永磁体和制造永磁体的方法技术

永磁体具有包含主相（S）和粒界相（R）的粒结构，粒界相（R）主要由第一金属（钕）构成。增强永磁体矫顽力的第二金属（镝）和与第一金属（钕）、第二金属（镝）相比具有较低氧化物生成标准自由能量的第三金属（钇）被扩散到永磁体中，第三金属（钇）以氧化物的形式在粒界相中存在。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及。
技术介绍
在包括无刷DC电动机的电动机中，具有永磁体嵌入式转子的电动机(其在下面称为“IPM电动机”)是公知的，该转子具有转子芯以及嵌入转子芯的多个永磁体。例如，IPM 电动机被用作用于混合动力车的驱动电动机。进一步参考用于电动机致动器或类似物的永磁体，钕磁体(也称为Nd-Fe-B烧结永磁体(例如Nd2Fe14B))因为其优秀的磁特性正在得到广泛应用，并被用在包括混合动力车的车辆、工业机器和作为清洁能源受到注意的风力发电机中，可以说，混合动力车引导了当前汽车工业。剩余磁化(剩余磁通密度)和矫顽力常常用作磁体性能指标。对于Nd-Fe-B烧结永磁体来说，剩余磁化可通过增大体积率或改进晶体定向度来增大，矫顽力能通过对晶粒尺寸进行微细化、使用具有高Nd浓度的合金或增加具有高矫顽力的金属粒来增大。最普通用于改进矫顽力的方法为，通过用具有高矫顽力的金属——例如镝(Dy)或铽(Tb)——置换Nd-Fe-B合金中的Nd的一部分，增大金属化合物的各向异性磁场，以便增强矫顽力。然而，上面介绍的镝或铽的使用量显著超过稀土元素的自然存在比。另外，由于在商业开发的矿床中的推定储量非常小，并且由于矿床在世界上分布非常不均匀，已经认识到元素策略的必要性。已经知道，铽的存在比远远小于镝的存在比。 如上面所介绍的，永磁体的矫顽力可以通过用镝或铽置换某些Nd来改进，而已经知道，置换物的存在导致永磁体饱和磁分极的减少。因此，当永磁体的矫顽力通过使用地来增大时，应当允许其剩余磁通密度的可观降低。另外，由于镝和铽为稀土金属，不言自明，从资源风险和材料成本的观点看来，有必要尽可能减少镝或铽的用量。扩散到粒界相的粒界之中的镝或类似物不能充分扩散到粒界相的深部的原因参照图9A到9C的流程图来介绍，其使用金属结构图来示出制造永磁体的惯用方法。如图9A所示，在由主相S和粒界相R构成的Nd-Fe-B烧结永磁体的内部结构中， Nd氧化物0X1——例如Nd2O3或NdOx——在粒界相R的三个区域相交的三重点上存在。当例如镝或铽的金属颗粒层在永磁体表面上形成且随后进行热处理时，金属沿着粒界相R的粒界扩散，如图9B所示(X方向)。如果沿着粒界扩散的镝或类似物到达在粒界相R的区域相交的三重点上存在的 Nd氧化物0X1，镝置换氧化物中的Nd，因为镝具有与Nd相比较低的氧化物生成标准自由能量且因此与Nd相比更为容易地和氧化合。结果，如图9C所示，Nd被从氧化物排斥开并围绕氧化物，而镝与氧结合以形成镝氧化物0X2，不能容易地扩散到永磁体的深部。为了将镝扩散到深部，有必要使用大量的镝，导致材料成本的上升。日本专利申请公开No. 2002-190404 (JP-A-2002-190404)介绍了改进磁化的方法，该方法通过预先向磁体的主相引入与N相比更为容易地和氧结合的钇(Y)、钪(Sc)或镧 (La)，使得这些金属能被排入粒界相之中，从而在烧结期间与氧化合，以便减少将与氧化合并被氧固定的Nd的量。因此，需要2000ppm以上的氧，以便将大量的钇排入粒界相之中。当钇或类似物如JP-A-2002-190404所介绍的那样预先在永磁体的主相中存在时，如果钇或类似物没有从主相完全被排斥开的话，磁体的磁化可能大受损害。另外，由于永磁体的矫顽力可通过尽量减少氧的浓度来改进，并且由于某些目前商业上可获得的永磁体在具有大约IOOOppm或更低的氧浓度的气氛下制造，以2000ppm的氧浓度制造永磁体并不是优选的。
技术实现思路
本专利技术提供了一种永磁体，其中，改进永磁体矫顽力的金属粒被有效地在其深部扩散在粒界中，本专利技术还提供了制造永磁体的方法。本专利技术的第一实施形态提供了一种永磁体，其具有包含主相和粒界相的粒结构， 粒界相主要由第一金属构成。增进永磁体矫顽力的第二金属和与第一金属及第二金属相比具有较低氧化物生成标准自由能量的第三金属扩散在永磁体中，第三金属以氧化物的形式在粒界相中存在。在本专利技术第一实施形态中，由于具有与主要构成粒界相的第一金属以及增强永磁体矫顽力的第二金属相比具有较低氧化物生成标准自由能量的第三金属在永磁体中扩散， 第三金属在粒界相中生成氧化物，并允许第二金属在不生成氧化物的情况下扩散到粒界相的深部。因此，永磁体具有优秀的矫顽力。与上面的JP-A-2002-190404介绍的永磁体形成对比的是，根据本专利技术的永磁体不用这样的烧结磁体制造其具有由对应于第三金属的金属构成的主相。因此，第三金属不在根据本专利技术的永磁体的主相中存在。因此，根据本专利技术的永磁体也具有优于 JP-A-2002-190404介绍的永磁体的磁化特性。这里使用的术语“氧化物生成标准自由能量”意味着将氧化物分解为金属和氧需要的能量，并且为指示 氧化物能在生成为氧化物后多稳定地存在的指标。该值越负(即越小)，氧化物越稳定。根据本专利技术的永磁体能应用于稀土磁体，例如钕、铁、硼构成的三成钕磁体 (Nd-Fe-B烧结永磁体)。稀土磁体适合用于要求产生高的输出功率的混合动力车用驱动电动机，因为稀土磁体具有比铁氧体磁体和铝镍钴磁体更高的最大能量积(BH) _。在第一金属为钕的永磁体(钕磁体)的实施例中，第二金属可以为镝或铺，第三金属可以为钇或钪。钇和钪具有与钕、镝、铽相比较低的氧化物生成标准自由能量。因此，当例如钇被扩散到粒界相中时，其对作为粒界相的主要成分的钕氧化物进行置换(构成完全固体溶液， 并与钕氧化物混合)并固定氧。另外，钇广范围地形成与铁的共晶，并扩散到粒界中。另一方面，钇从粒界相进入主相的可能性较低，因此不会使得磁化特性劣化。由于钇或类似物固定氧，当镝或类似物扩散到粒界中时，其不被氧固定，并沿着粒界扩散到粒界相的深部。于是，随着时间的过去，在从表面层到永磁体深部的各个深度上邻近粒界相的主相区域中的钕用镝或类似物置换，形成具有强各向异性磁场的相，由此，磁晶各向异性得到增强，永磁体的矫顽力得到增强。上面介绍的根据本专利技术的永磁体为具有高矫顽力和好磁化特性的永磁体，相比于传统的永磁体，其能用极少量的低或类似物来制造，换句话说，相比于传统的永磁体具有极低的材料成本。在第一金属为钕的永磁体的实施例中，钦可用作第二金属和第三金属。本专利技术的第二实施形态提供了一种永磁体，其具有包含主相和主要由第一金属构成的粒界相的粒结构。永磁体包含第二金属，其增强了永磁体的矫顽力；第三金属，其具有与第一金属及第二金属相比较低的氧化物生成标准自由能量。第二金属和第三金属的浓度都在粒界相中比在主相中更高，第三金属以氧化物的形式在粒界相中存在。本专利技术的第三实施形态涉及制造永磁体的方法。该方法包含制备烧结磁体，其具有包含主相与主要由第一金属构成的粒界相的金属结构，将与第一金属相比具有较低的氧化物生成标准自由能量的第三金属以及与第三金属相比具有较高的氧化物生成标准自由能量并增强永磁体矫顽力的第二金属扩散到粒界中。制造永磁体的方法可包含第一步骤，制备烧结磁体，其具有包含主相与主要由第一金属构成的粒界相的金属结构，将与第一金属相比具有较低的氧化物生成标准自由能量的第三金属扩散到粒界相的粒界中以获得中间体；以及，第二步骤，将与第三金属相比具有较高的氧化物生成标准自由能量并增强永磁体矫顽力的第二金属扩散到粒界中，以制造永磁体。在上面的制造方法中，将本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.07.14 JP 159696/2010;2011.07.08 JP 151740/2011.一种永磁体制造方法，其特征在于包括 第一步骤，制备烧结磁体，所述烧结磁体具有包括主相与粒界相的粒结构，所述粒界相主要由第一金属构成；以及 第二步骤，将第三金属和第二金属扩散到所述粒界相中，其中，所述第三金属具有与所述第一金属相比较低的氧化物生成标准自由能量，所述第二金属具有与所述第三金属相比较高的氧化物生成标准自由能量并增强所述永磁体的矫顽力。2.根据权利要求1的永磁体制造方法，其中， 所述第二步骤包括 第三步骤，将所述第三金属扩散到所述粒界相中，以形成中间体；以及 第四步骤，将所述第二金属扩散到所述中间体的所述粒界相中。3.根据权利要求2的永磁体制造方法， 其中，所述第四步骤为这样的步骤，其包括通过溅射在所述中间体的表面上形成所述第二金属的层，以及，进行热处理，以便将所述第二金属扩散到所述粒界相中。4.根据权利要求2的永磁体制造方法， 其中，所述第四步骤为这样的步骤，其包括将所述第二金属的蒸汽施加到所述中间体的所述表面，以便将所述第二金属扩散到所述粒界相中。5.根据权利要求1的永磁体制造方法，其中， 所述第二步骤包括 在所述烧结磁体的表面上形成所述第三金属的层； 在所述第三金属的所述层上沉积所述第二金属的层；以及 进行由所述第二金属以及所述第三金属的所述层覆盖的所述烧结磁体的热处理，以便将所述第二金属以及所述第三金属扩散到所述粒界相中。6.根据权利要求5的永磁体制造方法， 其中，所述第三金属的所述层和所述第二金属的所述层通过溅射来沉积。7.根据权利要求1的永磁体制造方法，其中， 所述第二步骤包括 在所述烧结磁体的所述表面上沉积所述第二金属和所述第三金属的合金的层；以及 进行热处理，以便将所述合金扩散到所述粒界相中。8.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：宫本典孝，大村真也，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：
国别省市：