特許 6156375 焼結磁石

(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】6156375

(24)【登録日】2017年6月16日

(45)【発行日】2017年7月5日

(54)【発明の名称】焼結磁石

(51)【国際特許分類】

   H01F 1/057 20060101AFI20170626BHJP

   C22C 38/00 20060101ALI20170626BHJP

   B22F 3/00 20060101ALN20170626BHJP

   C22C 33/02 20060101ALN20170626BHJP

【ＦＩ】

   H01F1/057 170

   C22C38/00 303D

   !B22F3/00 F

   !C22C33/02 J

【請求項の数】6

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2014-521522(P2014-521522)

(86)(22)【出願日】2013年6月21日

(86)【国際出願番号】JP2013067092

(87)【国際公開番号】WO2013191276

(87)【国際公開日】20131227

【審査請求日】2016年1月13日

(31)【優先権主張番号】特願2012-140948(P2012-140948)

(32)【優先日】2012年6月22日

(33)【優先権主張国】JP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000003067

【氏名又は名称】ＴＤＫ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100124062

【弁理士】

【氏名又は名称】三上 敬史

(74)【代理人】

【識別番号】100145012

【弁理士】

【氏名又は名称】石坂 泰紀

(72)【発明者】

【氏名】三輪 将史

(72)【発明者】

【氏名】藤原 篤

(72)【発明者】

【氏名】加藤 英治

(72)【発明者】

【氏名】坪倉 多恵子

(72)【発明者】

【氏名】三竹 晃司

(72)【発明者】

【氏名】石坂 力

【審査官】 右田 勝則

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−０３８２４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２６０３３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２８５２７６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｆ １／０５７

Ｃ２２Ｃ ３８／００

Ｂ２２Ｆ ３／００

Ｃ２２Ｃ ３３／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

Ｒ（Ｒは、希土類元素から選ばれる少なくとも１種の元素であり、Ｎｄ及びＰｒのいずれか一方を必ず含む。）：２９．５〜３３．０質量％、
Ｂ：０．７〜０．９５質量％、
Ａｌ：０．０３〜０．６質量％、
Ｃｕ：０．０１〜１．５質量％、
Ｃｏ：３．０質量％以下（ただし、０質量％は含まず。）、
Ｇａ：０．１〜１．０質量％、
Ｃ：０．０５〜０．３質量％、
Ｏ：０．０３〜０．４質量％、及び、
Ｆｅ及びその他の元素：残部、により構成され、
重希土類元素の含有量が合計で１．０質量％以下である組成を有し、且つ、
Ｎｄ、Ｐｒ、Ｂ、Ｃ及びＧａの原子数を、それぞれ［Ｎｄ］、［Ｐｒ］、［Ｂ］、［Ｃ］及び［Ｇａ］としたとき、
０．２９＜［Ｂ］／（［Ｎｄ］＋［Ｐｒ］）＜０．４０、及び、
０．０７＜（［Ｇａ］＋［Ｃ］）／［Ｂ］＜０．６０、
となる関係を満たす、焼結磁石。

【請求項2】

Ｚｒの含有量が、１．５質量％以下である、請求項１記載の焼結磁石。

【請求項3】

保磁力×残留磁束密度の値が、１．８（Ｔ・ＭＡ／ｍ）以上である、請求項１又は２記載の焼結磁石。

【請求項4】

Ｇａの含有量が、０．１３〜１．０質量％である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の焼結磁石。

【請求項5】

Ｇａの含有量が、０．１５〜１．０質量％である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の焼結磁石。

【請求項6】

０．２０＜（［Ｇａ］＋［Ｃ］）／［Ｂ］＜０．６０、となる関係を満たす、請求項１〜５のいずれか一項に記載の焼結磁石。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、焼結磁石、より詳しくは、希土類元素（Ｒ）、鉄（Ｆｅ）及びホウ素（Ｂ）を少なくとも必須元素として含むＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石に関する。

【背景技術】

【0002】

Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、優れた磁気特性を有することから、ハードディスクドライブのボイスコイルモータ（ＶＣＭ）、ハイブリッド車に搭載する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系焼結磁石をモータ等に使用する場合、高温での使用環境に対応するために、耐熱性に優れ、しかも高い保磁力を有することが要求される。

