JP7020051B2 - 磁石接合体 - Google Patents

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Description

本発明は、希土類元素（Ｒ）、Ｆｅ等の遷移金属元素（Ｔ）及びホウ素（Ｂ）を主成分とするＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石の接合体に関する。
Ｒ－Ｔ－Ｂ（Ｒは１種以上の希土類元素、ＴはＦｅ等の遷移金属元素）系永久磁石は優れた磁気特性を有するものの、主成分として酸化されやすい希土類元素を含有していることから耐食性が低い傾向にある。
そのため、Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石は、その耐食性を向上させるために、一般的にはその表面上に樹脂塗装又はめっき等の表面処理を施されることが多い。一方で、磁石の添加元素又は内部構造を変えることにより、磁石そのものの耐食性を向上させる取り組みも行われている。磁石そのものの耐食性を向上させることは、表面処理後の製品の信頼性を高める上で極めて重要であり、またそれにより樹脂塗装又はめっきよりも簡易な表面処理の適用で十分な耐食性を得ることが可能となることで、製品のコストを低減できるというメリットもある。
また、永久磁石には高い保磁力ＨｃＪが求められる。Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石は重希土類元素を含有することによりその保磁力を向上できることが知られている。また、永久磁石に重希土類元素を含有させる方法として、Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石の表面に重希土類元素を付着させて加熱することにより、重希土類元素を粒界を通って内部に拡散させる方法（粒界拡散法）が知られている。
例えば、特許文献１には、Ｒ－Ｆｅ－Ｂ系希土類焼結磁石体を複数用意し、これらの磁石体の間に重希土類元素を含有する箔又は粉末を接触させた状態で加熱し、重希土類元素を磁石体の内部に拡散させることが開示されている。また、特許文献２には、複数のＲ－Ｆｅ－Ｂ系焼結磁石の間に、重希土類元素を含有する金属粉末と有機物を混合したペーストを挟んだ状態で加熱することにより粒界拡散処理を行うことが開示されている。
特開２００７－２５８４５５号公報 国際公開第２０１４／１４８３５５号
特許文献１及び２で開示されるＲ－Ｆｅ－Ｂ系焼結磁石では、十分な耐食性及び機械的強度が得られているとはいえなかった。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、耐食性及び機械的強度が向上した磁石接合体を提供することを目的とする。
本発明は、第１磁石と、第２磁石と、第１磁石と第２磁石とを接合する中間層と、を備える、磁石接合体を提供する。上記磁石接合体において、第１磁石及び第２磁石はともに希土類元素Ｒと遷移金属元素Ｔとホウ素Ｂとを含有する永久磁石である。また、希土類元素Ｒは少なくともＮｄを有する軽希土類元素ＲＬ及び重希土類元素ＲＨを含み、遷移金属元素ＴはＦｅ、Ｃｏ及びＣｕを含む。さらに、上記中間層は、軽希土類元素ＲＬの酸化物を含むＲＬ酸化物相と、軽希土類元素ＲＬ、Ｃｏ及びＣｕを含むＲＬ－Ｃｏ－Ｃｕ相とを含有する。本発明によれば、耐食性及び強度が向上した磁石接合体を提供することができる。
上記磁石接合体において、中間層がＲＬリッチ相をさらに含有することが好ましい。これにより、磁石接合体の磁気特性が向上する傾向がある。
上記磁石接合体において、ＲＬ－Ｃｏ－Ｃｕ相中のＲＬ、Ｃｏ及びＣｕの濃度が、磁石中のＲＬ、Ｃｏ及びＣｕの濃度よりもそれぞれ高いことが好ましい。これにより、磁石接合体の接合強度を高めるとともに、耐食性が向上する傾向がある。
上記磁石接合体において、第１磁石及び第２磁石は、中間層からの距離が大きくなるにしたがって、磁石中の重希土類元素の濃度が低くなる領域を有することが好ましい。これにより、磁石接合体の磁気特性がさらに向上する傾向がある。
上記磁石接合体において、上記中間層中のＲＬの含有量は、上記第１磁石及び上記第２磁石のＲＬの含有量よりも高くてもよい。
上記磁石接合体は、第３磁石と、第２磁石と第３磁石とを接合する別の中間層とをさらに備えていてもよい。これにより、磁石接合体を厚くしても高い磁気特性を維持することが可能となる。
本発明によれば、耐食性及び機械的強度が向上した永久磁石を提供することができる。
本発明の一実施形態に係る磁石接合体の模式断面図である。 本発明の別の実施形態に係る磁石接合体の模式断面図である。 本発明の一実施形態に係る磁石接合体及びこれを製造する工程を示す斜視図であり、（ａ）は、第１磁石及び第２磁石としてＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石を準備する磁石準備工程を示し、（ｂ）は、拡散材ペーストを塗布した第２磁石に第１磁石を重ね合わせる積層工程を示し、（ｃ）は、積層体を加熱する加熱工程を示し、（ｄ）は、上記工程を経て得られた磁石接合体を示す。 磁石接合体の中間層による被覆率の測定方法を説明するための参考図である。 実施例１で得られた磁石接合体の断面の接合部分を示す倍率５００倍でのＳＥＭ画像である。 図５に示した接合部分についてＥＰＭＡにより各構成元素の分布をマッピング形式で分析した結果である。 実施例１で得られた磁石接合体の断面の接合部分を示す倍率１５０倍でのＳＥＭ画像であり、図５及び図６で示される接合部分をその周辺部を含めて示す画像である。
以下、図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態を説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
＜磁石接合体＞
図１は本発明の一実施形態に係る磁石接合体の模式断面図である。図１において、磁石接合体１０は、第１磁石２ａと、第２磁石２ｂと、中間層４と、を備える。中間層４は、第１磁石２ａと第２磁石２ｂとの間に配置され、第１磁石２ａと第２磁石２ｂとが中間層４を介して接合されている。
（磁石）
第１磁石２ａ及び第２磁石２ｂ（本実施形態の磁石）はＲ－Ｔ－Ｂ系磁石であれば特に限定されないが、Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石であることが好ましく、Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石であることがより好ましい。本実施形態では、磁石としてＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石について説明する。
第１磁石２ａ及び第２磁石２ｂはともに希土類元素Ｒと遷移金属元素Ｔとホウ素Ｂとを含有するＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石である。
希土類元素とは、長周期型周期表の第３族に属するＳｃとＹとランタノイド元素とのことをいう。ランタノイド元素には、例えば、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ等が含まれる。希土類元素は、軽希土類元素及び重希土類元素に分類され、重希土類元素ＲＨとは、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕをいい、軽希土類元素ＲＬはそれ以外の希土類元素である。
