(57)【要約】      （修正有）【課題】高い磁気異方性を有し、優れた磁気特性を有する異方性交換スプリング磁石を提供する。【解決手段】Ｒ２Ｔ１４Ｂ型金属間化合物（ＲはＮｄを含む希土類元素を示し、ＴはＦｅ又はＣｏからなる元素を示す。）からなるＲ−Ｔ−Ｂ相１２と、α−Ｆｅ、α−Ｆｅ固溶体、α−Ｃｏ、α−Ｃｏ固溶体、及びα’−ＦｅＣｏ金属間化合物から選ばれる少なくとも一つからなるＦｅ系相１４と、銀、銀を含む固溶体、銀を含む金属間化合物、及び銀を含む非晶質から選ばれる少なくとも一つからなる銀リッチ相１６と、を含有する異方性交換スプリング磁石１０。【選択図】図２
2011216642.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｒ２Ｔ１４Ｂ型金属間化合物（ＲはＮｄを含む希土類元素を示し、ＴはＦｅ又はＣｏからなる元素を示す。）からなるＲ−Ｔ−Ｂ相と、
α−Ｆｅ、α−Ｆｅ固溶体、α−Ｃｏ、α−Ｃｏ固溶体、及びα’−ＦｅＣｏ金属間化合物から選ばれる少なくとも一つからなるＦｅ系相と、
銀、銀を含む固溶体、銀を含む金属間化合物、及び銀を含む非晶質から選ばれる少なくとも一つからなる銀リッチ相と、を含有する異方性交換スプリング磁石。
【請求項２】
前記Ｒ−Ｔ−Ｂ相の磁化容易軸方向を揃えたときの飽和磁化をα、及び前記Ｒ−Ｔ−Ｂ相の磁化容易軸方向がランダムであるときの飽和磁化をβとしたとき、
下記式（１）で表される異方化率が１．５％以上である、請求項１に記載の異方性交換スプリング磁石。
異方化率（％）＝（α／β）×１００−１００        （１）
【請求項３】
R、Ｔ、Ｂ、及び銀を含む非晶質からなる合金粉末、又は、Ｒ２Ｔ１４Ｂ型金属間化合物（ＲはＮｄを含む希土類元素を示し、ＴはＦｅ又はＣｏからなる元素を示す。）からなるＲ−Ｔ−Ｂ相と、α−Ｆｅ、α−Ｆｅ固溶体、α−Ｃｏ、α−Ｃｏ固溶体、及びα’−ＦｅＣｏ金属間化合物から選ばれる少なくとも一つからなるＦｅ系相と、銀、銀を含む固溶体、銀を含む金属間化合物、及び銀を含む非晶質から選ばれる少なくとも一つからなる銀リッチ相と、を含む合金粉末、を調製する第１工程と、
前記合金粉末の成形体を作製する第２工程と、
前記成形体を８００〜９５０℃の温度範囲で熱間塑性加工する第３工程と、を有する、
前記Ｒ−Ｔ−Ｂ相と、前記Ｆｅ系相と、前記銀リッチ相と、を含有する異方性交換スプリング磁石の製造方法。
【請求項４】
樹脂と、該樹脂の中に分散された請求項１又は２に記載の異方性交換スプリング磁石からなる粒子と、を含む、異方性ボンド磁石。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の異方性交換スプリング磁石からなる粒子を含む、異方性焼結磁石。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異方性交換スプリング磁石及びその製造方法、並びに異方性ボンド磁石及び異方性焼結磁石に関する。
【背景技術】
【０００２】
希土類合金を含む異方性の希土類磁石は、モータやジェネレータなどの各種用途に採用されている。この希土類磁石は、最大エネルギー積などの磁気特性に優れるため、モータ及びジェネレータ等の回転機器の高性能化、小型化及び省エネルギー化に貢献している。今後、更にＣＯ２排出量低減等を図るため、希土類磁石は一層高い磁気特性を有することが求められる。
【０００３】
ところが、従来の希土類磁石の最大エネルギー積は、理論上の到達上限値（Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石の場合は６４MＧＯｅ）に近づいてきており、これ以上の特性改善が難しい状況にある。このため従来とは異なったアプローチで希土類磁石の特性を向上する技術を確立することが求められている。
【０００４】
希土類磁石の特性を向上する技術の一つとして、α−Ｆｅ等の高い飽和磁化を有する軟磁性相と、硬磁性相（例えばＲ２Ｆｅ１４Ｂ相）とを、それぞれナノオーダーに微細化し複合化させることで、両相間の交換相互作用を強化させた交換スプリング磁石（粉）が提案されている。ところが、この場合、硬磁性相の磁化容易軸方向（ｃ軸）が不揃いな等方性磁石となってしまうこと、及び焼結法による高密度化が困難であること等の要因によって、得られる希土類磁石の磁気特性も低いレベルに留まっている。そこで、この交換スプリング磁石粉を金属缶内または金型内で熱間塑性加工することで硬磁性相の磁化容易軸方向が揃った異方性磁石を得る方法が提案されている。
【０００５】
しかしながら、Ｒ２Ｆｅ１４Ｂ／α−Ｆｅ系交換スプリング磁石粉は、熱間塑性加工中の磁化容易軸方向を揃える効果（粒界すべりと結晶粒成長の同時進行による異方化）を促進する低融点の液相成分を含まない場合、異方化のためには１０００℃以上の高温で加工する必要がある。このように高温で加工すると、粒界すべりを発現させる前に結晶の粒成長が進行してしまう。その結果、異方化度が低くなり、磁気特性を改善することが困難な状況にあった。