【0003】

Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の保磁力（ＨｃＪ）を向上させる手法として、Ｒ_２Ｔ_１４Ｂ相の結晶磁気異方性を向上させるために、主としてＮｄやＰｒ等の軽希土類元素が適用される希土類元素Ｒの一部を、ＤｙやＴｂ等の重希土類元素で置換することが行われている。モータ等に使用できるほどの保磁力を有する磁石を、重希土類元素を使用しないで製造することは、これまで困難な傾向にあった。

【0004】

しかしながら、ＤｙやＴｂは、ＮｄやＰｒと比較して、資源的にも希少であり、高価である。近年では、ＤｙやＴｂは、それらを多量に使用する高保磁力型のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の急速な需要の拡大によって、供給不安が深刻化している。そのため、ＤｙやＴｂの使用を極力減らした組成でも、モータ等に適用するために必要な保磁力を得ることが求められている。

【0005】

これまで、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の組成を変えて、磁気特性の向上等を図る提案が数多くなされている。例えば、下記特許文献１には、化学量論量よりもＢの量を低減してＢ−ｒｉｃｈ相（Ｒ_１．１Ｆｅ_４Ｂ_４）の発生を抑え、残留磁束密度（Ｂｒ）を向上させつつ、Ｇａを添加することにより軟磁性であるＲ_２Ｆｅ_１７相の発生を抑えることで、保磁力の低下を抑制したＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石が開示されている。

【0006】

また、下記特許文献２には、化学量論量よりもＢの量を低減するとともに、Ｚｒ、Ｇａ、Ｓｉ等の元素を組み合わせて含むことによって、Ｂｒを向上させながら磁気特性のばらつきを抑制した希土類磁石が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】国際公開２００４／０８１９５４号パンフレット

【特許文献2】特開２００９−２６０３３８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

上記のように、組成を調整することによりＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の磁気特性を向上させる方法は知られているものの、ＤｙやＴｂ等の重希土類元素の使用量を少なくした組成において、モータ等に適用できるほどの保磁力を得ることは未だ困難な傾向にあった。

【0009】

そこで、本発明はそのような事情に鑑みてなされたものであり、重希土類元素の使用量を少なくしても、高い保磁力を得ることができる焼結磁石を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記目的を達成するため、本発明の焼結磁石は、Ｒ（Ｒは、希土類元素から選ばれる少なくとも１種の元素であり、Ｎｄ及びＰｒのいずれか一方を必ず含む。）：２９．５〜３３．０質量％、Ｂ：０．７〜０．９５質量％、Ａｌ：０．０３〜０．６質量％、Ｃｕ：０．０１〜１．５質量％、Ｃｏ：３．０質量％以下（ただし、０質量％は含まず。）、Ｇａ：０．１〜１．０質量％、Ｃ：０．０５〜０．３質量％、Ｏ：０．０３〜０．４質量％、及び、Ｆｅ及びその他の元素：残部、により構成され、重希土類元素の含有量が合計で１．０質量％以下である組成を有し、且つ、
Ｎｄ、Ｐｒ、Ｂ、Ｃ及びＧａの原子数を、それぞれ［Ｎｄ］、［Ｐｒ］、［Ｂ］、［Ｃ］及び［Ｇａ］としたとき、０．２９＜［Ｂ］／（［Ｎｄ］＋［Ｐｒ］）＜０．４０、及び、０．０７＜（［Ｇａ］＋［Ｃ］）／［Ｂ］＜０．６０となる関係を満たすことを特徴とする。

【0011】

上記本発明の焼結磁石によれば、重希土類元素の含有量が合計で１．０質量％以下であるにもかかわらず、その他の元素の含有量や原子比が特定の関係を満たすことによって、高い保磁力を得ることが可能となる。従来、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石において、Ｂの含有量が少ないと、残留磁束密度が向上する一方、保磁力は低下することが一般的であり、上述した従来技術では、保磁力の低下を抑制するために種々の調製が行われていた。これに対し、本発明によれば、Ｂの含有量を少なくしつつも、その他の元素の含有量をそれぞれ所定の範囲とし、しかも、Ｂに対する、Ｎｄ及びＰｒ、並びに、Ｇａ及びＣの原子比がそれぞれ特定の関係を満たすようにすることによって、保磁力が低減するどころか、むしろ保磁力を向上させることが可能となる。その結果、重希土類元素の含有量が少ない組成において、高い残留磁束密度及び保磁力を得ることが可能となる。

