JP4962198B2 - Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系希土類焼結磁石およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、Ｒ₂Ｆｅ₁₄Ｂ型化合物結晶粒（Ｒは希土類元素）を主相として有するＲ−Ｆｅ−Ｂ系希土類焼結磁石およびその製造方法に関し、特に、軽希土類元素ＲＬ（ＮｄおよびＰｒの少なくとも１種）を主たる希土類元素Ｒとして含有し、かつ、軽希土類元素ＲＬの一部が重希土類元素ＲＨ（Ｄｙ、Ｈｏ、およびＴｂからなる群から選択された少なくとも１種）によって置換されているＲ−Ｆｅ−Ｂ系希土類焼結磁石およびその製造方法に関している。

Ｎｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ型化合物を主相とするＲ−Ｆｅ−Ｂ系の希土類焼結磁石は、永久磁石の中で最も高性能な磁石として知られており、ハードディスクドライブのボイスコイルモータ（ＶＣＭ）や、ハイブリッド車搭載用モータ等の各種モータや家電製品等に使用されている。Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系希土類焼結磁石をモータ等の各種装置に使用する場合、高温での使用環境に対応するため、耐熱性に優れ、高保磁力特性を有することが要求される。

Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系希土類焼結磁石の保磁力を向上する手段として、重希土類元素ＲＨを原料として配合し、溶製した合金を用いることが行われている。この方法によると、希土類元素Ｒとして軽希土類元素ＲＬを含有するＲ₂Ｆｅ₁₄Ｂ相の希土類元素Ｒが重希土類元素ＲＨで置換されるため、Ｒ₂Ｆｅ₁₄Ｂ相の結晶磁気異方性（保磁力を決定する本質的な物理量）が向上する。しかし、Ｒ₂Ｆｅ₁₄Ｂ相中における軽希土類元素ＲＬの磁気モーメントは、Ｆｅの磁気モーメントと同一方向であるのに対して、重希土類元素ＲＨの磁気モーメントは、Ｆｅの磁気モーメントと逆方向であるため、軽希土類元素ＲＬを重希土類元素ＲＨで置換するほど、残留磁束密度Ｂ_rが低下してしまうことになる。

一方、重希土類元素ＲＨは希少資源であるため、その使用量の削減が望まれている。これらの理由により、軽希土類元素ＲＬの全体を重希土類元素ＲＨで置換する方法は好ましくない。

比較的少ない量の重希土類元素ＲＨを添加することにより、重希土類元素ＲＨによる保磁力向上効果を発現させるため、重希土類元素ＲＨを多く含む合金・化合物などの粉末を、軽希土類ＲＬを多く含む主相系母合金粉末に添加し、成形・焼結させることが提案されている。この方法によると、重希土類元素ＲＨがＲ₂Ｆｅ₁₄Ｂ相の粒界近傍に多く分布することになるため、主相外殻部におけるＲ₂Ｆｅ₁₄Ｂ相の結晶磁気異方性を効率よく向上させることが可能になる。Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系希土類焼結磁石の保磁力発生機構は核生成型（ニュークリエーション型）であるため、主相外殻部（粒界近傍）に重希土類元素ＲＨが多く分布することにより、結晶粒全体の結晶磁気異方性が高められ、逆磁区の核生成が妨げられ、その結果、保磁力が向上する。また、保磁力向上に寄与しない結晶粒の中心部では、重希土類元素ＲＨによる置換が生じないため、残留磁束密度Ｂ_rの低下を抑制することもできる。

しかしながら、実際にこの方法を実施してみると、焼結工程（工業規模で１０００℃から１２００℃で実行される）で重希土類元素ＲＨの拡散速度が大きくなるため、重希土類元素ＲＨが結晶粒の中心部にも拡散してしまう結果、期待していた組織構造を得ることは容易でない。

さらにＲ−Ｆｅ−Ｂ系希土類焼結磁石の別の保磁力向上手段として、焼結磁石の段階で重希土類元素ＲＨを含む金属、合金、化合物等を磁石表面に被着後、熱処理、拡散させることによって、残留磁束密度をそれほど低下させずに保磁力を回復または向上させることが検討されている（特許文献１、特許文献２、および特許文献３）。

特許文献１は、Ｒ´（Ｒ´はＮｄ、Ｐｒ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｔｂのうち少なくとも１種）からなる薄膜層を焼結磁石体の被研削加工面に形成し、その後真空または不活性雰囲気中で熱処理を施すことにより、研削加工面の変質層を薄膜層と変質層との拡散反応で改質層となし、保磁力を回復させることを開示している。

特許文献２は、小型磁石の最表面に露出している結晶粒子の半径に相当する深さ以上に金属元素Ｒ（このＲは、ＹおよびＮｄ、Ｄｙ、Ｐｒ、Ｈｏ、Ｔｂから選ばれる希土類元素の１種又は２種以上）を成膜しながら拡散させ、それによって加工変質損傷部を改質して（ＢＨ）ｍａｘを向上させることを開示している。

特許文献３は、厚さ２ｍｍ以下の磁石の表面に希土類元素を主体とする化学気相成長膜を形成後熱処理することにより、希土類元素が磁石内部に拡散し、表面近傍の加工劣化層が改質され、磁石特性が回復することを開示している。

特許文献４は、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系微小焼結磁石や粉末の保磁力を回復するため、希土類元素の収着法を開示している。この方法では、収着金属（Ｙｂ、Ｅｕ、Ｓｍなどの沸点が比較的低い希土類金属）をＲ−Ｆｅ−Ｂ系微小焼結磁石や粉末と混合した後、攪拌しながら真空中で均一に加熱するための熱処理が行われる。この熱処理により、希土類金属が磁石表面に被着するとともに、内部に拡散する。また特許文献４には、沸点の高い希土類金属（例えばＤｙ）を収着させる実施形態も記載されている。このＤｙなどを使用した実施形態においては、高周波加熱方式により、Ｄｙなどを選択的に高温に加熱しているが、例えばＤｙの沸点は２５６０℃であり、沸点１１９３℃のＹｂを８００〜８５０℃に加熱していることや、通常の抵抗加熱では十分に加熱することができないと記載されていることから、Ｄｙは少なくとも１５００℃を超える温度に加熱しているものと考えられる。さらに、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系微小焼結磁石や粉末の温度は７００〜８５０℃に保つことが好ましいと記載されている。

特許文献５には、処理室内でＤｙやＴｂなどの金属蒸発材料を蒸発させて金属蒸気雰囲気を形成し、処理室内の温度より低く保持したＲ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石を処理室内に搬入し、処理室内と磁石の温度差によって磁石表面に金属蒸発材料を選択的に付着堆積した後処理室から搬出し、別室で加熱して拡散処理を施す方法が開示されている。
特開昭６２−０７４０４８号公報 特開２００４−３０４０３８号公報 特開２００５−２８５８５９号公報 特開２００４−２９６９７３号公報 ＷＯ２００６／１００９６８国際公開パンフレット

特許文献１、特許文献２および特許文献３に開示されている従来技術は、いずれも焼結磁石体表面に希土類金属の被膜を成膜し、熱処理によって希土類金属を磁石内部に拡散させている。その結果、磁石表層領域（表面から数十μｍの深さまでの領域）では、希土類金属膜と焼結磁石体との界面における希土類金属濃度の大きな濃度差を駆動力として、希土類金属が主相中にも拡散することを避けられず、残留磁束密度Ｂ_rが低下してしまう。

また、特許文献４に開示されている従来技術においても、Ｄｙなどの希土類金属を充分に気化する温度に加熱し、成膜を行っているため、磁石中の拡散速度よりも成膜速度の方が圧倒的に高く、磁石表面上に厚いＤｙ膜が形成される。その結果、特許文献１〜３の場合と同様に、磁石表層領域では、Ｄｙが主相中にも拡散することを避けられず、残留磁束密度Ｂ_rが低下してしまう。

また、高周波によって収着原料と磁石の双方を加熱するため、希土類金属のみを充分な温度に加熱し磁石を磁気特性に影響を及ぼさない程度の低温に保持することは容易ではなく、磁石は、誘導加熱されにくい粉末の状態か極微小なものに限られてしまう。

さらに、特許文献１〜４の方法では、成膜処理時に装置内部の磁石以外の部分（例えば真空チャンバーの内壁）にも多量に希土類金属が堆積するため、貴重資源である重希土類元素の省資源化に反することになる。

特許文献５の方法においては、磁石の表面にのみ選択的にＤｙやＴｂなどが付着堆積するため、資源的に乏しく高価なＤｙやＴｂなどを有効利用できるとしている。しかしながら、特許文献５の方法は、ＤｙやＴｂなどの金属蒸発材料を配置した処理室を１０００℃以上に加熱して金属蒸発材料の飽和雰囲気を形成し、その蒸気雰囲気と磁石の温度差によって磁石表面に金属蒸発材料の厚膜を短時間（実施例では１分）で成膜した後、処理室から取り出し、別途、拡散処理を施すため、この方法においても、特許文献１〜４の場合と同様に、磁石表層領域では、Ｄｙが主相中にも拡散することを避けられず、残留磁束密度Ｂ_rが低下してしまう。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、重希土類元素ＲＨが主相結晶粒の内部に粒内拡散することを抑制することにより残留磁束密度をほとんど低下させることなく保磁力を向上させたＲ−Ｆｅ−Ｂ系希土類焼結磁石および前記Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系希土類焼結磁石の製造方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系希土類焼結磁石において希少資源である重希土類元素ＲＨを有効活用し、その使用量を低減することにある。

本発明のＲ−Ｆｅ−Ｂ系希土類焼結磁石の製造方法は、重希土類元素ＲＨ（Ｄｙ、Ｈｏ、およびＴｂからなる群から選択された少なくとも１種）を含有するバルク体を処理室内に配置し、前記処理室を７００℃以上１１００℃以下に加熱することにより、処理室内の少なくとも前記バルク体近傍にＲＨ蒸気雰囲気を形成する工程（Ａ）と、前記処理室内に、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系希土類焼結磁石体を搬入する工程（Ｂ）と、前記Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系希土類焼結磁石体を前記バルク体と対向配置させて１０分以上６００分以下の時間保持することにより、前記重希土類元素ＲＨを前記Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系希土類焼結磁石体の表面に供給しつつ、前記重希土類元素ＲＨを前記Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系希土類焼結磁石体の内部に拡散させる工程（Ｃ）とを含む。

好ましい実施形態において、前記工程（Ｃ）において、前記バルク体と前記Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系希土類焼結磁石体との平均間隔を０．１ｍｍ以上３００ｍｍ以下の範囲内に設定する。

好ましい実施形態において、前記工程（Ｃ）において、前記バルク体および前記Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系希土類焼結磁石体の温度を７００℃以上１１００℃以下の範囲内に１０分〜６００分保持する。

好ましい実施形態において、前記工程（Ｃ）において、前記処理室内の雰囲気ガスの圧力を１０^-5〜５００Ｐａの範囲内に調整する。

好ましい実施形態において、前記工程（Ｃ）において、前記Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系希土類焼結磁石体の温度と前記バルク体の温度との温度差を１０分〜６００分の間２０℃以内に保持する。

好ましい実施形態において、前記工程（Ｂ）を行う前、前記Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系希土類焼結磁石体を前もって加熱する工程を行う。

本発明のＲ−Ｆｅ−Ｂ系希土類焼結磁石は、上記のいずれかの製造方法によって製造されたＲ−Ｆｅ−Ｂ系希土類焼結磁石である。

本発明による他のＲ−Ｆｅ−Ｂ系希土類焼結磁石は、軽希土類元素ＲＬ（ＮｄおよびＰｒの少なくとも１種）を主たる希土類元素Ｒとして含有するＲ−Ｆｅ−Ｂ系希土類焼結磁石体と、前記Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系希土類焼結磁石体の表面に堆積された重希土類元素ＲＨ（Ｄｙ、Ｈｏ、およびＴｂからなる群から選択された少なくとも１種）の膜とを備える製造途中のＲ−Ｆｅ−Ｂ系希土類焼結磁石であって、前記重希土類元素ＲＨの膜が堆積された直後において、前記膜の厚さは１μｍ以下であり、かつ、軽希土類元素ＲＬの一部が重希土類元素ＲＨによって置換されている。

本発明では、重希土類元素ＲＨ（Ｄｙ、Ｈｏ、およびＴｂからなる群から選択された少なくとも１種）を焼結磁石体の表面に供給しつつ拡散を行うことにより、重希土類元素ＲＨが主相結晶粒の内部に粒内拡散することを抑制できるため、残留磁束密度がほとんど低下することなく保磁力を向上させたＲ−Ｆｅ−Ｂ系希土類焼結磁石を得ることができる。また、希少資源であるＲＨを有効活用し、その使用量を低減させた前記Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系希土類焼結磁石の製造方法を実現できる。

本発明のＲ−Ｆｅ−Ｂ系希土類焼結磁石の製造方法では、気化（昇華）しにくい重希土類元素ＲＨのバルク体を処理室内に配置し、７００℃以上１１００℃以下に加熱することにより処理室内の少なくとも前記バルク体近傍にＲＨ蒸気雰囲気を形成した後、前記処理室内にＲ−Ｆｅ−Ｂ系希土類焼結磁石を搬入し、１０分以上６００分以下の時間保持する。これにより、前記焼結磁石体の表面に重希土類元素ＲＨが飛来するが、ＲＨバルク体の温度が７００℃以上１１００℃以下であるので、ＲＨバルク体の気化（昇華）をＲＨ膜の成長速度がＲＨの磁石内部への拡散速度よりも極度に大きくならない程度に抑制しており、焼結磁石体の表面に飛来した重希土類元素ＲＨは速やかに磁石体内部に拡散する。７００℃以上１１００℃以下の温度範囲は、重希土類元素ＲＨの気化（昇華）がほとんど生じないか比較的生じにくい温度であるが、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系希土類焼結磁石における希土類元素の拡散が活発に生じる温度でもある。このため、磁石体表面に飛来した重希土類元素ＲＨが磁石体表面に膜を形成するよりも優先的に、磁石体内部への粒界拡散を促進させることが可能になる。

なお、本明細書では、重希土類バルク体（ＲＨバルク体）から重希土類ＲＨを焼結磁石体表面に供給しつつ、重希土類ＲＨを焼結磁石体の表面から内部に拡散させることを簡単に「蒸着拡散」と称する場合がある。本発明によれば、焼結磁石体表面の近傍に位置する主相の内部に重希土類元素ＲＨが拡散して行く速度（レート）よりも高い速度で重希土類元素ＲＨが磁石内部に拡散・浸透して行くことになる。

従来、Ｄｙなどの重希土類元素ＲＨの気化（昇華）には、１５００℃を超える高温に加熱することが必要であると考えられており、７００℃以上１１００℃以下の加熱では磁石体表面にＤｙを析出させることは無理であると考えられていた。しかしながら、本発明者の実験によると、従来の予測に反し、７００℃以上１１００℃以下でも対向配置された希土類磁石に重希土類元素ＲＨを供給し、拡散させることが可能であることがわかった。

重希土類元素ＲＨの膜（ＲＨ膜）を焼結磁石体の表面に形成した後、熱処理により焼結磁石体の内部に拡散させる従来技術では、ＲＨ膜と接する表層領域で「粒内拡散」が顕著に進行し、磁石特性が劣化してしまう。これに対し、本発明では、ＲＨ膜の成長レートを低く抑えた状態で、重希土類元素ＲＨを焼結磁石体の表面に供給しながら、焼結磁石体の温度を拡散に適したレベルに保持するため、磁石体表面に飛来した重希土類元素ＲＨが、粒界拡散によって速やかに焼結磁石体内部に浸透して行く。このため、表層領域においても、「粒内拡散」よりも優先的に「粒界拡散」が生じ、残留磁束密度Ｂ_rの低下を抑制し、保磁力Ｈ_cJを効果的に向上させることが可能になる。

Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系希土類焼結磁石の保磁力発生機構はニュークリエーション型であるため、主相外殻部における結晶磁気異方性が高められると、主相における粒界相の近傍で逆磁区の核生成が抑制される結果、主相全体の保磁力Ｈ_cJが効果的に向上する。本発明では、焼結磁石体の表面に近い領域だけでなく、磁石表面から奥深い領域においても重希土類置換層を主相外殻部に形成することができるため、磁石全体にわたって結晶磁気異方性が高められ、磁石全体の保磁力Ｈ_cJが充分に向上することになる。したがって、本発明によれば、消費する重希土類元素ＲＨの量が少なくとも、焼結体の内部まで重希土類元素ＲＨを拡散・浸透させることができ、主相外殻部で効率良く重希土類元素ＲＨが濃縮された層を形成することにより、残留磁束密度Ｂ_rの低下を抑制しつつ保磁力Ｈ_cJを向上させることが可能になる。

主相外殻部で軽希土類元素ＲＬと置換させるべき重希土類元素ＲＨとしては、蒸着拡散の起こりやすさ、コスト等を考慮すると、Ｄｙが最も好ましい。ただし、Ｔｂ₂Ｆｅ₁₄Ｂの結晶磁気異方性は、Ｄｙ₂Ｆｅ₁₄Ｂの結晶磁気異方性よりも高く、Ｎｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂの結晶磁気異方性の約３倍の大きさを有しているので、Ｔｂを蒸着拡散させると、焼結磁石体の残留磁束密度を下げずに保磁力を向上させることが最も効率的に実現できる。Ｔｂを用いる場合は、Ｄｙを用いる場合よりも、高温高真空度で蒸着拡散を行うことが好ましい。

上記説明から明らかなように、本発明では、必ずしも原料合金の段階において重希土類元素ＲＨを添加しておく必要はない。すなわち、希土類元素Ｒとして軽希土類元素ＲＬ（ＮｄおよびＰｒの少なくとも１種）を含有する公知のＲ−Ｆｅ−Ｂ系希土類焼結磁石を用意し、その表面から重希土類元素ＲＨを磁石内部に拡散する。従来の重希土類層のみを磁石表面に形成した場合は、拡散温度を高めても、磁石内部の奥深くまで重希土類元素ＲＨを拡散させることは困難であったが、本発明によれば、重希土類元素ＲＨの粒界拡散により、焼結磁石体の内部に位置する主相の外殻部にも重希土類元素ＲＨを効率的に供給することが可能になる。もちろん、本発明は、原料合金の段階において重希土類元素ＲＨが添加されているＲ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石に対して適用しても良い。ただし、原料合金の段階で多量の重希土類元素ＲＨを添加したのでは、本発明の効果を充分に奏することはできないため、相対的に少ない量の重希土類元素ＲＨが添加され得る。

次に、図１および図２を参照しながら、本発明による拡散処理の好ましい例を説明する。図１は、本発明で好適に用いられ得る蒸着拡散装置の一構成例を示す断面図であり、図２は、その装置の平面構成を示す図である。図２では、上方から装置の内部を透視した構成を概略的に記載している。

図示されている蒸着拡散装置は、準備室１０および処理室１１の２室を備えている。準備室１０の入口側には開閉可能な搬出入口１４ａが設けられ、処理室１１の出口側には開閉可能な搬出入口１４ｃが設けられている。また、準備室１０と処理室１１との間には開閉可能な搬出入口１４ｂが設けられている。これらの搬出入口１４ａ、１４ｂ、１４ｃは、それぞれ独立して開閉することができる。図１に示す例では、搬出入口１４ａは開いた状態にあるため、準備室１０は外部と連通している。一方、搬出入口１４ｂ、１４ｃは閉じた状態にあるため、処理室１１は準備室１０および外部の何れとも連通していない。準備室１０および処理室１１は、それぞれ、バルブ１５を解して排気システムに接続されている。なお、搬出入口１４ｃの外側に後処理室（不図示）を設けても良い。

この装置例では、図１に示すように焼結磁石体１を載置したＭｏ板３が図中左側から右側に向かってコンベア１３上を移動することができる。焼結磁石体１の載置に使用される部材は、Ｍｏ板に限られず、他の高融点材料（例えば耐熱性セラミックス）から形成されたものであってもよい。また、部材形状も、板状である必要は無く、他の形状（例えば羽状）であってもよい。処理室１１には、ＲＨバルク体２が焼結磁石体１と対向するように配置されている。

準備室１０および処理室１１の内部は、それぞれ、不図示のヒータによって加熱される。このため、準備室１０および処理室１１のうち高温に加熱される部分は全て高融点材料から形成されている。

Ｍｏ板３に静置された焼結磁石体１は、コンベア１３によって搬出入口１４ａを介して準備室１０に搬入される。準備室１０では、焼結磁石体１の温度および雰囲気圧を調整することができる。温度および雰囲気圧の好ましい値については後述する。焼結磁石体１はＭｏ板３上に静置されたまま搬出入口１４ｂを介して処理室１１に搬入される。処理室１１における焼結磁石体１は、図２に示すようにコンベア１３の両横に配置されたＲＨバルク体２と所定間隔をあけて対向配置されて所定時間保持される。所定時間経過後は、焼結磁石体１は搬出入口１４ｂを介して準備室１０に戻っても良いし、または搬出入口１４ｃを介して外部に搬出されてもよい。

