1 290 290 85 85 A3 A3 1 1 285 285 105 105 B1 B1 1 1 280 280 130 130 B2 B2 1 1 1 1 285 285 80 80 - 4 1 1 - 4 1 1 Al Al 1 1 1 1 1 1 270 270 160 160 A2 A2 1 1 1 1 275 275 160 160 B1 B1 1 | 1 | 280 280 150 150 1 1 1 1 Al Al 1 l 1 1 1 l 1 1 270 270 90 90 A2 A2 1 1 260 260 170 170 B1 B1 l l 265 265 155 155 A3 A3 1 1 1 1 280 280 175 175 A4 A4 1 1 1 1 270 270 165 165 1 Ί 1 1 1 Ί 1 1 A1 A1 1 1 1 | 1 1 1 | 270 270 110 110 A2 A2 1 1 260 260 175 175 A3 A3 1 1 280 280 185 185 B1 B1 1 1 255 255 160 160 A4 A4 1 1 270 270 165 165 4 1 1 4 1 1 Al Al 1 1 1 1 1 1 260 260 115 115 A2 A2 1 1 255 255 155 155 B1 B1 1 l 1 l 220 220 155 155 A3 A3 1 1 270 270 165 165 A4 A4 1 1 270 270 170 170

25°C25 ° C

290290

270270

260260

210210

170°C170 ° C

150150

W0W0

IIII

II i:II and:

IIII

H!H!

IIII

II uII u

IIII

164 473164 473

Tabela 2Table 2

Skład dodatków stopowychComposition of alloy additives

Dodatki /oznaczenia według tab. 1/Accessories / markings as per tab. 1 /

Skład dodatków w % wag . w odnie- 1! sieniu do masy proszku materiału podstawowego ii% By weight of additives on - 1! to the powder mass of the base material ii

A 1A 1

A 2A 2

A 3A 3

A 4A 4

B 1B 1

B 2 % Dy2^O3 % 0^2θ3 +1 % AlgOjB 2% Dy2 ^O 3% 0 ^ 2θ3 +1% AlgOj

0,5 % Dy2Oj + 0,5 % AlBx0.5% Dy2Oj + 0.5% AlBx

0,5 % D^O-j + 0,5 % TiN _u ³ II0.5% D ^ Oj + 0.5% TiN _in ³ II

II IIII II

0,5 % Dy₂O₃ + 0,5 % TaN + 0,5 Dy !!0.5% Dy ₂ O ₃ + 0.5% TaN + 0.5 Dy !!

IIII

II % CoB + 0,5 % TaNII% CoB + 0.5% TaN

II II IIII II II

164 473164 473

SPRASOWANIE 'ukierunkowanie 'w POLU MAGNETYCZNYMCOMPRESSING 'targeting' in a MAGNETIC FIELD

SPIEKANIE, 900-1200° CSINTER, 900-1200 ° C

TERMICZNE ROZŁOŻENIE DODATKÓW, KSZTAŁTOWANIE GRADIENTÓWTHERMAL DISTRIBUTION OF ADDITIVES, SHAPING GRADIENTS

OBRÓBKA TERMICZNA ]THERMAL TREATMENT ]

FIG.1FIG.1

I 12 13 \ i _u ^FIG2 I 12 13 I and ^{u FIG2}

Departament Wydawnictw UP RP Nakład 90 egzThe Publishing Department of the Polish Patent Office of the Republic of Poland Circulation 90 copies

Cena 10 000 złPrice: PLN 10,000

Claims

Patent claims

1. Permanent magnet produced by sintering a powder containing the magnetic phase SE 2Fe] 4B and preferably other elements, SE being a rare earth element from group IIIb of the periodic table with an ordinal number from 58 to 71, characterized in that at the grain boundaries and / or in the boundary zone of the powder of the base material of the magnetic phase SE 2Fe14B composed of 15 atomic% (± 5 atomic%) SE, up to 77 atomic% (± 10 atomic%) Fe and 8 atomic% (± 5 atomic%) B has introduced with with this phase a sintered or alloying additive which is at least one further element from the SSE group = heavy rare earth with an element number of at least 64 and / or a metallic, preferably oxide and / or nitrogen, compound of at least one element from the SE group = rare earths, preferably with intercrystalline alloying elements, especially oxides and / or nitrides and / or borides of at least one of the following elements: cobalt, chromium, aluminum, titanium and / or tantalum.

