DE60123701T2

DE60123701T2 - Magnetpulver und zugehöriges Herstellungsverfahren, Verbundmagnet

Info

Publication number: DE60123701T2
Application number: DE60123701T
Authority: DE
Inventors: Akira Suwa-shi ARAI; Hiroshi Suwa-shi KATO
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2000-05-22
Filing date: 2001-05-22
Publication date: 2007-09-06
Anticipated expiration: 2021-05-23
Also published as: US20020148535A1; DE60123701D1; KR100414460B1; KR20010107652A; EP1158544A3; CN1327243A; JP2001332410A; US6627102B2; EP1158544A2; EP1158544B1; CN1251253C; TW554352B

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Magnetpulver, ein Verfahren zur Herstellung eines Magnetpulvers und Verbundmagneten. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Magnetpulver, ein Verfahren zur Herstellung des Magnetpulvers und einen Verbundmagneten, der beispielsweise unter Verwendung des Magnetpulvers hergestellt worden ist.
Beschreibung des Stands der Technik
Zur Verringerung der Größe von Motoren ist es erstrebenswert, dass ein Magnet eine hohe Magnetflussdichte (bei aktuellem magnetischem Leitwert) aufweist, wenn er im Motor verwendet wird. Zu Faktoren, die die Magnetflussdichte eines Verbundmagneten bestimmen, gehören die Magnetisierung des Magnetpulvers und der Anteil des Magnetpulvers, der im Verbundmagneten enthalten sein muss. Wenn demzufolge die Magnetisierung des Magnetpulvers selbst nicht ausreichend hoch ist, kann eine angestrebte Magnetflussdichte nicht erzielt werden, es sei denn der Anteil des Magnetpulvers im Verbundmagneten wird auf ein äußerst hohes Niveau gebracht.
Derzeit handelt es sich bei den meisten der in der Praxis verwendeten Hochleistungs-Seltenerd-Verbundmagneten um isotrope Verbundmagneten, die unter Verwendung des MQP-B-Pulvers der Fa. MQI Inc. als Seltenerd-Magnetpulver hergestellt worden sind. Die isotropen Verbundmagneten sind den anisotropen Verbundmagneten in folgenden Punkten überlegen: bei der Herstellung des Verbundmagneten lässt sich das Herstellungsverfahren vereinfachen, da keine Magnetfeldorientierung erforderlich ist, und infolgedessen lässt sich der Anstieg der Herstellungskosten in Grenzen halten. Andererseits treten jedoch bei den herkömmlichen isotropen Verbundmagneten, für die die unter Verwendung des MQP-B-Pulvers hergestellten Magneten repräsentativ sind, die folgenden Probleme auf:

(1) Die herkömmlichen isotropen Verbundmagneten weisen keine ausreichend hohe Magnetflussdichte auf. Somit muss aufgrund der Tatsache, dass das verwendete Magnetpulver eine geringe Magnetisierung aufweist, der Anteil des Magnetpulvers im Verbundmagneten erhöht werden. Jedoch führt die Zunahme des Magnetpulvergehalts zu einer Beeinträchtigung der Verformbarkeit des Verbundmagneten, so dass diesbezüglich eine bestimmte Grenze besteht. Außerdem besteht selbst dann, wenn es irgendwie gelingt, den Magnetpulveranteil zu erhöhen, indem man die Formgebungsbedingungen oder dergl. verändert, immer noch eine Grenze bezüglich der erzielbaren Magnetflussdichte. Aus diesen Gründen ist es nicht möglich, die Größe des Motors unter Verwendung der herkömmlichen isotropen Verbundmagneten zu verkleinern.
(2) Obgleich es Berichte bezüglich Nanoverbundmagneten mit hoher remanenter Magnetflussdichte gibt, sind dagegen die Koerzitivkräfte dieser Magneten so gering, dass die Magnetflussdichten (für den magnetischen Leitwert bei der tatsächlichen Verwendung), die bei der praktischen Verwendung in Motoren erzielbar sind, sehr niedrig sind. Ferner weisen diese Magneten aufgrund ihrer geringen Koerzitivkräfte eine schlechte Wärmestabilität auf.
(3) Die herkömmlichen Verbundmagneten weisen eine geringe Korrosionsbeständigkeit und eine geringe Wärmebeständigkeit auf. Bei diesen Magneten ist es nämlich erforderlich, den Anteil des Magnetpulvers, der im Verbundmagneten enthalten ist, zu erhöhen, um die schlechten magnetischen Eigenschaften (magnetisches Verhalten) des Magnetpulvers auszugleichen. Dies bedeutet, dass die Dichte des Verbundmagneten äußerst hoch wird. Als eine Folge davon werden die Korrosionsbeständigkeit und die Wärmebeständigkeit des Verbundmagneten beeinträchtigt, was zu einer geringen Zuverlässigkeit führt.

ZUSAMMENFASSENDE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Magnetpulver bereitzustellen, das Verbundmagneten mit hervorragenden magnetischen Eigenschaften und hervorragender Zuverlässigkeit ergibt.
Um dieses Ziel zu erreichen, ist die vorliegende Erfindung auf ein Magnetpulver abgestellt, das aus einer Legierungszusammensetzung der Formel (R_1-aDy_a)_x(Fe_1-bCo_b)_100-x-yB_y zusammengesetzt ist (wobei R mindestens eine Art eines Seltenerdelements mit Ausnahme von Dy bedeutet, x einen Wert von 7,1-9,9 at-% hat, y einen Wert von 4,6-8,0 at-% hat, a einen Wert von 0,02-0,2 hat und b einen Wert von 0,05-0,20 hat, wobei das Magnetpulver aus einer Verbundstruktur mit einer weichen magnetischen Phase und einer harten magnetischen Phase zusammengesetzt ist und die Eigenkoerzitivkraft (H_CJ) des Magnetpulvers bei Raumtemperatur im Bereich von 400-750 kA/m liegt.
Mit dem vorstehend beschriebenen Magnetpulver ist es möglich, Verbundmagneten mit hervorragenden magnetischen Eigenschaften sowie mit hervorragender Zuverlässigkeit bereitzustellen.
Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, dass das Magnetpulver durch Mahlen eines schmelzgesponnenen Bandes erhalten wird. Dies macht es möglich, die magnetischen Eigenschaften, insbesondere die Koerzitivkraft und dergl., weiter zu verbessern.
Ferner ist es bevorzugt, dass die Dicke des schmelzgesponnenen Bandes 10-40 μm beträgt. Dies ermöglicht es, Verbundmagneten mit besonders hervorragenden magnetischen Eigenschaften zu erhalten.
Vorzugsweise wird das schmelzgesponnene Band durch Kollision einer geschmolzenen Legierung eines magnetischen Materials mit einer Umfangsoberfläche einer Kühlwalze, die zur Kühlung rotiert, und durch anschließendes Verfestigen des Materials erhalten. Gemäß diesem Verfahren ist es möglich, in relativ einfacher Weise eine Mikrostruktur (feine Kristallkörner) zu erhalten, so dass die magnetischen Eigenschaften weiter verbessert werden können.
Dabei ist es bevorzugt, dass die Kühlwalze eine Walzengrundlage aus einem Metall oder einer Legierung und eine äußere Oberflächenschicht, die auf einem äußeren Umfangsbereich der Walzengrundlage unter Bildung der Umfangsoberfläche vorgesehen ist, umfasst, wobei die äußere Oberflächenschicht der Kühlwalze eine geringere Wärmeleitfähigkeit als die Walzengrundlage aufweist. Dies ermöglicht es, das flüssige magnetische Material ("puddle") mit einer angemessenen Kühlgeschwindigkeit abzuschrecken, so dass es möglich wird, Magneten mit besonders hervorragenden magnetischen Eigenschaften zu erhalten.
Dabei ist es bevorzugt, dass die äußere Oberflächenschicht der Kühlwalze aus Keramik gebildet ist. Dies ermöglicht es ferner, das flüssige magnetische Material mit einer angemessenen Abkühlgeschwindigkeit abzukühlen, so dass es möglich wird, Magneten mit besonders hervorragenden Eigenschaften zu erhalten. Ferner wird auch die Haltbarkeit der Kühlwalze verbessert.
Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, dass das Symbol R Seltenerdelemente umfasst, die vorwiegend aus Nd und/oder Pr bestehen. Dies ermöglicht es, die Sättigungsmagnetisierung der harten Phase der Verbundstruktur (insbesondere der Nanoverbundstruktur) zu verbessern, wodurch die Koerzitivkraft weiter erhöht wird.
Ferner ist es auch bevorzugt, dass das Symbol R Pr umfasst und dessen Anteil in der Gesamtmasse von R 5-75% beträgt. Dies ermöglicht es, die Koerzitivkraft und die Rechteckigkeit zu verbessern, ohne die remanente Magnetflussdichte zu senken.
Erfindungsgemäß ist es ferner bevorzugt, dass das Magnetpulver aus einer Verbundstruktur mit einer weichen magnetischen Phase und einer harten magnetischen Phase zusammengesetzt ist. Dies ermöglicht es, die Magnetisierbarkeit sowie die Wärmebeständigkeit (Wärmestabilität) zu verbessern, so dass die im Laufe der Zeit eintretenden Veränderungen der magnetischen Eigenschaften gering bleiben.
Ferner ist es bevorzugt, dass das Magnetpulver während des Herstellungsverfahrens oder nach seiner Herstellung einer mindestens einmaligen Wärmebehandlung unterworfen wird. Dadurch lässt sich eine Homogenität (Gleichmäßigkeit) der Struktur erreichen und Beanspruchungseinflüsse, die durch den Mahlvorgang herbeigeführt werden, lassen sich beseitigen, was es ermöglicht, die magnetischen Eigenschaften des Verbundmagneten weiter zu verbessern.
Bei den vorstehend beschriebenen Magnetpulvern ist es bevorzugt, dass die durchschnittliche Kristallkorngröße 5-50 nm beträgt. Dies ermöglicht es, Magneten mit hervorragenden magnetischen Eigenschaften und insbesondere mit einer hervorragenden Beschaffenheit in Bezug auf Koerzitivkraft und Rechteckigkeit zu erhalten.
Ferner ist es bei den vorstehend beschriebenen Magnetpulvern bevorzugt, dass die durchschnittliche Teilchengröße im Bereich von 0,5-150 μm liegt. Dies ermöglicht es, die magnetischen Eigenschaften weiter zu verbessern. Wenn ferner das Magnetpulver bei der Herstellung von Verbundmagneten verwendet wird, ist es möglich, Verbundmagneten mit einem hohen Anteil an Magnetpulver und mit hervorragenden magnetischen Eigenschaften zu erhalten.
