JP7298533B2 - 希土類磁石及びその製造方法 - Google Patents
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Description
〈1〉主相及び前記主相の周囲に存在する粒界相を備え、
モル比での全体組成が、式(R2 (1-x)R1 x)yFe(100-y-w-z-v)CowBzM1 v・(R3 (1-p)M2 p)q・(R4 (1-s)M3 s)t(ただし、R1は、Ce、La、Y、及びScからなる群より選ばれる一種以上の元素であり、R2及びR3は、Nd及びPrからなる群より選ばれる一種以上の元素であり、R4は、Gd、Tb、Dy、及びHoからなる群より選ばれる一種以上の元素を少なくとも含む希土類元素であり、M1は、Ga、Al、Cu、Au、Ag、Zn、In、及びMnからなる群より選ばれる一種以上の元素並びに不可避的不純物元素であり、M2は、R3と合金化する希土類元素以外の金属元素及び不可避的不純物元素であり、M3は、R4と合金化する希土類元素以外の金属元素及び不可避的不純物元素であり、かつ、
0.1≦x≦1.0、
12.0≦y≦20.0、
5.0≦z≦20.0、
0≦w≦8.0、
0≦v≦2.0、
0.05≦p≦0.40、
0.1≦q≦15.0、
0.05≦s≦0.40、及び
0.1≦t≦5.0
である。)で表され、
前記主相が、R2Fe14B型(ただし、Rは希土類元素である。)の結晶構造を有しており、
前記主相の平均粒径が、0.1~20μmであり、
前記主相が、コア部、前記コア部の周囲の存在する第一シェル部、及び前記第一シェル部の周囲に存在する第二シェル部を備えており、
前記第一シェル部におけるNd及びPrそれぞれのモル比の合計が、前記コア部におけるNd及びPrそれぞれのモル比の合計よりも高くなっており、
前記第二シェル部におけるNd及びPrそれぞれのモル比の合計が、前記第一シェル部におけるNd及びPrそれぞれのモル比の合計よりも低くなっており、
前記第二シェル部が、Gd、Tb、Dy、及びHoからなる群より選ばれる一種以上の元素を含有し、
前記第二シェル部におけるGd、Tb、Dy、及びHoそれぞれのモル比の合計が、前記コア部におけるGd、Tb、Dy、及びHoそれぞれのモル比の合計よりも高くなっており、かつ、
前記第二シェル部におけるGd、Tb、Dy、及びHoそれぞれのモル比の合計が、前記第一シェル部におけるGd、Tb、Dy、及びHoそれぞれのモル比の合計よりも高くなっている、
希土類磁石。
〈2〉前記xが0.5≦x≦1.0である、〈1〉項に記載の希土類磁石。
〈3〉前記R1がCe及びLaからなる群より選ばれる一種以上の元素であり、前記R2及び前記R3がNdであり、かつ、前記R4がTb及びNdからなる群より選ばれる一種以上の元素である、〈1〉又は〈2〉項に記載の希土類磁石。
〈4〉前記第一シェル部におけるNd及びPrそれぞれのモル比の合計が、前記コア部におけるNd及びPrそれぞれのモル比の合計の1.2~3.0倍であり、
前記第二シェル部におけるNd及びPrそれぞれのモル比の合計が、前記第一シェル部におけるNd及びPrそれぞれのモル比の合計の0.5~0.9倍であり、
前記第二シェル部におけるGd、Tb、Dy、及びHoそれぞれのモル比の合計が、前記コア部におけるGd、Tb、Dy、及びHoそれぞれのモル比の合計の2.0倍以上であり、かつ、
前記第二シェル部におけるGd、Tb、Dy、及びHoそれぞれのモル比の合計が、前記第一シェル部におけるGd、Tb、Dy、及びHoそれぞれのモル比の合計の2.0倍以上である、
〈1〉~〈3〉項のいずれか一項に記載の希土類磁石。
〈5〉〈1〉項に記載の希土類磁石の製造方法であって、
主相及び前記主相の周囲に存在する粒界相を備え、モル比での全体組成が、式(R2 (1-x)R1 x)yFe(100-y-w-z-v)CowBzM1 v・(R3 (1-p)M2 p)q(ただし、R1は、Ce、La、Y、及びScからなる群より選ばれる一種以上の元素であり、R2及びR3は、Nd及びPrからなる群より選ばれる一種以上の元素であり、M1は、Ga、Al、Cu、Au、Ag、Zn、In、及びMnからなる群より選ばれる一種以上の元素並びに不可避的不純物元素であり、M2は、R3と合金化する希土類元素以外の金属元素及び不可避的不純物元素であり、かつ、
0.1≦x≦1.0、
