JP2020161692A - Ｒ−ｔ−ｂ系永久磁石 - Google Patents

Abstract

【課題】温度特性、特に保磁力（Ｈｃｊ）の温度特性を改善したＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石を提供する。【解決手段】Ｃｒを含有するＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石である。Ｒは希土類元素から選択される１種以上であり、ＴはＦｅ単独またはＦｅおよびＣｏ、Ｂはホウ素である。Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石は、主相粒子および粒界に存在する粒界相を含む。粒界相としてＲリッチ相を含む。主相粒子はＲリッチ相よりもＣｒの含有量が多い。【選択図】図１

Description

本発明は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石に関する。

特許文献１には、希土類磁石の発明が記載されている。特に、ＣｕおよびＣｏを特定の範囲内で含有することで、Ｂの含有量が比較的低くても角形比および耐熱性が高い希土類磁石が記載されている。

特許文献２には、Ｒ−ＴＭ−Ｂ系焼結磁石の発明が記載されている。特にＣｏの含有量を著しく低減しても耐食性および機械特性が優れたＲ−ＴＭ−Ｂ系焼結磁石が記載されている。

国際公開第２０１５／０７８３６２号 国際公開第２０１６／１５８５５２号

本発明は、温度特性、特に保磁力（Ｈｃｊ）の温度特性を改善したＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石は、
Ｃｒを含有するＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石であって、
Ｒは希土類元素から選択される１種以上、ＴはＦｅ単独またはＦｅおよびＣｏ、Ｂはホウ素であり、
前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石は、主相粒子および粒界に存在する粒界相を含み、
前記粒界相としてＲリッチ相を含み、
前記主相粒子は前記Ｒリッチ相よりもＣｒの含有量が多いことを特徴とする。

本発明に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石は、上記の構造およびＣｒの分布を有することにより、Ｂの含有量が比較的低いＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石における温度特性、特にＨｃｊの温度特性を改善することができる。

なお、Ｈｃｊの温度特性は、Ｈｃｊの温度係数の絶対値が小さいほど良い。Ｈｃｊの温度係数とは、温度変化１℃あたり、Ｈｃｊが何％変化するかを示す値である。基準温度をＴ１、対象温度をＴ２、基準温度でのＨｃｊをＨｃｊ１、対象温度でのＨｃｊをＨｃｊ２とした場合に、［｛（Ｈｃｊ２−Ｈｃｊ１）／Ｈｃｊ１｝／（Ｔ２−Ｔ１）］×１００で算出される。

ＲとしてＮｄおよびＰｒから選択される１種以上を含んでもよい。

さらにＧａを含有してもよく、
前記Ｒリッチ相がＲ_６Ｔ_１３Ｇａ相を含んでもよく、
前記Ｒ_６Ｔ_１３Ｇａ相におけるＣｒの含有量が０質量％以上０．３０質量％未満であってもよい。

ＴはＦｅおよびＣｏであってもよく、さらにＧａおよびＣｕを含有してもよく、
前記Ｒリッチ相がＲ−Ｃｏ−Ｃｕ−Ｇａ相を含んでもよく、
前記Ｒ−Ｃｏ−Ｃｕ−Ｇａ相におけるＣｒの含有量が０質量％以上０．２０質量％未満であってもよい。

さらにＺｒを含有してもよく、
前記粒界相としてＺｒ−Ｂ相および／またはＺｒ−Ｃ相を含んでもよい。

ＴはＦｅおよびＣｏであってもよく、さらにＧａ，Ｍ１およびＭ２を含有してもよく、
Ｍ１は、Ｚｒ，Ｔｉ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｖ，Ｍｏ，およびＷから選択される１種以上であって少なくともＺｒを含み、
Ｍ２はＣｕおよびＡｌから選択される１種以上であり、
前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石全体を１００質量％として、
Ｒの合計含有量が２８．００質量％以上３４．００質量％以下、
Ｃｏの含有量が０．３０質量％以上３．００質量％以下、
Ｂの含有量が０．７０質量％以上０．９５質量％以下、
Ｃｒの含有量が０．０５質量％以上０．５０質量％以下、
Ｇａの含有量が０．３０質量％以上１．００質量％以下、
Ｍ１の合計含有量が０．１０質量％以上３．００質量％以下、
Ｚｒの含有量が０．１０質量％以上１．５０質量％以下、
Ｍ２の合計含有量が０質量％より大きく２．００質量％以下であってもよく、
Ｆｅが実質的な残部であってもよい。

Ｒの合計含有量がＮｄおよびＰｒの合計含有量であってもよい。

本実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石のＳＥＭ画像である。

以下、本発明を、実施形態に基づき説明する。

＜Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石＞
本実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石について説明する。

本実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石は、微細構造が特定の構造であることにより、温度特性を良好とすることができる。以下、本実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石の微細構造について説明する。

本実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石は、Ｒ_２Ｔ_１４Ｂ型結晶構造を有する主相粒子および隣り合う２つ以上の主相粒子によって形成される粒界を有する。なお、粒界は２つの主相粒子によって形成される二粒子粒界と３つ以上の主相粒子によって形成される多粒子粒界とに分類される。なお、ＲとしてＮｄおよびＰｒから選択される１種以上を含んでもよい。

