(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材を準備する工程と、
重希土類元素ＲＨ（ＤｙおよびＴｂの少なくとも一方からなる）および４０質量％以上８０質量％以下のＦｅを含有する複数のＲＨ拡散源を準備する工程と、
回転可能に支持された処理室内に、前記複数の焼結磁石素材、前記複数のＲＨ拡散源、および複数の攪拌補助部材を装入する工程と、
回転する前記処理室内において、前記複数の焼結磁石素材、前記複数のＲＨ拡散源、および前記複数の攪拌補助部材を移動させながら、前記複数の焼結磁石素材および前記複数のＲＨ拡散源を８００℃以上１０００℃以下の処理温度に加熱するＲＨ拡散工程と、
を包含し、
前記複数の焼結磁石素材は、１０００ｍｍ3以上の体積を有し、直交する３方向における３つのサイズの最大のサイズが最小のサイズの２倍以上であり、
前記複数のＲＨ拡散源は、それぞれ、３ｍｍ以下のサイズを有し、
前記複数の攪拌補助部材は、各々が４ｍｍ以上１０ｍｍ以下の直径を有する複数の第１球体と、各々が１．５ｍｍ以上３．５ｍｍ以下の直径を有する複数の第２球体とを含む、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法。
【請求項２】
前記処理室内に装填される前記複数の焼結磁石素材、前記複数のＲＨ拡散源、前記複数の第１球体、および前記複数の第２球体の重量を、それぞれ、Ｍ、Ｒ、Ａ１、およびＡ２とするとき、
０．１５×（Ａ１＋Ａ２） ≦ Ａ１ ≦ ０．３５×（Ａ１＋Ａ２）、
０．８ ≦ Ｒ／（Ａ１＋Ａ２）≦ １．２、
０．２ ≦ Ｍ／（Ｒ＋Ａ１＋Ａ２） ≦ ０．４、
の関係が成立する、請求項１に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法。
【請求項３】
前記複数の焼結磁石素材の各々は、１辺の長さが４０ｍｍ以上、他の２辺の長さがそれぞれ２０ｍｍ以下の直方体の形状を有している、請求項１または２に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法。
【請求項４】
前記複数の焼結磁石素材の各々は、１辺の長さが４０ｍｍ以上、他の２辺の長さがそれぞれ２０ｍｍ以下の概略直方体の形状を有し、各頂点位置で面取りされている、請求項１または２に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法。
【請求項５】
前記複数の焼結磁石素材の各々は、１辺の長さが５０ｍｍ以上、他の２辺の長さがそれぞれ１０ｍｍ以下の直方体の形状を有している、請求項１または２に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法。
【請求項６】
前記複数の焼結磁石素材の各々は、１辺の長さが５０ｍｍ以上、他の２辺の長さがそれぞれ１０ｍｍ以下の概略直方体の形状を有し、各頂点位置で面取りされている、請求項１または２に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法。
【請求項７】
前記複数の第１球体および前記複数の第２球体の各々は、球または楕円球の形状を有している、請求項１から６のいずれかに記載のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法。
【請求項８】
前記複数の第１球体および前記複数の第２球体の各々は、ジルコニア、窒化ケイ素、炭化ケイ素、窒化硼素または、これらの混合物のセラミックスから形成されている、請求項１から７のいずれかに記載のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法。
【請求項９】
前記ＲＨ拡散工程は、前記処理室の内部圧力を０．００１Ｐａ以上大気圧以下に調整して行う、請求項１から８のいずれかに記載のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｒ2Ｔ14Ｂ型化合物を主相として有するＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石（Ｒは希土類元素、ＴはＦｅを主とする遷移金属元素）の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｒ2Ｔ14Ｂ型化合物を主相とするＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、永久磁石の中で最も高性能な磁石として知られており、ハードディスクドライブのボイスコイルモータ（ＶＣＭ）や、ハイブリッド車搭載用モータ等の各種モータや家電製品等に使用されている。
【０００３】
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、高温で保磁力が低下するため、不可逆熱減磁が起こる。不可逆熱減磁を回避するため、モータ用等に使用する場合、高温下でも高い保磁力を維持することが要求されている。
【０００４】
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、Ｒ2Ｔ14Ｂ型化合物相中のＲの一部を重希土類元素ＲＨ（Ｄｙ、Ｔｂの少なくとも一方からなる）で置換すると、保磁力が向上することが知られている。高温で高い保磁力を得るためには、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石中に重希土類元素ＲＨを多く添加することが有効である。
【０００５】
しかし、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石において、Ｒとして軽希土類元素ＲＬ（Ｎｄ、Ｐｒの少なくとも一方からなる）を重希土類元素ＲＨで置換すると、保磁力が向上する一方、残留磁束密度が低下してしまうという問題がある。また、重希土類元素ＲＨは希少資源であるため、その使用量を削減することが求められている。
【０００６】
そこで、近年、残留磁束密度を低下させないように、より少ない重希土類元素ＲＨによってＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の保磁力を向上させることが検討されている。本出願人は、既に特許文献１において、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体表面にＤｙ等の重希土類元素ＲＨを供給しつつ、該表面から重希土類元素ＲＨをＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体の内部に拡散させる（「蒸着拡散」）方法を開示している。特許文献１では、高融点金属材料から形成された処理室の内部において、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とＲＨバルク体とが所定間隔をあけて対向配置される。処理室は、複数のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体を保持する部材と、ＲＨバルク体を保持する部材とを備えている。このような装置を用いる方法では、処理室内にＲＨバルク体を配置する工程、保持部材と網を載せる工程、網の上にＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体を配置する工程、更にその上に保持部材と網を載せる工程、網の上に上方のＲＨバルク体を配置する工程、処理室を密閉して蒸着拡散を行う工程という一連の作業が必要となる。
【０００７】
特許文献２は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系金属間化合物磁性材料の磁気特性を向上させることを目的として、低沸点のＹｂ金属粉末とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とを耐熱密封容器内に封入して加熱することを開示している。特許文献２の方法では、Ｙｂ金属の被膜をＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体の表面に均一に堆積し、この被膜からＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の内部に希土類元素を拡散させる（特許文献２の実施例５）。
【０００８】
特許文献３は、重希土類元素としてＤｙまたはＴｂを含む重希土類化合物の鉄化合物をＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体に付着させた状態で熱処理を行うことを開示している。
