JP7180089B2 - Method for producing RTB based sintered magnet - Google Patents

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Description

本発明はR-T-B系焼結磁石の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing an RTB based sintered magnet.

R-T-B系焼結磁石(Rは希土類元素うちの少なくとも一種であり、Ndを必ず含む。TはFeまたはFeとCoであり、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。 RTB based sintered magnets (R is at least one rare earth element and always contains Nd, T is Fe or Fe and Co, and B is boron) have the highest Known as a high-performance magnet, it is used in various motors such as voice coil motors (VCM) for hard disk drives, motors for electric vehicles (EV, HV, PHV, etc.), motors for industrial equipment, and home appliances.

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とから構成されている。主相である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り、R-T-B系焼結磁石の特性の根幹をなしている。 RTB based sintered magnets are composed of a main phase mainly composed of an R 2 T 14 B compound and a grain boundary phase located at the grain boundary portion of the main phase. The R 2 T 14 B compound, which is the main phase, is a ferromagnetic material with high saturation magnetization and anisotropic magnetic field, and forms the basis of the properties of the RTB system sintered magnet.

高温では、R-T-B系焼結磁石の保磁力HcJ(以下、単に「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。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、高いHcJを有することが要求されている。 At high temperatures, irreversible thermal demagnetization occurs because the coercive force H cJ (hereinafter sometimes simply referred to as “H cJ ”) of the RTB sintered magnet decreases. Therefore, RTB sintered magnets used in motors for electric vehicles are particularly required to have a high HcJ .

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(例えば、NdやPr)の一部を重希土類元素RH(例えば、DyやTb)で置換すると、HcJが向上することが知られている。RHの置換量の増加に伴い、HcJは向上する。 In the RTB system sintered magnet, part of the light rare earth element RL (for example, Nd and Pr) contained in R in the R 2 T 14 B compound is replaced with the heavy rare earth element RH (for example, Dy and Tb). The substitution is known to improve the H cJ . The HcJ improves as the amount of RH substitution increases.

しかし、R14B化合物中のRLを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、特にDyなどのRH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、RH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, when RH is substituted for RL in the R 2 T 14 B compound, the H cJ of the RTB system sintered magnet is improved, while the residual magnetic flux density B r (hereinafter sometimes simply referred to as “B r ”) existing) will decrease. In particular, RH such as Dy has a problem that the supply is not stable and the price fluctuates greatly because the resources are scarce and the places of production are limited. Therefore, in recent years, there has been a demand for improving HcJ while minimizing the use of RH.

特許文献1には、Dyの含有量を抑制しつつ保磁力の高いR-T-B系希土類焼結磁石が開示されている。この焼結磁石の組成は、一般に用いられてきたR-T-B系合金に比べてB量が相対的に少ない特定の範囲に限定され、かつ、Al、Ga、Cuのうちから選ばれる1種以上の金属元素Mを含有している。その結果、粒界にR17相が生成され、このR17相から粒界に形成される遷移金属リッチ相(R13M)の体積比率が増加することにより、HcJが向上する。 Patent Document 1 discloses an RTB-based rare earth sintered magnet having a high coercive force while suppressing the Dy content. The composition of this sintered magnet is limited to a specific range in which the amount of B is relatively small compared to the generally used RTB alloy, and is selected from Al, Ga, and Cu. It contains more than one kind of metal element M. As a result, the R 2 T 17 phase is generated at the grain boundary, and the volume ratio of the transition metal-rich phase (R 6 T 13 M) formed at the grain boundary from this R 2 T 17 phase is increased . improves.

国際公開第2013/008756号WO2013/008756

特許文献1に開示されているR-T-B系希土類焼結磁石では、Dyの含有量を低減しつつ高いHcJが得られるものの、Bが大幅に低下するという問題があった。また、近年、電気自動車用モータ等の用途において更に高いHcJを有するR-T-B系焼結磁石が求められている。 In the RTB rare earth sintered magnet disclosed in Patent Document 1, although a high H cJ can be obtained while the Dy content is reduced, there is a problem that the Br is greatly reduced. In recent years, there has also been a demand for RTB based sintered magnets having a higher HcJ for applications such as motors for electric vehicles.

本発明の様々な実施形態は、RHの含有量を低減しつつ、高いBと高いHcJを有するR-T-B系焼結磁石の製造方法を提供する。 Various embodiments of the present invention provide methods for producing RTB-based sintered magnets having high B r and high H cJ while reducing the RH content.

本開示のR-T-B系焼結磁石の製造方法は、例示的な実施形態において、R:27.5質量%以上33.0質量%以下(Rは希土類元素うちの少なくとも一種であり、Ndを必ず含む)、B:0.85質量%以上0.97質量%以下、T:61.5質量%以上(Tは、Fe及びCoであり、質量比でTの90%以上がFeである)、を含有する主合金粉末のグリーン成形体を用意する工程と、Pr:65質量%以上97質量%以下(Prの30質量%を他の希土類元素によって置換できる)、及びGa:3質量%以上35質量%以下(Gaの50質量%以下をCuで置換できる)を含有し、アトマイズ法によって作製されたPr-Ga合金粉末を用意する工程と、前記グリーン成形体の表面の少なくとも一部に前記Pr-Ga合金粉末を塗布する工程と、前記Pr-Ga合金粉末が前記表面の少なくとも一部に塗布された前記グリーン成形体を焼結する焼結工程と、を包含する。 In an exemplary embodiment of the method for producing an RTB based sintered magnet of the present disclosure, R: 27.5% by mass or more and 33.0% by mass or less (R is at least one rare earth element, Nd must be included), B: 0.85% by mass or more and 0.97% by mass or less, T: 61.5% by mass or more (T is Fe and Co, and 90% or more of T in terms of mass ratio is Fe Pr: 65% by mass or more and 97% by mass or less (30% by mass of Pr can be replaced with another rare earth element), and Ga: 3% by mass % or more and 35% by mass or less (50% by mass or less of Ga can be replaced with Cu) and preparing a Pr—Ga alloy powder produced by an atomizing method, and at least part of the surface of the green compact. and a sintering step of sintering the green body coated with the Pr--Ga alloy powder on at least a part of the surface.

ある実施形態において、前記焼結工程における前記焼結温度をT℃、焼結時間をt秒とするとき、T<1120、かつ、5×(1120-T)<t<10×(1120-T)の関係が成立する。 In one embodiment, when the sintering temperature in the sintering step is T° C. and the sintering time is t seconds, T<1120 and 5×(1120−T) 2 <t<10×(1120− T) The relationship of 2 is established.

ある実施形態において、[T]を質量%で示すTの含有量、[B]を質量%で示すBの含有量とするとき、前記R-T-B系焼結磁石は、[T]/55.85>14[B]/10.8の関係を満足する。 In one embodiment, where [T] is the content of T expressed in mass% and [B] is the content of B expressed in mass%, the RTB based sintered magnet has a ratio of [T]/ It satisfies the relationship 55.85>14[B]/10.8.

ある実施形態において、前記Pr-Ga合金粉末中のNd含有量は不可避的不純物含有量以下である。 In one embodiment, the content of Nd in the Pr--Ga alloy powder is equal to or less than the content of unavoidable impurities.

本開示の実施形態によると、アトマイズ法によって作製されたPr-Ga合金粉末を合金粉末のグリーン成形体の表面に塗布した後、Pr-Ga合金粉末が表面に塗布された成形体を焼結するため、グリーン成形体が焼結する過程で液相状態になった粒界内をPr及びGaが拡散し、HcJの向上を実現できる。主相の粒子内部におけるPr及びGaの濃度は低いため、Bの低下も抑制される。このため、Dyなどの重希土類元素の含有量を低減しても、高いB及びHcJを有するR-T-B系焼結磁石を製造することができる。 According to an embodiment of the present disclosure, the Pr—Ga alloy powder produced by the atomization method is applied to the surface of the green compact of the alloy powder, and then the Pr—Ga alloy powder is applied to the surface and the compact is sintered. Therefore, Pr and Ga are diffused in the grain boundaries that are in a liquid phase during the process of sintering the green body, and the HcJ can be improved. Since the concentrations of Pr and Ga inside the grains of the main phase are low, the decrease in Br is also suppressed. Therefore, even if the content of heavy rare earth elements such as Dy is reduced, RTB based sintered magnets having high B r and H cJ can be produced.

R-T-B系焼結磁石の一部を拡大して模試的に示す断面図である。1 is a cross-sectional view schematically showing an enlarged part of an RTB based sintered magnet. FIG. 図1Aの破線矩形領域内を更に拡大して模式的に示す断面図である。FIG. 1B is a schematic cross-sectional view further enlarging the inside of the dashed-line rectangular area of FIG. 1A; 本開示の実施形態によるR-T-B系焼結磁石の製造方法における工程の例を示すフローチャートである。4 is a flow chart showing an example of steps in a method for manufacturing a RTB based sintered magnet according to an embodiment of the present disclosure; 焼結温度Tと焼結時間tとの関係を示すグラフである。4 is a graph showing the relationship between sintering temperature T and sintering time t.

図1Aは、R-T-B系焼結磁石の一部を拡大して模式的に示す断面図であり、図1Bは図1Aの破線矩形領域内を更に拡大して模式的に示す断面図である。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及び図1Bに示されるように、R-T-B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。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 cross-sectional view enlarging a part of the RTB based sintered magnet, and FIG. 1B is a cross-sectional view schematically showing a further enlarged broken-line rectangular area in FIG. 1A. is. In FIG. 1A, as an example, an arrow with a length of 5 μm is shown for reference as a reference length indicating the size. As shown in FIGS. 1A and 1B, the RTB 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 the grain boundary portion of the main phase 12. It consists of As shown in FIG. 1B, the grain boundary phase 14 consists of a two-grain grain boundary phase 14a in which two R 2 T 14 B compound grains (grains) are adjacent to each other, and a grain boundary phase 14a in which three R 2 T 14 B compound grains are adjacent to each other. field 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、R-T-B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。 The R 2 T 14 B compound, which is the main phase 12, is a ferromagnetic material with high saturation magnetization and anisotropic magnetic field. Therefore, in an RTB based sintered magnet, B r can be improved by increasing the abundance ratio of the R 2 T 14 B compound that is the main phase 12 . In order to increase the abundance ratio of the R 2 T 14 B compound, the R amount, T amount, and B amount in the raw material alloy are adjusted to the stoichiometric ratio of the R 2 T 14 B compound (R amount: T amount: B amount = 2:14:1).

特許文献1に記載されているように、一般的なR-T-B系焼結磁石よりもB量を少なく、すなわち、R14B型化合物の化学量論比のB量よりも少なくして、Gaを添加すると、Gaを含む遷移金属リッチ相(R-T-Ga相)が粒界相14内に生成してHcJが向上する。 As described in Patent Document 1, the amount of B is less than that of a general RTB-based sintered magnet, that is, the amount of B is less than the stoichiometric ratio of the R 2 T 14 B type compound. Then, when Ga is added, a transition metal-rich phase (RT-Ga phase) containing Ga is generated in the grain boundary phase 14 to improve H cJ .

本発明者らが鋭意検討した結果、R-T-Ga相は磁化を有しているため、R-T-B系焼結磁石の二粒子粒界14a及び粒界三重点14bのうち、特にHcJに主に影響すると考えられる二粒子粒界14aにR-T-Ga相が多く存在すると、HcJ向上の妨げになることがわかった。また、R-T-Ga相の生成とともに、二粒子粒界14aにR-T-Ga相よりも磁化が低いと考えられるR-Ga相が生成されていることもわかった。そこで、高いHcJを有するR-T-B系焼結磁石を得るためには、R-T-Ga相を生成する必要はあるものの、二粒子粒界14aにR-Ga相を多く生成させることが重要であると考えた。 As a result of intensive studies by the present inventors, since the RT-Ga phase has magnetization, among the two grain boundaries 14a and the grain boundary triple points 14b of the RTB sintered magnet It was found that the presence of a large amount of RT-Ga phase at the two-grain boundary 14a, which is considered to mainly affect H cJ , hinders improvement of H cJ . It was also found that together with the formation of the RT-Ga phase, an R--Ga phase, which is considered to have a lower magnetization than the RT--Ga phase, was also formed at the two-grain boundary 14a. Therefore, in order to obtain an RTB system sintered magnet having a high HcJ , although it is necessary to generate the RT-Ga phase, it is necessary to generate a large amount of the R-Ga phase at the grain boundaries 14a of the two grains. thought it was important.

本発明者らの実験の結果、アトマイズ法によって作製されたPr-Ga合金粉末(アトマイス粉)を、R-T-B系焼結磁石の主合金の粉末から形成したグリーン成形体の表面に塗布した後、所定条件のもとで焼結工程を実行することにより、R及びGaを主相結晶粒12の内部にほとんど導入させずに二粒子粒界14aへ導入できることがわかった。こうして、本発明の実施形態によれば、二粒子粒界にR-Ga相を多く生成させることができる。 As a result of experiments by the present inventors, Pr—Ga alloy powder (atomized powder) produced by the atomizing method was applied to the surface of a green compact formed from main alloy powder of RTB sintered magnets. After that, by executing the sintering process under predetermined conditions, it was found that almost no R and Ga could be introduced into the interior of the main phase crystal grains 12 and could be introduced into the two grain boundaries 14a. Thus, according to the embodiment of the present invention, a large amount of R--Ga phase can be generated at the grain boundaries of two grains.

前述したように、R-T-B系焼結磁石は、主相を形成するための主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。Pr-Ga合金の融点は、焼結温度よりも低いため、Pr-Ga合金の粉末粒子は、焼結工程の途中で溶融する。このため、Pr及びGaは、グリーン成形体から焼結によって形成されつつあるR-T-B系焼結磁石の主として粒界相を構成する。 As described above, the RTB sintered magnet has a structure in which powder particles of the main alloy for forming the main phase are bonded by sintering, and is mainly composed of the R 2 T 14 B compound. It is composed of a main phase and a grain boundary phase located at the grain boundary portion of the main phase. Since the melting point of the Pr--Ga alloy is lower than the sintering temperature, the Pr--Ga alloy powder particles melt during the sintering process. Therefore, Pr and Ga mainly constitute the grain boundary phase of the RTB system sintered magnet being formed by sintering from the green compact.

なお、Pr-Ga合金は粉砕性が悪い。このため、Pr-Ga合金に対して通常の水素粉砕及び微粉砕を行うと、粉砕に長時間を要し、量産性に問題がある。Pr-Ga合金に水素を吸蔵した状態で微粉砕すると、粉砕性は向上するが、得られた焼結磁石には水素が残存して磁気特性が劣化する場合がある。このため、水素吸蔵を利用する場合は、水素をなるべく残存させないために焼結時間を長くしたり、焼結温度を高めにしたりして、水素を充分に放出させる必要がある。しかし、そのような焼結条件では、R及びGaが主相結晶粒内に拡散してしまい、高いHcJを得ることができない。 Incidentally, the Pr--Ga alloy has poor pulverizability. Therefore, if the Pr--Ga alloy is subjected to normal hydrogen pulverization and fine pulverization, pulverization takes a long time, which poses a problem in mass production. If the Pr--Ga alloy with hydrogen occluded is finely pulverized, the pulverizability is improved, but hydrogen may remain in the resulting sintered magnet, degrading the magnetic properties. Therefore, when utilizing hydrogen absorption, it is necessary to release hydrogen sufficiently by lengthening the sintering time or raising the sintering temperature so as not to leave hydrogen as much as possible. However, under such sintering conditions, R and Ga diffuse into the main phase crystal grains, making it impossible to obtain a high HcJ .

本開示の実施形態では、Pr-Ga合金のアトマイズ粉を使用することにより、粉砕を行うことなく粉末粒子(例えば106μm以下の粒径を有する粒子)を得ることが可能となる。合金が吸蔵した水素を焼結工程中に放出させる必要がないため、焼結時間を長くしたり、焼結温度を高めにする必要もない。その結果、R及びGaによって粒界相を改質して磁石特性を高めるために適した焼結条件を選択することができた。 In the embodiment of the present disclosure, the use of atomized Pr—Ga alloy powder makes it possible to obtain powder particles (for example, particles having a particle size of 106 μm or less) without pulverization. Since it is not necessary to release the hydrogen occluded by the alloy during the sintering process, there is no need to lengthen the sintering time or raise the sintering temperature. As a result, it was possible to select sintering conditions suitable for modifying the grain boundary phase with R and Ga to improve the magnetic properties.

本開示によるR-T-B系焼結磁石の製造方法は、図2に例示されるように、R-T-B系焼結磁石用の主合金粉末を配向磁界中で圧縮して形成した「グリーン成形体」を準備する工程S10と、アトマイズ法により作製されたPr-Ga合金の粉末を準備する工程S20とを含む。主合金粉末のグリーン成形体を準備する工程S10とPr-Ga合金の粉末を準備する工程S20との順序は任意であり、それぞれ、異なる場所で製造された主合金粉末のグリーン成形体及びPr-Ga合金の粉末を用いてもよい。更に本開示によるR-T-B系焼結磁石の製造方法は、主合金粉末のグリーン成形体の表面の一部または全部にPr-Ga合金粉末を塗布する工程(塗布工程)S30と、Pr-Ga合金粉末が表面に塗布された状態のグリーン成形体を焼結する工程(焼結工程)S40とを含む。 In the manufacturing method of the RTB system sintered magnet according to the present disclosure, as illustrated in FIG. 2, the main alloy powder for the RTB system sintered magnet is compressed in an oriented magnetic field. It includes a step S10 of preparing a "green compact" and a step S20 of preparing a Pr--Ga alloy powder produced by the atomization method. The order of the step S10 of preparing the green compact of the main alloy powder and the step S20 of preparing the Pr—Ga alloy powder is arbitrary, and the green compact of the main alloy powder and the Pr- Ga alloy powder may be used. Furthermore, the method for manufacturing an RTB based sintered magnet according to the present disclosure includes a step of applying Pr—Ga alloy powder to part or all of the surface of a green compact of main alloy powder (application step) S30; - A step of sintering the green compact with the Ga alloy powder applied to the surface (sintering step) S40.

本開示の実施形態における主合金粉末は、
R:27.5質量%以上33.0質量%以下(Rは希土類元素うちの少なくとも一種であり、Ndを必ず含む)、
B:0.85質量%以上0.97質量%以下、
T:61.5質量%以上(Tは、Fe及びCoであり、質量比でTの90%以上がFeである)、
を含有する。
The main alloy powder in embodiments of the present disclosure is
R: 27.5% by mass or more and 33.0% by mass or less (R is at least one of rare earth elements and necessarily contains Nd),
B: 0.85% by mass or more and 0.97% by mass or less,
T: 61.5% by mass or more (T is Fe and Co, and 90% or more of T is Fe in mass ratio),
contains

上記の主合金粉末を磁界中で圧縮して成形体(グリーン成形体)を作製するする。 A compact (green compact) is produced by compressing the above main alloy powder in a magnetic field.

一方、本開示の実施形態におけるPr-Ga合金粉末は、
Pr:65質量%以上97質量%以下、及び
Ga:3質量%以上35質量%以下(Gaの50質量%以下をCuで置換できる)、
を含有する。
On the other hand, the Pr—Ga alloy powder in the embodiment of the present disclosure is
Pr: 65% by mass or more and 97% by mass or less, and Ga: 3% by mass or more and 35% by mass or less (50% by mass or less of Ga can be replaced with Cu),
contains

本開示の実施形態における塗布工程S30では、グリーン成形体に対するPr-Ga合金粉末の質量比が1質量%以上10質量%以下にする。 In the coating step S30 in the embodiment of the present disclosure, the mass ratio of the Pr—Ga alloy powder to the green compact is set to 1% by mass or more and 10% by mass or less.

本開示の実施形態における焼結工程S40では、グリーン成形体を焼結する。ある実施形態において、焼結温度をT℃、焼結時間をt秒とするとき、T<1120、かつ、
以下の式1の関係が成立するように焼結条件を調整する。
T<1120、かつ、
5×(1120-T)<t<10×(1120-T)式1
In the sintering step S40 in the embodiment of the present disclosure, the green compact is sintered. In one embodiment, when the sintering temperature is T° C. and the sintering time is t seconds, T<1120, and
The sintering conditions are adjusted so that the relationship of Equation 1 below is established.
T<1120, and
5 × (1120-T) 2 < t < 10 × (1120-T) 2 Formula 1

図3は、焼結温度Tと焼結時間tとの関係を示すグラフである。グラフ中の破線は、焼結時間tの下限値を規定する5×(1120-T)を示す曲線である。一方、グラフ中の点線は、焼結時間tの上限値を規定する10×(1120-T)を示す曲線である。 FIG. 3 is a graph showing the relationship between sintering temperature T and sintering time t. The dashed line in the graph is a curve showing 5×(1120−T) 2 that defines the lower limit of sintering time t. On the other hand, the dotted line in the graph is a curve representing 10×(1120−T) 2 that defines the upper limit of the sintering time t.

焼結温度Tを例えば1020℃に設定した場合、焼結時間tの下限値を規定する5×(1120-T)は5×100=50000秒であり、これは約13時間50分である。また、焼結時間tの上限値を規定する10×(1120-T)は10×100=100000秒であり、これは約27時間46分である。従って、焼結温度Tが1020℃であれば、焼結時間tは約13時間50分以上約27時間46分以下の範囲から選択される。焼結温度は、950℃以上1120℃未満が好ましい。 When the sintering temperature T is set to, for example, 1020° C., 5×(1120−T) 2 that defines the lower limit of the sintering time t is 5×100 2 =50000 seconds, which is about 13 hours and 50 minutes. be. Also, 10×(1120−T) 2 defining the upper limit of the sintering time t is 10×100 2 =100000 seconds, which is about 27 hours and 46 minutes. Therefore, if the sintering temperature T is 1020° C., the sintering time t is selected from the range of about 13 hours and 50 minutes to about 27 hours and 46 minutes. The sintering temperature is preferably 950°C or higher and lower than 1120°C.

本開示の実施形態によれば、上記の主合金粉末から形成したグリーン成形体の表面にPr-Ga合金粉末を塗布した状態で、上記特定条件のもとで焼結が実行されることにより、焼結工程時に粒界相中のPr-Ga相生成が適切に進行する。その結果、R-T-B系焼結磁石の粒界相が磁石内部の全体にわたって改質されて高いB及びHcJを実現する。R-T-B系焼結磁石素材を焼結によって作製した後、このR-T-B系焼結磁石素材の表面から内部にPr及びGaを拡散して導入した場合は、R-T-B系焼結磁石の粒界相内であっても、R-T-B系焼結磁石の表面に近い領域と、R-T-B系焼結磁石の内部とでは、Pr-Ga相の生成量に差が生じてしまう。しかし、本開示の実施形態によれば、焼結前の段階からPr及びGaがグリーン成形体の表面に塗布されているため、従来法による問題が解決する。 According to the embodiment of the present disclosure, sintering is performed under the above specific conditions while the Pr—Ga alloy powder is applied to the surface of the green compact formed from the above main alloy powder. During the sintering process, Pr--Ga phase formation in the grain boundary phase proceeds appropriately. As a result, the grain boundary phase of the RTB system sintered magnet is reformed throughout the interior of the magnet to achieve high B r and H cJ . After an RTB based sintered magnet material is produced by sintering, when Pr and Ga are diffused and introduced from the surface of this RTB based sintered magnet material into the inside, RT- Even within the grain boundary phase of the B-based sintered magnet, the Pr—Ga phase is present in the region near the surface of the RTB-based sintered magnet and the interior of the RTB-based sintered magnet. There will be a difference in the amount produced. However, according to the embodiments of the present disclosure, Pr and Ga are applied to the surface of the green compact from the stage before sintering, so the problems of the conventional method are resolved.

また、本開示の実施形態において、Pr-Ga合金の粉末は、アトマイズ法によって作製されている。アトマイズ法によって作製された粉末は「アトマイズ粉末(atomized powder)」と呼ばれることがある。 Further, in the embodiment of the present disclosure, the Pr--Ga alloy powder is produced by the atomization method. Powders produced by the atomization method are sometimes called "atomized powders".

アトマイズ法は、溶湯噴霧法とも呼ばれる粉末作製方法の1種であり、ガスアトマイズ法、プラズマアトマイズ法などの公知のアトマイズ法を含む。例えばガスアトマイズ法によれば、金属または合金を溶解炉で溶融して溶湯を形成し、その溶湯を窒素またはアルゴンなどの不活性ガス雰囲気中に噴霧して凝固させる。噴霧された溶湯は、微細な液滴として飛散するため、高速度で冷却されて凝固する。作製される粉末粒子は、それぞれ、球形の形状を持つため、粉砕を行う必要はない。アトマイズ法によって作製される粉末粒子のサイズは、例えば10μm~200μmの範囲に分布する。 The atomization method, which is also called a molten metal atomization method, is one type of powder production method, and includes known atomization methods such as a gas atomization method and a plasma atomization method. For example, according to the gas atomization method, a metal or alloy is melted in a melting furnace to form a molten metal, which is sprayed into an inert gas atmosphere such as nitrogen or argon to solidify. Since the sprayed molten metal scatters as fine droplets, it is cooled at a high speed and solidified. Since the powder particles produced each have a spherical shape, no pulverization is necessary. The size of powder particles produced by the atomization method is distributed, for example, in the range of 10 μm to 200 μm.

アトマイズ法によれば、噴霧される合金溶湯の液滴が小さく、各液滴の重量に対する表面積が相対的に大きいため、冷却速度が高くなる。そのため、形成される粉末粒子は、非晶質または微結晶質である。なお、これらの粉末粒子に対しては、塗布前において付加的に熱処理を行って非晶質を結晶化させてもよい。 According to the atomization method, since the droplets of the molten alloy to be sprayed are small and the surface area of each droplet is relatively large relative to its weight, the cooling rate is high. As such, the powder particles formed are amorphous or microcrystalline. These powder particles may additionally be heat-treated before coating to crystallize the amorphous material.

Pr-Ga合金の粉末の粒度は篩わけすることによって調整され得る。また、篩わけで排除される粉末が10質量%以内であれば、その影響は少ないので、篩わけせずに用いてもよい。 The particle size of the Pr--Ga alloy powder can be adjusted by sieving. Further, if the amount of powder excluded by sieving is within 10% by mass, the effect is small, so the powder may be used without sieving.

焼結工程の後に更に、真空または不活性ガス雰囲気中、焼結温度よりも低い温度で付加的な熱処理を実施してもよい。焼結工程S40と、付加熱処理を実施する工程との間に、他の工程、例えば冷却工程などが実行されてもよい。 After the sintering step, an additional heat treatment may be performed at a temperature below the sintering temperature in a vacuum or inert gas atmosphere. Other steps, such as a cooling step, may be performed between the sintering step S40 and the step of performing the additional heat treatment.

本開示の製造方法によって作製されたR-T-B系焼結磁石は、以下の組成を有している。 The RTB based sintered magnet produced by the production method of the present disclosure has the following composition.

R:27.5質量%以上、34.0質量%以下(Rは、希土類元素のうち少なくとも一種でありNd及びPrの少なくとも一方を必ず含む)、
B:0.85質量%以上、0.93質量%以下、
Ga:0.20質量%以上、0.70質量%以下、
Cu:0.05質量%以上、0.70質量%以下、
Al:0.05質量%以上、0.40質量%以下、及び
T:61.5質量%以上(Tは、FeとCoであり質量比でTの90%以上がFeである)を含み、かつ、[T]は質量%で示すTの含有量であり、[B]は質量%で示すBの含有量とするとき、[T]/55.85>14[B]/10.8が成立する。
R: 27.5% by mass or more and 34.0% by mass or less (R is at least one of rare earth elements and always contains at least one of Nd and Pr),
B: 0.85% by mass or more and 0.93% by mass or less,
Ga: 0.20% by mass or more and 0.70% by mass or less,
Cu: 0.05% by mass or more and 0.70% by mass or less,
Al: 0.05% by mass or more and 0.40% by mass or less, and T: 61.5% by mass or more (T is Fe and Co and 90% or more of T is Fe in mass ratio), And when [T] is the content of T expressed in mass% and [B] is the content of B expressed in mass%, [T]/55.85>14[B]/10.8 To establish.

以下、各合金の組成について更に詳しく説明する。 The composition of each alloy will be described in more detail below.

1.主合金の組成
(R) Rの含有量は27.5~33.0質量%である。Rは希土類元素うちの少なくとも一種であり、Ndを必ず含む。Rが27.5質量%未満では焼結過程で液相が十分に生成せず、焼結体を充分に緻密化することが困難になる。一方、Rが33.0質量%を超えても本発明の効果を得ることができるが、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が生じる可能性があるため、33.0質量%以下が好ましい。Rは28質量%~33.0質量%であることがより好ましく、29質量%~33質量%であることが更に好ましい。重希土類元素RHの含有量は、5質量%以下であることが好ましい。本発明の実施形態では、重希土類元素RHを使用しなくても高いBと高いHcJを得ることができるため、より高いHcJを求められる場合でも、重希土類元素RHの添加量を低減できる。
1. Composition of main alloy (R) The content of R is 27.5 to 33.0% by mass. R is at least one of rare earth elements and necessarily contains Nd. If the R content is less than 27.5% by mass, the liquid phase is not sufficiently formed during the sintering process, making it difficult to sufficiently densify the sintered body. On the other hand, even if R exceeds 33.0% by mass, the effect of the present invention can be obtained, but the alloy powder becomes very active during the manufacturing process of the sintered body, and the alloy powder is significantly oxidized and ignited. 33.0% by mass or less is preferable. R is more preferably 28% by mass to 33.0% by mass, even more preferably 29% by mass to 33% by mass. The content of the heavy rare earth element RH is preferably 5% by mass or less. In the embodiment of the present invention, high B r and high H cJ can be obtained without using the heavy rare earth element RH. can.

