(57)【要約】      （修正有）【課題】焼結Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂをベースとした磁石の磁気特性を改善するために元素の添加を行い、保磁力がＮｄ２Ｆ１４Ｂ結晶粒間の結晶粒界相の形態の影響を大きく受けることが知られている。そこで、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ永久磁石等の永久磁石の改良された製造方法を提供する。【解決手段】永久磁石の製造方法は、粉末を金属含有蒸気と接触させて、粉末に被覆を形成する工程を含む。合金粉末は、ネオジム、鉄およびホウ素を含有する。金属含有蒸気は、ジスプロシウム、テルビウム、鉄、および、それらの合金からなる群から選択される成分を含む。永久磁石は、圧縮、焼結、および、これに続いて行われる熱処理によって、被覆粉末から形成される。【選択図】図１
2013243346.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁石の製造方法であって、
ネオジム、鉄およびホウ素を含む粉末を、ジスプロシウム、テルビウム、鉄、および、それらの合金からなる群から選択される金属含有蒸気と接触させて、被覆粉末を形成する工程と、
前記被覆粉末から永久磁石を形成する工程と
を備える方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、
前記永久磁石は、ジスプロシウムおよびテルビウムの少なくとも一方を約０．０１重量％ないし約８重量％含有する
方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であって、
前記金属含有蒸気は、加熱される
方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法であって、
前記金属含有蒸気は、プラズマと接触して、前記粉末を被覆させる
方法。
【請求項５】
請求項４に記載の方法であって、
前記プラズマは、前記粉末を被覆させるために、マイクロ波または高周波の照射によって発生される
方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法であって、
前記金属含有蒸気は、光と接触して、前記粉末を被覆させる
方法。
【請求項７】
請求項６に記載の方法であって、
前記金属含有蒸気は、紫外線と接触して、前記粉末を被覆させる
方法。
【請求項８】
請求項６に記載の方法であって、
前記金属含有蒸気は、加熱される
方法。
【請求項９】
請求項１に記載の方法であって、
前記金属含有蒸気は、ＤｙＣｌ３、ＴｂＣｌ３、ＤｙＢｒ３、ＴｂＢｒ３、ＤｙＩ３、ＴｂＩ３、ＤｙＦ３、Ｄｙ２Ｓ３、ＴｂＦ３、Ｔｂ２Ｓ３、Ｄｙ（２，２，６，６−テトラメチル−３，５−ヘプタンジオン）３、Ｔｂ（２，２，６，６−テトラメチル−３，５−ヘプタンジオン）３、π−アレーンＤｙ錯体およびπ−アレーンＴｂ錯体からなる群から選択される成分を含む
方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の方法であって、
前記金属含有蒸気は、水素と接触する
方法。
【請求項１１】
請求項１に記載の方法であって、
前記被覆の厚さは、約１０ｎｍないし約１０００μｍである
方法。
【請求項１２】
請求項１に記載の方法であって、
前記永久磁石は、粉末冶金プロセスを使用して形成される
方法。
【請求項１３】
請求項１に記載の方法であって、
前記永久磁石は、焼結によって形成される
方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法であって、
前記被覆粉末は、該被覆粉末を金型内に配置することによって賦形される
方法。
【請求項１５】
請求項１３に記載の方法であって、
前記被覆粉末は、賦形中に磁界の作用下でプレスされ、より高い密度が要求される場合には、静圧プレスまたは衝撃圧縮が施される
方法。
【請求項１６】
請求項１に記載の方法であって、
前記粉末は、被覆前に水素粉砕される
方法。
【請求項１７】
磁石の製造方法であって、
ネオジム、鉄およびホウ素を含む粉末を、ジスプロシウム、テルビウム、鉄、および、それらの合金からなる群から選択される金属含有蒸気と接触させる工程と、
前記粉末および前記金属含有蒸気の少なくとも一方に光を照射して、被覆粉末を形成する工程と、
前記被覆粉末から永久磁石を形成する工程と
を備える方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の方法であって、
前記金属含有蒸気は、ＤｙＣｌ３、ＴｂＣｌ３、ＤｙＢｒ３、ＴｂＢｒ３、ＤｙＩ３、ＴｂＩ３、ＤｙＦ３、Ｄｙ２Ｓ３、ＴｂＦ３、Ｔｂ２Ｓ３、Ｄｙ（２，２，６，６−テトラメチル−３，５−ヘプタンジオン）３、Ｔｂ（２，２，６，６−テトラメチル−３，５−ヘプタンジオン）３、π−アレーンＤｙ錯体およびπ−アレーンＴｂ錯体からなる群から選択される成分を含む
方法。
【請求項１９】
請求項１７に記載の方法であって、
前記金属含有蒸気は、水素と接触する
方法。
【請求項２０】
請求項１７に記載の方法であって、
前記永久磁石は、粉末冶金プロセスを使用して形成される
方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
〔０００１〕本発明は、少なくとも１つの態様では、磁気特性が向上するとともに、ジスプロシウムおよび／またはテルビウムの使用量が低減された永久磁石を製造するための合金被覆粉末に関する。詳細には、本発明は、永久磁石を製造するための被覆粉末の改良された比較的安価な製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
〔０００２〕永久磁石は、マイクロエレクトロニクス、自動車、医療用デバイス、発電、等の様々な分野で使用されている。永久磁石は、代表的には、硬質の磁性材料から形成され、自動車産業、航空宇宙産業および通信産業で使用されている。Ｎｅ−Ｆｅ−Ｂ等の希土類磁石は、他の硬質磁石よりもエネルギ密度が高い。更に、こうした磁石は、自動車の用途で、スターター、小型モータ、オルタネータ、センサ、計器、ならびに、電気自動車およびハイブリッド自動車の推進システムなどに使用されている。
【０００３】
〔０００３〕希土類磁石は、通常は、加圧条件下で賦形し、その後、焼結して形成することによって、粉末状金属から製造される。圧倒的多数の硬質磁石は、フェライトおよびＮｅ−Ｆｅ−Ｂから形成される。フェライトは安価であるが、磁気特性があまり優れていない。この材料は、主として、大きさおよび重量が主たる設計上の配慮事項でない用途で使用される。
【０００４】
〔０００４〕強力な永久磁石に必要な固有特性には、高い飽和磁化、大きな結晶磁気異方性、および、適当なキュリー温度が含まれる。これらの特性は、微小構造等の外因性要因によって大きな影響を受ける。微小構造によって影響を受ける材料特性（例えば磁気特性）には、粒界相、粒径、粒形態および配向性が含まれる。粒径が単磁区限界（single domain limit）として周知の臨界値よりも小さい場合には、消磁が非常に困難であり、そのため硬磁性(hard magnetic properties)が優れている。単磁区限界は、異方性定数および飽和磁化を含む所定の固有磁気特性（specific intrinsic magnetic properties）に関連する。Ｎｅ−Ｆｅ−Ｂ磁石について、単磁区限界は約３００ｎｍである。
【０００５】
〔０００５〕微小な微小構造を生成するための好ましい商業的技術は、メルトスピニングである。プロセスパラメータに応じて、メルトスピニングは、２０ｎｍないし３０ｎｍ程度の微小な等軸粒から、凝固中に結晶化する非晶質構造までの範囲の微小構造を形成する。しかしながら、プロセスを更に進めて磁気特性を最適化する際に、できるだけ微小な微小構造を保持することが重要である。好ましい結晶学的整合の結晶粒によって異方性磁石が製造される。高度に結晶学的に整合させることによって、高いエネルギが発生する。微小構造の劣化、および、達成可能な結晶学的整合が限定されることによって、商業的に達成可能なエネルギ生産は、理論的最大値である６４メガガウス−エルステッド（ＭＧＯｅ）と比較して、約５０ＭＧＯｅに制限される。
【０００６】
〔０００６〕焼結Ｎｅ−Ｆｅ−Ｂ永久磁石は、低温での磁気特性が非常に優れている。磁化後、永久磁石は、熱力学的に非平衡状態にある。外部条件の変化、特に温度変化によって、別の更に安定した状態に移行する。こうした移行には、代表的には、磁気特性の変化が伴う。Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ相はキュリー温度が低いので、温度上昇に従って残留磁気および固有保磁力が急速に減少する。Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ永久磁石の熱的安定性を改善するために、ならびに、ハイブリッド自動車および電気自動車用のコンパクトかつ軽量で強力なモータを得るために磁気特性を向上するために、２つの方法がある。１つの方法は、Ｃｏを添加することによってキュリー温度を上昇させることである。Ｃｏは、Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ相に完全に溶解可能である。しかしながら、Ｃｏを添加したＮｄ−Ｆｅ−Ｂ磁石の保磁力は低下する。これは、おそらくは、逆磁区(reverse domain)についての核生成域(nucleation sites)のためである。第２の方法は、重希土類元素を添加することである。Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ磁石のネオジムまたは鉄の代わりにジスプロシウムを使用すると、異方性磁界および固有保磁力が増大し、飽和磁化が減少することが知られている（C.S. Herget, Metal, Poed. Rep. V. 42, P.438 (1987); W. Rodewald, J. Less-Common Met, V111, P77 (1985);D. Plusa, J. J. Wystocki, Less-Common Met, V. 133, P. 231 (1987)）を参照されたい）。逆磁区の核が結晶粒の表面に発生すると直ちに、結晶粒全体の磁気反転が発生すると考えられている。逆磁区は、結晶粒界からのみ発生する。ジスプロシウム（Ｄｙ）を結晶粒界に亘って均等に分布できれば、保磁力は上昇し、残留磁区は大幅に変化することはない。従って、溶解および合金化工程の前に、ジスプロシウム（Ｄｙ）やテルビウム（Ｔｂ）等の重希土類金属を混合した金属に添加するのが一般的である。しかしながら、ＤｙおよびＴｂは非常に希少であり、高価である。重希土類元素には、僅か約２％ないし約７％のＤｙしか含まれない。今日、Ｄｙの価格は急速に高騰している。更に高い磁気特性が必要とされる場合には、Ｔｂが必要とされるが、ＴｂはＤｙよりも遥かに高価である。
【０００７】
〔０００７〕焼結Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂをベースとした磁石の理想的な微小構造は、非強磁性Ｎｄリッチ相によって完全に隔離されたＮｄ２Ｆ１４Ｂ結晶粒である（主としてＮｄ相と、幾らかのＮｄ１．１Ｆｅ４Ｂ４およびＦＥ−Ｎｄ相との、不純物によって安定化された共晶マトリックス）。Ｄｙおよび／またはＴｂを添加することにより、Ｆｅ、ＮｄおよびＤｙまたはＴｂに基づく全く異なる三元系粒界相が形成される。これらの粒界相は、結晶粒界領域およびＮｄ２Ｆｅ１４Ｂ結晶粒の表面に位置する。
【０００８】
〔０００８〕磁気特性を改善するための元素の添加は、以下の条件を満たさなければならない。１）金属間相（intermetallic phase）は、強磁性結晶粒を分離するために非強磁性でなければならず、２）金属間相は、液相焼結によって稠密な材料を形成するためにＮｄ２Ｆ１４Ｂ相よりも融点が低くなければならず、３）元素は、良好な磁気特性を保持するためにＮｄ２Ｆ１４Ｂへの溶解性が低くなければならない。保磁力がＮｄ２Ｆ１４Ｂ結晶粒間の結晶粒界相の形態の影響を大きく受けることが知られている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】C.S. Herget, Metal, Poed. Rep. V. 42, P.438 (1987)
【非特許文献２】W. Rodewald, J. Less-Common Met, V111, P77 (1985)
【非特許文献３】D. Plusa, J. J. Wystocki, Less-Common Met, V. 133, P. 231 (1987)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
〔０００９〕従って、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ永久磁石等の永久磁石の改良された製造方法が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
