JP2005286174A - R-t-b-based sintered magnet - Google Patents
R-t-b-based sintered magnet Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005286174A JP2005286174A JP2004099448A JP2004099448A JP2005286174A JP 2005286174 A JP2005286174 A JP 2005286174A JP 2004099448 A JP2004099448 A JP 2004099448A JP 2004099448 A JP2004099448 A JP 2004099448A JP 2005286174 A JP2005286174 A JP 2005286174A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sintered magnet
- alloy
- based sintered
- rtb
- coercive force
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
- Hard Magnetic Materials (AREA)
Abstract
Description
本発明は、R(Rは希土類元素から選択される1種又は2種以上の元素)、T(TはFe又はFe及びCoを含む遷移金属元素から選択される1種又は2種以上の元素)及びB(ホウ素)を主成分とするR−T−B系焼結磁石に関する。 The present invention relates to R (R is one or more elements selected from rare earth elements), T (T is one or more elements selected from transition metal elements including Fe or Fe and Co) ) And B (boron) as main components.
焼結磁石の中でもR−T−B系焼結磁石は、磁気特性に優れていること、主成分であるNd、Feが資源的に豊富で安価であることから、各種電子部品、自動車、産機等への需要が年々増大している。Nd−T−Bの特性向上は開発当初から継続的に行われている。近年では、高性能なNd−T−Bを製造する場合、永久磁石体中の不純物、特に酸素量を低下させる方法が鋭意行われている。
焼結磁石の酸素量を低下させる為には、原料の酸素量低下はもちろんのこと、各工程においての材料の酸化を極力抑えることが重要である。しかしながら低酸素材料は焼結工程において異常粒成長が起こりやすく高特性な磁石が得られない。これは、磁石内に含まれていた酸化物が結晶粒の成長を抑制しているためである。
また、焼結で得られるR−T−B系焼結磁石の磁気特性は焼結温度に依存するために、所望する磁気特性を得る為には焼結温度に対して温度範囲が広いことが工業的生産規模において重要となる。
特開2002−75717号公報(特許文献1)にはR−T−B系希土類永久磁石に微細なZr−B、Nb−B、Hf−B化合物を均一分散することで焼結課程における磁石合金の粒成長を抑制し磁気特性と焼結温度幅を改善する報告がなされている。
Among sintered magnets, RTB-based sintered magnets are excellent in magnetic properties, and Nd and Fe, which are main components, are abundant in resources and inexpensive. Demand for aircraft is increasing year by year. Nd-T-B characteristics have been continuously improved from the beginning of development. In recent years, when producing high-performance Nd-T-B, methods for reducing the amount of impurities, particularly oxygen, in the permanent magnet body have been intensively performed.
In order to reduce the oxygen content of the sintered magnet, it is important to suppress the oxidation of the material in each process as much as possible as well as the oxygen content of the raw material. However, low-oxygen materials are prone to abnormal grain growth during the sintering process, and high-quality magnets cannot be obtained. This is because the oxide contained in the magnet suppresses the growth of crystal grains.
In addition, since the magnetic properties of an R-T-B sintered magnet obtained by sintering depend on the sintering temperature, the temperature range is wide with respect to the sintering temperature in order to obtain the desired magnetic properties. It is important for industrial production scale.
JP-A-2002-75717 (Patent Document 1) discloses a magnet alloy in a sintering process by uniformly dispersing fine Zr-B, Nb-B, and Hf-B compounds in an RTB-based rare earth permanent magnet. Have been reported to suppress grain growth and improve magnetic properties and sintering temperature range.
特許文献1によればM−B化合物を分散・析出することによって焼結温度幅が拡大されている。しかしながら、特許文献1に開示される実施例3−1では焼結温度幅が20℃程度と狭い。よって、量産炉などで高い磁気特性を得るには、さらに焼結温度幅を広げることが望ましい。
そこで本発明は、結晶粒が成長しやすい酸素量の少ないR−T−B系焼結磁石において、結晶粒の成長を抑制し磁気特性、特に保磁力を向上させることを目的とする。加えて本発明は、高い保磁力を有しつつ焼結温度幅の広いR−T−B系焼結磁石を提供することを目的とする。
According to
Accordingly, an object of the present invention is to suppress the growth of crystal grains and improve the magnetic properties, particularly the coercive force, in an RTB-based sintered magnet with a small amount of oxygen in which crystal grains are likely to grow. In addition, an object of the present invention is to provide an RTB-based sintered magnet having a high coercive force and a wide sintering temperature range.
近年、高性能なR−T−B系焼結磁石を製造する場合、各種金属粉末や組成の異なる合金粉末を混合、焼結する混合法が提案されている(例えば、特公平5−31807号公報(特許文献2)、特許第3254229号公報(特許文献3))。この混合法は、典型的には、R2T14B系金属間化合物(Rは希土類元素から選択される1種又は2種以上の元素、TはFe又はFe及びCoを含む遷移金属元素から選択される1種又は2種以上の元素)を主体とする主相形成用の合金と、主相間に存在する粒界相を形成するための合金とを混合する。ここで、主相形成用の合金はRの含有量が相対的に少ないために低R合金と呼ばれることがある。一方、粒界相形成用の合金はRの含有量が相対的に多いために高R合金と呼ばれることがある。
本発明者は、Nbを高R合金に含有させ、混合法を用いてR−T−B系焼結磁石を得ると、保磁力の向上に有効であるとともに、焼結温度幅が広くなることを見出した。
In recent years, when manufacturing a high-performance RTB-based sintered magnet, a mixing method in which various metal powders and alloy powders having different compositions are mixed and sintered has been proposed (for example, Japanese Patent Publication No. 5-31807). Gazette (patent document 2), patent 3254229 gazette (patent document 3)). This mixing method typically includes an R 2 T 14 B intermetallic compound (R is one or more elements selected from rare earth elements, T is a transition metal element including Fe or Fe and Co). An alloy for forming a main phase mainly composed of one or more selected elements) and an alloy for forming a grain boundary phase existing between the main phases are mixed. Here, the main phase forming alloy is sometimes referred to as a low R alloy because the R content is relatively small. On the other hand, an alloy for forming a grain boundary phase is sometimes called a high-R alloy because of its relatively high R content.
