專利名稱：制造燒結(jié)稀土磁體的方法、燒結(jié)稀土磁體及其材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于制造燒結(jié)稀土磁體的方法、燒結(jié)稀土磁體及其材料，所述燒結(jié)稀土磁體具有含有納米尺寸晶粒的多晶相。
背景技術(shù)：
以釹磁體(Nd2Fe14B)為代表的稀土磁體具有高的通量密度，并且作為極為強力的永磁體用于多種應(yīng)用。為了獲得甚至更佳的磁性能，要求具有納米尺寸晶粒的稀土磁體。以下過程可用作用于通過燒結(jié)制造稀土磁體的典型過程I)使具有稀土磁體組成的合金熔體快速凝固并且利用單輥法、雙輥法等形成為帶 (急冷帶);和2)將所述帶粉碎成粉末，并且通過燒結(jié)過程如加壓燒結(jié)將所述粉末制成塊狀單
J Li ο然而，在上述過程I)中的快速凝固期間，如果在由此形成的急冷帶中產(chǎn)生非晶相，則必須進行上述還用作600°C或更高的熱處理的過程2)中的燒結(jié)以使非晶相結(jié)晶，而該過程導(dǎo)致納米結(jié)構(gòu)變粗糙。日本專利申請公開號09-139306 (JP-A-09-139306)公開了利用粉末在800°C的高溫下通過熱壓進行燒結(jié)，所述粉末通過粉碎已經(jīng)通過作為用于制造燒結(jié)稀土磁體的方法的單輥法制備的急冷帶而獲得。一般地，當(dāng)實施急冷時產(chǎn)生非晶相，因此實施前述類型的高溫?zé)Y(jié)以使整個塊狀單元結(jié)晶。結(jié)果預(yù)期晶粒尺寸變粗糙。為了能夠進行低溫?zé)Y(jié)，一個解決方案是利用具有比帶主體低的熔點的低熔點相來涂覆急冷帶。由于在通過粉碎急冷帶所獲得的粉末的表面上存在低溫相，所以在燒結(jié)時在粉末顆粒的表面上將存在液相，并且這會使得能夠在低溫下燒結(jié)。日本專利號02693601公開了通過雙輥法進行急冷。但是利用雙輥法，將在急冷帶的內(nèi)部中形成低熔點相而非在其表面上。日本專利申請公開號2007-288020 (JP-A-2007-288020)和日本專利申請公開號2007-288021 (JP-A-2007-288021)分別公開了利用電沉積用Dy (鏑)涂覆稀土磁體，或者將氯化鏑溶解在有機溶劑中并利用它涂覆稀土磁體。利用這些方法，鏑沉積層具有幾個微米的厚度，并且與急冷帶一樣厚。這些方法有效用于制造通過鏑的內(nèi)部擴散而包含鏑的稀土磁體，但是這些過程不能制造適合作為用于稀土磁體(其一般具有不同的組成)的低熔點相的幾個納米的厚度。換言之，為了形成具有亞微米或甚至納米尺寸厚度的電沉積層，有必要在低電流和低金屬離子濃度下進行電沉積，但是以Nd (釹)和鏑為代表的稀土磁體具有低的還原電位，因此它們?nèi)芙庠谌苡谌軇┲械乃?，并且由此不能進行電沉積。JP-A-2007-288021還公開了利用離子溶劑，如熔融鹽，但是在該技術(shù)中，晶粒能夠因熔融鹽的熱而變粗糙，因此，由此形成低溫相基本上是不可能的。日本專利號02779830公開了利用無水有機溶劑作為稀土磁體的表面鍍覆溶液，但是其沒有公開有助于低溫相的電沉積的信息。
總之，上述文件中都沒有公開或教導(dǎo)使得能夠進行低溫?zé)Y(jié)以獲得納米尺寸晶粒的信息。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種用于制造燒結(jié)稀土磁體的方法、燒結(jié)稀土磁體以及其材料，所述方法使得能夠在低溫下燒結(jié)以獲得納米尺寸的晶粒。本發(fā)明的第一方面涉及一種用于制造燒結(jié)稀土磁體的方法，所述方法包括通過使具有稀土磁體組成的合金熔體快速凝固來制備由多晶相構(gòu)成的帶，所述多晶相包含平均結(jié)晶粒度為10至200nm的晶粒；在所述帶的表面上形成具有比所述多晶相低的熔點的低熔點相；和燒結(jié)由所述帶和所述低熔點相構(gòu)成的原料。利用該配置，使具有稀土磁體組成的合金熔體快速凝固以變成具有10-200nm的平均結(jié)晶粒度的納米尺寸的帶狀多晶相，在其表面上形成具有比所述多晶相低的熔點的低熔點相，并且利用其作為原料進行燒結(jié)。因此，燒結(jié)可以在比多晶相的熔點低的溫度下進行，所以可以抑制多晶相的粗糙化，并且由此可以保留納米尺寸的晶粒。 在該方面的方法中，所述合金熔體的快速凝固可以通過其中使用單輥的單輥法來進行，并且所述帶的其上形成有所述低熔點相的表面可以與和所述單輥接觸的表面相反。所述低熔點相可以通過電沉積形成在所述帶的一個或兩個表面上。在該方面的方法中，所述電沉積可以利用有機溶劑或離子液體作為電解質(zhì)液體來進行。