R‑T‑B系烧结磁铁以及电机制造技术

本发明专利技术提供一种即使相比现有技术大幅度地降低Dy、Tb等重稀土元素的使用量或者不使用的情况下也能抑制高温退磁率的R‑T‑B系烧结磁铁。本发明专利技术所涉及的R‑T‑B系烧结磁铁为具有R2T14B晶粒和R2T14B晶粒间的二颗粒晶界部的R‑T‑B系烧结磁铁，其特征在于存在由以40≤R≤70、1≤Co≤10、5≤Cu≤50、1≤Ga≤15、1≤Fe≤40(其中，R+Cu+Co+Ga+Fe＝100。R为选自稀土元素中的至少1种)的比率含有R、Cu、Co、Ga、Fe的相形成的二颗粒晶界部。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及R-T-B系烧结磁铁，进一步具体而言涉及控制了R-T-B系烧结磁铁的微结构的R-T-B系烧结磁铁以及具备R-T-B系烧结磁铁的电机。
技术介绍
由于以Nd-Fe-B系烧结磁铁为代表的R-T-B系烧结磁铁(R表示稀土元素，T表示以Fe为必需元素的一种以上的铁族元素，B表示硼)具有高的饱和磁感应强度，因此，对使用机器的小型化和高效化有利，可以利用于硬盘驱动器的音圈电机等。近年来，也适用于各种工业用电机或混合动力汽车的驱动电机等，并且从节能等的观点出发，希望在这些领域中进一步普及。可是，在R-T-B系烧结磁铁在混合动力汽车等中的应用中，由于磁铁暴露于比较高的温度下，因此，抑制由热造成的高温退磁变得重要。对于抑制该高温退磁，众所周知充分提高R-T-B系烧结磁铁的室温下的矫顽力(Hcj)是有效的方法。例如，作为提高Nd-Fe-B系烧结磁铁室温下的矫顽力的方法，已知有用Dy、Tb等重稀土元素置换作为主相的Nd2Fe14B化合物的一部分Nd的方法。通过用重稀土元素置换一部分Nd，可以提高磁晶各向异性，其结果，可以充分提高Nd-Fe-B系烧结磁铁在室温下的矫顽力。除了通过重稀土元素的置换以外，添加Cu元素等对提高室温下的矫顽力也有效(专利文献1)。通过添加Cu元素，该Cu元素在制造工序中在晶界中形成例如Nd-Cu液相，由此晶界变得平滑，抑制反向磁畴的产生。另一方面，在专利文献2和专利文献3中公开了控制作为R-T-B系烧结磁铁的微细结构的晶界相来提高矫顽力的技术。由这些专利文献中的附图可知，这里所说的晶界相是存在于由三个以上的主相结晶颗粒所围的晶界(即三叉晶界)中的晶界相。在专利文献2中公开了构成Dy浓度不同的二种晶界相的技术。即，公开了不提高整体的Dy浓度，通过在三叉晶界形成一部分Dy浓度高的晶界相，从而能够对磁畴的反转具有高阻力。在专利文献3中公开了在三叉晶界形成稀土元素的合计原子浓度不同的第1、第2、第3的三种晶界相，使第3晶界相的稀土元素的原子浓度比其它二种晶界相中的浓度低，并且使第3晶界相的Fe元素的原子浓度比其它二种晶界相中的浓度高的技术。由此，在晶界中形成以高浓度含有Fe的第3晶界相，这可以带来提高矫顽力的效果。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2002-327255号公报专利文献2：日本特开2012-15168号公报专利文献3：日本特开2012-15169号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题在100℃～200℃这样的高温环境下使用R-T-B系烧结磁铁的情况下，室温下的矫顽力的值也是有效的指标之一，实际暴露于高温环境下也不退磁，或者退磁率小很重要。用Tb或Dy等重稀土元素置换作为主相的R2T14B化合物的一部分R的组成使矫顽力大幅度提高，对于高矫顽力化是简便的方法，但是由于Dy、Tb等重稀土元素受限于产地、产量，因此，有资源的问题。伴随着置换，也不能避免例如由于Nd和Dy的反铁磁耦合而造成的剩余磁感应强度(Br)的减少。上述Cu元素的添加等对矫顽力的提高是有效的方法，但是为了扩大R-T-B系烧结磁铁的应用领域，希望进一步抑制高温退磁(由于暴露于高温环境下而造成的退磁)。为了提高R-T-B系烧结磁铁的矫顽力，除了上述添加Cu的方法以外，众所周知控制作为微细结构的晶界很重要。