特許 6229938 Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石

(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】6229938

(24)【登録日】2017年10月27日

(45)【発行日】2017年11月15日

(54)【発明の名称】Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石

(51)【国際特許分類】

   H01F 1/057 20060101AFI20171106BHJP

   H01F 41/02 20060101ALI20171106BHJP

   C22C 38/00 20060101ALI20171106BHJP

【ＦＩ】

   H01F1/057 170

   H01F41/02 G

   C22C38/00 303D

【請求項の数】3

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2013-243498(P2013-243498)

(22)【出願日】2013年11月26日

(65)【公開番号】特開2015-103681(P2015-103681A)

(43)【公開日】2015年6月4日

【審査請求日】2016年9月29日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005083

【氏名又は名称】日立金属株式会社

(72)【発明者】

【氏名】國吉 太

(72)【発明者】

【氏名】石井 倫太郎

【審査官】 右田 勝則

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１３／００８７５６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２００９／１２２７０９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２００５／０１５５８０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２００９／１５０８４３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００８−２６４８７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−２４０３０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１５／０２２９４６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開平１０−１９９７１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００３−５１０４６７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｆ １／０５７

Ｃ２２Ｃ ３８／００

Ｈ０１Ｆ ４１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

式 ｕＲｗＢｘＩｎｙＣｕｚＡｌｑＭ（１００−ｕ−ｗ−ｘ−ｙ−ｚ−ｑ）Ｔ（Ｒは軽希土類元素ＲＬと重希土類元素ＲＨからなり、ＲＬはＮｄおよび／またはＰｒ、ＲＨはＤｙおよび／またはＴｂであり、ＴはＦｅでありＦｅの１０％以下をＣｏで置換でき、ＭはＮｂおよび／またはＺｒであり、ｕ、ｗ、ｘ、ｙ、ｚ、ｑ及び１００−ｕ−ｗ−ｘ−ｙ−ｚ−ｑは質量％を示し、不可避的不純物を含む）によって表わされ、
前記ＲＨはＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の５質量％以下であり、
０．３≦ｘ≦１．５、
０．０７≦ｙ≦０．２、
０．０５≦ｚ≦０．５、
０≦ｑ≦０．１であり、
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の酸素量（質量％）をα、窒素量（質量％）をβ、炭素量（質量％）をγとしたとき、v＝ｕ−（６α＋１０β＋８γ）であって、ｖ、ｗが、
５０ｗ−１８．５≦ｖ≦５０ｗ−１４、
−１２．５ｗ＋３８．７５≦ｖ≦−６２．５ｗ＋８６．１２５、
を満足することを特徴とするＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石。

【請求項2】

酸素量が０．１５質量％以下である、請求項１に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石。

【請求項3】

式 ｕＲｗＢｘＩｎｙＣｕｚＡｌｑＭ（１００−ｕ−ｗ−ｘ−ｙ−ｚ−ｑ）Ｔ（Ｒは軽希土類元素ＲＬと重希土類元素ＲＨからなり、ＲＬはＮｄおよび／またはＰｒ、ＲＨはＤｙおよび／またはＴｂであり、ＴはＦｅでありＦｅの１０％以下をＣｏで置換でき、ＭはＮｂおよび／またはＺｒであり、ｕ、ｗ、ｘ、ｙ、ｚ、ｑ及び１００−ｕ−ｗ−ｘ−ｙ−ｚ−ｑは質量％を示し、不可避的不純物を含む）によって表わされ、
前記ＲＨはＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の５質量％以下であり、
０．３≦ｘ≦１．５、
０．０７≦ｙ≦０．２、
０．０５≦ｚ≦０．５、
０≦ｑ≦０．１であり、
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の酸素量（質量％）をα、窒素量（質量％）をβ、炭素量（質量％）をγとしたとき、v＝ｕ−（６α＋１０β＋８γ）であって、ｖ、ｗが、
５０ｗ−１８．５≦ｖ≦５０ｗ−１６．２５、
−１２．５ｗ＋３８．７５≦ｖ≦−６２．５ｗ＋８６．１２５、
を満足することを特徴とするＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石に関する。

【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（Ｒは軽希土類元素ＲＬと重希土類元素ＲＨからなり、ＲＬはＮｄおよび／またはＰｒ、ＲＨはＤｙおよび／またはＴｂ、Ｔは遷移金属元素のうち少なくとも一種でありＦｅを必ず含む）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、ハイブリッド自動車用、電気自動車用や家電製品用の各種モータ等に使用されている。

【0003】

Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、高温で保磁力Ｈ_ｃＪ（以下、単に「Ｈ_ｃＪ」と記載する場合がある）が低下し、不可逆熱減磁が起こる。そのため、特にハイブリッド自動車用や電気自動車用モータに使用される場合、高温下でも高いＨ_ｃＪを維持することが要求されている。

【0004】

従来、Ｈ_ｃＪ向上のために、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石に重希土類元素（主としてＤｙ）が多量に添加されていたが、残留磁束密度Ｂ_ｒ（以下、単に「Ｂ_ｒ」と記載する場合がある）が低下するという問題があった。そのため、近年、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の表面から内部に重希土類元素を拡散させて主相結晶粒の外殻部に重希土類元素を濃化してＢ_ｒの低下を抑制しつつ、高いＨ_ｃＪを得る方法が採られている。

【0005】

しかし、Ｄｙは、産出地が限定されている等の理由から、供給が不安定であったり、価格が変動するなどの問題を有している。そのため、Ｄｙなどの重希土類元素をできるだけ使用せずにＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石のＨ_ｃＪを向上させる技術が求められている。

【0006】

特許文献１には、通常のＲ−Ｔ−Ｂ系合金よりもＢ量を低くするとともに、Ａｌ、Ｇａ、Ｃｕのうちから選ばれる１種以上の金属元素Ｍを含有させることによりＲ_２Ｔ_１７相を生成させ、該Ｒ_２Ｔ_１７相を原料として生成させた遷移金属リッチ相（Ｒ_６Ｔ_１３Ｍ）の体積率を充分に確保することにより、Ｄｙの含有量を抑制しつつ、保磁力の高いＲ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石が得られることが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】国際公開第２０１３／００８７５６号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかし、特許文献１は、従来よりもＲ量を多くＢ量を少なくしているため、主相の存在比率が低くなりＢ_ｒが大幅に低下するという問題があった。

【0009】

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、Ｄｙの含有量を抑制しつつ、高いＢ_ｒと高いＨ_ｃＪを有するＲ−Ｔ−Ｂ系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】

本発明の態様１は、
式 ｕＲｗＢｘＩｎｙＣｕｚＡｌｑＭ（１００−ｕ−ｗ−ｘ−ｙ−ｚ−ｑ）Ｔ（Ｒは軽希土類元素ＲＬと重希土類元素ＲＨからなり、ＲＬはＮｄおよび／またはＰｒ、ＲＨはＤｙおよび／またはＴｂであり、ＴはＦｅでありＦｅの１０％以下をＣｏで置換でき、ＭはＮｂおよび／またはＺｒであり、ｕ、ｗ、ｘ、ｙ、ｚ、ｑ及び１００−ｕ−ｗ−ｘ−ｙ−ｚ−ｑは質量％を示し、不可避的不純物を含む）によって表わされ、
前記ＲＨはＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の５質量％以下であり、
０．３≦ｘ≦１．５、
０．０７≦ｙ≦０．２、
０．０５≦ｚ≦０．５、
０≦ｑ≦０．１であり、
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の酸素量（質量％）をα、窒素量（質量％）をβ、炭素量（質量％）をγとしたとき、v＝ｕ−（６α＋１０β＋８γ）であって、ｖ、ｗが、
５０ｗ−１８．５≦ｖ≦５０ｗ−１４、
−１２．５ｗ＋３８．７５≦ｖ≦−６２．５ｗ＋８６．１２５、
を満足することを特徴とするＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石である。

【0011】

態様１において、酸素量が０．１５質量％以下であることが好ましい。

【0012】

本発明の態様２は、
式 ｕＲｗＢｘＩｎｙＣｕｚＡｌｑＭ（１００−ｕ−ｗ−ｘ−ｙ−ｚ−ｑ）Ｔ（Ｒは軽希土類元素ＲＬと重希土類元素ＲＨからなり、ＲＬはＮｄおよび／またはＰｒ、ＲＨはＤｙおよび／またはＴｂであり、ＴはＦｅでありＦｅの１０％以下をＣｏで置換でき、ＭはＮｂおよび／またはＺｒであり、ｕ、ｗ、ｘ、ｙ、ｚ、ｑ及び１００−ｕ−ｗ−ｘ−ｙ−ｚ−ｑは質量％を示し、不可避的不純物を含む）によって表わされ、
前記ＲＨはＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の５質量％以下であり、
０．３≦ｘ≦１．５、
０．０７≦ｙ≦０．２、
０．０５≦ｚ≦０．５
０≦ｑ≦０．１であり、
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の酸素量（質量％）をα、窒素量（質量％）をβ、炭素量（質量％）をγとしたとき、v＝ｕ−（６α＋１０β＋８γ）であって、ｖ、ｗが、
５０ｗ−１８．５≦ｖ≦５０ｗ−１６．２５、
−１２．５ｗ＋３８．７５≦ｖ≦−６２．５ｗ＋８６．１２５、
を満足することを特徴とするＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石である。

【発明の効果】

【0013】

本発明により、ＤｙやＴｂの含有量を抑制しつつ、高いＢ_ｒと高いＨ_ｃＪを有するＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明のｖとｗの範囲を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

本発明者らは、上記問題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、前記本発明の態様１または態様２に示す式で表される組成とすることにより、高いＢ_ｒと高いＨ_ｃＪを有するＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石が得られることを見出したものである。すなわち、本発明は、態様１または態様２に示す特定の割合で、Ｒ、Ｂ、Ｉｎ、Ｃｕ、Ａｌ、および必要に応じてＭを含有させたＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石である。

【0016】

本発明の態様１または態様２に示す特定の割合の組成とすることにより、高いＢ_ｒと高いＨ_ｃＪを有するＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石が得られるメカニズムについては未だ不明な点もある。現在までに得られている知見を基に本発明者らが考えるメカニズムについて以下に説明する。以下のメカニズムについての説明は本発明の技術的範囲を制限することを目的とするものではないことに留意されたい。

【0017】

Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、主相であるＲ_２Ｔ_１４Ｂ型化合物の存在比率を高めることによりＢ_ｒを向上させることができる。Ｒ_２Ｔ_１４Ｂ型化合物の存在比率を高めるためには、Ｒ量、Ｔ量、Ｂ量をＲ_２Ｔ_１４Ｂ型化合物の化学量論比に近づければよいが、Ｒ_２Ｔ_１４Ｂ型化合物を形成するためのＢ量が化学量論比を下回ると、粒界に軟磁性のＲ_２Ｔ_１７相が析出しＨ_ｃＪが急激に低下する。しかし、磁石組成にＧａが含有されていると、Ｒ_２Ｔ_１７相の代わりにＲ−Ｔ−Ｇａ相が生成され、Ｈ_ｃＪの低下を防止することができる。

【0018】

しかし、本発明者らが検討の結果、Ｇａの代わりにＩｎを用いてもＧａを用いた場合と同様に、Ｒ_２Ｔ_１７相の代わりにＲ−Ｔ−Ｉｎ相が生成され、Ｈ_ｃＪの低下を防止できることが分かった。さらに、Ｒ−Ｔ−Ｉｎ相は若干の磁性を有しているので、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石における粒界、特に主にＨ_ｃＪに影響すると考えられる二つの主相間に存在する粒界（以下、二粒子粒界と記載する場合がある）にＲ−Ｔ−Ｉｎ相が多く存在すると、Ｈ_ｃＪ向上の妨げになっていることが分かった。また、Ｒ−Ｔ−Ｉｎ相の生成とともに、二粒子粒界にＲ−Ｉｎ相およびＲ−Ｉｎ−Ｃｕ相が生成されていることが分かった。そこで、本発明者らは、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の二粒子粒界にＲ−Ｉｎ相およびＲ−Ｉｎ−Ｃｕ相が存在することによりＨ_ｃＪが向上すると想定した。また、Ｒ−Ｉｎ相およびＲ−Ｉｎ−Ｃｕ相を生成させるため、さらにはＲ_２Ｔ_１７相を無くすためにはＲ−Ｔ−Ｉｎ相を生成させる必要はあるものの、高いＨ_ｃＪを得るにはその生成量を低く抑える必要があると想定した。そして、特に二粒子粒界において、Ｒ−Ｉｎ相およびＲ−Ｉｎ−Ｃｕ相を生成させつつ、Ｒ−Ｔ−Ｉｎ相の生成を極力抑えることができれば、さらにＨ_ｃＪを向上させることができると想定した。

【0019】

Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石において、Ｒ−Ｔ−Ｉｎ相の生成量を低く抑えるためには、Ｒ量とＢ量とを適切な範囲にすることによってＲ_２Ｔ_１７相の生成量を低くするとともに、Ｒ量とＩｎ量をＲ_２Ｔ_１７相の生成量に応じた最適な範囲にする必要がある。しかし、Ｒの一部はＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造過程において酸素、窒素、炭素と結合し消費されてしまうため、Ｒ_２Ｔ_１７相やＲ−Ｔ−Ｉｎ相に使われる実際のＲ量は製造過程で変化してしまう。そのため、Ｒ−Ｔ−Ｉｎ相を生成させつつ、その生成量を低く抑えるために、Ｒ量の調整によりＲ_２Ｔ_１７相やＲ−Ｔ−Ｉｎ相の生成量を抑制することは困難であることがわかった。本発明者らは、検討を重ねた結果、前記態様１または態様２に記載のように、Ｒ量（ｕ）からＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石における酸素量（質量％）をα、窒素量（質量％）をβ、炭素量（質量％）をγとしたとき６α＋１０β＋８γを差し引いた値（ｖ）を用いることにより、Ｒ_２Ｔ_１７相やＲ−Ｔ−Ｉｎ相の生成量を調整することが可能であることを知見した。そして、Ｒ量（ｕ）から６α＋１０β＋８γを差し引いた値（ｖ）とＢとＩｎとＣｕとＡｌを特定の割合で含有させれば、高いＢ_ｒと高いＨ_ｃＪが得られることがわかった。これにより、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石全体において二粒子粒界にＲ−Ｉｎ相およびＲ−Ｉｎ−Ｃｕ相が存在し、さらに、Ｒ−Ｔ−Ｉｎ相がほとんど存在しない二粒子粒界が多く存在するという組織を得ることができると考えられる。このような組織が得られることでＲ−Ｔ−Ｉｎ相によるＨ_ｃＪ低下が抑えられ、さらに、Ｒ−Ｔ−Ｉｎ相の生成量を抑えた結果、Ｒ量やＢ量を主相の存在比率を大幅に低下させない程度にすることができるため、高いＢ_ｒを得ることができると考えられる。特許文献１に記載の技術ではＲ量に関し、酸素量、窒素量、炭素量を考慮していないため、Ｒ_２Ｔ_１７相やＲ−Ｔ−Ｉｎ相の生成量を抑制することは困難である。そもそも、特許文献１に記載の技術はＲ−Ｔ−Ｇａ相の生成を促進することによってＨ_ｃＪを向上させるものであり、Ｒ−Ｔ−Ｇａ（Ｉｎ）相の生成量を抑制するという技術思想はない。よって、特許文献１はＲ−Ｔ−Ｇａ相の原料となるＲ_２Ｔ_１７相の生成を促進するためにＢ量を従来よりも低くするとともに、Ｒ−Ｔ−Ｇａ相の生成を促進するためにＲ量を多くする必要があるため、主相の存在比率が大きく低下して高いＢ_ｒが得られていないと考えられる。

【0020】

［Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石］
本発明は、式 ｕＲｗＢｘＩｎｙＣｕｚＡｌｑＭ（１００−ｕ−ｗ−ｘ−ｙ−ｚ−ｑ）Ｔ（Ｒは軽希土類元素ＲＬと重希土類元素ＲＨからなり、ＲＬはＮｄおよび／またはＰｒ、ＲＨはＤｙおよび／またはＴｂであり、ＴはＦｅでありＦｅの１０％以下をＣｏで置換でき、ＭはＮｂおよび／またはＺｒであり、ｕ、ｗ、ｘ、ｙ、ｚ、ｑ及び１００−ｕ−ｗ−ｘ−ｙ−ｚ−ｑは質量％を示し、不可避的不純物を含む）によって表わされ、
前記ＲＨはＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の５質量％以下であり、
０．３≦ｘ≦１．５、
０．０７≦ｙ≦０．２、
０．０５≦ｚ≦０．５、
０≦ｑ≦０．１であり、
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の酸素量（質量％）をα、窒素量（質量％）をβ、炭素量（質量％）をγとしたとき、v＝ｕ−（６α＋１０β＋８γ）であって、ｖ、ｗが、
５０ｗ−１８．５≦ｖ≦５０ｗ−１４、
−１２．５ｗ＋３８．７５≦ｖ≦−６２．５ｗ＋８６．１２５、
を満足することを特徴とするＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石、
あるいは、
式 ｕＲｗＢｘＩｎｙＣｕｚＡｌｑＭ（１００−ｕ−ｗ−ｘ−ｙ−ｚ−ｑ）Ｔ（Ｒは軽希土類元素ＲＬと重希土類元素ＲＨからなり、ＲＬはＮｄおよび／またはＰｒ、ＲＨはＤｙおよび／またはＴｂであり、ＴはＦｅでありＦｅの１０％以下をＣｏで置換でき、ＭはＮｂおよび／またはＺｒであり、ｕ、ｗ、ｘ、ｙ、ｚ、ｑ及び１００−ｕ−ｗ−ｘ−ｙ−ｚ−ｑは質量％を示し、不可避的不純物を含む）によって表わされ、
前記ＲＨはＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の５質量％以下であり、
０．３≦ｘ≦１．５、
０．０７≦ｙ≦０．２、
０．０５≦ｚ≦０．５、
０≦ｑ≦０．１であり、
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の酸素量（質量％）をα、窒素量（質量％）をβ、炭素量（質量％）をγとしたとき、v＝ｕ−（６α＋１０β＋８γ）であって、ｖ、ｗが、
５０ｗ−１８．５≦ｖ≦５０ｗ−１６．２５、
−１２．５ｗ＋３８．７５≦ｖ≦−６２．５ｗ＋８６．１２５、
を満足することを特徴とするＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石、
である。
本発明のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は不可避的不純物を含む。例えば、ジジム合金（Ｎｄ−Ｐｒ）、電解鉄、フェロボロンなどに通常含有される不可避的不純物を含有していても本発明の効果を奏することができる。不可避的不純物として例えば、Ｌａ、Ｃｅ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｓｉなどを微量に含む。

【0021】

本発明は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を上記式で表される組成にすることにより、高いＢ_ｒと高いＨ_ｃＪが得られるという効果を奏することができる。以下に詳述する。

【0022】

本発明のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石におけるＲは、軽希土類元素ＲＬと重希土類元素ＲＨからなり、ＲＬはＮｄおよび／またはＰｒ、ＲＨはＤｙおよび／またはＴｂであり、ＲＨはＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の５質量％以下である。本発明は重希土類元素を使用しなくても高いＢ_ｒと高いＨ_ｃＪを得ることができるため、より高いＨ_ｃＪを求められる場合でもＲＨの添加量を削減できる。ＴはＦｅでありＦｅの１０％以下をＣｏで置換できる。Ｂはボロンである。

【0023】

Ｉｎは、０．３質量％以上１．５質量％以下含有させることが好ましい。Ｉｎの含有量が０．３質量％未満であると、Ｒ−Ｔ−Ｉｎ相の生成量が少なすぎて、Ｒ２Ｔ１７相を無くすことができず、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石全体において、二粒子粒界にＲ−Ｉｎ相およびＲ−Ｉｎ−Ｃｕ相が充分に生成されなくなるため、高いＨ_ｃＪを得ることができない。Ｉｎの含有量が１．５質量％を超えると、不要なＩｎが存在することになり、主相の存在比率が低下してＢ_ｒが低下する恐れがある。

【0024】

Ｃｕは、０．０７質量％以上０．２質量％以下含有させることが好ましい。Ｃｕの含有量が０．０７質量％未満であると、二粒子粒界にＲ−Ｉｎ相およびＲ−Ｉｎ−Ｃｕ相が生成され難くなり、高いＨ_ｃＪが得られない恐れがある。また、０．２質量％を超えると、Ｃｕの含有量が多すぎるため、焼結ができなくなる恐れがある。Ｃｕの含有量は、０．０８質量％以上０．１５質量％以下がさらに好ましい。

【0025】

更に、通常含有される程度のＡｌ（０．０５質量％以上０．５質量％以下）を含有する。Ａｌを含有することにより、Ｈ_ｃＪを向上させることができる。Ａｌは通常、製造工程で不可避的不純物として０．０５質量％以上含有されるが、不可避的不純物で含有される量と意図的に添加した量の合計で０．５質量％以下含有してもよい。

【0026】

また、一般的に、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石において、Ｎｂおよび／またはＺｒを含有することにより焼結時における結晶粒の異常粒成長が抑制されることが知られている。本発明においても、Ｎｂおよび／またはＺｒを合計で０．１質量％以下含有してもよい。Ｎｂおよび／またはＺｒの含有量が合計で０．１質量％を超えると不要なＮｂやＺｒが存在することにより、主相の体積比率が低下してＢ_ｒが低下する恐れがある。

【0027】

また、本発明における酸素量（質量％）、窒素量（質量％）、炭素量（質量％）は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石における含有量であり、酸素量は、ガス融解−赤外線吸収法、窒素量は、ガス融解−熱伝導法、炭素量は、燃焼−赤外線吸収法、によるガス分析装置を使用して測定することができる。本発明は、Ｒ量（ｕ）から酸素、窒素、炭素と結合し消費された量を以下に説明する方法により差し引いた値（ｖ）を使用する。これによりＲ_２Ｔ_１７相やＲ−Ｔ−Ｉｎ相の生成量を調整することが可能となる。前記ｖは、酸素量（質量％）をα、窒素量（質量％）をβ、炭素量（質量％）をγとしてＲ量（ｕ）から６α＋１０β＋８γを差し引くことにより求める。６αは、不純物として主にＲ_２Ｏ_３の酸化物が生成されるとして、酸素のおよそ６倍の質量のＲが酸化物として消費されることから規定したものである。１０βは、主にＲＮの窒化物が生成されるとして、窒素のおよそ１０倍の質量のＲが窒化物として消費されることから規定したものである。８γは、主にＲ_２Ｃ_３の炭化物が生成されるとして、炭素のおよそ８倍の質量のＲが炭化物として消費されることから規定したものである。

【0028】

Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の酸素量は、０．１５質量％以下が好ましい。ｖは酸素量（質量％）をα、窒素量（質量％）をβ、炭素量（質量％）をγとしてＲ量から６α＋１０β＋８γを差し引いた値であるため、例えば、酸素量αが多い場合は、原料合金の段階におけるＲ量を多くしておく必要がある。特に、後述する図１における本発明の領域１と２のうち領域１は、領域２と比べて相対的にｖが高いため、酸素量αが多い場合、原料合金の段階におけるＲ量が非常に多くなる恐れがある。これによって主相の存在比率が低くなりＢ_ｒが低下する恐れがあるため、特に、図１の本発明の領域１においては、酸素量は０．１５質量％以下が好ましい。

【0029】

更に、本発明はｖとｗを以下の関係とする。
５０ｗ−１８．５≦ｖ≦５０ｗ−１４、
−１２．５ｗ＋３８．７５≦ｖ≦−６２．５ｗ＋８６．１２５、
図１に上記関係で含有させたｖとｗの本発明の範囲を示す。図１中のｖは、Ｒ量（ｕ）から酸素量（質量％）をα、窒素量（質量％）をβ、炭素量（質量％）をγとして６α＋１０β＋８γを差し引いた値であり、ｗは、Ｂ量の値である。５０ｗ−１８．５≦ｖ≦５０ｗ−１４は図１の点Ａと点Ｂを含む直線と点Ｃと点Ｄを含む直線に挟まれた範囲であり、−１２．５ｗ＋３８．７５≦ｖ≦−６２．５ｗ＋８６．１２５は点Ｄと点Ｆと点Ｂと点Ｇを含む直線と点Ｃと点Ｅと点Ａと点Ｇを含む直線に挟まれた範囲である。そしてこの両方を満たす領域１と２（点Ａと点Ｂと点Ｄと点Ｃで囲まれる領域）が本発明の範囲である。ｖとｗを領域１と２の範囲にすることにより、高いＢ_ｒと高いＨ_ｃＪを得ることができる。領域１と２の範囲からはずれた領域１０（点Ｄと点Ｆと点Ｂと点Ｇを含む直線から図中下の領域）は、ｗに対してｖが少なすぎるためＲ−Ｔ−Ｉｎ相の生成量が少なくなり、Ｒ_２Ｔ_１７相を無くすことができなかったり、Ｒ−Ｉｎ相およびＲ−Ｉｎ−Ｃｕ相の生成量が少なくなると考えられる。これにより、高いＨ_ｃＪが得られない。逆に、領域１と２の範囲から外れた領域２０（点Ｃと点Ｅと点Ａと点Ｇを含む直線から図中上の領域）は、ｗに対してｖが多すぎるため、相対的にＦｅ量が不足する。Ｆｅ量が不足するとＲおよびＢが余ることになり、その結果Ｒ−Ｔ−Ｉｎ相が生成されずにＲ_１Ｆｅ_４Ｂ_４相が生成され易くなると考えられる。これによりＲ−Ｉｎ相およびＲ−Ｉｎ−Ｃｕ相の生成量も少なくなり、高いＨ_ｃＪが得られない。さらに、領域１と２の範囲からはずれた領域３０（点Ｃと点Ｄを含む直線から図中上の領域）は、ｖが多すぎてｗが少なすぎるため、Ｒ−Ｔ−Ｉｎ相やＲ−Ｉｎ相およびＲ−Ｉｎ−Ｃｕ相は生成されるが、主相の存在比率が低くなり、高いＢ_ｒが得られない。さらに領域１と２の範囲からはずれた領域４０（点Ｃと点Ｄと点Ｇで囲まれる領域から領域１と２を除いた領域）は、Ｒが少なくてＢが多すぎるため、主相の存在比率は高いが、Ｒ−Ｔ−Ｉｎ相がほとんど生成されず、Ｒ−Ｉｎ相およびＲ−Ｉｎ−Ｃｕ相の生成量も少なくなるため高いＨ_ｃＪが得られない。

【0030】

更に好ましくは、本発明は、ｖとｗを以下の関係とする。
５０ｗ−１８．５≦ｖ≦５０ｗ−１６．２５、
−１２．５ｗ＋３８．７５≦ｖ≦−６２．５ｗ＋８６．１２５
図１に上記関係で含有させたｖとｗの本発明の範囲を示す。５０ｗ−１８．５≦ｖ≦５０ｗ−１６．２５は点Ａと点Ｂを含む直線と点Ｅと点Ｆを含む直線に挟まれた範囲であり、−１２．５ｗ＋３８．７５≦ｖ≦−６２．５ｗ＋８６．１２５は点Ｄと点Ｆと点Ｂと点Ｇを含む直線と点Ｃと点Ｅと点Ａと点Ｇを含む直線に挟まれた範囲である。そしてこの両方を満たす領域２（点Ａと点Ｂと点Ｆと点Ｅで囲まれる領域）が本発明の範囲である。上記範囲とすることにより、Ｒ−Ｔ−Ｉｎ相の生成量を確保しつつ、ｖを低く、ｗを高くすることができるため、主相の存在比率が低くならず、より高いＢ_ｒを得ることができる。

【0031】

本発明において、Ｒ−Ｔ−Ｉｎ相とは、Ｒ１５質量％以上６５質量％以下、Ｔ２０質量％以上８０質量％以下、Ｉｎ２質量％以上２０質量％以下を含むものであって、例えばＲ_６Ｆｅ_１３Ｉｎ_１化合物が挙げられる。また、Ｒ−Ｉｎ相とは、Ｒ７０質量％以上９５質量％以下、Ｉｎ５質量％以上３０質量％以下、Ｔ２０質量％以下（０を含む）を含むものであって、例えばＲ_３Ｉｎ_１化合物が挙げられる。さらに、Ｒ−Ｉｎ−Ｃｕ相とは、前記Ｒ−Ｉｎ相のＩｎの一部がＣｕで置換されたものであって、例えばＲ_３（Ｉｎ，Ｃｕ）_１化合物が挙げられる。

【0032】

［Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法］
本発明のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法の一例を説明する。Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法は、合金粉末を得る工程、成形工程、焼結工程、熱処理工程を有する。以下、各工程について説明する。

【0033】

（１）合金粉末を得る工程
所定の組成となるようにそれぞれの元素の金属または合金を準備し、これらをストリップキャスティング法等を用いてフレーク状の合金を製造する。得られたフレーク状の原料合金を水素粉砕し、粗粉砕粉のサイズを例えば１．０ｍｍ以下とする。次に、粗粉砕粉をジェットミル等により微粉砕することで、例えば粒径Ｄ５０（気流分散法によるレーザー回折法で得られた体積基準メジアン径）が３〜７μｍの微粉砕粉（合金粉末）を得る。なお、ジェットミル粉砕前の粗粉砕粉、ジェットミル粉砕中およびジェットミル粉砕後の合金粉末に助剤として公知の潤滑剤を使用してもよい。

【0034】

（２）成形工程
得られた合金粉末を用いて磁界中成形を行い、成形体を得る。磁界中成形は、金型のキャビティー内に乾燥した合金粉末を挿入し、磁界を印加しながら成形する乾式成形法、金型のキャビティー内にスラリーを注入し、スラリーの分散媒を排出しながら成形する湿式成形法を含む既知の任意の磁界中成形方法を用いてよい。

【0035】

（３）焼結工程
成形体を焼結することにより焼結磁石を得る。成形体の焼結は公知の方法を用いることができる。なお、焼結時の雰囲気による酸化を防止するために、焼結は真空雰囲気中または雰囲気ガス中で行うことが好ましい。雰囲気ガスは、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガスを用いることが好ましい。

