專利名稱：稀土磁體及其制備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使用包含稀土的淬冷合金粉末制備稀土磁體的方法，以及一種稀 土磁體，該磁體在使剩磁降低最小化時增大矯頑力。
背景技術(shù)：
近年來，Nd-Fe-B燒結(jié)磁體的應(yīng)用范圍在逐漸增加，所述應(yīng)用范圍包括電器、工業(yè) 設(shè)備、電動車輛和風(fēng)力發(fā)電廠。需要進一步改善Nd-Fe-B磁體的性能。為了改善Nd-Fe-B燒結(jié)磁體的性能已做了各種研究。用于改善矯頑力的方法包括 晶粒細化，添加Al、Ga或類似元素，以及增大富Nd相的體積分數(shù)?，F(xiàn)在最通常的方式是用 Dy或Tb代替部分Nd。認為Nd-Fe-B磁體的矯頑性產(chǎn)生機制是成核類型，其中在R2Fe14B主相晶界處的反 向磁疇的成核支配矯頑力。用Dy或Tb代替部分Nd增加了 R2Fe14B相的各向異性磁場以抑 止反向磁疇成核，由此提高矯頑力。然而，當(dāng)以常規(guī)方式加入Dy或Tb時，由于Dy或Tb的 代替不僅發(fā)生在主相晶粒的界面附近，甚至發(fā)生在晶粒的內(nèi)部，因此剩磁損耗(或剩余磁 通量密度)是不可避免的。另一個問題是使用增加量的昂貴Tb和Dy。還開發(fā)了一種通過混合兩種不同組合物的粉末狀合金并燒結(jié)該混合物來制備 Nd-Fe-B磁體的二合金方法。具體地，將主要由R2Fe14B相構(gòu)成的合金粉末與包含Dy或Tb 的富R合金的粉末混合，其中R是Nd和Pr。隨后進行細粉碎、在磁場中成型、燒結(jié)并時效處 理，由此制備了 Nd-Fe-B磁體(參見JP-BH05-031807和JP-A H05-021218)。如此獲得的燒 結(jié)磁體產(chǎn)生了高矯頑力同時使剩磁降低最小化，因為Dy或Tb代替僅發(fā)生在對矯頑力具有 巨大影響的晶界附近，在晶粒內(nèi)部中的Nd或Pr保持不變。然而，在此方法中，Dy或Tb在 燒結(jié)期間擴散到主相晶粒內(nèi)部，使得其中在晶界附近偏析Dy或Tb的層具有等于或大于約 1微米，該厚度顯著大于發(fā)生反向磁疇成核的深度。該結(jié)果仍然不令人滿意。近期，開發(fā)了多種將稀土元素從表面擴散到R-Fe-B燒結(jié)母體內(nèi)部的方法。在一 個示例性方法中，應(yīng)用蒸發(fā)或濺射技術(shù)，將稀土金屬如Yb、Dy、Pr或Tb、或Al或Ta沉積在 Nd-Fe-B磁體表面上，及隨后進行熱處理。參見JP-AS62-074048，JP-A H01-117303, JP-A 2004-296973，JP-A 2004-304038，JP-A2005-011973 ；K.T.Park, K. Hiraga 禾Π Μ. Sagawa, "Effect of Metal-Coating and Consecutive Heat Treatment on Coercivity of Thin Nd-Fe-B Sintered Magnets,"Proceedings of the Sixteen International Workshop on Rare-Earth Magnets and Their Applications, Sendai, p. 257 (2000)；以及 K. Machida 禾口 Τ.Lie,"High-Performance Rare Earth Magnet Having Specific Element Segregated at Grain Boundaries，"Metal，78，760 (2008)。另外，在 W02007/102391 和 WO 2008/023731 中描述了在Dy蒸氣氣氛中從燒結(jié)體表面擴散Dy。WO 2006/043348描述了一種方法，該 方法包括將稀土無機化合物例如氟化物或氧化物涂覆到燒結(jié)體表面上并熱處理。WO 2006/064848披露了在進行稀土擴散的同時用CaH2還原劑化學(xué)還原稀土氟化物或氧化物。 JP-A 2008-263179披露了包含稀土的金屬間化合物粉末的使用。
