燒結磁鐵電動機的製作方法

2023-10-11 14:21:04 2

專利名稱：燒結磁鐵電動機的製作方法
技術領域：
本發明涉及稀土類磁鐵及其製造方法，尤其涉及降低重稀土類元素的 使用量、使用了具有高能積或高耐熱性的磁鐵的燒結磁鐵電動機。
本發明涉及燒結磁鐵和應用了該燒結磁鐵的電動機，所述燒結磁鐵是
為了提高含有R—Fe (R是稀土類元素)系的Fe系磁鐵的耐熱性，在Fe 系磁鐵材料的晶界或晶粒內的局部形成含有氟元素的相，並且含有所述氟 元素的相使磁性特性和可靠性得到提高的燒結磁鐵。具有含有氟元素的相 的磁鐵用於與各種磁鐵電路相符合的特性的磁鐵及使用上述磁鐵的磁性 電動機等。這種磁鐵電動機包括混合動力汽車的驅動用、起動裝置用、電 動動力轉向用電動機。
背景技術：
目前含有氟化合物或氧氟化合物的稀土類燒結磁鐵，在日本特開2003 —282312號公報(專利文獻l)、日本特開2006—303436號公報(專利文 獻2)、日本特開2006—303435號公報(專利文獻3)、日本特開2006 — 303434號公報(專利文獻4)、日本特開2006—303433號公報(專利文獻 5)中有記載。在上述現有的技術中，在處理中使用的氟化合物是粉末狀 或粉末和溶劑的混合物，且難以沿磁粉表面高效形成含有氟元素的相。
另外，在上述現有方法中，用於處理的氟化合物與磁粉表面點接觸， 如本方法，含有氟元素的相容易不與磁粉面接觸，因此，目前的方法需要 更多的處理原料和高溫的熱處理。美國公開專利US2005/0081959A1 (專 利文獻6)中，將稀土類氟化合物的微粉末(1 2(Him)與NdFeB粉混合， 但是，沒有在磁鐵晶粒內快速成長為板狀的例子。另外，如IEEE TRANSACTIONS ONMAGNETICS,VOL.41 NO.10 (2005) 3844頁 3846 頁(非專利文獻l)記載，記載有將DyF3及TbF3的微粉(l 5|_im)塗敷 於微小燒結磁鐵表面，但是，不進行氟化合物的溶液處理，Dy及F被燒結磁鐵吸收且形成NdOF及Nd氧化物，但是，沒有關於氧氟化合物中的 碳及重稀土類、輕稀土類的濃度梯度等配置於轉子的l極中，從極中心向 圓周方向的對稱性不同的磁鐵的記載。
專利文獻h (日本)特開2003—282312號公報 專利文獻2:(日本)特開2006—303436號公報 專利文獻3:(日本)特開2006—303435號公報 專利文獻4:(日本)特開2006—303434號公報 專利文獻5:(日本)特開2006—303433號公報 特性文獻6:美國公開專利US2005/0081959A1
非專利文獻1: IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS, VOL.41 NO.10 (2005) 3844頁 3846頁 '
上述目前的發明沒有關於為了在NdFeB磁粉中層狀地形成含有氟元 素的相，而以氟化合物等粉末為原料，製成低粘度透明溶液的狀態的記載。 因此，擴散需要的熱處理溫度高，且用比燒結磁鐵更低的低溫在磁性特性 劣化的磁粉中難以實現磁性特性提高或稀土類元素的低濃度化。
因此，在目前的方法中，熱處理溫度高，擴散需要的氟化合物的使用 量多，難以應用於超過10mm厚度的磁鐵。

發明內容
本發明是鑑於上述問題而開發的，其目的在於提供一種能夠實現氟化 合物的使用量的降低的燒結磁鐵龜動機。
為了實現上述目的，本發明提供一種燒結磁鐵電動機，其具有燒結磁 鐵轉子，該燒結磁鐵轉子具有
燒結的主要成分為鐵的強磁性材料；
形成於所述強磁性材料的晶粒內部或晶界部的局部的氟化合物或氧 氟化合物；
在所述氟化合物或所述氧氟化合物中包含的鹼、鹼土類元素、稀土類 元素中的至少一種，
其中，從所述強磁性材料的表面到內部以一定濃度梯度分布有所述氟 化合物或所述氧氟化合物的一部分，並且，在所述強磁性材料的晶界面與
7母相之間以一定濃度梯度分布有稀土類元素， 所述燒結磁鐵電動機的特徵在於，
所述氟化合物的濃度分布從燒結磁鐵轉子的磁極中心看是非對稱的。 根據本發明，氟化合物的濃度分布從燒結磁鐵轉子的磁極中心看是非
對稱的，由此，能夠實現對含有頑磁力增加的燒結磁鐵電動機的性能提高
所需要的氟化合物的使用量的降低。


圖1是本發明實施例的燒結磁鐵，表示與燒結磁鐵電動機的軸方向垂
直的截面的示意圖2是本發明實施例的燒結磁鐵，表示與燒結磁鐵電動機的軸方向垂 直的截面的示意圖，燒結磁鐵的配置與圖1不同；
圖3是本發明實施例的燒結磁鐵，表示與燒結磁鐵電動機的軸方向垂 直的截面的示意圖，燒結磁鐵與圖2不同；
圖4是本發明實施例的燒結磁鐵，表示轉子截面的一極的燒結磁鐵配
置；
圖5是本發明實施例的燒結磁鐵，表示轉子截面的一極的燒結磁鐵配 置，燒結磁鐵與圖4不同；
圖6是本發明實施例的燒結磁鐵，表示轉子截面的一極的燒結磁鐵配 置，燒結磁鐵與圖5不同；
圖7是本發明實施例的燒結磁鐵，表示轉子截面的一極的燒結磁鐵配 置，燒結磁鐵與圖6不同；
圖8是本發明實施例的燒結磁鐵，表示由各種氟化合物處理的燒結磁
鐵；
圖9是本發明實施例的燒結磁鐵，是應用了燒結磁鐵的表面磁鐵電動 機轉子的外觀圖。 符號說明 100、轉子 2、定子
4、齒(亍^一7)5、磁芯支撐架(n7/《;/夕) 7、線圈插入位置 8a、三相繞組的U相繞組 8b、三相繞組的V相繞組 8c、三相繞組的W相繞組
9、 齒的前端部
10、 轉子插入部
200、 燒結磁鐵的未處理部分
201、 燒結磁鐵的氟化合物處理部分
202、 燒結磁鐵的氟化合物處理部分 2010、燒結磁鐵
2020、燒結磁鐵的未處理部分 2030、燒結磁鐵的氟化合物處理部分
101、 轉子
102、 磁鐵插入空間
103、 燒結磁鐵
104、 空間
105、 燒結磁鐵的未處理部分
106、 燒結磁鐵的氟化合物處理部分 201、燒結磁鐵的氟化合物處理部分
203、 燒結磁鐵的未處理部分.
301、 軸
302、 燒結磁鐵的未處理部分
303、 燒結磁鐵的氟化合物處理部分
具體實施例方式
下面，列舉具有與用於解決上述課題的方法中所述的本發明的特徵的 燒結磁鐵電動機相關的主要特徵的燒結磁鐵電動機。
(1)本發明提供一種燒結磁鐵電動機，其具有燒結磁鐵轉子，該燒 結磁鐵轉子具有以鐵為主要成分的燒結磁鐵材料；形成於上述燒結磁鐵
9材料的晶粒內部或晶界部的局部的氟化合物或氧氟化合物；和在上述氟化 合物或上述氧氟化合物中包含的鹼、鹼土類元素、稀土類元素中的至少一 種，其中，上述氟化合物或氧氟化合物的一部分從上述強磁性材料的表面 貫穿內部直到另一表面連續地延伸存在，在上述強磁性材料的晶界面與母 相之間以一定濃度梯度分布有上述稀土類元素，其特徵在於，上述氟化合 物的濃度分布從燒結磁鐵轉子的磁極中心看是非對稱的。
(2) 本發明提供一種燒結磁鐵電動機，其具備燒結磁鐵轉子，該燒 結磁鐵轉子具有以鐵為主要成分的燒結磁鐵材料；形成於上述燒結磁鐵 材料的晶粒內部或晶界部的局部的氟化合物或氧氟化合物；在上述氟化合 物或上述氧氟化合物中包含的鹼、鹼土類元素、稀土類元素的至少一種， 其中，上述氟化合物或上述氧氟化合物的一部分從上述強磁性材料的表面 貫穿內部並直至另一表面連續地延伸存在，在上述強磁性材料的晶界面與 母相之間以一定濃度梯度分布有上述稀土類元素，其特徵在於，上述氟化 合物的濃度分布從燒結磁鐵轉子的磁極中心看是非對稱的。
(3) 本發明提供一種燒結磁鐵電動機，其具備燒結磁鐵轉子，該燒 結磁鐵轉子具有以鐵為主要成分的燒結磁鐵材料；形成於上述燒結磁鐵 材料的晶粒內部或晶界部的局部的氟化合物或氧氟化合物；在上述氟化合 物或上述氧氟化合物中包含的鹼、鹼土類元素、稀土類元素的至少一種， 其中，上述氟化合物或上述氧氟化合物的一部分從上述強磁性材料的表面 貫穿內部並直至另一表面連續地延伸存在，在上述強磁性材料的晶界面與 母相之間以一定濃度梯度分布有氟，其特徵在於，上述氟的濃度分布從燒 結磁鐵轉子的磁極中心看是非對稱的。
(4) 本發明提供一種燒結磁鐵電動機，其具備燒結磁鐵轉子，該燒 結磁鐵轉子具有以鐵為主要成分的燒結磁鐵材料；形成於上述燒結磁鐵 材料的晶粒內部或晶界部的局部的氟化合物或氧氟化合物；在上述氟化合 物或上述氧氟化合物中包含的鹼、鹼土類元素、稀土類元素的至少一種， 其中，上述氟化合物或氧氟化合物的一部分從上述強磁性材料的表面沿著 結晶晶界面延伸並直至另一表面連續地延伸存在，並且，在上述強磁性材 料的晶界面與母相之間以一定濃度梯度分布有氟，其特徵在於，配置於上 述燒結磁鐵轉子的外周的燒結磁鐵的殘留磁通密度分布的對稱性和頑磁力分布的對稱性不同。
(5) 本發明提供一種燒結磁鐵電動機，其具備燒結磁鐵轉子，該燒 結磁鐵轉子具有以鐵及稀土類元素為主要成分的強磁性材料；形成於上
述強磁性材料的晶粒內部或晶界部的局部的氟化合物或氧氟化合物；在上
述氟化合物或上述氧氟化合物中包含的鹼、鹼土類元素、金屬元素或稀土
類元素中的至少一種及碳;和以使上述氟化合物或氧氟化合物在上述強磁 性材料的任意位置的晶界處與最表面不連接而連續地延伸存在的連續層， 其中，沿著上述連續層，上述鹼、鹼土類元素、金屬元素或稀土類元素中 的至少一種沿上述強磁性材料的母相的晶界偏析，且在上述氟化合物或氧 氟化合物的具有立方晶體結構的晶粒內，鹼、鹼土類元素、金屬元素或稀 土類元素中的至少一種從晶粒中心朝向外側變成高濃度地偏析，並且，將 lOOpm3以上的體積進行組成分析而得到的稀土元素的濃度分布以燒結磁 鐵轉子的磁極為中心左右非對稱。
(6) 本發明提供一種燒結磁鐵電動機，其是在轉子具有如下燒結磁 鐵的燒結磁鐵電動機，該燒結磁鐵具有燒結的主要成分為鐵的強磁性材 料；和用氟化合物或氧氟化合物對上述強磁性材料進行氟化處理而成的氟 化處理部，所述燒結磁鐵電機的特徵在於，上述氟化處理部在轉子的軸方 向的中心部變窄而在遠離軸方向的中心部的兩端部變寬。
(7) 本發明提供一種燒結磁鐵電動機，其是在轉子具有如下燒結磁 鐵的燒結磁鐵電動機，該燒結磁鐵具有燒結的主要成分為鐵的強磁性材 料；和用氟化合物或氧氟化合物對上述強磁性材料進行氟化處理而成的氟 化處理部，所述燒結磁鐵電機的特徵在於，上述氟化處理部之外的氟化合 物未處理部分存在於垂直於各向異性方向的兩個面的中心部。
(8) 本發明提供一種燒結磁鐵電動機，其特徵在於，溶膠狀態的該 稀土類氟化合物或鹼土類金屬氟化合物使用由以甲醇為主要成分的溶劑 溶脹而成的溶液作為處理液，將在磁場中取向後的臨時成形體的磁粉與通 過在磁粉的間隙浸滲氟化合物溶液的工序或表面處理塗敷了氟化合物的 磁性粉混合後，採用磁場中臨時成形的工序、或在燒結磁鐵塊上溶液處理 氟化合物後使用電磁波進行加熱擴散的方法，該方法與使用粉碎氟化合物 粉的情況相比，具有下述優點，即，更能夠容易地在燒結磁鐵內部形成氟化合物，且氟化合物的使用量降低、塗敷的均勻性提高等，並且，在磁鐵 表面的局部形成氟或稀土類元素偏析的部分，上述偏析的部分從極中心看 在轉子的一極是非對稱的。
在對本發明的實施例進行說明之前，對用於實現本發明的目的的有關 方法概要進行如下敘述。使用未含有任何粉碎粉且具有光透過性的氟化合 物類溶液。使這種溶液浸滲於有間隙的低密度成形體中，進行燒結，或使 預先在磁粉表面塗敷了氟化合物的表面處理磁粉和未處理磁粉混合後，進
行臨時成形並燒結。或從燒結塊表面向局部擴散。製作以Nd2Fe14B為主 相的燒結磁鐵時，整理磁粉的粒度分布後在磁場中臨時成形。在該臨時成 形體中，由於在磁粉和磁粉中有間隙，因此，通過向間隙浸滲氟化合物類 溶液，氟化合物溶液可以塗敷至臨時成形體的中心部。這時，氟化合物溶 液優選透明性高的溶液、具有光透過性的溶液或低粘度的溶液，通過使用 這種的溶液，在磁粉的微小間隙中能夠浸滲氟化合物溶液。浸滲可以通過 使臨時成形體的一部分與氟化合物溶液接觸來實施，沿臨時成形體和氟化 合物溶液的接觸面塗敷氟化合物溶液，若在塗敷的面存在lnm lmm的間 隙，則沿其間隙的磁粉面就能夠浸滲氟化合物溶液。浸滲方向是臨時成形 體的具有連續間隙的方向，依存於臨時成形條件和磁粉的形狀。在用於浸 滲的氟化合物溶液接觸面和非接觸面的附近塗敷量不同，因此，有時在構 成燒結後的氟化合物的元素局部發現濃度差。
另外，在與上述溶液接觸面垂直方向的面上，有時氟化合物的平均濃 度分布存在差異。氟化合物溶液是由含有一種以上的鹼金屬元素、鹼土類 元素或稀土類元素且具有與非晶質類似的結構的、含有碳的氟化合物或含 有一部分氧的氟氧化合物(以下稱為氟氧化合物)形成的溶液，浸滲處理 可以在室溫下進行。將已浸滲的溶液在20(TC 40(TC下進行熱處理除去溶 劑，以50(TC 80(TC的熱處理使氟化合物和磁粉間及晶界間的碳、稀土類 元素及氟化合物構成元素擴散。在磁粉中含有10 5000ppm的氧和其它的 雜質元素即H、 C、 P、 Si、 Al等輕量元素或過渡金屬元素等。磁粉中含有 的氧不僅為稀土類氧化物及Si、 Al等輕量元素的氧化物的形式，還存在母 相中及晶界中包含偏離化學理論組成的氧的相的形式。含有這種氧的相使 磁粉的磁化減少，對磁化曲線的形狀也有影響。即，與殘留磁通密度值的降低、各向異性磁場的減少、減磁曲線的角型性的降低、頑磁力的減少、 不可逆減磁率的增加、熱減磁的增加、著磁特性的變動、耐蝕性劣化、機 械特性降低等相關，磁鐵的可靠性降低。氧對這麼多的特性產生影響，因 此，考慮需要有在磁粉中不殘留的工序。浸滲且在磁粉表面成長的稀土類
氟化合物含有一部分溶劑，但是,使REF3在40(TC以下的熱處理中成長(RE 是稀土類元素)並以真空度1x10—3Torr以下在400 800'C下加熱保持。保 持時間為30分鐘。在該熱處理中磁粉的鐵原子或稀土類元素、氧向氟化 合物擴散，在REF3、 REF2或RE (OF)中或它們的晶界附近可看到磁粉 的構成元素。浸滲從成形體的表面沿貫通的間隙產生，因此在燒結後的磁 鐵中含有氟的晶界相形成從表面與其它的表面連接大致連續的層。通過使 用上述處理液，在200'C 100(TC的較低溫度能夠使氟化合物向磁性體內
部擴散而進行燒結，浸滲具有以下優點。1)能夠降低處理需要的氟化合 物的量。2)能夠使用於10mm以上厚度的燒結磁鐵。3)氟化合物的擴散 溫度能夠低溫化。4)不需要燒結後的擴散熱處理。由於這些特徵，在厚 板磁鐵中，浸滲部的殘留磁通密度的增加、頑磁力的增加、減磁曲線的角 型性提高、熱減磁特性提高、著磁性提高、各向異性提高、耐蝕性提高、 低損失化、機械強度提高、製造成本降低等效果顯著。磁粉是NdFeB系 的情況下，Nd、 Fe、 B或添加元素、雜質元素在20(TC以上的加熱溫度下 向氟化合物內擴散。在上述溫度下氟化合物內的氟濃度根據位置的不同而 不同，REF2、 REF3 (RE是稀土類元素)或它們的氧氟化合物形成不連續 的層狀或板狀，但是，在浸滲的方向大致連續的氟化合物形成為層狀，從 表面到相反側的表面形成相連的層。擴散的驅動力，通過電子顯微鏡等能 夠確認是溫度、應力(變形)、濃度差、缺陷等擴散的結果，但是通過浸 滲使用未使用氟化合物粉碎粉的溶液，在室溫下在臨時成形體的中央能夠 立即形成氟化合物，能夠在低溫下進行擴散，因此，能夠減少氟化合物的 使用量，尤其是達到高溫時，在磁性特性劣化的NdFeB磁鐵粉的情況下 有效。在NdFeB系磁粉中，在主相中含有含與Nd2FewB的結晶結構同等 的相的磁粉，Al、 Co、 Cu、 Ti等過渡族金屬也可以在上述主相中含有。 另外，也可以將B的一部分換成C。另外，除主相以外也可以含有Fe3B 和Nd2Fe23B3等化合物或氧化物。氟化合物層在80(TC以下的溫度下顯示比NdFeB系磁粉更高的阻抗，通過形成氟化合物能夠使NdFeB燒結磁鐵的 阻抗增加，其結果能夠降低損失。在氟化合物層中，只要是除氟化合物以 外在對磁性特性影響小的室溫附近不顯示強磁性的元素，則可以作為雜質 含有。以高阻抗或磁性特性改善為目的，也可以在氟化合物中混合氮化合 物和碳化物等微粒。由浸滲這種氟化合物工序形成的燒結磁鐵含有氟從磁 鐵的表面到另一表面的連續的層，或在磁鐵內部含有與表面不連接的含有 氟的層狀晶界。在上述浸滲的部分在晶界附近可看到氟化合物的偏析，頑 磁力增加。頑磁力的增加在使用DyF類溶液的場合是未浸滲部分的1.1 3 倍。在頑磁力增加的部分，殘留磁通密度的減小至5%以下，因此，磁鐵 表面的磁通密度值與未浸滲的燒結磁鐵相比幾乎沒有變化，只是浸滲部的 耐熱性提高，因此，只是電動機內的施加逆磁場的角附近需要高頑磁力， 其高頑磁力需要的部分從徑方向的極中心看是左右非對稱的。為了形成左 右非對稱的高頑磁力部分，使用浸滲和擴散處理等方法，能夠降低重稀土 類的使用量。
下面，對本發明的實施例進行如下說明。 (實施例1)
(Dyo.9Cu(u) Fx (X=l—3)稀土類氟化合物塗層膜的形成處理液以如 下方式製造。
(1) 將硝酸Dy 4g導入100ml水中，用振動器或超聲波攪拌器使之 完全溶解。
(2) 將稀釋為10%的氫氟酸按DyFx (X=l — 3)生成的化學反應當 量徐徐加入。
(3) 對於生成了凝膠狀沉澱的DyFx (X=l_3)溶液用超聲波攪拌器 攪拌1小時以上。
(4) 以6000 10000r.p,m的轉速離心分離後，去掉上澄清液並加入
大致同量的甲醇。
(5) 攪拌含有凝膠狀的DyF組的甲醇溶液，完全形成懸濁液後，用
超聲波攪拌器攪拌l小時以上。
(6) 將上述(4)和(5)的操作重複3 10次，直到不能檢測出乙
酸離子或硝酸離子等陰離子位止。
14(7) DyF的情況下，成為大致透明的溶膠狀的DyFx。作為處理液使 用DyFx為lg/5ml的甲醇溶液。
(8) 在上述溶液中以不改變溶液結構的條件添加Cu的有機金屬化合物。
溶液或使溶液乾燥的膜的衍射圖案由半值寬度為1度以上(2度 10 度)的多個波峰構成。這表示添加元素與氟元素間或金屬元素間的原子間 距離不同，為REnFm，結晶結構也不同，為REnFm及REn (F， 0) m。 在此，RE是稀土類元素，F是氟元素，O是氧元素、n和m是正整數。由 於半值寬度在l度以上，因此，上述原子間距離不像通常的金屬結晶那樣 呈一定的值分布。之所以能夠這樣分布，是因為在上述金屬元素或氟元素 的原子周圍其它的原子進行了與上述化合物不同的配置。其原子主要是 氫、碳、氧，通過加熱等添加外部能量，這些氫、碳、氧等原子容易移動， 結構變化，流動性也變化。溶膠狀及凝膠狀的X線衍射圖案由半值寬度比 1度大的波峰構成，但是，發現通過熱處理結構發生變化，可觀察到上述 REnFm或REn (F， 0) m的衍射圖案的一部分。即使添加Cu，在溶液中 也不具有長周期結構。該REnFm的衍射波峰比上述溶膠或凝膠的衍射波 峰的半峰寬更窄。為了提高溶液的流動性且使膜厚均勻，重要的是在上述 溶液的衍射波峰中至少可觀察到一個具有1度以上的半峰寬的波峰。也可 以含有這種1度以上的半峰寬的波峰和REnFm的衍射圖案或氧氟化合物 的波峰。僅僅以REnFm或氧氟化合物的衍射圖案、或1度以下的衍射圖 案在溶液的衍射圖案為主觀測時，在溶液中不是溶膠及凝膠的固相混合， 因此流動性差。使用該溶液塗敷於以下的Nd2F^B (省略為NdFeB)。
(1) 在室溫下壓縮成形NdFeB的燒結體(10xl0xl0mm3)，浸滲於 DyF系塗層膜形成處理中，將該塊在2 5torr的低壓下除去溶劑甲醇。
(2) 將上述(1)重複操作1 5次，在400。C 1100。C溫度範圍內進 行0.5 5小時的熱處理。
(3) 在上述(2)中形成了表面塗層膜的各向異性磁鐵的各向異性方 向施加30kOe以上的脈衝磁場。
在磁極間以著磁方向與磁場施加方向一致的方式夾持該成形體，利用 直流M—H環狀測定器通過在磁極間施加磁場來測定該著磁成形體的減磁曲線。對著磁成形體施加磁場的磁極的極片使用FeCo合金，磁化值用 同一形狀的純Ni試樣及純Fe試樣校正。
其結果是，形成Dy氟化合物的塗層膜的NdFeB燒結體的塊的頑磁力 從1.1增加至2倍。在添加於溶液的Cu的附近通過除去溶劑可見短範圍 結構，並且通過進一步熱處理沿燒結磁鐵的晶界與溶液構成元素一起擴 散。Cu顯示在晶界附近和溶液構成元素的局部同時偏析的傾向。顯示高 頑磁力的燒結磁鐵的組成顯示在磁鐵外周部構成氟化合物溶液的元素的 濃度高，在磁鐵中心部濃度低的傾向。這是因為在燒結磁鐵塊的外側塗敷 乾燥含有添加元素的氟化合物溶液，含有添加元素、具有短範圍結構的氟 化合物或氧氟化合物成長，並且沿晶界附近進行擴散。即，在燒結磁鐵塊 中，從外周側(最外周也含有氟化合物)到內部認為有氟元素及Cu的濃 度梯度。在含有至少一種以上漿狀的稀土類元素的氟化合物、氧化物或氧 氟化合物的任一種中添加Cu以外的原子量序號18 86的元素時，能夠確 認比不添加時可得到更高的頑磁力等磁性特性提高。添加元素的作用有以 下幾種。1)在晶界附近偏析且降低界面能。2)提高晶界的晶格整合性。 3)降低晶界的缺陷。4)助長稀土類元素等晶界擴散。5)提高晶界附近 的磁性異向性能量。6)使立方晶體結構的氟化合物、氧氟化合物或碳酸 氟化合物的界面平滑化。7)提高稀土類元素的異向性。8)從母相除去氧。 9)提高母相的居裡溫度。10)在晶界中心含有Cu的添加元素偏析，非磁 性化晶界相。11)有助於在燒結磁鐵的最外周成長的氟化合物或氧氟化合 物進一步向外側偏析，耐蝕性的提高，晶界組成控制等。12)在母相的磁 力矩和界面弱結合。這些結果表明具有頑磁力的增加、減磁曲線的角型性 提高、殘留磁通密度增加、能積增加、居裡溫度上升、著磁磁場降低、頑 磁力和殘留磁通密度的溫度依存性降低、耐蝕性提高、比阻抗增加、熱減 磁率降低的任一效果。另外，作為代替Cu的添加元素，有過渡族金屬元 素。其濃度分布顯示從燒結磁鐵外周向內部平均濃度減少的傾向，顯示在 晶界部形成高濃度的傾向。晶界的寬度在晶界3重點附近和離開晶界3重 點的位置具有不同的傾向，晶界3重點附近側有寬度變寬大且高濃度的傾 向。過渡族金屬添加元素容易偏析於晶界相或晶界的端部、以及從晶界向 晶粒內的外周(晶界側)的任一部位。這些添加元素用溶液處理後被加熱擴散，因此和預先在燒結磁鐵中添加的元素的組成分布不同，在氟元素或 稀土類元素偏析的晶界附近成為高濃度，在氟元素的偏析少的晶界中可看 到預先添加的元素的偏析，在磁鐵塊最表面的氟化合物的外側和內側(磁 鐵側)出現平均的濃度梯度。添加元素濃度在溶液中為低濃度時，確認形 成濃度梯度或濃度差。這樣，在溶液中添加元素，在磁鐵塊上塗敷後通過 熱處理提高燒結磁鐵的特性時，燒結磁鐵的特徵如下。1)在最表面的氟 化合物層附近可看到過渡金屬元素的濃度梯度或平均濃度差。2)可見在 過渡金屬元素的晶界附近的偏析伴隨氟元素。3)在晶界相氟元素濃度高， 在晶界相外側氟元素濃度低，在能夠看到氟元素濃度差的附近可看到過渡 金屬元素的偏析，且從磁鐵塊表面到內部可見平均的濃度梯度和濃度差。 4)在燒結磁鐵的最表面，過渡金屬元素、含有氟元素及碳元素的具有立 方晶及立方晶以外的結晶結構的氟化合物層或氧氟化合物層成長。
將這樣製造的以Nd2Fe14B結構為主相的NdFeB系燒結磁鐵與層壓電 磁鋼板、層壓非晶質或壓粉鐵粘接來製造轉子時，向預先插入磁鐵的位置 插入。圖1表示與電動機的軸方向垂直的截面的示意圖。電動機由轉子100 和定子2構成，定子由磁芯支撐架5和齒4構成，在齒4間的線圈插入位 置7插入線圈8a、 8b、 8c (三相繞組即U相繞組8a、 V相繞組8b、 W相 繞組8c)的線圈組。在比齒4的前端部9更靠軸中心確保轉子插入的轉子 插入部10，在該位置插入轉子100。在轉子100的外周側插入有燒結磁鐵， 其由未用氟化合物溶液處理的部分200和氟化合物處理部分201、 202構 成。燒結磁鐵的氟化合物處理部分201、 202的面積不同，通過磁場設計 施加逆磁場的磁場強度大的一方以大面積進行氟化合物處理來提高頑磁 力。這樣，通過部分地用氟化合物處理燒結磁鐵的外周側，能夠減少Dy 的使用量，且提高減磁耐力，帶來使用溫度範圍擴大，電動機輸出增加。 (實施例2)
(Dyo.9Cu(u) Fx (X=l—3)稀土類氟化合物塗層膜的形成處理液以如
下方式進行製造。
(1) 將硝酸Dy4g導入100ml水中，用振動器或超聲波攪拌器使之完
全溶解。
(2) 將稀釋為10%的氫氟酸按生成DyFx (X=l—3)的化學反應當
17量徐徐加入。
(3) 對於生成了凝膠狀沉澱的DyFx (X=l—3)溶液用超聲波攪拌器 攪拌1小時以上。
(4) 以6000 10000r.p.m的轉速離心分離後，去掉上面澄清的液體 並加入大致同量的甲醇。
(5) 攪拌含有凝膠狀的DyF群組的甲醇溶液，完全形成懸濁液後， 用超聲波攪拌器攪拌1小時以上。
(6) 將上述(4)和(5)的操作重複3 10次，直到不能檢測出乙
酸離子或硝酸離子等陰離子。
(7) DyF的情況下，成為大致透明的溶膠狀的DyFx。作為處理液使 用DyFx為lg/5ml的甲醇溶液。
(8) 在上述溶液中在不改變溶液結構的條件下添加Cu的有機金屬化合物。
溶液或使溶液乾燥的膜的衍射圖案由半值寬度為1度以上(2度 10 度)的多個波峰構成。這是表示添加元素與氟元素間或金屬元素間的原子 間距離不同，為REnFm，結晶結構也不同，為REnFm及REn (F， O、 C) m。在此，RE是稀土類元素，F是氟元素，O是氧元素、C為碳元素，n 和m是正整數。氟元素、氧元素、碳元素的比率根據生成物的不同而不同， 在燒結磁鐵最表面氟元素和氧元素比碳多。因為半值寬度是l度以上，故 而上述原子間距離不像通常的金屬結晶的方式那樣呈一定值分布。之所以 能夠這樣分布，是因為在上述金屬元素或氟元素的原子周圍其它的原子進 行了與上述化合物不同的配置，其原子主要是氫、碳、氧，通過加熱等增 加外部能量，這些氫、碳、氧等原子容易移動，結構變化，流動性也變化。 溶膠狀及凝膠狀的X線衍射圖案由半值寬度為比1度大的波峰構成，但是， 通過熱處理可看到結構變化，可看到上述REnFm或REn (F， 0) m的衍 射圖案的一部分。即使添加Cu在溶液中也不具有長周期結構。該REnFm 的衍射波峰比上述溶膠或凝膠的衍射波峰的半值寬度更窄。為了提高溶液 的流動性且使膜厚均勻，重要的是在上述溶液的衍射波峰中至少可觀察到 一個具有1度以上的半值寬度的波峰。也可以含有這種1度以上的半值寬 度的波峰和REnFm的衍射圖案或氧氟化合物的波峰。僅僅以REnFm或氧氟化合物的衍射圖案、或1度以下的衍射圖案在溶液的衍射圖案為主進行 觀測時，在溶液中不是溶膠及凝膠的固相混合，因此流動性差。將上述溶
液塗敷於以下的Nd2FewB (省略為NdFeB)。
(1) 在室溫壓縮成形NdFeB的燒結體(10xl0xl0mm3)，將其浸滲 於DyF系塗層膜形成處理中，將該塊在2 5torr的低壓下除去溶劑甲醇。
(2) 將上述(1)的操作重複1 5次，在400。C 1100。C溫度範圍內 進行0.5 5小時的熱處理。
(3) 在上述(2)中形成有表面塗層膜的各向異性磁鐵的各向異性方 向上施加30kOe以上的脈衝磁場。
在磁極間以著磁方向與磁場施加方向一致的方式夾持成形體，利用直 流M—H環狀測定器通過在磁極間施加磁場測定該著磁成形體的減磁曲 線。著磁成形體施加磁場的磁極的極片使用FeCo合金，磁化值用同一形 狀的純Ni試樣及純Fe試樣校正。
其結果是，形成有Dy氟化合物的塗層膜的NdFeB燒結體的塊的頑磁 力從1.1增加至3倍。在添加於溶液的Cu的附近通過除去溶劑可見短範 圍結構，通過進一步的熱處理沿燒結磁鐵的晶界與溶液構成元素一起擴 散。Cu顯示在晶界附近和溶液構成元素的局部同時偏析的傾向。顯示高 頑磁力的燒結磁鐵的組成顯示在磁鐵外周部構成氟化合物溶液的元素的 濃度高，在磁鐵中心部濃度低的傾向。這是因為在燒結磁鐵塊的外側塗敷 乾燥含有添加元素的氟化合物溶液，含有添加元素、具有短範圍結構的立 方晶的氟化合物或氧氟化合物成長，並且沿晶界附近進行擴散。即，在燒 結磁鐵塊中從外周側(最外周也含有氟化合物)到內部有氟元素及Cu的 濃度梯度。在含有至少一種以上漿狀的稀土類元素的氟化合物、氧化物或 氧氟化合物的任一種中添加Cu以外的原子量18 86的元素時，能夠確認 比不添加時可得到更高的頑磁力等磁性特性提高。添加元素的作用有以下 幾種。1)在晶界附近偏析且降低界面能。2)提高晶界的晶格的整合性。 3)降低晶界的缺陷。4)助長稀土類元素等晶界擴散。5)提高晶界附近 的磁性異向性能量。6)使氟化合物、氧氟化合物或碳酸氟化合物的界面 平滑化。7)提高稀土類元素的異向性。8)從母相除去氧。9)提高母相 的居裡溫度。10)在晶界中心含有Cu的添加元素偏析，非磁性化晶界相。11)有助於在燒結磁鐵的最外周成長的氟化合物或氧氟化合物進一步向外 側偏析，耐蝕性的提高，晶界組成控制等。12)在母相的磁力矩和界面弱 結合。這些結果證實具有頑磁力的增加、減磁曲線的角型性提高、殘留磁 通密度增加、能積增加、居裡溫度上升、著磁磁場降低、頑磁力和殘留磁 通密度的溫度依存性降低、耐蝕性提高、比阻抗增加、熱減磁率降低的任 一效果。另外，作為代替CU的添加元素，有過渡族金屬元素，其濃度分 布顯示從燒結磁鐵外周向內部平均濃度減少的傾向，顯示在晶界部形成高 濃度的傾向。晶界的寬度在晶界3重點附近和離開晶界3重點的位置具有
不同的傾向，在晶界3重點附近側有寬度成為寬大且高濃度的傾向。過渡
族金屬添加元素容易偏析於晶界相或晶界的端部、從晶界向晶粒內的外周 (晶界側)的任一部位。這些添加元素使用溶液且處理後被加熱擴散，因 此和預先在燒結磁鐵中添加的元素的組成分布不同，在氟元素或稀土類元 素偏析的晶界附近成為高濃度，在氟元素的偏析少的晶界處可看到預先添 加的元素的偏析，在磁鐵塊最表面的氟化合物的外側和內側(磁鐵側)出 現平均的濃度梯度。添加元素濃度在溶液中為低濃度時，確認形成濃度梯 度或濃度差。這樣，在溶液中添加元素，在磁鐵塊上通過塗敷後熱處理提 高燒結磁鐵的特性時，燒結磁鐵的特徵如下。1)發現過渡金屬元素的濃
度梯度或平均濃度差在最表面的氟化合物層附近。2)發現過渡金屬元素 的晶界附近的偏析伴隨氟元素。3)在晶界相氟元素濃度高，在晶界相外 側氟元素濃度低，在能夠看到氟元素濃度差的附近可看到過渡金屬元素的 偏析，且從磁鐵塊表面到內部可見平均的濃度梯度和濃度差。4)在燒結 磁鐵的最表面含有過渡金屬元素、氟元素及碳元素的具有立方晶及立方晶 以外的結晶結構的氟化合物層或氧氟化合物層成長。
將以這樣製造的以Nd2Fe14B結構為主相的NdFeB系燒結磁鐵與層壓 電磁鋼板、層壓非晶質或壓粉鐵粘結製造轉子時，向預先插入磁鐵的位置 插入。圖2表示與電動機的軸方向垂直的截面的示意圖。電動機由轉子100 和定子2構成，定子由磁芯支撐架5和齒4構成，在齒4間的線圈插入位 置7插入線圈8a、 8b、 8c (三相繞組的U相繞組8a、 V相繞組8b、 W相 繞組8c)的線圈組。在比齒4的前端部9更靠軸中心確保插入轉子的轉子 插入部10，在該位置插入轉子100。在轉子100的外周側每一極插入多個燒結磁鐵201。被燒結磁鐵要求的性能根據使用環境溫度、磁場強度、磁 場波形、頻率數、感應電壓、轉矩、齒槽轉矩、振動、噪音等而改變。圖 8表示各種的氟化合物處理的燒結磁鐵。為了將這些燒結磁鐵使用於圖2
的轉子100的燒結磁鐵201而通過上述工序製造。圖8的燒結磁鐵是立方
體，其長邊與軸方向平行，與短邊大致平行的方向為各向異性的方向，即
是著磁方向。在圖8中，燒結磁鐵形成有未用氟化合物處理的部分203和 氟化合物處理的部分201。任一燒結磁鐵的至少一個部位以上的角或邊被 氟化合物處理。未用氟化合物處理的部分203和用氟化合物處理的部分 201分別與低頑磁力部和高頑磁力部相當。氟化合物處理部分201和未處 理的部分203的邊界是直線或曲線，但是，在平均晶粒10倍 1000倍的 距離內觀察到氟等塗敷材料的濃度梯度，該邊界部的寬度為10jim 10000pim的範圍。氟化合物處理是使用上述的溶液塗敷後，加熱擴散。加 熱除在40(TC 110(TC的溫度範圍熱處理0.5 5小時的方法以外，有使用 電磁波使氟化合物發熱的方法，後者的方法只能使局部附近選擇性地升至 高溫，通過未處理部分202的熱處理能夠抑制磁特性劣化。圖8 (a)的燒 結磁鐵在與各向異性垂直方向的兩端部用氟化合物進行處理。氟化合物處 理部201在旋轉軸的軸方向的中心部變窄，離開軸方向的中心部的兩端部 變寬。這表明燒結磁鐵的角是在逆磁場弱的位置中的一個。如圖8 (b)所 示燒結磁鐵是用氟化合物處理了 4個角和與各向異性平行的整個面而成 的。氟化合物未處理部分202隻是與各向異性方向垂直的兩個面的中心部， 相對於角及邊附近的逆磁場提高弱位置的頑磁力。圖8 (c)是全部氟化合 物處理與各向異性平行的面的4個面中的一個面，殘留的面的一部分是用 氟化合物處理了的燒結磁鐵。這種燒結磁鐵在向燒結磁鐵的單側附近施加 逆磁場時能夠用作難以減磁的磁鐵，燒結磁鐵的各向異性方向在與轉子的 軸方向垂直的截面，在從中心觀察到的從徑方向傾斜配置的場合是有效 的。圖8 (d)是比圖8 (c)的燒結磁鐵更小的氟化合物處理區域，是減 少了氟化合物處理量的燒結磁鐵。在圖8 (d)中，氟化合物處理部分201 在與各向異性平行的面，它的面積發生變化，氟化合物處理部分201和未 處理部分203的邊界從各向異性方向傾斜。這種的燒結磁鐵是將燒結磁鐵 的4個角中的兩個角及與各向異性方向平行的面的一個面進行氟化合物處
21理的燒結磁鐵，是將長邊的一條邊附近製成特別高的頑磁力時的效果。圖 8 (e)是在與各向異性垂直的兩個面氟化合物處理部分的面積不同的情況， 面積大的一方在轉子中配置於外周側，由此，在相對於逆磁場使燒結磁鐵
的磁化在轉子外周側設計為難以反轉的情況有效。圖8 (f)是在燒結磁鐵 的8個角和6個邊中，使4個角和2個邊附近形成高頑磁力的情況，通過 溶液處理形成氟化合物處理部分201。通過將這種圖8的6種燒結磁鐵配 置於圖2的燒結磁鐵插入位置201，能夠製造減少Dy使用材料的轉子。 (實施例3)
將以Nd2Fe14B結構為主相的NdFeB系燒結磁鐵與層壓電磁鋼板、層 壓非晶質或壓粉鐵粘結製造轉子時，預先向插入磁鐵的位置插入。圖3表 示與電動機的軸方向垂直的截面的示意圖。電動機由轉子100和定子2構 成，定子由磁芯支撐架5和齒4構成，在齒4間的線圈插入位置7插入線 圈8a、 8b、 8c (三相繞組的U相繞組8a、 V相繞組8b、 W相繞組8c)的 線圈組。在比齒4的前端部9更靠軸中心確保插入轉子的轉子插入部10， 在該位置插入轉子100。在轉子100的外周側每一極插入多個燒結磁鐵。 燒結磁鐵由氟化合物處理的部分2030和未處理部分2020構成，燒結磁鐵 塊的一部分浸滲於氟化合物溶液後進行熱處理能夠保持高頑磁力。如圖3 所示，氟化合物處理部分2030在一個極中從中心向徑方向看極時，不是 左右對稱，燒結磁鐵角部分的氟化合物塗敷位置是非對稱的。即使進行左 右對稱的氟化合物處理，頑磁力的分布也為左右非對稱，由此，能夠降低 Dy等頑磁力增加需要的元素的濃度。被燒結磁鐵要求的性能根據使用環 境溫度、磁場強度、磁場波形、頻率、感應電壓、轉矩、齒槽轉矩、振動、 噪音等不同而改變。圖8表示各種的氟化合物處理的燒結磁鐵。為了將這 些燒結磁鐵使用於圖2的轉子100的燒結磁鐵201而通過下述工序製造。 氟化合物處理的部分203的特徵如下。1)形成至少含有氟0.1at。/。以上的 相。2)氟原子的一部分和Nd結合。3)氟及Nd偏聚。4)氟及Nd或碳 多數在晶界存在。4)在最外周含有氟化合物或氧及碳的化合物層和Cu偏 析層局部鄰接成長。5)氟化合物的局部含有鐵。5)晶界相的寬度在燒結 磁鐵的外側寬大，平均為1 20mm。該晶界相的寬度在晶界3重點附近寬 大。6)在母相的晶粒內成長有至少一個氟的多個粒子。7)和氟化合物未處理部分比較頑磁力增大Ll 2倍。8) Hk增大1.05 1.1倍。具有這種 特徵的氟化合物處理部分按如下的方法製成。(Dy0.9Cu0.1) Fx (X=l—3) 稀土類氟化合物塗層膜的形成處理液按如下的方式製造。
(1) 將硝酸Dy4g導入100ml水中，用振動器或超聲波攪拌器使之完 全溶解。
(2) 將稀釋為10%的氫氟酸按生成DyFx (X=l—3)的化學反應當 量徐徐加入。
(3) 對於生成了凝膠狀沉澱的DyFx (X=l—3)溶液用超聲波攪拌器 攪拌l小時以上。
(4) 以6000 10000r.p.m的轉速離心分離後，去掉上面澄清的液體 並加入大致同量的甲醇。
(5) 攪拌含有凝膠狀的DyF群組的甲醇溶液，完全為懸濁液後，用 超聲波攪拌器攪拌1小時以上。
(6) 將上述(4)和(5)的操作重複3 10次，直到不能檢測出乙 酸離子或硝酸離子等陰離子。
(7) 在DyF的情況下，成為大致透明的溶膠狀的DyFx。作為處理液 使用DyFx為lg/5ml的甲醇溶液。
(8) 在上述溶液中在不改變溶液結構的條件下添加Cu的有機金屬化合物。
