(57)【要約】      （修正有）【課題】磁気特性が優れた希土類永久磁石を提供する。【解決手段】希土類永久磁石はＲおよびＴを含む。ＲはＳｍを必須とし、ＰｒまたはＮｄを必須とする２種以上の希土類元素である。ＴはＦｅ単独またはＦｅおよびＣｏである。希土類永久磁石は、主相および副相を有する。主相はＴｈＭｎ１２型結晶構造を有する。副相はＮｄ５Ｆｅ１７型結晶構造を有する第１の副相を含む。主相はＳｍを含む。第１の副相はＳｍを含み、さらに、Ｐｒおよび／またはＮｄを含む。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＲおよびＴを含む希土類永久磁石であって、
ＲはＳｍを必須とし、ＰｒまたはＮｄを必須とする２種以上の希土類元素、ＴはＦｅ単独またはＦｅおよびＣｏであり、
前記希土類永久磁石は、主相および副相を有し、
前記主相はＴｈＭｎ１２型結晶構造を有し、
前記副相はＮｄ５Ｆｅ１７型結晶構造を有する第１の副相を含み、
前記主相はＳｍを含み、
前記第１の副相はＳｍを含み、さらに、Ｐｒおよび／またはＮｄを含むことを特徴とする希土類永久磁石。
【請求項２】
前記第１の副相は（Ｒ１１−ａＲ２ａ）５Ｆｅ１７からなる組成を有し、
Ｒ１はＳｍであり、
Ｒ２はＰｒおよび／またはＮｄであり、
原子数比で０．０１≦ａ≦０．５０を満たす請求項１に記載の希土類永久磁石。
【請求項３】
前記主相はＲとして少なくともＳｍを含み、Ｔとして少なくともＦｅを含み、
Ｒ全体に占めるＳｍの含有割合が６０ａｔ％以上である請求項１または２に記載の希土類永久磁石。
【請求項４】
前記副相として、前記主相および前記第１の副相とは結晶構造が異なる第２の副相を含み、
前記希土類永久磁石を切断した切断面において前記第１の副相の面積分率が９．６％以上であり、前記第２の副相の面積分率が５．０％以下である請求項１〜３のいずれかに記載の希土類永久磁石。
【請求項５】
前記希土類永久磁石に対する前記副相の合計面積分率が１３．０％以上である請求項１〜４のいずれかに記載の希土類永久磁石。
【請求項６】
相対密度が９０％以上である請求項１〜５のいずれかに記載の希土類永久磁石。
【請求項７】
さらにＭを含有し、ＭはＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、ＧａおよびＧｅから選択される１種以上であり、Ｍの含有割合が０ａｔ％超１４．０ａｔ％以下である請求項１〜６のいずれかに記載の希土類永久磁石。
【請求項８】
希土類焼結磁石である請求項１〜７のいずれかに記載の希土類永久磁石。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、希土類永久磁石に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、高性能希土類永久磁石としてはＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石が知られている。しかし、Ｎｄの消費量の増加に伴い、Ｎｄ含有率の小さい希土類永久磁石が求められている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、主相がＴｈＭｎ１２型の結晶構造を有し、副相としてＳｍ５Ｆｅ１７系相を含む希土類磁石が記載されている。しかし、Ｓｍ５Ｆｅ１７系相の安定性が十分ではないために磁気特性が十分ではない。
【０００４】
特許文献２には、ＴｈＭｎ１２型の結晶構造を有する材料にＲ−Ｃｕ合金を添加したバルク磁石が記載されている。しかし、磁気特性が不明である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１７−１１２３００号公報
【特許文献２】国際公開第２０１６／１６２９９０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明はこうした状況を認識してなされたものであり、磁気特性が優れた希土類永久磁石を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る希土類永久磁石は、ＲおよびＴを含む希土類永久磁石であって、
ＲはＳｍを必須とし、ＰｒまたはＮｄを必須とする２種以上の希土類元素、ＴはＦｅ単独またはＦｅおよびＣｏであり、
前記希土類永久磁石は、主相および副相を有し、
前記主相はＴｈＭｎ１２型結晶構造を有し、
前記副相はＮｄ５Ｆｅ１７型結晶構造を有する第１の副相を含み、
前記主相はＳｍを含み、
前記第１の副相はＳｍを含み、さらに、Ｐｒおよび／またはＮｄを含むことを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る希土類永久磁石は、上記の特徴を有することにより、磁気特性が優れた希土類永久磁石となる。
【０００９】
前記第１の副相は（Ｒ１１−ａＲ２ａ）５Ｆｅ１７からなる組成を有していてもよく、
Ｒ１はＳｍであり、
Ｒ２はＰｒおよび／またはＮｄであり、
原子数比で０．０１≦ａ≦０．５０を満たしていてもよい。
【００１０】
前記主相はＲとして少なくともＳｍを含んでもよく、Ｔとして少なくともＦｅを含んでもよく、
Ｒ全体に占めるＳｍの含有割合が６０ａｔ％以上であってもよい。
【００１１】
前記副相として、前記主相および前記第１の副相とは結晶構造が異なる第２の副相を含んでもよく、
前記希土類永久磁石を切断した切断面において前記第１の副相の面積分率が９．６％以上であってもよく、前記第２の副相の面積分率が５．０％以下であってもよい。
【００１２】
前記希土類永久磁石に対する前記副相の合計面積分率が１３．０％以上であってもよい。
【００１３】
前記希土類永久磁石は相対密度が９０％以上であってもよい。
【００１４】
前記希土類永久磁石は、さらにＭを含有してもよく、ＭはＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、ＧａおよびＧｅから選択される１種以上であり、Ｍの含有割合が０ａｔ％超１４．０ａｔ％以下であってもよい。
【００１５】
前記希土類永久磁石は、希土類焼結磁石であってもよい。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明を実施するための実施形態につき、詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。
【００１７】
本実施形態に係る希土類永久磁石は、ＲおよびＴを含む。ＲはＳｍを必須とし、ＰｒまたはＮｄを必須とする２種以上の希土類元素である。ＴはＦｅ単独またはＦｅおよびＣｏである。
【００１８】
さらに、本実施形態に係る希土類永久磁石は、ＴｈＭｎ１２型結晶構造（空間群Ｉ４／ｍｍｍ）を有する結晶粒子およびＮｄ５Ｆｅ１７型結晶構造（空間群Ｐ６３／ｍｃｍ）を有する結晶粒子を含む。そして、ＴｈＭｎ１２型結晶構造（空間群Ｉ４／ｍｍｍ）を有する結晶粒子を主相とし、Ｎｄ５Ｆｅ１７型結晶構造（空間群Ｐ６３／ｍｃｍ）を有する結晶粒子を第１の副相とする。
【００１９】
以下の記載では、ＲＸＴＹ型結晶構造を有する結晶粒子からなる相をＲＸＴＹ結晶相またはＸ−Ｙ相と表記する場合がある。例えば、ＴｈＭｎ１２型結晶構造を有する結晶粒子からなる相をＲＴ１２結晶相または１−１２相と表記する場合がある。Ｎｄ５Ｆｅ１７型結晶構造を有する結晶粒子からなる相をＲ５Ｔ１７結晶相または５−１７相と表記する場合がある。
【００２０】
本実施形態では、主相とは希土類永久磁石の任意の断面における面積分率が６０％以上である相を指す。副相とは主相以外の相を指し、第１の副相以外の副相として、ＴｈＭｎ１２型結晶構造およびＮｄ５Ｆｅ１７型結晶構造以外の結晶構造を有する第２の副相を含んでもよい。
【００２１】
第２の副相としては、例えばＲＴ２結晶相、ＲＴ３結晶相、Ｒ２Ｔ７結晶相、ＲＴ５結晶相、ＲＴ７結晶相、Ｒ２Ｔ１７結晶相などが挙げられる。また、第２の副相は上記金属間化合物相以外の相を含んでもよい。例えばＲの酸化物相やＴの酸化物相を含んでもよく、α−Ｆｅ相を含んでもよく、希土類リッチ相を含んでもよい。また、第２の副相は、結晶構造を有しないアモルファスであってもよい。本実施形態では、第２の副相の多くがα−Ｆｅ相である。また、第２の副相においてＦｅの一部にＣｏが固溶してもよい。
【００２２】
さらに、主相はＳｍを含む。第１の副相はＳｍを含み、さらに、Ｐｒおよび／またはＮｄを含む。
【００２３】
本実施形態に係る希土類永久磁石は、特に第１の副相（５−１７相）がＰｒおよび／またはＮｄを含むことに特徴がある。言いかえれば、第１の副相のＳｍの一部がＰｒおよび／またはＮｄにより置換されている。
【００２４】
第１の副相がＲとしてＳｍに加えてＰｒおよび／またはＮｄを含むことにより、第１の副相に含まれる５−１７相が安定化する。すなわち、高温で焼結しても分解しにくくなる。その結果、高温で焼結しても第１の副相の含有割合を高く維持しやすくなり、第２の副相の含有割合を低く維持しやすくなる。
【００２５】
そして、第２の副相の含有割合、特にα−Ｆｅ相の含有割合が低いほど、残留磁束密度および保磁力が低下せずに角型比が向上する傾向にある。すなわち、良好な磁気特性を有する希土類永久磁石が得られる。
【００２６】
また、第１の副相の具体的な組成は任意であるが、（Ｒ１１−ａＲ２ａ）５Ｆｅ１７からなり、Ｒ１はＳｍであり、Ｒ２はＰｒおよび／またはＮｄであり、原子数比で０．０１≦ａ≦０．５０を満たす平均組成であることが好ましい。より好ましくは０．０２≦ａ≦０．５０である。残留磁束密度を向上させる観点からはａが大きい方が好ましく、保磁力を向上させる観点からはａが小さい方が好ましい。
【００２７】
さらに、主相の具体的な組成は任意であるが、Ｒとして少なくともＳｍを含み、Ｔとして少なくともＦｅを含み、Ｒ全体に占めるＳｍの含有割合が６０ａｔ％以上であってもよく、６０ａｔ％以上９５ａｔ％以下であることが好ましく、６５ａｔ％以上９５ａｔ％以下であることがさらに好ましい。また、Ｒは全量がＳｍでもよいが、Ｒの一部がＹおよび／またはＧｄにより置換されていることがさらに好ましい。主相のＲ全体に占めるＹおよび／またはＧｄの含有割合はＹおよびＧｄの合計で５ａｔ％以上３５ａｔ％以下であることが好ましい。保磁力、残留磁束密度および／または角型比を良好にする観点からはＲの一部がＹにより置換されていることが好ましく、また、保磁力を良好にする観点からはＲの一部がＧｄにより置換されていることが好ましい。
【００２８】
また、希土類永久磁石を切断した切断面において第１の副相の面積分率は任意であるが、９．６％以上であることが好ましい。より好ましくは９．６％以上３０．０％以下であり、さらに好ましくは９．６％以上２５．０％以下である。第１の副相の面積分率が高いことにより、さらに保磁力を向上させやすくなる。ただし、第１の副相の面積分率が高いほど残留磁束密度が低下し易くなり、第１の副相の面積分率が２５．０％を超えると保磁力も低下し易くなる。
【００２９】
第２の副相の面積分率は５．０％以下であることが好ましい。第２の副相の面積分率が低いほど、良好な磁気特性を有する希土類永久磁石が得られる。
【００３０】
さらに、副相の合計面積分率は１３．０％以上であることが好ましい。より好ましくは１３．０％以上３７．０％以下であり、さらに好ましくは１３．０％以上２９．０％以下である。副相の合計面積分率が上記の範囲内であることで、さらに良好な磁気特性を有する希土類永久磁石が得られる。
【００３１】
