專(zhuān)利名稱(chēng)：使用噴霧法的納米復(fù)合磁體制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
使用噴霧法的納米復(fù)合磁體制造方法作為不經(jīng)粉碎工序而制造磁體粉末的制造方法，已知的有氣體噴霧法。在氣體噴霧法中，合金熔體通過(guò)噴嘴等在惰性氣體中進(jìn)行噴霧，通過(guò)合金熔體與氣體的碰撞，使合金熔體的液滴冷卻。這樣可直接形成具有數(shù)十μm粒徑的球狀顆粒。在氣體噴霧法中，由于熔融金屬的液滴是在落下過(guò)程中凝固的，因此可得到大致為球形的粉末顆粒。氣體噴霧法制作的粉末(噴霧粉末)的形狀和粒徑適用于粘結(jié)磁體用磁粉。
在粘結(jié)磁體的制造中如果使用噴霧法，其粉末可被直接用作粘結(jié)磁體用磁體粉末，因此可省去機(jī)械粉碎工序，從而顯著降低制造成本。但是，噴霧粉末的粒徑比燒結(jié)磁體用的磁體粉末的粒徑大，因此噴霧粉末很難直接用于燒結(jié)磁體。
目前，大量用于粘結(jié)磁體的是急冷系稀土類(lèi)合金磁體粉末，在粉末顆粒內(nèi)分散有微細(xì)的粒徑為20～200nm左右的Nd2Fe14B系化合物相。這種微晶組織，是通過(guò)用熔融紡絲法等將具有特定組分的合金熔體急冷，制成非晶合金薄帶，然后進(jìn)行結(jié)晶化熱處理得到的。
另外，具有與上述急冷磁體完全不同的金屬組織的高性能磁體的開(kāi)發(fā)也正在積極進(jìn)行。其中，具有代表性的有被稱(chēng)作納米復(fù)合磁體(交換彈性磁體)的復(fù)合磁體。納米復(fù)合磁體具有在同一金屬組織內(nèi)分散有微細(xì)的硬磁性相和軟磁性相，通過(guò)各構(gòu)成相交換相互作用結(jié)合成帶磁性的構(gòu)造。由于納米復(fù)合磁體的各構(gòu)成相具有納米級(jí)尺寸，由各構(gòu)成相的尺寸和分散性決定的微細(xì)構(gòu)造在很大程度上左右著磁體的特性。
在這種納米復(fù)合磁體中，Nd2Fe14B系化合物相(硬磁性相)和α-Fe及鐵基硼化物相等軟磁性相分散在同一金屬組織內(nèi)的磁體特別引人注目。以前，這種納米復(fù)合磁體也是通過(guò)用熔融紡絲法將合金熔體急冷，然后進(jìn)行結(jié)晶化熱處理制成的。如果這種急冷磁體粉末能夠用氣體噴霧法制造，則不必進(jìn)行粉碎，因此可以大幅度降低制造成本。
但是，用噴霧法制造上述急冷磁體粉末是非常困難的。這是由于用噴霧法的合金熔體的冷卻速度比用熔融紡織法要慢1至2個(gè)數(shù)量級(jí)，因此用噴霧法不能形成充分非晶化的合金組織。
有人對(duì)不同于上述納米復(fù)合磁體的急冷磁體，即只含有Nd2Fe14B系化合物相的急冷磁體，提出了通過(guò)添加TiC等提高合金的非晶生成能(quenchability)，使得即使用冷卻速度較慢的噴霧法也可形成非晶合金的方法。
但是，在α-Fe/R2Fe14B系納米復(fù)合磁體的情況下，則很難用噴霧法制造實(shí)用的高性能磁體。這是因?yàn)閲婌F法的冷卻速度較慢，這樣，作為軟磁性相的α-Fe相將比R2Fe14B相先析出，且易成長(zhǎng)，導(dǎo)致軟磁性相變得粗大，結(jié)果使各構(gòu)成相間交換相互作用減弱，大幅減弱了納米磁體的磁特性。
