Nd-Fe-B系磁铁的晶界改性方法、以及经该方法处理后的晶界改性体技术

一种晶界改性方法，其包括在使特定合金存在于Nd‑Fe‑B系磁铁的表面的状态下对该Nd‑Fe‑B系磁铁进行加热处理，从而可在将Nd‑Fe‑B系烧结磁铁的剩余磁通密度的降低抑制在最小限的同时还使矫顽磁力增加。

Method for modifying grain boundary of Nd-Fe-B series magnet and grain boundary modifier treated by this method

A method of grain boundary modification, which includes the heating treatment of the Nd magnet Fe B system magnet in the condition of the presence of the specific alloy on the surface of the Nd Fe B magnet, thus reducing the decrease of the residual flux density of the Nd Fe B sintering magnet at the minimum limit and increasing the coercive magnetic force.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】Nd-Fe-B系磁铁的晶界改性方法、以及经该方法处理后的晶界改性体
本专利技术涉及包括在使特定合金存在于Nd-Fe-B系磁铁表面的状态下进行加热处理的Nd-Fe-B系磁铁的晶界改性方法、以及经该方法处理后的晶界改性体。
技术介绍
目前，作为用于电动机等的磁铁成形体，主要使用了作为永久磁铁的铁氧体磁铁。但是，近年来，与电动机的高性能化、小型化相呼应，磁铁特性更为优异的稀土类磁铁的使用量正在增加。稀土类磁铁，特别是稀土类元素-铁-硼系磁铁被广泛用于硬盘驱动器的音圈电动机(VCM)或磁性断层拍摄装置(MRI)的磁路等，近年来在电动汽车的驱动电机上的应用范围也正在扩大。特别是在汽车用途方面要求耐热性，为了避免在150至200℃的环境温度下的高温退磁，需要具有高的磁特性(矫顽磁力(Hcj))的磁铁。Nd-Fe-B系的烧结磁铁具有富Nd晶体晶界相(晶界相)包围Nd2Fe14B化合物等主相而成的微结构，这些主相及晶界相的成分组成或尺寸等在发挥磁铁的矫顽磁力方面起着重要的作用。在一般的烧结磁铁中，通过使用各向异性磁场比Nd2Fe14B化合物更大的Dy2Fe14B或Tb2Fe14B化合物的磁性，使磁铁合金中含有数重量％至十重量％左右的Dy或Tb，从而实现了高的矫顽磁力。但是，随着Dy或Tb的含量增加，导致饱和磁化的急剧减少，从而存在使剩余磁通密度(Br)降低的问题。另外，Dy或Tb是稀有资源，且它们是比Nd昂贵数倍的金属，因此需要减少其使用量。为了在抑制Nd-Fe-B系烧结磁铁的剩余磁通密度的降低的同时还使矫顽磁力增加，人们研究了诸如使Dy或Tb等稀土类元素不均匀地分布在包围Nd2Fe14B化合物等主相的晶体晶界相处的晶界扩散法之类的晶界改性技术。晶界扩散法是这样的技术：使氟化镝等从烧结磁铁表面沿着晶体晶界扩散，并提高晶体晶界部分中的薄层的晶体磁性各向异性，从而以少的Dy量来增加矫顽磁力。专利文献1中记载了将稀土类元素当中的相对廉价的氧化物或氟化物用作扩散剂的晶界扩散法。具体而言，其为稀土类永久磁铁材料的制造方法，特征在于：在使含有Dy或Tb的氧化物或氟化物的粉末存在于磁铁体表面的状态下，将该磁铁体及粉体在该磁铁的烧结温度以下的温度下在真空或惰性气体中进行热处理。现有技术文献专利文献专利文献1：国际公开第2006/043348号(对应于美国专利申请公开第2011/0150691号)
技术实现思路
然而，在将稀土类元素的氧化物或氟化物等化合物用作扩散剂的情况下，虽然矫顽磁力通过晶界改性而有一定程度的上升，但依然存在剩余磁通密度的降低大的问题。因此，本专利技术是鉴于上述事情而完成的，其目的在于，提供一种在将Nd-Fe-B系烧结磁铁的剩余磁通密度的降低抑制在最小限的同时还使矫顽磁力增加的晶界改性方法。本专利技术人为了解决上述问题进行了专心研究。结果发现：通过这样的晶体改性方法，该晶体改性方法包括在使特定合金存在于Nd-Fe-B系磁铁表面的状态下对该Nd-Fe-B系磁铁进行加热处理，解决了上述课题，从而完成了本专利技术。附图说明[图1]图1a是示意性表示表面磁铁型同步电动机(SMP或SPMSM)的转子结构的截面概略图。图1b是示意性表示嵌入磁铁型同步电动机(IMP或IPMSM)的转子结构的截面概略图。[图2]表示实施例及比较例中的剩余磁通密度(Br)及矫顽磁力(Hcj)的测定结果。[图3]是通过电子显微镜(SEM)(图3(a)、4000倍)及SEM-EDS(图3(b)：Ca、图3(c)：Tb、图3(d)：Ca及Tb)测定实施例9中的磁铁M9而得的图像。具体实施方式本专利技术的一个方面涉及Nd-Fe-B系磁铁的晶界改性方法，包括在使由下式(1)表示的合金粉末存在于Nd-Fe-B系磁铁表面的状态下，在真空或惰性气体中在低于该磁铁的烧结温度的温度下对上述磁铁进行加热处理。