專利名稱：稀土類磁鐵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及稀土類磁鐵及其制造方法。
背景技術(shù)：
以往的含有氟化合物的稀土類燒結(jié)磁鐵被記載于特開2003-282312號(hào)公報(bào)中。所述以往技術(shù)中，氟化合物成為粒狀的晶界相，并未沿著磁鐵的晶界或粉末表面形成，為了降低渦電流和確保能積，含有氟的層被連續(xù)地形成，沒有對(duì)于與包括所述氟的層相鄰的層的記載。
特開2003-282312號(hào)公報(bào)所述以往的發(fā)明中，添加了NdFeB燒結(jié)磁鐵用粉末和作為氟化合物的DyF3而制作的燒結(jié)磁鐵的磁特性被記載在表3中。當(dāng)添加5重量％DyF3時(shí)，剩磁通密度(Br)的值為11.9kG，與未添加時(shí)的值(13.2kG)相比，減少了大約9.8％。由于剩磁通密度減少，能積((BH)MAX)也顯著減少。所以無(wú)論頑磁力增加與否，由于能積較小，因此難以用于要求較高磁通量的磁回路中。另外，所述以往發(fā)明中，含有氟的化合物被不連續(xù)地形成，無(wú)法期待降低渦電流損失的效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)特征在于，在至少含有1種稀土類元素的強(qiáng)磁性材料中，在所述強(qiáng)磁性材料的晶界或粉末表面附近的一部分上形成包括至少1種以上的堿土類元素或稀土類元素及氟的層，與所述層的一部分相鄰而形成有至少包括1種以上的稀土類元素、與所述層相比氟濃度更低并且與強(qiáng)磁性材料的母相相比稀土類元素濃度更高的層，或含有稀土類元素的氧化層。
根據(jù)本發(fā)明，可以適用于暴露在高頻磁場(chǎng)中的磁回路中，也可以期待提高整體的效率，或由損失降低效果帶來(lái)的磁回路的噪音減少效果、發(fā)熱抑制效果。


圖1是表示損失與含有氟的層/含有大量稀土類元素的層的膜厚比的關(guān)系的圖。
圖2是旋轉(zhuǎn)機(jī)的剖面圖。
圖3是Nd2Fe14B和NdF2的界面附近的TEM像(其一)。
圖4是Nd2Fe14B和NdF2的界面附近的TEM像(其二)。
具體實(shí)施例方式
為了達(dá)成所述目的，需要在沿著晶界或粉末表面，保持磁特性的同時(shí)，形成包括氟的層。對(duì)于NdFeB磁鐵的情況，Nd2Fe14B為主相，Nd相及Nd1.1Fe4B4相存在于狀態(tài)圖中。如果將NdFeB的組成最佳化而加熱，則在晶界上形成Nd相或NdFe合金相。該含有高濃度的Nd的相容易氧化，一部分形成氧化層。含有氟的層從這些Nd相、NdFe合金層或Nd氧化層的母相看形成于外側(cè)。在含有氟的層中，包含堿土類金屬元素或稀土類元素的至少1個(gè)元素與氟結(jié)合了的相。含有氟的層是與所述Nd2Fe14B相、Nd相、NdFe相或Nd氧化層接觸而形成的。與Nd2Fe14B相比，Nd或NdFe相熔點(diǎn)更低，更容易因加熱而擴(kuò)散，使組織發(fā)生變化。與Nd、NdFe相或Nd氧化層的厚度相比，使含有氟及堿土類或稀土類元素的層的平均厚度更厚十分重要，通過(guò)采用此種厚度，就可以減少渦電流損失，并且具有高磁特性。Nd相或NdFe相(Nd95Fe5)雖然在665℃的共晶溫度下生成于晶界上，但是為了即使在此種溫度下，使含有氟的層也很穩(wěn)定，需要比Nd相或NdFe相(Nd95Fe5)的厚度更厚，含有氟的層就可以連續(xù)而與所述相相鄰。通過(guò)采用此種厚度，含有氟的層的熱穩(wěn)定性提高，就可以防止由加熱造成的來(lái)自相鄰層的缺陷導(dǎo)入或?qū)拥牟贿B續(xù)化等不穩(wěn)定化。另外，將NdFeB類稀土類元素至少含有1種以上的強(qiáng)磁性材料的粉末由于含有稀土類元素，因此容易被氧化。為了使之容易處理，有時(shí)也使用氧化后的粉末制造磁鐵。當(dāng)此種氧化層變厚時(shí)，雖然磁特性降低，但是含有氟的層的穩(wěn)定性也降低。當(dāng)氧化層變厚時(shí)，確認(rèn)在400℃以上的熱處理溫度下在含有氟的層中有構(gòu)造的變化。在含有氟的層和氧化層之間引起擴(kuò)散和合金化(氟化物和氧化物的擴(kuò)散、合金化)。
下面，對(duì)可以使用本發(fā)明的材料進(jìn)行說(shuō)明。含有氟的層為CaF2、MgF2、CeF3、PrF3、NdF3、NdF2、SmF3、EuF3、GdF3、TbF3、DyF3、HoF3、ErF3、YbF3、LuF3及這些氟化合物的組成的非晶體、由構(gòu)成這些氟化合物的多種元素構(gòu)成的氟化合物、在這些氟化合物中混合了氧或氮或碳等的復(fù)合氟化合物、在這些氟化物中混入了包括包含于主相中的雜質(zhì)的構(gòu)成元素的氟化物或與所述氟化合物相比氟濃度更低的氟化合物。此種含有氟的層可以在顯示強(qiáng)磁性的粉的表面上，利用濺射法、蒸鍍法、噴鍍法、利用了溶液的涂布法等方法沿著粉末表面形成。含有氟的層可以在用于高頑磁力化的熱處理前或熱處理后的任意一個(gè)工序中形成，將粉末表面由含有氟的層覆蓋后，使磁場(chǎng)取向，加熱成形而制作異向性磁鐵。也可以不施加用于附加異向性的磁場(chǎng)，來(lái)制造各向同性的磁鐵。另外，在通過(guò)將用含有氟的層覆蓋后的粉末在1200℃以下的熱處理溫度下加熱而進(jìn)行了高頑磁力化后，使之與有機(jī)材料混合，制作復(fù)合物，從而可以制造粘結(jié)磁鐵。在含有稀土類元素的強(qiáng)磁性材料中，可以使用Nd2Fe14B、(Nd，Dy)2Fe14B、Nd2(Fe，Co)14B、(Nd，Dy)2(Fe，Co)14B或在這些NdFeB類中添加了Ga、Mo、V、Cu、Zr、Tb、Pr的粉末、Sm2Co17類的Sm2(Co、Fe、Cu、Zr)17或Sm2Fe17N3等。
下面，將使用附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。
NdFeB合金粉末是以Nd2Fe14B為主相，在主相的晶界上生長(zhǎng)了富Nd相的粉末，粉末直徑為1-10μm。在該強(qiáng)磁性粉末表面噴鍍NdF3。噴鍍中所使用的NdF3粉末為10-100nm的粉末直徑，在使強(qiáng)磁性粉末的噴鍍面移動(dòng)的同時(shí)，在表面形成NdF3。在噴鍍氣體中使用Ar，NdF3粉末被暴露在等離子體中后，被形成于強(qiáng)磁性粉末表面。將該粉末在惰性氣體氣氛中加熱至200℃～300℃，在磁場(chǎng)中取向沖壓后，進(jìn)一步加熱，在600～900℃下燒成。對(duì)于燒成后的粉末，利用透過(guò)型電子顯微鏡或掃描型電子顯微鏡評(píng)價(jià)多個(gè)剖面，經(jīng)過(guò)確認(rèn)稀土類元素大量存在的層或氧大量存在的層大致沿著粉末外周側(cè)形成。另外，在這些稀土類元素大量存在的層或氧大量存在的層的外側(cè)，全面地或局部地形成含有氟的層。所述稀土類元素大量存在的層中的稀土類元素的濃度高于母相的化合物的平均稀土類元素濃度。另外，在氧大量存在的氧化層中，氧濃度高于母相的平均氧濃度。在Nd2Fe14B中，稀土類元素大量存在的層接近Nd95Fe5或Nd之類的非磁性，結(jié)晶構(gòu)造也對(duì)應(yīng)于與母相不同的層，氧大量存在的層是含有位于稀土類元素大量存在的層的附近的構(gòu)成元素與氧結(jié)合了的相的層。當(dāng)稀土類元素大量存在的層或氧大量存在的層變厚時(shí)，則會(huì)導(dǎo)致剩磁通密度減少等磁特性降低，稀土類元素大量存在的層的厚度為0.1-100nm即可。當(dāng)將稀土類元素大量存在的層的厚度設(shè)為平均2nm時(shí)，控制噴鍍時(shí)間而使含有氟的層的厚度變化，制作粉末，使用該粉末制作表面磁鐵轉(zhuǎn)子，如果要表示損失與含有氟的層/大量含有稀土類元素的層的膜厚比的關(guān)系，則如圖1所示。按照使間隙磁通量密度達(dá)到相等的方式，調(diào)整間隙而進(jìn)行了評(píng)價(jià)。損失被減少的為圖1的膜厚比超過(guò)1的情況，膜厚比在1以下時(shí)，則未確認(rèn)到損失降低效果。當(dāng)含有氟的層較薄，比含有大量稀土類元素的層更薄時(shí)，則含有氟的層就不會(huì)成為連續(xù)的層，無(wú)法用含有氟的層將粉末或顆粒完全地覆蓋。與之相反，當(dāng)含有氟的層比含有稀土類元素的層更厚時(shí)，則容易成為連續(xù)的層。含有大量稀土類元素的層如前所述，是稀土類元素大約存在95％的層，含有氟的層對(duì)應(yīng)于含有10(原子)％以上氟的層，優(yōu)選含有50％以上的層。當(dāng)大量含有稀土類元素的層比含有氟的層更厚時(shí)，則含有氟的層就容易變得在熱學(xué)上不穩(wěn)定，容易因應(yīng)力或擴(kuò)散等將連續(xù)性破壞。與含有大量氧的層相比，含有大量氟的層一方的損失被減少，含有大量氧的層最好比含有氟的層更薄。此時(shí)，在含有大量氟的層中就會(huì)含有氧，在含有氟的層中就會(huì)含有氟和氧雙方。
NdFeB合金粉末是粉碎成平均粒徑1-10μm的粉末，在NdFeB粉末的表面濺射NdF3。使用由NdF3粉末成形的靶，在氬氣或氬氣與氟的混合氣體氣氛中，在NdFeB合金粉末表面形成含有氟化物的層。在氟化物的濺射之前利用反濺射等對(duì)粉末表面進(jìn)行清潔就可以除去氧化層。向NdFeB合金粉末提供振動(dòng)或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，在粉末表面全體形成含有氟化物或氟的層。在NdFeB合金粉末的表面，存在母相與稀土類元素的組成不同的1～10nm的相，在其附近經(jīng)常有氧化層。當(dāng)在局部，母相與稀土類元素的組成不同的相的厚度、氧化層的厚度不同，粉末不均勻時(shí)，這些厚度會(huì)達(dá)到100～1000nm。形成于粉末表面的包含氟的層必須是作為所述稀土類元素的組成不同的層的厚度的1到10nm以上，在形成了包含氟的層后，當(dāng)為了確保磁特性而進(jìn)行600℃以上的熱處理時(shí)，雖然為氧化層的厚度以上的厚度，但是最好形成以降低損失為目的時(shí)所需的厚度。這是因?yàn)椋趸瘜蛹跋⊥令愒氐慕M成不同的層由于在600℃以上的溫度下，容易產(chǎn)生與包含氟的層的擴(kuò)散，包含氟的層的構(gòu)造發(fā)生變化，因此包含氟的層的界面附近在因缺陷或氧的侵入、稀土類元素的擴(kuò)散等而膜厚較薄時(shí)，就無(wú)法維持其連續(xù)性或晶體構(gòu)造。在氧化層的厚度在1000nm以上，氧化層的厚度較厚的情況下，包含氟的層的厚度優(yōu)選設(shè)為1000nm以上。包含氟的層在用濺射等方法形成后不久，雖然在構(gòu)造上為含有無(wú)定形的NdF3和NdF2的混合相，但是如果控制形成條件，則可以形成僅含有無(wú)定形、僅含有NdF3或僅含有NdF2的氟的層。在形成了這些含有氟的層后，在600℃～1200℃的溫度范圍中實(shí)施熱處理。此時(shí)，含有氟的層和與含有氟的層相接觸的層的附近的構(gòu)造發(fā)生很大變化。稀土類元素的組成與母相不同的層，在熱處理溫度變高時(shí)就會(huì)進(jìn)一步生長(zhǎng)，氧化層的氧會(huì)向含有氟的層或者稀土類元素的組成不同的層的每一方都擴(kuò)散。當(dāng)這些層比100nm更厚時(shí)，厚度越大，則磁特性就越低下。由此，包含氟的層的厚度也是由必需的磁特性來(lái)決定的。含有氟的層可以沿著粉末表面形成，其膜厚分布成為+200％，-50％的范圍。當(dāng)使用形成了含有氟的層的粉末利用燒成等形成磁鐵時(shí)，含有氟的層的厚度最好平均在10000nm以下。在燒成前將氟化物的粉末混合，可以提供含有氟的層的穩(wěn)定性，但是此時(shí)，雖然在局部含有氟的層和氟化物的粉末接觸而產(chǎn)生較厚的含有氟的部分，但是沿著粉末形成的含有氟的層的厚度最好平均在10000nm以下，如果厚度在其以上，則能積的降低就會(huì)變得明顯。
對(duì)NdFeB粉末等至少含有1種以上稀土類元素的強(qiáng)磁性粉末，使用包含堿土類元素或稀土類元素當(dāng)中的至少1種以上和氟的溶液，在所述強(qiáng)磁性粉末表面形成含有氟的層。含有氟的層在溶液中在強(qiáng)磁性粉末的表面整體或局部生長(zhǎng)，生長(zhǎng)了的含有氟的層沿著粉末表面形成。在除去了粉末表面的溶劑后，將該強(qiáng)磁性粉末在600～1100℃下加熱，進(jìn)行高頑磁力化。在確認(rèn)顯示出給定的頑磁力后，在磁場(chǎng)中取向，加熱成形，得到密度在90％以上的成形體。使該成形體磁化，就可以獲得磁鐵。在高頑磁力化后，在將有機(jī)材料和在表面形成了含有氟的層的強(qiáng)磁性粉末混勻后，加熱成形而形成粘結(jié)磁鐵。在使用所述溶液在NdFeB粉末表面或晶界部使含有氟的層生長(zhǎng)時(shí)，預(yù)先形成氧化層，以該氧化層為基底而使含有氟的層生長(zhǎng)，或者以稀土類的組成與母相不同的層為基底而使之生長(zhǎng)，不在母相上直接生長(zhǎng)含有氟的層。在這些基底上形成含有氟的層后，由于熱處理，基底氧化層的一部分與含有氟的層混合，或者稀土類的組成與母相不同的層的一部分與含有氟的層產(chǎn)生相互擴(kuò)散，使含有氟的層的厚度增加。此種基底整體的膜厚與含有氟的層的膜厚的關(guān)系雖然因熱處理等加熱經(jīng)歷而變化，但是與此種基底的膜厚相比，含有氟的層的膜厚的一方更厚的話，則如圖1所示，損失降低效果就不會(huì)明顯。對(duì)于此種膜厚的關(guān)系，是粉末表面或晶界表面的比較平坦的場(chǎng)所的關(guān)系，而不是晶界交點(diǎn)、粉末的突起部等特殊的場(chǎng)所處的關(guān)系。所謂比較平坦的場(chǎng)所是指粉末的并非銳角部的部分，是膜厚處于平均膜厚的-50％，+200％的范圍中的場(chǎng)所。當(dāng)使用溶液形成含有氟的層時(shí)，落入所述膜厚的范圍的面積可以設(shè)為實(shí)施了整體的表面處理的面積的50％以上。對(duì)于在將基底的膜厚設(shè)為1-20nm而使用溶液形成含有平均1000nm的含氟的層后，將粉末加熱成形而制作的磁鐵，制作如圖2所示的旋轉(zhuǎn)機(jī)，評(píng)價(jià)了損失。將其結(jié)果表示在表1及表2中。
表1

表2

圖2表示本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)機(jī)的徑向剖面形狀。圖2中，旋轉(zhuǎn)機(jī)的定子2由以齒部4和芯背5形成的定子鐵心6、包圍齒部地卷繞在齒部間的狹縫7內(nèi)的集中卷的電樞卷線8(由三相卷線的U相卷線8a、V相卷線8b、W相卷線8c構(gòu)成)構(gòu)成。這里，本旋轉(zhuǎn)機(jī)由于為4極6狹縫，因此狹縫間距以電氣角度表示為120度。轉(zhuǎn)子插入到軸孔或轉(zhuǎn)子插入孔，在轉(zhuǎn)子軸3的外周表面配置永久磁鐵1。表3及表4的損失表示當(dāng)作為永久磁鐵1使用了未在表面連續(xù)地形成氟化合物的NdFeB燒結(jié)磁鐵時(shí)和沿著表面形成了含有氟化物的層的永久磁鐵的損失的差。
表3

表4

燒結(jié)磁鐵在包含任意的氟化物的層的情況下，都確認(rèn)了有損失降低效果。此種損失降低效果即使在比1000rpm的轉(zhuǎn)速更低的轉(zhuǎn)速下，在感應(yīng)電壓波形中含有較多高頻成分的情況下，在間隙磁通量密度波形包含波形變形的情況下，也都明顯。