本發(fā)明是在參考了上述各方面情況后做出的發(fā)明，它的主要目的是提供一種可用噴霧法制造具有良好磁特性的納米復(fù)合磁體粉末的方法。
在優(yōu)選實(shí)施方式中，上述R2Fe14B型化合物相、硼化物相和α-Fe相，混合在同一金屬組織內(nèi)。
在優(yōu)選實(shí)施方式中，上述α-Fe相和硼化物相的平均結(jié)晶粒徑在1nm以上50nm以下，比上述R2Fe14B型化合物相的平均結(jié)晶粒徑小，存在于上述R2Fe14B型化合物相的晶界或亞晶界。
在優(yōu)選實(shí)施方式中，上述硼化物相中含有強(qiáng)磁性的鐵基硼化物。
在優(yōu)選實(shí)施方式中，上述鐵基硼化物中含有Fe3B和/或Fe23B6。
在優(yōu)選實(shí)施方式中，平均粒徑在1μm以上100μm以下的范圍內(nèi)。
在優(yōu)選實(shí)施方式中，所具有的硬磁特性為矯頑力HcJ≥480kA/m、剩余磁通密度Br≥0.6T。
本發(fā)明粘結(jié)磁體的特點(diǎn)是含有上述任意一種鐵基稀土類(lèi)合金納米復(fù)合磁體粉末。
本發(fā)明鐵基稀土類(lèi)合金納米復(fù)合磁體粉末的制造方法包括下列工序用噴霧法將組成式為(Fe1-mTm)100-x-y-zQxRyTizMn(T是1種以上選自Co和Ni的元素，Q是至少1種選自B和C的元素，R是至少1種選自稀土類(lèi)金屬元素和釔的元素，M是至少1種選自Nb、Zr、Mo、Ta和Hf的元素)，組成比x、y、z、m和n分別滿(mǎn)足10＜x≤25原子％、6≤y＜10原子％、0.1≤z≤12原子％、0≤m≤0.5、0≤n≤10原子％的合金熔體急冷，制成稀土類(lèi)合金磁體粉末的工序；通過(guò)將上述磁體粉末進(jìn)行熱處理，形成含有兩種以上強(qiáng)磁性結(jié)晶相，并且，硬磁性相的平均尺寸在10nm以上200nm以下，軟磁性相的平均尺寸在1nm以上100nm以下范圍內(nèi)的組織的工序。
在優(yōu)選實(shí)施方式中，在使用上述噴霧法的急冷工序中，制作含有體積比在60％以上的R2Fe14B型化合物相的急冷合金。
在優(yōu)選實(shí)施方式中，上述軟磁性相含有強(qiáng)磁性的鐵基硼化物。
在優(yōu)選實(shí)施方式中，上述鐵基硼化物含有Fe3B和/或Fe23B6。
在優(yōu)選實(shí)施方式中，本發(fā)明的粘結(jié)磁體的制造方法包括用于準(zhǔn)備由上述任意一種制造方法制造的磁體粉末的工序和用上述磁體粉末制作粘結(jié)磁體的工序。
圖2為本發(fā)明實(shí)施例的去磁曲線(xiàn)(磁滯曲線(xiàn)的第二象限部分)圖。
其中，T是1種以上選自Co和Ni的元素，Q是至少1種選自B和C的元素，R是至少1種選自稀土類(lèi)金屬元素和釔的元素，M是至少1種選自Nb、Zr、Mo、Ta和Hf的元素。另外，組成比x、y、z、m和n分別滿(mǎn)足10＜x≤25原子％、6≤y＜10原子％、0.1≤z≤12原子％、0≤m≤0.5、0≤n≤10原子％。
在本說(shuō)明書(shū)中，組成式為R2(Fe1-mTm)14Q的2-14-1型硬磁性化合物簡(jiǎn)單標(biāo)記為R2Fe14B型化合物(或R2Fe14B相)。即“R2Fe14B型化合物”或“R2Fe14B相”，是在R2Fe14B中含有一部分Fe被Co和/或Ni置換的化合物(相)、一部分B被C置換的化合物(相)的化合物(相)。另外，在“R2Fe14B型化合物”的一部分中還可含有Ti和M等添加元素。