Ferner ist die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung eines Magnetpulvers abgestellt, bei dem ein schmelzgesponnenes Band durch Kollision einer geschmolzenen Legierung aus einem magnetischen Material mit einer Umfangsoberfläche einer Kühlwalze, die zur Kühlung in Rotationsbewegung gesetzt wird, und durch anschließende Verfestigung erhalten wird. Anschließend wird das erhaltene schmelzgesponnene Band zur Bildung des Magnetpulvers gemahlen, wobei das Magnetpulver aus einer Legierungszusammensetzung der Formel (R_1-aDy_a)_x(Fe_1-bCo_b)_100-x-yB_y zusammengesetzt ist (wobei R mindestens eine Art eines Seltenerdelements mit Ausnahme von Dy bedeutet, x einen Wert von 7,1-9,9 at-% hat, y einen Wert von 4,6-8,0 at-% hat, a einen Wert von 0,02-0,2 hat und b einen Wert von 0,05-0,20 hat), wobei das Magnetpulver aus einer Verbundstruktur zusammengesetzt ist, die eine weiche magnetische Phase und eine harte magnetische Phase aufweist und wobei die Eigenkoerzitivkraft (H_CJ) des Magnetpulvers bei Raumtemperatur im Bereich von 400-750 kA/m liegt.
Gemäß diesem Verfahren ist es möglich, ein Magnetpulver mit hervorragenden magnetischen Eigenschaften und hervorragender Zuverlässigkeit bereitzustellen.
Ferner ist die vorliegende Erfindung auf einen Verbundmagneten abgestellt, der durch Binden eines Magnetpulvers mit einem Bindemittelharz gebildet worden ist, wobei das Magnetpulver aus einer Legierungszusammensetzung der Formel (R_1-aDy_a)_x(Fe_1-bCo_b)_100-x-yB_y zusammengesetzt ist (wobei R mindestens eine Art eines Seltenerdelements mit Ausnahme von Dy bedeutet, x einen Wert von 7,1-9,9 at-% hat, y einen Wert von 4,6-8,0 at-% hat, a einen Wert von 0,02-0,2 hat und b einen Wert von 0,05-0,20 hat), wobei das Magnetpulver aus einer Verbundstruktur zusammengesetzt ist, die eine weiche magnetische Phase und eine harte magnetische Phase aufweist und wobei die Eigenkoerzitivkraft (H_CJ) des Magnetpulvers bei Raumtemperatur im Bereich von 400-750 kA/m liegt.
Mit dem vorstehend beschriebenen Verbundmagneten ist es möglich, Verbundmagneten mit hervorragenden magnetischen Eigenschaften und hervorragender Zuverlässigkeit zu erhalten.
Bei diesem Verbundmagneten ist es bevorzugt, dass die Eigenkoerzitivkraft (H_CJ) des Verbundmagneten bei Raumtemperatur im Bereich von 400-750 kA/m liegt. Dies ermöglicht es, Verbundmagneten mit hervorragender Wärmebeständigkeit und Magnetisierbarkeit sowie mit ausreichender Magnetflussdichte bereitzustellen.
Ferner ist es bei diesem Verbundmagneten bevorzugt, dass das maximale magnetische Energieprodukt (BH)_max [kJ/m³] 50 kJ/m³ beträgt. Dies ermöglicht es, Hochleistungsmotoren von geringer Größe zu erhalten.
Ferner ist es bei diesen Verbundmagneten bevorzugt, dass dann, wenn die Dichte des Verbundmagneten ρ [Mg/m³] ist, das maximale magnetische Energieprodukt (BH)_max (kJ/m³] bei Raumtemperatur die folgende Beziehung erfüllt: (BH)_max/ρ²[× 10^–9 J·m³/g²] ≥ 2,10. Dies ermöglicht es, besonders hervorragende magnetische Eigenschaften zu erzielen.
Außerdem ist es bevorzugt, dass dann, wenn die Dichte des isotropen Verbundmagneten ρ [Mg/m³] ist, die remanente Magnetflussdichte Br[T] bei Raumtemperatur die folgende Beziehung erfüllt: Br/ρ[× 10^–6 T·m³/g] ≥ 0,125. Auch dies ermöglicht es, besonders hervorragende magnetische Eigenschaften zu erzielen.
Außerdem ist es bevorzugt, dass der absolute Wert des irreversiblen Flussverlustes (anfänglicher Flussverlust) weniger als 6,2% beträgt. Dies ermöglicht es, Verbundmagneten mit besonders hervorragender Wärmebeständigkeit (Wärmestabilität) zu erhalten.
Diese und weitere Ziele, Strukturen und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der Erfindung und den Beispielen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Darstellung, die in schematischer Weise ein Beispiel für eine Verbundstruktur (Nanoverbundstruktur) eines erfindungsgemäßen Magnetpulvers zeigt.
2 ist eine Darstellung, die in schematischer Weise ein weiteres Beispiel für eine Verbundstruktur (Nanoverbundstruktur) eines erfindungsgemäßen Magnetpulvers zeigt.
3 ist eine Darstellung, die in schematischer Weise ein weiteres Beispiel für eine Verbundstruktur (Nanoverbundstruktur) eines erfindungsgemäßen Magnetpulvers zeigt.
4 ist eine perspektivische Darstellung, die ein Beispiel für die Konfiguration einer Vorrichtung (Schmelzspinnvorrichtung) zur Herstellung eines magnetischen Materials zeigt.
5 ist eine Querschnittansicht zur Darstellung der Situation in der Nähe des Kollisionsabschnitts einer geschmolzenen Legierung mit einer Kühlwalze in der in 4 dargestellten Vorrichtung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Nachstehend werden Ausführungsformen für das erfindungsgemäße Magnetpulver, das Verfahren zur Herstellung des Magnetpulvers und des aus dem Magnetpulver hergestellten Verbundmagneten ausführlich beschrieben.
Allgemeine Beschreibung der Erfindung
Derzeit wird ein Magnetpulver mit hoher Magnetflussdichte in der Praxis dazu benötigt, die Größe von Motoren oder anderen elektrischen Vorrichtungen zu verringern. Bei Verbundmagneten handelt es sich bei Faktoren, die die Magnetflussdichte bestimmen, um die Magnetisierung des Magnetpulvers und den Anteil (Zusammensetzungsverhältnis) des Magnetpulvers, der im Verbundmagneten enthalten sein muss. Wenn die Magnetisierung des Magnetpulvers selbst nicht so hoch ist, so lässt sich die angestrebte Magnetflussdichte nicht erreichen, es sei denn der Anteil des Magnetpulvers im Verbundmagneten wird auf ein äußerst hohes Niveau erhöht.
Wie vorstehend ausgeführt, ist das derzeit in breitem Umfang verwendete MQP-B-Pulver der Fa. MQI Inc. nicht dazu in der Lage, je nach dem Verwendungszweck eine ausreichende Magnetflussdichte zu erzielen. Infolgedessen ist es bei der Herstellung der Verbundmagneten erforderlich, den Anteil des Magnetpulvers im Verbundmagneten zu erhöhen, d. h. es ist erforderlich, die Magnetflussdichte zu erhöhen. Jedoch führt dies auf der anderen Seite zu einer mangelhaften Zuverlässigkeit in Bezug auf Korrosionsbeständigkeit, Wärmebeständigkeit und mechanische Festigkeit und ähnliche Eigenschaften. Ferner besteht ein Problem dahingehend, dass das erhaltene Magnetpulver aufgrund seiner hohen Koerzitivkraft eine schlechte Magnetisierbarkeit aufweist.
Im Gegensatz dazu lassen sich mit dem Magnetpulver und dem Verbundmagneten gemäß der Erfindung eine ausreichende Magnetflussdichte und eine angemessene Koerzitivkraft erzielen. Infolgedessen ist es ohne starke Erhöhung des Anteils des Magnetpulvers im Verbundmagneten möglich, einen Verbundmagneten mit hoher Festigkeit und hervorragender Beschaffenheit in Bezug auf Verformbarkeit, Korrosionsbeständigkeit und Magnetisierbarkeit bereitzustellen. Dies ermöglicht es, die Größe des Verbundmagneten zu verringern und sein Leistungsvermögen zu erhöhen, was zur Verringerung der Größe von Motoren und anderen Vorrichtungen, bei denen Magneten verwendet werden, beiträgt.
Ferner kann das erfindungsgemäße Magnetpulver so geformt werden, dass es eine Verbundstruktur mit einer harten magnetischen Phase und einer weichen magnetischen Phase darstellt.
Während es sich beim vorstehend beschriebenen MQP-B-Pulver der Fa. MQI Inc. um eine einphasige Struktur aus einer harten magnetischen Phase handelt, weist das erfindungsgemäße Magnetpulver eine Verbundstruktur auf, bei der ferner eine weiche magnetische Phase mit hoher Magnetisierung vorliegt. Demzufolge weist das erfindungsgemäße Magnetpulver den Vorteil auf, dass die Gesamtmagnetisierung des Systems insgesamt hoch ist. Da ferner die Rückstoßpermeabilität des Verbundmagneten hoch ist, besteht ein Vorteil insofern, als selbst nach Anlegen eines umgekehrten Magnetfelds der Entmagnetisierungsfaktor klein bleibt.
Legierungszusammensetzung des Magnetpulvers
Das erfindungsgemäße Magnetpulver ist aus einer Legierungszusammensetzung der Formel (R_1-aDy_a)_x(Fe_1-bCo_b)_100-x-yB_y zusammengesetzt (wobei R mindestens eine Art eines Seltenerdelements mit Ausnahme von Dy bedeutet, x einen Wert von 7,1-9,9 at-% hat, y einen Wert von 4,6-8,0 at-% hat, a einen Wert von 0,02-0,2 hat und b einen Wert von 0,05-0,20 hat).
Diese Legierungszusammensetzung enthält Dy und ein Seltenerdelement R mit Ausnahme von Dy. Zu Beispielen für die Seltenerdelemente R (ausgenommen Dy) gehören Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Ho, Er, Tm, Yb, Lu und Mischmetall. Diesbezüglich kann R eine Art oder zwei oder mehr Arten dieser Elemente umfassen.
Der Anteil an x der Seltenerdelemente (d. h. R und Dy) wird auf 7,1-9,9 at-% eingestellt. Wenn der Anteil der Seltenerdelemente weniger als 7,1 at-% beträgt, lässt sich eine ausreichende Koerzitivkraft nicht erzielen, so dass die Wirkung der Verbesserung der Koerzitivkraft durch Zugabe von Dy und M, die nachstehend beschrieben wird, nicht in ausreichendem Maße erzielt wird. Wenn andererseits der Anteil der Seltenerdelemente 9,9 at-% übersteigt, so gelingt es nicht, eine ausreichende Magnetflussdichte zu erzielen, was auf den Abfall des Magnetisierungspotentials zurückzuführen ist.
Dabei ist es bevorzugt, dass R die Seltenerdelemente Nd und/oder Pr als Hauptbestandteile umfasst. Der Grund hierfür besteht darin, dass diese Seltenerdelemente die Sättigungsmagnetisierung der harten magnetischen Phase, die die Verbundstruktur (insbesondere die Nanoverbundstruktur) darstellt, verstärkt und ein Erreichen einer zufriedenstellenden Koerzitivkraft in Form eines Magneten bewirkt.
Außerdem ist es bevorzugt, dass R Pr umfasst und dessen Anteil, bezogen auf die Gesamtmasse von R, 5-75% und insbesondere 20-60% beträgt. Der Grund hierfür ist, dass dann, wenn das Verhältnis innerhalb dieses Bereiches liegt, es möglich wird, die Koerzitivkraft (Koerzivität) und die Rechteckigkeit zu verbessern, wobei kaum ein Abfall der remanenten Magnetflussdichte hervorgerufen wird.
Dysprosium (Dy) ist ein Element, das eine Verstärkung der Koerzitivkraft bewirkt. Diesbezüglich beträgt der Anteil (Verhältnis "a" von Dy, bezogen auf den Anteil sämtlicher Seltenerdelemente (R und Dy) 0,02 bis 0,2, vorzugsweise 0,04 bis 0,18 und insbesondere 0,07 bis 0,13. Bei einem derartigen Dy-Gehalt lässt sich eine deutliche Erhöhung der Koerzitivkraft erreichen. Wenn der Gehalt an Dy über diesem Bereich liegt, werden die Rechteckigkeit und das maximale magnetische Energieprodukt bei gleichzeitiger Erhöhung der Koerzitivkraft ebenfalls verbessert. Ferner werden auch die Wärmebeständigkeit und die Korrosionsbeständigkeit verbessert. Wenn jedoch der Anteil sämtlicher Seltenerdelemente weniger als 7,1 at-% beträgt, sind diese, durch Zugabe von Dy erzielbaren Wirkungen nur sehr gering. Wenn ferner der Anteil an Dy die vorstehende Obergrenze übersteigt, ergibt sich eine Verringerung der Magnetisierung.
Kobalt (Co) ist ein Übergangsmetallelement mit ähnlichen Eigenschaften wie Fe. Durch Zugabe von Co (d. h. durch Ersatz eines Teils von Fe durch Co) wird die Curie-Temperatur erhöht und die Temperaturcharakteristik des Magnetpulvers wird verbessert. Wenn jedoch das Substitutionsver hältnis ("b") von Fe durch Co den Wert von 0,30 übersteigt, so fallen tendenziell sowohl die Koerzitivkraft als auch die Magnetflussdichte ab. Für das Substitutionsverhältnis von Fe durch Co wird der Bereich von 0,05-0,20 herangezogen, da in diesem Bereich nicht nur die Temperaturcharakteristik des Magnetpulvers, sondern auch dessen Magnetflussdichte verbessert werden.
Bor (B) ist ein Element, das zur Erzielung hochwertiger magnetischer Eigenschaften von Bedeutung ist. Sein Anteil wird auf 4,6-8,0 at-% eingestellt. Liegt der Anteil von B unter 4,6 at-%, so wird die Rechteckigkeit der B-H (J-H)-Schleife beeinträchtigt. Wenn andererseits der Anteil von B den Wert 8,0 at-% übersteigt, so nimmt die nicht-magnetische Phase zu und dadurch sinkt die Magnetflussdichte scharf ab.
Verbundstruktur
Wie vorstehend ausgeführt, weist das erfindungsgemäße magnetische Material eine Verbundstruktur mit einer weichen magnetischen Phase und einer harten magnetischen Phase auf.
In dieser Verbundstruktur (Nanoverbundstruktur) liegen eine weiche magnetische Phase 10 und eine harte magnetische Phase 11 in einem Muster (Modell) vor, wie es beispielsweise in den 1, 2 oder 3 dargestellt ist, wobei die Dicke der jeweiligen Phasen und die Korngröße in der Größenordnung von Nanometern liegen. Ferner sind die weiche magnetische Phase 10 und die harte magnetische Phase 11 nebeneinander angeordnet (dies umfasst auch den Fall, bei dem diese Phasen über intergranuläre Phasen miteinander benachbart sind), was es ermöglicht, zwischen den Phasen eine magnetische Austauschwechselwirkung vorzunehmen.
Bei einer derartigen Nanoverbundstruktur ist es bevorzugt, dass die durchschnittliche Kristallkorngröße 5 bis 50 nm beträgt, wobei insbesondere die durchschnittliche Kristallkorngröße 10 bis 40 nm beträgt. Liegt die durchschnittliche Kristallkorngröße unter der Untergrenze, so ergibt sich ein zu großer Einfluss der magnetischen Austauschwechselwirkung zwischen den Kristallkörnern, so dass eine Umkehrung der Magnetisierung leicht erfolgt, was dazu führt, dass die Koerzitivkraft beeinträchtigt wird.
Wenn andererseits die durchschnittliche Kristallkorngröße die vorstehende Obergrenze übersteigt, kommt es dazu, dass die Kristallkorngröße grob wird. Da ferner der Einfluss der magnetischen Austauschwechselwirkung geschwächt wird, kommt es dazu, dass die Magnetflussdichte, die Koerzitivkraft, die Rechteckigkeit und das maximale Energieprodukt beeinträchtigt werden.
Diesbezüglich ist darauf hinzuweisen, dass die in den 1 bis 3 dargestellten Muster nur spezielle Beispiele sind und keine Beschränkung hierauf besteht. Beispielsweise können die weiche magnetische Phase 10 und die harte magnetische Phase 11 in 2 gegeneinander ausgetauscht sein.
Die Magnetisierung der weichen magnetischen Phase ändert durch Einwirkung eines äußeren Magnetfelds leicht ihre Orientierung. Wenn daher die weiche magnetische Phase zusammen mit der harten magnetischen Phase vorliegt, zeigt die Magnetisierungskurve des gesamten Systems im zweiten Quadranten des B-H-Diagramms eine abgestufte "Serpentinenkurve". Wenn jedoch die weiche magnetische Phase eine ausreichend geringe Größe aufweist, wird die Magnetisierung der weichen magnetischen Phase ausreichend und stark durch die Kupplung mit der Magnetisierung der umgebenden harten magnetischen Phase in Schranken gehalten, so dass das gesamte System als harte magnetische Phase wirkt.
Ein Magnet mit einer derartigen Verbundstruktur (Nanoverbundstruktur) weist hauptsächlich die folgenden fünf Merkmale auf.

(1) Im zweiten Quadranten des B-N-Diagramms (J-H-Diagramm) springt die Magnetisierung in umgekehrter Richtung zurück (diesbezüglich wird ein derartiger Magnet auch als "Sprungmagnet" bezeichnet).
(2) Er weist eine zufriedenstellende Magnetisierbarkeit auf und kann mit einem relativ geringen Magnetfeld magnetisiert werden.
(3) Die Temperaturabhängigkeit der magnetischen Eigenschaften ist im Vergleich zu dem Fall, bei dem das System nur aus einer harten magnetischen Phase besteht, gering.
(4) Die Veränderungen der magnetischen Eigenschaften im Laufe der Zeit sind gering.
(5) Eine Beeinträchtigung der magnetischen Eigenschaften ist auch dann, wenn der Magnet fein gemahlen ist, nicht festzustellen.

In der vorstehend beschriebenen Legierungszusammensetzung sind die harte magnetische Phase und die weiche magnetische Phase beispielsweise aus den nachstehend angegebenen Bestandteilen zusammengesetzt.
Harte magnetische Phase: R₂TM₁₄B-System (wobei TM ein Übergangsmetall mit einem Gehalt an Fe und Co als Komponenten bedeutet).
Weiche magnetische Phase: TM (insbesondere α-(Fe, Co).
Herstellung von Magnetpulvern
Für die erfindungsgemäßen Magnetpulver ist es bevorzugt, dass sie durch Abschrecken einer geschmolzenen Legierung hergestellt werden. In diesem Fall ist es besonders bevorzugt, dass sie durch Mahlen eines schmelzgesponnenen (abgeschreckten) Bandes hergestellt werden, das durch Abschrecken (Kühlen) und Verfestigen der geschmolzenen Legierung erhalten worden ist. Ein Beispiel für ein derartiges Verfahren wird nachstehend beschrieben.
4 ist eine perspektivische Ansicht zur Darstellung eines Beispiels der Bauweise einer Vorrichtung (Schmelzspinnvorrichtung) zur Herstellung eines magnetischen Materials durch das Ab schreckungsverfahren unter Verwendung einer einzelnen Walze. 5 ist eine Schnittseitenansicht zur Darstellung der Situation in der Nähe des Abschnitts, in der die geschmolzene Legierung mit der Kühlwalze der in 4 dargestellten Vorrichtung kollidiert.
Wie in 4 dargestellt, ist die Schmelzspinnvorrichtung 1 mit einem zylindrischen Körper 2, der zur Aufbewahrung des magnetischen Materials befähigt ist, und einer Kühlwalze 5 versehen, die sich in der Figur relativ zum zylindrischen Körper 2 in Richtung des Pfeils 9A dreht. Eine Düse (Öffnung) 3, die eine geschmolzene Legierung aus dem magnetischen Material injiziert, ist am unteren Ende des zylindrischen Körpers 2 ausgebildet.
Ferner ist eine Heizwendel 4 am äußeren Umfang des zylindrischen Körpers 2 in Nachbarschaft zur Düse 3 angeordnet. Das magnetische Material im zylindrischen Körper 2 wird durch induktive Heizung des Innenraums des zylindrischen Körpers 2 geschmolzen, indem man beispielsweise eine Hochfrequenzwelle an die Wendel 4 anlegt.
Die Kühlwalze 5 ist aus einem Grundteil 51 und einer Oberflächenschicht 52, die eine Umfangsoberfläche 53 der Kühlwalze 5 bildet, aufgebaut.