本実施形態に係る希土類永久磁石は、さらにＭを含有し、ＭはＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、ＧａおよびＧｅから選択される１種以上であってもよい。好ましくはＴｉ，Ｎｂ，Ｖ，ＭｏおよびＷから選択される１種以上であり、さらに好ましくはＴｉである。また、主相におけるＴの一部がＭで置換されていてもよい。Ｔの一部がＭで置換されていることで、ＴｈＭｎ１２型結晶構造が安定化しやすくなる。そして、特に焼結時等の加熱時において主相が分解することを抑制し、第２の副相の含有割合を低減しやすくなる。
【００３２】
本実施形態に係る希土類永久磁石は、上記のＲ，Ｔ，Ｍ以外の元素を実質的に含まないことが好ましい。Ｒ，Ｔ以外の元素を実質的に含まないとは、希土類永久磁石全体に対するＲ，Ｔ，Ｍ以外の元素の含有割合が３．０ａｔ％以下である場合を指す。その他の元素の種類としては、例えば、Ｎ、Ｈ、Ｂｅ、Ｐ、Ｃなどが挙げられる。
【００３３】
なお、本実施形態に係る希土類永久磁石全体の組成比の分析にはＩＣＰ質量分析法が用いられる。また、必要に応じて酸素気流中燃焼−赤外線吸収法を併用してもよい。
【００３４】
さらに、希土類永久磁石における各相の結晶構造の同定はＸ線回折法（ＸＲＤ）を用いて行うことができる。具体的には、任意の断面で切断した切断面についてＳＥＭ観察およびＥＤＳによる組成マッピングを行うことで、主相、第１の副相および第２の副相を判別できる。そして、画像解析にてそれぞれの面積分率を算出できる。また、ＥＤＳ定量分析にて主相の平均組成および第１の副相の平均組成を分析できる。観察範囲は任意であるが、少なくとも１００μｍ×１００μｍ以上の範囲とする。
【００３５】
磁気特性（残留磁束密度、保磁力および角型比）の測定方法は任意である。例えば、パルスＢ−Ｈトレーサーを用いて行うことができる。
【００３６】
以下、本実施形態に係る希土類永久磁石の製造方法の好適な例について説明する。一般的に永久磁石の製造方法には、ストリップキャスト法（ＳＣ法）、超急冷凝固法、蒸着法、還元拡散法などがある。以下、ストリップキャスト法による製造方法の一例について説明を行うが、それ以外の製造方法により作製しても良い。
【００３７】
本実施形態の焼結磁石の製造においては、最初に、所望の組成比を有する主相、第１の副相の原料合金を準備する。原料合金は、Ｓｍ、Ｆｅ等を本実施形態に係る組成比となるように配合し、不活性雰囲気（例えば、真空またはＡｒ雰囲気）下で高周波溶解させて作製することが出来る。なお、原料合金の作製方法は上記の方法に限られず、その他公知の溶解法により作製する事も出来る。
【００３８】
本発明において、主相として、ＴｈＭｎ１２型結晶構造を有する結晶相（１−１２相）を主体とする主相合金と、Ｎｄ５Ｆｅ１７型結晶構造を有する結晶相（５−１７相）を形成する第１の副相用の粒界相合金とを用いて焼結磁石を作製する二合金法の適用を基本とする。二合金法は、１種類の合金から焼結磁石を作製する一合金法に比べ、粒界相を生成しやすい。本発明にかかる粒界相はＳｍと、Ｐｒおよび／またはＮｄと、Ｆｅと、を主成分とする第１の副相を調整し、二合金法を適用することで容易に実現される。
【００３９】
主相合金の組成は任意である。例えば、主相合金はＲとして少なくともＳｍを含む。また、その他のＲを含んでもよい。主相合金はＴとしてＦｅ単独またはＦｅおよびＣｏを含む。主相合金はさらにＭを含む。そして、Ｒ：（Ｔ＋Ｍ）が原子数比で概ね１：１２となるようにする。
【００４０】
第１の副相用の粒界相合金の組成は任意である。例えば、第１の副相用の粒界相合金はＲとしてＳｍを含み、Ｐｒおよび／またはＮｄを含む。そして、Ｒ：Ｔが原子数比で概ね５：１７となるようにする。
【００４１】
上記の主相合金および粒界相合金をＡｒガス雰囲気などの非酸化雰囲気下で溶解して得た溶湯を、回転する冷却ロールの表面に傾注させる。ロールで急冷された溶湯は、急冷凝固されて薄板または薄片（鱗片）状のストリップキャスト合金（以下、ＳＣ合金と記載する）となる。
【００４２】
冷却ロールの周速は任意である。冷却ロールの周速は、０．３〜１５ｍ／ｓとすることが好ましく、０．５〜１２ｍ／ｓとすることがさらに好ましい。冷却ロールの周速が遅すぎる場合には、急冷凝固後の合金が不均一となりやすく、最終的に得られる希土類永久磁石における第２の副相の含有割合が大きくなりやすい。冷却ロールの周速が速すぎる場合には、結晶粒子が小さくなりすぎ、等軸状のチル晶が発生しやすくなり、最終的に得られる希土類永久磁石の磁気特性が低下しやすくなる。また、冷却ロールの材質は任意であり、例えば冷却ロールとして銅ロールを用いてもよい。
【００４３】
ＳＣ合金の厚みは任意であるが、概ね０．１〜１ｍｍ程度とすることが好ましく、結晶粒径が１〜５０μｍの均質な組織を有していることが好ましい。また、得られたＳＣ合金に熱処理を行い、組織を均一にしたり所望の結晶相を生成したりすることが可能である。熱処理条件は任意であるが、例えば不活性雰囲気下、８００℃以上１３００℃以下で行う。熱処理時間は任意であるが、０．５時間以上１２時間以下とする。
【００４４】
ここで、第１の副相用のＳＣ合金に含まれるＮｄ５Ｆｅ１７型結晶構造を有する結晶粒子は、熱に対して不安定であると考えられてきた。好適な加熱速度で熱処理をしないとＮｄ５Ｆｅ１７型結晶構造を有する結晶粒子が安定して生成しないと考えられていた。しかし、本発明者らは、Ｒとして、Ｓｍと同時にＮｄおよび／またはＰｒを含む場合には、Ｎｄ５Ｆｅ１７型結晶構造を有する結晶粒子が安定化することを見出した。その結果、第１の副相用のＳＣ合金に対して６００℃以上１２００℃以下で熱処理を行ってもＮｄ５Ｆｅ１７型結晶構造を有する結晶粒子が分解しにくく、第２の副相が生じにくいことを見出した。
【００４５】
次に、主相用のＳＣ合金および第１の副相用のＳＣ合金を粉砕して微粉末を得る。粉砕工程は粗粉砕および微粉砕の二段階で行うことが好ましいが微粉砕のみの一段階で行ってもよい。また、上記の二種類のＳＣ合金を同時に粗粉砕してもよく、粗粉砕は別々に行い、粗粉砕後に粗粉末を混合してもよく、微粉砕まで別々に行い、微粉末を混合してもよい。なお、主相用のＳＣ合金と第１の副相用のＳＣ合金との混合比率を適宜制御することで、最終的に得られる希土類永久磁石中の主相および第１の副相の含有割合を適宜制御することができる。
【００４６】
粗粉砕工程は、例えばスタンプミル、ジョークラッシャー、ブラウンミル等を用いてもよく、水素吸蔵粉砕にて行ってもよい。以下、水素吸蔵粉砕にて行う場合について説明する。
【００４７】
水素吸蔵粉砕とは、不活性雰囲気下で金属に水素を吸蔵させた後に脱水素処理を行うことで金属を粉砕することを指す。金属への水素の吸蔵および放出により、金属に含まれる複数の相の体積膨張率が変化する。金属に含まれる複数の相の体積膨張率を変化させることにより、金属にクラックを発生させ、金属を粉砕することができる。本実施形態では、ＳＣ合金を平均粒径が数百μｍ以上数ｍｍ以下程度の粗粉末となるように粉砕する。なお、上記の平均粒径は粗粉末の平均粒径であり、粗粉末に含まれる結晶粒子の平均粒径ではない。また、最終的に得られる希土類永久磁石の磁気特性を向上させるために水素吸蔵粉砕は１００ｐｐｍ以下の低酸素濃度の雰囲気下で行うことが好ましい。酸素濃度が高い雰囲気下で水素吸蔵粉砕を行う場合には、金属に含まれる希土類元素が酸化してＲ酸化物が生成しやすくなり、主相の体積比率が減少して第２の副相が生じやすくなるためである。また、主相の体積比率が減少する場合には、特に残留磁束密度が低下しやすくなる。
【００４８】
微粉砕工程は、粗粉砕工程で得られた粗粉末を微粉砕して平均粒径が数μｍ程度の微粉末を得る工程である。微粉砕は、例えばジェットミル、ビーズミル等を用いて行うことができ、ジェットミルを用いた後にビーズミルを用いる多段粉砕としてもよい。特にジェットミルを用いて微粉砕を行う場合には、微粉末の粒径が小さく、微粉末表面が非常に活性となるため、微粉末同士の再凝集や容器壁への付着が起こりやすくなる。微粉末同士の再凝集や容器壁への付着を防止するためにステアリン酸亜鉛、オレイン酸アミド等の粉砕助剤を添加してもよく、収率を向上させることができる。粉砕助剤の添加量は、微粉末の粒径や粉砕助剤の種類によっても異なるが、０．１質量％以上１質量％以下程度とすることが好ましい。さらに、ジェットミルを用いる場合には、分級機付きの装置を用いてもよい。分級機付きの装置を用いることで粗大粒子や超微細粒子の除去および再粉砕が可能となり、微粉末の粒度分布を制御しやすくなり、さらに、最終的に得られる希土類永久磁石の主相であるＴｈＭｎ１２型結晶構造を有する結晶粒子の粒度分布を制御することができる。
【００４９】
次に、主相合金と粒界相合金とが混合されてなる微粉末を磁場中で所定の形状に成形して成形体を得る。具体的には、微粉末を電磁石中に配置された金型内に充填した後、電磁石により磁場を印加して微粉末の結晶軸を配向させながら加圧することにより成形を行う。成形時の圧力は任意である。例えば３０ＭＰａ以上３００ＭＰａ以下である。また、磁場の大きさは任意である。例えば１０００ｋＡ／ｍ以上１６００ｋＡ／ｍ以下である。
【００５０】
次に、得られた成形体を焼結することで希土類永久磁石を得ることができる。焼結時の雰囲気は任意である。例えばＡｒ雰囲気とすることができる。焼結時の保持温度は任意である。例えば６００℃以上１２００℃以下とすることができる。保持時間は任意である。例えば０．０１時間以上５時間以下とすることができる。保持温度を上記の範囲内とし、さらに保持時間を上記のような短時間とすることで、ＴｈＭｎ１２型結晶構造を有する結晶粒子からなる相（主相）の粒成長を抑制して粒度分布を制御しやすくなり、また、Ｎｄ５Ｆｅ１７型結晶構造を有する結晶粒子からなる相（粒界相）が形成されることで、高い磁気特性を有する希土類永久磁石としやすくなる。保持温度が低すぎる場合には、希土類永久磁石の密度が低下しやすくなり、残留磁束密度が低下しやすくなる。保持温度が高すぎる場合には、微粉末の粒成長が促進され、ＴｈＭｎ１２型結晶構造を有する結晶粒子の粒径が不均一となる。さらに、ＴｈＭｎ１２型結晶構造を有する結晶粒子からなる相（主相）およびＮｄ５Ｆｅ１７型結晶構造を有する結晶粒子からなる相（粒界相）が分解しやすくなる。その結果、残留磁束密度および保磁力が低下しやすくなる。保持温度および保持時間は、諸条件の違いにより適宜調整することが好ましい。
【００５１】
また、本実施形態に係る希土類永久磁石は、相対密度が９０％以上であることが好ましい。相対密度とは、希土類永久磁石の組成および格子定数から算出される理論密度を１００％とした場合において、実際に重量と磁石体積から測定した密度の比率である。
【００５２】
以上、本実施形態に係る希土類焼結磁石の製造方法の一例について説明したが、希土類焼結磁石の製造方法は任意である。
【実施例】
【００５３】
以下、本発明の内容を実施例及び比較例を用いて詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００５４】
まず、Ｓｍ，Ｙ，Ｇｄ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｃｅ，Ｔｉ，Ｎｂ，Ｖ，Ｍｏ，Ｗ，Ｆｅおよび／またはＣｏの単体または合金からなる原料を準備した。
【００５５】
最終的に得られる希土類永久磁石における主相の組成が下表の組成となるように各原料を配合し、Ａｒ雰囲気下で高周波溶解して主相用の溶湯を得た。次に当該主相用の溶湯から単ロール法にて主相用のＳＣ合金を得た。具体的には、当該溶湯を周速８ｍ／ｓで回転させた冷却ロール（銅ロール）に傾注して主相用のＳＣ合金を得た。