溶液或使溶液乾燥的膜的衍射圖案由半值寬度0.5度以上(0.5度 10 度)的多個波峰構成。這表明添加元素與氟元素間或金屬元素間的原子間 距離不同，為REnFm，結晶結構也不同，為REnFm及REn (F， 0、 C) m。在此，RE是稀土類元素，F是氟元素，O是氧元素、n和m是正整數。 因為半值寬度是0.5度以上，上述原子間距離不是像通常的金屬結晶那樣 呈一定值分布。之所以能夠這樣分布，是因為在上述金屬元素或氟元素的 原子周圍其它的原子進行了與上述化合物不同的配置，其原子主要是氫、 碳、氧，通過加熱等增添加外部能量，這些氫、碳、氧等原子容易移動， 結構變化，流動性也變化。溶膠狀及凝膠狀的X線衍射圖案由比1度大的 波峰構成，但是，通過熱處理可觀察到結構變化，可觀察到上述RenFm 或REnFmOhCi的衍射圖案的一部分。即使添加Cu，在溶液中也不具有長周期結構。該RenFm的衍射波峰比上述溶膠或凝膠的衍射波峰的半值寬 度更窄。為了提高溶液的流動性且使膜厚均勻，重要的是在上述溶液的衍 射波峰中至少能夠觀察到一個具有1度以上的半值寬度的波峰。也可以含 有這種1度以上的半值寬度的波峰和RenFm的衍射圖案或氧氟化合物的 波峰。僅僅以RenFm或氧氟化合物的衍射圖案、或1度以下的衍射圖案 在溶液的衍射圖案為主進行觀測時，在溶液中不是溶膠及凝膠的固相混 合，因此流動性差。用這種溶液塗敷於以下的Nd2Fel4B (省略為NdFeB)。
(1) 在室溫壓縮成形NdFeB的燒結體(10xl0xl0mm3)，將其浸滲 於DyF系塗層膜形成處理中，將該塊在2 5torr的低壓下進行溶劑甲醇的 去除。
(2) 將上述(1)的操作重複1 5次，在400。C 110(TC溫度範圍內 進行0.5 5小時的熱處理。
(3) 在上述(2)中形成有表面塗層膜的各向異性磁鐵的各向異性方 向上施加30kOe以上的脈衝磁場。
在磁極間以著磁方向與磁場施加方向一致的方式夾持該著磁成形體， 利用直流M—H環狀測定器通過在磁極間施加磁場測定該著磁成形體的 減磁曲線。給著磁成形體施加磁場的磁極的極片使用FeCo合金，磁化值 用同一形狀的純Ni試樣及純Fe試樣進行校正。
其結果是，形成有Dy氟化合物的塗層膜的NdFeB燒結體的塊的頑磁 力從1.1增加至4倍。在添加於溶液的Cu的附近通過除去溶劑可見短範 圍結構，另外，通過熱處理沿燒結磁鐵的晶界和溶液構成元素一起擴散。 Cu顯示在晶界附近和溶液構成元素的局部同時偏析的傾向。顯示高頑磁 力的燒結磁鐵的組成顯示在磁鐵外周部構成氟化合物溶液的元素的濃度 高，在磁鐵中心部濃度低的傾向。這是因為在燒結磁鐵塊的外側塗敷乾燥 含有添加元素的氟化合物溶液，含有添加元素、具有短範圍結構的氟化合 物或氧氟化合物成長，並且沿晶界附近進行擴散。即，在燒結磁鐵塊中從 外周側(最外周也含有氟化合物)到內部認為有氟元素及Cu的濃度梯度。 在含有至少一種以上漿狀的稀土類元素的氟化合物、氧化物或氧氟化合物 的任一種中添加Cu以外的原子量18 86的元素時，能夠確認比不添加時 可得到更高的頑磁力等提高磁性特性。添加元素的作用有以下幾種。1)在晶界附近偏析且降低界面能。2)提高晶界的晶格的整合性。3)降低晶 界的缺陷。4)助長稀土類元素等晶界擴散。5)提高晶界附近的磁性各向
異性能量。6)使立方晶的氟化合物、氧氟化合物或碳酸氟化合物的界面 平滑化。7)提高稀土類元素的各向異性。8)從母相除去氧。9)提高母 相的居裡溫度。10)在晶界中心含有Cu的添加元素偏析，非磁性化晶界 相。11)有助於在燒結磁鐵的最外周成長的氟化合物或氧氟化合物進一步 向外側偏析，提高耐蝕性，控制晶界組成等。12)在界面和母相的磁力矩 弱結合。這些結果表明具有頑磁力的增加、減磁曲線的角型性提高、殘留 磁通密度增加、能積增加、居裡溫度上升、著磁磁場降低、頑磁力和殘留 磁通密度的溫度依存性降低、耐蝕性提高、比阻抗增加、熱減磁率降低的 任一效果。另外，作為代替Cu的添加元素，有過渡族金屬元素。其濃度 分布顯示從燒結磁鐵外周向內部平均濃度減少的傾向，顯示在晶界部成為 高濃度的傾向。晶界的寬度在晶界3重點附近和離開晶界3重點的位置具 有不同的傾向，在晶界3重點附近側有寬度成為擴大高濃度的傾向。過渡 族金屬添加元素容易偏析於晶界相或晶界的端部、從晶界向晶粒內晶粒內 的外周(晶界側)的任一部位。這些添加元素用溶液處理後被加熱擴散， 因此和預先在燒結磁鐵中添加的元素的組成分布不同，在氟元素或稀土類 元素偏析的晶界附近成為高濃度，在氟元素的偏析少的晶界中可觀察到預 先添加的元素的偏析，在磁鐵塊最表面的氟化合物的外側和內側(磁鐵側) 出現平均的濃度梯度。添加元素濃度在溶液中為低濃度時，確認形成濃度 梯度或濃度差。這樣，在溶液中添加元素，在磁鐵塊上通過塗敷後熱處理 提高燒結磁鐵的特性時，燒結磁鐵的特徵如下。1)在最表面的氟化合物 層附近可看到過渡金屬元素的濃度梯度或平均濃度差。2)可看到過渡金 屬元素的晶界附近的偏析伴隨氟元素。3)在晶界相氟元素濃度高，在晶 界相外側氟元素濃度低，在能夠看到氟元素濃度差的附近可看到過渡金屬 元素的偏析，且從磁鐵塊表面到內部可見平均的濃度梯度和濃度差。4) 在燒結磁鐵的最表面過渡金屬元素、含有氟元素及碳元素的具有立方晶及 立方晶以外的結晶結構的氟化合物層或氧氟化合物層成長。 上述的氟化合物處理的燒結磁鐵可以用以下的組成表示。 通過使G成分(G是分別選自過渡族金屬元素及稀土類元素的一種以
25上的元素，或分別選自過渡族金屬元素及鹼土類金屬元素的一種以上的元
素)及氟原子從表面向R—Fe—B系(R是稀土類元素)燒結磁鐵擴散而 得到，且具有下式(1)或(2)所示的組成的燒結磁鐵， RaGbTcAdFeOfMg (1)
(R'G) a+bTcAdFeOfMg (2)
(在此，R是選自稀土類元素的一種或兩種以上、M是在塗敷含有氟 的溶液之前除存在於燒結磁鐵內的稀土類元素之外且除2 116族的C和 B之外的元素、G是分別選自過渡族金屬元素及稀土類元素的一種以上的 元素，或分別選自過渡族金屬元素及鹼土類金屬元素的一種以上的元素， 但是，R和G也可以含有同一元素，在R和G不含有同一元素時用式(l) 表示，R和G含有同一元素時用式(2)表示。T是選自Fe及Co的一種 或兩種，A是選自B (硼)及C (碳)的一種或兩種以上，a—g是合金原 子％， a、b在式(l)時，10勉5、 0駕W2，在式(2)時，10.005^a+b￡17、 3<d^l5， 0.01^4、 0.04效、O.Ol^g^ll,剩餘部分是c。) 其特徵為，該構成元素即F及過渡族金屬元素的至少一種從磁鐵中心向磁 鐵表面以平均含有濃度增高的方式分布，且在包圍由該燒結磁鐵中的(R、 G) 2TwA正方晶構成的主相晶粒的周圍的晶粒邊界部，在晶粒邊界含有的 G/ (R+G)的濃度平均比主相晶粒中G/ (R+G)的濃度更濃，且在距磁鐵 表面至少10pm的深度區域在晶粒邊界部存在R及G的立方晶氧氟化合 物、氟化合物或碳酸氟化合物，磁鐵表層附近的頑磁力比內部更高的稀土 類永久磁鐵，其特徵之一為過渡族金屬元素的濃度梯度從燒結磁鐵的表面 朝向中心。
(實施例4)
將以Nd2Fe14B結構為主相的NdFeB系燒結磁鐵與層壓電磁鋼板、層 壓非晶質或壓粉鐵粘結製造轉子時，預先向插入磁鐵的位置插入。圖4 圖7表示與電動機的軸方向垂直的轉子101 —極的截面的示意圖。燒結磁 鐵由氟化合物處理部分106和未處理部分105構成，燒結磁鐵塊的一部分 浸滲於氟化合物溶液後進行熱處理能夠保持高頑磁力。如圖4 圖6所示， 氟化合物處理部分106在一個極中從中心向徑方向看極時，不是左右對稱， 燒結磁鐵角部分的氟化合物塗敷位置是非對稱的。即使進行左右對稱的氟化合物處理，頑磁力的分布也為左右非對稱，由此，能夠降低Dy等頑磁 力增加需要的元素的濃度。在用於確保磁阻扭矩的局中心設置有空間部
104。燒結磁鐵所要求的性能根據使用環境溫度、磁場強度、磁場波形、 頻率、感應電壓、轉矩、齒槽轉矩、振動、噪音等而改變。在圖4中配置
有用氟化合物處理了外周側的兩個磁鐵的一個部位的端部的燒結磁鐵及 用氟化合物處理了兩個部位的端部的燒結磁鐵。由於氟化合物處理使殘留
磁通密度的減少至0.2%以下，因此，在轉子的外周側能夠測定的表面磁通 密度的波形和未進行氟化合物處理時幾乎沒有變化。因此，向感應電壓波 形的氟化合物處理部分的影響少，只是逆磁場的大部分進行氟化合物處 理，由此，能夠同時達到節省資源和高效率電動機特性。圖5對外周側及 內周側的所有磁鐵實施氟化合物處理，至少一個角通過氟化合物處理可實 現高頑磁力化。這種氟化合物處理部分106隻要根據需要在比未處理部分 105更靠外周側或角部而塗敷擴散，則就可以高頑磁力化。另外，在圖6 中，配置有對氟化合物處理部分106的邊界線不與燒結磁鐵的邊平行而具 有角度的部分進行處理的燒結磁鐵。通過限定這種氟化合物處理區域能夠 降低稀土類元素的使用量。另外，在圖7中4個磁鐵所有都只在外周側的 角部具有氟化合物處理部分106，其它部分為未處理部分105。僅僅對這 種角部實施氟化合物處理，其邊界線與立方體的邊不平行的磁鐵能夠使用 溶液製成掩模製造。另外，圖9是轉子的立體圖，在軸301的外周側配置 燒結磁鐵，且由氟化合物處理部303和未處理部302構成。將氟化合物處 理部303製成從軸方向傾斜，由此，能夠降低電動機的噪音和振動。對這 種部分實施了氟化合物處理的燒結磁鐵按如下的方法製成。下面，表示其 一例。首先製作氟化合物溶液，塗敷溶液後通過加熱使氟化合物向燒結磁 鐵內部擴散。
(Dy0.9Cu0.1) Fx (X-l—3)稀土類氟化合物塗層膜的形成處理液按 如下的方式製造。
