(57)【要約】【課題】  残留磁束密度及び保磁力、特に保磁力に優れるとともに、角型比が高い希土類焼結磁石、及びそれを用いたモーター及び自動車を提供すること。【解決手段】  コア４と、前記コア４を被覆するシェル６と、を有するＲ−Ｔ−Ｂ系希土類磁石の主相粒子２群を備え、Ｒは重希土類元素及び軽希土類元素を含み、主相粒子２群における２粒子界面に重希土類Ｃｕ化合物及び軽希土類Ｃｕ化合物が存在する希土類焼結磁石１０であって、希土類焼結磁石１０の表面から深さ０．３ｍｍの位置の２粒子界面における軽希土類Ｃｕ化合物に対する重希土類化合物の質量比が、希土類焼結磁石の表面から深さ１．５ｍｍの位置の２粒子界面における軽希土類Ｃｕ化合物に対する重希土類化合物の質量比の１倍より大きく５倍以下である希土類焼結磁石。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コアと、前記コアを被覆するシェルと、を有するＲ−Ｔ−Ｂ系希土類磁石の主相粒子群を備え、
前記Ｒは重希土類元素及び軽希土類元素を含み、
前記主相粒子群における２粒子界面に重希土類Ｃｕ化合物及び軽希土類Ｃｕ化合物が存在する希土類焼結磁石であって、
前記希土類焼結磁石の表面から深さ０．３ｍｍの位置の前記２粒子界面における前記軽希土類Ｃｕ化合物に対する前記重希土類化合物の質量比が、前記希土類焼結磁石の表面から深さ１．５ｍｍの位置の前記２粒子界面における前記軽希土類Ｃｕ化合物に対する前記重希土類化合物の質量比の１倍より大きく５倍以下である希土類焼結磁石。
【請求項２】
前記希土類焼結磁石における酸素元素の含有割合が２５００ｐｐｍ以下である、請求項１に記載の希土類焼結磁石。
【請求項３】
前記主相粒子の粒径が３．０μｍ以上６．５μｍ以下である、請求項１又は２に記載の希土類焼結磁石。
【請求項４】
前記希土類焼結磁石が、０．０５質量％以上０．４０質量％以下の含有割合でＧａ元素を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の希土類焼結磁石。
【請求項５】
前記シェルの厚みが５００ｎｍ以下である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の希土類焼結磁石。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の希土類焼結磁石を備えるモーター。
【請求項７】
請求項６に記載のモーターを備える自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、希土類焼結磁石、モーター及び自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｒ−Ｔ−Ｂ（Ｒは希土類元素、ＴはＦｅ等の金属元素）系の組成を有する希土類磁石は、優れた磁気特性を有する磁石であり、その磁気特性、特に残留磁束密度（Ｂｒ）及び保磁力（ＨｃＪ）の更なる向上を目指して多くの検討がなされている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開２００６／４３３４８号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、磁石の磁気特性としては、角型比（Ｈｋ／ＨｃＪ）が重要な要素の一つであるが、上述の特許文献１等に記載の従来の希土類焼結磁石は、角型比について改善の余地がある。
【０００５】
そこで本発明は、残留磁束密度及び保磁力、特に保磁力に優れるとともに、角型比が高い希土類焼結磁石、及びそれを用いたモーター及び自動車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】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の希土類焼結磁石は、コアと、コアを被覆するシェルとを有するＲ−Ｔ−Ｂ系希土類磁石の主相粒子群を備え、Ｒは重希土類元素（ＲＨ）及び軽希土類元素（ＲＬ）を含み、主相粒子群における２粒子界面に重希土類Ｃｕ化合物及び軽希土類Ｃｕ化合物が存在する希土類焼結磁石であって、希土類焼結磁石の表面から深さ０．３ｍｍの位置の２粒子界面における軽希土類Ｃｕ化合物（ＲＬＣｕ）に対する重希土類化合物（ＲＨＣｕ）の質量比（ＲＨＣｕ／ＲＬＣｕ＠０．３ｍｍ）が、希土類焼結磁石の表面から深さ１．５ｍｍの位置の２粒子界面における軽希土類Ｃｕ化合物に対する重希土類化合物の質量比（ＲＨＣｕ／ＲＬＣｕ＠１．５ｍｍ）の１倍より大きく５倍以下であることを特徴とする。なお、主相粒子群とは、複数の主相粒子を意味する。また、軽希土類元素に対する重希土類元素の割合（重希土類元素／軽希土類元素）が、主相粒子中心部（コア）における割合の２倍以上となっている部分をシェルと規定する。
【０００７】
上記本発明の希土類焼結磁石は、残留磁束密度及び保磁力、特に保磁力に優れるとともに、角型比が高い。
【０００８】
上記希土類焼結磁石において、希土類焼結磁石における酸素元素の含有割合は２５００ｐｐｍ以下であってもよい。上記主相粒子の粒径は３．０μｍ以上６．５μｍ以下であってもよい。上記希土類焼結磁石は、０．０５質量％以上０．４０質量％以下の含有割合でＧａ元素を含んでいてもよい。上記シェルの厚みが５００ｎｍ以下であってもよい。
【０００９】
本発明のモーターは、上記本発明の希土類焼結磁石を備える。
【００１０】
本発明の希土類焼結磁石の残留磁束密度、保磁力及び角型比は高いので、本発明の焼結磁石の体積及び形状が従来のＲ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石と同じである場合、本発明の焼結磁石の磁束数は従来よりも増加する。したがって、本発明の焼結磁石を備えるモーターによれば、従来よりもエネルギー変換効率が向上する。
【００１１】
本発明の希土類焼結磁石の体積が従来のＲ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石よりも小さい場合であっても、残留磁束密度、保磁力及び角型比が高い本発明の希土類焼結磁石は従来の磁石と同等の数の磁束を有する。つまり、本発明の希土類焼結磁石は、従来の磁石と比べて磁束数を減らすことなく小型化できる。その結果、本発明によれば、ヨーク体積及び巻線の量も焼結磁石の小型化に応じて減るため、モーターの小型化及び軽量化が可能となる。さらに、本発明の希土類焼結磁石は、角型比が高いので、高温減磁を抑制することができる。
【００１２】
本発明の自動車は、上記本発明のモーターを備える。すなわち、本発明の自動車は、本発明のモーターによって駆動される。なお、本発明において、自動車とは、例えば、本発明のモーターによって駆動される電気自動車、ハイブリッド自動車、又は燃料電池車である。
【００１３】
本発明の自動車は、従来よりもエネルギー変換効率が高い本発明のモーターによって駆動されるため、その燃費が向上する。また、本発明の自動車では、上記のように、モーターの小型化及び軽量化が可能であるため、自動車自体の小型化及び軽量化も可能となる。その結果、自動車の燃費が向上する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、残留磁束密度及び保磁力、特に保磁力に優れるとともに、角型比が高い希土類焼結磁石、及びそれを用いたモーター及び自動車を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る希土類焼結磁石の模式断面図である。
【図２】図２は、好適な実施形態に係る磁石（希土類磁石）の製造工程を示すフローチャートである。
【図３】図３は、本発明の一実施形態に係るモーターの内部構造を示す図である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態に係る自動車の概念図である。
【図５】図５（ａ）は、ＴＥＭ−ＥＤＳを用いて、測定された２粒子界面付近における元素分布を示すグラフであり、図５（ｂ）は、ＮｄＣｕ部分を分析した結果である。
【図６】図６（ａ），（ｂ）は、それぞれ基材及び希土類焼結磁石について、ＳＴＥＭ−ＥＤＳを用いてライン分析を行った結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照しながら、本発明の好適な一実施形態について詳細に説明する。
【００１７】
（希土類焼結磁石）
図１は、実施例で作製した希土類焼結磁石（以下、単に「磁石」ともいう。）について、走査透過電子顕微鏡が備えるエネルギー分散型Ｘ線分光器（ＳＴＥＭ−ＥＤＳ）を用いて分析を行った結果に基づいて作成した、本発明の一実施形態に係る希土類焼結磁石の模式断面図である。
【００１８】
希土類焼結磁石１０は、複数の主相粒子２と、主相粒子２群の粒界相８とを含む。主相粒子２は、コア４と、コア４を被覆するシェル６とからなる。粒界相８のうち、特に２つの主相粒子２の間にある部分を２粒子界面という。
【００１９】
主相粒子２は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系希土類磁石（例えば、Ｒ２Ｔ１４Ｂ）から構成される。希土類元素Ｒは、軽希土類元素及び重希土類元素を含む。軽希土類元素は、Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｐｍ，Ｓｍ及びＥｕからなる群より選ばれる少なくとも一種であればよい。重希土類元素は、Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ及びＬｕからなる群より選ばれる少なくとも一種であればよい。金属元素Ｔは、Ｆｅ及びＣｏを含む。
【００２０】
本実施形態においては、軽希土類元素に対する重希土類元素の割合（重希土類元素／軽希土類元素）が、主相粒子中心部（コア）における割合の２倍以上となっている部分をシェルと規定する。
【００２１】
シェル６の厚さは５００ｎｍ以下であり、より好ましくは３００ｎｍ以下である。また、主相粒子２の粒径は、好ましくは３．０〜６．５μｍである。
【００２２】
粒界相８には重希土類Ｃｕ化合物及び軽希土類Ｃｕ化合物が存在する。希土類焼結磁石の表面から深さ０．３ｍｍの位置の２粒子界面における軽希土類Ｃｕ化合物（ＲＬＣｕ）に対する重希土類化合物（ＲＨＣｕ）の質量比（ＲＨＣｕ／ＲＬＣｕ＠０．３ｍｍ）は、希土類焼結磁石の表面から深さ１．５ｍｍの位置の２粒子界面における軽希土類Ｃｕ化合物に対する重希土類化合物の質量比（ＲＨＣｕ／ＲＬＣｕ＠１．５ｍｍ）の１倍より大きく５倍以下である。
【００２３】
なおこの指標は、ＲＨＣｕが、磁石の表面の２粒子界面のみでなく、内部の２粒子界面にまで拡散していることを意味する。これにより、本実施形態の磁石は深さによる保磁力の差が小さくなり、良好な角型比が得られるものと考えられる。
【００２４】
ＲＨＣｕ／ＲＬＣｕは、以下のようにして求めることができる。まず、ＳＴＥＭ−ＥＤＳ（Scanning Transmission Electron Microscopy - Energy Dispersive X-raySpectroscopy）を用い、２粒子界面付近を直線的に走査しながら希土類元素（Ｒ）の量（質量％）及びＣｕ量（質量％）を測定する。
【００２５】
なお、測定試料表面における電子ビームのスポット径は、５．０ｎｍ以下、特に１．０ｎｍ以下とすることが好ましい。このようにすることで薄い２粒子界面の元素分布を測定することが可能となる。また、測定ステップ（隣り合う測定ポイントの間隔）は、５．０ｎｍ以下、特に２．０ｎｍ以下とすることが好ましい。この測定ステップが大きいと、高精度の元素分布測定が困難となる。
【００２６】
また、ＲＨとＲＬが混在する場合は、表面から０．３ｍｍ及び１．５ｍｍの位置において２０箇所ずつライン分析を行い、ＲＬＣｕ数、ＲＨＣｕ数をそれぞれ混在比率を考慮してカウントし、ＲＨＣｕ／ＲＬＣｕを算出する。
【００２７】
焼結体における（ＲＨＣｕ／ＲＬＣｕ＠０．３ｍｍ）は、（ＲＨＣｕ／ＲＬＣｕ＠１．５ｍｍ）の１倍より大きく５倍以下である。（ＲＨＣｕ／ＲＬＣｕ＠０．３ｍｍ）が（ＲＨＣｕ／ＲＬＣｕ＠１．５ｍｍ）の１倍である場合は、磁石表面からの重希土類の拡散が行われていないことが示唆される。５倍以上では、重希土類元素の深さ方向への拡散が不十分であり、表面付近の重希土類濃度が高い状態であるため、角型比が大きく低下する。
【００２８】
２粒子界面は、Ｇａ化合物をさらに含むことが好ましい。これにより、粒界相８の濡れ性が向上し、２粒子界面への粒界相浸入が促進される。
【００２９】
焼結体における酸素元素の含有量は２５００質量ｐｐｍ以下であることが好ましく、１０００ｐｐｍ以下であることがより好ましい。酸素量が少ないほど、得られる焼結磁石中の不純物が少なくなり、焼結磁石の磁気特性が向上する。酸素量が多い場合、焼結体中の酸化物が、重希土類元素の拡散の妨げ、シェル６が形成され難い傾向がある。焼結体における酸素の含有量を低減する方法のとしては、水素吸蔵粉砕から焼結までの間、原料合金を酸素濃度が低い雰囲気下に維持することが挙げられる。ただし、焼結体における酸素の含有量が上記の範囲外であっても、本実施形態の焼結磁石の作製は可能である。
【００３０】
本実施形態の希土類焼結磁石は、必要に応じて、Ｎｉ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｖ、Ｚｎ、Ｓｉ、Ｏ、Ｃ等の他の元素をさらに含んでもよく、例えば
Ｒ：２９．０〜３３．０質量％、
Ｂ：０．８５〜０．９８質量％、
Ａｌ：０．０３〜０．２５質量％、
Ｃｕ：０．０１〜０．１５質量％、
Ｚｒ：０．０３〜０．２５質量％、
Ｃｏ：３質量％以下（ただし、０質量％を含まず。）、
Ｇａ：０．０５〜０．４０質量％、
Ｏ：２５００ｐｐｍ以下（ただし、０ｐｐｍを含まず。）、
Ｃ：５００ｐｐｍ〜１５００ｐｐｍ、
Ｆｅ：残部、
からなる組成を有するものとすることができる。
【００３１】
焼結体における主相粒子の粒径は３．０μｍ以上６．５μｍ以下であることが好ましい。粒径が３．０μｍ未満であると、粒子表面積の増加により、表面の酸化、炭化等が促進され、結果焼結体中の不純物が増加し、重希土類元素の拡散を抑制してしまう傾向がある。また、粒径が６．５μｍ以上より大きいと、重希土類を拡散する前の希土類焼結磁石の保磁力が低下し、重希土類元素を拡散しても保磁力の向上効果が低下する。
【００３２】
（希土類焼結磁石の製造方法）
図２は、好適な実施形態に係る磁石（希土類磁石）の製造工程を示すフローチャートである。
【００３３】
本実施形態の希土類磁石の製造においては、まず、所望の組成を有する希土類磁石が得られるような合金を準備する（ステップＳ１１）。この工程では、例えば、希土類磁石の組成に対応する金属等の元素を含む単体、合金や化合物等を、真空又はアルゴン等の不活性ガス雰囲気下で溶解した後、これを用いて鋳造法やストリップキャスト法等の合金製造プロセスを行うことによって所望の組成を有する合金を作製する。
【００３４】
合金としては、希土類磁石における主相を構成する組成の合金（主相合金）と、粒界相を構成する組成の合金（粒界相合金）との２種類を使用することもできる。なお、このように２種類の合金を用いる場合には、粒界相合金における軽希土類金属（ＲＬ）と重希土類金属（ＲＨ）との比（ＲＬ：ＲＨ）を５０：５０〜１００：０とすることが好ましい。
【００３５】
次に、得られた合金を粗粉砕して、数百μｍ程度の粒径を有する粒子とする（ステップＳ１２）。合金の粗粉砕は、例えば、ジョークラッシャー、ブラウンミル、スタンプミル等の粗粉砕機を用いるか、又は、合金に水素を吸蔵させた後、異なる相間の水素吸蔵量の相違に基づく自己崩壊的な粉砕を生じさせる（水素吸蔵粉砕）ことによって行うことができる。
【００３６】
続いて、粗粉砕により得られた粉末をさらに微粉砕することで（ステップＳ１３）、好ましくは１〜１０μｍ、より好ましくは３〜６μｍ程度の粒径を有する希土類磁石の原料粉末（以下、単に「原料粉末」という）を得る。微粉砕は、粗粉砕された粉末に対し、粉砕時間等の条件を適宜調整しながら、ジェットミル、ボールミル、振動ミル、湿式アトライター等の微粉砕機を用いて更なる粉砕を行うことによって実施する。
【００３７】
なお、合金の製造において主相合金と粒界相合金の２種類を調整した場合は、各合金に対して粗粉砕及び微粉砕をそれぞれ行い、これにより得られた２種類の微粉末を混合することによって原料粉末を調製してもよい。
【００３８】
次に、上述のようにして得られた原料粉末を、目的の形状に成形する（ステップＳ１４）。成形は、磁場を印加しながら行い、これにより原料粉末に所定の配向を生じさせる。成形は、例えば、プレス成形により行うことができる。具体的には、原料粉末を金型キャビティ内に充填した後、充填された粉末を上パンチと下パンチとの間で挟むようにして加圧することによって、原料粉末を所定形状に成形することができる。成形によって得られる成形体の形状は特に制限されず、柱状、平板状、リング状等、所望とする希土類磁石の形状に応じて変更することができる。成形時の加圧は、５０〜２００ＭＰａで行うことが好ましい。また、印加する磁場は、９５０〜１６００ｋＡとすることが好ましい。なお、成形方法としては、上記のように原料粉末をそのまま成形する乾式成形の他、原料粉末を油等の溶媒に分散させたスラリーを成形する湿式成形を適用することもできる。
【００３９】
次いで、成形体に対して、例えば、真空中又は不活性ガスの存在下、１０１０〜１１１０℃、２〜６時間で加熱する処理を行うことにより焼成を行う（ステップＳ１５）。これにより、原料粉末が液相焼結を生じ、主相の体積比率が向上した焼結体（希土類磁石の焼結体）が得られる。
【００４０】
焼結体に対しては、適宜所望の大きさや形状に加工した後、例えば焼結体の表面を酸溶液によって処理する表面処理を行う（ステップＳ１６）ことが好ましい。表面処理に用いる酸溶液としては、硝酸、塩酸等の水溶液と、アルコールとの混合溶液が好適である。この表面処理は、例えば、焼結体を酸溶液に浸漬したり、焼結体に酸溶液を噴霧したりすることによって行うことができる。
【００４１】
かかる表面処理によって、焼結体に付着していた汚れや酸化層等を除去して清浄な表面を得ることができ、後述する重希土類化合物の付着及び拡散が有利となる。汚れや酸化層等の除去をさらに良好に行う観点からは、酸溶液に超音波を印加しながら表面処理を行ってもよい。
【００４２】
その後、表面処理が施された焼結体の表面に、重希土類元素を含む重希土類化合物を付着させる（ステップＳ１７）。重希土類化合物に含まれる重希土類元素としては、保磁力の高い希土類焼結磁石を得る観点から、Ｄｙ又はＴｂが好ましい。重希土類化合物としては、例えば重希土類元素の水素化物、酸化物、ハロゲン化物、水酸化物が挙げられる。これらの重希土類化合物のうち、ＤｙＨ２、ＤｙＦ３又はＴｂＨ２が好ましい。
【００４３】
焼結体に付着させる重希土類化合物は、粒子状であることが好ましく、その平均粒径は１００ｎｍ〜５０μｍであると好ましく、１μｍ〜１０μｍであるとより好ましく、１〜５μｍであるとさらに好ましく、１〜３．５μｍであると一層好ましい。重希土類化合物の粒径が１００ｎｍ未満であると、熱処理により焼結体に拡散される重希土類化合物の量が過度に多くなり、得られる希土類磁石のＢｒが不十分となるおそれがある。一方、５０μｍを超えると、焼結体中への重希土類化合物の拡散が生じ難くなって、ＨｃＪの向上効果が十分に得られなくなる場合がある。また特に、重希土類化合物の平均粒径が５μｍ以下であると、焼結体への重希土類化合物の付着が有利となり、より高いＨｃＪの向上効果が得られる傾向にある。
【００４４】
焼結体に重希土類化合物を付着させる方法としては、例えば、重希土類化合物の粒子をそのまま焼結体に吹き付ける方法、重希土類化合物を溶媒に溶解した溶液を焼結体に塗布する方法、重希土類化合物の粒子を溶媒に分散させたスラリーを焼結体に塗布する方法等が挙げられる。なかでも、スラリーを焼結体に塗布する方法が、重希土類化合物を焼結体に均一に付着させることができ、しかも後述する熱処理での拡散が良好に生じることから好ましい。
【００４５】
また、スラリーを焼結体に塗布する場合、例えば、焼結体をスラリー中に浸漬させる方法や、スラリー中に焼結体を入れ、所定のメディアとともに攪拌する方法が挙げられる。後者の方法としては、例えば、ボールミル法を適用できる。このようにメディアとともに攪拌させることで、焼結体に対する重希土類化合物の付着をより確実に生じさせることができ、いったん付着した後の脱落等を低減して、重希土類化合物の付着量を安定化することが可能となる。また、このような方法により、一度に大量の焼結体を処理することも可能となる。なお、焼結体の形状によっては、前者の浸漬による方法の方が付着に有利なこともあることから、実際には両方の方法を適宜選択して用いればよい。
【００４６】
スラリーに用いる溶媒としては、重希土類化合物を溶解させずに均一に分散させ得るものが好ましく、例えば、アルコール、アルデヒド、ケトン等が挙げられ、なかでもアルコールが好ましい。また、焼結体へのスラリーの塗布は、スラリー中に焼結体を浸漬させたり、あるいは、焼結体にスラリーを滴下したりすることによって行うことができる。
【００４７】
スラリーを用いる場合、スラリー中の重希土類化合物の含有量は、１０〜６０質量％であると好ましく、４０〜５０質量％であるとより好ましい。スラリー中の重希土類化合物の含有量が少なすぎたり、多すぎたりすると、焼結体に重希土類化合物が均一に付着し難くなる傾向にあり、十分な角形比が得られ難くなるおそれがある。また、多すぎる場合、焼結体の表面が荒れてしまい、得られる磁石の耐食性を向上させるためのめっき等の形成が困難となる場合もある。
【００４８】
なお、スラリー中には、必要に応じて重希土類化合物以外の成分をさらに含有させてもよい。スラリーに含有させてもよい他の成分としては、例えば、重希土類化合物の粒子の凝集を防ぐための分散剤等が挙げられる。
【００４９】
上記のような方法により、焼結体に重希土類化合物が付着するが、特に良好な磁気特性の向上効果を得る観点からは、かかる重希土類化合物の付着量は、一定の範囲内であることが好ましい。具体的には、希土類磁石の質量（焼結体と重希土類化合物との合計質量）に対する重希土類化合物の付着量（付着率；％）で、０．１〜３質量％であると好ましく、０．１〜２質量％であるとより好ましく、０．２〜１質量％であるとさらに好ましい。
【００５０】
続いて、重希土類化合物が付着した焼結体に対し、熱処理を施す（ステップＳ１８）。これにより、焼結体の表面に付着した重希土類化合物が焼結体の内部に拡散する。熱処理は、例えば２段階の工程で行うことができる。この場合、１段階目では８００〜１０００℃程度で１０分〜１０時間の熱処理を行い、２段階目では５００〜６００℃程度で１〜４時間の熱処理を行うことが好ましい。このような２段階の熱処理では、例えば、１段階目で主に重希土類化合物の拡散が生じ、２段階目の熱処理はいわゆる時効処理となって磁気特性の向上（特にＨｃＪ）に寄与する。なお、熱処理は必ずしも２段階で行う必要はなく、少なくとも重希土類化合物の拡散が生じるように行えばよい。
【００５１】
熱処理により、焼結体の表面から内部への重希土類化合物の拡散が生じるが、この際、重希土類化合物は主に焼結体を構成している主相粒子の境界および粒界相に沿って拡散すると考えられる。その結果、得られる磁石においては、重希土類化合物に由来する重希土類元素が主相粒子の外縁領域や粒界相に偏在するようになり、これによって主相粒子が重希土類元素の層に覆われたような構造が形成される。
【００５２】
その後、重希土類化合物を拡散させた焼結体を、必要に応じて所望のサイズに切断したり、表面処理を施したりすることによって、目的とする希土類磁石が得られる。なお、得られた希土類磁石には、その表面上にめっき層、酸化層又は樹脂層等の劣化を防止するための保護層がさらに設けられてもよい。
【００５３】
（モーター）
図３は、本実施形態のモーターの内部構造の一例を示す説明図である。本実施形態のモーター１００は、永久磁石同期モーター（ＩＰＭモーター）であり、円筒状のロータ２０と該ロータ２０の外側に配置されるステータ３０とを備えている。ロータ２０は、円筒状のロータコア２２と、円筒状のロータコア２２の外周面に沿って所定の間隔で希土類焼結磁石１０を収容する複数の磁石収容部２４と、磁石収容部２４に収容された複数の希土類焼結磁石１０とを有する。
【００５４】
ロータ２０の円周方向に沿って隣り合う希土類焼結磁石１０は、Ｎ極とＳ極の位置が互いに逆になるように磁石収容部２４に収容されている。これによって、円周方向に沿って隣り合う希土類焼結磁石１０は、ロータ２０の径方向に沿って互いに逆の方向の磁力線を発生する。
【００５５】
ステータ３０は、ロータ２０の外周面に沿って、所定の間隔で設けられた複数のコイル部３２を有している。このコイル部３２と希土類焼結磁石１０とは互いに対向するように配置されている。ステータ３０は、電磁気的作用によってロータ２０にトルクを与え、ロータ２０は円周方向に回転する。
【００５６】
ＩＰＭモーター１００は、ロータ２０に、上記実施形態に係る希土類焼結磁石１０を備える。希土類焼結磁石１０は、優れた磁気特性を有するとともに、容易に剥離しないめっき膜を有する。このため、ＩＰＭモーター１００は信頼性に優れる。ＩＰＭモーター１００は、従来よりも長い期間に亘って高出力を維持することができる。ＩＰＭモーター１００は、希土類焼結磁石１０以外の点について、通常のモーター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。
【００５７】
本発明のモーターは、永久磁石同期モーターの場合ＩＰＭモーターに限定されるものではなくＳＰＭモーターであってもよい。また、永久磁石同期モーターの他に永久磁石直流モーター、リニア同期モーター、ボイスコイルモーター、振動モーターであってもよい。
【００５８】
（自動車）
図４は、本実施形態の自動車の発電機構、蓄電機構及び駆動機構を示す概念図である、ただし、本実施形態の自動車の構造は、図４に示すものに限定されない。図４に示すように、本実施形態に係る自動車５０は、上記本実施形態のモーター１００、車輪４８、蓄電池４４、発電機４２及びエンジン４０を備える。
【００５９】
エンジン４０で発生した機械的エネルギーは、発電機４２によって電気エネルギーに変換される。この電気エネルギーは蓄電池４４に蓄電される。蓄電された電気エネルギーは、モーター１００によって機械的エネルギーに変換される。モーター１００からの機械的エネルギーによって、車輪４８が回転し、自動車５０が駆動される。
【実施例】
【００６０】
（実施例１）
まず、希土類磁石の原料金属を準備し、これらを用いてストリップキャスティング法により、表１で表される実施例１の基材の組成(23.50wt%Nd-1.50%Dy-7.00wt%Pr-0.90wt%Co-0.20wt%Al-0.10wt%Cu-0.10wt%Ga-0.97wt%B-bal.Fe)が得られるように原料合金を作製した。次に、得られた合金に水素を吸蔵させた後、Ａｒ雰囲気で６００℃、１時間の脱水素を行う水素破砕処理を行った。続いて、水素粉砕処理後の粉末をさらに微粉砕して、平均粒径（Ｄ５０）が３．２μｍの原料粉末を得た。
【００６１】
この原料粉末を、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。成形では、原料粉末に１２００ｋＡ／ｍの磁場を印加しながら、原料粉末を１２０ＭＰａで加圧した。
【００６２】
成形体を、真空中、９８０〜１０６０℃で４時間焼結した後、急冷して焼結体を得た。なお、水素破砕処理から焼結までの各工程を、酸素濃度が１００ｐｐｍ未満である雰囲気下で行った。
【００６３】
焼結体を５ｍｍ（磁気異方化方向）×１５ｍｍ×６ｍｍに加工した。加工後の焼結体に２段階の熱処理を施し、基材１を得た。１段階目の熱処理では、焼結体をＡｒ雰囲気において９００℃で６時間加熱した。２段階目の熱処理では、焼結体をＡｒ雰囲気において５４０℃で２時間加熱した。
【００６４】
さらに、基材１とは別に、上記の加工後の焼結体にＤｙＨ２粉末をディップ法で全面に塗布した後に、上記と同様の２段階の熱処理を施し、実施例１の希土類焼結磁石を作製した。なお、塗布の際には、塗布面積に対するＤｙＨ２粉末の重量が４．７ｍｇ／ｃｍ２となるようにした。
【００６５】
（実施例２〜４、比較例１〜４）
原料粉末の平均粒径、及び焼結体における酸素量を表１に示すように変更したこと以外は実施例１と同様にして、基材２〜８並びに実施例２〜４及び比較例１〜４の希土類焼結磁石を作製した。
【００６６】
（実施例５）
加工後の焼結体にＤｙＨ２粉末を塗布する代わりに、Ｄｙ合金（純Ｄｙを含む）を蒸着源としてＤｙを蒸着したこと以外は実施例１と同様にして、実施例５の希土類焼結磁石を作製した。
【００６７】
（実施例６）
加工後の焼結体にＤｙＨ２粉末を塗布する代わりに、Ｄｙ合金（純Ｄｙを含む）を蒸着源としてＤｙを蒸着したこと以外は実施例２と同様にして、実施例６の希土類焼結磁石を作製した。
【００６８】
（比較例５）
24.7wt%Nd-7.4wt%Pr-0.9wt%Co-0.2wt%Al-0.03wt%Cu-0.1wt%Ga-1.02wt%B-bal.Feの組成を有する主相合金をストリップキャストで作製した。30wt%Dy-0.2wt%Al-1.4wt%Cu-bal.Feの組成を有する粒界相合金をストリップキャストで作製した。次に、主相合金及び粒界相合金を９５：５の質量比で配合した後、水素破砕処理を行い、さらに微粉砕して、平均粒径（Ｄ５０）が３．２μｍの原料粉末を得た。なお、このような質量比で主相合金及び粒界相合金を配合することにより、23.50wt%Nd-1.50%Dy-7.00wt%Pr-0.90wt%Co-0.20wt%Al-0.10wt%Cu-0.10wt%Ga-0.97wt%B-bal.Feの組成の焼結体が得られる。
【００６９】
この原料粉末を、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。成形では、原料粉末に１２００ｋＡ／ｍの磁場を印加しながら、原料粉末を１２０ＭＰａで加圧した。
【００７０】
成形体を、真空中、９８０〜１０６０℃で４時間焼結した後、急冷して焼結体を得た。なお、水素破砕処理から焼結までの各工程を、酸素濃度が１００ｐｐｍ未満である雰囲気下で行った。
【００７１】
焼結体を５ｍｍ（磁気異方化方向）×１５ｍｍ×６ｍｍに加工した。加工後の焼結体に２段階の熱処理を施し、基材９を得た。１段階目の熱処理では、焼結体をＡｒ雰囲気において９００℃で６時間加熱した。２段階目の熱処理では、焼結体をＡｒ雰囲気において５４０℃で２時間加熱した。
【００７２】
さらに、基材９とは別に、上記の加工後の焼結体にＤｙＨ２粉末をディップ法で全面に塗布した後に、上記と同様の２段階の熱処理を施し、比較例５の希土類焼結磁石を作製した。なお、塗布の際には、塗布面積に対するＤｙＨ２粉末の重量が４．７ｍｇ／ｃｍ２となるようにした。
【００７３】
（比較例６）
30.5wt%Nd-0.5wt%Co-0.2wt%Al-0.2wt%Zr-0.95wt%B-bal.Feの組成を有する主相合金をストリップキャストで作製した。50wt%Dy-10wt%Co-0.2wt%Al-1.4wt%Cu-3.0wt%Ga-bal.Feの組成を有する粒界相合金をストリップキャストで作製した。次に、主相合金及び粒界相合金を９５：５の質量比で配合した後、水素破砕処理を行い、さらに微粉砕して、平均粒径（Ｄ５０）が４．３μｍの原料粉末を得た。なお、このような質量比で主相合金及び粒界相合金を配合することにより、29.00wt%Nd-2.50wt%Dy-0.50wt%Co-0.20wt%Al-0.10wt%Cu-0.20wt%Zr-0.15wt%Ga-0.95wt%B-bal.Feの組成の焼結体が得られる。
【００７４】
この原料粉末を、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。成形では、原料粉末に１５ｋＯｅの磁場を印加しながら、原料粉末を１２０ＭＰａで加圧した。
【００７５】
成形体を、真空中、１０４０℃で４時間焼結した後、急冷して焼結体を得た。なお、水素破砕処理から焼結までの各工程を、酸素濃度が１００ｐｐｍ未満である雰囲気下で行った。なお、焼結体における酸素量は５８０ｐｐｍであった。また、焼結体の主相粒子の粒径は４．５μｍであった。
【００７６】
焼結体を５ｍｍ（磁気異方化方向）×１５ｍｍ×６ｍｍに加工した。加工後の焼結体に２段階の熱処理を施し、基材１０を得た。１段階目の熱処理では、焼結体をＡｒ雰囲気において９００℃で６時間加熱した。２段階目の熱処理では、焼結体をＡｒ雰囲気において５４０℃で２時間加熱した。
【００７７】
さらに、基材１０とは別に、上記の加工後の焼結体にＤｙＨ２粉末をディップ法で全面に塗布した後に、上記と同様の２段階の熱処理を施し、比較例６の希土類焼結磁石を作製した。なお、塗布の際には、塗布面積に対するＤｙＨ２粉末の重量が４．７ｍｇ／ｃｍ２となるようにした。
【００７８】
（比較例７、実施例７〜９）
主相合金の組成及び粒界相合金の組成をそれぞれ以下に示すように変更したこと以外は、比較例６と同様にして、基材１１〜１４、並びに比較例７及び実施例７〜９の重希土類拡散磁石を作製した。どれも焼結体における酸素量は５７０〜５９０ｐｐｍであった。また、焼結体の主相粒子の粒径は４．５〜４．７μｍであった。
＜比較例７＞
主相合金：30.5wt%Nd-0.75wt%Dy-0.5wt%Co-0.2wt%Al-0.2wt%Zr-0.95wt%B-bal.Fe
粒界相合金：35wt%Dy-15wt%Nd-10wt%Co-0.2wt%Al-1.4wt%Cu-3.0wt%Ga-bal.Fe
＜実施例７＞
主相合金：30.3wt%Nd-1.50wt%Dy-0.5wt%Co-0.2wt%Al-0.2wt%Zr-0.95wt%B-bal.Fe
粒界相合金：20wt%Dy-30wt%Nd-10wt%Co-0.2wt%Al-1.4wt%Cu-3.0wt%Ga-bal.Fe
＜実施例８＞
主相合金：30.5wt%Nd-2.5wt%Dy-0.5wt%Co-0.2wt%Al-0.2wt%Zr-0.95wt%B-bal.Fe
粒界相合金：50wt%Nd-10wt%Co-0.2wt%Al-1.4wt%Cu-3.0wt%Ga-bal.Fe
＜実施例９＞
主相合金：30.3wt%Nd-1.50wt%Dy-0.5wt%Co-0.2wt%Al-0.2wt%Zr-0.95wt%B-bal.Fe
粒界相合金：20wt%Dy-30wt%Nd-10wt%Co-0.2wt%Al-1.4wt%Cu-bal.Fe
【００７９】
［基材及び希土類磁石の特性評価］
実施例及び比較例で得られた基材及び希土類磁石についての特性を下記の方法により測定した。その結果を表１、２に示す。
【００８０】
（残留磁束密度、保磁力、角型比）
実施例及び比較例で得られた基材及び希土類磁石を用いて得られた測定用サンプルの磁気特性を、ＢＨトレーサーによりそれぞれ測定した。得られた結果から、各測定用サンプルの残留磁束密度（Ｂｒ）、保磁力（ＨｃＪ）及び角型比（Ｈｋ／ＨｃＪ）をそれぞれ求めた。
【００８１】
（焼結体中の酸素含有量の測定）
含有酸素量の測定は、金属中ガス分析装置にて行った。検出方法は、試料を黒鉛るつぼでガス化（酸素はＣＯ）し、非分散赤外線検出器にてＣＯを検出した。
【００８２】
（２粒子界面におけるＲＨＣｕ(ＤｙＣｕ)／ＲＬＣｕ(ＮｄＣｕ＋ＰｒＣｕ)の測定）
上述の方法により、表面から０．３ｍｍ及び１．５ｍｍの位置におけるＲＨＣｕ／ＲＬＣｕの測定を行った。
【００８３】
具体的には、ＳＴＥＭ−ＥＤＳ（Scanning Transmission Electron Microscopy - Energy Dispersive X-raySpectroscopy）を用い、実施例及び比較例で得られた基材及び希土類磁石について、２粒子界面付近（図５（ｂ）におけるＬｉｎｅ）を直線的に走査しながら希土類元素（Ｎｄ、Ｐｒ及びＤｙ）の量（質量％）及びＣｕ量（質量％）を測定した。
【００８４】
図５（ａ）は、このようにして測定された２粒子界面付近における元素分布の一例を示すグラフである。図において、横軸は測定ライン上の位置を示し、縦軸はＦｅ、Ｎｄ又はＣｕの量を示している。
【００８５】
図５（ｂ）はＮｄＣｕ部分を分析した結果の例である。ＮｄとＤｙが混在する場合は、表面から０．３ｍｍ及び１．５ｍｍの位置において２０箇所ずつライン分析を行い、ＮｄＣｕ数、ＤｙＣｕ数をそれぞれ混合比率を考慮してカウントし、ＤｙＣｕ／ＮｄＣｕを算出する。
【００８６】
（ＳＴＥＭ−ＥＤＳを用いたライン分析）
実施例で得られた基材及び希土類焼結磁石について、走査透過電子顕微鏡が備えるエネルギー分散型Ｘ線分光器（ＳＴＥＭ−ＥＤＳ）を用いてライン分析を行った。図６（ａ）は基材についての分析結果を示す図であり、図６（ｂ）は希土類焼結磁石についての分析結果を示す図である。
図６（ａ）から明らかであるように、基材については粒界相付近でＮｄの濃度が急激に増えているものの、主相粒子の粒界相近傍に軽希土類元素（Ｎｄ）に対する重希土類元素（Ｄｙ）の割合（Ｄｙ／Ｎｄ）が、主相粒子中心部（コア）における割合の２倍以上となっている部分はなく、シェル部が存在しない。一方、図６（ｂ）から明らかであるように、希土類焼結磁石については粒界相付近でＮｄの濃度が急激に増えており、主相粒子の粒界相近傍にＤｙ／Ｎｄが、主相粒子中心部における割合の２倍以上となっている部分があり、シェル部が存在している。なお、図６（ｂ）中の両矢印で示されている部分がシェル部に相当する。
【００８７】
【表１】
2011211056.tif 000003
【００８８】
【表２】
2011211056.tif 000004
【００８９】
表１、２から明らかであるように、実施例１〜９の希土類磁石は角型比（Ｈｋ／ＨｃＪ）の低下が小さいとともに、残留磁束密度（Ｂｒ）及び保磁力（ＨｃＪ）、特に保磁力に優れる。これに対し、比較例１〜７の希土類磁石は角型比の低下が大きく、保磁力が劣る。
【符号の説明】
【００９０】
２…主相粒子、４…コア、６…シェル、８…粒界相、１０…希土類焼結磁石、２０…ロータ、２２…ロータコア、２４…磁石収容部、３０…ステータ、３２…コイル部、４０…エンジン、４２…発電機、４４…蓄電池、４８…車輪、５０…自動車、１００…ＩＰＭモーター。
【図１】
2011211056.tif 000005
【図２】
2011211056.tif 000006
【図３】
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【図４】
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【図５】
2011211056.tif 000009
【図６】
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