Das Grundteil 51 kann aus dem gleichen Material wie die Oberflächenschicht 52 gebildet sein. Es ist jedoch bevorzugt, dass die Oberflächenschicht 52 aus einem Material gebildet ist, das eine geringere Wärmeleitfähigkeit als das Material für das Grundteil 51 aufweist.
Obgleich bezüglich des Materials für das Grundteil 51 keine speziellen Beschränkungen bestehen, ist es bevorzugt, dass das Grundteil 51 aus einem metallischen Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit, wie Kupfer oder eine Kupferlegierung, gebildet ist, um die Abführung von Wärme von der Oberflächenschicht 52 so rasch wie möglich zu gewährleisten.
Zu Beispielen für die Oberflächenschicht 52 gehören eine Metalldünnschicht aus Cr, Ni, Pd, W oder dergl., eine Schicht aus einem Metalloxid dieser Metalle und eine keramische Schicht. Unter diesen Schichten wird eine keramische Schicht besonders bevorzugt, da eine derartige keramische Schicht es ermöglicht, den Unterschied in den Abkühlgeschwindigkeiten an der Walzenkontaktoberfläche des schmelzgesponnenen Bandes 8 und an der freien Oberfläche davon zu verringern. Es ist darauf hinzuweisen, dass unter der Walzenkontaktoberfläche des schmelzgesponnenen Bandes 8 eine Oberfläche des schmelzgesponnenen Bandes 8 zu verstehen ist, die sich in Kontakt mit der Kühlwalze 5 befindet. Unter der "freien Oberfläche" ist die gegenüberliegende Oberfläche der Walzenkontaktoberfläche zu verstehen.
Zu Beispielen für keramische Materialien zur Verwendung für die keramische Schicht gehören keramische Oxide, wie Al₂O₃, SiO₂, TiO₂, Ti₂O₃, ZrO₂, Y₂O₃, Bariumtitanat und Strontiumtinanat und dergl.; keramische Nitridmaterialien, wie AlN, Si₃N₄, TiN und BN und dergl.; keramische Carbidmaterialien, wie Graphit, SiC, ZrC, Al₄C₃, CaC₂ und WC und dergl.; und Gemische aus zwei oder mehr dieser keramischen Materialien.
Die Oberflächenschicht 52 kann aus einer Laminatstruktur gebildet sein, die eine Mehrzahl von Schichten unterschiedlicher Zusammensetzungen neben der vorstehend beschriebenen Einzelschichtstruktur umfasst. In diesem Fall ist es bevorzugt, dass die benachbarten Schichten gut aneinander haften oder miteinander verbunden sind. Zu diesem Zweck können diese benachbarten Schichten das gleiche Element enthalten.
Ferner ist es in dem Fall, bei dem die Oberflächenschicht 52 zur vorstehend beschriebenen Einzelschichtstruktur ausgebildet ist, für die Zusammensetzung des Materials der Oberflächenschicht nicht erforderlich, dass sie in Dickenrichtung eine gleichmäßige Verteilung aufweist. Beispielsweise können sich die Anteile der Bestandteile allmählich in Dickenrichtung ändern (d. h. es können abgestufte Materialien verwendet werden).
Die durchschnittliche Dicke der Oberflächenschicht 52 (im Fall der Laminatstruktur deren Gesamtdicke) ist nicht auf einen speziellen Wert beschränkt. Es ist jedoch bevorzugt, dass die durchschnittliche Dicke im Bereich von 0,5-50 μm und insbesondere von 1-20 μm liegt.
Wenn die durchschnittliche Dicke der Oberflächenschicht 52 unter der vorstehend angegebenen Untergrenze liegt, besteht die Möglichkeit, dass die folgenden Probleme auftreten. Je nach dem für die Oberflächenschicht 52 zu verwendenden Material kann es nämlich dazu kommen, dass das Abkühlvermögen zu hoch wird. Bei Verwendung eines derartigen Materials für die Oberflächenschicht 52 wird die Abkühlgeschwindigkeit in der Nähe der Walzenkontaktoberfläche 81 des schmelzgesponnenen Bandes 8 zu hoch, selbst wenn dieses eine erhebliche Dicke aufweist, was dazu führt, dass in diesem Bereich eine amorphe Struktur entsteht. Andererseits ergibt sich in der Nähe der freien Oberfläche 82 des gesponnenen Bandes 8, wo die Wärmeleitfähigkeit relativ gering ist, eine geringe Abkühlgeschwindigkeit, da die Dicke des schmelzgesponnenen Bandes 8 zunimmt, so dass es leicht zu einer groben Kristallkorngröße kommen kann. In diesem Fall ergibt sich nämlich leicht eine grobe Korngröße in der Nähe der freien Oberfläche 82 des erhaltenen schmelzgesponnenen Bandes 8 und es entsteht leicht eine amorphe Struktur in der Nähe der Walzenkontaktoberfläche 81 des schmelzgesponnenen Bandes 8, mit dem Ergebnis, dass sich zufriedenstellende magnetische Eigenschaften nicht erzielen lassen. Selbst wenn dabei die Dicke des schmelzgesponnenen Bandes 8 beispielsweise durch Erhöhung der Umfangsgeschwindigkeit der Kühlwalze 5 gering gehalten wird, um die Kristallkorngröße in der Nähe der freien Oberfläche 82 des schmelzgesponnenen Bandes 8 zu verringern, führt dies wiederum dazu, dass das schmelzgesponnene Band 8 in der Nähe der Walzenkontaktoberfläche 81 des erhaltenen schmelzgesponnenen Bandes 8 eine stärker willkürliche, amorphe Struktur aufweist. Bei einem derartigen schmelzgesponnenen Band 8 besteht die Möglichkeit, dass ausreichende magnetische Eigenschaften nicht erzielt werden, selbst wenn nach der Herstellung eine Wärmebehandlung vorgenommen wird.
Wenn ferner die durchschnittliche Dicke der Oberflächenschicht 52 die vorgenannte Obergrenze übersteigt, ergibt sich eine langsame Abkühlgeschwindigkeit und dadurch eine grobe Kristallkorngröße, was dazu führt, dass schlechte magnetische Eigenschaften erhalten werden.
Die vorstehend beschriebene Schmelzspinnvorrichtung 1 wird in einer Kammer (nicht dargestellt) installiert und vorzugsweise unter solchen Bedingungen betrieben, dass der Innenraum der Kammer mit einem inerten Gas oder einem andersartigen Gas gefüllt ist. Insbesondere ist es zur Verhinderung einer Oxidation des schmelzgesponnenen Bandes 8 bevorzugt, dass es sich bei dem Gas um ein inertes Gas, wie Argongas, Heliumgas, Stickstoffgas oder dergl., handelt.
In der Schmelzspinnvorrichtung 1 wird das magnetische Material (Legierung) in den zylindrischen Körper 2 gegeben und anschließend durch Erwärmen mit der Wendel 4 geschmolzen. Die geschmolzene Legierung 6 wird aus der Düse 3 abgegeben. Anschließend kommt es, wie in 5 dargestellt, zu einer Kollision der geschmolzenen Legierung mit der Umfangsoberfläche 53 der Abkühlwalze 5. Nach Bildung eines flüssigen Materials ("puddle") 7 wird die geschmolzene Legierung 6 rasch abgekühlt, um sie zu verfestigen, während sie entlang der Umfangsoberfläche 53 der sich drehenden Abkühlwalze 5 gezogen wird, wodurch kontinuierlich oder intermittierend ein schmelzgesponnenes Band 8 gebildet wird. Die Walzenoberfläche 81 des auf diese Weise gebildeten schmelzgesponnenen Bandes 8 wird bald von der Umfangsoberfläche 53 abgelöst und das schmelzgesponnene Band 8 bewegt sich in Richtung des Pfeils 9B von 4. Die Verfestigungsgrenzfläche 71 der geschmolzenen Legierung ist in 5 mit einer gestrichelten Linie dargestellt.
Der optimale Bereich der Umfangsgeschwindigkeit der Abkühlwalze 5 hängt von der Zusammensetzung der geschmolzenen Legierung, dem Material (Zusammensetzung) der Oberflächenschicht 52 und dem Oberflächenzustand der Umfangsoberfläche 53 (insbesondere Benetzbarkeit der Oberflächenschicht 52 mit der geschmolzenen Legierung 6) und dergl. ab. Jedoch wird zur Verstärkung der magnetischen Eigenschaften normalerweise eine Umfangsgeschwindigkeit im Bereich von 5 bis 60 m/s und insbesondere von 10 bis 40 m/s bevorzugt. Liegt die Umfangsgeschwindigkeit der Abkühlwalze 5 unter der vorstehenden Untergrenze, so nimmt die Abkühlgeschwindigkeit der geschmolzenen Legierung 6 (flüssiges Material 7) ab. Dabei kommt es tendenziell zu einer Zunahme der Kristallkorngrößen, was dazu führt, dass die magnetischen Eigenschaften verringert werden. Wenn andererseits die Umfangsgeschwindigkeit der Kühlwalze 5 die vorstehende Obergrenze übersteigt, so ergibt sich eine zu hohe Abkühlgeschwindigkeit und dadurch wird die amorphe Struktur dominant. In diesem Fall lassen sich die magnetischen Eigenschaften nicht in ausreichendem Maße verbessern, selbst wenn eine nachstehend beschriebene Wärmebehandlung in einem späteren Stadium vorgenommen wird.
Vorzugsweise weist das auf diese Weise erhaltene schmelzgesponnene Band 8 eine gleichmäßige Breite w und eine gleichmäßige Dicke t auf. In diesem Fall soll die durchschnittliche Dicke t des schmelzgesponnenen Bandes 8 vorzugsweise im Bereich von 10-40 μm und insbesondere im Bereich von 12-30 μm liegen. Liegt die durchschnittliche Dicke t unter der Untergrenze, so wird eine amorphe Struktur dominant, so dass es dazu kommt, dass die magnetischen Eigenschaften nicht in ausreichendem Maße verbessert werden können, selbst wenn in einem späteren Stadium eine Wärmebehandlung vorgenommen wird. Ferner sinkt auch die Produktivität pro Zeiteinheit. Wenn andererseits die durchschnittliche Dicke t die vorstehende Obergrenze übersteigt, so beseht eine Tendenz dahingehend, dass auf der Seite der freien Oberfläche 82 des schmelzgesponnenen Bandes 8 eine grobe Kristallkorngröße entsteht, so dass es dazu kommt, dass die magnetischen Eigenschaften verringert werden.
