(57)【要約】【課題】ＲＨ供給拡散処理で使用されるＲＨ拡散源において、密度が低く、厚みを均一かつ薄くすることができるＲＨ拡散源及びその製造方法、並びに該ＲＨ拡散源を用いてＲＨ供給拡散処理を行うＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法の提供。【解決手段】Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材（Ｒは希土類元素のうち少なくとも一種でありＮｄを必ず含む、Ｔは遷移金属元素のうち少なくとも一種でありＦｅを必ず含む）内部に重希土類元素ＲＨを拡散する方法に用いられるＲＨ拡散源であって、Ｄｙから構成され、密度が５〜７ｇ／ｃｍ３である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材（Ｒは希土類元素のうち少なくとも一種でありＮｄを必ず含む、Ｔは遷移金属元素のうち少なくとも一種でありＦｅを必ず含む）内部に重希土類元素ＲＨを拡散する方法に用いられるＲＨ拡散源であって、
Ｄｙから構成され、密度が５〜７ｇ／ｃｍ３であることを特徴とするＲＨ拡散源。
【請求項２】
厚みが２ｍｍ以下である請求項１に記載のＲＨ拡散源。
【請求項３】
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材（Ｒは希土類元素のうち少なくとも一種でありＮｄを必ず含む、Ｔは遷移金属元素のうち少なくとも一種でありＦｅを必ず含む）内部に重希土類元素ＲＨを拡散する方法に用いられるＲＨ拡散源の製造方法であって、
粉末状、鱗片状、フレーク状及びカール状のうち少なくとも一種のＤｙを成形、焼結することを特徴とするＲＨ拡散源の製造方法。
【請求項４】
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材（Ｒは希土類元素のうち少なくとも一種でありＮｄを必ず含む、Ｔは遷移金属元素のうち少なくとも一種でありＦｅを必ず含む）を準備する工程と、
Ｄｙから構成され、密度が５〜７ｇ／ｃｍ３であるＲＨ拡散源を準備する工程と、
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材とＲＨ拡散源とを開口部を有する保持部材を介して交互に積層し、積層体を構成する工程と、
前記積層体を、圧力５０Ｐａ以下の減圧雰囲気下、８００℃以上１０００℃以下の温度に加熱することにより、ＲＨ拡散源のＤｙを気化させ、該ＤｙをＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の表面に供給しつつ、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の内部に拡散させる工程と、
を含むことを特徴とするＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材内部に重希土類元素ＲＨを拡散する方法に用いられるＲＨ拡散源及びその製造方法、並びに該ＲＨ拡散源を用いてＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材内部にＲＨを拡散するＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石（Ｒは希土類元素のうち少なくとも一種でありＮｄを必ず含む、Ｔは遷移金属元素のうち少なくとも一種でありＦｅを必ず含む）は、永久磁石の中で最も高性能な磁石として知られており、ハードディスクドライブのボイスコイルモータ（ＶＣＭ）や、電気自動車用モータ、ハイブリッド自動車用モータ等の各種モータ、家電製品等に使用されている。
【０００３】
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、Ｒ２Ｔ１４Ｂ型結晶構造を有する化合物からなる主相と、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いる。主相であるＲ２Ｔ１４Ｂ相は強磁性相であり、主としてＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の磁化作用に寄与している。
【０００４】
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石において、主相であるＲ２Ｔ１４Ｂ相中のＲに含まれる軽希土類元素ＲＬ（主としてＮｄおよび／またはＰｒ）の一部を重希土類元素ＲＨ（主としてＤｙおよび／またはＴｂ）で置換すると、保磁力ＨｃＪ（以下、単に「ＨｃＪ」という）が向上することが知られており、重希土類元素ＲＨの置換量の増加に伴いＨｃＪは向上する。
【０００５】
しかし、Ｒ２Ｔ１４Ｂ相中の軽希土類元素ＲＬを重希土類元素ＲＨで置換すると、ＨｃＪが向上する一方、残留磁束密度Ｂｒ（以下、単に「Ｂｒ」という）が低下する。そのため、より少ない重希土類元素ＲＨの使用で、Ｂｒを低下させずにＨｃＪを向上させることが求められている。
【０００６】
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石のＨｃＪ向上手段として、焼結磁石に重希土類元素ＲＨを含む金属、合金、化合物等を特定手段により磁石表面に供給した後、熱処理で重希土類元素ＲＨを磁石内部に拡散させ、Ｒ２Ｔ１４Ｂ相外殻部の軽希土類元素ＲＬを重希土類元素ＲＨで置換することにより、Ｂｒの低下を抑制しつつＨｃＪを向上させる方法が種々提案されている。
【０００７】
例えば、特許文献１は、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系希土類焼結磁石体と重希土類元素ＲＨ（Ｄｙ、ＨｏおよびＴｂからなる群から選択された少なくとも１種）を含有するバルク体を処理室内に配置し、それらを７００℃以上１０００℃以下に加熱することにより、バルク体から重希土類元素ＲＨをＲ−Ｆｅ−Ｂ系希土類焼結磁石体の表面に供給しつつ、重希土類元素ＲＨをＲ−Ｆｅ−Ｂ系希土類焼結磁石体の内部に拡散させる方法を開示している。
【０００８】
また、特許文献２は、特許文献１の改良に係り、ＲＨ拡散源とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とを開口部を有する保持部材を介して交互に積層した積層体を処理容器内に配置し、処理容器内を０．１Ｐａ以上５０Ｐａ以下、８００℃以上９５０℃以下の雰囲気にしてＲＨ供給拡散処理を行うことにより、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石と保持部材との溶着を防止し、それによって、一回の処理におけるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体の処理量を増加させ、生産効率を向上させることを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】国際公開第２００７／１０２３９１号
【特許文献２】国際公開第２０１２／０４３０６１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１の方法は、バルク体（以下、「ＲＨ拡散源」という）から重希土類元素ＲＨを焼結磁石体の表面に供給しながら、焼結磁石体（以下、「Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材」という）の温度を拡散に適したレベルに保持しているため、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材表面に飛来した重希土類元素ＲＨが粒界拡散によってすみやかにＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材内部に浸透していく。従って、Ｒ２Ｔ１４Ｂ結晶粒内への拡散（粒内拡散）よりも優先的に粒界拡散が生じ、Ｂｒの低下を抑制しつつＨｃＪを向上させることができる。
【００１１】
特許文献１にかかる方法を、量産規模で生産効率良く実施するには、例えば、特許文献２のように、ＲＨ拡散源とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体（以下、「Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材」という）とを保持部材（例えば、Ｍｏ製の網）を介して交互に積層した積層体を処理容器内に配置し、その処理容器をＲＨ供給拡散処理装置（以下、「処理装置」という）に装入するか、あるいは、積層体をそのまま処理装置に装入し、ＲＨ供給拡散処理を行う。これにより、一回の処理におけるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の処理量が増加する。従って、ＲＨ拡散源（Ｄｙ板）の厚みを薄くすることができれば、一回の処理におけるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の処理量をさらに増加させることができる。
【００１２】
一方、一回の処理量を増加させると、積層体の重量が大きくなる。処理装置（例えば、熱処理炉など）には、最大装入重量（最大処理重量）が決められており、積層体の重量が処理装置の最大装入重量を超えるとＲＨ供給拡散処理ができない。つまり、重量制限がある。従って、Ｄｙ板を軽量化する、すなわち、Ｄｙ板の密度を低くすることができれば、重量制限を受け難くなるとともに、一回の処理におけるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の処理量を増加させることができる。
【００１３】
また、積層体の重量が大きくなると、積層体の処理容器内への配置、処理装置内への装入などの作業効率が低下する。特に、Ｄｙの密度（８．５５ｇ／ｃｍ３）はＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の密度（約７．５ｇ／ｃｍ３）よりも高いため、一回の処理量の増加に伴いＲＨ拡散源の使用量が増加すると、Ｄｙ板の積層、回収、運搬などの作業の効率が低下することとなる。従って、Ｄｙ板を軽量化する、すなわち、Ｄｙ板の厚みを薄くするあるいはＤｙ板の密度を低くすることができれば、ＲＨ供給拡散処理に付帯する作業の効率低下を防止することができる。
【００１４】
特許文献１及び２では、いずれもＲＨ拡散源として、主としてＤｙメタル（純度９９．９％のＤｙ）が用いられている。特許文献１及び２には、ＲＨ拡散源の形状や大きさは特に限定されないと記載されているが、特許文献１の実施例においては、厚み５ｍｍのＤｙ板（３０ｍｍ×３０ｍｍ×５ｍｍあるいは２０ｍｍ×３０ｍｍ×５ｍｍ）、特許文献２の実施例においては、厚み３ｍｍのＤｙ板（２７ｍｍ×２７０ｍｍ×３ｍｍ）が用いられている。
【００１５】
Ｄｙ板（板状のＤｙメタル）は、Ｄｙ原料を溶解した後、鋳型に流し込む方法（ブックモールド鋳造）やＤｙ原料をアーク溶解する方法などによって作製される。しかし、ブックモールド鋳造において厚みを薄くすると冷却時にひびが入り、ＲＨ拡散源に適した比較的大きな面積のＤｙ板が得られない。また、特許文献２のように、ＲＨ拡散源とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材とを開口部を有する保持部材を介して交互に積層する場合、Ｄｙ板の厚みが均一になっていることが好ましいが、アーク溶解では、面積が大きくなると均一な厚みを得ることが困難になる。ブックモールド鋳造あるいはアーク溶解後の比較的厚みが厚いＤｙ板に、鍛造、圧延、押出成形などの塑性加工を行い、厚みを薄くすることも可能であるが、Ｄｙメタルは展延性が低いため塑性加工によりひびや割れが生じ易い。つまり、従来の方法では厚みが薄くかつ厚みが均一なＤｙ板を作製することは困難であった。
【００１６】
比較的厚みが厚いＤｙ板に、切断加工や研削加工を施し、厚みを薄くすることも可能であるが、歩留りが低下するという問題がある。また、Ｄｙと他の金属を合金化することによって密度を低下させることも可能であるが、Ｄｙの含有比率の低下に伴い、ＲＨ拡散源を繰り返し使用した際、ＲＨ拡散源からＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材へのＲＨ（Ｄｙ）の供給量が減少するなどの問題がある。
【００１７】
本発明は、前記特許文献１や特許文献２などに記載されるＲＨ供給拡散処理で使用されるＲＨ拡散源において、前記問題を惹起することなく、密度が低く、厚みを均一かつ薄くすることができるＲＨ拡散源及びその製造方法、並びに該ＲＨ拡散源を用いてＲＨ供給拡散処理を行うＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
請求項１に記載の本発明のＲＨ拡散源は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材（Ｒは希土類元素のうち少なくとも一種でありＮｄを必ず含む、Ｔは遷移金属元素のうち少なくとも一種でありＦｅを必ず含む）内部に重希土類元素ＲＨを拡散する方法に用いられるＲＨ拡散源であって、Ｄｙから構成され、密度が５〜７ｇ／ｃｍ３であることを特徴とする。
請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載のＲＨ拡散源において、厚みが２ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００１９】
請求項３に記載の本発明のＲＨ拡散源の製造方法は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材（Ｒは希土類元素のうち少なくとも一種でありＮｄを必ず含む、Ｔは遷移金属元素のうち少なくとも一種でありＦｅを必ず含む）内部に重希土類元素ＲＨを拡散する方法に用いられるＲＨ拡散源の製造方法であって、粉末状、鱗片状、フレーク状及びカール状のうち少なくとも一種のＤｙを成形、焼結することを特徴とする。
【００２０】
請求項４に記載の本発明のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材（Ｒは希土類元素のうち少なくとも一種でありＮｄを必ず含む、Ｔは遷移金属元素のうち少なくとも一種でありＦｅを必ず含む）を準備する工程と、Ｄｙから構成され、密度が５〜７ｇ／ｃｍ３であるＲＨ拡散源を準備する工程と、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材とＲＨ拡散源とを開口部を有する保持部材を介して交互に積層し、積層体を構成する工程と、前記積層体を、圧力５０Ｐａ以下の減圧雰囲気下、８００℃以上１０００℃以下の温度に加熱することにより、ＲＨ拡散源のＤｙを気化させ、該ＤｙをＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の表面に供給しつつ、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の内部に拡散させる工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、Ｄｙメタル（密度８．５５ｇ／ｃｍ３）よりも密度が低く、軽量化されたＲＨ拡散源を提供することができるので、ＲＨ拡散源とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材とを保持部材を介して交互に積層した積層体の重量を小さくすることができる。従って、従来のＤｙメタルを用いた場合に比べ、処理装置の重量制限を受け難くなるとともに、一回の処理におけるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の処理量を増加させることができる。また、該積層体の処理容器内への配置、処理装置内への装入などの作業、あるいはＲＨ拡散源の積層、回収、運搬などの作業の効率を低下させることがない。
【００２２】
また、本発明によれば、例えば、従来の方法では得られなかった２ｍｍ以下の厚みでかつ均一な厚みを有するＲＨ拡散源に適した比較的大きな面積の板状のＲＨ拡散源（Ｄｙ板）を提供することができる。従って、本発明のＲＨ拡散源を前記特許文献１や特許文献２などに記載されるＲＨ供給拡散処理に用いることにより、一回の処理におけるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の処理量を増加させることができる。
【００２３】
また、切断加工や研削加工を施す必要がないため、歩留りが低下するという問題が発生しない。さらに、Ｄｙから構成されるため、繰り返し使用しても、ＲＨ拡散源からＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石へのＲＨ（Ｄｙ）の供給量が減少するなどの問題が発生しない。また、一回の処理におけるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の処理量を増加させることができるので、製品１個あたりに要する電力などを削減することができ、省エネルギーを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施例１のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石のＲＨ供給拡散処理時間とＨｃＪとの関係を示すグラフである。
【図２】実施例１のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石のＲＨ供給拡散処理時間とＢｒとの関係を示すグラフである。
【図３】実施例１のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石のＲＨ供給拡散処理時間とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材に導入されたＤｙ量との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明のＲＨ拡散源は、前記特許文献１や２などに開示される、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の表面に重希土類元素ＲＨを供給しつつ、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材内部に重希土類元素ＲＨを拡散することによりＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石のＨｃＪを向上させる製造方法に用いられる。例えば、本発明によるＲＨ拡散源とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材とを保持部材（例えば、Ｍｏ製の網など）を介して交互に積層した積層体をＲＨ供給拡散処理することにより、ＲＨ拡散源のＲＨ（Ｄｙ）を気化させ、該ＤｙをＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の表面に供給しつつ、ＤｙをＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の内部に拡散させることができ、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石のＢｒの低下を抑制しつつＨｃＪを向上させることができる。
【００２６】
本発明の説明において、ＲＨ拡散源のＲＨ（Ｄｙ）を気化させ、該ＤｙをＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の表面に供給しつつ、ＤｙをＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の内部に拡散させることを「ＲＨ供給拡散処理」という。また、ＲＨ供給拡散処理を実施した後、Ｄｙの供給を行わずに、ＤｙをＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の内部に拡散させることを「ＲＨ拡散処理」という。さらに、ＲＨ供給拡散処理後またはＲＨ拡散処理後に、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の磁石特性向上を目的として行う熱処理を単に「熱処理」という。
【００２７】
また、本発明の説明において、ＲＨ供給拡散処理前のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を「Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材」といい、ＲＨ供給拡散処理後のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を「Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石」という。
【００２８】
本発明のＲＨ拡散源は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石（Ｒは希土類元素のうち少なくとも一種でありＮｄを必ず含む、Ｔは遷移金属元素のうち少なくとも一種でありＦｅを必ず含む）内部に重希土類元素ＲＨを拡散する方法に用いられるＲＨ拡散源であって、Ｄｙから構成され、密度が５〜７ｇ／ｃｍ３であることを特徴とする。
【００２９】
本発明のＲＨ拡散源はＤｙから構成される。すなわち、ＲＨ＝Ｄｙである。ＲＨ拡散源には、製造上不可避に混入する不純物を許容することができる。なお、以下の説明においては、ＲＨをＤｙと表記する場合がある。
【００３０】
本発明のＲＨ拡散源は、後述するＲＨ拡散源の製造方法に示すように、粉末状、鱗片状、フレーク状及びカール状のうち少なくとも一種のＤｙを成形、焼結してなるため、Ｄｙから構成されるにもかかわらず密度が５〜７ｇ／ｃｍ３であり、Ｄｙメタルの密度（Ｄｙの真密度、８．５５ｇ／ｃｍ３）に対する比率（百分率表示）が６０〜８０％程度となる。すなわち、Ｄｙメタルを使用する場合に比べて２０〜４０％程度軽量化することができる。従って、ＲＨ拡散源とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材とを保持部材を介して交互に積層した積層体の重量を小さくすることができ、従来のＤｙメタルを使用する場合に比べ、処理装置の重量制限を受け難くなるとともに、一回の処理におけるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の処理量を増加させることができる。また、該積層体の処理容器内への配置、処理装置内への装入などの作業、あるいはＲＨ拡散源の積層、回収、運搬などの作業の効率を低下させることがない。なお、本発明において、ＲＨ拡散源の密度は、ＲＨ拡散源の重量をＲＨ拡散源の体積で除したものであり、体積とはＲＨ拡散源の厚み×幅×長さである。従って、前記体積にはＲＨ拡散源内の空隙（細孔など）の体積及びＲＨ拡散源表面の凹凸部の空間の体積を含む。
【００３１】
また、本発明のＲＨ拡散源は、粉末状、鱗片状、フレーク状及びカール状のうち少なくとも一種のＤｙを成形、焼結してなるため、厚みの調整が容易であるとともに厚みを均一かつ薄くすることができる。例えば、２ｍｍ以下の厚みで、寸法精度に優れ、かつＲＨ拡散源に適した比較的大きな面積の板状のＲＨ拡散源（Ｄｙ板）を提供することができる。従って、本発明のＲＨ拡散源を前記特許文献１や特許文献２などに記載されるＲＨ供給拡散処理に用いることにより、一回の処理におけるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の処理量を増加させることができる。
【００３２】
さらに、本発明のＲＨ拡散源は粉末状、鱗片状、フレーク状及びカール状のうち少なくとも一種のＤｙを成形、焼結してなるため、ＲＨ拡散源に切断加工や研削加工を施す必要がない。従って、歩留りが低下するという問題が発生しない。また、Ｄｙから構成されるため、繰り返し使用しても、ＲＨ拡散源からＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石へのＲＨ（Ｄｙ）の供給量が減少するなどの問題が発生しない。
【００３３】
以下に、本発明のＲＨ拡散源の製造方法について説明する。
本発明のＲＨ拡散源の製造方法において、粉末状のＤｙは、Ｄｙメタルを鋸刃などによって切削することによって準備することができる。粉末状のＤｙとしては、厚み５０〜３００μｍ、幅１ｍｍ以下、長さ１０ｍｍ以下であるものが好ましい。また、鱗片状、フレーク状及びカール状のＤｙは、Ｄｙメタルをフライス加工（エンドミル加工）あるいは旋盤加工などにより切削することによって準備することができる。鱗片状、フレーク状及びカール状のＤｙとしては、厚み０．３〜１ｍｍ、幅１０ｍｍ以下、長さ１０ｍｍ以下であるものが好ましい。
【００３４】
鋸刃又はフライス加工などによる切削前のＤｙとしては、ブックモールド鋳造されたブロック状のＤｙメタル、アーク溶解後の比較的厚みが厚い板状のＤｙメタル、Ｄｙのビレットを塑性加工（鍛造、圧延、押出成形など）した板状や円柱状のＤｙメタル、あるいはＤｙメタルを作製する途中工程で得られるスポンジ状（海綿状、多孔質体）のＤｙメタルなどを用いることができる。特に、スポンジ状のＤｙメタルは比較的柔らかく切削し易いため好適である。
【００３５】
成形は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の製造に用いる既存の金型や成形装置を用いて実施することができる。成形条件などは特に問わないが、成形圧力は約９０〜約３００ＭＰａ（約１〜約３ｔｏｎ／ｃｍ２）程度である。
【００３６】
焼結は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の製造に用いる既存の焼結炉を用いて実施することができる。焼結条件などは特に問わないが、焼結温度は８００〜１２００℃程度、焼結時間は１〜１０時間程度である。焼結中におけるＤｙの酸化並びに昇華を防止するため、焼結は、不活性雰囲気中で、大気圧で行うことが好ましい。
【００３７】
本発明のＲＨ拡散源の製造方法においては、前記の通り、成形、焼結に、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の製造に用いる既存の設備（成形装置、金型、焼結炉など）を使用することができる。従って、新たな設備を用意する必要がなく、比較的容易に製造することができる。また、同じ形状、同じ厚みの寸法精度に優れるＲＨ拡散源を多量に製造することができるという利点がある。
【００３８】
前記によって成形、焼結したＲＨ拡散源に塑性加工を施してもよい。塑性加工を施すことにより、さらにＲＨ拡散源の厚みを薄くすることができるとともに、強度を向上させることができる。塑性加工を施すことにより、厚みが１ｍｍ以下のＲＨ拡散源を製造することも可能である。但し、塑性加工後の密度が７ｇ／ｃｍ３を超えるとＤｙメタルの密度（８．５５ｇ／ｃｍ３）に近づくこととなり、一回の処理におけるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の処理量を増加させることができなくなるとともに、ＲＨ供給拡散処理に付帯する作業の効率が低下することとなる。従って、塑性加工を施す際は、塑性加工後の密度が５〜７ｇ／ｃｍ３になるように制御することが好ましい。
【００３９】
以下に、本発明のＲＨ拡散源を用いてＲＨ供給拡散処理することにより、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石のＨｃＪを向上させるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法について説明する。
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法は、
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材を準備する工程、
ＲＨ拡散源を準備する工程、
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材とＲＨ拡散源とを開口部を有する保持部材を介して交互に積層し、積層体を構成する工程、
ＲＨ供給拡散処理する工程、
を含む。
前記製造方法は、基本的に前記特許文献１や２に記載された方法と同様である。
以下、各工程について説明するが、ＲＨ拡散源を準備する工程は前記にて説明済みであるため、それ以外の工程について説明する。
【００４０】
［Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材を準備する工程］
本発明において、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材（Ｒは希土類元素のうち少なくとも一種でありＮｄを必ず含む、Ｔは遷移金属元素のうち少なくとも一種でありＦｅを必ず含む）には、公知の組成、製造方法によって製造されたＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材を用いることができる。
【００４１】
［Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材とＲＨ拡散源とを開口部を有する保持部材を介して交互に積層し、積層体を構成する工程］
前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材と前記ＲＨ拡散源をそれぞれ準備し、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材とＲＨ拡散源とを保持部材を介して交互に積層する。例えば、下から、保持部材、ＲＨ拡散源、保持部材、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材、保持部材、ＲＨ拡散源、という順番で複数層積層し積層体を構成する。この時、積層体の一番上がＲＨ拡散源となるようにすることが好ましい。これにより、全てのＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の両面（上下面）からＤｙを供給することができる。前記積層体において、ＲＨ拡散源とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材を保持する保持部材（ＲＨ拡散源の上に位置する保持部材）、あるいはＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材とＲＨ拡散源を保持する保持部材（Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の上に位置する保持部材）は、スペーサなどによって間隔をあけてもよい。保持部材は、ＲＨ拡散源及びＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材と容易に反応しない材料で、比較的厚みが薄く、一定の強度があり、Ｄｙの蒸気を通過させることができる開口部を有しているものが好ましい。例えば、Ｍｏ、Ｗなどからなる網などが適している。なお、前記積層体において、一番下に位置する保持部材はＤｙの蒸気を通過させる必要がないため、開口部を有さない台板（Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材を焼結する際に使用する台板など）でかまわない。
【００４２】
［ＲＨ供給拡散処理する工程］
