JP2024091610A - 多層構造を有する永久磁石材料、及びその製造方法並びに応用 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、多層構造を有する永久磁石材料、及びその製造方法並びに応用に関する。
【解決手段】本発明の多層構造を有する永久磁石材料は、Nd含有量を低減した条件下でも、高性能の永久磁石材料を得ることができる。本発明は、製粉、混合、プレス焼結により、CeYが主相結晶粒に入って磁石性能を低下させるという性能欠陥を効果的に回避すると共に、粒界相にCeFe2相の形成による磁石性能への影響を回避し、且つMの導入により粒界でのCeYの富化による拡散効果の抑制も回避し、磁石の表面から内部への重希土類の拡散チャネルを提供し、拡散効果を最適化し、拡散性能を顕著に向上させ、磁石の製造コストを削減し、希土類資源のバランス及び資源の持続可能な利用を実現する。
【選択図】図１

Description

本願は、出願人が2022年12月23日に中国国家知識産権局に提出された、出願番号が202211666794.6であり、名称が「多層構造を有する永久磁石材料、及びその製造方法並びに応用」である先行特許出願の優先権を主張する。当該先行特許出願は、全体として引用により本願に取り込まれる。

本発明は、多層構造を有する永久磁石材料、及びその製造方法並びに応用に関し、磁性材料の分野に属する。

永久磁石材料は硬磁性材料とも呼ばれ、異方性磁場が高く、保磁力が高く、ヒステリシスループの面積が大きく、飽和するまでに必要な磁化磁場が大きく、外部磁場を除去しても長時間強い磁気特性を維持できるという特徴を有している。永久磁石材料の中でも、ネオジム鉄ボロン（NdFeB）系焼結永久磁石は、他の永久磁石材料よりも磁気特性に優れている。例えば、ネオジム鉄ボロン系焼結永久磁石は、高い磁気エネルギー積、保磁力及びエネルギー密度を有し、且つその機械的性能は良好で加工が容易である。これらの優れた特性により、ネオジム鉄ボロン系焼結永久磁石は、モータ、スピーカ、磁気セパレータ、コンピュータディスクドライブ、磁気共鳴イメージング装置などの現代工業及び電子技術において広く使用されている。しかし、低炭素環境保護経済及びハイテクノロジーの急速な発展に伴い、ネオジム鉄ボロン系焼結磁石の需要が高まっており、それにより希土類PrNd資源の消費が大幅に増加し、PrNdの価格が徐々に上昇する。Pr、Ndの代わりにLa、Ceを使用してネオジム鉄ボロン系焼結体に適用することで原材料コストを削減する文献があるが、従来の永久磁石材料製品及びプロセスにCeを添加すると、Nd含有量の低下を招き、永久磁石材料の製品性能に影響を及ぼすことが多い。従って、Ceを含有し、且つ優れた性能を有する磁石材料が常に切望されている。

上記の問題を改善するために、本発明は、永久磁石材料を提供し、そのうち、上記永久磁石材料の微細構造は主相と、当該主相までの距離に応じて近くから遠くに向かって分布される第1層のシェル構造、第2層のシェル構造、及び第3層のシェル構造である少なくとも3つの層のシェル構造と、を含み、そのうち、
主相は、R-T-B主相結晶粒を含み、そのうち、Rは、ネオジム(Nd)、プラセオジム(Pr)、ガドリニウム(Gd)、ホルミウム(Ho)、ジスプロシウム(Dy)、テルビウム(Tb)から選ばれる1種、2種又は複数種であり、Tは、鉄(Fe)及び任意選択的に存在するか又は存在しない他の金属元素を含み、Bは、ホウ素であり、
第1層のシェル構造は、Ceリッチ及び/又はYリッチ層であり、好ましくはCeYリッチ層であり、
第2層のシェル構造は、M含有層であり、そのうち、Mは、遷移金属元素、低融点金属、非金属元素から選ばれる1種、2種又は複数種であり、
第3層のシェル構造は、重希土類元素リッチ層であり、そのうち、前記重希土類元素リッチ層は、テルビウム(Tb)、ジスプロシウム(Dy)、ホルミウム(Ho)から選ばれる1種、2種又は複数種である。

本発明の実施形態によれば、Rは、好ましくはNd又はNdPrから選ばれる。

本発明の実施形態によれば、Tは、好ましくは鉄（Fe）又は鉄と他の金属元素との混合物から選ばれる。上記他の金属は、遷移金属元素、低融点金属元素から選ばれる1種、2種又は複数種である。

本発明の文脈における遷移金属元素は、本分野に周知された意味を有し、元素の周期表のdブロック及びdsブロックの金属元素を意味し、ここで、dブロックの元素は、IIIB～VIIB、VIII族の元素を含むが、ランタノイド及びアクチノイドを含まず、dsブロックの元素は、IB～IIB族の元素を含む。一般に、遷移金属元素は3から12までの合計10族の元素を含むが、fブロックの内部遷移元素を含まない。そのうち、周期表における58番目～71番目の元素は4f内部遷移元素、90番目～103番目の元素は5f内部遷移元素と呼ばれ、これらは何れもfブロックの内部遷移元素に属する。

本発明の実施形態によれば、上記遷移金属元素は、銅(Cu)、ジルコニウム(Zr)、チタン(Ti)、スズ(Sn)、及びマンガン(Mn)から選ばれる1種、2種又は複数種であってもい。低融点金属元素は、Al、Gaなどから選ばれる1種又は2種であってもよい。

本発明の実施形態によれば、上記非金属は、ホウ素から選ばれてもよい。

本発明の実施形態によれば、Mは、Cu、Ga、Al、Zr、Ti、Sn、Mn、B、V、Seから選ばれる1種又は複数種、例えば、Cu、Ga、Al、Zr、Ti、Sn、Mn、Seから選ばれる1種又は複数種、好ましくは、Cu、Ga、Al、Sn、Mnから選ばれる1種、2種又は複数種であってもよい。

本発明の実施形態によれば、上記主相結晶粒におけるRの質量百分率含有量は27%～33%であってもよく、及び/又はTの質量百分率含有量は63%～70%であってもよく、及び/又はBの質量百分率含有量は0.85%～1.1%であってもよい。

更に、質量百分率を基準として、主相結晶粒において、(Pr+Nd)/RE≧90%である。

本発明の実施形態によれば、質量百分率を基準として、第1層のシェル構造において、(Ce+Y)/RE≧20%である。

本発明の実施形態によれば、質量百分率を基準として、第2層のシェル構造におけるMの質量百分率含有量は≧5%である。

本発明の実施形態によれば、質量百分率を基準として、第3層のシェル構造において、HRE/RE≧20%である。

本発明の実施形態によれば、各シェル構造の厚さは、互いに相同又は相異であり、1 nm～6 nm、例えば、1 nm、2 nm、3 nm、4 nm、5 nm又は6 nmから独立的に選ばれてもよい。

実例として、第1層のシェル構造の厚さは、2 nm～6 nm、例えば2 nm、3 nm、4 nm、5 nm又は6 nm、好ましくは3 nm～5 nmから選ばれてもよい。

実例として、第2層のシェル構造の厚さは、1 nm～4 nm、例えば1 nm、2 nm、3 nm又は4 nm、好ましくは2 nm～3 nmから選ばれてもよい。

実例として、第3層のシェル構造の厚さは、5 nm～7 nm、例えば5 nm、6 nm又は7 nm、好ましくは6 nmから選ばれてもよい。

本発明の実施形態によれば、第2層のシェル構造と第3層のシェル構造との間に重複領域が存在してもよい。上記重複領域とは、第2層のシェル構造と第3層のシェル構造の両方の特徴を有する領域であり、例えば、「Mの質量百分率含有量≧5%」及び「HRE/RE≧20%」を同時に満たす領域である。

本発明の実施形態によれば、Rの質量百分率含有量は、上記永久磁石材料の質量を基準として、28.5%以上且つ32.5%以下、例えば、29.0%、29.5%、30.0%、30.5%、31.0%、31.5%、32.0%、32.5%である。

本発明の実施形態によれば、Bの質量百分率含有量は、上記永久磁石材料の質量を基準として、0.88%以上且つ1.05%以下、例えば0.90%、0.95%、1.00%又は1.05%である。

本発明の実施形態によれば、Mの総質量百分率含有量は、上記永久磁石材料の質量を基準として、0.1%以上且つ4.0%以下、例えば、0.1%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%、3.5%又は4.0%、好ましくは0.3%以上且つ3.0%以下である。

本発明の実施形態によれば、上記永久磁石材料はCoを含んでもよい。好ましくは、Coの質量百分率含有量は、上記永久磁石材料の質量を基準として、0%以上且つ3.0%以下、例えば、0.1%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%又は3.0%である。

本発明の実施形態によれば、上記永久磁石材料の残量は、Fe、O、及び不可避不純物であり、上記不可避不純物は、例えばC、Nなどのうちの少なくとも1種である。

本発明の実施形態によれば、Oの質量百分率含有量は、上記永久磁石材料の質量を基準として、300 ppm～4000 ppm、例えば700 ppm～4000 ppmであり、例えば700 ppm、800 ppm、900 ppm、1000 ppm、1100 ppm、1200 ppm、1300 ppm、1400 ppm、1500 ppm、1600 ppm、1700 ppm、1800 ppm、1900 ppm、2000 ppm、2100 ppm、2200 ppm、2300 ppm、2400 ppm、2500 ppm、2600 ppm、2700 ppm、2800 ppm、2900 ppm、3000 ppm、3100 ppm、3200 ppm、3300 ppm、3400 ppm、3500 ppm、3600 ppm、3700 ppm、3800 ppm、3900 ppm又は4000 ppmである。

本発明の実施形態によれば、上記永久磁石材料はCを含んでもよい。例えば、上記永久磁石材料の質量を基準として、Cの質量百分率含有量は、400 ppm～800 ppmである。

本発明の実施形態によれば、上記永久磁石材料の結晶粒粒径は、≦6 μmであり、例えば、0.1 μm～6 μmであり、例えば、0.1 μm、0.5 μm、1.0 μm、1.5 μm、2.0 μm、2.5 μm、3.0 μm、3.5 μm、4.0 μm、4.5 μm、5.0 μm、5.5 μm又は6.0 μmである。

本発明は、R-T-B合金、CeY合金、及びMの化合物を含む組成物を更に提供する。

本発明の実施形態によれば、Mの化合物は、好ましく上記遷移金属、Ga及びAlの元素の酸化物、窒化物又はフッ化物、及び非金属の酸化物又は窒化物から選ばれる1種、2種又は複数種である。

本発明の実施形態によれば、上記組成物は粉末の形態で存在する。上記粉末の粒径は、500 μm以下、例えば0.5 μm～300 μm、好ましくは1 μm～200 μm、より好ましくは10 μm～100 μm、その実例としては、0.5 μm、1 μm、1.5 μm、2 μm、2.5 μm、3 μm、3.5 μm、4 μm、4.5 μm、5 μm、6 μm、7 μm、8 μm、9 μm、10 μm、15 μm、20 μm、25 μm、30 μm、35 μm、40 μm、45 μm、50 μm、55 μm、60 μm、65 μm、70 μm、75 μm、80 μm、85 μm、90 μm、95 μm、100 μm、150 μm、200 μm、250 μm、300 μm、350 μm、400 μm、450 μm、500 μmであってもよい。

本発明の実施形態によれば、上記組成物において、R-T-B合金とCeY合金のとの質量比は、1:(0.01～0.1)、例えば、1:0.01、1:0.02、1:0.03、1:0.04、1:0.05、1:0.06、1:0.07、1:0.08、1:0.09又は1:0.1である。

本発明の実施形態によれば、Mの化合物の質量百分率含有量は、R-T-B合金とCeY合金との合計質量を基準として、0.05 wt%～5 wt%、例えば、0.05 wt%、0.1 wt%、0.15 wt%、0.2 wt%、0.25 wt%、0.3 wt%、0.35 wt%、0.4 wt%、0.45 wt%又は0.5 wt%である。

本発明の実施形態によれば、Yの質量百分率含有量は、CeY合金の質量を基準として、10 wt%～30 wt%、例えば、10 wt%、15 wt%、20 wt%、25 wt%又は30 wt%である。