本专利技术的另一方面涉及Nd-Fe-B系磁铁的晶界改性方法，包括在使由下式(1)表示的合金粉末存在于Nd-Fe-B系磁铁表面的状态下，在真空或惰性气体中在200℃以上1050℃以下对上述磁铁进行加热处理。[化学式1]RxAyBz(1)其中，在上式(1)中，R是包含Sc及Y的稀土类元素中的至少一者以上，A是Ca或Li，B是不可避免的杂质，2≦x≦99，1≦y＜x，0≦z＜y。根据本专利技术，可提供在将Nd-Fe-B系烧结磁铁的剩余磁通密度的降低抑制在最小限的同时还使矫顽磁力增加的晶界改性方法。据认为这是由于，通过合金所包含的Ca或Li的还原作用从而防止了合金中的稀土类元素的氧化。在一般的Nd-Fe-B系磁铁的内部中，形成了大小约3至10微米的主相(例如，Nd2Fe14B)的周围被晶界相(厚度大约为10至100纳米，主要由Nd、Fe、O构成，被称为富Nd相)所包围的结构。晶体晶界容易成为逆磁畴的发生源，通过晶界扩散法使Dy等稀土类元素沿着晶体晶界扩散，从而能够提高晶体晶界部分的晶体磁性各向异性以使矫顽磁力增加。需要说明的是，本说明书中，将“包含Sc及Y的稀土类元素”也简称为“稀土类元素”。将“Nd-Fe-B系磁铁”也简称为“磁铁”。将“由式(1)表示的合金粉末”也称为“合金粉末”。在上述专利文献1中，将稀土类元素的氧化物或氟化物用作晶界扩散法的扩散剂。虽然稀土类元素的氧化物或氟化物具有廉价这种优点，但存在这样的问题：由于化合物中的氧或氟的存在，因而难以进行向磁铁晶界的扩散。据推测这是因为，由于化合物中的氧或氟的存在使得稀土类元素容易被包含到主相晶体中。因此，据认为，在将稀土类元素的氧化物或氟化物用作扩散剂的情况下，Dy或Tb在主相晶体中的含量增加，剩余磁通密度容易降低。另一方面，本专利技术中，其特征在于，使用由上式(1)表示的合金粉末作为扩散剂。由于由上式(1)表示的合金粉末在包含稀土类元素(包含Sc及Y的稀土类元素)的同时还包含容易被氧化的Ca或Li(氧吸收剂)，因而通过Ca或Li(氧吸收剂)的存在而能够使稀土类元素的氧化得到抑制。另外，Ca或Li除去了磁铁晶界表面附近的氧化膜，使得扩散性进一步提高。由此，据推测，主相晶体的Nd和稀土类元素几乎没有发生置换，形成了稀土类元素(或式(1)的合金)选择性地富集于晶体晶界相处的结构，可以进行晶界改性。因此可以认为，根据本专利技术的晶界改性方法，能够在将Nd-Fe-B系磁铁的剩余磁通密度的降低抑制在最小限的同时还增加矫顽磁力。需要说明的是，上述机制是推测性的，并不限制本专利技术的技术范围。以下说明本专利技术的实施方式。此外，本专利技术不只限定于以下的实施方式。在本说明书中，表示范围的“X至Y”意味着“X以上Y以下”。另外，只要没有特别说明，操作以及物性等的测定在室温(20至25℃)/相对湿度40至50％RH的条件下进行测定。本专利技术中作为对象的Nd-Fe-B系磁铁是烧结磁铁。Nd-Fe-B系烧结磁铁具有富Nd的晶体晶界相包围主相晶体而成的晶体组织，并显示出典型的成核型矫顽磁力机制。因此，本专利技术的矫顽磁力增加的效果得以更有效地发挥。(1)Nd-Fe-B系磁铁的准备在本专利技术的晶界改性方法中，使用了在其表面存在有由上式(1)表示的合金粉末这样的状态下的Nd-Fe-B系磁铁。(a)Nd-Fe-B系磁铁(磁铁基材)作为用于晶界改性的Nd-Fe-B系磁铁(磁铁基材)，没有特别的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Nd‑Fe‑B系磁铁的晶界改性方法，包括：在使由下式(1)表示的合金粉末存在于Nd‑Fe‑B系磁铁的表面的状态下，在真空或惰性气体中，在低于所述磁铁的烧结温度的温度下对所述磁铁进行加热处理，[化学式1]RxAyBz      (1)，其中，在上式(1)中，R是包含Sc及Y的稀土类元素中的至少一者以上，A是Ca或Li，B是不可避免的杂质，2≦x≦99，1≦y＜x，0≦z＜y。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.02 JP 2015-2159821.一种Nd-Fe-B系磁铁的晶界改性方法，包括：在使由下式(1)表示的合金粉末存在于Nd-Fe-B系磁铁的表面的状态下，在真空或惰性气体中，在低于所述磁铁的烧结温度的温度下对所述磁铁进行加热处理，[化学式1]RxAyBz(1)，其中，在上式(1)中，R是包含Sc及Y的稀土类元素中的至少一者以上，A是Ca或Li，B是不可避免的杂质，2≦x≦99，1≦y＜x，0≦z＜y。2.一种Nd-Fe-B系磁铁的晶界改性方法，包括：在使由下式(1)表示的合金粉末存在于Nd-Fe-B系磁铁的表面的状态下，在真空或惰性气体中，在200℃以上1050℃以下对所述磁铁进行加热处理，[化学式1]RxAyBz(1)，其中，在上式(1)中，R是包含Sc及Y的稀土类元素中的至少一者以上，A是Ca或Li，B是不可避免的杂质，2≦x≦40，1≦y＜x，0≦z＜y。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：上之原胜，古屋崇，中泽康一，藤川真一郎，河井圣儿，町田宪一，大和玄弥，
申请(专利权)人：日产自动车株式会社，国立大学法人大阪大学，
类型：发明
国别省市：日本,JP