Ferner kann das erhaltene schmelzgesponnene Band 8 mindestens einer Wärmebehandlung unterzogen werden, um beispielsweise die Rekristallisation der amorphen Struktur und die Homogenisierung der Struktur zu beschleunigen. Als Bedingungen für diese Behandlung kommt beispielsweise eine Erwärmung auf eine Temperatur im Bereich von 400 bis 900°C für eine Zeitspanne von 0,2 bis 300 Minuten in Frage.
Um ferner eine Oxidation zu verhindern, ist es bevorzugt, dass diese Wärmebehandlung unter Vakuum oder unter vermindertem Druck (z. B. im Bereich von 13,3 bis 1,33 × 10^–4 Pa (1 × 10^–1 bis 1 × 10^–6 Torr) oder in einer nicht-oxidierenden Atmosphäre eines Inertgases, wie Stickstoffgas, Argongas, Heliumgas oder dergl., durchgeführt wird.
Das gemäß dem vorstehend beschriebenen Herstellungsverfahren erhaltene schmelzgesponnene Band 8 (bandförmiges magnetisches Material) weist eine mikrokristalline Struktur oder eine Struktur auf, in der Mikrokristalle in einer amorphen Struktur eingeschlossen sind, und besitzt hervorragende magnetische Eigenschaften. Das erfindungsgemäße Magnetpulver wird durch Mahlen des auf diese Weise hergestellten schmelzgesponnenen Bandes 8 erhalten.
Hinsichtlich des Mahlverfahrens für das schmelzgesponnene Band 8 gibt es keine speziellen Beschränkungen. Es können verschiedenartige Mahl- oder Zerkleinerungsvorrichtungen verwendet werden, z. B. eine Kugelmühle, eine Vibrationsmühle, eine Strahlmühle und eine Stiftmühle. Um dabei eine Oxidation zu verhindern, kann der Mahlvorgang unter Vakuum oder unter vermindertem Druck (z. B. bei einem verminderten Druck von 13,3 bis 1,33 × 10^–4 Pa (1 × 10^–1 bis 1 × 10^–6 Torr) oder in einer nicht-oxidierenden Atmosphäre eines Inertgases, wie Stickstoff, Argon, Helium oder dergl., durchgeführt werden.
Hinsichtlich der durchschnittlichen Teilchengröße des Magnetpulvers gibt es keine speziellen Beschränkungen. Jedoch ist es für den Fall, dass das Magnetpulver zur Herstellung der nachstehend beschriebenen Verbundmagneten verwendet wird, zur Verhinderung einer Oxidation des Magnetpulvers und einer Beeinträchtigung der magnetischen Eigenschaften während des Mahlverfahrens bevorzugt, dass die durchschnittliche Teilchengröße im Bereich von 0,5 bis 150 μm, vorzugsweise im Bereich von 0,5 bis 80 μm und insbesondere im Bereich von 1 bis 50 μm liegt.
Um eine bessere Verformbarkeit während des Herstellungsverfahrens des Verbundmagneten zu erzielen, ist es bevorzugt, für einen bestimmten Streuungsgrad der Teilchengrößenverteilung des Magnetpulvers zu sorgen. Dadurch wird es möglich, den Hohlraumanteil (Porosität) des erhaltenen Verbundmagneten zu verringern. Infolgedessen wird es möglich, die Dichte und die mechanische Festigkeit des Verbundmagneten, verglichen mit anderen Verbundmagneten, die die gleiche Menge an Magnetpulver enthalten, zu erhöhen, wodurch man in die Lage versetzt wird, die magnetischen Eigenschaften weiter zu verbessern.
Das auf diese Weise erhaltene Magnetpulver kann einer Wärmebehandlung mit dem Ziel unterworfen werden, beispielsweise den Einfluss der Beanspruchung, die durch den Mahlvorgang entsteht, zu beseitigen und die Kristallkorngröße zu steuern. Die Bedingungen für die Wärmebehandlung bestehen beispielsweise in einer Erwärmung auf eine Temperatur im Bereich von 350 bis 850°C für eine Zeitspanne von 0,2 bis 300 Minuten.
Um eine Oxidation des Magnetpulvers zu verhindern, wird die Wärmebehandlung vorzugsweise unter Vakuum oder unter vermindertem Druck (beispielsweise im Bereich von 13,3 bis 1,33 × 10^–4 Pa (1 × 10^–1 bis 1 × 10^–6 Torr) oder in einer nicht-oxidierenden Atmosphäre eines Inertgases, wie Stickstoffgas, Argongas und Heliumgas, durchgeführt.
Die Koerzitivkraft des auf diese Weise erhaltenen Magnetpulvers (Eigenkoerzitivkraft bei Raumtemperatur) H_cj beträgt 400 bis 750 kA/m. Wenn die Koerzitivkraft unter der Untergrenze liegt, tritt das folgende Problem auf, wenn das Magnetpulver zur Herstellung von Verbundmagneten verwendet wird. Es ergibt sich nämlich in Abhängigkeit vom Verwendungszweck eines Verbundmagneten eine erhebliche Demagnetisierung, wenn ein umgekehrtes Magnetfeld angelegt wird, und es kommt zu einer schlechten Wärmebeständigkeit bei hohen Temperaturen. Wenn andererseits die Koerzitivkraft die vorstehende Obergrenze übersteigt, sinkt die Magnetisierbarkeit. Daher kann durch Einstellen der Koerzitivkraft auf den vorstehend beschriebenen Bereich eine zufriedenstellende Magnetisierung und eine ausreichende Magnetfelddichte auch dann erzielt werden, wenn ein ausreichendes Magnetfeld nicht erhalten werden kann, wenn ein Verbundmagnet einer multipolaren Magnetisierung unterworfen wird.
Das auf diese Weise erhaltene Magnetpulver weist eine zufriedenstellende Fähigkeit zur Bindung mit dem Bindemittelharz (Benetzbarkeit des Bindemittelharzes) auf. Wenn daher ein Verbundmagnet unter Verwendung des vorstehend beschriebenen Magnetpulvers hergestellt wird, ergibt sich eine hohe Festigkeit des Verbundmagneten sowie eine hervorragende Beschaffenheit in Bezug auf Wärmestabilität (Wärmebeständigkeit) und Korrosionsbeständigkeit. Infolgedessen kann der Schluss gezogen werden, dass sich das erfindungsgemäße Magnetpulver zur Herstellung von Verbundmagneten eignet.
Vorstehend wurde das Abschreckverfahren unter Bezugnahme auf ein Verfahren unter Verwendung einer einzigen Walze beschrieben; es kann jedoch auch ein Zwillingswalzenverfahren herangezogen werden. Daneben können weitere Verfahren, z. B. ein Zerstäubungsverfahren, bei dem man sich einer Gaszerstäubung bedient, ein Verfahren mit einer rotierenden Scheibe, ein Schmelzextraktionsverfahren und ein mechanisches Legierungsverfahren (MA), eingesetzt werden. Da ein derartiges Schmelzspinnverfahren die Metallstruktur (Kristallkörner) verfeinern kann, bewirkt es eine Verstärkung der magnetischen Eigenschaften, insbesondere der Koerzitivkraft oder dergl., von Verbundmagneten.
Verbundmagneten und deren Herstellung
Nachstehend findet sich eine Beschreibung des erfindungsgemäßen Verbundmagneten.
Vorzugsweise wird der erfindungsgemäße Verbundmagnet gebildet, indem man das vorstehend beschriebene Magnetpulver unter Verwendung eines Bindemittelharzes (Bindemittel) bindet.
Als Bindemittel können entweder thermoplastische Harze oder hitzehärtende Harze verwendet werden.
Zu Beispielen für thermoplastische Harze gehören Polyamid (wie Nylon 6, Nylon 46, Nylon 66, Nylon 610, Nylon 612, Nylon 11, Nylon 12, Nylon 6-12, Nylon 6-66, Nylon 6T und Nylon 9T); thermoplastisches Polyimid; flüssigkristalline Polymere, wie aromatische Polyester; Polyphenylenoxid; Polyphenylensulfid; Polyolefine, wie Polyethylen, Polypropylen und Ethylen-Vinylacetat-Copolymere; modifizierte Polyolefine; Polycarbonate; Polymethylmethacrylate; Polyester, wie Polyethylenterephthalat und Polybutylenterephthalat; Polyether; Polyetheretherketone; Polyetherimide; Polyacetale; und Copolymere, Mischkörper und Polymerlegierungen mit mindestens einem dieser Materialien als Hauptbestandteil. Dabei kann ein Gemisch aus zwei oder mehr Arten dieser Materialien verwendet werden.
Unter diesen Harzen wird ein Harz mit einem Gehalt an Polyamid als Hauptbestandteil besonders bevorzugt, und zwar im Hinblick auf die hervorragende Verformbarkeit und hohe mechanische Festigkeit. Ferner wird auch ein Harz mit einem Gehalt an einem flüssigkristallinen Polymeren und/oder einem Polyphenylensulfid als Hauptbestandteil bevorzugt, und zwar im Hinblick auf eine Erhöhung der Wärmebeständigkeit. Ferner weisen diese thermoplastischen Harze eine hervorragende Verknetbarkeit mit dem Magnetpulver auf.
Diese thermoplastischen Harze bieten den Vorteil, dass breite Wahlmöglichkeiten bestehen. Beispielsweise ist es möglich, ein thermoplastisches Harz mit guter Verformbarkeit zu verwenden oder ein thermoplastisches Harz mit guter Wärmebeständigkeit und mechanischer Festigkeit zu verwenden, indem man die entsprechenden Arten, die Copolymerisation oder dergl. in entsprechender Weise wählt.
Zu Beispielen für hitzehärtende Harze gehören verschiedenartige Epoxyharze vom Bisphenoltyp, Novolaktyp, und Harze auf der Basis von Naphthalin, Phenolharze, Harnstoffharze, Melaminharze, Polyesterharze (oder ungesättigte Polyesterharze), Polyimidharze, Siliconharze, Polyurethanharze und dergl. Dabei kann ein Gemisch aus zwei oder mehr Arten dieser Materialien verwendet werden.
Unter diesen Harzen werden Epoxyharze, Phenolharze, Polyimidharze und Siliconharze bevorzugt, und zwar im Hinblick auf ihr besonders günstiges Verhalten bei der Verformung, ihre hohe mechanische Festigkeit und ihre hohe Wärmebeständigkeit. Dabei wird ein Epoxyharz besonders bevorzugt. Diese hitzehärtenden Harze weisen auch eine hervorragende Verknetbarkeit mit dem Magnetpulver auf und ergeben eine homogene Beschaffenheit (Gleichmäßigkeit) beim Verkneten.
