JPH10289813A

JPH10289813A - 希土類磁石

Info

Publication number: JPH10289813A
Application number: JP9098613A
Authority: JP
Inventors: Hisato Tokoro; 久人所; Fumitake Taniguchi; 文丈谷口
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1997-04-16
Filing date: 1997-04-16
Publication date: 1998-10-27

Abstract

(57)【要約】【課題】従来に比べてＲ−Ｔ−Ｂ系希土類磁石合金に
含有される希土類元素の酸化を抑制し、かつＲ２Ｔ１４
Ｂ主相の粗大化を抑えながらＢリッチ相を低減すること
でＲ２Ｔ１４Ｂ主相の体積率を高めて高い磁気特性を得
られるようにしたＲ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石を提供す
る。【解決手段】Ｒを２７.０〜３１.０ｗｔ％（ＲはＹを
含む希土類元素のうちの１種または２種以上）、Ｂを
０．８〜1．０２ｗｔ％、Ｃｏを０．５〜５.０ｗｔ％、
Ｍを０．０１〜１．０ｗｔ％（ＭはＧａ、Ａｌ，Ｃｕの
うちの１種または２種以上）、酸素を０．２５ｗｔ％以
下、窒素を０．０２〜０．１５ｗｔ％、炭素を０．１５
ｗｔ％以下、残部Ｆｅからなる組成を有し、２０℃にお
ける保磁力が１３ｋＯｅ以上であるとともに、Ｂリッチ
相の面積率が０〜０.５％であることを特徴とする希土
類磁石。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、従来に比べて非磁
性相を低減させるとともに主相結晶粒の粗大化を抑える
ことにより高い磁気特性を得られるようにしたＲ−Ｔ−
Ｂ系希土類磁石（ＴはＦｅまたはＦｅＣｏの混合物）に
関する。

【０００２】

【従来の技術】資源的に比較的豊富で安価なＮｄおよび
Ｆｅを主成分とするＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系希土類永久磁石
は、非常に優れた磁気特性を有することから年々需要が
増し、近年では希土類磁石市場の大半を占めるようにな
った。これに伴いその研究開発も盛んであり、とくに組
成の異なる２つの金属粉末を混合して用いる方法（以
下、ブレンド法という。）は、その２つの金属粉末中の
相を制御することにより高い磁気特性が得られることか
ら多くの方法が提案されている。ブレンド法では組成の
異なる２つの合金を混合するが、主相であるＲ₂Ｔ₁₄Ｂ
相（ＲはＹを含む希土類元素のうちの少なくとも１種以
上、ＴはＦｅまたはＦｅＣｏの混合物）に近い組成を有
する主相形成用合金と、Ｒリッチな第２相形成用合金と
を混合する方法が多用されており、例えば特開昭６３−
９３８４１ではＲ₂Ｔ₁₄Ｂ相とそれよりもＲリッチなＲ-
Ｘ合金（ＸはＦｅまたはＦｅとＢ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃ
ｏ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏのうちの少なくとも１種以上の混
合物）からなる溶湯物の急冷によって得られる合金を混
合して、磁石合金を製造する方法が提案されている。ま
た例えば特開平５−１７５０２６、特開平５−１７５０
２７などでは、Ｒ₂Ｔ₁₄Ｂ相を主体とする合金粉末と、
ＭｇＣｕ₂型、ＰｕＮｉ₃型、ＣａＺｎ₅型などの結晶型
を有する金属間化合物粉末を混合し成形、焼結すること
によって磁石合金を得ている。これらの方法では、組成
の異なる２つの合金を用いることによって、粉砕性、焼
結性さらには磁石合金中の組織を改善し、単一合金を出
発原料とする場合（以下、シングル法という。）に比べ
て磁気特性を向上できることが報告されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記ブレンド法におい
て、磁石合金として実用上有効な保磁力を得るためには
主相形成用合金、第２相形成用合金を２〜１０μｍ程度
の微粉に粉砕する必要があり、通常の方法ではこの際に
激しい酸化を生じ、発火の危険性すらある。酸化された
含有希土類元素は焼結時に液相としての役割を果たさ
ず、希土類磁石合金の密度の向上に寄与しない。そのた
め従来の方法では酸化される含有希土類元素量を予想
し、希土類磁石の原料合金にあらかじめ必要量より多い
希土類元素を含ませる必要があった。また、希土類酸化
物は焼結後の希土類磁石合金中に残存し、有効な磁化を
発現する主相たるＲ₂Ｔ₁₄Ｂ相の体積率を下げるため、
従来は希土類磁石合金の持つポテンシャルに比べて小さ
な残留磁束密度しか得られなかった。また、希土類焼結
磁石中の主相結晶粒径を微細化するためにＮｂ等の非磁
性元素を添加しなければならず、このＮｂ添加もまた残
留磁束密度を低下させる要因となっている。さらに従来
の希土類磁石合金中には上記希土類酸化物の他にも磁性
に寄与しない不純物相が存在し、Ｒ₂Ｔ₁₄Ｂ相の体積率
を下げるため残留磁束密度をより小さくしている。した
がって、本発明の課題は、従来に比べてＲ−Ｔ−Ｂ系希
土類磁石合金に含有される希土類元素の酸化を抑制し、
かつＲ₂Ｔ₁₄Ｂ主相の粗大化を抑えながらＢリッチ相を
低減することでＲ₂Ｔ₁₄Ｂ主相の体積率を高めて高い磁
気特性を得られるようにしたＲ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁
石を提供することである。また、本発明はＮｂ無添加で
も微細な結晶粒径のＲ₂Ｔ₁₄Ｂ主相が得られ、さらにＲ₂
Ｔ₁₄Ｂ主相におけるＤｙ元素の分布を制御することによ
って従来より高い磁気特性の得られるＲ−Ｔ−Ｂ系希土
類焼結磁石を提供することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、Ｒ−Ｔ−
Ｂ系希土類磁石合金の微粉砕時の酸化を極力抑えること
が可能な後述の湿式プロセスとブレンド法とを組み合わ
せて、微細なＲ₂Ｔ₁₄Ｂ主相の体積率を従来より増大さ
せるためのＲーＴーＢ系希土類焼結磁石の合金設計を鋭
意検討した結果、下記の本発明に想到した。上記課題を
解決した本発明は、Ｒを２７.０〜３１.０ｗｔ％（Ｒは
Ｙを含む希土類元素のうちの１種または２種以上）、Ｂ
を０．８〜1．０２ｗｔ％、Ｃｏを０．５〜５.０ｗｔ
％、Ｍを０．０１〜１．０ｗｔ％（ＭはＧａ、Ａｌ，Ｃ
ｕのうちの１種または２種以上）、酸素を０．２５ｗｔ
％以下、窒素を０．０２〜０．１５ｗｔ％、炭素を０．
１５ｗｔ％以下、残部Ｆｅからなる組成を有し、２０℃
における保磁力が１３ｋＯｅ以上であるとともに、Ｂリ
ッチ相の面積率が０〜０.５％であることを特徴とする
希土類磁石である。本発明では、結晶粒径が１６μｍ以
上である主相結晶粒の面積率が１０％以下であることが
高い磁気特性を得るために好ましく、結晶粒径が１４μ
ｍ未満である主相結晶粒の面積率が８０％以上であると
ともに結晶粒径が１６μｍ以上である主相結晶粒の面積
率が１０％以下であることがより好ましく、結晶粒径が
１４μｍ未満である主相結晶粒の面積率が８０％以上で
あるとともに結晶粒径が１６μｍ以上である主相結晶粒
の面積率が５％以下であることが特に好ましい。また、
Ｄｙ濃度が、主相結晶粒の粒界近傍で高く、主相結晶粒
の中心部で低い場合に高い磁気特性が得られている。