When the present inventor contains Nb in a high R alloy and obtains an R-T-B sintered magnet by using a mixing method, it is effective for improving the coercive force and widening the sintering temperature range. I found.
本発明は以上の知見に基づくものであり、R2T14B相(Rは希土類元素から選択される1種又は2種以上の元素、TはFe又はFe及びCoを含む遷移金属元素から選択される1種又は2種以上の元素)からなる主相結晶粒と、主相結晶粒よりRを多く含む粒界相とを備え、粒界相中にNb−Fe化合物を含む焼結体からなることを特徴とするR−T−B系焼結磁石である。
本発明において、Nb−Fe化合物は高融点であるため、焼結過程における主相結晶粒の粗大化を抑制することができる。その結果、焼結後の組織が微細となり、保磁力を向上することができる。
The present invention is based on the above knowledge, and R 2 T 14 B phase (R is one or more elements selected from rare earth elements, T is selected from transition metal elements including Fe or Fe and Co) A main phase crystal grain composed of one or two or more elements) and a grain boundary phase containing more R than the main phase crystal grain, and a sintered body containing an Nb-Fe compound in the grain boundary phase. It is an RTB-based sintered magnet.
In the present invention, since the Nb—Fe compound has a high melting point, the coarsening of the main phase crystal grains in the sintering process can be suppressed. As a result, the sintered structure becomes fine and the coercive force can be improved.
本発明において、Nbを低R合金に含有させることによる保磁力の向上効果は、焼結体中に含まれる酸素量が2000ppm以下と低酸素量の場合に有効である。
また本発明のR−T−B系焼結磁石においては、Nbを0.1〜2wt%の範囲で含むことが望ましく、さらにR:25〜35wt%、B:0.5〜4.5wt%、Al及びCuの1種又は2種を0.02〜0.6wt%、Nb:0.1〜2wt%、Co:4wt%以下(0を含まず)、残部実質的にFeからなる組成とすることが望ましい。
In the present invention, the effect of improving the coercive force by containing Nb in the low R alloy is effective when the amount of oxygen contained in the sintered body is as low as 2000 ppm or less.
In the RTB-based sintered magnet of the present invention, Nb is desirably contained in the range of 0.1 to 2 wt%, and R: 25 to 35 wt% and B: 0.5 to 4.5 wt%. 1 or 2 of Al and Cu, 0.02 to 0.6 wt%, Nb: 0.1 to 2 wt%, Co: 4 wt% or less (excluding 0), and the balance substantially consisting of Fe It is desirable to do.
本発明のR−T−B系焼結磁石によれば、焼結体の酸素量が低い場合であっても、微細な結晶組織とすることにより、高い保磁力を得ることができる。しかも本発明のR−T−B系焼結磁石によれば、広い焼結温度幅を有している。 According to the RTB-based sintered magnet of the present invention, a high coercive force can be obtained by forming a fine crystal structure even when the sintered body has a low oxygen content. Moreover, according to the RTB-based sintered magnet of the present invention, it has a wide sintering temperature range.
<組織>
はじめに本発明の特徴であるR−T−B系焼結磁石の組織について説明する。
本発明によるR−T−B系焼結磁石は、よく知られているように、R2T14B化合物からなる主相結晶粒と、この主相結晶粒よりもRを多く含む粒界相とを少なくとも含んでいる。本発明はこの粒界相中にNbが存在している点に特徴がある。特に、このNbは、Nb−Fe化合物として粒界相中に存在している。Nb−Fe化合物は、1400〜1600℃と、融点が高い。このように高融点の化合物が粒界相中に存在することにより、焼結過程における主相結晶粒の粗大化を抑え、結果的に焼結後の組織を微細なものとすることができる。その結果、高い保磁力を得ることができる。
<Organization>
First, the structure of the RTB-based sintered magnet, which is a feature of the present invention, will be described.
As is well known, the RTB-based sintered magnet according to the present invention includes a main phase crystal grain composed of an R 2 T 14 B compound and a grain boundary phase containing more R than the main phase crystal grain. And at least. The present invention is characterized in that Nb is present in the grain boundary phase. In particular, this Nb is present in the grain boundary phase as an Nb-Fe compound. The Nb—Fe compound has a high melting point of 1400 to 1600 ° C. Thus, when the high melting point compound exists in the grain boundary phase, coarsening of the main phase crystal grains in the sintering process can be suppressed, and as a result, the structure after sintering can be made fine. As a result, a high coercive force can be obtained.
<化学組成>
次に、本発明によるR−T−B系焼結磁石の望ましい化学組成について説明する。ここでいう化学組成は焼結後における化学組成をいう。
本発明のR−T−B系焼結磁石は、Rを25〜35wt%含有する。
ここで、RはYを含む概念を有しており、La,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Yb,Lu及びYから選択される1種又は2種以上の元素である。Rの量が25wt%未満であると、R−T−B系焼結磁石の主相となるR2T14B主相結晶粒の生成が十分ではない。このため、軟磁性を持つα−Feなどが析出し、保磁力が著しく低下する。一方、Rの量が35wt%を超えると主相を構成するR2T14B主相結晶粒の体積比率が低下し、残留磁束密度が低下する。またRの量が35wt%を超えるとRが酸素と反応し、含有する酸素量が増え、これに伴い保磁力発生に有効なR−リッチ相が減少し、保磁力の低下を招く。したがって、Rの量は25〜35wt%とする。望ましいRの量は28〜33wt%、さらに望ましいRの量は29〜32wt%である。
<Chemical composition>
Next, a desirable chemical composition of the RTB-based sintered magnet according to the present invention will be described. The chemical composition here refers to the chemical composition after sintering.
