特許 5850052 ＲＨ拡散源およびそれを用いたＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5850052

(24)【登録日】2015年12月11日

(45)【発行日】2016年2月3日

(54)【発明の名称】ＲＨ拡散源およびそれを用いたＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法

(51)【国際特許分類】

   C22C 28/00 20060101AFI20160114BHJP

   H01F 41/02 20060101ALI20160114BHJP

   C22C 38/00 20060101ALI20160114BHJP

   B22F 3/24 20060101ALI20160114BHJP

   H01F 1/057 20060101ALI20160114BHJP

   H01F 1/08 20060101ALI20160114BHJP

【ＦＩ】

   C22C28/00 A

   H01F41/02 G

   C22C38/00 303D

   B22F3/24 K

   H01F1/04 H

   H01F1/08 B

【請求項の数】2

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2013-522840(P2013-522840)

(86)(22)【出願日】2012年6月25日

(86)【国際出願番号】JP2012066132

(87)【国際公開番号】WO2013002170

(87)【国際公開日】20130103

【審査請求日】2015年2月17日

(31)【優先権主張番号】特願2011-142077(P2011-142077)

(32)【優先日】2011年6月27日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000005083

【氏名又は名称】日立金属株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100101683

【弁理士】

【氏名又は名称】奥田 誠司

(74)【代理人】

【識別番号】100155000

【弁理士】

【氏名又は名称】喜多 修市

(72)【発明者】

【氏名】國吉 太

【審査官】 田口 裕健

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１２／００８４２６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１１／００７７５８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２００７／１０２３９１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１０−２６３１７２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２２Ｃ ２８／００、３８／００

Ｈ０１Ｆ ４１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

０．２質量％以上１８質量％以下の軽希土類元素ＲＬ（ＮｄおよびＰｒの少なくとも一種からなる）、
４０質量％以上７０質量％以下のＦｅ、
残部が重希土類元素ＲＨ（ＤｙおよびＴｂの少なくとも一種からなる）からなる合金であり、
かつ前記重希土類元素ＲＨと前記Ｆｅの質量比がＲＨ：Ｆｅ＝３：２から３：７であるＲＨ拡散源。

【請求項2】

Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体（Ｒは希土類元素、ＴはＦｅを主とする遷移金属元素）を準備する工程と、
０．２質量％以上１８質量％以下の軽希土類元素ＲＬ（ＮｄおよびＰｒの少なくとも一種からなる）、
４０質量％以上７０質量％以下のＦｅ、
残部が重希土類元素ＲＨ（ＤｙおよびＴｂの少なくとも一種からなる）からなる合金であり、
かつ前記重希土類元素ＲＨと前記Ｆｅの質量比がＲＨ：Ｆｅ＝３：２から３：７であるＲＨ拡散源を準備する工程と、
前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体と前記ＲＨ拡散源とを相対的に移動可能かつ近接または接触可能に処理室内に装入し、前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体と前記ＲＨ拡散源とを前記処理室内にて連続的または断続的に移動させながら、前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体および前記ＲＨ拡散源を７００℃以上１０００℃以下の処理温度に加熱するＲＨ拡散工程と、
を包含するＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、Ｒ_２Ｔ_１４Ｂ型化合物を主相として有するＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石（Ｒは希土類元素、ＴはＦｅを主とする遷移金属元素）の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

Ｒ_２Ｔ_１４Ｂ型化合物を主相とするＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、永久磁石の中で最も高性能な磁石として知られており、ハイブリッド車搭載用モータ等の各種モータや家電製品等に使用されている。
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、高温で保磁力が低下するため、不可逆熱減磁が起こる。不可逆熱減磁を回避するため、モータ用等に使用する場合、高温下でも高い保磁力を維持することが要求されている。

【0003】

Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、Ｒ_２Ｔ_１４Ｂ型化合物相中のＲの一部を重希土類金属ＲＨで置換すると、保磁力が向上することが知られている。高温で高い保磁力を得るためには、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石に重希土類金属ＲＨを多く含有させることが有効である。
しかし、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石において、Ｒとして軽希土類元素ＲＬを重希土類元素ＲＨで置換すると、保磁力（以下Ｈ_ｃＪ）が向上する一方、残留磁束密度（以下Ｂ_ｒ）が低下してしまうという問題がある。また、重希土類元素ＲＨは希少資源であるため、その使用量を削減することが求められている。

【0004】

そこで、近年、Ｂ_ｒを低下させることなく、かつより少ない重希土類元素ＲＨによってＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石のＨ_ｃＪを向上させることが検討されている。

【0005】

特許文献１には、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体と重希土類元素ＲＨの金属または合金からなるＲＨ拡散源とを相対的に移動可能かつ近接または接触可能に処理室内に装入する工程と、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とＲＨ拡散源とを処理室内で連続的または断続的に移動させながら、５００℃以上８５０℃以下の熱処理を１０分以上行うＲＨ拡散工程とにより、Ｂ_ｒを低下させることなくＤｙやＴｂの重希土類元素ＲＨを磁石素材の表面から内部に拡散させ、Ｈ_ｃＪを向上させるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法が開示されている。

【0006】

特許文献２には、希土類磁石の焼結体に、Ｄｙの鉄化合物又はＴｂの鉄化合物を含む重希土類化合物を付着させる第１工程と、前記重希土類化合物が付着した希土類磁石の焼結体を熱処理する第２工程により、Ｈ_ｃＪを向上させる希土類磁石の製造方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】国際公開ＷＯ２０１１／７７５８号

【特許文献2】特開２００９−２８９９９４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

特許文献１の方法によれば、５００℃以上８５０℃以下という温度にも関わらず、ＲＨ拡散源がＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体と近接または接触するため、ＲＨ拡散源から重希土類元素ＲＨが供給され、粒界を通じてその内部に拡散することができる。

【0009】

また、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体の表面より重希土類元素ＲＨを供給することができるが、前記温度範囲ではＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体内部への拡散速度が遅いため、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体内部へ充分に重希土類元素ＲＨを拡散するのに時間がかかってしまう。

【0010】

特許文献１の方法によれば、ＲＨ拡散源としてＤｙメタル若しくはＴｂメタルまたはＤｙ量が７０質量％超のＤｙ合金若しくはＴｂ量が７０質量％超のＴｂ合金を用いた場合、８５０℃を超える処理温度で処理するとＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とＲＨ拡散源とが溶着するので、処理温度を高めることでＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体内部への拡散速度を速くすることができず、８５０℃を超えるＲＨ拡散処理温度は採用できない。

【0011】

特許文献２の方法によれば、重希土類化合物であるＤｙ鉄化合物又はＴｂ鉄化合物が希土類磁石の焼結体の主相に取り込まれ過ぎて、Ｂ_ｒが低下する問題があった。

【0012】

本発明の目的は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体（ＲＨ拡散工程実施前の磁石）内部に効率的に重希土類元素ＲＨを拡散することができるＲＨ拡散源を提供することである。

【0013】

本発明の別の目的は、７００℃以上１０００℃以下の広い温度域のＲＨ拡散工程で、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とＲＨ拡散源とが溶着を起こさずＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体内部に重希土類元素ＲＨを拡散させ、Ｂ_ｒを低下させることなくＨ_ｃＪを大きく向上することができるＲＨ拡散源を提供することである。

【0014】

本発明の別の目的は、上記ＲＨ拡散源を用いたＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0015】

本発明のＲＨ拡散源は、
０．２質量％以上１８質量％以下の軽希土類元素ＲＬ（ＮｄおよびＰｒの少なくとも一種からなる）、
４０質量％以上７０質量％以下のＦｅ、
残部が重希土類元素ＲＨ（ＤｙおよびＴｂの少なくとも一種からなる）からなる合金であり、
かつ前記重希土類元素ＲＨと前記Ｆｅの質量比がＲＨ：Ｆｅ＝３：２から３：７である。

【0016】

本発明のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体（Ｒは希土類元素、ＴはＦｅを主とする遷移金属元素）を準備する工程と、
０．２質量％以上１８質量％以下の軽希土類元素ＲＬ（ＮｄおよびＰｒの少なくとも一種からなる）、
４０質量％以上７０質量％以下のＦｅ、
残部が重希土類元素ＲＨ（ＤｙおよびＴｂの少なくとも一種からなる）からなる合金であり、
かつ前記重希土類元素ＲＨと前記Ｆｅの質量比がＲＨ：Ｆｅ＝３：２から３：７であるＲＨ拡散源を準備する工程と、
前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体と前記ＲＨ拡散源とを相対的に移動可能かつ近接または接触可能に処理室内に装入し、前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体と前記ＲＨ拡散源とを前記処理室内にて連続的または断続的に移動させながら、前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体および前記ＲＨ拡散源を７００℃以上１０００℃以下の処理温度に加熱するＲＨ拡散工程と、
を包含する。

【発明の効果】

【0017】

本発明のＲＨ拡散源によれば、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体内部に効率的に重希土類元素ＲＨを拡散させることができる。

【0018】

また、本発明のＲＨ拡散源によれば、７００℃以上１０００℃以下の広い温度域のＲＨ拡散工程でＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とＲＨ拡散源とが溶着を起こさずＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体内部に重希土類元素ＲＨを拡散させることができる。

【0019】

また、本発明のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法によれば、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体に効率的に重希土類元素ＲＨを拡散し、Ｂ_ｒを低下させずにＨ_ｃＪを大きく向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明および比較例のＲＨ拡散工程の時間に対するＨ_ｃＪ向上効果を示す図である。

【図2】本発明および比較例のＲＨ拡散工程の温度に対するＨ_ｃＪ向上効果を示す図である。

【図3】本発明の好ましい実施形態で使用される拡散装置の構成を模式的に示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

本発明のＲＨ拡散源は、
０．２質量％以上１８質量％以下の軽希土類元素ＲＬ（ＮｄおよびＰｒの少なくとも一種からなる）、
４０質量％以上７０質量％以下のＦｅ、
残部が重希土類元素ＲＨ（ＤｙおよびＴｂの少なくとも一種からなる）からなる合金であり、
かつ前記重希土類元素ＲＨと前記Ｆｅの質量比がＲＨ：Ｆｅ＝３：２から３：７である。

【0022】

本発明のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法は、
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体（Ｒは希土類元素、ＴはＦｅを主とする遷移金属元素）を準備する工程と、
０．２質量％以上１８質量％以下の軽希土類元素ＲＬ（ＮｄおよびＰｒの少なくとも一種からなる）、
４０質量％以上７０質量％以下のＦｅ、
残部に重希土類元素ＲＨ（ＤｙおよびＴｂの少なくとも一種からなる）からなる合金であり、
かつ前記重希土類元素ＲＨと前記Ｆｅの質量比がＲＨ：Ｆｅ＝３：２から３：７であるＲＨ拡散源を準備する工程と、
前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体と前記ＲＨ拡散源とを相対的に移動可能かつ近接または接触可能に処理室内に装入し、前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体と前記ＲＨ拡散源とを前記処理室内にて連続的または断続的に移動させながら、前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体および前記ＲＨ拡散源を７００℃以上１０００℃以下の処理温度に加熱するＲＨ拡散工程と、を包含する。

【0023】

本発明の製造方法は、上記ＲＨ拡散工程にてＲＨ拡散源自体から液相が生成され、その液相を介して重希土類元素ＲＨをＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体内部に拡散させることができる。

【0024】

また、ＲＨ拡散工程における処理温度である７００℃以上１０００℃以下という温度域は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体内部へのＲＨ拡散処理が速やかに進行する温度範囲であり、重希土類元素ＲＨをＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体内部に拡散させやすい条件でＲＨ拡散工程を実施することができる。

【0025】

このＲＨ拡散工程では、例えば、処理室を回転または揺動させたり、処理室に振動を加えたりすることにより、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とＲＨ拡散源とを前記処理室内にて連続的にまたは断続的に移動して、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とＲＨ拡散源との接触部の位置を変化させたり、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とＲＨ拡散源とを近接・離間させながら、重希土類元素ＲＨの供給とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体内部への拡散とを同時に実行する。

【0026】

［ＲＨ拡散源］
ＲＨ拡散源は、
０．２質量％以上１８質量％以下の軽希土類元素ＲＬ（ＮｄおよびＰｒの少なくとも一種からなる）、
４０質量％以上７０質量％以下のＦｅ、
残部が重希土類元素ＲＨ（ＤｙおよびＴｂの少なくとも一種からなる）からなる合金であり、
かつ前記重希土類元素ＲＨと前記Ｆｅの質量比がＲＨ：Ｆｅ＝３：２から３：７である。

【0027】

上記組成からなるＲＨ拡散源を用いることで、７００℃以上１０００℃以下で実施されるＲＨ拡散工程により、効率よくＨ_ｃＪが向上する。また、このとき溶着の発生もない。この効果は、ＲＨ拡散工程中にＲＨ拡散源から軽希土類元素ＲＬを主な成分とする液相が生成し、重希土類元素ＲＨを速やかにＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体へ供給する一方、ＲＨ拡散源内のＲＨとＦｅの質量比を３：２から３：７の範囲とすることでＲＨ拡散源内にＲＨＦｅ_２、ＲＨＦｅ_３、ＲＨ_６Ｆｅ_２３の化合物が存在し、処理中も固相として残存するために溶着が発生しないと推察される。また、本発明のＲＨ拡散源は前記化合物に軽希土類元素ＲＬが固溶しないことから、繰り返し使用してもＲＨ拡散源の初期の能力を維持することができる。

【0028】

ここで、ＲＨ拡散源中の軽希土類元素ＲＬの含有量が０．２質量％未満であると、ＲＨ拡散工程中にＲＨ拡散源から生成される液相が少なく、ＲＨ拡散源中の重希土類元素ＲＨをＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体に効率的に導入することができない。一方、ＲＨ拡散源中の軽希土類元素ＲＬの含有量が１８質量％を超えると、８５０℃を超える高温のＲＨ拡散工程を行う場合にＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とＲＨ拡散源とが溶着することがある。また、ＲＨ拡散源中の軽希土類元素ＲＬの含有量が１８質量％を超えると、相対的にＲＨ拡散源中の重希土類元素ＲＨの供給量が減り、Ｈ_ｃＪ向上効果が小さくなる場合がある。

【0029】

ここで、ＲＨ拡散源のＦｅの含有量が４０質量％未満であると、ＲＨ拡散工程中に多くの液相が生成するので、８５０℃超の高い温度でＲＨ拡散をするとＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とＲＨ拡散源とが溶着することがある。一方、Ｆｅの含有率が７０質量％を超えると、相対的に重希土類元素ＲＨの供給量が低下するので、ＲＨ拡散処理をしてもＨ_ｃＪの向上効果が小さくなる。

