專利名稱：具有高本征感應的各向同性稀土材料的制作方法
技術領域：
本發明總體上涉及一種各向同性稀土-硼-鐵磁性材料，更具體而言，涉及一種具有高本征感應的各向同性稀土-硼-鐵磁性材料及制造該材料的方法。
背景技術：
希望有一種具有高本征感應的各向同性磁性材料。較高的本征感應意味著較高的磁通，這使得可以從這種材料制成更薄更輕的磁鐵。在許多應用中，使用更薄更輕的磁鐵是優選的。
但是，目前可用的各向同性稀土-硼-鐵磁性材料的本征感應相對較低。例如，Magnequench國際公司制造的商用各向同性稀土-硼-鐵磁性粉末MQP-B具有9kOe的本征矯頑力。在該本征矯頑力值的三分之二(即，大約6kOe)，該粉末的本征磁感應值為大約4.5kG。這種粉末的額定剩磁值為大約8.2kG。因此，這種粉末4.5kG的本征磁感應值只有其剩磁值的大約55％。希望磁性材料的本征磁感應值能夠占其剩磁值更高的百分比。
因此，本發明的一個目的是提供一種具有高本征感應值的各向同性稀土-硼-鐵磁性材料；及本發明的另一個目的是提供一種制造這種材料的方法。
發明概述本發明提供了一種各向同性稀土-硼-鐵磁性材料，在其本征矯頑力的三分之二進行測量且不考慮退磁校正因素時，具有至少為其剩磁三分之二的本征磁感應。優選地，本發明的磁性材料是從一種合金制成的，該合金的組成按重量比例包括大約15-35％的一種或多種稀土金屬、大約0.5-4.5％的硼及大約0-20％的鈷，用鐵進行平衡。
在一種優選實施方案中，本發明的磁性材料是通過首先在惰性環境下利用熔體紡絲方法從合金形成帶狀物來制成的。優選地，在該過程中，為了獲得期望的磁性屬性，噴嘴和輪之間的距離必須保持小于1.5英寸。然后，將利用這種熔體紡絲方法獲得的帶狀物碾壓成粉末并在高于400℃，優選地至少為600℃，的溫度下退火。
附圖簡述通過以下詳細描述并聯系附圖，本發明的這些和其它目的、特點和優點將變得更加明顯，其中
圖1分別說明了傳統各向同性稀土-硼-鐵磁性材料和本發明各向同性稀土-硼-鐵磁性材料的退磁曲線，其中本發明的磁性材料顯示出較高的本征磁感應；及圖2是如下面實例1所述的本發明磁性材料的測量退磁曲線。
發明詳述本發明提供了一種各向同性稀土-硼-鐵磁性材料，當在其本征矯頑力的三分之二進行測量時，具有至少為其剩磁三分之二的本征感應，還提供了制造這種材料的方法。優選地，當在其本征矯頑力的三分之二進行測量時，本征感應值是其剩磁的至少70％，優選地是至少75％。
根據本發明，各向同性磁性材料是從一種合金制成的，該合金的組成按重量比例包括大約15-35％的一種或多種稀土金屬、大約0.5-4.5％的硼及大約0-20％的鈷，用鐵進行均衡。本發明的各向同性磁性材料是利用一種熔體紡絲方法制成的。根據本發明，在熔體紡絲過程中，噴嘴和輪之間的距離優選地要保持小于1.5英寸以便形成帶狀物。然后，這種帶狀物被碾壓成粉末并在高于400℃的溫度下退火。優選地，退火的溫度是至少600℃。當在其本征矯頑力的三分之二進行測量且不考慮退磁校正因素時，根據本發明獲得的各向同性磁性材料顯示出至少為其剩磁三分之二的本征感應。
應當認識到，本發明的各向同性稀土-硼-鐵磁性材料可以是許多不同的形式，包括但不限于帶狀物、粉末或磁鐵。