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材とＲＨ拡散源とを保持部材を介して交互に積層した積層体を処理装置（例えば、熱処理炉など）内に装入する。処理装置内へ装入する際は、積層体をそのまま装入してもよいし、積層体を処理容器内に配置し、その処理容器を処理装置内へ装入してもよい。積層体を処理装置内へ装入後、積層体（Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材とＲＨ拡散源と保持部材）を、圧力５０Ｐａ以下の減圧雰囲気下、８００℃以上１０００℃以下の温度に加熱する。これによって、ＲＨ拡散源のＤｙを気化させ、該ＤｙをＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の表面に供給しつつ、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の内部に拡散させる。
【００４３】
ＲＨ供給拡散処理において、処理中の雰囲気は減圧雰囲気とし、圧力は５０Ｐａ以下が好ましい。圧力が５０Ｐａを超えるとＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材に供給されるＤｙ量が少なくなりＲＨ供給拡散処理に時間を要するため好ましくない。処理中の温度は８００℃以上１０００℃以下であることが好ましい。８００℃未満ではＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材に供給されるＤｙ量が少なくなりＲＨ供給拡散処理に時間を要するため好ましくない。一方、１０００℃を超えると粒内拡散を生じ易い状態となるため好ましくない。より好ましい温度は９００℃以上９５０℃以下である。
【００４４】
ＲＨ供給拡散処理において、処理時間は特に問わない。Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材およびＲＨ拡散源の装入量、処理圧力、処理温度などによって変化するためである。但し、処理時間が長すぎると製造コストの増加を招くため、好ましくは１０分から２４時間程度、さらに好ましくは１時間から６時間程度で処理できるように、前記条件を設定することが望ましい。
【００４５】
ＲＨ供給拡散処理を行う処理装置（例えば、熱処理炉など）は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の製造に用いる既存の熱処理炉などを使用することができる。従って、大がかりな設備や新たな設備を用いる必要がない。
【００４６】
前記ＲＨ供給拡散処理によって、ＲＨ拡散源のＤｙを気化させ、気化したＤｙをＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の表面に供給しつつ、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の内部に拡散させることができ、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石のＢｒの低下を抑制しつつＨｃＪを向上させることができるが、前記ＲＨ供給拡散処理によってＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石内部に供給されたＤｙをさらに内部へ拡散させる目的で、以下に説明するＲＨ拡散処理を行ってもよい。
【００４７】
ＲＨ拡散処理は、ＲＨ供給拡散処理を実施した後、ＲＨ拡散源からＤｙの供給を行わずに加熱を行うことをいう。例えば、ＲＨ供給拡散処理を実施した後、引き続きＲＨ拡散処理を行う場合は、ＲＨ供給源からＤｙが供給されない圧力（例えば５０Ｐａを超える圧力）とし、好ましくは７００℃以上１０００℃以下、より好ましくは８００℃以上９５０℃以下で実施する。あるいは、ＲＨ供給拡散処理を実施した後、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石のみを回収した場合は、当該Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石に対して、大気圧以下の真空または不活性ガス雰囲気中で、好ましくは７００℃以上１０００℃以下、より好ましくは８００℃以上９５０℃以下でＲＨ拡散処理を実施する。ＲＨ拡散処理の処理時間は、例えば１０分から２４時間程度、より好ましくは１時間から６時間程度である。ＲＨ拡散処理により、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石内においてＤｙの拡散が生じ、表層付近に供給されたＲＨがさらに奥深くに拡散し、磁石全体としてＨｃＪを高めることができる。
【００４８】
前記ＲＨ供給拡散処理後あるいはＲＨ拡散処理後に、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の磁石特性向上を目的として行う熱処理を施してもよい。この熱処理は、公知のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法において、焼結後に実施される熱処理と同様である。熱処理雰囲気、熱処理温度などは、公知の条件を採用すればよい。
【実施例】
【００４９】
本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はそれらに限定されるものではない。
【００５０】
実施例１
組成がＮｄ２９．４Ｂ０．９３Ｃｏ２．０Ａｌ０．１Ｃｕ０．１Ｇａ０．１残部Ｆｅ（質量％）からなり、不純物として、酸素０．０８質量％、炭素０．１０質量％、窒素０．０４質量％を含有する、厚み３．２ｍｍ×幅５５ｍｍ×長さ４５ｍｍ、重量５９．８ｇのＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材を準備した。磁石特性は、Ｂｒ＝１．４７Ｔ、ＨｃＪ＝１０００ｋＡ／ｍであった。なお、前記磁石特性は、磁石特性向上を目的として行う熱処理後の特性値である。
【００５１】
アーク溶解後の板状のＤｙメタルをエンドミルにより切削し、フレーク状（カール状を含む）のＤｙを作製した。得られたフレーク状のＤｙの大きさは１ｍｍ以下でＤ５０は４３０μｍであった。得られたフレーク状のＤｙを成形圧力１９６ＭＰａ（２ｔｏｎ／ｃｍ２）で成形し、厚み１．７ｍｍ×幅６０．４ｍｍ×長さ５０．２ｍｍ、密度が５．９ｇ／ｃｍ３の成形体を得た。次いで、得られた成形体を大気圧のＡｒ雰囲気中において、１０５０℃で６時間焼結することによって、厚み１．６ｍｍ×幅５９．８ｍｍ×長さ５０．０ｍｍ、重量２９．６ｇ、密度が６．１９ｇ／ｃｍ３の本発明によるＲＨ拡散源（ＲＨ拡散源Ａ）を準備した。なお、本実施例において、成形体の密度は、成形体の重量を成形体の体積で除したものであり、体積とは成形体の厚み×幅×長さである。従って、前記体積には成形体内の空隙（細孔など）の体積及び成形体表面の凹凸部の空間の体積を含む。ＲＨ拡散源の密度は前記の通りである。
【００５２】
比較例として、ブックモールド鋳造された厚み９．０ｍｍのブロック状のＤｙメタルを切断加工及び研削加工し、厚み３．０ｍｍ×幅６０．０ｍｍ×長さ５０．０ｍｍ、重量７７．０ｇ、密度が８．５５ｇ／ｃｍ３のＲＨ拡散源（ＲＨ拡散源Ｂ）を準備した。また、熱間圧延で塑性加工された厚み３．０ｍｍの板状のＤｙメタルを切断加工及び研削加工し、厚み１．６ｍｍ×幅６０．０ｍｍ×長さ５０．０ｍｍ、重量４１．０ｇ、密度が８．５５ｇ／ｃｍ３のＲＨ拡散源（ＲＨ拡散源Ｃ）を準備した。準備したそれぞれのＲＨ拡散源Ａ〜Ｃの概要を表１に示す。
【００５３】
【表１】
2014123653.tif 000003
【００５４】
表１に示す通り、フレーク状のＤｙを成形、焼結した本発明によるＲＨ拡散源Ａは、切断加工や研削加工を施すことなく、厚みが２ｍｍ以下（１．６ｍｍ）のＲＨ拡散源を容易に得ることができる。一方、比較例のＲＨ拡散源Ｂ及びＣは、厚みを薄くするために切断加工や研削加工が必要であり、歩留りが低下する。また、本発明によるＲＨ拡散源Ａの重量は、比較例のＲＨ拡散源Ｂの重量に比べ約６２％、ＲＨ拡散源Ｃの重量に比べ約２８％軽量化されており、本発明によるＲＨ拡散源Ａの密度は、比較例であるＲＨ拡散源Ｂ及びＣの密度に比べ約２８％低くなっている。
【００５５】
次に、それぞれのＲＨ拡散源Ａ〜Ｃを用いて、Ｍｏ板上に、ＲＨ拡散源、保持部材、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材、保持部材、ＲＨ拡散源の順で積層し、ＲＨ拡散源が異なる三種類の積層体Ａ〜Ｃを準備した。なお、保持部材には、幅６０ｍｍ×長さ５０ｍｍ、網目５．３５ｍｍ、線径φ１ｍｍ、開口率７１％、重量８．１ｇ／枚のＭｏ平織り金網を用いた。各積層体Ａ〜Ｃにおける各構成部材（ＲＨ拡散源２枚、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材１枚、保持部材２枚）の重量とその合計重量［ａ］を表２に示す。また、量産規模で実施する場合、複数の積層体を熱処理炉内へ装入し、ＲＨ供給拡散処理を行うこととなるので、一例として、複数の積層体の合計重量が１００ｋｇである場合を想定し、各積層体Ａ〜Ｃの合計重量［ａ］を１００ｋｇに換算した。合計重量［ａ］を１００ｋｇに換算した場合の各積層体Ａ〜Ｃにおける各構成部材の重量を表２に示す。なお、一番下に位置するＭｏ板は構成部材から除いている。
【００５６】
【表２】
2014123653.tif 000004
【００５７】
表２に示す通り、本発明のＲＨ拡散源Ａを用いた積層体Ａは、比較例のＲＨ拡散源Ｂを用いた積層体Ｂに比べ約４１％、ＲＨ拡散源Ｃを用いた積層体Ｃに比べ約１４％軽量化されている。また、合計重量［ａ］を１００ｋｇに換算した場合、本発明のＲＨ拡散源Ａを用いた積層体Ａでは４４．２ｋｇ（７３９個）のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材を一度に処理することができるのに対し、比較例のＲＨ拡散源Ｂを用いた積層体Ｂでは２６．０ｋｇ（４３５個）、ＲＨ拡散源Ｃを用いた積層体Ｃでは３７．８ｋｇ（６３２個）である。つまり、本発明のＲＨ拡散源Ａを用いることにより、比較例のＲＨ拡散源Ｂを用いた場合に比べ一回の処理におけるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の処理量を約４１％増加させることができる。また、本発明のＲＨ拡散源Ａと各構成部材の寸法がほぼ同じ、つまり、積層体の体積がほぼ同じであるＲＨ拡散源Ｃを用いた場合と比べても一回の処理におけるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の処理量を約１４％増加させることができる。
【００５８】
次に、前記の三種類の積層体Ａ〜Ｃを熱処理炉内へ装入し、圧力０．１Ｐａの真空雰囲気下、８６０℃の温度で２〜６時間ＲＨ供給拡散処理を行った。その後炉内を冷却し、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石のみを取り出した。ＲＨ供給拡散処理後のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石に、磁石特性向上を目的として行う熱処理を施した後、それぞれのＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の両面を０．１ｍｍづつ研削し、さらに、それぞれのＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の中央部から厚み３．０ｍｍ×幅７．０ｍｍ×長さ７．０ｍｍの試験片を切り出した。
【００５９】
前記試験片の磁石特性をＢ−Ｈトレーサによって測定した。測定結果を図１及び図２に示す。図１は横軸がＲＨ供給拡散処理時間、縦軸が保磁力ＨｃＪの測定結果を示し、図２は横軸がＲＨ供給拡散処理時間、縦軸が残留磁束密度Ｂｒの測定結果を示す。図１及び２ともに、白丸のプロットがＲＨ拡散源Ａ、白四角のプロットがＲＨ拡散源Ｂ、白三角のプロットがＲＨ拡散源Ｃを用いた場合を示し、黒丸のプロットがＲＨ供給拡散処理前の結果を示す。
【００６０】
また、Ｂ−Ｈトレーサによる磁石特性測定後の試験片を熱消磁後、該試験片に含有されるＤｙ量をＩＣＰ発光分光分析法によって分析した。その結果を図３に示す。図３において横軸はＲＨ供給拡散処理時間、縦軸がＤｙ量（質量％）である。ＲＨ供給拡散処理前のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材にはＤｙは含有されていないため、図３に示す量のＤｙがＲＨ供給拡散処理によってＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材に導入されたことになる。図３において、白丸のプロットがＲＨ拡散源Ａ、白四角のプロットがＲＨ拡散源Ｂ、白三角のプロットがＲＨ拡散源Ｃを用いた場合を示す。
【００６１】
図３に示す通り、ＲＨ供給拡散処理によってＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材に導入されるＤｙ量は、ＲＨ拡散源Ａ〜Ｃのいずれを用いた場合もほぼ同様である。また、図１に示す通り、ＲＨ拡散源Ａ〜Ｃのいずれを用いた場合も、ＲＨ供給拡散処理前（１０００ｋＡ／ｍ）に比べＨｃＪが大きく向上しており、その向上効果はＲＨ拡散源Ａ〜Ｃのいずれを用いた場合もほぼ同様である。さらに、図２に示す通り、ＲＨ拡散源Ａ〜Ｃのいずれを用いた場合も、ＲＨ供給拡散処理前（１．４７Ｔ）に比べＢｒはほとんど低下しておらず、それはＲＨ拡散源Ａ〜Ｃのいずれを用いた場合もほぼ同様である。
【００６２】
以上の通り、本発明のＲＨ拡散源を用いてＲＨ供給拡散処理を行うことにより、従来のＤｙメタル（比較例のＲＨ拡散源Ｂ及びＣ）を用いた場合と同様に、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石のＢｒの低下を抑制しつつＨｃＪを向上させることができる。それに加えて、本発明によれば、従来のＤｙメタルに比べ、ＲＨ拡散源を軽量化できるため、処理装置の重量制限を受け難くなるとともに、一回の処理におけるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の処理量を増加させることができる。また、ＲＨ供給拡散処理に付帯する作業の効率低下を防止することができる。さらにＲＨ拡散源の厚みを薄くすることができるため（例えば、２ｍｍ以下）、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材とＲＨ拡散源とを保持部材を介して複数層積層した場合、一回の処理におけるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の処理量をさらに増加させることができる。さらに、切断加工や研削加工を施す必要がないため、歩留りが低下するという問題が発生しない。さらに、Ｄｙから構成されるため、繰り返し使用しても、ＲＨ拡散源からＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石へのＲＨ（Ｄｙ）の供給量が減少するなどの問題が発生しないという効果も有する。このように、本発明のＲＨ拡散源によれば、従来のＤｙメタルからなるＲＨ拡散源を用いた場合には得られない優れた効果が得られる。
【００６３】
実施例２
試料Ｎｏ．１〜１５の様々なＲＨ拡散源を作製した。Ｄｙメタルの原料、Ｄｙの切削方法、切削後のＤｙの粒径、成形圧力、成形体寸法、成形体密度を表３に、焼結条件、ＲＨ拡散源の寸法（焼結体寸法）、ＲＨ拡散源の重量（焼結体重量）、ＲＨ拡散源の密度（焼結体密度）、Ｄｙメタルの密度（Ｄｙの真密度、８．５５ｇ／ｃｍ３）に対するＲＨ拡散源の密度の比率（百分率表示）、曲げ強さを表４に示す。
【００６４】
【表３】
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【００６５】
【表４】
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【００６６】
表３の「原料」において、「ブックモールド」とは、ブックモールド鋳造されたブロック状のＤｙメタルのことであり、「アーク板」とは、アーク溶解後の板状のＤｙメタルのことであり、「スポンジ」とは、Ｄｙメタルを作製する途中工程で得られるスポンジ状（海綿状、多孔質体）のＤｙメタルのことであり、「押出成形」とは、Ｄｙのビレットを押出成形で塑性加工した円柱状のＤｙメタルのことである。また、「切削方法」において、「鋸刃」とは、前記原料を鋸刃によって切削し、粉末状のＤｙを作製することであり、「旋盤」及び「エンドミル」とは、前記原料を旋盤またはエンドミルによって切削し、鱗片状またはフレーク状あるいはカール状あるいはそれらが混合されたＤｙを作製することである。さらに、「粒径」において、「５００μｍ以下」とは、切削後のＤｙが５００μｍアンダー（Ｄ５０＝２８０μｍ）のことであり、「１ｍｍ以下」とは、切削後のＤｙの大きさが１ｍｍ以下（Ｄ５０＝４３０μｍ）のことである。表４における「曲げ強さ」とは、３点曲げ試験（支点間距離３０ｍｍ、クロスヘッド速度０．５ｍｍ／分）によって、たわみ１ｍｍ時とたわみ３ｍｍ時の各ＲＨ拡散源の曲げ強さを測定した結果である。曲げ強さの計算は、式「３ＰＬ／２ｗｔ２」（Ｐ＝たわみ１ｍｍ時の荷重またはたわみ３ｍｍ時の荷重、Ｌ＝支点間距離［ｍｍ］、ｗ＝ＲＨ拡散源の幅［ｍｍ］、ｔ＝ＲＨ拡散源の厚み［ｍｍ］）で行った。なお、焼結がなされていない試料Ｎｏ．９のみが比較例である。
【００６７】
表３及び表４に示す通り、ブックモールド鋳造されたブロック状のＤｙメタル、アーク溶解後の板状のＤｙメタル、スポンジ状のＤｙメタルあるいはＤｙのビレットを押出成形で塑性加工した円柱状のＤｙメタルなどを、鋸刃、旋盤、エンドミルなどにより切削した様々な粒径のＤｙを、成形、焼結することにより、厚みが２ｍｍ以下、密度が約５〜７ｇ／ｃｍ３のＲＨ拡散源が得られる。これらのＲＨ拡散源の密度は、Ｄｙメタルの密度（Ｄｙの真密度、８．５５ｇ／ｃｍ３）に対する比率（百分率表示）が約６０〜８０％である。すなわち、Ｄｙメタルに比べおよそ２０〜４０％程度軽量化されている。また、得られたＲＨ拡散源は、ＲＨ拡散源として使用するのに十分な曲げ強さと変形能（柔軟性）を有しており、使用中に割れや欠けなどが生じることがない。但し、試料Ｎｏ．９のように、成形体のままでは（焼結を行わない場合は）成形体粒子の固着力が弱く、小さな荷重で割れを生じてしまい、ＲＨ拡散源として使用することが困難である。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明によるＲＨ拡散源は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の表面に重希土類元素ＲＨを供給しつつ、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材内部に重希土類元素ＲＨを拡散することによりＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石のＨｃＪを向上させる製造方法に利用することができ、得られた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）や、電気自動車用モータ、ハイブリッド自動車用モータ等の各種モータ、家電製品等に好適に利用することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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