【０００９】
特許文献１の方法では、スパッタ処理や蒸着処理にてＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体の表面に被膜する方法と比べると、７００℃から１０００℃という低い温度で重希土類元素ＲＨをＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体に供給することでＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体への重希土類元素ＲＨの供給量が過多にならない。このため、残留磁束密度の低下がほとんどなく保磁力の向上したＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を作製することができた。しかし、重希土類元素ＲＨを供給するＲＨバルク体は反応性が高いため、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体と接触しつつ加熱するとＲＨバルク体がＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体と反応し、変質してしまう可能性があった。また、処理室内において、ＲＨバルク体とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とが反応しないように、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とＲＨバルク体とを離間して配置する必要があるため、配置のための工程に手間がかかるという問題があった。
【００１０】
一方、特許文献２の方法によると、Ｙｂ、Ｅｕ、Ｓｍのように飽和蒸気圧の高い希土類金属であれば、焼結磁石体への被膜の形成と被膜からの拡散とを同一温度範囲（例えば８００〜８５０℃）の熱処理によって実行することが可能である。しかし、特許文献２の方法によれば、ＤｙやＴｂのように蒸気圧の低い希土類元素をＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体表面へ被膜・堆積するためには、高周波加熱用コイルを用いた誘導加熱により粉末状の希土類金属を選択的に高温に加熱することが必要になる。このようにＤｙやＴｂをＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体よりも高い温度に加熱する場合は、ＤｙやＴｂとＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とを一定程度離間させることが必要になる。特許文献２の技術思想および方法によれば、離間しなければ特許文献１に記載の方法と同様にＲＨ拡散源がＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体と反応し、変質してしまう問題が生じ得る。離間していても、粉末状のＤｙ、Ｔｂを選択的に高温に加熱するとＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体の表面にＤｙやＴｂの被膜が厚く（例えば数十μｍ以上）形成されるため、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体の表面近傍において主相結晶粒の内部にＤｙやＴｂが拡散してしまい、残留磁束密度の低下が発生することになる。
【００１１】
特許文献３の方法によると、ＤｙやＴｂの鉄合金の粉末がＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体に付着した状態で熱処理を行うため、固定した付着点からＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体にＤｙやＴｂが拡散される。用いるＤｙやＴｂの鉄合金は５０μｍから１００ｎｍの微粉末であるため、熱処理後、完全に取り除くのが難しく熱処理炉内に残りやすい。炉内に残った熱処理後のＤｙやＴｂの鉄合金は次に行なうＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体と反応し、コンタミネーションに変質しやすい。そのため特許文献３に開示されているＤｙやＴｂの鉄合金の粉末は熱処理毎に炉内から完全に除去しなければならず、ＤｙやＴｂの鉄合金の粉末は何度も使用することができない。また、ＤｙやＴｂの鉄合金の粉末を溶媒に溶かして塗布したり、スラリー状にして塗る工程が追加されるためＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造に手間がかかるという問題がある。
【００１２】
上記の特許文献１〜３に記載されている従来技術の課題を解決するため、本出願人は、特許文献４および特許文献５において、重希土類元素ＲＨを含む複数のＲＨ拡散源と複数のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材とを相対的に移動可能かつ近接または接触可能に装入した処理容器内で連続的または断続的に移動させながら加熱処理を行うことにより、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の内部に重希土類元素ＲＨを拡散することを開示した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】国際公開第２００７／１０２３９１号
【特許文献２】特開２００４−２９６９７３号公報
【特許文献３】特開２００９−２８９９９４号公報
【特許文献４】国際公開第２０１２／００８４２６号
【特許文献５】特開２０１４−７２２５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
高い保磁力を示すＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石として、従来よりも多様な形状を持つものが求められるようになってきた。例えば、縦５ｍｍ×横５ｍｍ×長さ５０ｍｍのサイズを有するような、一方向に長く延びた形状のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の需要がある。このような非等方的な形状を有するＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の素材に対して、特許文献４または特許文献５に記載されている技術を適用すると、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の一部に割れ、欠けが発生する場合があることがわかった。
【００１５】
本発明の実施形態は、残留磁束密度を低下させることなく重希土類元素ＲＨをＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の表面から内部に拡散させるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法において、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の割れ、欠けの発生を抑制することを可能にする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本開示の限定的ではない例示的なＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法は、複数のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材を準備する工程と、重希土類元素ＲＨ（ＤｙおよびＴｂの少なくとも一方からなる）および４０質量％以上８０質量％以下のＦｅを含有する複数のＲＨ拡散源を準備する工程と、回転可能に支持された処理室内に、前記複数の焼結磁石素材、前記複数のＲＨ拡散源、および複数の攪拌補助部材を装入する工程と、回転する前記処理室内において、前記複数の焼結磁石素材、前記複数のＲＨ拡散源、および前記複数の攪拌補助部材を移動させながら、前記複数の焼結磁石素材および前記複数のＲＨ拡散源を８００℃以上１０００℃以下の処理温度に加熱するＲＨ拡散工程とを包含する。前記複数の焼結磁石素材は、１０００ｍｍ3以上の体積を有し、直交する３方向における３つのサイズの最大のサイズが最小のサイズの２倍以上である。前記複数のＲＨ拡散源は、それぞれ、３ｍｍ以下のサイズを有する。前記複数の攪拌補助部材は、各々が４ｍｍ以上１０ｍｍ以下の直径を有する複数の第１球体と、各々が１．５ｍｍ以上３．５ｍｍ以下の直径を有する複数の第２球体とを含む。