Diese hitzehärtenden Harze können bei Raumtemperatur entweder in einem flüssigen Zustand oder in einem festen (pulverförmigen) Zustand vorliegen, wenn sie ungehärtet sind.
Der vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Verbundmagnet lässt sich beispielsweise folgen dermaßen herstellen. Zunächst werden das Magnetpulver, ein Bindemittelharz und ein Additiv (Antioxidationsmittel, Gleitmittel oder dergl.) je nach Bedarf vermischt und verknetet (Warmkneten), um eine Verbundmagnet-Zusammensetzung (Masse) zu bilden. Anschließend wird die auf diese Weise erhaltene Verbundmagnet-Zusammensetzung an einem Ort, der frei von Magnetfeldern ist, durch ein Formgebungsverfahren, z. B. durch Pressformgebung, Extrusionsformgebung oder Spritzgießformgebung, zu einer erwünschten Magnetform geformt. Wenn es sich beim Bindemittelharz um einen hitzehärtenden Typ handelt, wird der erhaltene rohe Pressformkörper nach der Formgebung durch Erwärmen oder dergl. gehärtet.
Bei diesen drei Typen von Formgebungsverfahren weisen die Extrusionsformgebung und die Spritzgießformgebung (insbesondere die Spritzgießformgebung) Vorteile insofern auf, als sich eine große Breite bei der Wahl der Gestalt sowie eine hohe Produktivität und dergl. ergeben. Jedoch ist es bei diesen Formgebungsverfahren erforderlich, eine ausreichend hohe Fließfähigkeit der Masse in der Formgebungsmaschine zu gewährleisten, um eine zufriedenstellende Formbarkeit zu erreichen. Aus diesem Grund ist es bei diesen Verfahren nicht möglich, den Anteil des Magnetpulvers zu erhöhen, d. h. es ist nicht möglich, Verbundmagneten mit hoher Dichte herzustellen, verglichen mit dem Pressformgebungsverfahren. Erfindungsgemäß ist es jedoch möglich, eine hohe Magnetflussdichte zu erzielen, wie nachstehend ausgeführt wird, so dass sich hervorragende magnetische Eigenschaften erreichen lassen, und zwar auch ohne Herstellung eines Verbundmagneten von hoher Dichte. Dieser erfindungsgemäße Vorteil kann auch auf den Fall ausgedehnt werden, bei dem Verbundmagneten durch Extrusionsformgebung oder durch Spritzgießformgebung hergestellt werden.
Hinsichtlich des Anteils des Magnetpulvers im Verbundmagneten gibt es keine speziellen Beschränkungen. Der Anteil wird normalerweise unter Berücksichtigung der Art des Formgebungsverfahrens und der Verträglichkeit zwischen Formgebung und hochwertigen magnetischen Eigenschaften festgelegt. Vorzugsweise liegt der Anteil im Bereich von 75-99,5 Gew.-% und insbesondere im Bereich von 85-97,5 Gew.-%.
Speziell soll im Fall eines Verbundmagneten, der durch das Pressformgebungsverfahren herzustellen ist, der Anteil des Magnetpulvers vorzugsweise im Bereich von 90-99,5 Gew.-% und insbesondere im Bereich von 93-98,5 Gew.-% liegen.
Ferner soll im Fall eines Verbundmagneten, der durch das Extrusionsformgebungsverfahren oder das Spritzgießformgebungsverfahren herzustellen ist, der Anteil des Magnetpulvers vorzugsweise im Bereich von 75-98 Gew.-% und insbesondere im Bereich von 85-97 Gew.-% liegen.
Die Dichte ρ des Verbundmagneten wird durch Faktoren, wie spezifisches Gewicht des im Magneten enthaltenen Magnetpulvers und Anteil des Magnetpulvers sowie Hohlraumanteil (Porosität) des Verbundmagneten und dergl., festgelegt. In erfindungsgemäßen Verbundmagneten ist die Dichte ρ nicht auf einen bestimmten Wert beschränkt, sie liegt jedoch vorzugsweise im Bereich von 4,5-6,6 Mg/m³ und insbesondere im Bereich von 5,5-6,4 Mg/m³.
Da erfindungsgemäß die Magnetflussdichte und die Koerzitivkraft des Magnetpulvers hoch sind, kann der aus dem Magnetpulver gebildete Verbundmagnet selbst dann hervorragende magnetische Eigenschaften (insbesondere ein hohes maximales magnetisches Energieprodukt (BH)_max) aufweisen, wenn der Anteil des Magnetpulvers relativ gering ist. Diesbezüglich braucht nicht erwähnt zu werden, dass sich hervorragende magnetische Eigenschaften durch Verbundmagneten, die einen hohen Anteil an Magnetpulver enthalten, erreichen lassen.
Die Gestalt, die Abmessungen und dergl. des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Verbundmagneten unterliegen keinen speziellen Beschränkungen. Was die Gestalt betrifft, so sind beispielsweise alle Gestalten, wie Säulen, prismaartige Gestalten, Zylinder (ringförmige), kreisförmige Gestalten, plattenartige Gestalten, Gestalten in Form einer gekrümmten Platte und dergl. akzeptabel. Was die Abmessungen betrifft, so sind sämtliche Größen, beginnend mit großen Abmessungen bis zu ultraminiaturisierten Produkten akzeptabel. Wie jedoch wiederholt in der Beschreibung ausgeführt, erweist sich die vorliegende Erfindung als besonders vorteilhaft bei der Miniaturisierung und Ultraminiaturisierung des Verbundmagneten.
Ferner wird es im Hinblick auf die vorstehend beschriebenen Vorteile bevorzugt, dass der erfindungsgemäße Verbundmagnet einer multipolaren Magnetisierung unterliegt, so dass er Multipole aufweist.
Ferner ist es erfindungsgemäß bevorzugt, dass der Verbundmagnet die folgenden Bedingungen erfüllt.

(1) Die Koerzitivkraft (H_CJ) des Verbundmagneten (d. h. die Eigenkoerzitivkraft bei Raumtemperatur) soll im Bereich von 400 bis 750 kA/m liegen. Dabei ist es bevorzugt, dass die Koerzitivkraft im Bereich von 430 bis 720 kA/m liegt. Wenn die Koerzitivkraft unter der Untergrenze liegt, erfolgt eine erhebliche Entmagnetisierung, wenn je nach der Verwendung des Motors ein umgekehrtes Magnetfeld angelegt wird, und die Wärmebeständigkeit bei hoher Temperatur wird beeinträchtigt. Wenn andererseits die Koerzitivkraft die vorstehende Obergrenze übersteigt, wird die Magnetisierbarkeit beeinträchtigt. Somit kann durch Einstellen der Koerzitivkraft (H_CJ) auf den vorstehenden Bereich für den Fall, dass der Verbundmagnet (insbesondere ein zylindrischer Magnet) einer multipolaren Magnetisierung unterworfen wird, eine zufriedenstellende Magnetisierung bei ausreichend hoher Magnetflussdichte erreicht werden, selbst wenn ein ausreichend hohes Magnetisierungsfeld nicht gewährleistet werden kann, was es ermöglicht, ein hochwertiges Leistungsvermögen des Verbundmagneten, insbesondere eines Verbundmagneten für einen Motor, zu erzielen.
(2) Das maximale magnetische Energieprodukt (BH)_max des Verbundmagneten soll vorzugsweise 50 kJ/m³ oder mehr, insbesondere 60 kJ/m³ oder mehr betragen und insbesondere im Bereich von 70 bis 120 kJ/m³ liegen. Wenn das maximale magnetische Energieprodukt (BH)_max zu gering ist, kommt es dazu, dass je nach Art und Bauweise bei Verwendung für Motoren kein ausreichendes Drehmoment erzielt wird.
(3) Vorzugsweise sollen die Verbundmagneten die folgende Beziehung (I) zwischen dem maximalen magnetischen Energieprodukt (BH)_max und der Dichte ρ (Mg/m³) erfüllen. 2,10 ≤ (BH)max/ρ2[× 10–9 J·m3/g2] (I)Diesbezüglich ist es insbesondere bevorzugt, dass die folgende Beziehung (II) zwischen dem maximalen magnetischen Energieprodukt (BH)_max und der Dichte ρ (Mg/m³) statt der vorstehenden Beziehung (I) erfüllt wird. Insbesondere wird die folgende Beziehung (III) zwischen diesen beiden Parametern erfüllt. 2,2 ≤ (BH)max/ρ2[× 10–9 J·m3/g2] ≤ 3,2 (II) 2,3 ≤ (BH)max/ρ2[× 10–9 J·m3/g2] ≤ 3,1 (III)Wenn der Wert von (BH)_max/ρ²[× 10^–9 J·m³/g²] unter der Untergrenze der vorstehenden Beziehungen liegt, ist es nicht möglich, ausreichende magnetische Eigenschaften zu erzielen, es sei denn, die Dichte des Magneten wird erhöht, d. h. der Anteil des Magnetpulvers im Magneten wird gesteigert. Jedoch führt dies wiederum zu Schwierigkeiten insofern, als die verfügbaren Formgebungsverfahren begrenzt sind, die Herstellungskosten gesteigert werden und die Verformbarkeit aufgrund einer verringerten Menge an Bindemittelharz vermindert wird. Wenn ferner magnetische Eigenschaften eines bestimmten Niveaus erreicht werden sollen, nimmt notwendigerweise das Volumen (Größe) des Magneten zu, was zu Schwierigkeiten bei der Miniaturisierung von Vorrichtungen, wie Motoren, führt.