【０００５】本発明によれば湿式成形プロセスとブレン
ド法とを組み合わせるという独創的な概念をさらに発展
させた適切なＲ−Ｔ−Ｂ系希土類磁石の合金設計によ
り、ブレンド法の真のポテンシャルを発現するＲーＴー
Ｂ系希土類磁石組成を発明することができた。本発明で
採用したブレンド法は組成の異なるＡ合金およびＢ合金
を用いる。Ａ合金およびＢ合金はア−ク溶解、高周波溶
解などで鋳造してもよいし、溶湯を急冷して得られる
０．１〜０．４ｍｍの薄板状合金（以下ストリップキャ
スト合金という。）を用いてもよいが、Ａ合金はストリ
ップキャスト合金を、またＢ合金は鋳造合金を用いるこ
とが好ましい。Ａ合金をストリップキャスト合金とする
とＲ₂Ｆｅ₁₄Ｂ主相の間に細かくＲリッチ相が分散され
た組織が得られる。このＲリッチ相は水素処理などによ
り脆化され、微粉砕時にはその脆化部分より粉砕が進む
ため粉砕性が向上し焼結後に微細な主相結晶粒径が得ら
れるようになる。また、Ｂ合金を鋳造材として、適切な
融点の高い合金相を析出させることによて焼結時に粗大
な結晶粒ができるのを防ぐことができる。

【０００６】Ａ合金は主としてＲ₂Ｆｅ₁₄Ｂ相からな
る。Ａ合金はＲ量が２６．７〜３２．０ｗｔ％、Ｂ量が
０．９〜２．０ｗｔ％、Ｍ（ＭはＧａ、Ａｌ、Ｃｕのう
ち少なくとも１種以上）量が０．１〜３．０ｗｔ％、残
部Ｆｅからなる組成のものが好ましい。Ａ合金中のＲ量
は２６．７〜３２．０ｗｔ％が好ましい。Ｒ量が２６．
７ｗｔ％未満であるとＲ₂Ｆｅ₁₄Ｂ相の生成が十分では
なく軟磁性を持つα−Ｆｅなどが析出し、また３２．０
ｗｔ％を越えるとＲを多量に含むＲリッチ相が増加し酸
素量が増える結果、いずれも磁気特性が低下する。ま
た、Ａ合金中のＢ量は０．９〜２．０ｗｔ％が望まし
い。Ｂ量が０．９ｗｔ％未満であるとＲ₂Ｆｅ₁₄Ｂ相の
生成が十分ではなく、軟磁性体であるＲ₂Ｆｅ₁₇相が析
出し、磁気特性を低下させる要因となる。さらに、Ａ合
金中のＭの量は０．１〜３．０ｗｔ％が好ましい。Ｍ元
素は保磁力の向上に寄与するが、０．１ｗｔ％未満では
十分な保磁力が得られず、３．０ｗｔ％を越える添加で
は残留磁束密度が低下する。このようにして作製した合
金Ａは８００〜１２００℃の温度範囲で１〜５０時間熱
処理し、α−ＦｅやＲ₂Ｆｅ₁₇相などを低減することが
好ましい。

【０００７】Ｂ合金はＡ合金よりもＲ量が多く、主には
Ｒ₁Ｔ₂相、Ｒ₁Ｔ₃相、Ｒ₂Ｔ₁₇相（ＴはＦｅおよび／ま
たはＣｏ）などにより構成される。Ｂ合金はＲ量が３５
〜７０ｗｔ％、Ｃｏ量が５〜５０ｗｔ％、Ｍ量が０．１
〜３．０ｗｔ％、残部Ｆｅからなる組成のものが好まし
い。Ｂ合金のＲ含有量は３５〜７０ｗｔ％とするのがよ
い。Ｒ量が３５ｗｔ％未満ではα−Ｆｅなどの軟磁性を
持つ相が生じる。またＲ量が７０ｗｔ％を越えるとＢ合
金中にＲを多量に含むＲリッチ相を生成して粉砕時に非
常に酸化され易くなり、さらに焼結時には低温でそのＲ
リッチ相が溶解するため異常粒成長の原因にもなる。こ
こで、Ｒ成分としてＤｙを添加する場合には、ＤｙはＡ
合金よりもＢ合金に多く配合することが望ましい。Ｂ合
金に配合されたＤｙは焼結時に主相結晶粒内に拡散して
行く結果、主相結晶粒においてＤｙ濃度が粒界近傍で高
く中心部で低い組織が得られる。したがって、Ｄｙ濃度
の低い主相結晶粒の中央部で高い残留磁束密度が得ら
れ、Ｄｙ濃度の高い主相結晶粒の粒界付近で逆磁場が印
加された際に逆磁区ができるのを阻止するため高い保磁
力が得られるものと判断される。また、Ｂ合金中のＣｏ
添加量は５〜５０ｗｔ％とするのがよい。ＣｏはＢ合金
に添加することが好ましく酸化され易いＢ合金の耐酸化
性を向上させる作用がある。さらに、ＣｏはＲーＦｅ−
Ｂ系希土類焼結磁石中の粒界に含有され耐食性の向上に
寄与する他、主相中に拡散しキュリ−点を上げて耐熱性
を向上させる作用があるが、Ｂ合金への添加量が５ｗｔ
％未満ではこれらの作用効果が不十分であり、また５０
ｗｔ％より多い添加では飽和磁束密度が顕著に低下す
る。Ｂ合金のＭ含有量は０．１〜３．０ｗｔ％がよい。
０．１ｗｔ％未満では十分な保磁力が得られず、３．０
ｗｔ％を越えて添加すると残留磁束密度が顕著に低下す
るので好ましくない。

【０００８】Ａ合金およびＢ合金は水素処理、バンタム
ミルなどにより粗粉砕を行い、粗粉とする。次いでＡ合
金粗粉９９〜７０ｗｔ％に対してＢ合金粗粉１〜３０ｗ
ｔ％をＶ型混合機、ボールミルなどにより均一化混合す
る。このときＢ合金粗粉が１ｗｔ％未満では焼結性が悪
くなり、焼結体密度が上がらないため十分な磁石特性が
得られない。また、３０ｗｔ％より多い場合にはＲが過
多となるため、小さな残留磁束密度しか得られない。混
合後の粗粉はＲを２７〜３１ｗｔ％、Ｂを０．５〜２．
０ｗｔ％、Ｃｏを０．５〜５ｗｔ％、Ｍを０．０１〜
１．０ｗｔ％含むようにするとよい。混合後の粗粉のＲ
が２７ｗｔ％未満では焼結に必要な液相が得られず低い
焼結体密度となるため、磁気特性は低い。Ｒが３１ｗｔ
％より多い場合ではＲが過多となるため小さな残留磁束
密度しか得られない。Ｂは０．５ｗｔ％未満ではＲ₂Ｔ
₁₄Ｂ相が十分形成されず、２．０ｗｔ％より多い場合に
は非磁性のＢリッチ相を生じるため、いずれも小さな残
留磁束密度しか得られない。Ｃｏ量は０．５ｗｔ％未満
では耐食性、耐熱性が十分ではなく、５ｗｔ％より多い
場合では残留磁束密度を大きく下げる。さらに、Ｍは
０．０１ｗｔ％未満では十分な保磁力が得られず、１．
０ｗｔ％より多い場合にはＲ₂Ｔ₁₄Ｂ相の体積率が下が
るため残留磁束密度が低下する。

【０００９】このようにして得られたＡ合金粗粉とＢ合
金粗粉とを混合した原料粗粉は例えばジェットミルなど
の粉砕機によって含有酸素量が実質的に０ｗｔ％の不活
性ガス雰囲気中にて微粉砕を行い、平均粒径（空気透過
法による）２〜１０μｍ程度の微粉とする。微粉の回収
にあたっては、ジェットミルなどの微粉回収口に鉱物
油、植物油、合成油等の微粉の酸化の進行を阻止可能な
特殊な溶媒を満たした容器を設置し、不活性ガス雰囲気
中で直接微粉をその特殊溶媒中に回収しスラリー化す
る。こうして得たスラリ−状の原料を所定の磁場異方性
の付与ができる金型を用いて磁場中で湿式成形し、成形
体とする。スラリーまたは成形体状態では特殊溶媒中に
前記微粉末粒子が保持されて酸素と隔絶されているので
微粉または成形体の酸素量は増加しない。次にこの成形
体を例えば１×１０^-2ｔｏｒｒ以上の真空炉で１００〜
３００℃程度に加熱し、成形体内の含有溶媒を十分に除
去する。次いで引き続き、同一真空炉の温度を１０００
〜１２００℃程度まで引き上げ、例えば１×１０^-3〜９
×１０^-6ｔｏｒｒの真空度下で焼結を行う。次いで、そ
の焼結体を焼結温度未満の温度で例えば２段階あるいは
３段階の熱処理をすることによって得られる本発明の希
土類焼結磁石は、Ｒ：２７．０〜３１．０ｗｔ％、Ｂ：
０．８〜１．０２ｗｔ％、Ｃｏ：０．５〜５．０ｗｔ
％、Ｍ：０．０１〜１．０ｗｔ％、含有酸素量が０．２
５ｗｔ％以下、含有窒素量が０．０２〜０．１５ｗｔ
％、含有炭素量が０．１５ｗｔ％以下、残部がＦｅの組
成を有している。Ｒ、Ｂ、Ｃｏ、Ｆｅの量は粗粉原料の
組成調整によるものである。含有される酸素、窒素、炭
素は原料合金中に不純物として含有されていたり、粗粉
砕時や加熱時に大気や特殊溶媒等から混入するものであ
るが、これら不可避不純物はＲーＴーＢ系希土類磁石合
金中でＮｄ₂Ｏ₃、Ｎｄ₂Ｃ₃、ＮｄＮ等の非磁性化合物を
作り主相体積率を下げ、さらに焼結時に液相として働く
Ｒの量を減少させて焼結を阻害するため、含有酸素量は
０．２５ｗｔ％以下、含有窒素量は０．０２〜０．１５
ｗｔ％、含有炭素量は０．１５ｗｔ％以下としなければ
ならない。この組成範囲にあるときに本発明の高い磁気
特性を有したＲ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石を得ることが
できる。

【００１０】本発明の希土類磁石が高い磁気特性を有し
ている理由を説明する。本発明においては湿式回収、湿
式成形を行うことにより微粉砕以降の酸化を防ぐことが
できる。例えば本発明のＲ−Ｔ−Ｂ系希土類磁石は例え
ば含有酸素量が実質的に０％の不活性ガス中で微粉砕
し、さらに不活性ガス雰囲気中において微粉の酸化を阻
止可能な特殊な溶媒中に前記微粉を直接回収する。さら
にこの特殊溶媒の共存下で磁場中成形し、得られた成形
体を十分に脱溶媒後焼結することで含有酸素量、含有窒
素量、含有炭素量を上記範囲に安定して抑えることがで
きる。さらにはＡ合金、Ｂ合金の組成および組織をこの
低酸素法に対し最適なものとして設定したため焼結性等
を改善でき、従来より多用されているＮｂなどの粒成長
を防ぐ非磁性元素を添加しなくても希土類磁石合金中の
組織を最良のものとすることができる結果、微細な主相
比率を従来に比べて高めることが可能となった。さら
に、Ｃｏ、Ｄｙなどの添加元素をＢ合金に添加し、主相
結晶粒内におけるＤｙ元素の分布を制御できるようにな
った。すなわち、低酸素法によりブレンド法の持つポテ
ンシャルを十分引き出すことによって、低酸素量で磁気
特性に優れたＲ−Ｔ−Ｂ系希土類磁石合金を得ることが
可能となった。なお、上述の酸素濃度が実質的に０ｗｔ
％である不活性ガスとは、例えばＲ-Ｆｅ-Ｂ系原料粗粉
を１０ｋｇ／Ｈｒ程度で微粉砕できる能力を有する生産
型のジェットミル粉砕機の場合では、不活性ガス中の酸
素濃度が０．０１ｖｏｌ％以下、より好ましくは０．０
０５ｖｏｌ％以下、特に好ましくは０．００２ｖｏｌ％
以下の不活性ガスをいう。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施例をもって具
体的に説明するが、本発明の内容はこれによって限定さ
れるものではない。

【００１２】（実施例１）重量百分率でＮｄ２７.５
％、Ｐｒ０.４％、Ｂ１.０５％、Ｇａ０.１％、Ｃｕ０.
１％、残部Ｆｅからなる合金Ａを作製するため、純度９
５％以上のＮｄ、Ｐｒ、Ｂ、Ｇａ、Ｃｕ、Ｆｅを所定量
秤量し、Ａｒガス雰囲気中で高周波溶解し、この合金溶
湯を同じくＡｒガス雰囲気中で銅製単ロールに注湯し、
いわゆるストリップキャスト法で薄板状の合金とした。
この合金の板厚は０．１〜０．３ｍｍであった。さらに
合金Ａを真空炉中に装入し、５〜８×１０^-2Ｔｏｒｒの
条件下で１０００℃×４時間熱処理をした。また、重量
百分率でＮｄ３１.５％、Ｐｒ０.５％、Ｄｙ１５.０
％、Ａｌ０.２％、Ｃｏ２０.０％、残部Ｆｅからなる合
金Ｂを作製するために純度９５％以上のＮｄ、Ｐｒ、Ｄ
ｙ、Ａｌ、Ｃｏ、ＦｅをＡｒガス雰囲気中で高周波溶解
し、鋳造した。このようにして得られた合金Ａおよび合
金Ｂは、空気を排除した炉内で水素を吸蔵させた後、真
空排気を行いながら５００℃まで加熱した後、冷却し、
その後粗粉砕して３２メッシュアンダーの粗粉とした。
次に、合金Ａの粗粉９０重量部に対して合金Ｂの粗粉１
０重量部を秤量後Ｖ型混合機にて均一化混合し、原料粗
粉とした。この原料粗粉を、Ｎ₂ガス置換して酸素濃度
を０．００１ｖｏｌ％としたジェットミル内に装入して
ジェットミル粉砕した。ジェットミルの粉砕微粉回収口
には鉱物油（出光興産製、商品名出光スーパーゾルＰＡ
−３０）を満たした容器を設置し、Ｎ₂ガス雰囲気中に
おいて微粉を直接鉱物油中に回収してスラリー化した。
微粉の平均粒径（空気透過法）は４．５μｍであった。
次に、このスラリ−を所定の磁場金型のキャビティ−内
に１０.５ｋＯｅの磁場を印加しながら注入し１.０ｔｏ
ｎ／ｃｍ²の成形圧で湿式成形した。配向磁場の印加方
法は、成形方向と垂直である。次に得られた成形体を５
〜７×１０^-2ｔｏｒｒの真空中で２００℃×１時間加熱
して含有鉱物油を十分に除去した後、続いて同一真空炉
で５〜８×１０^-5ｔｏｒｒの真空中で１５℃／分の昇温
速度で１０７０℃まで昇温し、その温度で２時間保持し
て焼結し冷却した。次に、この焼結体にＡｒ雰囲気中で
９００℃×２時間と４８０℃×１時間の熱処理を各１回
行って本発明の希土類磁石を得た。この希土類磁石の代
表的な組成は重量百分率でＮｄ２７.７％、Ｐｒ０.６
％、Ｄｙ１.５％、Ｂ０.９２％、Ｃｏ２.１％、Ａｌ０.
１％、Ｇａ０.１％、Ｃｕ０.１％、含有酸素量０.１７
％、含有窒素量０.０５％、含有炭素量０.０７％、残部
Ｆｅであった。またこの希土類磁石の２０℃における代
表的な磁気特性は、表１に示す通りＢｒ＝１４.２ｋ
Ｇ、ｉＨｃ＝１４.９ｋＯｅ、（ＢＨ）ｍａｘ＝４８.４
ＭＧＯｅという良好な磁気特性である。また、得られた
希土類磁石の任意のもののミクロ組織を光学顕微鏡で観
察したが、Ｂリッチ相は観察されなかった。また、観察
した視野のＲ₂Ｔ₁₄Ｂ主相結晶粒の総面積に対し、図１
の横軸に示す粒径範囲にある各Ｒ₂Ｔ₁₄Ｂ主相の面積を
その総面積で除した面積率（％）を図１の縦軸にとって
この実施例１で得られた希土類磁石を評価した。ここ
で、例えば図１の横軸にとっている粒径（μｍ）の１６
〜１７というのは結晶粒径が１６μｍ以上でかつ１７μ
ｍ未満の範囲にあるＲ₂Ｔ₁₄Ｂ主相を示している。ま
た、図１におけるＲ₂Ｔ₁₄Ｂ主相の結晶粒径、面積率は
下記のようにして測定、評価した。まず、型式ニコンＵ
ＦＸ−ＩＩの光学顕微鏡を用いて、上記のミクロ観察試
料の任意部分の光学顕微鏡写真（倍率１０００倍）を撮
影し、次いでこの光学顕微鏡写真をプラネトロン社製の
画像処理ソフト（Image pro. plus (DOS/V)）がインス
トールされている所定のパーソナルコンピュータに備え
られたスキャナから読み込み、画像処理した。この画像
処理で測定した任意の各主相結晶粒の面積を（Ｓｉ）と
して、さらに各主相結晶粒の観察断面形状を円と仮定
し、各主相結晶粒径（ｄｉ）＝（４×Ｓｉ÷π）^1/2で
定義した。また、主相の面積率は観察した対象の主相結
晶粒の全面積（Ｓtotal)に対して図１の横軸に示す粒径
範囲にある主相結晶粒の面積（Ｓｉ’）の比率、すなわ
ち（面積率）＝Ｓｉ’÷Ｓtotal×１００（％）で定義
した。評価結果は図１に示すように、実施例１のものは
Ｒ₂Ｔ₁₄Ｂ主相における結晶粒径１４μｍ未満の結晶粒
の面積率は８３.２％、結晶粒径１６μｍ以上の結晶粒
の面積率は４.０％であった。また、得られた希土類磁
石の任意のもののＦｅ、Ｎｄ、Ｄｙ、Ｂ含有元素の挙動
をＥＰＭＡにより分析した結果を図２に示す。図２にお
いてＮｄの極大ピーク間が主相結晶粒であるが、この主
相結晶粒においてＤｙ濃度に勾配があることがわかる。
主相結晶粒の粒界付近ではＤｙ濃度が高く、主相結晶粒
の中心部でＤｙ濃度が低い傾向にある。これはＤｙをＢ
合金にのみ添加したためであると考えられる。このＤｙ
分布の偏在によって、主相結晶粒の中心部が高いＢｒを
担い主相結晶粒の粒界付近が高いｉＨｃを担っているも
のと推定される。

【００１３】（実施例２）重量百分率でＮｄ２７.５
％、Ｐｒ０.４％、Ｂ１.１１％、Ｇａ０.１％、Ｃｕ０.
１％、残部Ｆｅからなる合金Ａを用いた以外は実施例１
と同様にして本発明のＲ−Ｔ−Ｂ系異方性焼結希土類磁
石を製作した。得られた希土類磁石の代表的な組成分析
値は重量百分率でＮｄ２７.８％、Ｐｒ０.５％、Ｄｙ
１.５％、Ｂ１.００％、Ｃｏ２.２％、Ａｌ０.１％、Ｇ
ａ０.１％、Ｃｕ０.１％、含有酸素量０.２０％、含有
窒素量０.０４％、含有炭素量０.０７％、残部Ｆｅであ
った。また、得られた希土類磁石の代表的な磁気特性を
２０℃において測定したところ、表１に示すようにＢｒ
＝１４.１ｋＧ、ｉＨｃ＝１５.０ｋＯｅ、（ＢＨ）ｍａ
ｘ＝４７.９ＭＧＯｅという良好な磁気特性を得た。ま
た、この実施例２の希土類磁石の任意のもののミクロ組
織を観察したところ、わずかにＢリッチ相が存在してい
ることが光学顕微鏡で確認できたが、観察面の総面積に
対するＢリッチ相の面積率は０.３６％と小さかった。

【００１４】（比較例１）重量百分率でＮｄ２７.５
％、Ｐｒ０.４％、Ｂ１.１７％、Ｇａ０.１％、Ｃｕ０.
１％、残部Ｆｅからなる合金Ａ、および重量百分率でＮ
ｄ３１.５％、Ｐｒ０.５％、Ｄｙ１５.０％、Ａｌ０.２
％、Ｃｏ２０.０％、残部Ｆｅからなる合金Ｂを用いた
以外は実施例１と同様にしてＲ−Ｔ−Ｂ系異方性焼結磁
石を作製した。得られた希土類磁石の代表的な組成は重
量百分率でＮｄ２７.９％、Ｐｒ０.５％、Ｄｙ１.５
％、Ｂ１.０８％、Ｃｏ２.１％、Ａｌ０.１％、Ｇａ０.
１％、Ｃｕ０.１％、含有酸素量０.１９％、含有窒素量
０.０５％、含有炭素量０.０７％、残部Ｆｅであり、実
施例１、２に比べてＢ含有量が高い。得られた希土類磁
石の代表的な磁気特性を２０℃において測定したとこ
ろ、表１に示すようにＢｒ＝１３.９ｋＧ、ｉＨｃ＝１
５.２ｋＯｅ、（ＢＨ）ｍａｘ＝４６.９ＭＧＯｅとな
り、Ｂｒおよび（ＢＨ）ｍａｘが実施例１、２よりも低
かった。また、得られた希土類磁石の任意のもののミク
ロ組織を実施例２と同様にして評価したところ、Ｂリッ
チ相の面積率は０.７７％であり、実施例２の約２倍で
ある。以上のことから、比較例１のものは実施例１、２
に比べてＢ含有量が多いため、非磁性のＢリッチ相が多
く形成されて相対的にＲ₂Ｔ₁₄Ｂ主相の体積率が低下し
たため、Ｂｒおよび（ＢＨ）ｍａｘが低下していると考
えられる。

【００１５】（比較例２）シングル法にて比較例１と同
一組成の希土類磁石合金を作製した。純度９５％以上の
Ｎｄ、Ｐｒ、Ｄｙ、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｆｅ
を所定量秤量し、実施例１と同様のストリップキャスト
法にて重量百分率でＮｄ２７.９％、Ｐｒ０.４５％、Ｄ
ｙ１.５％、Ｂ１.０５％、Ｃｏ２.０％、Ａｌ０.１５
％、Ｇａ０.０８％、Ｃｕ０.１０％、残部Ｆｅの組成を
有する原料合金を得た。このようにして得られた原料合
金は、空気を排除した炉内で水素を吸蔵させた後、真空
排気を行いながら５００℃まで加熱した後、冷却し、そ
の後粗粉砕して３２メッシュアンダーの原料粗粉とし
た。この原料粗粉を、Ｎ₂ガスにて置換して酸素濃度を
０．００１ｖｏｌ％としたジェットミル内に装入してジ
ェットミル粉砕し、微粉回収口には鉱物油（出光興産
製、商品名出光スーパーゾルＰＡ−３０）を満たした容
器を設置し、Ｎ₂ガス雰囲気中にてジェットミル粉砕し
た微粉を鉱物油中に直接回収しスラリー化した。微粉の
平均粒径（空気透過法）は４．４μｍであった。以降は
実施例１と同様にしてＲ−Ｔ−Ｂ系異方性焼結磁石を得
た。このものの代表的な組成分析値は重量百分率でＮｄ
２７.７％、Ｐｒ０.５％、Ｄｙ１.５％、Ｂ１.０６％、
Ｃｏ２.０％、Ａｌ０.１％、Ｇａ０.１％、Ｃｕ０.１
％、含有酸素量０.１６％、含有窒素量０.０５％、含有
炭素量０.０７％、残部Ｆｅであった。また、得られた
上記希土類磁石の磁気特性を２０℃において測定したと
ころ、表１に示すようにＢｒ＝１３.８ｋＧ、ｉＨｃ＝
１４.１ｋＯｅ、（ＢＨ）ｍａｘ＝４６.４ＭＧＯｅであ
り、実施例１、２に比べて低い磁気特性を得た。また、
得られた希土類磁石から任意のものを選んで、実施例１
と同様にして各結晶粒径範囲にある主相結晶粒の面積率
を評価した結果を図３に示した。図３より、図１（実施
例１）に比べて主相の結晶粒径分布が特に大粒径側にブ
ロードであり、粒径１６μｍ未満の主相結晶粒の面積率
は８３.６％（したがって１６μｍ以上は１６．４
％）、粒径１９μｍ以上の主相結晶粒の面積率は６.７
％であった。このように、シングル法では上記本発明の
ブレンド法によるものに比べて主相結晶粒が粗大化し易
く、主相の結晶粒径のばらつきが大きくブロードな粒径
分布となっていることから、シングル法では主相結晶粒
成長の抑制が不十分であり、ブレンド法で作製した本発
明のものよりも磁気特性が低下したと判定される。

【００１６】（比較例３）シングル法にてＮｂ添加のＲ
-Ｔ-Ｂ系希土類磁石合金を作製した。純度９５％以上の
Ｎｄ、Ｐｒ、Ｂ、Ｎｂ、Ｇａ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｆｅを所定
量秤量し、実施例１と同様のストリップキャスト法にて
重量百分率でＮｄ２７.９％、Ｐｒ０.４５％、Ｄｙ１.
５％、Ｂ０.９０％、Ｃｏ２.０％、Ｎｂ０.７０％、Ａ
ｌ０.１５％、Ｇａ０.０８％、Ｃｕ０.１０％、残部Ｆ
ｅの組成を有する原料合金を得た。この合金には粒成長
を抑制するためにＮｂが添加されている。以降は実施例
１と同様にして粉砕、湿式回収、湿式成形、脱溶媒、焼
結、熱処理を行いＮｂ添加のＲ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁
石を作製した。この磁石の代表的な組成分析値は重量百
分率でＮｄ２７.７％、Ｐｒ０.５７％、Ｄｙ１.５％、
Ｂ０.８７％、Ｃｏ２.０％、Ｎｂ０.７２％、Ａｌ０.１
０％、Ｇａ０.０７％、Ｃｕ０.１２％、含有酸素量０.
１３％、含有窒素量０.０８％、含有炭素量０.０７％、
残部Ｆｅであった。また、得られた希土類磁石の代表的
な２０℃における磁気特性は、表１に示す通りＢｒ＝１
３.３ｋＧ、ｉＨｃ＝１６.１ｋＯｅ、（ＢＨ）ｍａｘ＝
４２.７ＭＧＯｅであり、実施例１、２より低かった。

【００１７】（比較例４）シングル法にてＮｂ添加のＲ
-Ｔ-Ｂ系希土類磁石合金を作製した。純度９５％以上の
Ｎｄ、Ｐｒ、Ｂ、Ｎｂ、Ｇａ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｆｅを所定
量秤量し、実施例１と同様の条件のストリップキャスト
法にて重量百分率でＮｄ２７.９％、Ｐｒ０.４５％、Ｄ
ｙ１.５％、Ｂ１.１０％、Ｃｏ２.０％、Ｎｂ０.７０
％、Ａｌ０.１５％、Ｇａ０.０８％、Ｃｕ０.１０％、
残部Ｆｅの組成を有する原料合金を得た。この合金には
粒成長を抑制するためにＮｂが添加されている。以降は
実施例１と同様にして粉砕、湿式回収、湿式成形、脱溶
媒、焼結、熱処理を行いＲ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石を
作製した。この磁石の代表的な組成分析値は重量百分率
でＮｄ２７.８％、Ｐｒ０.５７％、Ｄｙ１.５％、Ｂ１.
０３％、Ｃｏ２.１％、Ｎｂ０.７１％、Ａｌ０.１４
％、Ｇａ０.０７％、Ｃｕ０.１２％、含有酸素量０.１
２％、含有窒素量０.０６％、含有炭素量０.０８％、残
部Ｆｅであった。また、得られた希土類磁石の代表的な
磁気特性は、表１に示す通り２０℃においてＢｒ＝１
３.２ｋＧ、ｉＨｃ＝１６.５ｋＯｅ、（ＢＨ）ｍａｘ＝
４２.０ＭＧＯｅであり実施例１、２よりも低磁気特性
である。比較例３、４の結果からシングル法で作製した
Ｎｂ添加のＲーＴ−Ｂ系希土類焼結磁石においてはＢｒ
がＢ量に大きく依存しないことがわかった。また、この
比較例４で得られた希土類磁石の任意のものについて含
有されるＦｅ、Ｎｄ、Ｄｙ、Ｂの挙動をＥＰＭＡにより
分析した結果を図４に示す。図４では図１で観察された
ような主相結晶粒におけるＤｙの濃度勾配は見られな
い。このことから実施例１で観察されたＤｙの濃度勾配
はブレンド材に特有のものであることが確認された。

【００１８】上記各実施例、各比較例で得られた磁気特
性を表１にまとめた。

【表１】

【００１９】実施例１、２および比較例１で得られたＢ
リッチ相の面積率を表２に示した。

【表２】

【００２０】

【発明の効果】上記の通り、本発明の希土類磁石は、酸
化物およびＢリッチ相等の非磁性相を従来に比べて低減
し主相体積率を高めるとともに主相の結晶粒成長を抑制
したことでＢｒおよび（ＢＨ）ｍａｘをＲ−Ｔ−Ｂ系磁
石合金固有のポテンシャルに近づけることができた。さ
らには、Ｎｂ無添加でも主相の結晶粒径分布を微細化で
きるので、より非磁性相の体積率を低減可能である。こ
のように、特長ある湿式プロセスとブレンド法とを組み
合わせるとともに、その組み合わせに適したＲ−Ｔ−Ｂ
系希土類磁石合金組成とした本発明の有用性は明らかで
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の希土類磁石の主相結晶粒径分布と面積
率との関係を示す図である。

【図２】本発明の希土類磁石のＥＰＭＡ分析結果を示す
図である。

【図３】比較例の希土類磁石の主相結晶粒径分布と面積
率との関係を示す図である。

【図４】比較例の希土類磁石のＥＰＭＡ分析結果を示す
図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｒを２７.０〜３１.０ｗｔ％（ＲはＹを
含む希土類元素のうちの１種または２種以上）、Ｂを
０．８〜1．０２ｗｔ％、Ｃｏを０．５〜５.０ｗｔ％、
Ｍを０．０１〜１．０ｗｔ％（ＭはＧａ、Ａｌ，Ｃｕの
うちの１種または２種以上）、酸素を０．２５ｗｔ％以
下、窒素を０．０２〜０．１５ｗｔ％、炭素を０．１５
ｗｔ％以下、残部Ｆｅからなる組成を有し、２０℃にお
ける保磁力が１３ｋＯｅ以上であるとともに、Ｂリッチ
相の面積率が０〜０.５％であることを特徴とする希土
類磁石。
【請求項２】結晶粒径が１６μｍ以上である主相結晶
粒の面積率が１０％以下であることを特徴とする請求項
１に記載の希土類磁石。
【請求項３】Ｄｙ濃度が、主相結晶粒の粒界近傍で高
く、主相結晶粒の中心部で低いことを特徴とする請求項
１または２に記載の希土類磁石。