The RTB-based sintered magnet of the present invention contains 25 to 35 wt% of R.
Here, R has a concept including Y, and one or two selected from La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Yb, Lu, and Y More than a seed element. When the amount of R is less than 25 wt%, the generation of R 2 T 14 B main phase crystal grains that are the main phase of the R-T-B sintered magnet is not sufficient. For this reason, α-Fe or the like having soft magnetism is precipitated, and the coercive force is remarkably lowered. On the other hand, when the amount of R exceeds 35 wt%, the volume ratio of R 2 T 14 B main phase crystal grains constituting the main phase decreases, and the residual magnetic flux density decreases. On the other hand, when the amount of R exceeds 35 wt%, R reacts with oxygen, and the amount of oxygen contained increases, and as a result, the R-rich phase effective for the generation of coercive force decreases and the coercive force decreases. Therefore, the amount of R is set to 25 to 35 wt%. A desirable amount of R is 28 to 33 wt%, and a more desirable amount of R is 29 to 32 wt%.
Ndは資源的に豊富で比較的安価であることから、Rとしての主成分をNdとすることが好ましい。またDyの含有は異方性磁界を増加させるため、保磁力を向上させる上で有効である。よって、RとしてNd及びDyを選択し、Nd及びDyの合計を25〜35wt%とすることが望ましい。そして、この範囲において、Dyの量は0.1〜12wt%が望ましい。Dyは、残留磁束密度及び保磁力のいずれを重視するかによって上記範囲内においてその量を定めることが望ましい。つまり、高い残留磁束密度を得たい場合にはDy量を0.1〜3wt%とし、高い保磁力を得たい場合にはDy量を3〜12wt%とすることが望ましい。 Since Nd is abundant in resources and relatively inexpensive, it is preferable that the main component as R is Nd. Further, the inclusion of Dy is effective in improving the coercive force because it increases the anisotropic magnetic field. Therefore, it is desirable that Nd and Dy are selected as R and the total of Nd and Dy is 25 to 35 wt%. In this range, the amount of Dy is preferably 0.1 to 12 wt%. It is desirable to determine the amount of Dy within the above range depending on which of the residual magnetic flux density and the coercive force is important. That is, when it is desired to obtain a high residual magnetic flux density, the Dy amount is preferably 0.1 to 3 wt%, and when it is desired to obtain a high coercive force, the Dy amount is desirably 3 to 12 wt%.
本発明のR−T−B系焼結磁石は、ホウ素(B)を0.5〜4.5wt%含有する。Bが0.5wt%未満の場合には高い保磁力を得ることができない。但し、Bが4.5wt%を超えると残留磁束密度が低下する傾向がある。したがって、上限を4.5wt%とする。望ましいBの量は0.5〜1.5wt%、さらに望ましいBの量は0.8〜1.2wt%である。 The RTB-based sintered magnet of the present invention contains 0.5 to 4.5 wt% of boron (B). When B is less than 0.5 wt%, a high coercive force cannot be obtained. However, when B exceeds 4.5 wt%, the residual magnetic flux density tends to decrease. Therefore, the upper limit is 4.5 wt%. A desirable amount of B is 0.5 to 1.5 wt%, and a more desirable amount of B is 0.8 to 1.2 wt%.
本発明のR−T−B系焼結磁石は、Al及びCuの1種又は2種を0.02〜0.6wt%の範囲で含有することができる。この範囲でAl及びCuの1種又は2種を含有させることにより、得られる希土類永久磁石の高保磁力化、高耐食性化、温度特性の改善が可能となる。Alを添加する場合において、望ましいAlの量は0.03〜0.3wt%、さらに望ましいAlの量は0.05〜0.25wt%である。また、Cuを添加する場合において、Cuの量は0.3wt%以下(0を含まず)、望ましくは0.15wt%以下(0を含まず)、さらに望ましいCuの量は0.03〜0.08wt%である。 The RTB-based sintered magnet of the present invention can contain one or two of Al and Cu in the range of 0.02 to 0.6 wt%. By containing one or two of Al and Cu within this range, it is possible to increase the coercive force, corrosion resistance, and temperature characteristics of the obtained rare earth permanent magnet. In the case of adding Al, a desirable amount of Al is 0.03 to 0.3 wt%, and a more desirable amount of Al is 0.05 to 0.25 wt%. In addition, in the case of adding Cu, the amount of Cu is 0.3 wt% or less (excluding 0), desirably 0.15 wt% or less (not including 0), and the more desirable amount of Cu is 0.03 to 0 0.08 wt%.
本発明のR−T−B系焼結磁石は、Nbを0.1〜2wt%含有する。R−T−B系焼結磁石の磁気特性向上を図るために酸素含有量を低減する際に、Nbは焼結過程での主相結晶粒の異常成長を抑制する効果を発揮し、焼結体の組織を均一かつ微細にする。したがって、Nbは酸素量が低い場合にその効果が顕著になる。Nbの望ましい量は0.2〜1.7wt%、さらに望ましい量は0.3〜1.5wt%である。 The RTB-based sintered magnet of the present invention contains 0.1 to 2 wt% Nb. When reducing the oxygen content in order to improve the magnetic properties of the RTB-based sintered magnet, Nb exhibits the effect of suppressing the abnormal growth of the main phase crystal grains during the sintering process. Make the body tissue uniform and fine. Therefore, Nb has a remarkable effect when the amount of oxygen is low. A desirable amount of Nb is 0.2 to 1.7 wt%, and a more desirable amount is 0.3 to 1.5 wt%.
