(57)【要約】【課題】焼結Ｒ２Ｍ１７磁石、およびＲ２Ｍ１７磁石、特に焼結Ｒ２Ｍ１７磁石を製造する方法を提供する。【解決手段】一実施形態では、少なくとも７０Ｖｏｌ％のＳｍ２Ｍ１７相を含む焼結Ｒ２Ｍ１７磁石が提供され、ＲはＣｅ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｔ、Ｌｕ、およびＹからなる群の少なくとも１つであり、Ｍは、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｃｕ、およびＺｒを含む。Ｋｅｒｒ顕微鏡写真で見た２００×２００μｍのＲ２Ｍ１７焼結磁石の領域では、１２００ｋＡ／ｍの内部逆磁場を印加した後の消磁された領域の面積率は５％未満または２％未満である。【選択図】図４
2020191449.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｒ２Ｍ１７合金磁石を製造する方法であって、Ｒは、Ｃｅ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、ＬｕおよびＹからなる群の少なくとも１つであり、ＭはＣｏ、Ｆｅ、ＣｕおよびＺｒを含み、Ｒ２Ｍ１７合金は温度の低下に伴って第１のフェーズフィールド、第２のフェーズフィールドおよび第３のフェーズフィールドを含む相図を含み、前記相図は前記第１のフェーズフィールドと前記第２のフェーズフィールドと間に第１の境界を含み、前記第１のフェーズフィールドは平衡状態にある液相および固体Ｒ２Ｍ１７相を含み、前記第２のフェーズフィールドは９５％を超える相分率の固体Ｒ２Ｍ１７多数相と、前記第２のフェーズフィールドと前記第３のフェーズフィールドとの間の第２の境界とを含み、前記第３のフェーズフィールドは、平衡状態にある固体Ｒ２Ｍ１７相および異なる組成の少なくとも１つのさらなる固相を含み、前記方法は、
前記第１の境界より上の第１の温度ＴＳで、前記第１のフェーズフィールドにおいて、ある比率の２Ｒおよび１７Ｍを含む本体を熱処理するステップであって、Ｒは、Ｃｅ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、ＬｕおよびＹからなる群の少なくとも１つであり、Ｍは、Ｃｏ、Ｆｅ、ＣｕおよびＺｒを含む、ステップと、その後、
前記第１の境界を経て前記本体を冷却するステップと、その後、
前記第１の境界を経て前記本体を加熱し、前記第１の境界と前記第１の温度ＴＳとの間の温度ＴＡＨで前記本体を熱処理するステップと、その後、
前記第１の境界を経て前記本体を冷却し、前記第１の境界より下の温度で前記本体を熱処理するステップと、を含む
方法。
【請求項２】
前記第１の境界を経て前記本体を加熱し、前記第１の境界と前記第１の温度ＴＳとの間の温度ＴＡＨで前記本体を熱処理する前記ステップと、その後、
前記第１の境界を経て前記本体を冷却し、前記第１の境界より下の温度で前記本体を熱処理する前記ステップと、
を繰り返すことをさらに含む
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
Ｒ２Ｍ１７合金磁石を製造する方法であって、Ｒは、Ｃｅ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、ＬｕおよびＹからなる群の少なくとも１つであり、ＭはＣｏ、Ｆｅ、ＣｕおよびＺｒを含み、Ｒ２Ｍ１７合金は温度の低下に伴って第１のフェーズフィールド、第２のフェーズフィールドおよび第３のフェーズフィールドを含む相図を含み、前記相図は前記第１のフェーズフィールドと前記第２のフェーズフィールドと間に第１の境界を含み、前記第１のフェーズフィールドは平衡状態にある液相および固体Ｒ２Ｍ１７相を含み、前記第２のフェーズフィールドは９５％を超える相分率の固体Ｒ２Ｍ１７多数相と、前記第２のフェーズフィールドと前記第３のフェーズフィールドとの間の第２の境界とを含み、前記第３のフェーズフィールドは、平衡状態にある固体Ｒ２Ｍ１７相および異なる組成の少なくとも１つのさらなる固相を含み、前記方法は、
前記第１の境界より上の第１の温度ＴＳで、前記第１のフェーズフィールドにおいて、ある比率の２Ｒおよび１７Ｍを含む本体を熱処理するステップであって、Ｒは、Ｃｅ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、ＬｕおよびＹからなる群の少なくとも１つであり、Ｍは、Ｃｏ、Ｆｅ、ＣｕおよびＺｒを含む、ステップと、その後、
前記第１の境界を経て前記本体を冷却するステップと、その後、
前記第２の境界を経て前記本体を冷却し、前記第２の境界より低く９００℃より上の温度ＴＢＨで前記本体を熱処理するステップと、その後、
前記第２の境界を経て前記本体を加熱し、前記第２の境界と第１の温度ＴＳとの間の温度で前記本体を熱処理するステップと、を含む
方法。
【請求項４】
前記第２の境界を経て前記本体を冷却し、前記第２の境界より低く９００℃より上の前記温度ＴＢＨで前記本体を熱処理する前記ステップと、その後、
前記第２の境界を経て前記本体を加熱し、前記第２の境界と前記第１の温度ＴＳとの間の温度で前記本体を熱処理する前記ステップと、を繰り返すことをさらに含む
請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記第１の境界を経て前記本体を冷却した後、前記第１の境界と前記第２の境界との間の温度ＴＨで前記本体を熱処理するステップをさらに含む
請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記温度ＴＳ、ＴＨ、ＴＡＨおよびＴＢＨの少なくとも１つにおける熱処理滞留時間は、３０分から４時間である
請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記第１の境界よりも低く、前記第２の境界よりも上の温度ＴＨｆでの２〜１６時間の滞留時間を含む最終熱処理をさらに含む
請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
１つの熱処理工程から次の熱処理工程までの冷却速度または加熱速度が、０．２〜５Ｋ／分である
請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記本体が、前記第２の境界を経て、１０Ｋ／分を超える冷却速度で９５０℃未満の温度まで冷却される
請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記本体が前記第２の境界を経て冷却された後、最終段階の熱処理を１回だけ実行するステップをさらに含み、前記最終段階の熱処理は、
８００〜９５０℃の温度で２〜６０時間、前記本体を熱処理するステップと、その後、
２Ｋ／分未満の冷却速度で５００℃に冷却し、３００〜５００℃で０．５〜６時間熱処理するステップと、を含む
請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
ＴＨがＴＳよりも５〜４０℃低い
請求項５から１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
ＴＳが１１５５〜１２１０℃の範囲にあり、ＴＨが１１２０〜１１７０℃の範囲にあり、ＴＡＨが１１３５〜１２００℃の範囲にある
請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
Ｍが、Ｎｉ、ＨｆおよびＴｉからなる群の少なくとも１つをさらに含む
請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
Ｒ２Ｍ１７合金が、０ｗｔ％≦Ｈｆ≦３ｗｔ％、０ｗｔ％≦Ｔｉ≦３ｗｔ％および０ｗｔ％≦Ｎｉ≦１０ｗｔ％を含む
請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
Ｒ２Ｍ１７合金が、２３〜２７ｗｔ％のＳｍ、１４〜２５ｗｔ％のＦｅ、３９〜５７ｗｔ％のＣｏ、４〜６ｗｔ％のＣｕ、２〜３ｗｔ％のＺｒ、最大０．０６ｗｔ％のＣ、最大０．４ｗｔ％のＯ、および最大０．０６ｗｔ％のＮを含む
請求項１から１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
Ｒ２Ｍ１７合金が４〜８μｍの平均粒径Ｄ５０を有する粉末に粉砕され、前記粉末が磁場において整列され、磁石に焼結される未加工部品に圧縮され、その焼結磁石は、少なくとも５０μｍの平均粒子径を有する
請求項１から１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
焼結Ｒ２Ｍ１７磁石であって、
少なくとも７０Ｖｏｌ％のＲ２Ｍ１７相を含み、ＲはＣｅ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｔ、ＬｕおよびＹからなるグループの少なくとも１つであり、およびＭはＣｏ、Ｆｅ、ＣｕおよびＺｒを含み、
Ｋｅｒｒ顕微鏡写真で見た２００×２００μｍ以上の前記焼結Ｒ２Ｍ１７磁石の領域では、１２００ｋＡ／ｍの内部逆磁場を印加した後の消磁された領域の面積率が５％未満または２％未満である
焼結Ｒ２Ｍ１７磁石。
【請求項１８】
５０μｍより大きい平均粒径をさらに含む
請求項１７に記載の焼結Ｒ２Ｍ１７磁石。
【請求項１９】
８４０ｋＡ／ｍより大きいまたは８６０ｋＡ／ｍより大きい抗磁力ＨｃＢをさらに含む
請求項１７または請求項１８に記載の焼結Ｒ２Ｍ１７磁石。
【請求項２０】
１．１０または１．０８未満の可逆透磁率をさらに含む
請求項１７から１９のいずれか一項に記載の焼結Ｒ２Ｍ１７磁石。
【請求項２１】
Ｍが、Ｎｉ、ＨｆおよびＴｉからなる群の少なくとも１つをさらに含む
請求項１７から２０のいずれか一項に記載の焼結Ｒ２Ｍ１７磁石。
【請求項２２】
０ｗｔ％≦Ｈｆ≦３ｗｔ％、０ｗｔ％≦Ｔｉ≦３ｗｔ％および０ｗｔ％≦Ｎｉ≦１０ｗｔ％である
請求項２１に記載の焼結Ｒ２Ｍ１７磁石。
【請求項２３】
前記焼結Ｒ２Ｍ１７磁石が、２３〜２７ｗｔ％のＳｍ、１４〜２５ｗｔ％のＦｅ、３９〜５７ｗｔ％のＣｏ、４〜６ｗｔ％のＣｕ、２〜３ｗｔ％のＺｒ、最大０．０６ｗｔ％のＣ、最大０．４ｗｔ％のＯ、および最大０．０６ｗｔ％のＮを含む、
請求項１７から２２のいずれか一項に記載の焼結Ｒ２Ｍ１７磁石。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焼結Ｒ２Ｍ１７磁石、およびＲ２Ｍ１７磁石、特に焼結Ｒ２Ｍ１７磁石を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｒ２Ｍ１７磁石は、２−１７タイプまたはＳｍ２Ｃｏ１７タイプの磁石と呼ばれる希土類コバルト永久磁性材料の例である。希土類コバルト永久磁性材料は、キュリー温度が高く、例えば７００℃〜９００℃の範囲で、保磁力が高く、例えば２０ｋＯｅを超え、温度安定性が高く、航空機や自動車モータースポーツ用の高性能モーターなどの用途で役割を果たしている。Ｒ２（Ｃｏ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｚｒ）１７などの希土類コバルト永久磁性材料は、粉末冶金技術を使用して、焼結磁石を形成して、製造することができる。希土類コバルト永久磁性材料は、鋳塊から粉末を粉砕し、粉末を圧縮して圧縮成形体または未焼成体を形成し、圧縮成形体を熱処理して粒子を焼結し、焼結磁石を形成することによって、製造することができる。
【０００３】
焼結磁石の磁気特性は、他のパラメータの中でも、焼結磁石の粒子の構造およびサイズに依存することが観察されている。［Ｊ．  Ｆｉｄｌｅｒ  ｅｔ  ａｌ．ｉｎ，Ｈａｎｄｂｏｏｋ  ｏｆ  Ｍａｇｎｅｔｉｓｍ  ａｎｄ  Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｖｏｌｕｍｅ  ４：Ｎｏｖｅｌ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｐｐ．１９４５−１９６８，ｅｄｓ．  Ｋｒｏｎｍｕｌｌｅｒ  ａｎｄ  Ｓ．  Ｐａｒｋｉｎ，Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ：Ｗｉｌｅｙ，２００７］欧州特許出願公開第３３２７７３４号明細書は、機械的特性の向上を目指して希土類コバルト系複合磁性材料を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】欧州特許出願公開第３３２７７３４号明細書
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ｊ  Ｆｉｄｌｅｒ  ｅｔ  ａｌ．ｉｎ，Ｈａｎｄｂｏｏｋ  ｏｆ  Ｍａｇｎｅｔｉｓｍ  ａｎｄ  Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｖｏｌｕｍｅ  ４：Ｎｏｖｅｌ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｐｐ．１９４５−１９６８，ｅｄｓ  Ｋｒｏｎｍｕｌｌｅｒ  ａｎｄ  Ｓ  Ｐａｒｋｉｎ，Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ：Ｗｉｌｅｙ，２００７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
希土類コバルト焼結磁石の磁気特性、特に消磁曲線の残留磁気および角形性をさらに改善することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、Ｒ２Ｍ１７磁石およびＲ２Ｍ１７磁石を製造する方法が提供される。
【０００８】
Ｒ２Ｍ１７磁石の製造方法は、２−１７タイプの希土類コバルト合金の相図の知識に基づいている。本明細書で説明される方法の理解を容易にするために、最初に、相図の概略図を示す図１を参照して相図について説明する。
【０００９】
本明細書で説明する２−１７タイプの希土類コバルト合金はＲ２Ｍ１７であり、ＲはＣｅ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、およびＹからなる群の少なくとも１つであり、Ｍは、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｃｕ、およびＺｒを含む。元素Ｃｏ、Ｆｅ、ＣｕおよびＺｒに加えて、Ｍは、例えばＮｉ、ＴｉおよびＨｆなどのさらなる元素を任意選択で含むことができる。Ｒ２Ｍ１７合金は、図１に示すような部分を含む相図を含む。温度はｙ軸に、希土類含有量はｘ軸にプロットされている。図１の縦の破線で示される希土類含有量の場合、温度が低下し、相図は液体領域、第１のフェーズフィールドＰＨ１、第２のフェーズフィールドＰＨ２、および第３のフェーズフィールドＰＨ３を含む。
【００１０】
相図は、第１のフェーズフィールドＰＨ１と第２のフェーズフィールドＰＨ２との間の第１の境界Ｂ１と、第２のフェーズフィールドと第３のフェーズフィールドとの間の第２の境界Ｂ２とを含む。第１のフェーズフィールドＰＨ１は、平衡状態にある液相および少なくとも１つの固相を含み、少なくとも１つの固相は、２−１７（Ｒ２Ｍ１７）相である。第２のフェーズフィールドＰＨ２は、９５％を超える相分率の固体多数相を含み、固体多数相は２−１７（Ｒ２Ｍ１７）相である。第３のフェーズフィールドＰＨ３は、平衡状態にある異なる組成の少なくとも２つの固相を含む。少なくとも２つの固相は、２−１７（Ｒ２Ｍ１７）相、１−５相、およびＺｒリッチ相を含む。相図はまた、第１のフェーズフィールドＰＨ１より上の温度における液相線Ｌを含み、それにより、液相線Ｌの上には液相のみが存在する。
【００１１】
本明細書で説明するＲ２Ｍ１７磁石の製造方法は、圧縮されたＲ２Ｍ１７磁石の熱処理中に、特に、フェーズフィールドＰＨ１で実行される液相焼結熱処理後の温度を制御する必要があるという概念に基づき、それにより、圧縮された磁石の温度は、第１のフェーズフィールドＰＨ１と第２のフェーズフィールドＰＨ２との間の第１の境界Ｂ１および／または第２のフェーズフィールドＰＨ２と第３のフェーズフィールドＰＨ３との間の第２の境界Ｂ２を少なくとも２回横断する。
【００１２】
境界Ｂ１およびＢ２がある温度は、２−１７相の組成に依存する。したがって、熱処理温度は、相図を参照して定義されるため、方法はさまざまな組成で実行できる。各フェーズフィールドは、例えばＥＤＸ分析を使用して、それらの組成によって識別可能な特定の相に関連付けられているため、相図のフェーズフィールドが見られる温度は、サンプルを準備し、異なる温度でサンプルを熱処理し、サンプルを急冷し、サンプルの相の微細構造および組成を調べることにより、特定の組成について決定できる。例を図９に示す。
【００１３】
Ｒ２Ｍ１７合金磁石を製造する方法の第１の実施形態において、Ｒは、Ｃｅ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、ＬｕおよびＹからなる群の少なくとも１つであり、ＭはＣｏ、Ｆｅ、ＣｕおよびＺｒを含み、方法は、
第１の境界より上の第１の温度ＴＳで、第１のフェーズフィールドにおいて、ある比率の２Ｒおよび１７Ｍを含む本体を熱処理することであって、Ｒは、Ｃｅ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｔ、ＬｕおよびＹからなる群の少なくとも１つであり、Ｍは、Ｃｏ、Ｆｅ、ＣｕおよびＺｒを含む、ことと、その後、
第１の境界を経て本体を冷却し、任意選択で、第１の境界と第２の境界との間にある第１の温度ＴＨで本体を熱処理することと、その後、
第１の境界を経て本体を加熱し、第１の境界と第１の温度ＴＳとの間にある温度ＴＡＨで本体を熱処理することと、その後、
第１の境界を経て本体を冷却し、第１の境界より下の温度で本体を熱処理することと、
を含む。
【００１４】
本体は、２−１７相を含む場合と含まない場合がある圧縮された粉末を含む場合があるか、または、磁気特性を改善するためにさらに熱処理を受ける２−１７相を多数相として含む焼結磁石であってもよい。
【００１５】
この方法は、本体を室温から第１の境界Ｂ１より上の温度ＴＳまで加熱することによって始まる。温度ＴＳは、第１のフェーズフィールドＰＨ１、したがって、本体の組成に対する液相線Ｌの温度より下にある。温度ＴＳは、本体が受ける最も高い温度である。次に、本体のこの組成のために第２のフェーズフィールドＰＨ２内で本体が熱処理されるような温度に本体が冷却されるように、温度が調整される。次に、本体は、第１の境界Ｂ１より上の温度ＴＡＨに再び加熱され、本体が第１のフェーズフィールドＰＨ１内にある温度で２回目の加熱をされる。しかしながら、第１のフェーズフィールドＰＨ１内の第２の熱処理の温度ＴＡＨは、ＴＡＨがＴＳより小さいので、第１のフェーズフィールドＰＨ１内の第１の熱処理の温度ＴＳ未満である。次に、本体は第１の境界Ｂ１より下の温度に冷却され、それにより、本体の組成のために本体が第２のフェーズフィールドＰＨ２内にある温度で本体が熱処理される。任意選択で、次に、本体は第２の境界Ｂ２より下の温度に冷却され、本体の組成のために第３のフェーズフィールドＰＨ３内にある温度で本体が熱処理される。
本体を第１の境界を経て加熱し、その後本体を第１の境界Ｂ１より下の温度に冷却する方法は、本体が最初に第２の境界Ｂ２を経て冷却され、第３のフェーズフィールドＰＨ３内にある温度にさらされるまで、数回、例えばｎ回繰り返されてもよく、ここで、ｎは自然数である。
【００１６】
いくつかの実施形態では、方法は、
第１の境界を経て本体を加熱し、第１の境界と第１の温度ＴＳとの間の温度ＴＡＨで本体を熱処理することと、その後、
第１の境界を経て本体を冷却し、第１の境界より下の温度で本体を熱処理することと、
を繰り返すことをさらに含む。
【００１７】
本明細書で使用する場合、ある温度での熱処理は、その公称温度±２℃で少なくとも１５分間の熱処理を意味するために使用される。これは、実際には、少なくとも１５分の設定温度での滞留時間を有するように炉制御装置を設定することを意味する。
【００１８】
第２の代替実施形態では、焼結熱処理中に、本体が第２のフェーズフィールドＰＨ２と第３のフェーズフィールドＰＨ３との間の第２の境界Ｂ２を少なくとも２回横断するように温度が制御される方法が提供される。この代替実施形態において、方法は、
第１の境界より上の第１の温度ＴＳで、第１のフェーズフィールドにおいて、ある比率の２Ｒおよび１７Ｍを含む本体を熱処理することであって、Ｒは、Ｃｅ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、ＬｕおよびＹからなる群の少なくとも１つであり、Ｍは、Ｃｏ、Ｆｅ、ＣｕおよびＺｒを含む、ことと、その後、
第１の境界を経て本体を冷却し、任意選択で、第１の境界と第２の境界との間にある温度ＴＨで本体を熱処理することと、その後、
第２の境界を経て本体を冷却し、第２の境界より下にあり、かつ９００℃より上の温度ＴＢＨで本体を熱処理することと、その後、
第２の境界を経て本体を加熱し、第２の境界と第１の温度ＴＳとの間にある温度で本体を熱処理することと、
を含む。
【００１９】
本体は、圧縮された粉末から形成されてもよく、圧縮された磁石として説明されてもよい。粉末および圧縮された粉末から形成された本体は、２−１７相を含んでも含まなくてもよい。いくつかの実施形態では、本体は、２−１７相を多数相として含む焼結磁石であってもよい。
【００２０】
この方法は、本体を室温から第１の境界Ｂ１より上の温度ＴＳまで加熱することによって始まる。温度ＴＳは、第１のフェーズフィールドＰＨ１、したがって、本体の選択された組成に対する液相線Ｌより下にある。温度ＴＳは、本体が受ける最も高い温度である。次に、温度が調整されて、それにより、本体が温度ＴＨで第２のフェーズフィールドＰＨ２内にある温度で熱処理され、その後、第２の境界Ｂ２より下の温度ＴＢＨまでさらに冷却され、そのため、本体が第３のフェーズフィールドＰＨ３内で加熱されるような温度に、本体が冷却される。この温度ＴＢＨの下限は９００℃であってもよい。次に、本体は第２の境界Ｂ２を経て加熱され、選択された組成の第２の境界Ｂ２より上の温度で２回目の熱処理が行われるため、本体は温度に応じた第２のフェーズフィールドＰＨ２内または第１のフェーズフィールドＰＨ１内の温度で熱処理される。しかしながら、第２のフェーズフィールドＰＨ２内または第１のフェーズフィールドＰＨ１内のこの第２の熱処理の温度は、初期温度ＴＳ未満である。次に、本体は、第２の境界Ｂ２より下の温度に冷却され、それにより、本体は、第３のフェーズフィールドＰＨ３にある温度で２回目の熱処理をされる。
【００２１】
第２の境界Ｂ２を経て本体を冷却し、その後第２の境界Ｂ２より上の温度まで本体を加熱する方法は、数回、例えばｎ回繰り返されてもよく、ここで、ｎは自然数である。
【００２２】
いくつかの実施形態では、方法は、
第２の境界を経て本体を冷却し、第２の境界より下にあり、かつ９００℃より上の温度ＴＢＨで本体を熱処理することと、その後、
第２の境界を経て本体を加熱し、第２の境界と第１の温度ＴＳとの間の温度で本体を熱処理することと、
を繰り返すことをさらに含む。
【００２３】
本明細書に記載の方法では、ある温度での熱処理は、この温度で少なくとも１５分の滞留時間を含むと理解される。いくつかの実施形態では、温度ＴＳ、ＴＨ、ＴＡＨおよびＴＢＨの少なくとも１つにおける熱処理滞留時間は、３０分から４時間の範囲にある。
【００２４】
本明細書に記載の実施形態のいずれかの方法は、第１の境界Ｂ１より下で、第２の境界Ｂ２より上、すなわち第２のフェーズフィールドＰＨ２内の温度ＴＨｆでの最終熱処理をさらに含み得る。温度ＴＨｆでのこの最終熱処理は、ＴＨで２〜１６時間の滞留時間を含む。
【００２５】
１つの熱処理工程から次の熱処理工程までの０．２〜５Ｋ／分の冷却速度または加熱速度を使用することができる。例えば、温度ＴＳからＴＨまでの冷却速度および温度ＴＨからＴＡＨまでに使用される加熱速度は、０．２〜５Ｋ／分の範囲内にあってよい。温度ＴＡＨから第１の境界Ｂ１より下の温度までの冷却速度もまた、０．２〜５Ｋ／分の範囲にあり得る。別の例では、温度ＴＳからＴＨおよび／またはＴＢＨへの冷却速度および温度ＴＢＨから第２の境界Ｂ２より上の温度までの加熱速度は、０．２〜５Ｋ／分の範囲内にあってよい。
【００２６】
いくつかの実施形態では、方法は、第２の境界を経て本体を１０Ｋ／分を超える冷却速度で９５０℃未満または９００℃未満の温度まで冷却することをさらに含む。
【００２７】
上記の実施形態のいずれか１つに従って熱処理を行った後、方法は、
８００〜９５０℃、または８００〜９００℃の温度で２〜６０時間、または８〜４８時間、本体を熱処理することと、その後、
２Ｋ／分未満の冷却速度で５００℃または４００℃に冷却し、３００〜５００℃で０．５〜６時間熱処理することと、
をさらに含んでもよい。
【００２８】
この９００℃未満の温度での熱処理は、熱処理プロセスの最終段階として使用され、１回だけ実行される。９００℃未満の温度での熱処理は、高い抗磁力を得るために必要なナノスケールの微細構造を形成するために使用できる。
【００２９】
いくつかの実施形態では、方法で最初に実行される、第１の温度ＴＳと後続の温度ＴＨとの間の差は、５〜４０℃、または１０〜４０℃、すなわち、ＴＨはＴＳよりも５〜４０℃低いか、またはＴＨはＴＳよりも１０〜４０℃低い。
【００３０】
ＴＳでの熱処理後、および第１の境界を経て本体を初めて再加熱した後、第１の境界Ｂ１とＴＳとの間の温度での熱処理に使用される第１の温度はＴＡＨと示される。第１の境界Ｂ１を経て本体を再加熱し、その後、第１の境界Ｂ１を経て本体を冷却することは、サイクルとして表すことができる。このサイクルは何度も繰り返すことができ、それによって、第１の境界Ｂ１とＴＳとの間の温度での熱処理に使用される温度は、後続のサイクルで、同じであっても、異なってもよい。
【００３１】
第１の境界Ｂ１とＴＳとの間の範囲にある後続の温度はＴＡＨｎで示され、ｎはサイクル数を示し、ＴＡＨとは異なる場合がある。いくつかの実施形態では、本体は、第１の境界Ｂ１を経て２回目の加熱をされ、ＴＡＨ１＜ＴＳであるＴＡＨ１の温度で熱処理され、その後、第１の境界を経て冷却され、第１の境界と第２の境界との間の温度ＴＨ１で熱処理される。いくつかの実施形態では、ＴＡＨ≧ＴＡＨ１である。いくつかの実施形態では、ＴＨ１≧ＴＨであり、次の後続のサイクルでは、ＴＡＨ２＜ＴＡＨ１およびＴＨ１≧ＴＨ２≧ＴＨである。
【００３２】
温度は次のように選択できる：ＴＳは１１５５〜１２１０℃、または１１５５〜１１９５℃の範囲にあってもよく、ＴＨは１１２０〜１１７０℃、または１１２０〜１１６０℃の範囲にあってもよく、ＴＡＨは１１３５〜１２００℃、または１１３５〜１１９０℃の範囲にあってもよく、ＴＨ１は１１２５〜１１７０℃または１１２５〜１１６０℃の範囲にあってもよい。
【００３３】
いくつかの実施形態では、ＲはＳｍである。いくつかの実施形態では、ＲはＳｍと、Ｃｅ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｔ、ＬｕおよびＹからなる群の元素の少なくとも１つとを含む。
【００３４】
いくつかの実施形態では、Ｃｏ、Ｆｅ、ＣｕおよびＺｒに加えて、Ｍは、Ｎｉ、ＨｆおよびＴｉからなる群の少なくとも１つをさらに含む。いくつかの実施形態では、Ｒ２Ｍ１７合金および本体は、０ｗｔ％≦Ｈｆ≦３ｗｔ％、０ｗｔ％≦Ｔｉ≦３ｗｔ％、０ｗｔ％≦Ｎｉ≦１０ｗｔ％を含む。
【００３５】
いくつかの実施形態では、Ｒ２Ｍ１７合金および本体は、２３〜２７ｗｔ％のＳｍ、１４〜２５ｗｔ％のＦｅ、３９〜５７ｗｔ％のＣｏ、４〜６ｗｔ％のＣｕ、２〜３ｗｔ％のＺｒ、最大０．０６ｗｔ％のＣ、最大０．４ｗｔ％のＯ、および最大０．０６ｗｔ％のＮを含む。
【００３６】
いくつかの実施形態では、本体を形成するために圧縮される粉末は、２３〜２７ｗｔ％のＳｍ、１４〜２５ｗｔ％のＦｅ、３９〜５７ｗｔ％のＣｏ、４〜６ｗｔ％のＣｕ、２〜３ｗｔ％のＺｒ、最大０．０６ｗｔ％のＣ、最大０．４ｗｔ％のＯ、および最大０．０６ｗｔ％のＮを含む。
【００３７】
いくつかの実施形態では、粉末は４〜８μｍの平均粒径Ｄ５０を有し、焼結磁石は少なくとも５０μｍの平均粒径を有する。４〜８μｍの平均粒径Ｄ５０を使用して、圧縮成形体および焼結磁石の密度を高めるのを助けることができる。焼結磁石の少なくとも５０μｍの平均粒径は、磁気特性の向上に役立つ可能性がある。
【００３８】
本発明によれば、少なくとも７０Ｖｏｌ％のＲ２Ｍ１７相を含む焼結Ｒ２Ｍ１７磁石が提供され、ＲはＣｅ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｔ、Ｌｕ、およびＹからなる群の少なくとも１つであり、Ｍは、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｃｕ、およびＺｒを含む。Ｋｅｒｒ顕微鏡写真で見た２００μｍ×２００μｍのＲ２Ｍ１７焼結磁石の領域では、１２００ｋＡ／ｍの内部逆磁場を印加した後の消磁された領域の面積率は５％未満または２％未満である。
【００３９】
焼結Ｒ２Ｍ１７磁石は、１２００ｋＡ／ｍの内部逆磁場を印加した後、消磁された領域を少量含む。消磁された領域のこの小さな面積率は、改善された磁気特性の兆候であると考えられ、開示されたアニール処理に直接関連している。
【００４０】
１２００ｋＡ／ｍの内部逆磁場の印加後にＫｅｒｒ顕微鏡写真で見た２００μｍ×２００μｍのＲ２Ｍ１７焼結磁石の領域の５％未満または２％未満の消磁された領域の面積率は、最高の焼結温度と均一化温度との間の温度で、単一ステップの焼結熱処理または単一の追加の滞留を伴う段階的な焼結熱処理を使用して達成可能なものよりも小さいことが分かっている。
【００４１】
いくつかの実施形態では、焼結Ｒ２Ｍ１７磁石は、５０μｍより大きい平均粒子径を有する。平均粒子径は、標準ＡＳＴＭ  Ｅ  １１２に従って、サンプルの研磨断面から測定できる。
【００４２】
いくつかの実施形態では、焼結Ｒ２Ｍ１７磁石は、少なくとも８５％の消磁曲線の角形性をさらに含む。角形性は、磁石を不可逆的に１０％消磁するために必要な内部逆磁場と抗磁力ＨｃＪの比として定義される。角形性が高いほど、同じ抗磁力を持つ磁石の消磁損失が低くなる。
【００４３】
いくつかの実施形態では、焼結Ｒ２Ｍ１７磁石は、８４０ｋＡ／ｍを超えるまたは８６０ｋＡ／ｍを超える抗磁力ＨｃＢおよび／または少なくとも２４０ｋＪ／ｍ３のエネルギー密度（ＢＨ）ｍａｘおよび／または１２００ｋＡ／ｍの内部逆磁場を受けた後の１０％未満または５％未満の不可逆損失および／または１．１０または１．０８未満の可逆透磁率をさらに含む。このような磁石により、同じサイズでより強力な機械の設計が可能になる。
【００４４】
いくつかの実施形態では、ＲはＳｍである。いくつかの実施形態では、ＲはＳｍと、Ｃｅ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｔ、ＬｕおよびＹからなる群の元素の少なくとも１つとを含む。
【００４５】
いくつかの実施形態では、Ｃｏ、Ｆｅ、ＣｕおよびＺｒに加えて、Ｍは、Ｎｉ、ＨｆおよびＴｉからなる群の少なくとも１つをさらに含む。いくつかの実施形態では、０ｗｔ％≦Ｈｆ≦３ｗｔ％、０ｗｔ％≦Ｔｉ≦３ｗｔ％、および０ｗｔ％≦Ｎｉ≦１０ｗｔ％である。
【００４６】
いくつかの実施形態では、焼結Ｒ２Ｍ１７磁石は、２３〜２７ｗｔ％のＳｍ、１４〜２５ｗｔ％のＦｅ、３９〜５７ｗｔ％のＣｏ、４〜６ｗｔ％のＣｕ、２〜３ｗｔ％のＺｒを含む。
【００４７】
いくつかの実施形態では、焼結Ｒ２Ｍ１７磁石は、２３〜２７ｗｔ％のＳｍ、１４〜２５ｗｔ％のＦｅ、３９〜５７ｗｔ％のＣｏ、４〜６ｗｔ％のＣｕ、２〜３ｗｔ％のＺｒ、最大０．０６ｗｔ％のＣ、最大０．４ｗｔ％のＯ、および最大０．０６ｗｔ％のＮを含む。
【００４８】
以下、実施形態および実施例について図面を参照して説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】Ｒ２Ｍ１７磁性合金の相図の概略図を示す。
【図２】本発明による時間および熱処理に対する温度のグラフおよび比較熱処理を示す。
【図３】本発明による焼結磁石および比較焼結磁石の磁気特性のグラフを示す。
【図４】本発明による焼結磁石からのサンプルのＫｅｒｒ顕微鏡写真を示す。
【図５】比較焼結磁石からのサンプルのＫｅｒｒ顕微鏡写真を示す
【図６】Ｈ（ｋＡ／ｍ）に対するＪ（Ｔ）のグラフを示す。
【図７】図５のサンプルの製造に使用される熱処理を示す。
【図８】図４のサンプルの製造に使用される熱処理を示す。
【図９】相図のさまざまな位置の温度から急冷したサンプルのＳＥＭ顕微鏡写真を示す。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
図１は、Ｒ２（Ｍ１７磁性合金）の概略的な相図を示し、上記で詳細に説明されている。上述のように、本発明は、焼結熱処理において交互または反復サイクルを使用するという概念に基づいており、それにより、第１のフェーズフィールドＰＨ１と第２のフェーズフィールドＰＨ２との間の第１の境界Ｂ１と、第２のフェーズフィールドＰＨ２と第３のフェーズフィールドＰＨ３との間の第２の境界Ｂ２の一方または両方は、少なくとも２回横断する。温度ＴＳで初期焼結処理を行った後、境界を経て本体を冷却し、境界を経て本体を加熱することにより、境界は横断される。温度ＴＳは、本体が受ける最も高い温度である。
【００５１】
磁石は、最初に２Ｒおよび１７Ｍを含む前駆体粉末を圧縮して形成できる本体を形成することによって製造でき、ＲはＣｅ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｔ、Ｌｕ、およびＹからなる群の少なくとも１つであり、Ｍは、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｃｕ、およびＺｒを含む。
【００５２】
いくつかの実施形態では、ＲはＳｍのみである。いくつかの実施形態では、ＲはＳｍと、Ｃｅ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｔ、ＬｕおよびＹからなる群の元素の少なくとも１つとを含む。
【００５３】
いくつかの実施形態では、Ｃｏ、Ｆｅ、ＣｕおよびＺｒに加えて、Ｍは、Ｎｉ、ＨｆおよびＴｉからなる群の少なくとも１つをさらに含む。いくつかの実施形態では、０ｗｔ％≦Ｈｆ≦３ｗｔ％、０ｗｔ％≦Ｔｉ≦３ｗｔ％、および０ｗｔ％≦Ｎｉ≦１０ｗｔ％である。
【００５４】
この前駆体粉末および圧縮成形体は、Ｒ２Ｍ１７相は含まない。他の実施形態では、本明細書に記載される方法の熱処理を受ける本体は、Ｒ２Ｍ１７相をすでに含んでいてもよく、焼結熱処理をすでに受けていてもよい。
【００５５】
図２は、時間の関数としての温度のグラフを示し、本発明による熱処理および比較熱処理１を表す実施例２を示す。
【００５６】
すべての実施形態において、本体は、室温から、その組成の第１の境界Ｂ１の上にあり、かつ第１のフェーズフィールドＰＨ１内にあるように選択された第１の温度ＴＳまで加熱される。焼結熱処理は、参照ＴＳと共に図２に示されている。温度ＴＳは、０．５〜４時間の範囲の滞留時間ｔＳの間保持される。
【００５７】
比較例１では、本体は次に、温度ＴＳから第１の中間温度Ｔｉｎｔ１まで、次いで第２の中間温度Ｔｉｎｔ２までゆっくりと冷却され、次いで温度ＴＨまで冷却される。Ｔｉｎｔ１およびＴｉｎｔ２は、ＴＳとＴＨとの間にある。
【００５８】
次に、図２に示される例２などの本発明によるいくつかの実施形態では、温度は、本体が第２のフェーズフィールドＰＨ２内の温度ＴＨで熱処理されるように選択される温度ＴＨに低下し、それにより、第１のフェーズフィールドＰＨ１と第２のフェーズフィールドＰＨ２との間の第１の境界Ｂ１が本体のこの特定の組成のために配置される温度を介して、温度が低下する。温度ＴＨは図２に示され、温度は、０．５〜４時間の範囲の時間ｔＨの間、温度ＴＨに保持され得る。
【００５９】
実施例２では、次いで、本体は、温度ＴＨから、第１の境界Ｂ１より上にあり、かつ第１の温度ＴＳより下になるように選択された温度ＴＡＨに再び加熱される。温度は、０．５〜４時間の範囲の滞留時間ｔＡＨの間、温度ＴＡＨに維持され得る。本体は、その後、第１の境界Ｂ１未満の温度に再び冷却される。
【００６０】
第１の境界Ｂ１に対応する温度による本体の加熱と、サンプルを第１の境界Ｂ１より低く、第２のフェーズフィールドＰＨ２内の温度に再び冷却することは、図２のＣで示されるサイクルとして説明できる。第２の境界Ｂ２を経て、本体を第２の境界Ｂ２未満で９００℃より上の温度まで冷却する前に、このサイクルＣは何度も繰り返すことができる。
【００６１】
いくつかの実施形態では、第１の境界Ｂ１の上にあり、かつ焼結温度ＴＳより下の温度ＴＡＨは、その後のサイクルの繰り返し毎に段階的に低下させることができる。いくつかの実施形態では、後続のサイクルに使用される第２のフェーズフィールド内の温度ＴＨは、実質的に同じであり得る。いくつかの実施形態では、第１の境界Ｂ１と焼結温度ＴＳとの間にある温度ＴＡＨは、サイクルの後続の各繰り返しにおいて低下し得るが、必ずしも単調である必要はなく、第２のフェーズフィールド内で本体を熱処理するために使用される温度ＴＨは、サイクルの後続の繰り返しで増加してもよい。
【００６２】
このような方法の使用は、最終製品、すなわち焼結磁石の磁気特性を改善し、信頼できる方法で磁気特性を改善することが発見されている。いくつかの実施形態では、８４０ｋＡ／ｍを超える抗磁力ＨｃＢの磁気特性、少なくとも２４０ｋＪ／ｍ３のエネルギー密度（ＢＨ）ｍａｘ、１２００ｋＡ／ｍの内部逆磁場を受けた後の１０％未満の不可逆損失および１．１０または１．０８未満の可逆透磁率が達成される。
【００６３】
図３は、（ＢＨ）ｍａｘ（ｋＪ／ｍ３）に対するＨｃＢ（ｋＡ／ｍ）のグラフを示す。本発明に従って加熱され、熱処理２に対応するサンプルは、図２において三角形で示されている。例１に従って熱処理されたサンプルは、図２において四角形で示されている。図３は、本発明によるサンプルについて、ＨｃＢおよび（ＢＨ）ｍａｘの値が増加することを示している。
【００６４】
観察された改善についての１つの説明は、高いエネルギー密度および抗磁力を達成するために、高密度で比較的大きな粒径、そして各粒子が同様であるだけではなく、粒子内のナノスケールで同様であり、かつ均一である組成および結晶構造を備えた焼結磁石を提供する必要があるということである。
【００６５】
焼結温度が高ければ、粒径が大きくなり、残留磁気が高くなり、結果としてエネルギー密度が高くなるため、焼結温度が十分に高ければ、高密度、大粒径、均一な組成の特徴を実現できる。
【００６６】
焼結温度ＴＳは、均一化温度ＴＨよりも高く、それにより、焼結温度ＴＳは、第１のフェーズフィールドＰＨ１内にあるため、磁性材料の一部は液体である。第１のフェーズフィールドＰＨ１では、本体には、液相と、２−１７（Ｒ２Ｍ１７）相である固相とが含まれ、これらの組成は異なる。より高い温度を使用すると、粒径が大きくなる。ただし、異なる組成の相、つまり液相と２−１７相との間の距離は大きくなる。磁石を焼結温度から均一化温度に冷却する際、液相は、焼結処理中にすでに固体である部分と比較して、組成が異なる２−１７相に結晶化する。その結果、粒の中心に近い領域と比較して組成が大きく異なる粒界に近い領域がある。粒径が大きくなるにつれて、組成の異なるこれらの領域間の距離が大きくなるため、単一ステップの均一化処理中に組成を十分に均一化することができない。結果として、達成可能な磁気特性、特に異なる領域の抗磁力および消磁曲線の角形性が減少する。
【００６７】
本発明によれば、異なる組成の領域間の距離の増加の結果として達成可能な磁気特性のこの減少は、各粒子について同様であるだけでなく、粒子内のナノスケールで類似かつ均一である組成および結晶構造を提供することによって緩和または回避される。相境界Ｂ１および／またはＢ２の繰り返す横断は、さまざまな元素の拡散活性の予期しない増加につながるようである。この増加した拡散活動は、大きい粒径にもかかわらず、最終的な粒子内のより良い均一性をもたらす。最後に、均一性が向上すると、最終的な磁石の抗磁力がより均一になり、全体的な磁気特性が向上する。
【００６８】
本発明によれば、粒子内のナノスケールで類似かつ均一である組成および結晶構造を達成するために、第１のフェーズフィールドＰＨ１内に存在する異なる相間の距離が既定の限度を超える前に、第２のフェーズフィールドＰＨ２内の温度ＴＨで均一化処理が行われる。したがって、ＴＳおよびＴＡＨでの滞留時間は制限される。均一化処理の目的は、各粒子に均一、準安定かつ均質な組成、それにより、２−１７相の組成は粒子の体積全体で可能な限り同様である組成を形成することである。均一化温度ＴＨは、すべての液相が固化する温度よりも約５〜３０℃低い場合があり、したがって、均一化温度ＴＨは、第１の境界Ｂ１より約５〜３０℃低い場合がある。
【００６９】
固体状態、つまり第２のフェーズフィールドＰＨ２内の温度では、拡散経路は比較的長く、少なくとも１０μｍである典型的な平均粒径よりも長いため、第１のフェーズフィールドＰＨ１における熱処理中に形成された異なるフェーズから２−１７フェーズを形成するために原則として長い熱処理時間が必要になる。さらに、より高い残留磁気およびエネルギー密度を達成するために、より高い鉄含有量、例えば１５重量パーセントを超える鉄を含む組成が選択される場合、均一化温度は鉄含有量の増加と共に低下し、熱処理時間がさらに増加する。したがって、本発明は、鉄含有量が１５重量パーセントを超える組成に特に有益である。
【００７０】
本発明は、第２のフェーズフィールドＰＨ２内の温度で存在する長い拡散経路および低い均一化温度にもかかわらず、均一状態への高速拡散を実現でき、Ｂ１より上の温度での焼結中に生じる相の体積が、第１のフェーズフィールドＰＨ１内であるが焼結温度より低いＴＡＨでの熱処理温度の後に、第２のフェーズフィールドＰＨ２内のＴＨでの熱処理が続くサイクルＣの繰り返しを実行することによって低減され得るという概念に基づく。図４の結果が示すように、この方法を使用すると、粒子内の均一性および均質性を短時間で改善できる。
【００７１】
この観察は２つのメカニズムで説明できると考えられる。第１に、液相での拡散は固相よりも速い。したがって、液相での高速拡散の利点をより効率的に使用するために、液相の割合が高いが局所組成が異なる第１のフェーズフィールドＰＨ１内にある焼結温度ＴＳおよびＴＡＨと、液相ではなく、熱平衡状態で組成が均一な単一相のみがある第２のフェーズフィールドＰＨ２内にある均一化温度ＴＨとの間の温度範囲を、過度に素早く横断しないことが有用である。第２に、固化と融解の繰り返しは、固相における粒界に沿って増加した拡散速度と同様に、相間の境界の領域での拡散を加速するために、本明細書に記載の方法で使用される。本明細書に記載の方法では、これらのメカニズムの両方を一緒に使用して、粒子内に均一な組成の大きな粒子の単相準安定構造を比較的短時間で生成できるようにする。
【００７２】
この状態、つまり、均一な組成の大きな粒子の単相準安定構造は、高速冷却ステップを使用することで、本体内で効果的に凍結できる。準安定相を空間内で適切な配置を有する３つの異なる相に変換するために、比較的低温での後続の硬化焼鈍ステップを使用することができる。最後に、個々の相の組成が相境界を越えた拡散によって最適化され、これにより、相の空間配置が大幅に変更されない、比較的ゆっくりした冷却を使用できる。
【００７３】
本明細書に記載された方法を使用して熱処理された焼結磁石は、磁気光学Ｋｅｒｒ効果（ＭＯＫＥ）を使用して決定できる特徴的な磁気特性を有することが発見された。
【００７４】
Ｋｅｒｒ試験のサンプルは、研削および研磨され、その後、約７Ｔの磁場を使用して磁化され、次に約８００ｋＡ／ｍの逆磁場パルスを印加することによって部分的に消磁された。サンプルの形状により、約１２００ｋＡ／ｍの内部消磁場強度が得られる。図４および５に示されているＫｅｒｒ顕微鏡写真では、磁化容易軸は基本的に研磨面に直交しているため、顕微鏡写真の平面に直交している。暗い領域は、元の磁化方向であるｎ極が顕微鏡写真の平面を指している領域である。明るい領域は、逆磁場と内部消磁場の結果として消磁された領域である。
【００７５】
図４は、８００ｋＡ／ｍの外部逆磁場パルスを印加した後、本明細書で説明する熱処理を使用して作製したサンプルのＭＯＫＥ画像を示しており、粒界に沿った細い線（灰色コントラストに対して明るい）のみが消磁されている。これらの消磁された粒界領域は、粒界領域の体積分率が減少するので、大きな粒径を有することが有益である理由である。粒子内のいくつかの非常に明るい球状領域は、まったく磁性ではない酸化物のような不純物相に関連している。
【００７６】
図５は、８００ｋＡ／ｍの同じ逆外部磁場を受けた比較サンプルのＭＯＫＥ画像を示す。図５を参照して、図４に示した本発明によるサンプルとは対照的に、すでに消磁されている粒子の中心と粒界領域の両方に、多くの明るい灰色の領域がある。球状の非常に明るいドットは、やはり非磁性の不純物相である。
【００７７】
これらの顕微鏡写真の比較はまた、図５の比較サンプルの消磁が、本発明によるサンプルの消磁よりも不均一であることを示している。本発明によるサンプルの改善された均一性は、上記のように、組成および構造の均一性を妨げると予想されるはるかに大きな粒径を考慮すると、驚くべきことである。
【００７８】
図６に示すように、ＭＯＫＥ画像のこの違いは、消磁曲線の角形性間の違いで確認できる。角形性は、磁石を不可逆的に１０％消磁するために必要な内部消磁場と抗磁力ＨｃＪの比として定義される。比較サンプルの消磁曲線の角形性は約０．７未満である。対照的に、本発明に従って熱処理されたサンプルは、０．８５を超える角形性を有する。
【００７９】
図５の比較サンプルは、図７に示される処理を用いて熱処理され、これは、焼結処理、後続の単一の均一化処理、およびその後のアニール処理を含む。
【００８０】
図４の本発明によるサンプルは、図８に示される処理を使用して熱処理された。交互の熱処理が行われ、サンプルは、９００℃未満の温度に冷却される前に、第１のフェーズフィールドＰＨ１と第２のフェーズフィールドＰＨ２において複数の熱処理を受けて、９００℃未満のアニール処理が行われ、最後に室温まで冷却された。
【００８１】
各フェーズフィールドは、例えばＥＤＸ分析を使用して、それらの組成によって識別可能な特定の相に関連付けられているため、相図のフェーズフィールドが見られる温度は、サンプルを準備し、異なる温度でサンプルを熱処理し、サンプルを急冷し、サンプルの相の微細構造および組成を調べることにより、特定の組成について決定できる。
【００８２】
図９は、液体領域、第１のフェーズフィールドＰＨ１、第２のフェーズフィールドＰＨ２および第３のフェーズフィールドＰＨ３内の温度でそれぞれ熱処理され、これらの温度から急冷された焼結Ｒ２（Ｃｏ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｚｒ）１７材料のサンプルの研磨断面のＳＥＭ顕微鏡写真を示している。それぞれの温度でサンプルに存在する微細構造および相を確認できる。
【００８３】
図９に示すサンプルの組成は、２５．９ｗｔ％のＳｍ、２１．６ｗｔ％のＦｅ、５．０ｗｔ％のＣｕ、２．６ｗｔ％のＺｒ、残りのＣｏである。図９にある第１のフェーズフィールドＰＨ１の温度は１１５５℃で、第２のフェーズフィールドＰＨ２の温度は１１４８℃で、第３のフェーズフィールドＰＨ３の温度は１１３０℃で、これはサンプルが熱処理され、この組成に対して示されたフェーズフィールド内にある温度である。
【００８４】
液相線を超える温度で熱処理されたサンプルは、不明確な構造を有する。第１のフェーズフィールドＰＨ１内の温度で熱処理されたサンプルは、平衡状態にある液相および少なくとも１つの固相を含み、少なくとも１つの固相は、２−１７相である。第２のフェーズフィールドＰＨ２内の温度で熱処理されたサンプルは、９５％を超える相分率の固体多数相を含み、固体多数相は２−１７相である。第３のフェーズフィールドＰＨ３内の温度で熱処理されたサンプルは、平衡状態にある異なる組成の少なくとも２つの固相を含む。少なくとも２つの固相は、２−１７相、１−５相、およびＺｒリッチ相を含む。
【００８５】
したがって、この方法を使用して、境界Ｂ１およびＢ２が２−１７相の選択された組成に対して存在する温度を決定することができるため、ここに記載されたフェーズフィールド内にある特定の組成に対して温度を選択できる。
【符号の説明】
【００８６】
１  熱処理
２  熱処理
Ｂ１  第１の境界
Ｂ２  第２の境界
Ｃ  サイクル
ＨｃＪ  抗磁力
ＨｃＢ  抗磁力
Ｌ  液相線
ＰＨ１  第１のフェーズフィールド
ＰＨ２  第２のフェーズフィールド
ＰＨ３  第３のフェーズフィールド
ＴＡＨ  温度
ＴＢＨ  温度
ＴＨ  温度
ＴＨｆ  温度
ＴＳ  温度
Ｔｉｎｔ１  第１の中間温度
Ｔｉｎｔ２  第２の中間温度
ｔＡＨ  滞留時間
ｔＳ  滞留時間
【図１】
2020191449.tif 000003
【図２】
2020191449.tif 000004
【図３】
2020191449.tif 000005
【図４】
2020191449.tif 000006
【図５】
2020191449.tif 000007
【図６】
2020191449.tif 000008
【図７】
2020191449.tif 000009
【図８】
2020191449.tif 000010
【図９】
2020191449.tif 000011
【外国語明細書】
2020191449000001.pdf