JP7253069B2 - 希土類永久磁石材料及びその原料組成物、製造方法、並びに応用 - Google Patents

希土類永久磁石材料及びその原料組成物、製造方法、並びに応用 Download PDF

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Description

本発明は、希土類永久磁石材料及びその原料組成物、製造方法、並びに応用に関する。
Ｒ－Ｔ－Ｂ系希土類永久磁石材料は、現代工業および電子技術において、例えば電子計算機、自動化制御システム、電動機および発電機、核磁気共鳴イメージ計、音響機器、材料縁切り装置、通信機器などの様々な分野で広く利用されている。新たな応用分野の開拓及び応用条件の苛酷化に伴い、高い保磁力を有する製品に対する需要はますます多くなっている。
従来、一般的に、Ｒ－Ｔ－Ｂ系希土類永久磁石材料の成分にＤｙ、Ｔｂなどの中重希土類を添加することで、磁石の保磁力（ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ ｃｏｅｒｃｉｖｉｔｙ、Ｈｃｊと略称する）を向上することができるが、中重希土類が主相に入り、一部のＰｒ、Ｎｄを置換してＤｙＦｅＢまたはＴｂＦｅＢが形成され、ＤｙＦｅＢまたはＴｂＦｅＢの飽和磁化がＮｄＦｅＢより著しく低いため、残留磁束密度（ｒｅｍａｎｅｎｃｅ、Ｂｒと略称する）が低下し、主相におけるＤｙ、Ｔｂの利用率が低く、また、Ｄｙ、Ｔｂが非常に高価であるため、製品コストが著しく上昇し、資源貯蔵量に乏しいＤｙ、Ｔｂ重希土類元素の総合的な活用に不利であった。
ほかの資源的に豊富な元素を用いて磁性体のＨｃｊを高めることができることも検討されており、例えば、Ｒ－Ｔ－Ｂ系希土類永久磁石材料の成分にＣｕ、Ｇａ（Ｒ６－Ｔ１３－Ｇａ相を形成する）やＡｌなどの原料を添加することで磁性体のＨｃｊを高めることが検討されているが、これらの元素は液相融点が低く、結晶粒の異常成長を防止するために、焼結温度が低いとされ、焼結緻密性が悪く、永久磁石材料のＢｒが低くなってしまう。さらに、例えば、Ｒ－Ｔ－Ｂ系希土類永久磁石材料の成分にＴｉを添加して磁性体のＨｃｊを高めることができるが、この成分が高融点のＴｉリッチ相を形成しやすいため、粒界拡散効果が悪くなってしまい、かえって磁性体のＨｃｊの向上に不利である。
これから分かるように、従来の成分では、ＢｒとＨｃｊとは通常トレードオフの関係にあり、Ｈｃｊの上昇はＢｒの一部を犠牲にし、両者を同時に高く維持することは困難である。従って、Ｈｃｊが高く、Ｂｒが高いＲ－Ｔ－Ｂ系希土類永久磁石材料を如何に得ることは、本分野において解決しようとする課題である。
本発明が解決しようとする課題は、従来のＲ－Ｔ－Ｂ系希土類永久磁石材料におけるＢｒ及びＨｃｊの同時改善が難しいという欠点を解決し、希土類永久磁石材料及びその原料組成物、製造方法、並びに応用を提供することである。本発明におけるＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料は、性能が優れ、Ｂｒ≧１４．３０ｋＧｓ、Ｈｃｊ≧２４．１ｋＯｅであり、ＢｒとＨｃｊの同時改善を達成している。通常の成分に比べ、本発明におけるＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料では、０．３０ｗｔ．％以上のＣｕと０．０５～０．２０ｗｔ．％のＴｉを添加し、一部のＴｉが粒界に入り込んで高ＣｕリッチＴｉ相を形成し、これらの相が粒界拡散において完全に溶解でき、粒界拡散に有利であるので、Ｈｃｊが大幅に向上される。
本発明により提供されるＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料は、質量百分率で下記の成分を含み、
Ｒ：２９．０～３２．０ｗｔ．％、且つＲにはＲＨが含まれ、前記ＲＨの含有量が１ｗｔ．％より大きい、
Ｃｕ：０．３０～０．５０ｗｔ．％、但し０．５０ｗｔ．％を含まない、
Ｃｏ：０．１０～１．０ｗｔ．％、
Ｔｉ：０．０５～０．２０ｗｔ．％、
Ｂ：０．９２～０．９８ｗｔ．％、
残部：Ｆｅおよび不可避の不純物、
ここで、前記Ｒは希土類元素であり、前記Ｒには少なくともＮｄが含まれ、
前記ＲＨは重希土類元素であり、前記ＲＨには少なくともＴｂが含まれる。
本発明において、前記Ｒには、本分野における通常の希土類元素、例えばＰｒがさらに含まれていてもよい。
本発明において、前記Ｒの含有量は、好ましくは２９．５～３２．０ｗｔ．％、例えば３０．０５ｗｔ．％、３１．０５ｗｔ．％、３１．０６ｗｔ．％、３１．０７ｗｔ．％、３１．３ｗｔ．％、又は３１．５６ｗｔ．％であり、ｗｔ．％とは、前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料における質量百分率を意味する。
本発明において、前記ＲＨには、本分野における通常の重希土類元素、例えばＤｙがさらに含まれていてもよい。
本発明において、前記ＲＨの含有量は、好ましくは１．０５～１．３０ｗｔ．％、例えば１．０５ｗｔ．％、１．０６ｗｔ．％、１．０７ｗｔ．％、又は１．３０ｗｔ．％であり、ｗｔ．％とは、前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料における質量百分率を意味する。
前記ＲＨにはＤｙがさらに含まれる場合、好ましくは、前記Ｔｂの含有量が０．５ｗｔ．％であり、前記Ｄｙの含有量が０．８ｗｔ．％であり、ｗｔ．％とは、前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料における質量百分率を意味する。
