(57)【要約】      （修正有）【課題】耐食性に優れた希土類焼結磁石を提供する。【解決手段】Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金を含む磁石素体２０と、該磁石素体の上に被覆層４０と、を備えており、被覆層４０は、第１の相４２と、第１の相４２の中にフィラー状に分散した第２の相４４と、を有し、第１の相４２は、Ｒ系合金を含み、第２の相４４はＲ−Ｃｕ系合金を含み且つ第１の相４２よりもＣｕの含有量が高い。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金を含む磁石素体と、該磁石素体の上に被覆層と、を備えており、
前記被覆層は、第１の相と、前記第１の相の中にフィラー状に分散した第２の相と、を有し、
前記第１の相は、前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金とは異なるＲ系合金を含み、前記第２の相はＲ−Ｃｕ系合金を含み且つ前記第１の相よりもＣｕの含有量が高い希土類焼結磁石。
（但し、Ｒは希土類元素を示し、Ｔは遷移元素を示し、Ｂはホウ素元素を示し、Ｃｕは銅元素を示す。）
【請求項２】
前記第１の相に対する前記第２の相の体積比率は、２０〜８０体積％である請求項１に記載の希土類焼結磁石。
【請求項３】
前記第１の相におけるＣｕの含有量と、前記第２の相におけるＣｕの含有量との差が３０〜６０原子％である、請求項１又は２に記載の希土類焼結磁石。
【請求項４】
Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金を含む磁石素体と該磁石素体の上に被覆層とを備える希土類焼結磁石の製造方法であって、
前記磁石素体の上にＣｕを含む層を形成する第１工程と、
前記磁石素体と前記層とを加熱して、前記磁石素体からＲを前記層の内部に拡散させる第２工程と、
加熱された前記磁石素体及び前記層を急冷して、前記磁石素体の上に、前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金とは異なるＲ系合金を含む第１の相と、前記第１の相中にフィラー状に分散され、Ｒ−Ｃｕ系合金を含み且つ前記第１の相よりもＣｕの含有量が高い第２の相と、を有する前記被覆層を形成する第３工程と、を有する、希土類焼結磁石の製造方法。
（但し、Ｒは希土類元素を示し、Ｔは遷移元素を示し、Ｂはホウ素元素を示し、Ｃｕは銅元素を示す。）
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の希土類焼結磁石を備える回転機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、希土類焼結磁石及びその製造方法、並びに希土類焼結磁石を備える回転機に関する。
【背景技術】
【０００２】
構成元素として希土類元素を有するＲ−Ｆｅ−Ｂ系合金を主成分とする希土類焼結磁石は、良好な磁気特性を有することから、永久磁石として様々な分野で活用されている。このような希土類焼結磁石は、希土類元素を含有するために、酸化され易い性質を有する。
【０００３】
そこで、希土類焼結磁石の酸化による腐食を抑制するために、表面に被覆層を設けて、耐食性を改善することが試みられている。例えば、下記特許文献１では、希土類焼結磁石の表面に種々の金属からなる層を積層して、耐食性を向上させることが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１９６２１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、本発明者らの検討によれば、特に高温高湿度下の苛酷な条件で使用する場合には、上述の特許文献１のように金属や合金からなる層を積層して被覆層を形成しても、酸化による腐食を十分に抑制することが困難であることが分かった。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、耐食性に優れた希土類焼結磁石を提供することを目的とする。また、上述のような耐食性に優れた希土類焼結磁石を備えることによって、長期間に亘って優れた性能を維持することが可能な回転機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】
【０００７】
本発明は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金を含む磁石素体と、該磁石素体の上に被覆層と、を備えており、被覆層は、第１の相と、第１の相の中にフィラー状に分散した第２の相と、を有し、第１の相は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金とは異なるＲ系合金を含み、第２の相はＲ−Ｃｕ系合金を含み且つ第１の相よりもＣｕの含有量が高い希土類焼結磁石を提供する。但し、Ｒは希土類元素を示し、Ｔは遷移元素を示し、Ｂはホウ素元素を示し、Ｃｕは銅元素を示す。
【０００８】
上記本発明の希土類焼結磁石は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金を含む磁石素体の上にＣｕ（銅元素）の含有量が互いに異なる２つの相を含む被覆層を有する。これらの相のうち、Ｒ系合金を含み、Ｃｕ含有量が低い第１の相は、磁石素体との密着性に優れることから、被覆層と磁石素体との密着性の向上に寄与する。一方、Ｒ−Ｃｕ系合金を含み、第１の相よりもＣｕ含有量が高い第２の相は、希土類焼結磁石の腐食の原因となる水素原子等の侵入を抑制する作用を有する。また、このような第２の相が第１の相の中にフィラー状に分散していることから、水素原子や腐食の要因となる他の物質の拡散経路を長くすることができる。このような特徴を有する被覆層を磁石素体の表面に備えているため、本発明の希土類焼結磁石は優れた耐食性を有する。
【０００９】
本発明の希土類焼結磁石において、第１の相に対する第２の相の体積比率は、２０〜８０体積％であることが好ましい。このような体積比率で第１の相と第２の相とを含有することによって、磁石素体と被覆層の密着性及び耐食性を一層高い水準で両立することが可能となる。
【００１０】
本発明の希土類焼結磁石において、第１の相におけるＣｕの含有量と、第２の相におけるＣｕの含有量との差が３０〜６０原子％であることが好ましい。このような被覆層を有することによって、被覆層中における水素原子等の拡散が一層抑制されて、一層優れた耐食性を有する希土類焼結磁石とすることができる。
【００１１】
本発明ではまた、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金を含む磁石素体と該磁石素体の上に被覆層とを備える希土類焼結磁石の製造方法であって、磁石素体の上にＣｕを含む層を形成する第１工程と、磁石素体と層とを加熱して、磁石素体からＲを層の内部に拡散させる第２工程と、加熱された磁石素体及び層を急冷して、磁石素体の上に、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金とは異なるＲ系合金を含む第１の相と、第１の相中にフィラー状に分散され、Ｒ−Ｃｕ系合金を含み且つ第１の相よりもＣｕの含有量が高い第２の相と、を有する被覆層を形成する第３工程と、を有する、希土類焼結磁石の製造方法を提供する。
【００１２】
上述の製造方法によって得られる希土類焼結磁石は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金を含む磁石素体の上にＣｕ（銅元素）の含有量が互いに異なる２つの相を含む被覆層が形成されている。これらの相のうち、Ｒ系合金を含み、Ｃｕ含有量が低い第１の相は、磁石素体との密着性に優れるため、被覆層と磁石素体との密着性の向上に寄与する。一方、Ｒ−Ｃｕ系合金を含み、第１の相よりもＣｕ含有量が高い第２の相は、希土類焼結磁石の腐食の原因となる水素原子の侵入を抑制する作用を有する。また、このような第２の相が第１の相の中にフィラー状に分散していることから、水素原子や腐食の要因となる他の物質の拡散経路も長くなる。このような特徴を有する被覆層が磁石素体の表面に形成されているため、本発明の製造方法によって得られる希土類焼結磁石は優れた耐食性を有する。
【００１３】
また、本発明では、上述の希土類焼結磁石を備える回転機を提供する。このような回転機は上記特徴を有する希土類焼結磁石を備えるため、苛酷な環境下で使用しても、長期間に亘って優れた性能を維持することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、耐食性に優れた希土類焼結磁石を提供することができる。また、耐食性に優れた希土類焼結磁石を備えることによって、長期間に亘って優れた性能を維持することが可能な回転機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の希土類焼結磁石の好適な実施形態を模式的に示す斜視図である。
【図２】図１に示す希土類焼結磁石のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】本発明の希土類焼結磁石の好適な実施形態における断面を拡大して示す電子顕微鏡写真である。
【図４】本発明の希土類焼結磁石の好適な実施形態における被覆層の断面を拡大して示す模式断面図である。
【図５】本発明の希土類焼結磁石の好適な実施形態における被覆層のＥＤＳ（エネルギー分散Ｘ線分光法）による元素分析の結果を示す図である。
【図６】本発明の回転機の好適な実施形態を模式的に示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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、同一又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。
【００１７】
図１は、本実施形態の希土類焼結磁石を模式的に示す斜視図である。
【００１８】
図２は、図１に示す希土類焼結磁石１００をＩＩ−ＩＩ線に沿って切断した場合の模式断面図である。希土類焼結磁石１００は、希土類焼結磁石１００の内部にある磁石素体２０と、磁石素体２０を取り囲むように設けられる被覆層４０とを有する。
【００１９】
磁石素体２０は、主成分としてＲ−Ｔ−Ｂ系合金を含有する。ここで、Ｒは希土類元素を示し、Ｔは遷移元素を示し、Ｂはホウ素元素を示す。Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金は、希土類元素として、長周期型周期表の３族に属するスカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）及びランタノイドからなる群より選ばれる１種以上の元素を含む。ここで、ランタノイドは、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）、ユウロピウム（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）を含む。
【００２０】
Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金は、Ｒとして、上述したもののうち、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｈｏ及びＴｂから選ばれる少なくとも１種の元素、又は、Ｌａ、Ｓｍ、Ｃｅ、Ｇｄ、Ｅｒ、Ｅｕ、Ｔｍ、Ｙｂ及びＹから選ばれる少なくとも１種の元素を含むことが好ましい。また、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金は、Ｔとして鉄元素（Ｆｅ）及びコバルト元素（Ｃｏ）の少なくとも一方を含むことが好ましく、Ｆｅを含むことがより好ましい。これによって、比較的低コストで磁気特性に優れる希土類焼結磁石とすることができる。
【００２１】
好適なＲ−Ｔ−Ｂ系合金としては、Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂで表されるＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系の合金が挙げられる。なお、希土類焼結磁石１００は、Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ以外の非磁性であるRリッチ相やＢリッチ相、或いは希土類元素を含まない化合物又は希土類元素を含まない合金を含有していてもよい。Rリッチ相とは、相を構成する元素の中で最も濃度が高い元素がRである相であり、Ｂリッチ相とは、Ｂの元素濃度がＮｄ２Ｆｅ１４Ｂ相よりも高い相である。
【００２２】
磁石素体２０における希土類元素の含有割合は、好ましくは８〜４０質量％であり、より好ましくは１５〜３５質量％である。希土類元素の含有割合が８質量％未満であると、高い保磁力を有する希土類焼結磁石１００が得られ難くなる傾向にある。一方、希土類元素の含有割合が４０質量％を超えると、非磁性のＲリッチ相が多くなり、希土類焼結磁石１００の残留磁束密度（Ｂｒ）が低下する傾向にある。Ｒリッチ相とは、相を構成する元素の中で最も濃度が高い元素がＲである相である。
【００２３】
磁石素体２０中のＴの含有割合は、好ましくは４２〜９０質量％であり、より好ましくは６０〜８０質量％である。Ｔの含有割合が４２質量％未満であると希土類焼結磁石１００の残留磁束密度が低下する傾向にあり、９０質量％を超えると希土類焼結磁石１００の保磁力が低下する傾向にある。
【００２４】
磁石素体２０に含まれるＴにおけるＦｅの割合は、好ましくは８０原子％以上であり、より好ましくは９０原子％以上であり、さらに好ましくは１００原子％である。これによって、製造コストが低く且つ磁気特性に優れる希土類焼結磁石１００とすることができる。
【００２５】
磁石素体２０中のＢの含有割合は、好ましくは０．５〜５質量％である。Ｂの含有割合が０．５質量％未満であると、希土類焼結磁石１００の保磁力が低下する傾向にある。一方、Ｂの含有割合が５質量％を超えるとＢリッチな非磁性相が多くなるため、希土類焼結磁石１００のＢｒが低下する傾向にある。なお、Ｂの一部を炭素（Ｃ）、リン（Ｐ）、硫黄（Ｓ）及び銅（Ｃｕ）からなる群より選ばれる１種以上の元素で置換してもよい。これによって、希土類焼結磁石１００の生産性が向上し、その生産コストを低減することができる。
【００２６】
希土類焼結磁石１００の保磁力の向上、生産性の向上及び低コスト化の観点から、磁石素体２０は、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、ビスマス（Ｂｉ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、アンチモン（Ｓｂ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、スズ（Ｓｎ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、ケイ素（Ｓｉ）、ガリウム（Ｇａ）、銅（Ｃｕ）及びハフニウム（Ｈｆ）等から選ばれる少なくとも１種の元素を含んでいてもよい。
【００２７】
磁石素体２０は、不可避的不純物として、酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）、炭素（Ｃ）及びカルシウム（Ｃａ）等から選ばれる少なくとも１種の元素を含んでいてもよい。
【００２８】
図３は、希土類焼結磁石１００の断面を拡大して示す電子顕微鏡写真である。磁石素体２０の表面を覆うように設けられる被覆層４０は、第１の相４２と、第１の相４２の中に分散された第１の相４２とは異なる組成を有する第２の相４４と、を有する。磁石素体２０と第１の相４２及び第２の相４４とは異なる組成を有する。磁石素体２０と被覆層４０の界面は、例えば結晶粒子にＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系合金が含まれる領域を磁石素体２０とし、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系合金を実質的に含有しない領域を被覆層４０として決定することができる。
【００２９】
第１の相４２は、主成分としてＲ−Ｔ−Ｂ系合金とは異なるＲ系合金を含有する。ここで、Ｒ系合金におけるＲは、上述の磁石素体２０に含まれるＲ−Ｔ−Ｂ系合金におけるＲと同義である。Ｒ系合金は、複数の希土類元素を有する希土類合金であってもよく、Ｒ−Ｆｅ系合金であってもよい。Ｒ系合金の具体例としては、Ｎｄ−Ｆｅ系合金、Ｎｄ−Ｐｒ合金、Ｎｄ−Ｄｙ合金、Ｎｄ−Ｐｒ−Ｄｙ合金、Ｐｒ−Ｆｅ合金、Ｎｄ−Ｄｙ−Ｆｅ合金、Ｎｄ−Ｐｒ−Ｆｅ合金、及びＮｄ−Ｆｅ−Ｃｏ合金等が挙げられる。なお、第１の相４２におけるＲ系合金には、第２の相４４におけるＣｕの含有量よりも少量のＣｕが固溶していてもよい。
【００３０】
一方、第２の相４４は、第１の相４２とは異なる組成を有する相であり、主成分としてＲ−Ｃｕ系合金を含有する。ここで、Ｒは、上述の磁石素体２０に含まれるＲ−Ｔ−Ｂ系合金におけるＲと同義である。Ｒ−Ｃｕ系合金としては、具体的にはＮｄＣｕ等のＮｄ−Ｃｕ合金、Ｎｄ−Ｐｒ−Ｃｕ合金、Ｎｄ−Ｄｙ−Ｃｕ合金、Ｎｄ−Ｃｏ−Ｃｕ合金、及びＮｄ−Ｆｅ−Ｃｕ合金が挙げられる。第２の相４４におけるＲ−Ｃｕ系合金には、Ｆｅなどの他の元素が固溶していてもよい。
【００３１】
図４は、被覆層４０の断面をさらに拡大して示す模式断面図である。第２の相４４は、フィラー状の形状を有しており、第１の相４２の中にほぼ同一方向に配列して存在している。つまり、フィラー状の形状を有する第２の相４４は、その長手方向がほぼ同一方向に揃って縞状に分散している。このように被覆層４０が縞状構造を有することによって、磁石素体２０の腐食の要因となる物質が被覆層４０の表面から磁石素体２０へ拡散することを一層抑制することができる。
【００３２】
図５は、被覆層４０のＥＤＳ（エネルギー分散Ｘ線分光法）による元素分析の結果の一例を示す図である。図５（ａ）は、第１の相４２の元素分析の結果を示す図であり、図５（ｂ）は第２の相４４の元素分析の結果を示す図である。
【００３３】
第１の相４２は、図５（ａ）の元素分析結果に示すように、Ｒ（Ｎｄ，Ｐｒ）、Ｆｅ及びＣｕを含有する。第２の相４４は、図５（ｂ）の元素分析結果に示すように、Ｒ（Ｎｄ，Ｐｒ）、Ｆｅ、及びＣｕを含有する。第２の相４４の方が第１の相４２よりも、Ｃｕの元素割合が高い。一方、第１の相４２の方が第２の相４４よりも、Ｒの元素割合が高い。
【００３４】
第２の相４４は、構成元素としてＣｕを有する合金を含有し、Ｃｕの含有量が第１の相４２よりも高いことから、磁石素体２０の腐食の原因となる物質が、希土類焼結磁石１００の外部から侵入するのを抑制する作用を有する。一方、第１の相４２は、第２の相４４よりもＲを多く有しており、このため、第１の相４２は、磁石素体２０と被覆層４０との密着性の向上に寄与する。
【００３５】
第１の相４２におけるＣｕの含有量は、磁石素体２０と被覆層４０との密着性を十分に高くする観点から、好ましくは０〜４原子％であり、より好ましくは０〜２原子％である。第２の相４４におけるＣｕの含有量は、一層優れた耐食性を有する希土類焼結磁石１００とする観点から、好ましくは３０〜６０原子％であり、より好ましくは３５〜５５原子％である。第１の相４２及び第２の相４４におけるＣｕ（銅元素）の含有量は、各相に含まれる全ての銅成分（銅や銅合金）を銅元素に換算したときの含有量である。各相におけるＣｕの含有量は、ＥＤＳ分析結果を、検量線を用いて解析することによって求めることができる。また、同様にして求められる第１の相４２におけるＲの含有量は、磁石素体２０との密着性に優れた希土類焼結磁石１００とする観点から、好ましくは５０原子％以上である。
【００３６】
ＥＤＳ分析は、例えば、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ、日本電子株式会社製、商品名：ＪＥＭ−２２００ＦＳ）のＥＤＳ装置を用いて行うことができる。なお、被覆層４０の縞状構造は、市販の透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）及び走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）のどちらを用いても確認することができる。これらの電子顕微鏡の画像から、被覆層４０における第１の相４２及び第２の相４４の体積割合を求めることができる。
【００３７】
第１の相４２におけるＣｕの含有量と第２の相４４におけるＣｕの含有量の差は好ましくは３０〜６０原子％であり、より好ましくは３５〜５５原子％である。Ｃｕの含有量の差が上記範囲にある第１の相４２と第２の相４４を有することによって、磁石素体２０と被覆層４０の密着性及び耐食性を一層高い水準で両立することができる。
【００３８】
被覆層４０において第１の相４２に対する第２の相４４の体積比率は、好ましくは２０〜８０体積％であり、より好ましくは３０〜７０体積％である。このような体積比率で第１の相４２及び第２の相４４を有する被覆層４０を備えることによって、一層優れた耐食性を有する希土類焼結磁石１００とすることができる。
【００３９】
第２の相４４は、フィラー状の形状を有しており、被覆層４０の断面を、走査型電子顕微鏡で拡大して示す画像において、好ましくは２〜１０００、より好ましくは５〜５００の平均アスペクト比を有する。このような平均アスペクト比を有するフィラー状の第２の相４４を含有することによって、被覆層４０の表面から磁石素体２０に向けて、腐食の要因となる物質が拡散することを十分に抑制することができる。
【００４０】
本明細書における平均アスペクト比は、次のようにして求められる。磁石素体２０と被覆層４０の界面に垂直な断面を走査型電子顕微鏡で拡大して示す画像において、無作為に５００個の第１の相４２を抽出する。そして、それぞれの第１の相４２の輪郭上における異なる２点間を結ぶ直線のうち最大長さ（Ｌ１とする）を有する直線を求める。また、当該直線に直交する直線と、第１の相４２の輪郭との２つの交点間の長さ（Ｌ２とする）を求める。それぞれの第１の相４２において求めたＬ１とＬ２の比（Ｌ１／Ｌ２）がアスペクト比である。このようにして求めたアスペクト比の個数平均値を算出すれば、平均アスペクト比が求められる。
【００４１】
被覆層４０の厚みは、優れた磁気特性と優れた耐食性とを一層高い水準で両立する観点から、好ましくは０．１〜１０μｍであり、より好ましくは０．５〜５μｍである。
【００４２】
磁石素体２０は、焼結体であり、複数の結晶粒を有している。ここで、結晶粒はＲ−Ｔ−Ｂ系合金からなるものであるが、結晶粒間にある粒界相は、例えば非磁性のＲリッチ相を含むことが多い。Ｒリッチ相は耐食性が低いことから、通常、磁石素体２０の腐食は、耐食性の低いＲリッチ相を含有する粒界相に沿って進行する。したがって、被覆層４０は、磁石素体２０の表面に露出した粒界相の上方における厚みが、結晶粒の上方における厚みよりも大きいことが好ましい。これによって、耐食性を一層向上することができる。
【００４３】
次に、本発明の希土類焼結磁石の製造方法の好適な実施形態を説明する。本実施形態の製造方法は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金を含む磁石素体を製造する準備工程と、磁石素体の上にＣｕを含む層を形成する被覆工程と、磁石素体と層とを加熱して、磁石素体からＲを層の内部に拡散させる拡散工程と、加熱された磁石素体及び層を急冷して、層からＲ−Ｔ−Ｂ系合金とは異なるＲ系合金を含む第１の相と、第１の相中にフィラー状に分散された、Ｒ−Ｃｕ系合金を含み且つ第１の相よりもＣｕの含有量が高い第２の相と、を有する被覆層を形成する冷却工程と、を有する。以下、各工程の詳細について説明する。
【００４４】
準備工程では、以下に説明する焼結法によって磁石素体２０を製造する。まず、Ｒ、Ｔ及びＢを所定の比率で含む組成物を鋳造し、インゴットを得る。得られたインゴットを、スタンプミル等を用いて粒径１０〜１００μｍ程度に粗粉砕し、続いて、ボールミル等を用いて粒径０．５〜５μｍ程度に微粉砕して磁性粉末を得る。
【００４５】
次に、得られた磁性粉末を、好ましくは磁場中にて成形して成形体を調製する。この場合、印加する磁場強度は８００ｋＡ／ｍ以上であると好ましく、成形圧力は１００〜５００ＭＰａ程度であると好ましい。次に、調製した成形体を、１０００〜１２００℃で０．５〜５時間程度焼結し、急冷する。このようにして、焼結体（磁石素体）を得ることができる。なお、焼結雰囲気は、アルゴンガス等の不活性ガス雰囲気であると好ましい。
【００４６】
必要に応じて、得られた焼結体を所定の形状に加工してもよい。加工方法は、たとえば切断、研削などの形状加工や、バレル研磨などの面取り加工などが挙げられる。なお、このような加工は必ずしも行う必要はない。
【００４７】
被覆工程では、磁石素体２０の上にＣｕを含む層を形成する。層としては、電気めっきによって形成される、銅又は銅合金を含むめっき層や、バインダと当該バインダ中に分散された銅又は銅合金とを含む塗料を塗布して得られるバインダ層などが挙げられる。これらの層のうち、被覆層４０に銅合金を効率よく形成する観点から、銅めっき層が好ましい。層に含まれるＣｕの含有量は、好ましくは５０原子％以上であり、より好ましくは７０原子％以上であり、さらに好ましくは８０原子％以上である。
【００４８】
電気めっきによって銅を含む層を形成する場合、電気めっきの前に、磁石素体２０の前処理を行うことが好ましい。前処理としては、例えばアルカリ脱脂処理、酸洗浄処理、超音波洗浄等が挙げられる。このような前処理を行うことによって、磁石素体の表面の付着物が除去されて、厚みのばらつきや欠陥が少ない層を形成することができる。
【００４９】
拡散工程では、表面に銅を含む層が形成された磁石素体２０を加熱して、磁石素体２０からＲ及びＦｅを層の内部に拡散させる。このとき、層に含まれるＣｕが層から磁石素体２０の内部に拡散してもよい。拡散を十分に進行させる観点から、加熱温度は４００〜７００℃、加熱時間は０．１〜１０時間とすることが好ましい。加熱温度が７００℃を超えると、磁石素体２０と層の反応が進行しすぎて、得られる希土類焼結磁石の磁気特性が低下する傾向にある。一方、加熱温度が４００℃未満になると、各元素の拡散が十分に進行し難くなる傾向にある。
【００５０】
冷却工程では、上述の加熱温度に加熱された磁石素体２０及び層を急冷する。冷却工程は、加熱温度から室温（約２０℃）まで急冷してもよく、冷却当初に急冷し、磁石素体２０及び層の温度が例えば３００℃程度にまで下がった後、徐冷してもよい。急冷することによって、層内で相分離が生じ、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金とは異なるＲ系合金を含む第１の相と、第１の相中にフィラー状に分散された、Ｒ−Ｃｕ系合金を含み且つ第１の相よりもＣｕの含有量が高い第２の相と、を有する、２相構造の被覆層４０が形成される。急冷時における冷却速度は、好ましくは２０℃／分以上であり、より好ましくは３０℃／分以上である。急冷時における冷却速度が小さすぎると、相分離が生じ難くなって２相構造を有する被覆層４０を形成することが困難になる傾向にある。なお、冷却速度に特に上限はないものの、設備上の制約等から、３００℃／分程度が上限となり得る。なお、ここでいう冷却速度は、拡散工程における加熱温度から３００℃に冷却するまでの平均の降温速度をいう。
【００５１】
上述の製造方法によって、磁石素体２０と磁石素体２０を覆う被覆層４０とを有する希土類焼結磁石１００を得ることができる。希土類焼結磁石１００は、Ｃｕの含有量が互いに異なる２相構造を有する被覆層４０を有していることから、耐食性に優れる。このような希土類焼結磁石１００は、腐食性物質が存在する環境下で使用しても、優れた磁気特性を長期間に亘って維持することができる。このような特性を有する本実施形態の希土類焼結磁石１００は、例えば、優れた耐食性を有することが求められる回転機用の永久磁石として好適に用いられる。
【００５２】
図６は、本実施形態の回転機（永久磁石回転機）の内部構造を示す説明図である。本実施形態の回転機２００は、永久磁石同期回転機(ＳＰＭ回転機)であり、円筒状のロータ５０と該ロータ５０の内側に配置されるステータ３０とを備えている。ロータ５０は、円筒状のコア５２と円筒状のコア５２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希土類焼結磁石１００が設けられている。ステータ３０は、内周面に沿って設けられた複数のコイル３２を有している。このコイル３２と希土類焼結磁石１００とは互いに対向するように配置されている。
【００５３】
回転機２００は、ロータ５０に、上記実施形態に係る希土類焼結磁石１００を備える。希土類焼結磁石１００は耐食性に優れるため、経時的な磁気特性の低下を十分に抑制することができる。したがって、回転機２００は優れた性能を長時間にわたって維持することができる。回転機２００は、希土類焼結磁石１００以外の部分について、通常の回転機部品を用いて通常の方法によって製造することができる。
【００５４】
回転機２００は、コイル３２に通電することによって生成する電磁石による界磁と希土類焼結磁石１００による界磁との相互作用により、電気エネルギーを機械的エネルギーに変換する電動機（モータ)であってもよい。また、回転機２００は、希土類焼結磁石１００による界磁とコイル３２との電磁誘導相互作用により、機械的エネルギーから電気的エネルギーに変換する発電機(ジェネレータ)であってもよい。
【００５５】
電動機(モータ)として機能する回転機２００としては、例えば、永久磁石直流モータ、リニア同期モータ、永久磁石同期モータ(ＳＰＭモータ)、永久磁石同期モータ(ＩＰＭモータ)などが挙げられる。電動機(モータ)は、例えば、ボイスコイルモータ、振動モータなどの往復動モータであってもよい。発電機(ジェネレータ)として機能する回転機２００としては、例えば、永久磁石同期発電機、永久磁石整流子発電機、永久磁石交流発電機などが挙げられる。
【００５６】
以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。例えば、本発明の希土類焼結磁石は、被覆層の上に、銅や他の成分を含む被覆層４０とは異なる表面層をさらに有していてもよい。
【実施例】
【００５７】
本発明の内容を実施例及び比較例を参照してより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００５８】
＜希土類焼結磁石の作製＞
（実施例１）
粉末冶金法により、下記の組成を有するＮｄ−Ｐｒ−Ｄｙ−Ｃｏ−Ａｌ−Ｃｕ−Ｂ−Ｆｅ系の合金からなる鋳塊を調製した。なお、下記の組成は、各元素の質量基準の含有量を示す。
【００５９】
Ｎｄ：２２．５質量％
Ｐｒ：  ５．２質量％
Ｄｙ：  ２．７質量％
Ｃｏ：  ０．５質量％
Ａｌ：  ０．３質量％
Ｃｕ：  ０．０７質量％
Ｂ  ：  １．０質量％
Ｆｅ：  残部
【００６０】
鋳塊を粗粉砕した後、不活性ガスによるジェットミル粉砕を行って、平均粒径が約３．５μｍである粉末を得た。得られた粉末を金型内に充填し、磁場中でプレス成形して成形体を作製した。次いで、成形体を真空中、保持温度１１００℃、保持時間３時間の条件下で焼結した後、熱処理を施して焼結体を得た。得られた焼結体を１０ｍｍ×８ｍｍ×１ｍｍの寸法に切り出して加工し、直方体形状の磁石素体を得た。
【００６１】
得られた磁石素体にバレル研磨を施した後、硝酸水溶液（硝酸濃度：２質量％）中に２分間浸漬して超音波水洗した。このように酸洗浄を施した磁石素体の表面上に、電気めっきで１μｍの銅皮膜を形成した。銅皮膜を形成した磁石素体に、アルゴンガス雰囲気中、５４０℃で１時間加熱する熱処理を施した。そして、銅皮膜を形成した磁石素体を平均５０℃／分の冷却速度で３００℃まで冷却した後、室温まで放冷した。このようにして、実施例１の希土類焼結磁石を得た。
【００６２】
（実施例２）
実施例１と同様にして、磁石素体の表面上に銅皮膜を形成した。銅皮膜が形成された磁石素体に、アルゴンガス雰囲気中、５５０℃で１０分間加熱する加熱処理を施したこと以外は、実施例１と同様にして希土類焼結磁石を作製した。これを、実施例２の希土類焼結磁石とした。
【００６３】
（比較例１）
実施例１と同様にして磁石素体を得た後、実施例１と同様にして、バレル研磨、硝酸水溶液中への浸漬、及び超音波水洗を行った。これを比較例１の希土類焼結磁石とした。
【００６４】
（比較例２）
実施例１と同様にして磁石素体を得た後、実施例１と同様にして、バレル研磨、硝酸水溶液中への浸漬、及び超音波水洗を行った。そして、実施例１と同様にして、電気めっきで１μｍの銅皮膜を形成した。これを比較例２の希土類焼結磁石とした。
【００６５】
（比較例３）
実施例１と同様にして磁石素体の表面上に銅皮膜を形成し熱処理を施した。その後、１℃／分の冷却速度で室温まで冷却したこと以外は、実施例１と同様にして希土類焼結磁石を作製した。これを比較例３の希土類焼結磁石とした。
【００６６】
＜希土類焼結磁石の構造及び組成分析＞
各実施例及び各比較例の希土類焼結磁石を切断し、切断面をクロスセクションポリッシャーで研磨した。研磨面を走査型電子顕微鏡で観察したところ、実施例１の希土類焼結磁石では、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金を主成分として含有する磁石素体の表面に１００ｎｍ〜２μｍの厚みを有する被覆層が形成されていることが確認された。
【００６７】
ＥＤＳ（エネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置）によって、被覆層の元素分析を行ったところ、被覆層はＮｄ、Ｆｅ及びＣｕを含有することが確認された。また、被覆層はＮｄ，Ｐｒ及びＦｅを含有し、Ｃｕの含有量が高い部分（第２の相）と、Ｎｄ，Ｐｒ及びＦｅを含有し、Ｃｕの含有量が第２の相よりも低い部分（第１の相）とを有していた。
【００６８】
走査型電子顕微鏡による画像から、被覆層は、第１の相の中にフィラー状の第２の相が縞状に分散した縞状構造を有していることが確認された。被覆層における第１の相の体積割合は５１％であり、第２の相の体積割合は４９％であった。
【００６９】
実施例２の希土類焼結磁石も、実施例１と同様に、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金を主成分として含有する磁石素体の表面に、Ｎｄ，Ｐｒ及びＦｅを含有し、Ｃｕの含有量が高い部分（第２の相）と、Ｎｄ，Ｐｒ及びＦｅを含有し、Ｃｕの含有量が第２の相よりも低い部分（第１の相）とを有する被覆層を備えることが確認された。また、実施例２の被覆層も、第１の相の中にフィラー状の第２の相が縞状に分散した縞状構造を有していた。なお、実施例２の希土類焼結磁石は、被覆層の上に銅めっき被膜を有していた。
【００７０】
一方、比較例１の希土類焼結磁石は被覆層を有しておらず、比較例２の希土類焼結磁石の被覆層は銅めっき被膜からなるものであった。また、比較例３の希土類焼結磁石の被覆層は、実施例１のような縞状構造を有していなかった。
【００７１】
＜耐食性評価＞
各実施例及び各比較例の希土類焼結磁石を、飽和水蒸気が存在する雰囲気中、温度１２０℃で５００時間保持するプレッシャークッカー試験（ＰＣＴ）を行った。ＰＣＴ前及びＰＣＴ後における希土類焼結磁石の質量をそれぞれ測定し、両者の質量の差を希土類焼結磁石の質量減少量とした。この質量減少量をＰＣＴ前の質量で割って、質量減少率を算出した。その結果を表１に示す。
【００７２】
【表１】
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【００７３】
表１に示すとおり、実施例１の希土類焼結磁石は、ＰＣＴを開始して５００時間経過した後も質量減少がなかった。一方、比較例１の希土類焼結磁石は、ＰＣＴを開始して１００時間経過した時点で質量が減少していることが確認された。そして、５００時間経過後には、質量減少率は２．７％であった。また、比較例２の希土類焼結磁石は、ＰＣＴを開始して１４０時間経過した時点で質量が減少していることが確認された。そして、５００時間経過後には、質量減少率は９．７％であった。
【００７４】
熱処理後の冷却速度を遅くした比較例３の希土類焼結磁石は、実施例１，２よりも耐食性に劣ることが確認された。これは、熱処理後に徐冷して得られた希土類焼結磁石では、銅元素の含有量が異なる２種類の相が縞状に分散した縞状構造を有する被覆層が形成されないことに起因している。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明によれば、耐食性に優れた希土類焼結磁石を提供することができる。また、長期間に亘って優れた性能を維持することが可能な回転機を提供することができる。
【符号の説明】
【００７６】
２０…磁石素体、３０…ステータ、３２…コイル、４０…被覆層、４２…第１の相、４４…第２の相、５０…ロータ、５２…コア、１００…希土類焼結磁石、２００…回転機。
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図３】
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