稀土鈷永磁體的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種稀土鈷永磁體，含有23～27wt％的R、3.5～5wt％的Cu、18～25wt％的Fe、1.5～3wt％的Zr、其余為Co及不可避免的雜質(zhì)，其中，元素R是至少含有Sm的稀土元素。所述稀土鈷永磁體金屬組織包括含有Sm2Co17相的胞相(11)，以及圍繞所述胞相、并含有SmCo5相的胞壁(12)。
【專利說明】
稀土鈷永磁體
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及稀土鈷永磁體。
【背景技術(shù)】
[0002] 作為稀土鈷永磁體，可舉出含有14. 5wt%的Fe的釤鈷磁體。而且，為了提高能量 乘積而制備含F(xiàn)e量高的釤鈷磁體。
[0003] 例如，在日本特開2002-083727號公報中公開了，所獲得的釤鈷磁體使用了由 20~30wt %的RE (RE指Sm或含有50wt %以上的Sm的兩種以上稀土元素）、10~45wt % 的Fe、1~10wt%的Cu、0. 5~5wt%的Zr、其余為Co及不可避免的雜質(zhì)組成的合金。具體 地，使用薄帶連鑄來鑄造該合金并得到薄片。所述薄帶連鑄是一種將熔化的合金垂直澆在 水冷銅輥上并獲得厚度為1_左右的薄片的方法。之后，將獲得的薄片放在非氧化性氣氛 中進行熱處理，接著對其粉碎成粉體。然后，將該粉體在磁場中壓縮成型，并依次進行燒結(jié)、 固溶處理、時效處理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 因此需要一種具有良好磁特性的稀土鈷永磁體。
[0005] 鑒于上述問題完成了本發(fā)明，本發(fā)明目的是提供一種具有良好磁特性的稀土鈷永 磁體。
[0006] 本發(fā)明所涉及的稀土鈷永磁體，含有23~27wt%的R、3. 5~5wt%的Cu、18~ 25wt %的Fe、1. 5~3wt %的Zr、其余為Co及不可避免的雜質(zhì)，其中，元素 R是至少含有Sm 的稀土元素，所述稀土鈷永磁體金屬組織包括含有Sm2C〇1jg的胞相，以及圍繞所述胞相、并 含有SmC 〇5相的胞壁。
[0007] 進一步，所述稀土鈷永磁體的特征在于，含有19~25wt %的Fe，密度為8. 15~ 8. 39g/cm3,平均晶粒直徑為40~100 ym，所述胞壁中，Cu的含量的半值寬度為10nm以下。
[0008] 此外，所述稀土鈷永磁體，其特征在于，在利用粉末X射線衍射法測定所述胞相的 (220)面的衍射強度1 (220)和所述胞相的（303)面的衍射強度1 (303)時，測得的衍射強度 比 I (220) /I (303)滿足 0? 65 彡 I (220) /I (303)彡 0? 75。
[0009] 發(fā)明效果
[0010] 根據(jù)本發(fā)明，可提供一種具有良好磁特性的稀土鈷永磁體。
[0011] 通過以下給出的詳細描述對本發(fā)明的上述及其他目的、特征、優(yōu)點進行說明，附圖 僅為舉例而給出，并不能限制本發(fā)明。
【附圖說明】
[0012] 圖1是第1實施方式中稀土鈷永磁體的制備方法流程圖；
[0013] 圖2是實施例1的微觀組織的剖面照片；
[0014] 圖3表示實施例1中的相對于距離的各成分；
[0015] 圖4表示衍射角為2 0的衍射強度的圖表；
[0016] 圖5是比較例1的微觀組織的剖面照片；
[0017] 圖6表示比較例1中的相對于距離的各成分。
【具體實施方式】
[0018] 本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)固溶處理中微觀組織的成分均勻是非常重要的，因此將注意力集中 在原料制備上。特別地，稀土鈷永磁體所含的元素中，純Zr的恪點高達1852°C，遠高于與該 永磁體同一成分的合金的熔點1400°C，因此存在元素 Zr在微觀組織中分布不均勻的擔憂。 本發(fā)明人對于原理、制備方法等深入研究，最終完成了本發(fā)明。
[0019] 第1實施方式
[0020] 以下對第1實施方式所涉及的稀土鈷永磁體進行說明。
[0021] 第1實施方式所涉及的稀土鈷永磁體，含有23~27wt%的R、3. 5~5wt%的Cu、 19~25wt%的Fe、1. 5~3wt%的Zr、其余為Co及不可避免的雜質(zhì)。第1實施方式所涉及 的稀土鈷永磁體的熔點為1400°C左右。其中，元素R是稀土元素，在稀土元素中至少含有 Sm。作為稀土元素可舉出：Pr、Nd、Ce及La。此外，第1實施方式所涉及的稀土鈷永磁體含 有以稀土鈷為主體的金屬間化合物。該金屬間化合物可以是如SmCo 5、Sm2Co17等。
[0022] 此外，第1實施方式所涉及的稀土鈷永磁體具有含有晶粒的金屬組織。該晶粒包 括：含有Sm 2C〇1j^胞相；圍繞所述胞相、并含有SmCoj^胞壁；以及含有Zr的板狀相。而且， 在第1實施方式所涉及的稀土鈷永磁體中，亞微米級的組織形成于晶粒中，并且，在胞相和 胞壁之間產(chǎn)生合金成分的濃度差，尤其是Cu集中在胞壁上。第1實施方式所涉及的稀土鈷 永磁體與以往的釤鈷磁體相比，含有更多的Fe。因此，第1實施方式所涉及的稀土鈷永磁 體，作為其磁特性，具有高矯頑力和高矩形比。此外，由于Cu集中在胞壁，稀土鈷永磁體的 矩形比將增大。