なお、本明細書において、「処理室から焼結磁石体が搬出される」とは、ＲＨバルク体を設置した処理室から焼結磁石体が搬出されることを意味し、必ずしも処理装置全体から外部に搬出されることを意味するものではない。すなわち、処理室１１から図１および図２に示す準備室１０に戻る場合や、処理室１１の搬出入口１４ｃの外に設置され得る不図示の後処理室に搬出される場合も含んでいることとする。

なお、処理室１１内での焼結磁石体１およびＲＨバルク体２の配置構成は、上記の例に限定されず、任意である。ただし、焼結磁石体１とＲＨバルク体２との間を遮断するような構成は採用されるべきではない。本願における「対向」とは焼結磁石体とＲＨバルク体が間を遮断されることなく向かい合っていることを意味する。また、「対向配置」とは、主たる表面どうしが平行となるように配置されていることを必要としない。なお、焼結磁石体１とＲＨバルク体２との間に、高融点金属から形成された例えば網状の部材が配置されていても良い。このような部材は、ＲＨバルク体２から気化または昇華した重希土類元素ＲＨが焼結磁石体１の表面に移動することを「遮断」しないからである。

また、図１および図２においては準備室１０および処理室１１の２室が横に連結され、焼結磁石体１が水平に移動する連続炉を図示しているが、必ずしもこのような構成に限定されず、準備室１０、処理室１１の２室が上下方向に連結され、焼結磁石体１が垂直に移動する連続炉であっても構わない。

本発明においては、まず、処理室１１内にＲＨバルク体２を配置し、不図示の加熱装置で処理室１１を加熱することにより、処理室１１の雰囲気温度を上昇させる。このとき、処理室１１の雰囲気温度を、例えば７００℃〜１１００℃、好ましくは８５０℃〜１０００℃の範囲に調整する。ＲＨバルク体の温度も処理室の雰囲気温度の上昇に従って上昇し、ほどなく前記温度範囲に到達する。この温度領域では、重希土類金属ＲＨの蒸気圧は僅かであり、ほとんど気化せず、処理室１１内で重希土類金属ＲＨの蒸気を飽和状態にすることはできない。従来の技術常識によれば、このような温度範囲では、ＲＨバルク体２から蒸発させた重希土類元素ＲＨを焼結磁石体１の表面に供給し、成膜することはできないと考えられていた。

しかしながら、本発明者は、前記温度領域であっても、ＲＨバルク体２の近傍に僅かにＲＨの蒸気を発生させることができ、焼結磁石体１とＲＨバルク体２とを接触させることなく、近接配置させることにより、焼結磁石体１の表面に毎時数μｍ（例えば０．５〜５μｍ／Ｈｒ）の低いレートで重希土類金属を析出させることが可能であり、しかも、焼結磁石体１の温度をＲＨバルク体２の温度と同じかそれよりも高い適切な温度範囲内に調節することにより、気相から析出した重希土類金属ＲＨを、そのまま焼結磁石体１の内部に深く拡散させ得ることを見出した。この温度範囲は、ＲＨ金属が焼結磁石体１の粒界相を伝って内部へ拡散する好ましい温度領域であり、ＲＨ金属のゆっくりとした析出と磁石体内部への急速な拡散が効率的に行われることになる。

本発明では、上記のようにして僅かに気化したＲＨを焼結磁石体表面に低いレートで析出させるため、従来の気相成膜によるＲＨの析出のように、１１００℃を超える高温に処理室内を加熱したり、焼結磁石体やＲＨバルク体に電圧を付加したり、処理室全体をＲＨ蒸気雰囲気にする必要がない。

本発明では、前述のように、ＲＨバルク体の気化（昇華）を抑制しつつ、焼結磁石体の表面に飛来した重希土類元素ＲＨを速やかに磁石体内部に拡散させる。このためには、ＲＨバルク体２の温度は７００℃以上１１００℃以下の範囲内に設定するが、温度範囲の上限は１０００℃以下にすることが好ましい。なお、焼結磁石体１の温度も、７００℃以上１１００℃以下の範囲内に設定することが好ましいが、処理室１１に搬入された当初は室温〜７００℃であってもかまわない。その場合も処理室１１内で保持されるうちに焼結磁石体１の温度は上昇するため、処理室１１内で１０分〜６００分の間、７００℃以上１１００℃以下の範囲内に保持することが好ましく、ＲＨバルク体との温度差を２０℃以内に保持していることが更に好ましい。

焼結磁石体１とＲＨバルク体２の間隔は０．１ｍｍ〜３００ｍｍに設定することが好ましい。この間隔は、１ｍｍ以上５０ｍｍ以下であることが好ましく、２０ｍｍ以下であることがより好ましく、１０ｍｍ以下であることが更に好ましい。このような距離で離れた状態を維持できれば、焼結磁石体１とＲＨバルク体２の配置関係は上下でも左右でもよい。

処理室１１内に焼結磁石体１が保持されている間、焼結磁石体１は一箇所にとどまっていても良いし、前記間隔を保ったままゆっくりと移動していてもよいが、その場合も、ＲＨバルク体２と焼結磁石体１の間隔および温度が前記範囲内に保持されている時間が１０分〜６００分の範囲に設定されることが好ましい。

焼結磁石体１は前記所定時間経過後、搬出入口１４ｂから元に戻っても良いし、反対側の搬出入口１４ｃから反対側に搬出され、替わりに新たな焼結磁石体１が搬出入口１４ｂから搬入されると言うように、連続的に処理を行っても良い。このように、連続で処理を行えば生産性が向上する。

図示されている例においては、搬出入口１４ｂの前に準備室１０が設けられており、焼結磁石体１の温度と雰囲気圧を調整できる。処理室１１に搬入される時の焼結磁石体１の温度は処理室１１の雰囲気温度−１００℃より高いことが好ましく、処理室１１の雰囲気温度−２０℃より高いことがより好ましい。前記よりも焼結磁石体１の温度が低いと、温度差により焼結磁石体１の表面に必要以上にＲＨが付着し、ＲＨが磁石体表面に成膜されるより優先的に磁石内部に拡散していくという本発明のメリットが達成されにくくなるからである。また、準備室１０内で雰囲気圧を調整することにより、搬出入時の雰囲気の流出入を防ぐことができる。

また、搬出入口１４ｃの後に別に不図示の後処理室を設け、焼結磁石体１を搬出後、前記処理室内で後述の追加熱処理や冷却、時効処理などを行っても良い。

また、気化したＲＨは上記のような距離範囲内であれば均一なＲＨ雰囲気を形成するので、対向している面の面積は問われず、お互いの最も狭い面積の面が対向していてもよい。発明者の検討によれば、焼結磁石体１の磁化方向（ｃ軸方向）と垂直にＲＨバルク体を設置した時、ＲＨは最も効率よく焼結磁石体１の内部に拡散することがわかった。これは、ＲＨが焼結磁石体１の粒界相を伝って内部へ拡散する際、磁化方向の拡散速度がその垂直方向の拡散速度よりも大きいからであると考えられる。磁化方向の拡散速度がその垂直方向の拡散速度よりも大きい理由は、結晶構造による異方性の違いによるものと推定される。