(4) Der Verbundmagnet soll die folgende Beziehung (IV) zwischen der remanenten Magnetflussdichte Br(T) und der Dichte ρ (Mg/m³) erfüllen. 0,125 ≤ Br/ρ[× 10–6 T·m3/g] (IV)Diesbezüglich ist es bevorzugt, dass die folgende Beziehung (V) zwischen der remanenten Magnetflussdichte Br(T) und der Dichte ρ (Mg/m³) erfüllt wird. Insbesondere wird die folgende Beziehung (VI) erfüllt. 0,128 ≤ Br/ρ[× 10–6 T·m3/g] ≤ 0,16 (V) 0,13 ≤ Br/ρ[× 10–6 T·m3/g] ≤ 0,155 (VI)Wenn der Wert von Br/ρ[× 10^–6 T·m³/g] unter der Untergrenze der Beziehung (I) liegt, ist es nicht möglich, eine ausreichende Magnetflussdichte zu erzielen, es sei denn die Dichte des Magneten wird erhöht, d. h. der Anteil des Magnetpulvers im Magneten wird gesteigert. Jedoch führt dies wiederum zu Schwierigkeiten insofern, als die verfügbaren Formgebungsverfahren begrenzt sind, die Herstellungskosten gesteigert werden und die Verformbarkeit aufgrund einer verringerten Menge an Bindemittelharz vermindert wird. Wenn ferner eine Magnetflussdichte in einer bestimmten Höhe erreicht werden soll, nimmt notwendigerweise das Volumen des Magneten zu, was zu Schwierigkeiten bei der Miniaturisierung von Vorrichtungen, wie Motoren, führt.
(5) Es ist bevorzugt, dass der absolute Wert des irreversiblen Flussverlustes (d. h. anfänglicher Flussverlust) 6,2% oder weniger beträgt, wobei es besonders bevorzugt ist, dass der absolute Wert 5,0% oder weniger beträgt. Ganz besonders bevorzugt ist es, dass der absolute Wert 4,0% oder weniger beträgt. Dies ermöglicht es, einen Verbundmagneten mit hervorragender Wärmestabilität (Wärmebeständigkeit) zu erhalten.

BEISPIELE
Nachstehend werden Beispiele, die der vorliegenden Erfindung entsprechen, vorgelegt.
Beispiel 1
Magnetpulver mit einer durch die Formel (Nd_1-aDy_a)_8,7Fe_RestCo_7,5B_5,6 wiedergegebenen Legierungszusammensetzung wurden gemäß dem nachstehend beschriebenen Verfahren erhalten. Dabei wurden 6 Typen von Magnetpulvern erhalten, indem das Verhältnis von Nd und Dy variiert wurde.
Zunächst wurden die einzelnen Materialien Nd, Dy, Fe, Co und B ausgewogen und sodann zur Herstellung eines Rohlegierungsblocks gegossen.
Eine Schmelzspinnvorrichtung 1 gemäß der Darstellung in den 4 und 5 wurde vorbereitet. Der Rohlegierungsblock wurde in ein Quarzrohr 2 mit einer Düse 3 (kreisförmige Öffnung mit einem Durchmesser von 0,6 mm) am Boden gebracht. Nach Evakuieren des Innenraums einer Kammer, in der die Schmelzspinnvorrichtung 1 installiert war, wurde ein Inertgas (Ar-Gas) eingeleitet, um eine Atmosphäre mit den angestrebten Temperatur- und Druckwerten zu bilden.
Die Kühlwalze 5 der Schmelzspinnvorrichtung 1 wurde am äußeren Umfang des Grundteils 51 aus Cu mit einer Oberflächenschicht 52 versehen. Die Oberflächenschicht 52 war aus ZrC gebildet und wies eine Dicke von etwa 5 μm auf. Der Durchmesser der Kühlwalze 5 betrug 200 mm.
Anschließend wurde die Blockprobe im Quarzrohr 2 durch Hochfrequenz-Induktionsheizung geschmolzen. Ferner wurden der Einspritzdruck (Druckunterschied zwischen dem Innendruck des Quarzrohrs 2 und dem Atmosphärendruck) und die Umfangsgeschwindigkeit so eingestellt, dass ein schmelzgesponnenes Band erhalten wurde. Die Dicke des auf diese Weise erhaltenen schmelzgesponnenen Bandes betrug etwa 20 μm.
Sodann wurde das schmelzgesponnene Band grob zerkleinert. Das Pulver wurde 300 Sekunden einer Wärmebehandlung bei 680°C in einer Argongas-Atmosphäre unterzogen. Auf diese Weise wurden sechs Typen von Magnetpulvern erhalten, bei denen die Anteile an Nd und Dy verändert waren.
Sodann wurden die einzelnen Magnetpulver zur Einstellung der Teilchengröße (in einer Argongas-Atmosphäre) mit einer Mahlvorrichtung gemahlen. Auf diese Weise wurden die Magnetpulver der Proben 1 bis 6, die jeweils einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 60 μm aufwiesen, erhalten.
Auf die gleiche Weise wie die vorstehend beschriebenen Magnetpulver wurde ein Magnetpulver mit einer Legierungszusammensetzung der Formel (Nd_0,7Pr_0,2Dy_0,1)_8,7Fe_RestCo_7,5B_5,6 erhalten (Probe Nr. 7).
Zur Analyse der Phasenstruktur der erhaltenen Magnetpulver wurden die einzelnen Magnetpulver einer Röntgenbeugung unter Verwendung der Cu-Ka-Linie bei einem Beugungswinkel von 20°-60° unterworfen. Aus dem auf diese Weise erhaltenen Beugungsmuster wurden das Vorliegen von Beugungspeaks einer harten magnetischen Phase, R₂(Fe, Co)₁₄B-Phase und einer weichen magnetischen Phase, α-(Fe, Co)-Phase, bestätigt. Ferner wurde durch das Beobachtungsergebnis unter Verwendung eines Transmissionselektronenmikroskops (TEM) die Bildung einer Verbundstruktur (Nanoverbundstruktur) in den einzelnen Magnetpulvern bestätigt. Außerdem wurde in den einzelnen Magnetpulvern die durchschnittliche Kristallkorngröße gemessen. Ferner wurde für jedes Magnetpulver die Koerzitivkraft H_CJ unter Verwendung eines vibrierenden Probenmagnetometers (VSM) gemessen. Die Temperatur bei der Messung betrug 23°C (Raumtemperatur). Das Verhältnis "a" des Anteils an Dy zum Gesamtanteil der Seltenerdelemente, die durchschnittliche Kristallkorngröße und die Koerzitivkraft H_CJ der einzelnen Magnetpulver sind in der beigefügten Tabelle 1 aufgeführt.
Wie aus Tabelle 1 ersichtlich ist, weisen sämtliche Magnetpulver der Proben Nr. 2 bis 5 und 7 (bei denen es sich um erfindungsgemäße Magnetpulver handelt) ausgezeichnete magnetische Eigenschaften auf (d. h. eine hervorragende Koerzitivkraft H_CJ), während das Magnetpulver der Probe Nr. 1 (Magnetpulver des Vergleichsbeispiels) eine schlechte Koerzitivkraft H_CJ zeigt.
Aus Tabelle 1 lässt sich der Schluss ziehen, dass dann, wenn das Verhältnis des Anteils von Dy zum Gesamtanteil der Seltenerdelemente 0,02 bis 0,2 beträgt, sich eine hervorragende Koerzitivkraft H_CJ erzielen lässt.
Anschließend wurde aus jedem der Magnetpulver eine Zusammensetzung (Masse) für einen Verbundmagneten hergestellt, indem das Magnetpulver mit einem Epoxyharz vermischt wurde. Dabei wurde das Mischungsverhältnis (bezogen auf das Gewicht) des Magnetpulvers zum Epoxyharz so eingestellt, wie es bei den entsprechenden Verbundmagneten üblich ist. Speziell betrug in den einzelnen Verbundmagneten der Anteil des Magnetpulvers etwa 98 Gew.-%.
Sodann wurden die auf diese Weise erhaltenen Massen zu einer granulierten Beschaffenheit zerkleinert. Anschließend wurde die granulierte Substanz gewogen und in ein Werkzeug einer Pressvorrichtung gefüllt und (in Abwesenheit eines Magnetfelds) unter einem Druck von 7 Tonnen/cm² verpresst. Anschließend wurde der Formkörper aus dem Werkzeug entnommen und durch Erwärmen auf eine Temperatur von 150°C gehärtet. Man erhielt einen Verbundmagneten mit säulenförmiger Gestalt mit einem Durchmesser von 10 mm und einer Höhe von 7 mm.
Sodann wurde eine Pulsmagnetisierung an jedem dieser Verbundmagneten unter einer magneti schen Feldstärke von 3,2 MA/m durchgeführt. Die magnetischen Eigenschaften (remanente Magnetflussdichte Br, Eigenkoerzitivkraft (H_CJ) und maximales magnetisches Energieprodukt (BH)_max) wurden unter Verwendung eines Gleichstrom-Fluxmeters (hergestellt und vertrieben von der Fa. Toei Industry Co., Ltd. unter der Produktbezeichnung TRF-5BH) bei einem Maximum des angelegten Magnetfelds von 2,0 MA/m gemessen. Die Messtemperatur betrug 23°C (d. h. Raumtemperatur).
Anschließend wurde die Wärmebeständigkeit (Wärmestabilität) der einzelnen Verbundmagneten geprüft. Die Wärmebeständigkeit wurde durch Messen des irreversiblen Flussverlustes (anfänglicher Flussverlust), der erhalten wurde, wenn der Verbundmagnet 1 Stunde bei 100°C gehalten wurde und sodann die Temperatur auf Raumtemperatur gesenkt wurde, (wonach die Bewertung vorgenommen wurde) erhalten. Diesbezüglich ist darauf hinzuweisen, dass die Wärmebeständigkeit (Wärmestabilität) um so besser ist, je geringer der absolute Wert des irreversiblen Flussverlustes (anfänglicher Flussverlust) ist.
Die Dichte der einzelnen Verbundmagneten wurde nach dem Archimedes-Prinzip gemessen.
Die Ergebnisse dieser Messungen und die Werte für (BH)_max/ρ² und Br/ρ sind in der beigefügten Tabelle 2 aufgeführt.
Wie aus der beigefügten Tabelle 2 ersichtlich ist, weisen die einzelnen Verbundmagneten der Proben Nr. 2 bis 5 und Nr. 7 (erfindungsgemäße Verbundmagneten) hervorragende magnetische Eigenschaften (d. h. hervorragende remanente Magnetflussdichte Br, maximales magnetisches Energieprodukt (BH)_max und Eigenkoerzitivkraft H_CJ) auf. Ferner weisen diese Verbundmagneten jeweils einen geringen absoluten Wert des irreversiblen Flussverlustes auf, so dass die Wärmestabilität (Wärmebeständigkeit) dieser Verbundmagneten hervorragend ist.
Im Gegensatz dazu weisen die Verbundmagneten der Proben Nr. 1 und 6 (Verbundmagneten gemäß Vergleichsbeispielen) schlechte magnetische Eigenschaften und einen hohen absoluten Wert des irreversiblen Flussverlustes auf, so dass die Wärmestabilität (Wärmebeständigkeit) dieser Magneten gering ist.