【０００６】
そこで、特許文献１では、Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ／α−Ｆｅ系交換スプリング磁石粉にＣｕを添加することによって、低融点で液相となるＮｄ−Ｃｕ相を生じさせ、熱間加工（８００℃付近）中の粒界すべりを促進して異方化度を向上させる技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−５７０１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述の特許文献１のように、Ｃｕを添加すると、Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ相などの硬磁性相とα−Ｆｅ相等の軟磁性相の両方にＣｕが混入してしまう。その結果、飽和磁化が低下し、異方化による磁気特性の向上効果が損なわれてしまうことが分かった。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、高い磁気異方性を有し、優れた磁気特性を有する異方性交換スプリング磁石を提供することを目的とする。また、高い磁気異方性を有し、優れた磁気特性を有する異方性交換スプリング磁石の製造方法を提供することを目的とする。さらに、上述の異方性交換スプリング磁石を含有することにより、高い磁気特性を有する異方性ボンド磁石及び異方性焼結磁石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】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明は、Ｒ２Ｔ１４Ｂ型金属間化合物（ＲはＮｄを含む希土類元素を示し、ＴはＦｅ又はＣｏからなる元素を示す。）からなるＲ−Ｔ−Ｂ相と、α−Ｆｅ、α−Ｆｅ固溶体、α−Ｃｏ、α−Ｃｏ固溶体、及びα’−ＦｅＣｏ金属間化合物から選ばれる少なくとも一つからなるＦｅ系相と、銀、銀を含む固溶体、銀を含む金属間化合物、及び銀を含む非晶質から選ばれる少なくとも一つからなる銀リッチ相と、を含有する異方性交換スプリング磁石を提供する。
【００１１】
本発明の異方性交換スプリング磁石は、硬磁性相としてＲ−Ｔ−Ｂ相と、軟磁性相としてＦｅ系相と、を含むとともに、銀リッチ相を含有する。このような異方性交換スプリング磁石は、通常、熱間加工を経て製造されるが、銀又は銀を含む合金及び金属間化合物は、比較的低温で液相となる。このため、加工時の塑性変形や元素の拡散が促進されて、異方性の高い異方性交換スプリング磁石とすることができる。また、液相の銀は銅とは異なり、鉄とは混ざり合わずに別々に存在する。このため、Ｒ−Ｔ−Ｂ相やＦｅ系相における銀の含有量を十分に低減することができる。このように、磁気特性に影響するＦｅ系相及びＲ−Ｔ−Ｂ相における不純物の含有量が十分に低減されるため、高い磁気特性を有する異方性交換スプリング磁石とすることができる。
【００１２】
本発明の異方性交換スプリング磁石は、Ｒ−Ｔ−Ｂ相の磁化容易軸方向を揃えたときの飽和磁化をα、及びＲ−Ｔ−Ｂ相の磁化容易軸方向がランダムであるときの飽和磁化をβとしたとき、下記式（１）で表される異方化率が１．５％以上であることが好ましい。このように高い異方化率を有することによって、磁気特性を一層向上することができる。
異方化率（％）＝（α／β）×１００−１００        （１）
【００１３】
本発明では、また、Ｒ、Ｔ、Ｂ、及び銀を含む非晶質からなる合金粉末、又は、Ｒ２Ｔ１４Ｂ型金属間化合物（ＲはＮｄを含む希土類元素を示し、ＴはＦｅ又はＣｏからなる元素を示す。）からなるＲ−Ｔ−Ｂ相と、α−Ｆｅ、α−Ｆｅ固溶体、α−Ｃｏ、α−Ｃｏ固溶体、及びα’−ＦｅＣｏ金属間化合物から選ばれる少なくとも一つからなるＦｅ系相と、銀、銀を含む固溶体、銀を含む金属間化合物、及び銀を含む非晶質から選ばれる少なくとも一つからなる銀リッチ相と、を含む合金粉末、を調製する第１工程と、合金粉末の成形体を作製する第２工程と、成形体を８００〜９５０℃の温度範囲で熱間塑性加工する第３工程と、を有する、Ｒ−Ｔ−Ｂ相と、Ｆｅ系相と、銀リッチ相と、を含有する異方性交換スプリング磁石の製造方法を提供する。
【００１４】
上記本発明の製造方法では、銀若しくは銀を含む固溶体、及び／又は銀を含む金属間化合物、及び／又は銀を含む非晶質を含む合金粉末を用いているため、８００〜９５０℃の加熱温度で十分に液相が生成することとなる。この液相が存在することによって、熱間加工時の塑性変形や元素の拡散が促進されて、異方性の高い異方性交換スプリング磁石を得ることができる。また、上述の加熱温度下において、液相の銀は鉄とは混ざり合わずに別々に存在する。このため、Ｒ−Ｔ−Ｂ相及びＦｅ系相に銀が混入することが抑制されて、Ｒ−Ｔ−Ｂ相及びＦｅ系相における銀の含有量を十分に低減することができる。したがって、磁気特性に影響を及ぼすＦｅ系相及びＲ−Ｔ−Ｂ相における不純物の含有量を、十分に低減することができる。これらの要因によって、高い磁気特性を有する異方性交換スプリング磁石を得ることができる。
【００１５】
本発明では、また、樹脂と、該樹脂の中に分散された上述の異方性交換スプリング磁石からなる粒子と、を含む異方性ボンド磁石を提供する。本発明の異方性ボンド磁石は、上述の特徴を有する異方性交換スプリング磁石を含有することから、優れた磁気特性を有する。
【００１６】
本発明では、さらに、上述の異方性交換スプリング磁石からなる粒子を含む、異方性焼結磁石を提供する。本発明の異方性焼結磁石は、上述の特徴を有する異方性交換スプリング磁石を含有することから、優れた磁気特性を有する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、高い磁気異方性を有し、優れた磁気特性を有する異方性交換スプリング磁石を提供することができる。また、高い磁気異方性を有し、優れた磁気特性を有する異方性交換スプリング磁石の製造方法を提供することができる。さらに、上述の異方性交換スプリング磁石を含有することにより、高い磁気特性を有する異方性ボンド磁石及び異方性焼結磁石を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の異方性交換スプリング磁石の好適な実施形態の一例を示す斜視図である。
【図２】本発明の異方性交換スプリング磁石の好適な実施形態の構造の一例を拡大して示す模式図である。
【図３】本発明の異方性交換スプリング磁石の製造方法の好適な実施形態における工程の一例を説明するための説明図である。
【図４】本発明の異方性交換スプリング磁石の製造方法の好適な実施形態における工程の一例を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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。
【００２０】
図１は、本実施形態の異方性交換スプリング磁石の一例を示す斜視図である。図１の異方性交換スプリング磁石１０は、略円柱形状を有しているが、本発明の磁石の形状はこれに限定されるものではない。図２は、本実施形態の異方性交換スプリング磁石の構造の一例を拡大して示す模式図である。
【００２１】
異方性交換スプリング磁石１０は、図２に示されるように、Ｒ２Ｔ１４Ｂ型金属間化合物（ＲはＮｄを含む希土類元素を示し、ＴはＦｅ又はＣｏからなる元素を示す。）からなるＲ−Ｔ−Ｂ相（第１の相）１２と、α−Ｆｅ、α−Ｆｅ固溶体、α−Ｃｏ、α−Ｃｏ固溶体、及びα’−ＦｅＣｏ金属間化合物から選ばれる少なくとも一つからなるＦｅ系相（第２の相）１４と、銀、銀を含む固溶体、銀を含む金属間化合物、及び銀を含む非晶質から選ばれる少なくとも一つからなる銀リッチ相（第３の相）１８を含有する。本明細書における希土類元素は、長周期型周期表の第３族に属するスカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）及びランタノイド元素から選ばれる少なくとも一種の元素である。なお、ランタノイド元素には、例えば、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジウム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビニウム（Ｔｂ）、ディスプロシウム（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）、ルテチウム（Ｌｕ）等が含まれる。
【００２２】
Ｒ−Ｔ−Ｂ相１２は、異方性交換スプリング磁石１０の主成分となる相であり、硬磁性の相である。異方性交換スプリング磁石１０におけるＲ−Ｔ−Ｂ相１２の含有量は、好ましくは５０〜９０体積％であり、より好ましくは６５〜８５体積％である。Ｒ−Ｔ−Ｂ相１２の含有量が高くなりすぎると、十分に高い最大エネルギー積が得られ難くなる傾向にある。一方、Ｒ−Ｔ−Ｂ相１２の含有量が低くなりすぎると、優れた保磁力が得られ難くなる傾向にある。
【００２３】
Ｒ−Ｔ−Ｂ相１２における銀の含有量は、最大エネルギー積を十分に高くする観点から、低い方が好ましい。Ｒ−Ｔ−Ｂ相１２における銀の含有量は、具体的には好ましくは０．１原子％以下であり、より好ましくは０．０５原子％以下である。
【００２４】
異方性交換スプリング磁石１０に含まれるＲ−Ｔ−Ｂ相１２の複数の結晶粒の磁化容易軸の方向は、概ね同一方向に揃っている。これによって、異方性交換スプリング磁石１０は高い異方化率を有する。本明細書における異方化率は、異方性交換スプリング磁石１０を粉砕した粉末の磁化容易軸方向を同一方向に揃えて測定したときの飽和磁化をα、粉末の磁化容易軸方向をランダムにして測定したときの飽和磁化をβとしたとき、下記式（１）で表される値である。なお、本明細書における飽和磁化は、外部磁界を２０ｋＯｅ（２Ｔ）印加したときの磁化の値である。
異方化率（％）＝（α／β）×１００−１００        （１）
【００２５】
上記式（１）によって算出される、異方性交換スプリング磁石１０の異方化率は、好ましくは１．５％以上であり、より好ましくは２．０％以上である。このように高い異方化率を有することによって、磁気特性を一層向上することができる。
【００２６】
Ｆｅ系相１４は、異方性交換スプリング磁石１０のもう一つの主成分となる相であり、軟磁性の相である。異方性交換スプリング磁石１０におけるＦｅ系相１４の含有量は、好ましくは５〜５０体積％であり、より好ましくは１０〜３０体積％である。Ｆｅ系相１４の含有量が高くなりすぎると、優れた保磁力が得られ難くなる傾向にある。一方、Ｆｅ系相１４の含有量が低くなりすぎると、十分に高い最大エネルギー積が得られ難くなる傾向にある。
【００２７】
Ｆｅ系相１４は、α−Ｆｅ、α−Ｆｅ固溶体、α−Ｃｏ、α−Ｃｏ固溶体、及びα’−ＦｅＣｏ金属間化合物から選ばれる少なくとも一つからなる相であるが、不純物程度の微量の銀、Ｂ（ホウ素）、Ｒ、及び他の元素を含有してもよい。
【００２８】
Ｆｅ系相１４における銀の含有量は、最大エネルギー積を十分に高くする観点から、低い方が好ましい。Ｆｅ系相１４における銀の含有量は、具体的には好ましくは０．１原子％以下であり、より好ましくは０．０５原子％以下である。
【００２９】
銀リッチ相１６は、異方性交換スプリング磁石１０の副成分となる相であり、銀若しくは銀を含む固溶体、及び／又は銀を含む金属間化合物、及び／又は銀を含む非晶質からなる相である。つまり、銀リッチ相１６は、銀若しくは銀を含む固溶体のみからなる相、又は銀を含む金属間化合物のみからなる相、又は銀を含む非晶質のみからなる相であってもよく、銀若しくは銀を含む固溶体と銀を含む金属間化合物と銀を含む非晶質とが複合された相であってもよい。
【００３０】
銀リッチ相１６における「銀」は銀単体を意味し、銀を含む固溶体は、銀を主成分とする、銀と銀とは異なる他の金属とから構成される固溶体を意味する。銀を含む固溶体は、例えば、銀及びネオジムを含む固溶体であってもよく、銀を含む金属間化合物は、例えば、銀及びネオジムを含む金属間化合物であってもよい。構成元素として銀及びネオジムを有する金属間化合物の相としては、ＡｇＮｄ（立方晶系）、α−Ａｇ２Ｎｄ（斜方晶系）、Ａｇ５１Ｎｄ４（六方晶系）等が挙げられる。
【００３１】
銀リッチ相１６は、２種以上の銀又は銀を含む固溶体及び銀を含む金属間化合物を含んでいてもよい。表１に、銀リッチ相１６における銀（Ａｇ）の含有量と、銀リッチ相１６に含まれる固溶体及び金属間化合物の種類との関係の一例を示す。表１に示すように、銀リッチ相１６における銀の含有量に応じて、銀リッチ相１６に含まれる相の構成は変動する。なお、表１に示す銀リッチ相の組成は目安であり、鉄元素やコバルト元素、不純物元素の影響によって、固溶体及び金属間化合物の組み合わせや各固溶体及び各金属間化合物の組成は変動する場合がある。
【００３２】
【表１】
2011216642.tif 000003
【００３３】
銀リッチ相１６における各固溶体、金属間化合物及び非晶質の含有量に特に制限はない。ただし、異方化率及び磁気特性を一層向上させる観点から、異方性交換スプリング磁石１０全体における銀の含有量が好ましくは０．１〜４原子％、より好ましくは０．２〜２原子％、さらに好ましくは０．５〜１．５原子％である。したがって、銀リッチ相１６は、異方性交換スプリング磁石１０における銀の含有量が上述の範囲となるような組成を有することが好ましい。なお、上述の銀の含有量は、異方性交換スプリング磁石１０に含まれる全原子数に対する銀の原子数の比率として求められる。
【００３４】
銀リッチ相１６は、異方性交換スプリング磁石１０の副成分となる相であり、Ｒ−Ｔ−Ｂ相１２及びＦｅ系相１４よりも、低融点の固溶体、金属間化合物、及び非晶質の少なくとも一つからなる相である。このように、異方性交換スプリング磁石１０は低融点の銀リッチ相１６を含有するため、熱間加工によって、Ｒ−Ｔ−Ｂ相の磁化容易軸方向を、容易に揃えることができる。したがって、Ｒ−Ｔ−Ｂ相の磁化容易軸の方向が揃った異方化率の高い異方性交換スプリング磁石１０とすることができる。
【００３５】
