WO2011122577A1 - 希土類焼結磁石及びその製造方法、並びにモータ及び自動車 - Google Patents

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田中　哲
文崇 馬場
信 岩崎
石坂　力
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Definitions

  • the present invention relates to a rare earth sintered magnet and a method for manufacturing the same, a motor including the rare earth sintered magnet, and an automobile including the motor.
  • the rare earth sintered magnet has a property that the rare earth compound as a main component is relatively easily corroded. For this reason, a rare earth sintered magnet is provided with a coating layer for the purpose of suppressing a decrease in magnetic properties due to corrosion.
  • a coating layer various materials such as a plating film and a resin film are used according to the use of the rare earth sintered magnet and the required characteristics.
  • Patent Document 1 proposes that a rare earth sintered magnet is heat treated to form an oxide protective layer on the surface to improve the corrosion resistance of the rare earth sintered magnet.
  • rare earth sintered magnets have excellent magnetic properties
  • the use of rare earth sintered magnets is becoming increasingly widespread. Accordingly, the number of rare earth sintered magnets used in harsh environments is increasing. For this reason, rare earth sintered magnets are required to have better corrosion resistance than before.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a rare earth sintered magnet having high magnetic characteristics and excellent corrosion resistance. It is another object of the present invention to provide a method for producing a rare earth sintered magnet having high magnetic properties and excellent corrosion resistance. Furthermore, it aims at providing the motor and motor vehicle which are excellent in reliability by providing such a rare earth sintered magnet.
  • the present inventors have studied various means for improving the magnetic properties and corrosion resistance of rare earth sintered magnets. As a result, it has been found that it is effective to provide a protective layer composed of a plurality of layers having different compositions on the magnet body and to control the composition of the magnet body, and the present invention has been completed.
  • the present invention is a rare earth sintered magnet comprising a magnet body containing a rare earth compound, and a protective layer having a first layer and a second layer from the magnet body side on the magnet body.
  • the surface part of the magnet element body has a higher content of heavy rare earth elements than the inside of the magnet element body surrounded by the surface part, and the first layer contains a rare earth oxide and is heavy with respect to the light rare earth elements.
  • the mass ratio of the rare earth element is 1 or more
  • the second layer contains an oxide having iron and / or boron different from the rare earth oxide, and the second layer is more rarely oxidized than the first layer.
  • a rare earth sintered magnet having a low content.
  • the rare earth sintered magnet of the present invention includes the first layer having a higher content of heavy rare earth elements than that of light rare earth elements, and the surface of the magnet element is also made of heavy rare earth elements than the inside.
  • the content rate is high. Because heavy rare earth elements are less likely to corrode than light rare earth elements, they have better corrosion resistance than rare earth sintered magnets that have a magnet body that contains almost no heavy rare earth elements or layers that are mainly composed of light rare earth elements. Have Moreover, since the content rate of the heavy rare earth element in the surface part of a magnet element body is higher than the content rate of the heavy rare earth element in the inside of a magnet element body, a magnet element body and a 1st layer are excellent in adhesiveness. Such excellent adhesion contributes to improvement of corrosion resistance. Furthermore, since the content rate of the rare earth oxide is lower than that of the first layer and the second layer containing an oxide having iron and / or boron is provided outside the first layer, it has excellent corrosion resistance. .
  • the second layer in the rare earth sintered magnet of the present invention does not substantially contain a rare earth oxide. Thereby, the corrosion resistance can be further improved.
  • the heavy rare earth compound is attached to the surface of the magnet body containing the rare earth compound and heated to diffuse the heavy rare earth element contained in the heavy rare earth compound to the surface portion of the magnet body.
  • the first layer contains a rare earth oxide
  • the first layer has a mass ratio of heavy rare earth elements to light rare earth elements of 1 or more, and contains an oxide having iron and / or boron
  • a second layer having a rare earth oxide content lower than that of the first layer, and an oxidation treatment step for forming a protective layer.
  • a protective layer having a two-layer structure having excellent corrosion resistance can be formed on the magnet body.
  • the protective layer has a second layer having excellent corrosion resistance on the outer side, and has a first layer having characteristics of being relatively excellent in corrosion resistance and not easily peeling from the magnet body on the inner side. For this reason, the rare earth sintered magnet obtained by the said manufacturing method has the outstanding corrosion resistance.
  • the diffusion step in the method for producing a rare earth sintered magnet of the present invention it is preferable to heat the magnet body to which the heavy rare earth compound is adhered at 600 to 1000 ° C. By heating in such a temperature range, it is possible to sufficiently diffuse the heavy rare earth element to the surface portion of the magnet body while suppressing deterioration of the magnet body. As a result, generation of microcracks near the magnet surface due to hydrogen generated during acid cleaning performed immediately before the film forming process can be suppressed, and the adhesion between the magnet body and the protective layer (first layer) can be further improved. it can.
  • the surface treatment step in the method for producing a rare earth sintered magnet of the present invention it is preferable to remove at least a part of the surface portion of the coating layer so that the arithmetic average roughness Ra of the coating layer is 2 ⁇ m or less. This makes it possible to easily form the second layer having a uniform thickness and further improve the corrosion resistance.
  • the heavy rare earth compound used in the surface treatment step in the method for producing a rare earth sintered magnet of the present invention is preferably a hydride of heavy rare earth elements. Since the heavy rare earth element hydride has a high mass ratio of the heavy rare earth element, the heavy rare earth element can be efficiently diffused in the surface portion of the magnet body. Thereby, a rare earth sintered magnet having both high magnetic properties and an excellent protective layer can be easily manufactured.
  • the present invention also provides a motor including the rare earth sintered magnet described above. Since this motor includes the rare earth sintered magnet having the above-described characteristics, the magnetic characteristics of the rare earth sintered magnet can be maintained over a long period of time even when used in a corrosive environment. For this reason, it is excellent in reliability.
  • the present invention also provides an automobile equipped with the motor described above. Since the automobile includes the motor having the above-described features, the automobile is excellent in reliability.
  • a rare earth sintered magnet having high magnetic properties and excellent corrosion resistance can be provided.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view showing an embodiment of the rare earth sintered magnet of the present embodiment.
  • 2 is a cross-sectional view of the rare earth sintered magnet of FIG. 1 taken along the line II-II.
  • the rare earth sintered magnet 10 according to the present embodiment includes a magnet body 40 and a protective layer 50 that covers the entire surface of the magnet body 40.
  • the protective layer 50 includes a first layer 52 and a second layer 54 having a composition different from that of the first layer 52 from the magnet body 40 side.
  • the second layer 54 is the outermost layer of the rare earth sintered magnet 10.
  • Other layers such as a resin layer may be provided on the second layer 54.
  • the magnet body 40 is a permanent magnet containing a rare earth compound having a rare earth element as a main component.
  • the rare earth element is at least one element selected from scandium (Sc), yttrium (Y), and a lanthanoid element belonging to Group 3 of the long-period periodic table.
  • lanthanoid elements include lanthanum (La), cerium (Ce), praseodymium (Pr), neodymium (Nd), samarium (Sm), europium (Eu), gadolinium (Gd), terbium (Tb), dis Prosium (Dy), holmium (Ho), erbium (Er), thulium (Tm), ytterbium (Yb), lutetium (Lu) and the like are included.
  • La lanthanum
  • Ce cerium
  • Pr praseodymium
  • Nd neodymium
  • Sm samarium
  • Eu europium
  • Gd gadolinium
  • Tb terbium
  • Dy dis Prosium
  • Ho holmium
  • Er erbium
  • Tm thulium
  • Yb ytterbium
  • Lu lutetium
  • the rare earth elements described above are classified into heavy rare earth elements (R H ) and light rare earth elements (R L ).
  • Heavy rare earth elements include Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, and Lu.
  • light rare earth elements include La, Ce, Pr, Nd, Sm, and Eu.
  • Examples of the rare earth compound that is the main component of the magnet body 40 include compounds having the rare earth element and elements other than the rare earth element as constituent elements.
  • the rare earth compound preferably has at least one element selected from the group consisting of Nd, Sm, Dy, Pr, Ho and Tb as a constituent element. More preferably, as a constituent element, these elements and at least one element selected from the group consisting of La, Ce, Gd, Er, Eu, Tm, Yb, and Y are included.
  • the rare earth compound is preferably a transition element, preferably iron (Fe), cobalt (Co), titanium (Ti), vanadium (V), chromium (Cr), manganese (Mn), nickel (Ni), copper (Cu). , Zirconium (Zr), niobium (Nb), molybdenum (Mo), hafnium (Hf), tantalum (Ta), and at least one element selected from the group consisting of tungsten (W), more preferably Fe and / or Co is included.
  • the rare earth compound may contain both a transition element and boron as constituent elements.
  • the magnet body 40 includes aluminum (Al), titanium (Ti), vanadium (V), chromium (Cr), manganese (Mn), bismuth (Bi), niobium (Nb), and tantalum.
  • Ti molybdenum
  • Mo molybdenum
  • tungsten W
  • antimony Sb
  • germanium Ge
  • tin Sn
  • zirconium Zr
  • nickel Ni
  • silicon Si
  • Ga gallium
  • Cu an element such as (Cu) or hafnium (Hf) or a compound containing these elements may be included.
  • the magnet body 40 contains, for example, an RTB-based compound as a rare earth compound (rare earth alloy).
  • R is preferably a rare earth element mainly containing Nd
  • T is preferably a transition metal element mainly containing Fe and / or Co.
  • a preferred RTB-based compound is R 2 T 14 B.
  • the magnet body 40 includes a main phase (main crystal phase) of a tetragonal crystal structure composed of an RTB system compound, and a rare earth-rich phase having a high rare earth element content in the grain boundary portion of the main phase. And the boron rich phase with a high content rate of a boron atom may be included. These rare earth-rich phase and boron-rich phase are nonmagnetic phases that do not have magnetism.
  • the ratio of the main phase in the magnet body 40 is preferably 50% by volume or more, more preferably 60% by volume or more, and still more preferably 70% by volume or more.
  • the particle size of the main phase is, for example, 1 to 100 ⁇ m.
  • a preferred RTB-based compound is R 2 T 14 B.
  • the mass ratio of the heavy rare earth element (R H ) is higher in the surface portion 44 covering the inside 42 than in the inside 42 of the magnet body 40.
  • the magnet body 40 contains an RTB-based compound as a rare earth compound
  • the amount of RH dissolved in the compound or the grain boundary phase is higher in the surface portion 44 than in the interior 42. ing.
  • the surface portion 44 of the magnet body 40 is, for example, a region from the surface of the magnet body 40 to a depth of 100 ⁇ m, and the interior 42 is a region having a depth exceeding 100 ⁇ m from the surface of the magnet body 40.
  • the inside 42 may be, for example, a region that contains a light rare earth element as a rare earth element but substantially does not contain a heavy rare earth element.
  • the rare earth sintered magnet 10 having high magnetic properties can be obtained at low cost.
  • substantially free means that it may contain an amount that can normally be contained as an impurity. From the viewpoint of improving the adhesion between the magnet body 40 and the protective layer 50, the mass ratio of the heavy rare earth element content of the surface portion 44 to the interior 42 is preferably 3 or more, more preferably 4 or more. .
  • the surface portion 44 has a higher content of heavy rare earth elements than the inside 42.
  • the surface portion 44 contains, as a main crystal phase (main phase), particles containing an RTB-based compound in which a heavy rare earth element is dissolved, and a heavy rare earth compound is present between the particles (grain boundary phase). It is preferable that the structure contains.
  • the surface portion 44 may not substantially contain a light rare earth element, but preferably includes an RTB-based compound in which both the light rare earth element and the heavy rare earth element are dissolved.
  • the proportion of the light rare earth elements and heavy rare-earth element contained in the surface portion 44 for example, the molar ratio of R H for R L (R H / R L ) is preferably 0.1 to 2, more preferably Is between 0.2 and 1. By setting it in such a range, the magnetic properties and corrosion resistance can be further improved while reducing the amount of expensive heavy rare earth elements used.
  • the ratio of RH with respect to the entire rare earth element is preferably 1 to 40% by mass, more preferably 1.5 to 30% by mass, from the viewpoint of improving the magnetic properties.
  • the composition of the magnet body 40 is obtained by changing the cross section of the magnet body 40 as shown in FIG. 2 into EPMA (X-ray microanalyzer method), XPS (X-ray photoelectron spectroscopy), AES (Auger electron spectroscopy) or EDS (energy). It can be confirmed by a known analysis method such as dispersive fluorescent X-ray spectroscopy.
  • the compositions of the surface portion 44 and the interior 42 need not be uniform. For example, as the surface portion 44 comes closer to the surface of the magnet body 40, the content of heavy rare earth elements present in solid solution in the main phase or grain boundary phase may increase. With such a structure, the adhesion between the magnet body 40 and the protective layer 50 can be further improved.
  • FIG. 3 is a scanning electron micrograph (magnification: 10000 times) showing the vicinity of the surface of the cross section of the rare earth sintered magnet 10 in an enlarged manner.
  • the protective layer 50 is a layer provided on the surface of the magnet element body 40, and includes a first layer 52 and a second layer 54 covering the entire surface of the first layer 52 from the magnet element body 40 side.
  • the first layer 52 has, as a main component, a rare earth oxide having a rare earth element and oxygen as constituent elements. Examples of the rare earth oxide include those obtained by oxidizing the RTB-based compound contained in the magnet body 40. Specific examples of the rare earth oxide include composite oxides containing T and B in addition to R 2 O 3 and the like.
  • the oxygen content in the first layer 52 is preferably 10 to 30% by mass, and more preferably 15 to 25% by mass.
  • the first layer 52 may contain a small amount of an RTB-based compound or a rare earth compound different from the RTB-based compound.
  • the content of RH is higher than the content of RL .
  • the mass ratio of RH to RL in the first layer 52 is 1 or more, preferably 1.5 or more, and more preferably 1.8 or more.
  • Such a first layer 52 has higher corrosion resistance than a layer having a mass ratio of RH to RL of less than 1.
  • the surface portion 44 is excellent in adhesion to the magnet body 40 having a higher RH content than the inside 42. That is, the corrosion resistance of the rare earth sintered magnet 10 can be improved by a synergistic effect of RH itself having better corrosion resistance than RL and improved adhesion.
  • the content ratio of RH in the first layer 52 is preferably 5 to 10% by mass, more preferably 5 to 9% by mass, and further preferably 5 to 8% by mass. By containing RH in such a range, the adhesiveness with the magnet body 40 and the adhesiveness with the second layer 54 can be compatible at a high level.
  • the first layer 52 may contain RL . However, from the viewpoint of achieving both excellent corrosion resistance and high adhesion between the first layer 52 and the magnet body 40, the content of RL is preferably less than 5% by mass, more preferably less than 4% by mass. is there.
  • the thickness of the first layer 52 is preferably 0.5 to 20 ⁇ m, more preferably 1 to 10 ⁇ m. If the thickness of the first layer 52 is too large, the sufficiently excellent magnetic properties of the rare earth sintered magnet 10 tend to be impaired. On the other hand, if the thickness of the first layer 52 is too small, the corrosion resistance tends to be impaired when an impact is applied.
  • the second layer 54 includes an oxide having iron and / or boron as a constituent element. This oxide is different from the rare earth oxide contained in the first layer 52.
  • the second layer 54 is a layer having a lower rare earth oxide content than the first layer 52. From the viewpoint of sufficiently increasing the corrosion resistance of the rare earth sintered magnet 10, the second layer 54 preferably does not substantially contain a rare earth oxide.
  • substantially free as used herein means that it may contain an amount that can normally be contained as an impurity.
  • Examples of the oxide having iron and / or boron contained in the second layer 54 include iron oxide and boron oxide.
  • the second layer 54 preferably contains iron oxide as a main component.
  • the content of oxygen element in the second layer 54 is preferably 20 to 40% by mass, and the content of iron element is preferably 60 to 80% by mass.
  • the second layer may contain another nonmetallic element such as nitrogen.
  • the thickness of the second layer 54 is preferably 0.05 to 1 ⁇ m, more preferably 0.08 to 0.5 ⁇ m. If the thickness of the second layer 54 is too large, the sufficiently excellent magnetic properties of the rare earth sintered magnet 10 tend to be impaired. On the other hand, if the thickness of the second layer 54 is too small, the corrosion resistance tends to be impaired when an impact is applied.
  • the total thickness of the first layer 52 and the second layer 54 is preferably 0.1 to 20 ⁇ m, more preferably 1 to 10 ⁇ m.
  • the rare earth sintered magnet 10 may have another layer between the first layer 52 and the second layer 54.
  • the content of each element in the first layer 52 and the second layer 54 is EPMA (X-ray microanalyzer method), XPS (X-ray photoelectron spectroscopy), AES (Auger electron spectroscopy) or EDS (energy dispersive type). It can be confirmed by a known analysis method such as fluorescent X-ray spectroscopy.
  • the manufacturing method of this embodiment is (1) Preparatory process for producing a magnet body containing a light rare earth compound, (2) A heavy rare earth compound is attached to the surface of the magnet body and heated to diffuse the heavy rare earth element contained in the heavy rare earth compound to the surface of the magnet body, and the heavy rare earth compound is applied to the surface of the magnet body.
  • the coating layer is oxidized in an oxidizing atmosphere containing an oxidizing gas, contains a heavy rare earth oxide on the magnet body, and the mass ratio of the heavy rare earth element to the light rare earth element is 1 or more.
  • a protective layer is formed that includes a certain first layer and a second layer containing an oxide having iron and / or boron as a constituent element and having a rare earth oxide content lower than that of the first layer. And an oxidation treatment step.
  • a magnet body containing a light rare earth compound is produced.
  • the magnet body can be manufactured by powder metallurgy. Specifically, first, an alloy having a desired composition is manufactured by a known alloy manufacturing process such as a casting method or a strip casting method. Next, this alloy was pulverized to a particle size of 10 to 100 ⁇ m using a coarse pulverizer such as a jaw crusher, brown mill, stamp mill, etc., and further 0.1 ⁇ m by a fine pulverizer such as a jet mill or attritor. The particle size is 5-5 ⁇ m.
  • the powder thus obtained is molded at a pressure of 0.5 to 5 ton / cm 2 (about 49 to 490 MPa) in a magnetic field having a magnetic field strength of preferably 600 kA / m or more to produce a molded body. .
  • the produced molded body is heated and sintered at 1000 to 1200 ° C. for 0.5 to 10 hours, preferably in an inert gas atmosphere or vacuum, and then rapidly cooled. Further, the sintered body is subjected to heat treatment (aging treatment) at 500 to 900 ° C. for 1 to 5 hours in an inert gas atmosphere or vacuum, and the sintered body is formed into a desired shape (practical shape) as necessary.
  • the magnet body can be obtained by processing. The magnet body thus obtained may be further subjected to acid cleaning with nitric acid or the like.
  • the heavy rare earth element is diffused on the surface of the magnet body produced as described above, and a coating layer containing the heavy rare earth compound is formed on the surface of the magnet body.
  • a hydride or fluoride of heavy rare earth element can be used as the heavy rare earth element source.
  • the heavy rare earth compound preferably contains a hydride of heavy rare earth element.
  • the heavy rare earth compound can be prepared by a known method.
  • the method of attaching the heavy rare earth compound to the magnet body is not particularly limited.
  • the method of immersing the magnet body in a slurry in which a powdered heavy rare earth compound is dispersed, or the powdered heavy rare earth The method of apply
  • a method of immersing the magnet body in a slurry in which the powdered heavy rare earth compound is dispersed is preferable.
  • the content of the heavy rare earth compound in the slurry is preferably 30 to 50% by mass, more preferably 35 to 45% by mass, from the viewpoint of setting the amount of the heavy rare earth compound to adhere to the magnet body 40 in a suitable range. It is.
  • the average particle size of the heavy rare earth compound powder dispersed in the slurry is preferably 0.1 to 50 ⁇ m, more preferably 0.1 to 10 ⁇ m. If the average particle size is too large, the thickness of the coating layer formed on the magnet element tends to vary.
  • a solvent used for the slurry an organic solvent such as alcohol or acetone can be used.
  • the average particle diameter of the powder in this specification is a volume average particle diameter measured using a commercially available laser diffraction particle size distribution meter.
  • the amount of the heavy rare earth compound attached to the magnet body is preferably 0.1 to 5% by mass, more preferably 0.2 to 3% by mass in terms of heavy rare earth elements, based on the magnet body. More preferably, it is 0.3 to 2% by mass. If the amount of heavy rare earth element to be attached to the magnet body is too large, the variation in the thickness of the coating layer tends to increase. On the other hand, if the amount of heavy rare earth element attached to the magnet body is too small, it tends to be difficult to form a coating layer having a sufficient thickness.
  • the heavy rare earth compound contained in the heavy rare earth compound is heated by heating the magnet body to which the heavy rare earth compound is attached in an inert gas atmosphere such as argon gas or nitrogen gas.
  • a coating layer is formed to diffuse the surface 44 of the magnet body and cover the magnet body.
  • the heating temperature of the magnet body is preferably 600 to 1000 ° C., more preferably 800 to 900 ° C.
  • the heating time of the magnet body is preferably 0.5 to 10 hours, more preferably 1 to 5 hours. If the heating temperature of the magnet body is too high, the magnet body deteriorates and it tends to be difficult to obtain high magnetic properties.
  • the heating temperature of the magnet body is too low, heavy rare earth elements tend not to diffuse sufficiently into the magnet body.
  • the content of heavy rare earth elements having a lower affinity for hydrogen than light rare earth elements is reduced.
  • acid cleaning is performed to clean the magnet surface, but the hydrogen generated at that time reacts with the magnet body, generating microcracks and reducing the adhesion between the magnet body and the film. To do. Therefore, when the heat treatment temperature is too low and the heavy rare earth element is not sufficiently diffused, the amount of microcracks increases, and good adhesion to the magnet body tends to be difficult to obtain.
  • the magnet body 40 having the interior 42 and the surface portion 44 provided around the interior 42 and having a higher content of heavy rare earth elements than the interior 42 and the coating layer covering the magnet body 40 are formed. Is done.
  • the coating layer has a thickness of 0.1 to 20 ⁇ m, for example, and contains a heavy rare earth compound. Moreover, you may contain the light rare earth compound produced
  • the surface treatment step at least a part of the surface portion of the coating layer formed on the magnet body 40 is removed. Thereby, the surface of the coating layer becomes smooth, and a protective layer having a two-layer structure can be formed in a later step.
  • the method for removing the surface portion of the coating layer include known methods such as barrel polishing, shot blasting, and acid cleaning.
  • acid cleaning a nitric acid aqueous solution having a nitric acid concentration of about 1 to 5% by mass is preferably used.
  • the arithmetic average roughness Ra of the coating layer after removal of the surface portion of the coating layer is preferably 2 ⁇ m or less, and more preferably 1.5 ⁇ m or less.
  • the maximum height Ry of the coating layer is preferably 15 ⁇ m or less, and more preferably 10 ⁇ m or less. If Ra or Ry becomes too large, formation of the second layer tends to be difficult.
  • the magnet body 40 having the coating layer is heated in an oxidizing atmosphere containing an oxidizing gas to oxidize the coating layer.
  • the covering layer becomes the protective layer 50 in which the first layer 52 and the second layer 54 are sequentially laminated from the magnet body 40 side.
  • the thickness and composition of the first layer 52 and the second layer 54 in the protective layer 50 can be adjusted by changing at least one of the partial pressure of the oxidizing gas, the processing temperature, and the processing time.
  • the oxidizing atmosphere in the oxidation treatment step is not particularly limited as long as it contains an oxidizing gas.
  • the oxidizing gas is not particularly limited, and for example, oxygen and water vapor can be used.
  • the oxygen atmosphere is an atmosphere having an oxygen concentration of 0.1% or more, and an inert gas such as nitrogen coexists with oxygen in the atmosphere. That is, the oxygen atmosphere may be an atmosphere composed of oxygen and an inert gas.
  • the water vapor atmosphere is an atmosphere having a water vapor partial pressure of 1 kPa or more, and an inert gas such as nitrogen coexists with the water vapor.
  • the oxidizing atmosphere may be an atmosphere containing oxygen, water vapor, and an inert gas.
  • the heating temperature in the oxidation treatment step is preferably 200 to 550 ° C, more preferably 250 to 500 ° C.
  • the heating time is preferably 1 minute to 10 hours.
  • the rare earth sintered magnet 10 having the magnet body 40 and the protective layer 50 having a two-layer structure covering the magnet body 40 can be obtained.
  • the rare earth sintered magnet 10 of this invention and its manufacturing method were demonstrated, the rare earth sintered magnet of this invention and its manufacturing method are not limited to embodiment mentioned above. Moreover, the rare earth sintered magnet 10 is not limited to that obtained by the above-described manufacturing method.
  • the magnet element body and the coating layer provided on the magnet element body may be formed at the same timing by attaching a heavy rare earth compound to the molded body to be the magnet element body and heating.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of the internal structure of the motor of this embodiment.
  • the motor 100 is a permanent magnet synchronous motor (IPM motor), and includes a cylindrical rotor 20 and a stator 30 disposed outside the rotor 20.
  • the rotor 20 is housed in a cylindrical rotor core 22, a plurality of magnet housing portions 24 that house the rare earth sintered magnet 10 at predetermined intervals along the outer peripheral surface of the cylindrical rotor core 22, and the magnet housing portion 24.
  • the rare earth sintered magnets 10 adjacent to each other in the circumferential direction of the rotor 20 are accommodated in the magnet accommodating portion 24 so that the positions of the N pole and the S pole are opposite to each other. Thereby, the rare earth sintered magnets 10 adjacent along the circumferential direction generate lines of magnetic force in opposite directions along the radial direction of the rotor 20.
  • the stator 30 has a plurality of coil portions 32 provided at predetermined intervals along the outer peripheral surface of the rotor 20.
  • the coil portion 32 and the rare earth sintered magnet 10 are disposed so as to face each other.
  • the stator 30 applies torque to the rotor 20 by electromagnetic action, and the rotor 20 rotates in the circumferential direction.
  • the IPM motor 100 includes the rare earth sintered magnet 10 according to the above embodiment in the rotor 20.
  • the rare earth sintered magnet 10 has an excellent magnetic property and a plating film that does not easily peel off. For this reason, the IPM motor 100 is excellent in reliability.
  • the IPM motor 100 can maintain a high output for a longer period than before.
  • the IPM motor 100 can be manufactured by an ordinary method using ordinary motor parts except for the rare earth sintered magnet 10.
  • the motor of the present invention is not limited to an IPM motor, but may be an SPM, and may be a permanent magnet DC motor, a linear synchronous motor, a voice coil motor, or a vibration motor as well as a permanent magnet synchronous motor.
  • FIG. 5 is a conceptual diagram showing a power generation mechanism, a power storage mechanism, and a drive mechanism of an automobile according to a preferred embodiment of the present invention.
  • the automobile 200 of the present embodiment includes the motor 100, the wheels 68, the storage battery 64, the generator 62, and the engine 60 of the above-described embodiment.
  • the mechanical energy generated by the engine 60 is converted into electric energy by the generator 62.
  • This electrical energy is stored in the storage battery 64.
  • the stored electrical energy is converted into mechanical energy by the motor 100.
  • the mechanical energy from the motor 100 rotates the wheels 68 and drives the automobile 200.
  • the automobile of the present invention is not limited to that shown in FIG.
  • Example 1 Preparation process (production of magnet body)> Two types of raw material alloys were prepared: a main phase alloy that mainly forms crystal grains (main phase) of the magnet body and a grain boundary alloy that mainly forms grain boundaries (grain boundary phase) of the magnet body. Each of these raw material alloys was roughly pulverized by hydrogen pulverization and then jet milled by high-pressure N 2 gas to prepare fine powders A and B having an average particle diameter of 4 ⁇ m.
  • the obtained compact was fired at 1060 ° C. for 4 hours to obtain a magnet body (sintered body) having the following composition.
  • the obtained magnet body was cut to a predetermined size (20 mm ⁇ 10 mm ⁇ 2 mm), and then immersed in a nitric acid ethanol solution (nitric acid concentration: 3 mass%) for 3 minutes. Thereafter, the magnet body was taken out from the nitrate ethanol solution and subjected to ultrasonic cleaning in ethanol.
  • DyH 2 powder was prepared by the following procedure.
  • the metal Dy lump was heated at 360 ° C. for 1 hour in a hydrogen atmosphere under atmospheric pressure to occlude hydrogen.
  • the hydrogen occluded powder was heat-treated at 600 ° C. for 1 hour in an argon gas atmosphere at atmospheric pressure to obtain a Dy hydride.
  • the obtained Dy hydride was confirmed to be DyH 2 by X-ray diffraction.
  • the obtained DyH 2 is pulverized to a particle size of 100 ⁇ m or less using a stamp mill, and then mixed with ethanol and wet pulverized using a ball mill to obtain a slurry containing DyH 2 powder having an average particle size of 3 ⁇ m. It was. Thereafter, this slurry was diluted with ethanol to obtain a slurry having a solid content of 40% by mass.
  • the magnet body was immersed in a slurry having a solid content of 40% by mass. Thereafter, the sintered body was taken out of the slurry and dried, and DyH 2 powder, which is a heavy rare earth compound, was adhered to the surface of the magnet body.
  • the adhesion amount of the DyH 2 powder was 0.5% by mass in terms of Dy based on the magnet body.
  • heat treatment diffusion treatment of heavy rare earth elements
  • heat treatment was performed by heating at 900 ° C. for 3 hours in an argon gas atmosphere to form a coating layer on the magnet body.
  • heavy rare earth elements diffused on the surface of the magnet body.
  • an aging treatment was performed by heating at 540 ° C. for 1 hour in an argon gas atmosphere under atmospheric pressure.
  • ⁇ Surface treatment process> the surface of the coating layer formed on the magnet body was barrel-polished to partially remove the surface portion of the coating layer and smooth the surface.
  • a stainless steel ball mill pot with a diameter of 1/4 inch is filled with a magnet body having a coating layer, ZrO 2 media with a diameter of 10 mm and pure water, and the stainless steel ball mill pot is rolled at a rotation speed of 108 rpm for 2 hours. Made by letting. Thereafter, the magnet body having the coating layer was immersed in an aqueous nitric acid solution having a nitric acid concentration of 3% by mass for 2 minutes. And the magnet body was ultrasonically washed.
  • the magnet body having the coating layer was heated at 450 ° C. for 10 minutes (oxidation treatment) in a nitrogen gas atmosphere containing water vapor (water vapor partial pressure: 47.5 kPa).
  • the covering layer of the magnet body has a two-layer structure including a first layer and a second layer.
  • the rare earth sintered magnet of Example 1 provided with the protective layer which has a 1st layer and a 2nd layer from the magnet element body side on the magnet element body by the above process was obtained.
  • the obtained rare earth sintered magnet was cut using a focused ion beam processing apparatus, and the protective layer on the cut surface was observed with a field emission scanning electron microscope (FE-SEM).
  • FE-SEM field emission scanning electron microscope
  • the elements contained in the first and second layers were quantified using EDS (energy dispersive X-ray fluorescence spectrometer). The results are shown in Table 1.
  • the first layer contained Dy, Nd, Fe, and O, and the Dy content was higher than the Nd content.
  • the second layer contained Fe and O, Dy and Nd were not detected.
  • the content of heavy rare earth elements in the surface of the magnet body was measured. The results were as shown in Table 1.
  • the content of heavy rare earth elements has changed from the initial content of the magnet body (0.5 mass%). There wasn't.
  • the magnetic flux was measured.
  • This rare earth sintered magnet was immersed in a commercially available automatic transmission fluid (ATF) for hybrid vehicles to which 0.2% by mass of water was added, and held at 150 ° C. for 1000 hours (ATF immersion test). Thereafter, the rare earth sintered magnet was taken out from the ATF and magnetized again to measure the magnetic flux. From the magnetic flux values before and after the ATF immersion test, the demagnetization factor was obtained in the same manner as PCT. The results are shown in Table 1.
  • Example 2 In the diffusion step, the rare earth sintering of Example 2 was performed in the same manner as in Example 1 except that TbH 2 powder was used instead of DyH 2 powder as the heavy rare earth compound powder to be adhered to the surface of the magnet body. A magnet was produced. Then, in the same manner as in Example 1, the composition analysis of the protective layer and the corrosion resistance evaluation of the rare earth sintered magnet were performed. The results of the composition analysis and the evaluation results are summarized in Table 1.
  • TbH 2 was prepared by the following procedure. The metal Tb lump was heated at 360 ° C. for 1 hour in a hydrogen atmosphere under atmospheric pressure to occlude hydrogen.
  • the adhesion amount of the TbH 2 powder to the magnet body was set to 0.5% by mass in terms of Tb based on the magnet body.
  • Example 3 In the diffusion step, the rare earth sintering of Example 3 is performed in the same manner as in Example 1 except that HoH 2 powder is used instead of DyH 2 powder as the heavy rare earth compound powder to be adhered to the surface of the magnet body. A magnet was produced. Then, in the same manner as in Example 1, the composition analysis of the protective layer and the corrosion resistance evaluation of the rare earth sintered magnet were performed. The results of the composition analysis and the evaluation results are summarized in Table 1.
  • HoH 2 was prepared by the following procedure. The metal Ho mass was heated at 360 ° C. for 1 hour in a hydrogen atmosphere under atmospheric pressure to occlude hydrogen.
  • the adhesion amount of the HoH 2 powder to the magnet body was set to 0.5 mass% in terms of Ho based on the magnet body.
