本發(fā)明涉及包含分布在晶粒界面處的非磁性合金的熱壓變形的磁體,并且更具體地,涉及用于提高永磁體的矯頑力并且提高剩余磁通密度的方法,與通過(guò)現(xiàn)有處理的永磁體不同,該方法不需要通過(guò)有效地實(shí)現(xiàn)磁屏蔽來(lái)施加磁場(chǎng)。
背景技術(shù):
近來(lái),諸如新的可再生能量這樣的環(huán)境友好的能量行業(yè)備受關(guān)注,但是就能量產(chǎn)生系統(tǒng)和能量消耗的轉(zhuǎn)換而言,提高消耗能量的裝置的效率也可能是重要的。與能量消耗關(guān)聯(lián)的最重要的裝置是電機(jī),并且電機(jī)的必要材料是稀土永磁體。為了使稀土永磁體在各種應(yīng)用領(lǐng)域中被用作優(yōu)異材料,需要高的剩余磁通密度(br)和穩(wěn)定的矯頑力(ihc)。
用于確保磁性粉末的高的矯頑力的方法中的一種是通過(guò)添加諸如dy這樣的重稀土來(lái)使用磁性粉末以增加室溫下的矯頑力的方法。然而,似乎由于重稀土金屬的稀缺和由此導(dǎo)致的價(jià)格急劇增加,導(dǎo)致最近使用諸如dy這樣的重稀土金屬作為未來(lái)的材料存在限制。另外,添加dy提高了矯頑力,但是不足之處在于使剩磁減小,結(jié)果,磁體的強(qiáng)度變?nèi)酢?/p>
此外,在用于制造各向異性的基于釹的永磁體的方法中,通常通過(guò)以下方式來(lái)制造磁體:通過(guò)金屬熔化、快速冷卻和研磨來(lái)制備磁性粉末,在施加磁場(chǎng)的同時(shí)將磁性粉末成形,然后在高溫(1,000℃或更高的溫度)下燒結(jié)磁性粉末,并且使磁性粉末經(jīng)受后熱處理。在處理期間,在確保磁性粉末的高矯頑力的方法當(dāng)中,存在將晶粒的尺寸微粉化(micronize)為單個(gè)磁疇尺寸的方法。
也就是說(shuō),該方法是通過(guò)利用物理方法精細(xì)地粉碎磁性粉末的晶粒來(lái)將晶粒微粉化,并且在這種情況下,在制造方法的步驟中,還必須在燒結(jié)之前將磁性粉末本身的粒徑微粉化,以便將磁性粉末的晶粒微粉化,但是還需要保持微晶粒的磁性粉末,直到制作出最終產(chǎn)品。
然而,在將經(jīng)精細(xì)微粉化的具有微小尺寸粒徑的磁性粉末制造成磁體的過(guò)程中,矯頑力大幅減小,因?yàn)橛捎诔^(guò)1,000℃的高溫?zé)崽幚矶鴮?dǎo)致出現(xiàn)晶粒生長(zhǎng),所以晶粒因晶粒粗化而按照單個(gè)磁疇的方式產(chǎn)生,并且在顆粒中容易形成反向磁疇。
此外,通過(guò)使用用于確保高矯頑力的方法當(dāng)中的又一種方法來(lái)致使晶粒隔離,以實(shí)現(xiàn)磁屏蔽,結(jié)果,可以通過(guò)阻止反向磁疇的轉(zhuǎn)變來(lái)增大矯頑力。出于此目的,在相關(guān)技術(shù)中,使用通過(guò)將非磁性相施用或涂覆在磁體的表面上以使非磁性相能夠在磁體內(nèi)部擴(kuò)散的方法(us08038807b1,wo2011/0145674,t.akiyaetal(2014))。
然而,這種方法無(wú)法均勻地隔離晶粒,因?yàn)榉谴判韵嘀辉诖朋w的表面上是充足的,所以沒(méi)有平穩(wěn)地出現(xiàn)擴(kuò)散,結(jié)果,非磁性相變得在磁體內(nèi)部不充足。因此,由于難以向大尺寸的磁體應(yīng)用該方法并且在這種情況下磁體內(nèi)部和外部的磁特性互不相同,因此擔(dān)心制造出不均勻的磁體。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