在該方面的方法中，包含在所述多晶相中的所述晶粒的平均結(jié)晶粒度可以為10至 50nmo在該方面的方法中，所述原料的燒結(jié)可以包括粉碎所述原料以獲得粉末，然后燒結(jié)該粉末。本發(fā)明的第二方面涉及一種通過以下方法制造的燒結(jié)稀土磁體，所述方法包括通過使具有稀土磁體組成的合金熔體快速凝固來制備由多晶相構(gòu)成的帶，所述多晶相包含平均結(jié)晶粒度為10至200nm的晶粒；在所述帶的表面上形成具有比所述多晶相低的熔點的低熔點相；和燒結(jié)由所述帶和所述低熔點相構(gòu)成的原料。本發(fā)明的第三方面涉及一種燒結(jié)稀土磁體的原料，所述原料包括由多晶相構(gòu)成的帶，所述多晶相包含平均結(jié)晶粒度為10至200nm的晶粒；和在所述帶的表面上形成的并且具有比所述多晶相低的熔點的低熔點相。在該方面的原料中，包含在所述多晶相中的所述晶粒的所述平均結(jié)晶粒度可以為
10至 50nm。


參考附圖，從以下示例性實施方案的描述中，本發(fā)明的前述和其它目的、特征和優(yōu)點將變得明顯，附圖中類似的附圖標(biāo)記用于表示類似的要素，其中圖IA和IB分別是顯示在單輥法和雙輥法中凝固的方向與形成低熔點相的位置之間的關(guān)系的不意圖；圖2是顯示單輥和雙輥材料的斷裂橫截面的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像和背散射電子(BSE)圖像的照片；圖3A至3E是顯示單輥法中急冷帶內(nèi)的快速凝固的發(fā)展的示意圖；圖4是比較單輥和雙輥材料的燒結(jié)過程中溫度和位移變化的圖；圖5是電沉積設(shè)備的示意圖；圖6A至6E是顯示通過掃描電子顯微鏡-能量色散X射線分析(SEM-EDX)獲得的帶的斷裂表面的元素分布結(jié)果的照片；和圖7A至7C是顯示帶表面上的沉積物的SEM圖像和BSE圖像的照片和顯示EDX譜的圖表。
具體實施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的一個實施方案。通過實施方案的制造過程制造的燒結(jié)稀土磁體的組成式為RJbFeciCodBeMf,其中R代表包括Y(釔)在內(nèi)的稀土元素中的至少一種元素J代表包括Dy (鏑)和Tb (鋱)在內(nèi)的重稀土元素中的至少一種元素；M代表選自Ga(鎵)、Zn (鋅)、Si (硅)、A1 (鋁)、Nb (鈮)、Zr (鋯)、Ni (鎳)、Cu(銅)、Cr (鉻)、Hf (鉿)、Mo(鑰)、P(磷)、C(碳)和 Mg(鎂)中的至少一種元素；a代表13至20的數(shù)；b代表O至4的數(shù)；c代表通過從100減去a、b、d、e和f而獲得的數(shù)；d代表O至30的數(shù)；e代表4至20的數(shù)；和f代表O至3的數(shù)。該實施方案中的燒結(jié)稀土磁體包含上述元素中的每一種作為合金組分，并且其還包含因為原料和制造過程而不可避免地包含的不可避免的雜質(zhì)。不可避免的雜質(zhì)的含量應(yīng)當(dāng)盡可能多地進行限制，使得它們基本上不影響通過該實施方案的制造過程所制造的燒結(jié)稀土磁體的性能，或者制造過程自身。通過該實施方案中的制造過程所制造的燒結(jié)稀土磁體基本上由包含多晶相的主相和在晶粒邊界處形成的晶界相組成。在該情況下，主相的組成式為(RJ) 2 (FeCo) 14B,并且晶界相的組成式包括具有組成式(RJ)2(FeCo)14B的相和具有組成式RJ的相。在該實施方案中，通過快速凝固的帶的制造按以下方式實施。急冷中的冷卻速率設(shè)定為大至足以形成包含納米尺寸的晶粒的多晶相但沒有大至形成非晶相的范圍。其原因在于，當(dāng)在帶中形成非晶相時，于是需要熱處理來使該相結(jié)晶，并且在該過程期間晶?？勺兇植?。在該情況下，術(shù)語納米尺寸的晶粒是指IOnm至200nm、并且優(yōu)選IOnm至50nm(其
小于信號磁疇粒度)的晶粒。低熔點相構(gòu)成了具有比結(jié)晶相低的熔點并且不影響燒結(jié)稀土磁體作為磁體的性質(zhì)的材料。形成低溫相的原因如下當(dāng)通過粉碎包含多晶相和低熔點相的原料來獲得粉末并且燒結(jié)該粉末時，在比對僅由多晶相組成的原料粉末實施燒結(jié)時低的溫度下，由低熔點相形成液相，結(jié)果，燒結(jié)可以在低溫下進行。因此，在構(gòu)成用于燒結(jié)的原料的急冷帶的表面上必須存在低熔點相。 低熔點相的厚度可以為約50nm至lOOOnm，并且可以在形成基底的多晶相的約3體積％份數(shù)內(nèi)。如果低熔點相的比例過高，則通過燒結(jié)獲得的磁體的磁性能將顯著降低。
