[发明专利]弧段状磁铁、环状磁铁及其制造方法

说明书

本发明涉及含氧量低、烧结体密度高并具有取向性的薄壳弧段状或者环状R-T-B系烧结磁铁，并且涉及其制造方法。

在实际中应用的稀土类烧结磁铁是通过将合金粉碎、成形、烧结、热处理和加工，再根据需要进行表面处理来制造。其中，以R₂T₁₄B型金属间化合物(R是包括Y的稀土元素中的至少一种，T是Fe或者Fe和Co。)为主相的R-T-B系稀土类烧结磁铁大多用作高性能磁铁。但是，合金粉末在大气中会剧烈地氧化，导致磁特性的劣化。明显时，剧烈氧化会引发着火，因此，在安全性方面也存在问题。

作为防止剧烈氧化的方法，本发明者等人提出了稀土类烧结磁铁的制造方法，即将稀土类烧结磁铁用的原料细粉末加入到非氧化性的矿物油或者合成油中，边抑制氧化边在磁场中成形，然后，依次进行脱油、烧结和热处理(参见日本国特许第2731337号和同特许第2859517号)。通过这种制造方法，可以得到氧含量被控制在较低水平、与理论密度大致相当的致密化高密度的烧结体，并可以显著提高最大能量积(BH)_max。

还有人提出了如下的方法，即在由矿物油、合成油或者植物油和0.01～0.5重量％的油酸形成的油中加入所述合金的细粉末，制成成形用的浆料原料，一旦用于成形，就可以高效地大量生产显著地改善了连续成形性并改进了磁特性的稀土类烧结磁铁(参见特开平8-130142号)。

但是，由上述方法制成的稀土烧结磁铁的(BH)_max等磁特性，如后述的比较例所示，不如本发明者等所期望的那么高，当然也难以高性能化。而且，使用所述目前现有的方法，如果将薄壳或者薄壳长型的弧段状稀土类烧结磁铁用成形体在磁场中压缩成形，会明显发生龟裂。而且所述薄壳或者薄壳长型的稀土类烧结磁铁用成形体密度分布非常不均匀，局部的大密度差会使烧结体发生大的变形。为此，使烧结体在各向异性的方向上发生很大弯曲，取向度降低，在实际中不能使用。采用如上所述的现有技术方法，不能充分满足当今对磁铁制品的薄壳化、小型化和高性能化的要求。这里所用术语“薄壳”是指磁铁的厚度在4mm以下，术语“长型”是指磁铁在轴向方向的长度为40mm以上。

在特开平7-37716号公报的实施例2中记载如下，将组成为Nd_12.8Fe_balCo_4.5B_6.2Ga_0.1(at.％)的合金微粉碎，使其平均粒径为5μm，在该细粉末中添加矿物油，使其不与大气接触，从而在2.0MA/m(25kOe)这样非常高的取向磁场强度和16.7MPa(0.17t/cm²)这样非常低的成形压力条件下进行横磁场成形，最终得到iHc=1.1MA/m(14.1kOe)、(BH)_max=398.8kJ/m³(50.1MGOe)、取向度=96％以及I(105)/I(006)=1.32这样的高磁特性的R-T-B系烧结磁铁。

但是，在特开平7-37716号的实施例2中所述的条件下，在磁场中压缩成形薄壳或薄壳长型的R-T-B系烧结弧段状磁铁用成形体时，明显发生龟裂，并且，即使得到没有龟裂的成形体，由于密度分布非常不均匀，该烧结体也会发生很大变形而取向度降低，不能实际应用。

根据特许第2859517号中记载的现有的制造条件，在制造具有径向各向异性的R-T-B系烧结环状磁铁(下面称为径向环状磁铁)或者弧段状磁铁时，为了使成形体具有径向各向异性，在成形工序中，需要使径向取向的磁场从成形模具的空腔的内径侧通向外径侧，存在空腔内径越小，径向取向磁场强度越弱的问题。因此，径向环状磁铁的内径越小，径向的取向度越低。在实际使用时，只要能够施加磁场强度超过795.8kA/m(10kOe)在径向方向上施加时间为数秒的取向(静)磁场，就可以得到与使用横磁场成形或者纵磁场成形制造的R-T-B系烧结磁铁的取向度基本相同的径向方向的取向度。但是，在工业生产上，在制造内径为10～100mm的径向环状磁铁时，成形时施加的径向取向的磁场强度约为238.7～795.8kA/m(310kOe)。

如表6的比较例7所示，在采用特许2859517号所述的浆料状原料制造内径为100mm以下的径向环状磁铁时，取向度不增高。本发明者的研究结果表明，成形体的径向方向的取向度变差是其主要原因。