R-t-b系稀土类永久磁铁、电动机、汽车、发电机、风力发电装置
2019-11-22

R-t-b系稀土类永久磁铁、电动机、汽车、发电机、风力发电装置

本发明提供一种R-T-B系稀土类永久磁铁,其不提高R-T-B系合金中的Dy浓度就可得到高的矫顽力(Hcj),而且可以抑制添加Dy所引起的磁化(Br)的降低,可得到优异的磁特性。本发明涉及一种R-T-B系稀土类永久磁铁,其由烧结体构成,所述烧结体具有主要含有R2Fe14B的主相、和相比于主相较多地含有R的晶界相,R是含有Nd作为必需元素的稀土类元素,所述烧结体含有Ga作为必需元素,所述晶界相包含稀土类元素的合计原子浓度不同的第1晶界相、第2晶界相和第3晶界相,所述第3晶界相与所述第1晶界相和所述第2晶界相相比,所述稀土类元素的合计原子浓度低,并且与所述第1晶界相和所述第2晶界相相比,Fe的原子浓度高。

此外,R-T-B系磁铁的氧浓度越低越好,优选为0.5质量%以下,更优选为0.2质量%以下。在氧的含量为0.5质量%以下的情况下,能够实现足以作为电动机用的磁特性。在氧的含量超过〇.5质量%的情况下,有磁特性显著降低之虞。

另外,本发明的R-T-B系稀土类永久磁铁,不提高Dy浓度就可得到充分高的矫顽力(Hcj),因此可以抑制因添加Dy所引起的磁化(Br)等的磁特性的降低。

另外,在作为永久磁铁用合金材料,使用含有含Ga的R-T-B系合金和金属粉末的材料的情况下,通过调节永久磁铁用合金材料中所含有的金属粉末的使用量,可以将烧结体中的第3晶界相的体积比率容易地调节为0.005~0.25%的范围,可得到具有更高的矫顽力(Hcj)的R-T-B系磁铁。

另外,利用扫描电子显微镜以2000~5000倍拍摄实验例1~实验例42的R-T-B系磁铁的反射电子像,根据其对比度判别R-T-B系磁铁的主相、晶界相(第1晶界相~第3晶界相),再使用FE-EPMA(电子探针分析仪(ElectronProbeMicroAnalyzer))调查主相和晶界相的组成。

另外,本发明的目的在于提供一种使用了具有优异的磁特性的上述的R-T-B系稀土类永久磁铁的电动机、汽车、发电机、风力发电装置。

R-T-B系磁铁中所含有的T,是以Fe为必需的金属,可以是除了Fe以外还含有Co、Ni等的其他的过渡金属的成分。在除了Fe以外还含有Co的情况下,可以改善Tc(居里温度),从而优选。

本发明的R-T-B系稀土类永久磁铁,由含有Ga的烧结体构成,上述烧结体具有主要含有R2Fe14B(其中,R是含有Nd作为必需元素的稀土类元素)的主相、和相比于主相较多地含有R的晶界相,上述晶界相包含稀土类元素的合计原子浓度不同的第1晶界相、第2晶界相和第3晶界相,上述第3晶界相与上述第1晶界相和上述第2晶界相相比上述稀土类元素的合计原子浓度低、并且与上述第1晶界相和上述第2晶界相相比Fe的原子浓度高,因此可得到高的矫顽力(Hej)。

即,将平均厚度±10%以内的厚度的R-T-B系磁铁埋入树脂进行研磨,将其利用扫描电子显微镜(日本电子JSM-5310)拍摄反射电子像,使用得到的300倍的照片,计算出R富集相的第3晶界相的体积比率。

接着,向已进行了氢破碎的铸造合金薄片中添加作为润滑剂的硬脂酸锌0.025重量%,采用喷磨机(示y力7S夕口>100AFG),使用0.6MPa的高压氮,将已进行了氢破碎的铸造合金薄片微粉碎成为4.5μπι的平均粒度(d50)从而形成为粉末。