【0012】

さらに、本発明の焼結磁石においては、Ｚｒの含有量が、１．５質量％以下であることが好ましい。上述した各元素の条件に加えて、Ｚｒの含有量がこのような条件を満たすことによって、重希土類元素の含有量が少ない組成であっても、より高い保磁力を得ることが可能となる。

【0013】

そして、上記本発明の焼結磁石は、各元素が上述した特定の条件を満たすように含まれることから、高い残留磁束密度及び高い保磁力を有するものとなり、具体的には、保磁力×残留磁束密度の値が、１．８（Ｔ・ＭＡ／ｍ）以上であるものとなる。このような特性を有する焼結磁石は、高温環境で使用されるモータ等にも十分に適用することが可能である。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、重希土類元素の使用量を少なくしても、高い保磁力を得ることができる焼結磁石を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】好適な実施形態に係る焼結磁石の斜視図である。

【図2】図１に示す焼結磁石の断面構成を拡大して示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。

【0017】

（焼結磁石）
好適な実施形態の焼結磁石は、Ｒ（Ｒは、希土類元素から選ばれる少なくとも１種の元素であり、Ｎｄ及びＰｒのいずれか一方を必ず含む。）、Ｂ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｇａ、Ｃ、Ｏ及びＦｅを少なくとも含む組成を有するＲ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石である。本実施形態の焼結磁石において、全質量に対する各元素の含有量は、それぞれ以下の通りである。なお、本明細書においては、質量％は重量％と同じ単位であるとみなすこととする。Ｒ：２９．５〜３３質量％、Ｂ：０．７〜０．９５質量％、Ａｌ：０．０３〜０．６質量％、Ｃｕ：０．０１〜１．５質量％、Ｃｏ：３．０質量％以下（ただし、０質量％は含まず。）、Ｇａ：０．１〜１．０質量％、Ｃ：０．０５〜０．３質量％、Ｏ：０．０３〜０．４質量％、及び、Ｆｅ及びその他の元素：残部

【0018】

また、本実施形態の焼結磁石は、Ｒとして重希土類元素を含有することがあるが、重希土類元素の含有量は、焼結磁石の全質量に対して１．０質量％以下である。ここで、重希土類元素とは、希土類元素のうちの原子番号が大きいものをいい、一般に_６４Ｇｄから_７１Ｌｕまでの希土類元素がこれに該当する。Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石に含まれる重希土類元素としては、主にＤｙ、Ｔｂ及びＨｏが挙げられる。したがって、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石において、重希土類元素の含有量は、Ｄｙ、Ｔｂ及びＨｏの合計含有量に置き換えることもできる場合がある。

【0019】

さらに、本実施形態の焼結磁石は、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｂ、Ｃ及びＧａの原子数を、それぞれ［Ｎｄ］、［Ｐｒ］、［Ｂ］、［Ｃ］及び［Ｇａ］としたとき、０．２９＜［Ｂ］／（［Ｎｄ］＋［Ｐｒ］）＜０．４０、及び、０．０７＜（［Ｇａ］＋［Ｃ］）／［Ｂ］＜０．６０となる関係を満たすものである。ここで、各元素の原子数とは、焼結磁石中の各元素の合計の原子数である。ただし、［Ｂ］／（［Ｎｄ］＋［Ｐｒ］）及び（［Ｇａ］＋［Ｃ］）／［Ｂ］は、それぞれ、各元素の原子数の比を表すので、例えば、後述する蛍光Ｘ線分析等によって算出された各元素の質量％の値を原子量で割った値を原子数として各式に代入し、算出してもよい。

