[发明专利]稀土/铁/硼基永磁体合金组合物

说明书

本发明涉及能够制造磁性能得以极大改善的永磁体的新型稀土/铁/硼基永磁体合金组合物。

众所周知，近年来对稀土基永磁体的需求快速增长，这是因为其极为优异的磁性能可使装配有永磁体的电气和电子设备实现小型的设计，以及通过使用这种高性能永磁体可获得相当的商业利益。为了进一步增加这些优点，目前要求更加提高稀土基永磁体的磁性能。在各种稀土基永磁体之中，稀土/铁/硼基磁体，以下称为R/Fe/B基磁体，或者更具体地说，钕/铁/硼基磁体与早期开发的钐/钴基磁体相比，在降低材料成本方面引人注目，因为作为主要稀土元素构成的钕在自然界要比钐富足得多，除了磁性能远好于钐/钴基磁体之外，还节省了昂贵的钴。

迄今为止，针对提高R/Fe/B基磁体的磁性能的目的，已经提出了很多的建议和尝试。例如，日本专利公开59-64733和59-132104以获得稳定的磁体矫顽力为目的，提出的R/Fe/B基磁体合金组合物具有钛、镍、铋、钒及其它元素的混合物作为添加元素。日本专利公开1-219143提出在R/Fe/B基磁体合金中添加0.02-0.5at％的铜，以便提高磁体的磁性能，同时由于磁体进行热处理的温度范围的容限得以扩宽，因而磁体产品的生产率提高。另外，日本专利公开1-219143报导了通过向磁体合金添加0.2-0.5at％的铬，而提高了R/Fe/B基磁体的耐蚀性。

从上述掺铜的R/Fe/B基磁体合金出发，本发明人为通过添加各种其它添加元素来进一步提高磁体的磁性能，进行了深入的研究。但是，在此方向的尝试并不非常有效，因为通过添加大多数其它添加元素获得的磁体矫顽力的改善，同时伴随着剩余磁通密度的降低，实际上抵消了矫顽力的改善。

因此，本发明的目的在于提供一种新型R/Fe/B基永磁体合金组合物，这是通过向基本的R/Fe/B基磁体合金组合物添加独特的添加元素获得的，从而呈现优异的矫顽力和剩余磁通密度。

于是，本发明提供一种稀土/铁/硼基永磁体合金组合物，其组成是：

(a)28-35wt％(wt％指重量％)的稀土元素，选自钕、镨、镝、铽和钬；

(b)0.1-3.6wt％的钴；

(c)0.9-1.3wt％的硼；

(d)0.05-1.0wt％的铝；

(e)0.02-0.25wt％的铜；

(f)0.02-0.3wt％的锆或铬；

(g)0.03-0.1wt％的碳；

(h)0.1-0.8wt％的氧；

(i)0.002-0.2wt％的氮；和

(j)满足100wt％的余量是铁和不可避免的杂质元素。

图1是实施例1制备的磁体的矫顽力(上方)和剩余磁通密度(下方)与磁体合金组成中的锆含量的函数曲线。

图2是实施例2制备的磁体的矩形比与磁体合金组成中的氧含量的函数曲线。

图3是实施例3制备的磁体的矩形比与磁体合金组成中的碳含量的函数曲线。

图4是实施例4制备的磁体的矩形比与磁体合金组成中的氮含量的函数曲线。

图5是实施例5制备的磁体的矫顽力(上方)和剩余磁通密度(下方)与磁体合金组成中的铬含量的函数曲线。

图6是实施例6制备的磁体的矩形比与磁体合金组成中的氧含量的函数曲线。

图7是实施例7制备的磁体的矩形比与磁体合金组成中的碳含量的函数曲线。

图8是实施例8制备的磁体的矩形比与磁体合金组成中的氮含量的函数曲线。

具有上述具体化学组成的本发明的R/Fe/B基磁体合金组合物提供一种高性能永磁体，其呈现得以显著改善的矫顽力和剩余磁通密度，同时磁滞回线具有优异的矩形比。

作为成分(a)的稀土元素，是本发明R/Fe/B基磁体合金组成中的主要成分元素，选自钕、镨、镝、铽和钬。这些稀土元素可以单一地或者两种或更多种组合地包含于本发明的磁体合金组合物中。合金组成中作为成分(a)的稀土元素的含量或者重量百分比是在28-35wt％。当成分(a)的含量过低时，期望对磁体矫顽力的提高很难实现，而当其含量过高时，导致磁体的剩余磁通密度极大地降低。

作为成分(b)的钴，可以说是铁的置换元素，因为已知用钴部分置换铁具有提高磁体居里点的作用。钴含量在0.1-3.6wt％的范围。当钴含量过低时，难以获得对磁体居里点的期望改善，而钴含量增加超过上限时居里点不能获得进一步的提高，反而由于钴相当昂贵而造成经济上的缺点。

作为成分(c)的硼也是R/Fe/B基磁体的主要成分之一，其含量在0.9-1.3wt％的范围。当硼含量过低时，磁体的矫顽力发生很大的下降，而当其含量过高时，剩余磁通密度下降很大。