磁体颗粒以及使用该磁体颗粒的磁体成型体转让专利
申请号 : CN201580082354.8
文献号 : CN108028114B
文献日 : 2019-11-05
发明人 : 川下宜郎 , 荒井诚也 , 村上亮 , 藤川真一郎
申请人 : 日产自动车株式会社
摘要 :
权利要求 :
1.一种带覆膜的磁体颗粒,其特征在于,构成为具有:磁体颗粒,其含有稀土类元素和过渡金属;以及在所述磁体颗粒表面处膜厚为1~20nm的氧化层、在所述氧化层的外侧处膜厚为1~
100nm的大于或等于1层的有机层这大于或等于2层的覆膜。
2.一种金属粘结磁体成型体,其特征在于,所述金属粘结磁体成型体是利用权利要求1所述的带覆膜的磁体颗粒进行成型而制造的。
3.根据权利要求2所述的金属粘结磁体成型体,其特征在于,所述成型的方法为模塑成型。
4.根据权利要求2或3所述的金属粘结磁体成型体,其特征在于,相对密度大于或等于50%。
5.根据权利要求2或3所述的金属粘结磁体成型体,其特征在于,所述成型体内部的磁体颗粒的边界层是1~20nm的断续的氧化物或者碳化物或者有机物或者空隙的任意者、或者它们的复合物。
6.根据权利要求2或3所述的金属粘结磁体成型体,其特征在于,所述磁体颗粒是Sm-Fe-N化合物。
7.根据权利要求6所述的金属粘结磁体成型体,其特征在于,对所述带覆膜的磁体颗粒、和作为金属粘合剂而配合的Zn颗粒进行混合并通过模塑成型进行固化成型,并且进行热处理而制造所述粘结磁体成型体。
8.根据权利要求7所述的金属粘结磁体成型体,其特征在于,在所述磁体成型体中,由在Zn粘合剂的周围生成的Zn和Fe的反应生成物产生的致密化区域的厚度小于或等于5μm。
9.根据权利要求7或8所述的金属粘结磁体成型体,其特征在于,相对于所述带覆膜的磁体颗粒和所述Zn颗粒的总质量,所述Zn颗粒的量为1~15质量%。
10.根据权利要求2或3所述的金属粘结磁体成型体,其特征在于,相对密度大于或等于80%。
11.一种权利要求1所述的磁体颗粒的制造方法,其特征在于,在脂肪酸酯和乙醇的混合溶液中对所述有机层进行制膜。
12.一种电磁仪器,其特征在于,使用权利要求2至10中任一项所述的金属粘结磁体成型体。
13.根据权利要求12所述的电磁仪器,其特征在于,电磁仪器是车载用传感器、车载用电机、致动器或者电压变换装置。
说明书 :
磁体颗粒以及使用该磁体颗粒的磁体成型体
技术领域
背景技术
作磁体成型体。因此,作为粘结磁体而使用,但在该情况下,作为粘合剂,有机物(树脂)的体积占整体的约3成,因此无法获得足够的磁力。
粉末以外的物质的磁体成型体。作为这种固化成型法,已知火药的爆炸所引起的爆燃、HIP(加热静水压力冲压)之类的成型工艺。其中,HIP(加热静水压力冲压)存在生产率较差的问题。
发明内容
法充分发挥特性。
用该磁体颗粒的粘结磁体成型体。
附图说明
概略面。
的TEM观察后的带覆膜的磁体颗粒的表面部分进行STEM-EDX射线分析的结果的图(右侧的
曲线图)。
的磁体成型体内的磁体颗粒间的边界层的部分进行剖面的STEM-EDX射线分析的结果的图
(右侧的曲线图)。
(3000倍)的结果的图(电子显微镜照片)。
的箭头A所示的位置处的基于EDX(能量分散型X射线分光法)的元素分析的结果的曲线图。
图14(C)是表示图14(A)的箭头A所示的位置处的基于EDX(能量分散型X射线分光法)的元素
分析的结果的曲线图。
具体实施方式
100nm的有机层的大于或等于2层的覆膜。在本实施方式中,原料粉末(磁体颗粒)是在表面
形成有小于或等于1~20nm的氧化层、且在其外侧形成有1~100nm的有机层的大于或等于2
层的覆膜的带覆膜的磁体颗粒,因此即使以高密度进行成型,也能够抑制磁体颗粒(芯部)
彼此的粘结。此外,设为大于或等于2层是因为,出于在最外层提高流动性、抑制氧化、降低摩擦阻力、提高取向性的目的,将有机层设置为大于或等于2层,将下层侧设为润滑剂成分的有机层,也可以设置适当的有机层。
Sm11.77Fe82.35B5.88、Sm11.77Co82.35B5.88、Sm1.1Fe4B4、Sm1.1Co4B4、Sm7Fe3B10、Sm7Co3B10、(Sm1-xDyx)
15Fe77B8(这里,x优选为0≤x≤0.4)、(Sm1-xDyx)15Co77B8(这里,x优选为0≤x≤0.4)、Sm2Fe17Nx(这里,x优选为1~6,更优选为1.1~5,更优选为1.2~3.8,特别优选为1.7~3.3,其中还特别优选为2.2~3.1)、Sm2Fe17N3、Sm2Co17Nx(这里,x优选为1~6)、(Sm0.75Zr0.25)(Fe0.7Co0.3)Nx(这里,x优选为1~6)、Sm15(Fe1-xCox)77B7Al1、Sm15(Fe0.80Co0.20)77-yB8Aly(这里,y优选为0≤y≤5)、(Sm0.95Dy0.05)15Fe77.5B7Al0.5、(Sm0.95Dy0.05)15(Fe0.95Co0.05)77.5B6.5Al0.5Cu0.2、SmFe11TiNx(这里,x优选为1~6)、(Sm8Zr3Fe84)85N15、Sm4Fe80B20、Sm4.5Fe73Co3GaB18.5、
Sm5.5Fe66Cr5Co5B18.5、Sm10Fe74Co10SiB5、Sm7Fe93Nx(这里,x优选为1~20)、Sm3.5Fe78B18.5、Sm4Fe76.5B18.5、Sm4Fe77.5B18.5、Sm4.5Fe77B18.5、Sm3.5DyFe73Co3GaB18.5、Sm4.5Fe72Cr2Co3B18.5、Sm4.5Fe73V3SiB18.5、Sm4.5Fe71Cr3Co3B18.5、Sm5.5Fe66Cr5Co5B18.5、Nd2Fe14B、Nd2Co14B、Nd2(Fe1-xCox)14B(这里,x优选为0≤x≤0.5)、Nd15Fe77B5、Nd15Co77B5、Nd11.77Fe82.35B5.88、Nd11.77Co82.35B5.88、Nd1.1Fe4B4、Nd1.1Co4B4、Nd7Fe3B10、Nd7Co3B10、(Nd1-xDyx)15Fe77B8(这里,x优选为0≤y≤0.4)、(Nd1-xDyx)15Co77B8(这里,x优选为0≤y≤0.4)、Nd2Fe17Nx(这里,x优选为1~
6,更优选为1.1~5,更优选为1.2~3.8,特别优选为1.7~3.3,其中,还特别优选2.2~
3.1)、Nd2Co17Nx(这里,x优选为1~6)、(Nd0.75Zr0.25)(Fe0.7Co0.3)Nx(这里,x优选为1~6)、Nd2Fe17N3、Nd15(Fe1-xCox)77B7Al1、Nd15(Fe0.80Co0.20)77-yB8Aly(这里,y优选为0≤y≤5)、(Nd0.95Dy0.05)15Fe77.5B7Al0.5、(Nd0.95Dy0.05)15(Fe0.95Co0.05)77.5B6.5Al0.5Cu0.2、NdFe11TiNx(这里,x优选为1~6)、(Nd8Zr3Fe84)85N15、Nd4Fe80B20、Nd4.5Fe73Co3GaB18.5、Nd5.5Fe66Cr5Co5B18.5、Nd10Fe74Co10SiB5、Nd7Fe93Nx(这里,x优选为1~20)、Nd3.5Fe78B18.5、Nd4Fe76.5B18.5、Nd4Fe77.5B18.5、Nd4.5Fe77B18.5、Nd3.5DyFe73Co3GaB18.5、Nd4.5Fe72Cr2Co3B18.5、Nd4.5Fe73V3SiB18.5、Nd4.5Fe71Cr3Co3B18.5、Nd5.5Fe66Cr5Co5B18.5等化合物,但并不限制于上述任何化合物。作为磁体颗粒的组成(构成磁体颗粒的化合物),可以单独含有上述R-M-X系合金(R-M-X化合物)等
的1种,也可以含有大于或等于2种。另外,在R-M-X系合金(R-M-X化合物)中,只要R包含Sm、Nd的至少一种、M包含Fe、Co的至少一种、且X包含N、B的至少一种即可,含有其他元素的物质也包含在本发明的技术范围中。作为可以含有的其他元素,例如,能举出Ga、Al、Zr、Ti、Cr、V、Mo、W、Si、Re、Cu、Zn、Ca、Mn、Ni、C、La、Ce、Pr、Pm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y、Th、MM等,但并不限制于上述任何物质。可以单独添加上述物质的1种、或者也可以同时使用并添加大于或等于2种的物质。这些元素主要置换为由R-M-X标记的磁体颗粒(的稀土类磁体相)
的相构造的一部分、或者通过插入等而导入。
(Sm-Fe-N化合物)。通过将Sm-Fe-N系合金(Sm-Fe-N化合物)用于磁体颗粒,在利用具有该磁体颗粒(芯部)的带覆膜的磁体颗粒形成磁体成型体时,即使不将温度提高至大于或等于
600℃的高温,也能够体现出优异的磁特性。因此,可以利用已有的超硬、模具钢的成型模具进行模塑成型,并且可以通过使用粒径较小的原料粉末,从而有效地获得高矫顽力的磁体
成型体。另外,具有如下优点,即,能够获得以当前的工艺无法获得的高密度的粘结磁体成型体(相对密度大于或等于50%),能够实现电机等系统的小型化。以含有Sm和Fe的氮化物
为主成分的磁体颗粒通常含有以Sm-Fe-N系合金为主成分的稀土类磁体相。对于具有以Sm-
Fe-N系合金为主成分的磁体颗粒(芯部)的带覆膜的磁体颗粒,由于磁特性优异,因此可以
作为永磁体。
3.3,特别优选为2.0~3.0)、Sm2Fe17N3、(Sm0.75Zr0.25)(Fe0.7Co0.3)Nx(这里,x优选为1~6)、SmFe11TiNx(这里,x优选为1~6)、(Sm8Zr3Fe84)85N15、Sm7Fe93Nx(这里,x优选为1~20)等,并不限制于上述任何物质。优选具有Sm2Fe17Nx(x=1.7~3.3)的磁体部分的磁体颗粒,更优选具有Sm2Fe17Nx(x=3.0)的磁体部分的磁体颗粒。这是因为,各向异性磁场和饱和磁化强度较大,磁特性优异。可以单独使用1种以上述Sm-Fe-N系合金为主成分的磁体颗粒,也可以混合使用大于或等于2种的上述磁体颗粒。
外可以含有的其他元素,例如能举出Ga、Nd、Zr、Ti、Cr、Co、Zn、Mn、V、Mo、W、Si、Re、Cu、Al、Ca、B、Ni、C、La、Ce、Pr、Pm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y、Th、MM,优选置换Fe的Co、Ni,置换N的B、C等,但并不限制于上述任何物质。可以单独含有1种上述物质或者含有大于或等于2种的上述物质。上述元素主要与以Sm-Fe-N为主成分的磁体颗粒(的稀土类磁体相)的相构造
的一部分置换、或者通过插入等而导入。
Sm2Co14B、Sm2(Fe1-xCox)14B(这里,x优选为0≤x≤0.5)、Sm15Fe77B5、Sm15Co77B5、
Sm11.77Fe82.35B5.88、Sm11.77Co82.35B5.88、Sm1.1Fe4B4、Sm1.1Co4B4、Sm7Fe3B10、Sm7Co3B10、(Sm1-xDyx)
15Fe77B8(这里,x优选为0≤x≤0.4)、(Sm1-xDyx)15Co77B8(这里,x优选为0≤x≤0.4)、Sm2Co17Nx(这里,x优选为1~6)、Sm15(Fe1-xCox)77B7Al1、Sm15(Fe0.80Co0.20)77-yB8Aly(这里,y优选为0≤y≤5)、(Sm0.95Dy0.05)15Fe77.5B7Al0.5、(Sm0.95Dy0.05)15(Fe0.95Co0.05)77.5B6.5Al0.5Cu0.2、Sm4Fe80B20、Sm4.5Fe73Co3GaB18.5、Sm5.5Fe66Cr5Co5B18.5、Sm10Fe74Co10SiB5、Sm3.5Fe78B18.5、Sm4Fe76.5B18.5、Sm4Fe77.5B18.5、Sm4.5Fe77B18.5、Sm3.5DyFe73Co3GaB18.5、Sm4.5Fe72Cr2Co3B18.5、Sm4.5Fe73V3SiB18.5、Sm4.5Fe71Cr3Co3B18.5、Sm5.5Fe66Cr5Co5B18.5、SmCo5、Sm2Co17、Sm3Co、Sm3Co9、SmCo2、SmCo3、Sm2Co7等的Sm-Co合金系、Sm2Fe17、SmFe2、SmFe3等的Sm-Fe合金系、CeCo5、Ce2Co17、Ce24Co11、CeCo2、CeCo3、Ce2Co7、Ce5Co19等的Ce-Co合金系、Nd2Fe17等的Nd-Fe合金系、CaCu5等的Ca-Cu合金系、TbCu7等的Tb-Cu合金系、SmFe11Ti等的Sm-Fe-Ti合金系、ThMn12等的Th-Mn合金系、Th2Zn17等的Th-Zn合金系、Th2Ni17等的Th-Ni合金系、La2Fe14B、CeFe14B、Pr2Fe14B、Gd2Fe14B、Tb2Fe14B、Dy2Fe14B、Ho2Fe14B、Er2Fe14B、Tm2Fe14B、Yb2Fe14B、Y2Fe14B、Th2Fe14B、La2Co14B、CeCo14B、Pr2Co14B、Gd2Co14B、Tb2Co14B、Dy2Co14B、Ho2Co14B、Er2Co14B、Tm2Co14B、Yb2Co14B、Y2Co14B、Th2Co14B、YCo5、LaCo5、PrCo5、NdCo5、GdCo5、TbCo5、DyCo5、HoCo5、ErCo5、TmCo5、MMCo5、MM0.8Sm0.2Co5、Sm0.6Gd0.4Co5、YFe11Ti、NdFe11Ti、GdFe11Ti、TbFe11Ti、DyFe11Ti、HoFe11Ti、ErFe11Ti、TmFe11Ti、LuFe11Ti、Pr0.6Sm0.4Co、Sm0.6Gd0.4Co5、Ce(Co0.72Fe0.14Cu0.14)5.2、Ce(Co0.73Fe0.12Cu0.14Ti0.01)6.5、(Sm0.7Ce0.3)(Co0.72Fe0.16Cu0.12)7、Sm(Co0.69Fe0.20Cu0.10Zr0.01)7.4、Sm(Co0.65Fe0.21Cu0.05Zr0.02)7.67等,但并不限制于上述任何物质。可以单独使用1种上述物质,也可以具有大于或等于2种的上述物质。除此之外,本方式的(优选以Sm-Fe-N系合金为主成分的)磁体颗粒可以含有Fe·稀土类的杂质、富Fe相、贫Fe相、其他不可避免的杂质等作为
不可避免的成分。
或等于10的范围)、板状、圆板(圆盘)形状、薄片形状、鳞片形状、不规则形状等,但并不限制于上述任何形状。此外,构成磁体颗粒的R-M-X(Sm-Fe-N等)的稀土类磁体相还可以具有晶
体构造(单晶体构造),可以通过晶体生长而形成为规定的晶体形状(单晶体的磁体颗粒)。
外,通过使用具有该磁体部分的磁体颗粒,从而即使以高密度进行成型,也能够抑制磁体颗粒彼此的粘结,无需减少实质的磁体颗粒便能够以高密度而形成为磁体特性(特别是残余
磁通密度)优异的磁体成型体。另外,只要上述磁体颗粒的平均粒径小于或等于10μm,则具有矫顽力优异的特性,除此之外,通过使用具有该磁体颗粒(芯部)的带覆膜的磁体颗粒,从而即使以高密度进行成型,也能够抑制磁体颗粒(芯部)彼此的粘结,能够以高密度而形成
为磁体特性(特别是矫顽力)优异的磁体成型体。
横比(长径比)不同的不规则形状的颗粒(粉末),而并非球状或圆形(剖面形状)。因此,对于上述平均粒径,由于磁体颗粒的形状(或者其剖面形状)不一致,因此设为以观察图像(几个~几十视场)内的各磁体颗粒的剖切面形状的绝对最大长度的平均值来表示。绝对最大长
度是指磁体颗粒(或者其剖面形状)的轮廓线上的任意2点之间的距离中的最大长度。此外,关于其他平均粒径的测定方法,也可以同样地求出。除此以外,在颗粒彼此的凝聚的影响较小的情况下,例如,还可以通过根据X射线衍射的稀土类磁体相的衍射峰值的半高宽求出晶粒直径、或者求出根据透射式电子显微镜像获得的磁体颗粒的颗粒径的平均值而获得。
薄,但如果过薄则在成型加工时容易生成新生面而使得颗粒彼此粘结。因此,氧化层的膜厚(厚度)需要为1~20nm的范围,优选为1~15nm的范围,更优选为3~15nm的范围。这里,作为构成氧化层(氧化覆膜)的氧化物,能举出构成磁体颗粒的磁体合金成分,优选为R-M-X系合金(R-M-X化合物)的氧化物,例如稀土类氧化物(氧化钐等)、过渡金属氧化物(氧化铁等)、非金属氧化物(例如氮氧化物等)等非磁性、反铁磁性的氧化物,但并不限制于上述任何物
质。
平均粒径)=氧化层(氧化覆膜)的膜厚而计算出即可。
法。另外,(2)也可以采用如下方法,即,在使用切碎机、气流粉碎机等的(干式)粉碎实现的微粉碎工序之后在含氧气氛气体中对磁体颗粒进行热处理(氧化处理)。除此之外,可以采
用PVD、CVD、电镀法、钝化处理、溶胶凝胶等方法等,并不特别限制。通过上述方法,能够在磁体颗粒表面形成适当厚度(1~20nm)的氧化皮膜(氧化层)。其中,在上述(1)的方法中,能够在对磁体颗粒的原料粗粉进行微粉碎的工序(干燥工序)中形成氧化层(有机层),因此在生
产效率这一点上表现优异。
溶剂中的水分量大于或等于0.01体积%,如果大于或等于0.1体积%,则使得颗粒表面整体均匀地氧化,从这点来说为优选,如果小于或等于3.0体积%,则能抑制剧烈的氧化反应、过剩的氧化反应,从这点来说为优选。另外,只要能够形成所需厚度的氧化层(氧化覆膜),则对于干燥时的惰性气体气氛中的氧浓度并不特别限制,优选为0.005~2体积%的范围,更
优选为0.05~1.0体积%的范围。如果惰性气体气氛中的氧浓度大于或等于0.005体积%,
则使得颗粒表面整体均匀氧化从这点来说为优选,如果小于或等于2体积%、优选小于或等于1.0体积%,则能抑制剧烈的氧化反应、过剩的氧化反应,从这点来说为优选。
作为使氧化层生长的方法,并不特别限制为热处理。
如果热处理温度大于或等于80℃,则进行氧化反应,因此能缩短时间,从这点来说为优选,如果小于或等于450℃,则能抑制磁体的劣化,从这点来说为优选。只要能够形成所需厚度的氧化层(氧化覆膜),则对于热处理时间也并不特别限制,但优选3~100分钟的范围,更优选5~30分钟的范围。只要热处理时间大于或等于3分钟,则能使得氧化覆膜整体生长,从这点来说为优选,如果小于或等于100分钟,则能够抑制磁体性能过度降低,从这点来说为优选。
(薄膜)进行重叠等而形成为大于或等于2层的层式结构。能够理解,在磁体颗粒的最外侧表面形成的有机层在粘结磁体成型体的成型加工时通过润滑效果而对比有机层靠内侧的氧
化层进行保护,与此同时,能体现出抑制因碳化物的形成、该有机层的残留而造成的磁体颗粒间的粘结的效果。因此,如果有机层过薄则无法获得上述效果,如果过厚则成为高密度化的障碍,因此有机层的膜厚(厚度)需要为1~100nm的范围,优选为1~50nm的范围,更优选为1~20nm的范围。
平均粒径)=有机层的膜厚的膜厚而计算出即可。
24)等碳数为6~24的脂肪酸、脂肪酸酯。可以单独使用1种上述物质,也可以同时使用大于或等于2种的上述物质。特别地,通过使用己酸甲酯、己酸乙酯、己酸丁酯、庚酸甲酯、庚酸乙酯、庚酸丁酯、辛酸乙酯、辛酸甲酯、辛酸丁酯、壬酸甲酯、壬酸乙酯、壬酸丁酯、癸酸甲酯、癸酸乙酯、癸酸丁酯、月桂酸甲酯、月桂酸乙酯、月桂酸丁酯、肉豆蔻酸甲酯、肉豆蔻酸乙酯、肉豆蔻酸丁酯、棕榈酸甲酯、棕榈酸乙酯、棕榈酸丁酯、硬脂酸甲酯、硬脂酸乙酯、硬脂酸丁酯、花生酸甲酯、花生酸乙酯、花生酸丁酯等碳数为6~24的脂肪酸酯,能够获得润滑作用、防氧化作用以及固化成型时的粘结抑制效果,因此为优选。并且,上述作用效果优异,因此优选为癸酸甲酯、癸酸乙酯、癸酸丁酯、月桂酸甲酯、月桂酸乙酯、月桂酸丁酯、肉豆蔻酸甲酯、肉豆蔻酸乙酯、肉豆蔻酸丁酯等碳数为6~16的脂肪酸酯。特别优选月桂酸甲酯、月桂酸乙酯、月桂酸丁酯等的月桂酸酯,其中优选月桂酸甲酯。
体成型体。另外,如果上述带覆膜的磁体颗粒的平均粒径小于或等于10μm,则具有矫顽力优异的特性,除此之外,通过使用该带覆膜的磁体颗粒,从而即使以高密度进行成型,也能够抑制磁体颗粒(芯部)彼此的粘结,能够以高密度而形成为磁体特性(残余磁通密度、矫顽
力)优异的磁体成型体。
小于或等于10的范围)、板状、圆板(圆盘)形状、薄片形状、鳞片形状、不规则形状等,但并不限制于上述任何形状。此外,带覆膜的磁体颗粒的稀土类磁体相还可以具有晶体构造(单晶体构造),通过晶体生长而形成为规定的晶体形状。
脂(粘合剂),并且能抑制磁体颗粒(芯部)彼此的粘结,因此能够获得维持微粉碎后的磁体
颗粒的优异的矫顽力的磁体成型体。
此,在本实施方式中,优选不含有有机物、特别是有机高分子的粘合剂(树脂粘合剂)。根据这样的结构,不仅能够获得上述带覆膜的磁体颗粒的芯部(磁体颗粒)的体积率较高、且磁
力较强的磁体成型体,而且还具有能使使用温度变为高温的优点。并且,有机物(有机高分子)的粘合剂在粘结磁体成型体中所占的比例为较大的3成左右,但并不作为磁体而起作
用,因此磁体成型体的磁特性会降低。本实施方式具有如下优点,即,即使不含有有机物(有机高分子)的粘合剂也能够通过(固化)成型而获得金属粘结磁体成型体,因此能够防止因
有机物(有机高分子)的粘合剂而导致磁特性降低。另外,通过不使用熔点较低的有机物(有机高分子)的粘合剂,能够获得即使在较高温度的环境中也能够使用的磁体成型体。但是,在本实施方式中,还包含如下情况,即,含有不会使磁特性降低的程度的微量的有机物(有机高分子)的粘合剂。
磁体成型体。作为模塑成型,并不特别限制。例如,能够举出如下方法等,即,进行使用成型模具的热压密成型或者冷压密成型,并且在磁场中进行上述成型,预先在磁场中利用成型
模具进行预成型,直接利用该成型模具进行上述热压密成型或者冷压密成型。关于上述成
型方法的详情(具体的成型条件等),在第4实施方式的磁体成型体的制造方法中进行说明。
阶段、特别是加压(压密)成型时的压力的影响。磁体成型体的相对密度更优选大于或等于
80%,进一步优选大于或等于85%。相对密度的上限并不特别限制,但优选作为氧化层和有机层而具有4%左右的状态,优选小于或等于96%。对于相对密度,利用通过计算而求出的真密度、以及根据磁体成型体的尺寸以及重量测定而求出的实际测量密度来求出。相对密
度是实际测量密度相对于真密度的比例(%),由理论密度的值除实际测量密度的值并乘以
100而进行计算得出。
们的复合物。根据这样的结构,非磁性的物质介于磁体颗粒(芯部)彼此的间隙,能够维持微小粒径的磁体颗粒(芯部)所具有的较高的矫顽力。即,通过对带覆膜的磁体颗粒进行(固
化)成型而制造本实施方式的磁体成型体。在这样的成型时(并且在其后的热处理时),在小于或等于600℃的温度下以1~5GPa进行加热加压成型(并且在小于或等于600℃的温度下
进行热处理)。因此,带覆膜的磁体颗粒的氧化层和有机层的一部分碳化而产生碳化物、空隙,并且有时还产生复合物(氮氧化物等),将上述氧化物、碳化物、复合物、残留有机物、空隙压碎而形成达到1~20nm左右的薄膜化后的边界层。这里,设为“断续的”是因为,在整个磁体颗粒(芯部)表面不存在连续地由氧化物形成的边界层,如补丁(拼布)那样断续地存在
(混合)氧化物的部分、碳化物的部分、有机物的部分、空隙的部分而形成边界层。并且,可以在磁体颗粒(芯部)表面整体不具有该边界层,例如,金属粘合剂可以在磁体颗粒(芯部)间
的间隙延展而使得金属粘合剂占据磁体颗粒(芯部)表面的一部分。并且,可以在磁体颗粒
表面的极小一部分存在磁体颗粒(芯部)彼此接触的部分。对于边界层的成分分析,还可以
通过基于XPS和EDX(能量分散型X射线分光法)、WDS(波长分散型X射线分析装置)、AES(奥格分析)、GDS等的元素分析而进行计算。可以通过SEM观察以及TEM观察而对边界层的膜厚进
行计算(可以与颗粒的平均粒径同样地进行计算)。
密成型),并且进行热处理而制造。根据这样的结构,通过将锌颗粒混合至带覆膜的磁体颗粒并进行模塑成型,从而能够制作SmFeN系的高密度压密体(磁体成型体)。通过对该SmFeN
系的高密度压密体(磁体成型体)进行热处理,能够使金属粘合剂的锌和磁体颗粒的SmFeN
反应,能够形成为高矫顽力的SmFeN系磁体成型体(锌添加Sm-Fe-N系磁体成型体的热处理
品),从这点来讲为优选。另外,Zn的混合状态,在热处理时使得Zn和Fe的反应生成物的致密化区域减少而不残留,从而从磁体颗粒(磁体颗粒间)的边界层通过的锌的扩散变得容易,
锌能够以将SmFeN系磁体颗粒包围的方式扩散,因此矫顽力提高。关于上述模塑成型的方法以及热处理(具体的成型条件、热处理条件等),在第4实施方式的磁体成型体的制造方法中进行说明。
m,更优选小于或等于1μm。由此,通过热处理而使得由Zn和Fe的反应生成物产生的致密化区域减少而不残留,从而从磁体颗粒(磁体颗粒间)的边界层通过的锌的扩散变得容易,锌能
够以将SmFeN系磁体颗粒包围的方式扩散,因此矫顽力提高。由此,能够提供高矫顽力的
SmFeN系的金属粘结磁体成型体。
(Zn的反应相)的长度设为致密化区域的厚度。具体而言,对于致密化区域(Zn的反应相)的
厚度,只要求出(原来的Zn区域+Zn的反应相)的平均粒径,作为(原来的Zn区域+Zn的反应相的平均厚度)-(原来的Zn区域的平均厚度)=致密化区域(Zn的反应相)的厚度而计算出即
可。这里,对于平均厚度,以(原来的Zn区域+Zn的反应相(的厚度))、或者(原来的Zn区域(的厚度))的最大长度和最短长度的平均值而进行定义。即使在该情况下,对于致密化区域的
厚度,也以观察图像(几个~几十个视场)内的各致密化区域的剖切面形状的绝对最大长度
的平均值来表示。
顽力且高矫顽力的SmFeN系的金属粘结磁体成型体,从这点来说为优选。只要Zn颗粒的添加量小于或等于20质量%,则不会因大量地添加锌而使得残余磁通密度Br降低,通过磁体颗
粒间的边界层而使得锌容易扩散,能够提供用于使锌以包围SmFeN系磁体颗粒的方式扩散
的足够的锌量。由此,能够提供能提高矫顽力的、高矫顽力的SmFeN系的金属粘结磁体成型体。
矫顽力、且高密度化的SmFeN系的金属粘结磁体成型体,从这点来说为优选。
高密度进行成型,也能够抑制磁体颗粒(芯部)彼此的粘结,不会使磁体成型体的磁特性受
损。并且,只要带覆膜的磁体颗粒的配合量大于或等于85质量%、特别是大于或等于90质
量%,则能够形成为能提高矫顽力的、高矫顽力的SmFeN系的金属粘结磁体成型体,从这点来说特别优选。另外,关于带覆膜的磁体颗粒的配合量的上限,并不特别限制,可以为100质量%。只要带覆膜的磁体颗粒的配合量小于或等于99.9质量%,则能够以恒定量而配合金
属粘合剂,因此作为金属粘合剂而能够发挥优异的效果。只要带覆膜的磁体颗粒的配合量
小于或等于99质量%、特别是小于或等于97质量%,则能够提高矫顽力,能够形成为高矫顽力的SmFeN系的金属粘结磁体成型体,从这点来说特别优选。
(metal bond)的本实施方式的磁体成型体中,机械强度优异。并且,能够使金属粘合剂在成型时所产生的内部应力缓和,因此能够获得缺陷较少的磁体成型体。并且,通过在热压密成型或者冷压密成型时作为粘合剂材料而使用金属颗粒,能够获得即使在高温的环境下也能
使用的磁体成型体。在使用金属粘合剂时,只要利用混合机等将磁体颗粒和金属颗粒(粘合剂材料)混合均匀而进行压密成型即可。此外,只要与已有的粘结磁体中的有机物(有机高
分子)粘合剂相比而使用相当少量的金属粘合剂即可,无需担心对磁特性造成影响而导致
其降低。
10μm,则能够形成为磁体特性(矫顽力、残余磁通密度、密接性)优异的所需的磁体成型体。
此外,作为粘合剂材料的金属颗粒在成型时在磁体颗粒间延展,在不停留于其颗粒形状的
状态下存在于磁体成型体中,因此这里规定的金属颗粒的大小(平均粒径)为制造阶段(特
别是固化成型前的阶段)的大小。能够通过激光衍射法对金属颗粒的平均粒径进行测量,将D50设为指标。
棱柱(例如,三棱柱、四棱柱、五棱柱、六棱柱、··N棱柱(这里,N为大于或等于7的整数))形状、针状或棒状(优选与长轴方向平行的中央部剖面的纵横比处于超过1.0且小于或等于10
的范围)、板状、圆板(圆盘)形状、薄片形状、鳞片形状、不规则形状等,但并不限制于上述任何形状。
的非磁性金属颗粒)。这是因为,弹塑性比小于或等于50%的容易变形的颗粒使得磁体成型体中的应力缓和,作为金属粘合剂而有效地发挥功能。如果金属粘合剂过软则附着强度变
得过小,因此即使是软质金属也优选具有2.5%左右的弹塑性比。作为弹塑性比,优选为2.5~50%的范围,更优选为2.5~45%的范围,特别优选为2.5~40%的范围。利用纳米压痕法将伴随着金属粘合剂的塑性变形的能量的弹塑性比定义为变形的容易度的指标。
和位移(压入深度h)的关系(压入(负荷)-卸载曲线)进行测定。压入(负荷)曲线反映了材料
的弹塑性的变形动作,根据弹性的恢复动作而获得卸载曲线。而且,由负荷曲线、卸载曲线以及横轴包围的面积是塑性变形所消耗的能量Ep。另外,由从负荷曲线的最大载荷点向横
轴(压入深度h)引出的垂线和卸载曲线包围的面积是通过弹性变形而吸收的能量Ee。据此,求出伴随着颗粒的塑性变形的能量的弹塑性比=Ee/Ep×100(%)。弹塑性比采用以50~
100nm对压入深度进行评价时的数值。例如,实施例中使用的Zn颗粒的弹塑性比小于或等于
50%。
粒而进行压密成型,能够制作Sm-Fe-N系的高密度的磁体成型体。优选地,还通过对该磁体成型体进行热处理而使得磁体成型体中的Zn粘合剂和SmFeN(磁体颗粒)反应,能够制作高
矫顽力的Sm-Fe-N系的金属粘结磁体成型体。在第4实施例中对上述成型条件以及热处理条
件进行说明。
膜厚为1~20nm的氧化层覆膜向该磁体颗粒表面的成型、以及膜厚为1~100nm的有机层覆
膜向该氧化层的外侧的形成。由此,能够获得作为产品(或者原料)的带覆膜的磁体颗粒。下面,根据例子而对优选的Sm-Fe-N的磁体颗粒(芯部)的带覆膜磁体粒的制作方法进行说明。
但是,关于其他合金组成的磁体颗粒(芯部)的带膜磁体颗粒,也能够通过适当地替换稀土
类元素、过渡金属元素以及非金属元素而同样地实施。
下,效果显著。与液体超急冷法等相比,通过该方法制作的合金的晶体性良好,具有较高的残余磁通密度。
显著)后处理。
的混合气体可以为任意的混合比,可以使用N2-1~99体积%H2混合气体等,但优选N2-20~
90体积%H2混合气体。只要将本阶段中获得的磁体粗粉的平均粒径粗粉碎至25~30μm左右即可。在砂磨机的情况下,例如,在为了确保流动性而通过与溶剂的组合进行IPA的情况下,可以说磁体粗粉的适当的平均粒径为25~30μm左右。
