稀土类纳米复合磁铁制造技术

本发明专利技术提供一种兼具高的顽磁力和剩余磁化，最大能积也提高了的纳米复合磁铁。该纳米复合磁铁的特征在于，使非铁磁性相介在于稀土类磁铁组成的硬磁性相、和软磁性相之间，所述非铁磁性相与这些硬磁性相以及软磁性相的任一项都不反应。作为典型的方式，硬磁性相包含Nd2Fe14B，软磁性相包含Fe或者Fe2Co，非铁磁性相包含Ta。优选包含Ta的非铁磁性相的厚度为5nm以下、包含Fe或者Fe2Co的软磁性相的厚度为20nm以下。更优选在Nd2Fe14B硬磁性相的晶粒边界扩散有Nd、或者Pr、或者Nd与Cu、Ag、Al、Ga、Pr中的任一种的合金、或者Pr与Cu、Ag、Al、Ga中的任一种的合金。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】稀土类纳米复合磁铁
[0001 ] 本专利技术涉及具有稀土类磁铁组成的硬磁性相、和软磁性相的纳米复合磁铁。
技术介绍
稀土类磁铁组成的硬磁性相、和软磁性相以纳米尺寸(数nm~数十nm左右)混合存在的稀土类纳米复合磁铁，通过在硬软两磁性相间作用的交换相互作用而能得到高的剩余磁化、顽磁力、最大能积。但是，包含硬磁性相和软磁性相这2相的组织，从软磁性相发生磁化反转，由于不能阻止磁化反转的传播，因此存在变为低顽磁力的问题。作为其对策，专利文献I公开了一种纳米复合磁铁，其通过形成为在Nd2Fe14B相(硬磁性相)和α Fe相(软磁性相)之间介有R-Cu合金相(厚度不明。R为I种或者2种以上的稀土类元素)的具有3相的组织，阻止磁化反转的传播，提高了剩余磁化和顽磁力。但是，专利文献I的组织中，介在于硬磁性相和软磁性相之间的R-Cu相阻碍硬软两相间的交换耦合，而且R-Cu介在相与硬磁性相以及软磁性相的任一相都反应，因此硬软两相间的距离变长，不能得到高的交换耦合性，因此存在变为低剩余磁化的问题。在先技术文献专利文献专利文献1:特开2005-93731号公报
技术实现思路
本专利技术的目的是消除上述以往技术的问题，提供兼备高的顽磁力和剩余磁化，最大能积也提高了的纳米复合磁铁。为了达到上述目的，根据本专利技术，提供一种稀土类纳米复合磁铁，其特征在于，使非铁磁性相介在于稀土类磁铁组成的硬磁性相、和软磁性相之间,所述非铁磁性相与这些硬磁性相以及软磁性相的任一相都不反应。在本专利技术中，所谓「非铁磁性相」是指:不具有铁磁性的物质、即不具有即使没有外部磁场也有自发磁化的性质的物质。本专利技术的稀土类纳米复合磁铁，通过使与硬磁性相和软磁性相都不反应的非铁磁性相作为隔离物(spacer)介在于硬磁性相和软磁性相之间，由非铁磁性相阻止从软磁性相、顽磁力低的区域发生的磁化反转的传播，抑止硬磁性相的磁化反转，因此能够确保高剩余磁化并且达成高顽磁力。【附图说明】图1是表示在实施例1中制膜成的本专利技术的稀土类纳米复合磁铁的截面结构的(I)模式图以及(2)TEM照片。图2是具有图1的结构的本专利技术的稀土类纳米复合磁铁的磁化曲线。施加磁场的方向为相对于薄膜试样的膜面垂直(.)以及平行()。图3是表示在实施例2中制膜成的本专利技术的稀土类纳米复合磁铁的截面结构的(I)模式图以及(2)TEM照片。图4是具有图3的结构的本专利技术的稀土类纳米复合磁铁的磁化曲线。施加磁场的方向为相对于薄膜试样的膜面垂直(.)以及平行()。图5是表示在实施例3中制膜成的本专利技术的稀土类纳米复合磁铁的截面结构的模式图。图6是表示在实施例3中制膜成的本专利技术的稀土类纳米复合磁铁的截面结构的TEM照片。图7是具有图5以及图6的结构的本专利技术的稀土类纳米复合磁铁的磁化曲线。施加磁场的方向为相对于薄膜试样的膜面垂直(.)以及平行()。图8是表示在比较例中制膜成的以往的稀土类纳米复合磁铁的截面结构的⑴模式图以及(2) TEM照片。图9是具有图8的结构的以往的稀土类纳米复合磁铁的磁化曲线。施加磁场的方向为相对于薄膜试样的膜面垂 直。图10是表示在实施例4中制膜成的本专利技术的稀土类纳米复合磁铁的(I)截面结构的模式图。图11是表示图10所示的本专利技术的稀土类纳米复合磁铁的相对于(I)Ta相厚度的剩余磁化的变化的图以及(2) Ta相以及Fe2Co相的厚度与最大能积的关系的图。【具体实施方式】本专利技术的稀土类纳米复合磁铁，具有非铁磁性相介在于稀土类磁铁组成的硬磁性相、和软磁性相之间的组织，所述非铁磁性相与这些硬磁性相以及软磁性相不反应。典型地讲，本专利技术的稀土类纳米复合磁铁，是硬磁性相包含Nd2Fe14B、软磁性相包含Fe或者Fe2Co、非铁磁性相包含Ta的Nd2Fe14B系组成的稀土类纳米复合磁铁。