(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｒ：Ｙを含む希土類元素、
Ｔ：Ｆｅ、またはＦｅを主成分とし一部をＣｏ，Ｎｉで置換した成分、
Ｍ：Ｂ、またはＢのうち一部をＣで置換した成分、
Ａ：Ａｌ，Ｇａ，Ｓｉ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗのうちの少なくとも１種以上とすると、
これらＲ，Ｔ，ＭおよびＡを含み、残部不可避不純物からなるＲ−Ｔ−Ｍ−Ａ系合金を、水素または水素と不活性ガスの混合ガス雰囲気中、温度：５００〜７５０℃で保持したのち続けて雰囲気を水素または水素と不活性ガスの混合ガス雰囲気中に保持したまま温度：５００〜７５０℃より相対的に低くかつ１００〜６００℃の範囲内の温度に冷却する第１処理を施し、この第１処理に続けて雰囲気を水素または水素と不活性ガスの混合ガス雰囲気中に保持したまま温度：１００〜６００℃に保持したのち室温に冷却する第２処理を施すことにより得られた水素吸蔵合金であって、この合金の素地中に平均太さ：０．００２〜２０μｍの棒状のＲの水素化物が存在する組織を有することを特徴とするＡ成分を含むＲ2 Ｔ14Ｍを主相とする希土類磁石粉末を製造するための原料合金。
【請求項２】
上記Ａ成分を含むＲ2 Ｔ14Ｍを主相とする希土類磁石粉末を製造するための原料合金の素地中に存在する平均太さ：０．００２〜２０μｍの棒状のＲの水素化物は同一方向に揃っていることを特徴とする請求項１記載のＡ成分を含むＲ2 Ｔ14Ｍを主相とする希土類磁石粉末を製造するための原料合金。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、特に保磁力が大きくかつ保磁力温度係数の小さいＡ成分を含むＲ2 Ｔ14Ｍを主相とする希土類磁石粉末を製造するための原料合金（以下、原料合金という）に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
微細な希土類金属間化合物相の集合組織からなる希土類磁石粉末を製造するには、ＲＦＢ金属間化合物相を５００〜１０００℃の水素中でＲＦｅＢ相に水素を吸蔵させて、ＲＨ，ＦｅおよびＦｅＢの３相に相変態させ、続けて同じ温度領域で脱水素を行うと、上記水素吸蔵により発生したＲＨ，ＦｅおよびＦｅＢの３相はＲＦｅＢ相に再変態し、微細なＲＦｅＢ金属間化合物の再結晶集合組織となり、優れた磁気特性を示すようになることは知られている［特開平３−１２９７０２号公報、日本金属学会秋季大会一般講演概要（１９８９，Ｐ３６７）などを参照］。
【０００３】
この製法は、ＲＦｅＢ金属間化合物相の水素化（Hydrogenation ）、相分解（Decomposition ）、脱水素化（Desorption）および再結合（Recombination ）の工程からなるところからＨＤＤＲ処理法と呼ばれており、この方法は、Ｆｅの一部をＣｏ，Ｎｉのうちの１種または２種で置換した成分（以下、Ｔで示す）に、Ｇａ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｔａ等の添加元素を適量加えたＲＴＢ金属間化合物相についても、同様に５００〜１０００℃で水素化させて相変態させ、続けて同じ温度領域で脱水素を行うとＲＴＢ相に再変態し、磁気異方性に優れた再結晶集合組織が得られることも知られている（特開平３−１２９７０２号公報、特開平３−１２９７０３号公報参照）。
【０００４】
また、水素吸蔵処理により変態したＲＨ，Ｔ，ＴＢの３相を脱水素処理することにより、一層安定かつ異方的にＲＴＢ相へ再変態させる方法として、ＲＴＢ金属間化合物相を水素ガス雰囲気中、５００〜１０００℃に保持して水素を吸蔵せしめたのち、一旦１００℃以下まで冷却し、次いで、真空中にて５００〜１０００℃まで再加熱して脱水素する方法も知られている（特開平５−１６６６１７号公報参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ＲＴＢ金属間化合物がＲＨ，ＴおよびＴＢに相変態する５００℃〜１０００℃の温度範囲で水素吸蔵処理し、引き続きその温度範囲で脱水素処理すると、常に高温で処理されるために異常な粒成長が起こり、均一で微細な再結晶集合組織が得られない場合がある。
【０００６】
そのために、上記特開平５−１６６６１７号公報に見られるように、水素吸蔵処理したのち、一旦１００℃以下に急冷し、次いで真空中、５００〜１０００℃に再加熱して脱水素処理する方法はある程度の粒成長抑制効果はあるが、一旦１００℃以下に急冷して水素吸蔵した合金を真空中、５００〜１０００℃に再加熱すると脱水素後のＲＦｅＢ相の粒成長は著しく早くなる場合があり、またこの方法で得られた希土類磁石粉末は保磁力が十分でなく、保磁力温度係数が大きいためにこの磁石粉末で作製した部品を組込んだ電気機器は温度変化によって性能が変動するなどの課題があった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明者等は従来よりも保磁力が大きくかつ保磁力温度係数の小さい希土類磁石粉末を得るべく研究を行った結果、
Ｒ：Ｙを含む希土類元素、
Ｔ：Ｆｅ、またはＦｅを主成分とし一部をＣｏ，Ｎｉで置換した成分、
Ｍ：Ｂ、またはＢのうち一部をＣで置換した成分、
Ａ：Ａｌ，Ｇａ，Ｓｉ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗのうちの少なくとも１種以上とすると、
これらＲ，Ｔ，ＭおよびＡを含み、残部不可避不純物からなるＲ−Ｔ−Ｍ−Ａ系合金インゴットを、必要に応じて９００〜１２００℃で均質化処理し、このＲ−Ｔ−Ｍ−Ａ系合金インゴットを、水素または水素と不活性ガスの混合ガス雰囲気中、温度：５００〜７５０℃で保持したのち続けて雰囲気を水素または水素と不活性ガスの混合ガス雰囲気中に保持したまま温度：５００〜７５０℃より相対的に低くかつ１００〜６００℃の範囲内の温度に冷却する第１処理を施し、この第１処理に続けて雰囲気を水素または水素と不活性ガスの混合ガス雰囲気中に保持したまま温度：１００〜６００℃に保持したのち室温に冷却する第２処理を施すことにより得られた水素吸蔵合金は、素地中に平均太さ：０．００２〜２０μｍの棒状のＲの水素化物が存在する組織を有し、かかる平均太さ：０．００２〜２０μｍの棒状のＲの水素化物が存在する組織を有する水素吸蔵合金を原料合金とし、この原料合金を脱水素処理すると、従来よりも保磁力および保磁力温度係数の優れたＡ成分を含むＲ2 Ｔ14Ｍを主相とする希土類磁石粉末が得られるという知見を得たのである。
【０００８】
この発明は、かかる知見に基づいてなされものであって、Ｒ，Ｔ，ＭおよびＡを含むＲ−Ｔ−Ｍ−Ａ系合金を、水素または水素と不活性ガスの混合ガス雰囲気中、温度：５００〜７５０℃で保持したのち続けて雰囲気を水素または水素と不活性ガスの混合ガス雰囲気中に保持したまま温度：５００〜７５０℃より相対的に低くかつ１００〜６００℃の範囲内の温度に冷却する第１処理を施し、この第１処理に続けて雰囲気を水素または水素と不活性ガスの混合ガス雰囲気中に保持したまま温度：１００〜６００℃に保持したのち室温に冷却する第２処理を施すことにより得られた水素吸蔵合金であって、この合金素地中に、平均太さ：０．００２〜２０μｍの棒状のＲの水素化物が存在する組織を有する原料合金に特徴を有するものである。
この優れた保磁力および小さい保磁力温度係数を有するＡ成分を含むＲ2 Ｔ14Ｍを主相とする希土類磁石粉末を得るための原料合金は、平均太さ：０．００２〜２０μｍの棒状のＲの水素化物が１００％存在することが一層好ましく、その棒状のＲの水素化物が同一方向に揃っている組織が最も好ましい。
【０００９】
この発明の原料合金素地中の棒状のＲの水素化物の平均太さは０．００２〜２０μｍの範囲内にあることが好ましく、一層好ましい平均太さは０．００２〜３μｍ、さらに一層好ましい平均太さは０．００２〜１μｍである。さらにこの棒状のＲの水素化物は、同一方向に揃っていることが一層好ましい。上記棒状のＲの水素化物および粒状のＲの水素化物には、成分としてＴ，Ｍ，Ａのうち少なくとも１種以上を一部含有することが許容される。また、合金素地はＴを主成分とする相である。
【００１０】
このような素地中に平均太さ：０．００２〜２０μｍの棒状のＲの水素化物が存在する組織を有するこの発明の原料合金を５００〜１０００℃の真空雰囲気中に保持することにより脱水素すると、Ａ成分を含むＲＴＭタイプの再結晶集合組織を有し、特に保磁力に優れかつ保磁力温度係数の小さな希土類磁石粉末が得られる。
【００１１】
この発明の原料合金のＲはＹを含む希土類元素のうち少なくとも１種以上であるが、希土類元素のうちでもＲはＮｄ，Ｐｒ，Ｄｙ，Ｌａ，Ｃｅが特に好ましく、さらにＡはＺｒ，Ｇａ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｔａ，Ａｌ，Ｓｉのうちの少なくとも１種以上であることが好ましい。
【００１２】
この発明の原料合金を製造するには、先ずＲ−Ｔ−Ｍ−Ａ系合金インゴットを用意し、必要に応じて９００〜１２００℃で均質化処理を行なう。このＲ−Ｔ−Ｍ−Ａ系合金インゴットを、水素または水素と不活性ガスの混合ガス雰囲気中、温度：５００〜７５０℃で保持したのち続けて雰囲気を水素または水素と不活性ガスの混合ガス雰囲気中に保持したまま温度：５００〜７５０℃より相対的に低くかつ１００〜６００℃の範囲内の温度に冷却する第１処理を施し、この第１処理に続けて雰囲気を水素または水素と不活性ガスの混合ガス雰囲気中に保持したまま温度：１００〜６００℃に保持したのち室温に冷却する第２処理を施す。
【００１３】
いずれにしても、水素または水素と不活性ガスの混合雰囲気中、温度：５００〜７５０℃保持の第１処理を施したのち、この第１処理と同じ雰囲気中で第１処理温度よりも相対的に低い１００〜６００℃の範囲内の温度に保持し、この温度に所定時間保持することが必要である。保磁力および保磁力温度係数の優れたＡ成分を含むＲ2 Ｔ14Ｍを主相とする希土類磁石粉末を製造するための原料合金は、素地中に棒状のＲの水素化物が多く存在する方が好ましい。しかし第１処理温度が５００℃未満であると、Ｒの水素化物が形成され難いので好ましくない。
【００１４】
この発明の原料合金を製造するための第１処理および第２処理を含む水素吸蔵処理パターンを図２に例示し、さらに従来の水素吸蔵処理パターンを図３に示した。この発明の水素吸蔵処理パターンは従来の水素吸蔵処理パターンと比較して、第１処理温度よりも相対的に低い１００〜６００℃で保持する第２処理を施す点で相違する。
上記図２において示した第１処理および第２処理を含む水素吸蔵処理パターンは、この発明の原料合金を製造するための代表的なパターンである。
【００１５】
この発明の原料合金を製造するための出発原料としては、鋳造合金、焼結合金、超急冷合金、アトマイズ合金、一部あるいは全部非晶質合金、メカニカルアロイ合金、共還元粉末などいずれの合金を用いてもよいが、この中でも鋳造合金、一部あるいは全部非晶質合金またはメカニカルアロイ合金を用いることが特に好ましい。
【００１６】
【実施例】
実施例１
表１の成分組成を有する合金Ａ〜Ｈを用意し、この合金Ａ〜ＨをＡｒ雰囲気のプラズマアーク溶解炉にて溶解した。上記合金Ａ〜Ｈの溶湯のうち合金Ａ〜ＦおよびＨの溶湯を鋳造してインゴットを作製し、このインゴットを表１に示される条件で均質化処理し、ついで粉砕して表１に示される寸法のブロックまたは粉末を作製した。
【００１７】
さらに合金Ｇの溶湯を用いて一部あるいは全部が非晶質の急冷リボンを作製し、この急冷リボンを粉砕して表１に示される寸法の粉末を作製した。
【００１８】
【表１】
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【００１９】
得られた表１に示される合金Ａ〜Ｇのブロックまたは粉末を、表２および表３に示される条件で第１処理したのち冷却し、ついで表２および表３に示される条件で第２処理したのち室温まで冷却し、本発明原料合金（以下、本発明原料という）１〜１０を作製した。
【００２０】
さらに、表１に示される合金Ｈのブロックを表３に示される条件で水素吸蔵処理することにより従来原料合金（以下、従来原料という）を作製した。
【００２１】
これら本発明原料１〜１０および従来原料を透過電子顕微鏡で組織観察を行い、棒状のＲの水素化物の平均太さを測定し、その結果を表２および表３に示した。
【００２２】
さらに、素地中に棒状のＲの水素化物が存在している組織を有する本発明原料１の透過電子顕微鏡による金属組織写真を図１に示した。図１より、棒状のＲの水素化物が同一方向に揃っていることがわかる。
【００２３】
【表２】
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【００２４】
【表３】
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【００２５】
表２および表３に示される組織を有する本発明原料１〜１０および従来原料を表４および表５に示される条件で脱水素処理したのち急冷し、ついで軽く粉砕して磁石粉末とした。
【００２６】
これら磁石粉末はＲＴＭタイプの再結晶粒が集合した再結晶集合組織を有しており、これら磁石粉末を１５ＫＯｅの磁場中で配向させ、残留磁化、保磁力および保磁力温度係数（αｉＨｃ）を測定し、それらの測定結果を表４および表５に示した。なお上記保磁力温度係数αｉＨｃは、２５℃における保磁力ｉＨｃおよび１００℃における保磁力αｉＨｃを測定し、上記保磁力の差の割合（ｉＨｃ−ｉＨｃ）／ｉＨｃを温度差７５℃で割った値である。
【００２７】
【表４】
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【００２８】
【表５】
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【００２９】
表２〜表５に示される結果から、平均太さ：０．００２〜２０μｍの棒状のＲの水素化物が素地中に存在する組織を有する本発明原料１〜１０を脱水素処理して得られた希土類磁石粉末は、棒状のＲの水素化物が素地中に存在しない組織を有する従来原料を脱水素処理して得られた希土類磁石粉末に比べて、特に保磁力が大きくかつ保磁力温度係数が小さいことがわかる。
【００３０】
実施例２
表６のｉ〜ｊに示される水素化物粉末、金属間化合物粉末、合金粉末および金属粉末を混合し、この混合粉末をスチールボールの入ったＡｒ雰囲気で密閉された容器に装入し、回転させてメカニカルアロイングを行うことにより表７に示される組成のＩ〜Ｊ合金粉末を得た。
【００３１】
【表６】
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【００３２】
【表７】
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【００３３】
表７に示される組成のＩ〜Ｊ合金粉末に表８に示される条件で第１処理および第２処理からなる水素吸蔵処理を施し、本発明原料１１〜１２を得た。これら本発明原料１１〜１２を走査電子顕微鏡にて組織観察を行ない、棒状のＲの水素化物の平均太さを測定し、その結果を表８に示した。
【００３４】
【表８】
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【００３５】
表８に示される本発明原料１１〜１２を表９に示される条件で脱水素処理を行い、急冷し、ついで粉砕して磁石粉末を作製し、この磁石粉末の組織を観察したところ、再結晶が集合した再結晶集合組織を有していた。これら磁石粉末の磁気特性を実施例１と同様に測定し、その結果を表９に示した。
【００３６】
【表９】
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【００３７】
表９に示される結果から、メカニカルアロイングを行ったのち第１処理および第２処理を含む水素吸蔵処理を施し、得られた平均太さ：０．００２〜２０μｍの棒状のＲの水素化物が素地中に存在する組織を有する本発明原料１１〜１２を脱水素処理すると、保磁力が一層大きくかつ保磁力温度係数が一層小さくなることがわかる。
【００３８】
実施例３
表１に示される合金Ａのブロックまたは粉末を表１０に示される条件で第１処理し、ついで表１０に示される条件で第２処理したのち室温まで冷却し、本発明原料１３を作製した。
本発明原料１３を透過電子顕微鏡で組織観察を行い、棒状のＲの水素化物の平均太さを測定し、その結果を表１０に示した。さらに本発明原料１３の透過電子顕微鏡で観察した金属組織の写生図を図５に示した。
【００３９】
【表１０】
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【００４０】
表１０に示される組織を有する本発明原料１３を表１１に示される条件で脱水素処理したのち急冷し、ついで軽く粉砕して磁石粉末とした。
この磁石粉末はＲＴＭタイプの再結晶粒が集合した再結晶集合組織を有しており、これら磁石粉末を１５ＫＯｅの磁場中で配向させ、残留磁化、保磁力および保磁力温度係数（αｉＨｃ）を測定し、それらの測定結果を表１１に示した。
【００４１】
【表１１】
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【００４２】
表１０および表１１に示される結果から、少なくとも平均太さ：０．００２〜２０μｍの棒状のＲの水素化物が素地中に存在する組織を有する本発明原料１３を脱水素処理して得られたＡ成分を含むＲ2 Ｔ14Ｍを主相とする希土類磁石粉末は、特に保磁力が大きくかつ保磁力温度係数が小さいことがわかる。
【００４３】
【発明の効果】
上述のように、この発明の原料合金は、保存しておいて、必要量だけ脱水素処理することにより優れた磁気特性を有するＡ成分を含むＲ2 Ｔ14Ｍを主相とする希土類磁石粉末を得ることができるだけでなく、この発明の原料合金を脱水素処理して得られた希土類磁石粉末は保磁力および保磁力温度係数が優れているので、この希土類磁石粉末を用いて作製した磁石をモータ等の電動機器に組込んでも温度変化に左右されることなく常に安定して優れた性能を発揮するなど産業上すぐれた効果を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の希土類磁石粉末製造用原料合金の透過電子顕微鏡による金属組織写真である。
【図２】この発明の希土類磁石粉末製造用原料合金を製造するための水素吸蔵処理パターンである。
【図３】従来の希土類磁石粉末製造用原料合金を製造するための水素吸蔵処理パターンである。
【図４】この発明の希土類磁石粉末製造用原料合金の透過電子顕微鏡による金属組織写生図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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