方法进行调配。例如,对于作为适当的磁体粗粉的Sm-Fe-N系磁体粗粉,例如由钐氧化物、铁粉通过还原扩散法而制造SmFe合金粉末,在N2气体、NH3气体、N2和H2气体的混合气体等的气氛中实施小于或等于600℃的加热处理,由此能够使用SmFeN。另外,可以使用使用如下物
质,即,通过熔解法而制造SmFe合金,对通过粗粉碎而获得的粉末实施氮化处理。
结果。
说为优选。在通过微粉碎而对磁体颗粒进行调配的期间,根据进行向该磁体颗粒表面的氧
化层覆膜的成型、以及向该氧化层的外侧的有机层的形成的观点,优选上述湿式粉碎。并
且,可以根据需要并根据网眼等而对微粉碎后的带覆膜的磁体颗粒(或者磁体颗粒)进行分
级。可以通过激光衍射法对分级后的带覆膜的磁体颗粒(或者磁体颗粒)的颗粒径进行测
量,如果需要,则只要进一步进行分级即可。由此,能够获得所需大小(平均粒径)的带覆膜的磁体颗粒(或者磁体颗粒)。然后(包含下一阶段以后),以进行湿式粉碎、且形成氧层以及有机层覆膜的方法为例进行说明。但是,在本阶段(S4),可以进行干式粉碎而形成磁体颗粒(芯部),然后,另外在具有所需氧浓度的惰性气体气氛中进行氧化处理而在磁体颗粒表面
(内侧)形成氧化层。并且,此后可以利用含有有机物的溶液而在氧化层的外侧形成有机层。
膜(氧化层)的SmFeN系磁体颗粒。根据形成膜厚为1~20nm的氧化层的观点,通过对用于湿
式粉碎的溶剂中的水分进行脱水,能够将粉碎中的氧化抑制效果维持得极高,因此能够将
氧化层抑制为较薄。根据这样的观点,溶剂中的水分量相对于溶剂总量优选为0.01~3.0质量%,更优选为0.01~1.0质量%的范围。如果用于湿式粉碎的溶剂中的水分量大于或等于
0.01质量%,则使得颗粒表面的整体均匀地氧化,从这点来说为优选,除此之外,容易将在磁体颗粒表面(内侧)形成的氧化层的膜厚控制为大于或等于1nm,从这点来说为优选。如果用于湿式粉碎的溶剂中的水分量小于或等于3.0质量%,则能抑制剧烈的氧化反应、过度的氧化反应,从这点来说为优选,除此之外,容易将在磁体颗粒表面(内侧)形成的氧化层的膜厚限制为小于或等于20nm,从这点来说为优选。并且,关于(下一阶段的)干燥时的气氛气体中的氧浓度,在下一阶段进行说明。
比重明显不同的溶剂中,因离心力而使得浆液的流动性受损,因此需要选择具有诸如能够
确保流动性之类的适当的比重的溶剂。根据这样的观点,溶剂的比重优选为磁体颗粒的比
重的0.05~1.5倍,更优选为0.1~0.3倍,例如可以适当地使用碳数为1~10的乙醇(有机溶剂)。作为在湿式粉碎的情况下能够使用的溶剂,优选满足上述要件(条件),更优选碳数为1~6的醇类(有机溶剂)。具体而言,例如能举出甲醇、乙醇、2-丙醇、异丙醇(IPA)、1-丁醇等醇类、醋酸乙酯、醋酸丁酯、丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇单乙醚乙酸酯等酯类、乙醚、丙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚等醚类、二甲基甲酰胺、N-二甲基砒喀酮等的酰胺类、丙酮、甲乙酮、乙酰丙酮、环己酮等酮类等。可以单独使用上述有机溶剂或者混合使用大于或等于2种的上述有机溶剂。根据环境、操作的简便性等,作为上述溶剂,优选甲醇、乙醇、2-丙醇、异丙醇、
1-丁醇等醇类、或者醇类和醋酸乙酯的混合溶剂等。
于0.1质量%,则容易将在氧化层的外侧形成的有机层的膜厚控制为大于或等于1nm。其结
果,能够获得润滑作用、防氧化作用以及固化成型时的磁体颗粒(芯部)彼此的粘结抑制效
果,从这点来说为优选。如果润滑剂的添加量小于或等于20质量%,则能够抑制过剩的氧化反应,除此之外,还容易将在氧化层的外侧形成的有机层的膜厚控制为小于或等于100nm。
其结果,能够获得润滑作用、防氧化作用以及固化成型时的磁体颗粒(芯部)彼此的粘结抑
制效果,从这点来说为优选。
此为优选。作为润滑剂,除了上述示例之外,作为构成第1实施方式的有机层的有机物,还可以使用具体例示的化合物。
或等于20质量%,则具有能够增大磁体粉末的投入量的优点。如果磁体粗粉的含有量小于
或等于60质量%,则粉碎介质的添加量增大,粉碎速度得到提高,从这点来说为优选。
脂肪酸酯和作为溶剂(有机溶液)而优选的乙醇,由此能够在同一工序中实施粉碎工序和
(氧化层以及)有机层的形成工序,能够节省工序。另外,通过对溶剂中的水分进行脱水,能够将粉碎中的氧化抑制效果维持为极高,因此能够将氧化层抑制为较薄。作为脂肪酸酯和
乙醇的混合比率,将混合溶液中的脂肪酸酯(润滑剂)的含量设为0.1~10质量%,能够有效地体现出上述效果,从这点来说为优选。
套式操作箱中、且在室温下放置、干燥即可。此时,优选将惰性气体气氛中的露点抑制为小于或等于-10℃、且将氧浓度抑制为0.001~1体积%。这是因为,通过对前一阶段(S4)的湿式粉碎的溶剂中的水分量和本阶段(S5)的干燥时的气氛中的氧浓度进行控制,能够获得在
表面形成有适当的膜厚(1~20nm)的氧化膜(氧化层)的磁体颗粒。由此,本阶段(S5)的干燥时的惰性气氛气体中的氧浓度优选相对于气氛气体总量为0.001~1体积%,更优选为
0.005~0.02体积%的范围。如果干燥时的气氛气体中的氧浓度大于或等于0.001体积%,
则能够灵活运用比较廉价的气体、装置,且促进氧化反应,容易将在磁体颗粒表面(内侧)形成的氧化层的膜厚控制为大于或等于1nm,从这点来说为优选。如果干燥时的气氛气体中的氧浓度小于或等于1体积%,则能够抑制氧化速度且均匀地促进氧化反应,除此之外,容易将在磁体颗粒表面(内侧)形成的氧化层的膜厚控制为小于或等于20nm,从这点来说为优
选。
带覆膜的磁体颗粒的平均粒径的测定方法,可以与第1实施方式中说明的方法同样地求出。
形状的粉末。因此,上述的平均粒径与带覆膜的磁体颗粒的形状(或者其剖面形状)不一致,因此设为由观察图像(几个~几十个视场)内的各磁体颗粒的剖切面形状的绝对最大长度
的平均值来表示。绝对最大长度是指带覆膜的磁体颗粒(或者其剖面形状)的轮廓线上的任
意2点间的距离中的最大长度。
测定(检查)。
带覆膜的磁体颗粒的最外侧表面(埋设树脂后也为有机层的最外侧表面)。并且,可以通过
XPS(X射线光电子分光法)而对带覆膜的磁体颗粒表面的深度方向(朝向颗粒中心的半径方
向)的状态进行解析。由此,能够求出带覆膜的磁体颗粒的磁体颗粒(芯部)的平均粒径、氧化层的膜厚、有机层的膜厚。关于上述芯部的平均粒径、氧化层的膜厚、有机层的膜厚,也采用利用透射式电子显微镜(TEM)等观察手段作为在几个~几十个视场中观察的芯颗粒的颗
粒径、氧化层的膜厚、有机层的膜厚的平均值而计算出的值。此外,为了求出平均值,将观察视场确保为大于或等于20。
属颗粒、优选为Zn颗粒,通过模塑成型而进行固化成型。优选以1~5GPa对小于或等于600℃的温度的带覆膜的磁体颗粒和所述Zn颗粒的混合物进行加压成型。因具有这样的结构而能
够获得具有上述第2实施方式的效果的磁体成型体。并且,作为金属粘合剂的Zn等容易通过磁体颗粒间的边界层而扩散,Zn等能够以将磁体颗粒(特别是SmFeN系磁体颗粒)包围的方
式扩散,因此矫顽力提高。由此,能够提供高矫顽力的金属粘结磁体成型体。下面,关于本实施方式的粘结磁体成型体的制造方法,以对于粘合剂而使用Zn(颗粒)、且对于磁体颗粒(芯部)而使用SmFeN系磁体颗粒的情况为中心进行说明。
带覆膜的磁体颗粒、和作为任意成分的金属粘合剂的金属颗粒的混合物的工序。在热压密
成型或者冷压密成型工序(S12)中,在成型模具中利用适当的压力(优选为1~5GPa的成型
面压力)对适当的温度(优选为小于或等于600℃的温度)的所述带覆膜的磁体颗粒和所述
金属颗粒的混合物进行加压(压密)成型,由此获得第2实施方式的磁体成型体。或者,可以进一步进行热处理工序(S13)而获得第2实施方式的金属粘结磁体成型体。在热处理工序
(S13)中,以350~600℃的温度对通过热压密成型或者冷压密成型工序(S12)而获得的磁体
成型体加热1~120分钟,由此获得第2实施方式的磁体成型体。此外,热处理工序(S13)是任意工序。这样,获得作为产品的金属粘结磁体成型体。
供下一工序(S12)使用。可以通过第3实施方式的制造方法而准备(调配)成为原料的第1实
施方式的带覆膜的磁体颗粒。另外,作为金属粘合剂的金属颗粒为任意成分,可以使用市场售卖品(包含特注品),也可以调配。另外,对于金属粘合剂,可以使用与第2实施方式中说明的金属粘合剂同样的物质。
磁体颗粒混合金属颗粒,从而在下一工序中的热压密成型或者冷压密成型时,即使以高密
度成型,也能够抑制磁体颗粒彼此的粘结。因此,能够实现高密度化,能够获得提高了残余磁通密度(Br)、且矫顽力较高的磁体成型体。另外,通过混合金属颗粒(金属粘合剂),从而在下一工序中进行高面压力成型时,因金属粘合剂成分彼此的结合而提高了成型性。因此,所获得的磁体成型体的机械强度优异。并且,能够使金属颗粒(金属粘合剂)在成型时所产
生的内部应力缓和,因此能够获得缺陷较少的磁体成型体。并且,通过使用金属(颗粒)粘合剂,能够获得即使在高温环境下也能使用的磁体成型体。在针对上述带覆膜的磁体颗粒而
混合作为金属粘合剂材料的金属颗粒来调配(准备)混合物时,只要利用混合机等将带覆膜
的磁体颗粒和金属颗粒混合至均匀即可。此外,只要与树脂制粘结磁体中的有机物的粘合
剂(树脂粘合剂)相比而使用相当少量的金属颗粒(金属粘合剂材料)即可,无需担心对磁特
性造成影响而导致其降低,从这点来说为优选。
惰性气氛下,则磁体的性能与杂质量相关联,因此能够防止氧化物等的杂质量增多而磁特
性降低。并且,在成型工序、热处理工序中对微粉碎后的带覆膜的磁体颗粒进行加热时,磁特性因氧化而剧烈地劣化,能够防止颗粒燃烧。
属颗粒的混合物进行加压(压密)成型,由此获得第2实施方式的粘结磁体成型体。在本实施方式中,具有如下优点,即,即使在将Sm2Fe17N3合金用作带覆膜的磁体颗粒的芯部的情况下,通过以小于或等于600℃的温度进行成型,也能够抑制磁体颗粒的热分解。另外,通过以
1~5GPa的高面压力对小于或等于600℃的温度的带覆膜的磁体颗粒和任意成分的金属颗
粒(下面,也称为磁体颗粒等混合物)进行加压(压密)成型,不会产生在对磁体粉末进行高
温烧结而形成大块磁体的情况下所产生的磁特性的劣化。因此,能够维持磁体颗粒、特别是Sm-Fe-N系磁体颗粒的优异的磁特性不变地获得具有上述第2实施方式的效果的磁体成型
体。即,不利用有机物(粘合剂)进行固化成型,即使以高密度进行成型,也能够抑制磁体颗粒彼此的粘结。由此,能够获得提高了残留时磁化(Br)和矫顽力(Hc)这二者的磁体成型体。
这里,上述磁体颗粒等混合物中还包含不含有任意成分的金属颗粒的方式(由带覆膜的磁
体颗粒构成的方式)。
外,在获得高密度(例如,相对密度大于或等于50%,优选大于或等于80%)的磁体成型体的情况下,成型的方法优选为模塑成型。具体而言,即使通过在常温(未加热的状态)下进行加压(压密)成型的冷压密成型法也能够充分进行成型,但通过在加热的状态下进行加压(压
密)成型的热压密成型法,能够以进一步降低的成型面压力而获得磁体成型体,从这点来说优选。因此,在本成型工序中,通过使用上述热压密成型法,能够大幅延长模具(成型模具)的寿命,生产率更高且适合于工业生产,从这点来说为优选。并且,在本成型工序中,通过使用上述热压密成型法,与通过冷压密成型法以(常温)相同的成型面压力进行压密成型的情
况相比,能够提高所获得的磁体成型体的密度。根据这样的观点,在本成型工序中使用上述热压密成型法的情况下,加压(压密)成型时的磁体颗粒等混合物的温度更优选为50~500
℃的范围,进一步优选为100~450℃的范围。特别优选为100~250℃的范围。
热。在本成型工序中,在使用上述热压密成型法的情况下,只要在将磁体颗粒等混合物加热至小于或等于600℃的状态下实施压力(压密)成型即可。优选预先将筒形加热器插入设置
于成型模具,由此,可以在将磁体颗粒等混合物投入至成型模具之后对磁体颗粒等混合物
连同成型模具一起进行加热。作为磁体颗粒等混合物的温度的测定方法,可以预先将温度
传感器设置于成型模具而实施下面的方法。即,在成型模具达到规定的温度之后,直至磁体颗粒等混合物整体达到相同的温度为止,将成型模具温度维持10分钟左右的时间,将成型
模具的温度视为磁体颗粒等混合物的温度。除此之外,还可以通过高频等而进行加热。在与成型模具一起对磁体颗粒等混合物进行加热的情况下,无需担心磁体颗粒等混合物被冷
却,制造工序也变得简便,因此为优选。另外,在预先仅对磁体颗粒等混合物进行加热的情况下,在烤炉等中将磁体颗粒等混合物加热至规定的温度并投入至成型模具。在该情况下,生产前导时间有所削减,因此为优选。在投入至成型模具的状态下,只要将磁体颗粒等混合物加热至小于或等于600℃的温度即可。
成型即可。
成磁体成型体。只要加压(压密)成型时的压力(成型面压力)小于或等于5GPa,则能够延长
成型模具的寿命(实现高寿命化),从这点来说为优选。根据获得所需的磁特性(进而为高密度,例如相对密度大于或等于50%,优选大于或等于80%)的磁体成型体、且进一步延长模具寿命的观点,加压(压密)成型时的压力(成型面压力)更优选1.5~3.5GPa的范围。作为加压(压密)成型的方法并不特别限制,只要是对将所需的大小的磁体形成体的模具覆盖的广
阔的面积施加上述高面压力的方法即可。优选可以使用用于锻造的高输出的冲压机,可以
使用液压冲压机、电动冲压机、撞击冲压机等。
一种、或者它们的复合物。根据这样的结构,非磁性的物质介于磁体颗粒(芯部)彼此的间
隙,能够维持微小粒径的磁体颗粒(芯部)所具有的较高的矫顽力。
侧模具12由更柔软的金属形成。另外,如图1(b)所示,在内侧模具11的中央的空间,将磁体颗粒等混合物14投入至四棱柱形状的下部模具15上,四棱柱形状的上部模具16插入于其上
部。上部模具16的上部从模具11、12的上表面凸出,在从上部利用液压冲压机对成型模具10进行加压(按压)时,对上部模具16的凸出部进行按压,对其下部的磁体颗粒等混合物进行
加压(压密)成型,由此能够形成四棱柱形状的磁体成型体。即,通过改变内侧模具11的空间形状,能够形成(固化成型)圆柱形状、多棱柱形状等的磁体成型体。另外,如图1(a)、图1(b)所示,在成型模具设置有用于使筒形加热器通过的贯通孔13a、13b。利用贯通孔13a、13b内的筒形加热器(未图示)对成型模具整体进行加热(或者不加热),在成型空间内的磁体颗粒
等混合物14维持为小于或等于600℃的状态下,从上方利用液压冲压机等进行加压。另外,如图1(a)所示,在外侧模具12设置有温度传感器用孔17,以便在使用热压密成型法的情况
下能够对加热温度进行监视,利用温度传感器用孔17内的温度传感器(未图示)对外侧模具
12的温度进行测量。如图1(b)所示,温度传感器用孔17设置于接近磁体颗粒等混合物14的
上表面的高度。因此,在直至热平衡的状态为止使得加热后的外侧模具12、内侧模具11、下部模具15、上部模具16以及磁体颗粒等混合物14静置规定的时间之后,可以将温度传感器
用孔17内的温度传感器所示的温度视为磁体颗粒等混合物14的温度。
Fe-N系磁体成型体进行热处理的情况下特别有效。由此,通过在带覆膜的磁体颗粒中混合