12.0≦y≦20.0、
5.0≦z≦20.0、
0≦w≦8.0、
0≦v≦2.0、
0.05≦p≦0.40、及び
0.1≦q≦15.0
である。)で表され、前記主相がR2Fe14B型(ただし、Rは希土類元素である。)の結晶構造を有しており、前記主相の平均粒径が0.1~20μmであり、前記主相が、コア部と、前記コア部の周囲に存在する第一シェル部を備えており、かつ、前記第一シェル部におけるNd及びPrそれぞれのモル比の合計が、前記コア部におけるNd及びPrそれぞれのモル比の合計よりも高くなっている第一希土類磁石前駆体を準備すること、
モル比での式R4 (1-s)M3 s(ただし、R4は、Gd、Tb、Dy、及びHoからなる群より選ばれる一種以上の元素を少なくとも含む希土類元素であり、M3は、R4と合金化する希土類元素以外の金属元素及び不可避的不純物元素であり、かつ、0.05≦s≦0.40である。)で表される組成を有する第一改質材を準備すること、及び、
前記第一希土類磁石前駆体に前記第一改質材を拡散浸透させること、
を含む、希土類磁石の製造方法。
〈6〉主相及び前記主相の周囲に存在する粒界相を備え、モル比での全体組成が、式(R2 (1-x)R1 x)yFe(100-y-w-z-v)CowBzM1 v(ただし、R1は、Ce、La、Y、及びScからなる群より選ばれる一種以上の元素であり、R2は、Nd及びPrからなる群より選ばれる一種以上の元素であり、M1は、Ga、Al、Cu、Au、Ag、Zn、In、及びMnからなる群より選ばれる一種以上の元素並びに不可避的不純物元素であり、かつ、
0.1≦x≦1.0、
12.0≦y≦20.0、
5.0≦z≦20.0、
0≦w≦8.0、及び
0≦v≦2.0
である。)で表され、前記主相が、R2Fe14B型(ただし、Rは希土類元素である。)の結晶構造を有しており、前記主相の平均粒径が、0.1~20μmである第二希土類磁石前駆体を準備すること、
モル比での式R3 (1-p)M2 p(ただし、R3は、Nd及びPrからなる群より選ばれる一種以上の元素であり、M2は、R3と合金化する希土類元素以外の金属元素及び不可避的不純物元素であり、かつ、0.05≦p≦0.40である。)で表される組成を有する第二改質材を準備すること、及び、
前記第二希土類磁石前駆体に前記第二改質材を拡散浸透して、前記第一希土類磁石前駆体を得ること、
を含む、〈5〉項に記載の希土類磁石の製造方法。
〈7〉主相及び前記主相の周囲に存在する粒界相を備え、モル比での全体組成が、式(R2 (1-x)R1 x)yFe(100-y-w-z-v)CowBzM1 v(ただし、R1は、Ce、La、Y、及びScからなる群より選ばれる一種以上の元素であり、R2は、Nd及びPrからなる群より選ばれる一種以上の元素であり、M1は、Ga、Al、Cu、Au、Ag、Zn、In、及びMnからなる群より選ばれる一種以上の元素並びに不可避的不純物元素であり、かつ、
0.1≦x≦1.0、
12.0≦y≦20.0、
5.0≦z≦20.0、
0≦w≦8.0、及び
0≦v≦2.0
である。)で表され、前記主相が、R2Fe14B型(ただし、Rは希土類元素である。)の結晶構造を有しており、前記主相の平均粒径が、0.1~20μmである第二希土類磁石前駆体粉末を準備すること、
モル比での式R3 (1-p)M2 p(ただし、R3は、Nd及びPrからなる群より選ばれる一種以上の元素であり、M2は、R3と合金化する希土類元素以外の金属元素及び不可避的不純物元素であり、かつ、0.05≦p≦0.40である。)で表される組成を有する第二改質材粉末を準備すること、及び
前記第二希土類磁石前駆体粉末及び前記第二改質材粉末を混合し、焼結して、前記第一希土類磁石前駆体を得ること、
を含む、〈5〉項に記載の希土類磁石の製造方法。
〈8〉前記第一改質材の拡散浸透温度が、前記第二改質材又は前記第二改質材粉末の拡散浸透温度よりも低い、〈6〉又は〈7〉項に記載の希土類磁石の製造方法。
〈9〉前記xが0.5≦x≦1.0である、〈5〉~〈8〉項のいずれか一項に記載の希土類磁石の製造方法。
〈10〉前記R1がCe及びLaからなる群より選ばれる一種以上の元素であり、前記R2及び前記R3がNdであり、かつ前記R4がTb及びNdからなる群より選ばれる一種以上の元素である、〈5〉~〈9〉項のいずれか一項に記載の希土類磁石の製造方法。
まず、本開示の希土類磁石の構成要件について説明する。
