(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｒ２Ｔ１４Ｂ相の柱状結晶を含有するＲ−Ｔ−Ｂ系合金薄片であって、
一方の表面に結晶核を有し、この結晶核を起点として前記柱状結晶及び粒界相が他方の表面に向けて放射状に延びており、
厚み方向に沿った断面において、
前記柱状結晶が結晶核から放射状に延びており、前記厚み方向とは垂直な方向における前記柱状結晶の前記一方の表面側の長さの平均値及び前記他方の表面側の長さの平均値を、それぞれＤ１及びＤ２としたとき、下記式（４）及び式（５）を満たす、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金薄片。
１≦Ｄ２／Ｄ１≦１．１        （４）
Ｄ２≧Ｄ１        （５）
【請求項２】
前記断面において、前記厚み方向とは垂直な方向における前記柱状結晶の長さの平均値及び最大値をそれぞれＤＡＶＥ及びＤＭＡＸとしたとき、下記式（２）及び（３）を満たす、請求項１に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系合金薄片。
１．０μｍ≦ＤＡＶＥ＜３．０μｍ        （２）
１．５μｍ≦ＤＭＡＸ≦４．５μｍ        （３）
【請求項３】
Ｒの含有量が質量基準で前記Ｒ２Ｔ１４Ｂ相よりも高いＲリッチ相を含有しており、
前記断面において、前記Ｒリッチ相の全数に対し、前記厚み方向とは垂直な方向における長さが１．５μｍ以下の前記Ｒリッチ相の数の比率が９０％以上である、請求項１又は２に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系合金薄片。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の合金薄片を粉砕して合金粉末を調製する工程と、
前記合金粉末を成形して焼成し、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を作製する工程と、を有する、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系合金薄片、並びにＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
様々な分野で用いられる駆動モータは、設置スペース低減とコスト低減を図るため、小型化及び軽量化とともに効率を向上することが要請されている。このような要請に伴って、例えば駆動モータに用いられる焼結磁石の磁気特性を一層向上することが可能な技術が求められている。【０００３】
高い磁気特性を有する焼結磁石としては、従来からＲ−Ｔ−Ｂ系の希土類焼結磁石が活用されてきた。このＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、異方性磁界ＨＡの大きいＤｙ及びＴｂ等の重希土類金属を用いて磁気特性を向上することが試みられてきた。ところが、昨今の希土類金属の原料の価格高騰に伴って、高価な重希土類元素の使用量を低減することが強く望まれている。このような事情の中、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の組織を微細化して磁気特性を改善することが試みられている。【０００４】
ところで、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、粉末冶金法によって製造される。粉末冶金法による製造方法では、まず、原料を溶解して鋳造し、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金を含む合金薄片を得る。次に、この合金薄片を粉砕して、数μｍ〜数十μｍの粒径を有する合金粉末を調製する。次に、この合金粉末を成形して焼結し、焼結体を作製する。その後、得られた焼結体を所定の寸法に加工する。耐食性を向上させるために、必要に応じて焼結体にメッキ処理を施してメッキ層を形成してもよい。このようにして、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を得ることができる。【０００５】
上述の製造方法において、原料の溶解及び鋳造は、通常、ストリップキャスト法によって行う。ストリップキャスト法は、合金溶湯を冷却ロールで冷却して合金薄片を調製する方法である。Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の磁気特性の向上を目的として、上述のストリップキャスト法における冷却速度を調整して合金組織を制御する試みがなされている。例えば、特許文献１では、ストリップキャスト法によって、所定の粒径を有するチル晶、粒状結晶、及び柱状結晶からなる合金薄片を得ることが提案されている。【０００６】
図１１は、従来のストリップキャスト法で製造されたＲ−Ｔ−Ｂ系合金薄片の厚さ方向に沿った断面構造を示す模式断面図である。Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金薄片は、主相としてＲ２Ｔ１４Ｂ相の柱状又は樹脂状の結晶２を含有し、結晶２の粒界にＲリッチ相などの粒界相４を含有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３６９３８３８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１のような合金薄片では、合金薄片を粉砕して得られる合金粉末の形状やサイズのばらつきが大きい。このような合金粉末を用いて焼結磁石を作製しても、合金粉末の形状や大きさが不均一であるため、磁気特性を大幅に向上することは困難である。このため、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の磁気特性をさらに向上可能な技術を確立することが求められている。【０００９】
ここで、焼結磁石の保磁力（ＨｃＪ）及び残留磁束密度（Ｂｒ）は、それぞれ下記式（Ｉ）、（ＩＩ）で表わされる関係が成立する。
ＨｃＪ＝α・ＨＡ−Ｎ・Ｍｓ      （Ｉ）
Ｂｒ＝Ｍｓ・（ρ／ρ０）・ｆ・Ａ   （ＩＩ）【００１０】
式（Ｉ）中、αは結晶粒子の独立性を示す係数であり、ＨＡは組成に依存する異方性磁界を示し、Ｎは形状等に依存する局所的反磁界を示し、Ｍｓは主相の飽和磁化を示す。また、式（ＩＩ）中、Ｍｓは主相の飽和磁化を、ρは焼結密度を、ρ０は真密度を、ｆは主相の体積比率を、Ａは主相の配向度をそれぞれ示す。これらの係数のうち、ＨＡ、Ｍｓ及びｆは、焼結磁石の組成に依存し、Ｎは焼結磁石の形状に依存する。上記式（Ｉ）から明らかなように、上記式（Ｉ）のαを大きくすれば保磁力を向上することができる。このことから、焼結磁石用の成形体に用いる合金粉末の構造を制御すれば、保磁力を向上させることができる。【００１１】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の保磁力を向上することが可能な合金薄片を提供することを目的とする。また、高価な重希土類元素を使用することなく、十分に優れた保磁力を有するＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石、及びその製造方法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】
【００１２】
本発明者らは、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の磁気特性の向上を図るため、合金薄片の構造に着目して種々検討を重ねた。その結果、合金薄片の組織を微細化するとともに均一性を向上することによって、最終的に得られるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の組織が微細化されるとともにＲリッチ相の偏析が抑制されて、高い磁気特性が安定して得られることを見出した。【００１３】
すなわち、本発明は、Ｒ２Ｔ１４Ｂ相の柱状結晶を含有するＲ−Ｔ−Ｂ系合金薄片であって、厚み方向に沿った断面において、柱状結晶が結晶核から放射状に延びており、断面の厚み方向に垂直な方向における柱状結晶の一方の面側の長さの平均値及び当該面とは反対側の他方の面側の長さの平均値を、それぞれＤ１及びＤ２としたとき、下記式（１）を満たすＲ−Ｔ−Ｂ系合金薄片を提供する。
０．９／１．１≦Ｄ２／Ｄ１≦１．１／０．９        （１）【００１４】
本発明では、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金薄片の厚さ方向に延びる柱状結晶の形状が厚さ方向に垂直な方向に拡がっておらず、柱状結晶の形状及び幅のばらつきが十分に低減されている。通常、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金薄片を粉砕する際、Ｒ２Ｔ１４Ｂ相の柱状結晶の粒界にあるＲリッチ相などの粒界相が優先的に破断される。このため、合金粉末の形状は、Ｒ２Ｔ１４Ｂ相の柱状結晶の形状に依存する。本発明のＲ−Ｔ−Ｂ系合金薄片におけるＲ２Ｔ１４Ｂ相の柱状結晶は、柱状結晶の形状及び幅のばらつきが十分に低減されているため、形状やサイズのばらつきが十分に低減されたＲ−Ｔ−Ｂ系合金粉末を得ることができる。これによって、Ｒリッチ相の偏析が抑制されるとともに、微細構造の均一性が向上したＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を得ることができる。【００１５】
すなわち、本発明はＲ−Ｔ−Ｂ系合金薄片に含まれるＲ２Ｔ１４Ｂ相を単に微細化するという制御手法を採るのではなく、Ｒ２Ｔ１４Ｂ相の柱状結晶のサイズ及び形状のばらつきを抑制して組織分布をシャープにし、最終的に得られるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の保磁力を向上させるものである。【００１６】
本発明のＲ−Ｔ−Ｂ系合金薄片は、上記断面において、厚み方向に垂直な方向における柱状結晶の長さの平均値及び最大値をそれぞれＤＡＶＥ及びＤＭＡＸとしたとき、下記式（２）及び（３）を満たすことが好ましい。
１．０μｍ≦ＤＡＶＥ＜３．０μｍ        （２）
１．５μｍ≦ＤＭＡＸ≦４．５μｍ        （３）【００１７】
このようなＲ−Ｔ−Ｂ系合金薄片は、Ｒ２Ｔ１４Ｂ相の柱状結晶の幅が十分に小さいうえに形状のばらつきも十分に低減されているため、微細で、形状及びサイズの均一性が十分に向上したＲ−Ｔ−Ｂ系合金粉末を得ることができる。これによって、最終的に得られるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の微細構造の均一性がさらに向上する。したがって、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の保磁力を一層向上することができる。【００１８】
本発明のＲ−Ｔ−Ｂ系合金薄片は、Ｒの含有量が質量基準でＲ２Ｔ１４Ｂ相よりも高いＲリッチ相を含有しており、上記断面において、Ｒリッチ相の全数に対し、厚み方向に垂直な方向における長さが１．５μｍ以下のＲリッチ相の数の比率が９０％以上であることが好ましい。これによって、一層微細でサイズの均一性が一層向上したＲ−Ｔ−Ｂ系合金粉末を得ることができる。したがって、最終的に得られるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の保磁力をより一層向上することができる。なお、Ｒリッチ相とは、Ｒ２Ｔ１４Ｂ相よりもＲの質量基準の含有量が高い相である。【００１９】
本発明は、別の側面において、上述のＲ−Ｔ−Ｂ系合金薄片を粉砕して得た合金粉末を成形し、焼成して得られるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を提供する。このＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、柱状結晶の形状及び幅のばらつきが十分に低減されたＲ−Ｔ−Ｂ系合金粉末を原料として用いていることから、十分に優れた保磁力を有する。【００２０】
本発明は、さらに別の側面において、上述のＲ−Ｔ−Ｂ系合金薄片を粉砕して合金粉末を調製する工程と、当該合金粉末を成形して焼成し、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を作製する工程と、を有する、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法を提供する。この製造方法では、柱状結晶の形状及び幅のばらつきが十分に低減されるとともに、Ｒリッチ相の分散の均一性が良好で且つ微細な合金粉末を用いていることから、十分に優れた保磁力を有するＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を得ることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の保磁力を向上することが可能な合金薄片を提供することができる。また、十分に優れた保磁力を有するＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石、及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系合金薄片の厚さ方向に沿った断面の一部を拡大して示す模式断面図である。
【図２】本発明の合金薄片の製造方法の一例を示す模式図である。
【図３】本発明の合金薄片の製造に用いられる冷却ロールのロール面の一例を示す拡大平面図である。
【図４】本発明の合金薄片の製造に用いられる冷却ロールのロール面近傍の断面構造の一例を示す模式断面図である。
【図５】本発明の合金薄片の製造に用いられる冷却ロールのロール面近傍の断面構造の一例を示す模式断面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る合金薄片の厚さ方向に沿った断面のＳＥＭ−ＢＥＩ写真（倍率：３５０倍）である。
【図７】本発明の一実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の断面構造の一例を模式的に示す断面図である。
【図８】本発明の一実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を備えるモータの内部構造を示す説明図である。
【図９】実施例５のＲ−Ｔ−Ｂ系合金薄片の厚さ方向に沿った断面のＳＥＭ−ＢＥＩ写真（倍率：３５０倍）である。
【図１０】比較例３のＲ−Ｔ−Ｂ系合金薄片の厚さ方向に沿った断面のＳＥＭ−ＢＥＩ写真（倍率：３５０倍）である。
【図１１】従来のＲ−Ｔ−Ｂ系合金薄片の厚さ方向に沿った断面構造を拡大して示す模式断面図である。
【図１２】実施例１０の希土類焼結磁石において三重点領域を黒く塗りつぶした元素マップデータを示す図である。
【図１３】比較例４のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の三重点領域を黒く塗りつぶした元素マップデータを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、場合により図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、各図面において、同一または同等の要素には同一の符号を付与し、重複する説明を省略する。
【００２４】
＜Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金薄片＞
図１は、本実施形態のＲ−Ｔ−Ｂ系合金薄片の厚さ方向に沿った断面構造を拡大して示す模式断面図である。本実施形態のＲ−Ｔ−Ｂ系合金薄片は、主相としてＲ２Ｔ１４Ｂ相の柱状結晶２と、Ｒ２Ｔ１４Ｂ相とは組成が異なる粒界相４を含有する。粒界相４は、例えばＲリッチ相を含有する。Ｒリッチ相は、Ｒの含有量がＲ２Ｔ１４Ｂ相よりも高い相である。
【００２５】
図１に示すように、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金薄片は一方の表面に結晶核１を有している。そして、この結晶核１を起点として柱状結晶及び粒界相が他方の表面に向けて放射状に伸びている。粒界相４は、Ｒ２Ｔ１４Ｂ相の柱状結晶２の粒界に沿って析出している。本明細書において、Ｒは希土類元素から選ばれる少なくとも１種を含む元素、Ｔは鉄及びコバルトの少なくとも一方を含む元素、及びＢはホウ素をそれぞれ示す。
【００２６】
本明細書における希土類元素とは、長周期型周期表の第３族に属するスカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）及びランタノイド元素のことをいい、ランタノイド元素には、例えば、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、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）、ルテチウム（Ｌｕ）等が含まれる。
【００２７】
本実施形態のＲ−Ｔ−Ｂ系合金薄片は、図１に示すような厚さ方向に沿った断面において、Ｒ２Ｔ１４Ｂ相の柱状結晶２が厚さ方向とは垂直な方向（図１の左右方向）にあまり拡がることなく、厚さ方向（図１の上下方向）に略均一に成長している。このため、図１１に示すような従来のＲ−Ｔ−Ｂ系合金薄片に比べて、Ｒ２Ｔ１４Ｂ相の柱状結晶２の幅、すなわち左右方向の長さＭが小さく、且つ長さＭのばらつきが小さくなっている。また、Ｒリッチ相４の幅、すなわち左右方向の長さが小さく、且つその長さのばらつきが小さくなっている。
【００２８】
本実施形態のＲ−Ｔ−Ｂ系合金薄片は、図１に示す断面において、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金薄片の厚み方向に垂直な方向、すなわち図１中の左右方向における柱状結晶２の一方（下方）の表面側の長さの平均値及び他方（上方）の表面側の柱状結晶２の長さの平均値を、それぞれＤ１及びＤ２としたとき、下記式（１）を満たす。
０．９／１．１≦Ｄ２／Ｄ１≦１．１／０．９        （１）
【００２９】
本明細書において、Ｄ１、Ｄ２及びＤ３は以下のように求められる。なお、Ｄ３は、図１に示すような断面において、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金薄片の厚み方向に垂直な方向における柱状結晶２の中央部の長さの平均値である。
【００３０】
まず、図１に示すような断面のＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）−ＢＥＩ（反射電子像）による観察（倍率：１０００倍）を行う。そして、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金薄片の一方の表面側、該表面の反対側の表面である他方の表面側、及び中央部において、それぞれ１５視野ずつ断面の写真を撮影する。このような写真において、一方の表面から中央部側に５０μｍの位置、他方の表面から中央部側に５０μｍの位置、並びに中央部にそれぞれ直線を描く。これらの直線は、図１に示すような断面において、一方の表面及び他方の表面にほぼ平行である。この直線の長さとこの直線が横切る柱状結晶２の数とから、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３を求めることができる。
【００３１】
本実施形態のＲ−Ｔ−Ｂ系合金薄片は、Ｄ２／Ｄ１が上記式（１）を満たすことから、厚さ方向における柱状結晶２の幅及び形状のばらつきが小さく、高い均一性を有する。Ｄ２／Ｄ１は、さらに均一性を高くする観点から、好ましくは下記式（４）を満たし、より好ましくは下記式（５）を満たす。
０．９５／１．０５≦Ｄ２／Ｄ１≦１．０５／０．９５    （４）
０．９８／１．０２≦Ｄ２／Ｄ１≦１．０２／０．９８    （５）
【００３２】
本実施形態のＲ−Ｔ−Ｂ系合金薄片は、後述するように冷却ロールを用いたストリップキャスト法によって製造することができる。この場合、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金薄片は、冷却ロールとの接触面（鋳造面）にＲ２Ｔ１４Ｂ相の結晶核１が析出する。そして、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金薄片の鋳造面側から鋳造面とは反対側の面（フリー面）側に向けてＲ２Ｔ１４Ｂ相の柱状結晶２が放射状に成長する。したがって、図１に示すＲ−Ｔ−Ｂ系合金薄片では、下方の表面が鋳造面となる。この場合、Ｄ１が鋳造面側の柱状結晶２の長さの平均値となり、Ｄ２がフリー面側の柱状結晶２の長さの平均値となる。このとき、通常はＤ２≧Ｄ１の関係が成立する。
【００３３】
本実施形態のＲ−Ｔ−Ｂ系合金薄片は、Ｄ２≧Ｄ１の関係が成立する場合、Ｄ１及びＤ２は、下記式（６）を満たすことが好ましい。これによって、Ｒ２Ｔ１４Ｂ相の柱状結晶２の幅、すなわち左右方向の長さＭを十分に小さく、且つ長さＭのばらつきを十分に小さくすることができる。これによって、Ｒリッチ相の偏析が抑制されるとともに、微細構造の均一性が向上したＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を得ることができる。
１≦Ｄ２／Ｄ１≦１．１        （６）
【００３４】
Ｄ２≧Ｄ１のとき、Ｄ２／Ｄ１の下限は、好ましくは１．０１であり、より好ましくは１．０２である。また、Ｄ２／Ｄ１の上限は、好ましくは１．０９であり、より好ましくは１．０５である。
【００３５】
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３は、例えば１〜４μｍであり、好ましくは１．４〜３．５μｍであり、１．５〜３．２μｍである。Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３が過大になると、粉砕によって得られる合金粉体を十分に微細化するのが困難になる傾向にある。一方、柱状結晶の形状を維持しつつＤ１，Ｄ２，Ｄ３が過小なＲ−Ｔ−Ｂ系合金薄片は、一般的に製造することが難しい傾向にある。
【００３６】
本実施形態のＲ−Ｔ−Ｂ系合金薄片は、図１に示す断面において、厚み方向とは垂直な方向における柱状結晶２の長さの平均値及び最大値をそれぞれＤＡＶＥ及びＤＭＡＸとしたとき、下記式（２）及び／又は（３）を満たすことが好ましい。
１．０μｍ≦ＤＡＶＥ＜３．５μｍ        （２）
１．５μｍ≦ＤＭＡＸ≦４．５μｍ        （３）
【００３７】
本明細書において、ＤＡＶＥは、上述のＳＥＭ−ＢＥＩ像（倍率：１０００倍）の観察結果から求めたＤ１，Ｄ２，Ｄ３の平均値である。したがって、ＤＡＶＥは、図１に示す断面全体における、厚み方向とは垂直な方向に沿った柱状結晶２の長さの平均値となる。本明細書において、ＤＭＡＸは、一方の表面側、他方の表面側及び中央部においてそれぞれ１５視野ずつ撮影した計４５枚の写真のうち、柱状結晶２の長さが最大であった写真における柱状結晶２の長さである。
【００３８】
すなわち、上記式（２）は、柱状結晶２のサイズ（幅）が所定の範囲にあることを規定しており、上記式（３）は、柱状結晶２のサイズ（幅）のばらつきが所定の範囲内であることを規定している。式（２）及び（３）を満たすＲ−Ｔ−Ｂ系合金薄片は、一層微細で、且つ形状及びサイズのばらつきが十分に低減された柱状結晶２と、一層微細で、且つ形状及びサイズのばらつきが十分に低減されたＲリッチ相４で構成される。このため、このようなＲ−Ｔ−Ｂ系合金薄片を粉砕した合金粉末を用いることによって、Ｒリッチ相の偏析が一層抑制され、微細構造の均一性が一層向上したＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を得ることができる。なお、ＤＡＶＥ及びＤＭＡＸが小さくなり過ぎると、微粉砕時における超微粉が増加し、酸素量が増加する傾向にある。また、等軸晶であるチル晶が増加して、焼結磁石とした際に残留磁束密度（Ｂｒ）が低下する傾向にある。
【００３９】
一層微細で均一な構造を有するＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を得る観点から、ＤＡＶＥ及びＤＭＡＸは、下記式（７）及び（８）を満たすことが好ましい。これによって、一層微細な構造を有するＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を得るとともに、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金薄片の製造の容易性も兼ね備えたＲ−Ｔ−Ｂ系合金薄片とすることができる。
１．０μｍ≦ＤＡＶＥ≦２．４μｍ        （７）
１．５μｍ≦ＤＭＡＸ≦３．０μｍ        （８）
【００４０】
一層微細な構造を有するＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を得るとともにＲ−Ｔ−Ｂ系合金薄片の製造を容易にする観点から、ＤＡＶＥ及びＤＭＡＸは、下記式（９）及び（１０）を満たすことが好ましい。
１．５μｍ≦ＤＡＶＥ≦２．４μｍ        （９）
２．０μｍ≦ＤＭＡＸ≦３．０μｍ        （１０）
【００４１】
図１に示す断面において、希土類元素濃度の高い相であるＲリッチ相４全体に対し、厚み方向に垂直な方向における長さが１．５μｍ以下であるＲリッチ相４の個数比率は好ましくは９０％以上であり、より好ましくは９３％以上であり、さらに好ましくは９５％以上である。このように、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金薄片に含まれる柱状結晶２のうち、上記長さが１．５μｍ以下であるＲリッチ相４の個数比率を高くすることによって、一層高い保磁力を有するＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を得ることができる。
【００４２】
＜Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金薄片の製造方法＞
図２は、実施形態のＲ−Ｔ−Ｂ系合金薄片を製造するための装置の模式図である。本実施形態のＲ−Ｔ−Ｂ系合金薄片は、図２に示すような製造装置を用いたストリップキャスト法によって製造することができる。本実施形態の合金薄片の製造方法は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金の合金溶湯を調製する溶融工程と、合金溶湯を、円周方向に回転する冷却ロールのロール面に注いで合金溶湯を該ロール面によって冷却して結晶核を生成させ、合金溶湯の少なくとも一部を凝固させる第１の冷却工程と、結晶核を含む合金をさらに冷却して合金薄片を得る第２の冷却工程と、を有する。以下、各工程の詳細について説明する。
【００４３】
溶融工程では、例えば、希土類金属や希土類合金、純鉄、フェロボロン、及びこれらの合金の少なくとも一種を含む原料を、高周波溶解炉１０に導入する。高周波溶解炉１０では、原料を１３００〜１５００℃に加熱して合金溶湯１２を調製する。
【００４４】
第１の冷却工程では、合金溶湯１２をタンディッシュ１４に移送する。その後、タンディッシュ１４から、矢印Ａの方向に所定の速度で回転している冷却ロール５６のロール面上に合金溶湯を注ぐ。合金溶湯１２は冷却ロール１６のロール面１７に接触し、熱交換によって抜熱される。合金溶湯１２の冷却に伴って、合金溶湯には、結晶核が生成し合金溶湯１２の少なくとも一部が凝固する。例えば、Ｒ２Ｔ１４Ｂ相（溶解温度１１００℃程度）がまず生成し、その後、Ｒリッチ相（溶解温度７００℃程度）の少なくとも一部が凝固する。これらの結晶析出は、合金溶湯１２が接触するロール面１７の構造に影響される。冷却ロール１６のロール面１７には、網目状の凹部と該凹部で形成された凸部とからなる凹凸模様が形成されている。
【００４５】
図３は、ロール面１７の一部を平面状にして拡大して示す模式図である。ロール面１７には、網目状に溝が形成されており、これが凹凸模様を形成している。具体的には、ロール面１７は、冷却ロール１６の円周方向（矢印Ａの方向）に沿って、所定の間隔ａで配列した複数の第１の凹部３２と、第１の凹部３２に略直交し、冷却ロール１６の軸方向に平行に所定の間隔ｂで配列した複数の第２の凹部３４とが形成されている。第１の凹部３２及び第２の凹部３４は、略直線状の溝であり、所定の深さを有する。第１の凹部３２と第２の凹部３４とによって、凸部３６が形成される。
【００４６】
第１の凹部３２と第２の凹部３４とがなす角度θは、好ましくは８０〜１００°であり、より好ましくは８５〜９５°である。このような角度θとすることによって、ロール面１７の凸部３６上に析出したＲ２Ｔ１４Ｂ相の結晶核が、合金薄片の厚さ方向に向かって柱状に成長するのを一層促進することができる。
【００４７】
図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面を拡大して示す模式断面図である。すなわち、図４は、冷却ロール１６を、その軸を通り軸方向に平行な面で切断したときの断面構造の一部を示す模式断面図である。凸部３６の高さｈ１は、図５に示す断面において、第１の凹部３２の底を通り且つ冷却ロール１６の軸方向に平行な直線Ｌ１と、凸部３６の頂点との最短距離として求めることができる。また、凸部３６の間隔ｗ１は、図４に示す断面において、隣り合う凸部３６の頂点間の距離として求めることができる。
【００４８】
図５は、図３のＶ−Ｖ線に沿った断面を拡大して示す模式断面図である。すなわち、図５は、冷却ロール１６を、側面に平行な面で切断したときの断面構造の一部を示す模式断面図である。凸部３６の高さｈ２は、図５に示す断面において、第２の凹部３４の底を通り且つ冷却ロール１６の軸方向に垂直な直線Ｌ２と、凸部３６の頂点との最短距離として求めることができる。また、凸部３６の間隔ｗ２は、図５に示す断面において、隣り合う凸部３６の頂点間の距離として求めることができる。
【００４９】
本明細書において凸部３６の高さの平均値Ｈ、及び凸部３６の間隔の平均値Ｗは次のようにして求める。レーザー顕微鏡を用いて、図４，５に示すような冷却ロール１６のロール面１７近傍の断面プロファイル画像（倍率：２００倍）を撮影する。これらの画像において、任意に選んだ凸部３６の高さｈ１及び高さｈ２をそれぞれ１００点測定する。このとき、高さｈ１及びｈ２がそれぞれ３μｍ以上のもののみ測定し、３μｍ未満のものはデータに含めない。計２００点の測定データの算術平均値を、凸部３６の高さの平均値Ｈとする。
【００５０】
また、同じ画像において、任意に選んだ凸部３６の間隔ｗ１及び間隔ｗ２をそれぞれ１００点測定する。このとき、高さｈ１及びｈ２がそれぞれ３μｍ以上のもののみを凸部３６とみなして間隔を測定する。計２００点の測定データの算術平均値を、凸部３６の間隔の平均値Ｗとする。なお、走査型電子顕微鏡でロール面１７の凹凸模様を観察することが困難である場合は、ロール面１７の凹凸模様を複製したレプリカを作製し、当該レプリカの表面を走査型電子顕微鏡で観察して上述の測定を行ってもよい。レプリカの作製は、市販キット（ケニス株式会社製のスンプセット）を用いることができる。
【００５１】
ロール面１７の凹凸模様は、例えば短波長レーザーでロール面１７を加工して調製することができる。
【００５２】
凸部３６の高さの平均値Ｈは、好ましくは７〜２０μｍである。これによって、凹部３２，３４に合金溶湯を十分に浸透させて、合金溶湯１２とロール面１７との密着性を十分に高くすることができる。平均値Ｈの上限は、凹部３２，３４に合金溶湯を一層十分に浸透させる観点から、より好ましくは１６μｍであり、さらに好ましくは１４μｍである。平均値Ｈの下限は、合金溶湯とロール面１７との密着性を十分に高くしつつ、合金薄片の厚さ方向により均一に配向したＲ２Ｔ１４Ｂ相の結晶を得る観点から、より好ましくは８．５μｍであり、さらに好ましくは８．７μｍである。
【００５３】
凸部３６の間隔の平均値Ｗは、４０〜１００μｍである。平均値Ｗの上限は、Ｒ２Ｔ１４Ｂ相の柱状結晶の幅を一層小さくして粒径の小さな磁石粉末を得る観点から、好ましくは８０μｍであり、より好ましくは７０μｍであり、さらに好ましくは６７μｍである。平均値Ｗの下限は、好ましくは４５μｍであり、より好ましくは４８μｍである。これによって一層高い磁気特性を有するＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を得ることができる。
【００５４】
ロール面１７の表面粗さＲｚは、好ましくは３〜５μｍであり、より好ましくは３．５〜５μｍであり、さらに好ましくは３．９〜４．５μｍである。Ｒｚが過大になると薄片の厚みが変動して冷却速度のばらつきが大きくなる傾向にあり、Ｒｚが過小になると合金溶湯とロール面１７との密着性が不十分になり、ロール面１７から合金溶湯又は合金薄片が目標時間よりも早く剥離してしまう傾向にある。この場合、合金溶湯の抜熱が十分に進行せずに合金溶湯が二次冷却部２０に移動することとなる。このため、二次冷却部２０で合金薄片１８同士が張付く場合がある。
【００５５】
本明細書における表面粗さＲｚは、十点平均粗さであり、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１−１９９４に準拠して測定される値である。Ｒｚは、市販の測定装置（株式会社ミツトヨ製のサーフテスト）を用いて測定することができる。
【００５６】
本実施形態では、図３〜５に示すようなロール面１７を有する冷却ロール１６を用いていることから、合金溶湯１２を冷却ロール１６のロール面１７に注いだ時に、合金溶湯１２はまず凸部３６に接触する。この接触部分に結晶核１が生成し、この結晶核１を起点として、Ｒ２Ｔ１４Ｂ相の柱状結晶２が成長する。このような結晶核１を多数発生させて単位面積当たりの結晶核１の数を多くすることによって、柱状結晶２がロール面に１７に沿って成長することを抑制することができる。
【００５７】
冷却ロール１６のロール面１７は、所定の高さを有し且つ所定の間隔で配列した凸部３６を有する。ロール面１７に多数のＲ２Ｔ１４Ｂ相の結晶核１が生成し、その後、結晶核１を起点として放射状に柱状結晶２が成長する。このとき、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金薄片の厚み方向への柱状結晶２の成長が促進されて、幅が小さく且つ幅及び形状のばらつきが小さいＲ２Ｔ１４Ｂ相の柱状結晶２と、一層微細で、且つ形状及びサイズのばらつきが十分に低減されたＲリッチ相４とが形成される。
【００５８】
第１の冷却工程における冷却速度は、得られる合金薄片の組織を十分に微細にしつつ異相の発生を抑制する観点から、好ましくは１０００〜３０００℃／秒であり、より好ましくは１５００〜２５００℃／秒である。冷却速度が１０００℃／秒未満になると、α−Ｆｅ相が析出し易くなる傾向にあり、冷却速度が３０００℃／秒を超えるとチル晶が析出し易くなる傾向にある。チル晶とは、粒径が１μｍ以下の等方性の微細結晶である。チル晶が多量に生成すると最終的に得られるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の磁気特性が損なわれる傾向にある。
【００５９】
冷却速度は、例えば、冷却ロール１６の内部を流通させる冷却水の温度や流量を調整することによって制御することができる。また、冷却速度は、冷却ロール１６のロール面１７の材質を変えて調整することもできる。冷却ロールの材質は、例えば純度９５質量％の銅板を用いることができる。
【００６０】
第２の冷却工程は、第１の冷却工程で生成した結晶核を含む合金薄片１８を、二次冷却部２０でさらに冷却する工程である。第２の冷却工程における冷却方法は特に限定されるものではなく、従来の冷却方法を採用することができる。二次冷却部２０としては、例えば、ガス吹き出し孔１９ａを有するガス配管１９を設け、周方向に回転する回転式のテーブルに堆積した合金薄片に、このガス吹き出し孔１９ａから冷却用ガスを吹き付ける態様が挙げられる。これによって、合金薄片１８を十分に冷却することができる。合金薄片は、二次冷却部２０で十分に冷却した後に回収される。
【００６１】
本実施形態のＲ−Ｔ−Ｂ系合金薄片の厚みは、好ましくは０．５ｍｍ以下であり、より好ましくは０．１〜０．５ｍｍである。合金薄片の厚みが大きくなりすぎると、冷却速度の相違により、柱状晶の組織が粗く均一性が損なわれる傾向にある。また、合金薄片のロール面１７側の面（鋳造面）付近の構造と鋳造面とは反対側の面（フリー面）付近の構造とが異なることとなり、Ｄ１とＤ２の差異が大きくなる傾向にある。
【００６２】
本実施形態のＲ−Ｔ−Ｂ系合金薄片は、主相としてＲ２Ｔ１４Ｂ相を含有し、異相としてＲリッチ相を含有する。ここで、主相とは合金薄片に最も多く含まれる結晶相であり、異相とは主相とは異なる結晶相であって主に主相の粒界に存在する結晶相である。Ｒリッチ相は、非磁性であり、Ｒ２Ｔ１４Ｂ相よりもＲの質量基準の含有量が高い相である。本実施形態のＲ−Ｔ−Ｂ系合金薄片は、異相としてＲリッチ相の他にα−Ｆｅ相及びチル晶を含有してもよい。ただし、異相の合計含有量は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金薄片全体に対して、好ましくは１０質量％以下であり、より好ましくは７質量％以下であり、さらに好ましくは５質量％以下である。このように異相の合計含有量を低減することによって、残留磁束密度と保磁力との両方に優れたＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を得ることができる。
【００６３】
図６は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金薄片の厚み方向に沿った断面を示すＳＥＭ−ＢＥＩ像の写真である。図６（Ａ）は、本実施形態のＲ−Ｔ−Ｂ系合金薄片の厚み方向に沿った断面を示すＳＥＭ−ＢＥＩ像の写真（倍率：３５０倍）である。一方、図６（Ｂ）は、従来のＲ−Ｔ−Ｂ系合金薄片の厚み方向に沿った断面を示すＳＥＭ−ＢＥＩ像の写真（倍率：３５０倍）である。図６（Ａ），（Ｂ）において、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金薄片の下側の面がロール面１７との接触面（鋳造面）である。また、図６（Ａ），（Ｂ）において、黒い部分がＲ２Ｔ１４Ｂ相であり、白い部分がＲリッチ相である。
【００６４】
図６（Ａ）に示すように、本実施形態のＲ−Ｔ−Ｂ系合金薄片は、下方の表面に多数のＲ２Ｔ１４Ｂ相の結晶核が析出している（図中、矢印参照）。そして、この結晶核から図６（Ａ）の上方向、すなわち厚み方向に沿って、Ｒ２Ｔ１４Ｂ相の柱状結晶が放射状に伸びている。
【００６５】
一方、図６（Ｂ）に示すように、従来のＲ−Ｔ−Ｂ系合金薄片は、Ｒ２Ｔ１４Ｂ相の結晶核の析出数が図６（Ａ）よりも少なくなっている。そして、Ｒ２Ｔ１４Ｂ相の結晶は上下方向のみならず左右方向にも成長している。このため、厚み方向とは垂直な方向におけるＲ２Ｔ１４Ｂ相の柱状結晶の長さ（幅）が図６（Ａ）よりも大きくなっている。Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金薄片がこのような構造を有していると、微細で形状及びサイズの均一性に優れた合金粉末を得ることができない。
【００６６】
＜Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法＞
次に、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法の好適な実施形態を説明する。本実施形態のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金の合金溶湯を調製する溶融工程と、合金溶湯を、円周方向に回転する冷却ロールのロール面に注いで合金溶湯を該ロール面によって冷却して結晶核を生成させ、合金溶湯の少なくとも一部を凝固させる第１の冷却工程と、結晶核を含む合金をさらに冷却してＲ−Ｔ−Ｂ系合金薄片を得る第２の冷却工程と、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金薄片を粉砕してＲ−Ｔ−Ｂ系の合金粉末を得る粉砕工程と、合金粉末を成形して成形体を作製する成形工程と、成形体を焼成してＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を得る焼成工程と、を有する。すなわち、本実施形態のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法は、上述の製造方法で得られたＲ−Ｔ−Ｂ系合金薄片を用いており、溶融工程から第２の冷却工程までは、上述の合金薄片の製造方法と同様に行うことができる。したがって、ここでは粉砕工程以降の工程を説明する。
【００６７】
粉砕工程における粉砕方法は特に限定されない。粉砕は、例えば粗粉砕及び微粉砕の順番で行ってもよい。粗粉砕は、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、不活性ガス雰囲気中で行うことが好ましい。また、水素を吸蔵させた後、粉砕を行う水素吸蔵粉砕を行ってもよい。粗粉砕によって、粒径が数百μｍ程度である合金粉末を調製することができる。次に、粗粉砕で調製した合金粉末を、ジェットミル等を用いて、例えば平均粒径が１〜５μｍとなるまで微粉砕する。なお、合金薄片の粉砕は、必ずしも粗粉砕と微粉砕との２段階で行なう必要はなく、１段階で行ってもよい。
【００６８】
粉砕工程では、合金薄片のＲリッチ相などの粒界相４の部分が優先的に破断される。このため、合金粉末の粒径は、異相４の間隔に依存する。本実施形態の製造方法で用いる合金薄片は、図１に示すように従来よりもＲ２Ｔ１４Ｂ相の柱状結晶の幅Ｍのばらつきが小さいことから、粉砕によって粒径が小さく且つサイズ及び形状のばらつきが十分に低減された合金粉末を得ることができる。
【００６９】
成形工程では、合金粉末を磁場中で成形して成形体を得る。具体的には、まず、合金粉末を電磁石中に配置された金型内に充填する。その後、電磁石により磁場を印加して合金粉末の結晶軸を配向させながら合金粉末を加圧する。このようにして磁場中で成形を行って成形体を作製する。この磁場中成形は、例えば、１２．０〜１７．０ｋＯｅの磁場中、０．７〜１．５トン／ｃｍ２程度の圧力で行えばよい。
【００７０】
焼成工程では、磁場中成形によって得られた成形体を、真空又は不活性ガス雰囲気中で焼成して焼結体を得る。焼成条件は、組成、粉砕方法、粒度等の条件に応じて適宜設定することが好ましい。例えば、焼成温度を１０００〜１１００℃、焼成時間を１〜５時間とすることができる。
【００７１】
本実施形態の製造方法によって得られるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、十分に微細で均一性の高いＲ２Ｔ１４Ｂ相の結晶とＲリッチ相を含む合金粉末を用いていることから、従来よりも構造が微細且つ均一なＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を得ることができる。このため、本実施形態の製造方法によれば、残留磁束密度を維持しつつ、十分に高い保磁力を有するＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を製造することができる。
【００７２】
なお、上述の工程で得られたＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石に対して、必要に応じて時効処理を施してもよい。時効処理を行うことによって、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の保磁力をさらに高くすることが可能となる。時効処理は、例えば、２段階に分けて行うことができ、８００℃近傍、及び６００℃近傍の２つの温度条件で時効処理を行うと好ましい。このような条件で時効処理を行うと、特に優れた保磁力が得られる傾向にある。なお、時効処理を１段階で行う場合は、６００℃近傍の温度とすることが好ましい。
【００７３】
このようにして得られるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、例えば以下の組成を有する。すなわち、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、Ｒ、Ｂ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｃｏ、Ｏ、Ｃ及びＦｅを含有し、各元素の含有割合が、Ｒ：２５〜３７質量％、Ｂ：０．５〜１．５質量％、Ａｌ：０．０３〜０．５質量％、Ｃｕ：０．０１〜０．３質量％、Ｚｒ：０．０３〜０．５質量％、Ｃｏ：３質量％以下（但し、０質量％を含まず。）、Ｏ：０．５質量％以下、Ｆｅ：６０〜７２質量％である。Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の組成は、通常、Ｒ−Ｔ−Ｂ合金薄片の組成と同一になる。
【００７４】
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、上述の元素以外に、Ｍｎ、Ｃａ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｃｌ、Ｓ、Ｆ等の不可避不純物を、０．００１〜０．５質量％程度含有していてもよい。ただし、これらの不純物の含有量は、合計で２質量％未満であることが好ましく、１質量％未満であることがより好ましい。
【００７５】
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、主相としてＲ２Ｔ１４Ｂ相を、異相としてＲリッチ相を含有する。このＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、粒径が小さく且つ粒径のばらつきが小さい合金粉末を用いて得られたものであるため、組織の均一性が向上しており、十分に優れた保磁力を有する。
【００７６】
図７は、本実施形態のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の断面の一部を拡大して示す模式断面図である。Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石１００は、遷移元素（Ｔ）として、少なくともＦｅを含むことが好ましく、ＦｅとＦｅ以外の遷移元素とを組み合わせて含むことがより好ましい。Ｆｅ以外の遷移元素としては、Ｃｏ、Ｃｕ及びＺｒが挙げられる。
【００７７】
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石１００は、Ａｌ，Ｃｕ，Ｇａ，Ｚｎ及びＧｅから選ばれる少なくとも一種の元素を含むことが好ましい。これによって、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石１００の保磁力を一層高くすることができる。また、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石１００は、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｍｏ及びＨｆから選ばれる少なくとも一種の元素を含むことが好ましい。このような元素を含むことによって、焼成中の粒成長を抑制することが可能となり、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石１００の保磁力を一層高くすることができる。
【００７８】
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石１００における希土類元素の含有量は、磁気特性を一層高くする観点から、好ましくは２５〜３７質量％であり、より好ましくは２８〜３５質量％である。Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石１００におけるＢの含有量は、好ましくは０．５〜１．５質量％であり、より好ましくは０．７〜１．２質量％である。
【００７９】
希土類元素は、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）、ネオジム（Ｎｄ）、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）から選ばれる少なくとも一種の元素を含有する。
【００８０】
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石１００は、希土類元素としてＤｙ、Ｔｂ、Ｈｏ等の重希土類元素を含んでいてもよい。その場合、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石１００の全質量中の重希土類元素の含有量は、重希土類元素の合計で好ましくは１．０質量％以下であり、より好ましくは０．５質量％以下であり、さらに好ましくは０．１質量％以下である。本実施形態のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石１００によれば、このように重希土類元素の含有量を少なくしても、高い保磁力を得ることができる。
【００８１】
希土類元素の含有量が２５質量％未満であると、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石１００の主相であるＲ２Ｔ１４Ｂ相の生成量が減って、軟磁性を有するα−Ｆｅなどが析出しやすくなり、ＨｃＪが低下するおそれがある。一方、３７質量％を超えると、Ｒ２Ｔ１４Ｂ相の体積比率が低下し、残留磁束密度が低下するおそれがある。
【００８２】
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石１００は、保磁力を一層高くする観点から、Ａｌ，Ｃｕ，Ｇａ，Ｚｎ及びＧｅから選ばれる少なくとも一種の元素を、合計で０．２〜２質量％含有することが好ましい。また、同様の観点から、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石１００は、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｍｏ及びＨｆから選ばれる少なくとも一種の元素を、合計で０．１〜１質量％含有することが好ましい。
【００８３】
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石１００における遷移元素（Ｔ）の含有量は、上述した希土類元素、ホウ素及び添加元素の残部となる。
【００８４】
遷移元素としてＣｏを含む場合、その含有量は、３質量％以下（０を含まず）であると好ましく、０．３〜１．２質量％であるとより好ましい。ＣｏはＦｅと同様の相を形成するが、Ｃｏを含有することによって、キュリー温度及び粒界相の耐食性を向上することができる。
【００８５】
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石１００における酸素の含有量は、磁気特性と耐食性とを一層高水準で両立する観点から、好ましくは３００〜３０００ｐｐｍであり、より好ましくは５００〜１５００ｐｐｍである。Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石１００における窒素の含有量は、同様の観点から、２００〜１５００ｐｐｍであり、より好ましくは５００〜１５００ｐｐｍである。Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石１００における炭素の含有量は、同様の観点から、５００〜３０００ｐｐｍであり、より好ましくは８００〜１５００ｐｐｍである。
【００８６】
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石１００における結晶粒１２０は、Ｒ２Ｔ１４Ｂ相を含むことが好ましい。一方、三重点領域１４０は、Ｒ２Ｔ１４Ｂ相よりも、質量基準のＲの含有割合がＲ２Ｔ１４Ｂ相よりも高い相を含む。Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石１００の断面における三重点領域１４０の面積の平均値は、算術平均で２μｍ２以下であり、好ましくは１．９μｍ２以下である。また、その面積の分布の標準偏差が３以下であり、好ましくは２．６以下である。このように、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石１００は、Ｒ２Ｔ１４Ｂ相よりもＲの含有量が高い相の偏析が抑制されているため、三重点領域１４０の面積が小さいうえに、面積のばらつきも小さくなっている。このため、ＢｒとＨｃＪの両方を高く維持することができる。
【００８７】
断面における三重点領域１４０の面積の平均値及び面積の分布の標準偏差は、以下の手順で求めることができる。まず、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石１００を切断し、切断面を研磨する。走査型電子顕微鏡によって、研磨した面の画像観察を行う。そして、画像解析を行って、三重点領域１４０の面積を求める。求めた面積の算術平均値が平均面積となる。そして、各三重点領域１４０の面積とそれらの平均値とに基づいて、三重点領域１４０の面積の標準偏差を算出することができる。
【００８８】
三重点領域１４０における希土類元素の含有量は、十分に高い磁気特性を有するとともに十分に優れた耐食性を有するＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石とする観点から、好ましくは８０〜９９質量％であり、より好ましくは８５〜９９質量％以上であり、さらに好ましくは９０〜９９質量％である。また、同様の観点から、三重点領域１４０ごとの希土類元素の含有量は同等であることが好ましい。具体的には、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石１００における三重点領域１４０の当該含有量の分布の標準偏差は、好ましくは５以下であり、より好ましくは４以下であり、さらに好ましくは３以下である。
【００８９】