本発明のR−T−B系焼結磁石は、その酸素量を2000ppm以下とする。酸素量が多いと非磁性成分である酸化物相が増大して、磁気特性を低下させる。そこで本発明では、焼結体中に含まれる酸素量を、2000ppm以下、望ましくは1500ppm以下、さらに望ましくは1000ppm以下とする。但し、単純に酸素量を低下させたのでは、粒成長抑制効果を有していた酸化物相が不足し、焼結時に十分な密度上昇を得る過程で粒成長が容易に起こる。そこで、本発明では、焼結過程での主相結晶粒の異常成長を抑制する効果を発揮するNbを、R−T−B系焼結磁石中、特に粒界相中に所定量含有させる。ただし、主相結晶粒中にNbが存在していても、本発明の効果を阻害することはない。 The RTB-based sintered magnet of the present invention has an oxygen content of 2000 ppm or less. When the amount of oxygen is large, the oxide phase, which is a nonmagnetic component, increases and the magnetic properties are deteriorated. Therefore, in the present invention, the amount of oxygen contained in the sintered body is set to 2000 ppm or less, desirably 1500 ppm or less, and more desirably 1000 ppm or less. However, when the oxygen amount is simply reduced, the oxide phase having the effect of suppressing grain growth is insufficient, and grain growth easily occurs in the process of obtaining a sufficient density increase during sintering. Therefore, in the present invention, a predetermined amount of Nb that exhibits the effect of suppressing abnormal growth of main phase crystal grains during the sintering process is contained in the RTB-based sintered magnet, particularly in the grain boundary phase. However, even if Nb is present in the main phase crystal grains, the effect of the present invention is not hindered.
本発明のR−T−B系焼結磁石は、Coを4wt%以下(0を含まず)、望ましくは0.1〜2wt%、さらに望ましくは0.3〜1wt%含有する。CoはFeと同様の相を形成するが、キュリー温度の向上、粒界相の耐食性向上に効果がある。 The RTB-based sintered magnet of the present invention contains 4 wt% or less (not including 0) of Co, desirably 0.1 to 2 wt%, and more desirably 0.3 to 1 wt%. Co forms the same phase as Fe, but is effective in improving the Curie temperature and improving the corrosion resistance of the grain boundary phase.
<製造方法>
次に、本発明によるR−T−B系焼結磁石の好適な製造方法について説明する。
本実施の形態では、R2T14B主相結晶粒を主体とする合金(低R合金)と、低R合金よりRを多く含む合金(高R合金)とを用いて本発明に係るR−T−B系焼結磁石を製造する。
はじめに、原料金属を真空又は不活性ガス、好ましくはAr雰囲気中でストリップキャスティング、その他の方法により、低R合金及び高R合金を得る。原料金属としては、希土類金属あるいは希土類合金、純鉄、フェロボロン、さらにはこれらの合金等を使用することができる。得られた原料合金は、凝固偏析がある場合は必要に応じて溶体化処理を行なう。その条件は真空又はAr雰囲気下、700〜1500℃の領域で1時間以上保持すれば良い。
<Manufacturing method>
Next, the suitable manufacturing method of the RTB system sintered magnet by this invention is demonstrated.
In the present embodiment, R according to the present invention is made using an alloy mainly composed of R 2 T 14 B main phase grains (low R alloy) and an alloy containing more R than the low R alloy (high R alloy). -A TB sintered magnet is manufactured.
First, a low R alloy and a high R alloy are obtained by strip casting of the raw metal in a vacuum or an inert gas, preferably an Ar atmosphere, and other methods. As the raw material metal, rare earth metals or rare earth alloys, pure iron, ferroboron, and alloys thereof can be used. The obtained raw material alloy is subjected to a solution treatment as necessary when there is solidification segregation. The conditions may be maintained for 1 hour or longer in a region of 700 to 1500 ° C. in a vacuum or Ar atmosphere.
本発明で特徴的な事項は、Nbを高R合金から添加するという点である。これは、<組織>の欄で説明したように、高R合金からNbを添加することにより、粒界相中にNb−Fe化合物を生成して主相結晶粒の異常成長を抑制する。
低R合金は、R2T14B主相結晶粒を主体とするものであれば、その組成を限定する必要はないが、Rを25〜35wt%の範囲とすることが望ましい。また、高R合金は、Rを35〜55wt%の範囲とすることが望ましい。
低R合金には、R、T及びBの他に、Cu及びAlを含有させることができる。このとき低R合金は、R−Cu−Al−T(Fe)−B系の合金を構成する。また、高R合金には、R及びT(Fe)の他に、Cu、Co及びAlを含有させることができる。このとき高R合金は、R−Cu−Co−Al−Nb−T(Fe−Co)系の合金を構成する。
A characteristic feature of the present invention is that Nb is added from a high R alloy. As described in the section of <structure>, this adds Nb from a high R alloy to generate an Nb-Fe compound in the grain boundary phase and suppress abnormal growth of main phase crystal grains.
As long as the low R alloy is mainly composed of R 2 T 14 B main phase grains, it is not necessary to limit the composition thereof, but it is desirable that R be in the range of 25 to 35 wt%. Moreover, as for a high R alloy, it is desirable to make R into the range of 35-55 wt%.
