JP2005197301A - Rare earth sintered magnet and manufacturing method thereof - Google Patents

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哲人 米山
Akira Fukuno
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress the growth of a crystal grain, to increase density by reducing sintering time, and to reduce an assistant alloy in a two-alloys method. <P>SOLUTION: The fines of a mother alloy mainly made of R<SB>2</SB>T<SB>14</SB>B phase (R indicates at least one type of rare earth element, and T indicates a transition metal containing at least one type from Fe and Co.), and the fines of the assistant alloy containing at least one type selected from Zr, Hf, Nb, Ta, Mo, W, Si, V, Ti, and Cr are used as raw material alloy fines. The compact for forming the raw material alloy fine is sintered as the rare earth sintered magnet, where the sintering is made by discharge plasma sintering. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、希土類元素、遷移金属元素及びホウ素を主成分とする希土類焼結磁石及びその製造方法に関し、特に、焼結時の結晶粒成長を抑制し磁気特性を改善するための技術に関する。   The present invention relates to a rare earth sintered magnet mainly composed of a rare earth element, a transition metal element and boron, and a method for producing the same, and more particularly to a technique for suppressing crystal grain growth and improving magnetic properties during sintering.

希土類焼結磁石、例えばNd−Fe−B系焼結磁石は、磁気特性に優れていること、主成分であるNdが資源的に豊富で比較的安価であること等の利点を有することから、近年、その需要は益々拡大する傾向にある。このような状況から、Nd−Fe−B系焼結磁石の磁気特性を向上するための研究開発や、品質の高い希土類焼結磁石を製造するための製造方法の改良等が各方面において進められている。   Rare earth sintered magnets, for example, Nd-Fe-B based sintered magnets have advantages such as excellent magnetic properties, Nd as a main component is abundant in resources, and is relatively inexpensive. In recent years, the demand has been increasing. Under these circumstances, research and development for improving the magnetic properties of Nd—Fe—B based sintered magnets and improvement of manufacturing methods for producing high quality rare earth sintered magnets are being promoted in various fields. ing.

希土類焼結磁石の製造方法としては、粉末冶金法が知られており、低コストでの製造が可能なことから、広く用いられている。粉末冶金法では、先ず、原料合金インゴットを粗粉砕及び微粉砕し、粒径が数μm程度の原料合金微粉を得る。このようにして得られた原料合金微粉を静磁場中で磁場配向させ、磁場を印加した状態でプレス成形を行う。磁場中成形後、成形体を真空中、または不活性ガス雰囲気中で焼結を行う。   As a method for producing a rare earth sintered magnet, a powder metallurgy method is known and widely used because it can be produced at low cost. In the powder metallurgy method, a raw material alloy ingot is first roughly pulverized and finely pulverized to obtain a raw material alloy fine powder having a particle size of about several μm. The raw material alloy fine powder thus obtained is magnetically oriented in a static magnetic field, and press molding is performed in a state where a magnetic field is applied. After molding in a magnetic field, the compact is sintered in a vacuum or in an inert gas atmosphere.

希土類焼結磁石の焼結工程では、成形体を真空、若しくはAr等の不活性雰囲気中で加熱することによって焼結反応を進行させ、高密度な焼結体とすることが行われる。この時、加熱の熱源には抵抗加熱が広く採用されている。抵抗加熱では、Mo等の高融点金属若しくは炭素からなる棒状、あるいは板状の抵抗体に通電し、焼結炉内の温度を所定の温度にしている。   In the sintering process of the rare earth sintered magnet, the compact is heated in a vacuum or an inert atmosphere such as Ar to advance the sintering reaction to obtain a high-density sintered body. At this time, resistance heating is widely adopted as a heat source for heating. In resistance heating, a rod-shaped or plate-shaped resistor made of a refractory metal such as Mo or carbon is energized, and the temperature in the sintering furnace is set to a predetermined temperature.

焼結方法としては、前記抵抗加熱の他、例えば放電プラズマ焼結法も知られている。放電プラズマ焼結法は、圧縮成形体に直流パルス電圧を付与し、金属粉間隙で起こる放電現象を利用して焼結を行う方法である。放電プラズマ焼結法は、例えば鉄系焼結体への適用が検討されており、特許文献1にはフェライト系ステンレス粉末からなる圧粉体を焼結する方法が開示されている。そして、その効果として強度の向上が挙げられている。   In addition to the resistance heating, for example, a discharge plasma sintering method is also known as a sintering method. The spark plasma sintering method is a method in which a DC pulse voltage is applied to a compression molded body and sintering is performed using a discharge phenomenon that occurs in the gap between metal powders. For example, application of the discharge plasma sintering method to an iron-based sintered body has been studied, and Patent Document 1 discloses a method of sintering a green compact made of a ferrite-based stainless powder. And the improvement of intensity | strength is mentioned as the effect.

放電プラズマ焼結法の希土類焼結磁石への適用例としては、特許文献2〜特許文献3等に記載される技術がある。特許文献2には、NdFeB系及びRCo(磁石相+化合物相)において、電気抵抗の高いフッ化物、酸化物(Li,Na,Mg,Ca,Ba,Srの1種)を添加した場合の焼結による高電気抵抗磁石作製のための1つの手法として、放電プラズマ焼結法が示されている。特許文献3には、磁石粉末に融点200〜700℃の金属を1種または2種以上添加し、放電プラズマ焼結法を用いて希土類磁石を製造する方法が開示されている。特許文献4には、放電プラズマ焼結法を用い、量産性を改良した異方性磁石の製造方法が開示されている。
特開2002−332503号公報 特開平9−186010号公報 特開平8−264361号公報 特開2001−68366号公報
As an application example of the discharge plasma sintering method to the rare earth sintered magnet, there are techniques described in Patent Documents 2 to 3, and the like. In Patent Document 2, in the case of NdFeB-based and RCo (magnet phase + compound phase), a fluoride and oxide (one of Li, Na, Mg, Ca, Ba, and Sr) having high electrical resistance are added. As one method for producing a high electric resistance magnet by sintering, a discharge plasma sintering method is shown. Patent Document 3 discloses a method of producing a rare earth magnet using a discharge plasma sintering method by adding one or more metals having a melting point of 200 to 700 ° C. to magnet powder. Patent Document 4 discloses a method for manufacturing an anisotropic magnet using a discharge plasma sintering method and improving mass productivity.
JP 2002-332503 A JP-A-9-186010 JP-A-8-264361 JP 2001-68366 A

ところで、前述の抵抗加熱の場合、加熱温度は通電する電力に依存し、主として輻射熱を利用して成形体に熱エネルギーを供給しているため、その昇温速度は工業的に要求されるほど速くはない。このため、所望の温度に到達するまでに、これよりも低い温度に長時間晒されることになる。また、真空雰囲気の場合には、不活性ガスが存在する場合に期待できる伝導熱による温度の均一化が全く期待できず、炉内の温度制御が難しい。そのため、成形体の温度にばらつきが生ずる可能性が高い。   By the way, in the case of the resistance heating described above, the heating temperature depends on the energized electric power, and heat energy is supplied to the molded body mainly using radiant heat. There is no. For this reason, before reaching a desired temperature, it is exposed to a temperature lower than this for a long time. Also, in the case of a vacuum atmosphere, it is difficult to control the temperature inside the furnace because it is not possible to expect a uniform temperature due to conduction heat that can be expected when an inert gas is present. Therefore, there is a high possibility that the temperature of the molded body varies.

希土類焼結磁石の焼結では、焼結温度で液相となる低融点相(副相)が溶融し、主としてNd2Fe14B化合物からなる主相粒子の表面を濡らし、成形体内の空隙を外部に排除することによって高密度化(緻密化)が実現される。同時に、焼結温度では、固相同士(粒子同士)が反応することにより、主相結晶粒の粒成長が起こる。主相結晶粒の粒成長は、相対的に大きな主相粒子が、周囲の小さな粒子を吸収する形で進行する。さらに、焼結反応が進んでくると、小さな粒子を吸収した大きな主相粒子同士が反応して、より大きな粒子が生成する。 In the sintering of rare earth sintered magnets, the low melting point phase (subphase) that becomes a liquid phase at the sintering temperature melts, wets the surface of the main phase particles mainly composed of Nd 2 Fe 14 B compound, and voids in the molded body are formed. Densification (densification) is realized by eliminating the outside. At the same time, at the sintering temperature, the solid phase (particles) react with each other to cause the growth of main phase crystal grains. Grain growth of main phase crystal grains proceeds in such a manner that relatively large main phase particles absorb surrounding small particles. Furthermore, when the sintering reaction proceeds, large main phase particles that have absorbed small particles react with each other to generate larger particles.

ここで、結晶粒の大きさは、希土類焼結磁石の特性、特に保磁力に対して大きな影響を及ぼし、結晶粒のサイズが大きいと保磁力低下の要因となることから、焼結に際しては主相結晶粒の粒成長をなるべく抑えることが要求される。すなわち、希土類焼結磁石の焼結では、成形体を構成する原料合金の微粉末のサイズをできる限り維持したまま高密度化が進むことが望ましい。   Here, the size of the crystal grains has a great influence on the characteristics of the rare earth sintered magnet, particularly the coercive force, and if the crystal grain size is large, the coercive force is reduced. It is required to suppress the growth of phase crystal grains as much as possible. That is, in the sintering of rare earth sintered magnets, it is desirable to increase the density while maintaining the size of the fine powder of the raw material alloy constituting the compact as much as possible.

高密度化と粒成長の抑制という双方の目的を達成するためには、焼結時の温度と時間のパターンの制御が非常に重要となる。例えば、短時間のうちに液相が主相粒子の表面を十分に濡らすようにすることができれば、液相移動による高密度化に要する時間を短縮し、主相の粒成長を抑制することができる。液相が自由に移動できる温度と、粒成長する温度とは重複するので、制御が必要な温度は、単なる焼結炉内の温度ではなく、成形体の実際の温度であることは言うまでもない。   In order to achieve both the objectives of increasing the density and suppressing the grain growth, it is very important to control the temperature and time pattern during sintering. For example, if the liquid phase can sufficiently wet the surface of the main phase particles within a short period of time, the time required for densification by liquid phase transfer can be shortened and the grain growth of the main phase can be suppressed. it can. Since the temperature at which the liquid phase can freely move and the temperature at which grain growth occurs overlap, it goes without saying that the temperature that needs to be controlled is not just the temperature in the sintering furnace, but the actual temperature of the compact.

このような焼結反応から考えた場合、前述の抵抗加熱では粒成長を制御した焼結温度制御をすることは難しい。抵抗加熱では、輻射熱を利用しているために、温度の制御、特に急速な昇温、降温が困難であり、また、成形体の周囲と内部とで温度差が生じ易い。その結果、高密度化と粒成長の抑制を同時に達成することが困難であるという問題がある。また、抵抗加熱では、前記の通り、所望の温度に到達するまでに、これよりも低い温度に長時間晒されることになるため、異相が発生し易いという問題もある。主相粒子の粒成長や密度の低下、異相の発生は、いずれも得られる希土類焼結磁石の磁気特性の劣化の原因となり、その制御抑制が必要である。   Considering such a sintering reaction, it is difficult to control the sintering temperature by controlling the grain growth by the resistance heating described above. In resistance heating, since radiant heat is used, it is difficult to control temperature, in particular, rapid temperature increase and decrease, and a temperature difference is easily generated between the periphery and the inside of the molded body. As a result, there is a problem that it is difficult to achieve high density and suppression of grain growth at the same time. In addition, as described above, the resistance heating is exposed to a lower temperature for a long time before reaching a desired temperature, and thus there is a problem that a heterogeneous phase is likely to occur. The growth of main phase particles, the decrease in density, and the occurrence of heterogeneous phases all cause deterioration of the magnetic properties of the obtained rare earth sintered magnet, and it is necessary to suppress their control.

一方、前述の特許文献2〜4等に記載される放電プラズマ焼結法は、粒子間に発生する高温の放電プラズマを利用するものであるため、輻射熱を利用した抵抗加熱に比べて急速な昇温が可能と考えられる。しかしながら、実際に希土類焼結磁石の焼結に放電プラズマ焼結法を適用してみると、必ずしも焼結反応や緻密化が急速に進行せず、結晶粒の成長の抑制が不十分となる等、放電プラズマ焼結法の利点が損なわれるという問題があることがわかってきた。したがって、特許文献2〜4記載の技術をそのまま希土類焼結磁石に適用しても、得られる希土類焼結磁石の高性能化や結晶粒の微細化は難しい。また、例えば特許文献2や特許文献3に記載される技術では、フッ化物や酸化物、あるいは融点の低い金属等を添加する必要があり、組成に制約があるという問題もある。   On the other hand, the discharge plasma sintering method described in the above-mentioned Patent Documents 2 to 4 and the like uses a high-temperature discharge plasma generated between particles, so that it is rapidly increased as compared with resistance heating using radiant heat. The temperature is considered possible. However, when the discharge plasma sintering method is actually applied to the sintering of rare earth sintered magnets, the sintering reaction and densification do not always progress rapidly, and the growth of crystal grains becomes insufficient. It has been found that there is a problem that the advantages of the discharge plasma sintering method are impaired. Therefore, even if the techniques described in Patent Documents 2 to 4 are applied to a rare earth sintered magnet as they are, it is difficult to improve the performance of the obtained rare earth sintered magnet and refine the crystal grains. Further, for example, in the techniques described in Patent Document 2 and Patent Document 3, it is necessary to add a fluoride, an oxide, a metal having a low melting point, or the like, and there is a problem that the composition is limited.

本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、焼結時間を短縮し、高密度化と粒成長の抑制を同時に達成することができ、異相の形成も抑制することが可能な希土類焼結磁石の製造方法を提供し、保磁力等の磁気特性に優れた希土類焼結磁石を提供することを目的とする。   The present invention has been proposed in view of such conventional circumstances, and can reduce the sintering time, simultaneously achieve higher density and suppression of grain growth, and suppress the formation of heterogeneous phases. It is an object of the present invention to provide a method for producing a rare earth sintered magnet capable of performing the above, and to provide a rare earth sintered magnet having excellent magnetic properties such as coercive force.

本発明者らは、前述の問題を解決するために、種々の検討を重ねてきた。その結果、希土類焼結磁石の焼結に放電プラズマ焼結法を適用する場合、2合金法との組み合わせにおいて相乗効果が発揮され、高密度化の進行と助剤合金の添加量の削減が同時に実現されるとの結論を得るに至った。本発明は、このような知見に基づいて完成されたものである。すなわち、本発明に係る希土類焼結磁石は、主としてR214B相(ただし、Rは1種以上の希土類元素、TはFe、Coの少なくとも1種を含む遷移金属を表す。)からなる母合金の微粉と、Zr、Hf、Nb、Ta、Mo、W、Si、V、Ti、Crから選ばれる少なくとも1種を含む助剤合金の微粉とを含む原料合金微粉を用い、当該原料合金微粉を成形した成形体が、放電プラズマ焼結により焼結されていることを特徴とする。また、本発明の希土類焼結磁石の製造方法は、前記母合金の微粉と助剤合金の微粉とを含む原料合金微粉を用い、当該原料合金微粉を成形した成形体を放電プラズマ焼結により焼結することを特徴とする。 The present inventors have made various studies in order to solve the above-described problems. As a result, when the spark plasma sintering method is applied to the sintering of rare earth sintered magnets, a synergistic effect is exhibited in combination with the two alloy method, and the progress of densification and the reduction of the amount of additive alloy are simultaneously performed. I came to the conclusion that it would be realized. The present invention has been completed based on such findings. That is, the rare earth sintered magnet according to the present invention mainly comprises an R 2 T 14 B phase (where R represents one or more rare earth elements, and T represents a transition metal containing at least one of Fe and Co). Using raw material alloy fine powder comprising fine powder of mother alloy and fine powder of auxiliary alloy containing at least one selected from Zr, Hf, Nb, Ta, Mo, W, Si, V, Ti, Cr The compact formed from the fine powder is sintered by spark plasma sintering. Also, the method for producing a rare earth sintered magnet of the present invention uses a raw material alloy fine powder containing the mother alloy fine powder and the auxiliary alloy fine powder, and the compact formed from the raw alloy fine powder is sintered by discharge plasma sintering. It is characterized by tying.

放電プラズマ焼結法とは、粉末の圧縮成形体に直流パルス電圧を付与することにより、粉末間隙で瞬時に生ずる数千から1万℃程度の放電プラズマの高エネルギーを利用して、焼結を行う方法である。本発明では、原料合金微粉の成形体にパルス通電を行うことにより、原料合金微粉間をパルス大電流が通過することによる粉末表面の急激なジュール加熱、原料合金微粉間隙で生じる放電プラズマによる表面活性化及びクリーニング作用や、放電点及びジュール発熱点の移動等によって、原料合金微粉の表面付近のみが急速に発熱し、加熱される。したがって、輻射熱を利用する抵抗加熱に比べてはるかに急速な昇温、降温が可能である。   In the spark plasma sintering method, a direct current pulse voltage is applied to a powder compact, and sintering is performed using the high energy of discharge plasma of about several thousand to 10,000 ° C. that is instantaneously generated in the powder gap. How to do it. In the present invention, by applying a pulse current to the compact of the raw material alloy fine powder, rapid Joule heating of the powder surface due to the passage of a large pulse current between the raw material alloy fine powder, surface activity by discharge plasma generated in the raw material alloy fine powder gap Only the vicinity of the surface of the raw material alloy powder rapidly generates heat and is heated by the conversion and cleaning action, the movement of the discharge point and the Joule heating point, and the like. Therefore, the temperature can be raised and lowered much more rapidly than resistance heating using radiant heat.

ただし、放電プラズマ焼結法をそのまま希土類焼結磁石の焼結に適用しても、必ずしもその利点が十分に発揮されない。そこで、本発明では、主としてR214B相(ただし、Rは1種以上の希土類元素、TはFe、Coの少なくとも1種を含む遷移金属を表す。)からなる強磁性の母合金と、非磁性または弱磁性の助剤合金とを混合して焼結する2合金法を放電プラズマ焼結法と組み合わせる。 However, even if the discharge plasma sintering method is applied to the sintering of the rare earth sintered magnet as it is, the advantages are not necessarily fully exhibited. Therefore, in the present invention, a ferromagnetic mother alloy mainly composed of an R 2 T 14 B phase (where R represents one or more rare earth elements, T represents a transition metal containing at least one of Fe and Co), and The two-alloy method of mixing and sintering a nonmagnetic or weakly magnetic auxiliary alloy is combined with the discharge plasma sintering method.

2合金法は、例えば特許第3143181号公報等にも記載されるように、抵抗加熱を用いた焼結法においても用いられる手法であるが、放電プラズマ焼結と組み合わせることで、より優れた効果が発揮されることがわかった。その理由としては、母合金と助剤合金を混合して焼結する際に、粉末間でプラズマ放電が起こるため、助剤合金が母相(R214B相)に拡散しないうちに高密度化が進行し、粒界付近に高濃度に偏在させることが可能になったことによるものと考えられる。 As described in, for example, Japanese Patent No. 3143181, the 2-alloy method is a method used in a sintering method using resistance heating, but it is more effective when combined with discharge plasma sintering. It was found that The reason for this is that when the mother alloy and the auxiliary alloy are mixed and sintered, plasma discharge occurs between the powders, so that the auxiliary alloy does not diffuse into the parent phase (R 2 T 14 B phase). This is thought to be due to the progress of densification and the high concentration in the vicinity of the grain boundaries.

