CN1698142A

CN1698142A - R－t－b系稀土类永磁体及其制造方法

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Publication number: CN1698142A
Application number: CNA2004800006905A
Authority: CN
Inventors: 加藤英治; 石坂力
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2003-06-30
Filing date: 2004-06-29
Publication date: 2005-11-16
Anticipated expiration: 2024-06-29
Also published as: EP1641000A4; CN100334663C; JPWO2005001856A1; JP4648192B2; US7618497B2; WO2005001856A1; EP1641000A1; US20100040501A1; US20060231165A1; EP1641000B1

Abstract

本发明提供一种R－T－B系稀土类永磁体，其至少具有由R₂T₁₄B化合物构成的主相晶粒以及比主相晶粒含有更多R的晶界相，并满足AVE(X)/Y＝0.8～1.0、(X/Y)max/(X/Y) min＝2.0～13.0的条件；其中，X：烧结体中预定数量的主相晶粒的(重稀土类元素的重量比/全部稀土类元素的重量比)；Y：整个烧结体的(重稀土类元素的重量比/全部稀土类元素的重量比)；AVE(X)：对于预定数量的主相晶粒求得的X的平均值；(X/Y)min：对于预定数量的主相晶粒求得的(X/Y)的最小值；(X/Y)max：对于预定数量的主相晶粒求得的(X/Y)的最大值。

Description

R-T-B系稀土类永磁体及其制造方法

技术领域

本发明涉及以R(R为稀土类元素的1种、2种或以上(其中稀土类元素具有包含Y(钇)的概念))、T(T为以Fe或Fe和Co为必须成分的至少1种或以上的过渡金属元素)以及B(硼)为主成分的磁特性优良的R-T-B系稀土类永磁体及其制造方法。

背景技术

在稀土类永磁体中，R-T-B系稀土类永磁体由于磁特性优良、作为主成分的Nd资源丰富且比较廉价，因此被用于各种电气设备。

但是，对于具有优良磁特性的R-T-B系稀土类永磁体，也存在某些必须解决的技术课题。其一是由于热稳定性较差，因而伴随着温度的升高，其顽磁力的下降显著。因此，例如在专利文献1(特公平5-10806号公报)中提出了以下方案：通过添加以Dy、Tb、Ho为代表的重稀土类元素以提高室温下的顽磁力，即使因升温而引起顽磁力的降低，仍能使其维持在应用中不致产生问题的程度。

R-T-B系稀土类永磁体由至少包含R₂T₁₄B化合物构成的主相晶粒、以及比该主相含有更多R的晶界相的烧结体所构成。关于对磁特性影响较大的主相晶粒中的重稀土类元素的最佳浓度分布及其控制方法，在专利文献2(特开平7-122413号公报)以及专利文献3(特开2000-188213号公报)中已经公开了。

专利文献2提出了以下方案：对于将以R₂T₁₄B晶粒(R为稀土类元素的1种、2种或以上、T为过渡金属的1种、2种或以上)为主体的主相和R富集相(R是稀土类元素的1种、2种或以上)作为主构成相的稀土类永磁体，在上述R₂T₁₄B的晶粒内使重稀土类元素至少在3个部位形成高浓度分布。专利文献2的R-T-B系稀土类永磁体，是将以R₂T₁₄B为主构成相的R-T-B系合金和至少含有1种重稀土类元素的R-T共晶的面积率在50％或以下的R-T系合金分别进行粉碎并混合后、通过成型和烧结而得到的。R-T-B系合金优选以R₂T₁₄B晶粒为主构成相，推荐的组成为27重量％≤R≤30重量％、1.0重量％≤B≤1.2重量％、T：余量。

另外，专利文献3公开了显示出高的剩磁通密度以及高的最大能积的R-T-B系稀土类永磁体，其具有包含重稀土类元素的浓度比晶界相高的第1R₂T₁₄B型主相晶粒、以及上述重稀土类元素的浓度比晶界相低的第2R₂T₁₄B型主相晶粒的组织。

专利文献3为了得到上述的组织，采用混合Dy等重稀土类元素的含量不同的2种或以上的R-T-B系合金粉末的所谓混合法。此时，对于各R-T-B系合金粉末的组成，其R元素的合计量在各合金粉末中设定为一样。例如在Nd+Dy的场合，1种合金粉末设定为29.0％Nd+1.0％Dy，另1种合金粉末设定为15.0％Nd+15.0％Dy。另外，对于R元素以外的元素，优选设定的是各合金粉末实质上一样。

根据专利文献2的R-T-B系稀土类永磁体，所得到的顽磁力(iHc)为14kOe左右，希望更进一步提高顽磁力。

另外，专利文献3所公开的方案，是为了使R-T-B系稀土类永磁体的剩磁通密度以及最大能积得以提高的有效技术。但是，不容易得到高顽磁力，也难以兼备高剩磁通密度以及高顽磁力。

发明内容

本发明是以这样的技术课题为基础而完成的，其目的在于：提供一种能够兼备高剩磁通密度以及高顽磁力的R-T-B系稀土类永磁体。

为达到这样的目的，发现通过将含有重稀土类元素的R-T-B系稀土类永磁体的重稀土类元素的浓度设定在预定的范围内，对于兼备高剩磁通密度以及高顽磁力是有效的。

即本发明的R-T-B系稀土类永磁体，由至少具有R₂T₁₄B化合物(其中R是稀土类元素的1种、2种或以上(其中稀土类元素具有包含Y(钇)的概念)、T为以Fe或Fe和Co为必须成分的1种、2种或以上的过渡金属元素)构成的主相晶粒、以及比主相晶粒含有更多R的晶界相的烧结体所构成，其特征在于：该永磁体满足AVE(X)/Y＝0.8～1.0、(X/Y)max/(X/Y)min＝2.0～13.0的条件。

其中，X：上述烧结体中预定数量的上述主相晶粒的(重稀土类元素的重量比)/(全部稀土类元素的重量比)；

Y：上述整个烧结体的(重稀土类元素的重量比)/(全部稀土类元素的重量比)；

AVE(X)：对于预定数量的上述主相晶粒求得的X的平均值；

(X/Y)min：对于预定数量的上述主相晶粒求得的(X/Y)的最小值；

(X/Y)max：对于预定数量的上述主相晶粒求得的(X/Y)的最大值。

对于本发明的R-T-B系稀土类永磁体，优选满足(X/Y)min＝0.1～0.6、(X/Y)max＝1.0～1.6的条件。

而且对于本发明的R-T-B系稀土类永磁体，进一步优选满足AVE(X)/Y＝0.82～0.98、(X/Y)max/(X/Y)min＝3.0～10.0、(X/Y)min＝0.1～0.5、(X/Y)max＝1.1～1.5的条件。

再者，对于本发明的R-T-B系稀土类永磁体，优选的是主相晶粒占有的区域(主相)的总面积的85％或以上被粒径15μm或以下的晶粒所占据，进一步优选的是主相晶粒占有的区域的总面积的85％或以上被粒径10μm或以下的晶粒所占据。

本发明的R-T-B系稀土类永磁体优选具有如下的组成，即R：25～37重量％、B：0.5～1.5重量％、Al：0.03～0.3重量％、Cu：0.15重量％或以下(不含0)、Co：2重量％或以下(不含0)、以及余量实质上为Fe。此时，作为R能够含有0.1～8.0重量％的重稀土类元素。

根据上述本发明的R-T-B系稀土类永磁体，其由至少具备由R₂T₁₄B化合物(其中R是稀土类元素的1种、2种或以上、T为以Fe或Fe和Co为必须成分的1种、2种或以上的过渡金属元素)构成的晶粒以及比主相晶粒含有更多R的晶界相、并含有作为R的重稀土类元素的烧结体所构成。它可以借助于本发明的R-T-B系稀土类永磁体的制造方法来制造，该制造方法具有将以R₂T₁₄B相为主体的低R合金粉末、以及比低R合金粉末含有更多R的且作为R含有Dy和/或Tb的高R合金粉末进行磁场中成型的工序、以及将磁场中成型所得到的成型体进行烧结的工序，其中高R合金粉末所含的重稀土类元素占烧结体中所含的重稀土类元素量的30重量％或以上。

在此，烧结体中含有的重稀土类元素量可以设定在0.1～8.0重量％，但此时高R合金粉末中所含的重稀土类元素进一步优选为占烧结体中所含的重稀土类元素量的50重量％或以上。而且正如前面所叙述的那样，所得到的烧结体的组成优选为R：25～37重量％、B：0.5～1.5重量％、Al：0.03～0.3重量％、Cu：0.15重量％或以下(不含0)、Co：2重量％或以下(不含0)、以及余量实质上为Fe。

在得到上述组成的烧结体的场合，在得到高的磁特性方面，优选低R合金粉末具有由R：25～38重量％、B：0.9～2.0重量％、Al：0.03～0.3重量％、以及余量实质上为Fe所构成的组成，并且优选高R合金粉末具有由R：26～70重量％、Co：0.3～30重量％、Cu：0.03～5.0重量％、Al：0.03～0.3重量％、以及余量实质上为Fe所构成的组成。

附图说明

图1是表示第1实施例使用的低R合金以及高R合金的组成的图表。

图2是表示第1实施例得到的烧结磁体的化学组成以及磁特性的图表。

图3是表示实施例1的元素分布测定(mapping)结果的图。

图4是表示比较例1的元素分布测定结果的图。

图5是表示第1实施例得到的烧结磁体的主相晶粒的Dy浓度测定结果的图表。

图6是表示第2实施例得到的烧结磁体的化学组成以及磁特性的图表。

图7是表示第2实施例得到的烧结磁体的主相晶粒的Dy浓度测定结果的图表。

图8是表示对于第1实施例通过对其镜面抛光面的显微镜观察图像进行图像分析求出的主相晶粒的当量圆直径及其面积比例的曲线。

图9是表示对于实施例3通过对其镜面抛光面的显微镜观察图像进行图像分析求出的主相晶粒的当量圆直径及其面积比例的曲线。

图10是表示对于实施例4通过对其镜面抛光面的显微镜观察图像进行图像分析求出的主相晶粒的当量圆直径及其面积比例的曲线。

图11是表示对于实施例5通过对其镜面抛光面的显微镜观察图像进行图像分析求出的主相晶粒的当量圆直径及其面积比例的曲线。

图12是表示第3实施例使用的低R合金以及高R合金的组成的图表。

图13是表示第3实施例得到的烧结磁体的化学组成以及磁特性的图表。

图14是表示实施例6的元素分布测定结果的图。

图15是表示比较例3的元素分布测定结果的图。

图16是表示第3实施例得到的烧结磁体的主相晶粒的Dy浓度测定结果的图表。

图17是表示第3实施例得到的烧结磁体的晶体粒径的测定结果的图表。

图18是表示第4实施例使用的低R合金以及高R合金的组成的图表。

图19是表示第4实施例得到的烧结磁体的化学组成以及磁特性的图表。

图20是表示比较例5的元素分布测定结果的图。

图21是表示比较例6的元素分布测定结果的图。

图22是表示第4实施例得到的烧结磁体的主相晶粒的Dy浓度测定结果的图表。

图23是表示对于比较例5成为测定对象的主相晶粒的X/Y的比例的图。

图24是表示对于比较例6成为测定对象的主相晶粒的X/Y的比例的图。

图25是表示第5实施例使用的低R合金以及高R合金的组成的图表。

图26是表示第5实施例得到的烧结磁体的化学组成以及磁特性的图表。

图27是表示第4实施例得到的烧结磁体的主相晶粒的Dy浓度测定结果的图表。

图28是表示第5实施例得到的烧结磁体的主相晶粒的粒径测定结果的图表。

图29是表示第6实施例使用的低R合金以及高R合金的组成的图表。

图30是表示第6实施例得到的烧结磁体的化学组成以及磁特性的图表。

图31是表示第6实施例得到的烧结磁体的主相晶粒的Dy浓度测定结果的图表。

具体实施方式

以下，就本发明的R-T-B系稀土类永磁体进行详细说明。

<组织>

正如众所周知的那样，本发明的R-T-B系稀土类永磁体由至少含有R₂T₁₄B晶粒(R为稀土类元素的1种、2种或以上、T为以Fe或Fe和Co为必须成分的过渡金属元素的1种、2种或以上)构成的主相、以及比该主相含有更多R的晶界相的烧结体所构成。

本发明的R-T-B系稀土类永磁体，其构成烧结体的主相的R₂T₁₄B晶粒含有的重稀土类元素的浓度，晶粒之间差异很大。并且主相晶粒的(重稀土类元素量(重量％)/全部稀土类元素量(重量％)，将该值设为X)的平均值(AVE(X))在整个烧结体的(重稀土类元素量(重量％)/全部稀土类元素量(重量％)，将该值设为Y)平均值之下。这对赋予本发明的R-T-B系稀土类永磁体以高的剩磁通密度是重要的。即可以理解为：担负磁体的磁化功能的主相晶粒中的平均重稀土类元素浓度比整个烧结体的平均值低，因而主相晶粒的饱和磁化(Ms)增高，结果导致作为烧结体的剩磁通密度增高。特别是为了得到较高的剩磁通密度，将AVE(X)/Y设定为0.8～1.0是重要的。

对于本发明的R-T-B系稀土类永磁体，将AVE(X)/Y设定为0.8～1.0是特别重要的。因为在AVE(X)不足0.8时，难以得到高的顽磁力；另一方面，在AVE(X)超过1.0时，不能充分地获得剩磁通密度提高的效果。优选的AVE(X)/Y为0.82～0.98，进一步优选的AVE(X)/Y为0.84～0.95。

在本发明中，作为得到高剩磁通密度的指标，对于预定数量的主相晶粒求出的X/Y的最小值(X/Y)min、最大值(X/Y)max优选的是0.1≤(X/Y)min≤0.6、1.0≤(X/Y)max≤1.6，(X/Y)min所优选的范围是0.1～0.5，进一步优选的范围是0.1～0.3。另外，(X/Y)max所优选的范围是1.1～1.5，进一步优选的范围是1.2～1.4。而且主相晶粒的预定数量为80个左右即可。

(X/Y)max/(X/Y)min表示主相的重稀土类元素的浓度差，本发明的R-T-B系稀土类永磁体将(X/Y)max/(X/Y)min设定为2.0～13.0，优选设定为3.0～10.0，进一步优选设定为4.0～9.0。

为发挥出本来具有的高顽磁力，本发明的R-T-B系稀土类永磁体优选的是主相晶粒占有区域的总面积的85％或以上被粒径15μm或以下的晶粒所占据，更优选的是主相晶粒的总面积的85％或以上被粒径10μm或以下的晶粒所占据。这一规定成为本发明的R-T-B系稀土类永磁体不含粗大晶粒的指标。其中，本发明的R-T-B系稀土类永磁体的主相晶粒的平均粒径更优选在2.5～10μm的范围内。

如上述那样，为得到不含粗大的主相晶粒的烧结体，如后述那样，只要降低微粉碎粉末的粒径且将烧结温度设定得低一些即可。并且如后述的实施例所示的那样，主相晶粒的粒径和面积通过对烧结体的抛光面的显微镜观察图像进行图像分析便可以求得。

<化学组成>

其次，就本发明的R-T-B系稀土类永磁体所优选的化学组成进行说明。这里所说的化学组成指的是烧结后的化学组成。

本发明的R-T-B系稀土类永磁体含有25～37重量％的稀土类元素(R)。

在此，本发明中的R具有包含Y(钇)的概念。因此，本发明的R可以从Y(钇)、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb以及Lu中选择1种、2种或以上。在R量不足25重量％时，成为R-T-B系稀土类永磁体主相的R₂T₁₄B相的生成不充分而析出具有软磁性的d-Fe等，导致顽磁力显著降低。另一方面，在R超过37重量％时，主相R₂T₁₄B相的体积比率降低，剩磁通密度降低。另外，R与氧反应而使含有的氧量增加，随之对顽磁力的产生有效的R富集相减少，导致顽磁力的降低。因此R的量设定为25～37重量％，优选的R量为28～35重量％，进一步优选的R量为29～33重量％。这里所说的R量包括重稀土类元素。