In addition to R, T, and B, the low R alloy can contain Cu and Al. At this time, the low R alloy constitutes an R-Cu-Al-T (Fe) -B alloy. Further, the high R alloy can contain Cu, Co and Al in addition to R and T (Fe). At this time, the high R alloy constitutes an R—Cu—Co—Al—Nb—T (Fe—Co) based alloy.
低R合金及び高R合金が作製された後、これらの各母合金は別々に又は一緒に粉砕される。粉砕工程には、粗粉砕工程と微粉砕工程とがある。まず、各母合金を、それぞれ粒径数百μm程度になるまで粗粉砕する。粗粉砕は、スタンプミル、ジョークラッシャー、ブラウンミル等の機械的手段を用い、不活性ガス雰囲気中にて行なうことができる。また、機械的な手段を用いることなく、水素を吸蔵させることにより粗粉砕を行うこともできる。さらに、水素吸蔵を行った後に、機械的な手段で粗粉砕を行うことができる。いずれの手法を用いるかは、母合金の形態によっても相違する。水素吸蔵を行った後は、脱水素することが望ましい。R−T−B系焼結磁石にとって、水素は不純物だからである。 After the low R and high R alloys are made, each of these master alloys is ground separately or together. The pulverization process includes a coarse pulverization process and a fine pulverization process. First, each mother alloy is coarsely pulverized until the particle size becomes about several hundred μm. Coarse pulverization can be performed in an inert gas atmosphere using mechanical means such as a stamp mill, a jaw crusher, and a brown mill. Further, coarse pulverization can be performed by occluding hydrogen without using mechanical means. Furthermore, after hydrogen storage, coarse pulverization can be performed by mechanical means. Which method is used depends on the form of the master alloy. It is desirable to dehydrogenate after hydrogen storage. This is because hydrogen is an impurity for the RTB-based sintered magnet.
粗粉砕工程後、微粉砕工程に移る。微粉砕は、主にジェットミルが用いられ、粒径数百μm程度の粗粉砕粉末が、平均粒径3〜5μmになるまで粉砕される。ジェットミルは、高圧の非酸化性ガス(例えば窒素ガス)を狭いノズルより開放して高速のガス流を発生させ、この高速のガス流により粗粉砕粉末を加速し、粗粉砕粉末同士の衝突やターゲットあるいは容器壁との衝突を発生させて粉砕する方法である。 After the coarse pulverization process, the process proceeds to the fine pulverization process. In the fine pulverization, a jet mill is mainly used, and a coarsely pulverized powder having a particle size of about several hundreds of μm is pulverized until the average particle size becomes 3 to 5 μm. The jet mill opens a high-pressure non-oxidizing gas (for example, nitrogen gas) from a narrow nozzle to generate a high-speed gas flow, accelerates the coarsely pulverized powder with this high-speed gas flow, This is a method of crushing by generating a collision with a target or a container wall.
微粉砕工程において低R合金及び高R合金を別々に粉砕した場合には、微粉砕された低R合金粉末及び高R合金粉末とを窒素雰囲気中で混合する。低R合金粉末及び高R合金粉末の混合比率は、重量比で80:20〜97:3程度とすればよい。同様に、低R合金及び高R合金を一緒に微粉砕する場合の混合比率も重量比で80:20〜97:3程度とすればよい。微粉砕時に、ステアリン酸亜鉛等の添加剤を0.01〜0.3wt%程度添加することにより、成形時の配向性が高い微粉を得ることができる。 When the low R alloy and the high R alloy are separately pulverized in the fine pulverization step, the finely pulverized low R alloy powder and high R alloy powder are mixed in a nitrogen atmosphere. The mixing ratio of the low R alloy powder and the high R alloy powder may be about 80:20 to 97: 3 by weight. Similarly, the mixing ratio when the low R alloy and the high R alloy are finely pulverized together may be about 80:20 to 97: 3 by weight. By adding about 0.01 to 0.3 wt% of an additive such as zinc stearate at the time of fine pulverization, a fine powder having high orientation during molding can be obtained.
次いで、低R合金粉末及び高R合金粉末からなる混合粉末を、磁場印加によってその結晶軸を配向させた状態で加圧成形する。この磁場中成形は、940〜1400kA/mの磁場中で、70〜150MPaの圧力で行なえばよい。 Next, the mixed powder composed of the low R alloy powder and the high R alloy powder is pressure-molded in a state where the crystal axis is oriented by applying a magnetic field. The forming in the magnetic field may be performed at a pressure of 70 to 150 MPa in a magnetic field of 940 to 1400 kA / m.
磁場中成形後、その成形体を真空又は不活性ガス雰囲気中で焼結する。焼結温度は、組成、粉砕方法、粒度と粒度分布の違い等、諸条件により調整する必要があるが、1000〜1100℃で1〜5時間程度焼結すればよい。 After molding in a magnetic field, the compact is sintered in a vacuum or an inert gas atmosphere. Although it is necessary to adjust sintering temperature by various conditions, such as a composition, a grinding | pulverization method, a particle size, and a particle size distribution difference, what is necessary is just to sinter at 1000-1100 degreeC for about 1 to 5 hours.
焼結後、得られた焼結体に時効処理を施すことができる。時効処理は、保磁力を制御する上で重要である。時効処理を2段に分けて行なう場合には、800℃近傍、600℃近傍の所定時間保持することが有効である。800℃近傍での熱処理を焼結後に行なうと、保磁力が増大するため、混合法においては特に有効である。また、600℃近傍の熱処理で保磁力が大きく増加するため、時効処理を1段で行なう場合には、600℃近傍の時効処理を施すとよい。 After sintering, the obtained sintered body can be subjected to an aging treatment. The aging treatment is important for controlling the coercive force. When the aging treatment is performed in two stages, it is effective to hold for a predetermined time near 800 ° C. and 600 ° C. When the heat treatment at around 800 ° C. is performed after sintering, the coercive force increases, which is particularly effective in the mixing method. In addition, since the coercive force is greatly increased by the heat treatment at around 600 ° C., the aging treatment at around 600 ° C. is preferably performed when the aging treatment is performed in one stage.
次に、具体的な実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明する。なお、以下では実施例1〜実施例2に分けて本発明によるR−T−B系焼結磁石を説明するが、用意した原料合金、各製造工程は共通するところがあるため、はじめにこの点について説明しておく。
1)原料合金
ストリップキャスティング法により、表1に示す組成の低R合金及び高R合金を作製した。
2)粉砕工程
室温にて水素を吸蔵させた後、Ar雰囲気中で600℃×1時間の脱水素を行なう、水素粉砕処理を行なった。
高磁気特性を得るために、本実験では焼結体酸素量を2000ppm以下に抑えるために、水素処理(粉砕処理後の回収)から焼結(焼結炉に投入する)までの各工程の雰囲気を、100ppm未満の酸素濃度に抑えてある。以後、無酸素プロセスと称す。
水素吸蔵処理された低R合金及び高R合金、さらには添加剤を混合する。添加剤の種類は特に限定されるものではなく、粉砕性の向上並びに成形時の配向性の向上に寄与するものを適宜選択すればよいが、本実施例ではステアリン酸亜鉛を0.05〜0.1wt%混合した。添加剤の混合は、例えばナウターミキサー等により5〜30分間ほど行なう程度でよい。
その後、ジェットミルを用いて合金粉末が平均粒径4.0μm程度になるまで微粉砕を行なった。
当然ながら、低R合金、高R合金及び添加剤の混合工程と微粉砕工程は、ともに無酸素プロセスで行っている。
Next, the present invention will be described in more detail with specific examples. In the following, the RTB-based sintered magnet according to the present invention will be described by dividing it into Example 1 to Example 2. However, since the prepared raw material alloy and each manufacturing process are common, this point is first introduced. Let me explain.
1) Raw material alloys Low R alloys and high R alloys having the compositions shown in Table 1 were prepared by strip casting.
2) Pulverization Step After occluding hydrogen at room temperature, a hydrogen pulverization treatment was performed in which dehydrogenation was performed at 600 ° C. for 1 hour in an Ar atmosphere.
In order to obtain high magnetic properties, in this experiment, the atmosphere of each process from hydrogen treatment (recovery after pulverization) to sintering (put into the sintering furnace) to suppress the amount of oxygen in the sintered body to 2000 ppm or less Is suppressed to an oxygen concentration of less than 100 ppm. Hereinafter, it is referred to as an oxygen-free process.
A low R alloy and a high R alloy which have been subjected to hydrogen storage treatment, and further additives are mixed. The type of the additive is not particularly limited, and any additive that contributes to improvement in grindability and orientation during molding may be appropriately selected. In this example, zinc stearate is added in an amount of 0.05 to 0. 1 wt% was mixed. The additive may be mixed for about 5 to 30 minutes using, for example, a Nauter mixer.
Thereafter, fine grinding was performed using a jet mill until the alloy powder had an average particle size of about 4.0 μm.
Of course, the mixing step and the fine pulverization step of the low R alloy, the high R alloy and the additive are both performed by an oxygen-free process.
微粉砕を行う前に、所望組成を得るための必要に応じて複数種類の低R合金を調合し、所望の組成(特にNb量)となるように混合することができる。この場合の混合も、例えばナウターミキサー等により5〜30分間ほど行なう程度でよい。 Before fine pulverization, a plurality of types of low R alloys can be prepared and mixed so as to have a desired composition (particularly, Nb amount) as necessary to obtain a desired composition. The mixing in this case may be performed only for about 5 to 30 minutes using, for example, a Nauta mixer.
3)成形工程
得られた微粉末を磁場中にて成形する。具体的には、1200kA/mの磁場中で120MPaの圧力で成形を行い、成形体を得た。本工程も無酸素プロセスにて行なった。
4)焼結、時効工程
この成形体を真空中において1020〜1080℃で4時間焼結した後、急冷した。次いで得られた焼結体に800℃×1時間と540℃×1時間(ともにAr雰囲気中)の2段時効処理を施した。
3) Molding step The obtained fine powder is molded in a magnetic field. Specifically, molding was performed at a pressure of 120 MPa in a magnetic field of 1200 kA / m to obtain a molded body. This step was also performed by an oxygen-free process.
4) Sintering and aging process This molded body was sintered in vacuum at 1020 to 1080 ° C for 4 hours and then rapidly cooled. Next, the obtained sintered body was subjected to a two-stage aging treatment of 800 ° C. × 1 hour and 540 ° C. × 1 hour (both in an Ar atmosphere).
