JP7196708B2 - Ｒ‐ｔ‐ｂ系永久磁石 - Google Patents

Description

本発明は、少なくとも希土類元素Ｒ、遷移金属元素Ｔ及びホウ素Ｂを含むＲ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石に関する。

Ｒ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石は、優れた磁気特性を有することから、ハイブリッド車、電気自動車、電子機器又は家電製品等に搭載されるモータ又はアクチュエーター等に使用されている。モータ等に使用されるＲ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石には、高温の環境下においても高い保磁力を有することが要求される。

Ｒ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石の高温での保磁力（ＨｃＪ）を向上させる手法として、Ｒ_２Ｔ_１４Ｂ相を構成する軽希土類元素（Ｎｄ又はＰｒ）の一部を、Ｄｙ又はＴｂ等の重希土類元素で置換して、Ｒ_２Ｔ_１４Ｂ相の磁気異方性を向上させることが知られている。近年では、多量の重希土類元素を要する高保磁力型のＲ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石の需要が急速に拡大しつつある。

しかしながら、重希土類元素は、資源として特定の国に偏在しており、その産出量が限られている。したがって、重希土類元素は、軽希土類元素と比較して高価であり、その供給量は安定しない。そのため、重希土類元素の含有量が少ない場合であっても、高温において高い保磁力を有するＲ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石が求められている。

例えば下記特許文献１には、重希土類元素を使用せずに高い保磁力を有する永久磁石の一例が開示されている。特許文献１に記載の永久磁石は主相及び粒界相を備え、粒界相は、希土類元素の合計原子濃度が７０原子％以上であるＲリッチ相と、希土類元素の合計原子濃度が２５～３５原子％である強磁性の遷移金属リッチ相と、を含む。この粒界相中の遷移金属リッチ相の面積率は、４０％以上である。

特開２０１４‐１３２６２８号公報

しかしながら、Ｒ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石における重希土類元素の含有量が少ない場合に、車載用駆動モータ等が曝される高温環境下において十分に高い保磁力を達成することは困難であった。

本発明は、Ｒ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石における重希土類元素の含有量が少ない場合であっても、高温において高い保磁力を有するＲ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石を提供することを目的とする。

本発明の一側面に係るＲ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石は、希土類元素Ｒ、遷移金属元素Ｔ、Ｂ、及びＧａを含有するＲ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石であって、Ｒ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石は、Ｒとして、少なくともＮｄを含有し、Ｒ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石は、Ｔとして、少なくともＦｅを含有し、Ｒ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石は、Ｎｄ、Ｔ及びＢを含む複数の主相粒子と、複数の主相粒子に囲まれた粒界と、を備え、少なくとも一部の粒界は、第一Ｔリッチ（Ｔ ｒｉｃｈ）相を含み、少なくとも一部の粒界は、第二Ｔリッチ相を含み、少なくとも一部の粒界は、Ｔプア（Ｔ ｐооｒ）相を含み、第一Ｔリッチ相は、Ｎｄと、Ｇａと、Ｆｅ及びＣｏのうち少なくとも一種と、を含み、且つ下記式１を満たす相であり、第二Ｔリッチ相は、Ｎｄと、Ｇａと、Ｆｅ及びＣｏのうち少なくとも一種と、を含み、且つ下記式２を満たす相であり、Ｔプア相は、Ｎｄを含み、且つ下記式３を満たす相であり、第一Ｔリッチ相、第二Ｔリッチ相及びＴプア相は、下記式４を満たし、第一Ｔリッチ相及び第二Ｔリッチ相は、下記式５を満たす。
１．７≦［Ｔ］／［Ｒ］≦３．０ （１）
０．８≦［Ｔ］／［Ｒ］≦１．５ （２）
０．０≦［Ｔ］／［Ｒ］≦０．６ （３）
［式１中の［Ｔ］は、第一Ｔリッチ相におけるＦｅ及びＣｏの濃度の合計であり、式１中の［Ｒ］は、第一Ｔリッチ相におけるＮｄ、Ｐｒ、Ｔｂ及びＤｙの濃度の合計であり、式２中の［Ｔ］は、第二Ｔリッチ相におけるＦｅ及びＣｏの濃度の合計であり、式２中の［Ｒ］は、第二Ｔリッチ相におけるＮｄ、Ｐｒ、Ｔｂ及びＤｙの濃度の合計であり、式３中の［Ｔ］は、Ｔプア相におけるＦｅ及びＣｏの濃度の合計であり、式３中の［Ｒ］は、Ｔプア相におけるＮｄ、Ｐｒ、Ｔｂ及びＤｙの濃度の合計であり、式１、式２及び式３中の［Ｔ］及び［Ｒ］其々の単位は、原子％である。］
０．３０≦（Ｓ１＋Ｓ２）／（Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３）≦０．８０ （４）
０．２０≦Ｓ２／（Ｓ１＋Ｓ２）≦０．８０ （５）
［式４及び式５中のＳ１は、Ｒ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石の断面に露出する第一Ｔリッチ相の面積の合計であり、式４及び式５中のＳ２は、Ｒ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石の断面に露出する第二Ｔリッチ相の面積の合計であり、式４中のＳ３は、Ｒ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石の断面に露出するＴプア相の面積の合計である。］

Ｒ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石は、粒界として、三つ以上の主相粒子に囲まれた粒界多重点を備えてよく、第二Ｔリッチ相及びＴプア相の両方が、一つの粒界多重点内に存在してよい。

Ｒ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石は、２９．５０～３３．００質量％のＲ、０．７０～０．９５質量％のＢ、０．０３～０．６０質量％のＡｌ、０．０１～１．５０質量％のＣｕ、０．００～３．００質量％のＣｏ、０．１０～１．００質量％のＧａ、０．０５～０．３０質量％のＣ、０．０３～０．４０質量％のＯ、及び残部からなっていてよく、残部が、Ｆｅのみ、又はＦｅ及びその他の元素であってよい。

Ｒ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石における重希土類元素の含有量の合計は、０．００質量％以上１．００質量％以下であってよい。

Ｔプア相が、Ｃｕ及びＧａのうち少なくとも一種を含んでよい。

本発明によれば、Ｒ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石における重希土類元素の含有量が少ない場合であっても、高温において高い保磁力を有するＲ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石を提供することができる。

図１中の（ａ）は、本発明の一実施形態に係るＲ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石の模式的な斜視図であり、図１中の（ｂ）は、図１中の（ａ）に示されるＲ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石の断面の模式図（ｂ‐ｂ線方向の矢視図）である。 図２は、図１中の（ｂ）に示されるＲ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石の断面の一部（領域ＩＩ）の模式的な拡大図である。 図３は、本発明の一実施形態に係るＲ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石の製造方法が備える焼結工程及び時効（ａｇｉｎｇ）処理工程を示す模式図である。 図４は、本発明の実施例３のＲ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石の断面の一部であり、走査型電子顕微鏡で撮影された画像である。 図５中の（ａ）は、図４に示さる断面に露出する第一Ｔリッチ相及び第二Ｔリッチ相を示す画像であり、図５中の（ｂ）は、図４に示さる断面に露出する第二Ｔリッチ相を示す画像であり、図５中の（ｃ）は、図４に示さる断面に露出する第一Ｔリッチ相を示す画像である。

以下、図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について説明する。図面において、同等の構成要素には同等の符号を付す。本発明は下記実施形態に限定されるものではない。以下に記載の「永久磁石」はいずれも、「Ｒ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石」を意味する。以下に記載の「濃度」（単位：原子％）は、「含有量」と言い換えられてよい。

（永久磁石）
本実施形態に係る永久磁石は、少なくとも希土類元素（Ｒ）、遷移金属元素（Ｔ）、ホウ素（Ｂ）、及びガリウム（Ｇａ）を含有する。

永久磁石は、希土類元素Ｒとして、少なくともネオジム（Ｎｄ）を含有する。永久磁石は、Ｎｄに加えて、さらに他の希土類元素Ｒを含んでもよい。他の希土類元素Ｒは、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、及びルテチウム（Ｌｕ）からなる群より選ばれる少なくとも一種であってよい。