なお、母合金微粉と助剤合金微粉を含む原料合金微粉の焼結に放電プラズマ焼結法を適用する場合、酸素量に留意する必要がある。原料合金微粉に含まれる酸素量が多いと、酸化物として存在する希土類元素が増加するため、放電プラズマによる表面活性化及びクリーニング作用が不十分となり、結晶粒の成長抑制効果を得ることができない等、放電プラズマ焼結法の利点が損なわれる。そこで本発明では、酸素量を2500ppm以下とすることによって、放電プラズマによる原料合金微粉表面の活性化作用及びクリーニング作用が妨げられることなく、短時間での焼結を可能とし、放電プラズマ焼結法の利点である結晶粒の成長抑制効果を最大限活かすようにする。   When applying the spark plasma sintering method to the sintering of the raw material alloy fine powder including the mother alloy fine powder and the auxiliary alloy fine powder, it is necessary to pay attention to the amount of oxygen. If the amount of oxygen contained in the raw material alloy fine powder is large, rare earth elements present as oxides increase, so that the surface activation and cleaning action by the discharge plasma becomes insufficient, and the effect of suppressing the growth of crystal grains cannot be obtained. The advantages of the discharge plasma sintering method are impaired. Therefore, in the present invention, by setting the amount of oxygen to 2500 ppm or less, it is possible to sinter in a short time without hindering the activation and cleaning action of the raw material alloy fine powder surface by the discharge plasma, and the discharge plasma sintering method. The crystal grain growth inhibitory effect, which is the advantage of, is made to the maximum.

本発明の希土類焼結磁石は、放電プラズマ焼結により焼結されるとともに、原料合金微粉として母合金微粉と助剤合金微粉を組み合わせて使用しているので、放電プラズマ焼結法の利点が最大限に活かされ、高密度化と結晶粒成長の抑制、異相の発生の抑制、さらには助剤合金の添加量の削減が同時に実現される。したがって、本発明によれば、保磁力の高い磁気特性に優れた希土類焼結磁石を提供することができる。   The rare earth sintered magnet of the present invention is sintered by the discharge plasma sintering and uses the combination of the mother alloy fine powder and the auxiliary alloy fine powder as the raw material alloy fine powder, so the advantage of the discharge plasma sintering method is the greatest. By making the most of this, it is possible to simultaneously increase the density, suppress the growth of crystal grains, suppress the occurrence of heterogeneous phases, and further reduce the amount of additive alloy added. Therefore, according to the present invention, a rare earth sintered magnet having a high coercive force and excellent magnetic characteristics can be provided.

また、本発明の希土類焼結磁石の製造方法によれば、焼結に放電プラズマ焼結を採用するとともに、原料合金微粉として母合金微粉と助剤合金微粉を組み合わせて使用しているので、原料合金微粉表面のクリーニング作用や活性化作用により急速な焼結反応及び緻密化が進行し、また助剤合金が粒界付近に高濃度に偏在する。したがって、本発明によれば、焼結時間を短縮し、高密度化した焼結体を粒成長せずに得ることができ、製造される希土類焼結磁石の焼結状態を理想状態に近づけることができる。   In addition, according to the method for producing a rare earth sintered magnet of the present invention, since spark plasma sintering is employed for sintering, and the raw material alloy fine powder is used in combination of the master alloy fine powder and the auxiliary alloy fine powder, A rapid sintering reaction and densification proceed by the cleaning action and activation action of the alloy fine powder surface, and the auxiliary alloy is unevenly distributed in the vicinity of the grain boundary. Therefore, according to the present invention, the sintered time can be shortened and a sintered body with a high density can be obtained without grain growth, and the sintered state of the manufactured rare earth sintered magnet is brought close to the ideal state. Can do.

以下、本発明を適用した希土類焼結磁石及びその製造方法について、図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, a rare earth sintered magnet to which the present invention is applied and a manufacturing method thereof will be described with reference to the drawings.

本発明の希土類焼結磁石は、希土類元素、遷移金属元素及びホウ素を主成分とするものである。ここで、磁石組成(最終組成)は、目的に応じて任意に選択すればよい。例えば、R−T−B(R=Yを含む希土類元素の1種または2種以上、T=FeまたはFe及びCoを必須とする遷移金属元素の1種または2種以上、B=ホウ素)系希土類焼結磁石とする場合、磁気特性に優れた希土類焼結磁石を得るためには、焼結後の磁石組成において、希土類元素Rが27.0〜32.0重量%、ホウ素Bが0.5〜2.0重量%、残部が実質的に遷移金属元素T(例えばFe)となるような配合組成とすることが好ましい。希土類元素Rの量が27.0重量%未満であると、軟磁性であるα−Fe等が析出し、保磁力が低下する。逆に、希土類元素Rが32.0重量%を越えると、Rリッチ相の量が多くなって耐蝕性が劣化するとともに、主相であるR214B結晶粒の体積比率が低下し、残留磁束密度が低下する。また、ホウ素Bが0.5重量%未満の場合には、高い保磁力を得ることができない。逆に、ホウ素Bが2.0重量%を越えると、残留磁束密度が低下する傾向がある。 The rare earth sintered magnet of the present invention is mainly composed of a rare earth element, a transition metal element and boron. Here, the magnet composition (final composition) may be arbitrarily selected according to the purpose. For example, R-T-B (one or more of rare earth elements including R = Y, T = one or more of transition metal elements essential to Fe or Fe and Co, B = boron) system When a rare earth sintered magnet is used, in order to obtain a rare earth sintered magnet having excellent magnetic properties, the sintered magnet composition has a rare earth element R of 27.0 to 32.0 wt% and boron B of 0. It is preferable that the blending composition is 5 to 2.0% by weight and the balance is substantially the transition metal element T (for example, Fe). When the amount of the rare earth element R is less than 27.0% by weight, α-Fe or the like that is soft magnetic precipitates, and the coercive force decreases. Conversely, when the rare earth element R exceeds 32.0% by weight, the amount of the R-rich phase increases and the corrosion resistance deteriorates, and the volume ratio of the R 2 T 14 B crystal grains as the main phase decreases. The residual magnetic flux density is reduced. Further, when boron B is less than 0.5% by weight, a high coercive force cannot be obtained. Conversely, if boron B exceeds 2.0% by weight, the residual magnetic flux density tends to decrease.

前記組成において、希土類元素Rは、Yを含む希土類元素、すなわちY、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Yb及びLuから選ばれる1種、または2種以上である。中でも、NdやPrは、磁気特性のバランスが良いこと、資源的に豊富で比較的安価であることから、主成分をNdやPrとすることが好ましい。また、Dy2Fe14BやTb2Fe14B化合物は、異方性磁界が大きく、保磁力Hcjを向上させる上で有効である。 In the composition, the rare earth element R is a rare earth element including Y, that is, one selected from Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Yb, and Lu, or 2 or more types. Among these, Nd and Pr are preferably Nd and Pr because the balance of magnetic properties is good and they are abundant and relatively inexpensive. Dy 2 Fe 14 B and Tb 2 Fe 14 B compounds have a large anisotropic magnetic field and are effective in improving the coercive force Hcj.

さらに、本発明の希土類焼結磁石は、添加元素Mを加えて、R−T−B−M系希土類焼結磁石とすることも可能である。この場合、添加元素Mとしては、Al、Ga、Cr、Mn、Mg、Si、Cu、C、Nb、Sn、W、V、Zr、Ti、Hf、Mo等を挙げることができ、これらの1種または2種以上を選択して添加することができる。例えば、高融点金属であるNb、Zr、W等の添加は、結晶粒成長を抑制する効果がある。勿論、これら組成に限らず、希土類焼結磁石の組成として従来公知の組成全般に適用可能であることは言うまでもない。   Furthermore, the rare earth sintered magnet of the present invention may be an R-TBM type rare earth sintered magnet by adding the additive element M. In this case, examples of the additive element M include Al, Ga, Cr, Mn, Mg, Si, Cu, C, Nb, Sn, W, V, Zr, Ti, Hf, and Mo. A seed | species or 2 or more types can be selected and added. For example, the addition of Nb, Zr, W or the like, which is a refractory metal, has an effect of suppressing crystal grain growth. Of course, it is needless to say that the composition of the rare earth sintered magnet is not limited to these compositions and can be applied to all known compositions.

ただし、本発明の希土類焼結磁石は、主としてR214B相(ただし、Rは1種以上の希土類元素、TはFe、Coの少なくとも1種を含む遷移金属を表す。)からなる母合金の微粉と、Zr、Hf、Nb、Ta、Mo、W、Si、V、Ti、Crから選ばれる少なくとも1種を含む助剤合金の微粉とを含む原料合金微粉を用い、当該原料合金微粉を成形した成形体が、放電プラズマ焼結により焼結されたものである。 However, the rare earth sintered magnet of the present invention is mainly composed of an R 2 T 14 B phase (where R represents one or more rare earth elements and T represents a transition metal containing at least one of Fe and Co). Using raw material alloy fine powder containing fine powder of alloy and fine powder of auxiliary alloy containing at least one selected from Zr, Hf, Nb, Ta, Mo, W, Si, V, Ti, Cr, the raw material alloy fine powder The molded body obtained by molding is sintered by spark plasma sintering.

母合金において、RはY、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Yb及びLuから選ばれる1種であるが、Nd、Pr、Dyを主体とする1種または2種以上の希土類元素であることが好ましい。Tは、FeまたはFe及びCoを主体とする1種以上の遷移金属であり、Coの含有量は、0〜40重量%であることが好ましい。前記母合金は、Zr、Nb、Hfから選ばれる少なくとも1種を含んでいてもよく、Co、Zr、Nb、Hfから選ばれる少なくとも1種を含んでいてもよい。   In the mother alloy, R is one selected from Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Yb, and Lu, but mainly contains Nd, Pr, and Dy. It is preferable that they are 1 type, or 2 or more types of rare earth elements. T is one or more transition metals mainly composed of Fe or Fe and Co, and the content of Co is preferably 0 to 40% by weight. The master alloy may include at least one selected from Zr, Nb, and Hf, and may include at least one selected from Co, Zr, Nb, and Hf.

助剤合金は、Zr、Hf、Nb、Ta、Mo、W、Si、V、Ti、Crから選ばれる少なくとも1種を含むものである。特に、ZrやHfは、最適焼結温度域を広げるという効果を有することから、好適である。したがって、助剤合金は、Zr、Nb、Hfから選ばれる少なくとも1種を含むことが好ましい。また、これらに加えて、前記助剤合金は、BやCoを含むことが好ましい。これは、Coは助剤として添加し、粒界付近に高濃度で存在することにより磁石の耐食性が向上する、又Bを含ませることにより異常粒成長のインヒビターとしての化合物が生成しやすいという理由による。さらに、前記助剤合金は、Nd、Pr、Dy、Tb、Ga、Al、Cuから選ばれる少なくとも1種を母合金より高濃度で含むことが好ましい。これらを高濃度で含むことで、粒界付近に偏在し、保磁力を高めるという利点がある。   The auxiliary alloy contains at least one selected from Zr, Hf, Nb, Ta, Mo, W, Si, V, Ti, and Cr. In particular, Zr and Hf are preferable because they have the effect of expanding the optimum sintering temperature range. Therefore, the auxiliary alloy preferably contains at least one selected from Zr, Nb, and Hf. In addition to these, the auxiliary alloy preferably contains B or Co. This is because Co is added as an auxiliary agent, and the corrosion resistance of the magnet is improved by being present at a high concentration in the vicinity of the grain boundary, and the compound as an inhibitor of abnormal grain growth is easily formed by containing B. by. Furthermore, the auxiliary alloy preferably contains at least one selected from Nd, Pr, Dy, Tb, Ga, Al, and Cu at a higher concentration than the mother alloy. By containing these at a high concentration, there is an advantage that they are unevenly distributed in the vicinity of the grain boundary and increase the coercive force.

これら母合金の微粉と助剤合金の微粉とを前記最終組成となるような割合で混合し、原料合金微粉として用いる。この時、第3の合金微粉をさらに加えて3合金としたり、それ以上の多成分系とすることも可能である。   These fine powder of the mother alloy and the fine powder of the auxiliary alloy are mixed in such a ratio that the final composition is obtained and used as the raw material alloy fine powder. At this time, it is possible to further add a third alloy fine powder to form a three-alloy or a multi-component system having more than that.

また、本発明の希土類焼結磁石では、酸素の含有量を2500ppm以下とすることが好ましい。これは、後述の放電プラズマ焼結を行うこととも関連するが、酸素含有量が2500ppmを越えると、希土類元素が酸化物として存在する量が増加し、主相及び副相に存在すべき磁気的に有効な希土類元素が減少して保磁力が低下するという問題が生ずる。さらに、生成した酸化物は非磁性であり、焼結体の磁化の低下も招く。酸素量と酸化物の生成量の関係は、化合物の化学量論比に従って直線的関係を有するが、近年の磁石応用製品において高性能希土類磁石に要求される保磁力や磁化を満足させるためには、2500ppm以下であることが要求され、特に2000ppm以下であることが好ましい。   In the rare earth sintered magnet of the present invention, the oxygen content is preferably 2500 ppm or less. This is also related to the discharge plasma sintering described later. However, when the oxygen content exceeds 2500 ppm, the amount of rare earth elements present as oxides increases, and the magnetic phase that should exist in the main phase and subphase. This causes a problem that the effective rare earth elements are reduced and the coercive force is lowered. Furthermore, the generated oxide is non-magnetic and causes a decrease in magnetization of the sintered body. The relationship between the amount of oxygen and the amount of oxide produced has a linear relationship according to the stoichiometric ratio of the compounds, but in order to satisfy the coercive force and magnetization required for high performance rare earth magnets in recent magnet applications. It is required to be 2500 ppm or less, and particularly preferably 2000 ppm or less.

さらに、本発明の希土類焼結磁石は、炭素(C)の含有量が1500ppm以下、窒素(N)の含有量が200〜1500ppmであることが好ましい。炭素の含有量が1500ppmを越えると、炭素は希土類元素の一部と炭化物を形成し、磁気的に有効な希土類元素が減少して保磁力が低下する。また、窒素量を前記範囲とすることによって、優れた耐蝕性と高い磁気特性を両立させることができる。   Furthermore, the rare earth sintered magnet of the present invention preferably has a carbon (C) content of 1500 ppm or less and a nitrogen (N) content of 200 to 1500 ppm. When the carbon content exceeds 1500 ppm, carbon forms a carbide with a part of the rare earth element, and the magnetically effective rare earth element is reduced and the coercive force is lowered. Further, by setting the nitrogen amount in the above range, both excellent corrosion resistance and high magnetic properties can be achieved.

本発明の希土類焼結磁石は、粉末冶金法により製造されるものであり、特に、放電プラズマ焼結によって焼結されてなるものである。以下、希土類焼結磁石の粉末冶金法による製造方法について説明する。   The rare earth sintered magnet of the present invention is manufactured by a powder metallurgy method, and in particular, sintered by spark plasma sintering. Hereinafter, a method for producing a rare earth sintered magnet by powder metallurgy will be described.

図1は、粉末冶金法による希土類焼結磁石の製造プロセスの一例を示すものである。この製造プロセスは、基本的には、合金化工程1、粗粉砕工程2、微粉砕工程3、磁場中成形工程4、脱バインダー工程5、焼結工程6、時効工程7、加工工程8、及び表面処理工程9とにより構成される。なお、酸化防止のために、焼結後までの各工程は、ほとんどの工程を真空中、あるいは不活性ガス雰囲気中(窒素雰囲気中、Ar雰囲気中等)で行う。   FIG. 1 shows an example of a process for producing a rare earth sintered magnet by powder metallurgy. This manufacturing process basically includes an alloying step 1, a coarse pulverization step 2, a fine pulverization step 3, a magnetic field forming step 4, a binder removal step 5, a sintering step 6, an aging step 7, a processing step 8, and And a surface treatment step 9. In order to prevent oxidation, most of the steps after sintering are performed in a vacuum or in an inert gas atmosphere (in a nitrogen atmosphere, an Ar atmosphere, etc.).

合金化工程1では、原料となる金属、あるいは合金を母合金組成、助剤合金組成に応じて配合し、不活性ガス、例えばAr雰囲気中で溶解し、鋳造することにより合金化する。鋳造法としては、溶融した高温の液体金属を回転ロール上に供給し、合金薄板を連続的に鋳造するストリップキャスト法(連続鋳造法)が生産性等の観点から好適である。原料金属(合金)としては、純希土類元素、希土類合金、純鉄、フェロボロン、さらにはこれらの合金等を使用することができる。インゴットとして鋳造した場合には、凝固偏析を解消すること等を目的に、必要に応じて溶体化処理を行ってもよい。溶体化処理の条件としては、例えば真空またはAr雰囲気下、700〜1200℃領域で1時間以上保持する。   In the alloying step 1, a raw material metal or alloy is blended according to the mother alloy composition and the auxiliary alloy composition, dissolved in an inert gas, for example, Ar atmosphere, and cast into an alloy. As a casting method, a strip casting method (continuous casting method) in which molten high-temperature liquid metal is supplied onto a rotating roll and an alloy thin plate is continuously cast is preferable from the viewpoint of productivity and the like. As the raw material metal (alloy), pure rare earth elements, rare earth alloys, pure iron, ferroboron, and alloys thereof can be used. When cast as an ingot, solution treatment may be performed as necessary for the purpose of eliminating solidification segregation. As a condition for the solution treatment, for example, it is kept in a 700 to 1200 ° C. region for 1 hour or more under vacuum or Ar atmosphere.

粗粉砕工程2では、先に鋳造した母合金及び助剤合金の薄板、あるいはインゴット等を、それぞれ粒径数百μm程度になるまで粉砕する。粉砕手段としては、スタンプミル、ジョークラッシャー、ブラウンミル等を用いることができる。粗粉砕性を向上させるために、水素を吸蔵させて脆化させた後、粗粉砕を行うことが効果的である。   In the coarse pulverization step 2, the previously cast mother alloy and auxiliary alloy thin plates, ingots, or the like are pulverized to a particle size of about several hundred μm. As the pulverizing means, a stamp mill, a jaw crusher, a brown mill, or the like can be used. In order to improve the coarse pulverization property, it is effective to perform coarse pulverization after occlusion of hydrogen and embrittlement.

前述の粗粉砕工程2が終了した後、通常、粗粉砕した母合金粉、助剤合金粉に粉砕助剤を添加する。粉砕助剤としては、例えば脂肪酸系化合物等を使用することができるが、特に、脂肪酸アミドを粉砕助剤として用いることで、良好な磁気特性、特に高配向度で高い磁化を有する希土類焼結磁石を得ることができる。粉砕助剤の添加量としては、0.03〜0.4重量%とすることが好ましい。粉砕助剤の添加量が0.03重量%未満であると、潤滑剤の磁気特性に与える効果が十分に得られず、0.4重量%以下の添加量であれば、焼結後の残留炭素の量を効果的に低減することができ、希土類焼結磁石の磁気特性を向上させる上で有効である。   After the coarse pulverization step 2 is completed, a pulverization aid is usually added to the coarsely pulverized mother alloy powder and auxiliary alloy powder. As the grinding aid, for example, fatty acid compounds can be used. In particular, by using fatty acid amide as the grinding aid, a rare earth sintered magnet having good magnetic properties, particularly high orientation and high magnetization. Can be obtained. The addition amount of the grinding aid is preferably 0.03 to 0.4% by weight. If the addition amount of the grinding aid is less than 0.03% by weight, the effect on the magnetic properties of the lubricant cannot be sufficiently obtained. If the addition amount is 0.4% by weight or less, the residual after sintering The amount of carbon can be effectively reduced, which is effective in improving the magnetic properties of the rare earth sintered magnet.

