JP7215044B2

JP7215044B2 - Ｒ－ｔ－ｂ系焼結磁石の製造方法

Info

Publication number: JP7215044B2
Application number: JP2018182644A
Authority: JP
Inventors: 康太齋藤; 倫太郎石井; 太國吉
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 2018-03-23
Filing date: 2018-09-27
Publication date: 2023-01-31
Anticipated expiration: 2038-09-27
Also published as: JP2019169698A

Description

本開示は、Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石の製造方法に関する。

Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石（Ｒは希土類元素のうち少なくとも一種でありＮｄを必ず含む、Ｔは遷移金属元素のうち少なくとも一種でありＦｅを必ず含む）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。

Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石は主としてＲ_２Ｔ_１４Ｂ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Ｒ_２Ｔ_１４Ｂ化合物は高い磁化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。

Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石は高温で保磁力Ｈ_ｃＪ（以下、単に「Ｈ_ｃＪ」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場合、高温下でも高いＨ_ｃＪを有することが要求されている。

従来、Ｈ_ｃＪ向上のために、Ｄｙ、Ｔｂ等の重希土類元素ＲＨをＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石に多量に添加していた。しかし、重希土類元素ＲＨを多量に添加すると、Ｈ_ｃＪは向上するが、残留磁束密度Ｂ_ｒ（以下、単に「Ｂ_ｒ」という場合がある）が低下するという問題があった。そのため、近年、Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石の表面から内部にＲＨを拡散させて主相結晶粒の外殻部にＲＨを濃化させることでＢ_ｒの低下を抑制しつつ、高いＨ_ｃＪを得る方法が提案されている。

しかし、Ｄｙは、もともと資源量が少ないうえ産出地が限定されている等の理由から、供給が不安定であり、価格変動するなどの問題を有している。そのため、ＤｙなどのＲＨをできるだけ使用せず(使用量をできるだけ少なくして)、Ｂ_ｒの低下を抑制しつつ、高いＨ_ｃＪを得ることが求められている。

特許文献１には、通常のＲ－Ｔ－Ｂ合金よりもＢ量を低くするとともに、Ａｌ、Ｇａ、Ｃｕのうちから選ばれる１種類以上の金属元素Ｍを含有させることによりＲ_２Ｆ_１７Ｍ相を生成させ、該Ｒ_２Ｆｅ_１７相を原料として生成させた遷移金属リッチ相（Ｒ_６Ｔ_１３Ｍ）の体積率を十分に確保することにより、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得られることが記載されている。

また、上述の通りＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石が最も利用される用途はモータであり、特に電気自動車用モータなどの用途で高温安定性を確保するためにＨ_ｃＪの向上は大変有効であるが、それらの特性とともに角形比Ｈ_ｋ/Ｈ_ｃＪ(以下、単にＨ_ｋ/Ｈ_ｃＪという場合がある)も高くなければならない。Ｈ_ｋ/Ｈ_ｃＪが低いと減磁しやすくなるという問題を引き起こす。そのため、高いＨ_ｃＪを有するとともに、高いＨ_ｋ/Ｈ_ｃＪを有するＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石が求められている。なお、Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石の分野においては、一般に、Ｈ_ｋ／Ｈ_ｃＪを求めるために測定するパラメータであるＨ_ｋは、Ｊ(磁化の強さ)－Ｈ(磁界の強さ)曲線の第２象限において、Ｊが０．９×Ｊ_ｒ(Ｊ_ｒは残留磁化、Ｊ_ｒ＝Ｂ_ｒ)の値になる位置のＨ軸の読み値が用いられている。このＨ_ｋを減磁曲線のＨ_ｃＪで除した値(Ｈ_ｋ/Ｈ_ｃＪ＝Ｈ_ｋ(ｋＡ/ｍ)/Ｈ_ｃＪ(ｋＡ/ｍ)×１００（％）)が角形比として定義される。

