R-t-b系永久磁鐵的制作方法
【專利摘要】本發明提供一種既具有與現有的Nd-Fe-B系永久磁鐵同等磁特性又是輕質且適合作為永久磁鐵同步旋轉電機的勵磁用磁鐵的R-T-B系永久磁鐵。通過在形成主相的化合物的組成為(R1-x(Y1-zLaz)x)2T14B(R是由Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu中的1種以上所構成的稀土元素，T是以Fe或Fe和Co為必要元素的1種以上的過渡金屬元素，0.0＜x≤0.5，0.0＜z≤0.5)的情況下，令占據四方晶R2T14B結構中的4f晶位的Y為Y4f且占據4g晶位的Y為Y4g時的，存在比率Y4f/(Y4f+Y4g)為0.8≤Y4f/(Y4f+Y4g)≤1.0，從而得到既具有與現有的Nd-Fe-B系永久磁鐵同等磁特性又輕質的磁鐵。
【專利說明】R-T-B系永久磁鐵

【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種R-T-B系永久磁鐵，特別涉及一種將R-T-B系永久磁鐵中的R的 一部分選擇性地置換成Y和La而得到的輕質永久磁鐵。

【背景技術】
[0002] 已知以四方晶R2T14B化合物為主相的R-T-B系永久磁鐵（R為稀土元素、T為Fe或 其一部分被Co置換的Fe，B為硼）具有優異的磁特性，其是自1982年的發明（專利文獻1 : 日本特開昭59-46008號公報）以來有代表性的高性能永久磁鐵。
[0003] 稀土元素 R由Nd、Pr、Dy、Ho、Tb構成的R-T-B系磁鐵的各向異性磁場Ha大優選作 為永久磁鐵材料。其中使稀土元素 R為Nd的Nd-Fe-B系磁鐵，由于飽和磁化Is、居里溫度 Tc、各向異性磁場Ha的平衡良好且在資源量、耐腐蝕性上比使用了其他稀土元素 R的R-T-B 系磁鐵更優異因而被廣泛使用。
[0004] 作為廣泛用在民生、工業、輸送設備上的旋轉電機，近年來，出于節能和能量密度 的觀點，傾向于大量使用永久磁鐵同步旋轉電機。
[0005] 永久磁鐵同步電機在轉子中配置有永久磁鐵，并使用像Nd-Fe-B系磁鐵那樣比重 大的稀土元素 Nd占質量的三分之一左右的永久磁鐵，存在導致由轉子的重量增加所引起 的轉動慣量的增大，即控制性和效率的降低這樣的問題。
[0006] 現有技術文獻
[0007] 專利文獻
[0008] 專利文獻1 :日本特開昭59-46008號公報
[0009] 專利文獻2 :日本特開號公報
[0010] 在構成R-T-B系磁鐵的R中，作為比Nd輕的元素，已知的有Y。在專利文獻2中， 公開了使R-T-B系磁鐵的稀土兀素 R為Y的Y-T-B系磁鐵，雖然以各向異性磁場Ha小的 Y2F14B相為主相，但通過使Y和B的量大于Y2F14B的化學計量組成，從而得到具有實用性的 矯頑力的磁鐵。但是，專利文獻2中公開的Y-T-B系磁鐵的Br為0. 5?0. 6T左右，HcJ為 250?350kA/m左右，比Nd-Fe-B系磁鐵特性顯著低，難以作為永久磁鐵同步電機用的輕質 永久磁鐵替代Nd-Fe-B系磁鐵。


【發明內容】

[0011] 發明想要解決的技術問題
[0012] 本發明是認識到這樣的狀況而作出的發明，其目的在于，提供一種相比于廣泛使 用在民生、工業、輸送設備等的Nd-Fe-B系磁鐵不會顯著降低磁特性且輕質的永久磁鐵。
[0013] 解決技術問題的手段
[0014] 發明的R-T-B系永久磁鐵，其特征在于，包含組成為（RhahLaJJABa?是由選 自〇6、？1"、制、5111311、6(1、113、〇7、!1〇31'、1'111、￥13和1^中的1種以上所構成的稀土元素，1'是 以Fe或者Fe和Co為必要元素的1種以上的過渡金屬元素，0. 0 < X彡0. 5,0. 0 < z彡0. 5) 的主相顆粒，在使所述主相顆粒中的占據四方晶R2T14B結構中的4f晶位的Y為Y4f且使占 據4g晶位的Y為Y4g時的存在比率YV(Y4f+Y4g)為0. 8彡Y4fAY4f+Y4g)彡1. 0。
[0015] 本發明人們發現，在R-T-B系永久磁鐵中，通過使占據晶格中的特定位置的稀土 元素 R的排列成為適當的排列，特別通過將Nd-Fe-B系永久磁鐵中存在于Nd2Fe14B晶體結 構的4f晶位上的Nd選擇性地置換成Y，可以得到相比于現有的Nd-Fe-B系永久磁鐵不會導 致磁特性下降且輕質的永久磁鐵。
[0016] 作為稀土類磁鐵的矯頑力的起源的磁晶各向異性通過稀土離子的單離子各向異 性約束晶體整體的磁矩而產生。該稀土離子的單離子各向異性由原子配置和離子的電子云 決定。例如，在四方晶Nd 2Fe14B結構中，Nd離子的位置存在4f晶位和4g晶位兩種，占據4g 晶位的Nd的離子各向異性與晶體整體的磁各向異性平行，因而有助于磁晶各向異性的提 高。然而，占據4f晶位的Nd的離子各向異性與晶體整體的磁各向異性正交，因而導致磁晶 各向異性的損失。
[0017] 占據4f晶位且導致磁晶各向異性的損失的Nd的單離子各向異性源自于Nd的薄 餅型的電子云。若能夠僅將該4f晶位的Nd置換成具有不表現各向異性的球形電子云的原 子并降低磁晶各向異性的損失，則能夠得到表現比Nd 2Fe14B更高的磁晶各向異性的永久磁 鐵。
[0018] 在成為四方晶R2T14B結構的稀土元素 R中，作為具有球形電子云且原子量小的元 素可以列舉Y。Y的原子量為88. 91，比Nd的原子量144. 2小。gp，通過僅將4f晶位的Nd 置換成Y，可以得到相比于現有的Nd-Fe-B系永久磁鐵更輕質且表現更高的磁晶各向異性 的永久磁鐵。然而，置換了 Nd的Y不限于僅選擇性地占據4f晶位，即使以Y在4f晶位能穩 定的組成和工序，Y的一部分也會占據4g晶位。若能夠減小該占據4g晶位的Y的比例，則 可以期待得到進一步減小磁晶各向異性的損失，即表現更高的磁晶各向異性的永久磁鐵。
[0019] 由于四方晶R2T14B結構的4g晶位與4f晶位相比與鄰近原子的距離更大，因此有 容易被離子半徑大的元素優先占據的特征。L a由于在成為四方晶R2T14B結構的稀土元素 R 中具有最大的離子半徑，因此優先占據4g晶位，妨礙Y占據4g晶位，提高Y的4f晶位占據 率。然而，La是與Y同樣具有球形電子云的元素，若過量添加的La占據4g晶位，則會導致 磁晶各向異性的下降。即，為了得到比單獨添加 Y表現更高的磁晶各向異性的永久磁鐵，將 少量的La與Y -起置換成四方晶R2T14B結構的R是有效的。另外，La的原子量為138. 9， 雖然比Y的原子量88. 91大，但是比Nd的原子量144. 2小，因而對于永久磁鐵的輕質化也 有效。
[0020] 發明的效果
[0021] 根據本發明，將R-T-B系永久磁鐵中的R的一部分選擇性地置換成Y和La，能夠得 到相比于現有的Nd-Fe-B系磁鐵不會顯著降低磁特性且適合用于永久磁鐵同步旋轉電機 的輕質永久磁鐵。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022] [圖1]圖1 (a)是本發明的比較例1中燒結體的主相顆粒的從[110]方向觀察的 HAADF像。圖1(b)是Nd2Fe14B晶體結構的從[110]方向觀察的晶體結構模型。
[0023] 圖2(a)是組成為Nd2Fe14B的主相顆粒（比較例1)的從[110]方向觀察的HAADF 像的強度的譜線輪廓。圖2(b)是組成為的主相顆粒（實施例3)的 從[110]方向觀察的HAADF像的強度的譜線輪廓。

【具體實施方式】
[0024] 以下，詳細說明本發明的優選實施方式。另外，實施方式不限定發明而是例子，實 施方式所記載的全部特征及其組合不一定限于發明的實質內容。
[0025] 本發明的R-T-B系永久磁鐵，其特征在于，包含組成是（Rh (YhLaz)x)2T14B (R是選 自〇6、？1"、制、5111311、6(1、113、〇7、!1〇31'、1'111、￥13和1^中的1種以上所構成的稀土元素，1'是 以Fe或者Fe和Co為必要元素的1種以上的過渡金屬元素，0. 0 < x彡0. 5,0. 0 < z彡0. 5) 的主相顆粒，使上述主相顆粒中的占據四方晶R2T14B結構中的4f晶位的Y為Y 4f并使占據 4g晶位的Y為\時，存在比率Y4y(Y4f+Y 4g)為0. 8彡YV(Y4f+Y4g)彡1. 0。
[0026] 在本實施方式中，R 是由選自 Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb 和 Lu 中 的1種以上所構成的稀土元素。
[0027] 在本實施方式中，主相顆粒的組成中所占的Y與La的總量X為0. 0 < X彡0. 5。 隨著X的增加，以原子量小的Y置換原子量大的Nd引起低密度化，即磁鐵的輕質化的效果 提高。然而，如果X超過〇. 5則所得到的樣品的磁特性顯著降低。
[0028] 在本實施方式中，Y和La的相對量z為0. 0 < z彡0. 5。Y作為被選擇作為四方 晶R2T14B結構的R的元素其原子量最小，如果僅著眼于磁鐵的輕質化，則僅由Y的置換（z = 〇. 〇)是有效的。若單獨用Y置換，則Y的全部不能占據4f晶位而是一部分Y占有4g晶位， 磁晶各向異性的損失的降低引起的特性提高的效果變弱。為了提高Y的4f晶位占有率，將 優先占據4g晶位的La和Y -起置換是有效的。然而，La是與Y同樣具有球形電子云的元 素，若過剩添加的La占據4g晶位，會導致磁晶各向異性的降低，因而更加優選與Y -起置 換成四方晶R2T14B結構的R的La的量為少量。
[0029] 在本實施方式中，B可以以C置換其一部分。優選C的置換量相對于B為10原 子％以下。
[0030] 在本實施方式中，組成余量的T是以Fe或者Fe和Co為必要元素的1種以上的過 渡金屬元素。優選Co量相對于T量為0原子％以上且10原子％以下。通過Co量的增加 能夠提高居里溫度，并且可以將矯頑力相對于溫度上升的降低抑制得較小。另外，通過Co 量的增加能夠提高稀土類永久磁鐵的耐蝕性。
[0031] 以下，就本申請發明的制造方法的優選例子進行說明。
[0032] 在本實施方式的R-T-B系永久磁鐵的制造中，首先，準備能夠得到具有所期望的 組成的R-T-B系磁鐵的原料合金。原料合金可以在真空或惰性氣體優選為Ar氣氛中通過 薄帶連鑄法、其他公知的熔化法來制作。薄帶連鑄法將原料金屬在Ar氣氛等非氧化氣氛中 熔化而得到的熔融金屬噴出到旋轉的軋輥的表面。在軋輥上被急冷后的熔融金屬被急冷凝 固成薄板或薄片（鱗片）狀。該急冷凝固后的合金具有晶體粒徑為1?50 μ m的均質的組 成。原料合金不限于薄帶連鑄法，可以由高頻感應熔化等熔化法來得到。另外，為了防止熔 化后的偏析，可以傾注到例如水冷銅板來使之凝固。另外，也可以使用由還原擴散法得到的 合金作為原料合金。
[0033] 本發明中得到R-T-B系燒結磁鐵的情況下，作為原料合金，基本適用制作由1種的 合金構成的磁鐵的所謂單合金法，但也可以適用使用以作為主相顆粒的R2T14B晶體為主體 的主相合金（低R合金）和比低R合金包含更多R并有助于有效地形成晶界的合金（高R 合金）的所謂混合法。