従来の蒸着装置の場合、蒸着材料供給部分の周りの機構が障害となったり、蒸着材料供給部分に電子線やイオンを当てる必要があるため、蒸着材料供給部分と被処理物との間に相当の距離を設ける必要があった。このため、本発明のように、蒸着材料供給部分（ＲＨバルク体２）を被処理物（焼結磁石体１）に近接して配置させることが行われてこなかった。その結果、蒸着材料を充分に高い温度に加熱し、充分に気化させない限り、被処理物上に蒸着材料を充分に供給できないと考えられていた。これに対し、本発明では、蒸着材料を気化（昇華）させるための特別な機構を必要とせず、処理室全体の温度を制御することにより、磁石表面にＲＨ金属を析出させることができる。

また、本発明では、ＲＨ金属の気化量は少ないが、焼結磁石体１とＲＨバルク体２とが非接触かつ至近距離に配置されるため、気化したＲＨ金属が焼結磁石体表面に効率よく析出し、処理室内の壁面などに付着することが少ない。さらに、処理室内の壁面がＮｂなどの耐熱合金やセラミックスなどＲＨと反応しない材質で作製されていれば、壁面に付着したＲＨ金属は再び気化し、最終的には焼結磁石体表面に析出する。このため、貴重資源である重希土類元素ＲＨの無駄な消費を抑制することができる。

本発明で行う拡散工程の処理温度範囲では、ＲＨバルク体は溶融軟化しにくく、その表面からＲＨ金属が気化（昇華）するため、一回の処理工程でＲＨバルク体の外観形状に大きな変化は生じず、繰り返し使用することが可能である。また、大掛かりな装置を必要としないため、一般的な真空熱処理炉が活用でき、製造コストの上昇を避けることが可能であり、実用的である。

熱処理時における処理室内は不活性雰囲気であることが好ましい。本明細書における「不活性雰囲気」とは、真空、または不活性ガスで満たされた状態を含むものとする。また、「不活性ガス」は、例えばアルゴン（Ａｒ）などの希ガスであるが、ＲＨバルク体および焼結磁石体との間で化学的に反応しないガスであれば、「不活性ガス」に含まれ得る。不活性ガスの圧力は、大気圧よりも低い値を示すように減圧される。処理室内の雰囲気圧力が大気圧に近いと、ＲＨバルク体からＲＨ金属が焼結磁石体の表面に供給されにくくなるが、拡散量は磁石表面から内部への拡散速度によって律速されるため、処理室内の雰囲気圧力は例えば１０²Ｐａ以下であれば充分で、それ以上処理室内の雰囲気圧力を下げても、ＲＨ金属の拡散量（保磁力の向上度）は大きくは影響されない。拡散量は、圧力よりも焼結磁石体の温度に敏感である。

焼結磁石体の表面に飛来し、析出したＲＨ金属は、雰囲気の熱および磁石界面におけるＲＨ濃度の差を駆動力として、粒界相中を磁石内部に向かって拡散する。このとき、Ｒ₂Ｆｅ₁₄Ｂ相中の軽希土類元素ＲＬの一部が、磁石表面から拡散浸透してきた重希土類元素ＲＨによって置換される。その結果、Ｒ₂Ｆｅ₁₄Ｂ相の外殻部に重希土類元素ＲＨが濃縮された層が形成される。

このようなＲＨ濃縮層の形成により、主相外殻部の結晶磁気異方性が高められ、保磁力Ｈ_cJが向上することになる。すなわち、少ないＲＨ金属の使用により、磁石内部の奥深くにまで重希土類元素ＲＨを拡散浸透させ、主相外殻部に効率的にＲＨ濃化層を形成するため、残留磁束密度Ｂ_rの低下を抑制しつつ、磁石全体にわたって保磁力Ｈ_cJを向上させることが可能になる。

従来技術によれば、Ｄｙなどの重希土類元素ＲＨが焼結磁石体の表面に堆積する速さ（膜の成長速度）が、重希土類元素ＲＨが焼結磁石体の内部に拡散する速さ（拡散速度）に比較して格段に高かった。このため、焼結磁石体の表面に厚さ数μｍ以上のＲＨ膜を形成した上で、そのＲＨ膜から重希土類元素ＲＨが焼結磁石体の内部に拡散していた。気相からではなく固相であるＲＨ膜から供給される重希土類元素ＲＨは、粒界を拡散するだけではなく、焼結磁石体の表層領域に位置する主相の内部にも粒内拡散し、残留磁束密度Ｂ_rの低下を引き起こしていた。主相内部にも重希土類元素ＲＨが粒内拡散し、主相と粒界相との間でＲＨ濃度に差異がなくなる領域は、焼結磁石体の表層領域（例えば厚さ１００μｍ以下）に限定されるが、磁石全体の厚さが薄い場合は、残留磁束密度Ｂ_rの低下を避けることはできなくなる。

しかしながら、本発明によれば、気相から供給されるＤｙなどの重希土類元素ＲＨが、焼結磁石体の表面に衝突した後、焼結磁石体の内部に速やかに拡散して行く。このことは、重希土類元素ＲＨが表層領域に位置する主相の内部に拡散する前に、より高い拡散速度で粒界相を通じて焼結磁石体の内部に奥深く浸透して行くことを意味している。

本発明によれば、焼結磁石体の表面から深さ１００μｍまでの表層領域において、Ｒ₂Ｆｅ₁₄Ｂ型化合物結晶粒の中央部における重希土類元素ＲＨの濃度と、Ｒ₂Ｆｅ₁₄Ｂ型化合物結晶粒の粒界相における重希土類元素ＲＨの濃度との間に１原子％以上の差異が発生している。残留磁束密度Ｂ_rの低下を抑制するには、２原子％の濃度差を形成することが好ましい。

また、拡散するＲＨの含有量は、磁石全体の重量比で０．０５％以上１．５％以下の範囲に設定することが好ましい。１．５％を超えると、残留磁束密度Ｂ_rの低下を抑制できなくなる可能性があり、０．１％未満では、保磁力Ｈ_cJの向上効果が小さいからである。上記の温度領域および圧力で、１０〜１８０分熱処理することにより、０．１％〜１％の拡散量が達成できる。処理時間は、ＲＨバルク体および焼結磁石体の温度が７００℃以上１１００℃以下および圧力が１０^-5Ｐａ以上５００Ｐａ以下にある時間を意味し、必ずしも特定の温度、圧力に一定に保持される時間のみを表すのではない。

焼結磁石の表面状態はＲＨが拡散浸透しやすいよう、より金属状態に近い方が好ましく、事前に酸洗浄やブラスト処理等の活性化処理を行った方がよい。プラズマ処理等の乾式処理であれば、前記準備室１０内で行うこともできる。ただし、本発明では、重希土類元素ＲＨが気化し、活性な状態で焼結磁石体の表面に被着すると、固体の層を形成するよりも高い速度で焼結磁石体の内部に拡散していく。このため、焼結磁石体の表面は、例えば焼結工程後や切断加工が完了した後の酸化が進んだ状態にあってもよい。

本発明によれば、主として粒界相を介して重希土類元素ＲＨを拡散させることができるため、処理時間を調節することにより、磁石内部のより深い位置へ効率的に重希土類元素ＲＨを拡散させることが可能である。

