【马达磁铁的脱镝及省镝化】（一）：向晶界选择性导入镝

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在减少镝（Dy）及铽（Tb）用量的方法中，在实用化上取得进展的是被称为晶界扩散法的技术。该技术由信越化学工业、日立金属及TDK联合开发。前两家公司已开始销售采用该技术的Nd-Fe-B类烧结磁铁，TDK也计划在2011年量产。在Dy及Tb的用量上，信越化学工业的Nd-Fe-B类烧结磁铁减少到了“以往的二元合金制造法的约一半”（信越化学工业）。

　　Nd-Fe-B类烧结磁铁必须使用Dy及Tb的原因是为了确保顽磁力。顽磁力数值表示的是磁铁对逆磁场（与永久磁铁的磁化方向相反的磁场）及温度变化等导致的退磁的困难程度。Nd-Fe-B类烧结磁铁一般在高温情况下容易受逆磁场影响而退磁。因此，为了提高顽磁力就需要添加Dy及Tb等重稀土。比如，在磁铁温度公认为200℃左右的HEV行驶马达方面，通常按重量比例将Nd的4成换成重稀土。

　　添加Dy及Tb可使顽磁力提高的原因在于，在Nd-Fe-B类烧结磁铁的Nd2Fe14B组织构造中，Nd的一部分换成了Dy及Tb。就R2Fe14B（R为稀土类元素）这一化合物而言，与R为Nd时相比，R为Dy及Tb时与顽磁力成比例的各向异性磁场更高。

　　晶界扩散法能够向Nd-Fe-B类烧结磁铁组织的晶界部分选择性地导入Dy及Tb（图）。通常情况下，Nd-Fe-B类烧结磁铁中会聚集形成4μ～5μm左右的Nd2Fe14B结晶（主相），在主相与主相之间（晶界）生成富Nd相（与Nd2Fe14B相比Nd更多的化合物的组织）。不过，这时一般多会出现富Nd相未能生成，或主相界面粗糙的情况，存在容易退磁的现象。

　　晶界扩散法的基本思路是，通过向晶界选择性导入抗退磁性强的Dy及Tb，凭借比以往更少的使用量来确保同等的顽磁力。原来的二元合金法在制造Nd-Fe-B类合金磁铁原料时掺入Dy及Tb，因此无论是在主相还是晶界上，Dy及Tb均呈大幅分散状态。

　　而晶界扩散法减少了向原料合金添加的Dy及Tb用量，通过剩余的一部分来改善晶界。具体操作时，首先与通常的Nd-Fe-B类烧结磁铁一样，将作为原料的合金粉碎成粉末，在施加磁场的同时加以冲压，并进行绕结。与原来不同的地方是烧结后实施的处理。

　　处理方法大致有两种。一种是使用可液化的Dy及Tb的化合物。通过浸入该化合物或者涂布该化合物，在烧结后的磁铁表面上形成化合物薄膜。然后通过在上面实施热处理来分解该化合物，使Dy及Tb向晶界扩散。另一种是利用蒸镀。在真空腔室内放入烧结后的磁铁和Dy及Tb进行加热，由此生产Dy及Tb的蒸气，向磁铁的晶界扩散。前一种方法为信越化学工业和TDK所采用，后一种方法为日立金属所采用。
　另外，磁铁厂商还在推进另一手段，这就是区别对待容易退磁的部分与不容易退磁的部分，实现晶界扩散法的顽磁力差异化。

　　比如在转子圆筒面上配置半柱面形磁铁的SPM（Surface Permanent Magnet）马达，其磁铁上越是靠近旋转方向后侧的端部，就越容易出现退磁现象（图）。在马达旋转时，磁铁旋转方向的前侧会受到线圈的吸引力，而后侧则会受到来自线圈的排斥力。因此，旋转方向的后侧会受到反磁场作用。而且，半柱面形磁铁的话，还会因为形状的关系，出现越是端部就越容易出现在反磁场作用下退磁的情况。

　　在该磁铁上，退磁较少的中央部分无需像端部那样的顽磁力。这样便可在端部提高Dy及Tb的浓度，而在中央部分降低Dy及Tb的浓度。实际上，信越化学工业就在推进有关技术开发，通过从该磁铁两端实施晶界扩散处理来制造越靠端部顽磁力就越高的磁铁。TDK也“利用CAE方法查明了哪一部分受到多大反磁场（或是否需要顽磁力）的情况”，目前正在开发在磁铁的局布而非整个表面上涂布Dy化合物浆料的技术。

　　这种局部改变顽磁力的想法是“近几年出现的”（TDK）。而实际上，已经有众多家电厂商及汽车厂商开始展开相关行动。在这种情况下，磁铁厂商与马达厂商之间的合作会愈发重要