稀土磁体制造方法以及稀土磁体技术

一种具有晶粒和晶粒间界相的纳米晶稀土磁体的制造方法包括：对稀土磁体组合物的熔体进行淬火以形成具有纳米晶结构的淬火薄带；烧结所述淬火薄带以获得烧结体；在这样的温度下热处理所述烧结体，该温度高于在所述晶粒间界相扩散或流动的第一温度范围内的最低温度并且低于在防止晶粒变粗糙的第二温度范围内的最低温度；以及以50℃/分钟或更高的冷却速度将经过热处理的所述烧结体淬火到200℃或更低。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】稀土磁体制造方法以及稀土磁体
本专利技术涉及制造以钕磁体为典型的稀土磁体的方法，更具体地，涉及制造具有晶粒和晶粒间界相的纳米晶（nanocrystalline）稀土磁体的方法。此外，本专利技术涉及具有晶粒和晶粒间界相的纳米晶稀土磁体。
技术介绍
以钕磁体（Nd2Fe14B）为典型的稀土磁体已经被用作磁通量密度极高的极强永磁体的各种用途。为了进一步改善稀土磁体的矫顽力，将晶粒形成为具有纳米尺寸（数十到数百纳米）的单磁畴颗粒。现在，已知在一般的烧结磁体（晶粒尺寸为数微米或更大）中，在烧结之后应用热处理以增强矫顽力。在日本专利申请公开No.6-207203和No.6-207204中，例如，确认当在等于或低于烧结温度的温度下向NdFeCoBGa系烧结磁体应用老化热处理时，矫顽力可以提高。然而，在其晶粒形成为纳米尺寸的磁体中所述老化热处理是否有效是未知的。即，尽管认为结构的小型化对于矫顽力的提高有很大的贡献，但是热处理具有使晶粒尺寸粗糙化（coarse）的风险。因此，尚未将老化热处理应用于其中晶粒具有纳米尺寸的磁体。在纳米晶稀土磁体中，非常期望提高矫顽力。因此，已经强烈期望建立用于提高矫顽力的最佳方法。
技术实现思路
本专利技术提供了用于制造以钕磁体（Nd2Fe14B）为典型的稀土磁体的方法，该方法使用热处理来增强磁特性，特别地，矫顽力。此外，本专利技术提供了具有晶粒和晶粒间界相的新颖的纳米晶稀土磁体。本专利技术的第一方面涉及一种具有晶粒和晶粒间界相的纳米晶稀土磁体的制造方法。该制造方法包括：对稀土磁体组合物（composition）的熔体进行淬火以形成具有纳米晶结构的淬火薄带（quenchedthinribbon）；烧结所述淬火薄带以获得烧结体；在这样的温度下热处理所述烧结体：所述温度高于在所述晶粒间界相扩散或流动的第一温度范围内的最低温度并且低于在所述晶粒变粗糙的第二温度范围内的最低温度；以及以50℃/分钟或更高的冷却速度将经过热处理的所述烧结体冷却到等于或低于200℃的温度。此外，本专利技术的第二方面涉及一种纳米晶稀土磁体，其由以下组成式表示：RvFewCoxByMz，其中，R是包括Y的稀土元素中的一种或多种，M是选自Ga、Zn、Si、Al、Nb、Zr、Ni、Cu、Cr、Hf、Mo、P、C、Mg、V、Hg、Ag和Au中的至少一种，13≤v≤20，w=100-v-x-y-z，0≤x≤30，4≤y≤20，并且0≤z≤3，其中，所述纳米晶稀土磁体由以下的（i）和（ii）中的任一种构成：（i）主相R2(FeCo)14B、以及晶粒间界相R(FeCo)4B4和R，以及（ii）主相R2(FeCo)14B、以及晶粒间界相R2(FeCo)17和R，其中，当通过能量分散型X射线光谱法进行分析时，在所述晶粒间界相中Fe与Nd的原子比（Fe/Nd）的最小值为1.00或更小。根据本专利技术的制造方法，在这样的温度下热处理所述烧结体：所述温度高于在所述晶粒间界相扩散或流动的第一温度范围内的最低温度并且低于在所述晶粒变粗糙的第二温度范围内的最低温度。由此，在整个晶粒间界上提供了偏心地（eccentrically）位于三重点（triplepoint）处的晶粒间界相，即偏心地位于在处于三个或更多个晶粒彼此接触的地方的晶粒之间形成的空间内的晶粒间界相，以允许所述晶粒间界相覆盖纳米尺寸的主相晶粒。由此，主相之间的交换耦合被解耦以增大稀土磁体的矫顽力。根据本专利技术的制造方法，通过以50℃/分钟或更高的冷却速度将如此热处理的烧结体淬火到200℃或更低的温度，可以使得所述稀土磁体的矫顽力特别大。根据本专利技术的纳米晶稀土磁体，当通过能量分散型X射线光谱法进行分析时，在晶粒间界相中Fe与Nd的原子比（Fe/Nd）的最小值为1.00或更小，即，所述晶粒间界相中Fe的含量小。因此，可以提供大的矫顽力。附图说明下面将参考附图描述本专利技术示例性实施例的特征、优点以及技术和工业重要性，在附图中相似的附图标记表示相似的元件，其中：图1示意性示出了根据单辊法制造淬火薄带的方法；图2示意性示出了将淬火薄带分级（fractionate）为非晶薄带或晶体薄带的方法；图3A和3B通过比较分别示意性示出了比较例的烧结稀土磁体和本专利技术实施例的纳米晶稀土磁体的由热处理引起的晶粒间界相的形状变化（移动）。