专利名称：磁性材料及使用该磁性材料的电动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及不使用重稀土元素的磁性材料及使用该磁性材料的电动机。
背景技术：
专利文献1 5公开了现有的包含氟化物或氟氧化物(oxy-fluoride)的稀土烧结磁体。而且，专利文献6公开的是将稀土氟化物的微粉末(1 20 μ m)与NdFeB粉混合。 另外，专利文献7的巴西专利记载的是将SmJe17氟化的例子。专利文献1日本特开2003-282312号公报专利文献2日本特开2006-303436号公报专利文献3日本特开2006-303435号公报专利文献4日本特开2006-303434号公报专利文献5日本特开2006-303433号公报专利文献6美国专利2005/0081959号公报专利文献7巴西专利9701631-4A
发明内容
发明要解决的课题上述现有的发明公开的是使Nd-Fe-B系磁性材料或Sm-i^e系材料与包含氟的化合物反应而成的磁体，尤其是推测为通过使氟与Smfe17K应而由氟原子的导入引起的晶格膨胀及居里温度的上升效果。但是，公开的SmFeF系材料的居里温度低为155°C，磁化强度的值不清楚，没有公开氟存在于主相中之类的分析。即使利用氟化处理的氟的分析中对实施了氟化处理的整个试样进行分析可检测到氟，也不能证明氟存在于主相中。这是因为由于氟化处理导致各种氟化物形成于被处理材料的表面，伴随该表面的氟化物中的氟以检测技术检测的氟浓度也不能确定主相(具有构成晶粒或粉末的主结构的铁磁性体)中含有氟。另外，即使在主相中含有氟，由于氟化处理从主相表面进行，因此，可形成表面附近的氟浓度高的相和中心附近的氟浓度低的相，由这些氟浓度不同的相的结晶方位差而产生各种缺陷，从而使矫顽力下降。因此，只要不控制该结晶方位差，就不能得到实用的永久磁性材料。另一方面，在Nd-Fe-B系磁体中，通过使用包含重稀土元素的氟化物而使矫顽力增加。所述氟化物不是使主相氟化的反应，与主相反应或扩散的是重稀土元素。由于这样的重稀土元素昂贵且稀缺，因此，从环境保护的观点考虑，减少重稀土元素成为课题。比重稀土元素廉价的轻稀土元素为k、Y及原子序号为57 62的元素，其中一部分元素可用于磁性材料。以氧化物以外的铁系磁体的形式批量生产最多的材料为Nd^e14B系，但为了确保耐热性，必须添加Tb或Dy等重稀土元素。另外，Sm2Fe17N系磁体不能烧结而通常作为粘结磁体使用，因此，性能方面存在缺点。为土类元素)系合金的居里温度(Tc)低， 但侵入有碳或氮的化合物的居里温度及磁化强度升高，因此，可应用于各种磁路。
在这样的间隙化合物的磁体中，为了以侵入有氟原子的材料为磁体进行批量生产，需要控制母相中具有菱面体晶系或正方晶系或单斜晶系的结晶结构的氟化物、例如 Th2Zn17 型的 Sm2Fe17F3 合金或 ThMn12 型的 NdFe11TiFx 合金或 R3 (Fe5Ti)29 型的 Sm3(FejTi)29F5 合金或Sm3(Fe，CiO29Fx合金等氟化物的磁粉或晶粒内的结晶方位来确保矫顽力或剩余磁通密度等磁特性。本发明是鉴于上述的问题而完成的，其目的在于，提供一种在不使用作为稀缺资源的重稀土元素的情况下可以改善磁性材料的特性的磁性材料及使用该磁性材料的电动机。用于解决课题的手段解决所述课题的本发明的磁性材料，其特征在于，具有包含氟的主相，晶粒或磁粉的中心部与表面的晶系相同，中心部与表面的结晶方位的角度差平均为45度以内。而且，在占据磁粉体积的磁体的主相中，通过使由晶粒或磁粉的中心与从中心看为外周侧的界面或表面附近的氟浓度不同的结晶构成的含氟晶粒或磁粉的中心及外周侧或界面附近的结晶方位、即Re1FemFx的a轴和ResFetFy的a轴所成的角度平均为45度以内或Re^emFx的c轴和ItesFetFy的c轴所成的角度平均为45度以内，可抑制起因于由结晶方位之差带来的各种缺陷的矫顽力下降。在此，Re为包含Y(钇)的稀土元素，!^e为铁，F为氟，l、m、X、s、t、y为有理数，1
