(57)【要約】【課題】高価な重希土類元素を有効に活用しつつ高い磁気特性のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を得ることを目的とする。【解決手段】Ｒ２Ｔ１４Ｂ化合物（ＲはＹを含む希土類元素から選択される１種又は２種以上、ＴはＦｅ又はＦｅ及びＣｏを必須とする１種又は２種以上の遷移金属元素）を主体とし、かつ、重希土類元素としてのＴｂ及びＤｙ、並びに軽希土類元素としてのＮｄ及びＰｒの少なくとも１種を含む結晶粒が主相をなすＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石であって、結晶粒の断面において、Ｔｂは結晶粒内の周縁における濃度が高く、Ｄｙは結晶粒内に略均一に分布しているか、または結晶粒の周縁における濃度が高いことを特徴とするＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｒ２Ｔ１４Ｂ化合物（ＲはＹを含む希土類元素から選択される１種又は２種以上、ＴはＦｅ又はＦｅ及びＣｏを必須とする１種又は２種以上の遷移金属元素）を主体とし、かつ、
重希土類元素としてのＴｂ及びＤｙ、並びに軽希土類元素としてのＮｄ及びＰｒの少なくとも１種を含有する結晶粒を主相として含むＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石であって、
前記結晶粒の断面において、
Ｔｂは前記結晶粒内の周縁における濃度が高く、
Ｄｙは前記結晶粒内に略均一に分布しているか、または前記結晶粒の周縁における濃度が高いことを特徴とするＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石。
【請求項２】
前記結晶粒内の周縁に取り囲まれる領域において、ＴｂはＤｙよりも濃度が低いことを特徴とする請求項１に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石。
【請求項３】
Ｔｂは前記結晶粒内の周縁に偏在していることを特徴とする請求項１又は２に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石。
【請求項４】
Ｔｂの含有量が０．５〜３．５ｗｔ％、Ｄｙの含有量が０．３〜５．５ｗｔ％であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石。
【請求項５】
Ｒ：２５〜３７ｗｔ％、Ｂ：０．５〜４．５ｗｔ％、Ａｌ及びＣｕの１種又は２種：０．０２〜１．０ｗｔ％、Ｃｏ：４ｗｔ％以下、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石。
【請求項６】
Ｒ２Ｔ１４Ｂ化合物（ＲはＹを含む希土類元素から選択される１種又は２種以上、ＴはＦｅ又はＦｅ及びＣｏを必須とする１種又は２種以上の遷移金属元素）を主体とし、かつ、
重希土類元素としてのＴｂ及びＤｙ、並びに軽希土類元素としてのＮｄ及びＰｒの少なくとも１種を含有する結晶粒を主相として含むＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法であって、
Ｒ２Ｔ１４Ｂ化合物を主体とするＲ−Ｔ−Ｂ合金粉末と、ＲとＴを主成分とするＲ−Ｔ合金粉末とを磁場中成形する工程と、
前記磁場中成形で得られた成形体を焼結する工程と、を備え、
Ｔｂは前記Ｒ−Ｔ合金粉末から供給され、
Ｄｙは前記Ｒ−Ｔ−Ｂ合金粉末から供給され、Ｎｄ及びＰｒの少なくとも１種は前記Ｒ−Ｔ−Ｂ合金粉末及び前記Ｒ−Ｔ合金粉末から供給されることを特徴とするＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法。
【請求項７】
Ｄｙは前記Ｒ−Ｔ合金粉末からも供給されることを特徴とする請求項６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、Ｒ−Ｔ−Ｂ（ＲはＹ（イットリウム）を含む希土類元素から選択される１種又は２種以上、ＴはＦｅ又はＦｅ及びＣｏを必須とする１種又は２種以上の遷移金属元素、Ｂはホウ素）系焼結磁石及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
焼結磁石の中でもＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、磁気特性に優れていること、主成分であるＮｄが資源的に豊富で比較的安価であることから、各種電気機器に使用されている。
ところが、優れた磁気特性を有するＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石にもいくつかの解消すべき技術的な課題がある。その一つが、熱安定性が低いために温度上昇に伴う保磁力の低下が著しいということである。このため、Ｄｙ、Ｔｂ、Ｈｏに代表される重希土類元素を添加することにより室温の保磁力を高めることで、昇温によって保磁力が低下しても使用に支障をきたさない程度に維持できるようにすることが、例えば、特許文献１（特公平５−１０８０６号公報）に提案されている。