【００５６】
次いで、最終的に得られる希土類永久磁石における第１の副相の組成が下表の組成となるように各原料を配合し、Ａｒ雰囲気下で高周波溶解して第１の副相用の溶湯を作製した。以下、主相用のＳＣ合金と同様にして第１の副相用のＳＣ合金を得た。
【００５７】
次に、得られた主相用のＳＣ合金および第１の副相用のＳＣ合金の組織をさらに均一にするため、Ａｒ雰囲気下で熱処理を行った。主相用のＳＣ合金は、１０８０℃で３ｈ熱処理を行った。なお、熱処理温度までの加熱速度は１０℃／ｓ、冷却速度は１００℃／ｓとした。同様に、第１の副相用のＳＣ合金は、７００℃で１０ｈ熱処理を行った。なお、熱処理温度までの加熱速度は１０℃／ｓ、冷却速度は１００℃／ｓとした。
【００５８】
得られた主相用のＳＣ合金および第１の副相用のＳＣ合金について、粉末状に乳鉢で粉砕し、ＸＲＤ測定を行った。具体的には、乳鉢で粉砕して得られた粉末を縦１８ｍｍ、横２０ｍｍ、深さ０．５ｍｍのガラス基板のスリットに充填し、試料台に設置した。それから、Ｃｕ管球を用いたＸＲＤ測定を行い、Ｘ線回折プロファイルを作成した。測定装置としてはＲＩＧＡＫＵ製ＲＩＮＴ２０００を用いた。ＸＲＤ測定により下表に示す結晶構造を有することを確認した。また、主相用のＳＣ合金および第１の副相用のＳＣ合金は結晶粒径が１〜５０μｍの均質な組織を有することを確認した。なお、主相用のＳＣ合金および第１の副相用のＳＣ合金は、厚みが０．１〜１．０ｍｍ程度である。
【００５９】
次に、各ＳＣ合金の粗粉砕を行った。粗粉砕は水素吸蔵粉砕により行い、平均粒径が１５０μｍ以上１．０ｍｍ以下の粗粉末を得た。当該粒径は粗粉末の粒径であり、粗粉末に含まれる結晶粒子の粒径ではない。また、粗粉砕時の雰囲気における酸素濃度は５０ｐｐｍ程度とした。そして、各粗粉末にそれぞれ潤滑剤としてオレイン酸アミドを０．１ｗｔ％添加した。
【００６０】
次に、微粉砕を行った。微粉砕はジェットミル（気流式粉砕機）を用いて行い、微粉砕時の雰囲気が高圧窒素ガス雰囲気となるようにした。そして、平均粒径が３．０μｍの微粉末を得た。当該粒径は微粉末の粒径であり、微粉末に含まれる結晶粒子の粒径ではない。
【００６１】
次に、主相用の微粉末および第１の副相用の微粉末を混合した。各粗粉末の混合比率は、具体的には、表１の実施例１〜実施例５および比較例２〜比較例５では（主相用の粗粉末）：（第１の副相用の粗粉末）が質量比で９０：１０となるようにした。その他の実施例では、最終的に得られる希土類永久磁石において主相および第１の副相の面積分率が下表に示す面積分率となる混合比とした。
【００６２】
次に、混合した微粉末を磁場中で成形して成形体を得た。具体的には、微粉末を電磁石中に配置された金型内に充填した後、電磁石により１６００）ｋＡ／ｍの磁場を印加して微粉末の結晶軸を配向させながら３００ＭＰａで加圧した。
【００６３】
次に、得られた成形体を焼結して焼結体（希土類永久磁石）を得た。具体的には、焼結温度を１１８０℃、焼結時間を３時間とした。
【００６４】
以上の方法により得られた焼結体（希土類永久磁石）について、ＸＲＤ法により焼結体を構成する結晶相の結晶構造を同定した。焼結体の任意の切断面について、ＳＥＭ観察およびＥＤＳによる組成マッピングを行い、主相、第１の副相および第２の副相を判別した。観察範囲は１００μｍ×１００μｍとした。そして、画像解析にて各相の面積分率を算出した。さらに、各相の平均組成をＥＤＳによる定量分析で算出した。結果を下表に示す。なお、結晶構造の欄に１−１２と記載されている相はＴｈＭｎ１２型結晶構造を有する。５−１７と記載されている相はＮｄ５Ｆｅ１７型結晶構造を有する。２−１７と記載されている相はＴｈ２Ｚｎ１７型結晶構造を有する。
【００６５】
さらに、得られた焼結体の磁気特性を測定した。まず、パルスＢ−Ｈトレーサーを用いて、保磁力ＨｃＪ（ｋＯｅ）および残留磁束密度Ｂｒ（ｋＧ）を測定した。次に、角型比Ｈｋ／ＨｃＪを算出した。Ｈｋ（ｋＯｅ）は、Ｊ−Ｈ曲線の第二象限において、Ｊｒ（Ｂｒ）の０．９倍のＪとなる磁場の大きさである。
【００６６】
保磁力ＨｃＪは８．０ｋＯｅ以上を良好とし、１０．０ｋＯｅ以上をさらに良好とした。残留磁束密度Ｂｒは５．０ｋＧ以上を良好とし、８．０ｋＧ以上をさらに良好とした。角型比Ｈｋ／ＨｃＪは２５％以上（Ｈｋ／ＨｃＪ≧０．２５）を良好とし、３５％以上（Ｈｋ／ＨｃＪ≧０．３５）をさらに良好とした。結果を下表に示す。
【００６７】
さらに、得られた焼結体の密度を測定して相対密度を算出した。全ての実施例および比較例で相対密度が９０％以上であることを確認した。
【００６８】
【表１】
2020017575.tif 000002
【００６９】
【表２】
2020017575.tif 000003
【００７０】
【表３】
2020017575.tif 000004
【００７１】
表１より、本願発明の範囲内である実施例１〜実施例５はいずれも磁気特性が良好であった。特に０．３０≦ａ≦０．５０である実施例１，３〜５は特に残留磁束密度が良好な結果となった。また、ａが小さい実施例２，２ａは特に保磁力が良好な結果となった。
【００７２】
これに対し、Ｎｄ５Ｆｅ１７型結晶構造を有する第１の副相が存在しない比較例１は保磁力および角型比が低下した。
【００７３】
第１の副相がＮｄ５Ｆｅ１７型結晶構造を有するがＰｒおよび／またはＮｄを含まない比較例２〜比較例４は角型比が低下した。さらに、第１の副相が希土類元素としてＣｅを含む比較例４は保磁力および残留磁束密度も低下した。
【００７４】
主相がＴｈＭｎ１２型結晶構造を有しない比較例５は第１の副相を有しても磁気特性が低下した。
【００７５】
表２の実施例６〜８は主相の組成および第１の副相の組成を実施例１から大きく変化させず、第１の副相の面積分率を実施例１から上昇させた実施例である。第１の副相の面積分率が大きくなるにつれて磁気特性が向上することが分かる。ただし、実施例８は第２の副相の面積分率および副相の合計面積分率も大きくなるため、磁気特性が実施例６および実施例７と比較して低下した。
【００７６】
実施例９および実施例１０は実施例６から第１の副相におけるＲの種類を変化させた実施例である。実施例９および実施例１０も実施例６と同等程度に良好な磁気特性となった。
【００７７】
実施例６ａ〜６ｄは実施例６からＭ元素の種類および含有量を変化させた実施例である。いずれの実施例も良好な磁気特性となった。ただし、ＭとしてＴｉを用いる実施例６と比較してＮｂを用いる実施例６ａは保磁力が低下した。Ｖ，Ｍｏ，Ｗを用いる実施例６ｂ〜６ｄは実施例６と比較して角型比が低下した。
【００７８】
表３の実施例１１および実施例１３は第１の副相の組成および面積分率を実施例１と同等程度として主相の組成を変化させた実施例である。具体的には、主相に含まれるＳｍの一部をＹまたはＧｄに置換した実施例である。実施例１２および実施例１４は第１の副相の組成および面積分率を実施例６と同等程度として主相の組成を変化させた実施例である。具体的には、主相に含まれるＳｍの一部をＹまたはＧｄに置換した実施例である。また、表３の実施例１１ａ，１１ｂは実施例１１から主相におけるＳｍとＹとの比を主に変化させた実施例である。表３の実施例１２ａ，１２ｂは実施例１２から主相におけるＳｍとＹとの比を主に変化させた実施例である。表３の実施例１３ａ，１３ｂは実施例１３から主相におけるＳｍとＧｄとの比を主に変化させた実施例である。表３の実施例１４ａ，１４ｂは実施例１４から主相におけるＳｍとＧｄとの比を主に変化させた実施例である。いずれの実施例も良好な磁気特性が得られた。特に、主相に含まれるＳｍの一部をＹまたはＧｄに置換したことで、保磁力が特に良好になった。