[发明专利]永久磁铁及永久磁铁的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及永久磁铁以及永久磁铁的制造方法。

背景技术

近年来，对于在混合动力车、硬盘驱动器等中使用的永磁电动机，要求小型轻量化、高输出功率化以及高效率化。而且，在上述永磁电动机中实现小型轻量化、高输出功率化和高效率化时，对于埋设在永磁电动机中的永久磁铁，要求薄膜化和进一步提高磁特性。另外，作为永久磁铁，有铁氧体磁铁、Sm-Co基磁铁、Nd-Fe-B基磁铁、Sm₂Fe₁₇N_x基磁铁等，特别是剩余磁通密度高的Nd-Fe-B基磁铁作为永磁电动机用的永久磁铁使用。

在此，作为永久磁铁的制造方法，一般使用粉末烧结法。在此，粉末烧结法中，首先将原料粗粉碎，并利用喷射式粉碎机(干式粉碎)进行微细粉碎来制造磁铁粉末。然后，将该磁铁粉末放入模具中，从外部施加磁场的同时冲压成形为所需的形状。然后，通过将成形为所需形状的固形磁铁粉末在预定温度(例如，Nd-Fe-B基磁铁为800℃～1150℃)烧结来制造。

另一方面，Nd-Fe-B等Nd基磁铁存在耐热温度低的问题。因此，在将Nd基磁铁用于永磁电动机的情况下，在将该电动机连续驱动时磁铁的矫顽力和剩余磁通密度缓慢下降。因此，在将Nd基磁铁用于永磁电动机的情况下，为了提高Nd基磁铁的耐热性，添加磁各向异性高的Dy(镝)或Tb(铽)以进一步提高磁铁的矫顽力。

另一方面，也考虑不使用Dy或Tb而提高磁铁的矫顽力。例如，对于永久磁铁的磁特性而言，已知磁铁的磁特性是由单畴颗粒理论来指导的，因此如果将烧结体的晶粒直径微小化，则磁性能基本上会提高。在此，为了将烧结体的晶粒直径微小化，需要烧结前的磁铁原料的粒径也微小化。但是，即使将微粉碎为微小粒径的磁铁原料成形和烧结，在烧结时也会发生磁铁粒子的晶粒生长，因此烧结后的烧结体的晶粒直径比烧结前增大，从而不能实现微小的晶粒直径。而且，晶粒直径增大时，在晶粒内产生的磁畴壁容易迁移，因此矫顽力显著下降。

因此，作为抑制磁铁粒子的晶粒生长的手段，考虑在烧结前的磁铁原料中添加抑制磁铁粒子的晶粒生长的材料(以下称为晶粒生长抑制剂)的方法。根据该方法，通过用例如熔点高于烧结温度的金属化合物等晶粒生长抑制剂覆盖烧结前的磁铁粒子的表面，可以抑制烧结时的磁铁粒子的晶粒生长。例如，在日本特开2004-250781号公报中将磷作为晶粒生长抑制剂添加到磁铁粉末中。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第3298219号公报(第4页、第5页)

专利文献2：日本特开2004-250781号公报(第10～12页、图2)

发明内容

但是，如所述专利文献2所述通过预先使晶粒生长抑制剂包含在磁铁原料的锭内而添加到磁铁粉末中时，烧结后晶粒生长抑制剂不位于磁铁粒子的表面而是扩散到磁铁粒子内。结果，不能充分地抑制烧结时的晶粒生长，并且也会引起磁铁的剩余磁通密度下降。另外，虽然通过抑制晶粒生长可以将烧结后的各磁铁粒子微小化，但是当烧结后的各磁铁粒子处于密集状态时，认为交换相互作用会在各磁铁粒子间传播。结果，从外部施加磁场的情况下，存在容易产生各磁铁粒子的反磁化从而矫顽力下降的问题。

另外，也考虑通过在使晶粒生长抑制剂分散到有机溶剂中的状态下添加到Nd基磁铁中，将晶粒生长抑制剂偏在配置(偏在配置)于磁铁的晶粒间界处。但是，一般而言，将有机溶剂添加到磁铁中时，虽然之后会通过进行真空干燥等使有机溶剂挥发，但是含碳物仍然会残留在磁铁内。在此，从前已知在Nd基磁铁中残留含碳物时，在烧结时会对磁铁产生不利影响。这是因为Nd与碳的反应性非常高，因此在烧结工序中直到高温还残留有含碳物时，形成碳化物。结果，由于所形成的碳化物，会在烧结后的磁铁的主相与晶粒间界相之间产生空隙，从而存在不能将磁铁整体致密地烧结从而磁性能显著下降的问题。另外，即使是不产生空隙的情况下，由于所形成的碳化物，会在烧结后的磁铁的主相内析出αFe，从而存在显著降低磁特性的问题。因此，考虑在烧结磁铁前，通过在氢气气氛下进行煅烧处理，使含碳物热分解而将碳烧失的技术。但是，通过所述的煅烧处理煅烧后的Nd基磁铁，存在生成活性度高的NdH₃，从而容易与氧结合的问题。