〔００１０〕本発明は、少なくとも１つの実施例において、永久磁石の製造方法を提供することによって、従来技術の１つ以上の問題点を解決する。この方法は、粉末を金属含有蒸気と接触させて粉末に被覆を形成する化学蒸着（ＣＶＤ）工程を含む。合金粉末は、ネオジム、鉄およびホウ素を含む。金属含有蒸気は、ジスプロシウム、テルビウム、鉄、および、それらの合金からなる群から選択される成分を含む。永久磁石は、被覆粉末から、押し固め、焼結、および、その後の熱処理によって形成される。
【００１２】
〔００１１〕別の実施例では、永久磁石の製造方法が提供される。この方法は、粉末を金属含有蒸気と接触させて粉末に被覆を形成するＣＶＤ工程を含む。粉末は、ネオジム、鉄およびホウ素を含む。金属含有蒸気は、ジスプロシウム、テルビウム、鉄、および、それらの合金からなる群から選択される成分を含む。粉末および／または金属含有蒸気に光を照射することによって、粉末が被覆される。この被覆粉末から永久磁石が形成される。
【００１３】
〔００１２〕ＣＶＤプロセスには、物理蒸着（ＰＶＤ）プロセスを上回る多くの重要な利点がある。ＣＶＤプロセスは、代表的には、速度が早く、直線方向以外にも蒸着でき、被覆を厚くでき、より経済的である。ＣＶＤ設備は、比較的簡単であり、超高真空を必要とせず、一般的に多くの種々のプロセスに適用できる。しかしながら、その用途は、プラズマ（６００℃以上）を導入しない高温で熱的に安定した基材に限定される。
【００１４】
〔００１３〕本発明の例示的な実施例は、詳細な説明および添付図面から更に完全に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】〔００１４〕永久磁石の製造方法を示すフローチャートである。
【図２】〔００１５〕マイクロ波エネルギを利用する化学蒸着システムの概略図である。
【図３】〔００１６〕光を利用して被覆を形成する化学蒸着システム（光レーザーＣＶＤ）の概略図である。
【図４】〔００１７〕熱レーザーＣＶＤシステムの作動を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
〔００１８〕次に、現状において発明者が認識している、本発明を実施する上での最良の態様を構成する、本発明の方法の現状で好ましい構成、実施例および方法を詳細に述べる。添付図面は、必ずしも縮尺通りではない。しかしながら、開示される実施例は、本発明の単なる例示であって、様々な別の形態で実施されてもよいということは理解されるべきである。従って、本明細書中に開示される特定の詳細は、限定であると解釈されるべきではなく、単に本明細書の任意の態様のための代表的な基礎を示すものとして、および／または、本発明を様々の形態で採用するように当業者に教示するための代表的な基礎を示すものとして解釈されるべきである。
【００１７】
〔００１９〕幾つかの例を除き、または、特段の記載のない限り、材料の量、または、反応条件および／または使用条件を示す本明細書中の全ての数値は、本発明の最も広い範囲を説明する上で、「約」という語によって変更されるものと理解されるべきである。一般的には、言及された数値限度内で実施するのが好ましい。更に、それとは反対の言及が明確になされていない限り、％、「一部」および比の値は、重量に基づく。本発明に関連する所与の目的について適している、または、好ましいといった材料群または材料の等級の記載は、群または等級に含まれるもののうちの任意の２つ以上の混合物が同等に適している、または、好ましいという意味を含む。化学用語における成分の説明は、本明細書中に特定した任意の組み合わせに添加するときの成分に言及しているのであって、混合後の混合物の成分間の化学的相互作用を必ずしも除外するものではない。頭字語または他の省略形の最初の定義は、本明細書中での同じ省略形のそれ以降の全ての使用に適用され、最初に定義した省略形の通常の文法的変化に対して必要な変更を加えて適用される。それとは反対の言及が明確になされていない限り、特性の計測は、同じ特性について上文中または下文中で言及したのと同じ技術によって決定される。
【００１８】
〔００２０〕更に、本発明は、以下に説明する特定の実施例および方法に限定されないということは理解されるべきである。これは、特定の構成要素（成分）および／または条件は、勿論、変化するからである。更に、本明細書中で使用した用語は、単に本発明の特定の実施例を説明することを目的とするものであって、何ら限定を意図したものではない。
【００１９】
〔００２１〕更に、本明細書中および添付の特許請求の範囲で使用されるような単数形（ａ，ａｎ，the）は、それが単数であることを示す明瞭な文脈でない限り、複数の指示対象物を含むということに着目しなければならない。例えば、単数形で述べた構成要素は、複数の構成要素を含むことを意図している。
【００２０】
〔００２２〕図１を参照すると、この図には、永久磁石の製造方法を示すフローチャートが示してある。この方法は、合金粉末１０を金属含有蒸気１２と接触させて被覆粉末１４を形成する化学蒸着工程を含む。被覆粉末１４では、被覆１６が合金粉末の粒子上に配置される。様々な改良点では、ＣＶＤ工程は、熱活性型、光活性／補助型、マイクロ波活性型、または、これらの組み合わせであってもよい。ＣＶＤプロセスでは、蒸気移送およびガス相からの化学反応によって、加熱された合金粉末に被覆１６が形成される。１つの改良態様では、基材が約３００℃ないし約１１００℃の温度まで加熱される。代表的には、蒸着の化学種(deposition species)は、イオン、原子および／または分子、または、これらの組み合わせである。合金粉末は、ネオジム、鉄およびホウ素を含む。特に有用な改良態様では、金属含有蒸気をプラズマ（マイクロ波または高周波の照射によって形成される）と接触させることで粉末が被覆される。１つの改良態様では、被覆の厚さは約１０ｎｍないし約１００μｍである。別の改良態様では、被覆の厚さは約１００ｎｍないし約１０μｍである。更に別の改良態様では、被覆の厚さは約３０ｎｍないし約３μｍである。金属含有蒸気は、ジスプロシウム、テルビウム、鉄、および、それらの合金からなる群から選択される成分を含む。永久磁石１８は、金型内で押し固め、焼結し、熱処理を加えた後に、被覆粉末から形成される。１つの改良態様では、被覆粉末は、粉末の組み合わせを金型１９に配置することによって賦形される。粉末の組み合わせは、通常は、賦形中または賦形後にプレスされる。代表的には、永久磁石は、ジスプロシウムおよび／またはテルビウムを、永久磁石の総重量の約０．０１重量％ないし約８重量％含有する。しかしながら、ジスプロシウムおよび／またはテルビウムの表面濃度は、被覆層の総重量の約２重量％ないし約５０重量％であってもよい。
【００２１】
〔００２３〕本プロセスを使用して製造された磁石は、従来技術の方法を使用して製造された磁石よりも大幅に少ない量ＤｙまたはＴｂを使用するが、従来技術と同様の磁気特性が得られる。本プロセスでは、ＤｙまたはＴｂによってコーティングされたＮｄ−Ｆｅ−Ｂ粉末を使用し、結晶粒界でのＤｙまたはＴｂの分布が遥かに高い磁石を製造する。これは、マイクロプローブを有する走査型電子顕微鏡を使用して見ることができ、計測できる。従来の方法は、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ粉末をＤｙまたはＴｂとともに合金元素として使用する。この場合、代表的には、ＤｙまたはＴｂは、微視的には均一に分布する。本発明は、これらの元素の不均一分布を利用することによって、同様の磁気特性を得るのに必要となる、本プロセスで使用されるＤｙまたはＴｂの量を非常に少なくできる。例えば、Ｄｙおよび／またはＴｂの量は、従来のプロセスと比較して、約２０％以上、または約３０％以上、または約４０％以上、または約５０％以上、または約６０％以上、または約７０％以上、または約８０％以上、または約９０％以上低減できる。
【００２２】
〔００２４〕上述のように、本実施例の被覆プロセスによって、ＤｙまたはＴｂの平均濃度を下げることができ、磁石内でのＤｙまたはＴｂの分布が変化する。ＤｙまたはＴｂの平均濃度は、同様に高い磁気特性を有する従来の磁石についての約６重量％ないし約９重量％と比較して、約０．３重量％ないし約５重量％、または約０．３重量％ないし約４重量％、または約０．３重量％ないし約３重量％の範囲内にあってもよい。被覆プロセスは、ＤｙまたはＴｂの表面濃度が約５重量以上％ないし約８０重量％以上であり且つＤｙまたはＴｂのバルク濃度が低い粉末粒子を生成する。本明細書中では、表面濃度とは、合金粉末を被覆する層でのＤｙおよび／またはＴｂの重量％をいう。被覆プロセスは、粉末冶金プロセスについての現在の準備工程に追加的な工程として導入される。
【００２３】
〔００２５〕本発明の一態様では、合金粉末は以下のように形成される。ネオジム、鉄およびホウ素を含む合金を溶融し、スピニング法によって鋳造し、ストリップ（小片）を製造する。次いで、合金を水素化することによって合金ストリップを水素粉砕する。代表的には、この工程は、圧力が約１気圧ないし約５気圧の水素炉内で、合金が粉砕されるまで行われる。次いで、合金を、代表的には、高温（例えば３００℃ないし６００℃）の真空中で１時間ないし１０時間に亘って脱水素化する。水素化および脱水素化によって、合金は、平均粒径が代表的には１ｍｍないし４ｍｍの粗い粉末に粉砕される。次いで、粗い粉末を（窒素ジェットミルによって）微粉砕し、平均粒径が１μｍないし４μｍの初期粉末（starting powder）を形成する。１つの改良態様では、任意ではあるが、化学組成を調節するために、合金粉末を篩に掛け、その後、第２合金粉末と混合してもよい。次いで、合金を化学蒸着プロセスによって、Ｄｙおよび／またはＴｂを含む層で被覆する。次いで、任意ではあるが、結果的に得られた被覆粉末を再び篩に掛けてもよい。
【００２４】
〔００２６〕本実施例の別の態様では、被覆粉末を永久磁石に形成する。１つの改良態様では、磁石は、粉末冶金プロセスによって形成される。こうしたプロセスは、代表的には、以下に述べるように行われる。即ち、粉末を調節するために、磁界内で計量およびプレスを行い（真空バギング）、静圧プレス成型し、金型内で焼結し、エージングを行い（例えば、約８００℃ないし１１００℃の真空中で様々な温度段階で約３０時間に亘って）、機械加工によって最終的な磁石片を形成する。最後に、通常は磁石に表面処理を施す（例えば、リン酸塩処理、無電解ニッケルめっき、エポキシ被覆、等）。
【００２５】
〔００２７〕図２を参照すると、この図には、マイクロ波エネルギを利用した化学蒸着システムの概略図が示してある。ＣＶＤ蒸着システム２０は、ガス移送システム２６から金属含有反応ガスを受け入れるガス反応領域２４を有するチャンバ２２を備えている。金属含有反応ガスは、マイクロ波システム３０からのマイクロ波放射線に曝される。マイクロ波システム３０は、マグネトロン３２、サーキュレータ３４および電源３６を含む。マイクロ波システム３０は、更に、マイクロ波供給部３８および短絡スライド４０を含む。マイクロ波放射線によって、反応性プラズマ４２が形成される。ＣＶＤ蒸着システム２０は、更に、反応性プラズマ４２を強化する磁石４４，４６，４８，５０を含む。活性化された金属含有ガス５２が反応性プラズマ４２から形成される。プラズマの導入によって、必要な蒸着温度が大幅に低下され（８００℃ないし１１００℃から３００℃ないし７００℃に）、その蒸着速度が改善される。このＣＶＤプロセスでは、多くの化学反応を使用できる。ＣＶＤ反応は、以下の要因、即ち熱力学、質量移送および動学的配慮、反応の化学的作用、ならびに、温度、圧力および化学的活性のプロセスパラメータによって制御される。これらの要因の理論的解析（またはコンピュータモデリング）を使用して、反応メカニズム（即ち堆積物を形成する際の反応経路）、結果的に得られた堆積物の組成（即ちその化学量論）、および、堆積物の構造（即ちその原子の幾何学的構成）を予測する。この解析は、適切なＣＶＤパラメータを選択する上でのガイドラインを提供するであろう。多くの場合に動学的に制御される所与の反応からの可能な歩留りを最大にするリアクタを設計する上で、多くの流体力学的計算コードを利用できる。このＣＶＤプロセスでは、種々のプラズマ機構を使用できる。一例として、図２に示すように、マイクロ波グロー放電が２．４５ＧＨｚの標準周波数で使用される。プラズマＣＶＤシステムは、作動周波数が４５０ＫＨｚないし１１３．５６ＭＨｚの高周波（ＲＦ）を使用してもよい。この他のプラズマ発生技術には、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）と、磁界および電界の適切な組み合わせとが含まれる。サイクロトロン共鳴は、交番電界の周波数が、磁力線に沿った軌道を移動する電子の固有振動数と一致するときに生じる。
【００２６】
