(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
希土類元素の含有量によって定義されるＲ量が３１質量％以上３７質量％以下であるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体を準備する工程と、
重希土類元素ＲＨ（ＤｙおよびＴｂの少なくとも一方）および３０質量％以上８０質量％以下のＦｅを含有するＲＨ拡散源を準備する工程と、
前記焼結磁石体と前記ＲＨ拡散源とを相対的に移動可能かつ近接または接触可能に処理室内に装入する工程と、
前記焼結磁石体と前記ＲＨ拡散源とを前記処理室内にて連続的または断続的に移動させながら、前記焼結磁石体および前記ＲＨ拡散源を７００℃以上１０００℃以下の処理温度に加熱するＲＨ拡散工程と、
を包含する焼結磁石の製造方法。
【請求項２】
前記焼結磁石体の有効希土類量が２８質量％以上３５質量％以下である請求項１に記載の焼結磁石の製造方法。
【請求項３】
前記処理温度は８７０℃以上９７０℃以下である請求項２に記載の焼結磁石の製造方法。
【請求項４】
前記ＲＨ拡散源には４０質量％以上８０質量％以下のＦｅが含まれる請求項１から３のいずれかに記載の焼結磁石の製造方法。
【請求項５】
前記ＲＨ拡散源には４０質量％以上６０質量％以下のＦｅが含まれる請求項１から４のいずれかに記載の焼結磁石の製造方法。
【請求項６】
前記ＲＨ拡散工程は、前記処理室を回転させる工程を含む、請求項１から５のいずれかに記載の焼結磁石の製造方法。
【請求項７】
前記ＲＨ拡散工程において、前記処理室を周速度０．０１ｍ／ｓ以上の速度で回転させる、請求項１から６のいずれかに記載の焼結磁石の製造方法。
【請求項８】
前記ＲＨ拡散工程における前記熱処理は、前記処理室の内部圧力を１０-2Ｐａ以上大気圧以下に調整して行う、請求項１から７のいずれかに記載の焼結磁石の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、Ｒ2Ｔ14Ｂ型化合物を主相として有するＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石（Ｒは希土類元素、ＴはＦｅを含む遷移金属元素）の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｒ2Ｔ14Ｂ型化合物を主相とするＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、永久磁石の中で最も高性能な磁石として知られており、ハイブリッド車搭載用モータ等の各種モータや家電製品等に使用されている。Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、高温で保磁力が低下するため、不可逆熱減磁が起こる。不可逆熱減磁を回避するため、モータ用等に使用する場合、高温下でも高い保磁力を維持することが要求されている。【０００３】
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、Ｒ2Ｔ14Ｂ型化合物相中のＲの一部を重希土類金属ＲＨで置換すると、保磁力が向上することが知られている。高温で高い保磁力を得るためには、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石に重希土類金属ＲＨを多く添加することが有効である。しかし、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石において、Ｒとして軽希土類元素ＲＬを重希土類元素ＲＨで置換すると、保磁力（以下ＨcJ）が向上する一方、残留磁束密度（以下Ｂr）が低下してしまうという問題がある。また、重希土類元素ＲＨは希少資源であるため、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、Ｂrを低下させることなく、かつ、より少ない重希土類元素ＲＨによって焼結磁石のＨcJを向上させることが検討されている。【０００５】
特許文献１には、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体と重希土類元素ＲＨの金属または合金からなるＲＨ拡散源とを相対的に移動可能かつ近接または接触可能に処理室内に装入する工程と、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とＲＨ拡散源とを処理室内で連続的または断続的に移動させながら、５００℃以上８５０℃以下の熱処理を１０分以上行うＲＨ拡散工程とにより、Ｂrを低下させることなくＤｙやＴｂの重希土類元素ＲＨを磁石素材の表面から内部に拡散させ、ＨcJを向上させるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法が開示されている。【０００６】
特許文献２には、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系合金の焼結磁石体表面にＤｙ等の重希土類元素を供給しつつ、該表面から重希土類元素ＲＨを焼結磁石体の内部に拡散させる（以下「蒸着拡散」）という）方法を開示している。特許文献２では、高融点金属材料からなる処理室の内部において、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とＲＨバルク体とが所定間隔をあけて対向配置される。処理室は、複数のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体を保持する部材と、ＲＨバルク体を保持する部材とを備えている。このような装置を用いる方法では、処理室内にＲＨバルク体を配置する工程、保持部材と網を載せる工程、網の上に上方のＲＨバルク体を配置する工程、処理室を密閉して蒸着拡散を行う工程という一連の作業が必要となる。これらの技術により、少ないＤｙでＢrを低下させずにＨcJを向上させてきた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２０１１／００７７５８号
【特許文献２】国際公開ＷＯ２００７／１０２３９１号
【特許文献３】国際公開ＷＯ２００９／１０７３９７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１の方法によれば、５００℃以上８５０℃以下という温度にも関わらず、ＲＨ拡散源がＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体と近接または接触するため、ＲＨ拡散源から重希土類元素ＲＨが供給され、粒界を通じてその内部に拡散することができる。【０００９】
特許文献１の方法によれば、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体の表面から重希土類元素ＲＨを供給することができるが、前記温度範囲ではＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体内部への拡散速度が遅いため、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体内部へ充分に重希土類元素ＲＨを拡散するのに時間がかかってしまう。【００１０】
特許文献１の方法によれば、ＲＨ拡散源としてＤｙメタル若しくはＴｂメタルまたはＤｙ量が７０質量％超のＤｙ合金若しくはＴｂ量が７０質量％超のＴｂ合金からなるＲＨ拡散源を用いた場合、８５０℃以上の処理温度でＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とＲＨ拡散源とが溶着するので、処理温度を高めることでＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体内部への拡散速度を速くすることができず、８５０℃を超えるＲＨ拡散処理温度は採用できない。【００１１】
