稀土-铁-氮磁体合金制造技术

一种稀土－铁－氮磁体合金，含有作为主要成分的稀土元素（包括Ｙ的镧系元素中的至少一种）、铁和氮，或者还含有Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ａｌ、Ｓｉ和Ｃ中的至少一种作为另外的主要成分Ｍ。该合金主相还含有０．００１～０．１ｗｔ％的选自由Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ和Ｂａ中的至少一种。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
稀土-铁-氮磁体合金本专利技术涉及用于制造具有优异磁性能的永久磁体的稀土-铁-氮磁体合金，特别是涉及因渗氮时间缩短而改善了生产率从而可以低成本制造的稀土-铁-氮磁体合金。由于具有作为永磁体材料的优异磁性能，通过向具有属于三角、六角、正方或单斜晶系的晶体结构的金属间化合物引入氮而获得的稀土-铁-氮磁性材料近年来引人注目。例如，日本专利申请公开60-131949公开了一种表示为Fe-R-N的永磁体(其中R代表选自由Y、Th和所有镧系元素构成的集合中的一种或多种元素)。日本专利申请公开2-57663公开了一种具有六角或三角晶体结构的磁各向异性材料并表示为R-Fe-N-H(其中R代表包括钇的稀土元素中的至少一种)。日本专利申请公开5-315114公开了一种通过在具有正方晶体结构的ThMn12型金属间化合物中引入氮来获取稀土磁体的制造工艺。日本专利申请公开6-279915公开了一种在具有三角、六角或正方晶体结构的Th2Zn17、TbCu7或ThMn12型金属间化合物中引入氮等获取的稀土磁体材料。在Proc.8th Int.Symposium onMagnetic Anisotropy and Coercivity in Rare Earth Transition MetalAlloys，Birmingham，(1994)，353.中，A.Margarian等公开了一种在具有单斜晶体结构的R3(Fe，Ti)29型金属间化合物中引入氮而获得的材料。在Resume of the Scientific Lectures at the 19th Meeting of theJapanese Society of Applied Magnetics(1995)，Digest of the 19thAnnua/Conference on Magnetics加Japn，p.120中，Sugiyama等公开了一种具有单斜晶体结构的Sm3(Fe，Cr)29N7的化合物。已经研究了向这些材料添加各种物质来改善其磁性能等。例如，日本专利申请公开3-16102公开了一种具有六角或三角晶体结构并表示为R-Fe-N-H-M的磁性材料(其中R表示包括Y的稀土元素中的至少一种，M表示元素Li、Na、K、Mg、Ca、Sr、Ba、Ti、Zr、Hf、V、-->Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Pd、Cu、Ag、Zn、B、Al、Ga、In、C、Si、Ge、Sn、Pb和Bi，以及这些元素和R的氧化物、氟化物、碳化物、氮化物、氢化物、碳酸盐、硫酸盐、硅酸盐、氯化物和硝酸盐中的至少一种)。日本专利申请公开4-99848公开了一种表示为Fe-R-M-N的永磁体材料(其中R代表Y、Th和所有镧系元素中的任何一种，M代表Ti、Cr、V、Zr、Nb、Al、Mo、Mn、Hf、Ta、W、Mg和Si中的任何一种)。日本专利申请公开3-153852公开了一种具有六角或三角晶体结构并表示为R-Fe-N-H-O-M的磁性材料(其中R代表包括Y的稀土元素中的至少一种，M表示元素Mg、Ti、Zr、Cu、Zn、Al、Ga、In、Si、Ge、Sn、Pb和Bi，以及这些元素和R的氧化物、氟化物、碳化物、氮化物、氢化物中的至少一种，)。作为制造这些磁性材料的工艺，有以下工艺，包括制备稀土母合金粉末并向其引入氮原子使其渗氮。作为制备母合金粉末的工艺，例如有以下工艺，包括按适当比例混合稀土金属、铁和任何其他金属，如果需要，在惰性气氛中通过高频感应电流使这些混合物熔化，使其经过均匀化热处理，利用颚式扎碎机等破碎至适当尺寸。根据其他工艺，采用相同合金坯锭通过快淬制造合金薄带，并使其破碎。还有一种工艺，依靠还原扩散由稀土氧化物粉末、还原剂、铁粉末和其他金属粉末，如果需要，来制备合金粉末。为了渗氮，例如有一种方法，包括在由氮气或氨或其与氢气的混合物构成的气氛中，把母合金粉末加热至200℃～700℃的温度。但是，需要相当长的时间来通过氮化把足够大量的氮原子引入金属间化合物。因此，传统工艺存在生产率低并导致高制造成本的问题。已经尝试使用较高温度来加速氮化反应，但是作用很小，这是因为会引起已获得的化合物分解。也已经尝试使用高压氮气氛，但是在安全性上存在问题。基于这些情形，本专利技术的目的在于提供因渗氮时间缩短而改善了生产率从而可以低成本制造的稀土-铁-氮磁体合金。为做出能实现上述目的的专利技术，作为我们的研究项目的结果，我-->们，本专利技术的专利技术者已经发现，在稀土-铁-磁体合金表面上形成氮原子的反应是其在氮气氛或由氨等形成的含氮气氛中的渗氮反应中的速率决定的工序，而且，还发现如果在合金的金属间化合物相中添加强电子施主性的碱金属或碱土金属例如Li、Na、K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr、或Ba，则可提高氮原子形成反应的速率以及合金的渗氮反应速率。