锌颗粒而进行模塑成型,从而能够制作SmFeN系的高密度压密体(磁体成型体)。通过对该
SmFeN系的高密度压密体(磁体成型体)进行热处理,从而金属粘合剂的锌与磁体颗粒的
SmFeN反应,能够形成为高矫顽力的SmFeN系磁体成型体(锌添加Sm-Fe-N系磁体成型体的热
处理品),从这点来说为优选。另外,通过热处理使得由于Zn和Fe的反应生成物产生的致密化区域减少而不残留,从而从磁体颗粒(磁体颗粒间)的边界层通过的锌的扩散变得容易,
锌能够以将SmFeN系磁体颗粒包围的方式扩散,因此矫顽力提高。
度对形成(固化成型)的磁体成型体加热30~60分钟。更优选以420~500℃的温度加热15~
120分钟,进一步优选以430~460℃加热30~60分钟。热处理工序并非必不可少,但能够引发接近最大的磁特性,因此优选实施热处理。另外,在第2实施方式中说明的锌添加Sm-Fe-N系磁体成型体的热处理品的情况下,通过热处理使得由于Zn和Fe的反应生成物产生的致密
化区域减少而不残留,从而从磁体颗粒(磁体颗粒间)的边界层通过的锌的扩散变得容易。
由此,锌能够以将SmFeN系磁体颗粒包围的方式扩散,因此矫顽力提高。由此,能够提供高矫顽力的SmFeN系的金属粘结磁体成型体。由此,在通过对第2实施方式中说明的锌添加Sm-
Fe-N系磁体成型体进行热处理而获得的磁体成型体内部的Zn粘合剂的周围生成的由于Zn
和Fe的反应生成物产生的致密化区域的厚度,优选小于或等于5μm。更优选小于或等于1μm。
温度。
而使得相对密度大于或等于80%,残余磁化(Br)优异,并且从磁体颗粒(磁体颗粒间)的边
界层通过的锌的扩散变得容易,锌能够以将SmFeN系磁体颗粒包围的方式扩散,因此矫顽力提高。由此,能够提供具有较高的矫顽力和较高的残余磁通密度的高性能的SmFeN系的金属粘结磁体成型体。于是,这样,如果相对密度大于或等于80%,则成为在车载电机或者车载传感器、致动器、电压变换装置等电磁仪器的用途方面具有足够的抗折强度的磁体成型体。
3
或等于1100kA/m、最大能量积大于或等于173kJ/m。对于残余磁通密度、矫顽力以及最大能量积的测定方法,根据实施例中记载的方法而进行测定。
或者冷压密成型工序(S22)。即,通过准备工序(S21)、磁场中热压密成型工序(S22)以及热处理工序(S23)而获得作为产品的金属粘结磁体成型体。准备工序(S21)以及热处理工序
(S23)分别与第4实施方式中的准备工序(S11)以及(S13)相同,另外,热处理工序(S23)是任意的工序。因而,下面,对磁场中的热压密成型或者冷压密成型工序(S22)进行说明。
选小于或等于600℃的温度)的磁体颗粒等混合物进行加压(压密)成型,由此,能够获得第3实施方式的粘结磁体成型体。对于本成型工序(S22)而言,除了在磁场中实施热压密成型或者冷压密成型工序以外,与第4实施方式的热压密成型或者冷压密成型工序(S12)相同。
颗粒)的带覆膜的磁体颗粒而在磁场中进行热压密成型或者冷压密成型,由此能够以磁体
颗粒的易磁化轴在磁场方向上对齐的状态下进行成型。因此,所获得的磁体成型体成为具
有更高的残余磁通密度的、各向异性的磁体成型体。所施加的磁场更优选大于或等于
17kOe。上限并不特别限制,但由于使易磁化轴对齐的效果会饱和,因此优选小于或等于
25kOe。
法,可以采用如通常的配置于磁场成型装置的电磁体那样施加静磁场的方法、施加使用交
流的脉冲磁场的方法的任意方法。
成型工序(S32)以及热压密成型或者冷压密成型工序(S33)。准备工序(S31)以及热处理工
序(S34)分别与第4实施方式中的准备工序(S11)以及(S13)相同,另外,热处理工序(S34)是任意的工序。即,通过准备工序(S31)、磁场中预压缩成型工序(S32)、热压密成型工序(S33)以及热处理工序(S34)而获得作为产品的金属粘结磁体成型体。因而,下面,主要对磁场中的预压缩成型工序(S32)进行说明。
在本方式B中,进行如下操作,即,例如将磁体颗粒等混合物插入于下一工序中使用的模具,从模具外部施加磁场,使带覆膜的磁体颗粒中的磁体颗粒(特别是Sm-Fe-N系磁体颗粒)的
晶体方位对齐。下一工序的热压密成型或者冷压密成型是使用高面压力的冲压机进行的。
因此,将磁场取向装置安装于这种大型装置需要广阔的空间,因此有时难以在实际中使用。
因此,预先将磁场取向机安装于低面压力冲压机而制作相对密度为30%左右的预压缩成型
体。然后,在对该预压缩成型体进行加热或者未加热的状态下利用高面压力冲压机进行热
压密成型或者冷压密成型。工序数有所增加,但如果考虑到批量生产,则有时优选设置预压缩成型工序。通过实施预压缩成型工序,在预压缩成型体中,带覆膜的磁体颗粒的具有各向异性的磁体颗粒(特别是Sm-Fe-N系磁体颗粒)形成为易磁化轴对齐的状态。因此,此后的经由热压密成型或者冷压密成型工序(S33)而获得的磁体成型体也形成为易磁化轴对齐、且
具有更高的残余磁通密度的磁体成型体。
对密度大于或等于30%的预压缩成型体,则带覆膜的磁体颗粒中的、易磁化轴在磁场方向
上对齐的磁体颗粒(特别是Sm-Fe-N系磁体颗粒)不会移动,易磁化轴维持为对齐的状态。磁体成型体的相对密度的上限值并不特别限制,但小于或等于50%。即,本工序(S32)中的成型是预成型(预压缩成型),因此本工序中的预成型压力优选为49~490MPa左右。由此,能够获得上述相对密度的成型体。本工序中的预成型温度并不特别限定,但如果考虑到作业的
容易性、成本,则优选在作业环境的温度下进行压缩。另外,作为作业环境,为了防止因氧化而劣化,需要考虑湿度等环境。所施加的取向磁场越大越好,但通常为大于或等于0.5MA/m(≈6kOe),优选为1.2~2.2MA/m。
冲压机,则可以使用任何冲压机。例如,可以使用液压冲压机、电动冲压机,但与用于热压密成型或者冷压密成型工序的冲压机相比可以使用低面压力的冲压机。
得金属粘结磁体成型体。
对磁体密度进行计算。可以在利用“東英工業株式会社”制的脉冲励磁型磁化器MPM-15在
10T的磁化磁场中预先对磁体成型体的试片进行磁化之后,利用“東英工業株式会社”制的BH测定器TRF-5AH-25Auto对磁体特性(矫顽力、残余磁通密度以及最大能量积)进行测定。
高温中也能够使用的磁体成型体,并且,即使以高密度进行成型,也能够抑制磁体颗粒彼此的粘结。因此,能够获得残余磁化(Br)以及矫顽力(Hc)这二者提高的磁体成型体,在用于电磁仪器的情况下,能够获得小型且高性能的电磁仪器。根据这样的观点,作为使用本实施方式的金属粘结磁体成型体的电磁仪器,能举出车载用电机、车载用传感器、致动器、电压变换装置等,但并不限制于这些装置。关于上述车载用电机等,也能够获得提高了残余磁化
(Br)以及矫顽力(Hc)这二者的高密度的磁体成型体,能够获得小型且高性能的车载用电机
等。即,只要是上述车载用电机等则是使用性能优异的磁体成型体的系统,因此能够实现系统的小型化、高性能化。下面,作为使用本实施方式的金属粘结磁体成型体的电磁仪器,列举磁体电机(车载用电机等)为例进行说明。
概略面。在图2(a)所示的表面磁体式同步电机40a中,将本实施方式的金属粘结磁体成型体(简称为磁体)41直接组装(粘贴)于表面磁体式同步电机用的转子43。在表面磁体式同步电
机40a中,将成型固化(进一步根据需要而切断)为所需尺寸的磁体41组装(粘贴)于表面磁
体式同步电机40a。通过对该磁体41进行磁化而能够获得面磁体型同步电机40a。在这一点
上,可以说优于埋入磁体式同步电机40b。特别是在以离心力进行高速旋转的情况下,也不会使磁体41从转子43剥离而容易使用,从这点来说为优选。另一方面,在图2(b)所示的埋入磁体式同步电机40b中,将本实施方式的金属粘结磁体成型体(简称为磁体)45压入(插入)
