R-Fe-B系烯土类烧结磁铁制造技术

本发明专利技术涉及R－Fe－B系稀土类烧结磁铁，其具有稀土类元素R的R2Fe14B型化合物晶粒作为主相，上述R2Fe14B型化合物晶粒含有轻稀土类元素RL作为主要的稀土类元素R，其中RL是Nd和Pr中的至少一种，含有通过晶界扩散从磁铁表面被导入内部的重稀土类元素RH，其中，重稀土类元素RH是选自Dy、Ho和Tb中的至少一种，在从所述表面到深度100μm的表层区域，所述R2Fe14B型化合物晶粒中央部的重稀土类元素RH的浓度与所述R2Fe14B型化合物晶粒的晶界相的重稀土类元素RH的浓度之间，产生1原子％以上的差异。

【技术实现步骤摘要】
R-Fe-B系稀土类烧结磁铁本申请是2007年3月1日提出的申请号为200780000668.4、专利技术名称为“R－Fe－B系稀土类烧结磁铁及其制造方法”的专利申请的分案申请。
本专利技术涉及具有R2Fe14B型化合物晶粒（R为稀土类元素）作为主相的R－Fe－B系稀土类烧结磁铁及其制造方法，特别涉及含有轻稀土类元素RL（Nd和Pr中的至少一种）作为主要的稀土类元素R、并且一部分轻稀土类元素RL被重稀土类元素RH（选自Dy、Ho和Tb中的至少一种）置换的R－Fe－B系稀土类烧结磁铁及其制造方法。
技术介绍
以Nd2Fe14B型化合物为主相的R－Fe－B系稀土类烧结磁铁已知是永久磁体中性能最高的磁铁，用于硬盘驱动器的音圈电机（VCM）和混合动力（hybrid）车搭载用电动机等各种电机和家电制品等。在将R－Fe－B系稀土类烧结磁铁用于电动机等各种装置时，为了适应高温下的使用环境，要求耐热性优良、并具有高矫顽力特性。作为提高R－Fe－B系稀土类烧结磁铁的矫顽力的方法，采用配合重稀土类元素RH作为原料、熔制而成的合金。按照该方法，含有轻稀土类元素RL作为稀土类元素R的R2Fe14B相的稀土类元素R能够用重稀土类元素RH置换，因此提高R2Fe14B相的结晶磁各向异性（决定矫顽力的本质性物理量）。然而，R2Fe14B相中的轻稀土类元素RL的磁矩与Fe的磁矩为相同方向，但重稀土类元素RH的磁矩与Fe的磁矩为相反方向，因此，轻稀土类元素RL被重稀土类元素RH置换得越多，剩余磁通密度Br下降得越多。另一方面，重稀土类元素RH为稀缺资源，因此希望削减其使用量。基于上述理由，用重稀土类元素RH置换全部轻稀土类元素RL的方法并不优选。为了通过添加较少量的重稀土类元素RH就表现出重稀土类元素RH所带来的提高矫顽力的效果，已提出以下的技术方案：在含有较多轻稀土类元素RL的主相系母合金粉末中，添加含有较多重稀土类元素RH的合金、化合物等的粉末，进行成形、烧结。根据该方法，重稀土类元素RH大多分布在R2Fe14B相的晶界附近，因此，能够高效地提高主相外壳部中的R2Fe14B相的结晶磁各向异性。R－Fe－B系稀土类烧结磁铁的矫顽力产生机理为成核型（nucleationtype），因此，重稀土类元素RH大多分布在主相外壳部（晶界附近），由此能够提高晶粒整体的结晶磁各向异性，能够避免反磁区的成核，其结果提高矫顽力。另外，在无助于提高矫顽力的晶粒中心部，不会发生重稀土类元素RH的置换，因此，也能够抑制剩余磁通密度Br的降低。但是，在实际实施该方法时，在烧结工艺（在工业规模下，在1000℃～1200℃下实施）中，重稀土类元素RH的扩散速度增大，因此，重稀土类元素RH也会扩散到晶粒的中心部，结果，就不易得到期待的组织结构。另外，作为提高R－Fe－B系稀土类烧结磁铁的矫顽力的其他方法，还研究了在烧结磁铁的阶段，在磁铁表面包覆含有重稀土类元素RH的金属、合金、化合物等之后，进行热处理，使之扩散，由此，使矫顽力恢复或提高，而使剩余磁通密度不那么降低（专利文献1、专利文献2和专利文献3）。专利文献1公开了在烧结磁体的被磨削加工面上形成含有1.0原子％～50.0原子％的Ti、W、Pt、Au、Cr、Ni、Cu、Co、Al、Ta、Ag中的至少一种，其余为R'（R'为Ce、La、Nd、Pr、Dy、Ho、Tb中的至少一种）的合金薄膜层。专利文献2公开了使金属元素R（该R为Y和选自Nd、Dy、Pr、Ho、Tb中的稀土类元素的一种或两种以上）扩散至与在小型磁铁的最表面露出的晶粒的半径相当的深度以上，由此，对加工变质受损部进行改性，提高（BH）max。专利文献3公开了在厚度为2mm以下的磁铁表面形成以稀土类元素为主体的化学气相沉积膜，使磁铁特性恢复。专利文献4中，为了恢复R－Fe－B系微小烧结磁铁和粉末的矫顽力，公开了稀土类元素的吸附法。在该方法中，将吸附金属（Yb、Eu、Sm等的沸点较低的稀土类金属）与R－Fe－B系微小烧结磁铁或粉末混合后，进行一边搅拌一边在真空中均匀加热的热处理。通过该热处理，稀土类金属包覆在磁铁表面，同时扩散到内部。另外，在专利文献4中还记载了吸附沸点高的稀土类金属（例如Dy）的实施方式。