接着,使用横向磁场中成型机,以0·8t/cm2的成型压力将这样得到的永久磁铁用合金材料压制成型,形成为压粉体。其后,在真空中烧结得到的压粉体。烧结温度为1080°C而进行烧结。其后在500°C下进行热处理、冷却,由此制作出实验例1~实验例45的R-T-B系磁铁。

即,将平均厚度±10%以内的厚度的R-T-B系磁铁埋入树脂进行研磨,将其利用扫描电子显微镜(日本电子JSM-5310)拍摄反射电子像,使用得到的300倍的照片,计算出R富集相的第3晶界相的体积比率。

R-t-b系稀土类永久磁铁、电动机、汽车、发电机、风力发电装置

本发明提供一种R-T-B系稀土类永久磁铁,其不提高R-T-B系合金中的Dy浓度就可得到高的矫顽力(Hcj),而且可以抑制添加Dy所引起的磁化(Br)的降低,可得到优异的磁特性。本发明的R-T-B系稀土类永久磁铁,由具有主要含有R2Fe14B的主相、和相比于主相较多地含有R的晶界相的烧结体构成,R是含有Nd和Dy作为必需元素的稀土类元素,所述晶界相包含Dy的原子浓度不同的第1晶界相和第2晶界相。

「实验例1~4」

另外,作为永久磁铁用合金材料中所含有的金属粉末,可以使用Al、Si、Ti、Ni、W、Zr、TiAl合金、Cu、Mo、Co、Fe、Ta等的粉末,虽然不特别限定,但优选含有Al、Si、Ti、Ni、W、Zr、TiAl合金、Co、Fe、Ta之中的任一种,更优选为Fe、Ta、W之中的任一种的粉末。

此外,R-T-B系磁铁的氧浓度越低越好,优选为0.5质量%以下,更优选为0.2质量%以下。在氧的含量为0.5质量%以下的情况下,能够实现足以作为电动机用的磁特性。在氧的含量超过〇.5质量%的情况下,有磁特性显著降低之虞。

背景技术

以下,对于本发明的实施方式详细地说明。

另外,优选:本发明的R-T-B系磁铁的组成,含有27~33质量%、优选含有30~32质量%的R,含有〇.85~1.3质量%、优选含有0.87~0.98质量%的B,其余量为T和不可避免的杂质。

其结果,与含有Dy浓度相同的一种的晶界相的R-T-B系稀土类永久磁铁相比,不提高Dy浓度就可得到充分高的矫顽力(Hcj),而且可以抑制添加Dy引起的磁化(Br)等的磁特性的降低,可以实现可很好地用于电动机、汽车、发电机、风力发电装置等的具有优异的磁特性的R-T-B系稀土类永久磁铁。

在本发明的R-T-B系稀土类永久磁铁(以下,简称为「R-T-B系磁铁」)中,R是含有Nd和Dy作为必需元素的稀土类元素,T是以Fe为必需的金属,B是硼。

另外,第2晶界相的Dy的原子浓度,优选为主相的Dy的原子浓度的1.5倍~3倍。另外,第2晶界相的Dy的原子浓度,优选为第1晶界相的Dy的原子浓度的2倍~6倍。

采用以下所示的方法调查这样得到的铸造合金薄片的R富集相间隔和主相的体积率。即,将平均厚度±10%以内的厚度的铸造合金薄片埋入树脂进行研磨,将其利用扫描电子显微镜(日本电子JSM-5310)拍摄反射电子像,使用得到的300倍的照片,测定R富集相的间隔,并且算出主相的体积率。其结果,表1所示的合金A的R富集相间隔为4~5μπι,主相的体积率为90~95%。

构成本发明的R-T-B系磁铁的晶界相,包含Dy的原子浓度不同的第1晶界相和第2晶界相。