Wie vorstehend ausgeführt, weisen die Verbundmagneten, die unter Verwendung der Magnetpulver, bei denen das Verhältnis "a" des Anteils von Dy zum Anteil sämtlicher Seltenerdelemente im Bereich von 0,02 bis 0,2 liegt, hervorragende magnetische Eigenschaften und eine hervorragende Wärmestabilität (Wärmebeständigkeit) auf.
Wirkungen der Erfindung
Wie vorstehend ausgeführt, lassen sich erfindungsgemäß die folgenden Wirkungen erzielen.
Da die einzelnen Magnetpulver eine vorgegebene Menge an Dy enthalten und eine Verbundstruktur mit einer weichen magnetischen Phase und einer harten magnetischen Phase aufweisen, besitzen sie eine hohe Magnetisierung und zeigen hervorragende magnetische Eigenschaften. Insbesondere sind die Eigenkoerzitivkraft und die Rechteckigkeit verbessert.
Der absolute Wert des irreversiblen Flussverlustes ist gering und es lässt sich eine hervorragende Wärmebeständigkeit (Wärmestabilität) erzielen.
Aufgrund der hohen Magnetflussdichte, die erfindungsgemäß gewährleistet wird, ist es möglich, einen Verbundmagneten mit hochwertigen magnetischen Eigenschaften zu erhalten, auch wenn der Magnet isotrop ist. Da sich insbesondere magnetische Eigenschaften, die gleichwertig oder besser als die eines herkömmlichen isotropen Verbundmagneten sind, mit einem Verbundmagneten, der im Vergleich zu einem herkömmlichen isotropen Verbundmagneten ein geringeres Volumen aufweist, erzielen lassen, ist es möglich, einen Hochleistungsmotor von geringerer Größe bereitzustellen.
Da außerdem eine höhere Magnetflussdichte gewährleistet werden kann, ist bei der Herstellung eines Verbundmagneten ein ausreichend hohes magnetisches Leistungsvermögen erzielbar, ohne dass man irgendwelche Maßnahmen zur Erhöhung der Dichte des Verbundmagneten ergreift. Infolgedessen lassen sich die Maßhaltigkeit, die mechanische Festigkeit, die Korrosionsbeständigkeit, die Wärmebeständigkeit (Wärmestabilität) und dergl. zusätzlich zu einer Verbesserung der Verformbarkeit verbessern, so dass es möglich ist, in einfacher Weise unter hoher Zuverlässigkeit einen Verbundmagneten herzustellen.
Da die Magnetisierbarkeit des erfindungsgemäßen Verbundmagneten hervorragend ist, ist es möglich, einen Magneten bei einem geringen Magnetisierungsfeld zu magnetisieren. Insbesondere lässt sich eine multipolare Magnetisierung oder dergl. in einfacher und zuverlässiger Weise erreichen. Außerdem lässt sich eine hohe Magnetflussdichte erzielen.
Da für den Verbundmagneten keine hohe Dichte erforderlich ist, eignet sich die vorliegende Erfindung für Herstellungsverfahren, wie eine Extrusionsformgebung oder eine Spritzgießformgebung, bei denen eine Formgebung bei hoher Dichte schwierig ist, verglichen mit dem Pressformgebungsverfahren. Die vorstehend beschriebenen Wirkungen lassen sich ferner in einem durch diese Formgebungsverfahren hergestellten Verbundmagneten realisieren. Demzufolge können verschiedene Formgebungsverfahren in selektiver Weise herangezogen werden. Dadurch lassen sich die Wahlmöglichkeiten für die Gestalt des Verbundmagneten erweitern.
Schließlich ist darauf hinzuweisen, dass die vorliegende Erfindung durch die vorstehend beschriebenen Beispiele nicht beschränkt wird. Es können zahlreiche Abänderungen oder Hinzufügungen gemacht werden, ohne dass der Schutzumfang der Erfindung, der durch die folgenden Ansprüche festgelegt wird, verlassen wird.
Tabelle 1
Tabelle 2

Claims

Magnetpulver, zusammengesetzt aus einer Legierungszusammensetzung der Formel (R_1-aDY_a)_x(Fe_1-bCo_b)_100-x-yB_y (wobei R mindestens eine Art eines Seltenerdelements mit Ausnahme von Dy bedeutet, x einen Wert von 7,1-9,9 at-% hat, y einen Wert von 4,6-8,0 at-% hat, a einen Wert von 0,02-0,2 hat und b einen Wert von 0,05-0,20 hat), wobei das Magnetpulver aus einer Verbundstruktur mit einer weichen magnetischen Phase und einer harten magnetischen Phase zusammengesetzt ist und die Eigenkoerzitivkraft (H_CJ) des Magnetpulvers bei Raumtemperatur im Bereich von 400-750 kA/m liegt.
Magnetpulver nach Anspruch 1, bei dem das Magnetpulver durch Mahlen eines schmelzgesponnenen Bandes erhalten worden ist.
Magnetpulver nach Anspruch 2, bei dem die Dicke des schmelzgesponnenen Bandes 10-40 μm beträgt.
Magnetpulver nach Anspruch 2, bei dem das schmelzgesponnene Band dadurch erhalten wird, dass eine geschmolzene Legierung aus einem magnetischen Material mit einer Umfangsoberfläche einer Kühlwalze, die gedreht wird, zur Kollision gebracht wird, um gekühlt und anschließend verfestigt zu werden.
Magnetpulver nach Anspruch 4, bei dem die Kühlwalze eine Walzengrundlage aus einem Metall oder einer Legierung und eine äußere Oberflächenschicht, die auf einem äußeren Umfangsbereich der Walzengrundlage zur Bildung der Umfangsoberfläche vorgesehen ist, umfasst, wobei die äußere Oberflächenschicht der Kühlwalze eine Wärmeleitfähigkeit aufweist, die geringer als die Wärmeleitfähigkeit der Walzengrundlage ist.
Magnetpulver nach Anspruch 5, bei dem die äußere Oberflächenschicht der Kühlwalze aus einem keramischen Material gebildet ist.
Magnetpulver nach Anspruch 1, bei dem R Seltenerdelemente umfasst, die vorwiegend Nd und/oder Pr enthalten.
Magnetpulver nach Anspruch 1, bei dem R Pr umfasst und dessen Anteil, bezogen auf die Gesamtmasse von R, 5-75% beträgt.
Magnetpulver nach Anspruch 1, bei dem das Magnetpulver aus einer Verbundstruktur mit einer weichen magnetischen Phase und einer harten magnetischen Phase zusammengesetzt ist.
Magnetpulver nach Anspruch 1, bei dem das Magnetpulver mindestens 1-mal während des Herstellungsverfahrens oder nach seiner Herstellung einer Wärmebehandlung unterzogen wird.
Magnetpulver nach Anspruch 1, bei dem die durchschnittliche Kristallkorngröße des Magnetpulvers 5-50 nm beträgt.
Magnetpulver nach Anspruch 1, bei dem die durchschnittliche Teilchengröße des Magnetpulvers 0,5-150 μm beträgt.
Verfahren zur Herstellung eines Magnetpulvers, bei dem ein schmelzgesponnenes Band dadurch erhalten wird, dass eine geschmolzene Legierung aus einem magnetischen Material mit einer Umfangsoberfläche einer Kühlwalze, die gedreht wird, zur Kollision gebracht wird, um gekühlt und anschließend verfestigt zu werden, und bei dem anschließend das erhaltene schmelzgesponnene Band zu einem Magnetpulver gemahlen wird, wobei das Magnetpulver aus einer Legierungszusammensetzung der Formel (R_1-aDY_a)_x(Fe_1-bCo_b)_100-x-yB_y (wobei R mindestens eine Art eines Seltenerdelements mit Ausnahme von Dy bedeutet, x einen Wert von 7,1-9,9 at-% hat, y einen Wert von 4,6-8,0 at-% hat, a einen Wert von 0,02-0,2 hat und b einen Wert von 0,05-0,20 hat) zusammengesetzt ist, wobei das Magnetpulver aus einer Verbundstruktur mit einer weichen magnetischen Phase und einer harten magnetischen Phase zusammengesetzt ist und die Eigenkoerzitivkraft (H_CJ) des Magnetpulvers bei Raumtemperatur im Bereich von 400-750 kA/m liegt.
Verbundmagnet, gebildet durch Binden eines Magnetpulvers mit einem Bindemittelharz, bei dem das Magnetpulver aus einer Legierungszusammensetzung der Formel (R_1-aDY_a)_x(Fe_1-bCo_b)_100-x-yB_y (wobei R mindestens eine Art eines Seltenerdelements mit Ausnahme von Dy bedeutet, x einen Wert von 7,1-9,9 at-% hat, y einen Wert von 4,6-8,0 at-% hat, a einen Wert von 0,02-0,2 hat und b einen Wert von 0,05-0,20 hat) zusammengesetzt ist, wobei das Magnetpulver aus einer Verbundstruktur mit einer weichen magnetischen Phase und einer harten magnetischen Phase zusammengesetzt ist und die Eigenkoerzitivkraft (H_CJ) des Magnetpulvers bei Raumtemperatur im Bereich von 400-750 kA/m liegt.
Verbundmagnet nach Anspruch 14, bei dem die Eigenkoerzitivkraft (H_CJ) des Verbundmagneten bei Raumtemperatur im Bereich von 400-750 kA/m liegt.
Verbundmagnet nach Anspruch 14, bei dem das maximale magnetische Energieprodukt (BH)_max [kJ/m³] 50 kJ/m³ oder mehr beträgt.
Verbundmagnet nach Anspruch 14, bei dem, wenn die Dichte des isotropen Verbundmagneten ρ [Mg/m³] ist, das maximale magnetische Energieprodukt (BH)_max [kJ/m³] bei Raumtemperatur die folgende Beziehung erfüllt: (BH)_max/ρ²[× 10^–9 J·m³/g²] ≥ 2,10.
Verbundmagnet nach Anspruch 14, bei dem dann, wenn die Dichte des isotropen Verbundmagneten ρ [Mg/m³] ist, die remanente Magnetflussdichte Br(T) bei Raumtemperatur die folgende Beziehung erfüllt: Br/ρ[× 10^–6 T·m³/g] ≥ 0,125.
Verbundmagnet nach Anspruch 14, bei dem der absolute Wert des irreversiblen Flussverlustes (anfänglicher Flussverlust) weniger als 6,2% beträgt.