CN118262986A - R-t-b系永久磁铁 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种R‑T‑B系永久磁铁，其含有稀土元素、过渡金属元素、硼及M。作为稀土元素至少含有Nd及Pr。M为选自Al、Cu、Ga及Zr中的1种以上。将稀土元素的含量设为TRE，将Pr的含量除以TRE得到的值设为Pr/TRE，TRE为29.00质量％以上31.00质量％以下，重稀土元素的含量为0质量％以上0.20质量％以下，Pr/TRE为0.30以上0.50以下，硼的含量为0.90质量％以上1.00质量％以下，碳的含量为0质量％以上0.10质量％以下，氧的含量为0质量％以上0.15质量％以下，氮的含量为0质量％以上0.15质量％以下，M的含量为0.30质量％以上1.50质量％以下。

Description

R-T-B系永久磁铁
技术领域
本发明涉及一种R-T-B系永久磁铁。
背景技术
在专利文献1中记载有与R-T-B系烧结磁铁的制造方法相关的发明。特别是记载有使重稀土元素RH相对于R-T-B系烧结磁铁原材料扩散的方法。
在专利文献2中记载有与稀土磁铁相关的发明。特别是记载有由二颗粒晶界相具有与铁磁性体不同的磁性的相、例如R6T13M相构成的稀土类磁铁。
在专利文献3中记载有与各向异性稀土类磁铁的制造方法相关的发明。特别是记载有将非晶质组织的骤冷薄带烧结，接着通过热加工时的加热进行结晶化，并且进行各向异性化的制造方法。
在专利文献4中记载有与R-T-B系烧结磁铁的制造方法相关的发明。特别是记载有一种磁铁的制造方法，其特征在于，将Pr的含量设为R整体的75质量％以上，且根据Pr相对于R的比例延长烧结时间。通过该制造方法得到的磁铁在低温下具有较高的Br，并且在室温下具有较高的Hk/HcJ。此外，专利文献4中的低温为-180℃±20℃。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2016/121790号
专利文献2：日本特开2014-209546号公报
专利文献3：日本特开2012-23190号公报
专利文献4：日本特开2021-155782号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
本发明的例示性的实施方式的目的在于，提供一种平衡性良好地提高室温下的剩余磁通密度(Br)和室温下的矫顽力(HcJ)，且矩形比(Hk/HcJ)高的R-T-B系永久磁铁。
以下，如果没有特别说明，则磁特性设为室温(23.0℃±1.0℃)下的磁特性。
用于解决技术问题的技术方案
本发明的例示性的实施方式的R-T-B系永久磁铁是含有稀土元素、过渡金属元素、硼及M的R-T-B系永久磁铁，其中，
作为所述稀土元素至少含有Nd及Pr，
作为所述过渡金属元素至少含有Fe、或者至少含有Fe及Co，
M为选自Al、Cu、Ga及Zr中的1种以上，
将以质量基准计的所述稀土元素的含量设为TRE，将以质量基准计的Pr的含量除以TRE得到的值设为Pr/TRE，
TRE为29.00质量％以上31.00质量％以下，
重稀土元素的含量为0质量％以上0.20质量％以下，
Pr/TRE为0.30以上0.50以下，
硼的含量为0.90质量％以上1.00质量％以下，
碳的含量为0质量％以上0.10质量％以下，
氧的含量为0质量％以上0.15质量％以下，
氮的含量为0质量％以上0.15质量％以下，
M的含量为0.30质量％以上1.50质量％以下。
也可以是，将以质量基准计的Pr的含量除以以质量基准计的碳的含量得到的值设为Pr/C，Pr/C为100以上。
也可以是，Cu含量为0质量％以上0.20质量％以下。