使用這些方法，在熱處理期間，位于母燒結(jié)體表面上的元素(如Dy和Tb)主要沿 著燒結(jié)體組織中的晶界移動并擴散到母燒結(jié)體的內(nèi)部。如果對熱處理條件進行優(yōu)化，則將 獲得其中到主相晶粒內(nèi)部的晶格擴散受限的組織，Dy和Tb以很高濃度僅富集在燒結(jié)體主 相晶粒中的晶界處或晶界附近。與前述的二合金方法相比，此組織提供了理想的形態(tài)。由 于磁性反映形態(tài)，因此所述磁體產(chǎn)生了最小化的剩磁降低和增加的矯頑力，從而在磁體性 能方面得到顯著改善。然而，在大量生產(chǎn)中應(yīng)用蒸發(fā)或濺射的方法(如JP-A S62-074048, JP-AH01-117303, JP-A 2004-296973， JP-A 2004-304038， JP-A 2005-011973， W02007/102391, WO 2008/023731,以及Park等的文章中所述)是有問題的，因為一次處理 大量材料是困難的，且磁性在寬范圍內(nèi)變化。該方法還面臨Dy的大量損失的缺點，因為大 多數(shù)的從源蒸發(fā)的Dy散布在腔室內(nèi)。WO 2006/064848所述的方法依賴于用CaH2還原劑化學(xué)還原稀土氟化物或氧化物。 這同樣不適用于大量生產(chǎn)，因為CaH2易與水反應(yīng)，并且處理是危險的。在JP-A 2008-263179的方法中，用主要由金屬間化合物相組成的粉末涂覆燒結(jié) 體，該金屬間化合物相由稀土元素例如Dy或Tb和元素M組成，所述元素M選自Al、Si、C、 P、Ti、V、Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、Zr、Nb、Mo、Ag、In、Sn、Sb、Hf、Ta、W、Pb 禾口 Bi 及其、混合 物，然后進行熱處理。該方法具有易于處理的優(yōu)點，因為金屬間化合物硬而脆，因而易于粉 碎，即使分散在液體如水和醇中也不易于氧化或反應(yīng)。然而，金屬間化合物并不是完全地不 易于氧化或反應(yīng)。如果偏離所需組成，則將形成一些金屬間化合物相之外的反應(yīng)相，所述反 應(yīng)相趨向于點燃和燃燒。參考文獻列舉專利文獻1 JP-B H05-031807專利文獻2 JP-A H05-021218專利文獻3 JP-A S62-074048專利文獻4 JP-A H01-117303專利文獻5 JP-A 2004-296973專利文獻6 JP-A 2004-304038專利文獻7 JP-A 2005-011973專利文獻8 :W0 2007/102391專利文獻9 :W0 2008/023731專利文獻10 :W0 2006/043348專利文獻11 :W0 2006/064848專利文獻12 JP-A 2008-263179非專利文獻1 :K. Τ. Park, K. Hiraga 和 Μ· Sagawa, "Effect of Metal-Coating and Consecutive Heat Treatment on Coercivity of Thin Nd-Fe-B Sintered Magnets,，，Proceedings of the Sixteen International Workshop on Rare-Earth Magnets and Their Applications, Sendai,p.257(2000)非專利文獻 2 :K. Machida 禾口 Τ· Lie，"High-Performance Rare Earth Magnet Having Specific Element Segregated at Grain Boundaries,，，Metal, 78,760(2008)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種燒結(jié)R-T-B稀土永磁體，和以一致的方式有效制備所述 R-T-B稀土永磁體的方法，所述永磁體的矯頑力增加，同時剩磁下降最小化。