(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石用原料合金（但し、ＲはＹを含む希土類元素のうち少なくとも１種、ＴはＦｅを必須とする１種以上の遷移元素である）であって、
主相であるＲ2Ｔ14Ｂ相と、Ｒが濃縮されたＲリッチ相とを含み、
主相は、デンドライト主軸と、そのデンドライト主軸から枝分かれしているデンドライト二次アームとを有し、
デンドライト二次アームが生成している領域の体積率が２８．５〜６０％であり、
前記Ｒリッチ相の間隔が２．１２μｍ以下であることを特徴とするＲ−Ｔ−Ｂ系磁石用原料合金。
【請求項２】
チル晶の体積率が１％以下であることを特徴とする請求項１に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系磁石用原料合金。
【請求項３】
前記デンドライト二次アームの間隔が０．５〜２．０μｍであることを特徴とする請求項１または２に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系磁石用原料合金。
【請求項４】
前記Ｒリッチ相の楕円長短比が０．５以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のＲ−Ｔ−Ｂ系磁石用原料合金。
【請求項５】
Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金（但し、ＲはＹを含む希土類元素のうち少なくとも１種、ＴはＦｅを必須とする１種以上の遷移元素である）の溶湯を冷却ロールの外周面に供給して凝固させることによりインゴットを鋳造し、当該インゴットを破砕してＲ−Ｔ−Ｂ系磁石用原料合金を製造する方法であって、
冷却ロール上での平均冷却速度が２０００〜４５００℃／秒であるとともに、冷却ロールから剥離する位置のインゴットの温度ＴI（℃）が下記（１）式を満足し、かつ、６５０℃以下である条件でインゴットを鋳造することを特徴とするＲ−Ｔ−Ｂ系磁石用原料合金の製造方法。
４００≦ＴM−ＴI≦６００  ・・・（１）
ここで、ＴMはＲ−Ｔ−Ｂ系合金の融点（℃）を意味する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、希土類磁石の原料に用いられるＲ−Ｔ−Ｂ系磁石用原料合金およびその製造方法に関する。さらに詳しくは、重希土類の添加量を低減した場合でも、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石において優れた保磁力を確保することが可能なＲ−Ｔ−Ｂ系磁石用原料合金およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、希土類磁石の原料に用いられる合金として、磁石特性に優れるＲ−Ｔ−Ｂ系合金がある。ここで、「Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金」における「Ｒ」は希土類元素、「Ｔ」はＦｅを必須とする遷移金属、「Ｂ」はホウ素を意味する。このＲ−Ｔ−Ｂ系合金からなり、希土類磁石の原料となる合金は、ストリップキャスト法によって鋳造されたインゴットから製造できる。【０００３】
図１は、ストリップキャスト法でインゴットの鋳造に用いられる鋳造装置を示す模式図である。同図に示す鋳造装置は、チャンバー５、坩堝１、タンディッシュ２および冷却ロール３を備える。チャンバー５は、内部を減圧状態または不活性ガス雰囲気に維持することにより、合金溶湯および鋳造されたインゴットが酸化されるのを防止する。【０００４】
このような鋳造装置を用いてストリップキャスト法によりＲ−Ｔ−Ｂ系合金からなるインゴットを鋳造する場合、例えば、以下の手順により行うことができる。
（Ａ）坩堝１内に原料を装入し、その原料を誘導加熱装置（図示なし）を用いて加熱する。これにより、原料を融解して合金溶湯を形成する。
（Ｂ）その合金溶湯をタンディッシュ２を介して冷却ロール３の外周面に供給する。冷却ロール３が内部に冷媒が流通する構造を有するので、合金溶湯が冷却ロール３の外周面で急冷されて凝固する。
（Ｃ）このようにして厚さ０．１〜１．０ｍｍである薄帯状のインゴット４が鋳造される。冷却ロール３は同図のハッチングを施した矢印に示す方向に回転していることから、それに伴ってインゴット４が冷却ロール３から剥離する。【０００５】
ストリップキャスト法により鋳造された薄帯状のインゴットは、破砕により合金片とされた後で所定の条件に従って冷却される。インゴットの破砕および合金片の冷却は、合金片の酸化を防止するため、通常、減圧下または不活性ガス雰囲気下で行われる。【０００６】
得られたＲ−Ｔ−Ｂ系磁石用原料合金（以下、単に「磁石用原料合金」ともいう）は、Ｒ２Ｔ１４Ｂ相からなる結晶相（主相）と、希土類元素が濃縮したＲリッチ相とが共存する結晶組織を有する。主相は磁化作用に寄与する強磁性相であり、Ｒリッチ相は磁化作用に寄与しない非磁性相である。【０００７】
Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石用原料合金は、Ｒの主成分がＮｄ、Ｔの主成分がＦｅであることから、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系合金磁石用原料合金とも呼ばれる。また、磁石用原料合金は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石やＲ−Ｔ−Ｂ系ボンド磁石の原料に多用され、そのうちのＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石はネオジム焼結磁石とも呼ばれる。【０００８】
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、例えば、以下の製造プロセスによって得ることができる。
（１）粉砕工程で、Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石用原料合金を水素解砕（粗粉砕）した後、ジェットミル等で微粉砕する。これにより、微粉末を得る。
（２）成形工程で、得られた微粉末を磁場中でプレス成形して圧粉体とする。
（３）焼結工程で、プレス成形された圧粉体を真空中で焼結させた後、焼結体に熱処理（焼き戻し）を施す。これにより、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を得る。【０００９】
ネオジム焼結磁石は、環境保護（低炭素化社会の実現）や省エネルギー化、次世代自動車、高性能電子機器等に対応するため、世界的に需要が高まってきている。しかし、ネオジム焼結磁石は、高温で保磁力が低いという問題があった。【００１０】
この問題を解決するため、磁石用原料合金においてＮｄの一部に代えて重希土類（例えばＤｙやＴｂ）を添加し、その磁石用原料合金を用いたネオジム焼結磁石が開発されて実用化されている。重希土類の添加量は、その合計で例えば１〜５原子％程度である。【００１１】
しかしながら、重希土類は、その埋蔵量が限られていることや資源偏在の観点から、安定供給に問題がある。このため、磁石用原料合金において重希土類の添加量を低減した場合でも、具体的には重希土類の添加量をその合計で例えば０〜３原子％程度とした場合でも、ネオジム焼結磁石において優れた保磁力を確保することができる磁石用原料合金が要求されている。【００１２】
Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石用原料合金に関し、例えば特許文献１に示すように従来から種々の提案がなされている。特許文献１に提案される磁石用原料合金は、短軸方向の平均粒径が３μｍ以下のＲ２Ｔ１７相を含む領域の体積率が０．５〜１０％である。この磁石用原料合金を焼結磁石の原料として用いることにより、得られる焼結磁石で保磁力が安定して増加し、優れた磁気特性が得られるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特許第４８３２８５６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
前述の通り、重希土類の添加量を低減した場合でも、焼結磁石において優れた保磁力を確保することができるＲ−Ｔ−Ｂ系磁石用原料合金が要求されている。【００１５】
前述の特許文献１では、磁石用原料合金において短軸方向の平均粒径が３μｍ以下のＲ２Ｔ１７相を含む領域の体積率を０．５〜１０％とする。これにより、得られる焼結磁石で保磁力が安定して増加し、優れた磁気特性が得られるとしている。しかしながら、Ｒ２Ｔ１７相を含む磁石用原料合金を加熱すると、Ｒ２Ｔ１７相は、６８５℃以上で徐々に液相を発生させ、１２１０℃までＲ２Ｔ１７相とその液相の固液共存となる。このため、焼結磁石を製造する際の焼結工程の焼結温度（通常は１０５０℃程度）では、Ｒ２Ｔ１７相の一部が液相になることなく残存し、その結果、得られる焼結磁石にもＲ２Ｔ１７相が残存する。【００１６】
Ｒ２Ｔ１７相は磁気的にソフトであり、かつ、キューリー点が低いので、Ｒ２Ｔ１７相が微量でも焼結磁石に残存していれば、保磁力や耐熱性に悪影響を与える。したがって、特許文献１に提案される磁石用原料合金では、上述の要求への対応は不十分である。【００１７】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、重希土類の添加量を低減した場合でも、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石において優れた保磁力を確保することが可能なＲ−Ｔ−Ｂ系磁石用原料合金およ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】
【００１８】
近年、Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石用原料合金において重希土類の添加量の低減を目指し、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石における磁気特性の発現メカニズムに関する詳細な解析が進められている。この成果の一つとして、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の保磁力Ｈｃを表現するモデル式、すなわち、下記（２）式が提案されている。
Ｈｃ＝α×Ｈａ−Ｎｅｆｆ×Ｍｓ  ・・・（２）
ここで、αは結晶粒界近傍での欠陥や表面状態などによる磁気異方性の低下を示す係数、Ｈａは異方性磁界、Ｎｅｆｆは結晶粒の大きさや形状の影響による局所的な反磁場係数、Ｍｓは主相の飽和磁化である。【００１９】
上記（２）式によれば、保磁力Ｈｃを高めるためには、重希土類の添加によって異方性磁界Ｈａを向上させるとともに主相の飽和磁化Ｍｓを低減するのが有効である。また、係数αの向上と、局所的な反磁場係数Ｎｅｆｆの低減も有効である。より具体的には、結晶粒の粒径を単磁区粒子のサイズまで微細化して個々の粒子間の交換結合を完全に分断することにより、異方性磁界Ｈａを向上させるとともに局所的な反磁場係数Ｎｅｆｆを低減することが有効である。また、結晶粒の形状を磁化容易軸の方向に伸長させることにより、局所的な反磁場係数Ｎｅｆｆを低減することも有効である。【００２０】
ここで、従来の磁石用原料合金では、焼結磁石の製造プロセスにおける制約から、Ｒリッチ相の間隔について狙い値の下限を３μｍ程度としてきた。焼結磁石の製造プロセスにおける制約とは、具体的には、粉砕工程の粉砕能力の限界や成形工程における微粉末の取扱上の制約（微粉末の酸化、成形不良等）である。なお、Ｒリッチ相の間隔は、磁石用原料合金の厚さ方向の断面における一つのＲリッチ相から隣に位置するＲリッチ相までの間隔である。【００２１】
ところが、最近、粉砕工程および成形工程において技術的ブレイクスルーが起こっている。具体的には、粒径が３μｍ以下の微粉末に粉砕できる粉砕技術や、粒径が３μｍ以下の微粉末を用いた成形技術などである。その粉砕技術および成形技術によれば、微粉末の酸化や成形不良等を抑制して焼結磁石を得ることができる。【００２２】
そこで、本発明者は、磁石用原料合金で組織を微細化するとともに、焼結磁石の製造プロセスで粒径が３μｍ以下の微粉末に粉砕できる粉砕技術および粒径が３μｍ以下の微粉末から圧粉体をプレス成形可能な成形技術を適用することを想到した。これにより、得られる焼結磁石で異方性磁界Ｈａを向上できるとともに局所的な反磁場係数Ｎｅｆｆを低減できることを知見した。その結果、得られる焼結磁石の保磁力Ｈｃを向上できることを知見した。また、合金溶湯からインゴットを鋳造する際にインゴットにデンドライト二次アームを生成すれば、組織の微細化が実現でき、焼結磁石において保磁力を向上できることを知見した。【００２３】
本発明は、上記の知見に基づいて完成したものであり、下記（１）〜（４）のＲ−Ｔ−Ｂ系磁石用原料合金および下記（５）のＲ−Ｔ−Ｂ系磁石用原料合金の製造方法を要旨としている。
【００２４】
（１）Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石用原料合金（但し、ＲはＹを含む希土類元素のうち少なくとも１種、ＴはＦｅを必須とする１種以上の遷移元素である）であって、主相であるＲ2Ｔ14Ｂ相と、Ｒが濃縮されたＲリッチ相とを含み、主相は、デンドライト主軸と、そのデンドライト主軸から枝分かれしているデンドライト二次アームとを有し、デンドライト二次アームが生成している領域の体積率が２８．５〜６０％であり、前記Ｒリッチ相の間隔が２．１２μｍ以下であることを特徴とするＲ−Ｔ−Ｂ系磁石用原料合金。
【００２６】
（２）チル晶の体積率が１％以下であることを特徴とする上記（１）に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系磁石用原料合金。
【００２７】
（３）前記デンドライト二次アームの間隔が０．５〜２．０μｍであることを特徴とする上記（１）または（２）に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系磁石用原料合金。
【００２８】
（４）前記Ｒリッチ相の楕円長短比が０．５以下であることを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれかに記載のＲ−Ｔ−Ｂ系磁石用原料合金。
【００２９】
（５）Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金（但し、ＲはＹを含む希土類元素のうち少なくとも１種、ＴはＦｅを必須とする１種以上の遷移元素である）の溶湯を冷却ロールの外周面に供給して凝固させることによりインゴットを鋳造し、当該インゴットを破砕してＲ−Ｔ−Ｂ系磁石用原料合金を製造する方法であって、冷却ロール上での平均冷却速度が２０００〜４５００℃／秒であるとともに、冷却ロールから剥離する位置のインゴットの温度ＴI（℃）が下記（１）式を満足し、かつ、６５０℃以下である条件でインゴットを鋳造することを特徴とするＲ−Ｔ−Ｂ系磁石用原料合金の製造方法。
４００≦ＴM−ＴI≦６００  ・・・（１）
ここで、ＴMはＲ−Ｔ−Ｂ系合金の融点（℃）を意味する。
【発明の効果】
【００３０】
本発明のＲ−Ｔ−Ｂ系磁石用原料合金は、デンドライト二次アームの生成により、組織が微細化されている。このため、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の原料として用いれば、異方性磁界を向上させるとともに局所的な反磁場係数を低減させることにより、保磁力を向上できる。このため、磁石用原料合金において重希土類の添加量を低減した場合でも、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石において優れた保磁力を確保できる。【００３１】
本発明のＲ−Ｔ−Ｂ系磁石用原料合金の製造方法は、冷却ロール上で溶湯を凝固させてインゴットを鋳造する際に、冷却ロール上での平均冷却速度および冷却ロールから剥離する位置のインゴットの温度が所定の条件を満足するように鋳造を行う。これにより、デンドライト二次アームを生成させることができ、上述の本発明のＲ−Ｔ−Ｂ系磁石用原料合金を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１は、ストリップキャスト法でインゴットの鋳造に用いられる鋳造装置を示す模式図である。
【図２】図２は、本発明の磁石用原料合金の一例を示す写真である。
【図３】図３は、Ｒリッチ相の楕円長短比を測定する手順を説明する図であり、同図（ａ）は合金断面の反射電子像を２値化した画像を、同図（ｂ）は各Ｒリッチ相の重心位置を所得した画像をそれぞれ示す。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下に、本発明のＲ−Ｔ−Ｂ系磁石用原料合金およびその製造方法について説明する。
【００３４】
１．本発明のＲ−Ｔ−Ｂ系磁石用原料合金
図２は、本発明の磁石用原料合金の一例を示す写真である。同図は、後述する実施例の本発明例１により得られた磁石用原料合金の厚さ方向の断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により反射電子像を倍率１０００倍で観察したときの写真である。同図では、主相をグレーで、Ｒリッチ相を白色で示す。
【００３５】
本発明の磁石用原料合金は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石用原料合金であって、主相であるＲ２Ｔ１４Ｂ相と、Ｒが濃縮されたＲリッチ相とを含む。主相は、デンドライト主軸と、そのデンドライト主軸から枝分かれしているデンドライト二次アームとを有する。そのデンドライト二次アームが生成している領域の体積率が２〜６０％である。
【００３６】
図２では、デンドライト主軸の一部を実線で囲んで示し、デンドライト二次アームが生成している領域の一部を破線で囲んで示す。同図に示す磁石用原料合金は、主相からなるデンドライト主軸（幹）が形成され、そのデンドライト主軸（幹）から枝分かれするようにデンドライト二次アーム（枝）が形成されている。デンドライト二次アームが生成している領域は、同図に示すように、主相からなる複数のデンドライト二次アームと、そのデンドライト二次アームの間隙に生成したＲリッチ相とで構成される。
【００３７】
このようなデンドライト二次アームの生成領域は、その領域内でＲリッチ相の間隔が微細であることから、磁石用原料合金の組織を微細にできる。デンドライト二次アームが生成している磁石用原料合金を用いて焼結磁石を製造する際に、微粉末の酸化や成形不良等を抑制しつつ、粉砕工程で粒径が３μｍ以下の微粉末に粉砕し、かつ、成形工程で粒径が３μｍ以下の微粉末を用いて成形を行う。これにより、得られる焼結磁石において、結晶粒の微細化によって粒子間の交換結合の分断を促進できる。このため、異方性磁界Ｈａを向上できるとともに局所的な反磁場係数Ｎｅｆｆを低減でき、その結果、前記（２）式に規定されるように保磁力Ｈｃを向上できる。
【００３８】
したがって、本発明の磁石用原料合金は、磁石用原料合金において重希土類の添加量を低減した場合でも、それによる保磁力の低下を抑制でき、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石において優れた保磁力を確保できる。
【００３９】
デンドライト二次アームの生成領域の体積率が２％未満であると、磁石用原料合金の組織の微細化が不十分となり、焼結磁石における保磁力も不十分となる。一方、デンドライト二次アームの生成領域の体積率が６０％を超えると、焼結磁石の製造プロセスの粉砕工程で粉砕して微粉末にした際に表面積が増大して酸化が不可避となる。また、成形工程で、磁場中でプレス成形する際に結晶配向性が不芳となり、焼結磁石における保磁力も不十分となる。デンドライト二次アームの生成領域の体積率を測定する方法については、後述する。
【００４０】
本発明の磁石用原料合金は、組織の微細化の観点から、Ｒリッチ相の間隔が３．０μｍ以下であるのが好ましい。これにより、デンドライト二次アームの生成領域だけでなく、合金の組織全体で微細化されている状態となり、焼結磁石において保磁力がより向上する。
【００４１】
一方、Ｒリッチ相の間隔は１．４μｍ以上とするのが好ましい。焼結磁石の製造プロセスの粉砕工程で得られる微粉末の粒径は２μｍ程度が限度であり、それより粒径が小さい微粉末を得るのは困難である。Ｒリッチ相の間隔は、粉砕工程で得られる微粉末の粒径と同程度とするのが好ましく、Ｒリッチ相の間隔が１．４μｍ未満であると、得られる微粉末の粒径の下限２μｍと比べて小さくなり過ぎる。この場合、微粉末の粒子の一部がＲリッチ相を含んで（複数の主相を含んで）多磁区化し、その結果、焼結磁石の保磁力が低下する。Ｒリッチ相の間隔の測定方法については、後述する。
【００４２】