【００１７】
ある実施形態において、前記処理室内に装填される前記複数の焼結磁石素材、前記複数のＲＨ拡散源、前記複数の第１球体、および前記複数の第２球体の重量を、それぞれ、Ｍ、Ｒ、Ａ１、およびＡ２とするとき、以下の関係が成立する。
０．１５×（Ａ１＋Ａ２） ≦ Ａ１ ≦ ０．３５×（Ａ１＋Ａ２）、
０．８ ≦ Ｒ／（Ａ１＋Ａ２）≦ １．２、
０．２ ≦ Ｍ／（Ｒ＋Ａ１＋Ａ２） ≦ ０．４、
【００１８】
ある実施形態において、前記複数の焼結磁石素材の各々は、１辺の長さが４０ｍｍ以上、他の２辺の長さがそれぞれ２０ｍｍ以下の直方体の形状を有している。各頂点位置で面取りされていてもよい。
【００１９】
ある実施形態において、前記複数の焼結磁石素材の各々は、１辺の長さが５０ｍｍ以上、他の２辺の長さがそれぞれ１０ｍｍ以下の直方体の形状を有している。各頂点位置で面取りされていてもよい。
【００２０】
ある実施形態において、前記複数の第１球体および前記複数の第２球体の各々は、球または楕円球の形状を有している。
【００２１】
ある実施形態において、前記複数の第１球体および前記複数の第２球体の各々は、ジルコニア、窒化ケイ素、炭化ケイ素、窒化硼素または、これらの混合物のセラミックスから形成されている。
【００２２】
ある実施形態において、前記ＲＨ拡散工程は、前記処理室の内部圧力を０．００１Ｐａ以上大気圧以下に調整して行う。
【発明の効果】
【００２３】
本開示の実施形態によれば、残留磁束密度を低下させることなく重希土類元素ＲＨをＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の表面から内部に拡散させるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法において、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の割れ、欠けの発生を抑制することを可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】焼結磁石素材の形状の例を示す斜視図である。
【図２】本発明の好ましい実施形態で使用される拡散装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図３】拡散処理工程時におけるヒートパターンの一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明者の検討の結果、処理室内に複数のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材、ＲＨ拡散源、攪拌補助部材を投入し、処理室を回転させながら熱処理を行う場合、攪拌補助部材のサイズによって処理室内の投入物の流動性、およびＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の運動の仕方が大きく変化することがわかった。例えば直径が３ｍｍ程度の球体を攪拌補助部材として使用する場合、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材同士が衝突することだけでなく、回転する処理室内で掻き上げられた投入物の上部からＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材が滑落して処理室の内壁に頻繁に衝突することがわかった。この衝突がＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の欠けの原因であると推定される。更に発明者の検討により、適切なサイズの攪拌補助部材を混合(ブレンド)することにより、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材が処理室内の内壁に勢いよく衝突することが充分に抑制され、その結果、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の欠け発生率が低下することもわかった。異なるサイズの攪拌補助部材が形成する凹凸が、掻き上げられた投入物の斜面を滑り落ちるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の速度を低下させる働きを示すと推定される。
【００２６】
本開示による製造方法では、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材とＲＨ拡散源とを相対的に移動可能かつ近接または接触可能に処理室（または処理容器）内に装入し、それらを８００℃以上１０００℃以下の温度（処理温度）に加熱保持する。好ましい処理温度は８５０℃以上１０００℃以下である。ここで、ＲＨ拡散源は、重希土類元素ＲＨ（ＤｙおよびＴｂの少なくとも一方からなる）と、４０質量％以上８０質量％以下のＦｅとを含有する合金である。このとき、処理室を回転させることにより、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材とＲＨ拡散源とを前記処理室内にて連続的にまたは断続的に移動させ、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材とＲＨ拡散源との接触部の位置を変化させたり、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材とＲＨ拡散源とを近接・離間させながら、重希土類元素ＲＨの供給とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材への拡散とを同時に実行する（ＲＨ拡散工程）。
【００２７】
また、本開示の実施形態では、回転可能に支持された処理室内に、複数の焼結磁石素材および複数のＲＨ拡散源だけではなく、サイズが異なる複数種類の攪拌補助部材を装入する。その結果、回転する前記処理室内において、前記複数の焼結磁石素材、複数のＲＨ拡散源、およびサイズが異なる複数種類の攪拌補助部材を移動させながら、重希土類元素ＲＨの供給とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材への拡散とを効率的に進行させることができる。
【００２８】
複数の焼結磁石素材は、それぞれ、１０００ｍｍ3以上の体積を有し、直交する３方向における３つのサイズの最大のサイズが最小のサイズの２倍以上である。ある例においては、複数の焼結磁石素材は、それぞれ、１０００ｍｍ3以上の体積を有し、直交する３方向における３つのサイズの最大のサイズが最小のサイズの３倍以上または４倍以上である。また、複数のＲＨ拡散源は、それぞれ、３ｍｍ以下のサイズを有する。更に、サイズが異なる複数種類の攪拌補助部材は、ある実施形態において、各々が４ｍｍ以上１０ｍｍ以下の直径を有する複数の第１球体と、各々が１．５ｍｍ以上３．５ｍｍ以下の直径を有する複数の第２球体とを含む。
【００２９】
処理室内に装填される複数の焼結磁石素材、複数のＲＨ拡散源、複数の第１球体、および複数の第２球体の重量を、それぞれ、Ｍ、Ｒ、Ａ１、およびＡ２とする。このとき、好ましい実施形態において、以下の関係が成立する。
０．１５ ≦ Ａ１／（Ａ１＋Ａ２） ≦ ０．３５
０．８ ≦ Ｒ／（Ａ１＋Ａ２）≦ １．２
０．２ ≦ Ｍ／（Ｒ＋Ａ１＋Ａ２） ≦ ０．４
【００３０】
上記の関係が成立するときに好ましい効果が得られることは、実験例を説明した後、あらためて述べることにする。
【００３１】
本開示では、ＲＨ拡散源とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材とを相対的に移動可能かつ近接または接触可能に処理室内に装入し、これらを連続的または断続的に移動させることができるので、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材とＲＨ拡散源とを所定位置に並べる載置の時間が不要となる。
【００３２】
