稀土磁鐵的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及稀±磁鐵的制造方法。
【背景技術】
[0002] 使用了稀±元素的稀±磁鐵也被稱為永久磁鐵，其用途除了構成硬盤、MRI的電動 機之外，還用于混合動力車、電動汽車等的驅動用電動機等。
[0003] 作為該稀±磁鐵的磁鐵性能的指標，可列舉剩余磁化（剩余磁通密度）和矯頑力， 但針對由電動機的小型化、高電流密度化所引起的發熱量的增大，對所使用的稀±磁鐵的 耐熱性的要求進一步提高，在高溫使用下如何能夠保持磁鐵的矯頑力成為本技術領域中的 重要的研究課題之一。列舉多用于車輛驅動用電動機的稀上磁鐵之一即Nd-Fe-B系磁鐵， 曾進行了通過謀求晶粒的微細化、使用Nd量多的組成合金、添加矯頑力性能高的Dy、化運 樣的重稀±元素等等來使其矯頑力增大的嘗試。
[0004] 作為稀±磁鐵，除了構成組織的晶粒的尺度（scale)為3~5 μ m左右的一般的燒 結磁鐵之外，還有將晶粒微細化為50nm~500nm左右的納米尺度的納米晶體磁鐵。
[0005] 概述作為該納米晶體磁鐵的稀±磁鐵的制造方法的一例，一般應用W下方法：對 將例如Nd-Fe-B系的金屬烙液急冷凝固而得到的微細粉末進行加壓成型來制造燒結體，為 對該燒結體賦予磁各向異性而實施熱塑性加工，從而制造稀±磁鐵（取向磁鐵）。
[0006] 但是，在采用液體急冷法制作磁性粉末時，難W制作僅由所希望的粒徑范圍的納 米晶質構成的磁性粉末，實際上一般是制作出納米晶質和非晶質（amorphous)的磁性粉 末。從本發明人過去的實際成果知道，在使用例如銅材料的單漉將金屬烙液進行液體急冷 來制作磁性粉末的情況下，會制作出大約30~40體積％的非晶質的磁性粉末。再者，在專 利文獻1公開了下述方法：使用納米晶質和非晶質的磁性粉末來制作燒結體，并進行熱塑 性加工（在此為熱強加工）來制造稀±磁鐵。
[0007] 已知：非晶質的磁性粉末，在采用后面工序的熱成型制作燒結體和/或采用熱塑 性加工制造稀±磁鐵時，容易變為粗大晶粒，包含粗大晶粒的稀±磁鐵與不包含粗大晶粒 的稀±磁鐵相比，磁性能大大降低。因此，在W往的應用液體急冷法來制作磁性粉末，由該 磁性粉末制作燒結體，并實施熱塑性加工來制造稀±磁鐵的制造方法中，從磁特性的觀點 出發，除去非晶質的磁性粉末來制造了稀±磁鐵。在不除去非晶質的磁性粉末來量產稀± 磁鐵的情況下，會發生30~40%的不良率。
[0008] 在此，當言及液體急冷法中的急冷速度和所制作的磁性粉末的組成的關系時，在 通過急冷凝固來制作Nd-Fe-B系的納米晶質的磁性粉末的情況下，其良品范圍（不包含 非晶質而僅包含納米晶質的范圍）非常窄，制作僅包含納米晶質的磁性粉末實際上極其困 難。例如當急冷速度過慢時晶體會粗大化，不能夠達到要通過形成為納米晶質來謀取耐熱 性提高的最初目的。另一方面，當急冷速度過快時，此次會結晶化不進行，僅制作出非晶質 的組織的磁性粉末。
[0009] 雖然如上述那樣在液體急冷法中使用了銅制的單漉的方法是主流，但是在想要采 用該方法僅制作納米晶質的磁性粉末的情況下，需要均細致地控制烙液溫度、排出量、單漉 的旋轉速度。并且，所制作的最初的急冷薄體的厚度需要抑制成±2ym左右，但運相當于 由例如烙液溫度變化10~20°C所影響到的厚度范圍，需要控制上述多個要素使得變為運 樣的厚度范圍，運是難W控制的原因。
[0010] 因此，從在高效率且高的材料成品率下制造磁特性優異的稀±磁鐵的觀點出發， 在本技術領域中迫切希望開發下述技術，即，能夠使用即使采用液體急冷法所制作的磁性 粉末包含納米晶質和非晶質運二者也能夠制造磁特性優異的稀±磁鐵的組成的磁性粉末 來制造稀±磁鐵的技術。
[0011] 在先技術文獻 [001引專利文獻
[0013] 專利文獻1 :日本特開2012-244111號公報
【發明內容】
[0014] 本發明是鑒于上述的問題而完成的，其目的是提供即使采用液體急冷法所制作的 磁性粉末包含納米晶質和非晶質運二者也能夠制造磁特性優異的稀±磁鐵的稀±磁鐵制 造方法。
[0015] 為了達到上述目的，本發明的稀±磁鐵的制造方法包括：第1步驟，將由組成式 (Rl)x(Rh)yTzBA表示的金屬烙液急冷，制作平均晶體粒徑為500nm W下的納米晶質的磁 性粉末和非晶質的磁性粉末混合存在的磁性粉末，其中，R1為包含Y的一種W上的輕稀± 元素，化為包含Dy、化中的至少一種的重稀±元素，T為包含Fe、Ni、Co中的至少一種W 上的過渡金屬，B為棚，Μ為Ga、A1、Cu中的至少一種W上，27《X《44,0《y《10, Z = 100-X-廠s-t，0. 75《S《3. 4,0《t《3, X、y、Z、S、t的單位都為質量％ ;和第2步驟，對 納米晶質的磁性粉末和非晶質的磁性粉末混合存在的磁性粉末進行燒結來制作燒結體，對 燒結體實施熱塑性加工來制造稀±磁鐵。
[0016] 本發明的稀±磁鐵的制造方法為下述制造方法，即，通過使用由組成式巧1),(化） yT,B,Mt(Rl為包含Y的一種W上的輕稀±元素，化為包含Dy、化中的至少一種的重稀±元 素，T為包含化、Ni、Co中的至少一種W上的過渡金屬，B為棚，Μ為Ga、A1、化中的至少一 種 W上，27《X《44,0《y《lO'z = 100-X-廠s-t，0. 75《S《3. 4,0《t《3，x、y、z、 s、t的單位都為質量％ )表示的金屬烙液，應用液體急冷法來制作稀±磁鐵用的磁性粉末， 并使用該磁性粉末來制造稀±磁鐵，即使是磁性粉末包含納米晶質和非晶質運二者的情況 下，也能夠不除去非晶質的磁性粉末來制造磁特性優異的稀±磁鐵。
[0017] 在此，本發明的制造方法中，作為制造對象的稀±磁鐵中，納米晶質的磁性粉末的 晶體粒徑，平均晶體粒徑為500nm W下。在此，所謂"平均晶體粒徑"是面積平均晶體粒徑。 具體來說，在采用SEM圖像等觀察一定范圍的組織時，求出各晶粒的慣性楠圓，將其長徑作 為晶體粒徑。對該晶體粒徑加權各晶粒的面積求出平均值，所得到的值為面積平均晶體粒 徑。
[0018] 在第1步驟中，首先，采用液體急冷法制作由上述組成式表示的磁性粉末。例如， 采用液體急冷法制作微細晶粒的急冷薄帶（急冷帶），將其進行粗粉碎等，由此能夠制作納 米晶質的磁性粉末和非晶質的磁性粉末混合存在的稀±磁鐵用的磁性粉末。
[0019] 接著，作為第2步驟，將運樣地納米晶質的磁性粉末和非晶質的磁性粉末混合存 在的磁性粉末原樣地填充到沖模（陰模：dice)內，一邊使用沖頭進行加壓一邊燒結來謀取 塊狀化，由此得到各向同性的燒結體。運樣，在制作燒結體時，不除去非晶質的磁性粉末，在 與納米晶質的磁性粉末混合存在的狀態下進行熱成型等來制作燒結體。
[0020] 在第2步驟中，進而為了對各向同性的燒結體賦予磁各向異性而實施熱塑性加 工。該熱塑性加工，有鐵鍛鍛造加工、擠壓鍛造加工（前方擠壓法、后方擠壓法）等，通過 采用運些加工之中的一種、或者組合其中的兩種W上來向燒結體內部導入加工應變，實施 例如加工率為60~80%左右的強加工，可制造出具有高的取向、且磁化性能優異的稀±磁 鐵。
[0021] 由本發明人等證實了如下情況：即使是經過采用熱成型等制作燒結體、采用熱塑 性加工制造稀±磁鐵等的多種熱塑性加工的情況下，非晶質的磁性粉末也不會粗大化，最 終形成平均晶體粒徑為500皿W下的晶質的組織。并且，運是在包含非晶質的磁性粉末的 狀態下制造了稀±磁鐵的情況下也能得到磁特性優異的稀±磁鐵的原因。
[0022] 如由W上的說明能夠理解的那樣，根據本發明的稀±磁鐵的制造方法，通過使用 由組成式化l)x她)ΛΒΑΟη為包含Y的一種W上的輕稀±元素，化為包含Dy、化中的至 少一種的重稀上元素，T為包含化、Ni、Co中的至少一種W上的過渡金屬，B為棚，Μ為Ga、 A1、化中的至少一種 W上，27《x《44,0《y《10，Z = 10〇-x-;y-s-t，0. 75《S《3. 4， 0《t《3，x、y、z、s、t的單位都為質量％ )表示的金屬烙液，應用液體急冷法制作稀±磁 鐵用的磁性粉末，并使用該磁性粉末制造稀±磁鐵，能夠不除去非晶質的磁性粉末、高效率 且不會使材料成品率降低地制造方法來制造磁特性優異的稀±磁鐵。
【附圖說明】
[0023] 圖1是說明在本發明的稀±磁鐵的制造方法的第1步驟中使用的磁性粉末的制作 方法的示意圖。
[0024] 圖2是說明本發明的稀±磁鐵的制造方法的第2步驟的示意圖。
[0025] 圖3是與圖2接續地說明本發明的稀±磁鐵的制造方法的第2步驟的示意圖。 [002引圖4的（a)是說明圖2所示的燒結體的微觀結構的圖，化）是說明圖3所示的稀 ±磁鐵的微觀結構的圖。
[0027] 圖5是表示對與采用液體急冷法所制作的磁性粉末的厚度相應的稀±磁鐵的矯 頑力和結晶溫度（結晶化溫度）下的發熱量進行測定的實驗結果的圖。
[0028] 圖6是表示在實施例和比較例中對與采用液體急冷法所制作的磁性粉末的厚度 相應的稀±磁鐵的磁化進行測定的實驗結果的圖。
[0029] 圖7是表示在實施例和比較例中關于磁性粉末的組織和稀±磁鐵的組織的SEM圖 像照片圖的圖。
[0030] 附圖標記說明
[003。 R…銅漉
[0032] B…急冷薄帶（急冷帶）
[003引 D…超硬沖模
[0034] P…超硬沖頭
[003引 S…燒結體
[003引 C…稀±磁鐵
[0037] MF···磁性粉末（納米晶質的磁性粉末、非晶質的磁性粉末、納米晶質和非晶質混 合存在的磁性粉末）
[0038] MP…主相（納米晶粒、晶粒）
[003引 BP…晶界相
【具體實施方式】
[0040] W下，參照附圖來說明本發明的稀±磁鐵的制造方法的實施方式。
[0041] (稀±磁鐵的制造方法的實施方式）
[0042] 本發明的制造方法，首先，在第1步驟中采用液體急冷法將金屬烙液進行急冷，來 制作納米晶質的磁性粉末和非晶質的磁性粉末混合存在的磁性粉末。
[0043] 如圖1所示，在減壓到例如50kPa W下的氣氣氣氛的未圖示的爐中，高頻烙化合金 錠，采用使用單漉的烙融紡絲法，向銅漉R噴射可提供稀±磁鐵的組成的烙液來制作急冷 薄帶B (急冷帶），將其進行粗粉碎來制作磁性粉末。
[0044] 所制作的磁性粉末，是由組成式巧l)x〇?h)yT化Mt(Rl為包含Y的一種W上的輕稀 ±元素，化為包含Dy、Tb中的至少一種的重稀±元素，T為包含化、Ni、Co中的至少一種W 上的過渡金屬，B為棚，Μ為Ga、A1、Cu中的至少一種W上，27《X《44