铁基永磁材料及其制造方法以及铁基粘结磁铁技术

本发明专利技术涉及（Ｆｅ，Ｃｏ）－Ｃｒ－Ｂ－Ｒ型粘结磁铁或（Ｆｅ，Ｃｏ）－Ｃｒ－Ｒ－Ｍ型粘结磁铁及制造方法。本发明专利技术的铁基永久磁铁由许多微晶簇构成，其中每一成分相的平均结晶粒度为１～３０ｎｍ，并且软磁相和硬磁相共存于同一粉粒中。制造方法是将上述类型的熔融合金进行熔融淬火获得基本上是非晶组织或兼有非晶体和少量结晶的组织，并在特殊条件下进行结晶热处理。将这种铁基永久磁铁研磨成粒度为３－５００μｍ的粉粒并将其与树脂粘合即得到优良热和磁特性的铁基粘结磁铁，其磁特性为ｉＨｅ≥５ｋＯｅ，Ｂｒ≥５ｋＧ和（ＢＨ）↓［ｍａｘ］≥６ＭＧＯｅ。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及为了得到用于所有类型的电机、致动器和磁性传感器磁回路以及磁辊和扬声器的适宜铁基粘结磁铁所用的铁基永久磁铁和合金粉及其制造方法，它还涉及能生产具有用硬质铁氧体磁铁所不能得到的Br大于5kG剩余磁通密度的各向同性的铁基粘结磁铁。它们是通过使用旋转滚筒的熔融淬火、急冷（splat）淬火、气体雾化法，或者上述方法的组合方法以获得基本上非晶体组织或包含少量分散在非晶混合物中的微晶的组织，对具有少量稀土添加元素的（Fe，Co）-Cr-B-R熔融合金或（Fe，Co）-Cr-B-R-M（M＝Al、Si、S、Ni、Cu、Zn、Ga、Ag、Pt、Au、Pb）熔融合金进行淬火而生产的，以制造一种由微晶簇组成的铁基永久磁铁，在施加特殊的热处理后，由主要成分是a-Fe和铁基相的铁磁合金组成的软磁相和具有Nd2Fe14B-型结晶组织的硬磁相共存于上述微晶簇中。然后将所获的铁基永久磁铁磨碎，以获得用于粘结磁铁的合金粉，然后再将这些粉末同树脂结合。通常在家用电子产品和电气产品中使用的步进马达、动力马达和致动器所用的永久磁铁主要限于硬质铁氧体，它存在各种问题，-->例如，在低温下由于iHc降低而导致退磁，由于陶瓷材料质量的影响而易于形成缺陷、裂纹和降低机械强度，以及难于制成复杂的形状。近来，随着家用电器和OA设备的小型化，正在探寻可用于上述产品中的体积小、重量轻的磁性材料。关于汽车马达方面，同样在努力通过制造较轻的汽车用的部件来降低成本和节约资源。甚至在探寻用于汽车马达的体积更小重量更轻的电子元件。同样，正在努力使磁性材料的效率对重量的比例尽可能的大，例如，通常认为具有剩余磁通密度为5-7kG的永久磁铁是最适宜的。在传统的马达中，由于Br要超过8kG，因此必须增加形成磁路的转子和定子铁板的横截面，这就连带导致重量增加。此外，随着在磁辊和扬声器中所用磁铁的小型化，正在探寻提高Br值的方法，因为目前的硬质铁氧体磁铁无法给出大于5kG的Br值。例如，对于要满足上述磁特性的Nd-Fe-B-型粘结磁铁来说，要求包含10-15at%的Nd，这就使它的成本同硬质铁氧体磁铁相比显得非常高。生产Nd要求分离掉许多种金属并要使用还原工艺，这就需要大型设备。此外，为了实现90%的磁化，就需要接近20kOe的磁场，而且在磁化特性方面存在许多问题，例如不能实现复杂（例如各磁极之间的磁路小于1.6mm时的）多极磁化。目前，还不能大量廉价生产磁化特性Br为5-7kG的永久磁铁材料。-->近来，提出了主要成分组成近似于Nd4Fe77B19（at%）（R.Coehoornetal.，J.dePhys.C8，1988，669～670）的Fe3B-型化合物。