JPWO2004094090A1 - 希土類合金粉末の製造方法および希土類焼結磁石の製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、Ｒ２Ｔ１４Ａ（ＲはＹを含む希土類元素、ＴはＦｅ又はＦｅとＦｅ以外の遷移金属元素の少なくとも１種との混合物、Ａはボロン又はボロンと炭素との混合物）で表される組成の主相を有する希土類焼結磁石の製造に用いられる希土類合金粉末の製造方法である。溶湯からの急冷法により平均デンドライト幅が特定の範囲内にある柱状組織を有する第１希土類急冷合金を用意し、平均デンドライト幅が第１希土類急冷合金よりも小さい柱状組織を有する第２希土類急冷合金を用意し、それぞれの合金を粉砕して混合することにより、粉末混合物を作成する。デンドライト幅の異なる希土類合金を粉砕すると、デンドライト幅に対応した粒度の異なる粉末が得られ、粒度分布が広い粉末となるので、粉末の充填性が改善される。

Description

本発明は、希土類焼結磁石、特にＲ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石の製造方法および希土類焼結磁石の製造に用いられる希土類合金粉末の製造方法に関する。

希土類合金の焼結磁石（永久磁石）は、一般に、希土類合金の粉末をプレス成形し、得られた粉末の成形体を焼結し、必要に応じて時効処理することによって製造される。現在、希土類・コバルト系（典型的にはサマリウム・コバルト系）磁石と、希土類・鉄・ボロン系（典型的にはネオジム・鉄・ボロン系）磁石の二種類が各分野で広く用いられている。なかでも、希土類・鉄・ボロン系磁石（以下、「Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石」と称する。ＲはＹを含む希土類元素、Ｆｅは鉄、Ｂはボロンである。）は、種々の磁石の中で最も高い最大磁気エネルギー積を示し、価格も比較的安いため、各種電子機器へ積極的に採用されている。
Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石は、主にＲ_２Ｆｅ_１４Ｂの正方晶化合物からなる主相（「Ｒ_２Ｆｅ_１４Ｂ型結晶層」ということもある。）、Ｎｄ等からなるＲリッチ相、およびＢリッチ相から構成されている。なお、Ｆｅの一部がＣｏやＮｉなどの遷移金属と置換されてもよく、Ｂの一部がＣで置換されてもよい。本発明が好適に適用されるＲ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石は、例えば、米国特許第４，７７０，７２３号明細書および米国特許第４，７９２，３６８号明細書に記載されている。米国特許第４，７７０，７２３号明細書および米国特許第４，７９２，３６８号明細書の開示内容の全てを本明細書に援用する。
このような磁石となるＲ−Ｆｅ−Ｂ系合金を作製するために、従来は、インゴット鋳造法が用いられてきた。一般的なインゴット鋳造法によると、出発原料である希土類金属、電解鉄およびフェロボロン合金を高周波溶解し、得られた溶湯を鋳型内で比較的ゆっくりと冷却することによって固体合金（合金インゴット）が作製される。また、Ｃａ還元法（あるいは還元拡散法ともいわれる。）によって固体合金を得る方法も知られている。
近年、合金の溶湯を単ロール、双ロール、回転ディスク、または回転円筒鋳型の内面などと接触させることによって、比較的速く冷却し、合金溶湯から、インゴットよりも薄い凝固合金を作製するストリップキャスト法や遠心鋳造法に代表される急冷法（「液体急冷法」といわれることもある。）が注目されている。
本明細書においては、急冷法によって得られた固体合金を「急冷合金（または急冷凝固合金）」と呼び、従来のインゴット鋳造法やＣａ還元法によって得られる固体合金と区別することにする。急冷合金は、典型的には、フレークまたはリボン（薄帯）の形態を有している。
急冷合金は、従来のインゴット鋳造法（金型鋳造法）によって作製された固体合金（インゴット合金）に比較して相対的に短い時間（冷却速度：１０^２℃／ｓｅｃ以上２×１０^４℃／ｓｅｃ以下）で冷却されているため、組織が微細化され、結晶粒径が小さいという特徴を有している。また、粒界の面積が広く、Ｒリッチ相は粒界内に広く広がっているため、Ｒリッチ相の分散性にも優れるという利点がある。これらの特徴が故に、急冷合金を用いることによって、優れた磁気特性を有する磁石を製造することができる。
プレス成形に供される合金粉末は、これらの急冷合金を、例えば水素化粉砕法および／または種々の機械的粉砕法（例えば、ボールミルやアトライターが用いられる）で粉砕し、得られた粗粉末（例えば、平均粒径１０μｍ〜５００μｍ）を例えばジェットミルを用いた乾式粉砕法で微粉砕することによって得られる。プレス成形に供せられる合金粉末の平均粒径は、磁気特性の観点から、１μｍ以上１０μｍ以下の範囲内にあることが好ましく、１．５μｍ以上７μｍ以下の範囲内にあることがさらに好ましい。なお、粉末の「平均粒径」は、特にことわらない限り、ここでは、ＦＳＳＳ粒径を指すことにする。
このようにして得られる急冷合金の粉末は、典型的には一軸プレス工程によって成形体に加工される。急冷合金の粉末は、その製造方法のために粒度分布が狭く、充填性が悪く、所望の充填密度まで粉末をキャビティに充填することができない、という問題がある。
そこで、急冷合金の粉末の充填性を改善するために種々の対策が検討されている。例えば、特開２０００−２１９９４２号公報には、ロール急冷法を用いて、粒径が３μｍ以下のチル晶を体積分率で１〜３０％含む急冷合金を作製し、これを粉砕することによって得られた急冷合金の粉末を用いると、従来よりも充填率が向上し、焼結温度を低下できると記載されている。
なお、「チル晶」とは、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系希土類合金の溶湯が急冷装置の冷却ロールなどの冷却部材の表面と接触し、凝固を開始する初期の段階でロール表面近傍に形成される結晶相であり、冷却凝固過程の初期段階以降に形成される柱状組織（デンドライト状組織）に比べて、相対的に等方的（等軸的）かつ微細な構造を有している。すなわち、チル晶はロール表面で急速に冷却凝固することによって生成される。

しかしながら、チル晶は磁気的に等方的な微細構造を有しているので、急冷合金の粉末が多くのチル晶を含むと、最終的に得られる焼結磁石の磁気特性が低下するという問題がある。
本発明は、上記の諸点に鑑みてなされたものであり、本発明の主な目的は、チル晶を実質的に含まず、且つ、従来よりも充填性が優れた希土類急冷合金の粉末を製造する方法およびそのような粉末を用いた希土類焼結磁石の製造方法を提供することにある。
本発明の希土類合金粉末の製造方法は、Ｒ_２Ｔ_１４Ａ（Ｒは、Ｙを含む希土類元素、Ｔは、Ｆｅ、またはＦｅとＦｅ以外の遷移金属元素の少なくとも１種との混合物、Ａはボロンまたはボロンと炭素との混合物）で表される組成の主相を有する希土類焼結磁石の製造に用いられる希土類合金粉末の製造方法であって、第１の組成を有する第１希土類合金の溶湯から急冷法によって作製された急冷合金であって、平均デンドライト幅が第１の範囲内にある柱状組織を有する第１希土類急冷合金を用意する工程と、第２の組成を有する第２希土類合金の溶湯から急冷法によって作製された急冷合金であって、平均デンドライト幅が前記第１希土類急冷合金よりも小さな第２の範囲内にある柱状組織を有する第２希土類急冷合金を用意する工程と、前記第１希土類急冷合金を粉砕することによって第１希土類合金粉末を作製する工程と、前記第２希土類急冷合金を粉砕することによって第２希土類合金粉末を作製する工程と、前記第１希土類合金粉末と前記第２希土類合金粉末とを含む、粉末混合物を作製する工程とを包含することを特徴とし、そのことによって上記目的が達成される。
ある実施形態において、前記第１の範囲は前記第１希土類合金粉末の平均粒径以上であり、前記第２の範囲は前記第２希土類合金粉末の平均粒径未満である。
前記第１の範囲は３μｍ以上６μｍ以下であることが好ましく、前記第２の範囲は１．５μｍ以上２．５μｍ以下であることが好ましい。
ある実施形態の希土類合金粉末の製造方法は、前記第１希土類急冷合金を粗粉砕することによって第１希土類合金粗粉末を得る工程と、前記第２希土類急冷合金を粗粉砕することによって第２希土類合金粗粉末を得る工程と、前記第１および第２希土類急冷合金粗粉末を混合し混合粗粉末を得る工程と、前記混合粉末を微粉砕することによって、平均粒径が１μｍ以上１０μｍ以下の範囲内にある前記粉末混合物を得る工程とを包含する。
ある実施形態の希土類合金粉末の製造方法は、前記第１希土類急冷合金から平均粒径が１μｍ以上１０μｍ以下の範囲内にある第１希土類粉末を作製する工程と、前記第２希土類急冷合金から平均粒径が１μｍ以上１０μｍ以下の範囲内にある第２希土類粉末を作製する工程と、前記第１希土類粉末と前記第２希土類粉末とを混合することによって前記粉末混合物を得る工程とを包含する。
前記混合粉末に含まれる前記第１希土類急冷合金と前記第２希土類合金粉末との体積比率は、９５：５〜６０：４０の範囲内にあることが好ましい。８０：２０〜７０：３０の範囲内にあることがさらに好ましい。
ある実施形態において、前記第２希土類急冷合金はストリップキャスト法によって作製される。
ある実施形態において、前記第１希土類急冷合金はストリップキャスト法によって作製される。
ある実施形態において、前記第１希土類急冷合金は遠心鋳造法によって作製される。
ある実施形態において、前記第１希土類急冷合金は、３０質量％以上３２質量％以下のＲを含む。また、ある実施形態において、前記第２希土類急冷合金は、３３．５質量％以上３５質量％以下のＲを含む。
本発明の希土類焼結磁石の製造方法は、Ｒ_２Ｔ_１４Ａ（Ｒは、Ｙを含む希土類元素、Ｔは、Ｆｅ、またはＦｅとＦｅ以外の遷移金属元素の少なくとも１種との混合物、Ａはボロンまたはボロンと炭素との混合物）で表される組成の主相を有する希土類焼結磁石の製造方法であって、上記のいずれかの製造方法によって製造された希土類合金粉末を用意する工程と、前記希土類合金粉末を含む粉末材料をプレス成形することによって成形体を得る工程と、前記成形体を焼結する工程とを包含することを特徴とし、そのことによって上記目的が達成される。

図１は、チル晶を実質的に含まない急冷合金の断面顕微鏡写真である。
図２は、チル晶を含む組織を有する急冷合金の断面顕微鏡写真である。

以下、図面を参照しながら、本発明によるＲ−Ｆｅ−Ｂ系希土類焼結磁石の製造方法の実施形態を説明する。
本願明細書においては、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石の主相の組成をＲ_２Ｔ_１４Ａという組成式で表すことにする。この主相はＲ_２Ｔ_１４Ａ型（Ｎｄ_２Ｆｅ_１４Ｂ型）結晶構造（正方晶）を有する。
ここで、Ｒは希土類元素（Ｙを含む）、Ｔは、Ｆｅ、またはＦｅとＦｅ以外の遷移金属元素の少なくとも１種との混合物、Ａはボロンまたはボロンと炭素との混合物である。なお、希土類元素Ｒは、ＮｄおよびＰｒの少なくとも１種の軽希土類元素を含むことが好ましく、また、保磁力の観点からは、Ｄｙ、ＨｏおよびＴｂの内から選ばれる少なくとも１種の重希土類元素を含むことが好ましい。軽希土類元素は、希土類元素Ｒの全体５０原子％以上を占めることが好ましい。また、Ｆｅ以外の遷移金属元素は、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉなどであり、Ｔは、その全部がＦｅ、あるいはＦｅの一部がＮｉおよびＣｏの少なくとも一方で置換されたものが好ましい。
焼結磁石の全体の組成としては、Ｒを２５質量％〜４０質量％、Ａを０．６質量％〜１．６質量％、残部がＴおよび微量添加元素（ならびに不可避不純物）を含むことが、磁気特性の観点から好ましい。なお、微量添加元素は、Ａｌ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、ＮｂおよびＭｎの少なくとも１種であることが好ましく、添加量は微量添加物の合計が全体の１質量％以下であることが好ましい。
本発明は、急冷合金の粉末の充填性と急冷合金の組織との関係について検討した結果得られた以下に説明する新たな知見に基づいてなされたものである。
上述した所望の組成の希土類合金原料の溶湯を準備し、それを急冷することによって、急冷合金を作製すると、その組成および／または急冷条件によって、種々の組織を有する急冷合金が得られる。
例えば、ストリップキャスト法（例えば、米国特許第５、６６６、６３５号明細書を参照、米国特許第５、６６６、６３５号明細書の開示内容の全てを本明細書に援用する。）を用いて急冷合金を作製する場合、冷却ロールの周速度が比較的速いと、図２に示すようなチル晶を含む組織が形成される。図２に示した急冷合金の断面顕微鏡写真は、約１０体積％のチル晶が形成されている。
これに対し、ロールの周速度が比較的遅いと、図１に示すように、チル晶を含まない実質的にデンドライト組織（柱状組織あるいは柱状結晶）のみからなる組織が形成される。また、実質的にデンドライト組織だけを含む組織であっても、ロールの周速度がより遅いものほどデンドライトの幅が広くなる。
このような急冷合金における組織の違いは、合金の組成にも依存して変わる。例えば、同じ急冷条件（例えば冷却ロールの周速度）で比較すると、Ｒの含有量が多い程デンドライトの幅が小さくなる傾向が認められた。
このように、組織が異なる急冷合金を作製し、それぞれ、所定の条件で、粉砕工程から、プレス成形工程、焼結工程を経て、焼結磁石を作製し、得られた焼結磁石の磁気特性を評価するとともに、プレス成形に供した合金粉末の充填性などを評価した結果、デンドライト幅が異なる急冷合金から作製した合金粉末を混合して用いると、合金粉末の充填性が改善され、その結果、焼結磁石の磁気特性が改善されることがわかった。この理由は、デンドライト幅が異なる急冷合金を粉砕すると、それぞれのデンドライト幅に対応した粒度分布を有する粉末が得られ、その結果、混合粉末の粒度分布が相対的に広がるためであると考えられる。また、デンドライト幅が異なる急冷合金から得られた粉末粒子のアスペクト比が互いに異なることも影響していると考えられる。例えば、混合粉末の一方の急冷合金の平均デンドライト幅が平均粒径以上であり、他方の急冷合金の平均デンドライト幅が平均粒径未満であるという関係を満足するように、それぞれの急冷合金のデンドライト幅を制御することによって、アスペクト比が異なる粒子からなる粉末が得られる。
なお、この急冷合金の組織を特徴付けるデンドライト幅として、その平均値（平均デンドライト幅）を用いる。また、平均デンドライト幅は、断面顕微鏡観察において、一定幅（例えば２０μｍ〜５０μｍ）内に存在するデンドライトの本数を数え、平均値を算出することによって求めた（「線分法」と呼ばれることもある。）。なお、試料数は５個以上とした。
本発明による希土類合金粉末の製造方法は、（ａ）第１の組成を有する第１希土類合金の溶湯から急冷法によって作製された急冷合金であって、平均デンドライト幅が第１の範囲内にある柱状組織を有する第１希土類急冷合金を用意する工程と、（ｂ）第２の組成を有する第２希土類合金の溶湯から急冷法によって作製された急冷合金であって、平均デンドライト幅が第１希土類急冷合金よりも小さく、且つ第２の範囲内にある柱状組織を有する第２希土類急冷合金を用意する工程と、（ｃ）第１希土類急冷合金を粉砕することによって第１希土類合金粉末を作製する工程と、（ｄ）第２希土類急冷合金を粉砕することによって第２希土類合金粉末を作製する工程と、（ｅ）第１希土類合金粉末と第２希土類合金粉末とを含む、粉末混合物を作製する工程とを包含する。
第１の範囲は３μｍ以上６μｍ以下であることが好ましく、第２の範囲は１．５μｍ以上２．５μｍ以下であることが好ましい。第１希土類合金粉末の平均デンドライト幅が６μｍを超えると保磁力が低下するという不具合が発生することがあり、３μｍ未満であると充填性が低下するという不具合が発生することがある。また、第２希土類合金粉末の平均デンドライト幅が２．５μｍを超えると充填性および／または焼結性が低下するという不具合が発生することがあり、１．５μｍ未満であると均一な組織を形成することが難しいという不具合が発生することがある。
なお、第１希土類合金粉末の平均デンドライト幅を平均粒径以上に設定し、第２希土類合金粉末の平均デンドライト幅を平均粒径未満に設定することが好ましい。このように設定すると、第１希土類合金粉末の粒子のアスペクト比と第２希土類合金粉末の粒子のアスペクト比が互いに異なる結果、混合粉末の充填性が改善されると考えられる。特に、第１希土類合金粉末の平均粒径と第２希土類合金粉末の平均粒径とを略等しくした場合に効果的である。
混合粉末に含まれる第１希土類急冷合金と第２希土類合金粉末との体積比率は、９５：５〜６０：４０の範囲内にあることが好ましく、８０：２０〜７０：３０の範囲内にあることがさらに好ましい。混合比率が上記の範囲を外れると充填性の改善効果が十分に得られないことがある。第１希土類合金粉末および第２希土類合金粉末に加えて、平均デンドライト幅が異なる第３希土類合金粉末を混合しても良い。
平均デンドライト幅の異なる急冷合金は、例えば、急冷速度を変えることによって作製することができる。ストリップキャスト法を用いる場合、例えば、冷却ロールの周速度を変えることによって急冷速度を調節することができる。ストリップキャスト法は量産性に優れるという利点を有している。また、デンドライト幅が比較的大きな急冷合金は、急冷速度が比較的遅い遠心鋳造法によって製造することもできる。
平均デンドライト幅の異なる急冷合金は、合金原料の組成を変えることによって作製することもできる。もちろん、合金原料の組成と急冷速度との両方を調節してもよい。例えば、ストリップキャスト法を用いて急冷合金を作製する場合には、第１希土類急冷合金は３０質量％以上３２質量％以下のＲを含むことが好ましく、第２希土類急冷合金は３３．５質量％以上３５質量％以下のＲを含むことが好ましい。第１希土類合金および第２希土類合金の組成が上記範囲から外れると、所望のデンドライト幅の急冷合金を得ることが困難になる。
平均デンドライト幅が異なる急冷合金から得られた第１希土類合金粉末と第２希土類合金粉末との混合粉を得るための混合工程は適当な段階で行えばよい。急冷合金は、典型的にはフレーク状であり、成形工程に供する合金粉末を得るまでに、２段階の粉砕工程（粗粉砕工程および微粉砕工程）を経る。このプロセスにおいて、急冷合金フレークの段階、急冷合金フレークを粗粉砕することによって粗粉末の段階、または粗粉末を微粉砕することによって得られた微粉末（上記第１希土類合金粉末および第２希土類合金粉末に対応）の段階のいずれの段階で混合してもよい。
なお、合金原料の酸化を抑制するために、微粉末よりも合金フレークまたは粗粉末の段階で混合することが好ましく、混合工程と粉砕工程とを同時に実行することもできる。勿論、配合比率を決定する前に、それぞれの希土類合金原料（合金フレーク、粗粉末または粉末）の組成分析を行うことが好ましい。
最終的にプレス成形に供される合金粉末の平均粒径は、約１μｍ〜約１０μｍの範囲内にあることが好ましく、１．５μｍ〜７μｍの範囲内にあることが更に好ましい。急冷合金粉末の表面には、必要に応じて、酸化の抑制および／または流動性やプレス成形性を改善するために潤滑剤を付与してもよい。潤滑剤の付与は、急冷合金の粗粉末を微粉砕する工程で実行することが好ましい。潤滑剤としては、脂肪酸エステルを主成分とする液体潤滑剤を好適に用いることができる。
上述のようにして得られた混合粉末を用いて、公知の成形方法によって成形体を作製し、公知の方法で焼結磁石を作製することができる。
急冷合金粉末（混合粉末）のプレス成形（例えば一軸プレス成形）は、例えば、電動プレスを用い、約１．５Ｔの磁界中で配向させつつ、１．５ｔｏｎ／ｃｍ^２（１５０ＭＰａ）の圧力で行なわれる。ここで、急冷合金粉末をプレス装置のキャビティに充填する際に、本発明の実施形態による急冷合金粉末は充填性に優れるので、従来よりも充填密度を向上することができる。従って、比較的低い温度でも所定の密度の焼結体を得ることができる。すなわち、焼結過程において結晶粒が過大に成長することを抑制できる結果、従来よりも保磁力の高い焼結磁石を得ることができる。
得られた成形体を、例えば約１０００℃以上約１１００℃以下の温度で、不活性ガス（希ガスや窒素ガス）雰囲気下（減圧されていることが好ましい）、または真空中で、約１〜５時間焼結する。得られた焼結体を、例えば約４５０℃〜約８００℃の温度で、約１〜８時間時効処理することによって、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系合金焼結体が得られる。なお、焼結体に含まれる炭素の量を減らし、磁気特性を向上するために、上記焼結工程の前に、必要に応じて、合金粉末の表面を覆う潤滑剤を加熱除去してもよい。加熱除去工程は、潤滑剤の種類にもよるが、例えば、約１００℃から６００℃の温度で、減圧雰囲気下で、約３〜約６時間実行される。
得られた焼結体を着磁することによって、焼結磁石が完成する。着磁工程は、焼結工程後の任意の時点で実行することが可能で、モータ等の装置に組み込まれた後で実行されることもある。着磁磁界は、例えば、２ＭＡ／ｍ以上である。

以下、本発明によるＲ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石の製造方法について、実施例を挙げて説明するが、本発明は以下の実施例によって何ら限定されるものではない。
第１希土類合金の組成は、Ｎｄ＋Ｐｒ＋Ｄｙ：３１．３質量％（Ｄｙ１．２質量％以上２．０質量％以下、残部がＮｄ＋Ｐｒ）、Ｂ：１．０質量％、Ｃｏ：０．９質量％、Ａｌ：０．２質量％、Ｃｕ：０．１質量％、残部：Ｆｅおよび不可避不純物である。この組成の第１希土類合金を約１３５０℃で溶解し、得られた合金溶湯からストリップキャスト法を用いて、急冷合金（合金フレーク）を作製した。冷却ロールの周速度を６０ｍ／ｍｉｎとすることによって、厚さが約０．３ｍｍの合金フレークを得た。この合金フレークの断面を顕微鏡で観察した結果、チル晶を実質的に含まず、実質的に柱状晶のみからなる急冷合金であることを確認した。また、平均デンドライト幅は、約４μｍであった。
一方、第２希土類合金の組成は、Ｎｄ＋Ｐｒ＋Ｄｙ：３４．５質量％（Ｄｙ１．０質量％以上２．０質量％以下、残部がＮｄ＋Ｐｒ）、Ｂ：１．０質量％、Ｃｏ：０．９質量％、Ａｌ：０．２質量％、Ｃｕ：０．１質量％、残部：Ｆｅおよび不可避不純物である。この組成の第２希土類合金を約１３５０℃で溶解し、得られた合金溶湯からストリップキャスト法を用いて、急冷合金（合金フレーク）を作製した。冷却ロールの周速度を９０ｍ／ｍｉｎとすることによって、厚さが約０．２ｍｍの合金フレークを得た。この合金フレークの断面を顕微鏡で観察した結果、チル晶を実質的に含まず、実質的に柱状晶のみからなる急冷合金であることを確認した。また、平均デンドライト幅は、約２μｍであった。

本実施例では、上述の様にして作製された第１および第２希土類合金フレークを例えば水素化粉砕法を用いてそれぞれ別々に粗粉砕した。得られた粗粉末をロッキングミキサー（回転式混合装置）を用いて混合した。混合比率（体積基準）は、７５：２５とした。
得られた混合粗粉末をジェットミル装置を用いて、平均粒径が約３μｍとなるように微粉砕した。なお、粗粉末を混合する前に所定量ずつジェットミル装置に投入し、微粉砕しながら混合するようにしても良い。この後、脂肪酸エステルを主成分とする潤滑剤を約０．３質量％添加し混合した。
得られた混合粉末をプレス成形（プレス圧力１ｔｏｎ／ｃｍ^２、配向磁界１．５Ｔ））することによって、成形体（縦１８ｍｍ×横５５ｍｍ×高さ２５ｍｍ（プレス方向））を得た。なお、配向磁界の方向は成形方向に直角である。得られた成形体の質量は、１００ｇである。
１０５０℃で４時間、減圧Ａｒ雰囲気中で焼結し、その後、５００℃で１時間の時効処理を施した。その後、パルス着磁装置を用いて着磁した後、サーチコイルおよびフラックスメータを用いて、得られた焼結磁石の磁気特性を評価した。また、充填密度は、タップデンサによって評価した。ここでいう充填密度は、タップデンサによって求められたかさ密度を指す。結果を表１に示す。

実施例１と同様にして第１希土類合金の粗粉末および第２希土類合金の粗粉末を作製した後、それぞれ、別々にジェットミル装置を用いて微粉砕し、平均粒径が約３μｍの第１希土類合金粉末および第２希土類合金粉末を得た。これらの微粉末を７５：２５の比率でロッキングミキサーを用いて混合することによって、混合粉末を得た。このあと、実施例１と同様にして、焼結磁石を作製し、磁気特性を評価した。

第１希土類急冷合金を遠心鋳造法で作製した以外は、実施例１と同様にして、焼結磁石を作製した。遠心鋳造法で作製した第１希土類急冷合金はチル晶を実質的に含まず、実質的に柱状晶のみからなる急冷合金であることを確認した。また、平均デンドライト幅は、約２０μｍであった。
（比較例１）
希土類合金の組成は、Ｎｄ＋Ｐｒ＋Ｄｙ：３２．０質量％（Ｄｙ１．０質量％以上２．０質量％以下、残部がＮｄ＋Ｐｒ）、Ｂ：１．０質量％、Ｃｏ：０．９質量％、Ａｌ：０．２質量％、Ｃｕ：０．１質量％、残部：Ｆｅおよび不可避不純物である。この組成の第１希土類合金を約１３５０℃で溶解し、得られた合金溶湯からストリップキャスト法を用いて、急冷合金（合金フレーク）を作製した。冷却ロールの周速度を１００ｍ／ｍｉｎとすることによって、厚さが約０．３ｍｍの合金フレークを得た。この合金フレークの断面を顕微鏡で観察した結果、チル晶を１０体積％含む急冷合金であることを確認した。この後、実施例１と同様に粗粉砕、微粉砕工程を経て、成形体を作製し、焼結磁石を作製した。
（比較例２）
比較例１と同じ組成の希土類合金を用いて、ストリップキャスト法で急冷合金（合金フレーク）を作製した。冷却ロールの周速度を７０ｍ／ｍｉｎとすることによって、厚さが約０．３ｍｍの合金フレークを得た。この合金フレークの断面を顕微鏡で観察した結果、チル晶を実質的に含まない急冷合金であることを確認した。この後、実施例１と同様に粗粉砕、微粉砕工程を経て、成形体を作製し、焼結磁石を作製した。
（比較例３）
比較例１と同じ組成の希土類合金を用いて、遠心鋳造法で急冷合金を作製した。この急冷合金の断面を顕微鏡で観察した結果、チル晶を実質的に含まず、実質的に柱状晶のみからなる急冷合金であることを確認した。また、平均デンドライト幅は、約２５μｍであった。この後、実施例１と同様に粗粉砕、微粉砕工程を経て、成形体を作製し、焼結磁石を作製した。

表１の結果からわかるように、実施例１から３の希土類合金粉末（混合粉末）は、比較例１から３（未混合粉末）よりも充填密度が高く、その結果、比較的低い焼結温度で焼結しても所望の密度（７．５ｇ／ｃｍ^３）を得ることができ、保磁力ＨｃＪが高い。
遠心鋳造法を用いて作製した第１希土類急冷合金（平均デンドライト幅約２０μｍ）を用いた実施例３は、ストリップキャスト法を用いて作製した第１希土類急冷合金（平均デンドライト幅約４μｍ）を用いた実施例１および２よりも磁気特性が劣る。このことから、ストリップキャスト法を用いて急冷合金を作製することが好ましいことがわかる。
次に、平均デンドライト幅の好ましい範囲を検討するための実験を行った結果を説明する。
第１希土類合金および第２希土類合金としてそれぞれ上記実施例と同じ組成の合金を用い、ストリップキャスト法の条件を変えることによって、デンドライト幅の異なる第１希土類急冷合金および第２希土類急冷合金を作製した。それぞれの試料の平均デンドライト幅を表２に示す。第１希土類急冷合金および第２希土類急冷合金の作製以降は、実施例２と同様にして、焼結磁石を作製した。但し、焼結温度は、それぞれ表３に示した温度とした。得られた焼結磁石の磁気特性を評価した。その結果を表３に示す。

表３に示したように、第１希土類急冷合金の平均デンドライト幅が８μｍの試料４は、他の試料よりも保磁力ＨｃＪが低い。このように、保磁力の観点から、第１希土類急冷合金の平均デンドライト幅は６μｍ以下であることが好ましい。なお、第１希土類急冷合金の平均デンドライト幅が大きい方が、残留磁束密度Ｂｒが増大し、保磁力ＨｃＪが減少する傾向になる。
また、第２希土類急冷合金の平均デンドライト幅が１．５μｍ以上２．５μｍ以下の範囲内にあれば、磁気特性は実質的な差は見られない。なお、当然のことながら、第１希土類合金粉末の平均デンドライト幅が３μｍ未満で、第２希土類合金粉末の平均デンドライト幅が２．５μｍを超えると、２種類の希土類合金粉末を混合することによって得られる充填性の向上効果が得られ無くなる。なお、種々実験した結果、平均デンドライト幅が１．５μｍ未満の希土類急冷合金を得ることは困難であり、平均デンドライト幅１．５μｍが最小値ということになる。
次に、実施例２と同じ第１希土類合金粉末と第２希土類合金粉末とを用いて、混合比率（体積比率）の最適な範囲を検討した実験結果の例を説明する。表４に第１希土類合金粉末と第２希土類合金粉末との体積比率およびタップデンサで求めた充填密度（かさ密度）を示す。

表４の結果からわかるように、第１希土類急冷合金粉末と第２希土類合金粉末との体積比率は、９５：５〜６０：４０の範囲内にあることが好ましく、特に、８０：２０〜７０：３０の範囲内にあることが好ましい。このような配合比率によって充填性が改善される理由は必ずしも明らかではないが、第１希土類合金粉末によって形成される間隙を第２希土類合金粉末が埋めるのに適した体積比率であると考えられる。

本発明によると、チル晶を実質的に含まず、且つ、従来よりも充填性が優れた希土類急冷合金の粉末を製造する方法およびそのような粉末を用いた希土類焼結磁石の製造方法が提供される。

Claims (13)

1. Ｒ_２Ｔ_１４Ａ（Ｒは、Ｙを含む希土類元素、Ｔは、Ｆｅ、またはＦｅとＦｅ以外の遷移金属元素の少なくとも１種との混合物、Ａはボロンまたはボロンと炭素との混合物）で表される組成の主相を有する希土類焼結磁石の製造に用いられる希土類合金粉末の製造方法であって、
   第１の組成を有する第１希土類合金の溶湯から急冷法によって作製された急冷合金であって、平均デンドライト幅が第１の範囲内にある柱状組織を有する第１希土類急冷合金を用意する工程と、
   第２の組成を有する第２希土類合金の溶湯から急冷法によって作製された急冷合金であって、平均デンドライト幅が前記第１希土類急冷合金よりも小さく、且つ第２の範囲内にある柱状組織を有する第２希土類急冷合金を用意する工程と、
   前記第１希土類急冷合金を粉砕することによって第１希土類合金粉末を作製する工程と、
   前記第２希土類急冷合金を粉砕することによって第２希土類合金粉末を作製する工程と、
   前記第１希土類合金粉末と前記第２希土類合金粉末とを含む、粉末混合物を作製する工程と、
   を包含する、希土類合金粉末の製造方法。
2. 前記第１の範囲は前記第１希土類合金粉末の平均粒径以上であり、前記第２の範囲は前記第２希土類合金粉末の平均粒径未満である、請求項１に記載の希土類合金粉末の製造方法。
3. 前記第１の範囲は３μｍ以上６μｍ以下である、請求項１または２に記載の希土類合金粉末の製造方法。
4. 前記第２の範囲は１．５μｍ以上２．５μｍ以下である、請求項１から３のいずれかに記載の希土類合金粉末の製造方法。
5. 前記第１希土類急冷合金を粗粉砕することによって第１希土類合金粗粉末を得る工程と、前記第２希土類急冷合金を粗粉砕することによって第２希土類合金粗粉末を得る工程と、前記第１および第２希土類急冷合金粗粉末を混合し混合粗粉末を得る工程と、前記混合粉末を微粉砕することによって、平均粒径が１μｍ以上１０μｍ以下の範囲内にある前記粉末混合物を得る工程とを包含する、請求項１から４のいずれかに記載の希土類合金粉末の製造方法。
6. 前記第１希土類急冷合金から平均粒径が１μｍ以上１０μｍ以下の範囲内にある第１希土類粉末を作製する工程と、前記第２希土類急冷合金から平均粒径が１μｍ以上１０μｍ以下の範囲内にある第２希土類粉末を作製する工程と、前記第１希土類粉末と前記第２希土類粉末とを混合することによって前記粉末混合物を得る工程とを包含する、請求項１から４のいずれかに記載の希土類合金粉末の製造方法。
7. 前記混合粉末に含まれる前記第１希土類急冷合金と前記第２希土類合金粉末との体積比率は、９５：５〜６０：４０の範囲内にある、請求項１から６のいずれかに記載の希土類合金粉末の製造方法。
8. 前記第２希土類急冷合金はストリップキャスト法によって作製される、請求項１から７のいずれかに記載の希土類合金粉末の製造方法。
9. 前記第１希土類急冷合金はストリップキャスト法によって作製される、請求項１から８のいずれかに記載の希土類合金粉末の製造方法。
10. 前記第１希土類急冷合金は遠心鋳造法によって作製される、請求項１から８のいずれかに記載の希土類合金粉末の製造方法。
11. 前記第１希土類急冷合金は、３０質量％以上３２質量％以下のＲを含む、請求項１から９のいずれかに記載の希土類合金粉末の製造方法。
12. 前記第２希土類急冷合金は、３３．５質量％以上３５質量％以下のＲを含む、請求項１から１１のいずれかに記載の希土類合金粉末の製造方法。
13. Ｒ_２Ｔ_１４Ａ（Ｒは、Ｙを含む希土類元素、Ｔは、Ｆｅ、またはＦｅとＦｅ以外の遷移金属元素の少なくとも１種との混合物、Ａはボロンまたはボロンと炭素との混合物）で表される組成の主相を有する希土類焼結磁石の製造方法であって、
    請求項１から１２のいずれかに記載の製造方法によって製造された希土類合金粉末を用意する工程と、
    前記希土類合金粉末を含む粉末材料をプレス成形することによって成形体を得る工程と、
    前記成形体を焼結する工程と、
    を包含する希土類焼結磁石の製造方法。

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