本發(fā)明者為了實(shí)現(xiàn)用噴霧法制作納米復(fù)合磁體而進(jìn)行了大量研究，發(fā)現(xiàn)在合金中加入Ti，可抑制熔體急冷過(guò)程中α-Fe相的析出和成長(zhǎng)，由此想到本發(fā)明。
如果按照本發(fā)明，即使噴霧法冷卻速度較慢，也可使作為主相的R2Fe14B相比α-Fe相先析出，并且還可避免R2Fe14B相粗大至發(fā)生多磁疇化的尺寸(300nm)。因此，可以得到作為納米復(fù)合磁體的能夠發(fā)揮優(yōu)異磁特性的磁體粉末。
盡管作為本發(fā)明對(duì)象的α-Fe/R2Fe14B系納米復(fù)合磁體具有比Fe3B/Nd2Fe14B系納米復(fù)合磁體的矯頑力高的優(yōu)點(diǎn)，但由于B濃度為相對(duì)較低的7～10原子％左右，而Nd濃度為較高的10～12原子％左右，因此合金的非晶生成能非常低。因此，如果在不添加Ti的情況下仍可適用于噴霧法，就只能得到前述那樣具有粗大軟磁性α-Fe相的粉末，產(chǎn)物磁特性不好。另一方面，在Fe3B/Nd2Fe14B系納米復(fù)合磁體的情況下，還存在著由于B的濃度為相對(duì)較高的18～20原子％左右，因此非晶生成能較高，而Nd的濃度為較低的3～5原子％左右，因此矯頑力較低的問(wèn)題。另外，若用噴霧法制作Fe3B/Nd2Fe14B系納米復(fù)合磁體，雖然由于非晶生成能較高可形成含有較微細(xì)組織和非晶相的粉末顆粒，但如果此后進(jìn)行結(jié)晶化熱處理，本身就會(huì)伴隨著結(jié)晶化而發(fā)熱，導(dǎo)致結(jié)晶成長(zhǎng)不均勻，因此不能發(fā)揮納米復(fù)合磁體的高磁特性。
另外，在本說(shuō)明書(shū)中“Fe3B”還包括與“Fe3B”較難區(qū)別的“Fe3.5B”。
在本發(fā)明中，由于適當(dāng)選擇了Ti和其他諸元素的含量范圍，即使用噴霧法也能得到具有微晶質(zhì)(含體積比在60％以上的Nd2Fe14B的組織)的納米復(fù)合磁體粉末，因此不一定必須在此后進(jìn)行結(jié)晶化熱處理。但是，為使合金組織均勻、磁體性能更優(yōu)異，優(yōu)選為對(duì)晶質(zhì)的噴霧粉末進(jìn)行熱處理。
本發(fā)明磁體粉末顆粒的組織含有兩種以上強(qiáng)磁性晶相，硬磁性相的平均尺寸在10nm以上200nm以下，軟磁性相的平均尺寸在1nm以上100nm以下。具體而言，具有硬磁性的R2Fe14B型化合物相均勻分散于合金中，在其晶界或亞晶界處則存在著軟磁性的硼化物相和α-Fe。α-Fe相和硼化物相的平均結(jié)晶粒徑比R2Fe14B型化合物相的平均結(jié)晶粒徑小，通常為1nm以上50nm以下。在優(yōu)選實(shí)施方式中，由于有作為硼化物相的強(qiáng)磁性鐵基硼化物(Fe3B和/或Fe23B6)等析出，可以保持較高的磁化。
如本發(fā)明人等在特愿2001-144076中所示那樣，上述硼化物相(鐵基硼化物)被認(rèn)為至少部分地以薄膜狀存在于R2Fe14B型化合物晶相(主相)的晶界處。一旦實(shí)現(xiàn)這種組織構(gòu)造，由于可以進(jìn)一步增強(qiáng)強(qiáng)磁性硼化物相和主相的磁性結(jié)合(交換相互作用)，并穩(wěn)固地保持強(qiáng)磁性硼化物相的磁化作用，所以可實(shí)現(xiàn)更大的矯頑力。
具有上述組織構(gòu)造的本發(fā)明磁體粉末適用于粘結(jié)磁體。用于粘結(jié)磁體的粉末的平均粒徑(用掃描電子顯微鏡觀察所得的測(cè)定值)優(yōu)選為1μm以上100μm以下的范圍。
噴霧法用噴霧法將具有上述組成的合金熔體制成永久磁體粉末時(shí)，可以使用氣體噴霧法、離心噴霧法、旋轉(zhuǎn)電極法、真空法或沖擊法。在使用離心噴霧法和旋轉(zhuǎn)電極法時(shí)，優(yōu)選為用高壓進(jìn)行噴氣以提高冷卻速度。
下面參照

圖1(a)和(b)對(duì)使用氣體噴霧法的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。
圖1(a)是適用于本實(shí)施方式的氣體噴霧裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖示裝置具有用于儲(chǔ)存通過(guò)高頻加熱或電阻加熱而熔融的合金熔體1的熔化槽2，以及通過(guò)氣體噴霧形成磁粉(噴霧粉)3的噴霧室4。在放置熔化槽2的熔化室的內(nèi)部和噴霧室4的內(nèi)部均充滿(mǎn)惰性氣體(氬或氦)。
在熔化槽2的底部設(shè)有熔體用噴嘴5(噴嘴直徑0.5～3.0mm)，通過(guò)熔體用噴嘴5，合金熔體1被噴射到噴霧室2的內(nèi)部。在熔體用噴嘴5的下方，設(shè)置有圖1(b)所示的環(huán)狀氣體噴嘴6，由環(huán)狀氣體噴嘴6的若干個(gè)孔向環(huán)內(nèi)強(qiáng)力噴射冷卻氣體。結(jié)果形成許多合金熔體小滴，它們的熱量不斷被周?chē)臍怏w吸收而急冷。急冷凝固的金屬小滴聚集在氣體噴霧裝置內(nèi)的底部作為磁粉3。
當(dāng)使用這種氣體噴霧裝置時(shí)，可通過(guò)控制合金熔體的粘度和噴霧氣體的能量等來(lái)調(diào)節(jié)粉末的粒度分布。
當(dāng)用氣體噴霧法將非晶生成能低的合金熔體急冷凝固時(shí)，為了制作具有非晶質(zhì)或微晶組織的粉末顆粒，有必要在能使粒徑達(dá)到例如20μm以下的條件下進(jìn)行噴霧。這是因?yàn)樾纬傻姆勰╊w粒的粒徑越小，相對(duì)于各顆粒體積的表面積的比例就越大，就能提高冷卻效果。若使用現(xiàn)有技術(shù)，當(dāng)粒徑增大時(shí)，顆粒內(nèi)部不能以充分的速度冷卻，從而形成粗大結(jié)晶組織，所以會(huì)降低磁體性能。如果發(fā)生這種情況，特別是對(duì)納米復(fù)合磁體粉末，其磁體特性將明顯下降。
而在本發(fā)明中，即使粉末粒徑較大，如20～100μm，由于粉末顆粒從外到內(nèi)都能以均勻且充分的速度急冷，因此可制作磁特性?xún)?yōu)異的納米復(fù)合磁體粉末。
熱處理然后，優(yōu)選為在氬氣(Ar)等惰性氣體中對(duì)上述由氣體噴霧裝置制成的磁粉進(jìn)行熱處理。熱處理工序的升溫速度優(yōu)選為0.08℃/秒以上15℃/秒以下，將溫度保持在500℃以上800℃以下的范圍內(nèi)30秒以上60分鐘以下，然后冷卻至室溫。通過(guò)這種熱處理，即使在氣體噴霧法制作的粉末顆粒中殘留有非晶相，也可得到幾乎完全結(jié)晶的組織。
為防止合金氧化，熱處理環(huán)境氣體優(yōu)選為Ar氣和N2氣等惰性氣體。也可在1.3kPa以下的真空中進(jìn)行熱處理。
