Title:
Gesinterter R-TM-B Magnet
Kind Code:
T5


Abstract:

Ein gesinterter R-TM-B-Magnet enthält 24,5 bis 34,5 Masse% R, wobei R wenigstens eines ausgewählt aus Seltenerdelementen einschließlich Y ist; 0,85 bis 1,15 Masse% B; weniger als 0,1 Masse% Co; 0,07 bis 0,5 Masse% Ga; und 0 bis 0,4 Masse% Cu; mit dem Rest Fe und unvermeidliche Verunreinigungen; wobei die Gehalte (in Masse%) von Ga und Cu im Bereich eines Fünfecks liegen, das durch die Punkte A (0,5; 0,0), B (0,5; 0,4), C (0,07; 0,4), D (0,07; 0,1) und E (0,2; 0,0) in einer X-Y-Ebene definiert ist, wobei die X-Achse den Gehalt an Ga angibt, und die Y-Achse den Gehalt an Cu angibt.




Inventors:
Katou, Takahiro (Saitama-ken, Kumagaya-shi, JP)
Yamamichi, Daisuke (Saitama-ken, Kumagaya-shi, JP)
Kamachi, Masanao (Saitama-ken, Kumagaya-shi, JP)
Ishii, Rintaro (Osaka, Mishima-gun, JP)
Application Number:
DE112016001436T
Publication Date:
12/21/2017
Filing Date:
03/22/2016
Assignee:
Hitachi Metals, Ltd. (Tokyo, JP)



Attorney, Agent or Firm:
Patent- und Rechtsanwälte Diehl & Partner GbR, 80636, München, DE
Claims:
1. Gesinterter R-TM-B-Magnet mit
24,5 bis 34,5 Masse% R, wobei R wenigstens eines ausgewählt aus Seltenerdelementen einschließlich Y ist; 0,85 bis 1,15 Masse% B;
weniger als 0,1 Masse% Co; 0,07 bis 0,5 Masse% Ga; und
0 bis 0,4 Masse% Cu;
mit dem Rest Fe und unvermeidliche Verunreinigungen;
wobei die Gehalte (in Masse%) von Ga und Cu im Bereich eines Fünfecks liegen, das durch die Punkte A (0,5; 0,0), B (0,5; 0,4), C (0,07; 0,4), D (0,07; 0,1) und E (0,2; 0,0) in einer X-Y-Ebene definiert ist, wobei die X-Achse den Gehalt an Ga angibt, und die Y-Achse den Gehalt an Cu angibt.

2. Gesinterter R-TM-B-Magnet gemäß Anspruch 1, ferner enthaltend 3 Masse% oder weniger M, wobei M wenigstens eines ausgewählt aus Zr, Nb, Hf, Ta, W, Mo, Al, Si, V, Cr, Ti, Ag, Mn, Ge, Sn, Bi, Pb und Zn ist.

3. Gesinterter R-TM-B-Magnet gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Gehalte (in Masse%) an Ga und Cu im Bereich eines Fünfeckes liegen, das durch die Punkte A (0,5; 0,0), B (0,5; 0,4), C’ (0,1; 0,4), D’ (0,1; 0,1) und E (0,2; 0,0) in einer X-Y-Ebene definiert ist, wobei die X-Achse den Gehalt an Ga angibt, und die Y-Achse den Gehalt an Cu angibt.

4. Gesinterter R-TM-B-Magnet gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der gesinterte R-TM-B-Magnet ein radial-anisotroper, zylindrischer Magnet oder ein polar-anisotroper, zylindrischer Magnet ist.

Description:
TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung betrifft einen gesinterten R-TM-B-Magneten mit verbesserter Korrosionsbeständigkeit, und einen anisotropen, zylindrischen gesinterten R-TM-B-Magneten mit geringerer Bruchneigung.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gesinterte R-TM-B-Magneten mit guten magnetischen Eigenschaften werden weithin verwendet, obgleich sie leicht korrodieren, weil sie als Hauptbestandteile Seltenerdelemente (R-Elemente) enthalten. Es ist bekannt, dass die Korrosion von Seltenerd-reichen Phasen ausgeht, und mit den Hauptphasen sukzessiv forstschreitet. Obgleich gewöhnlich korrosionsbeständige Beschichtungen auf den gesinterten R-TM-B-Magneten gebildet werden (lackiert oder plattiert), um Korrosion zu verhindern, sind diese zu einem gewissen Grad wasserdampfdurchlässig, so dass sie die Korrosion der Magneten nicht gänzlich verhindern können.

Polar-anisotrope, zylindrische Magneten und radial-anisotrope, zylindrische Magneten sind als typische Formen von gesinterten R-TM-B-Magneten bekannt. Die Verwendung dieser zylindrischen Magneten für Rotoren macht die Montage einfach, weil sie nicht wie bogenförmige Magneten an Rotoren angebracht werden müssen.

Allerdings neigen diese zylindrischen Magneten dazu, internen Spannungen ausgesetzt zu sein, welche durch unterschiedliche lineare thermische Ausdehnungskoeffizienten in Folge der Anisotropie zwischen einer zur C-Achse parallelen Richtung und einer zur C-Achse senkrechten Richtung erzeugt werden. Wenn diese Spannungen die mechanische Festigkeit der zylindrischen Magneten übersteigt, treten Brüche und Risse auf, wie zum Beispiel in JP 64-27208 A beschrieben. Im Falle Block-förmiger Magneten würden aber Spannungen selbst bei unterschiedlichen linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten abgebaut.

Co ist als ein Metall zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit gesinterter R-TM-B-Magneten bekannt. Zum Beispiel beschreibt JP 63-38555 A, dass Co in Hauptphasen und Korngrenzen der gesinterten R-TM-B-Magneten aufgenommen wird, und intermetallische Verbindungen mit Seltenerdelementen bildet, die korrosionsbeständiger sind als die Seltenerd-reichen Phasen. Allerdings verschlechtert Co, welches nicht nur in den Hauptphasen, sondern auch in den Korngrenzenphasen vorliegt, die mechanische Festigkeit. Daher erleiden die gesinterten R-TM-B-Magneten, die Co enthalten, leicht Abplatzen („chipping“) und Risse bei der Handhabung und beim Schleifen, was zu einer niedrigen Produktionseffizienz führt.

JP 2003-31409 A offenbart den Zusatz von Co und Cu, die sich um R-reiche Phasen (Seltenerdelement-reiche Korngrenzenphasen) herum ablagern, und die R-reichen Phasen mit intermediären Phasen umgeben, die Co und Cu enthalten, wodurch die Korrosionsbeständigkeit individueller R-reicher Phasen verbessert wird. Allerdings wird, weil Co den gesinterten Magneten eine niedrige mechanische Festigkeit beschert, wie in JP 63-38555 A beschrieben, eine Technologie benötigt, die die Korrosionsbeständigkeit von Magneten, insbesondere von zylindrischen Magneten mit inneren Spannungen, verbessert.

JP 2013-216965 A offenbart eine Legierung für gesinterte R-T-B-Seltenerd-Magneten, welche ein Seltenerdelement R, ein Übergangsmetall T einschließlich Fe als unbedingt erforderliches Element, ein oder mehrere Metallelement M ausgewählt aus Al, Ga und Cu, B, und unvermeidliche Verunreinigungen enthält. Allerdings beschreibt es weder die Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit und Festigkeit, noch die Verwendung der gesinterten R-T-B-Seltenerdmagnetlegierung für zylindrische Magneten.

Weil die Zugabe von Co den gesinterten R-TM-B-Magneten trotz der verbesserten mechanischen Festigkeit, wie oben beschrieben, eine verringerte mechanische Festigkeit beschert, erleiden insbesondere polar-anisotrope, zylindrische Magnete und radial-anisotrope, zylindrische Magnete leicht Brüche, Chipping und Risse, wenn sie Co enthalten. Folglich kann keine hinreichende Menge an Co zugefügt werden, um ausreichende Korrosionsbeständigkeiti zu verleihen, und zylindrische Magnete sollten große Abmessungen (radiale Größe) aufweisen, um ausreichende mechanische Festigkeit zu haben.

AUFGABE DER ERFINDUNG

Folglich ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen gesinterten R-TM-B-Magneten mit großer mechanischer Festigkeit und ausgezeichneter Korrosionsbeständigkeit bereitzustellen, der kein Co enthält.

Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist das Bereitstellen eines anisotropen, zylindrischen gesinterten R-TM-B-Magneten, der weniger leicht Brüche, Chipping und Risse erleidet.

KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Als Ergebnis eingehender Untersuchungen in Hinblick auf die obengenannten Aufgaben haben die Erfinder gefunden, dass gesinterte R-TM-B-Magnete, die Ga oder (Ga + Cu) enthalten, ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit aufweisen, ohne die mechanische Festigkeit zu beeinträchtigen, und weniger leicht Brüche, Chipping, Risse etc. erleiden, selbst wenn sie zu anisotropen zylindrischen gesinterten Magneten geformt werden, die leicht große Restspannungen aufweisen, selbst wenn sie im Wesentlichen kein Co enthalten. Die vorliegende Erfindung wurde auf der Grundlage dieser Befunde fertiggestellt.

Und zwar enthalten die gesinterten R-TM-B-Magneten der vorliegenden Erfindung 24,5 bis 34,5 Masse% R, welches wenigstens ein aus den Seltenerdelementen einschließlich Y Ausgewähltes ist, 0,85 bis 1,15 Masse% B, weniger als 0,1 Masse% Co, 0,07 bis 0,5 Masse% Ga und 0 bis 0,4 Masse% Cu, mit dem Rest Fe und unvermeidliche Verunreinigungen; wobei die Gehalte (in Masse%) von Ga und Cu in einem Bereich eines Fünfecks liegen, das durch die Punkte A (0,5; 0,0), B (0,5; 0,4), C (0,07; 0,4), D (0,07; 0,1) und E (0,2; 0,0) in einer X-Y-Ebene definiert ist, wobei die X-Achse den Gehalt an Ga darstellt, und die Y-Achse den Gehalt an Cu darstellt.

Der gesinterte R-TM-B-Magnet der vorliegenden Erfindung kann ferner 3 Masse% oder weniger M enthalten, welches wenigstens ein aus Zr, Nb, Hf, Ta, W, Mo, Al, Si, V, Cr, Ti, Ag, Mn, Ge, Sn, Bi, Pb und Zn Ausgewähltes ist.

Die Gehalte (in Masse%) an Ga und Cu liegen vorzugsweise in dem Bereich eines Fünfecks, das durch die Punkte A (0,5; 0,0), B (0,5; 0,4), C‘ (0,1; 0,4), D‘ (0,1; 0,1) und E (0,2; 0,0) in einer X-Y-Ebene definiert ist, wobei die X-Achse den Gehalt an Ga darstellt, und die Y-Achse den Gehalt an Cu darstellt.

Der gesinterte R-TM-B-Magnet ist vorzugsweise ein radial-anisotroper, zylindrischer Magnet oder ein polar-anisotroper, zylindrischer Magnet.

WIRKUNG DER ERFINDUNG

Mit einem Zusatz von Ga und Cu im richtigen Bereich anstelle von Co zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit weisen die gesinterten R-TM-B-Magneten der vorliegenden Erfindung hohe mechanische Festigkeit und ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit auf, während sie weniger leicht Brüche, Chipping, Risse etc. erleiden. Folglich können sie zu anisotropen, zylindrischen gesinterten R-TM-B-Magneten (radial-anisotrope, zylindrische Magnete und polar-anisotrope, zylindrische Magnete) geformt werden, die leicht Restspannungen aufweisen. Der gesinterte R-TM-B-Magnet der vorliegenden Erfindung ist geeignet zur Verwendung für Rotormagnete.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist ein Graph, der die Bereiche der Gehalte an Cu und Ga zeigt, die in dem gesinterten R-TM-B-Magnet der vorliegenden Erfindung vorliegen.

2(a) ist eine SEM-Aufnahme, die die Korrosion der Legierung 1 (Ga/Cu = 0,1/0,02 Masse%) nach dem Druck-Koch-Test in Experiment 3 zeigt.

2(b) ist eine SEM-Aufnahme die die Korrosion der Legierung 4 (Ga/Cu = 0,5/0,4 Masse%) nach dem Druck-Koch-Test in Experiment 3 zeigt.

3 ist eine schematische Ansicht einer Form-Vorrichtung für den radial-anisotropen R-TM-B-Ringmagnet, der in Experiment 4 verwendet wird.

4(a) ist eine Querschnittsansicht, die schematisch eine Form-Vorrichtung für den polar-anisotropen R-TM-B-Ringmagnet zeigt, der in Experiment 5 verwendet wird.

4(b) ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A in 4(a).

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN (1) Zusammensetzung

Der gesinterte R-TM-B-Magnet der vorliegenden Erfindung enthält 24,5 bis 34,5 Masse% R, wobei R wenigstens ein aus den Seltenerdelementen einschließlich Y Ausgewähltes ist, 0,85 bis 1,15 Masse% B, weniger als 0,1 Masse% Co, 0,07 bis 0,5 Masse% Ga, und 0 bis 0,4 Masse% Cu, mit dem Rest Fe und unvermeidliche Verunreinigungen; wobei die Gehalte (in Masse%) an Ga und Cu in einem Bereich eines Fünfecks liegen, das durch die Punkte A (0,5; 0,0), B (0,5; 0,4), C (0,07; 0,4), D (0,07; 0,1) und E (0,2; 0,0) definiert ist, in einer X-Y-Ebene, in der die X-Achse den Gehalt an Ga darstellt, und die Y-Achse den Gehalt an Cu darstellt.

Der gesinterte R-TM-B-Magnet der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise aus R-TM-B zusammengesetzt. R repräsentiert wenigstens eines der Seltenerdelemente einschließlich Y, und beinhaltet vorzugsweise unbedingt wenigstens eines von Nd, Dy und Pr; und TM repräsentiert wenigstens ein Übergangsmetallelement, vorzugsweise Fe. B ist Bor.

Der gesinterte R-TM-B-Magnet enthält 24,5 bis 34,5 Masse% R. Wenn der Gehalt an R weniger ist als 24,5 Masse%, weist der Magnet geringe Remanenz Br und Koerzitivkraft HcJ auf. Wenn der Gehalt an R mehr ist als 34,5 Masse%, sind Seltenerdreiche Phasen in dem Sinterkörper dominant, was zu geringer Remanenz Br und Korrosionsbeständigkeit führt.

Der gesinterte R-TM-B-Magnet enthält 0,85 bis 1,15 Masse% B. Wenn der Gehalt an B geringer ist als 0,85 Masse%, ist nicht genügend B zur Bildung der Hauptphasen R2Fe14B vorhanden, so dass nicht-magnetische R2Fe17-Phasen gebildet werden, was zu geringer Koerzitivkraft führt. Wenn andererseits der Gehalt an B mehr beträgt als 1,15 Masse%, bilden sich mehr nicht-magnetische B-reiche Phasen, was zu einer geringen Remanenz führt.

Der gesinterte R-TM-B-Magnet enthält 0,07 bis 0,5 Masse% Ga. Ga erhöht nicht nur die Koerzitivkraft, sondern auch die Korrosionsbeständigkeit. Wenn weniger Ga enthalten ist als 0,07 Masse%, ist die Koerzitivkraft HcJ nicht verbessert. Andererseits würde die Zugabe von mehr als 0,5 Masse% Ga die Koerzitivkraft und Korrosionsbeständigkeit nicht weiter verbessern. Obgleich die Zugabe von 0,07 Masse% oder mehr Ga eine ausreichende Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit bereitstellt, ist es stärker bevorzugt, 0,1 Masse% oder mehr Ga zuzufügen. Insbesondere wenn kein Cu enthalten ist, ist der Ga-Gehalt vorzugsweise 0,2 Masse% oder mehr.

Der gesinterte R-TM-B-Magnet enthält 0 bis 0,4 Masse% Cu. Obgleich die Wirkungen der vorliegenden Erfindung erhalten werden können, indem der Gehalt an Ga eingestellt wird, ohne dass Cu zugegen ist, verbessert die Zugabe von Cu die Korrosionsbeständigkeit weiter. Wenn der Ga-Gehalt 0,07 Masse% beträgt, sind vorzugsweise 0,1 Masse% oder mehr Cu enthalten. Die Zugabe von mehr als 0,4 Masse% Cu würde keine weitere Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit bewirken.

Um einen ausreichenden Verbesserungseffekt der Korrosionsbeständigkeit durch Ga und Cu in dem gesinterten R-TM-B-Magneten zu erhalten, werden die Gehalte (in Masse%) an Ga und Cu auf einen Bereich einer Fünfecks eingestellt, das durch die Punkte A (0,5; 0,0), B (0,5; 0,4), C (0,07; 0,4), D (0,07; 0,1) und E (0,2; 0;0) definiert ist, in einer X-Y-Ebene, in welcher die X-Achse den Gehalt an Ga angibt, und die Y-Achse den Gehalt an Cu angibt. Mit Ga- und Cu-Gehalten in diesem Bereich weisen gesinterte R-TM-B-Magnete die erforderlichen magnetischen Eigenschaften auf, und Korrosionsbeständigkeit kann erhalten werden, wobei im Wesentlichen kein Co enthalten ist. Der Ausdruck “im Wesentlichen kein” bedeutet hier, dass ein gewisser Gehalt an Co als unvermeidliche Verunreinigung erlaubt ist.

Die Gehalte an Ga und Cu liegen vorzugsweise in einem Bereich eines Fünfecks, das durch die Punkte A (0,5; 0,0), B (0,5; 0,4), C’ (0,1; 0,4), D’ (0,1; 0,1) und E (0,2; 0,0) definiert wird, und stärker bevorzugt in einem Bereich eines Vierecks, das durch die Punkte A (0,5; 0.0), B (0,5; 0,4), C” (0,2; 0,4) und D” (0,2; 0,1) in der X-Y-Ebene definiert ist.

Obgleich ein Teil des Fe durch Co ersetzt sein kann, erhöht ein Gehalt von 0,1 Masse% oder mehr an Co unerwünschterweise die Bruchneigung, besonders bei anisotropen zylindrischen gesinterten Magneten. Folglich beträgt der Co-Gehalt vorzugsweise weniger als 0,1 Masse%. Obgleich Co üblicherweise in dem gesinterten R-TM-B-Magneten enthalten sein kann, um die Korrosionsbeständigkeit zu verbessern, ist die Zugabe von Co nicht unbedingt nötig, weil die Korrosionsbeständigkeit in der vorliegenden Erfindung, wie oben beschrieben, durch Ga oder Ga und Cu verbessert wird. Allerdings können 0,08 Masse% oder weniger Co als unvermeidliche Verunreinigung in Fe enthalten sein. Obgleich der Gehalt an Co als unvermeidliche Verunreinigung idealerweise so klein wie möglich ist, wird Co in gewissem Maß eingeführt, je nach Reinheit der Ausgangsmaterialien für die Massenproduktion, oder durch den Zusatz von Recycling-Material. Der Gehalt an Co als unvermeidliche Verunreinigung ist starker bevorzugt 0,06 Masse% oder weniger.

Ni ist eine der möglicherweise aus den Ausgangsmaterialien oder im Produktionsprozess in den gesinterten R-TM-B-Magneten eingeführten Verunreinigungen. Es ist bekannt, dass Ni einen Teil des Fe ersetzt, und die magnetischen Eigenschaften des R-TM-B-Magneten verringert. Außerdem ist die Zugabe von mehr als einem gewissen Maß an Ni unerwünscht, weil es die Bruchneigung drastisch erhöht. Ni, welches als unvermeidliche Verunreinigung aus den Ausgangsmaterialien oder dem Produktionsprozess eingeführt wird, ist bevorzugt in weniger als 0,1 Masse%, mehr bevorzugt in 0,08 Masse% oder weniger enthalten.

Der gesinterte R-TM-B-Magnet kann ferner M enthalten, wobei M wenigstens eines ausgewählt aus Zr, Nb, Hf, Ta, W, Mo, Al, Si, V, Cr, Ti, Ag, Mn, Ge, Sn, Bi, Pb und Zn ist. Die Zugabe von Spurengehalten von Metallelementen M verbessert die Koerzitivkraft durch Veränderung der Eigenschaften der Korngrenzenphasen, aber die Zugabe von großen Mengen an M verringert den Volumenanteil von R2Fe14B-Phasen, was zu einem niedrigen Br führt. Folglich ist M vorzugsweise 3 Masse% oder weniger.

(2) Gestalt des Magneten

Der gesinterte R-TM-B-Magnet der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise zylindrisch. Der zylindrische Magnet weist vorzugsweise radiale oder polare Anisotropie auf. Mit zylindrischer (Ring-)Gestalt kann er mit einer verringerten Anzahl an Schritten in einen Rotor eingebaut werden.

Ein zylindrischer Magnet mit einer Zusammensetzung des gesinterten R-TM-B-Magneten der vorliegenden Erfindung weist gute Korrosionsbeständigkeit auf, und seine Neigung zu Bruch, Chipping, Rissen etc. auf Grund von durch Co verringerter mechanischer Festigkeit ist, wenn überhaupt vorhanden, äußerst gering, weil nur ein äußert kleiner Gehalt an Co, wenn überhaupt einer, vorhanden ist.

Bei dem radial-anisotropen R-T-B-Ringmagnet beträgt ein Verhältnis D1/D2 des Innendurchmessers D1 zum Außendurchmesser D2 vorzugsweise 0,7 oder mehr.

Wenn der radial-anisotrope R-T-B-Ringmagnet multi-polar magnetisiert ist, kann die Anzahl der Magnetpole entsprechend der Spezifikation des diesen Magneten verwendenden Motors gesetzt werden.

Bei dem polar-anisotropen R-T-B-Ringmagnet liegt ein Verhältnis D1/D2 des Innendurchmessers D1 zum Außendurchmesser D2 vorzugsweise in einem Bereich, der durch die Formel D1/D2 = 1 – K·(π/P), wobei P die Anzahl der Magnetpole angibt und K 0,51 bis 0,70 bei P = 4; 0,57 bis 0,86 bei P = 6; 0,59 bis 0,97 bei P = 8; 0,59 bis 1,07 bei P = 10; 0,61 bis 1,18 bei P = 12; und 0,62 bis 1,29 bei P = 14 beträgt.

Der polar-anisotrope R-T-B-Ringmagnet kann eine multi-polare Anisotropie mit 4, 6, 8, 10, 12 oder 14 Magnetpolen aufweisen, mit einer kreisförmigen Außenumfangsfläche und einer polygonalen Innenumfangsfläche. In diesem Fall ist die Anzahl der Magnetpole an der Außenumfangsfläche vorzugsweise in ganzzahliges Vielfaches der Anzahl der Ecken des Vielecks. Wenigstens eine Mittelposition zwischen den Magnetpolen der Außenumfangsfläche ist vorzugsweise in der Umfangsrichtung ausgerichtet mit wenigstens einer Ecke der polygonalen Innenumfangsfläche. Die Anzahl der Magnetpole ist vorzugsweise dieselbe wie, oder das Doppelte der Anzahl der Ecken des Vielecks. Die Anzahl der Ecken des Vielecks kann entsprechend der Anzahl der Magnetpole gewählt werden. Das Vieleck ist vorzugsweise ein regelmäßiges Vieleck. Der Innendurchmesser der polygonalen Innenumfangsfläche ist definiert als Durchmesser eines dem Vieleck einbeschriebenen Kreises.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend genauer durch Experimente erläutert, ohne dass dies als Beschränkung zu verstehen ist.

Experiment 1

25 Sorten von Legierungen mit Zusammensetzungen mit 24,80 Masse% Nd, 6,90 Masse% Pr, 1,15 Masse% Dy, 0,96 Masse% B, 0,15 Masse% Nb, 0,10 Masse% Al, und Ga und Cu in Gehalten von 0,1; 0,2; 0,3; 0,4 oder 0,5 Masse% Ga, und 0,02; 0,1; 0,2; 0,3 oder 0,4 Masse% Cu, wie in Tabelle 1 gezeigt, mit dem Rest Fe und unvemeidlichen Verunreinigungen, wurden nach einem Bandgießverfahren hergestellt. Diese Legierungen enthielten 0,06 Masse% Co als unvermeidliche Verunreinigung. Der oben angegebene Gehalt an Cu beinhaltete den Gehalt (0,02 Masse%) an Cu als unvermeidliche Verunreinigung.

Jede Legierung wurde in einer Strahlmühle unter Stickstoffgas mit 5000 ppm Sauerstoff pulverisiert, in einem Magnetfeld kompressionsgeformt, gesintert, wärmebehandelt und geschliffen, um ein Teststück (3 mm × 10 mm × 40 mm) des gesinterten R-TM-B-Magneten zu erhalten. Jedes Teststück wurde einem Druckkoch-Test unterzogen (120°C, 100% RH (relative Feuchte), 2 atm, und 96 Stunden), um den Gewichtsverlust (mg/cm2) durch Korrosion aus der Gewichtsänderung vor und nach dem Test zu bestimmen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. Die Ergebnisse jeder Legierung wurden aus drei Tests (n = 3) gemittelt. Tabelle 1

Die Zugabe von Ga oder Ga + Cu reduzierte den Gewichtsverlust durch Korrosion des gesinterten R-TM-B-Magneten, was zu einer drastisch verbesserten Korrosionsbeständigkeit führte. Wenn kein Cu zugefügt wurde außer den als unvermeidliche Verunreinigung enthaltenen 0,02 Masse%, war der Gewichtsverlust durch Korrosion bei einem Ga-Gehalt von 0,1 Masse% extrem groß, aber verringert durch Erhöhen des Ga-Gehalts, was zu einer guten Korrosionsbeständigkeit führte. Wenn der Ga-Gehalt 0,1 Masse% war, verringerte die Zugabe von Cu den Gewichtsverlust durch Korrosion, was zu einer guten Korrosionsbeständigkeit führte.

Die Erfinder bestätigen, dass ein gesinterter R-TM-B-Magnet den für Automobile (elektronische Auto-Geräte und HVs) geforderten Korrosionsbeständigkeits-Standard erfüllt, wenn sein Gewichtsverlust durch Korrosion in einem Druckkoch-Test bei 120°C, 100% RH und 2 atm für 96 Stunden weniger als 2 mg/cm2 beträgt.

Es wurde somit gefunden, dass die Bereiche für die Gehalte (in Masse%) von Cu und Ga dem Korrosionsbeständigkeits-Standard im Wesentlichen ohne Co erfüllen, die in einem Bereich eines Fünfecks liegen, das durch die Punkte A, B, C, D und E in einer X-Y-Ebene definiert ist, wobei, wie in 1 gezeigt, die X-Achse den Gehalt an Ga darstellt, und die Y-Achse den Gehalt an Cu darstellt.

Experiment 2

Die Legierung A, beinhaltend 24,80 Masse% Nd, 6,90 Masse% Pr, 1,15 Masse% Dy, 0,96 Masse% B, 0,15 Masse% Nb, 0,10 Masse% Al, 0,30 Masse% Ga und 0,15 Masse% Cu, mit dem Rest Fe und unvermeidliche Verunreinigungen, wurde nach einem Bandgießverfahren hergestellt. Die Legierung A beinhaltete 0,06 Masse% Co als unvermeidliche Verunreinigung.

Die Legierungen B bis F wurden auf dieselbe Weise hergestellt wie Legierung A, außer dass die Legierungszusammensetzung wie in Tabelle 2 gezeigt abgewandelt wurde. Die Legierungen A bis E liegen im Zusammensetzungsbereich des gesinterten R-TM-B-Magneten der vorliegenden Erfindung, und Legierung F liegt nicht im Zusammensetzungsbereich des gesinterten R-TM-B-Magneten der vorliegenden Erfindung. Tabelle 2

Legierung Nd Pr Dy B Nb Al Ga Cu Co(1)A 24.80 6.90 1.15 0.96 0.15 0.10 0.30 0.15 0.06 B 24.25 6.75 2.10 0.94 0.15 0.06 0.08 0.10 0.03 C 24.00 8.00 0.00 0.89 0.02 0.11 0.50 0.15 0.05 D 21.65 6.05 4.90 0.96 0.15 0.10 0.10 0.10 0.04 E 21.65 6.05 4.90 1.06 0.15 0.30 0.10 0.10 0.07 F 23.10 6.60 4.90 0.96 0.15 0.10 0.10 0.10 0.08
NB: (1) Co ist eine unvermeidliche Verunreinigung.

Jede der Legierungen A bis F wurde in einer Strahlmühle unter Stickstoffgas mit 5000 ppm Sauerstoff pulverisiert, in einem Magnetfeld kompressionsgeformt, gesintert, wärmebehandelt und geschliffen, um ein Teststück (3 mm × 10 mm × 40 mm) des gesinterten R-TM-B-Magneten zu erhalten. Jedes Teststück wurde hinsichtlich seiner Remanenz Br und Koerzitivkraft HcJ, und seines Gewichtsverlusts durch Korrosion vermessen. Der Gewichtsverlust durch Korrosion wurde durch den Gewichtsunterschied vor und nach dem Druckkoch-Test (120°C, 100% RH, 2 atm, und 96 Stunden) ausgedrückt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 angegeben. Die Druckkoch-Testergebnisse wurden aus drei Tests (n = 3) gemittelt.

Unter den in Experiment 1 hergestellten Teststücken wurden die Legierung 1 mit 0,1 Masse% Ga und 0,02 Masse% Cu, Legierung 2 mit 0,1 Masse% Ga und 0,4 Masse% Cu, Legierung 3 mit 0,5 Masse% Ga und 0,02 Masse% Cu, und Legierung 4 mit 0,5 Masse% Ga und 0,4 Masse% Cu hinsichtlich ihrer Remanenz Br und Koerzitivkraft HcJ vermessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 angegeben. Tabelle 3

Legierung Gewichts verlust durch Korrosion (mg/cm2) Br (T) HcJ (kA/m) A 0.85 1.371 1306 B 1.86 1.345 1473 C 0.51 1.370 1500 D 0.92 1.274 1765 E 0.91 1.269 1723 F* 4.20 1.250 1790 1* 5.31 1.365 1296 2 0.95 1.355 1256 3 0.78 1.360 1240 4 0.64 1.352 1337
NB: * Vergleichsbeispiel.

Es ist klar, dass die Legierungen A bis E und die Legierungen 2 bis 4 innerhalb des Zusammensetzungsbereichs des gesinterten R-TM-B-Magneten der vorliegenden Erfindung einen geringen Gewichtsverlust durch Korrosion aufwiesen, sowie eine hohe Remanenz Br und Koerzitivkraft HcJ. Es wird vermutet, dass die Legierung F eine dürftige Korrosionsbeständigkeit aufwies, weil der Gesamtgehalt an Pr und Dy den in der vorliegenden Erfindung definierten Bereich der Seltenerdelemente überstieg.

Experiment 3

Hinsichtlich der Legierung 1 mit 0,1 Masse% Ga und 0,02 Masse% Cu, und der Legierung 4 mit 0,5 Masse% Ga und 0,4 Masse% Cu, die in Experiment 1 erhalten wurden, wurde ein Druckkoch-Test bei 120°C, 100% RH, und 2 atm für 24 Stunden durchgeführt, um ihre Korrosion nach dem Test mittels SEM zu begutachten. Die Ergebnisse sind in 2 gezeigt.

Es wurde bestätigt, dass die Korrosion in Legierung 1 in Tiefenrichtung voranschreitet [in 2(a) durch Pfeile dargestellt], während Korrosion in Legierung 4 nicht voranschreitet [2(b)].

Experiment 4

Um den Einfluss des Co-Gehaltes auf die mechanische Festigkeit des gesinterten R-TM-B-Magneten zu ermitteln, wurde das folgende Experiment durchgeführt: 13 Sorten Legierungen mit Zusammensetzungen mit 24,25 Masse% Nd, 6,75 Masse% Pr, 2,1 Masse% Dy, 0,96 Masse% B, 0,15 Masse% Nb, 0,06 Masse% Al, 0,08 Masse% Ga, und Co in einer Menge von 0,0; 0,06; 0,08; und 0,1 bis 1,0 Masse% (Inkrement: 0,1 Masse%), mit dem Rest Fe und unvermeidliche Verunreinigungen, wurden durch ein Bandgießverfahren hergestellt. Obgleich in diesem Experiment hochreine Metalle eingesetzt wurden, waren Spuren von unvermeidlichen Verunreinigungen enthalten. Demzufolge kann eine Legierung, deren Co-Gehalt als “0,0 Masse%” dargestellt wird, Co in einem Maß enthalten, das unter der Erfassungsgrenze (0,01 Masse%) liegt.

Jede Legierung wurde in einer Strahlmühle unter Stickstoffgas mit 5000 ppm Sauerstoff pulverisiert, um ein Feinpulver zu erhalten. Jedes Feinpulver wurde bei 98 MPa in einem Magnetfeld (Intensität: 318 kA/m) in der in 3 gezeigten Formungsvorrichtung kompressionsgeformt, um einen Grünkörper eines radial-anisotropen R-TM-B-Ringmagneten (Außendurchmesser: 41,8 mm, Innendurchmesser: 32,5 mm, und Höhe: 47,2 mm). Für jede Legierung wurden 10 Grünkörper hergestellt.

Die Vorrichtung zum Formen des radial-anisotropn R-TM-B-Ringmagneten umfasst eine Matrize mit einem oberen und einem unteren säulenförmigen Kern 40a, 40b (aus Permendur), einer äußeren zylindrischen Matrize 30 (aus SK3), und einem oberen und einem unteren nicht-magnetischen zylindrischen Stempel 90a, 90b; einem Hohlraum 60, welcher ein von jenen umgebener Raum ist; und ein Paar von Magnetfeld-erzeugenden Spulen 10a, 10b, die um den oberen Kern 40a und den unteren Kern 40b herum angeordnet sind. Der obere Kern 40a ist von dem unteren Kern 40b weg bewegbar; der obere Kern 40a und der obere Stempel 90a sind unabhängig nach oben und unten bewegbar; und der obere Stempel 90a ist von dem Hohlraum 60 weg bewegbar. Der Hohlraum 60 kann mit einem radialen Magnetfeld, dargestellt durch magnetische Feldlinien 70, beaufschlagt werden, und zwar mittels des geschlossenen oberen 40a und unteren Kerns 40b.

Mit einer in den Grünkörper eingeführten säulenförmigen Sinterschablone (SUS403 mit einem linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von 11,4 × 10–6, Außendurchmesser: 29,0 mm) wurde der Grünkörper auf eine hitzebeständige Mo-Platte in einem Mo-Gefäß gestellt, und bei 1080°C für 2 Stunden im Vakuum gesintert. Die Sinterschablone war vor seinem Einsatz an seiner Außenumfangsfläche mit einem Brei aus Nd2O3 in einem organischen Lösungsmittel beschichtet. Der Sinterkörper wurde an seinen Stirnflächen und den äußeren und inneren Umfangsflächen geschliffen, um 13 radial-anisotrope R-TM-B-Ringmagnete 401 bis 413 mit unterschiedlichen Co-Gehalten zu erhalten. Es wurde mit unbewaffneten Auge untersucht, ob die radial-anisotropen R-TM-B-Ringmagnete gebrochen waren, oder nicht. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 dargestellt. Die Ringmagnete 401 bis 403 sind Bezugsbeispiele, welche einen Ga-Gehalt außerhalb der vorliegenden Erfindung aufweisen, aber deren Co-Gehalte kleiner sind als 0,1 Masse%, also innerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung. Die Ringmagnete 404 bis 413 sind Vergleichsbeispiele, bei welchen der Co-Gehalt 0,1 Masse% oder mehr beträgt, außerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung. Tabelle 4

Ringmagnet Co-Gehalt (in Masse%) Anzahl der Brüche nach dem Schneiden 401* 0.0 0 402* 0.06 0 403* 0.08 0 404** 0.1 3 405** 0.2 7 406** 0.3 10 407** 0.4 10 408** 0.5 10 409** 0.6 10 410** 0.7 10 411** 0.8 10 412** 0.9 10 413** 1.0 10
NB: * Bezugsbeispiel. ** Vergleichsbeispiel.

Die in Tabelle 4 aufgeführten Ergebnisse zeigen an, dass Brüche in den gesinterten Ringmagneten auftraten, wenn der Co-Gehalt 0,1 Masse% oder mehr betrug, und dass umso mehr Brüche auftraten, je höher der Co-Gehalt anstieg.

Experiment 5

Jedes Feinpulver der in der gleichen Weise wie in Experiment 4 hergestellten 13 Legierungs-Sorten wurde bei 80 MPa in einem gepulsten Magnetfeld (derselben Intensität für jedes Feinpulver) in der in 4 gezeigten Formvorrichtung 100 kompressionsgeformt, um einen Grünkörper (Außendurchmesser: 31,5 mm, Innendurchmesser: 20,3 mm, und Höhe: 27,8 mm) eines polar-anisotropen R-TM-B-Ringmagneten mit 8 Magnetpolen an der Außenumfangsfläche zu erhalten. Für jede Legierung wurden 10 Grünkörper hergestellt.

Die Vorrichtung 100 zum Formen des polar-anisotropen R-TM-B-Ringmagneten in einem Magnetfeld beinhaltet, wie in 4(a) gezeigt, eine Magnetmatrize 101, und einen nicht-magnetischen säulenförmigen Kern 102, der konzentrisch in einem Ringraum der Matrize 101 angeordnet ist, wobei die Matrize 101 durch Halterungen 111, 112 gehaltert ist, und sowohl der Kern 102 und die Halterungen 111, 112 von einem unteren Rahmen 108 gehaltert sind. Ein oberer, zylindrischer, nicht-magnetischer Stempel 104, und ein unterer, zylindrischer, nicht-magnetischer Stempel 107 werden in einen Form-Raum 103 zwischen der Matrize 101 und dem Kern 102 eingeführt. Der untere Stempel 107 ist an einem Substrat 113 befestigt, und der obere Stempel 104 ist an einem oberen Rahmen 105 befestigt. Der obere Rahmen 105 und der untere Rahmen 108 sind jeweils an einem oberen Zylinder 106 bzw. einem unteren Zylinder 109 befestigt.

4(b) zeigt einen Querschnitt entlang der Linie A-A in 4(a). Eine Mehrzahl von Nuten 117 sind in der Innenoberfläche der zylindrischen Matrize 101 ausgebildet, und in jeder der Nuten 117 ist eine Magnetfeld-erzeugende Spule 115 eingebettet. Die Matrize 101 ist mit einer ringförmigen nicht-magnetischen Hülle 116 ausgestattet, die die Nuten an der Innenoberfläche bedeckt. Ein Form-Raum 103 wird durch die ringförmige Hülle 116 und den Kern 102 definiert. In 4(b) fließt in den Magnetfeld-erzeugenden Spulen 115 jeder Nut 117 Strom in einer zur Papieroberfläche senkrechten Richtung, und in Umfangsrichtung benachbarte Spulen sind so verbunden, dass der Strom darin in entgegengesetzten Richtungen fließt. Mit dem in den Magnetfeld-erzeugenden Spulen 115 fließenden Strom wird ein magnetischer Fluss, dargestellt durch die Pfeile A, in dem Form-Raum 103 erzeugt, so dass Magnetpole (8 Poles in der Figur) mit in Umfangsrichtung abwechselnder Polarität von S, N, S, N ... an Punkten (Ausgangs- und Endpunkt jedes Pfeils) der ringförmigen Hülle erzeugt wird, die magnetischem Fluss ausgesetzt waren.

Der resultierende Grünkörper wurde auf eine hitzebeständige Mo-Platte in einem Mo-Gefäß gestellt, und bei 1080°C für 2 Stunden im Vakuum gesintert. Die Stirnflächen und die äußeren und inneren Umfangsflächen des gesinterten Körpers wurden geschliffen, um 13 Sorten von polar-anisotropen R-TM-B-Ringmagneten 501 bis 513 mit unterschiedlichen Co-Gehalten herzustellen. Es wurde mit unbewaffnetem Auge untersucht, ob die polar-anisotropen R-TM-B-Ringmagneten gebrochen waren, oder nicht. Die Ergebnisse sind in Tabelle 5. Die Ringmagnete 501 bis 503 sind Bezugsbeispiele, in welchen der Ga-Gehalt außerhalb der vorliegenden Erfindung lag, aber deren Co-Gehalt weniger als 0,1 Masse% betrug, also innerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung. Die Ringmagnete 504 bis 513 sind Vergleichsbeispiele, bei denen der Co-Gehalt 0,1 Masse% oder mehr betrug, außerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung. Tabelle 5

Ring- magnet Co-Gehalt (in Masse%) Anzahl der Brüche nach dem Schneiden 501* 0.0 0 502* 0.06 0 503* 0.08 0 504** 0.1 5 505** 0.2 10 506** 0.3 10 507** 0.4 10 508** 0.5 10 509** 0.6 10 510** 0.7 10 511** 0.8 10 512** 0.9 10 513** 1.0 10
NB: * Bezugsbeipiel. ** Vergleichsbeispiel.

Die in Tabelle 5 gezeigten Ergebnisse geben an, dass bei den gesinterten Magneten Brüche auftraten, wenn der Co-Gehalt 0,1 Masse% oder mehr betrug, und dass umso mehr Brüche auftraten, je höher der Co-Gehalt anstieg.

Experiment 6

Radial-anisotrope gesinterte Ringmagnete der vorliegenden Erfindung wurden auf dieselbe Weise hergestellt, wie in Experiment 4, außer dass 25 Sorten von Fein-Legierungspulvern auf dieselbe Weise hergestellt wurden wie in Experiment 1. Bei keiner der 25 Sorten von radial-anisotropen gesinterten Ringmagnete traten nach dem Schleifen Brüche auf.

Experiment 7

Polar-anisotrope gesinterte Ringmagnete der vorliegenden Erfindung wurden auf dieselbe Weise hergestellt wie in Experiment 5, außer dass 25 Sorten von Fein-Legierungspulvern auf dieselbe Weise hergestellt wurden wie in Experiment 1. Bei keiner der 25 Sorten von polar-anisotropen gesinterten Ringmagnete traten nach dem Schleifen Brüche auf.