永久磁石は、遷移金属元素Ｔとして、少なくとも鉄（Ｆｅ）を含有する。永久磁石は、遷移金属元素Ｔとして、Ｆｅ及びコバルト（Ｃｏ）の両方を含有してもよい。

図１中の（ａ）は、本実施形態に係る直方体状の永久磁石２の模式的な斜視図であり、図１中の（ｂ）は、永久磁石２の断面２ｃｓの模式図であり、図２は、永久磁石２の断面２ｃｓの一部（領域ＩＩ）の拡大図である。永久磁石２の形状は、直方体に限定されない。例えば、永久磁石２の形状は、例えば、立方体、矩形（板）、多角柱、アークセグメント、扇、環状扇形（ａｎｎｕｌａｒ ｓｅｃｔｏｒ）状、球、円板、円柱、筒、リング、又はカプセルであってよい。永久磁石２の断面の形状は、例えば、多角形、円弧（円弦）、弓形、アーチ形、Ｃ字形、又は円であってよい。

図２に示されるように、永久磁石２は、複数（多数）の主相粒子４を備える。主相粒子４は、少なくともＮｄ、Ｔ及びＢを含む。主相粒子４は、Ｒ_２Ｔ_１４Ｂの結晶を含んでよい。Ｒ_２Ｔ_１４Ｂの結晶は、単結晶又は多結晶であってよい。主相粒子４は、Ｒ_２Ｔ_１４Ｂの結晶のみからなっていてよい。Ｒ_２Ｔ_１４Ｂは、例えば、（Ｎｄ_１－ｘＰｒ_ｘ）_２（Ｆｅ_１－ｙＣｏ_ｙ）_１４Ｂと表されてよく、ｘは０以上１未満であってよく、ｙは０以上１未満であってよい。主相粒子４は、Ｎｄ、Ｔ及びＢに加えて他の元素を含んでもよい。主相粒子４内の組成は均一であってよい。主相粒子４内の組成は不均一であってもよい。例えば、主相粒子４におけるＮｄ、Ｔ及びＢそれぞれの濃度分布が勾配を有していてもよい。

永久磁石２は、複数の主相粒子４に囲まれた粒界を備える。永久磁石２は、複数（多数）の粒界を備えてよい。永久磁石２は、粒界として、粒界多重点６を備えてよい。粒界多重点６は、三つ以上の主相粒子４に囲まれた粒界である。永久磁石２は、複数（多数）の粒界多重点６を備えてよい。永久磁石２は、粒界として、二粒子粒界１０を備えてよい。二粒子粒界１０は、隣り合う二つの主相粒子４の間に位置する粒界である。永久磁石２は、複数（多数）の二粒子粒界１０を備えてよい。

以下の通り、粒界相の種類としては、第一Ｔリッチ相１、第二Ｔリッチ相３及びＴプア相５が存在する。

少なくとも一部の粒界は、第一Ｔリッチ相１を含む。粒界多重点６が第一Ｔリッチ相１を含んでよい。二粒子粒界１０が第一Ｔリッチ相１を含んでもよい。第一Ｔリッチ相１は、Ｎｄと、Ｇａと、Ｆｅ及びＣｏのうち少なくとも一種と、を含み、且つ下記の式１又は式１ａを満たす相である。式１及び式１ａ中の［Ｔ］は、第一Ｔリッチ相１におけるＦｅ及びＣｏの濃度の合計である。式１及び式１ａ中の［Ｒ］は、第一Ｔリッチ相１におけるＮｄ、Ｐｒ、Ｔｂ及びＤｙの濃度の合計である。式１及び式１ａ中の［Ｔ］及び［Ｒ］其々の単位は、原子％である。第一Ｔリッチ相１は、Ｔとして、Ｆｅ及びＣｏのうち一種のみを含んでよい。第一Ｔリッチ相１は、Ｔとして、Ｆｅ及びＣｏの両方を含んでもよい。第一Ｔリッチ相１は、Ｒとして、Ｎｄのみを含んでよい。第一Ｔリッチ相１は、Ｒとして、Ｎｄに加えて、Ｐｒ、Ｔｂ及びＤｙからなる群より選ばれる少なくとも一種を含んでもよい。第一Ｔリッチ相１は、Ｒ_６Ｔ_１３Ｇａを含む相であってよい。第一Ｔリッチ相１は、Ｒ_６Ｔ_１３Ｇａのみからなる相であってもよい。Ｒ_６Ｔ_１３Ｇａは、例えば、Ｎｄ_６Ｆｅ_１３Ｇａであってよい。
１．７≦［Ｔ］／［Ｒ］≦３．０ （１）
１．７≦［Ｔ］／［Ｒ］≦２．４ （１ａ）

少なくとも一部の粒界は、第二Ｔリッチ相３を含む。粒界多重点６が第二Ｔリッチ相３を含んでよい。第二Ｔリッチ相３は二粒子粒界１０に形成され難い傾向があるが、一部の二粒子粒界１０が第二Ｔリッチ相３を含んでもよい。第二Ｔリッチ相３は、Ｎｄと、Ｇａと、Ｆｅ及びＣｏのうち少なくとも一種と、を含み、且つ下記の式２又は式２ａを満たす相である。式２及び式２ａ中の［Ｔ］は、第二Ｔリッチ相３におけるＦｅ及びＣｏの濃度の合計である。式２及び式２ａ中の［Ｒ］は、第二Ｔリッチ相３におけるＮｄ、Ｐｒ、Ｔｂ及びＤｙの濃度の合計である。式２及び式２ａ中の［Ｔ］及び［Ｒ］其々の単位は、原子％である。第二Ｔリッチ相３は、Ｔとして、Ｆｅ及びＣｏのうち一種のみを含んでよい。第二Ｔリッチ相３は、Ｔとして、Ｆｅ及びＣｏの両方を含んでもよい。第二Ｔリッチ相３は、Ｒとして、Ｎｄのみを含んでよい。第二Ｔリッチ相３は、Ｒとして、Ｎｄに加えて、Ｐｒ、Ｔｂ及びＤｙからなる群より選ばれる少なくとも一種を含んでもよい。
０．８≦［Ｔ］／［Ｒ］≦１．５ （２）
０．９≦［Ｔ］／［Ｒ］≦１．４ （２ａ）

少なくとも一部の粒界は、Ｔプア相５を含む。粒界多重点６がＴプア相５を含んでよく、二粒子粒界１０がＴプア相５を含んでもよい。Ｔプア相５は、Ｎｄを含み、且つ下記式３又は式３ａを満たす相である。式３及び式３ａ中の［Ｔ］は、Ｔプア相５におけるＦｅ及びＣｏの濃度の合計である。式３及び式３ａ中の［Ｒ］は、Ｔプア相５におけるＮｄ、Ｐｒ、Ｔｂ及びＤｙの濃度の合計である。式３及び式３ａ中の［Ｔ］及び［Ｒ］其々の単位は、原子％である。Ｔプア相５は、Ｔとして、Ｆｅ及びＣｏのいずれも含まなくてよい。Ｔプア相５は、Ｔとして、Ｆｅ及びＣｏのうち一種のみを含んでもよい。Ｔプア相５は、Ｔとして、Ｆｅ及びＣｏの両方を含んでもよい。Ｔプア相５は、Ｒとして、Ｎｄのみを含んでよい。Ｔプア相５は、Ｒとして、Ｎｄに加えて、Ｐｒ、Ｔｂ及びＤｙからなる群より選ばれる少なくとも一種を含んでもよい。Ｔプア相５は、Ｇａを含まなくてよい。Ｔプア相５は、Ｇａを含んでもよい。Ｔプア相５は、Ｏを含んでよい。Ｔプア相５は、Ｏを含まなくてもよい。Ｔプア相５は、式３又は式３ａを満たし、且つ下記式４を満たす相であってよい。式４中の［Ｏ］は、Ｔプア相５におけるＯの濃度であり、式４中の［Ｒ］は、Ｔプア相５におけるＮｄ、Ｐｒ、Ｔｂ及びＤｙの濃度の合計であり、式４中の［Ｏ］及び［Ｒ］其々の単位は、原子％である。
０．０≦［Ｔ］／［Ｒ］≦０．６ （３）
０．２≦［Ｔ］／［Ｒ］≦０．４ （３ａ）
０．０≦［Ｏ］／［Ｒ］＜０．３５ （４）

第一Ｔリッチ相１、第二Ｔリッチ相３及びＴプア相５は、組成の違いに基づいて客観的且つ明確に識別される全く異なる相である。図４に示されるように、第一Ｔリッチ相１、第二Ｔリッチ相３及びＴプア相５は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で撮影された永久磁石の断面の画像における明暗の差に基づいて識別される。図４中の黒い部分は、主相粒子の断面である。

永久磁石２が粒界相として第一Ｔリッチ相１及び第二Ｔリッチ相３を含むことにより、永久磁石２は室温及び高温において高い保磁力を有することができる。室温とは、例えば、０℃以上４０℃以下であってよい。高温とは、例えば、１００℃以上２００℃以下であってよい。第一Ｔリッチ相１及び第二Ｔリッチ相３の含有によって保磁力が増加する理由は、以下の通りである。ただし、保磁力が増加する理由は、以下のメカニズムに限定されない。

永久磁石２の製造過程（焼結工程及び時効処理工程）において、第一Ｔリッチ相１が形成される。第一Ｔリッチ相１は、他の粒界相に比べて多量のＴ（例えばＦｅ）を含むにもかかわらず、第一Ｔリッチ相１の磁化は、従来の粒界相に比べて低い。第一Ｔリッチ相１に接する粒界相中のＴは、第一Ｔリッチ相１の形成のために消費される。つまり、第一Ｔリッチ相１の形成に伴って、Ｔプア相５におけるＴの濃度が減少する。その結果、Ｔプア相５の磁化も減少する。磁化が低い第一Ｔリッチ相１及びＴプア相５が、隣り合う二つ以上の主相粒子４（Ｒ_２Ｔ_１４Ｂの結晶粒）の間に存在することにより、主相粒子４同士の磁気的な結合が分断される。つまり、隣り合う二つ以上のＲ_２Ｔ_１４Ｂの結晶粒が、磁化の低い粒界を介して、互いに分離される。以上の理由により、永久磁石２が第一Ｔリッチ相１を含有することにより、室温及び高温での永久磁石２の保磁力が向上する。

第二Ｔリッチ相３は、焼結工程に続く時効処理工程が終了した後、焼結体の冷却に伴って粒界中に析出する、と推測される。第二Ｔリッチ相３が析出する際に、第二Ｔリッチ相３はその周囲のＴプア相５からＦｅを奪う。つまり、第二Ｔリッチ相３の析出に伴って、Ｔプア相５におけるＦｅの濃度がさらに低下する。その結果、Ｔプア相５の磁化は、第二Ｔリッチ相３が析出する前のＴプア相に比べてさらに低下する。したがって、第二Ｔリッチ相３が形成されることにより、主相粒子４の間に位置するＴプア相５の磁化がさらに低下する。その結果、主相粒子４同士の磁気的な結合が分断される。つまり、隣り合う二つ以上のＲ_２Ｔ_１４Ｂの結晶粒が、磁化が低いＴプア相５を介して、互いに分離される。以上の理由から、永久磁石２が第二Ｔリッチ相３及びＴプア相５を含有することにより、室温及び高温での永久磁石２の保磁力が向上する。

上記の通り、Ｔプア相５は第二Ｔリッチ相３の周囲に形成され易いので、第二Ｔリッチ相３及びＴプア相５の両方が、一つの粒界多重点６内に存在し易い。第二Ｔリッチ相３及びＴプア相５の両方が、一つの粒界多重点６内に存在することにより、室温及び高温での永久磁石２の保磁力が向上し易い。同様の理由から、第二Ｔリッチ相３及びＴプア相５のみが、一つの粒界多重点６内に存在してよい。つまり、一つの粒界多重点６が、第二Ｔリッチ相３及びＴプア相５のみからなっていてよい。

第一Ｔリッチ相１、第二Ｔリッチ相３、及びＴプア相５が、一つの粒界多重点６内に存在してよい。一つの粒界多重点６が、第一Ｔリッチ相１、第二Ｔリッチ相３、及びＴプア相５のみからなっていてもよい。第一Ｔリッチ相１及びＴプア相５の両方が、一つの粒界多重点６内に存在してよい。一つの粒界多重点６が、第一Ｔリッチ相１及びＴプア相５のみからなっていてもよい。第一Ｔリッチ相１、第二Ｔリッチ相３、及びＴプア相５のうち第一Ｔリッチ相１のみが、一つの粒界多重点６内に存在してよい。一つの粒界多重点６が、第一Ｔリッチ相１のみからなっていてもよい。第一Ｔリッチ相１、第二Ｔリッチ相３、及びＴプア相５のうちＴプア相５のみが、一つの粒界多重点６内に存在してよい。一つの粒界多重点６が、Ｔプア相５のみからなっていてもよい。永久磁石２がこれらの粒界多重点６を含むことにより、室温及び高温での永久磁石２の保磁力が向上し易い。粒界は、第一Ｔリッチ相１、第二Ｔリッチ相３、及びＴプア相５とは異なる他の相を含んでよい。他の相は、例えばＺｒ又はＴｉの炭化物、もしくはＺｒ又はＴｉのホウ化物であってよい。

少なくとも一部のＴプア相５は、銅（Ｃｕ）及びＧａのうち少なくとも一種を含んでよい。Ｔプア相５が、Ｃｕ及びＧａのうち少なくとも一種を含む場合、室温及び高温での永久磁石２の保磁力が向上し易い。例えば、永久磁石２がＣｕを含む場合、Ｔプア相５もＣｕを含み易い。焼結体の冷却過程で、初期粒界相中の一部のＧａが、第二Ｔリッチ相３の析出のために消費されることなく残存した場合、Ｔプア相５はＧａを含み易い。

第一Ｔリッチ相１、第二Ｔリッチ相３及びＴプア相５は、下記の式４又は式４ａを満たし、第一Ｔリッチ相１及び第二Ｔリッチ相３は、下記の式５又は式５ａを満たす。式４、式４ａ、式５及び式５ａ中のＳ１は、永久磁石２の断面２ｃｓに露出する第一Ｔリッチ相１の面積の合計である。式４、式４ａ、式５及び式５ａ中のＳ２は、永久磁石２の断面２ｃｓに露出する第二Ｔリッチ相３の面積の合計である。式４及び式４ａ中のＳ３は、永久磁石２の断面２ｃｓに露出するＴプア相５の面積の合計である。
０．３０≦（Ｓ１＋Ｓ２）／（Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３）≦０．８０ （４）
０．３５≦（Ｓ１＋Ｓ２）／（Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３）≦０．７７ （４ａ）
０．２０≦Ｓ２／（Ｓ１＋Ｓ２）≦０．８０ （５）
０．２５≦Ｓ２／（Ｓ１＋Ｓ２）≦０．７７ （５ａ）

（Ｓ１＋Ｓ２）／（Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３）が０．３０以上であることにより、高温での永久磁石２の保磁力が高い。（Ｓ１＋Ｓ２）／（Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３）が０．８０以下であることにより、永久磁石２は、高い残留磁束密度と、高温での高い保磁力を有することができる。Ｓ２／（Ｓ１＋Ｓ２）が０．２０以上であることにより、高温での永久磁石２の保磁力が高い。Ｓ２／（Ｓ１＋Ｓ２）が０．２０未満である場合、第一Ｔリッチ相１が相対的に多過ぎるため、高温での保磁力が低い。第一Ｔリッチ相１が相対的に多過ぎる場合、残留磁束密度も低い傾向がある。主相粒子４（Ｒ_２Ｔ_１４Ｂの結晶粒）中のＴが、第一Ｔリッチ相１の形成のために消費され過ぎて、主相粒子４の体積比率が減少するからである。Ｓ２／（Ｓ１＋Ｓ２）が０．８０以下であることにより、高温での永久磁石２の保磁力が高い。Ｓ２／（Ｓ１＋Ｓ２）が０．８０よりも大きい場合、第一Ｔリッチ相１が相対的に少な過ぎるため、室温及び高温での永久磁石２の保磁力が低い。第一Ｔリッチ相１からなる厚い二粒子粒界１０が少なく、隣接する主相粒子４が二粒子粒界１０によって十分に磁気的に分離されないからである。Ｓ２／（Ｓ１＋Ｓ２）が０．８０よりも大きい場合、残留磁束密度も低い。

永久磁石２が高い残留磁束密度と高温での高い保磁力を有するメカニズムは、上記のメカニズムに限定されるものではない。

Ｓ１、Ｓ２及びＳ３の測定のために、永久磁石２の断面２ｃｓの画像がＳＥＭによって撮影される。永久磁石２の断面２ｃｓの一部の画像は、図４に示される。図４に示されるように、第一Ｔリッチ相１、第二Ｔリッチ相３及びＴプア相５は、ＳＥＭで撮影された反射電子像における明暗の差に基づいて識別される。明るさが同等である部分は、同じ相とみなされる。したがって、永久磁石２の断面２ｃｓに露出する粒界相を反射電子像の明るさに基づいて三値化（ｔｒｉｎａｒｉｚｅ）することにより、第一Ｔリッチ相１、第二Ｔリッチ相３及びＴプア相５其々の面積を測定することができる。主相粒子４及び粒界相も、反射電子像における明暗の差に基づいて識別される。図５中の（ｂ）及び図５中の（ｃ）は、図４に示される粒界相の三値化によって得られた画像である。図５中の（ｂ）における白い領域は、第二Ｔリッチ相３である。図５中の（ｃ）における白い領域は、第一Ｔリッチ相１である。図５中の（ａ）も、図４に示される断面に対応する。図５中の（ａ）における白い領域は、第一Ｔリッチ相１及び第二Ｔリッチ相３である。粒界相の三値化は、手動で行われてもよい。粒界相の三値化は、画像解析ソフトウェアによって行われてもよい。Ｓ１、Ｓ２及びＳ３其々の測定は、画像解析ソフトウェアによって行われてよい。画像解析ソフトとして、例えば、株式会社マウンテック製のＭａｃ‐Ｖｉｅｗが用いられてよい。Ｓ１、Ｓ２及びＳ３は、必ずしも永久磁石２の断面２ｃｓの全体において測定されなくてもよい。つまり、永久磁石２の断面２ｃｓの任意の一部分において、Ｓ１、Ｓ２及びＳ３が測定されてよい。

主相粒子４の平均粒子径は、特に限定されないが、例えば、１．０μｍ以上１０．０μｍ以下であってよい。永久磁石２における主相粒子４の体積の割合の合計は、特に限定されないが、例えば、７５体積％以上１００体積％未満であってよい。

上述の技術的特徴を有する永久磁石２は、重希土類元素を含有しない場合であっても、高温において十分に高い保磁力を有することができる。ただし、高温における永久磁石２の保磁力を更に増加させるために、永久磁石２が重希土類元素を含有してもよい。ただし、重希土類元素の含有量が多すぎる場合、残留磁束密度が減少する傾向がある。例えば、永久磁石２における重希土類元素の含有量の合計は、０．００質量％以上１．００質量％以下であってよい。重希土類元素の使用を極力控えることで、重希土類元素を使用することの資源リスクを軽減できる。重希土類元素は、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、及びルテチウム（Ｌｕ）からなる群より選ばれる少なくとも一種であってよい。

上述された主相粒子４及び粒界相其々の組成は、エネルギー分散型Ｘ線分光（ＥＤＳ）器を用いて永久磁石２の断面２ｃｓを分析することによって特定されてよい。

永久磁石２の全体の具体的な組成は、以下に説明される。ただし、永久磁石２の組成の範囲は以下に限定されるものではない。上述した粒界相の組成及び面積に起因する本発明の効果が得られる限りにおいて、永久磁石２の組成は以下の組成の範囲を外れてもよい。

永久磁石におけるＲの含有量は、２９．５０～３３．００質量％であってよい。永久磁石がＲとして重希土類元素を含む場合、重希土類元素も含む全ての希土類元素の合計の含有量が２９．５～３３質量％であってよい。Ｒの含有量がこの範囲であることにより、残留磁束密度及び保磁力が増加する傾向にある。Ｒの含有量が少なすぎる場合、主相粒子（Ｒ_２Ｔ_１４Ｂ）が形成され難く、軟磁性を有するα‐Ｆｅ相が形成され易い。その結果、保磁力が減少する傾向がある。一方、Ｒの含有量が多すぎる場合、主相粒子の体積比率が低くなり、残留磁束密度が減少する傾向がある。主相粒子の体積比率が高くなり、残留磁束密度が高まり易いことから、Ｒの含有量は、３０．００～３２．５０質量％であってもよい。残留磁束密度及び保磁力が増加し易いことから、全希土類元素Ｒに占めるＮｄ及びＰｒの割合の合計は、８０～１００原子％又は９５～１００原子％であってよい。

永久磁石におけるＢの含有量は、０．７０～０．９５質量％であってよい。Ｂの含有量が、Ｒ_２Ｔ_１４Ｂで表される主相の組成の化学量論比よりも少ないことで、第一Ｔリッチ相１及び第二Ｔリッチ相３が形成され易く、保磁力が向上し易い。Ｂの含有量が少なすぎる場合、Ｒ_２Ｔ_１７相が析出し易く、保磁力が減少する傾向がある。一方、Ｂの含有量が多すぎる場合、第一Ｔリッチ相１及び第二Ｔリッチ相３が十分に形成され難く、保磁力が減少する傾向がある。残留磁束密度及び保磁力が増加し易いことから、Ｂの含有量は、０．７５～０．９０質量％又は０．８０～０．８８質量％であってもよい。

永久磁石は、アルミニウム（Ａｌ）を含有してもよい。永久磁石におけるＡｌの含有量は、０．０３～０．６０質量％、又は０．０３～０．３０質量％以下であってよい。Ａｌの含有量が上記範囲であることにより、永久磁石の保磁力及び耐食性が向上し易い。

永久磁石におけるＣｕの含有量は０．０１～１．５０質量％、又は０．０３～１．００質量％、又は０．０５～０．５０質量％であってよい。Ｃｕの含有量が上記範囲であることにより、永久磁石の保磁力、耐食性及び温度特性が向上し易い。室温及び高温での保磁力が高まり易いことから、Ｃｕの含有量は、０．０１～０．５０質量％であってもよい。

永久磁石におけるＣｏの含有量は、０．００～３．００質量％であってよい。Ｃｏは、Ｆｅと同様に、主相粒子（Ｒ_２Ｔ_１４Ｂの結晶粒）を構成する遷移金属元素Ｔであってよい。永久磁石がＣｏを含ことにより、永久磁石のキュリー温度が向上し易い、また永久磁石がＣｏを含ことにより、粒界相の耐食性が向上し易く、永久磁石全体の耐食性が向上し易い。これら効果が得られ易いことから、永久磁石におけるＣｏの含有量は、０．３０～２．５０質量％であってもよい。

Ｇａの含有量は、０．１０～１．００質量％、又は０．２０～０．８０質量％であってよい。Ｇａの含有量が少なすぎる場合、第一Ｔリッチ相１及び第二Ｔリッチ相３が十分に形成されず、保磁力が減少する傾向がある。Ｇａの含有量が多すぎる場合、第一Ｔリッチ相１及び第二Ｔリッチ相３が過剰に形成され、主相の体積比率が減少し、残留磁束密度が減少する傾向がある。残留磁束密度及び保磁力が増加し易いことから、Ｇａの含有量は、０．２０～０．８０質量％であってもよい。

永久磁石は、炭素（Ｃ）を含有してよい。永久磁石におけるＣの含有量は、０．０５～０．３０質量％、または０．１０～０．２５質量％であってよい。Ｃの含有量が少なすぎる場合、Ｒ_２Ｔ_１７相が析出し易く、保磁力が減少する傾向がある。Ｃの含有量が多すぎる場合、第一Ｔリッチ相１及び第二Ｔリッチ相３が十分に形成されず、保磁力が減少する傾向がある。保磁力が向上し易いことから、Ｃの含有量は０．１０～０．２５質量％であってよい。

永久磁石におけるＯの含有量は、０．０３～０．４０質量％であってよい。Ｏの含有量が少なすぎる場合、永久磁石の耐食性が低減する傾向がある、Ｏの含有量が多過ぎる場合、保磁力が減少する傾向がある。耐食性及び保磁力が向上し易いことから、Ｏの含有量は、０．０５～０．３０質量％、又は０．０５～０．２５質量％であってもよい。

永久磁石は窒素（Ｎ）を含有してもよい。永久磁石におけるＮの含有量は、０．００～０．１５質量％であってよい。Ｎの含有量が多すぎる場合、保磁力が減少する傾向にある。

永久磁石から上述の元素を除いた残部は、Ｆｅのみ、又はＦｅ及びその他の元素であってよい。永久磁石が十分な磁気特性を有するためには、残部のうち、Ｆｅ以外の元素の含有量の合計は、永久磁石の全質量に対して５質量％以下であってよい。

永久磁石はジルコニウム（Ｚｒ）を含有してよい。永久磁石におけるＺｒの含有量は、０．００～１．５０質量％、又は０．０３～０．８０質量％、又は０．１０～０．６０質量％であってよい。Ｚｒは、永久磁石の製造過程（焼結工程）で、主相粒子（結晶粒）の異常粒成長を抑制し、永久磁石の組織を均一且つ微細にして、永久磁石の磁気特性を向上させる。

永久磁石は、チタン（Ｔｉ）を含有してよい。永久磁石におけるＴｉの含有量は、０．００～１．５０質量％、又は０．０３～０．８０質量％、又は０．１０～０．６０質量％であってよい。Ｔｉは、永久磁石の製造過程（焼結工程）で、主相粒子（結晶粒）の異常粒成長を抑制し、永久磁石の組織を均一且つ微細にして、永久磁石の磁気特性を向上させる。

永久磁石は、不可避不純物として、マンガン（Ｍｎ）、カルシウム（Ｃａ）、ニッケル（Ｎｉ）、ケイ素（Ｓｉ）、塩素（Ｃｌ）、硫黄（Ｓ）及びフッ素（Ｆ）からなる群より選ばれる少なくとも一種を含有してよい。永久磁石における不可避不純物の含有量の合計は、０．００１～０．５０質量％であってよい。

以上の永久磁石全体の組成は、例えば、蛍光Ｘ線（ＸＲＦ）分析法、高周波誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）発光分析法、及び不活性ガス融解‐非分散型赤外線吸収（ＮＤＩＲ）法によって特定されてよい。

本実施形態に係る永久磁石は、モータ又はアクチュエーター等に適用されてよい。例えば、永久磁石は、ハイブリッド自動車、電気自動車、ハードディスクドライブ、磁気共鳴画像装置（ＭＲＩ）、スマートフォン、デジタルカメラ、薄型ＴＶ、スキャナー、エアコン、ヒートポンプ、冷蔵庫、掃除機、洗濯乾燥機、エレベーター及び風力発電機等の様々な分野で利用される。

（永久磁石の製造方法）
以下では、上述の永久磁石の製造方法が説明される。

上述の永久磁石を構成する各元素を含む金属（原料金属）から、原料合金を作製する。原料合金は、ストリップキャスティング法によって作製されてよい。原料金属は、例えば、希土類元素の単体（金属単体）、希土類元素を含む合金、純鉄、フェロボロン、又はこれらを含む合金であってよい。これらの原料金属を、所望の永久磁石の組成に一致するように秤量する。

原料合金として、主相合金及び粒界相合金が用いられてよい。つまり、二合金法によって永久磁石が製造されてよい。永久磁石に含まれる主相粒子は、主相合金の粉末に由来する。永久磁石に含まれる粒界は、粒界相合金の粉末に由来する。ただし、永久磁石に含まれる主相粒子の組成は、主相合金の組成と必ずしも一致せず、永久磁石に含まれる粒界相の組成は、粒界相合金の組成と必ずしも一致しない。後述される焼結工程及び時効処理工程において、主相合金及び粒界相合金其々の組成が変化し得るからである。

以下の理由により、粒界相合金はＢを含んでよい。

永久磁石の製造過程では、主相合金及び粒界相合金其々の粉末から形成された成形体が焼結される。本実施形態に係る永久磁石を得るためには、成形体が低温で長時間にわたって焼結されることが好ましい。低温とは、９６０℃以上９９０℃以下である。長時間とは、７２時間以上２００時間以下である。粒界相合金がＢを含む場合、低温において主相合金と粒界相合金との間での元素の移動又は交換が進行し易く、低温において各合金の溶解、Ｒ_２Ｔ_１４Ｂ及び粒界相の析出が促進される。したがって、粒界相合金がＢを含む場合、成形体の焼結温度が低温であっても、緻密な焼結体が形成され易い。粒界相合金がＢを含む場合、主相合金中のＢの含有量は、従来の主相合金におけるＢの含有量よりも少なくてよい。粒界相合金がＢを含む場合、粒界相合金は、Ｚｒ及びＴｉを含まなくてよい。粒界相合金がＢ、Ｚｒ及びＴｉを含む場合、粒界相合金中のＢがＺｒ及びＴｉと結合し易いため、Ｒ_２Ｔ_１４Ｂが形成され難く、永久磁石の保磁力及び残留磁束密度が減少し易い。粒界相合金中のＢの含有量は、０．１～０．３質量％であってよい。Ｂの含有量が０．１質量％未満である場合、第二Ｔリッチ相３が形成され難い。Ｂの含有量が０．３質量％より多い場合、永久磁石の角形比（Ｈｋ／ＨｃＪ）が減少し易い。

粒界相合金はＣｏを含んでよい。粒界相合金中のＣｏの含有量は、１０～４０質量％であってよい。Ｃｏの含有量が１０質量％未満である場合、第二Ｔリッチ相３が形成され難い。Ｃｏの含有量が４０質量％より多い場合、永久磁石の室温での角形比（Ｈｋ／ＨｃＪ）が減少し易い。

上記の各原料合金を粉砕して、原料合金粉末を準備する。原料合金を、粗粉砕工程及び微粉砕工程の二段階で粉砕してよい。粗粉砕工程では、水素が原料合金へ吸蔵される。水素の吸蔵後、原料合金を加熱により脱水素する。脱水素により、原料合金が粉砕される。主相合金及び粒界相合金其々の粗粉砕工程が個別に実施されてよい。主相合金の脱水素温度は３００～４００℃であってよい。主相合金の脱水素温度が３００℃未満である場合、主相合金中に水素が残存し易く、焼結工程において焼結体中の水素が焼結体の亀裂（クラック）を引き起こし易い。主相合金の脱水素温度が４００℃より高い場合、第二Ｔリッチ相３が形成され難い。粒界相合金の脱水素温度は５００～６００℃であってよい。粒界相合金の脱水素温度が５００℃未満である場合、第二Ｔリッチ相３が形成され難い。粒界相合金の脱水素温度が６００℃より高い場合、粗粉砕工程において粒界相合金の粉末同士が焼結する可能性があり、粒界相合金が十分に粉砕されない。

粗粉砕工程においては、原料合金の粒径が数百μｍ程度となるまで原料合金を粉砕する。粗粉砕工程に続く微粉砕工程では、原料合金を、その平均粒径が３～５μｍとなるまで更に粉砕する。微粉砕工程では、例えば、ジェットミルを用いてよい。原料合金を、粗粉砕工程と微粉砕工程の２段階で粉砕しなくてもよい。例えば、微粉砕工程のみを行ってもよい。

主相合金の粉末及び粒界相合金の粉末は、所定の比率で混合される。所定の比率とは、主相合金及び粒界相合金の混合物の全体的な組成が、目的とする永久磁石の組成に略一致する比率である。以下に記載の原料合金粉末は、主相合金及び粒界相合金の混合物を意味する。

上述の方法で得られた原料合金粉末を磁場中で成形して、成形体を得る。例えば、金型内の原料合金粉末に磁場を印加しながら、原料合金粉末を金型で加圧することにより、成形体を得る。金型が原料合金粉末に及ぼす圧力は、３０～３００ＭＰａであってよい。原料合金粉末に印加される磁場の強さは、９５０～１６００ｋＡ／ｍであってよい。

本実施形態に係る永久磁石が備える特徴的な粒界相は、以下の通り、焼結工程に続く二段階の時効処理工程を経ることによって形成されてよい。焼結工程及び時効処理工程の温度の経時的なプロファイルは、図３に示される。焼結工程及び時効処理工程の詳細は以下の通りである。

焼結工程では、上述の成形体を、真空又は不活性ガス雰囲気中で焼結させて、焼結体を得る。焼結条件は、目的とする永久磁石の組成、原料合金の粉砕方法及び粒度等に応じて、適宜設定されてよい。Ｓ２／（Ｓ１＋Ｓ２）が０．２０以上０．８０以下であるためには、焼結温度Ｔｓは、９６０～９９０℃又は９６０～９８０であってよい。焼結温度Ｔｓが９６０℃未満である場合、第二Ｔリッチ相３が過剰に形成され易く、Ｓ２／（Ｓ１＋Ｓ２）が０．８０を超え易い。焼結温度Ｔｓが９９０℃より高い場合、第二Ｔリッチ相３が形成され難く、Ｓ２／（Ｓ１＋Ｓ２）が０．２０未満になり易い。９６０～９９０℃の範囲内である焼結温度Ｔｓは、従来の焼結温度（例えば１０００～１１００℃）より低いため、成形体が焼結し難い。したがって、成形体を低い焼結温度Ｔｓで十分に焼結させるために、焼結工程では成形体が長時間加熱される。成形体を低い焼結温度Ｔｓで十分に焼結させるためには、焼結時間は７２～２００時間であってよい。

時効処理工程は、第一時効処理と、第一時効処理に続く第二時効処理とから構成されてよい。二段階の時効処理工程では、焼結体を、真空又は不活性ガス雰囲気中で加熱する。図３に示されるように、第一時効処理では、焼結体を第一温度Ｔ１で加熱する。第二時効処理では、焼結体を第二温度Ｔ２で加熱する。第一温度Ｔ１は第二温度Ｔ２よりも高い。

第一温度Ｔ１は、７００～９４０℃又は８００～９２０℃であってよい。第一温度Ｔ１が低すぎる場合、第二Ｔリッチ相３が形成され難く、Ｓ２／（Ｓ１＋Ｓ２）が０．２０未満になり易い。その結果、高温での保磁力が低下する。第一温度Ｔ１が高すぎる場合、第二Ｔリッチ相３が形成され難く、Ｓ２／（Ｓ１＋Ｓ２）が０．２０未満になり易く、高温での保磁力が低下する。

第二温度Ｔ２は、４５０～５７０℃又は４７０～５４０℃であってよい。第二温度Ｔ２が低すぎる場合、第一Ｔリッチ相１及び第二Ｔリッチ相３が形成され難く、（Ｓ１＋Ｓ２）／（Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３）が０．３０未満になり易い。その結果、高温での保磁力が低下する。第二温度Ｔ２が高すぎる場合、第一Ｔリッチ相１及び第二Ｔリッチ相３が過剰に形成され易く、（Ｓ１＋Ｓ２）／（Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３）が０．８０を超え易い。その結果、高温での保磁力が低下する。

図３に示されるように、焼結工程を開始するために、雰囲気の温度をＴｓ未満の温度（例えば室温）からＴｓまで上げる場合、昇温速度は０．１～２０℃／分であってよい。「雰囲気の温度」とは、焼結体の周りの雰囲気の温度であり、例えば加熱炉内の温度である。焼結工程後、雰囲気の温度をＴｓからＴ１未満の温度（例えば室温）まで下げる場合、降温速度は１～５０℃／分であってよい。第一時効処理を開始するために、雰囲気の温度をＴ１未満の温度（例えば室温）からＴ１まで上げる場合、昇温速度は０．１～２０℃／分であってよい。第一時効処理後、雰囲気の温度をＴ１からＴ２未満の温度（例えば室温）まで下げる場合、降温速度は１～５０℃／分であってよい。第二時効処理を開始するために、雰囲気の温度をＴ２未満の温度（例えば室温）からＴ２まで上げる場合、昇温速度は０．１～５０℃／分であってよい。第一時効処理後、雰囲気の温度をＴ１からＴ２まで下げて、第一時効処理に連続して第二時効処理を実施してもよい。第二時効処理後、時効処理の雰囲気の温度をＴ２から室温まで下げる場合、降温速度は１～５０℃／分であってよい。Ｔ２から室温までの降温速度が高いことにより、第二Ｔリッチ相３が形成され易く、Ｓ２／（Ｓ１＋Ｓ２）が０．２０以上０．８０以下になり易い。焼結工程、第一時効処理及び第二時効処理における昇温速度及び降温速度が上記の範囲内であることにより、上記式４及び式５が満たされ易い。

以上の方法により、本実施形態に係る永久磁石が得られる。

重希土類元素を含む永久磁石を製造する場合、重希土類元素又はその化合物（例えば水素化物）を上記の焼結体の表面に付着させた後、焼結体を加熱してもよい。この熱拡散処理により、重希土類元素を焼結体の表面から内部へ拡散させることができる。例えば、焼結工程に続いて熱拡散処理を実施した後、第一時効処理及び第二時効処理を実施してよい。第一時効処理に続いて熱拡散処理を実施した後、第二時効処理を実施してもよい。

本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、Ｒ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石は、熱間加工磁石であってよい。

以下では実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって何ら限定されるものではない。

（実施例３）
［永久磁石の作製］
ストリップキャスティング法により、永久磁石の原料金属から主相合金Ａ及び粒界相合金Ａを作製した。原料金属の秤量により、主相合金Ａ及び粒界相合金Ａ其々の組成を調整した。主相合金Ａ中の各元素の濃度は、下記表１に示される値に調整された。粒界相合金Ａ中の各元素の濃度は、下記表１に示される値に調整された。下記の表１中のＲは、Ｎｄ及びＰｒを意味する。Ｎｄ、Ｐｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｇａ、Ａｌ、Ｃｕ及びＺｒ其々の濃度は、蛍光Ｘ線分析により測定した。Ｂの濃度は、ＩＣＰ発光分析により測定した。

以下の通り、主相合金Ａ及び粒界相合金Ａは、別々に粉砕された。以下の水素粉砕処理から焼結工程までの各工程は、酸素濃度が１００ｐｐｍ未満である非酸化的雰囲気下で実施した。

水素を主相合金Ａへ吸蔵させた後、Ａｒ雰囲気中において主相合金Ａを３５０℃で１時間加熱して脱水素することにより、主相合金粉末を得た。つまり粗粉砕工程として、水素粉砕処理を行った。以下では、主相合金の脱水素温度が、ｔｍと表記される。粉砕助剤としてオレイン酸アミドを主相合金粉末へ添加して、これらを混合した。続く微粉砕工程では、ジェットミルを用いて、主相合金粉末の平均粒径を４μｍに調整した。

水素を粒界相合金Ａへ吸蔵させた後、Ａｒ雰囲気中において粒界相合金Ａを５５０℃で１時間加熱して脱水素することにより、粒界相合金粉末を得た。つまり粗粉砕工程として、水素粉砕処理を行った。以下では、粒界相合金の脱水素温度が、ｔｇと表記される。粉砕助剤としてオレイン酸アミドを粒界相合金粉末へ添加して、これらを混合した。続く微粉砕工程では、ジェットミルを用いて、粒界相合金粉末の平均粒径を４μｍに調整した。

主相合金及び粒界相合金の混合物の全体的な組成が、永久磁石の組成に一致するように、主相合金粉末及び粒界相合金粉末が秤量された。永久磁石の組成は、下記表１に示される。これらを混合することにより、原料合金粉末を得た。

成形工程では、原料合金粉末を金型内に充填した。そして、１２００ｋＡ／ｍの磁場を金型内の原料粉末へ印加しながら、原料粉末を１２０ＭＰａで加圧することにより、成形体を得た。

焼結工程では、真空中において成形体を焼結温度Ｔｓで７２時間加熱してから急冷することにより、焼結体を得た。実施例３のＴｓは、下記表３に示される。

時効処理工程として、第一時効処理と、第一時効処理に続く第二時効処理を実施した。第一時効処理及び第二時効処理のいずれにおいても、焼結体をＡｒ雰囲気中で加熱した。

第一時効処理では、焼結体を９００℃（第一温度Ｔ１）で６０分間加熱した。

第二時効処理では、第二温度Ｔ２で焼結体を６０分間加熱した。実施例３のＴ２は、下記表１に示される。

以上の方法により、実施例３の永久磁石を得た。

［永久磁石の組成分析］
蛍光Ｘ線分析及びＩＣＰ発光分析により、永久磁石全体の組成を分析した。永久磁石中の各元素の濃度は、下記表１に示される値に一致した。

［磁気特性の測定］
２３℃（室温）における永久磁石の残留磁束密度（Ｂｒ）を測定した。Ｂｒの単位は、ｍＴである。また１５０℃（高温）における永久磁石の及び保磁力（ＨｃＪ）及び角形比（Ｈｋ／ＨｃＪ）を測定した。ＨｃＪの単位は、ｋＡ／ｍである。Ｂｒ及びＨｃＪの測定には、Ｂ‐Ｈトレーサーを用いた。実施例３のＢｒ、ＨｃＪ及びＨｋ／ＨｃＪは、下記表３に示される。

［永久磁石の断面の分析］
永久磁石を、その磁化方向に対して垂直に切断した。永久磁石の断面をイオンミリングで削り、断面に形成された酸化物等の不純物を除去した。続いて、永久磁石の断面の一部の領域を、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）とエネルギー分散型Ｘ線分光（ＥＤＳ）装置で分析した。分析された領域全体の寸法は、縦５０．８μｍ×横３８．１μｍ程度であった。分析された領域は、永久磁石の表面からの深さが３００μｍを超える領域であった、換言すれば、分析された領域は、永久磁石の断面のうち、断面の外縁（外周部）からの距離が３００μｍを超える領域であった。ＳＥＭとしては、株式会社日立ハイテクノロジーズ製のショットキー走査電子顕微鏡「ＳＵ５０００」を用いた。ＥＤＳ装置としては、株式会社堀場製作所製の「エネルギー分散型Ｘ線分析装置ＥＭＡＸ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ／ＥＭＡＸ ＥＮＥＲＧＹ（ＥＭＡＸ Ｘ－ＭａｘＮ検出器仕様）」を用いた。測定条件は以下のように設定した。
電子線の加速電圧： １５ｋＶ
スポット強度： ３０
ワーキングディスタンス： １０ｍｍ

ＳＥＭによって撮影された永久磁石の断面の一部の領域は、図４に示される。実施例３の永久磁石は、多数の主相粒子と、複数の主相粒子に囲まれた粒界と、を備えていた。各主相粒子は、（Ｎｄ_１－ｘＰｒ_ｘ）_２（Ｆｅ_１－ｙＣｏ_ｙ）_１４Ｂの結晶粒であった。ｘは０以上１未満であり、ｙは０以上１未満であった。主相粒子は、後述する第一Ｔリッチ相、第二Ｔリッチ相、Ｔプア相のいずれの相よりも暗い（黒い）箇所であった。一部の粒界は、第一Ｔリッチ相を含んでいた。第一Ｔリッチ相は、主相粒子より明るいが、粒界相の中では最も暗い箇所（暗い灰色の部分）であった。一部の粒界は、第二Ｔリッチ相を含んでいた。第二Ｔリッチ相は、粒界相の中では第一Ｔリッチ相の次に明るい箇所（明るい灰色の部分）であった。一部の粒界は、Ｔプア相を含んでいた。Ｔプア相は粒界相の中は最も明るい箇所（白い部分）であった。一部の粒界相は、ＺｒＣ相を含んでいた。ＺｒＣ相は主相粒子よりも暗い箇所（黒い部分）であった。ＺｒＣ相の粒径は０．０５μｍ以下であった。第二Ｔリッチ相及びＴプア相の両方が、一つの粒界多重点内に存在する箇所もあった。下記の表２中の測定点１～４は、図４の断面に露出する第一Ｔリッチ相に相当する。下記の表２中の測定点５～８は、図４の断面に露出する第二Ｔリッチ相に相当する。下記の表２中の測定点９～１４は、図４の断面に露出するＴプア相に相当する。

ＳＥＭで分析された上記の領域が、電界放射型透過電子顕微鏡（ＦＥ‐ＴＥＭ）及びエネルギー分散型Ｘ線分光（ＴＥＭ‐ＥＤＳ）装置によって分析された。ＴＥＭ‐ＥＤＳにより、上記測定点１～１４其々の組成が特定された。ＦＥ‐ＴＥＭとしては、ＦＥＩ社製のＴｉｔａｎ Ｇ２が用いられた。ＴＥＭ‐ＥＤＳ装置としては、ＦＥＩ社製のＳｕｐｅｒ‐Ｘが用いられた。分析に用いられた電子線の加速電圧は、３００ｋＶであった。各測定点における各元素の濃度及び［Ｔ］／［Ｒ］は、下記表２に示される。下記の表２中の［Ｒ］は、各測定点におけるＮｄ及びＰｒの濃度の合計である。表２中の［Ｔ］は、各測定点におけるＦｅ及びＣｏの濃度の合計である。表２中の［Ｍ］は、表２に記載された全元素のうちＲ及びＴを除く元素の濃度の合計である。

図４の断面において、Ｓ１、Ｓ２及びＳ３其々が測定された。上述の通り、第一Ｔリッチ相、第二Ｔリッチ相及びＴプア相は、ＳＥＭで撮影された反射電子像における明暗の差に基づいて識別された。Ｓ１、Ｓ２及びＳ３其々の測定のために、粒界相の三値化が手作業で行われた。Ｓ１、Ｓ２及びＳ３其々は画像解析ソフトによって測定された。画像解析ソフトとしては、株式会社マウンテック製のＭａｃ－Ｖｉｅｗが用いられた。実施例３のＳ１、Ｓ２、Ｓ３、（Ｓ１＋Ｓ２）／（Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３）及びＳ２／（Ｓ１＋Ｓ２）は、下記表３に示される。表３中のＳ１、Ｓ２及びＳ３は、図４の断面全体の面積に対する相対値である。つまり、図４の断面全体の面積は１００％であり、表３中のＳ１、Ｓ２及びＳ３は、図４の断面における第一Ｔリッチ相、第二Ｔリッチ相及びＴプア相其々の面積の割合である。

（実施例１、２、４～１１及び比較例１～１１）
実施例６の永久磁石の原料として、主相合金Ａ及び粒界相合金Ａの代わりに、主相合金Ｃ及び粒界相合金Ｃが用いられた。主相合金Ｃ中の各元素の濃度は、下記表１に示される値に調整された。粒界相合金Ｃ中の各元素の濃度は、下記表１に示される値に調整された。粒界相合金Ｃは、１５質量％Ｃｏを含んでいた。

実施例７の永久磁石の原料として、主相合金Ａ及び粒界相合金Ａの代わりに、主相合金Ｄ及び粒界相合金Ｄが用いられた。主相合金Ｄ中の各元素の濃度は、下記表１に示される値に調整された。粒界相合金Ｄ中の各元素の濃度は、下記表１に示される値に調整された。粒界相合金Ｄは、３５質量％のＣｏを含んでいた。

実施例８の永久磁石の原料として、主相合金Ａ及び粒界相合金Ａの代わりに、主相合金Ｅ及び粒界相合金Ｅが用いられた。主相合金Ｅ中の各元素の濃度は、下記表１に示される値に調整された。粒界相合金Ｅ中の各元素の濃度は、下記表１に示される値に調整された。粒界相合金Ｅは、０．１５質量％のボロン（Ｂ）を含んでいた。

実施例９の永久磁石の原料として、主相合金Ａ及び粒界相合金Ａの代わりに、主相合金Ｆ及び粒界相合金Ｆが用いられた。主相合金Ｆ中の各元素の濃度は、下記表１に示される値に調整された。粒界相合金Ｆ中の各元素の濃度は、下記表１に示される値に調整された。粒界相合金Ｆは、０．２５質量％のボロン（Ｂ）を含んでいた。

比較例１の永久磁石の原料として、主相合金Ａ及び粒界相合金Ａの代わりに、主相合金Ｂ及び粒界相合金Ｂが用いられた。主相合金Ｂ中の各元素の濃度は、下記表１に示される値に調整された。粒界相合金Ｂ中の各元素の濃度は、下記表１に示される値に調整された。粒界相合金Ｂは、４．０質量％のＺｒを含んでいた。

比較例６の永久磁石の原料として、主相合金Ａ及び粒界相合金Ａの代わりに、合金Ａ’のみが用いられた。つまり、比較例６の永久磁石は一合金法によって作製された。合金Ａ’中の各元素の濃度は、下記表１に示される値に調整された。

比較例７の永久磁石の原料として、主相合金Ａ及び粒界相合金Ａの代わりに、主相合金Ｇ及び粒界相合金Ｇが用いられた。主相合金Ｇ中の各元素の濃度は、下記表１に示される値に調整された。粒界相合金Ｇ中の各元素の濃度は、下記表１に示される値に調整された。粒界相合金Ｇは、５質量％のＣｏを含んでいた。

実施例１０の永久磁石の原料として、主相合金Ａ及び粒界相合金Ａの代わりに、主相合金Ｈ及び粒界相合金Ｈが用いられた。主相合金Ｈ中の各元素の濃度は、下記表１に示される値に調整された。粒界相合金Ｈ中の各元素の濃度は、下記表１に示される値に調整された。粒界相合金Ｈは、５０質量％のＣｏを含んでいた。

比較例８の永久磁石の原料として、主相合金Ａ及び粒界相合金Ａの代わりに、主相合金Ｉ及び粒界相合金Ｉが用いられた。主相合金Ｉ中の各元素の濃度は、下記表１に示される値に調整された。粒界相合金Ｉ中の各元素の濃度は、下記表１に示される値に調整された。

実施例１１の永久磁石の原料として、主相合金Ａ及び粒界相合金Ａの代わりに、主相合金Ｊ及び粒界相合金Ｊが用いられた。主相合金Ｊ中の各元素の濃度は、下記表１に示される値に調整された。粒界相合金Ｊ中の各元素の濃度は、下記表１に示される値に調整された。粒界相合金Ｆは、０．５０質量％のボロン（Ｂ）を含んでいた。

実施例１、２、４～１１及び比較例１～１１其々の主相合金の脱水素温度ｔｍは、下記表３に示される温度であった。ただし比較例６では、一種類の合金（合金Ａ’）のみが用いられたので、比較例６のｔｍは、合金Ａ’の脱水素温度を意味する。実施例１、２、４～１１並びに比較例１～５及び７～１１其々の粒界相合金の脱水素温度ｔｇは、下記表３に示される温度であった。実施例１、２、４～１１及び比較例１～１１其々の焼結温度Ｔｓは、下記表３に示される温度であった。実施例１、２、４～１１及び比較例１～１１其々の第二温度Ｔ２は、下記表３に示される温度であった。

上記の事項を除いて実施例３と同様の方法で、実施例１、２、４～１１及び比較例１～１１其々の永久磁石が作製された。

実施例３と同様の方法で、実施例１、２、４～１１及び比較例１～１１其々の永久磁石全体の組成を分析した。実施例１、２、４～１１及び比較例１～１１のいずれの場合も、永久磁石中の各元素の濃度は、下記表１に示される値に一致した。

実施例３と同様の方法で、実施例１、２、４～１１及び比較例１～１１其々の永久磁石のＢｒ、ＨｃＪ及びＨｋ／ＨｃＪを測定した。実施例１、２、４～１１及び比較例１～１１其々のＢｒ、ＨｃＪ及びＨｋ／ＨｃＪは、下記表３に示される。

実施例３と同様の方法で、実施例１、２、４～１１及び比較例１～１１其々の永久磁石の断面を分析した。

実施例１、２、４～１１及び比較例１～１１其々の永久磁石は、多数の主相粒子と、複数の主相粒子に囲まれた粒界と、を備えていた。実施例１、２、４～１１及び比較例２～１１其々の永久磁石は、粒界相として、第一Ｔリッチ相、第二Ｔリッチ相及びＴプア相を含んでいた。比較例１の永久磁石は、粒界相として、第一Ｔリッチ相及びＴプア相を含んでいた。しかし比較例１の永久磁石は、第二Ｔリッチ相を含んでいなかった。全ての実施例及び比較例の分析の結果は、第一Ｔリッチ相の［Ｔ］／［Ｒ］が１．７以上３．０以下であることを示していた。全ての実施例及び比較例の分析の結果は、第二Ｔリッチ相の［Ｔ］／［Ｒ］が０．８以上１．５以下であることを示していた。全ての実施例及び比較例の分析の結果は、Ｔプア相の［Ｔ］／［Ｒ］が０．０以上０．６以下であることを示していた。

実施例１、２、４～１１及び比較例１～１１其々のＳ１、Ｓ２、Ｓ３、（Ｓ１＋Ｓ２）／（Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３）及びＳ２／（Ｓ１＋Ｓ２）は、下記表３に示される。

本発明に係るＲ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石は、磁気特性に優れるため、例えば、ハイブリッド車又は電気自動車に搭載されるモータに適用される。

２…Ｒ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石、２ｃｓ…Ｒ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石の断面、１…第一Ｔリッチ相、３…第二Ｔリッチ相、４…主相粒子、５…Ｔプア相、６…粒界多重点、１０…二粒子粒界。

Claims (5)

1. 希土類元素Ｒ、遷移金属元素Ｔ、Ｂ、及びＧａを含有するＲ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石であって、
   前記Ｒ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石は、Ｒとして、少なくともＮｄを含有し、
   前記Ｒ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石は、Ｔとして、少なくともＦｅを含有し、
   前記Ｒ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石は、Ｎｄ、Ｔ及びＢを含む複数の主相粒子と、複数の前記主相粒子に囲まれた粒界と、を備え、
   少なくとも一部の前記粒界は、第一Ｔリッチ相を含み、
   少なくとも一部の前記粒界は、第二Ｔリッチ相を含み、
   少なくとも一部の前記粒界は、Ｔプア相を含み、
   前記第一Ｔリッチ相は、Ｎｄと、Ｇａと、Ｆｅ及びＣｏのうち少なくとも一種と、を含み、且つ下記式１を満たす相であり、
   前記第二Ｔリッチ相は、Ｎｄと、Ｇａと、Ｆｅ及びＣｏのうち少なくとも一種と、を含み、且つ下記式２を満たす相であり、
   前記Ｔプア相は、Ｎｄを含み、且つ下記式３を満たす相であり、
   前記第一Ｔリッチ相、前記第二Ｔリッチ相及び前記Ｔプア相は、下記式４を満たし、
   前記第一Ｔリッチ相及び前記第二Ｔリッチ相は、下記式５を満たす、
   Ｒ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石。
   １．７≦［Ｔ］／［Ｒ］≦３．０ （１）
   ０．８≦［Ｔ］／［Ｒ］≦１．５ （２）
   ０．０≦［Ｔ］／［Ｒ］≦０．６ （３）
   ［前記式１中の［Ｔ］は、前記第一Ｔリッチ相におけるＦｅ及びＣｏの濃度の合計であり、前記式１中の［Ｒ］は、前記第一Ｔリッチ相におけるＮｄ、Ｐｒ、Ｔｂ及びＤｙの濃度の合計であり、前記式２中の［Ｔ］は、前記第二Ｔリッチ相におけるＦｅ及びＣｏの濃度の合計であり、前記式２中の［Ｒ］は、前記第二Ｔリッチ相におけるＮｄ、Ｐｒ、Ｔｂ及びＤｙの濃度の合計であり、前記式３中の［Ｔ］は、前記Ｔプア相におけるＦｅ及びＣｏの濃度の合計であり、前記式３中の［Ｒ］は、前記Ｔプア相におけるＮｄ、Ｐｒ、Ｔｂ及びＤｙの濃度の合計であり、前記式１、前記式２及び前記式３中の［Ｔ］及び［Ｒ］其々の単位は、原子％である。］
   ０．３０≦（Ｓ１＋Ｓ２）／（Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３）≦０．８０ （４）
   ０．２０≦Ｓ２／（Ｓ１＋Ｓ２）≦０．８０ （５）
   ［前記式４及び前記式５中のＳ１は、前記Ｒ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石の断面に露出する前記第一Ｔリッチ相の面積の合計であり、前記式４及び前記式５中のＳ２は、前記Ｒ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石の前記断面に露出する前記第二Ｔリッチ相の面積の合計であり、前記式４中のＳ３は、前記Ｒ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石の前記断面に露出する前記Ｔプア相の面積の合計である。］
2. 前記Ｒ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石は、前記粒界として、三つ以上の前記主相粒子に囲まれた粒界多重点を備え、
   前記第二Ｔリッチ相及び前記Ｔプア相の両方が、一つの前記粒界多重点内に存在する、
   請求項１に記載のＲ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石。
3. ２９．５０～３３．００質量％のＲ、
   ０．７０～０．９５質量％のＢ、
   ０．０３～０．６０質量％のＡｌ、
   ０．０１～１．５０質量％のＣｕ、
   ０．００～３．００質量％のＣｏ、
   ０．１０～１．００質量％のＧａ、
   ０．０５～０．３０質量％のＣ、
   ０．０３～０．４０質量％のＯ、及び
   残部からなり、
   前記残部が、Ｆｅのみ、又はＦｅ及びその他の元素である、
   請求項１又は２に記載のＲ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石。
4. 重希土類元素の含有量の合計が、０．００質量％以上１．００質量％以下である、
   請求項１～３のいずれか一項に記載のＲ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石。
5. 前記Ｔプア相が、Ｃｕ及びＧａのうち少なくとも一種を含む、
   請求項１～４のいずれか一項に記載のＲ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石。
   
   

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