这种永久磁铁具有结晶簇组织的亚稳结构，软磁Fe3B相和硬磁Nd2Fe14B相共存于上述组织中。然而它作为在具有2kOe～3kOe范围内的低iHc值的稀土磁性材料是不够满意的，而且也不适宜于工业应用。然而，正在公开大量有关在Fe3B-型作为主相的磁性材料中添加补充元素和产生多成分体系的研究，目的在于提高它们的功能性。一种这样的实施例是，除了Nd外还添加稀土元素，例如Dy和Tb，这样虽然能提高iHc，但是，除了由于添加昂贵元素要增加材料成本的问题外，还存在以下问题，即添加稀土元素的磁矩与Nd或Fe的磁矩反向平行结合，这将导致降低磁场和去磁曲线的垂直度（R.Coehoorn，J.Magn.Magn.Mat.，83（1990）228～230）。在其它著作（Shen  Bao-gen  et  al.，J.Magn，Mat.，89（1991）335～340）中，通过Co代替一部分Fe来提高居里温度以改善iHc对温度的依赖性，但是，由于添加Co而引起Br的降低。在各情况下，对于主相是Fe3B-型化合物的Nd-Fe-B-型磁铁来说，在通过淬火达到非晶质化后，由于热处理可能产生硬磁材料，但它们的iHc低而且使用它们来代替硬质铁氧体磁铁时，其性能价格比是不适宜的。大粒度的软磁相（典型为50nm）不能提供-->足够高的iHc，这样的粒度没有小到足以在去磁场下产生的软磁相中有效地防止磁化旋转的程度。本专利技术的目的是提供（Fe，Co）-Cr-B-R-型永久磁铁或（Fe，Co）-Cr-B-R-M（M＝Al、Si、S、Ni、Cu、Zn、Ga、Ag、Pt、Au、Pb）-型永久磁铁及其能通过稳定的工业方法廉价生产的铁基粘结磁铁，这些磁铁含有少数种类的稀土元素但具有Br超过5kG的剩余磁通密度，并在性能价格比方面能同硬质铁氧体磁铁相匹敌。此外，为了提供用于生产具有Br超过5kG剩余磁通密度粘结磁铁的廉价、稳定的工业方法，本专利技术提供适宜于制造粘结磁铁和铁基粘结磁铁的铁基永久磁铁的铁基永久磁铁合金粉，以及它们的制造方法。通过为提高具有低稀土含量和包含软、硬磁相的铁基永久磁性材料iHc的各种稳定工业方法，对可能的制造方法进行各种调查，本专利技术者对具有少数种类稀土元素特定组成的熔融合金进行淬火，该方法包括，将Cr或Cr和M（M＝Al、Si、S、Ni、Cu、Zn、Ga、Ag、Pt、Au、Pb）同时添加到部分用Co取代的铁基合金中，然后通过使用旋转滚筒的熔融淬火、急冷淬火、气体雾化或上述方法的组合方法进行处理，在得到基本上非晶体组织或包含少量分散在非晶基体中的微晶的组织后，通过特定加热速率的特殊热处理，本专利技术者得到了由微晶簇组成的带状或片状铁基永久磁铁，包含主要成分-->是a-Fe和含铁作为主相的金属间化合物的铁磁合金的软磁相和具有Nd2Fe14B-型结晶组织的硬磁相共存于上述微晶团粒内。通过对上述材料进行研磨和成形以形成粘结磁铁，由于获得了一种具有用硬质铁氧体磁铁所无法得到的Br超过5kG的剩余磁通密度的铁基粘结磁铁，从而完成了本专利技术。因而，由其主要成分是a-Fe和铁基相的铁磁合金组成的软磁相和具有Nd2Fe14B-型结晶组织的硬磁相将共存于同一粉粒内，所以，对于各成分相的平均结晶粒度在1nm～30nm来说，固有矫顽力明显地超过了实际所需的5kG。通过使用树脂将粒度为3μm～500μm的磁粉模制成所需形状，他们可以得到实用形状的永久磁铁。