粗粉砕工程2の後、微粉砕工程3を行うが、この微粉砕工程3は、例えば気流式粉砕機等を使用して行われる。微粉砕の際の条件は、用いる気流式粉砕機に応じて適宜設定すればよく、母合金粉、助剤合金粉を平均粒径が1〜10μm程度、例えば3〜6μmとなるまで微粉砕する。気流式粉砕機としては、ジェットミル等が好適である。ジェットミルは、高圧の不活性ガス(例えば窒素ガス)を狭いノズルより開放して高速のガス流を発生させ、この高速のガス流により粉体の粒子を加速し、粉体の粒子同士の衝突や、衝突板あるいは容器壁との衝突を発生させて粉砕する方法である。ジェットミルは、一般的に、流動層を利用するジェットミル、渦流を利用するジェットミル、衝突板を用いるジェットミル等に分類される。これらのジェットミルのうちでは、流動層を利用するジェットミル、及び渦流を利用するジェットミルが好ましく、特に流動層を利用するジェットミルが好ましい。例えば原料合金粉と粉砕助剤とは比重が大きく異なるが、流動層中及び渦流中では比重の違いに殆ど関係なく良好に粉砕及び混合が行なわれ、特に流動層中では比重の違いは殆ど問題とならないからである。   After the coarse pulverization step 2, a fine pulverization step 3 is performed. The fine pulverization step 3 is performed using, for example, an airflow pulverizer. The conditions at the time of fine pulverization may be appropriately set according to the airflow type pulverizer to be used. . A jet mill or the like is suitable as the airflow pulverizer. A jet mill opens a high-pressure inert gas (for example, nitrogen gas) from a narrow nozzle to generate a high-speed gas flow, accelerates powder particles by this high-speed gas flow, and collides powder particles with each other. Or, it is a method of crushing by generating a collision with a collision plate or a container wall. Jet mills are generally classified into jet mills that use fluidized beds, jet mills that use vortex flow, jet mills that use impingement plates, and the like. Among these jet mills, a jet mill using a fluidized bed and a jet mill using a vortex are preferable, and a jet mill using a fluidized bed is particularly preferable. For example, the specific gravity of the raw material alloy powder and the grinding aid are greatly different, but in the fluidized bed and in the vortex, the grinding and mixing are performed well regardless of the difference in specific gravity. It is because it does not become.

微粉砕工程3の後、磁場中成形工程4において、母合金微粉と助剤合金微粉、さらには必要に応じてその他の合金微粉を混合して原料合金微粉とし、この原料合金微粉を磁場中にて成形する。具体的には、微粉砕工程3にて得られた原料合金微粉を電磁石を配置した金型内に充填し、磁場印加によって結晶軸を配向させた状態で磁場中成形する。磁場中成形は、成形圧力と磁界方向が平行な縦磁場成形、成形圧力と磁界方向が直交する横磁場成形のいずれであってもよい。さらに、磁界印加手段として、パルス電源と空芯コイルも採用することができる。この磁場中成形は、例えば700〜1300kA/mの磁場中で、100〜200MPa前後の圧力で行えばよい。なお、母合金微粉、助剤合金微粉、その他の合金微粉の混合は、粗粉砕の後に行ってもよく、この場合には、粗粉砕後にこれらを混合した後、微粉砕工程及び磁場中成形工程を行う。   After the fine pulverization step 3, in the magnetic field forming step 4, the mother alloy fine powder and the auxiliary alloy fine powder, and further, if necessary, other alloy fine powders are mixed to obtain raw material alloy fine powder. To mold. Specifically, the raw material alloy fine powder obtained in the fine pulverization step 3 is filled in a mold in which an electromagnet is arranged, and is molded in a magnetic field with a crystal axis oriented by applying a magnetic field. The forming in the magnetic field may be either a vertical magnetic field forming in which the forming pressure and the magnetic field direction are parallel, or a horizontal magnetic field forming in which the forming pressure and the magnetic field direction are orthogonal to each other. Further, a pulse power source and an air-core coil can be employed as the magnetic field applying means. The forming in the magnetic field may be performed at a pressure of about 100 to 200 MPa in a magnetic field of 700 to 1300 kA / m, for example. In addition, the mixing of the mother alloy fine powder, the auxiliary alloy fine powder, and the other alloy fine powder may be performed after the coarse pulverization. In this case, after the coarse pulverization, these are mixed, and then the fine pulverization step and the forming step in the magnetic field. I do.

次に、前記磁場中成形工程により形成された成形体を焼結するが、焼結に先立って、脱バインダー工程5において脱バインダー処理を行う。この脱バインダー処理は、粉砕工程において添加され成形体に含まれる潤滑剤を系外に除去するための工程であり、脱バインダー処理を行うことで、焼結後に炭化物、酸化物等として残存する炭素や酸素の残存量を減らすことができる。また、焼結工程6において放電プラズマ焼結法により焼結を行う場合、酸素による結晶粒成長が問題となるが、この脱バインダー処理により潤滑剤を除去しておけば、結晶粒成長を最小限に抑えることもできる。   Next, the molded body formed by the molding step in the magnetic field is sintered, and the binder removal process is performed in the binder removal step 5 prior to the sintering. This binder removal process is a process for removing the lubricant added in the pulverization process and contained in the molded body, and by removing the binder, carbon remaining as a carbide, oxide, etc. after sintering. And the remaining amount of oxygen can be reduced. Further, when sintering is performed by the spark plasma sintering method in the sintering step 6, crystal grain growth due to oxygen becomes a problem, but if the lubricant is removed by this debinding process, crystal grain growth is minimized. Can also be suppressed.

本発明では、この脱バインダー工程を抵抗加熱により行う。脱バインダー処理では、例えば200℃〜500℃程度の有機物を分解し得る温度に成形体を保持し、成形体に含まれる潤滑剤等の有機物を分解、除去するが、抵抗加熱の採用は、低温での温度制御の容易さや、温度の均一性をもたらし、脱バインダーの効率向上が図られる。また、放電プラズマ焼結法による焼結に先立ち、バインダー処理に使用する抵抗加熱により成形体を予備焼結することもできる。   In the present invention, this debinding step is performed by resistance heating. In the debinding process, for example, the molded body is held at a temperature at which organic substances of about 200 ° C. to 500 ° C. can be decomposed, and organic substances such as a lubricant contained in the molded body are decomposed and removed. The temperature can be easily controlled and the temperature is uniform, and the binder removal efficiency is improved. Further, prior to sintering by the discharge plasma sintering method, the compact can be pre-sintered by resistance heating used for binder treatment.

ここで、後述の焼結工程6を放電プラズマ焼結法により行うことを考慮すると、脱バインダー処理も放電プラズマ焼結法により行うことも可能である。ただし、放電プラズマ焼結法は、脱バインダー処理に好適な低温での安定な温度制御が難しく、効率的な加熱が難しい。このため、脱バインダー処理に放電プラズマ焼結法を適用すると、炭素や酸素が残りやすく、最終的に得られる希土類焼結磁石の特性劣化の原因となるおそれがある。   Here, considering that the sintering step 6 described later is performed by the discharge plasma sintering method, the binder removal treatment can also be performed by the discharge plasma sintering method. However, in the discharge plasma sintering method, stable temperature control at a low temperature suitable for debinding is difficult, and efficient heating is difficult. For this reason, when the discharge plasma sintering method is applied to the binder removal treatment, carbon and oxygen are likely to remain, which may cause deterioration of characteristics of the finally obtained rare earth sintered magnet.

次いで、焼結工程6において、焼結を実施する。すなわち、原料合金微粉を磁場中成形後、前記脱バインダー処理を行った成形体(予備焼結体)を真空または不活性ガス雰囲気中で焼結する。   Next, sintering is performed in the sintering step 6. That is, after forming the raw material alloy fine powder in a magnetic field, the formed body (pre-sintered body) subjected to the binder removal treatment is sintered in a vacuum or an inert gas atmosphere.

本発明では、この焼結工程6において、成形体の焼結を放電プラズマ焼結により行う。図2は、放電プラズマ焼結装置の概要を示すものである。放電プラズマ焼結装置においては、例えば真空チャンバ11内に、いわゆるダイセットが設けられている。ダイセットは、成形体12を収納する焼結ダイ13と、焼結ダイ13内の成形体12を1軸方向から加圧する下部パンチ14及び上部パンチ15と、下部パンチ14及び上部パンチ15を挟む下部電極16及び上部電極17とから構成され、下部電極16及び上部電極17が直流パルス電源18に接続される。この放電プラズマ焼結装置を用いて焼結を行う場合には、成形体12を内部に充填した焼結ダイ13、下部パンチ14及び上部パンチ15を、下部電極16及び上部電極17間に設置し、加圧しながら直流パルス電源18より通電を行う。すると、放電プラズマの放電衝撃圧力、スパッタ作用により、原料合金粉末表面の吸着ガス等を吹き飛ばしたり、絶縁酸化被膜を破壊する等、原料合金微粉表面を活性化及びクリーニングする。また、放電プラズマの発生がない場合も、大電流が通過することで急激なジュール熱を発生し、原料合金微粉表面が自己発熱する。また、パルス通電を行うことにより、電界の作用でイオンの高速移動が生じるため、成形体内で放電点及びジュール発熱点が移動、分散し、成形体全体が均一に加熱される。このように、比較的低温で、且つ急激な温度上昇によって焼結が行われる。   In the present invention, in the sintering step 6, the compact is sintered by discharge plasma sintering. FIG. 2 shows an outline of a discharge plasma sintering apparatus. In the discharge plasma sintering apparatus, for example, a so-called die set is provided in the vacuum chamber 11. The die set sandwiches the sintered die 13 that accommodates the molded body 12, the lower punch 14 and the upper punch 15 that pressurize the molded body 12 in the sintered die 13 from one axis direction, and the lower punch 14 and the upper punch 15. The lower electrode 16 and the upper electrode 17 are connected to a DC pulse power source 18. When sintering is performed using this discharge plasma sintering apparatus, a sintering die 13, a lower punch 14 and an upper punch 15 filled with a molded body 12 are placed between a lower electrode 16 and an upper electrode 17. The DC pulse power supply 18 is energized while being pressurized. Then, the surface of the raw material alloy fine powder is activated and cleaned by blowing off the adsorbed gas on the surface of the raw material alloy powder or destroying the insulating oxide film by the discharge impact pressure of the discharge plasma and the sputtering action. Further, even when no discharge plasma is generated, rapid Joule heat is generated by passing a large current, and the surface of the raw material alloy fine powder self-heats. In addition, by applying the pulse current, high-speed movement of ions occurs due to the action of an electric field, so that the discharge points and Joule heating points move and disperse in the molded body, and the entire molded body is heated uniformly. Thus, sintering is performed at a relatively low temperature and by a rapid temperature increase.

