(57)【要約】      （修正有）【課題】磁気特性に優れる希土類磁石を生産性よく製造することができる希土類磁石の製造方法を提供する。【解決手段】希土類元素の水素化合物と鉄族元素とを含む水素化合金からなる水素化粉末３０と、希土類元素を含み、結晶磁気異方性を有する異方性磁石粉末２０とを準備する工程と、前記水素化粉末と前記異方性磁石粉末とを含む混合粉末１１０を磁場印加中で圧縮成形して粉末成形体１００を得る工程と、前記粉末成形体に脱水素処理を施して、前記水素化合金を再結合して、この再結合合金によって前記異方性磁石粉末の粒子が結合された磁石素材１０を製造する工程とを備える希土類磁石の製造方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
希土類元素の水素化合物と鉄族元素とを含む水素化合金からなる水素化粉末と、希土類元素を含み、結晶磁気異方性を有する異方性磁石粉末とを準備する工程と、
前記水素化粉末と前記異方性磁石粉末とを含む混合粉末を磁場印加中で圧縮成形して粉末成形体を得る工程と、
前記粉末成形体に脱水素処理を施して、前記水素化合金を再結合して、この再結合合金によって前記異方性磁石粉末の粒子が結合された磁石素材を製造する工程とを備える希土類磁石の製造方法。
【請求項２】
前記希土類元素は、Ｎｄであり、
前記再結合合金は、Ｎｄを含む希土類−鉄系合金である請求項１に記載の希土類磁石の製造方法。
【請求項３】
前記混合粉末における前記異方性磁石粉末の質量割合が５０％超９５％以下である請求項１又は請求項２に記載の希土類磁石の製造方法。
【請求項４】
前記水素化粉末の平均粒径は、３μｍ以上５００μｍ以下である請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の希土類磁石の製造方法。
【請求項５】
前記異方性磁石粉末は、希土類元素と、鉄族元素と、Ｂ及びＣから選択される少なくとも１種の元素とを含む希土類−鉄系合金からなり、この希土類−鉄系合金の平均結晶粒径が７００ｎｍ以下である請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の希土類磁石の製造方法。
【請求項６】
前記異方性磁石粉末の平均粒径は、３μｍ以上５００μｍ以下である請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の希土類磁石の製造方法。
【請求項７】
前記粉末成形体の相対密度が７０％以上である請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の希土類磁石の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、永久磁石などに利用される希土類磁石を製造する希土類磁石の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
モータや発電機などに利用される永久磁石には、希土類磁石が広く利用されている。希土類磁石は、ネオジム（Ｎｄ）、鉄（Ｆｅ）、硼素（Ｂ）を含む合金を主体とするネオジム磁石が代表的である。従来のネオジム磁石として、原料の磁石用粉末を成形してから焼結した焼結磁石、磁石用粉末がエポキシ樹脂などの樹脂によって結合された樹脂ボンド磁石がある。樹脂ボンド磁石は、磁石用粉末とバインダとなる樹脂との混合物を磁場印加中で射出成形したり、磁場印加中で圧縮成形した後、樹脂を硬化するための熱処理を施したりすることで製造できることから、焼結磁石よりも形状の自由度が高い。この点で、樹脂ボンド磁石は、利用し易い。
【０００３】
樹脂ボンド磁石では、原料に、結晶磁気異方性を有する粉末（以下、この粉末を異方性磁石粉末と呼ぶことがある）を用いて、異方性磁石とすることがなされている（例えば、特許文献１参照）。異方性磁石は、結晶磁気異方性によって、磁気特性に優れる。特許文献１では、最大エネルギー積が高い樹脂ボンド磁石を開示している。
【０００４】
焼結磁石や樹脂ボンド磁石以外の希土類磁石として、特許文献２では、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系合金の粉末を水素化した水素化粉末を原料粉末とし、この原料粉末を圧縮成形した粉末成形体に脱水素処理を施した圧縮磁石（圧粉磁石）を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０９−２４６０２８号公報
【特許文献２】特開２０１１−２３６４９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の樹脂ボンド磁石では、非磁性材料である樹脂を含むことで、磁石相（Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系合金など）の含有割合が相対的に低い。そのため、異方性磁石粉末を用いていても、磁気特性の向上に限界がある。
【０００７】
そこで、本発明の目的の一つは、磁気特性に優れる希土類磁石を生産性よく製造することができる希土類磁石の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の希土類磁石の製造方法は、以下の準備工程、成形工程、及び結合工程を備える。
（準備工程）希土類元素の水素化合物と鉄族元素とを含む水素化合金からなる水素化粉末と、希土類元素を含み、結晶磁気異方性を有する異方性磁石粉末とを準備する工程。
（成形工程）前記水素化粉末と前記異方性磁石粉末とを含む混合粉末を磁場印加中で圧縮成形して粉末成形体を得る工程。
（結合工程）前記粉末成形体に脱水素処理を施して、前記水素化合金を再結合して、この再結合合金によって前記異方性磁石粉末の粒子が結合された磁石素材を製造する工程。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の希土類磁石の製造方法は、磁気特性に優れる希土類磁石を生産性よく製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態の希土類磁石の製造方法を説明する工程説明図である。
【図２】実施形態の希土類磁石の製造方法によって製造された希土類磁石の組織を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［本発明の実施の形態の説明］
結晶磁気異方性を有する異方性磁石粉末などの磁石用粉末は、一般に塑性加工性に劣ることから、樹脂ボンド磁石のように、磁石用粉末の粒子同士を結合するための結合材が必要である。本発明者らは、磁気特性の向上を目指し、樹脂といった非磁性材料の結合材ではなく、磁性材料（磁石相）であって塑性変形性に優れる結合材を検討した。その結果、（ａ）希土類元素の水素化合物と鉄族元素とが独立した相として存在する合金、即ち水素不均化状態の組織を有する合金は、塑性加工性に優れることから、異方性磁石粉末などの磁石用粉末の粒子同士を結合できる、（ｂ）結合後に脱水素処理を施して上記合金を再結合合金とすることで、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系合金などの磁石相からなる結合材とすることができる、との知見を得た。本発明は、上記知見に基づくものである。以下、最初に本発明の実施形態の内容を列記して説明する。
【００１２】
（１）  実施形態に係る希土類磁石の製造方法は、以下の準備工程、成形工程、及び結合工程を備える。
（準備工程）希土類元素の水素化合物と鉄族元素とを含む水素化合金からなる水素化粉末と、希土類元素を含み、結晶磁気異方性を有する異方性磁石粉末とを準備する工程。
（成形工程）上記水素化粉末と上記異方性磁石粉末とを含む混合粉末を磁場印加中で圧縮成形して粉末成形体を得る工程。
（結合工程）上記粉末成形体に脱水素処理を施して、上記水素化合金を再結合して、この再結合合金によって上記異方性磁石粉末の粒子が結合された磁石素材を製造する工程。
【００１３】
結晶磁化容易軸（代表的にはｃ軸）の配向度が高く、異方性に優れる磁石粉末は、一般に、残留磁束密度Ｂｒが高い。従って、上記「結晶磁気異方性を有する異方性磁石粉末」とは、残留磁束密度Ｂｒが１．０Ｔ以上を満たす磁石粉末とする。上記残留磁束密度Ｂｒの測定方法は、後述する。
【００１４】