【0020】

以下、各元素の含有量や原子比等の条件について更に詳細に説明する。

【0021】

まず、本実施形態において、Ｒは、希土類元素から選ばれる少なくとも１種の元素であり、Ｎｄ及びＰｒのいずれか一方を必ず含む。ここで、希土類元素とは、長周期型周期表の第３族に属するスカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）及びランタノイド元素のことをいう。ランタノイド元素には、例えば、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、ルテチウム（Ｌｕ）等が含まれる。Ｒとしては、Ｎｄ及びＰｒのいずれか一方を必ず含み、両方を含有していてもよい。

【0022】

焼結磁石中のＲの含有量は、２９．５〜３３質量％である。Ｒとして重希土類元素を含む場合は、重希土類元素も含めた希土類元素の合計の含有量がこの範囲となる。Ｒの含有量がこの範囲であると、高いＢｒ及びＨｃＪが得られる傾向にある。Ｒの含有量がこれよりも小さいと、主相であるＲ_２Ｔ_１４Ｂ相が形成され難くなって、軟磁性を有するα−Ｆｅ相が形成され易くなり、その結果ＨｃＪが低下する。一方、Ｒの含有量がこれよりも大きいとＲ_２Ｔ_１４Ｂ相の体積比率が低くなり、Ｂｒが低下する。Ｒの含有量は、３０．０〜３２．５質量％であってもよい。このような範囲であると、主相であるＲ_２Ｔ_１４Ｂ相の体積比率が特に高くなり、更に良好なＢｒが得られるようになる。

【0023】

Ｒとしては、Ｎｄ及びＰｒのいずれか一方を必ず含むが、Ｒ中のＮｄ及びＰｒの割合は、Ｎｄ及びＰｒの合計で８０〜１００原子％であってもよく、９５〜１００原子％であってもよい。このような範囲であると、さらに良好なＢｒ及びＨｃＪが得られるようになる。

【0024】

上記のように、焼結磁石は、ＲとしてＤｙ、Ｔｂ、Ｈｏ等の重希土類元素を含んでいてもよいが、その場合、焼結磁石の全質量中の重希土類元素の含有量は、重希土類元素の合計で１．０質量％以下であり、０．５質量％以下であると好ましく、０．１質量％以下であるとより好ましい。本実施形態の焼結磁石によれば、このように重希土類元素の含有量を少なくしても、他の元素の含有量及び原子比が特定の条件を満たすことによって、高いＨｃＪを得ることができる。

【0025】

焼結磁石において、Ｂの含有量は、０．７〜０．９５質量％である。このように、本実施形態においては、Ｂの含有量が、Ｒ−Ｔ−Ｂ系の焼結磁石のＲ_２Ｔ_１４Ｂで表される基本組成の化学量論比よりも少ない特定の範囲であることで、Ｂリッチ相の生成を抑制してＢｒを向上することが可能となる。Ｂの含有量が上記範囲よりも少ないと、Ｒ_２Ｔ_１７相が析出し易くなってＨｃＪが低下するおそれがある。一方、Ｂの含有量が上記範囲よりも多くても、やはりＨｃＪが低下するおそれがある。Ｂの含有量は、０．７５〜０．９３質量％であってもよい。このような範囲であると、一層良好なＢｒ及びＨｃＪが得られるようになる。

【0026】

焼結磁石において、Ａｌの含有量は、０．０３〜０．６質量％であり、０．３質量％以下とすることもできる。また、Ｃｕの含有量は０．０１〜１．５質量％であり、０．２質量％以下とすることもできる。これらの元素の含有量が上記範囲であることにより、焼結磁石のＨｃＪ、耐食性及び温度特性が向上する。

【0027】

焼結磁石において、Ｃｏの含有量は、０質量％を超え、３．０質量％以下である。Ｃｏは、Ｆｅと同様、Ｒ_２Ｔ_１４Ｂの基本組成におけるＴで表される元素であり、Ｆｅと同様の相を形成する。Ｃｏを含む相を含むことにより、焼結磁石は、キュリー温度が向上するほか、粒界相の耐食性が向上するため、全体として高い耐食性を有するものとなる。このような効果をより良好に得るために、Ｃｏの含有量は、０．３〜２．５質量％であってもよい。

【0028】

Ｇａの含有量は、０．１〜１．０質量％である。Ｇａの含有量がこの範囲よりも小さいと、ＨｃＪが不十分となり、この範囲よりも大きいと、飽和磁化が低くなって、Ｂｒが不十分となる。ＨｃＪ及びＢｒをより良好に得るために、Ｇａの含有量は、０．１３〜０．８質量％であってもよい。

【0029】

Ｃの含有量は、０．０５〜０．３質量％である。Ｃの含有量がこの範囲よりも小さいと、ＨｃＪが不十分となり、この範囲よりも大きいと、ＨｃＪに対する、磁化がＢｒの９０％であるときの磁界の値（Ｈｋ）の比率、いわゆる角形比（Ｈｋ／ＨｃＪ）が不十分となる。ＨｃＪ及び角形比をより良好に得るために、Ｃの含有量は、０．１〜０．２５質量％であってもよい。

【0030】

Ｏの含有量は、０．０３〜０．４質量％である。Ｏの含有量がこの範囲よりも小さいと、焼結磁石の耐食性が不十分となり、この範囲よりも大きいと、焼結磁石中に液相が十分に形成されなくなり、ＨｃＪが低下する。耐食性及びＨｃＪをより良好に得るために、Ｏの含有量は、０．０５〜０．３質量％であってもよく、０．０５〜０．２５質量％であってもよい。

【0031】

また、焼結磁石において、Ｎの含有量は、０．１５質量％以下であると好ましい。Ｎの含有量がこの範囲よりも大きいと、ＨｃＪが不十分となる傾向にある。

【0032】

本実施形態の焼結磁石は、上述した各元素に加え、Ｆｅ及びその他の元素を含み、Ｆｅ及びその他の元素が、焼結磁石の全質量中、上記各元素を合計した含有量を除いた残部を占める。ただし、焼結磁石が十分に磁石として機能するためには、残部を占める元素のうち、Ｆｅ以外の元素の合計含有量は、焼結磁石の全質量に対し、５質量％以下であることが好ましい。

【0033】

焼結磁石は、その他の元素として、例えばＺｒを含むことができる。その場合、Ｚｒの含有量は、焼結磁石の全質量中、１．５質量％以下であると好ましい。Ｚｒは、焼結磁石の製造過程での結晶粒の異常成長を抑制することができ、得られる焼結体（焼結磁石）の組織を均一且つ微細にして、磁気特性を向上することができる。Ｚｒの含有量は、０．０３〜０．２５質量％であってもよい。

【0034】

焼結磁石は、上記以外の構成元素として、Ｍｎ、Ｃａ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｃｌ、Ｓ、Ｆ等の不可避不純物を、０．００１〜０．５質量％程度含んでいてもよい。

【0035】

また、本実施形態の焼結磁石は、各元素の含有量が上述した範囲であるとともに、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｂ、Ｃ及びＧａの原子数が、次のような特定の関係を満たしている。すなわち、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｂ、Ｃ及びＧａの原子数を、それぞれ［Ｎｄ］、［Ｐｒ］、［Ｂ］、［Ｃ］及び［Ｇａ］としたとき、０．２９＜［Ｂ］／（［Ｎｄ］＋［Ｐｒ］）＜０．４０、及び、０．０７＜（［Ｇａ］＋［Ｃ］）／［Ｂ］＜０．６０となる関係を満たしている。

【0036】

このように、０．２９＜［Ｂ］／（［Ｎｄ］＋［Ｐｒ］）＜０．４０であり、且つ、０．０７＜（［Ｇａ］＋［Ｃ］）／［Ｂ］＜０．６０であることにより、高いＨｃＪを得ることが可能となる。その要因については必ずしも明らかではないが、本発明者らは次のように推測している。

【0037】

すなわち、本実施形態のように、Ｒとして主として含まれるＮｄ及びＰｒに対するＢの原子比が、Ｒ_２Ｔ_１４Ｂで表される基本組成におけるＲに対するＢの原子比よりも小さい場合、通常、保磁力を担う粒界相に軟磁性のＲ_２Ｆｅ_１７相が析出することで、保磁力が大幅に低下する傾向にある。Ｒ_２Ｔ_１４Ｂ化合物のＢの一部は、Ｃで置換できることが知られているが、通常、Ｃは結晶粒界に希土類炭化物などの不純物として存在するため、ＣによってＢの不足分を補うことはできず、Ｒ_２Ｆｅ_１７相の析出を抑制することは困難である。

【0038】

これに対して、本実施形態のようにＣ及びＧａの両方を含むとともに、それらがＢに対して一定以上の原子比となるように含まれることで、Ｂの不足分の少なくとも一部を補うようにＲ_２Ｔ_１４Ｂ化合物にＣが入ることが可能となる。これにより、Ｒ_２Ｆｅ_１７相の析出が抑制されるとともに、Ｒ_２Ｔ_１４Ｂ化合物の一部がＧａやＣによって置換された化合物が形成され、その結果、異方性磁界が向上して保磁力が向上すると考えられる。

【0039】

また、Ｃ及びＧａがＢに対して一定以上の原子比となる条件にて、Ｂの含有量がＲ_２Ｔ_１４Ｂの基本組成の場合よりも小さいことで、粒界にＲ、Ｆｅ、Ｇａ、Ｃを含む特定の相が形成されやすくなる。この相は低融点の相であるので、時効処理等により液相となって結晶粒界に浸透し、Ｒ_２Ｔ_１４Ｂ化合物の粒子間の磁気的交換結合を弱めると考えられ、これによっても保磁力が向上すると考えられる。ただし、作用はこれらに限定されない。

【0040】

本実施形態の焼結磁石は、各元素が上述した特定の含有量及び原子比の条件を満たすように含まれるものである。そして、このような条件を満たすことによって、重希土類元素の含有量が少ないにも関わらず、高いＢｒを有するとともに、高い保磁力を有するものとなる。具体的には、保磁力×残留磁束密度の値が、１．８（Ｔ・ＭＡ／ｍ）以上となり、より好適な場合、１．９（Ｔ・ＭＡ／ｍ）以上となることもできる。

【0041】

好適な焼結磁石は、例えば、図１及び図２に示す構造を有している。図１は、好適な実施形態に係る焼結磁石の斜視図である。図２は、図１に示す焼結磁石の断面構成を拡大して示す模式図である。

【0042】

図１及び２に示すように、好適な実施形態の焼結磁石１００は、複数の結晶粒子４（主相粒子）を備える。焼結磁石１００の主相は結晶粒子４から構成される。結晶粒子４は、主成分としてＲ、Ｆｅ及びＢを含み、主にＲ_２Ｆｅ_１４Ｂ化合物からなる。希土類磁石１００は複数の結晶粒子４の間に位置する粒界相６を備える。粒界相６は、結晶粒子４よりも多くの希土類元素を含む相の総称であり、Ｒリッチ相、酸化物相などから構成されるが、図２では、それらは区別せずに示している。ここで、酸化物相とは、相を構成する元素の中で酸素元素が元素比で２０％以上含まれる相である。

【0043】

（焼結磁石の製造方法）
次に、上述した焼結磁石の製造方法の好適な実施形態について説明する。

【0044】

焼結磁石の製造においては、まず、焼結磁石の各構成元素の原料金属を準備し、これらを用いてストリップキャスティング法等を行なうことにより原料合金を作製する。原料金属としては、例えば、希土類金属や希土類合金、純鉄、フェロボロン、またはこれらの合金が挙げられる。そして、これらを用い、所望とする焼結磁石の組成が得られる原料合金を作製する。なお、原料合金としては、組成が異なる複数のものを準備してもよい。

【0045】

次に、原料合金を粉砕して、原料合金粉末を準備する。原料合金の粉砕は、粗粉砕工程及び微粉砕工程の段階で行うことが好ましい。粗粉砕工程は、例えば、スタンプミル、ジョークラッシャー、ブラウンミル等を用い、不活性ガス雰囲気中で行うことができる。また、水素を吸蔵させた後、粉砕を行う水素吸蔵粉砕を行うこともできる。粗粉砕工程においては、原料合金を、粒径が数百μｍ程度となるまで粉砕を行う。

