稀土类磁铁及其制造方法技术

本发明专利技术涉及经过热塑性加工来制造稀土类磁铁的制造方法和利用该方法制造的稀土类磁铁。提供通过将合金组成中的Pr的含量控制在最适范围，从而热塑性加工时的加工性优异、高温气氛下的矫顽力性能和磁化性能优异的稀土类磁铁及其制造方法。所述制造方法包括第1步骤和第2步骤，第1步骤：将成为稀土类磁铁材料的磁粉(B)加压成形来制造成形体(S)，所述磁粉(B)包含RE-Fe-B系主相(MP)和位于该主相(MP)的周围的RE-X合金晶界相(BP)，主相(MP)的平均粒径在10nm～200nm的范围，RE为Nd以及Pr，X为金属元素；第2步骤：对成形体(S)实施给予各向异性的热塑性加工来制造作为纳米晶体磁铁的稀土类磁铁(C)，在磁粉(B)中包含的Nd、B、Co、Pr的含量为Nd：25～35原子％、B：0.5～1.5原子％、Co：2～7原子％、Pr：0.2～5原子％，还包含Fe。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】稀土类磁铁及其制造方法
本专利技术涉及通过热塑性加工而成为取向磁铁的稀土类磁铁的制造方法。
技术介绍
使用镧系元素等稀土类元素的稀土类磁铁也被称为永久磁铁，其用途除了硬盘、构成MRI的电动机之外，还用于混合动力车、电动车等的驱动用电动机等。作为该稀土类磁铁的磁化性能的指标，可列举剩余磁化(剩余磁通密度)和矫顽力，但针对电动机的小型化和高电流密度化所致的发热量的增大，对所使用的稀土类磁铁的耐热性要求也进一步提高，在高温使用下如何能够保持磁铁的矫顽力成为该
中的重要研究课题之一。当采用多用于车辆驱动用电动机的作为稀土类磁铁之一的Nd-Fe-B系磁铁时，进行了下述尝试：通过谋求晶粒的微细化、使用Nd量较多的组成的合金、添加矫顽力性能高的Dy、Tb这样的重稀土类元素等来使其矫顽力增大。概述稀土类磁铁的制造方法的一例，一般应用下述方法：对将例如Nd-Fe-B系的金属熔液急冷凝固而得到的微粉末进行加压成形制成成形体，为了对该成形体给予磁各向异性而实施热塑性加工来制造稀土类磁铁(取向磁铁)。上述热塑性加工是例如在上下的冲头(也称为punch)间配置成形体，一边对其加热一边用上下的冲头短时间挤压，进行塑性加工。在上述的稀土类磁铁的制造方法中，以使其矫顽力、磁化提高为目的来添加多种添加元素的研究日复一日地在进行，其中，添加Pr来使热塑性加工性提高受到关注。然而，随着Pr添加量增加，高温气氛下的稀土类磁铁的矫顽力性能降低也是众所周知的。这样在高温气氛下的矫顽力降低的原因是由于Pr与主相的Nd置换而成为Pr-Fe-B组成的缘故。另外，与此同时，关于饱和磁化，Nd-Fe-B为1.61(T)，而Pr-Fe-B降低为1.56(T)也是众所周知的。例如，对于混合动力车的驱动用电动机，由于在小型化后的装载空间中以高输出且高旋转来使用，因而成为大约150℃左右的高温状态，所以内置于电动机中的稀土类磁铁需要在这样的高温气氛下具有高的矫顽力。另外，由于混合动力车的驱动用电动机被小型化且为了发挥高输出而需要高的剩余磁化，因此在Nd-Fe-B系的稀土类磁铁中需要提高其磁取向度。再者，存在剩余磁化强度＝物性值×取向度的关系，取向度仅提高2～3％就能够大大地有助于电动机的小型化。根据以上所述，在制造剩余磁化、高温气氛下的矫顽力都高的稀土类磁铁时，希望对稀土类磁铁的合金组成中的Pr的最适范围进行特定。再者，关于作为经过热塑性加工而制造的稀土类磁铁的主相(晶体)组成具有并用了Nd和Pr的组成的稀土类磁铁的现有技术，能够列举在专利文献1～3中公开的稀土类磁铁。但是，在这些文献中公开的稀土类磁铁中，完全没有显示关于用于给出获得热塑性加工时的良好的加工性、并且磁化性能和高温环境下的矫顽力性能均优异的稀土类磁铁的Pr的最适含量范围的验证结果的记载。在先技术文献专利文献专利文献1：日本特开2003-229306号公报专利文献2：日本特开平5-182851号公报专利文献3：日本特开平11-329810号公报
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述的问题而完成的，涉及经过热塑性加工来制造稀土类磁铁的制造方法和利用该方法制造的稀土类磁铁，其目的是提供通过将合金组成中的Pr的含量控制在最适范围，从而热塑性加工时的加工性优异、高温气氛下的矫顽力性能和磁化性能优异的稀土类磁铁及其制造方法。为了达到上述目的，本专利技术的稀土类磁铁的制造方法包括第1步骤和第2步骤，第1步骤：将成为稀土类磁铁材料的磁粉加压成形来制造成形体，所述磁粉包含RE-Fe-B系主相(RE：Nd以及Pr)和位于该主相的周围的RE-X合金(X：金属元素)晶界相，主相的平均粒径在10nm～200nm的范围；第2步骤：对成形体实施给予各向异性的热塑性加工来制造作为纳米晶体磁铁的稀土类磁铁，在所述磁粉中包含的Nd、B、Co、Pr的含量为Nd：25～35原子％、B：0.5～1.5原子％、Co：2～7原子％、Pr：0.2～5原子％，还包含Fe。