(57)【要約】【課題】高い残留磁束密度を保ち、高温での高い保磁力を有する永久磁石の提供。【解決手段】永久磁石２はＮｄ、Ｆｅ、Ｂ、及びＧａを含み、主相粒子４と粒界多重点６を備え、粒界多重点６はＳｉ含有相３を含み、Ｓｉ含有相３は希土類元素Ｒ’、Ｓｉ、Ｇａ及びＣを含み、主相粒子４及びＳｉ含有相３其々におけるＲ’、Ｆｅ、Ｃ、Ｓｉ及びＧａの濃度の合計を１００原子％としたとき、主相粒子４中のＲ’及びＣ其々の濃度が［Ｒ’］ｍ、［Ｃ］ｍであり、Ｓｉ含有相３中のＲ’、Ｃ、Ｓｉ及びＧａ其々の濃度が、［Ｒ’］ｓ、［Ｃ］ｓ、［Ｓｉ］ｓ、［Ｇａ］ｓであり、［Ｒ’］ｓが［Ｒ’］ｍよりも大きく、［Ｃ］ｓが［Ｃ］ｍよりも大きく、［Ｓｉ］ｓ／［Ｒ’］ｓが０．１２〜０．２４であり、［Ｇａ］ｓ／［Ｒ’］ｓが０．０１０〜０．０４６であり、［Ｓｉ］ｓ／［Ｇａ］ｓが、３．０〜１８．５である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
希土類元素Ｒ、遷移金属元素Ｔ、Ｂ、及びＧａを含むＲ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石であって、
前記Ｒ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石は、Ｒとして、少なくともＮｄを含有し、
前記Ｒ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石は、Ｔとして、少なくともＦｅを含有し、
前記Ｒ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石は、Ｎｄ、Ｔ及びＢを含む複数の主相粒子と、三つ以上の前記主相粒子に囲まれた粒界多重点と、を備え、
少なくとも一部の前記粒界多重点は、Ｓｉ含有相を含み、
前記Ｓｉ含有相は、希土類元素Ｒ’、Ｓｉ、Ｇａ及びＣを含み、
Ｒ’は、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｔｂ及びＤｙからなる群より選ばれる少なくとも一種であり、
前記主相粒子におけるＲ’、Ｆｅ、Ｃ、Ｓｉ及びＧａの濃度の合計を１００原子％としたとき、
前記主相粒子におけるＲ’の濃度の合計が、［Ｒ’］ｍ原子％と表され、
前記主相粒子におけるＣの濃度が、［Ｃ］ｍ原子％と表され、
前記Ｓｉ含有相におけるＲ’、Ｆｅ、Ｃ、Ｓｉ及びＧａの濃度の合計を１００原子％としたとき、
前記Ｓｉ含有相におけるＲ’の濃度の合計が、［Ｒ’］ｓ原子％と表され、
前記Ｓｉ含有相におけるＣの濃度が、［Ｃ］ｓ原子％と表され、
前記Ｓｉ含有相におけるＳｉの濃度が、［Ｓｉ］ｓ原子％と表され、
前記Ｓｉ含有相におけるＧａの濃度が、［Ｇａ］ｓ原子％と表され、
［Ｒ’］ｓが［Ｒ’］ｍよりも大きく、
［Ｃ］ｓが［Ｃ］ｍよりも大きく、
［Ｓｉ］ｓ／［Ｒ’］ｓが、０．１２以上０．２４以下であり、
［Ｇａ］ｓ／［Ｒ’］ｓが、０．０１０以上０．０４６以下であり、
［Ｓｉ］ｓ／［Ｇａ］ｓが、３．０以上１８．５以下である、
Ｒ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石。
【請求項２】
重希土類元素を含む、
請求項１に記載のＲ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石。
【請求項３】
重希土類元素の含有量の合計が、０．０質量％以上０．５質量％以下である、
請求項１に記載のＲ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石。
【請求項４】
少なくとも一部の前記粒界多重点は、遷移金属リッチ相を含み、
前記遷移金属リッチ相は、遷移金属元素Ｔ’、Ｒ’及びＧａを含み、
Ｔ’は、Ｆｅ及びＣｏのうち少なくとも一種であり、
前記遷移金属リッチ相におけるＴ’の濃度の合計が、（Ｔ’）ｔ原子％と表され、
前記Ｓｉ含有相におけるＴ’の濃度の合計が、（Ｔ’）ｓ原子％と表され、
（Ｔ’ ）ｔが（Ｔ’）ｓよりも大きい、
請求項１〜３のいずれか一項に記載のＲ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石。
【請求項５】
Ｃの含有量が、０．０質量％より多く０．１質量％未満である、
請求項１〜４のいずれか一項に記載のＲ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも希土類元素Ｒ、遷移金属元素Ｔ及びホウ素Ｂを含むＲ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｒ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石は、優れた磁気特性を有することから、ハイブリッド車、電気自動車、電子機器又は家電製品においてモータ、発電機又はアクチュエーターに搭載される。モータ等に使用されるＲ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石には、高温の環境下においても高い保磁力を有することが要求される。しかしながら、Ｒ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石の保磁力（ＨｃＪ）は、温度の上昇に伴って減少する。
【０００３】
Ｒ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石の高温での保磁力を向上させる手法として、Ｒ２Ｔ１４Ｂ相（主相粒子）を構成する軽希土類元素（Ｎｄ又はＰｒ）の一部を、Ｄｙ又はＴｂ等の重希土類元素で置換することが知られている。永久磁石の主相粒子中の軽希土類元素の一部が重希土類元素で置換されることにより、Ｒ２Ｔ１４Ｂ相の磁気異方性が向上し、保磁力が増加する。しかし、重希土類元素の含有量の増加に伴い、Ｒ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石の飽和磁化（飽和磁束密度）が減少し、残留磁束密度（Ｂｒ）も減少する。したがって、残留磁束密度の減少を抑制しつつ、高温度での保磁力を向上させることが望まれる。また重希土類元素は高価であるため、Ｒ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石の製造コストを低減するために、Ｒ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石中の重希土類元素の含有量を減らすことも望まれる。
【０００４】
例えば下記特許文献１には、重希土類元素の使用量を増やさなくても十分に高い保磁力を有するＲ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石が記載されている。特許文献１に記載のＲ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石は、Ｒ２Ｔ１４Ｂを含む結晶粒（主相粒子）と、三つ以上の主相粒子に囲まれた粒界多重点とを備えている。粒界多重点は、ＲＬ‐Ｔ‐Ｍ１系化合物を含む。ＲＬは軽希土類元素である。Ｔは、Ｆｅ及びＣｏのうち少なくとも一種である。Ｍ１は、Ａｌ、Ｚｎ及びＧａからなる群より選ばれる少なくとも一種である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１９９２７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、Ｒ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石における重希土類元素の含有量が少ない場合であっても、高い残留磁束密度を保ちつつ、高温において高い保磁力を有するＲ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面に係るＲ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石は、希土類元素Ｒ、遷移金属元素Ｔ、Ｂ、及びＧａを含むＲ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石であって、Ｒ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石は、Ｒとして、少なくともＮｄを含有し、Ｒ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石は、Ｔとして、少なくともＦｅを含有し、Ｒ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石は、Ｎｄ、Ｔ及びＢを含む複数の主相粒子と、三つ以上の主相粒子に囲まれた粒界多重点と、を備え、少なくとも一部の粒界多重点は、Ｓｉ含有相を含み、Ｓｉ含有相は、希土類元素Ｒ’、Ｓｉ、Ｇａ及びＣを含み、Ｒ’は、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｔｂ及びＤｙからなる群より選ばれる少なくとも一種であり、主相粒子におけるＲ’、Ｆｅ、Ｃ、Ｓｉ及びＧａの濃度の合計を１００原子％としたとき、主相粒子におけるＲ’の濃度の合計が、［Ｒ’］ｍ原子％と表され、主相粒子におけるＣの濃度が、［Ｃ］ｍ原子％と表され、Ｓｉ含有相におけるＲ’、Ｆｅ、Ｃ、Ｓｉ及びＧａの濃度の合計を１００原子％としたとき、Ｓｉ含有相におけるＲ’の濃度の合計が、［Ｒ’］ｓ原子％と表され、Ｓｉ含有相におけるＣの濃度が、［Ｃ］ｓ原子％と表され、Ｓｉ含有相におけるＳｉの濃度が、［Ｓｉ］ｓ原子％と表され、Ｓｉ含有相におけるＧａの濃度が、［Ｇａ］ｓ原子％と表され、［Ｒ’］ｓが［Ｒ’］ｍよりも大きく、［Ｃ］ｓが［Ｃ］ｍよりも大きく、［Ｓｉ］ｓ／［Ｒ’］ｓが、０．１２以上０．２４以下であり、［Ｇａ］ｓ／［Ｒ’］ｓが、０．０１０以上０．０４６以下であり、［Ｓｉ］ｓ／［Ｇａ］ｓが、３．０以上１８．５以下である。
【０００８】
Ｒ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石が、重希土類元素を含んでよい。
【０００９】
Ｒ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石における重希土類元素の含有量の合計が、０．０質量％以上０．５質量％以下であってよい。
【００１０】
少なくとも一部の粒界多重点は、遷移金属リッチ（ｒｉｃｈ）相を含んでよく、遷移金属リッチ相は、遷移金属元素Ｔ’、Ｒ’及びＧａを含んでよく、Ｔ’は、Ｆｅ及びＣｏのうち少なくとも一種であってよく、遷移金属リッチ相におけるＴ’の濃度の合計が、（Ｔ’）ｔ原子％と表されてよく、Ｓｉ含有相におけるＴ’の濃度の合計が、（Ｔ’）ｓ原子％と表されてよく、（Ｔ’）ｔが（Ｔ’）ｓよりも大きくてよい。
【００１１】
Ｒ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石におけるＣの含有量が、０．０質量％より多く０．１質量％未満であってよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、Ｒ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石における重希土類元素の含有量が少ない場合であっても、高い残留磁束密度を保ちつつ、高温において高い保磁力を有するＲ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１中の（ａ）は、本発明の一実施形態に係るＲ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石の模式的な斜視図であり、図１中の（ｂ）は、図１中の（ａ）に示されるＲ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石の断面の模式図（ｂ‐ｂ線方向の矢視図）である。
【図２】図２は、図１中の（ｂ）に示されるＲ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石の断面の一部（領域ＩＩ）の模式的な拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について説明する。図面において、同等の構成要素には同等の符号を付す。本発明は下記実施形態に限定されるものではない。以下に記載の「永久磁石」はいずれも、「Ｒ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石」を意味する。以下に記載の「濃度」は、「含有量」と言い換えられてよい。「濃度」の単位は、原子％である。
【００１５】
（永久磁石）
本実施形態に係る永久磁石は、少なくとも希土類元素（Ｒ）、遷移金属元素（Ｔ）、ホウ素（Ｂ）、及びガリウム（Ｇａ）を含有する。
【００１６】
永久磁石は、希土類元素Ｒとして、少なくともネオジム（Ｎｄ）を含有する。永久磁石は、Ｎｄに加えて、さらに他の希土類元素Ｒを含んでもよい。他の希土類元素Ｒは、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、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）、ジスプロシウム（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）、及びルテチウム（Ｌｕ）からなる群より選ばれる少なくとも一種であってよい。
【００１７】
永久磁石は、遷移金属元素Ｔとして、少なくとも鉄（Ｆｅ）を含有する。永久磁石は、遷移金属元素Ｔとして、Ｆｅ及びコバルト（Ｃｏ）の両方を含有してもよい。
【００１８】
図１中の（ａ）は、本実施形態に係る直方体状の永久磁石２の模式的な斜視図である。図１中の（ｂ）は、永久磁石２の断面２ｃｓの模式図である。図２は、永久磁石２の断面２ｃｓの一部（領域ＩＩ）の拡大図である。永久磁石２の形状は、直方体に限定されない。例えば、永久磁石２の形状は、例えば、立方体、矩形（板）、多角柱、アークセグメント、扇、環状扇形（ａｎｎｕｌａｒ  ｓｅｃｔｏｒ）状、球、円板、円柱、筒、リング、又はカプセルであってよい。永久磁石２の断面の形状は、例えば、多角形、円弧（円弦）、弓形、アーチ形、Ｃ字形、又は円であってよい。
【００１９】
図２に示されるように、永久磁石２は、互いに焼結した複数（多数）の主相粒子４を備える。主相粒子４は、少なくともＮｄ、Ｔ及びＢを含む。主相粒子４は、Ｒ２Ｔ１４Ｂの結晶を含んでよい。Ｒ２Ｔ１４Ｂは、例えば、（Ｎｄ１−ｘＰｒｘ）２（Ｆｅ１−ｙＣｏｙ）１４Ｂと表されてよい。ｘは０以上１未満であってよい。ｙは０以上１未満であってよい。主相粒子４は、Ｒとして、軽希土類元素に加えて、Ｔｂ及びＤｙ等の重希土類元素を含んでもよい。Ｒ２Ｔ１４ＢにおけるＢの一部が、炭素（Ｃ）で置換されていてもよい。主相粒子４は、Ｎｄ、Ｔ及びＢに加えて他の元素を含んでもよい。主相粒子４内の組成は均一であってよい。主相粒子４内の組成は不均一であってもよい。例えば、主相粒子４におけるＲ、Ｔ及びＢ其々の濃度分布が勾配を有していてもよい。
【００２０】
永久磁石２は、複数の主相粒子４に囲まれた粒界を備える。永久磁石２は、粒界として、粒界多重点６を備えてよい。粒界多重点６は、三つ以上の主相粒子４に囲まれた粒界である。永久磁石２は、複数（多数）の粒界多重点６を備えてよい。永久磁石２は、粒界として、二粒子粒界１０を備えてよい。二粒子粒界１０は、隣り合う二つの主相粒子４の間に位置する粒界である。永久磁石２は、複数（多数）の二粒子粒界１０を備えてよい。
【００２１】
複数の粒界多重点６のうち少なくとも一部の粒界多重点は、Ｓｉ含有相３を含む。Ｓｉ含有相３は、その組成に基づいて、主相粒子４及び他の相とは明確に識別される。一つの粒界多重点６が、Ｓｉ含有相３のみからなっていてよい。一つの粒界多重点６が、Ｓｉ含有相３に加えて、一つ以上の他の相を更に含んでもよい。二粒子粒界１０がＳｉ含有相３を含んでもよい。Ｓｉ含有相３は、以下のように定義される。
【００２２】
Ｓｉ含有相３は、希土類元素Ｒ’、Ｓｉ（ケイ素）、Ｇａ及びＣ（炭素）を含む。Ｒ’は、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｔｂ及びＤｙからなる群より選ばれる少なくとも一種である。Ｓｉ含有相３は、更に遷移金属元素Ｔ’を含んでよい。Ｔ’は、Ｆｅ及びＣｏのうち少なくとも一種である。Ｓｉ含有相３は、更に銅（Ｃｕ）を含んでよい。主相粒子４におけるＲ’、Ｆｅ、Ｃ、Ｓｉ及びＧａの濃度の合計を１００原子％としたとき、主相粒子４におけるＲ’の濃度の合計は、［Ｒ’］ｍ原子％と表される。主相粒子４におけるＲ’、Ｆｅ、Ｃ、Ｓｉ及びＧａの濃度の合計を１００原子％としたとき、主相粒子４におけるＣの濃度は、［Ｃ］ｍ原子％と表される。主相粒子４に関する「１００原子％」とは、主相粒子４に含まれる全元素の濃度の測定値の合計を意味しない。主相粒子４は、Ｃ、Ｓｉ及びＧａを含んでよく、主相粒子４は、Ｃ、Ｓｉ及びＧａを含まなくてもよい。Ｓｉ含有相３におけるＲ’、Ｆｅ、Ｃ、Ｓｉ及びＧａの濃度の合計を１００原子％としたとき、Ｓｉ含有相３におけるＲ’の濃度の合計は、［Ｒ’］ｓ原子％と表される。Ｓｉ含有相３におけるＲ’、Ｆｅ、Ｃ、Ｓｉ及びＧａの濃度の合計を１００原子％としたとき、Ｓｉ含有相３におけるＣの濃度は、［Ｃ］ｓ原子％と表される。Ｓｉ含有相３におけるＲ’、Ｆｅ、Ｃ、Ｓｉ及びＧａの濃度の合計を１００原子％としたとき、Ｓｉ含有相３におけるＳｉの濃度は、［Ｓｉ］ｓ原子％と表される。Ｓｉ含有相３におけるＲ’、Ｆｅ、Ｃ、Ｓｉ及びＧａの濃度の合計を１００原子％としたとき、Ｓｉ含有相３におけるＧａの濃度は、［Ｇａ］ｓ原子％と表される。Ｓｉ含有相３に関する「１００原子％」とは、Ｓｉ含有相３に含まれる全元素の濃度の測定値の合計と必ずしも一致するわけではない。つまり、Ｓｉ含有相３は、Ｒ’、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｇａ及びＣに加えて、他の元素を更に含んでよい。以上の通り、［Ｒ’］ｍ、［Ｃ］ｍ、［Ｒ’］ｓ、［Ｃ］ｓ、［Ｓｉ］ｓ及び［Ｇａ］ｓ其々は、各元素の濃度の相対値である。［Ｒ’］ｓは［Ｒ’］ｍよりも大きい。［Ｃ］ｓは［Ｃ］ｍよりも大きい。［Ｓｉ］ｓ／［Ｒ’］ｓは、０．１２以上０．２４以下、又は０．１４以上０．２２以下である。［Ｇａ］ｓ／［Ｒ’］ｓは、０．０１０以上０．０４６以下、又は０．０１２以上０．０４４以下である。［Ｓｉ］ｓ／［Ｇａ］ｓは、３．０以上１８．５以下、又は３．３以上１８．３以下である。
【００２３】
［Ｒ’］ｍ、［Ｆｅ］ｍ、［Ｃ］ｍ、［Ｓｉ］ｍ、［Ｇａ］ｍ、［Ｒ’］ｓ、［Ｆｅ］ｓ、［Ｃ］ｓ、［Ｓｉ］ｓ及び［Ｇａ］ｓ其々は、以下のように定義されてもよい。主相粒子４におけるＲ’の濃度の測定値の合計は、（Ｒ’）ｍ原子％と表されてよい。主相粒子４におけるＦｅの濃度の測定値は、（Ｆｅ）ｍ原子％と表されてよい。主相粒子４におけるＣの濃度の測定値は、（Ｃ）ｍ原子％と表されてよい。主相粒子４におけるＳｉの濃度の測定値は、（Ｓｉ）ｍ原子％と表されてよい。主相粒子４におけるＧａの濃度の測定値は、（Ｇａ）ｍ原子％と表されてよい。（Ｒ’）ｍ＋（Ｆｅ）ｍ＋（Ｃ）ｍ＋（Ｓｉ）ｍ＋（Ｇａ）ｍは、Σｍ原子％と表されてよい。［Ｒ’］ｍは、１００×（Ｒ’）ｍ／Σｍと定義されてよい。［Ｆｅ］ｍは、１００×（Ｆｅ）ｍ／Σｍと定義されてよい。［Ｃ］ｍは、１００×（Ｃ）ｍ／Σｍと定義されてよい。［Ｓｉ］ｍは、１００×（Ｓｉ）ｍ／Σｍと定義されてよい。［Ｇａ］ｍは、１００×（Ｇａ）ｍ／Σｍと定義されてよい。Ｓｉ含有相３におけるＲ’の濃度の測定値の合計は、（Ｒ’）ｓ原子％と表されてよい。Ｓｉ含有相３におけるＦｅの濃度の測定値は、（Ｆｅ）ｓ原子％と表されてよい。Ｓｉ含有相３におけるＣの濃度の測定値は、（Ｃ）ｓ原子％と表されてよい。Ｓｉ含有相３におけるＳｉの濃度の測定値は、（Ｓｉ）ｓ原子％と表されてよい。Ｓｉ含有相３におけるＧａの濃度の測定値は、（Ｇａ）ｓ原子％と表されてよい。（Ｒ’）ｓ＋（Ｆｅ）ｓ＋（Ｃ）ｓ＋（Ｓｉ）ｓ＋（Ｇａ）ｓは、Σｓ原子％と表されてよい。［Ｒ’］ｓは、１００×（Ｒ’）ｓ／Σｓと定義されてよい。［Ｆｅ］ｓは、１００×（Ｆｅ）ｓ／Σｓと定義されてよい。［Ｃ］ｓは、１００×（Ｃ）ｓ／Σｓと定義されてよい。［Ｓｉ］ｓは、１００×（Ｓｉ）ｓ／Σｓと定義されてよい。［Ｇａ］ｓは、１００×（Ｇａ）ｓ／Σｓと定義されてよい。
【００２４】
Ｓｉ含有相３の磁化は、Ｓｉ含有相３を含有しない従来の粒界多重点の磁化に比べて低いと考えられる。したがって、Ｓｉ含有相３を含む粒界多重点６が主相粒子４の間にあることにより、主相粒子４同士が磁気的に分断され易いと考えられる。その結果、高温における永久磁石２の保磁力が増加し易い。高温とは、例えば、１００℃以上２００℃以下であってよい。
【００２５】
Ｓｉ含有相３はＣを含むため、Ｓｉ含有相３を囲む主相粒子４におけるＣの濃度が減少し易い。その結果、Ｃに起因する主相粒子４の磁気特性の劣化が抑制される。
【００２６】
従来の永久磁石の場合、永久磁石におけるＳｉの含有量が多いほど、主相粒子４におけるＳｉの濃度が高くなり、Ｒ２Ｔ１４Ｂの飽和磁化が低下するため、永久磁石の残留磁束密度が低減し易い。しかし本実施形態に係る永久磁石の粒界多重点６は、Ｓｉ含有相３を含むため、Ｓｉ含有相３を囲む主相粒子４におけるＳｉの濃度が減少し易い。その結果、Ｓｉに起因する残留磁束密度の減少が抑制される。
【００２７】
以上の理由により、永久磁石２における重希土類元素の含有量が少ない場合であっても、永久磁石２は、高い残留磁束密度を保ちつつ、高温において高い保磁力を有することができる。ただし、永久磁石２の磁気特性が向上する理由は、上記のメカニズムに限定されない。
【００２８】
［Ｓｉ］ｓ／［Ｒ’］ｓが０．１２未満である場合、ＧａがＳｉ含有相３に集中し易く、遷移金属リッチ相５が十分に生じないため、保磁力が低減し易い。［Ｓｉ］ｓ／［Ｒ’］ｓが０．２４を超える場合、多くのＳｉが主相粒子４にも入るため、残留磁束密度が低減し易い。［Ｇａ］ｓ／［Ｒ’］ｓが、０．０１０未満である場合、遷移金属リッチ相５が生じ難いため、保磁力が低減し易い。［Ｇａ］ｓ／［Ｒ’］ｓが、０．０４６を超える場合、ＧａがＳｉ含有相３に集中しているため、遷移金属リッチ相５が十分に生じず、保磁力が低減し易い。［Ｓｉ］ｓ／［Ｇａ］ｓが、３．０未満である場合、ＧａがＳｉ含有相３に集中しているため、遷移金属リッチ相５が十分に生じず、保磁力が低減し易い。［Ｓｉ］ｓ／［Ｇａ］ｓが、１８．５を超える場合、多くのＳｉが主相粒子４にも入るため、残留磁束密度が低減し易い。
【００２９】
［Ｒ’］ｍ、［Ｆｅ］ｍ、［Ｃ］ｍ、［Ｓｉ］ｍ及び［Ｇａ］ｍは、無作為に選ばれた複数の主相粒子４の組成に基づく平均値であってよい。つまり、複数の主相粒子４其々の［Ｒ’］ｍ、［Ｆｅ］ｍ、［Ｃ］ｍ、［Ｓｉ］ｍ及び［Ｇａ］ｍが上記の手順で計算された後、［Ｒ’］ｍ、［Ｆｅ］ｍ、［Ｃ］ｍ、［Ｓｉ］ｍ及び［Ｇａ］ｍ其々の平均値が計算されてよい。
【００３０】
［Ｒ’］ｓ、［Ｆｅ］ｓ、［Ｃ］ｓ、［Ｓｉ］ｓ及び［Ｇａ］ｓは、無作為に選ばれた複数のＳｉ含有相３の組成に基づく平均値であってよい。つまり、複数のＳｉ含有相３其々の［Ｒ’］ｓ、［Ｆｅ］ｓ、［Ｃ］ｓ、［Ｓｉ］ｓ及び［Ｇａ］ｓが上記の手順で計算された後、［Ｒ’］ｓ、［Ｆｅ］ｓ、［Ｃ］ｓ、［Ｓｉ］ｓ及び［Ｇａ］ｓ其々の平均値が算出されてよい。
【００３１】
永久磁石２における重希土類元素の含有量の合計は、０．０質量％以上１０質量％以下、又は０．０質量％以上０．５質量％以下であってよい。本実施形態に係る永久磁石２は、重希土類元素を含有しない場合であっても、高温において十分に高い保磁力を有することができる。したがって、永久磁石２は重希土類元素を実質的に含有しなくてよい。高温における永久磁石２の保磁力を更に増加させるために、永久磁石２が重希土類元素を含有してもよい。ただし、重希土類元素の含有量が多すぎる場合、残留磁束密度が減少する傾向がある。重希土類元素の使用を極力控えることで、重希土類元素を使用することの資源リスクを軽減できる。重希土類元素は、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ及びＬｕからなる群より選ばれる少なくとも一種であってよい。
【００３２】
重希土類元素は、主相粒子４の表面近傍に局在してよい。その結果、異方性磁界が主相粒子４の表面近傍において局所的に強まり、磁化反転の核が主相粒子４の表面近傍において発生し難く、高温における永久磁石２の保磁力が増加し易い。永久磁石２の表面から永久磁石２の内部へ向かう方向において、重希土類元素の濃度が徐々に減少してもよい。つまり、永久磁石２の内部における重希土類元素の濃度分布が勾配を有していてよい。
【００３３】
Ｓｉ含有相３を含まない従来の永久磁石の場合、重希土類元素が、粒界に位置するＲ‐Ｏ‐Ｃ相にトラップ（ｔｒａｐ）され易い。Ｒ‐Ｏ‐Ｃ相とは、Ｒ、Ｏ及びＣを含み、Ｒ、Ｏ及びＣ其々の濃度が主相粒子に比べて高い相である。Ｓｉ含有相３とは異なる相である。Ｒ‐Ｏ‐Ｃ相が重希土類元素をトラップし易いため、重希土類元素は主相粒子の表面近傍へ拡散し難い。その結果、主相粒子の表面近傍における異方性磁界が強まり難く、保磁力が増加し難い。一方、本実施形態に係る永久磁石２の場合、Ｓｉ含有相３にＣが濃縮されるため、Ｒ‐Ｏ‐Ｃ相におけるＯ（酸素）及びＣ（炭素）の濃度の比率は、従来のＲ‐Ｏ‐Ｃ相におけるＯ及びＣの濃度の比率から変化している。その結果、Ｔｂ等の重希土類元素は、Ｒ‐Ｏ‐Ｃ相にトラップされ難い。つまり重希土類元素は、Ｒ‐Ｏ‐Ｃ相に溜まり難いため、主相粒子４の表面近傍へ拡散し易い。その結果、異方性磁界が主相粒子４の表面近傍において局所的に強まり、磁化反転の核が主相粒子４の表面近傍において発生し難く、高温における永久磁石２の保磁力が増加し易い。
【００３４】
少なくとも一部の粒界多重点６は、遷移金属リッチ相５を含んでよい。遷移金属リッチ相５は、遷移金属元素Ｔ’、Ｒ’及びＧａを含む。Ｔ’は、Ｆｅ及びＣｏのうち少なくとも一種である。Ｔ’は、Ｆｅのみであってよい。Ｔ’は、Ｃｏのみであってもよい。Ｔ’は、Ｆｅ及びＣｏの両方であってもよい。遷移金属リッチ相５は、Ｓｉを含んでもよい。遷移金属リッチ相５におけるＴ’の濃度の合計は、（Ｔ’）ｔ原子％と表される。Ｓｉ含有相３におけるＴ’の濃度の合計は、（Ｔ’）ｓ原子％と表される。（Ｔ’）ｔは、（Ｔ’）ｓよりも大きい。遷移金属リッチ相５は、その組成に基づいて、主相粒子４及び他の粒界相とは明確に識別される。一つの粒界多重点６が、遷移金属リッチ相５のみからなっていてよい。一つの粒界多重点６が、遷移金属リッチ相５に加えて、一つ以上の他の相を更に含んでもよい。例えば、一つの粒界多重点６が、遷移金属リッチ相５及びＳｉ含有相３の両方を含んでよい。二粒子粒界１０が遷移金属リッチ相５を含んでもよい。
【００３５】
遷移金属リッチ相５の磁化は、Ｇａを含まない従来の粒界多重点の磁化に比べて低い。磁化が低い遷移金属リッチ相５が、隣り合う二つ以上の主相粒子４の間にあることにより、主相粒子４同士の磁気的な結合が分断される。つまり、隣り合う二つ以上のＲ２Ｔ１４Ｂの結晶粒が、磁化の低い遷移金属リッチ相５の介在によって、互いに分離される。したがって、永久磁石２が遷移金属リッチ相５を含有することにより、高温での保磁力が増加し易い。
【００３６】
上述の通り、［Ｓｉ］ｓ／［Ｇａ］ｓは３．０以上１８．５以下であり、Ｓｉ含有相３におけるＧａの濃度はＳｉ含有相３におけるＳｉの濃度よりも抑制されている。したがって、Ｓｉ含有相３以外の粒界は、遷移金属リッチ相５の形成のために充分なＧａを含むことが可能であり、遷移金属リッチ相５が形成され易い。粒界におけるＧａの濃度が低過ぎる場合、Ｒ’、Ｔ’及びＳｉからなる相が粒界相として形成され易く、［Ｓｉ］ｓ／［Ｇａ］ｓが１８．５以下であるＳｉ含有相３が形成され難く、遷移金属リッチ相５も形成され難い。
【００３７】
遷移金属リッチ相５におけるＲ’の濃度の合計は、（Ｒ’）ｔ原子％と表される。（Ｔ’）ｔ／（Ｒ’）ｔは、１．５０以上３．００以下であってよい。遷移金属リッチ相５は、Ｒ’６Ｔ’１３Ｇａを含む相であってよい。遷移金属リッチ相５は、Ｒ’６Ｔ’１３Ｇａのみからなる相であってもよい。Ｒ’６Ｔ’１３Ｇａは、例えば、Ｎｄ６Ｆｅ１３Ｇａであってよい。
【００３８】
（Ｔ’）ｔは、無作為に選ばれた複数の遷移金属リッチ相５其々におけるＴ’の濃度の合計の平均値であってよい。（Ｔ’）ｔは、例えば４０．００原子％以上７０．００原子％以下であってよい。（Ｔ’）ｓは、無作為に選ばれた複数のＳｉ含有相３其々におけるＴ’の濃度の合計の平均値であってよい。（Ｔ’）ｓは、例えば１０．００原子％以上２０．００原子％以下であってよい。遷移金属リッチ相５に含まれるＴ’は、Ｓｉ含有相３に含まれるＴ’と共通していてよい。遷移金属リッチ相５に含まれるＴ’は、Ｓｉ含有相３に含まれるＴ’と異なっていてもよい。遷移金属リッチ相５に含まれるＲ’は、主相粒子４に含まれるＲ’と共通していてよい。遷移金属リッチ相５に含まれるＲ’は、主相粒子４に含まれるＲ’と異なっていてもよい。遷移金属リッチ相５に含まれるＲ’は、Ｓｉ含有相３に含まれるＲ’と共通していてよい。遷移金属リッチ相５に含まれるＲ’は、Ｓｉ含有相３に含まれるＲ’と異なっていてもよい。
【００３９】
一部の粒界多重点６は、Ｓｉ含有相３及び遷移金属リッチ相５以外の他の相を含んでよい。例えば、一部の粒界多重点６は、希土類元素リッチ相を含んでよい。希土類元素リッチ相は、他の粒界相に比べて希土類元素Ｒ’の濃度の合計が高い相である。一部の粒界多重点６は、酸化物相を含んでよい。酸化物相は、希土類元素Ｒ’の酸化物を含む相、又はＲ’の酸化物のみからなる相である。
【００４０】
永久磁石２の断面２ｃｓに露出する全ての粒界多重点６のうち、Ｓｉ含有相３を含む粒界多重点６の個数の割合は、５％以上８０％以下であってよい。Ｓｉ含有相３を含む粒界多重点６の個数の割合が上記範囲内である場合、永久磁石２は高い残留磁束密度を保ちつつ、高温において高い保磁力を有し易い。
【００４１】
主相粒子４の平均粒子径又はＤ５０は、特に限定されないが、例えば、１．０μｍ以上１０．０μｍ以下又は１．５μｍ以上６．０μｍ以下であってよい。永久磁石２における主相粒子４の体積の割合の合計は、特に限定されないが、例えば、８０体積％以上１００体積％未満であってよい。
【００４２】
主相粒子４、粒界多重点６及び二粒子粒界１０其々の組成は、永久磁石２の断面２ｃｓに露出する主相粒子４、粒界多重点６及び二粒子粒界１０其々の分析によって特定されてよい。永久磁石２の断面２ｃｓに露出する主相粒子４、粒界多重点６及び二粒子粒界１０は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）によって撮影される断面の画像において容易に識別される。主相粒子４、粒界多重点６及び二粒子粒界１０其々の組成は、電子線プローブマイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）又はエネルギー分散型Ｘ線分光（ＥＤＳ）によって分析されてよい。
【００４３】
永久磁石２の全体の具体的な組成は、以下に説明される。ただし、永久磁石２の組成の範囲は以下に限定されるものではない。上述したＳｉ含有相３の組成に起因する本発明の効果が得られる限りにおいて、永久磁石２の組成は以下の組成の範囲を外れてもよい。
【００４４】
永久磁石におけるＳｉの含有量は、０．０８質量％以上１．５０質量％以下、又は０．１２質量％以上０．６０質量％以下であってよい。永久磁石２におけるＧａの含有量は、０．０６質量％以上０．６０質量％以下、又は０．１０質量％以上０．３０％質量以下であってよい。永久磁石２におけるＳｉの含有量は、＜Ｓｉ＞質量％と表されてよい。永久磁石２におけるＧａの含有量は＜Ｇａ＞質量％と表されてよい。＜Ｓｉ＞／＜Ｇａ＞は、１．２以上２．５以下、又は１．２以上２．０以下であってよい。永久磁石２におけるＳｉ及びＧａ其々の含有量、及び＜Ｓｉ＞／＜Ｇａ＞が上記範囲内である場合、Ｓｉ含有相３が粒界多重点６において形成され易い。
【００４５】
永久磁石２におけるＣの含有量は、０．０質量％より多く０．１質量％未満、又は０．０４０質量％以上０．０９５質量％以下であってよい。Ｃの含有量が上記の範囲内である場合、Ｃに起因する主相粒子４の磁気特性の劣化が抑制され易く、且つＳｉ含有相３の形成にとって十分なＣが粒界多重点６に含まれ易い。永久磁石２におけるＣの含有量は＜Ｃ＞質量％と表されてよい。永久磁石におけるＯの含有量は、０．０質量％以上０．５質量％以下、又は０．０３質量％以上０．２質量％以下であってよい。Ｏの含有量が上記範囲内である場合、磁気特性および耐食性が向上しやすい。永久磁石２におけるＯの含有量は＜Ｏ＞質量％と表されてよい。＜Ｃ＞／＜Ｏ＞は、１以上３以下であってよい。換言すれば、永久磁石２におけるＯの含有量は、永久磁石２におけるＣの含有量の１／３倍以上１倍以下であってよい。重希土類元素は、粒界多重点６中のＲ‐Ｏ‐Ｃ相によってトラップされ易い傾向がある。したがって、粒界多重点６における重希土類元素のトラップを抑制するためには、粒界多重点６中のＲ‐Ｏ‐Ｃ相が少なく、且つＳｉ含有相３の形成にとって十分なＣが粒界多重点６に含まれることが好ましい。＜Ｃ＞／＜Ｏ＞が１以上３以下である場合、粒界多重点６中のＲ‐Ｏ‐Ｃ相が少なく、且つＳｉ含有相３の形成にとって十分なＣが粒界多重点６に含まれる。その結果、重希土類元素が粒界多重点６のＲ‐Ｏ‐Ｃ相にトラップされ難い。
【００４６】
永久磁石におけるＲの含有量は、２５〜３５質量％又は２９〜３４質量％であってよい。永久磁石がＲとして重希土類元素を含む場合、重希土類元素を含む全ての希土類元素の合計の含有量が２５〜３５質量％又は２９〜３４質量％であってよい。Ｒの含有量がこの範囲であることにより、残留磁束密度及び保磁力が増加する傾向がある。Ｒの含有量が少なすぎる場合、主相粒子（Ｒ２Ｔ１４Ｂ）が形成され難く、軟磁性を有するα‐Ｆｅ相が形成され易い。その結果、保磁力が減少する傾向がある。一方、Ｒの含有量が多すぎる場合、主相粒子の体積比率が低くなり、残留磁束密度が減少する傾向がある。残留磁束密度及び保磁力が増加し易いことから、全希土類元素Ｒに占めるＮｄ及びＰｒの割合の合計は、８０〜１００原子％又は９５〜１００原子％であってよい。
【００４７】
永久磁石におけるＢの含有量は、０．５〜１．５質量％、又は０．７５〜０．９８質量％であってよい。Ｂの含有量が上記範囲内である場合、Ｓｉ含有相が形成され易い。Ｂの含有量が、Ｒ２Ｔ１４Ｂで表される主相の組成の化学量論比よりも少ないことで、遷移金属リッチ相５が形成され易く、保磁力が向上し易い。Ｂの含有量が少なすぎる場合、Ｒ２Ｔ１７相が析出し易く、保磁力が減少する傾向がある。一方、Ｂの含有量が多すぎる場合、遷移金属リッチ相５が形成され難い。
【００４８】
永久磁石は、Ｃｏを含有してよい。永久磁石におけるＣｏの含有量は、０．１〜４．０質量％、又は０．５〜１．５質量％であってよい。永久磁石がＣｏを含むことにより、永久磁石のキュリー温度が増加し易い。また永久磁石がＣｏを含むことにより、粒界相の耐食性が向上し易く、永久磁石全体の耐食性が向上し易い。
【００４９】
永久磁石は、アルミニウム（Ａｌ）を含有してよい。永久磁石におけるＡｌの含有量は、０．０３〜０．６質量％、又は０．１〜０．４質量％であってよい。Ａｌの含有量が上記範囲であることにより、永久磁石の保磁力及び耐食性が向上し易い。
【００５０】
永久磁石は、銅（Ｃｕ）を含有してよい。永久磁石におけるＣｕの含有量は０．０５〜１．５質量％、又は０．１５〜０．６質量％であってよい。Ｃｕの含有量が上記範囲であることにより、永久磁石の保磁力、耐食性及び温度特性が向上し易い。
【００５１】
永久磁石は、ジルコニウム（Ｚｒ）を含有してよい。永久磁石におけるＺｒの含有量は、０．２〜１．５質量％であってよい。Ｚｒは、永久磁石の製造過程（焼結工程）で、主相粒子（結晶粒）の異常粒成長を抑制し、永久磁石の組織を均一且つ微細にして、永久磁石の磁気特性を向上させる。
【００５２】
永久磁石は窒素（Ｎ）を含有してよい。永久磁石におけるＮの含有量は、０．０１〜０．２質量％であってよい。Ｎの含有量が多すぎる場合、保磁力が減少する傾向がある。
【００５３】
永久磁石から上述の元素を除いた残部は、Ｆｅのみ、又はＦｅ及びその他の元素であってよい。永久磁石が十分な磁気特性を有するためには、残部のうち、Ｆｅ以外の元素の含有量の合計は、永久磁石の全質量に対して０〜５質量％であってよい。
【００５４】
永久磁石は、その他の元素として、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、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）、ビスマス（Ｂｉ）、カルシウム（Ｃａ）、塩素（Ｃｌ）、硫黄（Ｓ）及びフッ素（Ｆ）からなる群より選ばれる少なくとも一種を含有してよい。
【００５５】
以上の永久磁石全体の組成は、例えば、蛍光Ｘ線（ＸＲＦ）分析法、高周波誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）発光分析法、不活性ガス融解‐非分散型赤外線吸収（ＮＤＩＲ）法、酸素気流中燃焼‐赤外吸収法及び不活性ガス融解‐熱伝導度法等によって分析されてよい。
【００５６】
本実施形態に係る永久磁石は、モータ、発電機又はアクチュエーター等に適用されてよい。例えば、永久磁石は、ハイブリッド自動車、電気自動車、ハードディスクドライブ、磁気共鳴画像装置（ＭＲＩ）、スマートフォン、デジタルカメラ、薄型ＴＶ、スキャナー、エアコン、ヒートポンプ、冷蔵庫、掃除機、洗濯乾燥機、エレベーター及び風力発電機等の様々な分野で利用される。
【００５７】
（永久磁石の製造方法）
以下では、上述の永久磁石の製造方法が説明される。
【００５８】
上述の永久磁石を構成する各元素を含む金属（原料金属）から、原料合金を作製する。原料合金は、ストリップキャスティング法、ブックモールド法、又は遠心鋳造法によって作製されてよい。原料金属は、例えば、希土類元素の単体（金属単体）、希土類元素を含む合金、純鉄、フェロボロン、又はこれらを含む合金であってよい。これらの原料金属を、所望の永久磁石の組成に一致するように秤量する。
【００５９】
原料合金として、第１合金及び第２合金が用いられてよい。つまり、二合金法によって永久磁石が製造されてよい。
【００６０】
第１合金は、少なくともＲ、Ｔ（Ｆｅ）及びＢを含む。第１合金は、Ｒとして重希土類元素を含まなくてよい。第１合金は、Ｒとして重希土類元素を含んでもよい。第２合金は、少なくともＲ、Ｔ（Ｆｅ）、Ｓｉ及びＧａを含む。第２合金は、Ｒとして重希土類元素を含まなくてよい。第２合金は、Ｒとして重希土類元素を含んでもよい。第２合金は、Ｂを含まなくてよい。第２合金は、Ｂを含んでもよい。
【００６１】
第２合金におけるＳｉの含有量は、第１合金におけるＳｉの含有量よりも多いことが好ましく、第２合金におけるＧａの含有量は、第１合金におけるＧａの含有量よりも多いことが好ましい。第２合金が第１合金に比べて多量のＳｉ及びＧａを含むことにより、Ｓｉ含有相を含む永久磁石が得られ易い。第２合金におけるＳｉの含有量は、例えば、０．４質量％以上１５質量％以下、又は２．０質量％以上２．６質量％以下であってよい。第２合金におけるＧａの含有量は、例えば、０．３質量％以上６．０質量％以下、又は１．３質量％以上１．９質量％以下であってよい。第１合金は、Ｓｉ及びＧａを含まなくてよい。第１合金は、Ｓｉ及びＧａのうち少なくともいずれかを含んでもよい。
【００６２】
以下の各工程は、酸素濃度が１００ｐｐｍ未満である非酸化的雰囲気下で実施されてよい。
【００６３】
上記の各原料合金を粉砕して、原料合金粉末が得られる。原料合金を、粗粉砕工程及び微粉砕工程の二段階で粉砕してよい。粗粉砕工程では、水素が原料合金へ吸蔵される。水素の吸蔵後、原料合金の加熱により水素が原料合金から脱離する。水素の脱離により、原料合金が粉砕される。粗粉砕工程においては、原料合金の粒径が数百μｍ又は数ｍｍ程度となるまで原料合金を粉砕する。第１合金及び第２合金其々の粗粉砕工程は、個別に実施されてよい。
【００６４】
粗粉砕工程に続く微粉砕工程では、原料合金を、その平均粒径が０．１〜１０．０μｍとなるまで更に粉砕する。微粉砕工程では、例えば、ジェットミル、又はビーズミル等の粉砕装置を用いてよい。第１合金及び第２合金其々の微粉砕工程は、個別に実施されてよい。
【００６５】
微粉砕工程では、粉砕助剤（潤滑剤）が原料合金へ添加されてよい。粉砕助剤の添加により、原料合金の凝集、及び粉砕装置への原料合金の付着が抑制される。粉砕助剤は、例えば、脂肪酸エステル、アミンカルボン酸塩、脂肪族アミン、脂肪酸及び脂肪酸アミドからなる群より選ばれる少なくとも一種の有機化合物であってよい。Ｓｉ含有相に含まれるＣの少なくとも一部は、粉砕助剤に含まれるＣに由来してよい。具体的な粉砕助剤は、例えば、エチレングリコールジステアレート、ステアリン酸メチル、オクタデシルアミン酢酸塩、オクチルアミン、カプリル酸、ラウリン酸アミド及びオレイン酸アミドからなる群より選ばれる少なくとも一種であってよい。粉砕助剤の質量は、１００質量部の原料合金に対して０．０４質量部以上０．１質量部以下であってよい。原料合金に添加される粉砕助剤の質量が上記範囲内である場合、Ｓｉ含有相を含む永久磁石が得られ易く、永久磁石におけるＣの含有量が、０．０質量％より多く０．１質量％未満である範囲に制御され易い。
【００６６】
第１合金の粉末及び第２合金の粉末は、所定の混合比で混合される。混合比は、第１合金及び第２合金の混合物の全体的な組成が、目的とする永久磁石の組成に略一致し、且つＳｉ含有相が形成され易い比率であってよい。第１合金の質量はＭ１と表されてよく、第２合金の質量はＭ２と表されてよく、混合比はＭ１／Ｍ２と表されてよい。Ｍ１／Ｍ２は、例えば、８０／２０以上９７／３以下、又は８５／１５以上９７／３以下であってよい。第１合金及び第２合金の混合に伴って、潤滑剤が第１合金及び第２合金へ添加されてよい。以下に記載の原料合金粉末は、第１合金及び第２合金の混合物を意味する。
【００６７】
原料合金粉末を磁場中で成形して、成形体を得る。例えば、金型内の原料合金粉末に磁場を印加しながら、原料合金粉末を金型で加圧することにより、成形体を得る。金型が原料合金粉末に及ぼす圧力は、３０ＭＰａ以上３００ＭＰａ以下であってよい。原料合金粉末に印加される磁場の強さは、９５０ｋＡ／ｍ以上１６００ｋＡ／ｍ以下であってよい。原料合金粉末及び有機溶媒の混合物（スラリー）が成形されてよい。つまり、湿式成形によって、成形体が形成されてよい。
【００６８】
焼結工程では、成形体を、真空又は不活性ガスの中で焼結させることにより、焼結体が得られる。焼結工程の諸条件は、目的とする永久磁石の組成、原料合金の粉砕方法及び粒度等に応じて、適宜設定されてよい。
【００６９】
焼結工程は、第一昇温過程と、第一昇温過程に続く温度保持過程と、温度保持過程に続く第二昇温過程と、第二昇温過程に続く焼結過程とを有する。第一昇温過程では、成形体が設置された焼結炉内の雰囲気の温度が、室温から中間温度Ｔｍまで上昇する。温度保持過程では、焼結炉内の雰囲気の温度をＴｍに保持しながら、成形体が加熱される。第二昇温過程では、焼結炉内の雰囲気の温度が、Ｔｍから焼結温度Ｔｓまで上昇する。焼結過程では、成形体がＴｓで加熱される。Ｔｍは、５００℃以上７００℃以下であってよい。温度保持過程の継続時間は、０．５時間以上３時間以下であってよい。Ｔｓは、９００℃以上１２００℃以下であってよい。焼結過程の継続時間は、１時間以上３０時間以下であってよい。
【００７０】
以下のメカニズムにより、Ｓｉ含有相を含む粒界多重点が焼結体内に形成される。
【００７１】
粉砕助剤、潤滑剤及び有機溶媒のうち少なくともいずれかに由来する有機化合物は、成形体中に残存する。成形体中の有機化合物は第一昇温過程において熱的に分解される。しかし、成形体中の有機化合物は完全には分解されないため、炭素又はその化合物として成形体中に残存する。成形体に含まれる第２合金の少なくとも一部は、粗粉砕工程において既に水素化物になっている。第２合金は、第１合金に比べて多量のＳｉ及びＧａを含んでいるため、第２合金の融点は第１合金の融点よりも低い。したがって、温度保持過程において第２合金の水素化物から水素が脱離することにより、第２合金の液相が生じる。この液相中のＲ’、Ｓｉ及びＧａが、上記の炭素と優先的に反応することにより、Ｓｉ含有相が第１合金の粒子の間に析出する。Ｔｍが５００℃未満である場合、第２合金の液相が生じ難く、液相におけるＲ’、Ｓｉ、Ｇａ及び炭素の反応が起き難い。同様の問題は、温度保持過程の継続時間が０．５時間未満である場合も起き易い。Ｔｍが７００℃よりも高い場合、炭素が他の相とも反応し易いため、Ｓｉ含有相３が形成され難い。温度保持過程の継続時間が３時間よりも長い場合、永久磁石の生産効率が低下する。
【００７２】
上記の通り、Ｓｉ含有相の形成には温度保持過程が必要である。ただしＳｉ含有相が形成されるメカニズムは、必ずしも上記のメカニズムに限定されない。
【００７３】