ＲＨバルク体の形状・大きさは特に限定されず、板状であってもよいし、不定形（石ころ状）であってもよい。ＲＨバルク体に多数の微小孔（直径数１０μｍ程度）が存在してもよい。ＲＨバルク体は少なくとも１種の重希土類元素ＲＨを含むＲＨ金属またはＲＨを含む合金から形成されていることが好ましい。また、ＲＨバルク体の材料の蒸気圧が高いほど、単位時間あたりのＲＨ導入量が大きくなり、効率的である。重希土類元素ＲＨを含む酸化物、フッ化物、窒化物などは、その蒸気圧が極端に低くなり、本条件範囲（温度、真空度）内では、ほとんど蒸着拡散が起こらない。このため、重希土類元素ＲＨを含む酸化物、フッ化物、窒化物などからＲＨバルク体を形成しても、保磁力向上効果が得られない。

本発明によれば、例えば厚さ３ｍｍ以上の厚物磁石に対しても、僅かな量の重希土類元素ＲＨを用いて残留磁束密度Ｂ_rおよび保磁力Ｈ_cJの両方を高め、高温でも磁気特性が低下しない高性能磁石を提供することができる。このような高性能磁石は、超小型・高出力モータの実現に大きく寄与する。粒界拡散を利用した本発明の効果は、厚さが１０ｍｍ以下の磁石において特に顕著に発現する。

本発明においては、焼結磁石体の表面全体から重希土類元素ＲＨを拡散浸透させても良いし、焼結磁石体表面の一部分から重希土類元素ＲＨを拡散浸透させても良い。焼結磁石体表面の一部分からＲＨを拡散浸透させるには、例えば、焼結磁石体のうちＲＨを拡散浸透させたくない部分をマスキングする等して、上記の方法と同様の方法で熱処理すればよい。このような方法によれば、部分的に保磁力Ｈ_cJが向上した磁石を得ることができる。

本発明の蒸着拡散工程を経た磁石に対して、さらに追加熱処理を行うと、保磁力（Ｈ_cJ）をさらに向上させることができる。追加熱処理の条件（処理温度、時間）は、蒸着拡散条件と同様の条件でよく、７００℃〜１１００℃の温度で、１０分〜６００分保持することが好ましい。

追加熱処理は、例えば図１および図２に示す例で説明すると、拡散工程終了後、処理室１１内のＡｒ分圧を１０³Ｐａ程度に上げて重希土類元素ＲＨを蒸発させないようにし、そのまま熱処理のみを行ってもよいし、搬出入口１４ｃより不図示の後処理室に移動し、後処理室内において上記条件で熱処理を行ってもよい。

蒸着拡散を施すことにより、焼結磁石体における抗折強度などの機械的強度が向上するため、実用上好ましい。これは、蒸着拡散時において、焼結磁石体に内在する歪の開放が起こったり、加工劣化層が回復したり、重希土類元素ＲＨが拡散していくことにより、主相と粒界相との結晶整合性が向上した結果であると推測される。主相と粒界相との結晶整合性が向上すると、粒界が強化され、粒界破断に対する耐性が向上する。

以下、本発明によるＲ−Ｆｅ−Ｂ系希土類焼結磁石を製造する方法の好ましい実施形態を説明する。

（実施形態１）
［原料合金］
まず、２５質量％以上４０質量％以下の軽希土類元素ＲＬと、０．６質量％〜１．６質量％のＢ（硼素）と、残部Ｆｅおよび不可避的不純物とを含有する合金を用意する。Ｂの一部はＣ（炭素）によって置換されていてもよいし、Ｆｅの一部（５０原子％以下）は、他の遷移金属元素（例えばＣｏまたはＮｉ）によって置換されていてもよい。この合金は、種々の目的により、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｂ、およびＢｉからなる群から選択された少なくとも１種の添加元素Ｍを０．０１〜１．０質量％程度含有していてもよい。

上記の合金は、原料合金の溶湯を例えばストリップキャスト法によって急冷して好適に作製され得る。以下、ストリップキャスト法による急冷凝固合金の作製を説明する。

まず、上記組成を有する原料合金をアルゴン雰囲気中において高周波溶解によって溶融し、原料合金の溶湯を形成する。次に、この溶湯を１３５０℃程度に保持した後、単ロール法によって急冷し、例えば厚さ約０．３ｍｍのフレーク状合金鋳片を得る。こうして作製した合金鋳片を、次の水素粉砕前に例えば１〜１０ｍｍの大きさのフレーク状に粉砕する。なお、ストリップキャスト法による原料合金の製造方法は、例えば、米国特許第５、３８３、９７８号明細書に開示されている。

［粗粉砕工程］
上記のフレーク状に粗く粉砕された合金鋳片を水素炉の内部へ収容する。次に、水素炉の内部で水素脆化処理（以下、「水素粉砕処理」と称する場合がある）工程を行う。水素粉砕後の粗粉砕合金粉末を水素炉から取り出す際、粗粉砕粉が大気と接触しないように、不活性雰囲気下で取り出し動作を実行することが好ましい。そうすれば、粗粉砕粉が酸化・発熱することが防止され、磁石の磁気特性の低下が抑制できるからである。

水素粉砕によって、希土類合金は０．１ｍｍ〜数ｍｍ程度の大きさに粉砕され、その平均粒径は５００μｍ以下となる。水素粉砕後、脆化した原料合金をより細かく解砕するとともに冷却することが好ましい。比較的高い温度状態のまま原料を取り出す場合は、冷却処理の時間を相対的に長くすれば良い。

［微粉砕工程］
次に、粗粉砕粉に対してジェットミル粉砕装置を用いて微粉砕を実行する。本実施形態で使用するジェットミル粉砕装置にはサイクロン分級機が接続されている。ジェットミル粉砕装置は、粗粉砕工程で粗く粉砕された希土類合金（粗粉砕粉）の供給を受け、粉砕機内で粉砕する。粉砕機内で粉砕された粉末はサイクロン分級機を経て回収タンクに集められる。こうして、０．１〜２０μｍ程度（典型的には３〜５μｍ）の微粉末を得ることができる。このような微粉砕に用いる粉砕装置は、ジェットミルに限定されず、アトライタやボールミルであってもよい。粉砕に際して、ステアリン酸亜鉛などの潤滑剤を粉砕助剤として用いてもよい。

［プレス成形］
本実施形態では、上記方法で作製された磁性粉末に対し、例えばロッキングミキサー内で潤滑剤を例えば０．３ｗｔ％添加・混合し、潤滑剤で合金粉末粒子の表面を被覆する。次に、上述の方法で作製した磁性粉末を公知のプレス装置を用いて配向磁界中で成形する。印加する磁界の強度は、例えば１．５〜１．７テスラ（Ｔ）である。また、成形圧力は、成形体のグリーン密度が例えば４〜４．５ｇ／ｃｍ³程度になるように設定される。

［焼結工程］
上記の粉末成形体に対して、６５０〜１０００℃の範囲内の温度で１０〜２４０分間保持する工程と、その後、上記の保持温度よりも高い温度（例えば１０００〜１２００℃）で焼結を更に進める工程とを順次行なうことが好ましい。焼結時、特に液相が生成されるとき（温度が６５０〜１０００℃の範囲内にあるとき）、粒界相中のＲリッチ相が融け始め、液相が形成される。その後、焼結が進行し、焼結磁石体が形成される。前述の通り、焼結磁石体の表面が酸化された状態でも蒸着拡散処理を施すことができるため、焼結工程の後、時効処理（４００℃〜７００℃）や寸法調整のための研削を行っても良い。