本专利技术的制造方法为下述制造方法：在经过热塑性加工来制造作为纳米晶体磁铁的稀土类磁铁时，针对通过在磁粉的合金组成中包含Pr，热塑性加工时的加工性优异而稀土类磁铁的高温气氛下的矫顽力、剩余磁化有降低的倾向这一以往的见解，通过将合金组成中的Pr的含量控制在最适的范围，能够制造获得热塑性加工时的良好的加工性、并且具有高的剩余磁化和高温气氛下的高的矫顽力的稀土类磁铁。本制造方法的特征在于在使用的磁铁用的磁粉的合金组成中，将Pr的含量调整为0.2～5原子％。稀土类磁铁在其组成中以最适的范围具备微量的Pr的情况下，该Pr不是在主相中而是在晶界相中浓化，因此不会产生使主相的温度特性(剩余磁化)降低这样的不利影响。另外，热塑性加工时的加工性大大地受晶界相的熔点和组成左右，但通过微量的Pr在晶界相中浓化就能够使加工性良好。另一方面，当Pr的含量过多时，其进入主相中而与主相中的Nd进行置换，使剩余磁化降低，因此将Pr的含量控制在最适的范围是极其有效的。根据本专利技术人等的验证证实了：使用合金组成中的Pr的含量在0.2～5原子％的范围的磁铁用的磁粉，将其加压成形来制造成形体，对成形体实施热塑性加工来制造出的作为纳米晶体磁铁的稀土类磁铁，制造过程中的热塑性加工时的加工性良好，而且具有在150℃时的矫顽力为5.7kOe(453kA/m)以上、且剩余磁化强度为1.38T以上这样的极其优异的磁特性。再者，磁粉的特征在于含有上述范围的Pr，更具体而言，在磁粉中包含的Nd、B、Co、Pr的含量为Nd：25～35原子％、B：0.5～1.5原子％、Co：2～7原子％、Pr：0.2～5原子％，余量(Bal.)为Fe，主相的平均粒径在10nm～200nm的范围。在第1步骤中，通过液体急冷来制作微细晶粒的急冷薄带(急冷带)，将其粗粉碎等来制作稀土类磁铁用的磁粉，将该磁粉填充到例如阴模内，一边用冲头加压一边烧结来谋求块化，得到各向同性的成形体。在制造该成形体时，作为磁粉，应用上述组成的磁粉。在该成形体中，构成其晶界相的RE-X合金，根据主相成分而不同，但是在RE为Nd的情况下，由Nd与Co、Fe、Ga等之中的至少一种以上的元素的合金构成，例如是Nd-Co、Nd-Fe、Nd-Ga、Nd-Co-Fe、Nd-Co-Fe-Ga之中的任一种、或者混有它们中的两种以上的合金，成为Nd的一部分被置换为Pr的状态。而且，通过第2步骤的热塑性加工在热处理为600～850℃的温度范围、应变速度为10-3～10/秒的范围、加工率为50％以上的条件下进行，所制造出的纳米晶体磁铁的主相的平均粒径生长为50nm～1000nm的范围，具有上述的优异的磁特性。通过第2步骤的热塑性加工来制造出作为纳米晶体磁铁的稀土类磁铁。该稀土类磁铁是取向磁铁，但为了使该取向磁铁的矫顽力进一步提高，对于在第2步骤中制造出的稀土类磁铁(取向磁铁)，也可以通过接触由共晶或者RE富集的过共晶组成的RE-Y合金(Y为金属元素，不包含重稀土类元素)构成的改性合金，在改性合金的共晶点以上的温度进行热处理来使该改性合金的熔液从取向磁铁的表面扩散渗透，形成为RE-Y合金的熔液进入到晶界相内，成形体内部引起组织变化，并且矫顽力提高的稀土类磁铁。在此，作为从共晶到稀土类富集的过共晶组成的改性合金，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种稀土类磁铁的制造方法，包括第1步骤和第2步骤，第1步骤：将成为稀土类磁铁材料的磁粉加压成形来制造成形体，所述磁粉包含RE‑Fe‑B系主相和位于该主相的周围的RE‑X合金晶界相，主相的平均粒径在10nm～200nm的范围，RE为Nd以及Pr，X为金属元素；第2步骤：对成形体实施给予各向异性的热塑性加工来制造作为纳米晶体磁铁的稀土类磁铁，在所述磁粉中包含的Nd、B、Co、Pr的含量为Nd：25～35原子％、B：0.5～1.5原子％、Co：2～7原子％、Pr：0.2～5原子％，还包含Fe。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.11.02 JP 2012-2425281.一种稀土类磁铁的制造方法，包括第1步骤和第2步骤，第1步骤：将成为稀土类磁铁材料的磁粉加压成形来制造成形体，所述磁粉包含RE-Fe-B系主相和位于该主相的周围的RE-X合金晶界相，主相的平均粒径在10nm～200nm的范围，RE为Nd以及Pr，X为金属元素；第2步骤：对成形体实施给予各向异性的热塑性加工来制造作为纳米晶体磁铁的稀土类磁铁，在所述磁粉中包含的Nd、B、Co、Pr的含量为Nd：25～35原子％、B：0.5～1.5原子％、Co：2～7原子％、Pr：0.2～5原子％，还包含Fe。2.根据权利要求1所述的稀土类磁铁的制造方法，所述第2...

【专利技术属性】
技术研发人员：一期崎大辅，宫本典孝，庄司哲也，佐久间纪次，池田悠哉，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP