CN103597108B - Rh扩散源和使用其的r－t－b类烧结磁铁的制造方法 - Google Patents

Rh扩散源和使用其的r－t－b类烧结磁铁的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供使重稀土元素RH从R－T－B类烧结磁体的表面高效率地向内部扩散的R－T－B类烧结磁铁的制造方法。本发明的R－T－B类烧结磁铁的制造方法包括：准备R－T－B类烧结磁体（R为稀土元素，T为以Fe为主的过渡金属元素）的工序；准备RH扩散源的工序，该RH扩散源为合金，该合金包括0.2质量％以上18质量％以下的轻稀土元素RL（包括Nd和Pr中的至少一种）和40质量％以上70质量％以下的Fe，该合金的其余部分为重稀土元素RH（包括Dy和Tb中的至少一种），并且重稀土元素RH与Fe的质量比为RH︰Fe＝3︰2至3︰7；和RH扩散工序，将上述R－T－B类烧结磁体和上述RH扩散源以能够相对移动并且能够接近或接触的方式装入处理室内，在使上述R－T－B类烧结磁体和上述RH扩散源在处理室内连续地或断续地移动的同时，将上述R－T－B类烧结磁体和上述RH扩散源加热到700℃以上1000℃以下的处理温度。

Description

RH扩散源和使用其的R－T－B类烧结磁铁的制造方法
技术领域
本发明涉及具有R2T14B型化合物作为主相的R－T－B类烧结磁铁（R为稀土元素，T为以Fe为主的过渡金属元素）的制造方法。
背景技术
以R2T14B型化合物作为主相的R－T－B类烧结磁铁，作为永久磁铁中最高性能的磁铁而为人所知，被用于混合动力车搭载用电动机等各种电动机和家电产品等。
R－T－B类烧结磁铁在高温下矫顽力降低，因此，会产生不可逆热退磁。为了避免不可逆热退磁，在电动机等中使用的情况下，要求即使在高温下也维持高的矫顽力。
已知R－T－B类烧结磁铁中，当将R2T14B型化合物相中的R的一部分用重稀土金属RH置换时，矫顽力提高。为了在高温下得到高的矫顽力，使R－T－B类烧结磁铁中大量含有重稀土金属RH是有效的。
但是，在R－T－B类烧结磁铁中，作为R，当用重稀土元素RH置换轻稀土元素RL时，矫顽力（以下称为HcJ）提高，另一方面，存在剩余磁通密度（以下称为Br）降低的问题。另外，重稀土元素RH是稀缺资源，因此要求减少其使用量。
因此，近年来，研究了不使Br降低、并且利用更少的重稀土元素RH使R－T－B类烧结磁铁的HcJ提高。
专利文献1中公开了一种R－T－B类烧结磁铁的制造方法，通过以下工序，不使Br降低而使Dy、Tb的重稀土元素RH从磁铁原材料的表面向内部扩散以使HcJ提高：将R－T－B类烧结磁体和包括重稀土元素RH的金属或合金的RH扩散源以能够相对移动并且能够接近或接触的方式装入处理室内的工序；和在使R－T－B类烧结磁体和RH扩散源在处理室内连续地或断续地移动的同时，进行10分钟以上的500℃以上850℃以下的热处理的RH扩散工序。
专利文献2中公开了一种稀土磁铁的制造方法，通过以下工序使HcJ提高：使含有Dy的铁化合物或Tb的铁化合物的重稀土化合物附着在稀土磁铁的烧结体上的第一工序；和对附着有上述重稀土化合物的稀土磁铁的烧结体进行热处理的第二工序。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开WO2011／7758号
专利文献2：日本特开2009－289994号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
根据专利文献1的方法，尽管是500℃以上850℃以下的温度，但是RH扩散源与R－T－B类烧结磁体接近或接触，因此，从RH扩散源供给重稀土元素RH，并能够通过晶界向其内部扩散。
另外，虽然能够从R－T－B类烧结磁体的表面供给重稀土元素RH，但是，在上述温度范围，向R－T－B类烧结磁体内部的扩散速度慢，因此，使重稀土元素RH充分地向R－T－B类烧结磁体内部扩散需要花费时间。
根据专利文献1的方法，在使用Dy金属或者Tb金属或者Dy量超过70质量％的Dy合金或者Tb量超过70质量％的Tb合金作为RH扩散源的情况下，当在超过850℃的处理温度进行处理时，R－T－B类烧结磁体与RH扩散源发生熔接，因此，无法通过提高处理温度使向R－T－B类烧结磁体内部的扩散速度加快，不能采用超过850℃的RH扩散处理温度。
根据专利文献2的方法，存在由于作为重稀土化合物的Dy铁化合物或Tb铁化合物在稀土磁铁的烧结体的主相中过度摄入而导致Br降低的问题。
本发明是鉴于上述情况而做出的，其目的是提供一种RH扩散源，该RH扩散源能够使重稀土元素RH高效率地向R－T－B类烧结磁体（RH扩散工序实施前的磁铁）内部扩散。
本发明的另一个目的是提供一种RH扩散源，该RH扩散源能够在700℃以上1000℃以下的宽广的温度范围的RH扩散工序中，不发生R－T－B类烧结磁体与RH扩散源的熔接而使重稀土元素RH向R－T－B类烧结磁体内部扩散，不使Br降低而使HcJ大幅提高。
本发明的又一个目的是提供一种使用上述RH扩散源的R－T－B类烧结磁铁的制造方法。
用于解决技术问题的手段
本发明的RH扩散源为合金，该合金包括：
0.2质量％以上18质量％以下的轻稀土元素RL（包括Nd和Pr中的至少一种）；和
40质量％以上70质量％以下的Fe，
该合金的其余部分为重稀土元素RH（包括Dy和Tb中的至少一种），
并且上述重稀土元素RH与上述Fe的质量比为RH︰Fe＝3︰2至3︰7。
本发明的R－T－B类烧结磁铁的制造方法包括：
准备R－T－B类烧结磁体（R为稀土元素，T为以Fe为主的过渡金属元素）的工序；
准备RH扩散源的工序，该RH扩散源为合金，该合金包括0.2质量％以上18质量％以下的轻稀土元素RL（包括Nd和Pr中的至少一种）和40质量％以上70质量％以下的Fe，该合金的其余部分为重稀土元素RH（包括Dy和Tb中的至少一种），并且上述重稀土元素RH与上述Fe的质量比为RH︰Fe＝3︰2至3︰7；和
RH扩散工序，将上述R－T－B类烧结磁体和上述RH扩散源以能够相对移动并且能够接近或接触的方式装入处理室内，在使上述R－T－B类烧结磁体和上述RH扩散源在上述处理室内连续地或断续地移动的同时，将上述R－T－B类烧结磁体和上述RH扩散源加热到700℃以上1000℃以下的处理温度。
发明效果
根据本发明的RH扩散源，能够使重稀土元素RH高效率地向R－T－B类烧结磁体内部扩散。
另外，根据本发明的RH扩散源，能够在700℃以上1000℃以下的宽广的温度范围的RH扩散工序中不发生R－T－B类烧结磁体与RH扩散源的熔接而使重稀土元素RH向R－T－B类烧结磁体内部扩散。
另外，根据本发明的R－T－B类烧结磁铁的制造方法，能够使重稀土元素RH高效率地向R－T－B类烧结磁体扩散，不使Br降低而使HcJ大幅提高。
附图说明
图1是表示本发明和比较例的相对于RH扩散工序的时间的HcJ提高效果的图。
图2是表示本发明和比较例的相对于RH扩散工序的温度的HcJ提高效果的图。
图3是示意性地表示本发明的优选实施方式中使用的扩散装置的结构的剖面图。
具体实施方式
本发明的RH扩散源为合金，该合金包括：
0.2质量％以上18质量％以下的轻稀土元素RL（包括Nd和Pr中的至少一种）；和
40质量％以上70质量％以下的Fe，
该合金的其余部分为重稀土元素RH（包括Dy和Tb中的至少一种），
并且上述重稀土元素RH与上述Fe的质量比为RH︰Fe＝3︰2至3︰7。
本发明的R－T－B类烧结磁铁的制造方法包括：
准备R－T－B类烧结磁体（R为稀土元素，T为以Fe为主的过渡金属元素）的工序；
准备RH扩散源的工序，该RH扩散源为合金，该合金包括0.2质量％以上18质量％以下的轻稀土元素RL（包括Nd和Pr中的至少一种）和40质量％以上70质量％以下的Fe，该合金的其余部分为重稀土元素RH（包括Dy和Tb中的至少一种），并且上述重稀土元素RH与上述Fe的质量比为RH︰Fe＝3︰2至3︰7；和
RH扩散工序，将上述R－T－B类烧结磁体和上述RH扩散源以能够相对移动并且能够接近或接触的方式装入处理室内，在使上述R－T－B类烧结磁体和上述RH扩散源在上述处理室内连续地或断续地移动的同时，将上述R－T－B类烧结磁体和上述RH扩散源加热到700℃以上1000℃以下的处理温度。
本发明的制造方法，能够在上述RH扩散工序中由RH扩散源自身生成液相，通过该液相使重稀土元素RH向R－T－B类烧结磁体内部扩散。
另外，作为RH扩散工序中的处理温度的700℃以上1000℃以下的温度范围，是向R－T－B类烧结磁体内部的RH扩散处理快速地进行的温度范围，能够在容易使重稀土元素RH向R－T－B类烧结磁体内部扩散的条件下实施RH扩散工序。
在该RH扩散工序中，例如，通过使处理室旋转或摇动，或者对处理室施加振动，来使R－T－B类烧结磁体和RH扩散源在上述处理室内连续地或断续地移动，以使R－T－B类烧结磁体与RH扩散源的接触部的位置变化，或者使R－T－B类烧结磁体和RH扩散源接近、分离，与此同时，同时进行重稀土元素RH的供给和向R－T－B类烧结磁体内部的扩散。
［RH扩散源］
RH扩散源为合金，该合金包括：
0.2质量％以上18质量％以下的轻稀土元素RL（包括Nd和Pr中的至少一种）；和
40质量％以上70质量％以下的Fe，
该合金的其余部分为重稀土元素RH（包括Dy和Tb中的至少一种），
并且上述重稀土元素RH与上述Fe的质量比为RH︰Fe＝3︰2至3︰7。
通过使用上述组成的RH扩散源，利用在700℃以上1000℃以下实施的RH扩散工序，HcJ高效率地提高。另外，此时也不发生熔接。该效果可推测是由于：在RH扩散工序中由RH扩散源生成以轻稀土元素RL为主要成分的液相，将重稀土元素RH快速地向R－T－B类烧结磁体供给，另一方面，通过使RH扩散源内的RH与Fe的质量比为3︰2至3︰7的范围，在RH扩散源内存在RHFe2、RHFe3、RH6Fe23的化合物，在处理中也作为固相残留，因此，不发生熔接。另外，本发明的RH扩散源，轻稀土元素RL不会固溶在上述化合物中，因此，即使反复使用也能够维持RH扩散源的初始的能力。
在此，当RH扩散源中的轻稀土元素RL的含量小于0.2质量％时，在RH扩散工序中由RH扩散源生成的液相少，不能将RH扩散源中的重稀土元素RH高效率地导入R－T－B类烧结磁体。另一方面，当RH扩散源中的轻稀土元素RL的含量超过18质量％时，在进行超过850℃的高温的RH扩散工序的情况下，有R－T－B类烧结磁体与RH扩散源发生熔接的情况。另外，当RH扩散源中的轻稀土元素RL的含量超过18质量％时，RH扩散源中的重稀土元素RH的供给量相对地减少，有HcJ提高效果变小的情况。
在此，当RH扩散源的Fe的含量小于40质量％时，在RH扩散工序中会生成大量的液相，因此，当在超过850℃的高温下进行RH扩散时，有R－T－B类烧结磁体与RH扩散源发生熔接的情况。另一方面，当Fe的含有率超过70质量％时，重稀土元素RH的供给量相对地降低，因此，即使进行RH扩散处理，HcJ的提高效果也变小。
另外，通过使重稀土元素RH与Fe的质量比为3︰2至3︰7，如上所述能够在宽广的温度范围不发生熔接地实施RH扩散工序。当Fe的质量比小于2时，会发生熔接，当Fe的质量比超过7时，RH扩散源中的重稀土元素RH少，因此，重稀土元素RH的供给量减少，HcJ提高效果变小。
本发明的RH扩散源，在至少一部分具有以轻稀土元素RL（包括Pr和Nd中的至少一种）为主的相。由此，可以认为：在RH扩散工序中由RH扩散源生成液相，促进重稀土元素RH向R－T－B类烧结磁体内部的导入。
RH扩散源的形状、大小，没有特别限定。RH扩散源的形态，例如，为球状、线状、板状、粉末等任意形态。在为球状或线状的情况下，其直径例如设定为1mm～20mm。在为粉末的情况下，其粒径例如设定为0.05mm以上5mm以下的范围。
RH扩散源的制作方法，除了能够利用一般的合金熔制法以外，还能够利用还原扩散法等。
合金熔制法中，将原料合金投入熔解炉中，使得成为上述规定的组成，熔解之后进行冷却来制作。
作为一个例子，在作为合金熔制法的一种的薄带连铸法（stripcastingmethod）中，使规定组成的熔液与在辊表面速度为0.1m／秒以上10m／秒以下的范围旋转的铜制的水冷辊接触，形成骤冷凝固合金。将得到的骤冷凝固合金利用机械的方法或氢粉碎法等各种方法进行粉碎。
作为另一个例子，在作为另一种合金熔制法的铸锭法中，将规定组成的熔液流入水冷铜铸模具中进行冷却，铸造合金铸锭。将得到的合金铸锭利用机械的方法或氢粉碎法等各种方法进行粉碎。
可以对照进行RH扩散处理的R－T－B类烧结磁体的大小，进一步利用筛子进行粒度调整，以形成为容易使用的大小。
［R－T－B类烧结磁体］
本发明中准备的R－T－B类烧结磁体由公知的组成构成。例如，由以下的组成构成。
稀土元素R：12原子％以上17原子％以下
B（B的一部分可以由C置换）：5原子％以上8原子％以下
添加元素M（包括选自Al、Ti、V、Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、Ga、Zr、Nb、Mo、Ag、In、Sn、Hf、Ta、W、Pb和Bi中的至少1种）：0原子％以上2原子％以下
T（以Fe为主的过渡金属元素）和不可避免的杂质：其余部分
在此，稀土元素R主要为选自轻稀土元素（包括Nd、Pr中的至少1种）中的至少1种元素，也可以含有重稀土元素。此外，在含有重稀土元素的情况下，优选含有Dy和Tb中的至少一种。
上述组成的R－T－B类烧结磁体（实施RH扩散工序前的磁铁）通过公知的稀土烧结磁铁的制造方法制造。
［搅拌辅助部件］
在本发明的实施方式中，优选除了R－T－B类烧结磁体和RH扩散源以外，还将搅拌辅助部件装入处理室内。搅拌辅助部件发挥以下作用：促进RH扩散源与R－T－B类烧结磁体的接触，并且将暂且附着在搅拌辅助部件上的重稀土元素RH间接地向R－T－B类烧结磁体供给。另外，搅拌辅助部件还有以下作用：防止在处理室内由R－T－B类烧结磁体彼此的接触或R－T－B类烧结磁体与RH扩散源的接触引起的缺损。
优选搅拌辅助部件由在RH扩散工序中即使与R－T－B类烧结磁体和RH扩散源接触也难以反应的材料形成。作为搅拌辅助部件，可以由氧化锆、氮化硅、碳化硅和氮化硼或者它们的混合物的陶瓷合适地形成。另外，也可以由包含Mo、W、Nb、Ta、Hf、Zr的族的元素或者它们的混合物形成。
［RH扩散工序］
在RH扩散工序中，使R－T－B类烧结磁体和RH扩散源在处理室内连续地或断续地移动的方法，只要能够不使R－T－B类烧结磁体产生缺损或破裂而使RH扩散源与R－T－B类烧结磁体的相互配置关系改变即可，能够采用公知的方法。例如，能够采用使处理室旋转，或者使处理室摇动，或者从外部对处理室施加振动的方法。另外，也可以是将处理室固定并在处理室内设置搅拌部件的方法。
参照图3对本发明的RH扩散工序的优选例子进行说明。
在图3所示的例子中，R－T－B类烧结磁体1和RH扩散源2被装入不锈钢制的筒3的内部。在该例子中，筒3作为“处理室”发挥作用。筒3的材料并不限定于不锈钢，只要是具有能耐受RH扩散工序的处理温度的耐热性、并难以与R－T－B类烧结磁体1和RH扩散源2反应的材料即可，可以是任意的。例如，可以使用Nb、Mo、W或者含有它们中的至少1种的合金。筒3设置有能够开闭或卸下的盖子5。另外，能够在筒3的内壁设置突起物，使得RH扩散源和R－T－B类烧结磁体能够高效率地进行移动和接触。筒3的与长轴方向垂直的剖面形状，也不限定于圆形，可以为椭圆或多边形、或者其他形状。图3所示的状态的筒3与排气装置6连结。筒3的内部能够通过排气装置6的运转被减压。从未图示的储气瓶向筒3的内部导入Ar等不活泼气体。
接着，对使用图3的处理装置进行的RH扩散工序的操作步骤进行说明。
首先，从筒3卸下盖子5，将筒3的内部开放。在筒3的内部装入多个R－T－B类烧结磁体1和RH扩散源2之后，再次将盖子5安装在筒3上。利用排气装置6对筒3的内部进行真空排气。筒3的内部压力充分降低之后，停止真空排气，导入不活泼气体直至需要的压力，在利用电动机7使筒3旋转的同时，利用加热器4进行加热。
优选RH扩散工序中的筒3的内部为不活泼气氛。本说明书中的“不活泼气氛”包括真空或者不活泼气体气氛。另外，“不活泼气体”例如为氩气（Ar）等稀有气体，但是只要是与R－T－B类烧结磁体1和RH扩散源2之间不发生化学反应的气体，就可以包括在“不活泼气体”中。优选不活泼气体的压力为大气压以下。RH扩散源2与R－T－B类烧结磁体1在筒3的内部接近或接触，因此，即使在1Pa以上的高气氛压力下也能够高效率地进行RH扩散工序。另外，气氛压力与重稀土元素RH的供给量的相关比较小，对HcJ的提高度不怎么有影响。向R－T－B类烧结磁体的重稀土元素RH的供给量，对R－T－B类烧结磁体的温度比对气氛压力敏感。
RH扩散工序时的气氛气体的压力（处理室内的气氛压力）例如设定为0.1Pa至大气压的范围内。
筒3由配置在其外周部的加热器4加热。通过筒3的加热，收纳在其内部的R－T－B类烧结磁体1和RH扩散源2也被加热。筒3以能够围绕中心轴旋转的方式被支撑，在利用加热器4进行的加热中也能够利用电动机7进行旋转。筒3的旋转速度例如设定为筒3的内壁面的圆周速度为每秒0.01m以上。为了使得筒内的R－T－B类烧结磁体彼此不会由于旋转而剧烈地接触从而产生缺损，优选设定为每秒0.5m以下。
使用图3的RH扩散处理装置的RH扩散工序时的处理室的内壁面的圆周速度，例如设定为0.01m／s以上。当旋转速度小时，R－T－B类烧结磁体与RH扩散源保持接触，容易发生熔接。因此，优选处理温度越高，使处理室的旋转速度越高。优选的旋转速度，不仅根据处理温度来确定，也根据R－T－B类烧结磁体的形状、大小和RH扩散源的形状、大小来确定。
通过使用加热器4进行的加热，将RH扩散源2和R－T－B类烧结磁体1的处理温度保持在700℃以上1000℃以下的范围内。该温度范围是重稀土元素RH迅速地向R－T－B类烧结磁体内部扩散所优选的温度区域。优选为800℃以上1000℃以下。进一步优选为850℃以上1000℃以下。当处理温度超过1000℃时，会发生RH扩散源2与R－T－B类烧结磁体1熔接的问题，另一方面，当处理温度小于700℃时，处理需要长时间。另外，当在小于700℃的温度下长时间进行RH扩散时，Br也有可能降低。
RH扩散工序的时间例如为10分钟至72小时。优选为1小时至12小时。保持时间考虑进行RH扩散工序时的R－T－B类烧结磁体1与RH扩散源2的装入量的比率、R－T－B类烧结磁体1的形状、RH扩散源的形状、和要通过RH扩散处理向R－T－B类烧结磁体1扩散的重稀土元素RH的供给量等来确定。
［第一热处理］
在RH扩散工序后，为了使扩散的重稀土元素RH在R－T－B类烧结磁体1内扩散至更深处，可以对R－T－B类烧结磁体1进行第一热处理。第一热处理，在将R－T－B类烧结磁体从RH扩散源分离之后，在重稀土元素RH能够向R－T－B类烧结磁体内部扩散的700℃以上1000℃以下的范围进行，更优选在800℃以上950℃以下的温度进行。在该第一热处理中，不对R－T－B类烧结磁体1进一步供给重稀土元素RH，但是使重稀土元素RH从R－T－B类烧结磁体的表面侧向深处扩散，作为磁铁整体，能够使HcJ提高。第一热处理的时间例如为10分钟至72小时。优选为1小时至12小时。在此，进行第一热处理的处理室内的气氛为不活泼气氛，气氛压力没有特别限定，优选为大气压以下。第一热处理可以在RH扩散处理所使用的装置内进行，也可以在其他的热处理装置中进行。
［第二热处理］
另外，根据需要，进一步进行第二热处理（400℃以上700℃以下），在进行第二热处理的情况下，优选在第一热处理之后进行。第二热处理的时间例如为10分钟至72小时。优选为1小时至12小时。在此，进行第二热处理的处理室内的气氛为不活泼气氛，气氛压力没有特别限定，优选为大气压以下。另外，第一热处理和第二热处理可以在相同的热处理装置中进行，也可以在不同的热处理装置中进行。
（实验例1）（RH扩散处理的效率）
首先，制作组成比Nd＝28.5、Pr＝1.0、Dy＝0.5、B＝1.0、Co＝0.9、Al＝0.1、Cu＝0.1、其余部分＝Fe（质量％）的R－T－B类烧结磁体。通过对其进行机械加工，得到7.4mm×7.4mm×7.4mm的立方体的R－T－B类烧结磁体。利用B－H示踪器对制作出的R－T－B类烧结磁体的磁特性进行测定时，热处理（500℃×1小时）后的特性，HcJ为960kA／m，Br为1.41T。将该值作为以下各实验例的特性评价的基准。
RH扩散源如以下那样制作：按照表1记载的规定组成，称量Nd、Dy、Fe，在高频熔解炉中熔解后，使熔液与以辊表面速度为2m／秒旋转的铜制的水冷辊接触，形成骤冷凝固合金，利用捣碎机、氢粉碎等进行粉碎，用筛孔将粒度调整为3mm以下。
接着，使用图3的装置进行RH扩散工序。筒的容积：128000mm3，R－T－B类烧结磁体的投入重量：50g，RH扩散源的投入重量：50g。RH扩散源使用直径3mm以下的不定形的扩散源。
RH扩散工序中，在对处理室内进行真空排气之后，导入氩气使处理室内的压力为5Pa，然后，在使处理室旋转的同时，利用加热器4进行升温直至达到RH扩散温度（820℃）。对于升温中的压力变动，适当进行Ar气体的放出或供给，维持为5Pa。升温速率约为10℃／分钟。达到RH扩散温度之后，在该温度保持规定时间。然后，停止加热，降温至室温。然后，从图3的装置取出RH扩散源之后，对剩余的R－T－B类烧结磁铁，在气氛压力5Pa的Ar中进行第一热处理（900℃、3小时），接着进行扩散后的第二热处理（500℃、1小时）。
在此，关于磁特性，将RH扩散处理后的R－T－B类烧结磁体的各面各磨削0.2mm，加工为7.0mm×7.0mm×7.0mm的立方体之后，利用B－H示踪器对其磁铁特性进行评价。在表1中，在“RH扩散源”一栏中给出了使用的RH扩散源的组成。
在“Fe相对于RH的比率”一栏中，给出了RH扩散源中包含的重稀土元素RH以质量比计为3时的Fe的质量比。在“圆周速度”一栏中，给出了图3所示的筒3的内壁面的圆周速度。在“RH扩散温度”一栏中，给出了RH扩散处理的温度。在“RH扩散时间”一栏中，给出了保持RH扩散温度的时间。“气氛压力”表示RH扩散工序中的筒3内的气氛压力。
如表1记载的那样，样品1、2、3、4使用本发明的RH扩散源，使圆周速度、RH扩散处理温度、气氛压力相同，分别以2小时、4小时、6小时、8小时的不同的处理时间进行RH扩散工序。此时的Br、HcJ的值如表2所示。样品5、6、7、8除了不含轻稀土元素RL和Dy量以外，分别以与样品1、2、3、4相同的条件进行RH扩散工序。将样品1至4作为本发明1，将样品5至8作为比较例1，将ΔHcJ的值的变化示于图1。根据图1可知，在使用本发明的RH扩散源的情况下，通过短时间的RH扩散工序，HcJ提高。
此外，任一样品中，Br均没有变化，也没有发生RH扩散工序中的熔接。
[表1]
[表2]
样品 Br（T) HcJ(kA/m)
1 1.41 1080
2 1.41 1215
3 1.41 1255
4 1.41 1270
5 1.41 1020
6 1.41 1080
7 1.41 1120
8 1.41 1150
（实验例2）（有无熔接、RH扩散的温度）
按照表3记载的条件，制作R－T－B类烧结磁铁，表3没有记载的条件、方法与实验例1同样。
以不同的温度（600℃、700℃、800℃、850℃、900℃、1000℃、1020℃）进行RH扩散工序时有无熔接，结果如表3所示。
样品9至17为使用本发明的RH扩散源的样品，样品18至30为比较例。
在表3中，用“ΔHcJ”表示RH扩散工序后的HcJ增加量，用“ΔBr”表示RH扩散工序后的Br增加量。负的数值表示与没有进行RH扩散处理的R－T－B类烧结磁体的磁特性相比降低。“有无熔接”中，“有”表示RH扩散工序后RH扩散源与R－T－B类烧结磁体发生了熔接。
根据表3可知，如样品10至14所示，在700℃至1000℃的范围没有发生熔接。表3的样品9至样品30的Br、HcJ的值如表4所示。
即使使用本发明的RH扩散源，在1020℃进行RH扩散工序的情况下，如样品9所示，也发生了熔接。因此，需要在1000℃以下进行RH扩散工序。
另一方面，即使使用本发明的RH扩散源，在600℃进行RH扩散工序的情况下，如样品15所示，HcJ提高效果也小。因此，能够判断RH扩散工序的温度在700℃以上1000℃以下是适当的范围。
另一方面，在使用Dy作为扩散源的情况下，如样品18至23所示，在850℃、900℃、1000℃发生了熔接。在使用Dy－Fe合金作为扩散源、并进行了扩散工序的情况下，如样品25至29所示，在700℃至1000℃的范围没有发生熔接，但是，与样品10至14相比，ΔHcJ均小。
样品24表示在1020℃进行扩散工序的情况，发生了熔接。如样品30所示，在600℃进行RH扩散工序的情况下，HcJ提高效果小。
将样品10至14作为本发明2，将样品18至22作为比较例2，将样品25至29作为比较例3，将ΔHcJ的值的变化示于图2。根据图2可知，本发明2与比较例2、3相比，在700℃至1000℃的范围的宽广的温度范围具有高的ΔHcJ提高效果。
另外，使样品14的RH扩散处理时间为15小时的样品16的磁特性，与样品14相比，ΔHcJ稍微提高。
样品17是在600℃的RH扩散工序中使RH扩散处理时间为15小时的样品。对样品17的磁特性进行测定时，与样品15相比，ΔHcJ稍微提高，但是Br降低，即使使用本发明的RH扩散源，当在600℃长时间进行RH扩散工序时，重稀土元素RH在主相中熔入至烧结磁体表层附近的主相中心部附近，Br降低。
此外，Dy为100％的Dy金属容易氧化，在大气中的处理存在起火的问题等，在操作性上伴随困难，因此不优选。
[表3]
[表4]
样品 Br(T) HcJ(kA/m)
9 - -
10 1.41 1370
11 1.41 1370
12 1.41 1320
13 1.41 1200
14 1.41 1090
15 1.41 980
16 1.41 1180
17 1.4 990
18 - -
19 - -
20 - -
21 1.41 1160
22 1.41 1040
23 1.41 980
24 - -
25 1.41 1300
26 1.41 1260
27 1.41 1170
28 1.41 1000
29 1.41 980
30 1.41 980
（实验例3）（RH扩散处理时间的影响）
除了表5记载的条件以外，按照与实验例1相同的条件、方法制作R－T－B类烧结磁铁。
关于RH扩散处理时间的影响，如表5所示改变RH扩散处理时间进行RH扩散处理时，在900℃的RH扩散工序中，4小时以后，ΔHcJ没有大的变化（样品33至36）。表5的样品31至样品36的Br、HcJ的值如表6所示。
[表5]
[表6]
样品 Br(T) HcJ(kA/m)
31 1.41 1270
32 1.41 1340
33 1.41 1380
34 1.41 1380
35 1.41 1380
36 1.41 1380
（实验例4）（轻稀土元素RL的适当量）
除了表7记载的条件以外，按照与实验例1相同的条件、方法制作R－T－B类烧结磁铁。
使用将Nd量改变为0质量％、0.2质量％、1质量％、3质量％、6质量％、9质量％、12质量％、18质量％、24质量％、30质量％，并改变RH与Fe的比率的RH扩散源，进行RH扩散工序，测定磁特性。
研究的结果如表7所示。表7的样品37至样品46的Br、HcJ的值如表8所示。
[表7]
[表8]
样品 Br(T) HcJ(kA/m)
37 1.41 1260
38 1.41 1410
39 1.41 1410
40 1.41 1410
41 1.41 1410
42 1.41 1400
43 1.41 1380
44 1.41 1370
45 - -
46 - -
用Nd量为0.2质量％以上18质量％以下的RH扩散源在950℃进行了4小时的RH扩散工序的样品38至44，与用Nd量为0质量％的RH扩散源进行了4小时的RH扩散工序的样品37相比，能够得到高的ΔHcJ，均得到了良好的磁特性。
通过含有0.2质量％以上18质量％以下的Nd，即使Dy量少，也能够高效率地将Dy导入R－T－B类烧结磁体中。
另一方面，样品45、46发生了熔接，无法测定磁特性。
（实验例5）（RH扩散处理时的气氛压力的影响）
除了表9记载的条件以外，按照与实验例1相同的条件、方法制作R－T－B类烧结磁铁。
关于RH扩散时的气氛压力的影响，如表9所示在各种气氛压力下进行RH扩散工序时，当气氛压力在0.1Pa至100000Pa之间（样品47至56）时，HcJ与压力无关地提高。表9的样品47至样品56的Br、HcJ的值如表10所示。
[表9]
[表10]
样品 Br(T) HcJ(kA/m)
47 1.41 1410
48 1.41 1410
49 1.41 1410
50 1.41 1400
51 1.41 1380
52 1.41 1370
53 1.41 1360
54 1.41 1360
55 1.41 1350
56 1.41 1330
（实验例6）（RH与Fe的比率）
除了表11记载的条件以外，按照与实验例1相同的条件、方法制作R－T－B类烧结磁铁。表11的样品57至样品64的Br、HcJ的值如表12所示。
在920℃进行RH扩散工序时，可知：Nd量为0.2质量％以上18质量％以下、且作为重稀土元素RH的Dy与Fe的比率为3︰2至3︰7的本发明的RH扩散源（样品58至62），能够不发生熔接地进行RH扩散处理。
Fe相对于Dy的质量比小于2的样品57发生了熔接，Fe相对于Dy的质量比超过7的样品63、64，由添加Nd产生的HcJ提高效果小。
[表11]
根据实验例6的结果，本发明的RH扩散源通过使RH与Fe的质量比为3︰2至3︰7，能够不发生熔接地、高效率地进行RH扩散。
[表12]
样品 Br(T) HcJ(kA/m)
57 - -
58 1.41 1360
59 1.41 1360
60 1.41 1360
61 1.41 1280
62 1.41 1250
63 1.41 1150
64 1.41 1100
（实验例7）（将Nd置换为Pr、将Dy置换为Tb）
除了表13记载的条件以外，按照与实验例1相同的条件、方法制作R－T－B类烧结磁铁。表13的样品65至样品68的Br、HcJ的值如表14所示。
将样品40的RH扩散源中的Nd全部置换为Pr时（样品65），由RH扩散工序得到的矫顽力提高效果与样品40相同。
将样品41的RH扩散源中的Nd的一部分置换为Pr时（样品66），由RH扩散工序得到的矫顽力提高效果与样品41相同。
将样品40的RH扩散源中的Dy的一部分置换为Tb时（样品67），通过置换为Tb，与样品40相比，HcJ提高。
将样品40的RH扩散源中的Dy全部置换为Tb时（样品68），通过置换为Tb，与样品40相比，HcJ进一步提高。
[表13]
[表14]
样品 Br(T) HcJ(kA/m)
65 1.41 1410
66 1.41 1410
67 1.41 1580
68 1.41 1720
（实验例8）（RH扩散处理容器的圆周速度的影响）
除了表15记载的条件以外，按照与实验例1相同的条件、方法制作R－T－B类烧结磁铁。
关于RH扩散时的RH扩散处理容器的圆周速度的影响，如表15所示改变圆周速度进行RH扩散处理时，在920℃的RH扩散工序中，即使将圆周速度在0.01m／s至0.50m／s之间（样品69至74）改变，对HcJ的提高效果也没有大的影响。表15的样品69至样品74的Br、HcJ的值如表16所示。
[表15]
[表16]
样品 Br(T) HcJ(kA/m)
69 1.41 1400
70 1.41 1400
71 1.41 1400
72 1.41 1400
73 1.41 1400
74 1.41 1400
此外，在本发明的扩散处理中能够进行的加热模式，并不限定于实验例，能够采用其他的各种各样的模式。另外，真空排气也可以进行至扩散处理结束、烧结磁体被充分冷却。
产业上的可利用性
根据本发明，能够制作高Br、高HcJ的R－T－B类烧结磁铁。本发明的烧结磁铁适用于暴露于高温下的混合动力车搭载用电动机等各种电动机和家电产品等。
符号说明
1R－T－B类烧结磁体
2RH扩散源
3不锈钢制的筒（处理室）
4加热器
5盖子
6排气装置

Claims (5)

1.一种RH扩散源，其特征在于：
该RH扩散源为合金，该合金包括：
0.2质量％以上18质量％以下的Nd和Pr中的至少一种；和40质量％以上70质量％以下的Fe，
该合金的其余部分为重稀土元素RH，该重稀土元素RH包括Dy和Tb中的至少一种，
并且所述重稀土元素RH与所述Fe的质量比为RH︰Fe＝3︰2至3︰7。
2.一种R－T－B类烧结磁铁的制造方法，其特征在于，包括：
准备R－T－B类烧结磁体的工序，其中，R为稀土元素，T为以Fe为主的过渡金属元素；
准备RH扩散源的工序，该RH扩散源为合金，该合金包括0.2质量％以上18质量％以下的Nd和Pr中的至少一种和40质量％以上70质量％以下的Fe，该合金的其余部分为重稀土元素RH，该重稀土元素RH包括Dy和Tb中的至少一种，并且所述重稀土元素RH与所述Fe的质量比为RH︰Fe＝3︰2至3︰7；和
RH扩散工序，将所述R－T－B类烧结磁体和所述RH扩散源以能够相对移动并且能够接近或接触的方式装入处理室内，在使所述R－T－B类烧结磁体和所述RH扩散源在所述处理室内连续地或断续地移动的同时，将所述R－T－B类烧结磁体和所述RH扩散源加热到700℃以上1000℃以下的处理温度。
3.如权利要求2所述的R－T－B类烧结磁铁的制造方法，其特征在于：
所述RH扩散工序中，通过旋转、摇动和振动中的至少1个，使所述R－T－B类烧结磁体和所述RH扩散源在所述处理室内连续地或断续地移动。
4.如权利要求2所述的R－T－B类烧结磁铁的制造方法，其特征在于：
所述RH扩散工序中的所述处理温度为800℃以上1000℃以下。
5.如权利要求4所述的R－T－B类烧结磁铁的制造方法，其特征在于：
所述RH扩散工序中的所述处理温度为850℃以上1000℃以下。
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Application publication date: 20140219

Assignee: Hitachi metal ring Ci material (Nantong) Co. Ltd.

Assignor: Hitachi Metals

Contract record no.: 2017990000034

Denomination of invention: RH diffusion source and method for producing R-T-B type sintered magnet using the same

Granted publication date: 20160120

License type: Common License

Record date: 20170209

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Correction item: A transferee of the entry into force of the contract

Correct: Hitachi metal ring magnets (Nantong) Co. Ltd.

False: Hitachi metal ring Ci material (Nantong) Co. Ltd.

Number: 11

Volume: 33