また、重希土類元素ＲＨ（ＤｙおよびＴｂの少なくとも一方）および３０質量％以上８０質量％以下のＦｅを含有するＲＨ拡散源を用いた場合、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石から染み出すＮｄ、Ｐｒと反応しにくいので組成が変質することがないが、８５０℃以下のＲＨ拡散処理温度では効率が悪く処理時間がかかってしまう。【００１２】
一方、特許文献２の方法によれば、処理室内において、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体と重希土類元素ＲＨからなるＲＨバルク体とを離間して配置する必要があるため、配置のための工程に手間がかかり、量産性に劣るという問題がある。【００１３】
また、ＤｙやＴｂの供給が昇華によってなされるため、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体への拡散量を増加してより高い保磁力を得るには長時間を要し、特にＴｂは、飽和蒸気圧がＤｙよりも低いため、拡散量を多くすることが困難であった。【００１４】
また、特許文献２の方法は特許文献１の方法と比べ、ＲＨ拡散源がＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石に拡散しやすい。特許文献３に開示されているように希土類元素、酸素、炭素および窒素の含有量を、それぞれ、Ｘ（質量％）、ＺＯ（質量％）、ＺＣ（質量％）、ＺＮ（質量％）とし、ＺＯ＋ＺＣ＋ＺＮをＹ（質量％）とするとき、２５≦Ｘ≦４０、（０．１１４Ｘ−３．１７）≦Ｙ≦（０．１５７Ｘ−４．２７）の関係式を満足し、かつ、０＜ＺＯ≦０．５、０＜ＺＣ≦０．１、０＜ＺＮ≦０．１の関係式を満足するＲ−Ｆｅ−Ｂ系希土類焼結体を用いないと、ＲＨ拡散処理中Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石体と治具とが溶着する問題があった。【００１５】
本発明の実施形態は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体（ＲＨ拡散工程実施前の磁石）内部に短時間で重希土類元素ＲＨを拡散し、Ｂrを低下させることなくＨcJを向上することができるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法を提供することができる。【００１６】
本発明の実施形態によれば、７００℃以上１０００℃以下の広い温度域のＲＨ拡散工程でもＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とＲＨ拡散源とが溶着を起こさず、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体内部に重希土類元素ＲＨを拡散することができるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法を提供することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の一側面によるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法は、希土類元素の含有量によって定義されるＲ量が３１質量％以上３７質量％以下であるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体を準備する工程と、重希土類元素ＲＨ（ＤｙおよびＴｂの少なくとも一方）および３０質量％以上８０質量％以下のＦｅを含有するＲＨ拡散源を準備する工程と、前記焼結磁石体と前記ＲＨ拡散源とを相対的に移動可能かつ近接または接触可能に処理室内に装入する工程と、前記焼結磁石体と前記ＲＨ拡散源とを前記処理室内にて連続的または断続的に移動させながら、前記焼結磁石体および前記ＲＨ拡散源を７００℃以上１０００℃以下の処理温度に加熱するＲＨ拡散工程と、を包含する。
【発明の効果】
【００１８】
本開示の実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法によれば、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体内部に重希土類元素ＲＨを短時間で効率的に拡散し、Ｂrを低下させずにＨcJを大きく向上させることができる。【００１９】
また、本開示の実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法によれば、７００℃から１０００℃の高い温度域でＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とＲＨ拡散源とが溶着を起こさずにＲＨ拡散ができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態で使用される拡散装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図２】ＲＨ拡散処理工程時におけるヒートパターンの一例を示すグラフである。
【図３】本発明の実施形態および比較例のＲＨ拡散工程のＨｃＪ向上効果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の実施形態に係る製造方法では、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とＲＨ拡散源とを相対的に移動可能かつ近接または接触可能に処理室（または処理容器）内に装入し、それらを７００℃以上１０００℃以下の温度（処理温度）に加熱保持する。処理温度は８６０℃以上９７０℃以下の範囲に設定され得る。
【００２２】
このとき、例えば、処理室を回転または揺動させたり、処理室に振動を加えたりすることにより、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とＲＨ拡散源とを前記処理室内にて連続的にまたは断続的に移動して、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とＲＨ拡散源との接触部の位置を変化させたり、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とＲＨ拡散源とを近接・離間させながら、重希土類元素ＲＨの気化（昇華）による供給とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体への拡散とを同時に実行するようにしてもよい（ＲＨ拡散工程）。
【００２３】
ここで、ある実施形態におけるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体では、希土類元素の含有量によって定義されるＲ量が３１質量％以上３７質量％以下、有効希土類量（Ｒ量（質量％）−（（６×Ｏ量（質量％）＋８×Ｃ量（質量％）＋１０×Ｎ量（質量％））が２８質量％以上３５質量％以下である。Ｏ量は酸素の含有量、Ｃ量は炭素の含有量、Ｎ量は窒素の含有量を意味する。
【００２４】
本発明の実施形態によると、Ｒ量が３１質量％以上３７質量％以下であるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体を７００℃以上１０００℃以下で連続的または断続的に重希土類元素ＲＨと３０質量％以上８０質量％以下のＦｅとを含有するＲＨ拡散源とともに移動させることで、処理室内でＲＨ拡散源とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体との接触点が増加し、重希土類元素ＲＨをＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体内部に拡散させることができる。また、７００℃以上１０００℃以下という温度範囲が、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石においてＲＨ拡散が促進される温度範囲であり、重希土類元素ＲＨを焼結磁石体内部に拡散させやすい状況でＲＨ拡散ができる。
【００２５】
本発明の実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体は、Ｒ量が３１質量％以上３７質量％以下であることで、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体のＲリッチ相の比率が高まり、粒界が広がる。このため、ＲＨ拡散時、磁石表面から粒界へ導入される重希土類元素ＲＨの量が多くなり、短時間で保磁力向上効果が高まる。好ましくは、Ｒ量が３１質量％以上３４質量％以下である。
【００２６】
Ｒ量が３１質量％未満であると、もともと粒界のＲリッチ相の比率が小さいため、磁石表面から粒界へのＲＨ導入量が少なくなり、本発明の保磁力向上効果が得られない可能性がある。Ｒ量が３７質量％を越えると焼結体表面に染み出す希土類量が多くなりすぎて溶着が発生する可能性がある。
【００２７】
さらに、本発明の実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体は、Ｒ量が３１質量％以上３７質量％以下、有効希土類量が２８質量％以上３５質量％以下であることで、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体のＲリッチ相の比率がさらに高まり、粒界が広がるので、ＲＨ拡散時、磁石表面から粒界への導入される重希土類元素ＲＨの量が多くなり、短時間で保磁力向上効果が高まる。好ましくは、Ｒ量が３１質量％以上３４質量％以下、有効希土類量が２８質量％以上３２質量％以下である。
【００２８】
また、Ｒ量が３１質量％以上３７質量％以下、有効希土類量が２８質量％以上３５質量％以下となることで、Ｒリッチ相中のＲ酸化物等のＲＨ化合物が少なくなり、ＲＨ拡散時、磁石表面から粒界に導入される重希土類元素ＲＨの量が多くなって保磁力向上効果が高まる。
【００２９】
Ｒ量が３１質量％未満であると有効希土類量を２８質量％以上３５質量％以下にしても、もともと粒界のＲリッチ相の比率が小さいため、磁石表面から粒界へのＲＨ導入量が少なくなり、本発明の実施形態に係る保磁力向上効果が得られない。Ｒ量が３７質量％を越えると焼結体表面に染み出す希土類量が多くなりすぎて溶着が発生する。
【００３０】
有効希土類量が２８質量％未満であるとＲリッチ相中の安定したＲ化合物が多くなり、ＲＨ拡散時、磁石表面へのＲＨ導入量が少なくなって保磁力向上効果が小さい。一方、有効希土類量が３５質量％を越えると焼結体表面に染み出す希土類量が多くなりすぎて溶着が発生する。
【００３１】
ＲＨ拡散源は、重希土類元素ＲＨ（ＤｙおよびＴｂの少なくとも１種）と、３０質量％以上８０質量％以下のＦｅとを含有する合金である。
【００３２】
重希土類元素ＲＨと３０質量％以上８０質量％以下のＦｅとからなる合金をＲＨ拡散源とすることで、ＲＨ拡散工程時にＲＨ拡散源が焼結磁石体から染み出すＮｄ、Ｐｒにより変質することを抑制する。
【００３３】
本発明の実施形態に係るＲＨ拡散源はＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石と反応しにくいので、７００℃以上１０００℃以下の温度でＲＨ拡散処理を行っても、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の表面に供給される重希土類元素ＲＨ（ＤｙまたはＴｂの少なくとも一方）が供給過多とならない。これにより、ＲＨ拡散後のＢrの低下を抑えながら、充分に高いＨcJを得ることができる。
【００３４】
ここで、ＲＨ拡散源のＦｅの含有量が３０質量％未満であると、ＲＨ相の体積率が高くなり、その結果、ＲＨ拡散処理中でＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体から染み出すＮｄ、ＰｒがＲＨ拡散源に取り込まれ、Ｎｄ、ＰｒがＦｅと反応してＲＨ拡散源の組成がずれ、ＲＨ拡散源が変質してしまう。一方、Ｆｅの含有率が８０質量％を超えると、ＲＨ含有量が２０質量％よりも少なくなるため、ＲＨ拡散源からの重希土類元素ＲＨの供給量が小さくなり、処理時間が非常に長くなるため量産には適しない。
【００３５】
ＲＨ拡散源に含まれるＦｅの質量比率は好ましくは４０質量％以上８０質量％以下である。さらに好ましくは４０質量％以上６０質量％以下である。好ましい範囲ではＲＨ拡散源中に含まれるＤｙＦｅ2等のＲＨＦｅ2化合物および／またはＤｙＦｅ3等のＲＨＦｅ3化合物の体積比率が９０％以上となる。
【００３６】
本発明の実施形態では、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とＲＨ拡散源とが相対的に移動可能かつ近接または接触可能に処理室内に装入されていることで、ＲＨ拡散処理中、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体から染み出すＮｄ、ＰｒによってＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体同士、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とＲＨ拡散源、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体と治具、との間で溶着が発生しない。
【００３７】
また、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とＲＨ拡散源とを相対的に移動可能かつ近接または接触可能に処理室内に装入し、連続的または断続的に移動させることができるので、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とＲＨ拡散源とを所定位置に並べる載置の時間が不要となる。
【００３８】
希土類元素とＦｅとの組合せでは、希土類元素がＮｄ、Ｐｒの場合は組成比が１−２、１−３の化合物は生成しない。従って、ＲＨ拡散源を１−２、１−３の組成比とすることでＲＨ拡散時にＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体からしみだしたＮｄ、ＰｒをＲＨ拡散源が取り込むことが防止できるので、ＲＨ拡散源が変質せず、繰り返し使用できる。
【００３９】
また、ＲＨ拡散処理でのＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体への重希土類元素ＲＨの供給過多がなくなり、残留磁束密度Ｂrの低下がなくなる。
【００４０】
ここで、ＲＨ拡散工程においてＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とＲＨ拡散源とを処理室内において連続的または断続的に移動させる方法としては、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体に欠けや割れを発生させることなく、ＲＨ拡散源とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体との相互配置関係を変動させることが可能であれば、任意の方法を採用し得る。例えば、処理室を回転、揺動したり、外部から処理室に振動を加えたりする方法を採用できる。また、処理室内に攪拌手段を設けてもよい。
【００４１】
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の主相結晶粒の外殻部における結晶磁気異方性が高められると、磁石全体の保磁力ＨcJが効果的に向上するとされている。本発明の実施形態では、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体の表面に近い領域だけでなく、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体表面から離れた内部の領域においても重希土類置換層を主相外殻部に形成することができるため、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体全体にわたって主相外殻部で効率良く重希土類元素ＲＨが濃縮された層を形成することにより、ＨcJを向上させることが可能になると同時に、主相内部には重希土類元素ＲＨの濃度の低い部分が残存するため、Ｂrを殆ど低下させない。
【００４２】
以下、本発明の実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体に対して行う拡散処理工程を詳細に説明する。
【００４３】
［Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体］
まず、本発明の実施形態では、重希土類元素ＲＨの拡散の対象とするＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体を用意する。
【００４４】
以下、本発明の実施形態によるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を製造する方法の好ましい実施形態を説明する。
【００４５】
［原料合金］
まず、２５質量％以上４０質量％以下の希土類元素Ｒと、０．６質量％以上１．６質量％以下のＢ（硼素）と、残部Ｆｅ及び不可避的不純物とを含有する合金を用意する。Ｂの一部はＣ（炭素）によって置換されていてもよいし、Ｆｅの一部（Ｆｅの５０原子％以下）は、Ｃｏによって置換されていてもよい。この合金は、種々の目的により、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｂ、およびＢｉからなる群から選択された少なくとも１種の添加元素Ｍを０．０１質量％以上１．０質量％以下含有していてもよい。
【００４６】
ここで、希土類元素Ｒは、主として軽希土類元素ＲＬ（Ｎｄ、Ｐｒ）から選択される少なくとも１種の元素であるが、重希土類元素を含有していてもよい。なお、重希土類元素を含有する場合は、ＤｙおよびＴｂの少なくとも一方を含むことが好ましい。
【００４７】
上記の合金は、溶湯を例えばストリップキャスト法によって急冷して好適に作製され得る。以下、ストリップキャスト法による急冷凝固原料合金の作製を説明する。
【００４８】
まず、上記組成を有する合金をアルゴン雰囲気中において高周波溶解によって溶融し、合金の溶湯を形成する。次に、この溶湯を１３５０℃程度に保持した後、単ロール法によって急冷し、例えば厚さ約０．３ｍｍのフレーク状合金を得る。こうして作製したフレーク状の原料合金を、次の水素粉砕前に例えば１ｍｍ以上１０ｍｍ以下の大きさに粉砕する。なお、ストリップキャスト法による原料合金の製造方法は、例えば、米国特許第５、３８３、９７８号明細書に開示されている。
【００４９】
［粗粉砕工程］
上記のフレーク状の原料合金を水素炉の内部へ収容する。次に、水素炉の内部で水素粉砕処理を行う。水素粉砕処理で得られた後の粗粉砕粉を水素炉から取り出す際、粗粉砕粉が大気と接触しないように、不活性雰囲気下で取り出し動作を実行することが好ましい。そうすれば、粗粉砕粉が酸化・発熱することが防止され、焼結磁石の磁石特性の低下が抑制できるからである。粗粉砕粉は、非常に活性であり、大気中の取り扱いでは酸素量の増大が著しくなるので、窒素、Ａｒなどの不活性ガス中で取り扱うことが望ましい。
【００５０】
水素粉砕処理によって、フレーク状原料合金は０．１ｍｍ以上３ｍｍ以下の大きさに粉砕される。水素粉砕処理後、脆化した原料合金をより細かく解砕するとともに冷却することが好ましい。
【００５１】
［微粉砕工程］
次に、粗粉砕粉に対してジェットミル粉砕装置を用いて微粉砕を行う。本実施形態で使用するジェットミル粉砕装置にはサイクロン分級機が接続されている。ジェットミル粉砕装置は、粗粉砕工程で粗く粉砕された粗粉砕粉の供給を受け、粉砕機内で粉砕する。粉砕機内で粉砕された粉末はサイクロン分級機を経て回収タンクに集められる。こうして、０．１μｍ以上２０μｍ以下（典型的にはＦ．Ｓ．Ｓ．Ｓ粒度で３μｍ以上５μｍ以下）の微粉砕粉を得ることができる。このような微粉砕に用いる粉砕装置は、ジェットミルに限定されず、アトライタやボールミルであってもよい。微粉砕前にステアリン酸亜鉛などの潤滑剤を粉砕助剤として用いてもよい。粉砕助剤は多く入れるとＣ量が多くなるので、例えば０．１質量％以上０．３質量％以下添加・混合する。一般に、粉砕ガスとしては窒素ガスが用いられる。窒化を避けるため、ＨｅやＡｒガスなどの希ガスを用いてもよい。磁石中の酸素量を所定の範囲に抑えるため、酸素量が少ない雰囲気中で微粉砕したり、微粉砕後油剤に投入しスラリー状にしてもよい。
【００５２】
［プレス成形］
本実施形態では、上記方法で作製された微粉砕粉に対し、潤滑剤を添加する。潤滑剤を添加しすぎるとＣ量が多くなるので、例えば０．２質量％以上０．４質量％以下添加・混合する。次に、上述の方法で作製した微粉砕粉を公知のプレス装置を用いて配向磁界中で成形し、成形体を作製する。印加する磁界の強度は、例えば０．８ＭＡ／ｍ以上１．２ＭＡ／ｍ以下である。また、成形圧力は、成形体密度が例えば４ｇ／ｃｍ3以上４．３ｇ／ｃｍ3以下になるように設定される。好ましくは、プレス工程で微粉砕粉、成形体が大気と触れないように不活性ガス中でプレス工程を行う。
【００５３】
［焼結工程］
上記の成形体に対して、１０００℃以上１２００℃以下の温度で焼結する。雰囲気は真空でもよいし、減圧アルゴン雰囲気で行ってもよい。また、昇温途中で真空から水素ガスを導入してもよい。焼結工程の後、熱処理（４００℃以上１０００℃以下）や、寸法調整のための研削を行っても良い。
【００５４】
本発明の実施形態では、原料合金、粗粉砕、微粉砕、プレス、焼結の各工程中および各工程間の移動中でＲ量が３１質量％以上３７質量％以下になるようＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体を作製する。
【００５５】
有効希土類量が２８質量％以上３５質量％以下に制御されるように焼結後のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体は、Ｏ量を０．０５質量％以上０．５質量％以下、Ｃ量を０．０１質量％以上０．１質量％以下、Ｎ量を０．０１質量％以上０．１質量％以下に制御する。
【００５６】
Ｏ量は、粗粉砕粉の取り扱い雰囲気と微粉砕時の導入酸素量によって制御される。
【００５７】
Ｃ量は、粉砕助剤の選定、粉砕助剤の投入量、潤滑剤の選定、潤滑剤の投入量によって制御される。
【００５８】
Ｎ量は、粉砕ガスを窒素、アルゴン、ヘリウムまたは窒素とアルゴンの混合物のいずれとするかで制御される。
【００５９】
[Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体の組成]
本発明の実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体は、以下の組成からなる。
【００６０】
Ｒ量：３１質量％以上３７質量％以下
Ｂ（Ｂの一部はＣで置換されていてもよい）：０．８５質量％以上１．２質量％以下
添加元素Ｍ（Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｂ、およびＢｉからなる群から選択された少なくとも１種）：０〜２質量％以下
Ｔ（Ｆｅを主とする遷移金属であって、Ｃｏを含んでいてもよい）および不可避不純物：残部
【００６１】
ここで、Ｒは、希土類元素のうちＮｄ、Ｐｒ、Ｄｙ、Ｔｂの含有量である。主として軽希土類元素ＲＬであるＮｄ、Ｐｒから選択される少なくとも１種が含有されるが、重希土類元素ＲＨであるＤｙ、Ｔｂの少なくとも一方を含有していてもよい。
【００６２】
好ましくは、有効希土類量：２８質量％以上３５質量％以下にする。
【００６３】
有効希土類量は、以下のようにして算出する。
【００６４】
有効希土類量＝Ｒ量（質量％）−（６×Ｏ量（質量％）＋８×Ｃ量（質量％）＋１０×Ｎ量（質量％））
【００６５】
ここで、Ｏ量、Ｃ量、Ｎ量に掛ける係数は、それぞれの不純物がつくる化合物（Ｎｄ2Ｏ3、Ｎｄ2Ｃ3、ＮｄＮ）の重量倍より算出した係数である。
【００６６】
［ＲＨ拡散源］