[0023] 第1實施方式所涉及的稀土鈷永磁體可被廣泛地應(yīng)用于時鐘、電動機、測量儀器、 通訊設(shè)備、計算機終端、揚聲器、光盤、傳感器或其他設(shè)備的部件。此外，由于第1實施方式 所涉及的稀土鈷永磁體的磁力在高環(huán)境溫度下難以退化，適合應(yīng)用于車輛發(fā)動機室中的角 度傳感器、點火線圈、HEV(混合動力電動汽車）等的驅(qū)動電機等。
[0024] 制備方法
[0025] 參照圖1，以下對第1實施方式所涉及的稀土鈷永磁體的制備方法進行說明。
[0026] 首先，準備稀土元素、純Fe、純Cu、純Co、及含Zr的母合金作為原料，并將這些原料 按上述特定的成分比例混合（原料混合步驟S1)。母合金通常是指兩種不同金屬元素組成 的二元合金，用作溶解材料。而且，含有Zr的母合金具有熔點比純Zr的熔點1852°C低的成 分。含Zr的母合金的熔點為使第1實施方式所涉及的稀土鈷永磁體熔化的溫度以下，即， 優(yōu)選1600°C以下，進一步優(yōu)選1000°C以下。
[0027] 作為含Zr的母合金，可舉出FeZr合金和CuZr合金。優(yōu)選FeZr合金和CuZr合金 是因為其具有低熔點、且 Zr均勻地分散在后述鑄錠組織中。因此，優(yōu)選具有共晶成分或與 其相近成分的FeZr合金和CuZr合金，因為熔點被限制為1000°C以下。具體地，例如FeZr 合金是20% Fe-80% Zr合金。該20% Fe-80% Zr合金含有75-85wt%的Zr、其余為Fe及 不可避免的雜質(zhì)。例如，CuZr合金是50%Cu-50%Zr合金。該50%Cu-50%Zr合金含有 45-55wt%的Zr、其余為Cu及不可避免的雜質(zhì)。
[0028] 然后，將混合的原料裝入氧化鋁坩堝內(nèi)，在1 X 10 2Torr以下的真空氣氛或惰性氣 體氣氛下，利用高頻爐熔化，通過金屬型鑄造得到鑄錠（鑄錠鑄造步驟S2)。這種鑄造方法， 例如被稱為疊箱鑄模。此外，可以將得到的鑄錠在固溶溫度下進行1~20小時左右的熱處 理。通過該熱處理，可使鑄錠組織更加均勻。
[0029] 然后，將得到的鑄錠粉碎，獲得具有特定平均粒徑的粉末（粉末生成步驟S3)。通 常，將獲得的鑄錠粗粉碎，進一步將粗粉碎的鑄錠在惰性氣體氣氛下利用噴磨機等進行細 粉碎使粉末化。粉末的平均粒徑（d50)為1~10 ym。此外，平均粒徑（d50)是通過激光衍 射和散射法求出的以粒度分布中累計值為50 %的粒徑。
[0030] 然后，將得到的粉末放在特定的磁場中，并以垂直于磁場方向?qū)Ψ勰┘訅簤褐瞥?型，得到成型體（壓制成型步驟S4)。該壓制成型條件是：磁場為15k0e以上、壓制成型的 壓力為 〇? 5 ~2. 0ton/cm2〇
[0031] 然后，在IX 10 2T〇rr以下的真空氣氛或惰性氣體氣氛下，將成型體加熱到燒結(jié)溫 度并燒結(jié)（燒結(jié)步驟S5)。該燒結(jié)溫度例如為1150~1250°C。
[0032] 然后，繼續(xù)在相同的氣氛條件下，以比燒結(jié)溫度低20°C~70°C的固溶溫度對成型 體進行固溶處理（固溶處理步驟S6)。固溶時間為2~10小時。另外，需要注意的是固溶 時間可根據(jù)得到的成型體的組織、及目標磁特性適當變化。如果固溶時間過短，成分不能充 分地均勻化。另一方面，如果固溶時間過長，成型體中含有的Sm就會揮發(fā)，因此，成型體的 內(nèi)部和表面的成分組成產(chǎn)生差異，就會引起作為永磁體的磁特性的退化。
[0033] 需要注意的是，優(yōu)選燒結(jié)步驟S5和固溶處理步驟S6連續(xù)進行，可提高量產(chǎn)性。當 燒結(jié)步驟S5和固溶處理步驟S6連續(xù)進行時，以較低的降溫速度如0. 2°C~5°C /min從燒 結(jié)溫度降到固溶溫度。優(yōu)選低降溫速度是因為Zr能夠在成型體的金屬組織內(nèi)更加完全分 散、均勾分布。
[0034] 然后，將固溶處理后的燒結(jié)體以300°C /min以上的冷卻速度急冷（急冷步驟S7)。 并且，將燒結(jié)體繼續(xù)在相同的氣氛條件下，以700°C~870°C的溫度保持加熱1小時以上，接 著，繼續(xù)以0. 2°C~1°C /min的冷卻速度冷卻到優(yōu)選至少600°C、進一步優(yōu)選400°C以下（時 效處理S8)。
[0035] 經(jīng)過以上步驟，可得到第1實施方式所涉及的永磁體。
[0036] 同時，與需要復(fù)雜裝置例如水冷銅輥的薄帶連鑄相比，金屬型鑄造只需簡易的裝 置也可鑄造。根據(jù)第1實施方式，使用金屬型鑄造能夠制備永磁體。而且，使用簡易的裝置 能夠制備具有良好的磁特性的永磁鐵。
[0037] 實驗 1
[0038] 以下，通過表1及附圖2、3、5和6對第1實施方式所涉及的永磁體的實施例1~ 3、與比較例1和2所進行的實驗進行說明。