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，如果對R-Fe-B燒結(jié)體進行熱處理而使擴散材料與其表面接觸，那么 通過高產(chǎn)率方法制備了具有良好性能的R-Fe-B磁體，因為合金粉末不易于氧化并且因而 降低處理的危險性，所述擴散材料是通過淬冷包含R2和M的熔體獲得的淬冷合金粉末，其 中R2是選自包括Sc和Y的稀土元素中的一種或多種元素，且M是選自B、C、P、Al、Si、Ti、 V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、Zr、Nb、Mo、Ag、In、Sn、Sb、Hf、Ta、W、Pt、Au、Pb 禾口 Bi 中的一種或多種元素。一方面，本發(fā)明提供了制備稀土磁體的方法，其包括以下步驟提供R1-T-B燒結(jié)體，其包括作為主相的R12T14B化合物，其中R1是選自包括Sc和Y 的稀土元素中的一種或多種元素，且T是Fe和/或Co，提供包含R2和M的合金粉末，其中R2是選自包括Sc和Y的稀土元素中的一種或 多種元素，且 M 是選自 B、C、P、Al、Si、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、Zr、Nb、Mo、 Ag、In、Sn、Sb、Hf、Ta、W、Pt、Au、Pb 和 Bi 中的一種或多種元素，將所述合金粉末涂覆到所述燒結(jié)體的表面上，以及在真空或惰性氣體氣氛中，在等于或小于燒結(jié)體的燒結(jié)溫度的溫度下加熱所述燒 結(jié)體和合金粉末，用以使R2元素擴散到所述燒結(jié)體中，其中合金粉末是淬冷合金粉末，其通過淬冷包含R2和M的熔體獲得。在優(yōu)選實施方案中，淬冷合金粉末包括R2-M金屬間化合物相或非晶合金的微晶 體。另一方面，本發(fā)明提供了通過對R1-T-B燒結(jié)體進行熱處理獲得的稀土磁體，所述 燒結(jié)體具有位于其表面上的淬冷合金粉末，所述淬冷合金包含R2和M，其中R1是選自包括 Sc和Y的稀土元素中的一種或多種元素，T是Fe和/或Co，R2是選自包括Sc和Y的稀土 元素中的一種或多種元素，且 M 是選自 B、C、P、Al、Si、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、 Ge、Zr、Nb、Mo、Ag、In、Sn、Sb、Hf、Ta、W、Pt、Au、Pb 和 Bi 中的一種或多種元素，其中 R2 和 M 中至少一種元素在燒結(jié)體中的R12T14B化合物晶粒的表面和/或晶界附近析出。本發(fā)明的有益效果根據(jù)本發(fā)明，通過在燒結(jié)體表面涂覆包含R2和M的淬冷合金粉末并進行擴散處理 來制備高性能R-T-B燒結(jié)磁體。所述磁體的優(yōu)點包括受抑制的粉末氧化、最小化的處理危 險性、有效的產(chǎn)率、降低的昂貴Tb和Dy的使用量、增大的矯頑力和最小化的剩磁下降。


圖1是實施例1中顆粒的橫截面的背散射電子圖。圖2是對比例1中顆粒的橫截面的背散射電子圖。
