[发明专利]制造合金的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于制造合金的装置，特别地，本发明涉及一种用于制造R-T-B系含稀土元素的合金(R是包含Y的稀土元素中的至少一种元素，T是含主要成分为Fe的金属，B是硼)的装置。 

本申请要求在日本提出的申请日为2007年9月25日的特愿2007-247851号专利申请的优先权，其涉及到的全部内容通过引用结合于此。 

背景技术

在永磁体中具有最大磁能积的R-T-B系磁体，由于其具有的高特性而被用于HD(硬盘)，MRI(磁共振成像方法)，各种发动机等。近年来，除R-T-B系磁体耐热性的改进之外，对节能的要求也在提高，使R-T-B系磁体在包括汽车电动机在内的电动机中的使用率提高。 

由于R-T-B系磁体的主要成分为Nd，Fe和B，所述R-T-B系磁体也统称为Nd-Fe-B磁体。 

在R-T-B系磁体中，R代表Nd，其部分被至少一种稀土元素诸如Pr，Dy和Tb置换，特别地，通常Nd其部分被包括Y的稀土元素的至少一种元素置换。T代表以Fe为必需成分(主要成分)，和Co，Ni等的合金。B是硼，并可部分地被C或N置换。 

其它的元素例如Cu，Al，Ti，V，Cr，Ga，Mn，Nb，Ta，Mo，W，Ca，Sn，Zr以及Hf可以单独地或两种或多种混合地添加到R-T-B系磁体中。 

作为R-T-B系磁体的R-T-B系合金，含有作为有助于磁化的铁磁相(强磁性相)的R₂T₁₄B晶体作为主相，和非磁性的具有低熔点以及含 高浓度的非磁性稀土元素的富R相。 

由于这种R-T-B系合金是活性金属材料，该合金通常在真空或在惰性气体中熔融和铸造。当通过粉末冶金法由R-T-B系合金坯铸造获得烧结磁体时，通常，合金坯(锭料，ingot)破碎到粒度为大约3μm(通过FSSS法(菲舍尔筛下粒度分析仪)测量)，该粉末在磁场中受到压力，该得到的压坯在烧结炉中以大约1000到1100℃烧结，该烧结产品进行热处理和机械处理，并电镀以提高耐腐蚀性，获得烧结磁体。 

富R相在所述R-T-B系烧结磁体中起到下列重要作用： 

(1)由于所述富R相熔点低，在烧结过程中成为液相，因此可以有助于获得高剩余磁通密度(高密度化)，导致磁化的改善； 

(2)该富R相使晶界平滑，由此减少反向磁畴(reversed magneticdomain)成核位置的数量，提高矫顽力(coercive force)。 

(3)富R相磁性地绝缘于主相，由此提高矫顽力。 

当已成型的磁体中富R相的分散恶化时，就会导致烧结的局部缺陷，以及磁性的降低。因此，在已成型磁体中富R相均匀的分散十分重要。富R相的分布极大地受原材料R-T-B系合金微观结构的影响。 

R-T-B系合金铸造中有关的另一问题是在铸造合金中产生α-Fe。α-Fe具有可变形性，并且残留在破碎机中不被破碎。因此，α-Fe不仅降低合金破碎时的破碎效率，还改变破碎前后的组成，以及极大地影响粒度分布。另外，如果α-Fe在烧结后仍然残存，烧结品的磁特性就会恶化。 

为了解决上述因在R-T-B系合金中形成α-Fe而引起的问题，开发并在在实际生产步骤中使用了以较高冷却速度铸造合金坯的薄带铸造法(简称为SC法)(strip casting method)。 

在SC法中，通过在内部水冷的旋转铜辊上流入熔融合金以迅速凝固合金来铸造具有大约0.1到大约1mm厚度的(薄)带。在铸造中，熔融合金过冷至主相R₂T₁₄B的生成温度或更低。因此，能从熔融合金直接形成R₂T₁₄B。由此，可以抑制α-Fe的形成(析出)。 

另外，因为合金的晶体结构精细地分散，可以形成在在其中具有富R 相精细地分散的结构的合金。富R相在氢气氛中与氢气反应而膨胀，并且形成脆的氢化物(氢化爆裂过程)(hydrogen decrepitation step)，(氢化工序，氢化过程)。可利用富R相产生细微裂缝。当合金在氢化爆裂过程后细微地破碎，由于合金因大量形成于氢化过程中的细微裂纹而破裂，合金的破碎性非常好。 

如上所述，由于通过SC法生产的合金坯中富R相细微地分散，通过破碎和烧结合金获得的产品中的富R相的分散也变得令人满意。因此，可以提高获得的磁体的磁性(例如，专利文献1)。