技術(shù)課題
因此,本發(fā)明的目的是提供一種熱壓變形的磁體和制造該熱壓變形的磁體的方法,在該熱壓變形的磁體中,作為由于非磁性合金均勻地分布于晶粒的界面處而導(dǎo)致的磁屏蔽的效果,提高了矯頑力,由于熱壓變形處理,導(dǎo)致磁化方向在一個(gè)方向上對(duì)齊(align),結(jié)果,剩余磁通密度提高,在該方法中,通過(guò)在制造磁體的過(guò)程期間將非磁性合金混合,使非磁性合金均勻地分布于晶粒的界面處。
技術(shù)方案
下文中,將更詳細(xì)地描述本發(fā)明。
根據(jù)本發(fā)明的一種用于制造r-tm-b熱壓變形的磁體的方法包括以下步驟:(a)用r-tm-b合金來(lái)制備磁性粉末(r意指選自由nd、dy、pr、tb、ho、sm、sc、y、la、ce、pm、eu、gd、er、tm、yb、lu組成的組中的任一種稀土金屬及其組合,并且tm意指過(guò)渡金);(b)通過(guò)對(duì)所述磁性粉末進(jìn)行壓制燒結(jié)來(lái)制造燒結(jié)體;以及(c)通過(guò)施加熱和壓力對(duì)燒結(jié)體進(jìn)行熱壓制變形(熱變形),其中,所述方法包括以下步驟:在制造步驟(a)中的所述r-tm-b合金時(shí)或者在進(jìn)行步驟(b)中的所述壓制燒結(jié)之前,添加非磁性合金。
可以通過(guò)將具有基于r-tm-b組分的合金錠微粉化來(lái)制造步驟(a)中的磁性粉末,并且可以通過(guò)例如hddr處理、熔體紡絲(meltspinning)處理或快速凝固處理等來(lái)制造基于r-tm-b的錠。具體地,可以通過(guò)利用高速軋制(rolling)熔化合金錠并且快速冷卻熔化的合金的系統(tǒng)來(lái)制造具有帶形的錠。
可以通過(guò)執(zhí)行研磨的裝置來(lái)將具有帶形的錠進(jìn)行粉碎,并且因此被粉碎的粉末可以是步驟(a)中的磁性粉末。hddr處理是通過(guò)氫化處理、歧化處理、脫氫處理和再化合(recombination)處理來(lái)制造磁性粉末的處理。
磁性粉末可以是其中包括多個(gè)晶粒的多晶顆粒,磁性粉末可以具有100至500μm的平均粒徑,并且多晶顆粒通常可以是包括多個(gè)疇的多疇顆粒。
當(dāng)制造現(xiàn)有的燒結(jié)磁體時(shí),磁體粉末應(yīng)該被粉碎以具有約3μm的粉末粒徑,使得磁性粉末的粒徑變成單晶,結(jié)果,在執(zhí)行燒結(jié)處理之前,磁場(chǎng)容易對(duì)齊。因此,當(dāng)制備磁性粉末時(shí),應(yīng)該以低速執(zhí)行帶坯連鑄機(jī)冷卻輪的軋制,并且研磨應(yīng)該還經(jīng)受粗粉碎處理和精細(xì)粉碎處理。相比之下,本發(fā)明的磁性粉末可以帶來(lái)減少粉碎處理的成本和能量的效果,因?yàn)榇判苑勰┦浅渥愕?,只要磁性粉末是其中存在多個(gè)晶粒的多晶顆粒或者非晶顆粒,并且具有100μm至500μm的平均粒徑。
步驟(b)可以是對(duì)步驟(a)中制備的磁性粉末進(jìn)行壓制燒結(jié)的步驟。
只要燒結(jié)是能夠執(zhí)行的方法,就可以應(yīng)用壓制燒結(jié)步驟,所述方法不受特別限制,但是例如,可以應(yīng)用熱壓制燒結(jié)、熱等靜壓燒結(jié)、火花等離子體燒結(jié)、熔爐燒結(jié)、微波燒結(jié)或其組合方法等。
