JP2024084734A - 超マイクロサイズの高性能なネオジム鉄ボロン系焼結磁石及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】超マイクロサイズの高性能なネオジム鉄ボロン系焼結磁石及びその製造方法を提供する。【解決手段】本発明によるネオジム鉄ボロン系焼結磁石は、以下の元素からなる。Ｒ：その質量含有量が２６％～３０％であり、Ｆｅ：その質量含有量が６０％以上であり、Ｂ：その質量含有量が０％～１．５％であり、Ｍ：その質量含有量が０％～３％であり、Ｓｉ：その質量含有量が０．０５％～０．２％である。本発明は、ネオジム鉄ボロン系粉末の製粉プロセスにＭ’Ｓｉ合金粉末及び／又はＭ’ＳｉＦｅ合金粉末を添加することにより、微小キャビティ内の粉末落下メカニズムを最適化し、ビレットの焼結前の初期充填密度の均一性を向上させ、多段階段及び振動圧力を結合して緻密に均一化する焼結プロセスにより、均一にニアネットシェイプに造形するネオジム鉄ボロン系永久磁石を形成する。【選択図】図１

Description

発明の詳細な説明

本願は、２０２２年１２月１３日に中国国家知識産権局に提出された、特許出願番号が２０２２１１６０１２９８．２であり、発明名称が「超マイクロサイズの高性能なネオジム鉄ボロン系焼結磁石及びその製造方法」である先行出願の優先権を主張する。上記先行出願は全体として援用により本願に組み込まれている。

〔技術分野〕
本発明は、希土類永久磁石材料分野に属し、具体的には、超マイクロサイズの高性能なネオジム鉄ボロン系焼結磁石及びその製造方法に関する。

〔背景技術〕
科学技術の発展に伴い、スマート電気業界におけるネオジム鉄ボロン系焼結磁石の応用がますます増加しているが、この業界の製品は小型で高精度であるため、従来のネオジム鉄ボロン系粉末では、小さな金型キャビティ内での流動性と充填均一性を満たすことができなくなり、理想的な寸法・形状、均一な構造を持つネオジム鉄ボロン系素材を得るために、通常、粉末の流動性の影響を軽減するように、複数のサイズの金型キャビティ（金型キャビティのサイズが比較的大きい）をプレスして得られる。焼結後、ある程度の機械切削加工を行って最終製品を製造するため、資源の無駄が多く、製造コストの増加や製造サイクルの延長を招き、従って微小キャビティ内での粉末の流動性や均一性の向上が課題となっている。

現在、ネオジム鉄ボロン系磁石の圧粉体に酸化物、フッ化物又はフッ化酸化物を添加して、圧粉体における粉末材料の抱き込み、均一性が悪いという問題を解決することが報告されているが、粉末材料に酸化物、フッ化物又はフッ化酸化物を導入した後、ネオジム鉄ボロン系磁石の結晶粒界に酸素又はフッ素が更なる増加し、磁石完成品の性能が低下する傾向がある。従って、如何に低コストで微細なサイズのネオジム鉄ボロン製品粉末の流動性及び充填均一性問題を解決し、且つ焼結後の磁石の寸法及び性能の均一化の向上は、早急な解決の待たれる技術課題となっている。

〔発明の概要〕
本発明は、以下の元素からなるネオジム鉄ボロン系焼結磁石を提供し、
Ｒ：その質量含有量が２６％～３０％であり、
Ｆｅ：その質量含有量が６０％以上であり、
Ｂ：その質量含有量が０％～１．５％であり、
Ｍ：その質量含有量が０％～３％であり、
Ｓｉ：その質量含有量が０．０５％～０．２％である。

本発明の実施形態によれば、Ｒは、少なくともＰｒ及び／又はＮｄを含み、且つ任意選択的に、Ｄｙ、Ｔｂ、Ｈｏ、Ｇｄ、Ｃｅ、Ｌａ、Ｙのうちの１つ又は複数を含むか又は含まない。

本発明の実施形態によれば、Ｍは、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ａｌ及びＧａ元素から選ばれる１つ又は複数であり、且つＭは、Ｃｏを含まない。

本発明の実施形態によれば、前記ネオジム鉄ボロン系焼結磁石にはＣｏが含まれない。

本発明の実施形態によれば、前記ネオジム鉄ボロン系焼結磁石において、Ｒの質量含有量は、例えば２７％、２８％、２９％である。

本発明の実施形態によれば、前記ネオジム鉄ボロン系焼結磁石において、Ｆｅの質量含有量は、例えば６０％、６５％、７０％、７５％、８０％である。

本発明の実施形態によれば、前記ネオジム鉄ボロン系焼結磁石において、Ｂの質量含有量は、例えば０．５％、１％、１．５％である。

本発明の実施形態によれば、前記ネオジム鉄ボロン系焼結磁石において、Ｍの質量含有量は、例えば０．５％、１％、１．５％、２％、２．５％である。

本発明の実施形態によれば、前記ネオジム鉄ボロン系焼結磁石において、Ｓｉの質量含有量は、例えば０．１％、０．１５％である。

本発明の実施形態によれば、前記ネオジム鉄ボロン系焼結磁石は、主相と、粒界相とを含み、前記粒界相は、Ｒリッチ相を更に含み、前記Ｒリッチ相において、Ｒの質量含有量は、≧３０％、例えば４０％、５０％、７０％である。

本発明の実施形態によれば、前記ネオジム鉄ボロン系焼結磁石において、Ｓｉは、前記Ｒリッチ相に富化され、そのうち、Ｓｉの質量含有量は、１％～５％、例えば２％、３％、４％である。