本実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石では、粒界には粒界相が存在する。そして、本実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石は、粒界相としてＲリッチ相を含む。Ｒリッチ相とは、Ｒの含有量が主相粒子よりも高い相のことである。そして、本実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石に含まれる主相粒子は、Ｒリッチ相よりもＣｒの含有量が多い。なお、全ての主相粒子におけるＣｒの含有量が全てのＲリッチ相におけるＣｒの含有量よりも多い必要はないが、個数ベースで７０％以上の主相粒子におけるＣｒの含有量が任意のＲリッチ相におけるＣｒの含有量より多くてもよい。

また、主相粒子におけるＣｒの含有量がＲリッチ相におけるＣｒの含有量よりも０．０１質量％以上、多くてもよく、０．０５質量％以上、多くてもよい。

本実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石は、Ｒリッチ相と比べて主相粒子により多くのＣｒが分布していることにより、温度特性が良好になる。

温度特性が良好になるメカニズムの詳細は不明である。しかし、特に主相粒子のみにＣｒが含まれ、Ｒリッチ相にＣｒが含まれない場合に、特に温度特性が良好となる。このことから、主相粒子がＣｒを含有することで主相粒子の異方性磁界の温度特性が良好になると考えられる。

一方、Ｒリッチ相にＣｒが含まれる場合には、上記の温度特性が良好になる効果が小さくなる。したがって、Ｒリッチ相にＣｒが含まれることでＲリッチ相の磁性が変化し、温度特性を悪化させていると考えられる。

本実施形態に係る粒界相として複数の種類のＲリッチ相を含んでいてもよい。Ｒリッチ相の例としては、Ｒ_６Ｔ_１３Ｇａ相、Ｒ−Ｃｏ−Ｃｕ−Ｇａ相、Ｒ−Ｏ−Ｃ−Ｎ相が挙げられる。なお、上記の各相を含む場合には、各相を構成する元素がＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石中に含まれる。

Ｒ_６Ｔ_１３Ｇａ相は、Ｌａ_６Ｃｏ_１１Ｇａ_３型の結晶構造を持つ相である。さらに、Ｒ_６Ｔ_１３Ｇａ相は、非磁性である。そして、Ｒ_６Ｔ_１３Ｇａ相は、Ｆｅの含有量が３０．００質量％以上である。Ｇａの含有量には特に制限はないが、３．００質量％以上８．００質量％以下としてもよい。

Ｒ_６Ｔ_１３Ｇａ相が粒界に含まれることで、主相粒子間の磁気分離が大きくなり、Ｈｃｊが向上する。

Ｒ_６Ｔ_１３Ｇａ相におけるＣｒの含有量は、０質量％以上０．３０質量％未満であってもよく、０質量％以上０．０３質量％以下であってもよい。すなわち、Ｒ_６Ｔ_１３Ｇａ相がＣｒを含まなくてもよい。

Ｒ−Ｃｏ−Ｃｕ−Ｇａ相は、Ｆｅの含有量が３０．００質量％未満であり、Ｃｏ，ＣｕおよびＧａの合計含有量が２．００質量％以上である相である。

そして、Ｒ−Ｃｏ−Ｃｕ−Ｇａ相におけるＣｒの含有量が０質量％以上０．２０質量％未満であってもよく、０質量％以上０．０５質量％以下であってもよい。すなわち、Ｒ−Ｃｏ−Ｃｕ−Ｇａ相がＣｒを含まなくてもよい。

Ｒ−Ｏ−Ｃ−Ｎ相は、Ｒの含有量に対するＯ，ＣおよびＮの合計含有量が質量比で０．０５以上０．２０である相である。

そして、Ｒ−Ｏ−Ｃ−Ｎ相におけるＣｒの含有量が０質量％以上０．０５質量％未満であってもよく、０質量％以上０．００５質量％以下であってもよい。すなわち、Ｒ−Ｏ−Ｃ−Ｎ相がＣｒを含まなくてもよい。

さらに、本実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石は、Ｍ１−Ｂ相、および／または、Ｍ１−Ｃ相を含んでもよい。特にＺｒ−Ｂ相および／またはＺｒ−Ｃ相を含むと好適である。

Ｚｒ−Ｂ相およびＺｒ−Ｃ相はいずれもＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石の製造時に主相粒子の周囲に析出し、主相粒子の粒成長を抑制する。そして、主相粒子の粒径を小さくする。主相粒子の粒径が小さいほど、Ｈｃｊが向上し、温度特性、特にＨｃｊの温度特性が改善される。

Ｚｒ−Ｂ相は主にＺｒＢ_２相であってもよい。ＺｒＢ_２相はＡｌＢ_２系の六方晶の結晶構造を有する相であり、板状の形状で析出する。この場合には主相粒子の粒成長を抑制する効果が大きくなる。