可以在300℃至800℃的溫度和30mpa至1,000mpa的壓力的條件下執(zhí)行壓制燒結(jié)步驟。當(dāng)在該溫度下執(zhí)行壓制燒結(jié)時(shí),非磁性合金可以主要分布于磁性粉末中的晶粒界面處,并且磁性粉末中的每一個(gè)密集塞入(pack),結(jié)果,可以得到具有密實(shí)結(jié)構(gòu)的燒結(jié)體。然而,即使在該情況下,燒結(jié)體中的粉末顆粒的形式可以仍然是球形或其它不規(guī)則形式,并且可以恰好是粉末顆粒被密集壓縮而成的結(jié)構(gòu),因此,粉末顆粒通??梢蕴幱跊](méi)有表現(xiàn)出磁性特性的狀態(tài),因?yàn)槊總€(gè)粉末中的疇的磁化方向彼此一致。在這種情況下,磁性粉末顆粒中的晶粒可以具有約30nm至約100nm的尺寸。
步驟(c)可以是在預(yù)定溫度和預(yù)定壓力的條件下對(duì)步驟(b)中形成的燒結(jié)體進(jìn)行熱壓和變形的步驟。
由于步驟(c)是可以在比壓制燒結(jié)中的溫度和壓力高的溫度和壓力下執(zhí)行的步驟,并且可以是對(duì)密集成形的磁體進(jìn)行壓縮的步驟,因此步驟(c)是以下步驟:在燒結(jié)體中密集存在的狀態(tài)下的顆粒中的易磁化軸在與壓力方向相同的方向上旋轉(zhuǎn),并且顆粒中的大部分在與壓力方向相同的方向上生長(zhǎng),結(jié)果,寬度增加,并且步驟(c)可以在所有方向都是敞開(kāi)或關(guān)閉的裝置中執(zhí)行。該步驟可以在所有方向上都敞開(kāi)并且與施加壓力的方向垂直的裝置中執(zhí)行,使得燒結(jié)體的厚度可減小并且其寬度可增大。
在壓制燒結(jié)處理中,形成密集塞入有磁性粉末的燒結(jié)體,并且由于熱壓和變形處理中的高壓而導(dǎo)致燒結(jié)體被強(qiáng)力地壓縮,結(jié)果,其中存在的尺寸為約30nm至100nm的磁性粉末顆粒和晶粒變形成板狀,并且由于結(jié)晶特性,導(dǎo)致變形成該形狀的晶粒具有在一個(gè)方向上對(duì)齊的磁化方向,并因此具有各向異性,結(jié)果,可以表現(xiàn)出磁性特性。
可以在500℃至1,000℃的溫度和50mpa至1,000mpa的壓力的條件下執(zhí)行熱壓和變形步驟??梢詧?zhí)行熱壓和變形,使得變形比率被調(diào)節(jié)成約50%至約80%,并且可以在上述溫度和壓力范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)該變形比率。也就是說(shuō),當(dāng)溫度低于500℃或者壓力小于50mpa并因此變形比率小于30%時(shí),顆粒和晶??梢圆蛔冃纬砂鍫钸_(dá)到磁化方向可以由于結(jié)晶特性而對(duì)齊的程度,并且當(dāng)溫度高于1,000℃時(shí),出現(xiàn)快速顆粒生長(zhǎng)。
如上所述,所述方法可以不包括形成施加外部磁場(chǎng)的磁場(chǎng)的步驟。當(dāng)如本發(fā)明中一樣通過(guò)由于熱變形而導(dǎo)致的連續(xù)壓縮使晶粒變形成板狀時(shí),即使沒(méi)有通過(guò)施加外部磁場(chǎng)來(lái)向磁體賦予磁場(chǎng),磁化方向也在結(jié)晶板狀晶粒中的一個(gè)方向上對(duì)齊,由此具有優(yōu)異的剩余磁通密度。因此,導(dǎo)致可以減少處理成本和裝置成本的效果,因?yàn)椴恍枰x予磁場(chǎng)的裝置或者諸如形成磁場(chǎng)這樣的步驟。
