JP6750543B2 - R-T-B system sintered magnet - Google Patents

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本開示は、R−T−B系焼結磁石に関する。 The present disclosure relates to an RTB-based sintered magnet.

R−T−B系焼結磁石(Rは希土類元素のうちの少なくとも一種でありNdを必ず含む。Tは遷移金属元素のうちの少なくとも一種でありFeを必ず含む。Bは硼素である)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)、電気自動車用(EV、HV、PHVなど)モータ、産業機器用モータなどの各種モータや家電製品などに使用されている。 The R-T-B system sintered magnet (R is at least one of rare earth elements and always contains Nd. T is at least one of transition metal elements and always contains Fe. B is boron). Known as the most high-performance magnet among permanent magnets, it is used for various motors such as voice coil motors (VCM) for hard disk drives, motors for electric vehicles (EV, HV, PHV), motors for industrial equipment, and home appliances. It is used for etc.

R−T−B系焼結磁石は主としてR14B化合物からなる主相とこの主相の粒界部分に位置する粒界相(以下、単に「粒界」という場合がある)とから構成されている。R14B化合物は高い磁化を持つ強磁性相でありR−T−B系焼結磁石の特性の根幹をなしている。 R-T-B based sintered magnet is mainly grain boundary phase located in the grain boundary of the main phase and the main phase consisting of R 2 T 14 B compound (hereinafter, simply referred to as "grain boundary") from the It is configured. The R 2 T 14 B compound is a ferromagnetic phase having high magnetization, and forms the basis of the characteristics of the RTB based sintered magnet.

R−T−B系焼結磁石は、高温で保磁力HcJ(以下、単に「保磁力」または「HcJ」という場合がある)が低下するため不可逆熱減磁が起こるという問題がある。そのため、特に電気自動車用モータに使用されるR−T−B系焼結磁石では、高温下でも高いHcJを有する、すなわち室温においてより高いHcJを有することが要求されている。 The RTB sintered magnet has a problem that irreversible thermal demagnetization occurs because the coercive force H cJ (hereinafter sometimes simply referred to as “coercive force” or “H cJ ”) decreases at high temperatures. Therefore, in a particularly R-T-B based sintered magnet used in an electric vehicle motor, having a high H cJ even at high temperatures, that is, required to have a higher H cJ at room temperature.

R−T−B系焼結磁石において、R14B化合物中のRに含まれる軽希土類元素RL(主としてNdおよび/またはPr)の一部を重希土類元素RH(主としてDyおよび/またはTb)で置換すると、HcJが向上することが知られている。重希土類元素の置換量の増加に伴いHcJは向上する。 In the R-T-B based sintered magnet, R 2 T 14 B compound in light rare-earth element RL included in the R (mainly Nd and / or Pr) of some heavy rare-earth element RH (mainly Dy and / or Tb ) Is known to improve H cJ . H cJ improves with an increase in the substitution amount of the heavy rare earth element.

しかし、R14B化合物中の軽希土類元素RLを重希土類元素RHで置換するとR−T−B系焼結磁石のHcJが向上する一方、残留磁束密度B(以下、単に「B」という場合がある)が低下する。また、重希土類元素、特にDyなどは資源存在量が少ないうえ産出地が限定されているなどの理由から供給が安定しておらず、価格が大きく変動するなどの問題を有している。そのため、近年、ユーザーから重希土類元素をできるだけ使用することなくHcJを向上させることが求められている。 However, while improving the H cJ of R 2 T 14 B when the light rare-earth element RL in the compound is replaced with the heavy rare-earth element RH R-T-B based sintered magnet, the remanence B r (hereinafter, simply "B " r "). Further, heavy rare earth elements, especially Dy, have problems such as unstable supply and large price fluctuations because of the small amount of resources and limited production areas. Therefore, in recent years, users have been demanding to improve H cJ without using heavy rare earth elements as much as possible.

特許文献1には、融点が800℃以下となるRE−M合金をRE−T−B系焼結体に接触させ、M元素の蒸気圧曲線の50〜200℃高い温度で熱処理することによって、Dy等の重希土類元素を使用することなく保磁力を向上させることが開示されている。この熱処理により、RE−M合金の融液からRE元素が成形体内に拡散浸透する。特許文献1には、M元素が処理中に蒸発することにより磁石内部への導入が抑制され、RE元素のみを効率的に導入されることが示されている。特許文献1には、具体的な実施例として、Nd−20at%Gaを用いて850℃で15時間熱処理することが開示されている。 In Patent Document 1, an RE-M alloy having a melting point of 800° C. or lower is brought into contact with a RE-T-B based sintered body, and heat-treated at a temperature 50 to 200° C. higher than the vapor pressure curve of the M element, It is disclosed to improve the coercive force without using a heavy rare earth element such as Dy. By this heat treatment, the RE element diffuses and permeates into the molded body from the melt of the RE-M alloy. Patent Document 1 shows that the M element is suppressed from being introduced into the magnet due to evaporation during the treatment, and only the RE element is efficiently introduced. Patent Document 1 discloses, as a specific example, heat treatment using Nd-20 at% Ga at 850° C. for 15 hours.

特許文献2には、焼結体に異方性を与えるために熱間加工を加えた成型体を、希土類金属を含む低融点合金融液に接触させて熱処理することによって、Dy,Tbなどの希少金属を多量添加することなく保磁力を向上させることが開示されている。具体的な実施例として、低融点合金融液にNd−Znを用いて成型体に接触させ、580℃で熱処理することが開示されている。 In Patent Document 2, a molded body that has been subjected to hot working for imparting anisotropy to a sintered body is brought into contact with a low melting point financial liquid containing a rare earth metal to heat-treat the molded body so that Dy, Tb, etc. It is disclosed that the coercive force is improved without adding a large amount of rare metals. As a specific example, it is disclosed that Nd-Zn is used in a low-melting-point financial liquid and brought into contact with a molded body, and heat treatment is performed at 580°C.

特許文献3には、希土類系の焼結磁石の表面に、Dy及びTbの少なくとも一方を含む金属蒸発材料を蒸発させ、この蒸発した金属原子を付着させる成膜工程と、熱処理を施して表面に付着した前記金属原子を焼結磁石の結晶粒界相に拡散させる拡散工程を行うことによって保磁力を向上させることが開示されている。具体的な実施例として、金属蒸発材料にDy−Nd−Zn及びTb−Nd−Znを用いて850℃及び950℃で熱処理することが開示されている。 In Patent Document 3, a metal-evaporating material containing at least one of Dy and Tb is evaporated on the surface of a rare earth-based sintered magnet, and a film forming step of attaching the evaporated metal atoms, and a heat treatment are applied to the surface. It is disclosed that the coercive force is improved by performing a diffusion step of diffusing the attached metal atoms into the crystal grain boundary phase of the sintered magnet. As a specific example, it is disclosed that the metal evaporation material is heat-treated at 850° C. and 950° C. using Dy-Nd-Zn and Tb-Nd-Zn.

特開2014−086529号公報JP, 2014-086529, A 国際公開第2012/036294号International Publication No. 2012/036294 国際公開第2008/032667号International Publication No. 2008/032667

特許文献1に記載されている方法は、重希土類元素を全く用いずにR−T−B系焼結磁石を高保磁力化できる点で注目に値する。しかし、高保磁力化されるのは磁石表面近傍のみであり、磁石内部の保磁力はほとんど向上していない。特許文献1に記載されているように、磁石表面から磁石内部に向かって粒界(特に二つの主相の間に存在する粒界、以下、「二粒子粒界」という場合がある)の厚さが急激に薄くなっており、そのため、粒界の厚い磁石表面近傍と磁石内部とで保磁力が大きく異なっている。そして、一般的な磁石の製造工程において磁石寸法調整のために行われる表面研削などによって、その高保磁力化した部分が除去されてしまうと、保磁力向上効果が大きく損なわれるという問題がある。 The method described in Patent Document 1 is noteworthy in that it is possible to increase the coercive force of the RTB-based sintered magnet without using any heavy rare earth element. However, the coercive force is increased only in the vicinity of the magnet surface, and the coercive force inside the magnet is hardly improved. As described in Patent Document 1, the thickness of a grain boundary (particularly, a grain boundary existing between two main phases, hereinafter sometimes referred to as “two-grain grain boundary”) from the surface of the magnet toward the inside of the magnet. Is sharply thinned, and therefore, the coercive force greatly differs between the vicinity of the surface of the magnet having thick grain boundaries and the inside of the magnet. Then, if a portion having a high coercive force is removed by surface grinding or the like that is performed for adjusting a magnet size in a general magnet manufacturing process, there is a problem that a coercive force improving effect is greatly impaired.

特許文献2は特許文献1と同じ出願人により提案されたものであり、対象とするR−T−B系焼結磁石が、焼結体に異方性を与えるための熱間加工を加えて得られる成型体である点で特許文献1とは異なるものの、両者とも希土類金属として主としてNdを用いた低融点合金融液(特許文献1ではRE(Nd)−M合金)を接触させる点で共通している。従って、特許文献2に記載されている方法においても、特許文献1と同様に高保磁力化されるのは磁石表面近傍のみであり、磁石内部の保磁力はほとんど向上していないと考えられる。 Patent Document 2 is proposed by the same applicant as that of Patent Document 1, in which the target RTB-based sintered magnet is subjected to hot working for imparting anisotropy to the sintered body. Although it is different from Patent Document 1 in that it is a molded body obtained, both are common in that a low melting point financial liquid (RE(Nd)-M alloy in Patent Document 1) mainly using Nd as a rare earth metal is brought into contact with each other. doing. Therefore, even in the method described in Patent Document 2, it is considered that the high coercive force is increased only in the vicinity of the surface of the magnet as in Patent Document 1, and the coercive force inside the magnet is hardly improved.

特許文献3に記載されている方法によれば、拡散工程を短時間で行うことができ、Dy、Tbの収率を高くできるなど、高い生産性でかつ低いコストで高い保磁力を有するR−T−B系焼結磁石が得られるものの、重希土類元素をできるだけ使用することなくBを低下させずにHcJを向上させるという要求を満足するものではない。 According to the method described in Patent Document 3, the diffusion step can be performed in a short time, the yield of Dy and Tb can be increased, and R- having a high coercive force with high productivity and low cost. although T-B based sintered magnet is obtained, it does not satisfy the requirements of improving H cJ without lowering the no B r using only possible heavy rare earth element.

本開示の実施形態は、磁石表面近傍のみならず、磁石内部の保磁力が向上し、磁石寸法調整のための表面研削によっても保磁力向上効果が大きく損なわれることがない、重希土類元素が不要で高い保磁力を有するR−T−B系焼結磁石を提供する。 In the embodiment of the present disclosure, not only the vicinity of the magnet surface but also the coercive force inside the magnet is improved, and the effect of improving the coercive force is not significantly impaired by surface grinding for adjusting the magnet size. And an RTB-based sintered magnet having a high coercive force.

本開示のR1−T1−X1系焼結磁石は、
R1:27mass%以上35mass%以下(R1は、希土類元素のうちの少なくとも一種であり、R1全体の50mass%以上がNdであり、Prを必ず含む)、
X1:0.85mass%以上0.93mass%以下(X1は、BまたはBとCである)、
Zn:0.3mass%以上2.0mass%以下、
T1:61.5mass%以上(T1は、FeまたはFeとMであり、MはGa、Al、Si、Ti、V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Ge、Zr、Nb、Mo、Agから選択される一種以上であり、T1全体の80mass%以上がFeである)、
を含有し、
X1に対するT1のmol比([T1]/[X1])は13.0以上であり、
磁石表面のうちで配向方向に直交する面から前記配向方向に沿って測定した厚さが200μmの領域におけるPr濃度およびZn濃度は、それぞれ、磁石中央部におけるPr濃度およびZn濃度よりも高く、
R2−T2−A化合物(R2は、希土類元素のうちの少なくとも一種であり、R2全体の50mol%以上がPrである。T2は、Fe、Co、Ni、Mn、Ti、Crのうちの少なくとも一種であり、T2全体の50mol%以上がFeである。AはZn、Cu、Ga、Al、Ge、Siのうちの少なくとも一種であり、A全体の50mol%以上がZnである)を含有する。
The R1-T1-X1 series sintered magnet of the present disclosure is
R1: 27 mass% or more and 35 mass% or less (R1 is at least one kind of rare earth element, 50 mass% or more of R1 as a whole is Nd, and always contains Pr),
X1: 0.85 mass% or more and 0.93 mass% or less (X1 is B or B and C),
Zn: 0.3 mass% or more and 2.0 mass% or less,
T1: 61.5 mass% or more (T1 is Fe or Fe and M, M is Ga, Al, Si, Ti, V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, Ge, Zr, Nb, Mo, Ag One or more selected from, and 80 mass% or more of the total T1 is Fe),
Containing
The molar ratio of T1 to X1 ([T1]/[X1]) is 13.0 or more,
The Pr concentration and the Zn concentration in a region of the magnet surface having a thickness of 200 μm measured from the plane orthogonal to the orientation direction along the orientation direction are higher than the Pr concentration and the Zn concentration in the magnet central part, respectively.
R2-T2-A compound (R2 is at least one of rare earth elements, and 50 mol% or more of the entire R2 is Pr. T2 is at least one of Fe, Co, Ni, Mn, Ti, and Cr. 50% or more of the total T2 is Fe. A is at least one of Zn, Cu, Ga, Al, Ge, and Si, and 50% or more of the total A is Zn.

ある実施形態では、前記領域におけるPr濃度は、前記磁石中央部におけるPr濃度よりも3.0mass%以上高い。 In one embodiment, the Pr concentration in the region is higher than the Pr concentration in the central portion of the magnet by 3.0 mass% or more.

ある実施形態では、前記領域におけるZn濃度は、前記磁石中央部におけるZn濃度よりも1.0mass%以上高い。 In one embodiment, the Zn concentration in the region is 1.0 mass% or more higher than the Zn concentration in the central portion of the magnet.

ある実施形態において、X1に対するT1のmol比([T1]/[X1])は14.0以上である。 In one embodiment, the molar ratio of T1 to X1 ([T1]/[X1]) is 14.0 or more.

ある実施形態において、前記R2−T2−A化合物は、LaCo11Ga型結晶構造を有している。 In certain embodiments, the R2-T2-A compounds have a La 6 Co 11 Ga 3 type crystal structure.

ある実施形態において、前記R2−T2−A化合物は、少なくとも磁石中央部の粒界に存在している。 In one embodiment, the R2-T2-A compound is present at least in the grain boundary in the center of the magnet.

ある実施形態において、前記磁石中央部の前記粒界の厚さは、100nm以上である。 In one embodiment, the thickness of the grain boundary in the central portion of the magnet is 100 nm or more.

ある実施形態において、前記R2−T2−A化合物は、R13Zn相から形成されている。 In certain embodiments, the R2-T2-A compound is formed from R 6 T 13 Zn phase.

本開示のR1−T1−X1系焼結磁石(R−T−B系焼結磁石)によれば、磁石表面近傍のみならず、磁石内部の保磁力が向上し、磁石寸法調整のための表面研削によっても保磁力向上効果が大きく損なわれることがない、重希土類元素が不要で高い保磁力を発揮し得る。 According to the R1-T1-X1 system sintered magnet (R-T-B system sintered magnet) of the present disclosure, not only the vicinity of the magnet surface but also the coercive force inside the magnet is improved, and the surface for adjusting the magnet dimension is improved. The effect of improving the coercive force is not significantly impaired even by grinding, and a heavy rare earth element is unnecessary, and a high coercive force can be exhibited.

R1−T1−X1系焼結磁石の主相と粒界相を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the main phase and grain boundary phase of a R1-T1-X1 type|system|group sintered magnet. 図1Aの破線矩形領域内を更に拡大した模式図である。It is the schematic diagram which further expanded the inside of the broken-line rectangular area of FIG. 1A. 熱処理工程におけるR3−T3−X2系合金焼結体とR4−Zn系合金との配置形態を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically the arrangement|positioning form of R3-T3-X2 type|system|group sintered compact and R4-Zn type alloy in a heat processing process. No.3−2の磁石表面部を走査電子顕微鏡で観察した写真である。No. It is the photograph which observed the magnet surface part of 3-2 with the scanning electron microscope. No.3−2の磁石中央部を走査電子顕微鏡で観察した写真である。No. It is the photograph which observed the magnet center part of 3-2 with the scanning electron microscope. No.3−8の磁石表面部を走査電子顕微鏡で観察した写真である。No. It is the photograph which observed the magnet surface part of 3-8 with the scanning electron microscope. No.3−8の磁石中央部を走査電子顕微鏡で観察した写真である。No. It is the photograph which observed the magnet central part of 3-8 with the scanning electron microscope. エネルギー分散X線分光分析を実施する領域を示す写真である。It is a photograph which shows the field which performs energy dispersive X-ray spectroscopy analysis. No.2−6におけるエネルギー分散X線分光分析を行う位置を示す写真である。No. It is a photograph which shows the position which performs energy dispersive X-ray-spectroscopic analysis in 2-6. No.2−11におけるエネルギー分散X線分光分析を行う位置を示す写真である。No. It is a photograph which shows the position which performs the energy dispersive X-ray-spectroscopic analysis in 2-11. No.2−12におけるエネルギー分散X線分光分析を行う位置を示す写真である。No. It is a photograph which shows the position which performs the energy dispersive X-ray-spectral analysis in 2-12. 磁石が瓦形状の場合における磁石表面部と磁石中央部を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows a magnet surface part and a magnet center part when a magnet is a roof tile shape.

本開示によるR1−T1−X1系焼結磁石は、非限定的で例示的な実施形態において、以下の元素を含有する。 The R1-T1-X1 based sintered magnet according to the present disclosure contains the following elements in a non-limiting and exemplary embodiment.

R1:27mass%以上35mass%以下(R1は、希土類元素のうちの少なくとも一種であり、R1全体の50mass%以上がNdであり、Prを必ず含む)、
X1:0.85mass%以上0.93mass%以下(X1は、BまたはBとCである)、
Zn:0.3mass%以上2.0mass%以下、
T1:61.5mass%以上(T1は、FeまたはFeとMであり、MはGa、Al、Si、Ti、V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Ge、Zr、Nb、Mo、Agから選択される一種以上であり、T1全体の80mass%以上がFeである)。
R1: 27 mass% or more and 35 mass% or less (R1 is at least one kind of rare earth element, 50 mass% or more of R1 as a whole is Nd, and always contains Pr),
X1: 0.85 mass% or more and 0.93 mass% or less (X1 is B or B and C),
Zn: 0.3 mass% or more and 2.0 mass% or less,
T1: 61.5 mass% or more (T1 is Fe or Fe and M, M is Ga, Al, Si, Ti, V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, Ge, Zr, Nb, Mo, Ag Fe is contained in 80% by mass or more of the entire T1).

また、この実施形態において、X1に対するT1のmol比([T1]/[X1])(以下、「[T1]/[X1]のmol比」という場合がある)は13.0以上であり、[T1]/[X1]のmol比は14.0以上であってもよい。 Further, in this embodiment, the molar ratio of T1 to X1 ([T1]/[X1]) (hereinafter sometimes referred to as “mol ratio of [T1]/[X1]”) is 13.0 or more, The molar ratio of [T1]/[X1] may be 14.0 or more.

本実施形態におけるR1−T1−X1系焼結磁石は、R2−T2−A化合物を含有する。R2−T2−A化合物におけるR2は、希土類元素のうちの少なくとも一種であり、R2全体の50mol%以上がPrである。T2は、Fe、Co、Ni、Mn、Ti、Crのうちの少なくとも一種であり、T2全体の50mol%以上がFeである。Aは、Zn、Cu、Ga、Al、Ge、Siのうちの少なくとも一種であり、A全体の50mol%以上がZnである。R2−T2−A化合物は、典型的には、LaCo11Ga型結晶構造を有しており、代表的にはRFe13Zn化合物である。R2−T2−A化合物におけ組成は、R2は5mol%以上50mol%以下(好ましくは20mol%以上40mol%以下)であり、T2は30mol%以上94mol%以下(好ましくは50mol%以上70mol%以下)であり、Aは1mol%以上20mol%以下(好ましくは2mol%以上20mol%以下)である。 The R1-T1-X1 system sintered magnet in the present embodiment contains an R2-T2-A compound. R2 in the R2-T2-A compound is at least one of rare earth elements, and 50 mol% or more of the entire R2 is Pr. T2 is at least one of Fe, Co, Ni, Mn, Ti, and Cr, and 50 mol% or more of the entire T2 is Fe. A is at least one of Zn, Cu, Ga, Al, Ge, and Si, and 50 mol% or more of the entire A is Zn. R2-T2-A compounds typically have a La 6 Co 11 Ga 3 type crystal structure, typically a R 6 Fe 13 Zn compounds. The composition of the R2-T2-A compound is such that R2 is 5 mol% or more and 50 mol% or less (preferably 20 mol% or more and 40 mol% or less), and T2 is 30 mol% or more and 94 mol% or less (preferably 50 mol% or more and 70 mol% or less). And A is 1 mol% or more and 20 mol% or less (preferably 2 mol% or more and 20 mol% or less).

磁石表面のうちで配向方向(磁化方向)に直交する面から配向方向に沿って測定した厚さが200μmの領域(以下、単に「磁石表面部」と称する場合がある)におけるPr濃度は、磁石中央部におけるPr濃度よりも高い。また、上記の磁石表面部におけるZn濃度は、磁石中央部におけるZn濃度よりも高い。なお、「Pr濃度」および「Zn濃度」は、磁石表面部における任意の位置を例えば50nm×50nmの範囲で測定し、それぞれ、主相粒子および粒界相における濃度を平均化した値である。 The Pr concentration in a region having a thickness of 200 μm measured along the orientation direction from the surface of the magnet surface orthogonal to the orientation direction (magnetization direction) (hereinafter, may be simply referred to as “magnet surface portion”) is It is higher than the Pr concentration in the central part. Further, the Zn concentration in the magnet surface portion is higher than the Zn concentration in the magnet central portion. The “Pr concentration” and the “Zn concentration” are values obtained by measuring arbitrary positions on the magnet surface portion within a range of, for example, 50 nm×50 nm and averaging the concentrations in the main phase particles and the grain boundary phase, respectively.

また、磁石が図11に示すように瓦形状を有し、配向方向が磁石の厚さ方向(矢印101の方向)の場合、磁石表面のうちで配向方向に直交する面は、第1の曲面(上面)104及び第2の曲面(裏面)105の少なくとも一方である。よって、第1の曲面104及び第2の曲面105から配向方向に沿って測定した厚さ200μmの領域が磁石表面部となる。 When the magnet has a roof tile shape as shown in FIG. 11 and the orientation direction is the thickness direction of the magnet (the direction of arrow 101), the surface of the magnet surface orthogonal to the orientation direction is the first curved surface. At least one of the (upper surface) 104 and the second curved surface (back surface) 105. Therefore, a region having a thickness of 200 μm measured along the orientation direction from the first curved surface 104 and the second curved surface 105 becomes the magnet surface portion.

なお、磁石が瓦形状であり、配向方向が磁石が延びる方向(矢印102の方向)の場合は、第1の端面106及び第2の端面107が磁石表面のうちで配向方向に直交する面となる。 When the magnet has a roof tile shape and the orientation direction is the direction in which the magnet extends (the direction of arrow 102), the first end surface 106 and the second end surface 107 are surfaces of the magnet surface orthogonal to the orientation direction. Become.

なお、磁石が円筒形状の場合、図11における矢印102の方向を中心軸の方向にあわせ、矢印101の方向を半径方向とすれば、瓦形状の磁石について説明したことが適用される。 When the magnet has a cylindrical shape, the description of the tile-shaped magnet is applied when the direction of arrow 102 in FIG. 11 is aligned with the direction of the central axis and the direction of arrow 101 is the radial direction.

更に、本開示では、磁石が瓦形状であり、配向方向が磁石の幅方向(矢印103の方向)の場合、磁石表面のうちで配向方向に直交する面は、配向方向と略直交する図11中の第1の側面108及び第2の側面109とする。よって、この場合は、第1の側面108及び第2の側面109から配向方向に沿って測定した厚さ200μmの領域が磁石表面部となる。 Further, in the present disclosure, when the magnet has a roof tile shape and the orientation direction is the width direction of the magnet (direction of arrow 103), the surface of the magnet surface that is orthogonal to the orientation direction is substantially orthogonal to the orientation direction. These are the first side surface 108 and the second side surface 109. Therefore, in this case, a region having a thickness of 200 μm measured along the orientation direction from the first side surface 108 and the second side surface 109 becomes the magnet surface portion.

磁石中央部とは、磁石の中央に位置する部分であり、磁石が多面体形状や円柱形状の場合は典型的には重心部である。磁石が図11に示すように瓦形状の場合は、磁石中央部は、磁石の厚さ方向(矢印101の方向)、長さ方向(矢印102の方向)、及び幅方向(矢印103の方向)の全ての中心に位置する部分100とする。磁石が円筒形状の場合は、磁石中心部は、磁石の厚さ方向及び長さ方向両方の中心に位置する部分とする。 The magnet central portion is a portion located at the center of the magnet, and is typically the center of gravity when the magnet has a polyhedral shape or a cylindrical shape. When the magnet has a roof tile shape as shown in FIG. 11, the central portion of the magnet has a thickness direction (direction of arrow 101), a length direction (direction of arrow 102), and a width direction (direction of arrow 103) of the magnet. The portion 100 is located at the center of all of. When the magnet has a cylindrical shape, the center portion of the magnet is located at the center of both the thickness direction and the length direction of the magnet.

後述するように、本開示の実施形態では、R1−T1−X1系焼結磁石を製造するとき、Prを主体とするR4とZnとを、R4−Zn系合金から、特定組成を有する焼結体の表面から内部に拡散させている。これにより得られた磁石は、R2−T2−A化合物を含有し、R2全体の50mol%以上がPrである。これに対し、Prを主体としないR(Ndを主体とするR(例えばR1))とZnとを焼結体の表面から内部に拡散させた場合は、前記R2はPrを50mol%以上含有しない(例えば、Ndを50mol%以上含有する)。なお、上記の「磁石表面部」は、製造工程の途中において、R4−Zn系合金と接触し、R4−Zn系合金からPrおよびZnの供給を受けた部位である。このような拡散に起因してPrおよびZnの濃度勾配が磁石内部に発生し、この濃度勾配は最終的に得られる磁石内部においても残る。PrおよびZnの濃度が磁石中心部に比べ高い「磁石表面部」は、磁石の表面全体に位置している必要は無い。 As described below, in the embodiment of the present disclosure, when manufacturing a R1-T1-X1 system sintered magnet, R4 and Zn containing Pr as a main component are sintered from an R4-Zn system alloy and having a specific composition. It diffuses from the surface of the body to the inside. The magnet thus obtained contains the R2-T2-A compound, and 50 mol% or more of the entire R2 is Pr. On the other hand, when R not containing Pr as a main component (R containing Nd as a main component (for example, R1)) and Zn are diffused inward from the surface of the sintered body, the R2 does not contain Pr in an amount of 50 mol% or more. (For example, it contains 50 mol% or more of Nd). The above-mentioned "magnet surface portion" is a portion that comes into contact with the R4-Zn alloy and receives supply of Pr and Zn from the R4-Zn alloy during the manufacturing process. Due to such diffusion, a concentration gradient of Pr and Zn is generated inside the magnet, and this concentration gradient remains inside the finally obtained magnet. The “magnet surface portion” in which the concentration of Pr and Zn is higher than that in the central portion of the magnet does not need to be located on the entire surface of the magnet.

ある実施形態において、R2−T2−A化合物は、少なくとも磁石中央部の粒界に存在し、磁石中央部の前記粒界の厚さは、100nm以上である。 In one embodiment, the R2-T2-A compound is present at least in the grain boundary in the central part of the magnet, and the thickness of the grain boundary in the central part of the magnet is 100 nm or more.

R2−T2−A化合物の同定は、例えば、任意の磁石断面を走査電子顕微鏡で観察し、更に観察した領域をエネルギー分散X線分光分析(EDS)によって測定することで行われ得る。また、粒界の厚さは、断面の顕微鏡写真から計測によって求められ得る。後述する実施例によれば、100nm以上の厚さを有する粒界が磁石の全体にわたって存在している。 The R2-T2-A compound can be identified, for example, by observing an arbitrary magnet cross section with a scanning electron microscope and further measuring the observed region by energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS). Further, the thickness of the grain boundary can be obtained by measurement from a micrograph of the cross section. According to the examples described below, grain boundaries having a thickness of 100 nm or more are present throughout the magnet.

Prの濃度は、磁石中央部よりも磁石表面部の方が3.0mass%以上高いことが好ましく、Znの濃度は、磁石中央部よりも磁石表面部の方が1.0mass%以上高いことが好ましい。ここで本開示における「Prの濃度は、磁石中央部よりも磁石表面部の方が3.0mass%以上高い」とは、磁石表面のうちで配向方向(磁化方向)に直交する面から配向方向に沿って測定した厚さが200μmの領域(「磁石表面部」)におけるPr濃度が、磁石中央部におけるPr濃度よりも、パーセントポイント(mass%)で3.0以上高いことをいう。例えば、磁石中央部のPr濃度が5.0mass%であった場合、磁石表面部のPr濃度が8.0mass%以上であることを意味する。Znの濃度についても同様である。PrおよびZnの濃度は、例えば、磁石中心部を通り、かつ、配向方向に平行である断面において、磁石中央部及び磁石表面部を走査電子顕微鏡で観察し、更に観察した磁石中央部及び磁石表面部をエネルギー分散X線分光分析(EDS)を実施することによって測定される。PrおよびZnの濃度勾配は、これらの元素が磁石表面から磁石内部に拡散された状態にあることを示している。 The Pr concentration is preferably 3.0 mass% or more higher in the magnet surface portion than in the magnet central portion, and the Zn concentration is 1.0 mass% or more higher in the magnet surface portion than in the magnet central portion. preferable. In the present disclosure, "the Pr concentration is higher than the central portion of the magnet by 3.0 mass% or more in the magnet surface portion" means that the orientation direction (magnetization direction) of the magnet surface is perpendicular to the orientation direction. It means that the Pr concentration in the region of 200 μm in thickness (“magnet surface portion”) measured along is higher than the Pr concentration in the central portion of the magnet by 3.0 or more in percentage points (mass %). For example, when the Pr concentration in the central portion of the magnet is 5.0 mass%, it means that the Pr concentration in the magnet surface portion is 8.0 mass% or more. The same applies to the Zn concentration. The concentrations of Pr and Zn can be measured, for example, by observing the magnet central portion and the magnet surface portion with a scanning electron microscope in a cross section that passes through the magnet central portion and is parallel to the orientation direction, and further observes the magnet central portion and the magnet surface. The parts are measured by performing energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS). The concentration gradients of Pr and Zn show that these elements are in a state of being diffused from the magnet surface to the inside of the magnet.

上記の構成を有することにより、本開示によるR1−T1−X1系焼結磁石は、磁石表面近傍のみならず、磁石内部の保磁力が向上する。これは、二粒子粒界が厚いためである。また、磁石寸法調整のための表面研削によっても保磁力向上効果が大きく損なわれることがない。そして、重希土類元素を用いずとも、高い保磁力を実現できる。 With the above configuration, the R1-T1-X1 system sintered magnet according to the present disclosure is improved not only in the vicinity of the magnet surface but also in the coercive force inside the magnet. This is because the two-grain grain boundary is thick. Further, the effect of improving the coercive force is not significantly impaired by the surface grinding for adjusting the magnet size. Then, a high coercive force can be realized without using a heavy rare earth element.

本発明者らは、上記のR1−T1−X1系焼結磁石を製造する方法として、一般的なR1−T1−X1系焼結磁石の主相の化学量論組成であるR14Bよりも、TがリッチでB(Cを含有する場合はBとCの合計)がプアな組成の合金焼結体(R3−T3−X2合金焼結体)に、Prを主体とするR4と15mol以上40mol以下のZnを含有するR4−Zn系合金を接触させて熱処理する方法を見出した。この方法により、前記R4−Zn系合金から生成した液相を、焼結体中の粒界を経由して焼結体表面から内部に拡散導入する際に、R4中にPrが存在すると粒界拡散が促進され、磁石内部の奥深くまでPrとZnを拡散させることが可能になることを見出した。そして、上記特定組成の合金焼結体にZnを拡散させることにより、Znを含む厚い二粒子粒界を合金焼結体の内部まで容易に形成することができることがわかった。このような構造を形成すると、主相結晶粒間の磁気的な結合が大幅に弱められるため、重希土類元素を用いずとも非常に高い保磁力を有するR1−T1−X1系焼結磁石が得られる。 The present inventors, as a method for producing the above-mentioned R1-T1-X1 based sintered magnet, is a common main phase of a stoichiometric composition of R1-T1-X1 based sintered magnet R 2 T 14 B R is mainly composed of Pr in an alloy sintered body (R3-T3-X2 alloy sintered body) having a composition in which T is rich and B (when C is contained, the sum of B and C) is poor. A method of contacting and heat treating an R4-Zn-based alloy containing 15 mol or more and 40 mol or less of Zn was found. By this method, when the liquid phase generated from the R4-Zn-based alloy is diffused and introduced from the surface of the sintered body to the inside through the grain boundary in the sintered body, if Pr is present in R4, the grain boundary is present. It has been found that diffusion is promoted and Pr and Zn can be diffused deep inside the magnet. It was also found that by diffusing Zn into the alloy sintered body having the above-described specific composition, thick two-grain grain boundaries containing Zn can be easily formed even inside the alloy sintered body. When such a structure is formed, magnetic coupling between the main phase crystal grains is significantly weakened, so that an R1-T1-X1 system sintered magnet having a very high coercive force can be obtained without using a heavy rare earth element. To be

さらに、これらの知見を基に、後述するように、[X1]における特にCの粒界への分配比率を考慮した結果、前記合金焼結体におけるX2に対するT3のmol比([T3]/[X2])(以下、「[T3]/[X2]のmol比」という場合がある)が13.0以上14.0未満の範囲であっても、[T3]/[X2]のmol比が14.0以上の合金焼結体を用いて作製したR1−T1−X1系焼結磁石に近い保磁力を示すことを見出した。 Further, based on these findings, as will be described later, as a result of considering especially the distribution ratio of C to the grain boundary in [X1], the molar ratio of T3 to X2 in the alloy sintered body ([T3]/[ X2]) (hereinafter sometimes referred to as “[T3]/[X2] mol ratio”) is in the range of 13.0 or more and less than 14.0, the molar ratio of [T3]/[X2] is It has been found that it exhibits a coercive force close to that of an R1-T1-X1 system sintered magnet produced using an alloy sintered body of 14.0 or more.

特許文献1及び2に記載されている方法では、拡散を受ける母材(特許文献1における成形体、特許文献2における成型体)の組成はいずれも主相の化学量論組成であるR14BよりもTがプアーでBがリッチな組成であり、Cに関しても何ら考慮されていない。さらに、拡散源としてPrとZnの両方を含む合金を使用すること及び本開示の特定組成に対してPrとZnの両方を含む合金を拡散させることによる効果(厚い二粒子粒界を焼結体の内部まで容易に形成することができる)について記載も示唆もない。 In the methods described in Patent Documents 1 and 2, the composition of the base material (the molded body in Patent Document 1 and the molded body in Patent Document 2) that undergo diffusion is R 2 T, which is the stoichiometric composition of the main phase. 14 B has a composition in which T is poorer and B is richer than B, and C is not considered at all. Further, the effect of using an alloy containing both Pr and Zn as a diffusion source and diffusing an alloy containing both Pr and Zn for the specific composition of the present disclosure (a thick two-grain grain boundary is a sintered body). Can be easily formed to the inside).

まず、R1−T1−X1系焼結磁石の実施形態を詳細に説明する前に、R1−T1−X1系焼結磁石の基本構造を説明する。 First, before describing the embodiment of the R1-T1-X1 system sintered magnet in detail, the basic structure of the R1-T1-X1 system sintered magnet will be described.

R1−T1−X1系焼結磁石は、原料合金の粉末粒子が焼結によって結合した構造を有しており、主としてR14B化合物からなる主相と、この主相の粒界部分に位置する粒界相とから構成されている。 The R1-T1-X1 system sintered magnet has a structure in which powder particles of a raw material alloy are combined by sintering, and a main phase mainly composed of an R 2 T 14 B compound and a grain boundary portion of this main phase are formed. It is composed of a grain boundary phase and a grain boundary phase.

図1Aは、R1−T1−X1系焼結磁石の主相と粒界相を示す模式図であり、図1Bは図1Aの破線矩形領域内を更に拡大した模式図である。図1Aには、一例として長さ5μmの矢印が大きさを示す基準の長さとして参考のために記載されている。図1Aおよび図1Bに示されるように、R1−T1−X1系焼結磁石は、主としてR14B化合物からなる主相12と、主相12の粒界部分に位置する粒界相14とから構成されている。また、粒界相14は、図1Bに示されるように、2つのR14B化合物粒子(グレイン)が隣接する二粒子粒界相14aと、3つのR14B化合物粒子が隣接する粒界三重点14bとを含む。 FIG. 1A is a schematic diagram showing a main phase and a grain boundary phase of the R1-T1-X1 system sintered magnet, and FIG. 1B is a schematic diagram further enlarging a broken line rectangular region of FIG. 1A. In FIG. 1A, as an example, an arrow having a length of 5 μm is shown as a reference length indicating a size for reference. As shown in FIGS. 1A and 1B, the R1-T1-X1 system sintered magnet has a main phase 12 mainly composed of an R 2 T 14 B compound and a grain boundary phase 14 located at a grain boundary portion of the main phase 12. It consists of and. Further, as shown in FIG. 1B, the grain boundary phase 14 includes a two-grain grain boundary phase 14 a in which two R 2 T 14 B compound particles (grains) are adjacent to each other and three R 2 T 14 B compound grains in adjacent to each other. Grain boundary triple point 14b.

主相12であるR14B化合物は高い飽和磁化と異方性磁界を持つ強磁性材料である。したがって、R1−T1−X1系焼結磁石では、主相12であるR14B化合物の存在比率を高めることによってBを向上させることができる。R14B化合物の存在比率を高めるためには、原料合金中のR量、T量、B量を、R14B化合物の化学量論比(R量:T量:B量=2:14:1)に近づければよい。R14B化合物を形成するためのB量またはR量が化学量論比を下回ると、一般的には、粒界相14にFe相またはR17相等の異方性磁界の小さな強磁性体が生成し、HcJが急激に低下する。 The R 2 T 14 B compound that is the main phase 12 is a ferromagnetic material having high saturation magnetization and an anisotropic magnetic field. Therefore, the R1-T1-X1 based sintered magnet, it is possible to improve the B r by increasing the existence ratio of R 2 T 14 B compound is the main phase 12. In order to increase the abundance ratio of the R 2 T 14 B compound, the R content, the T content, and the B content in the raw material alloy are set to the stoichiometric ratio of the R 2 T 14 B compound (R content:T content:B content= 2:14:1). When the amount of B or the amount of R for forming the R 2 T 14 B compound is less than the stoichiometric ratio, generally, the grain boundary phase 14 has a small anisotropic magnetic field such as the Fe phase or the R 2 T 17 phase. Ferromagnetic material is generated, and H cJ drops sharply.

以下、本開示の限定的ではない例示的な実施形態を説明する。 In the following, non-limiting exemplary embodiments of the present disclosure are described.

(1)R3−T3−X2系合金焼結体を準備する工程
R3−T3−X2系合金焼結体(以下、単に「焼結体」という場合がある)を準備する工程において、焼結体の組成は、R3は希土類元素のうちの少なくとも一種でありNdを必ず含み、27mass%以上35mass%以下であり、T3はFeまたはFeとMであり、MはGa、Al、Si、Ti、V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、Ge、Zr、Nb、Mo、Agから選択される一種以上であり、X2はBでありBの一部をCで置換することができ、[T3]/[X2]のmol比が13.0以上、好ましくは13.6以上であり、更に好ましくは14.0以上である。
(1) Step of preparing an R3-T3-X2 alloy sintered body In the step of preparing an R3-T3-X2 alloy sintered body (hereinafter, simply referred to as "sintered body"), the sintered body The composition of R3 is at least one of rare earth elements and always contains Nd, 27 mass% or more and 35 mass% or less, T3 is Fe or Fe and M, and M is Ga, Al, Si, Ti, V , Cr, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, Ge, Zr, Nb, Mo, Ag, X2 is B, and a part of B can be replaced with C. The molar ratio of T3]/[X2] is 13.0 or more, preferably 13.6 or more, and more preferably 14.0 or more.

R3は希土類元素のうちの少なくとも一種でありNdを必ず含む。Nd以外の希土類元素としては例えばPrが挙げられる。さらにR1−T1−X系焼結磁石の保磁力を向上させるために一般的に用いられるDy、Tb、Gd、Hoなどの重希土類元素を少量含有してもよい。但し、本開示の実施形態によれば、前記重希土類元素を多量に用いずとも十分に高い保磁力を得ることができる。そのため、前記重希土類元素の含有量はR3−T3−X2系合金焼結体全体の1mass%以下(R3−T3−X2系合金焼結体中の重希土類元素が1mass%以下)であることが好ましく、0.5mass%以下であることがより好ましく、含有しない(実質的に0mass%)ことがさらに好ましい。 R3 is at least one of rare earth elements and always contains Nd. Examples of rare earth elements other than Nd include Pr. Further, a small amount of a heavy rare earth element such as Dy, Tb, Gd or Ho which is generally used for improving the coercive force of the R1-T1-X system sintered magnet may be contained. However, according to the embodiment of the present disclosure, a sufficiently high coercive force can be obtained without using a large amount of the heavy rare earth element. Therefore, the content of the heavy rare earth element may be 1 mass% or less of the entire R3-T3-X2 alloy sintered body (the heavy rare earth element in the R3-T3-X2 alloy sintered body is 1 mass% or less). It is more preferably 0.5 mass% or less, and further preferably not contained (substantially 0 mass%).

R3はR3−T3−X2系合金焼結体全体の27mass%以上35mass%以下である。R3が27mass%未満では焼結過程で液相が十分に生成せず、焼結体を十分に緻密化することが困難になる。一方、R3が35mass%を超えても本開示の効果を得ることはできるが、焼結体の製造工程中における合金粉末が非常に活性になり、合金粉末の著しい酸化や発火などを生じることがあるため、35mass%以下が好ましい。R3は28mass%以上33mass%以下であることがより好ましく、28.5mass%以上32mass%以下であることがさらに好ましい。 R3 is 27 mass% or more and 35 mass% or less of the entire R3-T3-X2 alloy sintered body. If R3 is less than 27 mass%, a liquid phase is not sufficiently generated in the sintering process, and it becomes difficult to sufficiently densify the sintered body. On the other hand, even if R3 exceeds 35 mass %, the effect of the present disclosure can be obtained, but the alloy powder during the manufacturing process of the sintered body becomes very active, which may cause significant oxidation or ignition of the alloy powder. Therefore, it is preferably 35 mass% or less. R3 is more preferably 28 mass% or more and 33 mass% or less, and further preferably 28.5 mass% or more and 32 mass% or less.

T3はFeまたはFeとMであり、MはAl、Si、Ti、V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、Zr、Nb、Mo、Agから選択される一種以上である。すなわち、T3はFeのみ(不可避的不純物は含む)であってもよいし、FeとMからなってもよい(不可避的不純物は含む)。T3がFeとMからなる場合、T3全体に対するFe量は80mol%以上であることが好ましい。また、T3がFeとMからなる場合は、Mは、Al、Si、Ti、V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、Zr、Nb、Mo、Agから選択される一種以上であってもよい。 T3 is Fe or Fe and M, and M is one or more selected from Al, Si, Ti, V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, Zr, Nb, Mo and Ag. is there. That is, T3 may be Fe only (including unavoidable impurities) or Fe and M (including unavoidable impurities). When T3 is composed of Fe and M, the amount of Fe with respect to the entire T3 is preferably 80 mol% or more. When T3 consists of Fe and M, M is selected from Al, Si, Ti, V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, Zr, Nb, Mo and Ag. It may be one or more.

X2はBであり、Bの一部をC(炭素)で置換することができる。すなわち、X2は、BまたはBとCである。Bの一部をCで置換する場合、焼結体の製造工程中に積極的に添加するものだけでなく、焼結体の製造工程中で用いられる固体または液体の潤滑剤や、湿式成形の場合に用いられる分散媒などに由来して焼結体に残存するものも含まれる。潤滑剤や分散媒などに由来するCは不可避ではあるものの、一定の範囲に制御が可能(添加量や脱炭処理の調整)であるため、それらの量を考慮して、後述するT3とX2との関係を満たすようにB量や積極的に添加するC量を設定すればよい。焼結体の製造工程中に積極的にCを添加するには、例えば、原料合金を作製する際の原料としてCを添加する(Cが含有された原料合金を作製する)、あるいは、製造工程中の合金粉末(後述するジェットミルなどによる粉砕前の粗粉砕粉または粉砕後の微粉砕粉)に特定量のカーボンブラックなどのC源(炭素源)を添加するなどが挙げられる。なお、BはX2全体に対して80mol%以上であることが好ましく、90mol%以上がより好ましい。また、X2はR3−T3−X2系合金焼結体全体の0.8mass%以上1.0mass%以下が好ましい。X2が0.8mass%未満でも本開示の効果を得ることはできるが、Bの大幅な低下を招くため好ましくない。一方、X2が1.0mass%を超えると後述する[T3]/[X2]のmol比を13.0以上にできず本開示の効果が得られないため好ましくない。X2は0.83mass%以上0.98mass%以下であることがより好ましく、0.85mass%以上0.95mass%以下であることがさらに好ましい。 X2 is B, and a part of B can be replaced with C (carbon). That is, X2 is B or B and C. When a part of B is replaced with C, not only those that are positively added during the manufacturing process of the sintered body but also solid or liquid lubricants used in the manufacturing process of the sintered body and wet forming Those that remain in the sintered body due to the dispersion medium used in some cases are also included. Although C derived from a lubricant or a dispersion medium is unavoidable, it can be controlled within a certain range (adjustment of addition amount and decarburization treatment). The amount of B and the amount of C to be positively added may be set so as to satisfy the relationship with. To positively add C during the manufacturing process of the sintered body, for example, C is added as a raw material when manufacturing the raw material alloy (a raw material alloy containing C is manufactured), or a manufacturing process It is possible to add a specific amount of a C source (carbon source) such as carbon black to the alloy powder therein (coarse pulverized powder before pulverization by a jet mill or the like described later or fine pulverized powder after pulverization). Note that B is preferably 80 mol% or more, and more preferably 90 mol% or more with respect to the entire X2. Further, X2 is preferably 0.8 mass% or more and 1.0 mass% or less of the entire R3-T3-X2 alloy sintered body. X2 can also be obtained the effect of the present disclosure is less than 0.8 mass% but not preferred because it causes a significant decrease in B r. On the other hand, when X2 exceeds 1.0 mass %, the molar ratio of [T3]/[X2] described later cannot be set to 13.0 or more, and the effect of the present disclosure cannot be obtained, which is not preferable. X2 is more preferably 0.83 mass% or more and 0.98 mass% or less, and further preferably 0.85 mass% or more and 0.95 mass% or less.

前記T3とX2とは、[T3]/[X2]のmol比が14.0以上となるように設定することが好ましい。すなわち、この条件は、一般的なR1−T1−X1系焼結磁石の主相の化学量論組成であるR14Bの[T]/[B]のmol比(=14.0)と同等もしくはTがリッチでBがプアであることを示している。発明者らは、主相の化学量論組成であるR14BよりもTがリッチでBがプア(もしくは[T]と[B]のmol比が化学量論組成と同等)である組成の合金焼結体に対して、R4−Zn系合金を拡散させることにより、磁石内部の奥深くまでPrとZnが拡散してR−T−Zn相(例えばR13Zn相)が生成され、磁石表面部と磁石内部の二粒子粒界を厚くすることができることを見出した。そして、さらに研究を重ねた結果、一般的なR1−T1−X1系焼結磁石の主相の化学量論組成であるR14Bの[T]/[B]のmol比よりもTがプアでBがリッチであっても、[T3]/[X2]のmol比が13.0以上であれば、14.0以上の合金焼結体を用いた際に得られる保磁力を超えることはできないものの、それに近い保磁力が得られることを見出した。これは、[T3]/[X2]のmol比が14.0以上という設定は、X2を構成するBとCが全て主相の形成に使われることを想定したものであるが、一般的にX2(特にC)はその全てが主相の形成に使われる訳ではなく粒界相中にも存在する。従って、実際は[X2]を若干多め(TがプアでBがリッチ)に設定しても、つまり、[T3]/[X2]のmol比を13.0以上としても、高い保磁力が得られることを見出した。主相と粒界相へのX2の分配比率を正確に求めることは困難であるが、[T3]/[X2]のmol比が13.0以上を満たしているとき、主相形成に使われているX2のmol濃度を[X2’](このとき前記[X2’]≦[X2]になる)とすると、[T3]/[X2’]が14.0以上となっていると考えられる。Cは上述したように積極的に添加しなくても焼結体の製造工程中において不可避的に含有されるものであるため、焼結体に含有されるC量を考慮して[T3]/[X2]のmol比を13.0以上にする必要がある。[T3]/[X2]のmol比が13.0未満であると、前記[T3]/[X2’]を14.0以上とすることが出来ない恐れがあり、最終的に得られるR1−T1−X1系焼結磁石において、磁石表面部と磁石内部の二粒子粒界を厚くすることができず、重希土類元素を用いることなく高い保磁力を有するR1−T1−X1系焼結磁石を得ることが困難となる恐れがある。なお、上述したように[T3]/[X2]のmol比は13.0以上で高い保磁力が得られるが、さらに高い保磁力を得るため、および、量産工程で安定的に高い保磁力を得るためには、[T3]/[X2]のmol比を13.6以上とすることが好ましく、13.8以上とすることがより好ましく、14.0以上とすることがさらに好ましい。また、[T3]/[X2]のmol比が15.0を超えるとX2を構成するB量が少なすぎて保磁力が大幅に低下する恐れがあるため、[T3]/[X2]のmol比は15.0以下であることが好ましい。 The T3 and X2 are preferably set so that the molar ratio of [T3]/[X2] is 14.0 or more. That is, this condition is that the molar ratio of [T]/[B] of R 2 T 14 B, which is the stoichiometric composition of the main phase of a general R1-T1-X1 system sintered magnet (=14.0). Or T is rich and B is poor. The inventors have found that the content of T is richer than that of R 2 T 14 B, which is the stoichiometric composition of the main phase, and that B is poor (or the molar ratio of [T] and [B] is equal to the stoichiometric composition). the alloy sintered body composition, by diffusing the R4-Zn-based alloy, R-T-Zn phase to diffuse deep to Pr and Zn are internal magnet (e.g. R 6 T 13 Zn phase) generated It was found that it is possible to thicken the two-particle grain boundary between the magnet surface and the inside of the magnet. As a result of further research, it was found that the ratio of T was higher than the molar ratio of [T]/[B] of R 2 T 14 B, which is the stoichiometric composition of the main phase of a general R1-T1-X1 system sintered magnet. Is poor and B is rich, the coercive force obtained when using an alloy sintered body of 14.0 or more is exceeded if the molar ratio of [T3]/[X2] is 13.0 or more. However, it was found that a coercive force close to that can be obtained. This is because assuming that the molar ratio of [T3]/[X2] is 14.0 or more, it is assumed that B and C forming X2 are all used for forming the main phase. Not all X2 (particularly C) is used for forming the main phase, and it is also present in the grain boundary phase. Therefore, in reality, a high coercive force can be obtained even if the [X2] is set to be slightly higher (T is poor and B is rich), that is, even if the molar ratio of [T3]/[X2] is 13.0 or more. I found that. It is difficult to accurately determine the distribution ratio of X2 to the main phase and the grain boundary phase, but when the molar ratio of [T3]/[X2] is 13.0 or more, it is used for forming the main phase. It is considered that [T3]/[X2′] is 14.0 or more, where the mol concentration of X2 is [X2′] (at this time, [X2′]≦[X2] is satisfied). As described above, C is inevitably contained in the sintered body during the manufacturing process even if it is not positively added. Therefore, considering the amount of C contained in the sintered body, [T3]/ The molar ratio of [X2] needs to be 13.0 or more. If the molar ratio of [T3]/[X2] is less than 13.0, there is a possibility that the above [T3]/[X2′] may not be set to 14.0 or more, and finally obtained R1- In the T1-X1 system sintered magnet, the R1-T1-X1 system sintered magnet having a high coercive force without being able to thicken the two-particle grain boundary between the magnet surface part and the inside of the magnet is used. It may be difficult to obtain. As described above, a high coercive force is obtained when the molar ratio of [T3]/[X2] is 13.0 or more. However, in order to obtain a higher coercive force and a stable high coercive force in the mass production process. In order to obtain the above, the molar ratio of [T3]/[X2] is preferably 13.6 or more, more preferably 13.8 or more, and further preferably 14.0 or more. If the molar ratio of [T3]/[X2] exceeds 15.0, the amount of B forming X2 may be too small and the coercive force may be significantly reduced. The ratio is preferably 15.0 or less.

R3−T3−X2系合金焼結体は、Nd−Fe−B系焼結磁石に代表される一般的なR1−T1−X1系焼結磁石の製造方法を用いて準備することができる。一例を挙げると、ストリップキャスト法などで作製された原料合金を、ジェットミルなどを用いて3μm以上10μm以下に粉砕した後、磁界中で成形し、900℃以上1100℃以下の温度で焼結することにより準備することができる。なお、得られた焼結体においては保磁力が非常に低くても差し支えない。原料合金の粉砕粒径(気流分散式レーザー回折法による測定で得られる体積中心値=D50)が3μm未満では粉砕粉を作製するのが非常に困難であり、生産効率が大幅に低下するため好ましくない。一方、粉砕粒径が10μmを超えると最終的に得られるR1−T1−X1系焼結磁石の主相の結晶粒径が大きくなり過ぎ、厚い二粒子粒界が形成されても高い保磁力を得ることが困難となるため好ましくない。 The R3-T3-X2 system alloy sintered body can be prepared by using a general method for producing a R1-T1-X1 system sintered magnet represented by an Nd-Fe-B system sintered magnet. As an example, a raw material alloy produced by a strip casting method or the like is crushed to a size of 3 μm or more and 10 μm or less by using a jet mill or the like, then molded in a magnetic field, and sintered at a temperature of 900° C. or more and 1100° C. or less. It can be prepared by In addition, in the obtained sintered body, the coercive force may be very low. If the crushed particle size of the raw material alloy (volume center value obtained by measurement by airflow dispersion type laser diffraction method=D50) is less than 3 μm, it is very difficult to produce a crushed powder, and the production efficiency is significantly reduced, which is preferable. Absent. On the other hand, if the crushed particle size exceeds 10 μm, the crystal grain size of the main phase of the finally obtained R1-T1-X1 system sintered magnet becomes too large, and a high coercive force is obtained even if a thick two-grain grain boundary is formed. It is not preferable because it is difficult to obtain.

R3−T3−X2系合金焼結体は、前記の各条件を満たしていれば、一種類の原料合金(単一原料合金)から作製してもよいし、二種類以上の原料合金を用いてそれらを混合する方法(ブレンド法)によって作製してもよい。また、R3−T3−X2系焼結体には、O(酸素)、N(窒素)など、原料合金に存在したり製造工程で導入される不可避的不純物を含んでいてもよい。 The R3-T3-X2 alloy sintered body may be prepared from one kind of raw material alloy (single raw material alloy) as long as the above conditions are satisfied, or two or more kinds of raw material alloys are used. You may produce by the method of mixing them (blending method). Further, the R3-T3-X2 system sintered body may contain inevitable impurities such as O (oxygen) and N (nitrogen) which are present in the raw material alloy or introduced in the manufacturing process.

