JP7247687B2 - R‐t‐b系永久磁石 - Google Patents
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Description
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)及びホウ素(B)を含有する。
2R’ + 6H2O → 2R’(OH)3 + 3H2 (1)
2R’ + xH2 → 2R’Hx (2)
2R’Hx + 6H2O → 2R’(OH)3 + (3+x)H2 (3)
以下では、上述の永久磁石の製造方法が説明される。
[永久磁石の作製]
ストリップキャスティング法により、複数の原料金属からフレーク状の原料合金が作製された。原料合金におけるNd、Co、Al、Cu、B及びFe其々の含有量が以下の値に一致するように、各原料金属が秤量された。
Ndの含有量:31.0質量%。
Coの含有量:0.50質量%。
Alの含有量:0.20質量%。
Cuの含有量:0.08質量%。
Bの含有量:0.95質量%。
Feの含有量:balance(残部)。
<断面組織の分析>
永久磁石が、その表面に対して垂直に切断された。したがって、永久磁石の断面の外周は、永久磁石の表面に対応する。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が除去された。不純物の除去後、EPMAによる永久磁石の断面の面分析が行われた。分析された領域(分析領域)は、断面の外周からの距離が140μm以下である領域であった。つまり、分析領域は、永久磁石の表面からの深さが140μm以下である領域であった。断面の外周に平行な方向における分析領域の幅は、40μmであった。つまり、永久磁石の表面に平行な方向における分析領域の幅は、40μmであった。上記の面分析により、分析領域における反射電子像が取得され、Nd、C、N及びO其々のマッピングが行われた。
EPMAで撮影された表層部の反射電子像を2値化(binarize)することにより、主相粒子及び粒界其々の位置が特定された。反射電子像は、反射電子像の信号強度に基づき2値化された。元素の原子番号が大きいほど、元素に由来する信号強度は高い。元素の濃度の増加に伴い、元素に由来する信号強度は増加する。Ndの原子番号は、永久磁石に含まれる他の元素の原子番号よりも大きい。また粒界におけるNdの濃度は、主相粒子におけるNdの濃度よりも高い。したがって、Ndに由来する信号強度の差異に基づき、主相粒子及び粒界が識別された。反射電子像の2値化は、Adobe Systems Inc.製のソフトウェア(Adobe Photoshop)によって行われた。
<<ステップ2>>
EPMAを用いたマッピングにより、表層部に含まれる主相粒子におけるNd、O、C、N其々の特性X線の強度の平均値Ia及び標準偏差σが算出された。
<<ステップ3>>
EPMAにより、表層部においてNdの特性X線の強度がNdの(Ia+3σ)よりも高い部分(Nd濃縮部)の位置が特定された。EPMAにより、表層部においてOの特性X線の強度がOの(Ia+3σ)よりも高い部分(O濃縮部)の位置が特定された。EPMAにより、表層部においてCの特性X線の強度がCの(Ia+3σ)よりも高い部分(C濃縮部)の位置が特定された。EPMAにより、表層部においてNの特性X線の強度がNの(Ia+3σ)よりも高い部分(N濃縮部)の位置が特定された。
<<ステップ4>>
ステップ1及びステップ3の結果に基づき、粒界、Nd濃縮部、O濃縮部及びC濃縮部の全てが重なり合う部分が特定された。粒界、Nd濃縮部、O濃縮部及びC濃縮部の全てが重なり合う部分が、表層部の粒界に含まれるR’‐O‐C相に相当する。表層部の粒界に含まれるR’‐O‐C相の面積の合計A1が算出された。R’‐O‐C相の位置は、Nの濃縮部の位置とほぼ一致していた。
<<ステップ5>>
A1を、表層部全体の面積B1で割ることにより、S1が算出された。つまり、S1は、(A1/B1)×100である。B1は、40μm×40μmである。
永久磁石をその表面に垂直な方向に切断することにより、永久磁石の寸法が縦幅7mm×横幅7mmに調整された。永久磁石の厚み方向の寸法は調整されなかった。寸法の調整後、室温における永久磁石の保磁力(HcJ)が測定された。HcJの単位は、kA/mである。HcJの測定には、東英工業株式会社製のパルス励磁型B‐Hトレーサー(TPM‐2‐10)を用いた。実施例1のHcJは、表1に示される。
永久磁石の耐食性を、飽和プレッシャークッカーテスト(Pressure Cooker Test:PCT)により評価した。PCTでは、0.2MPa、温度120℃、湿度100%RHである飽和水蒸気中に永久磁石が放置された。永久磁石が飽和水蒸気によって腐食されることにより、主相粒子及び粒界相が永久磁石の表面から脱離し、永久磁石の重量が減少する。20時間ごとに永久磁石の重量が測定され、永久磁石の重量の急激な減少が起き始める時間tcが測定された。tcとは、永久磁石の単位面積あたりの重量減少量Δwが3mg/cm2を超えた時間である。実施例1のtcは、下記表1に示される。下記表1にtcとして記載されている「500」とは、500時間後においてもΔwが3mg/cm2を超えなかったことを意味する。500時間未満であるtcは、Δwが3mg/cm2を超えた時点を意味する。
実施例2~5其々のエッチング処理工程は、焼結体を硝酸水溶液中に浸漬させる時間において、実施例1のエッチング工程とは異なる。
エッチング処理工程前の研削加工により、焼結体の表面からの深さが0.5μm以下である領域が、焼結体の全ての表面から除去された。研削加工を除いて実施例1と同様の方法で、比較例1の永久磁石が作製された。実施例1と同様の方法で、比較例1の永久磁石が分析された。
比較例2の焼結工程では、全ての温度領域においてArガスが焼結炉内へ導入され続けた。つまり比較例2の焼結工程では、Ar及びCOの混合ガスが焼結炉内へ導入されなかった。焼結工程を除いて実施例1と同様の方法で、比較例2の永久磁石が作製された。実施例1と同様の方法で、比較例2の永久磁石が分析された。
成形工程前に、酸化鉄(Fe2O3)の粉末、及びカーボンブラックの粉末が微粉末へ添加された。微粉末、酸化鉄及びカーボンブラックの混合物から、比較例3の成形体が作製された。酸化鉄の質量は、100質量部の微粉末に対して0.66質量部であった。カーボンブラックの質量は、100質量部の微粉末に対して0.02質量部であった。比較例3の焼結工程では、全ての温度領域においてArガスが焼結炉内へ導入され続けた。つまり比較例3の焼結工程では、Ar及びCOの混合ガスが焼結炉内へ導入されなかった。これらの事項を除いて実施例1と同様の方法で、比較例3の永久磁石が作製された。実施例1と同様の方法で、比較例3の永久磁石が分析された。
Claims (4)
- 希土類元素R、遷移金属元素T及びB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、複数の主相粒子と、前記主相粒子の間に位置する粒界と、を含み、
前記主相粒子は、Nd、T及びBを含有し、
少なくとも一部の前記粒界は、R’‐O‐C相を含み、
前記R’‐O‐C相は、希土類元素R’、O及びCを含有し、
R’は、Nd、Pr、Tb及びDyからなる群より選ばれる少なくとも一種であり、
R’、O及びC其々の濃度の単位は、原子%であり、
前記R’‐O‐C相におけるR’、O及びC其々の濃度は、前記主相粒子に比べて高く、
前記R‐T‐B系永久磁石は、表層部及び中央部を備え、
前記表層部は、前記R‐T‐B系永久磁石の表面側に位置し、
前記中央部は、前記R‐T‐B系永久磁石の内側に位置し、
前記表層部の断面に占める前記R’‐O‐C相の面積の比率は、S1%であり、
前記中央部の断面に占める前記R’‐O‐C相の面積の比率は、S2%であり、
S1はS2よりも高く、
S1-S2は、1.0以上80以下である、
R‐T‐B系永久磁石。 - S1は、4.3以上80以下である、
請求項1に記載のR‐T‐B系永久磁石。 - 希土類元素R、遷移金属元素T及びB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、複数の主相粒子と、前記主相粒子の間に位置する粒界と、を含み、
前記主相粒子は、Nd、T及びBを含有し、
少なくとも一部の前記粒界は、R’‐O‐C相を含み、
前記R’‐O‐C相は、希土類元素R’、O及びCを含有し、
R’は、Nd、Pr、Tb及びDyからなる群より選ばれる少なくとも一種であり、
R’、O及びC其々の濃度の単位は、原子%であり、
前記R’‐O‐C相におけるR’、O及びC其々の濃度は、前記主相粒子に比べて高く、
前記R‐T‐B系永久磁石は、表層部及び中央部を備え、
前記表層部は、前記R‐T‐B系永久磁石の表面側に位置し、
前記中央部は、前記R‐T‐B系永久磁石の内側に位置し、
前記表層部の断面に占める前記R’‐O‐C相の面積の比率は、S1%であり、
前記中央部の断面に占める前記R’‐O‐C相の面積の比率は、S2%であり、
S1はS2よりも高く、
S1は、4.3以上80以下である、
R‐T‐B系永久磁石。 - 少なくとも一部の前記R’‐O‐C相は、Nを更に含有する、
請求項1~3のいずれか一項に記載のR‐T‐B系永久磁石。
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