稀土永磁體的制造方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及邊抑制燒結磁體本體的剩余磁通密度的降低邊增大矯頑力的R-Fe-B系稀土永磁體的制造方法。
【背景技術】
[0002] Nd-Fe-B系永磁體因其優異的磁特性，用途正在越來越廣。近年來，即使在電動 機、發電機等旋轉機械領域，伴隨著設備的輕量小型化、高性能化、節能化，也開發出了利用 Nd-Fe-B系永磁體的永磁體旋轉機械。旋轉機械中的永磁體由于繞組及鐵芯的發熱而暴露 于高溫，進而，由于來自繞組的退磁場而處于極易退磁的狀況下。因此，正在需要成為耐熱 性、耐退磁性指標的矯頑力為一定以上，且成為磁力大小指標的剩余磁通密度盡可能高的 Nd-Fe-B系燒結磁體。
[0003] Nd-Fe-B系燒結磁體的剩余磁通密度的增大通過Nd2Fe14B化合物的體積率增大和 結晶取向度提高來實現，到目前為止，正在進行各種工藝的改善。關于矯頑力的增大，存在 實現晶粒的微細化、使用增大了Nd量的組成合金、或者添加具有效果的元素等各種方法， 其中，當前最通常的方法是使用由Dy、Tb替換了Nd的一部分的組成合金。通過由這些元素 替換Nd2Fe14B化合物的Nd，化合物的各向異性磁場增大，矯頑力也增大。另一方面，Dy、Tb 的替換會使化合物的飽和磁極化減少。因此，只要用上述方法實現矯頑力的增大，剩余磁通 密度的下降就不可避免。
[0004] Nd-Fe-B系燒結磁體在晶界面生成反向磁疇的核的外部磁場的大小成為矯頑力。 晶界面的結構對反向磁疇的核生成有著強烈的影響，界面附近的晶體結構的紊亂會招致磁 性結構的紊亂，會助長反向磁疇的生成。通常認為，從晶體界面到5nm左右深度的磁性結構 有助于矯頑力的增大（非專利文獻1)。本發明人發現，通過使少量的Dy、Tb僅富集于晶粒 的界面附近，且僅使界面附近的各向異性磁場增大，既能夠抑制剩余磁通密度的下降，又能 夠增大矯頑力（專利文獻1)。進而，確立了如下的制造方法，即，分別制作Nd2Fe14B化合物 組成合金和富Dy或Tb的合金，然后將兩者混合并進行燒結（專利文獻2)。在該方法中，富 Dy或Tb的合金在燒結時成為液相，以包圍Nd2Fe14B化合物的方式分布。其結果是，僅在化 合物的晶界附近替換NcUDy或Tb，既能夠抑制剩余磁通密度的下降，又能夠有效地增大矯 頑力。
[0005] 但是，在上述方法中，因為在將兩種合金微粉末混合的狀態下，以1000?1100°C 這樣的高溫進行燒結，所以Dy或Tb不僅容易擴散到Nd2Fe14B晶粒的界面，而且還容易擴散 到內部。根據實際得到的磁體的組織觀察，在晶界表層部，從界面擴散到深度1?2ym左 右，當將擴散的區域換算成體積百分率時，成為60 %以上。另外，向晶粒內的擴散距離越長， 界面附近的Dy或Tb的濃度就越低。為了極力抑制向晶粒內的過度擴散，有效的是使燒結 溫度降低，但這同時會阻礙燒結產生的致密化，不能成為現實的方法。在邊由熱壓機等施加 應力邊在低溫下進行燒結的方法中，能夠實現致密化，但存在生產率極低這樣的問題。
[0006] 另一方面，報告了如下的方法（非專利文獻2及3)，S卩，在將燒結磁體加工成小型 以后，通過利用濺射使Dy、Tb被覆于磁體表面，然后在比燒結溫度低的溫度下對磁體進行 熱處理，由此使Dy、Tb僅擴散到晶界部，從而使矯頑力增大。在該方法中，因為能夠更有效 地使Dy、Tb富集于晶界，所以能夠使矯頑力增大而幾乎不伴隨剩余磁通密度下降。另外，磁 體的比表面積越大，即，磁體本體越小，供給的Dy、Tb的量越多，因此該方法僅能夠應用于 小型或薄型磁體。但是，在利用濺射等的金屬膜的被覆方面，存在生產率差這樣的問題。
[0007] 針對這些課題，提出了如下的方法（專利文獻3及4)，S卩，在包含R1-Fe-B系組成 (R1為選自包括Y和Sc的稀土元素中的一種或兩種以上）的燒結磁體本體表面，涂布含有 R2的氧化物、氟化物或氟氧化物（R2為選自包括Y和Sc的稀土元素中的一種或兩種以上） 的粉末并進行熱處理，使R2被燒結磁體本體吸收。
[0008] 根據該方法，既能夠抑制剩余磁通密度的減小，又能夠增大矯頑力，但在其實施 時，還希望進行各種改善。即，作為使粉末存在于燒結磁體本體表面的方法，可采用將燒結 磁體本體浸漬在使上述粉末分散于水或有機溶劑而形成的分散液中或者噴涂該分散液并 使其干燥的方法，但在浸漬法和噴涂法中，難以控制粉末的涂敷量，不能使上述R2被充分吸 收，或者相反，有時也會涂布過量的粉末，浪費貴重的R2。另外，因為涂膜的膜厚容易產生波 動，膜的致密性也不高，所以為了將矯頑力的增大提高至飽和，需要過剩的涂敷量。進而，因 為由粉末構成的涂膜的粘附力低，所以也存在從涂敷工序到熱處理工序結束為止的操作性 差這樣的問題，另外，也存在難以進行更大面積的處理這樣的問題。
[0009] 現有技術文獻
[0010] 專利文獻
[0011] 專利文獻1 :特公平5-31807號公報
[0012] 專利文獻2 :特開平5-21218號公報
[0013] 專利文獻3 :特開2007-53351號公報
[0014] 專利文獻4 :國際公開第2006/043348號
[0015] 非專利文獻
[0016] 非專利文獻I:K.-D.DurstandH.Kronmuller，"THECOERCIVEFIELDOF SINTEREDANDMELT-SPUNNdFeBMAGNETS"，JournalofMagnetismandMagnetic Materials68(1987)63-75
[0017] 非專利文獻 2 :K.T.Park，K.HiragaandM.Sagawa，"EffectofMetal-Coating andConsecutiveHeatTreatmentonCoercivityofThinNd-Fe-BSinteredMagnets''， ProceedingsoftheSixteenInternationalWorkshoponRare-EarthMagnetsand TheirApplications,Sendai,p.257 (2000)
[0018] 非專利文獻3 :町田憲一、川寄尚志、鈴木俊治、伊東正浩、堀川高志："Nd-Fe-B系 焼結磁石?粒界改質t磁気特性"，粉體粉末冶金協會講演概要集平成16年度春季大會， p. 202
【發明內容】
[0019] 發明所要解決的課題
[0020] 本發明是鑒于上述情況而完成的，其目的在于提供一種稀土永磁體的制造方法， 其在包含R1-Fe-B系組成（R1為選自包括Y和Sc的稀土元素中的一種或兩種以上）的燒結 磁體本體表面涂布含有R2的氟化物（R2為選自包括Y和Sc的稀土元素中的一種或兩種以 上）的粉末并進行熱處理，制造稀土永磁體時，能夠改善將上述粉末涂布于燒結磁體本體 表面的工序，且能夠將該粉末作為致密且均勻的膜涂布于磁體本體表面，能夠高效地制造 具有良好的剩余磁通密度和高的矯頑力的高性能稀土磁體。
[0021] 用于解決課題的手段
[0022] 本發明人發現，對于以Nd-Fe-B系燒結磁體為代表的R1-Fe-B系燒結磁體本體，在 使含有R2的氟化物（R2為選自包括Y和Sc的稀土元素中的一種或兩種以上）的粉末存在 于磁體本體表面的狀態下進行加熱，使磁體本體吸收R2而得到使矯頑力增大的稀土永磁 體時，通過將上述磁體本體浸漬在由使上述粉末分散于水中而形成的漿液構成的電沉積液 中，利用電沉積法將該粉末涂敷于磁體本體表面，由此能夠容易地控制粉末的涂敷量，并且 能夠粘附性良好地將膜厚的波動小、致密且涂敷不均少的涂膜形成于磁體本體表面，進而 能夠在短時間內高效地對大面積進行處理，可非常高效地制造具有良好的剩余磁通密度和 高的矯頑力的高性能稀土磁體，從而完成了本發明。
[0023] 因此，本發明提供的是下述的稀土永磁體的制造方法。
[0024] 第一方面：
[0025] 一種稀土永磁體的制造方法，其特征在于，將包含R1-Fe-B系組成（R1為選自包括 Y和Sc的稀土元素中的一種或兩種以上）的燒結磁體本體浸漬于由在水中分散了含有R2 的氟化物（R2為選自包括Y和Sc的稀土元素中的一種或兩種以上）的粉末而形成的漿液 構成的電沉積液中，通過電沉積法將該粉末涂敷于上述燒結磁體本體的表面，在使上述粉 末存在于該磁體本體表面的狀態下，在該磁體的燒結溫度以下的溫度且在真空或惰性氣體 中，對該磁體本體和粉末實施熱處理。
[0026] 第二方面：
[0027] 如第一方面所述的稀土永磁體的制造方法，其中，電沉積液含有作為分散劑的表 面活性劑。
[0028] 第三方面：
[0029] 如第一或第二方面所述的稀土永磁體的制造方法，其中，含有R2的氟化物的粉末 的平均粒徑為IOOum以下。
[0030] 第四方面：
[0031] 如第一?第三方面中的任一方面所述的稀土永磁體的制造方法，其中，含有R2的 氟化物的粉末相對于磁體本體表面的存在量以其面密度計為10yg/mm2以上。
[0032] 第五方面：
[0033] 如第一?第四方面中的任一方面所述的稀土永磁體的制造方法，其中，在R2的氟 化物