在图3A和3B的每一个中，示出了（1）热处理前的结构照片；（2）和（2'）热处理前的结构图像图；以及（3）和（3'）热处理后的结构图像图；图4是示出了热处理之后的冷却速度与所得到的纳米晶稀土磁体的矫顽力之间的关系的图；并且图5A和5B中的每一个是示出了当通过能量分散型X射线光谱法（EDX）进行分析时主相（晶粒）和晶粒间界相之间的组成变化的图。此处，图5A是当冷却速度为2℃/分钟时的图，且图5B是当冷却速度为163℃/分钟时的图。具体实施方式（组成）根据本专利技术的制造方法制造的稀土磁体以及根据本专利技术实施例的稀土磁体可以具有例如如下所示的组成：RvFewCoxByMz，其中R是包括Y的稀土元素中的一种或多种，M是选自Ga、Zn、Si、Al、Nb、Zr、Ni、Cu、Cr、Hf、Mo、P、C、Mg、V、Hg、Ag和Au中的至少一种，13≤v≤20，例如13≤v≤17,w=100-v-x-y-z，0≤x≤30，4≤y≤20，例如5≤y≤16,0≤z≤3。所述纳米晶稀土磁体可以由以下的（i）和（ii）中的任一种构成：（i）主相R2(FeCo)14B、以及晶粒间界相R(FeCo)4B4和R，以及（ii）主相R2(FeCo)14B、以及晶粒间界相R2(FeCo)17和R，其中，M可以包含添加元素（additiveelement），所述添加元素与R形成合金以降低在所述晶粒间界相扩散或流动的温度范围内的最低温度，并且所述添加元素可以以如下范围内的量添加到稀土磁体组合物：所述范围可以显现（develop）温度降低效应并且不使磁性特性和热加工性劣化。（纳米晶结构）根据本专利技术的制造方法，对具有稀土磁体组成的熔体进行淬火以形成具有由纳米晶构成的结构（纳米晶结构）的淬火薄带。此处，纳米晶结构是其晶粒具有纳米尺寸的多晶结构。纳米尺寸意味着小于单个磁畴的尺寸的尺寸，例如约10-300nm。淬火速度在适于凝固结构形成纳米晶结构的范围内。当淬火速度比所述范围的速度慢时，所述凝固结构变成粗糙晶体结构，即，不能获得纳米晶结构。当淬火速度比所述范围的速度快时，所述凝固结构变成非晶，并且不能获得纳米晶结构。不特别限制用于淬火和凝固的方法。然而，理想地，使用图1中所示例的单辊炉。在以箭头1的方向旋转的单辊2的外围表面上，从喷嘴3喷射（spray）合金熔体以快速冷却和凝固，从而形成薄带4。根据单辊法，通过从薄带的与辊外围表面接触的表面朝向薄带的自由表面（freesurface）的单向凝固，使淬火薄带凝固并形成，结果在该薄带的自由表面上（最终凝固部：最后凝固的部分）形成低熔融相（lowmeltingphase）。薄带表面上的低熔融相在烧结步骤中引起在低温下的烧结反应。即，对于低温烧结，单辊法非常有利。与此相比较，根据双辊法，引起从薄带的两个表面朝向其中心的凝固。结果，低熔融相不在薄带的表面上而是在其中心形成。因此，在双辊法中，不能实现像在单辊法中那样的低温烧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.08.23 JP 2011-1817151.一种具有晶粒和晶粒间界相的纳米晶稀土磁体的制造方法，包括：对稀土磁体组合物的熔体进行淬火以形成具有纳米晶结构的淬火薄带；烧结所述淬火薄带以获得烧结体；对所述烧结体应用定向处理；在应用所述定向处理之后，在热处理温度下热处理所述烧结体，所述热处理温度高于在所述晶粒间界相扩散或流动的第一温度范围内的最低温度并且低于在所述晶粒变粗糙的第二温度范围内的最低温度；以及以50℃/分钟或更高的冷却速度将经过热处理的所述烧结体淬火到200℃或更低。2.根据权利要求1所述的制造方法，其中，所述热处理温度是这样的温度：该温度高于所述晶粒间界相的熔化温度或共晶温度，并且该温度在第三温度范围内，在所述第三温度范围内所述热处理之后的晶粒尺寸为300nm或更小。3.根据权利要求1或2所述的制造方法，其中，所述热处理温度为450-700℃。4.根据权利要求1或2所述的制造方法，其中，所述热处理期间的保持时间在1分钟到5小时的范围内。5.根据权利要求1或2所述的制造方法，其中，将添加元素添加到所述稀土磁体组合物，所述添加元素降低在所述晶粒间界相扩散或流动的所述第一温度范围内的所述最低温度。6.根据权利要求5所述的制造方法，其中，所述稀土磁体包含Nd，并且所述添加元素是这样的元素：该元素将所述晶粒间界相的熔化温度或共晶温度降低至低于Nd单质的熔化温度的温度。7.根据权利要求5所述的制造方法，其中，所述添加元素选自Al、Cu、Mg、Fe、Co、Ag、Ni和Zn。8.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：佐久间纪次，岸本秀史，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：
国别省市：