JP2002327255A - 焼結磁石 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 最大エネルギー積の高いＮｄ2Ｆｅ14Ｂ系焼
結磁石を提供する。 【解決手段】 Ｒ（Ｒは、希土類元素の少なくとも１種
であり、Ｎｄおよび／またはＰｒが必須元素として含ま
れる）、Ｃｕ、ＦｅおよびＢを含有し、Ｒ含有量が１
１．７〜１３．５モル％、Ｃｕ含有量が０．０１〜０．
１モル％、Ｂ含有量が５〜７モル％、残部が実質的にＦ
ｅであり、最大エネルギー積が４００kJ/m3以上である
焼結磁石。
結磁石を提供する。 【解決手段】 Ｒ（Ｒは、希土類元素の少なくとも１種
であり、Ｎｄおよび／またはＰｒが必須元素として含ま
れる）、Ｃｕ、ＦｅおよびＢを含有し、Ｒ含有量が１
１．７〜１３．５モル％、Ｃｕ含有量が０．０１〜０．
１モル％、Ｂ含有量が５〜７モル％、残部が実質的にＦ
ｅであり、最大エネルギー積が４００kJ/m3以上である
焼結磁石。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、Ｎｄ2Ｆｅ14Ｂ系
組成をもつ希土類焼結磁石に関する。
組成をもつ希土類焼結磁石に関する。
【０００２】
【従来の技術】高性能を有する希土類磁石としては、例
えば特許第１４３１６１７号公報に記載されているＮｄ
2Ｆｅ14Ｂ系磁石が知られている。
えば特許第１４３１６１７号公報に記載されているＮｄ
2Ｆｅ14Ｂ系磁石が知られている。
【０００３】特許第２７２００４０号公報では、Ｎｄ2
Ｆｅ14Ｂ系磁石の最大エネルギー積を向上させ、高保磁
力と優れた角形性を得るために、ＮｄとＰｒとを合計で
１２〜１７原子％（ただしＮｄ、Ｐｒの一部をＤｙ、Ｔ
ｂなどの重希土類元素で０．２〜３．０原子％置換でき
る）、Ｂを５〜１４原子％、Ｃｏを２０原子％以下、Ｃ
ｕを０．０２〜０．５原子％それぞれ含有し、残部がＦ
ｅおよび不可避的不純物からなる焼結永久磁石材料を提
案している。同公報の実施例１では、原子比でＦｅ−４
Ｃｏ−１４．５Ｎｄ−７Ｂ−ｘＣｕ（ｘ＝０．０１〜
０．４原子％）で表される組成の焼結磁石を、また、実
施例３では、原子比でＦｅ−２Ｃｏ−１３．５Ｎｄ−
１．５Ｄｙ−７Ｂに０．１原子％Ｃｕを含む組成の焼結
磁石を、それぞれ作製している。実施例１で作製した焼
結磁石の最大エネルギー積は、同公報の図１に記載され
ているように約４０MGOe（約３１８kJ/m3）である。こ
の値はＣｕ含有量が約０．１５原子％のときに得られて
おり、また、この含有量において保磁力も最大値を示し
ている。
Ｆｅ14Ｂ系磁石の最大エネルギー積を向上させ、高保磁
力と優れた角形性を得るために、ＮｄとＰｒとを合計で
１２〜１７原子％（ただしＮｄ、Ｐｒの一部をＤｙ、Ｔ
ｂなどの重希土類元素で０．２〜３．０原子％置換でき
る）、Ｂを５〜１４原子％、Ｃｏを２０原子％以下、Ｃ
ｕを０．０２〜０．５原子％それぞれ含有し、残部がＦ
ｅおよび不可避的不純物からなる焼結永久磁石材料を提
案している。同公報の実施例１では、原子比でＦｅ−４
Ｃｏ−１４．５Ｎｄ−７Ｂ−ｘＣｕ（ｘ＝０．０１〜
０．４原子％）で表される組成の焼結磁石を、また、実
施例３では、原子比でＦｅ−２Ｃｏ−１３．５Ｎｄ−
１．５Ｄｙ−７Ｂに０．１原子％Ｃｕを含む組成の焼結
磁石を、それぞれ作製している。実施例１で作製した焼
結磁石の最大エネルギー積は、同公報の図１に記載され
ているように約４０MGOe（約３１８kJ/m3）である。こ
の値はＣｕ含有量が約０．１５原子％のときに得られて
おり、また、この含有量において保磁力も最大値を示し
ている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、最大エネル
ギー積の高いＮｄ2Ｆｅ14Ｂ系焼結磁石を提供すること
を目的とする。
ギー積の高いＮｄ2Ｆｅ14Ｂ系焼結磁石を提供すること
を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
（１）〜（７）の本発明により達成される。 （１） Ｒ（Ｒは、希土類元素の少なくとも１種であ
り、Ｎｄおよび／またはＰｒが必須元素として含まれ
る）、Ｃｕ、ＦｅおよびＢを含有し、Ｒ含有量が１１．
７〜１３．５モル％、Ｃｕ含有量が０．０１〜０．１モ
ル％、Ｂ含有量が５〜７モル％、残部が実質的にＦｅで
あり、最大エネルギー積が４００kJ/m3以上である焼結
磁石。 （２） Ｒ含有量が１２．２〜１３．５モル％である上
記（１）の焼結磁石。 （３） Ｆｅの一部がＣｏで置換され、Ｃｏ含有量が
１．６モル％以下である上記（１）または（２）の焼結
磁石。 （４） Ｆｅの一部がＣｏで置換され、Ｃｏ含有量が
０．８モル％以下である上記（１）または（２）の焼結
磁石。 （５） 相対密度が９９．０％以上である上記（１）〜
（４）のいずれかの焼結磁石。 （６） 酸素含有量が３０００ppm以下である上記
（１）〜（５）のいずれかの焼結磁石。 （７） 隣り合う２つの結晶粒の境界に存在する２結晶
粒界と、隣り合う３以上の結晶粒の境界に存在する多結
晶粒界とについて組成分析を行い、前記各結晶粒界にお
いて、元素Ｒ量に対するＣｕ量の比Ｃｕ／Ｒを求め、２
結晶粒界におけるＣｕ／ＲをＣ2で表し、多結晶粒界に
おけるＣｕ／ＲをＣMで表したとき、 ＣM／Ｃ2≦０．７ である上記（１）〜（６）のいずれかの焼結磁石。
（１）〜（７）の本発明により達成される。 （１） Ｒ（Ｒは、希土類元素の少なくとも１種であ
り、Ｎｄおよび／またはＰｒが必須元素として含まれ
る）、Ｃｕ、ＦｅおよびＢを含有し、Ｒ含有量が１１．
７〜１３．５モル％、Ｃｕ含有量が０．０１〜０．１モ
ル％、Ｂ含有量が５〜７モル％、残部が実質的にＦｅで
あり、最大エネルギー積が４００kJ/m3以上である焼結
磁石。 （２） Ｒ含有量が１２．２〜１３．５モル％である上
記（１）の焼結磁石。 （３） Ｆｅの一部がＣｏで置換され、Ｃｏ含有量が
１．６モル％以下である上記（１）または（２）の焼結
磁石。 （４） Ｆｅの一部がＣｏで置換され、Ｃｏ含有量が
０．８モル％以下である上記（１）または（２）の焼結
磁石。 （５） 相対密度が９９．０％以上である上記（１）〜
（４）のいずれかの焼結磁石。 （６） 酸素含有量が３０００ppm以下である上記
（１）〜（５）のいずれかの焼結磁石。 （７） 隣り合う２つの結晶粒の境界に存在する２結晶
粒界と、隣り合う３以上の結晶粒の境界に存在する多結
晶粒界とについて組成分析を行い、前記各結晶粒界にお
いて、元素Ｒ量に対するＣｕ量の比Ｃｕ／Ｒを求め、２
結晶粒界におけるＣｕ／ＲをＣ2で表し、多結晶粒界に
おけるＣｕ／ＲをＣMで表したとき、 ＣM／Ｃ2≦０．７ である上記（１）〜（６）のいずれかの焼結磁石。
【０００６】
【作用および効果】本発明者らは、Ｃｕを含有するＲ2
Ｔ14Ｂ系焼結磁石について、様々な実験を行い、以下に
示す知見を得た。
Ｔ14Ｂ系焼結磁石について、様々な実験を行い、以下に
示す知見を得た。
【０００７】Ｒ2Ｆｅ14Ｂ系焼結磁石にＣｕを添加した
場合、上記特許第２７２００４０号公報に記載されてい
るように、最大エネルギー積および保磁力が向上した。
しかし、本発明者らは、同公報の実施例よりもＲ含有量
を少なくしたときに、残留磁束密度が著しく向上すると
共に、Ｃｕ添加による保磁力の向上率が顕著に高くな
り、その結果、同公報の実施例に比べて著しく高い４０
０kJ/m3以上の最大エネルギー積が得られ、さらには４
１０kJ/m3以上、最大で４８０kJ/m3にも達する最大エネ
ルギー積を得ることもできることを見いだした。
場合、上記特許第２７２００４０号公報に記載されてい
るように、最大エネルギー積および保磁力が向上した。
しかし、本発明者らは、同公報の実施例よりもＲ含有量
を少なくしたときに、残留磁束密度が著しく向上すると
共に、Ｃｕ添加による保磁力の向上率が顕著に高くな
り、その結果、同公報の実施例に比べて著しく高い４０
０kJ/m3以上の最大エネルギー積が得られ、さらには４
１０kJ/m3以上、最大で４８０kJ/m3にも達する最大エネ
ルギー積を得ることもできることを見いだした。
【０００８】また、本発明者らは、上記特許第２７２０
０４０号公報の実施例よりもＲ含有量を少なくした場合
において、Ｃｕを添加して磁石の密度を上記した所定値
以上とすれば、Ｒ含有量を少なくしたことによる保磁力
の急激な低下を著しく抑制でき、その結果、最大エネル
ギー積を著しく高くできることを見いだした。磁石密度
が高くなると、通常、残留磁束密度は向上するが保磁力
は低下する。例えば、本発明者らの実験によれば、Ｒを
１４．５４モル％（Ｎｄ：Ｄｙ＝７８：２２）含有する
Ｒ2Ｆｅ14Ｂ系磁石における時効処理後の保磁力は、磁
石の相対密度が９９．３％のとき２１７０kA/mであり、
磁石の相対密度が９９．６％のとき２１１０kA/mであっ
た。すなわち、相対密度が高くなると、保磁力が低くな
ってしまう。しかし、残留磁束密度の向上を最大エネル
ギー積に反映させるためには、一定の保磁力が必要とさ
れる。そのため、Ｒ含有量を少なくし、かつ磁石密度を
向上させることによって残留磁束密度を向上させても、
保磁力が低下してしまっては最大エネルギー積は高くな
らない。しかし、Ｒ含有量の比較的少ないＲ2Ｆｅ1 4Ｂ
系焼結磁石にＣｕを添加した場合、磁石密度の向上に伴
って保磁力も向上し、結果として最大エネルギー積が顕
著に向上することがわかった。
０４０号公報の実施例よりもＲ含有量を少なくした場合
において、Ｃｕを添加して磁石の密度を上記した所定値
以上とすれば、Ｒ含有量を少なくしたことによる保磁力
の急激な低下を著しく抑制でき、その結果、最大エネル
ギー積を著しく高くできることを見いだした。磁石密度
が高くなると、通常、残留磁束密度は向上するが保磁力
は低下する。例えば、本発明者らの実験によれば、Ｒを
１４．５４モル％（Ｎｄ：Ｄｙ＝７８：２２）含有する
Ｒ2Ｆｅ14Ｂ系磁石における時効処理後の保磁力は、磁
石の相対密度が９９．３％のとき２１７０kA/mであり、
磁石の相対密度が９９．６％のとき２１１０kA/mであっ
た。すなわち、相対密度が高くなると、保磁力が低くな
ってしまう。しかし、残留磁束密度の向上を最大エネル
ギー積に反映させるためには、一定の保磁力が必要とさ
れる。そのため、Ｒ含有量を少なくし、かつ磁石密度を
向上させることによって残留磁束密度を向上させても、
保磁力が低下してしまっては最大エネルギー積は高くな
らない。しかし、Ｒ含有量の比較的少ないＲ2Ｆｅ1 4Ｂ
系焼結磁石にＣｕを添加した場合、磁石密度の向上に伴
って保磁力も向上し、結果として最大エネルギー積が顕
著に向上することがわかった。
【０００９】図２は、Ｒ含有量が１２．７９モル％、Ｃ
ｕ含有量が０．０１モル％である磁石のＭ−Ｈループで
あり、図３は、Ｒ含有量が同じでＣｕ含有量が０．０４
モル％である磁石のＭ−Ｈループである。Ｍは磁化であ
り、Ｈは外部から印加された磁界の強度である。これら
の図から、Ｒ含有量が少ない磁石においてＣｕ含有量を
増大させることにより、Ｍ−Ｈループにおける角形性が
著しく向上することがわかる。ここで、本明細書におけ
る角形性の評価基準について説明する。磁石の残留磁化
をＭｒとし、保磁力をＨcJとし、第２象限におけるＭ−
Ｈループの面積をＳとしたとき、本明細書ではＳ／（Ｍ
ｒ・ＨcJ）を面積角形比と呼び、この面積角形比が１に
近いほど角形性が良好であると判定する。図２および図
３から、Ｃｕ含有量を増大させることにより、面積角形
比が１に近づくことがわかる。面積角形比が１に近けれ
ば、Ｒ含有量を少なくしたことによって向上した残留磁
束密度を、最大エネルギー積の向上に反映させることが
可能となる。面積角形比が小さいと、ＨcJが同じであっ
ても最大エネルギー積は高くならない。
ｕ含有量が０．０１モル％である磁石のＭ−Ｈループで
あり、図３は、Ｒ含有量が同じでＣｕ含有量が０．０４
モル％である磁石のＭ−Ｈループである。Ｍは磁化であ
り、Ｈは外部から印加された磁界の強度である。これら
の図から、Ｒ含有量が少ない磁石においてＣｕ含有量を
増大させることにより、Ｍ−Ｈループにおける角形性が
著しく向上することがわかる。ここで、本明細書におけ
る角形性の評価基準について説明する。磁石の残留磁化
をＭｒとし、保磁力をＨcJとし、第２象限におけるＭ−
Ｈループの面積をＳとしたとき、本明細書ではＳ／（Ｍ
ｒ・ＨcJ）を面積角形比と呼び、この面積角形比が１に
近いほど角形性が良好であると判定する。図２および図
３から、Ｃｕ含有量を増大させることにより、面積角形
比が１に近づくことがわかる。面積角形比が１に近けれ
ば、Ｒ含有量を少なくしたことによって向上した残留磁
束密度を、最大エネルギー積の向上に反映させることが
可能となる。面積角形比が小さいと、ＨcJが同じであっ
ても最大エネルギー積は高くならない。
【００１０】また、本発明者らは、上記特許第２７２０
０４０号公報の実施例よりもＲ含有量を少なくした場
合、保磁力のばらつきが臨界的に大きくなることを見い
だした。そして、この保磁力のばらつきが、Ｃｕの添加
により顕著に減少し、その結果、保磁力の揃った焼結磁
石の量産が可能になることを見いだした。Ｒ2Ｔ14Ｂ系
焼結磁石では、主相であるＲ2Ｔ14Ｂ結晶粒をＲリッチ
相が被覆することによって高保磁力が得られると考えら
れている。したがって、Ｒ含有量が少ない場合に保磁力
がばらつきやすいのは、焼結磁石内においてＲリッチ相
が均一に分布しにくくなる結果、Ｒ2Ｔ14Ｂ結晶粒の被
覆が不均一になるためと考えられる。Ｒ含有量が少ない
場合にこのような保磁力のばらつきが生じること、およ
び、この保磁力ばらつきがＣｕ添加により改善できるこ
とは、従来知られていない。
０４０号公報の実施例よりもＲ含有量を少なくした場
合、保磁力のばらつきが臨界的に大きくなることを見い
だした。そして、この保磁力のばらつきが、Ｃｕの添加
により顕著に減少し、その結果、保磁力の揃った焼結磁
石の量産が可能になることを見いだした。Ｒ2Ｔ14Ｂ系
焼結磁石では、主相であるＲ2Ｔ14Ｂ結晶粒をＲリッチ
相が被覆することによって高保磁力が得られると考えら
れている。したがって、Ｒ含有量が少ない場合に保磁力
がばらつきやすいのは、焼結磁石内においてＲリッチ相
が均一に分布しにくくなる結果、Ｒ2Ｔ14Ｂ結晶粒の被
覆が不均一になるためと考えられる。Ｒ含有量が少ない
場合にこのような保磁力のばらつきが生じること、およ
び、この保磁力ばらつきがＣｕ添加により改善できるこ
とは、従来知られていない。
【００１１】元素Ｒは酸化されやすく、元素Ｒが酸化さ
れると磁石特性が大きく低下する。本発明の焼結磁石は
Ｒ含有量が比較的少ないので、元素Ｒの酸化に対するマ
ージンが小さい。すなわち、Ｒ含有量が比較的多い場合
と同等の酸素含有量であっても、元素Ｒの酸化率は高く
なり、その結果、磁石密度が低下して、磁石特性が著し
く低くなる。そのため本発明では、焼結磁石中の酸素含
有量を上記所定値以下に抑える。これにより、Ｒ含有量
を少なくし、かつ、Ｃｕを添加したことによって得られ
る最大エネルギー積向上効果が、損なわれることがなく
なる。
れると磁石特性が大きく低下する。本発明の焼結磁石は
Ｒ含有量が比較的少ないので、元素Ｒの酸化に対するマ
ージンが小さい。すなわち、Ｒ含有量が比較的多い場合
と同等の酸素含有量であっても、元素Ｒの酸化率は高く
なり、その結果、磁石密度が低下して、磁石特性が著し
く低くなる。そのため本発明では、焼結磁石中の酸素含
有量を上記所定値以下に抑える。これにより、Ｒ含有量
を少なくし、かつ、Ｃｕを添加したことによって得られ
る最大エネルギー積向上効果が、損なわれることがなく
なる。
【００１２】本発明の磁石において、２結晶粒界におけ
るＣｕ／Ｒ（Ｃ2）と、多結晶粒界におけるＣｕ／Ｒ
（ＣM）とが ＣM／Ｃ2≦０．７ で表される関係をもつ場合、保磁力はより高くなり、保
磁力のばらつきはより小さくなる。すなわち、Ｃｕが２
結晶粒界に多く存在し、多結晶粒界にはほとんど存在し
ない場合、本発明の磁石はより優れた特性が得られる。
一方、Ｒ含有量が多い従来の磁石では、添加したＣｕが
２結晶粒界と多結晶粒界とにほぼ均一に存在する。
るＣｕ／Ｒ（Ｃ2）と、多結晶粒界におけるＣｕ／Ｒ
（ＣM）とが ＣM／Ｃ2≦０．７ で表される関係をもつ場合、保磁力はより高くなり、保
磁力のばらつきはより小さくなる。すなわち、Ｃｕが２
結晶粒界に多く存在し、多結晶粒界にはほとんど存在し
ない場合、本発明の磁石はより優れた特性が得られる。
一方、Ｒ含有量が多い従来の磁石では、添加したＣｕが
２結晶粒界と多結晶粒界とにほぼ均一に存在する。
【００１３】結晶粒界におけるこのような元素分布と、
本発明によって実現する保磁力向上効果および保磁力ば
らつき低減効果との関係は明らかではないが、本発明者
らは以下のように考察した。
本発明によって実現する保磁力向上効果および保磁力ば
らつき低減効果との関係は明らかではないが、本発明者
らは以下のように考察した。
【００１４】Ｒ含有量の少ない焼結磁石を製造する場
合、三重点等の多結晶粒界には、Ｒ含有量の多い磁石と
同様にＲリッチ相が十分に形成されるが、薄い２結晶粒
界にＲリッチ相を均一に形成することは困難である。そ
のため、高い保磁力を得ることが難しい。しかし、Ｃｕ
を添加した場合には、Ｃｕに富む（Ｒ−Ｃｕ）リッチ相
が形成され、この（Ｒ−Ｃｕ）リッチ相は、Ｒ2Ｆｅ14
Ｂ結晶粒を濡らしやすいため、２結晶粒界に優先的に析
出し、多結晶粒界には析出しにくいと考えられる。その
結果、本発明の磁石では、２結晶粒界に均一に（Ｒ−Ｃ
ｕ）リッチ相が形成され、これによってＲ2Ｆｅ14Ｂ結
晶粒が被覆されるため、保磁力が顕著に向上し、かつ、
保磁力のばらつきが減少すると考えられる。
合、三重点等の多結晶粒界には、Ｒ含有量の多い磁石と
同様にＲリッチ相が十分に形成されるが、薄い２結晶粒
界にＲリッチ相を均一に形成することは困難である。そ
のため、高い保磁力を得ることが難しい。しかし、Ｃｕ
を添加した場合には、Ｃｕに富む（Ｒ−Ｃｕ）リッチ相
が形成され、この（Ｒ−Ｃｕ）リッチ相は、Ｒ2Ｆｅ14
Ｂ結晶粒を濡らしやすいため、２結晶粒界に優先的に析
出し、多結晶粒界には析出しにくいと考えられる。その
結果、本発明の磁石では、２結晶粒界に均一に（Ｒ−Ｃ
ｕ）リッチ相が形成され、これによってＲ2Ｆｅ14Ｂ結
晶粒が被覆されるため、保磁力が顕著に向上し、かつ、
保磁力のばらつきが減少すると考えられる。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明の焼結磁石は、Ｒ（Ｒは、
希土類元素の少なくとも１種であり、Ｎｄおよび／また
はＰｒが必須元素として含まれる）、Ｃｕ、Ｆｅおよび
Ｂを含有する。Ｒ含有量は、１１．７〜１３．５モル％
である。
希土類元素の少なくとも１種であり、Ｎｄおよび／また
はＰｒが必須元素として含まれる）、Ｃｕ、Ｆｅおよび
Ｂを含有する。Ｒ含有量は、１１．７〜１３．５モル％
である。
【００１６】Ｒ含有量が少なすぎると、高保磁力が得ら
れなくなる結果、最大エネルギー積を高くできなくな
る。一方、Ｒ含有量が多すぎると、前述した本発明の作
用効果が実現しなくなり、最大エネルギー積が小さくな
る。本発明の作用効果を十分に実現するためには、Ｒ含
有量を１２．２〜１３．５モル％とすることが好まし
い。元素Ｒには、Ｎｄおよび／またはＰｒが必ず含まれ
る。ＮｄとＰｒとの比率は特に限定されない。元素Ｒと
してＮｄおよびＰｒだけを用いてもよいが、これら以外
の希土類元素、すなわちＹ、Ｓｃ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｍ、
Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙ
ｂおよびＬｕの少なくとも１種を用いてもよい。これら
のうちでは、Ｄｙおよび／またはＴｂが好ましい。磁石
特性を低下させないためには、ＮｄおよびＰｒの両者以
外の元素の合計量は、元素Ｒ全体の１０モル％以下とす
ることが好ましい。なお、元素Ｒとして２種以上の元素
を用いる場合、原料としてミッシュメタル等の混合物を
用いることもできる。
れなくなる結果、最大エネルギー積を高くできなくな
る。一方、Ｒ含有量が多すぎると、前述した本発明の作
用効果が実現しなくなり、最大エネルギー積が小さくな
る。本発明の作用効果を十分に実現するためには、Ｒ含
有量を１２．２〜１３．５モル％とすることが好まし
い。元素Ｒには、Ｎｄおよび／またはＰｒが必ず含まれ
る。ＮｄとＰｒとの比率は特に限定されない。元素Ｒと
してＮｄおよびＰｒだけを用いてもよいが、これら以外
の希土類元素、すなわちＹ、Ｓｃ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｍ、
Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙ
ｂおよびＬｕの少なくとも１種を用いてもよい。これら
のうちでは、Ｄｙおよび／またはＴｂが好ましい。磁石
特性を低下させないためには、ＮｄおよびＰｒの両者以
外の元素の合計量は、元素Ｒ全体の１０モル％以下とす
ることが好ましい。なお、元素Ｒとして２種以上の元素
を用いる場合、原料としてミッシュメタル等の混合物を
用いることもできる。
【００１７】Ｃｕ含有量は、０．０１〜０．１モル％、
好ましくは０．０１モル％以上０．１モル％未満、より
好ましくは０．０１〜０．０８モル％、さらに好ましく
は０．０２〜０．０６モル％である。Ｃｕ含有量が少な
すぎると、前述した本発明の作用効果が実現しなくな
る。一方、Ｃｕ含有量が多すぎると、保磁力がかえって
減少し、残留磁束密度も減少するため、最大エネルギー
積が減少してしまう。
好ましくは０．０１モル％以上０．１モル％未満、より
好ましくは０．０１〜０．０８モル％、さらに好ましく
は０．０２〜０．０６モル％である。Ｃｕ含有量が少な
すぎると、前述した本発明の作用効果が実現しなくな
る。一方、Ｃｕ含有量が多すぎると、保磁力がかえって
減少し、残留磁束密度も減少するため、最大エネルギー
積が減少してしまう。
【００１８】Ｂ含有量は、５〜７モル％、好ましくは
５．５〜６．５モル％である。Ｂ含有量が少なすぎる
と、菱面体組繊となるため保磁力が低くなる。一方、Ｂ
含有量が多すぎると、Ｂリッチな非磁性相が多くなるた
め残留磁束密度が低くなる。
５．５〜６．５モル％である。Ｂ含有量が少なすぎる
と、菱面体組繊となるため保磁力が低くなる。一方、Ｂ
含有量が多すぎると、Ｂリッチな非磁性相が多くなるた
め残留磁束密度が低くなる。
【００１９】残部は実質的にＦｅであるが、Ｆｅの一部
をＣｏで置換してもよい。Ｃｏを添加することにより、
保磁力の温度依存性および耐食性を改善することがで
き、残留磁束密度も向上できる。ただし、Ｃｏの添加に
より保磁力が低下してしまい、元素Ｒ含有量が少ない本
発明の磁石では保磁力の低下率が大きくなるため、Ｃｏ
の含有量は１．６モル％以下、好ましくは０．８モル％
以下とする。
をＣｏで置換してもよい。Ｃｏを添加することにより、
保磁力の温度依存性および耐食性を改善することがで
き、残留磁束密度も向上できる。ただし、Ｃｏの添加に
より保磁力が低下してしまい、元素Ｒ含有量が少ない本
発明の磁石では保磁力の低下率が大きくなるため、Ｃｏ
の含有量は１．６モル％以下、好ましくは０．８モル％
以下とする。
【００２０】本発明の焼結磁石中には、上記各元素のほ
か、微量添加物ないし不可避的不純物として例えばＣ、
Ｐ、Ｓ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｂｉ、Ｎｂ、Ｔ
ａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｂ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｎｉ、Ｓｉ、
Ｈｆ、Ｇａ、Ｚｎなどの少なくとも１種が含有されてい
てもよい。ただし、磁石特性低下を抑えるためには、こ
れらの合計含有量を３モル％以下とすることが好まし
い。
か、微量添加物ないし不可避的不純物として例えばＣ、
Ｐ、Ｓ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｂｉ、Ｎｂ、Ｔ
ａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｂ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｎｉ、Ｓｉ、
Ｈｆ、Ｇａ、Ｚｎなどの少なくとも１種が含有されてい
てもよい。ただし、磁石特性低下を抑えるためには、こ
れらの合計含有量を３モル％以下とすることが好まし
い。
【００２１】前述したように本発明では、Ｒ含有量の比
較的多い従来の磁石と異なり、磁石密度の向上に伴って
保磁力が向上する。本発明において、焼結磁石の相対密
度を好ましくは９９．０％以上、より好ましくは９９．
２％以上、さらに好ましくは９９．４％以上とすれば、
高保磁力が得られ、最大エネルギー積が十分に高くな
る。
較的多い従来の磁石と異なり、磁石密度の向上に伴って
保磁力が向上する。本発明において、焼結磁石の相対密
度を好ましくは９９．０％以上、より好ましくは９９．
２％以上、さらに好ましくは９９．４％以上とすれば、
高保磁力が得られ、最大エネルギー積が十分に高くな
る。
【００２２】なお、磁石の相対密度は、磁石の実測密度
をその理論密度で除した値である。本明細書における磁
石の理論密度は、「固体物理Vol.21,No.1,37-45(198
6)」（アグネ技術センター発行）のTable 1に記載され
たＲ2Ｆｅ14Ｂの密度であり、例えば、Ｎｄ2Ｆｅ14Ｂは
７．５８Mg/m3、Ｄｙ2Ｆｅ14Ｂは８．０７Mg/m3であ
る。また、元素Ｒを２種以上用いる場合には、各元素の
比率に応じ直線近似する。具体的には、元素ＲとしてＮ
ｄおよびＤｙを用い、これらのモル比がＮｄ：Ｄｙ＝
ｘ：ｙである場合、理論密度は （７．５８ｘ＋８．０７ｙ）／（ｘ＋ｙ） とする。
をその理論密度で除した値である。本明細書における磁
石の理論密度は、「固体物理Vol.21,No.1,37-45(198
6)」（アグネ技術センター発行）のTable 1に記載され
たＲ2Ｆｅ14Ｂの密度であり、例えば、Ｎｄ2Ｆｅ14Ｂは
７．５８Mg/m3、Ｄｙ2Ｆｅ14Ｂは８．０７Mg/m3であ
る。また、元素Ｒを２種以上用いる場合には、各元素の
比率に応じ直線近似する。具体的には、元素ＲとしてＮ
ｄおよびＤｙを用い、これらのモル比がＮｄ：Ｄｙ＝
ｘ：ｙである場合、理論密度は （７．５８ｘ＋８．０７ｙ）／（ｘ＋ｙ） とする。
【００２３】また、前述したように本発明では、酸化に
よる磁石特性への影響が大きくなるため、磁石中の酸素
含有量を好ましくは３０００ppm以下、より好ましくは
２５００ppm以下とする。なお、酸素含有量は少ないほ
ど好ましいが、製造工程における酸化は不可避であるた
め、酸素含有量をゼロにすることはできず、通常、５０
０ppm以上は含有される。酸素含有量を抑えるために
は、製造の際に粉砕、混合、成形などの各工程を、Ａ
ｒ、Ｎ2等の非酸化性雰囲気中で行い、かつ、雰囲気中
の酸素分圧を厳密に管理することが好ましい。
よる磁石特性への影響が大きくなるため、磁石中の酸素
含有量を好ましくは３０００ppm以下、より好ましくは
２５００ppm以下とする。なお、酸素含有量は少ないほ
ど好ましいが、製造工程における酸化は不可避であるた
め、酸素含有量をゼロにすることはできず、通常、５０
０ppm以上は含有される。酸素含有量を抑えるために
は、製造の際に粉砕、混合、成形などの各工程を、Ａ
ｒ、Ｎ2等の非酸化性雰囲気中で行い、かつ、雰囲気中
の酸素分圧を厳密に管理することが好ましい。
【００２４】本発明の焼結磁石は、実質的に正方晶系の
結晶構造の主相を有する。
結晶構造の主相を有する。
【００２５】本発明の磁石は、結晶粒界における元素分
布に特徴をもつ。本発明の磁石に対し、２結晶粒界と多
結晶粒界とについて組成分析を行い、それぞれの結晶粒
界において、元素Ｒ量に対するＣｕ量の比Ｃｕ／Ｒを求
め、２結晶粒界におけるＣｕ／ＲをＣ2で表し、多結晶
粒界におけるＣｕ／ＲをＣMで表したとき、好ましくは ＣM／Ｃ2≦０．７、より好ましくは ＣM／Ｃ2≦０．５、さらに好ましくは ＣM／Ｃ2≦０．３５ である。本発明の磁石は、Ｃ2の値が大きく、かつＣMの
値が小さい場合に保磁力が高くなり、ＣM／Ｃ2が上記限
定範囲内であるとき、より高い保磁力が得られ、かつ、
保磁力のばらつきがより小さくなる。なお、ＣM／Ｃ2は
ゼロであってもよい。多結晶粒界に存在するＣｕが極微
量である場合、後述するＴＥＭ−ＥＤＳによる測定の際
に、Ｃｕ量がバックグラウンドノイズ以下となって、Ｃ
ｕ量がゼロと算出されることがあるからである。すなわ
ち、ＣM／Ｃ2がゼロであっても、多結晶粒界にＣｕが１
原子も存在しないわけではない。ただし、ＣM／Ｃ2＝
０、すなわちＣM＝０となるのは、通常、Ｃｕ添加量が
かなり少ない場合であり、保磁力が顕著に向上する程度
までＣｕを添加した場合には、通常、０＜ＣM／Ｃ2、特
に０．０１≦ＣM／Ｃ2となる。
布に特徴をもつ。本発明の磁石に対し、２結晶粒界と多
結晶粒界とについて組成分析を行い、それぞれの結晶粒
界において、元素Ｒ量に対するＣｕ量の比Ｃｕ／Ｒを求
め、２結晶粒界におけるＣｕ／ＲをＣ2で表し、多結晶
粒界におけるＣｕ／ＲをＣMで表したとき、好ましくは ＣM／Ｃ2≦０．７、より好ましくは ＣM／Ｃ2≦０．５、さらに好ましくは ＣM／Ｃ2≦０．３５ である。本発明の磁石は、Ｃ2の値が大きく、かつＣMの
値が小さい場合に保磁力が高くなり、ＣM／Ｃ2が上記限
定範囲内であるとき、より高い保磁力が得られ、かつ、
保磁力のばらつきがより小さくなる。なお、ＣM／Ｃ2は
ゼロであってもよい。多結晶粒界に存在するＣｕが極微
量である場合、後述するＴＥＭ−ＥＤＳによる測定の際
に、Ｃｕ量がバックグラウンドノイズ以下となって、Ｃ
ｕ量がゼロと算出されることがあるからである。すなわ
ち、ＣM／Ｃ2がゼロであっても、多結晶粒界にＣｕが１
原子も存在しないわけではない。ただし、ＣM／Ｃ2＝
０、すなわちＣM＝０となるのは、通常、Ｃｕ添加量が
かなり少ない場合であり、保磁力が顕著に向上する程度
までＣｕを添加した場合には、通常、０＜ＣM／Ｃ2、特
に０．０１≦ＣM／Ｃ2となる。
【００２６】ここで、２結晶粒界および多結晶粒界につ
いて説明する。図４に、Ｎｄ2Ｆｅ1 4Ｂ系焼結磁石の透
過型電子顕微鏡写真を示す。図４において２結晶粒界
は、短いライン（Line 1）が横断している結晶粒界であ
り、Ｎｄ2Ｆｅ14Ｂ相（phase）からなる２つの結晶粒に
挟まれた領域である。２結晶粒界の厚さは、通常、１０
nm以下である。一方、多結晶粒界は、長いライン（Line
2）が横断している結晶粒界であり、３つの結晶粒に挟
まれた三重点である。ただし、三重点に限らず、４以上
の結晶粒の間に存在する結晶粒界も、本明細書における
多結晶粒界に包含される。
いて説明する。図４に、Ｎｄ2Ｆｅ1 4Ｂ系焼結磁石の透
過型電子顕微鏡写真を示す。図４において２結晶粒界
は、短いライン（Line 1）が横断している結晶粒界であ
り、Ｎｄ2Ｆｅ14Ｂ相（phase）からなる２つの結晶粒に
挟まれた領域である。２結晶粒界の厚さは、通常、１０
nm以下である。一方、多結晶粒界は、長いライン（Line
2）が横断している結晶粒界であり、３つの結晶粒に挟
まれた三重点である。ただし、三重点に限らず、４以上
の結晶粒の間に存在する結晶粒界も、本明細書における
多結晶粒界に包含される。
【００２７】結晶粒界におけるＣｕ／Ｒは、ＴＥＭ−Ｅ
ＤＳ（Transmission Electron Microscopy - Energy Di
spersive X-ray Spectroscopy）により測定することが
できる。ただし、２結晶粒界は薄いため、元素分布を測
定することが困難である。そのため、測定試料表面にお
ける電子ビームのスポット径を小さくする必要がある。
具体的には、ビーム径は５．０nm以下、特に１．０nm以
下とすることが好ましい。このような微小なスポット径
とするためには、電界放射型の電子銃を有するＴＥＭを
使うことが好ましい。
ＤＳ（Transmission Electron Microscopy - Energy Di
spersive X-ray Spectroscopy）により測定することが
できる。ただし、２結晶粒界は薄いため、元素分布を測
定することが困難である。そのため、測定試料表面にお
ける電子ビームのスポット径を小さくする必要がある。
具体的には、ビーム径は５．０nm以下、特に１．０nm以
下とすることが好ましい。このような微小なスポット径
とするためには、電界放射型の電子銃を有するＴＥＭを
使うことが好ましい。
【００２８】Ｃｕ／Ｒは、以下のようにして求める。ま
ず、ＴＥＭ−ＥＤＳにより、結晶粒界付近を直線的に走
査しながらＲ量（質量％）およびＣｕ量（質量％）を測
定する。このときの測定ステップ（隣り合う測定ポイン
トの間隔）は、５．０nm以下、特に２．０nm以下とする
ことが好ましい。この測定ステップが大きいと、高精度
の元素分布測定が困難となる。図５（Ａ）および図５
（Ｂ）は、このようにして測定された２結晶粒界付近
（図４のLine 1）および多結晶粒界付近（図４のLine
2）における元素分布を示すグラフである。これらの図
において、横軸は測定ライン上の位置を示し、縦軸はＦ
ｅ、ＮｄまたはＣｕの量を示している。
ず、ＴＥＭ−ＥＤＳにより、結晶粒界付近を直線的に走
査しながらＲ量（質量％）およびＣｕ量（質量％）を測
定する。このときの測定ステップ（隣り合う測定ポイン
トの間隔）は、５．０nm以下、特に２．０nm以下とする
ことが好ましい。この測定ステップが大きいと、高精度
の元素分布測定が困難となる。図５（Ａ）および図５
（Ｂ）は、このようにして測定された２結晶粒界付近
（図４のLine 1）および多結晶粒界付近（図４のLine
2）における元素分布を示すグラフである。これらの図
において、横軸は測定ライン上の位置を示し、縦軸はＦ
ｅ、ＮｄまたはＣｕの量を示している。
【００２９】次に、結晶粒界内においてＲ量が最も高い
位置を特定し、その位置においてＲ量に対するＣｕ量の
比Ｃｕ／Ｒを求める。このとき、試料中に元素Ｒとして
複数種の希土類元素が含まれる場合には、各希土類元素
の量の和をＲ量とする。このような測定を、それぞれ複
数箇所（好ましくはそれぞれ５箇所以上）の２結晶粒界
および多結晶粒界について行い、複数の２結晶粒界でそ
れぞれ求めたＣｕ／Ｒの平均をＣ2とし、複数の多結晶
粒界でそれぞれ求めたＣｕ／Ｒの平均をＣMとして、ＣM
／Ｃ2を算出する。
位置を特定し、その位置においてＲ量に対するＣｕ量の
比Ｃｕ／Ｒを求める。このとき、試料中に元素Ｒとして
複数種の希土類元素が含まれる場合には、各希土類元素
の量の和をＲ量とする。このような測定を、それぞれ複
数箇所（好ましくはそれぞれ５箇所以上）の２結晶粒界
および多結晶粒界について行い、複数の２結晶粒界でそ
れぞれ求めたＣｕ／Ｒの平均をＣ2とし、複数の多結晶
粒界でそれぞれ求めたＣｕ／Ｒの平均をＣMとして、ＣM
／Ｃ2を算出する。
【００３０】なお、上記測定に際しては、結晶粒界内に
おいてＲ量が最大となる位置を特定する必要があるた
め、図４のLine 1およびLine 2のように、粒界の両側に
存在する結晶粒の一部にかかるように測定ラインを設定
する必要がある。
おいてＲ量が最大となる位置を特定する必要があるた
め、図４のLine 1およびLine 2のように、粒界の両側に
存在する結晶粒の一部にかかるように測定ラインを設定
する必要がある。
【００３１】次に、本発明の焼結磁石の好ましい製造方
法について説明する。
法について説明する。
【００３２】まず、合金を鋳造し、インゴットを得る。
得られたインゴットを、ディスクミル等により１０〜１
００μm程度の粒径まで粗粉砕し、次いで、ジェットミ
ル等により０．５〜５μm程度の粒径まで微粉砕する。
得られた粉末を、好ましくは磁場中にて成形する。この
場合、磁場強度は８００kA/m以上、成形圧力は１０〜５
００MPa程度であることが好ましい。成形には、一軸加
圧またはＣＩＰなどの等方加圧のいずれを用いてもよ
い。得られた成形体を、１０００〜１２００℃で０．１
〜１００時間焼結する。焼結は、複数回行ってもよい。
焼結は、真空中またはＡｒガス等の不活性ガス雰囲気中
で行うことが好ましい。
得られたインゴットを、ディスクミル等により１０〜１
００μm程度の粒径まで粗粉砕し、次いで、ジェットミ
ル等により０．５〜５μm程度の粒径まで微粉砕する。
得られた粉末を、好ましくは磁場中にて成形する。この
場合、磁場強度は８００kA/m以上、成形圧力は１０〜５
００MPa程度であることが好ましい。成形には、一軸加
圧またはＣＩＰなどの等方加圧のいずれを用いてもよ
い。得られた成形体を、１０００〜１２００℃で０．１
〜１００時間焼結する。焼結は、複数回行ってもよい。
焼結は、真空中またはＡｒガス等の不活性ガス雰囲気中
で行うことが好ましい。
【００３３】焼結後、好ましくは不活性ガス雰囲気中に
おいて、好ましくは５００℃以上焼結温度以下の温度、
より好ましくは５００〜９５０℃の温度で、０．１〜１
００時間時効処理を行うことが好ましい。時効処理によ
り保磁力がさらに向上する。なお、時効処理は、多段階
の熱処理から構成してもよい。例えば２段の熱処理から
なる時効処理では、１段目の熱処理を７００℃以上焼結
温度未満の温度で０．１〜５０時間行い、２段目の熱処
理を５００〜７００℃で０．１〜１００時間行うことが
好ましい。
おいて、好ましくは５００℃以上焼結温度以下の温度、
より好ましくは５００〜９５０℃の温度で、０．１〜１
００時間時効処理を行うことが好ましい。時効処理によ
り保磁力がさらに向上する。なお、時効処理は、多段階
の熱処理から構成してもよい。例えば２段の熱処理から
なる時効処理では、１段目の熱処理を７００℃以上焼結
温度未満の温度で０．１〜５０時間行い、２段目の熱処
理を５００〜７００℃で０．１〜１００時間行うことが
好ましい。
【００３４】本発明の焼結磁石の用途は特に限定され
ず、例えばモータやスピーカなど各種機器に適用可能で
あるが、その中でも特に高い残留磁束密度が要求される
ＶＣＭ（ボイスコイルモータ）に好適である。
ず、例えばモータやスピーカなど各種機器に適用可能で
あるが、その中でも特に高い残留磁束密度が要求される
ＶＣＭ（ボイスコイルモータ）に好適である。
【００３５】
【実施例】実施例１（組成による磁石特性の比較） 原料合金として、表１に示す組成の合金粉末を用いた。
なお、表１に示す組成において、残部はＦｅである。こ
れらの合金粉末は、鋳造した合金インゴットを窒素雰囲
気中で粉砕することにより得た。
なお、表１に示す組成において、残部はＦｅである。こ
れらの合金粉末は、鋳造した合金インゴットを窒素雰囲
気中で粉砕することにより得た。
【００３６】次いで、合金粉末を強度１１．１MA/mの磁
場中で５０MPaの圧力で成形した後、真空中において焼
結した。焼結は下記条件で行った。
場中で５０MPaの圧力で成形した後、真空中において焼
結した。焼結は下記条件で行った。
【００３７】焼結条件Ｓ１：１０７０℃で４時間熱処
理、 焼結条件Ｓ２：１０７０℃で８時間熱処理、 焼結条件Ｓ３：１０７０℃で４時間熱処理後、１０５０
℃で４時間熱処理、 焼結条件Ｓ４：１０７０℃で６時間熱処理、 焼結条件Ｓ５：１０３０℃で４４時間熱処理
理、 焼結条件Ｓ２：１０７０℃で８時間熱処理、 焼結条件Ｓ３：１０７０℃で４時間熱処理後、１０５０
℃で４時間熱処理、 焼結条件Ｓ４：１０７０℃で６時間熱処理、 焼結条件Ｓ５：１０３０℃で４４時間熱処理
【００３８】焼結後、Ａｒ雰囲気中において時効処理を
施して、焼結磁石サンプルとした。時効処理は下記条件
で行った。
施して、焼結磁石サンプルとした。時効処理は下記条件
で行った。
【００３９】時効条件Ａ１：８００℃で１時間熱処理
後、６５０℃で１時間熱処理、 時効条件Ａ２：７００℃で１時間熱処理後、６００℃で
１０時間熱処理、 時効条件Ａ３：６００℃で１０時間熱処理、 時効条件Ａ４：９００℃で１時間熱処理後、５５０℃で
２０時間熱処理、 時効条件Ａ５：９００℃で１時間熱処理後、５５０℃で
１時間熱処理
後、６５０℃で１時間熱処理、 時効条件Ａ２：７００℃で１時間熱処理後、６００℃で
１０時間熱処理、 時効条件Ａ３：６００℃で１０時間熱処理、 時効条件Ａ４：９００℃で１時間熱処理後、５５０℃で
２０時間熱処理、 時効条件Ａ５：９００℃で１時間熱処理後、５５０℃で
１時間熱処理
【００４０】各サンプルについて、焼結条件、時効条
件、相対密度、酸素含有量、保磁力（ＨcJ）、残留磁束
密度（Ｂｒ）および最大エネルギー積（(BH)max）を、
表１に示す。
件、相対密度、酸素含有量、保磁力（ＨcJ）、残留磁束
密度（Ｂｒ）および最大エネルギー積（(BH)max）を、
表１に示す。
【００４１】
【表１】
【００４２】表１から、Ｒ含有量が少ない組成において
Ｃｕを添加することにより、保磁力が向上し、その結
果、４００kJ/m3以上の著しく大きな最大エネルギー積
が得られることが明らかである。また、大きな最大エネ
ルギー積を得るためには、磁石中の酸素含有量を３００
０ppm以下に抑える必要があることがわかる。また、Ｃ
ｏ含有量が１．６モル％以下、特に０．８モル％以下で
あると、高保磁力が得られ、その結果、最大エネルギー
積が高くなることがわかる。なお、酸素含有量は、製造
工程において雰囲気中の酸素分圧を制御することにより
変更した。
Ｃｕを添加することにより、保磁力が向上し、その結
果、４００kJ/m3以上の著しく大きな最大エネルギー積
が得られることが明らかである。また、大きな最大エネ
ルギー積を得るためには、磁石中の酸素含有量を３００
０ppm以下に抑える必要があることがわかる。また、Ｃ
ｏ含有量が１．６モル％以下、特に０．８モル％以下で
あると、高保磁力が得られ、その結果、最大エネルギー
積が高くなることがわかる。なお、酸素含有量は、製造
工程において雰囲気中の酸素分圧を制御することにより
変更した。
【００４３】実施例２（Ｃｕ添加が保磁力のばらつきに
与える影響） 原料合金中の組成（モル百分率）を Ｎｄ：１２．７９、 Ｃｏ：０．１５、 Ｂ：５．９５、 Ｃｕ：図１に示す値、 Ｆｅ：残部 とし、焼結条件を前記条件Ｓ４とし、時効処理を行わな
かったほかは実施例１と同様にして、Ｃｕ含有量の異な
る焼結磁石サンプルを作製した。各サンプルはそれぞれ
１８個ずつ作製し、この１８個の磁石について保磁力を
測定し、その最大値ＨcJmaxおよび最小値ＨcJminを調べ
た。また、保磁力の平均値（ＨcJave）を ＨcJave＝（ＨcJmax＋ＨcJmin）／２ により算出し、保磁力のばらつき（Error）を Error＝（ＨcJmax−ＨcJmin）／ＨcJave により算出した。各サンプルについて、ＨcJmax、ＨcJm
inおよびErrorを図１に示す。
与える影響） 原料合金中の組成（モル百分率）を Ｎｄ：１２．７９、 Ｃｏ：０．１５、 Ｂ：５．９５、 Ｃｕ：図１に示す値、 Ｆｅ：残部 とし、焼結条件を前記条件Ｓ４とし、時効処理を行わな
かったほかは実施例１と同様にして、Ｃｕ含有量の異な
る焼結磁石サンプルを作製した。各サンプルはそれぞれ
１８個ずつ作製し、この１８個の磁石について保磁力を
測定し、その最大値ＨcJmaxおよび最小値ＨcJminを調べ
た。また、保磁力の平均値（ＨcJave）を ＨcJave＝（ＨcJmax＋ＨcJmin）／２ により算出し、保磁力のばらつき（Error）を Error＝（ＨcJmax−ＨcJmin）／ＨcJave により算出した。各サンプルについて、ＨcJmax、ＨcJm
inおよびErrorを図１に示す。
【００４４】図１から、Ｃｕ添加により保磁力のばらつ
きが著しく小さくなることが明らかである。
きが著しく小さくなることが明らかである。
【００４５】なお、これらのサンプルにおいて、酸素含
有量は１５００〜２０００ppmであり、相対密度は９
９．０％以上であった。
有量は１５００〜２０００ppmであり、相対密度は９
９．０％以上であった。
【００４６】また、図１のサンプルは時効処理を施して
いないので、最大エネルギー積が４００kJ/m3未満であ
るが、時効処理を施すことにより４００kJ/m3以上とな
った。時効処理を行っても、図１に示すものと同傾向の
保磁力ばらつきが残った。
いないので、最大エネルギー積が４００kJ/m3未満であ
るが、時効処理を施すことにより４００kJ/m3以上とな
った。時効処理を行っても、図１に示すものと同傾向の
保磁力ばらつきが残った。
【００４７】実施例３（磁石密度が保磁力に与える影
響） 原料合金中の組成（モル百分率）を Ｎｄ：１２．７９、 Ｃｏ：０．１５、 Ｂ：５．９５、 Ｃｕ：０．０４、 Ｆｅ：残部 とし、焼結条件を前記条件Ｓ４とし、時効処理条件を前
記Ａ４で行ったほかは実施例１と同様にして、焼結磁石
サンプルを作製した。これらのサンプルについて、相対
密度、保磁力および最大エネルギー積を表２に示す。
響） 原料合金中の組成（モル百分率）を Ｎｄ：１２．７９、 Ｃｏ：０．１５、 Ｂ：５．９５、 Ｃｕ：０．０４、 Ｆｅ：残部 とし、焼結条件を前記条件Ｓ４とし、時効処理条件を前
記Ａ４で行ったほかは実施例１と同様にして、焼結磁石
サンプルを作製した。これらのサンプルについて、相対
密度、保磁力および最大エネルギー積を表２に示す。
【００４８】
【表２】
【００４９】表２から、本発明の磁石においては、相対
密度が高いほど保磁力が高くなることがわかる。
密度が高いほど保磁力が高くなることがわかる。
【００５０】実施例４（結晶粒界における元素分布） 表１のサンプルNo.１２７の透過型電子顕微鏡写真の一
例を、図４に示す。このサンプルについて、２結晶粒界
および多結晶粒界における元素分布を測定した。測定に
は電界放射型分析電子顕微鏡（ＦＥ−ＴＥＭ）によるＴ
ＥＭ−ＥＤＳを利用し、電子ビームのスポット径を１nm
とし、加速電圧を２００kVとし、約１nmステップで分析
点を直線的に移動させながら組成分析を行った。２結晶
粒界における測定範囲は図４のLine 1（長さ４０nm）上
であり、多結晶粒界における測定範囲は図４のLine 2
（長さ１００nm）上である。
例を、図４に示す。このサンプルについて、２結晶粒界
および多結晶粒界における元素分布を測定した。測定に
は電界放射型分析電子顕微鏡（ＦＥ−ＴＥＭ）によるＴ
ＥＭ−ＥＤＳを利用し、電子ビームのスポット径を１nm
とし、加速電圧を２００kVとし、約１nmステップで分析
点を直線的に移動させながら組成分析を行った。２結晶
粒界における測定範囲は図４のLine 1（長さ４０nm）上
であり、多結晶粒界における測定範囲は図４のLine 2
（長さ１００nm）上である。
【００５１】図５（Ａ）に、図４のLine 1上で測定した
２結晶粒界の組成分布を、図５（Ｂ）に、図４のLine 2
上で測定した多結晶粒界の組成分布を、それぞれ示す。
同様にして、サンプル中の他の４箇所の２結晶粒界およ
び他の４箇所の多結晶粒界についても元素分布を測定し
た。次いで、各測定箇所におけるＣｕ／Ｒを前述した手
順により求め、５箇所の２結晶粒界でそれぞれ求めたＣ
ｕ／Ｒの平均をＣ2とし、５箇所の多結晶粒界でそれぞ
れ求めたＣｕ／Ｒの平均をＣMとして、ＣM／Ｃ 2を算出
した。表１のサンプルNo.１１７およびNo.１２９につい
ても、同様な手順によりＣM／Ｃ2を算出した。これらの
結果を表３に示す。
２結晶粒界の組成分布を、図５（Ｂ）に、図４のLine 2
上で測定した多結晶粒界の組成分布を、それぞれ示す。
同様にして、サンプル中の他の４箇所の２結晶粒界およ
び他の４箇所の多結晶粒界についても元素分布を測定し
た。次いで、各測定箇所におけるＣｕ／Ｒを前述した手
順により求め、５箇所の２結晶粒界でそれぞれ求めたＣ
ｕ／Ｒの平均をＣ2とし、５箇所の多結晶粒界でそれぞ
れ求めたＣｕ／Ｒの平均をＣMとして、ＣM／Ｃ 2を算出
した。表１のサンプルNo.１１７およびNo.１２９につい
ても、同様な手順によりＣM／Ｃ2を算出した。これらの
結果を表３に示す。
【００５２】また、比較のために、前記特許第２７２０
０４０号公報の実施例３に記載された組成（13.50Nd-1.
50Dy-0.15Cu-4.00Co-7.00B-Fe）をもつ焼結磁石（比較
サンプルNo.３０１）を作製し、これについても、サン
プルNo.１２７と同様な手順で結晶粒界における元素分
布を測定してＣM／Ｃ2を求めた。結果を表３に併記す
る。また、この比較サンプルにおける２結晶粒界の元素
分布を図６（Ａ）に、多結晶粒界（三重点）における元
素分布を図６（Ｂ）にそれぞれ示す。なお、図６（Ａ）
および図６（Ｂ）にはＮｄの分布を表示してあるが、Ｃ
M／Ｃ2を求めるに際して用いたＲ量は、Ｎｄ量とＤｙ量
との合計である。
０４０号公報の実施例３に記載された組成（13.50Nd-1.
50Dy-0.15Cu-4.00Co-7.00B-Fe）をもつ焼結磁石（比較
サンプルNo.３０１）を作製し、これについても、サン
プルNo.１２７と同様な手順で結晶粒界における元素分
布を測定してＣM／Ｃ2を求めた。結果を表３に併記す
る。また、この比較サンプルにおける２結晶粒界の元素
分布を図６（Ａ）に、多結晶粒界（三重点）における元
素分布を図６（Ｂ）にそれぞれ示す。なお、図６（Ａ）
および図６（Ｂ）にはＮｄの分布を表示してあるが、Ｃ
M／Ｃ2を求めるに際して用いたＲ量は、Ｎｄ量とＤｙ量
との合計である。
【００５３】
【表３】
【００５４】図５（Ａ）、図５（Ｂ）および表３から、
Ｒ含有量の少ない本発明の磁石では、ＣM／Ｃ2が前記し
た限定範囲内に収まること、すなわち、Ｃｕが多結晶粒
界にはほとんど存在せず２結晶粒界に偏在していること
がわかる。一方、図６（Ａ）、図６（Ｂ）および表３か
ら、Ｒ含有量の多い従来の磁石では、Ｃｕは多結晶粒界
および２結晶粒界にほぼ均一に存在することがわかる。
Ｒ含有量の少ない本発明の磁石では、ＣM／Ｃ2が前記し
た限定範囲内に収まること、すなわち、Ｃｕが多結晶粒
界にはほとんど存在せず２結晶粒界に偏在していること
がわかる。一方、図６（Ａ）、図６（Ｂ）および表３か
ら、Ｒ含有量の多い従来の磁石では、Ｃｕは多結晶粒界
および２結晶粒界にほぼ均一に存在することがわかる。
【００５５】なお、表１に示す本発明サンプルについ
て、同様にして結晶粒界の元素分布を調べたところ、す
べてのサンプルでＣM／Ｃ2が０．７以下に収まってい
た。
て、同様にして結晶粒界の元素分布を調べたところ、す
べてのサンプルでＣM／Ｃ2が０．７以下に収まってい
た。
【図１】Ｃｕ含有量と保磁力との関係を表すグラフであ
る。
る。
【図２】磁石のＭ−Ｈループを示すグラフである。
【図３】磁石のＭ−Ｈループを示すグラフである。
【図４】結晶構造を示す図面代用写真であって、Ｒ2Ｆ
ｅ14Ｂ系焼結磁石断面の透過型電子顕微鏡写真である。
ｅ14Ｂ系焼結磁石断面の透過型電子顕微鏡写真である。
【図５】（Ａ）は、本発明の磁石の２結晶粒界（図４に
示すLine 1）における元素分布を示すグラフであり、
（Ｂ）は、本発明の磁石の多結晶粒界（図４に示すLine
2）における元素分布を示すグラフである。
示すLine 1）における元素分布を示すグラフであり、
（Ｂ）は、本発明の磁石の多結晶粒界（図４に示すLine
2）における元素分布を示すグラフである。
【図６】（Ａ）は、従来の磁石の２結晶粒界における元
素分布を示すグラフであり、（Ｂ）は、従来の磁石の多
結晶粒界における元素分布を示すグラフである。
素分布を示すグラフであり、（Ｂ）は、従来の磁石の多
結晶粒界における元素分布を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 日高 徹也 東京都中央区日本橋一丁目13番１号 ティ ーディーケイ株式会社内 (72)発明者 加藤 英治 東京都中央区日本橋一丁目13番１号 ティ ーディーケイ株式会社内 (72)発明者 中根 誠 東京都中央区日本橋一丁目13番１号 ティ ーディーケイ株式会社内 (72)発明者 内田 信也 東京都中央区日本橋一丁目13番１号 ティ ーディーケイ株式会社内 Ｆターム(参考） 5E040 AA04 BD01 CA01 NN01
Claims (7)
- 【請求項１】 Ｒ（Ｒは、希土類元素の少なくとも１種
であり、Ｎｄおよび／またはＰｒが必須元素として含ま
れる）、Ｃｕ、ＦｅおよびＢを含有し、 Ｒ含有量が１１．７〜１３．５モル％、Ｃｕ含有量が
０．０１〜０．１モル％、Ｂ含有量が５〜７モル％、残
部が実質的にＦｅであり、最大エネルギー積が４００kJ
/m3以上である焼結磁石。 - 【請求項２】 Ｒ含有量が１２．２〜１３．５モル％で
ある請求項１の焼結磁石。 - 【請求項３】 Ｆｅの一部がＣｏで置換され、Ｃｏ含有
量が１．６モル％以下である請求項１または２の焼結磁
石。 - 【請求項４】 Ｆｅの一部がＣｏで置換され、Ｃｏ含有
量が０．８モル％以下である請求項１または２の焼結磁
石。 - 【請求項５】 相対密度が９９．０％以上である請求項
１〜４のいずれかの焼結磁石。 - 【請求項６】 酸素含有量が３０００ppm以下である請
求項１〜５のいずれかの焼結磁石。 - 【請求項７】 隣り合う２つの結晶粒の境界に存在する
２結晶粒界と、隣り合う３以上の結晶粒の境界に存在す
る多結晶粒界とについて組成分析を行い、前記各結晶粒
界において、元素Ｒ量に対するＣｕ量の比Ｃｕ／Ｒを求
め、２結晶粒界におけるＣｕ／ＲをＣ2で表し、多結晶
粒界におけるＣｕ／ＲをＣMで表したとき、 ＣM／Ｃ2≦０．７ である請求項１〜６のいずれかの焼結磁石。
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| JP2011187734A (ja) * | 2010-03-09 | 2011-09-22 | Tdk Corp | 希土類焼結磁石及び希土類焼結磁石の製造方法 |
| JP2011216731A (ja) * | 2010-03-31 | 2011-10-27 | Nitto Denko Corp | 希土類永久磁石 |
| JP2012244105A (ja) * | 2011-05-24 | 2012-12-10 | Toyota Motor Corp | 希土類磁石の製造方法 |
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-
2002
- 2002-03-01 JP JP2002056674A patent/JP3921399B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| JP2011061038A (ja) * | 2009-09-10 | 2011-03-24 | Toyota Central R&D Labs Inc | 希土類磁石とその製造方法および磁石複合部材 |
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