(1) 將硝酸Dy4g導入100ml水中，用振動器或超聲波攪拌器使之完 全溶解。
(2) 將稀釋為10%的氫氟酸按生成DyFx (X=l—3)的化學反應當 量徐徐加入。(3) 對於生成了凝膠狀沉澱的DyFx (X=l—3)溶液用超聲波攪拌器 攪拌1小時以上。
(4) 以6000 10000r.p,m的轉速離心分離後，去掉上面澄清的液體 並加入大致同量的甲醇。
(5) 攪拌含有凝膠狀的DyF群組的甲醇溶液，完全形成懸濁液後， 用超聲波攪拌器攪拌1小時以上。
(6) 將上述(4)和(5)的操作重複3 10次，直到不能檢測出乙 酸離子或硝酸離子等陰離子。
(7) DyF系的場合，成為大致透明的溶膠狀的DyFx。作為處理液使 用的DyFx為lg/5ml的甲醇溶液。
(8) 在上述溶液中在不改變溶液結構的條件下添加Co的有機金屬化合物。
溶液或使溶液乾燥的膜的衍射圖案由半值寬度0.5度以上(0.5度 10 度)的多個波峰構成。這表示添加元素與氟元素間或金屬元素間的原子間 距離不同，為REnFm，結晶結構也不同，為REnFm及REnFmOhCi。在 此，RE是稀土類元素，F是氟元素，O是氧元素，C是碳元素，n和m、 h、 i是正整數。因為半值寬度是0.5度以上，上述原子間距離不像通常的 金屬結晶那樣呈一定值的分布。之所以能夠這樣分布，是因為在上述金屬 元素或氟元素的原子周圍其它的原子進行了與上述化合物不同的配置，其 原子主要是氫、碳、氧，通過加熱等增添加外部能量，這些氫、碳、氧等 原子容易移動，結構變化，流動性也變化。溶膠狀及凝膠狀的X線衍射圖 案由半值寬度比l度大的波峰構成，但是，通過熱處理可看到結構發生變 化，可看到上述REnFm或REnFmOhCi的衍射圖案的一部分。即使添加 Co在溶液中也不具有長周期結構。該REnFm的衍射波峰比上述溶膠或凝 膠的衍射波峰的半值寬度更窄。為了提高溶液的流動性且使膜厚均勻，重 要的是在上述溶液的衍射波峰中至少可觀察到一個具有1度以上的半值寬 度的波峰。也可以含有這種1度以上的半值寬度的波峰和REnFm的衍射 圖案或氧氟化合物的波峰。僅僅以REnFm或氧氟化合物的衍射圖案、或 1度以下的衍射圖案在溶液的衍射圖案為主進行觀測時，在溶液中不是溶 膠及凝膠的固相混合，因此流動性差。用這種溶液塗敷於以下的Nd2FewB(省略為NdFeB)。
(1) 在室溫壓縮成形NdFeB的燒結體(10xl0xl0mm3)，將其浸滲 於DyF系塗層膜形成處理中，將該塊在2 5torr的低壓下進行溶劑甲醇的 去除。
(2) 將上述(1)的操作重複1 5次，在40(TC 1100。C溫度範圍內 進行0.5 5小時的熱處理。
(3) 在上述(2)中形成有表面塗層膜的各向異性磁鐵的各向異性方 向施加3Ok0e以上的脈衝磁場。
在磁極間以著磁方向與磁場施加方向 一致的方式夾持該著磁成形體， 利用直流M—H環狀測定器通過在磁極間施加磁場測定該著磁成形體的 減磁曲線。給著磁成形體施加磁場的磁極的極片使用FeCo合金，磁化值 用同一形狀的純Ni試樣及純Fe試樣進行校正。
其結果是，形成有Dy氟化合物的塗層膜的NdFeB燒結體的塊的頑磁 力從1.1增加至4倍。在添加於溶液的Co的附近通過除去溶劑可見短範 圍結構，另外，通過熱處理沿燒結磁鐵的晶界和溶液構成元素一起擴散。 Co顯示在晶界附近和溶液構成元素的局部同時偏析的傾向。顯示高頑磁 力的燒結磁鐵的組成顯示在磁鐵外周部構成氟化合物溶液的元素的濃度 高，在磁鐵中心部濃度低的傾向。這是因為在燒結磁鐵塊的外側塗敷乾燥 含有添加元素的氟化合物溶液，含有添加元素、具有短範圍結構的氟化合 物或氧氟化合物成長，並且沿晶界附近進行擴散。即，在燒結磁鐵塊中認 為從外周側(最外周也含有氟化合物)到內部有氟元素及Co的濃度梯度。 在含有至少一種以上漿狀的稀土類元素的氟化合物、氧化物或氧氟化合物 的任一種中添加Co以外的原子量18 86的元素時，能夠確認比不添加時 可得到更高的頑磁力等提高磁性特性。添加元素的作用有以下幾種。1) 在晶界附近偏析且降低界面能。2)提高晶界的晶格的整合性。3)降低晶 界的缺陷。4)助長稀土類元素等晶界擴散。5)提高晶界附近的磁性各向 異性能量。6)使氟化合物、氧氟化合物或碳酸氟化合物的界面平滑化。7) 提高稀土類元素的各向異性。8)從母相除去氧。9)提高母相的居裡溫度。 10)在晶界中心含有Cu的添加元素偏析，使晶界相非磁性化。11)有助 於在燒結磁鐵的最外周成長的氟化合物或氧氟化合物進一步向外側偏析，提高耐蝕性，控制晶界組成等。12)在界面與母相的磁力矩弱結合。這些 結果表明具有頑磁力的增加、減磁曲線的角型性、殘留磁通密度增加、能 積增加、居裡溫度上升、著磁磁場降低、頑磁力和殘留磁通密度的溫度依 存性降低、耐蝕性提高、比阻抗增加、熱減磁率降低的任一效果。另外， 作為代替CO的添加元素，有過渡族金屬元素。其濃度分布表示從燒結磁 鐵外周向內部平均濃度減少的傾向，表示在晶界部成為高濃度的傾向。晶 界的寬度在晶界3重點附近和離開晶界3重點的位置具有不同的傾向，在
晶界3重點附近側有寬度擴大且濃度變大的傾向。過渡族金屬添加元素容
易偏析於晶界相或晶界的端部、從晶界向晶粒內的外周(晶界側)的任一 部位。這些添加元素用溶液處理後被加熱擴散，因此和預先在燒結磁鐵中 添加的元素的組成分布不同，在氟元素或稀土類元素偏析的晶界附近形成 高濃度，在氟元素的偏析少的晶界中出現預先添加的元素的偏析，在磁鐵 塊最表面的氟化合物的外側和內側(磁鐵側)出現平均的濃度梯度。添加 元素濃度在溶液中為低濃度時，確認形成濃度梯度或濃度差。這樣一來， 在溶液中添加元素，在磁鐵塊上通過塗敷後熱處理提高燒結磁鐵的特性 時，燒結磁鐵的特徵如下。1)可看到過渡金屬元素的濃度梯度或平均濃
度差在最表面的氟化合物層附近。2)可見過渡金屬元素的晶界附近的偏 析伴隨氟元素。3)在晶界相氟元素濃度高，在晶界相外側氟元素濃度低， 在能夠看到氟元素濃度差的附近可看到過渡金屬元素的偏析，且從磁鐵塊 表面到內部可見平均的濃度梯度和濃度差。4)在燒結磁鐵的最表面過^度 金屬元素、含有氟元素及碳元素的具有立方晶及立方晶以外的結晶結構的 氟化合物層或氧氟化合物層成長。
上述的氟化合物處理的燒結磁鐵可以用以下的組成表示。 通過使G成分(G是分別選自過渡族金屬元素及稀土類元素的一種以 上的元素，或分別選自過渡族金屬元素及鹼土類金屬元素的一種以上的元 素)及氟原子從表面向R—Fe—B系(R是稀土類元素)燒結磁鐵擴散而 得到，且具有下式(1)或(2)所示的組成的燒結磁鐵， RaGbTcAdFeOfMg (1)
(R,G) a+bTcAdFeOfMg (2)
(在此，R是選自稀土類元素的一種或兩種以上、M是在塗敷含有氟
30的溶液之前除存在於燒結磁鐵內的稀土類元素之外還除了 2 116族的C
和B之外的元素、G是分別選自過渡族金屬元素及稀土類元素的一種以上
的元素，或分別選自過渡族金屬元素及鹼土類金屬元素的一種以上的元
素，但是，R和G也可以含有同一元素，在R和G不含有同一元素時用 式(1)表示，R和G含有同一元素時用式(2)表示。T是選自Fe及Co 的一種或兩種，A是選自B (硼)及C (碳)中的一種或兩種以上，a—g 是合金原子％， a、 b在式(1)時，10SaS15、 0.0055b《，在式(2)時， 10.005^a+bS17、 3S必15， 0.01SeS4、 0.04￡fS4、 O.OlSg^ll,剩餘部分是c。) 其特徵為，該構成元素即F及過渡族金屬元素中的至少一種從磁鐵中心向 磁鐵表面以平均含有濃度增高的方式分布，且在包圍由該燒結磁鐵中的 (R、 G) 2T,4A正方晶構成的主相晶粒的周圍的晶粒邊界部，在晶界處含 有的G/ (R+G)的濃度平均比主相晶粒中G/ (R+G)的濃度更濃，且在 距磁鐵表面至少10pm的深度區域在晶粒邊界部存在R及G的具有立方晶 結構的氧氟化合物、氟化合物或碳酸氟化合物，磁鐵表層附近的頑磁力比 內部更高的稀土類永久磁鐵，其特徵之一是過渡族金屬元素的濃度梯度從 燒結磁鐵的表面朝向中心。
作為其它組成的記載，氟化合物處理部分也可以如下上述。 通過使G成分(G是選自金屬元素(除稀土類元素之外的3族 11 族的金屬元素或選自2族、除12族 16族的C和B之外的至少一種)和 稀土類元素的一種以上的元素)及氟原子從表面向R—Fe—B系(R是稀 土類元素)燒結磁鐵擴散而得到，且具有下式(1)或(2)所示的組成的
燒結磁鐵，
RaGbTcAdFeOfMg (1)
(R.G) a+b TcAdFeOfMg (2)
(在此，R是選自稀土類元素中的一種或兩種以上、M是在塗敷含有 氟的溶液之前除存在於燒結磁鐵內的稀土類元素之外還除了 2 116族的 C和B之外的元素、G是分別選自金屬元素(除稀土類元素之外的3族 11族的金屬元素或2族、12族 16族中除C、 B之外的元素)及稀土類 元素的一種以上的元素，或分別選自金屬元素(除稀土類元素之外的3族 11族的金屬元素或2族、12族 16族中除C、 B之外的元素)及鹼土類金屬元素的一種以上的元素，但是，R和G也可以含有同一元素，在R和
G不含有同一元素時用式(1)表示，R和G含有同一元素時用式(2)表 示。T是選自Fe及Co的一種或兩種，A是選自B (硼)及C (碳)的一 種或兩種以上，a—g是合金原子。/。， a、b在式(l)時，10SaS15、 0.005^^2， 在式(2)時，10.005^a+bS17、 3$"17， 0.01^^10、 0.04Sf^4、 O.Ol^g^ll,