用于形成低熔點相的方法包括⑴在快速凝固期間利用偏析的方法和⑵其中在形成急冷帶之后形成低熔點相的方法。首先將描述在快速凝固期間利用偏析的方法。在可用作用于進行快速凝固的方法的單輥法和雙輥法中，在該實施方案中，使用單輥法在急冷帶的表面上形成低熔點相。因此，在急冷過程中，凝固從與輥接觸的急冷帶表面朝向自由表面發(fā)展，并且利用通過其中作為最后的凝固位點的自由表面具有最低熔點的組成來進行的偏析。這種手段將在以下實施例I中更詳細(xì)地描述。接下來，將描述在形成急冷帶之后形成低熔點相的方法。低熔點相可以通過使用電沉積、濺射、冷噴沉積、和化學(xué)還原等形成在通過快速凝固制造的急冷帶的一個或兩個表面上。電沉積法將在以下實施例2中更詳細(xì)地描述。在方法(I)的情況下，待制造的燒結(jié)稀土磁體的組成將低熔點相的組成限制為快 速凝固期間作為最后凝固的部分的組成。相反，在方法(2)的情況下，可以使用多種組成而不受燒結(jié)稀土磁體的組成的限制。當(dāng)制造具有由組成式Nd2Fe14B表示的組成的燒結(jié)稀土磁體時，下面將描述具有比急冷帶的Nd2Fe14B多晶相的1155°C低的熔點的低熔點相。在方法(I)中形成的低熔點相是最后的凝固相，其中Nd相(熔點1021°C )或Nd以高濃度偏析。在方法⑵中形成的低熔點相可以為Nd，但是也可以為NdGa (651 °C )、DyCu (790 °C )、DyAl (636 °C )、Cu (1085 °C ) > Al (660 °C )、Zn (420 °C )、NdCu (520 °C )、NdAl (635°C )、NdNi (690°C )或NdFe (640 °C )。上述括號內(nèi)的數(shù)值是各自的熔點。該低熔點相可以構(gòu)成單質(zhì)金屬、合金或低共熔化合物，條件是其不影響燒結(jié)稀土磁體的磁性能。有機溶劑或離子液體可以用于方法(2)中的電沉積所用的電解質(zhì)液體，并且在還原和沉積稀土元素的情況下，可以使用可耐受還原電位的溶劑，即不被還原電位分解的溶齊U。表I顯示這類電解質(zhì)液體的實例。
權(quán)利要求
1.一種用于制造燒結(jié)稀土磁體的方法，其特征在于包括 通過使具有稀土磁體組成的合金熔體快速凝固來制備由多晶相構(gòu)成的帶，所述多晶相包含平均結(jié)晶粒度為10至200nm的晶粒； 在所述帶的表面上形成具有比所述多晶相低的熔點的低熔點相；和 燒結(jié)由所述帶和所述低熔點相構(gòu)成的原料。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中使所述合金熔體快速凝固通過其中使用單輥的單輥法來進行，并且所述帶的其上形成有所述低熔點相的表面與和所述單輥接觸的表面相反。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述低熔點相通過電沉積形成在所述帶的一個或兩個表面上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述電沉積利用有機溶劑或離子液體作為電解質(zhì)液體來進行。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一項所述的方法，其中包含在所述多晶相中的所述晶粒的所述平均結(jié)晶粒度為10至50nm。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至5中任一項所述的方法，其中所述原料的燒結(jié)包括粉碎所述原料以獲得粉末，和燒結(jié)所述粉末。
7.一種燒結(jié)稀土磁體，其特征在于利用根據(jù)權(quán)利要求I至6中任一項所述的方法來制造。
8.一種用于燒結(jié)稀土磁體的原料，其特征在于包括 由多晶相構(gòu)成的帶，所述多晶相包含平均結(jié)晶粒度為10至200nm的晶粒；和 在所述帶的表面上形成的并且具有比所述多晶相低的熔點的低熔點相。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的原料，其中包含在所述多晶相中的所述晶粒的所述平均結(jié)晶粒度為10至50nm。
全文摘要
一種用于制造燒結(jié)稀土磁體的方法，其特征在于燒結(jié)包括帶狀多晶相的原料，所述帶狀多晶相通過使具有稀土磁體組成的合金熔體快速凝固來制備并且平均結(jié)晶粒度為10至200nm；和在所述多晶相的表面上形成的并且具有比所述多晶相低的熔點的低熔點相。
文檔編號B22F1/00GK102741955SQ201080053280
公開日2012年10月17日 申請日期2010年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月26日
發(fā)明者佐久間紀(jì)次, 岸本秀史, 莊司哲也 申請人:豐田自動車株式會社