制造稀土磁體的方法

制造稀土磁體的方法
【專利摘要】方法包括：制造由(Rl)x(Rh)yTzBsMt表示且具有晶界相的燒結體；由燒結體制造稀土磁體前體；和在450℃至700℃下在稀土磁體前體上進行熱處理以使包含輕稀土元素和過渡金屬元素、Al、In、Zn或Ga的改性合金熔體擴散和浸透到晶界相中。Rl表示輕稀土元素。Rh表示Dy和Tb。T表示含有Fe、Ni和Co中的至少一種的過渡金屬。B表示硼。M表示Ga、Al或Cu。x、y、z、s和t表示Rl、Rh、T、B和M的質量百分數。確立以下表達式：27≤x≤44，0≤y≤10，z＝100?x?y?s?t，0.75≤s≤3.4，0≤t≤3。改性合金的浸透量為0質量％至5質量％。
【專利說明】制造稀±磁體的方法
[0001] 發明背景 1.發明領域
[0002] 本發明設及制造稀±磁體的方法。
[0003] 2.相關技術描述
[0004] 由稀±元素制成的稀±磁體稱為永久磁體并且用于驅動混合動力車輛、電車等的 馬達W及包括在硬盤和MRI中的馬達。
[0005] 作為表示運些稀±磁體的磁體性能的指標，例如可使用剩余磁化(剩余磁通密度） 和矯頑力。連同馬達尺寸的降低和電流密度的提高，發熱量增加，因此關于高耐熱性的要求 在待使用的稀±磁體中進一步提高。因此，該技術領域中的一個重要研究問題是在高溫下 使用時如何保持磁體的矯頑力。作為實例，描述了 Nd-Fe-B基磁體，其為廣泛用于車輛驅動 馬達中的稀±磁體。在該Nd-Fe-B基磁體中，提高其矯頑力的嘗試例如通過將晶粒精制，通 過使用具有大量Nd的合金組合物，或者通過加入具有高矯頑力性能的重稀±元素如Dy或化 而進行。
[0006] 稀±磁體的實例包括常用燒結磁體，其中構成其結構的晶粒的晶粒大小為約3WI1 至如m;和納米結晶磁體，其中將晶粒精制至約50nm至300nm的納米級晶粒大小。
[0007] 為改進該稀±磁體的磁性能中的矯頑力，PCT國際公開WO 2012/008623公開了一 種方法，其中例如Nd-化合金或Nd-Al合金作為含有過渡金屬元素等和輕稀±元素的改性合 金擴散和浸透到晶界相中W改性晶界相。
[000引由于包含過渡金屬元素等和輕稀±元素的改性合金不包含重稀±元素如Dy,改性 合金具有低烙點，甚至在約70(TC下烙融，并且可擴散和浸透到晶界相中。因此，在具有約 SOOnm或更小的晶粒大小的納米結晶磁體的情況下，可W說W上加工方法是優選的，因為矯 頑力性能可通過改性晶界相，同時抑制晶粒的粗化而改進。
[0009] 然而，當Nd-Cu合金等擴散和浸透到晶界相中時，為使Nd-Cu合金等擴散和浸透到 磁體的中屯、，必須提高Nd-化合金等的浸透量或熱處理時間。
[0010] 在運種情況下，Nd-Cu合金本身為非磁性合金，因此，當待擴散和浸透的Nd-化合金 等的浸透量提高時，磁體中非磁性合金的含量提高，運導致磁體的剩余磁化降低。另外，Nd-化合金等的浸透量提高導致材料成本提高。
[0011] 另外，使用長期熱處理的Nd-Cu合金等擴散和浸透導致磁體的制造時間和成本提 局。
[0012] 另一方面，代替改性合金的擴散和浸透，PCT國際公開WO 2012/036294公開了制造 稀±磁體的方法，其中熱處理在足夠高W導致晶界相擴散或流動并且足夠低W防止晶粒粗 化的溫度下在經受熱形變加工的稀±磁體前體上進行，使得富集在晶粒的=相點（triple point)上的晶界相充分浸透到不同于S相點的晶界中W覆蓋各晶粒，由此改進矯頑力性 能。該熱處理也可稱為最佳的熱處理或老化處理。
[0013] 此處定義的熱處理期間的低溫最高為約700°C，如同PCT國際公開WO 2012/008623 的情況。為使晶界相在該低溫下擴散或流動，稀±磁體組成由例如Ndis化77B?Ga表示，并由具 有富Nd晶界的組合物材料制造稀±磁體。
