(57)【要約】【課題】加熱時における単位体積当たりの処理量を増加させ、重希土類元素ＲＨの使用量を削減し、大がかりな設備や新たな設備を用いることなく、重希土類元素ＲＨを繰り返し再利用することにより、量産規模の実施において製造コストの低減を図ることができるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法の提供。【解決手段】  Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材を準備する工程と、ＲＨ４５質量％以上７５質量％以下、Ｆｅ２５質量％以上５５質量％以下および不可避的不純物からなるバルクＲＨ拡散源を準備する工程と、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材とバルクＲＨ拡散源を隣接配置する工程と、隣接配置されたＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材とバルクＲＨ拡散源を、圧力５０Ｐａ以下の減圧雰囲気下、８００℃以上１０００℃以下の温度に加熱することにより、バルクＲＨ拡散源中のＲＨを気化させ、該ＲＨをＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の表面に供給しつつ内部に拡散させる工程とを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材（Ｒは希土類元素のうち少なくとも一種でありＮｄを必ず含む、Ｔは遷移金属元素のうち少なくとも一種でありＦｅを必ず含む）を準備する工程と、
ＲＨ（ＲＨはＤｙ）４５質量％以上７５質量％以下（但し、２０質量％以下（０質量％を含む）をＲＬ（ＲＬはＮｄおよび／またはＰｒ）で置換することができる）、Ｆｅ２５質量％以上５５質量％以下（但し、２０質量％以下（０質量％を含む）をＭ（ＭはＢ、Ｃ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｐ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ａｕ、Ｂｉから選択される少なくとも一種）で置換することができる）および不可避的不純物からなるバルクＲＨ拡散源を準備する工程と、
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材とバルクＲＨ拡散源を隣接配置する工程と、
隣接配置されたＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材とバルクＲＨ拡散源を、圧力５０Ｐａ以下の減圧雰囲気下、８００℃以上１０００℃以下の温度に加熱することにより、バルクＲＨ拡散源中のＲＨを気化させ、該ＲＨをＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の表面に供給しつつ、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の内部に拡散させる工程と、
を含む、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法。
【請求項２】
バルクＲＨ拡散源が焼結合金、鋳造合金およびロール急冷合金のいずれかである請求項１に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法。
【請求項３】
バルクＲＨ拡散源が焼結合金である請求項２に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法。
【請求項４】
焼結合金が鋳造合金および／またはロール急冷合金を、粉砕、成形、焼結したものである請求項３に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法。
【請求項５】
鋳造合金および／またはロール急冷合金に、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材を準備する工程で使用する原料合金および／またはＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材を準備する工程で発生した自家発生屑を混合する請求項４に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法。
【請求項６】
ＲＬが５質量％以上２０質量％以下である請求項１から５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７】
ＲＬがＮｄである請求項６に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法。
【請求項８】
Ｍが５質量％以上２０質量％以下である請求項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】
ＭがＣｏまたはＡｌである請求項８に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法。
【請求項１０】
バルクＲＨ拡散源が、ＲＬはＮｄ、ＭはＣｏであり、（ＤｙＮｄ）３Ｃｏ化合物相と（ＤｙＮｄ）（ＦｅＣｏ）２化合物相を含有する請求項９に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法。
【請求項１１】
バルクＲＨ拡散源が、ＲＬはＮｄ、ＭはＡｌであり、（ＤｙＮｄ）３Ａｌ化合物相および／または（ＤｙＮｄ）２Ａｌと、（ＤｙＮｄ）ＦｅＡｌ化合物相を含有する請求項９に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法。
【請求項１２】
隣接配置方向における前記バルクＲＨ拡散源の寸法が０．３ｍｍ以上５ｍｍ以下である請求項１から１１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１３】
処理ケース内にＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材とバルクＲＨ拡散源を隣接配置する請求項１から１２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１４】
請求項１に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法を実施した後、
加熱後の既使用バルクＲＨ拡散源を回収する工程と、
新たなＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材（Ｒは希土類元素のうち少なくとも一種でありＮｄを必ず含む、Ｔは遷移金属元素のうち少なくとも一種でありＦｅを必ず含む）を準備する工程と、
新たなＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材と既使用バルクＲＨ拡散源を隣接配置する工程と、
隣接配置した新たなＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材と既使用バルクＲＨ拡散源を、圧力５０Ｐａ以下の減圧雰囲気下、８００℃以上１０００℃以下の温度に加熱することにより、バルクＲＨ拡散源中のＲＨを気化させ、該ＲＨをＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の表面に供給しつつ、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の内部に拡散させる工程と、
を含む、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法。
【請求項１５】
請求項１３に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法を実施した後、
処理ケース内から加熱後のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石のみを回収する工程と、
新たなＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材（Ｒは希土類元素のうち少なくとも一種でありＮｄを必ず含む、Ｔは遷移金属元素のうち少なくとも一種でありＦｅを必ず含む）を準備する工程と、
前記処理ケース内の前記加熱後のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石が配置されていた位置に新たなＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材を装入し、前記処理ケース内に新たなＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材と加熱後の既使用バルクＲＨ拡散源を隣接配置する工程と、
隣接配置した新たなＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材と既使用バルクＲＨ拡散源を、圧力５０Ｐａ以下の減圧雰囲気下、８００℃以上１０００℃以下の温度に加熱することにより、バルクＲＨ拡散源中のＲＨを気化させ、該ＲＨをＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の表面に供給しつつ、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の内部に拡散させる工程と、
を含む、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系焼結磁石の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石（Ｒは希土類元素のうち少なくとも一種でありＮｄを必ず含む、Ｔは遷移金属元素のうち少なくとも一種でありＦｅを必ず含む）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、電気自動車用モータ、ハイブリッド自動車用モータ等の各種モータ、家電製品等に使用されている。
【０００３】
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、Ｒ２Ｔ１４Ｂ型結晶構造を有する化合物からなる主相と、この主相の粒界部分に位置する粒界相とから構成されている。主相であるＲ２Ｔ１４Ｂ相は強磁性相であり、主としてＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の磁化作用に寄与している。
【０００４】
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石において、主相であるＲ２Ｔ１４Ｂ相中のＲに含まれる軽希土類元素ＲＬ（主としてＮｄおよび／またはＰｒ）の一部を重希土類元素ＲＨ（主としてＤｙおよび／またはＴｂ）で置換すると、保磁力ＨｃＪ（以下、単に「ＨｃＪ」という）が向上することが知られている。つまり、ＨｃＪを向上させるためには、重希土類元素ＲＨを多く使用する必要がある。
【０００５】
しかし、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石において、Ｒ２Ｔ１４Ｂ相中の軽希土類元素ＲＬを重希土類元素ＲＨで置換すると、ＨｃＪが向上する一方、残留磁束密度Ｂｒ（以下、単に「Ｂｒ」という）が低下する。そのため、より少ない重希土類元素ＲＨの使用で、Ｂｒを低下させずにＨｃＪを向上させることが求められている。また、重希土類元素ＲＨは希少金属であるため、使用量削減が望まれている。
【０００６】
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石のＨｃＪ向上手段として、焼結磁石に重希土類元素ＲＨを含む金属、合金、化合物等を特定手段により磁石表面に供給した後、熱処理で重希土類元素ＲＨを磁石内部に拡散させ、Ｒ２Ｔ１４Ｂ相外殻部の軽希土類元素ＲＬを重希土類元素ＲＨで置換することにより、Ｂｒの低下を抑制しつつＨｃＪを向上させる方法が種々提案されている。
【０００７】
特許文献１は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体と重希土類元素ＲＨ（Ｄｙ、ＨｏおよびＴｂからなる群から選択された少なくとも１種）を含有するＲＨバルク体とを間隔をあけて配置し、これらを加熱することにより、バルク体から重希土類元素ＲＨを焼結磁石体の表面に供給しつつ、重希土類元素ＲＨを焼結磁石体の内部に拡散させる方法を開示している。
【０００８】
特許文献２は、ＤｙまたはＴｂの鉄化合物の粒子を分散させたスラリーに希土類磁石の焼結体を浸漬してスラリーを塗布した後、熱処理を行うことにより、焼結体にＤｙまたはＴｂを拡散させる方法を開示している。
【０００９】
特許文献３は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とＲＨ拡散源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、処理室内にて連続的または断続的に移動させながら熱処理を行うことにより、重希土類元素ＲＨの供給と焼結磁石体への拡散を同時に行う方法を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】国際公開第２００７／１０２３９１号
【特許文献２】特開２００９−２８９９９４号公報
【特許文献３】国際公開第２０１１／００７７５８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１の方法は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体表面に形成されるＲＨ膜の成長レートを低く抑えた状態で、重希土類元素ＲＨを焼結磁石体の表面に供給しながら、焼結磁石体の温度を拡散に適したレベルに保持しているため、焼結磁石体表面に飛来した重希土類元素ＲＨが粒界拡散によってすみやかに焼結磁石体内部に浸透していく。従って、Ｒ２Ｔ１４Ｂ結晶粒内への拡散（粒内拡散）よりも優先的に粒界拡散が生じ、残留磁束密度の低下を抑制しつつ保磁力を向上させることができる。
【００１２】
しかし、特許文献１の方法は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とＲＨバルク体との溶着を防止するために、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とＲＨバルク体とを間隔をあけて配置している。そのため、加熱時に単位体積当たりの処理量を多くできない。つまり、多量のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体を一度に熱処理できないという問題がある。
【００１３】
また、特許文献１の方法では以下のような問題がある。図７は、特許文献１の方法における、ＲＨバルク体と焼結磁石体との配置形態を示す説明図である。特許文献１の方法では、処理室１３内において、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体１１とＲＨバルク体１２とを間隔をあけて配置するために、保持部材（例えばＮｂ製の網）１４やスペーサ１５が必要である。ＲＨバルク体１２からＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体１１表面に供給される重希土類元素ＲＨは保持部材１４やスペーサ１５にも付着するため、その分Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体１１表面への重希土類元素ＲＨの供給量が減少する。従って、保持部材１４やスペーサ１５に付着する分だけ余計に重希土類元素ＲＨを供給しなければならず、希少金属である重希土類元素ＲＨの使用量が増加するという問題がある。
【００１４】
なお、特許文献１の方法では、ＲＨバルク体は再利用可能である。しかし、上記の通り、重希土類元素ＲＨの供給量を多くする必要があるため、数回の利用でＲＨバルク体の体積が小さくなり、それに伴い重希土類元素ＲＨの供給量が変動し、得られるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石のＨｃＪにばらつきが生じる。繰り返し再利用するにはＲＨバルク体の体積を大きくすればよいが、益々単位体積当たりの処理量が少なくなるという問題がある。
【００１５】
特許文献２の方法は、粒子状のＤｙまたはＴｂの鉄化合物を分散させたスラリーを焼結体に塗布することが必要であるため、塗布装置、乾燥装置などの新たな設備が必要になり、製造コストの増加を招くという問題がある。また、特許文献２の方法においては、粒子状のＤｙまたはＴｂの鉄化合物そのものを拡散させるため、前記化合物を再利用するという思想はない。
【００１６】
また、特許文献２の方法では、塗布後の熱処理により、塗布されたＤｙまたはＴｂの鉄化合物が一気に焼結体内部に拡散するため、粒界拡散とともに磁石体表層領域において粒内拡散が生じることとなる。Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石においてＢｒの低下を抑制しつつＨｃＪを向上させるには、粒界拡散によってＲ２Ｔ１４Ｂ相外殻部の軽希土類元素をＤｙやＴｂで置換すればよく、Ｒ２Ｔ１４Ｂ相の中心部まで置換する必要はない。Ｒ２Ｔ１４Ｂ相の中心部まで置換するとＢｒが低下する。従って、粒内拡散が生じているということは、ＤｙやＴｂを無駄に消費していることとなる。つまり、特許文献２においては、粒内拡散に消費される分だけ余計にＤｙやＴｂを使用していることになる。
【００１７】
特許文献３の方法は、処理室内に装入したＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とＲＨ拡散源を連続的または断続的に移動させる必要があるため、大がかりな設備が必要となり、製造コストの増加を招くという問題がある。特許文献３において、ＲＨ拡散源は処理室内で絶えず移動しているため、焼結磁石体との溶着が抑制されている。従って、ＲＨ拡散源は再利用することが可能である。しかし、ＲＨ拡散源を再利用するには、焼結磁石体とＲＨ拡散源とを分離させなければならず、当該分離回収工程に、新たな設備あるいは新たな工程が必要となり、製造コストの増加を招くという問題がある。
【００１８】
本発明は、前記先行技術文献などに開示される、重希土類元素ＲＨの供給、拡散によるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石のＨｃＪ向上方法において、加熱時における単位体積当たりの処理量を増加させ、Ｂｒの低下を抑制するとともに重希土類元素ＲＨの使用量を削減し、大がかりな設備や新たな設備を用いることなく、重希土類元素ＲＨを繰り返し再利用することにより、量産規模の実施において製造コストの低減を図ることができるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
請求項１に記載の本発明のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法は、
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材（Ｒは希土類元素のうち少なくとも一種でありＮｄを必ず含む、Ｔは遷移金属元素のうち少なくとも一種でありＦｅを必ず含む）を準備する工程と、
ＲＨ（ＲＨはＤｙ）４５質量％以上７５質量％以下（但し、２０質量％以下（０質量％を含む）をＲＬ（ＲＬはＮｄおよび／またはＰｒ）で置換することができる）、Ｆｅ２５質量％以上５５質量％以下（但し、２０質量％以下（０質量％を含む）をＭ（ＭはＢ、Ｃ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｐ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ａｕ、Ｂｉから選択される少なくとも一種）で置換することができる）および不可避的不純物からなるバルクＲＨ拡散源を準備する工程と、
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材とバルクＲＨ拡散源を隣接配置する工程と、
隣接配置されたＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材とバルクＲＨ拡散源を、圧力５０Ｐａ以下の減圧雰囲気下、８００℃以上１０００℃以下の温度に加熱することにより、バルクＲＨ拡散源中のＲＨを気化させ、該ＲＨをＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の表面に供給しつつ、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の内部に拡散させる工程と、を含むことを特徴とする。
【００２０】
請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法において、バルクＲＨ拡散源が焼結合金、鋳造合金およびロール急冷合金のいずれかであることを特徴とする。
請求項３に記載の本発明は、請求項２に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法において、バルクＲＨ拡散源が、焼結合金であることを特徴とする。
請求項４に記載の本発明は、請求項３に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法において、焼結合金が鋳造合金またはロール急冷合金を、粉砕、成形、焼結したものであることを特徴とする。
請求項５に記載の本発明は、請求項４に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法において、鋳造合金および／またはロール急冷合金に、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材を準備する工程で使用する原料合金および／またはＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材を準備する工程で発生した自家発生屑を混合することを特徴とする。
請求項６に記載の本発明は、請求項１から５のいずれかに記載のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法において、ＲＬが５質量％以上２０質量％以下であることを特徴とする。
請求項７に記載の本発明は、請求項６に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法において、ＲＬがＮｄであることを特徴とする。
請求項８に記載の本発明は、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において、Ｍが５質量％以上２０質量％以下であることを特徴とする。
請求項９に記載の本発明は、請求項８に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法において、ＭがＣｏまたはＡｌであることを特徴とする。
請求項１０に記載の本発明は、請求項９に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法において、バルクＲＨ拡散源が、ＲＬはＮｄ、ＭはＣｏであり、（ＤｙＮｄ）３Ｃｏ化合物相と（ＤｙＮｄ）（ＦｅＣｏ）２化合物相を含有することを特徴とする。
請求項１１に記載の本発明は、請求項９に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法において、バルクＲＨ拡散源が、ＲＬはＮｄ、ＭはＡｌであり、（ＤｙＮｄ）３Ａｌ化合物相および／または（ＤｙＮｄ）２Ａｌと、（ＤｙＮｄ）ＦｅＡｌ化合物相を含有することを特徴とする。
請求項１２に記載の本発明は、請求項１から１１のいずれかに記載のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法において、隣接配置方向における前記バルクＲＨ拡散源の寸法が０．３ｍｍ以上５ｍｍ以下であることを特徴とする。
請求項１３に記載の本発明は、請求項１から１２のいずれかに記載のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法において、処理ケース内にＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材とバルクＲＨ拡散源を隣接配置することを特徴とする。
【００２１】
請求項１４に記載の本発明は、請求項１に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法を実施した後、
加熱後の既使用バルクＲＨ拡散源を回収する工程と、
新たなＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材（Ｒは希土類元素のうち少なくとも一種でありＮｄを必ず含む、Ｔは遷移金属元素のうち少なくとも一種でありＦｅを必ず含む）を準備する工程と、
新たなＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材と既使用バルクＲＨ拡散源を隣接配置する工程と、
隣接配置した新たなＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材と既使用バルクＲＨ拡散源を、圧力５０Ｐａ以下の減圧雰囲気下、８００℃以上１０００℃以下の温度に加熱することにより、バルクＲＨ拡散源中のＲＨを気化させ、該ＲＨをＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の表面に供給しつつ、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の内部に拡散させる工程と、
を含むことを特徴とする。
【００２２】
請求項１５に記載の本発明は、請求項１３に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法を実施した後、
処理ケース内から加熱後のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石のみを回収する工程と、
新たなＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材（Ｒは希土類元素のうち少なくとも一種でありＮｄを必ず含む、Ｔは遷移金属元素のうち少なくとも一種でありＦｅを必ず含む）を準備する工程と、
前記処理ケース内の前記加熱後のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石が配置されていた位置に新たなＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材を装入し、前記処理ケース内に新たなＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材と加熱後の既使用バルクＲＨ拡散源を隣接配置する工程と、
隣接配置した新たなＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材と既使用バルクＲＨ拡散源を、圧力５０Ｐａ以下の減圧雰囲気下、８００℃以上１０００℃以下の温度に加熱することにより、バルクＲＨ拡散源中のＲＨを気化させ、該ＲＨをＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の表面に供給しつつ、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の内部に拡散させる工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
請求項１に記載の本発明によれば、ＲＨ拡散源がバルクであることおよびＲＨとＦｅの含有量を特定範囲とすることによって、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石と溶着し難くなっている。そのため、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材とバルクＲＨ拡散源とを間隔をあけずに隣接配置することが可能となり、加熱時における単位体積当たりの処理量を増加させることができる。
【００２４】
また、バルクＲＨ拡散源は、前記特許文献などに開示される重希土類元素ＲＨよりもＲＨの含有量が少なく、間隔をあけずに隣接配置しても、バルクＲＨ拡散源からＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材にＲＨが過剰供給されない。そのため、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の表層領域で粒内拡散が生じることを防止することができる。これにより、Ｂｒの低下を抑制することができるとともに希少金属であるＲＨの使用量を削減することができる。
【００２５】
また、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材とバルクＲＨ拡散源とを間隔をあけずに隣接配置することが可能であるため、保持部材やスペーサなどが不要となる。その結果、保持部材やスペーサに付着する分だけ余計にＲＨを供給する必要が無くなり、バルクＲＨ拡散源からＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材にＲＨを効率的に供給することができ、希少金属であるＲＨの使用量を削減することができる。
【００２６】
また、隣接配置したＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材とバルクＲＨ拡散源を特定雰囲気下で加熱するだけでＲＨの供給、拡散を同時に行うことができるため、大がかりな設備や新たな設備を用いる必要がなくなるとともに、製造工程の簡素化や製造工数を削減することができる。また、バルクＲＨ拡散源は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石との溶着が防止されているので再利用が可能である。従って、請求項１に記載の本発明によれば、量産規模の実施において製造コストの低減を図ることができる。
【００２７】
請求項２に記載の本発明によれば、バルクＲＨ拡散源を準備する工程を既存設備で実施することができるため、製造コストをさらに低減することができる。
請求項３に記載の本発明によれば、研削加工を施す必要がなく、加工屑も発生しないので、加工コストを低減できるとともに加工屑に含まれるＲＨを無駄にすることがなく、ＲＨの使用量削減を図ることができる。また、既存設備で準備することができるので、製造コストをさらに低減することができる。また、成形時の金型としてＲＨ供給拡散処理を行うＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材を準備する工程で使用する金型を用いることにより、製造コストをさらに低減することができる。また、厚みの調整が容易であり、比較的厚みが薄いものも容易に準備することができる。また、同じ形状、同じ厚みの寸法精度に優れるバルクＲＨ拡散源を容易に複数個準備することができる。
請求項４に記載の本発明によれば、バルクＲＨ拡散源としてそのままでは使用できない寸法や形状の鋳造合金またはロール急冷合金を活用することができ、製造コストをさらに低減することができる。
請求項５に記載の本発明によれば、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材を準備する工程で使用する原料合金を流用できるか、あるいは／さらにＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材を準備する工程で発生した自家発生屑（例えば、粉砕工程や成形工程での回収残粉、焼結体加工屑など）を再利用できるので、製造コストをさらに低減することができる。
請求項６に記載の本発明によれば、バルクＲＨ拡散源を繰り返し再利用しても、繰り返し回数にかかわらず、ＲＨ供給拡散処理後のＲ−Ｔ−Ｂ焼結磁石において、安定したＨｃＪ向上効果を得ることができる。
請求項７に記載の本発明によれば、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材を準備する工程で使用する原料を流用できるので、原料の調達コストなどを低減することができる。
請求項８に記載の本発明によれば、バルクＲＨ拡散源を繰り返し再利用する回数を増加させても、ＨｃＪの変化がほとんどない安定した品質のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を製造することができる。
請求項９に記載の本発明によれば、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材を準備する工程で使用する原料を流用できるので、原料の調達コストなどを低減することができる。
請求項１０および請求項１１に記載の本発明によれば、バルクＲＨ拡散源の表面近傍のＲＨ含有量が徐々に減少していくことが抑制され、バルクＲＨ拡散源の内部組織が均質化される。これにより、バルクＲＨ拡散源を繰り返し再利用しても、繰り返し回数にかかわらず、一定量のＲＨをＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材に供給することができ、ＲＨ供給拡散処理後のＲ−Ｔ−Ｂ焼結磁石において、安定したＨｃＪ向上効果を得ることができる。
請求項１２に記載の本発明によれば、加熱時における単位体積当たりの処理量をさらに増加させることができる。
請求項１３に記載の本発明によれば、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材とバルクＲＨ拡散源を隣接配置する工程の作業性を向上させることができ、生産効率を向上させることができる。
【００２８】
請求項１４に記載の本発明によれば、バルクＲＨ拡散源を繰り返し再利用することができ、製造コストをさらに低減することができる。
【００２９】
請求項１５に記載の本発明によれば、バルクＲＨ拡散源を繰り返し再利用することができるとともに、バルクＲＨ拡散源はそのままの状態で、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材のみを回収および装入するため、バルクＲＨ拡散源を繰り返し再利用する工程における作業性を向上させることができ、さらなる製造コストの低減および生産効率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材とバルクＲＨ拡散源の配置形態の一例を示す説明図である。
【図２】処理ケースの一例を示す説明図である。
【図３】処理ケースを用いたＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材とバルクＲＨ拡散源の配置形態の一例を示す説明図である。
【図４】処理ケース内のバルクＲＨ拡散源の配置形態の一例を示す説明図である。
【図５】バルクＲＨ拡散源のＸ線回折パターンを示す図である。
【図６】バルクＲＨ拡散源のＦＥ−ＳＥＭによる反射電子像を示す写真である。
【図７】特許文献１の方法におけるＲＨバルク体と焼結磁石体との配置形態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本発明の第一の特徴は、一般的な熱処理炉などの炉内に、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材と、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石と溶着し難いバルクＲＨ拡散源とを隣接配置した後、圧力５０Ｐａ以下の減圧雰囲気下、８００℃以上１０００℃以下の温度に加熱することにある。これによって、バルクＲＨ拡散源中のＲＨを気化させ、該ＲＨをＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の表面に供給しつつ、ＲＨをＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の内部に拡散させることができ、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石のＢｒの低下を抑制しつつＨｃＪを向上させることができる。
【００３２】
なお、本発明において、前記バルクＲＨ拡散源中のＲＨを気化させ、該ＲＨをＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の表面に供給しつつ、ＲＨをＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の内部に拡散させることを「ＲＨ供給拡散処理」という。また、ＲＨ供給拡散処理を実施した後、ＲＨの供給を行わずに、ＲＨをＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の内部に拡散させることを「ＲＨ拡散処理」という。さらに、ＲＨ供給拡散処理後またはＲＨ拡散処理後に、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の磁石特性向上を目的として行う熱処理を単に「熱処理」という。
【００３３】
本発明の第二の特徴は、ＲＨ供給拡散処理を実施後の既使用バルクＲＨ拡散源を用いて、新たなＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材にＲＨ供給拡散処理を施すことにある。すなわち、バルクＲＨ拡散源を繰り返し再利用することにある。また、バルクＲＨ拡散源の繰り返し再利用に際して処理ケースを用いることにより、ＲＨ供給拡散処理前の配置工程などの作業性を向上させることができる。これらの特徴によって、量産規模の実施において製造コストのさらなる低減が可能となる。
【００３４】
［Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材を準備する工程］
本発明において、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材（Ｒは希土類元素のうち少なくとも一種でありＮｄを必ず含む、Ｔは遷移金属元素のうち少なくとも一種でありＦｅを必ず含む）には、公知の組成、製造方法によって製造されたＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材を用いることができる。なお、本発明において、ＲＨ供給拡散処理前のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を「Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材」といい、ＲＨ供給拡散処理後のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を「Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石」という。
【００３５】
［バルクＲＨ拡散源を準備する工程］
本発明において、バルクＲＨ拡散源は、ＲＨ（ＲＨはＤｙ）４５質量％以上７５質量％以下（但し、２０質量％以下（０質量％を含む）をＲＬ（ＲＬはＮｄおよび／またはＰｒ）で置換することができる）、Ｆｅ２５質量％以上５５質量％以下（但し、２０質量％以下（０質量％を含む）をＭ（ＭはＢ、Ｃ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｐ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ａｕ、Ｂｉから選択される少なくとも一種）で置換することができる）および不可避的不純物からなる。
【００３６】
ＲＨはＤｙである。ＲＨの含有量は４５質量％以上７５質量％以下とする。なお、以下にＲＨの含有量の限定理由を説明するが、ＲＨの下限とＦｅの上限およびＲＨの上限とＦｅの下限の限定理由は同様であるため、Ｆｅ含有量を括弧書きにて併記し、Ｆｅ含有量の限定理由の説明は省略する。また、以下の限定理由の説明に限って、ＲＨをＤｙと表記する場合がある。
【００３７】
ＲＨの含有量が４５質量％未満では（Ｆｅの含有量が５５質量％を超えると）Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材に供給されるＲＨ量が少なくなりＲＨ供給拡散処理に時間を要するため好ましくない。一方、ＲＨの含有量が７５質量％を超えると（Ｆｅの含有量が２５質量％未満では）Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石と溶着する可能性が高くなるとともに、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材表面にＲＨが過剰供給され、粒内拡散が生じる恐れがあるため好ましくない。また、ＲＨの含有量が４５質量％以上（Ｆｅの含有量が５５質量％未満）であれば、ＲＨ供給拡散処理の条件（雰囲気、温度）を調整することにより、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材へのＲＨ供給量をコントロールすることができる。なお、ＲＨの含有量が４５質量％未満であっても（Ｆｅの含有量が５５質量％を超えても）、ＲＨ供給拡散処理の時間を長くすればバルクＲＨ拡散源として使用可能である。
【００３８】
以下にＲＨの含有量の限定理由をさらに説明するが、以下の説明においては、質量％表記による組成式を示す場合は組成式の後に「（質量％）」と表示し、モル比表記による化学式を示す場合は化学式の後に「（モル比）」と表示する。バルクＲＨ拡散源がＤｙＦｅ合金の場合、Ｄｙ含有量が５９．２６質量％（ＤｙＦｅ２化合物相（モル比）におけるＤｙの質量含有比率）よりも多いと、バルクＲＨ拡散源は、ＤｙＦｅ２化合物相（モル比）とＤｙ相あるいはＤｙＦｅ２化合物相（モル比）とＤｙに富む相から構成されることとなる。ＤｙＦｅ合金は、８９０℃に共晶点を有するため、前記バルクＲＨ拡散源を８９０℃よりも高い温度に加熱すると、液相が生成する。この液相の生成がバルクＲＨ拡散源とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石との溶着に関係しているものと考えられる。例えば、組成がＤｙ８８Ｆｅ１２（質量％）のバルクＲＨ拡散源を、９００℃でＲＨ供給拡散処理した場合、バルクＲＨ拡散源は融解し、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石と溶着するが、Ｄｙ含有量が前記共晶組成よりも少なくなるほど液相の生成量は減少し、溶着し難くなる。
【００３９】
従って、バルクＲＨ拡散源におけるＲＨの含有量が７５質量％以下（Ｆｅの含有量が２５質量％以上）であれば、バルクＲＨ拡散源中に高融点のＤｙＦｅ２化合物相（モル比）が多く存在するため、ＲＨ供給拡散処理時に液相が多少存在していても、実質的にはＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石とほとんど溶着は起こらない。
【００４０】
このように、バルクＲＨ拡散源におけるＲＨの含有量を４５質量％以上７５質量％以下（Ｆｅの含有量を２５質量％以上５５質量％以下）とすることにより、バルクＲＨ拡散源とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石との溶着を防止することができる。そのため、バルクＲＨ拡散源とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材とを間隔をあけずに隣接配置することが可能となり、ＲＨ供給拡散処理時における単位体積当たりの処理量を増加させることができる。また、バルクＲＨ拡散源は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材との溶着が防止されているので再利用が可能となり、量産規模の実施において製造コストの低減を図ることができる。
【００４１】
上記バルクＲＨ拡散源におけるＲＨ含有量４５質量％以上７５質量％以下のうち、２０質量％以下（０質量％を含む）をＲＬ（ＲＬはＮｄおよび／またはＰｒ）で置換することができる。例えば、ＲＨ含有量７０質量％のうち１０質量％をＲＬで置換するということは、ＲＨ６０ＲＬ１０Ｆｅ３０（質量％）となる。
【００４２】
バルクＲＨ拡散源のＲＨ含有量は、ＲＨ供給拡散処理を繰り返し行うことにより減少することが避けられない。前記の通り、バルクＲＨ拡散源がＤｙＦｅ合金の場合、Ｄｙ含有量が５９．２６質量％よりも多いと、バルクＲＨ拡散源は、ＤｙＦｅ２化合物（モル比）とＤｙ相あるいはＤｙＦｅ２化合物相（モル比）とＤｙに富む相から構成されるが、Ｄｙ含有量が５９．２６質量％以下になると、前記Ｄｙ相あるいはＤｙに富む相など、ＲＨ供給拡散処理時に液相となる相が少なくなり、ＲＨ供給拡散処理時に固相しか存在しない状態となる。この状態でＲＨ供給拡散処理を行うと、バルクＲＨ拡散源の表面近傍のＤｙ含有量が徐々に減少していくため不均質な組織となり、このバルクＲＨ拡散源を繰り返し再利用すると、繰り返し回数が増えるにつれＤｙの供給量が低下していく。つまり、同じＲＨ供給拡散処理条件でバルクＲＨ拡散源を繰り返し再利用すると、繰り返し回数が増えるにつれＲＨ供給拡散処理後のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石のＨｃＪ向上効果が低下することとなる。
【００４３】
ＲＨの一部をＲＬで置換することにより、同じＲＨ供給拡散処理条件でバルクＲＨ拡散源を繰り返し再利用しても、繰り返し回数にかかわらず、ＲＨ供給拡散処理後のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石において、安定したＨｃＪ向上効果を得ることができる。これは、以下の理由によるものと考えられる。なお、以下の説明においては、ＲＬがＮｄの場合について説明するが、ＲＬがＰｒおよびＮｄとＰｒの場合も基本的に同じ理由による。
【００４４】
ＮｄとＦｅは化合物を形成し難く、例えば、ＮｄＦｅ２（モル比）やＮｄＦｅ３（モル比）などの化合物相は形成されない。また、ＤｙとＦｅの合金よりも低い温度で液相が生成する。従って、ＲＨ供給拡散処理時に液相が得られやすく、この液相が適量存在することにより、ＲＨ供給拡散処理時に、バルクＲＨ拡散源の表面近傍のＤｙ含有量が徐々に減少していくことが抑制され、バルクＲＨ拡散源の内部組織が均質化される。これにより、同じＲＨ供給拡散処理条件でバルクＲＨ拡散源を繰り返し再利用しても、繰り返し回数にかかわらず、一定量のＲＨをＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材に供給することができ、安定したＨｃＪ向上効果を得ることができる。また、これにより、バルクＲＨ拡散源中のＲＨを無駄なく使用することができる。
