Imanes permanentes anisotrópicos a base de Fe de tierras raras con excelente estabilidad térmica
Descripción general
 Se proporciona un imán basado en Fe de elemento de tierras raras que tiene un rendimiento de pared delgada y alto rendimiento y una excelente estabilidad térmica. ] Mientras que satisface la siguiente composición química (A) (F), son los de la 30! M de tamaño medio de partícula o menos de la estructura cristalina columnar fue anisotropía de plásticamente de trabajo y el tratamiento térmico en caliente, el diámetro medio de partícula de no más de 30! M . ] (A) dos o más elementos de tierras raras, incluyendo Y (aunque más de los mismos 50% en peso es Pr) y que contiene 12 18% atómico. ] (B) Dy es al menos 1 3% atómico de elementos de tierras raras. ] (C) contiene 46% atómico de B. ] (D) 0.2% atómico de Ag. ] (E) O a 0.004 en% o menos. ] (F) equilibrio: Fe e impurezas inevitables
Campo técnico
La presente invención se refiere a un anisotrópico basado elemento tierra Fe B rara de imanes permanentes, en particular un excelente y alta estabilidad térmica y sin embargo fino, tales como elementos de tierras raras sistema Fe B para propiedades óptimas para diferente del automóvil La invención se refiere a un imán permanente cuaternario.
Antecedentes de la técnica
Los materiales magnéticos, incluyendo los imanes permanentes, los diversos productos eléctricos para los hogares a los dispositivos finales de la periferia para grandes ordenadores se utilizan en una amplia gama de campos, importantes materiales eléctricos y electrónicos. Recientemente, la miniaturización de un motor de este tipo, el rendimiento es avanzado, incluso en los imanes permanentes, son más delgadas, es necesario tener un alto rendimiento.
Por otro lado también en el campo de la automoción, la normativa de gases de escape, para satisfacer la demanda social para la reducción del consumo de combustible, etc., piezas de automóviles más compactos, será como se desea un alto rendimiento, la realización de un imán de alto rendimiento del automóvil como parte Se está volviendo fuertemente deseado. partes de automóviles, sin embargo, a diferencia de otros aparatos y equipos domésticos comunes, forzados para su uso en ambiente húmedo y a alta temperatura, ¿cómo pueden mantener un alto rendimiento bajo tal entorno, como un imán permanente para un vehículo automóvil Se convierte en un punto importante en cuanto a si puede o no satisfacer las características de.
En los últimos años, los imanes de tierras raras han atraído la atención como terceros imanes permanentes junto a los imanes de ferrita y los imanes de Alnico. Se espera que este imán de tierras raras muestre excelentes propiedades magnéticas que pueden contribuir a la miniaturización y alta precisión de productos eléctricos e instrumentos de precisión, y se ha logrado un progreso activo tanto en la investigación de propiedades físicas como en el aspecto de la tecnología de producción. Sobre todo en los últimos años, sobre todo lo que se espera, un sistema de elemento de tierra rara transición elemento B, por ejemplo, un imán permanente, tal como Nd Fe B y Pr Fe B. composición de imán permanente de la presente invención es un componente básico de elementos de tierras raras Fe B, otro que contiene como componentes esenciales Pr y Dy de los elementos de tierras raras, y comprenden un Ag como cuarto componente como un componente esencial, su evaluación la Otte Aunque se describe en la siguiente descripción para mayor comodidad, se supone que se describe tomando el elemento de tierras raras Fe B basadas imanes ternarias (a veces de aquí en adelante abreviado como imán basado R Fe B) típicamente.
Por cierto, como método de fabricación del imán tipo R Fe B, inicialmente, se examinaron los dos métodos siguientes. Mientras que el primer método es el método de sinterización en base a dicha pulvimetalurgia encontrado en el documento JP-A-59-46008 por ejemplo, antes de la etapa de sinterización se requiere tratamiento en polvo de las aleaciones, un polvo fácilmente experimentar oxidación Te, el oxígeno introducido en la sinterización afecta negativamente al rendimiento magnético, el rendimiento magnético se reduce por incorporación de contenido de carbono sobre la base de la ayuda de moldeo para ser añadido durante la sinterización, sinterizado Anterior cuerpo formado de materia prima (cuerpo verde) es de baja intensidad, que manejabilidad es pobre, ya que hay varios inconvenientes tales como iguales, alcanzaron las propiedades se espera que R Fe B imán sistema está suficientemente exhibido No hay
El segundo método es un método de un imán unido utilizando resinas termoplásticas Konetsu hizo inactivó papel de aluminio, en lugar de haber acompañado los inconvenientes anteriores, la productividad es baja, no sólo ser obtenido imanes teóricamente isotrópicas , por lo tanto la densidad de flujo magnético residual (Br) y el producto de energía máxima indicada por el producto de la fuerza coercitiva (iHc) [en adelante (BH), que puede estar representado por max] es baja, no es bueno cuadratura, se produce inconveniente. Así como un medio para positivamente anisotropía de las láminas enfriadas 2-etapa de proceso de prensado en caliente (tratamiento alineación mecánica) también se consideró someter la (por ejemplo, JP 59-211549, la misma 60-100.402 de Patente Etc.). Sin embargo, la productividad será aún menor, por lo que no es realista teniendo en cuenta la necesidad de producción en masa.
Como lo tanto, un tercer método, por ejemplo, como se ve en el documento JP-A-62-276803, la adición de laminar en caliente la aleación colada, realizando de este modo un aumento de la fuerza coercitiva para conseguir refinamiento del grano, el eje de cristal En una dirección específica para lograr la anisotropía magnética se desarrolló. Sin embargo, puesto que no hay restricción de la dirección de la anchura de hoja en ambos lados en el método de laminación de costumbre, aunque la parte central de la presión ha sido lingote se extiende en la dirección de la anchura de placa, la densidad suficiente se puede obtener en el lado del extremo ancho de la placa, La orientación del eje del cristal es incompleta. Por lo tanto, simplemente adoptando este método, no es inmediato obtener anisotropía magnética en toda la dirección del ancho de la placa. Por otra parte, si se hace un intento de formar una orientación axial hasta el grado deseado en toda la anchura de la placa por las condiciones de laminación en caliente habituales como se describió anteriormente, debe ser llevado a cabo una considerable deformación grande, que comprende así una trabajabilidad puede corresponder a También existe el problema de que la composición de la aleación del imán de tierras raras está muy restringida.
Los presentes inventores [] encontraron que, como un método capaz de eliminar los inconvenientes debido a la tercer método, el lingote de aleación se encerró en una cápsula de metal, plástico caliente de trabajo mientras se aplica la restricción en la dirección de la anchura con respecto a la cápsula de metal (laminación, colada), y también propone una serie de métodos para el tratamiento térmico después caliente de trabajo necesario, y presentada anteriormente (JP-a 2-250.918 No. 23). La presente [inventor], etc., que tiene ambas características que incluso alto rendimiento sólo en fina se refiere R Fe B Tipo de imán con propiedades magnéticas de los imanes sinterizados anteriores, y presentó previamente (solicitud de patente japonesa No. Hei 3-81876 ) El desarrollo de estas tecnologías, se liberan de las limitaciones de una superficie de material que se basa en razones de mecanizado, por otra parte excelente anisotrópico de imanes permanentes de propiedades magnéticas relativamente simples llegó a ser obtenido.
Tarea de solución
Como se mencionó anteriormente, la miniaturización como piezas de automóviles, se requiere que el rendimiento del producto para los imanes permanentes utilizados, es necesario para adaptarse a las propiedades de rendimiento delgado y alto. En general, sin embargo, el rendimiento tiende a deteriorarse a medida que el imán se vuelve más delgado. Particularmente flujo tendió a disminuir con delgado, también la relación de la caída de la fuerza magnética causado en uso, el aumento de temperatura es grande, la forma de lograr una disminución de la tasa de reducción y las características iniciales mejorar, un imán permanente como partes de automóviles .
Por ejemplo menos de 1 mm de imán permanente delgada está en el imán unido puede ser fabricado, hay una llama en términos de propiedades magnéticas como se describe anteriormente, inadecuado para su uso cuando se requiere un alto rendimiento. Por otra parte, en el método de sinterización, es difícil para sinterizar sigue siendo delgada, por ejemplo, tratando de obtener la siguiente delgada imán 3 mm, pero se cortan de un bloque grande, se producen la degradación del rendimiento debido más delgada, por debajo Como se muestra en el ejemplo, cuando el espesor es de aproximadamente 1 mm, no se pueden obtener las propiedades magnéticas deseadas. Nota Para el imán anisotrópico delgada, como se muestra en, por ejemplo JP 62-192566, se ha propuesto un método de adelgazamiento por pulido mecánicamente el imán. Sin embargo, la disminución de la productividad no se escapa.
La presente invención se hizo para resolver los problemas técnicos como se describió anteriormente, y su objeto es de sólo también teniendo ambas propiedades de alto rendimiento, un imán a base de pared delgada elementos de tierras raras Fe B más excelente en la estabilidad térmica .
Solución
La presente invención fue capaz de lograr los objetos anteriores, así como satisfacer la siguiente composición química (A) (F), un 30! M de tamaño medio de partícula o menos de la estructura cristalina columnar fue anisotropía de plásticamente de trabajo y el tratamiento térmico en caliente Y es un imán basado en Fe B de elementos de tierras raras que tiene un tamaño de partícula promedio de 30 μm o menos.
(A) dos o más elementos de tierras raras, incluyendo Y (aunque más de los mismos 50% en peso es Pr) y que contiene 12 18% atómico.
Entre los elementos de tierras raras (B), al menos 1 3% atómico Dy.
(C) contiene 46% atómico de B.
(D) 0,2% atómico de Ag.
(E) O a 0.004 en% o menos.
(F) equilibrio: Fe e impurezas inevitables
Los presentes inventores [] encontró que la base de la tecnología desarrollada hasta ahora, fueron estudiados desde varios ángulos para la realización de excelente imán permanente en la estabilidad térmica de una delgada, pero de alto rendimiento. Como resultado, la primera mejora en la estabilidad térmica de R Fe B Tipo de imán, se ha encontrado que la adición de elementos de tierras raras pesados, tales como Dy y Tb es eficaz. Sin embargo, la adición de estos elementos de tierras raras pesados, como se muestra en la Fig. 1, conduce a engrosamiento del tamaño de grano trágica, suficiente fuerza coercitiva puede desventajosamente no se puede obtener también encontró que se produzca. Los presentes inventores [] encontró que estaba estudiando en la miniaturización de aditivo elemento, un cuarto elemento de sistema R Fe B, se añade Ag, afino del grano de la aleación de imán se consigue . También mediante la aplicación de un tratamiento térmico después de la composición caliente de trabajo para promover el aislamiento de una fase R2 Fe14B fase principal magnético, la mejorando así la coercitividad, coeficiente de temperatura de coercitividad, como se muestra en la temperatura de la Tabla 1 (habitación 200 ° C. ) Se encontró que era extremadamente mejorado.
A continuación, se describirá la composición de aleación que constituye el imán de tipo R Fe B de la presente invención. El primer elemento de tierras raras, hasta ahora lantánidos elementos de tierras raras incluyendo Y también han sido, en general, entre éstos en la presente invención, dos o tierra más raro que contiene al menos un Pr y más de 50% en peso de Dy 1 3% atómico Se concluyó que es útil constituirlo con elementos. El tipo de elemento de tierra rara se utiliza en combinación con Pr y Dy no están particularmente limitados, en particular, Nd, Ce, La, Tb, Ho, particularmente preferible usar Y, y similares. De los elementos de tierras raras utilizados en el imán de la presente invención, el al menos 50% en peso y un Pr es porque muestra el Pr es más excelentes propiedades magnéticas.
R Fe B imán basado de la invención también se pretende que incluya 1 3% atómico de Dy como el elemento de tierra rara, no se obtiene efecto estabilidad térmica es inferior a 1% atómico, el engrosamiento del tamaño de grano es superior a 3% atómico Invita y causa que la retención disminuya. A excepción de Pr y Dy es de otro que Pr y Dy de los elementos de tierras raras anteriores, se puede usar en combinación de uno o dos o más, pero en la práctica la aleación Pr Nd se utiliza más ventajosamente. Tenga en cuenta los elementos de tierras raras en el imán de la presente invención puede incluir elementos de tierras raras distintos de la pequeña cantidad, pero debe mantenerse a 1% en peso o menos.
En imán basado R Fe B de la presente invención, cuando R es demasiado pequeño fase principal R2-FE14-B (relación atómica, por ejemplo Pr2Fe14B) que no se puede formar, y requiere anisotrópico de trabajo en caliente No se puede obtener una cantidad suficiente de fase líquida (cantidad de fase principal) y no se puede lograr un alto rendimiento del imán. Desde este punto de vista, la proporción del elemento de tierras raras debe ser 12% atómico o más. Si la cantidad excede de 18% atómico en el límite superior conduce a la fase R ricos en exceso es una fase no magnético, que aparece como una caída o similar de la densidad de flujo magnético no puede exhibir buenas propiedades magnéticas.
B se requiere que sea de 4 a 6% atómico, la escasez de la fracción principal de volumen de fase es menos de 4% atómico, conduce a una disminución en la densidad de flujo magnético. Para el otro límite, es necesario desde el punto de vista de la prevención de una disminución en iHc debido a la aparición de la fase R2Fe4B4 que no tiene propiedades magnéticas y 6% atómico o menos.
Ag, además del refinamiento de estructura columnar como se describe anteriormente, para lograr un producto como la supresión de la capa de deterioro de la superficie adjunta en la molienda, por lo tanto es para ejercer un mayor rendimiento incluso delgada. Para lograr los efectos anteriores, la cantidad de adición se requiere que sea 0,2% atómico o más, aumenta demasiado a la fase de límite de grano no magnético, debe ser% 2 átomos o menos desde que la reducción de las características .
Además de los componentes esenciales anteriores, el resto del imán de la presente invención consiste básicamente en Fe e impurezas inevitables. Fe es un elemento esencial para las formas de fase magnéticas, parte de la (por ejemplo, aproximadamente 20% en peso) puede ser reemplazado por Co. El imán de la presente invención es todavía pero es inevitable que una pequeña cantidad de O se mezcla en el proceso, el contenido de este O debe ser suprimida por debajo de 0,004% atómico. Eso, O es dentro del imán presente como óxido de tierra rara, tal como R2 O3 o RO, este óxido se convierte magnéticamente las impurezas A no magnético, ya que la reducción obstaculiza y el aislamiento de la fase principal de la fuerza coercitiva, Es necesario suprimir el contenido de O tanto como sea posible. Desde este punto de vista, es necesario hacer que O sea menor que 0.004 en%.
En el imán de la presente invención, en cualquiera de la estructura cristalina después de estructura cristalina columnar y la reducción anisotrópico también es una definición del grano de cristal medio 30! M de tamaño o menos, la razón es como sigue. En primer lugar, como se muestra en la Fig. 2, con el fin de obtener un imán sinterizado menos propiedades equivalentes se requiere para ser 30! M o menos de tamaño medio de grano de la estructura cristalina columnar después de la fundición. Aunque mejorar el tratamiento de trabajo de plástico y el calor caliente aplicada si la fuerza coercitiva con respecto al lingote, así bajar el exceso de calor tratada coarsened granos de cristal y realizar la fuerza y ​​no coercitivo, se isomerizó por tratamiento térmico , Es necesario hacer que el tamaño medio de partícula sea de 30 μm o menos.
La presente invención será ejemplos descritos en más detalle a continuación, los siguientes ejemplos no pretenden limitar la presente invención, cualquier alteración diseñada a la luz antes de los significados describió anteriormente y a continuación en el alcance técnico de la presente invención Esta incluido.