[0014] 然而，在PCT國際公開WO 2012/036294中公開的制造方法中，改性合金不擴散和浸 透。因此，與其中改性合金擴散和浸透的制造方法的情況相比，在例如磁體的表面區域(外 圍區域)的矯頑力性能方面，矯頑力性能的劣化是不可避免的。
[0015] 因此，可考慮上述兩種技術之間的簡單組合，所述技術包括：PCT國際公開WO 2012/008623中公開的技術，即其中改性合金擴散和浸透的制造方法；和PCT國際公開WO 2012/036294中公開的技術，即其中通過在低溫下熱處理而例如使晶界相流動的制造方法。 根據為W上相關技術的組合的制造方法，認為磁體的表面區域的矯頑力可通過改性合金的 擴散和浸透而改進，且磁體的中屯、區域的矯頑力可通過晶界相的流動等而改進。
[0016] 然而，PCT國際公開WO 2012/008623和PCT國際公開WO 2012/036294主要關注矯頑 力性能的改進且不具有設及上述問題，即在改性合金的浸透量過大時導致的剩余磁化降低 的構型。因此，Wpct國際公開WO 2012/008623和PCT國際公開WO 2012/036294中公開的技 術之間的簡單組合，不能得到矯頑力性能和磁化性能都優秀的制造稀±磁體的方法。
[0017] 發明概述
[0018] 做出本發明W提供制造稀±磁體的方法，所述方法能夠制造矯頑力性能和磁化性 能都優秀的稀上磁體。
[0019] 根據本發明一方面，提供制造稀±磁體的方法，包括制造燒結體（sintered compact),所述燒結體具有由（Rl)x(化)yTzBsMt表示的組成，且具有包含主相和晶界相的結 構;通過對燒結體進行熱形變加工而制造稀±磁體前體;和通過在450°C至700°C的溫度范 圍內對稀±磁體前體進行熱處理W使改性合金烙體擴散和浸透到稀±磁體前體的晶界相 中而制造稀±磁體，所述改性合金包含輕稀±元素 W及過渡金屬元素、Al、In、Zn和Ga中的 一種。Rl表示包含Y的輕稀±元素中的一種。加表示選自Dy和化的重稀±元素中的至少一 種。T表示包含Fe、化和Co中的至少一種的過渡金屬。B表示棚。M表示Ga、Al和Cu中的至少一 種。x、y、z、s和t分別表示燒結體中R1、化、T、B和M的質量百分數。x、y、z、s和t由W下表達式 表示：27<x<44,0<y < 10，z = 100-x-廠s-t，0.75<s<3.4,0<t<3。浸透到晶界相中的 改性合金的烙體浸透量相對于稀±磁體前體為大于0質量％且小于5質量％。
[0020] 在制造稀±磁體的方法中，除Nd等外，晶界相包含Ga、Al和Cu中的至少一種，且包 含輕稀±元素 W及過渡金屬元素 、AU In、Zn和Ga中的一種的改性合金W相對于稀±磁體前 體為大于0質量％且小于5質量％的浸透量擴散和浸透。因此，抑制由改性合金的擴散和浸 透導致的磁化降低，并改進從其中屯、區域至表面區域的磁體整個區域的矯頑力性能。此處， 中屯、區域與表面區域之間的邊界不特別受限。例如，當從磁體的中屯、至表面的距離由S表示 時，s/3的范圍和2s/3的范圍可分別定義為中屯、區域和表面區域。
[0021] 此處，為根據本發明該方面的制造方法的制造目標的稀±磁體包括:其中構成其 結構的主相(晶體)的晶粒大小為約300nm或更小的納米結晶磁體;具有大于300nm的晶粒大 小或者Iwii或更大的晶粒大小的燒結磁體;和其中晶粒通過粘合劑樹脂粘合的粘結磁體。
[0022] 在根據該方面的方法中，首先制造由上述組成表示且具有包含主相和晶界相的結 構的磁性粉末。例如，用于稀±磁體的磁性粉末可通過快速固化制備為細晶粒的快速固化 條，并將快速固化條壓碎而制備。