ＲＨ拡散源は、重希土類元素ＲＨと３０質量％以上８０質量％以下のＦｅとを含有する合金であり、その形態は、例えば、球状、線状、板状、ブロック状、粉末など任意である。ボールやワイヤ形状を有する場合、その直径は例えば数ｍｍ〜数ｃｍに設定され得る。粉末の場合、その粒径は、例えば、０．０５ｍｍ以上５ｍｍ以下の範囲に設定され得る。このように、ＲＨ拡散源の形状・大きさは、特に限定されない。
【００６７】
ＲＨ拡散源は、Ｄｙ、Ｔｂ、Ｆｅ以外に本発明の実施形態に係る効果を損なわない限りにおいて、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｚｎ、ＳｎおよびＣｏからなる群から選択された少なくとも１種を含有してもよい。
【００６８】
さらに不可避不純物として、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｂ、ＳｉおよびＢｉからなる群から選択された少なくとも１種を含んでいてよい。
【００６９】
［攪拌補助部材］
本発明の実施形態では、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とＲＨ拡散源に加えて、攪拌補助部材を処理室内に導入することが好ましい。攪拌補助部材はＲＨ拡散源とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体との接触を促進し、また攪拌補助部材に一旦付着した重希土類元素ＲＨをＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体へ間接的に供給する役割をする。さらに、攪拌補助部材は、処理室内において、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体同士やＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とＲＨ拡散源との接触による欠けや溶着を防ぐ役割もある。
【００７０】
攪拌補助部材は処理室内で運動しやすい形状にし、その攪拌補助部材をＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とＲＨ拡散源と混合して処理室の回転、揺動、振動を行うことが効果的である。ここで運動しやすい形状との例として、直径数百μｍから数十ｍｍの球状、楕円状、円柱状等が挙げられる。
【００７１】
攪拌補助部材は、比重が焼結磁石体とほぼ等しくかつＲＨ拡散処理中にＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体およびＲＨ拡散と接触しても、反応しにくい材料から形成されることが好ましい。攪拌補助部材としてはジルコニア、窒化ケイ素、炭化ケイ素並びに窒化硼素、または、これらの混合物のセラミックスから好適に形成され得る。また、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｚｒとを含む族の元素、または、これらの混合物からも形成されえる。
【００７２】
［ＲＨ拡散工程］
図１を参照しながら、本発明の実施形態による拡散処理工程の好ましい例を説明する。図１に示す例では、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体１およびＲＨ拡散源２がステンレス製の筒３の内部に導入されている。また、図示していないが、ジルコニア球などを攪拌補助部材として筒３の内部に導入されていることが好ましい。この例では、筒３が「処理室」として機能する。筒３の材料は、ステンレスに限定されず、７００℃以上１０００℃以下の温度に耐える耐熱性を有し、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体１およびＲＨ拡散源２と反応しにくい材料であれば任意である。例えば、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗまたはそれらの少なくとも１種を含む合金を用いてもよい。筒３には開閉または取り外し可能な蓋５が設けられている。また筒３の内壁には、ＲＨ拡散源と焼結磁石体とが効率的に移動と接触を行い得るように、突起物を設置することができる。筒３の長軸方向に垂直な断面形状も、円に限定されず、楕円または多角形、あるいはその他の形状であってもよい。図１に示す状態の筒３は排気装置６と連結されている。排気装置６の働きにより、筒３の内部は減圧され得る。筒３の内部には、不図示のガスボンベからＡｒなどの不活性ガスが導入され得る。
【００７３】
筒３は、その外周部に配置されたヒータ４によって加熱される。筒３の加熱により、その内部に収納されたＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体１およびＲＨ拡散源２も加熱される。筒３は、中心軸の回りに回転可能に支持されており、ヒータ４による加熱中も可変モータ７によって回動することができる。筒３の回転速度は、例えば筒３の内壁面の周速度を毎秒０．０１ｍ以上に設定され得る。回転により筒内のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体同士が激しく接触して欠けないよう、毎秒０．５ｍ以下に設定するのが好ましい。
【００７４】
図１の例では、筒３は回転するが、本発明は、このような場合に限定されない。ＲＨ拡散工程中に筒３内でＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体１とＲＨ拡散源２とが相対的に移動可能かつ接触可能であればよい。例えば、筒３は、回転することなく揺動または振動していてもよいし、回転、揺動および振動の少なくとも２つが同時に生じていてもよい。
【００７５】
次に、図１の処理装置を用いて行うＲＨ拡散処理の動作を説明する。まず、蓋５を筒３から取り外し、筒３の内部を開放する。複数のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体１およびＲＨ拡散源２を筒３の内部に装入した後、再び、蓋５を筒３に取り付ける。排気装置６を接続して筒３の内部を真空排気する。筒３の内部圧力が充分に低下した後、排気装置６を取り外す。加熱後、必要圧力まで不活性ガスを導入し、モータ７によって筒３を回転させながら、ヒータ４による加熱を実行する。
【００７６】
拡散熱処理時における筒３の内部は不活性雰囲気であることが好ましい。本明細書における「不活性雰囲気」とは、真空、または不活性ガスを含むものとする。また、「不活性ガス」は、例えばアルゴン（Ａｒ）などの希ガスであるが、焼結磁石体１およびＲＨ拡散源２との間で化学的に反応しないガスであれば、「不活性ガス」に含まれ得る。不活性ガスの圧力は、大気圧以下であることが好ましい。筒３の内部における雰囲気ガス圧力が大気圧に近いと、例えば特許文献１に示された技術では、ＲＨ拡散源２から重希土類元素ＲＨが焼結磁石体１の表面に供給されにくくなる。しかし、本実施形態においては、ＲＨ拡散源２とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体１とが近接または接触しているため、１０-2Ｐａ以上大気圧以下の圧力でＲＨ拡散ができる。また、真空度と重希土類元素ＲＨの供給量との相関は比較的小さく、真空度を更に高めても、重希土類元素ＲＨの供給量（保磁力の向上度）に大きく影響しない。供給量は、雰囲気圧力よりもＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体の温度に敏感である。
【００７７】
本実施形態では、重希土類元素ＲＨを含むＲＨ拡散源２とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体１とをいっしょに回転させつつ、加熱することにより、ＲＨ拡散源２から重希土類元素ＲＨをＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体１の表面に供給しつつ、内部に拡散させることができる。
【００７８】
拡散処理時における処理室の内壁面の周速度は、例えば０．０１ｍ／ｓ以上に設定され得る。回転速度が低くなると、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とＲＨ拡散源との接触部の移動が遅くなり、溶着が発生しやすくなる。このため、拡散温度が高いほど、処理室の回転速度を高めることが好ましい。好ましい回転速度は、拡散温度のみならず、ＲＨ拡散源の形状やサイズによっても異なる。
【００７９】
本実施形態では、ＲＨ拡散源２およびＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体１の温度を７００℃以上１０００℃以下の範囲内に保持する。この温度範囲は、重希土類元素ＲＨがＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体１の粒界を伝って内部へ拡散するのに好ましい温度領域である。
【００８０】
ＲＨ拡散源２は重希土類元素ＲＨと３０質量％以上８０質量％以下のＦｅとからなり、７００℃以上１０００℃以下で重希土類元素ＲＨが供給過多にならない。熱処理の時間は、例えば１０分から７２時間である。好ましくは１時間から１２時間である。
【００８１】
また、ＲＨ拡散源２は、体積率でＲＨＦｅ2またはＲＨＦｅ3が大部分を占める合金であるため、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体１から染み出すＮｄ、ＰｒがＲＨ拡散源２に取り込まれることもないので、その結果、ＲＨ拡散源の変質も起こりにくくなる。
【００８２】
処理温度が１０００℃を超えると、ＲＨ拡散源２とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体１とが溶着してしまう問題が生じ易く、一方、処理温度が７００℃未満では、処理に長時間を要する。
【００８３】
保持時間は、ＲＨ拡散処理工程をする際のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体１およびＲＨ拡散源２の投入量の比率、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体１の形状、ＲＨ拡散源２の形状、および、ＲＨ拡散処理によってＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体１に拡散されるべき重希土類元素ＲＨの量（拡散量）などを考慮して決められる。
【００８４】
ＲＨ拡散工程時における雰囲気ガスの圧力（処理室内の雰囲気圧力）は、例えば１０-2Ｐａ以上大気圧以下の範囲内に設定され得る。
【００８５】
ＲＨ拡散工程後に、拡散された重希土類元素ＲＨをより均質化する目的でＲ−Ｔ−Ｂ系磁石体１に対する第１熱処理を追加的に行っても良い。熱処理は、ＲＨ拡散源を取り除いた後、重希土類元素ＲＨが実質的に拡散し得る７００℃以上１０００℃以下の範囲で行い、より好ましくは８７０℃から９７０℃の温度で実行される。この第１熱処理では、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体１に対して重希土類元素ＲＨの更なる供給は生じないが、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体１において重希土類元素ＲＨの拡散が生じるため、焼結磁石の表面側から奥深くに重希土類元素ＲＨを拡散し、磁石全体として保磁力を高めることが可能になる。第１熱処理の時間は、例えば１０分以上７２時間以下である。好ましくは１時間以上１２時間以下である。ここで、第１熱処理を行う熱処理炉の雰囲気圧力は、大気圧以下である。好ましいのは１００ｋＰａ以下である。
【００８６】
［第２熱処理］
また、必要に応じてさらに第２熱処理（４００℃以上７００℃以下）を行うが、第２熱処理（４００℃以上７００℃以下）を行う場合は、第１熱処理（７００℃以上１０００℃以下）の後に行うことが好ましい。第１熱処理（７００℃以上１０００℃以下）と第２熱処理（４００℃以上７００℃以下）とは、同じ処理室内で行っても良い。第２熱処理の時間は、例えば１０分以上７２時間以下である。好ましくは１時間以上１２時間以下である。ここで、第２熱処理を行う熱処理炉の雰囲気圧力は、大気圧以下である。好ましいのは１００ｋＰａ以下である。なお、第１熱処理を行わず、第２熱処理だけでもよい。
【００８７】
（実験例１）（Ｒ量限定による効果）
まず、表１の組成を有する焼結体を作製した。以下、前記焼結体の作製手順を説明する。まず、表１に記載の組成となるよう組成調整を行い、ストリップキャスティング法により厚み０．２ｍｍから０．３ｍｍの合金薄片を作製した。次に、この合金薄片を容器に充填し、水素処理装置内に収容した。そして、水素処理装置内を圧力５０ｋＰａの水素ガスで満たすことにより、室温で合金薄片に水素吸蔵させた後、放出させた。このような水素処理を行うことにより、合金薄片を脆化し、大きさ約０．１５ｍｍから２ｍｍの不定形粉末を作製した。
【００８８】
上記の水素処理により作製した粗粉砕粉末に対し粉砕助剤として０．０５質量％のステアリン酸亜鉛を添加し混合した後、ジェットミル装置による粉砕工程を行うことにより、粉末粒径が約３μｍの微粉末を作製した。
【００８９】
こうして作製された微粉末をプレス装置により成形し、粉末成形体を作製した。具体的には、印加磁界中で粉末粒子を磁界配向した状態で圧縮し、プレス成形を行った。その後、成形体をプレス装置から抜きだし、真空炉により１０４０℃で４時間の焼結工程を行った。こうしてＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体を作製した。
【００９０】
これを機械加工することにより７．４ｍｍ×７．４ｍｍ×７．４ｍｍの立方体のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体を得た。このとき得られた焼結体の一部を用いて、成分値（ＩＣＰ）とガス量を測定した。得られた分析結果が表１である。分析はＩＣＰ発光分析を用いたが、酸素、窒素、炭素の分析値はガス分析装置での分析結果である。
【００９１】
表１では、「Ｎｏ」はサンプル番号を示している。「ＴＲＥ」の欄にはＲ量を示している。「ＴＲＥ´」の欄にはＲ量からＯ、Ｎ、Ｃ量を引いた有効希土類量を示している。有効希土類量はＴＲＥ−（６×Ｏ量＋８×Ｃ量＋１０×Ｎ量）で求められた値である。表２の「周速度」の欄には、図１に示す筒３の内壁面の周速度が示されている。「ＲＨ拡散温度」の欄には、ＲＨ拡散処理中において保持される温度が示されている。「ＲＨ拡散時間」の欄は、ＲＨ拡散温度を保持した時間が示されている。「雰囲気圧力」はＲＨ拡散処理開始時の圧力を示している。「拡散前」の欄は、ＲＨ拡散処理前に測定したＨcJ、Ｂrの値が示されている。「拡散後」の欄は、ＲＨ拡散処理後に測定したＨcJ、Ｂrの値が示されている。作成したＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体のＲＨ拡散前の磁気特性をＢ−Ｈトレーサによって測定したところ、ＨcJ、Ｂrは熱処理（５００℃）後の特性で表２の通りとなった。
【００９２】
【表１】
0005999106.tif 000002
【００９３】
【表２】
0005999106.tif 000003
【００９４】
次に、図１の装置を用いてＲＨ拡散処理を実行した。筒の容積：１２８０００ｍｍ3、ＲＨ拡散源の投入重量：５０ｇ、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体の投入重量：５０ｇであった。ＲＨ拡散源は直径３ｍｍ以下の不定形のものを用いた。
【００９５】
ＲＨ拡散源は、表２に記載の所定の組成になるようにＤｙ、Ｆｅを秤量し、高周波溶解炉で溶解した後、ロール表面速度が２ｍ／秒で回転する銅製の水冷ロールに溶湯を接触させ急冷凝固合金を形成し、スタンプミル、水素粉砕などで粉砕し、ふるい目で３ｍｍ以下に粒度調整して作製した。
【００９６】