另外,在本發(fā)明的制造方法中,可以在制造步驟(a)中的r-tm-b合金時(shí)或者在進(jìn)行步驟(b)中的壓制燒結(jié)之前,添加熔點(diǎn)超過(guò)0℃且低于850℃的非磁性合金。
非磁性合金可以被包括在晶粒的界面處,并且添加的時(shí)間沒(méi)有特別限制,而是可以只要在執(zhí)行熱壓和變形之前添加非磁性合金就足夠了,并且只要在執(zhí)行壓制燒結(jié)之前添加非磁性合金,添加的時(shí)間就可以是優(yōu)選的。
只要非磁性合金相對(duì)于作為主要相的基于r-tm-b的磁性粉末具有低固態(tài)溶解度,就可以在不受限制的情況下施用非磁性合金,并且毫無(wú)困難地使非磁性合金均勻分布于晶粒的界面處。
非磁性合金是低熔點(diǎn)合金,可以具有超過(guò)0℃且低于850℃的熔點(diǎn),并且可以具有優(yōu)選的400℃至700℃的熔點(diǎn)。
當(dāng)非磁性合金的熔點(diǎn)存在于所述溫度范圍內(nèi)時(shí),在大多數(shù)情況下,非磁性合金的熔點(diǎn)可以在步驟(b)中的壓制燒結(jié)處理期間或者步驟(c)中的熱壓和變形處理期間低于所述溫度范圍,因此,非磁性合金可以容易地?cái)U(kuò)散,結(jié)果,涂覆在磁性粉末顆粒表面上的非磁性合金可以通過(guò)上述擴(kuò)散而均勻分布在晶粒界面內(nèi)部。
可用以下的化學(xué)式2來(lái)表示非磁性合金:
[化學(xué)式2]
tam1-a
(這里,t是選自由nd、dy、pr、tb、ho、sm、sc、y、la、ce、pm、eu、gd、er、tm、yb和lu組成的組中的任一種元素,m是選自由cu、al、sb、bi、ga、zn、ni、mg、ba、b、co、fe、in、pt、ta及其組合組成的組中的任一種金屬元素,并且a是實(shí)數(shù),其中,0<a<1)。
非磁性合金的適用性不受限制,但是在考慮到使用頻率或其它情形等的情況下,可優(yōu)選地應(yīng)用例如基于nd的合金或基于pt的合金等,這些合金中的每一種的共熔點(diǎn)通常處于400℃和700℃之間。
具體地,所述非磁性合金可以包括選自由nd0.84cu0.16、nd0.7cu0.3、nd0.85al0.15、nd0.08al0.92、nd0.03sb0.97、nd0.8ga0.2、nd0.769zn0.231、nd0.07mg0.93、pr0.84cu0.16、pr0.7cu0.3、pr0.85al0.15、pr0.08al0.92、pr0.03sb0.97、pr0.8ga0.2、pr0.769zn0.231、pr0.07mg0.93、bi、ga、ni、co及其組合組成的組中的任一種,并且可以應(yīng)用例如熔點(diǎn)為520℃的nd0.7cu0.3、熔點(diǎn)為635℃的nd0.85al0.15、熔點(diǎn)為640℃的nd0.08al0.92、熔點(diǎn)為626℃的nd0.03sb0.97、熔點(diǎn)為651℃的nd0.8ga0.2、熔點(diǎn)為632℃的nd0.769zn0.231和熔點(diǎn)為545℃的nd0.07mg0.93,并且優(yōu)選地,可以應(yīng)用熔點(diǎn)低于作為富nd相的熔點(diǎn)的655℃的合金。