[0023] 將該磁性粉末填充到例如模具中并燒結，同時通過沖壓器壓縮成塊。因此，得到各 向同性燒結體。該燒結體具有例如金相結構，其包括納米結晶結構的RE-Fe-B主相和圍繞主 相存在的RE-X合金(X:金屬元素）的晶界相。此處，RE表示Nd和Pr中的至少一種，更具體而 言，選自Nd、Pr和Nd-Pr的一種元素或者兩種或更多種元素。除Nd等外，晶界相包含Ga、Al和 化中的至少一種。
[0024] 接著，對各向同性燒結體進行熱形變加工W賦予其磁各向異性。熱形變加工的實 例包括頂鍛和擠出鍛造(前向擠壓鍛造和后向擠壓鍛造）。加工應變通過使用上述熱形變加 工方法中的一種方法或者兩種或更多種方法的組合引入燒結體中。接著，例如高形變W 60 %至80 %的加工速率進行。因此，制造具有高定向和優秀磁化性能的稀±磁體。
[0025] 根據本發明該方面，為定向磁體的稀±磁體前體通過對燒結體進行熱形變加工而 制造。接著，稀±磁體通過在450 °C至700 °C的溫度范圍內對稀±磁體前體進行熱處理W使 改性合金烙體擴散和浸透到稀±磁體前體的晶界相中而制造。此處，改性合金包含輕稀± 元素和過渡金屬元素等。
[00%]除Nd等外，構成稀±磁體前體的晶體之間的晶界相包含Ga、A巧日化中的至少一種。 因此，在其中改性合金擴散和浸透的熱處理期間，甚至對稀±磁體前體的內部進行熱處理。 由于該熱處理，晶界相中的Nd等和Ga、Al、Cu等形成合金。晶界相通過該合金改性。即，通過 將預先晶界相中所含的過渡金屬元素等和輕稀±元素形成合金，可顯示出與其中改性合金 擴散和浸透的情況相同的改性效果，而未必使改性合金擴散和浸透到磁體的表面中。
[0027]另外，由于改性合金的擴散和浸透，改性合金容易在其中擴散和浸透的稀±磁體 前體的表面區域的晶界相改性。通過預先存在于晶界相中的過渡金屬元素等和輕稀±元素 形成合金而對晶界相的改性在稀±磁體前體的整個區域的晶界相上進行。因此，晶界相的 改性可充分地在稀±磁體前體的中屯、區域上進行而未必使改性合金擴散和浸透到中屯、區 域中。
[00%]在根據本發明該方面的制造稀±磁體的方法中，具有在450°C至700°C的溫度范圍 內的烙點或共晶點的改性合金可W為含有輕稀上元素如Nd或Pr和元素如Cu、Co、Mn、InJn、 Al、Ag、Ga或化的合金。
[0029] 根據本發明人的驗證，關于改性合金的浸透量，描述當改性合金的含量相對于待 擴散和浸透的稀±磁體前體為5質量％或更高時，剩余磁化過度地降至小于本發明人的目 標值。因此，改性合金的浸透量定義為相對于稀±磁體前體小于5質量％。
[0030] 另外，在根據本發明該方面的制造稀±磁體的方法中，熱處理期間的保持時間可 W為5分鐘至3小時。
[0031] 如上所述，通過使預先存在于晶界相中的過渡金屬元素等和輕稀±元素形成合金 而將晶界相改性在稀±磁體前體的整個區域的晶界相上進行。因此，改性合金未必擴散和 浸透到磁體的中屯、區域中。因此，與其中改性合金擴散和浸透的相關技術的保持時間相比， 熱處理期間的保持時間可降至5分鐘至3小時。
[0032] 在根據本發明該方面的制造稀±磁體的方法中熱處理期間的保持時間可W為30 分鐘至3小時。根據本發明人的驗證，關于熱處理期間的保持時間，描述了表示保持時間與 矯頑力之間的關系的曲線在5分鐘的下限時具有拐點。另一方面，還描述了矯頑力達到峰值 時的保持時間為約30分鐘。因此，在僅考慮矯頑力性能時，保持時間可W為30分鐘或更長。 還描述了剩余磁化傾向于根據熱處理期間的保持時間輕微地逐步降低。當一起考慮W上事 實和短期熱處理導致制造效率改進的事實時，熱處理期間的保持時間可W為30分鐘至3小 時。
