JPWO2013146073A1

JPWO2013146073A1 - Ｒ−ｔ−ｂ系焼結磁石の製造方法

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Publication number: JPWO2013146073A1
Application number: JP2014507582A
Authority: JP
Inventors: 小幡　徹; 徹小幡
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 2012-03-30
Filing date: 2013-02-28
Publication date: 2015-12-10
Anticipated expiration: 2033-02-28
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Abstract

ＲＨ拡散源とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とを開口部を有する平板状の保持部材を介して交互に配置し、積層体を構成する工程と、前記積層体を処理容器内に配置する工程と、前記処理容器内の圧力を２．０Ｐａ以上５０Ｐａ以下、温度を８００℃以上９５０℃以下でＲＨ供給拡散処理を行う工程（Ａ）と、前記処理容器内の圧力を１５０Ｐａ以上２ｋＰａ以下、温度を８００℃以上９５０℃以下でＲＨ拡散処理を行う工程（Ｂ）とを含み、前記工程（Ａ）と前記工程（Ｂ）を交互に２回以上繰り返す工程とを含む。

Description

本開示は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法に関する。

本明細書において、「Ｒ−Ｔ−Ｂ」のＲは希土類元素のうち少なくとも一種である。また、Ｔは遷移金属元素のうち少なくとも一種であり、Ｆｅを必ず含む。Ｂは硼素である。ここで希土類元素とは、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）の２元素と、ランタン（Ｌａ）からルテチウム（Ｌｕ）までの１５元素（ランタノイド）の総称を意味する。

Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、永久磁石の中で最も高性能な磁石として知られており、ハードディスクドライブのボイスコイルモータ（ＶＣＭ）や、ハイブリッド車載用モータ等の各種モータに使用されている。

Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、高温で保磁力ＨｃＪ（以下、単に「ＨｃＪ」と記載する）が低下し、不可逆熱減磁が起こる。不可逆熱減磁を回避するため、モータ用等に使用する場合、高温下でも高いＨｃＪを維持することが要求されている。

近年、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石のＨｃＪ向上を目的として、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石表面に蒸着手段を用いてＤｙ、Ｔｂ等の重希土類元素ＲＨを供給し、その重希土類元素ＲＨを磁石内部へ拡散することによって、残留磁束密度Ｂｒ（以下、単に「Ｂｒ」と記載する）の低下を抑制しつつ、ＨｃＪを向上させる方法（以下、「蒸着拡散処理方法」と記載する。）が提案されている。

特許文献１は、蒸着拡散処理方法において、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石と重希土類元素ＲＨを含有するバルク体とを、Ｎｂ網とスペーサ部材により離間して配置し、これらを所定温度に加熱することにより、前記バルク体から重希土類元素ＲＨをＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の表面に供給しつつ、重希土類元素ＲＨをＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の内部に拡散させる方法を開示している。

特許文献２は、蒸着拡散処理方法において、処理容器内にＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体と重希土類元素ＲＨを含有するＲＨ拡散源とを高融点金属からなる支持部材と支柱により離間して配置し、前記処理容器内を所定温度に加熱することにより、前記ＲＨ拡散源から重希土類元素ＲＨをＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体の表面に供給しつつ、重希土類元素ＲＨをＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体の内部に拡散させるＲＨ供給工程（Ａ）と、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体の加熱状態を維持したまま、ＲＨ拡散源から焼結磁石体への重希土類元素ＲＨの供給を中断し維持するＲＨ拡散工程（Ｂ）とを含み、工程（Ａ）及び工程（Ｂ）を２回以上繰り返す方法を開示している。

国際公開第２００７／１０２３９１号特開２０１１−２３３５５４号公報

特許文献１は、蒸着拡散処理方法により、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の主相外殻部に重希土類元素ＲＨの濃縮層を形成する。その際、重希土類元素ＲＨが、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の表面から当該Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の内部に拡散すると同時に、前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の内部に含まれている軽希土類元素ＲＬ（ＲＬは、ＮｄおよびＰｒの少なくとも一種）を主体とする液相成分が、前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の表面に向かって拡散する。この様に、前記重希土類元素ＲＨが、前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の表面から内部へ、前記軽希土類元素ＲＬが、前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の内部から表面へと相互に拡散が起こることにより、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石表面に、軽希土類元素ＲＬを主体とする溶出部分が形成される。この部分は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を支持するＮｂ網と固着（以下、「溶着」と記載する）してしまう可能性がある。

特許文献２に開示されている方法では、ＲＨ供給工程（Ａ）において、特許文献１に開示されている方法と同様の蒸着拡散処理が実施される。そのため、特許文献１に開示されている方法と同様に、支持部材とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石とが溶着してしまう可能性がある。

重希土類元素ＲＨのＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石への供給が過多となると、上記のような相互拡散が多く起こり、溶着が多発する。そのため、特許文献１，２においては、重希土類元素ＲＨのＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石への供給が過多とならないように、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を載せたＮｂ網（特許文献２の保持部材に相当）とバルク体（特許文献２のＲＨ拡散源に相当）との間及びバルク体を載せたＮｂ網とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石との間にスペーサ部材（特許文献２の支柱に相当）を配置して空間を持たせている。しかし、その結果、多量のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を処理するときに、一回の処理量を増加させることができないという問題があった。

本開示の実施形態は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石と保持部材とが溶着せずに１回あたりの処理量を増加させ、生産効率を向上させる、Ｒ−ＴＢ系焼結磁石の製造方法の提供することができる。

本開示によるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法は、ＲＨ拡散源（重希土類元素ＲＨを８０原子％以上含む金属または合金。ただし、重希土類元素ＲＨは、ＤｙおよびＴｂの少なくとも一種）とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体（Ｒは希土類元素のうち少なくとも一種、Ｔは遷移金属元素のうち少なくとも一種であり、Ｆｅを必ず含む）とを開口部を有する平板状の保持部材を介して交互に配置し、積層体を構成する工程と、前記積層体を処理容器内に配置する工程と、前記処理容器内の圧力を２．０Ｐａ以上５０Ｐａ以下、温度を８００℃以上９５０℃以下でＲＨ供給拡散処理を行う工程（Ａ）と、前記処理容器内の圧力を１５０Ｐａ以上２ｋＰａ以下、温度を８００℃以上９５０℃以下でＲＨ拡散処理を行う工程（Ｂ）とを含み、前記工程（Ａ）と前記工程（Ｂ）を交互に２回以上繰り返す、ことを特徴とする。

ある実施形態において、前記保持部材の厚さが０．１ｍｍ以上４ｍｍ以下である。

ある実施形態においては、前記工程（Ａ）及び前記工程（Ｂ）を交互に２回以上繰り返した後、処理容器内の温度を１℃／分以上１５℃／分以下の冷却速度で５００℃まで冷却する。

ある実施形態においては、前記処理容器内をロータリーポンプまたはロータリーポンプおよびメカニカルブースターポンプを用いて真空排気処理を行う。

本開示の実施形態は、２．０Ｐａ以上５０Ｐａ以下という圧力でＲＨ供給拡散処理を行う工程と、１５０Ｐａ以上２ｋＰａ以下の圧力でＲＨ拡散処理を行う工程とを交互に２回以上繰り返すことにより、重希土類元素ＲＨが一気にＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体へ供給されることを抑制し、重希土類元素ＲＨの供給過多を防ぐことができる。これにより、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体と保持部材との溶着が起こらない。そのため、開口部を有する平板状の保持部材を介してＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とＲＨ拡散源を直接、積層させることができ、ＲＨ供給拡散処理およびＲＨ拡散処理１回あたりのＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体の処理量を増加させ、生産効率を向上させることができる。

本開示における積層体の構成の一例を示す説明図である。本開示における積層体の構成の一例を示す説明図である。保持部材へのＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体の配置状況の一例を示す説明図である。保持部材へのＲＨ拡散源の配置状況の一例を示す説明図である。ＲＨ供給拡散処理を行う工程（Ａ）とＲＨ拡散処理を行う工程（Ｂ）の繰り返し例を示す説明図であり、（ａ）は、工程（Ａ）と工程（Ｂ）を繰り返さない（１サイクル）例を示し、（ｂ）は、工程（Ａ）と工程（Ｂ）を３回繰り返す（３サイクル）例を示し、（ｃ）は、工程（Ａ）と工程（Ｂ）を６回繰り返す（６サイクル）例を示す。

本開示の実施形態では、上述したような特定の圧力範囲でＲＨ供給拡散処理を行う工程（Ａ）の後に前記圧力範囲より高い圧力範囲でＲＨ拡散処理を行う工程（Ｂ）を行い、（Ａ）と（Ｂ）の工程を交互に２回以上繰り返す。すなわち工程（Ａ）では、処理容器内を２．０Ｐａ以上５０Ｐａ以下、８００℃以上９５０℃以下の雰囲気にしてＲＨ供給拡散処理を行うことにより、ＲＨ拡散源からＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体への重希土類元素ＲＨの供給過多を抑制することができる。しかし、ＲＨ供給拡散時に、重希土類元素ＲＨの供給が抑えられていても、所望の磁気特性を得るために必要な重希土類元素ＲＨの供給が継続されると、徐々に供給が過多となっていき、結果として溶着が発生することになる。本開示は、所望の磁気特性を得るために必要な重希土類元素ＲＨの供給を、ＲＨ供給拡散処理を複数回に分けて行い、かつＲＨ拡散処理をそれぞれのＲＨ供給拡散処理の後に実行することで、「供給拡散」と「拡散」を繰り返す。これにより、供給が過多となることを防止することができる。なお、ＲＨ供給拡散処理を行う工程で重希土類元素ＲＨの供給過多が抑制されていないと、単に、ＲＨ供給拡散処理を行う工程とＲＨ拡散処理を行う工程を２回以上繰り返しても、溶着が発生してしまう。「供給拡散」と「拡散」を繰り返すだけでは、溶着を低減できる効果は少ない。すなわち、本開示は、前記の通り、ＲＨ供給拡散処理において特定の圧力範囲にした上で、ＲＨ供給拡散処理を行う工程とＲＨ拡散処理を行う工程を２回以上繰り返すことで、溶着をなくすことを可能としている。

本開示において、ＲＨ拡散源より重希土類元素ＲＨをＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体の表面に供給しつつ、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体の内部に拡散させる処理を「ＲＨ供給拡散処理」という。また、ＲＨ拡散源から重希土類元素ＲＨを供給せず、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体内部への拡散のみを行う処理を「ＲＨ拡散処理」という。さらに、ＲＨ供給拡散処理とＲＨ拡散処理を２回以上繰り返した後に、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の磁気特性向上を目的として行う熱処理を単に「熱処理」という。

また、本開示において、ＲＨ供給拡散処理とＲＨ拡散処理とを繰り返し処理する前およびＲＨ供給拡散処理中やＲＨ拡散処理中のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を「Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体」とし、ＲＨ供給拡散後とＲＨ拡散処理を繰り返し処理した後のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を「Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石」とし、それぞれ区別して表記する。

［ＲＨ拡散源］
ＲＨ拡散源は、重希土類元素ＲＨを８０原子％以上含む金属または合金であり、前記重希土類元素ＲＨは、Ｄｙ、Ｔｂのうち少なくとも一種であり、例えば、Ｄｙメタル、Ｔｂメタル、ＤｙＦｅ合金、ＴｂＦｅ合金などである。Ｄｙ、Ｔｂ、Ｆｅ以外に他の元素を含んでも良い、ＲＨ拡散源は、重希土類元素ＲＨを８０原子％以上含むことが好ましい。重希土類元素ＲＨの含有量が８０原子％よりも少なくなると、ＲＨ拡散源からの重希土類元素ＲＨの供給量が少なくなり、所望のＨｃＪ向上効果を得るために処理時間が非常に長くなる為、好ましくない。

ＲＨ拡散源の形状は、例えば、板状、ブロック形状など任意であり、大きさも特に限定されない。ただし、ＲＨ供給拡散処理の処理量を高める為には、厚さ０．５〜５．０ｍｍで板状のＲＨ拡散源が好ましい。

ここで、ＲＨ拡散源は、Ｄｙ、Ｔｂ以外に本開示の効果を損なわない限りにおいて、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｆ、ＮおよびＯからなる群から選択された一種を含有してもよい。

［Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体］
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体は、公知の組成、製造方法によって製造されたものを用いることができる。

［積層体を構成する工程］
本開示は、ＲＨ供給拡散処理を行う工程の前に、まず、処理容器内に、ＲＨ拡散源とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とを、保持部材を介して交互に積層し、積層体５を構成する。具体的には、図１に示すように、処理容器１内の底部から保持部材４、ＲＨ拡散源３、保持部材４、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体２、保持部材４、ＲＨ拡散源３、保持部材４、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体２をこの順序で積層して、積層体５を構成する。保持部材４の厚さを調整することで、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体２とＲＨ拡散源３との距離を調整することができる。

図２のように、処理容器１内に前記積層体５を複数個重ねることにより、１回に大量のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体２をＲＨ供給拡散処理およびＲＨ拡散処理することが可能である。

Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体２やＲＨ拡散源３を保持する保持部材４は、開口部を有する平板状の部材である。保持部材４は、例えばＮｂ網やＭｏ網などであり得る。保持部材４は、厚さが０．１ｍｍ以上４ｍｍ以下であることが好ましい。０．１ｍｍ未満では、工業上製作することが難しく、また強度の面からもＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体２やＲＨ拡散源３を保持できない恐れがある。また、平板上の保持部材４は、平板部分から直立する壁面や凸部を有していても良い。

本開示は、処理容器１内を２．０Ｐａ以上５０Ｐａ以下の圧力にてＲＨ供給拡散処理を行うため、ＲＨ拡散源３から多量の重希土類元素ＲＨが供給されることはない。従って、４ｍｍを超えるとＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体２とＲＨ拡散源３との距離が離れすぎてしまい、ＲＨ拡散源３からＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体２への重希土類元素ＲＨの供給量が少なく、ＲＨ供給拡散処理を十分に行うことができない恐れがある。保持部材４の開口率は、効率よくＲＨ供給拡散処理ができるように、５０％以上を有することが好ましく、さらに好ましくは７０％以上である。

処理容器１や保持部材４は、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａなどの高融点金属や窒化硼素、ジルコニア、アルミナ、イットリア、カルシア、マグネシアなどを含むセラミックス材料等、ＲＨ供給拡散処理時やＲＨ拡散処理時に、変形や変質を発生し難い材料で構成することが好ましい。

図３のように、保持部材４上に配置するＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体２は、隣り合うＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体２どうしがＲＨ供給拡散処理によって溶出した軽希土類元素ＲＬで溶着しないように、間隔をあけて配置することが好ましい。また、保持部材４上に配置するＲＨ拡散源３は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体２と同様に間隔をあけて配置してもよいし、図４のように、間隔を開けずに配置してもよく、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体２の配置に応じて適宜選定すればよい。なお、ある実施形態では、積層体の各層が一様な厚さを有するように複数の拡散源または複数の磁石体は略同じ高さを有するものが各層に配置される。

［ＲＨ供給拡散処理を行う工程］
前記積層体を処理容器内に配置し、前記処理容器内を２．０Ｐａ以上５０Ｐａ以下、８００℃以上９５０℃以下の雰囲気にしてＲＨ供給拡散処理を行う。すなわち、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とＲＨ拡散源を加熱し、ＲＨ拡散源から重希土類元素ＲＨをＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体の表面に供給しつつ、重希土類元素ＲＨをＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体の内部に拡散させる。以下、ＲＨ供給拡散処理を行う工程を「工程（Ａ）」という。

工程（Ａ）において、処理容器内の圧力は、２．０Ｐａ未満であるとＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体と保持部材とが溶着しやすくなる。また、５０Ｐａを超えると重希土類元素ＲＨのＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体への供給を十分に確保できず、所望のＨｃＪ向上効果を得られない恐れがある。

工程（Ａ）において、処理容器内の温度は、８００℃未満であると重希土類元素ＲＨのＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体への供給が十分に確保できない恐れがある。また、９５０℃を超えると処理容器内の圧力が２．０Ｐａ以上５０Ｐａ以下であってもＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体と保持部材とが溶着してしまう。

［ＲＨ拡散処理を行う工程］
工程（Ａ）の後、処理容器内の圧力を重希土類元素ＲＨの蒸気圧よりも高い１５０Ｐａ以上２ｋＰａ以下に上昇させＲＨ拡散処理を行う。すなわち、ＲＨ拡散源からの重希土類元素ＲＨの供給を抑制し、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体内部へ拡散のみを行う。以下、このＲＨ拡散処理を行う工程を「工程（Ｂ）」という。

工程（Ｂ）において、処理容器内の圧力は、１５０Ｐａ未満であると重希土類元素ＲＨの供給を十分に抑制できない恐れがある。処理容器内の圧力の上限は２ｋＰａ以下としているが、これは（Ａ）工程と（Ｂ）工程の繰り返しを円滑に行い、量産性を向上させるためであり、量産性を考慮しない場合は２ｋＰａを超えても（例えば大気圧）かまわない。

工程（Ｂ）は、必ずしも重希土類元素ＲＨの供給を完全に中断する必要はない。ＲＨ拡散源からの重希土類元素ＲＨの供給が十分に抑制されていれば、本開示の効果を得ることは可能である。

工程（Ｂ）において、処理容器内の温度は、必ずしもその前に行った工程（Ａ）の温度と同じ温度で行う必要はなく、８００℃以上９５０℃以下の範囲で行えばよい。ただし、生産効率の点からは、工程（Ａ）の温度と同じ温度で行うことが好ましい。ここでいう同じ温度とは、両者の温度差が２０℃以内にあることを意味するものとする。

［工程（Ａ）と工程（Ｂ）を交互に２回以上繰り返す工程］
次に、ＲＨ供給拡散処理を行う工程（Ａ）とＲＨ拡散処理を行う工程（Ｂ）を交互に２回以上繰り返し行う。図５は、重希土類元素ＲＨとしてＤｙを用いた場合の工程（Ａ）と工程（Ｂ）の繰り返し例を示す説明図である。図５（ａ）は、工程（Ａ）３時間と工程（Ｂ）６時間を１回のみ行う、すなわち繰り返し行わない（１サイクル）従来例を示している。図５（ｂ）は、工程（Ａ）１時間と工程（Ｂ）２時間とを３回繰り返す（３サイクル）本開示の例を示し、図５（ｃ）は、工程（Ａ）０．５時間と工程（Ｂ）１時間とを６回繰り返す（６サイクル）本開示の例を示している。図５（ａ）〜（ｃ）いずれも繰り返し回数（サイクル数）が増加しても、工程（Ａ）の合計処理時間は３時間であり、工程（Ｂ）の合計処理時間は、図５（ａ）〜（ｃ）いずれも６時間である。なお、工程（Ａ）では、処理容器内の圧力を２．０Ｐａに制御し、工程（Ｂ）では、処理容器内の圧力を５００Ｐａにしている。また、工程（Ａ）および工程（Ｂ）の処理温度は、一定（９００℃）に保持しており、圧力を制御することにより、Ｄｙの供給を断続的に繰り返している。

図５（ｂ）および図５（ｃ）の例は、図５（ａ）の従来例と対比するため、工程（Ａ）および工程（Ｂ）の合計処理時間を３時間および６時間に設定し、各工程における処理時間も一定にしているが、本開示は、このような例に限定されない。サイクル毎に工程（Ａ）および／または工程（Ｂ）の処理時間を変化させても良い。また、合計処理時間は、供給すべきＤｙ量やＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体の形状および大きさに応じて適宜設定すればよい。また、処理温度も常に一定に保持される必要はない。例えば、６サイクルの処理工程を繰り返す場合、最初の３サイクルは、９００℃、残りの３サイクルは、８５０℃に保持させても良い。

工程（Ａ）や工程（Ｂ）それぞれの合計処理時間は、２０分〜２０時間で処理することが好ましい。合計処理時間が２０分未満であると、所望のＨｃＪ向上効果が得られない恐れがある。他方、２０時間を超えると、処理時間が長すぎる為、製造コストの増加を招く恐れがある。また、工程（Ａ）や工程（Ｂ）それぞれの１回の処理時間は３分〜３時間で処理することが好ましい。１回の処理時間が３分未満であると、工程（Ａ）と工程（Ｂ）との圧力の切り替え回数が多くなり、製造コストの増加を招く恐れがある。他方、３時間を超えると、処理時間が長すぎる為、製造コストの増加を招く恐れがあり、さらに、工程（Ａ）においては溶着の恐れもある。但し、上記時間外であっても、処理時間は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体およびＲＨ拡散源の挿入量、形状、処理圧力、処理温度などによって適宜選定すればよい。

工程（Ａ）と工程（Ｂ）を交互に２回以上繰り返した後、処理容器内の温度を１℃／分以上１５℃／分以下の冷却速度で５００まで冷却することにより、さらにＨｃＪを向上させることができる。１℃／分未満であると、冷却時間が長すぎる為、製造コストの増大を招く恐れがある。１５℃／分を超えると冷却速度によるＨｃＪ向上効果が得られない恐れがある。

［熱処理］
工程（Ａ）と工程（Ｂ）を交互に２回以上繰り返す工程の後に、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の磁気特性向上を目的として行う熱処理を施してもよい。この熱処理は、公知のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体の製造方法において、焼結後に実施される熱処理と同様である。熱処理雰囲気、熱処理温度などは、公知の条件を採用すればよい。

［処理装置］
ＲＨ供給拡散処理やＲＨ拡散処理を行うための処理装置は、公知のバッチ式の熱処理炉や連続式の熱処理炉で行うことができる。本開示では、２．０Ｐａ以上の比較的高い圧力でＲＨ供給拡散処理やＲＨ拡散処理を行うことができるので、１０^−２Ｐａ以下の低い圧力を発生させるクライオポンプや油拡散ポンプなどの高価なポンプは必要なく、ロータリーポンプまたはロータリーポンプおよびメカニカルブースターポンプといった安価なポンプで実施することができる。

［加工、表面処理］
工程（Ａ）と工程（Ｂ）を交互に２回以上繰り返す工程の後のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石に、寸法調整のための加工を行っても良い。このような工程を経ても、磁気特性向上効果はほとんど変わらない。寸法調整のための加工量は、１〜３００μｍ、より好ましくは５〜１００μｍ、さらに好ましくは、１０〜３０μｍである。また、工程（Ａ）と工程（Ｂ）を交互に２回以上繰り返す工程の後のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石に、表面処理を施してもよい。表面処理は、公知の表面処理で良く、例えばＡｌ蒸着や電気Ｎｉめっきや樹脂塗装などの表面処理を行うことができる。表面処理を行う前に、サンドブラスト処理、バレル研磨処理、機械研磨、酸洗浄等の公知の前処理を行っても良い。

（実施例１）
Ｎｄ２２．３％、Ｐｒ６．２％、Ｄｙ４．０％、Ｂ１．０％、Ｃｏ０．９％、Ｃｕ０．１％、Ａｌ０．２％、Ｇａ０．１％、残部Ｆｅ（単位は質量％）の組成を有するＲ−ＴＢ系焼結磁石体を作製した。熱処理後の磁気特性は、Ｂｒ＝１．３５Ｔ、ＨｃＪ＝１７３０ｋＡ／ｍであった。

Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体を厚さ５ｍｍ×幅４０ｍｍ×長さ６０ｍｍに加工した。ＲＨ拡散源は、厚さ３ｍｍ×幅２７ｍｍ×長さ２７０ｍｍのＤｙメタルを準備した。保持部材は、厚さ２ｍｍ×幅３００ｍｍ×長さ４００ｍｍ、４メッシュの平板形状のＭｏ製網を準備した。保持部材の厚さを２ｍｍとすることで、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とＲＨ拡散源との距離を２ｍｍに設定した。

図１のように、保持部材４を介して、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体２とＲＨ拡散源３を積層した。処理容器の寸法は、高さ６０ｍｍ×幅３２０ｍｍ×長さ４２０ｍｍであった。

処理容器１内を、９００℃になるまで昇温した後、ＲＨ供給拡散処理０．５時間とＲＨ拡散処理１時間とを６サイクル行った。ＲＨ供給拡散処理は、処理容器内の圧力を３．０Ｐａに制御し、ＲＨ拡散処理は、処理容器内の圧力を１．５ｋＰａに制御した。ＲＨ供給拡散処理は、ロータリーポンプおよびメカニカルブースターポンプ、ＲＨ拡散処理は、ロータリーポンプをそれぞれ使用した。

ＲＨ供給拡散処理とＲＨ拡散処理を６サイクル行った後、処理容器内の温度を９００℃から５００℃までガス冷却（８０℃／分）により急冷した。その後、熱処理（圧力２Ｐａ、５００℃で６０分）を行い、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を作製した。

（実施例２）
ＲＨ供給拡散処理１時間とＲＨ拡散処理２時間とを３サイクル行ったこと以外は、実施例１と同じ条件でＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を作製した。

（実施例３）
ＲＨ供給拡散処理とＲＨ拡散処理を繰り返し行った後の処理容器内の温度を９００℃から５００℃までガス冷却（８０℃／分）により急冷することを、処理容器内の温度を９００℃から５００まで３℃／分の冷却速度で冷却し、５００℃から室温までガス冷却（８０℃／分）により急冷することへ変更したこと以外は、実施例１と同じ条件でＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を製作した。

（比較例１）
ＲＨ供給拡散処理３時間とＲＨ拡散処理６時間とを１サイクル行ったこと以外は、実施例１と同じ条件でＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を作製した。

（比較例２）
ＲＨ供給拡散処理時の処理容器内の圧力を３．０Ｐａから、油拡散ポンプを用いて１０^−３Ｐａへ変更したこと以外は、実施例１と同じ条件でＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を製作した。

（比較例３）
ＲＨ供給拡散処理時の処理容器内の圧力を３．０Ｐａから、油圧拡散ポンプを用いて１０^−３Ｐａへ変更したこと、および、ＲＨ供給拡散処理３時間とＲＨ拡散処理６時間とを１サイクル行ったこと以外は、実施例１と同じ条件でＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を作製した。

（比較例４）
ＲＨ供給拡散処理時の処理容器内の圧力を３．０Ｐａから、油圧拡散ポンプを用いて１０^−３Ｐａへ変更したこと、ＲＨ供給拡散処理３時間とＲＨ拡散処理６時間とを１サイクル行ったこと、保持部材の厚さを８ｍｍとし、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体２とＲＨ拡散源３との距離を２ｍｍから８ｍｍへ変更したこと以外は、実施例１と同じ条件でＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を製作した。

（比較例５）
ＲＨ供給拡散処理時の処理容器内の圧力を３．０Ｐａから４００００Ｐａに変更したこと、ＲＨ供給拡散処理３時間とＲＨ拡散処理６時間とを１サイクル行ったこと以外は、実施例１と同じ条件でＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を作製した。

実施例１〜３、比較例１〜５の結果を表１に示す。「ＲＨ供給拡散処理圧力」は、ＲＨ供給拡散処理時の処理容器内の圧力を示す。「距離」は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体２とＲＨ拡散源３との距離を示す。「ＲＨ供給拡散処理合計時間」は、ＲＨ供給拡散処理の合計の時間を示す。「ＲＨ拡散処理合計時間」は、ＲＨ拡散処理の合計の時間を示す。「サイクル数」は、ＲＨ供給拡散処理の後、ＲＨ拡散処理を行うことを１回とカウントする。「処理数」は、実施例１〜３、比較例１〜５それぞれに使用した、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体２の数を示す。「ＨｃＪ」は、処理後のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石のＨｃＪを示す。「Ｂｒ」は、処理後のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石のＢｒを示す。「溶着の数」は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を保持部材４より取り外した時に溶着跡が発生した磁石の数を示す。

表１に示す通り、ＲＨ供給拡散処理の圧力を３．０Ｐａとした実施例１〜３は、高いＨｃＪが得られ、Ｂｒの低下がなく、溶着跡の発生もなかった。比較例１のように、ＲＨ供給拡散処理の圧力が３．０Ｐａであっても、サイクル数が１回では、一部に溶着跡の発生（１５個）が見られた。一方、ＲＨ供給拡散処理の圧力を１０^−３Ｐａとした比較例２〜４では、比較例２のようにサイクル数が６回であっても溶着跡の発生（１４８個）が見られ、比較例３のようにサイクル数が１回では、溶着によってＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石が保持部材から剥がれなかった。保持部材の厚さを８ｍｍとし、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石とＲＨ拡散源との距離を離した比較例４は、溶着跡の発生は、比較例２、３に比べ減少したが、距離を離したため、処理数が大幅に減った（１６８個→１２６個）。さらに、ＲＨ供給拡散処理の圧力を４００００Ｐａとした比較例５は、溶着跡の発生はなかったが、高いＨｃＪが得られなかった。

以上の結果から分かるように、実施例１〜３が量産に適した方法であり、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体と保持部材とが溶着せずに、１回あたりのＲＨ拡散処理量を増やすことができる。なお、９００℃から５００℃までガス冷却（８０℃／分）した実施例１の場合と冷却条件が９００℃から５００まで３℃／分の冷却速度で冷却し、５００℃から室温までガス冷却（８０℃／分）により急冷した実施例３の場合とでは、実施例３の方が高いＨｃＪが得られた。

（実施例４）
表２は、実施例１と同じ条件で、ＲＨ供給拡散処理とＲＨ拡散処理とを繰り返し６回処理した後の処理容器内の各冷却条件を示す。表２中の（１）〜（９）の「冷却条件」は、ＲＨ供給拡散処理とＲＨ拡散処理とを繰り返し６回処理した後の処理容器内の温度（９００℃）から５００℃までの冷却速度を示す。いずれの場合も５００℃から室温まではガス冷却（８０℃／分）により急冷した。本開示における室温とは、２０℃±１５℃の範囲をいう。「ＨｃＪ」は、（１）〜（９）の冷却条件でそれぞれ冷却処理した後のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石のＨｃＪを示す。

表２のように、処理容器内の温度を９００℃から５００℃まで８０℃／分で急冷した（９）よりも、処理容器内の温度を９００℃から５００℃まで２０℃／分〜１℃／分で冷却した（１）〜（８）の方が高いＨｃＪの向上効果が得られた。さらに、１５℃／分以下（表２中（２）〜（８））の冷却条件の方がより高いＨｃＪ向上効果が得られた。よって、ＲＨ供給拡散処理後の処理容器内の温度（８００℃以上９５０℃以下）から５００℃までの冷却を、１℃／分以上１５℃／分以下の冷却速度で冷却することが望ましい。また、２℃／分（表２中（７））と１℃／分（表２中（８））との冷却条件ではほとんどＨｃＪ向上効果に差が無かった。そのため、ＨｃＪ向上効果、生産効率を考慮すると、２℃／分〜５℃／分がさらに好ましく、最も好ましくは、２℃／分〜３℃／分である。

本開示のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法は、各種モータに好適に利用され得る。

１処理容器
２Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体
３ＲＨ拡散源
４保持部材
５積層体

Claims

ＲＨ拡散源（重希土類元素ＲＨを８０原子％以上含む金属または合金、ただし、重希土類元素ＲＨは、ＤｙおよびＴｂの少なくとも一種）とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体（Ｒは希土類元素のうち少なくとも一種、Ｔは遷移金属元素のうち少なくとも一種であり、Ｆｅを必ず含む）とを、開口部を有する平板状の保持部材を介して交互に配置し、積層体を構成する工程と、
前記積層体を処理容器内に配置する工程と、
前記処理容器内の圧力を２．０Ｐａ以上５０Ｐａ以下、温度を８００℃以上９５０℃以下でＲＨ供給拡散処理を行う工程（Ａ）と、
前記処理容器内の圧力を１５０Ｐａ以上２ｋＰａ以下、温度を８００℃以上９５０℃以下でＲＨ拡散処理を行う工程（Ｂ）と、
を含み、
前記工程（Ａ）と前記工程（Ｂ）を交互に２回以上繰り返す工程と、
を含むＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法。
前記保持部材の厚さが０．１ｍｍ以上４ｍｍ以下である請求項１に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法。
前記工程（Ａ）と前記工程（Ｂ）を交互に２回以上繰り返した後、処理容器内の温度を１℃／分以上１５℃／分以下の冷却速度で５００℃まで冷却する、請求項１または２に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法。
前記処理容器内をロータリーポンプまたはロータリーポンプおよびメカニカルブースターポンプを用いて真空排気処理を行う、請求項１から３のいずれかに記載のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法。