〔００２８〕図２を更に参照すると、活性化された金属含有ガス５２が合金粉末５４と接触することによって、粉末が被覆される。合金粉末５４は、遊離構造であり、粉末表面を均一に被覆できる。１つの改良態様では、合金粉末５４は、ネオジム、鉄およびホウ素を含有し、活性化された金属含有ガス５２（およびガス移送システム２６からの金属含有反応ガス）は、ジスプロシウム、テルビウム、鉄、および、それらの合金からなる群から選択される成分を含む。ＣＶＤ蒸着システム２０は、更に、活性化された金属含有ガス５２を加熱するためのヒータ６０と、合金粉末５４および反応ガスを冷却するための水冷ジャケット６２とを含む。代表的には、プロセス温度は３００℃ないし７００℃であり、圧力は０．５mTorrないし１０mTorrである。１つの改良態様では、圧力は、１mTorrないし３mTorrである。ＣＶＤ蒸着システム２０は、更に、システムを減圧状態に維持し、使用済み反応ガスを排気するための真空システム６４を含む。
【００２７】
〔００２９〕図３を参照すると、この図は、光を利用して被覆を形成する化学蒸着システム（光レーザＣＶＤ）を示す概略図である。蒸着システム７０は、蒸着チャンバ７２を含む。金属含有蒸気を提供する反応ガスは、ガス移送システム７４から入口ノズル７６を介して蒸着チャンバ７２に導入される。反応ガスを反応させるために、光源８０が使用されて、光が蒸着チャンバ７２に導入される。代表的には、光源８０は、レーザ光源である。１つの改良態様では、光源８０は、合金粉末８２の被覆の実行／開始を行うための紫外線を供給する。図３は、更に、ミラー７５，７６とウィンドウ７７とを示す。紫外線は、反応分子の化学結合を切るのに十分な光子エネルギを有する。これらの分子は、電子吸収帯が広く、紫外線照射によって容易に励起される。光子エネルギの範囲は、３．４ｅＶないし６．４ｅＶである。光レーザＣＶＤは、反応が光子によって活性化されるので熱を必要とせず、蒸着が本質的には室温で行われる点が熱レーザＣＶＤと異なる。しかしながら、その蒸着速度は、熱レーザＣＶＤと比較して遅い。１つの改良態様では、導入された光は、金属含有蒸気および／または基材である合金粉末８２の両方と接触する。１つの改良態様では、合金粉末８２は、ネオジム、鉄およびホウ素を含有し、金属含有蒸気は、ジスプロシウム、テルビウム、鉄、および。それらの合金からなる群から選択される成分を含む。従って、合金粉末８２は、最終的には、ジスプロシウム、テルビウム、鉄、および、それらの合金を含む層によって被覆される。任意に設けられるヒータ８４を使用して、合金粉末８２が代表的には２００℃ないし６００℃の温度まで加熱される。真空システム８６を使用して、チャンバ７２内の減圧状態が維持され、使用済み反応ガスが排気される。１つの改良態様では、反応圧力は、約１Torrないし約１atmである。別の改良態様では、反応圧力は、約１Torrないし約１００Torr）である。更に別の改良態様では、反応圧力は、約０．００１mTorrないし約３０mTorrである。
【００２８】
〔００３０〕図４を参照すると、この図には、熱レーザＣＶＤシステムの作動の概略図が示してある。この態様では、合金粉末８０は、粉末と接触することによって粉末を加熱し、被覆粉末９２およびガス副生物を形成する光ビーム９０の作用によって被覆される。ガス副生物は、遊離しており、最終的には排出される。レーザの波長は、ガス分子によってエネルギがほとんど、または、全く吸収されないような波長であってもよい。基材が局所的に加熱されるので、蒸着は、加熱された領域に限定される。１つの改良態様では、基材温度は、約２５℃ないし約３００℃である。１つの改良態様では、光ビームまたは基材は、合金粉末基材のストリップが被覆されるように移動する。１つの改良態様では、反応圧力は、約１Torrないし１atmである。別の改良態様では、反応圧力は、約１Torrないし約１００Torrである。更に別の改良態様では、反応圧力は、約０．００１mTorrないし３０mTorrである。
【００２９】
〔００３１〕上文中に説明した様々な実施例は、被覆前駆物質として金属含有蒸気を使用する。１つの改良態様では、金属含有蒸気は、ＤｙＣｌ３、ＴｂＣｌ３、ＤｙＦ３、Ｄｙ２Ｓ３、ＴｂＦ３、Ｔｂ２Ｓ３、ＤｙＢｒ３、ＴｂＢｒ３、ＤｙＩ３、ＴｂＩ３、Ｄｙ（２，２，６，６−テトラメチル−３，５−ヘプタンジオン）３、Ｔｂ（２，２，６，６−テトラメチル−３，５−ヘプタンジオン）３、π−アレーンＤｙ錯体およびπ−アレーンＴｂ錯体からなる群から選択される成分を含む。例えば、ジスプロシウムは、塩素化合物またはフッ素化合物の水素還元といった多くの化学反応、および、以下の化学反応によって蒸着できる。