表1に示す低R合金A1、低R合金A2、高R合金B1、高R合金B2及び高R合金B3を用いて、24.6wt%Nd−6.0wt%Dy−0.5wt%Co−0.2wt%Al−0.07wt%Cu−1.0wt%B−(0,0.25,0.50,0.75,1.0,1.5,2.0,3.0)wt%Nb−bal.Feの最終組成となるように配合した。その後、各々の混合物を水素粉砕処理し、次いでジェットミルにて微粉砕した。その後磁場中成形した後に、1060℃(Nb量が0.75wt%については1020℃、1040℃及び1080℃でも焼結)で焼結(4時間保持)し、得られた焼結体に2段時効処理を施した。
得られたR−T−B系焼結磁石について、残留磁束密度(Br)、保磁力(HcJ)及び角形比(Hk/HcJ)をB−Hトレーサにより測定した。なお、Hkは磁気ヒステリシスループの第2象限において、磁束密度が残留磁束密度の90%になるときの外部磁界強度である。また、得られたR−T−B系焼結磁石について、焼結体に含まれる酸素量を測定した。以上の測定結果を表2に示している。
Using the low R alloy A1, low R alloy A2, high R alloy B1, high R alloy B2, and high R alloy B3 shown in Table 1, 24.6 wt% Nd-6.0 wt% Dy-0.5 wt% Co- 0.2 wt% Al-0.07 wt% Cu-1.0 wt% B- (0, 0.25, 0.50, 0.75, 1.0, 1.5, 2.0, 3.0) wt % Nb-bal. It mix | blended so that it might become the final composition of Fe. Thereafter, each mixture was subjected to hydrogen pulverization treatment and then pulverized in a jet mill. Then, after molding in a magnetic field, sintering (holding for 4 hours) at 1060 ° C. (when Nb content is 0.75 wt%, sintering is also performed at 1020 ° C., 1040 ° C., and 1080 ° C.). Aged.
About the obtained RTB system sintered magnet, the residual magnetic flux density (Br), the coercive force (HcJ), and the squareness ratio (Hk / HcJ) were measured with a BH tracer. Hk is the external magnetic field strength when the magnetic flux density is 90% of the residual magnetic flux density in the second quadrant of the magnetic hysteresis loop. Moreover, about the obtained RTB system sintered magnet, the amount of oxygen contained in the sintered body was measured. The above measurement results are shown in Table 2.
図1に、焼結温度と、残留磁束密度(Br)、保磁力(HcJ)及び角形比(Hk/HcJ)の関係を示している。また、図2に、Nb量と、残留磁束密度(Br)、保磁力(HcJ)及び角形比(Hk/HcJ)の関係を示している。 FIG. 1 shows the relationship between the sintering temperature, the residual magnetic flux density (Br), the coercive force (HcJ), and the squareness ratio (Hk / HcJ). FIG. 2 shows the relationship between the Nb amount, the residual magnetic flux density (Br), the coercive force (HcJ), and the squareness ratio (Hk / HcJ).
図1、特に焼結温度と保磁力(HcJ)の関係を示すグラフにおいて、Nbを含む焼結磁石の方がNbを含まない焼結磁石に比べて保磁力(HcJ)が高いこと、さらにNbを含まない焼結磁石の焼結温度変化による保磁力(HcJ)の低下に比べて、Nbを含む焼結磁石の焼結温度変化による保磁力(HcJ)の低下が小さいことがわかる。つまり、Nbを添加することにより、保磁力(HcJ)が向上するとともに、焼結温度幅が広くなることがわかる。
ただし、図2に示すように、Nb量が多くなるにつれて保磁力(HcJ)は向上するものの、残留磁束密度(Br)が低下する傾向にある。また、Nb量が2wt%を超えると、Nbを含有しない場合よりも角型比(Hk/HcJ)が低くなる。したがって、本発明においては、磁気特性、特に残留磁束密度(Br)、角型比(Hk/HcJ)を確保するために、Nb量を2.0wt%以下とすることが望ましい。
In FIG. 1, particularly a graph showing the relationship between the sintering temperature and the coercive force (HcJ), the sintered magnet containing Nb has a higher coercive force (HcJ) than the sintered magnet containing no Nb. It can be seen that the decrease in the coercive force (HcJ) due to the change in the sintering temperature of the sintered magnet containing Nb is smaller than the decrease in the coercive force (HcJ) due to the change in the sintering temperature of the sintered magnet not containing Ni. That is, it can be seen that by adding Nb, the coercive force (HcJ) is improved and the sintering temperature range is widened.
However, as shown in FIG. 2, the coercive force (HcJ) increases as the Nb amount increases, but the residual magnetic flux density (Br) tends to decrease. Moreover, when the amount of Nb exceeds 2 wt%, the squareness ratio (Hk / HcJ) becomes lower than when Nb is not contained. Therefore, in the present invention, in order to ensure the magnetic characteristics, particularly the residual magnetic flux density (Br) and the squareness ratio (Hk / HcJ), the Nb content is desirably 2.0 wt% or less.
図3に、焼結温度が1060℃の焼結磁石の破断面のSEM(走査型電子顕微鏡、1000倍)像を示すが、Nbを含まない焼結磁石(図3(a))と比べてNbを0.75wt%含む焼結磁石(図3(b))の方が微細な結晶組織を示すことがわかる。 FIG. 3 shows an SEM (scanning electron microscope, 1000 times) image of a fractured surface of a sintered magnet having a sintering temperature of 1060 ° C., compared with a sintered magnet not containing Nb (FIG. 3A). It can be seen that a sintered magnet containing 0.75 wt% Nb (FIG. 3B) shows a finer crystal structure.
図4に、0.75wt%のNbを含み1060℃で焼結された焼結磁石のTEM(透過型電子顕微鏡)像を示す。図4において、点線で囲まれた領域が粒界相であり、その粒界相中に、Nb及びFeを含む化合物が複数存在していることが確認された。このNb−Fe化合物が主相結晶粒の成長を抑制することにより、図3に示すような微細な結晶組織が得られるものと解される。 FIG. 4 shows a TEM (transmission electron microscope) image of a sintered magnet containing 0.75 wt% Nb and sintered at 1060 ° C. In FIG. 4, it is confirmed that a region surrounded by a dotted line is a grain boundary phase, and a plurality of compounds containing Nb and Fe exist in the grain boundary phase. It is understood that a fine crystal structure as shown in FIG. 3 can be obtained when this Nb—Fe compound suppresses the growth of main phase crystal grains.