ここで、磁石用原料合金では、チル晶が発生する場合があり、チル晶は冷却ロールと接触した面の近傍に等軸微細に生成される組織である。このチル晶が発生すると、焼結磁石の製造プロセスの粉砕工程でチル晶部が顕著に微細な粉末となり、微粉末の粒度分布を乱して磁石特性を悪化させる。これを防止するため、本発明の磁石用原料合金は、チル晶の体積率が１％以下であるのが好ましく、チル晶の体積率が０％であるのが、すなわち、チル晶を含まないのがより好ましい。チル晶の体積率の測定方法については、後述する。
【００４３】
本発明の磁石用原料合金は、デンドライト二次アームの間隔が０．５〜２．０μｍであるのが好ましい。デンドライト二次アームの間隔が２．０μｍ以下であれば、デンドライト二次アームの生成領域の微細化により、焼結磁石において保磁力がより向上する。一方、デンドライト二次アームの間隔が０．５μｍ未満となると、デンドライト二次アームの生成領域の微細化が過度となり、焼結磁石の製造プロセスの粉砕工程で微粉末が酸化したり、成形工程で結晶配向性が不芳となったりするおそれがある。デンドライト二次アームの間隔の測定方法については、後述する。
【００４４】
本発明の磁石用原料合金は、Ｒリッチ相の楕円長短比が０．５以下であるのが好ましい。ここで、Ｒリッチ相の楕円長短比は、その測定方法については後述するが、Ｒリッチ相の形状、特に太さ（幅）に関する指標である。Ｒリッチ相の楕円長短比ｒは、その定義から０＜ｒ≦１であり、その値が１に近づく程にＲリッチ相の形状は真円または正多角形に近い形となり、その値が０に近づく程にＲリッチ相の形状は細く（幅が狭く）なる。
【００４５】
Ｒリッチ相の楕円長短比が０．５以下であると、デンドライト二次アームの間隙に細い（幅が狭い）Ｒリッチ相が生成し、組織が微細化した状態となる。これにより、焼結磁石において保磁力がより向上する。一方、Ｒリッチ相の楕円長短比ｒの下限は、その定義から、０＜ｒとなる。
【００４６】
２．測定方法
前述のデンドライト二次アームの生成領域の体積率、Ｒリッチ相の間隔、デンドライト二次アームの間隔およびＲリッチ相の楕円長短比は、本発明において、走査型電子顕微鏡により撮影した画像を用いて測定するものとする。また、チル晶の体積率は、本発明において、偏光顕微鏡により撮影した画像を用いて測定するものとする。
【００４７】
走査型電子顕微鏡による画像撮影に用いる試料は、本発明において、下記の手順（ａ）〜（ｃ）により作製するものとする。また、偏光顕微鏡による画像撮影に用いる試料は、本発明において、下記の手順（ａ）および（ｂ）により作製するものとする。
（ａ）磁石用原料合金（合金片）を１０枚採取し、その合金を熱硬化性樹脂に埋め込んで固定する。
（ｂ）研磨により、樹脂で固定した合金片の厚さ方向の断面を露出させ、その断面を鏡面状態にする。
（ｃ）鏡面状態の合金片の断面にカーボンを蒸着する。
【００４８】
［デンドライト二次アームの生成領域の体積率］
デンドライト二次アームの生成領域の体積率は、本発明において、以下の手順により測定するものとする。
（１）上述の手順（ａ）〜（ｃ）により作製した試料を用いて各合金片の断面について、走査型電子顕微鏡により１０００倍で反射電子像を撮影する。その際、合金片の断面を厚さ方向に等間隔で３分割した場合に、中央に位置する領域がすべて含まれるように反射電子像を撮影する。
（２）画像解析装置に取り込み、輝度を基準に２値化してＲリッチ相と主相とを識別する処理を、撮影した１０枚の画像についてそれぞれ行う。
（３）２値化した１０枚の画像について、それぞれ、デンドライト主軸から枝分かれして伸びているデンドライト二次アームを抽出し、デンドライト二次アームとその間隙のＲリッチ相で構成されるデンドライト二次アームの生成領域を区分する。
（４）１０枚の画像について、それぞれ、デンドライト二次アームの生成領域の面積と合金の断面積とを算出し、生成領域の面積を合金の断面積で除して当該合金片のデンドライト二次アームの面積率（％）を算出する。
（５）１０枚の合金片のデンドライト二次アームの面積率から平均値を求め、各合金片の断面に垂直な方向に各相が均一に分布していると考えられることから、当該平均値を磁石用原料合金のデンドライト二次アームの体積率とする。
【００４９】
上記（１）で３分割した場合の中央領域について反射電子像を撮影する理由は、以下の通りである。鋳造時に冷却ロールと接触した面側の領域には、組織が過剰に微細な部位が部分的に存在する可能性がある。一方、反対面側の領域には、組織が過剰に粗大な部位が部分的に存在する可能性がある。このような過剰に微細な部位や過剰に粗大な部位は、いわゆる統計学上の異常値に該当する。このため、３分割した場合の中央領域について反射電子像を撮影することにより、デンドライト二次アームの生成領域の体積率について、異常値を除いて代表値を測定できる。ここで、「反対面」とは、鋳造時に冷却ロールと接触した面に対して反対側に位置する面（放冷された面）を意味する。
【００５０】
［Ｒリッチ相の間隔］
Ｒリッチ相の間隔は、本発明において、以下の手順により測定するものとする。
（１）上述の手順（ａ）〜（ｃ）により作製した試料を用いて各合金片の断面について、走査型電子顕微鏡により１０００倍で反射電子像を撮影する。その際、合金片の断面を厚さ方向に等間隔で３分割した場合に、中央に位置する領域がすべて含まれるように反射電子像を撮影する。
（２）撮影した１０枚の画像について、画像解析装置に取り込み、輝度を基準に２値化してＲリッチ相と主相とを識別する処理を行う。
（３）２値化した１０枚の画像について、厚みの中央位置で、冷却ロールと接触した面と平行な直線を引き、直線上で隣り合うＲリッチ相同士の間隔を測定して平均値を求めて当該合金片のＲリッチ相の間隔とする。
（４）１０枚の合金片のＲリッチ相の間隔から平均値を求め、その磁石用原料合金のＲリッチ相の間隔とする。
【００５１】
上記（１）で３分割した場合の中央領域について反射電子像を撮影する理由は、デンドライト二次アームの生成領域の体積率を測定する場合と同様である。３分割した場合の中央領域について反射電子像を撮影することにより、Ｒリッチ相の間隔について、異常値を除いて代表値を測定できる。
【００５２】
［チル晶の体積率］
チル晶の体積率は、本発明において、以下の手順により測定するものとする。
（１）上述の手順（ａ）および（ｂ）により作製した試料を用いて各合金片の断面について、偏光顕微鏡により８５倍で画像を撮影する。
（２）撮影した１０枚の画像について、それぞれ、画像解析装置に取り込み、非常に小さな等軸晶領域を基準にチル晶部を抽出する。
（３）チル晶部を抽出した１０枚の画像について、それぞれ、チル晶部の面積と合金の断面積とを算出し、チル晶部の面積を合金片の断面積で除して当該合金片のチル晶の面積率（％）を算出する。
（４）１０枚の合金片のチル晶の面積率から平均値を求め、各合金片の断面に垂直な方向にチル晶部およびそれ以外の合金部が均一に分布していると考えられることから、当該平均値をその磁石用原料合金のチル晶の体積率（％）とする。
【００５３】
［デンドライト二次アームの間隔］
デンドライト二次アームの間隔は、本発明において、以下の手順により測定するものとする。
（１）上述の手順（ａ）〜（ｃ）により作製した試料を用いて各合金片の断面について、走査型電子顕微鏡により１０００倍で反射電子像を撮影する。その際、合金片の断面を厚さ方向に等間隔で３分割した場合に、中央に位置する領域がすべて含まれるように反射電子像を撮影する。
（２）撮影した１０枚の画像について、画像解析装置に取り込み、輝度を基準に２値化してＲリッチ相と主相とを識別する処理を行う。
（３）２値化した１０枚の画像について、デンドライト主軸から枝分かれして伸びているデンドライト二次アームを抽出する。
（４）各画像でデンドライト二次アームが確認された部分に、鋳造時に冷却ロールと接触した面に対して垂直な直線を引き、二次アームの間隔を２０点測定し、その平均値を当該合金片のデンドライト二次アームの間隔とする。
（５）１０枚の合金片のデンドライト二次アームの間隔から平均値を求め、その磁石用原料合金のデンドライト二次アームの間隔とする。
【００５４】
上記（１）で３分割した場合の中央領域について反射電子像を撮影する理由は、デンドライト二次アームの生成領域の体積率を測定する場合と同様である。３分割した場合の中央領域について反射電子像を撮影することにより、デンドライト二次アームの間隔について、異常値を除いて代表値を測定できる。
【００５５】
［Ｒリッチ相の楕円長短比］
図３は、Ｒリッチ相の楕円長短比を測定する手順を説明する図であり、同図（ａ）は合金断面の反射電子像を２値化した画像を、同図（ｂ）は各Ｒリッチ相の重心位置を所得した画像をそれぞれ示す。同図では主相８を濃いグレーで、Ｒリッチ相９を淡いグレーで示す。
【００５６】
Ｒリッチ相の楕円長短比は、本発明において、以下の手順により測定するものとする。
（１）上述の手順（ａ）〜（ｃ）により作製した試料を用いて各合金片の断面について走査型電子顕微鏡を用いて１０００倍で反射電子像を撮影する。その際、合金片の断面を厚さ方向に等間隔で３分割した場合に、中央に位置する領域がすべて含まれるように反射電子像を撮影する。
（２）撮影した画像について、画像解析装置に取り込み、輝度を基準に２値化してＲリッチ相と主相とを識別する処理を行い、同図（ａ）に示すような１０枚の画像を得る。
（３）２値化した１０枚の各画像について、同図（ｂ）に示すように、画像解析ソフトを用いて画像内の各Ｒリッチ相について重心９ａを求める。
（４）各画像内のそれぞれのＲリッチ相について、直交座標系を、原点がＲリッチ相の重心９ａ、Ｘ軸が鋳造時に冷却ロールと接触した面と平行、Ｙ軸が厚み方向と平行となるように設定し、上記画像解析ソフトを用いて断面二次モーメント（Ｉｘ、Ｉｙ）をそれぞれ算出する。
【００５７】
（５）各画像内のそれぞれのＲリッチ相について、断面二次モーメント（Ｉｘ、Ｉｙ）の内で値が大きい方を長軸とし、値が小さい方を短軸とし、長軸に対する短軸の比ｒを算出する。具体的には下記（３）式により比ｒを算出する。
ｒ＝Ｍｉｎ｛Ｉｘ、Ｉｙ｝／Ｍａｘ｛Ｉｘ、Ｉｙ｝  ・・・（３）
ここで、Ｍａｘ｛ａ、ｂ｝は、入力されたａの値とｂの値を比較して大きい方の値を出力する関数である。また、Ｍｉｎ｛ａ、ｂ｝は、入力されたａの値とｂの値を比較して小さい方の値を出力する関数である。
（６）各画像で、上記（３）式により算出したそれぞれのＲリッチ相の比ｒについて、平均値を算出して当該合金片のＲリッチ相の楕円長短比とする。
（７）１０枚の合金片のＲリッチ相の楕円長短比から平均値を求め、その磁石用原料合金のＲリッチ相の楕円長短比とする。
【００５８】
上記（１）で３分割した場合の中央領域について反射電子像を撮影する理由は、デンドライト二次アームの生成領域の体積率を測定する場合と同様である。３分割した場合の中央領域について反射電子像を撮影することにより、Ｒリッチ相の楕円長短比について、異常値を除いて代表値を測定できる。
【００５９】
３．本発明のＲ−Ｔ−Ｂ系磁石用原料合金の製造方法
本発明の磁石用原料合金の製造方法は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金の溶湯を冷却ロールの外周面に供給して凝固させることによりインゴットを鋳造し、当該インゴットを破砕してＲ−Ｔ−Ｂ系磁石用原料合金を製造する方法である。インゴットを鋳造する際に、冷却ロール上での平均冷却速度を２０００〜４５００℃／秒とし、かつ、冷却ロールから剥離する位置のインゴットの温度（以下では、単に「急冷終了温度」ともいう）ＴＩ（℃）が前記（１）式を満足する条件とする。
【００６０】
ここで、磁石用原料合金に限らず、一般的な鋳造では、デンドライト二次アームを生成してインゴットの機械強度の向上を図る場合がある。この場合、通常、鋳造時の冷却速度の増加、または、合金溶湯への異質核の添加により、デンドライト二次アームを生成する。磁石用原料合金では、磁気特性を発現させるメカニズムへの影響の観点から、合金溶湯への異質核の添加は不適である。このため、本発明の磁石用原料合金の製造方法は、上述のように冷却速度の増加により、デンドライト二次アームを生成する。
【００６１】
具体的には、本発明の磁石用原料合金の製造方法は、冷却ロール上での平均冷却速度が２０００〜４５００℃／秒で、かつ、冷却ロールからインゴットが剥離する際のインゴットの温度（急冷終了温度）ＴＩ（℃）が前記（１）式を満足する条件でインゴットを鋳造する。これにより、得られる磁石用原料合金には、主相からなるデンドライト主軸が形成され、それに伴ってデンドライト二次アームがデンドライト主軸から枝分かれするように形成される。また、前述のデンドライト二次アームの生成領域の体積率が２〜６０％となる。このような組織が微細化された磁石用原料合金を焼結磁石の原料に用いれば、前述の通り、焼結磁石の保磁力を向上できる。
【００６２】
冷却ロール上での平均冷却速度が２０００℃／秒未満であると、デンドライト二次アームが生成しない場合がある。また、デンドライト二次アームが生成した場合でも、その体積率が低下して組織の微細化が実現できない。一方、平均冷却速度が４５００℃／秒を超えると、デンドライト二次アームの生成領域の体積率が過剰となり、組織が過度に微細化する。
【００６３】
また、急冷終了温度ＴＩが上昇し、合金の融点ＴＭと急冷終了温度ＴＩの差が４００℃未満となって前記（１）式で規定する条件を満足しないと、デンドライト二次アームが生成しない場合がある。また、デンドライト二次アームが生成した場合でも、その体積率が低下して組織の微細化が実現できない。一方、急冷終了温度ＴＩが低下し、合金の融点ＴＭと急冷終了温度ＴＩの差が６００℃を超えて前記（１）式で規定する条件を満足しないと、デンドライト二次アームの生成領域の体積率が過剰となり、組織が過度に微細化する。
【００６４】
ここで、冷却ロール上での平均冷却速度ＶＴ（℃／秒）は、本発明において、下記（４）式により算出するものとする。
ＶＴ＝（Ｔ０−ＴＩ）×ＶＣ／Ｓ  ・・・（４）
ただし、Ｔ０は冷却ロールと接触する直前位置の溶湯温度（℃）、ＴＩは冷却ロールから剥離する位置（前記図１の破線矢印参照）におけるインゴットの温度（℃）、ＶＣは冷却ロールの周速度（ｍｍ／ｓ）、Ｓは溶湯（インゴット）と冷却ロールの接触長さ（ｍｍ）とする。
【００６５】
前記図１に示す鋳造装置を用いる場合、冷却ロールから剥離する位置におけるインゴットの温度（℃）ＴＩは、放射温度計により冷却ロールから剥離する位置におけるインゴットの放冷面の温度を測定すればよい。また、冷却ロールと接触する直前位置の溶湯温度Ｔ０は、放射温度計によりタンディッシュの後端位置（実線矢印参照）の温度を測定すればよい。
【実施例】
【００６６】
本発明の磁石用原料合金およびその製造方法による効果を検証するため、下記の試験を行った。【００６７】
［試験方法］
本試験では、前記図１に示す鋳造装置を用い、前記（Ａ）〜（Ｃ）の手順により、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金溶湯から薄帯状のインゴットを鋳造した。鋳造したインゴットは、冷却ロールの後段で破砕して合金片とし、その合金片を常温まで約８時間かけて冷却することにより磁石用原料合金を得た。インゴットを鋳造する際に溶湯の注湯量および冷却ロールの回転数を調整し、鋳造されるインゴットの厚みを約０．３ｍｍとした。雰囲気条件は、不活性ガスであるアルゴン雰囲気とし、その圧力は２００ｔｏｒｒとした。【００６８】
本試験では、表面温度や、雰囲気条件を変化させることにより、冷却ロール上での平均冷却速度を調整した。インゴットを鋳造する際、冷却ロールから剥離する位置（前記図１の実線矢印参照）におけるインゴットの放冷面の温度（急冷終了温度）を放射温度計で測定した。また、冷却ロールと接触する直前位置の溶湯温度としてタンディッシュの後端位置（前記図１の破線矢印参照）の温度を放射温度計で測定した。これらの測定温度を用いて、平均冷却速度ＶＴを前記（４）式により算出した。【００６９】
本試験では、原料の配合を変化させることにより、得られた磁石用原料合金の化学組成をＡ〜Ｃとした。その合金の化学組成Ａ〜Ｃを表１に示す。また、化学組成Ａ〜Ｃである合金の融点の温度を、表１に併せて示す。【００７０】
【表１】
0006005257.tif 000002
【００７１】
本発明例１、３および参考例２、４では、冷却ロール上での平均冷却速度を２５００〜３４００℃／秒に調整し、比較例１〜３では、冷却ロール上での平均冷却速度を１５００〜１９００℃／秒に調整した。
【００７２】
本発明例、参考例および比較例ともに、前述の「２．測定方法」に記載する手順により、得られた磁石用原料合金について、デンドライト二次アームの生成領域の体積率、Ｒリッチの相間隔、チル晶の体積率、デンドライト二次アームの間隔およびＲリッチ相の楕円長短比を測定した。
【００７３】
［試験結果］
表２に、各試験において、得られた磁石用原料合金の化学組成、並びに、インゴットを鋳造した際の冷却ロール上での平均冷却速度、冷却ロールの剥離位置におけるインゴットの温度（急冷終了温度）、および、合金の融点ＴＭと急冷終了温度ＴＩの差（ＴＭ−ＴＩ）を示す。併せて、各試験で得られた磁石用原料合金のデンドライト二次アームの生成領域の体積率、デンドライト二次アームの間隔、Ｒリッチ相の間隔、Ｒリッチ相の楕円長短比およびチル晶の体積率をそれぞれ示す。表２で、デンドライト二次アームの生成領域の体積率およびデンドライト二次アームの間隔の欄における「−」は、得られた磁石用原料合金でデンドライト二次アームが確認されなかった（生成しなかった）ことを意味する。【００７４】
【表２】
0006005257.tif 000003
【００７５】
比較例１〜３では、冷却ロール上での平均冷却速度を２０００℃／秒未満とし、一部の試験では得られた磁石用原料合金でデンドライト二次アームが生成せず、生成した試験でもその生成領域の体積率が１．５％であった。このため、組織の微細化が不十分となり、Ｒリッチ相の間隔が３μｍを超えた。また、Ｒリッチ相の楕円長短比も０．５を超え、比較的、太い（幅が広い）形状となった。【００７６】
これに対し、本発明例１、３および参考例２、４では、冷却ロール上での平均冷却速度を２０００℃／秒以上とし、いずれの試験でも得られた磁石用原料合金にデンドライト二次アームが生成し、その生成領域の体積率が２％以上であった。その本発明例１、３および参考例２、４では、合金の融点ＴＭと急冷終了温度ＴＩの差が４００〜６００℃であった。これらから、インゴットの鋳造において、冷却ロール上での平均冷却速度が２０００℃／秒以上で、かつ、冷却ロールからインゴットが剥離する際のインゴットの温度ＴＩ（℃）が前記（１）式を満足することにより、デンドライト二次アームが生成し、その生成領域の体積率を２％以上にできることが明らかになった。
【００７７】
また、本発明例１、３および参考例２、４では、デンドライト二次アームが生成し、その結果、Ｒリッチ相の間隔が３．０μｍ以下となり、合金全体として組織が微細化された。また、また、Ｒリッチ相の楕円長短比も０．５未満となり、その形状が細長く（幅が狭く）なり、組織が微細化された。
【００７８】
なお、本試験により得られた磁石用原料合金を原料として用い、焼結磁石を前述の製造プロセスによって作製した。焼結磁石の作製では、微粉末の酸化や成形不良等を抑制しつつ、粉砕工程で粉砕された微粉末の粒径が磁石用原料合金のＲリッチ相の間隔と同程度となるように粉砕し、成形工程でその微粉末を用いて成形した。その結果、比較例１〜３の磁石用原料合金を用いた焼結磁石では、重希土類の添加量の低減による保磁力の低下が見られたが、本発明例１、３および参考例２、４の磁石用原料合金を用いた焼結磁石では、重希土類の添加量を低減しない場合と同程度に保磁力を維持できた。
【００７９】
これらから、本発明の磁石用原料合金は、デンドライト二次アームを生成させて組織を微細化することにより重希土類の添加量を低減した場合でも保磁力を確保できること、すなわち、焼結磁石の保磁力を向上できることが明らかになった。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明の磁石用原料合金を焼結磁石の原料として用いれば、保磁力を向上できることから、磁石用原料合金において重希土類の添加量を低減した場合でも焼結磁石の保磁力を確保できる。本発明の磁石用原料合金の製造方法は、上述の本発明の磁石用原料合金を製造できる。したがって、本発明の磁石用原料合金およびその製造方法は、焼結磁石の保磁力向上に大きく寄与できるとともに、重希土類の添加量低減を実現することによって焼結磁石の供給の安定化にも大きく寄与することができる。
【符号の説明】
【００８１】
１：坩堝、  ２：タンディッシュ、  ３：冷却ロール、
４：インゴット、  ５：チャンバー、  ６：溶湯、  ８：主相、
９：Ｒリッチ相、  ９ａ：Ｒリッチ相の重心
【図１】
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【図２】
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【図３】
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