[0039] 實施例1~3以與上述制備方法相同的方法制備。具體地，在原料混合步驟S1中， 目標成分為25. Owt%的Sm、4. 4wt%的Cu、20.0 wt%的Fe、2. 4wt% Zr、以及其余的為Co。作 為含有Zr的母合金，使用20% Fe-80 % Zr合金。而且，在粉末生成步驟S3中，利用噴磨機 在惰性氣氛中將鑄錠細粉碎，生成平均粒徑（d50)為6 ym的粉末。在壓制成型步驟S4中， 在磁場為15k0e、壓制成型的壓力為1. Oton/cm2的條件下壓制成型。在燒結(jié)步驟S5中，以 燒結(jié)溫度1200°C進行燒結(jié)。在固溶處理步驟S6中，以降溫速度1°C /min降溫至固溶溫度 1170°C，并進行4小時的固溶處理。在急冷步驟S7中，以300°C /min的冷卻速度急冷。在 時效處理步驟S8中，將燒結(jié)體在惰性氣氛中以850°C的溫度連續(xù)加熱10小時進行等溫時效 處理，隨后，以0. 5°C /min的冷卻速度連續(xù)時效處理至350°C，從而得到永磁體材料。通過 該方法得到的磁體的特性作為實施例1示于表1。
[0040] 對于實施例2,在鑄錠鑄造步驟S2之后，進行鑄錠在1170°C下連續(xù)加熱15小時的 熱處理，除此之外，用與實施例1相同的制備方法制備永磁體。
[0041] 對于實施例3,除了原料混合步驟S1外，用與上述第1實施方式所涉及的永磁體 的制備方法相同的制備方法進行制備。實施例3的制備方法中，原料混合步驟S1中，使用 50% Cu-50% Zr 合金代替 20% Fe-80% Zr 合金。
[0042] 另外，對于比較例1，除了原料混合步驟S1外，用與上述第1實施方式所涉及的永 磁體的制備方法相同的制備方法進行制備。比較例1的制備方法中，在相當于原料混合步 驟S1的步驟中，使用一種被叫做海綿鋯的Zr金屬代替20% Fe-80% Zr合金。
[0043] 另外，對于比較例2,除了鑄錠鑄造步驟S2外，用與上述第1實施方式所涉及的永 磁體的制備方法相同的制備方法進行制備。比較例2的制備方法中，在相當于鑄錠鑄造步 驟S2中，使用薄帶連鑄方法。
[0044] 對實施例1~3、比較例1和比較例2的磁特性進行了測定。測定的磁特性有：剩 磁Br[T]、矯頑力Hcj[kA/m]、最大能量乘積（BH)max[kJ/m 3]、矩形比Hk/Hcj[% ]。其中，矩 形比Hk/Hcj表示退磁曲線的矩形比，較大的值代表較好的磁特性。Hk是當B為剩磁Br的 90%時與退磁曲線相交時的He的值。此外，對密度和平均粒徑進行了測定。測定結(jié)果示于 表1。此外，利用TEM(透射電子顯微鏡）觀察了實施例1和比較例1的截面組織的結(jié)晶的 a面。此外，利用TEM-EDX(透射電子顯微鏡能量色散X射線光譜儀）測定了該截面組織中 的各元素的成分。
[0045] [表 1]
[0047] 如表1所示，實施例1中，與比較例1相比：剩磁Br是相同的水平；矯頑力He j為 1200kA/m以上；最大能量乘積（BH)max為200kJ/m3以上；矩形比Hk/Hej為50%以上。這 些都是較好的數(shù)值。這被認為是由于在實施例1中使用FeZr合金作為原料，并在鑄錠鑄造 步驟S2中完全溶解，因此Zr在金屬組織中均勻分散。另一方面，認為在比較例1中使用一 種被叫做海綿鋯的Zr金屬，在鑄錠鑄造步驟S2中，與實施例1相比不能完全溶解，因此鋯 不均勻地分布在該金屬組織中。此外，可以確定利用與實施例1~3相同的制備方法得到 的永磁體的密度至少為8. 15~8. 39g/m3。
[0048] 實施例2中，與實施例1相比，最大能量乘積（BH)max更高。這被認為是由于實施 例2中的鑄錠在鑄錠鑄造步驟S2后進行了熱處理，因此金屬組織更加均勻。
[0049] 實施例3中，使用CuZr合金代替FeZr合金作為原料，測定出了與實施例1相同的 良好的磁特性。這被認為是即便使用CuZr合金作為原料，在鑄錠鑄造步驟S2中充分溶解， Zr均勻地分散在金屬組織中。
[0050] 另一方面，比較例2中，與實施例1相比：密度和矯頑力Hcj高；但剩磁Br、最大 能量乘積（BH)max、矩形比Hk/Hcj低。此外，盡管密度高，但由于剩磁Br低，晶軸的取向度 低。一部分原因是，與實施例1~3和比較例1相比，平均粒徑較小。優(yōu)選平均粒徑在40~ 100 y m范圍內(nèi)，因為永磁體能得到良好的剩磁Br、最大能量乘積（BH)max、矩形比Hk/Hcj。
[0051] 如圖2所示，實施例1的截面組織中，發(fā)現(xiàn)在晶粒內(nèi)含有胞相11、胞壁12及含有 Zr的板狀相13。胞相11含有Sm2C〇1jg，胞壁12含有SmCojg、并圍繞著胞相11。含有Zr 的板狀相13是含有Zr的板狀的相，在晶粒內(nèi)以特定的方向配置。如圖5所示，即使在比較 例1的截面組織中也發(fā)現(xiàn)了與實施例1的截面組織相同，具有胞相21、胞壁22及含有Zr的 板狀相23。
[0052] 如圖2及圖5所示，在實施例1及比較例1中，從A向B切斷胞壁12,以2nm間 隔分析各元素成分。如圖3所示，實施例1中，Cu成分在胞壁12處達到峰值。最大值為 18. Oat%，峰的半寬值為8nm。而且，如圖6所示，在比較例1中，Cu成分在胞壁22處達到 峰值。最大值為14. 5at%，低于實施例1中的值；峰的半寬值為llnm，高于實施例1中的 值。實施例1中，與比較例1相比，Cu成分的峰值更高更陡，因此最大能量乘積（BH)max、矩 形比Hk/Hcj高。因此，實施例1具有良好的磁特性，優(yōu)選作為永磁體。此外，胞壁處Cu成 分的最大值優(yōu)選15at%以上，以得到良好磁特性。此外，Cu成分的峰的半寬值優(yōu)選10nm以 下，以使永磁體得到良好的磁特性。
[0053] 實驗 2
[0054] 接著，用以下的表2對第1實施方式所涉及的永磁體的實施例4~15、及比較例 3~10所進行的實驗進行說明。
[0055] [表 2]
[0056]
[0057] 實施例4~15中，以表2所示的成分作為目標成分準備原料，用與實施例1相同 的制備方法進行制備。并測定了實施例4~15、比較例3~10的磁特性。此外，與實施例 1和比較例1相同地測定了實施例4~15的胞壁的各元素成分。
[0058] 如表2所示，實施例4和5中，矯頑力He j為1200kA/m以上、能量乘積（BH)max為 200kJ/m3以上、矩形比Hk/Hej為50%以上，這些都是較好的數(shù)值。另一方面，比較例3中， 與實施例4及5相比，Sm的含量較小為22. 5wt%，矯頑力Hej、能量乘積（BH)max及矩形比 Hk/Hc j也較小。比較例4中，與實施例4和5相比，Sm的含量較大為27. 5wt %，矯頑力He j、 能量乘積（BH)max及矩形比Hk/Hc j較小。因此，認為如果Sm的含量為23~27wt %，矯頑 力Hej、能量乘積（BH)max及矩形比Hk/Hej則為較好的數(shù)值。
[0059] 此外，實施例6~9中，與實施例4和5相同，矯頑力Hej為1200kA/m以上、能量 乘積（BH)max為200kJ/m 3以上、矩形比Hk/Hej為50%以上，這些都是較好的數(shù)值。另一 方面，比較例5中，與實施例6~9相比，F(xiàn)e的含量較小為18. 5wt%，矯頑力Hej、能量乘 積（BH)max及矩形比Hk/Hej也較小。比較例6中，與實施例6~9相比，F(xiàn)e的含量較大為 25. 5wt%，矯頑力Hej、能量乘積（BH)max及矩形比Hk/Hej較小。因此，認為如果Fe的含 量為19~25wt%，矯頑力Hej、能量乘積（BH)max及矩形比Hk/Hej則為較好的數(shù)值。
[0060] 此外，實施例10~12中，與實施例4~9相同，矯頑力Hej為1200kA/m以上、能 量乘積（BH)max為200kJ/m 3以上、矩形比Hk/Hej為50%以上，這些都是較好的數(shù)值。另一 方面，比較例7中，與實施例10~12相比，Cu的含量較小為3. 3wt%，矯頑力Hej、能量乘 積（BH)max及矩形比Hk/Hej也較小。比較例8中，與實施例10~12相比，Cu的含量較大 為5. 2wt%，能量乘積（BH)max及矩形比Hk/Hcj較小。因此，認為如果Cu的含量為3. 5~ 5. Owt%，矯頑力Hcj、能量乘積（BH)max及矩形比Hk/Hcj則為較好的數(shù)值。
[0061] 此外，實施例13~15中，與實施例4~12相同，矯頑力Hcj為1200kA/m以上、能 量乘積（BH)max為200kJ/m 3以上、矩形比Hk/Hcj為50%以上，這些都是較好的數(shù)值。另一 方面，比較例9中，與實施例13~15相比，Zr的含量較小為1. 3wt%，矯頑力Hcj、能量乘 積（BH)max及矩形比Hk/Hcj也較小。比較例10中，與實施例13~15相比，Zr的含量較 大為3. 2wt%，矯頑力Hcj、能量乘積（BH)max及矩形比Hk/Hcj較小。因此，認為如果Zr的 含量為1. 5~3. Owt%，矯頑力Hcj、能量乘積（BH)max及矩形比Hk/Hcj則為較好的數(shù)值。
[0062] 此外，與實施例1和比較例1相同，測定了實施例4~15的胞壁處各元素成分。其 結(jié)果是，在胞壁處，Cu成分的最大值為15at%以上。
[0063] 實驗 3
[0064] 接著，用以下的表3對第1實施方式所涉及的永磁體的實施例16~19、及比較例 11及12所進行的實驗進行說明。
[0065] [表 3]
[0067] 實施例 16 ~19 中，將 24. 5 ~25. 5wt % 的 Sm、4. 3wt % 的 Cu、20.0 wt % 的 Fe、 2. 4wt %的Zr、其余為Co組成的合金作為目標成分，如表3所示，使不可避免的雜質(zhì)如C (碳 元素）、〇(氧元素）、A1的含量變化，除此之外，用與實施例1相同的制備方法制備。C(碳 元素）的含量通過在壓制成型步驟S4中改變硬脂酸等潤滑劑的量或添加方法來進行調(diào)節(jié)。 〇(氧元素）的含量通過在粉末生成步驟S3中改變細粉碎時的粉碎粒徑進行調(diào)節(jié)。A1的含 量通過在原料混合步驟S1中添加純A1進行調(diào)節(jié)。另外，與實施例1和比較例1相同，測定 了實施例16~19的胞壁處各元素成分。
[0068] 如表3所示，實施例16和17中，與實施例1~15相同，矯頑力Hcj為1200kA/m以 上、能量乘積（BH) max為200kJ/m3以上、矩形比Hk/Hcj為50%以上，這些都是較好的數(shù)值。 另一方面，比較例11中，與實施例16和17相比，C的含量較大為llOOppm、能量乘積（BH) max較小。因此，如果限制作為不可避免的雜質(zhì)的C的含量在200~lOOOppm內(nèi)，則可獲得 良好的磁特性。
[0069] 實施例18和19中，與實施例1~15相同，矯頑力Hcj為1200kA/m以上、能量乘 積（BH)max為200kJ/m 3以上、矩形比Hk/Hcj為50%以上，這些都是較好的數(shù)值。另一方面， 比較例12中，與實施例18和19相比，0的含量較大為5250ppm、能量乘積（BH)max及矩形 比Hk/Hcj較小。因此，如果限制作為不可避免的雜質(zhì)的0的含量在1000~5000ppm、優(yōu)選 1000~3500ppm內(nèi)，則可獲得良好的磁特性。
[0070] 此外，與實施例1和比較例1相同，測定了實施例16~19的胞壁的各元素成分。 其結(jié)果是，在胞壁處Cu成分的最大值為15at%以上。
[0071] 第2實施方式
[0072] 對第2實施方式所涉及的稀土鈷永磁體進行說明。
[0073] 第2實施方式所涉及的稀土鈷永磁體，含有23~27wt%的R、3. 5~5wt%的Cu、 18~25wt%的Fe、1. 5~3wt%的Zr、其余為Co及不可避免的雜質(zhì)。其中，元素 R是稀土 元素，在稀土元素中至少含有Sm。作為稀土元素可舉出：Pr、Nd、Ce及La。此外，第2實施 方式所涉及的稀土鈷永磁體含有以稀土鈷為主體的金屬間化合物。該金屬間化合物可以是 如 SmCo5、Sm2Co17等。
[0074] 此外，第2實施方式所涉及的稀土鈷永磁體具有含有晶粒的金屬組織。該晶粒包 括：含有Sm 2C〇1j^胞相；圍繞所述胞相、并含有SmCo 5的胞壁；以及含有Zr的板狀相。胞相 為主相。在第2實施方式所涉及的稀土鈷永磁體中，認為由于該胞相和該胞壁造成疇壁釘 扎，施加了高矯頑力。Fe和Cu分別集中在該胞相和該胞壁中。因此，第2實施方式所涉及 的稀土鈷永磁體的矩形比Hk/Hcj增大、最大能量乘積（BH)max增大。
[0075] 同時，作為測定晶體結(jié)構(gòu)的一種方法舉出粉末X射線衍射法。從峰的位置及峰的 形狀可得知晶格常數(shù)和空間群，即使是具有相同成分、相同晶體結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，也會由于晶體 結(jié)構(gòu)內(nèi)的原子排列不同而峰強度比變得不同。當原子排列不同，Th 2Zn17型結(jié)構(gòu)內(nèi)的亞晶格 的晶體磁晶各向異性也變得不同，因此直接影響磁特性。
[0076] 在第2實施方式所涉及的稀土鈷永磁體中，胞相具有Th2Zn17型結(jié)構(gòu)。該胞相內(nèi)的 第一峰（強度最高的峰）為（303)面，第2峰為（220)面。特別地，（303)面是表示過渡金 屬元素，尤其是Sm 2Co17中的Fe的濃度的一個指標。在第2實施方式所涉及的稀土鈷永磁 體中，胞相的（220)面與胞相的（303)面之間的衍射強度比1 (220)/1 (303)滿足以下關(guān)系 式1。
[0077] 0? 65 彡 I (220) /I (303)彡 0? 75 (關(guān)系式 1)
[0078] 另外，需要注意的是，利用上述粉末X射線衍射法測定胞相的（220)面與胞相的 (303)面的衍射強度。當胞相中的Fe的濃度低時，衍射強度比1 (220)/1 (303)大。另一方 面，當胞相中的Fe的濃度過高表現(xiàn)出軟磁特性時，衍射強度比I (220)/1 (303)小。
[0079] 進一步，在第2實施方式所涉及的稀土鈷永磁體中，與第1實施方式所涉及的稀土 永磁體相同，在晶粒內(nèi)形成亞微米級的組織，并且，在胞相和胞壁之間產(chǎn)生合金成分的濃度 差，尤其是Cu集中在胞壁上。本實施方式所涉及的稀土鈷永磁體與以往的釤鈷磁體相比， 含有更多的Fe。因此，本實施方式所涉及的稀土鈷永磁體，作為其磁特性，具有高矯頑力和 高矩形比。此外，由于Cu集中在胞壁，稀土鈷永磁體的矩形比將增大。
[0080] 第2實施方式所涉及的稀土鈷永磁體，與第1實施方式所涉及的稀土永磁體相同， 可被廣泛地應(yīng)用于時鐘、電動機、測量儀器、通訊設(shè)備、計算機終端、揚聲器、光盤、傳感器或 其他設(shè)備的部件。此外，由于第2實施方式所涉及的稀土鈷永磁體的磁力在高環(huán)境溫度下 難以退化，適合應(yīng)用于車輛發(fā)動機室中的角度傳感器、點火線圈、HEV(混合動力電動汽車） 等的驅(qū)動電機等。
[0081] 制備方法2
[0082] 接著，對第2實施方式所涉及的稀土鈷永磁體的制備方法進行說明。
[0083] 首先，與第1實施方式所涉及的稀土永磁體的制備方法相同，實施原料混合步驟 S1、鑄錠鑄造步驟S2。
[0084] 另外，也可實施薄帶連鑄步驟S22代替鑄錠鑄造步驟S2。薄帶連鑄步驟S22中熔 融金屬滴到銅輥上，形成凝固帶坯。該熔融金屬通過熔化在原料混合步驟S1中混合的原料 而形成。該凝固帶坯的厚度為，例如1_。
[0085] 然后，將得到的鑄錠粉碎，獲得具有特定平均粒徑的粉末（粉末生成步驟S23)。 通常，首先將獲得的鑄錠粗粉碎，得到粗粉末。該粗粉末的平均粒徑（d50)為例如100~ 500 ym。進一步將粗粉碎的鑄錠在惰性氣體氣氛下利用噴磨機等進行細粉碎使粉末化。該 粉末的平均粒徑（d50)為例如1~10 y m，具體為約6 y m。
[0086] 然后，將得到的粉末放在特定的磁場中，并以垂直于磁場方向?qū)Ψ勰┘訅簤褐?成型，得到成型體（壓制成型步驟S24)。該壓制成型條件是：例如，磁場為15k0e(= 1193. 7kA/m)以上、壓制成型的壓力為0. 5~2. Oton/cm2。需要注意的是，根據(jù)產(chǎn)品，磁場 也可以是15k0e( = 1193. 7kA/m)以下，以平行于磁場方向?qū)λ龇勰┘訅簤褐瞥尚?。可?用以下的換算式1及換算式2對CGS單位與SI單位進行換算。
[0087] 1 [kOe] = 103/4 Jr [kA/m] (換算式 1)
[0088] 1 [MGOe] = 102/4 Jr [kj/m3] (換算式 2)
[0089] 接著，與第1實施方式所涉及的稀土永磁體的制備方法相同，實施燒結(jié)步驟S5。燒 結(jié)步驟S5中，燒結(jié)時間優(yōu)選為30~150分鐘。燒結(jié)時間為30分鐘以上時，成型體變得充 分地致密化，因此優(yōu)選。另外，燒結(jié)時間為150分鐘以下時，抑制Sm過度揮發(fā)，抑制了磁特 性的退化，因此優(yōu)選。
[0090] 然后，繼續(xù)在相同的氣氛條件下，以特定的固溶處理溫度Tt對成型體進行固溶處 理（固溶處理步驟S26)。然后，在成型體的金屬組織中形成含有SmC 〇1j^ 1-7相。該1-7 相是將要被分離成含有Sm2C〇17的胞相和含有SmCo 5的胞壁的前體。固溶處理溫度Tt為例 如1120°C~1190°C，可根據(jù)成型體的組織而改變。固溶時間優(yōu)選為2~20小時，更優(yōu)選為 2~10小時。另外，需要注意的是固溶時間可根據(jù)得到的成型體的組織、及目標磁特性適當 變化。如果固溶時間過短，成分不能充分地均勻化。另一方面，如果固溶時間過長，成型體 中含有的Sm就會揮發(fā)，因此，成型體的內(nèi)部和表面的成分產(chǎn)生差異，就會引起作為永磁體 的磁特性的退化。
[0091] 需要注意的是，優(yōu)選燒結(jié)步驟S5和固溶處理步驟S26連續(xù)進行以提高量產(chǎn)性。
[0092] 然后，將固溶處理后的燒結(jié)體以Tel的冷卻速度急冷（急冷步驟S27)。由此，能夠 在成型體的金屬組織中保持1-7相。優(yōu)選在成型體600°C~1000°C時急冷。此外，冷卻速 度Tel為60°C /min以上，優(yōu)選70°C /min以上，更優(yōu)選80°C /min以上。冷卻速度Tel優(yōu)選 這些溫度是因為能更可靠地保持胞相中的Sm2C〇17。
[0093] 進一步，將燒結(jié)體繼續(xù)在相同的氣氛條件下，以特定的保持溫度Tk保持加熱2~ 20小時以上，接著，以冷卻速度Tc2連續(xù)冷卻到400°C以下（時效處理步驟S28)。成型體的 金屬組織中，1-7相被分離成含有Sm 2C〇17的胞相和含有SmCo 5的胞壁，胞相和胞壁為均質(zhì)。 保持溫度Tk為700°C~900°C，優(yōu)選800°C~850°C。冷卻速度Tc2優(yōu)選2. 0°C /min以下， 進一步優(yōu)選0. 5°C /min以下。冷卻速度Tc2優(yōu)選這些范圍是因為Fe與Cu能分別集中在胞 相和胞壁中。
[0094] 經(jīng)過以上步驟，可得到第2實施方式所涉及的永磁體。第2實施方式所涉及的永 磁體具有良好的磁特性。
[0095] 測定方法1
[0096] 接著，對利用粉末X射線衍射測定第2實施方式所涉及的永磁體的衍射強度的測 定方法進行說明。
[0097] 首先，研磨第2實施方式所涉及的永磁體，除去未被磁化的表面層。具體為利用砂 紙或砂帶磨光機等打磨永磁體。砂帶磨光機是使具有磨粒的砂帶旋轉(zhuǎn)的裝置。該表面層為 例如氧化層。
[0098] 接著，將研磨的永磁體粉碎，得到粉末。具體為，利用砂漿等粉碎永磁體。另外，得 到的粉末的平均粒徑（d50)為100 ym以下。
[0099] 接著，利用X射線衍射裝置照射X射線來測定衍射強度。具體為，將得到的粉末填 充在X射線衍射裝置的樣品架中。將得到的粉末抹平，以使X射線入射面為平面。這里，作 為粉末X射線衍射方法，使用2 0法。作為X射線衍射裝置的放射源，使用Cu-Ka射線。測 定條件為，測定角度間隔0.02°、測定速度為5° /min。如圖4所示，測定后，減去背景求得 (220)面和（303)面的峰高強度。進一步，由此算出衍射強度比1 (220)/I (303)。
[0100] (實施例）
[0101] 實驗 4
[0102] 接著，對第2實施方式所涉及的永磁體的實施例21~31、與比較例21~30所進 行的實驗進行說明。
[0103] 實施例21~31以與第2實施方式所涉及的永磁體的制備方法2相同的方法制備。 具體地，在原料混合步驟S1中，以如表4所示的成分為目標成分制備原料。作為原料，使用 20% Fe-80% Zr 合金。
[0104] [表 4]
[0105]
[0106] 在粉末生成步驟S23中，得到的粉末的平均粒徑（d50)為約6 ym。在壓制成型步 驟S24中，磁場為15k0e( = 1193. 7kA/m)以上、壓制成型的壓力為1.0ton/cm2。在燒結(jié)步 驟S5中，燒結(jié)溫度為1200°C，燒結(jié)時間為1. 5小時。在固溶處理步驟S26中，固溶處理溫 度Tt為1170°C，固溶處理時間為4小時。在急冷步驟S27中，從1000°C急冷到600°C。急 冷速度Tel為如表4所示的值。在時效處理步驟S28中，在保持溫度Tk為850°C下連續(xù)加 熱10小時，接著以冷卻速度Tc2連續(xù)冷卻至350°C。冷卻速度Tc2為0. 5°C /min。通過以 上的步驟，得到實施例21~31。
[0107] 接著，測定實施例21~31中的永磁體的磁特性及X射線衍射強度。此外，利用鋼 鐵材料制成的研缽粉碎實施例21~31中的永磁體。測定的磁特性及X射線衍射強度示于 表4。
[0108] 需要注意的是，比較例21~比較例30,除了原料混合步驟S1和急冷步驟S27外， 用與實施例21~31相同的制備方法進行制備。具體為，在相當于原料混合步驟S1的步驟 中，制備將如表4所示的成分作為目標成分的原料。在相當于急冷步驟S27的急冷步驟中 的從1000°C急冷至600°C，冷卻速度Tel為如表4所示的值。
[0109] 實驗4中，當最大能量乘積（BH)max為30MG0e( = 238. 7kJ/m3)以上、且矯頑力Hcj 為20k0e( = 1591.6kA/m)以上時，認為磁特性優(yōu)良。
[0110] 如表4所示，實施例21~31中最大能量乘積（BH)max為30MG0e以上，同時矯頑 力Hcj為20k0e以上，因此獲得良好的磁特性。另外，衍射強度比I (220)/I (303)為0. 65 以上、0. 75以下，滿足關(guān)系式1。
[0111] 另一方面，比較例21及22中，最大能量乘積（BH)max低于30MG0e，同時矯頑力Hcj 低于20k0e。因此認為比較例21及比較例22的磁特性差。另外，由于衍射強度比I (220)/ 1 (303)超過0.75,因此不滿足關(guān)系式1。比較例21及比較例22中，雖然使用了與實施例 21~23相同的目標成分的原料，但由于冷卻速度Tel比實施例21~23中的冷卻速度Tel 低，不能在金屬組織中保持1-7相，認為不能維持良好的磁特性。因此，如果急冷步驟S27 中的冷卻速度Tel為60°C /min以上，將會獲得良好的磁特性。
[0112] 實施例24~31中，目標成分為：23. 0~27. Owt%的Sm、18. 0~25. Owt%的Fe、 3. 5~5. Owt %的Cu、1. 5~3. Owt %的Zr、其余為Co及不可避免的雜質(zhì)。實施例24~31 中，由于最大能量乘積（BH)max為30MG0e ( = 238. 7kJ/m3)以上、且矯頑力Hcj為20k0e (= 1591. 6kA/m)以上，因此獲得良好的磁特性。另外，衍射強度比I (220)/I (303)為0. 65以 上、0. 75以下，滿足關(guān)系式1。
[0113] 另一方面，比較例23中，目標成分中的Sm的含量為22. Owt%，與實施例24相比較 低，最大能量乘積（BH)max低于30MG0e，同時矯頑力Hcj低于20k0e以下，不能獲得良好的 磁特性。另外，由于衍射強度比I (220)/1 (303)為0. 65以下，因此不滿足關(guān)系式1。
[0114] 另外，比較例24中，目標成分中的Sm的含量為28. Owt%，與實施例25相比較高， 最大能量乘積（BH)max低于30MG0e，同時矯頑力He j低于20k0e以下，不能獲得良好的磁特 性。另外，由于衍射強度比1 (220)/1 (303)為0.75以上，因此不滿足關(guān)系式1。
[0115] 因此，當目標成分中的Sm的含量為23. 0~27. Owt %時，認為將會獲得良好的磁特 性。目標成分中的Sm的含量優(yōu)選為23. 0~27. Owt %，更優(yōu)選為24. 0~26. Owt %，進一步 更優(yōu)選為24. 5~25. 5wt %。
[0116] 另一方面，比較例25中，目標成分中的Fe的含量為17. Owt%，與實施例26相比較 低，最大能量乘積（BH)max低于30MG0e以下，同時矯頑力Hcj低于20k0e以下，因此不能獲 得良好的磁特性。另外，由于衍射強度比I (220)/1 (303)為0. 75以上，因此不滿足關(guān)系式 1〇
[0117] 另外，比較例26中，目標成分中的Fe的含量為26. Owt%，與實施例27相比較高， 最大能量乘積（BH)max低于30MG0e，同時矯頑力Hcj低于20k0e，因此不能獲得良好的磁特 性。另外，由于衍射強度比1 (220)/1 (303)為0.65以下，因此不滿足關(guān)系式1。