Se produjo un lingote de aleación (n ◦ 14) que tiene la composición mostrada en la Tabla 2 por fusión de alta frecuencia. Nota El material de partida en este caso, la pureza de 99,9% en peso de hierro electrolítico como Fe, B es de aleación de ferroboro, elementos de tierras raras y otros elementos aditivos utilizando cada uno de una pureza de 99,9% en peso. Entonces fundido por el molde de cobre para formar un tamaño de cristal columnar de partícula medio menos fina 30 [mu] m.
Entonces, encerrado en una cápsula de acero era lingote de aleación escindido se sometió a rodar tasa de reducción total de 76% del calor a 950 ° C mientras que la aplicación de la restricción en la dirección de la anchura. Posteriormente, 1.000 ° C x 6 horas (primera etapa) y 480 ° C x 2 horas, seguido por tratamiento térmico de la (segunda etapa), las características magnéticas y el tamaño medio de partícula y el coeficiente de temperatura de coercitividad de la (temperatura ambiente 200 ° C) resultante de aleación de imán Fue investigado Los resultados se muestran en la Tabla 3, que se añadieron simultáneamente Dy y Ag, puede ser de cristal fino, se encuentra que mejora de la mejora y el coeficiente de temperatura de coercitividad de iHc se reconoce.
A continuación, la composición de Pr13Dy2Fe77B7Ag1 (relación atómica), y el polvo de aleación que comprende un tamaño medio de partícula de 3 [mu] m, después del prensado a una presión de 1,5 ton / cm @ 2 en 10KOe campo magnético, la pureza del gas Ar 99,999% (250 Torr ) 1.070 ° C. × sinteriza durante 2 horas a obtener un imán sinterizado mediante la realización de envejecimiento adicional de 530 ° C x 1 hora. Un imán sinterizado obtenido, No. 13 imanes cada uno con el (presente invención) que se muestran en la Tabla 2, un espesor de 3, 1, 0,5, 0,3 y suelo como que comprende (mm), las propiedades magnéticas respectivas Fue investigado Los resultados se muestran en la Tabla 4, pero se puede ver que el grado de deterioro del procesamiento de la presente invención es pequeño.
Efecto de la invención
De acuerdo con la presente invención como se describe anteriormente, el refinamiento del grano se consigue mediante la adición combinada de Dy y Ag en el elemento de tierra rara Fe sistema B, incluso las buenas propiedades magnéticas 3μm exhiben menos delgada, Se obtuvo un imán permanente excelente en estabilidad térmica. Además, el imán permanente según la presente invención es óptimo como un imán permanente para piezas de automóvil debido a sus características.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 es un gráfico que muestra la influencia de la cantidad añadida de Dy sobre el diámetro de partícula del lingote y las propiedades magnéticas.
La figura 2 es un gráfico que muestra la relación entre el diámetro de partícula del lingote y las características magnéticas.
Reclamo
Mientras que satisface la composición química de la reivindicación 1 a continuación (A) (F), el tamaño medio de partícula 30 [mu] m o menos de la estructura cristalina columnar se obtiene por anisotrópicamente de plásticamente de trabajo y el tratamiento de calor caliente, 30 [mu] m o menos de partículas promedio Donde el imán permanente anisótropo basado en el elemento de tierras raras Fe B es excelente en estabilidad térmica. (A) dos o más elementos de tierras raras, incluyendo Y (aunque más de los mismos 50% en peso es Pr) y que contiene 12 18% atómico. Entre los elementos de tierras raras (B), al menos 13% atómico es Dy. (C) contiene 46% atómico de B. (D) 0,2% atómico de Ag. (E) O a 0.004 en% o menos. (F) equilibrio: Fe e impurezas inevitables
Un segundo aspecto, la anisotropía de la dirección del espesor de 0,5 3 mm, el producto de energía máxima de más de 25 MGOe, una fuerza coercitiva de no menos de 20 kOe, y coercitiva coeficiente de temperatura de fuerza desde la temperatura ambiente a 200 ° C es de -0,5% / ° C o superior Un imán permanente anisotrópico según la reivindicación 1.
Dibujo :
Application number :1994-005410
Inventors :株式会社神戸製鋼所
Original Assignee :花木敦司、岩村栄治、三谷宏幸、由利司