具體實施例方式簡言之，根據(jù)本發(fā)明，通過將包含R2和M的淬冷合金粉末涂覆到燒結(jié)體上并進行擴散處理制備了 R-T-B燒結(jié)磁體。本文所使用的母材料是組合物R1-T-B的燒結(jié)體，通常將其稱為“母燒結(jié)體”。本文 中的R1是選自包括鈧(Sc)和釔(Y)的稀土元素中的一種或多種元素，具體是選自Sc、Y、 La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Yb和Lu中的一種或多種元素。優(yōu)選地，R1中的大 多數(shù)是Nd和/或Pr。優(yōu)選地，包括Sc和Y的稀土元素占整個燒結(jié)體的12-20原子百分數(shù) (at% )，優(yōu)選為14_18at%。T是選自鐵(Fe)和鈷(Co)中的一種或多種元素，且優(yōu)選占整 個燒結(jié)體的72-84at%，更優(yōu)選為75. 5_81at%。如必要的話，則T可部分地被選自Al、Si、 Ti、V、Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、Zr、Nb、Mo、Ag、In、Sn、Sb、Hf、Ta、W、Pt、Au、Pb 禾口 Bi 中的 一種或多種元素替代。替代量優(yōu)選是整個燒結(jié)體的至多10at%以避免磁性的任何下降。B 是硼，且優(yōu)選占整個燒結(jié)體的4-8at%。特別地，當(dāng)B為5-6. 5at%時，通過擴散處理實現(xiàn)了 矯頑力的顯著改善。通過如下方式制備用于母燒結(jié)體的合金在真空或惰性氣氛優(yōu)選氬氣氛中熔融填 入的金屬或合金，并將熔體澆鑄到平坦鑄型或鉸接式鑄型中或帶坯連鑄。如果留下初生晶 體α -Fe，則可以在真空或Ar氣氛中在700-1200°C下對鑄造合金進行均勻化處理至少一個 小時。還可適用于母燒結(jié)體制備的所謂的二合金方法，所述方法包括單獨制備接近于構(gòu)成 相關(guān)合金主相的R2Fe14B化合物組成的合金，和用作燒結(jié)助劑的富稀土合金，碾碎，然后稱重 并將其混合。首先將合金碾碎或粗磨至約0.05_3mm的尺寸。碾碎步驟通常使用布朗(Bfown) 磨或氫化粉碎。然后用噴射磨或球磨機將粗粉末進行細分。例如，在使用噴射磨(其使用 高壓氮氣)時，通常將合金研磨平均至顆粒尺寸為0. 5-20 μ m,更優(yōu)選1-10 μ m的細顆粒粉 末。在外磁場下成型細粉末，而使其易磁化軸取向。然后將生坯放入燒結(jié)爐中，其中在真空 或惰性氣氛中，通常在900-1250°C，優(yōu)選1000-1100°C下將它燒結(jié)。如果必要，進一步將燒 結(jié)塊體進行熱處理。為了抑制氧化，在貧氧氣氛中進行一系列步驟中的全部或部分。如果 必要，然后將燒結(jié)塊體進行機加工或處理成預(yù)定形狀。燒結(jié)塊體包含60-99體積％，優(yōu)選80-98體積％的四方R2T14B化合物(此處是 R12T14B化合物)作為主相，余量為0. 5-20體積％的富稀土相和0. 1-10體積％的選自于稀 土氧化物、以及稀土碳化物、氮化物和氫氧化物(源自偶存雜質(zhì))及其混合物或復(fù)合物中的 至少一種化合物。單獨地制備了待涂覆或擴散到母燒結(jié)體中的粉末材料。本發(fā)明的特征在于將含有 R2和M的淬冷合金粉末用作待涂覆的材料。此處，R2是選自包括Sc和Y的稀土元素，具體 是選自 Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Yb 和 Lu 中的一種或多種元素。優(yōu) 選地，大多數(shù)的R2是選自Nd、Pr、Tb和Dy中的一種或多種元素。M是選自B、C、P、Al、Si、 Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、Zr、Nb、Mo、Ag、In、Sn、Sb、Hf、Ta、W、Pt、Au、Pb 禾口 Bi中的一種或多種元素。如果待涂覆的合金是單一金屬或共晶合金，則因難于粉碎而不可獲得適用于涂覆 的粉末。當(dāng)將主要由金屬間化合物相組成的金屬坯錠用作原材料使用時，其粉末適用于涂 覆，因為金屬間化合物通常因其硬和脆的特性而易于粉碎且因高化學(xué)穩(wěn)定性而不易于氧 化。