Nd和Pr的资源丰富且比较廉价，因此优选将R的主成分设定为Nd。另一方面，本发明的R-T-B系稀土类永磁体为了提高顽磁力而含有重稀土类元素。在此，所谓本发明的重稀土类元素是指Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb以及Lu中的1种、2种或以上。其中，最为优选的是含有Dy、Ho、Tb中的1种、2种或以上。因此，作为R选择Nd或Nd和Pr以及Dy、Ho、Tb中的1种、2种或以上，Nd或Nd和Pr以及Dy、Ho、Tb中的1种、2种或以上的总量设定为25～37重量％，优选设定为28～35重量％。而且在该范围内，Dy、Ho、Tb中的1种、2种或以上的量优选设定为0.1～8.0重量％。Dy、Ho、Tb中的1种、2种或以上的含量可以根据对剩磁通密度以及顽磁力各自的重视程度在上述范围内确定它的含量。即在希望得到高剩磁通密度的场合，可以将Dy、Ho、Tb中的1种、2种或以上的量设定在较低的0.1～3.5重量％的范围内；在希望得到高顽磁力的场合，可以将Dy、Ho、Tb中的1种、2种或以上的量设定在较高的3.5～8.0重量％的范围内。

本发明的R-T-B系稀土类永磁体含有0.5～4.5重量％的硼(B)。在B不足0.5重量％的场合，不能得到高的顽磁力；另一方面，在B超过4.5重量％时，剩磁通密度有降低的倾向。因此，其上限设定为4.5重量％。优选的B量为0.5～1.5重量％，进一步优选的B量为0.8～1.2重量％。

本发明的R-T-B系稀土类永磁体可以在0.02～0.5重量％的范围内含有Al及Cu中的1种或2种。通过在该范围内使其含有Al及Cu的1种或2种，使所得到的R-T-B系稀土类永磁体的高顽磁力和高耐蚀性的获得以及温度特性的改善成为可能。在添加Al的场合，优选的Al量为0.03～0.3重量％，进一步优选的Al量为0.05～0.25重量％。另外，在添加Cu的场合，优选的Cu量为0.15重量％或以下(不含0)，进一步优选的Cu量为0.03～0.12重量％。

本发明的R-T-B系稀土类永磁体可以含有2重量％或以下(不含0)的Co，优选为0.1～1.0重量％，进一步优选为0.3～0.7重量％。Co与Fe形成同样的相，但对居里温度的提高以及晶界相耐蚀性的提高是有效的。

本发明的R-T-B系稀土类永磁体允许含有其它元素。例如可以使其适当含有Zr、Ti、Bi、Sn、Ga、Nb、Ta、Si、V、Ag、Ge等元素。另一方面，优选尽量降低氧、氮、碳等杂质元素。特别是损害磁特性的氧，其量优选设定在5000ppm或以下。这是由于在氧量多时，作为非磁性成分的稀土类氧化物相增多而引起磁特性的降低。

<制造方法>

本发明的R-T-B系稀土类永磁体，可以采用以R₂T₁₄B相为主体的合金(以下称之为低R合金)形成的粉末以及比低R合金含有更多R的合金(以下称之为高R合金)形成的粉末相混合的混合法来制造。此外，在高R合金中添加重稀土类元素对于得到本发明的组织是优选的。以此为基础，就本发明的R-T-B系稀土类永磁体的适当的制造方法进行说明。

低R合金以及高R合金均可在真空中或在惰性气体中、优选的是在Ar气保护气氛中通过带坯连铸以及其它公知的熔炼法来制作。

低R合金除稀土类元素、Fe、Co以及B以外，还作为构成元素含有Cu以及Al。低R合金的化学组成，可以根据最终希望得到的R-T-B系稀土类永磁体的化学组成进行适当的确定，而优选设定的组成范围是：25～38重量％R-0.9～2.0重量％B-0.03～0.3重量％Al-余量Fe。为了得到本发明的R-T-B系稀土类永磁体，重要的是将低R合金的稀土类元素量设定在30重量％或以上。因为通过较高地设定低R合金的稀土类元素量可提高烧结性，从而得到上述的微细的晶体组织。另外，为了得到本发明的特征组织，也优选将低R合金的稀土类元素量设定为30％或以上。

另外，高R合金除稀土类元素、Fe以及Co以外，也可以使其含有Cu以及Al。高R合金的化学组成，可以根据最终希望得到的R-T-B系稀土类永磁体的化学组成进行适宜的确定，而优选设定的组成范围是：26～70重量％R-0.3～30重量％Co-0.03～5.0重量％Cu-0.03～0.3重量％Al-余量Fe。在此，有必要使高R合金含有重稀土类元素。这是为得到上述本发明的组织所必须的，因为只使低R合金中含有重稀土类元素不能得到上述本发明的组织。另外，如果在高R合金中含有重稀土类元素，也就可以在低R合金中含有重稀土类元素。即本发明包括只在高R合金中含有重稀土类元素的情况、以及低R合金和高R合金二者都含有重稀土类元素的情况。在低R合金和高R合金二者都含有重稀土类元素的情况下，使高R合金含有最终含有的重稀土类元素量的30重量％或以上，优选为50重量％或以上。

作为原料合金的低R合金以及高R合金各自或一同进行粉碎。粉碎工序一般分为粗粉碎工序以及微粉碎工序。

首先，低R合金以及高R合金在粗粉碎工序被粉碎至粒径数百μm左右。粗粉碎优选使用捣磨机、颚式破碎机以及布朗磨机等，在惰性气体保护气氛中进行。为使粗粉碎的程度得以提高，对其实施吸氢-脱氢处理后再进行粗粉碎是有效的。

经粗粉碎工序后移至微粉碎工序。将粒径数百μm左右的粗粉碎粉微粉碎至平均粒径3～5μm。本发明在使用这样的微细粉末的同时，通过将低R合金的稀土类元素量设定得高一些，即使在较低的烧结温度区仍然能够兼备高的剩磁通密度以及高的顽磁力。另外，微粉碎可以使用喷射式粉碎机。

在微粉碎工序中，在低R合金以及高R合金各自粉碎的场合，将被粉碎的低R合金粉末以及高R合金粉末在氮气氛中进行混合。低R合金粉末以及高R合金粉末的混合比率可以在重量比为80∶20～97∶3的范围内加以选择。在低R合金以及高R合金一同粉碎的场合，混合比率也同样如此。在微粉碎时，通过添加0.01～0.3重量％左右的硬脂酸锌和油酰胺等添加剂，能够提高成型时的取向性。

其次，将低R合金粉末以及高R合金粉末构成的混合粉末进行磁场中成型。该磁场中成型可以在12.0～17.0kOe(955～1353kA/mMPa)的磁场中、于0.7～2.0t/cm²(69～196MPa)左右的压力下进行。

磁场中成型后，将其成型体在真空中或在惰性气体保护气氛中进行烧结。烧结温度需要根据组成、粉碎方法、粒度以及不同的粒度分布等诸条件进行调节，但只要在1000～1150℃烧结1～5小时左右即可。本发明的R-T-B系稀土类永磁体，在该温度范围中即使在1050℃或以下的比较低的温度区进行烧结，仍然获得了能够得到高的剩磁通密度以及高的顽磁力的效果。

烧结后，可以对得到的烧结体实施时效处理。该工序是控制顽磁力的重要工序。在分2段进行时效处理的场合，于800℃附近和600℃附近保持预定的时间是有效的。在烧结后如果进行800℃附近的热处理，则顽磁力增大，因此对于混合法特别有效。另外，进行600℃附近的热处理，则顽磁力大大增加，因此在进行1段时效处理的场合，只要进行600℃附近的时效处理即可。

其次，列举具体的实施例进一步详细说明本发明。

<第1实施例>

在Ar气保护气氛中通过高频熔炼制作低R合金以及高R合金。低R合金以及高R合金的各组成如图1所示。在图1中，实施例1和2于高R合金中添加重稀土类元素Dy，与此相反，比较例1和2于低R合金中添加重稀土类元素Dy。

制作的低R合金以及高R合金于室温下使其吸氢后，在Ar气保护气氛中进行600℃×1小时的脱氢处理。

将实施了吸氢-脱氢处理的低R合金以及高R合金在氮气保护气氛中用布朗磨机进行粗粉碎，继而借助于使用高压氮气的喷射式粉碎机进行微粉碎，得到平均粒径3.5μm的微粉碎粉末。将低R合金以及高R合金在粗粉碎时混合，并在进行微粉碎之前添加0.05％的油酰胺用作粉碎助剂。

所得到的微粉末在1200kA/m(15kOe)的磁场中以147MPa(1.5ton/cm²)的压力成型而得到成型体。将该成型体在真空中于1030℃烧结4小时后进行急冷。接着对得到的烧结体进行850℃×1小时以及540℃×1小时(均在Ar气保护气氛中)的2段时效处理。

通过荧光X射线分析求出得到的烧结磁体的化学组成。并且由B-H描绘器(tracer)测定剩磁通密度(Br)以及顽磁力(HcJ)。其结果如图2所示。

正如图2所示的那样，由实施例1和2以及比较例1和2得到的烧结磁体，其化学组成几乎一致且顽磁力(HcJ)也大致相同。但是，由实施例1和2得到的烧结磁体与比较例的烧结磁体相比，其剩磁通密度(Br)显示出高达200～400G的值。

对于实施例1以及比较例1的烧结体，采用EPMA(电子探针显微分析仪：岛津制作所(株)公司产品EPMA-1600)进行了元素的分布测定。图3和图4分别表示实施例1和比较例1的结果。而且图3和图4的(a)～(c)分别为Nd、Pr、Dy元素的分布测定结果，(d)表示与元素的分布测定视野相同的反射电子图像。

将图3(a)、(b)、(c)与图3(d)相对比，与图3(d)的白色部分相对应的图3(a)、(b)、(c)的浅色区域分别是Nd、Pr、Dy各元素的浓度较高的部位，表示三晶粒交点(grain boundary triple points)。以下有时称该区域为R富集相。另外，在图4中，通过与图4(a)、(b)、(c)的对比可知：图4(d)的白色部分表示R富集相。

正如图4(c)所示的那样，可知比较例1的Dy浓度除了R富集相以外，其余比R富集相低且大致一样。与此相反，从图3(c)可知：在实施例1中，R富集相以外的主相区内颜色深浅不一，存在Dy浓度较高的部分和较低的部分。这表明：实施例1是Dy浓度较高的主相晶粒与Dy浓度较低的主相晶粒混在一起的R-T-B系稀土类永磁体。

如上所述，可知实施例1与比较例1的Dy的分布状态存在很大差异。

其次，对于构成实施例1以及比较例1的烧结体的各个主相晶粒，以Nd、Dy以及Pr3元素为对象进行了定量分析。而且分析是使用上述的EPMA、对各烧结体就80个主相晶粒进行的。

以上述的定量分析的结果、以及借助于上述的荧光X射线进行的整个烧结体的组成分析的结果为基础，计算出了下列的值，结果如图5所示。

X＝主相晶粒的(Dy的重量％)/(TRE的重量％)

Y＝整个烧结体的(Dy的重量％)/(TRE的重量％)

(X的平均值)/Y＝AVE(X)/Y

X/Y的最小值＝(X/Y)min、X/Y的最大值＝(X/Y)max

TRE＝Dy+Nd+Pr

正如图5所示的那样，Dy量对整个烧结体的TRE量之比Y，实施例1以及比较例1均显示9左右的值，没有太大差异。但是，Dy量对主相晶粒的TRE量之比X的平均值(AVE(X))，实施例1明显地小于比较例1。因此，实施例1的AVE(X)/Y为1或以下，且为低于比较例1的值。即可以理解为：作为整个烧结体的组成，尽管可以说实施例1与比较例1之间没有差异，但对于主相晶粒来说，实施例1的主相的Dy的浓度较小，结果实施例1的平均饱和磁化(Ms)增高、从而剩磁通密度(Br)得以提高。

如图5所示，对于实施例2以及比较例2，也得到了与实施例1以及比较例1同样的结果。

如图5所示，实施例1以及实施例2的(X/Y)min分别为0.12和0.15，(X/Y)max分别为1.43和1.33，(X/Y)max/(X/Y)min分别为11.92和8.87。与此相反，比较例1以及比较例2的(X/Y)min分别为1.01和1.05，(X/Y)max分别为1.25和1.27，(X/Y)max/(X/Y)min分别为1.24和1.21。即可以确认：实施例1以及实施例2的主相晶粒的Dy的浓度的波动较比较例1和比较例2大得多。

<第2实施例>

准备与实施例1同样组成的低R合金以及高R合金，如以下那样改变微粉碎粉末的粒径(平均粒径)以及烧结温度，除此以外采用与第1实施例同样的工艺制作烧结磁体。对得到的烧结磁体进行与实施例1同样的组成分析以及磁特性测定。其结果如图6所示。

实施例1：微粉碎粉末粒径＝3.5μm、烧结温度＝1030℃

实施例3：微粉碎粉末粒径＝3.5μm、烧结温度＝1050℃

实施例4：微粉碎粉末粒径＝4.5μm、烧结温度＝1030℃

实施例5：微粉碎粉末粒径＝4.5μm、烧结温度＝1050℃

正如图6所示的那样，关于烧结体的组成，实施例1、3～5大体一致。但是，比较实施例1、3～5的剩磁通密度(Br)以及顽磁力(HcJ)，可知伴随着烧结温度的升高，顽磁力(HcJ)稍有降低的倾向，但均显示21.0kOe或以上的较高的值。另外，比较实施例1和实施例4、以及实施例3和实施例5可知：微粉碎粉末的粒径越小，则越能得到较高的顽磁力(HcJ)。

图7表示与实施例1同样求出的AVE(X)、Y、AVE(X)/Y、(X/Y)min以及(X/Y)max的值，实施例1、3～5没有看到特别的差异。

对于实施例1、3～5的烧结体，通过对其镜面抛光面的显微镜观察图像进行图像分析，求出了主相晶粒的当量圆直径及其面积比例。其结果如图图8～图11所示。

在图8～图11中，柱形图表示主相晶粒粒径每隔1μm划分区间时，该范围含有的主相晶粒的面积之和与作为测定对象的全部晶粒的总面积的比率。例如，图8～图11的横轴在4μm～5μm之间的柱表示粒径在4μm～5μm范围内的主相晶粒的面积之和与作为测定对象的全部晶粒的总面积的比率。

另外，在图8～图11中，折线图表示从小粒径的主相晶粒开始进行的面积的累计。

对于实施例1、3～5，求出从小粒径开始的主相晶粒的面积之和与主相晶粒的总面积的比率达到85％时的粒径(以下有时表示为“S85”)、粒径不足10μm的主相晶粒的面积占主相晶粒的总面积的比例(以下有时表示为“＜10μm”＝、以及粒径不足15μm的主相晶粒的面积占主相晶粒的总面积的比例(以下有时表示为“＜15μm”＝，其结果如图8～图11所示。另外，“S85”的值增大、反之“＜10μm”或“＜15μm”的值减小则意味着烧结体中的粗大晶粒的比例增多。在图8～图11中，实线(1)表示“S85”、虚线(2)表示“＜10μm”、点划线(3)表示“＜15μm”。

从图8～图11可知：按照实施例1、3～5的顺序，“S85”依次增大，粗大晶粒的比例增加。如图6所示，按照实施例1、3～5的顺序，顽磁力(HcJ)降低，因而为了得到较高的顽磁力(HcJ)，优选将“S85”设定在15μm或以下(对应于实施例1、3、4)，进一步优选将“S85”设定在10μm或以下(对应于实施例1、3)。

<第3实施例>

使用图12所示的低R合金以及高R合金，像以下所述那样对微粉碎粉末的粒径进行设定，同时将烧结温度设定在1070℃，除此以外采用与第1实施例同样的工艺制作烧结磁体。对得到的烧结磁体，进行与第1实施例同样的测定和观察。烧结体的化学组成和磁特性如图13所示，元素分布测定结果如图14(实施例6)以及如图15(比较例3)所示。另外，实施例6使高R合金粉末中含有烧结磁体中Dy的37重量％，实施例7使高R合金粉末中含有烧结磁体中Dy的52重量％。各烧结磁体的AVE(X)、Y、AVE(X)/Y、(X/Y)min、(X/Y)max的值如图16所示。再者，对于各烧结磁体求出“S50”、“S85”、“＜10μm”以及“＜15μm”。此外，“S50”是从小粒径开始的主相晶粒的面积之和与主相晶粒的总面积的比率达到50％时的粒径，意味着本发明的平均粒径，其结果如图17所示。

实施例6粒径＝4.6μm、实施例7粒径＝4.8μm

比较例3粒径＝5.8μm、比较例4粒径＝5.9μm

如图13所示，由实施例6以及比较例3、实施例7以及比较例4得到的烧结磁体，各自的化学组成几乎一致，且顽磁力(HcJ)也大致相同。但是由实施例6、7得到的烧结磁体与由比较例3、4得到的烧结磁体相比，其剩磁通密度(Br)显示出高达200～400G的值。另外，第3实施例由于Dy的含量较高，因而能够得到较高的顽磁力(HcJ)。

如图14所示，由实施例6得到的烧结磁体与实施例1一样，除R富集相外的区域也存在Dy的浓度较高部分和较低部分。与此相反，图15的比较例3的Dy的浓度与比较例1一样，除R富集相和局部例外的情况以外，其余主相区为低于R富集相的值且几乎相同。

如图16所示，实施例6以及比较例3的Y含量、实施例7以及比较例4的Y含量各自几乎没有差异。但是，实施例6的AVE(X)明显地小于比较例3。因此，实施例6的AVE(X)/Y在1以下，且为小于比较例3的值。即可以理解为：作为整个烧结体的组成，实施例6的主相晶粒的Dy浓度较低，其结果，实施例6的平均饱和磁化(Ms)升高、从而剩磁通密度(Br)得以提高。实施例7以及比较例4也显示出同样的倾向。

另外，实施例6以及实施例7的(X/Y)min在本发明的范围(0.1～0.6)内，而比较例3以及比较例4的(X/Y)min分别为0.88和0.73，超出了本发明的范围。

如图17所示，实施例6以及实施例7的“S50”在8～10μm的范围内，且“S85”为15μm或以下。另外，“＜15μm”显示85％或以上、“＜10μm”显示50％或以上的值。与此相反，比较例3以及比较例4的“S50”是在10～13μm的范围、“S85”超过15μm。而且知道“＜15μm”显示不足80％、“＜10μm”显示不足50％的值。

<第4实施例>

使用图18所示的低R合金以及高R合金，像以下那样对微粉碎粉末的粒径进行设定，同时烧结温度设定在1030℃，除此以外采用与第1实施例同样的工艺制作烧结磁体。对得到的烧结磁体，进行与第1实施例同样的测定和观察。烧结体的化学组成和磁特性如图19所示、元素分布测定结果如图20(比较例5)以及如图21(比较例6)所示。此外，各烧结磁体的AVE(X)、Y、AVE(X)/Y、(X/Y)min、(X/Y)max的值如图22所示。再者，成为测定对象的主相晶粒的X/Y的比例示于如图23(比较例5)以及如图24(比较例6)所示。

实施例8粒径＝3.2μm、比较例5粒径＝3.0μm、

比较例6粒径＝3.1μm

如图22所示，由实施例8、比较例5以及比较例6得到的烧结磁体的化学组成几乎一致，且剩磁通密度(Br)也大致相同。但可知与实施例8相比，比较例5以及比较例6的顽磁力(HcJ)要差一些。

参考图20以及图21，比较例5以及比较例6都与实施例1一样，在R富集相以外的主相区存在Dy的浓度较高部分和较低部分。尽管如此，顽磁力却如上述那样，低于实施例8。

在此，如图22、图23、以及图24所示，比较例5以及比较例6的(X/Y)max的值较大，超过2.0。即比较例5以及比较例6的X/Y的分布非常宽。这样，在R富集相以外的主相区即使存在Dy的浓度较高部分和较低部分，X/Y的分布过宽时也会导致顽磁力(HcJ)的降低，因而在本发明规定(X/Y)min＝0.1～0.6、(X/Y)max＝1.0～1.6。

<第5实施例>

使用图25所示的低R合金以及高R合金，像以下那样对微粉碎粉末的粒径进行设定，同时烧结温度设定在1030℃，除此以外采用与第1实施例同样的工艺制作烧结磁体。对得到的烧结磁体，进行与第1实施例同样的测定和观察。烧结体的化学组成和磁特性如图26所示。此外，实施例9和实施例10使高R合金粉末含有烧结体的62重量％的Tb。各烧结磁体的AVE(X)、Y、AVE(X)/Y、(X/Y)min、(X/y)max的值如图27所示。

实施例9粒径＝4.0μm、实施例10粒径＝4.2μm、

比较例7粒径＝4.1μm、比较例8粒径＝4.0μm

如图26所示，可知通过使用重稀土类元素Tb，能够得到24kOe或以上的高顽磁力(HcJ)。另外，从图26可知，由实施例9、实施例10、以及比较例7和比较例8得到的烧结磁体，化学组成几乎一致，但是与实施例9和实施例10相比，比较例7和比较例8的剩磁通密度(Br)要低一些。

在此，如图27和图28所示，实施例9、实施例10、比较例7以及比较例8在烧结体中粗大晶粒的比例少，作为烧结体组织也是好的，但比较例7以及比较例8的AVE(X)/Y的值超过1.0，同时(X/Y)min超过0.6。这正是导致剩磁通密度(Br)降低的原因。

<第6实施例>

使用图29所示的低R合金以及高R合金，像以下那样对微粉碎粉末的粒径进行设定，同时烧结温度设定在1030℃，对于实施例11以及比较例9，从氢处理(粉碎处理后的回收)到烧结(投入烧结炉)的各工序将氧浓度控制在不足100ppm，并将烧结温度设定在1070℃，除此以外采用与第1实施例同样的工艺制作烧结磁体。

对得到的烧结磁体，进行与第1实施例同样的测定和观察。烧结体的化学组成和磁特性如图30所示。此外，各烧结磁体的AVE(X)、Y、AVE(X)/Y、(X/Y)min、(X/Y)max的值如图31所示。