如上所述,當(dāng)通過(guò)添加非磁性合金來(lái)制造熱壓變形的磁體時(shí),nd-tm-b晶體穿過(guò)因壓制燒結(jié)處理以及熱壓和變形處理中的高溫和高壓而變成液相的富nd相擴(kuò)散,結(jié)果,晶體通過(guò)nd-tm-b晶體的a軸生長(zhǎng),并且當(dāng)在富nd相中添加以共熔點(diǎn)存在的nd和上述非磁性合金時(shí),可以在比現(xiàn)有的壓制燒結(jié)和熱壓的溫度低約100℃至約200℃的相對(duì)低的溫度下執(zhí)行壓制燒結(jié)和熱壓變形處理,如上所述。
也就是說(shuō),當(dāng)在富nd相中添加以共熔點(diǎn)存在的nd和上述非磁性合金時(shí),熔點(diǎn)可以進(jìn)一步比作為現(xiàn)有單個(gè)富nd相的熔點(diǎn)的655℃低,并且隨著熔點(diǎn)降低,作為主要相的nd-tm-b晶體相分解并擴(kuò)散,并且可以在更低的溫度下執(zhí)行生長(zhǎng)處理,因此,低熔點(diǎn)金屬化合物消除了作為主要相的nd-tm-b晶體的表面缺陷,同時(shí),不太可能在這樣的低溫下發(fā)生晶粒的粗化,使得最終可以促進(jìn)矯頑力的進(jìn)一步提高。
當(dāng)在步驟(b)中的壓制燒結(jié)之前添加非磁性合金時(shí),可以通過(guò)諸如干法或濕法這樣的任何方法來(lái)將非磁性合金的粉末和磁性粉末混合,并且可以不受特別限制地選擇混合方法,只要非磁性合金可以均勻地施用到磁性粉末的表面上。
另外,在濕法的情況下,能夠應(yīng)用在溶劑中添加兩種粉末的方法,最終使粉末散布,然后對(duì)溶劑進(jìn)行干燥。此時(shí),溶劑不包含水分或碳,能夠選擇能夠使磁性粉末的氧化和磁性特性的劣化最小化的溶劑,并且可以不受特別限制地施用溶劑,只要溶劑滿足如上所述的條件即可。
如在現(xiàn)有方法中一樣,當(dāng)為了導(dǎo)致非磁性合金的擴(kuò)散而將非磁性合金表面涂覆在制造的磁體上時(shí),非磁性合金從磁體的表面擴(kuò)散,使得非磁性合金無(wú)法充分地分布于晶粒界面內(nèi)部(即,磁體的中心部分),結(jié)果,不能得到顯著的磁屏蔽效果。
此外,由于在本發(fā)明中可以通過(guò)將非磁性合金與磁性粉末混合來(lái)使非磁性合金分布于每個(gè)磁性粉末的表面上,因此分布于每個(gè)磁性粉末表面上的非磁性合金主要在壓制燒結(jié)時(shí)滲透并擴(kuò)散到磁性粉末內(nèi)部,因此可以分布于晶粒的界面處。也就是說(shuō),由于非磁性合金開(kāi)始從磁性粉末的表面擴(kuò)散,因此可以在磁體的內(nèi)部和外部均勻地實(shí)現(xiàn)完美的磁屏蔽,并因此可以促進(jìn)矯頑力的提高。
基于所述磁性粉末重量,可以按0.01重量%至10重量%的量包括非磁性合金。當(dāng)按小于0.01重量%的量包括非磁性合金并且因此該量太小時(shí),對(duì)于非磁性合金,該量可能小得無(wú)法充分地分布在磁性粉末中包括的晶粒的界面處,因此,不能正常地實(shí)現(xiàn)晶粒的磁屏蔽,并且當(dāng)按大于10重量%的量包括非磁性合金時(shí),只有非磁性合金由于過(guò)量添加而聚集,結(jié)果,在磁體中出現(xiàn)不必要的非磁性相,使得擔(dān)心磁性特性受到不利影響。
當(dāng)在用于制造本發(fā)明的熱壓變形的磁體的方法中的步驟(b)中添加非磁性合金時(shí),能夠進(jìn)一步包括使燒結(jié)體經(jīng)受步驟(b)和步驟(c)之間的附加的熱處理的步驟。該步驟中的熱處理可以在400℃至800℃的溫度下執(zhí)行,并且可以執(zhí)行24小時(shí)或更短。可以根據(jù)待添加的非磁性合金的熔點(diǎn)來(lái)調(diào)節(jié)該熱處理的溫度和處理時(shí)間,并且當(dāng)溫度高于800℃時(shí),由于存在分布于晶粒界面處的非磁性合金,導(dǎo)致出現(xiàn)晶粒的生長(zhǎng),結(jié)果,擔(dān)心晶粒變粗,使得優(yōu)選的是在該溫度范圍內(nèi)執(zhí)行熱處理。