重希土類元素ＲＨと４０質量％以上８０質量％以下のＦｅとからなる合金をＲＨ拡散源とすることで、ＲＨ拡散工程時にＲＨ拡散源がＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材から出たＮｄ、Ｐｒにより変質することを抑制することができる。このＲＨ拡散源はＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石と反応しにくいので、８００℃以上から１０００℃以下の温度でＲＨ拡散処理を行っても、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の表面に供給される重希土類元素ＲＨ（ＤｙまたはＴｂの少なくとも一方からなる）が供給過多とならない。これにより、ＲＨ拡散後の残留磁束密度の低下を抑えながら、充分に高い保磁力を得ることができる。
【００３３】
ＲＨ拡散源のＦｅの含有量が４０質量％未満であると、重希土類元素ＲＨの体積率が高くなり、その結果、ＲＨ拡散処理中にＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材から出たＮｄ、ＰｒがＲＨ拡散源に取り込まれ、Ｎｄ、ＰｒがＦｅと反応してＲＨ拡散源の組成がずれ、ＲＨ拡散源が変質してしまう。また、攪拌補助部材へのＲＨ拡散源の付着が発生し、攪拌補助部材の形状が変わる可能性がある。一方、Ｆｅの含有率が８０質量％を超えると、ＲＨ含有量が２０質量％よりも少なくなるため、ＲＨ拡散源からの重希土類元素ＲＨの供給量が小さくなり、処理時間が非常に長くなるため欠け発生の可能性がある。
【００３４】
本開示は、重希土類元素ＲＨと４０質量％以上８０質量％以下のＦｅとを含有するＲＨ拡散源を８００℃以上から１０００℃以下で連続的または断続的にＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材とともに移動させることで、処理室内でＲＨ拡散源とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材との接触点により、重希土類元素ＲＨをＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材表面から導入し、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材内部に拡散させることができる。また、８００℃以上から１０００℃以下という温度範囲が、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材においてＲＨ拡散が促進される温度範囲であり、重希土類元素ＲＨをＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材内部に拡散させやすい状況でＲＨ拡散ができる。８５０℃以上１０００℃以下でＲＨ拡散をより効率的に行うことができる。
【００３５】
本開示のＲＨ拡散源に含まれるＦｅの重量比率は好ましくは４０質量％から６０質量％である。好ましい範囲ではＲＨ拡散源中に含まれるＤｙＦｅ2等のＲＨＦｅ2化合物および／またはＤｙＦｅ3等のＲＨＦｅ3化合物および／またはＤｙ6Ｆｅ23等のＲＨ6Ｆｅ23化合物の体積比率が９０％以上である。
【００３６】
希土類元素とＦｅとの組合せでは、希土類元素がＮｄ、Ｐｒの場合は原子数比が（ＮｄまたはＰｒ）：Ｆｅ＝１：２、１：３、又は６：２３の１−２、１−３、６−２３の化合物は生成しない。従って、上記さらに好ましい範囲においては、ＲＨ拡散源を１−２、１−３、６−２３の組成比とすることでＲＨ拡散時にＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材から出たＮｄ、ＰｒをＲＨ拡散源中のＲＨ−Ｆｅ化合物が取り込むことを防止できるので、ＲＨ拡散源が変質せず、より多くの回数を繰り返し使用できる。また、ＲＨ拡散処理でのＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材への重希土類元素ＲＨの供給過多がなくなり、残留磁束密度Ｂrの低下がなくなる。
【００３７】
本開示の実施形態によれば、攪拌補助部材の働きにより、ＲＨ拡散工程において、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材に割れ、欠けを発生させることなく、ＲＨ拡散源とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材との相互配置関係を変動させることが可能である。
【００３８】
重希土類元素ＲＨを主相結晶粒の外側から拡散させることにより、主相外殻部に重希土類置換層を形成する。この結果として、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の主相結晶粒の外殻部における結晶磁気異方性が高められると、磁石全体の保磁力ＨcJが効果的に向上する。本開示では、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の表面に近い領域だけでなく、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材表面から離れた内部の領域においても重希土類置換層を主相外殻部に形成することができるため、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材全体にわたって主相外殻部で効率良く重希土類元素ＲＨが濃縮された層を形成することにより、保磁力ＨcJを向上させることが可能になる一方、重希土類置換層は充分薄く、主相内部には重希土類元素ＲＨの濃度の低い部分が残存するため、残留磁束密度Ｂrを殆ど低下させない。
【００３９】
本開示の実施形態において、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の組成に重希土類元素ＲＨを含む必要はない。すなわち、希土類元素Ｒとして軽希土類元素ＲＬ（ＮｄおよびＰｒの少なくとも一方からなる）を含有する公知のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材を用意し、その表面から重希土類元素ＲＨを磁石内部に拡散する。本開示によれば、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の内部に位置する主相の外殻部にも重希土類元素ＲＨを効率的に供給することが可能になる。本開示の方法は、重希土類元素ＲＨが添加されているＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材に対して適用しても良い。ただし、多量の重希土類元素ＲＨを添加したのでは、本開示による効果を充分に奏することはできないため、相対的に少ない量の重希土類元素ＲＨが添加され得る。
【００４０】
［Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材］
まず、重希土類元素ＲＨの拡散の対象とするＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材を準備する。準備するＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材は公知の組成から形成される。Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材は、例えば、以下の組成を有する。
希土類元素Ｒ：１２〜１７原子％
Ｂ（Ｂの一部はＣで置換されていてもよい）：５〜８原子％
添加元素Ｍ（Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｂ、およびＢｉからなる群から選択された少なくとも１種）：０〜２原子％
Ｔ（Ｆｅを主とする遷移金属であって、Ｃｏを含んでもよい）および不可避不純物：残部
【００４１】
上記組成のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材は、公知の製造方法によって製造される。
【００４２】
本開示の実施形態で使用する複数の焼結磁石素材は、それぞれ、１０００ｍｍ3以上の体積を有し、直交する３方向における３つのサイズの最大のサイズが最小のサイズの２倍以上である。
【００４３】
図１は、焼結磁石素材１の形状の例を示す斜視図である。図１（ａ）には、焼結磁石素材１の寸法、すなわち長さＬ、奥行きＤ、高さＨが示されている。図１（ｂ）には、図１（ａ）に示される焼結磁石素材の８個の頂点に面取りを行った形態が図示されている。
【００４４】