本発明の実施形態によれば、前記ネオジム鉄ボロン系焼結磁石のサイズは、長さが１０ｍｍ～２０ｍｍ、プレス高さが８ｍｍ～１５ｍｍ、配向長さが１０ｍｍ～２９ｍｍ、例えば長さが１５ｍｍ±０．５ｍｍ、プレス高さが１０ｍｍ±０．５ｍｍ、配向長さが１５ｍｍ±０．５ｍｍである。

本発明の実施形態によれば、前記オジム鉄ボロン系焼結磁石の寸法均一性は良好である。好ましくは、前記ネオジム鉄ボロン系焼結磁石の寸法極差は、Δｍａｘ≦０．５ｍｍである。

本発明の実施形態によれば、前記ネオジム鉄ボロン系焼結磁石の単体重量は、＜５０ｇである。

本発明の実施形態によれば、前記ネオジム鉄ボロン系焼結磁石は、以下の磁気特性のうちの少なくとも１つを有し、
Ｂｒが１３．８ｋＧｓ～１４．８ｋＧｓから選ばれ、例えば１４．５ｋＧｓ、１４．６ｋＧｓ、１４．７ｋＧｓであること、
Ｈｃｊが１４ｋＯｅ～１６ｋＯｅから選ばれ、例えば１５ｋＯｅであること。

本発明は、上記ネオジム鉄ボロン系焼結磁石の製造方法を更に提供し、前記製造方法は、具体的には、
（１）ＲＦｅＢＭ鱗片を製造するステップと、
（２）添加剤を準備するステップと、
（３）ＲＦｅＢＭ鱗片を製粉処理し、前記添加剤と混合した後、混合粉末を得るステップと、
（４）前記混合粉末を圧粉体に調製した後、焼結プロセス処理を行い、前記ネオジム鉄ボロン系焼結磁石を得るステップとを含む。

本発明の実施形態によれば、ステップ（１）において、重量部に対して、前記ＲＦｅＢＭ鱗片は、以下の元素からなり、
Ｒ：その質量含有量が２６％～３０％であり、
Ｆｅ：その質量含有量が６０％以上であり、
Ｂ：その質量含有量が０％～１．５％であり、
Ｍ：その質量含有量が０％～３％である。

本発明の実施形態によれば、Ｒは、少なくともＰｒ又はＮｄを含み、且つ任意選択的に、Ｄｙ、Ｔｂ、Ｈｏ、Ｇｄ、Ｃｅ、Ｌａ、Ｙのうちの１つ又は複数を含むか又は含まない。

本発明の実施形態によれば、Ｍは、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ａｌ及びＧａ元素から選ばれる１つ又は複数であり、且つＭは、Ｃｏを含まない。

本発明の実施形態によれば、ステップ（２）において、前記添加剤は、Ｍ’Ｓｉ合金粉末及び／又はＭ’ＳｉＦｅ合金粉末を含み、Ｍ’は、Ａｌ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｔｉ金属元素から選ばれる１つ又は複数である。

本発明の実施形態によれば、前記添加剤の粉末粒度は、８～３０μｍ、好ましくは１０～１５μｍである。

本発明の実施形態によれば、前記Ｍ’Ｓｉ合金粉末には、Ｍ’３０ｗｔ％～７０ｗｔ％（例えば４０ｗｔ％、５０ｗｔ％、６０ｗｔ％）、Ｓｉ１５ｗｔ％～３５ｗｔ％（例えば２０ｗｔ％、２５ｗｔ％、３０ｗｔ％）を含む。

本発明の実施形態によれば、前記Ｍ’ＳｉＦｅ合金粉末には、Ｍ’２０ｗｔ％～３０ｗｔ％（例えば２５ｗｔ％）、Ｓｉ１０ｗｔ％～１５ｗｔ％（例えば１１ｗｔ％、１２ｗｔ％、１３ｗｔ％、１４ｗｔ％）を含み、残部がＦｅである。

本発明の実施形態によれば、前記添加剤は、Ｍ’Ｓｉ合金粉末及び／又はＭ’ＳｉＦｅ合金粉末を含む。好ましくは、前記添加剤は、Ｍ’Ｓｉ合金粉末と、Ｍ’ＳｉＦｅ粉末とを含み、その質量比は、（１～４）：１、例えば、１：１、２：１、３：１、４：１である。

本発明は、添加剤としてＭ’Ｓｉ合金及び／又はＭ’ＳｉＦｅ合金粉末を選択し、前記添加剤は、耐摩耗性を有し、ＨＤ又はジェットミルプロセスにおいて添加すると、破砕して超微細粉末を形成しにくく、また添加剤の粒度がＲＦｅＢＭ粉末の粒度よりもやや大きいため、ジェットミル後の混合プロセスにおいて、ＲＦｅＢＭ粉末をより有利に分散させることができ、プレスプロセスにおける粉末全体の流動性を増加させ、製品の寸法均一性を高くする一方、焼結プロセスにおいて、ＲＦｅＢＭ粉末におけるネオジムリッチ相の含有量が添加剤の合金粉末の含有量よりも高くなると、分散融合又は前記添加剤の合金粉末を被覆して、添加剤が粒界相の位置に均一に分散し、本発明に採用される添加剤にＳｉ元素を含有するため、ネオジム鉄ボロン系磁石の熱安定性を改善させることができ、且つＨｃｊが向上し、それによって最終的に寸法及び成分が均一で、高安定性能のネオジム鉄ボロン系磁石が得られる。

本発明者らは、焼結プロセスにおいて、添加剤における一部のＳｉ元素は、主相のエッジの薄相位置に溶解し、Ｆｅの結晶サイトを占め、新たな粒界相を形成するか、又は共晶相に溶解し、共晶温度に影響を及ぼし、主相の濡れ性及び表面張力を変化させ、更にネオジムリッチ相の結晶粒界における分布特性を改善し、Ｓｉ元素は、高温係数を改善する作用も奏し、磁気誘導温度係数αを低下させ、他の一部のＳｉ元素は、ネオジムリッチ相において新たな沈殿相を形成し、ネオジムリッチ相に分散融合又は被覆されて、ネオジムリッチ相に均一に分布し、結晶粒界におけるネオジムリッチ相の分布形態を改善し、ネオジムリッチ相におけるＳｉの質量分率が１％～５％であることを見出した。

本発明の実施形態によれば、ステップ（３）において、前記製粉とは、ＲＦｅＢＭ鱗片を当技術分野で既知の方法によりＲＦｅＢＭ粉末を製造することを指す。好ましくは、前記ＲＦｅＢＭ粉末の粒度は、前記添加剤の粉末粒度より小さい。

本発明の実施形態によれば、ステップ（３）において、前記製粉は、水素粉砕製粉及びジェットミル製粉を含む。

本発明の実施形態によれば、ステップ（３）において、前記混合とは、前記添加剤を製粉プロセスにおいて添加するか（例えば、水素粉砕製粉及び／又はジェットミル製粉プロセスにおいて添加すること）、又は製粉が終了した後に添加することを指す。

本発明の実施形態によれば、ステップ（３）において、ＲＦｅＢＭ粉末と添加剤との質量比は、１０００：（０～５）、好ましくは１０００：３である。

本発明の添加剤は、Ｍ’Ｓｉ合金及び／又はＭ’ＳｉＦｅ合金粉末から選ばれ、前記ＲＦｅＢＭ粉末は、前記添加剤と混合した後、摩擦、衝突により徐変破砕することによって、ＲＦｅＢＭ粉末の粒径の大きさ及び周波数分布を改善し、理想的な粒度、均一なＲＦｅＢＭ粉末を得るが、前記添加剤が、その耐摩耗性が高いため、混合時、前記添加剤の粒度が一定に保つ一方、プレス加工プロセスにおいて、前記添加剤の粉末粒度がＲＦｅＢＭ粉末の粒度よりも大きいため、前記混合粉末の粗さを増加させてＲＦｅＢＭ粉末の流動性を改善し、キャビティ内に粉末を均一に充填させることができる。

本発明の実施形態によれば、ステップ（４）において、前記圧粉体の密度は、４～５ｇ／ｃｍ^３、例えば、４．１ｇ／ｃｍ^３、４．２ｇ／ｃｍ^３、４．３ｇ／ｃｍ^３、４．４ｇ／ｃｍ^３、４．５ｇ／ｃｍ^３、４．６ｇ／ｃｍ^３、４．７ｇ／ｃｍ^３、４．８ｇ／ｃｍ^３、４．９ｇ／ｃｍ^３、５ｇ／ｃｍ^３である。

本発明の実施形態によれば、ステップ（４）において、前記圧粉体のサイズは、長さが１２ｍｍ～２４ｍｍであり、プレス高さが９．２ｍｍ～１７．２ｍｍであり、配向長さが１４ｍｍ～３８．５ｍｍである。

本発明の実施形態によれば、ステップ（４）において、前記圧粉体は、前記圧粉体を得られれば、当技術分野で公知の方法を用いて行うことができる。

好ましくは、前記圧粉体の製造方法は、磁界条件下でプレス成形することを含む。更に、前記磁界条件は、当該分野で既知の条件、例えば≧１．８Ｔを選択することができる。

好ましくは、プレス成形後、等方圧処理を行うこともできる。前記等方圧処理の条件は、当該分野で既知の条件を選択して行うことができる。

本発明の実施形態によれば、ステップ（４）において、前記焼結プロセスは、段階昇温、振動加圧焼結及び冷却降温を含む。本発明は、昇降温方式により、一次焼結のバーニングを防止し、大きな結晶粒の発生を回避する一方、キャビティの振動圧力により、ネオジムリッチ相の被覆粉末合金の流動を促進し、組織をより均一にし、性能を安定化させる。

本発明の実施形態によれば、前記段階昇温の条件は、加熱処理温度が１００～１２００℃、好ましくは１００～１１００℃であり、加熱処理保温の時間が０．５ｈ～２０ｈ、好ましくは１～１２ｈである。

好ましくは、段階昇温は、多段加熱処理を含み、好ましくは３～６段であり、各段の加熱処理の温度は、同じであってもよく、異なってもよく、加熱処理の時間は、同じであってもよく、異なってもよい。

好ましくは、前記段階昇温は、不活性ガス条件下で行ってもよく、真空状態で行ってもよく、例えば、一部の段階昇温時に不活性ガス条件下で行われる。更に、前記不活性ガスは、本分野で既知のガス、例えば、Ａｒから選ばれる。

好ましくは、前記段階昇温は、第一の段階で１００～４５０℃まで昇温し、０．５～２ｈ保温し、第二の段階で４００～６５０℃まで昇温し、０．５～２ｈ保温し、第三の段階で６００～９００℃まで昇温し、０．５～２ｈ保温し、第四の段階で１０００～１１００℃まで昇温し、１～３ｈ保温することを含む。例示的に、前記段階昇温は、第一の段階で３５０℃まで昇温し、０．５～２ｈ保温し、第二の段階で６００℃まで昇温し、０．５～２ｈ保温し、第三の段階で８６０℃まで昇温し、０．５～２ｈ保温し、第四の段階で１０３０℃まで昇温し、１～３ｈ保温することを含む。

本発明の実施形態によれば、前記振動加圧焼結は、少なくとも１回のガス入り降温（好ましくは２～３回）と、少なくとも１回の真空引き昇温（好ましくは２～３回）とを含み、ガス入り降温と真空引き昇温とが交互に行われる。

好ましくは、前記ガス入り降温とは、不活性ガスを充填し、且つ９００～１０５０℃まで降温することを指し、前記不活性ガスは、前記のような意味を有する。更に、不活性ガスを充填する圧力は、０～５０ｋＰａ、好ましくは０～３０ｋＰａ、例えば、１０ｋＰａ、１５ｋＰａ、２０ｋＰａ、２５ｋＰａである。

好ましくは、前記真空引き昇温とは、真空引きを行って、１０００～１１００℃まで昇温することを指す。

好ましくは、前記振動圧力焼結は、不活性ガス０～３０ｋＰａを充填し、９００～１０５０℃に降温し、０．５～１ｈ保温し、真空引きし、１０００～１１００℃まで昇温し、１～３ｈ保温し、不活性ガス０～３０ｋＰａを充填し、９００～１０５０℃に降温し、０．５～１ｈ保温し、真空引きし、１０００～１１００℃に昇温し、１～３ｈ保温することを含む。

例示的に、前記振動圧力焼結は、Ａｒ０～３０ｋＰａを充填し、９８０℃に降温し、０．５～１ｈ保温し、真空引きし、１０５０℃まで昇温し、１～３ｈ保温し、Ａｒ０～３０ｋＰａを充填し、１０００℃に降温し、０．５～１ｈ保温し、真空引きし、更に１０７０℃まで昇温し、１～３ｈ保温することを含む。

本発明の実施形態によれば、前記冷却降温とは、前記振動圧力焼結後に１００℃以下に冷却することを指す。本発明では、前記冷却降温は、本分野で公知の方法を選択して行うことができ、例えば、まず自然冷却させ、更に７０～９０ＫＰａの不活性ガスを充填して１００℃以下に冷却させる。

本発明の実施形態によれば、前記段階昇温、振動圧力焼結及び冷却降温において、昇温時の加熱速度が５～１０℃／ｍｉｎであり、降温時の降温速度が３～８℃／ｍｉｎである。

本発明は、上記製造方法により製造されたネオジム鉄ボロン系焼結磁石を更に提供する。

〔発明の効果〕
本発明は、ネオジム鉄ボロン系焼結磁石及びその製造方法を提供し、ネオジム鉄ボロン系粉末の製粉プロセスにＭ’Ｓｉ合金粉末及び／又はＭ’ＳｉＦｅ合金粉末を添加することにより、微小キャビティ内の粉末落下メカニズムを最適化し、ビレットの焼結前の初期充填密度の均一性を向上させ、多段階段及び振動圧力を結合して緻密に均一化する焼結プロセスにより、均一にニアネットシェイプに造形するネオジム鉄ボロン系永久磁石を形成する。

本発明は、添加剤としてＭ’Ｓｉ合金及び／又はＭ’ＳｉＦｅ合金粉末を選択し、前記添加剤は、耐摩耗性を有し、ＨＤ又はジェットミルプロセスにて添加すると、破砕して超微細粉末を形成しにくく、また添加剤の粒度がＲＦｅＢＭ粉末の粒度よりもやや大きいため、ジェットミル後の混合プロセスにおいて、ＲＦｅＢＭ粉末をより有利に分散させることができ、プレスプロセスにおける粉末全体の流動性を増加させ、製品の寸法均一性を高くする一方、焼結プロセスにおいて、ＲＦｅＢＭ粉末におけるネオジムリッチ相の含有量が添加剤の粉末合金の含有量よりも高くなると、分散融合又は前記添加剤の合金粉末を被覆して、更に多段階段昇降温及び振動圧力プロセスの実施を加えて、それによって添加剤が粒界相の位置に均一に分散し、本発明に採用される添加剤にＳｉ元素を含有するため、ネオジム鉄ボロン系磁石の熱安定性を改善させることができ、且つＨｃｊが向上し、それによって最終的に寸法及び成分が均一で、高安定性能のネオジム鉄ボロン系磁石が得られる。

〔図面の簡単な説明〕
〔図１〕本発明により製造されたネオジム鉄ボロン系焼結磁石の模式図である。

〔図２〕実施例１のサンプルにおけるＳｉ元素のＥＰＭＡの検出図である。

〔図３〕比較例２のサンプルにおけるＳｉ元素のＥＰＭＡの検出図である。

〔発明を実施するための形態〕
以下、具体的な実施例に合わせて、本発明の技術案を更に詳しく説明する。下記の実施例は、単に本発明を例示的に説明し解釈するものであり、本発明の請求範囲を限定するものとして解釈されるべきではないことを理解すべきである。本発明の上記内容に基づいて実現される技術は、何れも本発明による請求範囲内に含まれる。

特に説明のない限り、下記の実施例に使用される原料及び試薬は何れも市販品であり、又は既知の方法によって製造することができる。

〔実施例１〕
ネオジム鉄ボロン系焼結磁石の製造方法は以下の通りである。

（１）溶解法によりＲＦｅＢＭ鱗片を製造した。アルゴンガス雰囲気中で各原料を溶解し、原料の配合は以下の通りである（質量分率）。３０％ＰｒＮｄ、１．０％Ｂ、０．１６％Ｔｉ、０．２％Ｃｕ、０．２％Ｇａであり、残部はＦｅであり、上記原料配合の割合で各原材料を準備し、溶解炉に入れ、合金が溶融した後、１４５０℃まで昇温して５ｍｉｎ保温し、その後、１４００℃に冷却して鋳造し、メルトスピニング法により平均厚さが０．２５ｍｍである急結シートを得た。

（２）Ｍ’Ｓｉ合金粉末を準備した。

Ｓｉの含有量が２０％であるＡｌ－Ｓｉ合金粉末は、粒度が１０μｍ±２μｍであった。

（３）製粉：水素破砕プロセスにより上記ステップ（１）のＲＦｅＢＭ鱗片をＨＤ粉末に破砕し、ＨＤ粉末重量の０．３％の割合で上記ステップ（２）のＡｌ－Ｓｉ合金粉末を添加し、その後３ｈ混合した後、ジェットミルを行って混合粉末を得、ここでＲＦｅＢＭガスジェットミル粉末の粒度は（２．８±０．２）μｍに制御し、その後混合粉末にプレス加工製剤を添加して３ｈ撹拌混合した後、プレス加工工程に移行した。

（４）プレス加工：ステップ（３）で得られた成形製剤添加後の混合粉末を磁界下（具体的には２Ｔ）で圧粉体にプレスし、等方圧成形を経て約４．６ｇ／ｃｍ３の圧粉体を形成した。

（５）焼結成形：
多段階段及び振動圧力の焼結プロセスは、具体的には、第一の段階で３５０℃まで昇温し、４０ｍｉｎ保温し、第二の段階で６００℃まで昇温し、１ｈ保温し、第三の段階で８６０℃まで昇温し、２ｈ保温し、第四の段階で１０３０℃まで昇温し、３ｈ保温し、第五の段階でＡｒガスを１０ｋＰａ充填し、９８０℃に降温し、０．５ｈ保温し、第六の段階で１０Ｐａ以下に真空引きして１０５０℃まで昇温し、２ｈ保温し、第七の段階でＡｒガスを１０ｋＰａ充填し、１０００℃に降温し、０．５ｈ保温し、第八の段階で１０Ｐａ以下に真空引きして１０７０℃まで再昇温し、３ｈ保温し、保温終了後、まず空炉で冷却し、７０～９０ＫＰａの不活性ガスを再充填して１００℃以下に冷却したことである。その後、１０Ｐａ以下に真空引きしてから５２０℃まで昇温し、時効保温を６ｈ行った後、７０～９０ＫＰａの不活性ガスを充填して送風して室温に冷却して引き出すことによって、ネオジム鉄ボロン系焼結磁石１を得た。

本実施例で製造されたネオジム鉄ボロン系焼結磁石のサイズは、それぞれ１５ｍｍ（長さ）×１５ｍｍ（配向長さ）×１０ｍｍ（プレス高さ）、単重が約１７．１ｇの小磁石であり、寸法公差は、±０．５ｍｍであった。

本実施例で製造されたネオジム鉄ボロン系焼結磁石成分におけるＳｉの含有量は、０．０６％であった。

〔実施例２〕
実施例２のネオジム鉄ボロン系焼結磁石の製造方法は、実施例１と基本的に同じであり、ステップ（２）において、Ａｌ－Ｓｉ合金粉末におけるＳｉの含有量が２５％であり、粒度が１０μｍ±２μｍである点で異なり、残りは、実施例１と同じであり、ネオジム鉄ボロン系焼結磁石２を得た。

〔実施例３〕
実施例３の製造方法は、実施例１と基本的に同じであり、ステップ（２）において、Ａｌ－Ｓｉ合金粉末におけるＳｉの含有量が３０％であり、粒度が１０μｍ±２μｍである点で異なり、残りは、実施例１と同じであり、ネオジム鉄ボロン系焼結磁石３を得た。

〔実施例４〕
実施例４のネオジム鉄ボロン系焼結磁石の製造方法は、実施例１と基本的に同じであり、ステップ（３）において、ＲＦｅＢＭ鱗片を水素破砕プロセスにより破砕及びジェットミル粉砕してＲＦｅＢＭ粉末（粒度２．８±０．２μｍ）を得た後、ＲＦｅＢＭ粉末重量の０．３％の割合でＡｌ－Ｓｉ合金粉末を添加し、２つの粉末を３ｈ一緒に混合した後に、混合粉末を得た点で異なり、残りは、実施例１と同じであり、ネオジム鉄ボロン系焼結磁石４を得た。

〔実施例５〕
実施例５のネオジム鉄ボロン系焼結磁石の製造方法は、実施例１と基本的に同じであり、ステップ（５）において、焼結プロセスは、昇降温及び振動圧力焼結を採用せず、具体的な焼結プロセスは、第一の段階で３５０℃まで昇温し、４０ｍｉｎ保温し、第二の段階で６００℃まで昇温し、１ｈ保温し、第三の段階で８６０℃まで昇温し、２ｈ保温し、第四の段階で１０３０℃まで昇温し、３ｈ保温し、第五の段階で１０７０℃まで再昇温し続け、３ｈ保温し、保温終了後、まず空炉で冷却し、７０～９０ＫＰａの不活性ガスを再充填して１００℃以下に冷却した点で異なる。その後、１０Ｐａ以下に真空引きしてから５２０℃まで再昇温し、時効保温を６ｈ行った後、７０～９０ＫＰａの不活性ガスを充填して送風して室温に冷却して引き出すことによって、ネオジム鉄ボロン系焼結磁石５を得た。

〔比較例１－１〕
比較例１－１のネオジム鉄ボロン系焼結磁石の製造方法は、実施例１と基本的に同じであり、ステップ（３）において、Ａｌ－Ｓｉ合金粉末を添加しなかった点で異なり、残りは、実施例１と同じであり、ネオジム鉄ボロン系焼結磁石Ｄ１－１を得た。

〔比較例１－２〕
比較例１－２のネオジム鉄ボロン系焼結磁石の製造方法は、実施例１と基本的に同じであり、ステップ（２）において、Ａｌ－Ｓｉ合金粉末におけるＳｉの含有量が４０％である点で異なり、残りは、実施例１と同じであり、ネオジム鉄ボロン系焼結磁石を得て、Ｄ１－２とした。

〔比較例２〕
比較例２のネオジム鉄ボロン系焼結磁石の製造方法は、実施例１と基本的に同じであり、異なる点は以下である。

（１）溶解法によりＲＦｅＢＭ鱗片を製造した。アルゴンガス雰囲気中で各原料を溶解し、原料の配合は以下の通りである。３０％ＰｒＮｄ、１．０％Ｂ、０．１６％Ｔｉ、０．２％Ｃｕ、０．２％Ｇａであり、残部はＦｅであり、原料の重量の０．３％の割合でＳｉの含有量が２０％であり、粒度が１０μｍ±２μｍであるＡｌ－Ｓｉ合金粉末を添加した。上記原料及び合金粉末を溶解炉に入れ、合金を溶融させた後、１４５０℃まで昇温して５ｍｉｎ保温し、その後、１４００℃に冷却して鋳造し、メルトスピニング法により平均厚さが０．２５ｍｍである急結シートを得た。

（２）製粉：水素破砕プロセスにより上記ステップ（１）のＲＦｅＢＭ鱗片をＨＤ粉末に破砕し、その後３ｈ混合した後、ジェットミルを行って混合粉末を得、ここでＲＦｅＢＭガスジェットミル粉末の粒度は（２．８±０．２）μｍに制御し、その後混合粉末にプレス加工製剤を添加して３ｈ撹拌混合した後、プレス加工工程に移行した。

プレス加工及び焼結成形のステップは実施例１と同じであり、最終的にネオジム鉄ボロン系焼結磁石Ｄ－２を得た。

〔比較例３〕
比較例３のネオジム鉄ボロン系焼結磁石の製造方法は、実施例１と基本的に同じであり、ステップ（２）において、Ａｌ－Ｓｉ合金粉末におけるＳｉの含有量が２０％であり、粒度が４μｍ±２μｍである点で異なり、残りは、実施例１と同じであり、ネオジム鉄ボロン系焼結磁石Ｄ－３を得た。

上記実施例及び比較例の測定結果を表１に示す。

表１において、Δｍａｘ（極差）の測定プロセスは、以下の通りである。

上記実施例及び比較例で製造された磁石をそれぞれ１０個ずつ取り、それぞれ９個の検測グループとし、ノギスを用いて各磁石の長さ方向、配向長さ方向、プレス高さ方向に対してそれぞれ体斜め線式三点測定を行い、各検測グループにおける磁石に対応する３つの方向の最大値ｍａｘ、最小値ｍｉｎをそれぞれ記録し、且つ各グループに対応する３つの方向の最大値ｍａｘ、最小値ｍｉｎをそれぞれ差分を取った後、各グループの長さ方向の極差Δ１ｍａｘ、配向長さ方向のΔ２ｍａｘ、プレス高さ方向のΔ３ｍａｘを得て、各グループの極差Δｍａｘ＝（Δ１ｍａｘ＋Δ２ｍａｘ＋Δ３ｍａｘ）／３を算出した。

表１中の磁気特性は、磁気テスターを用いて検測したものであった。

表１の測定結果によれば、
実施例１、２及び３を比較すると、添加されたＭ’Ｓｉ合金粉末において、Ｍ：Ｓｉ質量比が（２～５）：１の範囲内であれば、その寸法の極差Δｍａｘ及び磁気特性は大きく変動することはなく、磁石内のＳｉ含有量の増加に伴い、磁石のＢｒが適度に減少し、Ｈｃｊが適度に増加するが、相対的に変動が小さいことが分かる。

実施例１及び実施例４を比較すると、ジェットミル前又はジェットミル後に添加剤を添加することは、磁石のサイズ及び性能には大きく影響しないことが分かる。

実施例１及び実施例５を比較すると、多段階段及び発振圧力が緻密で均一化された焼結プロセスを採用しない場合、磁石の寸法均一性及び磁気性能は、何れも受けた影響をある程度で呈し、例えば、磁石の寸法が大きく変動し、極差が高くなり、磁石の緻密性が低下し、それによって磁石のＢｒ及びＨｃｊが何れも一定に低下したことが分かる。

実施例１及び比較例３を比較すると、合金粉末の粒度がＲＦｅＢＭ粉末の粒度に相当する場合、磁石の寸法均一性及び磁気特性は、何れも異なる程度の影響を示し、そのうち、２つの粉末の粒度が相当するから、分散して分布を改善する作用を奏することができず、混合粉末の流動性も明らかに改善されないから、磁石の寸法がやや大きく変動し、極差がやや高く、相応な磁石の緻密性の悪さに起因して、磁石のＢｒ及びＨｃｊは何れも異なる程度に低下したことが分かる。

実施例１及び比較例１－１を比較すると、合金粉末を添加しない場合、ネオジム鉄ボロン系磁石のサイズの極差及び磁気特性は、何れも異なる程度で変動し、そのうち、磁石の寸法の不均一性が深刻であり、磁石寸法の極差が明らかに増え、Ｂｒへの極差の影響が顕在化することがなく、Ｈｃｊが約０．４ｋＯｅ低下したことが分かる。

実施例１及び比較例１－２を比較すると、添加合金粉末におけるＳｉの含有量が４０％（即ち、所定範囲を超える）であれば、その寸法均一性には大きく影響しないが、磁石のＢｒが明らかに低下し、約０．２ｋＧｓであり、且つ磁石のＨｃｊ低下幅もやや大きく、約０．８０ｋＯｅであることが分かる。

図１は、実施例１の磁石における粒界相の模式図であり、Ｒリッチ相に合金粉末粒子が富化するか、又はその溶融状態である。

図２は、実施例１の磁石におけるＳｉ元素のＥＰＭＡの検出図である。ＥＰＭＡ及びスペクトル分析によると、Ｓｉは、Ｒリッチ相（Ｒリッチ相は元素Ｒの質量含有量が３０％より大きいものを意味し、ここで、ＲはＮｄ及びＰｒを意味する）に富化し、そのうちＳｉの質量含有量は、１％～５％の範囲内であることが分かる。

図３は、比較例２の磁石におけるＳｉ元素のＥＰＭＡの検出図である。

実施例１と比較例２の試験結果を比較し、ＥＰＭＡとスペクトル分析とを組み合わせて分かるように、溶解する前に添加剤を添加すると、そのＳｉが主に主相に分布し、一部の主相構造を破壊したため、磁石のＢｒとＨｃｊは、何れも異なる程度に低下し、他方、溶解する前に添加剤を添加し、プレスプロセスにおいて添加剤がＲＦｅＢＭ粉末を分散する作用を果たすことができないため、粉末の流動性が依然として理想的ではなく、磁石の寸法の不均一性が深刻となり、極差も明らかに増加した。

以上、本発明の例示的な実施形態について説明した。しかし、本願の請求範囲は、上記の実施形態に限定されるものではない。当業者が本発明の精神及び原則を逸脱しない範囲で行われたあらゆる修正、同等置換、改良などは、何れも本発明の請求範囲内に含まれるべきである。

本発明により製造されたネオジム鉄ボロン系焼結磁石の模式図である。 実施例１のサンプルにおけるＳｉ元素のＥＰＭＡの検出図である。 比較例２のサンプルにおけるＳｉ元素のＥＰＭＡの検出図である。

Claims (10)

1. ネオジム鉄ボロン系焼結磁石は、以下の元素からなり、
   Ｒ：その質量含有量が２６％～３０％であり、
   Ｆｅ：その質量含有量が６０％以上であり、
   Ｂ：その質量含有量が０％～１．５％であり、
   Ｍ：その質量含有量が０％～３％であり、
   Ｓｉ：その質量含有量が０．０５％～０．２％である、ことを特徴とするネオジム鉄ボロン系焼結磁石。
2. Ｒは、少なくともＰｒ及び／又はＮｄを含み、且つ任意選択的に、Ｄｙ、Ｔｂ、Ｈｏ、Ｇｄ、Ｃｅ、Ｌａ、Ｙのうちの１つ又は複数を含むか又は含まず、
   好ましくは、Ｍは、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ａｌ及びＧａ元素から選ばれる１つ又は複数であり、且つＭは、Ｃｏを含まず、
   好ましくは、前記ネオジム鉄ボロン系焼結磁石にはＣｏが含まれない、ことを特徴とする請求項１に記載のネオジム鉄ボロン系焼結磁石。
3. 前記ネオジム鉄ボロン系焼結磁石は、主相と、粒界相とを含み、前記粒界相は、Ｒリッチ相を更に含み、前記Ｒリッチ相において、Ｒの質量含有量は、≧３０％であり、
   好ましくは、前記ネオジム鉄ボロン系焼結磁石において、Ｓｉは、前記Ｒリッチ相に富化され、そのうち、Ｓｉの質量含有量は、１％～５％であり、
   好ましくは、前記ネオジム鉄ボロン系焼結磁石のサイズは、長さが１０ｍｍ～２０ｍｍ、プレス高さが８ｍｍ～１５ｍｍ、配向長さが１０ｍｍ～２９ｍｍである、ことを特徴とする請求項１に記載のネオジム鉄ボロン系焼結磁石。
4. 前記ネオジム鉄ボロン系焼結磁石の寸法均一性は良好であり、好ましくは、前記ネオジム鉄ボロン系焼結磁石の寸法極差は、Δｍａｘ≦０．５ｍｍであり、
   好ましくは、前記ネオジム鉄ボロン系焼結磁石の単体重量は、＜５０ｇであり、
   好ましくは、前記ネオジム鉄ボロン系焼結磁石は、以下の磁気特性のうちの少なくとも１つを有し、
   Ｂｒが１３．８ｋＧｓ～１４．８ｋＧｓから選ばれること、
   Ｈｃｊが１４ｋＯｅ～１６ｋＯｅから選ばれること、ことを特徴とする請求項１に記載のネオジム鉄ボロン系焼結磁石。
5. ネオジム鉄ボロン系焼結磁石の製造方法であって、前記製造方法は、具体的には、
   （１）ＲＦｅＢＭ鱗片を製造するステップと、
   （２）添加剤を準備するステップと、
   （３）ＲＦｅＢＭ鱗片を製粉処理し、前記添加剤と混合した後、混合粉末を得るステップと、
   （４）前記混合粉末を圧粉体に調製した後、焼結プロセス処理を行い、前記ネオジム鉄ボロン系焼結磁石を得るステップとを含む、ことを特徴とするネオジム鉄ボロン系焼結磁石の製造方法。
6. ステップ（１）において、重量部に対して、前記ＲＦｅＢＭ鱗片は、以下の元素からなり、
   Ｒ：その質量含有量が２６％～３０％であり、
   Ｆｅ：その質量含有量が６０％以上であり、
   Ｂ：その質量含有量が０％～１．５％であり、
   Ｍ：その質量含有量が０％～３％であり、
   好ましくは、Ｒは、少なくともＰｒ又はＮｄを含み、且つ任意選択的に、Ｄｙ、Ｔｂ、Ｈｏ、Ｇｄ、Ｃｅ、Ｌａ、Ｙのうちの１つ又は複数を含むか又は含まず、
   好ましくは、Ｍは、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ａｌ及びＧａ元素から選ばれる１つ又は複数であり、且つＭは、Ｃｏを含まない、ことを特徴とする請求項５に記載の製造方法。
7. ステップ（２）において、前記添加剤は、Ｍ’Ｓｉ合金粉末及び／又はＭ’ＳｉＦｅ合金粉末を含み、Ｍ’は、Ａｌ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｔｉ金属元素から選ばれる１つ又は複数であり、
   好ましくは、前記添加剤の粉末粒度は、８～３０μｍであり、
   好ましくは、前記Ｍ’Ｓｉ合金粉末には、Ｍ’３０ｗｔ％～７０ｗｔ％、Ｓｉ１５ｗｔ％～３５ｗｔ％を含み、
   好ましくは、前記Ｍ’ＳｉＦｅ合金粉末には、Ｍ’２０ｗｔ％～３０ｗｔ％、Ｓｉ１０ｗｔ％～１５ｗｔ％を含み、残部がＦｅであり、
   好ましくは、前記添加剤は、Ｍ’Ｓｉ合金粉末及び／又はＭ’ＳｉＦｅ合金粉末を含み、好ましくは、前記添加剤は、Ｍ’Ｓｉ合金粉末と、Ｍ’ＳｉＦｅ粉末とを含み、その質量比は、（１～４）：１である、ことを特徴とする請求項５に記載の製造方法。
8. ステップ（３）において、前記ＲＦｅＢＭ粉末の粒度は、前記添加剤の粉末粒度より小さく、
   好ましくは、ステップ（３）において、前記製粉は、水素粉砕製粉及びジェットミル製粉を含み、
   好ましくは、ステップ（３）において、前記混合とは、前記添加剤を製粉プロセスにおいて添加するか、又は製粉が終了した後に添加することを指し、
   好ましくは、ステップ（３）において、ＲＦｅＢＭ粉末と添加剤との質量比は、１０００：（０～５）である、ことを特徴とする請求項５に記載の製造方法。
9. ステップ（４）において、前記圧粉体の密度は、４～５ｇ／ｃｍ^３であり、
   好ましくは、ステップ（４）において、前記圧粉体のサイズは、長さが１２ｍｍ～２４ｍｍであり、プレス高さが９．２ｍｍ～１７．２ｍｍであり、配向長さが１４ｍｍ～３８．５ｍｍであり、
   好ましくは、ステップ（４）において、前記圧粉体の製造方法は、磁界条件下でプレス成形することを含み、
   好ましくは、プレス成形後、等方圧処理を行うこともできる、ことを特徴とする請求項５に記載の製造方法。
10. ステップ（４）において、前記焼結プロセスは、段階昇温、振動加圧焼結及び冷却降温を含み、
    好ましくは、前記段階昇温の条件は、加熱処理温度が１００～１２００℃であり、加熱処理保温の時間が０．５ｈ～２０ｈであり、
    好ましくは、段階昇温は、多段加熱処理を含み、
    好ましくは、前記段階昇温は、不活性ガス条件下で行ってもよく、真空状態で行ってもよく、
    好ましくは、前記段階昇温は、第一の段階で１００～４５０℃まで昇温し、０．５～２ｈ保温し、第二の段階で４００～６５０℃まで昇温し、０．５～２ｈ保温し、第三の段階で６００～９００℃まで昇温し、０．５～２ｈ保温し、第四の段階で１０００～１１００℃まで昇温し、１～３ｈ保温することを含み、
    好ましくは、前記振動加圧焼結は、少なくとも１回のガス入り降温と、少なくとも１回の真空引き昇温とを含み、ガス入り降温と真空引き昇温とが交互に行われ、
    好ましくは、前記ガス入り降温とは、不活性ガスを充填し、且つ９００～１０５０℃まで降温することを指し、
    好ましくは、前記真空引き昇温とは、真空引きを行って、１０００～１１００℃まで昇温することを指し、
    好ましくは、前記冷却降温とは、前記振動圧力焼結後に１００℃以下に冷却することを指し、
    好ましくは、前記段階昇温、振動圧力焼結及び冷却降温において、昇温時の加熱速度が５～１０℃／ｍｉｎであり、降温時の降温速度が３～８℃／ｍｉｎである、ことを特徴とする請求項５に記載の製造方法。