実施形態の希土類磁石の製造方法は、水素化合金（上述の水素不均化状態の組織を有する合金に等しい）が有する形状の自由度が高いという特性、即ち塑性加工性に優れるという点を利用することで、成形時、塑性加工性に劣る異方性磁石粉末の粒子同士を変形した水素化粉末によって強固に結合することができる。また、実施形態の希土類磁石の製造方法は、異方性磁石粉末の粒子同士が水素化粉末によって結合された粉末成形体に脱水素処理を施すことで、結合材である水素化粉末を最終的に磁石相に変化させられ、実質的に磁石相のみで構成される磁石素材を製造できる。実施形態の希土類磁石の製造方法は、このような磁石素材に着磁することで、従来の樹脂ボンド磁石に比較して磁石相の含有割合が高い希土類磁石を製造することができる。即ち、実施形態の希土類磁石の製造方法は、磁石相の含有割合が高いことで磁気特性に優れる希土類磁石を製造することができる。
【００１５】
また、実施形態の希土類磁石の製造方法は、従来の樹脂ボンド磁石の製造過程と同様な工程、つまり原料粉末の準備、磁場成形、熱処理という工程を経ることで、上述のような磁気特性に優れる希土類磁石を製造できる。更に、実施形態の希土類磁石の製造方法は、成形過程で磁場を印加することで配向性を高められることから、例えば脱水素処理時に強磁場を印加するという操作を行わなくても、配向性に優れる希土類磁石（異方性磁石）を製造することができる。ここで、上記操作は、高温かつ強磁場という操作であることから、製造条件の制御が煩雑であり、大型な設備も必要になる。これに対し、実施形態の希土類磁石の製造方法は、従来の樹脂ボンド磁石の製造過程と重複する点、上述のような煩雑な制御などが必要な操作を行わなくてもよい点から、磁気特性に優れる希土類磁石を生産性よく製造できるといえる。
【００１６】
実施形態の希土類磁石の製造方法によって製造された希土類磁石は、異方性磁石粉末と、脱水素処理を経て最終的に希土類−鉄系合金となった領域とで実質的に構成され、上記領域が、異方性磁石粉末の粒子を結合する結合領域として機能する。即ち、この希土類磁石は、結合領域も磁石相によって構成されており、異方性磁石粉末と、脱水素処理を経た希土類−鉄系合金という磁石相のみによって実質的に構成される。そのため、この希土類磁石は、異方性磁石粉末が有する結晶磁気異方性を実質的に維持しながら、結合材を構成する希土類−鉄系合金の磁気特性をも合せ持つことができる。従って、この希土類磁石は、高い配向性を有しており（後述する配向度が高く）、磁気特性（特に、最大エネルギー積（ＢＨ）ｍａｘ、残留磁束密度Ｂｒ）に優れる。
【００１７】
（２）  実施形態に係る希土類磁石の製造方法の一例として、上記希土類元素がＮｄであり、上記再結合合金は、Ｎｄを含む希土類−鉄系合金である形態が挙げられる。
【００１８】
上記形態は、代表的には、水素化粉末としてＮｄの水素化合物を含むもの、異方性磁石粉末としてＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系合金などのＮｄを含む組成からなるものを用意することで、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系などのＮｄ系希土類磁石を製造することができる。異方性磁石粉末が上記Ｎｄを含む組成から構成されている場合、脱水素処理時の加熱によって結晶の成長や熱分解などが生じ難く、異方性磁石粉末が有する結晶磁気異方性を維持し易い。従って、上記形態は、磁気特性に優れる希土類磁石を安定して製造することができる。
【００１９】
（３）  実施形態に係る希土類磁石の製造方法の一例として、上記混合粉末における上記異方性磁石粉末の質量割合が５０％超９５％以下である形態が挙げられる。
【００２０】
上記形態は、異方性磁石粉末を過半数含むことで、異方性磁石粉末が有する結晶磁気異方性によって、磁気特性に優れる希土類磁石を製造することができる。また、上記形態は、塑性加工性に優れる水素化粉末を特定の範囲で含むことで、異方性磁石粉末の粒子同士を強固に結合できる上に、この結合材による磁気特性の向上効果も得られるため、磁気特性に優れる上に強固な希土類磁石を製造することができる。
【００２１】
（４）  実施形態に係る希土類磁石の製造方法の一例として、上記水素化粉末の平均粒径が３μｍ以上５００μｍ以下である形態が挙げられる。
【００２２】
上記形態は、水素化粉末の大きさが上述の特定の範囲であることで、成形時の圧力を過大にすることなく水素化粉末を十分に塑性変形させられて、異方性磁石粉末の粒子同士の結合を良好に行える。その結果、上記形態は、磁気特性に優れる上に強固な希土類磁石を生産性よく製造することができる。
【００２３】
（５）  実施形態に係る希土類磁石の製造方法の一例として、上記異方性磁石粉末が、希土類元素と、鉄族元素と、Ｂ及び炭素（Ｃ）から選択される少なくとも１種の元素とを含む希土類−鉄系合金からなり、この希土類−鉄系合金の平均結晶粒径が７００ｎｍ以下である形態が挙げられる。
【００２４】
上記異方性磁石粉末として、例えば、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系合金、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｃ系合金からなるものが挙げられる。上記形態は、異方性磁石粉末を構成するこれらの合金の平均結晶粒径が上述の特定の範囲を満たす非常に微細な多結晶体で構成されていることで微細結晶に起因する保磁力の向上効果が期待できる。従って、上記形態は、磁気特性（特に残留磁束密度、保磁力）により優れる希土類磁石を製造することができる。
【００２５】
（６）  実施形態に係る希土類磁石の製造方法の一例として、上記異方性磁石粉末の平均粒径が３μｍ以上５００μｍ以下である形態が挙げられる。
【００２６】
上記形態は、異方性磁石粉末の平均粒径が上述の特定の範囲であることで、成形時、異方性磁石粉末の粒子の割れなどを防止し易く、かつ各粒子のそれぞれが、変形した水素化粉末の粒子と良好に接触することができる。その結果、上記形態は、異方性磁石粉末の粒子同士の結合を良好に行えて、磁気特性に優れる上に強固な希土類磁石を生産性よく製造することができる。
【００２７】
（７）  実施形態に係る希土類磁石の製造方法の一例として、上記粉末成形体の相対密度が７０％以上である形態が挙げられる。
【００２８】
粉末成形体の相対密度が上述の特定の範囲を満たす場合、この粉末成形体は、水素化粉末と異方性磁石粉末との合計の含有割合が高いといえる。このような高密度の粉末成形体を用いて磁石素材を製造することで、得られた磁石素材も、粉末成形体の相対密度を実質的に維持して、高い相対密度を有することができ、高密度な磁石を製造することができる。従って、上記形態は、磁石相の含有割合が高く、磁気特性に優れる希土類磁石を製造することができる。
【００２９】
［本発明の実施形態の詳細］
以下、図面を参照して、実施形態に係る希土類磁石の製造方法、及びこの製造方法によって製造される希土類磁石を説明する。図１，図２において、六角形は結晶を模式的に示し、六角形内の矢印は結晶の配向方向を示す。六角形内の矢印の方向は例示である。結晶は、説明の便宜上、拡大して示す。また、図２は、図１に示す希土類磁石１（磁石素材１０）について、破線円で囲まれる部分の組織を拡大して示す。まず、希土類磁石を説明する。
【００３０】
（希土類磁石）
図１，図２に示す希土類磁石１は、磁石相を主体とし、残部が主として気孔である磁石であり、結晶磁化容易軸の配向度（以下、結晶配向度と呼ぶことがある）が異なる複数の磁石相を備える。具体的には、希土類磁石１は、結晶磁気異方性を有する磁石相（異方性領域１２）と、異方性領域１２の結晶配向度よりも低い結晶配向度を有する磁石相とを備える。この結晶配向度が低い磁石相は、異方性領域１２間に介在されて結合材として機能する磁性結合領域１３である。このように希土類磁石１は、異方性領域１２間に介在される結合材をも磁石相によって構成されていることから、磁石相の含有割合（ここでは異方性領域１２と磁性結合領域１３との合計の含有割合）が従来の樹脂ボンド磁石よりも高い。特に、結合材を構成する磁石相も高い磁力（残留磁束密度や最大エネルギー積）を有する希土類磁石であることから、希土類磁石１は、従来の樹脂ボンド磁石よりも、磁力向上の幅が大きく、磁気特性に優れる。希土類磁石１は、磁性結合領域１３を有する点で従来の樹脂ボンド磁石や焼結磁石と異なり、異方性領域１２を有する点で特許文献２に記載される圧粉磁石と異なる。以下、各領域を順に説明する。
【００３１】
・異方性領域
・・機能
異方性領域１２は、それ自体の結晶磁気異方性を活かして、高い結晶配向度を有することから、主として、高い磁気特性を有する磁石領域として機能する。
【００３２】
・・組成
異方性領域１２を構成する希土類磁石相の組成は、代表的には、希土類元素と鉄族元素とを含む希土類−鉄系合金が挙げられる。希土類元素は、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）、ランタノイド、及びアクチノイドから選択される１種以上の元素が挙げられる。特に、希土類元素として、Ｎｄ、サマリウム（Ｓｍ）、プラセオジム（Ｐｒ）、セリウム（Ｃｅ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、及びＹから選択される少なくとも１種の元素を含むと、磁気特性に優れて好ましい。とりわけ、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系合金、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｃ系合金などのＮｄを含む組成では、後述するように成形後に脱水素処理を行っても、粒成長を抑制でき、高い磁気特性を有することができて好ましい。
【００３３】
Ｎｄを含む組成では、Ｎｄの含有量が２８質量％以上３５質量％以下であることが好ましい。Ｎｄの含有量が、Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂなどの化学量論比である２８質量％以上である場合、結晶粒界にＮｄのリッチ相が均一的に分散した結晶組織とすることができる。このような結晶組織は、結晶粒が希土類元素のリッチ相によって磁気的に孤立された組織といえ、磁気特性に優れて好ましい。
【００３４】
鉄族元素は、Ｆｅ、コバルト（Ｃｏ）、及びニッケル（Ｎｉ）から選択される１種以上の元素が挙げられる。代表的には、Ｆｅを希土類−鉄系合金の主体（５０質量％超）とする形態が挙げられる。その他、例えば、ＦｅとＣｏとの双方を含む形態が挙げられる。
【００３５】
上記希土類−鉄系合金は、希土類元素及び鉄族元素以外の元素として、代表的には、Ｂ及びＣから選択される１種以上の元素を含む。ＢやＣの含有量は、０．１質量％以上５．０質量％以下、更に０．５質量％以上１．５質量％以下が挙げられる。
【００３６】
上記希土類−鉄系合金におけるその他の添加元素として、ガリウム（Ｇａ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、珪素（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）、マンガン（Ｍｎ）及びニオブ（Ｎｂ）から選択される１種以上の元素が挙げられる。これらの添加元素の含有量（複数の場合には合計含有量）は、０．１質量％以上２０質量％以下、更に０．１質量％以上５質量％以下が挙げられる。これらの元素を含有することで、例えば、保磁力の向上などの効果が望める。
【００３７】
具体的な希土類−鉄系合金の組成としては、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ合金（例えば、Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ）、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｃｏ−Ｂ合金、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｃ合金、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｃｏ−Ｃ合金などが挙げられる。
【００３８】
希土類磁石１の一例として、全ての異方性領域１２が実質的に等しい組成で構成される形態、即ち、全ての異方性領域１２が単一組成で構成される形態が挙げられる。この単一の磁石相からなる異方性領域１２を有する形態は、原料に、所望の材質の希土類−鉄系合金からなる異方性磁石粉末を一つ用意することで得られる。別の例として、異方性領域１２が複数の異なる組成で構成される形態とすることができる。この複数の異なる磁石相からなる異方性領域１２を有する形態は、原料に、所望の材質の希土類−鉄系合金からなる異方性磁石粉末を複数用意することで得られる。
【００３９】
・・結晶磁気異方性（結晶配向度）
希土類磁石１の表面又は断面（以下、観察面と呼ぶことがある）について、結晶磁化容易軸の配向度（結晶配向度）を調べ、結晶配向度が７０％以上である領域を、結晶磁気異方性を有する領域として抽出したとき、抽出した各領域をそれぞれ異方性領域１２と呼ぶ。各異方性領域１２は、結晶配向度が高いほど磁気異方性に優れ、磁気特性に優れる希土類磁石１となる。従って、各異方性領域１２の結晶配向度はそれぞれ、７５％以上、８０％以上、８５％以上、更に８７％以上、更には９０％以上であることが好ましい。また、各異方性領域１２の結晶配向度は異なっていてもよいが、できるだけ高くかつ結晶配向度のばらつきが小さい、好ましくは結晶配向度が実質的に同じであると、磁気特性により優れる希土類磁石１となって好ましい。
【００４０】
異方性領域１２の抽出には、例えば、希土類磁石１の観察面について走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）観察を行い、観察像を観察面に平行な方向で評価した電子線後方散乱回折法（ＥＢＳＰ。ＥＢＳＤと呼ばれることがある）による方位マップを利用することが挙げられる。結晶の方位を色別で表わすカラーマップを利用することで、例えば、特定の色が集まった領域を異方性領域１２として抽出することができる。なお、各異方性領域１２はそれぞれ、原料に用いた異方性磁石粉末の粒子によって形成されることから、理想的には、各異方性領域１２と上記異方性磁石粉末の粒子がつくる領域とは等しくなる。しかし、カラーマップでは、異方性領域１２と上記異方性磁石粉末の粒子がつくる領域とが完全に一致せず、異方性領域１２の抽出にあたり、誤差を含み得る。その結果、後述する平均粒径や結晶粒径、存在割合などに誤差を含むことがある。このような誤差を含むことを許容する。異方性領域１２の結晶配向度は、例えば、希土類磁石１の観察面から抽出した異方性領域１２をＸ線回折して、最大ピーク強度Ｉｍａｘと、結晶磁化容易軸（代表的にはｃ軸）のピーク強度Ｉｃとを調べ、ピーク強度比（Ｉｃ／Ｉｍａｘ）×１００を算出して求めることが挙げられる。３個以上の観察面をとり、各観察面について３個以上の異方性領域１２の結晶配向度を上述のようにして求め、合計９個以上の結晶配向度の平均を異方性領域１２の結晶配向度とする。
【００４１】
・・組織
異方性領域１２を構成する希土類磁石相は、代表的には図２に示すように非常に微細な多結晶体で構成される。希土類磁石１の一例として、異方性領域１２を構成する希土類−鉄系合金の平均結晶粒径が７００ｎｍ以下である形態が挙げられる。平均結晶粒径が７００ｎｍ以下と微細であることで、微細結晶組織に起因する磁気特性（特に保磁力）の向上効果が期待できる。上記平均結晶粒径は、小さいほど単磁区粒子臨界径に近くなり磁気特性に優れることから、５００ｎｍ以下、更に３００ｎｍ以下が好ましい。異方性領域１２を構成する希土類−鉄系合金の結晶粒径は、原料に用いる異方性磁石粉末を構成する希土類−鉄系合金の結晶粒径及び製造過程の熱処理条件の影響を受ける。熱処理温度（特に脱水素処理時の温度）が高過ぎると、結晶が成長して粗大になる傾向にある。従って、原料の結晶の大きさや熱処理条件を調整することで、希土類磁石１に備える異方性領域１２の平均結晶粒径を所望の値にすることができる。
【００４２】
異方性領域１２の平均結晶粒径は、以下のように測定する。希土類磁石１の表面又は断面（観察面）についてＳＥＭ−ＥＢＳＰなどを利用して、上述のように異方性領域１２を抽出し、抽出した異方性領域１２内の各結晶粒の面積をそれぞれ調べ、各面積の円相当径を結晶粒径とする。３個以上の観察面をとり、各観察面について１０個以上の結晶粒径を求め、合計３０個以上の結晶粒径の平均を平均結晶粒径とする。この平均結晶粒径や後述する異方性領域１２の平均粒径、その他後述する種々のパラメータを、顕微鏡観察像を用いて算出する場合には、市販の画像処理ソフトを用いると容易に算出できる。
【００４３】
・・形状及び大きさ
希土類磁石１は、複数の異方性領域１２を備える。ここで、各異方性領域１２は、原料の組成、大きさだけでなく、形状も実質的に維持する。従って、原料に、所望の組成・大きさ・形状の異方性磁石粉末を用いることで、各異方性領域１２の組成・大きさ・形状を所望のものにすることができる。例えば、異方性領域１２の平均粒径は３μｍ以上５００μｍ以下が挙げられる。異方性領域１２の平均粒径が上述の範囲を満たす場合、原料に、平均粒径が上述の範囲を満たす異方性磁石粉末を用いたといえる。原料に上記範囲を満たす異方性磁石粉末を用いることで、異方性磁石粉末の粒子同士を結合材によって良好に結合することができる。そのため、この希土類磁石１は、異方性領域１２同士が磁性結合領域１３によって強固に結合された強固な磁石とすることができる。異方性領域１２の平均粒径は、３０μｍ以上４００μｍ以下、更に５０μｍ以上３００μｍ以下とすることができる。
【００４４】
異方性領域１２の平均粒径は、以下のように測定する。希土類磁石１の表面又は断面（観察面）についてＳＥＭ−ＥＢＳＰなどを利用して、上述のように異方性領域１２を抽出し、観察面に存在する各異方性領域１２の面積をそれぞれ調べ、各面積の円相当径を異方性領域１２の直径とする。３個以上の観察面をとり、各観察面について１０個以上の異方性領域１２の直径を求め、合計３０個以上の直径の平均を異方性領域１２の平均粒径とする。
【００４５】
・・含有量
希土類磁石１における異方性領域１２の存在割合が高いほど、結晶磁気異方性を有する領域が相対的に多くなり、配向性が高められて、磁気特性に優れる希土類磁石１となる。従って、異方性領域１２の存在割合は、過半数、具体的には体積割合で５０％超が好ましく、６０％以上、更に７０％以上、更には７５％以上がより好ましい。異方性領域１２の存在割合は、原料に用いる異方性磁石粉末の配合割合に依存し、この配合割合を実質的に維持する。従って、所望の配合割合を有する混合粉末（後述）を原料に用いることで、希土類磁石１における異方性領域１２の存在割合（換言すれば、後述する磁性結合領域１３の存在割合）を所望の値にすることができる。
【００４６】
上記異方性領域１２の存在割合は、以下のように測定する。上述のようにＳＥＭ−ＥＢＳＰなどを利用して異方性領域１２を抽出し、観察面における異方性領域１２が占める面積割合を求める。簡易的には、この面積割合を異方性領域１２の存在割合（体積割合）とすることができる。
【００４７】
・磁性結合領域
・・機能
磁性結合領域１３は、希土類磁石１内に均一的に分散して存在する複数の異方性領域１２を相互に結合する結合材として機能する。かつ、磁性結合領域１３は、異方性領域１２よりも配向性が低いものの、希土類磁石相によって構成されることから、その磁気特性を活かして、磁石領域としても機能する。希土類磁石１は、上述の異方性領域１２と磁性結合領域１３という二つの希土類磁石相から実質的に構成されることから、高い磁気特性を有する。
【００４８】
・・組成
磁性結合領域１３を構成する希土類磁石相の組成は、上述の異方性領域１２と同様に、代表的には、希土類元素と鉄族元素とを含む希土類−鉄系合金が挙げられる。希土類−鉄系合金の詳細については、上述の異方性領域１２の「組成」の項と同様である。特に、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系合金などのＮｄを含む組成では、後述するように成形後に脱水素処理を行うことで磁石相（Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系合金などの再結合合金）を容易に形成できることから、成形後の熱処理工程が少ない上に、異方性領域１２の粒成長を抑制し易い。そのため、Ｎｄを含む組成では、高い磁気特性を有する希土類磁石１とすることができて好ましい。Ｓｍを含む組成では、熱安定性に優れる上に、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系合金よりも更に磁気特性（特に、最大エネルギー積）に優れる希土類磁石１とすることができて好ましい。
【００４９】
希土類磁石１では、代表的には、全ての磁性結合領域１３が実質的に等しい組成で構成される。この単一組成で構成される磁性結合領域１３を有する形態は、原料に、所望の材質の水素化合金からなる水素化粉末を一つ用意することで得られる。また、この形態は、脱水素条件を制御し易く、希土類磁石１を生産性よく製造できる。
【００５０】
希土類磁石１の一例として、上述の異方性領域１２の組成と磁性結合領域１３の組成とが実質的に全て等しい形態が挙げられる。この形態は、一様な材質の希土類−鉄系合金で構成されることから、磁石の使用環境の選択などを行い易く、利便性に優れる。また、この形態は、耐環境性の表面処理の施工も容易である。別の例として、異方性領域１２の組成が実質的に単一組成である場合に磁性結合領域１３の組成とは異なる形態、異方性領域１２の組成が複数の異なる組成で構成される場合にその一部の組成と、磁性結合領域１３の組成とが異なる形態が挙げられる。これらの形態は、各組成の磁気特性に基づく効果を期待できる。
【００５１】
・・結晶磁気異方性（結晶配向度）
希土類磁石１の表面又は断面（観察面）について、結晶磁化容易軸の配向度（結晶配向度）を調べ、結晶配向度が７０％未満である領域、即ち、磁気異方性が相対的に低い領域を抽出したとき、抽出した各領域をそれぞれ磁性結合領域１３と呼ぶ。簡易的には、磁性結合領域１３とは、上記観察面から上述の異方性領域１２及び気孔を除いた残部の領域といえる。磁性結合領域１３の結晶配向度は、代表的には５０％程度であり、いわば等方性領域といえる。磁性結合領域１３も、結晶配向度が高いほど、磁気特性に優れる希土類磁石１となる。従って、各磁性結合領域１３の結晶配向度は、５５％以上、更に６０％以上とすることができる。磁性結合領域１３の結晶配向度は、例えば、後述するように脱水素処理時に強磁場を印加することで高めることができる。磁性結合領域１３の抽出、結晶配向度の測定は、上述の異方性領域１２の場合と同様にすることができる。希土類磁石１の断面（観察面）についてＳＥＭ−ＥＢＳＰなどを利用することで、上述のように結晶の配向状況が観察でき、配向がランダムである領域を磁性結合領域１３として抽出することができる。
【００５２】
・・組織
磁性結合領域１３を構成する希土類磁石相は、代表的には図２に示すように微細な多結晶体で構成される。磁性結合領域１３も、上述の異方性領域１２と同様に、微細結晶組織であると微細結晶組織に起因する磁気特性（特に保磁力）の向上効果が期待できて好ましい。例えば、磁性結合領域１３を構成する希土類−鉄系合金の平均結晶粒径は、７００ｎｍ以下、更に５００ｎｍ以下、更には３００ｎｍ以下が好ましい。磁性結合領域１３を構成する希土類−鉄系合金の結晶粒径は、代表的には、製造過程の熱処理条件の影響を受ける。熱処理温度（特に脱水素処理時の温度）が高過ぎると、結晶が成長して粗大になる傾向にある。従って、熱処理条件を調整することで、希土類磁石１に備える磁性結合領域１３の平均結晶粒径を所望の値にすることができる。磁性結合領域１３の平均結晶粒径の測定は、上述の異方性領域１２の場合と同様にすることができる。
【００５３】
・・形状及び大きさ
希土類磁石１は、複数の磁性結合領域１３を備える。また、各磁性結合領域１３はそれぞれ、代表的には、製造過程（成形工程の圧縮）で塑性変形して、異方性領域１２間につくられる空間を埋めるように充填された素材によって形成される。そのため、各磁性結合領域１３は、上記空間に応じて種々の形状をとり得る。このような磁性結合領域１３の平均粒径を、上述の異方性領域１２の「形状」の項で述べた平均粒径の測定方法と同様にして求めた場合、平均粒径は３μｍ以上５００μｍ以下が挙げられる。磁性結合領域１３の平均粒径が上述の範囲を満たす場合、原料に、平均粒径が上記範囲を満たす水素化粉末（後述）を用いたと考えられる。原料に上記範囲を満たす水素化粉末を用いることで、適度な大きさの成形圧力で水素化粉末を十分に塑性変形させられて、異方性磁石粉末の粒子同士を良好に結合することができ、強固な希土類磁石１とすることができる。磁性結合領域１３の平均粒径は、３０μｍ以上４００μｍ以下、更に５０μｍ以上３００μｍ以下とすることができる。この平均粒径の測定は、上述の異方性領域１２の場合と同様にすることができる。
【００５４】
・・含有量
希土類磁石１における磁性結合領域１３の存在割合が高いほど、異方性領域１２同士を強固に結合でき、強固な希土類磁石１とすることができる。しかし、希土類磁石１では、磁気特性に優れる異方性領域１２の存在割合を高くするほど磁気特性を高められる。そのため、磁性結合領域１３の存在割合は、体積割合で、５０％以下が好ましい。また、磁性結合領域１３の存在割合は、体積割合で、５％以上であれば、異方性領域１２同士を十分に結合できる上に、異方性領域１２の存在割合を十分に高められる（９５％以上とすることができる）。磁性結合領域１３の存在割合は、体積割合で、１５％以上３０％以下であると、異方性領域１２の存在による優れた磁気特性と、磁性結合領域１３の存在による強固な結合性とをバランスよく備えることができる。この存在割合の測定は、上述の異方性領域１２の場合と同様にすることができる。簡易的には、磁性結合領域１３の存在割合は、異方性領域１２を除いた残部とすることができる。
【００５５】
・磁石相の含有割合
希土類磁石１は、異方性領域１２に加えて、磁性結合領域１３を備えることで、従来の樹脂ボンド磁石に比較して、磁石相の含有割合が高い。希土類磁石１の一例として、磁石相の含有割合が体積割合で７０％以上を満たす形態が挙げられる。磁石相の含有割合は、高いほど磁気特性に優れる希土類磁石１とすることができるため、７５体積％以上、更に８０体積％超、更には８２体積％以上が好ましい。
