稀土磁体及其制造方法技术

本发明专利技术提供了减少Nd等的量、且磁各向异性优异的稀土磁体及其制造方法。稀土磁体具备晶粒，该晶粒具有(R2(1-x)R1x)yFe100-y-w-z-vCowBzTMv(此处，R2为Nd、Pr、Dy、Tb中的至少一种，R1为Ce、La、Gd、Y、Sc中的至少一种或两种以上的合金，TM为Ga、Al、Cu、Au、Ag、Zn、In、Mn中的至少一种，0＜x＜1，y＝12～20，z＝5.6～6.5，w＝0～8，v＝0～2)的整体组成，晶粒的平均粒径为1000nm以下，晶粒由芯部及其周围的外廓部构成，芯部具有R1多于R2的组成，外廓部具有R2多于R1的组成。

【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及其制造方法。
技术介绍
使用了稀土元素的稀土磁体也被称为永磁体，其用途除了构成硬盘、MRI的电机之外，也用于混合动力汽车、电动汽车等驱动用电机等。作为该稀土磁体的磁体性能的指标，可举出剩余磁化(剩余磁通密度)和矫顽力，但对于由电机的小型化、高电流密度化引起的发热量的增大，所使用的稀土磁体对耐热性的要求进一步提高，高温使用下如何能够保持磁体的矫顽力已成为该
中重要的研究课题之一。若以作为多用于车辆驱动用电机的稀土磁体之一的Nd-Fe-B系磁体为例，正通过实现晶粒的细化、使用Nd量多的合金组成、添加矫顽力性能高的Dy、Tb这样的重稀土元素等来进行使其矫顽力增大的尝试。作为稀土元素，除了构成组织的晶粒的尺度为3～5μm左右的常规烧结磁体之外，还有将晶粒细化为50nm～300nm的纳米尺度的纳米结晶磁体。Nd-Fe-B系的常规稀土磁体的微观结构由Nd多的晶粒和存在于晶粒之间的晶界构成。由于构成该晶粒的Nd为高价的稀土元素，因此在保证磁体性能的同时，如何能够减少其用量已成为该
中的重要的开发课题之一。因此，作为与减少Nd使用量有关的对策，考虑了使用Ce、La这样的轻稀土元素、使用Gd、Y、Sc、Sm、Lu等元素。然而，使用这些元素替代Nd的情况自不用说，由于推断在使用这些元素置换大部分Nd的情况下，稀土磁体的磁特性也显著地下降，r>因此不得不限定这些元素的使用量，不能期待足够的材料成本降低的效果。进而，在使用这些磁特性低的元素的情况下，通常，其使用形式受限于各向同性的趋势极强。因此，在试图实现使用上述轻稀土元素、Gd、Y等元素而成的稀土磁体的各向异性化时，例如在热塑性加工等加工工艺中，稀土磁体的矫顽力会显著地下降，无法避免磁特性的劣化。在此，专利文献1中公开了一种磁性材料，其为通过快速凝固工艺和随的热退火工艺制造的磁性材料，以原子百分率计，具有以下组成：具有(R1-aR'a)uFe100-u-v-w-x-yCovMwTxBy(在此，R为Nd、Pr、钕镨混合物(具有Nd0.75Pr0.25的组成的Nd与Pr的天然混合物)或它们的组合，R’为La、Ce、Y或它们的组合，M为Zr、Nb、Ti、Cr、V、Mo、W和Hf中的一种以上，T为Al、Mn、Cu和Si中的一种以上，此处0.01≤a≤0.8、7≤u≤13、0≤v≤20、0.01≤w≤1、0.1≤x≤5、4≤y≤12)，显示约6.5kG～约8.5kG的剩磁(Br)值和约6.0kOe～约9.9kOe的本征矫顽力。在此所公开的磁性材料为用La、Ce置换了Nd的一部分的磁性材料，该磁性材料为贫稀土且为纳米复合材料磁体用的组成材料或与其相近的组成材料，这样的组成材料包含各向同性的磁粉，而不是各向异性的磁粉。其原因是由于，在纳米复合材料磁体用的组成材料或与其相近的组成材料的情况下，即使在其塑性的状态下进行热塑性加工以形成取向磁体，也只能形成具有不充分的磁体性能的磁体。这样，专利文献1中公开的磁体材料也可以说是各向同性的磁体材料，作为各向异性的稀土磁体制造用的磁体材料是不合适的。进而，专利文献1完全没有寻求对该各向同性的磁体材料赋予各向异性的策略的记载。现有技术文献专利文献专利文献1：特表2007-524986号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题本专利技术是鉴于上述问题而完成的，目的在于提供减少Nd等稀土磁体的量且磁各向异性优异的稀土磁体和其制造方法。用于解决课题的手段为了实现前述目的，根据第一专利技术的稀土磁体具备晶粒，该晶粒具有(R2(1-x)R1x)yFe100-y-w-z-vCowBzTMv的整体组成(在此，R2为Nd、Pr、Dy、Tb中的至少一种，R1为Ce、La、Gd、Y、Sc中的至少一种或两种以上的合金，TM为Ga、Al、Cu、Au、Ag、Zn、In、Mn中的至少一种，0＜x＜1，y＝12～20，z＝5.6～6.5，w＝0～8，v＝0～2)，其中，晶粒的平均粒径为1000nm以下，晶粒由芯部及其周围的外廓部构成，芯部具有R1多于R2的组成，外廓部具有R2多于R1的组成。另外，为了实现前述目的，根据第二专利技术的稀土磁体具备晶粒，该晶粒具有(Nd(1-x)Cex)yFe100-y-w-z-vCowBzTMv的整体组成(在此，TM为Ga、Al、Cu、Au、Ag、Zn、In、Mn中的至少一种，0＜x＜1，y＝12～20，z＝5.6～6.5，w＝0～8，v＝0～2)，其中，晶粒由芯部及其周围的外廓部构成，具有芯部中的x大于外廓部中的x的组成。在本专利技术的稀土磁体中，其晶粒由芯部及其周围的外廓部构成，芯部为Ce、La等轻稀土元素或Gd、Y等元素多于Nd等的状态，因此，与包含具备了Nd多的芯部的晶粒的稀土磁体相比，能够大幅度地降低材料成本。而且，这样，虽然芯部为便宜且磁特性低的元素多的状态，但通过在其周围存在Nd等多的状态的外廓部，抑制了磁特性的下降，同时实现了晶粒间的磁分离(magneticseparation)，形成了磁各向异性优异的稀土磁体。予以说明，晶粒的芯部由于Nd等的量少，因而成为矫顽力较低的半硬质相，另一方面，晶粒的外廓部由于Nd等的量多，因而成为矫顽力高的硬质相，因此可以说，构成稀土磁体的晶粒呈现半硬质相与硬质相的复合组织。而且，通过这样晶粒具备矫顽力高的硬质相作为外廓部，实现了晶粒间的磁分离，与磁特性的提高关联。进而，本专利技术的稀土磁体通过将晶粒的平均粒径调整至1000nm以下，能够保证一定的退磁耐力，即一定的矫顽力。其原因如下所述。即，与纯Nd2Fe14B磁体(钕磁体)不同，构成本专利技术的稀土磁体的晶粒在其芯部成为磁特性低的Ce、La等多的状态。在此，通常，晶粒的平均粒径与材料矫顽力的关系如图3所示，例如在横轴为平均粒径(线性标度)且纵轴为矫顽力的关系曲线中，存在随着平均粒径的增加，矫顽力线性下降的趋势。如上所述，构成本专利技术的稀土磁体的晶粒由于在其芯部成为磁特性低的元素多的状态，因此与纯钕磁体相比，磁各向异性低，退磁耐力低。因此，如果平均粒径变得过大，由于粒径效应，通过自身的自发磁化而使磁力下降，导致引起磁畴反转。根据本专利技术人，在构成本专利技术的稀土磁体的晶粒中，考虑其芯部的磁特性低，确认了在平均粒径1000nm以下的范围内，形成了不因自身的自发磁化导致的磁力降低而发生磁畴本文档来自技高网...