另外，若在原料合金中添加碳，就可提高磁體粉末的耐氧化性。在添加了充分的碳的情況下，對(duì)噴霧粉末的熱處理也可在大氣下進(jìn)行。另外，本實(shí)施方式中的磁體粉末，在通過(guò)噴霧進(jìn)行結(jié)晶的階段已形成球狀，之后不必進(jìn)行機(jī)械粉碎處理，因此粉末的每單位重量的表面積與已知的經(jīng)機(jī)械粉碎的粉末相比非常小。因此，它的優(yōu)點(diǎn)是，在熱處理和其它工序中，即使與大氣接觸也不容易被氧化。
用上述磁體粉末制作粘結(jié)磁體時(shí)，用環(huán)氧樹(shù)脂和尼龍樹(shù)脂等與磁體粉末混合，成型為預(yù)想形狀。此時(shí)，本發(fā)明磁體粉末也可與其它種類(lèi)的磁粉混合，如納米復(fù)合磁體以外的急冷合金系磁體粉末、Sm-T-N系磁體粉末和/或硬鐵氧體磁體粉末等。
合金組成的限定理由Q可以全部由B(硼)構(gòu)成，也可以由B和C(碳)構(gòu)成。如果Q的組成比x低于10原子％，由于非晶生成能過(guò)低，在氣體噴霧法的冷卻速度(102℃/秒～104℃/秒左右)下，就會(huì)很難形成微細(xì)的結(jié)晶組織。另外，如果Q的組成比x超過(guò)25原子％，在構(gòu)成相中具有最高飽和磁化的α-Fe的存在比例將過(guò)分減少，最終導(dǎo)致剩余磁通密度Br降低。因此，Q的組成比x的范圍優(yōu)選為10＜x≤25原子％。更優(yōu)選為10＜x≤20原子％以下，進(jìn)一步優(yōu)選為13≤x≤18原子％。
由于C可使急冷凝固合金中的金屬組織的晶粒細(xì)化，因此在使用氣體噴霧法這樣的熔體冷卻速度較慢的方法時(shí)起著重要的作用。另外，通過(guò)添加C，能夠抑制TiB2的析出，并能夠降低合金熔體的起始凝固溫度，因此可以降低熔體噴出溫度。一旦熔體噴出溫度降低，就能夠縮短熔化時(shí)間，因此可提高冷卻速度。但是，如果C原子相對(duì)于Q的總量的比例超過(guò)0.5，就會(huì)顯著生成α-Fe相，使構(gòu)成相產(chǎn)生變化，從而導(dǎo)致磁特性下降。C原子相對(duì)于Q的總量的比例應(yīng)在0.01以上0.5以下，更優(yōu)選為0.05以上0.3以下，進(jìn)一步優(yōu)選為0.08以上0.20以下。
R是1種以上選自稀土類(lèi)元素和釔的元素。R是為顯示永磁體特性所必需的硬磁性相R2Fe14B所必須的元素，優(yōu)選Pr或Nd作為必須元素，一部分必須元素也可以用Dy和/或Tb置換。如果R的組成比y不到整體的6原子％，則具有矯頑力所必需的R2Fe14B型結(jié)晶構(gòu)造的化合物相不能充分析出，從而不能得到480kA/m以上的矯頑力HcJ。另外，若R的組成比y在10原子％以上，則使具有強(qiáng)磁性的鐵基硼化物和α-Fe的含量降低。因此，稀土類(lèi)元素R的組成比y的優(yōu)選范圍是6≤y＜10原子％。更優(yōu)選的范圍是7≤y≤9原子％，進(jìn)一步優(yōu)選的范圍是7.5≤y≤8.5原子％。
Ti是本發(fā)明納米復(fù)合磁體必不可少的元素。添加Ti可獲得高的硬磁特性，改善去磁曲線(xiàn)的矩形性，因此可導(dǎo)致最大磁能積(BH)max的增大。