【0046】

次に、微粉砕工程において、粗粉砕工程で得られた粉砕物を、更に平均粒径が３〜５μｍとなるまで微粉砕する。微粉砕は、例えば、ジェットミルを用いて行うことができる。なお、原料合金の粉砕は、必ずしも粗粉砕と微粉砕との２段階で行なう必要はなく、はじめから微粉砕工程を行ってもよい。また、原料合金を複数種類準備した場合は、これらを別々に粉砕して混合するようにしてもよい。

【0047】

続いて、このようにして得られた原料粉末を磁場中で成形（磁場中成形）して、成形体を得る。より具体的には、原料粉末を電磁石中に配置された金型内に充填した後、電磁石により磁場を印加して原料粉末の結晶軸を配向させながら、原料粉末を加圧することにより成形を行う。この磁場中の成形は、例えば、９５０〜１６００ｋＡ／ｍの磁場中、３０〜３００ＭＰａ程度の圧力で行えばよい。

【0048】

磁場中成形後、成形体を真空又は不活性ガス雰囲気中で焼成し、焼結体を得る。焼成は、組成、粉砕方法、粒度等の条件に応じて適宜設定することが好ましいが、例えば、１０００〜１１００℃で１〜２４時間行なえばよい。

【0049】

そして、焼結体に対して、必要に応じて時効処理を施すことにより、焼結磁石を得る。時効処理を行うことによって、得られる希土類磁石のＨｃＪが向上する傾向にある。時効処理は、例えば、２段階に分けて行うことができ、８００℃近傍、及び６００℃近傍の２つの温度条件で時効処理を行うと好ましい。このような条件で時効処理を行うと、特に優れたＨｃＪが得られる傾向にある。なお、時効処理を１段階で行う場合は、６００℃近傍の温度とすることが好ましい。

【0050】

以上の方法により好適な実施形態の焼結磁石が得られるが、焼結磁石の製造方法は上記に限定されず、適宜変更してもよい。

【0051】

例えば、焼結磁石の構成元素の一部は、例えば、その構成元素を除いて焼結体を得た後、表面に付着させ、熱処理して焼結体内に拡散させることによって含有させることもできる。

【0052】

具体的には、本実施形態の焼結体に対し、例えば、重希土類元素を含有する物質を表面に付着させ熱処理することによって、重希土類元素を焼結体内に拡散させることもできる。このようにすれば、重希土類元素の含有量はその分増加するものの、さらにＨｃＪを向上させることが可能となる。

【0053】

ただし、上記のように重希土類元素を焼結体内に拡散させる場合、拡散により焼結磁石に含有させる重希土類元素の量を多くし過ぎると、ＨｃＪの向上は飽和する一方で、重希土類元素の含有量に応じてＢｒが大きく低下する傾向にある。そのため、最終的に焼結磁石内に含まれる重希土類元素の量は、１質量％以下であることが好ましく、０．５質量％以下であることがさらに好ましい。

【実施例】

【0054】

以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。

【0055】

［焼結磁石の作製］（サンプルＮｏ．１〜２５、サンプルＮｏ．Ａ１〜８）
まず、焼結磁石の原料金属を準備し、これらを用いてストリップキャスティング法により、下記表１及び表２で表されるサンプルＮｏ．１〜２５、Ａ１〜Ａ８の焼結磁石の組成が得られるように、それぞれ原料合金を作製した。なお、表１及び表２に示した各元素の含有量は、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｄｙ、Ｔｂ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｇａ、Ａｌ、Ｃｕ及びＺｒについては、蛍光Ｘ線分析により、Ｂについては、ＩＣＰ発光分析により、Ｏについては、不活性ガス融解−非分散型赤外線吸収法により、Ｃについては、酸素気流中燃焼−赤外吸収法により、Ｎについては、不活性ガス融解−熱伝導度法により測定した。また、［Ｂ］／（［Ｎｄ］＋［Ｐｒ］）及び（［Ｇａ］＋［Ｃ］）／［Ｂ］については、これらの方法により得た含有量から各元素の原子数を求めることにより算出した。

