磁性化合物及其制造方法技术

本发明专利技术涉及磁性化合物及其制造方法。磁性化合物，其为由式(R1(1‑x)R2x)a(Fe(1‑y)Coy)bTcMd(上式中，R1为选自Sm、Pm、Er、Tm和Yb中的1种以上的元素，R2为选自Zr、La、Ce、Pr、Nd、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho和Lu中的1种以上的元素，T为选自Ti、V、Mo、Si和W中的1种以上的元素，M为选自不可避免的杂质元素以及Al、Cr、Cu、Ga、Ag和Au中的1种以上的元素，0≤x≤0.7，0≤y≤0.7，4≤a≤20，b＝100‑a‑c‑d，0＜c＜7.7，0≤d≤3)表示的磁性化合物，具有ThMn12型的晶体结构，α‑(Fe,Co)相的体积分数小于12.3％。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及各向异性磁场高且饱和磁化高的具有ThMn12型的晶体结构的磁性化合物及其制造方法。
技术介绍
永磁体的应用遍及电子学、信息通信、医疗、机床领域、产业用和汽车用电机等广泛的领域，在对二氧化碳排放量的抑制的要求高涨的期间，由于混合动力汽车的普及、产业领域中的节能、发电效率的提高等，近年来对于更高特性的永磁体开发的期待在高涨。当前，作为高性能磁体席卷市场的Nd-Fe-B系磁体也一直被用于HV/EHV用的驱动电机用磁体。而且，近来，为满足电机的进一步小型化、高输出化(磁体的剩余磁化的增加)，人们正在进行新的永磁体材料的开发。作为对具有超过Nd-Fe-B系磁体的性能的材料的开发之一，正在进行具有ThMn12型晶体结构的稀土-铁系磁性化合物的研究。例如，在J.Appl.Phys.70(10)，6001(1991)中，提出了包含Nd作为稀土元素的具有ThMn12型的晶体结构的氮化磁性组合物。另外，在J.Appl.Phys.63(8)，3702(1988)中，提出了包含Sm作为稀土元素的具有ThMn12型的晶体结构的磁性组合物。
技术实现思路
在迄今为止已知的具有NdFe11TiNx(其具有ThMnl2型的晶体结构)的组成的化合物中，由于N而呈现单轴磁各向异性，因此各向异性磁场高。但是，由于在600℃以上的高温下N脱离使得各向异性磁场降低，因此难以通过烧结等的完全致密化来实现高性能化。另一方面，上述那样的包含Sm的SmFe11Ti化合物由于基本上不包含N，因此从完全致密化的观点出发是有利的。但是，该SmFe11Ti化合物迄今为止未能得到足够高的磁特性。本专利技术的目的在于，提供可解决上述的现有技术的问题的、兼备高的各向异性磁场和高的磁化的磁性化合物。根据用于解决上述课题的本专利技术，提供以下内容。(1)磁性化合物，其为由式(R1(1-x)R2x)a(Fe(1-y)Coy)bTcMd(上式中，R1为选自Sm、Pm、Er、Tm和Yb中的1种以上的元素，R2为选自Zr、La、Ce、Pr、Nd、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho和Lu中的1种以上的元素，T为选自Ti、V、Mo、Si和W中的1种以上的元素，M为选自不可避免的杂质元素以及Al、Cr、Cu、Ga、Ag和Au中的1种以上的元素，0≤x≤0.7，0≤y≤0.7，4≤a≤20，b＝100-a-c-d，0＜c＜7.7，0≤d≤3)表示的磁性化合物，具有ThMn12型的晶体结构，α-(Fe,Co)相的体积分数小于12.3％。(2)(1)的磁性化合物，其中，在将六边形A、B、C定义为A：以稀土原子R1为中心的由Fe(8i)和Fe(8j)位点构成的6元环、B：以Fe(8i)-Fe(8i)哑铃为中心的由Fe(8i)和Fe(8j)位点构成的6元环、C：以Fe(8i)-稀土原子的线上为中心的由Fe(8j)和Fe(8f)位点构成的6元环时，上述ThMn12型的晶体结构具备该六边形A、B和C，六边形A的a轴方向长度为0.612nm以下。(3)(1)的磁性化合物的制造方法，其包括：准备由式(R1(1-x)R2x)a(Fe(1-y)Coy)bTcMd(上式中，R1为选自Sm、Pm、Er、Tm和Yb中的1种以上的元素，R2为选自Zr、La、Ce、Pr、Nd、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho和Lu中的1种以上的元素，T为选自Ti、V、Mo、Si和W中的1种以上的元素，M为选自不可避免的杂质元素以及Al、Cr、Cu、Ga、Ag和Au中的1种以上的元素，0≤x≤0.7，0≤y≤0.7，4≤a≤20，b＝100-a-c-d，0＜c＜7.7，0≤d≤3)表示的组成的合金的熔液的工序；和以1×102～1×107K/秒的速度将上述熔液急冷的工序。(3)的方法，其在上述急冷工序后，还包括在800～1300℃下进行2～120小时热处理的工序。附图说明图1是示出各种稀土元素及其斯蒂文斯(Stevens)因子的值的坐标图。图2是示意性地示出ThMn12型的晶体结构的透视图。图3是示意性地示出ThMn12型的晶体结构中的六边形A、B和C的透视图。图4是示意性地示出六边形的大小的变化的图。图5是在带坯连铸法中使用的装置的示意图。图6是示出实施例1～3和比较例1～10中的饱和磁化(室温)和各向异性磁场的测定结果的坐标图。图7是示出实施例1～3和比较例1～10中的饱和磁化(180℃)和各向异性磁场的测定结果的坐标图。图8是示出实施例4和5以及比较例11和12中的饱和磁化(室温)和各向异性磁场的测定结果的坐标图。图9是示出实施例4和5以及比较例11和12中的饱和磁化(180℃)和各向异性磁场的测定结果的坐标图。图10是示出实施例和比较例中的R2量与磁特性(各向异性磁场)的关系的坐标图。图11是示出实施例和比较例中的R2量与磁特性(各向异性磁场)的关系的坐标图。具体实施方式以下，对本专利技术的磁性化合物进行详细说明。本专利技术的磁性化合物为由下式(R1(1-x)R2x)a(Fe(1-y)Coy)bTcMd表示的磁性化合物，以下对各构成成分进行说明。(R1)R1为具有正的斯蒂文斯因子的稀土元素，是为了体现永磁体特性而在本专利技术的磁性化合物中必需的成分。图1中示出各种稀土元素及其斯蒂文斯因子的值。R1具体地为选自图1中所示的具有正的斯蒂文斯因子的Sm、Pm、Er、Tm和Yb中的1种以上的元素，特别优选使用斯蒂文斯因子的值高的Sm。在此，所谓斯蒂文斯因子，是取决于4f电子的空间分布的几何学形状的参数，采用由稀土离子R3+的种类决定的值。4f电子根据其电子数显示特征的空间分布，在具有7个4f电子的Gd3+离子的情况下，由于7个4f轨道被7个具有向上自旋的4f电子填满，因此轨道磁矩相抵消而成为零，因此4f电子的存在概率呈球形的分布。与此相对，例如在Nd3+、Dy3+的情况下，由于斯蒂文斯因子为负，因此4f电子的空间分布相对于作为对称轴的z轴变形，4f电子的存在概率成为扁平状。与其相反，例如Sm3+的情况下，由于斯蒂文斯因子为正，因此4f电子的空间分布相对于作为对称轴的z轴伸展，4f电子的存在概率成为纵长(verticallylong)。在此，在使用斯蒂文斯因子为负的稀土元素的情况下，由于4f电子的存在概率为扁平状，因此自旋不确定，为了成为单轴各向异性，需要进行氮化，但进行完全致密的磁体化时不能使用烧结工序(这是由于在高温度下进行烧结时，具有烧结时的高温下脱氮、ThMn12结构在高温度下变得不稳定、分解为稀土氮化物和α-Fe的性质)，而止于作为粘结磁体的使用。另一方面，在使用斯蒂文斯因子为正的稀土磁体的情况下，已知成为单轴各向异性，不需要进行氮化。(R2)R2为选自Zr以及斯蒂文斯因子为负或零的La、Ce、Pr、Nd、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho和Lu中的1种以上的元素，将稀土元素R1的一部分置换，有助于ThMn12型的结晶相的稳定化。即，R2特别是Zr元素与ThMn12型结晶内的R1元素置换，产生晶格的收缩。由此，在将合金升高到高温度，或使氮原子等侵入晶格内的情况下，具有稳定地维持ThMnl2型结晶相的作用。另外，选自斯蒂文斯因子为负或零的La、Ce、Pr、Nd、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho和Lu中的1种以上的元素与Sm相比，资源风险小，本文档来自技高网...

【技术保护点】
磁性化合物，其为由式(R1(1‑x)R2x)a(Fe(1‑y)Coy)bTcMd表示的磁性化合物，具有ThMn12型的晶体结构，α‑(Fe,Co)相的体积分数小于12.3％，上式中，R1为选自Sm、Pm、Er、Tm和Yb中的1种以上的元素，R2为选自Zr、La、Ce、Pr、Nd、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho和Lu中的1种以上的元素，T为选自Ti、V、Mo、Si和W中的1种以上的元素，M为选自不可避免的杂质元素以及Al、Cr、Cu、Ga、Ag和Au中的1种以上的元素，0≤x≤0.7，0≤y≤0.7，4≤a≤20，b＝100‑a‑c‑d，0＜c＜7.7，0≤d≤3。

【技术特征摘要】
2015.09.17 JP 2015-1843681.磁性化合物，其为由式(R1(1-x)R2x)a(Fe(1-y)Coy)bTcMd表示的磁性化合物，具有ThMn12型的晶体结构，α-(Fe,Co)相的体积分数小于12.3％，上式中，R1为选自Sm、Pm、Er、Tm和Yb中的1种以上的元素，R2为选自Zr、La、Ce、Pr、Nd、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho和Lu中的1种以上的元素，T为选自Ti、V、Mo、Si和W中的1种以上的元素，M为选自不可避免的杂质元素以及Al、Cr、Cu、Ga、Ag和Au中的1种以上的元素，0≤x≤0.7，0≤y≤0.7，4≤a≤20，b＝100-a-c-d，0＜c＜7.7，0≤d≤3。2.权利要求1所述的磁性化合物，其中，在将六边形A、B、C定义为A：以稀土原子R1为中心的由Fe(8i)和Fe(8j)位点构成的6元环、B：以Fe(8i)-Fe(8i)哑铃为中心的由Fe(8i)和Fe(8j)位点构成的6元环、C：以Fe(8i)-稀土原子的线上为中心的由Fe(8j)和Fe(8f)位点构成的6元环时，所述ThMn12型的晶体结构具备该六边形A、B和C，六边形A的a轴方向长度为0.612nm以下。3.权利要求1或2所述的磁性化合物，其中，R1为Sm。4.权利要求1～3任一项所述的磁性化合物，其中，R2为Zr。5.权利要求1～4任一项所述的磁性化合物，其中，为0≤x≤0.4。6.权利要求1～5任一项所述的磁性化合物，其中，为4≤a≤15。7.权利要求1～6任一项所述的磁性化合物，其中，为3.8≤c＜...

【专利技术属性】
技术研发人员：佐久间纪次，矢野正雄，加藤晃，真锅明，铃木俊治，小林久理真，
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