なお、希土類焼結磁石の放電プラズマ焼結に際しては、必ずしも加圧する必要はなく、その場合には、図3に示すように、成形体12の上下に下部電極16及び上部電極17を配して、直流パルス電源18より通電を行えばよい。ただし、特性を向上する上では、加圧した方が有利である。また、加圧する場合、成形体12の配向方向と平行な方向に加圧することが好ましい。なお、前述の磁場中成形工程4を放電プラズマ装置内に組み込んで、成形から焼結までを一連の工程として行なうことも可能である。   In addition, it is not always necessary to pressurize the discharge plasma sintering of the rare earth sintered magnet. In this case, as shown in FIG. 3, the lower electrode 16 and the upper electrode 17 are arranged above and below the molded body 12. The energization may be performed from the DC pulse power supply 18. However, pressurization is more advantageous in improving the characteristics. Moreover, when pressurizing, it is preferable to pressurize in the direction parallel to the orientation direction of the molded object 12. It is also possible to incorporate the above-described forming step 4 in a magnetic field into a discharge plasma apparatus and perform from molding to sintering as a series of steps.

ところで、前記焼結工程6において、原料合金微粉を成形した成形体を放電プラズマ焼結により焼結する場合、原料合金微粉に含まれる酸素量に留意する必要がある。例えばNdFeB系合金は、極めて酸化され易く、酸素雰囲気を制御して粉砕を行っても、通常は酸素量が2500ppmを越えるレベルとなる。この酸素量は、Nd酸化物として存在するとほぼ1重量%以上となる。また、この酸素量は、潤滑剤の添加量として検討されている量(〜0.8重量%)より多く、また、潤滑剤の最適量(0.1重量%)よりはるかに多い量となる。原料合金微粉の酸素量が多いと、放電プラズマによる原料合金微粉表面の活性化作用及びクリーニング作用が妨げられ、急速昇温や焼結時間の短時間化等の利点が得られなくなる。その結果、結晶粒の成長を招き、希土類焼結磁石の保磁力が低下する等、磁気特性の低下につながる。   By the way, in the sintering step 6, when the compact formed from the raw material alloy fine powder is sintered by spark plasma sintering, it is necessary to pay attention to the amount of oxygen contained in the raw material alloy fine powder. For example, NdFeB-based alloys are very easily oxidized, and even when pulverization is performed while controlling the oxygen atmosphere, the amount of oxygen usually reaches a level exceeding 2500 ppm. This amount of oxygen is approximately 1% by weight or more when present as Nd oxide. Further, the amount of oxygen is larger than the amount studied as an additive amount of the lubricant (up to 0.8% by weight) and much larger than the optimum amount of the lubricant (0.1% by weight). . When the amount of oxygen in the raw material alloy fine powder is large, the activation and cleaning action of the surface of the raw material alloy fine powder by the discharge plasma is hindered, and advantages such as rapid temperature rise and shortening of the sintering time cannot be obtained. As a result, crystal grains grow, leading to a decrease in magnetic properties such as a decrease in coercivity of the rare earth sintered magnet.

したがって、本発明においては、原料合金微粉に含まれる酸素量を、2500ppm以下に抑えることが好ましい。焼結工程に放電プラズマ焼結法を採用するとともに、酸素量を2500ppm以下とすることによって、放電プラズマによる原料合金粉末表面の活性化作用やクリーニング作用を充分に発現させ、急速な焼結反応及び緻密化が進行するので、結晶の粒成長を効果的に抑制できる。このため、従来の抵抗加熱に比べて高い保磁力の希土類焼結磁石を得ることができる。また、保磁力を高めることにより高価なDyのような希土類元素を低減できるという利点もある。   Therefore, in the present invention, it is preferable to suppress the amount of oxygen contained in the raw material alloy fine powder to 2500 ppm or less. By adopting the discharge plasma sintering method in the sintering process and setting the oxygen amount to 2500 ppm or less, the activation and cleaning action of the raw material alloy powder surface by the discharge plasma is sufficiently expressed, and the rapid sintering reaction and Since densification proceeds, crystal grain growth can be effectively suppressed. For this reason, a rare earth sintered magnet having a higher coercive force than conventional resistance heating can be obtained. There is also an advantage that rare earth elements such as expensive Dy can be reduced by increasing the coercive force.

また、本発明によれば、従来に比べて、短時間での昇温、降温が実現され、短時間で焼結が完了する。具体的には、抵抗加熱法では4時間の焼結時間が必要な場合、本発明の方法によれば、1/5以下の焼結時間で抵抗加熱による希土類焼結磁石と同等の密度の希土類焼結磁石を得ることができる。このように、焼結時間を大幅に短縮することができるため、希土類焼結磁石の製造に要する時間が短縮され、工業上の経済的効果も極めて大きい。   Further, according to the present invention, the temperature can be raised and lowered in a short time as compared with the conventional case, and the sintering is completed in a short time. Specifically, when the resistance heating method requires a sintering time of 4 hours, according to the method of the present invention, a rare earth having the same density as a rare earth sintered magnet by resistance heating with a sintering time of 1/5 or less. A sintered magnet can be obtained. As described above, since the sintering time can be greatly shortened, the time required for producing the rare earth sintered magnet is shortened, and the industrial economic effect is extremely large.

原料合金微粉に含まれる酸素量を抑えるには、例えば、前記微粉砕工程3において、ジェットミルによる粉砕時の酸素量の増加を抑制する必要がある。そのためには、例えばジェットミルで粉砕する際に、不活性ガス雰囲気中で行い、その条件を厳しく管理することが必要である。また、微粉砕工程3に限らず、粗粉砕工程2等、全ての焼結前迄の工程における雰囲気中の酸素量管理を厳しくし、前記酸素量とすることが要求される。   In order to suppress the amount of oxygen contained in the raw material alloy fine powder, for example, in the fine pulverization step 3, it is necessary to suppress an increase in the amount of oxygen during pulverization by a jet mill. For that purpose, for example, when pulverizing with a jet mill, it is necessary to carry out in an inert gas atmosphere and to strictly control the conditions. Further, not only the fine pulverization step 3 but also the coarse pulverization step 2 and the like, it is required to strictly control the oxygen amount in the atmosphere in all the steps up to sintering.

NdFeB系焼結磁石の焼結工程に放電プラズマ焼結法を適用する技術については、これまでにも例えば前述の特許文献2〜4において提案されているが、放電プラズマ焼結法の特長である結晶粒の成長抑制効果が充分に実現されたのは、低酸素量の成形体を作製可能になったことが大きな要因の一つである。例えば前述の特許文献2記載の発明においては、電気抵抗の高いフッ化物、酸化物を添加した場合の高電気抵抗磁石作製のための手法の一例として放電プラズマ焼結法が示されているのみで、焼結磁石の磁気特性の高性能化を目的としたものではない。また、焼結体の結晶粒等に関しては全く検討されていない。特許文献3や特許文献4に記載される発明も同様である。   The technique of applying the discharge plasma sintering method to the sintering process of the NdFeB-based sintered magnet has been proposed so far in, for example, the above-mentioned Patent Documents 2 to 4, and is a feature of the discharge plasma sintering method. One of the major reasons that the effect of suppressing the growth of crystal grains has been realized is that it has become possible to produce a compact with a low oxygen content. For example, in the invention described in Patent Document 2 described above, only a discharge plasma sintering method is shown as an example of a technique for producing a high electric resistance magnet when a fluoride or oxide having a high electric resistance is added. It is not intended to improve the magnetic properties of sintered magnets. Further, no consideration has been given to the crystal grains of the sintered body. The same applies to the inventions described in Patent Document 3 and Patent Document 4.

放電プラズマ焼結法による焼結条件は、焼結する成形体の大きさ、原料合金微粉の大きさ等に応じて適宜設定すればよい。焼結条件を適正なものとすることにより、結晶粒の粒成長の抑制と、焼結反応の促進による高密度化を実現することができる。ここで、焼結条件の一つの指標として、焼結後の焼結体の結晶粒径分布を挙げることができる。具体的には、主相結晶粒の総面積に対して、結晶粒径が10μm以下の主相結晶粒の面積の和が90%以上、結晶粒径が15μm以上の主相結晶粒の面積の和が5%以下となるように焼結を行うことが好ましい。焼結工程に放電プラズマ焼結法を採用するとともに、成形体の酸素量を特定の値以下に制御することで、従来に比べて微細な結晶粒径分布を実現することができる。主相結晶粒の総面積に対して、結晶粒径が10μm以下の主相結晶粒の面積の和が90%未満で、結晶粒径が15μm以上の主相結晶粒の面積の和が5%を越えると、粒成長が進んでいることを意味し、希土類焼結磁石の保磁力が低下するおそれがある。より好ましくは、主相結晶粒の総面積に対して、結晶粒径が8μm以下の主相結晶粒の面積の和が80%以上、結晶粒径が13μm以上の主相結晶粒の面積の和が10%以下であり、さらに好ましくは、主相結晶粒の総面積に対して、結晶粒径が8μm以下の主相結晶粒の面積の和が90%以上、結晶粒径が13μm以上の主相結晶粒の面積の和が5%以下である。さらには、主相結晶粒の総面積に対して、結晶粒径が6μm以下の主相結晶粒の面積の和が80%以上、結晶粒径が10μm以上の主相結晶粒の面積の和が10%以下であることが好ましい。   Sintering conditions by the discharge plasma sintering method may be appropriately set according to the size of the compact to be sintered, the size of the raw material alloy fine powder, and the like. By making the sintering conditions appropriate, it is possible to suppress grain growth of the crystal grains and increase the density by promoting the sintering reaction. Here, as one index of the sintering conditions, the crystal grain size distribution of the sintered body after sintering can be mentioned. Specifically, the sum of the areas of the main phase crystal grains having a crystal grain size of 10 μm or less is 90% or more and the area of the main phase crystal grains having a crystal grain size of 15 μm or more with respect to the total area of the main phase crystal grains. Sintering is preferably performed so that the sum is 5% or less. By adopting the spark plasma sintering method in the sintering process and controlling the oxygen content of the compact to a specific value or less, a finer crystal grain size distribution can be realized as compared with the prior art. The sum of the areas of the main phase grains having a crystal grain size of 10 μm or less is less than 90% and the sum of the areas of the main phase grains having a grain size of 15 μm or more is 5% of the total area of the main phase grains Exceeding this means that grain growth is progressing, and the coercivity of the rare earth sintered magnet may be reduced. More preferably, the sum of the areas of the main phase crystal grains having a crystal grain size of 8 μm or less is 80% or more and the sum of the areas of the main phase crystal grains having a crystal grain size of 13 μm or more with respect to the total area of the main phase crystal grains. Is preferably 10% or less, and more preferably, the sum of the areas of the main phase crystal grains having a crystal grain size of 8 μm or less is 90% or more and the crystal grain size is 13 μm or more with respect to the total area of the main phase crystal grains. The sum of the area of the phase crystal grains is 5% or less. Furthermore, the sum of the areas of the main phase grains having a crystal grain size of 6 μm or less is 80% or more and the sum of the areas of the main phase grains having a crystal grain size of 10 μm or more is the total area of the main phase grains. It is preferable that it is 10% or less.

