CN107665769B - R-t-b系烧结磁体的制造方法 - Google Patents

R-t-b系烧结磁体的制造方法 Download PDF

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Abstract

提供HcJ的温度系数被改善、高温时HcJ的降低少且能够得到高HcJ的R‑T‑B系烧结磁体的制造方法。包括：准备含有R29.5～35.0质量％、B0.80～0.90质量％、Ga0.1～0.8质量％、M0～2质量％、剩余部分T和不可避免的杂质的R‑T‑B系烧结磁体原材料的工序；实施第一RH扩散处理的工序；实施以750℃以上且低于1000℃且比第一RH扩散处理的温度低的温度加热的第二RH扩散处理的工序；实施以730℃以上850℃以下且比第二RH扩散处理的温度低的温度加热后，以5℃/分钟以上的冷却速度冷却到300℃的高温热处理的工序；和实施以440℃以上550℃以下的温度加热的低温热处理的工序。

Description

R-T-B系烧结磁体的制造方法
技术领域
本发明涉及R-T-B系烧结磁体的制造方法。
背景技术
R-T-B系烧结磁体(R为稀土元素中的至少一种，必须含有Nd和Pr的至少一者，T为过渡金属元素中的至少一种，必须含有Fe)由包含具有R2T14B型晶体结构的化合物的主相和位于该主相的晶界部分的晶界相构成，已知是永磁体中性能最高的磁体。
因此，被用于硬盘驱动器的音圈电机(VCM)、电动汽车(EV、HV、PHV)用电机、产业机器用电机等各种电机、家电制品等多种多样的用途。
但是，R-T-B系烧结磁体一旦达到高温，则矫顽力HcJ(以下，有时简称为“HcJ”)降低，存在发生不可逆热退磁的问题。因此，在如电动汽车用电机那样，在工作中达到100℃～160℃那样的高温的用途中使用R-T-B系烧结磁体的情况下，在工作中HcJ降低，有可能得不到电机的稳定工作。因此，要求高温下的HcJ的降低少，即，R-T-B系烧结磁体的HcJ的温度系数的改善(减小HcJ的温度系数的绝对值)。
专利文献1中记载了通过将R1(不包括Y、Ce的稀土元素的至少一种)-T-B系结晶层与(Y、Ce)-T-B系结晶层叠层，来改善HcJ的温度系数。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014-216462
发明内容
发明所要解决的课题
但是，在专利文献1所记载的方法中，由于必须通过溅射等将R1-T-B系结晶层与(Y、Ce)-T-B系结晶层叠层，所以不仅耗费成本，而且批量生产困难。另外，由于含有(Y、Ce)-T-B系结晶层，所以无法避免各向异性磁场的降低，无法得到高的HcJ。
本发明的实施方式提供HcJ的温度系数被改善、高温时HcJ的降低少、且能够得到高的HcJ的R-T-B系烧结磁体的制造方法。
用于解决课题的方法
作为本发明的不限定的例示的R-T-B系烧结磁体的制造方法，包括：准备R-T-B系烧结磁体原材料的工序，上述R-T-B系烧结磁体原材料含有R：29.5质量％以上35.0质量％以下(R为稀土元素的至少一种，必须含有Nd和Pr的至少一者)、B：0.80质量％以上0.90质量％以下、Ga：0.1质量％以上0.8质量％以下、M：0质量％以上2质量％以下(M为Cu、Al、Nb、Zr的至少一种)、剩余部分T(T为过渡金属元素的至少一种，必须含有Fe，Fe的10％以下能够被Co置换)和不可避免的杂质；实施第一RH扩散处理的工序，上述第一RH扩散处理将含有重稀土元素RH(RH为Dy和Tb的至少一种)的RH扩散源和上述R-T-B系烧结磁体原材料配置在处理容器内，以760℃以上1000℃以下的温度进行加热；实施第二RH扩散处理的工序，上述第二RH扩散处理以750℃以上且低于1000℃并且比上述第一RH扩散处理的温度低的温度对上述第一RH扩散处理后的R-T-B系烧结磁体原材料进行加热；实施高温热处理的工序，上述高温热处理以730℃以上850℃以下且比上述第二RH扩散处理的温度低的温度对上述第二RH扩散处理后的R-T-B系烧结磁体进行加热后，以5℃/分钟以上的冷却速度冷却到300℃；和实施低温热处理的工序，上述低温热处理以440℃以上550℃以下的温度对高温热处理后的R-T-B系烧结磁体进行加热。
在某个实施方式中，上述R-T-B系烧结磁体原材料的M必须含有Cu，Cu的含量为0.05质量％以上0.30质量％以下。
在某个实施方式中，R-T-B系烧结磁体原材料中的R的含量为30.0质量％以上34.0质量％以下。
在某个实施方式中，R-T-B系烧结磁体原材料中的B的含量为0.82质量％以上0.88质量％以下。
在某个实施方式中，R-T-B系烧结磁体原材料中的Ga的含量为0.2质量％以上0.8质量％以下。
在某个实施方式中，上述实施高温热处理的工序中的冷却速度为15℃/分钟以上。
发明的效果
根据本发明的实施方式，能够提供HcJ的温度系数被改善、高温时HcJ的降低少、且能够得到高的HcJ的R-T-B系烧结磁体的制造方法。
具体实施方式
本发明的发明人发现：对特定组成的R-T-B系烧结磁体原材料，实施使重稀土元素RH从RH扩散源扩散到R-T-B系烧结磁体原材料的第一RH扩散处理后，实施以比上述第一RH扩散处理的温度低的温度进行加热的第二RH扩散处理，进一步实施加热到比上述第二RH扩散处理的温度低的730℃以上850℃以下的温度后、以5℃/分钟以上冷却到300℃的高温热处理后，实施加热到440℃以上550℃以下的温度的低温热处理，由此，可以得到R-T-B系烧结磁体的HcJ的温度系数被改善例如在140℃这样的高温时HcJ的降低少、表现高的HcJ的R-T-B系烧结磁体。
以下，说明本发明的R-T-B系烧结磁体的制造方法中的各工序的详细内容。此外，在本发明中，将第二RH扩散处理前和第二RH扩散处理中的R-T-B系烧结磁体称为“R-T-B系烧结磁体原材料”，将第二RH扩散热处理后的R-T-B系烧结磁体简称为“R-T-B系烧结磁体”。
[准备R-T-B系烧结磁体原材料的工序]
以R-T-B系烧结磁体原材料成为以下详述的特定组成的方式准备各个元素的金属或合金(熔化原料)，利用薄带连铸(strip casting)法等制作薄片状的原料合金。接着，由上述薄片状的原料合金制作合金粉末。然后，将合金粉末成型，得到成型体。通过对所得到的成型体进行烧结，准备R-T-B系烧结磁体原材料。
合金粉末的制作、合金粉末的成型和成型体的烧结作为一例如下进行。
对由薄带连铸法等得到的薄片状的原料合金进行氢粉碎，得到例如1.0mm以下的粗粉碎粉。接着，在不活泼气体中利用喷射磨等将粗粉碎粉进行微粉碎，得到例如粒径D50(由利用气流分散式激光衍射法的测定得到的体积中心值(体积基准中位径))为3～5μm的微粉碎粉(合金粉末)。合金粉末可以使用1种合金粉末(单合金粉末)，也可以使用通过混合2种以上合金粉末而得到合金粉末(混合合金粉末)的所谓的2合金法，采用公知的方法等，以成为本发明的实施方式的组成的方式制作合金粉末。可以在喷射磨粉碎前的粗粉碎粉、喷射磨粉碎中和喷射磨粉碎后的合金粉末中添加作为助剂的公知的润滑剂。
接着，将所得到的合金粉末在磁场中成型，得到成型体。成型可以利用包括在模具的模腔内插入干燥的合金粉末、进行成型的干式成型法，以及在模具的模腔内注入含有合金粉末的浆料、一边排出浆料的分散介质一边将合金粉末成型的湿式成型法的公知的任意的成型方法。
通过将成型体烧结，得到R-T-B系烧结磁体原材料。成型体的烧结能够使用公知的方法。此外，为了防止由烧结时的气氛造成的氧化，优选烧结在真空气氛中或不活泼气体气氛中进行。不活泼气体例如优选使用氦或氩等。
接着，对R-T-B系烧结磁体原材料的组成进行说明。R-T-B系烧结磁体原材料含有：
R：29.5质量％以上35.0质量％以下(R为稀土元素的至少一种，必须含有Nd和Pr的至少一者)、
B：0.80质量％以上0.90质量％以下、
Ga：0.1质量％以上0.8质量％以下、
M：0质量％以上2质量％以下(M为Cu、Al、Nb、Zr的至少一种)、
剩余部分T(T为过渡金属元素的至少一种，必须含有Fe，Fe的10％以下能够被Co置换)和不可避免的杂质。
通过将R量、B量、Ga量分别设为如上所述的特定范围，进行实施后述的第一RH扩散处理的工序、实施第二RH扩散处理的工序、实施高温热处理的工序、实施低温热处理的工序，能够得到HcJ的温度系数被改善、高温时HcJ的降低少且表现高的HcJ的R-T-B系烧结磁体。
R为稀土元素中的至少一种，必须含有Nd和Pr的至少一者。可以还含有少量的Dy、Tb、Gd和Ho中的至少一种，其含量优选为R-T-B系烧结磁体全体的5质量％以下。R的含量为29.5质量％以上35.0质量％以下。如果R低于29.5质量％，则烧结时的致密化有可能困难，如果超过35.0质量％，则主相比率降低，有可能无法得到高的Br。R的含量优选为30.0质量％以上34.0质量％以下。这是因为能够得到更高的Br。
B的含量为0.80质量％以上0.90质量％以下。如果B低于0.80质量％，则生成R2T17相，而得不到高的HcJ，如果超过0.90质量％，则即使将实施后述的第一RH扩散处理的工序、实施第二RH扩散处理的工序、实施高温热处理的工序、实施低温热处理的工序全部进行，也无法改善HcJ的温度系数，另外，高温时无法得到高的HcJ。B的含量优选为0.82质量％以上0.88质量％以下。这是因为能够进一步改善温度系数。
Ga的含量为0.1质量％以上0.8质量％以下。通过将R、B设在上述范围内，进而将Ga的含量设为0.1质量％以上0.8质量％以下，能够在位于主相的晶界部分的晶界相生成R-T-Ga相和R-Ga相而得到高的HcJ。其中，R-T-Ga相包含R：15质量％以上65质量％以下、T：20质量％以上80质量％以下、Ga：2质量％以上20质量％以下，可以列举例如具有La6Co11Ga3型晶体结构的R6Fe13Ga化合物。此外，R-T-Ga相可以含有上述的R、T和Ga以外的其他元素，可以列举例如选自Al和Cu等中的1种以上的元素。另外，R-Ga相含有R70质量％以上95质量％以下、Ga5质量％以上30质量％以下、Fe20质量％以下(包括0)，可以列举例如R3Ga化合物。
如果Ga的含量低于0.1质量％，则R-T-Ga相和R-Ga相的生成量过少，有可能得不到高的HcJ，如果超过0.8质量％，则存在不需要的Ga，有可能主相比率降低而Br降低。Ga的含量优选为0.2质量％以上0.8质量％以下。这是因为高温时能够得到较高的HcJ。
M为Cu、A1、Nb、Zr的至少一种，即使为0质量％，也能够发挥由本发明的实施方式带来的效果，但Cu、Al、Nb、Zr的合计能够含有2质量％以下。通过含有Cu、Al，能够使HcJ提高。另外，通过含有Nb、Zr，能够抑制烧结时的晶粒的异常晶粒生长。优选M必须含有Cu，含有0.05质量％以上0.30质量％以下的Cu。这是因为通过含有0.05质量％以上0.30质量％以下的Cu，能够使HcJ进一步提高。
剩余部分T为过渡金属元素的至少一种，必须含有Fe，Fe的10％以下能够被Co置换。通过含有Co，能够提高耐蚀性，但如果Co的置换量超过Fe的10％，则有可能得不到高的Br。
此外，R-T-B系烧结磁体原材料还可以含有作为钕镨合金(Nd-Pr)、电解铁、硼铁合金等所通常含有的不可避免的杂质的Cr、Mn、Si、La、Ce、Sm、Ca、Mg等。另外，作为制造工序中的不可避免的杂质，可以含有O(氧)、N(氮)、C(碳)等。此外，除不可避免的杂质以外，还可以含有少量的Ti、V、Ni、Mo、Hf、Ta、W等。
[实施第一RH扩散处理的工序]
将包含重稀土元素RH(Dy和Tb的至少一者)的RH扩散源和上述R-T-B系烧结磁体原材料配置在处理容器内，以760℃以上1000℃以下对上述RH扩散源和上述R-T-B系烧结磁体原材料进行加热，由此对R-T-B系烧结磁石原材料实施使重稀土元素RH扩散的第一RH扩散工序。
如果加热的温度低于760℃，则重稀土元素RH向R-T-B系烧结磁体原材料的供给量过少，有可能得不到高的HcJ，如果超过1000℃，则有可能Br大幅降低。加热时间优选为5分钟以上500分钟以下。此外，R-T-B系烧结磁体原材料也可以在进行了研削等机械加工后进行RH扩散工序。
实施第一RH扩散处理的工序也可以使用如下的已知的方法：将重稀土元素RH从R-T-B系烧结磁体原材料的表面扩散，在由具有R2T14B型结晶结构的化合物构成的晶粒的外壳部能够将重稀土元素RH浓化。作为已知的方法例如例示以下详述的参考文献1～3所记载的方法。
(1)参考文献1：WO2007/102391号公报中记载的方法。
参考文献1中记载的方法为如下方法：将R-T-B系烧结磁体原材料与含有Dy和Tb的至少一者的RH扩散源隔着Nb制的网等离开配置，将R-T-B系烧结磁石原材料和RH扩散源加热到规定温度，由此从上述RH扩散源将Dy和Tb的至少一者供给到R-T-B系烧结磁体原材料的表面，并使其扩散到内部。R-T-B系烧结磁体原材料的加热温度和RH扩散源的加热温度实质上相同。
在使用参考文献1中记载的方法的情况下，RH扩散源例如为选自Dy金属、DyFe合金、Tb金属、TbFe合金等中的1种以上。RH扩散源的形状例如为板状、球状等任意形状，大小也没有特别限定。
加热R-T-B系烧结磁体原材料和RH扩散源的温度分别为例如760℃以上1000℃以下，优选为850℃以上1000℃以下。另外，处理容器内的气氛气体的压力优选为10-5Pa以上500Pa以下。此外，参考文献1中的“气氛气体”包括真空或不活泼气体。另外，“不活泼气体”例如为氩(Ar)等稀有气体，但不与烧结体、重稀土元素供给源进行化学反应的气体(例如、氮气)也包括在“不活泼气体”中。
(2)参考文献2：WO2012/008426号公报中记载的方法。
参考文献2中记载的方法为如下方法：将R-T-B系烧结磁体原材料和RH扩散源以能够相对移动且能够接近或接触的方式插入处理容器内，一边使R-T-B系烧结磁体原材料和RH扩散源在处理容器内连续或断续地移动，一边加热R-T-B系烧结磁体原材料和RH扩散源，由此使Dy和Tb的至少一者从RH扩散源扩散到R-T-B系烧结磁体原材料。R-T-B系烧结磁体原材料的加热温度和RH扩散源的加热温度实质上相同。
在使用参考文献2中记载的方法的情况下，RH扩散源为含有重稀土元素RH(Dy、Tb等)和30质量％以上80质量％以下的Fe的合金，其形态例如为球状、线状、板状、块状、粉末等任意形状。在具有球形形状的情况下，其直径例如优选设定为数百μm～数十mm。粉末的的情况下，其粒径例如优选设定为5mm以下的范围。此外，优选除了RH扩散源和R-T-B系烧结磁体原材料以外，还将搅拌辅助部件装入处理容器内。搅拌辅助部件发挥如下作用：促进RH扩散源与R-T-B系烧结磁体原材料的接触，还将暂时附着于搅拌辅助部件的重稀土元素RH间接地供给R-T-B系烧结磁体原材料。此外，搅拌辅助部件还具有防止处理容器内R-T-B系烧结磁体原材料彼此的接触造成的缺损的作用。搅拌辅助部件可以列举直径数百μm至数十mm的球状、圆柱状等。搅拌辅助部件优选由在RH扩散工序中即使与R-T-B系烧结磁体原材料和RH扩散源接触也难以反应的材料形成，可以列举例如氧化锆、氮化硅、碳化硅等。
加热R-T-B系烧结磁体原材料和RH扩散源的温度优选超过850℃且1000℃以下。另外，处理容器内的气氛气体的压力能够在大气压以下实施，例如能够设定在0.001Pa至大气压的范围内。
(3)参考文献3：WO2006/043348号公报中记载的方法。
参考文献3中记载的方法为如下方法：针对RH扩散源，在使其存在于R-T-B系烧结磁体原材料的表面的状态下以比烧结温度低的温度进行加热，由此使Dy和Tb的至少一者从上述RH扩散源扩散到R-T-B系烧结磁体原材料。
在使用参考文献3所记载的方法的情况下，RH扩散源优选R的氧化物、氟化物、氧氟化物等。RH扩散源优选为颗粒状，其平均粒径优选为100μm以下。
作为使RH扩散源存在于R-T-B系烧结磁体原材料的表面的方法，可以列举例如将颗粒状的RH扩散源直接喷在R-T-B系烧结磁体原材料的表面的方法；将RH扩散源溶解在溶剂中，将得到的溶液涂布在R-T-B系烧结磁体原材料的表面的方法；使RH扩散源分散在分散介质中，将得到的浆料涂布在R-T-B系烧结磁体原材料的表面的方法等。作为用于浆料的分散介质，可以列举例如醇、醛、乙醇、酮等。
加热R-T-B系烧结磁体原材料和RH扩散源的温度为烧结温度以下，具体优选为900℃。如果为比烧结温度高的温度，则有时R-T-B系烧结磁体原材料的组织变质、得不到高的磁特性或有时R-T-B系烧结磁体原材料引起热变形。另外，处理容器内的气氛气体的压力优选为大气压以下。
[实施第二RH扩散处理的工序]
对于上述第一RH扩散处理后的R-T-B系烧结磁体原材料，实施以750℃以上且低于1000℃并且比上述第一RH扩散处理的温度低的温度进行加热的第二RH扩散处理。通过实施第二RH扩散处理，能够比第一RH扩散处理抑制从RH扩散源的重稀土元素RH的扩散，并能够使重稀土元素RH扩散到R-T-B系烧结磁体原材料的内部(不仅在磁体原材料的表面附近而且向中心方向扩散)，能够得到高的HcJ。第二RH扩散处理的温度设定得比第一RH扩散处理中的R-T-B系烧结磁体原材料的加热温度低。例如，在第一RH扩散处理中以900℃加热R-T-B系烧结磁体原材料的情况下，第二RH扩散处理以低于900℃的温度对R-T-B系烧结磁体原材料进行加热。优选设定为比第一RH扩散处理的温度低10℃以上进行加热。通过进行第二RH扩散处理，能够使在第一RH扩散处理时供给到R-T-B系烧结磁体原材料的表面附近的重稀土元素RH通过晶界而扩散到R-T-B系烧结磁体原材料的深处(中心部分)。如果第二RH扩散处理中的加热R-T-B系烧结磁体原材料的温度超过第一RH扩散处理的温度，则有可能在R-T-B系烧结磁体原材料的表面附近重稀土元素RH扩散到主相晶粒的中心部而Br降低。另外，如果第二RH扩散处理的温度低于750℃，则重稀土元素RH无法扩散到R-T-B系烧结磁体原材料的深处，而有可能得不到高的HcJ，如果为1000℃以上，就超过第一RH扩散处理的温度，如上所述Br有可能降低。第二RH扩散处理的压力可以设定为200Pa以上2kPa以下。由此，几乎没有来自RH扩散源的重稀土元素RH的供给，仅进行向R-T-B系烧结磁体原材料内部的扩散。加热时间优选为5分钟以上300分钟以下。
[实施高温热处理的工序]
对上述第二RH扩散处理后的R-T-B系烧结磁体，实施以730℃以上850℃以下且低于上述第二RH供给扩散处理的温度(比第二RH扩散处理中的R-T-B系烧结磁体原材料的加热温度低)的温度进行加热后、以5℃/分钟以上的冷却速度冷却到300℃的高温热处理。通过实施上述第一RH扩散处理和第二RH扩散处理、进而进行上述高温热处理和后述的低温热处理的两者，能够改善温度系数，高温时得到高的HcJ。
加热时间优选为5分钟以上500分钟以下。此外，本发明的实施方式的实施高温热处理的工序加热到730℃以上850℃以下的温度后，以5℃/分钟以上的冷却速度冷却到300℃。如果冷却速度低于5℃/分钟，则温度系数无法被改善，高温时得不到高的HcJ。此外，如果不冷却到比后述的低温热处理的温度充分低的温度的300℃，则温度系数无法被改善，高温时得不到高的HcJ。冷却速度为5℃/分钟以上即可，冷却速度也可以变动。例如，在刚开始冷却后以40℃/分钟左右的冷却速度冷却，随着接近300℃，可以改变为35℃/分钟、30℃/分钟等的冷却速度。另外，优选上述实施高温热处理的工序的冷却速度为15℃/分钟以上，冷却到300℃。这是因为能够进一步改善温度系数。
[实施低温热处理的工序]
对高温热处理后的R-T-B系烧结磁体，实施加热到440℃以上550℃以下的温度的低温热处理。在低温热处理工序的温度低于440℃的情况下，无法生成R-T-Ga相，有可能得不到高的HcJ，如果超过550℃，则有可能高温时无法得到高的HcJ。实施低温热处理的工序的温度优选为480℃以上550℃以下。加热时间优选为5分钟以上500分钟以下。另外，加热到440℃以上550℃以下后的冷却速度没有特别限制。
上述实施第一RH扩散处理的工序、实施第二RH扩散处理工序的工序、实施高温热处理的工序和实施低温热处理的工序既可以分别进行，也可以连续进行。例如，可以在进行了实施第一RH扩散处理的工序和实施第二RH扩散处理的工序之后，接着进行实施高温热处理的工序。进而在实施高温热处理的工序后，对冷却到300℃的R-T-B系烧结磁体加热到440℃以上550℃以下，由此即使接着实施高温热处理的工序，进行实施低温热处理的工序，也能够发挥本发明的实施方式的效果。
为了对所得到的R-T-B系烧结磁体调整磁体尺寸，也可以实施研削等机械加工。此时，实施高温热处理的工序和实施低温热处理的工序既可以在机械加工前，也可以在机械加工后。此外，也可以对所得到的R-T-B系烧结磁体施加表面处理。表面处理可以为已知的表面处理，例如能够进行Al蒸镀、电镀Ni、树脂涂装等表面处理。
实施例
利用实施例详细说明本发明，但本发明不限于这些例子。
<实验例1>
使用镨钕合金、Nd金属、Pr金属、硼铁合金、电解Co、Al金属、Cu金属、Ga金属、锆铁合金和电解铁(金属的纯度均为99％以上)，以R-T-B系烧结磁体原材料约成为表1的组成的方式，配合各金属和合金，将这些原料熔化，利用薄带连铸法进行铸造，得到厚度0.2～0.4mm的薄片状的原料合金。将所得到的薄片状的原料合金进行氢粉碎后，实施在真空中加热到550℃并进行冷却的脱氢处理，得到粗粉碎粉。然后，在所得到的粗粉碎粉中，相对于粗粉碎粉100质量％添加0.04质量％的硬脂酸锌作为润滑剂并进行混合后，使用喷射磨装置，在氮气流中进行干式粉碎，得到粒径D50为4μm的微粉碎粉(合金粉末)。此外，粒径D50为由利用气流分散式的激光衍射法得到的体积基准中位径。
在上述合金粉末中添加相对于合金粉末100质量％为0.05质量％的硬脂酸锌作为润滑剂并混合后，在磁场中成型，得到成型体。成型装置使用磁场施加方向与加压方向正交的所谓直角磁场成型装置(横磁场成型装置)。将所得到的成型体根据组成在真空中以1070℃～1090℃保持4小时进行烧结，得到R-T-B系烧结磁体原材料。R-T-B系烧结磁体原材料的密度为7.5Mg/m3以上。将所得到的R-T-B系烧结磁体原材料的成分的分析结果表示在表1中。此外，表1中的各成分利用高频感应耦合等离子体发光分光分析法(ICP-OES)进行测定。另外，O(氧量)利用通过气体熔融-红外线吸收法的气体分析装置测定，N(氮量)利用通过气体熔融-热传导法的气体分析装置测定，C(碳量)利用通过燃烧-红外线吸收法的气体分析装置测定。如表1所示，试样No.1～3、4～6、7～9各自除了B量不同以外基本为相同组成。
表1
Figure BDA0001361921100000121
接着，对所得到的R-T-B系烧结磁体原材料进行实施第一RH扩散处理的工序。作为RH扩散源，准备包含60质量％的Dy的多个DyFe合金。上述DyFe合金为1.5mm～2.5mm。另外，作为搅拌辅助部件，准备多个直径5mm的氧化锆的球。
将所得到的R-T-B系烧结磁体原材料、RH扩散源和搅拌辅助部件装入处理容器内，将处理室内真空排气后导入Ar气体。然后，在对加热处理室内加热的同时使其旋转，进行上述第一RH扩散处理。处理室以每秒0.03m的圆周速度旋转，将RH扩散源和R-T-B系烧结磁体原材料加热到900℃并保持4小时后、冷却到室温。通过上述第一RH扩散处理，在R-T-B系烧结磁体原材料中导入0.4质量％的Dy。对第一RH扩散处理后的R-T-B系烧结磁体原材料，除了将温度设为870℃以外，与第一RH扩散处理同样实施第二RH扩散处理。
接着，对第二RH扩散处理后的R-T-B系烧结磁体进行高温热处理。高温热处理是将R-T-B系烧结磁体加热到800℃并保持2小时后，将R-T-B系烧结磁体冷却到室温。冷却通过在炉内导入氩气，以平均冷却速度15℃/分钟从800℃冷却到300℃。从低于300℃到室温以平均冷却速度2℃/分钟进行冷却。此外，各平均冷却速度(15℃/分钟和2℃/分钟)中的冷却速度偏差(冷却速度的最高值与最低值的差)在2℃/分钟以内。接着，对高温热处理后的R-T-B系烧结磁体进行低温热处理。低温热处理是将高温热处理后的R-T-B系烧结磁体加热到500℃并保持2小时后以20℃/分钟的冷却速度冷却到室温。此外，第一和第二RH扩散处理中的RH扩散源和R-T-B系烧结磁体原材料的加热温度以及高温热处理和低温热处理的加热温度和冷却速度通过在RH扩散源和R-T-B系烧结磁体安装热电偶进行测定。
所得到的R-T-B系烧结磁体的磁特性测定结果表示在表2中。表2中的“HcJ 23℃”是室温(23℃)时的HcJ的值，“Br 140℃”是140℃时的Br的值，“HcJ 140℃”是140℃时的HcJ的值。这些Br、HcJ的值通过对低温热处理工序后的R-T-B系烧结磁体实施机械加工，将样品加工为7mm×7mm×7mm，利用BH示踪器测定。另外，“ΔHcJ”是从“HcJ 23℃”的HcJ的值减去“HcJ140℃”的HcJ的值得到的值，该值越小，则表示高温时HcJ的降低越少。此外，温度系数(β：23～140℃)按照如下求出。
温度系数＝(140℃的HcJ-23℃的HcJ)/23℃的HcJ/(140℃-23℃)×100％
温度系数的绝对值越小，则表示温度系数越被改善。
表2
Figure BDA0001361921100000131
如表2所示，以本发明的组成范围和制造方法制作的试样(No.1、2、4、5、7、8、10～17)的HcJ的温度系数被改善，高温时HcJ的降低减少，且能够得到高的HcJ。例如，试样No.1～3除了B量以外基本为相同组成，但本发明的试样No.1、2与比较例的试样No.3(B量在本发明的范围外)相比，在140℃时得到了高的HcJ。此外，就ΔHcJ和温度系数而言，本发明的试样No.1、2比比较例的试样No.3的值小(关于温度系数为绝对值)。试样No.4～6和7～9也同样。另外，本发明的试样No.10～17虽然没有组成基本相同的比较例，但温度系数的绝对值均为0.54％/℃以下(0.54％/℃～0.52％/℃)，与表2中的比较例试样No.3、6、9(0.57％/℃～0.56％/℃)相比，温度系数的绝对值小。
另外，如表2所示，B的范围优选0.82～0.88质量％(试样No.2、10、11以外的本发明)，温度系数的绝对值(0.53％/℃～0.49％/℃)小。另外，如除Ga以外组成基本相同的试样No.12、15～17所示，Ga的范围优选为0.2～0.8质量％(试样No.12、15、17)，高温(140℃)时可以得到较高的HcJ。
<实验例2>
使用镨钕合金、Nd金属、Pr金属、硼铁合金、电解Co、Al金属、Cu金属、Ga金属、锆铁合金和电解铁(金属的纯度均为99％以上)，以成为与实验例1的试样No.5相同组成的方式配合，以与实验例1相同的方法得到R-T-B系烧结磁体原材料。R-T-B系烧结磁体原材料的密度为7.5Mg/m3以上。另外，所得到的R-T-B系烧结磁体原材料的成分、气体分析结果与实验例1的试样No.5等同。此外，对所得到的R-T-B系烧结磁体原材料，以与实验例1相同的方法，进行实施第一RH扩散处理的工序和实施第二RH扩散处理的工序。
对实施第一RH扩散处理的工序和实施第二RH扩散处理的工序后的R-T-B系烧结磁体，进行以表3所示的条件实施高温热处理的工序，进而对高温热处理后的R-T-B系烧结磁体，进行以表3所示的条件实施低温热处理的工序。表3中的高温热处理和低温热处理的温度(℃)为R-T-B系烧结磁体的加热温度，保持时间(Hr)为上述加热温度的保持时间。冷却速度(℃/分钟)表示在上述保持时间经过后从保持R-T-B系烧结磁体的温度到300℃的平均冷却速度。另外，高温热处理和低温热处理，从低于300℃到室温均以平均冷却速度7℃/分钟进行冷却。其中，平均冷却速度(从保持的温度到300℃以及从低于300℃到室温)的冷却速度偏差(冷却速度的最高值与最低值的差)在2℃/分钟以内。另外，高温热处理和低温热处理的加热温度和冷却速度通过对R-T-B系烧结磁体安装热电偶来测定。对低温热处理后的R-T-B系烧结磁体实施机械加工，以与实验例1同样的方法，测定“HcJ 23℃”、“Br 140℃”、“HcJ 140℃”，与实验例1同样求出“ΔHcJ”和温度系数。将测定结果表示在表4中。
表3
Figure BDA0001361921100000151
表4
Figure BDA0001361921100000152
如表4所示，进行将R-T-B系烧结磁体原材料加热到730℃以上850℃以下的温度后、以5℃/分钟以上冷却到300℃的高温热处理，并进行将高温热处理后的R-T-B系烧结磁体加热到440℃以上550℃以下的温度的低温热处理的实施例(表4中的本发明)与比较例相比，在140℃均得到高的HcJ，此外，温度系数的绝对值都小。相对于此，高温热处理的温度在本发明的范围外的试样No.31、实施高温热处理的工序中的冷却速度在本发明的范围外的试样No.26和低温热处理的温度在本发明的范围外的试样No.30与本发明相比，HcJ的温度系数的绝对值大，进而高温时得不到高的HcJ。另外，如表4所示，实施高温热处理的工序中的冷却速度优选为15℃/分钟以上(试样No.23以外的本发明)，温度系数的绝对值(0.53％/℃～0.52％/℃)小。

Claims (6)

1.一种R-T-B系烧结磁体的制造方法，其特征在于，包括：
准备R-T-B系烧结磁体原材料的工序，所述R-T-B系烧结磁体原材料含有：
R：29.5质量％以上35.0质量％以下、
B：0.80质量％以上0.90质量％以下、
Ga：0.1质量％以上0.8质量％以下、
M：0质量％以上2质量％以下、
剩余部分T和不可避免的杂质，
其中，R为稀土元素的至少一种，必须含有Nd和Pr的至少一者，M为Cu、Al、Nb、Zr的至少一种，T为过渡金属元素的至少一种，必须含有Fe，Fe的10％以下能够被Co置换；
实施第一RH扩散处理的工序，所述第一RH扩散处理将包含重稀土元素RH的RH扩散源和所述R-T-B系烧结磁体原材料配置在处理容器内，以760℃以上1000℃以下的温度对所述RH扩散源和所述R-T-B系烧结磁体原材料进行加热，其中，RH为Dy和Tb的至少一种；
实施第二RH扩散处理的工序，所述第二RH扩散处理以750℃以上且低于1000℃并且比所述第一RH扩散处理的温度低的温度对所述第一RH扩散处理后的R-T-B系烧结磁体原材料进行加热；
实施高温热处理的工序，所述高温热处理以730℃以上850℃以下并且比所述第二RH扩散处理的温度低的温度对所述第二RH扩散处理后的R-T-B系烧结磁体进行加热后，以5℃/分钟以上的冷却速度冷却到300℃；和
实施低温热处理的工序，所述低温热处理以440℃以上550℃以下的温度对高温热处理后的R-T-B系烧结磁体进行加热。
2.如权利要求1所述的R-T-B系烧结磁体的制造方法，其特征在于：所述R-T-B系烧结磁体原材料的M必须含有Cu，Cu的含量为0.05质量％以上0.30质量％以下。
3.如权利要求1或2所述的R-T-B系烧结磁体的制造方法，其特征在于：
所述R-T-B系烧结磁体原材料中的R的含量为30.0质量％以上34.0质量％以下。
4.如权利要求1或2所述的R-T-B系烧结磁体的制造方法，其特征在于：
所述R-T-B系烧结磁体原材料中的B的含量为0.82质量％以上0.88质量％以下。
5.如权利要求1或2所述的R-T-B系烧结磁体的制造方法，其特征在于：
所述R-T-B系烧结磁体原材料中的Ga的含量为0.2质量％以上0.8质量％以下。
6.如权利要求1或2所述的R-T-B系烧结磁体的制造方法，其特征在于：
所述实施高温热处理的工序中的冷却速度为15℃/分钟以上。
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