Ｚｒ−Ｃ相は主にＺｒＣ相であってもよい。ＺｒＣ相は面心立方構造（ＮａＣｌ構造）の結晶構造を有する相であり、立方体形状で析出する。この場合には主相粒子の粒成長を抑制する効果が大きくなる。

なお、ＺｒＢ_２相とＺｒＣ相とでは、ＺｒＢ_２相の方が主相粒子の粒成長を抑制する効果が大きい。

また、本実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石は、必要に応じてＴｉ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｖ，Ｍｏおよび／またはＷを含んでもよく、含まなくてもよい。これらの元素においても、Ｚｒと同様に粒界にＭ１−Ｂ相および／またはＭ１−Ｃ相を析出させることができ、主相粒子の粒成長を抑制する効果がある。

主相粒子および粒界に含まれる各相を判別する方法には特に制限はない。例えば、ＳＥＭ，ＥＰＭＡ，ＴＥＭなどで判別することができる。図１に本実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石１のＳＥＭ画像を例示する。なお、図１は後述する実施例２のＳＥＭ画像である。図１では、Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石１が主相粒子１１および粒界を含む。そして、粒界がＲ_６Ｔ_１３Ｇａ相１３，Ｒ−Ｃｏ−Ｃｕ−Ｇａ相１５，Ｒ−Ｏ−Ｃ−Ｎ相１９およびＺｒ−Ｃ相１７を含む。そして、主相粒子および粒界に含まれる各相の組成を測定する方法には特に制限はない。例えば、ＥＰＭＡなどで測定することができる。

図１からもわかるように、ＳＥＭ画像では、主相粒子よりもＲリッチ相の方が白く見える。Ｒリッチ相の中では、Ｒ_６Ｔ_１３Ｇａ相１３は他のＲリッチ相と比較して灰色に見えるＲ−Ｃｏ−Ｃｕ−Ｇａ相１５はＲ_６Ｔ_１３Ｇａ相と比較して白く見えるＲ−Ｏ−Ｃ−Ｎ相１９はＲ−Ｃｏ−Ｃｕ−Ｇａ相１５に近い色であるが、他のＲリッチ相よりも丸みを帯びた形状となる。Ｚｒ−Ｃ相１７は、Ｒリッチ相と比較して黒く、正方形に近い形状となる。

なお、図１ではＺｒ−Ｂ相が観察されなかった。しかし、上記の通り、本実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石がＺｒ−Ｂ相を含んでいてもよい。Ｚｒ−Ｂ相が存在する場合には、Ｚｒ−Ｂ相は細長い長方形または針状の形状となりやすい。そして、Ｚｒ−Ｃ相１９と比較して二粒子粒界に存在しやすい。

以下、本実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石の組成について説明する。

本実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石では、Ｒは希土類元素から選択される１種以上である。希土類元素とは、Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｐｍ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，ＹｂおよびＬｕのことである。本実施形態ではＳｃは希土類元素に含まれない。

本実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石では、Ｔは、Ｆｅ単独であってもよくＦｅおよびＣｏであってもよい。

本実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石では、Ｂはホウ素である。

本実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石は、さらにＣｒを含有する。

本実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石は、さらにＧａ、Ｍ１およびＭ２を含有してもよい。Ｍ１はＺｒ，Ｔｉ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｖ，ＭｏおよびＷから選択される１種以上、Ｍ２はＣｕおよびＡｌから選択される１種以上である。

本実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石におけるＲの合計含有量は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石全体を１００質量％として、２８．００質量％以上３４．００質量％以下であってもよく、２９．５０質量％以上３３.００質量％以下であってもよい。Ｒの合計含有量が少なすぎる場合には、主相粒子の生成が十分ではなくなる。このため、軟磁性を持つα−Ｆｅなどが析出しやすくなり、角型が低下しやすくなる。また、Ｒの合計含有量が多すぎる場合には、主相粒子の体積割合が減少しやすくなり、残留磁束密度（Ｂｒ）が低下しやすくなる。

また、Ｒの合計含有量がＮｄおよびＰｒの合計含有量であってもよい。

ＮｄおよびＰｒの合計含有量は２８．００質量％以上３４．００質量％以下であってもよく、２９．５０質量％以上３３.００質量％以下であってもよい。

なお、Ｄｙ，ＴｂおよびＨｏの合計含有量には特に制限はない。Ｄｙ，ＴｂおよびＨｏの合計含有量が０．５０質量％以下（０質量％を含む）であってもよい。Ｄｙ，ＴｂおよびＨｏを実質的に含まなくてもよい。Ｄｙ，ＴｂおよびＨｏを実質的に含まないとは、具体的には、Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石全体を１００質量％としてＤｙ，ＴｂおよびＨｏの合計含有量が０．１０質量％未満（０質量％を含む）である場合のことをいう。

本実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石におけるＢの含有量は、０．７０質量％以上０．９５質量％以下であってもよい。０．８０質量％以上０．９０質量％以下であってもよい。Ｂの含有量が少なすぎる場合には、軟磁性を持つα−Ｆｅなどが析出しやすくなり、角型が低下しやすくなる。Ｂの含有量が多すぎる場合には、主相粒子の生成にＴが使用されすぎてしまい、Ｔが不足してしまう。その結果、粒界にＲ_６Ｔ_１３Ｇａ相が生じにくくなり、Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石のＨｃｊが低下しやすくなる。