また、R3−T3−X2系合金焼結体を準備する際には、焼結後に、400℃以上、焼結温度未満の温度でさらに熱処理を行ってもよい。熱処理を行うことで、最終的なR1−T1−X1系焼結磁石の磁気特性をさらに向上させることができる場合がある。特に、R3−T3−X2系合金焼結体のT3中にM元素としてSi、Ga、Al、Zn、Agのうちの少なくとも一種を0.1mass%以上含むときには、700℃以上1000℃以下の高温熱処理を行うことが好ましい。この様な高温熱処理は焼結体にGaを含むときに特に有効である。 Moreover, when preparing a R3-T3-X2 type alloy sintered compact, you may further heat-process after sintering at the temperature of 400 degreeC or more and less than a sintering temperature. In some cases, the heat treatment may be able to further improve the magnetic characteristics of the final R1-T1-X1 system sintered magnet. In particular, when T3 of the R3-T3-X2 alloy sintered body contains 0.1 mass% or more of at least one of Si, Ga, Al, Zn, and Ag as an M element, a high temperature of 700°C or higher and 1000°C or lower. It is preferable to perform heat treatment. Such high temperature heat treatment is particularly effective when the sintered body contains Ga.

(2)R4−Zn系合金を準備する工程
R4−Zn系合金を準備する工程において、R4−Zn系合金の組成は、R4は希土類元素のうちの少なくとも一種であり必ずPrをR4全体の50mol%以上含み、R4は60mol%以上85mol%以下であり、Znは15mol%以上40mol%以下であり、Zn全体の50mol%以下をCuで置換することができる。R4は70mol%以上85mol%以下であることが好ましく、70mol%以上85mol%以下であることがさらに好ましい。より高い保磁力を得ることが出来るからである。
(2) Step of preparing an R4-Zn alloy In the step of preparing an R4-Zn alloy, the composition of the R4-Zn alloy is such that R4 is at least one of rare earth elements and Pr is 50 mol of the entire R4. % Or more, R4 is 60 mol% or more and 85 mol% or less, Zn is 15 mol% or more and 40 mol% or less, and 50 mol% or less of the entire Zn can be replaced with Cu. R4 is preferably 70 mol% or more and 85 mol% or less, and more preferably 70 mol% or more and 85 mol% or less. This is because a higher coercive force can be obtained.

R4は希土類元素のうちの少なくとも一種であり必ずPrをR4全体の50mol%以上含む。なお、本開示における「PrをR4全体の50mol%以上含む」とは、R4−Zn系合金中のR4の含有量(mol%)を100%とし、そのうちの50%以上がPrであることを意味する。従って、例えばR4−Zn系合金中のR4が60mol%であれば、PrはR4−Zn合金中に30mol%以上含有される。PrがR4全体の50mol%未満であると、最終的に得られるR1−T1−X1系焼結磁石において、磁石内部の二粒子粒界を厚くすることができず、重希土類元素を用いることなく高い保磁力を有するR1−T1−X1系焼結磁石を得ることができない。好ましくは、R4−Zn系合金中のR4はPrのみからなる。より高い保磁力を得ることが出来るからである。R4にはR1−T1−X1系焼結磁石の保磁力を向上させるために一般的に用いられるDy、Tb、Gd、Hoなどの重希土類元素を少量含有してもよい。但し、本開示によれば、前記重希土類元素を多量に用いずとも十分に高い保磁力を得ることができる。そのため、前記重希土類元素の含有量はR4−Zn系合金全体の10mol%以下(R4−Zn系合金中の重希土類元素が10mol%以下)であることが好ましく、5mol%以下であることがより好ましく、含有しない(実質的に0mol%)ことがさらに好ましい。R4−Zn系合金のR4に前記重希土類元素を含有する場合も、R4の50mol%以上がPrであることが好ましく、重希土類元素を除いたR4がPrのみ(不可避的不純物は含む)であることがより好ましい。また、Znは15mol%以上40mol%以下であり、Zn全体の50mol%以下をCuで置換することができる。なお、本開示における「Zn全体の50mol%以下をCuで置換することができる」とは、R4−Zn系合金中のZnの含有量(mol%)を100%としたとき、そのうち50%以下をCuで置換することができることを意味する。例えば、R4−Zn系合金中のZnが30mol%であれば、R4−Zn系合金中の15mol%以下までCuをZnで置換することができる。 R4 is at least one of rare earth elements and always contains Pr in an amount of 50 mol% or more based on the entire R4. In the present disclosure, “containing Pr in an amount of 50 mol% or more of the entire R4” means that the content (mol%) of R4 in the R4-Zn alloy is 100%, and 50% or more of the content is Pr. means. Therefore, for example, if R4 in the R4-Zn alloy is 60 mol%, Pr is contained in the R4-Zn alloy in an amount of 30 mol% or more. When Pr is less than 50 mol% of the whole R4, in the finally obtained R1-T1-X1 system sintered magnet, the two-particle grain boundary inside the magnet cannot be made thick and the heavy rare earth element is not used. An R1-T1-X1 system sintered magnet having a high coercive force cannot be obtained. Preferably, R4 in the R4-Zn alloy consists of Pr only. This is because a higher coercive force can be obtained. R4 may contain a small amount of heavy rare earth elements such as Dy, Tb, Gd, and Ho which are generally used for improving the coercive force of the R1-T1-X1 system sintered magnet. However, according to the present disclosure, a sufficiently high coercive force can be obtained without using a large amount of the heavy rare earth element. Therefore, the content of the heavy rare earth element is preferably 10 mol% or less of the entire R4-Zn alloy (the heavy rare earth element in the R4-Zn alloy is 10 mol% or less), and more preferably 5 mol% or less. It is more preferable not to contain (substantially 0 mol%). Even when the heavy rare earth element is contained in R4 of the R4-Zn alloy, 50 mol% or more of R4 is preferably Pr, and R4 excluding the heavy rare earth element is only Pr (including unavoidable impurities). Is more preferable. Further, Zn is 15 mol% or more and 40 mol% or less, and 50 mol% or less of the entire Zn can be replaced with Cu. It should be noted that in the present disclosure, “50 mol% or less of the entire Zn can be replaced with Cu” means that when the content (mol%) of Zn in the R4-Zn-based alloy is 100%, 50% or less thereof is included. Means that can be replaced by Cu. For example, if Zn in the R4-Zn-based alloy is 30 mol%, Cu can be replaced with Zn up to 15 mol% or less in the R4-Zn-based alloy.

R4−Zn系合金には、Al、Si、Ti、V、Cr、Mn、Co、Ni、Ga、Ge、Zr、Nb、Mo、Agなどが少量含まれていてもよい。また、Feは少量含まれてもよいし、Feを20mass%以下含有しても本開示の効果を得ることができる。但し、Feの含有量が20mass%を超えると保磁力が低下する恐れがある。また、O(酸素)、N(窒素)、C(炭素)などの不可避的不純物を含んでいてもよい。 The R4-Zn alloy may contain a small amount of Al, Si, Ti, V, Cr, Mn, Co, Ni, Ga, Ge, Zr, Nb, Mo, Ag and the like. Further, Fe may be contained in a small amount, or the effect of the present disclosure can be obtained even if Fe is contained in an amount of 20 mass% or less. However, if the Fe content exceeds 20 mass %, the coercive force may decrease. Further, it may contain unavoidable impurities such as O (oxygen), N (nitrogen), and C (carbon).

R4−Zn系合金は、一般的なR1−T1−X1系焼結磁石の製造方法において採用されている原料合金の作製方法、例えば、金型鋳造法やストリップキャスト法や単ロール超急冷法(メルトスピニング法)やアトマイズ法などを用いて準備することができる。また、R4−Zn系合金は、前記によって得られた合金をピンミルなどの公知の粉砕手段によって粉砕されたものであってもよい。 The R4-Zn alloy is a raw material alloy manufacturing method adopted in a general R1-T1-X1 sintered magnet manufacturing method, for example, a die casting method, a strip casting method, or a single-roll ultra-quenching method ( It can be prepared by using a melt spinning method) or an atomizing method. Further, the R4-Zn-based alloy may be one obtained by crushing the alloy obtained above by a known crushing means such as a pin mill.

(3)熱処理する工程
前記によって準備したR3−T3−X2系合金焼結体の表面の少なくとも一部に、前記によって準備したR4−Zn系合金の少なくとも一部を接触させ、真空または不活性ガス雰囲気中、450℃以上800℃以下の温度で熱処理する。これにより、R4−Zn系合金から液相が生成し、その液相が焼結体中の粒界を経由して焼結体表面から内部に拡散導入されて、主相であるR3T314X2相の結晶粒間にZnを含む厚い二粒子粒界を焼結体の内部まで容易に形成することができ、主相結晶粒間の磁気的な結合が大幅に弱められる。これにより、重希土類元素を用いずとも非常に高い保磁力を有するR1−T1−X1系焼結磁石が得られる。熱処理する温度は、好ましくは、480℃以上560℃以下である。より高い保磁力を有することができる。
(3) Step of Heat Treatment At least a part of the surface of the R3-T3-X2 alloy sintered body prepared as described above is brought into contact with at least a part of the R4-Zn alloy prepared as described above, and a vacuum or an inert gas is provided. Heat treatment is performed in an atmosphere at a temperature of 450° C. or higher and 800° C. or lower. As a result, a liquid phase is generated from the R4-Zn-based alloy, and the liquid phase is diffused and introduced from the surface of the sintered body into the inside through the grain boundaries in the sintered body, and R3 2 T3 14 which is the main phase. A thick two-grain grain boundary containing Zn between X2 phase crystal grains can be easily formed inside the sintered body, and magnetic coupling between main phase crystal grains is significantly weakened. As a result, an R1-T1-X1 system sintered magnet having a very high coercive force can be obtained without using a heavy rare earth element. The heat treatment temperature is preferably 480° C. or higher and 560° C. or lower. It can have a higher coercive force.

なお、一般的に、磁石寸法調整のための表面研削を行うと、焼結体表面から200μm程度の領域が除去されるため、厚い二粒子粒界がR3−T3−X2系合金焼結体の表面から250μm程度の領域まで存在していれば、本開示の効果を得ることができる。ただし、このような場合(厚い二粒子粒界が形成されている領域が焼結体表面から250μm程度の場合)には、熱処理後のR3−T3−X2系合金焼結体中央付近のHcJが十分向上しないために、減磁曲線の角形性が悪化する可能性がある。このため、R3−T3−X2系合金焼結体中央付近のHcJが、R4−Zn系合金と接触せずに450℃以上600℃以下の温度で熱処理(一般的なR1−T1−X1系焼結磁石の保磁力を向上させるための熱処理)を行ったときに、HcJ≧1200kA/mが得られることが好ましく、HcJ≧1360kA/mが得られることがさらに好ましい。このような焼結体を使うことで、R4−Zn合金の導入量が小さくても磁石全体として高いHcJと優れた減磁曲線の角形性を得ることが可能となり、結果、高いBと高いHcJの両立が容易に実現できる。 Generally, when surface grinding for magnet size adjustment is performed, a region of about 200 μm is removed from the surface of the sintered body, so that thick two-grain grain boundaries are formed in the R3-T3-X2 alloy sintered body. The effect of the present disclosure can be obtained as long as it exists up to a region of about 250 μm from the surface. However, in such a case (when the region where the thick two-grain grain boundaries are formed is about 250 μm from the surface of the sintered body), H cJ near the center of the R3-T3-X2 alloy sintered body after heat treatment Is not sufficiently improved, the squareness of the demagnetization curve may be deteriorated. Therefore, HcJ near the center of the R3-T3-X2 alloy sintered body is heat-treated at a temperature of 450° C. or higher and 600° C. or lower without contacting the R4-Zn alloy (general R1-T1-X1 alloy). when subjected to heat treatment) for improving the coercive force of the sintered magnet, it is preferable that H cJ1200kA / m is obtained, it is more preferable that H cJ1360kA / m is obtained. Such By using the sintered body, it is possible to obtain a squareness excellent demagnetization curve with a high H cJ overall magnet have a smaller amount of introduced R4-Zn alloy, a result, a high B r High H cJ can be easily achieved at the same time.

R3−T3−X2系合金焼結体中央付近のHcJが、R4−Zn系合金と接触せずに450℃以上600℃以下の温度で熱処理を行ったときに、HcJ≧1200kA/mが得られるR3−T3−X2系合金焼結体は、T3にGaを含むときに容易に得ることができる。R3−T3−X2系合金焼結体全体に対するGaの含有量は0.05mass%以上1mass%以下が好ましく、0.1mass%以上0.8mass%以下がより好ましく、0.2mass%以上0.6mass%以下がさらに好ましい。 When HcJ near the center of the R3-T3-X2 alloy sintered body is heat-treated at a temperature of 450°C or higher and 600°C or lower without contacting the R4-Zn alloy, HcJ ≥1200 kA/m The obtained R3-T3-X2 alloy sintered body can be easily obtained when T3 contains Ga. The content of Ga relative to the entire R3-T3-X2 alloy sintered body is preferably 0.05 mass% or more and 1 mass% or less, more preferably 0.1 mass% or more and 0.8 mass% or less, and 0.2 mass% or more and 0.6 mass% or less. % Or less is more preferable.

前記の熱処理する工程において、R3−T3−X2系合金焼結体の表面の少なくとも一部に、R4−Zn系合金のみを接触させてもよいし、例えば、R4−Zn系合金の粉末を有機溶媒などに分散させ、これをR3−T3−X2系合金焼結体表面に塗布する方法や、R4−Zn系合金の粉末をR3−T3―X2系合金焼結体表面に散布する方法などを採用してもよい。また、後述する実施例に示す様に、R4−Zn系合金は、少なくともR3−T3−X2系合金焼結体の配向方向に対して垂直な表面に接触させるように配置することが好ましい。R3−T3−X2系合金焼結体の配向方向のみにR4−Zn系合金を接触させても、R3−T3−X2系合金焼結体の全面にR4−Zn系合金を接触させても本開示の特徴を有することができ、高いBと高いHcJを得ることができる。 In the heat treatment step, only the R4-Zn alloy may be contacted with at least a part of the surface of the R3-T3-X2 alloy sintered body. A method of dispersing it in a solvent or the like and applying it to the surface of the R3-T3-X2 system alloy sintered body, or a method of spraying R4-Zn system alloy powder on the surface of the R3-T3-X2 system alloy sintered body, etc. May be adopted. Further, as shown in Examples described later, it is preferable that the R4-Zn alloy is arranged so as to contact at least the surface perpendicular to the orientation direction of the R3-T3-X2 alloy sintered body. Even if the R4-Zn alloy is brought into contact only with the orientation direction of the R3-T3-X2 alloy sintered body, or the R4-Zn alloy is brought into contact with the entire surface of the R3-T3-X2 alloy sintered body, can have the features disclosed, it is possible to obtain a high B r and high H cJ.