固定于埋入在磁体型同步电机用的转子47形成的埋入槽中。在埋入磁体式同步电机40b中,首先,使用成型固化(进一步根据需要而切断)为与埋入槽(图示)相同的形状、厚度的槽。在该情况下,磁体45的形状为平板状,与在曲面上对制造磁体41时的成型体进行成型的、或者需要对磁体41本身进行切削加工的表面磁体式同步电机40a相比,磁体45的固化成型或切
断比较容易,从这点来说为优选。
并不限制于上述极小的一部分产品(部件),可以应用于当前使用已有的粘结磁体成型体的
所有用途。
粉,由3.75kg的作为溶剂的IPA以及0.125kg的作为润滑剂的月桂酸甲酯而将磁体粗粉调配
为约40质量%的浆液以供微粉碎使用。用于粉碎的介质的直径为1mm,材质为PSZ(部分稳定化氧化锆),以使得填充率相对于浆液为75%的重量的方式进行了投入。使Ar气流在浆液的容器箱的空间部流动而未将大气卷入。每隔15分进行采样,一边通过SEM观察颗粒直径一边推进粉碎。此外,通过对溶剂中的水分进行脱水而能够将粉碎中的氧化抑制效果维持为极
高,因此能够将氧化层抑制为较薄,从而通过脱水,将作为溶剂的异丙醇(IPA)中的水分量相对于溶剂总量而调整为小于或等于1质量%。
配出(在Sm-Fe-N磁体颗粒表面覆盖有氧化层和有机层这2层)带覆膜的磁体颗粒。带覆膜的
磁体颗粒的平均粒径为1.7μm。此外,将上述惰性气体气氛中的露点调整为-65℃,将氧浓度调整为0.002体积%。
图(电子显微镜照片)。图4(A)是表示对粉末(带覆膜的磁体颗粒)的表面状态进行TEM(详细
而言为HAADF-STEM像)观察的结果的图(左侧的电子显微镜照片)。图4(B)是表示对进行了
图4(A)的TEM观察的粉末(带覆膜的磁体颗粒)的表面部分进行STEM-EDX射线分析的结果的
图(右侧的曲线图)。图5是表示通过XPS对微粉碎后的粉末(带覆膜的磁体颗粒)的表面状态
进行解析的结果的图。对于图5所示的XPS的结果,确认到与来自金属氧化物的氧相比,在最外侧表面的层含有更多的来自金属的氢氧化物或者有机物的氧。在中间层中确认到来自金
属氧化物的氧。根据图5的观察结果以及图3所示的TEM观察的结果,能够确认到,在磁体颗粒表面形成有不同的2层覆膜,从磁体颗粒表面侧起按顺序形成有氧化层(金属氧化层)、有机层(作为润滑剂而使用的有机物的层)这2层覆膜。并且,根据图3、图5的结果以及图4所示的STEM-EDX射线分析结果能够确认到,氧化层的膜厚为4.7nm,有机层的膜厚为1.9nm。
(Zn)颗粒(“株式会社高純度化学研究所”制)。Zn颗粒的平均粒径D50为3μm。以95:5的比例(质量比)而对带覆膜的磁体颗粒:Zn颗粒进行混合,由此调配出磁体颗粒等混合物(混合粉末)。
所获得的磁体成型体的相对密度为85%。另外,利用BH追踪器对磁体成型体的磁特性进行
了测量。详细而言,在利用“東英工業株式会社”制的脉冲励磁型磁化器MPM-15在10T的磁化磁场中预先对磁体成型体的试片进行磁化之后,利用东英工业株式会社制的BH测定器TRF-
5AH-25Auto对磁体特性(矫顽力、残余磁通密度以及最大能量积)进行了测量。表1中示出了结果。
果的图(左侧的电子显微镜照片)。图7(B)是表示对用于图7(A)的TEM观察的磁体成型体内
的磁体颗粒间的边界层的部分进行剖面STEM-EDX射线分析的结果的图(右侧的曲线图)。根
据图6所示的剖面SEM观察结果,在磁体颗粒的颗粒间明确存在厚度为1~20nm的断续的边
界层。根据图7(A)、图7(B)所示的TEM观察结果以及剖面STEM-EDX射线分析结果,在边界层确认到氧化物。此外,图6中的较大的空隙部分(三相点的空孔;主要为2处部位)并未包含于这里所说的磁体颗粒的边界层中。即,图中的白色块状部分为磁体颗粒,该白色块状(磁体颗粒)之间的黑色条状的部分(以龟裂的黑色的线状而呈现的部分)相当于边界层。
表1中示出了结果。
到,对比例1的带覆膜的磁体颗粒在磁体颗粒的表面形成有氧化层,但未确认到有机层。
物存在,而是以金属氧化物存在。
(龟裂的以黑色线状而呈现的部分),边界层消失。
磁体颗粒。所使用的润滑剂的种类、添加量以及带覆膜的磁体颗粒的平均粒径如下述表2所示。另外,与实验例1相同地,对带覆膜的磁体颗粒的表面状态实施TEM观察以及XPS解析,对氧化层的膜厚、有机层的膜厚进行了测量(参照图3~图5)。
度化学研究所制)进行混合,而调配出磁体颗粒等混合物(混合粉末)。Zn颗粒的平均粒径D50为3μm。
压压力,保持30秒钟(下止点)并以低温(室温,大致为25℃)进行压密成型,获得了磁体成型体。所获得的磁体成型体的相对密度如下述表2所示。对于利用BH追踪器并通过冷压密成型工序而获得的磁体成型体的磁特性(矫顽力),与实验例1同样地进行了测量。表2中示出了
结果。
度如下述表3所示。另外,对于利用BH追踪器在热压密成型工序后以及热处理工序后的磁体成型体的磁特性(矫顽力),与实验例1同样地进行了测量。表3中示出了结果。
度如下述表3所示。另外,对于利用BH追踪器在热压密成型工序后以及热处理工序后的磁体成型体的磁特性(矫顽力),与实验例1同样地进行了测量。表3中示出了结果。
如下述表3所示。另外,对于利用BH追踪器在热压密成型工序后以及热处理工序后的磁体成型体的磁特性(矫顽力),与实验例1同样地进行了测量。表3中示出了结果。
膜,因此通过热处理而提高了矫顽力。
据图11(A)能够确认,如果将月桂酸甲酯(添加量5%)用于润滑剂,则通过热处理而提高了
矫顽力,能够制作具有大于或等于1200kA/m的矫顽力的磁体(Zn添加量为5质量%时)。另一方面,根据图11(B)可知,如果将己酸甲酯用于润滑剂,则矫顽力未因热处理而提高(反而下降)。
的结果的图(电子显微镜照片)。图13也是表示实验例7中获得的磁体成型体(与图12(A)不
同的视场)的SEM观察(3000倍)的结果的图(电子显微镜照片)。根据图12(A)以及图13的SEM
观察结果能够确认,不存在致密化区域(图12(B)这样的以将较大的黑色区域(Zn)包围的方
式分布的周围的白色部分)。这样,在将月桂酸甲酯用于实验例7的润滑剂的情况下,锌的整体因热处理而以将SmFeN磁体颗粒包围的方式扩散。因此,可以认为提高了矫顽力。根据图
12(B)的SEM观察结果能够确认,在将己酸甲酯用于实验例12的润滑剂的情况下,即使进行
热处理,锌的致密化区域(Zn的反应相:图中的以将较大的黑色区域(Zn)包围的方式分布的周围的白色部分)也残留于Zn的周围,锌(颗粒)难以因热处理而均匀地扩散。在图12(B)中,残留有图12(A)中未观察到的锌的致密化区域(Zn的反应相),从而可以认为未提高矫顽力。
彼此粘结。因此,即使进一步进行热处理,锌也难以扩散,因此能够推断出矫顽力未提高。另一方面,在将月桂酸甲酯用于实验例1的润滑剂的情况下,即使是在成型工序中以高密度而成型的磁体成型体(高密度压密体),颗粒彼此也未粘结,而是维持磁体颗粒间的边界层。图
14(A)是表示与实验例4同样地对实验例1的磁体成型体进行热处理而获得的磁体成型体的
SEM观察(10万倍)的结果的图(电子显微镜照片)。图14(B)是表示图14(A)的箭头A所示的位
置处的基于EDX(能量分散型X射线分光法)的元素分析的结果的曲线图。图14(C)是表示图
14(A)的箭头A所示的位置处的基于EDX(能量分散型X射线分光法)的元素分析的结果的曲
线图。根据图14(A)~(C)的SEM观察(10万倍)以及EDX分析结果可知,因热处理而使得锌容
易扩散(能够确认图中的黒色部分(Zn)的整体扩散(扩展)的情形),矫顽力提高。