本発明は、焼結された上記組成物を含む焼結材料を更に提供する。

本発明は、上記組成物を焼結することを含む、上記永久磁石材料の製造方法を更に提供する。

本発明の実施形態によれば、上記焼結は、2回の熱処理、好ましくは2回の時効処理を含む。好ましくは、上記2回の時効処理は、温度が700℃～950℃である1回の時効処理と、温度が450℃～560℃である2回の時効処理と、を含む。

本発明の実施形態によれば、上記組成物は、焼結処理前に、粉末化プロセスの処理にも供される。上記粉末化プロセスは、粉末冶金プロセス又は水素破砕ジェットミルプロセスから選ばれてもよい。

本発明の実施形態によれば、上記永久磁石材料の製造方法は、
(1)R-T-B合金とCeY合金との混合物を水素破砕処理して、水素破砕処理生成物を得るステップと、
(2)ステップ(1)の水素破砕処理生成物を脱水素処理して、脱水素処理生成物を得るステップと、
(3)ステップ(2)で得られた脱水素処理生成物を、ジェットミル破砕又は中破砕とジェットミルの組み合わせにより破砕して、ジェットミル粉末を得るステップと、
(4)ステップ(3)で得られたジェットミル粉末をMの化合物と混合して混合物を得るステップと、
(5)ステップ(4)で得られた混合物を熱処理して、熱処理された生成物を得るステップと、
(6)ステップ(5)の熱処理後の生成物を成形処理するステップと、を含む。

本発明の実施形態によれば、ステップ(1)において、R-T-B合金とCeY合金との質量比は、1:(0.01～0.1)、例えば、1:0.01、1:0.02、1:0.03、1:0.04、1:0.05、1:0.06、1:0.07、1:0.08、1:0.09又は1:0.1である。

本発明の実施形態によれば、ステップ(1)において、水素破砕処理の水素吸蔵の圧力が150 kPa～250 kPaである。

本発明の実施形態によれば、ステップ(2)において、脱水素処理の温度は300℃～450℃であり、及び/又は脱水素処理の時間は1時間～4時間である。

本発明の実施形態によれば、ステップ(3)において、ジェットミル粉末の目標粒度はSMD=1.5 μm～3.5 μmである。

本発明の実施形態によれば、ステップ(4)において、ジェットミル粉末の質量を基準として、Mの化合物の添加比率は0.05 wt%～0.5 wt%、例えば、0.05 wt%、0.1 wt%、0.15 wt%、0.2 wt%、0.25 wt%、0.3 wt%、0.35 wt%、0.4 wt%、0.45 wt%又は0.5 wt%である。

本発明の実施形態によれば、ステップ(5)において、熱処理の温度は、300℃～550℃であり、及び/又は、熱処理の時間は、3 h～5 hである。

本発明の実施形態によれば、ステップ(6)において、成形処理の前に潤滑剤が更に添加される。好ましくは、熱処理後の生成物の質量を基準として、潤滑剤の添加比率は、0.1 wt%～0.5 wt%である。

本発明の実施形態によれば、上記永久磁石材料の製造方法は、例示的に、
R-T-B合金とCeY合金を1:(0.01～0.1)の質量比で混合した後、HD(水素破砕)処理を行い、HD水素吸蔵圧力は150 kPa～250 kPaであるステップと、
飽和水素吸蔵破砕後、脱水素温度が300℃～450℃で、脱水素時間が1時間～4時間で、脱水素処理を行うステップと、
脱水素処理後、ジェットミル破砕又は中破砕とジェットミル破砕の組み合わせにより破砕して、目標粒度はSMD=1.5 μm～3.5 μmであるジェットミル粉末を得るステップと、
得られたジェットミル粉末に、0.05 wt%～0.5 wt%の比率でMの化合物を添加するステップと、
Mの化合物を添加したジェットミル粉末を300℃～550℃で3 h～5 h保温処理し、次いで0.1 wt%～0.5 wt%の添加比率で潤滑剤を添加した後、成形処理を行うステップと、を含む。

本発明の実施形態によれば、上記潤滑剤は、有機潤滑剤又は固体潤滑剤から選ばれてもよい。有機潤滑剤としては、例えば、オレイン酸アミド、ラウリン酸アミド、ステアリン酸亜鉛などが挙げられる。固体潤滑剤としては、例えば、グラファイトなどが挙げられる。破砕助剤を添加することにより、成形ステップにおいて磁場を印加した際に配向が生じやすい微破砕粉末が得られる。有機潤滑剤と固体潤滑剤のうちの一方のみを用いてもよく、両者を混合して用いてもよい。

本発明の実施形態によれば、上記製造方法は、成形ステップを通して前記組成物を処理することを更に含む。上記成形ステップは、上記金属組成物の混合物をドライ成形することができ、例えば、磁場中に配置された金型に上記金属組成物の混合物を充填し、加圧することにより上記金属組成物の混合物を成形して成形体が得られる。この場合、磁場を印加しながら成形することにより、上記金属組成物の混合物の結晶軸を特定方向に配向させた状態で成形することができる。成形ステップにおいては、必要に応じて、本分野で既知の成形助剤を添加することができる。好ましくは、加圧時の圧力は、例えば、30 MPa以上且つ300 MPa以下であってもよく、印加する磁場は、静磁場及び/又はパルス磁場であってよく、その磁場強度は、例えば1.5 T以上且つ8 T以下であってよい。

当業者は、上記成形体の具体的な形状は特に限定されず、上記永久磁石材料の応用条件に応じて調整してもよいことを理解すべきである。例えば、上記成形体は、直方体、平板状、柱状、リング状又はC型などの形状であってもよい。

本発明の実施形態によれば、1回の時効処理あたりの時間は特に限定されず、例えば、2時間以上10時間以下から独立的に選ばれてもよく、2時間以上8時間以下から選ばれてもよい。焼結時の雰囲気は特に制限されない。例えば、不活性な雰囲気であってもよく、100 Pa未満の真空雰囲気であってもよく、10 Pa未満の真空雰囲気であってもよい。

本発明は、上記永久磁石材料の、モータ、スピーカ、磁気セパレータ、コンピュータディスクドライブ、磁気共鳴イメージング装置などの分野における応用、好ましくはモータにおけるモータローターの磁性鋼としての応用を更に提供する。

本発明の多層構造を有する永久磁石材料は、Nd含有量を低減した条件下でも、高性能の永久磁石材料を得ることができる。本発明は、製粉、混合、プレス焼結により、CeYが主相結晶粒に入って磁石性能を低下させるという性能欠陥を効果的に回避すると共に、粒界相にCeFe2相の形成による磁石性能への影響を回避し、且つMの導入により粒界でのCeYの富化による拡散効果の抑制も回避し、磁石の表面から内部への重希土類の拡散チャネルを提供し、拡散効果を最適化し、拡散性能を顕著に向上させ、磁石の製造コストを削減し、希土類資源のバランス及び資源の持続可能な利用を実現する。

主相及び3層のシェル構造を含む本発明の永久磁石材料の断面模式図である。

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。

特に説明のない限り、以下の実施例における百分率は何れも質量百分率であり、比率は何れも質量比である。

機器及び方法
［EMPA分析］
機器：日本島津EPMA-1720型電子プローブ顕微鏡。

検測条件：加速電圧は10 kV、ビーム電流は20 nA、元素B、Oの検測時間は30 s、バックグラウンド検測は10 s、その他の元素はデフォルトで10 sである。

［磁気特性検測］
機器：計量院のNIM-62000型希土類永久磁石測定システム。

検測条件：室温。

［実施例1：永久磁石材料の一般的な製造方法及び検測方法］
(1)溶錬
目的成分の原材料をるつぼに入れ、真空状態(圧力≦1 Pa)で、中周波誘導電流により加熱して溶鋼に溶融され、メルトスピニングプロセスにより急冷して合金薄片を製造した。

(2)製粉
得られたR-T-B合金とCeY合金を下記比率A(R-T-B合金:CeY合金)で混合した後、HD処理を行い、HD水素吸蔵圧は200 kPaで、飽和水素吸蔵破砕後、脱水素温度が350℃で、脱水素時間が3時間で、脱水素処理を行い、次いでジェットミル破砕又は中破砕とジェットミル破砕の組み合わせにより破砕して、目標粒度はSMD=2.5 μmであるジェットミル粉末を得た。

得られたジェットミル粉末にMの化合物を添加し、そのうち、ジェットミル粉末の質量を基準として、Mの化合物の添加比率はB wt%であった。Mの化合物を添加したジェットミル粉末を450℃で4 h保温処理し、次いで0.3 wt%の添加比率で潤滑剤を添加した後、成形処理を行った。次いで、粉末を3次元回転混合の方法で3 h混合し、均一に分散させた。

(3)プレス加工
酸素含有量≦50 ppmの条件下で、セルフプレス機を用いて、2 Tの直流コイル飽和磁化磁場の強い作用下で、一定寸法のビレットを配向プレスし、且つ200 kPaで10 sの冷間静水圧プレス保圧を行い、ビレット密度を更に向上させた。

(4)焼結
冷間静水圧プレス処理後のビレットを焼結炉に入れ、真空条件(圧力≦10 Pa)で1060℃で6 h保温処理した後、室温まで冷却して、次いで880℃まで昇温して4 h保温処理して1回の時効処理を行い、1回の時効処理後室温まで冷却し、更に530℃まで昇温して6 h保温して2回の時効処理を行った。

(5)磁気特性検測
2回の時効処理を行った母材をφ10-10の円柱体に加工し、NIM-62000型磁気テスターを用いて磁石特性を測定した。

(6)拡散
焼結して得られた磁石を20 mm×20 mm×3 mmの方形シートに加工し、磁石表面に磁石重量の0.8 wt%を占めるDy粉末を均一に配置し、不活性ガスであるアルゴンガス30 kPaの圧力雰囲気下で、900℃まで昇温して15 h保温して拡散処理を行い、室温まで冷却し、更に530℃に昇温して5 h保温して拡散時効処理を行った。

(7)拡散磁気特性検測
拡散処理した磁石を10 mm×10 mm×3 mmの方形シートに加工し、NIM-62000型磁気テスターを用いて磁石特性を測定した。
［実施例2：サンプル1～4と比較サンプル1～8の永久磁石材料の製造及び特性検測］
実施例1の一般的な方法により、下記の表に従って、R-T-B合金サンプル、CeY合金サンプル、Mの化合物サンプル、及び永久磁石材料サンプルを製造した。

実施例1の方法を用いて、サンプル1～4及び比較サンプル1～8の磁石サンプルについて、磁気特性検測及びシェル構造組織分析を行い、検測データの分析は以下の通りである。

上記の実験結果によって、比較サンプル1～4は3層のシェル構造を有するが、その第1層のシェル構造(Ceリッチ/Y層)の厚さが厚いため、磁石特性が大きく低下するだけでなく、且つ拡散効果が低く、理想的なHcjの増加が得られていないことが示されている。また、CeY合金サンプルb2はYの比率が高いため、製造プロセスにおいて不可避的に過剰なYが主相中に高い比率で偏析することにより、サンプル1～4に比べて磁石特性が大幅に低下した。

比較サンプル5、7、8とサンプル1、3の実験結果とを比較すると、CeY合金又はMの化合物の欠失により、本発明が提案した3層のシェル構造を有していない磁石は、高存在度で低コストなCeY素材によるコスト低減効果を生むことができないことが分かる。且つ、比較サンプル7と8は、Mの化合物が添加されていないため、第2層のシェル構造を形成することができず、同様に粒界拡散促進効果の向上を実現することができない。

比較サンプル6とサンプル1の実験結果とを比較すると、Mの化合物の添加比率を増加することで第2層のシェル構造の厚さを増加することができるが、その添加量が高すぎるため、凝集効果が著しく生じ、磁石の性能向上を抑制し、且つ拡散効果が低いことが分かる。

［実施例3：比較サンプル9～10の製造及び特性検測］
実施例1の一般的な方法及びサンプル1の組成を参照し、その違いは、Mの化合物を添加した後の粉末加熱処理ステップにおいて、加熱保温温度を620℃に調整した後、プレス、焼結、且つ拡散処理を行い、磁石材料比較サンプル9を製造したことであった。

実施例1の一般的な方法及びサンプル1の組成を参照し、その違いは、Mの化合物を添加した後の粉末に対して、加熱保温処理ステップを行わず、直接潤滑剤を添加して混合した後、プレス、焼結、且つ拡散処理を行い、磁石材料比較サンプル10を製造したことであった；
比較サンプル9及び10の磁石について磁気特性検測及びシェル構造組織分析を行い、測定データの分析は以下の通りである。

上記の比較サンプル9及び10の実験結果から、粉末加熱保温温度が高い場合、又は粉末加熱保温処理を行わない場合には、磁石特性が著しく低下し、且つ拡散のHcjの増加も著しく減少することが分かる。結晶粒構造から見ると、第2のシェル構造の厚さが異常に大きくなり、当該シェル構造では、主相結晶粒に対する粒界の被覆効果が悪く、優れた磁気分離効果が得られず、磁石性能が低く、且つ優れた拡散チャネルを提供し、磁石表面への重希土類Dy元素の有効な富化を抑制し、拡散効果を低下させることができない。

以上、本発明の実施形態について例示的に説明した。しかし、本発明の請求範囲は、上記の実施形態に限定されるものではない。本発明の要旨及び原則を逸脱しない範囲で当業者により行われた何れの修正、同等置換、改善なども、本発明の請求範囲内に含まれる。

Claims (10)

1. 永久磁石材料であって、そのうち、前記永久磁石材料の微細構造は、主相と、当該主相までの距離に応じて近くから遠くに向かって分布される第1層のシェル構造、第2層のシェル構造、及び第3層のシェル構造である少なくとも3つの層のシェル構造と、を含み、そのうち、
   主相は、R-T-B主相結晶粒を含み、そのうち、Rは、ネオジム(Nd)、プラセオジム(Pr)、ガドリニウム(Gd)、ホルミウム(Ho)、ジスプロシウム(Dy)、テルビウム(Tb)から選ばれる1種、2種又は複数種であり、Tは、鉄(Fe)及び任意選択的に存在するか又は存在しない他の金属元素を含み、Bは、ホウ素であり、
   第1層のシェル構造は、Ceリッチ及び/又はYリッチ層であり、好ましくはCeYリッチ層であり、
   第2層のシェル構造は、M含有層であり、そのうち、Mは、遷移金属元素、低融点金属、非金属元素から選ばれる1種、2種又は複数種であり、
   第3層のシェル構造は、重希土類元素リッチ層であり、そのうち、前記重希土類元素リッチ層は、テルビウム(Tb)、ジスプロシウム(Dy)、ホルミウム(Ho)から選ばれる1種、2種又は複数種である。
2. Rは、好ましくはNd又はNdPrから選ばれ、
   Tは、鉄(Fe)又は鉄と他の金属元素との混合物から選ばれ、前記他の金属は遷移金属元素、低融点金属元素から選ばれる1種、2種又は複数種であり、
   好ましくは、前記遷移金属元素は、銅(Cu)、ジルコニウム(Zr)、チタン(Ti)、スズ(Sn)及びマンガン(Mn)から選ばれる1種、2種又は複数種であり、
   低融点金属元素は、Al、Gaなどから選ばれる1種又は2種であり、
   非金属は、ホウ素から選ばれ、
   より好ましくは、Mは、Cu、Ga、Al、Zr、Ti、Sn、Mn、B、V、Seから選ばれる1種又は複数種、例えば、Cu、Ga、Al、Zr、Ti、Sn、Mn、Seから選ばれる1種又は複数種、好ましくは、Cu、Ga、Al、Sn、Mnから選ばれる1種、2種又は複数種であってもよい、
   請求項1に記載の永久磁石材料。
3. 前記主相結晶粒におけるRの質量百分率含有量は27%～33%で、及び/又は、Tの質量百分率含有量は63%～70%で、及び/又は、Bの質量百分率含有量は0.85%～1.1%であり、
   好ましくは、主相結晶粒において、(Pr+Nd)/RE≧90%であり、
   質量百分率を基準として、第1層のシェル構造において、(Ce+Y)/RE≧20%であり、
   質量百分率を基準として、第2層のシェル構造におけるMの質量百分率含有量は≧5%であり、
   質量百分率を基準として、第3層のシェル構造において、HRE/RE≧20%であり、
   より好ましくは、第1層のシェル構造、第2層のシェル構造、第3層のシェル構造の厚さは、互いに相同又は相異であり、1nm～6nmから独立的に選ばれ、
   例えば、第1層のシェル構造の厚さは、2nm～6nm、例えば、3nm～5nmから選ばれてもよく、
   第2層のシェル構造の厚さは、1nm～4nm、例えば2nm～3nmから選ばれてもよく、
   第3層のシェル構造の厚さは、5nm～7nm、例えば6nmから選ばれてもよい、
   請求項1に記載の永久磁石材料。
4. Rの質量百分率含有量は、前記永久磁石材料の質量を基準として、28.5%以上且つ32.5%以下であり、
   Bの質量百分率含有量は、前記永久磁石材料の質量を基準として、0.88%以上且つ1.05%以下であり、
   Mの総質量百分率含有量は、前記永久磁石材料の質量を基準として、0.1%以上且つ4.0%以下、好ましくは0.3%以上且つ3.0%以下であり、
   好ましくは、前記永久磁石材料はCoを含んでもよく、前記永久磁石材料の質量を基準として、Coの質量百分率含有量は0%以上且つ3.0%以下であり、
   より好ましくは、永久磁石材料の残量はFe、O及び不可避不純物である、
   請求項1に記載の永久磁石材料。
5. R-T-B合金、CeY合金、及びMの化合物を含む組成物であって、
   そのうち、R、T、B及びMは、請求項1に記載の定義を有し、
   好ましくは、前記組成物において、R-T-B合金とCeY合金の質量比は1:(0.01～0.1)であり、
   Mの化合物の質量百分率含有量は、R-T-B合金とCeY合金との合計質量を基準として、0.05wt%～5wt%であり、
   Yの質量百分率含有量は、CeY合金の質量を基準として、10wt%～30wt%である、
   組成物。
6. Mの化合物は、前記遷移金属、Ga、及びAlの元素の酸化物、窒化物又はフッ化物、及び非金属の酸化物又は窒化物から選ばれる1種、2種又は複数種であり、
   好ましくは、前記組成物は粉末形態で存在し、
   前記粉末の粒径は、500μm以下、例えば0.5μm～300μm、好ましくは1μm～200μmであってもよい、
   請求項5に記載の組成物。
7. 請求項5に記載の組成物を焼結することを含む、永久磁石材料の製造方法であって、
   好ましくは、前記焼結は、2回の時効処理を含み、
   好ましくは、前記2回の時効処理は、温度が700℃～950℃である1回の時効処理と、温度が450℃～560℃である2回の時効処理と、を含み、
   好ましくは、前記組成物は、焼結処理前に、粉末化プロセスの処理にも供され、前記粉末化プロセスは、粉末冶金プロセス又は水素破砕ジェットミルプロセスから選ばれてもよい、
   永久磁石材料の製造方法。
8. (1)R-T-B合金とCeY合金との混合物を水素破砕処理して、水素破砕処理生成物を得るステップと、
   (2)ステップ(1)の水素破砕処理生成物を脱水素処理して、脱水素処理生成物を得るステップと、
   (3)ステップ(2)で得られた脱水素処理生成物を、ジェットミル破砕又は中破砕とジェットミルの組み合わせにより破砕して、ジェットミル粉末を得るステップと、
   (4)ステップ(3)で得られたジェットミル粉末をMの化合物と混合して混合物を得るステップと、
   (5)ステップ(4)で得られた混合物を熱処理して、熱処理された生成物を得るステップと、
   (6)ステップ(5)の熱処理後の生成物を成形処理するステップと、
   を含む、請求項7に記載の製造方法。
9. ステップ(1)において、水素破砕処理の水素吸蔵圧力が150kPa～250kPaであり、
   ステップ(2)において、脱水素処理の温度が300℃～450℃であり、及び/又は脱水素処理の時間が1時間～4時間であり、
   ステップ(3)において、ジェットミル粉末の目標粒度はSMD=1.5μm～3.5μmであり、
   ステップ(4)において、ジェットミル粉末の質量を基準として、Mの化合物の添加比率は0.05wt%～0.5wt%であり、
   ステップ(5)において、熱処理の温度が300℃～550℃であり、及び/又は、熱処理の時間は3h～5hである、
   請求項8に記載の製造方法。
10. 請求項1に記載の永久磁石材料の、モータ、スピーカー、磁気セパレータ、コンピュータディスクドライブ、磁気共鳴イメージング装置などの分野における応用、好ましくはモータにおけるモータローラー磁性鋼としての、応用。