２ＤｙＣｌ３＋３Ｈ２→２Ｄｙ＋６ＨＣｌ
２ＤｙＣｌ３→２Ｄｙ＋３Ｃｌ２
ＤｙＣｌ２→Ｄｙ＋Ｃｌ２
２ＤｙＦ３＋３Ｈ２→２Ｄｙ＋６ＨＦ
Ｄｙ２Ｓ３→２Ｄｙ＋３Ｓ２
Ｄｙ２（ＣＯ３）３＋６ＨＣｌ（ａｑ）→２ＤｙＣｌ３（ａｑ）＋３ＣＯ２（ｇ）＋３Ｈ２Ｏ
硫酸ジスプロシウムＤｙ２（ＳＯ４）３に同様の反応を適用できるということは理解されよう。
【００３０】
〔０００１〕本発明の実施例を例示し且つ説明したが、これらの実施例は、本発明の全ての可能な形態を示し且つ説明しようとするものではない。というよりはむしろ、本明細書中で使用した用語は、説明のために使用したものであって、限定ではなく、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、様々な変更を行うことができるということは理解されよう。
【符号の説明】
【００３１】
１０…合金粉末
１２…金属含有蒸気
１４…被覆粉末
１６…被覆
１８…永久磁石
１９…金型
２０…ＣＶＤ蒸着システム
２２…チャンバ
２４…ガス反応領域
２６…ガス移送システム
３０…マイクロ波システム
３２…マグネトロン
３４…サーキュレータ
３６…電源
３８…マイクロ波供給部
４０…短絡スライド
４２…反応性プラズマ
４４，４６，４８，５０…磁石
５２…金属含有ガス
５４…合金粉末
６０…ヒータ
６２…水冷ジャケット
６４…真空システム
７０…蒸着システム
７２…蒸着チャンバ
７４…ガス移送システム
７５…ミラー
７６…入口ノズル
７７…ウィンドウ
８０…合金粉末（図４）
８０…光源（図３）
８２…合金粉末
８４…ヒータ
８６…真空システム
９０…光ビーム
９２…被覆粉末
【図１】
2013243346.tif 000003
【図２】
2013243346.tif 000004
【図３】
2013243346.tif 000005
【図４】
2013243346.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成25年6月4日(2013.6.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁石の製造方法であって、
ネオジム、鉄およびホウ素を含む粉末を、ジスプロシウム、テルビウム、鉄、および、それらの合金からなる群から選択される金属含有蒸気と接触させて、被覆粉末を形成する工程と、
前記被覆粉末から永久磁石を形成する工程と
を備える方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、
前記永久磁石は、ジスプロシウムおよびテルビウムの少なくとも一方を約０．０１重量％ないし約８重量％含有する
方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であって、
前記金属含有蒸気は、加熱される
方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法であって、
前記金属含有蒸気は、プラズマと接触して、前記粉末を被覆させる
方法。
【請求項５】
請求項４に記載の方法であって、
前記プラズマは、前記粉末を被覆させるために、マイクロ波または高周波の照射によって発生される
方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法であって、
前記金属含有蒸気は、光と接触して、前記粉末を被覆させる
方法。
【請求項７】
請求項６に記載の方法であって、
前記金属含有蒸気は、紫外線と接触して、前記粉末を被覆させる
方法。
【請求項８】
請求項１に記載の方法であって、
前記金属含有蒸気は、ＤｙＣｌ３、ＴｂＣｌ３、ＤｙＢｒ３、ＴｂＢｒ３、ＤｙＩ３、ＴｂＩ３、ＤｙＦ３、Ｄｙ２Ｓ３、ＴｂＦ３、Ｔｂ２Ｓ３、Ｄｙ（２，２，６，６−テトラメチル−３，５−ヘプタンジオン）３、Ｔｂ（２，２，６，６−テトラメチル−３，５−ヘプタンジオン）３、π−アレーンＤｙ錯体およびπ−アレーンＴｂ錯体からなる群から選択される成分を含む
方法。
【請求項９】
請求項１に記載の方法であって、
前記永久磁石は、焼結によって形成される
方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の方法であって、
前記粉末は、被覆前に水素粉砕される
方法。
【外国語明細書】
2013243346000001.pdf