如果不添加Ti，易于發(fā)生α-Fe比R2Fe14B先析出、成長(zhǎng)的情況，這樣，在對(duì)噴霧合金進(jìn)行結(jié)晶化熱處理完成后，軟磁性的α-Fe相變得很粗大。
反之，如果添加Ti，從動(dòng)力學(xué)角度考慮，由于α-Fe相的析出和成長(zhǎng)較慢，需要一定時(shí)間，因此在α-Fe相析出和成長(zhǎng)完畢之前，R2Fe14B相就已經(jīng)開(kāi)始析出和成長(zhǎng)了。這樣，在α-Fe相變粗大之前，R2Fe14B相已成長(zhǎng)為均勻分散的狀態(tài)。
另外，Ti對(duì)B的親和力較強(qiáng)，易于濃縮在鐵基硼化物中。這樣，通過(guò)Ti和B在鐵基硼化物內(nèi)的強(qiáng)有力的結(jié)合，能夠使鐵基硼化物穩(wěn)定。
另外，通過(guò)添加Ti可使合金熔體的粘度下降至5×10-6m2/秒以下，得到適合噴霧法的熔體粘度。
如果Ti的組成比超過(guò)12原子％，就會(huì)明顯地抑制α-Fe的生成，因此導(dǎo)致剩余磁通密度Br下降。另一方面，如果Ti的組成比在0.1原子％以下，矯頑力所必需的R2Fe14B相就不能充分析出，即使析出也不能得到均勻的微細(xì)組織，也就不能獲得高的矯頑力。因此，優(yōu)選范圍是0.1≤z≤12原子％，更優(yōu)選范圍是1≤z≤7原子％。
元素M是可提高合金非晶生成能的元素。添加M可提高合金的非晶生成能，并能在合金熔體的冷卻過(guò)程中抑制結(jié)晶相的成長(zhǎng)。這樣，通過(guò)此后的熱處理，就能得到具有良好去磁曲線(xiàn)矩形性的磁體。另外，通過(guò)添加M還可提高本征矯頑力。
如果M的組成比超過(guò)10原子％，在α-Fe析出的較高的溫度區(qū)域，各構(gòu)成相的顆粒會(huì)顯著成長(zhǎng)，各構(gòu)成相的交換結(jié)合減弱，這樣將導(dǎo)致去磁曲線(xiàn)的矩形性大幅降低。因此，M元素的組成比n優(yōu)選為0≤n≤10原子％，更優(yōu)選為0.5≤n≤8原子％，進(jìn)一步優(yōu)選為1≤n≤6原子％。另外，除M以外，作為使金屬組織微細(xì)化的元素，還可添加Al、Si、Mn、Cu、Ga、Ag、Pt、Au和/或Pb。
除上述元素之外其余為Fe。即使用Co、Ni的一種或兩種過(guò)渡金屬元素T置換一部分Fe仍然可得到所期望的硬磁特性。但是，T對(duì)Fe的置換量m若超過(guò)50％，則不能得到較高的剩余磁通密度Br，因此置換量m優(yōu)選在50％以下(0≤m≤0.5)。更優(yōu)選的置換量m在40％以下。另外，用Co置換一部分Fe可提高硬磁特性，而且，由于還能提高R2Fe14B相的居里溫度，所以還能提高耐熱性。
制造方法當(dāng)使用噴霧法將具有上述組成的合金熔體制成永磁體粉末時(shí)，可以使用氣體噴霧法、離心噴霧法、旋轉(zhuǎn)電極法、真空法或沖擊法。
當(dāng)使用氣體噴霧法時(shí)，例如，可以使用噴嘴直徑在0.5～3.0mm以下的噴嘴在惰性氣體中進(jìn)行熔體噴霧。此時(shí)，使用高速惰性氣體流對(duì)熔體噴霧。此時(shí)氣體的壓力，例如，設(shè)定在0.1MPa～7MPa的范圍內(nèi)。在氣體噴霧法中，通過(guò)控制合金熔體的粘度和噴霧氣體的能量等可調(diào)節(jié)粉末粒度的分布。