本発明において、前記Ｃｕの含有量は、好ましくは０．３０～０．４５ｗｔ．％、例えば０．３０ｗｔ．％、０．３５ｗｔ．％、０．４０ｗｔ．％、又は０．４５ｗｔ．％であり、ｗｔ．％とは、前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料における質量百分率を意味する。
本発明において、前記Ｃｏの含有量は、好ましくは０．１０ｗｔ．％または０．５０～１．０ｗｔ．％、例えば０．５０ｗｔ．％、０．８０ｗｔ．％、又は１．０ｗｔ．％であり、ｗｔ．％とは、前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料における質量百分率を意味する。
本発明において、前記Ｔｉの含有量は、好ましくは０．０５ｗｔ．％または０．１０～０．２０ｗｔ．％、例えば０．１０ｗｔ．％、０．１５ｗｔ．％、又は０．２０ｗｔ．％であり、ｗｔ．％とは、前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料における質量百分率を意味する。
本発明において、前記Ｂの含有量は、好ましくは０．９２～０．９６ｗｔ．％または０．９４～０．９８ｗｔ．％、例えば０．９２ｗｔ．％、０．９４ｗｔ．％、０．９５ｗｔ．％、又は０．９８ｗｔ．％であり、ｗｔ．％とは、前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料における質量百分率を意味する。
本発明の一つの好ましい態様において、前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料は、下記の成分を含み、
Ｒ：２９．５～３２．０ｗｔ．％、前記ＲＨの含有量が１．０５～１．３ｗｔ．％である、
Ｃｕ：０．３０～０．４５ｗｔ．％、
Ｃｏ：０．５０～１．０ｗｔ．％、
Ｔｉ：０．１０～０．２０ｗｔ．％、
Ｂ：０．９２～０．９６ｗｔ．％、
ｗｔ．％とは、前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料における質量百分率を意味する。
本発明の一つの好ましい態様において、前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料は、下記の成分を含み：Ｎｄが２９．０ｗｔ．％、Ｔｂが１．０５ｗｔ．％、Ｃｕが０．３０ｗｔ．％、Ｃｏが０．１０ｗｔ．％、Ｔｉが０．０５ｗｔ．％、Ｂが０．９２ｗｔ．％、残部がＦｅであり、ｗｔ．％とは、前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料における質量百分率を意味する。
本発明の一つの好ましい態様において、前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料は、下記の成分を含み：Ｎｄが３０．０ｗｔ．％、Ｔｂが１．０５ｗｔ．％、Ｃｕが０．３０ｗｔ．％、Ｃｏが０．１０ｗｔ．％、Ｔｉが０．０５ｗｔ．％、Ｂが０．９２ｗｔ．％、残部がＦｅであり、ｗｔ．％とは、前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料における質量百分率を意味する。
本発明の一つの好ましい態様において、前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料は、下記の成分を含み：Ｎｄが３０．５ｗｔ．％、Ｔｂが１．０６ｗｔ．％、Ｃｕが０．３０ｗｔ．％、Ｃｏが０．１０ｗｔ．％、Ｔｉが０．０５ｗｔ．％、Ｂが０．９２ｗｔ．％、残部がＦｅであり、ｗｔ．％とは、前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料における質量百分率を意味する。
本発明の一つの好ましい態様において、前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料は、下記の成分を含み：Ｎｄが３０．０ｗｔ．％、Ｔｂが１．０５ｗｔ．％、Ｃｕが０．３５ｗｔ．％、Ｃｏが０．５０ｗｔ．％、Ｔｉが０．１０ｗｔ．％、Ｂが０．９２ｗｔ．％、残部がＦｅであり、ｗｔ．％とは、前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料における質量百分率を意味する。
本発明の一つの好ましい態様において、前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料は、下記の成分を含み：Ｎｄが３０．０ｗｔ．％、Ｔｂが１．０７ｗｔ．％、Ｃｕが０．４０ｗｔ．％、Ｃｏが０．５０ｗｔ．％、Ｔｉが０．１０ｗｔ．％、Ｂが０．９２ｗｔ．％、残部がＦｅであり、ｗｔ．％とは、前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料における質量百分率を意味する。
本発明の一つの好ましい態様において、前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料は、下記の成分を含み：Ｎｄが３０．０ｗｔ．％、Ｔｂが１．０６ｗｔ．％、Ｃｕが０．４５ｗｔ．％、Ｃｏが０．５０ｗｔ．％、Ｔｉが０．１０ｗｔ．％、Ｂが０．９２ｗｔ．％、残部がＦｅであり、ｗｔ．％とは、前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料における質量百分率を意味する。
本発明の一つの好ましい態様において、前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料は、下記の成分を含み：Ｎｄが３０．０ｗｔ．％、Ｔｂが１．０６ｗｔ．％、Ｃｕが０．４０ｗｔ．％、Ｃｏが０．８ｗｔ．％、Ｔｉが０．１０ｗｔ．％、Ｂが０．９２ｗｔ．％、残部がＦｅであり、ｗｔ．％とは、前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料における質量百分率を意味する。
本発明の一つの好ましい態様において、前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料は、下記の成分を含み：Ｎｄが３０．０ｗｔ．％、Ｔｂが１．０７ｗｔ．％、Ｃｕが０．４０ｗｔ．％、Ｃｏが１．０ｗｔ．％、Ｔｉが０．０５ｗｔ．％、Ｂが０．９４ｗｔ．％、残部がＦｅであり、ｗｔ．％とは、前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料における質量百分率を意味する。
本発明の一つの好ましい態様において、前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料は、下記の成分を含み：Ｎｄが３０．０ｗｔ．％、Ｔｂが１．０６ｗｔ．％、Ｃｕが０．４０ｗｔ．％、Ｃｏが１．０ｗｔ．％、Ｔｉが０．１０ｗｔ．％、Ｂが０．９４ｗｔ．％、残部がＦｅであり、ｗｔ．％とは、前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料における質量百分率を意味する。
本発明の一つの好ましい態様において、前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料は、下記の成分を含み：Ｎｄが３０．０ｗｔ．％、Ｔｂが１．０５ｗｔ．％、Ｃｕが０．４０ｗｔ．％、Ｃｏが１．０ｗｔ．％、Ｔｉが０．１５ｗｔ．％、Ｂが０．９４ｗｔ．％、残部がＦｅであり、ｗｔ．％とは、前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料における質量百分率を意味する。
本発明の一つの好ましい態様において、前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料は、下記の成分を含み：Ｎｄが３０．０ｗｔ．％、Ｔｂが１．０５ｗｔ．％、Ｃｕが０．４０ｗｔ．％、Ｃｏが１．０ｗｔ．％、Ｔｉが０．２０ｗｔ．％、Ｂが０．９４ｗｔ．％、残部がＦｅであり、ｗｔ．％とは、前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料における質量百分率を意味する。
本発明の一つの好ましい態様において、前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料は、下記の成分を含み：Ｎｄが３０．０ｗｔ．％、Ｔｂが１．０６ｗｔ．％、Ｃｕが０．４０ｗｔ．％、Ｃｏが１．０ｗｔ．％、Ｔｉが０．１０ｗｔ．％、Ｂが０．９５ｗｔ．％、残部がＦｅであり、ｗｔ．％とは、前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料における質量百分率を意味する。
本発明の一つの好ましい態様において、前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料は、下記の成分を含み：Ｎｄが３０．０ｗｔ．％、Ｔｂが１．０５ｗｔ．％、Ｃｕが０．４０ｗｔ．％、Ｃｏが１．０ｗｔ．％、Ｔｉが０．１０ｗｔ．％、Ｂが０．９８ｗｔ．％、残部がＦｅであり、ｗｔ．％とは、前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料における質量百分率を意味する。
本発明の一つの好ましい態様において、前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料は、下記の成分を含み：ＰｒＮｄが３０ｗｔ．％、Ｔｂが０．５ｗｔ．％、Ｄｙが０．８ｗｔ．％、Ｃｕが０．４０ｗｔ．％、Ｃｏが０．５ｗｔ．％、Ｔｉが０．１ｗｔ．％、Ｂが０．９２ｗｔ．％、残部がＦｅであり、ｗｔ．％とは、前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料における質量百分率を意味する。
本発明において、前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料は、磁石の粒界に、組成比が（Ｔ１－ａ－ｂ－Ｔｉａ－Ｃｕｂ）ｘ－Ｒｙである高Ｃｕ高Ｔｉ相が存在する。ここで、ＴはＦｅとＣｏを表し、１．５ｂ＜ａ＜２ｂ、７０ａｔ％＜ｘ＜８２ａｔ％、１８ａｔ％＜ｙ＜３０ａｔ％である。
本発明において、ａｔ％とは、原子パーセントを意味し、具体的には、前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料における各種の元素の原子含有量が占める割合を意味する。
ここで、前記ａは、２．５０～３．０ａｔ％であってもよい。
ここで、前記ｙは、２０．０～２３．０ａｔ％であってもよい。
本発明により提供されるＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料の原料組成物は、質量百分率で下記の成分を含み
Ｒ：２９．０～３１．５ｗｔ．％、且つＲにはＲＨが含まれ、前記ＲＨの含有量が０．１～０．９ｗｔ．％である、
Ｃｕ：０．３０～０．５０ｗｔ．％、但し０．５０ｗｔ．％を含まない、
Ｃｏ：０．１０～１．０ｗｔ．％、
Ｔｉ：０．０５～０．２０ｗｔ．％、
Ｂ：０．９２～０．９８ｗｔ．％、
残部：Ｆｅおよび不可避の不純物、
ここで、前記Ｒは希土類元素であり、前記Ｒには少なくともＮｄが含まれ、
前記ＲＨは重希土類元素である。
本発明において、前記Ｒには、本分野における通常の希土類元素、例えばＰｒがさらに含まれていてもよい。
本発明において、前記Ｒの含有量は、好ましくは２９．５～３１．０ｗｔ．％、例えば２９．５ｗｔ．％、３０．５ｗｔ．％、３０．８ｗｔ．％、又は３１．０ｗｔ．％であり、ｗｔ．％とは、前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料の原料組成物における質量百分率を意味する。
本発明において、前記ＲＨは、本分野における通常の重希土類元素、例えばＴｂ及び／又はＤｙであってもよい。
本発明において、前記ＲＨの含有量は、好ましくは０．５～０．９ｗｔ．％、例えば０．５ｗｔ．％又は０．８ｗｔ．％であり、ｗｔ．％とは、前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料の原料組成物における質量百分率を意味する。
本発明において、前記Ｃｕの含有量は、好ましくは０．３０～０．４５ｗｔ．％、例えば０．３０ｗｔ．％、０．３５ｗｔ．％、０．４０ｗｔ．％、又は０．４５ｗｔ．％であり、ｗｔ．％とは、前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料の原料組成物における質量百分率を意味する。
本発明において、前記Ｃｏの含有量は、好ましくは０．１０ｗｔ．％又は０．５０～１．０ｗｔ．％、例えば０．５０ｗｔ．％、０．８０ｗｔ．％、又は１．０ｗｔ．％であり、ｗｔ．％とは、前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料の原料組成物における質量百分率を意味する。
本発明において、前記Ｔｉの含有量は、好ましくは０．０５ｗｔ．％又は０．１０～０．２０ｗｔ．％、例えば０．１０ｗｔ．％、０．１５ｗｔ．％、又は０．２０ｗｔ．％であり、ｗｔ．％とは、前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料の原料組成物における質量百分率を意味する。
本発明において、前記Ｂの含有量は、好ましくは０．９２～０．９６ｗｔ．％又は０．９４～０．９８ｗｔ．％、例えば０．９２ｗｔ．％、０．９４ｗｔ．％、０．９５ｗｔ．％、又は０．９８ｗｔ．％であり、ｗｔ．％とは、前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料の原料組成物における質量百分率を意味する。
本発明の一つの好ましい態様において、前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料の原料組成物には、下記の成分が含まれ、
Ｒ：２９．５～３１．０ｗｔ．％、ＲＨ：０．５～０．９ｗｔ．％、
Ｃｕ：０．３０～０．４５ｗｔ．％、
Ｃｏ：０．５０～１．０ｗｔ．％、
Ｔｉ：０．１０～０．２０ｗｔ．％、
Ｂ：０．９２～０．９６ｗｔ．％、
ｗｔ．％とは、前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料の原料組成物における質量百分率を意味する。
本発明の一つの好ましい態様において、前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料は、下記の成分を含み：Ｎｄが２９．０ｗｔ．％、Ｔｂが０．５０ｗｔ．％、Ｃｕが０．３０ｗｔ．％、Ｃｏが０．１０ｗｔ．％、Ｔｉが０．０５ｗｔ．％、Ｂが０．９２ｗｔ．％、残部がＦｅであり、ｗｔ．％とは、前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料の原料組成物における質量百分率を意味する。
本発明の一つの好ましい態様において、前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料は、下記の成分を含み：Ｎｄが３０．０ｗｔ．％、Ｔｂが０．５０ｗｔ．％、Ｃｕが０．３０ｗｔ．％、Ｃｏが０．１０ｗｔ．％、Ｔｉが０．０５ｗｔ．％、Ｂが０．９２ｗｔ．％、残部がＦｅであり、ｗｔ．％とは、前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料の原料組成物における質量百分率を意味する。
本発明の一つの好ましい態様において、前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料は、下記の成分を含み：Ｎｄが３０．５ｗｔ．％、Ｔｂが０．５０ｗｔ．％、Ｃｕが０．３０ｗｔ．％、Ｃｏが０．１０ｗｔ．％、Ｔｉが０．０５ｗｔ．％、Ｂが０．９２ｗｔ．％、残部がＦｅであり、ｗｔ．％とは、前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料の原料組成物における質量百分率を意味する。
本発明の一つの好ましい態様において、前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料は、下記の成分を含み：Ｎｄが３０．０ｗｔ．％、Ｔｂが０．５０ｗｔ．％、Ｃｕが０．３５ｗｔ．％、Ｃｏが０．５０ｗｔ．％、Ｔｉが０．１０ｗｔ．％、Ｂが０．９２ｗｔ．％、残部がＦｅであり、ｗｔ．％とは、前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料の原料組成物における質量百分率を意味する。
本発明の一つの好ましい態様において、前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料は、下記の成分を含み：Ｎｄが３０．０ｗｔ．％、Ｔｂが０．５０ｗｔ．％、Ｃｕが０．４０ｗｔ．％、Ｃｏが０．５０ｗｔ．％、Ｔｉが０．１０ｗｔ．％、Ｂが０．９２ｗｔ．％、残部がＦｅであり、ｗｔ．％とは、前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料の原料組成物における質量百分率を意味する。
本発明の一つの好ましい態様において、前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料は、下記の成分を含み：Ｎｄが３０．０ｗｔ．％、Ｔｂが０．５０ｗｔ．％、Ｃｕが０．４５ｗｔ．％、Ｃｏが０．５０ｗｔ．％、Ｔｉが０．１０ｗｔ．％、Ｂが０．９２ｗｔ．％、残部がＦｅであり、ｗｔ．％とは、前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料の原料組成物における質量百分率を意味する。
本発明の一つの好ましい態様において、前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料は、下記の成分を含み：Ｎｄが３０．０ｗｔ．％、Ｔｂが０．５０ｗｔ．％、Ｃｕが０．４０ｗｔ．％、Ｃｏが０．８ｗｔ．％、Ｔｉが０．１０ｗｔ．％、Ｂが０．９２ｗｔ．％、残部がＦｅであり、ｗｔ．％とは、前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料の原料組成物における質量百分率を意味する。
本発明の一つの好ましい態様において、前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料は、下記の成分を含み：Ｎｄが３０．０ｗｔ．％、Ｔｂが０．５０ｗｔ．％、Ｃｕが０．４０ｗｔ．％、Ｃｏが１．０ｗｔ．％、Ｔｉが０．０５ｗｔ．％、Ｂが０．９４ｗｔ．％、残部がＦｅであり、ｗｔ．％とは、前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料の原料組成物における質量百分率を意味する。
本発明の一つの好ましい態様において、前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料は、下記の成分を含み：Ｎｄが３０．０ｗｔ．％、Ｔｂが０．５０ｗｔ．％、Ｃｕが０．４０ｗｔ．％、Ｃｏが１．０ｗｔ．％、Ｔｉが０．１０ｗｔ．％、Ｂが０．９４ｗｔ．％、残部がＦｅであり、ｗｔ．％とは、前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料の原料組成物における質量百分率を意味する。
本発明の一つの好ましい態様において、前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料は、下記の成分を含み：Ｎｄが３０．０ｗｔ．％、Ｔｂが０．５０ｗｔ．％、Ｃｕが０．４０ｗｔ．％、Ｃｏが１．０ｗｔ．％、Ｔｉが０．１５ｗｔ．％、Ｂが０．９４ｗｔ．％、残部がＦｅであり、ｗｔ．％とは、前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料の原料組成物における質量百分率を意味する。
本発明の一つの好ましい態様において、前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料は、下記の成分を含み：Ｎｄが３０．０ｗｔ．％、Ｔｂが０．５０ｗｔ．％、Ｃｕが０．４０ｗｔ．％、Ｃｏが１．０ｗｔ．％、Ｔｉが０．２０ｗｔ．％、Ｂが０．９４ｗｔ．％、残部がＦｅであり、ｗｔ．％とは、前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料の原料組成物における質量百分率を意味する。
本発明の一つの好ましい態様において、前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料は、下記の成分を含み：Ｎｄが３０．０ｗｔ．％、Ｔｂが０．５０ｗｔ．％、Ｃｕが０．４０ｗｔ．％、Ｃｏが１．０ｗｔ．％、Ｔｉが０．１０ｗｔ．％、Ｂが０．９５ｗｔ．％、残部がＦｅであり、ｗｔ．％とは、前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料の原料組成物における質量百分率を意味する。
本発明の一つの好ましい態様において、前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料は、下記の成分を含み：Ｎｄが３０．０ｗｔ．％、Ｔｂが０．５０ｗｔ．％、Ｃｕが０．４０ｗｔ．％、Ｃｏが１．０ｗｔ．％、Ｔｉが０．１０ｗｔ．％、Ｂが０．９８ｗｔ．％、残部がＦｅであり、ｗｔ．％とは、前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料の原料組成物における質量百分率を意味する。
本発明の一つの好ましい態様において、前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料は、下記の成分を含み：ＰｒＮｄが３０ｗｔ．％、Ｄｙが０．８ｗｔ．％、Ｃｕが０．４０ｗｔ．％、Ｃｏが０．５ｗｔ．％、Ｔｉが０．１ｗｔ．％、Ｂが０．９２ｗｔ．％、残部がＦｅであり、ｗｔ．％とは、前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料の原料組成物における質量百分率を意味する。
本発明により提供されるＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料の製造方法は、下記のステップを含み：前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料の原料組成物の溶融液を鋳造、破砕、粉砕、成形、焼結および粒界拡散処理して、前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料を得ており、前記粒界拡散処理における重希土類元素は、Ｔｂを含んでいる。
本発明において、前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料の原料組成物の溶融液を本分野における通常の方法で製造することができ、例えば、高周波真空誘導溶解炉で溶解製錬すれば良い。前記溶解炉の真空度は、５×１０－２Ｐａであってもよい。前記溶解製錬の温度は、１５００℃以下であってもよい。
本発明において、前記鋳造の工程は、本分野における通常の鋳造工程であることができ、例えば、Ａｒガス雰囲気（例えば５．５×１０４ＰａのＡｒガス雰囲気下）において、１０２℃／秒～１０４℃／秒の速度で冷却すればよい。
本発明において、前記破砕の工程は、本分野における通常の破砕工程であることができ、例えば、水素吸収、脱水素、冷却処理を経ていればよい。
ここで、前記水素吸収は、水素ガス圧力０．１５ＭＰａの条件下で行うことができる。
ここで、前記脱水素は、真空引きしながら昇温する条件で行うことができる。
本発明において、前記粉砕の工程は、本分野における通常の粉砕工程であることができ、例えば、ジェットミル粉砕である。
ここで、前記ジェットミル粉砕は、酸化ガス含有量が１５０ｐｐｍ以下の窒素ガス雰囲気下で行うことができる。前記酸化ガスは、酸素または水分の含有量を意味する。
ここで、前記ジェットミル粉砕の粉砕室圧力は、０．３８ＭＰａとすることができる。
ここで、前記ジェットミル粉砕の時間は、３時間とすることができる。
ここで、前記粉砕を行った後、本分野における常套手段で潤滑剤を添加することができ、例えば、ステアリン酸亜鉛を添加する。前記潤滑剤の添加量は、混合後の粉末重量の０．１０～０．１５％、例えば０．１２％とすることができる。
本発明において、前記成形の工程は、本分野における通常の成形工程であることができ、例えば、磁場成形法またはホットプレス熱間成形法である。
本発明において、前記焼結の工程は、本分野における通常の焼結工程であることができ、例えば、真空条件下（例えば５×１０－３Ｐａの真空下）で、予熱、焼結、冷却を経ていればよい。
ここで、前記予熱の温度は、３００～６００℃であってもよい。前記予熱の時間は、１～２ｈとすることができる。前記予熱は、３００℃および６００℃の温度でそれぞれ１時間予熱することが好ましい。
ここで、前記焼結の温度は、本分野における通常の焼結温度、例えば９００℃～１１００℃、さらには例えば１０４０℃とすることができる。
ここで、前記焼結の時間は、本分野における通常の焼結時間、例えば２ｈとすることができる。
ここで、前記冷却の前に、ガス圧が０．１ＭＰａに達するようにＡｒガスを導入することができる。
本発明において、前記粒界拡散処理は、本分野における通常の工程で処理を行うことができ、例えば、前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料の表面に、Ｔｂを含有する物質を蒸着、塗布、またはスパッタ付着させて、拡散熱処理すればよい。
ここで、前記Ｔｂを含有する物質は、Ｔｂ金属、Ｔｂを含有する化合物または合金であってもよい。
ここで、前記拡散熱処理の温度は、８００～９００℃、例えば８５０℃であってもよい。
ここで、前記拡散熱処理の時間は、１２～４８ｈ、例えば２４ｈであってもよい。
ここで、前記粒界拡散処理の後に、さらに熱処理を行うことができる。前記熱処理の温度は、４５０～５５０℃、例えば５００℃とすることができる。前記熱処理の時間は、３ｈとすることができる。
本発明は、前記方法で製造されたＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料も提供する。
本発明は、前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料がモーターにおいて電子部品としての応用をも提供する。
ここで、前記応用は、モーター回転数３０００～７０００ｒｐｍ及び／又はモーター作動温度８０～１８０℃のモーターにおいて電子部品としての応用であってもよいし、高回転モーター及び／又は家電製品での電子部品としての応用であってもよい。
前記高回転モーターは、一般的に、回転数が１００００ｒ／ｍｉｎを超えるモーターを指す。
前記家電製品は、インバータエアコンであってもよい。
本分野の周知常識に準拠したうえで、上記の各々の好ましい条件を任意に組み合わせることによって、本発明の各々の好適な実施例を得ることができる。
本発明に使用されている試薬および原料は、いずれも市販されている。
本発明の積極的な進歩的効果は、以下の点にある。
（１）本発明におけるＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料は、性能が優れ、Ｂｒ≧１４．３０ｋＧｓ、Ｈｃｊ≧２４．１ｋＯｅであり、ＢｒとＨｃｊの同時改善を達成した。
（２）通常の成分に比べ、本発明におけるＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料では、Ｃｕを０．３０ｗｔ．％以上、Ｔｉを０．０５～０．２０ｗｔ．％添加し、一部のＴｉが粒界に入り込んで高ＣｕリッチＴｉ相を形成し、これらの相が粒界拡散において完全に溶解でき、粒界拡散に有利であるので、Ｈｃｊが大幅に向上される。
図１は、実施例７で作製した永久磁石材料をＦＥ－ＥＰＭＡで面走査することによって形成したＮｄ、Ｃｕ、Ｔｉ分布図（左から右へ順に、Ｎｄ元素、Ｃｕ元素およびＴｉ元素の濃度分布図であり、図示例は、異なる色が異なる濃度値に対応することを示す。）であり、そのうち、点１を主相、点２を高ＣｕリッチＴｉ相とする。 図２は、比較例３で作製した永久磁石材料ＦＥ－ＥＰＭＡで面走査することによって形成したＮｄ、Ｃｕ、Ｔｉ分布図である。
以下、実施例の態様により本発明をさらに説明するが、本発明を実施例の範囲に制限するものではない。以下の実施例において、具体的な条件が明記されない実験方法は、通常の方法及び条件に従って、または商品仕様書に応じて選択される。
下記の実施例および比較例において、Ｎｄ、Ｔｂの純度は９９．８％、Ｆｅ－Ｂの純度は工業用グレード純度であり、純鉄の純度は工業用グレード純度であり、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｔｉの純度は９９．９％であった。
実施例および比較例におけるＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料の成分は、表１に示す通りである。表１および後述する表３におけるｗｔ．％は、前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料における各原料の質量百分率を意味し、「／」は、当該元素が添加されていないことを示す。
表１ Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料の原料組成物の成分（ｗｔ．％）
Figure 0007253069000001
Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料の製造方法は、以下の通りである。
（１）溶解製錬の工程：表１に示す成分に従って、調製した原料をアルミナ製の坩堝に入れ、高周波真空誘導溶解炉において５×１０－２Ｐａの真空中で１５００℃以下の温度で真空溶解製錬した。
（２）鋳造の工程：真空溶解製錬した後の溶解炉にＡｒガスを導入し、気圧を５．５万Ｐａにして鋳造し、１０２℃／秒～１０４℃／秒の冷却速度で急冷合金を得た。
（３）水素破砕工程：急冷合金を置く水素破砕用炉を室温で真空引きした後、純度９９．９％の水素ガスを水素破砕用炉内に導入して水素ガス圧力を０．１５ＭＰａに維持する。水素吸収を十分に行った後、真空引きしながら昇温し、十分に脱水素する。その後、冷却し、水素破砕した粉末を取り出す。
（４）ジェットミル工程：水素破砕した粉末を、酸化ガス含有量１５０ｐｐｍ以下の窒素ガス雰囲気下及び粉砕室圧力０．３８ＭＰａの条件下で３時間のジェットミル粉砕し、微粉を得る。酸化ガスは、酸素または水分を指す。
（５）ジェットミル粉砕した後の粉末にステアリン酸亜鉛を添加し、ステアリン酸亜鉛の添加量を混合後の粉末重量の０．１２％として、Ｖブレンダーで十分に混合した。
（６）磁場成形の工程：上記のステアリン酸亜鉛を添加した粉末を、直角配向型の磁場成形機を用いて、１．６Ｔの配向磁場中及び０．３５ｔｏｎ／ｃｍ２の成形圧力で、一辺が２５ｍｍの立方体に一次成形し、一次成形後、０．２Ｔの磁場で減磁する。一次成形後の成形体を空気に触れさせないように、それをシールし、その後、二次成形機（静水圧成形機）を用いて、１．３ｔｏｎ／ｃｍ２の圧力で二次成形を行う。
（７）焼結の工程：各成形体を焼結炉に搬送して焼結し、５×１０－３Ｐａの真空下かつ３００℃および６００℃の温度でそれぞれ１時間を保持し、その後、１０４０℃の温度で２時間焼結してから、Ａｒガスを導入して０．１ＭＰａまでガス圧を到達させた後、室温まで冷却した。
（８）粒界拡散処理の工程：各組の焼結体を直径２０ｍｍ、厚さ５ｍｍの磁石に加工し、厚さ方向を磁場配向方向とし、表面を清浄化した後、それぞれＴｂフッ化物により調製された原料を用いて、磁石に全面噴霧してコーティングし、コーティングした磁石を乾燥し、高純度のＡｒガス雰囲気で、磁石の表面にＴｂ元素の金属をスパッタ付着させ、８５０℃の温度で２４時間拡散熱処理する。室温まで冷却された。
（９）熱処理の工程：焼結体を高純度のＡｒガスにおいて５００℃で３時間の熱処理を行った後、室温まで冷却して取り出した。
［効果実施例］
実施例１－１４、比較例１－１１で得られたＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料の磁気特性および成分を測定し、その磁性体の結晶構造を電界放出電子プローブマイクロアナライザ（ＦＥ－ＥＰＭＡ）で観察した。
（１）磁気特性の評価：中国計量院のＮＩＭ－１００００Ｈ型ＢＨ大塊希土類永久磁石非破壊測定システムを用いて磁気特性検出を行った。以下の表２は、磁気特性検出の結果を示している。表２において、「Ｂｒ」が残留磁束密度であり、「Ｈｃｊ」が保磁力であり、「ＳＱ」が角形比（ｓｑｕａｒｅｎｅｓｓ ｒａｔｉｏ）であり、「ＢＨｍａｘ」が最大エネルギー積（ｍａｘｉｍｕｍ ｅｎｅｒｇｙ ｐｒｏｄｕｃｔ）である。
表２
Figure 0007253069000002
表２から分かるように、
（１）本願におけるＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料は、性能が優れ、Ｂｒ≧１４．３０ｋＧｓ、Ｈｃｊ≧２４．１ｋＯｅであり、ＢｒとＨｃｊの同時改善を達成した（実施例１－１４）。
（２）本願の成分に基づいて、原料Ｒ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｔｉ及びＢの使用量が変化し、Ｒ－Ｔ－Ｂ永久磁石材料の性能が著しく低下した（比較例１－６）。
（３）発明者は研究過程において、Ｃｕ及び高融点のＴｉを比較的大量に添加し、一部のＴｉが粒界に入り込んで高Ｃｕ高Ｔｉ相を形成することは、Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料の性能の向上に有利であるが、性質が類似する元素はいずれもこの相を形成できるわけではなく、例えば、ＧａおよびＡｌの添加（比較例７）、さらに例えばＺｒ、Ｍｏ、Ｗなどの高融点金属の添加（比較例８－１０）は、いずれも本願におけるＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料を得ることができないことを発見した。
（２）成分の測定：各成分に対して、高周波誘導結合プラズマ発光分光分析装置（ＩＣＰ－ＯＥＳ）を用いて測定した。以下の表３に示すのは、成分検出の結果である。
表３、成分検出の結果（ｗｔ．％）
Figure 0007253069000003
（３）ＦＥ－ＥＰＭＡによる検出：永久磁石材料の垂直配向面を研磨し、電界放出電子プローブマイクロアナライザー（ＦＥ－ＥＰＭＡ）（日本電子株式会社（ＪＥＯＬ）、８５３０Ｆ）で検出した。まず、ＦＥ－ＥＰＭＡで面走査することにより、永久磁石材料におけるＮｄ、Ｃｕ、Ｔｉなどの元素の分布を特定し、その後、ＦＥ－ＥＰＭＡで単一点（シングルポイント）定量分析することにより、キー相（ｋｅｙ ｐｈａｓｅ）におけるＣｕ、Ｔｉなどの元素の含有量を特定する。試験条件は、加速電圧１５ｋｖ、プローブビーム５０ｎＡであった。
実施例７で得られた永久磁石材料は、ＦＥ－ＥＰＭＡによって検出され、その結果は、以下の表４および図１に示す通りである。
ここで、図１は、Ｎｄ、Ｃｕ、Ｔｉの濃度分布図である。図１から分かるように、Ｔｉは主相内に分散的に分布しているほか、粒界においてＴｉリッチ相が存在している。Ｔｉリッチ相においても、Ｃｕの含有量が主相よりも高い。図１において、点１が主相、点２がＴｉリッチ相である。
表４は、図１における当該Ｔｉリッチ相をＦＥ－ＥＰＭＡで単一点定量分析した結果である。表４から分かるように、当該Ｔｉリッチ相では、Ｔｉの含有量がＣｕの含有量の１．８倍原子比であり、希土類の量が約２１．３ａｔ％であった。同様に、他の実施例についてＦＥ－ＥＰＭＡによる検出を行ったところ、いずれにおいても粒界に存在している高Ｃｕ高Ｔｉ相が観測され、Ｔｉの含有量がＣｕの含有量の１．５～２倍原子比であり、希土類の総量が１８～３０ａｔ％（ａｔ％は、原子パーセントを指し、具体的には、各種の元素の原子含有量が占める割合を意味する。）である。
表４
Figure 0007253069000004
比較例３についてＦＥ－ＥＰＭＡによる検出を行ったところ、その結果は図２に示すように、Ｎｄ、Ｃｕ、Ｔｉの濃度分布図をそれぞれ表す。結果から分かるように、Ｔｉは主相内に分散的に分布しており、粒界において高Ｃｕ高Ｔｉ相が形成されていない。ほかの比較例について検出を行ったところ、永久磁石材料の粒界において高Ｃｕ高Ｔｉ相が観測されなかった。

Claims (3)

  1. Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料であって、質量百分率で下記の成分を含み、
    Ｒ：２９．０～３２．０ｗｔ．％、且つＲにはＲＨが含まれ、前記ＲＨの含有量が１ｗｔ．％より大きい、
    Ｃｕ：０．３０～０．５０ｗｔ．％、但し０．５０ｗｔ．％を含まない、
    Ｃｏ：０．１０～１．０ｗｔ．％、
    Ｔｉ：０．０５～０．２０ｗｔ．％、
    Ｂ：０．９２～０．９８ｗｔ．％、
    残部：Ｆｅおよび不可避の不純物、
    ここで、前記Ｒは希土類元素であり、前記Ｒには少なくともＮｄが含まれ、
    前記ＲＨは重希土類元素であり、前記ＲＨには少なくともＴｂが含まれ、
    前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料は、磁石の粒界に、組成比が（Ｔ１－ａ－ｂ－Ｔｉａ－Ｃｕｂ）ｘ－Ｒｙである高Ｃｕ高Ｔｉ相が存在しており、
    ここで、ＴはＦｅとＣｏを表し、１．５ｂ＜ａ＜２ｂ、７０ａｔ％＜ｘ＜８２ａｔ％、１８ａｔ％＜ｙ＜３０ａｔ％であり、ａｔ％とは、前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料における各元素の原子含有量が占める割合を意味する、
    ことを特徴とするＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料。
  2. 前記Ｒの含有量は、２９．５～３２．０ｗｔ．％であり、及び／又は、
    前記ＲＨにはＤｙがさらに含まれ、及び／又は、
    前記ＲＨの含有量は、１．０５～１．３０ｗｔ．％であり、及び／又は、
    前記Ｃｕの含有量は、０．３０～０．４５ｗｔ．％であり、及び／又は、
    前記Ｃｏの含有量は、０．１０ｗｔ．％または０．５０～１．０ｗｔ．％であり、及び／又は、
    前記Ｔｉの含有量は、０．０５ｗｔ．％または０．１０～０．２０ｗｔ．％であり、及び／又は、
    前記Ｂの含有量は、０．９２～０．９６ｗｔ．％または０．９４～０．９８ｗｔ．％であり、ｗｔ．％とは、前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料における質量百分率を意味する、
    ことを特徴とする請求項１に記載のＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料。
  3. 前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料は、下記の成分を含み、
    Ｒ：２９．５～３２．０ｗｔ．％、前記ＲＨの含有量が１．０５～１．３ｗｔ．％である、
    Ｃｕ：０．３０～０．４５ｗｔ．％、
    Ｃｏ：０．５０～１．０ｗｔ．％、
    Ｔｉ：０．１０～０．２０ｗｔ．％、
    Ｂ：０．９２～０．９６ｗｔ．％、
    ｗｔ．％とは、前記Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料における質量百分率を意味する、
    ことを特徴とする請求項１に記載のＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石材料。
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