本実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石におけるＣｏの含有量は０．３０質量％以上３．００質量％以下であってもよい。０．５０質量％以上２．００質量％以下であってもよい。Ｃｏの含有量が好適であると温度特性、特にＢｒの温度特性が改善される。さらに、耐食性が向上する。Ｃｏ量が少なすぎると耐食性および温度特性、特にＢｒの温度特性が悪化する。また、Ｃｏが少なすぎるとＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石の角型が低下する場合がある。一方、Ｃｏは高価な金属であるため添加量を増やすとコストが増大する。これらの要素を勘案してＣｏの含有量は決定される。

Ｆｅの含有量はＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石の実質的な残部である。実質的な残部であるとは、後述する他元素を除いた残部であるという意味である。

Ｃｒの含有量は０．０５質量％以上０．５０質量％以下であってもよい。０．１０質量％以上０．３０質量％以下であることが好ましい。Ｃｒは優先的に主相粒子に固溶し、次いで粒界相（Ｒリッチ相）に固溶する。Ｃｒの含有量が上記の範囲内であることにより、主相粒子のみにＣｒが含まれやすくなり、Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石の温度特性が改善されやすくなる。Ｃｒの含有量が少なすぎると主相粒子にも十分にＣｒが含まれない。Ｃｒの含有量が多すぎるとＲリッチ相にもＣｒが含まれやすくなる。

Ｇａの含有量は０．３０質量％以上１．００質量％以下であってもよい。０．４０質量％以上０．８０質量％以下であってもよい。Ｇａの含有量が少なすぎる場合には、Ｈｃｊが低下しやすくなる。Ｇａの含有量が多すぎる場合には、Ｂｒが低下しやすくなる。

Ｍ１の合計含有量は、０．１０質量％以上３．００質量％以下であってもよい。

Ｍ１の一種であるＺｒの含有量は０．１０質量％以上１．５０質量％以下であってもよい。０．２０質量％以上１．００質量％以下であってもよい。上記の通り、Ｚｒを含む場合には、粒界にＺｒ−Ｂ相および／またはＺｒ−Ｃ相を析出させることができる。Ｚｒ−Ｂ相および／またはＺｒ−Ｃ相が粒界に含まれることで主相粒子の粒成長を抑制する。そして、角型およびＨｃｊを向上させやすくなる。Ｚｒの含有量が多すぎる場合には主相粒子の体積割合が低下し、Ｂｒが低下しやすくなる。

また、必要に応じてＺｒ以外のＭ１であるＴｉ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｖ，Ｍｏおよび／またはＷを含んでもよい。これらの元素においても、Ｚｒと同様に粒界にＭ１−Ｂ相および／またはＭ１−Ｃ相を析出させることができ、主相粒子の粒成長を抑制する効果がある。

Ｍ２の合計含有量は、０質量％より大きく２．００質量％以下であってもよい。

必要に応じてＣｕを含んでもよい。Ｃｕの含有量は０．０５質量％以上０．８０質量％以下であってもよく、０．１０質量％以上０．４０質量％以下であってもよい。Ｃｕを含むことでＨｃｊおよび耐食性が向上しやすくなる。しかし、Ｃｕの含有量が多すぎる場合には、Ｂｒが低下しやすくなる。

必要に応じてＡｌを含んでもよい。Ａｌの含有量は０．０７質量％以上０．６０質量％以下であってもよい。Ａｌを含有することでＨｃｊが向上しやすくなる。しかし、Ａｌの含有量が多すぎる場合には、Ｂｒが低下しやすくなる。さらに、Ｂｒの温度特性も低下しやすくなる。

本実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石は、上記したＲ，Ｔ，Ｂ，Ｃｒ，Ｇａ，Ｍ１およびＭ２以外の元素を他元素として含んでもよい。他元素の含有量には特に制限はない。例えば、Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石全体の質量を１００質量％として、合計で２．００質量％以下であってもよく、０．６０質量％以下であってもよい。

以下、他元素の一例として炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）および酸素（Ｏ）の含有量について述べる。

本実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石におけるＣの含有量は、０．０３質量％以上０．２０質量％以下としてもよい。Ｃの含有量を制御する方法には特に制限はない。例えば、原料金属の種類、粉砕助剤の種類および添加量、成形助剤の種類および添加量を制御することにより、Ｃの含有量を制御することができる。

本実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石におけるＯの含有量は、０．０３質量％以上０．２０質量％以下としてもよい。Ｏの含有量を制御する方法には特に制限はない。例えば、製造時における雰囲気中の酸素量を制御することにより、Ｏの含有量を制御することができる。

本実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石におけるＮの含有量は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石のうちＯ，ＣおよびＮ以外の元素の合計を１００質量部として、０．０１質量％以上０．２０質量％以下としてもよい。Ｎの含有量を制御する方法には特に制限はない。

なお、本実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石中に含まれる各種成分の測定法は、従来から一般的に知られている方法を用いることができる。各種元素量については、例えば、蛍光Ｘ線分析法および誘導結合プラズマ発光分光分析法（ＩＣＰ法）等により測定される。Ｏの含有量は、例えば、不活性ガス融解−非分散型赤外線吸収法により測定される。Ｃの含有量は、例えば、酸素気流中燃焼−赤外線吸収法により測定される。Ｎの含有量は、例えば、不活性ガス融解−熱伝導度法により測定される。

本実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石は、一般的には任意の形状に加工されて使用される。本実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石の形状は特に限定されるものではなく、例えば、直方体、六面体、平板状、四角柱などの柱状、Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石の断面形状がＣ型の円筒状等の任意の形状とすることができる。四角柱としては、たとえば、底面が長方形の四角柱、底面が正方形の四角柱であってもよい。

また、本実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石には、当該磁石を加工して着磁した磁石製品と、当該磁石を着磁していない磁石製品との両方が含まれる。

＜Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石の製造方法＞
以下、本実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石を製造する方法の一例としてＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を製造する方法を説明する。なお、本実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石を製造する方法には特に制限はない。例えば以下の工程を有する。

（ａ）Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石用合金（原料合金）を作製する合金作製工程
（ｂ）原料合金を粉砕する粉砕工程
（ｃ）得られた合金粉末を成形する成形工程
（ｄ）成形体を焼結し、Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石を得る焼結工程
（ｅ）Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石を時効処理する時効処理工程
（ｆ）Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石を加工する加工工程

［合金作製工程］
まず、本実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石用合金を作製する（合金作製工程）。以下、合金作製方法の一例としてストリップキャスティング法について説明するが、合金作製方法はストリップキャスティング法に限定されない。

まず、本実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石用合金の組成に対応する原料金属を準備し、真空またはＡｒガスなどの不活性ガス雰囲気中で準備した原料金属を溶解する。その後、溶解した原料金属を回転する金属ロール面に流し込むことによって本実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石用合金（原料合金）を作製する。なお、本実施形態では、１種類の原料合金を作製し、粉砕して原料粉末を作製するする１合金法について説明するが、第１合金と第２合金との２種類の原料合金を作製し、それぞれ粉砕後に混合して原料粉末を作製する２合金法でもよい。

原料金属の種類には特に制限はない。例えば、希土類金属あるいは希土類合金、鉄、コバルト、フェロボロン、さらにはこれらの合金や化合物等を使用することができる。原料金属を鋳造する鋳造方法には特に制限はない。得られた原料合金は、凝固偏析がある場合は必要に応じて均質化処理（溶体化処理）を行ってもよい。

［粉砕工程］
原料合金を作製した後、原料合金を粉砕する（粉砕工程）。粉砕工程は、粒径が数百μｍ〜数ｍｍ程度になるまで粉砕する粗粉砕工程と、粒径が数μｍ程度になるまで微粉砕する微粉砕工程との２段階で行ってもよいが、微粉砕工程のみの１段階で行ってもよい。

（粗粉砕工程）
原料合金を粒径が数百μｍ〜数ｍｍ程度になるまで粗粉砕する（粗粉砕工程）。これにより、原料合金の粗粉砕粉末を得る。粗粉砕は、例えば原料合金に水素を吸蔵させ自己崩壊的な粉砕を生じさせること（水素吸蔵粉砕）によって行うことができる。

なお、粗粉砕の方法は、上記の水素吸蔵粉砕に限定されない。例えば、不活性ガス雰囲気中にて、スタンプミル、ジョークラッシャー、ブラウンミル等の粗粉砕機を用いて粗粉砕を行ってもよい

また、高い磁気特性を有するＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石を得るために、粗粉砕工程から後述する焼結工程までの各工程の雰囲気は、低酸素濃度の雰囲気としてもよい。酸素濃度は、各製造工程における雰囲気の制御等により調節される。例えば、各工程は酸素濃度を１００ｐｐｍ以下の雰囲気で実施することが好ましい。

（微粉砕工程）
原料合金を粗粉砕した後、得られた粗粉砕粉末を平均粒子径が数μｍ程度になるまで微粉砕する（微粉砕工程）。これにより、原料合金の微粉砕粉末を得る。粗粉砕した粉末を更に微粉砕することで、微粉砕粉末を得ることができる。微粉砕粉末に含まれる粒子のＤ５０には特に制限はない。例えば、Ｄ５０が１．０μｍ以上５．０μｍ以下であってもよく、２．５μｍ以上３．５μｍ以下であってもよい。Ｄ５０が小さいほど本実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石のＨｃｊが向上しやすくなる。しかし、焼結工程で異常粒が形成しやすくなる。Ｄ５０が大きいほど焼結工程で異常粒が形成しにくくなる。しかし、本実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石のＨｃｊが低下しやすくなる。