拡散処理時における処理室の温度は、図２に示すように設定した。図２は、加熱開始後における処理室温度の変化（ヒートパターン）を示すグラフである。図２の例では、真空排気を行い、処理室内の圧力が充分に低下される。その後、アルゴンガスを復圧して処理室内の圧力が５Ｐａに達した後、処理室を回転させながら、ＲＨ拡散温度（８５０℃）に達するまで昇温を行った。昇温中の圧力変動に対してはＡｒガスの放出又は供給を適宜行い、５Ｐａを維持した。昇温レートは約１０℃／分であった。ＲＨ拡散温度に達した後、所定の時間だけ、その温度に保持した。その後、加熱を停止し、室温まで降温させた。その後、図１の装置からＲＨ拡散源を取り出した後、残ったＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を拡散処理時と同じ雰囲気圧力で第１熱処理（８５０℃、５時間）を行ない、さらに拡散後の第２熱処理（５００℃、１時間）を行なった。
【００９７】
ここで、磁気特性はＲＨ拡散処理後におけるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体の各面を０．２ｍｍずつ研削し、７．０ｍｍ×７．０ｍｍ×７．０ｍｍの立方体に加工した後、Ｂ−Ｈトレーサにてその磁石特性を評価している。
【００９８】
本発明の範囲内であるサンプル２、３と範囲外であるサンプル１について、ＲＨ拡散前と拡散後のＢr、ＨcJを表１にて示す。表１よりＲ量が３１質量％以上であるサンプル２、３にＲＨ拡散処理を行うと、Ｂrの低下がなく、ＨcJが４６０ｋＡ／ｍ向上することがわかった。サンプル２、３はサンプル１と比べてＴＲＥが増えているので、拡散前のＢｒの値が低くなっているが、ＲＨ拡散後、Ｂrは低下していない。ＲＨ拡散前とＲＨ拡散後のＨcJの差は本発明の範囲外のサンプル１ではＨcJが向上したよりも大幅に向上している。なお、いずれのサンプルについてＲＨ拡散工程中の溶着も発生しなかった。
【００９９】
（実験例２）（ＲＨ拡散処理時間の違いによる効果）
まず、表３、４に記載の条件以外は、実験例１と同じ条件にてＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を作製した。表３の分析はＩＣＰ発光分析を用いたが、酸素、窒素、炭素の分析値はガス分析装置での分析結果である。「拡散後のＤｙ量」は、ＲＨ拡散後の焼結磁石に含まれるＤｙ量が示されている。「溶着」の欄では、有はＲＨ拡散工程後ＲＨ拡散源とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とが溶着したことを示している。
【０１００】
分析したところ、サンプル４はＯ量が０．２質量％、Ｎ量が０．０３質量％、Ｃ量が０．０８質量％であった。一方、サンプル５はＯ量が０．４５質量％、Ｎ量が０．０３質量％、Ｃ量が０．０９質量％であった。これらを機械加工することにより７．４ｍｍ×７．４ｍｍ×７．４ｍｍの立方体のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体を得た。
【０１０１】
表３では、使用したＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体の組成が示されている。なお、分析はＩＣＰ発光分析を用いたが、酸素、窒素、炭素の分析値はガス分析装置での分析結果である。作成したＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体のＲＨ拡散前の磁気特性をＢ−Ｈトレーサによって測定したところ、ＨcJ、Ｂrは熱処理（５００℃）後の特性で表４の通りとなった。
【０１０２】
【表３】
0005999106.tif 000004
【０１０３】
【表４】
0005999106.tif 000005
【０１０４】
ＲＨ拡散処理時間の影響について、表４の通りＲＨ拡散処理時間を変えてＲＨ拡散処理を行ったところ、図３の通り、９００℃のＲＨ拡散工程では、本発明の範囲内であるサンプル４は５時間までは急激にＨcJが向上し、５時間以降もゆるやかにＨcJが向上した（サンプル４Ａからサンプル４Ｅ）。一方、サンプル５は、処理時間に応じてＨcJが向上しているが、サンプル４のように急激にＨcJが向上しなかった（サンプル５Ａからサンプル５Ｅ）。サンプル４では５時間で達したＨcJの値がサンプル５では２０時間も時間がかかっていた。
【０１０５】
一方で、拡散後のＤｙ量がサンプル４Ａから４Ｅとサンプル５Ａから５Ｅとで違わない。本発明の実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体を用いると、ＲＨ拡散処理により導入される重希土類元素ＲＨが短時間で磁石内部に拡散し、保磁力を向上させているのがわかる。なお、いずれのサンプルについてもＲＨ拡散工程中の溶着は発生しなかった。
【０１０６】
（実験例３）（Ｒ量と有効希土類量の範囲）
表５、６に記載の条件以外は、実験例１と同じ条件にてＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を作製した。表５の分析はＩＣＰ発光分析を用いたが、酸素、窒素、炭素の分析値はガス分析装置での分析結果である。分析結果より、サンプル６から１６のＯ量、Ｎ量、Ｃ量は表５に記載の値であった。表６の結果より、サンプル６から１５ではいずれもＢrの低下がなくＨcJが向上していた。本発明の範囲であるサンプル７からサンプル１５はＲＨ拡散処理後ＨcJの値が５６０ｋＡ／ｍ以上向上した。サンプル１６ではＲＨ拡散処理後、ＲＨ拡散源とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体およびＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体同士が溶着してしまった。
【０１０７】
【表５】
0005999106.tif 000006
【０１０８】
【表６】
0005999106.tif 000007
【０１０９】
（実験例４）（ＲＨ拡散処理温度の範囲）
表７、８に記載の条件以外は、実験例１と同じ条件にてＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を作製した。表７の分析はＩＣＰ発光分析を用いたが、酸素、窒素、炭素の分析値はガス分析装置での分析結果である。分析結果よりサンプル１７、１８のＯ量、Ｎ量、Ｃ量は表７に記載の値であった。
【０１１０】
【表７】
0005999106.tif 000008
【０１１１】
サンプル１７、１８に対してＲＨ拡散処理を異なる温度（６００℃、７００℃、８００℃、８７０℃、９００℃、９７０℃、１０００℃、１０２０℃）で行ったときのＢr、ＨcJ、溶着の有無を調べたところ表８の結果となった。
【０１１２】
【表８】
0005999106.tif 000009
【０１１３】
本発明の実施形態にあたるサンプル１７Ｂから１７Ｇと比較例であるサンプル１８Ｂから１８Ｇとを比べると、７００℃から１０００℃の範囲において、サンプル１７Ｂから１７Ｇ、１８Ｂから１８ＧともにＢrの低下もなく、ＨcJが向上しているが、同じＲＨ拡散時間だとサンプル１７Ｂから１７Ｇの方がサンプル１８Ｂから１８Ｇより、ＨcJが１５０ｋＡ／ｍ以上向上することがわかった。
【０１１４】
また、サンプル１７Ｂから１７Ｇ、１８Ｂから１８Ｇともに７００℃から１０００℃の範囲では溶着が発生しないことがわかった。一方、１０２０℃でＲＨ拡散処理を行った場合、本発明の実施形態に係るＲＨ拡散源を用いたサンプル１７Ｈ、１８Ｈでは溶着が発生した。従って、１０００℃以下でＲＨ拡散処理をする必要がある。
【０１１５】
また、本発明の実施形態に係るＲＨ拡散源を用いても、６００℃でＲＨ拡散処理を行った場合、保磁力向上効果は変わらなかった。従って、本発明の実施形態に係るＲＨ拡散処理の温度は、７００℃以上１０００℃以下とするのが適正である。
【０１１６】
別の比較例として、サンプル１９では、ＲＨ拡散源をＤｙからなる拡散源にかえたことを除きサンプル１７と同じ条件にてＲＨ拡散した。
【０１１７】
Ｄｙからなる拡散源は、ＤｙＦ2を金属カルシウムで還元する金属熱還元法によりＤｙとし、スタンプミル、水素粉砕などで粉砕し、ふるい目で３ｍｍ以下に粒度調整をして作製した。
【０１１８】
ＲＨ拡散処理を異なる温度（６００℃、７００℃、８００℃、８７０℃、９００℃、９７０℃、１０００℃、１０２０℃）で行ったときのＢr、ＨcJ、溶着の有無は表８の結果となった。Ｄｙを拡散源として用いた場合、サンプル１９Ｄから１９Ｈに示すように８７０℃、９００℃、９７０℃、１０００℃、１０２０℃では溶着が発生した。
【０１１９】
サンプル１７Ａから１７Ｈとサンプル１９Ａから１９Ｈとを比べると、Ｄｙ−Ｆｅ合金を拡散源として用い、拡散処理を行ったサンプル１７Ａから１７Ｈは７００℃から１０００℃の範囲では溶着が発生しなかったが、６００℃、７００℃、８００℃でＲＨ拡散処理を行った時のＨcJの値はいずれも小さかった。
【０１２０】
なお、Ｄｙが１００％であるＤｙメタルは酸化、発火の問題があり、拡散工程で使用するとき以外は不活性ガス中で管理する必要があり、作業性に困難が伴う問題もあり好ましくない。
【０１２１】
また、サンプル１７と同一組成のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体に蒸着拡散処理を行った。具体的には焼結磁石体を０．３％硝酸水溶液で酸洗し、乾燥させた後、特許文献２に記載の処理容器内に配置した。処理容器はＭｏから形成されており、複数のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結体を支持する部材と、２枚のＲＨバルク体を保持する部材とを備えている。Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とＲＨバルク体との間隔は５〜９ｍｍ程度に設定した。ＲＨバルク体は、純度９９．９％のＤｙから形成され、３０ｍｍ×３０ｍｍ×５ｍｍのサイズを有している。次に、前記処理容器を真空熱処理炉にて蒸着拡散処理を行った。処理条件は、１×１０-2Ｐａの圧力下で昇温し、９００℃で５時間保持し、その後追加熱処理（９００℃、５時間）、時効処理（５００℃  １時間）を行ったところ、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体と支持部材とが溶着してしまった。
【０１２２】
（実験例５）（ＲＨ拡散源の組成）
表９、表１０に記載の条件以外は、実験例１と同じ条件にてＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を作製した。表９の分析はＩＣＰ発光分析を用いたが、酸素、窒素、炭素の分析値はガス分析装置での分析結果である。分析結果よりサンプル２０のＯ量、Ｎ量、Ｃ量は表９に記載の値であった。
【０１２３】
【表９】
0005999106.tif 000010
【０１２４】
【表１０】
0005999106.tif 000011
【０１２５】
Ｄｙ：ＦｅまたはＴｂ：Ｆｅの質量比が７０：３０から２０：８０のＲＨ拡散源を用いて範囲内でＲＨ拡散をしたところ、Ｂrの低下が０．００５Ｔまでに抑えられ、ＨcJが３５０ｋＡ／ｍ以上向上した。Ｄｙ：ＦｅまたはＴｂ：Ｆｅの質量比が６０：４０から４０：６０のＲＨ拡散源を用いたときＢrの低下もなく、ＨcJが大きく向上していた。
【０１２６】
（実験例６）（攪拌補助部材の効果）
ここで、直径５ｍｍのジルコニア球を重量５０ｇ、攪拌補助部材として追加してＲＨ拡散処理、第１熱処理を行った以外は、実験５と同じ条件でＲＨ拡散処理を行い、磁気特性を評価したところ、表１１の結果となった。表１１の通り、サンプル２１Ａから２１Ｍはサンプル２０Ａから２０Ｍと比べてＲＨ拡散処理時間が半分になったにも関わらず、短時間でＨcJの向上効果があり、かつＢrがほとんど低下していないことがわかった。サンプル２１Ｂ、２１Ｎ、２１Ｏ、を比べても本発明の実施形態に係る効果は雰囲気圧力が変わっても同様の効果があることがわかった。欠けの発生もサンプル２０Ａから２０Ｂと比べて抑制されていることがわかった。
【０１２７】
【表１１】
0005999106.tif 000012
【０１２８】
（実験例７）（雰囲気圧力の違いによる効果）
表１２、１３に記載の条件以外は、実験例１と同じ条件にてＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を作製した。表１２の分析はＩＣＰ発光分析を用いたが、酸素、窒素、炭素の分析値はガス分析装置での分析結果である。分析結果よりサンプル２２のＯ量、Ｎ量、Ｃ量は表１２に記載の値であった。ＲＨ拡散時の雰囲気圧力の影響について、表１３の通り種々の雰囲気圧力でＲＨ拡散処理を行ったところ、雰囲気圧力が０．１Ｐａから１０００００Ｐａの間（サンプル２２Ａから２２Ｇ）では、圧力に関係なくＨcJが上がった。
【０１２９】
【表１２】
0005999106.tif 000013
【０１３０】
【表１３】
0005999106.tif 000014
【０１３１】
（実験例８）（周速度の違いによる効果）
表１４、１５に記載の条件以外は、実験例１と同じ条件にてＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を作製した。表１４の分析はＩＣＰ発光分析を用いたが、酸素、窒素、炭素の分析値はガス分析装置での分析結果である。分析結果よりサンプル２３のＯ量、Ｎ量、Ｃ量は表１４に記載の値であった。
【０１３２】
ＲＨ拡散時の処理装置の回転速度の影響について、表１５の通り種々の雰囲気圧力でＲＨ拡散処理を行ったところ、周速度が０．００５ｍ／ｓ（サンプル２３Ａ）では溶着が発生したが、０．０１ｍ／ｓから０．５ｍ／ｓの間（サンプル２３Ｂから２３Ｆ）では、大きな影響はなかった。
【０１３３】
【表１４】
0005999106.tif 000015
【０１３４】
【表１５】
0005999106.tif 000016
【０１３５】
（実験例９）（Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体の組成の違いによる効果）
表１６、１７に記載の条件以外は、実験例１と同じ条件にてＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を作製した。表１６の分析はＩＣＰ発光分析を用いたが、酸素、窒素、炭素の分析値はガス分析装置での分析結果である。分析結果より、サンプル２４から３０のＯ量、Ｎ量、Ｃ量は表１６に記載の値であった。ＲＨ拡散処理時間の影響について、表１７の通り、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体のＲ量のうちＤｙの比率を変えてＲＨ拡散処理を行ったところ、Ｄｙ量が増えるに従いＨcJの向上効果が小さくなった（サンプル２４からサンプル３０）。
【０１３６】
【表１６】
0005999106.tif 000017
【０１３７】
【表１７】
0005999106.tif 000018
【０１３８】
なお、本発明の実施形態に係る拡散処理で実行可能なヒートパターンは、図２に示す例に限定されず、他の多様なパターンを採用することができる。また、真空排気は拡散処理が完了し、焼結磁石体が充分に冷却されるまで行ってもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１３９】
本発明の実施形態によれば、高Ｂr、高ＨcJのＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を作製することができる。本発明の実施形態に係る焼結磁石は、高温下に晒されるハイブリッド車搭載用モータ等の各種モータや家電製品等に好適である。
【符号の説明】
【０１４０】
１    Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体
２    ＲＨ拡散源
３    ステンレス製の筒（処理室）
４    ヒータ
５    蓋
６    排気装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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