(57)【要約】【課題】高いＨｃＪと高いＨｋ／ＨｃＪを有するＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を提供する。【解決手段】主相結晶粒および粒界相を含むＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石であって、Ｒ：２８ｍａｓｓ％以上３５ｍａｓｓ％以下、Ｂ：０．８０ｍａｓｓ％以上１．２０ｍａｓｓ％以下、Ｃｕ：０．０５ｍａｓｓ％以上１．０ｍａｓｓ％以下、Ｇａ：０．０５ｍａｓｓ％以上０．５ｍａｓｓ％以下、Ｔ：６１．５ｍａｓｓ％以上７０．０ｍａｓｓ％以下、を含有し、かつ、［Ｃｕ］をｍａｓｓ％で示すＣｕの含有量とし、［Ｇａ］をｍａｓｓ％で示すＧａの含有量とするとき、［Ｃｕ］／（［Ｇａ］＋［Ｃｕ］）≧０．５が成立し、かつ、磁石断面におけるＣｕおよびＧａを含む粒界相のうち、Ｇａの濃度＜Ｇａ＞に対するＣｕの濃度＜Ｃｕ＞の比率である＜Ｃｕ＞／＜Ｇａ＞が３０以下である粒界相が面積比率で５０％以上である、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
主相結晶粒および粒界相を含むＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石であって、
Ｒ：２８ｍａｓｓ％以上３５ｍａｓｓ％以下（Ｒは、ＲＬおよびＲＨからなり、ＲＬは軽希土類元素の少なくとも一種であり、Ｎｄ及びＰｒの少なくとも一方を必ず含み、ＲＨは重希土類元素の少なくとも一種であり、Ｔｂ及びＤｙの少なくとも一方を必ず含む）、
Ｂ：０．８０ｍａｓｓ％以上１．２０ｍａｓｓ％以下、
Ｃｕ：０．０５ｍａｓｓ％以上１．０ｍａｓｓ％以下、
Ｇａ：０．０５ｍａｓｓ％以上０．５ｍａｓｓ％以下、
Ｔ：６１．５ｍａｓｓ％以上７０．０ｍａｓｓ％以下（Ｔは、Ｆｅ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｍｎ及びＳｉからなる群から選択された少なくとも１つであり、必ずＦｅを含み、Ｔ全体に対するＦｅの含有量が８０ｍａｓｓ％以上である）、を含有し、かつ、
［Ｃｕ］をｍａｓｓ％で示すＣｕの含有量とし、［Ｇａ］をｍａｓｓ％で示すＧａの含有量とするとき、［Ｃｕ］／（［Ｇａ］＋［Ｃｕ］）≧０．５が成立し、かつ、
磁石断面におけるＣｕおよびＧａを含む粒界相のうち、Ｇａの濃度＜Ｇａ＞に対するＣｕの濃度＜Ｃｕ＞の比率である＜Ｃｕ＞／＜Ｇａ＞が３０以下である粒界相が面積比率で５０％以上である、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石。
【請求項２】
配向方向と平行な断面における磁石表面部のＲＨ濃度は磁石中央部のＲＨ濃度よりも高い、請求項１に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石。
【請求項３】
［Ｃｕ］をｍａｓｓ％で示すＣｕの含有量とし、［Ｇａ］をｍａｓｓ％で示すＧａの含有量とするとき、［Ｃｕ］／（［Ｇａ］＋［Ｃｕ］）≧０．７が成立する、請求項１または２に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石（Ｒは希土類元素、Ｔは遷移金属元素）は、Ｒ２Ｔ１４Ｂ型結晶構造を有する化合物からなる主相（主相結晶粒）と、この主相の粒界部分に位置する粒界相とから構成されており、永久磁石の中で最も高性能な磁石として知られている。
【０００３】
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石はハードディスクドライブのボイスコイルモータ（ＶＣＭ）、電気自動車（ＥＶ、ＨＶ、ＰＨＶ）用モータ、産業機器用モータなどの各種モータや家電製品など多種多様な用途に用いられている。このように用途が広がるにつれ、例えば電気自動車用モータで用いられた場合は高温環境下でも減磁の少ない高耐熱材料が必要とされている。耐熱性を向上させる一つの方法としては保磁力（以下、単に「ＨｃＪ」という場合がある）向上があり、一般にはＤｙやＴｂといった重希土類元素ＲＨ（以下、単に「ＲＨ」という場合がある）を添加することでＨｃＪを増大させ、高温での不可逆熱減磁を抑制することが行われている。しかしながらＲＨを多く添加すると、残留磁束密度Ｂｒ（以下、単に「Ｂｒ」という場合がある）の低下につながる。またＲＨは資源リスクの高い原料であることからその使用量を削減することが求められている。
【０００４】
そこで近年、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の表面から内部にＲＨを拡散させて主相結晶粒の外殻部にＲＨを濃化させることでＲＨの使用量を抑制し、Ｂｒの低下を抑制しつつ、高いＨｃＪを得る方法が提案されている。
【０００５】
特許文献１には、ＤｙおよびＴｂ等のＲＨを含有する粉末を、焼結体表面に存在させた状態で、焼結温度よりも低い温度で加熱することで、前記粉末からＤｙおよびＴｂ等を焼結体に拡散してＨｃＪを向上させる方法が開示されている。
【０００６】
特許文献２には、ＲＨを含むＲ−Ｍ合金粉末をＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石表面に存在させた状態で熱処理し焼結磁石へ拡散させてＨｃＪを向上させる方法が開示されている。
【０００７】
特許文献３では、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の表面に粘着剤を塗布し、ＲＬ−ＲＨ−Ｍ合金または化合物の粉末を付着させて熱処理し焼結磁石へ拡散させてＨｃＪを向上させる方法が開示されている。
【０００８】
また、上述の通りＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石が最も利用される用途はモータであり、特に電気自動車用モータなどの用途で高温安定性を確保するためにＨｃＪの向上は大変有効であるが、それらの特性とともに角形比Ｈｋ／ＨｃＪ（以下、単にＨｋ／ＨｃＪという場合がある）も高くなければならない。Ｈｋ／ＨｃＪが低いと減磁しやすくなるという問題を引き起こす。そのため、高いＨｃＪを有するとともに、高いＨｋ／ＨｃＪを有するＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石が求められている。なお、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の分野においては、一般に、Ｈｋ／ＨｃＪを求めるために測定するパラメータであるＨｋは、Ｊ（磁化の強さ）−Ｈ（磁界の強さ）曲線の第２象限において、Ｊが０．９×Ｊｒ（Ｊｒは残留磁化、Ｊｒ＝Ｂｒ）の値になる位置のＨ軸の読み値が用いられている。このＨｋを減磁曲線のＨｃＪで除した値（Ｈｋ／ＨｃＪ＝Ｈｋ（ｋＡ/ｍ）／ＨｃＪ（ｋＡ／ｍ）×１００（％））が角形比として定義される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００８−１４７６３４号公報
【特許文献２】特開２００８−２６３１７９号公報
【特許文献３】国際公開第２０１８／０３０１８７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明者らは、例えば特許文献１〜３に記載されているようなＲＨを磁石表面から内部に拡散させる方法について検討したところ、高いＨｃＪが得られる一方、Ｈｋ／ＨｃＪが大きく低下する場合があることがわかった。
【００１１】
具体的には、一般的なＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石では、Ｈｋ／ＨｃＪは９０％以上となる。これに対し、特許文献１〜３に記載されているＲ−Ｔ−Ｂ系希土類磁石では、高いＨｃＪが得られるものの、Ｈｋ／ＨｃＪが９０％未満となる場合があるという問題があった。
【００１２】
そこで、本開示はＲＨを磁石表面から内部に拡散させる場合において、高いＨｃＪと高いＨｋ／ＨｃＪを有するＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本開示のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、例示的な実施形態において、主相結晶粒および粒界相を含むＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石であって、Ｒ：２８ｍａｓｓ％以上３５ｍａｓｓ％以下（Ｒは、ＲＬおよびＲＨからなり、ＲＬは軽希土類元素の少なくとも一種であり、Ｎｄ及びＰｒの少なくとも一方を必ず含み、ＲＨは重希土類元素の少なくとも一種であり、Ｔｂ及びＤｙの少なくとも一方を必ず含む）、Ｂ：０．８０ｍａｓｓ％以上１．２０ｍａｓｓ％以下、Ｃｕ：０．０５ｍａｓｓ％以上１．０ｍａｓｓ％以下、Ｇａ：０．０５ｍａｓｓ％以上０．５ｍａｓｓ％以下、Ｔ：６１．５ｍａｓｓ％以上７０．０ｍａｓｓ％以下（Ｔは、Ｆｅ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｍｎ及びＳｉからなる群から選択された少なくとも１つであり、必ずＦｅを含み、Ｔ全体に対するＦｅの含有量が８０ｍａｓｓ％以上である）、を含有し、かつ、［Ｃｕ］をｍａｓｓ％で示すＣｕの含有量とし、［Ｇａ］をｍａｓｓ％で示すＧａの含有量とするとき、［Ｃｕ］／（［Ｇａ］＋［Ｃｕ］）≧０．５が成立し、かつ、磁石断面におけるＣｕおよびＧａを含む粒界相のうち、Ｇａの濃度＜Ｇａ＞に対するＣｕの濃度＜Ｃｕ＞の比率である＜Ｃｕ＞／＜Ｇａ＞が３０以下である粒界相が面積比率で５０％以上である。
【００１４】
ある実施形態において、配向方向と平行な断面における磁石表面部のＲＨ濃度は磁石中央部のＲＨ濃度よりも高い。
【００１５】
ある実施形態において、［Ｃｕ］をｍａｓｓ％で示すＣｕの含有量とし、［Ｇａ］をｍａｓｓ％で示すＧａの含有量とするとき、［Ｃｕ］／（［Ｇａ］＋［Ｃｕ］）≧０．７が成立する。
【発明の効果】
【００１６】
本開示の実施形態により、高いＨｃＪと高いＨｋ／ＨｃＪを有するＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明者らは検討の結果、上述した拡散方法（例えば特許文献１〜３に記載の拡散方法）によって得られたＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石がＣｕ及びＧａを含有する場合、またさらに、［Ｃｕ］をｍａｓｓ％で示すＣｕの含有量とし、［Ｇａ］をｍａｓｓ％で示すＧａの含有量とするとき、［Ｃｕ］／（［Ｇａ］＋［Ｃｕ］）≧０．５が成立する場合において、特にＨｋ／ＨｃＪが低下する場合があることがわかった（典型的には、（［Ｃｕ］／（［Ｇａ］＋［Ｃｕ］）≧０．７、もっとも典型的には、（［Ｃｕ］／（［Ｇａ］＋［Ｃｕ］）≧０．７５が成立する場合において、特にＨｋ／ＨｃＪが低下する場合があることがわかった）。そして、更に検討を重ねた結果、このような組成を有するＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石において、磁石断面におけるＣｕおよびＧａを含む粒界相のうち、Ｇａの濃度＜Ｇａ＞に対するＣｕの濃度＜Ｃｕ＞の比率である＜Ｃｕ＞／＜Ｇａ＞が３０以下である粒界相を面積比率で５０％以上とすることで、Ｈｋ／ＨｃＪの低下を抑制することができることがわかった。
【００１８】
＜Ｃｕ＞／＜Ｇａ＞が３０以下である粒界相を面積比率で５０％以上とするには製造方法を調整することで可能となる。特に後述する実施例に示すように、拡散工程後に行われる熱処理工程における熱処理温度を調整することで＜Ｃｕ＞／＜Ｇａ＞が３０以下である粒界相を面積比率で５０％以上とすることができる。
【００１９】
（Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石）
本開示のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、
主相結晶粒および粒界相を含むＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石であって、
Ｒ：２８ｍａｓｓ％以上３５ｍａｓｓ％以下（Ｒは、ＲＬおよびＲＨからなり、ＲＬは軽希土類元素の少なくとも一種であり、Ｎｄ及びＰｒの少なくとも一方を必ず含み、ＲＨは重希土類元素の少なくとも一種であり、Ｔｂ及びＤｙの少なくとも一方を必ず含む）、
Ｂ：０．８０ｍａｓｓ％以上１．２０ｍａｓｓ％以下、
Ｃｕ：０．０５ｍａｓｓ％以上１．０ｍａｓｓ％以下、
Ｇａ：０．０５ｍａｓｓ％以上０．５ｍａｓｓ％以下、
Ｔ：６１．５ｍａｓｓ％以上７０．０ｍａｓｓ％以下（Ｔは、Ｆｅ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｍｎ及びＳｉからなる群から選択された少なくとも１つであり、必ずＦｅを含み、Ｔ全体に対するＦｅの含有量が８０ｍａｓｓ％以上である）、を含有し、かつ、
［Ｃｕ］をｍａｓｓ％で示すＣｕの含有量とし、［Ｇａ］をｍａｓｓ％で示すＧａの含有量とするとき、［Ｃｕ］／（［Ｇａ］＋［Ｃｕ］）≧０．５が成立し、かつ、
磁石断面におけるＣｕおよびＧａを含む粒界相のうち、Ｇａの濃度＜Ｇａ＞に対するＣｕの濃度＜Ｃｕ＞の比率である＜Ｃｕ＞／＜Ｇａ＞が３０以下である粒界相が面積比率で５０％以上である。さらに、本開示のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、配向方向と平行な断面における磁石表面部のＲＨ濃度は磁石中央部のＲＨ濃度よりも高い。このことは、ＲＨが磁石表面から磁石内部に拡散された状態にあることを意味している。
【００２０】
以下、詳細に説明する。
【００２１】
Ｒの含有量は、２８ｍａｓｓ％以上３５ｍａｓｓ％以下である。Ｒは、ＲＬおよびＲＨからなり、ＲＬは軽希土類元素の少なくとも一種であり、Ｎｄ及びＰｒの少なくとも一方を必ず含み、ＲＨは重希土類元素の少なくとも一種であり、Ｔｂ及びＤｙの少なくとも一方を必ず含む。なお、軽希土類元素は、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕなどが挙げられ、重希土類元素は、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ,Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕなどが挙げられる。Ｒの含有量が２８ｍａｓｓ％未満では、焼結過程で液相が十分に生成せず、Ｒ−Ｔ−Ｂ焼結磁石を十分に緻密化することが困難になるおそれがあり、Ｒの含有量が３５ｍａｓｓ％を超えると主相比率が低下して高い残留磁束密度Ｂｒを得ることができないおそれがある。Ｒは、３２ｍａｓｓ％以下が好ましい。好ましくは、ＲＨの含有量は０．０１ｍａｓｓ％以上２ｍａｓｓ％以下である。ＲＨの含有量が０．０１ｍａｓｓ％未満では十分な保磁力向上効果が得られない。ＲＨの含有量が２ｍａｓｓ％を超えると、原料コストの増大を招く。
【００２２】
Ｂの含有量は、０．８０ｍａｓｓ％以上１．２０ｍａｓｓ％以下である。Ｂの含有量が０．８０ｍａｓｓ％未満では、Ｒ２Ｔ１７相が析出して高いＨｃＪが得られず、Ｂの含有量が１．２０ｍａｓｓ％を超えるとＲ１Ｔ４Ｂ４相が析出しＢｒの低下を招く。
【００２３】
Ｃｕの含有量は、０．０５ｍａｓｓ％以上１．０ｍａｓｓ％以下である。Ｃｕの含有量が０．０５ｍａｓｓ％未満では、保磁力向上に寄与するＣｕを含む粒界相が少なすぎ、高いＨｃＪを得ることができない。Ｃｕの含有量が１．０ｍａｓｓ％を超えると、Ｂｒが低下するおそれがある。
【００２４】
Ｇａの含有量は、０．０５ｍａｓｓ％以上０．５ｍａｓｓ％以下である。Ｇａの含有量が０．０５ｍａｓｓ％未満では、保磁力向上に寄与するＧａを含む粒界相が少なすぎ、高いＨｃＪを得ることができない。また、角形比低下を引き起こすおそれがある。Ｇａの含有量が０．５ｍａｓｓ％を超えると、原料コストの増大を招く。
【００２５】
Ｔは、Ｆｅ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｍｎ及びＳｉからなる群から選択された少なくとも１つであり、Ｔの含有量は６１．５ｍａｓｓ％以上７０．０ｍａｓｓ％以下である。Ｔは、必ずＦｅを含み、Ｔ全体に対するＦｅの含有量が８０ｍａｓｓ％以上である。Ｔが６１．５ｍａｓｓ％未満では、Ｂｒが大幅に低下するおそれがある。また、好ましくは、このＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、［Ｔ］をｍｏｌ％で示すＴの含有量とし、［Ｂ］をｍｏｌ％で示すＢの含有量とするとき、［Ｔ］≦１４×［Ｂ］を満足する。［Ｔ］＞１４×［Ｂ］である場合、Ｂの含有量が主相であるＲ２Ｔ１４Ｂ化合物の化学量論組成よりも少なく、Ｒ２Ｔ１７相が析出して高いＨｃＪが得られないおそれがある。
【００２６】
本発明の実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、上述した成分組成範囲を満足した上で、さらに次の関係を満足する。
【００２７】
［Ｃｕ］をｍａｓｓ％で示すＣｕの含有量とし、［Ｇａ］をｍａｓｓ％で示すＧａの含有量とするとき、［Ｃｕ］／（［Ｇａ］＋［Ｃｕ］）≧０．５（典型的には、［Ｃｕ］／（［Ｇａ］＋［Ｃｕ］）≧０．７、もっとも典型的には、（［Ｃｕ］／（［Ｇａ］＋［Ｃｕ］）≧０．７５）が成立し、かつ、磁石断面におけるＣｕおよびＧａを含む粒界相のうち、Ｇａの濃度＜Ｇａ＞に対するＣｕの濃度＜Ｃｕ＞の比率である＜Ｃｕ＞／＜Ｇａ＞が３０以下である粒界相が面積比率で５０％以上である。＜Ｃｕ＞／＜Ｇａ＞が３０以下である粒界相が面積比率で５０％未満の場合、角形比の低下を引き起こす。なお、Ｇａを含む合金を用いて拡散を行う場合、Ｇａは磁石表面から内部へ濃度勾配をもつことから磁石表面付近と磁石中心付近とでは、＜Ｃｕ＞／＜Ｇａ＞の値が異なる可能性がある。よって、Ｇａを含む合金を用いて拡散を行う（Ｇａが磁石表面から内部へ濃度勾配を持つ）場合は、磁石中心付近において＜Ｃｕ＞／＜Ｇａ＞が３０以下である粒界相が面積比率で５０％以上であればよい。磁石中心付近で５０％以上であれば、Ｇａ濃度が高い磁石表面付近も５０％以上となっている。また、Ｃｕを含む合金を用いて拡散をおこなった場合は、Ｃｕは比較的磁石内部へ拡散しやすいため、磁石表面から内部への濃度勾配は小さい。そのため、任意の断面において、Ｇａの濃度＜Ｇａ＞に対するＣｕの濃度＜Ｃｕ＞の比率である＜Ｃｕ＞／＜Ｇａ＞が３０以下である粒界相が面積比率で５０％以上であればよい。好ましくは、＜Ｃｕ＞／＜Ｇａ＞が３０以下である粒界相が面積比率は６０％以上であり、さらに好ましくは＜Ｃｕ＞／＜Ｇａ＞が３０以下である粒界相が面積比率は６０％以上である。より確実にＨｋ／ＨｃＪの低下を抑制することができることがわかった。
【００２８】
本開示における「磁石断面におけるＣｕおよびＧａを含む粒界相のうち、Ｇａの濃度＜Ｇａ＞に対するＣｕの濃度＜Ｃｕ＞の比率である＜Ｃｕ＞／＜Ｇａ＞が３０以下である粒界相の面積比率」は、例えば、電子プローブマイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）および画像解析ソフトを用いて確認することができる。まず、任意の磁石断面の任意の領域において、ＥＰＭＡ等を用いて元素マッピングを行う。元素マッピングは微小領域の組成分析の集まりであり、例えば、観察領域の１μｍごとの組成情報が含まれる。この中から、主相や酸化物相を除く、ＣｕおよびＧａを含む粒界相について、Ｇａの濃度＜Ｇａ＞に対するＣｕの濃度＜Ｃｕ＞の比率である＜Ｃｕ＞／＜Ｇａ＞をそれぞれ求める。これらの粒界相を、＜Ｃｕ＞／＜Ｇａ＞が３０以下の粒界相と＜Ｃｕ＞／＜Ｇａ＞が３０より大きい粒界相の二種類に分離し、元素マッピング上に図示する。これらの粒界相の総面積に対し、＜Ｃｕ＞／＜Ｇａ＞が３０以下である粒界相の面積比率を求めることができる。
【００２９】
本開示における「配向方向と平行な断面における磁石表面部のＲＨ濃度は磁石中央部のＲＨ濃度よりも高い」は以下のようにして確認する。まず、磁石表面部のＲＨ濃度および磁石中央部のＲＨ濃度を求めるためのサンプルをＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石から切り出す。磁石表面部のサンプルは、配向方向に平行な磁石断面において、磁石表面から磁石の配向方向厚みの１０〜４０％の範囲で任意の寸法を切り出すことができる。例えば、配向方向の厚みが４．０ｍｍであった場合、磁石表面部のサンプルは配向方向に平行な磁石表面から０．４ｍｍ〜１．６ｍｍの範囲で切り出すことができる。磁石中央部のサンプルは、磁石表面部のサンプルと同一寸法とし、磁石表面部のサンプルを切り出した位置から配向方向に平行で、磁石の配向方向厚みの中心位置から切り出す。磁石表面部および磁石中央部のサンプルのＲＨ濃度は、高周波誘導結合プラズマ発光分光分析法（ＩＣＰ−ＯＥＳ）を用いてそれぞれ測定される。そして、磁石表面部のＲＨ濃度の測定結果と、磁石中央部のＲＨ濃度の測定結果を比較する。磁石の配向方向厚みが薄く、サンプル加工時の削り代を考慮すると磁石表面部と磁石中央部がお互いに配向方向に平行な位置から切り出せない場合、本来切り出すべき位置と等しい拡散条件となる位置からサンプルを採取してもよい。
【００３０】
本開示のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、例えば、Ｒ１−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材を準備する工程と、Ｒ−Ｍ（Ｍは０ｍｏｌ％を含む）合金を準備する工程と、Ｒ１−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材表面の少なくとも一部にＲ−Ｍ合金の少なくとも一部を接触させて、真空または不活性ガス雰囲気中、Ｒ１−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の焼結温度以下の温度で加熱することにより、Ｒ及びＭを焼結磁石素材内に拡散させる拡散工程と、拡散後のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石に対し、真空または不活性ガス雰囲気中、拡散工程の加熱温度よりも低い温度で熱処理を実施する熱処理工程によって製造される。
【００３１】
なお、本開示において、拡散前のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を「Ｒ１−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材」とよび、拡散後のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を単に「Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石」とよぶ。
【００３２】
（Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法）
＜Ｒ１−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材を準備する工程＞
まず、拡散の対象となるＲ１−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材を用意する。Ｒ１−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の組成は、最終的に得られるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の組成が上述した範囲になるように、公知の組成を有する磁石組成を使用することができる。希土類元素Ｒ１は希土類元素であり、Ｎｄ及びＰｒの少なくとも一方を必ず含む。また、例えば、Ｌａ及びＣｅの少なくとも一方を含んでもよく、例えば、Ｔｂ及びＤｙの少なくとも一方を含んでもよい。ＴはＦｅを主とする遷移金属元素であって、Ｃｏを含んでもよい。後述するＲ−Ｍ合金粉末にＣｕとＧａの両方又はＣｕとＧａのいずれか一方の元素が含まれない場合、Ｒ１−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材は、当該含まれない元素（ＣｕとＧａの両方又はＣｕとＧａのいずれか一方）を添加元素として必ず含む。そのほかの添加元素として例えば、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｂ、及びＢｉからなる群から選択された少なくとも１種を含んでもよい。
【００３３】
Ｒ１−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材は、公知の任意の製造方法によって製造される。Ｒ１−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材は、焼結上がりの状態でもよいし、切削加工や研磨加工が施されていてもよい。Ｒ１−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の形状及び大きさは任意である。
【００３４】
＜Ｒ−Ｍ合金粉末を準備する工程＞
次に、拡散源となるＲ−Ｍ（Ｍは０ｍｏｌ％を含む）合金粉末を用意する。Ｒは、ＲＬおよびＲＨからなり、ＲＬは軽希土類元素の少なくとも一種であり、Ｎｄ及びＰｒの少なくとも一方を必ず含み、ＲＨは重希土類元素の少なくとも一種であり、Ｔｂ及びＤｙの少なくとも一方を必ず含む。ＲＬはＮｄ及びＰｒの少なくとも一方を必ず含むが、例えば、Ｌａ及びＣｅの少なくとも一方を含んでもよい。ＭはＣｕを含むことが好ましい。その他のＭ元素として例えば、Ｇａ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉから選ばれる１種類以上を含んでもよい。ＲはＲ−Ｍ合金粉末全体の２５ｍｏｌ％以上１００ｍｏｌ％以下であり、好ましくはＲ−Ｍ合金粉末全体の５０ｍｏｌ％以上１００ｍｏｌ％以下である。
【００３５】
Ｒ−Ｍ合金粉末の作製方法は特に限定されない。鋳造法で作製したインゴットを粉砕してもよく、公知のアトマイズ法で作製してもよい。
【００３６】
＜拡散工程＞
前記Ｒ−Ｍ合金粉末を前記Ｒ１−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材に接触させる形態はどのようなものでもよい。例えば、流動浸漬法のように粘着剤が塗布されたＲ１−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材に粉末状のＲ−Ｍ合金粉末を付着させる方法、Ｒ−Ｍ合金粉末を収容した処理容器内にＲ１−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材をディッピングする方法、Ｒ１−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材にＲ−Ｍ合金粉末を振りかける方法、などがあげられる。また、Ｒ−Ｍ合金粉末を収容した処理容器に振動、揺動、回転を与えたり、処理容器内でＲ−Ｍ合金粉末を流動させてもよい。なお、流動浸漬法などのように粘着剤を用いる場合、使用可能な粘着剤としては、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）、ＰＶＢ（ポリビニルビニリデン）、ＰＶＰ（ポリビニルピロリドン）などがあげられる。粘着剤が水系の粘着剤の場合、塗布の前にＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材を予備的に加熱してもよい。予備加熱の目的は余分な溶媒を除去し粘着力をコントロールすること、及び、均一に粘着剤を付着させることである。加熱温度は６０〜１００℃が好ましい。揮発性の高い有機溶媒系の粘着剤の場合はこの工程は省略してもよい。Ｒ１−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材表面に粘着剤を塗布する方法は、どのようなものでもよい。塗布の具体例としては、スプレー法、浸漬法、ディスペンサーによる塗布などがあげられる。
