Title:
Permanentmagnet auf R-T-B-Basis
Kind Code:
A1


Abstract:

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Permanentmagneten auf R-T-B-Basis bereitzustellen, der eine hohe magnetische Restflussdichte Br und eine hohe Koerzitivkraft HcJ aufweist. Es wird ein Permanentmagnet auf R-T-B-Basis bereitgestellt, in welchem R ein Seltenes-Erde-Element ist, T ein anderes Element als das Seltene-Erde-Element, B, C, O oder N ist, und B Bor ist. R umfasst zumindest Tb und T umfasst zumindest Fe, Cu, Co und Ga, und ein Gesamtanteil an R beträgt 28,05 bis 30,60 Masse-%, der Cu-Anteil beträgt 0,04 bis 0,50 Masse-%, der Co-Anteil beträgt 0,5 bis 3,0 Masse-%, der Ga-Anteil beträgt 0,08 bis 0,30 Masse-% und der B-Anteil beträgt 0,85 bis 0,95 Masse-%, bezogen auf 100 Masse-% einer Gesamtmasse an R, T und B, und eine Tb-Konzentration des Permanentmagneten auf R-T-B-Basis verringert sich von außen nach innen. embedded image




Inventors:
Masusawa, Kiyoyuki (Tokyo, JP)
Nakane, Makoto (Tokyo, JP)
Application Number:
DE102017222062A
Publication Date:
06/07/2018
Filing Date:
12/06/2017
Assignee:
TDK Corporation (Tokyo, JP)
International Classes:



Foreign References:
WO2006043348A12006-04-27
Attorney, Agent or Firm:
Grünecker Patent- und Rechtsanwälte PartG mbB, 80802, München, DE
Claims:
Ein Permanentmagnet auf R-T-B-Basis, wobei
R ein Seltenes-Erde-Element ist, T ein anderes Element als das Seltene-Erde-Element, B, C, O oder N ist und wobei B Bor ist,
R zumindest Tb umfasst,
T zumindest Fe, Cu, Co und Ga umfasst,
ein Gesamtanteil an R 28,05 bis 30,60 Masse-% beträgt, ein Cu-Anteil 0,04 bis 0,50 Masse-% beträgt, ein Co-Anteil 0,5 bis 3,0 Masse-% beträgt, ein Ga-Anteil 0,08 bis 0,30 Masse-% beträgt und ein B-Anteil 0,85 bis 0,95 Masse-% beträgt, bezogen auf 100 Masse-% einer Gesamtmasse an R, T und B, und
eine Tb-Konzentration des Permanentmagneten auf R-T-B-Basis von außen nach innen abnimmt.

Der Permanentmagnet auf R-T-B-Basis nach Anspruch 1, wobei
R zumindest ein leichtes Seltene-Erde-Element umfasst,
ein Gesamtanteil an R 29,25 bis 30,60 Masse-% beträgt, und
ein Gesamtanteil des leichten Seltene-Erde-Elements 29,1 bis 30,1 Masse-% beträgt.

Der Permanentmagnet auf R-T-B-Basis nach Anspruch 1 oder 2, wobei R zumindest Nd umfasst.

Der Permanentmagnet auf R-T-B-Basis nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei
R zumindest Pr umfasst, und
ein Pr-Anteil größer als Null und 10,0 Masse-% oder kleiner ist.

Der Permanentmagnet auf R-T-B-Basis nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei R zumindest Nd und Pr umfasst.

Der Permanentmagnet auf R-T-B-Basis nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei
T ferner Al umfasst, und
ein AI-Anteil 0,15 bis 0,30 Masse-% beträgt.

Der Permanentmagnet auf R-T-B-Basis nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei
T ferner Zr umfasst, und
ein Zr-Anteil 0,10 bis 0,30 Masse-% beträgt.

Der Permanentmagnet auf R-T-B-Basis nach einem der Ansprüche 1 bis 7, der ferner C enthält, wobei
ein C-Anteil 1100 ppm oder weniger bezogen auf eine Gesamtmasse des Permanentmagneten auf R-T-B-Basis beträgt.

Der Permanentmagnet auf R-T-B-Basis nach einem der Ansprüche 1 bis 8, der ferner N enthält,
wobei ein N-Anteil 1000 ppm oder weniger bezogen auf eine Gesamtmasse des Permanentmagneten auf R-T-B-Basis beträgt.

Der Permanentmagnet auf R-T-B-Basis nach einem der Ansprüche 1 bis 9, der ferner O enthält,
wobei ein O-Anteil 1000 ppm oder weniger bezogen auf eine Gesamtmasse des Permanentmagneten auf R-T-B-Basis beträgt.

Der Permanentmagnet auf R-T-B-Basis nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei ein Atomverhältnis von Tb/C 0,10 bis 0,95 beträgt.

Der Permanentmagnet auf R-T-B-Basis nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei ein Atomverhältnis von TRE/B 2,2 bis 2,7 beträgt, wobei TRE der Gesamtanteil an R ist.

Der Permanentmagnet auf R-T-B-Basis nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei ein Atomverhältnis von 14 B/(Fe + Co) größer als Null und 1,01 oder kleiner ist.

Description:
HINTERGRUND DER ERFINDUNGGebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Permanentmagneten auf R-T-B-Basis.

Beschreibung des Stands der Technik

Ein Seltene-Erde-Permanentmagnet mit einer Zusammensetzung auf R-T-B-Basis ist ein Magnet, der überlegene magnetische Eigenschaften zeigt, und es wird viel Forschung, die weitere Verbesserungen der magnetischen Eigenschaften zum Ziel hat, dementsprechend ausgeführt. Faktoren zum Ausdrücken der magnetischen Eigenschaften sind generell die magnetische Restflussdichte (Restmagnetisierung) Br und die Koerzitivkraft HcJ. Ein Magnet, der diesbezüglich hohe Werte aufweist, wird als ein Magnet mit überlegenen magnetischen Eigenschaften eingestuft.

Die Patentschrift 1 erwähnt einen Seltene-Erde-Magnet, in welchem ein magnetischer Körper in eine Aufschlämmung eingetaucht wird, in der ein feines Pulver mit einem Seltene-Erde-Element in Wasser oder einem organischen Lösungsmittel aufgelöst ist, wobei er erwärmt wird und das Seltene-Erde-Element entlang den Korngrenzen in dem Magnetkörper diffundiert.

Patentschrift 1: Eine Broschüre der WO 2006/43348

OFFENBARUNG DER ERFINDUNGMITTEL ZUM LÖSEN DER PROBLEME

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Permanentmagneten auf Basis von R-T-B bereitzustellen, der eine hohe magnetische Restflussdichte Br und eine hohe Koerzitivkraft HcJ hat.

Um die vorhergehende Aufgabe zu lösen, wird in dem Permanentmagnet auf R-T-B-Basis der Erfindung bereitgestellt
ein Permanentmagnet auf R-T-B-Basis, in welchem,
„R“ ein Seltenes-Erde-Element ist, „T“ ein anderes Element als das Seltene-Erde-Element, „B“, „C“, „O“ oder „N“ ist, und „B“ Bor ist,
„R“ zumindest Tb enthält,
„T“ zumindest Fe, Cu, Co und Ga umfasst,
ein Gesamtanteil an „R“ 28,05 bis 30,60 Masse-% beträgt, ein Cu-Anteil 0,04 bis 0,50 Masse-% beträgt, ein Co-Anteil 0,5 bis 3,0 Masse-% beträgt, ein Ga-Anteil 0,08 bis 0,30 Masse-% beträgt und ein „B“-Anteil 0,85 bis 0,95 Masse-% beträgt, wobei dies in Bezug auf 100 Masse-% einer Gesamtmasse von „R“, „T“ und „B“ zu verstehen ist, und
wobei die Tb-Konzentration des Permanentmagneten auf R-T-B-Basis von außen nach innen abnimmt.

Der erfindungsgemäße Permanentmagnet auf R-T-B-Basis kann eine verbesserte magnetische Restflussdichte Br und eine verbesserte Koerzitivkraft HcJ haben, indem er die vorhergehenden Eigenschaften aufweist.

„R“ kann zumindest ein leichtes Seltene-Erde-Element umfassen, der „R“-Anteil kann 29,25 bis 30,60 Masse-% betragen und ein Gesamtanteil des leichten Seltene-Erde-Elements kann 29,1 bis 30,1 Masse-% betragen.

„R“ kann zumindest Nd umfassen.

„R“ kann zumindest Pr umfassen. Der Pr-Anteil kann größer als Null und 10,0 Masse-% oder kleiner sein.

„R“ kann zumindest Nd und Pr umfassen.

„T“ kann ferner Al umfassen. Der Al-Anteil kann 0,15 bis 0,30 Masse-% betragen.

„T“ kann ferner Zr umfassen bzw. enthalten. Der Zr-Anteil kann 0,10 bis 0,30 Masse-% betragen.

Der Permanentmagnet auf R-T-B-Basis kann ferner „C“ enthalten. Der „C“-Anteil kann 1100 ppm oder weniger in Bezug auf eine Gesamtmasse des Permanentmagneten auf R-T-B-Basis betragen.

Der Permanentmagnet auf R-T-B-Basis kann ferner „N“ enthalten. Der „N“-Anteil kann 1000 ppm oder weniger in Bezug auf die Gesamtmasse des Permanentmagneten auf R-T-B-Basis betragen.

Der Permanentmagnet auf R-T-B-Basis kann ferner „O“ enthalten. Der „O“-Anteil kann 1000 ppm oder weniger in Bezug auf die Gesamtmasse des Permanentmagneten auf R-T-B-Basis betragen.

Ein Atomverhältnis von Tb/C kann 0,10 bis 0,95 betragen.

Ein Atomverhältnis von TRE/B kann 2,2 bis 2,7 betragen, wobei TRE ein Gesamtanteil von R ist.

Ein Atomverhältnis von 14 B/(Fe + Co) kann größer als Null und 1,01 oder kleiner sein.

Figurenliste

  • 1 ist eine schematische Ansicht des Permanentmagneten auf R-T-B-Basis gemäß der vorliegenden Ausführungsform.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Im Weiteren wird die Erfindung auf der Grundlage der in der Figur gezeigten Ausführungsform beschrieben.

<Permanentmagnet auf R-T-B-Basis>

Ein Permanentmagnet auf R-T-B-Basis 1 gemäß den Ausführungsformen weist Körner bzw. Kristallkörner auf, die aus R2T14B-Kristallen und ihren Korngrenzen aufgebaut sind.

Der Permanentmagnet auf R-T-B-Basis 1 gemäß der Ausführungsform kann eine beliebige geeignete Form haben.

Der Permanentmagnet auf R-T-B-Basis 1 gemäß der Ausführungsform kann eine entsprechende magnetische Restflussdichte Br, eine Koerzitivkraft HcJ, eine Korrosionswiderstandsfähigkeit bzw. Korrosionsbeständigkeit und eine Stabilität bei der Herstellung in erhöhtem Maße aufweisen, indem eine größere Anzahl spezieller Elemente einschließlich von Tb innerhalb eines spezifizierten Bereichs ihres Anteils mit aufgenommen wird.

Der Permanentmagnet auf R-T-B-Basis 1 gemäß der Ausführungsform zeigt eine Konzentrationsverteilung, in der die Tb-Konzentration sich von außen nach innen des Permanentmagneten auf R-T-B-Basis 1 verringert.

Genauer gesagt, wie in 1 gezeigt ist, kann, wenn ein rechteckiger Permanentmagnet auf R-T-B-Basis 1 der vorliegenden Ausführungsform in Parallelepiped-Form einen Oberflächenteil und einen zentralen Teil aufweist, der Tb-Anteil in dem Oberflächenteil um 2% oder mehr, um 5% oder mehr oder um 10% oder mehr höher sein als in dem zentralen Teil. Zu beachten ist, dass der Oberflächenteil die Oberfläche des Permanentmagneten auf R-T-B-Basis 1 ist. Beispielsweise sind die Punkte C und C' in 1 der Oberflächenteil. Die Punkte C und C' sind die Schwerpunkte der Oberflächen, die in 1 einander zugewandt sind. Der zentrale Teil ist ein zentraler Teil des Permanentmagneten auf R-T-B-Basis 1. Beispielsweise ist der zentrale Teil ein Teil mit halber Dicke des Permanentmagneten auf R-T-B-Basis 1. Beispielsweise ist ein Punkt M (ein Mittelpunkt zwischen den Punkten C und C') in 1 der zentrale Teil.

Es kann ein beliebiges Verfahren zur Erzeugung der zuvor genannten Konzentrationsverteilung für den Tb-Anteil eingesetzt werden, jedoch kann die besagte Tb-Konzentration in dem Magneten durch eine Diffusion an Korngrenzen von Tb erzeugt werden, wie dies später beschrieben ist.

„R“ ist das Seltene-Erde-Element. Das Seltene-Erde-Element umfasst Sc, Y und Lanthanoide, die zur Gruppe III in der erweiterten Periodentabelle gehören. Zu Lanthanoiden gehören etwa La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb und Lu. Ferner ist in dem Permanentmagneten auf R-T-B-Basis gemäß der vorliegenden Ausführungsform stets Tb als „R“ enthalten. Ferner ist Nd vorzugsweise als „R“ enthalten.

Die Seltenen-Erde-Elemente werden generell in leichte Seltene-Erde-Elemente und schwere Seltene-Erde-Elemente eingestuft. Die leichten Seltenen-Erde-Elemente des Permanentmagneten auf R-T-B-Basis gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu und die schweren Seltene-Erde-Elemente des Magneten sind Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb und Lu.

„T“ ist kein Seltenes-Erde-Element, etwa B, C, O oder N. Der Permanentmagnet auf R-T-B-Basis gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthält zumindest Fe, Co, Cu und Ga als „T“. Des Weiteren können eine oder mehrere Arten an Elementen aus den Elementen, etwa Al, Mn, Zr, Ti, V, Cr, Ni, Nb, Mo, Ag, Hf, Ta, W, Si, P, Bi, Sn als „T“ enthalten sein.

„B“ ist Bor.

Ein Gesamtanteil an „R“ in dem Permanentmagnet auf R-T-B-Basis der vorliegenden Ausführungsform beträgt 28,05 Masse-% oder mehr bis 30,60 Masse-% oder weniger in Bezug auf 100 Masse-% einer Gesamtmasse an R, T und B. Wenn der Gesamtanteil an „R“ kleiner als 28,05 Masse-% ist, dann nimmt die Koerzitivkraft HcJ ab. Wenn der Gesamtanteil an „R“ 30,60 Masse-% übersteigt, nimmt die magnetische Restflussdichte Br ab. Der Gesamtanteil an „R“ kann 28,25 Masse-% oder höher bis 30,60 Masse-% oder weniger sein, er kann 29,25 Masse-% oder höher bis 30,60 Masse-% oder weniger sein, er kann 29,45 Masse-% oder höher bis 30,60 Masse-% oder weniger sein, oder er kann 29,45 Masse-% oder höher bis 30,45 Masse-% oder weniger sein.

Wenn ein Gesamtanteil der leichten Seltenen-Erde-Elemente in dem Permanentmagneten auf R-T-B-Basis der vorliegenden Ausführungsform als TRL definiert ist und ein Gesamtmassenanteil von „R“, „T“ und „B“ 100 Masse-% beträgt, dann kann TRL 27,9 Masse-% oder höher und 30,1 Masse-% oder weniger betragen, oder kann 29,1 Masse-% oder höher und 30,1 Masse-% oder weniger betragen. Wenn TRL innerhalb des zuvor genannten Bereichs liegt, dann können die magnetische Restflussdichte und die Koerzitivkraft HcJ weiter erhöht werden.

Der Permanentmagnet auf R-T-B-Basis gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthält Nd mit einem optionalem Anteil. Der Nd-Anteil kann Null bis 30,1 Masse-%, Null bis 29,6 Masse-%, 19,6 bis 29,6 Masse-%, 19,6 bis 24,6 Masse-% oder 19,6 bis 22,6 Masse-% bezogen auf 100 Masse-% einer Gesamtmasse an R, T und B betragen. Der Pr-Anteil kann Null bis 10,0 Masse-% betragen. Das heißt, Pr ist gegebenenfalls nicht enthalten. Der Permanentmagnet auf R-T-B-Basis gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann zumindest Nd und Pr als „R“ enthalten. Der Pr-Anteil kann 5,0 Masse-% oder höher und 10,0 Masse-% oder weniger betragen, und kann ferner 5,0 Masse-% oder höher und 7,5 Masse-% oder weniger sein. Wenn der Pr-Anteil 10,0 Masse-% oder weniger beträgt, ist der Temperaturkoeffizient der Koerzitivkraft HcJ verbessert. Um insbesondere die Koerzitivkraft HcJ bei hoher Temperatur zu verbessern, beträgt der Pr-Anteil vorzugsweise Null bis 7,5 Masse-%.

Ferner kann der Permanentmagnet auf R-T-B-Basis gemäß der vorliegenden Ausführungsform 1,0 Masse-% oder weniger des schweren Seltene-Erde-Elements insgesamt in Bezug auf 100 Masse-% einer Gesamtmasse an „R“, „T“ und „B“ enthalten. Das schwere Seltene-Erde-Element enthält stets Tb und kann ferner Dy enthalten. Es ist einfach, eine gute magnetische Restflussdichte beizubehalten, wenn der Gesamtanteil des schweren Seltenen-Erde-Elements 1,0 Masse-% oder weniger beträgt. Als schweres Seltene-Erde-Element kann im Wesentlichen nur Tb gegebenenfalls vorgesehen sein. Der Tb-Anteil in diesem Falle beträgt 0,15 Masse-% oder höher und 1,0 Masse-% oder weniger, 0,15 Masse-% oder höher und 0,75 Masse-% oder weniger und 0,15 Masse-% oder höher und 0,5 Masse-% oder weniger. Die Koerzitivkraft HcJ nimmt tendenziell ab, wenn der Tb-Anteil kleiner als 0,15 Masse-% ist. Die magnetische Restflussdichte Br nimmt tendenziell ab, wenn der Tb-Anteil 1,0 Masse-% übersteigt.

Der Cu-Anteil beträgt 0,04 Masse-% oder höher und 0,50 Masse-% oder weniger bezogen auf 100 Masse-% der Gesamtmasse an „R“, „T“ und „B“. Die Koerzitivkraft HcJ nimmt tendenziell ab, wenn der Cu-Anteil kleiner als 0,04 Masse-% ist. Wenn der Cu-Anteil 0,50 Masse-% übersteigt, nimmt die Koerzitivkraft HcJ tendenziell ab, und die magnetische Restflussdichte Br nimmt ebenfalls tendenziell ab. Ferner kann der Cu-Anteil 0,10 Massen-% oder höher und 0,5 Massen- % oder kleiner sein, und kann 0,10 Masse-% oder höher und 0,30 Masse-% oder weniger betragen. Die Korrosionswiderstandsfähigkeit nimmt tendenziell zu, wenn der Cu-Anteil 0,10 Masse-% oder höher ist.

Der Ga-Anteil beträgt 0,08 Masse-% oder mehr und 0,30 Masse-% oder weniger, bezogen auf 100% Masse-% der Gesamtmasse an „R“, „T“ und „B“. Die Koerzitivkraft HcJ steigt ausreichend an, wenn der Ga-Anteil 0,08 Masse-% oder höher ist. Eine Unterphase, etwa eine R-T-Ga-Phase, bildet sich tendenziell aus, und die magnetische Restflussdichte Br nimmt tendenziell ab, wenn der Ga-Anteil 0,30 Masse-% übersteigt. Ferner kann der Ga-Anteil 0,10 Masse-% oder höher und 0,25 Masse-% oder niedriger sein.

Der Co-Anteil beträgt 0,5 Masse-% oder mehr und 3,0 Masse-% oder weniger bezogen auf 100 Masse-% der Gesamtmasse an R, T und B. Die Korrosionswiderstandsfähigkeit verbessert sich, indem Co mit aufgenommen wird. Die Korrosionswiderstandsfähigkeit des schließlich erhaltenen Permanentmagneten auf R-T-B-Basis verschlechtert sich, wenn der Co-Anteil kleiner als 0,5 Masse-% ist. Die verbessernde Wirkung in Bezug auf die Korrosionswiderstandsfähigkeit zeigt eine Sättigung und führt zu höheren Kosten, wenn der Co-Anteil 3,0 Masse-% übersteigt. Der Co- Anteil kann 1,0 Masse-% oder höher und 3,0 Masse-% oder kleiner sein.

Der Al-Anteil beträgt 0,15 Masse-% oder mehr und 0,30 Masse-% oder weniger, bezogen auf 100 Masse-% der Gesamtmasse an „R“, „T“ und „B“. Wenn der Al-Anteil 0,15 Masse-% oder höher ist, kann sich die Koerzitivkraft HcJ erhöhen. Ferner werden Unterschiede der magnetischen Eigenschaften, insbesondere der Koerzitivkraft HcJ, aufgrund der Änderungen einer Alterungstemperatur oder einer Wärmebehandlungstemperatur nach der Korngrenzendiffusion klein, und die Schwankung der Eigenschaften während der Massenherstellung werden gering. Das heißt, die Stabilität bei der Produktion wird verbessert. Die magnetische Restflussdichte Br kann verbessert werden, wenn der Al-Anteil 0,30 Masse-% oder weniger beträgt. Der Temperaturkoeffizient der Koerzitivkraft HcJ kann ebenfalls verbessert werden. Der Al-Anteil kann 0,15 Masse-% oder höher und 0,25 Masse-% oder niedriger sein. Der Unterschied in den magnetischen Eigenschaften, insbesondere für die Koerzitivkraft HcJ, aufgrund der Änderungen der Alterungstemperatur oder der Wärmebehandlungstemperatur nach der Korngrenzendiffusion, wird ferner noch geringer, wenn der Al-Anteil 0,15 Masse-% oder höher und 0,25 Masse-% oder weniger beträgt.

Der Zr-Anteil beträgt 0,10 Masse-% oder mehr und 0,30 Masse-% oder weniger bezogen auf 100 Masse-%. der Gesamtmasse an „R“, „T“ und „B“. Ein von der Norm abweichendes Kornwachstum während des Sinterns kann verhindert werden, und ein Rechteckigkeitsverhältnis Hk/HcJ und ein Magnetisierungsverhältnis bei geringem Magnetfeld können verbessert werden, indem Zr eingebaut wird. Indem der Zr-Anteil auf 0,10 Masse-% oder höher eingestellt wird, kann die unterdrückende Wirkung für ein von der Norm abweichendes Kornwachstum während des Sinterns verbessert werden, indem Zr mit eingebaut wird, und das Rechteckigkeitsverhältnis Hk/HcJ und das Magnetisierungsverhältnis bei niedrigem Magnetfeld können verbessert werden. Indem der Zr-Anteil auf 0,30 Masse-% oder weniger eingestellt wird, kann die magnetische Restflussdichte Br verbessert werden. Der Zr-Anteil kann 0,15 Masse-% oder mehr und 0,30 Masse-% oder weniger betragen und kann 0,15 Masse-% oder mehr und 0,25 Masse-% oder weniger sein. Durch Einstellung des Zr-Anteils auf 0,15 Masse-% oder mehr kann ein optimaler Temperaturbereich für das Sintern vergrößert werden. Das heißt, die verhindernde Wirkung für das von der Norm abweichende Kornwachstum während des Sinterns wird weiter verbessert. Die Schwankungen der Eigenschaften werden gering und die Stabilität bezüglich der Herstellung wird verbessert.

Ferner kann der Permanentmagnet auf R-T-B-Basis gemäß der vorliegenden Ausführungsform Mn aufweisen. Wenn Mn enthalten ist, kann der Mn-Anteil 0,02 Masse-% bis 0,10 Masse-% bezogen auf 100 Masse-% der Gesamtmasse an „R“, „T“ und „B“ betragen. Durch Einstellung des Mn-Anteils auf 0,02 Masse-% oder höher, steigt tendenziell die magnetische Restflussdichte Br an, und die Koerzitivkraft HcJ nimmt tendenziell zu. Durch Einstellung des Mn-Anteils auf 0,10 Masse-% oder weniger, steigt die Koerzitivkraft HcJ tendenziell an. Der Mn-Anteil kann 0,02 Masse-% oder höher und 0,06 Masse% oder niedriger sein.

Der „B“-Anteil in dem Permanentmagnet auf R-T-B-Basis gemäß der vorliegenden Ausführungsform liegt bei 0,85 Masse-% oder höher bis 0,95 Masse-% oder weniger, bezogen auf 100 Masse-% der Gesamtmasse an „R“, „T“ und „B“. Es wird schwierig, eine ausgeprägte Rechteckform zu realisieren, wenn der „B“-Anteil kleiner als 0,85 Masse-% ist. Das heißt, es wird schwierig, das Rechteckigkeitsverhältnis Hk/HcJ zu erhöhen. Das Rechteckigkeitsverhältnis Hk/HcJ nimmt ab, wenn der „B“-Anteil 0,95 Masse-% übersteigt. Der „B“-Anteil kann 0,88 Masse-% oder höher und 0,94 Masse-% oder niedriger sein. Die magnetische Restflussdichte Br nimmt tendenziell weiter ab, wenn der „B“-Anteil 0,88 Masse-% oder höher ist. Die Koerzitivkraft HcJ wird tendenziell weiter ansteigen, wenn der „B“-Anteil 0,94 Masse-% oder kleiner ist.

Ein Atomverhältnis von TRE/B kann 2,2 oder größer und 2,7 oder kleiner sein, wobei TRE der Gesamtanteil des „R“-Elements ist. Das Atomverhältnis von TRE/B kann 2,24 oder größer und 2,65 oder kleiner sein, kann 2,31 oder größer und 2,65 oder kleiner sein, kann 2,36 oder größer und 2,61 oder kleiner sein, kann 2,36 oder größer und 2,56 oder kleiner sein und kann 2,37 oder größer und 2,56 oder kleiner sein. Die magnetische Restflussdichte und die Koerzitivkraft HcJ nehmen tendenziell zu, wenn das TRE/B innerhalb des zuvor genannten Bereichs liegt.

Ferner kann ein Atomverhältnis von 14 B/(Fe + Co) größer als Null bis 1,01 oder kleiner sein. Das Rechteckigkeitsverhältnis nimmt tendenziell zu, wenn 14 B/(Fe + Co) 1,01 oder kleiner ist. 14 B/(Fe + Co) kann 1,00 oder kleiner sein.

Ein Atomverhältnis Tb/C, in welchem der Tb-Anteil durch den „C“-Anteil geteilt ist, kann 0,10 oder größer bis 0,95 oder kleiner sein. Wenn das Tb/C innerhalb des zuvor genannten Bereichs liegt, wird der Temperaturkoeffizient für die Koerzitivkraft HcJ besser und die Koerzitivkraft HcJ bei hoher Temperatur wird ebenfalls verbessert. Ferner kann Tb/C 0,10 oder größer und 0,65 oder kleiner sein, kann 0,15 oder größer und 0,50 oder kleiner sein, oder kann 0,20 oder größer und 0,45 oder kleiner sein. Ferner kann Tb/C 0,13 oder größer und 0,63 oder kleiner sein, kann 0,17 oder größer und 0,63 oder kleiner sein, kann 0,21 oder größer und 0,63 oder kleiner sein, oder kann 0,21 oder größer und 0,44 oder kleiner sein. Wenn ferner TRL 29,1 Masse-% oder höher und 30,1 Masse-% oder kleiner ist, und wenn Tb/C innerhalb des vorhergehenden Bereichs liegt, dann verbessert sich der Temperaturkoeffizient für die Koerzitivkraft HcJ und es verbessert sich die Koerzitivkraft HcJ bei hoher Temperatur.

Der Kohlenstoff-„C“-Anteil in dem Permanentmagnet auf R-T-B-Basis gemäß der vorliegenden Ausführungsform bezogen auf eine Gesamtmasse des Permanentmagneten auf R-T-B-Basis kann 1100 ppm oder weniger, 1000 ppm oder weniger, oder 900 ppm oder weniger sein. Er kann 600 bis 1100 ppm, 600 bis 1000 ppm oder 600 bis 900 ppm sein. Die Koerzitivkraft HcJ nimmt tendenziell zu, wenn der Kohlenstoffanteil 1100 ppm oder weniger ist. Insbesondere in Hinblick auf die Verbesserung der Koerzitivkraft HcJ kann der Kohlenstoffanteil 900 ppm oder weniger betragen. Die Herstellung des Permanentmagneten auf R-T-B-Basis, in welchem der Kohlenstoffanteil niedriger als 600 ppm ist, führt zu schwierigen Prozessbedingungen für den Permanentmagneten auf R-T-B-Basis, was somit einen Beitrag zur Kostenerhöhung darstellt.

Insbesondere in Hinblick auf die Verbesserung des Rechteckigkeitsverhältnisses kann der Kohlenstoffanteil bei 800 bis 1100 ppm liegen.

Der Stickstoff-„N“-Anteil in dem Permanentmagneten auf R-T-B-Basis gemäß der vorliegenden Ausführungsform bezogen auf eine Gesamtmasse des Permanentmagneten auf R-T-B-Basis kann bei 1000 ppm oder weniger, bei 700 ppm oder weniger, oder bei 600 ppm oder weniger liegen. Der „N“-Anteil kann bei 250 bis 1000 ppm, bei 250 bis 700 ppm, oder bei 250 bis 600 ppm liegen. Die Koerzitivkraft HcJ kann leicht gesteigert werden, wenn der Stickstoffanteil gering ist. Die Herstellung des Permanentmagneten auf R-T-B-Basis, in welchem der Stickstoffanteil kleiner als 250 ppm ist, führt zu schwierigen Prozessbedingungen für den Permanentmagneten auf R-T-B-Basis, was somit einen Beitrag zu Erhöhung der Kosten leistet.

Der Sauerstoff-„O“-Anteil in dem Permanentmagneten auf R-T-B-Basis gemäß der vorliegenden Ausführungsform bezogen auf eine Gesamtmasse des Permanentmagneten auf R-T-B-Basis kann bei 1000 ppm oder weniger, bei 800 ppm oder weniger, bei 700 ppm oder weniger, oder bei 500 ppm oder weniger liegen. Er kann bei 350 bis 500 ppm liegen. Obwohl es keine spezielle untere Grenze für den Sauerstoffanteil gibt, werden bei der Herstellung des Permanentmagneten auf R-T-B-Basis, bei dem der Sauerstoffanteil kleiner als 350 ppm ist, die Prozessbedingungen für den Permanentmagneten auf R-T-B-Basis schwierig, was zu einer Zunahme der Kosten führt.

Ferner kann durch die Einstellung des „R“-Anteils vor der zuvor genannten Korngrenzendiffusion auf 29,1 Masse-% oder höher und die Einstellung des Sauerstoffanteils auf 1000 ppm oder weniger, 800 ppm oder weniger, 700 ppm oder weniger, oder 500 ppm oder weniger eine Verformung während des Sinterns verhindert werden und die Stabilität bezüglich der Herstellung kann verbessert werden. Zu beachten ist, dass wenn der „R“-Anteil vor der zuvor genannten Korngrenzendiffusion 29,1 Masse-% oder mehr beträgt, dann beträgt der „R“-Anteil nach der Korngrenzendiffusion beispielsweise 29,25 Masse-% oder mehr.

Folgende Gründe können in Betracht gezogen werden, um eine Verformung während des Sinterns zu verhindern, wonach der Gesamt-„R“-Anteil auf einen vorbestimmten Anteil oder höher eingestellt wird und wonach der Sauerstoffanteil verringert wird. Der Sinter-Mechanismus eines Permanentmagneten auf R-T-B-Basis ist eine Flüssigphasen-Sinterung, wobei eine Korngrenzen-Phasenkomponente, die als R-reiche Phase bezeichnet wird, schmilzt, um eine flüssige Phase während des Sinterns zu bilden, die eine Verdichtung fördert. Andererseits ist „O“ in Bezug auf die R-reiche Phase reaktiv, und eine Seltene-Erde-Oxidphase wird intensiver gebildet, wenn der „O“-Anteil zunimmt und der Anteil der R-reichen Phase abnimmt. Es sind oxidierende Verunreinigungsgase, obwohl nur in sehr geringer Menge, typischer Weise in einem Sinterofen vorhanden. Während des Sintervorgangs oxidiert daher die R-reiche Phase in der Nähe der Oberfläche eines Vorform-Presslings, und der Anteil der R-reichen Phase nimmt lokal ab. Wenn die Zusammensetzung einen hohen gesamten „R“-Anteil und einen geringen „O“-Anteil hat, ist der Anteil der R-reichen Phase groß, und ein Einfluss der Oxidation auf das Schrumpfverhalten während des Sinterns wird daher gering. Indem die Zusammensetzung einen geringeren „R“-Anteil und/oder einen hohen „O“-Anteil aufweist, beeinflusst die Oxidation während des Sinterns das Schrumpfverhalten während des Sinterns. Folglich wird ein gesinterter Körper durch eine teilweise erfolgende Änderung im Schrumpfverhalten verformt, das heißt, durch eine teilweise erfolgende Größenänderung. Somit kann die Verformung während des Sinterns verhindert werden, indem der Gesamtanteil an „R“ auf einen vorgegebenen Betrag oder größer eingestellt wird und indem der „O“-Anteil gesenkt wird.

Ein Messverfahren für Komponenten diverser Arten, die in dem Permanentmagnet auf R-T-B-Basis gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthalten sind, kann ein konventionelles und allgemein bekanntes Verfahren sein. Die Anteile der diversen Arten von Metallelementen können durch Röntgen-Fluoreszenzanalyse, durch Atomemissionsspektroskopie im induktiv gekoppelten Plasma (ICP-Analyse) und dergleichen gemessen werden. Der Sauerstoffanteil wird etwa durch ein nicht-dispersives Infrarot-Absorptionsverfahren bei inerter Gasfusion gemessen. Der Kohlenstoffanteil wird etwa durch ein Infrarot-Absorptionsverfahren bei Verbrennung im Sauerstoffstrom gemessen. Der Stickstoffanteil wird etwa durch ein Verfahren zur thermischen Leitfähigkeit bei Inertgasfusion gemessen.

Des Weiteren enthält der Permanentmagnet auf R-T-B-Basis gemäß der vorliegenden Ausführungsform mehrere Hauptphasenkörner und Korngrenzen. Das Hauptphasenkorn kann ein Kern-Hülle-Korn mit einem Kern und einer Hülle sein, die den Kern umgibt. Zumindest in der Hülle kann das schwere Seltene-Erde-Element vorhanden sein, und es kann Tb vorhanden sein.

Indem bewirkt wird, dass das schwere Seltene-Erde-Element in dem Hüllenteil vorhanden ist, ist es möglich, in effizienter Weise die magnetischen Eigenschaften des Permanentmagneten auf R-T-B-Basis zu verbessern.

In dieser Ausführungsform wird ein Teil, in welchem das Verhältnis des schweren Seltene-Erde-Elements zu dem leichten Seltene-Erde-Element (Molverhältnis schweres Seltene-Erde-Element/leichtes Seltene-Erde-Element) gleich dem Zweifachen oder Vielfachen desselben Verhältnisses in dem zentralen Teil (Kern) der Hauptphasenkerns ist, als die Hülle definiert.

Es gibt keine spezielle Beschränkung für die Dicke der Hülle, aber sie kann 500 nm oder kleiner sein. Ferner ist auch der Durchmesser des Hauptphasenkorns nicht in besonderer Weise beschränkt, kann jedoch 3,0 µm oder mehr und 6,5 µm oder weniger sein.

(0057) Das Verfahren zur Festlegung des Hauptphasenkorns als das zuvor genannte Kern-Hülle-Korn ist optional. Es kann ein Korngrenzendiffusionsverfahren, wie es nachfolgend beschrieben ist, anschaulich verwendet werden. Das schwere Seltene-Erde-Element diffundiert entlang den Korngrenzen und das schwere Seltene-Erde-Element ersetzt das Seltene-Erde-Element „R“ an den Oberflächen der Hauptphasenkörner. Anschließend wird die Hülle mit dem großen Verhältnis an schwerem Seltene-Erde-Element gebildet und wird zu dem Kern-Hülle-Korn.

Im Weiteren wird ein Herstellungsverfahren für den Permanentmagnet auf R-T-B-Basis detailliert beschrieben, wobei jedoch das Verfahren nicht darauf beschränkt ist, und es können auch andere bekannte Verfahren anwendet werden.

[Herstellungsvorgang für das Rohmaterialpulver]

Es kann ein Rohmaterialpulver durch ein gut bekanntes Verfahren hergestellt werden. In der vorliegenden Ausführungsform wird ein Einzel-Legierungsverfahren unter Anwendung einer einzelnen Legierung beschrieben; jedoch kann auch ein Verfahren, das als Zwei-Legierungsverfahren bekannt ist, verwendet werden, wonach die erste und die zweite Legierung zueinander unterschiedliche Zusammensetzung haben und gemischt werden, um ein Rohmaterialpulver herzustellen.

Zunächst wird eine Rohmateriallegierung des Permanentmagneten auf R-T-B-Basis hergestellt (ein Legierungsherstellungsvorgang). Gemäß dem Legierungsherstellungsvorgang wird eine Rohmateriallegierung mit gewünschter Zusammensetzung hergestellt, indem die Rohmaterialmetalle entsprechend einer Zusammensetzung des Permanentmagneten auf R-T-B-Basis der Ausführungsform durch ein gut bekanntes Verfahren geschmolzen und nachfolgend geformt bzw. gegossen werden.

Es können ein Seltene-Erde-Metall, eine Seltene-Erde-Legierung, reines Eisen, Eisen-Bor-Metall, etwa Co oder Cu, oder eine Legierung davon, eine Zusammensetzung davon und dergleichen als das Rohmaterialmetall verwendet werden. Es kann ein Formungsverfahren, im welchem die Rohmateriallegierung aus dem Rohmaterialmetall geformt bzw. gegossen wird, als ein optionales Verfahren angewendet werden. Es kann ein Bandgussverfahren eingesetzt werden, um den Permanentmagnet auf R-T-B-Basis mit verbesserten Magneteigenschaften zu erhalten. Es kann bei Bedarf eine homogenisierende Behandlung durch gut bekannte Verfahren ausgeführt werden, um die Rohmateriallegierung zu erhalten. Ferner kann an diesem Punkt das schwere Seltene-Erde-Element, das dem Rohmaterialmetall zugesetzt wird, ausschließlich Dy sein, aber gegebenenfalls wird das schwere Seltene-Erde-Element nicht zugesetzt. Insbesondere wird Tb gegebenenfalls an diesem Punkt nicht zugesetzt und Tb und wird bei Bedarf nur bei der nachfolgend beschriebenen Korngrenzendiffusion zugesetzt, und somit können die Kosten für das Rohmaterial reduziert werden.

Nach der Herstellung der Rohmateriallegierung wird dieses pulverisiert (Pulverisierungsvorgang). Zu beachten ist, dass eine Atmosphäre jedes Prozesses, ausgehend von dem Pulverisierungsprozess bis zu dem Sintervorgang, eine Atmosphäre mit geringer Sauerstoffkonzentration in Hinblick auf das Erreichen guter magnetischer Eigenschaften sein kann. Beispielsweise kann die Sauerstoffkonzentration bei jedem Vorgang 200 ppm oder weniger betragen. Durch Steuerung der Sauerstoffkonzentration in jedem Vorgang kann der Sauerstoffanteil, der in dem Permanentmagnet auf R-T-B-Basis enthalten ist, gesteuert werden.

Im Weiteren wird der Pulverisierungsprozess eines zweistufigen Prozesses beschrieben, der einen Grob-Pulverisierungsvorgang enthält, in welchem die Rohmateriallegierung pulverisiert wird, bis der Teilchendurchmesser auf ungefähr einige hundert µm bis einige mm abnimmt, und der einen Fein-Pulverisierungsvorgang beinhaltet, in welchem der Teilchendurchmesser auf ungefähr einige µm abnimmt; jedoch kann der besagte Pulverisierungsvorgang auch ein Einzelschrittvorgang sein, der nur den Feinpulverisierungsvorgang enthält.

In dem groben Pulverisierungsvorgang wird die Rohmateriallegierung grob pulverisiert, bis der Teilchendurchmesser ungefähr einige hundert µm bis einige mm annimmt. Es wird somit ein grob pulverisiertes Pulver erhalten. Dieses grobe Pulverisierungsverfahren kann ein optionales Verfahren sein, und es kann ein gut bekanntes Verfahren sein, etwa ein Wasserstoff-Einlagerungs-Pulverisierungsverfahren, ein Verfahren unter Anwendung einer Grobpulverisierungseinheit und dergleichen. Im Falle der Ausführung des Wasserstoff-Einlagerungs-Pulverisierungsverfahrens kann der Stickstoffanteil, der in dem Permanentmagneten auf R-T-B-Basis enthalten ist, gesteuert werden, indem die Stickstoffgaskonzentration in einer Atmosphäre bei der Dehydrierungsbehandlung gesteuert wird.

Als nächstes wird das gewonnene grob pulverisierte Pulver fein pulverisiert, bis der mittlere Teilchendurchmesser ungefähr µm annimmt (ein Feinpulverisierungsvorgang). Daher wird ein fein pulverisiertes Pulver, das heißt, ein Rohmaterialpulver, erhalten. Der mittlere Teilchendurchmesser des fein pulverisierten Pulvers kann 1 µm oder mehr und 10µm oder weniger betragen, kann 2µm oder mehr und 6 µm oder weniger, oder 3 µm oder mehr und 5 µm oder weniger betragen. Der in dem Permanentmagnet auf R-T-B-Basis enthaltene Stickstoffanteil kann gesteuert werden, indem die Stickstoffgaskonzentration in einer Atmosphäre während des Feinpulverisierungsvorgangs gesteuert wird.

Das Feinpulverisierungsverfahren kann ein optionales Verfahren sein. Beispielsweise können diverse Arten der Feinpulverisierungseinrichtungen für die Feinpulverisierung verwendet werden.

In dem Feinpulverisierungsvorgang des grob pulverisierten Pulvers wird fein pulverisiertes Pulver mit einem hohen Grad an Orientierung erhalten, wenn eine Kompaktisierung bzw. ein Verpressen durch Zusatz von diversen Pulverisierungsunterstützungsmitteln, etwa Lauramid, Oleyamid und dergleichen erreicht wird. Des Weiteren kann der Kohlenstoffanteil, der in dem Permanentmagnet auf R-T-B-Basis enthalten ist, durch Änderung des Betrags der zugesetzten Pulverisierungsunterstützungsmittel gesteuert werden.

[Kompaktisierungsvorgang]

In dem Kompaktisierungsvorgang bzw. der Verpressung wird das zuvor genannte feine pulverisierte Pulver zu einer gewünschten Form verdichtet. Das Kompaktisieren bzw. das Verdichten bzw. Verpressen kann in einem optionalen Verfahren ausgeführt werden. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird das feine pulverisierte Pulver in eine Form gefüllt und in einem Magnetfeld komprimiert. Aufgrund dieses erhaltenen Vorform-Presslings sind die Hauptphasenkristalle in einer speziellen Richtung orientiert. Daher kann der Permanentmagnet auf R-T-B-Basis so erhalten werden, dass er eine höhere magnetischen Restflussdichte aufweist.

Der Druck für die Kompaktisierung bzw. Komprimierung kann 20 MPa bis 300 MPa betragen. Das ausgeübte Magnetfeld kann 950 kA/m oder höher sein oder kann 950 kA/m bis 1600 kA/m sein. Das ausgeübte Magnetfeld ist nicht auf ein statisches Magnetfeld beschränkt, und kann ein gepulstes Magnetfeld sein. Ferner können das statische Magnetfeld und das gepulste Magnetfeld kombiniert verwendet werden.

Zu beachten ist, dass als ein Kompaktisierungsvorgang eine Nass-Kompaktisierung, zusätzlich zu der zuvor beschriebenen trockenen Kompaktisierung, in welcher das fein pulverisierte Pulver in seinem bestehenden Zustand verdichtet wird, angewendet werden kann, wobei eine Aufschlämmung verdichtet wird, in der fein pulverisiertes Pulver in einem Lösungsmittel, etwa Öl, verteilt ist.

Eine Form des Vorform-Presslings, der durch das Verdichten des feinen pulverisierten Pulvers erhalten wird, kann eine beliebige optionale Form sein. Ferner kann die Dichte des Vorform-Presslings an diesem Punkt 4,0 Mg/m3 bis 4,3 Mg/m3 betragen.

[Sintervorgang]

Der Sintervorgang ist ein Vorgang, bei welchem der Vorform-Pressling in einem Vakuum oder in einer inerten Gasatmosphäre gesintert wird und wobei ein gesinterter Körper erhalten wird. Obwohl die Sintertemperatur entsprechend den Bedingungen, etwa entsprechend der Zusammensetzung, dem Pulverisierungsverfahren, der Teilchengröße und der Teilchengrößenverteilung, eingestellt werden muss, wird eine Erwärmung ausgeführt, indem der Vorform-Pressling, etwa im Vakuum oder in einem inerten Gas, auf 1000° C oder höher bis 1200° C oder weniger über eine Stunde oder mehr bis zu 20 Stunden oder weniger aufgeheizt wird. Somit kann der gesinterte Körper mit hoher Dichte erhalten werden. In der vorliegenden Ausführungsform wird der gesinterte Körper erhalten, der eine geringste Dichte von 7,45 Mg/m3 hat. Die Dichte des gesinterten Körpers kann 7,50 Mg/m3 oder größer sein.

[Vorgang zur Alterungsbehandlung]

Der Vorgang zur Alterungsbehandlung ist ein Prozess, in welchem der gesinterte Körper bei geringerer Temperatur als der Sintertemperatur wärmebehandelt wird. Ob die Alterungsbehandlung ausgeführt wird, unterliegt keiner besonderen Einschränkung, und die Anzahl der Alterungsbehandlungsschritte ist ebenfalls nicht in besonderer Weise beschränkt, und sie wird in geeigneter Weise entsprechend den gewünschten magnetischen Eigenschaften ausgeführt. Wenn ferner der zuvor genannte Korngrenzendiffusionsvorgang anwendet wird, kann auch dieser Vorgang der Alterungsbehandlungsvorgang sein. Die Alterungsbehandlungen aus zwei Schritten werden auf den Permanentmagnet auf R-T-B-Basis der Ausführungsform angewendet. Im Weiteren wird die Ausführungsform beschrieben, in der die Alterungsbehandlungen in zwei Schritten ausgeführt werden.

Der Alterungsbehandlungsvorgang, der erstmalig ausgeführt wird, wird als der „erste Alterungsvorgang“ definiert, und der Alterungsbehandlungsvorgang, der als zweites ausgeführt wird, wird als der „zweite Alterungsvorgang“ definiert. Eine Alterungstemperatur des ersten Alterungsvorgangs ist als T1 festgelegt, und eine Alterungstemperatur des zweiten Alterungsvorgangs ist als T2 festgelegt.

Die Temperatur T1 und die Zeitdauer der Alterung während des ersten Alterungsvorgangs sind nicht in besonderer Weise beschränkt, und sie können 700° C oder höher und 900° C oder weniger und eine Stunde bis 10 Stunden sein.

Die Temperatur T2 und die Zeitdauer der Alterung während des zweiten Alterungsvorgangs unterliegen keiner besonderen Einschränkung und sie können 500° C oder höher und 700° C oder weniger und eine Stunde bis 10 Stunden sein.

Durch derartige Alterungsbehandlungen können die magnetischen Eigenschaften, insbesondere die Koerzitivkraft HcJ, des schließlich erhaltenen Permanentmagneten auf R-T-B-Basis verbessert werden.

Im Weiteren wird ein Verfahren, in welchem Tb entlang den Korngrenzen in dem Permanentmagneten auf R-T-B-Basis der vorliegenden Ausführungsform zur Diffusion gebracht wird, beschrieben.

[Bearbeitungsvorgang (vor der Korngrenzendiffusion)]

Vor der Korngrenzendiffusion kann bei Bedarf ein Vorgang zur Bearbeitung des Permanentmagneten auf R-T-B-Basis gemäß der vorliegenden Ausführungsform angewendet werden, um eine gewünschte Form zu erhalten. Der Bearbeitungsvorgang beinhaltet beispielhaft eine Formbearbeitung, etwa ein Schneiden und ein Schleifen, eine Randabschrägung, etwa durch Trommelpolierung, und dergleichen.

[Korngrenzendiffusionsvorgang]

Die Korngrenzendiffusion wird durch Wärmebehandlung ausgeführt, nachdem ein schweres Seltene-Erde-Metall, eine Verbindung, eine Legierung und dergleichen, die jeweils ein schweres Seltene-Erde-Element enthalten, auf der Oberfläche des Permanentmagneten auf R-T-B-Basis zur Anhaftung gebracht werden, wobei dies durch Applikation, Beschichtung, Abscheidung und dergleichen erfolgt. Die Koerzitivkraft HcJ des schließlich erhaltenen Permanentmagneten auf R-T-B-Basis kann durch die Korngrenzendiffusion des schweren Seltene-Erde-Elements weiter verbessert werden. Tb wird als das schwere Seltene-Erde-Element bevorzugt, das entlang den Korngrenzen in dem gesinterten Körper zur Diffusion gebracht wird. Es wird durch Anwendung von Tb ermöglicht, eine höhere Koerzitivkraft HcJ zu erhalten.

In den folgenden Ausführungsformen wird ein aufzubringendes Material, etwa eine Aufschlämmung, eine Paste und dergleichen, die Tb enthält, hergestellt, und das aufzubringende Material wird auf die Oberfläche des Permanentmagneten auf R-T-B-Basis aufgebracht.

Der Zustand des aufzubringenden Materials ist optional, beispielsweise ein Pulverzustand, ein Zustand in einer Aufschlämmung und dergleichen. Was als Verbindung verwendet wird, die Tb enthält, ist optional und auch das Medium als Lösungsmittel oder Dispersionsmittel, das verwendet wird, ist ebenfalls optional. Ferner ist auch die Konzentration an Tb in dem aufzubringenden Material optional.

0084] Eine Diffusionsbehandlungstemperatur während des Korngrenzendiffusionsvorgangs gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann 800 bis 950° C betragen. Die Zeitdauer der Diffusionsbehandlung kann eine Stunde bis 50 Stunden betragen. Zu beachten ist, dass der Korngrenzendiffusionsvorgang auch der zuvor genannte Alterungsbehandlungsvorgang sein kann.

Durch Festlegung der Diffusionsbehandlungstemperatur und der Zeitdauer der Diffusionsbehandlung, wie dies zuvor beschrieben ist, können die Herstellungskosten gering gehalten werden und die Konzentrationsverteilung an Tb kann in einfacher Weise geeignet eingestellt werden.

Es kann eine zusätzliche Wärmebehandlung nach der Korngrenzendiffusionsbehandlung ausgeführt werden. In diesem Falle kann die Temperatur bei der Wärmebehandlung 450 bis 600° C betragen. Die Zeitdauer der Wärmebehandlung kann eine Stunde bis 10 Stunden sein. Die magnetischen Eigenschaften, insbesondere die Koerzitivkraft HcJ, des schließlich gewonnenen Permanentmagneten auf R-T-B-Basis können durch eine derartige Wärmebehandlung weiter verbessert werden.

Die Stabilität bezüglich der Herstellung des Permanentmagneten auf R-T-B-Basis der vorliegenden Ausführungsform kann durch den Unterschied der magnetischen Eigenschaften aufgrund der Änderung der Alterungstemperatur, der Temperatur bei der Diffusionsbehandlung und der Temperatur der Wärmebehandlung nach der Diffusion angegeben werden. Im Weiteren wird der Diffusionsbehandlungsvorgang beschrieben; jedoch gilt dies auch für die Alterungstemperatur und die Temperatur der Wärmebehandlung nach der Diffusion.

Wenn beispielsweise der Unterschied der magnetischen Eigenschaften aufgrund der Änderung der Temperatur im Diffusionsvorgang groß ist, ändern sich die magnetischen Eigenschaften auch bei einer geringen Änderung der Temperatur der Diffusionsbehandlung. Daher wird ein akzeptabler Bereich für die Temperatur für die Diffusionsbehandlung während des Korngrenzendiffusionsvorgangs relativ klein und die Stabilität des Herstellungsvorgangs wird gering. Wenn andererseits der Unterschied der magnetischen Eigenschaften aufgrund der Änderung der Temperatur in der Diffusionsbehandlung gering ist, ändern sich die magnetischen Eigenschaften nur schwerlich, selbst wenn die Temperatur für die Diffusionsbehandlung sich ändert. Daher ist der akzeptable Bereich der Temperatur bei der Diffusionsbehandlung während des Korngrenzendiffusionsvorgangs relativ groß, und die Stabilität bei der Herstellung ist ausgeprägt. Daher ist es möglich, den Vorgang der Korngrenzendiffusion bei hoher Temperatur in kurzer Zeit auszuführen, so dass die Herstellungskosten reduziert werden können.

[Bearbeitungsvorgang (nach der Korngrenzendiffusion)]

Es können diverse Arten der Bearbeitung an dem Permanentmagneten auf R-T-B-Basis nach dem Korngrenzendiffusionsvorgang ausgeführt werden. Die Art der Bearbeitung unterliegt keiner besonderen Einschränkung. Beispielsweise kann eine Formbearbeitung, etwa ein Schneiden und ein Schleifen, eine Oberflächenbearbeitung, etwa eine Randabschrägung einschließlich eines Trommelpolierens, und dergleichen, ausgeführt werden.

Der Permanentmagnet auf R-T-B-Basis der vorliegenden Ausführungsform, der durch das vorhergehende Verfahren erhalten wird, wird mittels Magnetisierung zu einem Permanentmagnetprodukt auf R-T-B-Basis.

(0091) Der auf diese Weise erhaltene Permanentmagnet auf R-T-B-Basis gemäß der vorliegenden Ausführungsform hat gewünschte Eigenschaften. Insbesondere sind die magnetische Restflussdichte Br und die Koerzitivkraft HcJ hoch, und die Korrosionsbeständigkeit und die Stabilität bei der Produktion sind ebenfalls exzellent.

Der Permanentmagnet auf R-T-B-Basis gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist geeignet für einen Motor, einen elektrischen Generator und dergleichen.

(0093) Zu beachten ist, dass die Erfindung nicht auf die zuvor beschriebene Ausführungsform beschränkt ist, und dass innerhalb des Bereichs der Erfindung Änderungen vorgenommen werden können.

Das Herstellungsverfahren des besagten Permanentmagneten auf R-T-B-Basis ist nicht darauf beschränkt und kann in geeigneter Weise geändert werden. Obwohl der Permanentmagnet auf R-T-B-Basis der Ausführungsform durch ein Sinterverfahren hergestellt wird, kann beispielsweise der Permanentmagnet auf R-T-B-Basis durch ein Heiß-Verformungsverfahren hergestellt werden. Das Herstellungsverfahren des Permanentmagneten auf R-T-B-Basis durch ein Heiß-Verformungsverfahren beinhaltet die folgenden Prozesse.

  1. (a) Einen Prozess mit raschem Abschrecken, in welchem das Rohmaterialmetall geschmolzen und das erhaltene geschmolzene Metall rasch abgekühlt wird, um ein dünnes Band zu erhalten.
  2. (b) Einen Pulverisierungsvorgang, in welchem das dünne Band pulverisiert und ein flockenartiges Rohmaterialpulver erhalten wird.
  3. (c) Einen Kaltverdichtungsvorgang, in welchem das pulverisierte Rohmaterialpulver kalt verdichtet wird.
  4. (d) Einen Vorheizvorgang, in welchem der kalte verdichtete Körper vorgeheizt wird.
  5. (e) Einen Kompaktisierungsvorgang, in welchem der vorgeheizte, kalte verdichtete Körper heiß komprimiert wird.
  6. (f) Eine plastische Heiß-Verformung, in welcher der heiße verdichtete Körper plastisch zu einer vorbestimmten Form geformt wird.
  7. (g) Einen Alterungsbehandlungsvorgang, in welchem der Permanentmagnet auf R-T-B-Basis einer Alterungsbehandlung unterzogen wird.

Die Vorgänge nach dem Alterungsvorgangsprozess sind die gleichen wie bei der Herstellung: durch Sinterung

BEISPIEL

Im Weiteren wird die Erfindung detailliert mit Verweis auf Beispiele beschrieben; wobei jedoch die Erfindung nicht darauf beschränkt ist.

(Beispiel 1)(Herstellung eines gesinterten Magneten auf R-T-B-Basis)

Es wurden Nd, Pr, elektrolytisches Eisen und eine Eisen-Bor-Legierung mit geringem Kohlenstoffanteil als das Rohmaterial hergestellt. Ferner wurden Al, Ga, Cu, Co, Mn und Zr als reines Metall oder eine Legierung mit Fe vorbereitet.

Die Rohmateriallegierung wurde durch ein Bandgussverfahren unter Anwendung der zuvor genannten Rohmaterialien vorbereitet, um zu bewirken, dass die schließlich erhaltene Magnetzusammensetzung nach der nachfolgend beschriebenen Korngrenzendiffusion die Zusammensetzung jeder Probe zeigt, die in den Tabellen 1 und 2 aufgeführt sind. Der Anteil (ppm) an „C“, „N“ und „O“, die in Tabelle 1 und 2 gezeigt sind, zeigen jeweils den Anteil in Bezug auf eine Gesamtmasse des Magneten. Fe ist in Tabelle 2 nicht gezeigt, jedoch ist der Anteil (Masse-%) jedes anderen Elements als „C“, „N“ und „O“, das in Tabelle 1 und 2 gezeigt ist, ein Wert, wenn der Gesamtanteil an Nd, Pr, Tb, B, Al, Ga, Cu, Co, Mn, Zr und Fe 100 Masse-% beträgt. Die Dicke der besagten Rohmateriallegierung betrug 0,2 bis 0,4 mm.

Nachfolgend wurde Wasserstoff absorbiert, indem Wasserstoffgas in die besagte Rohmateriallegierung bei Raumtemperatur eine Stunde lang eingeleitet wurde. Sodann wurde die Atmosphäre auf Ar-Gas abgeändert, und es wurde eine Dehydrierungsbehandlung bei 600° C 1 Stunde lang ausgeführt, und es wurde eine Wasserstoffsanreicherungspulverisierung an der besagten Rohmateriallegierung ausgeführt. Bei Betrachtung der Proben mit den Nummern 81 bis 83 ergibt sich, dass die Stickstoffgaskonzentration in der Atmosphäre während der Dehydrierungsbehandlung so gesteuert wurde, dass der Stickstoffanteil ein vorbestimmter Anteil war. Nachfolgend, nach dem Abkühlen, wurde die der besagten Dehydrierungsbehandlung unterzogene Rohmateriallegierung gesiebt, um ein Pulver mit einem Teilchendurchmesser von 425 µm oder weniger zu erhalten. Zu beachten ist, dass ausgehend von dem Wasserstoffanreicherungspulverisierungsvorgang bis zu dem später genannten Sintervorgang die Atmosphäre eine Atmosphäre mit geringem Sauerstoffanteil war, in welchem eine Sauerstoffkonzentration stets kleiner als 200 ppm war. Für die Probe mit der Nummer 74 bis 78 wurde die Sauerstoffkonzentration so eingestellt, dass der Sauerstoffanteil bei einem vorbestimmten Anteil lag.

Nachfolgend wurde ein Massenverhältnis von 0,1% Oleyamid als das Pulverisierungsunterstützungsmittel in Bezug auf das Rohmateriallegierungspulver nach der Wasserstoffanreicherungspulverisierung und dem Sieben hinzugefügt, und das Ganze wurde gemischt. In Hinblick auf die Probe mit der Nummer 63 bis 68 wurde der Anteil an Pulverisierungsunterstützungsmittel, die hinzugefügt wurden, so eingestellt, dass der Kohlenstoffanteil bei einem vorbestimmten Anteil lag.

Nachfolgend wurde das erhaltene Pulver in einem Stickstoffgasstrom unter Anwendung einer Strahlmühlenvorrichtung mit Prallplatte in einem Stickstoffgasstrom fein pulverisiert und es wurde feines Pulver (Rohmaterialpulver) mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 3,9 bis 4,2 µm erhalten. Für die Proben mit den Nummern 79 und 80 wurde das erhaltene Pulver in einem gemischten Gasstrahl aus Ar und Stickstoff fein pulverisiert, und die Stickstoffgaskonzentration wurde so eingestellt, dass der Stickstoffanteil bei einem vorbestimmten Anteil lag. Zu beachten ist, dass der mittlere Teilchendurchmesser ein mittlerer Teilchendurchmesser D50 ist, der durch einen Teilchengrößenanalysator des Laserbeugungstyps gemessen wird

Das erhaltene feine Pulver wurde in dem Magnetfeld verdichtet und es wurde ein Vorform-Pressling hergestellt. Das ausgeübte Magnetfeld bei der Verdichtung war ein statisches Magnetfeld von 1200 kA/m. Der Druck beim Verdichten betrug 98 MPa. Eine Richtung des ausgeübten Magnetfeldes und eine Richtung der Verdichtung waren unter rechtem Winkel zueinander orientiert. An diesem Punkt wurde die Dichte des Vorform-Presslings gemessen. Die Dichten aller verdichteten Körper lagen innerhalb 4,10 Mg/m3 bis 4,25 Mg/m3.

Anschließend wurde der Vorform-Pressling gesintert und es wurde ein gesinterter Körper erhalten. Optimale Bedingungen des Sinterns sind unterschiedlich abhängig von etwa der Zusammensetzung; jedoch lagen sie innerhalb von 1040° C bis 1100° C mit einer Dauer von vier Stunden. Die Sinteratmosphäre war Vakuum. Die gesinterte Dichte an diesem Punkt lag bei 7,45 Mg/m3 bis 7,55 Mg/m3. Anschließend wurde in Ar-Atmosphäre bei Atmosphärendruck die erste Alterungsbehandlung mit der ersten Alterungstemperatur T1 = 850° C eine Stunde lang ausgeführt, und die zweite Alterungsbehandlung wurde bei der zweiten Alterungstemperatur T2 = 520° C eine Stunde lang ausgeführt.

Anschließend wurde der gesinterte Magnet nach der Alterungsbehandlung auf 14 mm x 10 mm x 4,2 mm (die Dicke in der Richtung der Achse der leichten Magnetisierbarkeit betrug 4,2 mm) durch eine vertikale Schleifmaschine geschliffen, und damit war der gesinterte Körper vor der Korngrenzendiffusion mit Tb, die nachfolgend beschrieben ist, hergestellt.

Des Weiteren wurde der in dem obigen Vorgang erhaltene gesinterte Körper geätzt durch Ausführung einer Reihe von Behandlungen mit Eintauchen in eine gemischte Lösung aus Salpetersäure und Ethanol mit 3 Masse-% an Salpetersäure in Bezug auf 100 Masse-% an Ethanol für drei Minuten, und durch anschließendes Eintauchen in Ethanol für eine Minute. Die besagten Behandlungen wurden zwei Mal wiederholt. Nachfolgend wurde eine Aufschlämmung, in der TbH2-Teilchen (mittlerer Teilchendurchmesser D50 = 10,0 µm) in Ethanol verteilt waren, auf die gesamte Fläche des gesintert Magneten nach der Ätzbehandlung aufgebracht, wodurch ein Massenverhältnis von Tb zu einer Masse des gesinterten Magneten auf 0,2 bis 1,2 Masse-% eingestellt wurde. Die aufgebrachte Menge wurde so angepasst, dass sie den in Tabelle 1 und 2 beschriebenen Tb-Anteil ergab.

Nach dem Auftragen und dem Trocknen der Aufschlämmung wurde die Diffusionsbehandlung in einer strömenden Ar-Atmosphäre (1 atm) bei 930° C für 18 Stunden ausgeführt, und danach wurde die Wärmebehandlung bei 520° C für vier Stunden ausgeführt. Danach wurden die Oberflächen der Proben von 14 x 10 x 4,2 mm um 0,1 mm pro jeder Fläche abgeschliffen, und anschließend wurde der gesinterte Magnet auf R-T-B-Basis für jede Probe, die in Tabelle 1 und 2 gezeigt ist, erhalten.

Die mittlere Zusammensetzung jedes erhaltenen gesinterten Magneten auf R-T-B-Basis wurde gemessen. Jede Probe wurde durch ein Brechwerk pulverisiert und anschließend analysiert. Die Anteile der diversen Elemente wurden durch Röntgenfluoreszenz-Analyse gemessen. Der Bor (B)-Anteil wurde durch die ICP-Analyse gemessen. Der Sauerstoffanteil wurde durch das nicht-dispersive Infrarotabsorptionsverfahren mit inerter Gasfusion gemessen. Der Kohlenstoffanteil wurde durch das Infrarotabsorptionsverfahren bei Verbrennung in einem Sauerstoffstrom gemessen. Der Stickstoffanteil wurde durch das thermische Leitfähigkeitsverfahren bei Inertgasfusion gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 und 2 gezeigt. Zu beachten ist, dass in dem vorliegenden Beispiel TRE, das heißt, der gesamte „R“-Anteil, 28,20 Masse-% oder mehr und 30,50 Masse-% oder weniger betrug.

Die magnetischen Eigenschaften jedes erhaltenen gesinterten Magneten auf R-T-B-Basis wurden durch einen BH-Indikator bewertet. Die magnetischen Eigenschaften wurden bewertet nach der Magnetisierung durch ein gepulstes 4000 kA/m-Magnetfeld. Eine Dicke des gesinterten Magneten war gering. Daher wurden drei gesinterte Magnete aufeinander als Schicht gebildet und wurden ausgewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 und 2 gezeigt.

Im Allgemeinen sind die magnetische Restflussdichte und die Koerzitivkraft HcJ in ihrer Beziehung zueinander als Kompromiss zu verstehen. Das heißt, die Koerzitivkraft HcJ ist tendenziell gering, wenn die magnetische Restflussdichte hoch ist, und die magnetische Restflussdichte ist tendenziell gering, wenn die Koerzitivkraft HcJ hoch ist. Folglich wurde ein Leistungsindex PI (Potentialindex) in der vorliegenden Ausführungsform so festgelegt, dass in nachvollziehbarer Weise die magnetische Restflussdichte und die Koerzitivkraft HcJ bewertet werden konnten. Es wurde die folgende Gleichung definiert, wenn die Größe der magnetischen Restflussdichte, die in Einheiten von mT gemessen wurde, gleich Br (mT) ist, und in gleicher Weise die Größe der Koerzitivkraft HcJ in Einheiten von kA/m gemessen gleich HcJ (kA/m) ist. PI=BR+25×HcJ×4π/2000embedded image

In dem vorliegenden Beispiel im Falle von PI ≥ 1745 wurden die magnetische Restflussdichte und die Koerzitivkraft HcJ als gut erachtet. Im Falle von PI ≥ 1765 wurden die magnetische Restflussdichte und die Koerzitivkraft HcJ als besonders gut erachtet. Das Rechteckigkeitsverhältnis Hk/HcJ von 90% oder höher wurde als gut festgelegt. Gemäß den Tabellen 1 und 2 sind Proben, die einen guten PI und ein gutes Rechteckigkeitsverhältnis zeigen, als „o“ definiert, während nicht gute Proben als „x“ definiert wurden. Zu beachten ist, dass das Rechteckigkeitsverhältnis Hk/HcJ in der vorliegenden Erfindung durch Hk/HcJ x 100 (%) berechnet wurde, wenn Hk (kA/m) das Magnetfeld ist, wenn die Magnetisierung J 90% der Br in dem zweiten Quadranten (J-H-Demagnetisierungskurve) in der Magnetisierung J-Magnetfeld H-Kurve erreicht.

Ferner wurde die Korrosionsbeständigkeit des gesinterten Magneten auf R-T-B-Basis geprüft. Die Korrosionsbeständigkeit wurde durch einen PCT-Test, Druck-Koch-Test, bei Luft mit gesättigtem Feuchtigkeitsanteil geprüft. Konkret gesagt, es wurde die Massenänderung des gesinterten Magneten auf R-T-B-Basis vor und nach der Prüfung bei einem Druck von 2 atm für 1000 Stunden in einer Atmosphäre mit 100% RH gemessen. Die Korrosionsbeständigkeit wurde als gut in dem Falle erachtet, in welchem die Massenabnahme pro gesamter Oberfläche des Magneten 3 mg/cm2 oder weniger betrug. Zu beachten ist, dass alle Proben aus den Proben, die in Hinblick auf Korrosionsbeständigkeit geprüft wurden, in der Erfindung gut waren embedded imageembedded image

TRE und „B“ sind in Tabelle 1 unterschiedlich. Nd und Pr wurde eingebaut, so dass sich ein Massenverhältnis von Nd zu Pr von ungefähr 3:1 ergab. Der Anteil jeder anderen Komponente als „B“ ist in Tabelle 2 unterschiedlich. In den Proben 84 bis 87 wurde TRE festgelegt und der Anteil an Nd und Pr wurde variiert.

Gemäß Tabelle 1 und 2 sind PI und das Rechteckigkeitsverhältnis aller Beispiele gut. Dagegen sind in allen Vergleichsbeispielen PI und/oder das Rechteckigkeitsverhältnis nicht gut. Für die gesinterten Magneten auf R-T-B-Basis aller Beispiele und aller Vergleichsbeispiele wurde die Tb-Konzentrationsverteilung unter Verwendung einer Mikroanalyse-Einrichtung mit Elektronensonde (EPMA) untersucht und es wurde bestätigt, dass die Tb-Konzentration von der Außenseite zur Innenseite hin abnahm.

Bezugszeichenliste

1
Permanentmagnete auf R-T-B-Basis

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

  • WO 2006/43348 [0004]