【００４５】
また、例えば、焼結合金からなるバルクＲＨ拡散源を準備する場合、ＲＨの含有量が少なくなると（Ｆｅの含有量が増えると）、焼結時における液相の生成量が少なくなり焼結し難くなるが、ＲＨをＲＬで置換することにより、液相の生成量が増え、焼結し易くなるという利点もある。
【００４６】
ＲＬの含有量が２０質量％を超えると、バルクＲＨ拡散源とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石とが溶着する可能性が高くなるため好ましくない。従って、ＲＬの含有量は、ＲＨ４５質量％以上７５質量％以下のうち２０質量％以下が好ましく、５質量％以上２０質量％以下であることがより好ましい。ＲＬはＮｄおよび／またはＰｒであるが、特にＮｄは、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材を準備する工程において原料として使用するため、その原料を流用することによって、原料の調達コストなどを低減することができる。
【００４７】
本発明のバルクＲＨ拡散源において、Ｆｅの含有量２５質量％以上５５質量％以下のうち、２０質量％以下（０質量％を含む）をＭ（ＭはＢ、Ｃ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｐ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ａｕ、Ｂｉから選択される少なくとも一種）で置換することができる。Ｆｅの一部をＭで置換することにより、ＲＨ供給拡散処理時におけるバルクＲＨ拡散源中の液相量が増えるため、バルクＲＨ拡散源の表面近傍のＤｙ含有量が徐々に減少していくことが抑制され、バルクＲＨ拡散源の内部組織が均質化される。これにより、同じＲＨ供給拡散処理条件でバルクＲＨ拡散源を繰り返し再利用しても、繰り返し回数にかかわらず、一定量のＲＨをＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材に供給することができ、安定したＨｃＪ向上効果を得ることができる。また、バルクＲＨ拡散源中のＲＨを無駄なく使用することができる。特に、ＭとしてＣｏ、Ａｌを用いた場合、Ｃｏ、Ａｌは、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材を準備する工程において原料として使用するため、その原料を流用することによって、原料の調達コストなどを低減することができる。
【００４８】
Ｍの種類にもよるが、Ｍの含有量が２０質量％を超えると、バルクＲＨ拡散源とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石が溶着する可能性が高くなったり（例えばＣｏの場合）、あるいはＲＨの供給量が減少したり（例えばＡｌの場合）するため好ましくない。従って、Ｍの含有量は、Ｆｅ含有量２５質量％以上５５質量％以下のうち２０質量％以下が好ましく、５質量％以上２０質量％以下であることがより好ましい。なお、例えば、ＲＨ含有量７０質量％のうち１０質量％をＲＬで置換し、かつ、Ｆｅ含有量３０質量％のうち１５質量％をＭで置換するということは、ＲＨ６０ＲＬ１０Ｆｅ１５Ｍ１５（質量％）となる。
【００４９】
前記の通り、バルクＲＨ拡散源がＤｙＦｅ合金の場合、Ｄｙ含有量が５９．２６質量％よりも多いと、バルクＲＨ拡散源は、ＤｙＦｅ２化合物（モル比）とＤｙ相あるいはＤｙＦｅ２化合物相（モル比）とＤｙに富む相から構成されるが、ＲＨ（Ｄｙ）の一部をＲＬ（例えばＮｄ）で置換するとともに、Ｆｅの一部をＣｏで置換した場合は、バルクＲＨ拡散源の構成相は、主として（ＤｙＮｄ）３Ｃｏ化合物相（モル比）と（ＤｙＮｄ）（ＦｅＣｏ）２化合物相（モル比）となる。また、ＲＨ（Ｄｙ）の一部をＲＬ（例えばＮｄ）で置換するとともに、Ｆｅの一部をＡｌで置換した場合は、バルクＲＨ拡散源の構成相は、主として（ＤｙＮｄ）３Ａｌ化合物相（モル比）および／または（ＤｙＮｄ）２Ａｌ化合物相（モル比）と、（ＤｙＮｄ）ＦｅＡｌ化合物相（モル比）となる。
【００５０】
バルクＲＨ拡散源には、製造上不可避に混入する不純物を許容することができる。
【００５１】
本発明におけるバルクＲＨ拡散源において、バルクとは、「塊状の結晶・固体など、３次元的な広がりをもち、かさばった状態の物質。薄膜、粒体、粉末に対して用いられ、表面、界面、端の効果が無視できる状態にあるものをさす。」（岩波理化学辞典第５版）である。具体的には、圧粉体、鋳造合金、ロール急冷合金、焼結合金などである。以下、それぞれについて詳述する。
【００５２】
圧粉体とは、粉末を圧縮して固めたものである。例えば、上述した組成のＲＨとＦｅの合金を所要粒度に粉砕した後、成形することによって準備することができる。比較的容易に準備することができるという長所はあるものの、強度が低いため取扱いを慎重に行う必要があり、また、圧粉体表面の粉末がＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石と溶着することがあるという短所もある。
【００５３】
鋳造合金とは、鋳型に溶湯を鋳造した合金であり、いわゆるインゴットである。所要形状の鋳型に鋳造したインゴットをそのまま加工せずにバルクＲＨ拡散源として用いるという長所はあるものの、厚みを薄くするとひびや割れあるいは反りが発生するため、比較的厚みが厚いものしか準備できないという短所がある。厚みを薄くするには研削加工などを施せばよいが、加工に要するコストの増加などを招くとともに、加工屑に含まれるＲＨが無駄になり、ＲＨの使用量削減を図ることができない。
【００５４】
ロール急冷合金とは、溶湯を回転するロールに接触させて急冷し、薄板状の合金となしたものである。合金を鋳造するという点では鋳造合金であるが、鋳型を用いずロールに接触させて凝固させるという点から、本発明では鋳造合金とロール急冷合金を区別している。ロール急冷合金によれば、比較的厚みが薄い板状の合金が直接得られるという長所がある。但し、インゴットのように鋳造のみで特定形状（例えば、矩形や円形）を形成することができない。従って、厚み以外の寸法調整には研削加工などが必要となり、コストの増加を招くとともに、加工屑に含まれるＲＨが無駄になり、ＲＨの使用量削減を図ることができないという短所がある。また、ロール急冷合金は比較的厚みが薄いためひびや割れが生じ易い。従って、大きな板状のバルクＲＨ拡散源を準備することが困難であるという短所もある。
【００５５】
焼結合金とは、粉末を成形、焼結したものであり、上述した組成のＲＨとＦｅの合金を所要粒度に粉砕した後、成形、焼結するか、あるいは上述した組成になるように所要粒度のＲＨ粉末とＦｅ粉末を混合し、混合粉末を成形、焼結することなどによって準備することができる。また、焼結合金の原料として、前記鋳造合金やロール急冷合金を用い、それらを粉砕、成形、焼結することによっても準備することができる。この場合、バルクＲＨ拡散源としてそのままでは使用できない寸法や形状の鋳造合金またはロール急冷合金を焼結合金として活用することができ、製造コストを低減することができる。さらに、鋳造合金やロール急冷合金に、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材を準備する工程で使用する原料合金および／またはＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材を準備する工程で発生した自家発生屑を混合することにより、製造コストをさらに低減することができる。特に、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材を準備する工程で発生した自家発生屑を用いることにより、自家発生屑のリサイクルが可能となり、希少金属であるＲＨを再利用することができ、ＲＨの使用量を削減することができる。なお、前記混合は、粉砕前の各合金、自家発生屑を混合した後粉砕してもよいし、粉砕後の各合金、自家発生屑を混合してもよい。
【００５６】
焼結合金は加工せずにそのまま使用できるので、研削加工などを施す必要がなく、加工屑も発生しない。従って、加工コストを低減できるとともに加工屑に含まれるＲＨを無駄にすることがなく、ＲＨの使用量削減を図ることができる。また、粉砕、成形、焼結に用いる設備は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の製造に用いる既存の設備をそのまま使用することができるので、新たな設備を用意する必要がなく、製造コストの増加なしで比較的容易に準備することができる。また、成形時の金型についても、ＲＨ供給拡散処理を行うＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材を準備する工程で使用する金型を用いることにより、製造コストの低減を図ることができるなどの長所がある。また、厚みの調整が容易であり、比較的厚みが薄いものも容易に準備することができる。また、同じ形状、同じ厚みの寸法精度に優れるバルクＲＨ拡散源を複数準備することが容易であるという長所もある。
【００５７】
本発明のバルクＲＨ拡散源としては、前記のいずれの状態のものも使用することができるが、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石との溶着の防止、バルクＲＨ拡散源の繰り返し再利用を考慮した場合は、焼結合金、鋳造合金およびロール急冷合金のいずれかが好ましく、さらにＲＨの使用量削減および製造コストの低減などを考慮した場合は焼結合金が特に好ましい。
【００５８】
バルクＲＨ拡散源の大きさ（幅と長さ）は特に問わないが、ＲＨ供給拡散処理に際して隣接配置するＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材と幅と長さが同じあるいはそれ以上であることが好ましい。
【００５９】
バルクＲＨ拡散源の隣接配置方向における寸法（厚み）は特に問わないが、ＲＨ供給拡散処理時における単位体積当たりの処理量をさらに増加させるには、厚みは極力薄い方が望ましい。但し、繰り返し再利用する場合、厚みが厚いほど再利用できる回数も多くなる。これらを考慮すると、バルクＲＨ拡散源の厚みは０．３ｍｍ以上５ｍｍ以下であることが好ましい。
【００６０】
［Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材と前記バルクＲＨ拡散源を隣接配置する工程］
前記の通り、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材と前記バルクＲＨ拡散源をそれぞれ準備し、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材とバルクＲＨ拡散源を隣接配置する。本発明において「隣接配置」とは、となり合って配置されていればよく、接触している必要はない。もちろん、本発明のバルクＲＨ拡散源は、バルクであることならびにＲＨとＦｅの含有量を特定範囲とすることによって、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石と溶着し難くなっているため、接触していてもかまわない。
【００６１】
例えば、ＲＨ供給拡散処理時における単位体積当たりの処理量増加に重点をおく場合は、バルクＲＨ拡散源とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材とを間隔をあけずに接触させて隣接配置することが好ましい。また、後述するような処理ケースなどを用いて隣接配置工程における作業性向上などに重点をおく場合は、バルクＲＨ拡散源やＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の装入、回収を容易にするために、接触しない程度に若干間隔をあけて隣接配置することが好ましい。
【００６２】
いずれにしても、本発明によるバルクＲＨ拡散源は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石と溶着し難く、溶着防止のために間隔をあけて配置する必要はないので、保持部材やスペーサなどは不要である。従って、前記特許文献１に比べ、ＲＨ供給拡散処理時における単位体積当たりの処理量を大幅に増加させることができ、量産規模の実施において製造コストの低減を図ることができる。
【００６３】
図１は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材とバルクＲＨ拡散源を隣接配置した一例を示す説明図である。図１においては、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材１よりも若干大きな寸法のバルクＲＨ拡散源２を用いている。図１に示すように、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材１とバルクＲＨ拡散源２を隣接配置する。このとき、隣接配置後の両端はバルクＲＨ拡散源２とすることが好ましい。すなわち、バルクＲＨ拡散源２、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材１の順で交互に隣接配置し、最後はバルクＲＨ拡散源２で終わることが好ましい。これによって、全てのＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材１の両面からＲＨを供給することができる。なお、図１では図中左右方向（横方向）に隣接配置する例を示したが、同様な構成で図中上下方向（縦方法）に隣接配置してもかまわない。
【００６４】
図１に示すように、本発明によるバルクＲＨ拡散源２はＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石との溶着が防止されているため、バルクＲＨ拡散源２とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材１とを間隔をあけずに接触して隣接配置することができる。そのため、ＲＨ供給拡散処理時における単位体積当たりの処理量を増加させることができる。
【００６５】
図２は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材とバルクＲＨ拡散源を隣接配置するための処理ケースの一例を示す説明図である。処理ケース３は一方に開口部（図２では手前側）を有し、天板の内側および底板の内側に同じ間隔で凹凸部が設けられている。図中、上下が凹部で形成される空間にバルクＲＨ拡散源が、上下が凸部で形成される空間にＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材が装入される。すなわち、凹部の幅（図中横方向の寸法）、凹部の長さ（図中奥行方向の寸法）および凹部の高さ（図中縦方向の寸法）は、バルクＲＨ拡散源の寸法（厚み、幅、長さ）とほぼ同じ寸法に設計されており、同様に、凸部の幅、凸部の長さおよび凸部の高さは、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の寸法とほぼ同じ寸法に設計されている。
【００６６】