【０００３】
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、Ｒ２Ｔ１４Ｂ化合物からなる主相結晶粒と、この主相よりＲを多く含む粒界相とを少なくとも含む焼結体から構成される。磁気特性への影響が大きい主相結晶粒における重希土類元素の最適な濃度分布及びその制御方法についての提案が特許文献２（特開平７−１２２４１３号公報）及び特許文献３（特開２０００−１８８２１３号公報）に開示されている。
【０００４】
特許文献２は、Ｒ２Ｔ１４Ｂ化合物（Ｒは希土類元素の１種又は２種以上、Ｔは遷移金属の１種又は２種以上）を主体とする主相と、Ｒリッチ相（Ｒは希土類元素の１種又は２種以上）とを主構成相とする焼結磁石において、このＲ２Ｔ１４Ｂ結晶粒内で重希土類元素を少なくとも３ヵ所高濃度に分布させることを提案している。特許文献２のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、Ｒ２Ｔ１４Ｂ化合物を主構成相とするＲ−Ｔ−Ｂ合金と、重希土類元素を少なくとも１種含有するＲ−Ｔ共晶の面積率が５０％以下であるＲ−Ｔ合金をそれぞれ粉砕・混合後、成形、焼結することにより得られるとしている。このＲ−Ｔ−Ｂ合金はＲ２Ｔ１４Ｂ化合物を主構成相とするのが望ましく、２７ｗｔ％≦Ｒ≦３０ｗｔ％、１．０ｗｔ％≦Ｂ≦１．２ｗｔ％、Ｔ：ｂａｌの組成とすることを推奨している。
【０００５】
また、特許文献３は、重希土類元素の濃度が結晶粒界相より高い第１のＲ２Ｔ１４Ｂ型主相結晶粒と、前記重希土類元素の濃度が結晶粒界相より低い第２のＲ２Ｔ１４Ｂ型主相結晶粒とを含有する組織を有するＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石が、高い残留磁束密度及び高い最大エネルギー積を有することを開示している。
特許文献３は、上述した組織を得るために、Ｄｙ等の重希土類元素の含有量が異なる２種類以上のＲ−Ｔ−Ｂ合金粉末を混合する。この場合、各Ｒ−Ｔ−Ｂ合金粉末の組成は、Ｒ元素の合計量が各合金粉末で同じになるようにしている。例えばＮｄ＋Ｄｙの場合、一方の合金粉末を２９．０ｗｔ％Ｎｄ＋１．０ｗｔ％Ｄｙ（＝３０．０ｗｔ％）とし、他方の合金粉末を１５．０ｗｔ％Ｎｄ＋１５．０ｗｔ％Ｄｙ（＝３０．０ｗｔ％）とする。また、Ｒ元素以外の元素については、各合金粉末が実質的に同じであるのが好ましいとしている。
【０００６】
【特許文献１】特公平５−１０８０６号公報
【特許文献２】特開平７−１２２４１３号公報
【特許文献３】特開２０００−１８８２１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献２によるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、得られる保磁力（ｉＨｃ）が１４ｋＯｅ程度であり、より一層の保磁力の向上が望まれる。
また、特許文献３に開示された提案は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の残留磁束密度及び最大エネルギー積を向上させるために有効な技術ではあるが、高い残留磁束密度及び保磁力を兼備することが難しい。
希土類元素、特に、重希土類元素は資源が少なく、かつ高価であるため、所定の効果を得るための使用量が少ないことが要求される。一方で、より高特性の焼結磁石の登場が常に要求されている。そこで本発明は、資源の少ない重希土類元素を有効に活用しつつ高い磁気特性のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
保磁力向上のためには、主相結晶粒の異方性磁界が高いことが要求される。異方性磁界は、選択される希土類元素によって異なり、Ｒ２Ｔ１４Ｂ化合物の中で重希土類元素としてＴｂを選択したＴｂ２Ｔ１４Ｂ化合物が最も高い異方性磁界を呈し、Ｄｙを選択したＤｙ２Ｔ１４Ｂ化合物が次に高い異方性磁界を示す。したがって、保磁力だけを考慮すると重希土類元素としてＴｂを選択したＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石とすればよいことになる。ところが、このＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、以下の問題を有する。すなわち、Ｔｂ２Ｔ１４Ｂ化合物は飽和磁化が低く、そのために残留磁束密度の点で不利である。またＴｂは価格が高い。そこで、高価なＴｂの使用を最小限に抑えるべく、Ｔｂは主相結晶粒の周縁の濃度を高くする。つまり、周縁に取り囲まれる領域にはＴｂを存在させないか、存在させたとしても少量とすることにより、当該領域の残留磁束密度の低下を抑えつつ、保磁力の向上を達成することができる。さらに、高価なＴｂの使用を最小限に抑えるために、Ｄｙを併用することが有効である。本発明はこのような知見に基づくものであり、Ｒ２Ｔ１４Ｂ化合物（ＲはＹを含む希土類元素から選択される１種又は２種以上、ＴはＦｅ又はＦｅ及びＣｏを必須とする１種又は２種以上の遷移金属元素）を主体とし、かつ、重希土類元素としてのＴｂ及びＤｙ、並びに軽希土類元素としてのＮｄ及びＰｒの少なくとも１種を含有する結晶粒を主相として含むＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石であって、結晶粒の断面において、Ｔｂは結晶粒内の周縁における濃度が高く、Ｄｙは結晶粒内に略均一に分布しているか、または結晶粒の周縁における濃度が高いことを特徴とするＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石である。
【０００９】
本発明のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石において、結晶粒内の周縁に取り囲まれる領域において、ＴｂはＤｙよりも濃度が低いことが好ましい。
また、本発明のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石において、Ｔｂは周縁に取り囲まれる領域に存在することを許容するが、周縁にのみ存在するように、結晶粒内に偏在していることが最も好ましい。
本発明のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石において、Ｔｂの含有量が０．５〜３．５ｗｔ％、Ｄｙの含有量が０．３〜５．５ｗｔ％とすることが好ましい。さらに、本発明のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石において、Ｒ：２５〜３７ｗｔ％、Ｂ：０．５〜４．５ｗｔ％、Ａｌ及びＣｕの１種又は２種：０．０２〜１．０ｗｔ％、Ｃｏ：４ｗｔ％以下、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなることが好ましい。
【００１０】
以上の本発明のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、所謂混合法を用いることにより製造することができる。この混合法は、Ｒ２Ｔ１４Ｂ化合物を主体とするＲ−Ｔ−Ｂ合金と、ＲとＴを主成分とするＲ−Ｔ合金とを別々に作製し、混合、成形、焼結することを要旨とする。そして、ＴｂをＲ−Ｔ合金から供給することにより、上述したＴｂの濃度が周縁で高い結晶粒を得ることが可能になった。すなわち本発明は、Ｒ２Ｔ１４Ｂ化合物（ＲはＹを含む希土類元素から選択される１種又は２種以上、ＴはＦｅ又はＦｅ及びＣｏを必須とする１種又は２種以上の遷移金属元素）を主体とし、かつ、重希土類元素としてのＴｂ及びＤｙ、並びに軽希土類元素としてのＮｄ及びＰｒの少なくとも１種を含有する結晶粒を主相として含むＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法であって、Ｒ２Ｔ１４Ｂ化合物を主体とするＲ−Ｔ−Ｂ合金粉末と、ＲとＴを主成分とするＲ−Ｔ合金粉末とを磁場中成形する工程と、磁場中成形で得られた成形体を焼結する工程と、を備え、ＴｂはＲ−Ｔ合金粉末から供給され、ＤｙはＲ−Ｔ−Ｂ合金粉末から供給され、Ｎｄ及びＰｒの少なくとも１種はＲ−Ｔ−Ｂ合金粉末及びＲ−Ｔ合金粉末から供給されることを特徴とするＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法を提供する。ＤｙはさらにＲ−Ｔ合金粉末からも供給することができる。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように、本発明によれば、保磁力向上にとって最も有効なＴｂを主相結晶粒の周縁の濃度を高くすることにより、最小限のＴｂの使用量で保磁力向上の効果を享受しつつ、さらに周縁に取り囲まれる領域はＴｂの濃度が低いことにより高い残留磁束密度を得ることができる。したがって、高価なＴｂを有効に使用しつつ、高い保磁力及び高い残留磁束密度を兼備することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下本発明を詳細かつ具体的に説明する。
＜組織＞
本発明のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、Ｒ２Ｔ１４Ｂ化合物を主体とし、かつ重希土類元素としてのＴｂ及びＤｙ、並びに軽希土類元素としてのＮｄを含有する結晶粒を主相として含み、さらにこの主相よりもＲを多く含む粒界相とを少なくとも含む焼結体から構成される。
本発明は、この主相を構成する結晶粒におけるＴｂ及びＤｙの分布に特徴を有している。つまり、Ｔｂは主相結晶粒における周縁の濃度が高く、Ｄｙは結晶粒内の濃度が略均一である。これを第１の形態と称する。なお、本発明においてＤｙの濃度が結晶粒内で略均一か否かは、後述する実施例で示すように、濃度差が１５％以内であれば濃度が略均一とする。また、本発明は、Ｔｂは主相結晶粒における周縁部の濃度が高く、Ｄｙも主相結晶粒における周縁の濃度が高くてもよい。これを第２の形態と称する。以下、図面を参照しつつ説明する。
図１は第１の形態における結晶粒内のＴｂ及びＤｙの濃度分布を模式的に示している。横軸方向が結晶粒の位置を示し、縦軸方向がＴｂ又はＤｙの濃度を示している。第１の形態は、図１に示すように、Ｔｂは結晶粒の周縁の濃度は高いが、周縁に取り囲まれる領域（図１、図２では内部と表記）では低い。
周縁におけるＴｂ濃度と周縁に取り囲まれる領域におけるＴｂ濃度の差が大きいほど好ましく、理想的にはＴｂは結晶粒の周縁にのみ存在する。Ｔｂがこのように結晶粒の周縁に存在することにより保磁力向上の効果を発揮しやすい。つまり、Ｔｂ２Ｆｅ１４Ｂ化合物は、Ｄｙ２Ｆｅ１４Ｂ化合物も含め他の重希土類元素を用いたＲ２Ｆｅ１４Ｂ化合物よりも異方性磁界が高く、このＴｂ２Ｆｅ１４Ｂ化合物を主相結晶粒の周縁に集中して存在させることにより、最小限のＴｂの量で効率的に保磁力を向上させる。一方で、Ｔｂは飽和磁化がＮｄ２Ｆｅ１４Ｂ化合物に比べて低いため、周縁に取り囲まれた領域にＴｂが多く存在すると、保磁力の向上に寄与するところが小さいばかりか、残留磁束密度を低下させる要因となる。
【００１３】
一方、第１の形態において、Ｄｙは結晶粒内で略均一な濃度分布を有する。しかも、その濃度は、周縁におけるＴｂの濃度よりも低い。つまり、周縁に取り囲まれる領域はＴｂ及びＤｙの濃度が低い。Ｒ２Ｔ１４Ｂ化合物全体としてのＲの濃度は本質的には均一である。よって、Ｎｄ及びＰｒの少なくとも１種からなる軽希土類元素の濃度は周縁に取り囲まれた領域の方が周縁部よりも高くなり、この周縁に取り囲まれた領域は飽和磁化が向上し、高い残留磁束密度を得ることができる。
【００１４】
以上では、Ｄｙは結晶粒内に略均一に分布するとした。しかし、図２に示すように、Ｄｙは、周縁の濃度が高くなっていてもよい。Ｄｙによる保磁力向上をも積極的に利用することができる。ただし、ＤｙはＴｂのように周縁にのみ存在させることを理想としない。後述する実施例に示すように、このようにするとかえって保磁力が低下するからである。
【００１５】
本発明において、焼結体を構成している全ての結晶粒が上述した構造を備えている必要はなく、結晶粒の全数に対して、当該構造を有する結晶粒の割合が３０％以上であればよい。当該構造を有する結晶粒の割合が３０％未満では、保磁力向上の効果が小さくなる。好ましくは６０％以上、さらに好ましくは８０％以上である。
【００１６】
以上の、Ｔｂ濃度が高い周縁の領域は、結晶粒表面から結晶粒の径の３〜４０％の深さまでであることが好ましい。Ｔｂ濃度の高い領域が結晶粒の粒径に対して３％未満しかない場合、保磁力の顕著な向上を望むことができなくなる。他方、その領域が主相結晶粒の粒径の４０％を超える厚さを有している場合には、相対的にＴｂの低い領域が減るために残留磁束密度が低下する。
【００１７】
＜化学組成＞
次に、本発明のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の望ましい化学組成について説明する。ここでいう化学組成は、焼結後における化学組成をいう。
本発明のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、希土類元素（Ｒ）を２５〜３７ｗｔ％含有する。ここで、本発明におけるＲは、Ｙ（イットリウム）を含む概念を有している。したがってＲは、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ及びＬｕの１種又は２種以上から選択されるが、本発明はＮｄ、Ｔｂ及びＤｙを必ず含む。
Ｒの量は２５ｗｔ％未満になると、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の主相となるＲ２Ｔ１４Ｂ化合物の生成が十分ではなく軟磁性を持つα−Ｆｅなどが析出し、保磁力が著しく低下する。一方、Ｒが３７ｗｔ％を超えると主相であるＲ２Ｔ１４Ｂ相の体積比率が低下し、残留磁束密度が低下する。またＲが酸素と反応し、含有する酸素量が増え、これに伴い保磁力発生に有効なＲリッチ相が減少し、保磁力の低下を招く。したがって、Ｒの量は２５〜３７ｗｔ％とする。望ましいＲの量は２８〜３５ｗｔ％、さらに望ましいＲの量は２９〜３３ｗｔ％である。
【００１８】
Ｎｄは資源的に豊富で比較的安価であることから、Ｒとしての主成分をＮｄとすることが好ましい。またＰｒもＮｄと同等の機能を有しているため、Ｎｄの一部又は全部をＰｒに置換することもできる。一方、本発明のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、保磁力向上のため重希土類元素としてのＴｂ及びＤｙを必ず含む。ここで、Ｔｂ及びＤｙ以外の重希土類元素（Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ及びＬｕ）が含有することを本発明は許容する。
【００１９】
希土類元素の中で、Ｔｂ２Ｆｅ１４Ｂ化合物及びＤｙ２Ｆｅ１４Ｂ化合物の異方性磁界が高く、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の保磁力向上にとって有効である。特に、Ｔｂを含むＴｂ２Ｆｅ１４Ｂ化合物は最も異方性磁界が高く、保磁力向上にとって最も好ましい。しかし、Ｄｙに比べてＴｂは稀少でかつ高価であるため、その含有量を低減することが好ましい。この要望に応えるのが本発明であり、ＴｂのみでなくＤｙを併用することにより上述した結晶粒の組織を実現する。その結果、Ｔｂの含有量が０．５〜３．５ｗｔ％、Ｄｙの含有量が０．３〜５．５ｗｔ％の範囲内で、保磁力及び残留磁束密度の兼備を可能とする。コストをさらに考慮したＴｂ及びＤｙの含有量は、Ｔｂ：０．５〜３．０ｗｔ％、Ｄｙ：０．３〜４．５ｗｔ％とすることが好ましい。保磁力を重視する場合には、Ｄｙの含有量は２．５〜５．５ｗｔ％とすることが好ましい。
【００２０】
また、本発明のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、ホウ素（Ｂ）を０．５〜４．５ｗｔ％含有する。Ｂが０．５ｗｔ％未満の場合には高い保磁力を得ることができない。一方で、Ｂが４．５ｗｔ％を超えると残留磁束密度が低下する傾向がある。したがって、上限を４．５ｗｔ％とする。望ましいＢの量は０．５〜１．５ｗｔ％、さらに望ましいＢの量は０．８〜１．２ｗｔ％である。
【００２１】
本発明のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、Ａｌ及びＣｕの１種又は２種を０．０２〜１．０ｗｔ％の範囲で含有することができる。この範囲でＡｌ及びＣｕの１種又は２種を含有させることにより、得られる焼結磁石の高保磁力化、高耐食性化、温度特性の改善が可能となる。Ａｌを添加する場合において、望ましいＡｌの量は０．０３〜０．５ｗｔ％、さらに望ましいＡｌの量は、０．０５〜０．３５ｗｔ％である。また、Ｃｕを添加する場合において、望ましいＣｕの量は０．１５ｗｔ％以下（０を含まず）、さらに望ましいＣｕの量は０．０３〜０．１２ｗｔ％である。
【００２２】
本発明のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、Ｃｏを４ｗｔ％以下（０を含まず）、望ましくは０．１〜２．０ｗｔ％、さらに望ましくは、０．３〜１．０ｗｔ％含有することができる。ＣｏはＦｅと同様の相を形成するが、キュリー温度の向上、粒界相の耐食性向上に効果がある。
【００２３】
本発明のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、他の元素の含有を許容する。例えば、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｂｉ、Ｓｎ、Ｇａ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｓｉ、Ｖ、Ａｇ、Ｇｅ等の元素を適宜含有させることができる。一方で、酸素、窒素、炭素等の不純物元素を極力低減することが望ましい。特に磁気特性を害する酸素は、その量を５０００ｐｐｍ以下、さらには３０００ｐｐｍ以下とすることが望ましい。酸素量が多いと非磁性成分である希土類酸化物相が増大して、磁気特性を低下させるからである。
【００２４】
＜製造方法＞
本発明のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、合金組成の異なる少なくとも２種の原料合金を混合して使用することにより製造することができる。この場合、Ｒ２Ｔ１４Ｂ相を主体とするＲ−Ｔ−Ｂ合金と、ＲとＴを主成分とするＲ−Ｔ合金を使用する。なお、以下では、Ｒ−Ｔ−Ｂ合金とＲ−Ｔ合金とを用いる例について説明するが、異なる組成のＲ−Ｔ−Ｂ合金を混合する形態を排除するものではない。
【００２５】
本発明において、主相を構成する結晶粒の周縁におけるＴｂの濃度を高くするにはＲ−Ｔ合金にＴｂを含有させることが基本的な要件となる。Ｒ−Ｔ合金に含有させるＴｂは焼結時に結晶粒（Ｒ−Ｔ−Ｂ合金）の周縁に拡散する。そしてＲ−Ｔ−Ｂ合金にはＴｂを含有させないか、含有させたとしても、Ｒ−Ｔ合金よりも低濃度とする。Ｄｙについては、Ｒ−Ｔ−Ｂ合金に含有することを必須とするが、Ｒ−Ｔ合金に含まれていてもよい。Ｎｄ及びＰｒについても同様であり、Ｒ−Ｔ−Ｂ合金に含有することを必須とするが、Ｒ−Ｔ合金に含まれていてもよい。
【００２６】
以上のＲ−Ｔ−Ｂ合金及びＲ−Ｔ合金はともに、真空又は不活性ガス、好ましくはＡｒ雰囲気中でストリップキャスティング、その他公知の溶解法により作製することができる。
Ｒ−Ｔ−Ｂ合金は、希土類元素、Ｆｅ、Ｃｏ及びＢの他に、Ｃｕ及びＡｌを構成元素として含有することができる。Ｒ−Ｔ−Ｂ合金の化学組成は、最終的に得たいＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の化学組成に応じて適宜定められるが、望ましくは、２５〜４０ｗｔ％Ｒ−０．８〜２．０ｗｔ％Ｂ−０．０３〜０．３ｗｔ％Ａｌ−ｂａｌ．Ｆｅの組成範囲とする。  
【００２７】
また、Ｒ−Ｔ合金にも、希土類元素、Ｆｅ及びＣｏの他に、Ｃｕ及びＡｌを含有させることができる。Ｒ−Ｔ合金の化学組成も、最終的に得たいＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の化学組成に応じて適宜定められるが、望ましくは、２６〜７０ｗｔ％Ｒ−０．３〜４０ｗｔ％Ｃｏ−０．０３〜５．０ｗｔ％Ｃｕ−０．０３〜２．０ｗｔ％Ａｌ−ｂａｌ．Ｆｅの組成範囲とする。
上述した本発明の組織を得るためには、Ｒ−Ｔ合金にはＴｂが必ず含まれるが、Ｄｙ及びその他のＲが含まれても良い。ただし、Ｒ−Ｔ合金に含まれる希土類元素Ｒは、Ｔｂのみであることが好ましい。
【００２８】
原料合金であるＲ−Ｔ−Ｂ合金、Ｒ−Ｔ合金は別々に又は一緒に粉砕される。粉砕工程は、一般に粗粉砕程と微粉砕工程とに分けられる。
まず、粗粉砕において原料合金は、粒径数百μｍ程度になるまで粉砕される。粗粉砕は、スタンプミル、ジョークラッシャー、ブラウンミル等を用い、不活性ガス雰囲気中にて行なうことが望ましい。粗粉砕性を向上させるために、水素の吸蔵・放出処理をさせた後、粗粉砕を行なうことが効果的である。
粗粉砕工程後、微粉砕工程に移る。粒径数百μｍ程度の粗粉砕粉は、平均粒径３〜８μｍになるまで微粉砕される。なお、微粉砕にはジェットミルを用いることができる。
【００２９】
微粉砕工程において原料合金を別々に粉砕した場合には、微粉砕された原料合金粉末を窒素雰囲気中で混合する。原料合金粉末の混合比率は、重量比で５０：５０〜９７：３の範囲から選択することができる。２種類の原料合金を一緒に粉砕する場合の混合比率も同様である。微粉砕時にステアリン酸亜鉛やオレイン酸アミド等の添加剤を０．０１〜０．３ｗｔ％程度添加することにより、成形時の配向性を向上することができる。
【００３０】
次いで、原料合金の混合粉末を磁場中成形する。この磁場中成形は、１２．０〜１７．０ｋＯｅ（９５５〜１３５３ｋＡ／ｍ）の磁場中で、０．７〜２．０ｔｏｎ／ｃｍ２（６９〜１９６ＭＰａ）程度の圧力で行なえばよい。
磁場中成形後、その成形体を真空又は不活性ガス雰囲気中で焼結する。焼結温度は、組成、粉砕方法、粒度と粒度分布の違い等、諸条件により調節する必要があるが、１０００〜１１５０℃で１〜５時間程度焼結すればよい。
焼結後、得られた焼結体に時効処理を施すことができる。この工程は、保磁力を制御する上で重要な工程である。時効処理を２段に分けて行なう場合には、８００℃近傍、６００℃近傍での所定時間の保持が有効である。８００℃近傍での熱処理を焼結後に行なうと、保磁力が増大するため、混合法においては特に有効である。また、６００℃近傍の熱処理で保磁力が大きく増加するため、時効処理を１段で行なう場合には、６００℃近傍の時効処理を施すとよい。
【実施例１】
【００３１】
表１に示す原料合金を、ストリップキャスト法により作製した。
表１に示すように、第１実施例はＴｂをＲ−Ｔ合金に、Ｄｙ及びＮｄをＲ−Ｔ−Ｂ合金に含有させているのに対して、第１比較例はＴｂ及びＮｄをＲ−Ｔ−Ｂ合金に、ＤｙをＲ−Ｔ合金に含有させている。また、第２実施例はＴｂ及びＤｙをＲ−Ｔ合金に、Ｄｙ及びＮｄをＲ−Ｔ−Ｂ合金に含有させているのに対して、第２−１比較例はＴｂ及びＮｄをＲ−Ｔ−Ｂ合金に、ＤｙをＲ−Ｔ合金に含有させている。第２−２比較例はＴｂ及びＤｙをＲ−Ｔ合金に、ＮｄをＲ−Ｔ−Ｂ合金に含有させている。
【００３２】
それぞれの合金に室温にて水素を吸蔵させた後、Ａｒ雰囲気中で６００℃×１時間の脱水素処理を行う、水素粉砕処理を行った。本実験は、焼結体酸素量を２０００ｐｐｍ以下に抑えるために、水素処理後の回収から焼結炉への投入までの雰囲気を１００ｐｐｍ未満の酸素濃度に抑えた低酸素プロセスで行った。
水素粉砕粉に添加剤としてオレイン酸アミドを０．１％添加し、高圧窒素ガスを用いたジェットミルによる微粉砕を行い、平均粒径が４μｍの微粉砕粉を作製した。
作製したＲ−Ｔ−Ｂ合金からなる微粉砕粉及びＲ−Ｔ合金からなる微粉砕粉を、表１に示す比率で配合し、混合した。
得られた混合粉末を１５ｋＯｅ（１２００ｋＡ／ｍ）の磁場中で１．５ｔｏｎ／ｃｍ２（１４７ＭＰａ）の圧力で成形して成形体を得た。この成形体を真空中において、１０９０℃で４時間焼結した後に、急冷した。次いで得られた焼結体に８００℃×１時間と６００℃×１時間（ともにＡｒ雰囲気中）の２段時効処理を施した。
得られたＲ−Ｔ−Ｂ系希土類磁石について、残留磁束密度（Ｂｒ）、保磁力（ＨｃＪ）をＢ−Ｈトレーサーにより測定した。また、得られた焼結後について組成分析を行った。その結果を表２に示す。
また、得られた焼結体の断面について、１００μｍ×１００μｍの範囲でＥＰＭＡ（Electron Prove Micro Analyzer）を用いて元素マッピングを行った。そして、ＥＰＭＡマッピング分析結果を基に観察視野１００μｍ×１００μｍの範囲に含まれる主相結晶粒子の個数とＴｂが周縁部に偏在する結晶粒の個数を求め、Ｔｂが周縁部に偏在する結晶粒の個数比率を算出した。
【００３３】
第１実施例と第１比較例の焼結体の組成は、Ｔｂ及びＤｙを除いて組成が一致し、かつＴｂ及びＤｙの合計量は一致しているが、第１比較例の方が第１実施例よりもＴｂ量が多い。したがって、Ｔｂ２Ｆｅ１４Ｂ及びＤｙ２Ｆｅ１４Ｂの異方性磁界、Ｔｂ量からすると、第１比較例の方が第１実施例よりも保磁力（ＨｃＪ）が高くなってもよいはずである。しかしながら、第１実施例の保磁力（ＨｃＪ）の方が高い。
【００３４】
【表１】
2007294917.tif 000003
【００３５】
【表２】
2007294917.tif 000004
【００３６】
図３に、第１実施例と第１比較例の焼結体断面の、ＥＰＭＡ（Electron Prove Micro Analyzer）による元素マッピング観察の結果を示す。
図３より、第１実施例では、Ｄｙは結晶粒内の濃淡が一定であり、その濃度が略均一である。ＥＰＭＡのマッピングの結果より周縁部と周縁部に取り囲まれる領域で定量分析を行ったところ、周縁部のＤｙ濃度が２．３ｗｔ％、周縁部に取り囲まれる領域のＤｙ濃度が２．０ｗｔ％であり、その変化割合は１３％である。この変化割合が１５％以内であれば、Ｄｙ濃度は略均一ということができる。これに対して、Ｔｂは結晶粒内における周縁の色が淡く、かつ周縁に取り囲まれる領域の色が濃いことから、結晶粒内の周縁にＴｂが偏在する結晶粒が８０％程度存在することが確認された。なお、当該結晶粒の場合、周縁部のＴｂ濃度は１．０ｗｔ％、周縁部に取り囲まれる領域のＴｂ濃度は０．１ｗｔ％以下であった（検出されなかった）。一方、第１比較例では、Ｔｂは結晶粒内でほぼ均一だが、Ｄｙが結晶粒内の周縁にのみ存在する結晶粒が８０％程度存在する。このように、Ｔｂ濃度が結晶粒内における周縁で、異方性磁界の高いＴｂ２Ｆｅ１４Ｂ化合物を形成するＴｂの濃度が高くなることによって、第１実施例の方が高い保磁力（ＨｃＪ）が得られたものと解される。
【００３７】
第２実施例、第２−１比較例及び第２−２比較例は第１実施例と同じ組成の焼結体を、異なる原料合金を用いて作製したものである。第２実施例はＲ−Ｔ合金にＴｂ及びＤｙの両方を含有し、かつＲ−Ｔ−Ｂ合金にもＤｙを含有し、第２−１比較例は第１比較例と同様に、Ｒ−Ｔ−Ｂ合金にＴｂを、Ｒ−Ｔ合金にＤｙを含有するものである。また第２−２比較例は、Ｒ−Ｔ−Ｂ合金にＤｙを含有しない点で第２実施例と相違する。
【００３８】
表２に示すように、第２実施例は第１実施例とほぼ同等の特性を示した。第２−１比較例は、第１比較例よりも低保磁力（ＨｃＪ）であったが、これは第１比較例の場合よりも第２−１比較例はＴｂ量が少ないためと解される。
また第２−２比較例は最も理想的な結晶粒の濃度分布になっているとの予測をして行ったものである。しかし、この予測に反してＲ−Ｔ−Ｂ合金にＴｂ、Ｄｙが含まれないので残留磁束密度（Ｂｒ）は高めだが、Ｔｂ、Ｄｙの拡散が不均一になり、粒成長が生じて保磁力（ＨｃＪ）は低下する結果となった。
【００３９】
図４に、第２実施例のＥＰＭＡ（Electron Prove Micro Analyzer）による元素マッピング観察の結果を示す。第１実施例と同様に、Ｄｙは結晶粒内にも存在するが、周縁に高濃度に存在し、かつＴｂ濃度が結晶粒の周縁で高くなっている。以上の通りであり、結晶粒内の周縁における濃度を高くするためには、Ｒ−Ｔ合金に当該元素を含有させ、かつＲ−Ｔ−Ｂ合金に当該元素を含有させないことが最も有効である。
【実施例２】
【００４０】
表３に示した合金を使用した点、焼結体の組成が２５．１ｗｔ％Ｎｄ―１．０ｗｔ％Ｔｂ−５．０ｗｔ％Ｄｙ−０．２ｗｔ％Ａｌ−１．０ｗｔ％Ｃｏ−０．２ｗｔ％Ｃｕ−１．０ｗｔ％Ｂ−ｂａｌ．Ｆｅである点、及び低酸素プロセスを行わなかった点を除いて実施例１と同様にして焼結体を作製した。
ここで、表３に示すように、第３実施例はＴｂ及びＤｙをＲ−Ｔ合金に、ＤｙをＲ−Ｔ−Ｂ合金に含有させているのに対して、第３比較例はＴｂ及びＤｙをＲ−Ｔ−Ｂ合金に、ＤｙをＲ−Ｔ合金に含有させている。
得られた焼結体について、実施例１と同様にして磁気特性、焼結体の組成分析を行った。その結果を表４に示す。
【００４１】
【表３】
2007294917.tif 000005
【００４２】
【表４】
2007294917.tif 000006
【００４３】
表４に示すように、第３実施例及び第３比較例は焼結体の組成が一致している。そして、両者は残留磁束密度（Ｂｒ）が同等であるにも係らず、保磁力（ＨｃＪ）は第３実施例の方が高くなっている。
実施例１と同様にして、第３実施例及び第３比較例について、ＥＰＭＡ（Electron Prove Micro Analyzer）による元素マッピング観察を行った。その結果、第３実施例は、第２実施例と同様に、Ｄｙは結晶粒内でほぼ均一だが、Ｔｂは結晶粒内の周縁にのみ存在する粒子が８０％程度存在することが確認された。これに対して第３比較例は、Ｔｂは結晶粒内でほぼ均一だが、Ｄｙは結晶粒内の周縁の濃度が高い結晶粒が８０％程度存在することが確認された。
【実施例３】
【００４４】
表５に示した合金を使用した点、焼結体の組成が２５．７ｗｔ％Ｎｄ―２．０ｗｔ％Ｔｂ−４．０ｗｔ％Ｄｙ−０．２ｗｔ％Ａｌ−２．０ｗｔ％Ｃｏ−０．１ｗｔ％Ｃｕ−０．１ｗｔ％Ｇａ−０．２ｗｔ％Ｎｂ−１．０ｗｔ％Ｂ−ｂａｌ．Ｆｅである点を除いて、実施例２と同様にして焼結体試料を作製した。
ここで、表５に示すように、第４実施例はＴｂをＲ−Ｔ合金に、ＤｙをＲ−Ｔ−Ｂ合金に含有させているのに対して、第４比較例はＴｂ及びＤｙをＲ−Ｔ−Ｂ合金に、さらにＤｙをＲ−Ｔ合金に含有させている。
得られた焼結体について、実施例１と同様にして磁気特性、焼結体の組成分析を行った。その結果を表６に示す。
【００４５】
【表５】
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【００４６】
【表６】
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【００４７】
表６に示すように、第４実施例及び第４比較例は焼結体の組成が一致している。そして、両者は残留磁束密度（Ｂｒ）が同等であるにも係らず、保磁力（ＨｃＪ）は第４実施例の方が高くなっている。
実施例１と同様にして、第４実施例及び第４比較例について、ＥＰＭＡ（Electron Prove Micro Analyzer）による元素マッピング観察を行った。その結果、第４実施例は、第２実施例と同様に、Ｄｙは結晶粒内でほぼ均一だが、Ｔｂは結晶粒内の周縁にのみ存在する粒子が８０％程度存在することが確認された。これに対して第４比較例は、Ｔｂは結晶粒内でほぼ均一だが、Ｄｙは結晶粒内の周縁の濃度が高い結晶粒が８０％程度存在することが確認された。
【実施例４】
【００４８】
表７に示した合金を使用した点、焼結体の組成が２９．６ｗｔ％Ｎｄ―０．５ｗｔ％Ｔｂ−０．５ｗｔ％Ｄｙ−０．２ｗｔ％Ａｌ−１．０ｗｔ％Ｃｏ−０．１ｗｔ％Ｃｕ−０．２ｗｔ％Ｚｒ−１．０ｗｔ％Ｂ−ｂａｌ．Ｆｅである点を除いて、実施例１と同様にして焼結体試料を作製した。
ここで、表７に示すように、第５実施例はＴｂをＲ−Ｔ合金に、ＤｙをＲ−Ｔ−Ｂ合金に含有させているのに対して、第５比較例はＴｂ及びＤｙをＲ−Ｔ−Ｂ合金にＲ−Ｔ合金に含有させている。
得られた焼結体について、実施例１と同様にして磁気特性、焼結体の組成分析を行った。その結果を表８に示す。
【００４９】
【表７】
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【００５０】
【表８】
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【００５１】
表８に示すように、第５実施例及び第５比較例は焼結体の組成が一致している。そして、両者は残留磁束密度（Ｂｒ）が同等であるにも係らず、保磁力（ＨｃＪ）は第５実施例の方が高くなっている。
実施例１と同様にして、第５実施例及び第５比較例について、ＥＰＭＡ（Electron Prove Micro Analyzer）による元素マッピング観察を行った。その結果、第５実施例は、第２実施例と同様に、Ｄｙは結晶粒内でほぼ均一だが、Ｔｂは結晶粒内の周縁にのみ存在する粒子が８０％程度存在することが確認された。これに対して第５比較例は、Ｔｂ、Ｄｙは結晶粒内でほぼ均一に存在することが確認された。
【００５２】
以上のように、本発明によれば、Ｄｙと比べて異方性磁界の高いＴｂの量を少なくしても高い保磁力（ＨｃＪ）及び高い残留磁束密度（Ｂｒ）を兼備することができる。このことは、Ｔｂ量が同等であれば、より高い保磁力（ＨｃＪ）が得られることをも意味している。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明によるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の結晶粒の構造を模式的に示す図である。
【図２】本発明による他のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の結晶粒の構造を模式的に示す図である。
【図３】第１実施例の焼結体断面及び第１比較例の焼結体断面の、ＥＰＭＡ（Electron Prove Micro Analyzer）による元素マッピング観察の結果を示す図である。
【図４】第２実施例の焼結体断面の、ＥＰＭＡ（Electron Prove Micro Analyzer）による元素マッピング観察の結果を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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