また、焼結条件の他の指標として、焼結前の原料合金微粉の平均粒径rと焼結後の焼結体の結晶粒径Rの比率R/r(粒成長比率)を挙げることができる。具体的には、この比率R/rが1.5以下となるように焼結条件を設定することが好ましい。前記比率R/rが1.5を越えるということは、粒成長が進んでいることを意味し、希土類焼結磁石の保磁力が低下するおそれがある。なお、焼結前の原料合金微粉の平均粒径rと焼結後の焼結体の結晶粒径Rは、同じ単位を持つものである。   Further, as another index of the sintering condition, a ratio R / r (grain growth ratio) of the average particle diameter r of the raw material alloy fine powder before sintering and the crystal grain diameter R of the sintered body after sintering can be mentioned. it can. Specifically, it is preferable to set the sintering conditions so that the ratio R / r is 1.5 or less. When the ratio R / r exceeds 1.5, it means that grain growth is progressing and the coercive force of the rare earth sintered magnet may be lowered. The average particle diameter r of the raw material alloy fine powder before sintering and the crystal grain diameter R of the sintered body after sintering have the same unit.

焼結後、時効工程7において、得られた焼結体に時効処理を施すことが好ましい。この時効処理は、得られる希土類焼結磁石の保磁力Hcjを制御する上で重要な工程であり、例えば不活性ガス雰囲気中あるいは真空中で時効処理を施す。時効処理としては、2段時効処理が好ましく、1段目の時効処理工程では、800℃前後の温度で1〜3時間保持する。次いで、室温〜200℃の範囲内にまで急冷する第1急冷工程を設ける。2段目の時効処理工程では、550℃前後の温度で1〜3時間保持する。次いで、室温まで急冷する第2急冷工程を設ける。600℃近傍の熱処理で保磁力Hcjが大きく増加するため、時効処理を一段で行う場合には、600℃近傍の時効処理を施すとよい。   After sintering, in the aging step 7, it is preferable to subject the obtained sintered body to an aging treatment. This aging treatment is an important step in controlling the coercive force Hcj of the obtained rare earth sintered magnet. For example, the aging treatment is performed in an inert gas atmosphere or in a vacuum. As the aging treatment, a two-stage aging treatment is preferable, and in the first aging treatment step, the temperature is maintained at a temperature of about 800 ° C. for 1 to 3 hours. Next, a first quenching step is provided for quenching to room temperature to 200 ° C. In the second stage aging treatment step, the temperature is maintained at about 550 ° C. for 1 to 3 hours. Next, a second quenching step for quenching to room temperature is provided. Since the coercive force Hcj is greatly increased by heat treatment at around 600 ° C., when aging treatment is performed in a single stage, it is preferable to perform aging treatment at around 600 ° C.

前記時効工程7の後、加工工程8及び表面処理工程9を行う。加工工程8は、所望の形状に機械的に成形する工程である。表面処理工程9は、得られた希土類焼結磁石の酸化を抑えるために行う工程であり、例えばメッキ被膜や樹脂被膜を希土類焼結磁石の表面に形成する。   After the aging step 7, a processing step 8 and a surface treatment step 9 are performed. The processing step 8 is a step of mechanically forming into a desired shape. The surface treatment step 9 is a step performed to suppress oxidation of the obtained rare earth sintered magnet. For example, a plating film or a resin film is formed on the surface of the rare earth sintered magnet.

次に、本発明の具体的な実施例について、実験結果を基に説明する。   Next, specific examples of the present invention will be described based on experimental results.

<希土類焼結磁石の作製>
原料となる金属あるいは合金を所定の組成となるように配合し、アルミナ坩堝中で高周波溶解により溶製された母合金及び助剤合金を、それぞれストリップキャスト法により1mm以下の厚さの薄板状合金とした。
<Preparation of rare earth sintered magnet>
A metal alloy or a raw material alloy is mixed so as to have a predetermined composition, and a mother alloy and an auxiliary alloy melted by high-frequency melting in an alumina crucible are each a thin plate-like alloy having a thickness of 1 mm or less by strip casting. It was.

薄板状合金は、十分に排気された炉内において、室温付近で水素を吸蔵させて脆化させ、そのまま昇温させ、Arフロー若しくは排気によって脱水素を行った。脆化した薄板合金を、窒素雰囲気中で機械的粉砕により数百μmまで粗粉砕し、さらに窒素気流中のジェットミルにより、平均粒径2.6〜2.7μmまで微粉砕した。   The thin plate-like alloy was dehydrogenated by Ar flow or evacuation in a fully evacuated furnace by occlusion and embrittlement of hydrogen at around room temperature, followed by heating. The embrittled thin plate alloy was coarsely pulverized to several hundred μm by mechanical pulverization in a nitrogen atmosphere, and further finely pulverized to a mean particle size of 2.6 to 2.7 μm by a jet mill in a nitrogen stream.

粉砕した母合金微粉と助剤合金微粉を、酸素を遮断したまま成形工程に供した。成形工程では、磁場成形機を用い、磁界によって母合金微粉の粒子の結晶方向が配向された圧粉体(成形体)を得た。この成形工程においても、雰囲気中の酸素の量は厳しく制御し、500ppm以下とした。   The pulverized mother alloy fine powder and auxiliary alloy fine powder were subjected to a forming process while oxygen was blocked. In the molding step, a green compact (molded body) in which the crystal direction of the mother alloy fine particles was oriented by a magnetic field was obtained using a magnetic field molding machine. Also in this molding process, the amount of oxygen in the atmosphere was strictly controlled to 500 ppm or less.

さらに、酸素を遮断したまま、成形体を焼結装置に移行し、脱バインダー処理の後、焼結を行った。焼結の後、時効処理を行った。時効処理は、2段時効処理とし、1段目は900℃、1時間、2段目は530℃、1時間とした。   Furthermore, the molded body was transferred to a sintering apparatus with oxygen blocked, and sintered after debinding. After sintering, an aging treatment was performed. The aging treatment was a two-stage aging treatment, and the first stage was 900 ° C. for 1 hour, and the second stage was 530 ° C. for 1 hour.

<評価>
作製した各希土類焼結磁石について、残留磁束密度Br、保磁力iHc、エネルギー積(BH)m、角型比(Hk/iHc)を測定した。磁石特性[残留磁束密度Br、保磁力iHc、エネルギー積(BH)m]の測定は、B−Hトレーサーを用いて行った。角型比は、B−Hループにおいて、磁化Bが残留磁化Brより10%低下した点での磁界Hkと、磁化Bがゼロとなる点での磁界(保磁力iHc)との比率(Hk/iHc)より算出した。
<Evaluation>
About each produced rare earth sintered magnet, residual magnetic flux density Br, coercive force iHc, energy product (BH) m, squareness ratio (Hk / iHc) were measured. Measurement of magnet characteristics [residual magnetic flux density Br, coercive force iHc, energy product (BH) m] was performed using a BH tracer. The squareness ratio is the ratio of the magnetic field Hk at the point where the magnetization B is 10% lower than the residual magnetization Br and the magnetic field (the coercive force iHc) at the point where the magnetization B becomes zero in the BH loop (Hk / iHc).

<実施例及び比較例>
母合金組成、助剤合金組成、及び焼結方法を変え、希土類焼結磁石(実施例1〜8、及び比較例1〜4)を作製した。
<Examples and Comparative Examples>
Rare earth sintered magnets (Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 4) were prepared by changing the mother alloy composition, the auxiliary alloy composition, and the sintering method.

焼結方法が放電プラズマ法の場合、放電プラズマ焼結装置としては、図2に示す放電プラズマ焼結装置を用いた。焼結に際しては、先に作製された成形体を、真空雰囲気(10-4Pa以下)に調整された放電プラズマ焼結装置内(前記真空チャンバ11内)の中の上部電極17並びに下部電極16を持つダイセットに、成形体12の配向方向が上下になるよう配置し、真空度を確認した後、室温から200〜400℃程度に温度を上昇させ、最初に脱バインダ処理を行った。その後、電流密度100〜500A/cm2、電圧30〜70V、パルス周期100〜200msecの範囲で調整し、150kg/cm2まで加圧しながら、通電焼結を行い最適特性を得た。なお、脱バインダ後から焼結終了までの時間は30分であった。また、比較のため、同様の組成の成形体に対して、抵抗加熱により1020〜1080℃、1〜4時間の条件で焼結し、各々の比較例を得た。
主相結晶粒分布は、表面を研磨後、偏光顕微鏡で写真を撮影し、約100*100μmの領域で画像処理を行い結晶粒径分布を求めた。
When the sintering method is the discharge plasma method, the discharge plasma sintering apparatus shown in FIG. 2 was used as the discharge plasma sintering apparatus. In sintering, the upper electrode 17 and the lower electrode 16 in the discharge plasma sintering apparatus (in the vacuum chamber 11) adjusted to a vacuum atmosphere (10 −4 Pa or less) are formed from the previously produced compact. In the die set having the above, the orientation of the molded body 12 was arranged up and down, and after confirming the degree of vacuum, the temperature was raised from room temperature to about 200 to 400 ° C., and the binder removal treatment was performed first. Then, the current density 100~500A / cm 2, by adjusting voltage 30~70V, the range of pulse period 100~200Msec, while pressurized to 150 kg / cm 2, to obtain optimum properties make electric current sintering. The time from binder removal to the end of sintering was 30 minutes. In addition, for comparison, compacts having the same composition were sintered by resistance heating at 1020 to 1080 ° C. for 1 to 4 hours to obtain comparative examples.
The main phase crystal grain distribution was determined by taking a photograph with a polarizing microscope after polishing the surface and performing image processing in an area of about 100 * 100 μm.