(B) Bの含有量は、0.85~0.97質量%である。Bの含有量を0.85~0.97質量%含有させた主合金粉末から形成したグリーン成形体の表面にPr-Ga合金粉末を塗布して焼結することにより、高いBと高いHcJを得ることができる。Bの含有量が0.85質量%未満であるとBが低下する可能性があり、0.97質量%を超えるとHcJが低下する可能性がある。また、Bの一部はCで置換できる。 (B) The content of B is 0.85 to 0.97% by mass. By applying Pr—Ga alloy powder to the surface of the green compact formed from the main alloy powder containing 0.85 to 0.97% by mass of B and sintering it, high Br and high H cJ can be obtained. If the B content is less than 0.85% by mass, Br may decrease, and if it exceeds 0.97% by mass, HcJ may decrease. Also, part of B can be replaced with C.

(Ga) 主合金粉末におけるGaの含有量は、0~0.8質量%である。本発明は、Pr-Ga合金の粉末を主合金粉末のグリーン成形体に塗布することにより、Gaを粒界相に導入するため、主合金粉末のGa量は比較的少ない量(又はGaを含有しない)にする。Gaの含有量が0.8質量%を超えると、主相中にGaが含有することで主相の磁化が低下し、高いBを得ることができない可能性がある。好ましくはGaの含有量は、0.5質量%以下である。より高いBを得ることができる。 (Ga) The content of Ga in the main alloy powder is 0 to 0.8% by mass. In the present invention, Ga is introduced into the grain boundary phase by applying Pr—Ga alloy powder to the green compact of the main alloy powder, so that the amount of Ga in the main alloy powder is relatively small (or contains Ga not). If the Ga content exceeds 0.8% by mass, the magnetization of the main phase may decrease due to Ga contained in the main phase, making it impossible to obtain a high Br . Preferably, the Ga content is 0.5% by mass or less. A higher Br can be obtained.

(M) Mの含有量は、0~2質量%である。MはCu、Al、Nb、Zrの少なくとも一種であり、0質量%であっても本発明の効果を奏することができるが、Cu、Al、Nb、Zrの合計で2質量%以下含有することができる。Cu、Alを含有することによりHcJを向上させることができる。Cu、Alは積極的に添加してもよいし、使用原料や合金粉末の製造過程において不可避的に導入されるものを活用してもよい。また、Nb、Zrを含有することにより焼結時における結晶粒の異常粒成長を抑制することができる。Mは好ましくは、Cuを必ず含み、Cuを0.05~0.30質量%含有する。Cuを0.05~0.30質量%含有することにより、よりHcJを向上させることができるからである。 (M) The content of M is 0 to 2% by mass. M is at least one of Cu, Al, Nb, and Zr, and the effect of the present invention can be exhibited even if it is 0% by mass. can be done. H cJ can be improved by containing Cu and Al. Cu and Al may be positively added, or those that are unavoidably introduced in the raw material used or the manufacturing process of the alloy powder may be utilized. Also, by containing Nb and Zr, abnormal grain growth of crystal grains during sintering can be suppressed. Preferably, M necessarily contains Cu and contains 0.05 to 0.30% by mass of Cu. This is because the H cJ can be further improved by containing 0.05 to 0.30% by mass of Cu.

(T) Tは、Fe、またはFeとCoである。質量比でTの90%以上がFeであることが好ましい。Feの一部をCoで置換することができる。但し、Coの置換量が、質量比でT全体の10%を超えるとBが低下するため好ましくない。Tの含有量は、61.5質量%以上である。Tの含有量が61.5質量%未満であると、大幅にBrが低下する恐れがある。好ましくは、Tが残部である。 (T) T is Fe or Fe and Co. Fe preferably accounts for 90% or more of T in mass ratio. Part of Fe can be replaced with Co. However, if the substitution amount of Co exceeds 10% of the total T by mass ratio, Br decreases, which is not preferable. The content of T is 61.5% by mass or more. If the T content is less than 61.5% by mass, Br may decrease significantly. Preferably, T is the balance.

本開示における主合金粉末は、ジジム合金(Nd-Pr)、電解鉄、フェロボロンなどの合金中及び製造工程中に通常含有される不可避的不純物、及び、少量の上記以外の元素(上記R、B、Ga、M、T以外の元素)を含有してもよい。例えば、Ti、V、Cr、Mn、Ni、Si、La、Ce、Sm、Ca、Mg、O(酸素)、N(炭素)、C(窒素)、Mo、Hf、Ta、Wなどをそれぞれ含有してもよい。 The main alloy powder in the present disclosure includes unavoidable impurities normally contained in alloys such as didymium alloys (Nd-Pr), electrolytic iron, and ferroboron and during the manufacturing process, and small amounts of elements other than the above (R, B , Ga, M, and T). For example, containing Ti, V, Cr, Mn, Ni, Si, La, Ce, Sm, Ca, Mg, O (oxygen), N (carbon), C (nitrogen), Mo, Hf, Ta, W, etc. You may

主合金粉末は、Nd-Fe-B系焼結磁石に代表される一般的なR-T-B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等で作製された原料合金を、ジェットミルなどを用いて1μm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。 The main alloy powder can be prepared using a general RTB based sintered magnet manufacturing method typified by Nd—Fe—B based sintered magnets. For example, a raw material alloy produced by a strip casting method or the like is pulverized to 1 μm or more and 10 μm or less using a jet mill or the like, molded in a magnetic field, and sintered at a temperature of 900° C. or more and 1100° C. or less. can be prepared by

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1μm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R-T-B系焼結磁石用主合金粉末の結晶粒径が大きくなり過ぎ、高いHcJを得ることが困難となるため好ましくない。 If the pulverized particle size of the raw material alloy (volume median value = D 50 measured by the air dispersion laser diffraction method) is less than 1 μm, it is extremely difficult to produce pulverized powder, and the production efficiency is greatly reduced. I don't like it. On the other hand, if the pulverized particle size exceeds 10 μm, the crystal grain size of the finally obtained main alloy powder for sintered RTB magnets becomes too large, making it difficult to obtain a high HcJ , which is not preferable. .

好ましくは、グリーン成形体を構成する主合金粉末は式2を満足する。
[T]/55.85>14[B]/10.8 式2
Preferably, the main alloy powder that constitutes the green compact satisfies Equation (2).
[T]/55.85>14 [B]/10.8 Formula 2

この不等式(1)を満足することにより、Bの含有量が一般的なR-T-B系焼結磁石よりも少なくなる。一般的なR-T-B系焼結磁石は、主相であるR14B相以外にFe相やR17相が生成しないよう[T]/55.85(Feの原子量)が14[B]/10.8(Bの原子量)よりも少ない組成となっている([T]は質量%で示すTの含有量であり、[B]は質量%で示すBの含有量である)。 By satisfying this inequality (1), the B content is less than that of a general RTB based sintered magnet. General RTB sintered magnets have a [T]/55.85 (atomic weight of Fe) so that Fe phase and R 2 T 17 phase do not form in addition to R 2 T 14 B phase, which is the main phase. is less than 14 [B] / 10.8 (atomic weight of B) ([T] is the content of T expressed in mass%, [B] is the content of B expressed in mass% is).

本開示の好ましい実施形態では、一般的なR-T-B系焼結磁石と異なり、[T]/55.85(Feの原子量)が14[B]/10.8(Bの原子量)よりも多くなるように不等式(1)で規定する。なお、主合金粉末におけるTはFeが主成分であるためFeの原子量を用いている。 In a preferred embodiment of the present disclosure, unlike general RTB sintered magnets, [T]/55.85 (atomic weight of Fe) is higher than 14 [B]/10.8 (atomic weight of B). is defined by inequality (1) so that As for T in the main alloy powder, the atomic weight of Fe is used because Fe is the main component.

2.Pr-Ga合金粉末の組成
(Pr) Pr-Ga合金粉末のPrは、Pr-Ga合金の全体の65~97質量%である。このPrの30質量%以下を他の希土類元素で置換することができる。具体的には、Prの30質量%以下をNdで置換することができ、Prの20質量%以下をDy及び/又はTbで置換することができる。
2. Composition of Pr—Ga alloy powder (Pr) Pr in the Pr—Ga alloy powder is 65 to 97% by mass of the entire Pr—Ga alloy. 30% by mass or less of this Pr can be replaced with other rare earth elements. Specifically, 30 mass % or less of Pr can be replaced with Nd, and 20 mass % or less of Pr can be replaced with Dy and/or Tb.

(Ga) GaはPr-Ga合金全体の3質量%~35質量%であり、Gaの50質量%以下をCuで置換することができる。Pr-Ga合金は、不可避的不純物を含んでいても良い。 (Ga) Ga accounts for 3% to 35% by mass of the entire Pr--Ga alloy, and 50% by mass or less of Ga can be replaced with Cu. The Pr--Ga alloy may contain unavoidable impurities.

なお、本開示における「Prの30%以下をNdで置換することができ」とは、Pr-Ga合金中のPrの含有量(質量%)を100%とし、そのうち30%をNdで置換できることを意味する。例えば、Pr-Ga合金中のPrが70質量%(Gaが30質量%)であれば、Ndを21質量%まで置換することができる。すなわち、Prが49質量%、Ndが21質量%となる。Dy、Tb、Cuの場合も同様である。 In the present disclosure, “30% or less of Pr can be replaced with Nd” means that the content (mass%) of Pr in the Pr—Ga alloy is 100%, and 30% of which can be replaced with Nd. means For example, if 70% by mass of Pr (30% by mass of Ga) in a Pr--Ga alloy, up to 21% by mass of Nd can be substituted. That is, Pr is 49% by mass and Nd is 21% by mass. The same applies to Dy, Tb and Cu.

Pr及びGaを上記範囲内としたPr-Ga合金の粉末を主合金粉末のグリーン成形体の表面に塗布することにより、焼結工程でPr及びGaを粒界相に濃縮して磁石の全体にわたって粒界相に分散させることができる。Pr-Ga合金中のPrの一部は、Nd、Dy及び/又はTbと置換されていてもよいが、それぞれの置換量が上記範囲を超えるとPrが少なすぎるため、高いBと高いHcJを得ることができない。好ましくは、Pr-Ga合金のNd含有量は不可避的不純物含有量以下(およそ1質量%以下)である。Gaは、50%以下をCuで置換することができるが、Cuの置換量が50%を超えるとHcJが低下する可能性がある。 By applying a Pr--Ga alloy powder having Pr and Ga within the above range on the surface of the green compact of the main alloy powder, Pr and Ga are concentrated in the grain boundary phase in the sintering process and distributed throughout the magnet. It can be dispersed in the grain boundary phase. Part of Pr in the Pr—Ga alloy may be substituted with Nd, Dy and/or Tb, but if the amount of each substitution exceeds the above range, Pr is too small, so high Br and high H cJ cannot be obtained. Preferably, the Nd content of the Pr--Ga alloy is less than or equal to the incidental impurity content (approximately 1% by weight or less). Although 50% or less of Ga can be replaced with Cu, HcJ may decrease when the amount of Cu replacement exceeds 50%.

本開示におけるPr-Ga合金の粉末は、アトマイズ法によって作製される。このため、機械的な粉砕を行わないでも、前述したように、球形の形状を有している。 The Pr--Ga alloy powder in the present disclosure is produced by the atomization method. Therefore, even without mechanical pulverization, it has a spherical shape as described above.

3.Pr-Ga合金粉末の塗布
Pr-Ga合金の粉末は、アトマイズ法によって作製され、球形の形状を有しているため、均一に塗布することが容易になる。Pr-Ga合金の粉末の塗布は、任意の方法で可能である。例えば、Pr-Ga合金粉末を成形体の表面に散布することにより塗布してもよく、Pr-Ga合金粉末を溶媒に分散させ、そのスラリーを焼結体へ塗布してもよい。
3. Application of Pr--Ga alloy powder The Pr--Ga alloy powder is produced by the atomization method and has a spherical shape, so that it can be easily applied uniformly. Application of the Pr--Ga alloy powder can be done by any method. For example, the Pr--Ga alloy powder may be applied by spraying it on the surface of the molded body, or the Pr--Ga alloy powder may be dispersed in a solvent and the resulting slurry may be applied to the sintered body.

塗布量は、Pr-Ga合金粉末が塗布されたグリーン成形体の全体に対するPr-Ga合金粉末の質量比が1質量%以上10質量%以下である。 The coating amount is such that the mass ratio of the Pr--Ga alloy powder to the entire green compact coated with the Pr--Ga alloy powder is 1% by mass or more and 10% by mass or less.

本開示の実施形態によって得られた焼結磁石に対して、更に磁気特性を向上させることを目的として追加的な熱処理を行ってもよい。例えば、焼結温度よりも低い温度(400℃以上600℃以下)で一段熱処理を行ってもよい。あるいは、相対的に高い温度(700℃以上焼結温度以下)で第一熱処理を行った後、相対的に低い温度(400℃以上600℃以下)で第二熱処理を行ってもよい(二段熱処理)。二段熱処理の具体例は、750℃以上850℃以下の温度で5分から500分程度の第一熱処理、及び、440℃以上550℃以下の温度で5分から500分程度の第二熱処理を含み得る。第一熱処理と第二熱処理との間において、室温まで冷却したたり、または、440℃以上550℃以下の温度まで冷却してもよい。焼結後の冷却時に生成されるR13Ga相は、相対的に高い温度の熱処理によって消失し得る。第二熱処理前にR13Ga相の量を低減すると、粒界相が拡大し、HcJを高めることができる。また、相対的に低い温度の熱処理は、R-T-Ga相及びR-Ga相の生成を促進し得る。 An additional heat treatment may be performed on the sintered magnet obtained by the embodiment of the present disclosure for the purpose of further improving the magnetic properties. For example, one-step heat treatment may be performed at a temperature lower than the sintering temperature (400° C. or higher and 600° C. or lower). Alternatively, after performing the first heat treatment at a relatively high temperature (700 ° C. or higher and the sintering temperature or lower), the second heat treatment may be performed at a relatively low temperature (400 ° C. or higher and 600 ° C. or lower) (two-step Heat treatment). A specific example of the two-stage heat treatment may include a first heat treatment at a temperature of 750° C. or higher and 850° C. or lower for about 5 minutes to 500 minutes, and a second heat treatment at a temperature of 440° C. or higher and 550° C. or lower for about 5 minutes to 500 minutes. . Between the first heat treatment and the second heat treatment, cooling may be performed to room temperature, or to a temperature of 440° C. or higher and 550° C. or lower. The R 6 T 13 Ga phase generated during cooling after sintering can disappear by heat treatment at relatively high temperatures. Reducing the amount of R6T13Ga phase before the second heat treatment expands the grain boundary phase and can increase HcJ . Also, heat treatment at relatively low temperatures can promote the formation of RT-Ga and R-Ga phases.

熱処理は、いずれも、真空雰囲気または不活性ガス(ヘリウムやアルゴンなど)で行うことが望ましい。 Any heat treatment is desirably performed in a vacuum atmosphere or an inert gas (helium, argon, etc.).

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 examples, but the disclosure is not limited thereto.

実施例1
およそ表1のNo.Aに示す組成となるように各元素を秤量してストリップキャスト法により鋳造し、フレーク状の合金を得た。得られたフレーク状の合金を水素加圧雰囲気で水素脆化させた後、550℃まで真空中で加熱、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100質量%に対して0.04質量%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、窒素雰囲気中で乾式粉砕し、粒径D50が4.3μmの主合金粉末を得た。得られた主合金粉末の成分分析結果を表1のNo.Aに示す。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。なお、以下、主合金粉末、R-Ga合金粉末及びR-T-B系焼結磁石の組成も同様にして測定した。得られた主合金粉末に潤滑剤としてステアリン酸亜鉛を微粉砕粉末100質量%に対して0.05質量%添加、混合した後、磁界中で成形し、成形体(グリーン成形体)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。
Example 1
About No. in Table 1. Each element was weighed so that the composition shown in A was obtained, and the alloy was cast by a strip casting method to obtain an alloy in the form of flakes. After hydrogen embrittlement was applied to the resulting flake-shaped alloy in a pressurized hydrogen atmosphere, dehydrogenation treatment was performed by heating to 550° C. in vacuum and cooling to obtain a coarsely pulverized powder. Next, 0.04% by mass of zinc stearate as a lubricant is added to the coarsely ground powder with respect to 100% by mass of the coarsely ground powder. , dry-milled in a nitrogen atmosphere to obtain a main alloy powder with a particle size D50 of 4.3 μm. No. 1 in Table 1 shows the result of component analysis of the obtained main alloy powder. A. Each component in Table 1 was measured using Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectroscopy (ICP-OES). The compositions of the main alloy powder, the R—Ga alloy powder, and the RTB system sintered magnet were also measured in the same manner. 0.05% by mass of zinc stearate as a lubricant was added to the obtained main alloy powder with respect to 100% by mass of the finely pulverized powder, mixed, and compacted in a magnetic field to obtain a compact (green compact). . As the forming apparatus, a so-called orthogonal magnetic field forming apparatus (transverse magnetic field forming apparatus) in which the magnetic field application direction and the pressurizing direction are perpendicular to each other was used.

Figure 0007180089000001
Figure 0007180089000001

次に表2に示す組成の合金のR-Ga合金粉末(No.a)をアトマイズ法により作製した。得られたR-Ga合金粉末の粒度は106μm以下であった。 Next, an R—Ga alloy powder (No. a) of an alloy having the composition shown in Table 2 was produced by an atomizing method. The particle size of the obtained R--Ga alloy powder was 106 μm or less.

Figure 0007180089000002
Figure 0007180089000002

次に、前記グリーン成形体の表面にR-Ga合金粉末(No.a)を散布することにより塗布した。Pr-Ga合金粉末が塗布されたグリーン成形体の全体に対するPr-Ga合金粉末の質量比は3質量%であった。 Next, R--Ga alloy powder (No. a) was applied by spraying on the surface of the green compact. The mass ratio of the Pr--Ga alloy powder to the entire green compact coated with the Pr--Ga alloy powder was 3% by mass.

Pr-Ga合金粉末が塗布されたグリーン成形体を、表3に示す焼結温度及び焼結時間にて焼結した。なお、焼結時間が本開示の式1(5×(1120-T)<t<10×(1120-T))を満たしている場合は〇と、満たしていない場合は×と記載している。また、焼結温度及び焼結磁石は成形体に熱電対をとりつけることにより測定した。焼結後のR-T-B系焼結磁石に、真空中で900℃で2時間保持した後室温まで冷却し、次いで真空中で500℃で2時間保持した後、室温まで冷却する熱処理を施しR-T-B系焼結磁石(No.1~9)を得た。得られたR-T-B系焼結磁石の成分を確認した所、いずれも(No.1~9)Nd:22.52%、Pr:9.67%、B:0.88%、Co:0.87%、Al:0.1%、Cu:0.22%、Ga:0.49%、Zr:0.1%、Fe:64.89%前後(質量%)であり、本開示の式2([T]/55.85>14[B]/10.8 )を満たしていた。 熱処理後の焼結磁石(試料No.1~9)に機械加工を施し、縦7mm、横7mm、厚み7mmの試料を作製し、B-Hトレーサによって各試料の特性(B及びHcJ)を測定した。測定結果を表3に示す。 The green compact coated with the Pr--Ga alloy powder was sintered at the sintering temperature and sintering time shown in Table 3. If the sintering time satisfies the formula 1 (5 × (1120-T) 2 < t < 10 × (1120-T) 2 ) of the present disclosure, it is indicated as ◯, and if it is not satisfied, it is indicated as ×. ing. Also, the sintering temperature and the sintered magnet were measured by attaching a thermocouple to the compact. The RTB sintered magnet after sintering is subjected to heat treatment in which it is held at 900°C in vacuum for 2 hours, then cooled to room temperature, then held at 500°C in vacuum for 2 hours, and then cooled to room temperature. RTB system sintered magnets (Nos. 1 to 9) were obtained. When the components of the obtained RTB sintered magnets were checked, they were all (No. 1 to 9) Nd: 22.52%, Pr: 9.67%, B: 0.88%, Co : 0.87%, Al: 0.1%, Cu: 0.22%, Ga: 0.49%, Zr: 0.1%, Fe: around 64.89% (mass%), and the present disclosure 2 ([T]/55.85>14[B]/10.8). The heat-treated sintered magnets (samples No. 1 to 9) were machined to prepare samples with a length of 7 mm, a width of 7 mm, and a thickness of 7 mm . was measured. Table 3 shows the measurement results.

Figure 0007180089000003
Figure 0007180089000003

表3に示すように、本発明例は、いずれも高いBと高いHcJを有するR-T-B系焼結磁石が得られているのに対し、焼結時間が本開示の範囲外である比較例はいずれも高いBと高いHcJを有するR-T-B系焼結磁石が得られていない。 As shown in Table 3, the present invention examples all produced RTB sintered magnets having high B r and high H cJ . None of these comparative examples yielded RTB based sintered magnets with high B r and high H cJ .

実施例2
およそ表4のNo.B~Iに示す組成となるように各元素を秤量してストリップキャスト法により鋳造し、フレーク状の合金を得た。得られたフレーク状の合金を実施例1と同様の方法で粉砕し、主合金粉末を得た。得られた主合金粉末の組成を表4に示す。
Example 2
About No. 4 in Table 4. Each element was weighed so that the composition shown in B to I was obtained, and the alloy was cast by a strip casting method to obtain an alloy in the form of flakes. The resulting flake-like alloy was pulverized in the same manner as in Example 1 to obtain main alloy powder. Table 4 shows the composition of the obtained main alloy powder.

Figure 0007180089000004
Figure 0007180089000004

次に実施例1と同様に表5に示す組成の合金のR-Ga合金粉末(No.a~e)をアトマイズ法により作製して用意した。得られたR-Ga合金粉末の粒度は106μm以下であった。 Next, in the same manner as in Example 1, R—Ga alloy powders (Nos. a to e) of alloys having compositions shown in Table 5 were prepared by the atomization method. The particle size of the obtained R--Ga alloy powder was 106 μm or less.

