Способ приготовления материала редкоземельного постоянного магнита

Способ приготовления материала редкоземельного постоянного магнита

Реферат

Область техники

[0001] Изобретение относится к способу получения постоянного магнита R-Fe-B таким образом, что его коэрцитивная сила увеличивается при минимизации падения его остаточной намагниченности.

Уровень техники

[0002] Благодаря превосходным магнитным свойствам постоянные магниты Nd-Fe-B находят все более широкий диапазон применений. Недавнее обострение экологических проблем расширило диапазон применения этих магнитов от домашних электроприборов до промышленного оборудования, электромобилей и ветровых энергогенераторов. Требуется дальнейшее улучшение характеристик магнитов Nd-Fe-B.

[0003] Показатели рабочих характеристик магнитов включают остаточную намагниченность (или остаточную плотность магнитного потока) и коэрцитивную силу. Повышения остаточной намагниченности спеченных магнитов Nd-Fe-B можно достичь повышением объемной доли соединения Nd₂Fe₁₄B и улучшением ориентации кристаллов. С этой целью был сделан ряд модификаций способа. Для увеличения коэрцитивной силы известны различные подходы, в том числе измельчение зерен, использование составов сплава с более высокими содержаниями Nd и добавление эффективных элементов. Наиболее распространенным в последнее время подходом является применение сплавов с составом, в котором часть Nd заменена на Dy или Tb. Замена этими элементами Nd в соединении Nd₂Fe₁₄B повышает как анизотропное магнитное поле, так и коэрцитивную силу этого соединения. С другой стороны, замещение Dy или Tb снижает магнитную поляризацию (намагниченность) насыщения этого соединения. Таким образом, пока для повышения коэрцитивной силы используется этот подход, потеря остаточной намагниченности неизбежна. Поскольку Tb и Dy являются дорогими металлами, желательно свести к минимуму их добавляемое количество.

[0004] В магнитах Nd-Fe-B коэрцитивная сила задается величиной внешнего магнитного поля, создаваемого ядрами обратно намагниченных доменов на границах зерен. Образование ядер обратно намагниченных доменов диктуется в значительной степени структурой межзеренной границы, так что любое нарушение зеренной структуры вблизи этой границы вызывает возмущение магнитной структуры или уменьшение магнитокристаллической анизотропии, способствуя образованию обратно намагниченных доменов. Общепринято считать, что магнитная структура, простирающаяся от межзеренной границы на глубину примерно 5 нм, способствует повышению коэрцитивной силы, то есть в этой зоне уменьшается магнито-кристаллическая анизотропия. Для повышения коэрцитивной силы трудно получить эффективную морфологию.

[0005] Ниже перечислены документы, имеющие отношение к настоящему изобретению.

Патентный документ 1:	JP-B 5-31807
Патентный документ 2:	JP-A 5-21218
Непатентный документ 1:	K.D.Durst and H.Kronmuller, "THE COERCIVE FIELD OF SINTERED AND MELT-SPUN NdFeB MAGNETS," Journal of Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 68 (1987), 63-75
Непатентный документ 2:	K.T.Park, K.Hiraga and M. Sagawa, "Effect of Metal-Coating and Consecutive Heat Treatment on Coercivity of Thin Nd-Fe-B Sintered Magnets," Proceedings of the Sixteen International Workshop on Rare-Earth Magnets and Their Applications, Sendai, p.257 (2000)
Непатентный документ 3:	K.Machida, H.Kawasaki, S.Suzuki, M.Ito and T.Horikawa, "Grain Boundary Tailoring of Nd-Fe-B Sintered Magnets and Their Magnetic Properties," Proceedings of the 2004 Spring Meeting of Powder & Powder Metallurgy Society, p.202

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ПРОБЛЕМЫ, РЕШАЕМЫЕ ИЗОБРЕТЕНИЕМ

[0006] Поскольку изобретение было создано в связи с рассмотренными выше проблемами, его задача состоит в том, чтобы предоставить способ приготовления материала редкоземельного постоянного магнита в виде спеченного магнита R-Fe-B, в котором R представляет собой два или более элемента, выбранных из редкоземельных элементов, включая Sc и Y, причем магнит проявляет высокие рабочие характеристики, несмотря на минимальное количество использованного Tb или Dy.

Средства для решения проблемы

[0007] Авторы изобретения обнаружили, что когда спеченный магнит R¹-Fe-B (где R¹ является одним или более элементом, выбранным из редкоземельных элементов, включая Sc и Y), в типичном случае - спеченный магнит Nd-Fe-B, с порошковой смесью из порошка на основе по меньшей мере одного элемента, выбранного из Al, Cu и Zn, и порошка на основе фторида R², размещенной в пространстве, плотно окружающем поверхность магнита, нагревают при температуре ниже температуры спекания, M и/или R², содержащийся в порошковой смеси, эффективно абсорбируется в тело магнита так, что M и/или R² концентрируются только вблизи межзеренных границ с изменением структуры вблизи этих межзеренных границ, сохраняя или усиливая магнитокристаллическую анизотропию, за счет чего коэрцитивная сила увеличивается с одновременным подавлением падения остаточной намагниченности. Изобретение основано на этом обнаружении.

[0008] Изобретение предусматривает способ приготовления материала редкоземельного постоянного магнита, как он определен ниже.

Пункт 1:

Способ приготовления материала редкоземельного постоянного магнита, включающий в себя этапы:

помещение порошковой смеси на поверхность тела спеченного магнита состава R¹-Fe-B, где R¹ является по меньшей мере одним элементом, выбранным из редкоземельных элементов, включая Sc и Y, причем упомянутая порошковая смесь включает в себя порошок, содержащий по меньшей мере 0,5% по массе M, который является по меньшей мере одним элементом, выбранным из Al, Cu и Zn, и имеющий средний размер частиц, равный или меньший 300 мкм, и порошок, содержащий по меньшей мере 30% по массе фторида R², который является по меньшей мере одним элементом, выбранным из редкоземельных элементов, включая Sc и Y, и имеющий средний размер частиц, равный или меньший 100 мкм, и

термическую обработку тела магнита с помещенной на его поверхности порошковой смесью при температуре, равной или меньшей температуры спекания тела магнита, в вакууме или в инертном газе для абсорбционной обработки с тем, чтобы заставить по меньшей мере один из M и R² в порошковой смеси абсорбироваться в тело магнита.

Пункт 2:

Способ приготовления материала редкоземельного постоянного магнита по пункту 1, в котором тело спеченного магнита, обрабатываемое порошковой смесью, имеет наименьшую часть с размером, равным или меньшим 20 мм.

Пункт 3:

Способ приготовления материала редкоземельного постоянного магнита по пункту 1 или 2, в котором упомянутую порошковую смесь помещают на поверхности тела спеченного магнита в количестве, соответствующем среднему коэффициенту заполнения по меньшей мере 10% по объему в окружающем тело магнита пространстве на расстоянии от поверхности тела спеченного магнита, равном или меньшем 1 мм.

Пункт 4:

Способ приготовления материала редкоземельного постоянного магнита по пункту 1, 2 или 3, дополнительно включающий в себя, после абсорбционной обработки порошковой смесью, осуществление обработки старением тела спеченного магнита при более низкой температуре.

Пункт 5:

Способ приготовления материала редкоземельного постоянного магнита по любому из пунктов с 1 по 4, в котором порошок, содержащий M, который является по меньшей мере одним элементом, выбранным из Al, Cu и Zn, содержит смесь M и его оксида.

Пункт 6:

Способ приготовления материала редкоземельного постоянного магнита по любому из пунктов с 1 по 5, в котором, во фториде R², R² содержит по меньшей мере 10 атом.% по меньшей мере одного элемента, выбранного из Nd, Pr, Dy и Tb.

Пункт 7:

Способ приготовления материала редкоземельного постоянного магнита по любому из пунктов с 1 по 6, в котором упомянутую порошковую смесь, включающую в себя порошок, содержащий по меньшей мере 0,5% по массе M, который является по меньшей мере одним элементом, выбранным из Al, Cu и Zn, и имеющий средний размер частиц, равный или меньший 300 мкм, и порошок, содержащий по меньшей мере 30% по массе фторида R², который является по меньшей мере одним элементом, выбранным из редкоземельных элементов, включая Sc и Y, и имеющий средний размер частиц, равный или меньший 100 мкм, подают в виде суспензии, диспергированной в водном или органическом растворителе.

Пункт 8:

Способ приготовления материала редкоземельного постоянного магнита по любому из пунктов с 1 по 7, дополнительно включающий в себя, перед этапом помещения порошковой смеси на тело спеченного магнита, промывку тела спеченного магнита по меньшей мере одним агентом, выбранным из щелочей, кислот и органических растворителей.

Пункт 9:

Способ приготовления материала редкоземельного постоянного магнита по любому из пунктов с 1 по 8, дополнительно включающий в себя, перед этапом помещения порошковой смеси на тело спеченного магнита, дробеструйную обработку тела спеченного магнита для удаления поверхностного слоя.

Пункт 10:

Способ приготовления материала редкоземельного постоянного магнита по любому из пунктов с 1 по 9, дополнительно включающий в себя промывку тела спеченного магнита по меньшей мере одним агентом, выбранным из щелочей, кислот и органических растворителей, после абсорбционной обработки порошковой смесью или после обработки старением.

Пункт 11:

Способ приготовления материала редкоземельного постоянного магнита по любому из пунктов с 1 по 10, дополнительно включающий в себя механообработку тела спеченного магнита после абсорбционной обработки порошковой смесью или после обработки старением.

Пункт 12:

Способ приготовления материала редкоземельного постоянного магнита по любому из пунктов с 1 по 11, дополнительно включающий в себя гальванопокрытие или покрытие тела спеченного магнита после абсорбционной обработки порошковой смесью, после обработки старением, после этапа промывки щелочью, кислотой или органическим растворителем, следующего за обработкой старением, или после этапа механообработки, следующего за обработкой старением.

Преимущества изобретения

[0009] Согласно изобретению становятся доступными спеченные магниты R-Fe-B, обладающие высокими рабочими характеристиками и имеющие минимальное количество используемого Tb или Dy.

Лучший вариант осуществления изобретения

[0010] Изобретение относится к материалу спеченного магнита R-Fe-B, обладающему высокими рабочими характеристиками и имеющему минимальное количество используемого Tb или Dy.

Изобретение исходит из тела спеченного магнита R-Fe-B, получаемого из исходного сплава путем стандартной процедуры, включающей в себя дробление, тонкое измельчение, прессование и спекание.

Как используется здесь, и R, и R¹ выбраны из редкоземельных элементов, включая Sc и Y. R используется в основном для тела готового магнита, тогда как R¹ используется в основном для исходного материала.

[0011] Исходный сплав содержит R¹, T, A и, необязательно, E. R¹ является по меньшей мере одним элементом, выбранным из редкоземельных элементов, включая Sc и Y, конкретнее, из Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Yb и Lu, причем предпочтительно преобладают Nd, Pr и Dy. Предпочтительно, чтобы редкоземельные элементы, включая Sc и Y, составляли от 10 до 15 атом.%, более предпочтительно - от 12 до 15 атом.% от всего сплава. Желательно, чтобы R¹ содержал по меньшей мере 10 атом.%, в частности, по меньшей мере 50 атом.% Nd и/или Pr от всего R¹. T является одним или обоими элементами, выбранными из железа (Fe) и кобальта (Co). Содержание Fe предпочтительно составляет по меньшей мере 50 атом.%, в частности, по меньшей мере 65 атом.% от всего сплава. A является одним или обоими элементами, выбранными из бора (B) и углерода (C). Предпочтительно, чтобы бор составлял от 2 до 15 атом.%, более предпочтительно - от 3 до 8 атом.% от всего сплава. E является по меньшей мере одним элементом, выбранным из группы, состоящей из Al, Cu, Zn, In, Si, P, S, Ti, V, Cr, Mn, Ni, Ga, Ge, Zr, Nb, Mo, Pd, Ag, Cd, Sn, Sb, Hf, Ta и W, и может содержаться в количестве от 0 до 11 атом.%, в частности, от 0,1 до 5 атом.%. Остальное составляют случайные примеси, такие как азот (N), кислород (О) и водород (H), и их общее количество обычно равно или ниже 4 атом.%.

[0012] Исходный сплав готовят расплавлением загрузок металлов или сплавов в вакууме или атмосфере инертного газа, предпочтительно - в атмосфере аргона, и отливкой расплава в плоскую форму или форму с разъемом типа "книга" или отливкой полосы. Возможной альтернативой является так называемый процесс с двумя сплавами, включающий раздельное получение сплава, близкого по составу к соединению R¹ ₂Fe₁₄B, образующего основную фазу соответствующего сплава, и богатого редкоземельными элементами сплава, служащего вспомогательной жидкой фазой при температуре спекания, дробление, затем их взвешивание и смешение. В частности, сплав, близкий по составу к основной фазе, при необходимости подвергают гомогенизирующей обработке с целью увеличения количества фазы соединения R¹ ₂Fe₁₄B, поскольку в зависимости от скорости охлаждения при отливке и состава сплава склонен оставаться первичный кристалл α-Fe. Гомогенизирующая обработка является термообработкой в вакууме или в атмосфере Ar при температуре от 700 до 1200°C в течение по меньшей мере одного часа. К богатому редкоземельными элементами сплаву, служащему вспомогательной жидкой фазой, применимы технологии закалки и отливки полосы, а также вышеописанная технология литья.

[0013] Сплав обычно дробят до размера от 0,05 до 3 мм, в частности, от 0,05 до 1,5 мм. На этапе дробления используется мельница Брауна или измельчение с наводороживанием, причем измельчение с наводороживанием предпочтительно для таких сплавов, которые отлиты в полосу. Грубый порошок затем тонко измельчают до размера от 0,2 до 30 мкм, в частности от 0,5 до 20 мкм, например, с помощью струйной мельницы, в которой используется азот высокого давления.

[0014] Тонкий порошок прессуют на машине компрессионного прессования в магнитном поле и затем помещают в печь для спекания, где он спекается в вакууме или в атмосфере инертного газа, обычно при температуре от 900 до 1250°C, предпочтительно - от 1000 до 1100°C. Полученный таким образом спеченный магнит содержит от 60 до 99 об.%, предпочтительно - от 80 до 98 об.%, соединения R¹ ₂Fe₁₄B с тетрагональной решеткой в качестве основной фазы, а остальное составляют от 0,5 до 20 об.% богатой редкоземельными элементами фазы, от 0 до 10 об.% богатой B фазы и от 0,1 до 10 об.% по меньшей мере одного из оксидов редкоземельных элементов и карбидов, нитридов и гидроксидов, образовавшихся из случайных примесей, или их смеси или композита.

[0015] Спеченный блок затем подвергают механической обработке или деформационной обработке до заранее заданной формы. Следует отметить, что M и/или R², поглощаемые в тело магнита согласно изобретению, поступают с поверхности тела магнита. Если тело магнита имеет слишком большие размеры, цели изобретения не достигаются. В таком случае спеченный блок предпочтительно подвергают деформационной обработке до придания формы, имеющей наименьшую часть с размером, равным или меньшим 20 мм, более предпочтительно - от 0,2 до 10 мм. Предпочтительно также, форма включает наибольшую часть, имеющую размер от 0,1 до 200 мм, в частности, от 0,2 до 150 мм. Может быть выбрана любая подходящая форма. Например, блок может быть деформационно обработан до пластинчатой или цилиндрической формы.

[0016] Затем на поверхность тела спеченного магнита помещают порошковую смесь, причем эта порошковая смесь включает в себя порошок, содержащий по меньшей мере 0,5 мас.% M, который является по меньшей мере одним элементом, выбранным из Al, Cu и Zn, и имеющий средний размер частиц, равный или меньший 300 мкм, и порошок, содержащий по меньшей мере 30 мас.% фторида R², который является по меньшей мере одним элементом, выбранным из редкоземельных элементов, включая Sc и Y, и имеющий средний размер частиц, равный или меньший 100 мкм. Тело магнита с порошковой смесью на его поверхности подвергают термообработке при температуре, равной или меньшей температуры спекания, в вакууме или в атмосфере инертного газа, такого как Ar или He. Эта термообработка заставляет M и/или R² абсорбироваться в тело магнита. Если M присутствует на поверхности магнита в одиночку, он эффективно не абсорбируется в тело магнита. Присутствие M в смеси с фторидом R² гарантирует эффективную абсорбцию (поглощение). M абсорбируется в тело магнита в основном через фазу границ зерен, одновременно с этим он модифицирует пограничную структуру зерен R^l ₂Fe₁₄B, что приводит к повышению коэрцитивной силы. M выбран из Al, Cu и Zn, чтобы проявить этот эффект в полной мере; и при этом может использоваться порошок такого отдельного элемента, порошок сплава, смешанный порошок или порошок его сплава с Mn, Fe, Co, Ni, Si, Ti, Ag, Ga, B или им подобными. В этом отношении содержание M в порошке составляет по меньшей мере 0,5 мас.%, предпочтительно - по меньшей мере 1 мас.%, более предпочтительно - по меньшей мере 2 мас.%, хотя верхний предел содержания M особо не ограничивается и может составлять до 100 мас.%, в частности, до 95 мас.%, а более конкретно - до 90 мас.%.

[0017] Преимущества изобретения достигаются также с порошком, в котором по меньшей мере 10% площади поверхностей частиц на основе M покрыто по меньшей мере одним из оксида, карбида, нитрида и гидрида. В этом случае порошок может содержать смесь M и его оксида, и при этом преимущества изобретения достижимы даже в том случае, если включен оксид M. Содержание M таково, как определено выше, а содержание оксида M составляет от 0,1 до 50 мас.% в расчете на массу M.

[0018] По той причине, что чем меньше размер частиц порошка, тем выше становится эффективность абсорбции, порошок предпочтительно имеет средний размер частиц, равный или меньший 500 мкм, более предпочтительно - равный или меньший 300 мкм, а еще более предпочтительно - равный или меньший 100 мкм. Нижний предел размера частиц предпочтительно равен или превышает 1 нм, более предпочтительно - равен или превышает 10 нм, хотя он не особенно ограничен. Следует отметить, что средний размер частиц определяется как средневесовой диаметр D₅₀ (диаметр частиц при 50 мас.% интегрального, или медианного диаметра), используя, например, прибор для измерения распределения частиц по размерам, основанный на лазерной дифрактометрии или тому подобном.

[0019] Поскольку R², будучи абсорбированным, одновременно вызывает реакцию замещения с зернами R¹ ₂Fe₁₄B вблизи межзеренных границ, R² предпочтительно является таким редкоземельным элементом, который не уменьшает магнито-кристаллическую анизотропию зерен R¹ ₂Fe₁₄B. Хотя R² выбран из редкоземельных элементов, включая Sc и Y, желательно, чтобы в R² преобладал по меньшей мере один из Pr, Nd, Tb и Dy. Предпочтительно, чтобы R² содержал по меньшей мере 10 атом.%, более предпочтительно - по меньшей мере 20 атом.%, а еще более предпочтительно - по меньшей мере 40 атом.% по меньшей мере одного из Pr, Nd, Tb и Dy и даже 100 атом.%. Далее, фторид R², помещенный на поверхности магнита, предпочтительно представляет собой R²F₃, но в общем относится к фторидам, содержащим R² и фтор, в том числе R²O_mF_n, где m и n являются произвольными положительными числами, и их модифицированным формам, в которых часть R² замещена или стабилизирована другим металлическим элементом, если только они позволяют достичь преимуществ изобретения.

[0020] Порошок, содержащий фторид R², может содержать по меньшей мере 30 мас.%, предпочтительно - по меньшей мере 50 мас.%, а более предпочтительно - по меньшей мере 70 мас.% фторида R² и даже 100 мас.%. Содержащиеся в порошке дисперсные материалы, отличные от фторида R², включают оксиды, гидроксиды и бориды редкоземельных элементов, включая Sc и Y.

[0021] Порошок, содержащий фторид R², имеет средний размер частиц, равный или меньший 100 мкм, предпочтительно - равный или меньший 50 мкм, более предпочтительно - равный или меньший 20 мкм, еще более предпочтительно - равный или меньший 10 мкм. Нижний предел среднего размера частиц особо не ограничивается и предпочтительно составляет по меньшей мере 1 нм, а более предпочтительно - по меньшей мере 10 нм.

[0022] В порошковой смеси из порошка, содержащего M (P-1), и порошка, содержащего фторид R² (P-2), массовое отношение содержаний в смеси порошка (P-1) и порошка (P-2), т.е. (P-1)/(P-2), предпочтительно составляет от 1:99 до 90:10, более предпочтительно - от 1:99 до 40:60.

[0023] По той причине, что большее количество M и R абсорбируется по мере того, как повышается коэффициент заполнения порошковой смеси в окружающем поверхность магнита пространстве, для того чтобы изобретение достигло своего эффекта, коэффициент заполнения, рассчитываемый как среднее значение в окружающем магнит пространстве от поверхности магнита до расстояния, равного или меньшего 1 мм, составляет по меньшей мере 10 об.%, предпочтительно - по меньшей мере 40 об.%. Верхний предел коэффициента заполнения обычно равен или ниже 95 об.%, в частности, равен или ниже 90 об.%, хотя он не особенно огранен.

[0024] Одним иллюстративным методом помещения или нанесения порошковой смеси является диспергирование порошковой смеси в воде или органическом растворителе с образованием суспензии, погружение тела магнита в эту суспензию и сушка в горячем воздухе или в вакууме или сушка на окружающем воздухе. Альтернативно, порошковая смесь может наноситься методом распыления или подобным. Любой такой метод отличается легкостью применения и массовой обработкой. В частности, суспензия может содержать порошковую смесь в концентрации от 1 до 90 мас.%, более конкретно, от 5 до 70 мас.%.

[0025] После того как порошковую смесь поместили на поверхности тела магнита, как описано выше, тело магнита и порошок подвергают термообработке при температуре, равной или меньшей температуры спекания, в вакууме или в атмосфере инертного газа, такого как Ar или He. Температура термообработки равна или ниже температуры спекания (обозначаемой Ts в °C) тела магнита, предпочтительно - равна или ниже (Ts-10)°C, а более предпочтительно - равна или ниже (Ts-20)°C. Нижний предел температуры составляет предпочтительно по меньшей мере 210°C, более предпочтительно - по меньшей мере 360°C. Длительность термообработки, которая меняется с температурой термообработки, предпочтительно составляет от 1 минуты до 100 часов, более предпочтительно - от 5 минут до 50 часов, а еще более предпочтительно - от 10 минут до 20 часов.

[0026] После того как абсорбционная обработка осуществлена так, как описано выше, полученное в результате тело спеченного магнита предпочтительно подвергают обработке старением. Обработка старением желательно проводится при температуре, которая ниже температуры абсорбционной обработки, предпочтительно - от 200°C до температуры на 10°C ниже температуры абсорбционной обработки, а более предпочтительно - от 350°C до температуры на 10°C ниже температуры абсорбционной обработки. Атмосфера предпочтительно является вакуумом или инертным газом, таким как Ar или He. Время обработки старением составляет от 1 минуты до 10 часов, предпочтительно - от 10 минут до 5 часов, а более предпочтительно - от 30 минут до 2 часов.