【技术保护点】
稀土磁体，其具备晶粒，该晶粒具有(R2(1‑x)R1x)yFe100‑y‑w‑z‑vCowBzTMv的整体组成，其中R2为Nd、Pr、Dy、Tb中的至少一种，R1为Ce、La、Gd、Y、Sc中的至少一种或两种以上的合金，TM为Ga、Al、Cu、Au、Ag、Zn、In、Mn中的至少一种，0＜x＜1，y＝12～20，z＝5.6～6.5，w＝0～8，v＝0～2，其中，晶粒的平均粒径为1000nm以下，晶粒由芯部及其周围的外廓部构成，芯部具有R1多于R2的组成，外廓部具有R2多于R1的组成。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.06.05 JP 2013-1188931.稀土磁体，其具备晶粒，该晶粒具有
(R2(1-x)R1x)yFe100-y-w-z-vCowBzTMv的整体组成，其中R2为Nd、Pr、Dy、
Tb中的至少一种，R1为Ce、La、Gd、Y、Sc中的至少一种或两种
以上的合金，TM为Ga、Al、Cu、Au、Ag、Zn、In、Mn中的至少
一种，0＜x＜1，y＝12～20，z＝5.6～6.5，w＝0～8，v＝0～2，其中，
晶粒的平均粒径为1000nm以下，晶粒由芯部及其周围的外廓部构成，
芯部具有R1多于R2的组成，外廓部具有R2多于R1的组成。
2.稀土磁体，其具备晶粒，该晶粒具有
(Nd(1-x)Cex)yFe100-y-w-z-vCowBzTMv的整体组成，其中TM为Ga、Al、
Cu、Au、Ag、Zn、In、Mn中的至少一种，0＜x＜1，y＝12～20，z
＝5.6～6.5，w＝0～8，v＝0～2，其中，晶粒的平均粒径为1000nm以
下，晶粒由芯部及其周围的外廓部构成，具有芯部中的x大于外廓部
中的x的组成。
3.权利要求1或2所述的稀土磁体，其中所述晶粒的平均粒径为
500nm以下。
4.稀土磁体的制造方法，其包括：
第一步骤，其中使用具备晶粒的磁粉，进行热压制造稀土磁体前
体，该晶粒具有(R2(1-x)R1x)yFe100-y-w-z-vCowBzTMv的组成，其中R2为
Nd、Pr、Dy、Tb中的至少一种，R1为Ce、La、G...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊东正朗，矢野正雄，岸本秀史，佐久间纪次，庄司哲也，真锅明，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP