专利名称：用各向异性粉成型的热压磁体的制作方法
广义地讲，本发明涉及主要以铁，钕和/或镨和硼的高磁能积永磁体制造方法。更具体地讲，本发明涉及用稀土-铁-硼合金形成热压稀土-铁-硼永磁体的方法，其中用合金进行热压和热加工步骤，从而制成具有细片晶显微组织的热加工体。
以含有铁，钕和/或镨和硼的组合物为基础的永磁体已知并已工业应用。这些永磁体中作为基本磁性相含有四方晶粒，其中铁，钕和硼等的比例可用例如经验式Nd2Fe14B表示。这些磁体组合物及其制造方法已见于Croat的US 4802931(1989年2月7日颁布)。磁性相晶粒四周包围着第二相，与基本磁性相比较，该相通常富含稀土如富含钕。已知以这些组合物为基础而形成的磁体可通过迅速固化如熔纺该组合物熔体制成细粒磁性各向同性的带状片。可用这些各向同性颗粒按众所周知的方法形成磁体，如将颗粒与合适的树脂粘合到一起。
虽然用这些各向同性的带片成型的磁体对于某些应用是令人满意的，但其磁能积(BHmax)通常约为63643.5AT/m至约79554.4AT/m(约8-约10兆高斯奥斯特(MGOe))，而这对于许多其它用途而言是不够的。为了提高磁能积，已知可将各向同性颗粒热压成磁能积约103420.7AT/m至约171376.2AT/m(约13-约14MGOe)的磁体。US4782367(1988年12月20日颁布)指出，熔纺各向异性粉可适当热压并热加工使其塑性变形，从而得到磁各向异性高强度永磁体。由于磁各向异性，这些磁体显示出极其优异的磁性，其磁能积通常为约222752.3AT/m(约28MGOe)或更高。但是，这样成型的各向异性磁体的缺点是，由于最终成型步骤为塑性变形步骤，所以成型各向异性磁体的形状明显受到限制，与粘结热压各向同性磁体所能达到的各种形状比较起来尤其是如此。
稀土-铁-硼各向异性磁体生产工艺中的另一缺点是，所需的几个加工步骤费时，并且增加的热加工步骤也加大了这些磁体的生产成本。此外，磁体热加工所需模具和切割机一般很复杂，使其难于制造和使用。因此，稀土-铁-硼各向异性永磁体生产成本通常很高，而且其形状受到成型设备的限制。
已知由粘结各向异性颗粒构成的磁体，其磁能积约119331.6AT/m至约143197.9AT/m(约15-约18MGOe)。采用已知方法，如机械研磨法，粉碎和氢爆裂法可用热加工的各向异性磁体，如上述磁体制成各向异性颗粒。然后将各向异性颗粒用适当的粘合剂粘结在一起，从而制成永磁体，其中粘合剂可用例如热固性树脂或热塑性树脂。但是，为了达到这些高磁能积值，必须在加工过程中将颗粒放在调直场中。因此，可能获得的永磁体形状仍然很有限。除此之外，后续加工也更困难，并且工艺复杂，因为这些颗粒已经磁化，这在计算机工业中特别有害的，在计算机工业中杂散磁性颗粒会严重损害记忆操作。
所以说，虽然上述现有永磁体适宜于许多用途，但仍需要提出磁能积至少为119331.6AT/m(15MGOe)和更高，优选约159108.8AT/m(约20MGOe)或更高的永磁体成型方法，其中该方法的优点是能够制成具有各种各样形状的永磁体并且该方法既不要求热加工步骤，也不要求在热压过程中进行磁性调直。
本发明热压稀土-铁-硼磁体制造方法的特征在于该方法的步骤还包括将所说热加工体破碎以用其制成一定量具有片状结构的磁各向异性稀土-铁-硼合金颗粒;然后将该定量磁各向异性稀土-铁-硼合金颗粒热压在一起而制成磁性积至少119331.6AT/m(15MGOe)的磁各向异性热压稀土-铁-硼合金永磁体，该热压步骤无须在磁性调直场中进行，同时这基本上不会影响磁各向异性热压稀土-铁-硼合金永磁体的磁各向异性和磁能积;该热压稀土-铁-硼合金永磁体具有用片状颗粒形成的组织并且显示出磁各向异性，其磁能积高于具有类似组成的热压磁各向同性磁体的磁能积，低于所说热加工体的磁能积。
因此，本发明目的之一是提供一种各向异性热压永磁体，其磁能积至少119331.6AT/m(15MGOe)，优选至少159108.8AT/m(20MGOe)，在热压各向异性颗粒制成磁体的过程中不要求磁性调直。
本发明另一目的是该方法能够形成各式各样形状的基本上各向异性的永磁体，其形状式样多于用常见热加工方法制成的各向异性永磁体可能达到的形状式样。
本发明另一目的是该各向异性热压永磁体组成中磁性成分应为主要以钕和/或镨，铁和硼为基础的四方晶体相RE2TM14B。
本发明另一目的是该永磁体应含有磁各向异性颗粒，并有可能加入磁各向同性颗粒，其中每一种颗粒的相对量可确定永磁体的磁性。
本发明另一目的是该永磁体成型方法应是将一定量磁各向异性颗粒热压在一起而制成基本上各向异性的永磁体或另一方面将一定量各向异性和各向同性颗粒热压在一起而制成至少部分各向异性的永磁体。
按照本发明的优选实施方案，上述及其它目的和优点概括如下。
根据本发明，提出各向异性热压稀土-铁-硼永磁体，其中永磁体磁能积至少119331.6AT/m(15MGOe)，优选至少159108.8AT/m(20MGOe)。而且，本发明磁能积可在各向异性颗粒热压过程中不用磁性调直场并且可不对各向异性颗粒进行热加工而得到。
本发明方法包括提供一定量各向异性稀土-铁-硼颗粒，并可加入各向同性稀土-铁-硼颗粒，将这些颗粒热压成基本上各向异性的高磁能积永磁体。作为各向异性的热压永磁体，其形状数量远远多于热加工的各向异性永磁体获得的形状数量。此外，由于在热压过程中不用常规要求的磁性调直程序即可获得高磁能积磁体，所以该方法易于获得各种各样复杂的磁体形状。本发明永磁体的磁性和形状可后续调整以满足给定用途的具体要求。
一般来说，本发明磁体组合物中以原子百分比计包括约40-90%铁或钴与铁(TM)的混合物，约10-40%稀土金属(RE)，该稀土中必定包括钕和/或镨，以及至少一半百分比的硼。优选的是，铁占总组合物量的至少40原子%，而钕和/或镁占总组合物量的至少6原子%。而且，优选的是，硼含量为总组合物量约0.5-10原子%，但总硼含量根据用途要求可适当高于此范围。进一步优选的是铁应占非稀土金属含量的至少60原子%，并且钕和/或镨应占稀土金属含量的至少60%原子%。虽然后面所述本发明具体实施例中是以落入上述原子%范围的重量百分比给出的，但应当注意到铁，稀土，硼和钴各组分的组合物可在上述优选原子比范围内发生很大变化。
还可存在少量其它金属，既可是单独的金属，也可是组合的金属，其量最多约1重量%(Wt%)。这些金属包括钨，铬，镍，铝，铜，镁，锰，镓，铌，钒，钼，钛，钽，锆，碳，锡和钙。正如常存在少量氧和氮一样，通常还存在少量硅。
采用已知方法如在过度急冷的优化条件下熔纺适当的稀土-铁-硼组合物即可制成各向同性颗粒。优选组合物中以重量百分比计含约26-32%稀土，约2-16%钴，约0.7-1.1%硼，其余基本上为铁。该法制成的颗粒一般为带状并且易于缩小到要求颗粒尺寸。
各向异性颗粒优选按现有技术中的已知方法制成，其中将具有上述优选组成的各向异性颗粒热压并热加工以使各个各向同性的颗粒发生塑性变形，从而制成片状各向异性颗粒。这样得到的各向异性热加工体，然后按已知方法如机械研磨法，粉碎法或氢爆裂法破碎而制成一定量各向异性颗粒。可应用的热加工体形状可为易通过热加工工艺成型的简单几何形状如矩形块，柱体等。该热加工体的尺寸精度和表面光泽对本发明并不关键，因为该热加工体后续要破碎成颗粒。唯一需要的是高磁能积热加工磁体，无须任何特定的形状或尺寸精度。
按本发明已确定，通过热压一定量的塑性变形磁各向异性颗粒可制成永磁体，其磁能积至少119331.6AT/m(15MGOe)，优选至少为159108.8AT/m(20MGOe)，而且在热压过程中无须应用磁场。另一方面，热压各向同性和各向异性的颗粒混合物亦可制成永磁体，其磁能积为约119331.6AT/m至167064.2AT/m(15-21MGOe)，同样无须在在热压过程中采用任何磁场。
按本发明第一优选实施方案，热压一定量各向异性颗粒本身可制成基本上各向异性的永磁体，其磁性优于现有的粘结和热压各向同性磁体以及现有的粘结各向异性磁体，而与常见的各向异性热加工磁体磁性的对比就更为强烈。此外，本发明各向异性永磁体可以制成的形状数量远远多于用常规热加工各向异性磁体可能获得的形状数量，在后一种情况下作为最后加工步骤的热加工严重限制了可用永磁体获得的形状数量。
因此，本发明的有利特征是在上述方法制成的磁体中易达到至少119331.6AT/m(15MGOe)，优选至少为159108.8AT/m(20MGOe)的磁能积，而且不象以前那样需要在热压或其另外的热加工过程中进行磁体颗粒的磁性调直。
除此之外，如前所述，本发明的另一明显优点在于本发明的各向异性热压永磁体的最终几何形状由热压操作决定。因此，本发明永磁体可能获得的形状数量多于现有热加工各向异性磁体可能获得的形状数量，同时又能达到可与之相比的磁能积。
从以下详细说明和附图中可以清楚地看出本发明的其它目的和优点。
图1示出了按本发明优选实施方案用优选铁-钕-硼组成的磁各向异性颗粒成形的热压磁体的去磁曲线。
图2示出了沿图1所示用优选铁-钕-硼组成的磁各向异性颗粒成形的热压磁体每一轴的去磁曲线。
本发明优选方法生产稀土-铁-硼高磁能积各向异性压制永磁体，其中无须在其颗粒压制过程中或在另外的热加工过程中进行磁性调直就能达到高磁能积。优选方法包括将可能添加各向同性稀土-铁-硼颗粒的一定量各向异性稀土-铁-硼颗粒热压而制成高磁能积各向异性永磁体。
本发明适宜的铁-稀土金属永磁体组合物中包括适当的过渡金属(TM)组分，适当的稀土(RE)组分和硼(B)以及少量钴，并且可用经验式RE2TM14B表示。如前所述，优选组合物中以原子百分比计包括约40-90%铁或铁与钴的混合物，其中铁优选占非稀土金属含量的至少60%;约10-40%稀土金属，其中必定包含钕和/或镨，并且钕和/或镨优选占稀土含量的至少60%;以及至少一半%的硼。优选的是，铁占总组合物的至少40原子%并且钕和/或镨占总组合物的至少6原子%。硼含量范围优选为总组合物的约0.5-10原子%，但根据磁性组合物的要求用途，总硼含量可适当高于此范围。也可存在少量其它金属，其量最多约1Wt%，可用单一的或组合的其它金属，这些金属例子可举出钨，铬，镍，铝，铜，镁，锰，镓，铌，钒，钼，钛，钽，锆，碳，锡和钙。通常还可存在少量硅，氧和氮。宜用于本发明的有效永磁体组合物已在US 4802931中作了说明。
已用于制造这种热加工各向异性永磁体并且含有由Fe14Nd2B(或等同物)四方晶体组成的磁性相的特定组合物以相应的重量百分比表示如下约26-32%稀土(其中该成分的至少约95%为钕，而其余基本上为镁);约0.7-1.1%硼;其余为铁，其中在某些情况下用钴代替铁，其比例为约2-16%。
但是，应当注意到本发明的程序同样适用于如上所述原子百分比的更大范围组合物，这更大范围的组合物在以下说明中统称为铁-钕-硼组合物。
一般来说，用合金锭在无水且基本上无氧的氩气、惰性或真空气氛中感应加热熔融而形成均匀熔融组合物即可制成这种组成的永磁体。优选的是，熔融组合物然后迅速固化而制成无定形材料或细晶材料，其中颗粒尺寸以其最大尺寸计小于400nm。最优选的是迅速固化的材料为无定形的或为极细结晶情况下，颗粒尺寸小于约20nm。例如常见熔纺操作可制成这种材料。按照常规，基本上无定形或微晶形熔纺铁-钕-硼带材然后研磨成粉，当然也可按本发明直接使用带材。
此刻，磁各向同性的铁-钕-硼颗粒然后在足够压力和时间内热压成完全致密材料。按照惯例，在模具中将该组合物加热到适当的温度并在上下切割器具之间将组合物压实而制成基本上完全密实的平顶柱塞体材料。一般来说将颗粒尺寸小于约20nm的熔纺材料在这样的高温下加热1分钟左右并热压而达到完全致密，得到的热压体即为永磁体。而且，该磁体略为磁各向异性(意指该磁体具有优选的磁化方向)。若将粒状材料在热压温度下保持适当的时间，颗粒尺寸将达到约20-500nm，优选20-100nm。
若热压体再热加工，即在高温下塑性变形，如让颗粒变形，则所得产品显示出相当可观的磁各向异性。热加工步骤通常在更大的模具中并同样在高温下进行，其中将热压体进行模翻转(die-upset)即制成柱塞体材料。所得柱塞体材料质地硬并且强度高，其特征在于其密度通常约7.5g/cm3，这是磁性合金的基本上完全致密密度。
若适当实施，高温加工可形成细片状显微组织，一般来说不会使颗粒尺寸增大到约500nm以上。在颗粒过度长大并丧失矫顽磁力之前要小心将物料冷却。热加工产品的优选磁化方向通常与压制方向平行并与塑性流方向横向相交。热加工产品根据翻转比率而达到约222752.3AT/m(28兆高斯奥斯特)的磁能积也并不是不常见。
热加工的模翻转体未磁化且磁各向异性，其矫顽磁力相当可观。通过模翻转，使坯体中的颗粒调直并使其大尺寸方向与压制方向横向相交。颗粒的最大尺寸通常小于500nm，优选为约100-300nm。这些颗粒中含有四方晶体，其中铁，钕和硼比例符合式Nd2Fe14B。
用于热压和热加工这些坯体的实际温度可以改变并将在后续实施例中更详细地讨论。一般来说，热压和热加工程序在相同的高温下完成，当然这并不总是必要做到的。
尽管上述加工步骤一般为常规操作，但要求至少需要两个附加的步骤才能按本发明制成热压的基本上各向异性的永磁体。首先，用常规破碎方法如机械研磨法，粉碎法或氢爆裂法将热加工的各向异性体缩小成粒状，从而制成一定量磁各向异性颗粒。该工艺并不改变颗粒尺寸或颗粒形状，如前所述，颗粒形状为片状并且长度小于约500nm，优选为约100-300nm。这些颗粒然后热压成各向异性的永磁体，其特征在于磁能积至少119331.5AT/m(15MGOe)，而在压制过程中并不要求任何磁性调直操作，并且不要求另外对颗粒进行热加工。
各向异性颗粒可按前面针对各向同性颗粒所述的相同热压步骤进行热压。必要时，还可将定量的熔纺各向同性颗粒与各向异性颗粒混合，以便优选改进所得磁体的磁性，因为在组合物中存在各向同性颗粒会略为降低热压体的磁性。各向同性颗粒可直接通过熔纺工艺或在各向同性颗粒退火和/或粉碎成粉后得到。
结果是得到了基本上各向异性的高磁能积的永磁体，其磁能积低于热加工的各向异性磁体的磁能积，但远远高于粘结或热压各向同性磁体的磁能积，而其中又不要求在压制或另外的热加工过程中用磁场进行任何磁性调直操作。更具体地讲，粘结的各向同性磁体磁能积通常为约63643.5-79554.4AT/m(约8-10MGOe)，而热压各向同性磁体的磁能积通常为约79554.4-111376.2AT/m(约10-14MGOe)。此外，粘结的各向异性磁体磁能积通常为约111376.2-143197.9AT/m(约14-18MGOe)。完全用各向异性颗粒成型的本发明永磁体的特征在于磁能积至少为159108.8AT/m(20MGOe)及以上。
按本发明成型的热压各向异性永磁体的磁性用常见的磁滞曲线磁强仪(HGM)试验测定。试样放置位置应使平行于调直方向的轴平行于HGM所加磁场的方向，然后将每一件样品磁化达到饱和后去磁。
本发明优选各向异性的热压永磁体的第二象限去磁图线示于图1和2(4πM千高斯对矫顽磁力(H)千奥斯特]。图1示出了按本发明优选实施方案仅用各向异性颗粒成形的各向异性永磁体的磁性。图2示出了沿图1所示磁体每一轴的磁性。
以下更详细说明具体试验样品。
比较例1为进行比较，制成常见的热压各向同性永磁体并进行试验。用于该永磁体成型以及其它受试样品的公称组成以重量百分比计为约30.5%稀土(该成分的至少约95%为钕，而其余基本上为镨)，约1.0%硼，约2.5%钴，其余为铁。在过度急冷条件下，用上述熔纺工艺制成该组合物的磁各向同性熔纺带。
然后制成热压各向同性磁体。首先，用上述带材制成预成型体，然后在约750-800℃温度和约77.22-92.67MPa(约5-6吨/平方英寸)压力下将该预成型体热压成直径约14mm，高约15.5mm和重约18g的磁体。
用这些磁体得到的磁性平均值为磁能积(BHmax)约111376.2AT/m(14.0MGOe)，顽磁或剩磁(Br)约0.8T(8.0千高斯(kG))及特征矫顽磁力(Hci)约14.88×105A/m(18.7千奥斯特(kOe))。
实施例2用组成同于比较例1的磁性合金形成第二磁体。但是，按照本发明的程序，该磁性组合物呈各向异性粉状。这些各向异性颗粒是将比较例1制成的一定量带材热压后热加工而得到的。热压和热加工步骤在约750-800℃下进行。热加工各向异性磁体的磁能积为约278440.4AT/m(35MGOe)。
然后采用常规氢爆裂/解吸法得到各向异性粉。氢爆裂步骤在约450℃下用氢气于约1/3大气压(约33.33Pa(250毫乇))进行，而解吸步骤在约650℃下进行。之后在约730℃温度和约77.22MPa(5吨/平方英寸)压力下将一定量各向异性粉热压成尺寸大致同于比较例1热压磁体的热压各向异性永磁体。在热压步骤中无须磁性调直即可达到下述的高磁能积。
该热压各向异性磁体的去磁曲线示于图1。用该磁体所得磁性平均值为磁能积约167064·4AT/m(21.0MGOe)，顽磁约0.98T(9.8kG)及特征矫顽磁力约827320A/m(10.4kOe)。
与比较例1的热压各向同性磁体比较，顽磁和磁能积均得到明显改进，而矫顽磁力却降低了。尽管最大矫顽磁力在某些应用方面很重要，但对于许多其它用途方面，唯一要求是只要矫顽磁力足够，就需要高顽磁和磁能积。本技术领域里的普通技术人员可以看出，该实施例的热压各向异性磁体的矫顽磁力对这些用途而言是足够的，尤其在一并考虑到本发明的高磁能积和顽磁时是如此。
图2示出了从按实施例2所述制得并且性能如图1所示的热压各向异性磁体上切下的矩形样品的磁性。样品尺寸为9.4×9.4×7.6mm。用该样品评价实施例2压制方向上以及与压制方向横向相交的两个正交轴方向上的磁性。
正如所预料的那样，在压制方向上得到的磁性基本上同于前述标为“HP”的曲线所示的实施例2的热压各向异性磁体的磁性。在横向相交方向上的磁性平均值为磁能积约55688.1AT/m(7.0MGOe)，顽磁约0.61T(6.1kG)及特征矫顽磁力约922780A/m(11.6kOe)，分别示为曲线“X”和“Y”。
从这些数据可以看出，上述样品的各向异性程度可按以下各向异性比值式确定Br/((Br)2+(Brx)2+(Bry)2)0.5其中Br为压制方向上的顽磁，Brx为与压制方向横向相交的第一方向上的顽磁，而Bry为与压制方向横向相交并垂直于第一横向相交方向的第二方向上的顽磁。根据该式，已发现该样品的各向异性比为0.77，表明热压各向异性磁体具有大致77%各向异性程度。
实施例3为了确定热压温度对本发明成型的永磁体磁性是否有影响，将前述举例的磁性合金用于制成另外的磁体。这些磁体是用各向异性粉按实施例2所述方法成型的，只是最后的热压步骤在约680℃，750℃或790℃温度下进行。这一试验结果列在下表中。
热压温度BrHciBHmax(℃)T(kG)A/m(kOe)AT/m(MGOe)6801.02(10.2)819,365(10.3)182,975.1(23.0)7501.02(10.2)827,320(10.4)182,975.1(23.0)7901.02(10.2)803,455(10.1)182,975.1(23.0)从以上数据可以看出，本发明热压各向异性磁体的磁性在约680-790℃之间的热压温度下是基本相同的。对所有温度，这些性能均基本相同。因此，很清楚本发明的高磁能积是因颗粒的磁各向异性所致，而不是主要由于用来形成磁体的热压参数，这正好与现有技术中针对用各向同性颗粒成型的热压磁体的说明相反。所以说，可使本发明热压各向异性磁体达到要求磁性的热压温度范围很宽，这进而使得本发明磁体进行大规模制造成为可能。
实施例4为了确定本发明成型的永磁体磁性是否受热压前设置预调直磁场的影响，用前述相同组合物制成另外的磁体。如实施例3所述，这些磁体按实施例2所述方法制成，只是用9克各向异性粉制成直径约13.7mm且长约8mm的柱状预成型体。先在磁场强度为约11.93×105A/m(15kOe)的磁场中将各向异性粉调直而制成预成型体。该调直预成型体润滑后在约730℃温度和约77.22MPa压力(5吨/平方英寸)下热压。
该磁体的顽磁据测定为约1.04T(10.4kG)，这与实施例3的热压各向异性磁体的顽磁1.02T(10.2kG)可相比，表明磁性调直并不会明显提高本发明热压各向异性磁体的磁性。因此，本发明的优点在各向异性颗粒加工过程中无须加磁场即可基本实现，这与现有技术的说明也正好相反，在现有技术中采用磁场调直可大大提高用各向异性颗粒制成的粘结磁体的磁能积。
实施例5同样，用组成用于比较例1的磁性合金制成另外的磁体。这些磁体中含有另加入各向异性粉中的各向同性粉，根据本发明制成的磁体由大致75，50和25Wt%各向异性颗粒组成。如前所述，将比较例1制成的一定量带材热压后热加工，之后将所得颗粒经氢爆裂法破碎成各向异性的粉体即可得到上述应用的各向异性颗粒。
然后按上述重量百分比将各向异性粉与熔纺各向同性带材混合。之后在约730℃温度和约77.22MPa(5吨/平方英寸)压力下将所得混合物热压成尺寸类似于比较例磁体尺寸的热压永磁体。
用这些热压磁体得到的磁性平均值总结如下。
各向异性粉体BrHciBHmax(%)T(kG)A/m(kOe)AT/m(MGOe)750.95(9.5)875,050(11.0)147,175.8(18.5)500.88(8.8)1,089,835(13.7)133,651.4(16.8)250.85(8.5)1,233,025(15.5)120,922.7(15.2)如同实施例2的样品，这里所示的矫顽磁力值使这些样品的高顽磁和磁能积很适宜于要求用永磁体的许多应用。
从上述可以看出，用加或不加各向同性颗粒的钕-铁-硼组合物各向同性颗粒制成的热压永磁体磁能积高于按现有技术制成的热压各向同性永磁体磁能积。实施例2和3的磁体仅用各向异性颗粒制成，而在这些实施例中的各向异性颗粒用磁能积约278440.4AT/m(35MGOe)的热加工各向异性磁体制成，当然热加工各向异性磁体具有使磁能积接近约397772AT/m(50MGOe)的潜力。因此，可以预料按本发明方法制成的热压各向异性颗粒可达到约198886AT/m(25MGOe)-238663.2AT/m(30MGOe)的磁能积。而且，可以预料这些结果与所用热压温度没有多大关系。
尽管优选组合物必定含有铁，钕和/或镨以及硼，但钴的存在是任选的。该组合物还可含其它少量成分如钨，铬，镍，铝，铜，镁，锰，镓，铌，钒，钼，钛，钽，锆，碳，锡，钙，硅，氧和氮，条件是在更富含稀土的颗粒边缘至少另一相使各向同性和各向异性颗粒含有磁性相RE2TM14B。在基本磁性相中，TM是优选至少60原子%铁并且RE是优选至少60原子%钕和/或镨。
本发明更为有利的特征是在热压过程中无须任何磁性调直操作，并且无须进行以前要获得高磁能积所需的常规热加工步骤，即可制成高磁能积各向异性热压永磁体，事实上本发明不需要的这两种工艺会不合适地使这些类型的磁体加工复杂化并且限制了所得磁体的形状。这些都是本发明特别有利的特征。按本发明优选实施方案制成的实施例2和3的样品表明，热压一定量的各向异性颗粒本身即可得到磁性优于现有粘结和热压的各向同性磁体或粘结各向异性磁体磁性的基本上各向异性磁性组合物。
实施例3和4的样品试验结果表明，本发明的热压各向异性磁体可在相当宽的热压温度范围内制成，并且在热压之前无须对各向异性颗粒进行任何预调直操作。这似乎表明，各向异性颗粒的片状塑性变形形状可使所得磁体达到高磁性积并且在热压操作中不会劣化。因此，采用很适合于大规模制造的相当简单的方法即可达到几乎最佳的磁性。
实施例5的样品表明，各向同性和各向异性颗粒的混合物热压可制成磁性也优于粘结并热压的现有各向同性磁体的磁性组合物。
而且，本发明更为有利的特征在于永磁体的最终几何形状由热压操作决定。因此，本发明基本上各向异性的永磁体可获得的形状数量多于现有热加工各向异性磁体可获得的形状数量。而且，热压永磁体可制成的形状种类远远多于用热加工各向异性磁体可制成的形状种类，其中热加工工艺限制了可获得的形状种类。
因此，尽管本发明已对其优选实施方案作了说明，但很显然本专业人员可采取其它实施方式。例如，磁性颗粒组成可在优选重量和原子比例范围内变化，其中可加或不加上述其它成分，或采用不同的或另外的加工步骤生产各向同性和各向异性颗粒。所以说，本发明范围应由权利要求书所述范围限定。
本发明专利申请要求优先权的美国专利申请No.979，030及其中所附说明书摘要中所述的公开内容引用于此供本文参考。
权利要求
1.用稀土-铁-硼合金制造热压稀土-铁-硼永磁体的方法，其中将合金进行热压和热加工步骤而制成具有细片晶显微组织的热加工体，其特征在于该方法的步骤还包括将所说热加工体粉碎以用其制成一定量具有片状结构的磁各向异性稀土-铁-硼合金颗粒；然后将该定量磁各向异性稀土-铁-硼合金颗粒热压在一起而制成磁性积至少119331.6AT/m(15MGOe)的磁各向异性热压稀土-铁-硼合金永磁体，该热压步骤无须在磁性调直场中进行，同时这基本上不会影响磁各向异性热压稀土-铁-硼合金永磁体的磁各向异性和磁能积；该热压稀土-铁-硼合金永磁体具有用片状颗粒形成的组织并且显示出磁各向异性，其磁能积高于具有类似组成的热压磁各向同性磁体的磁能积，低于所说热加工体的磁能积。
2.根据权利要求1所述的用稀土-铁-硼合金制造热压稀土-铁-硼永磁体方法，其中磁各向异性稀土-铁-硼合金颗粒用以重量百分比计包括约26～32%稀土，必要时的约2-16%钴以及约0.7-1.1%硼，其余基本上为铁的组合物制成。