【００３７】
前記Ｒ−Ｍ合金粉末を塗布した前記Ｒ１−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材を加熱することによって、Ｒ−Ｍ合金粉末中のＲ成分およびＭ成分を前記Ｒ１−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の内部に拡散させる。拡散のための加熱温度は、Ｒ１−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の焼結温度以下（例えば１０００℃以下）である。また、Ｒ−Ｍ合金粉末の融点よりも高い温度（例えば５００℃以上）である。
【００３８】
＜熱処理工程＞
得られたＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石に対し、磁気特性を向上させることを目的とした熱処理を行う。熱処理温度は、拡散工程における加熱温度以下で、かつ、４００℃〜８００℃の範囲内とする。熱処理温度を変化させることで＜Ｃｕ＞／＜Ｇａ＞が３０以下である粒界相を面積比率で５０％以上とすることが好ましい。例えば、１０℃程度の熱処理温度違いで複数のサンプルを作製し、得られたサンプルにおいて、＜Ｃｕ＞／＜Ｇａ＞が３０以下である粒界相の面積比率を確認することで、熱処理温度を決定すればよい。
【００３９】
最終的な製品形状にするなどの目的で、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石に研削などの機械加工を施してもよい。さらにＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石に、表面処理を施してもよい。表面処理は、既知の表面処理であってもよく、例えばＡｌ蒸着や電気Ｎｉめっきや樹脂塗料などの表面処理を行うことができる。
【実施例】
【００４０】
実験例１〜５
まず公知の方法で、組成比Ｎｄ＝２９．８、Ｂ＝０．９８、Ｃｏ＝０．９、Ａｌ＝０．１、Ｃｕ＝０．１、Ｇａ＝０．１、残部＝Ｆｅ（ｍａｓｓ％）のＲ１−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材を作製した。これを機械加工することにより、縦２０ｍｍ、横３０ｍｍ、配向方向厚み４．２ｍｍのＲ１−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材を得た。
【００４１】
次に、組成比Ｎｄ＝４５、Ｔｂ＝４０、Ｃｕ＝１５（ｍａｓｓ％）およびＮｄ＝５０、Ｔｂ＝４０、Ｃｕ＝１０（ｍａｓｓ％）のＲ−Ｍ合金粉末をそれぞれガスアトマイズ法により作製して用意した。得られたＲ−Ｍ合金粉末の粒度は１０６μｍ以下であった。
【００４２】
次に、Ｒ１−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材に粘着剤としてＰＶＡをＲ１−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の全面に塗布した。粘着剤を塗布したＲ１−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材にＲ−Ｍ合金粉末を付着させた。処理容器にＲ−Ｍ合金粉末を広げ、粘着剤を塗布したＲ１−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の全面に付着させた。
【００４３】
拡散処理は、４５０℃で２時間の予備加熱後、９００℃で１０時間加熱した。その後、熱処理を４５０℃〜４７０℃の範囲で６時間行った。
【００４４】
得られたＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の成分および磁気特性を表１に示す。なお、表１における各成分は、高周波誘導結合プラズマ発光分光分析法（ＩＣＰ−ＯＥＳ）を使用して測定した。各磁気特性は、熱処理後のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石にそれぞれ機械加工を施し、縦７ｍｍ、横７ｍｍ、配向方向厚み４ｍｍの試料を作製し、パルスＢ−Ｈトレーサによって測定した。
【００４５】
磁石断面における各元素濃度は電子プローブマイクロアナライザ（ＥＰＭＡ  メーカー名：日本電子株式会社、型番：ＪＸＡ−８５３０Ｆ）を用いて測定した。まず任意の磁石断面の２５０μｍ×２５０μｍの領域において、１点当り直径約１μｍの範囲のＮｄ、Ｔｂ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｇａ、Ａｌ、Ｂ、Ｏの各元素の濃度を測定し、これを観察領域全体で縦２５６点×横２５６点を測定することで元素濃度のマップを作製した。この中でＣｕおよびＧａを含む粒界相に位置する測定点に着目し、Ｇａの濃度＜Ｇａ＞に対するＣｕの濃度＜Ｃｕ＞の比率である＜Ｃｕ＞／＜Ｇａ＞を各粒界相について計算により求めた。これらの粒界相を＜Ｃｕ＞／＜Ｇａ＞が３０以下になる粒界相と＜Ｃｕ＞／＜Ｇａ＞が３０より大きくなる粒界相に区別し、画像解析ソフトを用いて両者の面積比率を求めた。例えば、表１に示す実施例１の試料では、元素濃度マップ画像上において＜Ｃｕ＞／＜Ｇａ＞≦３０である粒界相の面積は７９２ピクセルであったのに対し、＜Ｃｕ＞／＜Ｇａ＞＞３０である粒界相の面積は４１０ピクセルであった。したがって、＜Ｃｕ＞／＜Ｇａ＞≦３０である粒界相の面積比率は６５．９％と求められる。また、縦７ｍｍ、横７ｍｍ、配向方向厚み４ｍｍの試料の配向方向に平行な断面における磁石表面部および磁石中央部のＴｂ濃度を求めるためのサンプルを切り出した。切り出しサンプルの寸法はいずれも１ｍｍ×１ｍｍ×１ｍｍとした。高周波誘導結合プラズマ発光分光分析法（ＩＣＰ−ＯＥＳ）を使用して成分を測定したところ、本開示の範囲内である本発明例の全ての試料において、それぞれ磁石表面部のＴｂ濃度が磁石中央部のＴｂ濃度よりも高いことを確認した。
【００４６】
表１に示すように、本開示の範囲内である実施例はＣｕとＧａの濃度比が＜Ｃｕ＞／＜Ｇａ＞≦３０である粒界相の面積比率が５０％以上であり、いずれもＨｋ／ＨｃＪが９４．０％以上の良好な角形比であり、高いＨｃＪも得られている。これに対し、ＣｕとＧａの濃度比が＜Ｃｕ＞／＜Ｇａ＞≦３０である粒界相の面積比率が５０％未満である比較例は、Ｈｋ／ＨｃＪが９０％以下と角形比が低下している。
【００４７】
【表１】
2020161790.tif 000002
【００４８】
実施例６、７
まず公知の方法で、組成比Ｎｄ＝２９．８、Ｂ＝０．９８、Ｃｏ＝０．９、Ａｌ＝０．１、Ｃｕ＝０．１、Ｇａ＝０．３、残部＝Ｆｅ（ｍａｓｓ％）のＲ１−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材を作製した。これを機械加工することにより、縦２０ｍｍ、横３０ｍｍ、配向方向厚み４．２ｍｍのＲ１−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材を得た。
【００４９】
次に、組成比Ｎｄ＝４５、Ｔｂ＝４０、Ｃｕ＝１５（ｍａｓｓ％）のＲ−Ｍ合金粉末をガスアトマイズ法により作製して用意した。得られたＲ−Ｍ合金粉末の粒度は１０６μｍ以下であった。
【００５０】
次に、Ｒ１−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材に粘着剤としてＰＶＡをＲ１−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の全面に塗布した。粘着剤を塗布したＲ１−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材にＲ−Ｍ合金粉末を付着させた。処理容器にＲ−Ｍ合金粉末を広げ、粘着剤を塗布したＲ１−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の全面に付着させた。
【００５１】
拡散処理は、４５０℃で２時間の予備加熱後、９００℃で１０時間加熱した。その後、熱処理を４６０℃で６時間行った。
【００５２】
得られたＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の各成分、磁気特性、元素濃度および粒界相の面積比率は実施例１〜５と同様の方法で測定した。表２に示すように、本開示の範囲内である実施例はＣｕとＧａの濃度比がＣｕ／Ｇａ≦３０である粒界相の面積比率が５０％以上であり、いずれもＨｋ／ＨｃＪが９４．０％以上の良好な角型比であり、高いＨｃＪも得られている。
【００５３】
【表２】
2020161790.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本開示のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、ハードディスクドライブのボイスコイルモータ（ＶＣＭ）、電気自動車（ＥＶ、ＨＶ、ＰＨＶ）用モータ、産業機器用モータなどの各種モータや家電製品など多種多様な用途に利用される。