JP2020161787A

JP2020161787A - Ｒ−ｔ−ｂ系焼結磁石の製造方法

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Publication number: JP2020161787A
Application number: JP2019174668A
Authority: JP
Inventors: 國吉　太; Futoshi Kuniyoshi; 太國吉
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 2019-03-20
Filing date: 2019-09-25
Publication date: 2020-10-01

Abstract

【課題】Ｄｙの含有量を抑制したまま、高いＢｒと高いＨｃＪを有するＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】少なくともＲ、Ｂ、ＧａおよびＴを含み、Ｒ：２７．０質量％以上３５．０質量％以下であり、Ｂ：０．８０質量％以上０．９３質量％以下であり、Ｇａ：０．１５質量％以上１．０質量％以下であり、Ｔ：６１．５質量％以上７０．０質量％以下（ＴはＦｅ又はＦｅとＣｏであり、Ｔの９０質量％以上がＦｅである）であり、かつ下記式（１）を満たすＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材を準備する工程と、１４［Ｂ］／１０．８＜［Ｔ］／５５．８５（１）前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材を、４００℃以上６００℃以下の熱処理温度で、１０秒以上３０分未満の保持時間で保持して熱処理する熱処理工程と、を含む、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法。【選択図】なし

Description

本開示は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法に関する。

Ｒ_２Ｔ_１４Ｂ型化合物を主相とするＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石（Ｒは希土類元素であり、Ｎｄ、ＰｒおよびＣｅからなる群から選択された少なくとも１つを含む、ＴはＦｅ又はＦｅとＣｏであり、Ｔの９０質量％以上がＦｅである）は、永久磁石の中で最も高性能な磁石として知られており、ハイブリッド自動車用、電気自動車用や家電製品用の各種モータ等に使用されている。

Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、高温で保磁力Ｈ_ｃＪ（以下、単に「Ｈ_ｃＪ」と記載する場合がある）が低下し、不可逆熱減磁が起こる。そのため、特にハイブリッド自動車用や電気自動車用モータに使用される場合、高温下でも高いＨ_ｃＪを維持することが要求されている。

従来、Ｈ_ｃＪ向上のために、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石に重希土類元素（主としてＤｙ）が多量に添加されていたが、残留磁束密度Ｂ_ｒ（以下、単に「Ｂ_ｒ」と記載する場合がある）が低下するという問題があった。そのため、近年、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の表面から内部に重希土類元素を拡散させて主相結晶粒の外殻部に重希土類元素を濃化してＢ_ｒの低下を抑制しつつ、高いＨ_ｃＪを得る方法が採られている。

しかし、Ｄｙは、産出地が限定されている等の理由から、供給が不安定である、および価格が変動するなどの問題を有している。そのため、Ｄｙなどの重希土類元素をできるだけ使用せずに（使用量をできるだけ少なくして）Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石のＨ_ｃＪを向上させる技術が求められている。

特許文献１には、通常のＲ−Ｔ−Ｂ系合金よりもＢの含有量を低くするとともに、Ａｌ、Ｇａ、Ｃｕのうちから選ばれる１種以上の金属元素Ｍを含有させることによりＲ_２Ｔ_１７相を生成させ、該Ｒ_２Ｔ_１７相を原料として生成させた遷移金属リッチ相（Ｒ_６Ｔ_１３Ｍ）の体積率を充分に確保することにより、Ｄｙの含有量を抑制しつつ、保磁力Ｈ_ｃＪの高いＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石が得られることが記載されている。

国際公開第２０１３／００８７５６号

特許文献１に記載されているようなＤｙの含有量の少ないＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石において、さらなる磁気特性の向上が模索されている。本開示は、Ｄｙの含有量を抑制したまま、高いＢ_ｒと高いＨ_ｃＪを有するＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の態様１は、
少なくともＲ、Ｂ、ＧａおよびＴを含み、
Ｒ：２７．０質量％以上３５．０質量％以下であり、Ｒは希土類元素であり、Ｎｄ、ＰｒおよびＣｅからなる群から選択された少なくとも１つを含んでおり、
Ｂ：０．８０質量％以上０．９３質量％以下であり、
Ｇａ：０．１５質量％以上１．０質量％以下であり、
Ｔ：６１．５質量％以上７０．０質量％以下（ＴはＦｅ又はＦｅとＣｏであり、Ｔの９０質量％以上がＦｅである）であり、かつ下記式（１）を満たすＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材を準備する工程と、

１４［Ｂ］／１０．８＜［Ｔ］／５５．８５（１）
（［Ｂ］は質量％で示すＢの含有量であり、［Ｔ］は質量％で示すＴの含有量である）

前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材を、４００℃以上６００℃以下の熱処理温度で、１０秒以上３０分未満の保持時間で保持して熱処理する熱処理工程と、を含む、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法である。

本発明の態様２は、
前記熱処理工程における前記保持時間が１０秒以上１０分以下である、態様１に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法である。

本発明の態様３は、
前記熱処理工程における前記保持時間が１０秒以上３分以下である、態様１又は２に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法である。

本開示の製造方法よれば、Ｄｙの含有量を抑制したまま、高いＢ_ｒと高いＨ_ｃＪを有するＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法を提供することができる。

Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、焼結後に熱処理を行うことでＨ_ｃＪが向上することが一般的に知られている。Ｈ_ｃＪが最大値をとるためには、最適の熱処理温度に達した後、その熱処理温度で、最低でも１．５時間〜３時間程度保持する必要であると考えられていた。そのため、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の磁気特性（特にＨ_ｃＪ）を十分発揮させるために、保持時間を通常は１．５時間以上として熱処理が行われていた。また、Ｂ_ｒ及びＨ_ｃＪの関係はトレードオフの関係にある。そのため通常、保持時間が短いと（例えば５分）Ｂ_ｒの値は高いが、Ｈ_ｃＪの値は大幅に低下する。そして、保持時間を長くすると（例えば３時間）Ｈ_ｃＪの値は高く、Ｈ_ｃＪの向上に伴いＢ_ｒの値は低下する。

しかし、本発明者らが鋭意検討した結果、特許文献１に記載されるような、Ｂの含有量がＲ_２Ｔ_１４Ｂ化合物の化学量論組成比よりも少なく、かつ、Ｇａを含有するＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石においては、全く意外なことに保持時間を３０分未満と極めて短時間として熱処理を行うことにより、Ｈ_ｃＪを向上できることを見いだした。また、保持時間を長くしていくと、Ｂ_ｒ及びＨ_ｃＪが両方とも低下していくことがわかった。すなわち、Ｂの含有量がＲ_２Ｔ_１４Ｂ化合物の化学量論組成比よりも少なく、かつ、Ｇａを含有するＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石においては、保持時間が３０分未満（好ましくは１０分以下、さらに好ましくは３分以下）の時にＢ_ｒ及びＨ_ｃＪの両方で極大値又は極大値に近い値を示すことがわかった。この知見に基づいて、本発明者らは、本発明に係るＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法を完成するに至った。

以下に本発明の実施形態に係る製造方法について詳述する。
なお、本発明において、特定条件の熱処理（４００℃以上６００℃以下の温度で１０秒以上３０分未満の保持時間で保持する熱処理）が完了する前の段階にある材料を「Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材」または単に「焼結磁石素材」という。Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材を、上記の特定条件の熱処理を行った後に得られる材料を「Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石」または単に「焼結磁石」という。つまり、本明細書では、上記の特定条件の熱処理を行う前の材料、および当該熱処理を行っている途中の材料を、「Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材」と称する。

＜Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法＞
本発明に係るＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法を説明する。
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法は、所定の組成を有するＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材を準備する工程と、前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材を特定の条件で熱処理する熱処理工程とを含んでいる。
以下、各工程について説明する。

（１）Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材を準備する工程
本開示におけるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材は、少なくともＲ、Ｂ、ＧａおよびＴを含み、それらの組成は、以下の規定を満たす。

（Ｒの含有量：２７．０質量％以上３５．０質量％以下）
Ｒは希土類元素であり、Ｎｄ、ＰｒおよびＣｅからなる群から選択された少なくとも１つを含む。Ｒの含有量は、２７．０質量％以上３５．０質量％以下である。Ｒの含有量が２７．０質量％未満であると焼結時の緻密化が困難となるおそれがあり、３５．０質量％を超えると主相比率が低下して高いＢ_ｒを得られないおそれがある。Ｒの含有量は、好ましくは２９．５質量％以上３３．０質量％以下である。Ｒがこのような範囲であれば、より高いＢ_ｒを得ることができる。

（Ｂの含有量：０．８０質量％以上０．９３質量％以下）
焼結磁石素材中のＢの含有量は、０．８０質量％以上０．９３質量％以下であり、かつ後述する式（１）を満たす。Ｂの含有量が０．８０質量％未満であるとＲ_２Ｔ_１７相が生成されて高いＨ_ｃＪが得られないおそれがあり、０．９３質量％を超えるとＲ−Ｔ−Ｇａ相の生成量が少なすぎて高いＨ_ｃＪが得られないおそれがある。Ｂの含有量は、より好ましくは０．８８質量％以上０．９０質量％以下であり、より高いＨ_ｃＪ向上効果が得られる。

（Ｇａの含有量：０．１５質量％以上１．０質量％以下）
Ｇａの含有量は、０．１５質量％以上１．０質量％以下である。Ｇａが０．１５質量％未満であると、Ｒ−Ｔ−Ｇａ相の生成量が少なすぎて、Ｒ_２Ｔ_１７相を消失させることができず、高いＨ_ｃＪを得ることができないおそれがあり、１．０質量％を超えると不要なＧａが存在することになり、主相比率が低下してＢ_ｒが低下するおそれがある。好ましくは、Ｇａの含有量は０．２質量％以上０．８質量％以下であり、さらに好ましくは０．３質量％以上０．６質量％以下である。より高いＢ_ｒと高いＨ_ｃＪを得ることができる。

（Ｔの含有量：６１．５質量％以上７０．０質量％以下）
Ｔは、Ｆｅ又はＦｅとＣｏであり、Ｔの９０質量％以上がＦｅである。Ｃｏを含有することにより耐食性を向上させることができるが、Ｃｏの置換量がＴの１０質量％を超えると、高いＢ_ｒが得られないおそれがある。Ｔの含有量は、６１．５質量％以上７０．０質量％以下であり、且つ、上述した式（１）を満足する。Ｔの含有量が６１．５質量％未満であると、大幅にＢ_ｒが低下する恐れがある。

焼結磁石素材中のＴの含有量は、Ｂの含有量との間で、以下の式（１）を満たす。

１４［Ｂ］／１０．８＜［Ｔ］／５５．８５（１）

式（１）を満足することにより、Ｂの含有量が一般的なＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石よりも少なくなる。一般的なＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、主相であるＲ_２Ｔ_１４Ｂ相以外に軟磁性相であるＲ_２Ｔ_１７相が生成しないように、［Ｔ］／５５．８５（Ｆｅの原子量）は１４［Ｂ］／１０．８（Ｂの原子量）よりも少ない組成となっている（［Ｔ］は、質量％で示すＴの含有量である）。本発明のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、一般的なＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石と異なり、［Ｔ］／５５．８５が１４［Ｂ］／１０．８よりも多くなるように式（１）で規定している。なお、本発明のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石におけるＴの主成分はＦｅであるため、Ｆｅの原子量を用いた。

（残部）
焼結磁石素材の好ましい１つの態様は、残部がＴおよび不可避不純物である。つまり、Ｔが式（１）を満たす限りにおいて、Ｔと不可避不純物とが残部を構成してもよい。
不可避不純物としては、ジジム合金（Ｎｄ−Ｐｒ）、電解鉄、フェロボロンなどに通常含有されるＣｒ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｓｍ、Ｃａ、Ｍｇなどを含有することができる。さらに、製造工程中の不可避的不純物として、Ｏ（酸素）、Ｎ（窒素）およびＣ（炭素）などを例示できる。

焼結磁石素材の更に別の好ましい態様では、本発明の目的を達成する範囲内で、任意のその他の元素を更に含んでもよい。そのように選択的に含有させることができるその他の元素を以下に例示する。

（Ｃｕ：０質量％超、１．０質量％以下）
Ｃｕを適量含むことにより、Ｈ_ｃＪをさらに向上させることができる。
Ｃｕは、１．０質量％以下で含まれてもよい。Ｃｕの含有量は、好ましくは０．０５〜０．５０質量％である。Ｃｕを０．０５質量％〜０．５０質量％で含有すると、Ｈ_ｃＪをさらに向上させることができる。

（Ａｌ：０質量％超、１．０質量％以下）
Ａｌを適量含むことにより、Ｈ_ｃＪをさらに向上させることができる。
Ａｌは、１．０質量％以下で含まれてもよい。Ａｌの含有量は、好ましくは０．０５〜０．５０質量％である。Ａｌを０．５０質量％以下で含有すると、Ｈ_ｃＪをさらに向上させることができる。Ａｌは通常、製造工程で不可避的不純物として０．０５質量％以上含有され得るが、不可避的不純物で含有される量と意図的に添加した量の合計で１．０質量％以下含有してもよい。Ａｌの含有量は、より好ましくは０．０５質量％以上０．５質量％以下である。

（その他の元素）
また、焼結磁石素材は、上述した元素の他にも、１種以上の他の元素（不可避的不純物以外の意図的に加えた元素）を含んでもよい。例えば、このような元素として、少量（各々０．１質量％程度）のＡｇ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｇｅ、Ｙ、Ｈ、Ｆ、Ｐ、Ｓ、Ｖ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｎｂ、Ｚｒなどを含有してもよい。また、上述した不可避的不純物として挙げた元素を意図的に加えてもよい。このような元素は、合計で例えば１．０質量％程度含まれてもよい。この程度であれば、高いＨ_ｃＪを有するＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を得ることが十分に可能である。

前記組成を有するＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材は、以下の工程(i)〜(iii)によって準備することができる。つまり、焼結磁石素材を準備する工程は、以下の工程(i)〜(iii)を含むことができる。なお、工程(i)〜(iii)は、焼結磁石素材を製造できる一例に過ぎず、本発明をこれに限定するものではない。
また、焼結磁石素材を準備する工程は、工程（i）〜（iii）に加えて、さらに、高温加熱工程（工程（iｖ））や拡散工程（工程（ｖ））を含んでいてもよい。

（i）合金粉末を準備する工程
前記組成となるようにそれぞれの元素の金属または合金を準備し、これらをストリップキャスティング法等を用いてフレーク状の合金を製造する。
得られたフレーク状の合金を水素粉砕し、粗粉砕粉のサイズを例えば１．０ｍｍ以下とする。次に、粗粉砕粉をジェットミル等により微粉砕することで、例えば粒径Ｄ５０（気流分散法によるレーザー回折法で得られた値（メジアン径））が３〜７μｍの微粉砕粉（合金粉末）を得る。なお、ジェットミル粉砕前の粗粉砕粉、ジェットミル粉砕中およびジェットミル粉砕後の合金粉末に助剤として公知の潤滑剤を使用してもよい。

（ii）成形工程
得られた合金粉末を用いて磁界中成形を行い、成形体を得る。磁界中成形は、金型のキャビティー内に乾燥した合金粉末を挿入し、磁界を印加しながら成形する乾式成形法、金型のキャビティー内に該合金粉末を分散させたスラリーを注入し、スラリーの分散媒を排出しながら成形する湿式成形法を含む既知の任意の磁界中成形方法を用いてよい。

（iii）焼結工程
成形工程で得られた成形体を焼結することにより、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材が得られる。成形体の焼結は既知の方法（例えば、焼結温度１０００℃〜１０９０℃で焼結時間１時間〜１０時間程度）を用いることができる。なお、焼結時の雰囲気による酸化を防止するために、焼結は真空雰囲気中または不活性ガス中で行うことが好ましい。不活性ガスは、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガスを用いることが好ましい。

（ｉｖ）高温加熱工程
焼結工程で得られた焼結磁石素材に、さらに、７００℃以上焼結温度以下の比較的高い温度で加熱する高温加熱工程を行ってもよい。高温加熱工程を行うことにより、より高いＨ_ｃＪを有する焼結磁石を得ることができる。高温加熱工程における加熱時間は、１．５時間以上が好ましい。

（ｖ）拡散工程
焼結工程で得られた焼結磁石素材、または高温加熱工程を行った後の焼結磁石素材に、さらに、拡散工程を行ってもよい。拡散工程は、既知の拡散源及び拡散方法を用いて行うことができる。例えば、特開２００８−１４７６３４号公報には、ＤｙおよびＴｂ等を含有する粉末を、焼結体表面（Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の表面）に存在させた状態で、焼結温度よりも低い温度で加熱することで、前記粉末からＤｙおよびＴｂ等を焼結体に拡散させる方法が開示されている。また、ＷＯ２０１８／１４３２３０には、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材表面の少なくとも一部に、Ｒ−Ｇａ合金の少なくとも一部を接触させ、７００℃以上９５０℃以下の温度で第一の熱処理を実施することで、Ｒ及びＧａを磁石内部へ拡散させる方法が開示されている。

焼結工程後（または、高温加熱工程および／または拡散工程後）のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材に機械加工を施してから熱処理工程を行ってもよい。

（２）熱処理工程
焼結磁石素材を準備する工程で得られた焼結磁石素材に対し、磁気特性を向上させることを目的とした熱処理を行う。熱処理温度は４００℃以上６００℃以下とする。熱処理温度が４００℃未満または６００℃超だと、Ｈ_ｃＪ及びＢ_ｒの向上効果が得られない。熱処理温度の測定方法としては、熱処理炉内のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材に熱電対を接触させて温度を測定することが好ましい。また、簡易的には、あらかじめ、熱処理炉内の温度と熱処理炉内に置かれた別のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の温度とを熱電対により同時に測定することで、熱処理炉内の温度と熱処理炉内のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の温度との対応関係を調査しておき、その対応関係に基づいて、熱処理炉内の温度から熱処理炉内のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の温度を読み取ってもよい。

Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材が熱処理温度に到達した後、その熱処理温度で１０秒以上３０分未満の時間で保持する。本実施形態に係る製造方法は、この保持時間が従来よりも極めて短い点に特徴がある。

上述したように、焼結して得られた焼結磁石素材に熱処理を行うことで、最終製品としてのＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石のＨ_ｃＪを向上できることは、従来から知られていた。Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石のＨ_ｃＪを最大値にするためには、最適の熱処理温度で、１．５時間〜３時間程度またはそれ以上の保持時間で保持する必要があると考えられていた。また、Ｂ_ｒは、保持時間１０秒程度で最大値に達し、保持時間をさらに長くしていくとＨ_ｃＪの向上に伴い低下していくと考えられていた。保持時間が短いとＨ_ｃＪが大きく低下するため、従来は、保持時間を１．５時間以上として熱処理を行っていた。

しかし、本発明者らが鋭意検討した結果、Ｂの含有量がＲ_２Ｔ_１４Ｂ化合物の化学量論組成比よりも少なく、かつ、Ｇａを含有するＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材では、熱処理時の保持時間を非常に短時間にすることにより、高いＢ_ｒと高いＨ_ｃＪを有するＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石が得られることが分かった。本実施形態で規定した組成を有するＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材では、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石のＨ_ｃＪが最大になる保持時間は、保持時間１０秒以上３０分未満の範囲に存在することが分かった。そこで、本実施形態では、熱処理時の保持時間を１０秒以上３０分未満と定めた。
保持時間は、１０秒以上２５分以下が好ましく、１０秒以上１０分以下がさらに好ましく、１０秒以上５分以下であるのがさらに好ましく、１０秒以上３分以下がさらに好ましい。より高いＨ_ｃＪを有するＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を製造することができる。

熱処理工程中に、雰囲気中の酸素による酸化を抑制するために、真空雰囲気中または不活性ガス雰囲気中で熱処理することが好ましい。不活性ガスとしては、例えばヘリウム、アルゴンなどを用いることができる。

最終的な製品形状にするなどの目的で、得られた焼結磁石に研削などの機械加工を施してもよい。その場合、熱処理は機械加工前でも機械加工後でもよい。さらに、得られた焼結磁石に表面処理を施してもよい。表面処理は既知の表面処理であってもよく、例えばＡｌ蒸着や電気Ｎｉめっきや樹脂塗料などの表面処理を行うことができる。

このようにして得られるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、高いＨ_ｃＪおよびＢ_ｒを有している。なお、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の組成は、上記のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材と実質的に同じ組成となる。

本開示を実施例によりさらに詳細に説明するが、本開示はそれらに限定されるものではない。

実験例１

Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の組成がおよそ表１のＮｏ．１〜Ｎｏ．３の組成になるように（Ｎｏ．２に関しては、拡散後の組成がおよそＮｏ．２の組成となるように考慮して）各元素を秤量し、ストリップキャスト法により鋳造して、急冷合金を作製した。得られた急冷合金に水素加圧雰囲気で水素脆化させた後、５５０℃まで真空中で加熱、冷却する脱水素処理を施し、粗粉砕粉を得た。次に、得られた粗粉砕粉に、粗粉砕粉１００質量％に対して、潤滑剤として０．０４質量％のステアリン酸亜鉛を添加、混合した後、気流式粉砕機（ジェットミル装置）を用いて窒素気流中で乾式粉砕し、粒径Ｄ_５０（メジアン径）が４μｍの微粉砕粉（合金粉末）を得た。

得られた合金粉末を分散媒と混合しスラリーを作製した。溶媒にはノルマルドデカンを用い、潤滑剤としてカプリル酸メチルを混合した。スラリーの濃度は合金粉末７０質量％、分散媒３０質量％とし、潤滑剤は合金粉末１００質量％に対して０．１６質量％とした。前記スラリーを磁界中で成形して成形体を得た。成形時の磁界は０．８ＭＡ／ｍの静磁界で、加圧力は５ＭＰａとした。なお、成形装置には、磁界印加方向と加圧方向とが直交する、いわゆる直角磁界成形装置（横磁界成形装置）を用いた。

得られた成形体を、真空中、１０００℃以上１０９０℃以下（サンプル毎に焼結による緻密化が十分起こる温度を選定）で４時間焼結して室温まで冷却後、更に真空中、８００℃で２時間保持する高温加熱処理を行った後、室温まで急冷してＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材（Ｎｏ．１´〜３´）を得た。得られたＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の密度は７．５Ｍｇ／ｍ^３以上であった。

次にＮｏ．２´のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材に対して拡散処理を行った。まず、拡散合金を準備した。拡散合金は、およそ拡散合金の組成がＰｒ：８０質量％、Ｔｂ：１０質量％、Ｇａ：５質量％、Ｃｕ：５質量％となるように各元素の原料を秤量しそれらの原料を溶解して、単ロール超急冷法（メルトスピニング法）によりリボンまたはフレーク状の合金を作製した。得られた合金を、乳鉢を用いてアルゴン雰囲気中で粉砕した後、目開き４２５μｍの篩を通過させ、拡散合金（ＰｒＴｂＧａＣｕ合金）を準備した。得られた拡散合金の成分を高周波誘導結合プラズマ発光分光分析法（ＩＣＰ−ＯＥＳ）を使用して測定したところ、ほぼ狙い通りの組成（Ｐｒ：８０質量％、Ｔｂ：１０質量％、Ｇａ：５質量％、Ｃｕ：５質量％）であった。次に、Ｎｏ．２´のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の表面（全面）に前記拡散合金を散布した。散布量は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の１００質量％に対して、３．３質量％であった。その後、５０Ｐａに制御した減圧アルゴン中で、９００℃の温度で３時間加熱する拡散処理を行った。これにより、拡散工程をおこなったＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材（Ｎｏ．２´´）を準備した。

次に、Ｎｏ．１´、２´´及び３´のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材に対して表２に示す条件で熱処理を行うことにより、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を得た。なお、熱処理温度は、熱処理炉内のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材に熱電対を接触させることにより測定した。

得られたＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の成分を表１に示す。なお、表１における各成分は、高周波誘導結合プラズマ発光分光分析法（ＩＣＰ−ＯＥＳ）を使用して測定した。また、式（１）の充足性を表１に示した。ここで「○」は式（１）を満たしていることを意味し、「×」は式（１）を満たしていないことを意味している。また、得られたＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石のＢ_ｒ及びＨ_ｃＪの値を表２に示す。これらＢ_ｒ及びＨ_ｃＪの値は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石に機械加工を施し、サンプルを７ｍｍ×７ｍｍ×７ｍｍに加工し、ＢＨトレーサにより測定した。

表２において、高い磁気特性と判断された値に下線を引いた。具体的には、Ｂ_ｒが１．４０（Ｔ）以上、かつ、Ｈ_ｃＪが１５００（ｋＡ／ｍ）を満たす場合に、Ｂ_ｒ値およびＨ_ｃＪ値の両方に下線を引いた。Ｂ_ｒとＨ_ｃＪのいずれか一方でも上記基準を満たさない場合には、いずれの値にも下線を引かなかった。

表２に示す本発明例と比較例について、Ｎｏ．１の５つの焼結磁石の間での比較、Ｎｏ．２の５つの焼結磁石の間での比較、Ｎｏ．４の２つの焼結磁石の間の比較、Ｎｏ．５の２つの焼結磁石の間の比較及びＮｏ．６の２つの焼結磁石の間の比較から、熱処理における保持時間を本発明の範囲にすることで、Ｂ_ｒ及びＨ_ｃＪの両方が、その組成で得られる極大値又は極大値に近い値を示すことが分かる。これに対し、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の組成が本発明の組成範囲からはずれているＮｏ．３（Ｂ量及び式（１）が範囲外）は、本発明の保持時間（５分）ではＨ_ｃＪが大幅に低下している。一方、同じ組成のＮｏ．３について、保持時間を長く（１８０分）すると、Ｈ_ｃＪは向上するものの、Ｈ_ｃＪの向上にともないＢ_ｒが低下している。また、表２に示すように、より高いＢ_ｒと高いＨ_ｃＪを得るには、熱処理における保持時間は、１０分以下が好ましく、５分以下がさらに好ましく、３分以下がさらに好ましい。

Claims

少なくともＲ、Ｂ、ＧａおよびＴを含み、
Ｒ：２７．０質量％以上３５．０質量％以下であり、Ｒは希土類元素であり、Ｎｄ、ＰｒおよびＣｅからなる群から選択された少なくとも１つを含んでおり、
Ｂ：０．８０質量％以上０．９３質量％以下であり、
Ｇａ：０．１５質量％以上１．０質量％以下であり、
Ｔ：６１．５質量％以上７０．０質量％以下（ＴはＦｅ又はＦｅとＣｏであり、Ｔの９０質量％以上がＦｅである）であり、かつ下記式（１）を満たすＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材を準備する工程と、

１４［Ｂ］／１０．８＜［Ｔ］／５５．８５（１）
（［Ｂ］は質量％で示すＢの含有量であり、［Ｔ］は質量％で示すＴの含有量である）

前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材を、４００℃以上６００℃以下の熱処理温度で、１０秒以上３０分未満の保持時間で保持して熱処理する熱処理工程と、を含む、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法。
前記熱処理工程における前記保持時間が１０秒以上１０分以下である、請求項１に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法。
前記熱処理工程における前記保持時間が１０秒以上３分以下である、請求項１又は２に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法。