  • Example 4 In the diffusion step, the rare earth sintering of Example 4 was performed in the same manner as in Example 1 except that ErH 2 powder was used instead of DyH 2 powder as the heavy rare earth compound powder to be adhered to the surface of the magnet body. A magnet was produced. Then, in the same manner as in Example 1, the composition analysis of the protective layer and the corrosion resistance evaluation of the rare earth sintered magnet were performed. The results of the composition analysis and the evaluation results are summarized in Table 1. ErH 2 was prepared by the following procedure. The metal Er lump was heated at 360 ° C. for 1 hour in a hydrogen atmosphere under atmospheric pressure to occlude hydrogen. Then, heat treatment was performed at 600 ° C. for 1 hour in an argon gas atmosphere under atmospheric pressure to obtain ErH 2 . Further, the amount of ErH 2 powder attached to the magnet body was 0.5 mass% in terms of Er based on the magnet body.
  • Example 5 In the diffusion step, the rare earth sintering of Example 5 was performed in the same manner as in Example 1 except that TmH 2 powder was used instead of DyH 2 powder as the heavy rare earth compound powder to be adhered to the surface of the magnet body. A magnet was produced. Then, in the same manner as in Example 1, the composition analysis of the protective layer and the corrosion resistance evaluation of the rare earth sintered magnet were performed. The results of the composition analysis and the evaluation results are summarized in Table 1. TmH 2 was prepared by the following procedure. The metal Tm mass was heated at 360 ° C. for 1 hour in a hydrogen atmosphere under atmospheric pressure to occlude hydrogen.
  • the adhesion amount of the TmH 2 powder to the magnet body was 0.5% by mass in terms of Tm based on the magnet body.
  • Example 6 In the oxidation process, the magnet body is oxidized in a mixed gas atmosphere of oxygen and nitrogen (oxygen concentration: 21% by volume) and heated at 290 ° C. for 10 minutes to form a protective layer on the surface of the magnet body.
  • a rare earth sintered magnet was produced in the same manner as in Example 1 except that it was formed. Then, in the same manner as in Example 1, the composition analysis of the protective layer and the corrosion resistance evaluation of the rare earth sintered magnet were performed. The results of the composition analysis and the evaluation results are summarized in Table 1.
  • Example 7 to 10 In the oxidation process, the magnet body is oxidized in a mixed gas atmosphere of oxygen and nitrogen (oxygen concentration: 21% by volume) and heated at 290 ° C. for 10 minutes to form a protective layer on the surface of the magnet body. Except for the formation, the rare-earth sintered magnets of Examples 7 to 10 were produced in the same manner as in Examples 2 to 5, respectively. Then, in the same manner as in Examples 2 to 5, the composition analysis of the protective layer and the corrosion resistance evaluation of the rare earth sintered magnet were performed. The results of the composition analysis and the evaluation results are summarized in Table 1.
  • Example 11 In the surface treatment step, the same procedure as in Example 1 was conducted except that barrel polishing was not performed and the immersion time in the nitric acid aqueous solution having a nitric acid concentration of 2% by mass was extended from 2 minutes to 4 minutes. A rare earth sintered magnet of Example 11 was produced. That is, the surface treatment process was performed only by acid cleaning. Then, in the same manner as in Example 1, the composition analysis of the protective layer and the corrosion resistance evaluation of the rare earth sintered magnet were performed. The results of the composition analysis and the evaluation results are summarized in Table 1.
  • Example 12 A rare earth sintered magnet of Example 12 was produced in the same manner as in Example 1 except that shot blasting was performed instead of barrel polishing in the surface treatment step. Shot blasting was performed using a shot blasting apparatus manufactured by Fuji Seisakusho at a set pressure of 0.3 MPa for 10 seconds per surface of the coating layer on the magnet body. Then, in the same manner as in Example 1, the composition analysis of the protective layer and the corrosion resistance evaluation of the rare earth sintered magnet were performed. The results of the composition analysis and the evaluation results are summarized in Table 1.
  • Example 13 As in Example 1, except that DyF 3 powder (manufactured by Japan Yttrium Co., Ltd., average particle size: 300 nm) was used instead of DyH 2 powder as the powder of the heavy rare earth compound adhered to the surface of the magnet body. Thus, a rare earth sintered magnet of Example 13 was produced. Then, in the same manner as in Example 1, the composition analysis of the protective layer and the corrosion resistance evaluation of the rare earth sintered magnet were performed. The results of the composition analysis and the evaluation results are summarized in Table 1. The amount of DyF 3 powder adhering to the magnet body was 0.5% by mass in terms of Dy based on the magnet body.
  • Comparative Example 1 A rare earth sintered magnet of Comparative Example 1 was produced in the same manner as Example 1 except that the diffusion step was not performed. That is, the surface treatment was performed directly on the magnet body (sintered body) obtained in the preparation step without using the heavy rare earth compound. Then, in the same manner as in Example 1, the composition analysis of the protective layer and the corrosion resistance evaluation of the rare earth sintered magnet were performed. The results of the composition analysis and the evaluation results are summarized in Table 1.
  • Example 2 A rare earth sintered magnet of Comparative Example 2 was produced in the same manner as in Example 1 except that the magnet body was not barrel-polished. Then, in the same manner as in Example 2, the composition analysis of the protective layer and the corrosion resistance evaluation of the rare earth sintered magnet were performed. The results of the composition analysis and the evaluation results are summarized in Table 1.
  • the rare earth sintered magnet of Comparative Example 2 did not have a two-layer protective layer, and an island-shaped product was formed on the first layer. This is considered to be due to the fact that the heavy rare earth compound powder remained on the surface of the coating layer and the surface of the coating layer had irregularities because treatment such as barrel polishing was not performed. .
  • Examples 1 to 13 were confirmed to have a low demagnetization rate by the PCT and ATF tests and to have excellent corrosion resistance.
  • the adhesion strength of the rare earth sintered magnets of Examples 1, 11, 12 and Comparative Examples 1, 2 was evaluated. Specifically, first, a rare earth sintered magnet was bonded to a clean flat iron plate using an epoxy adhesive (manufactured by 3M, trade name: SW2214). Then, it heated at 120 degreeC for 40 minute (s), the adhesive agent was hardened, and the laminated body was obtained. Using a hand press, a shear force was applied to calculate the strength (adhesive strength) from the load when the laminate was broken (compression shear test). Table 2 shows the calculation results of the strength.
  • an epoxy adhesive manufactured by 3M, trade name: SW2214
  • a rare earth sintered magnet having high magnetic properties and excellent corrosion resistance can be provided.

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Abstract

希土類化合物を含む磁石素体と、磁石素体の上に、磁石素体側から第１の層及び第２の層を有する保護層と、を備える希土類焼結磁石１０であって、磁石素体の表面部の方が、表面部に囲まれた磁石素体の内部よりも重希土類元素の含有率が高く、第１の層は、希土類酸化物を含有し、軽希土類元素に対する重希土類元素の質量比率が１以上であり、第２の層は、希土類酸化物とは異なる、鉄及び／又はホウ素を有する酸化物を含有し、第２の層は、第１の層よりも希土類酸化物の含有率が低い、希土類焼結磁石１０。

Description

希土類焼結磁石及びその製造方法、並びにモータ及び自動車
　本発明は、希土類焼結磁石及びその製造方法、並びに希土類焼結磁石を備えるモータ及び当該モータを備える自動車に関する。
　希土類焼結磁石は、主成分である希土類化合物が比較的腐食され易い性質を有する。このため、腐食に伴う磁気特性の低下を抑制することを目的として、希土類焼結磁石には被覆層が設けられる。被覆層としては、希土類焼結磁石の用途や求められる特性に応じて、めっき皮膜や樹脂皮膜など様々な材質のものが用いられている。
　例えば、特許文献１では、希土類焼結磁石を熱処理して、表面に酸化物の保護層を形成し、希土類焼結磁石の耐食性を改善することが提案されている。
特許第４０２９０９５号明細書
　希土類焼結磁石は優れた磁気特性を有することから、希土類焼結磁石の用途は益々広範になっている。それに伴って、苛酷な環境下で使用される希土類焼結磁石も増えている。このため、希土類焼結磁石は、従来よりも優れた耐食性を有することが求められている。
　本発明は、そのような事情に鑑みてなされたものであり、高い磁気特性を有するとともに、優れた耐食性を有する希土類焼結磁石を提供することを目的とする。また、高い磁気特性と優れた耐食性を有する希土類焼結磁石の製造方法を提供することを目的とする。さらに、そのような希土類焼結磁石を備えることによって、信頼性に優れるモータ及び自動車を提供することを目的とする。
　本発明者らは、希土類焼結磁石の磁気特性及び耐食性を向上する手段を種々検討した。その結果、磁石素体上に組成の異なる複数の層からなる保護層を設けるとともに、磁石素体の組成を制御することが有効であることを見出し、本発明を完成するに至った。
　すなわち、本発明は、希土類化合物を含む磁石素体と、磁石素体の上に、磁石素体側から第１の層及び第２の層を有する保護層と、を備える希土類焼結磁石であって、磁石素体の表面部の方が表面部に囲まれた磁石素体の内部よりも重希土類元素の含有率が高く、第１の層は、希土類酸化物を含有し、軽希土類元素に対する重希土類元素の質量比率が１以上であり、第２の層は、希土類酸化物とは異なる鉄及び／又はホウ素を有する酸化物を含有し、第２の層は第１の層よりも前記希土類酸化物の含有率が低い、希土類焼結磁石を提供する。
　上記本発明の希土類焼結磁石は、軽希土類元素よりも重希土類元素の含有率の方が高い第１の層を備えるとともに、磁石素体においても表面部の方が内部よりも重希土類元素の含有率が高くなっている。軽希土類元素よりも重希土類元素の方が腐食し難いため、表面近傍に重希土類元素を殆ど含有しない磁石素体や軽希土類元素を主体とした層を備える希土類焼結磁石よりも、優れた耐食性を有する。また、磁石素体の表面部における重希土類元素の含有率が磁石素体の内部における重希土類元素の含有率よりも高くなっているため、磁石素体と第１の層は密着性に優れる。このような優れた密着性は耐食性の向上に寄与する。さらに、第１の層の外側に、第１の層よりも希土類酸化物の含有率が低く、鉄及び／又はホウ素を有する酸化物を含む第２の層を備えることから、優れた耐食性を有する。
　本発明の希土類焼結磁石における第２の層は希土類酸化物を実質的に含有しないことが好ましい。これによって、耐食性を一層向上することができる。
　本発明ではまた、希土類化合物を含む磁石素体の表面に重希土類化合物を付着させて加熱し、重希土類化合物に含まれる重希土類元素を磁石素体の表面部に拡散させるとともに、磁石素体の上に重希土類化合物を含有する被覆層を形成する拡散工程と、被覆層の表面部分の少なくとも一部を除去する表面処理工程と、被覆層を酸化性ガスを含有する酸化性雰囲気中で酸化して、磁石素体側から、希土類酸化物を含有し、軽希土類元素に対する重希土類元素の質量比率が１以上である第１の層と、鉄及び／又はホウ素を有する酸化物を含有し、第１の層よりも希土類酸化物の含有率が低い第２の層と、からなる保護層を形成する酸化処理工程と、を有する、希土類焼結磁石の製造方法を提供する。
　このような製造方法によれば、磁石素体上に耐食性に優れた２層構造からなる保護層を形成することができる。当該保護層は、外側に耐食性に優れる第２の層を有し、内側に耐食性に比較的優れるとともに、磁石素体から容易に剥離しない特性を有する第１の層を有する。このため、上記製造方法によって得られる希土類焼結磁石は、優れた耐食性を有する。
　本発明の希土類焼結磁石の製造方法における拡散工程では、重希土類化合物を付着させた磁石素体を６００～１０００℃で加熱することが好ましい。このような温度範囲で加熱することによって、磁石素体の劣化を抑制しつつ重希土類元素を磁石素体の表面部に十分に拡散させることができる。これによって、製膜工程の直前に行う酸洗浄時に発生した水素による磁石表面付近のマイクロクラックの発生を抑え、磁石素体と保護層（第１の層）との密着性を一層向上することができる。
　本発明の希土類焼結磁石の製造方法における表面処理工程では、被覆層の表面部分の少なくとも一部を除去して、被覆層の算術平均粗さＲａを２μｍ以下にすることが好ましい。これによって、厚みの揃った第２の層を容易に形成することが可能になり、耐食性を一層向上させることができる。
　本発明の希土類焼結磁石の製造方法における表面処理工程で用いる重希土類化合物は重希土類元素の水素化物であることが好ましい。重希土類元素の水素化物は、重希土類元素の質量割合が高いために、磁石素体の表面部に、重希土類元素を効率的に拡散させることができる。これによって、高い磁気特性と優れた保護層とを兼ね備える希土類焼結磁石を容易に製造することができる。
　本発明ではまた、上述の希土類焼結磁石を備えるモータを提供する。このモータは、上述の特徴を有する希土類焼結磁石を備えるため、腐食環境下で使用しても、希土類焼結磁石の磁気特性を長期間に亘って維持することができる。このため信頼性に優れる。
　本発明ではまた、上述のモータを備える自動車を提供する。この自動車は、上述の特徴を有するモータを備えるため、信頼性に優れる。
　本発明によれば、高い磁気特性を有するとともに、優れた耐食性を有する希土類焼結磁石を提供することができる。また、高い磁気特性を有するとともに、優れた耐食性を有する希土類焼結磁石の製造方法を提供することができる。さらに、そのような希土類焼結磁石を備えることによって、信頼性に優れるモータ及び自動車を提供することができる。
本発明の希土類焼結磁石の一実施形態を示す概略斜視図である。 本発明の希土類焼結磁石の一実施形態を模式的に示す断面図である。 図２に示す希土類焼結磁石の断面の表面近傍を拡大して示す走査型電子顕微鏡写真である。 本発明のモータの一実施形態の内部構造を示す説明図である。 本発明の自動車の一実施形態を示す概念図である。
　以下、場合により図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、各図面において、同一又は同等の要素には同一の符号を付与し、重複する説明を省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。更に、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。
　図１は本実施形態の希土類焼結磁石の一実施形態を示す概略斜視図である。図２は図１の希土類焼結磁石のＩＩ－ＩＩ線断面図である。図１及び図２に示すように、本実施形態の希土類焼結磁石１０は磁石素体４０と、磁石素体４０の表面全体を被覆する保護層５０とを有する。保護層５０は、磁石素体４０側から第１の層５２と、第１の層５２とは異なる組成を有する第２の層５４と、を有する。本実施形態では、第２の層５４が希土類焼結磁石１０の最外層となっている。この第２の層５４の上に、樹脂層などの他の層を設けてもよい。
　磁石素体４０は、希土類元素を有する希土類化合物を主成分として含有する永久磁石である。希土類元素は、長周期型周期表の第３族に属するスカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）及びランタノイド元素から選ばれる少なくとも一種の元素である。なお、ランタノイド元素には、例えば、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジウム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ディスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、ルテチウム（Ｌｕ）等が含まれる。
　上述の希土類元素は、重希土類元素（ＲＨ）と軽希土類元素（ＲＬ）に分類される。重希土類元素には、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕが含まれる。一方、軽希土類元素には、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕが含まれる。
　磁石素体４０の主成分である希土類化合物としては、構成元素として、上記希土類元素と、希土類元素以外の元素と、を有する化合物が挙げられる。希土類化合物は、構成元素として、好ましくはＮｄ、Ｓｍ、Ｄｙ、Ｐｒ、Ｈｏ及びＴｂからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素を有する。また、より好ましくは、構成元素として、これらの元素と、Ｌａ、Ｃｅ、Ｇｄ、Ｅｒ、Ｅｕ、Ｔｍ、Ｙｂ及びＹからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素と、を有する。
　希土類元素以外の元素としては、遷移元素及びホウ素（Ｂ）元素が挙げられる。希土類化合物は、遷移元素として、好ましくは、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）からなる群より選ばれる少なくとも一種の元素を含み、より好ましくはＦｅ及び／又はＣｏを含む。また、希土類化合物は、構成元素として遷移元素とホウ素の両方を含んでもよい。
　磁石素体４０は、上述の希土類化合物の他に、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、ビスマス（Ｂｉ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、アンチモン（Ｓｂ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、スズ（Ｓｎ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、ケイ素（Ｓｉ）、ガリウム（Ｇａ）、銅（Ｃｕ）、ハフニウム（Ｈｆ）等の元素、又はこれらの元素を含む化合物を含んでいてもよい。
　磁石素体４０は、希土類化合物（希土類合金）として、例えばＲ－Ｔ－Ｂ系化合物を含有する。Ｒ－Ｔ－Ｂ系化合物の場合、Ｒは、好ましくはＮｄを主成分とする希土類元素であり、Ｔは、好ましくはＦｅ及び／又はＣｏを主成分とする遷移金属元素である。好ましいＲ－Ｔ－Ｂ系化合物としては、Ｒ２Ｔ１４Ｂが挙げられる。
　磁石素体４０は、Ｒ－Ｔ－Ｂ系化合物からなる正方晶系の結晶構造の主相（主な結晶相）と、主相の粒界部分に希土類元素の含有割合が高い希土類リッチ相、及び、ホウ素原子の含有割合が高いホウ素リッチ相を含んでいてもよい。これらの希土類リッチ相及びホウ素リッチ相は磁性を有していない非磁性相である。磁石素体４０における主相の割合は、好ましくは５０体積％以上であり、より好ましくは６０体積％以上であり、さらに好ましくは７０体積％以上である。また、主相の粒径は、例えば１～１００μｍである。好ましいＲ－Ｔ－Ｂ系化合物としては、Ｒ２Ｔ１４Ｂが挙げられる。
　磁石素体４０は、磁石素体４０の内部４２よりも、内部４２を覆う表面部４４の方が重希土類元素（ＲＨ）の質量比率が高くなっている。例えば、磁石素体４０が希土類化合物としてＲ－Ｔ－Ｂ系化合物を含有する場合、当該化合物や粒界相に固溶するＲＨの量は、表面部４４の方が内部４２よりも高くなっている。このような構造にすることによって、磁石素体４０と保護層５０との密着性が向上し、高い磁気特性と耐食性とを兼ね備えた希土類焼結磁石１０とすることができる。
　磁石素体４０の表面部４４は、例えば、磁石素体４０の表面から深さ１００μｍまでの領域であり、内部４２は、磁石素体４０の表面から深さが１００μｍを超える領域である。内部４２は、例えば、希土類元素として軽希土類元素を含むが、重希土類元素を実質的に含まない領域であってもよい。これによって、低コストで高い磁気特性を有する希土類焼結磁石１０とすることができる。ここでいう「実質的に含まない」とは、通常不純物として含まれ得る程度の量を含んでもよいことを意味する。磁石素体４０と保護層５０との密着性を向上させる観点から、内部４２に対する表面部４４の重希土類元素の含有率の質量比率は、好ましくは３以上であり、より好ましくは４以上である。
　表面部４４は、内部４２よりも重希土類元素の含有率が高い。表面部４４は、主な結晶相（主相）として、重希土類元素が固溶したＲ－Ｔ－Ｂ系化合物を含む粒子を含有し、当該粒子の間（粒界相）に、重希土類化合物を含有する構造であることが好ましい。表面部４４は、軽希土類元素を実質的に含んでいなくてもよいが、軽希土類元素と重希土類元素の両方が固溶したＲ－Ｔ－Ｂ系化合物を含むことが好ましい。
　表面部４４に含まれる軽希土類元素と重希土類元素の割合に制限はなく、例えば、ＲＬに対するＲＨのモル比（ＲＨ／ＲＬ）が好ましくは０．１～２であり、より好ましくは０．２～１である。このような範囲にすることによって、コストの高い重希土類元素の使用量を少なくしつつ、磁気特性と耐食性を一層向上することができる。磁石素体４０全体において、希土類元素全体に対するＲＨの割合は、磁気特性を向上させる観点から、好ましくは１～４０質量％であり、より好ましくは１．５～３０質量％である。
　磁石素体４０の組成は、図２に示すような磁石素体４０の断面をＥＰＭＡ（Ｘ線マイクロアナライザー法）、ＸＰＳ（Ｘ線光電子分光法）、ＡＥＳ（オージェ電子分光法）又はＥＤＳ（エネルギー分散型蛍光Ｘ線分光法）等の公知の分析法で確認することができる。表面部４４及び内部４２の組成は、それぞれ均一である必要はない。例えば、表面部４４は、磁石素体４０の表面に近接するにつれて、主相や粒界相に固溶して存在する重希土類元素の含有率が高くなっていてもよい。このような構造にすれば、磁石素体４０と保護層５０との密着性を一層向上することができる。
　図３は、希土類焼結磁石１０の断面の表面近傍を拡大して示す走査型電子顕微鏡写真（倍率：１００００倍）である。保護層５０は、磁石素体４０の表面上に設けられる層であり、磁石素体４０側から第１の層５２と、第１の層５２の表面全体を覆う第２の層５４と、を有する。第１の層５２は、構成元素として希土類元素と酸素とを有する希土類酸化物を主成分として有する。希土類酸化物としては、磁石素体４０に含まれるＲ－Ｔ－Ｂ系化合物を酸化して得られるものを例示することができる。具体的な希土類酸化物としては、Ｒ２Ｏ３などの他に、さらにＴやＢを含む複合酸化物が挙げられる。第１の層５２における酸素の含有率は、好ましくは１０～３０質量％であり、より好ましくは１５～２５質量％である。第１の層５２は、希土類酸化物の他に、少量のＲ－Ｔ－Ｂ系化合物や、Ｒ－Ｔ－Ｂ系化合物とは異なる希土類化合物を含有してもよい。
　第１の層５２では、ＲＬの含有率よりもＲＨの含有率の方が高い。第１の層５２におけるＲＬに対するＲＨの質量比率は、１以上であり、好ましくは１．５以上であり、より好ましくは１．８以上である。このような第１の層５２は、ＲＬに対するＲＨの質量比率が１未満の層に比べて、高い耐食性を有する。また、表面部４４の方が内部４２よりもＲＨの含有率が高くなっている磁石素体４０との密着性にも優れる。すなわち、ＲＨ自体がＲＬよりも耐食性に優れていることと、密着性の向上との相乗効果によって、希土類焼結磁石１０の耐食性を向上することができる。
　第１の層５２におけるＲＨの含有比率は、好ましくは５～１０質量％であり、より好ましくは５～９質量％であり、さらに好ましくは５～８質量％である。このような範囲でＲＨを含有することによって、磁石素体４０との密着性と第２の層５４との密着性を高水準で両立することができる。第１の層５２は、ＲＬを含有してもよい。ただし、優れた耐食性及び第１の層５２と磁石素体４０との高い密着性を両立する観点から、ＲＬの含有率は好ましくは５質量％未満であり、より好ましくは４質量％未満である。
　第１の層５２の厚みは、好ましくは０．５～２０μｍであり、より好ましくは１～１０μｍである。第１の層５２の厚みが大き過ぎると、希土類焼結磁石１０の十分に優れた磁気特性が損なわれる傾向にある。一方、第１の層５２の厚みが小さ過ぎると、衝撃が加わった場合に、耐食性が損なわれやすくなる傾向にある。
　第２の層５４は、構成元素として鉄及び／又はホウ素を有する酸化物を含む。この酸化物は、第１の層５２に含まれる希土類酸化物とは異なるものである。第２の層５４は、第１の層５２よりも希土類酸化物の含有率が低い層である。第２の層５４は、希土類焼結磁石１０の耐食性を十分に高くする観点から、実質的に希土類酸化物を含有しないことが好ましい。ここでいう「実質的に含まない」とは、通常不純物として含まれ得る程度の量を含んでもよいことを意味する。
　第２の層５４に含まれる鉄及び／又はホウ素を有する酸化物としては、酸化鉄、酸化ホウ素などが挙げられる。第２の層５４は、酸化鉄を主成分として含有することが好ましい。第２の層５４における酸素元素の含有率は、好ましくは２０～４０質量％であり、鉄元素の含有率は、好ましくは６０～８０質量％である。なお、第２の層は、窒素などの他の非金属元素を含んでいてもよい。
　第２の層５４の厚みは、好ましくは０．０５～１μｍであり、より好ましくは０．０８～０．５μｍである。第２の層５４の厚みが大き過ぎると、希土類焼結磁石１０の十分に優れた磁気特性が損なわれる傾向にある。一方、第２の層５４の厚みが小さ過ぎると、衝撃が加わった場合に、耐食性が損なわれやすくなる傾向にある。
　第１の層５２と第２の層５４の厚みの合計は、好ましくは０．１～２０μｍであり、より好ましくは１～１０μｍである。なお、希土類焼結磁石１０は、第１の層５２と第２の層５４との間にさらに別の層を有していてもよい。
　第１の層５２及び第２の層５４の各元素の含有率は、ＥＰＭＡ（Ｘ線マイクロアナライザー法）、ＸＰＳ（Ｘ線光電子分光法）、ＡＥＳ（オージェ電子分光法）又はＥＤＳ（エネルギー分散型蛍光Ｘ線分光法）等の公知の分析法で確認することができる。
　次に、本発明の希土類焼結磁石の製造方法の好適な実施形態を、希土類焼結磁石１０を例にして説明する。本実施形態の製造方法は、
（１）軽希土類化合物を含有する磁石素体を作製する準備工程、
（２）磁石素体の表面に重希土類化合物を付着させて加熱し、重希土類化合物に含まれる重希土類元素を磁石素体の表面部に拡散させるとともに、磁石素体の表面に重希土類化合物を含有する被覆層を形成する拡散工程、
（３）被覆層の表面部分の少なくとも一部を除去する表面処理工程、
（４）被覆層を、酸化性ガスを含有する酸化性雰囲気中で酸化して、磁石素体上に、重希土類酸化物を含有し、軽希土類元素に対する重希土類元素の質量比率が１以上である第１の層と、構成元素として鉄及び／又はホウ素を有する酸化物を含有し、第１の層よりも希土類酸化物の含有率が低い第２の層と、からなる保護層を形成する酸化処理工程と、を有する。以下、各工程の詳細を説明する。
　準備工程では、軽希土類化合物を含有する磁石素体を作製する。磁石素体は、粉末冶金法によって製造することができる。具体的には、まず、鋳造法やストリップキャスト法等の公知の合金製造プロセスにより所望の組成を有する合金を作製する。次に、この合金をジョークラッシャー、ブラウンミル、スタンプミル等の粗粉砕機を用いて１０～１００μｍの粒径となるように粉砕した後、更にジェットミル、アトライター等の微粉砕機により０．５～５μｍの粒径にする。こうして得られた粉末を、好ましくは６００ｋＡ／ｍ以上の磁場強度を有する磁場の中で、０．５～５トン／ｃｍ２　（約４９～４９０ＭＰａ）の圧力で成形して、成形体を作製する。
　作製した成形体を、好ましくは不活性ガス雰囲気又は真空中、１０００～１２００℃で０．５～１０時間加熱して焼結し、その後急冷する。さらに、この焼結体に、不活性ガス雰囲気又は真空中、５００～９００℃で１～５時間の熱処理（時効処理）を施し、必要に応じて焼結体を所望の形状（実用形状）に加工して、磁石素体を得ることができる。このようにして得られた磁石素体には、さらに硝酸等による酸洗浄を施してもよい。
　拡散工程では、重希土類元素を上述の通り作製した磁石素体の表面部に拡散させるとともに、磁石素体の表面に重希土類化合物を含有する被覆層を形成する。重希土類元素源としては、重希土類元素の水素化物やフッ化物等を用いることができる。重希土類元素を円滑に磁石素体中に拡散させる観点から、重希土類化合物は、好ましくは重希土類元素の水素化物を含む。重希土類化合物は、公知の方法で調製することができる。
　磁石素体に重希土類化合物を付着させる方法は、特に限定されるものではなく、例えば、粉末状の重希土類化合物を分散させたスラリー中に磁石素体を浸漬する方法、又は粉末状の重希土類化合物を含むペーストを磁石素体の表面に塗布する方法が挙げられる。これらの方法のうち、磁石素体に重希土類化合物をできるだけ均一に付着させる観点から、粉末状の重希土類化合物を分散させたスラリー中に磁石素体を浸漬する方法が好ましい。
　スラリー中の重希土類化合物の含有量は、磁石素体４０に付着させる重希土類化合物の量を好適な範囲とする観点から、好ましくは３０～５０質量％であり、より好ましくは３５～４５質量％である。スラリー中に分散させる重希土類化合物の粉末の平均粒径は、好ましくは０．１～５０μｍであり、より好ましくは０．１～１０μｍである。平均粒径が大き過ぎると、磁石素体上に形成される被覆層の厚みがばらつき易くなる傾向にある。スラリーに用いる溶媒としては、アルコール、アセトンなどの有機溶媒を用いることができる。なお、本明細書における粉末の平均粒径は、市販のレーザー回折式の粒度分布計を用いて測定される体積平均粒子径である。
　磁石素体に付着させる重希土類化合物の量は、磁石素体を基準として、重希土類元素換算で好ましくは０．１～５質量％であり、より好ましくは０．２～３質量％であり、さらに好ましくは、０．３～２質量％である。磁石素体に付着させる重希土類元素の量が多過ぎると、被覆層の厚みのばらつきが大きくなる傾向にある。一方、磁石素体に付着させる重希土類元素の量が少な過ぎると、十分な厚みを有する被覆層を形成することが困難になる傾向にある。
　磁石素体に重希土類化合物を付着させた後、アルゴンガスや窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気中で重希土類化合物が付着した磁石素体を加熱して、重希土類化合物に含まれる重希土類元素を磁石素体の表面部４４に拡散させるとともに、磁石素体を覆う被覆層を形成する。磁石素体の加熱温度は、好ましくは６００～１０００℃であり、より好ましくは８００～９００℃である。磁石素体の加熱時間は、好ましくは０．５～１０時間であり、より好ましくは１～５時間である。磁石素体の加熱温度が高過ぎると、磁石素体が劣化して高い磁気特性が得られ難くなる傾向にある。一方、磁石素体の加熱温度が低すぎると、重希土類元素が十分に磁石素体中に拡散しない傾向にある。その結果、磁石表面付近において、軽希土類元素よりも水素との親和性が低い重希土類元素の含有率が低下してしまう。後の製膜工程では磁石表面の清浄化のため酸洗浄を実施するが、その際に発生する水素が磁石素体と反応し、マイクロクラックが発生して磁石素体と皮膜の密着性が低下する。したがって、熱処理温度が低すぎて重希土類元素を十分に拡散しなかった場合、マイクロクラックの発生量が増大し、磁石素体との良好な密着性が得られ難くなる傾向にある。
　以上の工程によって、内部４２と内部４２の周囲に設けられ内部４２よりも、重希土類元素の含有率が高い表面部４４とを有する磁石素体４０と磁石素体４０を覆う被覆層とが形成される。被覆層は、例えば０．１～２０μｍの厚みを有しており、重希土類化合物を含有する。また、磁石素体４０から拡散してきた軽希土類元素によって生成した軽希土類化合物を含有してもよい。なお、拡散処理後、磁石素体４０に、不活性ガス雰囲気又は真空中、５００～９００℃で１～５時間加熱する時効処理を施してもよい。
　表面処理工程では、磁石素体４０上に形成された被覆層の表面部分の少なくとも一部を除去する。これによって、被覆層の表面が平滑になり、後の工程で２層構造からなる保護層を形成することができる。被覆層の表面部分の除去方法としては、バレル研磨、ショットブラスト、酸洗浄など公知の方法が挙げられる。酸洗浄の場合、硝酸濃度１～５質量％程度の硝酸水溶液を用いることが好ましい。被覆層の表面部分の除去後における、被覆層の算術平均粗さＲａは、好ましくは２μｍ以下であり、より好ましくは１．５μｍ以下である。また、被覆層の最大高さＲｙは、好ましくは１５μｍ以下であり、より好ましくは１０μｍ以下である。Ｒａ又はＲｙが大きくなり過ぎると、第２の層の形成が困難になる傾向にある。
　酸化処理工程では、被覆層を有する磁石素体４０を、酸化性ガスを含有する酸化性雰囲気中で加熱して被覆層を酸化させる。これによって、被覆層が、磁石素体４０側から第１の層５２と第２の層５４とが順次積層した保護層５０になる。保護層５０における第１の層５２及び第２の層５４の厚みや組成は、酸化性ガスの分圧、処理温度及び処理時間のうちの少なくとも１つを変えることによって調整することができる。
　酸化処理工程における酸化性雰囲気とは、酸化性ガスを含有する雰囲気であれば特に限定されず、例えば、大気、酸素雰囲気、水蒸気雰囲気等の酸化が促進される雰囲気である。酸化性ガスは、特に限定されず、例えば、酸素及び水蒸気等を用いることができる。例えば、酸素雰囲気とは、酸素濃度が０．１％以上の雰囲気であり、その雰囲気には、酸素と共に窒素などの不活性ガスが共存している。つまり、酸素雰囲気は酸素と不活性ガスとからなる雰囲気であってもよい。また、例えば、水蒸気雰囲気とは水蒸気分圧が１ｋＰａ以上の雰囲気であり、その雰囲気には、水蒸気と共に窒素などの不活性ガスが共存している。水蒸気雰囲気の態様としては水蒸気と不活性ガスとからなる雰囲気がある。酸化性雰囲気を水蒸気雰囲気とすることで、より簡易に保護層５０を形成することができる。酸化性雰囲気は、酸素、水蒸気及び不活性ガスを含む雰囲気であってもよい。
　酸化処理工程における加熱温度は、好ましくは２００～５５０℃であり、より好ましくは２５０～５００℃である。加熱温度が上記上限値を超えると、磁気特性が劣化する傾向にある。一方、加熱温度が上記下限値未満であると、第２の層５４を形成することが困難となる傾向がある。また、加熱時間は、好ましくは１分～１０時間である。
　以上の工程によって、磁石素体４０と、磁石素体４０を覆う２層構造の保護層５０と、を有する希土類焼結磁石１０を得ることができる。
　以上、本発明の希土類焼結磁石１０及びその製造方法について説明したが、本発明の希土類焼結磁石及びその製造方法は、上述した実施形態に限定されるものではない。また、希土類焼結磁石１０は、上述の製造方法によって得られるものに限定されない。例えば、磁石素体となる成形体に重希土類化合物を付着させ、加熱することによって、磁石素体と、磁石素体上に設けられる被覆層とを同じタイミングで形成してもよい。
　次に、本発明のモータの好適な実施形態について以下に説明する。図４は、本実施形態のモータの内部構造の一例を示す説明図である。本実施形態のモータ１００は、永久磁石同期モータ（ＩＰＭモータ）であり、円筒状のロータ２０と該ロータ２０の外側に配置されるステータ３０とを備えている。ロータ２０は、円筒状のロータコア２２と、円筒状のロータコア２２の外周面に沿って所定の間隔で希土類焼結磁石１０を収容する複数の磁石収容部２４と、磁石収容部２４に収容された複数の希土類焼結磁石１０とを有する。
　ロータ２０の円周方向に沿って隣り合う希土類焼結磁石１０は、Ｎ極とＳ極の位置が互いに逆になるように磁石収容部２４に収容されている。これによって、円周方向に沿って隣り合う希土類焼結磁石１０は、ロータ２０の径方向に沿って互いに逆の方向の磁力線を発生する。
　ステータ３０は、ロータ２０の外周面に沿って、所定の間隔で設けられた複数のコイル部３２を有している。このコイル部３２と希土類焼結磁石１０とは互いに対向するように配置されている。ステータ３０は、電磁気的作用によってロータ２０にトルクを与え、ロータ２０は円周方向に回転する。
　ＩＰＭモータ１００は、ロータ２０に、上記実施形態に係る希土類焼結磁石１０を備える。希土類焼結磁石１０は、優れた磁気特性を有するとともに、容易に剥離しないめっき膜を有する。このため、ＩＰＭモータ１００は信頼性に優れる。ＩＰＭモータ１００は、従来よりも長い期間に亘って高出力を維持することができる。ＩＰＭモータ１００は、希土類焼結磁石１０以外の点について、通常のモータ部品を用いて通常の方法によって製造することができる。
　本発明のモータは、ＩＰＭモータに限定されるものではなく、ＳＰＭでもよく、また永久磁石同期モータだけでなく、永久磁石直流モータ、リニア同期モータ、ボイスコイルモータ、振動モータであってもよい。
　図５は、本発明の好適な実施形態である自動車の発電機構、蓄電機構及び駆動機構を示す概念図である。本実施形態の自動車２００は、上記実施形態のモータ１００、車輪６８、蓄電池６４、発電機６２及びエンジン６０を備える。
　エンジン６０で発生した機械的エネルギーは、発電機６２によって電気エネルギーに変換される。この電気エネルギーは蓄電池６４に蓄電される。蓄電された電気エネルギーは、モータ１００によって機械的エネルギーに変換される。モータ１００からの機械的エネルギーによって、車輪６８が回転し、自動車２００が駆動される。なお、本発明の自動車は、図５に示すものに限定されない。
　本発明の内容を、実施例及び比較例を用いて以下に詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
＜準備工程（磁石素体の作製）＞
　主として磁石素体の結晶粒（主相）を形成する主相系合金と、主として磁石素体の粒界（粒界相）を形成する粒界系合金の２種類の原料合金を準備した。これらの原料合金をそれぞれ水素粉砕により粗粉砕した後、高圧Ｎ２ガスによるジェットミル粉砕を行い、平均粒径が４μｍである微粉末Ａ，Ｂをそれぞれ調製した。
　調製した主相系合金の微粉末Ａと、粒界系合金の微粉末Ｂとを、微粉末Ａ：微粉末Ｂ＝９５：５の質量割合で混合して、磁石素体の原料粉末を調製した。次いで、この原料粉末を用いて、成形圧１．２トン／ｃｍ２（約１１７．７ＭＰａ）、配向磁界２０ｋＯｅの条件で磁場中成形を行い、直方体形状の成形体（縦×横×長さ＝５０ｍｍ×３３ｍｍ×３３ｍｍ）を得た。得られた成形体を、１０６０℃、４時間の条件で焼成して、下記の組成を有する磁石素体（焼結体）を得た。
　　Ｎｄ：２４．５０質量％
　　Ｄｙ：０．５０質量％
　　Ｐｒ：５．３０質量％
　　Ｃｏ：０．４５質量％
　　Ａｌ：０．１８質量％
　　Ｃｕ：０．０６質量％
　　Ｂ：１．００質量％
　　Ｆｅ：残部（この中には、０．１質量％未満の不可避的不純物が含まれる。）
　得られた磁石素体を所定の寸法（２０ｍｍ×１０ｍｍ×２ｍｍ）になるように切断した後、硝酸エタノール溶液（硝酸濃度：３質量％）に３分間浸漬した。その後、磁石素体を硝酸エタノール溶液から取り出して、エタノール中で超音波洗浄した。
＜重希土類化合物の調製＞
　次に、以下の手順でＤｙＨ２粉末を調製した。金属Ｄｙ塊を、大気圧下、水素雰囲気中、３６０℃で１時間加熱して、水素を吸蔵させた。水素を吸蔵させた粉末に、大気圧下、アルゴンガス雰囲気中、６００℃で１時間の熱処理を施して、Ｄｙ水素化物を得た。得られたＤｙ水素化物は、Ｘ線回折法によってＤｙＨ２であることを確認した。
　得られたＤｙＨ２を、スタンプミルを用いて粒径１００μｍ以下まで粉砕した後、エタノールを配合し、ボールミルを用いて湿式粉砕を行って、平均粒径３μｍのＤｙＨ２粉末を含有するスラリーを得た。その後、このスラリーをエタノールで希釈して、固形分４０質量％のスラリーを得た。
＜拡散工程＞
　固形分４０質量％のスラリーに、磁石素体を浸漬した。その後、焼結体をスラリーから取り出して乾燥し、磁石素体の表面に重希土類化合物であるＤｙＨ２粉末を付着させた。ＤｙＨ２粉末の付着量は、磁石素体を基準として、Ｄｙ換算で０．５質量％とした。
　続いて、アルゴンガス雰囲気中、９００℃で３時間加熱する熱処理（重希土類元素の拡散処理）を行って、磁石素体上に被覆層を形成した。この際、磁石素体の表面部に重希土類元素が拡散した。これによって、磁石素体の表面部の方が、磁石素体の内部よりも、軽希土類元素に対する重希土類元素の割合が高くなった。その後、大気圧下、アルゴンガス雰囲気中、５４０℃で１時間加熱する時効処理を行った。
＜表面処理工程＞
　次に、磁石素体上に形成された被覆層の表面にバレル研磨を施して、被覆層の表面部分を一部除去して表面を平滑化した。バレル研磨は、直径１／４インチのステンレス製ボールミルポットに被覆層を有する磁石素体、直径１０ｍｍのＺｒＯ２メディア及び純水を封入し、ステンレス製ボールミルポットを１０８ｒｐｍの回転数で２時間転動させることによって行った。その後、被覆層を有する磁石素体を、硝酸濃度が３質量％である硝酸水溶液に２分間浸漬した。そして、磁石素体の超音波水洗を行った。
＜酸化処理工程＞
　次に、被覆層を有する磁石素体を、水蒸気を含有する窒素ガス雰囲気中（水蒸気分圧：４７．５ｋＰａ）、４５０℃で１０分間加熱した（酸化処理）。この酸化処理によって、磁石素体の被覆層が第１の層と第２の層からなる２層構造になった。以上の工程によって、磁石素体上に、磁石素体側から第１の層及び第２の層を有する保護層を備える実施例１の希土類焼結磁石を得た。
＜保護層及び磁石素体の組成分析＞
　得られた希土類焼結磁石を、集束イオンビーム加工装置を用いて切断し、切断面における保護層を電界放射型走査電子顕微鏡（ＦＥ－ＳＥＭ）で観察した。その結果、保護層は、磁石素体側から互いに組成の異なる第１の層と第２の層とを有しており、第１及び第２の層の厚みは、それぞれ３μｍ及び１００ｎｍであった。
　ＥＤＳ（エネルギー分散型蛍光Ｘ線分光分析装置）を用いて、第１及び第２の層に含まれる元素を定量した。その結果は表１に示すとおりであった。第１の層にはＤｙ，Ｎｄ，Ｆｅ，Ｏが含まれており、Ｄｙの含有率の方がＮｄの含有率よりも高かった。第２の層にはＦｅ及びＯが含まれていたものの、Ｄｙ及びＮｄは検出されなかった。
　電子線マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）を用いて、磁石素体の表面部（磁石素体表面から深さ１０μｍの位置）の重希土類元素の含有率を測定した。その結果は表１に示す通りであった。なお、磁石素体の内部（磁石素体の表面から深さ１００μｍ以上の領域）においては、重希土類元素の含有率は当初の磁石素体の含有率（０．５質量％）から変化していなかった。
＜希土類焼結磁石の耐食性評価＞
　希土類焼結磁石の磁束を測定した（磁束＝Ａとする）。その後、以下の手順でプレッシャー・クッカー・テスト（ＰＣＴ）を行った。具体的には、１２０℃、０．２ＭＰａ、１００％ＲＨの環境下に、希土類焼結磁石を３００時間保持した。保持後、希土類焼結磁石の磁束を再び測定した（磁束＝Ｂとする）。磁束の測定値から、減磁率＝（Ａ－Ｂ）／Ａ×１００の値を算出した。その結果を表１に示す。
　作製した希土類焼結磁石を着磁した後、磁束を測定した。この希土類焼結磁石を０．２質量％の水を添加した市販のハイブリッド自動車用オートマティック・トランスミッション・フルード（ＡＴＦ）に浸漬し、１５０℃で１０００時間保持した（ＡＴＦ浸漬試験）。その後、希土類焼結磁石をＡＴＦから取り出し、再度着磁して磁束を測定した。ＡＴＦ浸漬試験前後の磁束の値から、ＰＣＴと同様にして減磁率を求めた。その結果を表１に示す。
（実施例２）
　拡散工程において、磁石素体の表面に付着させる重希土類化合物の粉末として、ＤｙＨ２粉末に代えてＴｂＨ２粉末を用いたこと以外は、実施例１と同様にして、実施例２の希土類焼結磁石を作製した。そして、実施例１と同様にして、保護層の組成分析及び希土類焼結磁石の耐食性評価を行った。組成分析の結果及び評価結果を纏めて表１に示す。なお、ＴｂＨ２は、次の手順で調製した。金属Ｔｂ塊を、大気圧下、水素雰囲気中、３６０℃で１時間加熱して、水素を吸蔵させた。そして、大気圧下、アルゴンガス雰囲気中、６００℃で１時間の熱処理を施して、ＴｂＨ２を得た。また、ＴｂＨ２粉末の磁石素体への付着量は、磁石素体を基準として、Ｔｂ換算で０．５質量％とした。
（実施例３）
　拡散工程において、磁石素体の表面に付着させる重希土類化合物の粉末として、ＤｙＨ２粉末に代えてＨｏＨ２粉末を用いたこと以外は、実施例１と同様にして、実施例３の希土類焼結磁石を作製した。そして、実施例１と同様にして、保護層の組成分析及び希土類焼結磁石の耐食性評価を行った。組成分析の結果及び評価結果を纏めて表１に示す。なお、ＨｏＨ２は、次の手順で調製した。金属Ｈｏ塊を、大気圧下、水素雰囲気中、３６０℃で１時間加熱して、水素を吸蔵させた。そして、大気圧下、アルゴンガス雰囲気中、６００℃で1時間の熱処理を施して、ＨｏＨ２を得た。また、ＨｏＨ２粉末の磁石素体への付着量は、磁石素体を基準として、Ｈｏ換算で０．５質量％とした。
（実施例４）
　拡散工程において、磁石素体の表面に付着させる重希土類化合物の粉末として、ＤｙＨ２粉末に代えてＥｒＨ２粉末を用いたこと以外は、実施例１と同様にして、実施例４の希土類焼結磁石を作製した。そして、実施例１と同様にして、保護層の組成分析及び希土類焼結磁石の耐食性評価を行った。組成分析の結果及び評価結果を纏めて表１に示す。なお、ＥｒＨ２は、次の手順で調製した。金属Ｅｒ塊を、大気圧下、水素雰囲気中、３６０℃で１時間加熱して、水素を吸蔵させた。そして、大気圧下、アルゴンガス雰囲気中、６００℃で１時間の熱処理を施して、ＥｒＨ２を得た。また、ＥｒＨ２粉末の磁石素体への付着量は、磁石素体を基準として、Ｅｒ換算で０．５質量％とした。
（実施例５）
　拡散工程において、磁石素体の表面に付着させる重希土類化合物の粉末として、ＤｙＨ２粉末に代えてＴｍＨ２粉末を用いたこと以外は、実施例１と同様にして、実施例５の希土類焼結磁石を作製した。そして、実施例１と同様にして、保護層の組成分析及び希土類焼結磁石の耐食性評価を行った。組成分析の結果及び評価結果を纏めて表１に示す。なお、ＴｍＨ２は、次の手順で調製した。金属Ｔｍ塊を、大気圧下、水素雰囲気中、３６０℃で１時間加熱して、水素を吸蔵させた。そして、大気圧下、アルゴンガス雰囲気中、６００℃で１時間の熱処理を施して、ＴｍＨ２を得た。また、ＴｍＨ２粉末の磁石素体への付着量は、磁石素体を基準として、Ｔｍ換算で０．５質量％とした。
（実施例６）
　酸化処理工程において、磁石素体の酸化処理を、酸素と窒素の混合ガス雰囲気中（酸素濃度：２１体積％）、２９０℃で１０分間加熱して行い、磁石素体の表面上に保護層を形成したこと以外は、実施例１と同様にして希土類焼結磁石を作製した。そして、実施例１と同様にして、保護層の組成分析及び希土類焼結磁石の耐食性評価を行った。組成分析の結果及び評価結果を纏めて表１に示す。
（実施例７～１０）
　酸化処理工程において、磁石素体の酸化処理を、酸素と窒素の混合ガス雰囲気中（酸素濃度：２１体積％）、２９０℃で１０分間加熱して行い、磁石素体の表面上に保護層を形成したこと以外は、実施例２～５と同様にして、実施例７～１０の希土類焼結磁石をそれぞれ作製した。そして、実施例２～５と同様にして、保護層の組成分析及び希土類焼結磁石の耐食性評価を行った。組成分析の結果及び評価結果を纏めて表１に示す。
（実施例１１）
　表面処理工程において、バレル研磨を行わなかったこと、及び磁石素体の硝酸濃度２質量％の硝酸水溶液への浸漬時間を２分間から４分間に延長したこと以外は、実施例１と同様にして、実施例１１の希土類焼結磁石を作製した。つまり、表面処理工程を酸洗浄のみによって行った。そして、実施例１と同様にして、保護層の組成分析及び希土類焼結磁石の耐食性評価を行った。組成分析の結果及び評価結果を纏めて表１に示す。
（実施例１２）
　表面処理工程において、バレル研磨に代えてショットブラストを行ったこと以外は、実施例１と同様にして実施例１２の希土類焼結磁石を作製した。ショットブラストは、不二製作所製のショットブラスト装置を用いて、設定圧力を０．３ＭＰａとし、磁石素体上の被覆層の１表面につき１０秒間行った。そして、実施例１と同様にして、保護層の組成分析及び希土類焼結磁石の耐食性評価を行った。組成分析の結果及び評価結果を纏めて表１に示す。
（実施例１３）
　磁石素体の表面に付着させる重希土類化合物の粉末として、ＤｙＨ２粉末に代えてＤｙＦ３粉末（日本イットリウム株式会社製、平均粒径：３００ｎｍ）を用いたこと以外は、実施例１と同様にして、実施例１３の希土類焼結磁石を作製した。そして、実施例１と同様にして、保護層の組成分析及び希土類焼結磁石の耐食性評価を行った。組成分析の結果及び評価結果を纏めて表１に示す。なお、ＤｙＦ３粉末の磁石素体への付着量は、磁石素体を基準として、Ｄｙ換算で０．５質量％とした。
（比較例１）
　拡散工程を行わなかったこと以外は、実施例１と同様にして、比較例１の希土類焼結磁石を作製した。つまり、重希土類化合物を用いずに、準備工程で得られた磁石素体（焼結体）に直接表面処理を施した。そして、実施例１と同様にして、保護層の組成分析及び希土類焼結磁石の耐食性評価を行った。組成分析の結果及び評価結果を纏めて表１に示す。
（比較例２）
　磁石素体のバレル研磨を行わなかったこと以外は、実施例１と同様にして、比較例２の希土類焼結磁石を作製した。そして、実施例２と同様にして、保護層の組成分析及び希土類焼結磁石の耐食性評価を行った。組成分析の結果及び評価結果を纏めて表１に示す。比較例２の希土類焼結磁石は、２層構造の保護層を有しておらず、第１の層上に、島状の生成物が形成されていた。これは、バレル研磨等の処理を行わなかったために、被覆層の表面上に重希土類化合物の粉末が残留していたこと、及び被覆層の表面に凹凸があったことが原因であると考えられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　実施例１～１３は、ＰＣＴ及びＡＴＦ試験による減磁率が小さく、優れた耐食性を有することが確認された。
＜表面粗さ及び密着性の評価＞
　実施例１，１１，１２及び比較例１，２の希土類焼結磁石を製造する際に、酸化処理前の被覆層表面の表面粗さ測定を行った。具体的には、ＪＩＳ　Ｂ０６０１－１９９４（表面粗さ－定義及び表示）に準拠して、ミツトヨ社製の接触式表面粗さ計で、算術平均粗さＲａ及び最大高さＲｙを測定した。測定結果を表２に示す。
　次に、実施例１，１１，１２及び比較例１，２の希土類焼結磁石の接着強度の評価を行った。具体的には、まず、清浄な平板状の鉄板に、エポキシ系接着剤（３Ｍ製、商品名：ＳＷ２２１４）を用いて、希土類焼結磁石を接着した。その後、１２０℃で４０分間加熱して接着剤を硬化させて積層体を得た。ハンドプレスを用いて、せん断力をかけて、積層体が破壊した時の荷重から強度（接着強度）を算出した（圧縮せん断試験）。強度の算出結果を表２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表２に示す結果によれば、実施例１，１１，１２の希土類焼結磁石の製造時における表面処理後の被覆層の表面は、表面粗さが小さくなっており、平滑化されていることが確認された。一方、比較例２では、被覆層の表面粗さが大きくなっていた。このために、酸化処理を行っても、２層構造を有する保護層が形成できなかったと考えられる。
　密着性の評価では、いずれも磁石素体と保護層との間の剥離によって、積層体が破壊した。実施例１と比較例１との対比から、磁石素体の表面部において重希土類元素の含有率を高くすることによって、密着力が高くなることが確認された。
　本発明によれば、高い磁気特性を有するとともに、優れた耐食性を有する希土類焼結磁石を提供することができる。また、高い磁気特性を有するとともに、優れた耐食性を有する希土類焼結磁石の製造方法を提供することができる。さらに、そのような希土類焼結磁石を備えることによって、信頼性に優れるモータ及び自動車を提供することができる。
　１０…希土類焼結磁石、２０…ロータ、２２…ロータコア、２４…磁石収容部、３０…ステータ、３２…コイル部、４０…磁石素体、４２…内部、４４…表面部、５０…保護層、５２…第１の層、５４…第２の層、６０…エンジン、６２…発電機、６４…蓄電池、６８…車輪、１００…モータ、２００…自動車。

Claims (8)

  1. 　希土類化合物を含む磁石素体と、前記磁石素体の上に、前記磁石素体側から第１の層及び第２の層を有する保護層と、を備える希土類焼結磁石であって、
    　前記磁石素体の表面部の方が、前記表面部に囲まれた前記磁石素体の内部よりも重希土類元素の含有率が高く、
    　前記第１の層は、希土類酸化物を含有し、軽希土類元素に対する重希土類元素の質量比率が１以上であり、
    　前記第２の層は、前記希土類酸化物とは異なる、鉄及び／又はホウ素を有する酸化物を含有し、
    　前記第２の層は、前記第１の層よりも前記希土類酸化物の含有率が低い、希土類焼結磁石。
  2. 　前記第２の層は前記希土類酸化物を実質的に含有しない、請求項１に記載の希土類焼結磁石。
  3. 　希土類化合物を含む磁石素体の表面に重希土類化合物を付着させて加熱し、前記重希土類化合物に含まれる重希土類元素を前記磁石素体の表面部に拡散させるとともに、前記磁石素体の上に前記重希土類化合物を含有する被覆層を形成する拡散工程と、
    　前記被覆層の表面部分の少なくとも一部を除去する表面処理工程と、
    　前記被覆層を、酸化性ガスを含有する酸化性雰囲気中で酸化して、前記磁石素体側から、希土類酸化物を含有し、軽希土類元素に対する重希土類元素の質量比率が１以上である第１の層と、鉄及び／又はホウ素を有する酸化物を含有し、前記第１の層よりも前記希土類酸化物の含有率が低い第２の層と、からなる保護層を形成する酸化処理工程と、を有する、希土類焼結磁石の製造方法。
  4. 　前記拡散工程では、前記重希土類化合物を付着させた前記磁石素体を６００～１０００℃で加熱する、請求項３に記載の希土類焼結磁石の製造方法。
  5. 　前記表面処理工程では、前記被覆層の表面部分の少なくとも一部を除去して、前記被覆層の算術平均粗さＲａを２μｍ以下にする、請求項３又は４に記載の希土類焼結磁石の製造方法。
  6. 　前記重希土類化合物が重希土類元素の水素化物である、請求項３～５のいずれか一項に記載の希土類焼結磁石の製造方法。
  7. 　請求項１又は２に記載の希土類焼結磁石を備えるモータ。
  8. 　請求項７に記載のモータを備える自動車。
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