ある実施形態において、複数の焼結磁石素材の各々は、１辺の長さ（Ｌ）が４０ｍｍ以上、他の２辺の長さ（Ｄ、Ｈ）がそれぞれ２０ｍｍ以下の直方体の形状を有している。他の実施形態において、複数の焼結磁石素材の各々は、１辺の長さが５０ｍｍ以上、他の２辺の長さがそれぞれ１０ｍｍ以下の概略直方体の形状を有していてもよい。個々の焼結磁石素材は、図１（ｂ）に示されるように、各頂点位置で面取りされていてもよい。面取りにより、割れおよび欠けの発生は更に抑制され得る。
【００４５】
以下、作製されたＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材に対して行う拡散処理工程を詳細に説明する。
【００４６】
［ＲＨ拡散源］
ＲＨ拡散源は、重希土類元素ＲＨと４０質量％以上８０質量％以下のＦｅとを含有する合金であり、その形態は、例えば、球状、線状、板状、ブロック状である。本開示の実施形態における複数のＲＨ拡散源は、それぞれ、３ｍｍ以下のサイズを有する。各ＲＨ拡散源は、最低でも０．００１ｍｍ以上のサイズを有し、その典型的なサイズは、２ｍｍ程度である。
【００４７】
ＲＨ拡散源の作製方法は、一般的な合金溶製法の他、拡散還元法なども利用できる。
【００４８】
同一のＲＨ拡散源を用いてＲＨ拡散工程を繰り返すと、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材からＲＨ拡散源にＮｄ、Ｐｒが取り込まれることがある。しかし、Ｎｄ、Ｐｒが取り込まれても、ＲＨ拡散源の組成が上記の範囲から外れない限り、そのＲＨ拡散源を本発明の製造方法に繰り返して用いることができる。本明細書において「同一のＲＨ拡散源」とは、ＲＨ拡散工程を繰り返すことによってＲＨ拡散源の組成、形状、および重量が変化したとしても、組成が上記の範囲から外れていないＲＨ拡散源を含むものとする。言い換えると、ＲＨ拡散源の同一性は、その組成、形状、および重量が変化しても、ＲＨ拡散源の機能が損なわれない限り、維持される。
【００４９】
なお、Ｎｄ、Ｐｒの取り込みが発生したとしても、１回のＲＨ拡散工程におけるＲＨ拡散源の組成の変化は僅かである。このため、Ｎｄ、Ｐｒの取り込みが発生したとしても、ＲＨ拡散源の繰り返し使用可能な回数は大きく減少しない。
【００５０】
ＲＨ拡散源は、Ｄｙ、Ｔｂ、Ｆｅ以外に本発明の効果を損なわない限りにおいて、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｚｎ、Ｚｒ、ＳｎおよびＣｏからなる群から選択された少なくとも１種を含有してもよい。
【００５１】
さらに不可避不純物として、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｂ、ＳｉおよびＢｉからなる群から選択された少なくとも１種を含んでいてもよい。
【００５２】
［攪拌補助部材］
本発明の実施形態では、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材とＲＨ拡散源に加えて、径が異なる複数種類の攪拌補助部材を処理室内に導入する。攪拌補助部材はＲＨ拡散源とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材との接触を促進し、また、攪拌補助部材に一旦付着した重希土類元素ＲＨをＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材へ間接的に供給する役割をする。さらに、攪拌補助部材は、処理室内において、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材同士やＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材とＲＨ拡散源との接触による欠けを防ぐ役割もある。本開示の実施形態において、サイズが異なる複数種類の攪拌補助部材は、各々が４ｍｍ以上１０ｍｍ以下の直径を有する複数の第１球体と、各々が１．５ｍｍ以上３．５ｍｍ以下の直径を有する複数の第２球体とを含む。
【００５３】
本開示の実施形態において、サイズが異なる複数種類の攪拌補助部材は処理室内で運動しやすい形状およびサイズを有しているため、サイズが異なる複数種類の攪拌補助部材をＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材とＲＨ拡散源と混合して処理室の回転を行うことにより、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材が、回転中の処理容器の内壁に衝突するときの衝撃が緩和される。その結果、撹拌中にＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の割れおよび欠けの発生が抑制される。
【００５４】
本開示の実施形態におけるサイズが異なる複数種類の攪拌補助部材は、上述したように、各々が４ｍｍ以上１０ｍｍ以下の直径を有する複数の第１球体と、各々が１．５ｍｍ以上３．５ｍｍ以下の直径を有する複数の第２球体とを含む。このように２種類の球体を適切なサイズ範囲で混在させることにより、処理室内でのＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の運動が調整され、所望の効果が達成される。この理由については、後述の実施例に関連して説明する。
【００５５】
径が異なる複数種類の攪拌補助部材は、ＲＨ拡散処理中にＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材およびＲＨ拡散と接触しても、反応しにくい材料から形成されることが好ましい。攪拌補助部材としてはジルコニア、窒化ケイ素、炭化ケイ素並びに窒化硼素、または、これらの混合物のセラミックスから好適に形成され得る。また、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｚｒを含む族の元素、または、これらの混合物からも形成されえる。
【００５６】
［ＲＨ拡散工程］
図２を参照しながら、本発明による拡散処理工程の好ましい例を説明する。
【００５７】
図２に模式的に示す例では、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材１、ＲＨ拡散源２、およびサイズが異なる複数種類の攪拌補助部材３０がステンレス製の筒３の内部に導入されている。この例では、筒３が「処理室」として機能する。筒３の材料は、ステンレスに限定されず、８００℃以上１０００℃以下の温度に耐える耐熱性を有し、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材１、ＲＨ拡散源２、攪拌補助部材３０と反応しにくい材料であれば任意である。例えば、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗまたはそれらの少なくとも１種を含む合金を用いてもよい。また、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃｏ系合金を用いてもよい。筒３には開閉または取り外し可能な蓋５が設けられている。また筒３の内壁には、ＲＨ拡散源とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材とが効率的に移動と接触を行い得るように、突起物を設置することができる。筒３の長軸方向に垂直な断面形状も、円に限定されず、楕円または多角形、あるいはその他の形状であってもよい。図２に示す状態の筒３は排気装置６と連結されている。排気装置６の働きにより、筒３の内部は減圧され得る。筒３の内部には、不図示のガスボンベからＡｒなどの不活性ガスが導入され得る。
【００５８】
筒３は、例えば、その外周部に配置されたヒータ４によって加熱される。筒３の加熱により、その内部に収納されたＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材１、ＲＨ拡散源２も加熱される。筒３は、中心軸の回りに回転可能に支持されており、ヒータ４による加熱中もモータ７によって回動することができる。筒３の回転速度は、例えば筒３の内壁面の周速度を毎秒０．００１ｍ以上に設定され得る。回転により筒内のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材同士が激しく接触して欠けないよう、毎秒０．１ｍ以下に設定するのが好ましい。
【００５９】
図２の例では、筒３は一定の方向に回転するが、本発明は、このような場合に限定されない。例えば、筒３は、回転の途中、または回転の前後において、揺動または振動していてもよいし、回転中に、揺動および振動の少なくとも１つが同時に生じていてもよい。回転の方向も一定に限定されず、回転の方向が拡散工程中に反転しても良い。
