JP2020161811A - Ｒ−ｔ−ｂ系永久磁石 - Google Patents
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Abstract
【課題】 Ｃｏの含有量が少なくても磁気特性および耐食性が優れており、さらに粒界拡散に適したＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石を提供する。【解決手段】 ＲがＮｄ，Ｐｒ，ＤｙおよびＴｂから選択される１種以上を含む希土類元素であり、ＴがＦｅおよびＣｏであり、Ｂがホウ素であるＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石である。Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石は、さらにＺｒを含む。Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石全体を１００質量％として、Ｎｄ，Ｐｒ，ＤｙおよびＴｂの合計含有量が２９．５質量％〜３１．５質量％、Ｃｏの含有量が０．３５質量％〜１．５０質量％、Ｚｒの含有量が０．２１質量％〜０．８５質量％、Ｂの含有量が０．９０質量％〜１．０２質量％である。【選択図】 図１
Description
本発明は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石に関する。
特許文献１には、残留磁束密度および保磁力が高く、耐食性および製造安定性も優れており、さらに、重希土類元素を粒界拡散させたときの残留磁束密度の低下幅が小さく、保磁力の増加幅が大きいＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石が開示されている。
特許文献２には、残留磁束密度および保磁力が高く、さらに、重希土類元素を粒界拡散させた後の残留磁束密度および保磁力も高いＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石が開示されている。
本発明は、Ｃｏの含有量が少なくても磁気特性（残留磁束密度Ｂｒ、保磁力ＨｃＪ、角形比Ｈｋ／ＨｃＪ）および耐食性が優れており、さらに粒界拡散に適したＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するため、本発明のＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石は、
ＲがＮｄ，Ｐｒ，ＤｙおよびＴｂから選択される１種以上を含む希土類元素であり、ＴがＦｅおよびＣｏであり、Ｂがホウ素であるＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石であって、
前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石は、さらにＺｒを含み、
前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石全体を１００質量％として、
Ｎｄ，Ｐｒ，ＤｙおよびＴｂの合計含有量が２９．５質量％〜３１．５質量％、
Ｃｏの含有量が０．３５質量％〜１．５０質量％、
Ｚｒの含有量が０．２１質量％〜０．８５質量％、
Ｂの含有量が０．９０質量％〜１．０２質量％であることを特徴とする。
ＲがＮｄ，Ｐｒ，ＤｙおよびＴｂから選択される１種以上を含む希土類元素であり、ＴがＦｅおよびＣｏであり、Ｂがホウ素であるＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石であって、
前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石は、さらにＺｒを含み、
前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石全体を１００質量％として、
Ｎｄ，Ｐｒ，ＤｙおよびＴｂの合計含有量が２９．５質量％〜３１．５質量％、
Ｃｏの含有量が０．３５質量％〜１．５０質量％、
Ｚｒの含有量が０．２１質量％〜０．８５質量％、
Ｂの含有量が０．９０質量％〜１．０２質量％であることを特徴とする。
本発明のＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石は、上記の範囲内の組成を有することで、Ｃｏの含有量が少なくても磁気特性および耐食性が良好なＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石となる。さらに、当該Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石は、重希土類元素を粒界拡散させることによるＨｃＪ向上効果も大きく、粒界拡散に適した磁石である。
前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石は、さらにＣｕを含んでもよく、
Ｃｕの含有量が０．０２質量％〜０．３２質量％であってもよい。
Ｃｕの含有量が０．０２質量％〜０．３２質量％であってもよい。
前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石は、さらにＭｎを含んでもよく、
Ｍｎの含有量が０．０２質量％〜０．１０質量％であってもよい。
Ｍｎの含有量が０．０２質量％〜０．１０質量％であってもよい。
前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石は、さらにＡｌを含んでもよく、
Ａｌの含有量が０．０７質量％〜０．３５質量％であってもよい。
Ａｌの含有量が０．０７質量％〜０．３５質量％であってもよい。
前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石は、さらにＧａを含んでもよく、
Ｇａの含有量が０．０２質量％〜０．１５質量％であってもよい。
Ｇａの含有量が０．０２質量％〜０．１５質量％であってもよい。
前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石は重希土類元素を含んでもよく、
重希土類元素の含有量が１．０質量％以下であってもよい。
重希土類元素の含有量が１．０質量％以下であってもよい。
前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石は重希土類元素を含まなくてもよい。
前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石は重希土類元素を含んでもよく、
磁石表面から内部に向かって低下する重希土類元素の濃度勾配を有していてもよい。
磁石表面から内部に向かって低下する重希土類元素の濃度勾配を有していてもよい。
以下、本発明の一実施形態について説明する。
＜Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石＞
本実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石は、Ｒ２Ｔ１４Ｂ型結晶構造を有する結晶粒子からなる主相粒子を有する。さらに、隣り合う２つ以上の主相粒子によって形成される粒界を有する。
本実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石は、Ｒ２Ｔ１４Ｂ型結晶構造を有する結晶粒子からなる主相粒子を有する。さらに、隣り合う２つ以上の主相粒子によって形成される粒界を有する。
本実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石の形状には特に制限はない。
そして、複数の特定の元素を特定の範囲の含有量で含有することにより、残留磁束密度Ｂｒ、保磁力ＨｃＪ、角形比Ｈｋ／ＨｃＪおよび耐食性を向上させることができる。さらに、後述する粒界拡散におけるＨｃＪの増加幅を大きくすることができる。すなわち、本実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石は、粒界拡散なしでも優れた特性を有し、かつ、粒界拡散にも適したＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石である。また、粒界拡散を行う場合には、ＨｃＪを向上させる観点から、重希土類元素を粒界拡散させることが好ましい。
また、本実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石は、重希土類元素の濃度が、Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石の外側から内側に向かって低下する濃度分布を有していてもよい。
具体的には、図１で示すように、本実施形態に係る直方体形状のＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石１は表面部および中心部を有し、表面部における重希土類元素の含有量を、中心部における重希土類元素の含有量よりも２％以上高くすることができ、５％以上高くすることができ、１０％以上高くすることができる。なお、表面部とは、Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石１の表面をいう。例えば、図１のＰＯＩＮＴ Ｃ，Ｃ´（図１の互いに向かい合う表面の重心）は表面部である。中心部とは、Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石１の中心をいう。例えば、Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石１の厚みの半分の部分をいう。例えば、図１のＰＯＩＮＴ Ｍ（ＰＯＩＮＴ ＣとＰＯＩＮＴ Ｃ´との中点）は中心部である。なお、図１のＰＯＩＮＴ Ｃ，Ｃ´は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石１の表面のうち最も面積が広い表面の重心、および当該表面に向かい合う表面の重心であってもよい。
一般に希土類元素は軽希土類元素と重希土類元素とに分類される。本実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石における軽希土類元素はＳｃ，Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕであり、重希土類元素はＧｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ,Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕである。
本実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石に前述の重希土類元素の濃度分布を形成させる方法に特に制限はない。例えば、後述する重希土類元素の粒界拡散によりＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石内に重希土類元素の濃度分布を形成させることができる。
また、本実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石の主相粒子は、コアと、コアを被覆するシェルとからなるコアシェル粒子であってもよい。そして、少なくともシェルには重希土類元素が存在してもよく、ＤｙまたはＴｂが存在していてもよく、Ｔｂが存在してもよい。
重希土類元素をシェルに存在させることで、効率的にＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石の磁気特性を向上させることができる。
本実施形態においては、軽希土類元素（例えばＮｄ，Ｐｒ）に対する重希土類元素（例えばＤｙ，Ｔｂ）の割合（重希土類元素／軽希土類元素（モル比））が、主相粒子中心部（コア）における前記割合の２倍以上となっている部分をシェルと規定する。
シェルの厚みには特に制限はないが、平均で５００ｎｍ以下であってもよい。また、主相粒子の粒径にも特に制限はないが、平均で１．０μｍ以上６．５μｍ以下であってもよい。
主相粒子を上記のコアシェル粒子とする方法には特に制限はない。例えば、後述する粒界拡散による方法がある。重希土類元素が粒界拡散し、当該重希土類元素が主相粒子の表面の希土類元素Ｒと置換することで重希土類元素の割合が高いシェルが形成され、前記のコアシェル粒子となる。
ＲはＮｄ，Ｐｒ，ＤｙおよびＴｂから選択される１種以上を含む希土類元素である。また、ＲとしてＮｄを含むことが好ましい。
ＴはＦｅおよびＣｏである。
Ｂは、ホウ素である。また、Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石のＢサイトに含まれるホウ素の一部が炭素（Ｃ）に置換されていてもよい。
本実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石におけるＮｄ，Ｐｒ，ＤｙおよびＴｂの合計含有量（ＴＲＥ）は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石全体の質量を１００質量％として、２９．５質量％以上３１．５質量％以下である。ＴＲＥが少なすぎる場合には、ＨｃＪが低下する。ＴＲＥが多すぎる場合には、ＢｒおよびＨｋ／ＨｃＪが低下する。さらに、粒界拡散によるＨｃＪの増加幅が小さくなる。
また、本実施形態のＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石における重希土類元素（例えば、ＤｙおよびＴｂから選択される１種以上）の含有量には特に制限はない。重希土類元素としては実質的にＴｂのみを含んでもよい。重希土類元素を合計で１．０質量％以下、含んでもよく、０．５質量％以下、含んでもよく、０．１質量％以下、含んでもよい。重希土類元素を含有しなくてもよい。重希土類元素の含有量が小さいほど、Ｂｒを良好にしやすい。また、高価である重希土類元素の含有量を小さくすることで、Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石を低コストで製造しやすくなる。
本実施形態のＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石は、Ｒとして少なくともＮｄおよびＰｒを含有してもよい。Ｐｒの含有量は０．０質量％以上１０．０質量％以下であってもよい。さらに、０．０質量％以上７．６質量％以下であってもよい。また、Ｐｒの含有量が１０．０質量％以下である場合にはＨｃＪの温度変化率が小さくなる。特に高温でのＨｃＪを高くする観点からはＰｒの含有量を０．０質量％〜７．６質量％とするのが好ましい。
本実施形態のＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石は、Ｐｒの含有量が５．８質量％以上であってもよく、５．８質量％未満であってもよい。Ｐｒの含有量が５．８質量％以上である場合にはＨｃＪが向上する。Ｐｒの含有量が５．８質量％未満である場合には、ＨｃＪの温度変化率が小さくなる。
Ｐｒの含有量が５．８質量％以上である場合には、Ｐｒの含有量が５．８質量％以上７．６質量％以下であってもよい。また、Ｐｒ／（Ｎｄ＋Ｐｒ）が質量比で０．１９以上０．２５以下であってもよい。Ｐｒの含有量、および／または、Ｐｒ／（Ｎｄ＋Ｐｒ）が上記の範囲内である場合には、ＨｃＪが向上する。
Ｐｒを意図的に含まなくてもよい。Ｐｒを意図的に含まないことで、ＨｃＪの温度変化率が特に優れ、高温でのＨｃＪが高くなる。なお、Ｐｒを意図的に含まない場合には、不純物としてＰｒを０．２質量％未満、含んでもよく、０．１質量％以下、含んでもよい。
Ｃｏの含有量は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石全体の質量を１００質量％として、０．３５質量％以上１．５質量％以下である。０．３５質量％以上０．５０質量％以下であってもよい。本実施形態では、高価であるＣｏを少なくしても高い耐食性を有するＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石を得ることができる。その結果、耐食性の高いＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石を低コストで製造しやすくなる。Ｃｏが少なすぎる場合には、Ｚｒの含有量を後述する範囲内としても耐食性が低下する。Ｃｏが多すぎる場合には、耐食性改善の効果が頭打ちとなるとともに高コストとなる。
Ｆｅの含有量はＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石の実質的な残部である。実質的な残部であるとは、前述のＲおよびＣｏと、後述のＢ，Ｚｒ，Ｍおよび他元素と、を除いた残部であるという意味である。
Ｂの含有量は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石全体の質量を１００質量％として、０．９０質量％以上１．０２質量％以下である。０．９２質量％以上１．００質量％以下であってもよい。Ｂが少なすぎる場合にはＨｋ／ＨｃＪが低下しやすくなる。Ｂが多すぎる場合には、ＨｃＪが低下しやすくなる。
本実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石は、さらにＺｒを含む。Ｚｒの含有量は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石全体の質量を１００質量％として、０．２１質量％以上０．８５質量％以下である。Ｚｒを上記の範囲内で含有することで、焼結時の異常粒成長を抑制し、Ｈｋ／ＨｃＪおよび低磁場下での着磁率が改善される。そしてＣｏの含有量を上記の範囲内としても耐食性を良好にすることができる。Ｚｒが少なすぎる場合には、焼結時に異常粒成長が生じやすくなり、Ｈｋ／ＨｃＪおよび低磁場下での着磁率が悪化する。さらに、耐食性が低下する。Ｚｒが多すぎる場合には、ＢｒおよびＨｋ／ＨｃＪが低下しやすくなる。
Ｚｒ／Ｃｏ比は０．２７以上１．７０以下であってもよい。さらに、０．４１以上１．２０以下であってもよく、０．６２以上１．２０以下であってもよい。Ｚｒ／Ｃｏ比を上記の範囲内で含有することで、高価であるＣｏを少なくしても高い耐食性を有するＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石を得ることができる。その結果、耐食性の高いＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石を低コストで製造しやすくなる。Ｚｒ／Ｃｏ比が大きすぎる場合には、Ｚｒの含有量を上記の範囲内としても耐食性が低下する。Ｚｒ／Ｃｏ比が小さすぎる場合には、耐食性改善の効果が頭打ちとなるとともに高コストとなる。特に、Ｚｒ／Ｃｏ比が０．６２以上であることにより、ＨｃＪが大きくなる傾向がある。また、Ｚｒ／Ｃｏ比が１．２０以下であることにより、Ｂｒが大きくなる傾向がある。
一般的に、Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石の粒界相にはＲの質量濃度が主相よりも多いＲリッチ相が含まれる。水蒸気による磁石の腐食では、腐食反応で発生する水素が磁石中の粒界に存在するＲリッチ相に吸蔵される。そして、水素がＲリッチ相に吸蔵されることにより、Ｒリッチ相に含まれるＲが水酸化物に変化しやすくなる。Ｒリッチ相に含まれるＲが水酸化物に変化することで、Ｒリッチ相の体積が膨張する。Ｒリッチ相の体積が膨張することで主相粒子の脱落が生じる。そして、主相粒子の脱落により、腐食が加速度的に磁石内部に進行していくと考えられる。
ここで、Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石におけるＺｒの含有量が０．２１質量％以上である場合には、Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石におけるＺｒの含有量が０．２１質量％未満である場合と比較して、Ｒリッチ相におけるＲの質量濃度が低下しやすく、かつ、Ｆｅの質量濃度およびＺｒの質量濃度が増加しやすくなる。Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石がＣｕを含む場合には、Ｒリッチ相におけるＣｕの質量濃度も増加しやすくなる。Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石におけるＺｒの含有量が０．２１質量％未満である場合には、Ｒリッチ相におけるＲの質量濃度が６５質量％以上となりやすい。これに対し、Ｚｒの含有量が０．２１質量％以上である場合には、Ｒリッチ相におけるＲの質量濃度が低くなりやすく、例えば５５質量％以下となりやすい。
そして、Ｒの質量濃度が比較的低く、Ｆｅ，ＺｒおよびＣｕの各元素の質量濃度が比較的高いＲリッチ相を含む場合には、Ｒの質量濃度が６５質量％以上でありＦｅ，ＺｒおよびＣｕの各元素の質量濃度が比較的低いＲリッチ相を含む場合と比較して、水素が吸蔵されにくくなる。その結果、Ｃｏの含有量を少なくしても高い耐食性を有するＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石を得ることができる。
なお、Ｚｒの含有量は０．２５質量％以上０．６５質量％以下であってもよく、０．３１質量％以上０．６０質量％以下であってもよい。特にＺｒの含有量を０．２５質量％以上とすることで、焼結安定温度範囲が広くなる。すなわち、焼結時において異常粒成長抑制効果がさらに大きくなる。そして、特性のバラツキが小さくなり、製造安定性が向上する。
本実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石は、さらにＭを含んでも良い。ＭはＣｕ，Ｍｎ，Ａｌ，Ｇａから選択される少なくとも１種である。Ｍの含有量には特に制限はない。Ｍを含まなくてもよい。Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石全体の質量を１００質量％として、０質量％以上１．０質量％以下であってもよい。
Ｃｕの含有量には特に制限はない。Ｃｕを含有しなくてもよい。Ｃｕの含有量は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石全体の質量を１００質量％として、０．０２質量％以上０．３２質量％以下であってもよく、０．０５質量％以上０．２２質量％以下であってもよく、０．０５質量％以上０．２０質量％以下であってもよい。Ｃｕが少ない場合には、ＢｒおよびＨｃＪが低下しやすい。Ｃｕが多い場合には、ＨｃＪが低下しやすい。さらに、後述する粒界拡散におけるＨｃＪの向上幅ΔＨｃＪが小さくなりやすい。
Ｍｎの含有量には特に制限はない。Ｍｎを含有しなくてもよい。Ｍｎの含有量は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石全体の質量を１００質量％として、０．０２質量％以上０．１０質量％以下であってもよく、０．０２質量％以上０．０６質量％以下であってもよく、０．０２質量％以上０．０４質量％以下であってもよい。Ｍｎが少ない場合にはＢｒおよびＨｃＪが低下しやすくなる。Ｍｎが多い場合には、ＨｃＪが低下しやすくなる。
Ａｌの含有量には特に制限はない。Ａｌを含有しなくてもよい。Ａｌの含有量は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石全体の質量を１００質量％として、０．０７質量％以上０．３５質量％以下であってもよく、０．１０質量％以上０．３０質量％以下であってもよく、０．１５質量％以上０．２３質量％以下であってもよい。Ａｌが少ない場合には、ＨｃＪが低下しやすくなる。さらに、後述する製造時の時効温度や粒界拡散後の熱処理温度の変化に対する磁気特性（特にＨｃＪ）の変化が大きくなり、製造安定性が低下しやすくなる。Ａｌが多い場合には、Ｂｒが低下しやすくなる。なお、Ａｌの含有量が０．１０質量％以上０．３０質量％以下であることで、後述する製造時の時効温度や粒界拡散後の熱処理温度の変化に対する磁気特性（特にＨｃＪ）の変化がさらに小さくなり、製造安定性が向上する。
Ｇａの含有量には特に制限はない。Ｇａを含有しなくてもよい。Ｇａの含有量は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石全体の質量を１００質量％として、０．０２質量％以上０．１５質量％以下であってもよく、０．０４質量％以上０．１５質量％以下であってもよい。Ｇａが少ない場合には、ＨｃＪが低下しやすい。Ｇａが多い場合には、粒界にＲ−Ｔ−Ｇａ相などの副相が含まれやすくなり、Ｂｒが低下しやすくなる。
本実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石は、上記したＮｄ，Ｐｒ，Ｄｙ，Ｔｂ，Ｔ，Ｂ，ＺｒおよびＭ以外の元素を他元素として含んでもよい。他元素の含有量には特に制限はなく、Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石の磁気特性や耐食性に大きな影響を与えない量であればよい。例えば、Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石全体の質量を１００質量％として、合計で１．０質量％以下であってもよい。なお、Ｎｄ，Ｐｒ，ＤｙおよびＴｂ以外の希土類元素の含有量は合計で０．３質量％以下であってもよい。
以下、他元素の一例として炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）および酸素（Ｏ）の含有量について述べる。
本実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石におけるＣの含有量は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石全体の質量を１００質量％として、０．１５質量％以下であってもよく、０．１３質量％以下、または０．１１質量％以下であってもよい。また、Ｃの含有量は、０．０６質量％以上０．１５質量％以下、０．０６質量％以上０．１３質量％以下、０．０６質量％以上０．１１質量％以下であってもよい。Ｃの含有量を０．１５質量％以下とすることでＨｃＪが向上する傾向にある。特にＨｃＪを向上させる観点からは、Ｃの含有量を０．１１質量％以下としてもよい。また、Ｃの含有量が０．０６質量％未満であるＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石を製造することはプロセスに対する負荷が大きい。したがって、Ｃの含有量が０．０６質量％未満であるＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石は低コストで製造しにくい。なお、特にＨｋ／ＨｃＪを向上させる観点からは、Ｃの含有量を０．１０質量％以上０．１５質量％以下としてもよい。
本実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石におけるＮの含有量は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石全体の質量を１００質量％として、０．１２質量％以下であってもよく、０．１１質量％以下、または０．１０５質量％以下であってもよい。また、０．０２５質量％以上０．１２質量％以下、０．０２５質量％以上０．１１質量％以下、０．０２５質量％以上０．１０５質量％以下であってもよい。Ｎの含有量が少ないほどＨｃＪが向上しやすくなる。また、Ｎの含有量が０．０２５質量％未満であるＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石を製造することはプロセスに対する負荷が大きい。したがって、Ｎの含有量が０．０２５質量％未満であるＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石は低コストで製造しにくい。
本実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石におけるＯの含有量は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石全体の質量を１００質量％として、０．１０質量％以下であってもよく、０．０８質量％以下であってもよく、０．０７質量％以下であってもよく、０．０５質量％以下であってもよい。また、０．０３５質量％以上０．０５質量％以下であってもよい。また、Ｏの含有量が０．０３５質量％未満であるＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石を製造することはプロセスに対する負荷が大きい。したがって、Ｏの含有量が０．０３５質量％未満であるＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石は低コストで製造しにくい。
なお、本実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石中に含まれる各種成分の測定法は、従来から一般的に知られている方法を用いることができる。各種元素量については、例えば、蛍光Ｘ線分析および誘導結合プラズマ発光分光分析（ＩＣＰ分析）等により測定される。Ｏの含有量は、例えば、不活性ガス融解−非分散型赤外線吸収法により測定される。Ｃの含有量は、例えば、酸素気流中燃焼−赤外線吸収法により測定される。Ｎの含有量は、例えば、不活性ガス融解−熱伝導度法により測定される。
本実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石の形状には特に制限はない。例えば、直方体などの形状が挙げられる。
以下、Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石の製造方法について詳しく説明していくが、Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石の製造方法は下記の方法に限定されず、その他の公知の方法を用いてもよい。
［原料粉末の準備工程］
原料粉末は、公知の方法により作製することができる。本実施形態では、単独の合金を使用する１合金法の場合について説明するが、組成の異なる２種類以上の合金を混合して原料粉末を作製するいわゆる２合金法でもよい。
原料粉末は、公知の方法により作製することができる。本実施形態では、単独の合金を使用する１合金法の場合について説明するが、組成の異なる２種類以上の合金を混合して原料粉末を作製するいわゆる２合金法でもよい。
まず、Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石の原料合金を準備する（合金準備工程）。合金準備工程では、本実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石の組成に対応する原料金属を公知の方法で溶解した後、鋳造することによって所望の組成を有する原料合金を作製する。
原料金属としては、例えば、希土類元素の単体、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｕ等の金属元素の単体、複数種類の金属からなる合金（例えばＦｅ−Ｃｏ合金）、または複数種類の元素からなる化合物（例えばフェロボロン）等を適宜、使用することができる。原料金属から原料合金を鋳造する鋳造方法には特に制限はない。磁気特性の高いＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石を得るためにストリップキャスト法を用いてもよい。得られた原料合金は、必要に応じて既知の方法で均質化処理を行ってもよい。
前記原料合金を作製した後、粉砕する（粉砕工程）。なお、粉砕工程から焼結工程までの各工程の雰囲気は、高い磁気特性を得る観点から、低酸素濃度とすることができる。例えば、各工程での雰囲気中の酸素濃度を２００ｐｐｍ以下としてもよい。各工程での雰囲気中の酸素濃度を制御することで、Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石におけるＯの含有量を制御することができる。
以下、前記粉砕工程として、粒径が数百μｍ〜数ｍｍ程度になるまで粉砕する粗粉砕工程と、粒径が数μｍ程度になるまで微粉砕する微粉砕工程の２段階で実施する場合を以下に記述するが、微粉砕工程のみの１段階で実施してもよい。
粗粉砕工程では、粒径が数百μｍ〜数ｍｍ程度になるまで粗粉砕する。これにより、粗粉砕粉末を得る。粗粉砕の方法には特に限定はなく、水素吸蔵粉砕を行う方法や粗粉砕機を用いる方法など、公知の方法で行うことができる。水素吸蔵粉砕を行う場合、脱水素処理時の雰囲気中の窒素ガス濃度の制御を行うことで、Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石におけるＮの含有量を制御することができる。
次に、得られた粗粉砕粉末を平均粒子径が数μｍ程度になるまで微粉砕する（微粉砕工程）。これにより、微粉砕粉末（原料粉末）を得る。前記微粉砕粉末の平均粒径は、１μｍ以上１０μｍ以下、２μｍ以上６μｍ以下、または２μｍ以上４μｍ以下であってもよい。微粉砕工程での雰囲気中の窒素ガス濃度の制御を行うことで、Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石におけるＮの含有量を制御することができる。
微粉砕の方法には特に制限はない。例えば、各種微粉砕機を用いる方法で実施される。
前記粗粉砕粉末を微粉砕する際、ラウリン酸アミド、オレイン酸アミド等の各種粉砕助剤を添加することにより、磁場中で加圧して成形する際に結晶粒子が特定の方向に配向しやすい微粉砕粉末を得ることができる。また、粉砕助剤の添加量を変化させることにより、Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石におけるＣの含有量を制御することができる。
［成形工程］
成形工程では、上記微粉砕粉末を目的の形状に成形する。成形方法には特に制限はない。本実施形態では、上記微粉砕粉末を金型内に充填し、磁場中で加圧する。これにより得られた成形体は、結晶粒子が特定方向に配向しているので、よりＢｒの高いＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石が得られる。
成形工程では、上記微粉砕粉末を目的の形状に成形する。成形方法には特に制限はない。本実施形態では、上記微粉砕粉末を金型内に充填し、磁場中で加圧する。これにより得られた成形体は、結晶粒子が特定方向に配向しているので、よりＢｒの高いＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石が得られる。
成形時の加圧は、２０ＭＰａ以上３００ＭＰａ以下で行うことができる。印加する磁場は、９５０ｋＡ／ｍ以上とすることができ、９５０ｋＡ／ｍ以上１６００ｋＡ／ｍ以下とすることもできる。印加する磁場は静磁場に限定されず、パルス状磁場とすることもできる。また、静磁場とパルス状磁場とを併用することもできる。
なお、成形方法としては、上記のように微粉砕粉末をそのまま成形する乾式成形の他、微粉砕粉末を油等の溶媒に分散させたスラリーを成形する湿式成形を適用することもできる。
微粉砕粉末を成形して得られる成形体の形状には特に制限はない。また、この時点での成形体の密度は４．０Ｍｇ／ｍ３〜４．３Ｍｇ／ｍ３とすることができる。
［焼結工程］
焼結工程は、成形体を真空中または不活性ガス雰囲気中で焼結し、焼結体を得る工程である。焼結条件は、組成、粉砕方法、粒度と粒度分布の違い等、諸条件により調整する必要がある。例えば、成形体に対して、例えば、真空中または不活性ガス雰囲気中、１０００℃以上１２００℃以下、１時間以上２０時間以下で加熱する処理を行うことにより焼結する。上記の焼結条件で焼結することにより、高密度の焼結体が得られる。本実施形態では、少なくとも７．４５Ｍｇ／ｍ３以上の密度の焼結体を得る。焼結体の密度は７．５０Ｍｇ／ｍ３以上であってもよい。
焼結工程は、成形体を真空中または不活性ガス雰囲気中で焼結し、焼結体を得る工程である。焼結条件は、組成、粉砕方法、粒度と粒度分布の違い等、諸条件により調整する必要がある。例えば、成形体に対して、例えば、真空中または不活性ガス雰囲気中、１０００℃以上１２００℃以下、１時間以上２０時間以下で加熱する処理を行うことにより焼結する。上記の焼結条件で焼結することにより、高密度の焼結体が得られる。本実施形態では、少なくとも７．４５Ｍｇ／ｍ３以上の密度の焼結体を得る。焼結体の密度は７．５０Ｍｇ／ｍ３以上であってもよい。
［時効処理工程］
時効処理工程は、焼結体を焼結温度より低温で熱処理（時効処理）する工程である。時効処理を行うか否かには特に制限はなく、時効処理の回数にも特に制限はなく、所望の磁気特性に応じて適宜実施する。また、後述する粒界拡散工程が時効処理工程を兼ねてもよい。以下、時効処理を２回行う実施形態について説明する。
時効処理工程は、焼結体を焼結温度より低温で熱処理（時効処理）する工程である。時効処理を行うか否かには特に制限はなく、時効処理の回数にも特に制限はなく、所望の磁気特性に応じて適宜実施する。また、後述する粒界拡散工程が時効処理工程を兼ねてもよい。以下、時効処理を２回行う実施形態について説明する。
１回目の時効工程を第一時効工程、２回目の時効工程を第二時効工程とし、第一時効工程の時効温度をＴ１、第二時効工程の時効温度をＴ２とする。
第一時効工程におけるＴ１および時効時間には、特に制限はない。Ｔ１は７００℃以上９００℃以下とすることができる。時効時間は１時間以上１０時間以下とすることができる。
第二時効工程におけるＴ２および時効時間には、特に制限はない。Ｔ２は４５０℃以上７００℃以下とすることができる。時効時間は１時間以上１０時間以下とすることができる。
このような時効処理によって、最終的に得られるＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石の磁気特性、特にＨｃＪを向上させることができる。
このようにして得られる本実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石は、所望の特性を有する。具体的には、Ｂｒ、ＨｃＪおよびＨｋ／ＨｃＪが高く、耐食性も優れている。さらに、後述する粒界拡散工程を実施する場合には、重希土類元素を粒界拡散させたときのＢｒの低下幅が小さく、ＨｃＪの向上幅（ΔＨｃＪ）が大きい。すなわち、本実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石は、粒界拡散に適した磁石である。
なお、以上の方法により得られた本実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石は、着磁することにより、磁気を帯びたＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石となる。
本実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石は、モーター、発電機等の用途に好適に用いられる。
なお、本発明は、上述した実施形態に制限されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。
以上の方法によりＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石が得られるが、Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石の製造方法は上記の方法に制限されず、適宜変更してもよい。例えば、本実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石は熱間加工によって製造されていてもよい。熱間加工によってＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石を製造する方法は、以下の工程を有する。
（ａ）原料金属を溶解し、得られた浴湯を急冷して薄帯を得る溶解急冷工程
（ｂ）薄帯を粉砕してフレーク状の原料粉末を得る粉砕工程
（ｃ）粉砕した原料粉末を冷間成形する冷間成形工程
（ｄ）冷間成形体を予備加熱する予備加熱工程
（ｅ）予備加熱した冷間成形体を熱間成形する熱間成形工程
（ｆ）熱間成形体を所定の形状に塑性変形させる熱間塑性加工工程。
（ｇ）Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石を時効処理する時効処理工程
（ａ）原料金属を溶解し、得られた浴湯を急冷して薄帯を得る溶解急冷工程
（ｂ）薄帯を粉砕してフレーク状の原料粉末を得る粉砕工程
（ｃ）粉砕した原料粉末を冷間成形する冷間成形工程
（ｄ）冷間成形体を予備加熱する予備加熱工程
（ｅ）予備加熱した冷間成形体を熱間成形する熱間成形工程
（ｆ）熱間成形体を所定の形状に塑性変形させる熱間塑性加工工程。
（ｇ）Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石を時効処理する時効処理工程
以下、本実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石に重希土類元素を粒界拡散させる方法について説明する。以下、粒界拡散前のＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石のことを基材と呼ぶことがある。
［加工工程（粒界拡散前）］
必要に応じて、本実施形態に係る基材を所望の形状に加工する工程を有してもよい。加工方法は、例えば切断、研削などの形状加工や、バレル研磨などの面取り加工などが挙げられる。
必要に応じて、本実施形態に係る基材を所望の形状に加工する工程を有してもよい。加工方法は、例えば切断、研削などの形状加工や、バレル研磨などの面取り加工などが挙げられる。
［粒界拡散工程］
粒界拡散工程は、基材の表面に、拡散材を付着させ、拡散材が付着した基材を加熱することにより、実施できる。本実施形態では、拡散材の種類には特に制限はない。拡散材が重希土類元素（例えばＴｂおよび／またはＤｙ）を含んでいてもよく、拡散材が下記の第１成分〜第３成分を全て含んでもよい。第１成分は、Ｔｂの水素化物および／またはＤｙの水素化物である。第２成分は、Ｎｄの水素化物および／またはＰｒの水素化物である。第３成分は、Ｃｕの単体、Ｃｕを含む合金、および／または、Ｃｕを含む化合物である。
粒界拡散工程は、基材の表面に、拡散材を付着させ、拡散材が付着した基材を加熱することにより、実施できる。本実施形態では、拡散材の種類には特に制限はない。拡散材が重希土類元素（例えばＴｂおよび／またはＤｙ）を含んでいてもよく、拡散材が下記の第１成分〜第３成分を全て含んでもよい。第１成分は、Ｔｂの水素化物および／またはＤｙの水素化物である。第２成分は、Ｎｄの水素化物および／またはＰｒの水素化物である。第３成分は、Ｃｕの単体、Ｃｕを含む合金、および／または、Ｃｕを含む化合物である。
拡散工程では、温度上昇に伴い、磁石基材の粒界に存在する希土類元素Ｒの濃度が高い粒界相が液相となり、その液相へ拡散材が溶解することにより、拡散材の成分が磁石基材の表面から磁石基材の内部へと拡散する。仮に拡散材として、重希土類元素ＲＨの水素化物が用いられた場合、磁石基材の表面に付着したＲＨ水素化物は、温度上昇により脱水素反応が起こった際に、磁石基材から表面に染み出してきた液相に対して急激に溶解し易い。その結果、磁石基材の表面付近においてＲＨの濃度が急上昇し、磁石基材の表面近傍に位置する主相粒子内部へのＲＨの拡散が起こりやすくなる。その結果、ＲＨは磁石基材の表面近傍に位置する主相粒子内部に停滞しやすくなり、磁石基材の内部へ拡散し難い。そのため、磁石内部に拡散するＲＨが少なくなり、永久磁石の保磁力の伸びが少なくなる。
拡散材が、第１成分（重希土類元素ＲＨ）、第２成分（軽希土類元素ＲＬ）及び第３成分（Ｃｕ）を含む場合、磁石基材で発生したＲの濃度が高い液相が表面の拡散材近傍まで染み出してきた際、ＣｕとＲの共晶温度が低いため、拡散材に含まれるＣｕが液相に対して先に溶解しやすい。そのため、最初に液相に対するＣｕの溶解が起こり、磁石基材表面付近の液相中のＣｕ濃度が上昇する。その結果、磁石基材表面付近にＲ−Ｃｕリッチ液相が生成し、さらに磁石基材内部の液相へとＣｕが拡散していく。第２成分であるＲＬと第１成分であるＲＨについては、水素化物の脱水素反応が起こった後にＲ−Ｃｕリッチ液相への溶解が生じる。第２成分であるＲＬとＣｕの共晶温度は５００℃付近、第１成分であるＲＨとＣｕの共晶温度は７００〜８００℃付近である。そのため、Ｃｕに続いて第２成分であるＲＬが磁石基材表面付近のＲ−Ｃｕリッチ液相に対して溶解し、その後、第１成分であるＲＨが溶解する順序となる。Ｃｕに続いて第２成分であるＲＬが溶解することにより、Ｃｕの磁石内部への拡散が促進され、磁石基材の粒界内にＲ‐Ｃｕリッチ液相が生成する。
第１成分（ＲＨ）、第２成分（ＲＬ）及び第３成分（Ｃｕ）のうち第１成分（ＲＨ）は液相中に最後に溶解し易い。したがって、第１成分に由来するＲＨは、Ｃｕ、ＲＬに続いて磁石基材内部の液相へ拡散していくため、Ｃｕ、ＲＬがない場合と比べて、磁石基材表面近傍でのＲＨ濃度の急上昇が抑えられる。そのため、磁石基材の表面近傍に位置する主相粒子内部へのＲＨの拡散を抑制することができる。その結果、磁石内部に拡散するＲＨが多くなり、永久磁石の保磁力が向上しやすいという効果が得られる。
拡散材は、上記の第１成分〜第３成分に加えて溶媒を含むスラリーであってもよい。スラリーに含まれる溶媒は、水以外の溶媒であってもよい。例えば、アルコール、アルデヒド、ケトン等の有機溶媒であってもよい。さらに、拡散材は、バインダを含んでもよい。バインダの種類には特に制限はない。例えば、アクリル樹脂等の樹脂をバインダとして含んでもよい。バインダを含むことにより、拡散材が基材の表面に付着しやすくなる。
拡散材は、上記の第１成分〜第３成分に加えて溶媒およびバインダを含むペーストであってもよい。ペーストは、流動性および高い粘性を有する。ペーストの粘性は、スラリーの粘性よりも高い。
粒界拡散前にスラリーまたはペーストを付着させた基材を乾燥させて溶媒を除去してもよい。
本実施形態に係る粒界拡散工程における拡散処理温度は、ＲＬとＣｕの共晶温度以上であってよく、焼結温度未満であってよい。例えば、拡散処理温度は、８００℃以上９５０℃以下であってよい。粒界拡散工程では、拡散処理温度よりも低い温度から拡散処理温度に至るまで、磁石基材の温度を徐々に上昇させてよい。
基材の温度が拡散処理温度で維持される時間（拡散処理時間）は、例えば、１時間以上５０時間以下であってよい。拡散処理工程における基材周囲の雰囲気は、非酸化的雰囲気であってよい。非酸化的雰囲気は、例えば、アルゴン等の希ガスであってよい。拡散工程における磁石基材周囲の雰囲気の圧力は、１ｋＰａ以下であってよい。このような減圧雰囲気とすることで、水素化物の脱水素反応が促進され、液相への拡散材の溶解が進行しやすい。
また、拡散処理後に、さらに熱処理を施してもよい。その場合の熱処理温度は４５０℃以上６００℃以下としてもよい。熱処理時間は１時間以上１０時間以下としてもよい。このような熱処理を行うことによって、最終的に得られるＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石の磁気特性、特にＨｃＪを向上させることができる。
また、本実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石の製造安定性は、例えば、粒界拡散工程における拡散処理温度および／または重希土類拡散後の熱処理温度の変化に対する磁気特性の変化量の大きさで確認できる。
［加工工程（粒界拡散後）］
粒界拡散工程の後には、Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石の表面に残存する拡散材を除去するために研磨を行ってもよい。また、Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石に対してその他の加工を行ってもよい。例えば切断、研削などの形状加工や、バレル研磨などの面取り加工などの表面加工を行ってもよい。
粒界拡散工程の後には、Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石の表面に残存する拡散材を除去するために研磨を行ってもよい。また、Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石に対してその他の加工を行ってもよい。例えば切断、研削などの形状加工や、バレル研磨などの面取り加工などの表面加工を行ってもよい。
なお、本実施形態では、粒界拡散前および粒界拡散後の加工工程を行っているが、これらの工程は、必ずしも行う必要はない。また、最終的に粒界拡散後のＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石を得る場合には、粒界拡散工程が時効工程を兼ねてもよい。粒界拡散工程が時効工程を兼ねる場合の加熱温度には、特に限定はない。粒界拡散工程において好ましい温度であり、かつ、時効工程においても好ましい温度で実施することが特に好ましい。
特に、粒界拡散を行った後のＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石は、重希土類元素の濃度が、Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石の外側から内側に向かって低下する濃度分布を有しやすい。また、粒界拡散を行った後のＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石に含まれる主相粒子は上記のコアシェル構造を有しやすい。
以上の方法により得られた本実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石は、着磁することにより、磁気を帯びたＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石となる。このようにして得られる本実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石は、所望の特性を有する。具体的には、ＢｒおよびＨｃＪが高く、耐食性も優れている。本実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石は、モーター、発電機等の用途に好適に用いられる。なお、本発明は、上述した実施形態に制限されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。
以下、本発明を、さらに詳細な実施例に基づき説明するが、本発明は、これら実施例に制限されない。
（Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石の作製）
ストリップキャスト法により、最終的に得られる基材組成が後述する表１、表３および表５に示す各実施例および比較例の組成となるように原料合金を作製した。なお、表１、表３に記載の実験例では、全てＰｒの含有量が０質量％であった。表１、表３および表５に記載していない他元素としてＯ、Ｎ、Ｃ、Ｈ、Ｓｉ、Ｃａ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｃｒ等が検出される場合がある。Ｓｉは主にフェロボロン原料および合金溶解時のるつぼから混入する。Ｃａ、Ｌａ、Ｃｅは希土類の原料から混入する。また、Ｃｒは電解鉄から混入する可能性がある。表１〜表６においてＦｅの含有量をｂａｌ．と記載しているのは、Ｆｅの含有量がこれらの他元素を含む基材全体を１００質量％とした場合の残部であることを示すためである。
ストリップキャスト法により、最終的に得られる基材組成が後述する表１、表３および表５に示す各実施例および比較例の組成となるように原料合金を作製した。なお、表１、表３に記載の実験例では、全てＰｒの含有量が０質量％であった。表１、表３および表５に記載していない他元素としてＯ、Ｎ、Ｃ、Ｈ、Ｓｉ、Ｃａ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｃｒ等が検出される場合がある。Ｓｉは主にフェロボロン原料および合金溶解時のるつぼから混入する。Ｃａ、Ｌａ、Ｃｅは希土類の原料から混入する。また、Ｃｒは電解鉄から混入する可能性がある。表１〜表６においてＦｅの含有量をｂａｌ．と記載しているのは、Ｆｅの含有量がこれらの他元素を含む基材全体を１００質量％とした場合の残部であることを示すためである。
次いで、前記原料合金に対して室温で１時間、水素ガスをフローさせて水素を吸蔵させた。次いで雰囲気をＡｒガスに切り替え、６００℃で１時間、脱水素処理を行い、原料合金を水素吸蔵粉砕した。
次いで、原料合金の粉末に対し、質量比で０．１％のオレイン酸アミドを粉砕助剤として添加し、ナウタミキサを用いて混合した。
次いで、衝突板式のジェットミル装置を用いて窒素気流中で微粉砕し、平均粒径が３．０μｍ程度である微粉（原料粉末）を得た。なお、前記平均粒径は、レーザ回折式の粒度分布計で測定した平均粒径Ｄ５０である。
得られた微粉を磁界中で成形して成形体を作製した。このときの印加磁場は１２００ｋＡ／ｍの静磁界である。また、成形時の加圧力は１２０ＭＰａとした。なお、磁界印加方向と加圧方向とを直交させるようにした。
次に、前記成形体を焼結し、焼結体を得た。焼結条件は、組成等により最適条件が異なるが、１０３０℃〜１０７０℃の範囲内で４時間保持とした。焼結雰囲気は真空中とした。このとき焼結密度は７．５１Ｍｇ／ｍ３〜７．５５Ｍｇ／ｍ３の範囲にあった。その後、Ａｒ雰囲気、大気圧中で、第一時効温度Ｔ１＝８５０℃で１時間の第一時効処理を行い、さらに、第二時効温度Ｔ２＝５２０℃〜５４０℃で１時間の第二時効処理を行った。以上より、表１、表３および表５に示す各試料のＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石（基材）を得た。
得られた基材の組成は蛍光Ｘ線分析で評価した。Ｂ（ホウ素）はＩＣＰで評価した。各基材の組成が表１、表３および表５の通りであることを確認した。
また、基材をバーチカルにより縦１１ｍｍ×横１１ｍｍ×厚さ４．２ｍｍ（磁化容易軸方向が４．２ｍｍ）に加工し、ＢＨトレーサーで室温での磁気特性の評価を行った。なお、磁気特性の測定前に、４０００ｋＡ／ｍのパルス磁場により基材を着磁した。また、基材の厚みが薄いため、基材を３枚重ねて磁気特性を評価した。
本実施例では、基材のＢｒは１４３５ｍＴ以上を良好とした。基材のＨｃＪは１２００ｋＡ／ｍ以上を良好とした。基材のＨｋ／ＨｃＪは９８．０％以上を良好とした。なお、本実施例ではＨｋ／ＨｃＪは磁化J−磁場Ｈ曲線の第２象限（Ｊ−Ｈ減磁曲線）において、磁化がＢｒの９０％となったときの磁場をＨｋ（ｋＡ／ｍ）として、Ｈｋ／ＨｃＪ×１００（％）で計算した。
基材のＢｒ、ＨｃＪおよびＨｋ／ＨｃＪが全て良好である場合に基材の磁気特性を可とした。Ｂｒ、ＨｃＪおよびＨｋ／ＨｃＪのいずれか一つ以上が良好ではない場合に基材の磁気特性を不可とした。
また、基材に対し、耐食性試験を行った。耐食性試験は、飽和蒸気圧下におけるＰＣＴ試験（プレッシャークッカー試験：Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｏｋｅｒ Ｔｅｓｔ）により実施した。具体的には、基材を２気圧、１００％ＲＨの環境下に１０００時間おいて、試験前後での質量変化を測定した。基材の表面積あたりの質量減少が３ｍｇ／ｃｍ２以下である場合に耐食性を可とした。基材の表面積あたりの質量減少が３ｍｇ／ｃｍ２超である場合に耐食性を不可とした。
（拡散材ペーストの作製）
次に、粒界拡散に用いる拡散材ペーストを作製した。
次に、粒界拡散に用いる拡散材ペーストを作製した。
まず、純度９９．９％の金属Ｔｂに対して室温で水素ガスをフローさせて水素を吸蔵させた。次いで雰囲気をＡｒガスに切り替え、６００℃で１時間、脱水素処理を行い、金属Ｔｂを水素吸蔵粉砕した。次に、粉砕助剤として、ステアリン酸亜鉛を金属Ｔｂ１００質量％に対して０．０５質量％を添加し、ナウタミキサを用いて混合した。その後、酸素３０００ｐｐｍを含んだ雰囲気中、ジェットミルを用いて微粉砕を行い、平均粒径が１０．０μｍ程度であるＴｂ水素化物の微粉砕粉末を得た。
次に、純度９９．９％の金属Ｎｄから平均粒径が１０．０μｍ程度であるＮｄ水素化物の微粉砕粉末を得た。Ｎｄ水素化物の微粉砕粉末を得る方法はＴｂ水素化物の微粉砕粉末を得る方法と同一である。
Ｔｂ水素化物の微粉砕粉末４６．８質量部と、Ｎｄ水素化物の微粉砕粉末１７．０質量部と、金属Ｃｕ粉末１１．２質量部と、アルコール２３質量部と、アクリル樹脂２質量部と、を混練し、拡散材ペーストを作製した。なお、アルコールは溶媒であり、アクリル樹脂はバインダである。
（拡散材ペーストの塗布および熱処理）
上記の基材を、縦１１ｍｍ×横１１ｍｍ×厚み４．２ｍｍ（磁化容易軸方向厚み４．２ｍｍ）に加工した。そして、エタノール１００質量％に対し硝酸３質量％とした硝酸とエタノールとの混合溶液に３分間浸漬させた後にエタノールに１分間浸漬するエッチング処理を行った。混合溶液に３分間浸漬させた後にエタノールに１分間浸漬させるエッチング処理は２回行った。
上記の基材を、縦１１ｍｍ×横１１ｍｍ×厚み４．２ｍｍ（磁化容易軸方向厚み４．２ｍｍ）に加工した。そして、エタノール１００質量％に対し硝酸３質量％とした硝酸とエタノールとの混合溶液に３分間浸漬させた後にエタノールに１分間浸漬するエッチング処理を行った。混合溶液に３分間浸漬させた後にエタノールに１分間浸漬させるエッチング処理は２回行った。
次いで、エッチング処理後の基材の全面に対し、上記の拡散材ペーストを塗布した。拡散材ペーストの塗布量は、基材１００質量％に対するＴｂの質量（Ｔｂ塗布量）が表２、表４および表６に記載の質量割合となるようにした。
次に、拡散材ペーストを塗布した基材を１６０℃のオーブン中に放置し、拡散材ペースト中の溶媒を除去した。そして、大気圧（１ａｔｍ）でＡｒをフローしながら９３０℃で１８時間、加熱した。その後、大気圧でＡｒをフローしながら５２０〜５４０℃で４時間、加熱した。以上より、表２、表４および表６に示す各試料のＴｂを拡散したＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石（粒界拡散後磁石）を得た。なお、表２、表４に記載の実験例では、全てＰｒの含有量が０質量％であった。
粒界拡散後磁石の表面を各面あたり０．１ｍｍ削り落とした後に、基材と同様にして組成、磁気特性および耐食性を評価した。結果を表２、表４および表６に示す。
粒界拡散後磁石のＢｒ、ＨｃＪ、およびＨｋ／ＨｃＪが全て良好である場合に粒界拡散後磁石の磁気特性を可とした。Ｂｒ、ＨｃＪおよびＨｋ／ＨｃＪのいずれか一つ以上が良好ではない場合に粒界拡散後磁石の磁気特性を不可とした。
また、粒界拡散後磁石の表面積あたりの質量減少が３ｍｇ／ｃｍ２以下である場合に耐食性を可とした。粒界拡散後磁石の表面積あたりの質量減少が３ｍｇ／ｃｍ２超である場合に耐食性を不可とした。
また、本実施例ではＴｂ拡散によるＨｃＪの変化量をΔＨｃＪとした。すなわち、ΔＨｃＪ＝（粒界拡散後磁石のＨｃＪ）−（基材のＨｃＪ）である。ΔＨｃＪは表１、表３および表５に記載した。
表１および表２には、基材の組成を変化させた点以外は同条件で実施した実施例および比較例を記載した。特定の範囲内の組成を有する各実施例は全て磁気特性および耐食性が良好であった。これに対し、特定の範囲外の組成を有する各比較例は磁気特性または耐食性が良好ではなかった。さらに、ＴＲＥが大きすぎる比較例４は、ΔＨｃＪもＴｂ塗布量が同一である他の実施例と比較して小さくなった。
表３および表４には、基材の組成が同一であり、Ｔｂ塗布量を変化させた実施例を記載した。表３および表４より、Ｔｂ塗布量が大きいほどΔＨｃＪが大きくなり、拡散後のＨｋ／ＨｃＪが低下する傾向が見られた。なお、Ｔｂ塗布量を変化させても耐食性は良好に維持された。
表５および表６には、実施例３のＮｄの一部をＰｒに置換させた実施例を記載した。表５および表６より、Ｐｒの含有量が大きいほど室温でのＨｃＪが上昇するが１４７℃でのＨｃＪが低下する傾向が見られた。
また、表２、表４および表６に記載した粒界拡散後磁石について、電子プローブマイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）を用いてＴｂ濃度分布を測定した。その結果、粒界拡散後磁石は、Ｔｂの濃度分布が、粒界拡散後磁石の外側から内側に向かって低下する濃度分布であることを確認した。
１…Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石
Claims (8)
- ＲがＮｄ，Ｐｒ，ＤｙおよびＴｂから選択される１種以上を含む希土類元素であり、ＴがＦｅおよびＣｏであり、Ｂがホウ素であるＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石であって、
前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石は、さらにＺｒを含み、
前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石全体を１００質量％として、
Ｎｄ，Ｐｒ，ＤｙおよびＴｂの合計含有量が２９．５質量％〜３１．５質量％、
Ｃｏの含有量が０．３５質量％〜１．５０質量％、
Ｚｒの含有量が０．２１質量％〜０．８５質量％、
Ｂの含有量が０．９０質量％〜１．０２質量％であることを特徴とするＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石。 - 前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石は、さらにＣｕを含み、
Ｃｕの含有量が０．０２質量％〜０．３２質量％である請求項１に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石。 - 前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石は、さらにＭｎを含み、
Ｍｎの含有量が０．０２質量％〜０．１０質量％である請求項１または２に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石。 - 前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石は、さらにＡｌを含み、
Ａｌの含有量が０．０７質量％〜０．３５質量％である請求項１〜３のいずれかに記載のＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石。 - 前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石は、さらにＧａを含み、
Ｇａの含有量が０．０２質量％〜０．１５質量％である請求項１〜４のいずれかに記載のＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石。 - 前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石は重希土類元素を含み、
重希土類元素の含有量が１．０質量％以下である請求項１〜５のいずれかに記載のＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石。 - 重希土類元素を含まない請求項１〜５のいずれかに記載のＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石。
- 前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石は重希土類元素を含み、
磁石表面から内部に向かって低下する重希土類元素の濃度勾配を有する請求項１〜６のいずれかに記載のＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石。
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