根据本专利技术的一种方案，由一种稀土-铁-氮磁体合金可以实现上述目的，该合金主要由稀土元素(包括Y的镧系元素中的至少一种)、铁和氮构成，并含有0.001～0.1wt％的选自由Li、Na、K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr和Ba组成的集合中的至少一种元素。根据本专利技术的另一种方案，由一种稀土-铁-氮磁体合金可以实现上述目的，该合金主要由稀土元素(包括Y的镧系元素中的至少一种)、铁、氮和M(M代表选自由Ti、V、Cr、Mn、Cu、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、W、Al、Si和C组成的集合中的至少一种元素)构成，并含有0.001～0.1wt％的选自由Li、Na、K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr和Ba组成的集合中的至少一种元素。本专利技术的合金最好是具有三角、六角、正方或单斜晶体结构的合金，以便呈现优异的磁性能。本合金所含稀土元素(或者包括Y的镧系元素中的至少一种)最好是Y、La、Ce、Pr、Nd和Sm中的至少一种，或者是这些元素中的至少一种和Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm和Yb中的至少一种这两者，以便呈现高的磁性能。含有Pr、Nd或Sm的合金尤其呈现高磁性能。就其磁性能而言本合金最好含有14～26wt％的稀土元素。为了在不降低磁性能的条件下改善温度性能和耐蚀性，合金的部分铁可以用Co和Ni中的一种或两种来置换。本合金含有至少1wt％的氮，含氮量不足会降低磁体的磁性能。如果本合金含有Ti、V、Cr、Mn、Cu、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、W、Al、Si和C中的至少一种作为M，则可具有稳定的晶体结构以及改善的磁性能。但是，其含量最好不超过12wt％，否则将导致合金磁性能下降，尤其是其饱和磁化强度。具有三角、六角、正方或单斜晶体结构的金属间化合物的例子有-->Th2Zn17型的Sm2Fe17N3合金、TbCu7型的(Sm、Zr)(Fe、Co)10Nx合金、ThMn12型的NdFe11TiNx合金、R3(Fe、Ti)29型的Sm3(Fe、Ti)29N5合金和Sm3(Fe、Cr)29Nx合金。合金所含的Li、Na、K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr和Ba中的至少一种其含量应在0.001～0.1wt％。少于0.001wt％，则渗氮时间的缩短极少，超过0.1wt％，会给合金的磁性能带来不必要的降低，尤其是其磁化强度。根据本专利技术，在具有三角、六角、正方或单斜晶体结构的金属间化合物相中引本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种稀土－铁－氮磁体合金，主要包括稀土元素（包括Ｙ的镧系元素中的至少一种）、铁和氮，并含有０．００１～０．１ｗｔ％的选自由Ｌｉ、Ｋ、Ｎａ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ和Ｂａ组成的集合中的至少一种元素。

【技术特征摘要】
JP 1995-11-28 308725/951.一种稀土-铁-氮磁体合金，主要包括稀土元素(包括Y的镧系元素中的至少一种)、铁和氮，并含有0.001～0.1wt％的选自由Li、K、Na、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr和Ba组成的集合中的至少一种元素。2.根据权利要求1的合金，其特征在于具有三角、六角、正方或单斜晶体结构。3.根据权利要求1的合金，其特征在于所述稀土元素是选自由Y、La、Ce、Pr、Nd和Sm组成的集合中的至少一种，或者是所述至少一种元素与选自由Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm和Yb组成的集合中的至少一种元素的组合。4.根据权利要求1的合金，其特征在于所述稀土元素含量为14～26wt％。5.根据权利要求1的合金，其特征在于用选自Ni和Co中的至少一种来置换部分的所述铁。6.根据权利要求1的合金，其特征在于所述氮含量至少为1wt％。7.根据权利要求1的合金，其特征在于所述选自由Li、Na、K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr和Ba组成的集合中的至少一种元素包含于具有三角、六角、正方或单斜晶体结构的金属间化合物中。8.一种稀土-铁-氮磁体合金，主要包括稀土元素(包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：石川尚，川本淳，
申请(专利权)人：住友金属矿山株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]