[發明專利]稀土類磁鐵及其制造方法

有效

• 申請號: 201380057221.6
• 申請日: 2013-10-08
• 公開（公告）號: CN104798150A
• 公開（公告）日: 2015-07-22
• 發明（設計）人: 一期崎大輔;宮本典孝;莊司哲也;佐久間紀次;池田悠哉
• 申請（專利權）人: 豐田自動車株式會社
• 主分類號: H01F41/02
• 分類號: H01F41/02;B22F3/14;B22F3/24;C22C33/02;C22C38/00;H01F1/057;H01F1/08
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 劉航;段承恩

技術領域

本發明涉及通過熱塑性加工而成為取向磁鐵的稀土類磁鐵的制造方法。

背景技術

使用鑭系元素等稀土類元素的稀土類磁鐵也被稱為永久磁鐵，其用途除了硬盤、構成MRI的電動機之外，還用于混合動力車、電動車等的驅動用電動機等。

作為該稀土類磁鐵的磁化性能的指標，可列舉剩余磁化(剩余磁通密度)和矯頑力，但針對電動機的小型化和高電流密度化所致的發熱量的增大，對所使用的稀土類磁鐵的耐熱性要求也進一步提高，在高溫使用下如何能夠保持磁鐵的矯頑力成為該技術領域中的重要研究課題之一。當采用多用于車輛驅動用電動機的作為稀土類磁鐵之一的Nd-Fe-B系磁鐵時，進行了下述嘗試：通過謀求晶粒的微細化、使用Nd量較多的組成的合金、添加矯頑力性能高的Dy、Tb這樣的重稀土類元素等來使其矯頑力增大。

概述稀土類磁鐵的制造方法的一例，一般應用下述方法：對將例如Nd-Fe-B系的金屬熔液急冷凝固而得到的微粉末進行加壓成形制成成形體，為了對該成形體給予磁各向異性而實施熱塑性加工來制造稀土類磁鐵(取向磁鐵)。

上述熱塑性加工是例如在上下的沖頭(也稱為punch)間配置成形體，一邊對其加熱一邊用上下的沖頭短時間擠壓，進行塑性加工。

在上述的稀土類磁鐵的制造方法中，以使其矯頑力、磁化提高為目的來添加多種添加元素的研究日復一日地在進行，其中，添加Pr來使熱塑性加工性提高受到關注。

然而，隨著Pr添加量增加，高溫氣氛下的稀土類磁鐵的矯頑力性能降低也是眾所周知的。這樣在高溫氣氛下的矯頑力降低的原因是由于Pr與主相的Nd置換而成為Pr-Fe-B組成的緣故。另外，與此同時，關于飽和磁化，Nd-Fe-B為1.61(T)，而Pr-Fe-B降低為1.56(T)也是眾所周知的。

例如，對于混合動力車的驅動用電動機，由于在小型化后的裝載空間中以高輸出且高旋轉來使用，因而成為大約150℃左右的高溫狀態，所以內置于電動機中的稀土類磁鐵需要在這樣的高溫氣氛下具有高的矯頑力。另外，由于混合動力車的驅動用電動機被小型化且為了發揮高輸出而需要高的剩余磁化，因此在Nd-Fe-B系的稀土類磁鐵中需要提高其磁取向度。再者，存在剩余磁化強度＝物性值×取向度的關系，取向度僅提高2～3％就能夠大大地有助于電動機的小型化。

根據以上所述，在制造剩余磁化、高溫氣氛下的矯頑力都高的稀土類磁鐵時，希望對稀土類磁鐵的合金組成中的Pr的最適范圍進行特定。

再者，關于作為經過熱塑性加工而制造的稀土類磁鐵的主相(晶體)組成具有并用了Nd和Pr的組成的稀土類磁鐵的現有技術，能夠列舉在專利文獻1～3中公開的稀土類磁鐵。但是，在這些文獻中公開的稀土類磁鐵中，完全沒有顯示關于用于給出獲得熱塑性加工時的良好的加工性、并且磁化性能和高溫環境下的矯頑力性能均優異的稀土類磁鐵的Pr的最適含量范圍的驗證結果的記載。

在先技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2003-229306號公報

專利文獻2：日本特開平5-182851號公報

專利文獻3：日本特開平11-329810號公報

發明內容

本發明是鑒于上述的問題而完成的，涉及經過熱塑性加工來制造稀土類磁鐵的制造方法和利用該方法制造的稀土類磁鐵，其目的是提供通過將合金組成中的Pr的含量控制在最適范圍，從而熱塑性加工時的加工性優異、高溫氣氛下的矯頑力性能和磁化性能優異的稀土類磁鐵及其制造方法。

為了達到上述目的，本發明的稀土類磁鐵的制造方法包括第1步驟和第2步驟，第1步驟：將成為稀土類磁鐵材料的磁粉加壓成形來制造成形體，所述磁粉包含RE-Fe-B系主相(RE：Nd以及Pr)和位于該主相的周圍的RE-X合金(X：金屬元素)晶界相，主相的平均粒徑在10nm～200nm的范圍；第2步驟：對成形體實施給予各向異性的熱塑性加工來制造作為納米晶體磁鐵的稀土類磁鐵，在所述磁粉中包含的Nd、B、Co、Pr的含量為Nd：25～35原子％、B：0.5～1.5原子％、Co：2～7原子％、Pr：0.2～5原子％，還包含Fe。

本發明的制造方法為下述制造方法：在經過熱塑性加工來制造作為納米晶體磁鐵的稀土類磁鐵時，針對通過在磁粉的合金組成中包含Pr，熱塑性加工時的加工性優異而稀土類磁鐵的高溫氣氛下的矯頑力、剩余磁化有降低的傾向這一以往的見解，通過將合金組成中的Pr的含量控制在最適的范圍，能夠制造獲得熱塑性加工時的良好的加工性、并且具有高的剩余磁化和高溫氣氛下的高的矯頑力的稀土類磁鐵。