R4−Zn系合金粉末を、R3−T3−X2系合金焼結体表面の少なくとも一部に散布および/または塗布することにより、より簡便にR3−T3−X2系合金焼結体表面の少なくとも一部に前記R4−Zn系合金の少なくとも一部を接触させることができる。 By spraying and/or applying the R4-Zn-based alloy powder to at least a part of the surface of the R3-T3-X2-based alloy sintered body, at least one of the surfaces of the R3-T3-X2-based alloy sintered body can be more easily produced. At least a part of the R4-Zn alloy can be brought into contact with the part.

R3−T3−X2系合金焼結体へのR4−Zn系合金から生成した液相の導入量は、保持温度や保持時間により制御することができる。焼結体の表面にR4−Zn系合金を散布および/または塗布する場合には、散布量または塗布量を制御することが好ましい。R4−Zn系合金の散布または塗布量は、R3−T3−X2系合金焼結体100質量部に対して0.2質量部以上5.0質量部以下とすることが好ましく、0.2質量部以上3.0質量部以下とすることがより好ましい。このような条件とすることで、高いBと高いHcJの両立が容易に実現できる。なお、R3−T3−X2系合金焼結体の表面の一部にのみR4−Zn系合金を散布または塗布する場合には、配向方向に垂直な面に散布または塗布することが好ましい。 The introduction amount of the liquid phase generated from the R4-Zn alloy to the R3-T3-X2 alloy sintered body can be controlled by the holding temperature and the holding time. When the R4-Zn alloy is sprayed and/or applied on the surface of the sintered body, it is preferable to control the spraying amount or the coating amount. The amount of the R4-Zn alloy sprayed or applied is preferably 0.2 parts by mass or more and 5.0 parts by mass or less, and 0.2 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the R3-T3-X2 alloy sintered body. More preferably, the amount is not less than 3.0 parts and not more than 3.0 parts by mass. With such a condition, both of the high B r and high H cJ can be easily realized. When the R4-Zn alloy is sprayed or applied only on a part of the surface of the R3-T3-X2 alloy sintered body, it is preferable to spray or apply it on the surface perpendicular to the orientation direction.

熱処理は、真空または不活性ガス雰囲気中、450℃以上800℃以下の温度で保持した後冷却する。450℃以上800℃以下の温度で熱処理を行うことにより、R4−Zn系合金の少なくとも一部が溶解し、生成した液相が焼結体表面から内部に焼結体中の粒界を経由して拡散導入されて、厚い二粒子粒界を形成させることが可能となる。熱処理温度が450℃未満であると液相が全く生成せず厚い二粒子粒界が得られない。また、800℃を超えても厚い二粒子粒界を形成することが困難となる。なお、800℃を超える温度で熱処理を行った場合に、厚い二粒子粒界を形成することが困難となる理由は今のところ定かではないが、焼結体に導入された液相による主相の溶解や、R13Zn相(Rは希土類元素のうちの少なくとも一種でありPrおよび/またはNdを必ず含み、Tは遷移金属元素のうちの少なくとも一種でありFeを必ず含む)の生成などの反応速度が何らかの関与をしていると思われる。なお、熱処理時間はR3−T3−X2系合金焼結体の組成や寸法、R4−Zn系合金の組成、熱処理温度などによって適正値を設定するが、5分以上10時間以下が好ましく、10分以上8時間以下がより好ましく、30分以上8時間以下がさらに好ましい。 The heat treatment is performed by holding at a temperature of 450° C. or higher and 800° C. or lower in a vacuum or an inert gas atmosphere and then cooling. By performing the heat treatment at a temperature of 450° C. or higher and 800° C. or lower, at least a part of the R4-Zn alloy is melted, and the generated liquid phase passes from the surface of the sintered body to the inside through the grain boundaries in the sintered body. It can be diffused and introduced to form thick two-grain boundaries. If the heat treatment temperature is lower than 450° C., no liquid phase is generated and thick grain boundaries cannot be obtained. Further, even if the temperature exceeds 800° C., it becomes difficult to form thick two-grain grain boundaries. The reason why it becomes difficult to form thick two-grain grain boundaries when heat treatment is performed at a temperature higher than 800° C. is not clear so far, but the main phase due to the liquid phase introduced into the sintered body And the formation of an R 6 T 13 Zn phase (R is at least one of rare earth elements and always contains Pr and/or Nd, and T is at least one of transition metal elements and always contains Fe). It seems that the reaction rate such as has something to do with it. The heat treatment time is set to an appropriate value depending on the composition and size of the R3-T3-X2 alloy sintered body, the composition of the R4-Zn alloy, the heat treatment temperature, etc., but is preferably 5 minutes or more and 10 hours or less, and 10 minutes. It is more preferably 8 hours or less and 30 minutes or more and 8 hours or less.

前記の熱処理する工程によって得られたR1−T1−X1系焼結磁石は、切断や切削など公知の機械加工を行ったり、耐食性を付与するためのめっきなど、公知の表面処理を行うことができる。 The R1-T1-X1 series sintered magnet obtained by the heat treatment step can be subjected to known mechanical processing such as cutting and cutting, or can be subjected to known surface treatment such as plating for imparting corrosion resistance. ..

主相の結晶粒間に厚い二粒子粒界が形成されて、非常に高い保磁力が得られるメカニズムについては未だ不明な点もある。現在までに得られている知見を基に本発明者らが考えるメカニズムについて以下に説明する。以下のメカニズムについての説明は本開示の技術的範囲を制限することを目的とするものではないことに留意されたい。 There are still unclear points about the mechanism by which a thick two-grain boundary is formed between the crystal grains of the main phase and a very high coercive force is obtained. The mechanism considered by the present inventors based on the knowledge obtained to date will be described below. It should be noted that the following description of the mechanism is not intended to limit the scope of the present disclosure.

前記の通り、R3−T3−X2系合金焼結体の組成を化学量論組成(R3T314X2)よりもT3がリッチでX2がプアにしておくことで、熱処理により厚い二粒子粒界が容易に得られるようになる。これは、前記の組成域で、R4中のPrが粒界拡散を促進することにより、R2−Zn合金から生成した液相が、焼結体内部の二粒子粒界にまで拡散導入され、Znが二粒子粒界に導入されることにより焼結体中の二粒子粒界近傍の主相が溶解し、これらが450℃以上800℃以下の熱処理により容易にR13Zn相を生成して安定化される。これにより、冷却後も厚い二粒子粒界を維持することができ、非常に高い保磁力の発現につながると考えられる。なお、先述したとおり、一般的にX2は全て主相形成に使われないため、[T3]/[X2]が13.0以上であれば、厚い二粒子粒界相の形成を維持することができ、高い保磁力を発現する。 As described above, when the composition of the R3-T3-X2 alloy sintered body is richer in T3 than in the stoichiometric composition (R3 2 T3 14 X2) and X2 is made poor, a two-grain grain boundary thick by heat treatment is obtained. Can be easily obtained. In the above composition range, Pr in R4 promotes grain boundary diffusion, so that the liquid phase generated from the R2-Zn alloy is diffused and introduced to the two-grain grain boundaries inside the sintered body. Is introduced into the two-grain boundary, the main phase in the vicinity of the two-grain boundary in the sintered body is dissolved, and these easily form the R 6 T 13 Zn phase by heat treatment at 450° C. or higher and 800° C. or lower. Is stabilized. It is considered that this makes it possible to maintain a thick two-particle grain boundary even after cooling, which leads to the development of a very high coercive force. In addition, as described above, generally, X2 is not used for forming the main phase. Therefore, if [T3]/[X2] is 13.0 or more, formation of a thick two-grain grain boundary phase can be maintained. Can be realized and a high coercive force is exhibited.

これに対し、R3−T3−X2系合金焼結体の組成が化学量論組成(R3T314X2)よりもT3がプアでX2がリッチ、特に[T3]/[X2]が13.0未満であると、厚い二粒子粒界が得られ難くなる。これは、一旦溶解した主相(R3T314X2相)が再び主相として再析出しやすくなり、これが、粒界が厚くなるのを妨げているからであると考えられる。 On the other hand, in the composition of the R3-T3-X2 alloy sintered body, T3 is poor and X2 is richer than the stoichiometric composition (R3 2 T3 14 X2), and particularly [T3]/[X2] is 13.0. If it is less than 2, it becomes difficult to obtain a thick two-particle grain boundary. It is considered that this is because the once dissolved main phase (R3 2 T3 14 X2 phase) is likely to be reprecipitated as the main phase again, which prevents the grain boundaries from becoming thick.

なお、前記のR13Zn相(R13Zn化合物)において、Rは希土類元素のうちの少なくとも一種でありPrおよび/またはNdを必ず含み、Tは遷移金属元素のうちの少なくとも一種でありFeを必ず含む。R13Zn化合物は代表的にはPrFe13Zn化合物である。また、R13Zn化合物はLaCo11Ga型結晶構造を有する。R13Zn化合物はその状態によってはR13−δZn1+δ化合物になっている場合がある。なお、R1−T1−X1系焼結磁石中にCu、Al、GaおよびSiが含有される場合、R13−δ(Zn1−a−b−c−dCuAlSiGa1+δになっている場合がある。 In the above R 6 T 13 Zn phase (R 6 T 13 Zn compound), R is at least one of rare earth elements and always contains Pr and/or Nd, and T is at least one of transition metal elements. And always contains Fe. R 6 T 13 Zn compound is typically a Pr 6 Fe 13 Zn compounds. Further, the R 6 T 13 Zn compound has a La 6 Co 11 Ga 3 type crystal structure. The R 6 T 13 Zn compound may be an R 6 T 13-δ Zn 1+δ compound depending on its state. In the case where Cu, Al, Ga and Si are contained in R1-T1-X1 based sintered magnet, R 6 T 13-δ ( Zn 1-a-b-c-d Cu a Al b Si c Ga d ) 1+δ in some cases.

本開示を実施例によりさらに詳細に説明するが、本開示はそれらに限定されるものではない。 The present disclosure will be described in more detail by way of examples, but the present disclosure is not limited thereto.

実験例1
[R3−T3−X2系合金焼結体の準備]
およそ表1のNo.1−Aから1−Jに示す焼結体の組成となるように各元素を秤量し、ストリップキャスト法により合金を作製した。得られた各合金を水素粉砕した後、550℃まで真空中で加熱後冷却する脱水素処理を施し粗粉砕粉を得た。次に、得られた粗粉砕粉に、潤滑剤としてステアリン酸亜鉛を粗粉砕粉100mass%に対して0.04mass%添加、混合した後、気流式粉砕機(ジェットミル装置)を用いて、窒素気流中で乾式粉砕し、粉砕粒径D50が4μmの微粉砕粉(合金粉末)を得た。なお、粉砕粒径D50は、気流分散法によるレーザー回折法で得られた体積中心値(体積基準メジアン径)である。焼結体におけるC量を調整するために、No.1−C及びNo.1−Eにカーボンブラックを添加した。
Experimental example 1
[Preparation of R3-T3-X2 alloy sintered body]
About No. 1 in Table 1. Each element was weighed so as to have the composition of the sintered body shown in 1-A to 1-J, and an alloy was produced by a strip casting method. After pulverizing each of the obtained alloys with hydrogen, a dehydrogenation treatment of heating in vacuum to 550° C. and then cooling was performed to obtain coarsely pulverized powder. Next, after adding zinc stearate as a lubricant to the obtained coarsely pulverized powder in an amount of 0.04 mass% with respect to 100 mass% of the coarsely pulverized powder and mixing them, nitrogen was obtained by using an air flow type pulverizer (jet mill device). Dry pulverization was performed in an air stream to obtain finely pulverized powder (alloy powder) having a pulverized particle diameter D 50 of 4 μm. The crushed particle size D 50 is the volume center value (volume-based median diameter) obtained by the laser diffraction method using the air flow dispersion method. In order to adjust the amount of C in the sintered body, No. 1-C and No. Carbon black was added to 1-E.

前記微粉砕粉に、潤滑剤としてステアリン酸亜鉛を微粉砕粉100mass%に対して0.05mass%添加、混合した後磁界中で成形し成形体を得た。なお、成形装置には、磁界印加方向と加圧方向とが直交するいわゆる直角磁界成形装置(横磁界成形装置)を用いた。 Zinc stearate as a lubricant was added to the finely pulverized powder in an amount of 0.05 mass% based on 100 mass% of the finely pulverized powder, and the mixture was molded in a magnetic field to obtain a compact. A so-called orthogonal magnetic field molding device (lateral magnetic field molding device) in which the magnetic field applying direction and the pressurizing direction are orthogonal to each other was used as the molding device.

得られた成形体を、真空中、1000℃以上1040℃以下(サンプル毎に焼結による緻密化が十分起こる温度を選定)で4時間焼結した後急冷し、R3−T3−X2系合金焼結体を得た。得られた焼結体の密度は7.5Mg/m以上であった。得られた焼結体の成分、ガス分析(C(炭素量))の結果を表1に示す。なお、表1における各成分は、高周波誘導結合プラズマ発光分光分析法(ICP−OES)を使用して測定した。また、C(炭素量)は、燃焼−赤外線吸収法によるガス分析装置を使用して測定した。なお、焼結体の酸素量をガス融解−赤外線吸収法で測定した結果、すべて0.4mass%前後であることを確認した。表1における「[T3]/[X2]」は、T3を構成する各元素(不可避の不純物を含む、本実験例ではAl、Si、Mn)に対し、分析値(mass%)をその元素の原子量で除したものを求め、それらの値を合計したもの(a)と、BおよびCの分析値(mass%)をそれぞれの元素の原子量で除したものを求め、それらの値を合計したもの(b)との比(a/b)である。以下の全ての表も同様である。なお、表1の各組成を合計しても100mass%にはならない。これは、前記の通り、各成分によって分析方法が異なるため、さらには、表1に挙げた成分以外の成分(例えばO(酸素)やN(窒素)など)が存在するためである。その他の表についても同様である。 The obtained molded body is sintered in a vacuum at a temperature of 1000° C. or higher and 1040° C. or lower (a temperature at which densification due to sintering is sufficiently caused is selected for each sample) for 4 hours, followed by rapid cooling to burn an R3-T3-X2 alloy. I got a unity. The density of the obtained sintered body was 7.5 Mg/m 3 or more. Table 1 shows the components of the obtained sintered body and the result of gas analysis (C (carbon amount)). In addition, each component in Table 1 was measured using the high frequency inductively coupled plasma optical emission spectroscopy (ICP-OES). Moreover, C (carbon content) was measured using a gas analyzer by the combustion-infrared absorption method. In addition, as a result of measuring the oxygen content of the sintered body by a gas melting-infrared absorption method, it was confirmed that the oxygen content was all around 0.4 mass %. “[T3]/[X2]” in Table 1 indicates the analytical value (mass%) of each element (including unavoidable impurities, Al, Si, and Mn in the present experimental example) constituting T3 of the element. What was obtained by dividing by the atomic weight and summing those values (a), and what was obtained by dividing the analytical values (mass%) of B and C by the atomic weight of each element, and summing those values It is a ratio (a/b) with (b). The same applies to all the tables below. It should be noted that the total of the compositions in Table 1 does not reach 100 mass %. This is because, as described above, each component has a different analysis method, and further, components other than the components listed in Table 1 (for example, O (oxygen) and N (nitrogen)) are present. The same applies to the other tables.

[R4−Zn系合金の準備]
Prメタル、Znメタルを用いて(メタルはいずれも純度99%以上)、合金がおよそ表2のNo.1−aに示す組成になるように配合し、それらの原料を溶解して、単ロール超急冷法(メルトスピニング法)により、リボンまたはフレーク状の合金を得た。得られた合金を乳鉢を用いてアルゴン雰囲気中で粉砕した後、目開き425μmの篩を通過させ、R4−Zn系合金を準備した。得られたR4−Zn系合金の組成を表2に示す。
[Preparation of R4-Zn alloy]
Using Pr metal and Zn metal (both of which have a purity of 99% or more), the alloys of No. 1-a was compounded so as to have the composition shown in FIG. 1-a, these raw materials were melted, and a ribbon- or flake-shaped alloy was obtained by a single-roll ultra-quenching method (melt spinning method). The obtained alloy was crushed in an argon atmosphere using a mortar and then passed through a sieve having a mesh size of 425 μm to prepare an R4-Zn alloy. Table 2 shows the composition of the obtained R4-Zn alloy.

[熱処理]
表1のNo.1−Aから1−JのR3−T3−X2系合金焼結体を切断、切削加工し、11.0mm×5.0mm×4.4mm(配向方向)の直方体とした。次に、図2に示すように、ニオブ箔により作製した処理容器3中に、主にR3−T3−X2系合金焼結体1の配向方向(図中の矢印方向)と垂直な面がR4−Zn系合金2と接触するように、表2に示すNo.1−aのR4−Zn系合金を、No.1−Aから1−JのR3−T3−X2系合金焼結体のそれぞれの上下に配置した。この例において、「磁石表面のうちで配向方向に直交する面から前記配向方向に沿って測定した厚さが200μmの領域」とは、R3−T3−X2系合金焼結体1の表面のうち、R4−Zn系合金2に接触している面における厚さ200μmの領域である。以下、この領域を単に「磁石表面部」と呼ぶ。
[Heat treatment]
No. 1 in Table 1 The R3-T3-X2 alloy sintered bodies of 1-A to 1-J were cut and cut into a rectangular parallelepiped of 11.0 mm×5.0 mm×4.4 mm (orientation direction). Next, as shown in FIG. 2, a surface perpendicular to the orientation direction of the R3-T3-X2 alloy sintered body 1 (arrow direction in the figure) is R4 in the processing container 3 made of niobium foil. No. 2 shown in Table 2 so as to come into contact with the Zn-based alloy 2. The R4-Zn alloy of No. 1-a was changed to No. The R1-T3-X2 alloy sintered bodies of 1-A to 1-J were arranged above and below, respectively. In this example, “a region of the magnet surface having a thickness of 200 μm measured from the plane orthogonal to the orientation direction along the orientation direction” refers to the surface of the R3-T3-X2 alloy sintered body 1. , A region of 200 μm in thickness on the surface in contact with the R4-Zn alloy 2. Hereinafter, this area is simply referred to as "magnet surface portion".

その後、管状流気炉を用いて、200Paに制御した減圧アルゴン中で、表3に示す熱処理温度及び時間で熱処理を行った後、冷却した。熱処理後の各サンプルの表面近傍に存在するR4−Zn系合金の濃化部を除去するため、表面研削盤を用いて各サンプルを全面を切削加工し、4.0mm×4.0mm×4.0mmの立方体状のサンプル(R1−T1−X1系焼結磁石)を得た。 After that, heat treatment was performed at a heat treatment temperature and time shown in Table 3 in reduced pressure argon controlled to 200 Pa using a tubular flow furnace, and then cooled. In order to remove the concentrated portion of the R4-Zn alloy existing in the vicinity of the surface of each sample after the heat treatment, the entire surface of each sample was cut using a surface grinder, and 4.0 mm x 4.0 mm x 4. A 0 mm cubic sample (R1-T1-X1 series sintered magnet) was obtained.

[サンプル評価]
得られたサンプルを、BHトレーサーにより保磁力(HcJ)を測定した。測定結果を表3に示す。なお、表3の備考欄に記載された「本発明例」とは、本開示に規定する要件を満たす実施例であることを意味する。以下の表における「本発明例」も同様である。表3の通り、R1−T1−X1系焼結磁石における[T1]/[X1]のmol比を13.0以上とした本発明例(No.1−1、1−2、1−6、1−7及び1−10)はいずれも高いHcJが得られた。特に14.0以上では1600kA/mを超える極めて高いHcJが得られた。一方、[T1]/[X1]のmol比が13.0未満である比較例(No.1−3〜1−5、1−8及び1−9)は高いHcJが得られなかった。
[sample test]
The coercive force (H cJ ) of the obtained sample was measured with a BH tracer. The measurement results are shown in Table 3. In addition, "the example of the present invention" described in the remarks column of Table 3 means that the example satisfies the requirements defined in the present disclosure. The same applies to "examples of the present invention" in the following table. As shown in Table 3, the present invention examples (No. 1-1, 1-2, 1-6, in which the molar ratio [T1]/[X1] in the R1-T1-X1 system sintered magnet was 13.0 or more. In both 1-7 and 1-10), high H cJ was obtained. Particularly at 14.0 or higher, extremely high H cJ exceeding 1600 kA/m was obtained. On the other hand, in the comparative examples (No. 1-3 to 1-5, 1-8 and 1-9) in which the molar ratio of [T1]/[X1] is less than 13.0, high H cJ was not obtained.

表3に示すサンプルのうち、[T1]/[X1]のmol比が13.0以上であるNo.1−1(本発明例)と[T1]/[X1]のmol比が13.0未満であるNo.1−4(比較例)の断面(配向方向と平行な断面)を走査電子顕微鏡(SEM:日本電子製JCM−6000)で観察した。その結果、No.1−1(本発明例)では、磁石表面部(具体的には、磁石表面のうちで配向方向(磁化方向)に直交する面から配向方向に沿って測定した深さが100μmの位置)から磁石中央部(磁石表面のうちで配向方向(磁化方向)に直交する面から配向方向に沿って測定した深さが2.0mmの場所、すなわち、磁石の中央に位置する部分)に渡って100nm以上の厚い二粒子粒界が形成されていた。これに対し、No.1−4(比較例)では、厚い二粒子粒界の形成は磁石表面部のみにとどまっていた。さらに、本発明例であるNo.1−1の断面に対しSEM(日本電子製JSM−7001F)付属装置(日本電子製JED−2300 SD10)によるエネルギー分散X線分光分析(EDS)を実施した結果、磁石中央部の粒界からZnが検出されるとともに、その一部は含有量から、R13Zn相と解釈された。 Among the samples shown in Table 3, No. 1 having a [T1]/[X1] mol ratio of 13.0 or more. No. 1-1 (invention example) and [T1]/[X1] having a mol ratio of less than 13.0. The cross section (cross section parallel to the orientation direction) of 1-4 (Comparative Example) was observed with a scanning electron microscope (SEM: JCM-6000 manufactured by JEOL Ltd.). As a result, No. In 1-1 (Example of the present invention), from the magnet surface portion (specifically, a position where the depth measured along the orientation direction from the surface of the magnet surface orthogonal to the orientation direction (magnetization direction) was 100 μm) 100 nm over the central portion of the magnet (where the depth measured along the orientation direction from the surface orthogonal to the orientation direction (magnetization direction) on the magnet surface is 2.0 mm, that is, the portion located in the center of the magnet) The thick two-grain grain boundaries described above were formed. On the other hand, No. In 1-4 (Comparative Example), the formation of thick two-grain grain boundaries was limited to only the magnet surface portion. Furthermore, No. which is an example of the present invention. As a result of performing energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) on the cross section of 1-1 with a SEM (JSM-7001F manufactured by JEOL Ltd.) attached device (JED-2300 SD10 manufactured by JEOL Ltd.), Zn was detected from the grain boundary at the center of the magnet. Was detected, and part of the content was interpreted as the R 6 T 13 Zn phase from the content.

実験例2
およそ表4のNo.2−Aに示す焼結体の組成となるように各元素を秤量する以外は実験例1と同様の方法でR3−T3−X2系合金焼結体を複数個作製した。得られた焼結体の成分、ガス分析(C(炭素量))の結果を表4に示す。
Experimental example 2
About No. 4 in Table 4. A plurality of R3-T3-X2 alloy sintered bodies were produced in the same manner as in Experimental Example 1 except that each element was weighed so as to have the composition of the sintered body shown in 2-A. Table 4 shows the components of the obtained sintered body and the results of gas analysis (C (carbon content)).

合金がおよそ表5のNo.2−aから2−lに示す組成となるように配合する以外は実験例1と同様の方法でR4−Zn系合金を作製した。得られたR4−Zn系合金の組成を表5に示す。 If the alloy is No. An R4-Zn-based alloy was produced in the same manner as in Experimental Example 1 except that the compositions were changed so as to have the compositions shown in 2-a to 2-1. Table 5 shows the composition of the obtained R4-Zn alloy.

複数個のR3−T3−X2系合金焼結体を実験例1と同様に加工した後、実験例1と同様にNo.2−aから2−lのR4−Zn系合金とNo.2−AのR3−T3−X2系合金焼結体とが接触するよう配置し、実験例1と同様に熱処理および加工を行い、サンプル(R1−T1−X1系焼結磁石)を得た。得られたサンプルを実験例1と同様な方法により測定し、保磁力(HcJ)を求めた。その結果を表6に示す。表6に示す通り、R4−Zn系合金におけるR4全体の50mol%以上がPrであり、R4を60mol%以上85mol%以下の範囲とした本発明例(No.2−3〜2−7及び2−9、2−10)はいずれも高いHcJが得られた。一方、R4−Zn系合金における、R4の含有量が85mol%を超えているNo.2−1及び2−2、R4の含有量が60mol%未満であるNo.2−8、PrがR4全体の50mol%未満であるNo.2−11及び2−12はいずれも高いHcJが得られなかった。 After processing a plurality of R3-T3-X2 alloy sintered bodies in the same manner as in Experimental Example 1, No. 2-a to 2-l R4-Zn alloys and No. The sample was placed so as to be in contact with the R3-T3-X2 alloy sintered body of 2-A, and heat treated and processed in the same manner as in Experimental Example 1 to obtain a sample (R1-T1-X1 sintered magnet). The obtained sample was measured by the same method as in Experimental Example 1 to obtain the coercive force (H cJ ). The results are shown in Table 6. As shown in Table 6, 50 mol% or more of the entire R4 in the R4-Zn alloy is Pr, and R4 is in the range of 60 mol% to 85 mol% (Examples 2-3 to 2-7 and 2). -9, 2-10), high H cJ was obtained. On the other hand, in the R4-Zn alloy, the content of R4 exceeds 85 mol%. Nos. 2-1 and 2-2, in which the contents of R4 are less than 60 mol%. 2-8, No. in which Pr is less than 50 mol% of the entire R4. No high H cJ was obtained in any of 2-11 and 2-12.

実験例3
およそ表7のNo.3−Aに示す焼結体の組成となるように各元素を秤量する以外は実験例1と同様の方法でR3−T3−X2系合金焼結体を作製した。得られた焼結体の成分、ガス分析(C(炭素量))の結果を表7に示す。
Experimental example 3
About No. 7 in Table 7. An R3-T3-X2 alloy sintered body was produced in the same manner as in Experimental Example 1 except that each element was weighed so as to have the composition of the sintered body shown in 3-A. Table 7 shows the components of the obtained sintered body and the results of gas analysis (C (carbon amount)).

合金がおよそ表8に示すNo.3−aから3−dに示す組成となるように配合する以外は実験例1と同様の方法でR4−Zn系合金を作製した。得られたR4−Zn系合金の組成を表8に示す。 The alloys of Nos. An R4-Zn-based alloy was produced in the same manner as in Experimental Example 1 except that the components were mixed so as to have the compositions shown in 3-a to 3-d. Table 8 shows the composition of the obtained R4-Zn alloy.