微粉砕は、粉砕時間等の条件を適宜調整しながら、例えばジェットミル、ボールミル、振動ミル、湿式アトライター等の微粉砕機を用いて粗粉砕した粉末の更なる粉砕を行なうことで実施される。以下、ジェットミルについて説明する。ジェットミルは、高圧の不活性ガス（たとえば、Ｈｅガス、Ｎ_２ガス、Ａｒガス）を狭いノズルより開放して高速のガス流を発生させ、この高速のガス流により原料合金の粗粉砕粉末を加速して原料合金の粗粉砕粉末同士の衝突やターゲットまたは容器壁との衝突を発生させて粉砕する微粉砕機である。

原料合金の粗粉砕粉末を微粉砕する際には粉砕助剤を添加してもよい。粉砕助剤の種類には特に制限はない。例えば、有機物潤滑剤や固体潤滑剤を用いてもよい。有機物潤滑剤としては、例えばオレイン酸アミド、ラウリン酸アミド、ステアリン酸亜鉛などが挙げられる。固体潤滑剤としては、例えば窒化ホウ素、グラファイトなどが挙げられる。粉砕助剤を添加することで、成形工程において磁場を印加した際に配向しやすい微粉砕粉末を得ることができる。有機物潤滑剤および固体潤滑剤は、いずれか一方のみを使用してもよく、両方を混合して使用してもよい。

［成形工程］
微粉砕粉末を目的の形状に成形する（成形工程）。成形工程では、微粉砕粉末を、電磁石中に配置された金型内に充填して加圧することによって、微粉砕粉末を成形し、所望の形状を有する成形体を得る。このとき、磁場を印加しながら成形することで、微粉砕粉末の結晶軸を特定の方向に配向させた状態で成形することができる。得られる成形体は、特定方向に配向するので、より特定方向の磁化が強いＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石が得られる。また、成形助剤を添加してもよい。成形助剤の種類には特に制限はなく、粉砕助剤と同一の潤滑剤を用いてもよい。また、粉砕助剤が成形助剤を兼ねてもよい。

加圧時の圧力は、例えば３０ＭＰａ以上３００ＭＰａ以下としてもよい。印加する磁場は、例えば１０００ｋＡ／ｍ以上１６００ｋＡ／ｍ以下としてもよい。印加する磁場は静磁場に限定されず、パルス状磁場とすることもできる。また、静磁場とパルス状磁場とを併用することもできる。

なお、成形方法としては、上記のように微粉砕粉末をそのまま成形する乾式成形のほか、微粉砕粉末を油等の溶媒に分散させたスラリーを成形する湿式成形を適用することもできる。

微粉砕粉末を成形して得られる成形体の形状は特に限定されるものではなく、例えば直方体、平板状、柱状、リング状等、所望とするＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石の形状に応じた形状とすることができる。

［焼結工程］
得られた成形体を真空または不活性ガス雰囲気中で焼結し、Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石を得る（焼結工程）。焼結時の保持温度は、組成、粉砕方法、粒度と粒度分布の違い等、諸条件により調整する必要がある。保持温度には特に制限はないが、例えば、９５０℃以上１１５０℃以下としてもよい。保持時間には特に制限はないが、例えば１時間以上２４時間以下としてもよい。保持時間が短いほど生産効率が向上する。保持時の雰囲気には特に制限はない。例えば、不活性ガス雰囲気としてもよく、１００Ｐａ未満の真空雰囲気としてもよい。焼結により、本実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石が得られる。

［時効処理工程］
成形体を焼結した後、Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石を時効処理する（時効処理工程）。焼結後、得られたＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石を焼結時よりも低い温度で保持することなどによって、Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石に時効処理を施す。以下、時効処理を第１時効処理と第２時効処理との２段階に分ける場合について説明するが、第１時効処理を省略して第２時効処理のみを行ってもよい。

各時効処理における保持温度および保持時間には特に制限はない。例えば、第１時効処理は、８００℃以上１０００℃以下の保持温度で１時間以上４時間以下、行ってもよい。第１時効処理時の雰囲気は大気圧以上の圧力の不活性ガス雰囲気（例えば、Ｈｅガス、Ａｒガス）としてもよい。第２時効処理は、４５０℃以上５５０℃以下の保持温度で３０分以上４時間以下、行ってもよい。第２時効処理時の雰囲気は大気圧以上の圧力の不活性ガス雰囲気（例えば、Ｈｅガス、Ａｒガス）としてもよい。特に第２時効処理を行うことで、Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石の粒界に含まれるＲリッチ相におけるＣｒの含有量を主相粒子におけるＣｒの含有量よりも小さくさせやすくなり、Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石のＨｃｊを向上させやすくなる。なお、第２時効処理の保持温度が上記の範囲外である場合には、Ｒリッチ相におけるＣｒの含有量が主相粒子におけるＣｒの含有量よりも大きくなりやすい。また、時効処理工程は後述する加工工程の後に行ってもよい。

［加工工程］
得られたＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石は、必要に応じて所望の形状に加工してもよい（加工工程）。加工方法は、例えば切断、研削などの形状加工や、バレル研磨などの面取り加工などが挙げられる。なお、加工工程は省略してもよい。

