R-T-B系磁体用原料合金及其制造方法技术

一种R-T-B系磁体用原料合金，该合金包含作为主相的R2T14B相和R被浓缩了的富R相，主相具有枝晶主轴和从该枝晶主轴分枝出的二次枝晶臂，通过使生成有二次枝晶臂的区域的体积率为2～60％，即使在降低重稀土的添加量的情况下，也能够在R-T-B系烧结磁体中确保优异的矫顽力。富R相的间隔优选为3.0μm以下、激冷晶体的体积率优选为1％以下。另外，二次枝晶臂的间隔优选为0.5～2.0μm、富R相的椭圆长短比优选为0.5以下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及稀土磁体的原料中使用的R-T-B系磁体用原料合金及其制造方法。详 细而言，涉及即使降低重稀土的添加量时在R-T-B系烧结磁体中也能够确保优异矫顽力的 R-T-B系磁体用原料合金及其制造方法。
技术介绍
近年来，作为稀土磁体的原料中使用的合金，有磁体特性优异的R-T-B系合金。此 处，"R-T-B系合金"中的"R"表示稀土元素、"T"表示以Fe作为必须的过渡金属、"B"表示 硼。包含该R-T-B系合金且成为稀土磁体的原料的合金可以由利用薄带连铸法铸造的合金 带来制造。 图1是表示利用薄带连铸法铸造合金带时使用的铸造装置的模式图。该图所示的 铸造装置具备腔室5、坩埚1、中间包2和冷却辊3。通过将腔室5的内部维持为减压状态或 不活性气体气氛，从而防止合金熔液和所铸造的合金带被氧化。 使用这种铸造装置并利用薄带连铸法铸造由R-T-B系合金形成的合金带时，例如 可以利用以下步骤来进行。 (A)将原料装入坩埚1内，使用感应加热装置（未图示）将该原料加热。由此，将 原料熔解而形成合金熔液。 (B)借助中间包2将该合金熔液供给至冷却辊3的外周面。冷却辊3的内部具有 使制冷剂流通的结构，因此合金熔液在冷却辊3的外周面骤冷而凝固。 (C)这样操作来铸造厚度为0. 1~1.0 mm的薄带状合金带4。冷却辊3沿着该图 的施加有影线的箭头所示方向旋转，因此合金带4随着该旋转从冷却辊3上剥离。 利用薄带连铸法铸造的薄带状合金带通过破碎而制成合金片后，按照规定条件进 行冷却。为了防止合金片的氧化，合金带的破碎和合金片的冷却通常在减压下或不活性气 体气氛下进行。 所得R-T-B系磁体用原料合金（以下也简称为"磁体用原料合金"）具有由R2T 14B 相形成的结晶相（主相）和浓缩有稀土元素的富R相共存的晶体组织。主相是有助于磁化 作用的强磁性相，富R相是无助于磁化作用的非磁性相。 R-T-B系磁体用原料合金中，R的主成分为Nd、T的主成分为Fe，因此也被称为 Nd-Fe-B系合金磁体用原料合金。另外，磁体用原料合金大多被用于R-T-B系烧结磁体、 R-T-B系粘结磁体的原料，其中的R-T-B系烧结磁体也被称为钕烧结磁体。 R-T-B系烧结磁体例如可以通过以下的制造工艺而得到。 (1)在粉碎工序中，将R-T-B系磁体用原料合金进行氢解碎（粗粉碎）后，利用喷 射式粉碎机等进行微粉碎。由此得到微粉。 (2)在成型工序中，将所得微粉在磁场中进行加压成型，从而制成压粉体。 (3)在烧结工序中，使加压成型了的压粉体在真空中进行烧结后，对烧结体实施热 处理（回火）。由此得到R-T-B系烧结磁体。钕烧结磁体可应对环境保护（实现低碳社会）、节能化、下一代汽车、高性能电子 仪器等，因此世界范围的需求逐渐提高。但是，钕烧结磁体存在高温下的矫顽力低这一问 题。 为了解决该问题而开发了如下的钕烧结磁体并将其投入实用，该钕烧结磁体在磁 体用原料合金中添加重稀土（例如Dy、Tb)来代替一部分Nd，并使用了该磁体用原料合金。 重稀土的添加量以其总和计例如为1~5原子％左右。 然而，重稀土从其矿藏量有限、资源不均匀存在的观点出发在稳定供给方面存在 问题。因此寻求如下的磁体用原料合金，其即使在降低磁体用原料合金中的重稀土添加量 的情况下、具体而言即使将重稀土的添加量以其总和计设为例如0~3原子％左右时，在钕 烧结磁体中也能够确保优异的矫顽力。 关于R-T-B系磁体用原料合金，例如如专利文献1所示那样，一直以来提出了各种 提案。专利文献1中提出的磁体用原料合金中，包含短轴方向的平均粒径为3 ym以下的 R2T17相的区域的体积率为0. 5~10%。通过将该磁体用原料合金用作烧结磁体的原料，所 得烧结磁体的矫顽力稳定增加，能够获得优异的磁特性。 现有技术文献 专利文献 专利文献1:日本特许第4832856号
