JP4702522B2 - R-T-B system sintered magnet and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

本発明は、R−T−B系焼結磁石(ただし、Rは希土類元素の1種又は2種以上、TはFe及びCoを必須とする遷移金属元素の2種以上及びその製造方法に関し、特に含有されるCoの存在位置を制御する技術に関する。   The present invention relates to an R-T-B sintered magnet (where R is one or more rare earth elements, T is two or more transition metal elements essentially including Fe and Co, and a method for producing the same) In particular, the present invention relates to a technique for controlling the presence position of contained Co.

R−T−B系焼結磁石は、Sm−Co系焼結磁石に比べて、資源的に豊富で安価な材料が用いられ、かつ、高い磁気特性を有していることから、今日様々な分野で使用されている。
R−T−B系焼結磁石の温度特性を改善するために、Coを添加することが知られている。すなわち、R−T−B系焼結磁石において、Nd2Fe14B型結晶構造を有する主相中のFeの一部をCoで置換することにより、主相のキュリー温度を向上することができる。また、主相中のFeの一部をCoで置換することにより、耐食性が向上することも知られている。
R-T-B based sintered magnets are made of various materials today because they are made of resource-rich and inexpensive materials and have high magnetic properties compared to Sm-Co based sintered magnets. Used in the field.
In order to improve the temperature characteristics of the RTB-based sintered magnet, it is known to add Co. That is, in the RTB-based sintered magnet, the Curie temperature of the main phase can be improved by substituting part of Fe in the main phase having the Nd 2 Fe 14 B type crystal structure with Co. . It is also known that the corrosion resistance is improved by replacing part of Fe in the main phase with Co.

ところが、Coの添加量が過剰になると保磁力(HcJ)が低下してしまう。特開2002−190404号公報(特許文献1)によると、Coは主相以外に粒界相にも存在し、粒界相においてNdCo2化合物を形成する。NdCo2化合物は強磁性体であるため、R−T−B系焼結磁石の保磁力(HcJ)を低下させる要因となる。したがって、Coの量を単純に増加しただけでは、NdCo2化合物の増加によってR−T−B系焼結磁石の保磁力(HcJ)を大きく低下させてしまう。 However, when the amount of Co added is excessive, the coercive force (HcJ) decreases. According to Japanese Unexamined Patent Publication No. 2002-190404 (Patent Document 1), Co exists in the grain boundary phase in addition to the main phase, and forms an NdCo 2 compound in the grain boundary phase. Since the NdCo 2 compound is a ferromagnetic material, it becomes a factor for reducing the coercive force (HcJ) of the RTB-based sintered magnet. Therefore, if the amount of Co is simply increased, the coercive force (HcJ) of the RTB-based sintered magnet is greatly reduced due to the increase in the NdCo 2 compound.

そこで特許文献1は、添加したCoを効率よく主相に取り込むことにより、優れた磁気特性を発揮するR−T−B系焼結磁石を提供している。このR−T−B系焼結磁石は、粒界相に濃縮する性質を有するY、La及びScの1種以上の元素を添加することにより、粒界相におけるCo濃度を低下させる。そのため、強磁性体であるNdCo2化合物の生成が粒界相において抑制される。NdCo2化合物の替わりにNd3Co化合物が生成される。このNd3Co化合物は非磁性体であるため、保磁力(HcJ)低下を引き起こすことはないと特許文献1は述べている。 Therefore, Patent Document 1 provides an RTB-based sintered magnet that exhibits excellent magnetic properties by efficiently incorporating added Co into the main phase. This RTB-based sintered magnet reduces the Co concentration in the grain boundary phase by adding one or more elements of Y, La and Sc having the property of concentrating in the grain boundary phase. Therefore, the formation of the NdCo 2 compound that is a ferromagnetic substance is suppressed in the grain boundary phase. An Nd 3 Co compound is produced instead of the NdCo 2 compound. Patent Document 1 states that this Nd 3 Co compound is a non-magnetic material and therefore does not cause a decrease in coercive force (HcJ).

特開2002−190404号公報JP 2002-190404 A

特許文献1によって、強磁性体であるNdCo2化合物の生成が粒界相において抑制され、添加したCoを効率よく主相に取り込むことを可能とした。しかし、非磁性体であるNd3Co化合物に消費されるCoが存在していることから明らかなように、未だ粒界相へのCoの拡散が生じている。つまり、特許文献1は、添加したCoを効率よく主相に取り込むことの余地を残している。
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、添加したCoが実質的に主相のみに存在するR−T−B系焼結磁石を提供することを目的とする。また本発明は、そのようなR−T−B系焼結磁石の製造方法を提供することを目的とする。
According to Patent Document 1, the generation of the NdCo 2 compound, which is a ferromagnetic substance, is suppressed in the grain boundary phase, and the added Co can be efficiently taken into the main phase. However, as is clear from the presence of Co consumed by the Nd 3 Co compound, which is a nonmagnetic material, Co diffusion still occurs in the grain boundary phase. That is, Patent Document 1 leaves room for efficiently incorporating the added Co into the main phase.
The present invention has been made based on such a technical problem, and an object thereof is to provide an RTB-based sintered magnet in which the added Co is present substantially only in the main phase. Moreover, an object of this invention is to provide the manufacturing method of such a RTB type sintered magnet.

添加したCoが実質的に主相のみに存在するR−T−B系焼結磁石を得るために、本発明は混合法を採用することにした。混合法は主相形成用の合金と粒界相形成用の合金とを用いてR−T−B系焼結磁石を製造する方法であり、本発明はCoをこの主相形成用の合金から供給する。ただし、主相形成用の合金からCoを供給するという手法を採用したとしても、焼結時にCoが粒界相へ拡散することを完全に回避することは困難である。そこで、焼結条件を制御することにより、主相から粒界相へのCoの拡散を防止する。焼結条件の制御としては、従来の焼結温度よりも低い温度で焼結をある程度まで進行させる。この低い温度での焼結では主相から粒界相へのCoの拡散を防止することができる。その後、従来と同程度の温度で焼結を行うというものである。この従来と同程度の温度での焼結は、Coの粒界相への拡散を防止するために短時間で終了させる。   In order to obtain an RTB-based sintered magnet in which the added Co is substantially present only in the main phase, the present invention employs a mixing method. The mixing method is a method of manufacturing an RTB-based sintered magnet using an alloy for forming a main phase and an alloy for forming a grain boundary phase, and the present invention uses Co as an alloy for forming the main phase. Supply. However, even if the method of supplying Co from the alloy for forming the main phase is adopted, it is difficult to completely prevent Co from diffusing into the grain boundary phase during sintering. Therefore, the diffusion of Co from the main phase to the grain boundary phase is prevented by controlling the sintering conditions. As control of the sintering conditions, the sintering is allowed to proceed to some extent at a temperature lower than the conventional sintering temperature. Sintering at this low temperature can prevent the diffusion of Co from the main phase to the grain boundary phase. Thereafter, sintering is performed at a temperature similar to that of the prior art. Sintering at a temperature similar to the conventional temperature is completed in a short time in order to prevent diffusion of Co into the grain boundary phase.

以上に基づく本発明のR−T−B系焼結磁石は、R214B化合物(ただし、Rは希土類元素の1種又は2種以上、TはFe及びCoを必須とする遷移金属元素の2種以上)からなる主相と、粒界相とを備えた焼結体からなり、Coは実質的に焼結体中の主相にのみ含れ、焼結体は、R:25〜35wt%、B:0.5〜4wt%、Al及びCuの1種又は2種を0.02〜0.6wt%、Zr、Nb及びHfの1種又は2種以上を0.02〜1.5wt%、Bi及びGaの1種又は2種を0.01〜0.2wt%、Co:0.5〜5wt%、残部実質的にFeからなる組成を有することを特徴としている。 The RTB-based sintered magnet of the present invention based on the above is an R 2 T 14 B compound (where R is one or more rare earth elements, and T is a transition metal element in which Fe and Co are essential). a main phase consisting of two or more) of a sintered body having a grain boundary phase, Co is substantially free or are only in the main phase in the sintered, sintered, R: 25 -35 wt%, B: 0.5-4 wt%, one or two of Al and Cu are 0.02-0.6 wt%, one or more of Zr, Nb, and Hf are 0.02-1 0.5 wt%, one or two of Bi and Ga being 0.01 to 0.2 wt%, Co: 0.5 to 5 wt%, and the balance being substantially Fe .

以上の本発明によるR−T−B系焼結磁石は、主相を形成するための主相形成用合金粉末と、粒界相を形成するための粒界相形成用合金粉末とを含む成形体を作製する工程と、この成形体を800〜1000℃(ただし1000℃を含まず)の第1安定温度で所定時間保持した後に、1000〜1100℃の第2安定温度で所定時間保持することにより焼結する工程とを、備え、Coを主相形成用合金粉末から供給するR−T−B系焼結磁石の製造方法によって得ることができる。このR−T−B系焼結磁石は、R214B化合物(ただし、Rは希土類元素の1種又は2種以上、TはFe及びCoを必須とする遷移金属元素の2種以上)からなる主相と、粒界相とを備えた焼結体からなり、Coは実質的に焼結体中の主相にのみ含まれ、焼結体は、R:25〜35wt%、B:0.5〜4wt%、Al及びCuの1種又は2種を0.02〜0.6wt%、Zr、Nb及びHfの1種又は2種以上を0.02〜1.5wt%、Bi及びGaの1種又は2種を0.01〜0.2wt%、Co:0.5〜5wt%、残部実質的にFeからなる組成を有する。
第1安定温度の保持時間及び第2安定時間の保持時間の合計は1〜12時間で、かつ第1安定温度の保持時間は1〜8時間とするのが好ましい。Coの粒界相への拡散を防止するためである。
The above-described RTB-based sintered magnet according to the present invention includes a main phase forming alloy powder for forming a main phase and a grain boundary phase forming alloy powder for forming a grain boundary phase. A step of producing a body, and holding the molded body at a first stable temperature of 800 to 1000 ° C. (but not including 1000 ° C.) for a predetermined time, and then holding the molded body at a second stable temperature of 1000 to 1100 ° C. for a predetermined time. by a step of sintering comprises, Co and can be obtained by the method for producing the R-T-B-based sintered magnet for supplying an alloy powder for the principal phase formation. This RTB-based sintered magnet is an R 2 T 14 B compound (where R is one or more rare earth elements, and T is two or more transition metal elements in which Fe and Co are essential). a main phase consisting of a sintered body which example Bei a grain boundary phase, Co is substantially included only in the main phase in the sintered, sintered, R: 25~35wt%, B: 0.5 to 4 wt%, one or two of Al and Cu are 0.02 to 0.6 wt%, one or more of Zr, Nb and Hf are 0.02 to 1.5 wt%, Bi and One or two types of Ga have a composition of 0.01 to 0.2 wt%, Co: 0.5 to 5 wt%, and the balance substantially consisting of Fe.
The sum of the holding time of the first stable temperature and the holding time of the second stable time is preferably 1 to 12 hours, and the holding time of the first stable temperature is preferably 1 to 8 hours. This is to prevent diffusion of Co into the grain boundary phase.

以上説明したように、本発明によれば、添加したCoが実質的に主相のみに存在するR−T−B系焼結磁石を提供することができる。このR−T−B系焼結磁石は、Coを効率よく主相に存在させることにより、優れた磁気特性を発揮することができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to provide an RTB-based sintered magnet in which the added Co exists substantially only in the main phase. This RTB-based sintered magnet can exhibit excellent magnetic properties by efficiently making Co present in the main phase.

本発明のR−T−B系焼結磁石について詳しく説明する。
本発明のR−T−B系焼結磁石は、R214B化合物からなる主相を有している。この主相は、Coを含んでいる。また、本発明のR−T−B系焼結磁石は、主相のほかに粒界相を含んでいる。本発明における粒界相は、Coを実質的に含まない。また、本発明の粒界相は、Coを実質的に含まないために、NdCo2化合物はもちろん、Nd3Co化合物も含まない。この粒界相は、R及びFeから構成され、主相よりもRを多く含んでいる。
The RTB-based sintered magnet of the present invention will be described in detail.
The RTB-based sintered magnet of the present invention has a main phase composed of an R 2 T 14 B compound. This main phase contains Co. The RTB-based sintered magnet of the present invention includes a grain boundary phase in addition to the main phase. The grain boundary phase in the present invention does not substantially contain Co. In addition, since the grain boundary phase of the present invention does not substantially contain Co, it does not contain NdCo 2 compound as well as Nd 3 Co compound. This grain boundary phase is composed of R and Fe, and contains more R than the main phase.

本発明における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。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、重希土類元素、特にDy、Tbの含有は主相の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、主相におけるRとしては、Ndに加えてDy及び/又はTbを含むことが望ましい。なお、ここで重希土類元素としては、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Yb、Lu及びYを掲げることができる。   R in the present invention has a concept including Y, and one or two selected from La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Yb, Lu and Y More than a seed element. Since Nd is abundant in resources and relatively inexpensive, it is preferable that the main component as R is Nd. Further, the inclusion of heavy rare earth elements, particularly Dy and Tb, is effective in improving the coercive force because it increases the anisotropic magnetic field of the main phase. Therefore, it is desirable that R in the main phase includes Dy and / or Tb in addition to Nd. Here, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Yb, Lu, and Y can be listed as heavy rare earth elements.

主相を構成するR214B化合物のTはFe及びCoである。つまり、本発明のR−T−B系焼結磁石は、Coを必須元素とする。Feの一部をCoに置換することにより、R214B化合物のキュリー温度上昇による温度特性の向上、耐食性向上等、種々の利益を享受することができる。そのため、Coを効率よく主相に取り込むことはR−T−B系焼結磁石の特性向上にとって重要である。 T in the R 2 T 14 B compound constituting the main phase is Fe and Co. That is, the RTB-based sintered magnet of the present invention uses Co as an essential element. By substituting a part of Fe with Co, various benefits such as improvement of temperature characteristics and improvement of corrosion resistance due to the Curie temperature increase of the R 2 T 14 B compound can be obtained. Therefore, efficiently incorporating Co into the main phase is important for improving the characteristics of the RTB-based sintered magnet.

次に、本発明のR−T−B系焼結磁石の好ましい化学組成について説明する。この化学組成は、主相及び粒界相全体としてのものである。
本発明のR−T−B系焼結磁石は、Rを25〜35wt%含む。Rの量が25wt%未満だと、R−T−B系焼結磁石の主相となるR214B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R214B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26〜33wt%、さらに望ましいRの量は27〜32wt%である。
Next, a preferable chemical composition of the RTB-based sintered magnet of the present invention will be described. This chemical composition is that of the main phase and the whole grain boundary phase.
R-T-B based sintered magnet of the present invention, 25~35wt% including the R. When the amount of R is less than 25 wt%, the generation of R 2 T 14 B crystal grains that are the main phase of the R-T-B sintered magnet is not sufficient. For this reason, α-Fe or the like having soft magnetism is precipitated, and the coercive force is remarkably lowered. On the other hand, when the amount of R exceeds 35 wt%, the volume ratio of R 2 T 14 B crystal grains constituting the main phase is lowered, and the residual magnetic flux density is lowered. On the other hand, when the amount of R exceeds 35 wt%, R reacts with oxygen, and the amount of oxygen contained increases, and as a result, the R-rich phase effective for the generation of coercive force decreases and the coercive force decreases. Therefore, the amount of R is set to 25 to 35 wt%. A desirable amount of R is 26 to 33 wt%, and a more desirable amount of R is 27 to 32 wt%.

RとしてDy及び/又はTbを含む場合には、Dy及び/又はTbと他のRとの合計を25〜35wt%とする。そして、この範囲において、Dy及び/又はTbの量は0.1〜8wt%とすることが好ましい。Dy及び/又はTb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及び/又はTbの量を0.1〜3.5wt%とし、高い保磁力を得たい場合にはDy及び/又はTbの量を3.5〜8wt%とすることが望ましい。   When Dy and / or Tb is included as R, the sum of Dy and / or Tb and other R is set to 25 to 35 wt%. And in this range, it is preferable that the quantity of Dy and / or Tb shall be 0.1-8 wt%. The amount of Dy and / or Tb is desirably determined within the above range depending on which of the residual magnetic flux density and the coercive force is important. That is, when it is desired to obtain a high residual magnetic flux density, the amount of Dy and / or Tb is set to 0.1 to 3.5 wt%. When a high coercive force is desired to be obtained, the amount of Dy and / or Tb is set to 3.5. It is desirable to set it to -8 wt%.

本発明のR−T−B系焼結磁石は、ホウ素(B)を0.5〜4wt%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4wt%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4wt%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。   The RTB-based sintered magnet of the present invention contains 0.5 to 4 wt% of boron (B). When B is less than 0.5 wt%, a high coercive force cannot be obtained. However, when B exceeds 4 wt%, the residual magnetic flux density tends to decrease. Therefore, the upper limit is 4 wt%. A desirable amount of B is 0.5 to 1.5 wt%, and a more desirable amount of B is 0.8 to 1.2 wt%.

本発明のR−T−B系焼結磁石は、Coを必須元素とするが、その量は0.5〜5wt%とする。Coはキュリー温度の向上及び耐食性の向上に効果があり、この効果を得るために0.5wt%以上とすることが好ましい。また、Cuと複合添加することにより、高い保磁力が得られる時効処理温度範囲が拡大するという効果をも有する。しかし、過剰の添加は保磁力の低下を招くとともに、コストを上昇させるため上限を5wt%とする。望ましいCoの含有量は0.5〜3wt%、さらに望ましいCoの含有量は0.8〜2.5wt%である。前述したように、本発明においてCoはその存在位置が特定される。 R-T-B based sintered magnet of the present invention is an essential element of Co, the amount shall be the 0.5 to 5 wt%. Co is effective in improving the Curie temperature and the corrosion resistance. In order to obtain this effect, it is preferably 0.5 wt% or more. Moreover, it has the effect that the aging treatment temperature range from which a high coercive force is obtained is expanded by adding together with Cu. However, excessive addition causes a decrease in coercive force and increases the cost, so the upper limit is made 5 wt%. The desirable Co content is 0.5-3 wt%, and the more desirable Co content is 0.8-2.5 wt%. As described above, the location of Co is specified in the present invention.

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R−T−B系焼結磁石の高保磁力化、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(ただし、0を含まず)、望ましくは0.2wt%以下(ただし、0を含まず)、さらに望ましいCuの量は0.03〜0.15wt%である。Al及びCuの1種又は2種は、主相及び粒界相のいずれに含有されていても本発明の効果に悪影響を与えることはない。 R-T-B based sintered magnet of the present invention, one or two of Al and Cu you contain in the range of 0.02~0.6wt%. By including one or two of Al and Cu in this range, it is possible to increase the coercive force, increase the corrosion resistance, and improve the temperature characteristics of the obtained RTB-based sintered magnet. In the case of adding Al, a desirable amount of Al is 0.03 to 0.3 wt%, and a more desirable amount of Al is 0.05 to 0.25 wt%. When Cu is added, the amount of Cu is 0.3 wt% or less (excluding 0), desirably 0.2 wt% or less (excluding 0), and the more desirable amount of Cu is 0 0.03 to 0.15 wt%. One or two kinds of Al and Cu do not adversely affect the effect of the present invention even if they are contained in either the main phase or the grain boundary phase.

本発明のR−T−B系焼結磁石は、Zr、Nb及びHfの1種又は2種以上を0.02〜1.5wt%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、Zr、Nb及びHf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、Zr、Nb及びHfは酸素量が低い場合にその効果が顕著になる。Zr、Nb及びHfの1種又は2種以上の望ましい量は0.05〜1.3wt%、さらに望ましい量は0.08〜1wt%である。Zr、Nb及びHfの1種又は2種以上は、主相及び粒界相のいずれに含有されていても本発明の効果に悪影響を与えることはないが、粒界相に存在させることが好ましい。 R-T-B based sintered magnet of the present invention, Zr, you containing 0.02~1.5Wt% of one or more of Nb and Hf. When reducing the oxygen content in order to improve the magnetic properties of the RTB-based sintered magnet, Zr, Nb and Hf exhibit the effect of suppressing abnormal growth of crystal grains during the sintering process, Make the structure of the sintered body uniform and fine. Therefore, Zr, Nb, and Hf have a remarkable effect when the amount of oxygen is low. A desirable amount of one or more of Zr, Nb and Hf is 0.05 to 1.3 wt%, and a more desirable amount is 0.08 to 1 wt%. One or more of Zr, Nb, and Hf do not adversely affect the effects of the present invention even if they are contained in either the main phase or the grain boundary phase, but are preferably present in the grain boundary phase. .

本発明のR−T−B系焼結磁石は、他の元素の含有を許容する。例えば、保磁力向上のためにBi及びGaの1種又は2種を0.01〜0.2wt%の範囲で含有する。Bi及びGaの1種又は2種のさらに好ましい範囲は0.03〜0.15wt%、より好ましい範囲は0.05〜0.12wt%である。Bi及びGaは、主相及び粒界相のいずれに含有されていても本発明の効果に悪影響を与えることはない。 The RTB-based sintered magnet of the present invention allows the inclusion of other elements. For example, in order to improve the coercive force, one or two of Bi and Ga are set to 0 . It contains in the range of 01~0.2wt%. A more preferable range of one or two of Bi and Ga is 0.03 to 0.15 wt%, and a more preferable range is 0.05 to 0.12 wt%. Even if Bi and Ga are contained in either the main phase or the grain boundary phase, they do not adversely affect the effects of the present invention.

次に本発明のR−T−B系焼結磁石の製造方法について説明する。
本発明のR−T−B系焼結磁石は混合法により製造することができる。本発明は、主相形成用の合金と粒界相形成用の合金を用いる。このように2種類(又は2種類以上)の異なる組成の合金を用いてR−T−B系焼結磁石を製造する方法を混合法と呼んでいる。混合法は、R−T−B系焼結磁石にとって理想的又はそれに近い組織を得ることができる利点を有している。
Next, the manufacturing method of the RTB system sintered magnet of this invention is demonstrated.
The RTB-based sintered magnet of the present invention can be manufactured by a mixing method. The present invention uses a main phase forming alloy and a grain boundary phase forming alloy. A method of manufacturing an RTB-based sintered magnet using two types (or two or more types) of alloys having different compositions in this way is called a mixing method. The mixing method has an advantage that a structure ideal or close to that for an RTB-based sintered magnet can be obtained.

主相形成用合金は、R、Fe、Co及びBを基本構成元素として含有する。また、主相形成用合金は、基本構成元素の他に、Cu及びAlの1種又は2種を含有させる。また、Zr、Nb及びHfの1種又は2種以上を含有させる。さらに、主相形成用合金は、Bi及びGaの1種又は2種を含有する。主相形成用合金の組成の各元素は、R:25〜35wt%、B:0.4〜5wt%、Al及びCuの1種又は2種:0.02〜0.6wt%、Zr、Nb及びHfの1種又は2種以上:2wt%以下(ただし0を含む)、Co:0.5〜5wt%、Bi及びGaの1種又は2種以上:0.2wt%以下(ただし、0を含む)である。 The main phase forming alloy contains R, Fe, Co, and B as basic constituent elements. The main phase forming alloy includes, in addition to the basic constituent elements, Ru is contained one or two of Cu and Al. Further, Zr, Ru is contained one or more of Nb and Hf. Moreover, the main phase forming alloy, contain one or two of Bi and Ga. Each element in the set configuration of the main phase forming alloy, R: 25~35wt%, B: 0.4~5wt%, 1 species of Al and Cu or two: 0.02~0.6wt%, Zr, One or more of Nb and Hf: 2 wt% or less (including 0), Co: 0.5 to 5 wt%, One or more of Bi and Ga: 0.2 wt% or less (provided that 0 the included) Ru der.

粒界相形成用合金は、R及びFeを基本構成元素として含有する。粒界相形成用合金と主相形成用合金との相違は、主相形成用合金が基本構成元素としてCo及びBを含むのに対して、粒界相形成用合金はこの2つの構成元素を含まない点にある。これは、粒界相にCoを含有させても、Co添加による効果である温度特性の改善が期待できないためである。また、粒界相にCoを含有させると、磁気特性、特に保磁力の低下を招来するNdCo2化合物を生成してしまい、Co添加の効果を効率よく享受することができないためである。Bは主相を構成するR214B化合物生成のために必要な元素であるが、粒界相ではその必要がないためである。ただし、粒界相にBが存在することを本発明は許容する。その場合、粒界相形成用合金にBを含んでいてもよい。 The grain boundary phase forming alloy contains R and Fe as basic constituent elements. The difference between the grain boundary phase forming alloy and the main phase forming alloy is that the main phase forming alloy contains Co and B as basic constituent elements, whereas the grain boundary phase forming alloy contains these two constituent elements. It is not included. This is because even if Co is contained in the grain boundary phase, the improvement of the temperature characteristics, which is the effect of adding Co, cannot be expected. Further, when Co is contained in the grain boundary phase, an NdCo 2 compound that causes a decrease in magnetic properties, particularly coercive force, is generated, and the effect of Co addition cannot be enjoyed efficiently. This is because B is an element necessary for producing the R 2 T 14 B compound constituting the main phase, but is not necessary in the grain boundary phase. However, the present invention allows B to exist in the grain boundary phase. In that case, the grain boundary phase forming alloy may contain B.

粒界相形成用合金は、基本構成元素の他に、Cu及びAlの1種又は2種を含有させることができる。また、粒界相形成用合金は、Zr、Nb及びHfの1種又は2種以上を含有させることができる。さらに、粒界相形成用合金は、Bi及びGaの1種又は2種を含有することができる。粒界相形成用合金の組成は限定されないが、各元素は、R:29〜50wt%、B:0.5wt%以下(ただし、0を含む)、Al及びCuの1種又は2種:0.02〜4wt%、Zr、Nb及びHfの1種又は2種以上:5wt%以下(ただし、0を含む)、Bi及びGaの1種又は2種:3wt%以下(ただし、0を含む)であることが好ましい。なお、基本構成元素以外は任意添加元素である。また本発明のR−T−B系焼結磁石を製造するには単一の粒界相形成用合金があれば足りるが、組成の異なる複数の合金から主相形成用合金を構成してもよい。   The grain boundary phase forming alloy can contain one or two of Cu and Al in addition to the basic constituent elements. In addition, the grain boundary phase forming alloy may contain one or more of Zr, Nb and Hf. Furthermore, the grain boundary phase forming alloy can contain one or two of Bi and Ga. The composition of the alloy for forming the grain boundary phase is not limited, but each element is R: 29 to 50 wt%, B: 0.5 wt% or less (including 0), one or two of Al and Cu: 0 .02 to 4 wt%, one or more of Zr, Nb and Hf: 5 wt% or less (including 0), one or two of Bi and Ga: 3 wt% or less (including 0) It is preferable that In addition, elements other than the basic constituent elements are arbitrarily added elements. In addition, a single grain boundary phase forming alloy is sufficient to produce the RTB-based sintered magnet of the present invention, but the main phase forming alloy may be composed of a plurality of alloys having different compositions. Good.

本発明のR−T−B系焼結磁石を製造するには、はじめに主相形成用合金及び粒界相形成用合金を作製する。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、これら合金を得ることができる。ストリップキャスティング法は、回転するロールの表面に溶湯を噴出することにより、急冷凝固する。急冷凝固によって、溶湯は薄板又は薄片(鱗片)状となる。この急冷凝固された合金は、短軸方向の結晶粒径が20〜30μmで、長軸方向は最大で300μmの均質な組織を有している。ストリップキャスティング法により作製された合金は、α−Feがほとんど生成されず、微細化した結晶組織が得られる。用い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。主相形成用合金及び粒界相形成用合金は、ストリップキャスティング以外の他の鋳造方法により得ることができることは言うまでもない。   In order to manufacture the RTB-based sintered magnet of the present invention, first, an alloy for forming a main phase and an alloy for forming a grain boundary phase are prepared. These alloys can be obtained by strip casting the raw metal in vacuum or in an inert gas, preferably in an Ar atmosphere. In the strip casting method, the molten metal is ejected onto the surface of a rotating roll to rapidly cool and solidify. By rapid solidification, the molten metal becomes a thin plate or a thin piece (scale). This rapidly solidified alloy has a homogeneous structure with a crystal grain size of 20 to 30 μm in the minor axis direction and a maximum of 300 μm in the major axis direction. The alloy produced by the strip casting method hardly produces α-Fe, and a refined crystal structure can be obtained. As a raw material metal to be used, rare earth metals or rare earth alloys, pure iron, ferroboron, and alloys thereof can be used. It goes without saying that the main phase forming alloy and the grain boundary phase forming alloy can be obtained by a casting method other than strip casting.

主相形成用合金及び粒界相形成用合金を作製した後、これらの各母合金は別々に又は一緒に粉砕される。以下、粉砕工程の一例を説明する。
主相形成用合金及び粒界相形成用合金(以下、原料合金と総称することがある)は、水素吸蔵処理を施して次の微粉砕を容易にすることが望ましい。
水素吸蔵は、原料合金を常温下で水素含有雰囲気に曝すことにより行うことができる。水素吸蔵反応は発熱反応であるため、温度上昇に伴って吸蔵水素量が低下することを防止するために、反応容器を冷却する等の手段を適用してもよい。水素吸蔵された原料合金は、例えば粒界に沿って亀裂が生じる。
After producing the main phase forming alloy and the grain boundary phase forming alloy, each of these master alloys is ground separately or together. Hereinafter, an example of the grinding process will be described.
It is desirable that the main phase forming alloy and the grain boundary phase forming alloy (hereinafter sometimes collectively referred to as a raw material alloy) be subjected to a hydrogen occlusion treatment to facilitate subsequent fine pulverization.
Hydrogen storage can be performed by exposing the raw material alloy to a hydrogen-containing atmosphere at room temperature. Since the hydrogen occlusion reaction is an exothermic reaction, means such as cooling the reaction vessel may be applied to prevent the amount of occluded hydrogen from decreasing as the temperature rises. In the raw material alloy stored with hydrogen, cracks occur, for example, along grain boundaries.

水素吸蔵が終了した後に、水素吸蔵が行われた原料合金を加熱保持する脱水素処理が施される。この処理は、磁石として不純物となる水素を減少させることを目的として行われる。加熱保持の温度は、200℃以上、望ましくは350℃以上とする。保持時間は、保持温度との関係、合金の厚さ等によって変わるが、少なくとも30分以上、望ましくは1時間以上とする。脱水素処理は、真空中又はArガスフローにて行う。
以上の水素吸蔵、脱水素処理を経ることにより、原料合金は数mm以下程度の大きさに粉砕される。以上の粉砕工程は、次の粉砕工程と区別するため、粗粉砕と称されることがある。
After the hydrogen storage is completed, a dehydrogenation process is performed in which the raw material alloy that has been subjected to hydrogen storage is heated and held. This treatment is performed for the purpose of reducing hydrogen as an impurity as a magnet. The temperature for heating and holding is 200 ° C. or higher, desirably 350 ° C. or higher. The holding time varies depending on the relationship with the holding temperature, the thickness of the alloy, etc., but is at least 30 minutes, preferably 1 hour or more. The dehydrogenation process is performed in a vacuum or Ar gas flow.
By going through the hydrogen storage and dehydrogenation processes described above, the raw material alloy is pulverized to a size of about several mm or less. The above pulverization step is sometimes referred to as coarse pulverization in order to distinguish it from the next pulverization step.