本發(fā)明可以抑制R-Fe-B(R為稀土類元素)系或R-Co類磁鐵的能積降低而減少渦電流損失，可以抑制暴露在交流磁場(chǎng)等變動(dòng)磁場(chǎng)中的磁鐵的渦電流損失，實(shí)現(xiàn)伴隨著渦電流損失產(chǎn)生的發(fā)熱的減少，可以用于表面磁鐵馬達(dá)、嵌入磁鐵馬達(dá)等旋轉(zhuǎn)機(jī)或在高頻磁場(chǎng)中配置磁鐵的MRI、限流元件等中。
如上所述，在含有至少1種稀土類元素的強(qiáng)磁性材料中，在所述強(qiáng)磁性材料的晶界或粉末表面附近的局部形成含有至少1種以上的堿土類元素或稀土類元素及氟的層的永久磁鐵具有損失降低效果，可以適用于暴露在高頻磁場(chǎng)中的磁回路中，還可以提高整體的效率，或期待利用損失降低效果帶來(lái)的磁回路的噪音減少效果、發(fā)熱抑制效果。
作為磁性粉末使用以Nd2Fe14B為主相的粉末直徑1-100μm的粉末，使用利用溶劑凝膠化了的NdF3在磁性粉末表面的局部或全面形成以晶體或非晶體的NdF3為主成分的膜。在涂布于磁性粉末上時(shí)，選擇使用難以對(duì)磁性粉末造成磁性的或構(gòu)造的損傷的溶劑。涂布形成的NdF3的膜厚平均為1-10000nm。即使在NdF3中混合有NdF2，也不會(huì)對(duì)磁性粉末的磁特性造成影響。在這些氟化物層和磁性粉末的界面附近，也可以有含有稀土類元素的氧化物及作為微量的雜質(zhì)的碳或含氧化合物。將在以Nd2Fe14B為主相的粉末中形成了NdF2時(shí)的剖面TEM觀察結(jié)果表示在圖3及圖4中。圖3是Nd2Fe14B和NdF2的界面附近的TEM像。未發(fā)現(xiàn)因NdF2形成對(duì)Nd2Fe14B側(cè)造成較大的損傷。從圖3、圖4可以發(fā)現(xiàn)，形成于Nd2Fe14B上的NdF2的粒徑為10-20nm。該粒子因400℃以上的熱處理而發(fā)生粒子生長(zhǎng)，缺陷密度減少。
作為NdF2氟化物可以使用的相同的凝膠狀物為BaF2、CaF2、MgF2、SrF2、LiF、LaF3、NdF3、PrF3、SmF3、EuF3、GdF3、TbF3、DyF3、CeF3、HoF3、ErF3、TmF3、YbF3、LuF3、LaF2、NdF2、PrF2、SmF2、EuF2、GdF2、TbF2、DyF2、CeF2、HoF2、ErF2、TmF2、YbF2、LuF2、YF3、ScF3、CrF3、MnF2、MnF3、FeF2、FeF3、CoF2、CoF3、NiF2、ZnF2、AgF、PbF4、A1F3、GaF3、SnF2、SnF4、InF3、PbF2、BiF3或?qū)⑦@些氟化合物混合2種以上后的復(fù)合氟化合物，或以MxFy表示的氟化合物而M為1種或多種金屬元素，X為1到5，Y為1到10的組成的氟化物。在F的一部分中也可以混合氧、碳、氮、硼等輕元素?；蛘撸部梢酝ㄟ^(guò)在以Nd2Fe14B為主相的粉末表面形成至少1種以上具有與所述的含有氟的化合物或合金同等的組成的非晶體的含有氟化合物的成分，就可以獲得頑磁力的溫度系數(shù)降低、頑磁力增大、剩磁通密度的溫度系數(shù)降低或Hk的增加、減磁曲線的矩形性提高、耐腐蝕性提高、氧化抑制的任意一個(gè)效果。這些氟化物在20℃下無(wú)論是強(qiáng)磁性還是非磁性都可以。通過(guò)使用凝膠涂布于磁性粉末上，就可以比不使用凝膠而與氟化物粉末混合的情況相比，提高磁性粉末表面的氟化物的覆蓋率。所以，與和氟化物粉末混合的情況相比，使用了凝膠的覆蓋的一方中，所述效果被更為明顯地顯現(xiàn)。即使在氟化物中含有氧、母相的構(gòu)成元素，也可以維持所述效果。制作將形成了所述氟化物層的磁性粉末與環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺樹脂、聚酰胺樹脂、聚酰胺酰亞胺樹脂、凱爾酰亞胺(kerimide)樹脂、馬來(lái)酸酐縮亞胺樹脂、聚苯醚、聚苯硫單體或環(huán)氧樹脂、聚酰胺樹脂、聚酰胺酰亞胺樹脂、凱爾亞酰胺樹脂、馬來(lái)酸酐縮亞胺樹脂等有機(jī)樹脂混合了的復(fù)合物，通過(guò)在磁場(chǎng)中或非磁場(chǎng)中成形，就可以制成粘結(jié)磁鐵。使用了涂布了所述凝膠的Nd2Fe14B粉末的粘結(jié)磁鐵與利用磁粉的效果相同，可以確認(rèn)頑磁力的溫度系數(shù)降低、頑磁力增大、剩磁通密度的溫度系數(shù)降低或Hk的增加、減磁曲線的矩形性提高、耐腐蝕性提高、氧化抑制的任意一個(gè)效果。這些效果被認(rèn)為是因氟化物層的形成、磁區(qū)構(gòu)造穩(wěn)定、氟化物附近的異向性增加、氟化物防止磁粉的氧化造成的。
作為磁性粉末使用以Nd2Fe14B、Sm2Fe17N3或Sm2Co17為主相的粉末直徑1-100μm的粉末，使用含有REF3(RE為稀土類元素)的凝膠狀物在磁性粉末表面的局部或全面涂布形成以非晶體的REF3為主成分的膜。REF3的膜厚平均為1-10000nm。即使在REF3中混合REF2，也不會(huì)對(duì)磁性粉末的磁特性造成影響。在涂布后，將凝膠制作中所使用的溶劑除去。在這些氟化物層和磁性粉末的界面附近，也可以有含有稀土類元素的氧化物及作為雜質(zhì)的碳或含氧化合物、稀土類富集相。氟化物層的組成可以在REFx(X＝1-3)的范圍中通過(guò)控制凝膠的組成或涂布條件來(lái)改變。通過(guò)在所述磁性粉末的表面形成至少1種以上這些晶體或具有同等的組成的非晶體的氟化合物含有成分，就可以獲得頑磁力的溫度系數(shù)降低、頑磁力增大、剩磁通密度的溫度系數(shù)降低或Hk的增加、減磁曲線的矩形性提高、耐腐蝕性提高、氧化抑制的任意一個(gè)效果。將形成了所述氟化物層的磁性粉末與環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺樹脂、聚酰胺樹脂、聚酰胺酰亞胺樹脂、凱爾酰亞胺樹脂、馬來(lái)酸酐縮亞胺樹脂、聚苯醚、聚苯硫單體或環(huán)氧樹脂、聚酰胺樹脂、聚酰胺酰亞胺樹脂、凱爾亞酰胺樹脂、馬來(lái)酸酐縮亞胺樹脂等有機(jī)樹脂混合制作復(fù)合物，通過(guò)進(jìn)行壓縮或擠出成形，就可以制成粘結(jié)磁鐵?；蛘呃檬褂昧四＞叩膲嚎s成形、加熱成形、擠出成形，就可以將形成了所述氟化物層的磁性粉末制成磁性粉末體積率為80％-99％的成形磁鐵。在該成形磁鐵中，在晶界部以層狀形成氟化物。使用了涂布了凝膠的Nd2Fe14B、Sm2Fe17N3或Sm2Co17粉末的粘結(jié)磁鐵與利用磁粉的效果相同，可以確認(rèn)頑磁力的溫度系數(shù)降低、頑磁力增大、剩磁通密度的溫度系數(shù)降低或Hk的增加、減磁曲線的矩形性提高、耐腐蝕性提高、氧化抑制的任意一個(gè)效果。Nd2Fe14B、Sm2Fe17N3或Sm2Co17粉末在應(yīng)用上雖然分別添加有各種元素，但是即使在使用任意的添加元素的情況下，也可以形成氟化物，可以確認(rèn)所述效果。另外，Nd2Fe14B、Sm2Fe17N3或Sm2Co17磁粉通過(guò)添加含有稀土類元素的金屬類元素等來(lái)控制組織或晶體構(gòu)造、晶界、粒徑等。由此，在主相以外，也利用添加元素或磁鐵制作工序形成主相以外的相。對(duì)于NdFeB類的情況，雖然有硼化物或稀土類富集相或鐵富集相等，但是在形成了此種相和這些氧化物的粉末的表面也可以涂布所述凝膠狀物，可以形成層狀的氟化物。
通過(guò)將含有至少1種以上的稀土類元素的磁性體的表面制成BaF2、CaF2、MgF2、SrF2、LiF、LaF3、NdF3、PrF3、SmF3、EuF3、GdF3、TbF3、DyF3、CeF3、HoF3、ErF3、TmF3、YbF3、LuF3、LaF2、NdF2、PrF2、SmF2、EuF2、GdF2、TbF2、DyF2、CeF2、HoF2、ErF2、TmF2、YbF2、LuF2、YF3、ScF3、CrF3、MnF2、MnF3、FeF2、FeF3、CoF2、CoF3、NiF2、ZnF2、AgF、PbF4、AlF3、GaF3、SnF2、SnF4、InF3、PbF2、BiF3的至少1種，就可以實(shí)現(xiàn)耐腐蝕性提高或高電阻化。通過(guò)將以Nd2Fe14B為主相的燒結(jié)體的表面在涂布了含有氟的凝膠后在100℃以上的溫度下進(jìn)行熱處理，形成所述含有氟的化合物。含有氟的層的膜厚為1-10000nm。用1nm以上的膜厚可以獲得具有比電阻為1×104Ωcm以上的值的含有氟的層。該膜由于在1000℃以下穩(wěn)定，因此就可以防止在高溫下使用的磁鐵材料的氧化。為了減少針孔，將氟化物層設(shè)為多層，或?qū)⒔饘兕惸?Ni、Cr、Cu等)與所述含有氟的膜層疊，在確保耐腐蝕性方面也有效。而且，在所述含有氟的層上生長(zhǎng)的氟化合物中，也可以含有氧、氮、硼等輕元素。當(dāng)在Nd2Fe14B成形體上使用凝膠涂布NdF3，在100℃以上的溫度下進(jìn)行熱處理時(shí)，就可以形成以NdF3為主的膜。該膜為1-10000nm，顯示出1×104Ωcm以上的電阻值。另外，當(dāng)在400℃以上進(jìn)行熱處理時(shí)，NdF2就在與Nd2Fe14B的界面附近生長(zhǎng)。由于NdF2，將難以剝離，并且電阻值進(jìn)一步提高。在成形體表面有Ni膜時(shí)，也可以同樣地形成NdF3，獲得顯示出1×104Ωcm以上的電阻值的膜。
作為硬磁性材料使用Nd2Fe14B，作為軟磁性材料使用Fe，制作磁回路。在模具內(nèi)臨時(shí)成形的Nd2Fe14B的周圍插入Fe粉末，在沖壓壓力1t/cm2以上進(jìn)行成形。這些粉末由含有氟的材料將表面涂覆。沖壓后，在熱處理爐內(nèi)加熱，使涂覆層之間結(jié)合。其溫度為500℃～1200℃。氟化物中產(chǎn)生擴(kuò)散，Nd2Fe14B及Fe粉末表面的氟化物結(jié)合而一體化。一體化后的加工因要使用的磁回路的設(shè)計(jì)而不同，由于有涂覆材料，因此其特征是，即使Nd2Fe14B為表面，耐腐蝕性也高，并且渦電流損失也小。可以使用此種氟化物將硬磁性材料和軟磁性材料加熱成形的材料，作為硬磁性材料為Nd2Fe14B、Sm2Co17、SmCo5、NdFeSi類、NdFeAl類、SmFeN類等稀土類-3d過(guò)渡金屬類或稀土類-3d過(guò)度金屬一半金屬類，作為軟磁性材料為Fe類、FeCo類、Fe-Si類、Fe-C類、Ni類、Fe-Ni類等。至少含有1種以上的實(shí)施例7以外的稀土類元素的金屬類磁粉由于稀土類元素容易氧化，因此磁特性發(fā)生變化。氟化物作為用于防止稀土類元素的氧化的層十分有效，所述實(shí)施例中所使用的氟化物層可以期待對(duì)包括稀土類元素的全部金屬類磁粉具有氧化防止效果，在腐蝕抑制、崩潰抑制、腐蝕電位穩(wěn)定性方面可以發(fā)揮作用。
將由稀土類元素和鐵或鈷構(gòu)成的母合金真空溶解，在惰性氣體中進(jìn)行粗粉碎、微粉碎，得到平均粒徑0.1-10μm的粉末。粉末形狀可以是球狀、不定形、板狀的任意一種。在該粉末上涂布含有凝膠狀的氟化合物的溶液。溶劑為了能夠抑制粉末的氧化，是控制了雜質(zhì)的種類或雜質(zhì)的含量的溶劑。使用從粉末的重量算出的量的溶液涂布在粉末上。在涂布后利用熱處理除去溶劑。平均涂布100nm DyF3，當(dāng)在500℃的溫度下進(jìn)行真空中熱處理時(shí)，DyF3的一部分就變?yōu)镈yF2。由于DyF2的生長(zhǎng)，粉末表面的磁特性改變，結(jié)果減磁曲線的矩形性提高，剩磁通密度增加。對(duì)于Sm2Co17磁粉的情況，也通過(guò)實(shí)施可以出現(xiàn)從DyF3到DyF2的構(gòu)造變化的熱處理，使減磁曲線的矩形性提高。
將稀土類元素和鐵或鈷，真空溶解，在惰性氣體中進(jìn)行粗粉碎、微粉碎，使用球磨等得到0.1μm以下的粒徑的粉末。球磨條件為在醇中，室溫下，500-1000rpm，使用氟化物涂覆球。在球磨之前，將稀土類鐵粉末用DyF3涂覆。涂覆膜的厚度為磁粉的平均直徑的1/10以下。通過(guò)對(duì)涂覆磁粉進(jìn)行球磨，形成稀土類鐵氟化合物。此種稀土類鐵氟化合物以1-10原子％含有氟，具有頑磁力在10kOe以上，剩磁通密度為0.2T-1.2T的磁特性?？梢詫⒑写朔N稀土類鐵氟化合物的磁性粉末作為粘結(jié)磁鐵的原料使用。
在NdFeB類、SmFeN類、SmCo類等磁性粉末上形成了包括BaF2、CaF2、MgF2、SrF2、LiF、LaF3、NdF3、PrF3、SmF3、EuF3、GdF3、TbF3、DyF3、CeF3、HoF3、ErF3、TmF3、YbF3、LuF3、LaF2、NdF2、PrF2、SmF2、EuF2、GdF2、TbF2、DyF2、CeF2、HoF2、ErF2、TmF2、YbF2、LuF2、YF3、ScF3、CrF3、MnF2、MnF3、FeF2、FeF3、CoF2、CoF3、NiF2、ZnF2、AgF、PbF4、AlF3、GaF3、SnF2、SnF4、InF3、PbF2、BiF3等氟化合物的1-1000nm的覆蓋膜后，通過(guò)將該磁性粉末氣溶膠化而堆積為能夠剝離的材料，就可以形成磁性粉末。將氣體流量、堆積速度、噴射速度最佳化而得到的、膜厚為100μm～10000μm的范圍且所述氟化合物為10體積％以下的Nd2Fe14B，可以形成頑磁力從10kOe到35kOe而剩磁通密度為0.6-1.2T、比電阻為從1mΩcm到100mΩcm的厚膜，將其粉碎后的粉末直徑1-500μm的磁性粉末也顯示出大致相同的特性。如果使用氣溶膠化工序，則可以在成形磁鐵的表面形成所述含有氟的膜，可以用難以剝離并且高電阻的膜覆蓋成形磁鐵表面。將經(jīng)過(guò)氣溶膠化工序制作的磁性粉末用以所述氟化合物為主的涂覆工序覆蓋的Nd2Fe14B粉末，在500℃以下的溫度下顯示出高電阻，耐腐蝕性與沒有涂覆的粉末相比也有提高。
權(quán)利要求
1.一種稀土類磁鐵，在至少含有1種稀土類元素的強(qiáng)磁性材料中，在所述強(qiáng)磁性材料的晶界或粉末表面附近的一部分上形成包括至少1種以上的堿土類元素或稀土類元素及氟的層，與所述層的一部分相鄰，形成有至少包括1種以上的稀土類元素、與所述層相比氟濃度更低并且與強(qiáng)磁性材料的母相相比稀土類元素濃度更高的層，或含有稀土類元素的氧化層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀土類磁鐵，其特征是，包括至少1種以上的堿土類元素或稀土類元素及氟的層的厚度比形成于母相側(cè)的稀土類元素濃度高的層更厚。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀土類磁鐵，其特征是，含有氟的層被沿著晶界或粉末表面形成。
4.一種轉(zhuǎn)子，其特征是，使用了權(quán)利要求1所述的稀土類磁鐵。
全文摘要
本發(fā)明提供一種降低燒結(jié)永久磁鐵的渦電流損失的稀土類磁鐵。在至少含有1種稀土類元素的強(qiáng)磁性材料中，在所述強(qiáng)磁性材料的晶界或粉末表面附近的一部分上形成包括至少1種以上的堿土類元素或稀土類元素及氟的層，與所述層的一部分相鄰，形成有至少包括1種以上的稀土類元素、與所述層相比氟濃度更低并且與強(qiáng)磁性材料的母相相比稀土類元素濃度更高的層，或含有稀土類元素的氧化層。本發(fā)明具有損失降低效果，可以適用于暴露于高頻磁場(chǎng)中的磁回路，還可以期待整體的效率提高、由損失降低效果帶來(lái)的磁回路的噪音減少效果。
文檔編號(hào)H02K1/02GK1728295SQ200510085999
公開日2006年2月1日 申請(qǐng)日期2005年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月28日
發(fā)明者小室又洋, 佐通祐一, 前田邦裕, 小園裕三 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所