技术实现思路
专利技术要解决的问题 如上所述，寻求即使在降低重稀土添加量的情况下也能够确保烧结磁体的优异矫 顽力的R-T-B系磁体用原料合金。 前述专利文献1中，磁体用原料合金中包含短轴方向的平均粒径为3 ym以下的 R2US的区域的体积率设为0. 5~10%。由此，所得烧结磁体的矫顽力稳定增加、能够获 得优异的磁特性。然而，将包含R2T17相的磁体用原料合金进行加热时，R 2T17相在685°C以 上缓慢生成液相，至1210°C为止呈现R2T 17相与其液相的固液共存状态。因此，在制造烧结 磁体时的烧结工序的烧结温度（通常为1050°C左右）下，R 2T17相的一部分会残留而不形成 液相，其结果，所得烧结磁体中也残留有R2T 17相。私1\7相的磁性软且居里点低，因此即使是微量，只要是R2Ug残留于烧结磁体中， 就会对矫顽力、耐热性造成不良影响。因此，专利文献1中提出的磁体用原料合金在应对上 述要求时并不充分。 本专利技术是鉴于这种情况而进行的，其目的在于，提供即使在降低重稀土的添加量 时也能够确保R-T-B系烧结磁体的优异矫顽力的R-T-B系磁体用原料合金及其制造方法。 用于解决问题的方案 近年来，为了降低R-T-B系磁体用原料合金中的重稀土添加量，针对R-T-B系烧结 磁体中的磁特性的表达机理进行了详细分析。作为其成果之一，提出了表示R-T-B系烧结 磁体的矫顽力Hc的模型式、即下述式（2)。 He=a XHa-NeffXMs ? ? ? (2) 此处，a是表示由晶体粒界附近的缺陷、表面状态等导致的磁各向异性的降低的 系数、Ha为各向异性磁场、NefT为基于晶粒大小或形状的影响的局部反磁场系数、Ms为主 相的饱和磁化。 根据上述式（2)，为了提高矫顽力Hc，有效的是，通过添加重稀土来提高各向异性 磁场Ha且降低主相的饱和磁化Ms。另外，提高系数a和降低局部反磁场系数NefT也是有 效的。更具体而言，有效的是，通过将晶粒粒径微细化至单磁畴颗粒的尺寸、完全断开各个 颗粒间的交换接合，从而提高各向异性磁场Ha并降低局部反磁场系数Neff。另外，通过使 晶粒形状沿着易磁化轴的方向伸长，从而降低局部反磁场系数NefT也是有效的。 此处，在现有的磁体用原料合金中，由于烧结磁体的制造工艺的制约，富R相的间 隔的目标值的下限为3 y m左右。烧结磁体的制造工艺中的制约具体是指粉碎工序的粉碎 能力的极限、成型工序中的微粉处理上的制约（微粉的氧化、成型不良等）。需要说明的是， 富R相的间隔是指磁体用原料合金的厚度方向的剖面中一个富R相至相邻位置的富R相的 间隔。 然而，最近在粉碎工序和成型工序中出现了技术上的突破。具体而言，能够粉碎至 粒径为3 ym以下的微粉的粉碎技术、使用了粒径为3 ym以下的微粉的成型技术等。根据 该粉碎技术和成型技术，能够抑制微粉的氧化、成型不良等而得到烧结磁体。 因而，本专利技术人想到了：将磁体用原料合金的组织进行微细化，并且在烧结磁体的 制造工艺中应用能够粉碎至粒径为3 y m以下的微粉的粉碎技术和能够由粒径为3 y m以下 的微粉加压成型为压粉体的成型技术。由此发现：能够提高所得烧结磁体的各向异性磁场 Ha且能够降低局部反磁场系数NefT。其结果发现：能够提高所得烧结磁体的矫顽力He。另 外发现：由合金熔液铸造合金带时，如果合金本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种R‑T‑B系磁体用原料合金，其特征在于，(其中，R为包含Y的稀土元素之中的至少1种、T为以Fe作为必须的1种以上过渡元素)，包含作为主相的R2T14B相和R被浓缩了的富R相，主相具有枝晶主轴和从该枝晶主轴分枝出的二次枝晶臂，生成有二次枝晶臂的区域的体积率为2～60％。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：清水隆之，
申请(专利权)人：中央电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP