R‑(Fe,Co)‑B烧结磁体及制造方法技术

本发明专利技术涉及R‑(Fe,Co)‑B烧结磁体及制造方法。具体地，提供了一种基本上由12‑17原子％的R(含有Nd和Pr)、0.1‑3原子％的M

R (Fe, Co) B sintered magnet and its manufacturing method

The present invention relates to R (Fe, Co) B sintered magnet and its manufacturing method. Specifically, provides a basically consists of 12 17 atom% R (containing Nd and Pr), 0.1 3 atom% M

【技术实现步骤摘要】
R-(Fe,Co)-B烧结磁体及制造方法相关申请的交叉引用该非临时申请根据35U.S.C.§119(a)要求2015年11月18日在日本提交的专利申请号2015-225300的优先权，通过引用将其全部内容并入本文。
本专利技术涉及在高温下具有高矫顽力的R-(Fe,Co)-B基烧结磁体及其制备方法。
技术介绍
虽然下文称为Nd磁体的Nd-Fe-B烧结磁体被认为是对于节能和性能改进所必要的功能材料，但其应用范围和生产量每年都在扩大。由于许多应用遇到热环境，因此纳入其中的Nd磁体必须具有耐热性以及高的剩磁。另一方面，由于Nd磁体的矫顽力容易在升高的温度下显著降低，因此必须充分增加室温下的矫顽力，以在工作温度下保持一定的矫顽力。作为提高Nd磁体的矫顽力的手段，用Dy或Tb替代作为主相的Nd2Fe14B化合物中的Nd的一部分是有效的。对于这些元素，在地球上的资源储量少，运转中的商业采矿区域有限，并且涉及地缘政治风险。这些因素表明价格不稳定或很大波动的风险。在这些情况下，需要开发一种新的方法和具有高矫顽力的新R-(Fe,Co)-B磁体组合物，其包括使Dy和Tb的含量最小化。从这个观点出发，已经提出了几种方法。专利文献1中公开了一种R-(Fe,Co)-B基烧结磁体，其具有的组成为：12-17原子％的R(其中R表示钇和稀土元素中的至少两种，并且必然含有Nd和Pr)、0.1-3原子％的Si，5-5.9原子％的B、0-10原子％的Co以及余量的Fe(前提是最多3原子％的Fe可以被至少一种选自Al、Ti、V、Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、Zr、Nb、Mo、In、Sn、Sb、Hf、Ta、W、Pt、Au、Hg、Pb和Bi的元素替代)，其含有作为主相的R2(Fe,(Co),Si)14B金属间化合物，并且表现出至少10kOe的矫顽力。此外，该磁体不含富B相，并且基于整个磁体包含至少1体积％的R-Fe(Co)-Si晶界相,该晶界相基本上由25-35原子％的R、2-8原子％的Si、最多8原子％的Co和余量的Fe组成。在烧结或后烧结的热处理期间，烧结磁体至少在从700℃至500℃的温度范围内以0.1至5℃/分钟的速率冷却，或者在多个阶段中冷却，该多个阶段包括在冷却过程中在一定温度下保持至少30分钟，由此在晶界中产生R-Fe(Co)-Si晶界相。专利文献2公开了具有低硼含量的Nd-Fe-B合金。通过烧结起始材料并冷却烧结产物低于300℃，由该合金制备永磁体。冷却降到800℃的步骤是在△T1/△t1<5K/分钟的平均冷却速率下。专利文献3公开了一种R-T-B磁体，其包含主要由R2Fe14B构成的主相和含有比该主相多的R的晶界相，该晶界相含有具有高稀土浓度的晶界相(富R相)和具有低稀土浓度和高过渡金属浓度的晶界相(过渡金属富集相)。通过在800至1200℃下烧结和在400至800℃下热处理来制备该R-T-B稀土烧结磁体。专利文献4公开了一种R-T-B稀土烧结磁体，其包含晶界相，该晶界相含有具有至少70原子％的稀土元素总原子浓度的富R相和25至35原子％的稀土元素总原子浓度的铁磁性过渡金属富集相，其中该过渡金属富集相的面积比例为晶界相的至少40％。烧结磁体通过如下方法来制备：将合金材料成形为坯料、在800至1200℃下烧结该坯料、在650至900℃的范围内且低于过渡金属富集相的分解温度的温度下加热的第一热处理、冷却至200℃或更低以及在450至600℃下加热的第二热处理。专利文献5公开了一种烧结体形式的R-T-B稀土烧结磁体，其包含R2Fe14B主相和含有比主相多的R的晶界相，其中该主相具有c轴方向的磁化方向，该主相的晶粒具有在与c轴方向横向的方向上伸长的椭圆形状，该晶界相含有具有至少70原子％的稀土元素总原子浓度的富R相和具有25至35原子％的稀土元素总原子浓度的过渡金属富集相。还描述了在800至1200℃下烧结并且随后在氩气氛中在400至800℃下热处理。专利文献6公开了一种稀土磁体，其包含R2T14B主相晶粒和在两个相邻的R2T14B主相晶粒之间的粒间晶界相，其中粒间晶界相具有5nm至500nm的厚度且由具有与铁磁性不同的磁性的相组成。描述了粒间晶界相还含有元素T和将形成非铁磁性化合物的元素。为此，优选添加元素M，例如Al、Ge、Si、Sn或Ga。除了Cu之外通过将这些元素添加到稀土磁体，具有良好结晶性的具有La6Co11Ga3型晶体结构的晶态相可以均匀和广泛地形成为粒间晶界相，并且薄的R-Cu层可以在La6Co11Ga3型粒间晶界相和R2T14B主相晶粒之间的界面处形成。结果，主相的界面得到钝化，可以抑制主相的晶格的畸变，并且可以阻制反向磁畴的成核。制备磁体的方法包括烧结，在500至900℃范围内的温度下的热处理，和以优选至少100℃/分钟、特别是至少300℃/分钟的冷却速率冷却。专利文献7和8公开了一种R-T-B烧结磁体，其包含Nd2Fe14B化合物主相、粒间晶界(该粒间晶界包封在两个主相晶粒之间且具有5nm-30nm的厚度)和晶界三联点(其是由三个或更多个主相晶粒包围的相)。引文列表专利文献1：JP3997413(USP7090730，EP1420418)专利文献2：JP-A2003-510467(EP1214720)专利文献3：JP5572673(US20140132377)专利文献4：JP-A2014-132628专利文献5：JP-A2014-146788(US20140191831)专利文献6：JP-A2014-209546(US20140290803)专利文献7：WO2014/157448专利文献8：WO2014/157451
技术实现思路
然而，仍然需要在高温下展现出高矫顽力的R-(Fe,Co)-B烧结磁体，尽管Dy和Tb的含量最小或为零。本专利技术的目的是提供一种在室温和高温下展现出高矫顽力的R-(Fe,Co)-B烧结磁体及其制备方法。本专利技术人发现，可以通过包括以下步骤的方法制备所需的R-(Fe,Co)-B基烧结磁体：将形成磁体的合金粉末成形为坯料，将该坯料烧结，将所得的磁体冷却至400℃或更低的温度，高温热处理(包括在700至1000℃范围内并且不低于由与含有至少5原子％的Pr的R’-(Fe,Co)-M1’相的相同组分组成的化合物的分解温度(Td℃)的温度下加热磁体，以5至100℃/分钟的速率冷却至400℃或更低的温度)，低温热处理(包括在400至600℃范围内且不高于Td℃的温度下保持1分钟至20小时，以允许磁体中至少80体积％的R’-(Fe,Co)-M1’相析出)，和冷却至200℃或更低的温度，或将所得的磁体以5至100℃/分钟的速率冷却至400℃或更低的温度，和低温热处理(包括在400至600℃范围内且不高于Td℃的温度下保持1分钟至20小时，以允许磁体中至少80体积％的R’-(Fe,Co)-M1’相析出)，和冷却至200℃或更低的温度。该磁体包含在晶界三联点处的M2硼化物相和作为主相的R2(Fe,Co)14B金属间化合物，但不包含R1.1Fe4B4化合物相，并且具有至少50体积％的主相被平均宽度至少50nm的R’-(Fe,Co)-M’相覆盖的核/壳结构，并且该磁体具有至少10kOe的矫顽力。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种R‑(Fe,Co)‑B基烧结磁体，其组成基本上由12至17原子％的R、0.1至3原子％的M

【技术特征摘要】
2015.11.18 JP 2015-2253001.一种R-(Fe,Co)-B基烧结磁体，其组成基本上由12至17原子％的R、0.1至3原子％的M1、0.05至0.5原子％的M2、4.8+2×m至5.9+2×m原子％的B、至多10原子％的Co、至多0.5原子％的碳、至多1.5原子％的氧、至多0.5原子％的氮以及余量的Fe构成，其中R是钇和稀土元素中的至少两种，并且必然包含Nd和Pr，其中M1为选自Si、Al、Mn、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、Pd、Ag、Cd、In、Sn、Sb、Pt、Au、Hg、Pb和Bi中的至少一种元素，其中M2为选自Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta和W中的至少一种元素，其中m为M2的原子％，该磁体包含作为主相的R2(Fe,Co)14B金属间化合物，并且在室温下具有至少10kOe的矫顽力，其中该磁体在晶界三联点处包含M2硼化物相，但不包含R1.1Fe4B4化合物相，具有主相被晶界相覆盖的核/壳结构，该晶界相由非晶和/或纳米晶的R’-(Fe,Co)-M1’相组成，该R’-(Fe,Co)-M1’相基本上由25至35原子％的R’、2-8原子％的M1’、至多8原子％的Co和余量的Fe构成，其中R’由至少5原子％的Pr和余量的Nd以及钇和稀土元素中的至少一种构成，且R’中的Pr含量高于作为主相的R2(Fe,Co)14B金属间化合物中的Pr含量，其中M1’是选自Si、Al、Mn、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、Pd、Ag、Cd、In、Sn、Sb、Pt、Au、Hg、Pb和Bi中的至少一种元素，或者该晶界相由R’-(Fe,Co)-M1’相和包含至少50原子％的R’的非晶和/或纳米晶的R’-M1”相组成,其中M1”是选自Si、Al、Mn、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、Pd、Ag、Cd、In、Sn、Sb、Pt、Au、Hg、Pb和Bi中的至少一种元素，R’-(Fe,Co)-M1’相对主相的覆盖率为至少50体积％，且两个主相晶粒之间的晶界相的宽度平均为至少50nm。2.权利要求1的烧结磁体，其中在R’-(Fe,Co)-M1’相中，M1’由0.5至50原子％的Si和余量的选自Al、Mn、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、Pd、Ag、Cd、In、Sn、Sb、Pt、Au、Hg、Pb和Bi中的至少一种元素组成。3.权利要求1的烧结磁体，其中在R’-(Fe,Co)-M1’相中，M1’由1.0至80原子％的Ga和余量的选自Si、Al、Mn、Ni、Cu、Zn、Ge、Pd、Ag、Cd、In、Sn、Sb、Pt、Au、Hg、Pb和Bi中的至少一种元素组成。4.权利要求1的烧结磁体，其中在R’-(Fe,Co)-M1’相中，M1’由0.5至50原子％的Al和余量的选自Si、Mn、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、Pd、Ag、Cd、In、Sn、Sb、Pt、Au、Hg、Pb和Bi的至少一种元素组成。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：广田晃一，镰田真之，桥本贵弘，中村元，
申请(专利权)人：信越化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP