JP4534553B2

JP4534553B2 - Ｒ−ｔ−ｂ系焼結磁石及びその製造方法

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Publication number: JP4534553B2
Application number: JP2004099449A
Authority: JP
Inventors: 英樹中村; 智実山本; 徹也日▲高▼; 英治加藤; 誠中根
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2004-03-30
Filing date: 2004-03-30
Publication date: 2010-09-01
Anticipated expiration: 2024-03-30
Also published as: JP2005286175A

Description

本発明は、Ｒ（Ｒは希土類元素から選択される１種又は２種以上の元素）、Ｔ（ＴはＦｅ又はＦｅ及びＣｏを含む遷移金属元素から選択される１種又は２種以上の元素）及びＢ（ホウ素）を主成分とするＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石に関する。

焼結磁石の中でもＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、磁気特性に優れていること、主成分であるＮｄが資源的に豊富で比較的安価であることから、種々の用途に使用されている。
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の磁気特性を向上するための研究開発も精力的に行われている。例えば、特開平１−２１９１４３号公報（特許文献１）では、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石に０．０２〜０．５ａｔ％のＣｕを添加することにより、磁気特性が向上し、熱処理条件も改善されることが報告されている。しかしながら、特許文献１に記載の方法は、高性能磁石に要求されるような高磁気特性、具体的には高い保磁力（ＨｃＪ）及び残留磁束密度（Ｂｒ）を得るには不十分であった。
ここで、焼結で得られるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の磁気特性は焼結温度に依存するところがある。その一方、工業的生産規模においては焼結炉内の全域で加熱温度を均一にすることは困難である。したがって、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石において、焼結温度が変動しても所望する磁気特性を得ることが要求される。ここで、所望する磁気特性を得ることのできる温度範囲を焼結温度幅ということにする。

Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の主相比率を高めて高特性化を図るには、合金中の酸素量を低下させることが必要である。そのためには磁石を製造するにあたりその工程で様々な制約を受ける。すなわち、合金から焼結に至るまで酸素量を増やさない管理が必要である。低酸素で得られた微粉を焼結する際、その結晶粒を微細な状態で維持することは難しく、最適な焼結温度よりわずかに焼結温度が高くなると、結晶粒は容易に焼結時に粒成長し、磁気特性、特に保磁力が低下する。これは微粉に占める酸素比率が少ないために非常に活性な状態にあることに起因しており、焼結時に容易に異常な粒成長を惹起するため、及び結晶粒の成長を抑制することのできる酸化物が不足するためである。
そこで、特開２００２−７５７１７号公報（特許文献２）では、Ｃｏ、Ａｌ、Ｃｕ、さらにＺｒ、Ｎｂ又はＨｆを含有するＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石中に微細なＺｒＢ化合物、ＮｂＢ化合物又はＨｆＢ化合物（以下、Ｍ−Ｂ化合物）を均一に分散して析出させることにより、焼結過程における異常な粒成長を抑制できることが開示されている。

特開平１−２１９１４３号公報特開２００２−７５７１７号公報特公平５−３１８０７号公報特許第３２５４２２９号公報

特許文献２によればＭ−Ｂ化合物を分散・析出することによって焼結温度幅が拡大されている。しかしながら、特許文献２に開示される実施例３−１では焼結温度幅が２０℃程度と狭い。よって、量産炉などで高い磁気特性を得るには、さらに焼結温度幅を広げることが望ましい。
そこで本発明は、結晶粒が成長しやすい酸素量の少ないＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石において、結晶粒の成長を抑制し磁気特性、特に保磁力を向上させることを目的とする。加えて本発明は、高い保磁力を有しつつ焼結温度幅の広いＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を提供することを目的とする。

近年、高性能なＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を製造する場合、組成の異なる合金粉末を混合、焼結する混合法が提案されている（例えば、特公平５−３１８０７号公報（特許文献３）、特許第３２５４２２９号公報（特許文献４））。この混合法は、典型的には、Ｒ_２Ｔ_１４Ｂ系金属間化合物（Ｒは希土類元素から選択される１種又は２種以上の元素、ＴはＦｅ又はＦｅ及びＣｏを含む遷移金属元素から選択される１種又は２種以上の元素）を主体とする主相形成用の合金と、主相間に存在する粒界相を形成するための合金とを混合する。ここで、主相形成用の合金はＲの含有量が相対的に少ないために低Ｒ合金と呼ばれることがある。一方、粒界相形成用の合金はＲの含有量が相対的に多いために高Ｒ合金と呼ばれることがある。
本発明者は、Ｔａを低Ｒ合金に含有させ、混合法を用いてＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を得ると、保磁力の向上に有効であるとともに、焼結温度幅が広くなることを見出した。

本発明は以上の知見に基づくものであり、Ｒ_２Ｔ_１４Ｂ相（Ｒは希土類元素から選択される１種又は２種以上の元素、ＴはＦｅ又はＦｅ及びＣｏを含む遷移金属元素から選択される１種又は２種以上の元素）からなる主相結晶粒と、主相結晶粒よりＲを多く含む粒界相とを備え、主相結晶粒中にＴａを含む焼結体からなり、Ｔａは主相結晶粒中にＴａ−Ｆｅ化合物として存在し、酸素量が２０００ｐｐｍ以下であることを特徴とするＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石である。
本発明において、主相結晶粒中のＴａはＴａ−Ｆｅ化合物として存在することが重要である。このＴａ−Ｆｅ化合物は高融点であるため、焼結過程における主相結晶粒の粗大化を抑制することができる。その結果、焼結後の組織が微細となり、保磁力を向上することができる。

本発明において、Ｔａを低Ｒ合金に含有させることによる保磁力の向上効果は、焼結体中に含まれる酸素量が１５００ｐｐｍ以下、さらには１０００ｐｐｍ以下と低酸素量の場合に有効である。
また本発明のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石においては、Ｒ：２５〜３５ｗｔ％、Ｂ：０．５〜４．５ｗｔ％、Ａｌ及びＣｕの１種又は２種を０．０２〜０．６ｗｔ％、Ｔａ：０．１〜２．０ｗｔ％、Ｃｏ：４ｗｔ％以下（０を含まず）、残部実質的にＦｅからなる組成とすることが望ましい。

本発明は以上のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を製造する方法を提供する。この製造方法は、Ｒ_２Ｔ_１４Ｂ化合物（Ｒは希土類元素から選択される１種又は２種以上の元素、ＴはＦｅ又はＦｅ及びＣｏを含む遷移金属元素から選択される１種又は２種以上の元素）からなる主相結晶粒と、主相結晶粒よりＲを多く含む粒界相とを備える焼結体からなるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法であって、Ｒ_２Ｔ_１４Ｂ化合物を主体としＴａを含む低Ｒ合金粉末と、低Ｒ合金粉末よりもＲの量が多く、かつＲ及びＴを主体とする高Ｒ合金粉末とを含む成形体を作製し、この成形体を焼結することを特徴としている。

本発明のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石によれば、焼結体の酸素量が低い場合であっても、微細な結晶組織とすることにより、高い保磁力を得ることができる。しかも本発明のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、広い焼結温度幅を有している。

＜組織＞
はじめに本発明の特徴であるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の組織について説明する。
本発明において、焼結体組織中の主相結晶粒中にＴａが存在している点に特徴がある。特に、このＴａは、Ｔａ−Ｆｅ化合物として主相結晶粒中に存在している。Ｔａ−Ｆｅ化合物は、Ｆｅ_２Ｔａが１７７５℃、ＦｅＴａが１８７５℃と、融点が高い。このように高融点の化合物が主相結晶粒中に存在することにより、焼結過程における主相結晶粒の粗大化を抑え、結果的に焼結後の組織を微細なものとすることができる。その結果、高い保磁力を得ることができる。

＜化学組成＞
次に、本発明によるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の望ましい化学組成について説明する。ここでいう化学組成は焼結後における化学組成をいう。
本発明のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、Ｒを２５〜３５ｗｔ％含有する。
ここで、ＲはＹを含む概念を有しており、Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｙｂ，Ｌｕ及びＹから選択される１種又は２種以上の元素である。Ｒの量が２５ｗｔ％未満であると、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の主相となるＲ_２Ｔ_１４Ｂ結晶粒の生成が十分ではない。このため、軟磁性を持つα−Ｆｅなどが析出し、保磁力が著しく低下する。一方、Ｒの量が３５ｗｔ％を超えると主相を構成するＲ_２Ｔ_１４Ｂ結晶粒の体積比率が低下し、残留磁束密度が低下する。またＲの量が３５ｗｔ％を超えるとＲが酸素と反応し、含有する酸素量が増え、これに伴い保磁力発生に有効なＲ−リッチ相が減少し、保磁力の低下を招く。したがって、Ｒの量は２５〜３５ｗｔ％とする。望ましいＲの量は２８〜３３ｗｔ％、さらに望ましいＲの量は２９〜３２ｗｔ％である。
Ｎｄは資源的に豊富で比較的安価であることから、Ｒとしての主成分をＮｄとすることが好ましい。またＤｙの含有は異方性磁界を増加させるため、保磁力を向上させる上で有効である。よって、ＲとしてＮｄ及びＤｙを選択し、Ｎｄ及びＤｙの合計を２５〜３５ｗｔ％とすることが望ましい。そして、この範囲において、Ｄｙの量は０．１〜８ｗｔ％が望ましい。Ｄｙは、残留磁束密度及び保磁力のいずれを重視するかによって上記範囲内においてその量を定めることが望ましい。つまり、高い残留磁束密度を得たい場合にはＤｙ量を０．１〜３．５ｗｔ％とし、高い保磁力を得たい場合にはＤｙ量を３．５〜８ｗｔ％とすることが望ましい。

また、本発明のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、ホウ素（Ｂ）を０．５〜４．５ｗｔ％含有する。Ｂが０．５ｗｔ％未満の場合には高い保磁力を得ることができない。但し、Ｂが４．５ｗｔ％を超えると残留磁束密度が低下する傾向がある。したがって、上限を４．５ｗｔ％とする。望ましいＢの量は０．５〜１．５ｗｔ％、さらに望ましいＢの量は０．８〜１．２ｗｔ％である。

本発明のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、Ａｌ及びＣｕの１種又は２種を０．０２〜０．６ｗｔ％の範囲で含有することができる。この範囲でＡｌ及びＣｕの１種又は２種を含有させることにより、得られる希土類永久磁石の高保磁力化、高耐食性化、温度特性の改善が可能となる。Ａｌを添加する場合において、望ましいＡｌの量は０．０３〜０．３ｗｔ％、さらに望ましいＡｌの量は０．０５〜０．２５ｗｔ％である。また、Ｃｕを添加する場合において、Ｃｕの量は０．３ｗｔ％以下（０を含まず）、望ましくは０．１５ｗｔ％以下（０を含まず）、さらに望ましいＣｕの量は０．０３〜０．０８ｗｔ％である。

本発明のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、Ｔａを０．１〜２．０ｗｔ％含有する。Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の磁気特性向上を図るために酸素含有量を低減する際に、Ｔａは焼結過程での結晶粒の異常成長を抑制する効果を発揮し、焼結体の組織を均一かつ微細にする。したがって、Ｔａは酸素量が低い場合にその効果が顕著になる。Ｔａの望ましい量は０．２〜１．７ｗｔ％、さらに望ましい量は０．３〜１．５ｗｔ％である。