［蒸着拡散工程］
次に、こうして作製された焼結磁石体に重希土類元素ＲＨを効率良く拡散浸透させて、保磁力Ｈ_cJを向上させる。具体的には、例えば図１および図２に示す処理室内に重希土類元素ＲＨを含むＲＨバルク体を配置して加熱することにより、少なくともＲＨバルク体近傍にＲＨ蒸気雰囲気を形成した後、焼結磁石体を処理室内に搬入してＲＨバルク体と対向配置させることにより、ＲＨバルク体から重希土類元素ＲＨを焼結磁石体の表面に供給しつつ、焼結磁石体の内部に拡散させる。

本実施形態における拡散工程では、焼結磁石体の温度は処理室内に搬入される前にバルク体の温度と同じかそれ以上に設定されていることが好ましいが、搬入前に室温〜７００℃の温度であった焼結磁石体も処理室内で速やかに温度が上昇し、バルク体の温度と同じかそれ以上に保持されることが好ましい。ここで、焼結磁石体の温度をバルク体の温度と同じとは、両者の温度差が２０℃以内にあることを意味するものとする。具体的には、ＲＨバルク体の温度を７００℃以上１１００℃以下の範囲内に設定し、かつ、焼結磁石体の温度を７００℃以上１１００℃以下の範囲内に設定することが好ましい。また、焼結磁石体とＲＨバルク体の間隔は、前述の通り、０．１ｍｍ〜３００ｍｍ、好ましくは３ｍｍ〜１００ｍｍ、より好ましくは４ｍｍ〜５０ｍｍに設定する。

本発明の好ましい実施形態では、重希土類元素ＲＨの膜が堆積された直後において、焼結磁石体の表面に堆積するＲＨ膜の厚さを例えば１μｍ以下に抑えることが可能である。処理室内におけるＲＨバルク体の温度を比較的低く設定することにより、ＲＨ膜の成長レートを抑制できるからである。また、処理室内に導入する焼結磁石体を前もって加熱しておくことにより、重希土類元素ＲＨの拡散を促進できるため、焼結磁石体の表面に飛来する重希土類元素ＲＨを磁石体の内部に速やかに拡散させることができる。その結果、ＲＨ膜は磁石体表面で厚く堆積せず、重希土類元素ＲＨの膜の無駄な使用を避けることができる。なお、重希土類元素ＲＨの膜が堆積された直後においても、軽希土類元素ＲＬの一部が重希土類元素ＲＨによって置換されているため、その後に拡散のための付加的な熱処理を行う必要性は特にない。

蒸着拡散工程時における雰囲気ガスの圧力は、１０^-5〜５００Ｐａであれば、ＲＨバルク体の気化（昇華）が適切に進行し、蒸着拡散処理を行うことができる。効率的に蒸着拡散処理を行うためには、雰囲気ガスの圧力を１０^-3〜１Ｐａの範囲内に設定することが好ましい。また、ＲＨバルク体および焼結磁石体の温度を７００℃以上１１００℃以下の範囲内、焼結磁石体とＲＨバルク体の間隔を０．１ｍｍ〜３００ｍｍに保持する時間は、１０分〜６００分の範囲に設定されることが好ましい。ただし、保持時間は、ＲＨバルク体および焼結磁石体の温度が７００℃以上１１００℃以下、焼結磁石体とＲＨバルク体の間隔を０．１ｍｍ〜３００ｍｍおよび圧力が１０^-5Ｐａ以上５００Ｐａ以下にある時間を意味し、必ずしも特定の温度、間隔、圧力に一定に保持される時間のみを表すのではない。

本実施形態における拡散工程は、焼結磁石体の表面状況に敏感ではなく、拡散工程の前に焼結磁石体の表面にＡｌ、Ｚｎ、またはＳｎからなる膜が形成されていてもよい。Ａｌ、Ｚｎ、およびＳｎは、低融点金属であり、しかも、少量であれば磁石特性を劣化させず、また上記の拡散の障害ともならないからである。 なお、バルク体は、一種類の元素から構成されている必要はなく、重希土類元素ＲＨおよび元素Ｘ（Ｎｄ、Ｐｒ、Ｌａ、Ｃｅ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ａｇ、およびＩｎからなる群から選択された少なくとも１種）の合金を含有していてもよい。このような元素Ｘは、粒界相の融点を下げるため、重希土類元素ＲＨの粒界拡散を促進する効果が期待できる。このような合金のバルク体とＮｄ焼結磁石とを離間配置した状態で真空熱処理することにより、重希土類元素ＲＨおよび元素Ｘを磁石表面上に蒸着するとともに、優先的に液相となった粒界相（Ｎｄリッチ相）を介して磁石内部へ拡散させることができる。

また、拡散のための熱処理に際して、粒界相のＮｄ、Ｐｒが微量ながら気化するため、元素ＸがＮｄおよび／またはＰｒであれば、蒸発したＮｄおよび／またはＰｒを補うことができ、好ましい。

拡散処理の後、前述の追加熱処理（７００℃〜１１００℃）を行っても良い。また、必要に応じて時効処理（４００℃〜７００℃）を行うが、追加熱処理（７００℃〜１１００℃）を行う場合は、時効処理はその後に行うことが好ましい。追加熱処理と時効処理とは、同じ処理室内で行っても良い。

実用上、蒸着拡散後の焼結磁石体に表面処理を施すことが好ましい。表面処理は公知の表面処理でよく、例えばＡｌ蒸着や電気Ｎｉめっきや樹脂塗装などの表面処理を行うことができる。表面処理を行う前にはサンドブラスト処理、バレル処理、エッチング処理、機械研削等公知の前処理を行ってもよい。

また、拡散処理の後に寸法調整のための研削を行っても良い。このような工程を経ても、保磁力向上効果はほとんど変わらない。寸法調整のための研削量は、１〜３００μｍ、より好ましくは５〜１００μｍ、さらに好ましくは１０〜３０μｍである。

まず、Ｎｄ：３２．０、Ｂ：１．０、Ｃｏ：０．９、Ｃｕ：０．１、Ａｌ：０．２、残部：Ｆｅ（質量％）の組成を有するように配合した合金を用いてストリップキャスト法により厚さ０．２〜０．３ｍｍの合金薄片を作製した。

次に、この合金薄片を容器内に充填し、水素処理装置内に収容した。そして、水素処理装置内を圧力５００ｋＰａの水素ガス雰囲気で満たすことにより、室温で合金薄片に水素吸蔵させた後、放出させた。このような水素処理を行うことにより、合金薄片を脆化し、大きさ約０．１５〜０．２ｍｍの不定形粉末を作製した。

上記の水素処理により作製した粗粉砕粉末に対し粉砕助剤として０．０５ｗｔ％のステアリン酸亜鉛を添加し混合した後、ジェットミル装置による粉砕工程を行うことにより、粉末粒径が約３μｍの微粉末を作製した。