上記の方法により得られたＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石は、耐食性等の各種特性を向上させるためにめっきや樹脂被膜や酸化処理、化成処理などの表面処理を施してもよい。これにより、耐食性をさらに向上させることができる。

以上のようにして得られる本実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石は、良好な 磁気特性を有し、かつ、温度特性が改善される。特にＨｃｊの温度特性が改善され、Ｈｃｊの温度係数の絶対値が減少する。なお、Ｈｃｊの温度特性が改善されれば、室温でのＨｃｊが低くても高温での使用時において高いＨｃｊを得ることができる。すなわち、室温でのＨｃｊを向上させる効果が大きいＤｙ，ＴｂおよびＨｏの使用量の低減が容易となる。ここで、Ｄｙ，ＴｂおよびＨｏは地域遍在性が高く、高価である。したがって、Ｈｃｊの温度特性が改善される場合には、コストおよび供給リスクを低減することができる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。例えば、本実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石は熱間加工によって製造されていてもよい。

本発明のＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石の用途には特に制限はない。特に使用時に高温下にさらされる用途、例えば、自動車用磁石やエアコン用磁石などに好適に用いられる。

以下、実施例により発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

（合金作製工程）
合金作製工程では、まず、所定の元素を有する原料金属を準備した。原料金属としては、表１に記載した元素の単体または表１に記載した元素を含む合金等の化合物を適宜選択して準備した。なお、表１のＴＲＥとはＲの合計含有量のことである。また、本実施例では、表１に記載していない元素は不純物量を超えて含まれない。そして、表１の各実施例および比較例では、上記の他元素の合計含有量は０．６０質量％以下である。

次に、最終的に得られるＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石が表１の各実施例および各比較例に示す組成となるようにこれらの原料金属を秤量し、ストリップキャスティング法により原料合金を作製した。

（粉砕工程）
粉砕工程では合金作製工程により得られた原料合金を粉砕し、合金粉末を得た。粉砕は、粗粉砕と微粉砕との２段階で行った。粗粉砕は、水素吸蔵粉砕により行った。具体的には、原料合金に対して室温で水素を吸蔵させた後、Ａｒフロー雰囲気中で６００℃、１時間の脱水素を行った。

なお、粗粉砕以降から焼結までの各工程（微粉砕および成形）を、５０ｐｐｍ未満の酸素濃度のＮ_２雰囲気下で行った。

粗粉砕で得られた合金粉末に粉砕助剤としてラウリン酸アミドを添加した。添加量は合金粉末１００質量部に対して０．１０質量部とし、粉砕助剤の添加後に混合した。その後、ジェットミルを用いて微粉砕を行った。ジェットミルではＮ_２ガスを用いた。微粉砕は、合金粉末のＤ５０が３．０μｍ程度となるまで行った。

（成形工程）
成形工程では粉砕工程により得られた合金粉末を磁場中で成形して成形体を得た。合金粉末を電磁石中に配置された金型内に充填した後に、電磁石により磁場を印加しながら加圧して成形した。印加する磁場の大きさは１６００ｋＡ／ｍとした。成形時の圧力は１００ＭＰａとした。

（焼結工程）
焼結工程では、得られた成形体を焼結して焼結体を得た。焼結時の保持温度は１０７０℃、保持時間は５時間とした。焼結時の雰囲気は１０Ｐａの真空雰囲気とした。

（時効工程）
時効工程では、得られた焼結体に時効処理を行いＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石を得た。第１時効処理と第２時効処理との２段階で時効処理を行った。

第１時効処理では、保持温度は９００℃、保持時間は１時間とした。第１時効処理時の雰囲気はＡｒ雰囲気とした。

第２時効処理では、表２に示す保持温度および保持時間とした。第２時効処理時の雰囲気はＡｒ雰囲気とした。

各実施例および比較例において原料合金の組成が表１に示す組成となっていることは、蛍光Ｘ線分析法、ＩＣＰ法、および各種ガス分析法により組成分析することで確認した。具体的には、Ｂ，Ｃ，ＯおよびＮ以外の元素は蛍光Ｘ線分析法、Ｂの含有量をＩＣＰ、Ｃの含有量を酸素気流中燃焼−赤外線吸収法により測定した。Ｏの含有量は、不活性ガス融解−非分散型赤外線吸収法により測定した。Ｎの含有量は、不活性ガス融解−熱伝導度法により測定した。

得られた焼結体をＢＨカーブトレーサー（東英工業製 ＴＲＦ）にて磁気特性を測定するための形状に加工し、ＢＨカーブトレーサーにて磁気特性を測定した。磁気特性の測定は、ＢＨカーブトレーサーの磁極の温度を制御し、２３℃と１５０℃で実施した。そして、Ｈｃｊの温度係数を算出した。結果を表２に示す。

さらに、実施例１〜４および比較例１、２において、得られたＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石の断面について、ＳＥＭを用いて倍率５０００倍で観察した。その結果全ての実施例および比較例で粒界がＲリッチ相を含んでいた。さらに、ＳＥＭおよびＥＰＭＡを用いて各実施例および比較例の粒界にＲ_６Ｔ_１３Ｇａ相、Ｒ−Ｃｏ−Ｃｕ−Ｇａ相、Ｒ−Ｏ−Ｃ−Ｎ相、Ｚｒ−Ｂ相およびＺｒ−Ｃ相が含まれるか否かを観察した。結果を表２に示す。なお、図１は実施例２のＳＥＭ画像である。

さらに、Ｃｒを含む実施例１〜４では、ＥＰＭＡを用いて主相粒子におけるＣｒの含有量がＲリッチ相におけるＣｒの含有量よりも多いことを確認した。具体的には、それぞれ異なる３つの主相粒子に１つずつ分析点を設定し、Ｒ_６Ｔ_１３Ｇａ相、Ｒ−Ｃｏ−Ｃｕ−Ｇａ相、Ｒ−Ｏ−Ｃ−Ｎ相が存在する場合には、それぞれ３つずつ分析点を設定し、ＥＰＭＡにて組成を分析した。そして、各分析点においてＣｒの含有量を比較した。

各実施例では、主相粒子内の全ての分析点において、Ｒリッチ相内の全ての分析点よりもＣｒの含有量が多かった。これに対し、比較例１ではＣｒを含有しなかった。また、比較例２では、第２時効温度が高すぎたために主相粒子の分析点におけるＣｒの含有量がＲリッチ相の分析点におけるＣｒの含有量よりも低くなった。特に比較例１、実施例２および実施例４におけるＥＰＭＡでの分析結果を表３に示す。

表１〜表３より、主相粒子がＲリッチ相よりもＣｒの含有量が多い実施例１〜４は、Ｃｒを含有しない比較例１と比較して、Ｈｃｊの温度係数の絶対値が小さく、温度特性が優れていた。

さらに、主相粒子の分析点におけるＣｒの含有量がＲリッチ相の分析点におけるＣｒの含有量よりも低い比較例２は、第２時効処理の保持温度および保持時間以外は実質的に同条件で実施した実施例２と比較してＨｃｊが著しく低下した。さらに、Ｈｃｊの温度係数の絶対値はＣｒを含有しない比較例１と比べても大きくなった。

１ Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石
１１ 主相粒子
１３ Ｒ_６Ｔ_１３Ｇａ相
１５ Ｒ−Ｃｏ−Ｃｕ−Ｇａ相
１７ Ｚｒ−Ｃ相
１９ Ｒ−Ｏ−Ｃ−Ｎ相

Claims (7)

1. Ｃｒを含有するＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石であって、
   Ｒは希土類元素から選択される１種以上であり、ＴはＦｅ単独またはＦｅおよびＣｏ、Ｂはホウ素であり、
   前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石は、主相粒子および粒界に存在する粒界相を含み、
   前記粒界相としてＲリッチ相を含み、
   前記主相粒子は前記Ｒリッチ相よりもＣｒの含有量が多いことを特徴とするＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石。
2. ＲとしてＮｄおよびＰｒから選択される１種以上を含む請求項１に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石。
3. さらにＧａを含有し、
   前記Ｒリッチ相がＲ_６Ｔ_１３Ｇａ相を含み、
   前記Ｒ_６Ｔ_１３Ｇａ相におけるＣｒの含有量が０質量％以上０．３０質量％未満である請求項１または２に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石。
4. ＴはＦｅおよびＣｏであり、さらにＧａおよびＣｕを含有し、
   前記Ｒリッチ相がＲ−Ｃｏ−Ｃｕ−Ｇａ相を含み、
   前記Ｒ−Ｃｏ−Ｃｕ−Ｇａ相におけるＣｒの含有量が０質量％以上０．２０質量％未満である請求項１〜３のいずれかに記載のＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石。
5. さらにＺｒを含有し、
   前記粒界相としてＺｒ−Ｂ相および／またはＺｒ−Ｃ相を含む請求項１〜４のいずれかに記載のＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石。
6. ＴはＦｅおよびＣｏであり、さらにＧａ，Ｍ１およびＭ２を含有し、
   Ｍ１は、Ｚｒ，Ｔｉ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｖ，Ｍｏ，およびＷから選択される１種以上であって少なくともＺｒを含み、
   Ｍ２はＣｕおよびＡｌから選択される１種以上であり、
   前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系永久磁石全体を１００質量％として、
   Ｒの合計含有量が２８．００質量％以上３４．００質量％以下、
   Ｃｏの含有量が０．３０質量％以上３．００質量％以下、
   Ｂの含有量が０．７０質量％以上０．９５質量％以下、
   Ｃｒの含有量が０．０５質量％以上０．５０質量％以下、
   Ｇａの含有量が０．３０質量％以上１．００質量％以下、
   Ｍ１の合計含有量が０．１０質量％以上３．００質量％以下、
   Ｚｒの含有量が０．１０質量％以上１．５０質量％以下、
   Ｍ２の合計含有量が０質量％より大きく２．００質量％以下であり、
   Ｆｅが実質的な残部である請求項１〜５のいずれかに記載のＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石。
7. Ｒの合計含有量がＮｄおよびＰｒの合計含有量である請求項６に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系永久磁石。

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