[发明专利]磁性材料及其用途和制造

说明书

现有技术

本发明涉及磁性材料、其用途以及制造该磁性材料的方法。

由于最近在机动车制造领域也增加使用电动机，近年来对高效能的磁性材料的需求，特别是对永久磁体的需求急剧提升。对此，合适的磁性材料包括具有硬磁相的那些，它们的特征在于高的剩磁、大的矫顽磁场和大的能量积。由于这些磁性材料的高功率密度，其特别好地适合用于减少建造空间的设备中。长期稳定且同时增大成本的高效能的磁性材料因此是电动性的关键要素。已证实，包含至少一种稀土金属如钕(Nd)、镨(Pr)、和钐(Sm)以及至少一种过渡金属如铁(Fe)或钴(Co)的磁性材料是特别有效的，即具有大的能量积。通常向这种材料加入填隙（intersititiell）添加剂如硼(B)、碳(C)、氮(N)或氢(H)以使组织结构最佳化并由此也使固有磁性能最佳化。Nd₂Fe₁₄B已证实是效能特别强的磁性材料。但由于其有限的化学、机械和热的长期稳定性，用Nd₂Fe₁₄B完全取代常用的铁素体仍未实现。Nd₂Fe₁₄B的其它不足之处是其高的原料成本和制造成本。此外，稀土金属的可供使用性在很大程度上是受限的，由此基于高的稀土金属含量的磁性材料如上述Nd₂Fe₁₄B的磁体的生产量也极为有限。

发明内容

本发明磁性材料的特征在于优越的磁性性能，并由此在于其高的剩磁、高的矫顽磁场强度和大的能量积。其机械、磁性以及热稳定性高，这注定其用于受高要求，例如移动性的设备如机动车和可移动电子器械中。通过使用至少一种过渡金属(TM)、至少一种稀土金属(RE)和钛，可得到高效的磁性材料，其中各自基于该磁性材料的总质量计，过渡金属的含量为74-94原子%、稀土金属(RE)的含量为2-20原子%和钛的含量为3-15原子%，并且其中该过渡金属包含钴，这种高效的磁性材料的特征在于特别好的机械性能和特别是优异的磁性参数。通过特定的钛含量，一方面稳定该磁性材料的晶格结构，另一方面有益于形成各向异性。此外已发现，正是在上述与钛的组合中的钴对改进本发明磁性材料的磁性参数作出重要贡献。特别是通过过渡金属、稀土金属和钛与钴的组合，提高各向异性常数和饱和极化。这意指，通过本发明重要的元素组合既改善磁性材料的强度也改进其消磁强度，即其矫顽磁场强度，并由此改进该磁性材料的功率密度。此外，由此可有效降低稀土金属的含量，这就降低本发明磁性材料的原料成本和确保该原料的可供使用性。因此可预防供料不足和避免制造量受限。此外，通过加入钴还明显增高该磁性材料的居里-温度，这有助于该磁性材料特别在出现极高温的场合如电动机和发电机中的应用。所以，通过使用本发明磁性材料也在低价产品中开发出多种应用可能性，同时又不对品质性能产生不利影响。

从属权利要求示出本发明的优选扩展实施方案。

按本发明的一个有利实施方案，过渡金属以1至小于50原子%，优选3-30原子%，特别是8-20原子%的含量包含钴，基于过渡金属的总含量(原子%)计。由此在该磁性材料的非常好的磁性性能和适度的成本结构之间实现了最佳折衷。

更为有利的是，该过渡金属包含以下元素的至少之一：铁(Fe)、镍(Ni)和锰(Mn)或其混合物，其中主要部分优选是铁。这里所述的过渡金属与稀土金属、钛和钴一起构成特别稳定的晶格结构，并大大有利于形成所期望的有利的磁性性能，即特别有利于本发明材料的磁性各向异性的饱和与提高。此外，其在较低原料成本的情况下在市场中的可供使用性是高的，这明显降低了本发明磁性材料的材料成本。在这些金属中优选使用Fe是归因于其在健康及生态方面无害，此外也归因于其与Ni和Mn相比再次明显降低了原料成本。

另一个有利的扩展实施方案提供，稀土金属选自钕(Nd)、镧(La)、铈(Ce)、镝(Dy)、镨(pr)、钐(Pm)、钷(Pm)、钇(Y)、钪(Sc)、钆(Gd)、钬(Ho)和铒(Er)，并优选是Ce和La。这些举出的稀土金属Nd、La、Ce、Dy、Pr、Sm、Pm、Y、Sc、Gd、Ho和Er已证明与本发明重要的组分有特别好的相容性，并且就其而言有益于形成具有高的各向异性的长期稳定的晶体晶格结构，由此改进本发明磁性材料的磁性性能。由于特别高的可供使用性和相对低的原料成本，使用元素La和Ce是特别有利的。