晶界中有形成于邻接的二个主相结晶颗粒间的所谓的二颗粒晶界部、和上述的三个以上的主相结晶颗粒所围的所谓的三叉晶界。对于提高R-T-B系烧结磁铁的矫顽力，切断作为主相的R2T14B结晶颗粒间的磁耦合很重要。如果能够使各主相结晶颗粒磁孤立，则即使在某个结晶颗粒中产生反向磁畴，也不会对邻接结晶颗粒产生影响，从而可以提高矫顽力。本申请专利技术者们认为为了对R-T-B系烧结磁铁赋予该邻接结晶颗粒间的磁切断效果，二颗粒晶界部的控制比上述三叉晶界的控制更重要，并对各种现存的R-T-B系烧结磁铁进行了研讨。其结果发现在现有的R-T-B系烧结磁铁的二颗粒晶界部中存在磁耦合的切断的程度尚不充分的技术问题。即，现有的形成于二个R2T14B主相结晶颗粒间的二颗粒晶界部薄至2～3nm，不产生充分的磁耦合的切断效果。认为极度地加厚二颗粒晶界部就可以得到充分的磁耦合切断效果，而为了加厚二颗粒晶界部要增加原料合金组成的R比率。然而，虽然随着R比率提高矫顽力会提高，不过如果过量提高R比率，则烧结时主相结晶颗粒晶粒生长，矫顽力反而降低。因此，仅增加R量效果还是有限的。本专利技术是鉴于上述情况完成的专利技术，目的在于提供一种通过控制R-T-B系烧结磁铁的微细结构的二颗粒晶界部，从而提高了高温退磁率抑制的R-T-B系烧结磁铁。解决技术问题的手段在此，本申请专利技术者们对能够格外地提高高温退磁率的抑制的二颗粒晶界部进行了专门研讨，结果完成了以下的专利技术。本专利技术所述的R-T-B系烧结磁铁，是包含R2T14B晶粒和R2T14B晶粒间的二颗粒晶界部的R-T-B系烧结磁铁，其特征在于存在由以40≤R≤70、1≤Co≤10、5≤Cu≤50、1≤Ga≤15、1≤Fe≤40(其中，R+Cu+Co+Ga+Fe＝100，R为选自稀土元素中的至少1种。)的比率含有R、Cu、Co、Ga、Fe的相形成的二颗粒晶界部。进一步，优选由上述相形成的二颗粒晶界部的厚度为5～500nm。在本专利技术所述的R-T-B系烧结磁铁中具有以下特征：通过形成于R2T14B结晶颗粒间的二颗粒晶界部的宽度比现有观测的宽度更宽，并且用非磁性或磁性极弱的材料构成二颗粒晶界部，从而具有格外地提高切断R2T14B结晶颗粒间的磁耦合的效果。二颗粒晶界部是在相邻接的两个R2T14B结晶颗粒之间通过晶界相形成的部分。如上所述，不降低磁特性而通过增加原料合金组成的R量比率来加厚二颗粒晶界部的宽度中存在界限，相对于此，本专利技术者们通过专门努力发现R-Co-Cu-Ga-Fe相形成比现有更厚的二颗粒晶界部。另外，本专利技术者们发现在上述R-Co-Cu-Ga-Fe相形成的二颗粒境界部中，特别是通过使厚度成为5～500nm，从而可以有效地进行磁切断。进一步，虽然在R-Co-Cu-Ga-Fe相中含有Fe和Co，但是，认为Fe和Co的量的合计为40原子％以下的显著低，并且磁化极小。因此，能够有效地进行R2T14B结晶颗粒间的磁耦合的切断，因此能够改善矫顽力，并且抑制高温退磁。本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种R‑T‑B系烧结磁铁，其特征在于，所述R‑T‑B系烧结磁铁包含R2T14B晶粒和R2T14B晶粒间的二颗粒晶界部，存在由以40≤R≤70、1≤Co≤10、5≤Cu≤50、1≤Ga≤15、1≤Fe≤40的比率含有R、Cu、Co、Ga、Fe的相形成的二颗粒晶界部，其中，R+Cu+Co+Ga+Fe＝100，R为选自稀土元素中的至少1种。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.08.09 JP 2013-1663581.一种R-T-B系烧结磁铁，其特征在于，
所述R-T-B系烧结磁铁包含R2T14B晶粒和R2T14B晶粒间的二颗粒
晶界部，
存在由以40≤R≤70、1≤Co≤10、5≤Cu≤50、1≤Ga≤15、1≤
Fe≤40的比率...

【专利技术属性】
技术研发人员：金田功，小野裕之，加藤英治，三轮将史，
申请(专利权)人：TDK株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP