JP2023173696A - 希土類磁石及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高温での角形性を維持しつつ、着磁性に優れるＮｄ－Ｆｅ－Ｂ系希土類磁石及びその製造方法を提供する。【解決手段】本開示の希土類磁石１００は、Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ型の結晶構造を有する主相１０、及び前記主相１０の周囲に存在する粒界相２０を備えている。前記粒界相２０は、前記粒界相２０全体に対して、６０体積％以上の前記高Ｆｅ相３０を含有しており、かつ、前記高Ｆｅ相３０は、３３～６６質量％のＦｅを含有している。また、本開示の希土類磁石１００の製造方法は、磁性粉末を焼結して焼結体を得ること、及び前記焼結体を熱処理することを含み、前記焼結又は前記熱処理の少なくともいずれかで、前記粒界相２０中の前記高Ｆｅ相３０を、前記粒界相全体に対して、６０体積％以上にする。【選択図】図１Ｂ

Description

本開示は、希土類磁石及びその製造方法に関する。本開示は、特に、Ｎｄ－Ｆｅ－Ｂ系希土類磁石及びその製造方法に関する。

Ｎｄ－Ｆｅ－Ｂ系希土類磁石は、主相と、主相の周囲に存在する粒界相とを備える。主相は、Ｎｄ_２Ｆｅ_１４Ｂ型の結晶構造を有する硬磁性相である。この主相によって、高い残留磁化を得ることができる。そのため、Ｎｄ－Ｆｅ－Ｂ系希土類磁石は、モータに使用されることが多い。

Ｎｄ－Ｆｅ－Ｂ系希土類磁石等の永久磁石がモータに使用される場合、永久磁石は周期的に変化する外部磁場環境下に配置される。そのため、永久磁石は外部磁場の増加により減磁され得る。永久磁石をモータに使用する場合、外部磁場の増加に対して、可能な限り減磁しないことが要求される。外部磁場の増加に対する減磁の程度を示したものが減磁曲線であり、上述の要求を満足する減磁曲線は角形を有する。このことから、上述の要求を満足することを角形性に優れるという。

また、モータは、その動作中に発熱することから、モータに使用される永久磁石は、高温での角形性に優れることが要求される。なお、特に断りのない限り、本明細書において、磁気特性に関し、高温とは、１３０～２００℃を意味する。

このような永久磁石として、例えば、特許文献１には、Ｎｄ－Ｆｅ－Ｂ系希土類磁石の基材表面から、粒界相を通じて、Ｄｙ及び／又はＴｂを拡散浸透して、角形性を向上した永久磁石が開示されている。

特開２００９－１７０５４１号公報

角形性と保磁力との間には、密接な関係があり、角形性に優れる永久磁石は、高い保磁力を有する。上述したように、モータに使用される永久磁石は、高温での角形性に優れることが要求される。高温での角形性に優れる永久磁石は、高温での保磁力が高い。温度の上昇に伴って、保磁力は低下する。そのため、高温での角形性に優れる永久磁石、すなわち、モータに使用される永久磁石は、室温での保磁力が非常に高い。

モータの組み立てにおいては、着磁後の永久磁石をモータの内部に組み込んでもよいし、着磁前の永久磁石をモータに組み込んだ後、その永久磁石を着磁してもよい。いずれの場合にも、着磁は室温で行われる。上述したように、モータに使用される永久磁石は、室温での保磁力が非常に高いため、その着磁には、高い磁界が必要になる。

このことから、高温での角形性を維持しつつ、着磁性に優れる永久磁石、特に、Ｎｄ－Ｆｅ－Ｂ系希土類磁石が望まれている、という課題を、本発明者らは見出した。

本開示は、上記課題を解決するためになされたものである。本開示は、高温での角形性を維持しつつ、着磁性に優れるＮｄ－Ｆｅ－Ｂ系希土類磁石及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記目的を達成すべく、鋭意検討を重ね、本開示の希土類磁石及びその製造方法を完成させた。本開示の希土類磁石及びその製造方法は、次の態様を含む。
〈１〉Ｎｄ_２Ｆｅ_１４Ｂ型の結晶構造を有する主相、及び
前記主相の周囲に存在する粒界相
を備えており、
前記粒界相が、前記粒界相全体に対して、６０体積％以上の高Ｆｅ相を含有しており、かつ、
前記高Ｆｅ相が、３３～６６質量％のＦｅを含有している、
希土類磁石。
〈２〉前記主相の平均粒径が、１．０～１０．０μｍである、〈１〉項に記載の希土類磁石。
〈３〉前記主相及び前記粒界相の少なくともいずれかが、Ｇａを含有している、〈１〉又は〈２〉項に記載の希土類磁石。
〈４〉前記主相及び前記粒界相の少なくともいずれかが、Ｌａを含有している、〈１〉～〈３〉項のいずれか一項に記載の希土類磁石。
〈５〉〈１〉項に記載の希土類磁石の製造方法であって、
Ｎｄ_２Ｆｅ_１４Ｂ型の結晶構造を有する主相と前記主相の周囲に存在する粒界相とを有する磁性粉末を準備すること、
前記磁性粉末を焼結して、焼結体を得ること、
前記焼結体を熱処理すること、
を含み、
前記焼結又は前記熱処理の少なくともいずれかで、前記粒界相中の前記高Ｆｅ相を、前記粒界相全体に対して、６０体積％以上にする、
希土類磁石の製造方法。
〈６〉前記主相の平均粒径が、１．０～１０．０μｍである、〈５〉項に記載の希土類磁石の製造方法。
〈７〉前記主相及び前記粒界相の少なくともいずれかが、Ｇａを含有している、〈５〉又は〈６〉項に記載の希土類磁石の製造方法。
〈８〉前記主相及び前記粒界相の少なくともいずれかが、Ｌａを含有している、〈５〉～〈７〉項のいずれか一項に記載の希土類磁石の製造方法。

本開示によれば、粒界相中の高Ｆｅ相の含有割合を、粒界相全体に対して、所定の範囲にすることによって、高温での角形性を維持しつつ、着磁性に優れるＮｄ－Ｆｅ－Ｂ系希土類磁石及びその製造方法を提供することができる。

図１Ａは、本開示の希土類磁石の組織を模式的に示す説明図である。 図１Ｂは、図１Ａの破線で示した部分を拡大した説明図である。 図２は、ストリップキャスト法に用いる冷却装置を模式的に示す説明図である。 図３は、各試料について、高Ｆｅ相の含有割合と温度係数βの関係を示すグラフである。 図４は、各試料について、角形比（２３℃）と温度係数βの関係を示すグラフである。 図５は、各試料について、角形比（２３℃）／角形比（１５０℃）と温度係数βの関係を示すグラフである。 図６は、実施例１の試料のＳＥＭ像である。 図７は、図６のＳＥＭ像に関し、Ｆｅについての面分析結果を示すマッピング図である。 図８は、図７のマッピング図に関し、主相、高Ｆｅ相、及び低Ｆｅ相それぞれの面積割合を示すグラフである。 図９は、実施例３の試料についてのＢ－Ｈ曲線及びＪ－Ｈ曲線を示すグラフである。

以下、本開示の希土類磁石及びその製造方法の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態は、本開示の希土類磁石及びその製造方法を限定するものではない。

理論に拘束されないが、本開示の希土類磁石が、高温での角形性を維持しつつ、着磁性に優れる理由に関し、本発明者らが得た知見について、図面を用いて説明する。図１Ａは、本開示の希土類磁石の組織を模式的に示す説明図である。図１Ｂは、図１Ａの破線で示した部分を拡大した説明図である。

Ｎｄ－Ｆｅ－Ｂ系希土類磁石は、Ｎｄ_２Ｆｅ_１４Ｂの理論組成（Ｎｄが１１．８原子％、Ｆｅが８２．３原子％、Ｂが５．９原子％）よりもＮｄを多く含有した溶湯を凝固することによって、Ｎｄ_２Ｆｅ_１４Ｂ型の結晶構造を有する相を安定して得ることができる。Ｎｄ_２Ｆｅ_１４Ｂ型の結晶構造とは、２モルのＮｄ、１４モルＦｅ、１モルのＢで構成される硬磁性相である。Ｎｄ_２Ｆｅ_１４Ｂ型の結晶構造中において、硬磁性相を維持できれば、Ｎｄの一部が、Ｎｄ以外の希土類元素で置換されていてもよく、また、Ｆｅの一部が、希土類元素及びＦｅ以外の金属元素で置換されていてもよい。以下の説明で、Ｎｄ_２Ｆｅ_１４Ｂの理論組成よりもＮｄを多く含有した溶湯を「Ｎｄリッチ溶湯」、そして、Ｎｄ_２Ｆｅ_１４Ｂ型の結晶構造を有する相を「Ｎｄ_２Ｆｅ_１４Ｂ相」ということがある。

Ｎｄリッチ溶湯を凝固させると、主相と主相の周囲に存在する粒界相を備える鋳塊（薄帯及び／又は薄片等を含む）が得られる。主相は、Ｎｄ_２Ｆｅ_１４Ｂ相であり、Ｎｄ_２Ｆｅ_１４Ｂ相は、Ｎｄリッチ溶湯の凝固の初期に形成される。Ｎｄ_２Ｆｅ_１４Ｂ相が形成された後の残液から粒界相は形成されるため、粒界相中には種々の組成の相が混在し、粒界相全体としては、その組成は、Ｎｄ_２Ｆｅ_１４Ｂ相よりもＮｄを多く含有する。本開示の希土類磁石は、このようにして得られた鋳塊を粉砕して得た磁性粉末を焼結（粒界相の一部が液相になる液相焼結を含む）し、その焼結体をさらに熱処理して得られる。

本開示の希土類磁石１００は、図１Ａ及び図１Ｂに示した、主相１０及び粒界相２０を備えている。主相１０及び粒界相２０は、焼結及び熱処理前の磁性粉末の主相及び粒界相に由来する。Ｎｄ_２Ｆｅ_１４Ｂ相の大きさは、Ｎｄリッチ溶湯の凝固速度に依存する。Ｎｄリッチ溶解を、Ｎｄ－Ｆｅ－Ｂ系希土類磁石（永久磁石）の大きさに冷却及び凝固させたのでは、Ｎｄ_２Ｆｅ_１４Ｂ相が粗大になり、Ｎｄ－Ｆｅ－Ｂ系希土類磁石（永久磁石）として機能しない。そのため、Ｎｄリッチ溶湯を冷却及び凝固させて薄帯及び／又は薄片を得ることによって、Ｎｄ_２Ｆｅ_１４Ｂ相が粗大になることを回避する。そして、薄帯及び／又は薄片を粉砕した磁性粉末を、所望の大きさに焼結することによって、Ｎｄ－Ｆｅ－Ｂ系希土類磁石（永久磁石）を得ることができる。

焼結体が、Ｎｄ－Ｆｅ－Ｂ系希土類磁石（永久磁石）として機能しても、焼結体が、所望の磁気特性、特に、保磁力及び角形性等を有しているとは限らない。これは、Ｎｄ_２Ｆｅ_１４Ｂ相の周囲に存在する粒界相が、磁気特性、特に、保磁力及び角形性等に、大きな影響を及ぼすためである。なお、本明細書において、角形性は角形比で評価し、角形比はＨ_ｋ／Ｈ_ｃで表される。Ｈ_ｃは保磁力、Ｈ_ｋは１０％減磁時の磁界である。１０％減磁時の磁界とは、残留磁化（印加磁界が０ｋＡ／ｍのときの磁界）よりも磁化が１０％低下したときの、ヒステリシス曲線の第二象限（減磁曲線）の磁界を意味する。

本開示の希土類磁石１００は、図１Ａ及び図１Ｂに示したように、主相１０（Ｎｄ_２Ｆｅ_１４Ｂ相）及び粒界相２０を備えている。粒界相２０は、全体として、主相１０よりもＮｄを多く含有するが、粒界相２０には、種々の組成の相が混在している。そして、本開示の希土類磁石１００では、粒界相２０中に、粒界相２０全体に対して、６０体積％以上の高Ｆｅ相３０を含有している。高Ｆｅ相３０は、高Ｆｅ相３０内で、３３～６６質量％以上のＦｅを含有する。そして、粒界相２０中に、６０体積％以上の高Ｆｅ相３０が存在することによって、高温での角形性の低下を実質的に問題のない範囲に抑制することができると同時に、温度の上昇に伴う保磁力の低下を抑制することができる。

従来の希土類磁石は、温度の上昇に伴って保磁力が低下することから、従来の希土類磁石が角形性に優れると、室温での保磁力が非常に高くなり、着磁性に劣っていた。しかし、本開示の希土類磁石１００では、粒界相２０中の高Ｆｅ相３０の含有割合が６０体積％以上であるため、温度の上昇に伴う保磁力の低下を抑制されており、高温での角形性の低下を実質的に問題ない範囲に抑制しても、室温での保磁力が過剰に高くならない。その結果、本開示の希土類磁石１００は、高温での角形性を維持しつつ、着磁性に優れることを、本発明者らは知見した。なお、本明細書において、着磁性は、温度係数βで評価する。温度係数βは次式で求められ、温度係数βの絶対値が小さい方が、温度の上昇に伴う保磁力の低下を抑制できており、着磁性に優れる。
温度係数β（％／℃）＝〔｛（Ｈ_ｃ２－Ｈ_ｃ１））／Ｈ_ｃ１｝／（１５０℃－２３℃）〕×１００
ただし、Ｈ_ｃ１は２３℃での保磁力であり、Ｈ_ｃ２は１５０℃での保磁力である。

これらの知見に基づく、本開示の希土類磁石及びその製造方法の構成要件を次に説明する。

《希土類磁石》
まず、本開示の希土類磁石の構成要件について説明する。

図１Ａに示したように、本開示の希土類磁石１００は、主相１０及び粒界相２０を備える。以下、本開示の希土類磁石１００の主相１０及び粒界相２０について説明する。

〈主相〉
主相１０は、Ｎｄ_２Ｆｅ_１４Ｂ型の結晶構造を有する。Ｎｄ_２Ｆｅ_１４Ｂ「型」としたのは、硬磁性相を維持できれば、主相１０中（結晶構造中）で、Ｎｄの一部が、Ｎｄ以外の一種以上の希土類元素で置換されていてもよく、また、Ｆｅの一部が、希土類元素及びＦｅ以外の一種以上の金属元素で置換されていてもよいためである。また、硬磁性相を維持できれば、主相１０は、Ｎｄ（上述の置換可能な元素を含む）、Ｆｅ（上述の置換可能な元素を含む）、及びＢ以外の元素を、侵入型で含み得るためである。

例えば、主相１０中のＮｄの一部が、Ｐｒ及び／又はＬａで置換されていてもよい。希土類元素の中で、ＰｒはＮｄと性質が非常に類似しているため、主相中のＮｄの一部がＰｒで置換されていても、同様の磁気特性を得やすい。主相中のＮｄの一部がＬａで置換されている場合の磁気特性については後述する。

また、例えば、主相１０中のＦｅの一部が、Ｃｏ、Ｇａ、Ｚｒ、Ｃｕ、及びＡｌからなる群より選ばれる一種以上の元素で置換されていてもよい。

主相１０中のＦｅの一部が、Ｃｏで置換されていると、キュリー温度の上昇によって、高温での残留磁化が向上するが、角形性が低下する。主相１０のＮｄの一部がＬａで置換されていると、角形性が向上する。このことから、主相１０中のＦｅの一部が、Ｃｏで置換されており、かつ、主相１０中のＮｄの一部が、Ｌａで置換されていると、高温での角形性を維持することに寄与し、好都合である。また、Ｎｄと比較して、Ｌａは安価であるため、製造原価の低減にも有利である。

理論に拘束されないが、Ｎｄ－Ｆｅ－Ｂ系希土類磁石が、Ｇａ、Ｚｒ、Ｃｕ、及びＡｌからなる群より選ばれる一種以上の元素を含有するとき、これらの元素は、主として、粒界相２０中のＦｅの一部と置換されるが、主相１０中のＦｅの一部とも置換され得る。これらの元素が、粒界相２０中のＦｅの一部と置換されることによって向上する特性等については、「〈粒界相〉」で説明する。

主相１０の平均粒径は、１．０～１０．０μｍであることが好ましい。本開示の希土類磁石１００は、磁性粉末を１０００～１１００℃で焼結し、その焼結体を４５０～９００℃で熱処理して得られる。主相１０の平均粒径が１．０μｍ以上であれば、焼結及び熱処理時に主相１０が粗大化して、硬磁性相として機能しなくなることを回避できる。この観点からは、主相１０の平均粒径は、１．０μｍ超、１．１μｍ以上、１．２μｍ以上、１．３μｍ以上、１．４μｍ以上、１．５μｍ以上、２．０μｍ以上、３．０μｍ以上であってもよい。一方、主相１０の平均粒径が１０．０μｍ以下であれば、角形性、残留磁化、及び保磁力の低下を抑制することができる。この観点からは、主相１０の平均粒径は、９．０μｍ以下、８．０μｍ以下、７．０μｍ以下、６．５μｍ以下、５．０μｍ以下、４．５μｍ以下、４．０μｍ以下、３．６μｍ以下、３．４μｍ以下、又は３．２μｍ以下であってもよい。主相１０の平均粒径が１．０～１０．０μｍであれば、焼結及び熱処理の前後で、主相の平均粒径は、実質的に同程度であると考えてよい。

主相１０の「平均粒径」は、次のようにして求められる。走査型電子顕微鏡像又は透過型電子顕微鏡像で、磁化容易軸の垂直方向から観察した一定領域を規定し、この一定領域内に存在する主相１０に対して磁化容易軸と垂直方向に複数の線を引き、主相１０の粒子内で交わった点と点の距離から主相１０の径（長さ）を算出する（切断法）。主相１０の断面が円に近い場合は、投影面積円相当径で換算する。主相１０の断面が長方形に近い場合は、直方体近似で換算する。このようにして得られた径（長さ）の分布（粒度分布）のＤ_５０の値が、平均粒径である。

本開示の希土類磁石１００は、Ｎｄリッチ溶湯を用いて得られることから、主相１０の含有割合は、本開示の希土類磁石１００全体に対して、８０体積％以上、８３体積％以上、又は８５体積％であってよく、９５体積％以下、９３体積％以下、又は９０体積％以下であってよい。本開示の希土類磁石１００全体に対する、主相１０の含有割合（体積％）（以下、単に「主相１０の含有割合（体積％）」ということがある。）は、次の算出式を用いて求めることができる。算出式中の、「主相１０の面積比」、「高Ｆｅ相の面積比」、及び「低Ｆｅ相の面積比」は、本開示の希土類磁石１００の面分析結果から得られ、これらの詳細については、「〈粒界相〉」で説明する。

主相１０の含有割合（体積％）＝〔（主相１０の面積比）／｛（主相１０の面積比）＋（高Ｆｅ相の面積比）＋（低Ｆｅ相の面積比）｝〕×１００

〈粒界相〉
図１Ａに示したように、粒界相２０は、主相１０の周囲に存在する。また、図１Ｂに示したように、粒界相２０は、種々の相を含む。粒界相２０全体としては、粒界相２０は、主相１０（Ｎｄ_２Ｆｅ_１４Ｂ相）よりも多くのＮｄを含有するため、粒界相２０中で、α－Ｆｅ相の形成が、実用上問題とならない程度に低減されている。

粒界相２０は、粒界相２０全体に対して、６０体積％以上、７０体積％以上、８０体積％以上の高Ｆｅ相３０を含有する。高Ｆｅ相３０は、３３質量％以上、４０質量％以上、又は４５質量％以上、かつ、６６質量％以下、６０質量％以下、５５質量％以下、又は５０質量％以下のＦｅを含有する。これにより、本開示の希土類磁石１００は、高温での角形性を維持しつつ、着磁性に優れる。理論に拘束されないが、これは、粒界相２０中で、硬磁性相が、実質的に存在しなくなり、室温での保磁力が低下するためであると考えられる。「実施的に」とは、粒界相２０中で、硬磁性相が存在しないか、存在したとしても、本開示の希土類磁石１００の磁気特性に与える影響を無視できる程度に微量に存在しているだけであることを意味する。

粒界相２０中の全てが高Ｆｅ相３０（１００体積％）であってもよいが、高Ｆｅ相３０の存在割合が、６０体積％以上、７０体積％以上、又は８０体積％以上を満たす限り、高Ｆｅ相３０の存在割合は、９５体積％以下、９０体積％以下、又は８５体積％以下であってもよい。

粒界相２０全体に対する、高Ｆｅ相３０の含有割合（体積％）（以下、単に「高Ｆｅ相３０の含有割合（体積％）」ということがある。）は、次のようにして求められる。

本開示の希土類磁石１００を、Ｆｅについて面分析（マッピング）する。面分析には、例えば、ＥＰＭＡ等を用いることができる。そして、その面分析結果から、主相１０、高Ｆｅ相３０、及びそれ以外の相それぞれの面積比を求める。それ以外の相は、図１Ｂに示したように、低Ｆｅ相４０であると考えてよい。低Ｆｅ相４０は、粒界相２０相中に存在し、かつ、高Ｆｅ相３０よりも、Ｆｅの含有割合が低い相、すなわち、０質量％超、３３質量％未満のＦｅを含有する相である。である。上述したように、本開示の希土類磁石１００は、Ｎｄリッチ溶湯を用いて得られるため、α－Ｆｅ相は、形成されないか、形成されたとしても微量である。また、高Ｆｅ相３０よりも、Ｆｅの含有割合が高い相は、形成されないか、形成されたとしても微量である。すなわち、粒界相２０は、高Ｆｅ相３０と低Ｆｅ相４０の合計であると近似することができる。このことから、Ｆｅについての面分析結果において、主相１０、高Ｆｅ相３０、及び低Ｆｅ相４０それぞれの面積比の合計は１であると近似することができる。また、各相の面積比は、各相の体積比と近似できる。そのため、高Ｆｅ相３０の含有割合（体積％）は、次の算出式を用いて求めることができる。

高Ｆｅ相３０の含有割合（体積％）＝〔（高Ｆｅ相３０の面積比）／｛（高Ｆｅ相の面積比）＋（低Ｆｅ相の面積比）｝〕×１００

本開示の希土類磁石１００においては、主相１０のＮｄの一部が、Ｎｄ以外の希土類元素で置換されていてもよく、また、主相１０のＦｅの一部が、希土類元素及びＦｅ以外の金属元素で置換されていてもよい。このような主相１０を得るためには、Ｎｄの一部が、Ｎｄ以外の希土類元素で置換されており、Ｆｅの一部が、希土類元素及びＦｅ以外の金属元素で置換されているＮｄリッチ溶湯を用いる。粒界相２０は、主相１０が形成された後の残液から形成される。このことから、粒界相２０のＮｄの一部が、Ｎｄ以外の希土類元素で置換されていてもよく、また、粒界相２０のＦｅの一部が、希土類元素及びＦｅ以外の金属元素で置換されていてもよい。

例えば、Ｎｄの一部が、Ｐｒ及び／又はＬａで置換されているＮｄリッチ溶湯を用いると、粒界相２０中のＮｄの一部は、Ｐｒ及び／又はＬａで置換される。

また、例えば、Ｆｅの一部が、Ｃｏ、Ｇａ、Ｚｒ、Ｃｕ、及びＡｌからなる群より選ばれる一種以上の元素で置換されているＮｄリッチ溶解を用いると、粒界相２０のＦｅの一部は、Ｃｏ、Ｇａ、Ｚｒ、Ｃｕ、及びＡｌからなる群より選ばれる一種以上の元素で置換される。特に、Ｇａ、Ｚｒ、Ｃｕ、及びＡｌからなる群より選ばれる一種以上の元素は、主相１０のＦｅの一部とも置換されるが、主として、粒界相２０中のＦｅの一部と置換される。

上述したように、本開示の希土類磁石１００の粒界相２０は、６０体積％以上の高Ｆｅ相３０を含有し、それ以外の低Ｆｅ相４０を含有し得る。理論に拘束されないが、高Ｆｅ相３０と低Ｆｅ相４０の両方に、均一にＧａが分散することによって、高Ｆｅ相３０が形成され易くなると考えられる。これは、高Ｆｅ相３０中にＧａが過度に偏析すると、高Ｆｅ相３０中のＦｅがＧａによって置換され、高Ｆｅ相３０の含有割合が低下するためと考えられる。

理論に拘束されないが、粒界相２０中にＺｒが存在すると、ＺｒＢ_２が形成され、それにより、高Ｆｅ相３０が形成され易くなる。

粒界相２０中のＦｅの一部が、Ｃｕ、Ａｌ、及び／又はＣｏで置換されていると、磁気特性を実質的に低下させることなく耐食性及び／又は保磁力を向上させることができる。

〈全体組成〉
主相及び粒界相が上述した要件を満たしていれば、本開示の希土類磁石の全体組成に特に制限はないが、本開示の希土類磁石の全体組成は、典型的には、次のとおりである。なお、本開示の希土類磁石の全体組成とは、主相及び粒界相等のすべてを合わせた組成を意味する。

本開示の希土類磁石のモル比での全体組成は、例えば、式（Ｎｄ_{（１－ｘ）}Ｒ^１ _ｘ）_ｙ（Ｆｅ_{（１－ｚ）}Ｃｏ_ｚ）_{（１００－ｙ－ｗ－ｖ）}Ｂ_ｗＭ^１ _ｖで表すことができる。本式は、質量比では、（Ｎｄ_{（１－ａ）}Ｒ^１ _ａ）_ｂ（Ｆｅ_{（１－ｃ）}Ｃｏ_ｃ）_{（１００－ｂ－ｄ－ｅ）}Ｂ_ｄＭ^１ _ｅで表すことができる。Ｒ^１は、Ｎｄ以外の一種以上の希土類元素である。Ｍ^１は、希土類元素、Ｆｅ、及びＣｏ以外の一種以上の金属元素、並びに不可避的不純物元素である。Ｎｄはネオジム、Ｆｅは鉄、Ｃｏはコバルト、そして、Ｂはホウ素である。

本開示の希土類磁石の全体組成をモル比で表す式では、Ｎｄ及びＲ^１の合計含有割合がｙ原子％、Ｆｅ及びＣｏの合計含有割合が（１００－ｙ－ｗ-ｖ）原子％、Ｂの含有割合がｗ原子％、そして、Ｍ^１の含有割合がｖ原子％であることを示している。本開示の希土類磁石の全体組成を質量比で表す式では、Ｎｄ及びＲ^１の合計含有割合がｂ質量％、Ｆｅ及びＣｏの合計含有割合が（１００－ｂ－ｄ－ｅ）質量％、Ｂの含有割合がｄ質量％、そして、Ｍ^１の含有割合がｅ質量％であることを示している。

上式において、Ｎｄ_{（１－ｘ）}Ｒ^１ _ｘは、Ｎｄ及びＲ^１の合計に対して、モル比で、（１－ｘ）のＮｄが存在し、ｘのＲ^１が存在していることを意味する。同様に、上式において、Ｆｅ_{（１－ｚ）}Ｃｏ_ｚは、Ｆｅ及びＣｏの合計に対して、モル比で、（１－ｚ）のＦｅが存在し、ｚのＣｏが存在していることを意味する。上式において、Ｎｄ_{（１－ａ）}Ｒ^１ _ａは、Ｎｄ及びＲ^１の合計に対して、質量比で、（１－ａ）のＮｄが存在し、ａのＲ^１が存在していることを意味する。同様に、上式において、Ｆｅ_{（１－ｃ）}Ｃｏ_ｃは、Ｆｅ及びＣｏの合計に対して、質量比で、（１－ｃ）のＦｅが存在し、ｃのＣｏが存在していることを意味する。

本明細書において、特に断りがない限り、希土類元素は、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕの１７元素である。このうち、特に断りがない限り、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、及びＬｕは、重希土類元素である。なお、Ｓｃはスカンジウム、Ｙはイットリウム、Ｌａはランタン、Ｃｅはセリウム、Ｐｒはプラセオジム、Ｎｄはネオジム、Ｐｍはプロメチウム、Ｓｍはサマリウム、Ｅｕはユウロビウム、Ｇｄはガドリニウム、Ｔｂはテルビウム、Ｄｙはジスプロシウム、Ｈｏはホルミウム、Ｅｒはエルビウム、Ｔｍはツリウム、Ｙｂはイッテルビウム、そして、Ｌｕはルテチウムである。

Ｒ^１は、主相及び粒界相の少なくともいずれかで、Ｎｄの一部と置換している、Ｎｄ以外の一種以上の希土類元素である。Ｒ^１のモル比ｘは、０以上、０．１００以上、又は０．１５０以上であってよく、０．４００以下、０．３００以下、又は０．２００以下であってよい。ｘが０であるとは、本開示の希土類磁石の希土類元素が、実質的に、全てがＮｄであることを意味する。「実質的に」とは、原材料の都合等で、希土類元素として、Ｎｄ以外の希土類元素を微量に含有してもよいことを意味する。ｘが、上述した範囲であれば、本開示の希土類磁石及びその製造方法の効果に実用的に問題となるような悪影響を及ぼさない。Ｒ^１が複数の元素である場合、それらの元素それぞれのモル比の合計が、ｘの範囲内であってよい。全体組成を質量比で表したとき、同様の理由で、Ｒ^１の質量比ａは、０以上、０．１００以上、又は０．１５０以上であってよく、０．４００以下、０．３００以下、又は０．２００以下であってよい。

Ｒ^１は、例えば、Ｐｒ及びＬａであってよい。Ｎｄの一部がＰｒ及びＬａで置換されたときの磁気特性等は、「〈主相〉」及び「〈粒界相〉」で述べたとおりである。

Ｒ^１がＰｒである場合には、ｘは、０．１００以上、０．１５０以上、又は０．１９０以上であってよく、０．３００以下、０．２５０以下、０．２２０以下、０．２１０以下、又は０．２００以下であってよい。ｘが、この範囲であると、ｘが０であるとき、すなわち、希土類時元素が実質的に全てＮｄである場合と、実用的に同一の磁気特性が得られる。全体組成を質量比で表したとき、同様の理由で、ａは、０．１００以上、０．１５０以上、又は０．１９０以上であってよく、０．３００以下、０．２５０以下、０．２２０以下、０．２１０以下、又は０．２００以下であってよい。

Ｒ^１がＬａである場合には、ｘは、０．０５０以上、０．０７０以上、又は０．０９０以上であってよく、０．１１０以下、０．１００以下、又は０．０９９以下であってよい。ｘが、この範囲であり、かつ、Ｆｅの一部がＣｏで置換されていると、「〈主相〉」で説明したように、高温での角形性の維持に寄与して好都合である。全体組成を質量比で表したとき、同様の理由で、ａは、０．０５０以上、０．０７０以上、又は０．０９０以上であってよく、０．１１０以下、０．１００以下、又は０．０９９以下であってよい。

ＮｄとＲ^１の合計含有割合ｙは、１２．０以上、１３．０以上、１４．０以上、又は１５．０以上であってよく、１７．０以下、１６．０以下、又は１５．５以下であってよい。ｙが、このような範囲であると、α－Ｆｅ相の形成を低減することができ、かつ、粒界相が過剰に形成されることを回避することができる。全体組成を質量比で表したとき、同様の理由で、ＮｄとＲ^１の合計含有割合ｂは、２５．７以上、２７．８以上、２９．９以上、又は３２．１以上であってよく、３６．４以下、３４．２以下、又は３３．２以下であってよい。

Ｆｅは、主相（Ｎｄ_２Ｆｅ_１４Ｂ相）を構成する主要元素である。主相を構成しないＦｅは、粒界相に存在する。主相及び粒界相の少なくともいずれかのＦｅの一部は、Ｃｏで置換されていてもよい。Ｃｏの含有割合ｚは、０以上、０．０１０以上、０．０１３以上、０．０１５以上、０．０２０以上、又は０．０３０以上であってよく、０．３００以下、０．２００以下、０．１００以下、０．０５０以下、０．０４０以下、又は０．０３５以下であってよい。Ｃｏの含有割合ｚが、この範囲であると、高温での残留磁化を向上することができる。全体組成を質量比で表したとき、同様の理由で、Ｃｏの含有割合ｃは、０以上、０．０１０以上、０．０１３以上、０．０１５以上、０．０２０以上、又は０．０３０以上であってよく、０．３００以下、０．２００以下、０．１００以下、０．０５０以下、０．０４０以下、又は０．０３５以下であってよい。特に、Ｃｏの含有割合ｚは、０．０１０以上、０．０１３以上、０．０１５以上、０．０２０以上、又は０．０３０以上であってよく、０．０５０以下、０．０４０以下、又は０．０３５以下であってよい。この場合、Ｎｄの一部がＬａで置換されていると、「〈主相〉」で説明したように、高温での角形性の維持に寄与して好都合である。全体組成を質量比で表したとき、同様の理由で、Ｃｏの含有割合ｃは、０．０１０以上、０．０１３以上、０．０１５以上、０．０２０以上、又は０．０３０以上であってよく、０．０５０以下、０．０４０以下、又は０．０３５以下であってよい。

Ｃｏの含有割合ｚが０であるとは、Ｆｅの一部が、Ｃｏで実質的に置換されていないことを意味する。「実質的に」とは、不可避的不純物元素として、微量のＣｏの含有を許容することを意味する。本明細書において、特に断りのない限り、不可避的不純物元素とは、原材料に含まれる不純物元素、あるいは、製造工程で混入してしまう不純物元素等、その含有を回避することができない、あるいは、回避するためには著しい製造コストの上昇を招くような不純物元素のことをいう。また、不可避的不純物元素には、同様の理由で、本開示の希土類磁石に含有し得る、Ｎｄ及びＲ^１以外の希土類元素を含む。

ＦｅとＣｏの合計含有割合は、（１００－ｙ－ｗ－ｖ）で表される、すなわち、ＦｅとＣｏの合計含有割合は、Ｎｄ、Ｒ^１、Ｂ、及びＭ^１の残部である。これにより、α－Ｆｅ相及び／又はα－（Ｆｅ、Ｃｏ）相の形成が、実用的に問題のない程度に低減することができ、かつ、粒界相が過剰に形成されることを回避することができる。α－（Ｆｅ、Ｃｏ）相とは、α－Ｆｅ相のＦｅの一部がＣｏで置換されている相を意味する。本明細書において、特に断りのない限り、単純に「α－Ｆｅ相」と表記した場合には、α－Ｆｅ相には、α－（Ｆｅ、Ｃｏ）相を含み得るものとする。全体組成を質量比で表したとき、同様の理由で、ＦｅとＣｏの合計含有割合は、（１００－ｂ－ｄ－ｅ）で表される。

Ｂは、主相（Ｎｄ_２Ｆｅ_１４Ｂ相）を構成し、主相及び粒界相の存在割合に影響を与える。また、粒界相中の高Ｆｅ相の含有割合にも影響を与える。

Ｂの含有割合ｗが、４．５以上、４．６以上、４．７以上、４．８以上、４．９以上、又は５．０以上であれば、α－Ｆｅ相の形成を、実用的に問題のない程度に低減し易い。Ｂの含有割合ｗが、６．０以下、５．９以下、５．８以下、５．７以下、５．６以下、５．５以下、５．４以下、５．３以下、５．２以下、又は５．１以下であれば、粒界相中に、高Ｆｅ相を形成し易い。全体組成を質量比で表したとき、同様の理由で、Ｂの含有割合ｄは、０．７１以上、０．７２以上、０．７４以上、０．７５以上、０．７７以上、又は０．７８以上であってよく、０．９４以下、０．９３以下、０．９１以下、０．８９以下、０．８８以下、０．８６以下、０．８５以下、０．８３以下、０．８２以下、又は０．８０以下であってよい。

Ｍ^１は、希土類元素及びＦｅ以外の一種以上の金属元素、並びに不可避的不純物元素である。Ｍ^１の含有割合ｖは、０以上、０超、０．０１以上、０．０５以上、０．１以上、０．２以上、０．５以上、０．８以上、１．０以上、１．３以上、又は１．５以上であってよく、５．０以下、４．０以下、３．０以下、２．０以下、１．９以下、１．８以下、１．７以下、又は１．６以下であってよい。Ｍ^１の含有割合ｖが、この範囲であれば、本開示の希土類磁石及びその製造方法の効果に実用的に問題となるような悪影響を及ぼさない。全体組成を質量比で表したとき、同様の理由で、Ｍ^１の含有割合ｅは、０以上、０超、０．０１以上、０．０５以上、０．１以上、０．２以上、０．５以上、０．８以上、１．０以上、１．３以上、又は１．５以上であってよく、５．０以下、４．０以下、３．０以下、２．０以下、１．９以下、１．８以下、１．７以下、又は１．６以下であってよい。Ｍ^１が複数の元素である場合、その合計がｖの範囲である。Ｍ^１の含有割合ｖが０であるとは、本開示の希土類磁石が、Ｍ^１を全く含有しないことを意味するが、不可避的不純物を考慮すると、ｖは、実用的には、０超、０．０１以上、又は０．０５以上である。全体組成を質量比で表したとき、同様の理由で、Ｍ^１の含有割合ｅは、０超、０．０１以上、又は０．０５以上である。

Ｍ^１がＧａである場合には、ｖは、０．７以上、０．８以上、又は０．９以上であってよく、１．２以下、１．１以下、又は１．０以下であってよい。ｖが、この範囲であると、「〈粒界相〉」で説明したように、高Ｆｅ相が形成され易くなる。全体組成を質量比で表したとき、同様の理由で、ｅは、０．７以上、０．８以上、又は０．９以上であってよく、１．２以下、１．１以下、又は１．０以下であってよい。

Ｍ^１がＺｒである場合には、ｖは、０．１以上、０．２以上、又は０．３以上であってよく、０．６以下、０．５以下、又は０．４以下であってよい。ｖが、この範囲であると、「〈粒界相〉」で説明したように、高Ｆｅ相が形成されやすくなる。全体組成を質量比で表したとき、同様の理由で、ｅは、０．１以上、０．２以上、又は０．３以上であってよく、０．６以下、０．５以下、又は０．４以下であってよい。

Ｍ^１がＣｕである場合には、ｖは、０．１以上、０．３以上、又は０．５以上であってよく、１．０以下、０．９以下、０．８以下、０．７以下、又は０．６以下であってよい。ｖが、この範囲であると、「〈粒界相〉」で説明したように、磁気特性を実質的に低下させることなく、耐食性及び／又は保磁力を向上させることができる。全体組成を質量比で表したとき、同様の理由で、ｅは、０．１以上、０．３以上、又は０．５以上であってよく、１．０以下、０．９以下、０．８以下、０．７以下、又は０．６以下であってよい。

Ｍ^１がＡｌである場合には、ｖは、０．１以上、０．３以上、又は０．５以上であってよく、１．０以下、０．９以下、０．８以下、０．７以下、又は０．６以下であってよい。ｖが、この範囲であると、「〈粒界相〉」で説明したように、磁気特性を実質的に低下させることなく、耐食性及び／又は保磁力を向上させることができる。全体組成を質量比で表したとき、同様の理由で、ｅは、０．０５以上、０．１５以上、又は０．２５以上であってよく、０．５０以下、０．４５以下、０．４０以下、０．３５以下、又は０．３０以下であってよい。

なお、Ｍ^１が複数元素を含む場合、例えば、Ｍ^１がＧａ及びＺｒを含む場合には、本開示の希土類磁石の全体組成の式の「Ｍ^１ _ｖ」について、例えば、「Ｍ^２ _ｓＧａ_ｔＺｒ_ｕ（Ｍ^２はＧａ及びＺｒ以外のＭ^１であり、かつ、ｖ＝ｓ＋ｔ＋ｕ、０．７≦ｔ≦１．０、及び０．１≦ｕ≦０．４を満たす。）」と表すことができる。また、Ｍ^２は、「希土類元素、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｇａ、Ｚｒ以外の一種以上の金属元素、並びに不可避的不純物元素」と表すことができる。これに関し、質量比で表すと、「Ｍ^１ _ｅ」について、例えば、「Ｍ^２ _ｆＧａ_ｇＺｒ_ｈ（Ｍ^２はＧａ及びＺｒ以外のＭ^１であり、かつ、ｅ＝ｆ＋ｇ＋ｈ、０．７≦ｇ≦１．０、及び０．１≦ｈ≦０．４を満たす。）」と表すことができる。

《製造方法》
次に、本開示の希土類磁石の製造方法について説明する。

本開示の希土類磁石が、「《希土類磁石》」で説明した主相及び粒界相を備えることができれば、その製造方法に特に制限はなく、周知の製造方法を適用することができる。

本開示の希土類磁石の製造方法では、例えば、磁性粉末準備、焼結、及び熱処理の各工程を含む。以下、各工程について説明する。

〈磁性粉末準備〉
磁性粉末を準備する。得られた磁性粉末が、Ｎｄ_２Ｆｅ_１４Ｂ型の結晶構造を有する主相、及び主相の周囲に存在する粒界相を備えていれば、特に制限はなく、周知の製造方法を適用することができる。

上述したように、主相の平均粒径は１．０～１０．０μｍであることが好ましいため、磁性粉末の製造方法としては、本開示の希土類磁石の全体組成と実質的に同一の溶湯を準備し、その溶湯を急冷して、薄帯及び／又は薄片を得ることが好ましい。本開示の希土類磁石の全体組成が、例えば、式（Ｎｄ_{（１－ｘ）}Ｒ^１ _ｘ）_ｙ（Ｆｅ_{（１－ｚ）}Ｃｏ_ｚ）_{（１００－ｙ－ｗ－ｖ）}Ｂ_ｗＭ^１ _ｖで表される場合には、式（Ｎｄ_{（１－ｘ）}Ｒ^１ _ｘ）_ｙ（Ｆｅ_{（１－ｚ）}Ｃｏ_ｚ）_{（１００－ｙ－ｗ－ｖ）}Ｂ_ｗＭ^１ _ｖで表される溶湯を準備する。製造工程中で減耗することがある元素については、その減耗分を見込んでおいてもよい。

平均粒径が１．０～１０．０μｍの主相を得るためには、溶湯の冷却速度は、１℃／秒、５℃／秒以上、１×１０℃／秒以上、５×１０℃／秒以上、又は１×１０^２℃／秒以上であってよく、１×１０^４℃／秒以下、５×１０^３℃／秒以下、１×１０^３℃／秒以下、５℃×１０^２℃／秒以下であってよい。

溶湯を上述の速度で冷却する方法としては、例えば、ブックモールドを用いる方法、ストリップキャスト法等が挙げられる。上述の冷却速度を安定して得られ、かつ大量の溶湯を連続的に冷却することができる観点からは、ストリップキャスト法が好ましい。

ブックモールドは、平板状のキャビティを有する鋳造用金型である。キャビティの厚さは、上述の冷却速度が得られるように適宜決定すればよい。キャビティの厚さは、例えば、０．５ｍｍ以上、１ｍｍ以上、２ｍｍ以上、３ｍｍ以上、４ｍｍ以上、又は５ｍｍ以上であってよく、２０ｍｍ以下、１５ｍｍ以下、１０ｍｍ以下、９ｍｍ以下、８ｍｍ以下、７ｍｍ以下、又は６ｍｍ以下であってよい。

次にストリップキャスト法について、図面を用いて説明する。図２は、ストリップキャスト法に用いる冷却装置を模式的に示す説明図である。

冷却装置７０は、溶解炉７１、タンディッシュ７３、及び冷却ロール７４を備える。溶解炉７１において原材料が溶解され、上述の組成を有する溶湯７２が準備される。溶湯７２はタンディッシュ７３に一定の供給量で供給される。タンディッシュ７３に供給された溶湯７２は、タンディッシュ７３の端部から自重によって冷却ロール７４に供給される。

タンディッシュ７３は、セラミックス等で構成され、溶解炉７１から所定の流量で連続的に供給される溶湯７２を一時的に貯湯し、冷却ロール７４への溶湯７２の流れを整流することができる。また、タンディッシュ７３は、冷却ロール７４に達する直前の溶湯７２の温度を調整する機能をも有する。

冷却ロール７４は、銅やクロムなどの熱伝導性の高い材料から形成されており、冷却ロール７４の表面は、高温の溶湯との浸食を防止するため、クロムメッキ等が施される。冷却ロール７４は、図示していない駆動装置により、所定の回転速度で矢印方向に回転することができる。

上述の冷却速度を得るためには、冷却ロール７４の周速は、０．５ｍ／ｓ以上、１．０ｍ／ｓ以上、又は１．５ｍ／ｓ以上であってよく、３．０ｍ／ｓ以下、２．５ｍ／ｓ以下、又は２．０ｍ／ｓ以下であってよい。

タンディッシュ７３の端部から冷却ロール７４に供給されるときの溶湯の温度は、１３５０℃以上、１４００℃以上、又は１４５０℃以上であってよく、１６００℃以下、１５５０℃以下、又は１５００℃以下であってよい。

冷却ロール７４の外周上で冷却され、凝固された溶湯７２は、磁性合金７５となって冷却ロール７４から剥離し、回収装置（図示しない）で回収される。磁性合金７５の形態は、薄帯又は薄片が典型的である。ストリップキャスト法を用いて溶湯を冷却する際の雰囲気は、溶湯の酸化等を防止するため、不活性ガス雰囲気が好ましい。不活性ガス雰囲気には、窒素ガス雰囲気を含む。

上述のようにして得られた薄帯又は薄片を粉砕し、磁性粉末を得る。粉砕の方法は特に限定されないが、例えば、薄帯又は薄片を粗粉砕した後、ジェットミル及び／又はカッターミル等で、さらに粉砕する方法等が挙げられる。粗粉砕の方法としては、例えば、ハンマミルを用いる方法、並びに薄帯及び／又は薄片を水素脆化粉砕する方法等が挙げられる。これらの方法を組み合わせてもよい。

粉砕後の磁性粉末の粒径は、磁性粉末を焼結することができれば特に限定されない。磁性粉末の粒径は、例えば、Ｄ_５０で、１μｍ以上、２μｍ以上、３μｍ以上、４μｍ以上、５μｍ以上、又は１０μｍ以上であってよく、１００μｍ以下、９０μｍ以下、８０μｍ以下、７０μｍ以下、６０μｍ以下、５０μｍ以下、４０μｍ以下、３０μｍ以下、又は２０μｍ以下であってよい。

〈焼結〉
磁性粉末を焼結して、焼結体を得る。無加圧で焼結して、焼結体の密度を高めるため、長時間にわたり、高温で焼結する。焼結温度は、１０００℃以上、１０１０℃以上、１０３０℃以上、又は１０５０℃以上であってよく、１１００℃以下、１０９０℃以下、又は１０７０℃以下であってよい。焼結時間は、例えば、１時間以上、２時間以上、３時間以上、又は４時間以上であってよく、２４時間以下、１８時間以下、１２時間以下、又は６時間以下であってよい。焼結中の磁性粉末の酸化を抑制するため、焼結雰囲気は、不活性ガス雰囲気が好ましい。不活性ガス雰囲気には、窒素ガス雰囲気を含む。

磁性粉末の焼結に際しては、焼結前に予め磁性粉末を圧粉し、その圧粉体を焼結してもよいし、圧粉体を形成せず、磁性粉末のまま、焼結してもよい。いずれの場合でも、焼結前に、磁性粉末に磁場を印加して、磁性粉末を磁気的に配向させておくことが好ましい。磁性粉末の配向により、本開示の希土類磁石の残留磁化を向上することができる。磁性粉末に磁場を印加して圧粉体を形成し、その圧粉体を焼結する場合には、例えば、磁性粉末に磁場を印加しつつ、その磁性粉末を圧粉し、その圧粉体を焼結する。磁性粉末に磁場を印加し、圧粉体を形成せず、磁性粉末のまま焼結する場合には、例えば、容器に磁性粉末を装入し、磁場を印加した後、その容器ごと、磁性粉末を焼結する。

焼結前に予め磁性粉末を圧粉しておく場合には、焼結体の密度が一層向上するため、本開示の希土類磁石の残留磁化が一層向上する。圧粉体を形成せず、磁性粉末のまま焼結する場合には、上述の高Ｆｅ相を形成し易くなり、好ましい。理論に拘束されないが、磁性粉末のまま焼結することにより、本開示の希土類磁石の製造工程内で、磁性粉末に歪が負荷されることがないため、焼結中及び後続する熱処理中の少なくともいずれかで、組成変化し易く、高Ｆｅ相を形成し易くなると考えられる。

圧粉する場合の成形圧力は、例えば、５０ＭＰａ以上、１００ＭＰａ以上、２００ＭＰａ以上、又は３００ＭＰａ以上であってよく、１０００ＭＰａ以下、８００ＭＰ以下、又は６００ＭＰａ以下であってよい。圧粉しない場合には、印加する磁場は、０．１Ｔ以上、０．５Ｔ以上、１．０Ｔ以上、１．５Ｔ以上、又は２．０Ｔ以上であってよく、１０．０Ｔ以下、８．０Ｔ以下、６．０Ｔ以下、又は４．０Ｔ以下であってよい。

〈熱処理〉
焼結体を熱処理する。焼結体を熱処理することにより、上述の高Ｆｅ相を形成し易くする。

熱処理条件は、例えば、焼結体を、低温処理温度で保持する。低温処理温度は、例えば、４５０以上、４７０以上、５００℃以上、又は５２０℃以上であってよく、６００℃以下、５８０℃以下、５５０℃以下、又は５４０℃以下であってよい。低温処理温度での焼結体の保持時間は、例えば、１０分以上、２０分以上、３０分以上、４０分以上、又は５０分以上であってよく、３００分以下、２５０分以下、２００分以下、１８０分以下、１６０分以下、１４０分以下、１２０分以下、１００分以下、８０分以下、又は６０分以下であってよい。低温処理を終了した焼結体は、低温処理温度から室温まで冷却してよい。冷却速度に特に制限はない。

焼結体を低温処理温度で保持する前に、焼結体を高温処理温度で保持してもよい。高温保持温度は、例えば、７５０℃以上、７７０℃以上、又は８００℃以上であってよく、９５０℃以下、９００℃以下、又は８５０℃以下であってよい。高温処理温度での焼結体の保持時間は、例えば、１０分以上、２０分以上、３０分以上、４０分以上、又は５０分以上であってよく、３００分以下、２５０分以下、２００分以下、１８０分以下、１６０分以下、１４０分以下、１２０分以下、１００分以下、８０分以下、又は６０分以下であってよい。高温保持温度から低温保持温度までの冷却速度に、特に制限はないが、冷却速度は、０．０１℃／分以上、０．１℃／分以上、又は０．５℃／分以上であってよく、５．０℃／分以下、４．０℃／分以下、３．０℃／分以下、２．０℃／分以下、１．０℃／分以下、０．９℃／分以下、０．８℃／分以下、０．７℃／分以下、又は０．６℃／分以下であってよい。

低温処理温度で保持し、室温まで冷却した後、再度、低温処理温度で保持し、室温まで冷却することを複数回行ってもよい。

熱処理中の焼結体の酸化を抑制するため、熱処理雰囲気は、不活性ガス雰囲気が好ましい。不活性ガス雰囲気には、窒素ガス雰囲気を含む。

〈変形〉
これまで説明してきたこと以外でも、本開示の希土類磁石及びその製造方法は、特許請求の範囲に記載した内容の範囲内で種々の変形を加えることができる。例えば、本開示の希土類磁石は、その内部に、重希土類元素、特にＤｙ及び／又はＴｂが拡散浸透されていてもよい。これにより、着磁性が若干低下するものの、高温での角形性を向上することができる。

重希土類元素が拡散浸透されている場合、本開示の希土類磁石の全体組成は、式（Ｎｄ_{（１－ｘ）}Ｒ^１ _ｘ）_ｙ（Ｆｅ_{（１－ｚ）}Ｃｏ_ｚ）_{（１００－ｙ－ｗ－ｖ）}Ｂ_ｗＭ^１ _ｖ・（Ｒ^２ _{（１－ｐ）}Ｍ^２ _ｐ）_ｑで表すことができる。（Ｎｄ_{（１－ｘ）}Ｒ^１ _ｘ）_ｙ（Ｆｅ_{（１－ｚ）}Ｃｏ_ｚ）_{（１００－ｙ－ｗ－ｖ）}Ｂ_ｗＭ^１ _ｖは、拡散浸透前の前駆体の組成を表す。Ｒ^２ _{（１－ｐ）}Ｍ_ｐは、重希土類元素の拡散浸透に用いる改質材の組成を表す。式（Ｎｄ_{（１－ｘ）}Ｒ^１ _ｘ）_ｙ（Ｆｅ_{（１－ｚ）}Ｃｏ_ｚ）_{（１００－ｙ－ｗ－ｖ）}Ｂ_ｗＭ^１ _ｖ・（Ｒ^２ _{（１－ｐ）}Ｍ^２ _ｐ）_ｑにおいては、１００モルの前駆体に、ｐモルの改質材を拡散浸透することを意味する。

Ｒ^２は拡散浸透する重希土類元素である。Ｍ^２は、Ｒ^２と合金化する希土類元素以外の金属元素及び不可避的不純物元素である。上述したように、不可避的不純物元素とは、原材料に含まれる不純物元素、あるいは、製造工程で混入してしまう不純物元素等、その含有を回避することができない、あるいは、回避するためには著しい製造コストの上昇を招くような不純物元素のことを意味し、不可避的不純物元素には、同様の理由で、改質材に含有し得る、Ｒ^２以外の希土類元素を含む。ｐは、０以上、０．１０以上、又は０．２０以上であってよく、０．４０以下、０．３５以下、又は０．３０以下であってよい。ｐが０である場合とは、Ｒ^２が合金化していないことを意味する。

Ｒ^２の拡散浸透方法は、周知の方法を用いることができる。ｐが０である場合には、拡散浸透方法として、例えば、気相法を用いることができる。ｐが０以外、すなわち、Ｒ^２がＭと合金化している場合には、前駆体に改質材を接触させて加熱し、改質材の融液を拡散浸透する方法等が挙げられる。

以下、本開示の希土類磁石及びその製造方法を実施例及び比較例により、さらに具体的に説明する。なお、本開示の希土類磁石及びその製造方法は、以下の実施例で用いた条件に限定されるものではない。

《試料の準備》
次の手順で、実施例１～３及び比較例１の試料を準備した。

〈実施例１～３の試料の準備〉
表１に示す組成のストリップキャスト材（薄帯）を準備した。このストリップキャスト材を水素脆化で粉砕し、磁性粉末を得た。なお、表１の組成は、モル比で、次のように表すことができる。実施例１は、（Ｎｄ_{０．７８２}Ｐｒ_{０．２１８}）_１５．１（Ｆｅ_{０．９８７}Ｃｏ_{０．０１３}）_７８．１Ｂ_５．１Ｚｒ_０．２Ｇａ_０．８Ｃｕ_０．５Ａｌ_０．２である。実施例２は、（Ｎｄ_{０．７４３}Ｐｒ_{０．２０４}Ｌａ_{０．０５３}）_１５．２（Ｆｅ_{０．９８７}Ｃｏ_{０．０１３}）_７７．９Ｂ_５．１Ｚｒ_０．２Ｇａ_０．８Ｃｕ_０．６Ａｌ_０．２である。実施例３は、（Ｎｄ_{０．７０９}Ｐｒ_{０．１９２}Ｌａ_{０．０９９}）_１５．１（Ｆｅ_{０．９８７}Ｃｏ_{０．０１３}）_７８．０Ｂ_５．１Ｚｒ_０．２Ｇａ_０．８Ｃｕ_０．６Ａｌ_０．２である。質量比では、実施例１は、（Ｎｄ_{０．７８６}Ｐｒ_{０．２１４}）_３２．３（Ｆｅ_{０．９８６}Ｃｏ_{０．０１４}）_６５．２Ｂ_０．８Ｚｒ_０．３Ｇａ_０．８Ｃｕ_０．５Ａｌ_０．１である。実施例２は、（Ｎｄ_{０．７４３}Ｐｒ_{０．２０４}Ｌａ_{０．０５３}）_３２．５（Ｆｅ_{０．９８６}Ｃｏ_{０．０１４}）_６４．９Ｂ_０．８Ｚｒ_０．３Ｇａ_０．８Ｃｕ_０．６Ａｌ_０．１である。実施例３は、（Ｎｄ_{０．７０９}Ｐｒ_{０．１９２}Ｌａ_{０．０９９}）_３２．３（Ｆｅ_{０．９８６}Ｃｏ_{０．０１４}）_６５．１Ｂ_０．８Ｚｒ_０．３Ｇａ_０．８Ｃｕ_０．６Ａｌ_０．１である。

実施例１～３それぞれの磁性粉末に磁場を印加し、そのまま、圧粉体を形成せずに、焼結した。印加した磁場は、４Ｔであった。焼結温度は１０００～１０６０℃であり、焼結時間は３時間であった。そして、焼結体を熱処理した。高温処理温度は８００℃であり、高温保持時間は３０分であった。また、低温処理温度は５２０～５４０であり、低温保持温度は３０分であった。

〈比較例１〉
ストリップキャスト材（薄帯）の組成が表１であること、磁性粉末の焼結に際し、磁性粉末に磁場を印加しつつ、予め圧粉し、その圧粉体を１０３０℃で焼結したこと、そして、その焼結体を高温処理温度で熱処理せず、低温処理温度で熱処理したこと以外、実施例１～３と同様に、比較例１の試料を準備した。印加した磁場は、２Ｔであった。圧粉時の圧力は５０ＭＰａであった。低温処理温度は４８０℃であり、低温保持時間は１時間であった。なお、表１において、比較例１の組成は、モル比で、（Ｎｄ_{０．７５９}Ｐｒ_{０．２４１}）_１５．３（Ｆｅ_{０．９８７}Ｃｏ_{０．０１３}）_７８．１Ｂ_５．１Ｇａ_０．５Ｃｕ_０．１Ａｌ_０．９で表すことができる。質量比では、（Ｎｄ_{０．７５９}Ｐｒ_{０．２４１}）_３２．９（Ｆｅ_{０．９８６}Ｃｏ_{０．０１４}）_６５．３Ｂ_０．８Ｇａ_０．５Ｃｕ_０．１Ａｌ_０．４で表すことができる。

《評価》
ＢＨトレーサを用いて、各試料の磁気特性を２３℃及び１５０℃で測定した。また、各試料の主相の平均粒径を測定した。また、実施例１の試料に関し、ＳＥＭ観察し、ＥＰＭＡを用いて、Ｆｅについて面分析（マッピング）した。

結果を表１に示す。図３は、各試料について、高Ｆｅ相の含有割合と温度係数βの関係を示すグラフである。図４は、各試料について、２３℃での角形比と温度係数βの関係を示すグラフである。図５は、各試料について、角形比（２３℃）／角形比（１５０℃）と温度係数βの関係を示すグラフである。図６は、実施例１の試料のＳＥＭ像を示す。図７は、図６のＳＥＭ像に関し、Ｆｅについての面分析結果を示すマッピング図である。図８は、図７のマッピング図に関し、主相、高Ｆｅ相、及び低Ｆｅ相それぞれの面積割合を示すグラフである。図９は、実施例３の試料についてのＢ－Ｈ曲線及びＪ－Ｈ曲線を示すグラフである。

表１及び図３～８、特に表１及び図３から、実施例１～３の試料では、１５０℃での角形比が８５％以上であり、実用上問題ない範囲に維持できている。そして、実施例１～３の試料では、温度係数βの絶対値が小さく、着磁性に優れることが理解できる。また、図９から、温度の上昇に伴って、角形性が回復していることが理解できる。一方、比較例１の試料については、１５０℃での角形比が９０％以上であるが、温度係数βの絶対値が大きく、着磁性に劣ることが理解できる。

以上の結果から、本開示の希土類磁石及びその製造方法の効果を確認できた。

１０ 主相
２０ 粒界相
３０ 高Ｆｅ相
４０ 低Ｆｅ相
７０ 冷却装置
７１ 溶解炉
７２ 溶湯
７３ タンディッシュ
７４ 冷却ロール
７５ 磁性合金
１００ 本開示の希土類磁石

Claims (8)

1. Ｎｄ_２Ｆｅ_１４Ｂ型の結晶構造を有する主相、及び
   前記主相の周囲に存在する粒界相
   を備えており、
   前記粒界相が、前記粒界相全体に対して、６０体積％以上の高Ｆｅ相を含有しており、かつ、
   前記高Ｆｅ相が、３３～６６質量％のＦｅを含有している、
   希土類磁石。
2. 前記主相の平均粒径が、１．０～１０．０μｍである、請求項１に記載の希土類磁石。
3. 前記主相及び前記粒界相の少なくともいずれかが、Ｇａを含有している、請求項１又は２に記載の希土類磁石。
4. 前記主相及び前記粒界相の少なくともいずれかが、Ｌａを含有している、請求項１～３のいずれか一項に記載の希土類磁石。
5. 請求項１に記載の希土類磁石の製造方法であって、
   Ｎｄ_２Ｆｅ_１４Ｂ型の結晶構造を有する主相と前記主相の周囲に存在する粒界相とを有する磁性粉末を準備すること、
   前記磁性粉末を焼結して、焼結体を得ること、
   前記焼結体を熱処理すること、
   を含み、
   前記焼結又は前記熱処理の少なくともいずれかで、前記粒界相中の前記高Ｆｅ相を、前記粒界相全体に対して、６０体積％以上にする、
   希土類磁石の製造方法。
6. 前記主相の平均粒径が、１．０～１０．０μｍである、請求項５に記載の希土類磁石の製造方法。
7. 前記主相及び前記粒界相の少なくともいずれかが、Ｇａを含有している、請求項５又は６に記載の希土類磁石の製造方法。
8. 前記主相及び前記粒界相の少なくともいずれかが、Ｌａを含有している、請求項５～７のいずれか一項に記載の希土類磁石の製造方法。

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