【００６０】
次に、図２の処理装置を用いて行うＲＨ拡散工程の動作を説明する。
【００６１】
まず、蓋５を筒３から取り外し、筒３の内部を開放する。複数のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材１、ＲＨ拡散源２、および径が異なる複数種類の攪拌補助部材３０を筒３の内部に装入した後、再び、蓋５を筒３に取り付ける。排気装置６を接続して筒３の内部を真空排気する。筒３の内部圧力が充分に低下した後、排気装置６を取り外す。加熱後、必要圧力まで不活性ガスを導入し、モータ７によって筒３を回転させながら、ヒータ４による加熱を実行する。
【００６２】
拡散熱処理時における筒３の内部は不活性雰囲気であることが好ましい。本明細書における「不活性雰囲気」とは、真空、または不活性ガスを含むものとする。また、「不活性ガス」は、例えばアルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）などの希ガスであるが、焼結磁石素材１およびＲＨ拡散源２との間で化学的に反応しないガスであれば、「不活性ガス」に含まれ得る。不活性ガスの圧力は、大気圧以下であることが好ましい。筒３の内部における雰囲気ガス圧力が大気圧に近いと、例えば特許文献１に示された技術では、ＲＨ拡散源２から重希土類元素ＲＨがＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材１の表面に供給されにくくなる。しかし、本実施形態においては、ＲＨ拡散源２とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材１とが近接または接触しているため、特許文献１に記載の圧力よりも高い圧力でＲＨ拡散ができる。また、真空度とＲＨの供給量との相関は比較的小さく、真空度を更に高めても、重希土類元素ＲＨの供給量（保磁力の向上度）に大きく影響しない。供給量は、雰囲気圧力よりもＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の温度に敏感である。
【００６３】
本実施形態では、重希土類元素ＲＨを含むＲＨ拡散源２と、サイズが異なる複数種類の攪拌補助部材３０と、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材１とを入れた処理室を回転させつつ、加熱することにより、ＲＨ拡散源２から重希土類元素ＲＨをＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材１の表面に供給しつつ、内部に拡散させることができる。
【００６４】
拡散処理時における処理室の内壁面の周速度は、例えば０．００１ｍ／ｓ以上に設定され得る。回転速度が低くなると、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材１とＲＨ拡散源２との接触部の移動が遅くなり、溶着が発生しやすくなる。このため、拡散温度が高いほど、処理室の回転速度を高めることが好ましい。好ましい回転速度は、拡散温度のみならず、ＲＨ拡散源２の形状やサイズによっても異なる。
【００６５】
本実施形態では、ＲＨ拡散源２およびＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材１の温度を８００℃以上１０００℃以下の範囲内に保持する。この温度範囲は、重希土類元素ＲＨがＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材１の粒界相を伝って内部へ拡散するのに好ましい温度領域である。
【００６６】
ＲＨ拡散源２は重希土類元素ＲＨと４０質量％以上８０質量％以下のＦｅとから形成され、８００℃以上１０００℃以下で重希土類元素ＲＨが供給過多にならない。熱処理の時間は、例えば１０分以上７２時間以下である。好ましくは１時間以上２０時間以下である。
【００６７】
また、ＲＨ拡散源２は、変質が起こりにくく、特に体積率でＲＨＦｅ2またはＲＨＦｅ3が大部分を占める範囲であるときは、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材１からのＮｄ、ＰｒがＲＨ拡散源２の中のＲＨ−Ｆｅ化合物に取り込まれることもない。その結果、変質することなく、ＲＨ拡散源２を繰り返して使用することができる。ここで、「ＲＨ拡散源の変質」とは、ＲＨ拡散源２の機能が損なわれる程度に組成、形状、および重量が変化し、ＲＨ拡散源２の同一性が保持できない状態に変化することを意味するものとする。
【００６８】
処理温度が１０００℃を超えると、ＲＨ拡散源２とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材１とが溶着してしまう問題が生じ易く、一方、処理温度が８００℃以下では、処理に長時間を要する。
【００６９】
保持時間は、ＲＨ拡散処理工程をする際のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材１およびＲＨ拡散源２の投入量の比率、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材１の形状、ＲＨ拡散源２の形状、および、ＲＨ拡散処理によってＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材１に拡散されるべき重希土類元素ＲＨの量（拡散量）などを考慮して決められる。
【００７０】
ＲＨ拡散工程時における雰囲気ガスの圧力（処理室内の雰囲気圧力）は、例えば０．００１Ｐａから大気圧の範囲内に設定され得る。
【００７１】
ＲＨ拡散工程後に、拡散された重希土類元素ＲＨをより均質化する目的または拡散された重希土類元素ＲＨをより奥深くまで拡散させる目的でＲ−Ｔ−Ｂ系磁石体１に対する第１熱処理を追加的に行っても良い。熱処理は、ＲＨ拡散源を取り除いた後、重希土類元素ＲＨが実質的に拡散し得る７００℃〜１０００℃の範囲で行い、より好ましくは８５０℃から９５０℃の温度で実行される。この第１熱処理では、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材１に対して重希土類元素ＲＨの更なる供給は生じないが、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材１において重希土類元素ＲＨの拡散が生じるため、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の表面側から奥深くに重希土類元素ＲＨを拡散し、磁石全体として保磁力を高めることが可能になる。第１熱処理の時間は、例えば１０分以上７２時間以下である。好ましくは１時間以上１２時間以下である。ここで、第１熱処理を行なう熱処理炉の雰囲気圧力は、大気圧以下である。好ましいのは１００ｋＰａ以下である。
【００７２】
［第２熱処理］
また、必要に応じてさらに第２熱処理（４００℃以上７００℃以下）を行うが、第２熱処理（４００℃以上７００℃以下）を行う場合は、第１熱処理（７００℃以上１０００℃以下）の後に行うことが好ましい。第１熱処理（７００℃以上１０００℃以下）と第２熱処理（４００℃以上７００℃以下）とは、同じ処理室内で行っても良い。第２熱処理の時間は、例えば１０分以上７２時間以下である。好ましくは１時間以上１２時間以下である。ここで、第２熱処理を行なう熱処理炉の雰囲気圧力は、大気圧以下である。好ましいのは１００ｋＰａ以下である。
【００７３】
［ヒートパターンの例］
拡散処理時における処理室の温度は、例えば図３に示すように変化する。図３は、加熱開始後における処理室温度の変化（ヒートパターン）の一例を示すグラフである。図３の例では、ヒータによる昇温を行いながら、真空排気を実行した。昇温レートは、約５℃／分である。処理室内の圧力が所望のレベルに達するまで、例えば約６００℃に温度を保持した。その後、処理室の回転を開始する。拡散処理温度に達するまで昇温を行った。昇温レートは約５℃／分である。拡散処理温度に達した後、所定の時間だけ、その温度に保持する。その後、ヒータによる加熱を停止し、室温程度まで降温させた。その後、図２の装置から取り出したＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材を別の熱処理炉に投入し、拡散処理時と同じ雰囲気圧力で第１熱処理（８００℃〜９５０℃×４時間〜１０時間）を行ない、さらに拡散後の第２熱処理（４５０℃〜５５０℃×３時間〜５時間）が行われる。第１熱処理と第２熱処理の処理温度と時間は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材とＲＨ拡散源の投入量、ＲＨ拡散源の組成、ＲＨ拡散温度等を考慮し設定される。
