JP2019199644A

JP2019199644A - Ｒ−ｔ−ｂ系希土類焼結磁石用鋳造合金薄片

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Publication number: JP2019199644A
Application number: JP2018095547A
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Inventors: 亮史村岡; Akifumi Muraoka
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Filing date: 2018-05-17
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Abstract

【課題】優れた残留磁化と保磁力を維持しつつ、角形性が向上したＲ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石を製造するための材料として用いることができるＲ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石用鋳造合金薄片を提供する。【解決手段】希土類元素であるＲと、Ｆｅ又はＦｅと遷移金属（但し、Ｆｅ及びＣｕを除く）との混合物であるＴと、Ａｌ、Ｇａ、Ｃｕからなる群より選ばれる１種以上の金属であるＭと、Ｂおよび不可避不純物からなり、一方の表面がロール面とされていて、Ｒを２８〜３３質量％の範囲内、Ｂを０．８〜１．１質量％の範囲内、Ｍを０．１〜２．７質量％の範囲内で含み、Ｔおよび不可避不純物が残部であり、前記ロール面におけるＲリッチ相の面積率が０．０３％〜５％の範囲内にある、又は前記Ｒリッチ相中の短軸の長さが２０μｍ以上である粗大Ｒリッチ相の含有率が２０個数％以下であるＲ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石用鋳造合金薄片とする。【選択図】図２

Description

本発明は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石用鋳造合金薄片に関する。

Ｒ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石は、一般に、希土類金属であるＲと、Ｆｅを主成分とする遷移金属であるＴと、Ｂとを含む合金からなる磁石である。このＲ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石は、ハードディスクドライブのボイスコイルモーター、ハイブリッド自動車や電気自動車のエンジン用モーターなどのモーターに使用されている。

Ｒ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石用の合金微粉末を、磁場を与えながら圧縮成型し、得られた成型体を焼結させることによって製造されている。Ｒ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石用の合金微粉末は、ＳＣ法（ストリップキャスティング法）によってＲ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石用鋳造合金薄片を作製し、次いでこの鋳造合金薄片を粉砕することによって製造されている。ＳＣ法とは、Ｒ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石の原料となる原料金属の溶湯を、冷却ロールの上に注いで、溶湯を急冷する方法である。このＳＣ法によって作製されるＲ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石用鋳造合金薄片は、主相とＲリッチ相とを有する。主相は、強磁性相であるＲ_２Ｔ_１４Ｂ相からなる。Ｒリッチ相は、主相よりもＲの濃度が高い非磁性の相である。

従来より、Ｒ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石の性能を向上させるために、Ｒ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石用合金に種々の元素を添加すること、Ｒ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石用鋳造合金薄片の組成を均質化することが検討されている。
例えば、本願の出願人による特許文献１には、Ａｌ、Ｇａ、Ｃｕからなる群より選ばれる１種以上である金属元素Ｍを添加したＲ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石用合金が開示されている。この特許文献１に記載されている金属元素Ｍは、合金中のＲ_２Ｔ_１７相を遷移金属リッチ相に変化させる作用がある。この金属元素Ｍを含む合金を用いて製造したＲ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石は、Ｒリッチ相と遷移金属リッチ相とを含むことによって保磁力が向上する。

また、本願の出願人による特許文献２には、ＳＣ法により組成が均質なＲ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石用鋳造合金薄片を製造する方法として、ロールの鋳造面に複数の略線状の凹凸が形成され、該略線状の凹凸により与えられる表面粗さが十点平均粗さ（Ｒｚ）で３μｍ以上６０μｍ以下とされており、略線状の凹凸のうち３０％以上の凹凸の延在方向が、ロール回転方向と３０°以上の角度を成す方向とされた鋳造用回転ロールを用いることが開示されている。この特許文献２に記載されている鋳造用回転ロールを用いることによって、微細Ｒリッチ相領域の生成が抑制され、均質性に優れた組織を有するＲ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石用鋳造合金薄片を製造することができる。このＲ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石用鋳造合金薄片を用いたＲ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石は、Ｒリッチ相の分布の均質性が高く、磁石特性に優れたものとなる。

特開２０１３−２１６９６５号公報特開２００４−１８１５３１号公報

上記特許文献１、２に開示されているＲ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石は、残留磁化や保磁力に優れたものである。しかしながら、角形性については不十分な場合があった。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、優れた残留磁化と保磁力を維持しつつ、角形性が向上したＲ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石を製造するための材料として用いることができるＲ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石用鋳造合金薄片を提供することを課題とする。