所述附加的熱處理可以是使得非磁性合金能夠均勻地分布于磁體內(nèi)部和外部的晶粒界面并且通過(guò)均勻地分布非磁性合金來(lái)產(chǎn)生更完美的磁屏蔽效果的步驟,并且可以通過(guò)如上所述的熱處理來(lái)進(jìn)一步提高最終制造的磁體的矯頑力。
如上所述,非磁性合金可以在壓制燒結(jié)時(shí)主要地滲透并擴(kuò)散到非磁性合金的晶粒界面中,并且分布于磁性粉末的表面上的非磁性合金可以在熱壓和變形期間輔助地滲透并擴(kuò)散到非磁性合金內(nèi)部的晶粒界面中,結(jié)果,非磁性合金可以更均勻地分布在晶粒的界面處。
此外,為了提高磁體的矯頑力,可能存在通過(guò)以下步驟來(lái)產(chǎn)生磁屏蔽效果的方法:將磁體內(nèi)部存在的顆粒的尺寸減小為單個(gè)磁疇的尺寸,然后防止晶粒在制造處理期間因晶粒的生長(zhǎng)而變粗,或者使非磁性相不僅分布在粉末顆粒的界面處,而且分布在粉末顆粒內(nèi)部包括的晶粒的界面處,以隔離粉末顆?;蚓Я!?/p>
在本發(fā)明中,由于燒結(jié)體內(nèi)部的非磁性合金不僅分布在粉末顆粒的界面處,而且通過(guò)預(yù)先將非磁性合金與磁性粉末混合而分布在非磁性合金內(nèi)部的晶粒界面處,并且導(dǎo)致非磁性合金多次滲透并擴(kuò)散到粉末顆粒內(nèi)部,因此通過(guò)非磁性合金來(lái)實(shí)現(xiàn)顆?;蚓Я5母綦x,并因此可以顯著提高矯頑力。
另外,作為對(duì)磁體性能以及矯頑力的評(píng)價(jià)的衡量,可以影響能夠被定義為每個(gè)晶?;虍牭拇呕较虻膶?duì)齊程度的剩余磁通密度和每個(gè)疇,并且可以通過(guò)如上所述的熱壓和變形利用結(jié)晶特性來(lái)使每個(gè)疇的磁化方向在一個(gè)方向上對(duì)齊,使得可以得到優(yōu)異的剩余磁通密度。
另外,還可以通過(guò)降低富nd相的熔點(diǎn)以降低壓制燒結(jié)處理和熱壓加壓處理的溫度來(lái)使晶粒變粗或者使非磁性合金容易擴(kuò)散,從而提高矯頑力,并且當(dāng)通過(guò)將非磁性合金與磁性粉末混合來(lái)制造磁體時(shí),非磁性合金設(shè)置在磁性粉末的表面上而非磁體的表面上,以使得非磁性合金能夠容易地?cái)U(kuò)散到粉末顆粒內(nèi)部的晶粒中,結(jié)果,晶??梢员煌耆鼑詫?shí)現(xiàn)完美的磁屏蔽,因此提高矯頑力。
基于r-tm-b(r意指選自由nd、dy、pr、tb、ho、sm、sc、y、la、ce、pm、eu、gd、er、tm、yb、lu及其組合組成的組中的任一種稀土金屬,并且tm意指過(guò)渡金屬)的熱壓變形的磁體包括:各向異性的板狀晶粒;以及分布在晶粒的界面處的非磁性合金。
可以用以下的化學(xué)式1來(lái)表示基于r-tm-b的熱壓變形的磁體:
[化學(xué)式1]
(r'1-xr"x)2tm14b
這里,r'和r"是選自由nd、dy、pr、tb、ho、sm、sc、y、la、ce、pm、eu、gd、er、tm、yb、lu及其組合組成的組中的任一種稀土金屬,并且x是實(shí)數(shù),其中,0≤x≤1.0。