本実施形態において、Ｒは少なくともＮｄを含む軽希土類元素ＲＬ、及び重希土類元素ＲＨを含む。ＲＬはさらにＰｒを含んでいてもよい。Ｒが重希土類元素ＲＨを含むことにより、磁石の保磁力を向上させることができる。ＲＨはＤｙ及びＴｂの少なくとも一方を含むことが好ましく、Ｔｂを含むことがより好ましい。ＲＨはさらにＨｏ又はＧｄを含んでいてもよい。
本実施形態において、ＴはＦｅ、Ｃｏ及びＣｕを含む。Ｃｏを含むことにより、磁気特性を低下させることなく温度特性を向上させることができる。また、Ｃｕを含むことにより、得られる磁石の高保磁力化、高耐食性化、温度特性の改善が可能となる。
Ｆｅ、Ｃｏ及びＣｕ以外の遷移金属元素としては、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗなどが挙げられる。
また、本実施形態の磁石は、Ｒ、Ｔ及びＢ以外に、例えば、Ｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ｓｉ、Ｂｉ、Ｓｎなどの元素の少なくとも１種の元素をさらに含有していてもよい。
本実施形態の磁石は、Ｒ２Ｔ１４Ｂ結晶粒（主相）を有し、隣り合う２つのＲ２Ｔ１４Ｂ結晶粒の間に形成された２粒子粒界及び隣り合う３つ以上のＲ２Ｔ１４Ｂ結晶粒によって囲まれた多粒子粒界を有する。本実施形態では、２粒子粒界及び多粒子粒界等の粒界を含めて粒界相という。Ｒ２Ｔ１４Ｂ結晶粒はＲ２Ｔ１４Ｂ型の正方晶からなる結晶構造を有するものである。Ｒ２Ｔ１４Ｂ結晶粒の平均粒径は、通常１μｍ～３０μｍ程度である。
本実施形態の磁石は、粒界相中に、Ｒ２Ｔ１４Ｂ結晶粒（主相）よりもＲの濃度（質量割合）の高いＲリッチ相を含むことが好適である。粒界相がＲリッチ相を含むことにより、保磁力ＨｃＪが発現しやすくなる。Ｒリッチ相の例は、主相よりもＲの濃度が高く、主相よりもＴ及びＢの濃度が低い金属相、主相よりもＲ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｎの濃度がそれぞれ高い金属相、及び、これらの酸化物相である。各Ｒリッチ相には、他の元素が含まれていてもよい。粒界相がＲリッチ相を含むことにより、磁石接合体の保磁力などの磁気特性を向上させることができる傾向がある。
さらに、粒界相中には、主相よりもホウ素（Ｂ）原子の濃度が高いＢリッチ相が含まれていてもよい。
本実施形態の磁石におけるＣｏの含有量は、０．５０～３．５０質量％であることが好ましく、０．７０～３．００質量％であることがより好ましく、１．００～２．５０質量％であることがさらに好ましい。また、本実施形態の磁石におけるＣｕの含有量は、０．０５～０．３５質量％であることが好ましく、０．０７～０．３０質量％であることがより好ましく、０．１０～０．２５質量％であることがさらに好ましい。Ｃｏを０．５０質量％以上、Ｃｕを０．０５質量％以上含有することにより、磁石接合体１０の耐食性及び抗折強度が向上しやすくなる。
本実施形態の磁石におけるＲの含有量は、好ましくは２５質量％以上３５質量％以下であり、より好ましくは２８質量％以上３３質量％以下である。Ｒの含有量が２５質量％以上であると、磁石の主相となるＲ２Ｔ１４Ｂ化合物が十分生成しやすくなる。また、Ｒの含有量が３５質量％以下であると、Ｒ２Ｔ１４Ｂ相の体積比率が低くなり、残留磁束密度Ｂｒが低下することを抑制できる傾向がある。
本実施形態の磁石には、中間層４からの距離が大きくなるにしたがって、重希土類元素ＲＨの濃度が低くなる領域（ＲＨ勾配領域）を有する。
本実施形態の磁石において、Ｒ中のＲＨの含有量は例えば０．１～１．０質量％であることができる。ＲＨの含有量が０．１質量％以上であることにより、磁石の保磁力を向上させることができる傾向がある。ＲＨの含有量が１．０質量％以下であることにより、資源的に希少で高価な重希土類元素の使用を制限しつつ、高い保磁力を得ることができる傾向がある。
本実施形態の磁石におけるＢの含有量は、好ましくは０．５質量％以上１．５質量％以下であり、より好ましくは０．７質量％以上１．２質量％以下であり、さらに好ましくは０．７質量％以上１．０質量％以下である。Ｂの含有量が０．５質量％以上であると、保磁力ＨｃＪが向上する傾向がある。また、Ｂの含有量が１．５質量％以下であると、残留磁束密度Ｂｒが向上する傾向がある。なお、Ｂの一部は炭素（Ｃ）に置換されていてもよい。
このほか、本実施形態の磁石は、不可避的にＯ、Ｃ、Ｃａ等含んでもよい。これらはそれぞれ０．５質量％程度以下の量で含有されていてもよい。
本実施形態の磁石におけるＦｅの含有量は、磁石の構成要素における実質的な残部である。ＴがＣｏを含むことにより、磁石のキュリー温度が向上するほか、粒界相の耐食性が向上するため、全体として高い耐食性を有するものとなる。また、ＴがＣｕを含有することにより、磁石の高保磁力化、高耐食性化、温度特性の改善が可能となる。
本実施形態の磁石はアルミニウム（Ａｌ）を含有していてもよい。磁石がＡｌを含有することにより、さらなる高保磁力化、高耐食性化、温度特性の改善が可能となる。Ａｌの含有量は、好ましくは０．０３質量％以上０．４質量％以下であり、より好ましくは０．０５質量％以上０．２５質量％以下である。
本実施形態の磁石は酸素（Ｏ）を含有していてもよい。磁石中の酸素量は、他のパラメータ等によって変化し適量決定されるが、耐食性の観点から、好ましくは５００ｐｐｍ以上であり、磁気特性の観点から、好ましくは２０００ｐｐｍ以下である。
本実施形態の磁石は炭素（Ｃ）を含有していてもよい。磁石中の炭素量は、他のパラメータ等によって変化し適量決定されるが、炭素量が増えると磁気特性は低下する。
本実施形態の磁石は窒素（Ｎ）を含有していてもよい。磁石中の窒素量は、好ましくは１００～２０００ｐｐｍであり、より好ましくは２００～１０００ｐｐｍであり、さらに好ましくは３００～８００ｐｐｍである。
磁石中の酸素量、炭素量及び窒素量の測定方法は、従来から一般的に知られている方法を用いることができる。酸素量は、例えば、不活性ガス融解－非分散型赤外線吸収法により測定することができ、炭素量は、例えば、酸素気流中燃焼－赤外線吸収法により測定することができ、窒素量は、例えば、不活性ガス融解－熱伝導度法により測定することができる。
本実施形態の磁石の厚さは、例えば、０．５～１０．０ｍｍであることができ、０．７５～７．５ｍｍであることが好ましく、１．０～５．０ｍｍであることがより好ましい。本実施形態の磁石の厚さが上記範囲にあることにより、上記ＲＨ勾配領域が十分得られやすくなり、磁気特性が向上しやすくなる。
（中間層）
中間層４は、ＲＬ酸化物相、及び、ＲＬ－Ｃｏ－Ｃｕ相を含有する。中間層４は、ＲＬリッチ相をさらに含有することが好ましい。
ＲＬ酸化物相は軽希土類元素ＲＬの酸化物を含む相である。ＲＬ酸化物相は、重希土類元素ＲＨを含んでもよい。ＲＬ酸化物相中のＲＬの濃度は、例えば、４０～９０質量％であり、４５～８５質量％であってもよい。また、ＲＬ酸化物相中の酸素（Ｏ）の濃度は、例えば、１０～３０質量％であり、１０～２５質量％であってもよい。
ＲＬリッチ相は、ＲＬを主として含む金属相である。ＲＬリッチ相は、重希土類元素ＲＨを含んでもよい。ＲＬリッチ相中のＲＬの濃度は、例えば、６５～９０質量％であり、７０～８５質量％であってもよい。また、ＲＬリッチ相中の酸素（Ｏ）の濃度は、例えば、１０質量％未満、７質量％未満、５質量％未満である。
ＲＬ－Ｃｏ－Ｃｕ相は、軽希土類元素ＲＬ、Ｃｏ及びＣｕを含む金属相である。ＲＬ－Ｃｏ－Ｃｕ相は、重希土類元素ＲＨを含んでもよい。ＲＬ－Ｃｏ－Ｃｕ相のＲＬの濃度はＲＬリッチ相のＲＬの濃度よりも低く、Ｃｏ及びＣｕの濃度はＲＬリッチ相のそれぞれの濃度よりも高い。ＲＬ－Ｃｏ－Ｃｕ相中のＲＬの濃度は、例えば、４５～８５質量％であり、５０～８０質量％であってもよい。また、ＲＬ－Ｃｏ－Ｃｕ相中のＣｏの濃度は、例えば、１．０～２０．０質量％であり、２．０～１５．０質量％であってもよい。ＲＬ－Ｃｏ－Ｃｕ相中のＣｕの濃度は、例えば、２．０～１５．０質量％であり、３．０～１０．０質量％であってもよい。また、ＲＬ－Ｃｏ－Ｃｕ相中の酸素（Ｏ）の濃度は、例えば、１０質量％未満、７質量％未満、５質量％未満である。
中間層４中のＲＬの濃度は、第１の磁石及び第２の磁石のＲＬの濃度よりも高い。
上記ＲＬ－Ｃｏ－Ｃｕ相中のＲＬ、Ｃｏ及びＣｕの濃度は、第１磁石及び第２磁石中のＲＬ、Ｃｏ及びＣｕの濃度よりもそれぞれ高いことが好ましい。ＲＬ－Ｃｏ－Ｃｕ相中にＲＬ、Ｃｏ及びＣｕを上記のように含むことにより、磁石接合体１０の抗折強度及び耐食性の効果が得られやすくなる。ＲＬ、Ｃｏ及びＣｕの濃度の比較は、例えば、磁石接合体１０の断面に対するＥＰＭＡを用いた元素分析によって行うことができる。
中間層４中のＲＬ酸化物相の体積割合は、例えば、５～７５体積％であることが好ましく、１５～６５体積％であることがより好ましい。中間層４がＲＬ酸化物相を５体積％以上含有することにより、抗折強度及び耐食性の効果が得られやすくなる。中間層４がＲＬ酸化物相を７５体積％以下含有することにより、磁気特性の低下を抑制できる傾向がある。
また、中間層４中のＲＬリッチ相の体積割合は、例えば、０～２０体積％であることが好ましく、２．５～１５体積％であることが好ましい。中間層４がＲＬリッチ相を２０体積％以下含有することにより、抗折強度及び耐食性の低下を抑制できる傾向がある。
また、中間層４中のＲＬ－Ｃｏ－Ｃｕ相の体積割合は、例えば、３０～８０体積％であることが好ましく、３５～７５体積％であることが好ましい。中間層４がＲＬ－Ｃｏ－Ｃｕ相を３０体積％以上含有することにより、抗折強度及び耐食性の効果が得られやすくなる。
中間層４における、ＲＬ－Ｃｏ－Ｃｕ相が占める体積ＶＣｏＣｕに対するＲＬリッチ相が占める体積ＶＲＬの比（ＶＲＬ／ＶＣｏＣｕ）は０．６以下であることが好ましく、０．５以下であることがより好ましい。比（ＶＲＬ／ＶＣｏＣｕ）が０．６以下であると、磁石接合体１０の耐食性をさらに向上させることができる。また、比（ＶＲＬ／ＶＣｏＣｕ）は０．０５以上であってもよい。なお、中間層４中の各相の体積割合及び比（ＶＲＬ／ＶＣｏＣｕ）は、中間層４の２０ヶ所以上の断面のＳＥＭ画像において、各相が占める面積から算出される平均値によって、近似値として求めることができる。
中間層４の厚さは２０～４０μｍ程度であることができ、２５～３５μｍであることが好ましい。また、中間層４は第１磁石２ａ及び第２磁石２ｂとの界面を被覆しているともいえる。この場合、中間層４による界面の被覆率は、７０％以上であることが好ましく、８０％以上であることがより好ましく、９０％以上であることがさらに好ましく、９５％以上であることが特に好ましい。厚さが２０μｍ以上であり、被覆率が７０％以上であることにより、耐食性及び抗折強度の効果が一層得られやすくなる。なお、被覆されていない部分には、磁石中の主相又はポア相が存在する。
磁石接合体１０全体における、ＲＨの含有量は、０．１～１．０質量％であることができる。ＲＨの含有量が０．１質量％以上であることにより、磁石の保磁力を向上させることができる傾向がある。ＲＨの含有量が１．０質量％以下であることにより、資源的に希少で高価な重希土類元素の使用を制限しつつ、高い保磁力を得ることができる傾向がある。磁石接合体１０において、中間層４中のＲＬの含有量は、第１磁石２ａ及び第２磁石２ｂのＲＬの含有量よりも高くてもよい。
（作用）
本実施形態のように、第１磁石及び第２磁石よりも多くのＲＬを含む中間層を有する磁石接合体では、中間層のＲＬリッチ相が相対的に多くなるため、中間層が水分による腐食を受けやすい。
具体的には、ＲＬリッチ相は酸化されやすいことから、粒界に存在するＲＬリッチ相のＲＬが使用環境下の水蒸気などによる水により酸化されてＲＬは腐食され、水酸化物に変わり、その過程で水素を発生する。
２ＲＬ＋６Ｈ２Ｏ→２ＲＬ（ＯＨ）３＋３Ｈ２・・・（Ｉ）
次に、この発生した水素が、腐食されていないＲＬリッチ相に吸蔵される。
２ＲＬ＋ｘＨ２→２ＲＬＨｘ・・・（ＩＩ）
そして、水素吸蔵することでＲＬリッチ相がより腐食され易くなると共に、水素吸蔵されたＲＬリッチ相と水とによる腐食反応により、ＲＬリッチ相に吸蔵された量以上の水素を発生する。
２ＲＬＨｘ＋６Ｈ２Ｏ→２ＲＬ（ＯＨ）３＋（３＋ｘ）Ｈ２・・・（ＩＩＩ）
上記（Ｉ）～（ＩＩＩ）の連鎖反応によりＲＬリッチ相の腐食が中間層及び第１磁石及び第２磁石の内部に進行していき、ＲＬリッチ相がＲＬ水酸化物、ＲＬ水素化物に変化していく。この変化に伴う体積膨張によって応力が蓄積され、Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石の主相を構成する結晶粒（主相粒子）の脱落や、中間層４と第１磁石及び第２磁石との間にクラックが生じるに至る。そして、これによって、ＲＬリッチ相を含む新生面が現れ、腐食はさらに進行していく。
本実施形態において中間層に含まれるＲＬ－Ｃｏ－Ｃｕ相は、Ｒリッチ相に比べて水分に対する腐食性が強い。したがって、中間層４がＲＬ－Ｃｏ－Ｃｕ相を含有することで、使用環境における水蒸気等による水が、中間層４の側方表面から中間層４の内部に侵入してＲＬリッチ相のＲＬと反応することを効果的に抑制でき、ＲＬリッチ相の腐食の内部進行を抑制することができる。したがって、磁石接合体１０の耐食性を向上させることができるとともに、良好な磁気特性を得ることができる。さらに、中間層４がＲＬ酸化物相及びＲＬ－Ｃｏ－Ｃｕ相を有していることで、これらを有さずＲＬリッチ相をより多く有する場合と比べて、第１磁石２ａと第２磁石２ｂとの接合力が向上し、磁石接合体１０の抗折強度を向上させることができる。
上記では、磁石が２つ（第１磁石及び第２磁石）である場合の磁石接合体について説明したが、磁石接合体は３つ以上の磁石（第１磁石～第３磁石）を用いて構成されていてもよく、この場合、隣接する各磁石はそれぞれ上記と同様の中間層を介して接合される。
例えば、図２は本発明の別の実施形態に係る磁石接合体の模式断面図である。図２において、磁石接合体１０は、第１磁石２ａと、第２磁石２ｂと、第３磁石２ｃと、第１中間層４ａと、第２中間層４ｂと、を備える。第１中間層４ａは、第１磁石２ａと第３磁石２ｃとの間に配置され、第１磁石２ａと第３磁石２ｃとが第１中間層４ａを介して接合されている。また、第２中間層４ｂは、第２磁石２ｂと第３磁石２ｃとの間に配置され、第２磁石２ｂと第３磁石２ｃとが第２中間層４ｂを介して接合されている。
図２における第１磁石２ａ及び第２磁石２ｂは、図１における第１磁石２ａ及び第２磁石２ｂと同様であることができ、それぞれ本実施形態における磁石接合体１０の最表面を構成する。また、図２における第１中間層４ａ及び第２中間層４ｂは、図１における中間層４と同様であることができる。図２における第３磁石２ｃは、第１中間層４ａ及び第２中間層４ｂを介して、第１磁石２ａ及び第２磁石２ｂによって挟まれるように配置されている。このため、第３磁石２ｃは、第１中間層４ａ及び第２中間層４ｂの両方からの距離が大きくなるにしたがって、重希土類元素ＲＨの濃度が低くなる領域を有する点で、第１磁石２ａ及び第２磁石２ｂと異なる。このように、磁石接合体を３つ以上の磁石を用いた多層構造とすることにより、磁石構造体を厚く設計しても優れた重希土類元素ＲＨが磁石中に拡散することができ、優れた磁気特性が得られやすくなる。
＜磁石接合体の製造方法＞
磁石接合体１０は、例えば、以下の工程を経て製造される。
（Ａ）第１磁石及び第２磁石として、Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石を準備する磁石準備工程（ステップＳ１）
（Ｂ）重希土類元素ＲＨを含有するペースト（拡散材ペースト）を調製するペースト調製工程（ステップＳ２）
（Ｃ）第２磁石の主面上に拡散材ペーストを塗布して塗膜を形成し、塗膜上に第１磁石を重ね合わせて積層体を得る積層工程（ステップＳ３）
（Ｄ）積層体を加熱して磁石接合体を得る加熱工程（ステップＳ４）
（Ｅ）磁石接合体の表面処理を行う表面処理工程（ステップＳ５）
また、図３は本発明の一実施形態に係る磁石接合層体を製造する工程を示す斜視図であり、図３（ａ）は、第１磁石及び第２磁石としてＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石を準備する磁石準備工程（ステップＳ１）を示し、図３（ｂ）は、拡散材ペーストを塗布した第２磁石に第１磁石を重ね合わせる積層工程（ステップＳ３）を示し、図３（ｃ）は、積層体を加熱する加熱工程（ステップＳ４）を示し、図３（ｄ）は、上記工程を経て得られた磁石接合体を示す。以下、各工程について必要に応じて図面を参照しつつ説明する。
（磁石準備工程：ステップＳ１）
まず、第１磁石１２ａ及び第２磁石１２ｂを準備する。ここでいう第１磁石１２ａ及び第２磁石１２ｂとは、磁石接合体１０においてそれぞれ第１磁石２ａ及び第２磁石２ｂとなる加熱工程前の基材としての磁石である。したがって、第１磁石１２ａは第１基材、第２磁石１２ｂは第１基材ということもできる。第１磁石１２ａ及び第２磁石１２ｂはともに、Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石であり、互いに同じであっても異なっていてもよい。ここでの磁石のＲはＲＬを含むが、ＲＬに加えて、ＲＨを含んでいてもよい。磁石は市販のものを購入することにより準備してもよく、例えば、下記方法に従って製造することにより準備してもよい。磁石の製造方法は、例えば、以下の工程を有する。
（ａ）第１合金と第２合金とを準備する合金準備工程
（ｂ）第１合金と第２合金とを粉砕する粉砕工程
（ｃ）第１合金粉末と第２合金粉末とを混合する混合工程
（ｄ）混合した混合粉末を成形する成形工程
（ｅ）成形体を焼結し、Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石を得る焼結工程
（ｆ）Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石を時効処理する時効処理工程
（ｇ）Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石を冷却する冷却工程
（ｈ）Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石を加工する加工工程
磁石の製造方法では、主に主相を形成する第１合金と主に粒界相を形成する第２合金とが準備される（合金準備工程）。合金準備工程では、Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石の組成に対応する原料金属を、真空又はＡｒガスなどの不活性ガスの不活性ガス雰囲気中で溶解した後、これを用いて鋳造を行うことによって所望の組成を有する第１合金及び第２合金を作製する。なお、以下では、第１合金と第２合金との２合金を混合して原料粉末を作製する２合金法の場合について説明するが、第１合金と第２合金をわけずに単独の合金を使用する１合金法でもよい。
原料金属としては、例えば、希土類金属及び希土類合金、純鉄、フェロボロン、並びに、これらの合金及び化合物等を使用することができる。原料金属を鋳造する鋳造方法は、例えばインゴット鋳造法、ストリップキャスト法、ブックモールド法又は遠心鋳造法などである。
第１合金及び第２合金が作製された後、第１合金及び第２合金を粉砕する（粉砕工程）。粉砕工程では、第１合金及び第２合金が作製された後、これらの第１合金及び第２合金を別々に粉砕して粉末とする。なお、第１合金及び第２合金を一緒に粉砕してもよい。粉砕工程により、合金は粒径が数μｍ程度になるまで粉砕される。
第１合金及び第２合金を粉砕した後、各々の合金粉末を低酸素雰囲気で混合する（混合工程）。これにより、混合粉末が得られる。低酸素雰囲気は、例えば、Ｎ２ガス、Ａｒガス雰囲気など不活性ガス雰囲気として形成する。第１合金粉末及び第２合金粉末の配合比率は、質量比で８０対２０以上９７対３以下とするのが好ましく、より好ましくは質量比で９０対１０以上９７対３以下である。
第１合金粉末と第２合金粉末とを混合した後、混合粉末を目的の形状に成形する（成形工程）。成形工程では、第１合金粉末及び第２合金粉末の混合粉末を、金型内に充填して加圧することによって、混合粉末を任意の形状に成形する。このとき、磁場を印加しながら行い、磁場印加によって原料粉末に所定の配向を生じさせ、結晶軸を配向させた状態で磁場中成形する。これにより成形体が得られる。得られる成形体は、特定方向に配向するので、より高い磁気異方性を有するＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石が得られる。
得られた成形体を真空又は不活性ガス雰囲気中で焼結し、Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石を得る（焼結工程）。焼結温度は、組成、粉砕方法、粒度と粒度分布の違い等、諸条件により調整する必要があるが、成形体に対して、例えば、真空中又は不活性ガスの存在下、１０００℃以上１２００℃以下で１時間以上１０時間以下で加熱する処理を行うことにより焼結する。これにより、混合粉末が液相焼結を生じ、主相の体積比率が向上したＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石（Ｒ－Ｔ－Ｂ系磁石の焼結体）が得られる。成形体を焼成した後は、生産効率を向上させる観点から焼成体は急冷することが好ましい。
得られたＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石を焼結時よりも低い温度で保持することなどによって、Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石に時効処理を施す（時効処理工程）。時効処理は、例えば、７００℃以上９００℃以下の温度で１時間から３時間、さらに５００℃から７００℃の温度で１時間から３時間加熱する２段階加熱や、６００℃付近の温度で１時間から３時間加熱する１段階加熱等、時効処理を施す回数に応じて適宜処理条件を調整する。このような時効処理によって、Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石の磁気特性を向上させることができる。
Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石に時効処理を施した後、Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石はＡｒガス雰囲気中で急冷を行う（冷却工程）。これにより、第１磁石１２ａ又は第２磁石１２ｂとしてのＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石を得ることができる。冷却速度は、特に限定されるものではなく、３０℃／分以上とするのが好ましい。
得られたＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石は、必要に応じて所望の形状に加工してもよい（加工工程）。加工方法は、例えば切断、研削などの形状加工や、バレル研磨などの面取り加工などが挙げられる。上述のようにして得られた第１磁石及び第２磁石における各元素の含有量は、磁石接合体１０における第１磁石２ａ及び第２磁石２ｂが上述した組成を有するように適宜設計される。
第１磁石１２ａ及び第２磁石１２ｂの形状は特に限定されるものではなく、例えば、直方体、六面体、平板状、四角柱などの柱状、Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石の断面形状がＣ型や円筒状等の任意の形状とすることができる。第１磁石１２ａ及び第２磁石１２ｂは、拡散材ペーストを介して互いに接合できるように、接合面となる略平坦面を有していることが好ましい。
（ペースト調製工程：ステップＳ２）
ペースト調製工程（ステップＳ２）では、重希土類元素ＲＨを含有するペースト（拡散材ペースト）が調製される。拡散材ペーストの調製方法は、例えば、以下の工程を有する。
（ａ）重希土類元素金属を粗粉砕して、重希土類元素粒子を得る粗粉砕工程
（ｂ）重希土類元素粒子の表面に酸素を付着させ、酸素付着重希土類元素粒子を得る酸素付着工程
（ｃ）重希土類元素含有ペーストを得る混合工程
粗粉砕工程では、まず重希土類元素ＲＨ金属を準備する。この重希土類元素ＲＨ金属を、粒径が数百μｍ～数ｍｍ程度になるまで粗粉砕する。これにより、重希土類元素ＲＨ金属の粗粉砕粉末（重希土類元素粒子）を得る。粗粉砕は、重希土類元素ＲＨ金属に水素を吸蔵させた後、異なる相間の水素吸蔵量の相違に基づいて水素を放出させ、脱水素を行なうことで自己崩壊的な粉砕を生じさせる（水素吸蔵粉砕）ことによって行うことができる。このとき、重希土類元素金属粒子とともに水素化重希土類元素粒子が得られる。
なお、粗粉砕工程は、上記のように水素吸蔵粉砕を用いる以外に、不活性ガス雰囲気中にて、スタンプミル、ジョークラッシャー、ブラウンミル等の粗粉砕機を用いて行うようにしてもよい。
酸素付着工程では、重希土類元素ＲＨ金属を粗粉砕した後、得られた重希土類元素粒子を平均粒子径が数μｍ程度になるまで微粉砕する。これにより、重希土類元素粒子の微粉砕粉末を得る。粗粉砕した粉末をさらに微粉砕することで、好ましくは１μｍ以上１０μｍ以下、より好ましくは３μｍ以上５μｍ以下の粒子を有する微粉砕粉末を得ることができる。微粉砕は、３０００～１００００ｐｐｍの酸素含有雰囲気中で行われる。これにより、重希土類元素粒子の表面等に酸素を付着させることができ、酸素付着重希土類元素粒子を得ることができる。
微粉砕は、粉砕時間等の条件を適宜調整しながら、ジェットミル、ボールミル、振動ミル、湿式アトライター等の微粉砕機を用いて粗粉砕した粉末の更なる粉砕を行なうことで実施される。ジェットミルは、酸素濃度を上記範囲とした高圧の不活性ガス（例えば、Ｎ２ガス）を狭いノズルより開放して高速のガス流を発生させ、この高速のガス流により重希土類元素粒子を加速して重希土類元素粒子同士の衝突やターゲット又は容器壁との衝突を発生させて粉砕する方法である。
重希土類元素粒子を微粉砕する際、ステアリン酸亜鉛、オレイン酸アミド等の粉砕助剤を添加することにより、成形時に配向性の高い微粉砕粉末を得ることができる。
重希土類元素粒子の表面に酸素を付着させた後、混合工程では、酸素付着重希土類元素粒子を溶媒及びバインダ等とともに混合する。これにより、重希土類元素含有ペースト（拡散材ペーストともいう）が得られる。なお、拡散材ペースト中には、シリコーングリース、油脂類などの酸素含有化合物を混合させないことが好適である。酸素含有化合物が多くなると、中間層の酸素量が多くなり、ＲＬ酸化物相が優先的に形成され、ＲＬ－Ｃｏ－Ｃｕ相が形成されない傾向がある。
拡散材ペーストに用いられる溶媒としては、例えば、アルデヒド、アルコール、ケトン等が挙げられる。また、バインダとしては、例えば、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ブチラール樹脂、天然樹脂、セルロース樹脂等が挙げられる。拡散材ペースト中の重希土類元素ＲＨの含有量は、例えば、４０～９０質量％であることができ、５０～８０質量％であってもよい。
（積層工程：ステップＳ３）
積層工程（ステップＳ３）では、図３（ｂ）に示すように、第２磁石１２ｂの主面上に拡散材ペーストが塗布され、拡散材ペーストによる塗膜１４が形成される。拡散材ペーストが溶媒を含む場合、当該溶媒を除くために塗布後に加熱乾燥を行う。さらに、塗膜１４上に第１磁石１２ａを、図３（ｂ）中のｚ方向に、重ね合わせて積層体が得られる。拡散材ペーストによる塗膜１４の厚さは、例えば、１０～８０μｍであることができ、２０～５０μｍであってもよい。塗膜１４の厚さを変更することにより、磁石接合体１０における重希土類元素ＲＨの含有量を調整することができるが、塗膜１４を上記のように薄くして、重希土類元素ＲＨの含有量を少なくしても優れた磁気特性を有する磁石接合体１０を得ることができる。
（加熱工程：ステップＳ４）
加熱工程（ステップＳ４）では、図３（ｃ）に示すように、積層工程で得られた積層体を加熱する。加熱は、例えば、真空又は不活性ガス雰囲気中で行い、重希土類元素拡散のための第１加熱、保磁力向上のための第２加熱からなる。第１加熱の温度は、例えば、８００～１０００℃であり、時間は１０分～４８時間である。また、第２加熱の温度は、例えば、５００～６００℃であり、時間は１～４時間である。さらに、加熱は、積層体を、図３（ｃ）のｚ方向に上下から加圧しながら行ってもよい。加熱が加圧を伴うことにより、磁石接合体の磁石同士の接合強度が高くなる傾向がある。積層工程で得られた積層体を加熱することにより、図３（ｄ）に示すとおり、磁石接合体１０が得られる。
第１加熱により、拡散材ペースト中の重希土類元素ＲＨは、図３（ｃ）のｚ方向に向かって、第１磁石１２ａ及び第２磁石１２ｂ中に拡散する。また、第１磁石１２ａ及び第２磁石１２ｂ中の軽希土類元素ＲＬ、Ｃｏ及びＣｕ等が、拡散した重希土類元素ＲＨと交換するように、拡散材ペーストがあった部分に供給される。この結果、得られる磁石接合体１０の第１磁石２ａ及び第２磁石２ｂには、中間層４からの（図３（ｄ）のｚ方向の）距離が大きくなるにしたがって、重希土類元素ＲＨの濃度が低くなる領域（ＲＨ勾配領域）が生じる。また、第１磁石１２ａ及び第２磁石１２ｂから供給された軽希土類元素ＲＬ、Ｃｏ及びＣｕ等によって、第１磁石２ａ及び第２磁石２ｂ間に中間層４が形成される。