[0033] 如上所述，在根據本發明該方面的制造稀±磁體的方法中，除輕稀±元素如Nd外， 晶界相包含Ga、Al和Cu中的至少一種。另外，包含輕稀±元素 W及過渡金屬元素、Al、In、Zn 和Ga中的一種的改性合金的浸透量限定為相對于稀±磁體前體大于0質量％且小于5質 量％，且熱處理限定溫度為450°C至700°C。在根據本發明該方面的制造稀±磁體的方法中， 可改進磁體的整個區域的矯頑力，同時抑制剩余磁化的降低，并且可制造磁化性能和矯頑 力性能都優秀的稀上磁體。
[0034] 附圖簡述
[0035] 下面參考附圖描述本發明示例實施方案的特征、優點W及技術和工業重要性，其 中類似的數字表示類似的元件，且其中：
[0036] 圖IA和IB為順序地闡述根據本發明實施方案的制造稀±磁體的方法的第一步驟 的示意圖，圖IC為闡述其第二步驟的示意圖；
[0037] 圖2A為闡述圖IB中所述燒結體的微結構的圖，圖2B為闡述圖IC所述稀±磁體前體 的微結構的圖；
[0038] 圖3為闡述根據本發明實施方案的制造稀±磁體的方法的第=步驟的示意圖；
[0039] 圖4為闡述制造的稀±磁體的晶體結構的微結構的圖；
[0040] 圖5為闡述實施例1-5和對比例1-3的試片制造期間的第=步驟的加熱路徑的圖； [0041 ]圖6為闡述對比例1的磁性能分布的圖；
[0042] 圖7為闡述對比例2的磁性能分布的圖；
[0043] 圖8為闡述對比例3的磁性能分布的圖；
[0044] 圖9為闡述實施例1的磁性能分布的圖；
[0045] 圖10為闡述實施例2的磁性能分布的圖；
[0046] 圖11為闡述實施例3的磁性能分布的圖；
[0047] 圖12為闡述實施例4的磁性能分布的圖；
[004引圖13為闡述實施例5的磁性能分布的圖；
[0049] 圖14為闡述實施例6 W及對比例4和5的試片制造期間的第=步驟的加熱路徑的 圖；
[0050] 圖15為闡述對比例4和5中的溫度與矯頑力之間的關系的圖；
[0051] 圖16為闡述實施例6的表面區域和中屯、區域中溫度與矯頑力之間的關系的圖；
[0052] 圖17為闡述熱處理W后稀±磁體的矯頑力與熱處理W前稀±磁體前體的矯頑力 的降低比的圖；
[0053] 圖18為闡述驗證改性合金的浸透量的合適范圍的實驗結果的圖；和
[0054] 圖19為闡述驗證改性合金的擴散和浸透期間熱處理保持時間的合適范圍的實驗 結果的圖。
[0055] 實施方案詳述
[0056] (制造稀±磁體的方法）
[0057] 圖IA和IB為順序地闡述根據本發明實施方案的制造稀±磁體的方法的第一步驟 的示意圖，圖IC為闡述其第二步驟的示意圖。另外，圖3為闡述制造稀±磁體的方法的第= 步驟的示意圖。另外，圖2A為闡述圖IB中所述燒結體的微結構的圖，圖2B為闡述圖IC所述稀 ±磁體前體的微結構的圖。另外，圖4為闡述制造的稀±磁體的晶體結構的微結構的圖。
[005引如圖IA所述，在壓力降至例如50kPa或更小的具有Ar氣氛的爐(未示出）中，使用單 漉烙體紡絲方法通過高頻感應加熱將合金錠烙融，使烙融金屬經受銅漉RW制備快速固化 條B，將該快速固化條B壓碎。此處，烙融金屬具有構成稀±磁體的組成。
[0059] 如圖IB所述，將壓碎的快速固化條B填充到由硬質合金模具D和在硬質合金模具D 的中空部分中滑動的硬質合金沖壓器P劃分的空穴中。接著，通過使電流沿著壓縮方向流過 其中，同時用硬質合金沖壓器P(X方向）壓縮而將壓碎的快速固化條B加熱。因此，制造具有 由（Rl M化)yTzBsMt表示的組成的燒結體S。此處，Rl表示含有Y的輕稀±元素中的一種。化表 示選自Dy和化的重稀±元素中的至少一種。T表示包含Fe、Ni和Co中的至少一種的過渡金 屬。B表示棚。M表示Ga、Al和Cu中的至少一種。x、y、z、s和t分別表示燒結體中Rl、I?h、T、B和M 的質量百分數。x、y、z、s和t由W下表達式表示：27 <x<44,0<y< 10，z = 100-x-;y-s-t， 0.75<s<3.4,0<t< 3。燒結體S具有包含主相和晶界相的結構，且主相具有約50nm至 SOOnm的晶粒大小(在上文中，第一步驟）。
[0060] 除Nd等外，晶界相包含Ga、A巧日化中的至少一種，且為富Nd狀態。
[0061] 如圖2A所述，燒結體S具有各向同性晶體結構，其中晶界相BP填充在納米結晶晶粒 MP(主相)之間。為賦予燒結體S磁各向異性，如圖IC所述，使硬質合金沖壓器P與燒結體S的 端面在其縱向上接觸(在圖IB中，水平方向為縱向）使得熱形變加工在燒結體S上進行，同時 用硬質合金沖壓器PU方向）壓縮。因此，制造如圖2B所述包含具有各向異性納米結晶晶粒 MP的晶體結構的稀±磁體前體C(上文中，第二步驟）。
[0062] 當通過熱形變加工的加工程度(可壓縮性)高時，例如當可壓縮性為約10%或更高 時，該加工可稱為高熱形變或簡單地高形變。然而，優選高形變W約60%至80%的可壓縮性 進行。
[0063] 在圖2B所述稀±磁體前體C的晶體結構中，納米結晶晶粒MP具有扁平形狀，且與各 向異性軸基本平行的界面是曲面的W便彎曲，且不由特定表面(specific surface)構成。
[0064] 接著，如圖3所述，在第=步驟中，將改性合金粉末化噴霧到稀±磁體前體C的表面 上，將稀±磁體前體C放入高溫爐H中并在高溫氣氛中保持預定的保持時間。因此，改性合金 化烙體擴散和浸透到稀±磁體前體C的晶界相中。關于改性合金粉末化，可將片型改性合金 粉末置于稀±磁體前體的表面上，或者可制備改性合金粉末的渺漿并涂覆在稀±磁體前體 的表面上。
[0065] 此處，改性合金粉末化包含輕稀±元素和過渡金屬元素或AL，并使用具有450°C至 700°C的低共晶點的改性合金。作為改性合金粉末化，優選使用Nd-Cu合金(共晶點：520°C)、 Pr-Cu合金（共晶點：480°C )、Nd-Pr-Cu合金、Nd-Al合金（共晶點：640°C )、Pr-Al合金（共晶 點：650°C )、Nd-Pr-Al合金、Nd-Co合金（共晶點：566°C )、Pr-Co合金（共晶點：540°C )和Nd-Pr-Co合金中的任一種。在運些中，更優選使用具有580°C或更低的共晶點的合金，例如Nd-Cu合金(共晶點：520°C)、Pr-Cu合金(共晶點：480°C)、Nd-Co合金(共晶點：566°C)和Pr-Co合 金(共晶點：540°C)。
[0066] 高溫爐H中的熱處理條件為450°C至700°C的溫度范圍和5分鐘至3小時的保持時 間。另外，改性合金化的烙體的浸透量相對于稀±磁體前體C為大于O質量％且小于5質 量％。
[0067] 除富含Nd等外，構成稀±磁體前體C的晶體MP之間的晶界相BP包含Ga、Al和化中的 至少一種。因此，在其中改性合金擴散和浸透的熱處理期間，熱處理甚至在稀上磁體前體C 的中屯、區域上進行。由于該熱處理，晶界相BP中的Nd和Ga、Al、化等形成合金。晶界相BP通過 該合金改性(老化處理、優化處理）。即，通過使預先包含在晶界相中的過渡金屬元素等和輕 稀±元素形成合金，可顯示與改性合金擴散和浸透的情況下相同的改性效果，而未必使改 性合金擴散和浸透到稀±磁體前體C的表面中。
[0068] 運樣，為改進稀±磁體前體C的中屯、區域的矯頑力，未必使改性合金擴散和浸透。 因此，改性合金化僅擴散和浸透到稀±磁體前體C的表面區域中是足夠的。因此，熱處理期 間的保持時間為5分鐘至3小時，優選30分鐘至3小時，更優選30分鐘至60分鐘，仍更優選30 分鐘。
[0069] 另外，由于改性合金化的擴散和浸透，改性其中改性合金化容易擴散和浸透的稀 ±磁體前體C的表面區域的晶界相BP。如上所述，通過使預先存在于晶界相BP中的過渡金屬 元素等和輕稀±元素形成合金而進行的晶界相BP的改性在稀±磁體前體C的整個區域的晶 界相BP上進行。因此，晶界相BP的改性可充分地在稀±磁體前體C的中屯、區域上進行，而未 必使改性合金擴散和浸透到中屯、區域中。
[0070] 另外，關于改性合金化的浸透量，當改性合金化的含量相對于待擴散和浸透的稀 ±磁體前體C為5質量％或更多時，剩余磁化過度降低。因此，改性合金化的浸透量限定為相 對于稀±磁體前體小于5質量％。
[0071] 改性合金化的烙體擴散和浸透到稀±磁體前體C的表面區域的晶界相BP中，且預 先存在于晶界相中的Nd等W及Ga、Al和Cu中的至少一種在稀±磁體前體C的中屯、區域中形 成合金。因此，將晶界相BP改性。因此，圖2B中所述稀±磁體前體C的晶體結構改變，晶粒MP 的界面是清楚的，如圖4中所述，晶粒MP彼此磁分離，并制造具有改進的矯頑力的稀±磁體 RM(第=步驟）。在圖4所述通過改性合金結構改性的中間步驟中，不形成其中與各向異性軸 基本平行的界面(不是由特定表面構成的）。然而，在其中通過改性合金的改性充分進展的 步驟中，形成與各向異性軸基本平行的界面(特定表面），制造當從垂直于各向異性軸的方 向看時，晶粒MP的形狀為矩形或基本矩形的稀±磁體。
[0072] 在圖中所述制造稀±磁體的方法中，除Nd等外，晶界相BP包含Ga、A巧日化中的至少 一種。另外，包含輕稀±元素和過渡金屬元素等的改性合金化的浸透量限定為相對于稀± 磁體前體C大于0質量％且小于5質量％。熱處理溫度限定為450°C至700°C，且熱處理保持時 間限定為5分鐘至3小時。在制造稀±磁體的方法中，可改進磁體的整個區域的矯頑力，同時 抑制剩余磁化的降低，并且可制造磁化性能和矯頑力性能都優秀的稀±磁體。
[0073] [驗證使用相關技術的制造方法和本發明制造方法制造的稀±磁體的磁性能的實 驗及其結果]
[0074] 本發明人關于使用相關技術的制造方法制造的稀±磁體(對比例1-3)和使用本發 明制造方法制造的稀±磁體(實施例1-5)進行測量矯頑力和剩余磁化(其為磁性能）的實 驗。關于矯頑力，測量試片的表面矯頑力和中屯、矯頑力。關于剩余磁化，測量試片的表面剩 余磁化和中屯、剩余磁化，并描述其平均剩余磁化。
[00對（實施例1-5)
[0076] 在單漉爐中制備具有由Nd28.9Pr〇.4FebaiBo.93Gao.4Alo.iCu〇.讀示的組成的液體快速 固化條，將所得快速固化條燒結W制備燒結體(燒結溫度:65(TC ;400MPa)，并在燒結體上進 行高形變(加工溫度:750°C;加工程度:75%)，由此制備稀±磁體前體。使所得稀±磁體前 體經受熱處理，Nd-Cu合金根據圖5所述加熱路徑浸透到其中。作為改性合金，使用NchoCwo 合金，且在浸透W前稀±磁體前體的厚度為4mm"Nd-化合金的浸透量、浸透溫度和浸透時間 在實施例1-5中改變(參見下表1)。
[0077] (對比例1-3)
[0078] 在單漉爐中制備具有由Ncbo化balBo.9表示的組成的液體快速固化條，將所得快速固 化條燒結W制備燒結體(燒結溫度:650°C;400M化），并在燒結體上進行高形變(加工溫度： 750°C ;加工程度:75% )，由此制備稀±磁體前體。使所得稀±磁體前體經受熱處理，Nd-Cu 合金根據圖5所述加熱路徑浸透到其中。作為改性合金，使用Nd7〇CU30合金，且在浸透W前稀 ±磁體前體的厚度為4mm"Nd-Cu合金的浸透量、浸透溫度和浸透時間在對比例1-3中改變 (參見下表1)。
[0079] 除Nd-Cu合金的浸透量、浸透溫度和浸透時間外，使用振動樣品磁強計(VSM)和脈 沖高場磁強計(TPM)評估W上試片。設及磁性能的實驗結果顯示于下表1中。另外，對比例1 和實施例1在高形變W后的磁性能顯示于表2中。另外，對比例1-3和實施例1-5的磁性能分 布分別顯示在圖6-13中。