在使用氣體噴霧法對(duì)非晶生成能低的合金熔體急冷、凝固的情況下制作具有非晶質(zhì)或微晶組織的粉末顆粒時(shí)，有必要在能使粒徑為20μm以下的條件下進(jìn)行噴霧。這是由于形成粉末顆粒的粒徑越小，相對(duì)于各顆粒體積的表面積的比例就越大，冷卻效果就越好。如果按照現(xiàn)有技術(shù)，如果粒徑越大，則越不能以充分的速度使顆粒內(nèi)部冷卻，結(jié)果形成粗大的結(jié)晶組織，最終導(dǎo)致磁特性下降。如果發(fā)生了這種現(xiàn)象，特別是在納米復(fù)合磁體粉末的情況下，最終將導(dǎo)致磁體特性明顯下降。
而在本發(fā)明的情況下，即使粉末粒徑較大，如20～100μm，由于粉末顆粒從外到內(nèi)都能以均勻且充分的速度冷卻，因此可制作具有優(yōu)異磁特性的納米復(fù)合磁體粉末。
實(shí)施例具有表1所示組成的各試樣(No.1～4)的制造方法是稱(chēng)量總量為1kg的純度在99.5％以上的Nd、Pr、Fe、Co、B、C、Ti、Nb、Zr、Si和Cu材料，在下述條件下進(jìn)行氣體噴霧，制造平均粒徑為50μm左右的粉末，然后，按粒度大小分級(jí)，得到粒徑在63μm以下的粉末。
使用氣體氬氣(Ar)氣體壓力40kgf/cm2(＝3.92MPa)噴霧溫度1400℃熔體供給速度2.0千克/分鐘表1

在表1中，例如“R”所示欄的“Nd7.8+Pr0.6”表示添加7.8原子％的Nd和0.6原子％的Pr；“Q”所示欄的“B12+C1”表示添加12原子％的B(硼)和1原子％的C(碳)。
然后，將噴霧粉末在Ar氣環(huán)境下，保持在表1所示熱處理溫度下5分鐘，然后，冷卻至室溫。用VSM(振動(dòng)型磁化率測(cè)定裝置)測(cè)定熱處理后的噴霧粉末的磁特性。粒徑在25μm以下粉末的測(cè)定結(jié)果如表2所示。熱處理后的噴霧粉末的去磁曲線(xiàn)如圖1所示。
表2

這樣，按照本實(shí)施例可制得具有矯頑力HcJ≥480kA/m、剩余磁通密度Br≥0.6T的硬磁特性的納米復(fù)合磁體粉末。
本發(fā)明雖然使用比熔融紡絲法等急冷法冷卻速度慢的噴霧法，但通過(guò)合金組成的最優(yōu)化和添加Ti，能夠使R2Fe14B相先于α-Fe相析出，從而制成具有可顯示納米復(fù)合磁體優(yōu)異磁特性的微細(xì)組織的磁體粉末。另外，由于本發(fā)明可通過(guò)噴霧法直接形成合金磁體的球狀顆粒，因此無(wú)需粉碎工序，這樣就能大幅降低磁體的制造成本。
權(quán)利要求
1.一種鐵基稀土類(lèi)合金納米復(fù)合磁體粉末，其特征是組成式為(Fe1-mTm)100-x-y-zQxRyTizMn(T是選自Co和Ni的1種以上的元素，Q是至少1種選自B和C的元素，R是至少1種選自稀土類(lèi)金屬元素和釔的元素，M是至少1種選自Nb、Zr、Mo、Ta和Hf的元素)，組成比x、y、z、m和n分別滿(mǎn)足10＜x≤25 原子％6≤y＜10 原子％0.1≤z≤12 原子％0≤m≤0.50≤n≤10 原子％用噴霧法制作，并且含有兩種以上的強(qiáng)磁性晶相，硬磁性相的平均尺寸在10nm以上200nm以下，軟磁性相的平均尺寸在1nm以上100nm以下。
2.如權(quán)利要求1所述的鐵基稀土類(lèi)合金納米復(fù)合磁體粉末，其特征是R2Fe14B型化合物相、硼化物相和α-Fe相，混合在同一金屬組織內(nèi)。