【００７４】
なお、本開示の拡散処理で実行可能なヒートパターンは、図３に示す例に限定されず、他の多様なパターンを採用することができる。また、真空排気は拡散処理が完了し、焼結磁石素材が充分に冷却されるまで行ってもよい。
【００７５】
（実験例１）
まず、組成比Ｎｄ＝２２．５、Ｐｒ＝７．０、Ｄｙ＝０．６、Ｂ＝１．０、Ｃｏ＝２．０、Ａｌ＝０．２、Ｃｕ＝０．１、Ｇａ＝０．１、残部＝Ｆｅ（質量％）のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材（磁石素材Ｐ）を作製した。これを機械加工することにより、６０ｍｍ×４ｍｍ×７ｍｍの一方向に長い直方体のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材を得た。その後、焼結磁石素材の８個の頂点に面取りを行った。作製したＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の磁気特性をＢ−Ｈトレーサによって測定したところ、熱処理（５００℃）後の特性で保磁力ＨcJは１１００ｋＡ／ｍ、残留磁束密度Ｂrは１．４２Ｔであった。
【００７６】
次に、図２の装置を用いてＲＨ拡散処理を実行した。筒の内径：約３００ｍｍ、筒の長さ：約５００ｍｍ、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の投入重量：５ｋｇ、ＲＨ拡散源の投入重量：１０ｋｇ、攪拌補助部材の投入量：１０ｋｇであった。筒(処理室)の容積に対する投入物(Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材、ＲＨ拡散源、および攪拌補助部材)の体積を「充填率」と規定する。本実験例では、充填率を２０％に設定した。
【００７７】
実験例におけるＲＨ拡散源は、ＤｙＦｅ2（表中ではＲＨ拡散源α）から形成され、その形状は、直径３ｍｍ以下（約２ｍｍ）の球形であった。また、攪拌補助部材としては、直径が、それぞれ、７ｍｍ、５ｍｍ、３ｍｍ、２ｍｍ、１ｍｍの５種類のジルコニア球（攪拌補助部材ａ）群を使用した。以下、直径Ｎｍｍのジルコニア球をφＮと表記する。例えば、直径５ｍｍのジルコニア球をφ５と表記する。本実験例では、サイズが異なる２種類のジルコニア球を所定の重量比率で混合して構成した攪拌補助部材を使用した。具体的には、φ７またはφ５のジルコニア球と、φ３、φ２、またはφ１のジルコニア球とを混合して使用した。一方、比較例では、１種類のサイズを有するジルコニア球を攪拌補助部材として使用した。
【００７８】
拡散処理を行うとき、実施例および比較例のいずれの場合でも、処理室内に投入する焼結磁石素材、攪拌補助部材、ＲＨ拡散源の重量比率は０．５：１．０：１．０の比に設定した。処理室内は、真空廃棄後、アルゴンガスを導入した。アルゴンガスの雰囲気圧力は１Ｐａに設定した。
【００７９】
ＲＨ拡散処理は、処理室を毎秒０．０１ｍの周速度で回転しながら、処理室内を９３０℃に加熱し、その温度で６時間保持することにより行った。その後、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石に対して、不活性ガス雰囲気(圧力：１０ｋＰａ)、温度９００℃、６時間の第１熱処理を行った。
【００８０】
実施例および比較例の条件と、磁石の欠け、磁石特性の評価結果とを下記の表１に示す。
【００８１】
【表１】
0006443179.tif 000002
【００８２】
ここで、処理室内に装填(投入)される焼結磁石素材、ＲＨ拡散源、攪拌補助部材の第１球体(相対的に大きな部材)、および攪拌補助部材の第２球体(相対的に小さな部材)の重量を、それぞれ、Ｍ、Ｒ、Ａ１、およびＡ２とする。Ａ１／(Ａ１＋Ａ２)の比率は、攪拌補助部材の全体に占める第１球体の質量比率である。
【００８３】
実験の結果、求められた欠け発生率と測定された磁石特性を下記の表２に示す。
【００８４】
【表２】
0006443179.tif 000003
【００８５】
ここで、判定の「特性」は、ＲＨ拡散後のＨcJの判定結果を示している。φ５のみのサンプル１でのＲＨ拡散後のＨcJ１７２２ｋＡ／ｍの値から±１％以内の保磁力ＨcJの場合「○」、−１％超の保磁力ＨcJの場合を「×」としている。以降の表でも、判定の「特性」は、同様にして「○」または「×」によって判定の結果を示している。
【００８６】
表における判定の「欠け」は、欠けの体積と同一体積の球体の直径に換算して評価した結果を示している。具体的には、大きさがφ２ｍｍの球の体積と同等以上の欠けを生じた焼結磁石の個数比率をカウントした。表２中で１０％未満の欠け発生率は「◎」、１０％以上２０％未満の欠け発生率は「○」、２０％以上３０％未満の欠け発生率は「△」、３０％以上４０％未満の欠け発生率は「×」、４０％以上の欠け発生率は「××」と記載している。以降の表でも同様にして「◎」、「○」、「△」、「×」または「××」の判定をしている。
【００８７】
上記の表２からわかるように、φ５／(φ５＋φ３)またはφ５／(φ５＋φ２)で規定される混合比率(質量比率)が、およそ０．１５〜０．３５の範囲にあるとき、ＨcJ１７２２ｋＡ／ｍの値から±１％以内になった。また、欠けの発生比率も１０％程度またはそれ以下に低減された。特に、φ５の球体の占める割合が０．２〜０．３のとき、欠けの発生率が最も小さくなることがわかった。
【００８８】
一方、φ５のジルコニア球が質量％の全体に占める割合が１００％の場合、表１の比較例１について示されているように、磁石に生じる欠けが多くなった。φ５のジルコニア球だけでは、回転する処理室内における焼結磁石の運動を適切に調整できないことがわかる。
【００８９】
攪拌補助部材が単一のサイズのジルコニア球から構成される場合、ジルコニア球のサイズが大きいほど、保磁力増加(ΔＨcJ)は大きくなることがわかった。ただし、ジルコニア球のサイズが充分に大きいとき(例えば直径が３ｍｍ以上のとき)、φ２ｍｍ以上の球の体積と同等以上の欠けの発生比率が高い(例えば２０％以上)という問題がある。
【００９０】
しかし、φ５またはφ７のジルコニア球と、それよりも小さなジルコニア球(φ３またはφ２)とを混合して処理室内に投入すると、意外にも、φ２ｍｍ以上の球の体積と同等以上の欠けの発生比率が著しく低下することがわかった。このようなサイズが異なる球体の混合により、磁石の欠けの発生比率は低下し、小さなジルコニア球(φ３またはφ２)を単独で使用するときの発生比率よりも小さな値を示すことがわかった。
【００９１】
（実験例２）
まず、組成比Ｎｄ＝３０．０、Ｂ＝１．０、Ｃｏ＝２．０、Ａｌ＝０．４、Ｃｕ＝０．１、Ｇａ＝０．１、残部＝Ｆｅ（質量％）のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材（表中では磁石素材Ｑ）を作製した。これを機械加工することにより、６０ｍｍ×４ｍｍ×７ｍｍの一方向に長い直方体のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材を得た。作製したＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の磁気特性をＢ−Ｈトレーサによって測定したところ、熱処理（５００℃）後の特性で保磁力ＨcJは１０００ｋＡ／ｍ、残留磁束密度Ｂrは１．４２Ｔであった。
【００９２】
次に、実験例１と同じ装置を用いて拡散処理を行った。攪拌補助部材の種類、投入量など関する条件は、表１に示すとおりである。ヒートパターンなどの熱処理条件、処理室内の雰囲気、処理室の回転速度などは、実験例１と共通している。
【００９３】
実験の結果、求められた欠け発生率と測定された磁石特性を下記の表３に示す。
【００９４】
φ５のみのサンプル１９でのＲＨ拡散後のＨcJ１６０４ｋＡ／ｍの値から±１％以内の保磁力ＨcJの場合「○」、−１％超の保磁力ＨcJの場合を「×」としている。欠け判定の仕方は実験例１と同じである。
【００９５】
【表３】
0006443179.tif 000004
【００９６】
欠けの発生率は、焼結磁石素材の組成にほとんど依存しないことがわかる。このため、本開示の実施形態は、特別の組成に限定されず、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石に広く適用できることがわかる。