剩餘部分是C。)
其特徵為，該構成元素即F及金屬元素(除稀土類元素之外的、除2 族 116族的C、 B的元素)的至少一種從磁鐵中心向磁鐵表面以平均含 有濃度增高的方式分布，且在包圍由該燒結磁鐵中的(R、 G) 2TwA正方 晶構成的主相晶粒的周圍的晶粒邊界部，在晶粒邊界含有的G/(R+G)的 平均濃度比主相晶粒中G/ (R+G)的濃度更濃，且在距磁鐵表面至少l)im 的深度區域，在晶粒邊界部存在R及G的具有立方晶結構的氧氟化合物、 氟化合物或碳酸氟化合物，磁鐵表層附近的頑磁力比內部更高的稀土類永 久磁鐵，其特徵之一為金屬元素(除稀土類元素之外、除2族 116族的 C、 B之外的元素)的濃度梯度和濃度差從燒結磁鐵的表面朝向中心，通 過以下方法的例能夠製造。 (實施例5)
作為NdFeB系粉末製成以Nd2Fe14B結構為主相的磁粉，在這些磁粉 表面形成氟化合物。在磁粉表面形成DyF3時，作為原料將Dy (CH3COO) 3用H20溶解，添加HF。通過添加HF形成膠狀的DyF3'XH20或DyF3-X (CH3COO) (X是正數)。將此迸行離心分離，除去溶劑，製成具有光透 過性的溶液。將磁粉插入模具中，在10kOe的磁場中以lt/ci^的荷重製成 臨時成形體。臨時成形體上存在連續的間隙。僅僅在該臨時成形體的底面 浸滲上述具有光透過性的溶液。底面是與磁場方向平行的面。溶液從底面 及側面浸入臨時成形體的磁粉間隙，在磁粉表面塗敷上述具有光透過性的 溶液。接著，使上述具有光透過性的溶液的溶劑蒸發，通過加熱使水和水 蒸發，在約110(TC下燒結。燒結時構成氟化合物的Dy、 C、 F沿磁粉的表 面及晶界擴散，產生構成磁粉的Nd及Fe交換的相互擴散。尤其是在晶界 附近進行Dy和Nd交換的擴散，沿晶界形成Dy偏析的結構。在晶界三重 點形成氧氟化合物及氟化合物，判定這些化合物由DyF3、 DyF2、 DyOF構
32成。通過上述工序製成10xl0xl0mm的燒結磁鐵，通過波長分散型X光 分析其截面的結果，在100xl0(Him面積內改變10個部位位置，距離表面 100pm深度含有的平均氟濃度和深度4mm以上的磁鐵中心附近的平均氟 濃度的比的測定結果為1.0±0.5。這種燒結磁鐵與未使用氟化合物的情況比 較，頑磁力增加40%，頑磁力的增加導致殘留磁通密度減少2%， Hk的增 加為10%。使用DyF系溶液從臨時成形體的一個面浸滲該DyF2、 Dy^或 Dy (0、 F)氟化合物，在浸滲溶液到達相反側的面之前終止浸滲處理， 由此，只有磁鐵的局部能夠形成用氟化合物溶液浸滲的部分，在燒結後浸 滲部成為高頑磁力部。這種高頑磁力部能夠從燒結磁鐵的表面在任意位置 形成，且在電動機中能夠只在逆磁場大的部分製成高頑磁力。 (實施例6)
作為NdFeB系粉末以Nd2Fe14B結構為主相，製成具有約1%的硼化物 及富有稀土類相的平均粒徑為7nm的磁粉，在這些磁粉表面形成氟化合 物。在磁粉表面形成DyF3時，作為原料將Dy (CH3COO) 3用1120溶解， 添加HF。通過添加HF形成膠狀的DyFyXH2O或DyF30C (CH3COO) (X 是正數)。將此進行離心分離，除去溶劑，製成具有光透過性的溶液。將 磁粉插入模具中，在10kOe的磁場中以lt/cr^的荷重製成臨時成形體。臨 時成形體的密度約為60%，從臨時成形體的底面至上面存在連續的間隙。 僅僅在該臨時成形體的底面局部浸滲上述具有光透過性的溶液。溶液開始 浸入臨時成形體的磁粉間隙，通過真空排氣具有光透過性的溶液浸滲於磁 粉間隙的磁粉表面。接著，沿連續間隙使浸滲了上述具有光透過性的溶液 的溶劑蒸發，通過加熱使水和水蒸發，在真空熱處理爐在約IIOO'C的溫度 下保持3小時進行燒結。在燒結時，構成氟化合物的Dy、 C、 F沿磁粉的 表面及晶界擴散，產生構成磁粉的Nd及Fe和Dy、 C、 F的交換的相互擴 散。尤其是在晶界附近進行Dy和Nd交換的擴散，沿晶界附近形成Dy偏 析的結構。在晶界三重點及晶界形成氧氟化合物及氟化合物晶粒，用TEM 一EDX (電子顯微鏡、能量分散X射線)使用直徑lnm的電子線確認由 DyF3、 DyF2、 DyOF、 NdOF、 NdF2、 NdF3等構成，且在一部分晶粒從晶 粒內向晶界Dy及氟的濃度成為高濃度。在晶界的中心部檢測出氟原子， 自晶界中心部在平均lnm 500nm範圍內濃縮有Dy。在該Dy濃縮部的附近自晶粒中心向晶界方向看到有Dy濃度減少的區域，在晶粒內存在作為 預先添加的D y原子向晶界附近擴散的結果，從晶粒中心到晶界的濃度暫 時減少而進一步在晶界附近增加的濃度梯度。自晶界中心lOOnm的距離 Dy的濃度和Nd的比率(Dy/Nd)為1/2 1/10。這種燒結磁鐵和未使用氟 化合物的情況比較，頑磁力增加40%，頑磁力的增加導致殘留磁通密度減 少2%， Hk的增加為10%。將在磁鐵的局部浸滲有該氟化合物的燒結磁鐵 配置於電動機的轉子周圍側。浸滲位置即高頑磁力部分在與轉子軸方向垂 直方向的截面，相對於燒結磁鐵的外周側端部或自極中心向左右圓周方向 非對稱。通過在磁鐵的特定部實施這種浸滲位置，能夠降低使用於整個過 程的重稀土類元素的量。所謂上述磁鐵的特定部是立方體磁鐵時，只在4 個角附近、4個角部和邊附近或2個角部和邊附近、包括4個角且6個面 的一部分等能夠通過電動機設計實現的磁場集中部的區域改變。另外，相 對於電動機的軸方向垂直的磁鐵截面不是一定的，在與軸方向平行的端部 增大塗敷面積，由此，通過提高磁鐵的可靠性也可提高電動機的可靠性。 在沒有製成浸滲的區域的邊界附近，改變晶界附近的組成。在浸滲的區域 中，使用能量分散型X射線分析裝置將晶界中心和晶界3重點的氟濃度與 未浸滲的區域比較時，分析的結果為2倍以上。另外，浸滲區域的平均的 晶界寬度比未浸滲的區域的晶界寬度大1.1 20倍，沿晶界的晶粒側的Dy 濃度比晶界中心部的濃度更高。另外，在浸滲的區域中，Dy濃度比晶界3 重點的位置在晶粒側的Nd2Fe14B母相的晶粒的外周的濃度更高。 (實施例7)
DyF處理液是使醋酸Dy溶解於水後，徐徐加入已稀釋的氫氟酸。對 於在凝膠狀沉澱的氟化合物中混合了氧氟化合物及氧氟碳化物的溶液用 超聲波攪拌器攪拌，離心分離後，添加甲醇，將凝膠狀的甲醇溶液攪拌後， 除去陰離子使之透明化。除去陰離子直到處理液在可視光中透過率為5% 以上。將該溶液浸滲於臨時成形體。臨時成形體是將Nd2Fe14B磁粉在 10kOe的磁場施加5t/cii^的荷重製作的厚度為20mm的成形體，密度平均 為60%。為了不將臨時成形體製成這種100%的密度，在臨時成形體中存 在連續的間隙。使上述溶液在該間隙中以0.1wty。浸滲。將和臨時成形體的 磁場施加方向垂直的面作為底面與溶液接觸，溶液浸入磁粉間隙。這時，通過真空排氣，溶液沿間隙浸滲，塗敷溶液一直到和底面相反側的面。在 200。C下將該浸滲的臨時成形體進行真空熱處理，由此使塗敷液的溶劑蒸 發。將浸滲的臨時成形體放入真空熱處理爐，真空加熱至燒結溫度iooo'c 進行燒結，得到密度為99%的各向異性燒結磁鐵。和未浸滲處理的燒結磁 鐵比較，進行了DyF系處理液的浸滲處理的燒結磁鐵即使在磁鐵中央，在 晶界附近也有Dy偏析，且晶界具有F和Nd及氧多的特徵，晶界附近的 Dy在2(TC顯示使頑磁力增大，頑磁力為25kOe且殘留磁通密度為1.5T的 特性。Dy及F的濃度成為浸滲的路徑且在已塗敷的部分高，因此，認為 濃度有差值，在和浸滲於浸滲溶液的面相對的方向形成連續的氟化合物， 與此相反，在其垂直的方向也可見不連續的部分，因此，在與平均的浸滲 溶液相反的面是高濃度，在垂直方向平均濃度低。這種情況用SEM—EDX 和TEM—EDX或EELS、 EPMA能夠識別。另外，在研磨燒結磁鐵表面 時，通過浸滲處理沿貫通間隙形成含有氟的相，因此，從表面到其它表面 形成連續的含有氟的相，對在磁鐵中心部和磁鐵表面的氟濃度不產生大的 差值。在100pm角的面分析氟的平均濃度的結果，磁鐵表面和中心部的比 率為1±0.5。氟元素以外的Dy、 C、 Nd的平均濃度比也是1±0.5。
通過DyFC類溶液的浸滲處理和燒結可得到磁性特性的角型性提高、 成形後的阻抗增加、頑磁力的溫度依存性降低、殘留磁通密度的溫度依存 性降低、耐蝕性提高、機械強度增加、熱傳導性提高、磁鐵的粘結性提高 任一種效果。氟化合物除DyF系的DyF3以外，LiF、 MgF2、 CaF2、 ScF3、 VF2、 VF3、 CrF2、 CrF3、 MnF2、 MnF3、 FeF2、 FfeF3、 CoF2、 CoF3、 NiF2、 ZnF2、 A1F3、 GaF3、 SrF2、 YF3、 ZrF3、 NbF5、 AgF、 InF3、 SnF2、 SnF4、 BaF2、 LaF2、 LaF3 、 CeF2、 CeF3、 PrF2、 PrF3、 NdF2、 SmF2、 SmF3、 EuF2、 EuF3、 GdF3、 TbF3、 TbF4、 DyF2、 NdF3、 HoF2、 HoF3、 ErF2、 ErF3、 TmF2、 TmF3、 YbF3、 YbF2、 LuF2、 LuF3、 PbF2、 BiF3或在這些氟化合物中含有 氧、碳或過渡族金屬元素的化合物可使用於浸滲工序，通過使用了具有可 視光線的透過性的溶液或CH基和氟元素的一部分結合而成的溶液的浸滲 處理而能夠形成，且自磁鐵表面與中心部或自磁鐵表面向相反側的磁鐵表 面能夠形成連續的含有氟元素的層。另外，認為在晶界及晶粒內有板狀的 氟化合物及氧氟化合物。(實施例8)