<m、s < t、χ < y且Re1FemFx为中心部的氟化物、ResFetFy为外周侧的氟化物。需要说明的是，得到所述角度差时的外周侧是指在距离母相的最外周0 1 μ m以内的范围内由电子衍射或X射线衍射求得的局部平均取向。另外，中心部是指通过电子衍射等结晶方位评价方法来求得在距离磁粉或晶粒的大致中心0 1 μ m的范围内的平均取向。而且，为了稳定氟化物的结晶结构或提高磁特性的性能，需要添加过渡元素 M并保持Re1 (FemM1^m) Fx的a轴和Res (FetM1J Fy的a轴所成的角度平均为45度以内或 Re1 (FemM1-J Fx的c轴和ResFy的c轴所成的角度平均为45度以内的关系来提高矫顽力。在此，Re为包含Y (钇)的稀土元素，!^e为铁，F为氟、1、m、x、s、t、y为有理数，1
<m、s < t、χ < y且Re1 (FemM1-J Fx为中心部的氟化物、Res(FetM1^t)Fy为外周侧的氟化物。在本发明中，在母相具有菱面体晶系或正方晶系或单斜晶系或六方晶系的结晶结构的氟化物中，通过使氟浓度不同的结晶的取向差或一个结晶轴的取向差平均为45度以内，可兼备高矫顽力和高剩余磁通密度。发明效果根据本发明的磁性材料，通过使晶粒或磁粉的中心部和与表面的结晶方位的角度差平均为45度以内，可兼备高矫顽力和高剩余磁通密度。而且，通过在由轻稀土元素和铁构成的磁粉或铁粉中以控制其结晶方位的方式形成含有氟等第VIIA族元素的相并进行热处理、成型，可以提供实现高矫顽力、高磁通密度的磁粉，通过将固化所述粉形成的成型体应用于旋转机，可实现低铁损、高感应电压，可以应用于各种旋转机或包含硬盘的音圈电动机的需要高能量积的磁路。
图1是表示本发明的氟化物的a轴所成的角度与矫顽力及剩余磁通密度的关系的图。图2是表示距离本发明的主相表面的深度与氟浓度的关系的图。图3是表示包含富铁钴相、稀土铁钴氟化物相及稀土氟化物相的3种相构成的典型的组织的图。符号说明10稀土氟化物相11富铁钴相12稀土铁钴氟化物相
具体实施例方式为了兼备磁体的剩余磁通密度和高矫顽力，需要提高去磁曲线的矩形比。下面，对用于满足剩余磁通密度、高矫顽力、矩形比全部条件的优选方式进行说明。为了提高剩余磁通密度，有效的是提高构成磁体的材料或元素的总磁矩。稳定的材料且饱和磁通密度最高的材料为!^Co系合金。另外，在亚稳相中，氮侵入晶格间隙的化合物具有高磁通密度。由于包含氟的第VIIA族(17族)元素的电负性高、可大大改变铁或钴等的电子态密度分布，因此，通过使其包含于上述高磁通密度的化合物或合金，可成为更高的磁通密度。对于氟而言，通过配置于原子间位置或置换位置，在改变相邻的原子的电子态的同时，伴随由晶格畸变导致的结晶变形，由磁容积效应等产生的磁矩增加也增大。为了提高矫顽力，需要增大磁晶各向异性。由于氟等第VIIA族元素的高电负性， 因此可对铁或钴等原子的状态密度的分布附加各向异性，因此，磁晶各向异性能量增加。通过使饱和磁通密度为2. 4T的!^Co合金包含5原子％氟而使晶格膨胀约1 %，可以得到2MA/m的各向异性磁场。此时，为了提高剩余磁通密度，重要的是提高去磁曲线的矩形比。为了在维持充分地附加了高磁场的饱和磁通密度的同时提高剩余磁通密度，重要的是提高矫顽力，以使磁化不容易反转或旋转。容易产生磁化的反转或旋转的场所为具有各种缺陷的界面或晶格的不连续的部分、与异相的界面等。通过尽可能没有这样的场所，可使剩余磁通密度增加。因此，在包含氟等第VIIA族元素的化合物的晶粒或粉末中，重要的是使第VIIA族元素浓度不同的化合物的结晶方位一致。