在该使用Dy等的实施方式中，通过高频加热方式，有选择地将Dy等加热到高温，例如，Dy的沸点为2560℃，将沸点1193℃的Yb加热到800℃～850℃，以通常的阻抗加热，不能充分加热，因此，考虑Dy至少要加热到超过1000℃的温度。另外，还记载了R－Fe－B系微小烧结磁铁和粉末的温度优选保持在700～850℃。专利文献1：日本特开昭62－192566号公报专利文献2：日本特开2004－304038号公报专利文献3：日本特开2005－285859号公报专利文献4：日本特开2004－296973号公报专利文献1、专利文献2和专利文献3所公开的现有技术，均是以恢复加工劣化的烧结磁铁表面作为目的，因此，从表面扩散向内部扩散的金属元素的扩散范围被限于烧结磁铁的表面附近。所以，对厚度3mm以上的磁铁，几乎不能得到矫顽力的提高效果。另一方面，在专利文献4所公开的现有技术中，将Dy等稀土类金属加热到充分气化的温度，进行成膜，因此，成膜速度绝对地高于磁铁中的扩散速度，在磁铁表面上形成厚Dy膜。其结果，在磁铁表层区域（从表面至几十μm的深处的区域），以Dy膜和烧结磁体的界面之间的Dy浓度的大浓度差为驱动力，Dy不可避免地也会扩散到主相中，最终使剩余磁通密度Br降低。另外，在专利文献4的方法中，成膜处理时装置内部的磁铁以外的部分（例如，真空腔室的内壁）也堆积大量稀土类金属，因此与作为贵重资源的重稀土类元素的资源节约相悖。另外，在以Yb等低沸点稀土类金属为对象的实施方式中，各R－Fe－B系微小磁铁的矫顽力确实恢复，但是，扩散热处理时，R－Fe－B系磁铁与吸附金属熔合，或处理后相互难以分离，实际上难以避免未反应的吸附金属（RH）残留在烧结磁体表面。这不仅使磁铁成形体中的磁性成分比率下降，导致磁铁特性减弱，而且由于稀土类金属本身非常强的活性而易于发生氧化，在实用环境中，未反应吸附金属易于成为腐蚀的起点，因此不优选。另外，由于需要同时进行用于混合搅拌的旋转和真空热处理，因此，需要维持耐热性、压力（气密度）、同时组装有旋转机构的特殊装置，在批量制造时，在设备投资和品质稳定制造的方面存在问题。另外，在吸附原料使用粉末时，成为导致安全性问题（着火和对人体有害）和制造工艺费时费力使成本提高的重要原因。另外，在以含有Dy的高沸点稀土类金属为对象的实施方式中，由于利用高频将吸附原料和磁铁两者加热，不易实现仅将稀土类金属加热到充分温度而将磁铁保持在对磁特性没有影响的程度的低温，磁铁仅限于难以引导加热的粉末状态或极微小的形态。
技术实现思路
本专利技术是为了解决上述问题做出的专利技术，其目的在于提供一种高效地利用少量的重稀土类元素RH，即使磁铁较厚，也可以在磁铁整体的范围内，使重稀土类元素RH扩散到主相晶粒的外壳部的R－Fe－B系稀土类烧结磁铁。本专利技术的R－Fe－B系稀土类烧结磁铁的制造方法包括：准备具有含有轻稀土类元素RL（Nd和Pr中的至少一种）作为主要的稀土类元素R的R2Fe14B型化合物晶粒作为主相的R本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种R－Fe－B系稀土类烧结磁铁，其特征在于：其是具有R2Fe14B型化合物晶粒作为主相的R－Fe－B系稀土类烧结磁铁，所述R2Fe14B型化合物晶粒含有轻稀土类元素RL作为主要的稀土类元素R，其中RL是Nd和Pr中的至少一种，所述R－Fe－B系稀土类烧结磁铁含有通过晶界扩散从磁铁表面被导入内部的重稀土类元素RH，其中重稀土类元素RH是选自Dy、Ho和Tb中的至少一种，在从所述磁铁表面到深度100μm的表层区域，所述R2Fe14B型化合物晶粒中央部的重稀土类元素RH的浓度与所述R2Fe14B型化合物晶粒的晶界相的重稀土类元素RH的浓度之间，产生1原子％以上的差异。

【技术特征摘要】
2006.03.03 JP 2006-058555;2006.07.27 JP 2006-20481.一种R－Fe－B系稀土类烧结磁铁，其特征在于：其是具有R2Fe14B型化合物晶粒作为主相的R－Fe－B系稀土类烧结磁铁，所述R2Fe14B型化合物晶粒含有轻稀土类元素RL作为主要的稀土类元素R，其中RL是Nd和Pr中的至少一种，所述R－Fe－B系稀土类烧结磁铁含有通过晶界扩散从磁铁表面被导入内部的重稀土类元素RH，其中重稀土类元素RH是选自Dy、Ho和Tb中的至少一种，在从所述磁铁表面到深度100μm的表层区域，所述R2Fe14B型化合物晶粒中央部的重稀土类元素RH的浓度与所述R2Fe14B型化合物晶粒的晶界相的重稀土类元素RH的浓度之间，产生2原子％以上的差异，所述重稀土类元素RH从所述磁铁表面扩散到深度500μm，所述R－Fe－B系稀土类烧结磁铁具备各向异性，所述磁铁表面具有垂直于c轴方向的面和不...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉村公志，森本英幸，小高智织，
申请(专利权)人：日立金属株式会社，
类型：发明
国别省市：