圖1分別直觀地示出了傳統各向同性稀土-硼-鐵磁性材料的退磁曲線(曲線1)和本發明具有較高本征感應的各向同性稀土-硼-鐵磁性材料的退磁曲線(曲線2)。如曲線1所示的退磁曲線，可以直觀地看到傳統各向同性磁性材料具有大約9kOe的本征矯頑力和大約8.25kG的剩磁，Br。這樣，當在其本征矯頑力的三分之二進行測量時，這種傳統磁性材料有大約5.25kG的本征感應，Bd1，這小于其剩磁的三分之二(大約為5.5kG)。與之相比，如曲線2所示的退磁曲線，本發明的各向同性磁性粉末具有相同的本征矯頑力(大約9kOe)和剩磁(大約8.25kG)。但是，本發明的粉末顯示出了較高的本征感應--當在其本征矯頑力的三分之二進行測量時，其本征感應，Bd2，為大約6.25kG，大于其剩磁的三分之二(大約為5.5kG)。
在用于構成本發明各向同性磁性材料的合金中，還可以存在少量的其它元素，不管是單獨還是總體最多都不能超過重量的2％。這些元素包括但不限于鎢、鉻、鎳、鋁、銅、鎂、錳、鎵、鈮、釩、鉬、鈦、鉭、鋯、碳、錫和鈣。就象氧和氮一樣，一般也可以有少量的硅。由于不可避免的雜質或者由于某種制造方法所必需，以上提到的元素完全可能出現在磁性材料中。但是，這些元素，尤其是那些很昂貴的元素，不是專門加入到其組成中的，而且保持在一個低水平。例如，組成中鈮的總量優選地是小于其重量的0.1％，更加優選地是小于其重量的0.01％。鎵的總量優選地是小于其重量的0.01％，更加優選地是小于其重量的0.005％。
通過以下實例對本發明進行進一步的描述，該實例是用來說明本發明的，不應當以任何方式認為是對其限制。
實例實例1一種額定組成的合金，按重量比例具有由28.2％的稀土、0.92％的硼、5.0％的鈷，用鐵進行均衡，以32米/秒的速度在氬氛中被熔體紡絲。然后，利用這種熔體紡絲方法產生的帶狀物被碾壓成小于40粒度的粉末。然后在氬氛中以600℃的溫度退火4分鐘。所測量到的粉末退磁曲線在圖2中示出。該粉末的磁性如下列出Br(剩磁) 8.55kGHci(本征矯頑力) 9.75kOe
BHmax(產生的能量) 14.2MGOeBd(按2/3Hci測量到的本征感應) 6.0kG如上所示，該粉末的本征感應值是其剩磁的大約70％，大于其剩磁值的三分之二。
在整個該說明書中，除非特別指出，磁性材料的本征感應，Bd，總是指按其本征矯頑力，Hci，的三分之二進行測量的本征感應。
在確定以上列出的磁性的過程中，沒有使用退磁校正因素。如果使用退磁校正因素，則值如下Br 9.16kGHci9.75kOeBHmax 17.3MGOeBd 7.3kG應當指出，通過考慮退磁校正因素確定的粉末本征感應大約是其剩磁的80％。
實例2一種在實例1中給定組成的合金，以20米/秒的速度在氦氛中被熔體紡絲。利用這種熔體紡絲方法產生的帶狀物被碾壓成粉末并以630℃的溫度退火4分鐘。沒有使用退磁校正因素，該粉末的磁性如下列出Br 8.4kGHci 9.44kOeBd 5.676kG粉末的本征感應還是大于其剩磁的三分之二。
實例3一種在實例1中給定組成的合金，以36米/秒的速度在惰性環境中被熔體紡絲。在這種方法中，噴嘴和輪之間的距離保持在1英寸。利用這種熔體紡絲方法產生的帶狀物被碾壓成粉末并以640℃的溫度退火4分鐘。不考慮退磁校正因素，該粉末的磁性如下Br8.48kG；Hci 9.87kOe；
BHmax 14.4MGOe；及Bd6.4kG在這種情況下，本征感應大于其剩磁的75％。
如從以上實例中可以看到的，本發明各向同性磁性粉末的本征感應值大于其剩磁值的三分之二。優選地，大于其剩磁值的70％，更優選地，大于其剩磁值的75％。比較而言，傳統的各向同性稀土-硼-鐵粉末具有小于其剩磁三分之二的本征感應值。
根據本發明，熔體紡絲方法可以在任何惰性環境，如真空、氬、氦等，下執行。優選地，在該熔體紡絲方法中，噴嘴到輪的距離小于1.5英寸，因為如果該距離大于1.5英寸，則所獲得粉末的磁性會降低。
本發明不是要限定在上述具體實施方案的范圍內，這些實施方案只是作為本發明個別方面的單獨說明。除了在此示出和描述的實施方案，對本領域技術人員來說，通過前面的描述和附圖可以對本發明進行各種變化是很顯然的。這些變化都在附加權利要求的范圍之內。
權利要求
1.一種各向同性磁性材料，按重量比例基本上包括大約15-35％的一種或多種稀土金屬、大約0.5-4.5％的硼及大約0-20％的鈷，用鐵進行均衡，所述磁性材料包括重量小于0.1％的鈮和小于0.01％的鎵，而且當在其矯頑力的三分之二進行測量且不考慮退磁校正因素時，有至少為其剩磁三分之二的本征磁感應。
2.權利要求1的磁性材料，其中本征磁感應至少是其剩磁的70％。
3.權利要求1的磁性材料，其中本征磁感應至少是其剩磁的75％。
4.權利要求1的磁性材料，是由一種包括熔體紡絲步驟的方法制成的。
5.權利要求4的磁性材料，其中所述熔體紡絲步驟使用噴嘴和輪，所述噴嘴和輪之間的距離小于1.5英寸。
6.權利要求4的磁性材料，其中所述方法還包括在所述熔體紡絲步驟之后將從所述熔體紡絲步驟獲得的帶狀物碾壓成粉末的步驟。
7.權利要求6的磁性材料，其中所述方法還包括在所述將帶狀物碾壓成粉末的步驟之后使所述粉末退火的步驟。
8.權利要求7的磁性材料，其中所述退火是在高于600℃的溫度下執行的。
9.從一種合金制成的各向同性磁性材料，該合金的組成按重量比例基本上包括大約15-35％的一種或多種稀土金屬、大約0.5-4.5％的硼及大約0-20％的鈷，用鐵進行均衡，所述磁性材料包括重量小于0.1％的鈮和小于0.01％的鎵，而且當按其本征矯頑力的三分之二進行測量且不考慮退磁校正因素時，有至少為其剩磁三分之二的本征磁感應，所述材料由一種熔體紡絲方法制成。
10.權利要求9的各向同性磁性材料，其中所述熔體紡絲方法使用噴嘴和輪，所述噴嘴和輪之間的距離小于1.5英寸。
11.從一種合金制成的各向同性磁性材料，該合金的組成按重量比例基本上包括用鐵進行均衡的大約15-35％的一種或多種稀土金屬、大約0.5-4.5％的硼及大約0-20％的鈷，所述磁性材料包括重量小于0.1％的鈮和小于0.01％的鎵，而且當在其本征矯頑力的三分之二進行測量且不考慮退磁校正因素時，有至少為其剩磁三分之二的本征磁感應，所述磁性材料由一種熔體紡絲方法制成，其中所述合金被熔化并紡成帶狀物，其中噴嘴和輪之間的距離小于1.5英寸，隨后是將所述帶狀物碾壓成粉末并使所述粉末退火的過程。
12.權利要求11的各向同性磁性材料，其中所述帶狀物被碾壓成小于40粒度的粉末。
13.權利要求11的各向同性磁性材料，其中所述退火是在至少600℃的溫度下執行的。
全文摘要
提供了一種具有至少為其剩磁三分之二的本征磁感應的各向同性磁性合金粉末，及一種制造該粉末的方法。該粉末是從一種合金制成的，該合金的組成按重量比例基本上包括用鐵進行均衡的大約15－35％的一種或多種稀土金屬、大約0.5－4.5％的硼及大約0－20％的鈷。該合金粉末是由一種方法制成的，其中一定數量的合金在惰性環境下被熔化和紡成帶狀物，優選地噴嘴和輪之間的距離要小于1.5英寸，隨后是將帶狀物碾壓成粉末并使粉末退火。
文檔編號H01F1/053GK1494722SQ02805677
公開日2004年5月5日 申請日期2002年1月7日 優先權日2001年1月8日
發明者V·潘查納坦, W·R·格林, K·A·楊, V 潘查納坦, 楊, 格林 申請人:馬格內昆茨公司