在氟化物中为了控制氟浓度不同的化合物的结晶方位，重要的是控制氟的浓度、 控制氟原子配置的原子位置、提高氟化物的结晶稳定性。具体而言，可以举出将氟配置于晶格间隙位置并使配置于晶格间隙位置的氟浓度为0. 1 15原子％的范围、提高氟及铁的原子有序化、在晶界或再表面上形成能量比氟氧化物等主相稳定的氟化物。为了使晶粒或磁粉的内部和外周部的结晶方位一致来形成氟化物，重要的是，首先，需要使氟化前的晶粒或磁粉中的结晶方位一致，进而，在氟化中使磁粉或晶粒内与晶隙填充氟化物的晶格匹配性差的氟化物或其它氧化物、碳化物等尽可能地不生长，由此可抑制来自匹配性差的界面的取向不同的晶隙填充氟化物的生长。这样，为了使氟原子侵入作为铁原子或稀土原子的骨架的晶格而成的结晶的取向在晶粒或磁粉内部一致，需要在比非磁性或顺磁性氟化物容易生长的温度低的温度下使其風化。通过在低温下进行氟化，与i^xFY(X、Y为整数)这样稳定的氟化物或氟氧化物在晶粒内部或磁粉内部的生长相比，更容易形成间隙化合物。在通过氟化形成的母相晶粒或母相磁粉的最外周表面，以层状形成至少包含一种母相的构成元素的氟化物或氟氧化物。在包含晶隙填充氟化物的磁粉或晶粒中，晶隙填充氟化物以外的含氟化合物形成于一部分再表面或一部分晶界上。这对于提高矫顽力来讲是必须的，即，晶粒或磁粉由 Re1 (FemM1J Fx、Res (FetM1J Fy 及(Re，Fe，M) a0bFc 构成，Re1 (FemM1J Fx 为中心部，Res (FetM1J Fy 为外周部，及在外周部的外侧或晶界形成(彻斤6^)力1^。，彻为包含￥的稀土元素，!^为铁， F为氟或第VIIA族的元素或氟和氟以外的间隙元素，M为过渡元素，进而，保持Re1O^mM1J Fx的a轴和Res(FetM1-t)Fy的a轴所成的角度平均为45度以内或Re1 O^emM1J Fx的c轴和 Res(FetMht)Fy的c轴所成的角度平均为45度以内的关系。S卩，在等价的任意的结晶方向中，意味着外周的氟化物ResO^etM1JFy和中心部氟化物Re1 (FemM1-J Fx间的方向差为45度以内。在此，l、m、x、s、t、y、a、b、c为有理数，成为 1 < m、s < t、χ < y的关系。另夕卜，(Re，Fe，M) a0bFc为包含Re或!^e、M中的至少一种元素的氟化物、氟氧化物或氧化物，磁化强度比母相小。当上述结晶轴的角度差如果超过45度时，可能会形成伴随由角度差引起的缺陷或转移而成的边界，从而容易发生磁化反转而使矫顽力变小，同时还会使剩余磁通密度下降。在本发明中，氟(F)具有重要的作用。已知在元素周期表中氟具有最高的电负性， 容易成为负离子。在迄今为止的的磁性材料的历史中，硼、碳、氮及氧被用于实用材料中。但是，对于包含氟的卤素元素，没有关于充分的基础物性或反应工艺等的信息。在元素周期表中，氟附近的氧、氮、碳通过与!^e的各种反应而使合金或化合物生长，显现出磁化。在铁-氧系中，有关于铁氧体的各种基础数据，也有关于包含氮或碳的铁磁性铁的见解。相对于此，关于铁磁性铁氟系的报告少。最近，从关于氟化物的溶液或含氟气体反应的基础实验的研究结果可以得到如下结果。1)氟可导入铁系或钴系铁磁性相。2)在铁的晶格中氟可配置于间隙位置。3)导入有氟的铁在室温是稳定的。4)导入氟的铁磁性相加热分解。进而，关于磁性材料确认了由氟的导入带来的以下效果。1)通过氟导入使磁晶各向异性能量增大。i)氟使单元晶格体积增加，使由磁容积效应产生的磁矩增大。；3)将邻接原子的电子态密度分布各向异性化。4)氟周边的原子通过氟显示出相互交换作用。5)通过与电负性小的元素一起形成化合物，可使电子态密度显著变形，影响自旋排列。6)通过形成包含其它轻元素的化合物，提高氟化物的稳定性。上述各效果为仅导入氮、仅导入氧时看不到的效果，兼备氮和氧两者的效果的观点也部分成立。通过将上述性质引进磁性材料，可大幅减少迄今为止必不可少的重稀土元素或稀土元素的用量。进而，如果对应用产品所需要的磁体性能进行最佳设计，则还发现通过选择氟化磁性材料的工艺以及材料系可提供不使用稀土元素的磁性材料。关于不使用稀土元素的磁性材料，下面说明其手段。磁性材料的基础物性为饱和磁通密度、居里温度及磁晶各向异性能量。为了提高磁体的性能，需要使这3个基本物性值比现有的使用稀土元素的磁性材料大。为了提高饱和磁通密度，将!^e-Co合金用于主相，确保最高约2. 4T的饱和磁通密度。由于主相使用Fe-Co合金或狗基合金而不使用稀土元素，因此，与现有的主相使用稀土元素的情况相比，可以提高居里温度。最重要的值为磁晶各向异性能量，迄今为止的课题为怎样显现矫顽力。为了显现矫顽力，本发明中采用以下的技术。1)在不含有稀土元素的铁磁性的主相中附加形状各向异性。2~)在主相中形成磁性接合的高磁晶各向异性的氟化物，抑制主相的磁化反转。幻使主相的尺寸为成为单磁区的数IOOnm以下的大小。4)在主相晶粒间形成磁化强度小的氟化物，使主相粒子间的磁连续性消失。利用这些技术1) 4)显现矫顽力时，氟有效的理由是通过控制导入的氟的原子位置或氟化物的组成和结构，可以增大矫顽力。即，在狗或Co或MruCr等附近配置氟原子时，由于这些元素的电子态密度分布因氟的高电负性而发生变化，因此，电子态密度产生各向异性，磁晶各向异性增加。另外，通过氟原子使周边的元素间发生相互交换作用，在自旋间产生强交换耦合从而限制磁化强度。这样的交换耦合或磁晶各向异性的增加起因于氟的高电负性，通过添加电负性小的元素，电子态密度分布可进一步增加各向异性，可以增大磁晶各向异性。实施例下面说明实施例。实施例1在本实施例中，说明具有氟浓度低的中心部相和氟浓度高的表面相、且两者的结晶方位差平均为45度以内的磁性材料及使用该磁性材料的磁体的制作方法。为了制作NdFe12F磁体，将Nd及铁的母合金以Nd和狗的原子比为1 12的方式进行真空熔解。在为了使母合金的组成均勻而反复进行数次熔解和冷却后，通过进行再熔解骤冷，在由此形成厚度约ΙΟΟμπι的箔片后，在氢气氛中进行粉碎。粉碎粉的平均粉末直径为10 100 μ m。将该粉碎粉和氟化铵粉在醇溶剂中混合，为了防止氧化和抑制杂质混入，与实施了表面氟化的不锈钢球一起放入容器内，一边利用外部加热器加热至100°c，一边进行球磨研磨。为了防止氧化、确保磁特性，在含氢气氛中进行从熔解骤冷到球磨研磨、加热成形。根据利用加热及球磨的粉碎、利用氢的粉碎效果进行氟化，制作平均粉末直径为0. 5 2μπι 的氟化磁性粉。实施100小时球磨研磨的结果，F (氟)从粉末表面扩散，形成NdFe12F组成的磁性粉。粉末中心部为NdF^F^ii。氟浓度比粉末中心部的氟化物高的高浓度氟化物结晶结构相同而晶格体积不同，高浓度的氟化物比低浓度的氟化物的晶格体积大，且这些氟化物的结晶方位存在取向关系。
7
通过电子显微镜的电子衍射像确认了氟化物的c轴或a轴的轴方向在粉末中心部与外周部大致平行。将该磁性粉在磁场lOkOe、lt/cm2的压力下成形后，在400°C、lOt/cm2 下进行加热压缩成形。通过利用加热成形粘结磁性粉表面的氟化物一部分，可得到体积占整个氟化物磁性粉的90 99%的块体。通过将该块体在成形温度以下的温度下进行时效骤冷后、沿各向异性方向施加25k0e的磁场确认磁体特性，结果剩余磁通密度为1. 8T、矫顽力为25k0e、居里温度为520°C。对于显示出上述特性的NdFe12F磁体的氟浓度而言，在晶界和晶粒中心部氟浓度不同。可确认氟浓度在晶界附近高而在晶粒中心部低、作为浓度差为0.1原子％以上。可以通过波长分散型X射线分析确认该氟浓度差。另外，在晶界或磁体表面NdOF或NdF3或具有NdF3等体心正方晶或立方晶结构的相生长，与主相(NdFe12F)不同组成的含有氢、碳或氮等杂质的氟化物或氟氧化物生长。由于这样的氟化物或氟氧化物在整体中所占的体积增加时，剩余磁通密度下降， 因此，作为相对于平均粒径为2 μ m的主相的体积率优选为10%以下，为了使剩余磁通密度为1. 5T以上，需要其为5%以下。对于具有与本实施例那样的剩余磁通密度为1. 8T、矫顽力为25k0e、居里温度为520°C同等的磁体特性，除了 NdFe12F以夕卜，也可以以Nd(Fq9Coai) 12F、 Nd(Fq9Mn0. J12F、CeFe12F, PrFe12F, YFe12F, La(Fea9Coa》12F 等氟化物的形式得到，如果将稀土元素设为RE、铁及稀土元素以外的过渡金属元素设为M、氟设为F，则可以RExO^sMt) /2+1^0^典)# 来表示磁体特性，其中，乂、￥、2、5、1\队￥、1为正数，父< Y、Z < Y、S > T、 U < V、W < V、Z < W，是第一项REx (FesM1)yFz为晶粒中心部或磁粉中心部、第二项REuO^sMt) VFW为晶界附近或磁粉表面部的氟化物。为了使剩余磁通密度为1. 5T以上，需要使X < Y/10、Z < 3、Z < Y/4、T < 0. 4、 S>T及使上述主相以外的不显示铁磁性的氟化物或氟氧化物相对于体心正方晶或六方晶结构的主相的体积比率为0.01 10%，在主相中氟浓度不同的至少一个轴方向大致平行的化合物生长。需要说明的是，氟化物或氟氧化物的形成及轴方向平行的氟浓度不同的主相是为了提高结构稳定性、确保磁体特性必不可少的。本实施例的反应性球磨或反应性机械合金工序可以应用于所有的粉末材料的氟化处理。即，利用可加热至高于20°C的温度的加热温控对容器内进行加热，在容器内填充含氟的粉末或气体使其具有反应性，通过组合利用球磨的机械反应(新生面形成、粉碎、摩擦部的活化等)和化学反应或扩散反应，使氟化在比较低的温度(50°C 500°C )下进行。 该技术不仅可以应用于稀土铁氟系磁性材料，也可应用于稀土钴氟系或钴铁氟系等磁性材料，通过使氟浓度不同、轴方向平行的母相生长，可得到高矫顽力。对于不含有稀土元素的氟化物的情况，如果将铁以外的过渡金属元素设为M、将氟设为F，则磁粉或晶粒形成至少二种组成的氟化物，在铁或M元素的晶格间隙位置配置氟原子的一部分，可以下式给出的组成式来表达。(FesM1)yFz+ (FeuMv)ffFx在此，S、T、Y、Z、U、V、W、X为正数，第一项(FesMT)YFz对应磁粉或晶粒的中央部、第二项(FeuMv)wFx对应磁粉或晶粒的外周部的组成，Z < Y、X < W、Z < X。另外，为了提高磁通密度，优选S > T、U > V，为了在20°C得到IkOe 20k0e的高矫顽力，条件是0^ΜΤ)/Ζ的a轴和(FeuMv)wFx的a轴所成的角度平均为45度以内或(FesM1)yFz的c轴和(FeuMv)wFx 的c轴所成的角度平均为45度以内。实施例2在本实施例中，对可使磁粉内部的结晶方位差为45度以下的磁性材料的制作工序以及制作的磁体的磁特性进行说明。在粒径1 10 μ m的Sm2Fe17N3磁粉IOOg中混合氟化铵粉100g。将该混合粉装入反应容器中，用外部加热器加热。通过加热使氟化铵发生热分解，产生NH3和含氟气体。 利用该含氟气体在50 600°C用F(氟)开始置换磁粉内的N原子的一部分。在加热温度 200°C的情况下，用氟置换一部分N，在Th2Si17或Th2Ni17结构中氟或氮配置于间隙位置的 Sm2Fe17(N, F)3生长。通过将保持加热后的冷却速度设为1°C /min，可使N和F原子的一部分规则排列。反应结束后，为了防止氧化，用氩气进行置换。通过F和N的置换，化合物的晶格体积局部膨胀，Fe的磁矩增加。另外，一部分的N或F原子配置于与反应前的间隙位置不同的位置。这样的含有Smfe17 (N, F) 3的磁粉含有0. 1原子％ 15原子％的氟，磁粉内的晶界附近的主相和粒内的主相中的氟浓度约差0. 1 5%。可利用电子束的直径为IOOnm的能量分散型X射线分光(EDX)或波长分散型X射线分光来分析这样的氟浓度之差。另外， 根据使使用射线直径为1 200nm的电子束的电子衍射从磁粉或晶粒的中心开始移动而观察到的衍射图案的分析，可分析氟化物的结晶方位及取向差。如上所述在50 600°C进行氟化，但在500 600°C的高温侧在磁粉内氟化物的取向差平均为45度以上。这起因于除氟侵入Th2Si17或Th2Ni17结构以外，在磁粉内部形成 FeF2或!^eF3等系铁氟化物或SmF3等稀土氟化物、SmOF等氟氧化物，因与母相的结晶结构或晶格常数不同而引起结晶方位紊乱。另一方面，在低于500°C的低温下进行氟化的情况下，与主相材料系或结晶结构不同的I^eF2或!^eF3等系铁氟化物或SmF3等稀土氟化物、SmOF等氟氧化物在磁粉中心部不生长，在磁粉的最外周部可看到这样的化合物或非晶态的氟化物或氟氧化物或氧化物， 磁粉内部的氟浓度不同的氟化物的取向差低于40度。因此，为了使磁粉或晶粒内的氟浓度不同的氟侵入的氟化物的结晶方位之差为45 度以下，必须将利用氟化铵进行的氟化反应温度设定为低于500°C。在200°C使其反应的情况下，通过用IOOnm的射线直径测定的透射电子衍射图案确认了上述结晶方位之差为0度 20度，在磁粉中心部生长的0. 1原子％的氟化物的c轴和在磁粉外周部生长的5原子％的氟化物的c轴大致平行，或在磁粉中心部生长的0. 1原子％的氟化物的a轴和在磁粉外周部生长的5原子％的氟化物的a轴大致平行。这样的磁粉的基本磁物性为居里温度为400°C 600°C、饱和磁通密度为1. 4 1. 9T、各向异性磁场为2 20MA/m，可以通过对磁粉进行成型来制作剩余磁通密度为1. 5T 的磁体。将作为改变氟化反应温度或磁粉的粒径而制作的氟间隙化合物的Sm2Fe17Fn作为主相的磁体的磁特性和磁粉内的氟化物的a轴所成的角度的关系示于图1。在200°C、20小时的条件下用氟化铵的分解气体使其氟化的粉的氟浓度显示出如图2所示的氟浓度分布。氟浓度在主相表面为8.5原子％，在主相的中心部方向氟浓度减少，在中心附近为0. 5 1原子％。中心部及主相表面附近的结晶结构为Th2Si17或Th2Ni17结构，晶格常数根据氟浓度而变化。中心部的氟0. 5 1原子％的主相的结晶方位和主相表面的高氟浓度部的结晶方位可通过电子衍射以取向差或角度差的形式进行评价。其结果的一例示于图 1。氟侵入的氟化物的a轴的轴方向之差会大大地影响磁特性，如果角度差变大，则可能会使矫顽力及剩余磁通密度减少。特别是如果角度差达到45度以上，则剩余磁通密度变得小于1T、矫顽力也变得小于20k0e，因此，优选角度差低于45度，优选尽可能小。关于种类不同的含氟磁粉的外周氟化物和内部氟化物的氟浓度差(原子％ )和外周氟化物与内部氟化物的取向差(度)及磁特性汇总于表1 5。外周氟化物是指主相的外周侧、内部氟化物是指主相内部或主相中心部的氟浓度少的部分，在外周侧和内部的主相间可看出氟浓度差，其结晶方位的角度差越小，则表示剩余磁通密度或矫顽力增加的倾向。对于通过导入氟等第VIIA族的元素可使磁粉内部的结晶方位差为45度以下的磁粉材料，除Sm2Fe17N3以外，还有RefemNn(Re为稀土元素，1、m、η为正整数)、Re1FemCn(Re为稀土元素，1、m、η为正整数)、Re1FemBn (Re为稀土元素，1、m、η为正整数)、Re1Fem (Re为稀土元素，1及m为正整数)Mfem(Μ为至少1种的!^e以外的过渡元素，狗为铁，l、m为正整数)。在这样的磁粉表面含有Re的氟氧化物作为还原主相的结果生长，主相的氧浓度降低。 需要说明的是，即使以不可避免的杂质的形式在主相的间隙位置以比氟浓度少的范围含有氢、氧、碳、氮或在主相的置换位置以不改变结晶结构的范围含有过渡元素，也可维持磁特性。表 权利要求
1.磁性材料，其特征在于，具有包含氟的主相，晶粒或磁粉的中心部和表面处的晶系相同，中心部和表面的结晶方位的角度差为平均45度以内。
2.如权利要求1所述的磁性材料，其特征在于，在晶粒或磁粉的晶格的间隙位置配置氟原子的一部分，晶粒或磁粉的表面的氟浓度比中心部高，或晶格大小表面比中心部大。
3.磁性材料，其特征在于，权利要求1中所述磁性材料具有包含过渡金属元素的主相。
4.磁性材料，其特征在于，权利要求3中所述过渡金属元素为Ti、V、Cr、Mn、Fe、C0、Ni、 Cu、Zr、Nb、Mo中的至少一种以上。
5.磁性材料，其特征在于，在权利要求1所述的磁性材料中，晶粒或磁粉上形成至少2 种组成的氟化物，氟原子的一部分配置在铁的晶格间隙位置或铁及稀土元素以外的过渡金属元素的晶格间隙位置，以稀土元素为RE、以铁及稀土元素以外的过渡金属元素为M、以氟为F，使用作为正数的X、Y、Z、S、T、U、V、W,以REx ( 具)YFJREuO^sMt) # 给出的组成式来表达，使第一项的(FesMT)yFz对应磁粉或晶粒的中央部、使第二项的(FeuMv)wFx对应磁粉或晶粒的表面的组成时，X < Y、Z < Y、S > T、U < V、W < V、Z < W。
6.磁性材料，其特征在于，权利要求5中所述氟化物的组成为X< Y/10、Z < 3、Z < Y/4、T < 0. 4、S > T，主相以外的不显示铁磁性的氟化物或氟氧化物的具有体心正方晶或六方晶结构的相相对于主相的体积比率为0.01 10%。
7.磁性材料，其特征在于，在权利要求1所述的磁性材料中磁粉或晶粒上形成至少2种组成的氟化物，氟原子的一部分配置在铁或铁及稀土元素以外的过渡金属元素的晶格间隙位置，以铁及稀土元素以外的过渡金属元素为M、以氟为F，以(F^Mt)yFz+(FeuMv)wFx给出的组成式来表达，使第一项的(FesMT)YFz对应磁粉或晶粒的中央部、使第二项的(FeuMv)Z5^i 应磁粉或晶粒的表面的组成时，Z < Y、X < W、Z < X。
8.磁性材料，其特征在于，在权利要求7中，所述氟化物的组成为S> T、U > V。
9.磁性材料，其特征在于，在权利要求1所述的磁性材料中主相为Re1FemNn(Re为稀土元素，l、m、n为正的整数)^Re1FemCn(Re为稀土元素，l、m、n为正的整数)> Re1FemBn(Re为稀土元素，1、m、η为正的整数)、Re1Fe5m (Re为稀土元素，1及m为正的整数)Mfem(M为至少1 种狗以外的过渡元素，Fe为铁，l、m为正的整数)。
10.磁性材料，其特征在于，在权利要求9所述的磁性材料中主相的晶粒或粉末表面存在包含稀土元素的氟氧化物。
11.电动机，其特征在于，其使用权利要求1所述的磁性材料。
全文摘要
本发明提供磁性材料及使用该磁性材料的电动机，所述磁性材料在不使用作为稀缺资源的重稀土元素的情况下可改善磁性材料的特性。通过向磁粉导入氟及控制晶粒内的结晶方位，可以制作确保矫顽力以及剩余磁通密度等磁特性的磁性材料。其结果，可以解决重稀土元素的资源问题，可以应用于各种旋转机或包含硬盘的音圈电动机的需要高能量积的磁路。
文档编号H01F1/08GK102208235SQ20111003784
公开日2011年10月5日 申请日期2011年2月15日 优先权日2010年3月30日
发明者佐通祐一, 小室又洋, 神田乔之, 铃木启幸 申请人:株式会社日立制作所