实施例11粒径＝3.1μm、实施例12粒径＝3.0μm、

比较例9粒径＝3.1μm、比较例10粒径＝3.0μm

如图30所示，可知在稀土类元素的量较低时，剩磁通密度(Br)提高且顽磁力(HcJ)降低；在稀土类元素的量较高时，剩磁通密度(Br)降低且顽磁力(HcJ)提高。

从图30可知：由实施例11和比较例9、以及实施例12和比较例10得到的烧结磁体，各自的化学组成几乎一致。但是，比较例9与实施例11相比、或比较例10与实施例12相比，剩磁通密度(Br)要差一些。这正如图31所示的那样，比较例9以及比较例10的AVE(X)/Y的值超过1.0，同时(X/Y)min超过0.6，这正是导致剩磁通密度(Br)降低的原因。

正如以上说说明的那样，根据本发明，可以提供一种能够兼备高剩磁通密度以及高顽磁力的R-T-B系稀土类永磁体。

Claims

1.一种R-T-B系稀土类永磁体，其由至少具有由R₂T₁₄B化合物构成的主相晶粒以及比所述主相晶粒含有更多R的晶界相的烧结体所构成，其中，R是稀土类元素的1种、2种或以上，所述稀土类元素具有包含钇的概念，T为以Fe或Fe和Co为必须成分的1种、2种或以上的过渡金属元素；其特征在于：该R-T-B系稀土类永磁体满足AVE(X)/Y＝0.8～1.0、(X/Y)max/(X/Y)min＝2.0～13.0的条件；

其中，X表示所述烧结体中预定数量的所述主相晶粒的重稀土类元素的重量比/全部稀土类元素的重量比；

Y表示所述整个烧结体的重稀土类元素的重量比/全部稀土类元素的重量比；

AVE(X)表示对于预定数量的所述主相晶粒求得的X的平均值；

(X/Y)min表示对于预定数量的所述主相晶粒求得的(X/Y)的最小值；

(X/Y)max表示对于预定数量的所述主相晶粒求得的(X/Y)的最大值。

2.根据权利要求1所述的R-T-B系稀土类永磁体，其特征在于：它满足(X/Y)min＝0.1～0.6和(X/Y)max＝1.0～1.6的条件。

3.根据权利要求1所述的R-T-B系稀土类永磁体，其特征在于：它满足AVE(X)/Y＝0.82～0.98的条件。

4.根据权利要求1所述的R-T-B系稀土类永磁体，其特征在于：它满足(X/Y)max/(X/Y)min＝3.0～10.0的条件。

5.根据权利要求1所述的R-T-B系稀土类永磁体，其特征在于：它满足(X/Y)min＝0.1～0.5和(X/Y)max＝1.1～1.5的条件。

6.根据权利要求1所述的R-T-B系稀土类永磁体，其特征在于：所述主相晶粒占有区域的总面积的85％或以上被粒径15μm或以下的晶粒所占据。

7.根据权利要求1所述的R-T-B系稀土类永磁体，其特征在于：所述主相晶粒占有区域的总面积的85％或以上被粒径10μm或以下的晶粒所占据。

8.根据权利要求1所述的R-T-B系稀土类永磁体，其特征在于：该R-T-B系稀土类永磁体的组成是R：25～37重量％、B：0.5～1.5重量％、Al：0.03～0.3重量％、Cu：大于0重量％但不超过0.15重量％、Co：大于0重量％但不超过2重量％、以及余量实质上为Fe。

9.根据权利要求8所述的R-T-B系稀土类永磁体，其特征在于：作为R含有0.1～8.0重量％的重稀土类元素。

10.一种R-T-B系稀土类永磁体的制造方法，其中该R-T-B系稀土类永磁体由至少具备由R₂T₁₄B化合物构成的主相晶粒以及比所述主相晶粒含有更多R的晶界相、并含有作为R的重稀土类元素的烧结体所构成，其中，R是稀土类元素的1种、2种或以上，T为以Fe或Fe和Co为必须成分的1种、2种或以上的过渡金属元素，该制造方法的特征在于：具有将以R₂T₁₄B相为主体的低R合金粉末、以及比所述低R合金粉末含有更多R的且作为R含有Dy和/或Tb的高R合金粉末进行磁场中成型的工序、以及将所述磁场中成型所得到的成型体进行烧结的工序，其中所述高R合金粉末所含的重稀土类元素占所述烧结体中所含的重稀土类元素量的30重量％或以上。

11.根据权利要求10所述的R-T-B系稀土类永磁体的制造方法，其特征在于：所述烧结体中含有的重稀土类元素量为0.1～8.0重量％。

12.根据权利要求10所述的R-T-B系稀土类永磁体的制造方法，其特征在于：所述高R合金粉末中所含的重稀土类元素占所述烧结体中所含的重稀土类元素量的50重量％或以上。

13.根据权利要求10所述的R-T-B系稀土类永磁体的制造方法，其特征在于：所述烧结体的组成是R：25～37重量％、B：0.5～1.5重量％、Al：0.03～0.3重量％、Cu：大于0重量％但不超过0.15重量％、Co：大于0重量％但不超过2重量％、以及余量实质上为Fe。

14.根据权利要求10所述的R-T-B系稀土类永磁体的制造方法，其特征在于：所述低R合金粉末的组成是R：25～38重量％、B：0.9～2.0重量％、Al：0.03～0.3重量％、以及余量实质上为Fe。

15.根据权利要求10所述的R-T-B系稀土类永磁体的制造方法，其特征在于：所述高R合金粉末的组成是R：26～70重量％、Co：0.3～30重量％、Cu：0.03～5.0重量％、Al：0.03～0.3重量％、以及余量实质上为Fe。