ここで、ペースト調製工程（ステップＳ２）では、酸素含有雰囲気中で重希土類元素の微粉砕が行われることにより、重希土類元素粒子に酸素を付着させている。このように拡散材ペースト中に一定量の酸素が存在することにより、第１磁石１２ａ及び第２磁石１２ｂ中の軽希土類元素ＲＬが酸化物として存在しやすくなり、中間層４がＲＬ酸化物相を含有するものとなる。一方、拡散材ペースト中の酸素が多すぎないことにより、拡散材ペースト中の重希土類元素ＲＨの加熱中の酸化を抑制し、重希土類元素ＲＨの磁石への拡散を促進することができる。重希土類元素ＲＨが酸化すると融点が高くなり、第１加熱の温度では溶融・拡散しにくくなるためであると考えられる。また、拡散材ペースト中の酸素が多すぎないことにより、Ｃｏ及びＣｕの酸化を抑制して、中間層４がＲＬ－Ｃｏ－Ｃｕ相を含有しやすくなる。中間層４には、ＲＬリッチ相も形成される。このように、拡散材ペースト中の酸素量を制御することにより、中間層４において、軽希土類元素ＲＬの酸化物（ＲＬ酸化物相）を得つつ、Ｃｏ及びＣｕの酸化を抑制して、ＲＬ－Ｃｏ－Ｃｕ相を析出させることを実現している。これは、軽希土類元素ＲＬが、Ｃｏ及びＣｕと比べて酸化しやすい性質を利用している。
（表面処理工程：ステップＳ５）
以上の工程により得られた磁石接合体１０には、めっき、樹脂被膜、酸化処理及び化成処理等による表面処理を施してもよい。これにより、磁石接合体１０の耐食性をさらに向上させることができる。
本実施形態に係る磁石接合体１０は、モータなど回転機用の磁石に用いた場合、耐食性が高いため長期に渡って使用することができ、高い信頼性を有する。本実施形態に係る磁石接合体１０は、例えば、ロータ表面に磁石を取り付けた表面磁石型（Surface Permanent Magnet：ＳＰＭ）モータ、ロータ内部に磁石を埋め込んだ内部磁石埋込型（Interior Permanent Magnet：ＩＰＭ）モータ、ＰＲＭ（Permanent Magnet Reluctance Motor）などの磁石として好適に用いられる。具体的には、本実施形態に係る磁石接合体１０は、ハードディスクドライブのハードディスク回転駆動用スピンドルモータやボイスコイルモータ、電気自動車やハイブリッドカー用モータ、自動車の電動パワーステアリング用モータ、工作機械のサーボモータ、携帯電話のバイブレータ用モータ、プリンタ用モータ、発電機用モータ等の用途として好適に用いられる。
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
＜焼結磁石の作製＞
まず、表１に示す磁石組成（質量％）を有する焼結磁石が得られるように、ストリップキャスティング法により原料合金を準備した。なお、表１では、bal.は、磁石組成全体を１００質量％とした場合の残りを示し、ＲＬは、軽希土類元素であるＮｄ及びＰｒの合計質量％を示す。
Figure 0007020051000001
次いで、原料合金に対してそれぞれ室温で水素を吸蔵させた後、Ａｒ雰囲気下で、６００℃、１時間の脱水素を行う水素粉砕処理（粗粉砕）を行った。
なお、本実施例では、この水素粉砕処理から焼結までの各工程（微粉砕及び成形）を、５０ｐｐｍ未満の酸素濃度のＡｒ雰囲気下で行った（以下の実施例及び比較例において同じ）。
次に、水素粉砕後微粉砕を行う前に粗粉砕粉末に粉砕助剤として、ステアリン酸亜鉛０．１質量％を添加し、ナウタミキサを用いて混合した。その後、ジェットミルを用いて微粉砕を行い、平均粒径が４．０μｍ程度の微粉砕粉末とした。
得られた微粉砕粉末を、金型内に充填し、１２００ｋＡ／ｍの磁場を印加しながら１２０ＭＰａの圧力を加える磁場中成形を行い、成形体を得た。
その後、得られた成形体を、真空中１０６０℃で４時間保持して焼成した後、急冷して、表１に示す磁石組成を有する焼結体（Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石）を得た。そして、得られた焼結体を、８５０℃で１時間、及び、５４０℃で２時間（ともにＡｒ雰囲気下）の２段階の時効処理を施し、実施例及び比較例に用いる基材としての焼結磁石を得た。
＜磁石接合体の作製＞
（実施例１）
重希土類元素ＲＨとしてのＴｂメタル（純度９９．９％）を、Ａｒ雰囲気下で、６００℃、１時間の脱水素を行う水素粉砕処理（粗粉砕）を行った。次に、粗粉砕粉末に粉砕助剤として、ステアリン酸亜鉛０．１質量％を添加し、ナウタミキサを用いて混合した。その後、酸素３０００ｐｐｍを含んだ雰囲気中、ジェットミルを用いて微粉砕を行い、平均粒径が４．０μｍ程度の微粉砕粉末とした。微粉砕粉末７５質量部に、溶媒としてアルコール２３質量部を、バインダとしてアクリル樹脂２質量部を加えて、拡散材ペーストを作製した。
上述のようにして得られた焼結磁石を縦５０ｍｍ×横３０ｍｍ×厚さ４ｍｍのサイズに機械加工した磁石を３枚準備した。磁石をそれぞれ０．３％硝酸水溶液で洗浄後、水洗、乾燥を行った。３枚の磁石の内の１枚の表面及び裏面上にそれぞれ上記拡散材ペーストを塗布し、塗布後の磁石を１６０℃のオーブン中で放置して、ペースト中の溶媒を除去した。ペーストの塗膜の厚さは表面裏面ともに２０μｍであった。塗膜が形成された磁石を残り２枚の磁石で挟み込み、これらを重ね合わせて積層体を得た。積層体に対し、その上から１００ｇの荷重を加えながら、Ａｒ雰囲気において９００℃で６時間加熱した（第１加熱）。第１加熱後の積層体をさらに、Ａｒ雰囲気において５４０℃で２時間加熱し（第２加熱）、実施例１の磁石接合体を得た。表２に磁石におけるＣｏ及びＣｕの含有量、磁石のサイズ及び数、拡散材の形態、塗膜中の拡散材含有量、塗膜の厚さを示す。表２中の「pc」とは「piece」の略であり、磁石の枚数を指す。
（実施例２～７）
焼結磁石組成のＣｏ及びＣｕの含有量（質量％）が下記表２に記載のとおりとなるようにしたこと以外は、実施例１と同様にして実施例２～７の磁石接合体を得た。
（比較例１）
焼結磁石を縦５０ｍｍ×横３０ｍｍ×厚さ１２ｍｍのサイズに機械加工して、磁石を１枚準備した。上記磁石の表面及び裏面上にそれぞれ実施例１で用いた拡散材ペーストと同じ拡散材ペーストを塗布し、他の磁石と積層しなかったこと、及び熱処理時に荷重を加えなかったこと以外は、実施例１と同様にして比較例１の磁石を得た。ペーストの塗膜の厚さは表面裏面ともに２０μｍであった。
（比較例２）
焼結磁石組成のＣｏ及びＣｕの含有量（質量％）が下記表２に記載のとおりとなるように変更したこと以外は、比較例１と同様にして比較例２の磁石を得た。
（比較例３）
実施例２で得られた焼結磁石を、同様に縦５０ｍｍ×横３０ｍｍ×厚さ４ｍｍのサイズに機械加工し、磁石を３枚準備した。磁石をそれぞれ０．３％硝酸水溶液で洗浄後、水洗、乾燥を行った。３枚の磁石の内の１枚の表面及び裏面上にそれぞれ厚さ２０μｍのＴｂ箔を配置し、これらを残り２枚の磁石で挟み込み、重ね合わせて積層体を得た。積層体に対し、その上から１００ｇの荷重を加えながら、Ａｒ雰囲気において９００℃で６時間加熱した（第１加熱）。第１加熱後の積層体をさらに、Ａｒ雰囲気において５４０℃で２時間加熱し（第２加熱）、比較例３の磁石接合体を得た。
（比較例４及び５）
焼結磁石組成のＣｏ及びＣｕの含有量（質量％）が下記表２に記載のとおりとなるようにしたこと以外は、比較例３と同様にして比較例４及び５の磁石接合体を得た。
（比較例６）
拡散材ペーストの作製において、微粉砕粉末７５質量部に対して、バインダとして、アクリル樹脂に代えて、シリコーングリースを５質量部用い、塗膜の厚さを２５μｍとしたこと以外は、実施例１と同様にして比較例６の磁石接合体を得た。
Figure 0007020051000002
＜磁石接合体の評価＞
（中間層中の元素分布）
実施例及び比較例で得られた磁石接合体等の断面の接合部分について、電子線マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ、日本電子株式会社製、商品名：ＪＸＡ８５００Ｆ型ＦＥ－ＥＰＭＡ）により元素の分布を分析した。表３に、磁石接合体全体における拡散材ＲＨとしてのＴｂの濃度（質量％）と、中間層中のＲＬ酸化物相、ＲＬ－Ｃｏ－Ｃｕ相、及びＲＬリッチ相の有無とを示す。
（中間層の厚さ）
実施例及び比較例で得られた磁石接合体等の中央部を縦１０ｍｍ×横１０ｍｍのサイズに機械加工し、加工した磁石接合体を樹脂に埋め、磁石接合体断面の表面研磨を行った。研磨後の磁石接合体の断面の接合部分を走査電子顕微鏡（ＳＥＭ、株式会社日立ハイテクノロジーズ製、商品名：ＴＭ３０３０Ｐｌｕｓ）で、５００倍の倍率で観察した。画像解析ソフト（ＰＩＸＳ２０００ｐｒｏ）を用いて、観察画面上の中間層の厚さを２０カ所計測し、その平均値を算出した。表３に、中間層の厚さのＮ＝１０視野の平均値を示す。なお、表３中の比較例１及び２の「中間層 厚さ」の欄においては、中間層ではなく磁石の両表面に形成された層の厚さを記載している。
（中間層による被覆率）
実施例及び比較例で得られた磁石接合体等の中央部を縦１０ｍｍ×横１０ｍｍのサイズに機械加工し、加工した磁石接合体を樹脂に埋め、磁石接合体断面の表面研磨を行った。研磨後の磁石接合体の断面の接合部分を走査電子顕微鏡（ＳＥＭ、株式会社日立ハイテクノロジーズ製、商品名：ＴＭ３０３０Ｐｌｕｓ）で、５００倍の倍率で観察した。図４は磁石接合体の中間層（比較例１及び２にあっては磁石の両表面に形成された層）による被覆率の測定方法を説明するための参考図である。画像解析ソフト（ＰＩＸＳ２０００ｐｒｏ）を用いて、主に軽希土類元素に由来する白色部分（中間層に対応）の磁石の面方向の長さＬＰの合計を計測し、観察画面の磁石の面方向の全長ＬＴに対する割合（（ＬＰ／ＬＴ）×１００）を求め、これを中間層による磁石間界面の被覆率とした。表３に、中間層による被覆率を示す。
（抗折強度）
実施例及び比較例で得られた磁石接合体等を、縦４０ｍｍ×横１０ｍｍのサイズに機械加工した。加工後の磁石接合体の抗折強度を、ＪＩＳ Ｒ １６０１の３点曲げ強さ試験方法に基づき、支点間距離２７ｍｍ、荷重速度０．５ｍｍ／分として測定した。表４に、磁石接合体の抗折強度を３０回測定したときの平均値を示す。
（耐食性）
実施例及び比較例で得られた磁石接合体等を、縦４０ｍｍ×横１０ｍｍのサイズに機械加工した。加工後の磁石接合体を、１２０℃、２気圧、相対湿度１００％の飽和水蒸気雰囲気中に２００時間放置し、腐食による質量減少量を測定した。表４に、測定値を下記基準に従って評価した結果を示す。
Ａ：質量減少量が１．０ｍｇ／ｃｍ２未満である。
Ｂ：質量減少量が１．０ｍｇ／ｃｍ２以上、２．０ｍｇ／ｃｍ２未満である。
Ｃ：質量減少量が２．０ｍｇ／ｃｍ２以上、５．０ｍｇ／ｃｍ２未満である。
Ｄ：質量減少量が５．０ｍｇ／ｃｍ２以上、１５．０ｍｇ／ｃｍ２未満である。
Ｅ：質量減少量が１５．０ｍｇ／ｃｍ２以上である。
（磁気特性）
実施例及び比較例で得られた磁石接合体等の磁気特性を、Ｂ－Ｈトレーサーを用いて測定した。磁気特性として、残留磁束密度Ｂｒと保磁力ＨｃＪとを測定した。測定結果を表４に示す。
Figure 0007020051000003
Figure 0007020051000004
図５は実施例１で得られた磁石接合体の断面の接合部分を示す倍率５００倍でのＳＥＭ画像である。図５に示す画像には、主として濃い灰色からなる第１磁石２ａ及び第２磁石２ｂと、第１磁石２ａ及び第２磁石２ｂの間に位置し、主として白色からなる中間層４とが示されている。図６は図５に示した接合部分についてＥＰＭＡにより各構成元素の分布をマッピング形式で分析した結果である。図６の左上段の画像がＳＥＭ画像であり、左上段以外の画像において、当該ＳＥＭ画像に示された断面の各元素の含有量が色の濃淡によって示されている。白く示されている部分は元素の含有量が高い部分を表し、黒く示されている部分は元素の含有量が低い部分を表している。実施例１で得られた磁石接合体において、上記中間層は、ＲＬリッチ相、ＲＬ酸化物相、及びＲＬ－Ｃｏ－Ｃｕ相を含有する。磁石接合体のＲＬ酸化物相、ＲＬ－Ｃｏ－Ｃｕ相、及びＲＬリッチ相の存在の確認は、図６に示すマッピング形式での構成元素の分布の分析結果により行っている。実施例１で得られた磁石接合体を例にとって、上記分析による、各層中の元素の状態、並びに、ＲＬ酸化物相、ＲＬ－Ｃｏ－Ｃｕ相、及びＲＬリッチ相の存在について以下に説明する。
図６の右上段の画像には、Ｎｄが高濃度で存在する層状の領域が示されており、当該領域は主としてＮｄ（軽希土類元素ＲＬ）から構成されていることが確認できる。そして、上記領域は図５における中間層と一致し、上記領域の上下の領域がそれぞれ第１磁石及び第２磁石と一致する。したがって、図６の右上段の画像からは、中間層中のＲＬの含有量が、第１磁石及び第２磁石中のＲＬの含有量よりも高いことが確認できる。図６の中央上段の画像には、中間層の位置にＴｂが存在する領域が示され、さらに第１磁石及び第２磁石の位置にもＴｂが存在する領域が示されている。積層体の熱処理前に拡散材ペースト中に含まれていなかったＮｄが熱処理後の中間層に含まれ、積層体の熱処理前に磁石（基材）中に含まれていなかったＴｂが熱処理後の第１磁石及び第２磁石に含まれていることから、実施例１で得られる磁石接合体の第１磁石、第２磁石及び中間層は熱処理前後での元素の移動に伴って得られた層であるといえる。熱処理前後での元素の移動は、図７を参照するとより明確に理解することができる。図７は実施例１で得られた磁石接合体の断面の接合部分を示す倍率１５０倍でのＳＥＭ画像であり、図５及び図６で示される接合部分をその周辺部を含めて示す画像である。図７の中央上段の画像には、中間層の位置を中心に第１磁石及び第２磁石にＴｂが広く分布している領域が示されている。Ｔｂの濃度は中間層に近い領域で高く、中間層からの距離が大きくなるにしたがって低くなっている。一方、図７の右上段の画像には、Ｔｂが拡散している領域と同様の領域でＮｄの濃度が低下している。これらからは、熱処理によって、拡散材ペースト中のＴｂが基材としての磁石中に拡散し、当該磁石中のＮｄがＴｂと交換するように接合面へ集中したということもできる。中間層には、拡散材ペースト中に含まれていなかったＣｏ及びＣｕが高濃度で存在していることから、ＴｂとＮｄとの交換と同様の交換は、拡散材ペースト中のＴｂと基材としての磁石中のＣｏ及びＣｕとの間においても生じていると確認できる。Ｔｂ拡散後の第１磁石及び第２磁石全体におけるＴｂの濃度は、０．６質量％であった。第１磁石及び第２磁石中の各元素の濃度は、上記以外において、それぞれ熱処理前の磁石（第１基材及び第２基材）中の各元素の濃度と略同一であった。