【0056】

次に、得られた原料合金に水素を吸蔵させた後、Ａｒ雰囲気で６００℃、１時間の脱水素を行う水素粉砕処理を行った。なお、本例では、この水素粉砕から、焼成までの各工程（微粉砕及び成形）を、１００ｐｐｍ未満の酸素濃度の雰囲気下で行った。

【0057】

続いて、水素粉砕後の粉末に、粉砕助剤としてオレイン酸アミドを添加し、混合した後、ジェットミルを用いて微粉砕を行い、平均粒径が４μｍである原料粉末を得た。なお、この微粉砕の際に、オレイン酸アミドの添加量を調整することにより、最終的な焼結磁石の組成に含まれるＣの量を調整した。また、微粉砕後の原料粉末に酸化鉄粒子を混合することにより、最終的な焼結磁石の組成に含まれるＯの量を調整した。それから、原料粉末を、電磁石中に配置された金型内に充填し、１２００ｋＡ／ｍの磁場を印加しながら１２０ＭＰａの圧力を加える磁場中成形を行い、成形体を得た。

【0058】

その後、成形体を、真空中で１０６０℃で４時間焼成した後、急冷して焼結体を得た。そして、得られた焼結体に対し、８５０℃で１時間、及び、５４０℃で２時間（ともにＡｒ雰囲気中）の２段階の時効処理を施し、サンプルＮｏ．１〜２５の焼結磁石をそれぞれ得た。なお、サンプルＮＯ．１〜１７及びＡ１〜Ａ６の焼結磁石が、本発明の条件を満たすことから実施例に該当し、サンプルＮｏ．１８〜２５及びＡ７〜Ａ８の焼結磁石が、本発明の条件を満たさないため、比較例に該当する。

【0059】

［特性評価］
上記で得た各サンプルの焼結磁石について、Ｂ−Ｈトレーサーを用いて、Ｂｒ（残留磁束密度）及びＨｃＪ（保磁力）をそれぞれ測定した。得られた結果を表１及び表２にまとめて示す。

【表1】

【表2】

【0060】

表１及び表２に示すように、本発明の条件を満たすサンプルＮｏ．１〜１７、Ａ１〜Ａ６の焼結磁石によれば、Ｄｙ及びＴｂ等の重希土類元素の含有量が０．１質量％以下であるにも関わらず、本発明の条件を満たさないサンプル１８〜２５及びＡ７〜Ａ８の焼結磁石と比べて、高いＢｒを有するとともに、高いＨｃＪを有することが確認された。

【0061】

［重希土類元素の拡散の評価］
サンプルＮｏ．１〜２５と同様にして、下記の表３で示されるサンプルＮｏ．２６の組成を有する焼結磁石を作製した。この焼結磁石を１３×８×２ｍｍの形状に加工した後、表面にＤｙＨ_２を有機溶媒に分散させたスラリーを塗布し、８００℃×４時間の熱処理後、５４０℃×１時間の時効処理を施すことで、サンプルＮｏ．２７〜３１の焼結磁石を作製した。なお、サンプルＮｏ．２７〜３１については、それぞれスラリーの塗布量を変えることによって、Ｄｙ含有量を調整した。

【0062】

また、ＤｙＨ_２に代え、ＴｂＨ_２を用いたこと以外は上記と同様にして焼結磁石の製造を行い、Ｎｏ．３２〜３５の焼結磁石を作製した。

【0063】

得られた各種の焼結磁石について、Ｂ−Ｈトレーサーを用いてＢｒ及びＨｃＪを測定した。各焼結磁石の組成、並びに各焼結磁石の評価結果を表３にまとめて示す。

【表3】

【0064】

表３に示されるように、本発明の条件を満たすサンプルＮｏ．２６の焼結磁石に、本発明の重希土類元素の含有量の条件を満たす範囲で重希土類元素を拡散させることによって、さらにＨｃＪを向上できることが確認された。

【符号の説明】

【0065】

４…結晶粒子、６…粒界相、１００…焼結磁石。

【図1】

【図2】