【0030】

また、重希土類元素ＲＨとＦｅとの質量比が３：２から３：７とすることで、前述のように広い温度範囲で溶着することなく、ＲＨ拡散工程を実施することができる。Ｆｅの質量比が２未満であると溶着が発生し、Ｆｅの質量比が７を超えるとＲＨ拡散源中の重希土類元素ＲＨが少ないので、重希土類元素ＲＨの供給量が減少しＨ_ｃＪ向上効果が小さくなる。

【0031】

本発明のＲＨ拡散源は、少なくとも一部に軽希土類元素ＲＬ（ＰｒおよびＮｄの少なくとも一種からなる）を主とする相を有する。このことで、ＲＨ拡散工程においてＲＨ拡散源から液相が生成され、重希土類元素ＲＨのＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体内部への導入を促進すると考えられる。

【0032】

ＲＨ拡散源の形状・大きさは、特に限定されない。ＲＨ拡散源の形態は、例えば、球状、線状、板状、粉末など任意である。球状や線状を有する場合、その直径は例えば１ｍｍ〜２０ｍｍに設定される。粉末の場合、その粒径は、例えば、０．０５ｍｍ以上５ｍｍ以下の範囲に設定される。

【0033】

ＲＨ拡散源の作製方法は、一般的な合金溶製法の他、還元拡散法なども利用できる。
合金溶製法は、前記所定の組成になるように原料合金を溶解炉に投入し、溶解した後、冷却して作製される。
一例として、合金溶製法の一種であるストリップキャスティング法ではロール表面速度が０．１ｍ／秒以上１０ｍ／秒以下の範囲で回転する銅製の水冷ロールに所定の組成の溶湯を接触させ急冷凝固合金を形成する。得られた急冷凝固合金を機械的方法や水素粉砕法など種々の方法で粉砕する。
他の例として、他の合金溶製法であるインゴット法では、所定の組成の溶湯を水冷銅鋳型に流し込み冷却し、合金インゴットを鋳造する。得られた合金インゴットは機械的方法や水素粉砕法など種々の方法で粉砕する。
ＲＨ拡散処理をするＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体の大きさに照らし、使いやすい大きさとするためにさらにふるいにより粒度調整をしてもよい。

【0034】

［Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体］
本発明で準備するＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体は公知の組成からなる。例えば、以下の組成からなる。
希土類元素Ｒ：１２原子％以上１７原子％以下
Ｂ（Ｂの一部はＣで置換されていてもよい）：５原子％以上８原子％以下
添加元素Ｍ（Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｂ、およびＢｉからなる群から選択された少なくとも１種を含む）：０原子％以上２原子％以下
Ｔ（Ｆｅを主とする遷移金属元素）および不可避不純物：残部
ここで、希土類元素Ｒは、主として軽希土類元素（Ｎｄ、Ｐｒの少なくとも１種を含む）から選択される少なくとも１種の元素であるが、重希土類元素を含有していてもよい。なお、重希土類元素を含有する場合は、ＤｙおよびＴｂの少なくとも一方を含むことが好ましい。
上記組成のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体（ＲＨ拡散工程を実施する前の磁石）は、公知の希土類焼結磁石の製造方法によって製造される。

【0035】

［攪拌補助部材］
本発明の実施形態では、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とＲＨ拡散源に加えて、攪拌補助部材を処理室内に装入することが好ましい。攪拌補助部材はＲＨ拡散源とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体との接触を促進し、また攪拌補助部材に一旦付着した重希土類元素ＲＨをＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体へ間接的に供給する役割をする。さらに、攪拌補助部材は、処理室内において、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体同士やＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とＲＨ拡散源との接触による欠けを防ぐ役割もある。

【0036】

攪拌補助部材は、ＲＨ拡散工程中にＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体およびＲＨ拡散源と接触しても、反応しにくい材料から形成されることが好ましい。攪拌補助部材としてはジルコニア、窒化ケイ素、炭化ケイ素並びに窒化硼素、または、これらの混合物のセラミックスから好適に形成され得る。また、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｚｒとを含む族の元素、または、これらの混合物からも形成される。

【0037】

［ＲＨ拡散工程］
ＲＨ拡散工程において、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とＲＨ拡散源とを処理室内に連続的または断続的に移動させる方法は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体に欠けや割れを発生させることなく、ＲＨ拡散源とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体との相互配置関係を変動させることが可能であれば、公知の方法が採用される。例えば、処理室を回転したり、揺動したり、外部から処理室に振動を加えたりする方法が採用できる。また、処理室を固定し処理室内に設けた攪拌手段による方法でもよい。

【0038】

図３を参照しながら、本発明によるＲＨ拡散工程の好ましい例を説明する。
図３に示す例では、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体１およびＲＨ拡散源２がステンレス製の筒３の内部に装入されている。この例では、筒３が「処理室」として機能する。筒３の材料は、ステンレスに限定されず、ＲＨ拡散工程における処理温度に耐える耐熱性を有し、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体１およびＲＨ拡散源２と反応しにくい材料であれば任意である。例えば、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗまたはそれらの少なくとも１種を含む合金を用いてもよい。筒３には開閉または取り外し可能な蓋５が設けられている。また筒３の内壁には、ＲＨ拡散源とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とが効率的に移動と接触を行い得るように、突起物を設置することができる。筒３の長軸方向に垂直な断面形状も、円に限定されず、楕円または多角形、あるいはその他の形状であってもよい。図３に示す状態の筒３は排気装置６と連結されている。排気装置６の働きにより、筒３の内部は減圧され得る。筒３の内部には、不図示のガスボンベからＡｒなどの不活性ガスが導入される。

