JP2022052818A

JP2022052818A - Ｒ－ｔ－ｂ系焼結磁石の製造方法

Info

Publication number: JP2022052818A
Application number: JP2020159280A
Authority: JP
Inventors: 直之岡本; Naoyuki Okamoto
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 2020-09-24
Filing date: 2020-09-24
Publication date: 2022-04-05

Abstract

【課題】拡散源から焼結体に重希土類元素などを拡散する工程で敷き粉が不要になるＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石の製造方法を提供する。【解決手段】本開示のＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石の製造方法は、Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材を用意する工程と、重希土類元素ＲＨを含む合金の粉末から形成した拡散源粉末を用意する工程と、Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材の少なくとも上面および下面に拡散源粉末を接触させる工程と、拡散源粉末が接触した状態のＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材を支持板上に載置する工程と、支持板上に載置されたＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材に対して熱処理をして、拡散源粉末に含まれる重希土類元素ＲＨを拡散する拡散工程とを含み、支持板は、少なくとも上面側には、上面から順にＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＡｌ２Ｏ４、ＣａＡｌＯ３およびＮｄＡｌＯ３の群から選択された少なくとも１種の第１層と、７００℃以上で結晶化する長石を含む第２層とを備える。【選択図】図５

Description

本開示は、Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石の製造方法に関する。

Ｒ_２Ｆｅ_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、ＴはＦｅ又はＦｅとＣｏ）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）、電気自動車用（ＥＶ、ＨＶ、ＰＨＶなど）モータ、産業機器用モータなどの各種モータや家電製品等に使用されている。

Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石は、主としてＲ_２Ｆｅ_１４Ｂ型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いる。主相であるＲ_２Ｆｅ_１４Ｂ型化合物は高い飽和磁化と異方性磁界を持つ強磁性材料であり、Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石の特性の根幹をなしている。
Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石は、高温で固有保磁力Ｈ_ｃＪ（以下、単に「Ｈ_ｃＪ」という）が低下するため、不可逆熱減磁が起こる。不可逆熱減磁を回避するため、モータ用等に使用する場合、高温下でも高いＨ_ｃＪを維持することが要求されている。

Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石において、Ｒ_２Ｆｅ_１４Ｂ型化合物相中のＲの一部を重希土類元素ＲＨ（Ｄｙ、Ｔｂ等）で置換すると、Ｈ_ｃＪが向上することが知られている。高温で高いＨ_ｃＪを得るためには、Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石中に重希土類元素ＲＨを多く添加することが有効である。しかし、Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石において、Ｒとして軽希土類元素ＲＬ（Ｎｄ、Ｐｒ）を重希土類元素ＲＨで置換すると、Ｈ_ｃＪが向上する一方、残留磁束密度Ｂ_ｒ（以下、単に「Ｂ_ｒ」という）が低下してしまうという問題がある。また、重希土類元素ＲＨは希少資源である。これらの理由により重希土類元素ＲＨの使用量を削減することが求められている。

そこで、近年、より少ない重希土類元素ＲＨによってＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石のＨ_ｃＪを向上させるために、Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石表面にＴｂ、Ｄｙ等の重希土類元素ＲＨを供給し、粒界相を介して、重希土類元素ＲＨを磁石表面から磁石内部に拡散させることが提案されている。これにより、主相外殻部（粒界近傍）に重希土類元素ＲＨを多く分布させることができる。Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石のＨ_ｃＪ発生機構は核生成型（ニュークリエーション型）であるため、主相外殻部（粒界近傍）に重希土類元素ＲＨの薄いシェル層を分布させることにより、結晶粒全体の結晶磁気異方性が高められて、逆磁区の核生成が妨げられる結果、Ｈ_ｃＪが向上する。また、主相外殻部（粒界近傍）に重希土類元素ＲＨの薄いシェル層（ＲＨ濃化層）を分布させることにより、Ｂ_ｒの低下を抑制することができる。

特許文献１には、ＤｙおよびＴｂ等を含有する粉末を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により、この粉末からＤｙおよびＴｂ等を焼結磁石素材の内部に拡散させる方法が記載されている。

特開２００８－１４７６３４号公報

ＤｙおよびＴｂ等を含有する粉末をＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材の表面に存在させた状態で熱処理を行う拡散工程は、例えば、複数のＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材を載置した支持板を拡散用熱処理炉内に搬送し、支持板ごとＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材を加熱することによって実行され得る。このため、支持板は、拡散に必要な熱処理の温度（例えば７００℃以上）に耐える材料から形成される。具体的には、支持板の材料としては、モリブデンおよびステンレス鋼が使用されている。拡散のための熱処理中にＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材と支持板とが接触していると、Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材またはＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材に付着した粉末の一部が支持板に溶着し、Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材を支持板から持ち上げるときにＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材が破損する可能性がある。そのため、Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材と支持板との間には、両者の直接的な接触を避けるため、アルミナ粉末などの「敷き粉」が散布されている。

まず、図１から図３を参照して、アルミナ粉末などの「敷き粉」が散布されたＭｏ製支持板を使用することによって生じる課題を説明する。
図１は、Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材１０を載せたＭｏ製支持板２０を模式的に示す斜視図である。図２は、Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材１０とＭｏ製支持板２０との間に存在する敷き粉４０を示す断面図である。
図２に示されるように、Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材１０の表面には拡散源粉末３０が付着している。拡散工程では、拡散のための熱処理炉の中で例えば４５０℃以上１０００℃以下の温度に加熱されて拡散源粉末３０が溶融し、拡散源粉末３０に含有される元素がＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材１０の表面から内部に拡散する。敷き粉４０は、溶融した拡散源粉末３０がＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材１０とＭｏ製支持板２０との隙間に広がってＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材１０とＭｏ製支持板２０とを溶着することを防止する働きを担っている。

上述したように、拡散のための熱処理中にＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材１０とＭｏ製支持板２０とが直接に接触していると、Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材１０がＭｏ製支持板２０板に溶着し、Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材１０をＭｏ製支持板２０から持ち上げるときにＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材１０が破損する可能性がある。敷き粉４０は、このような溶着を抑制または防止する機能を果たす。
しかし、Ｍｏ製支持板などの支持板上に散布した敷き粉の一部は、製造工程の途中に空気中に浮遊したり、製造装置および搬送装置などの各種装置に付着したりして、コンタミネーションの発生要因となり得ることがわかった。それらは、装置の誤動作の原因となり、装置の稼働率が低下する恐れがあることがわかった。
さらに、次のような課題もある。
図３は、拡散工程が終了した後、Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材１０をＭｏ製支持板２０から持ち上げた状態を模式的に示す断面図である。図３に模式的に示されるように、Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材１０の表面には希土類元素Ｒを含む層３２が形成され、敷き粉４０の一部がＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材１０に付着する。一方、Ｍｏ製支持板２０上に残る敷き粉４０は、拡散源粉末３０が溶融した際に生じた合金溶融物によってＭｏ製支持板２０に固着する。このため、Ｍｏ製支持板２０の表面に対しては、拡散工程が終了するごとに、サンドブラストなどによるクリーニング処理を施す必要がある。敷き粉は、このような溶着を抑制または防止する機能を果たすため、Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石の製造歩留まりを向上させ得る。
このように、敷き粉を用いることなくＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材と支持板との溶着を抑制することが可能な支持板の開発が求められる。

本開示の実施形態は、上記の課題を解決することが可能な支持板を用いるＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石の製造方法を提供する。

本開示のＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石の製造方法は例示的な実施形態において、軽希土類元素ＲＬ（ＲＬはＮｄ、ＰｒおよびＣｅからなる群から選択された少なくとも１種）を主たる希土類元素Ｒとして含有するＲ２Ｆｅ１４Ｂ型化合物結晶粒を主相として有するＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材（ＴはＦｅ又はＦｅとＣｏ）を用意する工程と、重希土類元素ＲＨ（ＲＨはＴｂ、ＤｙおよびＨｏからなる群から選択された少なくとも１種）を含む合金の粉末を含む拡散源粉末を用意する工程と、前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材の少なくとも上面および下面に前記拡散源粉末を接触させる工程と、前記拡散源粉末が接触した状態のＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材を支持板上に載置する工程と、前記支持板上に載置されたＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材に対して熱処理をして、前記拡散源粉末に含まれる重希土類元素ＲＨを前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材の表面から内部に拡散させる拡散工程と、を含み、前記支持板は、少なくとも上面側には、上面から順にＭｇＯ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＭｇＡｌ_２Ｏ_４、ＣａＡｌＯ_３およびＮｄＡｌＯ_３の群から選択された少なくとも１種の第１層と、７００℃以上で結晶化する長石を含む第２層とを備える。

ある実施形態において、前記重希土類元素ＲＨを含む合金は、ＲＨ－Ｍ合金粉末（ＭはＮｄ、Ｐｒ、Ｃｅ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、およびＡｌからなる群から選択された少なくとも１種）である。

本開示によれば、Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材に対する溶着が抑制される支持板を用いるため、敷き粉を用いる必要がなくなり、コンタミネーションや装置不具合の発生を抑制しつつ、Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石を製造することが実現し得る。

図１は、Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材を載せたＭｏ製支持板を模式的に示す斜視図である。図２は、Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材とＭｏ製支持板との間に存在する敷き粉を示す断面図である。図３は、Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材をＭｏ製支持板から持ち上げた状態を模式的に示す断面図である。図４は、本実施形態におけるＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石の製造方法の工程を示すフローチャートである。図５は、本実施形態における支持板５０を模式的示す断面図である。図６Ａは、本実施形態においてＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材を載せた支持板を模式的に示す斜視図である。図６Ｂは、本実施形態において支持板を積層するための支持枠を模式的に示す斜視図である。図７は、本実施形態においてＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材を載せた支持板および支持枠を積層した状態を模式的に示す斜視図である。

以下、本開示の実施形態を説明する。
本開示の実施形態におけるＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石の製造方法は、図４のフローチャートに示されるように、
・Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材（ＴはＦｅ又はＦｅとＣｏ）を用意する工程（Ｓ１０）と、
・重希土類元素ＲＨ（ＲＨはＴｂ、ＤｙおよびＨｏからなる群から選択された少なくとも１種）を含む合金の粉末から形成した拡散源粉末を用意する工程（Ｓ２０）と、
・Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材の少なくとも上面および下面に拡散源粉末を接触させる工程（Ｓ３０）と、
・拡散源粉末が接触した状態のＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材を支持板上に載置する工程（Ｓ４０）と、
・支持板上に載置されたＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材に対して熱処理をして、拡散源粉末に含まれる重希土類元素ＲＨをＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材の表面から内部に拡散させる拡散工程（Ｓ５０）と、
を含む。

ここで、Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材は、軽希土類元素ＲＬ（ＲＬはＮｄ、ＰｒおよびＣｅからなる群から選択された少なくとも１種）を主たる希土類元素Ｒとして含有するＲ_２Ｆｅ_１４Ｂ型化合物結晶粒を主相として有する。具体的には、軽希土類元素ＲＬは希土類元素Ｒ全体のうち８０質量％以上である。また、本開示において、拡散工程前および拡散工程中のＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石を「Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材」と称し、拡散工程後のＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石を「Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石」と称する。

図５は、本実施形態における支持板５０を模式的示す断面図である。本開示のＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石の製造方法で重要な点は、図５に示す通り、支持板５０の少なくとも上面側（Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材が載置される上面側）には、上面から順にＭｇＯ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＭｇＡｌ_２Ｏ_４、ＣａＡｌＯ_３およびＮｄＡｌＯ_３の群から選択された少なくとも１種の第１層７０と、７００℃以上で結晶化する長石を含む第２層８０が形成されていることにある。本開示において、「７００℃以上で結晶化する長石を含む第２層」とは、７００℃以上に加熱することにより結晶化する長石を含む層のことをいい、例えばＳｒＡｌ_２Ｓｉ_２Ｏ_８＋Ａｌ_２Ｏ_３である。前記第２層８０は５０質量％以上が前記長石であることが好ましい。また、前記第１層７０は９５％以上がＭｇＯ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＭｇＡｌ_２Ｏ_４、ＣａＡｌＯ_３およびＮｄＡｌＯ_３の群から選択された少なくとも１種であることが好ましい。前記第１層７０の厚さは１μｍ以上５０μｍ以下、前記第２層８０の厚さは、１μｍ以上２００μｍ以下が好ましい。このような支持板５０を用いることにより、敷き粉を用いることなくＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材と支持板との溶着を抑制することが可能になる。

前記第１層７０および前記第２層８０を支持板５０の上面に形成させる方法は、例えば以下の様である。まず、Ｍｏ製基板９０上に、７００℃以上で結晶化する長石を含む第２層となるように組成を調整した粉末を公知のスクリーン印刷法により塗布する。具体的には、ブチルカルビトールアセテート溶媒に５ｍａｓｓ％エチルセルロース溶解したビークルを６０ｍａｓｓ％、所定粉末を４０ｍａｓｓ％として混錬したスラリーを印刷用のペーストとする。次に塗布した前記ペースト上に平均粒径５μｍのＡｌ_２Ｏ_３を公知のスクリーン印刷法により塗布する。スラリーは上記と同様な方法で作製する。なお、塗布方法はスクリーン印刷法に限定されない。スプレー法などその他の公知の塗布方法により行ってもよい。そして、Ｍｏ製基板９０上に塗布された前記ペーストおよびＡｌ_２Ｏ_３が塗布された支持板５０を不活性ガス中（例えばＮ２流気中）１０００℃で２時間加熱する熱処理を行うことにより、前記第１層および前記第２層を支持板５０の上面に形成させる。前記熱処理は、前記ペーストおよびＡｌ_２Ｏ_３のいずれもが塗布された状態で行う。これにより、Ｍｏ製基板９０とＡｌ_２Ｏ_３とを７００℃以上で結晶化する長石を含む第２層（例えばＳｒＡｌ_２Ｓｉ_２Ｏ_８＋Ａｌ_２Ｏ_３）を介して強固に密着させることができる。熱処理温度は７００℃以上１１００℃未満が好ましく、熱処理時間は、例えば１時間以上１０時間以下である。

上記の各工程について説明する前に、本実施形態における支持板の構成例について説明する。
＜支持板の構成例＞
図６Ａは、本実施形態においてＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材１０を載せた支持板５０を模式的に示す斜視図であり、図６Ｂは、本実施形態において支持板５０を積層するための支持枠６０を模式的に示す斜視図である。図７は、本実施形態においてＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材１０を載せた支持板５０および支持枠６０を積層した状態を模式的に示す斜視図である。

本開示の実施形態における支持板５０は、前述したように、少なくとも上面側には、上面から順にＭｇＯ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＭｇＡｌ_２Ｏ_４、ＣａＡｌＯ_３およびＮｄＡｌＯ_３の群から選択された少なくとも１種の第１層７０と、７００℃以上で結晶化する長石を含む第２層８０とが形成されている。ＭｇＯ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＭｇＡｌ_２Ｏ_４、ＣａＡｌＯ_３およびＮｄＡｌＯ_３は、Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材１０および拡散源粉末３０に含まれる金属元素との反応性が低く、化学的に安定である。そのため、ＭｇＯ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＭｇＡｌ_２Ｏ_４、ＣａＡｌＯ_３およびＮｄＡｌＯ_３の群から選択された少なくとも１種の第１層を支持板５０の上面に形成することによりＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材と支持板５０との溶着を抑制することが可能になる。しかし、第１層８０のみから支持板５０を形成させると基板９０（例えばＭｏ製基板）への密着強度が低く隙間が多いため、Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石に第１層７０が溶着したり、拡散源粉末が拡散のための熱処理中に溶融して形成される拡散溶融層が第１層７０に含浸して基板９０に到達して溶着したりしてしまう場合がある。このようなことを防止するために、基板９０の上面に第２層８０を形成させる。そして、基板９０と第1層７０とを第２層８０を介することにより強固に密着させることができる。第２層８０は、７００℃以上で結晶化する長石を含む。７００℃以上で結晶化する長石を含む層を第２層８０として用いることにより第２層８０を介して支持板５０の上面に強固に密着した第１層７０を形成させることができ、拡散溶融層が溶けだしても第２層８０が緻密な為に基板９０へ到達しない。これにより、Ａｌ粉末などの敷き粉を拡散熱処理の都度に準備することなくＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材と支持板との溶着を抑制することが可能となる。また、第２層８０の焼成時に結晶化温度以上で結晶化が完了しているため、拡散のための熱処理において、第２層８０のガラス－結晶化転移による体積変化は発生せず、基板９０と第２層８０のミスマッチは熱膨張差だけになるため、拡散温度での長時間あるいは、繰り返し使用での熱処理に耐えることができる。印刷膜を焼き付ける温度は、第２層８０が十分結晶化するように、７００℃以上である。また、高温側は、界面反応や雰囲気中の微量酸素などで酸化した基板９０の表面層による影響を発生させないように、酸化モリブデンが溶融変質する１１００℃未満が望ましい。第１層７０はいずれもＮｄと反応しにくい酸素と結合力の高い高融点材料であり、このプロセス中では粉同士で緻密化しないが、基板上で第２層を介して固着されていれば、拡散熱処理磁石試料を点接触で支持できれば役目を果たすため、第２層８０に固着させれば緻密化する必要はない。

図６Ａに示されるように、１枚の支持板５０に多数のＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材１０を載せるためには、Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材１０の総重量を支える十分な機械的強度を有することが望ましい。例えば、図６Ｂに示す支持枠６０を用いて、図７に示すようにＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材１０を積層する場合、支持板５０の撓み量を可能な限りに小さくすることが好ましい。支持板５０の許容され得る撓み量の最大値は、積層された状態で、支持板５０が下方に位置するＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材１０に接触しないように決定される。
以下、各工程の詳細な例を説明する。

＜Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材を用意する工程＞
軽希土類元素ＲＬ（ＲＬはＮｄ、ＰｒおよびＣｅからなる群から選択された少なくとも１種）を主たる希土類元素Ｒとして含有するＲ₂Ｆｅ₁₄Ｂ型化合物結晶粒を主相として有するＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材（ＴはＦｅ又はＦｅとＣｏ）１０を用意する。
Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材１０は公知のものが使用できる。例えば、以下の組成を有する。
希土類元素Ｒ：２７．５～３５．０質量％、
Ｂ（Ｂ（ボロン）の一部はＣ（カーボン）で置換されていてもよい）：０．８０～１．２０質量％、
Ｇａ：０～０．８質量％、
添加元素Ｍ（Ａｌ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｎｂからなる群から選択された少なくとも１種）：０～２質量％、
Ｔ（（ＴはＦｅ又はＦｅとＣｏ）及び不可避不純物：残部。

希土類元素Ｒは主として軽希土類元素ＲＬを含有するが、重希土類元素ＲＨ（ＲＨはＴｂ、ＤｙおよびＨｏからなる群から選択された少なくとも１種）を含有していてもよい。
上記組成のＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材は、公知の任意の製造方法によって製造される。Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材１０は焼結上がりでもよいし、切削加工や研磨加工が施されていてもよい。
また、Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材１０は、その厚さ方向の寸法が１ｍｍ以上５ｍｍ以下であることが好ましい。厚さ方向とは、例えば、磁石が矩形状で、４ｍｍ×４ｍｍ×２ｍｍの場合は、最小の寸法方向である２ｍｍの方向が厚さ方向となる。また、寸法が同じ場合、例えば、２ｍｍ×２ｍｍ×２ｍｍの場合は、２ｍｍが厚さ方向となる。厚さ方向の寸法が１ｍｍ未満になると強度不足によるひびや割れが発生する可能性があり、５ｍｍを超えると、Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材１０の中央部分にまで十分な重希土類元素ＲＨを拡散させることが困難になる可能性がある。また、必ずしも厚さ方向が磁化方向である必要はなく、厚さ方向と異なる方向が磁化方向であってもよい。

＜拡散源粉末を用意する工程＞
重希土類元素ＲＨ（ＲＨはＴｂ、ＤｙおよびＨｏからなる群から選択された少なくとも１種）を含む合金の粉末を含む拡散源粉末３０を用意する。
拡散源粉末３０は、例えばＲＨ－Ｍ合金粉末（ＭはＮｄ、Ｐｒ、Ｃｅ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、およびＡｌからなる群から選択された少なくとも１種）である。
ＲＨ－Ｍ合金粉末の作製方法は、特に限定されない。ロール急冷法によって合金薄帯を作製し、この合金薄帯を粉砕する方法で作製してもよいし、遠心アトマイズ法、回転電極法、ガスアトマイズ法、プラズマアトマイズ法などの公知のアトマイズ法で作製してもよい。鋳造法で作製したインゴットを粉砕してもよい。ＲＨ－Ｍ合金粉末の典型例は、ＤｙＦｅ合金粉末、ＤｙＡｌ合金粉末、ＤｙＣｕ合金粉末、ＴｂＦｅ合金粉末、ＴｂＡｌ合金粉末、ＴｂＣｕ合金粉末、ＤｙＦｅＣｕ合金粉末、ＴｂＣｕＡｌ合金粉末、ＴｂＮｄＣｕ合金粉末、ＤｙＮｄＣｕ合金粉末、ＴｂＮｄＰｒＣｕ合金粉末、ＴｂＮｄＣｅＰｒＣｕ合金粉末、ＴｂＮｄＧａ合金粉末、ＴｂＮｄＰｒＧａＣｕ合金粉末などである。また、ＲＨＭ合金粉末は、好ましくはＣｕを含む。Ｃｕを含むことにより、Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材１０の表層領域からさらに奥の領域（磁石の中央部分）にまで十分な重希土類元素ＲＨを拡散させることができる。ＲＨ－Ｍ合金粉末の粒度は、例えば５００μｍ以下であり、小さいものは１０μｍ以上である。

＜Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材１０の表面に拡散源粉末を接触させる工程＞
上記のＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材１０を用意した後、Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材１０の少なくも上面および下面に拡散源粉末３０を接触させる。なお、Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石の少なくとも上面および下面とは、支持板に載置したときに鉛直方向の下側になる下面および上側になる上面である。Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材１０の表面に拡散源粉末３０を接触させる方法は特に問わない。例えば、スプレー法、浸漬法、ディスペンサーにより、拡散源粉末３０をＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材１０の表面に塗布してもよい。また、Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材１０の表面に粘着剤を塗布し、粘着剤上に拡散源粉末３０を散布してもよい。

本実施形態では、粘着剤が塗布されたＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材１０を、流動させた拡散源粉末の中に浸漬させる方法、いわゆる流動浸漬法(fluidized bed coating process)を用いる。拡散源粉末を流動させる方法はどのような方法でも良い。例えば、下部に多孔質の隔壁を設けた容器に拡散源粉末を入れ、隔壁の下部から大気又は不活性ガスなどの気体に圧力をかけて容器内に注入し、その圧力又は気流で隔壁上方の拡散源粉末を浮かせてもよい。容器の内部で流動する拡散源粉末中に、粘着剤が塗布されたＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材１０を浸漬させる（配置または通過させる）ことにより、拡散源粉末をＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材１０に付着させることができる。粘着剤が塗布されたＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材１０を浸漬する時間は、例えば０．５～５．０秒程度である。流動浸漬法によれば、容器内に拡散源粉末が流動（撹拌）されるため、比較的大きい粉末粒子が偏って磁石表面に付着したり、逆に比較的小さい粉末粒子が隔たって磁石表面に付着したりすることが抑制される。そのため、より均一にＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材１０に拡散源粉末３０を付着させることができる。

＜Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材を支持板上に載置する工程＞
図７に示されるように、表面に拡散源粉末３０が付着した状態の複数のＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材１０を支持板５０に載置し、支持枠６０を介して積層する。支持板５０および支持枠６０の形状は、図示されている例に限定されない。量産性を高めるという観点から、支持板５０は、例えば縦１００ｍｍ×横５０ｍｍの矩形領域よりも広い領域（支持領域）の外側で支持枠６０によって下方から支持されていることが好ましい。支持領域のサイズは、支持板５０の厚さを例えば４ｍｍ以上にすれば、縦４００ｍｍ×横１５０ｍｍの矩形領域よりも拡大することができる。そのような構成を採用することにより、１層あたりに搭載可能なＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材１０の個数を十分に多くすることができる。一方、支持板５０は、このような広さで十分に小さな撓みを実現することが求められる。本開示の実施形態によれば、Ｍｏが有する耐熱性および強度により、上記のような広さを有する支持板５０であっても、比較的薄い厚さ（好ましくは３ｍｍ以下）で実現可能である。また、モリブデンやステンレス鋼製の板上に比較的薄いアルミナからなる支持板を載せ、拡散源粉末が付着した複数のＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材を載置してもよい。

＜拡散工程＞
上記のように支持板５０に搭載されたＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材１０に対して熱処理を行う。具体的には、４５０℃以上で、かつ、Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材１０の焼結温度以下の温度で、１時間以上加熱する熱処理を行う。この熱処理により、拡散源粉末３０に含まれる重希土類元素ＲＨをＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材１０の表面から内部に拡散させることができる。加熱温度が４５０℃未満であると、重希土類元素ＲＨを含む液相量が少なすぎてＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石の内部への拡散が不十分となり高いＨ_ｃＪを得ることが出来ない可能性がある。また、拡散のための熱処理温度が焼結温度を超えると、異常粒成長が発生し、Ｂ_ｒ及びＨ_ｃＪが大きく低下する可能性がある。拡散のための熱処理温度は、好ましくは８５０℃以上９５０℃以下であり、この温度範囲で拡散を行うことにより、より高いＨ_ｃＪを得ることができる。また、熱処理は、公知の熱処理装置を用いて行うことができる。

上述したように、加熱時間を１時間以上行うことにより、Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石の表層領域において、重希土類元素ＲＨを主相外殻部（粒界近傍）に拡散させることができ、磁石の表層領域からさらに奥の領域（磁石の中央部分）にまで重希土類元素ＲＨを拡散させることができる。これにより、Ｂ_ｒの低下を抑制しつつ高いＨ_ｃＪを有するＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石を得ることができる。
本開示の拡散工程における加熱時間は、Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材１０の温度が設定温度になった時（例えば設定温度が９２０℃の場合は９２０℃になった時）を開始点とし、設定温度よりも２０℃を超えて低くなった時（例えば設定温度が９２０℃の場合は９００℃未満になった時）を終了点とする。また、Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材１０の温度は、例えば、Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材１０に熱電対をとりつけることにより測定することができる。加熱時間は、好ましくは８時間以上４５時間以下であり、より好ましくは１０時間以上３６時間以下である。

拡散工程を行った後のＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石は、磁気特性を向上させることを目的とした第二の熱処理を行ってもよい。第二の熱処理における温度、時間などの条件は、焼結磁石の熱処理条件として公知の条件（例えば、５００℃で３時間以上）を採用することができる。また、最終的な磁石寸法の調整を研削などの機械加工等により行ってもよい。この場合、第二の熱処理の前に行っても、後に行ってもよい。第二の熱処理時には、支持板５０をそのまま使用してもよい。

本開示の実施形態によれば、上記の拡散工程を行っても、Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材１０と支持板５０との間における溶着が抑制または防止される。そして、敷き粉が不要になるため、前述した課題が解決される。

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系焼結磁石素材を用意する工程）
Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材がおよそ表１の符号１－Ａの組成となるように秤量しストリップキャスト法により鋳造し、厚み０．２～０．４ｍｍのフレーク状の原料合金を得た。得られたフレーク状の原料合金を水素粉砕した後、５５０℃まで真空中で加熱後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、潤滑剤としてステアリン酸亜鉛を粗粉砕粉１００質量％に対して０．０４質量％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が４μｍの微粉砕粉（合金粉末）を得た。なお、粒径Ｄ_５０は、気流分散法によるレーザー回折法で得られた体積中心値（体積基準メジアン径）である。

前記微粉砕粉に、潤滑剤としてステアリン酸亜鉛を微粉砕粉１００質量％に対して０．０５質量％添加、混合した後磁界中で成形し成形体を得た。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４時間焼結（焼結による緻密化が十分起こる温度を選定）し、Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材（Ｎｏ．１－Ａ）を複数個用意した。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。得られたＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材の成分の結果を表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。なお、焼結体の酸素量をガス融解－赤外線吸収法で測定した結果、０．１質量％前後であることを確認した。また、Ｎｏ．１－ＡのＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材を切断、切削加工し、４．４ｍｍ×１０．０ｍｍ×１１．０ｍｍの直方体（１０．０ｍｍ×１１．０ｍｍの面が配向方向と垂直な面、４．４ｍｍ方向が厚み方向であり、配向方向）とした。

（拡散源粉末を用意する工程）
表２のＮｏ．１－ａに示す組成の合金粉末をアトマイズ法により作製することにより、拡散源粉末を用意した。得られた拡散源粉末の粒度は１０６μｍ以下であった。

（Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材の少なくとも上面および下面に拡散源粉末を接触させる工程）
次に、表１のＮｏ．１－ＡのＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材表面全面に粘着剤を塗布した。塗布方法は、Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材をホットプレート上で６０℃に加熱後、スプレー法でＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材に粘着剤を塗布した。粘着剤としてＰＶＰ（ポリビニルピロリドン）を用いた。
次に、粘着剤を塗布したＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材（Ｎｏ．１－Ａ）に対して、表２のＮｏ．１－ａの拡散源粉末を付着させた。付着方法は、容器に拡散源粉末を広げ、容器内で拡散源粉末を、粘着剤が塗布されたＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材全面にまぶすように付着させた。

（拡散源粉末が接触した状態のＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材を支持板上に載置する工程）
サイズが１００ｍｍ×５０ｍ×２ｍｍのＭｏ製板を用意した。そしてＭｏ製基板上に、８００℃以上で結晶化する長石を含む層（本実施例ではＳｒＡｌ_２Ｓｉ_２Ｏ_８＋Ａｌ_２Ｏ_３ ^）となるようにＳｒＣＯ₃、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２を秤量、混合、８００℃で仮焼き後に粉砕し、１μｍ以下の粉末を作製した。また、ブチルカルビトールアセテート溶媒に５ｍａｓｓ％エチルセルロース溶解したビークルを６０ｍａｓｓ％、前記粉末を４０ｍａｓｓ％として混錬し印刷ペーストとし、公知のスクリーン印刷法により塗布した。塗布した厚みは２０umであった。塗布した前記ペースト上に平均粒径５μｍのＭｇＡｌ_２Ｏ_４粉末を前項と同じようにスラリー化して公知のスクリーン印刷法により塗布した。塗布した厚みは５μｍであった。Ｍｏ基板上に塗布された前記ペーストおよびＡｌ_２Ｏ_３が塗布された支持板をＮ_２流気中１０００℃で２時間加熱する熱処理を行うことにより、第１層（ＭｇＡｌ_２Ｏ_４）および第２層（ＳｒＡｌ_２Ｓｉ_２Ｏ_８＋Ａｌ_２Ｏ_３）を支持板の上面側に形成させた。熱処理後に第２層に溶着していない第1層の粉末を落とすために、純水中で超音波洗浄し、１２０℃で送風乾燥した。そして、第１層および第２層を備えた支持板上に拡散源粉末が接触した状態のＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材を１０個載置した。

（拡散工程）
管状流気炉を用いて、２００Ｐａに制御した減圧アルゴン中で、拡散源粉末（Ｎｏ．１－ａ）が接触した状態のＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材を、９００℃で８時間加熱する熱処理（拡散工程）を行った。更に拡散処理後のＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石に対し、５００℃で３時間加熱する第二の熱処理を行いＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石を得た。
熱処理後のＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石と支持板との溶着の有無を確認した所、溶着は確認されなかった。

１０・・・Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材、２０・・・Ｍｏ製支持板、３０・・・拡散源粉末、５０・・・支持板、５８・・・支持板の上面、５９・・・支持板の下面、６０・・・支持枠、７０・・・第１層、８０・・・第２層、９０・・・基板

Claims

軽希土類元素ＲＬ（ＲＬはＮｄ、ＰｒおよびＣｅからなる群から選択された少なくとも１種）を主たる希土類元素Ｒとして含有するＲ_２Ｆｅ_１４Ｂ型化合物結晶粒を主相として有するＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材（ＴはＦｅ又はＦｅとＣｏ）を用意する工程と、
重希土類元素ＲＨ（ＲＨはＴｂ、ＤｙおよびＨｏからなる群から選択された少なくとも１種）を含む合金の粉末を含む拡散源粉末を用意する工程と、
前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材の少なくとも上面および下面に前記拡散源粉末を接触させる工程と、
前記拡散源粉末が接触した状態のＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材を支持板上に載置する工程と、
前記支持板上に載置されたＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材に対して熱処理をして、前記拡散源粉末に含まれる重希土類元素ＲＨを前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石素材の表面から内部に拡散させる拡散工程と、
を含み、
前記支持板は、少なくとも上面側には、上面から順にＭｇＯ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＭｇＡｌ_２Ｏ_４、ＣａＡｌＯ_３およびＮｄＡｌＯ_３の群から選択された少なくとも１種の第１層と、７００℃以上で結晶化する長石を含む第２層とを備える、Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石の製造方法。
前記重希土類元素ＲＨを含む合金は、ＲＨ－Ｍ合金粉末（ＭはＮｄ、Ｐｒ、Ｃｅ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、およびＡｌからなる群から選択された少なくとも１種）である、請求項１のいずれかに記載のＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石の製造方法。