表1に示す合金を用いて、表3に示す最終組成となるように配合した以外は実施例1と同様にしてR−T−B系焼結磁石を得たのちに、やはり実施例1と同様に磁気特性を測定した。その結果を表3に合わせて示す。 An R-T-B sintered magnet was obtained in the same manner as in Example 1 except that the alloy shown in Table 1 was used so that the final composition shown in Table 3 was obtained. Similarly, the magnetic characteristics were measured. The results are also shown in Table 3.
表3に示すように、Al量及びCu量を増加させることにより保磁力(HcJ)を向上できることがわかる。また、Dy量を増加させることによっても保磁力(HcJ)を向上できることがわかる。したがって、本発明によればNb−Fe化合物を粒界相中に存在させることによる保磁力(HcJ)向上効果に加えて、Al、Cu及びDyの量を調整することにより特に保磁力(HcJ)の高いR−T−B系焼結磁石を得ることができる。さらに、R(Nd+Dy)量及びB量を増減することによって磁気特性が変動することがわかる。 As shown in Table 3, it can be seen that the coercive force (HcJ) can be improved by increasing the amount of Al and the amount of Cu. It can also be seen that the coercive force (HcJ) can be improved by increasing the amount of Dy. Therefore, according to the present invention, in addition to the effect of improving the coercive force (HcJ) due to the presence of the Nb—Fe compound in the grain boundary phase, the coercive force (HcJ) is particularly improved by adjusting the amounts of Al, Cu and Dy. R-T-B system sintered magnet having a high C can be obtained. Furthermore, it can be seen that the magnetic characteristics fluctuate by increasing / decreasing the R (Nd + Dy) amount and the B amount.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004099448A JP2005286174A (en) | 2004-03-30 | 2004-03-30 | R-t-b-based sintered magnet |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004099448A JP2005286174A (en) | 2004-03-30 | 2004-03-30 | R-t-b-based sintered magnet |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005286174A true JP2005286174A (en) | 2005-10-13 |
Family
ID=35184196
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004099448A Pending JP2005286174A (en) | 2004-03-30 | 2004-03-30 | R-t-b-based sintered magnet |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2005286174A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011199180A (en) * | 2010-03-23 | 2011-10-06 | Tdk Corp | Rare earth magnet and rotating machine |
WO2016010348A1 (en) * | 2014-07-14 | 2016-01-21 | 한양대학교 산학협력단 | R-fe-b-based sintered magnet containing no heavy rare earth elements, and preparation method therefor |
JP2016143828A (en) * | 2015-02-04 | 2016-08-08 | Tdk株式会社 | R-t-b-based sintered magnet |
US10395822B2 (en) | 2010-03-23 | 2019-08-27 | Tdk Corporation | Rare-earth magnet, method of manufacturing rare-earth magnet, and rotator |
-
2004
- 2004-03-30 JP JP2004099448A patent/JP2005286174A/en active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011199180A (en) * | 2010-03-23 | 2011-10-06 | Tdk Corp | Rare earth magnet and rotating machine |
US10395822B2 (en) | 2010-03-23 | 2019-08-27 | Tdk Corporation | Rare-earth magnet, method of manufacturing rare-earth magnet, and rotator |
WO2016010348A1 (en) * | 2014-07-14 | 2016-01-21 | 한양대학교 산학협력단 | R-fe-b-based sintered magnet containing no heavy rare earth elements, and preparation method therefor |
JP2016143828A (en) * | 2015-02-04 | 2016-08-08 | Tdk株式会社 | R-t-b-based sintered magnet |
US10522276B2 (en) | 2015-02-04 | 2019-12-31 | Tdk Corporation | R-T-B based sintered magnet |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4648192B2 (en) | R-T-B rare earth permanent magnet | |
JP4076177B2 (en) | Method for producing RTB-based rare earth permanent magnet | |
JP2009260338A (en) | Rare earth magnet | |
WO2004029995A1 (en) | R-t-b rare earth permanent magnet | |
JP4766453B2 (en) | Rare earth permanent magnet | |
JP4900085B2 (en) | Rare earth magnet manufacturing method | |
JP4766452B2 (en) | Rare earth permanent magnet | |
JP4895027B2 (en) | R-T-B sintered magnet and method for producing R-T-B sintered magnet | |
JPWO2004030000A1 (en) | Method for producing RTB-based rare earth permanent magnet | |
JP4543940B2 (en) | Method for producing RTB-based sintered magnet | |
JP4870274B2 (en) | Rare earth permanent magnet manufacturing method | |
JP4821128B2 (en) | R-Fe-B rare earth permanent magnet | |
JP4534553B2 (en) | R-T-B system sintered magnet and manufacturing method thereof | |
JP2007250605A (en) | Method for manufacturing r-t-b-based rare-earth permanent magnet | |
JP2005286174A (en) | R-t-b-based sintered magnet | |
JP2005286173A (en) | R-t-b based sintered magnet | |
JP4618437B2 (en) | Method for producing rare earth permanent magnet and raw material alloy thereof | |
JP4702522B2 (en) | R-T-B system sintered magnet and manufacturing method thereof | |
JP4692783B2 (en) | Manufacturing method of rare earth sintered magnet | |
JP4076080B2 (en) | Rare earth permanent magnet manufacturing method | |
JP2006100434A (en) | Method of manufacturing r-t-b based rare earth permanent magnet | |
JP4529180B2 (en) | Rare earth permanent magnet | |
JP4556727B2 (en) | Manufacturing method of rare earth sintered magnet | |
JP4194021B2 (en) | Manufacturing method of rare earth sintered magnet | |
JP2006299402A (en) | Raw material alloy for r-t-b system sintered magnet and r-t-b system sintered magnet and producing method therefor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070112 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090421 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090428 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20090909 |