TW400526B - Bonded magnet with low losses and easy saturation - Google Patents

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A7 B7 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 五、發明説明（ 發明背景： 以低量稀土组合物所製造 ，該等可使用於_公室自_ 4鐵現存有大量之需求. ...,.,^ ,自動化、•電腦週邊產品及消費性電 子應用產印上。▲製造此等磁 .·、 “处 纖〈万法可利用熔紡法（melt- spmnmg)，、此法能由熔融液中 T出具有較佳顯微結構之粉 禾。* 定溫度下老化將遭受不可逆性之磁鐵 (相耗隨者老化時間之増加及溫度之提高而增加。於過去 所認知者爲於室溫下磁鐵之初始保磁力能決定磁鐵之 扣普過上是認爲保磁力越低則損耗越大且反之亦 然°因此，磁鐵之保磁力必需要高以能降低損耗然而.， 此情況導致達到飽和之困難度已花#許多之努力於尋找 出將能產生出易達到飽和效能•、低保磁力•、及低老化損耗 等具有明顯衝突性質之磁鐵的精確合金組合物t諸此磁鐵 將可於其巾欲達到飽和是困料情況時發現其能應用於複 極（multipole)磁鐵、。 曼明之簡單説明· 衣發明所提供具有低量稀土組合物之複合磁鐵其具有易 達到飽和效能、、低保磁力（<10仟厄斯特，較佳者爲<8仟厄 斯特）、、及低老化損耗之特性d本發明是經由叙的添加而克 服了與低保磁力相關之高老化嶺耗。、此複合磁鐵經由退火· 、與環氧樹脂混合•、及硬化而製造出，，其於8 〇時加熱歷 時2 0 〇 〇小時後具有小於4 %之老化損耗及於丨〇 〇。€時加熱歷 時2000小時後具有小於6%之老化損耗。 -4- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4現格（2丨OX29?公釐） (請先M讀背面之注項再填寫本頁) ·-* r 經汫部中央樣準扃負工消费合作社印装 Α7 Β7 多、發明説明（2 ) 本磁鐵是由具有以下重量百分率組合物之合金所製造，·約 由5%至約爲25%之總稀土金屬（"tre”）量此組成物具有 至少爲95%之钕及其餘之元素大體上爲镨：約由〇5%至約 爲4.5 %之棚；▲其中該稀土金屬及該硼之總量範圍約由9 % 至約爲2 6 %、、約由〇 _ 5 %至約爲3 · 〇 %之艇、•及其餘主要爲 鐵。較佳之範圍爲約由1 〇至约爲2 〇 %之T rE、.約由〇 8至 約爲4 _ 0 %之B \約由1至約爲2.5 %之N b及其餘主要爲鐵； 總稀土金屬量及硼之較佳範圍約由丨2 %至約爲2 2 % ,。較高 含量之TRE較爲不佳其因爲初始保磁力將會高而達到飽和 將較困難。、較低含量之TRE亦較爲不佳其因爲初始保磁力 將會低而於商業應用上甚無意義•。正確之B及tre値能協 助於獲得具有α-Fe及/或FesB軟化相之硬磁2-14-1相之 正確顯微結構。，鈷能降低Br及初始保磁力兩者·；然而，其 被建議應用於有些其中需要Br之低溫係數之狀況時〇·合金 之組合物可含有高至1 6 %之鈷。 亦可以少量存有高至2 %重量百分率之其它金屬，•其可單 獨或以互相結合之方式存在、。此等金屬包含鎢；鉻·、鎳、、 铭：銅：錢：娃.、鎵、·釩、.鉬、，鈦、，钽\锆、·碳、.錫、及 鈣。，亦存有少量之矽：氧及氮。， 一般而言，.較佳组合物之永久磁體其形成首先是由合金 鑄鍵開始著手，.該鑄錠是於乾威下：其大體上爲無氧之氣 氣、.純氣或眞空的氣氛中利用感應加熱法加以熔解以形成 均勻之熔融組合物.。較佳者是隨後使該熔融組合物於鈍氣 之氣氛或眞空中急速固化以產生出非晶質材料或細晶材料 本紙張尺度逋用中關家縣（CNsTa4聽T( 2IGX297公釐) --— —I —--I n^— ^^1 tn «. m ^^^1 i^i— i 1— _1 ，T (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁). A7 B7 經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 五、發明説明（ ，而其中該材料之晶粒不可大於約500毫微米•，其最大尺 寸較佳者爲約小於400毫微米 '急速固化後之材料最佺者 爲具有約小於2 0毫微米之粒度。•諸此材料可利用例如傳統 之炫纺法作業進行製造具較佳組合物之合金乃以2 2米/秒 的速率下進行熔紡，、此一步驟乃在遍及條帶厚度上形成無 論具有非晶質或微晶結構之條帶/ 利用壓碎機將條帶壓碎成粉末狀，，其較佳者爲具有2〇〇 微米尺寸之平均微粒 將最終之粉末退火，.其較佳者爲於氬氣中在7〇〇1時進 行約歷時4分鐘、退火後之粒度範圍約爲2〇至約爲5 〇〇毫微 米之間，、其較佳者乃介於2 0及1 〇 〇毫微米間。 « 随後將退火之粉末與黏結劑相互混合、，該等混合物可於 後來硬化而形成一種自我支撑、、未磁化但可磁化之生胚壓 粉體。、黏結劑可爲可硬化之樹脂材料，，諸如使用於壓模而 具有重量百分率爲2%之環氧樹脂、。因爲粉末爲均向性的.， 所以黏結期間並不需要對磁場進行校正•，其允許較快之循 %週期。、一成之磁鐵可於任何方向進行磁化·，因而其能容 許較大之設計彈性，。 可將生胚壓粉體硬化•’較佳者於i 7 〇 t的溫度下進行3 〇 刀鐘的期間、。環氧樹脂之硬化因而形成複合磁鐵，，其可做 進—步的應用、可將生胚壓粉體-壓縮製模，。 =可利用壓模以外之製程製造複合磁鐵。、該等包括射出 成二、壓延、、擠製等。、然而本發明提及之複合磁鐵可利用. 壓模來製造，、特別是當諸如此類之磁鐵含有較高含量之黏 ¾------II------ I- .(請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁}

B7 五 、發明説明（ 經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 佳它方法所製造*之複合磁鐵則能預期出類 爲測試最終所得磁鐵之損耗性質，，較佳係於8代之溫产 時進行歷時約2小時之老化* 又 圖式簡要説明 圖1爲本發明之複合磁鐵於4〇仟厄斯特時磁化•，加熱後 退火之前與之後之去磁化曲線..... 圖2爲本發明之複合磁鐵分別於1〇仟厄斯特、、15仟厄 斯特'20仟厄斯特及35(或4〇)仟厄斯特時磁化4之去磁化 曲線' 登明之詳細説明及實你，丨. :實例1 : 具有以下組合物之合金乃以22公尺/秒之速率進行熔紡。 此等合金是由稀土金屬 '硼及鐵所组成·^稀土金屬组成*物 之總量中至少95%爲钕•而其餘部份大體上爲镨·。條帶乃被 粉碎成具有平均粒度爲200微米之粉末·β將該粉末於7〇〇τ 時退火4为鐘。•此粉末以環氧樹脂（佔2%之重量百分率）加 以混合而生胚壓粉體乃利用壓模法製造·^使該等於17〇 時硬化30分鐘。、以此法所製得之複合磁鐵於8〇β(：時老化2 小時。•測量試樣A至G之損耗t。該等結果列於下表中： B %初始保磁力，仟厄斯特 損耗，％ TRE% 15 16 17 -7- 本紙张尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 1 . 4 >10 >10 >10 8五、發明説明（5 D 18 1.2 E 19 1 . 1 F 18.5 1.2 G 19.5 1.2 A7 B7 4.0 3.8 4.2 8 8 8 實例2 : 將具有以下組合物之合金進行熔紡：退火並且複合磁鐵 乃疋以實例1中所説明之方法製造。、該等合金是以稀土金屬 、硼及平衡鐵所組成，、其可選擇性的含c〇或Nb〖稀土金屬 組成物之總量中至少95%爲钕而其餘部份大體上爲镨〆試 樣Η至N之性質如下所列： TRE% Β%其它元素 Br，仟高斯.初始保磁力， ___仟厄斯特 Η 18.0 .99 -- 10 .1 4.3 I 19.0 1.0 -- 9 .94 4.3 J 21.3 1.6 -- 8. .43 4.93 Κ 21.9 1.9 — 8, .06 4.64 L 18.0 1.03 鈷2.5 9. .93 3.53 Μ 18.0 0.85 鈷 10.7 9. .24 2.99 Ν 18.0 1.07 鈮1 . 8 8. .68 5.02 Μ-裝—_| (請先閲讀背面之注意事項寫本頁y

IT 線 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 加降低B r ;然而’、初始保磁力卻爲增加％。 實例3 : 複合磁鐵由試樣Η及N所製造k，其方法如同詳述於實例1 中者1該等乃於8 0 °C及1 0 0 °C時老化高達2 0 〇 〇小時· ° ?則量 本紙張尺度適用中國國家標準（cns Μ4規格（21〇Χ297公釐） A7 B7 五、發明说明（6 ) 到之損耗率如下： 損耗率％ 8 0°C1 oo°c 試樣Η 10 試樣Ν 15 .7.2 於80及1GG°C老化2小時後之損耗率對試㈣而言其分別 爲0 ‘ 5 %及1 %»。對試樣H而言類似的値於8〇及i 〇(rc時分別 爲5%及8% 5因此含鈮之磁鐵不僅於2小時之短時間老化且 於高達2000小時之老化仍顯示出其具有低損耗率/ 實例4 : 。下表顯示出此二種磁鐵之飽和效能.、 實例3又複合磁鐵試樣H&N於不同之磁場中磁化至飽脅 B v飽和率％ 磁場，仟厄斯特 試樣Η 試樣Ν 10 60 67 15 83 90 20 9 1 96 ---------裝-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 旅 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 需注意爲含Nb之磁鐵具有較高之初始保磁力其較不含Nb 之磁鐵可較良好的狀飽和、，後者具有較低之初始保磁力、。 因此，•關於本發明之磁鐵乃利用具有5_25%之tre.、 〇.〇5-4.5%tB'、^26%tB*TRE:〇5_3〇%tNb,、 及其餘的Fe所组成之組合物所m已獲得較低之損耗 及較佳之飽和效能、。 以下將概廓的説明使用於實例中測量複合磁鐵老化損耗 •9- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公着） B7 五、發明説明（7 ) ~" 一 及飽和度之方法。 老化研究.· 將磁鐵於40仟厄斯特時加以脈波磁化•。測量出其去磁化 曲線決足相當於磁鐵負載線之起始磁通量値，^於“仟厄 斯特時使其磁化並於較佳之溫度與時間下使其保持於烤爐 中。、I後將磁鐵自爐中移去/冷卻至室溫並測量其去磁化 曲線、。則磁通量値可決定出·。損耗是以起始値之百分率來 表示。，

B1 B2 B 經濟部中央榡準局員工消費合作社印製 Η 磁性測§ · 將磁鐵於由10仟厄斯特變化至40什厄斯特之磁場中進行 磁化。、測量出於每種磁場中之磁化曲線。•超過3 5仟厄斯特 時磁性並未進一步的增加、。於15仟厄斯特時Β 3/B1之比値 乃爲飽和百分率，、而於20仟厄斯特等時：則]32/：61之比値 乃爲飽和百分率。 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） 400526 五、發明説明（8)

10 <仟厄斯特 I I I 装 訂^ /St. .. * (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）

Claims (1)

