JP7622574B2 - Manufacturing method of rare earth magnet - Google Patents
Manufacturing method of rare earth magnet Download PDFInfo
- Publication number
- JP7622574B2 JP7622574B2 JP2021120915A JP2021120915A JP7622574B2 JP 7622574 B2 JP7622574 B2 JP 7622574B2 JP 2021120915 A JP2021120915 A JP 2021120915A JP 2021120915 A JP2021120915 A JP 2021120915A JP 7622574 B2 JP7622574 B2 JP 7622574B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rare earth
- earth magnet
- less
- modifier
- phase
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 title claims description 167
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 title claims description 124
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 47
- 239000003607 modifier Substances 0.000 claims description 85
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 85
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 44
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 41
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 20
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 18
- 229910052771 Terbium Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims description 5
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 127
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 35
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 28
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 description 27
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 27
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 27
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 26
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 20
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 19
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 19
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 15
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 15
- 229910052777 Praseodymium Inorganic materials 0.000 description 14
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 13
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 12
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 11
- 229910052692 Dysprosium Inorganic materials 0.000 description 10
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 10
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 9
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 9
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 description 9
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 description 9
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 9
- 229910052689 Holmium Inorganic materials 0.000 description 8
- 230000005347 demagnetization Effects 0.000 description 8
- 239000006247 magnetic powder Substances 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 8
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 7
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 7
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 6
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 6
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 6
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 5
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 5
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 5
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 5
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 4
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 4
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 4
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 4
- 239000010944 silver (metal) Substances 0.000 description 4
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052691 Erbium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052772 Samarium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052775 Thulium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052769 Ytterbium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 3
- 229910001004 magnetic alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 3
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005211 surface analysis Methods 0.000 description 3
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 3
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical group [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000722 Didymium Inorganic materials 0.000 description 2
- 241000224487 Didymium Species 0.000 description 2
- 229910052693 Europium Inorganic materials 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052765 Lutetium Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 2
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical group [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052773 Promethium Inorganic materials 0.000 description 1
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical group [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- ZMIGMASIKSOYAM-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical group [Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce] ZMIGMASIKSOYAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- KBQHZAAAGSGFKK-UHFFFAOYSA-N dysprosium atom Chemical group [Dy] KBQHZAAAGSGFKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N erbium Chemical group [Er] UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N gadolinium atom Chemical compound [Gd] UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical group [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KJZYNXUDTRRSPN-UHFFFAOYSA-N holmium atom Chemical compound [Ho] KJZYNXUDTRRSPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000007885 magnetic separation Methods 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 239000012768 molten material Substances 0.000 description 1
- QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N neodymium atom Chemical compound [Nd] QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001172 neodymium magnet Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000004663 powder metallurgy Methods 0.000 description 1
- PUDIUYLPXJFUGB-UHFFFAOYSA-N praseodymium atom Chemical group [Pr] PUDIUYLPXJFUGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001272 pressureless sintering Methods 0.000 description 1
- VQMWBBYLQSCNPO-UHFFFAOYSA-N promethium atom Chemical group [Pm] VQMWBBYLQSCNPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- KZUNJOHGWZRPMI-UHFFFAOYSA-N samarium atom Chemical group [Sm] KZUNJOHGWZRPMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N scandium atom Chemical compound [Sc] SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- GZCRRIHWUXGPOV-UHFFFAOYSA-N terbium atom Chemical group [Tb] GZCRRIHWUXGPOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NAWDYIZEMPQZHO-UHFFFAOYSA-N ytterbium Chemical group [Yb] NAWDYIZEMPQZHO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical group [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
- Hard Magnetic Materials (AREA)
- Manufacturing Cores, Coils, And Magnets (AREA)
Description
本開示は、希土類磁石の製造方法に関する。本開示は、特に、R2T14B型(ただし、Rは希土類元素であり、Tは遷移金属元素である。)の結晶構造を有する主相を備える希土類磁石の製造方法に関する。 The present disclosure relates to a method for producing a rare earth magnet, and in particular to a method for producing a rare earth magnet having a main phase with a crystal structure of R 2 T 14 B type, where R is a rare earth element and T is a transition metal element.
R-Fe-B系希土類磁石は、主相と、主相の周囲に存在する粒界相とを備える。主相は、R2T14B型の結晶構造を有する磁性相である。この主相によって、高い残留磁化を得ることができる。そのため、R-Fe-B系希土類磁石は、モータに使用されることが多い。 R-Fe-B rare earth magnets have a main phase and a grain boundary phase that exists around the main phase. The main phase is a magnetic phase that has an R 2 T 14 B type crystal structure. This main phase allows high remanent magnetization to be obtained. For this reason, R-Fe-B rare earth magnets are often used in motors.
R-Fe-B系希土類磁石をはじめとする永久磁石がモータに使用される場合、永久磁石は周期的に変化する外部磁場環境下に配置される。そのため、永久磁石は外部磁場の増加により減磁され得る。永久磁石をモータに使用する場合、外部磁場の増加に対して、可能な限り減磁しないことが要求される。外部磁場の増加に対する減磁の程度を示したものが減磁曲線であり、上述の要求を満足する減磁曲線は角形を有している。このことから、上述の要求を満足することを角形性に優れるという。 When permanent magnets, including R-Fe-B rare earth magnets, are used in motors, the permanent magnets are placed in an external magnetic field environment that changes periodically. As a result, the permanent magnets can be demagnetized by an increase in the external magnetic field. When using permanent magnets in motors, it is required that they are not demagnetized as much as possible in response to an increase in the external magnetic field. A demagnetization curve indicates the degree of demagnetization in response to an increase in the external magnetic field, and a demagnetization curve that satisfies the above requirements has a square shape. For this reason, satisfaction of the above requirements is said to have excellent squareness.
モータは、その動作中に発熱することから、モータに使用される永久磁石は、高温での磁気特性が高いことが要求される。なお、本明細書において、磁気特性に関し、高温とは、特に断りのない限り、130~200℃、特に、140~180℃の範囲の温度を意味する。 Since motors generate heat during operation, the permanent magnets used in motors are required to have high magnetic properties at high temperatures. In this specification, high temperatures in relation to magnetic properties mean temperatures in the range of 130 to 200°C, particularly 140 to 180°C, unless otherwise specified.
R-Fe-B系希土類磁石の高温での磁気特性を高めるには、Feの一部をCoで置換することによって、キュリー温度を上昇させることが有用である。例えば、非特許文献1には、RとしてNdを選択したR-Fe-B系希土類磁石において、Feの一部をCoで置換することによって、キュリー温度を上昇させることが開示されている。 To improve the magnetic properties of R-Fe-B rare earth magnets at high temperatures, it is useful to increase the Curie temperature by substituting part of the Fe with Co. For example, Non-Patent Document 1 discloses that in an R-Fe-B rare earth magnet in which Nd is selected as R, the Curie temperature can be increased by substituting part of the Fe with Co.
非特許文献1に開示されたR-Fe-B系希土類磁石のように、単純にFeの一部をCoで置換すると、キュリー温度が上昇し、高温での残留磁化が向上するが、角形性が低下する。このことから、Feの一部をCoで置換しても、角形性の低下が抑制されているR-Fe-B系希土類磁石が望まれている、という課題を本発明者らは見出した。なお、室温での角形性と、高温での角形性は高い相関があるため、本明細書では、特に断りのない限り、「角形性」とは、室温での角形性を意味するものとする。また、角形性は、Hr/Hcで表される角形比で評価する。Hcは保磁力、Hrは5%減磁時の磁界である。5%減磁時の磁界とは、残留磁化(印加磁界が0kA/mのときの磁界)よりも5%磁化が低下したときの、ヒステリシス曲線の第二象限(減磁曲線)の磁界を意味する。 When a part of Fe is simply replaced with Co, as in the R-Fe-B rare earth magnet disclosed in Non-Patent Document 1, the Curie temperature rises and the residual magnetization at high temperatures improves, but the squareness decreases. For this reason, the inventors have found that an R-Fe-B rare earth magnet in which the decrease in squareness is suppressed even when a part of Fe is replaced with Co is desired. Since there is a high correlation between squareness at room temperature and squareness at high temperatures, in this specification, unless otherwise specified, "squareness" refers to squareness at room temperature. In addition, squareness is evaluated by the squareness ratio expressed as Hr/Hc. Hc is the coercive force, and Hr is the magnetic field at 5% demagnetization. The magnetic field at 5% demagnetization refers to the magnetic field in the second quadrant (demagnetization curve) of the hysteresis curve when the magnetization is 5% lower than the residual magnetization (magnetic field when the applied magnetic field is 0 kA/m).
本開示は、上記課題を解決するためになされたものである。本開示は、Feの一部がCoで置換されていても、角形性の低下を抑制することができる希土類磁石の製造方法を提供することを目的とする。 This disclosure has been made to solve the above problems. The purpose of this disclosure is to provide a method for manufacturing rare earth magnets that can suppress a decrease in squareness even when part of the Fe is replaced with Co.
本発明者らは、上記目的を達成すべく、鋭意検討を重ね、本開示の希土類磁石の製造方法を完成させた。本開示の希土類磁石の製造方法は、次の態様を含む。
〈1〉R2T14B型(ただし、Rは希土類元素であり、Tは遷移金属元素である。)の結晶構造を有する主相、及び前記主相の周囲に存在する粒界相を備える希土類磁石前駆体を準備すること、及び
前記希土類磁石前駆体の内部に、希土類元素を含有する改質材を拡散浸透すること、
を含み、
前記希土類磁石前駆体がCoを含有し、かつ、
前記改質材中の希土類元素全体に対するLaのモル比xが、0.09<x<0.19を満足する、
希土類磁石の製造方法。
〈2〉前記主相の平均粒径が、1~10μmである、〈1〉項に記載の方法。
〈3〉前記希土類磁石前駆体の、モル比での全体組成が、式R1
y(Fe(1-z)Coz)(100-y-w-v)BwM1
v(ただし、R1は、Nd、Pr、Gd、Tb、Dy、及びHoからなる群より選ばれる一種以上の元素であり、M1は、Ga、Al、Cu、Au、Ag、Zn、In、及びMnからなる群より選ばれる一種以上の元素並びに不可避的不純物元素であり、かつ、
12.0≦y≦20.0、
0.10≦z≦0.30、
5.0≦w≦20.0、及び
0≦v≦2.0
である。)で表される、〈1〉又は〈2〉項に記載の方法。
〈4〉前記R1が、Nd及びPrからなる群より選ばれる一種以上の元素である、〈3〉項に記載の方法。
〈5〉前記改質材の組成が、モル比で、式(R2
(1-x)Lax)(1-s)M2
s(ただし、R2は、Nd、Pr、Gd、Tb、Dy、及びHoからなる群より選ばれる一種以上の元素であり、M2は、R2と合金化する希土類元素以外の金属元素及び不可避的不純物元素であり、かつ、0.09<x<0.19及び0.05≦s≦0.40である。)で表される、〈1〉~〈3〉項のいずれか一項に記載の方法。
〈6〉前記R2が、Nd及びTbからなる群より選ばれる一種以上の元素である、〈5〉項に記載の方法。
〈7〉前記M2が、Cu及び不可避的不純物元素である、〈5〉又は〈6〉項に記載の方法。
The present inventors have conducted extensive research to achieve the above object, and have completed the method for producing a rare earth magnet according to the present disclosure. The method for producing a rare earth magnet according to the present disclosure includes the following aspects.