[0080] (實驗結果）
[0081 ][表1]
[0082]
[0083] [表 2]
[0084] 高形變W后的磁性能 TnriRRl
LUU化」 仕刈此例1-3甲，甲必妍顧刀個駆儀用飄化埋'吹夏，巧化M-Ui甘盆化現授透判概 體的中屯、。因此，要求大Nd-Cu合金的浸透量，或者要求長浸透時間。因此，磁體內部的剩余 磁化和平均剩余磁化顯著降低。
[0087] 另一方面，在實施例1-5中，僅用熱處理，使磁體的中屯嘔域的矯頑力恢復為19k0e 或更高，并發現W下：對于磁體的表面區域，僅需要通過Nd-Cu合金的浸透而改進矯頑力。 良P，由于磁體的中屯、區域的矯頑力僅用熱處理恢復為19k0e或更高，可使Nd-Cu合金的浸透 量和浸透時間分別為小和短的。因此，磁體的中屯、區域的剩余磁化等于在改性合金浸透W 前磁體的剩余磁化，并且與對比例相比，平均剩余磁化也改進。
[0088] [驗證矯頑力的溫度相關性的實驗及其結果]
[0089] 本發明人進行驗證稀±磁體的矯頑力的溫度相關性的實驗。
[0090] (實施例6)
[0091 ] 從實施例2的磁體的表面區域和中屯、區域切下具有ImmX Imm尺寸的塊W得到根據 實施例6的稀±磁體。
[0092] (對比例4)
[0093] 從對比例1的磁體的中屯、部分切下ImmX Imm尺寸的塊W得到根據對比例4的稀± 磁體。
[0094] (對比例5)
[00巧]在單漉爐中制備具有由Nd28.9Pr〇.4FebaiBo.93Gao.4Alo.iCu〇.讀示的組成的液體快速 固化條，將所得快速固化條燒結W制備燒結體(燒結溫度:65(TC ;400MPa)，并在燒結體上進 行高形變(加工溫度:750°C;加工程度:75%)，由此制備稀±磁體前體。根據圖14所述加熱 路徑使所得稀上磁體前體經受熱處理(優化處理中磁體的厚度為4mm)。因此，得到根據對比 例5的稀±磁體。
[0096] (實驗結果）
[0097] 關于實驗結果，圖15為闡述對比例4和5中的溫度與矯頑力之間的關系的圖。圖16 為闡述實施例6的表面區域和中屯、區域中的溫度與矯頑力之間的關系的圖。另外，圖17為闡 述熱處理W后稀±磁體的矯頑力與熱處理W前稀±磁體前體的矯頑力的降低比的圖。
[009引從圖15中發現，在其中大量Nd-Cu合金浸透的對比例4中，矯頑力隨著溫度的提高 而顯著降低。另一方面，從圖16中發現，在實施例6中，磁體的中屯、區域的矯頑力隨著溫度的 提高而顯著降低。
[0099] 另外，從圖17中發現W下。在實施例6的中屯、部分（中屯嘔域）中，根據Nd-Cu合金的 浸透量和實施例6的熱處理保持時間，Nd-Cu合金不明顯浸透到其中，且矯頑力通過優化熱 處理的影響而改進。另一方面，當實施例6與對比例5對比時，發現矯頑力的降低比改進（圖 17闡述化降低比越低，越好）。該結果表明，晶界相的分離通過熱處理與Nd-化合金浸透的組 合而改進。另外，當對比例4和實施例6的表面部分(表面區域)相互對比，對比例4和實施例6 的化降低比都是低且優秀的。該結果表明，即使改性合金的浸透量比對比例4的那些更小且 浸透時間更短時，矯頑力降低效果低至與對比例4相同的程度。
[0100] [驗證改性合金的浸透量的合適范圍的實驗和驗證改性合金擴散和浸透期間熱處 理保持時間的合適范圍的實驗，及其結果]
[0101] 本發明人進行了驗證改性合金的浸透量的合適范圍的實驗和驗證改性合金擴散 和浸透期間熱處理保持時間的合適范圍的實驗。