【００５６】
希土類磁石１の磁石相の含有割合（体積割合）は、相対密度と実質的に等価である。相対密度は、真密度に対する見掛密度の比であり、（見掛密度／真密度）×１００で求められる。希土類磁石１の相対密度は、製造過程の中間品である粉末成形体（後述）の相対密度に依存し、成形後の熱処理に起因する熱収縮によって若干の増加がみられるものの、この粉末成形体の相対密度を実質的に維持する。従って、粉末成形体の相対密度を調整することで、希土類磁石１の相対密度、即ち磁石相の含有割合を所望の値（好ましくは７０体積％以上）にすることができる。希土類磁石１の見掛密度は、市販の密度測定装置を用いることで測定することができる。真密度は、例えば、異方性領域１２と磁性結合領域１３との混合物の成分分析を行い、組成に基づいて算出することができる。簡易的には、希土類磁石１の磁石相の含有割合（体積割合）は、上述のように観察面についてＳＥＭ観察を行い、ＳＥＭ画像における磁石相の面積割合を体積割合に換算した値（体積割合＝面積割合の１．５乗）とすることができる。
【００５７】
・配向度
希土類磁石１は、上述のように磁石相の含有割合が高く、かつ磁石相の過半数が結晶磁気異方性を有する異方性領域１２であることから、磁石全体としての配向度も高い。希土類磁石１の一例として、配向度が７０％以上である形態が挙げられる。異方性領域１２自体の結晶配向度、異方性領域１２の含有量（存在割合）にもよるが、希土類磁石１の配向度が７５％以上、更に８０％以上、更には８５％以上である形態が挙げられる。ここでは、希土類磁石１の配向度は、残留磁束密度を用いて規定する。具体的には、希土類磁石１の配向方向に平行な方向の磁束密度Ｂｒと配向方向に直交する方向の残留磁束密度Ｂｒ⊥１、Ｂｒ⊥２との和に対する配向方向に平行な方向の残留磁束密度Ｂｒの比[Ｂｒ／｛Ｂｒ２＋（Ｂｒ⊥１）２＋（Ｂｒ⊥２）２｝１／２]×１００を希土類磁石１の配向度（％）とする。希土類磁石１の配向方向は、代表的には、磁場成形時における磁場の印加方向と平行な方向が挙げられる。配向方向を示す印などを希土類磁石１に付しておくと配向方向を判別し易い。
【００５８】
・磁気特性
希土類磁石１は、上述のように磁石相の含有割合が従来の樹脂ボンド磁石よりも高いことから、同一材質の異方性磁石粉末を同量含む従来の樹脂ボンド磁石に比較して、磁気特性に優れる。また、希土類磁石１は、上述のように配向度が高いことからも、磁気特性に優れる。具体的には、最大エネルギー積（ＢＨ）ｍａｘや、残留磁束密度Ｂｒが高い。希土類磁石１の一例として、上述の配向度が７０％以上を満たす形態が挙げられる。希土類磁石１の別の例として、（ＢＨ）ｍａｘが９５ｋＪ／ｍ３以上を満たす形態が挙げられる。希土類磁石１の更に別の例として、Ｂｒが０．７０Ｔ以上を満たす形態が挙げられる。
【００５９】
・その他
希土類磁石１は、その表面の少なくとも一部にめっき層（図示せず）を備えることができる。めっき層は、耐食層、装飾、放熱経路などの機能が期待できる。
【００６０】
（希土類磁石の製造方法）
上述の希土類磁石１は、例えば、以下の準備工程と、成形工程と、結合工程とを備える実施形態の希土類磁石の製造方法によって製造される磁石素材１０に着磁することで製造することができる。以下、図１を参照して、各工程を順に説明する。
【００６１】
・準備工程
この工程では、異方性領域１２を形成する原料である異方性磁石粉末２０と、磁性結合領域１３を形成する原料である水素化粉末３０とを用意する（図１の上段参照）。異方性磁石粉末２０は、結晶磁気異方性を有する希土類磁石相からなる粉末であり、高い磁気特性を有する希土類磁石１を得るために用いる。但し、異方性磁石粉末２０は塑性変形性に劣ることから、実施形態の希土類磁石の製造方法では、塑性変形性に優れる水素化粉末３０を異方性磁石粉末２０の結合材として用いる。
【００６２】
・・異方性磁石粉末
・・・組成
異方性磁石粉末２０の構成材料は、希土類元素と鉄族元素とを含む希土類−鉄系合金が挙げられる。より具体的には、希土類元素と、鉄族元素と、Ｂ及びＣから選択される少なくとも１種の元素とを含む希土類−鉄系合金が挙げられる。希土類−鉄系合金の詳細については、上述の異方性領域１２の「組成」の項と同様である。
【００６３】
異方性磁石粉末２０の構成材料は、特に、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系合金、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｃ系合金などのＮｄを含む組成であると、後述する結合工程での熱処理（脱水素処理）を受けた場合にも、結晶粒の成長を抑制して微細な結晶組織を維持し易い。その結果、微細結晶組織の異方性領域１２を備える磁石素材１０が得られ、ひいては微細結晶組織の異方性領域１２を備える希土類磁石１を製造することができる。この希土類磁石１は、結晶磁気異方性を有する上に、微細結晶組織である異方性領域１２の存在によって、高い残留磁束密度や高い最大エネルギー積に加えて、高い保磁力といった優れた磁気特性を有することができる。
【００６４】
・・・結晶磁気異方性
異方性磁石粉末２０は、結晶磁気異方性を有する粉末であり、ここでは、残留磁束密度Ｂｒが１．０Ｔ以上を満たす粉末とする。このような粉末は、例えば、ＨＤＤＲ（Ｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｉｏｎ  Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ  Ｒｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ）処理であって、水素圧と温度とを特定の条件とするものを希土類−鉄系合金の粉末に施すことで製造することができる。このような特定のＨＤＤＲ処理の条件は、公知の条件を利用できる。上記希土類−鉄系合金の粉末は、例えば、ストリップキャスト法やアトマイズ法などの公知の粉末の製造方法を利用して製造することができる。又は、上記結晶磁気異方性を有する粉末は、例えば、メルトスパン法で作製した粉末に、ホットプレスとホットフォームなどの熱間加工とを組み合わせた処理を施すことで製造することができる。異方性磁石粉末２０の異方性（ここでは残留磁束密度Ｂｒ）は、製造条件を調整することで高めることができる。異方性磁石粉末２０の残留磁束密度Ｂｒは、異方性磁石粉末２０を樹脂に埋め込んだ埋め込み部材などを作製し、この埋め込み部材などに対して、試料振動型磁力計（ＶＳＭ）を利用して測定することが挙げられる。
【００６５】
・・・組織
異方性磁石粉末２０を構成する希土類−鉄系合金は、多結晶体である（図１の上段、左図参照。破線円内は、異方性磁石粉末２０の粒子２１の組織を拡大して示す。）。各結晶粒が微細であれば、磁石素材１０中の異方性磁石粉末２０も微細結晶組織になることから、上述の微細結晶組織の異方性領域１２を備える希土類磁石１が得られて好ましい。例えば、異方性磁石粉末２０を構成する希土類−鉄系合金の平均結晶粒径は、７００ｎｍ以下が挙げられる。上記平均結晶粒径は、小さいほど磁気特性に優れる希土類磁石１を得易いことから、５００ｎｍ以下、更に３００ｎｍ以下が好ましい。結晶粒径は、上述の特定の条件のＨＤＤＲ処理を施すといった製造条件を調整することで、小さくすることができる。上記平均結晶粒径は、例えば、異方性磁石粉末２０を樹脂に埋め込んだ埋め込み部材を作製し、この埋め込み部材について、ＳＥＭなどの顕微鏡観察像を用いて異方性磁石粉末２０の粒子２１の結晶粒径を調べることで測定することができる。結晶粒径の算出方法は、上述の異方性領域２０の場合と同様にすることができる。
【００６６】
・・・形状及び大きさ
異方性磁石粉末２０が所望の大きさや形状となるように、異方性磁石粉末２０の製造過程の適宜な時期に粉砕や分級を行うことができる。異方性磁石粉末２０の形状が、例えば、真球状であれば、充填率（存在割合）を高め易くなり、凹凸形状などの表面積がより大きな異形状であれば、水素化粉末３０との接触面積を増大でき、強固な磁石素材１０（ひいては強固な希土類磁石１）を得易い。例えば、異方性磁石粉末２０の平均粒径は、３μｍ以上５００μｍ以下が挙げられる。上記平均粒径を３μｍ以上とすると、異方性磁石粉末２０の各粒子２１が、結合材となる水素化粉末３０の粒子３１と十分に接触することができ、強固な磁石素材１０が得られる。従って、強固な希土類磁石１を製造することができる。異方性磁石粉末２０が大き過ぎると、（ａ）粉末成形体１００の相対密度の低下を招く、（ｂ）圧縮成形時、塑性加工性に劣る異方性磁石粉末２０が割れる恐れがある、などが考えられることから、上記平均粒径は５００μｍ以下が好ましい。異方性磁石粉末２０の平均粒径は、３０μｍ以上４００μｍ以下、更に５０μｍ以上３００μｍ以下とすることができる。異方性磁石粉末２０の平均粒径及び後述する水素化粉末３０の平均粒径は、体積粒度分布における５０体積％粒径（Ｄ５０）とする。