[0118] 因此，當目標成分中的Fe的含量為18. 0~25. Owt %時，認為將會獲得良好的磁特 性。目標成分中的Fe的含量優(yōu)選為18. 0~25. Owt%。
[0119] 另一方面，比較例27中，目標成分中的Cu的含量為3. Owt%，與實施例28相比較 低，最大能量乘積（BH)max低于30MG0e，同時矯頑力Hcj低于20k0e，因此不能獲得良好的 磁特性。另外，由于衍射強度比I (220)/1 (303)為0. 75以上，因此不滿足關(guān)系式1。
[0120] 另外，比較例28中，目標成分中的Cu的含量為5. 5wt %，與實施例29相比較高， 最大能量乘積（BH)max低于30MG0e，同時矯頑力Hcj低于20k0e，因此不能獲得良好的磁特 性。另外，由于衍射強度比1 (220)/1 (303)為0.65以下，因此不滿足關(guān)系式1。
[0121] 因此，當目標成分中的Cu的含量為3. 0~5. 5wt%時，認為將會獲得良好的磁特 性。目標成分中的Cu的含量優(yōu)選為3. 0~5. 5wt %，更優(yōu)選為4. 0~5. Owt %，進一步更優(yōu) 選為 4. 2 ~5. Owt %。
[0122] 另一方面，比較例29中，目標成分中的Zr的含量為1. Owt%，與實施例30相比較 低，最大能量乘積（BH)max低于30MG0e，同時矯頑力Hcj低于20k0e，因此不能獲得良好的 磁特性。另外，由于衍射強度比I (220)/1 (303)為0. 75以上，因此不滿足關(guān)系式1。
[0123] 另外，比較例30中，目標成分中的Zr的含量為3. 5wt %，與實施例31相比較高， 最大能量乘積（BH)max低于30MG0e，同時矯頑力Hcj低于20k0e，因此不能獲得良好的磁特 性。另外，由于衍射強度比1 (220)/1 (303)為0.65以下，因此不滿足關(guān)系式1。
[0124] 因此，當目標成分中的Zr的含量為1. 5~3. Owt%時，認為將會獲得良好的磁特 性。目標成分中的Zr的含量優(yōu)選為1. 5~3. Owt %，更優(yōu)選為2. 0~2. 5wt %。
[0125] 以上，利用上述實施方式及實施例對本發(fā)明進行說明，但不受上述實施方式及實 施例的限制，在本申請權(quán)利要求的權(quán)項的發(fā)明范圍內(nèi)的任何變形、修改、組合對本領(lǐng)域技術(shù) 人員都是顯而易見的，不脫離本發(fā)明的保護范圍。
[0126] 通過所描述的發(fā)明，很明顯本發(fā)明的實施例可以在多個方面改變。這樣的實施例 不被認為脫離了本發(fā)明的精神和范圍，并且這些實施例將對本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見 的，旨在包含于下面的權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種稀土鈷永磁體，含有23~27wt%的R、3. 5~5wt%的Cu、18~25wt%的Fe、 1. 5~3wt%的Zr、其余為Co及不可避免的雜質(zhì)，其中，元素 R是至少含有Sm的稀土元素， 其特征在于， 所述稀土鈷永磁體的金屬組織包括含有Sm2Co1Jg的胞相，以及圍繞所述胞相、并含有 SmCo5相的胞壁。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀土鈷永磁體，其特征在于， 含有19~25wt%的Fe， 所述稀土鈷永磁體的密度為8. 15~8. 39g/cm3， 所述稀土鈷永磁體的平均晶粒直徑為40~100 μ m， 所述胞壁中，Cu的含量的半值寬度為IOnm以下。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀土鈷永磁體，其特征在于， 所述胞壁中，Cu的含量的最大值為15at%以上。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀土鈷永磁體，其特征在于， 所述不可避免的雜質(zhì)中，C被限制為200~lOOOppm。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀土鈷永磁體，其特征在于， 所述不可避免的雜質(zhì)中，〇被限制為1000~5000ppm。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀土鈷永磁體，其特征在于， 在利用粉末X射線衍射法測定所述胞相的（220)面的衍射強度1 (220)和所述胞相的 (303)面的衍射強度I (303)時，測得的衍射強度比I (220)/1 (303)滿足0. 65 < I (220)/ 1 (303) <0· 75。
【文檔編號】H01F1/058GK105957680SQ201510574229
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2015年9月10日
【發(fā)明人】町田浩明, 藤原照彥, 吉川秀之
【申請人】Nec東金株式會社