<1> preparing a rare earth magnet precursor having a main phase with an R2T14B type crystal structure (where R is a rare earth element and T is a transition metal element) and a grain boundary phase present around the main phase; and diffusing and penetrating a modifier containing a rare earth element into the rare earth magnet precursor.
Including,
The rare earth magnet precursor contains Co, and
The molar ratio x of La to the total rare earth elements in the modifier satisfies 0.09<x<0.19;
A method for manufacturing rare earth magnets.
<2> The method according to item <1>, wherein the main phase has an average grain size of 1 to 10 μm.
<3> The rare earth magnet precursor has an overall composition in terms of molar ratio represented by the formula R 1 y (Fe (1-z) Co z ) (100-y-w-v) B w M 1 v , where R 1 is one or more elements selected from the group consisting of Nd, Pr, Gd, Tb, Dy, and Ho, M 1 is one or more elements selected from the group consisting of Ga, Al, Cu, Au, Ag, Zn, In, and Mn, and an unavoidable impurity element,
12.0≦y≦20.0,
0.10≦z≦0.30,
5.0≦w≦20.0, and 0≦v≦2.0
The method according to claim 1 or 2, wherein the compound is represented by the formula:
<4> The method according to item <3>, wherein R 1 is one or more elements selected from the group consisting of Nd and Pr.
<5> The method according to any one of <1> to <3>, wherein the composition of the modifier is represented by the formula (R 2 (1-x) La x (1-s) M 2 s (wherein R 2 is one or more elements selected from the group consisting of Nd, Pr, Gd, Tb, Dy, and Ho, M 2 is a metal element other than a rare earth element that is alloyed with R 2 , and an unavoidable impurity element), and 0.09<x<0.19 and 0.05≦s≦0.40.
<6> The method according to item <5>, wherein R2 is one or more elements selected from the group consisting of Nd and Tb.
<7> The method according to item <5> or <6>, wherein M2 is Cu and an unavoidable impurity element.
本開示の希土類磁石の製造方法によれば、Feの一部がCoで置換されている希土類磁石前駆体の内部に、所定割合のLaを含有する改質材を拡散浸透することにより、粒界相中のCoを含有する強磁性相を非磁性化することができる。その結果、得られるR-T-B系希土類磁石の角形性の低下を抑制することができる。すなわち、本開示によれば、Feの一部がCoで置換されていても、角形性の低下を抑制することが可能なR-T-B系希土類磁石の製造方法を提供することができる。 According to the manufacturing method of rare earth magnets disclosed herein, the ferromagnetic phase containing Co in the grain boundary phase can be demagnetized by diffusing and infiltrating a modifier containing a predetermined percentage of La into the interior of a rare earth magnet precursor in which part of the Fe has been replaced with Co. As a result, it is possible to suppress a decrease in the squareness of the resulting R-T-B rare earth magnet. In other words, according to the present disclosure, it is possible to provide a manufacturing method of R-T-B rare earth magnets that can suppress a decrease in squareness even when part of the Fe has been replaced with Co.
以下、本開示の希土類磁石の製造方法(以下、「本開示の製造方法」という。)の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態は、本開示の製造方法を限定するものではない。 Below, an embodiment of the manufacturing method for rare earth magnets disclosed herein (hereinafter referred to as the "manufacturing method of the present disclosure") will be described in detail. Note that the embodiment described below does not limit the manufacturing method of the present disclosure.
理論に拘束されないが、本開示の製造方法によって、角形性の低下が抑制されているR-T-B系希土類磁石を得られる理由に関する知見について、図面を用いて説明する。図1Aは、本開示の製造方法で用いる希土類磁石前駆体の組織を模式的に示す説明図である。図1Bは、図1Aの破線で示した部分を拡大した説明図である。図2Aは、本開示の製造方法で得られる希土類磁石の組織を模式的に示す説明図である。図2Bは、図2Aの破線で示した部分を拡大した説明図である。図3Aは、Laの含有割合が不足している改質材を拡散浸透した後の希土類磁石の組織を模式的に示す説明図である。図3Bは、図3Aの破線で示した部分を拡大した説明図である。図4Aは、Laの含有割合が過剰である改質材を拡散浸透した後の希土類磁石の組織を模式的に示す説明図である。図4Bは、図4Aの破線で示した部分を拡大した説明図である。 Without being bound by theory, the findings regarding the reason why the manufacturing method of the present disclosure can obtain an R-T-B rare earth magnet with suppressed deterioration of squareness will be explained using drawings. FIG. 1A is an explanatory diagram showing a schematic structure of a rare earth magnet precursor used in the manufacturing method of the present disclosure. FIG. 1B is an explanatory diagram showing an enlarged view of the portion indicated by the dashed line in FIG. 1A. FIG. 2A is an explanatory diagram showing a schematic structure of a rare earth magnet obtained by the manufacturing method of the present disclosure. FIG. 2B is an explanatory diagram showing an enlarged view of the portion indicated by the dashed line in FIG. 2A. FIG. 3A is an explanatory diagram showing a schematic structure of a rare earth magnet after diffusion infiltration of a modifier with an insufficient La content. FIG. 3B is an explanatory diagram showing an enlarged view of the portion indicated by the dashed line in FIG. 3A. FIG. 4A is an explanatory diagram showing a schematic structure of a rare earth magnet after diffusion infiltration of a modifier with an excessive La content. FIG. 4B is an explanatory diagram showing an enlarged view of the portion indicated by the dashed line in FIG. 4A.
図1A及び図1Bに示したように、本開示の製造方法で用いる希土類磁石前駆体50は、主相10と主相10の周囲に存在する粒界相20を備える。粒界相20は、二つの主相10が隣接している隣接部22と、三つの主相10によって包囲されている三重点24を有する。
As shown in Figures 1A and 1B, the rare
主相10は、R2T14B型の結晶構造を有する相である。粒界相20には、主相10よりもRリッチな結晶構造を有する様々な相が存在している。粒界相20の相のうち、RT2型の結晶構造を有する相は、強磁性体の挙動を示す。希土類磁石前駆体50のFeの一部がCoで置換されていると、RT2型の結晶構造を有する相26が、粒界相20、特に隣接部22に存在しやすい。このようなRT2型の結晶構造を有する相26は、主相10同士の磁気分断を阻害し、保磁力を低下させ、角形性の低下につながる。
The
希土類磁石前駆体50の粒界相20に、所定割合のLaが存在すると、RT2型の結晶構造を有する相26を減少させることができる。
When a certain proportion of La is present in the
そこで、図1A及び図1Bに示したような希土類磁石前駆体50の内部に、所定割合のLaを含有する改質材を拡散浸透させる。改質材は、主として、希土類磁石前駆体50の粒界相20に拡散浸透する。そのため、図2A及び図2Bに示したように、改質材を拡散浸透した後の希土類磁石100においては、図1A及び図1Bの希土類磁石前駆体50の隣接部22に存在していたRT2型の結晶構造を有する相26が、ほとんど解消する。隣接部22には、RT2型の結晶構造を有する相26よりも、さらにRリッチな相が形成されていると考えられる。また、三重点24には、隣接部22よりも、さらにRリッチな相が形成されていると考えられる。RT2型の結晶構造を有する相26よりもRリッチなこれらの相は、主相10同士を磁気分断するのに寄与することから、保磁力の低下を抑制し、角形性の低下を抑制する。
Therefore, a modifier containing a predetermined ratio of La is diffused and infiltrated into the inside of the rare
これに対して、図1A及び図1Bに示したような希土類磁石前駆体50の内部に、Laの含有割合が不足している改質材を拡散浸透すると、隣接部22に存在しているRT2型の結晶構造を有する相26を、充分に解消することができない。そのため、図3A及び図3Bに示したように、改質材を拡散浸透した後の希土類磁石100には、隣接部22に、多くのRT2型の結晶構造を有する相26が残存する。その結果、保磁力の低下を抑制できず、角形性の低下を抑制できない。なお、改質材の拡散浸透により、三重点24には、改質材の拡散浸透前よりもRリッチな相が形成されていると考えられるが、保磁力及び角形性の低下の抑制には至らない。
In contrast, when a modifier with an insufficient La content is diffused and infiltrated into the rare
また、図1A及び図1Bに示したような希土類磁石前駆体50の内部に、Laの含有割合が過剰である改質材を拡散浸透すると、図4A及び図4Bに示したように、特に三重点24に、RT2型の結晶構造を有する相26が再形成される。改質材の拡散浸透によって、RT2型の結晶構造を有する相26を解消するには、その解消によって生じた単独のFeを、粒界相22が固溶する必要がある。しかし、その固溶が飽和することによって、RT2型の結晶構造を有する相26が再形成される。そして、その再形成されたRT2型の結晶構造を有する相26によって、保磁力が低下し、角形性が低下する。また、隣接部22は、過剰供給されたLaが、La相28として存在する。
In addition, when a modifier containing an excessive amount of La is diffused and infiltrated into the inside of the rare
このようなことから、所定割合のLaを含有する改質材を、希土類磁石前駆体50の内部に拡散浸透することによって、角形性の低下を抑制したR-T-B系希土類磁石を得ることができる。
For this reason, by diffusing and penetrating a modifier containing a certain percentage of La into the interior of the rare
なお、RT2型の結晶構造を有する相26の形成を抑制するには、上述したような改質材を拡散浸透しなくても、希土類磁石前駆体50が所定割合のLaを含有していればよい。そのような希土類磁石前駆体50は、所定割合のLaを含有する溶湯を冷却して得られるが、その際、主相10もLaを含有することになる。主相10が軽希土類元素を含有すると、残留磁化が低下する。Laは軽希土類元素であるため、そのような希土類磁石前駆体50の残留磁化は低い。
To suppress the formation of
これに対して、本開示の製造方法では、改質材の拡散浸透により、粒界相20にLaを供給する。したがって、本開示の製造方法に用いる希土類磁石前駆体50は、Laを含有しなくてもよい。このことから、本開示の製造方法は、残留磁化が低下することなく、保磁力の低下を抑制し、角形性の低下を抑制できる点でも有利である。
In contrast, in the manufacturing method disclosed herein, La is supplied to the
これまでに説明した知見に基づく、本開示の製造方法の構成要件を、以下に説明する。 The constituent elements of the manufacturing method disclosed herein, based on the findings described above, are described below.
《製造方法》
本開示の製造方法は、希土類磁石前駆体準備工程、改質材拡散浸透工程、及び、任意で、熱処理工程を含む。以下、それぞれの工程について説明する。
<Production Method>
The manufacturing method of the present disclosure includes a rare earth magnet precursor preparation step, a modifier diffusion and infiltration step, and optionally a heat treatment step. Each step will be described below.
〈希土類磁石前駆体準備工程〉
先ず、希土類磁石前駆体を準備する。図1に示したように、本開示の製造方法で用いる希土類磁石前駆体50は、主相10及び粒界相20を備える。粒界相20は、主相10の周囲に存在する。
<Rare earth magnet precursor preparation process>
First, a rare earth magnet precursor is prepared. As shown in FIG. 1, a rare
主相は、R2T14B型の結晶構造を有する。Rは希土類元素であり、Tは遷移金属元素である。本明細書において、特に断りがない限り、希土類元素は、Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Luの17元素である。このうち、特に断りがない限り、Sc、Y、La、及びCeは、軽希土類元素である。また、特に断りがない限り、Pr、Nd、Pm、Sm、及びEuは、中希土類元素である。そして、特に断りがない限り、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、及びLuは、重希土類元素である。一般に、重希土類元素の希少性は高く、軽希土類元素の希少性は低い。中希土類元素の希少性は、重希土類元素と軽希土類元素の間である。なお、Scはスカンジウム、Yはイットリウム、Laはランタン、Ceはセリウム、Prはプラセオジム、Ndはネオジム、Pmはプロメチウム、Smはサマリウム、Euはユウロビウム、Gdはガドリニウム、Tbはテルビウム、Dyはジスプロシウム、Hoはホルミウム、Erはエルビウム、Tmはツリウム、Ybはイッテルビウム、そして、Luはルテニウムである。 The main phase has an R 2 T 14 B type crystal structure. R is a rare earth element, and T is a transition metal element. In this specification, unless otherwise specified, the rare earth elements are 17 elements, namely Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, and Lu. Of these, Sc, Y, La, and Ce are light rare earth elements, unless otherwise specified. Furthermore, Pr, Nd, Pm, Sm, and Eu are medium rare earth elements, unless otherwise specified. And, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, and Lu are heavy rare earth elements, unless otherwise specified. In general, heavy rare earth elements are highly rare, and light rare earth elements are less rare. The rarity of medium rare earth elements is between that of heavy rare earth elements and light rare earth elements. Here, Sc is scandium, Y is yttrium, La is lanthanum, Ce is cerium, Pr is praseodymium, Nd is neodymium, Pm is promethium, Sm is samarium, Eu is eurobium, Gd is gadolinium, Tb is terbium, Dy is dysprosium, Ho is holmium, Er is erbium, Tm is thulium, Yb is ytterbium, and Lu is ruthenium.
希土類磁石前駆体は、その組成を有する溶湯を冷却して得る。希土類磁石前駆体50の製造方法の詳細は後述する。希土類磁石前駆体50中の主相10の粒径は、溶湯の冷却速度に依存する。溶湯の冷却速度が遅いと、粒界相20にRT2型の結晶構造を有する相が多く形成される。そのため、そのような冷却速度で得られた希土類磁石前駆体50を用いるとき、本開示の製造方法は、特に有用である。そのような冷却速度で得られた希土類磁石前駆体50中の主相の平均粒径は、1.0μm以上、3.0μm以上、5.0μm以上、又は6.0μm以上であってよく、10.0μm以下、8.0μm以下、6.0μm以下、又は6.5μm以下であってよい。
The rare earth magnet precursor is obtained by cooling a molten metal having the composition. The details of the manufacturing method of the rare
主相の平均粒径は、次のように測定される。走査型電子顕微鏡像又は透過型電子顕微鏡像で、磁化容易軸の垂直方向から観察した一定領域を規定し、この一定領域内に存在する主相に対して磁化容易軸と垂直方向に複数の線を引き、主相の粒子内で交わった点と点の距離から主相の径(長さ)を算出する(切断法)。主相の断面が円に近い場合は、投影面積円相当径で換算する。主相の断面が長方形に近い場合は、直方体近似で換算する。このようにして得られた径(長さ)の分布(粒度分布)のD50の値が、平均粒径である。 The average grain size of the main phase is measured as follows. A certain region is defined in a scanning electron microscope image or a transmission electron microscope image observed from the direction perpendicular to the easy axis of magnetization, and multiple lines are drawn perpendicular to the easy axis of magnetization for the main phase present in this certain region, and the diameter (length) of the main phase is calculated from the distance between the intersecting points within the main phase particle (cutting method). When the cross section of the main phase is close to a circle, it is converted to the diameter equivalent to the projected area circle. When the cross section of the main phase is close to a rectangle, it is converted to a rectangular approximation. The D50 value of the diameter (length) distribution (particle size distribution) obtained in this way is the average grain size.
希土類磁石前駆体は、Coを含有している。これにより、本開示の製造方法で得た希土類磁石のキュリー温度を上昇させることができ、その結果、高温での磁気特性を向上させることができる。希土類磁石前駆体の主要元素は、典型的にはFeであり、Feの一部がCoで置換されている。その割合は、Feに対して、モル比で、例えば、0.10以上、0.12以上、0.14以上、又は0.16以上であってよく、0.30以下、0.28以下、0.26以下、0.24以下、0.22以下、又は0.20以下であってよい。なお、Coはコバルトであり、そして、Feは鉄である。 The rare earth magnet precursor contains Co. This can increase the Curie temperature of the rare earth magnet obtained by the manufacturing method of the present disclosure, and as a result, can improve the magnetic properties at high temperatures. The main element of the rare earth magnet precursor is typically Fe, and a part of the Fe is substituted with Co. The ratio of Co to Fe, in terms of molar ratio, can be, for example, 0.10 or more, 0.12 or more, 0.14 or more, or 0.16 or more, and can be 0.30 or less, 0.28 or less, 0.26 or less, 0.24 or less, 0.22 or less, or 0.20 or less. Note that Co is cobalt, and Fe is iron.
R2T14B型の結晶構造を得やすく、かつ、高い残留磁化を得やすい観点から、希土類磁石前駆体中の希土類元素は、Nd、Pr、Gd、Tb、Dy、及びHoからなる群より選ばれる一種以上の元素であることが好ましい。希土類磁石前駆体50中の希土類元素として、典型的には、その一部を、安価な軽希土類元素で置換してもよい。軽希土類元素を含有すると、残留磁化が低下するため、所望の残留磁化を考慮して、適宜、軽希土類元素の含有割合(置換割合)を決定すればよい。
From the viewpoint of easily obtaining an R2T14B type crystal structure and easily obtaining high remanent magnetization, the rare earth element in the rare earth magnet precursor is preferably one or more elements selected from the group consisting of Nd, Pr, Gd, Tb, Dy, and Ho. Typically, a portion of the rare earth element in the rare
これまで説明してきたような希土類磁石前駆体の全体組成を式で表すと、例えば、次のようになる。なお、希土類磁石前駆体の全体組成とは、希土類磁石前駆体中の主相と粒界相のすべてを合わせた組成を意味する。 The overall composition of the rare earth magnet precursor as described above can be expressed by the following formula, for example. Note that the overall composition of the rare earth magnet precursor refers to the combined composition of all of the main phases and grain boundary phases in the rare earth magnet precursor.
希土類磁石前駆体の組成は、例えば、モル比で、式R1 y(Fe(1-z)Coz)(100-y-w-v)BwM1 vで表すことができる。この式で、R1がyモル、Fe及びCoの合計が(100-y-w-v)モル、Bがwモル、そして、M1がvモルであることを意味する。また、Fe(1-z)Cozは、Fe及びCoの合計に対して、モル比で、(1-z)のFeが存在し、zのCoが存在していることを意味する。 The composition of the rare earth magnet precursor can be expressed, for example, in molar ratio, by the formula R 1 y (Fe (1-z) Co z ) (100-y-w-v) B w M 1 v . In this formula, R 1 is y moles, the total of Fe and Co is (100-y-w-v) moles, B is w moles, and M 1 is v moles. Also, Fe (1-z) Co z means that, relative to the total of Fe and Co, there is (1-z) Fe and z Co in molar ratio.
上式中、R1は、Nd、Pr、Gd、Tb、Dy、及びHoからなる群より選ばれる一種以上の元素であってよい。上式中、Feは鉄であり、Coはコバルトであり、そして、Bはホウ素である。また、M1は、Ga、Al、Cu、Au、Ag、Zn、In、及びMnからなる群より選ばれる一種以上の元素並びに不可避的不純物元素であってよい。Gaはガリウム、Alはアルミニウム、Cuは銅、Auは金、Agは銀、Znは亜鉛、Inはインジウム、そして、Mnはマンガンである。 In the above formula, R 1 may be one or more elements selected from the group consisting of Nd, Pr, Gd, Tb, Dy, and Ho. In the above formula, Fe is iron, Co is cobalt, and B is boron. Also, M 1 may be one or more elements selected from the group consisting of Ga, Al, Cu, Au, Ag, Zn, In, and Mn, as well as unavoidable impurity elements. Ga is gallium, Al is aluminum, Cu is copper, Au is gold, Ag is silver, Zn is zinc, In is indium, and Mn is manganese.
上述した式で表される、希土類磁石前駆体の構成元素について、次に説明する。 The constituent elements of the rare earth magnet precursor represented by the above formula are explained below.
・R1
R1は、本開示の製造方法で得られる希土類磁石に必須の成分である。上述したように、R1は、Nd、Pr、Gd、Tb、Dy、及びHoからなる群より選ばれる一種以上の元素であることが好ましい。R1は、主相(R2T14B型の結晶構造を有する相)の構成元素である。残留磁化及び保磁力と価格とのバランスの観点からは、R1は、Nd及びPrからなる群より選ばれる一種以上の元素であることが好ましい。R1として、NdとPrを共存させる場合には、ジジミウムを用いてもよい。
R 1
R1 is an essential component for the rare earth magnet obtained by the manufacturing method of the present disclosure. As described above, R1 is preferably one or more elements selected from the group consisting of Nd, Pr, Gd, Tb, Dy, and Ho. R1 is a constituent element of the main phase (phase having an R2T14B type crystal structure). From the viewpoint of the balance between remanence and coercivity and price , R1 is preferably one or more elements selected from the group consisting of Nd and Pr. Didymium may be used as R1 when Nd and Pr are coexisting.
・R1の含有割合
上式において、R1の含有割合は、yで表され、12.0≦y≦20.0を満足する。なお、yの値は、希土類磁石前駆体全体に対する含有割合であり、モル%(原子%)に相当する。
Content of R1 In the above formula, the content of R1 is represented by y and satisfies 12.0≦y≦20.0. The value of y is the content relative to the entire rare earth magnet precursor, and corresponds to mol % (atomic %).
yが12.0以上であれば、希土類磁石前駆体中に、αFe相が多量に存在することはなく、充分な量の主相(R2T14B型の結晶構造を有する相)を得ることができる。この観点からは、yは、12.5以上、13.0以上、又は13.5以上であってもよい。一方、yが20.0以下であれば、粒界相が過剰になることはない。この観点からは、yは19.0以下、18.0以下、17.0以下、16.0以下、15.0以下、14.0以下、又は13.9以下であってもよい。 If y is 12.0 or more, the rare earth magnet precursor does not contain a large amount of αFe phase, and a sufficient amount of the main phase (phase having an R 2 T 14 B type crystal structure) can be obtained. From this viewpoint, y may be 12.5 or more, 13.0 or more, or 13.5 or more. On the other hand, if y is 20.0 or less, the grain boundary phase does not become excessive. From this viewpoint, y may be 19.0 or less, 18.0 or less, 17.0 or less, 16.0 or less, 15.0 or less, 14.0 or less, or 13.9 or less.
・B
Bは、主相(R2T14B型の結晶構造を有する相)を構成し、主相及び粒界相の存在割合に影響を与える。
・B
B constitutes the main phase (a phase having an R 2 T 14 B type crystal structure) and affects the abundance ratio of the main phase and the grain boundary phase.
Bの含有割合は、上式において、wで表される。wの値は、希土類磁石前駆体全体に対する含有割合であり、モル%(原子%)に相当する。wが20.0以下であれば、主相と粒界相が適正に存在する希土類磁石前駆体を得ることができる。この観点からは、wは、18.0以下、16.0以下、14.0以下、12.0以下、10.0以下、8.0以下、6.0以下、又は5.8以下であってよい。一方、wが5.0以上であれば、Th2Zn17型及び/又はTh2Ni17型の結晶構造を有する相が多量に発生しすることは起こり難く、その結果、R2T14B型の結晶構造を有する相の形成が阻害されることが少ない。この観点からは、wは、5.2以上、5.4以上、5.5以上、又は5.7以上であってよい。 The content ratio of B is represented by w in the above formula. The value of w is the content ratio relative to the entire rare earth magnet precursor, and corresponds to mol% (atomic%). If w is 20.0 or less, a rare earth magnet precursor in which the main phase and the grain boundary phase are appropriately present can be obtained. From this viewpoint, w may be 18.0 or less, 16.0 or less, 14.0 or less, 12.0 or less, 10.0 or less, 8.0 or less, 6.0 or less, or 5.8 or less. On the other hand, if w is 5.0 or more, it is difficult for a large amount of phases having a crystal structure of Th 2 Zn 17 type and/or Th 2 Ni 17 type to be generated, and as a result, the formation of a phase having a crystal structure of R 2 T 14 B type is less inhibited. From this viewpoint, w may be 5.2 or more, 5.4 or more, 5.5 or more, or 5.7 or more.
・M1
M1は、本開示の製造方法で得られる希土類磁石の特性を損なわない範囲で含有することができる元素である。M1には不可避的不純物元素を含んでよい。本明細書において、不可避的不純物元素とは、原材料に含まれる不純物元素、又は製造工程で混入してしまう不純物元素等、その含有を回避することができない、あるいは、回避するためには著しい製造コストの上昇を招くような不純物元素のことをいう。製造工程で混入してしまう不純物元素等には、製造上の都合により、磁気特性に影響を与えない範囲で含有させる元素を含む。また、不可避的不純物元素には、R1及びR2として選択される希土類元素以外であって、上述したような理由等で不可避的に混入する希土類元素を含む。R2については後述する。
・M1
M1 is an element that can be contained within a range that does not impair the properties of the rare earth magnet obtained by the manufacturing method of the present disclosure. M1 may contain unavoidable impurity elements. In this specification, unavoidable impurity elements refer to impurity elements contained in raw materials or impurity elements mixed in during the manufacturing process, etc., whose inclusion cannot be avoided, or whose avoidance would lead to a significant increase in manufacturing costs. Impurity elements mixed in during the manufacturing process include elements that are contained within a range that does not affect the magnetic properties due to manufacturing reasons. In addition, unavoidable impurity elements include rare earth elements other than the rare earth elements selected as R1 and R2 that are inevitably mixed in for the reasons described above. R2 will be described later.
本開示の製造方法で得られる希土類磁石の特性を損なわない範囲で含有することができる元素M1としては、例えば、Ga、Al、Cu、Au、Ag、Zn、In、及びMnからなる群より選ばれる一種以上の元素が挙げられる。これらの元素が、M1の含有量の上限以下で存在する限りにおいて、これらの元素は、実質的に磁気特性に影響を与えない。そのため、これらの元素は、不可避的不純物元素と同等に扱ってもよい。また、これらの元素以外にも、M1として、不可避的不純物元素を含有してもよい。M1としては、Ga、Al、及びCuからなる群より選ばれる一種以上、並びに不可避的不純物元素が好ましい。 Examples of element M1 that can be contained within a range that does not impair the properties of the rare earth magnet obtained by the manufacturing method of the present disclosure include one or more elements selected from the group consisting of Ga, Al, Cu, Au, Ag, Zn, In, and Mn. As long as these elements are present at or below the upper limit of the content of M1 , these elements do not substantially affect the magnetic properties. Therefore, these elements may be treated as equivalent to inevitable impurity elements. In addition to these elements, M1 may contain inevitable impurity elements. As M1 , one or more elements selected from the group consisting of Ga, Al, and Cu, as well as inevitable impurity elements, are preferred.
上式において、M1の含有割合は、vで表される。vの値は、希土類磁石前駆体全体に対する含有割合であり、モル%(原子%)に相当する。vの値が、2.0以下であれば、本開示の製造方法で得られる希土類磁石の磁気特性を損なうことはない。この観点からは、vは、1.5以下、1.0以下、0.65以下、0.6以下、又は0.5以下であってもよい。M1として、Ga、Al、Cu、Au、Ag、Zn、In、及びMn並びに不可避的不純物元素を皆無にすることはできないため、vの下限は、0.05、0.1、又は0.2であっても、実用上問題はない。 In the above formula, the content ratio of M1 is represented by v. The value of v is the content ratio relative to the entire rare earth magnet precursor, and corresponds to mol% (atomic%). If the value of v is 2.0 or less, the magnetic properties of the rare earth magnet obtained by the manufacturing method of the present disclosure will not be impaired. From this perspective, v may be 1.5 or less, 1.0 or less, 0.65 or less, 0.6 or less, or 0.5 or less. Since it is impossible to completely eliminate Ga, Al, Cu, Au, Ag, Zn, In, and Mn as well as unavoidable impurity elements as M1 , there is no practical problem even if the lower limit of v is 0.05, 0.1, or 0.2.
・Fe
Feは、主相(R2T14B型の結晶構造を有する相)及び粒界相を構成する主成分である。Feの一部は、Coで置換されている。
Fe
Fe is a main component constituting the main phase (phase having an R 2 T 14 B type crystal structure) and the grain boundary phase. A part of Fe is substituted with Co.
・Co
Coは、主相及び粒界相で、Feの一部と置換されている元素である。これにより、本開示の製造方法で得られる希土類磁石のキュリー点が向上し、高温での磁気特性、特に、高温での残留磁化が向上する。
・Co
Co is an element that substitutes for part of Fe in the main phase and grain boundary phase, which improves the Curie point of the rare earth magnet obtained by the manufacturing method of the present disclosure and improves the magnetic properties at high temperatures, in particular the remanent magnetization at high temperatures.
・FeとCoのモル比
上述の式で、FeとCoのモル比は、(1-z):zである。zが0.1以上であれば、キュリー点の上昇による高温での磁気特性、特に高温での残留磁化の向上が顕著に認められる。この観点からは、zは、0.12以上、0.14以上、又は0.16以上であってもよい。一方、zが0.30以下であれば、所定割合のLaを含有する改質材を拡散浸透することにより、RT2型の結晶構造を有する相を有効に解消することができる。この観点からは、zは、0.28以下、0.26以下、0.24以下、0.22以下、又は0.20以下であってもよい。また、Coは高価であるため、上述の範囲であることは好都合である。
Molar ratio of Fe to Co In the above formula, the molar ratio of Fe to Co is (1-z):z. If z is 0.1 or more, the magnetic properties at high temperatures due to the increase in the Curie point, particularly the improvement in residual magnetization at high temperatures, is significantly observed. From this viewpoint, z may be 0.12 or more, 0.14 or more, or 0.16 or more. On the other hand, if z is 0.30 or less, the phase having the RT 2 type crystal structure can be effectively eliminated by diffusing and infiltrating a modifier containing a predetermined proportion of La. From this viewpoint, z may be 0.28 or less, 0.26 or less, 0.24 or less, 0.22 or less, or 0.20 or less. In addition, since Co is expensive, it is advantageous to be in the above range.
・FeとCoの合計含有割合
FeとCoの合計含有割合は、これまでに説明したR1、B、及びM1の残部であり、(100-y-w-v)で表される。上述したように、y、w、及びvの値は、希土類磁石前駆体全体に対する含有割合であることから、(100-y-w-v)はモル%(原子%)に相当する。y、w、及びvを、これまでに説明した範囲にすると、図1Aに示したような主相10及び粒界相20が得られる。
Total content of Fe and Co The total content of Fe and Co is the remainder of R 1 , B, and M 1 described above, and is expressed as (100-y-w-v). As described above, the values of y, w, and v are the content ratios relative to the entire rare earth magnet precursor, so (100-y-w-v) corresponds to mol % (atomic %). When y, w, and v are within the ranges described above, a
・希土類磁石前駆体の製造方法
希土類磁石前駆体の製造方法は、R-T-B系希土類磁石の周知の製造方法を適用することができる。これについて、以下に概説する。
A method for producing a rare earth magnet precursor can be applied to the production of a rare earth magnet precursor by using a well-known method for producing an RTB rare earth magnet. This method is outlined below.
希土類磁石前駆体の組成を有する溶湯を冷却する。溶湯の冷却方法としては、例えば、ブックモールドを用いる方法及びストリップキャスト法等が挙げられる。安定した冷却速度が得られ、かつ大量の溶湯を連続的に冷却することができる観点からは、ストリップキャスト法が好ましい。ここでは、ストリップキャスト法について、図面を用いて説明する。図5は、ストリップキャスト法に用いる冷却装置を模式的に示す説明図である。 The molten metal having the composition of the rare earth magnet precursor is cooled. Examples of methods for cooling the molten metal include a method using a book mold and a strip casting method. The strip casting method is preferred from the viewpoint of obtaining a stable cooling rate and being able to continuously cool a large amount of molten metal. Here, the strip casting method is explained using drawings. Figure 5 is an explanatory diagram that shows a schematic diagram of a cooling device used in the strip casting method.
冷却装置70は、溶解炉71、タンディッシュ73、及び冷却ロール74を備える。溶解炉71において原材料が溶解され、上述の組成を有する溶湯72が準備される。溶湯72はタンディッシュ73に一定の供給量で供給される。タンディッシュ73に供給された溶湯72は、タンディッシュ73の端部から自重によって冷却ロール74に供給される。
The
タンディッシュ73は、セラミックス等で構成され、溶解炉71から所定の流量で連続的に供給される溶湯72を一時的に貯湯し、冷却ロール74への溶湯72の流れを整流することができる。また、タンディッシュ73は、冷却ロール74に達する直前の溶湯72の温度を調整する機能をも有する。
The
冷却ロール74は、銅やクロムなどの熱伝導性の高い材料で形成されており、冷却ロール74の表面は、高温の溶湯との浸食を防止するため、クロムメッキ等が施されている。冷却ロール74は、図示していない駆動装置により、所定の回転速度で矢印方向に回転することができる。
The
平均粒径が1~10μmの主相を得るには、溶湯の冷却速度は、例えば、5℃/秒以上、10℃/秒以上、又は102℃/秒以上であってよく、5×103℃/秒以下、103℃/秒以下、5℃×102℃/秒以下であってよい。このような速度で溶湯を冷却するためには、冷却ロール74の周速は、0.5m/s以上、1.0m/s以上、又は1.5m/s以上であってよく、3.0m/s以下、2.5m/s以下、又は2.0m/s以下であってよい。
To obtain a main phase having an average grain size of 1 to 10 μm, the cooling rate of the molten metal may be, for example, 5° C./sec or more, 10° C./sec or more, or 10 2 ° C./sec or more, and 5×10 3 ° C./sec or less, 10 3 ° C./sec or less, or 5° C.×10 2 ° C./sec or less. To cool the molten metal at such a rate, the peripheral speed of the
タンディッシュ73の端部から冷却ロール74に供給されるときの溶湯の温度は、1350℃以上、1400℃以上、又は1450℃以上であってよく、1600℃以下、1550℃以下、又は1500℃以下であってよい。
The temperature of the molten metal when it is supplied from the end of the
冷却ロール74の外周上で冷却され、凝固された溶湯72は、磁性合金75となって冷却ロール74から剥離し、回収装置(図示しない)で回収される。磁性合金75の形態は、薄帯又は薄片が典型的である。ストリップキャスト法を用いて溶湯を冷却する際の雰囲気は、溶湯の酸化等を防止するため、不活性ガス雰囲気が好ましい。不活性ガス雰囲気には、窒素ガス雰囲気を含む。
The
上述のようにして得た薄帯又は薄片を粉砕し、磁性粉末を得る。粉砕の方法は特に限定されないが、例えば、磁性薄帯又は磁性薄片を粗粉砕した後、ジェットミル及び/又はカッターミル等で、さらに粉砕する方法等が挙げられる。粗粉砕の方法としては、例えば、ハンマミルを用いる方法、並びに磁性薄帯及び/又は磁性薄片を水素脆化粉砕する方法等が挙げられる。これらの方法を組み合わせてもよい。 The ribbon or flakes obtained as described above are pulverized to obtain magnetic powder. The pulverization method is not particularly limited, but examples include a method in which the magnetic ribbon or flakes are coarsely pulverized and then further pulverized with a jet mill and/or a cutter mill. Examples of the coarse pulverization method include a method using a hammer mill and a method in which the magnetic ribbon and/or flakes are pulverized by hydrogen embrittlement. These methods may be combined.
上述のようにして得た磁性粉末を900~1100℃で焼結して、焼結体を得る。無加圧で焼結して、焼結体の密度を高めるため、長時間にわたり、高温で焼結する。焼結温度は、例えば、900℃以上、950℃以上、又は1000℃以上であってよく、1100℃以下、1050℃以下、又は、1040℃以下であってよい。このような温度で焼結することにより、磁性粉末の一部が液相状で焼結が進行する、所謂液相焼結となる。焼結時間は、例えば、1時間以上、2時間以上、3時間以上、又は4時間以上であってよく、24時間以下、18時間以下、12時間以下、又は6時間以下であってよい。焼結中の磁性粉末の酸化を抑制するため、焼結雰囲気は、不活性ガス雰囲気が好ましい。不活性ガス雰囲気には、窒素ガス雰囲気を含む。 The magnetic powder obtained as described above is sintered at 900 to 1100°C to obtain a sintered body. In order to sinter without pressure and increase the density of the sintered body, sintering is performed at high temperatures for a long period of time. The sintering temperature may be, for example, 900°C or higher, 950°C or higher, or 1000°C or higher, and 1100°C or lower, 1050°C or lower, or 1040°C or lower. By sintering at such temperatures, so-called liquid phase sintering occurs, in which sintering progresses while part of the magnetic powder is in a liquid phase. The sintering time may be, for example, 1 hour or more, 2 hours or more, 3 hours or more, or 4 hours or more, and 24 hours or less, 18 hours or less, 12 hours or less, or 6 hours or less. In order to suppress oxidation of the magnetic powder during sintering, the sintering atmosphere is preferably an inert gas atmosphere. The inert gas atmosphere includes a nitrogen gas atmosphere.
焼結体の密度を向上させるため、焼結前に予め磁性粉末を圧粉し、その圧粉体を焼結してもよい。圧粉時の成形圧力は、例えば、50MPa以上、100MPa以上、200MPa以上、又は300MPa以上であってよく、1000MPa以下、800MP以下、又は600MPa以下であってよい。焼結体に異方性を付与するため、磁性粉末に磁場を印加しながら圧粉してもよい。印加する磁場は、0.1T以上、0.5T以上、1.0T以上、1.5T以上、又は2.0T以上であってよく、10.0T以下、8.0T以下、6.0T以下、又は4.0T以下であってよい。 To improve the density of the sintered body, the magnetic powder may be compressed before sintering, and the compressed powder may be sintered. The compacting pressure during compaction may be, for example, 50 MPa or more, 100 MPa or more, 200 MPa or more, or 300 MPa or more, and 1000 MPa or less, 800 MPa or less, or 600 MPa or less. To impart anisotropy to the sintered body, the magnetic powder may be compressed while a magnetic field is applied. The magnetic field applied may be 0.1 T or more, 0.5 T or more, 1.0 T or more, 1.5 T or more, or 2.0 T or more, and may be 10.0 T or less, 8.0 T or less, 6.0 T or less, or 4.0 T or less.
これまで説明した方法で得られた希土類磁石前駆体の内部に、改質材を拡散浸透する。これについて、次に説明する。 The modifier is diffused and infiltrated into the rare earth magnet precursor obtained by the method described above. This is explained next.
〈改質材拡散浸透工程〉
希土類磁石前駆体の内部に、希土類元素を含有する改質材を拡散浸透する。この改質材は、Laを含有し、改質材中の希土類元素全体に対するLaのモル比xは、0.09<x<0.19を満足する。Laのモル比xを前述の範囲にすることによって、希土類磁石前駆体の粒界相に存在するRT2型の結晶構造を有する相を解消することができる。その結果、保磁力の低下を抑制し、角形性の低下を抑制することができる。
Modifier diffusion and penetration process
A modifier containing rare earth elements is diffused and infiltrated into the interior of the rare earth magnet precursor. This modifier contains La, and the molar ratio x of La to the total rare earth elements in the modifier satisfies 0.09<x<0.19. By setting the molar ratio x of La in the above-mentioned range, it is possible to eliminate the phase having the RT2 type crystal structure present in the grain boundary phase of the rare earth magnet precursor. As a result, it is possible to suppress the decrease in coercivity and the decrease in squareness.
希土類元素の融点は、一般的に高い。改質材は、典型的には、希土類元素と希土類元素以外の遷移金属元素との合金で構成されている。そのため、このような改質材の融点は、希土類元素の融点よりも低い。したがって、典型的には、希土類元素の融点よりも低い温度で、改質材を溶融することができ、改質材の融液を、希土類磁石前駆体の内部に拡散浸透することができる。 The melting point of rare earth elements is generally high. Modifiers are typically composed of alloys of rare earth elements and transition metal elements other than rare earth elements. Therefore, the melting point of such modifiers is lower than the melting point of the rare earth elements. Therefore, the modifiers can typically be melted at temperatures lower than the melting point of the rare earth elements, and the molten modifier can diffuse and penetrate into the interior of the rare earth magnet precursor.
改質材中の、希土類元素以外の遷移金属元素の含有割合は、改質材の融液を、希土類磁石前駆体の内部に拡散浸透できるように、適宜決定すればよい。改質材の融点を低下させることを除き、希土類磁石前駆体の粒界相に存在するRT2型の結晶構造を有する相の解消に、改質材中の希土類元素以外の遷移金属元素は、ほとんど寄与しない。そのため、希土類磁石前駆体の粒界相に存在するRT2型の結晶構造を有する相の解消については、主として、改質材中の希土類元素全体に対するLaのモル比xを考慮すればよい。 The content ratio of the transition metal elements other than the rare earth elements in the modifier may be appropriately determined so that the melt of the modifier can diffuse and penetrate into the inside of the rare earth magnet precursor. Except for lowering the melting point of the modifier, the transition metal elements other than the rare earth elements in the modifier hardly contribute to the elimination of the phase having the RT2 type crystal structure present in the grain boundary phase of the rare earth magnet precursor. Therefore, the elimination of the phase having the RT2 type crystal structure present in the grain boundary phase of the rare earth magnet precursor may be mainly considered with respect to the molar ratio x of La to the total rare earth elements in the modifier.
希土類磁石前駆体の粒界相に存在するRT2型の結晶構造を有する相を、不足なく解消する観点からは、Laのモル比xは、0.09超、0.10以上、0.11以上、又は0.12以上であってよい。希土類磁石前駆体の粒界相に存在するRT2型の結晶構造を有する相が、再形成されないようにする観点からは、Laのモル比xは、0.19未満、0.18以下、0.17以下、0.16以下、0.15以下、0.14以下、又は0.13以下であってよい。 From the viewpoint of completely eliminating the phase having an RT2 type crystal structure present in the grain boundary phase of the rare earth magnet precursor, the molar ratio x of La may be more than 0.09, 0.10 or more, 0.11 or more, or 0.12 or more. From the viewpoint of preventing the phase having an RT2 type crystal structure present in the grain boundary phase of the rare earth magnet precursor from being reformed, the molar ratio x of La may be less than 0.19, 0.18 or less, 0.17 or less, 0.16 or less, 0.15 or less, 0.14 or less, or 0.13 or less.
これまで説明してきた改質材の組成を式で表すと、例えば、次のようになる。 If the composition of the modifier described so far were expressed as a formula, it would look something like this:
改質材の組成は、例えば、モル比で、式(R2 (1-x)Lax)(1-s)M2 sで表すことができる。この式において、R2及びLaの合計は(1-s)モル、そして、M2はsモルであることを意味する。また、R2 (1-x)Lax)は、R2及びLaの合計に対して、モル比で、(1-x)のR2が存在し、そして、xのLaが存在することを意味する。 The composition of the modifier can be expressed, for example, in molar ratio, by the formula (R 2 (1-x) La x ) (1-s) M 2 s . In this formula, the total of R 2 and La is (1-s) moles, and M 2 is s moles. Also, R 2 (1-x) La x ) means that, relative to the total of R 2 and La, there is (1-x) R 2 and x La in molar ratio.
上式中、R2は、Nd、Pr、Gd、Tb、Dy、及びHoからなる群より選ばれる一種以上の元素であってよい。M2は、R2と合金化する希土類元素以外の金属元素及び不可避的不純物元素であってよい。 In the above formula, R2 may be one or more elements selected from the group consisting of Nd, Pr, Gd, Tb, Dy, and Ho. M2 may be a metal element other than a rare earth element that is alloyed with R2 , or an inevitable impurity element.
上述した式で表される、改質材の構成元素について、次に説明する。 The constituent elements of the modifier represented by the above formula are explained below.
・R2
R2は、改質材の主要元素である。上述したように、R2は、Nd、Pr、Gd、Tb、Dy、及びHoからなる群より選ばれる一種以上の元素であってよく、主相同士を磁気分断して、保磁力を向上させる。そのため、上述の希土類元素のうち、R2としては少なくとも一部が重希土類元素であることが好ましい。これらのことから、R2は、Nd及びTbからなる群より選ばれる一種以上の元素であることが好ましい。R2として、NdとPrを共存させる場合には、ジジミウムを用いてもよい。
R2
R2 is a main element of the modifier. As described above, R2 may be one or more elements selected from the group consisting of Nd, Pr, Gd, Tb, Dy, and Ho, and magnetically separates the main phases to improve the coercive force. Therefore, among the above rare earth elements, it is preferable that at least a part of R2 is a heavy rare earth element. For these reasons, it is preferable that R2 is one or more elements selected from the group consisting of Nd and Tb. When Nd and Pr are coexisted as R2 , didymium may be used.
・La
これまで説明したように、Laは、希土類磁石前駆体の粒界相に存在するRT2型の結晶構造を有する相の解消に寄与する。Laの存在割合については、これまで説明したとおりであり、上式のxで、0.09超、0.10以上、0.11以上、又は0.12以上であってよく、0.19未満、0.18以下、0.17以下、0.16以下、0.15以下、0.14以下、又は0.13以下であってよい。
・La
As explained above, La contributes to the elimination of a phase having an RT2 type crystal structure present in the grain boundary phase of a rare earth magnet precursor. The proportion of La is as explained above, and x in the above formula may be greater than 0.09, 0.10 or more, 0.11 or more, or 0.12 or more, or may be less than 0.19, 0.18 or less, 0.17 or less, 0.16 or less, 0.15 or less, 0.14 or less, or 0.13 or less.
・M2
M2は、R2と合金化する希土類元素以外の金属元素及び不可避的不純物元素であり、典型的には、M2は、R2
(1-s)M2
sの融点をR2の融点よりも低下させる合金元素及び不可避的不純物元素である。M2としては、例えば、Cu、Al、Co、及びFeから選ばれる一種以上の元素並びに不可避的不純物元素が挙げられる。R2
(1-s)M2
sの融点低下の観点からは、M2としては、Cuが好ましい。
・M2
M2 is a metal element other than a rare earth element that is alloyed with R2 and an inevitable impurity element, and typically M2 is an alloy element and an inevitable impurity element that lowers the melting point of R2 (1-s) M2s below the melting point of R2 . Examples of M2 include one or more elements selected from Cu, Al, Co, and Fe, and inevitable impurity elements. From the viewpoint of lowering the melting point of R2 (1- s ) M2s , Cu is preferred as M2 .
・R2とM2のモル比
R2とM2は、モル比での式R2
(1-s)M2
sで表される組成を有する合金を構成する。sは、0.05~0.40であってよい。sが0.05以上であれば、主相の粗大化を回避できる温度で、改質材を希土類磁石前駆体の内部に拡散浸透することができる。この観点からは、sは、0.10以上が好ましく、0.15以上がより好ましい。一方、sが0.40以下であれば、改質材を希土類磁石前駆体の内部に拡散浸透した後、希土類磁石の粒界相に残留するM2の含有量を抑制して、残留磁化の低下の抑制に寄与する。この観点からは、sは、0.35以下、0.30以下、0.25以下、0.20以下、又は0.18以下であってもよい。
Molar ratio of R 2 and M 2 R 2 and M 2 constitute an alloy having a composition represented by the formula R 2 (1-s) M 2 s in molar ratio. s may be 0.05 to 0.40. If s is 0.05 or more, the modifier can be diffused and infiltrated into the inside of the rare earth magnet precursor at a temperature that can avoid coarsening of the main phase. From this viewpoint, s is preferably 0.10 or more, more preferably 0.15 or more. On the other hand, if s is 0.40 or less, after the modifier is diffused and infiltrated into the inside of the rare earth magnet precursor, the content of M 2 remaining in the grain boundary phase of the rare earth magnet is suppressed, which contributes to suppressing the decrease in remanence magnetization. From this viewpoint, s may be 0.35 or less, 0.30 or less, 0.25 or less, 0.20 or less, or 0.18 or less.
上述の組成を有する改質材を準備する方法については、特に制限はなく、周知の方法を採用することができる。例えば、改質材の組成を有する溶湯から、液体急冷法又はストリップキャスト法等を用いて薄帯及び/又は薄片等を得る方法が挙げられる。この方法では、溶湯が急冷されるため、改質材中に偏析が少なく、好ましい。また、改質材を準備する方法としては、例えば、ブックモールド等の鋳型に、改質材の組成を有する溶湯を鋳造することが挙げられる。この方法では、比較的簡便に多量の改質材を得られる。改質材の偏析を少なくするためには、ブックモールドは、熱伝導率の高い材料でできていることが好ましい。また、鋳造材を均一化熱処理して、偏析を抑制することが好ましい。さらに、改質材を準備する方法としては、容器に改質材の原材料を装入し、その容器中で原材料をアーク溶解して、その溶融物を冷却して鋳塊を得る方法が挙げられる。この方法では、原材料の融点が高い場合でも、比較的容易に改質材を得ることができる。改質材の偏析を少なくする観点から、鋳塊を均一化熱処理することが好ましい。 There are no particular limitations on the method of preparing the modifier having the above-mentioned composition, and well-known methods can be adopted. For example, a method of obtaining a thin strip and/or flakes from a molten metal having the composition of the modifier using a liquid quenching method or a strip casting method is exemplified. In this method, since the molten metal is quenched, there is little segregation in the modifier, which is preferable. In addition, a method of preparing the modifier is, for example, casting a molten metal having the composition of the modifier into a mold such as a book mold. In this method, a large amount of the modifier can be obtained relatively easily. In order to reduce the segregation of the modifier, it is preferable that the book mold is made of a material with high thermal conductivity. In addition, it is preferable to suppress the segregation by subjecting the cast material to a homogenizing heat treatment. In addition, a method of preparing the modifier is to charge the raw material of the modifier into a container, arc-melt the raw material in the container, and cool the molten material to obtain an ingot. In this method, even if the melting point of the raw material is high, the modifier can be obtained relatively easily. To reduce segregation of the modifier, it is preferable to subject the ingot to homogenization heat treatment.
改質材を希土類磁石前駆体の内部に拡散浸透する方法については、特に制限はなく、周知の方法を採用することができる。典型的には、希土類磁石前駆体に改質材を接触させて接触体を得て、その接触体を加熱して、改質材の融液を希土類磁石前駆体の内部に拡散浸透することが挙げられる。 There are no particular limitations on the method for diffusing and penetrating the modifier into the rare earth magnet precursor, and any well-known method can be used. A typical method involves bringing the modifier into contact with the rare earth magnet precursor to obtain a contact body, heating the contact body, and diffusing and penetrating the molten modifier into the rare earth magnet precursor.
接触体の態様については、希土類磁石前駆体に改質材が接触していれば、特に制限はない。接触体の態様としては、希土類磁石前駆体にストリップキャスト法で得た薄帯及び/又は薄片の改質材を接触させた態様、あるいは、ストリップキャスト材、ブックモールド材、及び/又はアーク溶解凝固材を粉砕した改質材粉末を希土類磁石前駆体に接触させる態様等が挙げられる。 There are no particular limitations on the form of the contact body, so long as the rare earth magnet precursor is in contact with the modifier. Examples of the form of the contact body include a form in which a rare earth magnet precursor is in contact with a ribbon and/or flake modifier obtained by a strip casting method, or a form in which a modifier powder made by pulverizing strip cast material, book mold material, and/or arc melting and solidifying material is in contact with the rare earth magnet precursor.
拡散浸透温度は、改質材が希土類磁石前駆体の内部に拡散浸透し、かつ、主相が粗大化しない温度であれば特に制限はない。典型的には、拡散浸透温度は、改質材の融点以上、希土類磁石前駆体を得るときの焼結温度以下である。拡散浸透温度は、例えば、750℃以上、775℃以上、又は800℃以上であってよく、1000℃以下、950℃以下、925℃以下、又は900℃以下であってよい。 There are no particular limitations on the diffusion temperature, so long as the modifier diffuses into the rare earth magnet precursor and the main phase does not become coarse. Typically, the diffusion temperature is equal to or higher than the melting point of the modifier and equal to or lower than the sintering temperature at which the rare earth magnet precursor is obtained. The diffusion temperature may be, for example, 750°C or higher, 775°C or higher, or 800°C or higher, and may be 1000°C or lower, 950°C or lower, 925°C or lower, or 900°C or lower.
改質材の拡散浸透中は、希土類磁石前駆体及び/又は改質材の酸化を抑制するため、拡散浸透雰囲気は、不活性ガス雰囲気が好ましい。不活性ガス雰囲気には、窒素ガス雰囲気を含む。 During the diffusion and penetration of the modifier, in order to suppress oxidation of the rare earth magnet precursor and/or the modifier, the diffusion and penetration atmosphere is preferably an inert gas atmosphere. Examples of the inert gas atmosphere include a nitrogen gas atmosphere.
改質材の拡散浸透を、後述する熱処理と兼ねてもよい。この場合には、改質材の加熱及び冷却条件を、熱処理の条件を参考にして適宜決定すればよい。これにより、改質材の拡散浸透で主相同士を磁気分断するとともに、主相と粒界相との界面を整合して、磁気特性、特に保磁力が向上する。 The diffusion and penetration of the modifier may also serve as a heat treatment, which will be described later. In this case, the heating and cooling conditions of the modifier may be appropriately determined with reference to the heat treatment conditions. This allows the diffusion and penetration of the modifier to magnetically separate the main phases and align the interfaces between the main phases and grain boundary phases, improving the magnetic properties, particularly the coercive force.
本開示の製造方法では、所定割合のLaを含有する改質材を希土類磁石前駆体の内部に拡散浸透することにより、RT2型の結晶構造を有する相を解消する。改質材を拡散浸透する前の希土類磁石前駆体においては、保磁力が非常に小さいが、改質材中のLa以外の希土類元素を拡散浸透することによって、主相同士を磁気分断し、保磁力が著しく向上する。そのため、改質材の拡散浸透量は、従来と同等程度とすることができる。改質材の拡散浸透量は、例えば、モル比で、100部の希土類磁石前駆体に対して、0.1部以上、0.5部以上、1.0部以上、1.5部以上、2.0部以上、2.3部以上、2.5部以上、3.0部以上であってよく、10.0部以下、9.0部以下、8.0部以下、7.0部以下、6.0部以下、5.0部以下、4.0部以下、又は3.5部以下であってよい。特に、改質材の拡散浸透量は、2.0部以上、2.3部以上、2.5部以上、又は3.0部以上であってよく、6.0部以下、5.5部以下、又は5.0部以下であってよい。 In the manufacturing method of the present disclosure, a modifier containing a predetermined ratio of La is diffused and infiltrated into the inside of the rare earth magnet precursor, thereby eliminating the phase having the RT 2 type crystal structure. In the rare earth magnet precursor before the modifier is diffused and infiltrated, the coercive force is very small, but by diffusing and infiltrating rare earth elements other than La in the modifier, the main phases are magnetically separated from each other, and the coercive force is significantly improved. Therefore, the amount of the modifier diffused and infiltrated can be about the same as that of the conventional modifier. The amount of the modifier diffused and infiltrated may be, for example, 0.1 parts or more, 0.5 parts or more, 1.0 parts or more, 1.5 parts or more, 2.0 parts or more, 2.3 parts or more, 2.5 parts or more, 3.0 parts or more, or 10.0 parts or less, 9.0 parts or less, 8.0 parts or less, 7.0 parts or less, 6.0 parts or less, 5.0 parts or less, 4.0 parts or less, or 3.5 parts or less, relative to 100 parts of the rare earth magnet precursor. In particular, the amount of the modifier diffused and penetrated may be 2.0 parts or more, 2.3 parts or more, 2.5 parts or more, or 3.0 parts or more, and may be 6.0 parts or less, 5.5 parts or less, or 5.0 parts or less.
〈熱処理工程〉
主相の粒径が1~10μmの場合には、改質材の拡散浸透の前及び/又は後に、任意で、希土類磁石前駆体を熱処理して、主相と粒界相との界面を整合し、磁気特性、特に保磁力を向上させてもよい。熱処理中の希土類磁石前駆体の酸化を抑制するため、熱処理雰囲気は、不活性ガス雰囲気が好ましい。不活性ガス雰囲気には、窒素ガス雰囲気を含む。このような熱処理としては、450~650℃で30~180分にわたり、好ましくは、500~600℃で45~90分にわたり、希土類磁石前駆体を熱処理することが挙げられる。
<Heat treatment process>
When the grain size of the main phase is 1 to 10 μm, the rare earth magnet precursor may be optionally heat-treated before and/or after the diffusion and penetration of the modifier to align the interface between the main phase and the grain boundary phase and improve the magnetic properties, especially the coercive force. In order to suppress oxidation of the rare earth magnet precursor during the heat treatment, the heat treatment atmosphere is preferably an inert gas atmosphere. The inert gas atmosphere includes a nitrogen gas atmosphere. Such heat treatment may include heat treating the rare earth magnet precursor at 450 to 650° C. for 30 to 180 minutes, preferably at 500 to 600° C. for 45 to 90 minutes.
《変形》
これまで説明してきたこと以外でも、本開示の製造方法は、特許請求の範囲に記載した内容の範囲内で種々の変形を加えることができる。これまでの説明では、希土類磁石前駆体は焼結体であったが、これに限られず、例えば、所謂二合金法を採用することができる。具体的には、粉末状の希土類磁石前駆体を準備し、これと改質材粉末を混合して、焼結すること等が挙げられる。焼結温度及び焼結時間は、無加圧焼結と改質材の拡散浸透とを兼ねるように、適宜決定することができる。焼結温度としては、例えば、900℃以上、950℃以上、又は1000℃以上であってよく、1100℃以下、1050℃以下、又は、1040℃以下であってよい。焼結時間としては、例えば、1時間以上、2時間以上、3時間以上、又は4時間以上であってよく、24時間以下、18時間以下、12時間以下、又は6時間以下であってよい。焼結中の希土類磁石前駆体及び改質材の酸化を抑制するため、焼結雰囲気は、不活性ガス雰囲気が好ましい。不活性ガス雰囲気には、窒素ガス雰囲気を含む。
《Transform》
In addition to what has been described so far, the manufacturing method of the present disclosure can be modified in various ways within the scope of the contents described in the claims. In the above description, the rare earth magnet precursor is a sintered body, but this is not limited to this, and for example, a so-called two-alloy method can be adopted. Specifically, a powdered rare earth magnet precursor is prepared, mixed with a modifier powder, and sintered. The sintering temperature and sintering time can be appropriately determined so as to achieve both pressureless sintering and diffusion and penetration of the modifier. The sintering temperature may be, for example, 900°C or higher, 950°C or higher, or 1000°C or higher, and 1100°C or lower, 1050°C or lower, or 1040°C or lower. The sintering time may be, for example, 1 hour or more, 2 hours or more, 3 hours or more, or 4 hours or more, and 24 hours or less, 18 hours or less, 12 hours or less, or 6 hours or less. In order to suppress oxidation of the rare earth magnet precursor and the modifier during sintering, the sintering atmosphere is preferably an inert gas atmosphere. The inert gas atmosphere includes a nitrogen gas atmosphere.
以下、本開示の製造方法を実施例及び比較例により、さらに具体的に説明する。なお、本開示の製造方法は、以下の実施例で用いた条件に限定されるものではない。 The manufacturing method of the present disclosure will be explained in more detail below with reference to examples and comparative examples. Note that the manufacturing method of the present disclosure is not limited to the conditions used in the following examples.
《試料の準備》
次の手順で、実施例1及び比較例1~8の試料を準備した。
<Sample preparation>
Samples of Example 1 and Comparative Examples 1 to 8 were prepared according to the following procedure.
表1-1及び表1-2に示す組成のストリップキャスト材(磁性薄帯)を準備した。このストリップキャスト材を水素脆化で粗粉砕した後、さらにジェットミルを用いて粉砕し、磁性粉末を得た。磁性粉末を1050℃で4時間にわたり無加圧焼結(無加圧液相焼結)した。焼結後、焼結体を室温まで冷却し、希土類磁石前駆体を得た。希土類磁石前駆体に改質材薄帯を接触させ、接触体を得た。接触体を950℃で165分にわたり加熱し、希土類磁石前駆体の内部に改質材を拡散浸透した。そして、拡散浸透後の希土類磁石前駆体を1.0℃/分の速度で室温まで冷却し、その後、これを550℃で60分にわたり熱処理して、各試料を得た。ただし、比較例8の試料については、熱処理温度を500℃とした。 A strip cast material (magnetic ribbon) having the composition shown in Tables 1-1 and 1-2 was prepared. This strip cast material was coarsely crushed by hydrogen embrittlement, and then further crushed using a jet mill to obtain a magnetic powder. The magnetic powder was pressureless sintered (pressureless liquid phase sintering) at 1050°C for 4 hours. After sintering, the sintered body was cooled to room temperature to obtain a rare earth magnet precursor. The modifier ribbon was brought into contact with the rare earth magnet precursor to obtain a contact body. The contact body was heated at 950°C for 165 minutes to diffuse and infiltrate the modifier into the rare earth magnet precursor. The rare earth magnet precursor after diffusion and infiltration was then cooled to room temperature at a rate of 1.0°C/min, and then heat-treated at 550°C for 60 minutes to obtain each sample. However, the heat treatment temperature for the sample of Comparative Example 8 was 500°C.
《評価》
振動試料型磁力計(VSM:Vibrating Sample Magnetometer)を用いて、各試料の磁気特性を27℃で測定した。
"evaluation"
The magnetic properties of each sample were measured at 27° C. using a vibrating sample magnetometer (VSM).
各試料について、SEM(Scanning Electron Microscope)観察を行い、主相の平均粒径を求めた。また、SEM-EDX(Scanning Electron Microscope-Energy Dispersive X-ray Spectroscope)を用いて、Fe、Co、Nd、Tb、及びLaについて面分析した。 Each sample was observed using a scanning electron microscope (SEM) to determine the average grain size of the main phase. In addition, surface analysis was performed for Fe, Co, Nd, Tb, and La using a scanning electron microscope-energy dispersive X-ray spectroscope (SEM-EDX).
結果を、表1-1及び表1-2並びに図6~10に示す。図6は、各試料について、改質材中の希土類元素全体に対するLaのモル比xと角形比(Hr/Hc)の関係を示すグラフである。図7は、各試料の減磁曲線を示すグラフである。図8は、実施例1の試料について、SEM像及び面分析結果を示す説明図である。図9は、比較例1の試料について、SEM像及び面分析結果を示す説明図である。図10は、比較例5の試料について、SEM像及び面分析結果を示す説明図である。図8~図10の面分析結果については、該当元素の濃度が高い部位が明視野である。 The results are shown in Tables 1-1 and 1-2 and Figures 6 to 10. Figure 6 is a graph showing the relationship between the molar ratio x of La to the total rare earth elements in the modifier and the squareness ratio (Hr/Hc) for each sample. Figure 7 is a graph showing the demagnetization curves for each sample. Figure 8 is an explanatory diagram showing SEM images and area analysis results for the sample of Example 1. Figure 9 is an explanatory diagram showing SEM images and area analysis results for the sample of Comparative Example 1. Figure 10 is an explanatory diagram showing SEM images and area analysis results for the sample of Comparative Example 5. In the area analysis results of Figures 8 to 10, the areas where the concentration of the relevant element is high are bright fields.
表1及び図6~7から分かるように、xが0.09<x<0.19の範囲では、角形性の低下が抑制されていることが理解できる。また、図8~図10において、Feの面分析結果が暗視野であり、かつCoの面分析結果が明視野である部位が、RT2型の結晶構造を有する相が存在している部位である。このような部位が、実施例1の試料では、僅かに認められるだけである。これに対して、Laを実質的に含有していない改質材を拡散浸透した比較例1の試料では、このような部位が、隣接部等に多く認められる。また、Laを過剰に含有する改質材を拡散浸透した比較例5の試料では、このような部位が三重点に多く認められ、RT2型の結晶構造を有する相が再形成されていると考えられる。また、隣接部には、過剰なLaが存在していることが認められる。 As can be seen from Table 1 and Figures 6 to 7, it can be understood that the decrease in squareness is suppressed when x is in the range of 0.09<x<0.19. In addition, in Figures 8 to 10, the parts where the surface analysis result of Fe is a dark field and the surface analysis result of Co is a bright field are parts where a phase having an RT 2 type crystal structure exists. Such parts are only observed slightly in the sample of Example 1. In contrast, in the sample of Comparative Example 1 in which a modifier containing substantially no La was diffused and infiltrated, such parts are observed in many adjacent parts. In addition, in the sample of Comparative Example 5 in which a modifier containing an excessive amount of La was diffused and infiltrated, such parts are observed in many triple points, and it is considered that a phase having an RT 2 type crystal structure is reformed. In addition, it is observed that an excess of La exists in the adjacent parts.
以上の結果から、本開示の製造方法の効果を確認できた。 These results confirm the effectiveness of the manufacturing method disclosed herein.
10 主相
20 粒界相
22 隣接部
24 三重点
26 RT2型の結晶構造を有する相
28 La相
50 希土類磁石前駆体
70 冷却装置
71 溶解炉
72 溶湯
73 タンディッシュ
74 冷却ロール
75 磁性合金
100 希土類磁石
REFERENCE SIGNS
Claims (2)
前記希土類磁石前駆体の内部に、希土類元素を含有する改質材を拡散浸透すること、
を含み、
前記希土類磁石前駆体の、モル比での全体組成が、式R 1 y (Fe (1-z) Co z ) (100-y-w-v) B w M 1 v (ただし、R 1 は、Nd及びPrからなる群より選ばれる一種以上の元素であり、M 1 は、Ga、Al、及びCuからなる群より選ばれる一種以上の元素並びに不可避的不純物元素であり、かつ、
12.0≦y≦20.0、
0.10≦z≦0.30、
5.0≦w≦20.0、及び
0≦v≦2.0
である。)で表され、
前記主相の平均粒径が、1~10μmであり、
前記改質材の組成が、モル比で、式(R 2 (1-x) La x ) (1-s) M 2 s (ただし、R 2 は、Nd及びTbからなる群より選ばれる一種以上の元素であり、M 2 は、Cu及び不可避的不純物元素であり、かつ、0.09<x<0.19及び0.05≦s≦0.40である。)で表される、
希土類磁石の製造方法。 preparing a rare earth magnet precursor having a main phase having a crystal structure of R2T14B type (where R is a rare earth element and T is a transition metal element) and a grain boundary phase existing around the main phase; and diffusing and penetrating a modifier containing a rare earth element into the rare earth magnet precursor;
Including,
The rare earth magnet precursor has an overall composition in terms of molar ratio represented by the formula R 1 y (Fe (1-z) Co z ) (100-y-w-v) B w M 1 v , where R 1 is one or more elements selected from the group consisting of Nd and Pr, M 1 is one or more elements selected from the group consisting of Ga, Al, and Cu, and unavoidable impurity elements,
12.0≦y≦20.0,
0.10≦z≦0.30,
5.0≦w≦20.0, and
0≦v≦2.0
) is expressed as
The average grain size of the main phase is 1 to 10 μm,
The composition of the modifier is represented by the formula (R 2 (1-x) La x (1-s) M 2 s ( wherein R 2 is one or more elements selected from the group consisting of Nd and Tb, M 2 is Cu and an unavoidable impurity element, and 0.09<x<0.19 and 0.05≦s≦0.40) in molar ratio.
A method for manufacturing rare earth magnets.
wが5.7以上、5.8以下であり、w is equal to or greater than 5.7 and equal to or less than 5.8;
vが0.2以上、0.5以下であり、v is equal to or greater than 0.2 and equal to or less than 0.5;
xが0.12以上、0.13以下であり、x is equal to or greater than 0.12 and equal to or less than 0.13;
sが0.15以上、0.20以下である、s is 0.15 or more and 0.20 or less;
請求項1記載の希土類磁石の製造方法。The method for producing the rare earth magnet according to claim 1.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021120915A JP7622574B2 (en) | 2021-07-21 | 2021-07-21 | Manufacturing method of rare earth magnet |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021120915A JP7622574B2 (en) | 2021-07-21 | 2021-07-21 | Manufacturing method of rare earth magnet |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2023016537A JP2023016537A (en) | 2023-02-02 |
JP7622574B2 true JP7622574B2 (en) | 2025-01-28 |
Family
ID=85131787
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021120915A Active JP7622574B2 (en) | 2021-07-21 | 2021-07-21 | Manufacturing method of rare earth magnet |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7622574B2 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014216463A (en) | 2013-04-25 | 2014-11-17 | Tdk株式会社 | R-t-b-based permanent magnet |
JP2019140279A (en) | 2018-02-13 | 2019-08-22 | トヨタ自動車株式会社 | Method for manufacturing rare earth magnet |
JP2020155657A (en) | 2019-03-22 | 2020-09-24 | 日立金属株式会社 | Method for manufacturing r-t-b based sintered magnet |
-
2021
- 2021-07-21 JP JP2021120915A patent/JP7622574B2/en active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014216463A (en) | 2013-04-25 | 2014-11-17 | Tdk株式会社 | R-t-b-based permanent magnet |
JP2019140279A (en) | 2018-02-13 | 2019-08-22 | トヨタ自動車株式会社 | Method for manufacturing rare earth magnet |
JP2020155657A (en) | 2019-03-22 | 2020-09-24 | 日立金属株式会社 | Method for manufacturing r-t-b based sintered magnet |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2023016537A (en) | 2023-02-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2388350B1 (en) | Method for producing r-t-b sintered magnet | |
JP3489741B2 (en) | Rare earth sintered magnet and manufacturing method thereof | |
JP6881338B2 (en) | Rare earth magnet manufacturing method | |
JP7298533B2 (en) | Rare earth magnet and manufacturing method thereof | |
CN108735412B (en) | Method for producing rare earth magnet | |
JP7247548B2 (en) | Rare earth magnet and manufacturing method thereof | |
JP5757394B2 (en) | Rare earth permanent magnet manufacturing method | |
JP7252105B2 (en) | Rare earth magnet and manufacturing method thereof | |
JP5288276B2 (en) | Manufacturing method of RTB-based permanent magnet | |
JP5743458B2 (en) | Alloy material for RTB-based rare earth permanent magnet, method for manufacturing RTB-based rare earth permanent magnet, and motor | |
US20210375515A1 (en) | Rare earth magnet and production method thereof | |
US7390369B2 (en) | Method for producing rare earth based alloy powder and method for producing rare earth based sintered magnet | |
JP7622574B2 (en) | Manufacturing method of rare earth magnet | |
JP2020155657A (en) | Method for manufacturing r-t-b based sintered magnet | |
JP7409285B2 (en) | Rare earth magnet and its manufacturing method | |
JP7533295B2 (en) | Rare earth magnet and its manufacturing method | |
JP7318624B2 (en) | Rare earth magnet and manufacturing method thereof | |
JP2023136838A (en) | rare earth magnet | |
JP2024060440A (en) | R-t-b rare earth magnet and manufacturing method thereof | |
JP2023173696A (en) | Rare earth magnet and manufacturing method thereof | |
JP2022093885A (en) | Manufacturing method of rare earth magnets | |
JP2021057564A (en) | Method for manufacturing r-t-b based sintered magnet |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20240212 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20241009 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20241015 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20241204 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20241217 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20241230 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7622574 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |