磁铁制造技术

一种高电阻磁铁及使用其的电机，该磁铁具有由以铁为主成分的强磁性材料构成的粒子，和形成碱元素、碱土类元素、稀土类元素中１种以上的氟化合物粒子的氟化合物层，所述氟化合物层呈层状形成在由所述强磁性材料构成的粒子表面，所述氟化合物粒子具有浓度为５０原子％以上的铁、浓度为５～３０原子％的碱、碱土类元素或稀土类元素中至少一种元素以及浓度为１～２０原子％的氟。因此，关于在Ｆｅ系磁粉的表面形成有氟化合物的成形体的损失，基于高电阻使涡流损失降低、并且基于磁化旋转使损失降低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及稀土类磁铁及其制造方法，其中涉及具有高电阻化和高能积的磁铁。
技术介绍
近年来，关于磁铁电机等中所利用的稀土类磁铁的开发逐渐发展，在下述专利文 献1中公开了关于提高了磁特性的稀土类磁铁。在专利文献1中公开的是，通过在Ne-F-B所代表的稀土类磁铁的晶界形成含氟化 合物的层状的晶界相，从而实现可同时获得高顽磁力和高残留磁通密度的稀土类磁铁。另 外，对于层状的氟化合物也进行了有关厚度和覆盖率的研究。专利文献1 JP特开2006-066853号公报
技术实现思路
在上述专利文献1中，通过在磁铁晶界形成层状的氟化合物来实现磁铁性能的提 高。但是，对于顽磁力、残留磁通密度，还有去磁曲线的矩形性、热去磁特性、着磁性、各向异 性、耐腐蚀性等来说未必充分。本专利技术的目的在于，实现一种进一步提高这些特性的磁铁。为了解决上述目的，本专利技术中磁铁的构成如下具有以铁为主成分的强磁性材料 所构成的粒子，和形成有碱元素、碱土类元素、稀土类元素中一种以上的氟化合物粒子的氟 化合物层，所述氟化合物层呈层状形成在由所述强磁性材料构成的粒子的表面，所述氟化 合物粒子具有浓度为50原子％以上的铁、浓度为5 30原子％的碱、碱土类元素或稀土类 元素中至少一种元素以及浓度为1 20原子％的氟。另外，磁铁的构成为，所述铁不会使氟化合物的晶体结构变化地被包含在所述氟 化合物粒子中。另外磁铁的构成为，由所述强磁性材料构成的粒子是由Ne-F-B (R是稀土类元素) 这一组成构成的磁粉。另外磁铁的构成为，所述氟化合物粒子以如下任意种为主成分NdF3、LiF、MgF2, CaF2> ScF3> VF2 > VF3> CrF2 > CrF3> MnF2 > MnF3> CoF2> CoF3> NiF2 > ZnF2> AlF3> GaF3> SrF2 > YF3> ZrF3> NbF5、AgF、InF3、SnF2、SnF4、BaF2、LaF2、LaF3、CeF2、CeF3、PrF2、PrF3、NdF2、SmF2、SmF3、EuF2、 EuF3、GdF3、TbF3、TbF4、DyF2、DyF3、HoF2、HoF3、ErF2、ErF3、TmF2、TmF3、YbF3、YbF2、LuF2、LuF3、 PbF2、BiF3。另外，磁铁的构成为所述氟化合物粒子的平均粒径为Inm以上、500nm以下，所述 氟化合物层的电阻比由所述强磁性材料构成的粒子的电阻高。另外磁铁的构成为，回复磁导率比1. 04大且低于1. 30，电阻率为0. 2mΩ cm以上。另外磁铁的构成为，所述氟化合物层按照覆盖率为50%以上、100%以下形成于由所述强磁性材料构成的粒子表面。磁铁的构成为，伴随着由所述强磁性材料构成的粒子的加热成形，所述氟化合物 粒子发生粒成长。另外磁铁的构成为，所述氟化合物粒子在平均结晶粒径为Inm以上、500nm以下的 范围进行粒成长。此外，上述氟化合物粒子也能够为氟氧化合物粒子。以下，对于本专利技术的技术手段进行具体地说明。作为本专利技术的特征，可列举在晶界形成板状或层状的氟化合物来增加氟化合物 与主相的界面，使氟化合物的厚度变薄，或者氟化合物设为强磁性相。作为使氟化合物形成 为层状的方法，能够利用表面处理。表面处理是将含有碱金属元素、碱土类元素或稀土类元 素中1种以上的氟化合物、或者含一部分氧的氟氧化合物涂布于磁粉表面的方法。在醇溶 剂中粉碎凝胶状氟化合物，涂布于磁粉表面后，通过加热除去溶剂。以200°C 400°C的热 处理除去溶剂，以500°C 800°C的热处理使氧、稀土类元素及氟化合物构成元素在氟化合 物和磁粉间扩散。磁粉中含有氧10 5000ppm，作为其他杂质元素还含有H、C、P、Si、Al等 轻元素。磁粉中所含的氧不仅作为稀土类氧化物和Si、Al等轻元素的氧化物存在，而且还 在母相中和晶界作为含有偏离化学计量组成的氧的相存在。含有这样的氧的相会使磁粉的 磁化减少，也影响磁化曲线的形状。即，会关系到残留磁通密度的值的降低、各向异性磁场 的减少、去磁曲线的矩形性的降低、顽磁力的减少、不可逆去磁率的增加、热去磁的增加、着 磁特性的变动、耐腐蚀性劣化、机械特性降低等，磁铁的可靠性降低。由于氧会对如此多的 特性造成影响，因此考虑在磁粉中不使之残留的工序。若使含铁的磁粉中形成氟化合物，并 以400°C以上的温度加热，则产生铁向氟化合物层的扩散。磁粉中的铁在磁粉中作为含稀 土类元素的金属间化合物被含有，但是铁原子通过加热扩散到氟化合物中。将稀土类氟化 合物形成于磁粉表面时，通过400°C以下的热处理使1 &成长，以lX10_4Torr以下的真空 度在500 800°C下加热保持，保持时间为30分钟。在该热处理下磁粉的铁原子扩散到氟 化合物中，与此同时磁粉中的稀土元素也扩散，使之在REF3、REF2或RE(OF)中、或者它们的 晶界附近也可看到。这些氟化合物和氟氧化合物其晶体结构包括面心立方晶格，此晶格常 数为0. 54 0. 60nm。通过限制这些氟化合物和氟氧化合物中的铁含量，会使残留磁通密度 的增加、顽磁力的增加、去磁曲线的矩形性提高、热去磁特性提高、着磁性提高、各向异性提 高、耐腐蚀性提高等的效果变得显著。为了在加热成形时使密度在90%以上，需要设为母相 软化的温度，成形时的温度为500-800°C。在这一温度范围的成形会使氟化合物层的晶粒 成长，与此同时在磁粉和氟化合物间进行扩散。若超过800°C，则α Fe等软磁性成分开始 成长，因此优选以低于800°C的成形温度加压。如果能在各种添加元素作用下抑制软磁性 成分的形成，也可以是超过800°C的加压温度。磁粉是NdFeB系的情况下，Nd、Fe、B或添加 元素扩散到在500°C以上的加热温度下且受到因成形压力而产生的粒子间应力的助长而发 生粒成长的氟化合物内。在上述温度下氟化合物层内的铁浓度会根据场所而有所不同，但 会出现1原子％的部分(晶界部或缺陷部等)。扩散的驱动力有温度、应力(应变)、浓度 差、缺陷等，通过电子显微镜等能够确认扩散的结果。氟化合物中的Nd和B等元素不是会 大大改变氟化合物的磁特性的元素，但是铁原子会根据其浓度改变氟化合物的磁特性，因 此通过限制其浓度能够使作为磁铁的磁特性处于一定值。通过以合计B以外的元素的值作5为100%则铁的浓度处于50原子％以下，从而能够保持氟化合物的结构，但是若超过50%， 则非晶质或以铁为母体的相呈现，顽磁力小的相混合。因此，铁浓度需要在50%以下。也可 以在上述NdFeB系磁粉中含有的磁粉在主相中含有与Nd2Fe14B的晶体结构同等的相，在上 述主相中含有Al、Co、Cu、Ti等过渡金属。另外，B的一部分也可以为C。另外除主相以外 也可以含有Fe3B、Nd2Fe23B3等化合物或氧化物。若在Sm2Co17系磁粉上形成氟化合物层并进 行过热成形，则Co扩散到氟化合物中。若扩散的Co变多，则氟化合物中的Co变为软磁性 的，因此损失增加。为了减少损失，只要使氟化合物层中的Co浓度在50原子％以下即可。 因为氟化合物在800°C以下的温度下显示出比NdF本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁铁，其中，具有由以铁为主成分的强磁性材料构成的粒子，和形成碱元素、碱土类元素、稀土类元素中１种以上的氟化合物粒子的氟化合物层，所述氟化合物层呈层状形成在由所述强磁性材料构成的粒子表面，所述氟化合物粒子具有浓度为５０原子％以上的铁、浓度为５～３０原子％的碱、碱土类元素或稀土类元素中至少一种元素以及浓度为１～２０原子％的氟。

【技术特征摘要】
JP 2006-8-30 2006-232989一种磁铁，其中，具有由以铁为主成分的强磁性材料构成的粒子，和形成碱元素、碱土类元素、稀土类元素中1种以上的氟化合物粒子的氟化合物层，所述氟化合物层呈层状形成在由所述强磁性材料构成的粒子表面，所述氟化合物粒子具有浓度为50原子％以上的铁、浓度为5～30原子％的碱、碱土类元素或稀土类元素中至少一种元素以及浓度为1～20原子％的氟。2.根据权利要求1所述的磁铁，其中，所述铁含在所述氟化合物粒子中且不使氟化合 物的晶体结构改变。3.根据权利要求1所述的磁铁，其中，由所述强磁性材料构成的粒子是由R-Fe-B这一 组成构成的磁粉，其中，R为稀土类元素。4.根据权利要求1所述的磁铁，其中，所述氟化合物粒子以如下任意物质为主成分， 艮口 NdF3、LiF、MgF2, CaF2, ScF3> VF2, VF3> CrF2, CrF3> MnF2, MnF3> CoF2, CoF3> NiF2, ZnF2, AlF3> GaF3、SrF2、YF3、ZrF3、NbF5、AgF、InF3、SnF2、SnF4、BaF2、LaF2、LaF3、CeF2、CeF3、PrF2、PrF3、 NdF2、SmF2、SmF3、EuF2、EuF3、GdF3、TbF3、TbF4、DyF2、DyF3、HoF2、HoF3、ErF2、ErF3、TmF2、TmF3、 YbF3、YbF2、LuF2、LuF3、PbF2、BiF3。5.根据权利要求1所述的磁铁，其中，所述氟化合物粒子的平均粒径为Inm以上且 500nm以下，所述氟化合物层的电阻比由所述强磁性材料构成的粒子的电阻高。6.根据权利要求1所述的磁铁，其中，回复磁导率比1.04大且小于1. 30，电阻率为 0. 2mΩ cm 以上。7.根据权利要求1所述的磁铁，其中，所述氟化合物层以50%以上且100%以下的覆盖 率形成在由所述强磁性材料构成的粒子的表面。8.根据权利要求1所述的磁铁，其中，所述氟化合物粒子随着由所述强磁性材料构成 的粒子的加热成形而成长。9.根据权利要求8所述的磁铁，其中，所述氟化合物粒子在平均结晶粒径为Inm以上且 500nm以下的范围内成长。10.根据权利要求1所述的磁铁，其中，所述氟化合物粒子含有氢、氧、碳、氮、硼。11.根据权利要求1所述的磁铁，其中，所述氟化合物层形成在NdFeB系磁粉...

【专利技术属性】
技术研发人员：小室又洋，佐通祐一，今川尊雄，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]