在该典型组成中，优选:作为软磁性相，相比于Fe而使用Fe2Co,由此能够更加提高剩余磁化以及最大能积。在典型组成中，能得到8k0e以上的高的顽磁力。剩余磁化达到1.50T以上，优选达到1.55T以上，更优选达到1.60T以上。另外，在典型组成中，优选:包含Ta的非铁磁性相的厚度为5nm以下。通过将非铁磁性相的厚度限制为5nm以下，交换耦合作用被增强，能够使剩余磁化进一步提高。进一步优选包含Fe或者Fe2Co的软磁性相的厚度为20nm以下，若这样的话则能够稳定地得到高的最大能积。在典型组成中，优选在Nd2Fe14B硬磁性相的晶粒边界扩散有下述(I)~⑷之中的任一种:(I)Nd ；(2) Pr ；(3)Nd 与 Cu、Ag、Al、Ga、Pr 中的任一种的合金；(4)Pr与Cu、Ag、Al、Ga中的任一种的合金，如这样的话，则能得到更高的顽磁力。实施例采用本专利技术的典型组成，作成了 Nd2Fe14B系稀土类纳米复合磁铁。〔实施例1〕在Si单晶基板的热氧化膜(SiO2)上，通过溅射而制膜形成了图1(1)中模式地示出的结构。制膜条件按照下述。在图1(1)中，「NFB」表示Nd2Fe14B。<制膜条件>A)下层Ta:室温制膜 B) Nd2Fe14B 层:550°C制膜 +600°C X30min 退火C)Ta隔离层(介在层)+ α Fe层+Ta帽层:200~300°C制膜在此，B)的Nd2Fe14B层为硬磁性相、C)的Ta隔离层为硬软两磁性相间的介在层、C)的α Fe层为软磁性相。图1 (2)用TEM照片示出所得到的纳米复合磁铁的截面结构。<磁特性的评价>图2表示在本实施例中制作的纳米复合磁铁的磁化曲线。施加磁场的方向，为与制膜面垂直(图中?符号)、和与制膜面平行(图中符号)。在与制膜面垂直的方向，得到了顽磁力14k0e、剩余磁化1.55T、最大能积51MG0e。这些磁特性通过VSM(Vibrating Sample Magnetometer)测定出。在其他的实施例以及比较例中也同样。〔实施例2〕在Si单晶基板的热氧化膜(SiO2)上，通过溅射制膜形成了图3(1)中模式地示出的结构。制膜条件按照下述。在图3(1)中，「NFB」表示Nd2Fe14B。<制膜条件>A)下层Ta:室温制膜[0051 ] B ’)Nd2Fe14B 层 +Nd 层:550 °C 制膜 +600 °C X 30min 退火C)Ta隔离层(介在层)+ α Fe层+Ta帽层:200~300。。制膜在此，B’)的Nd2Fe14B层为硬磁性相、C)的Ta隔离层为硬软两磁性相间的介在层、C)的α Fe层为软磁性相。在Nd2Fe14B层上制膜形成的Nd层，在退火中扩散而渗入到Nd2Fe14B相的晶粒边界。图3 (2)用TEM照片表示所得到的纳米复合磁铁的截面结构。<磁特性的评价>图4表示在本实施例中制作的纳米复合磁铁的磁化曲线。施加磁场的方向为与制膜面垂直(图中?符号)、和与制膜面平行(图中符号)。在与制膜面垂直的方向，得到了顽磁力23.3k0e、剩余磁化1.5T、最大能积54MG0e。在本实施例中，通过使Nd扩散到Nd2Fe14B相的晶粒边界，与实施例1比较，得到了更高的顽磁力。作为扩散成分，在Nd之外，能够使用Nd-Ag合金、Nd-Al合金、Nd-Ga合金、Nd-Pr合金。〔实施例3〕在Si单晶基板的热氧化膜(SiO2)上，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种稀土类纳米复合磁铁，其特征在于，使非铁磁性相介在于稀土类磁铁组成的硬磁性相、和软磁性相之间，所述非铁磁性相与这些硬磁性相以及软磁性相的任一相都不反应。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.01.04 JP 2012-0001551.一种稀土类纳米复合磁铁，其特征在于，使非铁磁性相介在于稀土类磁铁组成的硬磁性相、和软磁性相之间，所述非铁磁性相与这些硬磁性相以及软磁性相的任一相都不反应。2.根据权利要求1所述的稀土类纳米复合磁铁，其特征在于，硬磁性相包含Nd2Fe14B,软磁性相包含Fe或者Fe2Co,非铁磁性相包含Ta。3.根据权利要求2所述的稀土类纳米复合磁铁，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：岸本秀史，佐久间纪次，矢野正雄，崔伟斌，高桥有纪子，宝野和博，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，独立行政法人物质·材料研究机构，
类型：发明
国别省市：日本;JP