对于本专利技术来说，在通过使用旋转滚筒的熔融淬火、急冷淬火、气体雾化或上述方法的组合方法对含有少数种类的稀土元素特殊组成的（Fe，Co）--Cr-B-R-型或（Fe，Co）-Cr-B-R-M（M＝Al、Si、S、Ni、Cu、Zn、Ga、Ag、Pt、Au、Pb）-型熔融合金进行淬火后，在基本上非晶体组织或包含少量分散在非晶基体中的微晶的组织形成后，通过进一步的热处理，以10℃/分～50℃/分的加热速率将温度从开始结晶的温度提升到600℃～700℃的处理温度的结晶热处理而实现了结晶，所以得到了各成分的平均粒度在1nm～30nm范围内的微晶簇，由主要成分是a-Fe和含铁作为主相的铁磁合金软磁相和具有Nd2Fe14B-型结晶组织的硬磁相共存-->在于同一粉粒中。我们能够得到具有以下磁特性的带状或片状铁基永久磁铁：对于（Fe-Co）Cr-B-R-型，iHc≥5kOe，Br≥8.0kG，（BH）max≥10MGOe而在（Fe-Co）Cr-B-R-M-型情况下，iHc≥5kOe，Br≥8.2kG，（BH）max≥10.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由细结晶团粒组成的铁基永久磁铁，该结晶团粒包括磁相互分布的软磁相和硬磁相，其中组成通式用 Ｆｅ↓［１００－ｘ－ｙ－ｚ－ａ］Ｃｒ↓［ｘ］Ｂ↓［ｙ］Ｒ↓［ｚ］Ｃｏ↓［ａ］（式中，Ｒ是Ｐｒ和Ｎｄ中的一种或它们的混合物）表示，其中符号ｘ，ｙ，ｚ和ａ所限定的组成范围满足以下各值： ０. ０１≤ｘ≤７ａｔ％ １０≤ｙ≤３０ａｔ％ ３≤ｘ≤６ａｔ％ ０. ０１≤ａ≤３０ａｔ％， 其中，软磁相和硬磁相共存于同一粉粒中，该软磁相包括ａ－Ｆｅ和含铁作为主要成分的铁磁相，该硬磁相具有Ｎｄ↓［２］Ｆｅ↓［１４］Ｂ型结晶组织，并且各成分相的平均结晶粒度在１ｎｍ－３０ｎｍ范围内。

【技术特征摘要】
JP 1993-12-10 341646/93;JP 1993-12-10 341648/93;JP1、一种由细结晶团粒组成的铁基永久磁铁，该结晶团粒包括磁相互分布的软磁相和硬磁相，其中组成通式用Fe100-x-y-z-aCrxByRzCoa(式中，R是Pr和Nd中的一种或它们的混合物)表示，其中符号x，y，z和a所限定的组成范围满足以下各值：0.01≤x≤7at%10≤y≤30at%3≤x≤6at%0.01≤a≤30at%，其中，软磁相和硬磁相共存于同一粉粒中，该软磁相包括α-Fe和含铁作为主要成分的铁磁相，该硬磁相具有Nd2Fe14B型结晶组织，并且各成分相的平均结晶粒度在1nm-30nm范围内。2、一种铁基永久磁铁，其中组成通式用Fe100-x-y-z-aCrxByRzCoa，表示，式中符号x、y、z和a所限定的组成范围满足以下各值：0.01≤x≤3at%15≤y≤20at%4≤z≤5.5at%1≤a≤10at%其中，软磁相和硬磁相共存于同一粉粒中，该软磁相包括α-Fe和含铁作为主要成分的铁磁相，该硬磁相具有Nd2Fe14B型结晶组织，并且各成分相的平均结晶粒度在1nm-30nm范围内，磁特性是：5≤iHc≤6.5kOe，Br＞10kG，（BH）max＞12MGOe。3、一种铁基永久磁铁，其中，组成通式用Fe100-x-y-z-aCrxByRzCoa，表示，式中符号x、y、z和a所限定的组成范围满足以下各值：3≤x≤7at%15≤y≤20at%4≤z≤5.5at%1≤a≤10at%其中，软磁相和硬磁相共存于同一粉粒中，该软磁相包括α-Fe和含铁作为主要成分的铁磁相，该硬磁相具有Nd2Fe14B型结晶组织，并且各成分相的平均结晶粒度在1nm-30nm范围内，磁特性是：iHc＞6.5kOe，8≤Br≤10kG，10≤（BH）max≤12MGOe。