JP2018110162A - 希土類磁石及びその製造方法 - Google Patents

希土類磁石及びその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2018110162A
JP2018110162A JP2016256855A JP2016256855A JP2018110162A JP 2018110162 A JP2018110162 A JP 2018110162A JP 2016256855 A JP2016256855 A JP 2016256855A JP 2016256855 A JP2016256855 A JP 2016256855A JP 2018110162 A JP2018110162 A JP 2018110162A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
rare earth
earth magnet
phase
main phase
atomic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2016256855A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6815863B2 (ja
Inventor
正朗 伊東
Masao Ito
正朗 伊東
紀次 佐久間
Noritsugu Sakuma
紀次 佐久間
哲也 庄司
Tetsuya Shoji
哲也 庄司
秀史 岸本
Hideshi Kishimoto
秀史 岸本
正雄 矢野
Masao Yano
正雄 矢野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2016256855A priority Critical patent/JP6815863B2/ja
Priority to DE102017130191.7A priority patent/DE102017130191A1/de
Priority to CN201711370965.XA priority patent/CN108335814A/zh
Priority to US15/846,317 priority patent/US20180182515A1/en
Publication of JP2018110162A publication Critical patent/JP2018110162A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6815863B2 publication Critical patent/JP6815863B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/032Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials
    • H01F1/04Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/047Alloys characterised by their composition
    • H01F1/053Alloys characterised by their composition containing rare earth metals
    • H01F1/055Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5
    • H01F1/058Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IVa elements, e.g. Gd2Fe14C
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/16Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing copper
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/24After-treatment of workpieces or articles
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C1/00Making non-ferrous alloys
    • C22C1/04Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C1/0433Nickel- or cobalt-based alloys
    • C22C1/0441Alloys based on intermetallic compounds of the type rare earth - Co, Ni
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C33/00Making ferrous alloys
    • C22C33/02Making ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C33/0257Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements
    • C22C33/0278Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements with at least one alloying element having a minimum content above 5%
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/002Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing In, Mg, or other elements not provided for in one single group C22C38/001 - C22C38/60
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/005Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing rare earths, i.e. Sc, Y, Lanthanides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/06Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/032Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials
    • H01F1/04Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/047Alloys characterised by their composition
    • H01F1/053Alloys characterised by their composition containing rare earth metals
    • H01F1/055Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5
    • H01F1/057Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B
    • H01F1/0571Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B in the form of particles, e.g. rapid quenched powders or ribbon flakes
    • H01F1/0575Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B in the form of particles, e.g. rapid quenched powders or ribbon flakes pressed, sintered or bonded together
    • H01F1/0577Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B in the form of particles, e.g. rapid quenched powders or ribbon flakes pressed, sintered or bonded together sintered
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • H01F41/0253Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets for manufacturing permanent magnets
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/24After-treatment of workpieces or articles
    • B22F2003/248Thermal after-treatment
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2301/00Metallic composition of the powder or its coating
    • B22F2301/35Iron
    • B22F2301/355Rare Earth - Fe intermetallic alloys
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C2202/00Physical properties
    • C22C2202/02Magnetic

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Hard Magnetic Materials (AREA)
  • Manufacturing Cores, Coils, And Magnets (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

【課題】Rが主としてCeである、R−Fe−B系希土類磁石において、Ce以外の希土類元素Rが非常に少なくても、保磁力を向上することができる希土類磁石を提供する。
【解決手段】主相と、前記主相の周囲に存在する粒界相と、前記主相と前記粒界相との間に挟まれている中間相と、を備え、全体組成が、式Ce (100−p−q−r−s) ・(R 1−x (ただし、R及びRは、Ce以外の希土類元素であり、Tは、Fe、Ni、及びCoから選ばれる1種以上であり、Mは、少量元素であり、Mは、Rと合金化することによって、R 1−x の融点をRの融点よりも低下させる合金元素。)で表され、11.80≦p≦12.90であり、Ceの濃度が、前記中間相においてよりも、前記主相において高くなっており、かつ、Rの濃度が、前記主相においてよりも、前記中間相において高くなっている、希土類磁石。
【選択図】図3

Description

本開示は、R−Fe−B系希土類磁石(Rは希土類元素)に関する。本開示は、特に、Rが主としてCeである、R−Fe−B系希土類磁石に関する。
R−Fe−B系希土類磁石は、優れた磁気特性を有する高性能磁石である。そのため、ハードディスク及びMRI(磁気共鳴画像)装置等を構成するモータのほか、ハイブリッド車及び電気自動車等の駆動用モータに用いられている。
R−Fe−B系希土類磁石のうち、RがNdの希土類磁石、すなわち、Nd−Fe−B系希土類磁石が最も代表的である。しかし、Ndの価格は高騰しつつあり、Nd−Fe−B系希土類磁石中のNdの一部を、Ndよりも安価な、Ce、La、Gd、Y、及び/又はScで置換することが試みられている。
特許文献1には、Nd−Fe−B系希土類磁石のNdの一部を、Ceで置換した、(Nd、Ce)−Fe−B系希土類磁石が開示されている。
特開2016−111136号公報
特許文献1に開示された(Nd、Ce)−Fe−B系希土類磁石においては、Ndを1.25〜20.00原子%含有しており、Ndの含有量が非常に少ない場合又は存在しない場合の磁気特性、特に、保磁力の向上について、その検討が充分ではなかった。
これらのことから、Rが主としてCeである、R−Fe−B系希土類磁石において、Ce以外の希土類元素Rが非常に少ない場合又は存在しない場合、保磁力の向上の余地がある、という課題を、本発明者らは見出した。
本開示は、上記課題を解決するためになされたものである。本開示は、Rが主としてCeである、R−Fe−B系希土類磁石において、Ce以外の希土類元素Rが非常に少な場合又は存在しない場合でも、保磁力を向上することができる希土類磁石及びその製造方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記目的を達成すべく、鋭意検討を重ね、本開示の希土類磁石を完成させた。その要旨は、次のとおりである。
〈1〉主相と、
前記主相の周囲に存在する粒界相と、
前記主相と前記粒界相との間に挟まれている中間相と、
を備え、
全体組成が、式Ce (100−p−q−r−s) ・(R 1−x (ただし、R及びRは、Ce以外の希土類元素であり、Tは、Fe、Ni、及びCoから選ばれる1種以上であり、Mは、Ti、Ga、Zn、Si、Al、Nb、Zr、Mn、V、W、Ta、Ge、Cu、Cr、Hf、Mo、P、C、Mg、Hg、Ag、及びAuから選ばれる1種以上、並びに不可避的不純物であり、Mは、Rと合金化することによって、R 1−x の融点をRの融点よりも低下させる合金元素、及び不可避的不純物であり、かつ、
p、q、r、s、及びt、並びにxが、
11.80≦p≦12.90、
0≦q≦3.00、
5.00≦r≦20.00、
0≦s≦3.00、
1.00≦t≦11.00、及び
0.10≦x≦0.50である。)で表され、
Ceの濃度が、前記中間相においてよりも、前記主相において高くなっており、かつ、
の濃度が、前記主相においてよりも、前記中間相において高くなっている、
希土類磁石。
〈2〉前記pが、11.80≦p≦12.20である、〈1〉項に記載の希土類磁石。
〈3〉前記qが、0≦q≦2.00である、〈1〉又は〈2〉項に記載の希土類磁石。
〈4〉前記qが、0≦q≦1.00である、〈1〉又は〈2〉項に記載の希土類磁石。
〈5〉前記主相の体積率が、85.00〜96.20%である、〈1〉〜〈4〉のいずれか一項に記載の希土類磁石。
〈6〉Rが、Nd、Pr、Dy、及びTbから選ばれる1種以上である、〈1〉〜〈5〉項のいずれか一項に記載の希土類磁石。
〈7〉Rが、Nd、Pr、Dy、及びTbから選ばれる1種以上である、〈1〉〜〈6〉項のいずれか一項に記載の希土類磁石。
〈8〉Ceの濃度が、前記中間相においてよりも、前記主相において、1.5〜10.0倍高くなっている、〈1〉〜〈7〉項のいずれか一項に記載の希土類磁石。
〈9〉Rの濃度が、前記主相においてよりも、前記中間相において、1.5〜10.0倍高くなっている、〈1〉〜〈8〉項のいずれか一項に記載の希土類磁石。
〈10〉前記xが、0.20≦x≦0.40である、〈1〉〜〈9〉項のいずれか一項に記載の希土類磁石。
〈11〉前記中間相の厚さが、5〜50nmである、〈1〉〜〈10〉項のいずれか一項に記載の希土類磁石。
〈12〉前記Tが、Feである、〈1〉〜〈11〉項のいずれか一項に記載の希土類磁石。
〈13〉全体組成が、式Ce (100−p−q−r−s) (ただし、Rは、Ce以外の希土類元素であり、Tは、Fe、Ni、及びCoから選ばれる1種以上であり、Mは、Ti、Ga、Zn、Si、Al、Nb、Zr、Mn、V、W、Ta、Ge、Cu、Cr、Hf、Mo、P、C、Mg、Hg、Ag、及びAuから選ばれる1種以上、並びに不可避的不純物であり、かつ、
p、q、r、及びsが、
11.80≦p≦12.90、
0≦q≦3.00、
5.00≦r≦20.00、
0≦s≦3.00である。)
で表され、磁性相と、前記磁性相の周囲に存在する(Ce、R)リッチ相とを備える希土類磁石前駆体を準備すること、
1−x (ただし、Rは、Ce以外の希土類元素であり、Mは、Rと合金化することによって、R 1−x の融点をRの融点よりも低下させる合金元素、及び不可避的不純物であり、かつ、0.10≦x≦0.50である。)で表される合金を含有する改質材を準備すること、
前記希土類磁石前駆体と前記改質材を互いに接触させて、接触体を得ること、及び
前記接触体を熱処理して、前記希土類磁石前駆体の前記磁性相の内部に、前記改質材の融液を浸透させること、
を含む、希土類磁石の製造方法。
〈14〉前記pが、11.80≦p≦12.20である、〈13〉項に記載の方法。
〈15〉前記qが、0≦q≦2.00である、〈13〉又は〈14〉項に記載の方法。
〈16〉前記qが、0≦q≦1.00である、〈13〉又は〈14〉項に記載の方法。
〈17〉Rが、Nd、Pr、Dy、及びTbから選ばれる1種以上である、〈13〉〜〈16〉項のいずれか一項に記載の方法。
〈18〉前記Rが、Nd、Pr、Dy、及びTbから選ばれる1種以上であり、前記Mが、Cu、Al、及びCoから選ばれる1種以上及び不可避的不純物である、〈13〉〜〈17〉項のいずれか一項に記載の方法。
〈19〉前記xが、0.20≦x≦0.40である、〈13〉〜〈18〉項のいずれか一項に記載の方法。
〈20〉前記改質材の浸透量が、前記希土類磁石前駆体に対して、1.0〜11.0原子%である、〈13〉〜〈19〉項のいずれか一項に記載の方法。
〈21〉前記熱処理の温度が、600〜800℃である、〈13〉〜〈20〉項のいずれか一項に記載の方法。
〈22〉前記Tが、Feである、〈13〉〜〈21〉項のいずれか一項に記載の方法。
本開示によれば、Ceを所定の範囲にすることによって、Ce以外の希土類元素Rの含有量が非常に少ない場合又は存在しない場合であっても、保磁力を向上することができる希土類磁石及びその製造方法を提供することができる。