【００９７】
また、サイズが異なる２種類のジルコニア球を混合(ブレンド)した攪拌補助部材を用いた場合において、φ５のジルコニア球の代わりにφ７のジルコニア球を用いたとき、φ５のジルコニア球を用いたときと同様の効果が得られることがわかる。また、サイズが異なる２種類のジルコニア球を混合した場合において、φ２またはφ３のジルコニア球の代わりにφ１のジルコニア球を用いたときは、欠けの発生率は大きく低下したが、保磁力の向上が小さく、磁気特性が不十分であった。
【００９８】
（実験例３）
次に、ＲＨ拡散源としてＤｙＦｅ2の代わりにＴｂＦｅ3（表中ではＲＨ拡散源β）を用いて実験を行った。本実験例の条件は、ＲＨ拡散源としてＤｙＦｅ2の代わりにＴｂＦｅ3を用いる点以外は、実験例１の条件と同じ条件である。条件の詳細は、表４に示すとおりである。
【００９９】
φ５のみのサンプル３７でのＲＨ拡散後のＨcJ１９６６ｋＡ／ｍの値から±１％以内の保磁力ＨcJの場合「○」、−１％超の保磁力ＨcJの場合を「×」としている。欠け判定の仕方は実験例１と同じである。
【０１００】
以下の表４に示すように、本実験例でも、実験例１と同様に効果が得られた。したがって、本開示の実施形態によれば、ＲＨ拡散源の組成によらず、効果が発揮されることがわかる。
【０１０１】
なお、ＲＨ拡散による保磁力の増加は、Ｄｙを拡散する場合よりも、Ｔｂを拡散する場合で大きいことがわかる。
【０１０２】
【表４】
0006443179.tif 000005
【０１０３】
（実験例４）
次に、ＲＨ拡散源としてＤｙＦｅ2を使用し、実験例１と同様の条件で実験を行った。条件の詳細は、以下の表５に示すとおりである。本実験例が実験例１と異なる点は、攪拌補助部材Ａ１の直径がφ５の１種類であること、攪拌補助部材の投入量、ＲＨ拡散源の投入量、焼結磁石素材の投入量を変えていることである。
【０１０４】
実験の結果、求められた欠け発生率と測定された磁石特性を下記の表６に示す。
【０１０５】
φ５のみのサンプル５５でのＲＨ拡散後のＨcJ１７３９ｋＡ／ｍの値から±１％以内の保磁力ＨcJの場合「○」、−１％超の保磁力ＨcJの場合を「×」としている。欠け判定の仕方は実験例１と同じである。
【０１０６】
【表５】
0006443179.tif 000006
【０１０７】
【表６】
0006443179.tif 000007
【０１０８】
（実験例５）
次に、ＲＨ拡散源としてＤｙＦｅ2を使用し、実験例１と同様の条件で実験を行った。条件の詳細は、以下の表７に示すとおりである。本実験例が実験例１と異なる点は、攪拌補助部材Ａ１の直径がφ５の１種類であること、攪拌補助部材の投入量、ＲＨ拡散源の投入量、焼結磁石素材の投入量を変えていることである。
【０１０９】
実験の結果、求められた欠け発生率と測定された磁石特性を下記の表８に示す。
【０１１０】
φ５のみのサンプル６６でのＲＨ拡散後のＨcJ１７４３ｋＡ／ｍの値から±１％以内の保磁力ＨcJの場合「○」、−１％超の保磁力ＨcJの場合を「×」としている。欠け判定の仕方は実験例１と同じである。
【０１１１】
【表７】
0006443179.tif 000008
【０１１２】
【表８】
0006443179.tif 000009
【０１１３】
（実験例６）
次に、ＲＨ拡散源としてＤｙＦｅ2を使用し、実験例１と同様の条件で実験を行った。条件の詳細は、以下の表９に示すとおりである。本実験例が実験例１と異なる点は、攪拌補助部材Ａ１の直径がφ５の1種類であること、攪拌補助部材の投入量、ＲＨ拡散源の投入量、焼結磁石素材の投入量を変えていることである。
【０１１４】
実験の結果、求められた欠け発生率と測定された磁石特性を下記の表１０に示す。
【０１１５】
φ５のみのサンプル７７でのＲＨ拡散後のＨcJ１７３７ｋＡ／ｍの値から±１％以内の保磁力ＨcJの場合「○」、−１％超の保磁力ＨcJの場合を「×」としている。欠け判定の仕方は実験例１と同じである。
【０１１６】
【表９】
0006443179.tif 000010
【０１１７】
【表１０】
0006443179.tif 000011
【０１１８】
（実験例７）
次に、ＲＨ拡散源としてＤｙＦｅ2を使用し、実験例１と同様の条件で実験を行った。条件の詳細は、以下の表１１に示すとおりである。本実験例が実験例１と異なる点は、攪拌補助部材Ａ１の直径がφ５の1種類であること、攪拌補助部材の投入量、ＲＨ拡散源の投入量、焼結磁石素材の投入量を変えていることである。
【０１１９】
実験の結果、求められた欠け発生率と測定された磁石特性を下記の表１２に示す。
【０１２０】
φ５のみのサンプル８８でのＲＨ拡散後のＨcJ１７２３ｋＡ／ｍの値から±１％以内の保磁力ＨcJの場合「○」、−１％超の保磁力ＨcJの場合を「×」としている。欠け判定の仕方は実験例１と同じである。
【０１２１】
【表１１】
0006443179.tif 000012
【０１２２】
【表１２】
0006443179.tif 000013
【０１２３】
上記の実験例４から実験例７から本発明者は、処理室内に装填される複数の焼結磁石素材、複数のＲＨ拡散源、複数の第１球体、および複数の第２球体の重量を、それぞれ、Ｍ、Ｒ、Ａ１、およびＡ２とするとき、０．８ ≦ Ｒ／（Ａ１＋Ａ２）≦ １．２であってもよいことを確認した。また、０．２ ≦ Ｍ／（Ｒ＋Ａ１＋Ａ２） ≦ ０．４の範囲にあれば効果が得られることを確認した。
【０１２４】
なお、上記の実験例からわかるように、０．１５ ≦ Ａ１／（Ａ１＋Ａ２） ≦ ０．３５のとき、高い保磁力を実現しながら、欠け発生率を抑制することができる。
【０１２５】
（実験例８）
次に、ＲＨ拡散源としてＤｙＦｅ2を使用し、実験例１のサンプル１、２、７と同様の条件で実験を行った。本実験例が実験例１のサンプル１、２、７と異なる点は、攪拌補助部材がφ５球相当径の体積を有する楕円形のジルコニアとφ３球相当径の体積を有する楕円形のジルコニアを使用していることである。条件の詳細は、以下の表１３に示すとおりである。
【０１２６】
φ５のみのサンプル９９でのＲＨ拡散後のＨcJ１７３７ｋＡ／ｍの値から±１％以内の保磁力ＨcJの場合「○」、−１％超の保磁力ＨcJの場合を「×」としている。欠け判定の仕方は実験例１と同じである。
【０１２７】
実験の結果、求められた欠け発生率と測定された磁石特性を下記の表１４に示す。表１４より、攪拌補助部材は、典型的には、各々球体が用いられるが、完全な球体である必要はないことは明らかである。
【０１２８】
【表１３】
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【０１２９】
【表１４】
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【０１３０】
（実験例９）
次に、ＲＨ拡散源としてＤｙＦｅ2を使用し、実験例１のサンプル１、２、７と同様の条件で実験を行った。本実験例が実験例１のサンプル１、２、７と異なる点は、窒化ケイ素（表中では攪拌補助部材ｃ）の攪拌補助部材を使用していることである。
【０１３１】
φ５のみのサンプル１０２でのＲＨ拡散後のＨcJ１７２２ｋＡ／ｍの値から±１％以内の保磁力ＨcJの場合「○」、−１％超の保磁力ＨcJの場合を「×」としている。欠け判定の仕方は実験例１と同じである。
【０１３２】
実験の結果、求められた欠け発生率と測定された磁石特性を下記の表１５に示す。表１５より、攪拌補助部材は、典型的には、各々ジルコニアが用いられるが、ジルコニア以外である必要はないことは明らかである。
【０１３３】
【表１５】
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【産業上の利用可能性】
【０１３４】
本発明によれば、高残留磁束密度、高保磁力のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を作製することができる。本発明の焼結磁石は、高温下に晒されるハイブリッド車搭載用モータ等の各種モータや家電製品等に好適である。
【符号の説明】
【０１３５】
１    Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材
２    ＲＨ拡散源
３    ステンレス製の筒（処理室）
４    ヒータ
５    蓋
６    排気装置
３０    攪拌補助部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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