Title:
R-T-B-BASIERTER SELTENERDPERMANENTMAGNET
Kind Code:
A1


Abstract:

Es wird ein R-T-B-basierter Seltenerdpermanentmagnet angegeben, der durch folgende Zusammensetzungsformel ausgedrückt ist: (R11-x(Y1-y-zCeyLaz)x)aTbBcMd, wobei R1 eine oder mehrere Arten von Seltenerdelement, mit Ausnahme von Y, Ce und La, ist, „T” eine oder mehrere Arten von Übergangsmetall ist und Fe oder Fe und Co als einen wesentlichen Bestandteil umfasst, „M” ein Element ist, das Ga oder Ga und eine oder mehrere Arten ausgewählt aus Sn, Bi und Si umfasst, und 0,4 ≤ x 0,7, 0,00 ≤ y + z ≤ 0,20, 0,16 ≤ a/b ≤ 0,28, 0,050 ≤ c/b ≤ 0,075 und 0,005 ≤ d/b ≤ 0,028. Der R-T-B-basierte Seltenerdpermanentmagnet umfasst eine Hauptphase, die eine Verbindung mit einer tetragonalen R2T14B-Typ-Struktur umfasst, sowie eine Korngrenzenphase. D10, D50 und D90 des Kristallkorndurchmessers gemäß den Hauptphasenkristallkörnern genügen der folgenden Formel: D50 ≤ 4,00 μm und (D90 – D10)/D50 ≤ 1,60. Eine Bedeckungsrate der Korngrenze ist 70,0% oder mehr.
Gemäß der Erfindung weist der R-T-B-basierte Seltenerdpermanentmagnet eine niedrige Koerzitivkraft und ein hohes Rechteckigkeitsverhältnis und die Flachheit der kleinen Kurve nach einer Magnetisierung in einem schwachen magnetisierenden Feld auf und wird vorzugsweise für den Motor mit variabler Magnetkraft eingesetzt.




Inventors:
Takeda, Keiji (Tokyo, JP)
Miyazaki, Shota (Tokyo, JP)
Application Number:
DE102017115769A
Publication Date:
01/18/2018
Filing Date:
07/13/2017
Assignee:
TDK CORPORATION (Tokyo, JP)
International Classes:



Foreign References:
JPS5946008A1984-03-15
JP2010034522A2010-02-12
JP2015207662A2015-11-19
Attorney, Agent or Firm:
Epping Hermann Fischer Patentanwaltsgesellschaft mbH, 80639, München, DE
Claims:
1. R-T-B-basierter Seltenerdpermanentmagnet, der durch folgende Zusammensetzungsformel ausgedrückt ist: (R11-x(Y1-y-zCeyLaz)x)aTbBcMd, wobei
R1 eine oder mehrere Arten von Seltenerdelement, mit Ausnahme von Y, Ce und La, ist,
T eine oder mehrere Arten von Übergangsmetall ist und Fe oder Fe und Co als wesentlichen Bestandteil umfasst,
M ein Element ist, das Ga oder Ga und eine oder mehrere Arten ausgewählt aus Sn, Bi und Si umfasst, und
0,4 ≤ x ≤ 0,7, 0,00 ≤ y + z ≤ 0,20, 0,16 ≤ a/b ≤ 0,28, 0,050 ≤ c/b ≤ 0,075 und
0,005 ≤ d/b ≤ 0,028,
der R-T-B-basierte Seltenerdpermanentmagnet eine Hauptphase, die eine Verbindung mit einer tetragonalen R2T14B-Typ-Struktur umfasst, sowie eine Korngrenzenphase umfasst,
ein mittlerer Kristallkorndurchmesser eines Hauptphasenkristallkorns der folgenden Formel genügt: D50 ≤ 4,00 μm,
eine Korngrößenverteilung der folgenden Formel genügt: (D90 – D10)/D50 ≤ 1,60, wobei D10, D50, D90 flächenäquivalente Kreisdurchmesser sind, wobei kumulative Verteilungen von Querschnittsflächen der Hauptphasenkristallkörner auf einem beliebigen Querschnitt jeweils 10%, 50% und 90% sind, und wobei
eine Bedeckungsrate der Korngrenze 70,0% oder mehr ist.

2. R-T-B-basierter Seltenerdpermanentmagnet nach Anspruch 1, wobei
ein mittlerer Kristallkorndurchmesser des Hauptphasenkristallkorns der folgenden Formel genügt: D50 ≤ 3,00 μm,
die Korngrößenverteilung der folgenden Formel genügt: (D90 – D10)/D50 ≤ 1,20 und
die Bedeckungsrate der Korngrenzenphase 90,0% oder mehr ist.

Description:
HINTERGRUND DER ERFINDUNG1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen R-T-B-basierten Seltenerdpermanentmagneten.

2. Beschreibung des Stands der Technik

Ein R-T-B-basierter Seltenerdpermanentmagnet, der eine tetragonale R2T14B-Verbindung als seine Hauptphase umfasst, besitzt bekanntlich eine bessere magnetische Eigenschaft und ist ein repräsentativer Permanentmagnet mit hoher Leistungsfähigkeit seit seiner Erfindung im Jahr 1982. Es wird darauf hingewiesen, dass „R” ein Seltenerdelement und „T” Fe oder Fe ist, das teilweise durch Co substituiert ist.

Ein R-T-B-basierter Seltenerdpermanentmagnet, in dem das Seltenerdelement „R” Nd, Pr, Dy, Ho oder Tb ist, weist ein großes anisotropes Magnetfeld Ha auf und ist für ein Permanentmagnetmaterial bevorzugt. Von allen ist ein Nd-Fe-B-basierter Magnet, in dem das Seltenerdelement „R” Nd ist, hinsichtlich der Sättigungsmagnetisierung Is, der Curie-Temperatur Tc und dem anisotropem Magnetfeld Ha gut ausgewogen und höherwertig gegenüber R-T-B-basierten Seltenerdpermanentmagneten, die das andere Seltenerdelement „R” verwenden, was die Ressourcen und die Korrosionsbeständigkeit betrifft. Daher werden häufig Nd-Fe-B-basierte Magneten verwendet.

Permanentmagnetsynchronmotoren wurden für die Leistungsversorgung von Geräten im Bereich Verbrauchsgüter, der industriellen Maschinen und des Transportwesens verwendet. Bei Permanentmagnetsynchronmotoren, in denen das magnetische Feld des Permanentmagneten konstant ist, steigt eine Induktionsspannung proportional zur Drehzahl an, weshalb ein Antrieb desselben problematisch wird. Aus diesem Grund kam bei mittleren und hohen Drehzahlbereichen und bei leichter Belastung ein Verfahren namens „Feldabschwächungskontrolle” in Bezug auf Permanentmagnetsynchronmotoren zur Anwendung, um eine Erhöhung der Induktionsspannung über den Wert der Versorgungsspannung zu vermeiden, und mehr, um den Magnetfluss des Permanentmagneten durch ein Entmagnetisierungsfeld des Ankerstroms aufzuheben und den Verbindungsfluss zu reduzieren. Der Ankerstrom, der nicht zur Motorleistung beiträgt, wird jedoch weiter verteilt, um weiter ein entmagnetisierendes Feld anzulegen. Es liegt somit das Problem vor, dass die Effizienz des Motors konsequent verringert wird.

Um solche Probleme, wie in Patentdokument 2 gezeigt, zu lösen, wurde ein Motor mit variabler Magnetkraft unter Verwendung eines Sm-Co-basierten Permanentmagneten (ein Magnet mit variablem Magnetfluss) mit geringer Koerzitivkraft entwickelt, der eine reversible Magnetisierungsänderung durch Anlegen eines externen Magnetfelds aufweist. Mit dem Motor mit variabler Magnetkraft können Effizienzminderungen des Motors aufgrund der herkömmlichen Feldabschwächungskontrolle unterdrückt werden, indem die Magnetisierung eines Magneten mit variablem Magnetfluss im mittleren und hohen Geschwindigkeitsbereich unter leichter Belastung reduziert wird.

Bei dem Sm-Co-basierten Permanentmagneten, der in Patentdokument 2 erwähnt wird, bestand das Problem, dass er aufgrund der teuren Hauptmaterialien Sm und Co kostenaufwändig war. Daher wird ein R-T-B-basierter Permanentmagnet als Permanentmagnet für den Magneten mit variablem Magnetfluss verwendet.

In Patentdokument 3 wird der R-T-B-basierte Magnet mit variablem Magnetfluss erwähnt, der die Hauptphasenpartikel mit der Zusammensetzung (R11-xR2x)2T14B umfasst, wobei R1 mindestens eine Art von Seltenerdelement, mit Ausnahme von Y, La und Ce, ist; R2 ein Seltenerdelement, das Y, La und Ce enthält, ist; „T” eines oder mehrere Arten von Übergangsmetallelement ist und Fe oder Fe und Co als wesentliche Bestandteile umfasst; und wobei 0,1 ≤ x ≤ 0,5 ist. Der R-T-B-basierte Magnet mit variablem Magnetfluss umfasst ferner 2 At.-% bis 10 At.-% von „M”, wobei „M” mindestens eines ausgewählt aus Al, Cu, Zr, Hf und Ti ist. Der R-T-B-basierte Magnet mit variablem Magnetfluss weist eine höhere Restmagnetflussdichte als der herkömmliche Sm-Co-basierte Permanentmagnet für einen Motor mit variabler Magnetkraft auf. Somit sind eine höhere Leistung und eine größere Effizienz der Motoren mit variabler Magnetkraft zu erwarten.
Patentdokument 1: JP S59-46008A
Patentdokument 2: JP 2010-34522A
Patentdokument 3: JP 2015-207662A

OFFENBARUNG DER ERFINDUNGMITTEL ZUR LÖSUNG DER PROBLEME

Normalerweise wird beim Magnetisieren eines R-T-B-basierten Seltenerdpermanentmagneten ein großes Magnetfeld in einem derartigen Ausmaß angelegt, dass die Magnetisierung des Magneten gesättigt ist, um eine hohe Magnetflussdichte und eine hohe Koerzitivkraft zu erhalten. Dieses magnetisierende Feld wird als sättigungsmagnetisierendes Feld bezeichnet.

Andererseits kann im Fall des Motors mit variabler Magnetkraft der Magnetisierungszustand eines Magneten mit variablem Magnetfluss gemäß einer kleinen Schleife der Magnetisierung durch ein Magnetfeld in der Art eines Ankers geschaltet werden, wenn der Magnet mit variablem Magnetfluss in den Motor eingebaut ist. Somit kann der Motor bei hoher Effizienz in einem breiten Geschwindigkeitsbereich ungeachtet eines Drehmomentniveaus angetrieben werden. Die kleine Schleife zeigt hier ein Magnetisierungsänderungsverhalten, wenn ein Magnetfeld von einem Feld in der positiven Richtung Hmag zu einem Feld in die umgekehrte Richtung Hrev und zurück zu Hmag durchlaufen wird.

Das Umschalten der Magnetisierung wird durchgeführt, indem ein Magnetfeld von außen, etwa von einer Statorspule, angelegt wird. Es ist daher erforderlich, dass das magnetisierende Feld Hmag, welches für das Umschalten der Magnetisierung erforderlich ist, weitaus kleiner als das sättigungsmagnetisierendes Feld ist, unter Berücksichtigung einer Energieeinsparung und einer Obergrenze des möglichen äußeren Magnetfelds. Angesichts dessen ist es erforderlich, dass die Koerzitivkraft eines Magneten mit variablem Magnetfluss zunächst gering ist.

Um einen Betriebsbereich mit hoher Effizienz zu erweitern, ist es erforderlich, ein Magnetisierungsvariationsausmaß des Magneten mit variablem Magnetfluss von Magnetisierungszustand bis zu Entmagnetisierungszustand zu erhöhen. Daher muss zunächst ein Rechteckigkeitsverhältnis der oben erwähnten kleinen Schleife hoch sein. Im Fall des Durchlaufens des Magnetfelds vom Umkehrmagnetfeld Hrev zum Magnetfeld Hmag in der kleinen Schleife ist es zusätzlich erforderlich, dass die Magnetisierung sich nicht ändert, bis das Magnetfeld Hmag erreicht hat. Nachstehend wird der gewünschte Zustand als „kleine Kurve mit größerer Flachheit” bezeichnet.

Wie oben erwähnt, werden für den allgemeinen R-T-B-basierten Seltenerdpermanentmagnet die Magneteigenschaften, wie Restmagnetflussdichte, Koerzitivkraft und dergleichen beurteilt, nachdem der Magnet im sättigungsmagnetisierenden Feld magnetisiert wurde. Ist das magnetisierende Feld kleiner als das sättigungsmagnetisierende Feld, werden die Magneteigenschaften nicht beurteilt.

Aus diesem Grund beurteilten die Erfinder der vorliegenden Erfindung die Magneteigenschaften von R-T-B-basiertem Seltenerdpermanentmagnet dann, wenn das magnetisierende Feld kleiner als das sättigungsmagnetisierende Feld war, und fanden heraus, dass ein Rechteckigkeitsverhältnis der kleinen Schleife und eine Flachheit der kleinen Kurve sich verschlechterten, wenn das magnetisierende Feld kleiner wurde. Es wurde insbesondere herausgefunden, dass das Rechteckigkeitsverhältnis der kleinen Schleife und die Flachheit der kleinen Kurve durch die Größe des Magnetfelds beeinflusst werden.

Zum Beispiel variiert gemäß Proben des Patentdokuments 3, wenn das magnetisierende Feld kleiner gemacht wird als das sättigungsmagnetisierende Feld, die Form der Hystereseschleife wie in 5 gezeigt, selbst wenn es sich um Messungen an denselben Proben handelt. 5A zeigt die Hystereseschleife, wenn das magnetisierende Feld 30 kOe ist, und 5B zeigt die Hystereseschleife, wenn das magnetisierende Feld 10 kOe ist. Wie aus 5A und 5B hervorgeht, variiert die Form der Hystereseschleife stark, wenn das magnetisierende Feld variiert.

Vergleicht man 5A und 5B, ist das Rechteckigkeitsverhältnis und die Flachheit der kleinen Kurve der Hystereseschleife in 5B kleiner als das in 5A. Konkret tendiert das Rechteckigkeitsverhältnis und die Flachheit der kleinen Kurve dazu niedrig zu sein, wenn das magnetisierende Feld klein wird. Obwohl das Rechteckigkeitsverhältnis der Hystereseschleife in 5A relativ gut ist, ähnlich wie in 5B, ist die Flachheit der kleinen Kurve in der in 5A gezeigten Hystereseschleife so gering wie in 5B.

Aus diesem Grund weist der R-T-B-basierte Seltenerdpermanentmagnet nach Patentdokument 3 eine geringe Koerzitivkraft auf, allerdings ist die Flachheit der kleinen Kurve selbst nach einer Magnetisierung in einem sättigungsmagnetisieden Feld (5A) gering und wird in einem niedrigen magnetisierten Magnetfeld (5B) noch geringer, ebenso wie auch das Rechteckigkeitsverhältnis nach einer Magnetisierung in einem sättigungsmagnetisieden Feld geringer wird. Als Ergebnis besteht bei dem Motor mit variabler Magnetkraft unter Verwendung eines R-T-B-basierten Seltenerdpermanentmagneten nach Patentdokument 3 als Magnet mit variablem Magnetfluss das Problem, dass sich der Hocheffizienz-Betriebsbereich nicht erweitern lässt. Mit anderen Worten, um die Eigenschaften zu erzielen, die für einen Magneten erforderlich sind, welcher für den Magneten mit variablem Magnetfluss bevorzugt ist, ist eine niedrige Koerzitivkraft nicht ausreichend, und darüber hinaus ist es erforderlich, dass das Rechteckigkeitsverhältnis und die Flachheit der kleinen Kurve nach einer Magnetisierung in einem geringen magnetisierendem Feld hoch sind.

Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht der obigen Situation konzipiert. Ein Ziel der Erfindung ist es, einen R-T-B-basierten Seltenerdpermanentmagneten mit einer geringen Koerzitivkraft und einem hohen Rechteckigkeitsverhältnis und einer hohen Flachheit der kleinen Kurve nach Magnetisierung in einem schwachen magentisierenden Feld, was für einen Motor mit variabler Magnetkraft von Vorteil ist, der in der Lage ist, aufgrund der Erzeugung eines hohen Drehmoments in einem niedrigen Drehzahlbereich und eines geringen Drehmoments in einem hohen Drehzahlbereich eine hohe Effizienz in einem hohen Drehzahlbereich aufrechtzuerhalten.

Der R-T-B-basierte Seltenerdpermanentmagnet weist einen Nukleierungstyp-Magetisierungsumkehr-Mechanismus auf. Somit wird in Übereinstimmung mit dem von außen angelegten Magnetfeld eine Bewegung der Wand der magnetischen Domäne ohne weiteres erzeugt und die Magnetisierung stark geändert. Dadurch werden das Rechteckigkeitsverhältnis und die Flachheit der kleinen Kurve nach einer Magnetisierung in einem schwachen magnetisierenden Feld geringer. Um das Rechteckigkeitsverhältnis und die Flachheit der kleinen Kurve nach Magnetisierung in einem schwach magnetisierenden Feld in Übereinstimmung mit dem R-T-B-basierten Seltenerdpermanentmagneten zu erhöhen, ist es im Allgemeinen wirksam, die Koerzitivkraft zu erhöhen. Daher ist gemäß dem R-T-B-basierten Seltenerdpermanentmagneten ein gleichzeitiges Vorliegen der geringen Koerzitivkraft und des hohen Rechteckigkeitsverhältnises und der hohen Flachheit der kleinen Kurve nach Magnetisierung in einem geringen magnetiserenden Feld schwierig.

Im Zuge intensiver Forschung haben die Erfinder herausgefunden, dass die Eigenschaften eines gering magnetisierenden Magnetfelds verbessert werden können, indem die Zusammensetzung, die zu einer geringen Koerzitivkraft führt, und eine Mikrostruktur untersucht werden, die zu einer Gleichförmigkeit des Nukleierungsfelds der umgekehrten magnetischen Domäne eines jeden Partikels, die der R-T-B-basierte Seltenerdpermanentmagnet umfasst, und zur Stabilisierung einer Einzel-Domänenstruktur führen, wenn das Magnetfeld angelegt wird.

Um die oben erwähnten Probleme zu lösen und das genannte Ziel zu erreichen, stellt die vorliegende Erfindung Folgendes bereit:
einen R-T-B-basierten Seltenerdpermanentmagneten, der durch folgende Zusammensetzungsformel ausgedrückt ist: (R11-x (Y1-y-zCeyLaz)x)aTbBcMd, wobei
R1 eine oder mehrere Arten von Seltenerdelement, mit Ausnahme von Y, Ce und La, ist;
„T” eines oder mehrere Arten von Übergangsmetall ist und Fe oder Fe und Co als wesentliche Bestandteile umfasst;
„M” ein Element ist, das Ga oder Ga und eine oder mehrere Arten ausgewählt von Sn, Bi und Si umfasst; und wobei
0,4 ≤ x ≤ 0,7, 0,00 ≤ y + z ≤ 0,20, 0,16 ≤ a/b ≤ 0,28, 0,050 ≤ c/b ≤ 0,075 und
0,005 ≤ d/b ≤ 0,028, wobei
der R-T-B-basierte Seltenerdmetallmagnet die Hauptphase, die eine Verbindung mit tetragonaler Struktur des R2T14B-Typs und die Korngrenzenphase umfasst,
wobei ein mittlerer Kristallkorndurchmesser von Hauptphasenkristallkörnern der folgenden Formel genügt: D50 ≤ 4,00 μm,
wobei die Korngrößenverteilung der folgenden Formel genügt: (D90 – D10)/D50 ≤ 1,60, wobei D10, D50, D90 flächenäquivalente Kreisdurchmesser sind, wobei kumulative Verteilungen von Querschnittflächen der Hauptphasenkristallkörner auf einem beliebigen Querschnitt jeweils 10%, 50% und 90% sind, und wobei
eine Bedeckungsrate der Korngrenzenphase 70,0% oder mehr ist.

Ein R-T-B-basierter Seltenerdpermanentmagnet gemäß der Erfindung entspricht dem oben genannten Zusammensetzungsbereich, und insbesondere wird das Seltenerdelement R1, das in der Hauptphase (R2T14B-Phase) mit einer tetragonalen R2T14B-Typ-Struktur umfasst ist, durch sowas wie „Y” substituiert. Somit wird die geringe Koerzitivkraft erreicht. Die magnetische Anisotropie der Verbindung Y2T14B ist in Bezug auf die der Verbindung R12T14B, die das in der Hauptphase umfasste Seltenerdelement R1 (dargestellt durch Nd, Pr, Tb, Dy und Ho) umfasst, geringer. „Y” kann teilweise durch Ce, La substituiert sein. Das anisotrope Magnetfeld der Verbindungen Ce2T14B und La2T14B ist geringer als das der in der Hauptphase umfassten Verbindung R12T14B, ähnlich zu der der Verbindung Y2T14B. Somit sind sie wirksam, um die niedrige Koerzitivkraft zu erhalten. Es ist möglich, eine niedrige Koerzitivkraft wirksam zu erhalten, indem die Menge von Ce, La zu der Gesamtmenge von Y, Ce und La 0,00 ≤ y + z ≤ 0,20 gemacht wird.

Indem das atomare Zusammensetzungsverhältnis von „B” in Bezug auf das des Übergangsmetallelements „T” und das atomare Zusammensetzungsverhältnis eines Elements „M” (ein Element, das Ga oder Ga und eines oder mehrere von Sn, Bi und Si umfasst) in Bezug auf das des Übergangsmetallelements „T” auf den oben genannten Zusammensetzungsbereich eingestellt wird, können eine Struktur, die die Hauptphasenkristallkörner, die aus der Verbindung mit einer tetragonalen R2T14B-Typ-Struktur zusammengesetzt ist, umfasst, und die Korngrenzphase erhalten werden.

Der mittlere Kristallkorndurchmesser der Hauptphasenkristallkörner der Erfindung genügt der folgenden Formel: D50 ≤ 4,00 μm, und die Korngrößenverteilung genügt der folgenden Formel: (D90 – D10)/D50 ≤ 1,60, wobei D10, D50, D90 flächenäquivalente Kreisdurchmesser sind, wobei kumulative Verteilungen von Querschnittflächen der Hauptphasenkristallkörner auf einem beliebigen Querschnitt jeweils 10%, 50% und 90% sind. Ferner ist eine Bedeckungsrate der Korngrenzenphase, die die Hauptphasenkristallkörner umgibt, 70,0% oder mehr. Dadurch kann die Koerzitivkraft gering gehalten werden, während das Rechteckigkeitsverhältnis und die kleine Kurvenflachheit nach Magnetisierung in einem schwachen magnetisierenden Feld hoch sind.

Die Erfinder der vorliegenden Erfinder forschten, um das Rechteckigkeitsverhältnis und die Flachheit der kleinen Kurve nach Magnetisierung in einem schwachen magnetisierenden Feld in einem R-T-B-basierten Seltenerdpermanentmagneten mit einem Nukleierungstyp-Magetisierungsumkehr-Mechanismus zu erhöhen. Als Ergebnis konnte bestätigt werden, dass, wenn die Magnetisierung des Magnets während des Entmagnetisierungsprozesses, nach Magnetisierung in einem Magnetfeld in positiver Richtung Hmag, in der Nähe der negativen Koerzitivkraft konstant gehalten wird, das Rechteckigkeitsverhältnis hoch war. Darüber hinaus konnte bestätigt werden, dass, wenn die Magnetisierung des Magnets während des Remagnetisierungsprozesses, nach Magnetisierung durch ein Magnetfeld in die umgekehrte Richtung Hrev, in der Nähe der positiven Koerzitivkraft konstant gehalten wird, die Flachheit der kleinen Kurve hoch war.

Um die Magnetmagnetisierung während des Entmagnetisierungsprozesses, nach Magnetisieren durch ein Magnetfeld in positiver Richtung Hmag, und des Magnetisierungsprozesses durch ein Magnetfeld in umgekehrter Richtung Hrev konstant zu halten, ist es wirksam, dass die Hauptphasenkristallkörner, die im R-T-B-basierten Seltenerdpermanentmagneten umfasst sind, nach Magnetisierung in einem schwach magnetisierenden Feld Hmag einen Einzel-Domänenzustand einnehmen, der Einzel-Domänenzustand nach seiner Bildung stabil ist, und ferner die Verteilung des Nukleierungsfelds der umgekehrten magnetischen Domäne reduziert wird. Geht man davon aus, dass die Hauptphasenkristallkörner sich in einem Multidomänenzustand befinden, existieren in den Hauptphasenkristallkörnern keine Haltepunkte. Somit bewegt sich die magnetische Domänenwand frei entsprechend der Änderung des Magnetfelds während des Entmagnetisierungs- und des Magnetisierungsprozesses. Die Magnetisierung des Magnets wird daher nicht konstant gehalten.

Darüber hinaus wird, wenn die Verteilung des Nukleierungsfeldes der umgekehrten magnetischen Domäne aller Hauptphasenkristallkörner groß ist, während des Entmagnetisierungs- und des Magnetisierungsprozesses die Magnetisierung jedes Hauptphasenkristallkorns bei variierten Werten des Magnetfelds umgekehrt, und darum wird die Magnetisierung des gesamten Magneten nicht konstant.

Um den Einzel-Domänen-Zustand in einem schwachen magnetisierenden Feld Hmag umzusetzen, ist eine Verringerung eines lokalen Entmagnetisierungsfelds erforderlich. Allerdings wird im Allgemeinen bei einem R-T-B-basierten Seltenerdpermanentmagneten ein großes Entmagnetisierungsfeld lokal auf die Hauptphasenkristallkörner angelegt. Es ist daher erforderlich, die Intensität eines magnetisierenden Felds Hmag ungefähr 3mal größer als die Koerzitivkraft zu machen, um alle Hauptphasenkristallkörner in den Einzel-Domänen-Zustand zu versetzen.

Das lokale Entmagnetisierungsfeld vergrößert sich durch einen direkten Kontakt zwischen benachbarten Hauptphasenkristallkörnern, eine Erzeugung von Kanten auf den Oberflächen der Hauptphasenkristallkörner, die nicht durch die Korngrenzenphase bedeckt sind, usw.

Indem die Bedeckungsrate der Korngrenzenphase in den Hauptphasenkristallkörnern auf 70,0% oder mehr gebracht wird, kann somit das lokale Entmagnetisierungsfeld verringert werden, und es wird möglich, einen Einzel-Domänen-Zustand im schwach magnetisierenden Feld Hmag zu erhalten.

Um den Einzel-Domänen-Zustand nach dem Magnetisieren zu stabilisieren, ist es von größter Bedeutung, unter Berücksichtigung eines Gleichgewichts zwischen der magnetostatischen Energie und der Energie der magnetischen Domänenwand, den Korndurchmesser der Hauptphasenkristallkörner zu kontrollieren. Gemäß der Erfindung kann durch Einstellen eines mittleren Kristallkorndurchmessers der Hauptphasenkristallkörner auf D50 ≤ 4,00 μm die Einzel-Domänen-Struktur nach dem Magnetisieren stabilisiert werden. Darüber hinaus haben die Erfinder herausgefunden, dass die Verteilung des Nukleierungsfelds der umgekehrten magnetischen Domäne reduziert werden kann, indem die Streuung der Korngrößenverteilung der Hauptphasenkristallkörner der folgenden Formel genügt: (D90 – D10)/D50 ≤ 1,60, da das Nukleierungsfeld der umgekehrten magnetischen Domäne einem Korndurchmesser der Hauptphasenkristallkörner zugeordnet ist.

Selbst wenn ferner ein mittlerer Korndurchmesser und die Streuung der Korngrößenverteilung in den Hauptphasenkristallkörnern wie oben erwähnt kontrolliert werden, kann die Situtation wonach viele Hauptphasenkristallkörner in magnetischer Austauschwechselwirkung mit benachbarten Hauptphasenkristallkörnern stehen können als gleichwertig angesehen werden zu einer Korngrößenverteilung mit großer Streuung, in der die vielen Hauptphasenkristallkörner mit großem Korndurchmesser vorliegen. Folglich wird der Einzel-Domänen-Zustand nach dem Magnetisieren destabilisiert, und die Verteilung des Nukleierungsfelds der umgekehrten magnetischen Domäne wird groß. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben herausgefunden, dass es gemäß der vorliegenden Zusammensetzung möglich ist, dass die Hauptphasenkristallkörner eine Struktur aufweisen, die zu 70% oder mehr durch die Korngrenzenphase bedeckt ist und eine ausreichende Dicke von mehr als 3 nm aufweisen, um die magnetische Austauschwechselwirkung zwischen den Hauptphasenkristallkörnern zu trennen. Der Einzel-Domänen-Zustand der Hauptphasenkristallkörner ist stabilisiert und die Verteilung des Nukleierungsfelds der umgekehrten magnetischen Domäne kann verringert werden.

Aus den oben genannten Gründen können, sofern der mittlere Korndurchmesser, die Korngrößenverteilung und die Bedeckungsrate der Korngrenzenphase der Hauptphasenkristallkörner den oben genannten Bedingungen genügen, das Rechteckigkeitsverhältnis und die Flachheit der kleinen Kurve in einem schwachen magnetisierenden Feld erhöht werden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der R-T-B-basierte gesinterte Seltenerdmagnet, der für einen Motor mit variabler Magnetkraft von Vorteil ist, bereitgestellt, der aufgrund der Erzeugung eines hohen Drehmoments in einem niedrigen Drehzahlbereich und eines geringen Drehmoments in einem hohen Drehzahlbereich in der Lage ist, eine hohe Effizienz in einem breiten Drehzahlbereich aufrechtzuerhalten, und weist eine geringe Koerzivitätkraft und ein herausragend hohes Rechteckigkeitsverhältnis und die Flachheit der kleinen Kurve nach dem Magnetisieren in einem schwach magnetisierenden Feld auf. Es ist darauf hinzuweisen, dass R-T-B-basierte gesinterte Seltenerdmagneten gemäß der Erfindung neben dem Motor mit variabler Magnetkraft auch für Rotationsmaschinen im Allgemeinen, wie einen Leistungsgenerator, eingesetzt werden können.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 sind Hystereseschleifen, die durch Erhöhen des maximalen Magnetfelds zur Messung gemäß den Proben von Bsp. 3 gemessen wurden.

2 sind kleine Schleifen gemäß den Proben von Bsp. 3.

3 ist ein SEM-Bild von Rückstreuelektroden eines Querschnitts gemäß den Proben von Bsp. 3.

4 zeigt die Umrisse von Hauptphasenkristallkörnern, die durch Bildanalyse des Bilds von 3 extrahiert wurden.

5A sind Hystereseschleifen gemäß den Proben von Patentdokument 3, wobei das magnetisierende Feld 30 kOe war.

5B sind Hystereseschleifen gemäß den Proben von Patentdokument 3, wobei das magnetisierende Feld 10 kOe war.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Nachstehend soll die vorliegende Erfindung basierend auf Ausführungsformen detailliert beschrieben werden. Die Erfindung ist nicht auf die unten genannten Ausführungsformen beschränkt. Die unten beschriebenen Komponententeile umfassten einen durch Fachleute auf dem Gebiet ohne weiteres zu erkennenden Teil und einen im Wesentlichen identischen Teil. Darüber hinaus können die unten beschriebenen Komponententeile auf geeignete Weise kombiniert werden.

Die Zusammensetzungsformel eines R-T-B-basierten Seltenerdpermanentmagneten gemäß der Erfindung ist (R11-x(Y1-y-zCeyLaz)x)aTbBcMd, wobei
R1 eine oder mehrere Arten von Seltenerdelement, mit Ausnahme von Y, Ce und La, ist;
T eines oder mehrere Arten von Übergangsmetall ist und Fe oder Fe und Co als wesentliche Bestandteile umfasst;
M ein Element ist, das Ga oder Ga und eine oder mehrere Arten ausgewählt von Sn, Bi und Si umfasst; und wobei
0,4 ≤ x ≤ 0,7, 0,00 ≤ y + z ≤ 0,20, 0,16 ≤ a/b ≤ 0,28, 0,050 ≤ c/b ≤ 0,075 und
0,005 ≤ d/b ≤ 0,028, wobei
der R-T-B-basierte Seltenerdmetallmagnet eine Hauptphase, die eine Verbindung mit einer tetragonalen R2T14B-Typ-Struktur umfasst, sowie eine Korngrenzenphase umfasst.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist das gesamte atomare Zusammensetzungsverhältnis „x” von Y, Ce und La zum gesamten atomaren Zusammensetzungsverhältnis des gesamten Seltenerdelements in der obigen Zusammensetzungsformel 0,4 ≤ x ≤ 0,7. Ist „x” kleiner als 0,4, wird das atomare Zusammensetzungsverhältnis von Y, Ce und La zum atomaren Zusammensetzungsverhältnis des gesamten gesinterten Magneten gering, und das Zusammensetzungsverhältnis von Y, Ce und La in den Hauptphasenkristallkörnern ist ebenfalls gering. Eine ausreichend geringe Koerzitivkraft lässt sich somit nicht erreichen. Ist „x” größer als 0,7, wird ferner das Rechteckigkeitsverhältnis und die Flachheit der kleinen Kurve nach dem Magnetisieren in einem schwachen magnetisierenden Feld merklich geringer.

Dies lässt sich folgenermaßen erklären. In der Hauptphase (R2T14B-Phase), die aus einer tetragonalen R2T14B-Typ-Struktur zusammengesetzt ist, üben die Verbindungen Y2T14B, Ce2T14B und La2T14B, deren magnetische Anisotropie in Bezug auf eine Verbindung wie Nd2T14B, die Nd als R1 umfasst, geringer ist, einen signifikanten Einfluss aus.

Um einer geringen Koerzitivkraft zu genügen und das Rechteckigkeitsverhältnis sowie die Flachheit der kleinen Kurve nach dem Magnetisieren in einem schwachen magnetisierenden Felds zur Verwendung im Motor mit variabler Magnetkraft zu verbessern, ist „x” vorzugsweise 0,5 oder mehr. Während „x” vorzugsweise 0,6 oder weniger ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein gesamtes atomares Zusammensetzungsverhältnis (y + z) von Ce und La in Bezug auf das gesamte atomare Zusammensetzungsverhältnis von Y, Ce und La 0,00 ≤ y + z ≤ 0,20. Ist y + z größer als 0,20, ist das Zusammensetzungsverhältnis von „Y” zur Kristallkornzusammensetzung in der Hauptphase klein, und eine ausreichend geringe Koerzitivkraft lässt sich somit nicht erhalten. Dies lässt sich möglicherweise durch eine Kontamination der Verbindung Ce2T14B erklären, deren Anisotropie relativ zur Verbindung Y2T14B, die in der R2T14B-Phase dominant wird, größer ist. Ferner ist y + z bevorzugt 0,09 oder weniger. In diesem Fall wird es möglich, der geringen Koerzitivkraft weiter zu genügen und das Rechteckigkeitsverhältnis sowie die Flachheit der kleinen Kurve nach dem Magnetisieren in einem schwachen magnetisierenden Feld zu verbessern.

Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist das Seltenerdelement R1 zur Erhaltung eines hoch anisotropen Magnetfelds vorzugsweise eines, das ausgewählt ist aus Nd, Pr, Dy, Tb und Ho. Insbesondere im Hinblick auf die Korrosionsbeständigkeit ist Nd bevorzugt. Es ist darauf hinzuweisen, dass das Seltenerdelement vom Rohmaterial stammende Unreinheiten umfassen kann.

Der R-T-B-basierte Seltenerdpermanentmagnet gemäß der vorliegenden Erfindung kann Fe oder ein sonstiges Übergangsmetallelement zusätzlich zu Fe als Übergangsmetallelement „T” einer grundsätzlichen Zusammensetzung in der R2T14B-Phase umfassen. Das Übergangsmetallelement ist vorzugsweise Co. In diesem Fall ist der Gehalt an Co vorzugsweise 1,0 At.-% oder weniger. Durch Einbeziehen von Co in den Seltenerdmagneten ist die Curie-Temperatur höher und die Korrosionsbeständigkeit ist verbessert.

Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist die Rate a/b, das atomare Zusammensetzungsverhältnis des Seltenerdelements „R” zu dem atomaren Zusammensetzungsverhältnisses des Übergangsmetallelements „T” 0,16 ≤ a/b ≤ 0,28. Ist a/b kleiner als 0,16, ist die Erzeugung der R2T14B-Phase im R-T-B-basierten Seltenerdpermanentmagneten nicht ausreichend. Eine T-reiche Phase mit schwachem Magnetismus bildet sich und die Korngrenze (intergranulare Korngrenze), die zwischen benachbarten Hauptphasenkristallkörnern vorliegt, und eine Dicke von 3 nm oder mehr hat, was ausreichend wäre, um die magnetische Austauschwechselwirkung zu trennen, kann nicht ausgebildet werden. Daher sind das Rechteckigkeitsverhältnis und die Flachheit der kleinen Kurve nach dem Magnetisieren in einem schwach magnetisierenden Feld verringert. Andererseits wird die Koerzitivkraft groß, wenn a/b mehr als 0,28 ist. Um einer geringen Koerzitivkraft zu genügen und um das Rechteckigkeitsverhältnis sowie die Flachheit der kleinen Kurve nach dem Magnetisieren in einem schwachen magnetisierenden Feld zur Verwendung im Motor mit variabler Magnetkraft zu verbessern, ist a/b vorzugsweise 0,21 oder mehr.

Gemäß dem R-T-B-basierten gesinterten Seltenerdmagneten der vorliegenden Erfindung ist die Rate c/b, das atomare Zusammensetzungsverhältnis von „B” zu dem des Übergangsmetallelements „T”, 0,050 ≤ c/b ≤ 0,075. Die intergranulare Korngrenze mit einer Dicke, die ausreichend ist, um die magnetische Austauschwechselwirkung zu trennen, kann gebildet werden, indem das Gehaltverhältnis von „B” innerhalb eines spezifizierten Bereichs festgelegt ist.

Hauptphasenkristallkörner sind magnetisch voneinander getrennt. So kann ein Einzel-Domänen-Zustand nach dem Magnetisieren stabilisiert werden, und das Rechteckigkeitsverhältnis sowie die Flachheit der kleinen Kurve nach dem Magnetisieren in einem schwach magnetisierenden Feld kann verbessern werden.

Ist c/b kleiner als 0,050, ist die Erzeugung der R2T14B-Phase nicht ausreichend, es bildet sich eine T-reiche Phase mit schwachem Magnetismus aus, und es ist nicht möglich, die Dicke der intergranularen Korngrenze ausreichend zu machen, um die magnetische Austauschwechselwirkung zu trennen. Ist c/b mehr als 0,075, nimmt das Hauptphasenverhältnis zu und es kann keine intergranulare Korngrenze mit ausreichender Dicke ausgebildet werden, ähnlich wie oben beschrieben. Das Rechteckigkeitsverhältnis sowie die Flachheit der kleinen Kurve nach dem Magnetisieren in einem schwach magnetisierenden Feld nehmen daher ab. Um einer geringen Koerzitivkraft zu genügen und um das Rechteckigkeitsverhältnis sowie die Flachheit der kleinen Kurve nach dem Magnetisieren in einem schwach magnetisierenden Feld zur Verwendung im Motor mit variabler Magnetkraft zu verbessern, ist c/b vorzugsweise 0,058 oder mehr. Während c/b vorzugsweise 0,064 oder weniger ist.

Der R-T-B-basierte Seltenerdpermanentmagnet gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst ein Element „M”. Das Element „M” ist Ga oder Ga und eine oder mehrere Arten ausgewählt aus Sn, Bi und Si. Die Rate d/b, das atomare Zusammensetzungsverhältnis von „M” zum atomaren Zusammensetzungsverhältnis des Übergangsmetallelements „T”, ist 0,005 ≤ d/b ≤ 0,028. Ist d/b kleiner als 0,005 oder größer als 0,028, kann in keinem der Fälle eine intergranulare Korngrenze mit einer Dicke, die ausreichend ist um die magnetische Austauschwechselwirkung zu trennen, ausgebildet werden. Daher nehmen das Rechteckigkeitsverhältnis und die Flachheit der kleinen Kurve nach dem Magnetisieren in einem schwach magnetisierenden Feld ab. Um eine geringe Koerzitivkraft sicherzustellen und um das Rechteckigkeitsverhältnis sowie die Flachheit der kleinen Kurve nach dem Magnetisieren in einem schwach magnetisierenden Feld zur Verwendung im Motor mit variabler Magnetkraft zu verbessern, ist d/b vorzugsweise 0,008 oder mehr. Während d/b vorzugsweise 0,019 oder weniger ist.

Der R-T-B-basierte Seltenerdpermanentmagnet gemäß der vorliegenden Erfindung kann eines oder mehrere Arten von Al, Cu, Zr und Nb umfassen, die die Reaktion von Hauptphasenkristallkörnern in Pulvermetallurgieprozessen fördern. Es ist bevorzugt, eines oder mehrere Arten von Al, Cu und Zr einzubeziehen, und es ist weiter bevorzugt, Al, Cu und Zr einzubeziehen. Der Gehalt dieser Elemente beträgt vorzugsweise insgesamt 0,1 bis 2 Atom.-%. Das Reagieren auf einer Oberflächenschicht von Hauptphasenkristallkörnern kann erzeugt werden, indem die Elemente derselben zum Seltenerdmagneten hinzugefügt werden und Verzerrungen, Defekte usw. können beseitigt werden.

Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist ein mittlerer Kristallkorndurchmesser der Hauptphasenkristallkörner D50 ≤ 4,00 μm. Um das Rechteckigkeitsverhältnis sowie die Flachheit der kleinen Kurve nach dem Magnetisieren in einem schwach magnetisierenden Feld zu verbessern, ist es wirksam, dass der Einzel-Domänen-Zustand nach dem Magnetisieren stabil ist. Ist D50 mehr als 4,00 μm aufgrund eines Gleichgewichts zwischen der magnetostatischen Energie und der Energie der magnetischen Domänenwand. Die Multidomänenstruktur stabilisiert im Vergleich mit der Einzel-Domänen-Struktur die Hauptphasenkristallkörner nach dem Magnetisieren, und die magnetische Domänenwand bewegt sich frei entsprechend der Änderung des Magnetfelds während des Entmagnetisierungs- und des Magnetisierungsprozesses. So sind das Rechteckigkeitsverhältnis sowie die Flachheit der kleinen Kurve nach dem Magnetisieren in einem schwach magnetisierenden Feld verschlechtert. Zur Stabilisierung der Einzel-Domänen-Struktur der Hauptphasenkristallkörner nach dem Magnetisieren ist D50 bevorzugt 3,92 μm oder weniger, bevorzugter 2,98 μm oder weniger und besonders bevorzugt 2,05 μm oder weniger. Darüber hinaus führt ein übermäßiges Verfeinern des Korndurchmessers zu einer hohen Koerzitivkraft, was für den Motor mit variabler Magnetkraft nicht geeignet ist. Um einer geringen Koerzitivkraft zu genügen, ist D50 vorzugsweise 1,01 μm oder mehr, und bevorzugt 1,49 μm oder mehr.

Als Indikator für die Korngrößenverteilung der Hauptphasenkristallkörner gemäß der vorliegenden Erfindung wird (D90 – D10)/D50 verwendet. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform, (D90 – D10)/D50 ≤ 1,60. Es wird darauf hingewiesen, dass D50 ein Durchmesser (äquivalenter Kreisdurchmesser) eines Kreises mit einer Fläche, in der eine kumulative Verteilung von Flächen der Hauptphasenkristallkörner 50% wird; D90 ein äquivalenter Kreisdurchmesser einer Fläche, in der eine kumulative Verteilung von Flächen der Hauptphasenkristallkörner 90% wird; und D10 ein äquivalenter Kreisdurchmesser einer Fläche, in der eine kumulative Verteilung von Flächen der Hauptphasenkristallkörner 10% wird, ist. Somit zeigt ein kleineres (D90 – D10)/D50 eine geringere Streuung in der Korngrößenverteilung der Hauptphasenkristallkörner an.

Um das Rechteckigkeitsverhältnis sowie die Flachheit der kleinen Kurve nach dem Magnetisieren in einem schwach magnetisierenden Feld zu verbessern, ist es wirksam, die Verteilung des Nukleierungsfeldes der umgekehrten magnetischen Domäne zu verringern. Das Nukleierungsfeld der umgekehrten magnetischen Domäne hängt vom Korndurchmesser der Hauptphasenkristallkörner ab. Es ist daher wichtig, die Streuungder Korngrößenverteilung entsprechend den Hauptphasenkristallkörnern zu kontrollieren, und sie liegen vorzugsweise innerhalb des oben genannten Bereichs. Ist (D90 – D10)/D50 mehr als 1,60 und wird die Streuung der Korngrößenverteilung groß, nimmt die Verteilung des Nukleierungsfeldes derumgekehrten magnetischen Domäne zu und die Flachheit der kleinen Kurve ab. Um die Verteilung des Nukleierungsfeldes der umgekehrten magnetischen Domäne weiter zu verringern, ist (D90 – D10)/D50 ferner vorzugsweise 1,19 oder weniger, und vorzugsweise 0,99 oder weniger.

In der vorliegenden Erfindung ist die Korngrenzenphase nicht ferro-magnetisch, und die Dicke der Korngrenzenphase ist vorzugsweise 3 nm oder mehr und 1 μm oder weniger. Die Bedeckungsrate der Korngrenzenphase, die ein Verhältnis des Außenumfangs der Korngrenzenphasenbedeckung der Hauptphasenkristallkörner, ist 70,0% oder mehr. Selbst wenn der mittlere Korndurchmesser und die Streuung der Korngrößenverteilung gemäß den Hauptphasenkristallkörnern wie oben beschrieben kontrolliert werden, nehmen, wenn die Korngrenzenphasenbedeckungsrate weniger als 70,0% ist, die magnetische Austauschwechselwirkung der Hauptphasenkristallkörner mit benachbarten Hauptphasenkristallkörnern zu und werden über magnetische Austausch-gepaarte Partikel magnetisch äquivalent zu einem Hauptphasenkristallkorn, das einen großen Korndurchmesser aufweist. Das Existieren von Hauptphasenkristallkörnern mit einem derart magnetsich großen Korndurchmesser bedeutet die Koexistenz von Partikeln mit großem Korndurchmesser (Austausch-gepaarte Partikel) und Partikeln mit kleinem Korndurchmesser (nicht Austausch-gepaarte Partikel), was als magnetisch äquivalent zu zu einem Zustand großer Streuung der Korngrößenverteilung von Hauptphasenkristallkörnern betrachtet wird. Folglich ist der Einzel-Domänen-Zustand nach dem Magnetisieren destabilisiert, und die Verteilung des Nukleierungsfeldes der umgekehrten magnetischen Domäne wird groß. Somit sind das Rechteckigkeitsverhältnis und die Flachheit der kleinen Kurve nach dem Magnetisieren in einem schwach magnetisierenden Feld verringert.

Wenn die Korngrenzphasenbedeckungsrate weniger als 70,0% beträgt, vergrößert sich ferner das lokale Entmagnetisierungsfeld durch einen direkten Kontakt zwischen benachbarten Hauptphasenkristallkörnern, und durch eine Entstehung von Kanten auf den Oberflächen der Hauptphasenkristallkörner, die nicht durch die Korngrenzenphase bedeckt sind. Folglich kann der Einzel-Domänen-Zustand nach dem Magnetisieren in einem schwach magnetisierenden Feld Hmag nicht erreicht werden, und das Rechteckigkeitsverhältnis sowie die Flachheit der kleinen Kurve nach Magenetisieren in einem schwach magnetisierenden Feld sind verringert. Um das Rechteckigkeitsverhältnis und die Flachheit der kleinen Kurve nach dem Magnetisieren in einem schwach magnetisierenden Feld zu verbessern, ist die Korngrenzenphasenbedeckungsrate vorzugsweise 90,0% oder mehr.

Es ist darauf hinzuweisen, dass die Bedeckungsrate der Korngrenzenphase als Verhältnis der Gesamtlänge eines Umrisses der Hauptphasenkristallkörner, die mit der Korngrenzenphase mit vordefinierter Dicke bedeckt sind, in Bezug auf die Gesamtlänge eines Umrisses der Hauptphasenkristallkörner im Querschnitt des R-T-B-basierten Permanentmagneten berechnet wird.

Der R-T-B-basierte Seltenerdpermanentmagnet gemäß der vorliegenden Erfindung kann als das andere Element Sauerstoff umfassen. Die Gehaltmenge von Sauerstoff ist 2.000 bis 8.000 ppma (Teile je Million atomar, auf Englisch: „parts per million atomic”). Wenn der Gehalt von Sauerstoff geringer ist als dieser Bereich, wird die Korrosionsbeständigkeit eines gesinterten Magneten ungenügend, während im umgekehrten Fall die flüssige Phase beim Sintern nicht ausreichend ausgebildet wird, die Hauptphasenkristallkörner nicht ausreichend mit der Korngrenzenphase bedeckt werden und das Rechteckigkeitsverhältnis sowie die Flachheit der kleinen Kurve nach dem Magnetisieren in einem schwach magnetisierenden Feld verringert sind. Um das Rechteckigkeitsverhältnis sowie die Flachheit der kleinen Kurve nach dem Magnetisieren in einem schwach magnetisierenden Feld zu erhöhen, beträgt der Gehalt vorzugsweise 2.500 bis 7.000 ppma.

Der Gehalt von „N” im R-T-B-basierten Seltenerdpermanentmagneten gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist vorzugsweise 8.000 ppma oder weniger. Ist der Gehalt von „N” größer als dieser Bereich, sind das Rechteckigkeitsverhältnis sowie die Flachheit der kleinen Kurve nach dem Magnetisieren in einem schwach magnetisierenden Feld tendenziell geringer.

Nachstehend soll ein bevorzugtes Beispiel gemäß dem Verfahren zur Herstellung der Erfindung beschrieben werden.

Eine Rohmateriallegierung, die einen R-T-B-basierten Seltenerdpermanentmagneten mit der Zusammensetzung, wie sie für die vorliegende Erfindung verwendet wird, bereitstellen kann, wird bei der Herstellung eines R-T-B-basierten Seltenerdpermanentmagneten der vorliegenden Erfindung erzeugt. Die Rohmateriallegierung kann in einem Vakuum oder einem Inertgas, vorzugsweise in Ar-Atmosphäre, durch ein Bandgießverfahren oder sonstige bekannte Auflösungsverfahren hergestellt werden.

Das Bandgießverfahren ist ein Verfahren zum Erhalten einer Legierung, in dem ein geschmolzenes Metall, das durch Lösen eines Rohmaterialmetalls in Nicht-Sauerstoff-Atmosphäre, wie einer Ar-Gas-Atmosphäre, erhalten wird, auf die Walzenoberfläche extrudiert wird. Rasch gekühltes geschmolzenes Metall auf der Walze wird durch rasches Abkühlen zu einer Dünnplatte oder einem Dünnfilm (einem Blättchen) gefestigt. Diese durch rasches Abkühlen gefestigte Legierung weist eine homogene Struktur mit einem Kristallkorndurchmesser von 1 μm bis 50 μm auf.

Die Rohmateriallegierung kann nicht nur durch das Bandgießverfahren erhalten werden, sondern durch weitere Auflösungsverfahren, wie Hochfrequenzinduktionsauflösen. Um eine Entmischung nach dem Auflösen zu verhindern, kann sie zum Beispiel zu einer durch Wasser gekühlten Kupferplatte geneigt und gefestigt werden. Eine Legierung, die durch das Reduktionsauflösungsverfahren erhalten wurde, kann als Rohmateriallegierung verwendet werden.

Seltenerdmetall, Seltenerdlegierung, reines Eisen, Eisenbor, Legierungen davon usw. können als Rohmaterial der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Dieses kann ferner Al, Cu, Zr und Nb als zusätzliche Elemente umfassen. Der Gehalt dieses zusätzlichen Elements ist vorzugsweise 20.000 ppm oder weniger. Das Rechteckigkeitsverhältnis sowie die Flachheit der kleinen Kurve nach dem Magnetisieren in einem schwach magnetisierenden Feld sind verringert, wenn der Gehalt des zusätzlichen Elements über diesem Bereich liegt.

Um einen R-T-B-basierten Seltenerdmagnet gemäß der Erfindung zu erhalten, wird im Wesentlichen ein Verfahren, in dem der Magnet aus einer Legierung einer einzigen Art, ein so genanntes Ein-Legierungs-Verfahren, auf die Rohmateriallegierung angewandt, doch kann auch ein so genanntes Mischverfahren, das die Hauptphasenlegierung (eine R-arme Legierung) mit hauptsächlich R2T14B-Kristallen, d. h. Hauptphasenkristallkörnern, und einer Legierung (eine R-reiche Legierung), die mehr „R” enthält als die R-arme Legierung, wirksam zum Ausbilden einer Korngrenze beitragen.

Die Rohmateriallegierung wird einem Pulverisierungsprozess unterzogen. Wenn das Mischverfahren verwendet wird, können die R-arme Legierung und die R-reiche Legierung separat oder zusammen pulverisiert werden.

Der Pulverisierungsprozess umfasst einen Grobpulverisierungsprozess und einen Feinpulverisierungsprozess. Zunächst wird die Rohmateriallegierung grob pulverisiert, bis der Korndurchmesser ungefähr mehrere Hundert um beträgt. Es ist wünschenswert, dass eine Pochanlage, ein Backenbrecher, eine Brown-Mill und dergleichen zur Grobpulverisierung in einer Inertgasatmosphäre verwendet werden. Im Grobpulverisierungsprozess erfolgt die Pulverisierung auf wirksame Weise, wenn die Rohmetalllegierung nach der Wasserstoffeinlagerung dehydriert wird. Das durch das Bandgießverfahren hergestellte Rohmaterial weist eine Struktur auf, in der die Hauptphasenkomponente mit einer Breite, die ungefähr gleich dem Zielpartikeldurchmesser während der Feinpulverisierung ist, durch eine dendritförmige R-reiche Phase geteilt ist. Durch die Expansion wird ein Spalt erzeugt, wenn Wasserstoff in der R-reichen Phase eingelagert wird.

Somit ist die Pulverisierungseffizienz im Feinpulverisierungsprozess nach dem Grobpulverisierungsprozess verbessert, und Schwankungen der Korngrößenverteilung von Hauptphasenkristallkörnern werden gehemmt.

Die Wasserstoffeinlagerungsbehandlung wird durch Exponieren der Rohmateriallegierung in Wasserstoffgas bei atmosphärischem Druck durchgeführt. Haltetemperatur während der Wasserstoffeinlagerung ist üblicherweise eine Raumtemperatur. Ist das Gehaltverhältnis von „Y” im Seltenerdelement hoch, wird allerdings die Wasserstoffeinlagerung in der R-reichen Phase eines hohen „Y”-Gehaltverhältnisses bei Raumtemperatur problematisch. Daher ist die Haltetemperatur vorzugsweise höher als die Raumtemperatur und kann 500°C oder weniger sein. Die Haltezeit variiert entsprechend dem Verhältnis zur Haltetemperatur, zur Zusammensetzung der Rohmateriallegierung, dem Gewicht und dergleichen, und wird auf mindestens 30 Minuten oder mehr und wünschenswerterweise 1 Stunde oder mehr pro 1 kg eingestellt. Die Dehydrierungsbehandlung nach der Wasserstoffeinlagerung wird durchgeführt, um Wasserstoff als Verunreinigung für den gesinterten Seltenerdmagneten zu verringern.

Die Dehydrierungsbehandlung erfolgt durch Erhitzen der Rohmetalllegierung unter Vakuum oder Inertgasatmosphäre. Die Heiztemperatur ist 200 bis 400°C oder mehr und wünschenswerterweise 300°C. Die Haltezeit variiert entsprechend dem Verhältnis zur Haltetemperatur, zur Zusammensetzung der Rohmateriallegierung, dem Gewicht und dergleichen, und wird auf mindestens 30 Minuten oder mehr und wünschenswerterweise 1 Stunde oder mehr pro 1 kg eingestellt. Die Wasserstofffreisetzungsbehandlung wird unter Vakuum oder in einer Ar-Gasströmung durchgeführt. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Wasserstoffeinlagerungsbehandlung und die Dehydrierungsbehandlung keine wesentlichen Behandlungen sind. Diese verschwenderische Pulverisierung wird als Grobpulverisierung angesehen, und eine mechanische Grobpulverisierung kann abgekürzt werden.

Nach dem Grobpulverisierungsprozess wird zum Feinpulverisierungsprozess übergegangen. Zur Feinpulverisierung wird hauptsächlich eine Strahlmühle verwendet, und grob pulverisiertes Pulver mit einem Korndurchmesser von ungefähr mehreren Hundert μm wird zu einem mittleren Korndurchmesser von 1,2 bis 4 μm, wünschenswerterweise 1,5 bis 3 μm verfeinert. Die Pulverisierung durch die Strahlmühle erfolgt durch ein Verfahren, indem ein Hochdruckinertgas aus einer schmalen Düse ausgestoßen wird, die eine Hochgeschwindigkeitsgasströmung erzeugt, das grob pulverisierte Pulver wird mit dieser Hochgeschwindigkeitsgasströmung beschleunigt und es wird eine Kollision zwischen grob pulverisierten Pulvern oder eine Kollision mit einem Zielobjekt oder einer Behälterwand bewirkt. Das pulverisierte Pulver wird durch einen Klassifizierungsrotor, der in einem Pulverisierungsgerät installiert ist, und einem Zyklon, der in einem unteren Bereich des Pulverisierungsgeräts angeordnet ist, klassifiziert.

Zur Feinpulverisierung kann Nasspulverisierung verwendet werden. Eine Kugelmühle, ein Nass-Attritor usw. werden zur Nasspulverisierung verwendet, und grob pulverisiertes Pulver mit einem Korndurchmesser von ungefähr mehreren Hundert μm wird zu einem mittleren Korndurchmesser von 1,5 bis 4 μm, wünschenswerterweise 2 bis 3 μm verfeinert. Beim Nasspulverisieren wird durch Auswahl eines geeigneten Dispersionsmedium, die Pulverisierung fortgesetzt, ohne dass das Magnetpulver Sauerstoff ausgesetzt ist. So kann ein Feinpulver mit geringer Sauerstoffdichte erhalten werden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es, damit die Korngrößenverteilung der in der Hauptphase enthaltenen Kristallkörner der Formel (D90 – D10)/D50 ≤ 1,60 entspricht, von Vorteil, dass das gesammelte fein pulverisierte Pulver nach dem Feinpulverisieren wieder in die Strahlmühle gegeben wird, und dass ein Prozess zur weiteren Klassifizierung bereitgestellt ist.

Mit diesem zusätzlichen Klassifizierungsprozess kann ein fein pulverisiertes Pulver mit einer noch genaueren Korngrößenverteilung erhalten werden.

Das Feinpulverisierungspulver wird einem Formverfahren unterzogen. Es wird darauf hingewiesen, dass eine Fettsäure, Derivate davon oder Kohlenwasserstoff zugesetzt werden können, um die Schmierung und Orientierung beim Formen zu verbessern. Zum Beispiel können die Fettsäuregruppe mit Stearinsäurebasis, Laurylsäurebasis oder Oleinsäurebasis, wie z. B. Zinkstearat, Calciumstearat, Aluminiumstearat, Amidstearat, Amidlaurat, Amidoleat, Ethylenbisisoamidstearat, sowie Kohlenwasserstoffe von Paraffin, Naphtalin usw. im Ausmaß von ungefähr 0,01 bis 0,3 Gew.-% während der Feinpulverisierung zugesetzt werden.

Der Formdruck beim Formen ist im Magnetfeld 0,3 bis 3 ton/cm2 (30 bis 300 MPa). Der Formdruck kann von Anfang bis Ende des Formens konstant sein, schrittweise erhöht oder schrittweise verringert, oder aber unregelmäßig geändert werden. Die Orientierung wird gut, wenn der Formdruck gering ist, doch wenn der Formdruck übermäßig gering ist, wird die Festigkeit des Formkörpers ungenügend und es entsteht ein Handhabungsproblem. In Anbetracht dessen ist der Formdruck aus dem oben genannten Bereich ausgewählt. Die endgültige relative Dichte eines geformten Körpers, der durch Formen im Magnetfeld erhalten wird, ist im Allgemeinen 40 bis 60%.

Das angelegte Magnetfeld kann ungefähr 960 kA/m bis 1.600 kA/m sein. Das angelegte Magnetfeld ist nicht auf ein statisches Magnetfeld beschränkt und kann ein impulsartiges Magnetfeld sein. Darüber hinaus können gleichzeitig ein statisches Magnetfeld und ein impulsartiges Magnetfeld verwendet werden.

Der geformte Körper wird einem Sinterungsprozess unterzogen. Das Sintern erfolgt unter Vakuum oder in einer Inertgasatmosphäre. Die Haltetemperatur und die Haltezeit der Sinterung müssen entsprechend Bedingungen, wie z. B. der Zusammensetzung, dem Pulverisierungsverfahren, dem Unterschied zwischen dem mittleren Korndurchmesser und der Korngrößenverteilung, eingestellt sein. Sie kann ungefähr 1.000°C bis 1.200°C für 1 Minute bis 20 Stunden lang betragen, vorzugsweise aber 4 bis 20 Stunden lang.

Nach dem Sintern kann der erhaltene gesinterte Körper einer Alterungsbehandlung unterzogen werden. Nach dieser Alterungsbehandlung, wird der Zustand der Korngrenzenphase, die zwischen benachbarten R2T14B-Hauptphasenkristallkörnern ausgebildet ist, bestimmt. Die Mikrostruktur wird nicht nur mit diesem Verfahren kontrolliert, sondern wird ferner festgelegt, indem das Gleichgewicht zwischen Bedingungen des oben genannten Sinterungsprozesses und dem Zustand des Rohmaterialfeinpulvers berücksichtigt wird. Daher können unter Berücksichtigung der Wärmebehandlungsbedingungen und der Mikrostruktur des gesinterten Körpers die Wärmebehandlungstemperatur, die Dauer sowie die Abkühlrate bestimmt werden. Die Wärmebehandlung kann in einem Bereich von 400°C bis 900°C fortgeführt werden.

Der Seltenerdmagnet gemäß der vorliegenden Erfindung kann durch das oben beschriebene Verfahren erhalten werden, doch ist das Verfahren zur Herstellung des Seltenerdmagneten nicht darauf beschränkt, sondern es kann auf geeignete Weise abgewandelt werden.

Es werden nun ein Verfahren zur Definition und Beurteilung eines Indikators für das magnetisierende Feld Hmag, das Rechteckigkeitsverhältnis und die Flachheit der kleinen Kurve gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.

Die zur Beurteilung erforderliche Messung wird mittels BH-Tracer durchgeführt. In der vorliegenden Erfindung wird das minimal erforderliche Magnetfeld, in dem das Rechteckigkeitsverhältnis und die Flachheit der kleinen Kurve für ein wiederholtes Messen in einem magnetisierendes Feld Hmag reproduzierbar sind, als minimal magnetisierendes Feld Hmag bestimmt. Die konkrete Beurteilung ist in 1, unter Heranziehung von Proben aus Bsp. 3, gezeigt. Die Hystereseschleife wird gemessen, indem das maximale Magnetfeld zur Messung mit einem konstanten Intervall des Magnetfelds vergrößert wird. Wenn die Hystereseschleife sich schließt und eine symmetrische Form aufweist (Unterschied der Koerzitivkraft zwischen positiver Seite und negativer Seite weniger als 5%), ist eine Reproduzierbarkeit für eine wiederholte Messung gewährleistet. Somit ist das erhaltene minimale erforderliche maximale Magnetfeld als das minimal magnetisierende Feld Hmag definiert.

Als Nächstes wird das Rechteckigkeitsverhältnis Hk_Hmag/HcJ_Hmag der kleinen Schleife, das nach dem Magnetisieren im minimal magnetisierenden Feld Hmag gemessen wurde, als Rechteckigkeitsverhältnis nach dem Magnetisieren im minimal magnetisierenden Feld verwendet. Hier ist Hk_Hmag ein Magnetfeldwert, der 90% der Restmagnetflussdichte Br_Hmag im zweiten Quadranten der kleinen Schleife, gemessen nach dem Magnetisieren im minimal magnetisierenden Feld Hmag, ist. HcJ_Hmag ist die Koerzitivkraft der kleinen Schleife, gemessen im minimal magnetisierenden Feld Hmag.

Der Indikator für die Flachheit der kleinen Kurve wird wie folgt bestimmt und beurteilt. 2 zeigt kleine Schleifen, die durch ein variierendes umgekehrtes Magnetfeld Hrev der Proben in Bsp. 3 gemessen wurden. Der Indikator für die Flachheit der kleinen Kurve ist das Verhältnis H_50%Js/HcJ_Hmag, das ist ein Verhältnis von H_50%Js, dem Magnetfeld, bei dem die magnetische Polarisation 50% der magnetischen Polarisierung Js wird, wenn das minimal magnetisierende Feld Hmag angelegt wird, zu HcJ_Hmag, der Koerzitivkraft der kleinen Schleife nach dem Magnetisieren in dem minimal magnetisierenden Feld, gemäß der Magnetisierungskurve (dicke Linie in 2) vom Arbeitspunkt (HcJ_Hmag, 0), der die Koerzitivkraft im zweiten und dritten Quadranten der kleinen Schleifen in Magnetisierungskurven aus einem mehrfach umgekehrten Magnetfeld Hrev ist.

Zur Verwendung als Magnet mit variablem Magnetfluss ist das minimal magnetisierende Feld Hmag des Seltenerdmagneten gemäß der vorliegenden Erfindung vorzugsweise 8,0 kOe oder weniger, und noch bevorzugter 6,0 kOe oder weniger.

HcJ_Hmag des Seltenerdmagneten ist nach dem Magnetisieren in dem minimal magnetisierenden Feld gemäß der vorliegenden Ausführungsform vorzugsweise 7,0 kOe oder weniger, und bevorzugter 4,0 kOe oder weniger.

Hk_Hmag/HcJ_Hmag des Seitenerdmagneten ist nach dem Magnetisieren in dem minimal magnetisierenden Feld gemäß der vorliegenden Ausführungsform vorzugsweise 0,80 oder mehr, und bevorzugter 0,90 oder mehr.

Hk_50%Js/HcJ_Hmag des Seitenerdmagneten ist nach dem Magnetisieren in dem minimal magnetisierenden Feld gemäß der vorliegenden Ausführungsform vorzugsweise 0,50 oder weniger, und bevorzugter 0,80 oder mehr.

Der mittlere Kristallkorndurchmesser, die Korngrößenverteilung und die Korngrenzenphasenbedeckungsrate in der Hauptphase des Seltenerdmagneten gemäß der vorliegenden Erfindung können mittels SEM (Rasterelektronenmikroskop) beurteilt werden. Es wurde der polierte Querschnitt von Proben, in denen die genannten magnetischen Eigenschaften beurteilt werden, beobachtet. Dann wurden die Hauptphasenkristallkörner und der anderen Phasen, wie z. B. der Korngrenzenphase, durch ein Bild der Zusammensetzung im Rückstreuelektrodenmodus (COMPO) bestätigt. Durch Vergrößerung kann die intragranulare Korngrenzenphase erkannt werden, die eine vordefinierte Dicke auf dem polierten Querschnitt eines Beobachtungsobjekts aufweist, zum Beispiel eine 5.000-fache Vergrößerung oder mehr. Der polierte Querschnitt kann parallel, orthogonal oder in einem beliebigen Winkel zur Orientierungsachse sein.

3 zeigt ein SEM-Rückstreuelektrodenbild einer Querschnittsfläche gemäß der Probe in Bsp. 3 (nachstehend erwähnt). Dieses Bild wird mit der Bildanalysesoftware ausgelesen, ein Umriss jedes Hauptphasenkristallkorns 1 wird extrahiert, und es wird eine Querschnittsfläche erhalten. Wenn die flächenäquivalenten Kreisdurchmesser, wobei die kumulativen Flächen der kleineren Partikel 10%, 50% und 90% der gesamten Fläche in der erhaltenen kumulativen Verteilung der Querschnittsflächen der Hauptphasenkristallkörner sind als D10, D50 und D90 definiert sind, ist der Mittelwert D50 definiert als der mittlere Durchmesser des Hauptphasenkristallkorns und (D90 – D10)/D50 ist definiert als Korngrößenverteilung. Es gibt keine Streuung, wenn die Korngrößenverteilung (D90 – D10)/D50 null ist, und die Streuung wird groß, wenn die Korngrößenverteilung (D90 – D10)/D50 groß ist. 4 zeigt die Umrisse von Hauptphasenkristallkörnern, die aus der Bildanalyse des Bilds von 3 extrahiert wurden.

In 4, werden unter den Umrissen jedes Hauptphasenkristallkorns 1, die aus dem SEM-Rückstreuelektronenbild extrahiert wurden, eine Länge von Teil 3, die ein anderes benachbartes Hauptphasenkristallkorn 1' berührt, und eine Länge von Teil 4, die die Korngrenzenphase 2 berührt, separat für jeden einzelnen Partikel berechnet. Anschließend wird das Verhältnis der Gesamtlänge, die die Korngrenzenphase berührt, in Bezug auf eine Gesamtlänge der Umrisse aller Hauptphasenkristallkörner 1 als Korngrenzenphasenbedeckungsrate berechnet.

Hier ist in der Korngrenzenphase eine Domäne zu erkennen, die eine sich von der Hauptphase unterscheidende Zusammensetzung aufweist, und eine hinreichende Breite (20 nm, wenn D50 1,0 μm oder mehr ist, und 5 nm, wenn D50 weniger als 1,0 μm ist) aufweist, die ausreichend mehr als 3 nm ist, um die Austauschwechselwirkung zu trennen. Der Umrissteil der Hauptphasenkristallkörner, der die Domäne berührt, wurde als die Korngrenzenphase berührender Teil detektiert. Eine Reihe solcher Messungen und Berechnungen wurde an mindestens fünf Feldern in einem Querschnitt der Probe durchgeführt, und der Mittelwert davon wird als ein repräsentativer Wert für jeden einzelnen Parameter festgelegt.

BEISPIEL

Nachstehend soll die Erfindung unter Bezugnahme auf Beispiele und Vergleichsbeispiele detailliert beschrieben werden, wiewohl die Erfindung nicht auf diese beschränkt ist.

(Beispiele 1 bis 6)

Rohmaterialien wurden kombiniert, um einen R-T-B-basierten gesinterten Magneten mit der in Tabelle 1 gezeigten Zusammensetzung zu erhalten, die Rohmaterialien wurden aufgelöst und durch das Bandgießverfahren geformt. Dann wurde eine blättchenförmige Rohmateriallegierung erhalten.

Als Nächstes wurde ein Wasserstoffpulverisierungsverfahren in der folgenden Reihenfolge durchgeführt: Wasserstoff wurde bei 500°C in den Rohmateriallegierungen eingelagert, eine Wärmebehandlung wurde bei 300°C 1 Stunde lang in Ar-Atmosphäre durchgeführt, und dann auf Raumtemperatur abgekühlt, und eine weitere Wärmebehandlung wurde bei 300°C 1 Stunde lang in Vakuumatmosphäre durchgeführt. Anschließend wurde das erhaltene pulverisierte Material in Ar-Atmosphäre auf Raumtemperatur abgekühlt.

Als Nächstes wurden 0,1 Masseprozent Amidlaureat als Pulverisierungsmittel zum durch die Wasserstoffpulverisierung behandelten, grob pulverisierten Pulver zugesetzt, und dieses wurde mittels einer Strahlmühle fein pulverisiert. Während des Feinpulverisierens wurde die Drehgeschwindigkeit des Klassifizierungsrotors in der Strahlmühle eingestellt, um den mittleren Korndurchmesser des fein pulverisierten Pulvers auf 1,7 μm einzustellen. Nach dem Feinpulverisieren wurde das gesammelte Feinpulverisierungspulver erneut in eine Strahlmühle gegeben und zweimal klassifiziert. Dadurch wurde die Klassifizierungsgenauigkeit erhöht und die Streuung der Korngrößenverteilung reduziert.

Das erhaltene fein pulverisierte Pulver wurde in eine Form eingefüllt, die in einem Elektromagneten angeordnet wurde, und Formen im Magnetfeld wurde durch Beaufschlagen eines Drucks von 120 MPa im Magnetfeld von 1.200 kA/m durchgeführt.

Anschließend wurde der erhaltene geformte Körper gesintert. Sintern wurde unter Vakuum bei 1.030°C 4 Stunden lang durchgeführt, worauf ein rasches Abkühlen folgte, um den gesinterten Körper, den R-T-B-basierten gesinterten Magneten, zu erhalten. Der erhaltene gesinterte Körper wurde einer Alterungsbehandlung in Ar-Atmosphäre bei 590°C 1 Stunde lang unterzogen, und die jeweiligen R-T-B-basierten gesinterten Magneten von Bsp. 1 bis 6 wurden erhalten.

Es ist darauf hinzuweisen, dass im vorliegenden Beispiel die erwähnten Schritte von der Wasserstoffpulverisierungsbehandlung bis zum Sintern in einer Inertgasatmosphäre mit einer Sauerstoffkonzentration von weniger als 50 ppm durchgeführt wurden.

Es wurde eine Analyse der Zusammensetzung des R-T-B-basierten gesinterten Magneten gemäß Bsp. 1 bis 6 durchgeführt, und die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. Der Gehalt jedes in Tabelle 1 gezeigten Elements wurde durch Atomemissionsspektrometrie mittels induktiv gekoppelten Plasmas (ICP-Atomemissionsspektrometrie) gemessen. [Tabelle 1]

Gemäß dem in Bsp. 1 bis 6 erhaltenen R-T-B-basierten gesinterten Magneten wurde der polierte Querschnitt parallel zu der Orientierungsachse mittels SEM beobachtet, das beobachtete Bild wurde in einer Bildanalysesoftware ausgelesen, und es wurden der mittlere Korndurchmesser D50 der Hauptphasenkristallkörner, die Korngrößenverteilung (D90 – D10)/D50 sowie die Korngrenzenphasenbedeckungsrate beurteilt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.

Die magnetischen Eigenschaften des in Bsp. 1 bis 6 erhaltenen R-T-B-basierten gesinterten Magneten wurden mittels BH-Tracer gemessen. Als magnetische Eigenschaften wurden das oben definierte minimal magnetisierende Feld Hmag, die Koerzitivkraft HcJ_Hmag der kleineren Hystereseschleife, gemessen im selben minimal magnetisierenden Feld Hmag, das Rechteckigkeitsverhältnis Hk/HcJ_Hmag sowie ein Indikator Hk_50%Js/HcJ_Hmag für die Flachheit der kleinen Kurve erhalten. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt. [Tabelle 2]

Wie in Tabelle 2 gezeigt, genügen R-T-B-basierte gesinterte Magneten gemäß Bsp. 2 bis 5 dem minimal magnetisierenden Feld von 8,0 kOe oder weniger, und die Koerzitivkraft im minimal magnetisierenden Feld beträgt 7,0 kOe oder weniger. Das Rechteckigkeitsverhältnis und die Flachheit der kleinen Kurve sind nach dem Magnetisieren im minimal magnetisierenden Feld hoch. Somit wurde bestätigt, dass in einem Bereich von 0,4 ≤ x ≤ 0,7 eine niedrige Koerzitivkraft und ein hohes Rechteckigkeitsverhältnis und die Flachheit der kleinen Kurve nach dem Magnestisieren in einem schwach magnetisierenden Feld erhalten wurden.

Zusätzlich dazu wurde bestätigt, dass mit R-T-B-basierten gesinterten Magneten gemäß Bsp. 2 bis 4, die 0,4 ≤ x ≤ 0,6 genügen, ein höheres Rechteckigkeitsverhältnis und die Flachheit der kleinen Kurve erhalten werden können.

(Bsp. 3, 7 bis 9)

Rohmaterialien wurden kombiniert, um R-T-B-basierte gesinterte Magneten zu erhalten, die eine in Tabelle 1 gezeigte Zusammensetzung aufweisen, und ähnlich Bsp. 1 wurde jede Zusammensetzung Gießen einer Rohmateriallegierung, Wasserstoffpulverisierungsbehandlung, Feinpulverisierung mittels Strahlmühle, Formen, Sintern und Alterungsbehandlung unterzogen.

Ähnlich Bsp. 1 wurde die Zusammensetzungsanalyse an R-T-B-basierten gesinterten Magneten von Bsp. 7 bis 9 durchgeführt und das Ergebnis ist in Tabelle 1 gezeigt. Auswertungsergebnisse des mittleren Korndurchmessers, der Korngrößenverteilung und der Bedeckungsrate der Korngrenzenphase gemäß den Hauptphasenkristallkörnern sowie Messergebnisse der Magneteigenschaften sind jeweils in Tabelle 2 gezeigt.

R-T-B-basierte gesinterte Magneten gemäß Bsp. 3, 7 und 8 genügen dem minimal magnetisierenden Feld von 8,0 kOe oder weniger und der Koerzitivkraft im minimal magnetisierenden Feld von 7,0 kOe oder weniger. Das Rechteckigkeitsverhältnis und die Flachheit der kleinen Kurve sind auch im minimal magnetisierenden Feld hoch. Somit wurde bestätigt, dass in einem Bereich von 0,00 ≤ y + z ≤ 0,20 eine niedrige Koerzitivkraft und eine hohes Rechteckigkeitsverhältnis und die Flachheit der kleinen Kurve nach dem Magnetisieren in einem schwach magnetisierenden Feld erhalten wurden. Im Speziellen wurde bestätigt, dass bei R-T-B-basierten gesinterten Magneten gemäß Bsp. 3 und 7, die 0,00 ≤ y + z ≤ 0,10 genügen, ein hohes Rechteckigkeitsverhältnis und die Flachheit der kleinen Kurve erhalten werden können.

(Bsp. 3, 10 bis 14)

Rohmaterialien wurden kombiniert, um R-T-B-basierte gesinterte Magneten zu erhalten, die eine in Tabelle 1 gezeigte Zusammensetzung aufweisen, und ähnlich Bsp. 1 wurde jede Zusammensetzung Gießen einer Rohmateriallegierung, Wasserstoffpulverisierungsbehandlung, Feinpulverisierung mittels Strahlmühle, Formen, Sintern und Alterungsbehandlung unterzogen.

Ähnlich Bsp. 1 wurde die Zusammensetzungsanalyse an R-T-B-basierten gesinterten Magneten von Bsp. 10 bis 14 durchgeführt und das Ergebnis ist in Tabelle 1 gezeigt. Auswertungsergebnisse des mittleren Korndurchmessers, der Korngrößenverteilung und der Bedeckungsrate der Korngrenzenphase gemäß den Hauptphasenkristallkörnern sowie Messergebnisse der Magneteigenschaften sind jeweils in Tabelle 2 gezeigt.

R-T-B-basierte gesinterte Magneten gemäß Bsp. 3, 11 bis 13 genügen dem minimal magnetisierenden Feld von 8,0 kOe oder weniger und der Koerzitivkraft im minimal magnetisierenden Feld von 7,0 kOe oder weniger. Das Rechteckigkeitsverhältnis und die Flachheit der kleinen Kurve sind auch im minimal magnetisierenden Feld hoch. Somit wurde bestätigt, dass in einem Bereich von 0,16 ≤ a/b ≤ 0,28 eine niedrige Koerzitivkraft und ein hohes Rechteckigkeitsverhältnis und die Flachheit der kleinen Kurve nach dem Magnetisieren in einem schwach magnetisierenden Feld erhalten wurden. Im Speziellen wurde bestätigt, dass bei R-T-B-basierten gesinterten Magneten gemäß Bsp. 3 und 13, die 0,24 ≤ a/b ≤ 0,28 genügen, ein höheres Rechteckigkeitsverhältnis und die Flachheit der kleinen Kurve erhalten werden können.

(Bsp. 3, 15 bis 21)

Rohmaterialien wurden kombiniert, um R-T-B-basierte gesinterte Magneten zu erhalten, die eine in Tabelle 1 gezeigte Zusammensetzung aufweisen, und ähnlich Bsp. 1 wurde Gießen einer Rohmateriallegierung, Wasserstoffpulverisierungs-behandlung, Feinpulverisierung mittels Strahlmühle, Formen, Sintern und Alterungsbehandlung durchgeführt.

Ähnlich Bsp. 1 wurde die Zusammensetzungsanalyse an R-T-B-basierten gesinterten Magneten von Bsp. 15 bis 21 durchgeführt und das Ergebnis ist in Tabelle 1 gezeigt. Auswertungsergebnisse des mittleren Korndurchmessers, der Korngrößenverteilung und der Bedeckungsrate der Korngrenzenphase gemäß den Hauptphasenkristallkörnern sowie Messergebnisse der Magneteigenschaften sind jeweils in Tabelle 2 gezeigt.

R-T-B-basierte gesinterte Magneten gemäß Bsp. 3, 16 bis 20 genügen dem minimal magnetisierenden Feld von 8,0 kOe oder weniger und der Koerzitivkraft im minimal magnetisierenden Feld von 7,0 kOe oder weniger. Das Rechteckigkeitsverhältnis und die Flachheit der kleinen Kurve sind auch im minimal magnetisierenden Feld hoch. Somit wurde bestätigt, dass in einem Bereich von 0,05 ≤ c/b ≤ 0,075 eine niedrige Koerzitivkraft und ein hohes Rechteckigkeitsverhältnis und die Flachheit der kleinen Kurve nach dem Magnetisieren in einem schwach magnetisierenden Feld erhalten wurden. Im Speziellen wurde bestätigt, dass bei R-T-B-basierten gesinterten Magneten gemäß Bsp. 3, 17 und 18, die 0,058 ≤ c/b ≤ 0,064 genügen, ein höheres Rechteckigkeitsverhältnis und die Flachheit der kleinen Kurve erhalten werden können.

(Bsp. 3, 22 bis 29)

Rohmaterialien wurden kombiniert, um R-T-B-basierte gesinterte Magneten zu erhalten, die eine in Tabelle 1 gezeigte Zusammensetzung aufweisen, und ähnlich Bsp. 1 wurde Gießen einer Rohmateriallegierung, Wasserstoffpulverisierungs-behandlung, Feinpulverisierung mittels Strahlmühle, Formen, Sintern und Alterungsbehandlung durchgeführt.

Ähnlich Bsp. 1 wurde die Zusammensetzungsanalyse an R-T-B-basierten gesinterten Magneten von Bsp. 22 bis 29 durchgeführt und das Ergebnis ist in Tabelle 1 gezeigt. Auswertungsergebnisse des mittleren Korndurchmessers, der Korngrößenverteilung und der Bedeckungsrate der Korngrenzenphase gemäß den Hauptphasenkristallkörnern sowie Messergebnisse der Magneteigenschaften sind jeweils in Tabelle 2 gezeigt.

R-T-B-basierte gesinterte Magneten gemäß Bsp. 3, 23 bis 28 genügen dem minimal magnetisierenden Feld von 8,0 kOe oder weniger und der Koerzitivkraft im minimal magnetisierenden Feld von 7,0 kOe oder weniger. Das Rechteckigkeitsverhältnis und die Flachheit der kleinen Kurve sind auch im minimal magnetisierenden Feld hoch. Somit wurde bestätigt, dass in einem Bereich von 0,005 ≤ d/b ≤ 0,028 eine niedrige Koerzitivkraft und ein hohes Rechteckigkeitsverhältnis und die Flachheit der kleinen Kurve nach dem Magnestisieren in einem schwach magnetisierenden Feld erhalten wurden. Im Speziellen wurde bestätigt, dass bei R-T-B-basierten gesinterten Magneten gemäß Bsp. 3, 24 und 26, die 0,008 ≤ d/b ≤ 0,015 genügen, ein höheres Rechteckigkeitsverhältnis und die Flachheit der kleinen Kurve erhalten werden können.

Unter den R-T-B-basierten gesinterten Magneten gemäß Bsp. 1 bis 29 genügten die R-T-B-basierten gesinterten Magneten gemäß Bsp. 2 bis 5, 7, 8, 11 bis 13, 16 bis 20 und 23 bis 28, die dem minimal magnetisierenden Feld von 8,0 kOe oder weniger und der Koerzitivkraft im minimal magnetisierenden Feld von 7,0 kOe oder weniger genügen und die auch im minimal magnetisierenden Feld ein hohes Rechteckigkeitsverhältnis und die Flachheit der kleinen Kurve aufweisen, der Bedeckungsrate der Korngrenzenphase von 70,0% oder mehr. Zusätzlich dazu genügten R-T-B-basierte gesinterte Magneten gemäß Bsp. 2 bis 4, 7, 8, 13, 17, 18 und 24 bis 26, die ein höheres Rechteckigkeitsverhältnis und die Flachheit der kleinen Kurve aufwiesen, der Bedeckungsrate der Korngrenzenphase von 90,0% oder mehr.

(Bsp. 3, 30 bis 35)

0,1 Masseprozent Amidlaurat als Pulverisierungshilfsmittel wurden zu dem Wasserstoffpulverisierungs-behandelten grob pulverisierten Pulver von Bsp. 3 in Tabelle 1 zugegeben und unter Verwendung einer Strahlmühle fein gemahlen. Während der Feinpulverisierung wurden Klassifizierungsbedingungen der Strahlmühle angepasst, um den mittleren Korndurchmesser des fein pulverisierten Pulvers auf 1,0 μm in Bsp. 30, 1,4 μm in Bsp. 31, 1,9 μm in Bsp. 32, 1,7 μm in Bsp. 33, 2,7 μm in Bsp. 34 und 4,7 μm in Bsp. 35 einzustellen. Nach der Feinpulverisierung wurde das entnommene Feinpulverisierungspulver erneut in die Strahlmühle gegeben und weiter akkurat klassifiziert.

Jedes erhaltene feinpulverisierte Pulver wurde ähnlich Bsp. 1 Formen, Sintern und Alterungsbehandlungen unterzogen.

Ähnlich Bsp. 1 wurden R-T-B-basierte gesinterte Magneten gemäß Bsp. 30 bis 35 Zusammensetzungsanalysen unterzogen und die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. Die Auswertungsergebnisse des mittleren Korndurchmessers, der Korngrößenverteilung und der Bedeckungsrate der Korngrenzenphase der Hauptphasenkristallkörner sowie Messergebnisse der Magneteigenschaften sind jeweils in Tabelle 2 gezeigt.

R-T-B-basierte gesinterte Magneten gemäß Bsp. 3, 30 bis 34 genügen dem minimal magnetisierenden Feld von 8,0 kOe oder weniger und der Koerzitivkraft im minimal magnetisierenden Feld von 7,0 kOe oder weniger. Das Rechteckigkeitsverhältnis und die Flachheit der kleinen Kurve sind auch im minimal magnetisierenden Feld hoch. Somit wurde bestätigt, dass in einem Bereich von D50 ≤ 4,00 μm eine niedrige Koerzitivkraft und ein hohes Rechteckigkeitsverhältnis und die Flachheit der kleinen Kurve nach dem Magnetisieren in einem schwach magnetisierenden Feld erhalten wurden. Im Speziellen wurde bestätigt, dass bei R-T-B-basierten gesinterten Magneten gemäß Bsp. 3 und 30 bis 33, die D50 ≤ 3,00 μm genügen, ein hohes Rechteckigkeitsverhältnis und die Flachheit der kleinen Kurve erhalten werden können.

(Bsp. 3, 36 bis 38)

Die Rohmaterialgusslegierung in Bsp. 3 von Tabelle 1 wurde in der folgenden Reihenfolge einer Wasserstoffpulverisierungsbehandlung unterzogen. Wasserstoff wurde in der Rohmateriallegierung bei Raumtemperatur eingelagert, eine Wärmebehandlung wurde bei 300°C 1 Stunde lang in Ar-Atmosphäre durchgeführt, auf Raumtemperatur abgekühlt und erneut wurde eine Wärmebehandlung bei 300°C 1 Stunde lang in einer Vakuumatmosphäre durchgeführt. In Bsp. 38 wurde keine Wasserstoffpulverisierungsbehandlung durchgeführt und die mechanische Grobpulverisierung wurde mittels einer Pochanlage durchgeführt.

Als Nächstes wurden 0,1 Masseprozent Amidlaurat als Pulverisierungshilfsmittel zu dem grob pulverisierten Pulver unter jeder Bedingung zugegeben und unter Verwendung einer Strahlmühle fein gemahlen. Während der Feinpulverisierung wurden Klassifizierungsbedingungen der Strahlmühle angepasst, um den mittleren Korndurchmesser des fein pulverisierten Pulvers auf 1,7 um einzustellen. In Bsp. 36 wurde nach dem Feinpulverisierungsverfahren das entnommene Feinpulverisierungspulver erneut in die Strahlmühle gegeben und weiter akkurat klassifiziert.

Jedes erhaltene feinpulverisierte Pulver wurde ähnlich Bsp. 1 Formen, Sintern und Alterungsbehandlungen unterzogen.

Ähnlich Bsp. 1 wurden R-T-B-basierte gesinterte Magneten gemäß Bsp. 36 bis 38 Zusammensetzungsanalysen unterzogen und die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. Die Auswertungsergebnisse des mittleren Korndurchmessers, der Korngrößenverteilung und der Bedeckungsrate der Korngrenzenphase der Hauptphasenkristallkörner sowie Messergebnisse der Magneteigenschaften sind jeweils in Tabelle 2 gezeigt.

R-T-B-basierte gesinterte Magneten gemäß Bsp. 3, 36 und 37 genügen dem minimal magnetisierenden Feld von 8,0 kOe oder weniger und der Koerzitivkraft im minimal magnetisierenden Feld von 7,0 kOe oder weniger. Das Rechteckigkeitsverhältnis und die Flachheit der kleinen Kurve sind auch im minimal magnetisierenden Feld hoch. Somit wurde bestätigt, dass in einem Bereich von (D90 – D10)/D50 ≤ 1,60 eine niedrige Koerzitivkraft und ein hohes Rechteckigkeitsverhältnis und die Flachheit der kleinen Kurve nach dem Magnetisieren in einem schwach magnetisierenden Feld erhalten wurden. Im Speziellen wurde bestätigt, dass bei R-T-B-basierten gesinterten Magneten gemäß Bsp. 3 und 36, die (D90 – D10)/D50 ≤ 1,20 genügen, ein hohes Rechteckigkeitsverhältnis und die Flachheit der kleinen Kurve erhalten werden können.

(Bsp. 2 bis 4 und 39 bis 41)

Rohmaterialien wurden kombiniert, um R-T-B-basierte gesinterte Magneten zu erhalten, die eine in Tabelle 1 gezeigte Zusammensetzung aufweisen, und ähnlich Bsp. 2 bis 4 wurde jede Zusammensetzung Gießen einer Rohmateriallegierung, Wasserstoffpulverisierungsbehandlung, Feinpulverisierung mittels Strahlmühle, Formen, Sintern und Alterungsbehandlung unterzogen.

Ähnlich Bsp. 1 wurde die Zusammensetzungsanalyse an R-T-B-basierten gesinterten Magneten von Bsp. 39 bis 41 durchgeführt und das Ergebnis ist in Tabelle 1 gezeigt. Auswertungsergebnisse des mittleren Korndurchmessers, der Korngrößenverteilung und der Bedeckungsrate der Korngrenzenphase gemäß den Hauptphasenkristallkörnern sowie Messergebnisse der Magneteigenschaften sind jeweils in Tabelle 2 gezeigt.

R-T-B-basierte gesinterte Magneten gemäß Bsp. 39 bis 41 genügen dem minimal magnetisierenden Feld von 8,0 kOe oder weniger und der Koerzitivkraft im minimal magnetisierenden Feld von 7,0 kOe oder weniger. Das Rechteckigkeitsverhältnis und die Flachheit der kleinen Kurve sind auch im minimal magnetisierenden Feld hoch. Somit wurde bestätigt, dass dieselbe Wirkung erhalten werden kann, auch wenn Fe nicht teilweise durch Co substituiert ist.

Hierin wurde die Erfindung basierend auf den Ausführungsformen beschrieben. Die Ausführungsformen sind Beispiele und können innerhalb des Schutzumfangs der Patentansprüche der Erfindung variiert werden. Fachleute auf dem Gebiet der Erfindung erkennen auch, dass solche Variationen innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung liegen. Daher ist die Beschreibung der Patentschrift nicht darauf beschränkt und wird als Exemplifizierung erachtet.

GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein R-T-B-basierter Seltenerdpermanentmagnet bereitgestellt werden, der für einen Motor mit variabler Magnetkraft, welcher in der Lage ist, in einem breiten Drehzahlbereich einen hohen Wirkungsgrad beizubehalten, bevorzugt wird.

Bezugszeichenliste

1
Hauptphasenkristallkörner
1'
Hauptphasenkristallkörner
2
Korngrenzenphase
3
ein Teil, in dem ein Umriss des Querschnitts der Hauptphasenkristallkörner die Korngrenze berührt
4
ein Teil, in dem ein Umriss des Querschnitts der Hauptphasenkristallkörner die Hauptphasenkristallkörner berührt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.

Zitierte Patentliteratur

  • JP 59-46008 A [0007]
  • JP 2010-34522 A [0007]
  • JP 2015-207662 A [0007]