2. Permanent magnet according to claim The method of claim 1, characterized in that the introduced layers and inclusions at the grain boundaries or in the grain boundary zone have a thickness of 0.005 to 10 P, preferably 0.05 to 1 P, especially 0.05 to 0.5 P.

3. Permanent magnet according to claim The method of claim 1 or 2, characterized in that the base material of the magnetic phase contains up to 23 atomic% Co.

4. Permanent magnet according to claim 1 A method as claimed in any one of the preceding claims, characterized in that the alloying elements constitute 0.2 to 2.5% by weight, preferably 0.8 to 2% by weight, in particular 1 to 1.5% by weight of the base material.

5. Method of producing permanent magnet SE-Fe-B, in which the component parts forming the magnetic phase SE2F14B, preferably with the addition of cobalt and other metals, are produced in the process of fire metallurgy in the basic material, which is pulverized and then the powder is pressed in a magnetic field , followed by sintering, characterized in that the powder of the base material composed of 15 atomic% (± 5 atomic%) SE, up to 77 atomic% (± 10 atomic%) Fe and 8 atomic% (± 5 atomic%) B is mixed additionally by blending with at least one fine sintering additive or intercrystalline alloying additive and preferably further grinding, the sintered or alloyed additive produced by a fire metallurgical process with at least one SSE = heavy rare earth element and / or metal and / or a metallic compound and pulverizes, and the mixture of the powder of the base material and the sintering or alloying additive is pressed and bakes when directed in a magnetic field.

6. The method according to p. The process of claim 5, characterized in that the alloying elements are ground to a particle size smaller than 5P, preferably smaller than 1P and especially smaller than 0.5P.

7. The method according to p. A process as claimed in claim 5 or 6, characterized in that the base material produced by the fire metallurgical process is comminuted to a particle size less than 200 P, preferably less than 100 P and especially less than 50 P, preferably by high energy comminution.

8. The method according to p. A process as claimed in claim 5 or 6, characterized in that the powdered alloying elements and the particulate base material are ground together for mixing until the particles of the base material have dimensions smaller than 30 P, preferably smaller than 20, in particular smaller than 15 P.

9. The method according to p. 5. The process according to claim 5, characterized in that sintering takes place in a vacuum at a temperature between 800 and 1300 ° C, preferably 900 to 1200 ° C, in particular at a temperature of up to 1000 ° C, and in particular at a temperature in which the magnetic phase has not yet melted, however the other phases of the base material are at least molten.

10. The method according to p. 5 or 9, characterized in that sintering takes place until the alloying additions are enriched at the grain boundaries (in the grain boundary zone)

164 473 or that concentration gradients are formed at the grain boundaries (in the grain boundary zones) by microdiffusion in the magnetic phase, which do not significantly exceed 5 µ, preferably 1 µ, in particular 0.5 µ.

11. The method according to p. The method according to claim 5 or 10, characterized in that the sintering does not take more than 20 minutes, preferably 10 to 20 minutes, in particular about 15 minutes, or the sintering is optionally carried out so long that decomposition or full diffusion of the compound (s) added to the melt does not occur or intercrystalline alloying elements.

12. The method according to p. 5. The process of claim 5, characterized in that up to 23 atomic% Co is used in the material produced by the fire metallurgy process.

13. The method according to p. 5. The process of claim 5, characterized in that the alloying elements are added to the powdered base material produced by the fire metallurgy process in an amount of 0.2 to 2.5% by weight, preferably 0.8 to 2% by weight, in particular 1 to 1.5% by weight of this material. material.

14. The method according to p. The process according to claim 5 or 13, characterized in that the sintered material is heat treated in the temperature range from 350 to 1200 ° C.