DyF系處理液是使醋酸Dy溶解於水後，緩慢加入已稀釋的氫氟酸。 對於在凝膠狀沉澱的氟化合物中混合了氧氟化合物及氧氟碳化物的溶液， 用超聲波攪拌器攪拌，離心分離後，添加甲醇，將凝膠狀的甲醇溶液攪拌 後，除去陰離子使之透明化。除去陰離子直到處理液在可視光中透過率為 10%以上。將該溶液浸滲於臨時成形體。臨時成形體是將縱橫比平均為2 的Nd2Fe14B磁粉在10kOe的磁場中施加5t/cm2的荷重製作的厚度為20mm 的成形體，密度平均為70%。為了不將臨時成形體製成100%的密度，在 臨時成形體中存在連續的間隙。使上述溶液浸滲於該間隙。將和臨時成形 體的磁場施加方向相垂直的面作為底面與溶液接觸，溶液浸入磁粉間隙。 這時，通過真空排氣，溶液沿間隙浸滲，塗敷溶液一直到和與底面相反側 的面。在20(TC將該浸滲的臨時成形體進行真空熱處理，由此使塗敷液的 溶劑蒸發。將浸滲的臨時成形體放入真空熱處理爐，真空加熱至燒結溫度 IOOO'C進行燒結，得到密度為99%的各向異性燒結磁鐵。含有Dy及F的 相從磁鐵的表面形成與相反側的表面連續的層，其厚度除去晶界3重點等 特異點以外為0.5 5nm。和未浸滲處理的燒結磁鐵比較，進行了 DyF系 處理液的浸滲處理的燒結磁鐵即使在晶界中心附近500nm以內也有Dy偏 析，且晶界具有F和Nd及氧多的特徵，晶界附近的Dy在2(TC顯示使頑 磁力增大，頑磁力為3Ok0e且殘留磁通密度為1.5T的特性。通過上述工 序製成10xlOxlOmm的磁鐵，通過波長分散型X線分光器分析其截面的 結果，在100xl00pm的面積改變10個位置測定距表面10pm裸度含有氟 的平均濃度和深度4mm以上的磁鐵中心附近的平均氟濃度的比為 1.0±0.3。這種燒結磁鐵和未使用氟化合物時比較，頑磁力增加40%，頑磁 力的增加導致殘留磁通密度減少0.1%，祉的增加為10%。浸滲有該氟化
合物的燒結磁鐵可適用於為得到高能積的混合動力汽車發動機。除提高這 種特性以外，通過DyF類溶液的浸滲處理和燒結也可得到磁性特性的角型 性提高、成形後的阻抗增加、頑磁力的溫度依存性降低、殘留磁通密度的 溫度依存性降低、耐蝕性提高、機械強度增加、熱傳導性提高、磁鐵的粘 結性提高任一種效果。氟化合物除DyF系的DyF3以夕卜，LiF、 MgF2、 CaF2、 ScF3、 W2、 VF3、 CrF2、 CrF3、 MnF2、 MnF3、 FeF2、 FeF3、 CoF2、 CoF3、NiF2、 ZnF2、 A1F3、 GaF3、 SrF2、 YF3、 ZrF3、 NbF5、 AgF、 InF3、 SnF2、 SnF4、 BaF2、 LaF2、 LaF3 、 CeF2、 CeF3、 PrF2、 PrF3、 NdF2、 SmF2、 SmF3、 EuF2、 EuF3、 GdF3、 TbF3、 TbF4、 DyF2、 NdF3、 HoF2、 HoF3、 ErF2、 ErF3、 TmF2、 TmF3、 YbF3、 YbF2、 LuF2、 LuF3、 PbF2、 BiF3或在這些氟化合物 中含有氧、碳或過渡族金屬元素的化合物可使用於浸滲工序，通過使用了 具有可視光線的透過性的溶液或CH基和氟元素的一部分結合而成的溶液 的浸滲處理而能夠形成，且認為在晶界及晶粒內有板狀的氟化合物及氧氟 化合物。
權利要求
1、一種燒結磁鐵電動機，其是具有如下燒結磁鐵轉子的燒結磁鐵電動機，所述燒結磁鐵轉子具有燒結的主要成分為鐵的強磁性材料，形成於所述強磁性材料的晶粒內部或晶界部的局部的氟化合物或氧氟化合物，和在所述氟化合物或所述氧氟化合物中包含的鹼、鹼土類元素、稀土類元素中的至少一種，其中，從所述強磁性材料的表面到內部以一定濃度梯度分布有所述氟化合物或所述氧氟化合物的一部分，並且在所述強磁性材料的晶界面與母相之間以一定濃度梯度分布有稀土類元素，所述燒結磁鐵電動機的特徵在於，所述氟化合物的濃度分布從燒結磁鐵轉子的磁極中心看是非對稱的。
2、 一種燒結磁鐵電動機，其是具有如下燒結磁鐵轉子的燒結磁鐵電動機，所述燒結磁鐵轉子具有以鐵為主要成分的燒結磁鐵材料，形成於所述燒結磁鐵材料的晶粒內部或晶界部的局部的氟化合物或 氧氟化合物，和在所述氟化合物或所述氧氟化合物中包含的鹼、鹼土類元素、稀土類 元素中的至少一種，其中，所述氟化合物或所述氧氟化合物的一部分從所述強磁性材料的 表面貫穿內部直至另一表面連續地延伸存在，並且，在所述強磁性材料的晶界面與母相之間以一定濃度梯度分布有所述 稀土類元素，所述燒結磁鐵電動機的特徵在於，所述氟化合物的濃度分布從燒結磁鐵轉子的磁極中心看是非對稱的。
3、 一種燒結磁鐵電動機，其是具有如下燒結磁鐵轉子的燒結磁鐵電動機，所述燒結磁鐵轉子具有以鐵為主要成分的燒結磁鐵材料，形成於所述燒結磁鐵材料的晶粒內部或晶界部的局部的氟化合物或 氧氟化合物，和在所述氟化合物或所述氧氟化合物中包含的鹼、鹼土類元素或稀土類 元素中的至少一種，其中，所述氟化合物或所述氧氟化合物的一部分以從所述強磁性材料 的表面貫穿內部直至另一表面連續地延伸存在，並且，在所述強磁性材料的晶界面與母相之間以一定濃度梯度分布有氟，所述燒結磁鐵電動機的特徵在於，所述氟的濃度分布從燒結磁鐵轉子的磁極中心看是非對稱的。
4、 一種燒結磁鐵電動機，其是具有如下燒結磁鐵轉子的燒結磁鐵電動機，所述燒結磁鐵轉子具有-以鐵為主要成分的燒結磁鐵材料，形成於所述燒結磁鐵材料的晶粒內部或晶界部的局部的氟化合物或 氧氟化合物，和在所述氟化合物或所述氧氟化合物中包含的鹼、鹼土類元素、稀土類 元素中的至少一種，其中，所述氟化合物或氧氟化合物的一部分從所述強磁性材料的表面 沿著結晶晶界面延伸直至另一表面連續地延伸存在，並且，在所述強磁性材料的晶界面與母相之間以一定濃度梯度分布有氟，所述燒結磁鐵電動機的特徵在於，所述氟的平均濃度分布從燒結磁鐵轉子的磁極中心看是非對稱的。
5、 一種燒結磁鐵電動機，其是具有如下燒結磁鐵轉子的燒結磁鐵電動機，所述燒結磁鐵轉子具有 以鐵為主要成分的燒結磁鐵材料，形成於所述燒結磁鐵材料的晶粒內部或晶界部的局部的氟化合物或氧氟化合物，和在所述氟化合物或所述氧氟化合物中包含的鹼、鹼土類元素、稀土類 元素中的至少一種，其中，所述氟化合物或氧氟化合物的一部分從所述強磁性材料的表面 貫穿內部直至另一表面連續地延伸存在，並且，在所述強磁性材料的晶界面與母相之間以一定濃度梯度分布有氟，所述燒結磁鐵發動機的特徵在於，配置於所述燒結磁鐵轉子的外周的燒結磁鐵的殘留磁通密度分布的 對稱性與頑磁力分布的對稱性不同。
6、 一種燒結磁鐵電動機，其特徵在於， 具有以鐵及稀土元素為主要成分的強磁性材料，形成於所述強磁性材料的晶粒內部或晶界部的局部的氟化合物或氧 氟化合物，所述氟化合物或所述氧氟化合物中包含的鹼、鹼土類元素、金屬元素、 稀土類元素中的至少一種及碳，和以使所述氟化合物或所述氧氟化合物在所述強磁性材料的任意位置 的晶界處與最表面不連接而連續地延伸存在的連續層，其中，沿著所述連續層，所述鹼、鹼土類元素、金屬元素或稀土類元 素中的至少一種沿所述強磁性材料的母相韻晶界偏析，且在所述氟化合物 或氧氟化合物的具有立方晶體結構的晶粒內，鹼、鹼土類元素、金屬元素 或稀土類元素中的至少一種以從晶粒中心朝向外側變成高濃度的方式偏析，並且，將100pm3以上的體積進行組成分析而得到的稀土元素的濃度分布以燒結磁鐵轉子的磁極為中心左右非對稱。
7、 一種燒結磁鐵電動機，其是在轉子具有如下燒結磁鐵的燒結磁鐵電動機， 所述燒結磁鐵具有燒結的主要成分為鐵的強磁性材料，和 用氟化合物或氧氟化合物對所述強磁性材料進行氟化處理而成的氟 化處理部，所述燒結磁鐵電機的特徵在於，所述氟化處理部在轉子的軸方向的中心部變窄而在遠離軸方向的中 心部的兩端部變寬。
8、 一種燒結磁鐵電動機，其是在轉子具有如下燒結磁鐵的燒結磁鐵電動機， 所述燒結磁鐵具有燒結的主要成分為鐵的強磁性材料，和用氟化合物或氧氟化合物對所述強磁性材料進行氟化處理而成的氟 化處理部，所述燒結磁鐵電動機的特徵在於，所述氟化處理部之外的氟化合物未處理部份存在於垂直於各向異性 方向的兩個面的中心部。
全文摘要
本發明的目的是提供一種能夠實現氟化合物使用量的降低的燒結磁鐵電動機。本發明的燒結磁鐵電動機，具有燒結磁鐵轉子，該燒結磁鐵轉子具有燒結的主要成分為鐵的強磁性材料；形成於所述強磁性材料的晶粒內部或晶界部的局部的氟化合物或氧氟化合物；在所述氟化合物或所述氧氟化合物中包含的鹼、鹼土類元素、稀土類元素的至少一種，其中，從所述強磁性材料的表面到內部以一定濃度梯度分布有所述氟化合物或所述氧氟化合物的一部分，並且在所述強磁性材料的晶界面與母相之間以一定濃度梯度分布有稀土類元素，其特徵在於，所述氟化合物的濃度分布從燒結磁鐵轉子的磁極中心看是非對稱的。
文檔編號H02K1/00GK101626172SQ20091014204
公開日2010年1月13日 申請日期2009年5月27日 優先權日2008年7月11日
發明者佐通祐一, 安原隆, 小室又洋, 松延豐 申請人:株式會社日立製作所