4、一种由细结晶团粒组成的铁基永久磁铁，该结晶团粒包括磁相互分布的软磁相和硬磁相，其中，组成通式用Fe100-x-y-z-a-bCrxByRzCOaMb（式中，R是Rr和Nd中的一种或两种，M是选自Al、Si、S、Ni、Cu、Zn、Ga、Ag、Pt、Au、Pb中的一种或二种以上），其中符号x，y，z，a和b所限定的组成范围满足以下各值：0.01≤x≤7at%10≤y≤30at%3≤z≤6at%0.01≤a≤30at%0.01≤b≤10at%，其中，软磁相和硬磁相共存于同一粉粒中，该软磁相包括α-Fe和含铁作为主要成分的铁磁相，该硬磁相具有Nd2Fe14B型结晶组织，并且各成分相的平结晶粒度在1nm-30nm范围内。5、一种铁基永久磁铁，其中组成通式用Fe100-x-y-z-a-bCrxByRzCoaMb表示，式中符号x、y、z、a和b所限定的组成范围满足以下各值：0.01≤x≤3at%15≤y≤20at%4≤z≤5.5at%1≤a≤10at%0.5≤b≤3at%，其中，软磁相和硬磁相共存于同一粉粒中，该软磁相包括α-Fe和含铁作为主要成分的铁磁合金，该硬磁相具有Nd2Fe14B型结晶组织，并且各成分相的平均结晶粒度在1nm-30nm范围内，磁特性是：5≤iHc≤6.5kOe，Br＞10.2kG，（BH）max＞12.5MGOe。6、一种铁基永久磁铁，其中组成通式用Fe100-x-y-z-a-bCrxByRzCoaMb表示，式中符号x、y、z、a和b所限定的组成范围满足以下各值：3≤x≤7at%15≤y≤20at%4≤z≤5.5at%1≤a≤10at%0.5≤b≤3at%，其中，软磁相和硬磁相共存于同一粉粒中，该软磁相包括α-Fe和含铁作为主要成分的铁磁合金，该硬磁相具有Nd2Fe14B型结晶组织，并且各成分相的平均结晶粒度在1nm-30nm范围内，磁特性是：iHc＞6.5kOe，8.2≤Br≤10.2kG，10.5≤（BH）max≤12.5MGOe。7、一种制造由细结晶团粒组成的铁基永久磁铁的方法，该方法是通过加工熔融金属，该熔金属的组成通式用Fe100-x-y-z-aCrxByRzCoa（式中，R是Pr和Nd中的一种或两种）表示，其中符号x，y，z和a所限定的组成范围满足以下各值：0.01≤x≤7at%10≤y≤30at%3≤x≤6at%0.01≤a≤30at%，首先是迅速进行固化处理，使之成为非晶材料或者是其中有少量细结晶和非晶体共存的材料;然后经过热处理，在对非晶质合金进行结晶化热处理时，以10℃/min～50℃/min的升温速率，将接近开始结晶的温度加热到等温热处理温度，再进行结晶化热处理，以获得硬磁材料，其中，软磁相和硬磁相共存于同一颗粒中，该软磁相包括α-Fe和含铁作为主要成分的铁磁合金，该硬磁相具有Nd2Fe14B型结晶组织，并且各成分相的平均结晶粒度在1nm-30nm范围内。8、根据权利要求7的制造铁基永久磁铁的方法，该方法是...

【专利技术属性】
技术研发人员：金清裕和，广泽哲，
申请(专利权)人：住友特殊金属株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]