【００６７】
・・水素化粉末
・・・組成
水素化粉末３０の構成材料は、後述する結合工程で脱水素処理を施すことで、脱水素及び再結合反応によって希土類元素と鉄族元素とを含む希土類−鉄系合金（代表的にはＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系合金、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｃ系合金）を形成可能な水素化合金が挙げられる。この水素化合金とは、希土類元素の水素化合物３２と、鉄族元素を含む相３４とが独立した相として存在する合金であり（図１の上段、右図参照）、換言すれば、水素不均化状態の組織を有する合金である。
【００６８】
上記水素化合金中の希土類元素の水素化合物３２は、ＮｄＨ２などが挙げられる。Ｎｄを含む組成では、上記水素化合金中の希土類元素及び鉄族元素以外の元素として、Ｂ及びＣの少なくとも一方を含む形態が代表的である。ＢやＣは、代表的には、鉄硼化物や鉄炭化物などの鉄族元素との化合物として上記水素化合金中に存在する。鉄族元素を含む相３４は、Ｆｅなどの単体鉄族元素や、上述の鉄族元素を含む化合物などが挙げられる。上記水素化合金中のその他の元素として、上述の異方性領域１２の「組成」の項で述べた添加元素を含む形態が挙げられる。
【００６９】
上記水素化合金中における希土類元素の水素化合物３２の含有量は、１０体積％以上４０体積％以下が挙げられる。換言すれば、上記水素化合金中における希土類元素の水素化合物３２を除く残部、即ち、鉄族元素を含む相３４の含有量は６０体積％以上が挙げられる。このような水素化合金は、希土類元素と鉄族元素とを含む希土類−鉄系合金に水素化処理を施すことで得られる。つまり、所望の組成のＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系合金の粉末などを用意して、水素化処理を施すことで、水素化粉末３０が得られる。
【００７０】
水素化処理の条件は、例えば、以下が挙げられる。雰囲気は、水素を含む雰囲気とする。具体的には、水素雰囲気、水素と、アルゴンや窒素といった不活性ガスとの混合雰囲気が挙げられる。処理温度は、用意した合金の水素不均化温度以上が挙げられる。材質にもよるが、処理温度は、６００℃以上、更に６５０℃以上が挙げられる。好ましくは、処理温度は、７００℃以上、更に７５０℃以上、１１００℃以下、更に９００℃以下が挙げられる。保持時間は、０．５時間以上５時間以下、更に１時間以上４時間以下が挙げられる。特許文献２に記載される条件やその他の公知のＨＤ条件を利用することができる。
【００７１】
水素化粉末３０の構成材料は、特に、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系合金やＮｄ−Ｆｅ−Ｃ系合金といったＮｄを含む組成であることが好ましい。この場合、後述する成形後に脱水素処理を施す結合工程を経て得られた再結合合金は、磁石相（Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系合金など）である。そのため、結合工程を経て得られた磁石素材１０に着磁することで希土類磁石１が得られる。この点から、この形態は、工程数が少なく、磁気特性に優れる希土類磁石１を生産性よく製造できるといえる。
【００７２】
・・・形状及び大きさ
水素化粉末３０が所望の大きさや形状となるように、水素化粉末３０の製造過程の適宜な時期に粉砕や分級を行うことができる。特に、上記水素化処理後に粉砕などを行うと、小さ過ぎる粉末が少なく、成形し易い大きさの粉末を効率よく得られて好ましい。例えば、水素化粉末３０の平均粒径は、３μｍ以上５００μｍ以下が挙げられる。上記平均粒径を３μｍ以上とすると、異方性磁石粉末２０の各粒子２１の周囲に満遍なく、水素化粉末３０の粒子３１を存在させられて、両粉末の粒子２１，３１同士が十分に接触することができ、異方性磁石粉末２０の粒子２１同士を水素化粉末３０の粒子３１によって十分に結合できる。従って、強固な磁石素材１０が得られることから、ひいては強固な希土類磁石１を製造することができる。また、上記平均粒径を３μｍ以上とすることで、（ａ）酸化し難い、（ｂ）成形し易い、（ｃ）取り扱い易いといった利点がある。水素化粉末３０が大き過ぎると、粉末成形体１００の相対密度の低下などが考えられることから、上記平均粒径は５００μｍ以下が好ましい。水素化粉末３０の平均粒径は、３０μｍ以上４００μｍ以下、更に５０μｍ以上３００μｍ以下とすることができる。
【００７３】
異方性磁石粉末２０の大きさ（平均粒径）と、水素化粉末３０の大きさ（平均粒径）とは、同じとすることもできるし、異ならせることもできる。両粉末２０，３０の大きさが同程度であると（平均粒径の差が５０μｍ以内程度）、均一的に混合し易いと考えられる。
【００７４】
・・配合割合
次の成形工程では、異方性磁石粉末２０と水素化粉末３０とを混合した混合粉末１１０を用いる。配合割合が所望の値となるように、各粉末２０，３０の量を調整する。特に、混合粉末１１０における異方性磁石粉末２０の配合割合が多いほど、異方性磁石粉末２０の存在割合が高い磁石素材１０が得られる。ひいては、異方性磁石粉末２０から構成される異方性領域１２の存在割合が高い希土類磁石１が得られる。従って、異方性磁石粉末２０の配合割合は、過半数、具体的には質量割合で５０％超とすることが好ましい。異方性磁石粉末２０の配合割合は、高いほど異方性領域１２の存在割合が高くなり、磁石特性に優れる希土類磁石１が得られることから、質量割合で、６０％以上、更に７０％以上、更には７５％以上が好ましい。異方性磁石粉末２０の配合割合が大き過ぎると、結合材となる水素化粉末２０が相対的に少なくなって、異方性磁石粉末２０の粒子２１同士が十分に結合できなくなる恐れがある。従って、異方性磁石粉末２０の配合割合は、９５％以下が好ましく、９０％以下がより好ましい。
【００７５】
・成形工程
この工程では、異方性磁石粉末２０と水素化粉末３０とを混合した混合粉末１１０を用意し、この混合粉末１１０を圧縮成形して、粉末成形体１００を得る。混合粉末１１０は、水素化粉末３０を含むことから、良好に成形できる。水素化粉末３０は、Ｆｅ成分といった柔らかい鉄族元素を含む相３４を６０体積％以上含む水素化合金からなることで、塑性変形性に優れるからである。特に、この工程では、塑性変形した水素化粉末３０によって、異方性磁石粉末２０の粒子２１同士を結合しながら、混合粉末１１０を緻密化していく。
【００７６】
粉末成形体１００の相対密度が大きいほど、磁石相の含有割合が高く、緻密な希土類磁石１が得られる。従って、この工程では、粉末成形体１００の相対密度をできるだけ高めることが好ましい。具体的には、粉末成形体１００の相対密度を７０％以上とすることが好ましく、７５％以上、更に８０％超、更には８２％以上がより好ましい。実施形態の希土類磁石の製造方法では、塑性加工性に劣る異方性磁石粉末２０（好ましくは混合粉末１１０の過半数）を用いていながら、金型成形によって異方性磁石粉末２０を多く含み、かつ高密度な粉末成形体１００を製造することができる。
【００７７】
粉末成形体１００の相対密度は、以下のように測定する。粉末成形体の見掛密度は、市販の密度測定装置を用いることで測定することができる。粉末成形体の真密度は、異方性磁石粉末２０の密度と、水素化粉末３０の密度と、それぞれの配合割合とを用いて算出することができる。各粉末２０，３０の密度は、組成に基づいて算出することができる。
【００７８】
成形圧力が大きいほど、粉末成形体１００の相対密度が大きく、空隙が少なくなる傾向にある。所望の相対密度となるように成形圧力を調整するとよい。成形圧力は、例えば、５８８ＭＰａ（６ｔｏｎ／ｃｍ２）以上１９６０ＭＰａ（２０ｔｏｎ／ｃｍ２）以下が挙げられる。
【００７９】
実施形態の希土類磁石の製造方法では、特に、混合粉末１１０の成形を磁場印加中で行う。こうすることで、従来の樹脂ボンド磁石の製造過程と同様に、結晶磁気異方性を有する異方性磁石粉末２０の各粒子２１は、磁場の印加方向に従って回転などの移動を行って金型５０内で配列する。そのため、配向性に優れる粉末成形体１００が得られ、ひいては配向性に優れる希土類磁石１（異方性磁石）を製造できる。即ち、実施形態の希土類磁石の製造方法では、後述する脱水素処理時に強磁場を印加しなくても、配向性に優れる希土類磁石１を製造できることから、脱水素処理を行う際の制御などが容易である。また、磁場印加中で成形して配向性を高める場合には、異方性磁石粉末２０の各粒子２１が斑なく配列し易いことから、配向性をより高め易い。これらの点から、実施形態の希土類磁石の製造方法では、磁気特性に優れる希土類磁石１を生産性よく製造できるといえる。
【００８０】
印加磁場の大きさは、０．５Ｔ以上１０Ｔ以下程度、更に１．５Ｔ以上１０Ｔ以下程度が挙げられる。印加磁場が大きいほど、配向性を高められ、磁気特性に優れる希土類磁石１が得られる。磁場の印加には、常電導コイルを備える常電導磁石、超電導コイルを備える超電導磁石のいずれも利用できる。磁場の印加方向は、適宜選択することができる。図１の上方の中段では、磁場の印加方向を一点鎖線矢印で示している。ここでは、磁場の印加方向は、圧縮方向（ここでは上下方向）に直交する場合を例示している。
【００８１】
異方性磁石粉末２０と水素化粉末３０との混合には、適宜な混合機を用いることができる。成形には、所望の形状の金型５０（図１の上方の中段参照）を利用するとよい。金型５０は、代表的には、貫通孔を有するダイ５２と、ダイ５２の内周面と共に成形空間を形成し、上記貫通孔に挿入して原料粉末（ここでは混合粉末１１０）を圧縮成形する一対のパンチ５４，５６とを備える構成が代表的である。貫通孔を有する粉末成形体１００を成形する場合には、ダイ５２の貫通孔に挿入配置されるロッド（図示せず）を利用する。成形時の潤滑性を高めるために、混合粉末１１０に潤滑剤を適宜混合したり、金型５０の内面に潤滑剤を塗布したりすることができる。金型５０の周囲には、磁場を印加するための磁石（図示せず）を配置する。
【００８２】
成形工程の雰囲気は、非酸化性雰囲気や低酸素雰囲気（酸素が２０体積％未満）とすると、混合粉末１１０の酸化を防止できて好ましい。一方、大気雰囲気とすると、雰囲気制御が容易であり、作業性に優れる。
【００８３】
・結合工程
この工程では、作製した粉末成形体１００に脱水素処理を施して（図１の下方の中段参照）、水素化粉末３０を構成する水素化合金を希土類−鉄系合金などの再結合合金に変化させる。この工程を経ることで、異方性磁石粉末２０の粒子２１が、水素化合金でなく、再結合合金によって結合された磁石素材１０を得ることができる。水素化粉末３０の組成にもよるが、この結合工程を経ることで、粉末成形体１００を構成していた一部の材料（ここでは水素化粉末３０）が磁石相（例えば、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系合金などの再結合合金）に変化して、実質的に磁石相のみで構成される磁石素材１０が得られる。つまり、実施形態の希土類磁石の製造方法では、特定の製造過程を経て磁石相に変化するものを原料に用いることで、従来の樹脂ボンド磁石と類似の製造過程（原料の準備、磁場成形、熱処理（樹脂の硬化など））でありながら、磁石相の含有割合が遥かに高く、磁気特性に優れる希土類磁石１を製造できる点で、工業的意義が高いといえる。
【００８４】
脱水素処理の条件は、例えば、以下が挙げられる。雰囲気は、非水素雰囲気とする。具体的には、不活性雰囲気（例えば、アルゴンや窒素といった不活性ガス雰囲気）、減圧雰囲気（例えば、標準の大気圧よりも圧力が低い真空雰囲気)が挙げられる。特に、減圧雰囲気は、希土類元素の水素化合物が残存し難くて好ましい。減圧雰囲気では、真空度は１００Ｐａ以下、最終真空度は１０Ｐａ以下、更に１Ｐａ以下が挙げられる。処理温度は、水素化合金の再結合温度以上が挙げられる。材質にもよるが、処理温度は、６００℃以上、更に７００℃以上が挙げられる。処理温度が低いほど、再結合合金の結晶の成長を抑制して微細な結晶組織が得られることから、処理温度は１０００℃以下が好ましい。より好ましくは、処理温度は、７３０℃以上９００℃以下、更に７５０℃以上８５０℃以下が挙げられる。保持時間は、１０分以上６００分（１０時間）以下、更に３０分（０．５時間）以上４８０分（８時間）以下が挙げられる。特許文献２に記載される条件やその他の公知のＤＲ処理の条件を利用することができる。また、脱水素処理は、粉末成形体１００に強磁場（例えば、４Ｔ以上）を印加した状態で行うことができる。こうすることで、再結合合金の配向性を高められ、ひいては磁性結合領域１３の配向性を高められる。
【００８５】
上述の準備工程、成形工程、結合工程を経ることで、例えば、以下の希土類磁石が得られる。この希土類磁石は、希土類元素を含み、結晶磁気異方性を有する複数の異方性磁石粒子と、希土類元素と鉄族元素とを含む希土類−鉄系合金から構成され、前記異方性磁石粒子同士を結合する磁性結合領域とを備え、前記磁性結合領域の結晶配向度は、前記異方性磁石粒子の結晶配向度よりも低い。
【００８６】
［試験例１］
希土類元素を含み、結晶磁気異方性を有する異方性磁石粉末と、種々の結合材とを用いて、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系合金の組成を有する希土類磁石を作製し、磁気特性を調べた。
【００８７】
異方性磁石粉末として、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ合金からなり、平均粒径（Ｄ５０）が１５０μｍ程度の多結晶粉末を用意する。この異方性磁石粉末の残留磁束密度Ｂｒは１．３１Ｔ（≧１．０Ｔ）であり、結晶磁気異方性を有する粉末である。また、異方性磁石粉末を構成するＮｄ−Ｆｅ−Ｂ合金の平均結晶粒径は、３００ｎｍである（≦７００ｎｍ）。この異方性磁石粉末は、市販品である。
【００８８】
試料Ｎｏ．１−１〜Ｎｏ．１−５では、結合材に、希土類元素の水素化合物と鉄族元素とを含む水素化合金からなる水素化粉末を用いる。この結合材は、以下のようにして作製する。粒度が０．５ｍｍ〜３０ｍｍであるＮｄ−Ｆｅ−Ｂ合金のインゴット（小片）を準備し、水素雰囲気中、８５０℃×３時間の熱処理（水素化処理）を実施する。上記水素化処理を行って得られた水素化合金を超硬合金製の乳鉢を用いて粉砕し、平均粒径（Ｄ５０）が１５０μｍ程度の水素化粉末を結合材として用意する。
【００８９】
そして、試料Ｎｏ．１−１〜Ｎｏ．１−５では、用意した異方性磁石粉末と、水素化粉末とを異方性磁石粉末の配合割合が５０質量％〜９０質量％となるように配合し、窒素雰囲気中、Ｖ型ミキサーを用いて３０分間混合して、混合粉末を準備する。表１に、異方性磁石粉末の配合割合（質量％）を示す。
【００９０】
用意した試料Ｎｏ．１−１〜Ｎｏ．１−５の混合粉末を１．５Ｔの磁場印加中で成形して、１０ｍｍ×１０ｍｍ×１０ｍｍの柱状の粉末成形体を作製する。成形圧力は約９８０ＭＰａ（１０ｔｏｎ／ｃｍ２）とする。作製した粉末成形体の相対密度を表１に示す。相対密度（％）は、粉末成形体の見掛密度を市販の密度測定装置によって測定し、粉末成形体の真密度をＮｄ−Ｆｅ−Ｂ合金の真密度である７．５ｇ／ｃｍ３として、（見掛密度／真密度）×１００を算出して求める。その結果、試料Ｎｏ．１−１〜Ｎｏ．１−５の粉末成形体の相対密度はいずれも、表１に示すように７０％以上である。試料Ｎｏ．１−１〜Ｎｏ．１−５の粉末成形体の相対密度がこのように高い理由は、水素化粉末が塑性変形性に優れることで、異方性磁石粉末の粒子間に変形した水素化粉末が十分に介在して緻密化できたため、と考えられる。
【００９１】
得られた試料Ｎｏ．１−１〜Ｎｏ．１−５の粉末成形体に、真空中（最終真空度１０Ｐａ以下）、８００℃×３時間の熱処理（脱水素処理）を実施する。上記脱水素処理を行って得られた熱処理材について、任意の複数の箇所（気孔部分を除く）の成分分析を行ったところ、いずれもＮｄ−Ｆｅ−Ｂ合金であった。このことから、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ合金の異方性磁石粉末と、ＮｄＨ２とＦｅとを含む水素化合金の水素化粉末とを主体とする粉末成形体に脱水素処理を施すことで、実質的にＮｄ−Ｆｅ−Ｂ合金で構成される磁石素材が得られることが確認できた。組成の分析は、磁石素材（熱処理材）の断面をＸ線回折などすることによって行うことができる。
【００９２】
比較として、結合材に、樹脂を用いた試料Ｎｏ．１−１０１を以下のように作製する。上述の異方性磁石粉末（平均結晶粒径が３００ｎｍのＮｄ−Ｆｅ−Ｂ合金からなり、残留磁束密度Ｂｒが１．３１Ｔ、平均粒径Ｄ５０が約１５０μｍの多結晶粉末）とエポキシ樹脂とを用意して、表１に示す配合割合で混合する。この樹脂を含む混合粉末を１．５Ｔの磁場印加中で成形する。成形圧力は約６８６ＭＰａ（７ｔｏｎ／ｃｍ２）、金型温度は１５０℃、アルゴン（Ａｒ）雰囲気下とする。成形後、室温まで冷却して、１０ｍｍ×１０ｍｍ×１０ｍｍの柱状の樹脂ボンド磁石素材を作製する。
【００９３】
作製した試料Ｎｏ．１−１〜Ｎｏ．１−５の磁石素材及び試料Ｎｏ．１−１０１の樹脂ボンド磁石素材について、磁石相の存在割合（体積割合）を調べた。その結果を表１に示す。また、これらの磁石素材及び樹脂ボンド磁石素材について、密度を調べた。その結果も表１に示す。密度（ｇ／ｃｍ３）は、市販の密度測定装置を用いて測定する。
【００９４】
試料Ｎｏ．１−１〜Ｎｏ．１−５の磁石素材について、磁石相の存在割合（体積割合）は、磁石素材の断面をとってＳＥＭ観察を行い、ＳＥＭ画像における磁石相の面積割合を体積割合に換算して求める（体積割合＝面積割合の１．５乗）。その結果、表１に示すように試料Ｎｏ．１−１〜Ｎｏ．１−５の磁石素材における磁石相の存在割合は、粉末成形体の相対密度よりも若干多いものの、実質的に等しいことが分かる。
【００９５】
試料Ｎｏ．１−１０１の樹脂ボンド磁石素材について、磁石相とは、異方性磁石粉末が該当する。従って、試料Ｎｏ．１−１０１の樹脂ボンド磁石素材について、磁石相の存在割合（体積割合）は、｛異方性磁石粉末の体積／（異方性磁石粉末の体積＋樹脂の体積）｝×１００で表されることから、原料に用いた異方性磁石粉末の体積と、樹脂の体積とを用いて算出することができる。
【００９６】
その他、樹脂ボンド磁石素材における磁石相の存在割合（体積割合）は、ＪＩＳ  Ｋ  ７２５０（２００６）「プラスチック−灰分の求め方」に準拠して求めることができる。異方性磁石粉末の体積は、樹脂ボンド磁石素材をマッフル炉にて６００℃に加熱して樹脂を除去し、残った粉末の質量を測定し、この質量を異方性磁石粉末の真密度（ここでは７．５ｇ／ｃｍ３）で除することで求められる。樹脂の体積は、樹脂ボンド磁石素材の質量から異方性磁石粉末の質量を減じて樹脂の質量を求め、この樹脂の質量を樹脂の真密度（ここでは１．２ｇ／ｃｍ３）で除することで求められる。求めた異方性磁石粉末の体積と、樹脂の体積とを上述の式に代入することで、磁石相の存在割合を算出できる。
【００９７】
樹脂ボンド磁石素材における磁石相の存在割合（体積割合）を測定する別の方法として、樹脂ボンド磁石素材の断面を顕微鏡観察し、断面に占める磁石相の面積割合を磁石相の存在割合（体積割合）として用いることが挙げられる。即ち、磁石相の存在割合（体積割合）＝｛（磁石相の面積割合）／（磁石相の面積割合＋樹脂の面積割合）｝×１００とする。具体的には、断面を研磨して、ＳＥＭの反射電子像で観察する。ここで、ＳＥＭ画像では、分子量の大きい磁石相（ここではＮｄ−Ｆｅ−Ｂ合金）と、分子量の小さい樹脂（ここではエポキシ樹脂）とではコントラストが異なる。そのため、コントラスト比を利用して、磁石相の面積割合及び樹脂の面積割合を画像処理によって容易に算出することができる。求めた各面積割合を上述の式に代入することで、磁石相の存在割合を算出できる。なお、樹脂ボンド磁石素材では、磁石相（ここでは異方性磁石粉末）にばらつきがあるため、３個以上の断面をとって、断面ごとに上述のようにして磁石相の存在割合を求めて、その平均を算出することが好ましい。
【００９８】
作製した試料Ｎｏ．１−１〜Ｎｏ．１−５の磁石素材（バルク体）及び試料Ｎｏ．１−１０１の樹脂ボンド磁石素材を５Ｔのパルス磁界で着磁した後、各試料の磁気特性を調べた。磁気特性は、ＢＨトレーサ（理研電子株式会社製ＤＣＢＨトレーサ）を用いて、残留磁束密度Ｂｒ、磁束密度Ｂと減磁界の大きさＨとの積の最大値、即ち最大エネルギー積（ＢＨ）ｍａｘ（ｋＪ／ｍ３）を調べた。また、以下のようにして配向度を調べた。配向方向に平行な方向の残留磁束密度Ｂｒと、配向方向に直交する方向の二つの残留磁束密度Ｂｒ⊥１、Ｂｒ⊥２とをそれぞれ調べ、Ｂｒの２乗とＢｒ⊥１の２乗とＢｒ⊥２の２乗との和をとり、この和の平方根に対するＢｒの比［Ｂｒ／｛Ｂｒ２＋（Ｂｒ⊥１）２＋（Ｂｒ⊥２）２｝１／２］×１００を算出し、この値を配向度（％）とする。その結果を表１に示す。上記配向方向は、ここでは、成形時の圧縮方向に直交する方向、即ち、成形時の磁場の印加方向に等しく、ｃ軸方向である。上記配向方向に直交する二つの方向はそれぞれ、直交するようにとる。Ｂｒ、Ｂｒ⊥１、Ｂｒ⊥２は、上述のＢＨトレーサを用いて測定した。
【００９９】
【表１】
2015079925.tif 000003
【０１００】
表１に示すように試料Ｎｏ．１−１〜Ｎｏ．１−５はいずれも、樹脂を含む試料Ｎｏ．１−１０１と比較して、磁石相の含有割合が非常に高いことが分かる。詳しくは、試料Ｎｏ．１−１〜Ｎｏ．１−５はいずれも、磁石相の含有割合が７０体積％以上、更には８０体積％以上であり、多くの試料が８５体積％以上である。また、試料Ｎｏ．１−１〜Ｎｏ．１−５はいずれも、密度が高く、相対密度も高く（ここでは真密度７．５ｇ／ｃｍ３に対して８０％以上）、緻密であるともいえる。このように磁石相の含有割合が高く、緻密になった理由は、塑性変形性に優れる水素化粉末を原料に用いることで、異方性磁石粉末の粒子間を変形した水素化粉末の粒子によって良好に埋められ、かつ変形した水素化粉末の粒子が磁石相に変化したため、と考えられる。
【０１０１】
また、表１に示すように試料Ｎｏ．１−１〜Ｎｏ．１−５はいずれも、配向度が７０％以上と高く、異方性磁石となっていることが分かる。このように配向性に優れる理由は、結晶磁気異方性を有する異方性磁石粉末を原料に用い、製造過程で異方性磁石粉末を実質的に損傷などしなかったことで、異方性磁石粉末が有する結晶磁気異方性を実質的に維持できたため、と考えられる。換言すれば、実質的に水素化粉末のみが塑性変形したともいえる。また、原料に用いた異方性磁石粉末の配合割合が高いほど、配向度が高くなっていることからも、原料に用いた異方性磁石粉末の磁気特性を実質的に維持でき、その特性を良好に活用できている、と考えられる。
【０１０２】
そして、表１に示すように試料Ｎｏ．１−１〜Ｎｏ．１−５はいずれも、Ｂｒが高く、（ＢＨ）ｍａｘも高いこと、即ち、優れた磁気特性を有することが分かる。例えば、試料Ｎｏ．１−２と、樹脂を含む試料Ｎｏ．１−１０１とを比較すると、試料Ｎｏ．１−２は、原料に用いた異方性磁石粉末が試料Ｎｏ．１−１０１よりも遥かに少ないものの、試料Ｎｏ．１−１０１よりも、Ｂｒ及び（ＢＨ）ｍａｘが高い。このことから、水素化粉末を原料に用いることで、結晶磁気異方性を有する異方性磁石粉末の含有量が少なくても、高い磁気特性を有する希土類磁石が得られるといえる。その他、料Ｎｏ．１−１〜Ｎｏ．１−５はいずれも、磁石相の含有割合が８５体積％程度でありながら、Ｂｒが０．７４Ｔ以上（多くは０．７８Ｔ以上）、（ＢＨ）ｍａｘが９５ｋＪ／ｍ３以上（多くは１００ｋＪ／ｍ３以上）という、高い磁気特性を有することが分かる。
【０１０３】
更に、この試験から、上述のような優れた磁気特性を有する希土類磁石は、原料に異方性磁石粉末と水素化粉末とを用い、磁場成形後に脱水素処理を施すという製造方法によって得られることが確認できた。
【０１０４】
［付記］
上述の実施形態の希土類磁石の製造方法によって製造される希土類磁石として、例えば、以下の希土類磁石が挙げられる。
【０１０５】
結晶磁気異方性を有する希土類磁石相からなる複数の異方性領域と、
前記異方性領域間に介在され、前記異方性領域の結晶配向度よりも低い結晶配向度を有する希土類磁石相からなる磁性結合領域とを備える希土類磁石。
【０１０６】
なお、本発明は、上述した例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。例えば、上述の試験例１について水素化粉末・異方性磁石粉末の組成・大きさ、異方性磁石粉末の配合割合、異方性磁石粉末の平均結晶粒径、粉末成形体の相対密度、製造条件（成形圧力、印加磁場の大きさ、脱水素条件など）を適宜変更することができる。また、異方性磁石粉末に代えて、残留磁束密度Ｂｒが１．０Ｔ以下、更には０．８Ｔ以下である磁石用粉末を用い、この磁石用粉末と水素化粉末との混合粉末を圧縮成形した後、脱水素処理を施すことで、磁石相の存在割合が高い希土類磁石を製造することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０７】
本発明の希土類磁石の製造方法は、後述する永久磁石などに利用される希土類磁石の製造に利用することができる。本発明の希土類磁石の製造方法によって製造された希土類磁石は、永久磁石、例えば、各種のモータ、特に、ハイブリッド自動車やハードディスクドライブなどに具備される高速モータに用いられる永久磁石に好適である。
【符号の説明】
【０１０８】
１  希土類磁石  １０  磁石素材  １００  粉末成形体
１２  異方性領域  ２０  異方性磁石粉末  ２１  異方性磁石粉末の粒子
１３  磁性結合領域  ３０  水素化粉末  ３１  水素化粉末の粒子
３２  希土類元素の水素化合物  ３４  鉄族元素を含む相
５０  金型  ５２  ダイ  ５４  上パンチ  ５６  下パンチ
１１０  混合粉末
【図１】
2015079925.tif 000004
【図２】
2015079925.tif 000005