本発明のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、その酸素量を２０００ｐｐｍ以下とする。酸素量が多いと非磁性成分である酸化物相が増大して、磁気特性を低下させる。そこで本発明では、焼結体中に含まれる酸素量を、２０００ｐｐｍ以下、望ましくは１５００ｐｐｍ以下、さらに望ましくは１０００ｐｐｍ以下とする。但し、単純に酸素量を低下させたのでは、粒成長抑制効果を有していた酸化物相が不足し、焼結時に十分な密度上昇を得る過程で粒成長が容易に起こる。そこで、本発明では、焼結過程での主相結晶粒の異常成長を抑制する効果を発揮するＴａを、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石中、特に主相結晶粒中に所定量含有させる。ただし、粒界相中にＴａが存在していても、本発明の効果を阻害することはない。

本発明のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、Ｃｏを４ｗｔ％以下（０を含まず）、望ましくは０．１〜２．０ｗｔ％、さらに望ましくは０．３〜１．０ｗｔ％含有する。ＣｏはＦｅと同様の相を形成するが、キュリー温度の向上、粒界相の耐食性向上に効果がある。

＜製造方法＞
次に、本発明によるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の好適な製造方法について説明する。
本実施の形態では、Ｒ_２Ｔ_１４Ｂ結晶粒を主体とする合金（低Ｒ合金）と、低Ｒ合金よりＲを多く含む合金（高Ｒ合金）とを用いて本発明に係るＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を製造する方法について示す。
はじめに、原料金属を真空又は不活性ガス、好ましくはＡｒ雰囲気中でストリップキャスティングすることにより、低Ｒ合金及び高Ｒ合金を得る。原料金属としては、希土類金属あるいは希土類合金、純鉄、フェロボロン、さらにはこれらの合金等を使用することができる。得られた原料合金は、凝固偏析がある場合は必要に応じて溶体化処理を行なう。その条件は真空又はＡｒ雰囲気下、７００〜１５００℃の領域で１時間以上保持すれば良い。

本発明で特徴的な事項は、Ｔａを低Ｒ合金から添加するという点である。これは、＜組織＞の欄で説明したように、低Ｒ合金からＴａを添加することにより、主相中にＴａ−Ｆｅ化合物を生成して結晶粒の異常成長を抑制する。
低Ｒ合金は、Ｒ_２Ｔ_１４Ｂ結晶粒を主体とするものであれば、その組成を限定する必要はないが、Ｒを２５〜３５ｗｔ％、Ｂを０．５〜４．５ｗｔ％、残部Ｔの組成とすればよい。また、高Ｒ合金は、Ｒを３０〜６５ｗｔ％、Ｂを０〜５ｗｔ％、残部Ｔの組成とすればよい。
低Ｒ合金には、Ｒ、Ｔ及びＢの他に、Ｃｕ及びＡｌを含有させることができる。このとき低Ｒ合金は、Ｒ−Ｃｕ−Ａｌ−Ｔａ−Ｔ（Ｆｅ）−Ｂ系の合金を構成する。一方、高Ｒ合金には、Ｒ及びＴ（Ｆｅ）の他に、Ｃｕ、Ｃｏ及びＡｌを含有させることができる。このとき高Ｒ合金は、Ｒ−Ｃｕ−Ｃｏ−Ａｌ−Ｔａ−Ｔ（Ｆｅ−Ｃｏ）系の合金を構成する。

低Ｒ合金及び高Ｒ合金が作製された後、これらの各母合金は別々に又は一緒に粉砕される。粉砕工程には、粗粉砕工程と微粉砕工程とがある。まず、各母合金を、それぞれ粒径数百μｍ程度になるまで粗粉砕する。粗粉砕は、スタンプミル、ジョークラッシャー、ブラウンミル等の機械的手段を用い、不活性ガス雰囲気中にて行なうことができる。また、機械的な手段を用いることなく、水素を吸蔵させることにより粗粉砕を行うこともできる。さらに、水素吸蔵を行った後に、機械的な手段で粗粉砕を行うことができる。いずれの手法を用いるかは、母合金の形態によっても相違する。水素吸蔵を行った後は、脱水素することが望ましい。Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石にとって、水素は不純物だからである。