粗粉砕された原料合金は、次に微粉砕される。微粉砕は、気流式粉砕機を用いて行うことができる。微粉砕された合金は、平均粒径1〜10μm程度の粒径、特に2〜7μm程度の粒径を有することが好ましい。なお、水素吸蔵、脱水素処理された原料合金は、非常に活性度が高い状態となっている。そのため、脱水素処理後、微粉砕までの間の酸化を防止することが要求される。気流式粉砕機にて微粉砕を行う場合、粉砕に用いる非酸化性ガス中に含まれる酸素量を低くすることが酸化防止のために有効である。   The coarsely pulverized raw material alloy is then finely pulverized. The fine pulverization can be performed using an airflow pulverizer. The finely pulverized alloy preferably has an average particle size of about 1 to 10 μm, particularly about 2 to 7 μm. The raw material alloy that has been subjected to hydrogen storage and dehydrogenation is in a very high activity state. Therefore, it is required to prevent oxidation after dehydrogenation and before pulverization. When finely pulverizing with an airflow pulverizer, it is effective for preventing oxidation to reduce the amount of oxygen contained in the non-oxidizing gas used for pulverization.

微粉砕処理において主相形成用合金及び粒界相形成用合金を別々に粉砕した場合には、微粉砕された主相形成用合金粉末及び粒界相形成用合金粉末を例えば窒素雰囲気中で混合する。主相形成用合金粉末及び粒界相形成用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。主相形成用合金及び粒界相形成用合金を一緒に粉砕する場合の混合比率も同様である。微粉砕時に、ステアリン酸亜鉛等の粉砕助剤を0.01〜0.3wt%程度加えることにより、後の磁場中成形時に配向性の高い微粉末を得ることができる。   When the main phase forming alloy and the grain boundary phase forming alloy are separately pulverized in the pulverization process, the finely pulverized main phase forming alloy powder and the grain boundary phase forming alloy powder are mixed in, for example, a nitrogen atmosphere. To do. The mixing ratio of the alloy powder for forming the main phase and the alloy powder for forming the grain boundary phase may be about 80:20 to 97: 3 by weight. The same applies to the mixing ratio when the main phase forming alloy and the grain boundary phase forming alloy are pulverized together. By adding about 0.01 to 0.3 wt% of a grinding aid such as zinc stearate at the time of fine grinding, a fine powder with high orientation can be obtained during subsequent molding in a magnetic field.

次いで、この混合された微粉末を、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、900〜1400kA/mの磁場中で、50〜170MPaの圧力で行なえばよい。   Next, the mixed fine powder is pressure-molded in a state where the crystal axis is oriented by applying a magnetic field. The forming in the magnetic field may be performed at a pressure of 50 to 170 MPa in a magnetic field of 900 to 1400 kA / m.

磁場中成形後、主相形成用合金粉末及び粒界相形成用合金粉末の混合粉末からなる成形体を真空又は不活性ガス雰囲気中で焼結する。本発明は、この焼結に特徴を有する。焼結は所定温度(安定温度)で所定時間保持することにより行われ、通常、1つの安定温度で所定時間保持することにより焼結を行っていた。本発明は、第1の安定温度で所定時間保持した後、第1の安定温度よりも高温な第2の安定温度で所定時間保持するという2段階の安定温度を有する焼結を行うところに特徴を有している。   After forming in a magnetic field, a compact made of a mixed powder of the main phase forming alloy powder and the grain boundary phase forming alloy powder is sintered in a vacuum or an inert gas atmosphere. The present invention is characterized by this sintering. Sintering is performed by holding at a predetermined temperature (stable temperature) for a predetermined time, and usually, sintering is performed by holding at one stable temperature for a predetermined time. The present invention is characterized in that sintering having a two-stage stable temperature is performed in which a predetermined time is held at the first stable temperature and then held for a predetermined time at a second stable temperature higher than the first stable temperature. have.

本発明において、このように2段階の安定温度を採用するのは以下の理由による。すなわち、R−T−B系焼結磁石は、一般的に安定温度を1000〜1100℃として焼結を行っていたが、この温度で焼結を行うと主相から粒界相へのCoの拡散が若干であるが生じてしまう。そこで、本発明は、Coの拡散を回避するために、一般的な安定温度よりも低い温度、つまり第1の安定温度で焼結を行うことにした。しかし、第1の安定温度の焼結のみでは、緻密な焼結体を得ることができないことから、一般的な安定温度、つまり第2の安定温度でも焼結する。ただし、この第2の安定温度における保持時間を長くしたのでは、Coの粒界相への拡散が生じてしまうために、第2の安定温度における保持時間を第1の安定温度での保持時間よりも短くすることにより、緻密な焼結体を得つつ、Coの粒界相への拡散を抑制するのである。   In the present invention, the two-stage stable temperature is employed for the following reason. That is, R-T-B based sintered magnets were generally sintered at a stable temperature of 1000 to 1100 ° C., but when sintered at this temperature, Co from the main phase to the grain boundary phase Some diffusion will occur. Therefore, in the present invention, in order to avoid the diffusion of Co, the sintering is performed at a temperature lower than the general stable temperature, that is, the first stable temperature. However, since a dense sintered body cannot be obtained only by sintering at the first stable temperature, sintering is also performed at a general stable temperature, that is, the second stable temperature. However, if the holding time at the second stable temperature is increased, diffusion of Co into the grain boundary phase occurs, so the holding time at the second stable temperature is changed to the holding time at the first stable temperature. By making the length shorter, the diffusion of Co into the grain boundary phase is suppressed while obtaining a dense sintered body.

第1の安定温度は、以上の観点から定められるものであり、800〜1000℃(ただし、1000℃含まず)とする。800℃未満では焼結の進行が十分でなく、また1000℃を超えるとCoの拡散が懸念される。好ましい第1の安定温度は850〜980℃、さらに好ましい第1の安定温度は900〜970℃である。
第2の安定温度は、1000〜1100℃とする。1000℃未満では緻密な焼結体を得ることが困難であり、1100℃を超えると結晶粒が粗大化して磁気特性を劣化させるからである。好ましい第2の安定温度は1020〜1080℃、さらに好ましい安定温度は1030〜1070℃である。
The first stable temperature is determined from the above viewpoint, and is set to 800 to 1000 ° C. (however, 1000 ° C. is not included). If it is less than 800 ° C, the progress of the sintering is not sufficient, and if it exceeds 1000 ° C, there is a concern about diffusion of Co. A preferable first stable temperature is 850 to 980 ° C., and a more preferable first stable temperature is 900 to 970 ° C.
The second stable temperature is 1000 to 1100 ° C. When the temperature is lower than 1000 ° C., it is difficult to obtain a dense sintered body. When the temperature exceeds 1100 ° C., the crystal grains become coarse and the magnetic properties are deteriorated. A preferred second stable temperature is 1020 to 1080 ° C, and a more preferred stable temperature is 1030 to 1070 ° C.

第1の安定温度における保持時間(第1の保持時間)及び第2の安定温度における保持時間(以下、第2の保持時間)は、合計で1〜12時間とする。この合計時間をここでは焼結時間と称する。
上記焼結時間の範囲において、第1の保持時間は1〜8時間とする。第1の保持時間が1時間未満では焼結がほとんど進行せず、第2の保持時間を長くしないと緻密な焼結体を得ることができないからである。また、第1の保持時間が8時間を超えても焼結がそれ以上進行することが期待できない。そこで本発明では、第1の保持時間を1〜8時間とする。好ましい第1の保持時間は1.5〜6時間である。
また、第2の保持時間は、焼結時間から第1の保持時間を差し引いた時間となるが、少なくとも第1の保持時間よりも短い時間とする。Coの拡散を防止するためである。この中で、好ましい第2の保持時間は、1分〜4時間、さらに好ましい第2の保持時間は1分〜3時間である。
The holding time at the first stable temperature (first holding time) and the holding time at the second stable temperature (hereinafter referred to as second holding time) are 1 to 12 hours in total. This total time is referred to herein as sintering time.
In the sintering time range, the first holding time is 1 to 8 hours. This is because sintering hardly proceeds when the first holding time is less than 1 hour, and a dense sintered body cannot be obtained unless the second holding time is increased. Further, even if the first holding time exceeds 8 hours, it cannot be expected that the sintering further proceeds. Therefore, in the present invention, the first holding time is 1 to 8 hours. The preferred first holding time is 1.5 to 6 hours.
The second holding time is a time obtained by subtracting the first holding time from the sintering time, but is set to a time shorter than at least the first holding time. This is to prevent the diffusion of Co. Among these, a preferable second holding time is 1 minute to 4 hours, and a more preferable second holding time is 1 minute to 3 hours.

焼結後、得られた焼結体に時効処理を施すことができる。この時効処理は、保磁力を制御する重要な工程である。時効処理を2段に分けて行なう場合には、例えば、900℃近傍、500℃近傍での所定時間の保持が有効である。900℃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、500℃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、500℃近傍の時効処理を施すとよい。この時効処理の温度は、焼結対象物の組成によって適宜変更すべきである。   After sintering, the obtained sintered body can be subjected to an aging treatment. This aging treatment is an important process for controlling the coercive force. When the aging treatment is performed in two stages, for example, holding for a predetermined time at around 900 ° C. and around 500 ° C. is effective. When the heat treatment at around 900 ° C. is performed after sintering, the coercive force increases, which is particularly effective in the mixing method. In addition, since the coercive force is greatly increased by the heat treatment at around 500 ° C., when the aging treatment is performed in one stage, the aging treatment at around 500 ° C. is preferably performed. The temperature of this aging treatment should be appropriately changed depending on the composition of the sintered object.

本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。
以下の組成(wt%)を有する2種類の合金をストリップキャスト法で作製した。なお、合金Aが主相形成用合金、合金Bが粒界相形成用合金である。
合金A:20Nd−9.5Pr−2.5Dy−2Co−0.05Al−1B−bal.Fe
合金B:33Nd−1Dy−2Cu−0.05Al−4Nb−2Ga−bal.Fe
The present invention will be described based on specific examples.
Two types of alloys having the following composition (wt%) were produced by a strip casting method. Alloy A is the main phase forming alloy, and alloy B is the grain boundary phase forming alloy.
Alloy A: 20Nd-9.5Pr-2.5Dy-2Co-0.05Al-1B-bal. Fe
Alloy B: 33Nd-1Dy-2Cu-0.05Al-4Nb-2Ga-bal. Fe

合金A及び合金Bを95:5(重量比)で配合後、水素粉砕による粗粉砕、気流式微粉砕機(ジェットミル)による微粉砕を経ることにより、平均粒径4.2μmの微粉末を得た。微粉砕前に、粉砕助剤としてステアリン酸亜鉛を0.1wt%添加した。その後、横磁場成形機(加圧方向と磁場印加方向が直交)にて、配向磁場強度1274kA/m、成形圧力100MPaの条件で磁場中成形を行った。   After blending Alloy A and Alloy B at 95: 5 (weight ratio), fine powder having an average particle size of 4.2 μm is obtained by coarse pulverization by hydrogen pulverization and fine pulverization by an airflow fine pulverizer (jet mill). It was. Prior to fine grinding, 0.1 wt% of zinc stearate was added as a grinding aid. Thereafter, molding was performed in a magnetic field with a transverse magnetic field molding machine (the pressurization direction and the magnetic field application direction were orthogonal) under the conditions of an orientation magnetic field strength of 1274 kA / m and a molding pressure of 100 MPa.

得られた成形体を真空度約66.5Pa(5×10-1Torr)、950℃(第1の安定温度)まで昇温し3時間保持(第1の保持時間)した。950℃で3時間保持した後に、1050℃(第2の安定温度)まで昇温し0.5時間保持(第2の保持時間)した。その後、室温まで冷却した。 The obtained molded body was heated to 950 ° C. (first stable temperature) at a vacuum degree of about 66.5 Pa (5 × 10 −1 Torr) and held for 3 hours (first holding time). After holding at 950 ° C. for 3 hours, the temperature was raised to 1050 ° C. (second stable temperature) and held for 0.5 hour (second holding time). Then, it cooled to room temperature.

得られた焼結体をアルゴン雰囲気中にて900℃で1時間保持し、その後室温まで急冷する第1の時効処理を行った。次に、アルゴン雰囲気中にて500℃で1時間加熱し、その後室温まで急冷する第2の時効処理を行った。   The obtained sintered body was held at 900 ° C. for 1 hour in an argon atmosphere, and then a first aging treatment was performed to rapidly cool to room temperature. Next, a second aging treatment was performed in which heating was performed at 500 ° C. for 1 hour in an argon atmosphere and then rapidly cooled to room temperature.

以上で得られたR−T−B系焼結磁石(実施例)の組成(wt%)を分析したところ、以下の通りであった。なお、含有される酸素量(O)、炭素量(C)、窒素量(N)は、O=5700ppm、C=700ppm、N=80ppmであった。
組成:20.3Nd−2.4Dy−9Pr−1.9Co−0.1Cu−0.05Al−0.16Nb−0.08Ga−1B−bal.Fe
また、得られたR−T−B系焼結磁石の残留磁束密度(Br)、保磁力(HcJ,Hk)、最大エネルギ積((BH)max)及び角形比(Hk/HcJ)を求めた。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(Br)の90%になるときの外部磁界強度である。さらに、得られたR−T−B系焼結磁石の密度を求めた。その結果を表1に示す。
Analysis of the composition (wt%) of the RTB-based sintered magnet (Example) obtained as described above revealed the following. The oxygen content (O), carbon content (C), and nitrogen content (N) contained were O = 5700 ppm, C = 700 ppm, and N = 80 ppm.
Composition: 20.3Nd-2.4Dy-9Pr-1.9Co-0.1Cu-0.05Al-0.16Nb-0.08Ga-1B-bal. Fe
Moreover, the residual magnetic flux density (Br), coercive force (HcJ, Hk), maximum energy product ((BH) max), and squareness ratio (Hk / HcJ) of the obtained RTB-based sintered magnet were obtained. . Hk is the external magnetic field strength when the magnetic flux density is 90% of the residual magnetic flux density (Br) in the second quadrant of the magnetic hysteresis loop. Furthermore, the density of the obtained RTB-based sintered magnet was determined. The results are shown in Table 1.

また、得られたR−T−B系焼結磁石について、EPMA(Electron Probe Micro Analyzer)により元素マッピングを行った。その結果を図1に示す。図1には、元素マッピングを行った領域についての反射電子線像も併せて示している。NdおよびFeに関する元素マッピングと反射電子線像より、反射電子線像の白い領域が粒界相であることがわかる。また、粒界相においてNdがリッチである。そして、粒界相にはCoが実質的に存在しないことが確認できる。   The obtained RTB-based sintered magnet was subjected to element mapping by EPMA (Electron Probe Micro Analyzer). The result is shown in FIG. FIG. 1 also shows a reflected electron beam image of the region where element mapping has been performed. It can be seen from the elemental mapping and reflected electron beam image regarding Nd and Fe that the white region of the reflected electron beam image is the grain boundary phase. Further, Nd is rich in the grain boundary phase. It can be confirmed that Co is not substantially present in the grain boundary phase.

以下の組成(wt%)を有する合金a及び合金bを用いた以外は、上記実施例と同様の条件でR−T−B系焼結磁石(比較例)を作製し、磁気特性等を測定した。その結果を表1に示す。また、このR−T−B系焼結磁石についてもEPMAによる元素マッピングを行った。その結果を図2に示す。図2には、元素マッピングを行った領域についての反射電子線像も併せて示している。やはり、反射電子線像の白い領域が粒界相であることがわかる。Coは主相にも存在しているが、粒界相にも存在していることが確認できた。なお、合金a及び合金bの配合組成は、実施例と一致する。   An R-T-B system sintered magnet (comparative example) was prepared under the same conditions as in the above example except that alloy a and alloy b having the following composition (wt%) were used, and the magnetic properties and the like were measured. did. The results are shown in Table 1. Further, element mapping by EPMA was also performed on this RTB-based sintered magnet. The result is shown in FIG. FIG. 2 also shows a reflected electron beam image of the region where element mapping has been performed. It can be seen that the white region of the reflected electron beam image is the grain boundary phase. Although Co was present in the main phase, it was confirmed that it was also present in the grain boundary phase. In addition, the compounding composition of the alloy a and the alloy b corresponds with an Example.

合金a:20Nd−9.5Pr−2.5Dy−0.05Al−1B−bal.Fe
合金b:33Nd−1Dy−40Co−2Cu−0.05Al−4Nb−2Ga−bal.Fe
Alloy a: 20Nd-9.5Pr-2.5Dy-0.05Al-1B-bal. Fe
Alloy b: 33Nd-1Dy-40Co-2Cu-0.05Al-4Nb-2Ga-bal. Fe

Figure 0004702522
Figure 0004702522

表1に示すように、実施例によるR−T−B系焼結磁石の方が、比較例によるR−T−B系焼結磁石よりも磁気特性が優れることがわかる。
図1より、実施例によるR−T−B系焼結磁石は、粒界相にCoの存在を確認することができない。つまり、Coは実質的に主相のみに含まれている。図2より、比較例によるR−T−B系焼結磁石は、粒界相にCoの存在を確認することができる。このように、実施例によるR−T−B系焼結磁石は、添加されたCoが、実質的に全て主相に含まれており、このような組織であるために、表1に示すように高い磁気特性が得られたものと解される。
As shown in Table 1, it can be seen that the RTB-based sintered magnets according to the examples have better magnetic properties than the RTB-based sintered magnets according to the comparative examples.
From FIG. 1, the RTB-based sintered magnet according to the example cannot confirm the presence of Co in the grain boundary phase. That is, Co is substantially contained only in the main phase. From FIG. 2, the R-T-B sintered magnet according to the comparative example can confirm the presence of Co in the grain boundary phase. Thus, in the RTB-based sintered magnet according to the example, substantially all of the added Co is contained in the main phase, and since it has such a structure, as shown in Table 1. It is understood that high magnetic properties were obtained.

次に、合金A(主相形成用合金)のCo含有量及び合金b(粒界相形成用合金)のCo含有量を変えた以外、実施例1と同様にしてCo含有量の異なるR−T−B系焼結磁石(実施例、比較例)を作製した。なお、Co含有量は、焼結後において、0wt%、1wt%、2wt%、3wt%、4wt%、5wt%、6wt%、7wt%及び8wt%となるように設定した。得られたR−T−B系焼結磁石について保磁力(HcJ)を求めた。その結果を表2に示すが、合金A(主相形成用合金)にCoを含有せしめ、かつ本発明による焼結によって得られたR−T−B系焼結磁石は、Co添加による保磁力(HcJ)の低下が抑制されることがわかる。   Next, R- having a different Co content as in Example 1 except that the Co content of the alloy A (main phase forming alloy) and the Co content of the alloy b (grain boundary phase forming alloy) were changed. TB sintered magnets (Examples and Comparative Examples) were produced. The Co content was set to 0 wt%, 1 wt%, 2 wt%, 3 wt%, 4 wt%, 5 wt%, 6 wt%, 7 wt% and 8 wt% after sintering. The coercive force (HcJ) of the obtained RTB-based sintered magnet was determined. The results are shown in Table 2. The RTB-based sintered magnet obtained by adding Co to Alloy A (main phase forming alloy) and obtained by sintering according to the present invention has a coercive force due to Co addition. It can be seen that the decrease in (HcJ) is suppressed.

Figure 0004702522
Figure 0004702522

以下の組成(wt%)を有する2種類の合金をストリップキャスト法で作製した。なお、合金Cが主相形成用合金、合金Dが粒界相形成用合金である。
合金C:20Nd−9.5Pr−2.5Dy−2Co−0.05Al−1.6Zr−1B−bal.Fe
合金D:33Nd−1Dy−2Cu−0.05Al−1Bi−bal.Fe
Two types of alloys having the following composition (wt%) were produced by a strip casting method. Alloy C is the main phase forming alloy, and alloy D is the grain boundary phase forming alloy.
Alloy C: 20Nd-9.5Pr-2.5Dy-2Co-0.05Al-1.6Zr-1B-bal. Fe
Alloy D: 33Nd-1Dy-2Cu-0.05Al-1Bi-bal. Fe

合金C及び合金Dを95:5(重量比)で配合後、水素粉砕による粗粉砕、気流式微粉砕機(ジェットミル)による微粉砕を経ることにより、平均粒径4.2μmの微粉末を得た。微粉砕前に、粉砕助剤としてステアリン酸亜鉛を0.1wt%添加した。その後、横磁場成形機(加圧方向と磁場印加方向が直交)にて、配向磁場強度1274kA/m、成形圧力100MPaの条件で磁場中成形を行った。なお高磁気特性を得るため、粗粉砕の回収から焼結(焼結炉に投入する)までの各工程の雰囲気を100ppm以下の酸素濃度に抑えて行なった。   After blending Alloy C and Alloy D at 95: 5 (weight ratio), fine powder having an average particle size of 4.2 μm is obtained by coarse pulverization by hydrogen pulverization and fine pulverization by an airflow fine pulverizer (jet mill). It was. Prior to fine grinding, 0.1 wt% of zinc stearate was added as a grinding aid. Thereafter, molding was performed in a magnetic field with a transverse magnetic field molding machine (the pressurization direction and the magnetic field application direction were orthogonal) under the conditions of an orientation magnetic field strength of 1274 kA / m and a molding pressure of 100 MPa. In order to obtain high magnetic properties, the atmosphere in each step from the collection of coarse pulverization to the sintering (put into the sintering furnace) was suppressed to an oxygen concentration of 100 ppm or less.

得られた成形体を真空度約66.5Pa(5×10-1Torr)、950℃(第1の安定温度)まで昇温し3時間保持(第1の保持時間)した。950℃で3時間保持した後に、1050℃(第2の安定温度)まで昇温し0.5時間保持(第2の保持時間)した。その後、室温まで冷却した。 The obtained molded body was heated to 950 ° C. (first stable temperature) at a vacuum degree of about 66.5 Pa (5 × 10 −1 Torr) and held for 3 hours (first holding time). After holding at 950 ° C. for 3 hours, the temperature was raised to 1050 ° C. (second stable temperature) and held for 0.5 hour (second holding time). Then, it cooled to room temperature.

得られた焼結体をアルゴン雰囲気中にて900℃で1時間保持し、その後室温まで急冷する第1の時効処理を行った。次に、アルゴン雰囲気中にて500℃で1時間加熱し、その後室温まで急冷する第2の時効処理を行った。   The obtained sintered body was held at 900 ° C. for 1 hour in an argon atmosphere, and then a first aging treatment was performed to rapidly cool to room temperature. Next, a second aging treatment was performed in which heating was performed at 500 ° C. for 1 hour in an argon atmosphere and then rapidly cooled to room temperature.

以上で得られたR−T−B系焼結磁石(実施例)の組成(wt%)を分析したところ、以下の通りであった。なお、含有される酸素量(O)、炭素量(C)、窒素量(N)は、O=560ppm、C=680ppm、N=90ppmであった。
組成:20.2Nd−2.5Dy−8.9Pr−1.9Co−0.1Cu−0.05Al−0.15Zr−0.05Bi−1B−bal.Fe
また、得られたR−T−B系焼結磁石の残留磁束密度(Br)、保磁力(HcJ,Hk)、最大エネルギ積((BH)max)及び角形比(Hk/HcJ)を求めた。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(Br)の90%になるときの外部磁界強度である。さらに、得られたR−T−B系焼結磁石の密度を求めた。その結果を表3に示す。
また、得られたR−T−B系焼結磁石について、EPMAにより元素マッピングを行った。その結果、粒界相にはCoが実質的に存在しないことが確認できた。
Analysis of the composition (wt%) of the RTB-based sintered magnet (Example) obtained as described above revealed the following. The oxygen content (O), carbon content (C), and nitrogen content (N) contained were O = 560 ppm, C = 680 ppm, and N = 90 ppm.
Composition: 20.2Nd-2.5Dy-8.9Pr-1.9Co-0.1Cu-0.05Al-0.15Zr-0.05Bi-1B-bal. Fe
Moreover, the residual magnetic flux density (Br), coercive force (HcJ, Hk), maximum energy product ((BH) max), and squareness ratio (Hk / HcJ) of the obtained RTB-based sintered magnet were obtained. . Hk is the external magnetic field strength when the magnetic flux density is 90% of the residual magnetic flux density (Br) in the second quadrant of the magnetic hysteresis loop. Furthermore, the density of the obtained RTB-based sintered magnet was determined. The results are shown in Table 3.
Moreover, element mapping was performed by EPMA about the obtained RTB-based sintered magnet. As a result, it was confirmed that Co was not substantially present in the grain boundary phase.

Figure 0004702522
Figure 0004702522

以下の組成(wt%)を有する合金c及び合金dを用いた以外は、上記実施例と同様の条件でR−T−B系焼結磁石(比較例)を作製し、磁気特性等を測定した。その結果を表3に示す。また、このR−T−B系焼結磁石についてもEPMAによる元素マッピングを行ったところ、Coは主相及び粒界相の両者に存在していることが確認できた。なお、合金c及び合金dの配合組成は、実施例と一致する。
合金c:20Nd−9.5Pr−2.5Dy−0.05Al−1.6Zr−1B−bal.Fe
合金d:33Nd−1Dy−40Co−2Cu−0.05Al−1Bi−bal.Fe
An R-T-B system sintered magnet (comparative example) was produced under the same conditions as in the above example except that the alloy c and the alloy d having the following composition (wt%) were used, and the magnetic characteristics and the like were measured. did. The results are shown in Table 3. Moreover, when element mapping by EPMA was performed also about this RTB type sintered magnet, it was confirmed that Co was present in both the main phase and the grain boundary phase. In addition, the compounding composition of the alloy c and the alloy d corresponds with an Example.
Alloy c: 20Nd-9.5Pr-2.5Dy-0.05Al-1.6Zr-1B-bal. Fe
Alloy d: 33Nd-1Dy-40Co-2Cu-0.05Al-1Bi-bal. Fe

表3に示すように、実施例によるR−T−B系焼結磁石の方が、比較例によるR−T−B系焼結磁石よりも磁気特性が優れることがわかる。   As shown in Table 3, it can be seen that the RTB-based sintered magnets according to the examples have better magnetic properties than the RTB-based sintered magnets according to the comparative examples.

実施例による焼結磁石のEPMAによる観察結果を示す図である。It is a figure which shows the observation result by EPMA of the sintered magnet by an Example. 比較例による焼結磁石のEPMAによる観察結果を示す図である。It is a figure which shows the observation result by EPMA of the sintered magnet by a comparative example.

Claims (3)

214B化合物(ただし、Rは希土類元素の1種又は2種以上、TはFe及びCoを必須とする遷移金属元素の2種以上)からなる主相と、粒界相とを備えた焼結体からなり、
Coが実質的に前記焼結体中の前記主相にのみ含れ、
前記焼結体は、R:25〜35wt%、B:0.5〜4wt%、Al及びCuの1種又は2種を0.02〜0.6wt%、Zr、Nb及びHfの1種又は2種以上を0.02〜1.5wt%、Bi及びGaの1種又は2種を0.01〜0.2wt%、Co:0.5〜5wt%、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R−T−B系焼結磁石。
A main phase composed of an R 2 T 14 B compound (where R is one or more rare earth elements, T is two or more transition metal elements essential to Fe and Co), and a grain boundary phase Made of sintered body,
Co is free or is only in the main phase in substantially the sintered body,
The sintered body is R: 25 to 35 wt%, B: 0.5 to 4 wt%, one or two of Al and Cu, 0.02 to 0.6 wt%, one of Zr, Nb and Hf, or A composition comprising 0.02 to 1.5 wt% of two or more, 0.01 to 0.2 wt% of one or two of Bi and Ga, Co: 0.5 to 5 wt%, and the balance substantially consisting of Fe. An RTB-based sintered magnet comprising:
214B化合物(ただし、Rは希土類元素の1種又は2種以上、TはFe及びCoを必須とする遷移金属元素の2種以上)からなる主相と、粒界相とを備えた焼結体からなり、
Coが実質的に前記焼結体中の前記主相にのみ含まれ、
前記焼結体は、R:25〜35wt%、B:0.5〜4wt%、Al及びCuの1種又は2種を0.02〜0.6wt%、Zr、Nb及びHfの1種又は2種以上を0.02〜1.5wt%、Bi及びGaの1種又は2種を0.01〜0.2wt%、Co:0.5〜5wt%、残部実質的にFeからなる組成を有するR−T−B系焼結磁石の製造方法であって、
前記主相を形成するための主相形成用合金粉末と、前記粒界相を形成するための粒界相形成用合金粉末とを含む成形体を作製する工程と、
この成形体を800〜1000℃(ただし、1000℃を含まず)の第1安定温度で所定時間保持した後に、1000〜1100℃の第2安定温度で所定時間保持することにより焼結する工程とを、備え、
Coを前記主相形成用合金粉末から供給することを特徴とするR−T−B系焼結磁石の製造方法。
A main phase composed of an R 2 T 14 B compound (where R is one or more rare earth elements and T is two or more transition metal elements essential for Fe and Co) and a grain boundary phase Made of a sintered body,
Co is substantially contained only in the main phase in the sintered body,
The sintered body is R: 25 to 35 wt%, B: 0.5 to 4 wt%, one or two of Al and Cu, 0.02 to 0.6 wt%, one of Zr, Nb and Hf, or A composition comprising 0.02 to 1.5 wt% of two or more, 0.01 to 0.2 wt% of one or two of Bi and Ga, Co: 0.5 to 5 wt%, and the balance substantially consisting of Fe. A method for producing an RTB-based sintered magnet having:
Producing a molded body including a main phase forming alloy powder for forming the main phase and a grain boundary phase forming alloy powder for forming the grain boundary phase;
A step of sintering the molded body by holding it at a first stable temperature of 800 to 1000 ° C. (but not including 1000 ° C.) for a predetermined time and then holding it at a second stable temperature of 1000 to 1100 ° C. for a predetermined time ; With
Co is supplied from the main phase forming alloy powder. A method for producing an RTB-based sintered magnet.
前記第1安定温度の保持時間及び前記第2安定時間の保持時間の合計が1〜12時間で、かつ前記第1安定温度の保持時間が1〜8時間であることを特徴とする請求項2に記載のR−T−B系焼結磁石の製造方法。 Claim 2, wherein said first stable temperature retention time and total 12-hour retention time in the second stabilization time, and the retention time of the first stable temperature is 1-8 hours method for producing R-T-B based sintered magnet according to.
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