図３は、処理ケース３の上下が凹部で形成される空間にバルクＲＨ拡散源２を、上下が凸部で形成される空間にＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材１を隣接配置した一例を示す説明図である。Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材１とバルクＲＨ拡散源２との間は、処理ケース３内への装入を容易にするために、接触しない程度に若干間隔があけられている。処理ケース３を用いることにより、容易にＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材１とバルクＲＨ拡散源２を隣接配置することができ、配置工程の作業性が大幅に向上し、生産効率を向上させることができる。また、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材１とバルクＲＨ拡散源２を隣接配置後も持ち運びが容易であるため、処理ケース３を熱処理炉などの炉内に配置する作業も非常に容易になる。
【００６７】
処理ケース３はＭｏなど、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の製造方法で用いられている公知の焼結ケースや熱処理ケースと同様の材質を選定すればよい。また、処理ケース３の開口部は開放したままでよいし、蓋部材によって閉じてもよい。
【００６８】
図２および図３においては、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材１よりも若干大きな寸法のバルクＲＨ拡散源２を用いたが、双方が同じ寸法であってもかまわない。また、図２および図３においては、天板の内側および底板の内側に同じ間隔で凹凸部が設けられている処理ケース３を用いたが、凹凸部のないケースを用いて、同じ寸法のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材とバルクＲＨ拡散源を装入してもよい。
【００６９】
［ＲＨ供給拡散処理する工程］
前記によって隣接配置されたＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材とバルクＲＨ拡散源は、圧力５０Ｐａ以下の減圧雰囲気下、８００℃以上１０００℃以下の温度に加熱する。この加熱によって、バルクＲＨ拡散源中のＲＨを気化させ、該ＲＨをＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の表面に供給しつつ、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の内部に拡散させる。本発明では、これをＲＨ供給拡散処理という。
【００７０】
ＲＨ供給拡散処理において、処理中の雰囲気は減圧雰囲気とし、圧力は５０Ｐａ以下とする。圧力が５０Ｐａを超えるとＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材に供給されるＲＨ量が少なくなりＲＨ供給拡散処理に時間を要するため好ましくない。圧力の下限は特に限定されないが、バルクＲＨ拡散源から極微量気化するＲＬやＭを極力抑制するために、０．００１Ｐａ以上にすることが好ましい。また、ＲＨの含有量が多く温度が高いとき、圧力が低いとＲＨの供給が過多となり、バルクＲＨ拡散源とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石が溶着し易い状態となる場合があるが、その際は、処理中の温度を低めに設定し、ＲＨの供給を少なくすればよい。
【００７１】
ＲＨ供給拡散処理において、処理中の温度は８００℃以上１０００℃以下とする。８００℃未満ではＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材に供給されるＲＨ量が少なくなりＲＨ供給拡散処理に時間を要するため好ましくない。一方、１０００℃を超えると粒内拡散を生じ易い状態となるため好ましくない。好ましい温度は９００℃以上９５０℃以下であり、前記圧力条件との組み合わせにより、粒内拡散を生じずに短時間でＲＨ供給拡散処理を行うことができる。
【００７２】
ＲＨ供給拡散処理において、処理時間は特に問わない。Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材およびバルクＲＨ拡散源の装入量、形状、処理圧力、処理温度などによって変化するためである。但し、処理時間が長すぎると製造コストの増加を招くため、好ましくは１０分から２４時間程度、さらに好ましくは１時間から６時間程度で処理できるように、前記条件を設定することが望ましい。
【００７３】
ＲＨ供給拡散処理を行う熱処理炉は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の製造に用いる既存の熱処理炉などを使用することができる。従って、大がかりな設備や新たな設備を用いる必要がない。
【００７４】
［ＲＨ拡散処理］
前記ＲＨ供給拡散処理によって、バルクＲＨ拡散源中のＲＨを気化させ、気化したＲＨをＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の表面に供給しつつ、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の内部に拡散させることができ、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石のＢｒの低下を抑制しつつＨｃＪを向上させることができるが、前記ＲＨ供給拡散処理によってＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石内部に供給されたＲＨをさらに内部へ拡散させる目的で、以下に説明するＲＨ拡散処理を行ってもよい。
【００７５】
ＲＨ拡散処理は、ＲＨ供給拡散処理を実施した後、バルクＲＨ拡散源からＲＨの供給を行わずに加熱を行うことをいう。例えば、ＲＨ供給拡散処理を実施した後、引き続きＲＨ拡散処理を行う場合は、バルクＲＨ供給源からＲＨが供給されない圧力（例えば５０Ｐａを超える圧力）とし、７００℃以上１０００℃以下、好ましくは８００℃以上９５０℃以下で実施する。あるいは、ＲＨ供給拡散処理を実施した後、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石のみを回収した場合は、当該Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石に対して、大気圧以下の真空または不活性ガス雰囲気中で、７００℃以上１０００℃以下、好ましくは８００℃以上９５０℃以下でＲＨ拡散処理を実施する。ＲＨ拡散処理の処理時間は、例えば１０分から２４時間程度、好ましくは１時間から６時間程度である。ＲＨ拡散処理により、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石内においてＲＨの拡散が生じ、表層付近に供給されたＲＨがさらに奥深くに拡散し、磁石全体としてＨｃＪを高めることが可能になる。
【００７６】
［熱処理］
前記ＲＨ供給拡散処理後あるいはＲＨ拡散処理後に、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の磁石特性向上を目的として行う熱処理を施してもよい。この熱処理は、公知のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の製造方法において、焼結後に実施される熱処理と同様である。熱処理雰囲気、熱処理温度などは、公知の条件を採用すればよい。
【００７７】
［バルクＲＨ拡散源の繰り返し再利用］
前記の通り、本発明によるバルクＲＨ拡散源は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石との溶着が防止されているので再利用が可能となる。以下に、バルクＲＨ拡散源を繰り返し再利用する方法の一例を説明する。
【００７８】
まず、前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材を準備する工程、バルクＲＨ拡散源を準備する工程、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材とバルクＲＨ拡散源を隣接配置する工程、ＲＨ供給拡散処理する工程を実施する。その後、ＲＨ供給拡散処理後の既使用バルクＲＨ拡散源を回収する。そして、新たなＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材を準備し、その新たなＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材と既使用バルクＲＨ拡散源を隣接配置し、次いで、前記ＲＨ供給拡散処理する工程を実施する。
【００７９】
また、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材とバルクＲＨ拡散源を隣接配置する工程において処理ケースを用いた場合は、前記ＲＨ供給拡散処理工程を実施した後、処理ケース内からＲＨ供給拡散処理後のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石のみを回収し、処理ケース内に既使用バルクＲＨ拡散源のみを残した状態とする。図４は、図２に示す処理ケース３を用いて、図３のようにＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材１とバルクＲＨ拡散源２を隣接配置し、ＲＨ供給拡散処理する工程を実施した後、処理ケース３内からＲＨ供給拡散処理後のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石のみを回収した状態の一例を示す説明図である。図４に示すように、処理ケース３内には、既使用バルクＲＨ拡散源４のみが、ＲＨ供給拡散処理前に配置されていた位置のままで残された状態となっている。次に、新たなＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材を準備し、先に回収したＲＨ供給拡散処理後のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石が元々配置されていた処理ケース内の位置に新たなＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材を装入し、処理ケース内に新たなＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材と加熱後の既使用バルクＲＨ拡散源を隣接配置する。そして、前記ＲＨ供給拡散処理する工程を実施する。
【００８０】
以上の方法によれば、バルクＲＨ拡散源を繰り返し再利用することが可能となり、製造コストをさらに低減することができる。また、処理ケースを用いることによって、バルクＲＨ拡散源を繰り返し再利用する工程における作業性を向上させることができ、生産効率の向上を図ることができる。
【００８１】
さらに、本発明によれば、従来、割れや欠けの発生によりＲＨ供給拡散処理が困難であった大型のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を、割れや欠けの発生を防止し、量産規模で製造することができる。すなわち、特許文献３の方法は、大がかりな装置が必要にはなるものの、量産規模での実施には適しており、ＲＨ拡散源の再利用も可能である。しかし、特許文献３の方法では、処理室を回転させてＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材とＲＨ拡散源を移動させるため、焼結磁石素材同士あるいは処理室内壁との衝突により、焼結磁石素材に割れや欠けが生じる恐れがある。特に、寸法や重量が大きい大型のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材を処理する場合は、衝突エネルギーも大きくなるため、より一層割れや欠けが発生し易くなる。
【００８２】
これに対して、本発明では、前記の通り、バルクＲＨ拡散源とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材とを間隔をあけずに隣接配置することができるので、ＲＨ供給拡散処理時における単位体積当たりの処理量を増加させることができ、量産規模での実施に好適である。また、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材とバルクＲＨ拡散源は隣接配置された状態でＲＨ供給拡散処理されるため、処理中に割れや欠けが発生することがない。また、予め隣接配置した状態で運搬することにより、熱処理炉への装入、取り出し時などにおいても割れや欠けの発生を防止することができる。さらに、ＲＨ供給拡散処理する工程において処理ケースを用いると、作業性の向上を図りながらＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の割れや欠けを防止することが可能となる。
【実施例】
【００８３】
本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はそれらに限定されるものではない。
【００８４】
実施例１
組成がＮｄ３０．８Ｂ０．９６Ｃｏ０．８９Ａｌ０．１Ｃｕ０．０９Ｇａ０．１残部Ｆｅ（質量％）からなる、厚み３．５ｍｍ×幅１００ｍｍ×長さ９０ｍｍのＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材を準備した。磁石特性は、Ｂｒ＝１．４３Ｔ、ＨｃＪ＝９３０ｋＡ／ｍであった。なお、前記磁石特性は、磁石特性向上を目的として行う熱処理後の特性値である。
【００８５】
組成がＤｙ７０Ｆｅ３０（質量％）からなり、表１に示す状態、寸法、個数の記号ＡからＤのバルクＲＨ拡散源を準備した。記号Ａの圧粉体は、ストリップキャスト法によって得られた厚み０．３ｍｍの薄板を４２５μｍ以下に粉砕し、２ｔｏｎ／ｃｍ２の圧力で成形することによって準備した。記号Ｂの鋳造合金は、厚み６．５ｍｍ×幅１０７ｍｍ×長さ９５．５ｍｍの鋳造合金を切断加工および研削加工することによって準備した。記号Ｃのロール急冷合金は、ストリップキャスト法によって得られた厚み０．５ｍｍの不定形の薄板から、幅および長さが大きいものを選択し切断加工することによって準備した。記号Ｄの焼結合金は、厚み４５ｍｍ×幅１５０ｍｍ×長さ２２０ｍｍの鋳造合金に、水素粉砕を施し１４９μｍ以下に粉砕した後、２ｔｏｎ／ｃｍ２の圧力で成形し、得られた成形体を１０８０℃で４時間焼結することによって準備した。なお、水素粉砕は、大気圧〜５００ｋＰａの圧力で水素を導入する水素吸蔵を１．５時間行い、水素を放出後、減圧雰囲気中で５５０℃に加熱する脱水素を４時間行った。
【００８６】
【表１】
2013225533.tif 000003
【００８７】
前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の両面に前記ＡからＤのバルクＲＨ拡散源を間隔をあけずに接触させて隣接配置した。なお、記号Ｃのロール急冷合金は、片面につき４枚並べて、厚み０．５ｍｍ×幅１０５ｍｍ×長さ９３ｍｍとなるようにした。
【００８８】
両面に記号ＡからＤのバルクＲＨ拡散源が隣接配置されたＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材を、熱処理炉内へ装入し、圧力０．１Ｐａの真空雰囲気下で９００℃の温度で４時間ＲＨ供給拡散処理を行った。その後炉内を冷却し、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石のみを取り出した。ＲＨ供給拡散処理後のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石に、前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材に施した磁石特性向上を目的として行う熱処理と同じ熱処理を施した後、それぞれのＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の両面を０．１ｍｍづつ研削した。両面研削後のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石から厚み３．３ｍｍ×幅７ｍｍ×長さ７ｍｍのＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を切り出し、Ｂ−Ｈトレーサによって磁石特性を測定した。測定結果を表２の拡散源１回使用として示す。
【００８９】
次に、ＲＨ供給拡散処理を行っていない新たなＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の両面にＲＨ供給拡散処理を１回行った既使用バルクＲＨ拡散源を間隔をあけずに接触させて隣接配置した後、熱処理炉内へ装入し、圧力０．１Ｐａの真空雰囲気下で９００℃の温度で４時間ＲＨ供給拡散処理を行った。このようなＲＨ供給拡散処理を通算５回繰り返し、同じバルクＲＨ拡散源を５回繰り返し再利用した。５回目のＲＨ供給拡散処理後のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石に、前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材に施した磁石特性向上を目的として行う熱処理と同じ熱処理を施した後、それぞれのＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の両面を０．１ｍｍづつ研削した。両面研削後のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石から厚み３．３ｍｍ×幅７ｍｍ×長さ７ｍｍのＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を切り出し、Ｂ−Ｈトレーサによって磁石特性を測定した。測定結果を表２の拡散源使用５回目として示す。
【００９０】
【表２】
2013225533.tif 000004
【００９１】
表２に示すように、いずれのバルクＲＨ拡散源を使用した場合も、ＲＨ供給拡散処理無しのＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材に比べ、Ｂｒの低下を抑制しつつＨｃＪが向上している。但し、試料Ｎｏ．１のバルクＲＨ拡散源として記号Ａの圧粉体を用いた場合は、５回繰り返し再利用することによりＨｃＪの向上効果が若干低下している。
【００９２】
このように、バルクＲＨ拡散源として、圧粉体、鋳造合金、ロール急冷合金および焼結合金のいずれを使用しても、Ｂｒの低下を抑制しつつＨｃＪが向上するという効果が得られる。但し、圧粉体では５回繰り返し再利用によりＨｃＪの向上効果が若干低下していることから、多数回の繰り返し再利用するのは難しいと考えられ、圧粉体の製造方法などの改良が必要である。また、鋳造合金は、ＲＨ供給拡散処理時における単位体積当たりの処理量を増加させるには所要形状に加工する必要があり、加工に要するコストの増加などを招くとともに、加工屑に含まれるＲＨが無駄になり、ＲＨの使用量削減を図ることができない。ロール急冷合金は、所要寸法に加工する必要があるとともに、大きな寸法を一枚で準備することができないため、配置工程に手間を要し、また、ひびや割れが生じ易いため、取扱いが非常に困難である。
【００９３】
従って、バルクＲＨ拡散源の繰り返し再利用を考慮した場合は、焼結合金、鋳造合金およびロール急冷合金のいずれかが好ましく、さらに製造コストの低減および生産効率の向上などを考慮した場合は焼結合金が好ましい。特に、焼結合金は、原料合金を粉砕、成形、焼結するため、原料合金の大きさや形状を問わない。また、研削や切断などの機械加工が不要となるため、加工屑に含まれるＲＨを無駄にすることがなく、ＲＨの使用量削減を図ることができるとともに、製造コストを大幅に低減することができる。
【００９４】
実施例２
組成がＮｄ３０．８Ｂ０．９６Ｃｏ０．８９Ａｌ０．１Ｃｕ０．０９Ｇａ０．１残部Ｆｅ（質量％）からなる、厚み３．５ｍｍ×幅２０ｍｍ×長さ３０ｍｍのＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材を準備した。磁石特性は、Ｂｒ＝１．４３Ｔ、ＨｃＪ＝９３０ｋＡ／ｍであった。なお、前記磁石特性は、磁石特性向上を目的として行う熱処理後の特性値である。
【００９５】
バルクＲＨ拡散源として、表３に示す組成の記号ＥからＪの焼結合金をそれぞれ２個準備した。バルクＲＨ拡散源の寸法はいずれも厚み２．５ｍｍ×幅２２ｍｍ×長さ３２ｍｍである。記号ＥからＪの焼結合金は、厚み０．３ｍｍのロール急冷合金に、水素粉砕法を施し２１２μｍ以下に粉砕した後、２ｔｏｎ／ｃｍ２の圧力で成形し、得られた成形体を、焼結合金の組成に応じて１０２０℃〜１２００℃で４時間焼結することによって準備した。水素粉砕は実施例１と同様の条件で行った。
【００９６】
前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の両面に前記ＥからＪのバルクＲＨ拡散源を、間隔をあけずに接触させて隣接配置した。隣接配置後のバルクＲＨ拡散源とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材を、表３に示す処理温度にする以外は実施例１と同様な条件でＲＨ供給拡散処理および熱処理を行った。得られたＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の磁石特性を実施例１と同様な条件で測定した。測定結果を表３に示す。また、ＲＨ供給拡散処理後のバルクＲＨ拡散源とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石との溶着状態を確認した。その結果を表３に示す。また、ＲＨ供給拡散処理におけるＤｙ使用量（バルクＲＨ拡散源の減少重量×１００／ＲＨ供給拡散処理前のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材重量）を表３に示す。
【００９７】
【表３】
2013225533.tif 000005
【００９８】
表３に示すように、バルクＲＨ拡散源のＤｙ含有量が増加するにつれＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石のＨｃＪが向上していることが分かる。また、本発明によれば、バルクＲＨ拡散源とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石との溶着が無いので、バルクＲＨ拡散源を再利用することが可能である。一方、記号ＥのバルクＲＨ拡散源を用いた試料Ｎｏ．５、６はバルクＲＨ拡散源とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石との溶着は無いものの、バルクＲＨ拡散源のＤｙ含有量が少ないため、本実施例によるＲＨ供給拡散処理の条件（９００℃および９３０℃、４時間）では、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材に供給されるＲＨ量が少なく、ＨｃＪはあまり向上していない。また、記号ＪのバルクＲＨ拡散源を用いた試料Ｎｏ．１２はバルクＲＨ拡散源のＤｙ含有量が多いため、バルクＲＨ拡散源とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石が強固に溶着していた。そのため、バルクＲＨ拡散源とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を分離することができず、磁石特性を測定することができなかった。また、バルクＲＨ拡散源の再利用も不可能であった。
【００９９】
比較例１
実施例２と同じＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材を準備し、バルクＲＨ拡散源として、表４に示す組成の記号ＫおよびＬの鋳造合金ならびに記号ＭのＤｙ箔をそれぞれ２個準備した。記号ＫおよびＬの鋳造合金の寸法は厚み２．５ｍｍ×幅２２ｍｍ×長さ３２ｍｍである。記号ＭのＤｙ箔の寸法は厚み０．０２５ｍｍ×幅２０ｍｍ×長さ３０ｍｍとし、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材と同じ幅と長さにした。記号ＫおよびＬの鋳造合金は、実施例１の鋳造合金と同様に、厚み６．５ｍｍ×幅１０７ｍｍ×長さ９５．５ｍｍの鋳造合金を切断加工および研削加工することによって準備した。記号ＭのＤｙ箔は市販品を購入した。なお、表４のバルクＲＨ拡散源の組成において、Ｄｙ１００（質量％）とはＤｙメタル（純Ｄｙ）のことである。
【０１００】
前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の両面に記号Ｋ、Ｌ、ＭのバルクＲＨ拡散源を、間隔をあけずに接触させて隣接配置した。隣接配置後のバルクＲＨ拡散源とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材を、表４に示す処理温度にする以外は実施例１と同様な条件でＲＨ供給拡散処理および熱処理を行った。得られたＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の磁石特性を実施例１と同様な条件で測定した。測定結果を表４に示す。また、ＲＨ供給拡散処理後のバルクＲＨ拡散源とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石との溶着状態の確認結果を表４に示す。また、ＲＨ供給拡散処理におけるＤｙ使用量を表４に示す。
【０１０１】
【表４】
2013225533.tif 000006
【０１０２】
表４から明らかなように、試料Ｎｏ．１３から１５のようにＤｙの含有量が多い場合、バルクＲＨ拡散源とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石が溶着する。試料Ｎｏ．１３、１４はバルクＲＨ拡散源とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を分離することができず、磁石特性を測定することができなかった。試料Ｎｏ．１５については、実施例１と同様にＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の両面を０．１ｍｍづつ研削した後、磁石特性を測定した。なお、試料Ｎｏ．１５のＤｙ使用量（バルクＲＨ拡散源の減少重量×１００／ＲＨ供給拡散処理前のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材重量）は、「ＲＨ供給拡散処理前の箔の重量＝減少重量」とした値である。すなわち、全ての箔がＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の表面に供給されたとみなした。
【０１０３】
前記実施例２の通り、Ｄｙ含有量が増加するにつれＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石のＨｃＪは向上している。従って、実施例２の試料Ｎｏ．１１（バルクＲＨ拡散源の組成がＤｙ７５Ｆｅ２５（質量％）、ＨｃＪ＝１３４０ｋＡ／ｍ）のＨｃＪよりも試料Ｎｏ．１５（バルクＲＨ拡散源の組成がＤｙ１００（質量％））のＨｃＪの方が高くなると考えられる。しかし、表４に示す通り、ＨｃＪは若干減少しており、Ｂｒも低下している。これは、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材とＤｙ含有量が高いバルクＲＨ拡散源とが接触して隣接配置された場合、Ｄｙが過剰供給となり、表層領域において粒内拡散が生じるためである。つまり、粒内拡散に消費されるＤｙ量だけ粒界拡散に消費されるＤｙが減少することとなり、ＨｃＪはあまり向上せず、粒内拡散によりＢｒが低下している。
【０１０４】
前記の通り、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石においてＢｒの低下を抑制しつつＨｃＪを向上させるには、粒界拡散によってＲ２Ｔ１４Ｂ相（モル比）外殻部の軽希土類元素をＤｙで置換すればよく、Ｒ２Ｔ１４Ｂ相（モル比）の中心部まで置換する必要はない。Ｒ２Ｔ１４Ｂ相（モル比）の中心部まで置換するとＢｒが低下する。従って、試料Ｎｏ．１５のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石のように、粒内拡散が生じているということは、Ｄｙを無駄に使用していることとなる。これは、表４のＤｙ使用量からも明らかであり、試料Ｎｏ．１５は、Ｄｙ使用量が０．５０質量％の試料Ｎｏ．１１よりもＨｃＪおよびＢｒが低いにもかかわらず、Ｄｙを１．６３質量％使用している。つまり、約３分の２（１．１３質量％）のＤｙが無駄に消費されていることになる。
【０１０５】
このように、Ｄｙ含有量が高いバルクＲＨ拡散源をＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材と接触させて隣接配置すると、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の表層領域において粒内拡散が生じ、Ｂｒが低下するとともに、ＨｃＪもあまり向上しない。また、希少金属であるＤｙを無駄に消費することになる。本発明によれば、バルクＲＨ拡散源におけるＲＨ含有量が４５質量％以上７５質量％以下であるため、間隔をあけずに接触させて隣接配置しても、ＲＨが過剰供給されず、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の表層領域で粒内拡散が生じることを防止できるとともに、希少金属であるＲＨの使用量を削減することができる。
【０１０６】
比較例２
実施例２と同じＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材を準備し、バルクＲＨ拡散源として、表５に示す組成の記号ＮおよびＬの鋳造合金をそれぞれ２個準備した。記号Ｌの鋳造合金は比較例１の記号Ｌの鋳造合金と同じである。寸法はいずれも厚み２．５ｍｍ×幅２２ｍｍ×長さ３２ｍｍである。記号Ｎの鋳造合金は、実施例１の鋳造合金と同様に、厚み６．５ｍｍ×幅１０７ｍｍ×長さ９５．５ｍｍの鋳造合金を切断加工および研削加工することによって準備した。
【０１０７】
図７に示すように、処理室内に、Ｎｂ製の網からなる保持部材上にＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材とバルクＲＨ拡散源をそれぞれ載置し、スペーサによってＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材とバルクＲＨ拡散源とを５ｍｍの間隔をあけて配置した。次いで、処理室内を表５に示す処理温度にする以外は実施例１と同様な条件でＲＨ供給拡散処理および熱処理を行った。得られたＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の磁石特性を実施例１と同様な条件で測定した。測定結果を表５に示す。また、ＲＨ供給拡散処理後のバルクＲＨ拡散源とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石との溶着状態の確認結果を表５に示す。また、ＲＨ供給拡散処理におけるＤｙ使用量を表５に示す。
【０１０８】
【表５】
2013225533.tif 000007
【０１０９】
本比較例は、特許文献１の方法を再現したものである。特許文献１においては、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材とバルクＲＨ拡散源とを間隔をあけて配置することにより、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石とバルクＲＨ拡散源との溶着を防止することができる。しかしながら、図７からも明らかなように、間隔をあけて配置するため、単位体積当たりの処理量を多くすることができない。
【０１１０】
但し、比較例２の方法では、表５に示すようにＤｙ使用量が比較的多い。試料Ｎｏ．１６と実施例２の試料Ｎｏ．１０とを比較すれば明らかなように、同じＨｃＪであるにもかかわらず、試料Ｎｏ．１０のＤｙ使用量（０．４３質量％）よりも試料Ｎｏ．１６のＤｙ使用量（０．８６質量％）の方が多い。これは、ＲＨ供給拡散処理時に用いるＮｂ製からなる保持部材やスペーサなどにもバルクＲＨ拡散源から気化したＲＨが付着しているためであると考えられる。つまり、約２分の１（０．４３質量％）のＤｙを、保持部材やスペーサなどへの付着によって無駄に消費していることになる。
【０１１１】
このように、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材とＤｙ含有量が高いバルクＲＨ拡散源とを間隔をあけて配置することにより、ＲＨ供給拡散処理後におけるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石とバルクＲＨ拡散源との溶着を防止することができるが、保持部材やスペーサなどへの付着によってＤｙを無駄に消費することになる。
【０１１２】
本発明によれば、バルクＲＨ拡散源におけるＲＨ含有量が４５質量％以上７５質量％以下とすることによってＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石と溶着し難くなっているため、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材とバルクＲＨ拡散源とを間隔をあけずに隣接配置することが可能となり、ＲＨ供給拡散処理時における単位体積当たりの処理量を増加させることができる。また、保持部材やスペーサなどが不要なため、Ｄｙを無駄に消費することがない。従って、希少金属であるＲＨの使用量を削減することができる。
【０１１３】
実施例３
実施例２と同じＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材を準備し、バルクＲＨ拡散源として、実施例２にて使用した記号Ｇの焼結合金と、表６に示す組成の記号ＯからＲの焼結合金、ならびに表６に示す組成の記号ＳからＵの鋳造合金をそれぞれ２個準備した。バルクＲＨ拡散源の寸法はいずれも厚み２．５ｍｍ×幅２２ｍｍ×長さ３２ｍｍである。記号ＯからＲの焼結合金は、記号Ｇと同じ方法により準備した。また、記号ＳからＵの鋳造合金は、厚み６．５ｍｍ×幅１０７ｍｍ×長さ９５．５ｍｍの鋳造合金を切断加工および研削加工することによって準備した。
【０１１４】
前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の両面に記号Ｇおよび記号Ｏ〜ＵのバルクＲＨ拡散源を間隔をあけずに接触させて隣接配置した。隣接配置後のバルクＲＨ拡散源とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材を表６に示す処理温度にする以外は実施例１と同様な条件でＲＨ供給拡散処理を通算１５回繰り返し、同じバルクＲＨ拡散源を１５回繰り返し再利用した。バルクＲＨ拡散源再利用１回目と１５回目のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石に実施例１と同じ熱処理を施した後、実施例１と同様な条件で磁石特性を測定した。測定結果を表６に示す。また、ＲＨ供給拡散処理後のバルクＲＨ拡散源とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石との溶着状態の確認結果を表６に示す。
【０１１５】
【表６】
2013225533.tif 000008
【０１１６】
表６に示すように、試料Ｎｏ．１９のＤｙＦｅ合金からなる記号ＧのバルクＲＨ拡散源を用いた場合、バルクＲＨ拡散源を１５回繰り返し再利用すると、ＨｃＪの向上効果が若干低下している。これに対して、試料Ｎｏ．２０から２２のようにＤｙの一部をＮｄで置換したバルクＲＨ拡散源を用いた場合は、バルクＲＨ拡散源を１５回繰り返し再利用しても、ＨｃＪはほとんど変化しない。すなわち、ＲＨの一部をＲＬで置換することにより、繰り返し回数にかかわらず、ＲＨ供給拡散処理後のＲ−Ｔ−Ｂ焼結磁石において、安定したＨｃＪ向上効果を得ることができる。
【０１１７】
但し、試料Ｎｏ．２３のように、ＲＬの含有量が２０質量％を超えると、バルクＲＨ拡散源とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石とが溶着し、バルクＲＨ拡散源とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を分離することができず、磁石特性を測定することができなかった。そのため、バルクＲＨ拡散源を繰り返し再利用することができなかった。これは、ＲＨ供給拡散処理時にバルクＲＨ拡散源中の液相生成量が多くなり過ぎたためであると考えられる。
【０１１８】
また、試料Ｎｏ．２４から２６のように、バルクＲＨ拡散源にＦｅを含有しない場合、バルクＲＨ拡散源とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石とが溶着し、バルクＲＨ拡散源とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を分離することができず、磁石特性を測定することができなかった。そのため、バルクＲＨ拡散源を繰り返し再利用することができなかった。これは、バルクＲＨ拡散源中に、ＤｙＦｅ２化合物（モル比）などの高融点金属間化合物が存在しないためである。従って、このようなバルクＲＨ拡散源では、前記比較例２に示した特許文献１のように、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材とバルクＲＨ拡散源とを間隔をあけて配置しなければならず単位体積当たりの処理量を多くすることができない。
【０１１９】
なお、試料Ｎｏ．１９と試料Ｎｏ．２１について、ＲＨ供給拡散処理を通算１５回繰り返した後（両面０．１ｍｍづつの研削無し）のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の成分分析を行った結果、Ｎｄの含有量はいずれも３０．５質量％であった。すなわち、ＲＨ供給拡散処理時においては、バルクＲＨ拡散源中のＲＨ（Ｄｙ）のみが気化してＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材に供給され、ＲＬ（Ｎｄ）はバルクＲＨ拡散源中に残ったままとなる。このＮｄが存在することにより、ＲＨ供給拡散処理時に、バルクＲＨ拡散源の表面近傍のＤｙ含有量が徐々に減少していくことが抑制され、バルクＲＨ拡散源の内部組織が均質化される。これにより、同じＲＨ供給拡散処理条件でバルクＲＨ拡散源を繰り返し再利用しても、繰り返し回数にかかわらず、一定量のＲＨをＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材に供給することができ、安定したＨｃＪ向上効果を得ることができ、また、バルクＲＨ拡散源中のＲＨを無駄なく使用することができる。
【０１２０】
実施例４
実施例２と同じＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材を準備し、バルクＲＨ拡散源として、実施例３にて使用した記号Ｐの焼結合金と、表７に示す組成の記号ＶからＺおよびイの焼結合金、ならびに表７に示す組成の記号ロからニの鋳造合金をそれぞれ２個準備した。バルクＲＨ拡散源の寸法はいずれも厚み２．５ｍｍ×幅２２ｍｍ×長さ３２ｍｍである。記号ＶからＺおよびイの焼結合金は、記号Ｐと同じ方法により準備した。また、記号ロからニの鋳造合金は、厚み６．５ｍｍ×幅１０７ｍｍ×長さ９５．５ｍｍの鋳造合金を切断加工および研削加工することによって準備した。
【０１２１】
前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の両面に記号ＰおよびＶ〜ＺならびにイからニのバルクＲＨ拡散源を間隔をあけずに接触させて隣接配置した。隣接配置後のバルクＲＨ拡散源とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材を表７に示す処理温度にする以外は実施例１と同様な条件でＲＨ供給拡散処理を通算２５回繰り返し、同じバルクＲＨ拡散源を２５回繰り返し再利用した。バルクＲＨ拡散源再利用１回目と２５回目のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石に実施例１と同じ熱処理を施した後、実施例１と同様な条件で磁石特性を測定した。測定結果を表７に示す。また、ＲＨ供給拡散処理後のバルクＲＨ拡散源とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石との溶着状態の確認結果を表７に示す。
【０１２２】
【表７】
2013225533.tif 000009
【０１２３】
表７に示すように、試料Ｎｏ．２７のＤｙの一部をＮｄで置換した焼結合金からなる記号ＰのバルクＲＨ拡散源を用いた場合、バルクＲＨ拡散源を２５回繰り返し再利用すると、ＨｃＪの向上効果が若干低下している。一方、試料Ｎｏ．２８から３３のようにＤｙの一部をＮｄで置換するとともにＦｅの一部をＣｏまたはＡｌで置換したバルクＲＨ拡散源を用いた場合は、バルクＲＨ拡散源を２５回繰り返し再利用しても、ＨｃＪはほとんど変化しない。すなわち、ＲＨの一部をＲＬで置換するとともにＦｅの一部をＭで置換することにより、バルクＲＨ拡散源を繰り返し再利用する回数を増加させても、ＨｃＪの変化がほとんどない安定した品質のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を製造することができる。
【０１２４】
但し、試料Ｎｏ．３４および３５のように、ＲＨとＲＬの合計含有量が多すぎると、バルクＲＨ拡散源とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石とが溶着し、バルクＲＨ拡散源とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を分離することができず、磁石特性を測定することができなかった。そのため、バルクＲＨ拡散源を繰り返し再利用することができなかった。これは、ＲＨ供給拡散処理時にバルクＲＨ拡散源中の液相生成量が多くなり過ぎたためであると考えられる。
【０１２５】
また、試料Ｎｏ．３６および３７のように、Ｍの含有量が２０質量％を超えると、ＭがＣｏの場合は、バルクＲＨ拡散源とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石とが溶着した。そのため、バルクＲＨ拡散源とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を分離することができず、磁石特性を測定することができなかった。また、バルクＲＨ拡散源を繰り返し再利用することができなかった。一方、ＭがＡｌの場合は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材に供給されるＲＨ量が少なくなり、ＨｃＪ向上効果が低下する。なお、試料Ｎｏ．３７については、バルクＲＨ拡散源の繰り返し回数にともなって磁石特性が低下したため、２５回目の磁石特性は測定しなかった。さらに、試料Ｎｏ．３８のように、バルクＲＨ拡散源にＦｅを含有しない場合もＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材に供給されるＲＨ量が少なくなり、ＨｃＪ向上効果が低下する。試料Ｎｏ．３８もバルクＲＨ拡散源の繰り返し回数にともなって磁石特性が低下したため、２５回目の磁石特性は測定しなかった。
【０１２６】
Ｄｙの一部をＮｄで置換するとともにＦｅの一部をＣｏで置換した、記号Ｖの焼結合金（Ｄｙ６０Ｎｄ１０Ｆｅ１５Ｃｏ１５（質量％））のＲＨ供給拡散処理前と、試料Ｎｏ．２８に用いた２５回繰り返し再利用後の焼結合金を、さらに同様な条件で２５回繰り返し再利用し、通算５０回繰り返し再利用したものについて、Ｘ線回折装置（リガク製ＲＩＮＴ−２４００）によりＸ線回折測定を行った。得られたＸ線回折パターンを図５に示す。図５下段のＸ線回折パターンがＲＨ供給拡散処理前の焼結合金、上段のＸ線回折パターンが５０回繰り返し再利用後の焼結合金を示す。
【０１２７】
図５下段に示すように、Ｄｙの一部をＮｄで置換するとともにＦｅの一部をＣｏで置換した場合、バルクＲＨ拡散源（焼結合金）の構成相は、主として（ＤｙＮｄ）３Ｃｏ化合物相（モル比）と（ＤｙＮｄ）（ＦｅＣｏ）２化合物相（モル比）とから構成されていることがわかる。図５上段に示すように、５０回繰り返し再利用後は（ＤｙＮｄ）３Ｃｏ化合物相（モル比）の量が減少しているものの構成相は変化していない。すなわち、Ｃｏは、含有量（質量％）を定義する場合はＦｅの一部を置換するものとしているが、バルクＲＨ拡散源中の構成相においては、（ＤｙＮｄ）（ＦｅＣｏ）２化合物相（モル比）と、基本的にＦｅを含有しない（ＤｙＮｄ）３Ｃｏ化合物相（モル比）にも含まれている。また、前記のバルクＲＨ拡散源は、ＲＨ供給拡散処理中はＣｏの含有により低融点化した（ＤｙＮｄ）３Ｃｏ化合物相（モル比）は液相となり、高融点な（ＤｙＮｄ）（ＦｅＣｏ）２化合物相（モル比）は基本的に固相状態にあると考えられる。
【０１２８】
また、記号Ｖの焼結合金によるＲＨ供給拡散処理を通算２５回繰り返した後（両面０．１ｍｍづつの研削無し）の試料Ｎｏ．２８のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石におけるＣｏ含有量をＩＣＰ発光分光分析法により分析した結果、Ｃｏ含有量は０．８９質量％であり、ＲＨ供給拡散処理前のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材のＣｏ含有量（０．８９質量％）と同じであった。
【０１２９】
以上の結果から、ＲＨ供給拡散処理時においては、バルクＲＨ拡散源中のＤｙのみが気化してＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の表面に供給されている。バルクＲＨ拡散源中のＤｙは、（ＤｙＮｄ）３Ｃｏ化合物相（モル比）に基づく液相（（ＤｙＮｄ）３Ｃｏ化合物相（モル比）に由来する液相）と（ＤｙＮｄ）（ＦｅＣｏ）２化合物相（モル比）のいずれからも供給されているものと考えられるが、図５上段に示す通り、結果的に、主として（ＤｙＮｄ）３Ｃｏ化合物相（モル比）のＤｙが消費される。すなわち、（ＤｙＮｄ）３Ｃｏ化合物相（モル比）に基づく液相は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の表面へＤｙを供給するとともに、（ＤｙＮｄ）（ＦｅＣｏ）２化合物相（モル比）へＤｙを補給しているものと考えられる。この（ＤｙＮｄ）３Ｃｏ化合物相（モル比）に基づく液相の存在によって、バルクＲＨ拡散源の表面近傍のＤｙ含有量が徐々に減少していくことが抑制され、バルクＲＨ拡散源の内部組織が均質化される。これにより、同じＲＨ供給拡散処理条件でバルクＲＨ拡散源を繰り返し再利用しても、繰り返し回数にかかわらず、一定量のＤｙをＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材に供給することができ、安定したＨｃＪ向上効果を得ることができると考えられる。また、バルクＲＨ拡散源は、Ｄｙ含有量の減少に伴い重量は減少するが、見かけの体積はほとんど変化しない。従って、体積変化によりＤｙ供給量が減少することは少ないと考えられる。