本発明者らは、上記の課題を解決するために、検討を重ねた結果、ＳＣ法によって製造したＲ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石用鋳造合金薄片は、その製造時において冷却ロールと接触した面（以下、「ロール面」という場合がある。）にＲリッチ相が生成しやすく、ロール面は、冷却ロールと接触していない面と比較して、Ｒリッチ相の面積率が高くなりやすく、また短軸の長さが２０μｍ以上である粗大Ｒリッチ相が生成しやすいことが判明した。そして、ロール面におけるＲリッチ相の面積率が特定の範囲内にある、あるいはＲリッチ相中の粗大Ｒリッチ相の含有率が特定の値以下であるＲ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石用鋳造合金薄片を用いることによって、角形性が向上したＲ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石を得ることが可能となることを確認して、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は以下のとおりである。

（１）希土類元素であるＲと、Ｆｅ又はＦｅと遷移金属（但し、Ｆｅ及びＣｕを除く）との混合物であるＴと、Ｃｕ、Ａｌ、Ｇａからなる群より選ばれる１種以上の金属であるＭと、Ｂおよび不可避不純物からなり、一方の表面がロール面とされたＲ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石用鋳造合金薄片であって、Ｒを２８質量％以上３３質量％以下の範囲内、Ｂを０．８質量％以上１．１質量％以下の範囲内、Ｍを０．１質量％以上２．７質量％以下の範囲内で含み、Ｔおよび不可避不純物が残部であり、前記ロール面におけるＲリッチ相の面積率が０．０３％以上５％以下の範囲内にあることを特徴とするＲ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石用鋳造合金薄片。

（２）希土類元素であるＲと、Ｆｅ又はＦｅと遷移金属（但し、Ｆｅ及びＣｕを除く）との混合物であるＴと、Ａｌ、Ｇａ、Ｃｕからなる群より選ばれる１種以上の金属であるＭと、Ｂおよび不可避不純物からなり、一方の表面がロール面とされたＲ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石用鋳造合金薄片であって、Ｒを２８質量％以上３３質量％以下の範囲内、Ｂを０．８質量％以上１．１質量％以下の範囲内、Ｍを０．１質量％以上２．７質量％以下の範囲内で含み、Ｔおよび不可避不純物が残部であり、前記ロール面におけるＲリッチ相のうち、短軸の長さが２０μｍ以上であるＲリッチ相を粗大Ｒリッチ相としたときに、前記Ｒリッチ相中の前記粗大Ｒリッチ相の含有率が２０個数％以下であることを特徴とするＲ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石用鋳造合金薄片。

本発明によれば、優れた残留磁化と保磁力を維持しつつ、角形性が向上したＲ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石を製造するための材料として用いることができるＲ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石用鋳造合金薄片を提供することが可能となる。

本実施形態のＲ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石用鋳造合金薄片の製造に用いることができる鋳造装置の模式図である。実施例１で製造したＲ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石用鋳造合金薄片のロール面のＳＥＭ写真（反射電子像）である。比較例１で製造したＲ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石用鋳造合金薄片のロール面のＳＥＭ写真（反射電子像）である。

以下、本発明の一実施形態のＲ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石用鋳造合金薄片（以下、「鋳造合金薄片」と略記する場合がある。）について詳細に説明する。なお、本発明は、以下に説明する一実施形態に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することができる。

本実施形態の鋳造合金薄片は、希土類元素であるＲと、Ｆｅ又はＦｅと遷移金属（但し、Ｆｅ及びＣｕを除く）との混合物であるＴと、Ｃｕ、Ａｌ、Ｇａからなる群より選ばれる１種以上の金属であるＭと、Ｂおよび不可避不純物を含む。本実施形態の鋳造合金薄片は、Ｒを２８質量％以上３３質量％以下の範囲内、Ｂを０．８質量％以上１．１質量％以下の範囲内、Ｍを０．１質量％以上２．７質量％以下の範囲内で含み、Ｔおよび不可避不純物が残部である。また、本実施形態の鋳造合金薄片は、一方の表面がロール面とされ、ロール面におけるＲリッチ相の面積率が０．０３％以上５％以下の範囲内にある、又はロール面におけるＲリッチ相のうち、短軸の長さが２０μｍ以上であるＲリッチ相を粗大Ｒリッチ相としたときに、Ｒリッチ相中の粗大Ｒリッチ相の含有率が２０個数％以下である。なお、鋳造合金薄片のロール面は、Ｒリッチ相の面積率が０．０３％以上５％以下の範囲内にあって、かつＲリッチ相中の粗大Ｒリッチ相の含有率が２０個数％以下であることが好ましい。

Ｒ（希土類元素）としては、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｔｂ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕが用いられる。希土類元素は、１種を単独で使用してもよいし、２種以上を組合せて使用してもよい。これらの希土類元素の中でも特に、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｄｙ、Ｔｂが好ましく用いられる。Ｒは、Ｎｄを主成分とすることが好ましい。Ｒは、Ｎｄと、Ｎｄ以外の希土類元素とを含むことが特に好ましい。Ｎｄ以外の希土類元素は、Ｐｒ、Ｄｙ、Ｔｂからなる群より選ばれる少なくとも１種の希土類元素であることが好ましい。Ｐｒは、Ｒ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石の室温付近での保磁力を向上させる作用がある。また、Ｄｙ及びＴｂは、Ｒ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石の保磁力を向上させる作用がある。

鋳造合金薄片中のＲの合計含有量（ＴＲＥ）は、２８質量％以上３３質量％以下の範囲内である。Ｒの合計含有量が２８質量％以上であると、強磁性相のＲ_２Ｔ_１４Ｂ相が生成しやすくなり、保磁力が向上したＲ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石を得ることが可能となる。また、Ｒの合計含有量が３３質量％以下であると、Ｒ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石の残留磁化を低下させずに保磁力を向上させることができる。Ｒの合計含有量は、２９質量％以上３２質量％以下の範囲内にあることが好ましい。

Ｒ中のＮｄの含有量は、５０質量％以上８０質量％以下の範囲内にあることが好ましい。Ｒ中のＰｒの含有量は、０質量％以上５０質量％以下の範囲内にあることが好ましい。Ｒ中のＤｙ及びＴｂの含有量は、合計で０質量％以上５０質量％以下の範囲内にあることが好ましい。

鋳造合金薄片中のＢ（ホウ素）含有量は０．８質量％以上１．１質量％以下の範囲内である。Ｂの含有量が０．８質量％以上であると、強磁性相のＲ_２Ｔ_１４Ｂ相が生成しやすくなり、保磁力が向上したＲ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石を得ることが可能となる。また、Ｂの含有量が１．１質量％以下であると、Ｒ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石の残留磁化を低下させずに保磁力を向上させることができる。Ｂの含有量は、０．８５質量％以上１．０５質量％以下の範囲内にあることが好ましい。

Ｍは、Ｃｕ、Ａｌ、Ｇａからなる群より選ばれる金属である。これらの金属は、１種を単独で使用してもよいし、２種以上を組合せて使用してもよい。Ｍは、保磁力を向上させる効果を持つ。また、Ｍは、鋳造合金薄片中にＲ_２Ｔ_１７相が発生するような組成域の場合、Ｒ_２Ｔ_１７相を遷移金属リッチ相に変化させる作用を有する。Ｒ_２Ｔ_１７相は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石の保磁力や角形性を低下させる原因となるおそれがある。よって、Ｒ_２Ｔ_１７相を遷移金属リッチ相に変化させることによって、良好な保磁力及び角形性を有するＲ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石が得られる。

鋳造合金薄片中のＭの含有量は、０．１質量％以上２．７質量％以下の範囲内である。
Ｍの含有量が０．１質量％未満であると、保磁力向上効果が得られないおそれがある。また、Ｍの含有量が２．７質量％を超えると、残留磁化が低下するおそれがある。

鋳造合金薄片中のＣｕの含有量は、０質量％以上１．０質量％以下の範囲内であることが好ましい。Ａｌの含有量は、０質量％以上０．７質量％以下の範囲内であることが好ましい。Ｇａの含有量は、０質量％以上１．０質量％以下の範囲内であることが好ましい。

Ｔは、Ｆｅを主成分とする遷移金属であって、Ｆｅ又はＦｅと遷移金属（但し、Ｆｅ及びＣｕを除く）との混合物である。Ｆｅ及びＣｕを除く遷移金属としては、種々の３〜１１族元素を用いることができる。遷移金属として具体的には、例えば、Ｃｏ、Ｚｒ、Ｎｂなどが挙げられる。

Ｃｏは、Ｒ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石のＴｃ（キュリー温度）及び耐食性を改善する作用を有する。鋳造合金薄片中のＣｏの含有量は０質量％以上５．０質量％以下の範囲内であることが好ましい。Ｃｏの含有量が多くなりすぎると、原料コストの点で不利となるおそれがある。

Ｚｒ及びＮｂは、Ｒ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石を製造するための焼結時に主相（Ｒ_２Ｔ_１４Ｂ相）の粒成長を抑制して、Ｒ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石の保磁力及び角形性を向上する作用を有する。Ｚｒ及びＮｂの含有量は、合計で０質量％以上２．０質量％以下の範囲内であることが好ましい。Ｚｒ及びＮｂの含有量が多くなりすぎると、Ｒ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石の磁石特性が却って低下するおそれがある。

鋳造合金薄片に含まれる不可避不純物は、鋳造合金薄片の原料である金属に含まれる不純物あるいは製造工程において不可避的に混入する不純物である。不可避不純物の例としては、Ｃ（炭素）、Ｏ（酸素）、Ｎ（窒素）を挙げることができる。鋳造合金薄片中のＣの含有量は０．０５質量％以下であることが好ましい。Ｏの含有量は０．１０質量％以下であることが好ましい。Ｎの含有量は０．０１質量％以下であることが好ましい。

本実施形態の鋳造合金薄片において、ロール面は、鋳造合金薄片の製造時において冷却ロールと接触した面である。ロール面は、通常、冷却ロールの表面のキズが転写されているので、目視もしくはＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）の反射電子像によって確認することができる。

本実施形態の鋳造合金薄片は、ＳＣ法によって製造された鋳造物であり、ロール面におけるＲリッチ相の面積率が０．０３％以上５％以下の範囲内にある。Ｒリッチ相は、以下の作用を有する。
（１）Ｒ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石の製造において、Ｒリッチ相は、融点が主相よりも低く、焼結時に液相となり、磁石の高密度化、従って磁化の向上に寄与する。
（２）Ｒ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石において、Ｒリッチ相は、粒界の凹凸を少なくし、逆磁区のニュークリエイションサイトを減少させ保磁力を高める。
（３）また、Ｒ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石において、Ｒリッチ相は、主相を磁気的に分離し、保磁力を増加させる。

ロール面のＲリッチ相の面積率が大きい鋳造合金薄片を用いて製造したＲ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石は、Ｒリッチ相の分散状態が不均一となりやすく、局部的な焼結不良や磁性の低下が発生しやすくなり、角形性が低下する傾向がある。一方、ロール面のＲリッチ相の面積率が少ない鋳造合金薄片を用いてＲ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石を製造すると、焼結時に液相が生成しにくくなり、高密度のＲ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石を得るのが困難となる傾向がある。

このような理由から、本実施形態の鋳造合金薄片では、ロール面のＲリッチ相の面積率を０．０３％以上５％以下の範囲内と設定している。ロール面のＲリッチ相の面積率は０．２％以上４％以下の範囲内にあることが好ましく、０．５％以上４％以下の範囲内にあることが特に好ましい。なお、ロール面のＲリッチ相の面積率は、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）の視野面積に対して、Ｒリッチ相の合計面積が占める割合である。Ｒリッチ相の合計面積は、短軸長さが１μｍ以上であるＲリッチ相の合計面積である。Ｒリッチ相の短軸長さは、画像解析ソフトを用いて、Ｒリッチ相を外接する長方形で囲み、その長方形の短辺の長さとして測定した値である。

また、本実施形態の鋳造合金薄片では、ロール面におけるＲリッチ相のうち、短軸の長さが２０μｍ以上であるＲリッチ相を粗大Ｒリッチ相としたときに、Ｒリッチ相中の粗大Ｒリッチ相の含有率が２０個数％以下であること、すなわち、短軸の長さが２０μｍ未満であるＲリッチ相の含有率が８０個数％以上であることが好ましい。Ｒリッチ相中の粗大Ｒリッチ相の含有率を２０個数％以下と少なくすることによって、Ｒ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石の製造時において均一且つ適量の液相を形成しやすくなる。なお、粗大Ｒリッチ相の含有率は、短軸長さが１μｍ以上であるＲリッチ相中に含まれる粗大リッチ相の個数割合である。短軸長さが１μｍ以上であるＲリッチ相および粗大Ｒリッチ相の個数は、ＳＥＭと画像解析ソフトを用いて計測することができる。

鋳造合金薄片の断面（ロール面に対して垂直となる面）におけるＲリッチ相の間隔は、２μｍ以上５μｍ以下の範囲内にあることが好ましい。

鋳造合金薄片のサイズは、特に制限はない。鋳造合金薄片の厚さは、０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の範囲内にあることが好ましい。

次に、本実施形態の鋳造合金薄片の製造方法について説明する。鋳造合金薄片は、ＳＣ法（ストリップキャスト法）により製造することができる。

図１は、本実施形態の鋳造合金薄片の製造に用いることができる鋳造装置の模式図である。
鋳造装置は、耐火物るつぼ１、タンディッシュ２、冷却ロール３、捕集コンテナ４を有する。タンディッシュ２は、スラグ除去機構を有する。冷却ロール３の材質は、熱伝導性に優れ、かつ入手が容易である点から銅あるいは銅合金を用いることが好ましい。

Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金は、その活性な性質のため真空または不活性ガス雰囲気中で、耐火物るつぼ１を用いて溶解される。溶解された合金の溶湯は１３５０℃以上１５００℃以下の温度で所定の時間保持された後、必要に応じて整流機構、タンディッシュ２を介して、内部が水冷された冷却ロール３に供給される。冷却ロール３上に供給された合金５（溶湯）は冷却されて、タンディッシュ２の反対側で冷却ロール３から離脱し、鋳造合金薄片６として、捕集コンテナ４で回収される。

鋳造合金薄片６のロール面６ａ（冷却ロール３と接触した面）に生成するＲリッチ相の面積率やサイズは、冷却ロール３の回転数、冷却ロール３への溶湯の供給速度によって調整することができる。鋳造合金薄片６のロール面６ａに生成するＲリッチ相のサイズが大きく、面積率が大きい場合は、冷却ロール３の回転数を上げ、かつ冷却ロール３の表面に供給された合金５の層厚が０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の範囲内となるように冷却ロール３への合金の供給速度を設定することが好ましい。冷却ロール３の回転数、冷却ロール３への合金５の供給速度の最適値は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金の組成、冷却ロール３のサイズや温度などの条件によって変動するため一律に定めることはできないが、冷却ロール３の回転数は、周速度として１．２ｍ／秒以上３．０ｍ／秒以下の範囲内にあることが好ましい。冷却ロール３への合金５の供給速度は、溶湯と冷却ロール３の単位接触幅（単位：ｃｍ）あたりの量として、１．７ｋｇ／分／ｃｍ以上３．０ｋｇ／分／ｃｍ以下の範囲内にあることが好ましい。

本実施形態の鋳造合金薄片は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石を製造するための材料として利用することができる。次に、本実施形態の鋳造合金薄片を用いたＲ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石の製造方法について説明する。
Ｒ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石は、例えば、鋳造合金薄片を粉砕して合金微粉末を調製する微粉末調製工程、得られた合金微粉末を、磁場を与えながら圧縮成型する成型工程、得られた成型体を焼結させる焼結工程を含む方法によって製造することができる。

微粉末調製工程において、合金微粉末を調製する方法としては、鋳造合金薄片を水素解砕法により解砕し、次いで得られた解砕物を粉砕機により粉砕する方法を用いることができる。
鋳造合金薄片を水素解砕法により解砕する方法としては、例えば、以下に示す方法が挙げられる。まず、室温で鋳造合金薄片に水素を吸蔵させた後、熱処理炉を用いて３００℃程度の温度の水素中で熱処理する。次に、熱処理炉内を減圧して鋳造合金薄片の主相の格子間に入り込んだ水素を除去する。その後、５００℃程度の温度で熱処理して、鋳造合金薄片の粒界相中の希土類元素と結合した水素を除去する。水素が吸蔵された鋳造合金薄片は体積が膨張するので、鋳造合金薄片の水素を除去することによって、鋳造合金薄片内部に容易に多数のひび割れ（クラック）が発生し、解砕される。

水素解砕された鋳造合金薄片の解砕物を粉砕する装置としては、ジェットミル粉砕機などが用いられる。具体的には、鋳造合金薄片の解砕物をジェットミル粉砕機に入れ、例えば０．６ＭＰａの高圧窒素を用いて粉砕して微粉末とする。合金微粉末の平均粒度は、１μｍ以上４．５μｍ以下の範囲内にあることが好ましい。合金微粉末の平均粒度を小さくした方が、Ｒ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石の保磁力が向上する。しかし、合金微粉末の平均粒度を過度に小さくすると、合金微粉末の表面が酸化されやすくなり、逆にＲ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石の保磁力が低下してしまうことがある。

成型工程において、合金微粉末を、磁場を与えながら圧縮成型する装置としては、横磁場中成型機を用いることができる。合金微粉末の成型性を向上させるために、予め合金微粉末に潤滑剤を添加してもよい。潤滑剤としては、ステアリン酸亜鉛などの脂肪酸金属塩を用いることができる。潤滑剤の添加量は、０．０２質量％以上０．０３質量％以下の範囲内にあることが好ましい。

焼結工程において、成型体の焼成は真空中で行うことが好ましい。成型体を焼結する焼結温度は、８００℃以上１２００℃以下の範囲内にあることが好ましく、より好ましくは９００℃以上１１００℃以下の範囲内である。

焼結工程で得られた焼結体（Ｒ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石）は、４００℃以上９５０℃以下の温度で熱処理を行うことが好ましい。熱処理を行うことにより、粒界近傍の組織が適正化され、これによってより一層保磁力の高いＲ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石を得ることができる。

Ｒ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石の熱処理の回数は、１回でもよいし２回以上であってもよい。
例えば、Ｒ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石の熱処理を１回行う場合には、４５０℃以上５５０℃以下の温度で熱処理を行うことが好ましい。

また、Ｒ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石の熱処理を２回行う場合には、６００℃以上９５０℃以下の温度（第１熱処理）と、４５０℃以上５５０℃以下の温度（第２熱処理）との２段階の温度で熱処理を行うことが好ましい。２段階の温度で熱処理を行うと、Ｒ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石の保磁力がより向上する傾向がある。これは、第１熱処理により、Ｒリッチ相が液相となって主相の周囲に回り込み、第２熱処理により、粒界近傍の組織が適正化され、遷移金属リッチ相が生成しやすくなるためであると推察される。

以上のような構成とされた本実施形態のＲ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石用鋳造合金薄片は、ロール面におけるＲリッチ相の面積率が０．０３％以上５％以下の範囲内にあるので、この鋳造合金薄片を用いることによって製造したＲ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石は、Ｒリッチ相が均一に分散し、緻密で、局部的な焼結不良や磁性の低下が発生しにくい。このため本実施形態のＲ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石用鋳造合金薄片を用いて製造したＲ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石は、優れた残留磁化と保磁力を維持しつつ、角形性が向上する。

また、本実施形態のＲ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石用鋳造合金薄片において、Ｒリッチ相中の粗大Ｒリッチ相の含有率が２０個数％以下である場合は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石の製造時において均一且つ適量の液相を形成しやすくなる。よって、このＲ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石用鋳造合金薄片を用いて製造したＲ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石は、Ｒリッチ相の分散状態がより均一となりやすく、角形性がより向上する傾向がある。なお、本実施形態においては、Ｒ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石用鋳造合金薄片のロール面は、Ｒリッチ相の面積率が０．０３％以上５％以下の範囲内にあって、かつＲリッチ相中の粗大Ｒリッチ相の含有率が２０個数％以下であることが好ましいとしたが、必ずしも両者の条件を満足する必要はなく、少なくともいずれか一方の条件を満足していればよい。

本実施形態のＲ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石用鋳造合金薄片を用いて製造したＲ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石は、角形性が、通常、０．９０％以上０．９５％以下の範囲内にある。また、Ｒ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石は磁石特性が安定し、製品間のばらつきが小さくなる。

［実施例１〜５及び比較例１〜２］
Ｎｄメタル（純度９９質量％以上）、Ｐｒメタル（純度９９質量％以上）、Ｄｙ−Ｆｅメタル（Ｄｙ含有量８０質量％、Ｆｅ含有量２０質量％）、Ｔｂメタル（純度９９質量％以上）と、フェロボロン（Ｆｅ含有量８０質量％、Ｂ含有量２０質量％）、鉄（純度９９質量％以上）、Ｃｏメタル（純度９９質量％以上）、Ｚｒメタル（純度９９質量％以上）、Ｃｕメタル（純度９９質量％）、Ａｌメタル（純度９９質量％以上）、Ｇａ（純度９９質量％以上）を、下記の表１に示す合金組成になるように秤量し、混合して原料混合物を得た。表１における「ＴＲＥ」は希土類元素の合計含有量（質量％）であり、「ｂａｌ．」は残部である。

得られた原料混合物を、アルミナるつぼに装填した。このアルミナるつぼを高周波真空誘導炉内に設置して、炉内をＡｒで置換した。そして、高周波真空誘導炉内を１４５０℃まで加熱し、原料混合物を溶融させて合金溶湯とした。得られた合金溶湯を、図１に示す鋳造装置を用いて、ＳＣ法により鋳造して、鋳造合金薄片を製造した。鋳造装置の冷却ロールは、水冷銅ロールを用いた。鋳造は、Ａｒ雰囲気中で行った。冷却ロールのロール周速度、及び冷却ロールへの溶湯の供給速度（溶湯と冷却ロールの単位接触幅あたりの供給速度）は下記の表２に示す値となりように調整した。

次に、鋳造合金薄片を以下に示す水素解砕法により解砕した。まず、鋳造合金薄片を室温の水素中に挿入して水素を吸蔵させた。次いで、水素を吸蔵させた鋳造合金薄片を、熱処理炉を用いて３００℃の水素中で熱処理した。次に、熱処理炉内を減圧して、鋳造合金薄片の主相の格子間の水素を除去した。さらに、５００℃の温度で熱処理を行って、鋳造合金薄片の粒界相中の水素を除去した後、室温まで冷却する方法により解砕した。

次に、水素解砕された鋳造合金薄片の解砕物を、ジェットミル粉砕機（ホソカワミクロン株式会社製、１００ＡＦＧ）により、０．６ＭＰａの高圧窒素を用いて、平均粒度（ｄ５０）４．０μｍとなるように微粉砕し、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金微粉末を得た。

次に、得られたＲ−Ｔ−Ｂ系合金微粉末に、潤滑剤として０．０２質量％〜０．０３質量％のステアリン酸亜鉛を添加し、横磁場中成型機を用いて成型圧力０．８ｔ／ｃｍ^２でプレス成型して成型体とした。
その後、成型体をカーボン製のトレイに入れて熱処理炉内に配置し、０．０１Ｐａまで減圧した。そして、有機物の除去を目的として５００℃で熱処理し、水素化物の分解を目的として８００℃で熱処理した。その後、焼結を目的として１０００〜１１００℃で熱処理を行って焼結体とし、９００℃で１時間の第１熱処理と、５００℃で１時間の第２熱処理とを行ってＲ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石を得た。

［評価］
実施例１〜５及び比較例１〜２で得られた鋳造合金薄片及びＲ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石について、下記の評価を行った。

（１）鋳造合金薄片の組成
鋳造合金薄片中の金属元素（Ｎｄ、Ｐｒ、Ｄｙ、Ｔｂ、Ｃｏ、Ｚｒ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｇａ）の含有量を、蛍光Ｘ線分析装置（ＸＲＦ）により測定した。また、Ｂの含有量を、高周波誘導結合質量分析装置（ＩＣＰ-ＭＳ）により測定した。さらに、Ｃ、Ｏ、Ｎの含有量を、ガス分析装置により測定した。その結果を、下記の表１に示す。

（２）鋳造合金薄片の平均厚み
鋳造合金薄片１０００個の厚さを、レーザー式厚み測定装置を用いて測定した。そして、その平均を鋳造合金薄片の平均厚みとした。その結果を、下記の表２に示す。

（３）鋳造合金薄片断面のＲリッチ相の間隔
鋳造合金薄片を導電性の樹脂に埋込み、鋳造合金薄片の断面（ロール面に対して垂直となる面）を削りだして、鏡面研磨した。次いで、鏡面研磨した鋳造合金薄片断面を、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）を用いて３５０倍の倍率で観察し、反射電子像を得た。得られた断面の反射電子像において白く見る部位をＲリッチ相とした。なお、白く見える部位がＲリッチ相であることは、ＥＰＭＡ（電子線マイクロアナライザー）による組成マップ分析により確認した。
次いで、反射電子像に鋳造合金薄片のロール面と平行に１０μｍ間隔で直線を引き、その直線を横切ったＲリッチ相の間隔をそれぞれ測定し、その平均値を算出した。その結果を、下記の表２に示す。

（４）鋳造合金薄片ロール面のＲリッチ相の面積率・個数
鋳造合金薄片のロール面を、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）を用いて５０倍の倍率で観察して、反射電子像（視野：２．３ｍｍ×１．７ｍｍ）を得た。得られたロール面の反射電子像において白く見える部位をＲリッチ相としてＲリッチ相の短軸長さを、画像解析ソフトを用いて、Ｒリッチ相に外接する長方形の短辺の長さとして測定し、短軸長さが１μｍ以上のＲリッチ相を抽出した。なお、白く見える部位がＲリッチ相であることは、ＥＰＭＡ（電子線マイクロアナライザー）による組成マップ分析により確認した。
次いで、抽出したＲリッチ相の面積を測定して、１視野あたりのＲリッチ相の面積を得た。また、抽出したＲリッチ相の個数を計測して、１視野あたりのＲリッチ相の個数を得た。そして、下記の式より、Ｒリッチ相の面積率を算出した。なお、Ｒリッチ相の面積率は、５個の鋳造合金薄片について測定し、表２にはその平均値を記載した。
Ｒリッチ相の面積率（％）＝（１視野あたりのＲリッチ相の面積／視野面積）×１００

（５）Ｒリッチ相中の粗大Ｒリッチ相の含有率
上記（４）にて得られたロール面の反射電子像から、画像解析ソフトを用いて、短軸長さが２０μｍ以上のＲリッチ相を抽出した。抽出した粗大Ｒリッチ相の個数を計測して、１視野あたりの粗大Ｒリッチ相の個数を得た。そして、上記（４）にて得られた１視野あたりのＲリッチ相の個数を用い、下記の式より粗大Ｒリッチ相の含有率を算出した。なお、粗大Ｒリッチ相の含有率は、５個の鋳造合金薄片について測定し、表２にはその平均値を記載した。
粗大Ｒリッチ相の含有率（％）＝（１視野あたりの粗大Ｒリッチ相の個数／１視野あたりのＲリッチ相の個数）×１００

（６）Ｒ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石のＢｒ、ｉＨｃ、角形性
Ｒ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石のＢｒ（残留磁化）、ｉＨｃ（保磁力）、角形性は、パルス型ＢＨカーブトレーサー（東英工業ＴＰＭ２−１０）を用いて測定した。

実施例１と比較例１及び実施例２と比較例２を比較すると、表１に示すように合金組成は同じであるが、表２に示すようにロール面のＲリッチ相の面積率及び粗大Ｒリッチ相の含有率は、実施例１、２で製造した鋳造合金薄片の方が比較例１、２で製造した鋳造合金薄片よりも低くなった。また、図２に、実施例１で製造した鋳造合金薄片のロール面の反射電子像を、図３に、比較例１で製造した鋳造合金薄片のロール面の反射電子像を示す。図２と図３とを比較すると、実施例１で製造した鋳造合金薄片のロール面に生成しているＲリッチ相（白く見える部位）は、比較例１で製造した鋳造合金薄片のロール面に生成しているＲリッチ相と比較して細く、かつ短いことが確認された。よって、実施例１で製造した鋳造合金薄片のＲリッチ相の面積率が低くなったのは、ロール面に生成しているＲリッチ相が小さくなったことによるものと考えられる。

また、実施例１〜５の鋳造合金薄片を用いて製造したＲ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石は、比較例１、２の鋳造合金薄片を用いて製造したＲ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石と比較して角形性が高くなった。これは、実施例１、２では、Ｒリッチ相が均一に分散し、緻密で、局部的な保磁力の低下が発生しなかったためであると考えられる。

１耐火物るつぼ
２タンディッシュ
３冷却ロール
４捕集コンテナ
５合金
６鋳造合金薄片
６ａロール面

Claims

希土類元素であるＲと、Ｆｅ又はＦｅと遷移金属（但し、Ｆｅ及びＣｕを除く）との混合物であるＴと、Ａｌ、Ｇａ、Ｃｕからなる群より選ばれる１種以上の金属であるＭと、Ｂおよび不可避不純物からなり、一方の表面がロール面とされたＲ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石用鋳造合金薄片であって、
Ｒを２８質量％以上３３質量％以下の範囲内、Ｂを０．８質量％以上１．１質量％以下の範囲内、Ｍを０．１質量％以上２．７質量％以下の範囲内で含み、Ｔおよび不可避不純物が残部であり、
前記ロール面におけるＲリッチ相の面積率が０．０３％以上５％以下の範囲内にあることを特徴とするＲ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石用鋳造合金薄片。
希土類元素であるＲと、Ｆｅ又はＦｅと遷移金属（但し、Ｆｅ及びＣｕを除く）との混合物であるＴと、Ａｌ、Ｇａ、Ｃｕからなる群より選ばれる１種以上の金属であるＭと、Ｂおよび不可避不純物からなり、一方の表面がロール面とされたＲ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石用鋳造合金薄片であって、
Ｒを２８質量％以上３３質量％以下の範囲内、Ｂを０．８質量％以上１．１質量％以下の範囲内、Ｍを０．１質量％以上２．７質量％以下の範囲内で含み、Ｔおよび不可避不純物が残部であり、
前記ロール面におけるＲリッチ相のうち、短軸の長さが２０μｍ以上であるＲリッチ相を粗大Ｒリッチ相としたときに、前記Ｒリッチ相中の前記粗大Ｒリッチ相の含有率が２０個数％以下であることを特徴とするＲ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石用鋳造合金薄片。