[0034] 原料合金被供應到粉碎工序中。在利用混合法的情況下，低R合金和高R合金被 分別或一起粉碎。在粉碎工序中，有粗粉碎工序和微粉碎工序。首先，將原料合金粗粉碎至 粒徑為數百μ m左右。粗粉碎優選使用搗碎機、顎式乳碎機、布朗粉碎機（Brown mill)等 并在惰性氣氛中進行。在粗粉碎之前，通過使氫吸附于原料合金后再釋放來進行粉碎更有 效。氫釋放處理是以減少成為作為稀土類燒結磁鐵的雜質的氫為目的來進行的。用于氫吸 附的加熱保持的溫度為200°C以上，優選為350°C以上。保持時間根據與保持溫度的關系、 原料合金的厚度等而變化，但至少為30分鐘以上，優選為1小時以上。氫釋放處理在真空 中或Ar氣氣流中進行。另外，氫吸附處理、氫釋放處理不是必須的處理。也可以將該氫粉 碎作為粗粉碎，省略機械的粗粉碎。
[0035] 粗粉碎工序后，轉移到微粉碎工序。在微粉碎中主要使用氣流粉碎機（jet mill)， 將粒徑數百μ m左右的粗粉碎粉末制成平均粒徑2. 5?6 μ m，優選為3?5 μ m。氣流粉碎 機是從狹小的噴嘴釋放高壓的惰性氣體以產生高速的氣流，通過該高速的氣流使粗粉碎粉 末加速，產生粗粉碎粉末之間的碰撞或者與祀或容器壁的碰撞來進行粉碎的方法。
[0036] 在微粉碎中也可以使用濕式粉碎。在濕式粉碎中使用球磨機或濕式磨碎機等，將 粒徑數百μ m左右的粗粉碎粉末制成平均粒徑1. 5?5 μ m，優選2?4. 5 μ m。通過在濕式 粉碎中選擇適當的分散媒介，從而磁鐵粉不接觸氧而進行粉碎，因而得到氧濃度低的微粉 末。
[0037] 在微粉碎時可以添加0. 01?0. 3wt%左右的以提高成型時的潤滑和取向性為目 的的脂肪酸或脂肪酸的衍生物或烴，例如作為硬脂酸系或油酸系的硬脂酸鋅、硬脂酸鈣、硬 脂酸鋁、硬脂酸酰胺、油酸酰胺、亞乙基雙異硬脂酸酰胺，作為烴的石蠟、萘等。
[0038] 微粉碎粉在磁場中供應給成型。磁場中成型中的成型壓力為0. 3?3ton/ cm2(30?300MPa)的范圍即可。成型壓力可以從成型開始到結束是一定的，也可以漸增或 漸減，或者也可以不規則變化。成型壓力越低取向性越好，但若成型壓力過低，則成型體的 強度不足在處理上會產生問題，因此考慮到這一點從上述范圍選擇成型壓力。由磁場中成 型所得到的成型體的最終相對密度通常為40?60%。
[0039] 施加的磁場為960?1600kA/m(10?20k0e)左右即可。所施加的磁場不限定于 靜磁場，也可以為脈沖狀的磁場。另外，也可以并用靜磁場和脈沖狀磁場。
[0040] 接著，將成型體提供給燒結工序。燒結是在真空或惰性氣氛中進行。燒結保持溫度 和燒結保持時間需要根據組成、粉碎方法、平均粒徑和粒度分布的差異等諸條件來調整，但 只要在約l〇〇〇°C?1200°C下保持2小時?20小時即可。經過適當保持時間之后移至進行 降溫的工序，降溫速度為10_ 4°C /秒?1(T2°C /秒即可。此時，降溫速度不需要從保持溫度 至室溫為止一直保持恒定，只要在規定的溫度區域內控制在上述范圍內即可。應控制該降 溫速度的區域的溫度由組成決定，約為800°C?1200°C。發明人等認為，在由組成決定的規 定的溫度區域中，通過控制降溫速度，從而組成中所含的多種元素成為結構最穩定的配置， 形成作為本申請發明的特征的結構。即，降溫速度足夠慢是用于實現本申請發明的必要條 件，至少需要使降溫速度比1(T 2°C /秒慢，但是比10+C /秒慢的降溫速度會導致制造上的 效率的顯著降低，因而并不現實。
[0041] 燒結后，可以對所得到的燒結體進行時效處理。時效處理工序是對增大矯頑力有 效的工序，但是在上述的應控制降溫速度的溫度區域的附近的溫度下進行時效處理時，將 從時效溫度的冷卻速度也控制在上述降溫速度的范圍內是有效的。
[0042] 以上，說明了有關用于很好地實施本申請發明的制造方法的形態，接下來，針對本 申請發明的R-T-B系永久磁鐵，就分析主相顆粒的組成和R 2T14B晶體結構中的稀土類的占 據位置的方法進行說明。
[0043] 在本申請發明中，R-T-B系永久磁鐵的組成可以通過能量分散型X射線分析來確 定。將作為樣品的燒結體垂直于易磁化軸（即成型時的磁場施加方向）進行切斷，在用X射 線衍射法確認了主要的生成相屬于四方晶R 2T14B結構之后，將燒結體在聚焦離子束（FIB : Focused Ion Beam)裝置中加工成厚度為100nm的薄片狀，在掃描透射電子顯微鏡（STEM: Scanning Transmission Electron Microscope)上所配備的能量分散型 X 射線分析（EDS : Energy Dispersive Spectroscopy)裝置中分析主相顆粒的中央附近，并通過使用薄膜修 正功能從而能夠將主相顆粒的組成定量化。
[0044] EDS裝置由于對輕元素的靈敏度低因而難以定量化B。在此，根據預先通過X射線 衍射法確認主要生成相為四方晶R2T 14B結構的情況，以B以外的元素的組成比來確定主相 顆粒的組成。
[0045] 由上述的方法定量化的主相顆粒的組成可以通過調整燒結體樣品整體的組成來 控制。將由電感稱合高頻等離子體光譜分析（ICP光譜分析：Inductively Coupled Plasma Spectrometry)所求得的燒結體樣品整體的組成與由EDS裝置求得的主相顆粒的組成相比 較后的結果顯示燒結體樣品整體的組成中稀土類量多的傾向。這是由于為了通過燒結引起 致密化和晶界形成，燒結體樣品需要含有多于作為化學計量比組成的&!^的稀土類。然 而，對于作為R而被包含的稀土元素的比例，燒結體樣品整體的組成與主相顆粒的組成大 致相同。即，通過燒結體樣品整體的組成的調節，可以控制主相顆粒R 2T14B中作為R而被包 含的稀土元素的比例。
[0046] 占據四方晶R2T14B結構中的4f晶位的Y (即Y4f)與占據4g晶位的Y (即Y4g)的存 在比率Y4fAY4f+Y4g)為〇. 8彡Y4fAY4f+Y4g)彡1. 0。本發明的特征在于，通過僅將占據4f晶 位的Nd置換成Y而得到比Nd2Fe14B顯示更高單軸各向異性的永久磁鐵，其中，占據4f晶位 的Nd會由在與Nd 2Fe14B的各向異性垂直方向上的離子各向異性導致晶體整體的單軸各向 異性的損失，而Y具有不表現各向異性的球形電子云。由于Nd 2Fe14B晶體中4f晶位與4g晶 位等量存在，因此如果所有4f晶位由Y置換，則V(Y 4f+Y4g) = 1.0,成為本發明中最優的 形態。然而，現實中沒必要將所有的4f晶位用Y置換，在0. 8彡Y4fAY4f+Y4g)彡1. 0的范圍 內能夠得到表現足夠實用的磁特性的磁鐵。
[0047] 占據上述的四方晶R2T14B結構中的4f晶位的Y(即Y 4f)與占據4g晶位的Y(即 Y4g)的存在比率V(Y4f+Y4g)可以通過掃描透射電子顯微鏡得到的高角度環形暗場像來決 定。
[0048] 將燒結體垂直于作為易磁化軸的成型時的磁場施加方向進行切斷，并用FIB裝置 加工成厚度為l〇〇nm的薄片狀后，在STEM中調節到能夠從[110]方向觀察Nd 2Fe14B型的晶 體結構的位置，得到高角度環形暗場（HAADF :High_Angle Annular Dark-Field)像。圖1 中例示由主相顆粒的組成為Nd2Fe14B的燒結體所得到的從[110]方向觀察的（a)HAADF像 和（b)晶體結構模型。
[0049] 上述的HAADF像中，強度與原子序號的大致二次方成比例，因此B (原子序號：5)、 Fe (原子序號：26)、Y (原子序號：39)、不含Y的稀土元素（原子序號：57以上）能夠容易分 辨。另外，本申請發明的特征在于將La與Υ -起置換成四方晶R2T14B結構的R，但磁晶各向 異性中重要的是Y的4f晶位占有率，在HAADF像中La難以和不含Y的其他稀土元素分別 開來并不會成為大的問題。在觀察Nd 2Fe14B型的晶體結構中，為了不重疊4f晶位和4g晶位 而將它們明確分開，從[110]方向上的觀察是有效的。將由組成為（a)Nd 2Fe14B的燒結體、 以及組成為（b) (NduYc^Lac^hFe^B的燒結體的HAADF像所得到的強度的譜線輪廓在圖2 中例示。再有，譜線輪廓沿著圖1(a)的HAADF像所示的矩形區域取得。
[0050] 在圖2(a)所示的Nd2Fe14B晶體的從[110]方向觀察的HAADF像中，4f晶位與4g 晶位的強度均很高且為同等程度的強度，因而可以判斷4f晶位和4g晶位兩者都被原子序 號大的Nd所占據。
[0051] 在圖2(b)所示的（NduY^La^hFeMB晶體的從[110]方向觀察的HAADF像中， 4f晶位的強度低且4g晶位的強度高。即，可以判斷原子序號小的Y占據4f晶位，原子序號 大的Nd或La占據4g晶位。
[0052] 實施例
[0053] 以下，基于實施例和比較例來進一步具體地說明本發明的內容，但本發明完全不 限定于以下的實施例。
[0054] 以主相顆粒的組成成為（NUYhLaJxhFewBU = 0· 0 ?0· 7，z = 0· 0 ?1. 0) 的方式稱量規定量的Nd金屬、Y金屬、La金屬、電解鐵、硼鐵，用薄帶連鑄法制作薄板狀的 R-T-B合金。通過將該合金在氫氣流中攪拌同時進行熱處理來制成粗粉末后，添加油酸酰 胺作為潤滑劑，并使用氣流粉碎機在非氧化氣氛中制成微粉末（平均粒徑為3 μ m)。將所 得到的微粉末填充于模具（開口尺寸：20mmX 18mm)中，在和加壓方向呈直角方向上施加 磁場（2T)同時用2. Oton/cm2的壓力進行單軸加壓成型。將所得到的成型體升溫至最佳燒 結溫度并保持4小時后，在以400°C至800°C為中心的±50°C的溫度區域中令降溫速度為 1 X 10°°C /秒?5 X 1(T5°C /秒，并在除其以外的溫度區域中令降溫速度為lO+C /秒，冷卻 至室溫得到燒結體。將用B-Η描繪器（B-H tracer)測定了燒結體的磁特性的結果和測量 了燒結體的密度的結果示于表1中。
[0055] 將燒結體垂直于易磁化軸（即成型時的磁場施加方向）進行切斷，通過X射線衍 射法確認了主要的生成相屬于四方晶R 2T14B結構。接下來，在用FIB裝置將燒結體加工成 100nm的薄片狀后，用STEM所配備的EDS裝置分析主相顆粒的中央附近，并使用薄膜修正功 能將主相顆粒的組成定量化。然后，將樣品調整至從[110]方向能夠觀察四方晶R 2T14B結 構的位置，得到HAADF像。就HAADF像中的各邊10nm方形的區域，將基于強度信息對占據f 晶位和g晶位的Y的數目進行計數得到的四方晶R2T14B結構中的占據4f晶位的Y(即Y 4f) 與占據4g晶位的Y(即Y4g)的存在比率V(Y4f+Y4 g)示于表1中。
[0056] [實施例1?3、比較例1、比較例7?8]
[0057] 在令四方晶R2T14B結構的R為Nd，并用Y和少量的La置換后的組成（X = 0. 0? 0. 7、ζ = 0. 1)中，隨著Y和La相對于Nd的置換量X的增加而密度下降，得到密度降低?輕 質化的效果。然而，X彡0.6時剩余磁通密度4和矯頑力Η。:顯著降低。即，得知在用Y和 少量La置換Nd的情況（ζ = 0. 1)下，在0. 0 < X彡0. 5的范圍內既具有實用的剩余磁通 密度4和矯頑力H。:又比現有的Nd-Fe-B系磁鐵更輕質，通過用在永久磁鐵同步旋轉電機 上，顯示高的應答性和控制性且能夠得到優異的永久磁鐵。另外，在上述范圍內，占據4f晶 位的Y(即Y 4f)與占據4g晶位的Y(即Y4g)的存在比率V(Y4f+Y4g)為0. 92?0. 98,可知 置換Nd的Y的大部分選擇性地占據了 4f晶位。
[0058] [實施例1?3、比較例1?8]
[0059] 令四方晶R2T14B結構的R為Nd，若將僅用Y置換后的組成（X = 0. 0?0. 7, z = 〇.〇)與用Y和少量La置換的組成（X = 0.0?0.7, z = 0. 1)進行比較，則可知在Y和La 相對于Nd的置換量X相等的情況下，用Y和少量的La置換的組成能夠得到比僅用Y置換 的組成更大的矯頑力。另外，可知對于占據4f晶位的Y(即Y 4f)與占據4g晶位的Y(即 Y4g)的存在比率V(Y4f+Y4g)，也是用Y和少量的La置換的組成比僅用Y置換的組成值更 大，并且相比于僅用Y置換的組成，在用Y和少量的La置換的組成中，更多的置換了 Nd的 Y選擇性地占據了 4f晶位。
[0060] [比較例11?15]
[0061] 在令四方晶R2T14B結構的R為Nd，并僅用La置換的組成（X = 0. 2?0. 7, z = 1. 0) 中，隨著La相對于Nd的置換量X的增加剩余磁通密度&和矯頑力Hu單調降低。另外，伴 隨著La的置換量X的增加密度的降低也僅有稍微一點。即，可知在僅用La置換Nd的情況 (z = 1.0)下所得到永久磁鐵不具有實用的剩余磁通密度&和矯頑力H。:，得不到比現有的 Nd-Fe-B系磁鐵更輕質的永久磁鐵。
[0062] [實施例5?7、比較例1、比較例9?10]
[0063] 在令四方晶R2T14B結構的R為Nd，并用Y和La各一半置換后的組成（X = 0. 0? 0. 7, z = 0. 5)中，隨著Y和La相對于Nd的置換量X的增加而密度降低，得到用Y和La置 換Nd所產生的密度下降·輕質化的效果。另外，隨著Y和La相對于Nd的置換量X的增加 而剩余磁通密度和矯頑力H。;漸減，特別在X彡0· 6時矯頑力H。;急劇下降。即，可知在 對于Nd用Y和La各一半置換的組成（z = 0.5)中，在0.0 <x彡0.5的范圍內，能得到既 具有與現有的Nd-Fe-B系磁鐵同等的磁特性又輕質，且通過使用在永久磁鐵同步旋轉電機 中會表現高的應答性和控制性的優異的永久磁鐵。另外，可知在上述范圍內，占據4f晶位 的Y(即Y 4f)與占據4g晶位的Y(即Y4g)的存在比率V(Y4f+Y4g)為0. 90?0. 97,置換了 Nd的Y大部分選擇性地占據4f晶位。
[0064] [實施例3、實施例7?9、比較例13、比較例16?17]
[0065] 在令四方晶R2T14B結構的R為Nd，并用Y或La或者兩者置換Nd的一半后的組成 (X = 0.5, z = 0. 1?1.0)中，存在隨著La相對于Y的相對量z的增加而燒結體的密度 漸增的傾向。另外，剩余磁通密度4和矯頑力也是在La相對于Y的相對量超過一半 (z彡0. 6)時顯著降低。S卩，可知0彡z彡0. 5的范圍內能得到既具有與現有的Nd-Fe-B系 磁鐵同等的磁特性又輕質，并且通過使用在永久磁鐵同步旋轉電機中會表現高的應答性和 控制性的優異的永久磁鐵。另外，可知在上述范圍中，占據4f晶位的Y(即Y 4f)與占有4g 晶位的Y (即Y4g)的存在比率V(Y4f+Y4g)為0.90?0.93,置換了 Nd的Y大部分選擇性地 占據了 4f晶位。
[0066][實施例3、實施例13?14、比較例18?22]
[0067] 在令四方晶R2T14B結構的R為Nd，并用Y和少量的La置換一半Nd后的組成（X = 0. 5，z = 0. 1)中，使750°C?850°C (800±50°C)的溫度區域的降溫速度改變至1X10°°C/ 秒?5X 10_5°C /秒。在降溫速度為1 X 10_4°C /秒?1 X 10_2°C /秒的情況下，得到與不置 換Nd的Nd-Fe-B系磁鐵（比較例1)同等優異的磁特性。然而，在降溫速度大于1(T2°C /秒 的情況下，磁特性急劇降低，四方晶R2T14B結構中的占據4f晶位的Y 4f與占據4g晶位的Y4g 的存在比率Y4fAY4f+Y4g)也降低。本發明人等認為伴隨著該降溫速度的增大的磁特性的急 劇下降起因于稀土元素向穩定晶位移動的時間不足。另外，在降溫速度小于1X10_ 4°C /秒 的情況下，雖然磁特性也稍微降低，四方晶R2T14B結構中的占據4f晶位的Y 4f與占據4g晶 位的Y4g的存在比率Y4fAY4f+Y 4g)大致被維持。本發明人等認為伴隨著該降溫速度的減小 的磁特性下降不是由于Y的4f晶位占有率導致的，而是由于太小的降溫速度導致R 2T14B型 永久磁鐵表現矯頑力所必須的晶界結構消失。
[0068][實施例3、比較例23?26]
[0069] 在令四方晶R2T14B結構的R為Nd，并用Y和少量的La置換一半Nd后的組 成（X = 0. 5, z = 0. 1)中，將降溫速度為1 X 10_2 °C /秒的溫度區域改至550 °C? 1050°C (600±50°C?1000±50°C)。在使降溫速度為1X1(T2°C/秒的溫度區域為 750°C?850°C (800±50°C )的情況下，得到了與不置換Nd的Nd-Fe-B系磁鐵（比較例 1)同等優異的磁特性。然而，在以降溫速度為1X10_2°C/秒的溫度區域為比750°C? 850°C (800±50°C )更低溫的情況下，磁特性下降，四方晶R2T14B結構中的占據4f晶位的 Y4f與占據4g晶位的Y4g的存在比率V(Y4f+Y4g)也降低。本發明人等認為伴隨著控制該 降溫速度的溫度區域的低溫化的磁特性的降低起因于稀土元素向穩定晶位移動的能量不 足。另外，在降溫速度為1X10_ 2°C/秒的溫度區域比750°C?850°C (800±50°C)高溫的 情況下，磁特性降低，四方晶R2T14B結構中占據4f晶位的Y 4f與占據4g晶位的Y4g的存在比 率V(Y4f+V也稍稍降低。本發明人等認為伴隨著控制該降溫速度的溫度區域的高溫化 的磁特性的降低是由于能量過剩，因此稀土元素會向鄰近晶位外移動。
[0070][實施例3、實施例10?12]
[0071] 在令四方晶R2T14B結構的R為Nd的情況下，或者在以R為Nd和Dy、或者Nd和Tb、 或者Nd和Ce的情況下，可知在用Y和少量的La置換R的一半后的組成（x = 0.5，z = 0. 1) 中，都能得到既具有與現有的Nd-Fe-B系磁鐵同樣的磁特性又輕質，并通過使用在永久磁 鐵同步旋轉電機中會表現高的應答性和控制性的優異的永久磁鐵。另外，得知在前述組成 中，占據4f晶位的Y即Y 4f與占據4g晶位的Y即Y4g的存在比率V(Y4f+Y4g)為0. 88? 〇. 91，置換了 R的Y大部分選擇性地占據了 4f晶位。
[0072] [表 1]
[0073]

【權利要求】
1. 一種R-T-B系永久磁鐵，其特征在于， 包含組成是（Rh (YhLaz) x) 2T14B的主相顆粒，使所述主相顆粒中占據四方晶R2T14B結構 中的4f晶位的Y為Y4f且占據4g晶位的Y為Y4g時，存在比率V(Y4f+Y 4g)為0. 8彡Y4f/ (Y4f+Y4g) d 其中，R是由Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu中的1種以上所構成的 稀土元素，T是以Fe或Fe和Co為必要元素的1種以上的過渡金屬元素，0. 0 < X < 0. 5， 0. 0 < z < 0. 5。
2. -種旋轉電機，其特征在于， 具備權利要求1所述的R-T-B系永久磁鐵。
【文檔編號】H01F1/057GK104254894SQ201480000884
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年2月12日 優先權日:2013年3月22日
【發明者】鈴木健一, 梅田裕二, 橋本龍司 申請人:Tdk株式會社