【0039】

次に、図３の処理装置を用いて行うＲＨ拡散工程の操作手順を説明する。
まず、蓋５を筒３から取り外し、筒３の内部を開放する。複数のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体１およびＲＨ拡散源２を筒３の内部に装入した後、再び、蓋５を筒３に取り付ける。筒３の内部を排気装置６により真空排気する。筒３の内部圧力が充分に低下した後、真空排気を止め、必要圧力まで不活性ガスを導入し、モータ７によって筒３を回転させながら、ヒータ４による加熱を実行する。

【0040】

ＲＨ拡散工程における筒３の内部は不活性雰囲気であることが好ましい。本明細書における「不活性雰囲気」とは、真空、または不活性ガス雰囲気を含むものとする。また、「不活性ガス」は、例えばアルゴン（Ａｒ）などの希ガスであるが、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体１およびＲＨ拡散源２との間で化学的に反応しないガスであれば、「不活性ガス」に含まれ得る。不活性ガスの圧力は、大気圧以下であることが好ましい。筒３の内部においてＲＨ拡散源２とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体１とが近接または接触しているため、１Ｐａ以上の高い雰囲気圧力でも効率よくＲＨ拡散工程ができる。また、雰囲気圧力と重希土類元素ＲＨの供給量との相関は比較的小さく、Ｈ_ｃＪの向上度にあまり影響しない。Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体への重希土類元素ＲＨの供給量は、雰囲気圧力よりもＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体の温度に敏感である。
ＲＨ拡散工程時における雰囲気ガスの圧力（処理室内の雰囲気圧力）は、例えば０．１Ｐａから大気圧の範囲内に設定される。

【0041】

筒３は、その外周部に配置されたヒータ４によって加熱される。筒３の加熱により、その内部に収納されたＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体１およびＲＨ拡散源２も加熱される。筒３は、中心軸の回りに回転可能に支持されており、ヒータ４による加熱中もモータ７によって回転することができる。筒３の回転速度は、例えば筒３の内壁面の周速度が毎秒０．０１ｍ以上に設定される。回転により筒内のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体同士が激しく接触して欠けないよう、毎秒０．５ｍ以下に設定するのが好ましい。
図３のＲＨ拡散処理装置を用いたＲＨ拡散工程時における処理室の内壁面の周速度は、例えば０．０１ｍ／ｓ以上に設定される。回転速度が小さくなると、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とＲＨ拡散源とが接触したままになり、溶着が発生しやすくなる。このため、処理温度が高いほど、処理室の回転速度を高めることが好ましい。好ましい回転速度は、処理温度のみならず、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体の形状、大きさおよびＲＨ拡散源の形状、大きさによって決まる。

【0042】

ヒータ４を用いた加熱により、ＲＨ拡散源２およびＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体１の処理温度を７００℃以上１０００℃以下の範囲内に保持する。この温度範囲は、重希土類元素ＲＨがＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体内部へ速やかに拡散するのに好ましい温度領域である。好ましくは８００℃以上１０００℃以下である。さらに好ましくは８５０℃以上１０００℃以下である。処理温度が１０００℃を超えると、ＲＨ拡散源２とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体１とが溶着してしまう問題が生じ、一方、処理温度が７００℃未満では、処理に長時間を要する。また、７００℃未満で長時間ＲＨ拡散をするとＢ_ｒが低下する恐れもある。

【0043】

ＲＨ拡散工程の時間は、例えば１０分から７２時間である。好ましくは１時間から１２時間である。保持時間は、ＲＨ拡散工程をする際のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体１およびＲＨ拡散源２の装入量の比率、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体１の形状、ＲＨ拡散源の形状、および、ＲＨ拡散処理によってＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体１に拡散されるべき重希土類元素ＲＨの供給量などを考慮して決められる。

【0044】

［第１熱処理］
ＲＨ拡散工程後に、拡散された重希土類元素ＲＨをＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体１内により奥深くまで拡散する目的でＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体１に対する第１熱処理を行っても良い。第１熱処理は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体をＲＨ拡散源から分離した後、重希土類元素ＲＨがＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体内部に拡散し得る７００℃以上１０００℃以下の範囲で行い、より好ましくは８００℃以上９５０℃以下の温度で実行される。この第１熱処理では、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体１に対して重希土類元素ＲＨの更なる供給は生じないが、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体の表面側から奥深くに重希土類元素ＲＨを拡散し、磁石全体としてＨ_ｃＪを高めることが可能になる。第１熱処理の時間は、例えば１０分から７２時間である。好ましくは１時間から１２時間である。ここで、第１熱処理を行なう処理室内の雰囲気は不活性雰囲気で、雰囲気圧力は特に限定されないが大気圧以下が好ましい。第一熱処理は、ＲＨ拡散処理で用いた装置内で行ってもよいし、別の熱処理装置で行ってもよい。

【0045】

［第２熱処理］
また、必要に応じてさらに第２熱処理（４００℃以上７００℃以下）を行うが、第２熱処理を行う場合は、第１熱処理の後に行うことが好ましい。第２熱処理の時間は、例えば１０分から７２時間である。好ましくは１時間から１２時間である。ここで、第２熱処理を行なう処理室内の雰囲気は不活性雰囲気で、雰囲気圧力は特に限定されないが大気圧以下が好ましい。また、第１熱処理と第２熱処理とは、同じ熱処理装置で行っても良いし、別の熱処理装置で行ってもよい。

【0046】

（実験例１）（ＲＨ拡散処理の効率）
まず、組成比Ｎｄ＝２８．５、Ｐｒ＝１．０、Ｄｙ＝０．５、Ｂ＝１．０、Ｃｏ＝０．９、Ａｌ＝０．１、Ｃｕ＝０．１、残部＝Ｆｅ（質量％）のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体を作製した。これを機械加工することにより、７．４ｍｍ×７．４ｍｍ×７．４ｍｍの立方体のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体を得た。作製したＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体の磁気特性をＢ−Ｈトレーサによって測定したところ、熱処理（５００℃×１時間）後の特性でＨ_ｃＪは９６０ｋＡ／ｍ、Ｂ_ｒは１．４１Ｔであった。この値を以下各実験例の特性評価の基準とした。

【0047】

ＲＨ拡散源は、表１に記載の所定の組成になるようにＮｄ、Ｄｙ、Ｆｅを秤量し、高周波溶解炉で溶解した後、ロール表面速度が２ｍ／秒で回転する銅製の水冷ロールに溶湯を接触させ急冷凝固合金を形成し、スタンプミル、水素粉砕などで粉砕し、ふるい目で３ｍｍ以下に粒度調整をして作製した。

【0048】

次に、図３の装置を用いてＲＨ拡散工程を実行した。筒の容積：１２８０００ｍｍ^３、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体の投入重量：５０ｇ、ＲＨ拡散源の投入重量：５０ｇであった。ＲＨ拡散源は直径３ｍｍ以下の不定形のものを用いた。

【0049】

ＲＨ拡散工程は、処理室内を真空排気した後、アルゴンガスを導入し処理室内の圧力を５Ｐａとし、その後、処理室を回転させながら、ＲＨ拡散温度（８２０℃）に達するまでヒーター４により昇温を行った。昇温中の圧力変動に対してはＡｒガスの放出又は供給を適宜行い、５Ｐａを維持した。昇温レートは約１０℃／分であった。ＲＨ拡散温度に達した後、所定の時間、その温度に保持した。その後、加熱を停止し、室温まで降温させた。その後、図３の装置からＲＨ拡散源を取り出した後、残ったＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石に対し雰囲気圧力５ＰａのＡｒ中で第１熱処理（９００℃、３時間）を行ない、ひきつづき拡散後の第２熱処理（５００℃、１時間）を行なった。

【0050】

ここで、磁気特性はＲＨ拡散処理後におけるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体の各面を０．２ｍｍずつ研削し、７．０ｍｍ×７．０ｍｍ×７．０ｍｍの立方体に加工した後、Ｂ−Ｈトレーサーにてその磁石特性を評価した。表１では、「ＲＨ拡散源」の欄には、使用したＲＨ拡散源の組成が示されている。
「ＲＨに対するＦｅの比率」の欄には、ＲＨ拡散源に含まれる重希土類元素ＲＨを質量比で３としたときのＦｅの質量比を示している。「周速度」の欄には、図３に示す筒３の内壁面の周速度が示されている。「ＲＨ拡散温度」の欄には、ＲＨ拡散処理の温度が示されている。「ＲＨ拡散時間」の欄は、ＲＨ拡散温度を保持した時間が示されている。「雰囲気圧力」はＲＨ拡散工程における筒３内の雰囲気圧力を示している。

【0051】

表１に記載の通り、サンプル１、２、３、４は、本発明のＲＨ拡散源を用いて、周速度、ＲＨ拡散処理温度、雰囲気圧力を同一としてそれぞれ２時間、４時間、６時間、８時間と異なる処理時間にてＲＨ拡散工程を行った。そのときのＢ_ｒ、Ｈ_ｃＪの値は表２の通りである。サンプル５、６、７、８は軽希土類元素ＲＬを含まないこととＤｙ量を除いて、それぞれサンプル１、２、３、４と同じ条件にてＲＨ拡散工程を行った。サンプル１から４を本発明１、サンプル５から８を比較例１としてΔＨ_ｃＪの値の変化を図１にて示す。図１より本発明のＲＨ拡散源を用いた場合、短時間のＲＨ拡散工程でＨ_ｃＪが向上することがわかった。
なお、いずれのサンプルについてもＢ_ｒの変化はなく、ＲＨ拡散工程中の溶着も発生しなかった。

【0052】

【表1】

【0053】

【表2】

【0054】

（実験例２） （溶着の有無、ＲＨ拡散の温度）
表３に記載の条件で、記載のない条件、方法は実験例１と同様にＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を作製した。
ＲＨ拡散工程を異なる温度（６００℃、７００℃、８００℃、８５０℃、９００℃、１０００℃、１０２０℃）で行ったときの溶着の有無は表３の結果となった。
サンプル９から１７は本発明のＲＨ拡散源を用いたものであり、サンプル１８から３０は比較例である。
表３において、ＲＨ拡散工程後のＨ_ｃＪ増加量を「ΔＨ_ｃＪ」、ＲＨ拡散工程後のＢ_ｒ増加量を「ΔＢ_ｒ」で示している。マイナスの数値はＲＨ拡散処理なしのＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体の磁気特性より低下したことを示している。「溶着の有無」で、有はＲＨ拡散工程後ＲＨ拡散源とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とが溶着したことを示している。

【0055】

表３より、サンプル１０から１４に示すように７００℃から１０００℃の範囲では溶着が発生しないことがわかった。表３のサンプル９からサンプル３０までのＢ_ｒ、Ｈ_ｃＪの値は表４の通りである。

【0056】

本発明のＲＨ拡散源を用いても、１０２０℃でＲＨ拡散工程を行った場合、サンプル９に示したように溶着が発生した。従って、１０００℃以下でＲＨ拡散工程をする必要がある。
一方、本発明のＲＨ拡散源を用いても、６００℃でＲＨ拡散工程を行った場合、サンプル１５に示したようにＨ_ｃＪ向上効果が小さかった。従って、ＲＨ拡散工程の温度は、７００℃以上１０００℃以下が適正範囲であると判断できる。

【0057】

一方、Ｄｙを拡散源として用いた場合、サンプル１８から２３に示すように８５０℃、９００℃、１０００℃では溶着が発生した。Ｄｙ−Ｆｅ合金を拡散源として用い、拡散工程を行った場合、サンプル２５から２９に示すように７００℃から１０００℃の範囲では溶着が発生しなかったが、サンプル１０から１４に比べ、いずれもΔＨ_ｃＪは小さかった。
サンプル２４は１０２０℃で拡散工程を行った場合を示し、溶着が発生した。サンプル３０に示すように６００℃でＲＨ拡散工程をした場合、Ｈ_ｃＪ向上効果が小さかった。

【0058】

サンプル１０から１４を本発明２、サンプル１８から２２を比較例２、サンプル２５から２９を比較例３としてΔＨ_ｃＪの値の変化を図２にて示す。図２より本発明２は、比較例２、３と比べ７００℃から１０００℃の範囲の広い温度範囲で高いΔＨ_ｃＪ向上効果があることがわかる。

【0059】

また、サンプル１４のＲＨ拡散処理時間を１５時間にしたサンプル１６の磁気特性は、サンプル１４と比べてややΔＨ_ｃＪが向上していた。

【0060】

サンプル１７は６００℃のＲＨ拡散工程において、ＲＨ拡散処理時間を１５時間にしたものである。サンプル１７の磁気特性を測定したところ、サンプル１５と比べてΔＨ_ｃＪはわずかに向上したがＢ_ｒが低下し、本発明のＲＨ拡散源を用いても６００℃でＲＨ拡散工程を長時間行うと、重希土類元素ＲＨが焼結磁石体表層付近の主相中心部付近まで主相に溶け込み、Ｂ_ｒが低下する。

【0061】

なお、Ｄｙが１００％であるＤｙメタルは酸化しやすく、大気中での取り扱いでは発火の問題がある等、作業性に困難が伴うので好ましくない。

【0062】

【表3】

【0063】

【表4】

【0064】

（実験例３）（ＲＨ拡散処理時間の影響）
表５に記載の条件以外は、実験例１と同じ条件、方法にてＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を作製した。
ＲＨ拡散処理時間の影響について、表５の通りＲＨ拡散処理時間を変えてＲＨ拡散処理を行ったところ、９００℃のＲＨ拡散工程では４時間以降はΔＨ_ｃＪに大きな変化がなかった（サンプル３３から３６）。表５のサンプル３１からサンプル３６までのＢ_ｒ、Ｈ_ｃＪの値は表６の通りである。

【0065】

【表5】

【0066】

【表6】

【0067】

（実験例４） （軽希土類元素ＲＬの適正量）
表７に記載の条件以外は、実験例１と同じ条件、方法にてＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を作製した。
Ｎｄ量を０質量％、０．２質量％、１質量％、３質量％、６質量％、９質量％、１２質量％、１８質量％、２４質量％、３０質量％と変え、ＲＨとＦｅの比率を変えたＲＨ拡散源を用いて、ＲＨ拡散工程を行い、磁気特性を測定した。
検討した結果は表７の通りである。表７のサンプル３７からサンプル４６までのＢ_ｒ、Ｈ_ｃＪの値は表８の通りである。