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石１００における結晶粒１２０の平均粒径は、磁気特性を一層高くする観点から、好ましくは０．５〜５μｍであり、より好ましくは２〜４．５μｍである。この平均粒径は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石１００の断面を観察した電子顕微鏡画像の画像処理を行って、個々の結晶粒１２０の粒径を測定し、測定値を算術平均することによって求めることができる。
【００９０】
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石１００は、Ｒ２Ｔ１４Ｂ相を含むデンドライト状の結晶粒２と、Ｒ２Ｔ１４Ｂ相よりもＲの含有量が高い相を含む粒界領域４と、を備え、断面におけるＲ２Ｔ１４Ｂ相よりもＲの含有量が高い相の間隔の平均値が３μｍ以下であるＲ−Ｔ−Ｂ系合金薄片の粉砕物を成形し焼成して得られるものであることが好ましい。このようなＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石１００は、十分に微細で粒度分布がシャープな粉砕物を用いて得られるものであることから、微細な結晶粒で構成されるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結体が得られる。また、Ｒ２Ｔ１４Ｂ相よりもＲの含有量が高い相が粉砕物の内部ではなく外周部に存在する割合が高くなるため、焼結後のＲ２Ｔ１４Ｂ相よりもＲの含有量が高い相の分散状態が良好になり易い。このため、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結体の構造が微細になるとともに均一性が向上する。したがって、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結体の磁気特性を一層高くすることができる。
【００９１】
図８は、上述の製造方法によって得られたＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石１００を備えるモータの内部構造を示す説明図である。図８に示すモータ２００は、永久磁石同期モータ（ＳＰＭモータ２００）であり、円筒状のロータ４０とこのロータ４０の内側に配置されるステータ５０とを備えている。ロータ４０は、円筒状のコア４２と円筒状のコア４２の内周面に沿ってＮ極とＳ極が交互になるように複数のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石１００とを有する。ステータ５０は、外周面に沿って設けられた複数のコイル５２を有する。このコイル５２とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石１００とは互いに対向するように配置される。
【００９２】
ＳＰＭモータ２００は、ロータ４０に、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石１００を備えている。このＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石１００は、高い磁気特性と優れた耐食性とを高水準で両立するものである。したがって、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石１００を備えるＳＰＭモータ２００は、高い出力を長期間に亘って継続して発揮することができる。
【００９３】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではない。例えば、本実施形態のＲ−Ｔ−Ｂ系合金薄片は、一方の面のみにＲ２Ｔ１４Ｂ相の結晶核１を有していたが、この結晶核１をＲ−Ｔ−Ｂ系合金薄片の他方の面にも有していてもよい。この場合、両面ともに図１に示すような結晶核１を有し、それぞれの結晶核１から厚み方向に沿ってＲ２Ｔ１４Ｂ相の柱状結晶２が放射状に延びることとなる。このように、両面に結晶核１を有するＲ−Ｔ−Ｂ系合金薄片は、上述の凹凸模様を有する２つの冷却ロールを並べ、これらの間に合金溶湯を流し込む双ロール鋳造法によって得ることができる。
【実施例】
【００９４】
本発明の内容を、以下の実施例及び比較例を参照してさらに詳細に説明する。本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。【００９５】
（実施例１）
＜合金薄片の作製＞
図２に示すような合金薄片の製造装置を用いて、次の手順でストリップキャスト法を行った。まず、合金薄片の組成が表２に示す元素の割合（質量％）となるように、各構成元素の原料化合物を配合し、高周波溶解炉１０で１３００℃に加熱して、Ｒ−Ｔ−Ｂ系の組成を有する合金溶湯１２を調製した。この合金溶湯１２を、タンディッシュを介して所定の速度で回転している冷却ロール１６のロール面１７上に注いだ。ロール面１７上における合金溶湯１２の冷却速度は、１８００〜２２００℃／秒とした。【００９６】
冷却ロール１６のロール面１７は、冷却ロール１６の回転方向に沿って延在する直線状の第１の凹部３２と、該第１の凹部３２に直交する直線状の第２の凹部３４とからなる凹凸模様を有していた。凸部３６の高さの平均値Ｈ、凸部３６の間隔の平均値Ｗ、及び表面粗さＲｚは、それぞれ、表１に示すとおりであった。なお、表面粗さＲｚの測定には株式会社ミツトヨ製の測定装置（商品名：サーフテスト）を用いた。【００９７】
冷却ロール１６による冷却で得られた合金薄片を、二次冷却部２０でさらに冷却して、Ｒ−Ｔ−Ｂ系の組成を有する合金薄片を得た。この合金薄片の組成は、表２に示すとおりであった。【００９８】
＜合金薄片の評価＞
得られた合金薄片の厚さ方向に沿った断面のＳＥＭ−ＢＥＩ写真を撮影した（倍率：３５０倍）。この写真から、合金薄片の厚みを求めた。この厚みは、表１に示すとおりであった。【００９９】
さらに、合金薄片の厚さ方向に沿った断面のＳＥＭ−ＢＥＩ像の写真を、鋳造面側、フリー面側及び中央部において１５視野ずつ撮影し、計４５枚のＳＥＭ−ＢＥＩ写真（倍率：１０００倍）を得た。そして、これらの写真を用いて、鋳造面から中央部側に５０μｍの位置、フリー面から中央部側に５０μｍの位置、及び中央部にそれぞれ０．１５ｍｍの直線を描いた。この直線の長さとこの直線が横切る柱状結晶の数とから、Ｄ１，Ｄ２及びＤ３を求めた。【０１００】
なお、Ｄ１は厚み方向に垂直な方向における鋳造面側の柱状結晶の長さの平均値、Ｄ２は厚み方向に垂直な方向におけるフリー面側の柱状結晶の長さの平均値、及びＤ３は厚み方向に垂直な方向における中央部の柱状結晶の長さの平均値である。そして、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３の平均値ＤＡＶＥを求めた。さらに、４５枚の写真でそれぞれ求めた厚み方向とは垂直な方向における柱状結晶の長さの最大値をＤＭＡＸとした。これらの測定結果は表１に示すとおりであった。【０１０１】
また、上述の４５枚のＳＥＭ−ＢＥＩ像の写真を用いて、直線が横切るＲリッチ相の全数に対する、当該直線上の長さが１．５μｍ以下であるＲリッチ相の数の比率を求めた。その結果は表１に示すとおりであった。【０１０２】
＜Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の作製＞
次に、合金薄片を粉砕して平均粒径が２．０μｍの合金粉末を得た。この合金粉末を、電磁石中に配置された金型内に充填し、磁場中で成形して成形体を作製した。成形は、１５ｋＯｅの磁場を印加しながら１．２トン／ｃｍ２に加圧して行った。その後、成形体を、真空中、９３０〜１０３０℃で４時間焼成した後、急冷して焼結体を得た。得られた焼結体に、８００℃で１時間、及び、５４０℃で１時間（ともにアルゴンガス雰囲気中）の２段階の時効処理を施して、実施例１のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を得た。【０１０３】
＜Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の評価＞
Ｂ−Ｈトレーサーを用いて、得られたＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石のＢｒ（残留磁束密度）及びＨｃＪ（保磁力）を測定した。測定結果を表１に示す。【０１０４】
（実施例２〜６、実施例１６〜１８）
冷却ロールのロール面を加工して、凸部の高さの平均値Ｈ、凸部の間隔の平均値Ｗ、及び表面粗さＲｚを表１のとおりに変更したこと以外は、実施例１と同様にして実施例２〜６及び実施例１６〜１８の合金薄片を得た。そして、実施例１と同様にして、実施例２〜６及び実施例１６〜１８の合金薄片の評価を行った。実施例１と同様にして実施例２〜６及び実施例１６〜１８のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を作製し、評価を行った。これらの結果を表１に示す。図９は、実施例５のＲ−Ｔ−Ｂ系合金薄片の厚さ方向に沿った断面のＳＥＭ−ＢＥＩ写真である（倍率：３５０倍）。【０１０５】
（実施例７〜１５及び実施例１９〜３１）
冷却ロールのロール面を加工して、凸部の高さの平均値、凸部の間隔の平均値、及び表面粗さＲｚを表１のとおりに変更したこと、及び原料を変更して合金薄片の組成を表２のとおりに変更したこと以外は、実施例１と同様にして実施例７〜１５及び実施例１９〜３１の合金薄片を得た。実施例１と同様にして、実施例７〜１５及び実施例１９〜３１の合金薄片の評価を行った。そして、実施例１と同様にして実施例７〜１５及び実施例１９〜３１のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を作製し、評価を行った。これらの結果を表１に示す。【０１０６】
（比較例１）
ロール面に、ロールの回転方向に延在する直線状の第１の凹部のみを有する冷却ロールを用いたこと以外は実施例１と同様にして比較例１及び比較例２のＲ−Ｔ−Ｂ系合金薄片を得た。これらの冷却ロールは第２の凹部を有していなかった。なお、これらの冷却ロールの凸部の高さの平均値Ｈ、凸部の間隔の平均値Ｗ、及び表面粗さＲｚは、次の通り求めた。すなわち、冷却ロールを、冷却ロールの軸を通り軸方向に平行な面で切断したときの切断面において、ロール面近傍の断面構造を走査型電子顕微鏡で観察して求めた。凸部の高さの平均値Ｈは、１００個の凸部の高さの算術平均値であり、凸部の間隔の平均値Ｗは、隣り合う凸部の間隔を異なる１００箇所で測定した値の算術平均値である。【０１０７】
実施例１と同様にして、比較例１の合金薄片の評価を行った。そして、実施例１と同様にして比較例１のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を作製し、評価を行った。これらの結果を表１に示す。【０１０８】
（比較例２，３）
冷却ロールのロール面を加工して、凸部の高さの平均値Ｈ、凸部の間隔の平均値Ｗ、及び表面粗さＲｚを表１のとおりに変更したこと以外は、実施例１と同様にして比較例２，３のＲ−Ｔ−Ｂ系合金薄片を得た。そして、実施例１と同様にして、比較例２，３のＲ−Ｔ−Ｂ系合金薄片の評価を行った。実施例１と同様にして比較例２，３のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を作製し、評価を行った。これらの結果を表１に示す。図１０は、比較例３のＲ−Ｔ−Ｂ系合金薄片の厚さ方向に沿った断面のＳＥＭ−ＢＥＩ写真である（倍率：３５０倍）。【０１０９】
（比較例４）
ロール面に、ロールの回転方向に延在する直線状の第１の凹部のみを有する冷却ロールを用いたこと、及び原料を変更して合金薄片の組成を表２のとおりに変更したこと以外は実施例１と同様にして比較例４のＲ−Ｔ−Ｂ系合金薄片を得た。これらの冷却ロールは第２の凹部を有していなかった。なお、これらの冷却ロールの凸部の高さの平均値Ｈ、凸部の間隔の平均値Ｗ、及び表面粗さＲｚは、比較例１と同様にして求めた。【０１１０】
実施例１と同様にして、比較例４の合金薄片の評価を行った。そして、実施例１と同様にして比較例４のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を作製し、評価を行った。これらの結果を表１に示す。【０１１１】
【表１】
0005949776.tif 000002
【０１１２】
【表２】
0005949776.tif 000003
【０１１３】
表１に示す結果から、実施例１〜３１のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は優れた保磁力を有することが確認された。【０１１４】
［Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の構造分析］
（三重点領域の面積と標準偏差）
実施例１０のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石について、電子線マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ：ＪＸＡ８５００Ｆ型ＦＥ−ＥＰＭＡ）を用いて元素マップデータを収集した。測定条件は加速電圧１５ｋＶ、照射電流０．１μＡ、Ｃｏｕｎｔ−Ｔｉｍｅ：３０ｍｓｅｃとし、データ収集領域は、Ｘ＝Ｙ＝５１．２μm、データ点数は、Ｘ＝Ｙ＝２５６(０．２μｍ−ｓｔｅｐ)とした。この元素マップデータにおいて、まず、３つ以上の結晶粒に囲まれている三重点領域を黒く塗りつぶし、これを画像解析することにより、三重点領域の面積の平均値と当該面積の分布の標準偏差を求めた。図１２は、実施例１０の希土類焼結磁石において三重点領域を黒く塗りつぶした元素マップデータを示す図である。【０１１５】
実施例１０〜１５及び比較例４のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石について、実施例１０のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石と同様に上記ＥＰＭＡを用いて組織観察を行った。図１３は、比較例４のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の三重点領域を黒く塗りつぶした元素マップデータを示す図である。【０１１６】
実施例１０〜１５及び比較例４について、実施例１０と同様にして画像解析を行い、三重点領域の面積の平均値と当該面積の分布の標準偏差を算出した。これらの結果を表３に示す。表３に示すとおり、実施例１０〜１５のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は比較例４よりも三重点領域の面積の平均値及び標準偏差が十分に小さくなっていた。この結果から、実施例１０〜１５では、Ｒ２Ｔ１４Ｂ相よりもＲの含有量が高い相の偏析が十分に抑制されていることが確認された。【０１１７】
（平均粒径）
さらに、同様の電子顕微鏡の観察画像において、画像解析によってＲ２Ｔ１４Ｂ相の結晶粒の形状を認識させ、個々の結晶粒の直径を求めて、その算術平均値を求めた。これを、Ｒ２Ｔ１４Ｂ相の結晶粒の平均粒径とした。結果を表３に示す。【０１１８】
（三重点領域における希土類元素の含有量）
ＥＰＭＡを用いて、実施例１０〜１５及び比較例４のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の三重点領域における希土類元素の質量基準の含有量を求めた。測定は、１０点の三重点領域において行い、希土類元素の含有量の範囲と標準偏差を求めた。これらの結果を表３に示す。【０１１９】
（酸素、窒素及び炭素の含有量）
一般的なガス分析装置を用いて、実施例１０〜１５及び比較例４のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石のガス分析を行って、酸素、窒素及び炭素の含有量を求めた。その結果を表３に示す。【０１２０】
【表３】
0005949776.tif 000004
【０１２１】
表１，３に示すように、実施例１０と比較例４では同程度の平均粒径を有する合金粉末を用いているにもかかわらず、実施例１０の方が高いＨｃＪを有するＲ−Ｔ−Ｂ焼結磁石が得られた。これは、実施例１０のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の方が、結晶粒の粒径が細かいことのみならず、結晶粒の粒径や形状が揃っているために三重点領域の偏析が抑制されていることに起因していると考えられる。
【産業上の利用可能性】
【０１２２】
本発明によれば、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の保磁力を向上することが可能な合金薄片を提供することができる。また、十分に優れた保磁力を有するＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石、及びその製造方法を提供することができる。
【符号の説明】
【０１２３】
１…結晶核、２…柱状結晶、４…粒界相（異相）、１０…高周波溶解炉、１２…合金溶湯、１４…タンディッシュ、１６…冷却ロール、１７…ロール面、１８…合金薄片、１９…ガス配管、１９ａ…ガス吹き出し孔、２０…二次冷却部、３２，３４…凹部、３６…凸部、１００…Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石、１２０…結晶粒、１４０…三重点領域（粒界領域）、４０…ロータ、４２…コア、５０…ステータ、５２…コイル、２００…モータ。
【図１】
0005949776.tif 000005
【図２】
0005949776.tif 000006
【図３】
0005949776.tif 000007
【図４】
0005949776.tif 000008
【図５】
0005949776.tif 000009
【図７】
0005949776.tif 000010
【図８】
0005949776.tif 000011
【図１１】
0005949776.tif 000012
【図１２】
0005949776.tif 000013
【図１３】
0005949776.tif 000014
【図６】
0005949776.tif 000015
【図９】
0005949776.tif 000016
【図１０】
0005949776.tif 000017