国際公開第２０１３／００８７５６号

特許文献１に記載されているＲ－Ｔ－Ｂ系希土類磁石では、Ｄｙの含有量を低減しつつ高いＨ_ｃＪが得られるものの、一般的なＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石(Ｒ_２Ｔ_１４Ｂ型化合物の化学量論比よりもＢ量が多い)と比べてＨ_ｋ／Ｈ_ｃＪが低下するという問題点があった。

そこで本発明は、ＲＨの含有量を低減しつつ、高いＨ_ｋ／Ｈ_ｃＪを有するＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石を製造するための方法を提供することを目的とする。

本発明の態様１は、
Ｒ：２８．５～３３．０質量％（Ｒは希土類元素のうち少なくとも１種であり、ＮｄおよびＰｒの少なくとも１種を含む）、
Ｂ：０．８５～０．９１質量％、
Ｇａ：０．２～０．７質量％、
Ｃｕ：０．０５～０．５０質量％、
Ａｌ：０．０５～０．５０質量％、および
Ｔ：６１．５質量％以上（ＴはＦｅとＣｏであり、Ｔの９０質量％以上がＦｅである）を含有し、
下記式（１）を満足するＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石の製造方法であって、

１４［Ｂ］／１０．８＜［Ｔ］／５５．８５（１）
（［Ｂ］は質量％で示すＢの含有量であり、［Ｔ］は質量％で示すＴの含有量である）

粒径Ｄ_５０が３．０～４．５μｍの合金粉末を準備する工程と、
前記合金粉末を、相対的に粒径の小さい微粉末と、相対的に粒径の大きい焼結用粉末とに分級する分級工程であって、前記合金粉末１００質量％に対して、粒径Ｄ_５０が１．７５～２．５μｍである微粉末を５～３０質量％除去することによって、粒径Ｄ_５０が３．２～５．２μｍでありかつ前記合金粉末のＤ_５０より大きい焼結用粉末を作製する分級工程と、
前記焼結用粉末を成形して成形体を得る成形工程と、
前記成形体を焼結して焼結体を得る焼結工程と、
前記焼結体に熱処理を施す熱処理工程と、
を含む、Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石の製造方法である。

本発明の製造方法によれば、ＲＨの含有量を低減しつつ、高いＨ_ｋ／Ｈ_ｃＪを有するＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石を製造することができる。

以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するためのＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石の製造方法を例示するものであって、本発明を以下に限定するものではない。

発明者らは、微粉末を５～３０％除去した合金粉末（焼結用粉末）を用いて焼結磁石を製造することにより、同じ組成を有する合金粉末（微粉末を除去していないもの）を用いて製造した焼結磁石に比べて、角形比(Ｈ_ｋ／Ｈ_ｃＪ)が向上することを見いだした。さらに本発明者らは、微粉末を５～３０％除去した合金粉末を用いると焼結時の異常粒成長を抑制できることを見出した。異常粒成長が十分に抑制されていないと焼結炉内における温度ばらつき（例えば炉の入り口部分と中央部分の温度差）により異常粒成長が発生する可能性がある。異常粒成長が多く発生すると、１個の粒内に磁化の方向が互いに異なる複数の磁区が形成された粉末粒子が多くなり、Ｈ_ｃＪが低下する原因となる。そのため、炉内の温度を厳密に管理したり、焼結温度を適正温度より低く（例えば１０～２０℃）設定し、長時間の焼結をしたりして異常粒成長を抑制する必要があった。これらは量産効率の悪化を招く。本発明の実施形態により異常粒成長が抑制されるため、焼結時における適正温度範囲を広げることができ、生産性が向上する。
以下に本発明の実施形態に係る製造方法について詳述する。

＜Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石＞
まず、本発明に係る製造方法によって得られるＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石について説明する。

（Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石の組成）
本実施形態に係るＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石の組成は、
Ｒ：２８．５～３３．０質量％（Ｒは希土類元素のうち少なくとも１種であり、ＮｄおよびＰｒの少なくとも１種を含む）、
Ｂ：０．８５～０．９１質量％、
Ｇａ：０．２～０．７質量％、
Ｃｕ：０．０５～０．５０質量％、
Ａｌ：０．０５～０．５０質量％、および
Ｔ：６１．５質量％以上（ＴはＦｅとＣｏであり、Ｔの９０質量％以上がＦｅである）を含有し、下記式（１）を満足する。

１４［Ｂ］／１０．８＜［Ｔ］／５５．８５（１）
（［Ｂ］は質量％で示すＢの含有量であり、［Ｔ］は質量％で示すＴの含有量である）

上記組成により、一般的なＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石よりもＢ量を少なくするとともに、Ｇａ等を含有させているので、二粒子粒界にＲ－Ｔ－Ｇａ相が生成して、高いＨ_ｃＪを得ることができる。ここで、Ｒ－Ｔ－Ｇａ相とは、代表的にはＮｄ_６Ｆｅ_１３Ｇａ化合物である。Ｒ_６Ｔ_１３Ｇａ化合物は、Ｌａ_６Ｃｏ_１１Ｇａ_３型結晶構造を有する。また、Ｒ_６Ｔ_１３Ｇａ化合物は、その状態によっては、Ｒ_６Ｔ_１３－δＧａ_１＋δ化合物（δは典型的には２以下）になっている場合がある。例えば、Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石中にＣｕ、Ａｌが比較的多く含有される場合、Ｒ_６Ｔ_１３－δ（Ｇａ_{１－ｘ－ｙ}Ｃｕ_ｘＡｌ_ｙ）_１＋δになっている場合がある。
以下に、各組成について詳述する。

（Ｒ：２８．５～３３．０質量％）
Ｒは、希土類元素のうち少なくとも１種であり、ＮｄおよびＰｒの少なくとも１種を含む。Ｒの含有量は、２８．５～３３．０質量％である。Ｒが２８．５質量％未満であると焼結時の緻密化が困難となるおそれがあり、３３．０質量％を超えると主相比率が低下して高いＢ_ｒを得られないおそれがある。Ｒの含有量は、好ましくは２９．５～３２．５質量％である。Ｒがこのような範囲であれば、より高いＢ_ｒを得ることができる。

（Ｂ：０．８５～０．９１質量％）
Ｂの含有量は、０．８５～０．９１質量％である。Ｂが０．８５質量％未満であるとＲ_２Ｔ_１７相が生成されて高いＨ_ｃＪが得られないおそれがあり、０．９１質量％を超えるとＲ－Ｔ－Ｇａ相の生成量が少なすぎて高いＨ_ｃＪが得られないおそれがある。Ｂの含有量は、好ましくは０．８６～０．９１質量％であり、より高いＨ_ｃＪ向上効果が得られる。

さらに、Ｂの含有量は下記式（１）を満たす。

１４［Ｂ］／１０．８＜［Ｔ］／５５．８５（１）

ここで、［Ｂ］は質量％で示すＢの含有量であり、［Ｔ］は質量％で示すＴの含有量である。

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Ｒ_２Ｔ_１４Ｂ相以外に軟磁性相であるＲ_２Ｔ_１７相が生成しないように、［Ｔ］／５５．８５（Ｆｅの原子量）は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の含有量である）。本発明の実施形態のＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石は、一般的なＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石と異なり、［Ｔ］／５５．８５が１４［Ｂ］／１０．８よりも多くなるように式（１）で規定している。なお、本発明の実施形態のＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石におけるＴの主成分はＦｅであるため、Ｆｅの原子量を用いた。

（Ｇａ：０．２～０．７質量％）
Ｇａの含有量は、０．２～０．７質量％である。Ｇａが０．２質量％未満であると、Ｒ－Ｔ－Ｇａ相の生成量が少なすぎて、Ｒ_２Ｔ_１７相を消失させることができず、高いＨ_ｃＪを得ることができないおそれがあり、０．７質量％を超えると不要なＧａが存在することになり、主相比率が低下してＢ_ｒが低下するおそれがある。

（Ｃｕ：０．０５～０．５０質量％）
Ｃｕの含有量は、０．０５～０．５０質量％である。Ｃｕが０．０５質量％未満であると高いＨ_ｃＪを得ることができないおそれがあり、０．５０質量％を超えると焼結性が悪化して高いＨ_ｃＪが得られないおそれがある。

（Ａｌ：０．０５～０．５０質量％）
Ａｌの含有量は、０．０５～０．５０質量％である。Ａｌを含有することによりＨ_ｃＪを向上させることができる。Ａｌは通常、製造工程で不可避的不純物として０．０５質量％以上含有されるが、不可避的不純物で含有される量と意図的に添加した量の合計で０．５０質量％以下含有してもよい。

（Ｔ：６１．５質量％以上（Ｔは、ＦｅとＣｏでありＴの９０質量％以上がＦｅである））
Ｔは、遷移金属元素のうち少なくとも１種であり、Ｆｅを必ず含む。
焼結磁石中のＴの含有量は６１．５質量％以上である。また、Ｔの全量を１００質量％としたとき、その１０質量％以下をＣｏで置換できる。すなわち、Ｔの全量の９０質量％以上がＦｅである。Ｃｏを含有することにより耐食性を向上させることができるが、Ｃｏの置換量がＦｅの１０質量％を超えると、高いＢ_ｒが得られないおそれがある。Ｔの含有量は、６１．５質量％以上であり、かつ、上述した式（１）を満足する。Ｔの含有量が６１．５質量％未満であると、大幅にＢ_ｒが低下する恐れがある。好ましくは、Ｔが残部である。

さらに、Ｔが残部の場合においても、本発明のＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石は、ジジム合金（Ｎｄ－Ｐｒ）、電解鉄、フェロボロンなどに通常含有される不可避的不純物としてＣｒ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｓｍ、Ｃａ、Ｍｇなどを含有することができる。さらに、製造工程中の不可避的不純物として、Ｏ（酸素）、Ｎ（窒素）およびＣ（炭素）などを例示できる。また、本発明のＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石は、１種以上の他の元素（不可避的不純物以外の意図的に加えた元素）を含んでもよい。例えば、このような元素として、少量（各々０．１質量％程度）のＡｇ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｇｅ、Ｙ、Ｈ、Ｆ、Ｐ、Ｓ、Ｖ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｎｂ、Ｚｒなどを含有してもよい。また、上述した不可避的不純物として挙げた元素を意図的に加えてもよい。このような元素は、合計で例えば１．０質量％程度含まれてもよい。この程度であれば、高いＨ_ｃＪを有するＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石を得ることが十分に可能である。

＜Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石の製造方法＞
次に、本発明に係るＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石の製造方法を説明する。
Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石の製造方法は、合金粉末を準備する工程、合金粉末を、相対的に粒径の小さい微粉末と、相対的に粒径の大きい焼結用粉末とに分級する分級工程、成形工程、焼結工程、および熱処理工程を含む。
以下、各工程について説明する。

（１）合金粉末を準備する工程
前記組成となるようにそれぞれの元素の金属または合金を準備し、これらをストリップキャスティング法等を用いてフレーク状の合金を製造する。
例えば、得られたフレーク状の合金を２回の粉砕過程を経て、合金粉末に粉砕する。第１の粉砕過程では、フレーク状の合金を水素粉砕し、粗粉砕粉のサイズを例えば１．０ｍｍ以下とする。次に、第２の粉砕過程では、粗粉砕粉をジェットミル等により微粉砕する。これにより、粒径Ｄ_５０（気流分散法によるレーザー回折法で得られた値（メジアン径））が３．０～４．５μｍの微粉砕粉（合金粉末）を得る。なお、ジェットミル粉砕前の粗粉砕粉、ジェットミル粉砕中およびジェットミル粉砕後の合金粉末に助剤として公知の潤滑剤を使用してもよい。
また、合金粉末中の相対的に粒径の小さい微粉末はＲ量が高い。そのため、次の分級工程で得られる、相対的に粒径の大きい焼結用粉末中のＲ量は合金粉末中のＲ量より低くなり、最終的に得られる焼結磁石のＲ量も低くなる。そのため、合金粉末の組成はあらかじめ分級工程で除去されるＲ量を考慮した上で準備する必要がある。例えば、前記組成のＲ量より数％程度多い組成となるように合金粉末を準備する。

（２）合金粉末を、相対的に粒径の小さい微粉末と、相対的に粒径の大きい焼結用粉末とに分級する分級工程
前記合金粉末を、相対的に粒径の小さい微粉末と、相対的に粒径の大きい焼結用粉末とに分級することにより、得られた合金粉末から微粉末を除去して、焼結用粉末を準備する。発明者らは、合金粉末に含まれる微粉末は、角形比(Ｈ_ｋ／Ｈ_ｃＪ)を悪化させる要因となり、さらに焼結工程において異常粒成長を促進することを見いだした。そこで、本発明では、合金粉末から微粉末を取り去る工程を行い、得られた合金粉末（焼結用粉末）を用いて焼結磁石を製造している。

微粉末の除去では、合金粉末を、相対的に粒径の小さい微粉末と、相対的に粒径の大きい焼結用粉末とに分離する。相対的に粒径の小さい粒子と、相対的に粒径の大きい粒子との分離（分級）は、分級機能を有する機器（例えばサイクロン分級機、分級機能付きジェットミル等）で行うことができる。
第２の粉砕過程で得られた合金粉末を、分級機に投入することにより、分級工程を行うことができる。このとき、第２の粉砕過程で使用する粉砕機（ジェットミル等）の後段に、気流（遠心力）分級機を接続すれば、気流によって運ばれてきた合金粉末から、微粉末を効率よく除去することが可能である。これにより、第２の粉砕過程で得られた合金粉末を、分級機まで運搬する必要なしに、連続して分級工程を行うことができる。
また、分級機能付き粉砕機（例えば、分級機能付きジェットミル）を用いれば、第２の粉砕過程と分級工程とを同一の装置で行うことができる。

分級機能を有する機器では、合金粉末１００質量％に対して、粒径Ｄ_５０が１．７５～２．５μｍである微粉末を５～３０質量％除去し、粒径Ｄ_５０が３．２～５．２μｍでありかつ前記合金粉末のＤ_５０より大きい焼結用粉末を得る。
なお、分級工程によって微粉末が除去されているので、焼結用粉末の粒径Ｄ_５０は、分級前の合金粉末の粒径Ｄ_５０より大きくなる。

（３）成形工程
得られた焼結用粉末を用いて磁界中成形を行い、成形体を得る。磁界中成形は、金型のキャビティー内に乾燥した焼結用粉末を挿入し、磁界を印加しながら成形する乾式成形法、金型のキャビティー内に該焼結用粉末を分散させたスラリーを注入し、スラリーの分散媒を排出しながら成形する湿式成形法を含む既知の任意の磁界中成形方法を用いてよい。

（４）焼結工程
成形工程で得られた成形体を焼結することにより、焼結体（焼結磁石）を得る。成形体の焼結は既知の方法を用いることができる。なお、焼結時の雰囲気による酸化を防止するために、焼結は、真空雰囲気中または雰囲気ガス中で行うことが好ましい。雰囲気ガスは、不活性ガス（ヘリウムやアルゴンなど）を用いることが好ましい。

（５）熱処理工程
得られた焼結磁石に対し、磁気特性を向上させることを目的とした熱処理を行うことが好ましい。熱処理温度、熱処理時間などは既知の条件を用いることができる。例えば、比較的低い温度（４００℃以上６００℃以下）のみでの熱処理（一段熱処理）をしてもよく、あるいは比較的高い温度（７００℃以上焼結温度以下（例えば１０５０℃以下））で熱処理を行った後比較的低い温度（４００℃以上６００℃以下）で熱処理（二段熱処理）をしてもよい。好ましい条件は、７３０℃以上１０２０℃以下で５分から５００分程度の熱処理を施し、冷却後（室温まで冷却後、または４４０℃以上５５０℃以下まで冷却後）、さらに４４０℃以上５５０℃以下で５分から５００分程度熱処理をすることが挙げられる。熱処理雰囲気は、真空雰囲気あるいは不活性ガス（ヘリウムやアルゴンなど）で行うことが好ましい。

最終的な製品形状にするなどの目的で、得られた焼結磁石に研削などの機械加工を施してもよい。その場合、熱処理は機械加工前でも機械加工後でもよい。さらに、得られた焼結磁石に、表面処理を施してもよい。表面処理は、既知の表面処理であってもよく、例えばＡｌ蒸着や電気Ｎｉめっきや樹脂塗料などの表面処理を行うことができる。

このようにして得られた焼結磁石は、Ｈ_ｋ／Ｈ_ｃＪ（角形比）が向上されていた。

本実施例では粒径Ｄ_５０が同じ合金粉末に対して分級条件（微粉末を除去する割合）を変化させることで焼結用粉末をそれぞれ得る。そして、得られた焼結用粉末を用いて組成がほぼ同じＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石をそれぞれ作製して磁気特性および異常粒成長を比較する。これは、合金粉末の組成がほぼ同じであっても分級条件により焼結用粉末の組成が変化して最終的に得られるＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石の組成も変化するからである。あらかじめ分級条件を考慮した組成で合金粉末を作製することで、最終的に得られるＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石をほぼ同じ組成にする。

１．サンプル作製
後述する分級条件を考慮した上で最終的に得られるＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石がおよそＮｏ．１～１９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。表１中、ＴＲＥとは希土類元素の含有量の合計（本実施例では、ＴＲＥ＝Ｎｄ＋Ｐｒ＋Ｄｙ）を意味する。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、表２の合金粉末に示す粒径Ｄ_５０を有する１９種類の合金粉末を得た。

得られた合金粉末をサイクロン分級機に投入して、表２に示す条件で相対的に粒径の小さい微粉末と、相対的に粒径の大きい焼結用粉末とに分級し、１９種類の焼結用粉末を得た。微粉末と焼結用粉末について、全合金粉末を１００質量％としたときの微粉末の質量％（含有率）、微粉末の粒径Ｄ_５０、焼結用粉末の粒径Ｄ_５０を表２に示す。表２におけるサンプルＮｏ．２は、粒径Ｄ５０が３．１μｍの合金粉末１００質量％に対して、粒径Ｄ５０が２．１μｍである微粉末を１５．４％除去することによって、粒径Ｄ５０が３．４μｍの焼結用粉末を作製したものである。Ｎｏ．１およびＮｏ．３～１９も同様に記載している。なお、微粉末の含有率が０％（試料Ｎｏ．１、４、１０、１４、１７）とは、分級を行わなかった例（比較例）である。

得られた焼結用粉末に、液体潤滑剤を焼結用粉末１００質量％に対して、０．３質量％添加、混合した後、磁界中成形し、成形体を得た。なお、成形装置は、磁場印加方向と加圧法方向とが直行する、いわゆる直角磁界成形装置(横磁界成形装置)を用いた。

得られた成形体を焼結して、磁気特性測定用のＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石（焼結磁石Ａ）と、異常粒成長観察用のＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石（焼結磁石Ｂ）と、成分分析用のＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石（焼結磁石Ｃ）を得た。焼結磁石ＡおよびＣは、１０３０～１０７０℃の範囲内にある適正焼結温度で、６時間焼結した。「適正焼結温度」は、異常粒成長が発生する焼結温度より２０℃低い温度のことを指す。得られた焼結体に対し真空中、８００℃で２時間保持した後室温まで冷却し、次いで真空中で４３０℃で２時間保持した後、室温まで冷却する熱処理を施し焼結磁石ＡおよびＣを得た。焼結磁石Ｂは、異常粒成長が発生する焼結温度（つまり、適正焼結温度＋２０℃）で、６時間焼結した。なお、異常粒成長が発生する焼結温度は、その焼結磁石の組成によって異なるため、各サンプルＮｏ．の組成に合わせて、焼結温度を適宜設定した。得られた焼結磁石Ｃの成分分析結果を表１に示す。表１における各成分（Ｏ、ＮおよびＣ以外）は、高周波誘導結合プラズマ発光分光分析法（ＩＣＰ－ＯＥＳ）を使用して測定した。また、Ｏ（酸素）含有量は、ガス融解－赤外線吸収法、Ｎ（窒素）含有量は、ガス融解－熱伝導法、Ｃ（炭素）含有量は、燃焼－赤外線吸収法によるガス分析装置を使用して測定した。
表１および表２に示すように、Ｎｏ．１～３はいずれも合金粉末（分級前）のＤ_５０が３．１μｍであり、得られたＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石の組成がほぼ同じ（ＴＲＥ：３０．２質量％、Ｂ０．８６質量％）である。同様に、Ｎｏ．４～９はいずれも合金粉末のＤ_５０が３．５μｍであり、組成がほぼ同じ（ＴＲＥ：３０．８～３０．９質量％、Ｂ０．８８～０．８９質量％）である。Ｎｏ．１０～１３はいずれも合金粉末のＤ_５０が４．１μｍであり、組成がほぼ同じ（ＴＲＥ：３１．７～３１．９質量％、Ｂ：０．８５～０．８６質量％）である。Ｎｏ．１４～１６は、いずれも合金粉末のＤ_５０が４．５μｍであり、組成がほぼ同じ（ＴＲＥ：２９．８質量％、Ｂ：０．９１質量％）である。Ｎｏ．１７～１９は、いずれも合金粉末のＤ_５０が３．５μｍであり、組成がほぼ同じ（ＴＲＥ：２９．０～２９．１質量％、Ｂ：０．９１質量％）である。

焼結磁石Ａに機械加工を施し、縦７ｍｍ、横７ｍｍ、厚み７ｍｍの試料を作製し、Ｂ－Ｈトレーサによって磁気特性を測定した。その結果を表３に示す。なお、Ｈ_ｋはＪ(磁化の大きさ)－Ｈ(磁界の強さ)曲線の第２象限において、Ｊが０．９×Ｊ_ｒ(Ｊ_ｒは残留磁化、Ｊ_ｒ＝Ｂ_ｒ)の値になる位置のＨの値である。
また、焼結磁石Ｂは、中央付近を通る断面で切断し、その断面を研削加工した。その後、視認により、異常粒が多い部分から３ｃｍ×１ｃｍ（３ｃｍ^２）の測定範囲を選択し、その測定範囲に存在する異常粒の数を数えて、単位面積当たりの異常粒の個数を求めた。なお、断面に現れた粒子の粒断面のうち、長径が０．５ｍｍ以上のものを異常粒とした。その結果を表３に示す。

Ｄ_５０が同じ合金粉末で組成がぼぼ同じ焼結磁石Ａどうしの磁気特性および焼結磁石Ｂどうしの異常粒成長を比較する。
Ｄ_５０が同じ合金粉末で組成がぼぼ同じであるサンプルＮｏ．１～３では、微粉末を適量除去したサンプルＮｏ．２～３は、微粉末を除去しなかったサンプルＮｏ．１に比べて、Ｈ_ｋ／Ｈ_ｃＪが上昇した。また、異常粒成長についても、微粉末を適量除去したサンプルＮｏ．２～３は、微粉末を除去しなかったサンプルＮｏ．１に比べて、異常粒の発生が著しく抑制された。

Ｄ_５０が同じ合金粉末で組成がぼぼ同じであるサンプルＮｏ．４～９では、微粉末を適量除去したサンプルＮｏ．６～８は、微粉末を除去しなかったサンプルＮｏ．４、微粉末の除去量が不十分なサンプルＮｏ．５および微粉末を過剰に除去したサンプルＮｏ．９に比べて、Ｈ_ｋ／Ｈ_ｃＪが上昇した。また、微粉末を過剰に除去したサンプルＮｏ．９は、微粉末を除去しなかったサンプルＮｏ．４に比べて、Ｈ_ｃＪ、Ｈ_ｋともに低下することが確認された。
また、異常粒成長については、微粉末を適量除去したサンプルＮｏ．６～８と、微粉末を過剰に除去したサンプルＮｏ．９は、微粉末を除去しなかったサンプルＮｏ．４および微粉末の除去量が不十分なサンプルＮｏ．５に比べて、異常粒の発生が抑制された。

Ｄ_５０が同じ合金粉末で組成がぼぼ同じであるサンプルＮｏ．１０～１３では、微粉末を適量除去したサンプルＮｏ．１１～１３は、微粉末を除去しなかったサンプルＮｏ．１０に比べて、Ｈ_ｋ／Ｈ_ｃＪが上昇した。また、異常粒成長についても、微粉末を適量除去したサンプルＮｏ．１１～１３は、微粉末を除去しなかったサンプルＮｏ．１０に比べて、異常粒の発生が著しく抑制された。

Ｄ_５０が同じ合金粉末で組成がぼぼ同じであるサンプルＮｏ．１４～１６では、微粉末を適量除去したサンプルＮｏ．１５～１６は、微粉末を除去しなかったサンプルＮｏ．１４に比べて、Ｈ_ｋ／Ｈ_ｃＪが上昇した。また、異常粒成長についても、微粉末を適量除去したサンプルＮｏ．１５～１６は、微粉末を除去しなかったサンプルＮｏ．１４に比べて、異常粒の発生が著しく抑制された。

Ｄ_５０が同じ合金粉末で組成がぼぼ同じであるサンプルＮｏ．１７～１９では、微粉末を適量除去したサンプルＮｏ．１８～１９は、微粉末を除去しなかったサンプルＮｏ．１７に比べて、Ｈ_ｋ／Ｈ_ｃＪが上昇した。また、異常粒成長についても、微粉末を適量除去したサンプルＮｏ．１８～１９は、微粉末を除去しなかったサンプルＮｏ．１７に比べて、異常粒の発生が著しく抑制された。

Claims

Ｒ：２８．５～３３．０質量％（Ｒは希土類元素のうち少なくとも１種であり、ＮｄおよびＰｒの少なくとも１種を含む）、
Ｂ：０．８５～０．９１質量％、
Ｇａ：０．２～０．７質量％、
Ｃｕ：０．０５～０．５０質量％、
Ａｌ：０．０５～０．５０質量％、および
Ｔ：６１．５質量％以上（ＴはＦｅとＣｏであり、Ｔの９０質量％以上がＦｅである）を含有し、
下記式（１）を満足するＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石の製造方法であって、

１４［Ｂ］／１０．８＜［Ｔ］／５５．８５（１）
（［Ｂ］は質量％で示すＢの含有量であり、［Ｔ］は質量％で示すＴの含有量である）

粒径Ｄ_５０が３．０～４．５μｍの合金粉末を準備する工程と、
前記合金粉末を、相対的に粒径の小さい微粉末と、相対的に粒径の大きい焼結用粉末とに分級する分級工程であって、前記合金粉末１００質量％に対して、粒径Ｄ_５０が１．７５～２．５μｍである微粉末を５～３０質量％除去することによって、粒径Ｄ_５０が３．２～５．２μｍでありかつ前記合金粉末のＤ_５０より大きい焼結用粉末を作製する分級工程と、
前記焼結用粉末を成形して成形体を得る成形工程と、
前記成形体を焼結して焼結体を得る焼結工程と、
前記焼結体に熱処理を施す熱処理工程と、
を含む、Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石の製造方法。