【０１３０】
また、試料Ｎｏ．３０に用いた、Ｄｙの一部をＮｄで置換するとともにＦｅの一部をＡｌで置換した記号Ｗの焼結合金（Ｄｙ６０Ｎｄ１５Ｆｅ１５Ａｌ１０（質量％））について、２５回繰り返し再利用後の焼結合金の組織観察をＦＥ−ＳＥＭ（電界放射型走査電子顕微鏡）による反射電子像（ＢＳＥ像）により行った。その結果を図６に示す。また、図中記号ａにて示す白色の相と図中記号ｂにて示す灰色の相について、ＥＰＭＡ（島津製作所製ＥＰＭＡ−１６１０）によるＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線分光法）によって成分分析を行った。その結果、図中記号ａにて示す白色の相の成分はＤｙ４９Ｎｄ４２Ａｌ９（質量％）、図中記号ｂにて示す灰色の相の成分はＤｙ６２Ｎｄ７Ｆｅ２０Ａｌ１１（質量％）であった。
【０１３１】
また、記号Ｗの焼結合金によるＲＨ供給拡散処理を通算２５回繰り返した後（両面０．１ｍｍづつの研削無し）の試料Ｎｏ．３０のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石におけるＡｌ含有量をＩＣＰ発光分光分析法により分析した結果、Ａｌ含有量は０．１質量％であり、ＲＨ供給拡散処理前のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材のＡｌ含有量（０．１質量％）と同じであった。
【０１３２】
以上の結果から、Ｄｙの一部をＮｄで置換するとともにＦｅの一部をＡｌで置換した場合、バルクＲＨ拡散源（焼結合金）の構成相は、主として（ＤｙＮｄ）３Ａｌ化合物相（モル比）および／または（ＤｙＮｄ）２Ａｌ化合物相（モル比、図６の記号ａに示す相）と、（ＤｙＮｄ）ＦｅＡｌ化合物相（モル比、図６の記号ｂに示す相）とから構成されていると考えられる。すなわち、Ａｌは、含有量（質量％）を定義する場合はＦｅの一部を置換するものとしているが、バルクＲＨ拡散源中の構成相においては、（ＤｙＮｄ）ＦｅＡｌ化合物相（モル比）と、基本的にＦｅを含有しない（ＤｙＮｄ）３Ａｌ化合物相（モル比）および／または（ＤｙＮｄ）２Ａｌ化合物相（モル比）にも含まれている。また、前記のバルクＲＨ拡散源は、室温では主として（ＤｙＮｄ）３Ａｌ化合物相（モル比）および／または（ＤｙＮｄ）２Ａｌ化合物相（モル比）と（ＤｙＮｄ）ＦｅＡｌ化合物相（モル比）とから構成されるが、ＲＨ供給拡散処理中はＡｌの含有により低融点化した（ＤｙＮｄ）３Ａｌ化合物相（モル比）および／または（ＤｙＮｄ）２Ａｌ化合物相（モル比）は液相となり、高融点な（ＤｙＮｄ）ＦｅＡｌ化合物相（モル比）は基本的に固相状態にあると考えられる。
【０１３３】
また、ＲＨ供給拡散処理時においては、バルクＲＨ拡散源中のＤｙのみが気化してＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の表面に供給されている。バルクＲＨ拡散源中のＤｙは、（ＤｙＮｄ）３Ａｌ化合物相（モル比）および／または（ＤｙＮｄ）２Ａｌ化合物相（モル比）に基づく液相（（ＤｙＮｄ）３Ａｌ化合物相（モル比）および／または（ＤｙＮｄ）２Ａｌ化合物相（モル比）に由来する液相）と（ＤｙＮｄ）ＦｅＡｌ化合物相（モル比）のいずれからも供給されているものと考えられるが、結果的に、主として（ＤｙＮｄ）３Ａｌ化合物相（モル比）および／または（ＤｙＮｄ）２Ａｌ化合物相（モル比）から消費されると考えられる。すなわち、（ＤｙＮｄ）３Ａｌ化合物相（モル比）および／または（ＤｙＮｄ）２Ａｌ化合物相（モル比）に基づく液相は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の表面へＤｙを供給するとともに、（ＤｙＮｄ）ＦｅＡｌ化合物相（モル比）へＤｙを補給しているものと考えられる。この（ＤｙＮｄ）３Ａｌ化合物相（モル比）および／または（ＤｙＮｄ）２Ａｌ化合物相（モル比）に基づく液相の存在によって、バルクＲＨ拡散源の表面近傍のＤｙ含有量が徐々に減少していくことが抑制され、バルクＲＨ拡散源の内部組織が均質化される。これにより、同じＲＨ供給拡散処理条件でバルクＲＨ拡散源を繰り返し再利用しても、繰り返し回数にかかわらず、一定量のＤｙをＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材に供給することができ、安定したＨｃＪ向上効果を得ることができると考えられる。
【０１３４】
以上のように、ＲＨの一部をＲＬで置換するとともにＦｅの一部をＭで置換することにより、バルクＲＨ拡散源を繰り返し再利用する回数を増加させても、一定量のＲＨをＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材に供給することができ、安定したＨｃＪ向上効果を得ることができ、また、バルクＲＨ拡散源中のＲＨを無駄なく使用することができる。特に、ＭとしてＣｏ、Ａｌを用いた場合、Ｃｏ、Ａｌは、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材を準備する工程において原料として使用するため、その原料を流用することによって、原料の調達コストなどを低減することができる。
【０１３５】
実施例５
実施例２と同じＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材を準備し、バルクＲＨ拡散源として、表８に示す組成の記号ホからチの焼結合金をそれぞれ２個準備した。バルクＲＨ拡散源の寸法はいずれも厚み２．５ｍｍ×幅２２ｍｍ×長さ３２ｍｍである。
【０１３６】
記号ホおよびヘの焼結合金は、Ｄｙ８０Ｆｅ２０（質量％）鋳造合金とＮｄ８０Ｆｅ２０（質量％）鋳造合金を混合し、実施例１と同じ条件の水素粉砕にて２１２μｍ以下に粉砕した後、さらにアトマイズ鉄粉、Ｃｏ粉末、Ｆｅ−Ａｌ粉末を混合して組成調整し、２ｔｏｎ／ｃｍ２の圧力で成形し、１０８０℃で４時間焼結することによって準備した。
【０１３７】
記号トの焼結合金は、Ｄｙ８０Ｆｅ２０（質量％）鋳造合金を実施例１と同じ条件で水素粉砕にて２１２μｍ以下に粉砕した粉末と、Ｎｄ２６．２Ｄｙ５．０２Ｆｅ６６．６２Ｂ０．９６Ｃｏ０．９Ａｌ０．１Ｃｕ０．１Ｇａ０．１（質量％）からなるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材用の５μｍのジェットミル粉砕粉とを７５：２５の割合で混合した後、２ｔｏｎ／ｃｍ２の圧力で成形し、１０８０℃で４時間焼結することによって準備した。得られた焼結合金の組成はＤｙ６１．３Ｎｄ６．６Ｆｅ３１．５Ｂ０．２４Ｃｏ０．２３Ａｌ０．０３Ｃｕ０．０３Ｇａ０．０３（質量％）であった。表８中のＮｏ．４１のバルクＲＨ拡散源組成におけるＭとは、ＢとＣｏとＡｌとＣｕとＧａ（合計含有量０．５６質量％）のことである。
【０１３８】
記号チの焼結合金は、Ｄｙ８０Ｆｅ２０（質量％）鋳造合金を実施例１と同じ条件で水素粉砕にて２１２μｍ以下に粉砕した粉末と、Ｎｄ２２．２Ｄｙ９．０２Ｆｅ６６．６２Ｂ０．９６Ｃｏ０．９Ａｌ０．１Ｃｕ０．１Ｇａ０．１（質量％）からなるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の自家発生屑を実施例１と同じ条件で水素粉砕にて２１２μｍ以下に粉砕した粉末とを７５：２５の割合で混合した後、２ｔｏｎ／ｃｍ２の圧力で成形し、１０８０℃で４時間焼結することによって準備した。得られた焼結合金の組成はＤｙ６２．３Ｎｄ５．６Ｆｅ３１．５Ｂ０．２４Ｃｏ０．２３Ａｌ０．０３Ｃｕ０．０３Ｇａ０．０３（質量％）であった。表８中Ｎｏ．４２のバルクＲＨ拡散源組成におけるＭとは、ＢとＣｏとＡｌとＣｕとＧａ（合計含有量０．５６質量％）のことである。
【０１３９】
前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の両面に記号ホからチのバルクＲＨ拡散源を間隔をあけずに接触させて隣接配置した。隣接配置後のバルクＲＨ拡散源とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材を表８に示す処理温度にする以外は実施例１と同様な条件でＲＨ供給拡散処理および熱処理を行った。得られたＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の磁石特性を実施例１と同様な条件で測定した。測定結果を表８に示す。また、ＲＨ供給拡散処理後のバルクＲＨ拡散源とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石との溶着状態の確認結果を表８に示す。
【０１４０】
【表８】
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【０１４１】
表８に示すように、いずれのバルクＲＨ拡散源を用いても、優れたＨｃＪが得られていることが分かる。すなわち、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材を準備する工程で使用する原料合金やＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材を準備する工程で発生した自家発生屑など、様々な原料を用いて作製した焼結合金をバルクＲＨ拡散源として使用することができる。これにより、従来無駄になっていた原料屑や焼結磁石不良品などを再利用することができ、ＲＨの使用量削減ができるとともに、製造コストをさらに低減することができる。
【０１４２】
実施例６
組成がＮｄ３０．８Ｂ０．９６Ｃｏ０．８９Ａｌ０．１Ｃｕ０．０９Ｇａ０．１残部Ｆｅ（質量％）からなる、厚み３．５ｍｍ×幅１００ｍｍ×長さ９０ｍｍのＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材を複数個準備した。磁石特性は、Ｂｒ＝１．４３Ｔ、ＨｃＪ＝９３０ｋＡ／ｍであった。なお、前記磁石特性は、磁石特性向上を目的として行う熱処理後の特性値である。
【０１４３】
バルクＲＨ拡散源として、表９に示す組成の記号リの焼結合金を１１個準備した。バルクＲＨ拡散源の寸法は厚み２．５ｍｍ×幅１０５ｍｍ×長さ９３ｍｍである。記号リの焼結合金は、実施例１の記号Ｄの焼結合金と同じ方法により準備した。
【０１４４】
図２に示す処理ケース内に、前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材と前記バルクＲＨ拡散源を、図３に示すように交互に隣接配置した。Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材とバルクＲＨ拡散源との間は、処理ケース内への装入を容易にするために、０．５ｍｍ程度の間隔があけられている。隣接配置後の処理ケースを熱処理炉内へ装入し、圧力０．１Ｐａの真空雰囲気下で９２０℃の温度で４時間ＲＨ供給拡散処理を行った。その後炉内を冷却し、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石のみを取り出し、図４に示すように、バルクＲＨ拡散源はそのままの位置で残された状態とした。ＲＨ供給拡散処理後のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石に、前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材に施した磁石特性向上を目的として行う熱処理と同じ熱処理を施した後、それぞれのＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の両面を０．１ｍｍづつ研削した。両面研削後のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石から厚み３．３ｍｍ×幅７ｍｍ×長さ７ｍｍのＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を切り出し、Ｂ−Ｈトレーサによって磁石特性を測定した。測定結果を表９の拡散源１回使用として示す。
【０１４５】
次に、処理ケース内にそのままの位置で残された状態で保持しておいたバルクＲＨ拡散源の間に、ＲＨ供給拡散処理を行っていない新たなＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材を装入した後、処理ケースを熱処理炉内へ装入し、圧力０．１Ｐａの真空雰囲気下で９２０℃の温度で４時間ＲＨ供給拡散処理を行った。このようなＲＨ供給拡散処理を通算２５回繰り返し、同じバルクＲＨ拡散源を２５回繰り返し再利用した。２５回目のＲＨ供給拡散処理後のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石に、前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材に施した磁石特性向上を目的として行う熱処理と同じ熱処理を施した後、それぞれのＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の両面を０．１ｍｍづつ研削した。両面研削後のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石から厚み３．３ｍｍ×幅７ｍｍ×長さ７ｍｍのＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を切り出し、Ｂ−Ｈトレーサによって磁石特性を測定した。測定結果を表９の拡散源使用２５回目として示す。
【０１４６】
【表９】
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【０１４７】
表９に示す通り、ＲＨ供給拡散処理無しのＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材に比べ、Ｂｒの低下を抑制しつつＨｃＪが向上している。また、バルクＲＨ拡散源を２５回繰り返し再利用しても、ＨｃＪおよびＢｒは変化していない。また、バルクＲＨ拡散源とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石との溶着も無かった。さらに、処理ケースを用いることにより、容易にＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材とバルクＲＨ拡散源を隣接配置することができ、配置工程の作業性が大幅に向上した。また、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材とバルクＲＨ拡散源を隣接配置後も持ち運びが容易であるため、処理ケースを熱処理炉などの炉内に配置する作業も非常に容易になった。
【符号の説明】
【０１４８】
１  Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材
２  バルクＲＨ拡散源
３  処理ケース
４  既使用バルクＲＨ拡散源
１１  Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体
１２  ＲＨバルク体
１３  処理室
１４  保持部材
１５  スペーサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図７】
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【図６】
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