本開示の希土類磁石500の全体組成について説明する。本開示の希土類磁石500の全体組成とは、すべての主相10と粒界相50を合わせた組成を意味する。
R1は、本開示の希土類磁石に必須の成分である。上述したように、R1は、Ce、La、Y、及びScからなる群より選ばれる一種以上の元素であり、軽希土類元素に属する。R1は、主相(R2Fe14B相)の構成元素である。主相の表層部近傍のR1の少なくとも一部が、第二改質材中のR3で置換されることによって、主相がコア部と第二シェル部を有することができる。置換性の観点からは、R1は、Ce及びLaからなる群より選ばれる一種以上の元素であることが好ましい。
上述したように、R2は、Nd及びPrからなる群より選ばれる一種以上の元素であり、中希土類元素に属する。R2は主相(R2Fe14B相)の構成元素である。本開示の希土類磁石において、性能と価格のバランスの観点からは、Nd及びPrの含有量を多くすることが好ましく、Ndの含有量を多くすることがより好ましい。R2として、NdとPrを共存させる場合には、ジジミウムを用いてもよい。性能の観点からは、R2はNdであることが好ましい。
本開示の希土類磁石において、R1とR2は第二希土類磁石前駆体に由来する元素である。R1とR2の合計に対して、モル比で、xのR1が存在し、(1-x)のR2が存在する。そして、0.1≦x≦1.0を満足する。
上式において、R1とR2の合計含有割合は、yで表され、12.0≦y≦20.0を満足する。なお、yの値は、第二希土類磁石前駆体に対する含有割合であり、原子%に相当する。
Bは、図2に示したように、主相10(R2Fe14B相)を構成し、主相10及び粒界相50の存在割合に影響を与える。
Coは、主相及び粒界相で、Feと置換可能な元素である。本明細書で、Feと記載されている場合には、Feの一部がCoで置換可能であることを意味する。例えば、R2Fe14B相のFeの一部がCoで置換されて、R2(Fe、Co)14B相となる。
M1は、本開示の希土類磁石の特性を損なわない範囲で含有することができる。M1には不可避的不純物元素を含んでよい。本明細書において、不可避的不純物元素とは、希土類磁石の原材料に含まれる不純物元素、あるいは、製造工程で混入してしまう不純物元素等、その含有を回避することが避けられない、あるいは、回避するためには著しい製造コストの上昇を招くような不純物元素のことをいう。製造工程で混入してしまう不純物元素等には、製造上の都合により、磁気特性に影響を与えない範囲で含有させる元素を含む。また、不可避的不純物元素には、R1及びR2として選択される希土類元素以外であって、上述したような理由等で不可避的に混入する希土類元素を含む。
Feは、これまで説明したR1、R2、Co、B、及びM1の残部であり、Feの含有割合は、(100-y-w-z-v)で表される。y、w、z、及びvを、これまでに説明した範囲にすると、図2に示したように、主相10及び粒界相50が得られる。
R3は第二改質材に由来する元素である。図1Aに示したように、第二改質材200は第二希土類磁石前駆体100の内部に拡散浸透する。主相10の表層部近傍のR1の一部は、第二改質材200のR3で置換されて、第一シェル部30を形成する。
M2は、R3と合金化する希土類元素以外の金属元素及び不可避的不純物元素である。典型的には、M2は、R3 (1-p)M2 pの融点をR3の融点よりも低下させる合金元素及び不可避的不純物元素である。M2としては、例えば、Cu、Al、Co、及びFeから選ばれる一種以上の元素並びに不可避的不純物元素が挙げられる。M2としては、Cu、Al、及びFeから選ばれる一種以上の元素が好ましい。R3 (1-p)M2 pの融点低下の観点からは、M2としては、Cuが特に好ましい。なお、不可避的不純物元素とは、原材料に含まれる不純物元素、あるいは、製造工程で混入してしまう不純物元素等、その含有を回避することが避けられない、あるいは、回避するためには著しい製造コストの上昇を招くような不純物元素のことをいう。製造工程で混入してしまう不純物元素等には、製造上の都合により、磁気特性に影響を与えない範囲で含有させる元素を含む。また、不可避的不純物元素には、R3として選択される希土類元素以外であって、上述したような理由等で不可避的に混入する希土類元素を含む。
R3とM2は、式R3 (1-p)M2 pで表されるモル比での組成を有する合金を形成し、第二改質材は、この合金を含有する。そして、pは、0.05≦p≦0.40を満足する。
R4は第一改質材に由来する元素である。図1C及び図1Dに示したように、第一改質材300の融液は第一希土類磁石前駆体150の内部に拡散浸透する。第一シェル部30の表層部近傍の軽希土類元素一部並びにNd及び/又はPrの一部は、第一改質材300のR4で置換されて、第二シェル部40を形成する。
M3は、R4と合金化する希土類元素以外の金属元素及び不可避的不純物元素である。典型的には、M3は、R4 (1-s)M3 sの融点をR4の融点よりも低下させる合金元素及び不可避的不純物元素である。M3としては、例えば、Ga、Cu、Al、Co、及びFeから選ばれる一種以上の元素並びに不可避的不純物元素が挙げられる。R4は重希土類元素を含み、重希土類元素は融点が高いため、R4 (1-s)M3 sの融点を低下させる観点からは、M2としてはGa及びCuが好ましい。不可避的不純物元素とは、原材料に含まれる不純物元素、あるいは、製造工程で混入してしまう不純物元素等、その含有を回避することが避けられない、あるいは、回避するためには著しい製造コストの上昇を招くような不純物元素のことをいう。製造工程で混入してしまう不純物元素等には、製造上の都合により、磁気特性に影響を与えない範囲で含有させる元素を含む。また、不可避的不純物元素には、R4として選択される希土類元素以外であって、上述したような理由等で不可避的に混入する希土類元素を含む。
R4とM3は、式R4 (1-s)M3 sで表されるモル比での組成を有する合金を形成し、第一改質材は、この合金を含有する。そして、sは、0.05≦s≦0.40を満足する。
上式において、100モル部の第二希土類磁石前駆体に対する第二改質材の割合は、qモル部である。また、100モル部の第二希土類磁石前駆体に対する第一改質材の割合はtモル部である。すなわち、100モル部の第二希土類磁石前駆体に、qモル部の第二改質材を拡散浸透すると、100モル部+qモル部の第一希土類磁石前駆体となる。そして、100モル部+qモル部の第一希土類磁石前駆体に、tモル部の第一改質材を拡散浸透すると、100モル部+qモル部+tモル部の本開示の希土類磁石となる。このことから、qは、第二希土類磁石前駆体に由来する元素の合計含有量を100としたときの、第二改質材に由来する元素の含有量のモル比である。tは、第二希土類磁石前駆体に由来する元素の合計含有量を100としたときの、第一改質材に由来する元素の含有量のモル比である。言い替えると、100原子%の第二希土類磁石前駆体に対して、本開示の希土類磁石は(100+q+t)原子%である。
主相は、R2Fe14B型の結晶構造を有する。Rは希土類元素である。R2Fe14B「型」としたのは、主相中(結晶構造中)で、R、Fe、及びB以外の元素を、置換型及び/又は侵入型で含み得るためである。例えば、主相中で、Feの一部がCoで置換されていてもよい。あるいは、例えば、主相中で、R、Fe、及びBのいずれかの元素の一部が、M1で置換されていてもよい。あるいは、例えば、主相中に、M1が侵入型で存在していてもよい。
図2に示したように、コア部20は、主相10に存在し、第一シェル部30及び第二シェル部40に包囲されている。
図2に示したように、第一シェル部30は、コア部20の周囲に存在する。また、第一シェル部30の周囲には、さらに、第二シェル部40が存在する。すなわち、第一シェル部30は、コア部20と第二シェル部40の間に存在する。第一シェル部の組成及び結晶構造については後述する。
図2に示したように、第二シェル部40は、第一シェル部30の周囲に存在する。
図2に示したように、本開示の希土類磁石500は、主相10と、主相10の周囲に存在する粒界相50を備える。上述したように、主相10はR2Fe14B型の結晶構造を有する磁性相(R2Fe14B相)を含む。一方、粒界相50は、R2Fe14B型以外の結晶構造を有する相をはじめ、結晶構造が明瞭ではない相を含む。「明瞭ではない相」とは、理論に拘束されないが、その相の少なくとも一部が不完全な結晶構造を有し、それらが不規則に存在している相(状態)を意味する。あるいは、そのような相(状態)の少なくとも一部が、非晶質のように、結晶構造の様相をほとんど呈していない相のことを意味する。
次に、本開示の希土類磁石の製造方法について説明する。
図1Bに示したように、モル比での全体組成が、式(R2 (1-x)R1 x)yFe(100-y-w-z-v)CowBzM1 v・(R3 (1-p)M2 p)qで表される第一希土類磁石前駆体150を準備する。第一希土類磁石前駆体150の全体組成を表す式において、R1、R2、R3、Fe、Co、B、M1、及びM2並びにx、y、z、w、v、p、及びqについては、「《希土類磁石》」で説明したとおりである。
図1Cに示したように、モル比での式R4 (1-s)M3 sで表される組成を有する第一改質材300を準備する。第一改質材300の組成を表す式において、R4及びM3並びにsについては、「《希土類磁石》」で説明したとおりである。
図1Cに示したように、第一希土類磁石前駆体150に第一改質材300を接触させ、両者を加熱する。拡散浸透温度は、第一希土類磁石前駆体150の内部に、第一改質材300を拡散浸透することができる温度であれば、特に制限はない。第一改質材300を拡散浸透できるとは、主相10(コア部20及び第一シェル部30)が破損されず、かつ、第二シェル部40が形成可能な温度を意味する。
次に、第一希土類磁石前駆体の製造方法について、第一態様及び第二態様に分けて説明する。
第一希土類磁石前駆体の製造方法の第一態様は、第二希土類磁石前駆体の内部に第二改質材を拡散浸透して、第一希土類磁石前駆体を得る。第一希土類磁石前駆体の製造方法の第一態様は、第二希土類磁石前駆体準備工程、第二改質材準備工程、及び第二改質材拡散浸透工程を含む。以下、これらの工程それぞれについて説明する。
図1Aに示したように、モル比での全体組成が、式(R2 (1-x)R1 x)yFe(100-y-w-z-v)CowBzM1 vで表される第二希土類磁石前駆体100を準備する。第二希土類磁石前駆体100の全体組成を表す式において、R1、R2、R3、Fe、Co、B、及びM1並びにx、y、z、w、及びvについては、「《希土類磁石》」で説明したとおりである。
第二希土類磁石前駆体を、希土類焼結磁石の製造方法を用いて得る場合、例えば、次の方法が挙げられる。
第二希土類磁石前駆体を、ナノ結晶化希土類磁石の製造方法を用いて得る場合、例えば、次の方法が挙げられる。
図1Aに示したように、モル比での式R3 (1-p)M2 pで表される組成を有する第二改質材200を準備する。改質材の組成を表す式において、R3及びM2並びにpについては、「《希土類磁石》」で説明したとおりである。
第二改質材200の拡散浸透温度は、第二希土類磁石前駆体100の内部に、第二改質材200を拡散浸透することができる温度であれば、特に制限はない。第二改質材200を拡散浸透できるとは、主相10が粗大化等により結晶構造が破壊されず、第一シェル部30が形成可能な温度を意味する。
第一希土類磁石前駆体の製造方法の第二態様は、第二希土類磁石前駆体粉末と第二改質材粉末を混合し、その混合粉末を焼結して第一希土類磁石前駆体を得る。第一希土類前駆体の製造方法の第二態様は、第二希土類磁石前駆体粉末準備工程、第二改質材粉末準備工程、及び混合焼結工程を含む。以下、これらの工程それぞれについて説明する。
モル比での式(R2 (1-x)R1 x)yFe(100-y-w-z-v)CowBzM1 vで表される組成を有する溶湯を、主相(R2Fe14B相)の平均粒径が0.1~20μmになる速度で冷却し、磁性薄帯を得る。この磁性薄帯を粉砕して磁性粉末を得る。粉砕方法としては、例えば、磁性薄帯を粗粉砕した後、ジェットミル等で、さらに粉砕する方法等が挙げられる。粗粉砕の方法としては、例えば、ハンマミルを用いる方法、及び磁性薄帯を水素脆化する方法並びにこれらの組合せ等が挙げられる。
モル比での式R3 (1-p)M2 pで表される組成を有する第二改質材粉末を準備する。改質材粉末の組成を表す式において、R3及びM2並びにpについては、「《希土類磁石》」で説明したとおりである。
第二希土類磁石前駆体粉末及び第二改質材粉末を混合し、焼結する。混合後、焼結前に、第二希土類磁石前駆体粉末と第二改質材粉末の混合粉末を圧粉しておいてもよい。
これまで説明してきたこと以外でも、本開示の希土類磁石及びその製造方法は、特許請求の範囲に記載した内容の範囲内で種々の変形を加えることができる。例えば、第一希土類磁石前駆体に第一改質材を拡散した後に、さらに、熱処理して、本開示の希土類磁石としてもよい。理論に拘束されないが、この熱処理により、主相の組織が変質することなく(溶融することなく)、第一改質材を拡散浸透させた後の粒界相の一部が溶融し、その溶融物が凝固し、その凝固物が主相を均一に被覆して、保磁力の向上に寄与することが考えられる。
次の手順で、実施例1~5及び比較例1~5の試料を準備した。
第二希土類磁石前駆体として、モル比での全体組成がNd6.6Ce4.9La1.6FebalB6.0Cu0.1Ga0.3で表される希土類焼結磁石を準備した。第二希土類磁石前駆体には、磁場中成形で異方性が付与されていた。第二希土類磁石前駆体に、Nd0.9Cu0.1合金を含有する第二改質材を950℃で拡散浸透して、第一希土類磁石前駆体を得た。100モル部の第二希土類磁石前駆体に対して、4.7モル部の第二改質材を拡散浸透した。第一希土類磁石前駆体にTb0.82Ga0.15合金を含有する第一改質材を900℃で拡散浸透して、実施例1の試料を得た。100モル部の第二希土類磁石前駆体に対して、1.5モル部の第一改質材を拡散浸透した。
第二希土類磁石前駆体粉末として、モル比での全体組成がNd6.6Ce4.9La1.6FebalB6.0Cu0.1Ga0.3で表される磁性粉末を準備した。また、Nd0.9Cu0.1合金を含有する第二改質材粉末を準備した。第二希土類磁石前駆体粉末と第二改質材粉末を混合して混合粉末を得た。100モル部の第二希土類磁石前駆体粉末に対して、4.7モル部の第二改質材粉末を混合した。この混合粉末を磁場中成形し、1050℃で焼結して、第一希土類磁石前駆体を得た。そして、第一希土類磁石前駆体にTb0.82Ga0.15合金を含有する第一改質材を900℃で拡散浸透して、実施例2の試料を得た。100モル部の第二希土類磁石前駆体に対して、1.5モル部の第一改質材を拡散浸透した。
第二希土類磁石前駆体として、モル比での全体組成がNd6.6Ce4.9La1.6FebalB6.0Cu0.1Ga0.3で表される熱間塑性加工希土類磁石を準備した。Nd0.7Cu0.3合金を含有する第二改質材を700℃で拡散浸透して、第一希土類磁石前駆体を得た。100モル部の第二希土類磁石前駆体に対して、5.5モル部の第二改質材を拡散浸透した。そして、第一希土類磁石前駆体にNd0.6Tb0.2Ga0.2合金を含有する第一改質材を675℃で拡散浸透して、実施例3の試料を得た。100モル部の第二希土類磁石前駆体に対して、1.5モル部の第一改質材を拡散浸透した。
第二希土類磁石前駆体に第二改質材を拡散浸透せず、第二希土類磁石前駆体に第一改質材を拡散浸透したこと以外、実施例1と同様に比較例1の試料を準備した。
第二希土類磁石前駆体に第二改質材を拡散浸透せず、第二希土類磁石前駆体に第一改質材を拡散浸透したこと以外、実施例3と同様に比較例2の試料を準備した。
第二希土類磁石前駆体として希土類焼結磁石を準備し、第二希土類磁石前駆体に第二改質材を拡散浸透した後、第一改質材を拡散浸透しなかったこと以外、実施例2と同様に比較例3の試料を準備した。
第一改質材を拡散浸透しなかったこと以外、実施例3と同様に比較例4の試料を準備した。
第一改質材の拡散浸透温度が850℃であること以外、実施例1と同様に実施例4の試料を準備した。
第一改質材の拡散浸透温度が800℃であること以外、実施例1と同様に実施例5の試料を準備した。
第一改質材の拡散浸透温度が950℃であること以外、実施例1と同様に比較例5の試料を準備した。
振動試料型磁力計(VSM:Vibrating Sample Magnetometer)を用いて、各試料の磁気特性を300K及び453Kで測定した。また、各試料について、STEM-EDX(Scanning Transmission Electron Microscope-Energy Dispersive X-ray Spectroscope)を用いて、コア部、第一シェル部、及び第二シェル部の組成分析を行った。実施例1の試料については、STEM-EDXを用いて組織観察及び成分分析を行った。比較例1の試料については、SEM-EDX(Scanning Electron Microscope-Energy Dispersive X-ray Spectroscope)を用いて、成分分析(面分析)を行った。また、各試料について、主相の平均粒径を「《希土類磁石》」で説明した方法で求めた。
20 コア部
30 第一シェル部
40 第二シェル部
50 粒界相
70 粗大化主相
100 非コア/シェル希土類磁石前駆体(第二希土類磁石前駆体)
150 コア/シェル希土類磁石前駆体(第一希土類磁石前駆体)
200 中希土類元素改質材(第二改質材)
300 重希土類元素改質材(第一改質材)
500 本開示の希土類磁石
Claims (10)
- 主相及び前記主相の周囲に存在する粒界相を備え、
モル比での全体組成が、式(R2 (1-x)R1 x)yFe(100-y-w-z-v)CowBzM1 v・(R3 (1-p)M2 p)q・(R4 (1-s)M3 s)t(ただし、R1は、Ce、La、Y、及びScからなる群より選ばれる一種以上の元素であり、R2及びR3は、Nd及びPrからなる群より選ばれる一種以上の元素であり、R4は、Gd、Tb、Dy、及びHoからなる群より選ばれる一種以上の元素を少なくとも含む希土類元素であり、M1は、Ga、Al、Cu、Au、Ag、Zn、In、及びMnからなる群より選ばれる一種以上の元素並びに不可避的不純物元素であり、M2は、R3と合金化する希土類元素以外の金属元素及び不可避的不純物元素であり、M3は、R4と合金化する希土類元素以外の金属元素及び不可避的不純物元素であり、かつ、
0.1≦x≦1.0、
12.0≦y≦20.0、
5.0≦z≦20.0、
0≦w≦8.0、
0≦v≦2.0、
0.05≦p≦0.40、
0.1≦q≦15.0、
0.05≦s≦0.40、及び
0.1≦t≦5.0
である。)で表され、
前記主相が、R2Fe14B型(ただし、Rは希土類元素である。)の結晶構造を有しており、
前記主相の平均粒径が、0.1~20μmであり、
前記主相が、コア部、前記コア部の周囲の存在する第一シェル部、及び前記第一シェル部の周囲に存在する第二シェル部を備えており、
前記第一シェル部におけるNd及びPrそれぞれのモル比の合計が、前記コア部におけるNd及びPrそれぞれのモル比の合計よりも高くなっており、
前記第二シェル部におけるNd及びPrそれぞれのモル比の合計が、前記第一シェル部におけるNd及びPrそれぞれのモル比の合計よりも低くなっており、
前記第二シェル部が、Gd、Tb、Dy、及びHoからなる群より選ばれる一種以上の元素を含有し、
前記第二シェル部におけるGd、Tb、Dy、及びHoそれぞれのモル比の合計が、前記コア部におけるGd、Tb、Dy、及びHoそれぞれのモル比の合計よりも高くなっており、かつ、
前記第二シェル部におけるGd、Tb、Dy、及びHoそれぞれのモル比の合計が、前記第一シェル部におけるGd、Tb、Dy、及びHoそれぞれのモル比の合計よりも高くなっている、
希土類磁石。 - 前記xが0.5≦x≦1.0である、請求項1に記載の希土類磁石。
- 前記R1がCe及びLaからなる群より選ばれる一種以上の元素であり、前記R2及び前記R3がNdであり、かつ、前記R4がTb及びNdからなる群より選ばれる一種以上の元素である、請求項1又は2に記載の希土類磁石。
- 前記第一シェル部におけるNd及びPrそれぞれのモル比の合計が、前記コア部におけるNd及びPrそれぞれのモル比の合計の1.2~3.0倍であり、
前記第二シェル部におけるNd及びPrそれぞれのモル比の合計が、前記第一シェル部におけるNd及びPrそれぞれのモル比の合計の0.5~0.9倍であり、
前記第二シェル部におけるGd、Tb、Dy、及びHoそれぞれのモル比の合計が、前記コア部におけるGd、Tb、Dy、及びHoそれぞれのモル比の合計の2.0倍以上であり、かつ、
前記第二シェル部におけるGd、Tb、Dy、及びHoそれぞれのモル比の合計が、前記第一シェル部におけるGd、Tb、Dy、及びHoそれぞれのモル比の合計の2.0倍以上である、
請求項1~3のいずれか一項に記載の希土類磁石。 - 請求項1に記載の希土類磁石の製造方法であって、
主相及び前記主相の周囲に存在する粒界相を備え、モル比での全体組成が、式(R2 (1-x)R1 x)yFe(100-y-w-z-v)CowBzM1 v・(R3 (1-p)M2 p)q(ただし、R1は、Ce、La、Y、及びScからなる群より選ばれる一種以上の元素であり、R2及びR3は、Nd及びPrからなる群より選ばれる一種以上の元素であり、M1は、Ga、Al、Cu、Au、Ag、Zn、In、及びMnからなる群より選ばれる一種以上の元素並びに不可避的不純物元素であり、M2は、R3と合金化する希土類元素以外の金属元素及び不可避的不純物元素であり、かつ、
0.1≦x≦1.0、
12.0≦y≦20.0、
5.0≦z≦20.0、
0≦w≦8.0、
0≦v≦2.0、
0.05≦p≦0.40、及び
0.1≦q≦15.0
である。)で表され、前記主相がR2Fe14B型(ただし、Rは希土類元素である。)の結晶構造を有しており、前記主相の平均粒径が0.1~20μmであり、前記主相が、コア部と、前記コア部の周囲に存在する第一シェル部を備えており、かつ、前記第一シェル部におけるNd及びPrそれぞれのモル比の合計が、前記コア部におけるNd及びPrそれぞれのモル比の合計よりも高くなっている第一希土類磁石前駆体を準備すること、
モル比での式R4 (1-s)M3 s(ただし、R4は、Gd、Tb、Dy、及びHoからなる群より選ばれる一種以上の元素を少なくとも含む希土類元素であり、M3は、R4と合金化する希土類元素以外の金属元素及び不可避的不純物元素であり、かつ、0.05≦s≦0.40である。)で表される組成を有する第一改質材を準備すること、及び、
前記第一希土類磁石前駆体に前記第一改質材を拡散浸透させること、
を含む、希土類磁石の製造方法。 - 主相及び前記主相の周囲に存在する粒界相を備え、モル比での全体組成が、式(R2 (1-x)R1 x)yFe(100-y-w-z-v)CowBzM1 v(ただし、R1は、Ce、La、Y、及びScからなる群より選ばれる一種以上の元素であり、R2は、Nd及びPrからなる群より選ばれる一種以上の元素であり、M1は、Ga、Al、Cu、Au、Ag、Zn、In、及びMnからなる群より選ばれる一種以上の元素並びに不可避的不純物元素であり、かつ、
0.1≦x≦1.0、
12.0≦y≦20.0、
5.0≦z≦20.0、
0≦w≦8.0、及び
0≦v≦2.0
である。)で表され、前記主相が、R2Fe14B型(ただし、Rは希土類元素である。)の結晶構造を有しており、前記主相の平均粒径が、0.1~20μmである第二希土類磁石前駆体を準備すること、
モル比での式R3 (1-p)M2 p(ただし、R3は、Nd及びPrからなる群より選ばれる一種以上の元素であり、M2は、R3と合金化する希土類元素以外の金属元素及び不可避的不純物元素であり、かつ、0.05≦p≦0.40である。)で表される組成を有する第二改質材を準備すること、及び、
前記第二希土類磁石前駆体に前記第二改質材を拡散浸透して、前記第一希土類磁石前駆体を得ること、
を含む、請求項5に記載の希土類磁石の製造方法。 - 主相及び前記主相の周囲に存在する粒界相を備え、モル比での全体組成が、式(R2 (1-x)R1 x)yFe(100-y-w-z-v)CowBzM1 v(ただし、R1は、Ce、La、Y、及びScからなる群より選ばれる一種以上の元素であり、R2は、Nd及びPrからなる群より選ばれる一種以上の元素であり、M1は、Ga、Al、Cu、Au、Ag、Zn、In、及びMnからなる群より選ばれる一種以上の元素並びに不可避的不純物元素であり、かつ、
0.1≦x≦1.0、
12.0≦y≦20.0、
5.0≦z≦20.0、
0≦w≦8.0、及び
0≦v≦2.0
である。)で表され、前記主相が、R2Fe14B型(ただし、Rは希土類元素である。)の結晶構造を有しており、前記主相の平均粒径が、0.1~20μmである第二希土類磁石前駆体粉末を準備すること、
モル比での式R3 (1-p)M2 p(ただし、R3は、Nd及びPrからなる群より選ばれる一種以上の元素であり、M2は、R3と合金化する希土類元素以外の金属元素及び不可避的不純物元素であり、かつ、0.05≦p≦0.40である。)で表される組成を有する第二改質材粉末を準備すること、及び
前記第二希土類磁石前駆体粉末及び前記第二改質材粉末を混合し、焼結して、前記第一希土類磁石前駆体を得ること、
を含む、請求項5に記載の希土類磁石の製造方法。 - 前記第一改質材の拡散浸透温度が、前記第二改質材又は前記第二改質材粉末の拡散浸透温度よりも低い、請求項6又は7に記載の希土類磁石の製造方法。
- 前記xが0.5≦x≦1.0である、請求項5~8のいずれか一項に記載の希土類磁石の製造方法。
- 前記R1がCe及びLaからなる群より選ばれる一種以上の元素であり、前記R2及び前記R3がNdであり、かつ、前記R4がTb及びNdからなる群より選ばれる一種以上の元素である、請求項5~9のいずれか一項に記載の希土類磁石の製造方法。
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