R3−T3−X2系合金焼結体を実験例1と同様に加工した後、実験例1と同様にNo.3−aから3−dのR4−Zn系合金とNo.3−AのR3−T3−X2系合金焼結体とが接触するよう配置し、表9に示す熱処理温度とする以外は実験例1と同様に熱処理および加工を行い、サンプル(R1−T1−X1系焼結磁石)を得た。得られたサンプルを実験例1と同様な方法により測定し、保磁力(HcJ)を求めた。その結果を表9に示す。表9の通り、熱処理温度が450℃以上800℃以下(表9中の本発明例)のときに高いHcJが得られた。特に熱処理温度が480℃から560℃のときにさらに高いHcJが得られた。 After processing the R3-T3-X2 alloy sintered body in the same manner as in Experimental Example 1, No. No. 3-a to 3-d R4-Zn alloys and No. Heat treatment and processing were performed in the same manner as in Experimental Example 1 except that the R3-T3-X2 alloy sintered body of 3-A was placed in contact with the sintered body, and the heat treatment temperature shown in Table 9 was used. X1 system sintered magnet) was obtained. The obtained sample was measured by the same method as in Experimental Example 1 to obtain the coercive force (H cJ ). The results are shown in Table 9. As shown in Table 9, a high H cJ was obtained when the heat treatment temperature was 450° C. or higher and 800° C. or lower (the present invention example in Table 9). Particularly, higher H cJ was obtained when the heat treatment temperature was 480°C to 560°C.

表9に示すNo.3−2(本発明例)及び3−8(比較例)の断面(配向方向と平行な断面)を走査電子顕微鏡(SEM:日本電子製JCM−6000)で観察した。その結果を図3〜図6に示す。図3はNo.3−2の磁石表面部(磁石表面から100μmの場所)を観察した写真であり、図4はNo.3−2の磁石中央部(磁石表面から深さが2.0mmの場所)を観察した写真である。また、図5はNo.3−8の磁石表面部(磁石表面から100μmの場所)を観察した写真であり、図6はNo.3−8の磁石中央部(磁石表面から2.0mmの場所)を観察した写真である。図3〜図6に示すように、No.3−2(本発明例)では、図3に示す磁石表面部及び図4に示す磁石中央部いずれも100nm以上の厚い二粒子粒界が形成されたのに対し、No.3−8(比較例)では、図6に示す磁石中央部において100nm以上の厚い二粒子粒界が得られていなかった。 No. shown in Table 9 The cross sections (cross sections parallel to the orientation direction) of 3-2 (invention example) and 3-8 (comparative example) were observed with a scanning electron microscope (SEM: JCM-6000 manufactured by JEOL Ltd.). The results are shown in FIGS. FIG. 3-2 is a photograph of observing a magnet surface portion (a location of 100 μm from the magnet surface) of No. 3-2, and FIG. It is the photograph which observed the magnet center part (the place where the depth is 2.0 mm from the magnet surface) of 3-2. Further, FIG. 3 is a photograph of the magnet surface portion 3-8 (100 μm from the magnet surface) observed, and FIG. It is the photograph which observed the center part (2.0 mm from the magnet surface) of the magnet of 3-8. As shown in FIGS. In No. 3-2 (Example of the present invention), thick two-grain grain boundaries of 100 nm or more were formed in both the magnet surface portion shown in FIG. 3 and the magnet central portion shown in FIG. In 3-8 (Comparative Example), a thick two-particle grain boundary of 100 nm or more was not obtained in the central portion of the magnet shown in FIG.

実験例4
表6に示すNo.2−3、2−5、2−6、2−9、2−10(いずれも本明例)及びNo2−11、2−12(いずれも比較例)の断面(配向方向と平行な断面)を走査電子顕微鏡(SEM:日本電子製JSM−7001F)で観察し、磁石表面部(磁石表面から100μmの場所すなわち、磁石の表面から深さ200μmまでの範囲)及び磁石中央部(磁石表面から2.0mm以上の場所、すなわち、磁石の中央に位置する部分)において、付属装置(JED−2300 SD10)を用いてエネルギー分散X線分光分析(EDS)を実施し組成を求めた。EDSを実施する領域は図7に示すように50nm×50nmの大きさとした。得られた結果を表10に示す。表10に示す様に、No.2−3、2−5、2−6、2−9、2−10及び2−11は、いずれもPrの濃度は、磁石中央部よりも磁石表面部の方が高く(3.0mass%以上高い)、Znの濃度は、磁石中央部よりも磁石表面部の方が高い(1.0mass%以上高い)。また、No.2−12のPrの濃度は、磁石中央部と磁石表面部とで差がなかった(いずれも0mass%)。これは、No.12はR4−Zn系合金におけるR4がNdであり、Prを含有していないためである。また、No.2−11及び2−12は、磁石中央部までZnが拡散していない(磁石中央部におけるZnは0mass%)ことが分かる。
Experimental example 4
No. shown in Table 6 Sections of 2-3, 2-5, 2-6, 2-9, 2-10 (all are examples of the present invention) and Nos. 2-11, 2-12 (all are comparative examples) (sections parallel to the alignment direction) Was observed with a scanning electron microscope (SEM: JSM-7001F manufactured by JEOL Ltd.), and the magnet surface portion (a location 100 μm from the magnet surface, that is, a range from the magnet surface to a depth 200 μm) and the magnet central portion (2 Energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) was carried out at a location of 0.0 mm or more, that is, a portion located in the center of the magnet, using an accessory (JED-2300 SD10) to determine the composition. The area in which EDS is performed has a size of 50 nm×50 nm as shown in FIG. The results obtained are shown in Table 10. As shown in Table 10, No. In any of 2-3, 2-5, 2-6, 2-9, 2-10, and 2-11, the concentration of Pr is higher in the magnet surface portion than in the magnet central portion (3.0 mass% or more). The concentration of Zn is higher (1.0 mass% or more) in the magnet surface portion than in the magnet central portion. In addition, No. Regarding the Pr concentration of 2-12, there was no difference between the central part of the magnet and the surface part of the magnet (all were 0 mass%). This is No. 12 is because R4 in the R4-Zn alloy is Nd and does not contain Pr. In addition, No. It can be seen that in Nos. 2-11 and 2-12, Zn did not diffuse to the central portion of the magnet (Zn in the central portion of the magnet was 0 mass%).

更に、No.2−6(本発明例)、No.2−11(比較例)およびNo.2−12(比較例)におけるる断面(配向方向と平行な断面)を走査電子顕微鏡(SEM:日本電子製JSM−7001F)で観察し、No.2−6の磁石中央部(磁石表面から2.0mm以上の場所)、並びに、No.2−11およびNo.2−12の磁石表面部(磁石表面から100μmの場所)において、付属装置(JED−2300 SD10)を用いてエネルギー分散X線分光分析(EDS)を実施し局所領域の組成を求めた。図8〜10にEDSを実施した局所領域の場所(No.2−6は図8、No.2−11は図9、No.2−12は図10)を示す。また、表11〜表13にそれぞれの分析結果を示す。また、図8〜10中の番号5で示した領域について結晶構造を同定した所、電界放射型透過電子顕微鏡(FE−TEM:日立ハイテクノロジー製HF−2100)を用いた回折パタンからLaCo11Ga型の結晶構造であることが示されており、組成比から(Nd,Pr)Fe13Zn相であることを確認した。また、表11〜表13に示す様に、本発明例(表11)における(Nd,Pr)Fe13Zn相(表11中のRFe13Zn相)は、R(Nd及びPr)全体の50mol%以上がPrでありR2−T2−A化合物であるのに対し、比較例(表12及び13)におけるRFe13Zn相は、R全体の50mol未満がPrでありR2−T2−A化合物ではなかった。 Furthermore, No. 2-6 (Example of the present invention), No. 2-11 (comparative example) and No. The cross section (cross section parallel to the orientation direction) in 2-12 (Comparative Example) was observed with a scanning electron microscope (SEM: JSM-7001F manufactured by JEOL Ltd.), and No. No. 2-6 magnet center (at a position of 2.0 mm or more from the magnet surface), and No. 2-6. 2-11 and No. In the magnet surface part 2-12 (100 μm from the magnet surface), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) was carried out using an accessory (JED-2300 SD10) to determine the composition of the local region. 8 to 10 show the location of the local region where the EDS was performed (No. 2-6 is FIG. 8, No. 2-11 is FIG. 9, No. 2-12 is FIG. 10). In addition, Table 11 to Table 13 show the respective analysis results. Moreover, when the crystal structure was identified for the area indicated by number 5 in FIG. 8-10, a field emission transmission electron microscope: La 6 Co from the diffraction pattern with (FE-TEM Hitachi High Technologies Ltd. HF-2100) It was shown to have an 11 Ga 3 type crystal structure, and it was confirmed from the composition ratio that it was a (Nd, Pr) 6 Fe 13 Zn phase. Further, as shown in Tables 11 to 13, the (Nd, Pr) 6 Fe 13 Zn phase (R 6 Fe 13 Zn phase in Table 11) in the present invention example (Table 11) is R (Nd and Pr). with respect to the total of more than 50 mol% that is located R2-T2-a compound with Pr, R 6 Fe 13 Zn phase in Comparative example (tables 12 and 13) is less than the overall R 50 mol There are at Pr R2-T2 Not the -A compound.

本開示により得られたR−T−B系焼結磁石は、ハードディスクドライブのボイスコイルモータ(VCM)や、電気自動車用(EV、HV、PHVなど)モータ、産業機器用モータなどの各種モータや家電製品などに好適に利用することができる。 The RTB-based sintered magnet obtained according to the present disclosure is applied to various motors such as a voice coil motor (VCM) of a hard disk drive, an electric vehicle (EV, HV, PHV, etc.) motor, a motor for industrial equipment, and the like. It can be suitably used for home electric appliances and the like.

1 R3−T3−X2系合金焼結体
2 R2−Zn系合金
3 処理容器
1 R3-T3-X2 type alloy sintered body 2 R2-Zn type alloy 3 Processing container

Claims (8)

R1:27mass%以上35mass%以下(R1は、希土類元素のうちの少なくとも一種であり、R1全体の50mass%以上がNdであり、Prを必ず含む)、
X1:0.85mass%以上0.93mass%以下(X1は、BまたはBとCである)、
Zn:0.3mass%以上2.0mass%以下、
T1:61.5mass%以上(T1は、FeまたはFeとMであり、MはGa、Al、Si、Ti、V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Ge、Zr、Nb、Mo、Agから選択される一種以上であり、T1全体の80mass%以上がFeである)、
を含有し、
X1に対するT1のmol比([T1]/[X1])は13.0以上であり、
磁石表面のうちで配向方向に直交する面から前記配向方向に沿って測定した厚さが200μmの領域におけるPr濃度およびZn濃度は、それぞれ、磁石中央部におけるPr濃度およびZn濃度よりも高く、
R2−T2−A化合物(R2は、希土類元素のうちの少なくとも一種であり、R2全体の50mol%以上がPrである。T2は、Fe、Co、Ni、Mn、Ti、Crのうちの少なくとも一種であり、T2全体の50mol%以上がFeである。AはZn、Cu、Ga、Al、Ge、Siのうちの少なくとも一種であり、A全体の50mol%以上がZnである)を含有する、R1−T1−X1系焼結磁石。
R1: 27 mass% or more and 35 mass% or less (R1 is at least one kind of rare earth element, 50 mass% or more of R1 as a whole is Nd, and always contains Pr),
X1: 0.85 mass% or more and 0.93 mass% or less (X1 is B or B and C),
Zn: 0.3 mass% or more and 2.0 mass% or less,
T1: 61.5 mass% or more (T1 is Fe or Fe and M, M is Ga, Al, Si, Ti, V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, Ge, Zr, Nb, Mo, Ag One or more selected from, and 80 mass% or more of the total T1 is Fe),
Containing
The molar ratio of T1 to X1 ([T1]/[X1]) is 13.0 or more,
The Pr concentration and the Zn concentration in a region of the magnet surface having a thickness of 200 μm measured from the plane orthogonal to the orientation direction along the orientation direction are higher than the Pr concentration and the Zn concentration in the magnet central part, respectively.
R2-T2-A compound (R2 is at least one of rare earth elements, and 50 mol% or more of the entire R2 is Pr. T2 is at least one of Fe, Co, Ni, Mn, Ti, and Cr. And 50% by mole or more of T2 is Fe. A is at least one of Zn, Cu, Ga, Al, Ge and Si, and 50% by mole or more of A is Zn). R1-T1-X1 system sintered magnet.
前記領域におけるPr濃度は、前記磁石中央部におけるPr濃度よりも3.0mass%以上高い、請求項1に記載のR1−T1−X1系焼結磁石。 The R1-T1-X1 system sintered magnet according to claim 1, wherein the Pr concentration in the region is higher than the Pr concentration in the central portion of the magnet by 3.0 mass% or more. 前記領域におけるZn濃度は、前記磁石中央部におけるZn濃度よりも1.0mass%以上高い、請求項1または2に記載のR1−T1−X1系焼結磁石。 The R1-T1-X1 system sintered magnet according to claim 1 or 2 whose Zn concentration in said field is 1.0 mass% or more higher than Zn concentration in said magnet central part. X1に対するT1のmol比([T1]/[X1])は14.0以上である、請求項1から3のいずれかに記載のR1−T1−X1系焼結磁石。 The R1-T1-X1 system sintered magnet according to any one of claims 1 to 3, wherein a molar ratio of T1 to X1 ([T1]/[X1]) is 14.0 or more. 前記R2−T2−A化合物は、LaCo11Ga型結晶構造を有している、請求項1から4のいずれかに記載のR1−T1−X1系焼結磁石。 Wherein R2-T2-A compounds have a La 6 Co 11 Ga 3 type crystal structure, R1-T1-X1 based sintered magnet according to any one of claims 1 to 4. 前記R2−T2−A化合物は、少なくとも磁石中央部の粒界に存在している、請求項1から5のいずれかに記載のR1−T1−X1系焼結磁石。 The R1-T1-X1 system sintered magnet according to any one of claims 1 to 5, wherein the R2-T2-A compound is present in at least a grain boundary in a central portion of the magnet. 前記磁石中央部の前記粒界の厚さは、100nm以上である、請求項6に記載のR1−T1−X1系焼結磁石。 The thickness of the said grain boundary of the said magnet center part is 100 nm or more, The R1-T1-X1 type|system|group sintered magnet of Claim 6 . 前記R2−T2−A化合物は、R13Zn相から形成されている、請求項1から7のいずれかに記載のR1−T1−X1系焼結磁石。 Wherein R2-T2-A compound is formed from R 6 T 13 Zn phase, R1-T1-X1 based sintered magnet according to any one of claims 1 to 7.
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