図1は、本開示の希土類磁石の組織を模式的に示した図である。 図2は、希土類磁石前駆体の組織を模式的に示した図である。 図3は、各試料について、改質材浸透前のCe含有量と保磁力の関係を示すグラフである。 図4は、各試料について、改質材浸透前の磁性相の体積率と磁化の関係を示すグラフである。 図5は、各試料について、改質材浸透後のCe含有量と保磁力の関係を示すグラフである。 図6は、各試料について、改質材浸透後の主相の体積率と磁化の関係を示すグラフである。 図7は、実施例1の試料の走査型透過電子顕微鏡(STEM)像を示す図である。 図8は、図7で黒線で囲まれた部分を成分分析(EDX線分析)した結果を示す図である。 図9は、図8の結果を纏めた図である。
以下、本開示に係る希土類磁石及びその製造方法の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態は、本開示に係る希土類磁石及びその製造方法を限定するものではない。
Rが主としてCeである、R−Fe−B系希土類磁石において、Ce以外の希土類元素Rが非常に少ない又は存在しない希土類磁石を、本明細書では、(Ce、R)−Fe−B系希土類磁石ということがある。
(Ce、R)−Fe−B系希土類磁石は、(Ce、R)−Fe−B系合金溶湯を液体急冷等することによって得られる。液体急冷等によって、(Ce、RFe14Bで表される磁性相(以下、このような相を「(Ce、RFe14B相」ということがある。)が形成される。(Ce、RFe14B相が形成された後の残液中では、(Ce、RFe14B相の形成に寄与しなかった余分なCe及びRによって、(Ce、R)リッチ相が形成される。(Ce、R)リッチ相は、(Ce、RFe14B相の周囲に存在する。(Ce、R)リッチ相は、(Ce、RFe14B相の形成に寄与しなかった元素で形成されており、Ce及びRの濃度が高い。
(Ce、R)−Fe−B系希土類磁石中で、仮に、全てが(Ce、RFe14B相であるとすると、Ce及びRの合計含有量は、概ね11.8原子%である。Ce、R、Fe、及びBそれぞれの合計含有量を100原子%としたとき、Ce及びRの合計含有量は、概ね11.8(=100÷(2+14+1)×2)原子%だからである。
Ce及びRの合計含有量(原子%)が少ないと、(Ce、R)リッチ相が減少する。(Ce、R)リッチ相は、(Ce、RFe14B相同士を磁気的に分断して、(Ce、R)−Fe−B系希土類磁石の保磁力向上に寄与する。
通常、希土類リッチ相が減少すると、希土類磁石の保磁力は低下する。しかし、(Ce、R)−Fe−B系希土類磁石の場合には、(Ce、R)リッチ相が減少、すなわち、Ce及びRの合計含有量(原子%)が少なくても、保磁力が低下しないことを、本発明者らは知見した。
また、このような(Ce、R)−Fe−B系希土類磁石に改質材を浸透する際、改質材中の合金が、Ceを主として含有するとき、改質材中の希土類元素は、(Ce、RFe14B相中に浸透し難い。例えば、(Ce、Nd)−Fe−B系希土類磁石に、Ce−Cu合金を含有する改質材を浸透する際、改質材中のCeは、(Ce、Nd)リッチ相に留まり易く、(Ce、Nd)Fe14B相に浸透し難い。
これに対し、改質材中の合金が、Ceと異なる希土類元素を主として含有するとき、改質材中の希土類元素は、(Ce、R)Fe14B相に浸透し易い。例えば、(Ce、R)−Fe−B系希土類磁石に、Nd−Cu合金を含有する改質材を浸透する際、改質材中のNdは、(Ce、RFe14B相に浸透し易い。
(Ce、R)−Fe−B系希土類磁石の場合、Ceに対してRの含有量は非常に少ない。そのため、改質材が、Ce及びR以外の希土類元素を主として含有している場合はもちろんのこと、Rを主として含有している場合であっても、改質材中の合金の希土類元素は、(Ce、RFe14B相中に浸透し易いことを、本発明者らは知見した。
これらの知見に基づく、本開示に係る希土類磁石の構成を次に説明する。
(全体組成)
本開示の希土類磁石の全体組成は、式Ce (100−p−q−r−s) ・(R 1−x で表される。
上式中、R及びRは、Ce以外の希土類元素である。Tは、Fe、Ni、及びCoから選ばれる1種以上である。Mは、Ti、Ga、Zn、Si、Al、Nb、Zr、Mn、V、W、Ta、Ge、Cu、Cr、Hf、Mo、P、C、Mg、Hg、Ag、及びAuから選ばれる1種以上、並びに不可避的不純物である。Mは、Rと合金化することによって、R 1−x の融点をRの融点よりも低下させる合金元素、及び不可避的不純物である。
pは、Ceの含有量であり、qは、Rの含有量であり、rは、B(ホウ素)の含有量であり、sは、Mの含有量であり、tは、RとMの合計含有量である。そして、p、q、r、s、及びtの値は、それぞれ、原子%である。
本開示の希土類磁石は、後述するように、希土類磁石前駆体に、改質材を浸透して得られる。希土類磁石前駆体は、式Ce (100−p−q−r−s) で表される全体組成を有する。改質材は、R 1−z で表される組成を有する合金を含有する。
希土類磁石前駆体に浸透させる合金の量は、t原子%、すなわち、1.0〜11.0原子%である。したがって、本開示の希土類磁石の全体組成は、Ce (100−p−q−r−s) で表される組成と、(R 1−z で表される組成との合計となる。これらを合計した組成は、式Ce (100−p−q−r−s) ・(R 1−x で表される。以下、Ce、R、T、B、M、及びMそれぞれの含有量について、説明する。
(Ce)
Ceの含有量pが12.90原子%以下であれば、保磁力を向上することができる。保磁力向上の観点からは、Ceの含有量pは、12.87原子%以下が好ましく、12.20原子%以下がより好ましく、12.15原子%以下がより一層好ましい。一方、Ce含有量pが11.80原子%以上であれば、保磁力の向上が飽和しない。11.85原子%以上が好ましい。
理論に拘束されないが、Rリッチ相中のRは、Fe等と結合することなく、単独で存在していることが多いと考えられる。一方、Ceリッチ相中のCeは、Fe等と結合して存在していると考えられる。それにより、Rリッチ相と比べて、Ceリッチ相は、その量が少なくても、磁性相同士の磁気分断効果に優れると考えられる。したがって、(Ce、R)リッチ相中のRの含有量は、できるだけ少ない方が好ましい。
(R
の含有量qが少なければ、(Ce、R)リッチ相中のRの含有量も少ない。全体組成におけるRの含有量qが3.00原子%以下であれば、保磁力は低下しない。この観点からは、Rの含有量qは、2.00原子%以下が好ましく、1.00原子%以下が好ましく、0原子%が理想である。一方、Rの含有量qを過度に低減すると、製造コストを増大するため、Rの含有量qは、0.10原子%以上が好ましい。
は、Nd、Pr、Dy、及びTbから選ばれる1種以上であってよく、R全体に対して、Ndが90.00原子%以上であってよい。
(B)
Bの含有量rが5.00原子%以上であれば、液体急冷時に、薄帯等の内部に非晶質組織が、希土類磁石全体に対して、10.00体積%以上残留することはない。一方、Bの含有量rが20.00原子%以下であれば、Feに固溶しないBが(Ce、R)リッチ相に過剰に残留することはない。この観点からは、Bの含有量rは10.00原子%以下が好ましく、8.00原子%以下がより好ましい。
(M
は、本開示の希土類磁石の特性を損なわない範囲で含有することができる。Mには不可避的不純物を含んでよい。不可避的不純物とは、原材料に含まれる不純物等、その含有を回避することが避けられない、あるいは、回避するためには著しい製造コストの上昇を招くような不純物のことをいう。Mの含有量sが3.00原子%以下であれば、本開示の希土類磁石の特性を損なわない。Mの含有量sは2.00原子%以下が好ましく、0が理想である。しかし、Mの含有量sを過度に低減することは、製造コストの上昇を招くため、Mの含有量sは0.10原子%以上であることが好ましい。
(T)
Tは、鉄族元素に分類され、Fe、Ni、及びCoそれぞれの性質は、常温及び常圧で強磁性を示す点で共通する。したがって、これらを相互に入れ替えて用いてもよい。Coの含有により、磁化が向上し、キュリー点が上昇する。この効果は、希土類磁石全体に対して、Co含有量が0.10原子%以上で発現する。この観点からは、Coの含有量は0.10原子%以上が好ましく、1.00原子%がより好ましく、3.00原子%以上がより一層好ましい。一方、Coは高価であり、Feが最も安価であるため、経済的には、T全体に対して、Feは80.00原子%以上が好ましく、90.00原子%以上がより好ましく、Tの全部がFeであってもよい。
(主相、粒界相、及び中間相)
次に、上式で表された全体組成を有する、本開示の希土類磁石の組織について説明する。図1は、本開示の希土類磁石の組織を模式的に示した図である。希土類磁石100は、主相10、粒界相20、及び中間相30を備える。
主相10の平均粒径は、保磁力確保の観点から、1000nm以下が好ましく、500nm以下がより好ましい。
ここで、「平均粒径」とは、例えば、図1で示す主相10の長手方向の長さtの平均値のことである。例えば、希土類磁石100の走査型電子顕微鏡像又は透過型電子顕微鏡像で、一定領域を規定し、この一定領域内に存在する主相10それぞれの長さtの平均値を算出し、それを「平均粒径」とする。主相10の断面形状が楕円形の場合は、その長軸の長さをtとする。主相10の断面が四角形の場合は、長い方の対角線の長さをtとする。
希土類磁石100は、主相10、粒界相20、及び中間相30以外の相(図示しない)を含有してもよい。主相10、粒界相20、及び中間相30以外の相としては、酸化物、窒化物、及び金属間化合物等が挙げられる。
希土類磁石100の特性は、主として、主相10、粒界相20、及び中間相30によって発揮される。主相10、粒界相20、及び中間相30以外の相は、その大半が、不純物である。したがって、希土類磁石100に対する、主相10、粒界相20、及び中間相30の合計含有量については、95体積%以上が好ましく、97体積%以上がより好ましく、99体積%以上がより一層好ましい。
希土類磁石前駆体は、式Ce (100−p−q−r−s) で表される組成を有する。図2は、希土類磁石前駆体の組織を模式的に示した図である。希土類磁石前駆体200は、磁性相50と(Ce、R)リッチ相60を有する。磁性相50は結晶粒状である。磁性相50の周囲には、(Ce、R)リッチ相60が存在する。(Ce、R)リッチ相60は、磁性相50の形成に寄与しなかった元素で形成されており、Ce及びRの濃度が高い。
希土類磁石前駆体200に改質材を浸透させると、改質材は、(Ce、R)リッチ相60を通じて、(Ce、R)リッチ相60と磁性相50との界面に到達する。そして、改質材中のRの一部が、(Ce、R)リッチ相60から磁性相50中へ浸透し、磁性相50中から(Ce、R)リッチ相60へCeが排出される。その結果、希土類磁石100中に、主相10、粒界相20、及び中間相30が形成される。
粒界相20は主相10の周囲に存在する。中間相30は、主相10と粒界相20の間に挟まれている。そして、Ceの濃度は、中間相30においてよりも、主相10において高くなっている。また、Rの濃度は、主相10においてよりも、中間相30において高くなっている。
Ceは、軽希土類元素であるため、磁性相中のCeが、Ce以外の希土類元素Rと置換されると、異方性磁界を増加させることができる。Rの濃度は、主相10においてよりも中間相30において高くなっていることから、異方性磁界は、主相10(磁性相の中心部)においてよりも、中間相30(磁性相の周辺部)において高くなる。これにより、磁性相である主相10同士は、粒界相20に加えて、中間相30によって、磁気的に一層強く分断される。これらにより、保磁力が向上する。なお、異方性磁界は、永久磁石の保磁力の大きさを表す物性値である。
が、Nd、Pr、Dy、及びTbから選ばれる1種以上であるとき、保磁力が一層向上する。Nd、Pr、Dy、及びTbは、これら以外の希土類元素と比べて、異方性磁界を一層増加させることができるためである。
中間相30が過度に薄いと、磁気分断効果が得難くなり保磁力が低下する。この観点から、中間相30の厚さは、5nm以上が好ましく、10nm以上がより好ましく、20nm以上がより一層好ましい。一方、中間相30が過度に厚いと、磁化が低下する。この観点から、中間相30の厚さは、50nm以下が好ましく、40nm以下がより好ましく、30nm以下がより一層好ましい。
の濃度が、主相10(磁性相の中心部)においてよりも、中間相30(磁性相の周辺部)において、1.5倍以上高ければ、磁気分断をより明瞭に認識できる。一方、Rの濃度が、主相10(磁性相の中心部)においてよりも、中間相30(磁性相の周辺部)において、10.0倍高いとき、磁気分断の効果は飽和しない。したがって、Rの濃度は、主相10においてよりも、粒界相20において、1.5〜10.0倍高くなっていることが好ましい。1.50〜5.0倍高くなっていることがより好ましく、1.5〜3.0倍高くなっていることがより好ましい。
また、中間相が形成されたあと、中間相30により多くのRが浸透するためには、より多くのCeが、中間相30から粒界相20へ排出されることが好ましい。主相10にまでRが到達するには時間を要するため、より多くのCeが、中間相30から粒界相20へ排出されると、Ceの濃度が、中間相30においてよりも、主相10において一層高くなる。Ceの濃度が、中間相30においてよりも、主相10において、1.5倍以上高くなっていれば、より多くのRの浸透を認識できるようになる。一方、Ceの濃度が、中間相30においてよりも、主相10において、10.0倍高いとき、Rの浸透が飽和しない。したがって、Ceの濃度が、中間相30においてよりも、主相10において、1.5〜10.0倍高くなっていることが好ましい。1.5〜5.0倍高くなっていることがより好ましく、1.5〜3.0倍高くなっていることがより好ましい。
これらのことから、本開示の希土類磁石100については、希土類磁石前駆体200に改質材を浸透させることによって、希土類磁石100の保磁力を一層向上させることができる。
(主相の体積率)
R−Fe−B系希土類磁石は、異方性磁石として用いられることが多い。この点は、(Ce、R)−Fe−B系希土類磁石についても同様である。
希土類磁石100に異方性を付与したとき、主相10の体積率が96.20%までは、主相10の含有量が増加するにつれて、磁化が増加する。希土類磁石100が実用的な磁化を有するためには、主相10の体積率は、85.00%以上が好ましい。この観点からは、主相10の体積率は、92.30%以上がより好ましく、92.60%以上がより一層好ましい。
しかし、主相10の体積率が96.20%を超えると、急激に磁化が低下する。
(Ce、R)−Fe−B系希土類磁石に異方性を付与するためには、例えば、希土類磁石100全体を熱間強加工する。粒界相20は、Ceの濃度が高いため、その融点が低い。これにより、熱間強加工中に、粒界相20は僅かに溶融する。
一方、主相10は粒成長しながら、磁化容易軸(c軸)方向に回転する。このとき、僅かに溶融した粒界相20は、主相10の回転に対して、潤滑剤のような働きをする。主相10の体積率が96.20%を超えると、この潤滑剤のような働きをする(Ce、R)リッチ相の体積率が低くなるため、主相10が回転し難くなる。その結果、主相10が磁化容易軸(c軸)方向に配向しなくなり、磁化が急激に低下する。これらのことから、主相10の体積率は、96.20%以下が好ましく、96.10%以下がより好ましい。
主相10の体積率は、次のようにして求められる。希土類磁石100のCe、Fe、及びBそれぞれの含有量を、高周波誘導結合プラズマ発光分光分析法を用いて、測定する。これらの含有量を、質量百分率の値から原子百分率の値に変換し、この値を、原子百分率で記載されたCe−Fe−Bの三元系状態図に基づく方程式に代入し、主相10の体積率を算出する。主相10の体積率は、希土類磁石100全体を100体積%としたときの体積百分率である。
(製造方法)
次に、本開示の希土類磁石の製造方法について説明する。
(希土類磁石前駆体の準備)
全体組成が、式Ce (100−p−q−r−s) で表される合金を準備する。R、T、及びM、並びに、p、q、r、及びsについては、上述したとおりである。
希土類磁石前駆体200は、磁粉であってもよいし、磁粉の焼結体であってもよい。焼結体に熱間強加工を施した塑性加工体であってもよい。
磁粉の製造方法としては、周知の方法を採用することができる。例えば、液体急冷法によって、ナノ結晶組織を有する、等方性の磁粉を得る方法が挙げられる。あるいは、HDDR(Hydrogen Disproportionation Desorption Recombination)法によって、等方性若しくは異方性の磁粉を得る方法が挙げられる。
液体急冷法によって、ナノ結晶組織を有する磁粉を得る方法を概説する。希土類磁石前駆体200の全体組成と同じ組成を有する合金を高周波溶解して、溶湯を準備する。例えば、50kPa以下に減圧したArガス雰囲気中で、溶湯を銅製単ロールに吐出して、急冷薄帯を作製する。この急冷薄帯を、例えば、10μm以下に粉砕する。
銅製単ロールを用いるときの液体急冷の条件は、得られた薄帯が、ナノ結晶組織になるように適宜決定すればよい。
溶湯吐出温度は、典型的には、1300℃以上、1350℃以上、又は1400℃以上であってよく、1600℃以下、1550℃以下、又は1500℃以下であってよい。
単ロールの周速は、典型的には、20m/s以上、24m/s以上、又は28m/s以上であってよく、40m/s以下、36m/s以下、又は32m/s以下であってよい。
次に、焼結体を得る方法について概説する。粉砕によって得た磁粉を磁場配向させ、液相焼結を経て、異方性を有する焼結体を得る。あるいは、液体急冷法によって得た、等方性ナノ結晶組織を有する磁粉を焼結して、等方性を有する焼結体を得る。あるいは、等方性ナノ結晶組織を有する磁粉を焼結し、さらにその焼結体を強加工して、異方性を有する塑性加工体を得る。あるいは、HDDR法で得た、等方性若しくは異方性を有する磁粉を焼結して、等方性若しくは異方性を有する焼結体を得る。
等方性ナノ結晶組織を有する磁粉を焼結し、さらにその焼結体を強加工して、異方性を有する塑性加工体を得る場合、所望の塑性加工体が得られるように、各工程の条件を適宜決定すればよい。
焼結時の圧力は、200MPa以上、300MPa以上、又は350MPa以上であってよく、600MPa以下、500MPa以下、又は450MPa以下であってよい。
焼結温度は、550℃以上、600℃以上、又は630℃以上であってよく、750℃以下、700℃以下、又は670℃以下であってよい。
焼結時の加圧時間は、2秒以上、3秒以上、又は4秒以上であってよく、8秒以下、7秒以下、又は6秒以下であってよい。
焼結体の強加工時の温度は、650℃以上、700℃以上、又は720℃以上であってよく、850℃以下、800℃以下、又は770℃以下であってよい。
焼結体の強加工時の歪速度は、0.01/s以上、0.1/s以上、1.0/s以上、又は3.0/s以上であってよく、15.0/s以下、10.0/s以下、又は5.0/s以下であってよい。
焼結体の強加工の方法としては、据え込み加工、及び後方押出し加工等が挙げられる。
(改質材の準備)
1−x で表される組成を有する合金を含有する改質材を準備する。Rは、Ce以外の希土類元素である。Mは、Rと合金化することによって、R 1−x の融点をRの融点よりも低下させる合金元素、及び不可避的不純物である。RとMの割合は、0.1≦x≦0.5である。
希土類磁石前駆体200の磁性相50は、Ceを主として含有するのに対して、Rは、Ce以外の希土類元素である。そのため、後述する熱処理で、改質材の融液中のRが、希土類磁石前駆体200の磁性相50に浸透し易い。その結果、Rを含有する主相10及び中間相30が得られる。
が、Nd、Pr、Dy、及びTbから選ばれる1種以上であるとき、保磁力が一層向上する。Nd、Pr、Dy、及びTbは、これら以外の希土類元素と比べて、異方性磁界を一層増加させることができるためである。これらのことから、Rは、Nd、Pr、Dy、及びTbから選ばれる1種以上であることが好ましい。
が、Rと合金化することによって、R 1−x の融点をRの融点よりも低下させる合金元素、及び不可避的不純物であることにより、後述する熱処理の温度を過度に高くしなくとも、改質材中の合金を溶融することができる。その結果、希土類磁石前駆体200の組織を粗大化することなく、改質材を希土類磁石前駆体200に浸透させることができる。Mは、不可避的不純物を含んでよい。不可避的不純物とは、原材料に含まれる不純物等、その含有を回避することが避けられない、あるいは、回避するためには著しい製造コストの上昇を招くような不純物のことをいう。
は、Cu、Al、及びCoから選ばれる1種以上及び不可避的不純物であることが好ましい。Cu、Al、及びCoは、希土類磁石の磁気特性等への悪影響が小さいためである。
とMとの合金としては、Nd−Cu合金、Pr−Cu合金、Tb−Cu合金、Dy−Cu合金、La−Cu合金、Ce−Cu合金、Nd−Pr−Cu合金、Nd−Al合金、Pr−Al合金、Nd−Pr−Al合金、Nd−Co合金、Pr−Co合金、及びNd−Pr−Co合金等が挙げられる。
とMの割合について説明する。xが0.10以上であれば、改質材中の合金の融点が適正に低下するため、後述する熱処理の温度が適正となる。その結果、希土類磁石前駆体200の組織が粗大化を抑制できる。合金の融点の適正化の観点からは、xについては、0.20以上が好ましく、0.25以上がより好ましい。一方、xが0.50以下であれば、合金中のRの含有量が多いため、Rを主相10及び中間相30まで浸透させ易い。この観点からは、xについては、0.40以下が好ましく、0.35以下がより好ましい。なお、Rが2種以上の元素である場合には、1−xは、それらの合計の割合である。Mが2種以上の元素である場合には、xは、それらの元素の合計の割合である。
改質材の製造方法は特に制限されない。改質材の製造方法としては、鋳造法、液体急冷法等が挙げられる。改質材の部位により、合金成分のばらつきが小さい、酸化物等の不純物が少ないという観点から、液体急冷法が好ましい。
(接触体の準備)
希土類磁石前駆体200と改質材を互いに接触させて、接触体を得る。希土類磁石前駆体200と改質材の両方がバルク体の場合には、希土類磁石前駆体200の少なくとも一面と、改質材の少なくとも一面とを、互いに接触させる。バルク体は、塊状体、板材、薄帯、圧粉体、及び焼結体等を含む。例えば、希土類磁石前駆体200と改質材の両方が薄帯の場合には、希土類磁石前駆体200の一面と薄帯の一面を互いに接触させてもよいし、希土類磁石前駆体200を改質材で挟み込み、希土類磁石前駆体200の両面に改質材を接触させてもよい。
希土類磁石前駆体200がバルク体で、改質材が粉末の場合には、希土類磁石前駆体200の少なくとも一面に改質材の粉末を接触させてもよい。典型的には、希土類磁石前駆体200の上面に改質材の粉末を載置してもよい。
希土類磁石前駆体200と改質材の両方が粉末の場合には、それぞれの粉末を、互いに混合してもよい。
(熱処理)
上述の接触体を熱処理して、希土類磁石前駆体200の内部に、改質材の融液を浸透させる。これにより、改質材の融液が、希土類磁石前駆体200の(Ce、R)リッチ相60を通じて、希土類磁石前駆体200の磁性相50に到達し、希土類磁石100の主相10及び中間相30を形成する。
改質材の浸透量は、希土類磁石前駆体200に対して1.00〜11.00原子%であることが好ましい。改質材が希土類磁石前駆体200の内部に少しでも浸透すれば、本開示の希土類磁石100が得られる。改質材の浸透量が1.00原子%以上であれば、本開示の希土類磁石100の効果が明瞭に認識できる。この観点からは、改質材の浸透量は2.60原子%以上が好ましく、4.00原子%以上がより好ましく、5.00原子%以上がより一層好ましい。一方、改質材の浸透量が11.00原子%以下であれば、改質材の浸透による効果は飽和しない。この観点からは、改質材の浸透量は7.90原子%以下が好ましく、7.00原子%以下がより好ましい。
熱処理温度は、改質材が溶融し、かつ、希土類磁石前駆体200の磁性相50の内部に、改質材の融液を浸透させることができれば、特に制限はない。
熱処理温度が高いほど、改質材の融液、特にRを希土類磁石前駆体200の磁性相50の内部に浸透させ易い。この観点からは、熱処理温度については、600℃以上が好ましく、625℃以上がより好ましく、675℃以上がより一層好ましい。一方、熱処理温度が低いほど、希土類磁石前駆体200の組織、特に磁性相50の粗大化を抑制し易い。この観点からは、熱処理温度については、800℃以下が好ましく、775℃以下がより好ましく、725℃以下がより一層好ましい。
熱処理雰囲気に特に制限はないが、希土類磁石前駆体200及び改質材の酸化抑制の観点からは、不活性ガス雰囲気が好ましい。不活性ガス雰囲気には、窒素ガス雰囲気を含む。
以下、本開示の希土類磁石及びその製造方法を実施例により、さらに具体的に説明する。なお、本開示の希土類磁石及びその製造方法は、以下の実施例で用いた条件に限定されるものではない。
(試料の作製)
表1に示す希土類磁石前駆体の組成と同一の合金を準備した。その合金の溶湯を、単ロール法で液体急冷して、薄帯を得た。液体急冷の条件としては、溶湯温度(吐出温度)が1450℃であり、ロール周速が30m/sであった。液体急冷は、アルゴンガス減圧雰囲気下で行われた。薄帯がナノ結晶を有していることを走査型透過電子顕微鏡(STEM)観察で確認した。
薄帯を粗粉砕して粉末とし、その粉末をダイスに装入し、加圧及び加熱して、焼結体を得た。加圧及び加熱条件としては、加圧力が400MPaであり、加熱温度が650℃であり、加圧及び加熱の保持時間が5秒であった。
焼結体を熱間据え込み加工(熱間強加工)して、希土類磁石前駆体200(塑性加工体)を得た。熱間据え込み加工条件としては、加工温度が750℃であり、歪速度が0.1/sであった。塑性加工体が配向したナノ結晶組織を有していることを走査型電子顕微鏡(SEM)で確認した。
改質材としてNd70Cu30合金を作製した。(株)高純度化学製のNd粉末とCu粉末を秤量して、それをアーク溶解し、液体急冷して薄帯を得た。
希土類磁石前駆体200(塑性加工体)と改質材(薄帯)を互いに接触させて、加熱炉で熱処理した。改質材の量は、希土類磁石前駆体200に対して5.3原子%(10質量%)であった。加熱炉としては、アルバック理工(株)製のランプ炉を用いた。熱処理条件としては、熱処理温度が700℃であり、熱処理時間が360分であった。
(評価)
各試料について、保磁力と磁化を測定した。測定は、Lake Shore社製の振動試料型磁力計(VSM:Vibrating Sample Magnetometer)を用い、常温で行った。
また、一部の試料については、走査型透過電子顕微鏡(STEM)を用いて組織観察し、成分分析(EDX線分析)を行った。
評価結果を、表1及び図3〜9に示す。図3は、各試料について、改質材浸透前のCe含有量と保磁力の関係を示すグラフである。図4は、各試料について、改質材浸透前の磁性相50の体積率と磁化の関係を示すグラフである。図5は、各試料について、改質材浸透後のCe含有量と保磁力の関係を示すグラフである。図6は、各試料について、改質材浸透後の主相10の体積率と磁化の関係を示すグラフである。図7は、実施例1の試料の透過型電子顕微鏡像を示す図である。図8は、図7で黒線で囲まれた部分を成分分析(EDX線分析)した結果を示す図である。図8中の白の直線は、EDX線分析を行った箇所を示す。図9は、図8の結果を纏めた図である。表1のNdの含有量(原子%)を示す欄で、「−」は測定限界以下であることを示す。なお、Ndの測定限界は、0.01原子%以下である。図3のCeの含有量は、Ce (100−p−q−r−s) におけるpの値(原子%)である。図5のCeの含有量は、Ce (100−p−q−r−s) におけるpの値(原子%)である。
表1及び図3から分かるように、Ceの含有量が11.80〜12.90原子%の範囲の希土類磁石前駆体200は、0.40kOe以上の保磁力が得られていることを確認できた。また、表1及び図4から分かるように、磁性相50の体積率が92.30〜96.20%の範囲の希土類磁石前駆体200は、80.00emu/g以上の磁化が得られていることを確認できた。
表1及び図5から分かるように、Ceの含有量が11.80〜12.90原子%の範囲の希土類磁石100は、4.40kOe以上の保磁力が得られていることを確認できた。また、表1及び図6から分かるように、主相10の体積率が92.30〜96.20%の範囲の希土類磁石100は、80.00emu/g以上の磁化が得られていることを確認できた。
また、図7〜9から分かるように、Ceの濃度が、中間相30においてよりも、主相10において高くなっており、Nd(R)の濃度が、主相10においてよりも、中間相30において高くなっていることが確認できた。
以上の結果から、本発明の効果を確認できた。
10 主相
20 粒界相
30 中間相
50 磁性相
60 (Ce、R)リッチ相
100 希土類磁石
200 希土類磁石前駆体

Claims (22)

  1. 主相と、
    前記主相の周囲に存在する粒界相と、
    前記主相と前記粒界相との間に挟まれている中間相と、
    を備え、
    全体組成が、式Ce (100−p−q−r−s) ・(R 1−x (ただし、R及びRは、Ce以外の希土類元素であり、Tは、Fe、Ni、及びCoから選ばれる1種以上であり、Mは、Ti、Ga、Zn、Si、Al、Nb、Zr、Mn、V、W、Ta、Ge、Cu、Cr、Hf、Mo、P、C、Mg、Hg、Ag、及びAuから選ばれる1種以上、並びに不可避的不純物であり、Mは、Rと合金化することによって、R 1−x の融点をRの融点よりも低下させる合金元素、及び不可避的不純物であり、かつ、
    p、q、r、s、及びt、並びにxが、
    11.80≦p≦12.90、
    0≦q≦3.00、
    5.00≦r≦20.00、
    0≦s≦3.00、
    1.00≦t≦11.00、及び
    0.10≦x≦0.50である。)で表され、
    Ceの濃度が、前記中間相においてよりも、前記主相において高くなっており、かつ、
    の濃度が、前記主相においてよりも、前記中間相において高くなっている、
    希土類磁石。
  2. 前記pが、11.80≦p≦12.20である、請求項1に記載の希土類磁石。
  3. 前記qが、0≦q≦2.00である、請求項1又は2に記載の希土類磁石。
  4. 前記qが、0≦q≦1.00である、請求項1又は2に記載の希土類磁石。
  5. 前記主相の体積率が、85.00〜96.20%である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の希土類磁石。
  6. が、Nd、Pr、Dy、及びTbから選ばれる1種以上である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の希土類磁石。
  7. が、Nd、Pr、Dy、及びTbから選ばれる1種以上である、請求項1〜6のいずれか一項に記載の希土類磁石。
  8. Ceの濃度が、前記中間相においてよりも、前記主相において、1.5〜10.0倍高くなっている、請求項1〜7のいずれか一項に記載の希土類磁石。
  9. の濃度が、前記主相においてよりも、前記中間相において、1.5〜10.0倍高くなっている、請求項1〜8のいずれか一項に記載の希土類磁石。
  10. 前記xが、0.20≦x≦0.40である、請求項1〜9のいずれか一項に記載の希土類磁石。
  11. 前記中間相の厚さが、5〜50nmである、請求項1〜10のいずれか一項に記載の希土類磁石。
  12. 前記Tが、Feである、請求項1〜11のいずれか一項に記載の希土類磁石。
  13. 全体組成が、式Ce (100−p−q−r−s) (ただし、Rは、Ce以外の希土類元素であり、Tは、Fe、Ni、及びCoから選ばれる1種以上であり、Mは、Ti、Ga、Zn、Si、Al、Nb、Zr、Mn、V、W、Ta、Ge、Cu、Cr、Hf、Mo、P、C、Mg、Hg、Ag、及びAuから選ばれる1種以上、並びに不可避的不純物であり、かつ、
    p、q、r、及びsが、
    11.80≦p≦12.90、
    0≦q≦3.00、
    5.00≦r≦20.00、及び
    0≦s≦3.00である。)
    で表され、磁性相と、前記磁性相の周囲に存在する(Ce、R)リッチ相とを備える希土類磁石前駆体を準備すること、
    1−x (ただし、Rは、Ce以外の希土類元素であり、Mは、Rと合金化することによって、R 1−x の融点をRの融点よりも低下させる合金元素、及び不可避的不純物であり、かつ、0.10≦x≦0.50である。)で表される合金を含有する改質材を準備すること、
    前記希土類磁石前駆体と前記改質材を互いに接触させて、接触体を得ること、及び
    前記接触体を熱処理して、前記希土類磁石前駆体の前記磁性相の内部に、前記改質材の融液を浸透させること、
    を含む、希土類磁石の製造方法。
  14. 前記pが、11.80≦p≦12.20である、請求項13に記載の方法。
  15. 前記qが、0≦q≦2.00である、請求項13又は14に記載の方法。
  16. 前記qが、0≦q≦1.00である、請求項13又は14に記載の方法。
  17. が、Nd、Pr、Dy、及びTbから選ばれる1種以上である、請求項13〜16のいずれか一項に記載の方法。
  18. 前記Rが、Nd、Pr、Dy、及びTbから選ばれる1種以上であり、前記Mが、Cu、Al、及びCoから選ばれる1種以上及び不可避的不純物である、請求項13〜17のいずれか一項に記載の方法。
  19. 前記xが、0.20≦x≦0.40である、請求項13〜18のいずれか一項に記載の方法。
  20. 前記改質材の浸透量が、前記希土類磁石前駆体に対して、1.0〜11.0原子%である、請求項13〜19のいずれか一項に記載の方法。
  21. 前記熱処理の温度が、600〜800℃である、請求項13〜20のいずれか一項に記載の方法。
  22. 前記Tが、Feである、請求項13〜21のいずれか一項に記載の方法。
JP2016256855A 2016-12-28 2016-12-28 希土類磁石及びその製造方法 Active JP6815863B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016256855A JP6815863B2 (ja) 2016-12-28 2016-12-28 希土類磁石及びその製造方法
DE102017130191.7A DE102017130191A1 (de) 2016-12-28 2017-12-15 Seltenerd-Magnet und Herstellungsverfahren desselben
CN201711370965.XA CN108335814A (zh) 2016-12-28 2017-12-19 稀土磁体及其制造方法
US15/846,317 US20180182515A1 (en) 2016-12-28 2017-12-19 Rare earth magnet and production method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016256855A JP6815863B2 (ja) 2016-12-28 2016-12-28 希土類磁石及びその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018110162A true JP2018110162A (ja) 2018-07-12
JP6815863B2 JP6815863B2 (ja) 2021-01-20

Family

ID=62509960

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016256855A Active JP6815863B2 (ja) 2016-12-28 2016-12-28 希土類磁石及びその製造方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20180182515A1 (ja)
JP (1) JP6815863B2 (ja)
CN (1) CN108335814A (ja)
DE (1) DE102017130191A1 (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020107849A (ja) * 2018-12-28 2020-07-09 トヨタ自動車株式会社 希土類磁石及びその製造方法
JP2021044361A (ja) * 2019-09-10 2021-03-18 トヨタ自動車株式会社 希土類磁石及びその製造方法
CN113539598A (zh) * 2020-04-21 2021-10-22 丰田自动车株式会社 稀土磁体及其制造方法
JP2022549995A (ja) * 2019-10-07 2022-11-30 エルジー・ケム・リミテッド 焼結磁石の製造方法

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10892076B2 (en) * 2016-12-28 2021-01-12 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Rare earth magnet and method of producing the same
JP7168394B2 (ja) * 2018-09-21 2022-11-09 トヨタ自動車株式会社 希土類磁石及びその製造方法
US11721479B2 (en) * 2019-08-29 2023-08-08 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Rare earth magnets
JP7303157B2 (ja) * 2020-06-01 2023-07-04 トヨタ自動車株式会社 希土類磁石及びその製造方法
CN113674945B (zh) * 2021-06-11 2023-06-27 烟台正海磁性材料股份有限公司 一种低成本高矫顽力富LaCe钕铁硼永磁体及其制备方法和应用
EP4177911A1 (en) * 2021-11-05 2023-05-10 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Anisotropic rare earth sintered magnet and method for producing the same

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014132628A (ja) * 2012-12-06 2014-07-17 Showa Denko Kk R−t−b系希土類焼結磁石、r−t−b系希土類焼結磁石の製造方法
WO2014196605A1 (ja) * 2013-06-05 2014-12-11 トヨタ自動車株式会社 希土類磁石とその製造方法
WO2015159612A1 (ja) * 2014-04-15 2015-10-22 Tdk株式会社 希土類永久磁石
JP2016111136A (ja) * 2014-12-04 2016-06-20 トヨタ自動車株式会社 希土類磁石

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5924335B2 (ja) * 2013-12-26 2016-05-25 トヨタ自動車株式会社 希土類磁石とその製造方法
JP6003920B2 (ja) * 2014-02-12 2016-10-05 トヨタ自動車株式会社 希土類磁石の製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014132628A (ja) * 2012-12-06 2014-07-17 Showa Denko Kk R−t−b系希土類焼結磁石、r−t−b系希土類焼結磁石の製造方法
WO2014196605A1 (ja) * 2013-06-05 2014-12-11 トヨタ自動車株式会社 希土類磁石とその製造方法
WO2015159612A1 (ja) * 2014-04-15 2015-10-22 Tdk株式会社 希土類永久磁石
JP2016111136A (ja) * 2014-12-04 2016-06-20 トヨタ自動車株式会社 希土類磁石

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020107849A (ja) * 2018-12-28 2020-07-09 トヨタ自動車株式会社 希土類磁石及びその製造方法
JP7167709B2 (ja) 2018-12-28 2022-11-09 トヨタ自動車株式会社 希土類磁石及びその製造方法
JP2021044361A (ja) * 2019-09-10 2021-03-18 トヨタ自動車株式会社 希土類磁石及びその製造方法
JP7252105B2 (ja) 2019-09-10 2023-04-04 トヨタ自動車株式会社 希土類磁石及びその製造方法
JP2022549995A (ja) * 2019-10-07 2022-11-30 エルジー・ケム・リミテッド 焼結磁石の製造方法
JP7309260B2 (ja) 2019-10-07 2023-07-18 エルジー・ケム・リミテッド 焼結磁石の製造方法
CN113539598A (zh) * 2020-04-21 2021-10-22 丰田自动车株式会社 稀土磁体及其制造方法
CN113539598B (zh) * 2020-04-21 2024-02-20 丰田自动车株式会社 稀土磁体及其制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
DE102017130191A9 (de) 2018-10-11
CN108335814A (zh) 2018-07-27
JP6815863B2 (ja) 2021-01-20
DE102017130191A1 (de) 2018-06-28
US20180182515A1 (en) 2018-06-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2018110162A (ja) 希土類磁石及びその製造方法
JP6183457B2 (ja) 希土類磁石とその製造方法
US10056177B2 (en) Method for producing rare-earth magnet
JP7056696B2 (ja) 希土類磁石及びその製造方法
JP5754232B2 (ja) 高保磁力NdFeB磁石の製法
JP5120710B2 (ja) RL−RH−T−Mn−B系焼結磁石
JP6332006B2 (ja) 希土類磁石粉末及びその製造方法
CN108257754B (zh) 稀土磁体及其制造方法
CN109979699B (zh) 稀土磁体及其制造方法
CN108735412B (zh) 稀土磁体的制造方法
JP7167709B2 (ja) 希土類磁石及びその製造方法
JP2018182299A (ja) 希土類磁石の製造方法
JP7247548B2 (ja) 希土類磁石及びその製造方法
JP5288276B2 (ja) R−t−b系永久磁石の製造方法
JP7167665B2 (ja) 希土類磁石及びその製造方法
JP4900085B2 (ja) 希土類磁石の製造方法
JP2021044361A (ja) 希土類磁石及びその製造方法
JP6642419B2 (ja) 希土類磁石
CN111052276A (zh) R-t-b系烧结磁体的制造方法
JP7409285B2 (ja) 希土類磁石及びその製造方法
JP7303157B2 (ja) 希土類磁石及びその製造方法
WO2021193334A1 (ja) 異方性希土類焼結磁石及びその製造方法
CN108352232A (zh) 制造磁性材料的方法和电机
JP2022093885A (ja) 希土類磁石の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180724

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20190328

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190507

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190703

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20200107

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200403

C60 Trial request (containing other claim documents, opposition documents)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C60

Effective date: 20200403

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20200410

C21 Notice of transfer of a case for reconsideration by examiners before appeal proceedings

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C21

Effective date: 20200414

A912 Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912

Effective date: 20200515

C211 Notice of termination of reconsideration by examiners before appeal proceedings

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C211

Effective date: 20200519

C22 Notice of designation (change) of administrative judge

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C22

Effective date: 20200908

C23 Notice of termination of proceedings

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C23

Effective date: 20201027

C03 Trial/appeal decision taken

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C03

Effective date: 20201201

C30A Notification sent

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C3012

Effective date: 20201201

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20201223

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6815863

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151