3.根据权利要求1所述的用稀土-铁-硼合金制造热压稀土-铁-硼永磁体的方法，其中磁各向异性稀土-铁-硼合金颗粒尺寸不大于500nm。
4.根据权利要求1所述的用稀土-铁-硼合金制造热压稀土-铁-硼永磁体的方法，其中热压前将磁各向同性稀土-铁-硼合金颗粒与磁各向异性稀土-铁-硼合金颗粒混合成均匀混合物。
5.根据权利要求4所述的用稀土-铁-硼合金制造热压稀土-铁-硼永磁体的方法，其中磁各向同性稀土-铁-硼合金颗粒用以重量百分比计包括约26-32%稀土，必要时的约2-16%钴以及约0.7-1.1%硼，其余基本上为铁的组合物制成。
6.根据权利要求1所述的用稀土-铁-硼合金制造热压稀土-铁-硼永磁体的方法，其中磁各向异性稀土-铁-硼合金颗粒按以下方法制成，该方法的步骤包括制成一定量磁各向同性的稀土-铁-硼合金颗粒;将该定量磁各向同性稀土-铁-硼合金颗粒热压成磁各向同性磁体;将磁各向同性磁体热加工而使其颗粒塑性变形;然后将该热加工体破碎而用其制成磁各向异性稀土-铁-硼合金颗粒。
7.根据权利要求6所述的用稀土-铁-硼合金制造热压稀土-铁-硼合金永磁体的方法，其中磁各向异性稀土-铁-硼合金颗粒用氢爆裂和解吸方法制成。
8.用以重量百分比计包括约26-32%稀土(其中至少90%为钕)，必要时的约2-16%钴，约0.7-1.1%硼，而其余基本上为铁的稀土-铁-硼合金制造热压稀土-铁-硼永磁体的方法，其中该方法的步骤包括将该稀土-铁-硼合金熔纺成急冷带状材料;用该带状材料制成磁各向同性稀土-铁-硼合金颗粒;将该磁各向同性稀土-铁-硼合金颗粒热压成各向同性磁体;以及将该各向同性磁体热加工而使其显微组织发生塑性变形，从而制成各向异性磁体，其特征在于该方法的步骤还包括将各向异性磁体破碎而用其制成磁各向异性稀土-铁-硼合金颗粒;以及在无磁性调直场存在下将该磁各向异性稀土-铁-硼合金颗粒热压在一起而制成磁能积至少119331.6AT/m(15兆高斯奥斯特)的热压稀土-铁-硼合金永磁体。
9.根据权利要求8所述的用稀土-铁-硼合金制造热压稀土-铁-硼永磁体的方法，其中磁各向异性稀土-铁-硼合金颗粒用氢爆裂法制成。
10.根据权利要求8所述的用稀土-铁-硼合金制造制造热压稀土-铁-硼永磁体的方法，其中磁各向异性稀土-铁-硼合金颗粒尺寸不大于500nm。
11.根据权利要求8所述的用稀土-铁-硼合金制造热压稀土-铁-硼永磁体的方法，其中热压稀土-铁-硼合金永磁体材料中还包括一种或多种少量选自钨，铬，镍，铝，铜，镁，锰，镓，铌，钒，钼，钛，钽，锆，碳，锡，钙，硅，氧和氮的添加剂。
12.热压磁各向异性稀土-铁-硼合金永磁体，其中以重量百分比计包括约26-32%稀土(其中至少90%为钕)，必要时的约2-16%钴，约0.7-1.1%硼，而其余基本上为铁;该永磁体中颗粒发生塑性变形并且其特征在于该磁体具有基本上片状的组织，而其磁能积为至少119331.6AT/m(15兆高斯奥斯特)。
全文摘要
本发明提出在压制或辅助的热加工步骤中不需磁性调直而制造高磁能积磁各向异性热压稀土-铁-硼合金永磁体的方法，其中包括提供一定量磁各向异性稀土-铁-硼合金颗粒，并将该颗粒热压成基本上磁各向异性永磁体，该热压永磁体形状种类与常见热加工磁各向异性永磁体相比要多得多。因此，本发明永磁体磁性和形状可加以调节以满足给定用途的具体要求。
文档编号H01F1/08GK1089386SQ9312069
公开日1994年7月13日 申请日期1993年11月20日 优先权日1992年11月20日
发明者V·彭查纳芬, J·J·克罗特 申请人:通用汽车公司