稀土磁体及其制造方法
【技术领域】
[0001 ]本发明设及稀±磁体及其制造方法。
【背景技术】
[0002] 使用了稀±元素的稀±磁体也被称为永磁体，其用途除了构成硬盘、MRI的电机之 夕h也用于混合动力汽车、电动汽车等驱动用电机等。
[0003] 作为该稀±磁体的磁体性能的指标，可举出剩余磁化(剩余磁通密度)和矫顽力， 但对于由电机的小型化、高电流密度化引起的发热量的增大，所使用的稀±磁体对耐热性 的要求进一步提高，高溫使用下如何能够保持磁体的矫顽力已成为该技术领域中重要的研 究课题之一。若W作为多用于车辆驱动用电机的稀±磁体之一的Nd-Fe-B系磁体为例，正通 过实现晶粒的细化、使用Nd量多的合金组成、添加矫顽力性能高的DyJb运样的重稀±元素 等来进行使其矫顽力增大的尝试。
[0004] 作为稀±元素，除了构成组织的晶粒的尺度为3~扣m左右的常规烧结磁体之外， 还有将晶粒细化为50nm~300nm的纳米尺度的纳米结晶磁体。
[0005] Nd-Fe-B系的常规稀±磁体的微观结构由Nd多的晶粒和存在于晶粒之间的晶界构 成。由于构成该晶粒的Nd为高价的稀±元素，因此在保证磁体性能的同时，如何能够减少其 用量已成为该技术领域中的重要的开发课题之一。
[0006] 因此，作为与减少Nd使用量有关的对策，考虑了使用Ce、La运样的轻稀±元素、使 用6(1、￥、5。、5111、山等元素。
[0007] 然而，使用运些元素替代Nd的情况自不用说，由于推断在使用运些元素置换大部 分Nd的情况下，稀±磁体的磁特性也显著地下降，因此不得不限定运些元素的使用量，不能 期待足够的材料成本降低的效果。进而，在使用运些磁特性低的元素的情况下，通常，其使 用形式受限于各向同性的趋势极强。
[000引因此，在试图实现使用上述轻稀±元素 、GcU Y等元素而成的稀±磁体的各向异性 化时，例如在热塑性加工等加工工艺中，稀±磁体的矫顽力会显著地下降，无法避免磁特性 的劣化。
[0009]在此，专利文献1中公开了一种磁性材料，其为通过快速凝固工艺和随的热退火工 艺制造的磁性材料，W原子百分率计，具有W下组成：具有(Rl-aR ' a)uFei〇()-u-v-w-x-yC〇vMwrxBy (在此，R为Nd、Pr、钦错混合物(具有Ndo. 75Pr〇. 25的组成的Nd与Pr的天然混合物)或它们的组 合，R'为La、Ce、Y或它们的组合，M为化、抓、1'1、化、￥、]?〇、胖和册中的一种^上，1'为41、]\111、加 和Si中的一种臥上，]^处0.01 <a<0.8、7<u< 13、0< v<20、0.01 <w< 1、0.1 <x<5、4<y < 12)，显示约6.5kG~约8.5kG的剩磁(Br)值和约6. OkOe~约9.9k0e的本征矫顽力。
[0010]在此所公开的磁性材料为用La、Ce置换了 Nd的一部分的磁性材料，该磁性材料为 贫稀±且为纳米复合材料磁体用的组成材料或与其相近的组成材料，运样的组成材料包含 各向同性的磁粉，而不是各向异性的磁粉。其原因是由于，在纳米复合材料磁体用的组成材 料或与其相近的组成材料的情况下，即使在其塑性的状态下进行热塑性加工W形成取向磁 体，也只能形成具有不充分的磁体性能的磁体。
[0011] 运样，专利文献1中公开的磁体材料也可W说是各向同性的磁体材料，作为各向异 性的稀±磁体制造用的磁体材料是不合适的。进而，专利文献1完全没有寻求对该各向同性 的磁体材料赋予各向异性的策略的记载。
[0012] 现有技术文献 [OOU]专利文献
[0014] 专利文献1:特表2007-524986号公报
【发明内容】
[0015] 发明所要解决的课题
[0016] 本发明是鉴于上述问题而完成的，目的在于提供减少Nd等稀±磁体的量且磁各向 异性优异的稀±磁体和其制造方法。
[0017] 用于解决课题的手段
[0018] 为了实现前述目的，根据第一发明的稀±磁体具备晶粒，该晶粒具有(R2(i-x)Rlx) y化loo-y-w-z-vCowBzTMv的整体组成（在此，R2为Nd、Pr、Dy、化中的至少一种，Rl为Ce、La、Gd、Y、 Sc中的至少一种或两种W上的合金，TM为Ga、Al、Qi、Au、Ag、ai、In、Mn中的至少一种，0<x< 1，y= 12~20,Z = 5.6~6.5，w = 0~8, V = O~2)，其中，晶粒的平均粒径为1000 nmW下，晶粒 由忍部及其周围的外廓部构成，忍部具有Rl多于R2的组成，外廓部具有R2多于Rl的组成。 [00 19]另外，为了实现前述目的，根据第二发明的稀±磁体具备晶粒，该晶粒具有(Nd(I-X) Cex)yFeioo-y-w-z-vC〇wBzTMv 的整体组成（在此，TM 为 Ga、Al、化、411、4旨、化、1]1、]\1]1中的至少一种， 0<x<l，y = 12~20，z = 5.6~6.5，w = 0~8，v = 0~2)，其中，晶粒由忍部及其周围的外廓 部构成，具有忍部中的X大于外廓部中的X的组成。
[0020] 在本发明的稀±磁体中，其晶粒由忍部及其周围的外廓部构成，忍部为Ce、La等轻 稀±元素或GcU Y等元素多于Nd等的状态，因此，与包含具备了 Nd多的忍部的晶粒的稀±磁 体相比，能够大幅度地降低材料成本。而且，运样，虽然忍部为便宜且磁特性低的元素多的 状态，但通过在其周围存在Nd等多的状态的外廓部，抑制了磁特性的下降，同时实现了晶粒 间的磁分离(magnetic separation)，形成了磁各向异性优异的稀±磁体。
[0021] 予W说明，晶粒的忍部由于Nd等的量少，因而成为矫顽力较低的半硬质相，另一方 面，晶粒的外廓部由于Nd等的量多，因而成为矫顽力高的硬质相，因此可W说，构成稀±磁 体的晶粒呈现半硬质相与硬质相的复合组织。而且，通过运样晶粒具备矫顽力高的硬质相 作为外廓部，实现了晶粒间的磁分离，与磁特性的提高关联。
[0022] 进而，本发明的稀±磁体通过将晶粒的平均粒径调整至1000 nmW下，能够保证一 定的退磁耐力，即一定的矫顽力。其原因如下所述。即，与纯NcbFewB磁体(钦磁体)不同，构 成本发明的稀±磁体的晶粒在其忍部成为磁特性低的Ce、La等多的状态。在此，通常，晶粒 的平均粒径与材料矫顽力的关系如图3所示，例如在横轴为平均粒径(线性标度)且纵轴为 矫顽力的关系曲线中，存在随着平均粒径的增加，矫顽力线性下降的趋势。如上所述，构成 本发明的稀±磁体的晶粒由于在其忍部成为磁特性低的元素多的状态，因此与纯钦磁体相 比，磁各向异性低，退磁耐力低。因此，如果平均粒径变得过大，由于粒径效应，通过自身的 自发磁化而使磁力下降，导致引起磁畴反转。根据本发明人，在构成本发明的稀±磁体的晶 粒中，考虑其忍部的磁特性低，确认了在平均粒径lOOOnmW下的范围内，形成了不因自身的 自发磁化导致的磁力降低而发生磁畴反转、保证了磁特性的稀±磁体。
[0023] 在此，使用Kronmuller式，说明为了使半硬质相在不退磁的情况下形成磁体的必 要条件。Kr onmu 11 er式可W用W下式1来表示。
[0024] Hc =地 a_NMs........(式1)
[0025] 在此，He:矫顽力、a:有助于晶粒间的分离性的因子、Ha:晶体磁各向异性（晶粒材 料所固有）、N:晶粒的粒径作出贡献的因子、Ms:饱和磁化(晶粒材料所固有）
[0026] 如果求出a = l时的N(化ff)，则成为下式。
[0027] 化ff=(Ha_Hc)/Ms ? ? ? ?(式2)
[00%]如果利用稀±磁体实验性地来求化ff与晶体粒径D的关系，则如图4所示，可W W 下的式3来表示。
[0029] 化''=0.25山（0)_0.475 ...?(式3)
[0030] 根据式2和式3,可W得到必要的矫顽力化与晶体粒径D的关系，可W用下述式4来 表不。
[0031] D<exp(4化a-Hc)/Ms+1.7) ? ? ?(式4)
[0032] 根据本发明人，W作为磁体成立为前提，式1中化含0,为了保证充分的磁体性能， 确定了化> 13。
[0033] 例如，由于在选择Ce作为半硬质相、设为化= 13k0e(=化/2)的情况下，化= 26k0e、Ms = 12kG，因此可知，成为EK 417nm，平均粒径D优选为约500nm W下。另一方面，在用 于需要化为IOkOe左右的用途的情况下，由于化=IOkOe且成为D= 1133nm，因此通过在平均 粒径D满足D<1133皿的范围、即约1000皿左右W下的范围内使用，形成不因自身的自发磁 化导致的磁力降低而发生磁畴反转、保证了磁特性的稀±磁体。
[0034] 根据运些事实，在本发明的稀±磁体中，将其晶粒的平均