JP2020161788A - Ｒ−ｔ−ｂ系焼結磁石 - Google Patents
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Abstract
【課題】重希土類元素ＲＨをできるだけ使用せず、高温（例えば１００℃）下でも高い保磁力ＨｃＪを有するＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を提供する。【解決手段】Ｒ：２８．５質量％以上３３．０質量％以下（Ｒは希土類元素のうち少なくとも１種であり、ＮｄおよびＰｒの少なくとも１種を含む）、Ｂ：０．８５質量％以上０．９１質量％以下、Ｇａ：０．３５質量％以上０．７５質量％以下、Ｃｕ：０．０５質量％以上０．５０質量％以下、Ｍｎ：０．０３質量％以上０．１５質量％以下、Ｔ：６１．５質量％以上７０．０質量％以下（ＴはＦｅまたはＦｅとＣｏであり、Ｔの９０質量％以上がＦｅである）、を含み、下記式（１）を満足するＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石。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）【選択図】図１
Description
本開示は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石に関する。
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石（Ｒは希土類元素のうち少なくとも一種であり、ＮｄおよびＰｒの少なくとも一種を含む、ＴはＦｅまたはＦｅとＣｏであり、Ｔの９０質量％以上がＦｅである）は、Ｒ２Ｔ１４Ｂ型結晶構造を有する化合物からなる主相と、この主相の粒界部分に位置する粒界相とから構成されており、永久磁石の中で最も高性能な磁石として知られている。
このため、ハードディスクドライブのボイスコイルモータ（ＶＣＭ）、電気自動車（ＥＶ、ＨＶ、ＰＨＶ）用モータ、産業機器用モータなどの各種モータや家電製品など多種多様な用途に用いられている。
このように用途が広がるにつれ、例えば電気自動車用モータは、例えば１００℃程度の高温下に曝される場合があり、高温下においても安定した動作が要求されている。
しかし、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、高温になると保磁力ＨｃＪ（以下、単に「ＨｃＪ」と記載する場合がある）が低下し、不可逆熱減磁が起こるという問題がある。例えば電気自動車用モータにＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石が使用される場合、高温下での使用によりＨｃＪが低下し、モータの安定した動作が得られない恐れがある。そのため、高温下においても高いＨｃＪを有するＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石が求められている。
従来ＨｃＪ向上のために、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石に重希土類元素ＲＨ（主としてＤｙ）を添加していたが、残留磁束密度Ｂｒ（以下、単に「Ｂｒ」と記載する場合がある）が低下するという問題があった。さらに、Ｄｙは、産出地が限定されている等の理由から、供給が不安定であり、また価格が大きく変動することがあ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ＲＨをできるだけ使用せずにＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石のＨｃＪを向上させる技術が求められている。
このような技術として、例えば特許文献１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およびＣｕのうちから選ばれる１種以上である金属元素Ｍを含有させることによりＲ２Ｔ１７相を生成させ、該Ｒ２Ｔ１７相を原料として生成させた遷移金属リッチ相（Ｒ−Ｔ−Ｇａ相）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、保磁力の高いＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石が得られることを開示している。
しかし、特許文献１に記載されるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石はＨｃＪが向上しているものの、近年の要求を満足するには不十分である。
そこで本開示は、重希土類元素ＲＨをできるだけ使用せず、高温（例えば１００℃）下で高い保磁力ＨｃＪを有するＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を提供する。
本開示のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、例示的な実施形態において、Ｒ：２８．５質量％以上３３．０質量％以下（Ｒは希土類元素のうち少なくとも１種であり、ＮｄおよびＰｒの少なくとも１種を含む）、Ｂ：０．８５質量％以上０．９１質量％以下、Ｇａ：０．３５質量％以上０．７５質量％以下、Ｃｕ：０．０５質量％以上０．５０質量％以下、Ｍｎ：０．０３質量％以上０．１５質量％以下、Ｔ：６１．５質量％以上７０．０質量％以下（ＴはＦｅまたはＦｅとＣｏであり、Ｔの９０質量％以上がＦｅである）、を含み、下記式（１）を満足するＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石。
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）
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）
ある実施形態において、前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、重希土類元素を含有せず（不可避的不純物は除く）、１００℃においてはＨｃＪ≧８８０ｋＡ／ｍであり、かつ、２２．５℃においてはＢｒ≧１．３２Ｔである。
ある実施形態において、前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、Ｔｂを１．０質量％以下含有し、１００℃においてはＨｃＪ≧８８０+１６８［Ｔｂ］ｋＡ／ｍであり、かつ、２２．５℃においてはＢｒ≧１．３２−０．０２４［Ｔｂ］Ｔである。
（［Ｔｂ］は質量％で示すＴｂの含有量である）
ある実施形態において、前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、Ｔｂを１．０質量％以下含有し、１００℃においてはＨｃＪ≧８８０+１６８［Ｔｂ］ｋＡ／ｍであり、かつ、２２．５℃においてはＢｒ≧１．３２−０．０２４［Ｔｂ］Ｔである。
（［Ｔｂ］は質量％で示すＴｂの含有量である）
本開示の実施形態により、重希土類元素ＲＨをできるだけ使用せず、高温（例えば１００℃）下で高い保磁力ＨｃＪを有するＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を提供することができる。
本発明者らは鋭意検討した結果、本開示の特定のＲ、Ｂ、Ｇａ、Ｃｕの含有量、特に極めて狭い特定範囲のＢ含有量を有するＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石に、更に特定範囲のＭｎを含有させることで、高温下でも高いＨｃＪが得られることを見出した。これは、Ｂ量が本開示の特定の組成範囲であるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石が、さらにＭｎを含有することにより、温度係数が改善されるからであると考えられる。
［Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石］
本開示のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、
Ｒ：２８．５質量％以上３３．０質量％以下（Ｒは希土類元素のうち少なくとも１種であり、ＮｄおよびＰｒの少なくとも１種を含む）、
Ｂ：０．８５質量％以上０．９１質量％以下、
Ｇａ：０．３５質量％以上０．７５質量％以下、
Ｃｕ：０．０５質量％以上０．５０質量％以下、
Ｍｎ：０．０３質量％以上０．１５質量％以下、
Ｔ：６１．５質量％以上７０．０質量％以下（ＴはＦｅまたはＦｅとＣｏであり、Ｔの９０質量％以上がＦｅである）、を含み、
下記式（１）を満足する。
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）
以下に、各組成について詳述する。
本開示のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、
Ｒ：２８．５質量％以上３３．０質量％以下（Ｒは希土類元素のうち少なくとも１種であり、ＮｄおよびＰｒの少なくとも１種を含む）、
Ｂ：０．８５質量％以上０．９１質量％以下、
Ｇａ：０．３５質量％以上０．７５質量％以下、
Ｃｕ：０．０５質量％以上０．５０質量％以下、
Ｍｎ：０．０３質量％以上０．１５質量％以下、
Ｔ：６１．５質量％以上７０．０質量％以下（ＴはＦｅまたはＦｅとＣｏであり、Ｔの９０質量％以上がＦｅである）、を含み、
下記式（１）を満足する。
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）
以下に、各組成について詳述する。
（Ｒ：２８．５〜３３．０質量％）
Ｒは、希土類元素のうち少なくとも１種であり、ＮｄおよびＰｒの少なくとも１種を含む。Ｒの含有量は、２８．５〜３３．０質量％である。Ｒの含有量が２８．５質量％未満であると焼結時の緻密化が困難となる可能性があり、３３．０質量％を超えると主相比率が低下してＢｒが低下する可能性がある。Ｒの含有量は、好ましくは２９．５〜３２．５質量％である。Ｒがこのような範囲であれば、より高いＢｒを得ることができる。
Ｒは、希土類元素のうち少なくとも１種であり、ＮｄおよびＰｒの少なくとも１種を含む。Ｒの含有量は、２８．５〜３３．０質量％である。Ｒの含有量が２８．５質量％未満であると焼結時の緻密化が困難となる可能性があり、３３．０質量％を超えると主相比率が低下してＢｒが低下する可能性がある。Ｒの含有量は、好ましくは２９．５〜３２．５質量％である。Ｒがこのような範囲であれば、より高いＢｒを得ることができる。
（Ｂ：０．８５〜０．９１質量％）
Ｂの含有量は、０．８５〜０．９１質量％である。Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石がＢを本開示の範囲内で含有した上で、さらにＭｎを後述する特定範囲で含有することにより、温度係数が改善し、高温下においても高いＨｃＪが得られる。そのため、Ｂの含有量が０．８５質量％未満であったり、また、０．９１質量％を超えると、高温下において高いＨｃＪを得ることができない。なお、Ｂの一部はＣと置換することができる。
更に、Ｂの含有量は下記式（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Ｒ２Ｔ１４Ｂ相以外に軟磁性相であるＲ２Ｔ１７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。
Ｂの含有量は、０．８５〜０．９１質量％である。Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石がＢを本開示の範囲内で含有した上で、さらにＭｎを後述する特定範囲で含有することにより、温度係数が改善し、高温下においても高いＨｃＪが得られる。そのため、Ｂの含有量が０．８５質量％未満であったり、また、０．９１質量％を超えると、高温下において高いＨｃＪを得ることができない。なお、Ｂの一部はＣと置換することができる。
更に、Ｂの含有量は下記式（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Ｒ２Ｔ１４Ｂ相以外に軟磁性相であるＲ２Ｔ１７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。
（Ｇａ：０．３５〜０．７５質量％）
Ｇａの含有量は、０．３５〜０．７５質量％である。Ｇａの含有量が０．３５質量％未満であると、温度係数が改善されず、高温において高いＨｃＪを得ることが出来ない。さらに、Ｒ−Ｔ−Ｇａ相の生成量が少なくなり、Ｒ２Ｔ１７相を消失させることができず、室温において高いＨｃＪを得ることができない可能性がある。Ｇａの含有量が０．７５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Ｂｒが低下する可能性がある。
Ｇａの含有量は、０．３５〜０．７５質量％である。Ｇａの含有量が０．３５質量％未満であると、温度係数が改善されず、高温において高いＨｃＪを得ることが出来ない。さらに、Ｒ−Ｔ−Ｇａ相の生成量が少なくなり、Ｒ２Ｔ１７相を消失させることができず、室温において高いＨｃＪを得ることができない可能性がある。Ｇａの含有量が０．７５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Ｂｒが低下する可能性がある。
（Ｃｕ：０．０５〜０．５０質量％）
Ｃｕの含有量は、０．０５〜０．５０質量％である。Ｃｕの含有量が０．０５質量％未満であると室温および高温において高いＨｃＪを得ることができない可能性があり、０．５０質量％を超えると焼結性が悪化して室温および高温において高いＨｃＪが得られない可能性がある。
Ｃｕの含有量は、０．０５〜０．５０質量％である。Ｃｕの含有量が０．０５質量％未満であると室温および高温において高いＨｃＪを得ることができない可能性があり、０．５０質量％を超えると焼結性が悪化して室温および高温において高いＨｃＪが得られない可能性がある。
（Ｍｎ：０．０３〜０．１５質量％）
Ｍｎの含有量は、０．０３〜０．１５質量％である。Ｂの含有量を上述した範囲内に制限した上で、さらにＭｎを０．０３〜０．１５質量％含有することにより、温度係数が改善されて、高温で高いＨｃＪを得ることができる。Ｍｎの含有量が０．０３質量％未満であると温度係数が改善されず、高温において高いＨｃＪが得られない。また、０．１５質量を超えるとＢｒが低下する可能性がある。
Ｍｎの含有量は、０．０３〜０．１５質量％である。Ｂの含有量を上述した範囲内に制限した上で、さらにＭｎを０．０３〜０．１５質量％含有することにより、温度係数が改善されて、高温で高いＨｃＪを得ることができる。Ｍｎの含有量が０．０３質量％未満であると温度係数が改善されず、高温において高いＨｃＪが得られない。また、０．１５質量を超えるとＢｒが低下する可能性がある。
（Ｔ：６１．５質量％〜７０．０質量％）
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Ｂｒが得られない可能性がある。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Ｂｒが低下する可能性ある。好ましくは、Ｔが残部である。
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Ｂｒが得られない可能性がある。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Ｂｒが低下する可能性ある。好ましくは、Ｔが残部である。
さらに、本開示のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、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不可避的不純物として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）、Ａｌなどを例示できる。また、本開示のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、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、高温において高いＨｃＪ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。
上述した本実施形態に係る組成を有するＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、例えば、合金粉末を作製する工程、前記合金粉末を成形して成形体を得る成形工程、成形体を焼結し焼結体を得る焼結工程、焼結体に熱処理を施す熱処理工程を含んで製造される。
[Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法]
以下、各工程について説明する。
以下、各工程について説明する。
（合金粉末を作製する工程）
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石が上述した特定組成となるようにそれぞれの元素の金属又は合金（溶解原料）を準備し、ストリップキャスティング法等によりフレーク状の原料合金を作製する。次に、フレーク状の原料合金を水素粉砕等によって粗粉砕し、平均粒度が１．０ｍｍ以下の粗粉砕粉末を準備する。次に、粗粉砕粉末を不活性ガス中でジェットミル等により微粉砕し、例えば粒径Ｄ５０が３〜５μｍの微粉砕粉末（原料合金粉末）を得る。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既知の潤滑剤を添加してもよい。
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石が上述した特定組成となるようにそれぞれの元素の金属又は合金（溶解原料）を準備し、ストリップキャスティング法等によりフレーク状の原料合金を作製する。次に、フレーク状の原料合金を水素粉砕等によって粗粉砕し、平均粒度が１．０ｍｍ以下の粗粉砕粉末を準備する。次に、粗粉砕粉末を不活性ガス中でジェットミル等により微粉砕し、例えば粒径Ｄ５０が３〜５μｍの微粉砕粉末（原料合金粉末）を得る。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既知の潤滑剤を添加してもよい。
（成形工程）
得られた原料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。
得られた原料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。
（焼結工程）
成形体を焼結することにより焼結体（焼結磁石）を得る。成形体の焼結は既知の方法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。
成形体を焼結することにより焼結体（焼結磁石）を得る。成形体の焼結は既知の方法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。
（熱処理工程）
得られた焼結磁石に対し、磁気特性を向上させることを目的とした熱処理を行うことが好ましい。熱処理温度、熱処理時間などは既知の条件を用いることができる。例えば、比較的低い温度（４００℃以上６００℃以下）のみでの熱処理（一段熱処理）をしてもよく、あるいは比較的高い温度（７００℃以上焼結温度以下（例えば１０５０℃以下））で熱処理を行った後、比較的低い温度（４００℃以上６００℃以下）で熱処理（二段熱処理）をしてもよい。好ましい条件は、７３０℃以上１０２０℃以下で５分から５００分程度の熱処理を施し、冷却後（室温まで冷却後、または４４０℃以上５５０℃以下まで冷却後）、さらに４４０℃以上５５０℃以下で５分から５００分程度熱処理をすることが挙げられる。熱処理雰囲気は、真空雰囲気あるいは不活性ガス（ヘリウムやアルゴンなど）で行うことが好ましい。
得られた焼結磁石に対し、磁気特性を向上させることを目的とした熱処理を行うことが好ましい。熱処理温度、熱処理時間などは既知の条件を用いることができる。例えば、比較的低い温度（４００℃以上６００℃以下）のみでの熱処理（一段熱処理）をしてもよく、あるいは比較的高い温度（７００℃以上焼結温度以下（例えば１０５０℃以下））で熱処理を行った後、比較的低い温度（４００℃以上６００℃以下）で熱処理（二段熱処理）をしてもよい。好ましい条件は、７３０℃以上１０２０℃以下で５分から５００分程度の熱処理を施し、冷却後（室温まで冷却後、または４４０℃以上５５０℃以下まで冷却後）、さらに４４０℃以上５５０℃以下で５分から５００分程度熱処理をすることが挙げられる。熱処理雰囲気は、真空雰囲気あるいは不活性ガス（ヘリウムやアルゴンなど）で行うことが好ましい。
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。
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。
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の組成がおよそ表１のＮｏ．１〜Ｎｏ．１２の組成になるように各元素を秤量し、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、５５０Ｃ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Ｄ５０（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時間焼結した後、急冷し焼結体を得た。得られた焼結体の密度は７．５Ｍｇ／ｍ３以上であった。得られた焼結体に対し真空中、８００℃で２時間保持した後、室温まで急冷し、次いで真空中で４３０℃以上５３０℃以下（サンプル毎に良好な保磁力が得られる温度を選定）で２時間保持した後、室温まで冷却する熱処理を施してＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を得た。
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（Ｏ、ＮおよびＣ以外）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、Ｏ（酸素）含有量は、ガス融解−赤外線吸収法、Ｎ（窒素）含有量は、ガス融解−熱伝導法、Ｃ（炭素）含有量は、燃焼−赤外線吸収法によるガス分析装置を使用して測定した。
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。
得られたＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の磁気特性測定結果を表２に示す。表２における「２２．５℃ Ｂｒ」および「２２．５℃ ＨｃＪ」は、室温（２２．５℃）におけるＢｒおよびＨｃＪの値であり、「１００℃ Ｂｒ」および「１００℃ ＨｃＪ」は、高温（１００℃）におけるＢｒおよびＨｃＪの値である。これらＢｒ、ＨｃＪ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。さらに、温度係数（β：２２．５〜１００℃）を以下のようにして求めた。
温度係数=（１００℃のＨｃＪ−２２．５℃のＨｃＪ）／２２．５℃のＨｃＪ／（１００℃−２２．５℃）×１００％
温度係数の絶対値が小さいほど温度係数が改善されていることを示している。
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。
得られたＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の磁気特性測定結果を表２に示す。表２における「２２．５℃ Ｂｒ」および「２２．５℃ ＨｃＪ」は、室温（２２．５℃）におけるＢｒおよびＨｃＪの値であり、「１００℃ Ｂｒ」および「１００℃ ＨｃＪ」は、高温（１００℃）におけるＢｒおよびＨｃＪの値である。これらＢｒ、ＨｃＪ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。さらに、温度係数（β：２２．５〜１００℃）を以下のようにして求めた。
温度係数=（１００℃のＨｃＪ−２２．５℃のＨｃＪ）／２２．５℃のＨｃＪ／（１００℃−２２．５℃）×１００％
温度係数の絶対値が小さいほど温度係数が改善されていることを示している。
表２に示すように、本開示のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の組成を満たしている本発明例（Ｎｏ．7、８、９、１２）は、比較例（本開示の組成範囲をはずれている比較例）と比べていずれも高温（１００℃）において高いＨｃＪが得られている。また、実施例１では、いずれの本発明例も、重希土類元素を含有せず（不可避的不純物は除く）、１００℃においてはＨｃＪ≧８８０ｋＡ／ｍであり、かつ、２２．５℃においてはＢｒ≧１．３２Ｔであり、比較例と比べて高い磁気特性が得られている。また、表２の温度係数にしめすように、本発明例は、比較例と比べていずれも温度係数の絶対値が小さい。
図１にＮｏ．１〜１０におけるＭｎの含有量と１００℃のＨｃＪの関係を示す。図１における四角（■）が本発明例であり、三角（▲）が比較例である。図１のＮｏ．１〜５に示すようにＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石のＢの含有量が本開示の範囲外（Ｎｏ．1〜３および５はＢの含有量が範囲外、Ｎｏ．４は式（１）が範囲外）であると、Ｍｎの含有量を増加させても高温におけるＨｃＪはほとんど向上しない。一方、Ｎｏ．６〜Ｎｏ．１０に示すようにＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石のＢの含有量が本開示の範囲内であると、Ｍｎの含有量が０．０２質量％（Ｎｏ．６）を超えると高温におけるＨｃＪが大きく向上している。なお、Ｎｏ．１０（Ｍｎ：０．２０質量％）は、高温において高いＨｃＪが得られているが、表２に示すようにＢｒが低下している。
図１にＮｏ．１〜１０におけるＭｎの含有量と１００℃のＨｃＪの関係を示す。図１における四角（■）が本発明例であり、三角（▲）が比較例である。図１のＮｏ．１〜５に示すようにＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石のＢの含有量が本開示の範囲外（Ｎｏ．1〜３および５はＢの含有量が範囲外、Ｎｏ．４は式（１）が範囲外）であると、Ｍｎの含有量を増加させても高温におけるＨｃＪはほとんど向上しない。一方、Ｎｏ．６〜Ｎｏ．１０に示すようにＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石のＢの含有量が本開示の範囲内であると、Ｍｎの含有量が０．０２質量％（Ｎｏ．６）を超えると高温におけるＨｃＪが大きく向上している。なお、Ｎｏ．１０（Ｍｎ：０．２０質量％）は、高温において高いＨｃＪが得られているが、表２に示すようにＢｒが低下している。
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の組成がおよそ表３のＮｏ．１３〜Ｎｏ．１５の組成になるように各元素を秤量する以外は、実施例１と同様にしてＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を作製した。得られたＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の成分および磁気特性を実施例１と同様に測定した。それぞれの結果を表３および表４に示す。
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石にＴｂを含有する場合は、Ｔｂの含有量に応じてＢｒが低下してＨｃＪが向上する。この場合、２２．５℃においてＢｒは、Ｔｂを１質量％含有すると０．０２４Ｔ程度減少する。また、１００℃においてＨｃＪは、Ｔｂを１質量％含有すると１６８ｋＡ／ｍ程度増大する。そのため、本開示は、上述したように重希土類元素を含有しない場合は、１００℃においてはＨｃＪ≧８８０ｋＡ／ｍであり、かつ、２２．５℃においてはＢｒ≧１．３２Ｔを有しているので、Ｔｂを含有する場合は、１００℃においてはＨｃＪ≧８８０+１６８［Ｔｂ］ｋＡ／ｍであり、かつ、２２．５℃においてはＢｒ≧１．３２−０．０２４［Ｔｂ］Ｔを有することになる。
表３および表４に示すように、本発明例であるＮｏ．１３〜１４は、Ｔｂを１．０質量％以下含有し、１００℃においてはＨｃＪ≧８８０+１６８［Ｔｂ］ｋＡ／ｍであり、かつ、２２．５℃においてはＢｒ≧１．３２−０．０２４［Ｔｂ］Ｔであり、いずれも高い磁気特性を有している。さらに、本発明例は、実施例１の本発明例と同様にいずれも温度係数の絶対値が小さい。
Claims (3)
- Ｒ：２８．５質量％以上３３．０質量％以下（Ｒは希土類元素のうち少なくとも１種であり、ＮｄおよびＰｒの少なくとも１種を含む）、
Ｂ：０．８５質量％以上０．９１質量％以下、
Ｇａ：０．３５質量％以上０．７５質量％以下、
Ｃｕ：０．０５質量％以上０．５０質量％以下、
Ｍｎ：０．０３質量％以上０．１５質量％以下、
Ｔ：６１．５質量％以上７０．０質量％以下（ＴはＦｅまたはＦｅとＣｏであり、Ｔの９０質量％以上がＦｅである）、を含み、
下記式（１）を満足するＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石。
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） - 重希土類元素を含有せず（不可避的不純物は除く）、１００℃においてはＨｃＪ≧８８０ｋＡ／ｍであり、かつ、２２．５℃においてはＢｒ≧１．３２Ｔである、
請求項１に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石。 - Ｔｂを１．０質量％以下含有し、１００℃においてはＨｃＪ≧８８０+１６８［Ｔｂ］ｋＡ／ｍであり、かつ、２２．５℃においてはＢｒ≧１．３２−０．０２４［Ｔｂ］Ｔである、請求項１に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石。
（［Ｔｂ］は質量％で示すＴｂの含有量である）
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