也可以是，硼和碳的合计含量为0.93质量％以上1.07质量％以下。
也可以是，M的含量为0.50质量％以上1.00质量％以下。
具体实施方式
以下，说明本发明的实施方式。
R-T-B系永久磁铁的R表示稀土元素，T表示过渡金属元素，B表示硼。稀土元素表示钪(Sc)、钇(Y)及镧系元素。T也可以表示铁族元素。即，T也可以表示选自铁(Fe)、钴(Co)及镍(Ni)中的1种以上。R-T-B系永久磁铁包含具有R2T14B型的结晶结构的主相颗粒。R2T14B型的结晶结构中所含的硼的一部分也可以被置换成碳。此外，在“R-T-B系永久磁铁”、“R2T14B型的结晶结构”的情况下，在过渡金属元素T中不包含稀土元素R。
本实施方式的R-T-B系永久磁铁至少含有稀土元素、过渡金属元素、硼及M。本实施方式的R-T-B系永久磁铁至少含有钕(Nd)及镨(Pr)作为稀土元素。本实施方式的R-T-B系永久磁铁至少含有Fe、或者至少含有Fe及Co作为过渡金属元素。M为选自铝(Al)、铜(Cu)、镓(Ga)及锆(Zr)中的1种以上。
以下，对R-T-B系永久磁铁中所含的各成分的含量进行说明，但只要没有特别说明，是将R-T-B系永久磁铁设为100质量％时的含量。将R-T-B系永久磁铁设为100质量％是指将全部元素的含量合计设为100质量％。
将以质量基准计的R-T-B系永久磁铁中的稀土元素的含量设为TRE，TRE为29.00质量％以上31.00质量％以下。也可以为30.00质量％以上31.00质量％以下。在TRE过小的情况下，HcJ降低。在TRE过大的情况下，Br降低。
稀土元素中，将钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)及镥(Lu)设为重稀土元素(RH)，将其它的稀土元素设为轻稀土元素(RL)。
关于R-T-B系永久磁铁中所含的RL的种类，除了至少含有Nd及Pr的方面以外，没有特别限制。Nd及Pr的含量合计没有特别限制。例如，也可以为29.00质量％以上31.00质量％以下。也可以在不大大损害R-T-B系永久磁铁的磁特性的范围内含有其它的RL。具体而言，除Nd及Pr以外的RL的含量也可以合计为0质量％以上0.20质量％以下。
R-T-B系永久磁铁中的RH的含量合计为0质量％以上0.20质量％以下。即，R-T-B系永久磁铁也可以不含有RH。R-T-B系永久磁铁中所含的RH的种类没有特别限制。例如，可以是选自Gd、Tb、Dy及Ho中的1种以上，也可以是选自Tb、Dy及Ho中的1种以上。在RH的含量过多的情况下，Br降低。
将以质量基准计的Pr的含量除以TRE得到的值设为Pr/TRE，R-T-B系永久磁铁中的Pr/TRE为0.30以上0.50以下。即，R-T-B系永久磁铁中所含的稀土元素中的Pr的比例以质量基准计为30％以上50％以下。Pr/TRE也可以为0.40以上0.50以下。在Pr/TRE过小的情况下，HcJ降低。在Pr/TRE过大的情况下，Hk/HcJ容易降低。
R-T-B系永久磁铁至少含有Fe、或者至少含有Fe及Co。R-T-B系磁铁中的Co的含量没有特别限制。例如可以为0质量％以上2.00质量％以下，也可以为1.10质量％以上1.50质量％以下。在Co的含量大于2.00质量％的情况下，原料成本容易增加。特别是从在维持高特性的状态下降低成本的观点来看，Co的含量可以为0质量％以上0.50质量％以下。
R-T-B系永久磁铁中的硼的含量(以下，有时将硼简称为B)为0.90质量％以上1.00质量％以下。也可以为0.90质量％以上0.95质量％以下。在B的含量过少的情况下，Hk/HcJ容易降低。在B的含量过多的情况下，HcJ容易降低。
R-T-B系永久磁铁中的碳的含量(以下，有时将碳简称为C)为0质量％以上0.10质量％以下。即，R-T-B系永久磁铁也可以不含有C。C的含量也可以为0.02质量％以上0.09质量％以下。在制作C的含量少于0.02质量％的R-T-B系永久磁铁的情况下，微粉碎的效率降低。在C的含量过多的情况下，HcJ降低。
R-T-B系永久磁铁中的B和C的合计含量(以下，有时简称为B+C)可以为0.93质量％以上1.07质量％以下，也可以为0.93质量％以上1.02质量％以下。通过B+C在上述范围内，容易进一步提高Br及HcJ。
将以质量基准计的Pr的含量除以以质量基准计的C的含量得到的值设为Pr/C，Pr/C可以为100以上，也可以为150以上。Pr/C没有特别的上限。例如Pr/C可以为600以下，也可以为400以下。通过Pr/C为100以上，容易进一步提高HcJ。
R-T-B系永久磁铁中的氧的含量(以下，有时将氧简称为O)为0质量％以上0.15质量％以下。即，R-T-B系永久磁铁也可以不含有O。O的含量可以为0.04质量％以上0.15质量％以下，也可以为0.04质量％以上0.10质量％以下。在制作O的含量少于0.04质量％的R-T-B系永久磁铁的情况下，制造成本增加。在O的含量过多的情况下，HcJ降低。
R-T-B系永久磁铁中的氮的含量(以下，有时将氮简称为N)为0质量％以上0.15质量％以下。即，R-T-B系永久磁铁也可以不含有N。N的含量可以为0.03质量％以上0.10质量％以下，也可以为0.05质量％以上0.07质量％以下。在制作N的含量少于0.03质量％的R-T-B系永久磁铁的情况下，制造成本增加。在N的含量过多的情况下，HcJ降低。
R-T-B系永久磁铁中的M的含量、即Al、Cu、Ga及Zr的含量合计为0.30质量％以上1.50质量％以下。也可以为0.50质量％以上1.00质量％以下，也可以为0.65质量％以上1.00质量％以下。在M的含量过少的情况下，HcJ降低。
R-T-B系永久磁铁中的Cu的含量可以为0质量％以上0.40质量％以下，也可以为0质量％以上0.20质量％以下，也可以为0.05质量％以上0.20质量％以下，也可以为0.05质量％以上0.19质量％以下。通过Cu的含量为0.20质量％以下，容易提高HcJ，通过为0.19质量％以下，容易进一步提高HcJ。
R-T-B系永久磁铁中的Al的含量可以为0.02质量％以上0.35质量％以下，也可以为0.05质量％以上0.20质量％以下。
R-T-B系永久磁铁中的Zr的含量可以为0质量％以上0.35质量％以下，也可以为0.15质量％以上0.35质量％以下，也可以为0.20质量％以上0.35质量％以下。
Ga的含量可以为0质量％以上0.50质量％以下，也可以为0.20质量％以上0.40质量％以下，也可以为0.25质量％以上0.40质量％以下。
R-T-B系永久磁铁中的Fe的含量没有特别限制。R-T-B系永久磁铁中的Fe的含量也可以为R-T-B系永久磁铁中的实际上的剩余部分。具体而言，除稀土元素、Fe、Co、B、C、O、N及M以外的元素(例如，Nb、Si、Mg、Mn、Zn等)的含量也可以分别为0质量％以上0.05质量％以下。
R-T-B系永久磁铁中的除稀土元素、Fe、Co、B、C、O、N及M以外的元素(例如，Nb、Si、Mg、Mn、Zn等)的含量也可以分别为0质量％以上0.01质量％以下。
R-T-B系永久磁铁中的除稀土元素、Fe、Co、B、C、O、N及M以外的元素的含量合计也可以为0质量％以上0.50质量％以下。
R-T-B系永久磁铁中的除稀土元素、Fe、Co、B及M以外的元素(例如，C、O、N、Nb、Si、Mg、Mn、Zn等)可以在制造后述的R-T-B系永久磁铁时有意地添加，也可以作为来自R-T-B系永久磁铁的原料的杂质而含有。
通过R-T-B系永久磁铁具有上述组成，能够制成平衡性良好地提高室温下的Br和室温下的HcJ，且Hk/HcJ高的R-T-B系永久磁铁。
一般而言，R-T-B系永久磁铁中的Pr/TRE越小，R-T-B系永久磁铁的温度特性越良好，升温时的矫顽力的降低趋于越小。另外，在使用实际上仅由Nd及Pr构成且Pr/TRE为0.20～0.25的程度的钕镨合金作为轻稀土元素的原料的情况下，制造R-T-B系永久磁铁的原料成本容易最小。无论R-T-B系永久磁铁中的Pr/TRE大于或小于钕镨合金中的Pr/TRE，原料成本均容易增大。
本发明人等发现：通过将R-T-B系永久磁铁中的Pr/TRE设为0.30以上0.50以下，且将其它元素的含量设为规定的范围内，可以得到平衡性良好地提高室温下的剩余磁通密度(Br)和室温下的矫顽力(HcJ)，且矩形比(Hk/HcJ)高的R-T-B系永久磁铁。
＜R-T-B系永久磁铁的制造方法＞
以下，对制造本实施方式的R-T-B系永久磁铁的方法的一例进行说明。制造本实施方式的R-T-B系永久磁铁(R-T-B系烧结磁铁)的方法具有以下的工序。此外，以下所示的(g)～(i)的各工序也可以省略。
(a)制作原料合金的合金准备工序；
(b)粉碎原料合金的粉碎工序；
(c)将得到的合金粉末成型的成型工序；
(d)烧结成型体，得到R-T-B系永久磁铁的烧结工序；
(e)对R-T-B系永久磁铁进行时效处理的时效处理工序；
(f)冷却R-T-B系永久磁铁的冷却工序；
(g)对R-T-B系永久磁铁进行加工的加工工序；
(h)使重稀土元素扩散到R-T-B系永久磁铁的晶界的晶界扩散工序；
(i)对R-T-B系永久磁铁进行表面处理的表面处理工序。
[合金准备工序]
首先，准备原料合金(合金准备工序)。以下，作为合金准备方法的一例，对薄带连铸法进行说明，但合金准备方法不限定于薄带连铸法。
首先，准备与原料合金的组成对应的原料金属，在真空或Ar气等惰性气体气氛中熔解所准备的原料金属。然后，将熔解后的原料金属注入金属制的旋转辊，在骤冷后粉碎，由此，制作薄片状的原料合金。此外，在本实施方式中，对单合金法进行说明，但也可以是将第一合金和第二合金的双合金混合来制作原料合金的双合金法。
原料金属的种类没有特别限制。能够使用例如稀土金属、纯铁、纯钴等金属、稀土类合金等的合金、和/或硼铁合金等的化合物等。铸造原料金属的铸造方法没有特别限制。可以举出例如铸锭铸造法、薄带连铸法、书型铸模法、离心铸造法等。得到的原料合金具有凝固偏析时，根据需要也可以进行均质化处理(熔体化处理)。
[粉碎工序]
在制作原料合金后，粉碎原料合金(粉碎工序)。粉碎工序也可以通过粉碎至粒径成为数百μm～数mm的程度的粗粉碎工序和微粉碎至粒径成为数μm的程度的微粉碎工序的两个阶段进行，但也可以仅通过微粉碎工序的一个阶段进行。
(粗粉碎工序)
将原料合金粗粉碎至粒径成为数百μm～数mm的程度(粗粉碎工序)。由此，得到原料合金的粗粉碎粉末。粗粉碎例如也可以通过氢吸藏粉碎进行。一般而言，当使原料合金吸藏氢时，有时构成原料合金的各相膨胀。氢吸藏粉碎能够通过产生由使原料合金吸藏氢时的不同相间的体积膨胀率的差导致的自崩解性的粉碎来进行。
也可以对通过氢吸藏粉碎得到的粗粉碎粉末进行脱氢。脱氢的方法没有特别限制。例如，也可以加热粗粉碎粉末而使其释放氢。加热粗粉碎粉末而使其释放氢的情况下的加热条件没有特别限制。例如在300～650℃下在氩气流中或真空中进行加热。
此外，粗粉碎的方法不限定于上述的氢吸藏粉碎。例如，也可以在惰性气体气氛中，使用捣碎机、颚式破碎机、布朗研磨机等粗粉碎机进行粗粉碎。在通过这些方法进行粗粉碎的情况下，不需要脱氢。
另外，为了得到具有高磁特性的R-T-B系永久磁铁，从粗粉碎工序至后述的烧结工序的各工序的气氛优选设为低氧浓度的气氛。氧浓度通过各制造工序中的气氛的控制等来调节。
一般而言，通过稀土元素、T元素、M元素在晶界析出，形成富稀土相。通过富稀土相对主相颗粒进行磁分断，从而R-T-B系永久磁铁的HcJ提高。
当各制造工序的氧浓度高时，将原料合金粉碎而得到的合金粉末中的稀土元素氧化，生成稀土元素的氧化物。稀土元素的氧化物在烧结中未被还原，以稀土元素的氧化物的形式直接在晶界析出。即，各制造工序中未被氧化的稀土元素的比例减少，富稀土相的体积比例减少。因为对主相颗粒进行磁分断的富稀土相的体积比例减少，所以得到的R-T-B系永久磁铁的HcJ降低。因此，例如，各工序(微粉碎工序、成型工序)优选在将氧浓度设为100ppm以下的气氛中实施。
(微粉碎工序)
在将原料合金粗粉碎之后，将得到的原料合金的粗粉碎粉末微粉碎至平均粒径成为数μm的程度(微粉碎工序)。由此，得到原料合金的微粉碎粉末。通过对粗粉碎后的粉末进一步微粉碎，能够得到微粉碎粉末。微粉碎粉末中所含的颗粒的D50没有特别限制。例如，D50可以为2.0μm以上4.5μm以下，也可以为2.5μm以上3.5μm以下。D50越小，本实施方式的R-T-B系永久磁铁的HcJ越容易提高。但是，在烧结工序中容易发生异常晶粒生长，Hk/HcJ容易降低。D50越大，在烧结工序中越不易发生异常晶粒生长，Hk/HcJ不易降低。但是，本实施方式的R-T-B系永久磁铁的HcJ容易降低。
微粉碎通过适当调整粉碎时间等条件的同时，使用例如喷磨机、球磨机、振动磨机、湿式磨碎机等微粉碎机进行粗粉碎后的粉末的进一步的粉碎来实施。以下，对喷磨机进行说明。喷磨机是如下的微粉碎机：将高压的惰性气体(例如，He气、N2气、Ar气)从狭窄的喷嘴释放而产生高速的气流，通过该高速的气流使原料合金的粗粉碎粉末加速，产生原料合金的粗粉碎粉末彼此的碰撞及与靶材或容器壁的碰撞来进行粉碎。有时分级机附属于喷磨机。通过调整分级机的使用条件，也可以控制微粉末的粒度。
在对原料合金的粗粉碎粉末进行微粉碎时，也可以添加粉碎助剂。粉碎助剂的种类没有特别限制。例如，也可以使用有机物润滑剂或固体润滑剂。作为有机物润滑剂，可以举出例如油酸酰胺、月桂酸酰胺、硬脂酸锌等。作为固体润滑剂，可以举出例如石墨等。通过添加粉碎助剂，能够得到在成型工序中施加磁场时容易产生取向的微粉碎粉末。有机物润滑剂及固体润滑剂也可以仅使用任一者，但也可以将两者混合使用。这是因为特别是在仅使用固体润滑剂的情况下，有时取向度降低。
[成型工序]
将微粉碎粉末成型为目标的形状(成型工序)。在成型工序中，将微粉碎粉末填充到配置于电磁铁中的模具内进行加压，由此，将微粉碎粉末成型，得到成型体。此时，通过一边施加磁场一边成型，能够在使微粉碎粉末向易磁化轴方向取向的状态下成型。其结果，得到微粉碎粉末向易磁化轴方向取向的成型体。通过使用该成型体，得到具有更高的磁各向异性的R-T-B系永久磁铁。另外，也可以添加成型助剂。成型助剂的种类没有特别限制。也可以使用与粉碎助剂相同的润滑剂。另外，粉碎助剂也可以兼作成型助剂。成型工序也可以使用模具脱模剂等进行。
加压时的压力例如也可以设为30MPa以上300MPa以下。施加的磁场例如也可以设为1000kA/m以上1600kA/m以下。施加的磁场不限定于静磁场，也能够设为脉冲状磁场。另外，也能够并用静磁场和脉冲状磁场。
此外，作为成型方法，除了如上述那样将微粉碎粉末直接成型的干式成型之外，还能够应用对使微粉碎粉末分散于油等溶剂中的浆料进行成型的湿式成型。
将微粉碎粉末成型而得到的成型体的形状没有特别限定，例如能够设为长方体、平板状、柱状、环状等与所期望的R-T-B系永久磁铁的形状对应的形状。
[烧结工序]
在真空或惰性气体气氛中烧结成型为目标的形状所得到的成型体，得到R-T-B系永久磁铁(烧结工序)。烧结时的保持温度及保持时间需要根据组成(主要是稀土元素及B的含量)、粉碎方法、粒度和粒度分布的差异等各种条件进行调整。保持温度例如可以设为1000℃以上1100℃以下，也可以设为1020℃以上1070℃以下。保持时间没有特别限制，例如可以设为2小时以上50小时以下，也可以设为4小时以上40小时以下。保持时间越短，生产效率越提高。保持时的气氛没有特别限制。例如，可以设为惰性气体气氛，也可以设为低于100Pa的真空气氛，也可以设为低于10Pa的真空气氛。加热至保持温度的加热速度没有特别限制。通过加热成型体，成型体中所含的微粉碎粉末被液相烧结，得到本实施方式的R-T-B系永久磁铁。烧结成型体而得到烧结体后的冷却速度没有特别限制，但为了提高生产效率，也可以将烧结体骤冷。也可以以30℃/分钟以上的速度骤冷。
[时效处理工序]
在烧结成型体后，对R-T-B系永久磁铁进行时效处理(时效处理工序)。烧结后，通过以比烧结工序中的保持温度低的温度保持得到的R-T-B系永久磁铁等，对R-T-B系永久磁铁实施时效处理。以下，说明将时效处理分成第一时效处理和第二时效处理的两个阶段的情况，但也可以仅进行任一时效处理，也可以进行3个阶段以上的时效处理。
各时效处理中的保持温度及保持时间没有特别限制。例如，第一时效处理也可以以800℃以上900℃以下的保持温度进行30分钟以上4小时以下。升温至保持温度的升温速度也可以设为5℃/分钟以上50℃/分钟以下。第一时效处理时的气氛也可以设为大气压以上的压力的惰性气体气氛(例如，He气、Ar气)。第二时效处理除了也可以将保持温度设为450℃以上550℃以下的方面以外，也可以在与第一时效处理相同的条件下实施。通过时效处理，能够提高R-T-B系永久磁铁的磁特性。另外，时效处理工序也可以在后述的加工工序之后进行。
[冷却工序]
对R-T-B系永久磁铁实施时效处理(第一时效处理或第二时效处理)后，R-T-B系永久磁铁在惰性气体气氛中被冷却(冷却工序)。由此，能够得到本实施方式的R-T-B系永久磁铁。冷却速度没有特别限定。也可以设为30℃/分钟以上。
[加工工序]
得到的R-T-B系永久磁铁根据需要也可以加工成所期望的形状(加工工序)。加工方法可以举出例如切断、磨削等形状加工、滚筒研磨等倒角加工等。
[晶界扩散工序]
也可以进一步使重稀土元素相对于加工后的R-T-B系永久磁铁扩散(晶界扩散工序)。晶界扩散的方法没有特别限制。例如，可以通过将含有重稀土元素的化合物的涂料涂布于R-T-B系永久磁铁的表面后进行热处理来实施，也可以通过蒸镀等使含有重稀土元素的化合物附着于R-T-B系永久磁铁的表面后进行热处理由此实施。通过晶界扩散，能够进一步提高R-T-B系永久磁铁的HcJ。
[表面处理工序]
通过以上工序得到的R-T-B系永久磁铁也可以实施镀敷、树脂覆膜、氧化处理、转化处理等表面处理(表面处理工序)。由此，能够进一步提高耐腐蚀性。
如上得到的R-T-B系永久磁铁成为平衡性良好地提高Br和HcJ，且Hk/HcJ高的R-T-B系永久磁铁。
此外，本发明不限定于上述的实施方式，能够在本发明的范围内进行各种改变。例如，关于R-T-B系永久磁铁的制造方法，也可以进行热成型及热加工来代替烧结。
本发明的R-T-B系永久磁铁的用途没有特别限制。特别适用于在室温附近使用的马达及发电机，例如音圈电机及风力发电机等。此外，在用于该用途的情况下，通过Hk/HcJ较高，容易提高马达的动作点的磁铁的磁通密度。
实施例
以下，通过实施例来更详细地说明发明，但本发明不限定于这些实施例。
(实验例1)
(合金准备工序)
在合金准备工序中，准备最终得到具有表1～表5所示的组成的R-T-B系永久磁铁的原料合金。表1～表5中未记载的元素即Fe以外的元素的含量全部低于0.01质量％。
首先，准备具有规定元素的原料金属。作为原料金属，例如，适当选择并准备表1～表5中记载的元素的单质、含有表1～表5中记载的元素的合金、和/或含有表1～表5中记载的元素的化合物等。
接着，称量这些原料金属，通过薄带连铸法准备原料合金。此时，准备最终得到具有表1～表5所示的组成的磁铁的原料合金。
(粉碎工序)
在粉碎工序中，粉碎通过制备工序得到的原料合金，得到合金粉末。通过粗粉碎和微粉碎的两个阶段进行粉碎。粗粉碎通过氢吸藏粉碎进行。在使氢相对于原料合金吸藏后，在氩气流中或真空中以300～600℃进行脱氢。通过粗粉碎，得到数百μm～数mm的程度的粒径的合金粉末。
对粗粉碎中得到的合金粉末100质量份添加作为粉碎助剂的油酸酰胺，在混合后，使用喷磨机进行微粉碎。控制油酸酰胺的添加量，以最终得到具有表1～表5所示的组成的磁铁。在喷磨机中使用氮气。微粉碎进行至合金粉末的D50成为3.6μm左右。
在使氧量从其它实验例大幅变化的试样编号24中，相对于氮气混入500ppm的氧气。在使氧量从其它实验例大幅变化的试样编号25中，相对于氮气混入2000ppm的氧气。
(成型工序)
在成型工序中，将通过粉碎工序得到的合金粉末在磁场中成型，得到成型体。将合金粉末填充到配置于电磁铁中的模具内后，一边通过电磁铁施加磁场一边加压成型。施加的磁场的大小设为1200kA/m。成型时的压力设为40MPa。
(烧结工序)
在烧结工序中，烧结得到的成型体，得到烧结体。烧结时的保持温度设为1070℃，保持时间设为4小时。烧结时的气氛设为真空气氛或惰性气体气氛化。
(时效工序)
在时效工序中，对得到的烧结体进行时效处理，得到R-T-B系永久磁铁。通过第一时效处理和第二时效处理的两个阶段进行时效处理。
在第一时效处理中，保持温度设为850℃，保持时间设为1.0小时。第一时效处理时的气氛设为Ar气氛。
在第二时效处理中，保持温度设为480℃，保持时间设为1.5小时。第二时效处理时的气氛设为Ar气氛。
在各实施例及比较例中最终得到的R-T-B系永久磁铁的组成成为表1～表5所示的组成通过利用荧光X射线分析法、电感耦合等离子体质谱法(ICP法)、及气体成分分析进行组成分析来确认。特别是C的含量通过氧气流中燃烧-红外线吸收法测定。另外，B的含量通过ICP法测定。
(评价)
使用B-H磁滞回线仪测定由各实施例及比较例的原料合金制作的R-T-B系永久磁铁的磁特性。作为磁特性，测定Br、HcJ及Hk/HcJ。将结果在表1～表5中示出。
在本实施例的R-T-B系永久磁铁中，将全部满足Br为1450mT以上、HcJ为1200kA/m以上、Hk/HcJ为95％以上的情况设为良好。关于Br，将Br为1460mT以上的情况设为更良好。关于HcJ，将HcJ为1320kA/m以上的情况设为更良好，将1350kA/m以上的情况设为特别良好。
在表1中示出主要使TRE或Pr/TRE变化的实施例及比较例。TRE为29.00质量％以上31.00质量％以下，且Pr/TRE为0.30以上0.50以下的各实施例的磁特性良好。TRE为30.00质量％以上31.00质量％以下，且Pr/TRE为0.40以上0.50以下的各实施例的磁特性、特别是HcJ良好。与之相对，TRE过小的比较例及Pr/TRE过小的比较例的HcJ降低。TRE过大的比较例的Br降低。Pr/TRE过大的比较例的Hk/HcJ降低。
在表2中示出主要使B的含量、C的含量或O的含量变化的实施例及比较例。全部元素的含量在规定的范围内的各实施例的磁特性良好。B的含量为0.95质量％以下、C的含量为0.09质量％以下、O的含量为0.04质量％以上0.10质量％以下的各实施例的磁特性、特别是HcJ良好。与之相对，B的含量过小的比较例的Hk/HcJ降低。B的含量过大的比较例的HcJ降低。C的含量过大的比较例的HcJ降低。O的含量过大的比较例的HcJ降低。
在表3中示出主要使M的含量及Cu的含量变化的实施例及比较例。全部元素的含量在规定的范围内的各实施例的磁特性良好。与之相对，M的含量过小的比较例的HcJ降低。M的含量过大的比较例的Br降低。
另外，M的含量为0.50质量％以上1.00质量％以下的实施例与M的含量低于0.50质量％的实施例相比，HcJ提高。M的含量为0.50质量％以上1.00质量％以下的实施例与M的含量超过1.00质量％的实施例相比，Br提高。
M的含量为0.50质量％以上1.00质量％以下，且Cu的含量为0质量％以上0.19质量％以下的实施例与M的含量为0.50质量％以上1.00质量％以下，且Cu的含量超过0.19质量％的实施例相比，HcJ特别高。
进而，M的含量为0.65质量％以上1.00质量％以下，且Cu的含量为0.05质量％以上0.20质量％以下的各实施例与其它的实施例相比，HcJ特别高。
M的含量超过1.00质量％、且Cu的含量为0质量％以上0.20质量％以下的实施例与M的含量超过1.00质量％、且Cu的含量超过0.20质量％的实施例相比，HcJ特别高。
在表4中示出主要使Co的含量、Pr/C或B+C变化的实施例。全部元素的含量在规定的范围内的各实施例的磁特性良好。特别是在Co的含量为1.10质量％以上1.50质量％以下、Pr/C为100以上400以下、B+C为0.93以上1.07以下的情况下，磁特性进一步良好。
在表5中示出主要使RH的种类及含量变化的实施例及比较例。全部元素的含量在规定的范围内的各实施例的磁特性良好。与之相对，RH的含量过多的比较例的Br降低。

Claims (10)

1.一种R-T-B系永久磁铁，其中，
含有稀土元素、过渡金属元素、硼及M，
作为所述稀土元素至少含有Nd及Pr，
作为所述过渡金属元素至少含有Fe、或者至少含有Fe及Co，
M为选自Al、Cu、Ga及Zr中的1种以上，
将以质量基准计的所述稀土元素的含量设为TRE，将以质量基准计的Pr的含量除以TRE得到的值设为Pr/TRE，
TRE为29.00质量％以上31.00质量％以下，
重稀土元素的含量为0质量％以上0.20质量％以下，
Pr/TRE为0.30以上0.50以下，
硼的含量为0.90质量％以上1.00质量％以下，
碳的含量为0质量％以上0.10质量％以下，
氧的含量为0质量％以上0.15质量％以下，
氮的含量为0质量％以上0.15质量％以下，
M的含量为0.30质量％以上1.50质量％以下。
2.根据权利要求1所述的R-T-B系永久磁铁，其中，
将以质量基准计的Pr的含量除以以质量基准计的碳的含量得到的值设为Pr/C，Pr/C为100以上。
3.根据权利要求1或2所述的R-T-B系永久磁铁，其中，
Co的含量为0质量％以上2.00质量％以下。
4.根据权利要求1或2所述的R-T-B系永久磁铁，其中，
Cu的含量为0质量％以上0.40质量％以下。
5.根据权利要求1或2所述的R-T-B系永久磁铁，其中，
Cu的含量为0质量％以上0.20质量％以下。
6.根据权利要求1或2所述的R-T-B系永久磁铁，其中，Al的含量为0.02质量％以上0.35质量％以下。
7.根据权利要求1或2所述的R-T-B系永久磁铁，其中，Zr的含量为0质量％以上0.35质量％以下。
8.根据权利要求1或2所述的R-T-B系永久磁铁，其中，Ga的含量为0质量％以上0.50质量％以下。
9.根据权利要求1或2所述的R-T-B系永久磁铁，其中，硼和碳的合计含量为0.93质量％以上1.07质量％以下。
10.根据权利要求1或2所述的R-T-B系永久磁铁，其中，M的含量为0.50质量％以上1.00质量％以下。
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