Figure 0007180089000005
Figure 0007180089000005

次に表6に示す条件で主合金粉末とR-Ga合金粉末をV型混合機に投入して混合し、混合合金粉末(微粉砕粉末)を作製した。No.11は、No.C(主合金粉末)とNo.a(R-Ga合金粉末)とを混合したものであり、混合粉末の全体に対するR-Ga合金粉末の質量比は1質量%である。No.12~21も同様に記載している。また、No.10は、主合金粉末のみでR-Ga合金粉末を混合しなかった。前混合合金粉末を実施例1と同様な方法で成形し、成形体を得た。得られた成形体を、1040℃で36000秒(10hr)にて焼結した。なお、焼結温度及び焼結磁石は本開示の範囲内である。得られた焼結体に実施例1と同様の熱処理を施しR-T-B系焼結磁石(No.11~21)を得た。R-T-B系焼結磁石の組成を表7に示す。本開示の式2を満たしている場合は〇と、満たしていない場合は×と記載している。R-T-B系焼結磁石(試料No.11~21)に機械加工を施し、縦7mm、横7mm、厚み7mmの試料を作製し、B-Hトレーサによって各試料の特性(B及びHcJ)を測定した。測定結果を表6に示す。 Next, under the conditions shown in Table 6, the main alloy powder and the R--Ga alloy powder were put into a V-type mixer and mixed to prepare a mixed alloy powder (pulverized powder). No. 11 is No. C (main alloy powder) and No. a (R--Ga alloy powder), and the mass ratio of the R--Ga alloy powder to the entire mixed powder is 1% by mass. No. 12 to 21 are similarly described. Also, No. No. 10 contained only the main alloy powder and did not mix the R--Ga alloy powder. The pre-mixed alloy powder was compacted in the same manner as in Example 1 to obtain a compact. The compact thus obtained was sintered at 1040° C. for 36000 seconds (10 hr). The sintering temperature and the sintered magnet are within the scope of the present disclosure. The obtained sintered bodies were subjected to heat treatment in the same manner as in Example 1 to obtain RTB sintered magnets (Nos. 11 to 21). Table 7 shows the composition of the RTB system sintered magnet. When formula 2 of the present disclosure is satisfied, it is indicated by ◯, and when it is not satisfied, it is indicated by ×. RTB sintered magnets (samples No. 11 to 21) were machined to prepare samples with a length of 7 mm, a width of 7 mm, and a thickness of 7 mm, and the characteristics of each sample (B r and H cJ ) was measured. Table 6 shows the measurement results.

Figure 0007180089000006
Figure 0007180089000006

Figure 0007180089000007
Figure 0007180089000007

表6に示すように、本発明例は、いずれも高いBと高いHcJを有するR-T-B系焼結磁石が得られているのに対し、R-Ga合金粉末を使用していないNo.10や合金粉末の全体に対するPr-Ga合金粉末の質量比が10質量%を超えているNo.16やPr-Ga合金粉末におけるPr量が外れているNo.18及びNo.19の比較例は、いずれも高いBと高いHcJを有するR-T-B系焼結磁石が得られていない。 As shown in Table 6, all the examples of the present invention produced RTB based sintered magnets with high B r and high H cJ , whereas R—Ga alloy powder was used. No No. No. 10 and No. 1 in which the mass ratio of the Pr—Ga alloy powder to the entire alloy powder exceeds 10% by mass. No. 16 and No. 1 where the Pr amount in the Pr—Ga alloy powder is off. 18 and no. None of the 19 comparative examples provided RTB based sintered magnets with high B r and high H cJ .

本発明によれば、高いBと高いHcJを有するR-T-B系焼結磁石を作製することができる。本発明の焼結磁石は、高温下に晒されるハイブリッド車搭載用モータ等の各種モータや家電製品等に好適である。 According to the present invention, an RTB based sintered magnet having high B r and high H cJ can be produced. The sintered magnet of the present invention is suitable for various motors such as hybrid vehicle mounted motors exposed to high temperatures, home electric appliances, and the like.

12 R14B化合物からなる主相
14 粒界相
14a 二粒子粒界相
14b 粒界三重点
Main phase 14 composed of 12 R 2 T 14 B compound Grain boundary phase 14a Two-grain grain boundary phase 14b Grain boundary triple point

Claims (3)

R:27.5質量%以上33.0質量%以下(Rは希土類元素うちの少なくとも一種であり、Ndを必ず含む)、
B:0.85質量%以上0.97質量%以下、
T:61.5質量%以上(Tは、Fe及びCoであり、質量比でTの90%以上がFeである)、
を含有する主合金粉末のグリーン成形体を用意する工程と、
Pr:65質量%以上97質量%以下(Prの30質量%を他の希土類元素によって置換できる)、及び
Ga:3質量%以上35質量%以下(Gaの50質量%以下をCuで置換できる)
を含有し、アトマイズ法によって作製されたPr-Ga合金粉末を用意する工程と、
前記グリーン成形体の表面の少なくとも一部に前記Pr-Ga合金粉末を塗布する工程と、
前記Pr-Ga合金粉末が前記表面の少なくとも一部に塗布された前記グリーン成形体を950℃以上1120℃未満の焼結温度で焼結する焼結工程と、
を包含
前記焼結工程における前記焼結温度をT℃、焼結時間をt秒とするとき、
t≧3600、かつ、
5×(1120-T) <t<10×(1120-T) の関係が成立する、R-T-B系焼結磁石の製造方法。
R: 27.5% by mass or more and 33.0% by mass or less (R is at least one of rare earth elements and necessarily contains Nd),
B: 0.85% by mass or more and 0.97% by mass or less,
T: 61.5% by mass or more (T is Fe and Co, and 90% or more of T is Fe in mass ratio),
providing a green compact of a main alloy powder containing
Pr: 65% by mass or more and 97% by mass or less (30% by mass of Pr can be replaced by another rare earth element), and Ga: 3% by mass or more and 35% by mass or less (50% by mass or less of Ga can be replaced by Cu)
A step of preparing a Pr—Ga alloy powder containing and produced by an atomizing method;
a step of applying the Pr—Ga alloy powder to at least part of the surface of the green compact;
a sintering step of sintering the green compact having the Pr—Ga alloy powder applied to at least part of the surface at a sintering temperature of 950° C. or more and less than 1120° C.;
encompasses
When the sintering temperature in the sintering step is T ° C. and the sintering time is t seconds,
t≧3600, and
A method for manufacturing an RTB based sintered magnet, wherein the relationship 5×(1120−T) 2 <t<10×(1120−T) 2 is established .
[T]を質量%で示すTの含有量、[B]を質量%で示すBの含有量とするとき、前記R-T-B系焼結磁石は、
[T]/55.85>14[B]/10.8
の関係を満足する、請求項1に記載のR-T-B系焼結磁石の製造方法。
Where [T] is the content of T expressed in mass% and [B] is the content of B expressed in mass%, the RTB based sintered magnet is:
[T]/55.85>14[B]/10.8
2. The method for manufacturing an RTB based sintered magnet according to claim 1 , which satisfies the relationship of
前記Pr-Ga合金粉末中のNd含有量は不可避的不純物含有量以下である、請求項1または2に記載のR-T-B系焼結磁石の製造方法。 3. The method for producing a RTB based sintered magnet according to claim 1 , wherein the Nd content in said Pr--Ga alloy powder is equal to or less than the content of unavoidable impurities.
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