然而，可以按初生晶體的形式形成獨特相。同樣，反應(yīng)性富稀土相而非所需的金屬間化 合物相(因其相對受限的組成自由度)可局部偏析。假如這樣的話，則粉末形式的材料易于氧化或反應(yīng)，從而留下點燃和燃燒的危險。相比之下，本文使用的淬冷合金粉末具有細的均勻組織，以及較高的化學(xué)穩(wěn)定性。 由于反應(yīng)性相偏析的可能性最小，因此與溶劑的反應(yīng)被顯著抑制，且操作中的危險性顯著 降低。淬冷合金粉末還具有組成選擇的高自由度的優(yōu)點，因為可以在寬范圍的r2/M比率內(nèi) 制備合金?？梢酝ㄟ^任何技術(shù)例如單輥淬冷、雙輥淬冷、離心淬冷和氣體霧化來制備淬冷合 金粉末。其中，單輥淬冷技術(shù)易于制備淬冷合金粉末，這是因為熔體的有效冷卻和在輥圓周 速度方面的冷卻率易于調(diào)節(jié)。使用單輥技術(shù)，通過如下方式制備淬冷合金粉末將在真空或惰性氣氛優(yōu)選氬氣 氛中熔融填入的金屬或合金，相對于高速旋轉(zhuǎn)的單輥注入合金熔體，從而產(chǎn)生淬冷合金帶。 盡管輥的圓周速度依賴于R2和M元素的特定組合和組成，然而，輥的圓周速度優(yōu)選為約 5-50m/秒鐘，更優(yōu)選為10-40m/秒鐘。通過任何已知的粉碎設(shè)施例如球磨機、噴射磨、搗碎機和盤式磨機，將如此獲得的 淬冷合金帶粉碎成平均顆粒尺寸為0. 1-100 μ m的淬冷合金粉末。也可以使用氫化粉碎。如 果平均顆粒尺寸小于0. 1 μ m，即使淬冷合金粉末也不能避免突然氧化，而具有提高的反應(yīng) 風(fēng)險。如果顆粒粗于100 μ m,則有時難以在有機溶劑如醇和水中完全分散粉末，從而不能提 供足以改善性能的涂覆重量。更優(yōu)選地，淬冷合金粉末具有0. 5-50 μ m,甚至更優(yōu)選1_20 μ m的平均顆粒尺寸。 此處使用的“平均顆粒尺寸”可由例如依賴激光衍射儀等的顆粒尺寸分布測量設(shè)備作為重 量平均直徑D5tl確定(在50重量％累積處的顆粒直徑，或中值直徑)。淬冷合金粉末的顯微組織包括非晶合金和/或微晶合金。為了形成非晶合金，選 擇了在平衡態(tài)接近共晶點的R2-M合金組合物，由此制備淬冷合金帶。例如，在Dy-Al系統(tǒng) 中的Dy-20at% Al處，在Dy-Cu系統(tǒng)中的Dy_30at% Cu處，在Tb-Co系統(tǒng)中的Tb_37. 5at% Co處發(fā)現(xiàn)共晶點。在R2-M系統(tǒng)中，其中M是3d區(qū)過渡元素例如Fe、Co、Ni或Cu，或Al、Ga 等，包含60-95at% R2的相對富R2的組合物趨于是非晶的。還可以填加硼、碳或硅作為促 進合金成為非晶的元素。非晶合金粉末具有高化學(xué)穩(wěn)定性和耐腐蝕性。另一方面，含微晶體的合金粉末主要由R2-M金屬間化合物相的微晶體組成?？赏?過選擇在平衡態(tài)接近R2-M金屬間化合物相的合金組合物獲得微晶組織，并由此形成淬冷合 金帶。微晶體優(yōu)選具有至多3μπι的平均晶粒尺寸，更優(yōu)選為1微米。如此制得的微晶合金 具有在宏觀上基本均勻的組織，獨特相而非化合物局部粗化的可能性極小。即使當(dāng)獨特相 來源于組成偏移時，其在微晶體之間的邊界處以極稀少(thin)相的形式形成，而具有最小 化的突然反應(yīng)的可能性以及降低的點燃和燃燒的風(fēng)險。由微晶體組成的合金比非晶合金更 易于粉碎。在微晶體基合金粉末的情形中，主相微晶體的體積分數(shù)優(yōu)選為至少70%，更優(yōu)選 為至少90%。關(guān)于此處使用的“體積分數(shù)”，可以將由顆粒橫截面中的背散射電子圖計算出 的面積分數(shù)直接視為體積分數(shù)。包含R2-M金屬間化合物相和非晶相二者的組織形式也是 可接受的。隨后將淬冷合金粉末置于如上所述制備的母燒結(jié)體表面上。在真空或惰性氣氛如 氬氣(Ar)或氦氣(He)中，在等于或低于燒結(jié)體的燒結(jié)溫度(以。C計，用Ts表示)的溫度 下，對與母燒結(jié)體接觸的所述淬冷合金粉末進行熱處理。例如，通過如下方式使淬冷合金粉末與母燒結(jié)體表面接觸在水或有機溶劑(如醇)中將粉末分散以形成漿料，將燒結(jié)體浸入 漿料中，通過空氣干燥，熱空氣干燥或在真空中使浸入的燒結(jié)體干燥。使用黏度調(diào)節(jié)的溶劑 對于控制涂覆重量也是有效的。噴涂也是可行的。熱處理條件隨著淬冷合金粉末的類型和組成而改變，且優(yōu)選對其進行選擇使得R2 和/或M富集在燒結(jié)體內(nèi)部中的晶界和/或燒結(jié)體主相晶粒內(nèi)的晶界附近熱處理溫度等于 或低于母燒結(jié)體的燒結(jié)溫度(Ts)。如果熱處理溫度在高于Ts下進行，則可發(fā)生這樣的問 題可改變燒結(jié)體的組織致使磁性劣化，且可發(fā)生熱變形。由于該原因，熱處理溫度低于母 燒結(jié)體的Ts(°C)至少100°C。為了提供所需的擴散組織，熱處理溫度的下限典型為至少 300°C，且優(yōu)選至少500°C。熱處理時間典型是1分鐘至50小時。在小于1分鐘內(nèi)，擴散處理是不完全的。如 果處理時間超過50小時，則可改變燒結(jié)體的組織，不可避免地發(fā)生成分的氧化或蒸發(fā)，從 而使磁性劣化，或R2或M不僅僅富集在燒結(jié)體的晶界和/或主相晶粒內(nèi)的晶界附近，還會擴 散至主相晶粒內(nèi)部。熱處理的優(yōu)選時間為10分鐘至30小時，更優(yōu)選為30分鐘至20小時。通過適當(dāng)?shù)臒崽幚?，涂覆在母燒結(jié)體表面上的淬冷合金粉末的組成元素R2和/或 M擴散至燒結(jié)體中，同時主要沿著燒結(jié)體組織的晶界移動。這導(dǎo)致了這樣的結(jié)構(gòu)其中R2和 /或M富集或偏析在燒結(jié)體內(nèi)部中的晶界附近和/或燒結(jié)體主相(具體為R12T14B化合物相) 晶粒(或晶粒表面附近)內(nèi)的晶界附近處。一些微晶體基的淬冷合金粉末具有高于擴散熱處理溫度的熔點。即使在這種情形 中，熱處理致使R2和M元素完全擴散進入燒結(jié)體內(nèi)。據(jù)認為發(fā)生了擴散，這是由于涂覆的 合金粉末的組份載入燒結(jié)體內(nèi)同時與燒結(jié)體表面上的富R相反應(yīng)。在這樣獲得的R-Fe-B磁體中，R2和M元素富集在燒結(jié)體中的晶界或燒結(jié)體主相晶 粒內(nèi)的晶界附近，但至主相晶粒內(nèi)部的晶格擴散受到了限制。這導(dǎo)致在擴散熱處理之前和 之后的剩磁的較小下降。另一方面，R2的擴散改善了主相晶界附近的磁晶各向異性，從而導(dǎo) 致矯頑力的顯著改善。獲得了高性能的永磁體。M元素的同時擴散有助于R2的擴散并在晶 界處形成了含M的相，還有助于矯頑力的改善。在擴散熱處理之后，為了擴大矯頑性的增強，還可在200-900 0C下使磁體經(jīng)受熱處理。實施例下面給出實施例用于進一步說明本發(fā)明，然而本發(fā)明并不局限于此。實施例1和對比例1，2通過如下方式制備磁體合金使用鐵硼合金和純度為至少99重量％的Nd、Pr、Fe 和Co金屬，在氬氣氣氛中高頻加熱用以熔化，并帶坯連鑄合金熔體。將合金經(jīng)氫化粉碎成 顆粒尺寸為至多Imm的粗粉末。在噴射磨中將粗粉末細粉碎成質(zhì)量中值顆粒直徑為4. 6 μ m 的細粉末。在氮氣氣氛中，在約IOOMPa的壓力下，成型細粉末，同時在1. 6MA/m的磁場中取 向。隨后將生坯置于真空燒結(jié)爐中，在爐中在1060°C下將其燒結(jié)3小時，從而獲得燒結(jié)塊 體。從燒結(jié)塊體切割出具有4X4X2mm尺度的片體作為母燒結(jié)體。燒結(jié)體具有由13.2% Nd，l. 2% Pr, 2. 5% Co,6.0% B以及余量的Fe構(gòu)成的組成，按原子百分比計。接下來，通過使用純度為至少99重量％的Dy和Al金屬作為原料并將其電弧熔化 制備合金坯錠，使得合金坯錠可具有由35% Dy以及余量的Al構(gòu)成的組成，按原子百分比計。單獨地，將具有相同組成的合金置于具有0. 5mm噴嘴開口的石英管中，其中在氬氣氣氛 中通過高頻加熱將其熔化，然后將其注入以30m/秒鐘的圓周速度旋轉(zhuǎn)的銅冷卻輥，從而獲 得淬冷合金帶。此外，在球磨機中將淬冷合金帶或合金坯錠進行細粉碎30分鐘。由淬冷合 金帶(實施例1)獲得的粉末具有9. Iym的質(zhì)量中值直徑，而由合金坯錠(對比例1)獲得 的粉末具有8. 8 μ m的質(zhì)量中值直徑。將15g的由淬冷合金帶獲得的粉末或由合金坯錠獲得的粉末，與45g乙醇混合，并 攪動以形成漿料。將母燒結(jié)體浸入漿料中，從漿料中拉出，并在熱空氣中干燥，完成粉末到 母燒結(jié)體表面的涂覆。在真空中在850°C下使涂覆粉末的燒結(jié)體經(jīng)受擴散處理(熱處理)8 小時，并在450°C下進一步時效處理，從而產(chǎn)生實施例1和對比例1的磁體。在沒有粉末涂 覆時，使母燒結(jié)體單獨經(jīng)受相似的熱處理和時效處理，從而產(chǎn)生對比例2的磁體。通過振動 樣品磁強計(VSM)測量這些磁體樣品的磁性。表1總結(jié)了去磁場矯正后的平均粉末涂覆重 量和磁性(剩余磁化強度J和矯頑力Hcj)。經(jīng)X衍射分析，用于實施例1和對比例1中的合金粉末和坯錠粉末分別都鑒定為 具有DyAl2相作為主相。通過EPMA從顆粒橫截面的背散射電子圖計算出，在實施例1的粉 末中，粉末中的主相的平均體積分數(shù)為8. 1 %，而在對比例1的粉末中為9. 0%o在將每種粉 末浸入去離子水中一星期后，通過ICP分析確定了氧濃度，其結(jié)果顯示在表1中。相比對比 例1中的粉末，實施例1中的粉末在去離子水浸入之前和之后氧濃度(質(zhì)量比)之差(Δ0) 顯著較小。圖1和2分別是實施例1和對比例1的顆粒橫截面的背散射電子圖。在包含顯示 為灰色區(qū)域的主相的對比例1(圖2)的粉末中，顯示為白色區(qū)域的獨特富稀土相局部地發(fā) 生偏析。在實施例1(圖1)的粉末中，顯示為白色區(qū)域的獨特富稀土相在1微米或更小的 細主相區(qū)域(顯示為灰色區(qū)域)的周圍以薄晶界相的形式形成。實施例2通過使用純度為至少99重量％的Dy和Al金屬作為原料并將其電弧熔化制備了 合金，使得所述合金可具有由80%的Dy以及余量Al構(gòu)成的組成，按原子百分比計。按實施 例1的方式將其處理以形成淬冷合金帶，在行星式球磨機中將其細粉碎3小時。淬冷合金 粉末具有26. 2μπι的質(zhì)量中值直徑。經(jīng)X衍射分析，確認其具有無特定晶體峰的非晶組織。 如同在實施例1中，使母燒結(jié)體涂覆有粉末，隨后進行擴散處理和時效處理。在表1中顯示 了平均粉末涂覆重量、所得磁體的磁性以及擴散合金粉末中的氧濃度變化。表1
平均粉絲覆重量 (pg/mm)J (T)Hcj (MA/m)在去離子之前^^的 粉末的氧·變化厶0 (wt%)實施例125.91.431.680.14實施例28.91.441. 460.15對比例123.41. 431. 650.28對比例2-1.451. 07- 實施例3、4和對比例3、4
9
通過如下方式制備磁體合金使用鐵硼合金以及純度為至少99重量％的NcUFe和 Co金屬，高頻熔化，并將合金熔體進行帶坯連鑄。如同實施例1中，由合金制備燒結(jié)塊體。 從燒結(jié)塊體切割出具有IOX 10X5mm尺度母燒結(jié)體。燒結(jié)體具有由13. 8% Nd、1. 0% Co、 5. 8% B以及余量Fe構(gòu)成的組成，按原子百分比計。接下來，通過使用純度為至少99重量％的Tb、Co和Fe金屬作為原料并高頻熔化 制備了合金。如同實施例1和2中，將合金處理成淬冷合金帶，隨后處理成淬冷合金粉末。 使母燒結(jié)體涂覆有粉末，然后在900°C下進行擴散處理(熱處理)10小時，并在450°C下進 行時效處理(實施例3，4)。表2匯總了擴散合金粉末的組成和平均顆粒尺寸，以及主相的 本性和體積分數(shù)。表3匯總了平均粉末涂覆重量、所得磁體的磁性(剩余磁化強度J和矯 頑力Hcj)，以及擴散合金粉末中的氧濃度變化。如同在對比例1中，通過如下方式獲得了對比例3的磁體由作為原料的Tb、Co和 Fe金屬制備了合金坯錠的粉末并使母燒結(jié)體涂覆有粉末，隨后進行熱處理和時效處理。在 對比例4中，僅使母燒結(jié)體經(jīng)受相似的熱處理和時效處理。表權(quán)利要求
一種制備稀土磁體的方法，包括以下步驟提供包含作為主相的R12T14B化合物的R1 T B燒結(jié)體，其中R1是選自包括Sc和Y的稀土元素中的一種或多種元素，而T是Fe和/或Co，提供包含R2和M的合金粉末，其中R2是選自包括Sc和Y的稀土元素中的一種或多種元素，而M是選自B、C、P、Al、Si、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、Zr、Nb、Mo、Ag、In、Sn、Sb、Hf、Ta、W、Pt、Au、Pb、和Bi中的一種或多種元素，將合金粉末施加在燒結(jié)體表面上，以及在真空或惰性氣體氣氛中，在等于或低于燒結(jié)體的燒結(jié)溫度的溫度下加熱燒結(jié)體和合金粉末，致使R2元素擴散至燒結(jié)體，其中，合金粉末是通過淬冷包含R2和M的熔體獲得的淬冷合金粉末。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中淬冷合金粉末包含R2-M金屬間化合物相的微晶體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中淬冷合金粉末包含非晶合金。
4.通過熱處理R1-T-B燒結(jié)體獲得的稀土磁體，該R1-T-B燒結(jié)體具有位于其表面上的 淬冷合金粉末，淬冷合金包含R2和Μ，其中R1是選自包含Sc和Y的稀土元素中的一種或多 種元素，T是Fe和/或Co，R2是選自包含Sc和Y的稀土元素中的一種或多種元素，且M是 選自 B、C、P、Al、Si、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、Zr、Nb、Mo、Ag、In、Sn、Sb、Hf、 Ta、W、Pt、Au、Pb、和Bi中的一種或多種元素，其中，R2和M中的至少一種元素在燒結(jié)體的R12T14B化合物的表面和/或晶界附近偏析。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種稀土磁體及其制備。通過如下方式制備所述磁體使包含作為主相的R12T14B化合物的R1-T-B燒結(jié)體與R2-M合金粉末接觸并進行熱處理，致使R2元素擴散至燒結(jié)體。對包含R2和M的熔體進行淬冷獲得所述合金粉末。R1和R2是稀土元素，T是Fe和/或Co，M選自B、C、P、Al、Si、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、Zr、Nb、Mo、Ag、In、Sn、Sb、Hf、Ta、W、Pt、Au、Pb、和Bi。
文檔編號H01F7/02GK101944430SQ20101027463
公開日2011年1月12日 申請日期2010年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月1日
發(fā)明者永田浩昭, 美濃輪武久, 野村忠雄 申請人:信越化學(xué)工業(yè)株式會社