こうして作製した微粉末をプレス装置により成形し、粉末成形体を作製した。具体的には、印加磁界中で粉末粒子を磁界配向した状態で圧縮し、プレス成形を行った。その後、成形体をプレス装置から抜き出し、真空炉により１０２０℃で４時間の焼結工程を行った。こうして、焼結体ブロックを作製したあと、この焼結体ブロックを機械的に加工することにより、厚さ５ｍｍ（磁化方向）×縦７ｍｍ×横７ｍｍの焼結磁石体を得た。

この焼結磁石体を０．３％硝酸水溶液で酸洗し、乾燥させた後、図１および図２に示す構成を有する準備室１０内に図１に示すＭｏ板３上に静置した状態で配置し、真空排気しながら昇温して９００℃、１×１０^-2Ｐａの雰囲気とした。焼結磁石体の温度が９００℃に到達した後１２０分間保持した。

処理室１１内のコンベア１３の両側に、純度９９．９％のＤｙから形成され３０ｍｍ×５０ｍｍ×５ｍｍのサイズのＲＨバルク体を配置し、処理室１１内を９００℃、１×１０^-2Ｐａの雰囲気に設定した。搬出入口１４ｂのシャッターを開け、焼結磁石体をＭｏ板３上に静置した状態で処理室１１内にコンベア１３にて搬入した。焼結磁石体とＲＨバルク体との間隔は１０ｍｍに設定した。

焼結磁石体を処理室１１内に搬入した後，９００℃、１×１０^-2Ｐａの雰囲気にて１２０分間保持した。保持後、処理室１１にＡｒを導入し冷却した。冷却後の焼結磁石体に対し、５００℃、２Ｐａ、１２０分間時効熱処理を行った後、Ｂ−Ｈトレーサにて磁石特性を測定した（サンプル１）。

準備室１０および処理室１１での条件を変えた以外はサンプル１と同様の方法でサンプル２〜８を得た。また、サンプル０は、蒸着拡散を行わなかった比較例である。処理条件と磁石特性の結果を表１に示す。なお、特に示さない限り、表中の温度は焼結磁石体温度を意味することとする。この温度は、ＲＨバルク体の温度にほぼ等しい。

サンプル１、１０〜１２の条件では、準備室１０において焼結磁石体の温度を処理室１１の雰囲気温度と同じ温度（９００℃または８５０℃）まで上昇させてから焼結磁石体を処理室１１に搬入しており、効率的にＤｙの蒸着拡散が起こり、残留磁束密度（Ｂ_r）をほとんど低下させずに保磁力（Ｈ_cJ）が大幅に向上した。

サンプル２の条件では、処理室１１に搬入されるときの焼結磁石体の温度は室温（２０℃）であり、焼結磁石体が処理室１１に搬入された当初は処理室１１の雰囲気（ＲＨバルク体近傍の雰囲気）との温度差により表面にＤｙが急激に蒸着され、その後磁石温度の上昇とともに粒界への拡散が進行していくため、サンプル１に比べ粒内拡散が進行しＢ_rの低下もやや大きくなったものと推定している。

サンプル３、４は、処理室１１の雰囲気温度が１１５０℃と大きいためＤｙの蒸発量（蒸気圧）が大きくなり、またこのような高温では磁石の主相結晶粒への粒内拡散も極端に進行するため、Ｈ_cJは大きく向上しているが、Ｂ_rの低下が著しい。

サンプル５〜８は、処理室１１の雰囲気温度が６５０℃と低いため、Ｄｙ蒸着拡散がほとんど起こらず、保磁力Ｈ_cJの向上がほとんど起こらないか、非常に小さい。

サンプル９は処理時間が７分と短いため、Ｄｙ蒸着拡散がほとんど起こらず、保磁力Ｈ_cJの向上がほとんど起こらないか、非常に小さい。

本発明では、残留磁束密度がほとんど低下することなく保磁力を向上させたＲ−Ｆｅ−Ｂ系希土類焼結磁石を得ることができるため、各種電子機器やモータなどの技術分野において好適に利用され得る。また、重希土類元素ＲＨを有効活用し、その使用量を低減できるため、希少資源の保護を図ることもできる。

本発明で好適に用いられ得る蒸着拡散装置の一構成例を示す断面図である。 本発明で好適に用いられ得る蒸着拡散装置の平面構成例を示す図である。

符号の説明

１ 焼結磁石体
２ ＲＨバルク体
３ Ｍｏ板
１０ 準備室
１１ 処理室
１３ コンベア
１４ａ 搬出入口
１４ｂ 搬出入口
１４ｃ 搬出入口
１５ バルブ

Claims (7)

1. 重希土類元素ＲＨ（Ｄｙ、Ｈｏ、およびＴｂからなる群から選択された少なくとも１種）を含有するバルク体を処理室内に配置し、前記処理室を７００℃以上１１００℃以下に加熱することにより、処理室内の少なくとも前記バルク体近傍にＲＨ蒸気雰囲気を形成する工程（Ａ）と、
   少なくとも前記バルク体近傍にＲＨ蒸気雰囲気が形成されている前記処理室内に、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系希土類焼結磁石体を搬入する工程（Ｂ）と、
   前記Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系希土類焼結磁石体を前記バルク体と対向配置させて１０分以上６００分以下の時間保持することにより、前記重希土類元素ＲＨを前記Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系希土類焼結磁石体の表面に供給しつつ、前記重希土類元素ＲＨを前記Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系希土類焼結磁石体の内部に拡散させる工程（Ｃ）と、を含み、
   前記工程（Ｂ）を行う前に前記Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系希土類焼結磁石体を前もって加熱する工程を行い、前記工程（Ｃ）において前記Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系希土類焼結磁石体の温度と前記バルク体の温度との温度差を１０分〜６００分の間２０℃以内に保持する、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系希土類焼結磁石の製造方法。
2. 前記工程（Ｃ）において、前記バルク体と前記Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系希土類焼結磁石体との平均間隔を０．１ｍｍ以上３００ｍｍ以下の範囲内に設定する、請求項１に記載のＲ−Ｆｅ−Ｂ系希土類焼結磁石の製造方法。
3. 前記工程（Ｃ）において、前記バルク体および前記Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系希土類焼結磁石体の温度を７００℃以上１１００℃以下の範囲内に１０分〜６００分保持する請求項１に記載のＲ−Ｆｅ−Ｂ系希土類焼結磁石の製造方法。
4. 前記工程（Ｃ）において、前記処理室内の雰囲気ガスの圧力を１０^-5〜５００Ｐａの範囲内に調整する、請求項１に記載のＲ−Ｆｅ−Ｂ系希土類焼結磁石の製造方法。
5. 前記工程（Ｂ）を行う前において、前記処理室に連結された準備室に前記Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系希土類焼結磁石体を搬入し、
   前記工程（Ｂ）において、前記準備室から前記処理室に前記Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系希土類焼結磁石体を搬入する、請求項１から４のいずれかに記載のＲ−Ｆｅ−Ｂ系希土類焼結磁石の製造方法。
6. 前記Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系希土類焼結磁石体を前記処理室に搬入するときの前記Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系希土類焼結磁石体の温度を、前記処理室の雰囲気温度−１００℃よりも高い値に設定する、請求項５に記載のＲ−Ｆｅ−Ｂ系希土類焼結磁石の製造方法。
7. 請求項１から６のいずれかに記載された製造方法よって製造されたＲ−Ｆｅ−Ｂ系希土類焼結磁石。

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