專利名稱：具有磁性能的產品及其制備工藝,和用此產品制造的磁體的制作方法
技術領域：
本發明涉及具有磁性能的產品的制備工藝，由此獲得的產品和用此產品制造的磁體。
永磁體在電氣或電子工業的重要性意味著持續不斷地尋找具有磁性能的產品。這種產品必須具有良好的性能而且成本可以被接受。這種產品包括以稀土和過渡金屬為基的合金。雖然這種合金具有的品質使其具有制備磁體的引人關注之處，但是其性能仍需進一步提高。
重要的還在于應有啟動具有良好磁性能的產品用于制造這種磁體的起點。
本發明的目的在于提供一種可以制造這種產品的處理工藝。
本發明的工藝提供一種具有磁性能的產品的制備工藝，其特征在于，包括至少一種稀土和至少一種過渡金屬的合金A與至少一種元素B或元素B的化合物一起粉碎，元素B選自下列集合鋁、鉍、鎘、錫、鎵、銦、鉛、鋅、鎂、銀、銻、銅、鉻、鎳、汞和稀土。
本發明還涉及一種具有磁性能的產品，在第一實施方案中，其特征在于，它是一種由包括至少一種稀土和至少一種過渡金屬的合金A為基的顆粒所構成的粉末形式，并且被包含選自下列集合中的至少一種元素B的包層所圍繞鋁、鉍、鎘、錫、鎵、銦、鉛、鎂、銀、銻、銅、鉻、鎳、汞和稀土，所述顆粒基本是單晶。
本發明還涉及具有磁性能的產品，在第二實施方案中，其特征在于，它是一種由包括至少一種稀土和至少一種過渡金屬的合金A為基的顆粒所構成的粉末形式，并且被包含鋅或者鋅和選自下列集合中的至少一種其它元素的混合物的包層所圍繞鋁、鉍、鎘、錫、鎵、銦、鉛、鎂、銀、銻、銅、鉻、鎳、汞和稀土，所述顆粒基本是單晶。
通過展示本發明的以下說明和非限制性實施方案，將可更清楚地了解本發明的其它特征、細節和優點。
本發明的工藝從合金A開始，其組成在成分的性質和其各個比例上可以變化。
本工藝使用固體合金，例如鑄錠形式的。
該合金包括至少一種稀土和至少一種過渡金屬。本發明也可以用于還包括氮或硼的上述合金。這種合金是公知的。
本說明書所用的術語“稀土”是指由釔和周期表中原子序號在57-71內的元素構成的集合中的元素。本說明書所稱周期表是公開在“Supplement au Bulletin de la Societe Chimique de France n° 1”(1.1966)。
合金A中的稀土特別可以是釤。合金A還可以包括幾種稀土，其中釤可以占主要比例。合金A中的稀土也可以是釹和/或鐠。對于有幾種稀土的合金，釹和/或鐠可以占主要比例。
術語“過渡金屬”是指IIIa-VIIa、VIII、Ib和IIb族元素。更具體地，這些過渡元素可以是鐵、鈷或鎳。其它過渡元素可以特別與鐵和/或鈷一起存在于組成中，例如鉻、鈮、鉬、釩、銅、鋅、銀、鉑、金、鋯和鉿。
當然，本發明的合金除了過渡元素之外，還可以包括鋁、硅、硫、鎵或鉛，單獨使用或者組合使用。
可以大范圍地改變稀土、過渡金屬和可選用的氮或硼的各自比例。于是，稀土含量可以至少是1％(這里給出的百分比是原子百分比)，并且可以在1％-30％之間。氮或硼含量可以至少是0.5％，并且可以在0.5％-30％之間。
合金A的例子是釤/鈷或者釤/鐵/氮或者稀土/鐵/硼。稀土可以是釹。
在本發明中具有特別用途的合金A具有RE2TM14B型的一種相，此相可以是主相，其中RE代表至少一種稀土，TM代表至少一種過渡金屬。
通過在中性氣氛中、最好是900-1100℃范圍的溫度下加熱，使合金A經受初步均勻化處理可能是重要的。
最后，為了獲得單晶顆粒形式的具有本發明的磁性能的產品，合金A必須具有結晶結構。
如上所述，從下列集合中選擇元素B鋁、鉍、鎘、錫、鎵、銦、鉛、鋅、鎂、銀、銻、銅、鉻、鎳、汞和稀土。當然，可以按合金形式、特別是二元或三元合金組合使用幾種元素B。在所述元素中，可以特別關注鎵、鎂和鋁。關于稀土，元素B特別可以是釹、鋱、鏑或釤。稀土最好與除稀土之外的上述集合中的至少一種元素合金化。元素B的具體合金是鋁/鏑、鋁/釤、鎂/鋁、鋁/鏑/鎂、和鎂/鋁/釤合金。
可以使用不同形式的元素B，最好以其金屬化形式，或者以化合物形式，例如氧化物或鹽。
可以使用固體塊形式的元素B。
本發明的工藝包括使合金A與至少一種元素B或元素B的化合物一起粉碎。粉碎可以是直接的，亦即不存在任何液體介質、特別是惰性溶劑。但是，本發明也可以在液體介質存在的條件下進行粉碎。也可以按照任何順序組合在液體介質中的粉碎和無液體介質的粉碎。
可以在任何適當的設備中進行粉碎，該設備能夠提供足夠的能量，以便獲得根據本發明的粉末。粉碎周期主要根據準備產生的晶粒尺寸來確定。通常產生晶粒尺寸在1μm-500μm范圍的顆粒。該粉末晶粒由晶粒尺寸至多是50μm的顆粒組成，最好是0.1μm-10μm。粉碎時間例如可以是1-30分鐘。
最好在中性或者惰性氣氛、例如在氬氣氛中進行粉碎。
在一種變型中，在對合金A-元素B或元素B的化合物的混合物加熱的同時，進行粉碎。
在進一步的變型中，在350℃-1000℃范圍的溫度下，對粉碎之后獲得的混合物進行一次或多次熱處理，通常是在控制氣氛中，更具體地是在氬氣中或者在真空中進行。
上述元素B的含量可以在寬范圍內變化，主要取決于期望粉碎產品產生的磁性能。一般，元素B或元素B的化合物與合金A的重量比R至多為12。具體地，可以至多是1，更具體地至多是0.5。在某些實施方案中，此比例可以小于0.1。
本發明的工藝可以產生具有磁性能的粉末形式的產品，特別是具有相當高的矯頑力。對于處理前僅有低矯頑力的Nd-Fe-B型合金尤其如此。此外，本發明的工藝可以改善按此方式處理的合金的抗氧化能力。
以下將說明利用本發明的工藝獲得的產品。
這里有兩個實施方案。
第一實施方案中，產品是以合金A為基的顆粒形式，這些顆粒被包含選自下列集合中的至少一種元素B的包層所圍繞鋁、鉍、鎘、錫、鎵、銦、鉛、鎂、銀、銻、銅、鉻、鎳、汞和稀土。
第二實施方案中，產品是以合金A為基的顆粒形式，這些顆粒被包含鋅或者鋅和選自下列集合中的至少一種其它元素的混合物的包層所圍繞鋁、鉍、鎘、錫、鎵、銦、鉛、鎂、銀、銻、銅、鉻、鎳、汞和稀土。
當然，關于該工藝和合金A以及元素B的以上說明可以用于兩個實施方案。這樣，在第一實施方案中，該包層可以包含以至少一種稀土和選自下列集合中的至少一種其它元素為基的元素B的合金鋁、鉍、鎘、錫、鎵、銦、鉛、鎂、銀、銻和汞，稀土更具體地是鏑或釤，其它元素更具體地是鋁。對于第二實施方案，該包層可以包含鋅和至少一種稀土的混合物。最后，對于兩個實施方案，元素B或者與鋅混合的元素可以是鎵和/或鋁。
本發明的產品的一個特征是顆粒基本是單晶。術語“基本是單晶”意味著在本發明產品的一個顆粒中，至多10個晶粒代表顆粒的至少50％。
當然在已經說明的產品結構上可以有一定的變化。具體地，覆蓋合金的外包層可以不一定是完全連續的或均勻的。但是，本發明的產品最好包含均勻的覆蓋層。
該層可以是至少部分化學地鍵合于合金。
最后，構成本發明產品的顆粒是各向異性的或者基本是各向異性的。
本發明還涉及永久磁體，其包括如上所述的產品或者從上述工藝獲得的產品。該永久磁體按照公知方式制備，例如通過燒結。而且，本發明的產品適合于制備粘結磁體。這種粘結磁體包括在由非磁性材料基形成的母體中的上述產品，例如在玻璃、聚合物、例如環氧樹脂的樹脂中，或者在低熔點的第二合金中。
以下給出實施例。
實施例1組成為Nd15Fe77B8(at％)的合金A的鑄錠，按不同比例R Ga/合金A與作為元素B的鎵金屬混合。混合物總重量是5克。在破碎機中氬氣下對該混合物粉碎10分鐘。獲得的結果如下表給出。
實施例2重復實施例1的條件，但是采用的合金A已經通過在1100℃熱處理24小時進行了初步均勻化，按比例R Al/合金A＝0.12使用鋁金屬作為元素B。獲得的結果如下表給出。
實施例3重復實施例1的條件，使用實施例2的合金A，但是使用組成為Dy15Al85(wt％)的合金作為元素B，R(Dy15Al85/合金A)＝0.1。獲得的結果如下表給出。
實施例4重復實施例1的條件，但是使用的合金A已經通過在900℃進行5小時的熱處理而進行了初步均勻化處理，比例R Ga/合金A＝0.2。獲得的結果如下表給出。
實施例5重復實施例1的條件，使用的合金A已經通過在900℃進行5小時的熱處理而進行了初步均勻化處理，但是使用組成為Dy15Ga85(wt％)的合金作為元素B，R(Dy15Ga85/合金A)＝0.25。獲得的結果如下表給出。
實施例6對實施例3的粉末進行熱處理(在900℃12分鐘然后在600℃1小時)。獲得的結果如下表給出。
實施例7
組成為Nd15(Fe0.8Co0.2)77B8的合金A的鑄錠按比例R Mg2Al3/合金A＝0.1與作為元素B的合金Mg2Al3混合。在破碎機中氬氣下對混合物進行粉碎。然后在600℃對粉末進行12分鐘的熱處理。獲得的結果如下表給出。
表
為了對比，Nd15Fe77B8粉末具有0.4kOe的Hc值。
權利要求
1.一種具有磁性能的產品的制備工藝，其特征在于，包括至少一種稀土和至少一種過渡金屬的合金A與至少一種元素B或元素B的化合物一起粉碎，元素B選自下列集合鋁、鉍、鎘、錫、鎵、銦、鉛、鋅、鎂、銀、銻、銅、鉻、鎳、汞和稀土。
2.根據權利要求1的工藝，其特征在于，所述元素B是鎵和/或鋁。
3.根據權利要求1的工藝，其特征在于，合金A與以至少一種稀土和選自下列集合中的至少一種其它元素為基的元素B的合金一起粉碎鋁、鉍、鎘、錫、鎵、銦、鉛、鋅、鎂、銀、銻、銅、鉻、鎳和汞。
4.根據權利要求3的工藝，其特征在于，稀土是鏑或釤，其它元素是鋁。
5.根據前述權利要求中任一項的工藝，其特征在于，合金A還包含氮或硼。
6.根據前述權利要求中任一項的工藝，其特征在于，過渡金屬是鐵、鈷或鎳。
7.根據前述權利要求中任一項的工藝，其特征在于，合金A的稀土是釤、釹或鐠。
8.根據前述權利要求中任一項的工藝，其特征在于，在粉碎過程中對合金A-元素B或元素B的化合物的混合物加熱。
9.根據前述權利要求中任一項的工藝，其特征在于，粉碎之后，在500℃-1000℃范圍內的溫度下，對合金A-元素B或元素B的化合物的混合物熱處理。
10.根據前述權利要求中任一項的工藝，其特征在于，通過熱處理對合金A進行初步均勻化處理。
11.一種具有磁性能的產品，其特征在于，它是一種以包括至少一種稀土和至少一種過渡金屬的合金A為基的顆粒形式，并且被包含選自下列集合中的至少一種元素B的包層所圍繞鋁、鉍、鎘、錫、鎵、銦、鉛、鎂、銀、銻、銅、鉻、鎳、汞和稀土，所述顆粒基本是單晶。
12.一種具有磁性能的產品，其特征在于，它是一種以包括至少一種稀土和至少一種過渡金屬的合金A為基的顆粒形式，并且被包含鋅或者鋅和選自下列集合中的至少一種其它元素的混合物的包層所圍繞鋁、鉍、鎘、錫、鎵、銦、鉛、鎂、銀、銻、銅、鉻、鎳、汞和稀土，所述顆粒基本是單晶。
13.根據權利要求12的產品，其特征在于，所述包層包含鋅和至少一種稀土的混合物。
14.根據權利要求11-13中任一項的產品，其特征在于，所述元素B或者與鋅混合的元素是鎵和/或鋁。
15.根據權利要求11的產品，其特征在于，所述包層包含以至少一種稀土和選自下列集合中的至少一種其它元素為基的元素B的合金鋁、鉍、鎘、錫、鎵、銦、鉛、鎂、銀、銻、銅、鉻、鎳和汞，更具體地稀土是鏑或釤，其它元素更具體地是鋁。
16.根據權利要求11-15中任一項的產品，其特征在于，合金A還包含氮或硼。
17.根據權利要求11-16中任一項的產品，其特征在于，過渡金屬是鐵、鈷或鎳。
18.根據權利要求11-17中任一項的產品，其特征在于，合金A的稀土是釤、釹或鐠。
19.一種永久磁體，其特征在于，包含根據權利要求11-18中任一項的產品或者由根據權利要求1-10中任一項的工藝所獲得的產品。
20.一種粘結永久磁體，其特征在于，在由以玻璃、聚合物、樹脂為基的非磁性材料或者低熔點的第二合金所形成的母體中，該粘結永久磁體包含根據權利要求11-18中任一項的產品或者由根據權利要求1-10中任一項的工藝所獲得的產品。
全文摘要
本發明涉及一種具有磁性能的產品的制備方法,所得產品和由此產品制造的磁體。該方法的特征在于,包括至少一種過渡金屬的合金A與一種元素B或元素B的化合物一起粉碎,元素B選自下列集合:鋁、鉍、鎘、錫、鎵、銦、鉛、鋅、鎂、銀、銻、銅、鉻、鎳、汞和稀土。該產品是合金A基的顆粒形式,涂敷至少一種所述元素B,所述顆粒基本具有單晶性質。
文檔編號H01F1/055GK1251203SQ97198269
公開日2000年4月19日 申請日期1997年8月18日 優先權日1996年8月20日
發明者D·吉沃德, M·羅希格諾爾, S·蘇扎特曼 申請人:羅狄亞化學公司