図６の中央中段の画像には、中間層の円で囲んだ箇所にＯが存在する領域が示されている。中間層には円で囲んだ箇所以外にも、Ｏが存在する同様の箇所が他にも多数存在している。また、図６の右上段の画像には、中間層において１９．８質量％の濃度でＯが存在する領域にさらに７１．４質量％の濃度でＮｄの存在が示されている。したがって、図６の画像からは中間層にＲＬ酸化物相が存在していることが確認できる。
一方、図６の右上段及び中央中段の画像からは、中間層においてＮｄが存在するがＯは存在していない領域も示されている。中でも、図６の右上段の画像には、中間層の円で囲んだ箇所にＮｄが８０．３質量％と特に高濃度で存在する領域が示されており、当該領域はＲＬリッチ相であるといえる。
さらに、図６の左下段及び中央下段の画像には、中間層の楕円で囲んだ箇所にＣｏ及びＣｕがそれぞれ７．２質量％及び３．５質量％と高濃度で存在し、Ｏが３．５質量％と低濃度で存在する領域が示されている。この領域はＮｄを含むが、その濃度は７２．６質量％であり、ＲＬリッチ相よりも低い。また、中間層におけるＣｏ及びＣｕの濃度はＲＬリッチ相と比べて大きい。第１磁石及び第２磁石においてもＣｏ及びＣｕの存在が示されているが、第１磁石及び第２磁石においてＣｏ及びＣｕが存在する領域は中間層においてＣｏ及びＣｕが存在する領域と比べて小さく、上層及び下層におけるＣｏ及びＣｕの濃度は中間層におけるＣｏ及びＣｕの濃度に比べて低いことが確認できる。したがって、図６の画像からは中間層にＲＬ－Ｃｏ－Ｃｕ相が存在していることが確認できる。実施例１の磁石接合体における中間層中の、ＲＬ酸化物相、ＲＬリッチ相、及びＲＬ－Ｃｏ－Ｃｕ相の体積割合を測定、計算すると、それぞれ５５．５体積％、５．０体積％、及び３９．５体積％であった。
他の実施例及び比較例で得られた磁石接合体等においても同様の分析を行ったところ、実施例で得られた磁石接合体では、ＲＬ酸化物相、ＲＬ－Ｃｏ－Ｃｕ相、及びＲＬリッチ相の存在がいずれも確認された。実施例２～７において、中間層における各相中の各元素の濃度は実施例１とほぼ同じであった。また、中間層におけるＲＬリッチ相の体積割合も実施例１とほぼ同じであった。ただし、中間層中のＲＬ－Ｃｏ－Ｃｕ相の体積割合は実施例３で３５．２体積％であり、実施例７で４４．２体積％であった。ＲＬ－Ｃｏ－Ｃｕ相の体積割合の増減に対応する分だけ、中間層中のＲＬ酸化物相の体積割合が実施例１から減増していた。一方、比較例１及び２では中間層に相当する領域が存在しないが、拡散材ペーストからのＴｂの拡散、及びＮｄ等の基材表面への移動は確認されたが、拡散した領域は実施例と比べて狭かった。また、比較例３～５においても、Ｔｂ箔からのＴｂの拡散は確認されたが、酸素濃度が約０．０１質量％であるＴｂ箔からは酸素供給がなく、熱処理前の磁石（基材）から接合面に移動したＮｄが酸化物とならず、中間層において専らＲＬリッチ相として存在していた。したがって、比較例３～５で得られた磁石接合体の中間層には、ＲＬ－Ｃｏ－Ｃｕ相及びＲＬリッチ相の存在は確認されたが、ＲＬ酸化物相の存在は確認されなかった。また、比較例３～５では、Ｔｂ箔からの酸素供給がないことに起因してか、基材としての磁石中のＣｏ及びＣｕの接合面への移動が比較的少なく、ＲＬ－Ｃｏ－Ｃｕ相の析出が少なかった。
表４に示される評価結果から、実施例で得られた磁石接合体は、比較例で得られた磁石接合体等と比べて優れた抗折強度及び耐食性を有していることが確認された。このような抗折強度及び耐食性の向上は、中間層にＲＬ酸化物相及びＲＬ－Ｃｏ－Ｃｕ相が両方存在していたことによるものと考えられる。また、実施例１～３からは、特に、基材としての磁石中のＣｏ及びＣｕの含有量が高い場合に、磁石接合体の抗折強度及び耐食性がさらに向上したことが確認できる。基材としての磁石中のＣｏ及びＣｕの含有量が高いことにより、中間層におけるＲＬ－Ｃｏ－Ｃｕ相の析出量が増え、さらに、中間層の厚さ及び被覆率が向上させることができ、これらによって磁石接合体の抗折強度及び耐食性がさらに向上できたと考えられる。
一方、比較例１及び２では、上述したように、Ｔｂの拡散領域が片側にしかなく、これに応じてＮｄ、Ｃｏ及びＣｕの移動量が少なくなり、十分なＲＬ酸化物相及びＲＬ－Ｃｏ－Ｃｕ相の析出や、表面被覆層の厚さ及び被覆率が得られなかった。このため、比較例１及び２では、優れた抗折強度及び耐食性が得られず、保磁力ＨｃＪも低いものとなった。
また、比較例３～５では、中間層にＲＬ酸化物相が形成されなかった。中間層にＲＬ酸化物相が存在せず、ＲＬリッチ相が多かったこと、ＲＬ－Ｃｏ－Ｃｕ相の析出が少なかったこと、によって、磁石接合体の抗折強度及び耐食性が低下したと考えられる。比較例３～５の中でも、基材中のＣｏ及びＣｕの含有量が低かった比較例４では、抗折強度及び耐食性の低下が顕著であった。
比較例６では、拡散材ペーストにシリコーングリースを用いたことから、酸素供給量が多くなり、ＲＬ、Ｃｏ及びＣｕがそれぞれ酸化物相として存在していることから、金属相としてのＲＬ－Ｃｏ－Ｃｕ相が存在していなかった。Ｃｏ酸化物相におけるＣｏ及びＯの含有量はそれぞれ７５質量％及び２５質量％であった。また、Ｃｕ酸化物相におけるＣｕ及びＯの含有量はそれぞれ８５質量％及び１５質量％であった。このため、比較例６で得られた磁石接合体では、実施例１の磁石接合体と比べて、抗折強度及び耐食性が低下した。
２ａ，２ｂ，２ｃ…磁石、４，４ａ，４ｂ…中間層、１０…磁石接合体、１２ａ，１２ｂ…磁石（基材）、１４…塗膜（拡散材ペースト）。

Claims (7)

  1. 第１磁石と、第２磁石と、前記第１磁石と前記第２磁石とを接合する中間層と、を備え、
    前記第１磁石及び前記第２磁石はともに希土類元素Ｒと遷移金属元素Ｔとホウ素Ｂとを含有する永久磁石であり、
    前記希土類元素Ｒは、少なくともＮｄを有する軽希土類元素ＲＬ、及び重希土類元素ＲＨを含み、
    前記遷移金属元素ＴはＦｅ、Ｃｏ及びＣｕを含み、
    前記中間層は、前記軽希土類元素ＲＬの酸化物を含むＲＬ酸化物相と、前記軽希土類元素ＲＬ、Ｃｏ及びＣｕを含むＲＬ－Ｃｏ－Ｃｕ相とを含有し、
    前記中間層中のＲ Ｌ 酸化物相の体積割合が５～７５体積％である、磁石接合体。
  2. 前記中間層がＲＬリッチ相をさらに含有する、請求項１に記載の磁石接合体。
  3. 前記ＲＬ－Ｃｏ－Ｃｕ相中のＲＬ、Ｃｏ及びＣｕの濃度が、前記磁石中のＲＬ、Ｃｏ及びＣｕの濃度よりもそれぞれ高い、請求項１又は２に記載の磁石接合体。
  4. 前記第１磁石及び前記第２磁石は、前記中間層からの距離が大きくなるにしたがって、前記磁石中の前記重希土類元素の濃度が低くなる領域を有する、請求項１～３のいずれか一項に記載の磁石接合体。
  5. 前記中間層中のＲＬの含有量は、前記第１磁石及び前記第２磁石のＲＬの含有量よりも高い、請求項１～４のいずれか一項に記載の磁石接合体。
  6. 第３磁石と、前記第２磁石と前記第３磁石とを接合する別の中間層とをさらに備える、請求項１～５のいずれか一項に記載の磁石接合体。
  7. 前記中間層中のＲ Ｌ 酸化物相の体積割合が５～６５体積％であり、前記中間層中のＲ Ｌ －Ｃｏ－Ｃｕ相の体積割合が３０～８０体積％である、請求項１～６のいずれか一項に記載の磁石接合体。
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