1. 400526 A8 B8 C8 D8 '申請專利範圍 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 1. —種複合均向性磁鐵；其包含黏結劑與㈣結晶性粒子 粒子係製自-種组合物，、以重量爲基 组合物 係由約5至約25 %稀土金屬，约〇 s谷从， 蜀、'.勺0.5至約4.5°/〇硼，，其中 孩稀土金屬及該硼之總量範圍爲約9至約26%•，約〇 5至 約3.0%鈮，、及其餘主要爲鐵所組成，，該磁鐵具有小於 10仟厄斯特之保磁力，〇 2. 如中請專利範園第，項之磁鐵其中該組合物包含至高約 1 6 % 軲《 3. 如中請專利範圍第β之磁鐵，'其中以重量爲基準·，該組 合物係包含約10至約20%稀土金屬，、約〇 8至約4 〇%硼. 、約1.0至約2.5%鈮及其餘主要爲鐵，。 4. 如申4專利每&圍第1項之磁鐵，•其巾大部份該稀土金屬爲 敛及/或镨： 、 5. 如申請專利範圍第丨項之磁鐵，•其中該均向性粒子具有 2 0 0微米之平均粒度。， 6. —種形成複合均向性磁鐵之方法，•其包括以下步驟.： 將一種組合物熔解，•以重量爲基準•，該組合物包含約 5 %至2 5 %稀土金屬，•約〇 5 %至約4 5 %硼，，其中該稀土 金屬及遠硼之總量範圍爲約9 〇/〇至約爲2 6 0/。·，約〇 5 %至 約3.0 %說及其餘主要爲鐵，； 將該已溶融之组合物溶紡-以形成條帶； 將該條帶粉碎成粉末（； 使該粉末退火，； 將該退火後之粉末與黏結劑混合以形成壓實體； 12 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇χ297公瘦） --------^I-Γ (請先聞讀背面之注戈事項再本頁)Ρ 訂 泉 經濟部中央梯準局員工消費合作社印製 4QG526 鉍 C8 Τ" - -----—D8_____ π、申請專利範圍 將該壓實體熟化以形成最終之複合磁鐵·，其具有小於 1 〇什厄斯特之保磁力、。 7·如申請專利範圍第6项之方法、，其中退火程序係於約7〇〇 C之溫度下進行約4分鐘？ 8.如申請專利範圍第6項之方法〖其中該均向性粒子是以約 2 °/。之環氧樹脂黏結劑黏結； 9_如申請專利範圍第6項之方法，•其中與該黏結劑混合之均 向性粒子係於約170°C之溫度下熟化約30分鐘期間_。 1〇-—種複合均向性磁鐵，、其包含環氧樹脂黏結劑及熔紡結 晶性粒子’、此粒子係製自—種組合物、，以重量爲基準·， 該组合物包含約5至約25%稀土金屬％，約〇 5至約4 5% 硼，.其中該稀土金屬及該硼之總量範圍爲約9至約26、 ，約0.5至約3 ·〇%鈮，•及其餘主要爲鐵，.該熔纺結晶性 粒子具有含α-Fe及/或FesB柔軟相之2-14-1微結構， 該磁鐵具有小於1 〇仟厄斯特之保磁力。 11.如申請專利範圍第丨〇項之磁鐵，.其中以重量爲基準•，該 組合物包含約1 〇至約2 〇 %稀土金屬，、約〇 8至約4 〇 %硼 、約1.0至約2.5 %鈮及其餘主要爲鐵，。 12·—種複合均向性磁鐵，.其包含環氧樹脂黏結劑及熔紡結 晶性粒子，.此粒子係製自—種組合物.，以重量爲基準， 該組合物包含約5至約25%# 土金屬.，約〇 5至約4 5% 硼，·其中該稀土金屬及該硼之總量範圍爲約9至约爲 2 6 % ’·約〇 . 5至約3 〇 %鈮’及其餘主要爲鐵•，該磁鐵具 有小於1 0仟厄斯特之保磁力.， -13- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） ^-- (請先閲讀背面之注意事項再^寫本頁) 、1T A8 B8 C8 D8 400526 申請專利範圍 該磁鐵於ίο仟厄斯特之磁場中具肴大於6〇%之飽和度. 13. 如申請專利範圍第12項之磁鐵丨將該鐵磁於溫度爲8〇ec 下加熱2000小時後，•顯示出小於4%之老化損耗率·。 14. 如申請專利範圍第12項之磁鐵，，將該磁鐵於溫度爲i〇〇ec 下加熱2000小時後、顯示出小於6%之老化損耗率〆 15. 如申請專利範圍第12項之磁鐵^其中以重量爲基準，，該 组合物包含約10至約20%稀土金屬、、約〇 8至約4:〇%硼 、約1 · 0至約2.5 %鈮及其餘主要爲鐵。· 16. —種形成複合鐵-稀土金屬永久磁鐵之方法·，此方法包括 以下步驟、 提供-數量具有不大於500毫微米粒度之均向性鐵稀 i金屬粒子，、其中該數量之均向性鐵·稀土金屬粒子是由 一種組合物所製成•，以重量爲基準，•其包含約5至約 25%稀土金屬，*其中大部份該稀土成份爲钕，•及約〇 5 至約4.5%硼、約〇.5至约3 〇%鈮，·而其中該稀土金屬及 該硼之總量範圍爲約9至約26%，，及其餘主要爲鐵及 將該數量之均向性鐵·稀土金屬粒子與黏結劑混合以形 經 成壓實體；及 ° f 將該壓士體於足以形成複合均向鐵·稀土金屬永久磁 I 之溫度及期間下熟化、，其#徵爲硬磁相Nd2FeuB與柔 實 軟相FeJ及/或a_Fe兩者係以均勻之方式存在♦，並具 S 小於10仟厄斯特之保磁力·。 、 | 17.如巾請專利範園第16項形成複合鐵稀土金屬永久磁鐵之 I_______ -14- 本^^適用中國國家標準(CNS -—--_____ 裝 (請先聞讀背面之注意事項再.€寫本頁) 訂 ----------------- I 40G526 is C8 ________ D8_____ 六、申請範圍 方法，》其進一步包含至高約16%鈷，。 18.如申請專利範圍第16項形成複合鐵-稀土金屬永久礙鐵之 方法，•其中該稀土金屬之範圍爲約10至約20%·’該棚之 範圍約〇 . 8至約4.0 % :而其中該稀土金屬及該湖之總量 範圍爲約1 2至約2 2 % \ ,---------裝-- 1閲讀背面之註意事項再^•本頁) 訂------泉 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) A4規格（210X297公釐）