[0027] Что касается механообработки или деформационной обработки тела спеченного магнита, то следует отметить, что если в режущем инструменте используется водная охлаждающая среда или если подвергаемая механической обработке поверхность испытывает воздействие высоких температур при деформационной обработке, имеется вероятность образования на обработанной поверхности оксидной пленки, которая может препятствовать реакции абсорбции из слоя порошка в тело магнита. В таком случае до проведения соответствующей абсорбционной обработки оксидную пленку удаляют промывкой по меньшей мере одним из щелочей, кислот и органических растворителей или дробеструйной обработкой. Так, тело спеченного магнита, деформационно обработанное до заданной формы, промывают по меньшей мере одним агентом из щелочей, кислот и органических растворителей или подвергают дробеструйной обработке для удаления с него пораженного поверхностного слоя до проведения абсорбционной обработки.

[0028] Также, после абсорбционной обработки или после обработки старением, тело спеченного магнита можно промыть по меньшей мере одним агентом, выбранным из щелочей, кислот и органических растворителей, или снова подвергнуть механообработке. Альтернативно, после абсорбционной обработки, после обработки старением, после этапа промывки или после этапа механообработки может быть осуществлено гальванопокрытие или покрытие окрашиванием.

[0029] Подходящие щелочи, которые могут здесь использоваться, включают пирофосфат калия, пирофосфат натрия, цитрат калия, цитрат натрия, ацетат калия, ацетат натрия, оксалат калия, оксалат натрия и т.д.; подходящие кислоты включают соляную кислоту, азотную кислоту, серную кислоту, уксусную кислоту, лимонную кислоту, винную кислоту и т.д.; и подходящие органические растворители включают ацетон, метанол, этанол, изопропиловый спирт и т.д. На этапе промывки щелочь или кислота могут использоваться в виде водного раствора с подходящей концентрацией, не разъедающей тело магнита.

[0030] Вышеописанные этапы промывки, дробеструйной обработки, механообработки, гальванопокрытия и покрытия могут проводиться стандартными методами.

[0031] Полученный таким образом материал постоянного магнита может применяться в качестве постоянных магнитов с высокими рабочими характеристиками.

Примеры

[0032] Примеры и сравнительные примеры даны ниже для дальнейшей иллюстрации изобретения, хотя изобретение ими не ограничивается. В примерах коэффициент заполнения (или относительное заполнение в процентах) окружающего поверхность магнита пространства порошком, таким как фторид неодима, рассчитывается по изменению размера и приросту массы магнита после обработки порошком и истинной плотности порошкового материала.

Пример 1

[0033] Сплав в форме тонкой пластины получали методом отливки полосы, в частности, используя металлы Nd, Al, Fe и Cu с чистотой по меньшей мере 99 мас.% и ферробор, высокочастотный нагрев в атмосфере аргона для расплавления и отливку расплавленного сплава на единственный медный валок. Полученный в результате сплав состоял из 14,0 атом.% Nd, 0,5 атом.% Al, 0,3 атом.% Cu, 5,8 атом.% B, а остальное - Fe. Сплав подвергали действию 0,11 МПа газообразного водорода при комнатной температуре для наводороживания и затем нагревали до 500°C для частичного обезводороживания с одновременной откачкой до вакуума. За измельчением с наводороживанием проводили охлаждение и просеивание с получением грубого порошка мельче 50 меш.

[0034] На струйной мельнице, использующей газообразный азот высокого давления, грубый порошок тонко измельчали до среднемассового диаметра частиц 4,7 мкм. Полученный в результате тонкий порошок прессовали в атмосфере азота под давлением примерно 1 т/см², одновременно ориентируя в магнитном поле напряженностью 15 кЭ. Затем неспеченную прессовку помещали в печь для спекания в атмосфере аргона, где ее спекали при 1060°C в течение 2 часов с получением магнитного блока. Используя алмазный резец, магнитный блок обрабатывали на станке на всех поверхностях до размеров 50 мм × 20 мм × 2 мм (толщина). Его последовательно промывали щелочным раствором, деионизированной водой, азотной кислотой и деионизированной водой и сушили.

[0035] Затем (100-x) г алюминиевого чешуйчатого порошка и x г фторида неодима (где x=0, 25, 50, 75, 100) смешивали со 100 г этанола с образованием суспензии, в которую погружали тело магнита на 60 секунд с приложением ультразвуковых волн. Следует отметить, что алюминиевый чешуйчатый порошок имел среднюю толщину 3,5 мкм и средний диаметр 36 мкм, а порошок фторида неодима имел средний размер частиц 2,4 мкм. Тело магнита вытаскивали и сразу же сушили горячим воздухом. В этот момент порошковая смесь окружала магнит и занимала пространство, простирающееся от поверхности магнита на среднее расстояние 13 мкм, при коэффициенте заполнения 40-45 об.%.

[0036] Тело магнита, покрытое алюминиевым чешуйчатым порошком и порошком фторида неодима, подвергали абсорбционной обработке в атмосфере аргона при 800°C в течение 8 часов, затем обработке старением при 500°C в течение одного часа и закаливали, получая магниты согласно изобретению. Магниты с x=0 и 100 являются сравнительными примерами. Магниты с x=25, 50 и 75 обозначены соответственно M1-1, M1-2 и M1-3, а магниты с x=0 и 100 обозначены соответственно P1-1 и P1-2. Кроме того, получали магнит, подвергая тело магнита только термообработке без покрытия порошком. Он обозначен P1-3.

[0037] Магнитные свойства магнитов с M1-1 по M1-3 и с P1-1 по P1-3 показаны в таблице 1. Магнит P1-1 только с алюминиевым чешуйчатым порошком и магнит P1-2 только с фторидом неодима обнаруживали значения коэрцитивной силы, близкие к значениям для магнита P1-3, подвергавшегося только термообработке. Напротив, магниты с M1-1 по M1-3 согласно изобретению показали увеличение коэрцитивной силы на 84 кА·м^-1 или более. Падение остаточной намагниченности составляло 11 мТл или меньше.

[0038]

Таблица 1
	Br (Тл)	HcJ (кА·м-1)	(BH)max (кДж/м3)
Пример	M1-1	1,420	1082	390
M1-2	1,424	1090	392
M1-3	1,424	1003	394
Сравнительный пример	P1-1	1,422	922	390
P1-2	1,426	918	393
P1-3	1,431	919	397

Пример 2

[0039] Сплав в форме тонкой пластины получали методом отливки полосы, в частности, используя металлы Nd, Al и Fe с чистотой по меньшей мере 99 мас.% и ферробор, высокочастотный нагрев в атмосфере аргона для расплавления и отливку расплавленного сплава на единственный медный валок. Полученный в результате сплав состоял из 13,5 атом.% Nd, 0,5 атом.% Al, 6,0 атом.% B, а остальное - Fe. Сплав подвергали действию 0,11 МПа газообразного водорода при комнатной температуре для наводороживания и затем нагревали до 500°C для обезводороживания с одновременной откачкой до вакуума. За измельчением с наводороживанием проводили охлаждение и просеивание с получением грубого порошка мельче 50 меш (порошок сплава A).

[0040] Отдельно получали слиток, используя металлы Nd, Dy, Fe, Co, Al и Cu с чистотой по меньшей мере 99 мас.% и ферробор, высокочастотный нагрев в атмосфере аргона для расплавления и отливку расплавленного сплава в плоскую форму. Слиток имел состав 20 атом.% Nd, 10 атом.% Dy, 24 атом.% Fe, 6 атом.% B, 1 атом.% Al, 2 атом.% Cu, а остальное - Co. Сплав измельчали на щековой дробилке и мельнице Брауна в атмосфере азота и просеивали, получая грубый порошок мельче 50 меш (порошок сплава B).

[0041] Порошки этих двух сплавов навешивали в массовом отношении A:B, равном 90:10, и перемешивали в V-образном смесителе в течение 30 минут. На струйной мельнице, использующей газообразный азот высокого давления, смешанный порошок измельчали в тонкий порошок, имеющий среднемассовый диаметр частиц 4,7 мкм. Полученный в результате тонкий порошок прессовали в атмосфере азота при давлении примерно 1 т/см², одновременно ориентируя в магнитном поле напряженностью 15 кЭ. Затем неспеченную прессовку помещали в печь для спекания в атмосфере аргона, где ее спекали при 1060°C в течение 2 часов с получением магнитного блока. Используя алмазный резец, магнитный блок обрабатывали на станке на всех поверхностях до размеров 40 мм × 12 мм × 4 мм (толщина). Его последовательно промывали щелочным раствором, деионизированной водой, азотной кислотой и деионизированной водой и сушили.

[0042] Затем x г алюминиевого чешуйчатого порошка и (100-x) г фторида тербия (где x=0, 0,5, 1, 1,5 и 2) смешивали с 100 г этанола с образованием суспензии, в которую на 60 секунд погружали тело магнита с приложением ультразвуковых волн. Следует отметить, что алюминиевый чешуйчатый порошок имел среднюю толщину 3,5 мкм и средний диаметр 36 мкм, а порошок фторида тербия имел средний размер частиц 1,6 мкм. Тело магнита вытаскивали и сразу же сушили горячим воздухом. В этот момент порошковая смесь окружала магнит и занимала пространство, простирающееся от поверхности магнита на среднее расстояние 15 мкм, при коэффициенте заполнения 40-50 об.%.

[0043] Тело магнита, покрытое алюминиевым чешуйчатым порошком и порошком фторида тербия, подвергали абсорбционной обработке в атмосфере аргона при 800°C в течение 20 часов, затем обработке старением при 510°C в течение одного часа и закаливали, получая магниты. Магнит с x=0 является сравнительным примером. Магниты с x=0,5, 1, 1,5 и 2 обозначены соответственно M2-1, M2-2, M2-3 и M2-4, а магниты с x=0 обозначены P2-1. Кроме того, получали магнит, подвергая тело магнита только термообработке без покрытия порошком. Он обозначен P2-2.

[0044] Магнитные свойства магнитов с M2-1 по M2-4 и с P2-1 по P2-2 показаны в таблице 2. По сравнению с магнитом P2-2 магнит P2-1 только с фторидом тербия имеет коэрцитивную силу выше на 390 кА·м^-1, а магниты с M2-1 по M2-4 согласно изобретению обнаруживают увеличение коэрцитивной силы на 443 кА·м^-1 или более. Падение остаточной намагниченности составляло 12 мТл или меньше.

[0045]

Таблица 2
	Br (Тл)	HcJ (кА·м-1)	(BH)max (кДж/м3)
Пример	M2-1	1,405	1528	382
M2-2	1,403	1576	380
M2-3	1,403	1544	381
M2-4	1,401	1501	380
Сравнительный пример	P2-1	1,405	1448	382
P2-2	1,402	1058	380

Пример 3

[0046] Сплав в форме тонкой пластины получали методом отливки полосы, в частности, используя металлы Nd, Pr, Al и Fe с чистотой по меньшей мере 99 мас.% и ферробор, высокочастотный нагрев в атмосфере аргона для расплавления и отливку расплавленного сплава на единственный медный валок. Полученный в результате сплав состоял из 12,5 атом.% Nd, 1,5 атом.% Pr, 0,5 атом.% Al, 5,8 атом.% B, а остальное - Fe. Сплав подвергали действию 0,11 МПа газообразного водорода при комнатной температуре для наводороживания и затем нагревали до 500°C для частичного обезводороживания с одновременной откачкой до вакуума. За измельчением с наводороживанием проводили охлаждение и просеивание с получением грубого порошка мельче 50 меш.

[0047] На струйной мельнице, использующей газообразный азот высокого давления, грубый порошок тонко измельчали до среднемассового диаметра частиц 4,4 мкм. Полученный в результате тонкий порошок прессовали в атмосфере азота под давлением примерно 1 т/см², одновременно ориентируя в магнитном поле напряженностью 15 кЭ. Затем неспеченную прессовку помещали в печь для спекания в атмосфере аргона, где ее спекали при 1060°C в течение 2 часов с получением магнитного блока. Используя алмазный резец, магнитный блок обрабатывали на станке на всех поверхностях до размеров 50 мм × 50 мм × 8 мм (толщина). Его последовательно промывали щелочным раствором, деионизированной водой, азотной кислотой и деионизированной водой и сушили.

[0048] Затем (100-x) г медного порошка и x г фторида диспрозия (где x=0, 25, 50, 75, 100) смешивали со 100 г деионизированной воды с образованием суспензии, в которую погружали тело магнита на 60 секунд с приложением ультразвуковых волн. Следует отметить, что медный порошок имел средний размер частиц 15 мкм, а порошок фторида диспрозия имел средний размер частиц 1,6 мкм. Тело магнита вытаскивали и сразу же сушили горячим воздухом. В этот момент порошковая смесь окружала магнит и занимала пространство, простирающееся от поверхности магнита на среднее расстояние 42 мкм, при коэффициенте заполнения 45-55 об.%.

[0049] Тело магнита, покрытое медным порошком и порошком фторида диспрозия, подвергали абсорбционной обработке в атмосфере аргона при 850°C в течение 12 часов, затем обработке старением при 535°C в течение одного часа и закаливали, получая магниты. Магниты с x=0 и 100 являются сравнительными примерами. Магниты с x=25, 50 и 75 обозначены соответственно M3-1, M3-2 и M3-3, а магниты с x=0 и 100 обозначены соответственно P3-1 и P3-2. Кроме того, получали магнит, подвергая тело магнита только термообработке без покрытия порошком. Он обозначен P3-3.

[0050] Магнитные свойства магнитов с M3-1 по M3-3 и с P3-1 по P3-3 показаны в таблице 3. Магнит P3-1 только с медным порошком имеет коэрцитивную силу, по существу равную коэрцитивной силе магнита P3-3, подвергавшегося только термообработке. Магнит P3-2 с порошком только фторида диспрозия обнаруживает на 175 кА·м^-1 более высокую коэрцитивную силу, чем P3-3. Напротив, магниты с M3-1 по М3-3 согласно изобретению обнаруживают повышение коэрцитивной силы на 247 кА·м^-1 или более. Пад