各実施例及び比較例における母合金組成、助剤合金組成、最終組成、焼結方法、及び磁石特性を表1〜表4に示す。   Tables 1 to 4 show the master alloy composition, the auxiliary alloy composition, the final composition, the sintering method, and the magnet characteristics in each Example and Comparative Example.

Figure 2005197301
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これら各表から明らかなように、焼結を放電プラズマ焼結法により行うことで、少ない助剤合金微粉量で効果が発揮されており、特に残留磁束密度Brや角型比の向上が見られる。また、助剤合金微粉量を削減することができれば、非磁性元素であるAl、Cu、Mn、Nb、Zr、Hf等の割合を減らすことができ、磁石特性の観点からも有利である。
なお、本発明の実施例の希土類焼結体酸素量は、1200〜1800ppmであった。
又、本発明の実施例に相当する試料1の焼結体の主相結晶粒分布を測定したところ、10μm以下の結晶粒が99%、15μm以上が0%であった。 又8μm以下の結晶粒が94%、13μm以上が0%であり、さらに6μm以下が84%、10μm以上が1%であった。
As is clear from these tables, the effect is exhibited with a small amount of fine powder of the auxiliary alloy by performing the sintering by the discharge plasma sintering method, and in particular, the improvement of the residual magnetic flux density Br and the squareness ratio is seen. . If the amount of the auxiliary alloy fine powder can be reduced, the proportion of nonmagnetic elements such as Al, Cu, Mn, Nb, Zr, and Hf can be reduced, which is advantageous from the viewpoint of magnet characteristics.
In addition, the rare earth sintered compact oxygen amount of the Example of this invention was 1200-1800 ppm.
Further, when the main phase crystal grain distribution of the sintered body of Sample 1 corresponding to the example of the present invention was measured, the crystal grains of 10 μm or less were 99%, and 15 μm or more were 0%. The crystal grains of 8 μm or less were 94%, 13 μm or more were 0%, and 6 μm or less were 84%, 10 μm or more were 1%.

希土類焼結磁石の製造プロセスの一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the manufacturing process of a rare earth sintered magnet. 放電プラズマ焼結装置の概略構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows schematic structure of a discharge plasma sintering apparatus. 放電プラズマ焼結装置の他の例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the other example of a discharge plasma sintering apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

1 合金化工程、2 粗粉砕工程、3 微粉砕工程、4 磁場中成形工程、5 焼結工程、6 時効工程、7 加工工程、8 表面処理工程、11 真空チャンバ、12 成形体、13 焼結ダイ、14 下部パンチ、15 上部パンチ、16 下部電極、17 上部電極、18 直流パルス電源 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Alloying process 2 Coarse grinding process 3 Fine grinding process 4 Magnetic field forming process 5 Sintering process 6 Aging process 7 Processing process 8 Surface treatment process 11 Vacuum chamber 12 Molded body 13 Sintering Die, 14 Lower punch, 15 Upper punch, 16 Lower electrode, 17 Upper electrode, 18 DC pulse power supply

Claims (15)

主としてR214B相(ただし、Rは1種以上の希土類元素、TはFe、Coの少なくとも1種を含む遷移金属を表す。)からなる母合金の微粉と、Zr、Hf、Nb、Ta、Mo、W、Si、V、Ti、Crから選ばれる少なくとも1種を含む助剤合金の微粉とを含む原料合金微粉を用い、
当該原料合金微粉を成形した成形体が、放電プラズマ焼結により焼結されていることを特徴とする希土類焼結磁石。
Fine powder of a master alloy mainly composed of R 2 T 14 B phase (where R represents one or more rare earth elements, T represents a transition metal containing at least one of Fe and Co), Zr, Hf, Nb, Using raw material alloy fine powder containing fine powder of auxiliary alloy containing at least one selected from Ta, Mo, W, Si, V, Ti, Cr,
A rare earth sintered magnet, wherein a compact formed from the raw material alloy fine powder is sintered by spark plasma sintering.
前記助剤合金は、Zr、Nb、Hfから選ばれる少なくとも1種を含むことを特徴とする請求項1記載の希土類焼結磁石。   The rare earth sintered magnet according to claim 1, wherein the auxiliary alloy contains at least one selected from Zr, Nb, and Hf. 前記助剤合金がBを含むことを特徴とする請求項1又は2記載の希土類焼結磁石。   The rare earth sintered magnet according to claim 1, wherein the auxiliary alloy contains B. 前記助剤合金がCoを含むことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載の希土類焼結磁石。   The rare earth sintered magnet according to any one of claims 1 to 3, wherein the auxiliary alloy contains Co. 前記助剤合金が、Nd、Pr、Dy、Tb、Ga、Al、Cuから選ばれる少なくとも1種を母合金より高濃度で含むことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項記載の希土類焼結磁石。   The said adjuvant alloy contains at least 1 sort (s) chosen from Nd, Pr, Dy, Tb, Ga, Al, Cu in a density | concentration higher than a mother alloy, The any one of Claim 1 thru | or 4 characterized by the above-mentioned. Rare earth sintered magnet. 酸素量が2500ppm以下であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項記載の希土類焼結磁石。   The rare earth sintered magnet according to any one of claims 1 to 5, wherein an oxygen amount is 2500 ppm or less. 主相結晶粒の総面積に対して、結晶粒径が10μm以下の主相結晶粒の面積の和が90%以上であり、結晶粒径が15μm以上の主相結晶粒の面積の和が5%以下であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項記載の希土類焼結磁石。   The sum of the areas of the main phase crystal grains having a crystal grain size of 10 μm or less is 90% or more and the sum of the areas of the main phase crystal grains having a crystal grain size of 15 μm or more is 5% of the total area of the main phase crystal grains. The rare earth sintered magnet according to any one of claims 1 to 6, wherein the sintered rare earth magnet is at least%. 最終組成において、希土類元素27.0〜32.0重量%、ホウ素0.5〜2.0重量%であることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項記載の希土類焼結磁石。   The rare earth sintered magnet according to any one of claims 1 to 7, wherein the final composition is 27.0 to 32.0% by weight of a rare earth element and 0.5 to 2.0% by weight of boron. 主としてR214B相(ただし、Rは1種以上の希土類元素、TはFe、Coの少なくとも1種を含む遷移金属を表す。)からなる母合金の微粉と、、Zr、Hf、Nb、Ta、Mo、W、Si、V、Ti、Crから選ばれる少なくとも1種を含む助剤合金の微粉とを含む原料合金微粉を用い、
当該原料合金微粉を成形した成形体を放電プラズマ焼結により焼結することを特徴とする希土類焼結磁石の製造方法。
Fine powder of a master alloy mainly composed of R 2 T 14 B phase (where R represents one or more rare earth elements, T represents a transition metal containing at least one of Fe and Co), Zr, Hf, Nb , Using raw material alloy fine powder containing auxiliary powder fine powder containing at least one selected from Ta, Mo, W, Si, V, Ti, Cr,
A method for producing a rare earth sintered magnet, comprising sintering a compact formed from the raw material alloy fine powder by spark plasma sintering.
前記助剤合金は、Zr、Nb、Hfから選ばれる少なくとも1種を含むことを特徴とする請求項9記載の希土類焼結磁石の製造方法。   The method for producing a rare earth sintered magnet according to claim 9, wherein the auxiliary alloy contains at least one selected from Zr, Nb, and Hf. 前記助剤合金がBを含むことを特徴とする請求項9又は10記載の希土類焼結磁石の製造方法。   The method for producing a rare earth sintered magnet according to claim 9 or 10, wherein the auxiliary alloy contains B. 前記助剤合金がCoを含むことを特徴とする請求項9乃至11のいずれか1項記載の希土類焼結磁石の製造方法。   The method for producing a rare earth sintered magnet according to any one of claims 9 to 11, wherein the auxiliary alloy contains Co. 前記助剤合金が、Nd、Pr、Dy、Tb、Ga、Al、Cuから選ばれる少なくとも1種を母合金より高濃度で含むことを特徴とする請求項9乃至12のいずれか1項記載の希土類焼結磁石の製造方法。   The said auxiliary alloy contains at least 1 sort (s) chosen from Nd, Pr, Dy, Tb, Ga, Al, Cu in a density | concentration higher than a mother alloy, The any one of Claims 9 thru | or 12 characterized by the above-mentioned. Manufacturing method of rare earth sintered magnet. 前記原料合金微粉に含まれる酸素量を2500ppm以下とすることを特徴とする請求項9乃至13のいずれか1項記載の希土類焼結磁石の製造方法。   The method for producing a rare earth sintered magnet according to any one of claims 9 to 13, wherein the amount of oxygen contained in the raw material alloy fine powder is 2500 ppm or less. 主相結晶粒の総面積に対して、結晶粒径が10μm以下の主相結晶粒の面積の和が90%以上、結晶粒径が15μm以上の主相結晶粒の面積の和が5%以下となるように焼結を行うことを特徴とする請求項9乃至14のいずれか1項記載の希土類焼結磁石の製造方法。   The sum of the areas of the main phase grains having a crystal grain size of 10 μm or less is 90% or more and the sum of the areas of the main phase grains having a crystal grain size of 15 μm or more is 5% or less of the total area of the main phase grains The method for producing a rare earth sintered magnet according to claim 9, wherein the sintering is performed so that
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