【0068】

【表7】

【0069】

【表8】

【0070】

Ｎｄ量が０．２質量％以上１８質量％以下のＲＨ拡散源にてＲＨ拡散工程を９５０℃、４時間行ったサンプル３８から４４は、Ｎｄ量が０質量％のＲＨ拡散源にてＲＨ拡散工程を４時間行ったサンプル３７と比べ、高いΔＨ_ｃＪを得ることができ、いずれも良好な磁気特性が得られた。

【0071】

０．２質量％以上１８質量％以下のＮｄが含まれていることでＤｙ量が少なくても効率よくＤｙをＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体に導入できた。

【0072】

一方、サンプル４５、４６では溶着が発生し、磁気特性を測定できなかった。

【0073】

（実験例５）（ＲＨ拡散処理時の雰囲気圧力の影響）
表９に記載の条件以外は、実験例１と同じ条件、方法にてＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を作製した。
ＲＨ拡散時の雰囲気圧力の影響について、表９の通り種々の雰囲気圧力でＲＨ拡散工程を行ったところ、雰囲気圧力が０．１Ｐａから１０００００Ｐａの間（サンプル４７から５６）では、圧力に関係なくＨ_ｃＪが向上した。表９のサンプル４７からサンプル５６までのＢ_ｒ、Ｈ_ｃＪの値は表１０の通りである。

【0074】

【表9】

【0075】

【表10】

【0076】

（実験例６）（ＲＨとＦｅの比率）
表１１に記載の条件以外は、実験例１と同じ条件、方法にてＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を作製した。表１１のサンプル５７からサンプル６４までのＢ_ｒ、Ｈ_ｃＪの値は表１２の通りである。
９２０℃でＲＨ拡散工程を行ったところ、Ｎｄ量が０．２質量％以上１８質量％以下であり、重希土類元素ＲＨであるＤｙとＦｅとの比率が３：２から３：７である本発明のＲＨ拡散源（サンプル５８から６２）では、溶着がなくＲＨ拡散処理できることがわかる。
Ｄｙに対するＦｅの質量比が、２未満であるサンプル５７では溶着が発生し、７を超えるサンプル６３、６４はＮｄを添加したことによるＨ_ｃＪ向上効果が小さかった。

【0077】

【表11】

【0078】

実験例６の結果より、本発明のＲＨ拡散源は、ＲＨとＦｅとの質量比を３：２から３：７にすることで溶着もなく、効率よくＲＨ拡散をすることができた。

【0079】

【表12】

【0080】

（実験例７）（ＮｄをＰｒに置換、ＤｙをＴｂに置換）
表１３に記載の条件以外は、実験例１と同じ条件、方法にてＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を作製した。表１３のサンプル６５からサンプル６８までのＢ_ｒ、Ｈ_ｃＪの値は表１４の通りである。
サンプル４０のＲＨ拡散源中のＮｄをＰｒに全部置換したところ（サンプル６５）、ＲＨ拡散工程による保磁力向上効果はサンプル４０と同じであった。
サンプル４１のＲＨ拡散源中のＮｄをＰｒに一部置換したところ（サンプル６６）、ＲＨ拡散工程による保磁力向上効果はサンプル４１と同じであった。
サンプル４０のＲＨ拡散源中のＤｙを一部Ｔｂに置換したところ（サンプル６７）、Ｔｂに置き換わったことによってサンプル４０よりもＨ_ｃＪが高まった。
サンプル４０のＲＨ拡散源中のＤｙをＴｂに全部置換したところ（サンプル６８）、Ｔｂに置き換わったことによってサンプル４０よりもＨ_ｃＪがさらに高まった。

【0081】

【表13】

【0082】

【表14】

【0083】

（実験例８）（ＲＨ拡散処理容器の周速度の影響）
表１５に記載の条件以外は、実験例１と同じ条件、方法にてＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を作製した。
ＲＨ拡散時のＲＨ拡散処理容器の周速度の影響について、表１５の通り周速度を変えてＲＨ拡散処理を行ったところ、９２０℃のＲＨ拡散工程では周速度を０．０１ｍ／ｓから０．５０ｍ／ｓの間（サンプル６９から７４）で変えても、Ｈ_ｃＪの向上効果に大きな影響がなかった。表１５のサンプル６９からサンプル７４までのＢ_ｒ、Ｈ_ｃＪの値は表１６の通りである。

【0084】

【表15】

【0085】

【表16】

【0086】

なお、本発明の拡散処理で実行可能なヒートパターンは、実験例に限定されず、他の多様なパターンを採用することができる。また、真空排気は拡散処理が完了し、焼結磁石体が充分に冷却されるまで行っても

よい。

【産業上の利用可能性】

【0087】

本発明によれば、高Ｂ_ｒ、高Ｈ_ｃＪのＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を作製することができる。本発明の焼結磁石は、高温下に晒されるハイブリッド車搭載用モータ等の各種モータや家電製品等に好適である。

【符号の説明】

【0088】

１ Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体
２ ＲＨ拡散源
３ ステンレス製の筒（処理室）
４ ヒータ
５ 蓋
６ 排気装置

【図1】

【図2】

【図3】