(57)【要約】処理箱内に、Ｄｙ及びＴｂの少なくとも一方を含む金属蒸発材料ｖと焼結磁石Ｓとを収納し、この処理箱を真空チャンバ内に設置した後、真空雰囲気にて当該処理箱を所定温度に加熱して金属蒸発材料を蒸発させて焼結磁石に付着させ、この付着したＤｙ、Ｔｂの金属原子を当該焼結磁石の結晶粒界及び／または結晶粒界相に拡散させて高性能磁石を得る場合に、焼結磁石と金属蒸発材料とを近接配置しても、減磁曲線の角型性が損なわれず、高い量産性を達成できる永久磁石の製造方法を提供する。金属蒸発材料が蒸発している間において、焼結磁石が配置された処理室７０内に不活性ガスを導入する。
2009057592.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理室内に鉄−ホウ素−希土類系の焼結磁石を配置して所定温度に加熱すると共に、同一または他の処理室内に配置したＤｙ、Ｔｂの少なくとも一方を含む金属蒸発材料を蒸発させ、
この蒸発した金属原子の焼結磁石表面への供給量を調節してこの金属原子を付着させ、この付着した金属原子を焼結磁石の結晶粒界及び／または結晶粒界相に拡散させる永久磁石の製造方法であって、
前記金属蒸発材料が蒸発している間において当該焼結磁石が配置された処理室内に不活性ガスを導入することを特徴とする永久磁石の製造方法。
【請求項２】
前記焼結磁石が所定温度に達するまでの昇温工程で、前記不活性ガスを導入するまでの前記焼結磁石を配置した処理室内の圧力を０．１Ｐａ以下に保持することを特徴とする請求項１記載の永久磁石の製造方法。
【請求項３】
前記不活性ガスの分圧を変化させ、前記供給量を調節することを特徴とする請求項１または請求項２記載の永久磁石の製造方法。
【請求項４】
前記処理室内の不活性ガスの分圧を１ｋＰａ〜３０ｋＰａの範囲とすることを特徴とする請求項３記載の永久磁石の製造方法。
【請求項５】
前記供給量を調節する時間を４〜１００時間の範囲とすることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の永久磁石の製造方法。
【請求項６】
前記焼結磁石と金属蒸発材料とを同一の処理室内に配置する場合、焼結磁石及び金属蒸発材料を相互に接触しないように配置することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の永久磁石の製造方法。
【請求項７】
前記焼結磁石と金属蒸発材料との間隔を０．３〜１０ｍｍの範囲に設定することを特徴とする請求項６記載の永久磁石の製造方法。
【請求項８】
前記焼結磁石と金属蒸発材料との間隔を０．３〜２ｍｍの範囲に設定することを特徴とする請求項６記載の永久磁石の製造方法。
【請求項９】
前記焼結磁石の結晶粒界相に前記金属原子を拡散させた後、前記温度より低い所定温度で熱処理を施すことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の永久磁石の製造方法。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の永久磁石の製造方法を用いて作製された永久磁石であって、前記金属原子が焼結磁石の結晶粒界及び／または結晶粒界相に磁石表面からその中心に向かって含有濃度が薄くなる分布を持って拡散していると共に、その表面にＤｙ及びＴｂの少なくとも一方の金属原子が均一に存在し、かつ、酸素濃度が均一であることを特徴とする永久磁石。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、永久磁石の製造方法及び永久磁石に関し、特に、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系の焼結磁石の結晶粒界及び／または結晶粒界相にのみＤｙやＴｂを拡散させてなる高性能磁石の製造方法及びこの製造方法により製造された永久磁石に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系の焼結磁石（所謂、ネオジム磁石）は、鉄と、安価であって資源的に豊富で安定供給が可能なＮｄ、Ｂの元素の組み合わせからなることで安価に製造できると共に、高磁気特性（最大エネルギー積はフェライト系磁石の１０倍程度）を有することから、電子機器など種々の製品に利用され、ハイブリッドカー用のモーターや発電機などにも採用され、使用量が増えている。【０００３】
上記焼結磁石のキュリー温度は、約３００℃と低いことから、採用する製品の使用状況によっては所定温度を超えて昇温する場合があり、所定温度を超えると、熱により減磁するという問題がある。また、上記焼結磁石を作製後、所望の製品として利用する場合、焼結磁石を所定形状に機械加工する場合があり、この機械加工によって焼結磁石の表面付近に存する結晶粒に欠陥（クラック等）や歪などが生じて加工劣化し（加工劣化層が形成される）、容易に磁化反転するようになる。その結果、保磁力の低下など磁気特性が著しく劣化するという問題がある。【０００４】
このため、従来では、Ｙｂ、Ｅｕ、Ｓｍの中から選択された希土類金属をＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系の焼結磁石と混合した状態で処理室内に配置し、この処理室を加熱することで希土類金属を蒸発させ、蒸発した希土類金属原子を焼結磁石へ収着させ、さらにはこの金属原子を焼結磁石の結晶粒界相に拡散させることで、焼結磁石表面並びに結晶粒界相に希土類金属を均一かつ所望量導入して、磁化および保磁力を向上または回復させることが知られている（特許文献１）。【０００５】
ここで、希土類金属のうちＤｙ、Ｔｂは、Ｎｄより大きい４ｆ電子の磁気異方性を有し、Ｎｄと同じく負のスティーブンス因子を持つことで、主相の結晶磁気異方性を大きく向上させることが知られている。但し、焼結磁石作製の際にＤｙやＴｂを添加したのでは、Ｄｙ、Ｔｂは主相結晶格子中でＮｄと逆向きのスピン配列をするフェリ磁性構造を取ることから磁界強度、ひいては、磁気特性を示す最大エネルギー積が大きく低下する。【０００６】
そこで、Ｄｙ、Ｔｂを用い、上記方法によって結晶粒界及び／または結晶粒界相にＤｙ、Ｔｂを均一かつ所望量導入することが提案されるが、上記方法を用いて焼結磁石表面にもＤｙやＴｂが存するように（つまり、焼結磁石表面にＤｙやＴｂの薄膜が形成されるように）、蒸発したＤｙ、Ｔｂの金属原子が供給されると、焼結磁石表面で堆積した金属原子が再結晶し、焼結磁石表面を著しく劣化させる（表面粗さが悪くなる）という問題が生じる。希土類金属と焼結磁石とを混合した状態で配置した上記方法では、金属蒸発材料を加熱した際に溶けた希土類金属が直接焼結磁石に付着することで薄膜の形成や突起の形成が避けられない。【０００７】
また、焼結磁石表面にＤｙ、Ｔｂの薄膜が形成されるように焼結磁石表面に過剰に金属原子が供給されると、処理中に加熱されている焼結磁石表面に堆積し、ＤｙやＴｂの量が増えることで表面付近の融点が下がり、表面に堆積したＤｙ、Ｔｂが溶けて特に焼結磁石表面に近い結晶粒内に過剰に進入する。結晶粒内に過剰に進入した場合、上述したようにＤｙ、Ｔｂは主相結晶格子中でＮｄと逆向きのスピン配列をするフェリ磁性構造を取ることから、磁化および保磁力を効果的に向上または回復させることができない虞がある。【０００８】
つまり、焼結磁石表面にＤｙやＴｂの薄膜が一度形成されると、その薄膜に隣接した焼結磁石表面の平均組成がＤｙやＴｂの希土類リッチ組成となり、希土類リッチ組成になると、液相温度が下がり、焼結磁石表面が溶けるようになる（即ち、主相が溶けて液相の量が増加する）。その結果、焼結磁石表面付近が溶けて崩れ、凹凸が増加することになる。その上、Ｄｙが多量の液相と共に結晶粒内に過剰に侵入し、磁気特性を示す最大エネルギー積及び残留磁束密度がさらに低下する。【０００９】
このような問題を解決策として、処理箱内で鉄−ホウ素−希土類系の焼結磁石と、Ｄｙ、Ｔｂの少なくとも一方を含む金属蒸発材料とを相互に離間させて収納し、この処理箱を真空雰囲気にて加熱して金属蒸発材料を蒸発させ、この蒸発した金属原子の焼結磁石表面への供給量を調節してこの金属原子を付着させ、この付着した金属原子を、焼結磁石表面に金属蒸発材料からなる薄膜が形成されないように焼結磁石の結晶粒界及び／または結晶粒界相に拡散させる処理（真空蒸気処理）を施すことが、本出願人により提案されている（国際出願ＰＣＴ／ＪＰ２００７／０６６２７２）。
【特許文献１】特開２００４−２９６９７３号公報（例えば、特許請求の範囲の記載参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記真空蒸気処理によれば、当該処理後の永久磁石の表面状態が、処理前の状態と略同一であって別段の後工程を必要とせず、それに加えて、ＤｙやＴｂを焼結磁石の結晶粒子及び／または結晶粒界相に拡散させて均一に行き渡っていることで、結晶粒界及び／または結晶粒界相にＤｙ、Ｔｂのリッチ相（Ｄｙ、Ｔｂを５〜８０％の範囲で含む相）を有し、さらには結晶粒の表面付近にのみＤｙやＴｂが拡散し、その結果、磁化および保磁力が効果的に向上または回復した高性能磁石が得られる。【００１１】
また、焼結磁石を配置した処理室を高真空（１０−４Ｐａ）まで真空引きし、上記真空蒸気処理することで、焼結磁石表面に酸素などの不純物が取り込まれ難くなることと、機械加工時に焼結磁石表面の主相たる結晶粒に生じたクラックにＤｙリッチ相が形成されることとが相俟って、Ｎｉメッキによる保護膜を必要とせず、極めて強い耐食性、耐候性を有する高性能磁石となる。【００１２】
然し、処理箱内で焼結磁石と金属蒸発材料とを所定の間隔を存して配置しないと、蒸発した金属原子の直進性の影響を強く受けることが判明した。即ち、例えば細い線材を格子状に組付けた載置台に焼結磁石を載置しているような場合、上記間隔が小さいと、焼結磁石のうち金属蒸発材料と対向した面に金属原子が局所的に付着し易くなり、また、線材の影となる部分にＤｙやＴｂが供給され難くなる。このため、上記真空蒸気処理を施した永久磁石には局所的に保磁力の高い部分と低い部分とが存在し、その結果、減磁曲線の角型性が損なわれる。他方で、処理箱内で焼結磁石と金属蒸発材料との間の間隔を大きくしたのでは、一個の処理箱内で処理できる磁石の数が限定され、高い量産性が得られない。【００１３】
そこで、上記点に鑑み、本発明は、焼結磁石と金属蒸発材料とを近接配置しても、減磁曲線の角型性が損なわれず、高い量産性を達成できる永久磁石の製造方法及びこの製造方法により製造した永久磁石を提供することにその課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するために、本発明の永久磁石の製造方法は、処理室内に鉄−ホウ素−希土類系の焼結磁石を配置して所定温度に加熱すると共に、同一または他の処理室内に配置したＤｙ、Ｔｂの少なくとも一方を含む金属蒸発材料を蒸発させ、この蒸発した金属原子の焼結磁石表面への供給量を調節してこの金属原子を付着させ、この付着した金属原子を焼結磁石の結晶粒界及び／または結晶粒界相に拡散させる永久磁石の製造方法であって、前記金属蒸発材料を蒸発している間において、当該焼結磁石が配置された処理室内に不活性ガスを導入することを特徴とする。【００１５】
本発明によれば、金属蒸発材料を蒸発している間で、焼結磁石が配置された処理室内に不活性ガスを導入するようにしたため、ＤｙやＴｂの金属原子の平均自由行程が短いことから、不活性ガスにより処理室内で蒸発した金属原子が拡散し、直接焼結磁石表面に付着する金属原子の量が減少すると共に、複数の方向から焼結磁石表面に供給されるようになる。このため、当該焼結磁石と金属蒸発材料との間の間隔が狭い場合でも、線材の影となる部分まで蒸発したＤｙやＴｂが回り込んで付着する。その結果、ＤｙやＴｂの金属原子が結晶粒内に過剰に拡散し、最大エネルギー積及び残留磁束密度を低下させることや局所的に保磁力の高い部分と低い部分とが存在することを抑制でき、減磁曲線の角型性が損なわれることを防止できる。その上、処理室内で焼結磁石と金属蒸発材料との間の間隔を狭くして、上下左右方向に近接配置できるため、一個の処理室での焼結磁石の積載量を増加でき、高い量産性が達成できる。【００１６】
本発明においては、前記焼結磁石が所定温度に達するまでの昇温工程で、前記不活性ガスを導入するまでの前記焼結磁石を配置した処理室内の圧力を０．１Ｐａ以下、好ましくは１０−２Ｐａ以下、より好ましくは１０−４Ｐａ以下に保持すれば、焼結磁石に酸素などの不純物が取り込まれことなく、磁化および保磁力が一層向上または回復できる。【００１７】