顆粒內(nèi)存在的各向異性的板狀晶??梢跃哂?00nm至1,000nm的主軸。
由于關(guān)于非磁性合金的描述、關(guān)于各向異性的板狀晶粒的描述和關(guān)于包含它們的板狀顆粒的描述與用于制造熱壓變形的磁體的上述方法中闡明的描述重復(fù),因此將省略對(duì)其的詳細(xì)描述。
有益效果
本發(fā)明的用于制造熱壓變形的磁體的方法可以通過(guò)在執(zhí)行壓制燒結(jié)之前添加非磁性合金并且引入熱壓和變形步驟來(lái)使非磁性合金分布在磁性粉末顆粒內(nèi)部的晶粒的界面中,結(jié)果通過(guò)非磁性合金來(lái)實(shí)現(xiàn)顆?;蚓Я5母綦x,使得可以通過(guò)更經(jīng)濟(jì)的處理來(lái)制造具有提高的矯頑力和剩余磁性密度的熱壓變形的磁體。
附圖說(shuō)明
圖1例示了在(a)比較例1、(b)實(shí)例2和(c)實(shí)例3中制造的永磁體的晶粒界面的tem觀察照片。
圖2例示了在(a)實(shí)例2和(b)實(shí)例3中制造的永磁體的eds映射分析照片。
圖3例示了(a)在熱處理之前和(b)在熱處理之后的sem觀察照片。
具體實(shí)施方式
下文中,將詳細(xì)地描述本發(fā)明的示例性實(shí)施方式,使得本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠容易地執(zhí)行本發(fā)明。然而,本發(fā)明可以按照各種不同的方式來(lái)實(shí)現(xiàn),并且不限于本文中描述的示例性實(shí)施方式。
實(shí)例
實(shí)例1:磁性粉末的制備
通過(guò)熔化作為原材料的基于ndfeb的粉末(nd30b0.9co4.1ga0.5febal.)并且將熔體注入到高速旋轉(zhuǎn)的冷卻輥中(熔體紡絲處理)來(lái)制備帶形式的合金。通過(guò)以下步驟來(lái)制備磁性粉末:研磨通過(guò)軋制處理而制造的帶形式的錠,以將錠粉碎成約200μm的尺寸。
實(shí)例2:包括非磁性合金的熱壓變形的磁體的制造
基于磁性粉末重量按0.5重量%(實(shí)例2-1)、1.0重量%(實(shí)例2-2)和1.5重量%(實(shí)例2-3)中的每一個(gè)的量來(lái)添加作為非磁性合金的nd0.84cu0.16,并且通過(guò)干法將粉末與每個(gè)磁性粉末(實(shí)例1中制備的磁性粉末)混合。
此后,將混合的粉末注入到擠壓模具中以便成形(壓制燒結(jié)),并且在約150mpa的壓力下和約700℃的溫度下對(duì)混合的粉末進(jìn)行加壓,結(jié)果,通過(guò)使用熱壓來(lái)執(zhí)行壓制燒結(jié),使得相對(duì)密度變成99%。
隨后,使用所有方向都敞開(kāi)的壓制裝置來(lái)對(duì)在約750℃下從模具擠出和成形的燒結(jié)體施加壓力,結(jié)果,以約70%的變形比率執(zhí)行熱壓和變形,使得磁體粉末中的晶粒變成板狀。由于加壓,每個(gè)粉末顆粒中包括的晶粒的磁化方向在一個(gè)方向上對(duì)齊,因此制造出分別按照0.5重量%、1.0重量%和1.5重量%的量包括非磁性合金的各向異性熱壓變形的磁體(分別地,實(shí)例2-1至實(shí)例2-3)。
實(shí)例3:包含非磁性合金的熱壓變形的磁體的制造
按照與圖2中相同的方式來(lái)制造各向異性的熱壓變形的磁體,不同之處在于,使用pr0.84cu0.16來(lái)替代nd0.84cu0.16(重量%)作為非磁性合金。
實(shí)例4:經(jīng)受附加的熱處理的熱壓變形的磁體的制造
按照與實(shí)例2中相同的方式來(lái)制造熱壓變形的磁體(分別地,實(shí)例4-1至實(shí)例4-3),不同之處在于,實(shí)例2(實(shí)例2-1、實(shí)例2-2和實(shí)例2-3)中經(jīng)受壓制燒結(jié)的燒結(jié)體在約575℃的溫度下經(jīng)受附加的熱處理達(dá)約2小時(shí)。
比較例1:沒(méi)有添加非磁性合金的熱壓變形的磁體的制造
按照與實(shí)例2中相同的方式來(lái)制造熱壓變形的磁體,不同之處在于,在實(shí)例1中制備的磁性粉末中沒(méi)有添加非磁性合金。
評(píng)價(jià)實(shí)例
1)使用電子顯微鏡來(lái)觀察內(nèi)部結(jié)構(gòu)
對(duì)于實(shí)例2和實(shí)例3中的熱壓變形的磁體和比較例1中的磁體,在圖1中例示了使用透射電子顯微鏡(tem)來(lái)拍攝其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的照片。通過(guò)這些照片,可以確認(rèn),無(wú)法觀察到比較例1中的磁體中的晶粒周圍的形狀,但是在實(shí)例2和實(shí)例3中的磁體中的晶粒界面處存在富nd相。
2)組分分析
對(duì)于實(shí)例2和實(shí)例3中的熱壓變形的磁體,執(zhí)行eds映射分析,并且在圖2中例示了其結(jié)果。通過(guò)圖2,可以確認(rèn),在實(shí)例2和實(shí)例3中的熱壓變形的磁體內(nèi)部包含作為低熔點(diǎn)金屬化合物的基于nd的化合物或基于pr的化合物。
3)評(píng)價(jià)磁性特性
對(duì)于實(shí)例2至實(shí)例4中的熱壓變形的磁體以及比較例1和比較例2中的燒結(jié)磁體,使用振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)(vsm,lakeshore#7410usa)來(lái)評(píng)價(jià)作為磁體的性能量度的矯頑力和剩余磁通密度,并且在下表1中示出了其結(jié)果值。
表1
[表1]
參照表1,可以確認(rèn),當(dāng)如實(shí)例4中一樣執(zhí)行附加的熱處理時(shí),非磁性合金更均勻地分布在晶粒的界面處,因此,與實(shí)例2和實(shí)例3中的磁體中的矯頑力相比,矯頑力提高了約10%至約15%。
另外,通過(guò)圖3,可以確認(rèn),與熱處理之前相比,熱處理之后添加劑更大量地?cái)U(kuò)散到粉末內(nèi)部的晶粒界面中。
通過(guò)這樣,可以確認(rèn),由于比較例1中的其中晶粒的界面沒(méi)有被非磁性合金包圍的磁體無(wú)法完美地實(shí)現(xiàn)磁屏蔽,因此富nd相被排出到晶粒之外,結(jié)果,表現(xiàn)出低水平的矯頑力,而可以確認(rèn),在通過(guò)添加非磁性合金以包圍晶粒的界面來(lái)完美地實(shí)現(xiàn)磁屏蔽的實(shí)例2至實(shí)例4中,矯頑力提高。
雖然上文已經(jīng)詳細(xì)地描述了本發(fā)明的優(yōu)選示例,但是本發(fā)明的權(quán)利范圍不限于此,并且應(yīng)該清楚地理解,本領(lǐng)域中的技術(shù)人員使用本發(fā)明的在所附的權(quán)利要求中定義的基本構(gòu)思進(jìn)行許多改變和修改也將落入本發(fā)明的權(quán)利范圍內(nèi)。