時効処理工程において、焼結体が更に加熱されてよい。時効処理工程により、焼結体の磁気特性が向上する。時効処理工程の雰囲気は、真空又は不活性ガスであってよい。時効処理工程では、焼結体が約６００℃で１〜３時間加熱されてよい。多段階の時効処理工程が実施されてもよい。例えば、第一時効処理では、焼結体が７００〜９００℃で１〜３時間加熱されてよく、第一時効処理に続く第二時効処理では、焼結体が５００〜７００℃で１〜３時間加熱されてよい。焼結工程に続いて時効処理工程が実施されてよい。
【００７４】
時効処理工程に続く冷却工程により、焼結体が急冷されてよい。焼結体は、Ａｒガス等の不活性ガス中で急冷されてよい。焼結体の冷却速度は、例えば５℃／分以上１００℃／分以下であってよい。
【００７５】
加工工程では、切削及び研磨等により、焼結体の寸法及び形状が調整されてよい。以上方法によって得られた焼結体（基材）は、重希土類元素を含んでいなくてよい。つまり、拡散工程前の焼結体は、重希土類元素を含んでいなくてよい。拡散工程前の焼結体が、既に重希土類元素を含んでいてもよい。焼結体中の重希土類元素の有無に関わらず、以下の拡散工程が実施されてよい。ただし拡散工程は必須ではない。
【００７６】
重希土類元素を含む永久磁石を製造する場合、拡散工程が実施されてよい。拡散工程では、重希土類元素又はその化合物を上記の焼結体の表面に付着させた後、焼結体が加熱されてもよい。例えば、重希土類元素の水素化物を焼結体の表面に付着させてよい。重希土類元素を含む蒸気中において、焼結体が加熱されてもよい。拡散工程により、重希土類元素が焼結体の表面から内部へ拡散し、さらに重希土類元素が粒界を介して主相粒子の表面へ拡散する。
【００７７】
重希土類元素を含有する塗料が焼結体に表面に塗布されてよい。塗料が重希土類元素を含む限り、塗料の組成は限定されない。塗料は、例えば、重希土類元素の単体、重希土類元素を含む合金、水素化物、フッ化物、又は酸化物等の化合物を含んでよい。塗料に含まれる溶媒（分散媒）は、水以外の溶媒であってよい。例えば、溶媒は、アルコール、アルデヒド、又はケトン等の有機溶媒であってよい。塗料における重希土類元素の濃度は限定されない。
【００７８】
拡散工程における拡散処理温度は、８００℃以上９５０℃以下であってよい。拡散処理時間は、１時間以上５０時間以下であってよい。拡散処理温度及び拡散処理時間が上記の範囲内であることにより、重希土類元素の濃度分布を制御し易く、永久磁石の製造コストが低減される。拡散工程が上述の時効処理工程を兼ねてもよい。
【００７９】
拡散工程後に、さらに熱処理を永久磁石に施してもよい。拡散工程後の熱処理温度は、４５０℃以上６００℃以下であってよい。熱処理時間は、１時間以上１０時間以下であってよい。拡散工程後の熱処理によって、最終的に得られる永久磁石の磁気特性（特に保磁力）が向上し易い。
【００８０】
拡散工程の後、切削及び研磨等により、焼結体の寸法及び形状が調整されてよい。
【００８１】
熱処理工程、加工工程及び拡散工程の順序は限定されない。
【００８２】
焼結体の表面の酸化又は化成処理（ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）により、不動態（ｐａｓｓｉｖｅ）層が焼結体の表面に形成されてよい。焼結体の表面が樹脂膜で覆われてもよい。不動態層又は樹脂膜の形成により、永久磁石の耐食性が向上する。
【００８３】
以上の方法により、本実施形態に係る永久磁石が得られる。
【００８４】
本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、Ｒ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石は、熱間加工磁石であってよい。焼結体の代わりに熱間加工磁石を用いた上記の拡散工程が実施されてよい。
【実施例】
【００８５】
以下では実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって何ら限定されるものではない。
【００８６】
（実施例１）
［永久磁石の作製］
ストリップキャスティング法により、永久磁石の原料金属から第１合金Ａ及び第２合金Ａを作製した。原料金属の秤量により、第１合金Ａ及び第２合金Ａ其々の組成を調整した。第１合金Ａ中の各元素の含有量は、下記表１に示される値に調整された。第２合金Ａ中の各元素の含有量は、下記表１に示される値に調整された。下記の表１中のＲ（Ｔ．ＲＥ）は、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｄｙ及びＴｂを意味する。Ｆｅ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｄｙ、Ｔｂ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｓｉ及びＧａ其々の含有量は、蛍光Ｘ線分析により測定した。Ｂの濃度は、ＩＣＰ発光分析により測定した。
【００８７】
第１合金Ａ及び第２合金Ａは、以下の方法により別々に粉砕された。
【００８８】
室温において水素を第１合金Ａへ吸蔵させた。Ａｒ雰囲気中において第１合金Ａを５００℃で３時間加熱して脱水素することにより、第１合金粉末を得た。つまり粗粉砕工程として、水素粉砕処理を行った。
【００８９】
粉砕助剤としてオレイン酸アミドを第１合金粉末へ添加して、これらを円錐型混合機で混合した。オレイン酸アミドの添加量は、１００質量部の第１合金粉末に対して０．０９質量部であった。粗粉砕工程に続く微粉砕工程では、ジェットミルを用いて、第１合金粉末の平均粒径を４μｍに調整した。微粉砕工程から成形工程までの各工程は、酸素濃度が５０ｐｐｍ未満である窒素ガス中で実施した。
【００９０】
第１合金Ａの粉砕方法と同様の方法により、第２合金Ａを粉砕して第２合金粉末を得た。
【００９１】
第１合金Ａ及び第２合金Ａの混合物の全体的な組成が、下記表１に記載の焼結体の組成に一致するように、第１合金粉末及び第２合金粉末が秤量された。これらを円錐型混合器で混合することにより、原料合金粉末を得た。第１合金粉末の質量Ｍ１と第２合金粉末の質量Ｍ２との比（Ｍ１／Ｍ２）は、９０／１０であった。
【００９２】
成形工程では、原料合金粉末を金型内に充填した。そして、１２００ｋＡ／ｍの磁場を金型内の原料粉末へ印加しながら、原料粉末を１２０ＭＰａで加圧することにより、成形体を得た。
【００９３】
以下の焼結工程が実施された。
【００９４】
焼結工程は、第一昇温過程と、第一昇温過程に続く温度保持過程と、温度保持過程に続く第二昇温過程と、第二昇温過程に続く焼結過程とを有していた。第一昇温過程では、成形体を焼結炉内に設置し、焼結炉内の雰囲気の温度を室温から６００℃（中間温度Ｔｍ）まで上げた。焼結炉内の雰囲気は、５ｋＰａのＡｒガスであった。第一昇温過程の昇温速度は６℃／分であった。温度保持過程では、焼結炉内を真空にして、焼結炉内の雰囲気の温度を６００℃に保持しながら、成形体を２時間加熱した。第二昇温過程では、焼結炉内の雰囲気の温度を、６００℃から１０６０℃（焼結温度Ｔｓ）まで上げた。焼結過程では、成形体を１０６０℃の真空中で４時間加熱することにより、焼結体を得た。焼結過程に続いて、焼結体を急冷した。
【００９５】
時効処理工程として、第一時効処理と、第一時効処理に続く第二時効処理を実施した。第一時効処理及び第二時効処理のいずれにおいても、焼結体をＡｒガス中で加熱した。第一時効処理では、焼結体を８５０℃で１．５時間加熱した。第二時効処理では、焼結体を５１０℃で１．５時間加熱した。
【００９６】
時効処理工程後、バーチカル加工により、焼結体の寸法を縦幅１４ｍｍ×横幅１０ｍｍ×厚み３．７ｍｍに調整した。つまり、板状の焼結体を形成した。
【００９７】
１００質量部のエタノールと３質量部の硝酸を混合することにより、エッチング液を調製した。焼結体をエッチング液中に３分間浸漬した後、焼結体をエタノール中に１分間浸漬した。このエッチング処理を２回行った。
【００９８】
ＴｂＨ２からなる粒子をエタノール中に分散させることにより、スラリーを調製した。ＴｂＨ２からなる粒子の粒径Ｄ５０は、１０μｍであった。エッチング処理後の焼結体の全ての表面にスラリーが塗布された。塗布されたスラリー中のＴｂの質量は、１００質量部の焼結体に対して０．６質量部であった。
【００９９】
拡散工程では、スラリーが塗布された焼結体を熱処理炉内において９３０℃で２４時間加熱した。拡散工程では、Ａｒガスを熱処理炉内へ流し続けた。熱処理炉内の気圧は大気圧に維持された。拡散工程に続く熱処理では、焼結体を５１０℃で３時間加熱した。熱処理後の焼結体の寸法は、縦１４ｍｍ×横１０ｍｍ×厚さ３．７ｍｍであった。焼結体の各表面を、０．１ｍｍの厚さで削り落とした。
【０１００】
以上の方法により、実施例１の永久磁石（焼結磁石）を得た。後述される分析及び測定のために、複数個の実施例１の永久磁石を作製した。
【０１０１】
（実施例２及び３）
実施例２の永久磁石の作製には、第１合金Ａの代わりに第１合金Ｂを用い、第２合金Ａの代わりに第２合金Ｂを用いた。第１合金Ｂ及び第２合金Ｂ其々の組成は、下記表１に示される。
【０１０２】
実施例３の永久磁石の作製には、第１合金Ａの代わりに第１合金Ｃを用い、第２合金Ａの代わりに第２合金Ｃを用いた。第１合金Ｃ及び第２合金Ｃ其々の組成は、下記表１に示される。
【０１０３】
第１合金及び第２合金の組成を除いて実施例１と同様の方法で、実施例２及び３其々の永久磁石を作製した。
【０１０４】
（比較例１〜３）
比較例１の永久磁石の作製には、原料合金として、原料合金１のみを用いた。比較例２の永久磁石の作製には、原料合金として、原料合金２のみを用いた。比較例３の永久磁石の作製には、原料合金として、原料合金３のみを用いた。原料合金１〜３其々の組成は、下記表１に示される。
【０１０５】
原料合金を除いて実施例１と同様の方法で、比較例１〜３其々の永久磁石を作製した。
【０１０６】
［永久磁石の組成の分析］
永久磁石をスタンプミルで粉砕することにより、分析用の試料を調製した。蛍光Ｘ線分析及びＩＣＰ発光分析により、試料の組成を分析した。実施例１〜３及び比較例１〜３のいずれの場合も、永久磁石がＴｂを含むことを除いて、永久磁石の組成は、下記表１に示される焼結体の組成にほぼ一致した。実施例１〜３及び比較例１〜３のいずれの場合も、永久磁石におけるＯの含有量＜Ｏ＞は０．０５質量％であり、永久磁石におけるＣの含有量＜Ｃ＞は０．０８質量％であり、＜Ｃ＞／＜Ｏ＞は１．６であった。
【０１０７】
［永久磁石の断面の分析］
永久磁石を、その磁化方向に対して垂直に切断した。永久磁石の断面をイオンミリングで削り、断面に形成された酸化物等の不純物を除去した。続いて、永久磁石の断面の一部の領域を、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）と電子線プローブマイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）で分析した。分析された領域の寸法は、５０μｍ×５０μｍであった。分析された領域は、永久磁石の断面の中央付近に位置していた。
【０１０８】
実施例１〜３其々の永久磁石は以下の特徴を有していた。
【０１０９】
永久磁石は、多数の主相粒子と、多数の粒界多重点と、を備えていた。各主相粒子は、少なくともＮｄ、Ｐｒ、Ｆｅ及びＢを含んでいた。少なくとも一部の主相粒子は、更にＳｉ、Ｇａ及びＣを含んでいた。複数の粒界多重点は、Ｓｉ含有相であった。いずれのＳｉ含有相も、少なくとも希土類元素Ｒ’、Ｓｉ、Ｇａ及びＣを含んでいた。Ｒ’は、Ｎｄ、Ｐｒ及びＴｂからなる群より選ばれる少なくとも一種である。Ｓｉ含有相に含まれるＲ’、Ｆｅ、Ｃ、Ｓｉ及びＧａの濃度の合計を１００原子％としたときの、各実施例のＳｉ含有相におけるＲ’、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｇａ及びＣ其々の濃度は、下記表２に示される。表２中のＲ’（Ｔ．Ｒ’Ｅ）の濃度とは、Ｓｉ含有相におけるＮｄ、Ｐｒ及びＴｂの濃度の合計である。Ｓｉ含有相における各元素の濃度は、３個のＳｉ含有相における各元素の濃度から算出された平均値である。平均値の算出方法は、上述の通りである。３個のＳｉ含有相は、分析された領域から無作為に選ばれた。Ｓｉ含有相におけるＲ’、Ｓｉ及びＧａ其々の濃度から算出された［Ｓｉ］ｓ／［Ｒ’］ｓ、［Ｇａ］ｓ／［Ｒ’］ｓ及び［Ｓｉ］ｓ／［Ｇａ］ｓは、下記表２に示される。主相粒子に含まれるＲ’、Ｆｅ、Ｃ、Ｓｉ及びＧａの濃度の合計を１００原子％としたときの、各実施例の主相粒子におけるＲ’、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｇａ及びＣ其々の濃度は、下記表２に示される。主相粒子における各元素の濃度は、６個の主相粒子における各元素の濃度から算出された平均値である。平均値の算出方法は、上述の通りである。６個の主相粒子は、分析された領域から無作為に選ばれた。ＥＰＭＡによって測定されるＣの濃度の値は、ＥＰＭＡ装置中に存在する有機化合物の影響で、実際の値よりも高くなる傾向があるが、Ｃの濃度の大小関係は影響されない。
【０１１０】
比較例１〜３其々の永久磁石のいずれも、多数の主相粒子と、多数の粒界多重点と、を備えていた。しかし、比較例１〜３其々の永久磁石のいずれにおいても、Ｓｉ含有相は検出されなかった。
【０１１１】
全ての実施例及び比較例の永久磁石におけるＴｂの濃度分布をＥＰＭＡで分析した。実施例１〜３及び比較例１〜３のいずれの場合も、Ｔｂの濃度は永久磁石の表面から内部に向かって徐々に低下していた。
【０１１２】
［磁気特性の測定］
２３℃（室温）における永久磁石の残留磁束密度（Ｂｒ）を測定した。Ｂｒの単位は、ｍＴである。また１５０℃（高温）における永久磁石の保磁力（ＨｃＪ）を測定した。ＨｃＪの単位は、ｋＡ／ｍである。Ｂｒ及びＨｃＪの測定には、Ｂ‐Ｈトレーサーを用いた。実施例１〜３及び比較例１〜３其々の永久磁石のＢｒ及びＨｃＪは、下記表２に示される。Ｂｒは１３９０ｍＴ以上であることが好ましく、ＨｃＪは８００ｋＡ／ｍ以上であることが好ましい。
【０１１３】
【表１】
2020136531.tif 000003
【０１１４】
【表２】
2020136531.tif 000004
【産業上の利用可能性】
【０１１５】
本発明に係るＲ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石は、磁気特性に優れるため、例えば、ハイブリッド車又は電気自動車に搭載されるモータに適用される。
【符号の説明】
【０１１６】
２…Ｒ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石、２ｃｓ…Ｒ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石の断面、４…主相粒子、３…Ｓｉ含有相、５…遷移金属リッチ相、６…粒界多重点、１０…二粒子粒界。
【図１】
2020136531.tif 000005
【図２】
2020136531.tif 000006