また、本発明においては、前記不活性ガスの分圧を変化させ、前記供給量を調節することが好ましい。【００１８】
この場合、前記処理室内の不活性ガスの分圧を１ｋＰａ〜３０ｋＰａの範囲とすることが好ましい。１ｋＰａより低いと、金属蒸発材料の強い直進性の影響を受けて減磁曲線の角型性が損なわれる。他方、３０ｋＰａを超えると、不活性ガスにより金属原子が焼結磁石表面に十分に供給され難くなる。【００１９】
また、焼結磁石表面に付着した金属原子を、金属蒸発材料からなる薄膜が形成される前にその結晶粒界及び／または結晶粒界相に拡散させて均一に行き渡らせることで生産性に優れた高性能磁石を得るために、前記供給量を調節する時間を４〜１００時間の範囲とすることが好ましい。４時間より短い時間では、焼結磁石の結晶粒界及び／または結晶粒界相に金属原子を効率よく拡散させることができず、減磁曲線の角型性が損なわれる。他方、１００時間を超えると、焼結磁石表面付近の結晶粒内に金属原子が入り込み、局所的に保磁力の高い部分と低い部分とが生じ、前記同様に減磁曲線の角型性が損なわれる。【００２０】
さらに、本発明においては、積載量を増加させるべく、処理室内で焼結磁石と金属蒸発材料との間の間隔を狭くする場合に、当該金属蒸発材料を蒸発させたときに、金属蒸発材料が直接焼結磁石に付着することを防止する必要がある。このため、前記焼結磁石と金属蒸発材料とを同一の処理室内に配置する場合、焼結磁石及び金属蒸発材料を相互に接触しないように配置しておけばよい。【００２１】
この場合、前記焼結磁石と金属蒸発材料との間隔を０．３〜１０ｍｍ、より好ましくは０．３〜２ｍｍの範囲に設定すれば、磁化および保磁力が一層向上または回復し、かつ、減磁曲線の角型性が損なわれることのない高性能磁石が生産性良く得られる。【００２２】
なお、前記焼結磁石の結晶粒界相に前記金属原子を拡散させた後、前記温度より低い所定温度で熱処理を施せば、永久磁石の磁気特性を一層向上できてよい。【００２３】
また、上記課題を解決するために、本発明の永久磁石は、請求項１乃至請求項７のいずれに記載の永久磁石の製造方法を用いて作製された永久磁石であって、前記金属原子が焼結磁石の結晶粒界及び／または結晶粒界相に磁石表面からその中心に向かって含有濃度が薄くなる分布を持って拡散していると共に、その表面にＤｙ及びＴｂの少なくとも一方の金属原子が均一に存在し（言い換えると、表面にＤｙやＴｂの金属原子が富化された領域が存在しない）、かつ、酸素濃度が均一である（言い換えると、酸素濃度が濃くなった部分が局所的に存在しない）ことを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図１を参照して説明すれば、本実施の形態において、永久磁石Ｍは、所定形状に作製されたＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系の焼結磁石Ｓの表面に金属蒸発材料ｖを蒸発させ、その蒸発した金属原子を付着させ、焼結磁石Ｓの結晶粒界及び／または結晶粒界相に拡散させる一連の処理（真空蒸気処理）を同時に行って作製される。【００２５】
出発材料であるＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系の焼結磁石Ｓは、次のように作製される。即ち、Ｆｅ、Ｎｄ、Ｂが所定の組成比となるように、工業用純鉄、金属ネオジウム、低炭素フェロボロンを配合して真空誘導炉を用いて溶解し、急冷法、例えばストリップキャスト法により０．０５〜０．５ｍｍの合金原料を先ず作製する。あるいは、遠心鋳造法で５〜１０ｍｍ程度の厚さの合金原料を作製してもよく、配合の際に、Ｄｙ、Ｔｂ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｇａ等を添加しても良い。希土類元素の合計含有量を２８．５％より多くし、α鉄が生成しないインゴットとする。【００２６】
次いで、作製した合金原料を、公知の水素粉砕工程により粗粉砕し、引き続き、ジェットミル微粉砕工程により窒素ガス雰囲気中で微粉砕し、平均粒径３〜１０μｍの合金原料粉末を得る。この合金原料粉末を、公知の圧縮成形機を用いて磁界中で所定形状に圧縮成形する。そして、圧縮成形機から取出した成形体を、図示省略した焼結炉内に収納し、真空中で所定温度（例えば、１０５０℃）で所定時間焼結（焼結工程）し、一次焼結体を得る。【００２７】
次いで、作製した一次焼結体を、図示省略した真空熱処理炉内に収納し、真空雰囲気にて所定温度に加熱する。加熱温度は９００℃以上で、焼結温度未満の温度に設定する。９００℃より低い温度では、希土類元素の蒸発速度が遅く、また、焼結温度を超えると、異常粒成長が起こり、磁気特性が大きく低下する。また、炉内の圧力を１０−３Ｐａ以下の圧力に設定する。１０−３Ｐａより高い圧力では、希土類元素を効率よく蒸発させることができない。【００２８】
これにより、一定温度下での蒸気圧の相違により（例えば、１０００℃において、Ｎｄの蒸気圧は１０−３Ｐａ、Ｆｅの蒸気圧は１０−５Ｐａ、Ｂの蒸気圧は１０−１３Ｐａ）、一次焼結体の希土類リッチ相中の希土類元素のみが蒸発する。その結果、Ｎｄリッチ相の割合が減少して、磁気特性を示す最大エネルギー積（（ＢＨ）ｍａｘ）及び残留磁束密度（Ｂｒ）が向上した焼結磁石Ｓが作製される。この場合、高性能な永久磁石Ｍを得るには、永久磁石の希土類元素Ｒの含有量を２８．５ｗｔ％未満、または、希土類元素Ｒの平均濃度の減少量を０．５重量％以上となるまで加熱処理する。そして、このようにして得た焼結磁石Ｓに対し真空蒸気処理を施す。この真空蒸気処理を施す真空蒸気処理装置を図２を用いて以下に説明する。【００２９】
真空蒸気処理装置１は、ターボ分子ポンプ、クライオポンプ、拡散ポンプなどの真空排気手段２を介して所定圧力（例えば１×１０−５Ｐａ）まで減圧して保持できる真空チャンバ３を有する。真空チャンバ３内には、後述する処理箱の周囲を囲う断熱材４１とその内側に配置した発熱体４２とから構成される加熱手段４が設けられる。断熱材４１は、例えばＭｏ製であり、また、発熱体４２としては、Ｍｏ製のフィラメント（図示せず）を有する電気ヒータであり、図示省略した電源からフィラメントに通電し、抵抗加熱式で断熱材４１により囲繞され処理箱が設置される空間５を加熱できる。この空間５には、例えばＭｏ製の載置テーブル６が設けられ、少なくとも１個の処理箱７が載置できるようになっている。【００３０】
処理箱７は、上面を開口した直方体形状の箱部７１と、開口した箱部７１の上面に着脱自在な蓋部７２とから構成されている。蓋部７２の外周縁部には下方に屈曲させたフランジ７２ａがその全周に亘って形成され、箱部７１の上面に蓋部７２を装着すると、フランジ７２ａが箱部７１の外壁に嵌合して（この場合、メタルシールなどの真空シールは設けていない）、真空チャンバ３と隔絶された処理室７０が画成される。そして、真空排気手段２を作動させて真空チャンバ３を所定圧力（例えば、１×１０−５Ｐａ）まで減圧すると、処理室７０が真空チャンバ３より略半桁高い圧力（例えば、５×１０−４Ｐａ）まで減圧される。これにより、付加的な真空排気手段を必要とすることなく、処理室７０内を適宜所定の真空圧に減圧できる。【００３１】
図３に示すように、処理箱７の箱部７１には、上記焼結磁石Ｓ及び金属蒸発材料ｖが相互に接触しないようにスペーサー８を介在させて上下に積み重ねて両者が収納される。スペーサー８は、箱部７１の横断面より小さい面積となるように複数本の線材８１（例えばφ０．１〜１０ｍｍ）を格子状に組付けて構成したものであり、その外周縁部が略直角に上方に屈曲されている。この屈曲した箇所の高さは、真空蒸気処理すべき焼結磁石Ｓの高さより高く設定されており、本実施の形態においては、この屈曲した外周縁部が、上側に設置される金属蒸発材料ｖとの間で空間を確保する支持片９を構成する。そして、このスペーサー８の水平部分に複数個の焼結磁石Ｓが等間隔で並べて載置される。【００３２】
ここで、焼結磁石Ｓと金属蒸発材料ｖとの上下方向の間隔が０．３〜１０ｍｍ、より好ましくは０．３〜２ｍｍの範囲にの範囲になるように支持片９の高さを設定することが好ましい。これにより、Ｄｙ原子が理想的に供給され、磁化および保磁力が一層向上または回復し、かつ、減磁曲線の角型性が損なわれることのない高性能磁石が生産性良く得られる。なお、支持片９に加えてまたは変えて、例えばＭｏ製の中実筒体からなる高さ調節用治具（図示せず）を金属蒸発材料ｖとスペーサー８の水平部分との間に立設し、上記間隔を調節する構成を採用してもよい。【００３３】
また、金属蒸発材料ｖとしては、主相の結晶磁気異方性を大きく向上させるＤｙ及びＴｂまたはこれらに、Ｎｄ、Ｐｒ、Ａｌ、Ｃｕ及びＧａ等の一層保磁力を高める金属を配合した合金（Ｄｙ、Ｔｂの質量比が５０％以上）が用いられ、上記各金属を所定の混合割合で配合した後、例えばアーク溶解炉で溶解した後、所定の厚さの板状に形成されている。この場合、金属蒸発材料ｖは支持片９の全周で支持されるような面積を有する。【００３４】
そして、箱部７１の底面に板状の金属蒸発材料ｖを設置した後、その上側に、焼結磁石Ｓを載置したスペーサー８を載置し、さらに、支持片９の上端で支持されるように他の板状の金属蒸発材料ｖを設置する。このようにして、処理箱７の上端部まで金属蒸発材料ｖと焼結磁石Ｓの複数個が並置されたスペーサー８とを階層状に交互に積み重ねていく。尚、最上階のスペーサー８の上方においては、蓋部７２が近接して位置するため、金属蒸発材料ｖを省略することもできる。【００３５】
これにより、１個の処理箱７内に収納される焼結磁石Ｓの数を増加させて（積載量が増加する）、量産性を高めることができる。また、本実施の形態のように、スペーサー８（同一平面）に並置した焼結磁石Ｓの上下を板状の金属蒸発材料ｖで挟む所謂サンドイッチ構造としたため、処理室７０内で全ての焼結磁石Ｓの近傍に金属蒸発材料ｖが位置し、当該金属蒸発材料ｖを蒸発させたときに、この蒸発させた金属原子が各焼結磁石Ｓ表面に供給されて付着するようになる。その結果、ＤｙやＴｂ原子を焼結磁石の結晶粒界及び／または結晶粒界相に拡散させて、磁化および保磁力を向上または回復させるという真空蒸気処理の効果が損なわれることはない。それに加えて、スペーサー８と板状の金属蒸発材料ｖとを重ねて行くだけで、焼結磁石Ｓの直上に積み重ねられる金属蒸発材料ｖとの間に所定の空間が確保されて両者の相互の接触が防止でき、処理箱７に金属蒸発材料ｖと焼結磁石Ｓとを収納していくための作業性がよい。【００３６】
処理箱７やスペーサー８は、Ｍｏ製の他、例えば、Ｗ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａまたはこれらの合金（希土類添加型Ｍｏ合金、Ｔｉ添加型Ｍｏ合金などを含む）やＣａＯ、Ｙ２Ｏ３ 、或いは希土類酸化物から製作するか、またはこれらの材料を他の断熱材の表面に内張膜として成膜したものから構成できる。これにより、ＤｙやＴｂと反応してその表面に反応生成物が形成されることが防止できてよい。【００３７】
また、上記のように、処理箱７内においてサンドイッチ構造で金属蒸発材料ｖと焼結磁石Ｓとを上下に積み重ねた状態で、金属蒸発材料ｖを蒸発させると、蒸発した金属原子の直進性の影響を強く受ける虞がある。つまり、焼結磁石Ｓのうち、金属蒸発材料ｖと対向した面に金属原子が局所的に付着し易くなり、また、焼結磁石Ｓのスペーサー８との当接面において線材８１の影となる部分にＤｙやＴｂが供給され難くなる。このため、上記真空蒸気処理を施すと、得られた永久磁石Ｍには局所的に保磁力の高い部分と低い部分とが存在し、その結果、減磁曲線の角型性が損なわれる。【００３８】
本実施の形態においては、真空チャンバ３に不活性ガス導入手段を設けた。不活性ガス導入手段は、断面材４１で囲繞された空間５に通じるガス導入管１０を有し、ガス導入管１０が図示省略したマスフローコントローラを介して不活性ガスのガス源に連通している。そして、真空蒸気処理の間において、Ｈｅ、Ａｒ、Ｎｅ、Ｋｒ等の不活性ガスを一定量で導入するようにした。真空蒸気処理中に不活性ガスの導入量を変化させるようにしてもよい（当初に不活性ガスの導入量を多くし、その後に少なくしたり若しくは当初に不活性ガスの導入量を少なくし、その後に多くしたり、または、これらを繰り返す）。不活性ガスは、例えば、金属蒸発材料ｖが蒸発を開始後や設定された加熱温度に達した後に導入され、設定された真空蒸気処理時間の間またはその前後の所定時間だけ導入すればよい。また、不活性ガスを導入したとき、真空チャンバ３内の不活性ガスの分圧が調節できるように、真空排気手段２に通じる排気管に開閉度が調節自在なバルブ１１を設けておくことが好ましい。【００３９】
これにより、空間５に導入された不活性ガスが処理箱７内にも導入され、このとき、ＤｙやＴｂの金属原子の平均自由行程が短いことから、不活性ガスにより処理箱７内で蒸発した金属原子が拡散し、直接焼結磁石Ｓ表面に付着する金属原子の量が減少すると共に、複数の方向から焼結磁石Ｓ表面に供給されるようになる。このため、当該焼結磁石Ｓと金属蒸発材料ｖとの間の間隔が狭い場合（例えば５ｍｍ以下）でも、線材８１の影となる部分まで蒸発したＤｙやＴｂが回り込んで付着する。その結果、ＤｙやＴｂの金属原子が結晶粒内に過剰に拡散し、最大エネルギー積及び残留磁束密度を低下させることを防止できる。さらに、局所的に保磁力の高い部分と低い部分とが存在することが抑制でき、減磁曲線の角型性が損なわれることを防止できる。【００４０】
次に、図４を参照して、金属蒸発材料ｖとしてＤｙを用い、昇温工程、蒸気処理工程及びアニール工程の各工程を経て行われる本実施の形態の永久磁石の製造方法について説明する。【００４１】
先ず、上述したように焼結磁石Ｓと板状の金属蒸発材料ｖとをスペーサー８を介して交互に積み重ねて箱部７１に両者を先ず設置する（これにより、処理室７０内で焼結磁石Ｓと金属蒸発材料ｖとが上下方向で０．３〜１０ｍｍ、より好ましくは０．３〜２ｍｍの範囲にだけ離間して配置される）。そして、箱部７１の開口した上面に蓋部７２を装着した後、真空チャンバ３内で加熱手段４によって囲繞された空間５内でテーブル６上に処理箱７を設置し（図２参照）、昇温工程が開始される。【００４２】
昇温工程においては、真空排気手段２を介して真空チャンバ３を所定圧力（例えば、１×１０−４Ｐａ）に達するまで真空排気して減圧し、（処理室７０は略半桁高い圧力まで真空排気される）、真空チャンバ３が所定圧力に達すると、加熱手段４を作動させて処理室７０を加熱する。この状態では、真空チャンバ３及び処理室７０内の圧力は略一定である。また、処理室７０内の圧力を真空排気手段２の排気速度を一定に保持する等により０．１Ｐａ以下、好ましくは１０−２Ｐａ以下、より好ましくは１０−４Ｐａ以下に保持する（図４中のＡ部参照）。この場合、例えば焼結磁石Ｓからの放出ガスにより圧力が高くなる場合もあるが、以下のように不活性ガスを導入するまでの時間のうち約７割が上記圧力範囲に含まれればよい。これにより、焼結磁石Ｓに酸素などの不純物が取り込まれ難くなって、磁化および保磁力が一層向上または回復できる。【００４３】
処理室７０内の温度が所定温度に達すると、処理室７０のＤｙが、処理室７０と略同温まで加熱されて蒸発を開始し、処理室７０内にＤｙ蒸気雰囲気が形成されるので、蒸発温度になる前に１〜１００ｋＰａの不活性ガスを導入してＤｙの蒸発を抑制する。【００４４】
そして、Ｄｙの蒸発開始後、処理室７０内の温度が所定温度に達すると、バルブ１１の開度を調節して、真空チャンバ３内の不活性ガスの圧力を調節する。このとき、不活性ガスが処理箱７内にも導入され、当該不活性ガスにより処理室７０内で蒸発した金属原子が拡散される。【００４５】
Ｄｙが蒸発を開始した場合、焼結磁石ＳとＤｙとを相互に接触しないように配置されているため、溶けたＤｙが、表面Ｎｄリッチ相が溶けた焼結磁石Ｓに直接付着することはない。そして、略一定な温度で所定時間保持する蒸気処理工程へと移行する。【００４６】
蒸気処理工程では、処理箱７内で拡散されたＤｙ蒸気雰囲気中のＤｙ原子が、直接または衝突を繰返して複数の方向から、Ｄｙと略同温まで加熱された焼結磁石Ｓ表面略全体に向かって供給されて付着し、この付着したＤｙが焼結磁石Ｓの結晶粒界及び／または結晶粒界相に拡散されて永久磁石Ｍが得られる。【００４７】
ここで、Ｄｙ層（薄膜）が形成されるように、Ｄｙ蒸気雰囲気中のＤｙ原子が焼結磁石Ｓの表面に供給されると、焼結磁石Ｓ表面で付着して堆積したＤｙが再結晶したとき、永久磁石Ｍ表面を著しく劣化させ（表面粗さが悪くなる）、また、処理中に略同温まで加熱されている焼結磁石Ｓ表面に付着して堆積したＤｙが溶解して焼結磁石Ｓ表面に近い領域における粒界内に過剰に拡散し、磁気特性を効果的に向上または回復させることができない。【００４８】
つまり、焼結磁石Ｓ表面にＤｙの薄膜が一度形成されると、薄膜に隣接した焼結磁石表面Ｓの平均組成はＤｙリッチ組成となり、Ｄｙリッチ組成になると、液相温度が下がり、焼結磁石Ｓ表面が溶けるようになる（即ち、主相が溶けて液相の量が増加する）。その結果、焼結磁石Ｓ表面付近が溶けて崩れ、凹凸が増加することとなる。その上、Ｄｙが多量の液相と共に結晶粒内に過剰に侵入し、磁気特性を示す最大エネルギー積及び残留磁束密度がさらに低下する。【００４９】
本実施の形態では、金属蒸発材料ｖがＤｙであるとき、このＤｙの蒸発量をコントロールするため、加熱手段４を制御して処理室７０内の温度を８００℃〜１０５０℃、好ましくは８５０℃〜９５０℃の範囲に設定することとした（例えば、処理室内温度が９００℃〜１０００℃のとき、Ｄｙの飽和蒸気圧は約１×１０−２〜１×１０−１Ｐａとなる）。【００５０】
処理室７０内の温度（ひいては、焼結磁石Ｓの加熱温度）が８００℃より低いと、焼結磁石Ｓ表面に付着したＤｙ原子の結晶粒界及び／または結晶粒界層への拡散速度が遅くなり、焼結磁石Ｓ表面に薄膜が形成される前に焼結磁石の結晶粒界及び／または結晶粒界相に拡散させて均一に行き渡らせることができない。他方、１０５０℃を超えた温度では、Ｄｙの蒸気圧が高くなって蒸気雰囲気中のＤｙ原子が焼結磁石Ｓ表面に過剰に供給される虞がある。また、Ｄｙが結晶粒内に拡散する虞があり、Ｄｙが結晶粒内に拡散すると、結晶粒内の磁化を大きく下げるため、最大エネルギー積及び残留磁束密度がさらに低下することになる。【００５１】
それに併せて、バルブ１１の開閉度を変化させて、真空チャンバ３内の導入した不活性ガスの分圧が１ｋＰａ〜３０ｋＰａの範囲となるようにした。１ｋＰａより低いと、Ｄｙの強い直進性の影響を受けて、Ｄｙ原子が局所的に焼結磁石Ｓに付着し、減磁曲線の角型性が損なわれる。他方、３０ｋＰａを超えると、不活性ガスによりＤｙの蒸発が抑制され、Ｄｙ原子が効率よく焼結磁石Ｓ表面に供給されず、処理時間が過剰に長くなる。【００５２】
これにより、Ａｒなどの不活性ガスの分圧を調節してＤｙの蒸発量をコントロールし、当該不活性ガスの導入によって、蒸発したＤｙ原子を処理箱内で拡散させることで、焼結磁石ＳのへのＤｙ原子の供給量を抑制しながらその表面全体にＤｙ原子を付着させることと、焼結磁石Ｓを所定温度範囲で加熱することによって拡散速度が早くなることとが相俟って、焼結磁石Ｓ表面に付着したＤｙ原子を、焼結磁石Ｓ表面で堆積してＤｙ層（薄膜）を形成する前に焼結磁石Ｓの結晶粒界及び／または結晶粒界相に効率よく拡散させて均一に行き渡らせることができる（図１参照）。【００５３】
その結果、永久磁石Ｍ表面が劣化することが防止され、また、焼結磁石表面に近い領域の粒界内にＤｙが過剰に拡散することが抑制され、結晶粒界相にＤｙリッチ相（Ｄｙを５〜８０％の範囲で含む相）を有し、さらには結晶粒の表面付近にのみＤｙが拡散することで、磁化および保磁力が効果的に向上または回復する。【００５４】
また、処理室７０を１０−４Ｐａまで真空引きし、昇温工程においても所定圧力に保持し、その後に不活性ガスを導入しつつ真空蒸気処理を施すことで、永久磁石Ｍ表面に酸素などの不純物が取り込まれ難くなり、永久磁石Ｍの酸素含有量は、当該真空蒸気処理前の焼結磁石と略同等であり、その上、仕上げ加工が不要な生産性に優れた永久磁石Ｍが得られる。【００５５】
それに加えて、当該処理箱７内で蒸発した金属原子が拡散されて存在し、焼結磁石Ｓが、細い線材８１を格子状に組付けたスペーサー８に載置され、当該焼結磁石Ｓと金属蒸発材料ｖとの間の間隔が狭い場合でも、線材８１の影となる部分まで蒸発したＤｙやＴｂが回り込んで付着する。その結果、局所的に保磁力の高い部分と低い部分とが存在することが抑制でき、焼結磁石Ｓに上記真空蒸気処理を施しても減磁曲線の角型性が損なわれることを防止でき、高い量産性を達成できる。【００５６】
焼結磁石Ｓ表面へのＤｙ原子の供給量を調節する時間を４〜１００時間の範囲とする。４時間より短い時間では、焼結磁石Ｓの結晶粒界及び／または結晶粒界相に金属原子を効率よく拡散させることができず、減磁曲線の角型性が損なわれる。他方、１００時間を超えると、焼結磁石表面付近の結晶粒内に金属原子が入り込み、局所的に保磁力の高い部分と低い部分とが生じ、前記同様に減磁曲線の角型性が損なわれる。【００５７】
最後に、上記ような処理が所定時間だけ実施されると、アニール工程へと移行する。アニール工程においては、加熱手段４の作動を停止させると共に、ガス導入手段による不活性ガスの導入を一旦停止する。引き続き、不活性ガスを再度導入し（１００ｋＰａ）、金属蒸発材料ｖの蒸発を停止させる。これにより、Ｄｙの蒸発が止まり、その供給が止まる。なお、不活性ガスの導入を停止せず、その導入量のみを増加させて蒸発を停止させるようにしてもよい。そして、処理室７０内の温度を例えば５００℃まで一旦下げる。引き続き、加熱手段４を再度作動させ、処理室７０内の温度を４５０℃〜６５０℃の範囲に設定し、一層保磁力を向上または回復させるために、熱処理を施す。そして、略室温まで急冷し、処理箱７を真空チャンバ３から取り出す。【００５８】
ここで、図５は、焼結磁石Ｓに対し上述の真空蒸気処理を施し、当該永久磁石の表面にＮｉメッキ層を形成したもの（発明品）の磁石表面付近のＳＥＭ写真及びＥＰＭＡ写真（Ｎｉ元素、Ｐ元素、Ｎｄ元素、Ｆｅ元素、Ｄｙ元素及び酸素元素のカラーマッピング分析）であり、図６は、磁石表面からその中央に向かうＤｙ分布のライン分析結果を示すグラフである。【００５９】
これによれば、従来技術のようにスパッタ法等によりＤｙ膜を一旦形成した後、熱処理を施してＤｙを結晶粒界及び／または結晶粒界相に拡散させた磁石（従来品）では、磁石表面に必ずＤｙが富化された層が残るが、発明品では、磁石表面にＤｙが富化された層が存在せず（Ｄｙの濃度が均一になる）、Ｄｙからなる薄膜が形成される前にＤｙが結晶粒界及び／または結晶粒界相に拡散し、しかも、Ｄｙ原子が磁石の結晶粒界及び／または結晶粒界相に磁石表面からその中心に向かって含有濃度が薄くなる分布を持って均一に拡散していることが判る（図５（ｆ）及び図６参照）。また、従来品では、Ｄｙを成膜した後に、拡散のための熱処理を行うことで表面劣化層が形成されることから、この表面劣化層を機械加工で除去すると、磁石表面付近の酸素含有量が増加するが、発明品では、表面劣化層が存在せず（磁石表面が研磨面ではない）、磁石内で酸素が均一に存在していることが判る（酸素濃度が濃くなった部分が局所的に存在しない：図５（ｇ）参照）。さらに、従来品では、磁石表面がＤｙで富化されていることから、磁石内のＮｄの分布に濃淡が見られるが、発明品では、磁石内に略均等にＮｄが分布していることが判る（図５（ｄ）参照）。【００６０】
尚、上記実施の形態では、スペーサー８として、線材を格子状に組付けて構成したものに一体で支持片９を形成する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、蒸発した金属原子の通過を許容するものであれば、例えば所謂エキスパンドメタルを用いることができる。【００６１】
また、金属蒸発材料ｖとして板状に形成したものを例に説明したが、これに限定されるものではなく、スペーサー上に載置された焼結磁石Ｓ上面に、他のスペーサーを載置し、このスペーサー上に粒状の金属蒸発材料ｖを敷きつめるようにしてもよい（図７参照）。さらに、板状の金属蒸発材料ｖ上に、線材を格子状に組付けて構成したスペーサー８を設置した後、スペーサー８に複数個の焼結磁石Ｓを並置し、その上に、同一構成を有する他のスペーサー８を設置し、さらにその上に板状の金属蒸発材料ｖを設置する。そして、このようにして、処理箱７の上端部まで積み重ねていく（図８参照）。これにより、処理箱７への焼結磁石Ｓの積載量をさらに多くできる。このとき、Ｍｏ製の筒体からなる高さ調節用治具を金属蒸発材料ｖとスペーサー８との間に立設し、板状の金属蒸発材料ｖと焼結磁石Ｓ上面との間の間隔を調節すればよい。【００６２】
また、上記実施の形態では、金属蒸発材料としてＤｙを用いるものを例として説明したが、最適な拡散速度を早くできる焼結磁石Ｓの加熱温度範囲で蒸気圧が低いＴｂを用いることができ、この場合、処理室７０を９００℃〜１１５０℃の範囲で加熱すればよい。９００℃より低い温度では、焼結磁石Ｓ表面にＴｂ原子を供給できる蒸気圧に達しない。他方、１１５０℃を超えた温度では、Ｔｂが結晶粒内に過剰に拡散してしまい、最大エネルギー積及び残留磁束密度を低下させる。【００６３】
また、ＤｙやＴｂを結晶粒界及び／または結晶粒界相に拡散させる前に焼結磁石Ｓ表面に吸着した汚れ、ガスや水分を除去するために、真空排気手段１１を介して真空チャンバ１２を所定圧力（例えば、１×１０−５Ｐａ）まで減圧し、処理室７０が真空チャンバ１２より略半桁高い圧力（例えば、５×１０−４Ｐａ）まで減圧した後、所定時間保持するようにしてもよい。その際、加熱手段４を作動させて処理室７０内を例えば３００℃に加熱し、所定時間保持するようにしてもよい。【００６４】
さらに、上記実施の形態では、箱部７１の上面に蓋部７２を装着して処理箱７を構成するものについて説明したが、真空チャンバ３と隔絶されかつ真空チャンバ３を減圧するのに伴って処理室７０が減圧されるものであれば、これに限定されるものではなく、例えば、箱部７１に金属蒸発材料ｖと焼結磁石Ｓを収納した後、その上面開口を例えばＭｏ製の薄で覆うようにしてもよい。他方、例えば、真空チャンバ３内で処理室７０を密閉できるようにし、真空チャンバ３とは独立して所定圧力に保持できるように構成してもよい。【００６５】
また、上記実施の形態では、焼結磁石Ｓと金属蒸発材料ｖとを処理箱７に収納したものを例に説明したが、焼結磁石Ｓと金属蒸発材料ｖとを異なる温度で加熱できるように、例えば、真空チャンバ内に、処理室とは別個に蒸発室（他の処理室：図示せず）を設けると共に蒸発室を加熱する他の加熱手段を設け、蒸発室で金属蒸発材料を蒸発させた後、処理室と蒸発室とを連通する連通路を介して、処理室内の焼結磁石に、蒸気雰囲気中の金属原子が供給されるようにしてもよい。この場合、金属蒸発材料が蒸発している間において焼結磁石が配置された処理室内に不活性ガスが導入されるようにしておけばよい。【００６６】
焼結磁石Ｓとしては、酸素含有量が少ない程、ＤｙやＴｂの結晶粒界及び／または結晶粒界相への拡散速度が早くなるため、焼結磁石Ｓ自体の酸素含有量が３０００ｐｐｍ以下、好ましくは２０００ｐｐｍ以下、より好ましくは１０００ｐｐｍ以下であればよい。
【実施例１】
【００６７】
実施例１では、図２に示す真空蒸気処理装置１を用い、次の焼結磁石Ｓに真空蒸気処理を施して永久磁石Ｍを得た。焼結磁石Ｓとしては、工業用純鉄、金属ネオジウム、低炭素フェロボロン、電解コバルト、純銅を原料として、配合組成（重量％）が、２５Ｎｄ−７Ｐｒ−１Ｂ−０．０５Ｃｕ−０．０５Ｇａ−０．０５Ｚｒ−Ｂａｌ Ｆｅ（試料１）、７Ｎｄ−２５Ｐｒ−１Ｂ−０．０３Ｃｕ−０．３Ａｌ−０．１Ｎｂ−Ｂａｌ Ｆｅ（試料２）、２８Ｎｄ−１Ｂ−０．０５Ｃｕ−０．０１Ｇａ−０．０２Ｚｒ−Ｂａｌ Ｆｅ（試料３）、２７Ｎｄ−２Ｄｙ−１Ｂ−０．０５Ｃｕ−０．０５Ａｌ−０．０５Ｎｂ−Ｂａｌ Ｆｅ（試料４）、２９Ｎｄ−０．９５Ｂ−０．０１Ｃｕ−０．０２Ｖ−０．０２Ｚｒ−Ｂａｌ Ｆｅ（試料５）、３２Ｎｄ−１．１Ｂ−０．０３Ｃｕ−０．０２Ｖ−０．０２Ｎｂ−Ｂａｌ Ｆｅ（試料６）、３２Ｎｄ−１．１Ｂ−０．０３Ｃｕ−０．０２Ｖ−０．０２Ｎｂ−Ｂａｌ Ｆｅ（試料７）、となるようにして、真空誘導溶解を行い、ストリップキャスティング法で厚さ約０．３ｍｍの薄片状インゴットを得た。次に、水素粉砕工程により一旦粗粉砕し、引き続き、例えばジェットミル微粉砕工程により微粉砕して、合金原料粉末を得た。【００６８】
次に、公知の構造を有する横磁場圧縮成形装置を用いて、成形体を得て、次いで真空焼結炉にて１０５０℃の温度下で２時間焼結させて焼結磁石Ｓを得た。そして、ワイヤカットにより焼結磁石を２×４０×４０ｍｍの形状に加工した後、表面粗さが１０μｍ以下となるように仕上げ加工した後、希硝酸によって表面をエッチングした。【００６９】
次に、図１に示す真空蒸気処理装置１を用い、上記のようにそれぞれ作製した焼結磁石Ｓに対し（各１０個）、真空蒸気処理を施した。この場合、金属蒸発材料ｖとして厚さ０．５ｍｍで板状に形成したＤｙ（９９％）を用い、当該金属蒸発材料ｖと焼結磁石ＳとをＷ製の処理箱７に収納することとした。そして、真空チャンバ３内の圧力が１０−４Ｐａに達した後、加熱手段４を作動させ、処理室７０内の温度を８００℃〜９５０℃、処理時間を３〜１５時間に設定して上記処理を行った。【００７０】
図９は、処理箱２内での焼結磁石Ｓと金属蒸発材料ｖとの間の間隔と、真空蒸気処理中に導入する不活性ガスのガス種と、そのときの不活性ガスの分圧とを変化させて最適な処理条件を求め、永久磁石を得たときのその最高の値の磁気特性（ＢＨカーブトレーサーにより測定）、及び処理条件を示す表である。ここで、表中の角型比（％）は、角型減磁曲線の第二象限において、磁化の値が一定の比率まで減少するまでに必要な減磁界の大きさであって、本実施例では１０％減少した場合の磁界の大きさをＨｋ（以降において「Ｈｋ値」は同じ）とし、Ｈｋ／ｉＨｃを１００分率で表したものである。【００７１】
これによれば、処理箱７内での焼結磁石Ｓと金属蒸発材料ｖとの間の間隔を１０ｍｍとした場合、不活性ガスを導入しない方が保磁力（ｉＨｃ）を高めることできたことが判る。他方で、上記間隔が５ｍｍ以下になると、不活性ガスを導入しないで真空蒸気処理を施すと、磁気特性を示す最大エネルギー積が約半分になり、角型比が７４％以下になっている。それに対して、適宜所定の不活性ガスを導入すれば、９８％以上の高い角型比が得られていることが判る。これにより、処理箱７内での焼結磁石Ｓと金属蒸発材料ｖとの間の間隔を小さくし、焼結磁石Ｓの積載量を増加させて量産性を高めるには、不活性ガスの導入が有効であることが判る。
【実施例２】
【００７２】
実施例２では、図２に示す真空蒸気処理装置１を用い、実施例１の試料６と同様に作製した焼結磁石Ｓに対して真空蒸気処理を施した。但し、焼結磁石の厚さが１、３、５、１０、１５及び２０ｍｍのものをそれぞれ用意することとした。そして、スペーサー上に１０個の焼結磁石と、厚さ０．５ｍｍで板状に形成したＤｙ（９９.５％）とを上下に積み重ねてＷ製の処理箱７に収納した。このとき、Ｍｏ製の筒体をスペーサーの四隅に立設して金属蒸発材料ｖと焼結磁石Ｓ上面または下面との間の間隔を適宜変化させることとした。【００７３】
次に、真空蒸気処理時の条件として、真空チャンバ３内の圧力が１０−５Ｐａに達した後、加熱手段４を作動させ、処理室７０内の温度（蒸気処理工程）を９００℃、処理時間（Ｄｙ原子の供給量を調節する時間に相当）を焼結磁石の厚さに応じて５〜１２０時間に設定した。このとき、処理室７０の温度が７００℃に達すると、処理室内にＡｒガスを導入し、バルブ１１の開閉度を変化させて、真空チャンバ３内の導入したＡｒガスの分圧を５００Ｐａ〜５０ｋＰａの範囲で適宜変化させて各焼結磁石Ｓに上記処理を施すこととした。最後にアニール工程として５１０℃で４時間熱処理を施した。【００７４】
図１０（ａ）乃至（ｆ）は、処理箱７０内での焼結磁石Ｓと金属蒸発材料ｖとの間の間隔と、Ａｒガスの分圧とを変化させて永久磁石を得たときのＨｋ値（ｋＯｅ）を示す。なお、図１０中、「※」は、Ｄｙの供給量が多くなって、真空蒸気処理を施した焼結磁石とスペーサー８とが融着して測定不能であったものを示す。【００７５】
これによれば、Ａｒガスの分圧が低い場合には、焼結磁石の厚みに関係なく、Ｄｙの直進性が強くなってＨｋ値が低く、結果として角型性が悪いことが判る。また、真空蒸気処理後の永久磁石を目視で確認したところ、処理ムラが発生していた。【００７６】
他方、Ａｒガスの分圧が１ｋＰａ〜３０ｋＰａの範囲では、焼結磁石と板状のＤｙとの間の間隔が０.１ｍｍのとき、Ｄｙの供給量が多くなり過ぎ、スペーサーと焼結磁石とが付着する不具合が生じたが、０．３〜１０ｍｍの範囲では、Ｄｙが理想的に供給され、１６ｋＯｅ以上の高い値が得られ、角型性が良いことが判る。なお、Ａｒガスの分圧が５０ｋＰａのとき、Ｄｙの蒸発量が抑制され、焼結磁石表面にＤｙ原子が供給されないことが判る。また、処理時間が１００時間を超えると、Ａｒガスの分圧を調節しても、高性能磁石を得ることができないことが判る。
【実施例３】
【００７７】
実施例３では、図２に示す真空蒸気処理装置１を用い、焼結磁石Ｓに対して真空蒸気処理を施した。焼結磁石としては、組成が２８.５（Ｎｄ＋Ｐｒ）−３Ｄｙ−０．５Ｃｏ−０．０２Ｃｕ−０．１Ｚｒ−０．０５Ｇａ−１．１Ｂ−Ｂａｌ Ｆｅで、２０×２０×ｔｍｍ（厚さｔは１、５及び１０ｍｍ）の市販のものを用意した。【００７８】
そして、スペーサー上に１０個の焼結磁石を設置した後、その上に他のスペーサーを設置し、５ｇの総重量で粒状のＤｙ（９９.５％）を設置してＷ製の処理箱７に収納した。【００７９】
次に、真空蒸気処理時の条件として、真空チャンバ３内の圧力が１０−４Ｐａに達した後、加熱手段４を作動させ、処理室７０内の温度（蒸気処理工程）を９００℃に設定した、Ｄｙが蒸発を開始した後、適宜真空チャンバ３内にＡｒガスを導入し、１０−４Ｐａ〜５０ｋＰａの圧力下で各々最適な蒸気処理を実施し、その後、５１０℃で４時間熱処理を施した（アニール工程）。【００８０】
図１１（ａ）乃至（ｈ）は、処理箱内での焼結磁石Ｓと金属蒸発材料ｖとの間の間隔と、真空蒸気処理中に導入するＡｒガスの分圧とを変化させて永久磁石を得たときのＨｋ値（ｋＯｅ）を示す。なお、図１１中、「※」は、Ｄｙの供給量が多くなって、真空蒸気処理を施した焼結磁石とスペーサー８とが融着して測定不能であったものを示す。【００８１】
これによれば、１ｋＰａ〜３０ｋＰａの範囲では、焼結磁石Ｓと金属蒸発材料ｖとの間隔が０．３〜１０ｍｍの範囲であれば（図１１（ｂ）乃至（ｆ）参照）、減磁曲線の角型性が損なわれることのない高性能磁石が得られることが判る。
【実施例４】
【００８２】
実施例４では、図２に示す真空蒸気処理装置１を用い、実施例１の試料６と同様に作製した焼結磁石（３０×４０×ｔ５ｍｍ）に対して真空蒸気処理を施した。そして、スペーサー上に１０個の焼結磁石と、厚さ０．５ｍｍで板状に形成したＤｙ（９９.５％）とを上下に積み重ねてＷ製の処理箱７に収納した。【００８３】
次に、真空蒸気処理時の条件として、真空チャンバ３内の圧力が  １０−３Ｐａに達した後、加熱手段４を作動させ、処理室７０内の温度（蒸気処理工程）を８７５℃に設定し、処理理時間を２８時間に設定した。このとき、処理室７０の温度が８７５℃に達すると、処理室内に１３ｋＰａの分圧でＡｒガスを導入した。その後、５１０℃で４時間熱処理を施した（アニール工程）。【００８４】
図１２は、バルブ１１の開閉度を変化させてＡｒガスを導入するまでの真空チャンバ内の圧力を０．５Ｐａ〜４×１０−５Ｐａの範囲で変化させたときの磁気特性（ＢＨカーブトレーサーにより測定）の平均値を示す。これによれば、Ａｒガスを導入するまでの真空チャンバ内の圧力を１０−２Ｐａより低く保持すれば磁気特性が向上し、圧力を更に低く保持すれば、一層高い磁気特性の永久磁石が得られることが判る。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明で作製した永久磁石の断面を模式的に説明する断面図。
【図２】本発明の処理を実施する真空処理装置を概略的に示す断面図。
【図３】処理箱への焼結磁石と金属蒸発材料との積載を模式的に説明する斜視図。
【図４】真空蒸気処理の際の不活性ガスの導入と処理室内の加熱温度との関係を説明する図。
【図５】（ａ）乃至（ｇ）は、焼結磁石に対し真空蒸気処理を施し、永久磁石の表面にＮｉメッキ層を形成したもの（発明品）の磁石表面付近のＳＥＭ写真及びＥＰＭＡ写真。
【図６】図４の永久磁石表面からその中央に向かうＤｙの分布を示すグラフ。
【図７】変形例に係る処理箱への焼結磁石と金属蒸発材料との積載を模式的に説明する斜視図。
【図８】他の変形例に係る処理箱への焼結磁石と金属蒸発材料との積載を模式的に説明する斜視図。
【図９】実施例１で作製した永久磁石の磁気特性を示す表。
【図１０】実施例２で作製した永久磁石の磁気特性（Ｈｋ値）を示す表。
【図１１】実施例３で作製した永久磁石の磁気特性（Ｈｋ値）を示す表。
【図１２】実施例４で作製した永久磁石の磁気特性を示す表。
【符号の説明】
【００８６】
１  真空蒸気処理装置
２  真空排気手段
３  真空チャンバ
４  加熱手段
７  処理箱
７１  箱部
７２  蓋部
８  スペーサー
８１  線材
９  支持片
１０  ガス導入管（ガス導入手段）
１１  バルブ
Ｓ  焼結磁石
Ｍ  永久磁石
ｖ  金属蒸発材料
【図１】
2009057592.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2009057592.tif 000009
【図８】
2009057592.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
2009057592.tif 000015
2009057592.tif 000016