3.如權(quán)利要求2所述的鐵基稀土類(lèi)合金納米復(fù)合磁體粉末，其特征是所述α-Fe相和硼化物相的平均粒徑在1nm以上50nm以下，小于所述R2Fe14B型化合物相的平均粒徑，且存在于所述R2Fe14B型化合物相的晶界或亞晶界處。
4.如權(quán)利要求3所述的鐵基稀土類(lèi)合金納米復(fù)合磁體粉末，其特征是所述硼化物相包括強(qiáng)磁性鐵基硼化物。
5.如權(quán)利要求4所述的鐵基稀土類(lèi)合金納米復(fù)合磁體粉末，其特征是所述鐵基硼化物含有Fe3B和/或Fe23B6。
6.如權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的鐵基稀土類(lèi)合金納米復(fù)合磁體粉末，其特征是平均粒徑在1μm以上100μm以下的范圍內(nèi)。
7.如權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的鐵基稀土類(lèi)合金納米復(fù)合磁體粉末，其特征是具有矯頑力HcJ≥480kA/m、剩余磁通密度Br≥0.6T的硬磁特性。
8.含有權(quán)利要求1至7所述的任意一種鐵基稀土類(lèi)合金納米復(fù)合磁體粉末的粘結(jié)磁體。
9.一種鐵基稀土類(lèi)合金納米復(fù)合磁體粉末的制造方法，其特征是包括用噴霧法將組成式為(Fe1-mTm)100-x-y-zQxRyTizMn(T是選自Co和Ni中的1種以上元素，Q是至少1種選自B和C的元素，R是至少1種選自稀土類(lèi)金屬元素和釔的元素，M是至少1種選自Nb、Zr、Mo、Ta和Hf的元素)、組成比x、y、z、m和n分別滿(mǎn)足10＜x≤25原子％、6≤y＜10原子％、0.1≤z≤12原子％、0≤m≤0.5％、0≤n≤10原子％的合金熔體急冷，制作稀土類(lèi)合金磁體粉末的工序；和將所述磁體粉末進(jìn)行熱處理，形成含有兩種以上的強(qiáng)磁性結(jié)晶相，并且硬磁性相的平均尺寸在10nm以上200nm以下，軟磁性相的平均尺寸在1nm以上100nm以下范圍內(nèi)的組織的工序。
10.如權(quán)利要求9所述的鐵基稀土類(lèi)合金納米復(fù)合磁體粉末的制造方法，其特征是在用所述噴霧法進(jìn)行急冷的工序中，制成含有體積比在60％以上的R2Fe14B型化合物相的急冷合金。
11.如權(quán)利要求9或10所述的鐵基稀土類(lèi)合金納米復(fù)合磁體粉末的制造方法，其特征是所述軟磁性相中含有強(qiáng)磁性鐵基硼化物。
12.如權(quán)利要求11所述的鐵基稀土類(lèi)合金納米復(fù)合磁體粉末的制造方法，其特征是所述鐵基硼化物中含有Fe3B和/或Fe23B6。
13.一種粘結(jié)磁體的制造方法，其特征是包括準(zhǔn)備用權(quán)利要求9至12中的任意一種制造方法制造的鐵基稀土類(lèi)合金納米復(fù)合磁體粉末的工序；和用所述磁體粉末制造粘結(jié)磁體的工序。
全文摘要
通過(guò)用噴霧法將組成式為:(Fe
文檔編號(hào)H01L25/18GK1465076SQ02802628
公開(kāi)日2003年12月31日 申請(qǐng)日期2002年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月31日
發(fā)明者三次敏夫, 金清裕和, 廣澤哲 申請(qǐng)人:住友特殊金屬株式會(huì)社