粗粉砕工程後、微粉砕工程に移る。微粉砕は、主にジェットミルが用いられ、粒径数百μｍ程度の粗粉砕粉末が、平均粒径３〜５μｍになるまで粉砕される。ジェットミルは、高圧の非酸化性ガス（例えば窒素ガス）を狭いノズルより開放して高速のガス流を発生させ、この高速のガス流により粗粉砕粉末を加速し、粗粉砕粉末同士の衝突やターゲットあるいは容器壁との衝突を発生させて粉砕する方法である。

微粉砕工程において低Ｒ合金及び高Ｒ合金を別々に粉砕した場合には、微粉砕された低Ｒ合金粉末及び高Ｒ合金粉末とを窒素雰囲気中で混合する。低Ｒ合金粉末及び高Ｒ合金粉末の混合比率は、重量比で８０：２０〜９７：３程度とすればよい。同様に、低Ｒ合金及び高Ｒ合金を一緒に微粉砕する場合の混合比率も重量比で８０：２０〜９７：３程度とすればよい。微粉砕時に、ステアリン酸亜鉛等の添加剤を０.０１〜０.３ｗｔ％程度添加することにより、成形時の配向性が高い微粉を得ることができる。

次いで、低Ｒ合金粉末及び高Ｒ合金粉末からなる混合粉末を、磁場印加によってその結晶軸を配向させた状態で加圧成形する。この磁場中成形は、９４０〜１４００ｋＡ／ｍの磁場中で、７０〜１５０ＭＰａの圧力で行なえばよい。

磁場中成形後、その成形体を真空又は不活性ガス雰囲気中で焼結する。焼結温度は、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が、１０００〜１１００℃で１〜５時間程度焼結すればよい。

焼結後、得られた焼結体に時効処理を施すことができる。時効処理は、保磁力を制御する上で重要である。時効処理を２段に分けて行なう場合には、８００℃近傍、６００℃近傍での所定時間保持することが有効である。８００℃近傍での熱処理を焼結後に行なうと、保磁力が増大するため、混合法においては特に有効である。また、６００℃近傍の熱処理で保磁力が大きく増加するため、時効処理を１段で行なう場合には、６００℃近傍の時効処理を施すとよい。

次に、具体的な実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明する。なお、以下では実施例１〜実施例２に分けて本発明によるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を説明するが、用意した原料合金、各製造工程は共通するところがあるため、はじめにこの点について説明しておく。
１）原料合金
ストリップキャスティング法により、表１に示す組成の低Ｒ合金及び高Ｒ合金を作製した。
２）粉砕工程
室温にて水素を吸蔵させた後、Ａｒ雰囲気中で６００℃×１時間の脱水素を行なう水素粉砕処理を行なった。
高磁気特性を得るために、本実験では焼結体酸素量を２０００ｐｐｍ以下に抑えるために、水素処理（粉砕処理後の回収）から焼結（焼結炉に投入する）までの各工程の雰囲気を、１００ｐｐｍ未満の酸素濃度に抑えてある。以後、無酸素プロセスと称す。

水素吸蔵処理された低Ｒ合金及び高Ｒ合金、さらには添加剤を混合する。添加剤の種類は特に限定されるものではなく、粉砕性の向上並びに成形時の配向性の向上に寄与するものを適宜選択すればよいが、本実施例ではステアリン酸亜鉛を０．０５〜０．１ｗｔ％混合した。添加剤の混合は、例えばナウターミキサー等により５〜３０分間ほど行なう程度でよい。
その後、ジェットミルを用いて合金粉末が平均粒径４．０μｍ程度になるまで微粉砕を行なった。
当然ながら、低Ｒ合金、高Ｒ合金及び添加剤の混合工程と微粉砕工程は、ともに無酸素プロセスで行っている。

微粉砕を行う前に、複数種類の低Ｒ合金を調合し、所望の組成（特にＴａ量）となるように混合することができる。この場合の混合も、例えばナウターミキサー等により５〜３０分間ほど行なう程度でよい。

３）成形工程
得られた微粉末を磁場中にて成形する。具体的には、１２０ｋＡ／ｍの磁場中で１２００ＭＰａの圧力で成形を行い、成形体を得た。本工程も無酸素プロセスにて行なった。
４）焼結、時効工程
この成形体を真空中において１０２０〜１０８０℃で４時間焼結した後、急冷した。次いで得られた焼結体に８００℃×１時間と５４０℃×１時間（ともにＡｒ雰囲気中）の２段時効処理を施した。

表１に示す低Ｒ合金Ａ１〜Ａ３及び高Ｒ合金Ｂ１を用い、表２に示す最終組成となるように配合した。その後、各々の混合物を水素粉砕処理し、次いでジェットミルにて微粉砕した。その後磁場中成形した後に、１０２０℃、１０５０℃及び１０８０℃で焼結（４時間保持）し、得られた焼結体に２段時効処理を施した。
得られたＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石について、残留磁束密度（Ｂｒ）、保磁力（ＨｃＪ）及び角形比（Ｈｋ／ＨｃＪ）をＢ−Ｈトレーサにより測定した。なお、Ｈｋは磁気ヒステリシスループの第２象限において、磁束密度が残留磁束密度の９０％になるときの外部磁界強度である。また、得られたＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石について、焼結体に含まれる酸素量を測定した。その結果を表２に示す。

本実施例は、高い磁気特性を得るために、無酸素プロセスにより焼結体の酸素量を１０００ｐｐｍ以下と低減し、かつ粉砕粉末の平均粒径を４．０μｍと微細なものとした。したがって、焼結過程における異常粒成長が生じやすくなっている。図１に、焼結温度と、残留磁束密度（Ｂｒ）、保磁力（ＨｃＪ）及び角型比（Ｈｋ／ＨｃＪ）の関係を示している。

表２及び図１に示すように、低Ｒ合金にＴａを添加して得られた焼結磁石は、Ｔａを含まない焼結磁石に比べて保磁力（ＨｃＪ）が高いことがわかる。
また、磁気特性の中で角形比（Ｈｋ／ＨｃＪ）が異常粒成長による低下傾向が最も早く現れる。つまり、角形比（Ｈｋ／ＨｃＪ）は異常粒成長の傾向を把握することのできる一指標となる。そこで、９０％以上の角形比（Ｈｋ／ＨｃＪ）が得られた焼結温度域を、焼結温度幅と定義すると、Ｔａを添加しない焼結磁石は焼結温度幅が０である。これに対して低Ｒ合金にＴａを添加した焼結磁石は、１０２０〜１０８０℃において９０％以上の角形比（Ｈｋ／ＨｃＪ）を得ている。つまり、Ｔａを０．５０％添加した焼結磁石の焼結温度幅は６０℃以上である。
焼結温度が１０５０℃の焼結磁石の破断面のＳＥＭ（走査型電子顕微鏡、１０００倍）像を示すが、Ｔａを含まない焼結磁石（図２（ａ））と比べてＴａを０．５０ｗｔ％含む焼結磁石（図２（ｂ））の方が微細な結晶組織を示すことがわかる。

表２のＮｏ．８の焼結磁石について、ＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）による組織観察を行ったところ、主相結晶粒内である図３の点線で囲まれた領域に、Ｔａ−Ｆｅ化合物の存在が確認された。したがって、低Ｒ合金にＴａを添加することにより得られた焼結磁石の保磁力（ＨｃＪ）が向上すること及び焼結温度幅が広いことは、このＴａ−Ｆｅ化合物の存在が要因と判断される。

低Ｒ合金にＴａを添加した焼結磁石は、Ｔａ量の増加に伴って保磁力（ＨｃＪ）が向上する傾向がある。但し、低Ｒ合金添加による焼結磁石であっても、Ｔａ添加量を２．５ｗｔ％まで増加させると、Ｔａ無添加焼結磁石よりも残留磁束密度（Ｂｒ）が低くなる。一方で、Ｔａ量が０．１ｗｔ％未満では、保磁力向上の効果が十分ではない。したがって、Ｔａの量は、０．１〜２．０ｗｔ％の範囲とすることが望ましい。

表１に示す合金を用いて、表３に示す最終組成となるように配合した以外は実施例１と同様にしてＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を得たのちに、やはり実施例１と同様に磁気特性を測定した。その結果を表３に合わせて示す。

表３に示すように、Ａｌ量及びＣｕ量を増加させることにより保磁力（ＨｃＪ）を向上できることがわかる。また、Ｄｙ量を増加させることによっても保磁力（ＨｃＪ）を向上できることがわかる。したがって、本発明によればＴａ、より具体的にはＴａ−Ｆｅ化合物を主相結晶粒内に存在させることによる保磁力（ＨｃＪ）向上効果に加えて、Ａｌ、Ｃｕ及びＤｙの量を調整することにより特に保磁力（ＨｃＪ）の高いＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を得ることができる。さらに、Ｒ（Ｎｄ＋Ｄｙ）量及びＢ量を増減することによって磁気特性が変動することがわかる。

実施例１における焼結温度と、残留磁束密度（Ｂｒ）、保磁力（ＨｃＪ）及び角形比（Ｈｋ／ＨｃＪ）の関係を示すグラフである。実施例１におけるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の破断面のＳＥＭ（走査型電子顕微鏡、１０００倍）像である。実施例１におけるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石のＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）像である。

Claims

Ｒ_２Ｔ_１４Ｂ相（Ｒは希土類元素から選択される１種又は２種以上の元素、ＴはＦｅ又はＦｅ及びＣｏを含む遷移金属元素から選択される１種又は２種以上の元素）からなる主相結晶粒と、前記主相結晶粒よりＲを多く含む粒界相とを備え、前記主相結晶粒中にＴａを含む焼結体からなり、
Ｔａは前記主相結晶粒中にＴａ−Ｆｅ化合物として存在し、
酸素量が２０００ｐｐｍ以下であることを特徴とするＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石。
酸素量が１５００ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石。
酸素量が１０００ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石。
Ｒ：２５〜３５ｗｔ％、Ｂ：０．５〜４．５ｗｔ％、Ａｌ及びＣｕの１種又は２種を０．０２〜０．６ｗｔ％、Ｔａ：０．１〜２．０ｗｔ％、Ｃｏ：４ｗｔ％以下（０を含まず）、残部実質的にＦｅからなる組成を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石。
請求項１〜４のいずれか一項に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法であって、
Ｒ_２Ｔ_１４Ｂ化合物（Ｒは希土類元素から選択される１種又は２種以上の元素、ＴはＦｅ又はＦｅ及びＣｏを含む遷移金属元素から選択される１種又は２種以上の元素）からなる主相結晶粒と、前記主相結晶粒よりＲを多く含む粒界相とを備える焼結体からなるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法であって、
前記Ｒ_２Ｔ_１４Ｂ化合物を主体としＴａを含む低Ｒ合金粉末と、前記低Ｒ合金粉末よりもＲを多く含み、かつＲ及びＴを主体とする高Ｒ合金粉末とを含む成形体を作製する工程と、
前記成形体を焼結する工程と、を含むことを特徴とするＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法。