[发明专利]稀土类烧结磁铁及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及稀土类烧结磁铁及其制造方法。

背景技术

使用了镧系元素等稀土类元素的稀土类磁铁也被称为永久磁铁，其用途除了硬盘、用于构成MRI的电动机之外，还用于混合动力车、电动车等的驱动用电动机等。

作为该稀土类磁铁的磁铁性能的指标，可列举剩余磁化(剩余磁通密度)和矫顽力，但针对电动机的小型化和高电流密度化所致的发热量的增大，对所使用的稀土类磁铁的耐热性要求也进一步提高，在高温使用下能够如何地保持磁铁的矫顽力成为该技术领域中的重要研究课题之一。当采用多用于车辆驱动用电动机的作为稀土类磁铁之一的Nd-Fe-B系磁铁时，进行了下述尝试：通过谋求晶粒的微细化、使用Nd量较多的组成的合金、添加矫顽力性能高的Dy、Tb这样的重稀土类元素等来使其矫顽力增大。

作为稀土类磁铁，除了构成组织的主相(晶体)的尺度(scale)为1～8μm左右的一般的烧结磁铁之外，还有将晶粒微细化为50nm～300nm左右的纳米尺度的纳米晶体磁铁。其中，主相的粒径为1μm以上的大小的稀土类烧结磁铁，取向度高，能够得到较高的剩余磁化，而且角型性也优异。

提高上述的稀土类烧结磁铁的矫顽力的现有的一般方法是使Dy等重稀土类元素从磁铁的表面进行晶界扩散等的方法。更具体而言，有以下方法：在对Nd-Fe-B系的稀土类烧结磁铁涂敷了Dy、Tb、Ho等重稀土类元素的氟化物或合金后，对其进行热处理来使其向晶界扩散渗透的方法；将这些重稀土类元素在真空中加热使其蒸发而到达被加热到750～900℃的稀土类烧结磁铁的表面，使它们向稀土类烧结磁铁的晶界扩散渗透的方法。即，这些方法均是使Dy等重稀土类元素与主相表面的Nd置换，提高各向异性磁场、提高矫顽力的方法。

然而，由于Dy等重稀土类元素的大部分的埋藏限定于中国，因此存在不容易获得这样的问题。而且，具有用Dy等置换了的(Nd、Dy)₂Fe₁₄B系主相的稀土类烧结磁铁存在以下课题：Nd和Dy的自旋反平行地结合而变为亚铁磁性，磁化容易下降。

因此，也考虑如HDDR磁铁(HDDR：Hydrogenation Decomposition Desorption Recombination)那样将使Nd-Cu合金、Nd-Al合金、Nd-Cu-Al合金、Pr-Cu合金、Pr-Al合金、Pr-Cu-Al合金等的非重稀土类元素的低熔点的改性合金的熔液对纳米水平的晶体尺寸的晶界扩散渗透来使矫顽力提高的方法应用于晶粒尺寸大的稀土类烧结磁铁。即，该方法在500～650℃这样的较低温度进行处理，如果有主相(晶粒)与主相的不完全的隔断状态(晶界相局部间断，主相彼此由一部分疑似连接的状态、和在Fe浓度为80％以上的高浓度的晶界相处在磁性上半连接的状态)，则使该状态切实地隔断，修复主相的晶界相附近的缺陷。但是，这样使低熔点的改性合金进行晶界扩散的方法，熔融的Nd-Cu合金等仅在主相为500nm左右以下的HDDR磁铁、熔纺磁铁中充分地扩散渗透，如烧结磁铁那样在主相为1～8μm左右的大小的晶界相中在500～650℃的低的处理温度条件下不能估计到充分的扩散渗透。因此，为了谋求充分的扩散渗透，需要加热到至少800℃以上，但当加热到800℃以上时，此次Cu、Al等与主相的Fe进行置换而使剩余磁通密度等磁特性反而下降。

然而，专利文献1中公开了一种稀土类永久磁铁的制造方法，即：在使由Ri-Mj(R为包含Y以及Sc的稀土类元素，M为Al、Si、C、P、Ti、V、Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、Zr、Nb、Mo、Ag、In、Sn、Sb、Hf、Ta、W、Pb、Bi中的一种或者两种以上，15≤j≤99，i为余量)构成、且包含70vol％以上的金属间化合物相的合金粉末存在于Ra-T-B系(Ra为包含Y以及Sc的稀土类元素，T为Fe或者Co)的烧结体的表面的状态下，在烧结体的烧结温度以下的温度、在真空或者惰性气体中进行热处理。

本发明人等进行了实际使用专利文献1中公开的制造方法来谋求提高主相的尺寸大的稀土类烧结磁铁的磁特性的尝试，但得到了磁特性的提高不充分这样的结果。其原因是由于R-M合金之中的M元素，与向晶界相内渗透的R元素相比，更多地向磁铁内部渗透。