異方性交換スプリング磁石１０における銀リッチ相１６の含有量は、好ましくは０．１〜５体積％であり、より好ましくは０．２〜３体積％である。銀リッチ相１６の含有量が高くなりすぎると、十分に高い最大エネルギー積が得られ難くなる傾向にある。一方、銀リッチ相１６の含有量が低くなりすぎると、十分に高い異方化率が得られ難くなる傾向にある。
【００３６】
異方性交換スプリング磁石１０は、上述のＲ−Ｔ−Ｂ相１２、Ｆｅ系相１４及び銀リッチ相１６を含む。銀リッチ相１６は、結晶粒子として含まれていてもよく、Ｒ−Ｔ−Ｂ相１２からなる結晶粒子やＦｅ系相１４からなる結晶粒子の間の粒界に微結晶又は非晶質として含まれていてもよい。なお、異方性交換スプリング磁石１０は、上記３つの相とは異なる組成を有する相を含有していてもよい。そのような相としては、Ｂリッチ相、Ｒリッチ相又は不純物に由来する相等が挙げられる。なお、Ｒリッチ相とは、Ｒ−Ｔ−Ｂ相よりもＲの元素濃度が高くかつ銀を含まない相であり、Bリッチ相とは、Ｒ−Ｔ−Ｂ相よりもB元素濃度が高くかつ銀を含まない相である。
【００３７】
異方性交換スプリング磁石１０に含まれるＲ−Ｔ−Ｂ相、Ｆｅ系相及び銀リッチ相から選ばれる相の個々の結晶粒の平均粒径は、好ましくは１０〜１０００ｎｍであり、より好ましくは５０〜２００ｎｍである。
【００３８】
異方性交換スプリング磁石におけるＲ−Ｔ−Ｂ相１２及びＦｅ系相１４の組成と結晶構造は、蛍光Ｘ線分析やＸ線回折分析によって分析することができる。また、銀リッチ相１６も、例えば以下に説明する手順（Ａ）又は（Ｂ）で分析することができる。
【００３９】
（Ａ）透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ)による分析方法
（１）異方性交換スプリング磁石を集束イオンビーム装置（ＦＩＢ）で切断し、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）に付属するエネルギー分散形Ｘ線分光器（ＥＤＳ）を用いて、切断片の微小領域における各元素（Ｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ａｇ等）の元素マップを作成する。
（２）作成した元素マップのうち、Ｒ分布マップ及びＡｇ分布マップから、銀リッチ相の分布を推定する。具体的には、Ａｇのみ、又はＲ及びＡｇの両方が検出される部分を銀リッチ相とする。この銀リッチ相の分布位置の組成（Ｒ，Ａｇの比率）を特性Ｘ線強度を用いて簡易定量し、大体の組成（相）の見当をつける。
（３）組成の見当をつけた部分の電子線制限視野回折図形を撮影して、結晶構造を求める。この結晶構造と、簡易定量で求めた既知の組成（相）と比較して同定する。
（４）（２）と（３）とを異なる微小領域で繰り返して行い、銀リッチ相に含まれる相（固溶体、金属間化合物）を同定することができる。
【００４０】
（Ｂ）ＸＲＤによる分析方法
（１）異方性交換スプリング磁石をメノウの乳鉢等で十分に粉砕し、Ｘ線回折装置（ＸＲＤ）を用いて異方性交換スプリング磁石粉末のＸＲＤプロファイルを計測する。計測したＸＲＤプロファイルから、第１相（Ｒ−Ｔ−Ｂ相）、第２相（Ｆｅ系相）のピーク部分を除去する。
（２）残った残差プロファイルに銀リッチ相に含まれうる相を全てマッチングしてみて、銀リッチ相に含まれる相（固溶体、金属間化合物）を同定する。
【００４１】
上述の分析方法のうち、（Ａ）ＴＥＭによる分析方法によれば、異方性交換スプリング磁石の特定部分における相（固溶体、金属間化合物）を特定することができる。一方、（Ｂ）ＸＲＤによる分析方法によれば、異方性交換スプリング磁石の全体に含まれる相（固溶体、金属間化合物）を特定することができる。
【００４２】
異方性交換スプリング磁石は、図１に示すようにバルク体であってもよく、バルク体を粉砕して得られる磁石粉末であってもよい。このような磁石粉末を用いて異方性ボンド磁石や異方性焼結磁石を製造することができる。
【００４３】
異方性交換スプリング磁石１０全体の組成は、下記の組成式（２）で表すこともできる。
［Ｎｄ1-a-b-cＰｒaＤｙbＴｂc］x［Ｆｅ(1-w)Ｃｏw］1-x-y-zＡｇyＢz        （２）
ここで、式（２）中、ａ，ｂ，ｃはそれぞれ０〜１の数値であって、ａ＋ｂ＋ｃ≦１を満たす数値を示し、ｘは０．０２〜０．１、ｙは０．００１〜０．０３、ｚは０．０１〜０．１、ｗは０〜１の範囲の数値をそれぞれ示す。
【００４４】
上記式（２）中、ｗは好ましくは０．００１〜０．２である。このように、Ｆｅの一部をＣｏで置換することによって、キュリー温度と残留磁束密度とをさらに向上させることができる。また、ＲにおけるＮｄの一部をＤｙ又はＴｂで置換することによって、Ｒ−Ｔ−Ｂ相の結晶磁気異方性を一層高くすることができる。これによって、耐熱性に優れるとともに、一層高い保磁力を有する異方性交換スプリング磁石とすることができる。
【００４５】
異方性交換スプリング磁石１０には、上述の元素のほかに、原料や製造プロセスに由来する不可避的不純物として、酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）、炭素（Ｃ）及び／又はアルミニウム（Ａｌ）等が含まれていてもよい。
【００４６】
次に、本発明の異方性交換スプリング磁石の製造方法の好適な実施形態を説明する。本実施形態の異方性交換スプリング磁石１０の製造方法は、下記（ｉ）、（ｉｉ）及び（ｉｉｉ）の工程を有する。
【００４７】
（ｉ）ロール急冷法又はストリップキャスト法によって、所定の組成を有する合金粉末を製造する第１工程
（ｉｉ）合金粉末の成形体を作製する第２工程（圧粉成形体、ホットプレス成形体）
（ｉｉｉ）成形体を熱間加工する第３工程
【００４８】
図３は、本実施形態の製造方法の第１工程を説明するための説明図である。第１工程では、Ｒ−Ｔ−Ｂ−Ａｇ系の合金原料を石英からなるノズル管３２内に導入し、真空又はアルゴンガス等の不活性ガス雰囲気下で溶解する。溶解した合金すなわち溶湯３６を、ノズル管３２の下端の孔から、所定の周速度で図３中の矢印方向に回転している金属製のロール３４の外周面に向けて噴射する。
【００４９】
溶湯３６は、ロール３４の外周面に接触する際に急冷却されて、リボン状又は針状の合金粉末３８となる。合金粉末３８は、Ｒ、Ｔ、Ｂ、及び銀を含む非晶質、又は、Ｒ２Ｔ１４Ｂ型金属間化合物からなるＲ−Ｔ−Ｂ相（ＲはＮｄを含む希土類元素を示し、ＴはＦｅ又はＣｏからなる元素を示す。）と、Ｆｅ系相と、銀リッチ相を含む。合金粉末３８の各相の結晶粒径は、例えば１００ｎｍ以下である。この粒径は、ノズル管３２の下端の孔の径やロール３４の周速度を変えて調整することができる。
【００５０】
図４は、本実施形態の製造方法の第２工程及び第３工程を説明するための説明図である。図４（ａ）は本実施形態の製造方法の第２工程を説明するための説明図である。第２工程では、第１工程で得られた合金粉末３８を加圧して、図４（ａ）に示すような円柱形状の圧粉成形体１１を作製する。具体的には、金属製の中空状の管４２の中空部に合金粉末３８を充填した後、管４２の両端部に押棒を押し当てて、加圧することによって圧粉成形体１１を作製する。押棒は、管４２の中空部に挿入可能なサイズであってもよい。
【００５１】
圧粉成形体１１は室温で加圧する圧粉加工によって得てもよいし、市販のホットプレス装置を用いて４００〜７００℃の温度範囲に加熱するホットプレス焼結加工によって得てもよい。第２工程で得られる圧粉成形体１１の嵩密度は、十分な保形性を有しつつ、異方化率を十分に高くする観点から、好ましくは５ｇ／ｃｍ３以上である。
【００５２】
図４（ｂ）は、本実施形態の第３工程を説明するための説明図である。第３工程では、圧粉成形体１１を熱間塑性加工して、異方性交換スプリング磁石１０を作製する。熱間塑性加工の方法としては、熱間圧縮加工や熱間後方押出加工が挙げられる。熱間圧縮加工を行う場合、図４（ｂ）に示すように、圧粉成形体１１を管４２に充填した状態で、８００〜９５０℃に加熱しながら管４２の両端部に一対の押棒４４を押し当てて、押棒４４が対向する方向に加圧する。これによって、管４２が変形するとともに圧粉成形体１１は加圧されて塑性変形し、熱間塑性加工されることとなる。熱間圧縮加工は、８００〜９５０℃の温度範囲に加熱し、ひずみ速度０．１〜１０／ｓで圧縮することが好ましい。このように比較的低温で加工を進めることによって、結晶粒の粒界すべり及び粒成長が大きく進行する。
【００５３】
熱間圧縮加工による高さ減少率は、好ましくは８０％以上である。ここでいう高さ減少率は、熱間圧縮加工前の圧粉成形体１１の高さ（圧縮方向の長さ）をＨ１、熱間圧縮加工後の異方性交換スプリング磁石１０の高さをＨ２としたときに、下記式（３）で計算される値である。
高さ減少率（％）＝（Ｈ１−Ｈ２）／Ｈ１×１００      （３）
【００５４】
熱間後方押出加工による断面積減少率は、好ましくは６０％以上である。ここでいう断面積減少率は、熱間塑性加工前の圧粉成形体の押出軸と直角な断面積をＳ１、熱間後方押出加工後の底付円筒形状となった磁石の円筒部の押出軸と直角な断面積をＳ２としたときに、下記式（４）で計算される値である。
断面積減少率（％）＝（Ｓ１−Ｓ２）／Ｓ１×１００      （４）
【００５５】
通常は、Ｒ２Ｔ１４Ｂ／α−Ｆｅ系のナノコンポジット磁石粉末は、１０００℃以上に加熱しないと熱間塑性加工することは困難である。本実施形態の製造方法では、圧粉成形体１１が銀リッチ相を含有するため、８００〜９５０℃の加熱温度でも液相が出現する。このように、従来よりも低温で液相が出現し、低温で元素拡散が生じてＲ−Ｔ−Ｂ相結晶粒の粒界すべりや粒成長が進行することによって、異方化を進めることができる。このように低温で熱間塑性加工できるため、過剰な粒成長を抑制しつつＲ−Ｔ−Ｂ相の磁化容易軸の向きが揃った異方性交換スプリング磁石を製造することができる。以上の工程によって、磁気異方性を有する異方性交換スプリング磁石１０が得られる。
【００５６】
この異方性交換スプリング磁石１０を用いて、以下の手順で異方性ボンド磁石を作製することができる。まず、異方性交換スプリング磁石１０を粉砕し、必要に応じて分級を行って、粒径が３００μm以下である異方性交換スプリング磁石の粉末（以下、「異方性交換スプリング磁粉という。」）を調製する。調製した異方性交換スプリング磁粉を、樹脂バインダと混合して、樹脂バインダと当該樹脂バインダ中に分散された異方性交換スプリング磁粉とを含むコンパウンドを得る。このコンパウンドを、磁場中圧縮又は射出成形して、樹脂と当該樹脂中に分散された異方性交換スプリング磁粉とを含む異方性ボンド磁石を得ることができる。
【００５７】
樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂や、スチレン系、オレフィン系、ウレタン系、ポリエステル系、ナイロンなどのポリアミド系のエラストマー、アイオノマー、エチレンプロピレン共重合体（ＥＰＭ）、エチレン−エチルアクリレート共重合体等の熱可塑性樹脂が挙げられる。
【００５８】
異方性ボンド磁石は、異方性交換スプリング磁石１０よりも形状自由度が高く、且つ電気抵抗率も高い。また、寸法精度に優れているため切断や研磨等の加工を省くことができる。このため、希土類元素を含む高価な原料の使用量が削減され、高い歩留りで異方性ボンド磁石を製造することができる。
【００５９】
また、異方性交換スプリング磁石１０を用いて、以下の手順で異方性焼結磁石を作製することができる。まず、熱間塑性加工後の異方性交換スプリング磁石を粉砕し、必要に応じて分級を行って、粒径が３００μm以下である異方性交換スプリング磁石の粉末（以下、「異方性交換スプリング磁粉という。」）を調製する。
【００６０】
調製した異方性交換スプリング磁粉を金型内に充填し、磁場中で充填した異方性交換スプリング磁粉を圧縮して、嵩密度が４．０ｇ／ｃｍ３以上である所定形状の成形体を作製する。作製した成形体を、市販のプラズマ活性化焼結装置（ＰＡＳ）又は放電プラズマ焼結装置（ＳＰＳ）の金型内に装入し、所定の条件で加熱して焼結し、異方性焼結磁石を作製する。焼結時の加熱条件は、例えば、真空中で１２０℃／分以上の昇温速度で焼結温度（例えば６００〜６６０℃）にまで昇温した後、所定時間保持する。焼結させた後、ヘリウムガス又はアルゴンガス等の冷却ガスを導入して、２００℃／分以上の冷却速度で急冷する。これによって、焼結密度が例えば７．５ｇ／ｃｍ３以上の異方性焼結磁石を作製することができる。
【００６１】
上述の方法によれば、形状自由度が高く、且つ焼結密度の高い異方性焼結磁石を作製することができる。このような異方性焼結磁石は、上述の特徴を有する異方性交換スプリング磁石の粒子を含有し且つ焼結密度が高いために、優れた磁気特性を有する。
【００６２】
上述の各実施形態における異方性交換スプリング磁石、異方性ボンド磁石及び異方性焼結磁石は、例えば、電動機や発電機等の回転機用の磁石として好適に用いることができる。
【００６３】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではない。例えば、図２では、銀リッチ相１６が、Ｒ−Ｔ−Ｂ相１２からなる粒子やＦｅ系相１４からなる粒子の間の粒界に含まれる構造としたが、銀リッチ相１６は粒界に存在していなくてもよい。
【実施例】
【００６４】
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。
【００６５】
（実施例１）
ネオジム、鉄、コバルト、銀及びホウ素の各原料を、表２の元素組成となるように配合し、アーク溶解炉にて所定の形状に鋳造した。鋳造した合金の表面におけるスケールを研削して除去した後、当該合金をロール急冷装置の石英ノズル管の管内に装入し、アルゴンガス雰囲気中で高周波加熱溶解して溶湯を得た。この溶湯を、石英ノズル管の下端の穴（直径１．０ｍｍ）から、周速５０ｍ／秒で回転しているＣｕ製のロール外周面に向けて噴射した。これによって、溶湯をロール外周面に接触させて急冷固化させた。固化させた針状又はリボン状の合金粉末は、ロールの周方向の回転によって装置内の飛行管に飛行し、回収された。
【００６６】
針状又はリボン状の合金粉末を乳鉢で粉砕した後、ステンレス篩を用いて１８０μｍ以下に分級して微粉末を得た。この微粉末のＸ線回折を行って、合金の大部分が非晶質金属となっていることを確認した。さらに、微粉末の破面を走査型電子顕微鏡で観察したところ、多くの微粉末の破面はガラスの様に平滑であり、非晶質金属で構成されていることが確認された。
【００６７】
この微粉末を室温で外径１０ｍｍ、内径８ｍｍ、高さ１１ｍｍの鋼管の内部に入れて、所定の圧力で一軸加圧して圧粉成形し、図４（ａ）に示すような圧粉成形体１１と鋼管４２とが一体となった圧粉試験片を作製した。圧粉成形体１１の嵩密度は５ｇ／ｃｍ３以上であった。なお、鋼管４２は熱間塑性加工時に圧粉試験片が表面から亀裂破断するのを防止する目的で使用した。
【００６８】
この圧粉試験片を、富士電波工機株式会社製の熱間加工再現試験装置の内部に配置された、直径２０ｍｍ、長さ４０ｍｍの窒化ケイ素製の上押棒と下押棒の間に挿入した。そして、２０Ｐａ以下に減圧して、高周波誘導加熱によって９５０℃に加熱しながら圧縮速度２．２ｍｍ／秒で一軸圧縮加工し、図４（ｂ）に示すような異方性交換スプリング磁石１０を作製した。上記式（３）で算出される熱間塑性加工による高さ減少率は８０％であった。
【００６９】
異方性交換スプリング磁石の磁気特性を測定するために、異方性交換スプリング磁石１０から鋼管４２を取り外し、異方性交換スプリング磁石１０をスタンプミルで粉砕した。その後、ステンレス篩により３００μm以下に分級して異方性交換スプリング磁石の粉末（以下、「異方性交換スプリング磁粉」という。）を作製した。この異方性交換スプリング磁粉を用いて、以下の手順で「配向サンプル」と「無配向サンプル」とを作製した。
【００７０】
少量の異方性交換スプリング磁粉をパラフィンと共にサンプル容器内に入れ、約７０℃に加熱してパラフィンを溶融した。そして、１０ｋＯｅ（１Ｔ）の磁界中で異方性交換スプリング磁粉（Ｒ−Ｔ−Ｂ相結晶粒）の磁化容易軸方向を揃えた状態で放冷してパラフィンを固化し、異方性交換スプリング磁粉の磁化容易軸が特定の方向に揃った「配向サンプル」を作製した。
【００７１】
また、これとは別に、磁場を印加しなかったこと以外は、上記「配向サンプル」と同様にして、「無配向サンプル」を作製した。この無配向サンプルは、異方性交換スプリング磁粉の磁化容易軸方向がランダムな方向になっていた。
【００７２】
東英工業株式会社製の振動試料型磁力計「ＶＳＭ−３型（装置名）」を用いて、「配向サンプル」の配向方向における磁気特性を測定した。測定結果を表３に示す。また、同様の測定装置を用いて「無配向サンプル」の任意の方向における磁気特性を測定した。そして、配向サンプルの飽和磁化をα、未配向サンプルの飽和磁化をβとしたときの異方化率を下記式（１）によって算出した。この結果も併せて表３に示す。なお反磁界補正は省略した。
異方化率（％）＝（α／β）×１００−１００        （１）
【００７３】
（比較例１〜３）
表２の元素組成となるように、ネオジム、鉄、コバルト、ホウ素及び銅の各原料を配合したこと以外は、実施例１と同様にして「配向サンプル」及び「無配向サンプル」を作製し、磁気特性及び異方化率の評価を行った。その結果を表３に示す。
【００７４】
【表２】
2011216642.tif 000004
【００７５】
【表３】
2011216642.tif 000005
【００７６】
表３に示す結果から、実施例１の異方性交換スプリング磁石の異方化率は２．２％であった。また、この異方性交換スプリング磁石は優れた磁気特性を有していることが確認された。一方、比較例１の異方性スプリング磁石の異方化率は０であり、磁気異方性を有していないことが確認された。また、この異方性スプリング磁石は、磁気特性が実施例１の異方性磁石よりも低かった。
【００７７】
また、比較例２の異方性交換スプリング磁石の異方化率は、実施例１よりも低かった。このため、比較例２の異方性交換スプリング磁石は、比較例１よりも飽和磁化（４πＩｓ）が高くなっているものの、Ｃｕの含有量が高い等の影響によって、比較例１よりも残留磁束密度（Ｂｒ）が低くなっていた。また、比較例３の異方性交換スプリング磁石は異方化率が実施例１よりも高かった。しかし、Ｃｕの含有量が高い等の影響によって、実施例１よりも飽和磁化及び残留磁束密度が低かった。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明によれば、高い磁気異方性を有し、優れた磁気特性を有する異方性交換スプリング磁石を提供することができる。また、高い磁気異方性を有し、優れた磁気特性を有する異方性交換スプリング磁石の製造方法を提供することができる。さらに、上述の異方性交換スプリング磁石を含有することにより、高い磁気特性を有する異方性ボンド磁石及び異方性焼結磁石を提供することができる。
【符号の説明】
【００７９】
１０…異方性交換スプリング磁石、１１…圧粉成形体、１２…Ｒ−Ｔ−Ｂ相、１４…Ｆｅ系相、１６…銀リッチ相、３２…ノズル管、３４…ロール、３６…溶湯、３８…合金粉末、４２…管（鋼管）、４４…押棒。
【図１】
2011216642.tif 000006
【図２】
2011216642.tif 000007
【図３】
2011216642.tif 000008
【図４】
2011216642.tif 000009