[0102] 作為改性合金，使用Nd-Cu合金，并制備稀±磁體，同時將Nd-Cu合金的浸透量變成 0質量％、1質量％、2質量％、3質量％、4質量％、5質量％、6質量％和10質量％。測量各稀± 磁體的剩余磁化和矯頑力。結果顯示于圖18中。另外，制備稀±磁體，同時Nd-化合金的熱處 理期間的保持時間在O分鐘至300分鐘的范圍內改變。測量各稀±磁體的剩余磁化和矯頑 力。結果顯示于圖19中。
[0103] 首先，在圖18中，Nd-Cu合金的浸透量由其與待浸透稀±磁體前體的質量的質量比 表示。從圖18中驗證如下。隨著Nd-化合金的浸透量提高，剩余磁化具有在1質量％的浸透量 時的拐點，并傾向于降低，且矯頑力具有在在1質量％的浸透量時的拐點，并傾向于提高。考 慮剩余磁化的降低傾向和矯頑力的飽和值，Nd-Cu合金的浸透量的優選范圍設置為大于0質 量％且小于5質量％。如實施例1 -5中所示，改性合金的烙體的浸透量相對于稀±磁體前體 可W為至少1質量％且至多2質量％。
[0104] 另外，從圖19中發現如下。關于改性合金的浸透時間（熱處理期間的保持時間），矯 頑力具有在5分鐘的浸透時間時的拐點，具有在30分鐘的浸透時間時的峰值，然后傾向于輕 微降低。剩余磁化隨著浸透時間提高而輕微降低。因此，熱處理期間的保持時間優選為5分 鐘至180分鐘，更優選30分鐘至180分鐘，仍更優選約30分鐘。
[0105] 發現磁化性能和矯頑力性能都優秀的稀±磁體可通過在W下條件進行熱處理而 制造:在通過W上實驗得到的改性合金的浸透量范圍中；在通過W上實驗得到的熱處理期 間的保持時間范圍內；W及在改性合金可擴散和浸透且存在于晶界相中的元素可形成合金 的450°C至700°C的溫度范圍內。
[0106] 上文參考圖描述了本發明實施方案。然而，具體構型不限于該實施方案，且在不偏 離本發明范疇的范圍內做出的設計改變等包括在本發明中。
【主權項】
1. 一種制造稀土磁體的方法，包括： 制造燒結體，所述燒結體具有由（Rl)x(Rh)yTzBsM t表示的組成，且具有包含主相和晶界 相的結構； 通過在燒結體上進行熱形變加工而制造稀土磁體前體;和 通過在450°C至700°C的溫度范圍內在稀土磁體前體上進行熱處理以使改性合金熔體 擴散和浸透到稀土磁體前體的晶界相中而制造稀土磁體，所述改性合金包含輕稀土元素以 及過渡金屬元素、Al、In、Zn和Ga中的一種，其中： R1表示含有Y的輕稀土元素中的一種， Rh表示選自Dy和Tb的重稀土元素中的至少一種， T表示含有Fe、Ni和Co中的至少一種的過渡金屬， B表示硼， Μ表示Ga、Al和Cu中的至少一種， x、y、z、s和t分別表示燒結體中Rl、Rh、T、B和Μ的質量百分數，x、y、z、s和t由以下表達式 表示：27<x<44,0<y<10，z = l 00-x-y-s-t，0.75<s<3.4,0<t<3,且 浸透到晶界相中的改性合金的熔體浸透量相對于稀土磁體前體為大于〇質量％且小于 5質量％。2. 根據權利要求1的方法，其中熱處理期間的保持時間為5分鐘至3小時。3. 根據權利要求2的方法，其中熱處理期間的保持時間為30分鐘至3小時。4. 根據權利要求1-3中任一項的方法，其中： 改性合金具有在450 °C至700 °C的溫度范圍內的熔點和共晶點中的至少一個，且 改性合金為含有Nd和Pr中的至少一種以及〇1、(：〇、111、111、211)1^8、6&和?6中的一種的 合金。5. 根據權利要求1-4中任一項的方法，其中改性合金的熔體的浸透量相對于稀土磁體 前體為至少1質量％且至多2質量％。
【文檔編號】H01F41/02GK105830178SQ201480068994
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2014年12月17日
【發明人】佐久間紀次, 莊司哲也, 佐久間大祐, 芳賀昭, 芳賀一昭
【申請人】豐田自動車株式會社