【0036】

（４）熱処理工程
得られた焼結磁石に対し、磁気特性を向上させることを目的とした熱処理を行うことが好ましい。熱処理温度、熱処理時間などは公知の条件を採用することができる。得られた焼結磁石に磁石寸法の調整のため、研削などの機械加工を施してもよい。その場合、熱処理は機械加工前でも機械加工後でもよい。さらに、得られた焼結磁石に、表面処理を施してもよい。表面処理は、公知の表面処理で良く、例えばＡｌ蒸着や電気Ｎｉめっきや樹脂塗装などの表面処理を行うことができる。

【実施例】

【0037】

本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はそれらに限定されるものではない。

【0038】

Ｎｄメタル、Ｐｒメタル、Ｄｙメタル、Ｔｂメタル、フェロボロン合金、電解Ｃｏ、Ａｌメタル、Ｃｕメタル、Ｉｎメタル、フェロニオブ合金、フェロジルコニウム合金および電解鉄を用いて（メタルはいずれも純度９９％以上）、所定の組成となるように配合し、それらの原料を溶解してストリップキャスト法により鋳造し、厚み０．２〜０．４ｍｍのフレーク状の原料合金を得た。得られたフレーク状の原料合金に水素加圧雰囲気で水素脆化させた後、５５０℃まで真空中で加熱、冷却する脱水素処理を施し、粗粉砕粉を得た。次に、得られた粗粉砕粉に、潤滑剤としてステアリン酸亜鉛を粗粉砕粉１００質量％に対して０．０４質量％添加、混合した後、気流式粉砕機（ジェットミル装置）を用いて、窒素気流中で乾式粉砕し、粒径Ｄ５０が４μｍの微粉砕粉（合金粉末）を得た。なお、粉砕時に窒素ガスに大気を混合することにより粉砕時の窒素ガス中の酸素濃度を調節した。大気を混合しない場合の粉砕時の窒素ガス中の酸素濃度は５０ｐｐｍ以下であり、大気を混合することで窒素ガス中の酸素濃度を最大４１００ｐｐｍまで増加させ、様々な酸素量の微粉砕粉を作製した。なお、粒径Ｄ５０は、気流分散法によるレーザー回折法で得られた体積基準メジアン径である。また、表１におけるＯ（酸素量）はガス融解−赤外線吸収法、Ｎ（窒素量）はガス融解−熱伝導法、Ｃ（炭素量）は燃焼−赤外線吸収法、によるガス分析装置を使用して測定した。

【0039】

前記微粉砕粉に、潤滑剤としてステアリン酸亜鉛を微粉砕粉１００質量％に対して０．０５質量％添加、混合した後、磁界中で成形し、成形体を得た。なお、成形装置には、磁界印加方向と加圧方向とが直交する、いわゆる直角磁界成形装置（横磁界成形装置）を用いた。

【0040】

得られた成形体を、真空中、１０２０℃で４時間焼結した後急冷し、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を得た。焼結磁石の密度は７．５Ｍｇ／ｍ^３以上であった。得られた焼結磁石の成分、ガス分析結果を表１に示す。得られた焼結体に、８００℃で２時間保持した後室温まで冷却し、次いで５００℃で２時間保持した後室温まで冷却する熱処理を施した。熱処理後の焼結磁石に機械加工を施し、縦７ｍｍ、横７ｍｍ、厚み７ｍｍの試料を作製し、Ｂ−Ｈトレーサによって各試料のＢ_ｒ及びＨ_ｃＪを測定した。測定結果を表２に示す。

【0041】

【表1】

【0042】

【表2】

【0043】

表２におけるｕは、表１におけるＮｄ、Ｐｒ、Ｄｙ、Ｔｂの量（質量％）を合計した値であり、ｖは、表１における酸素量（質量％）をα、窒素量（質量％）をβ、炭素量（質量％）をγとしたとき６α＋１０β＋８γをｕから差し引いた値である。ｗは、表１のＢ量をそのまま転記した。また、表２における領域は、ｖとｗの割合が図１中のどの位置にあるか示したものであり、図１中の１の領域にある場合は１と、図１中の２の領域にある場合は２と記載した。さらに、図１中の１、２の領域以外にある場合はその位置に応じて１０、２０、３０、４０のいずれかを記載した。例えばＮｏ．１は、ｖが２８．３質量％であり、ｗが０．９１質量％であるため図１中の２の領域である。そのため２と記載した。また、Ｎｏ．１０は、ｖが２９．４質量％であり、ｗが０．８８質量％であるため図１中の１の領域である。そのため１と記載した。さらに、Ｎｏ．１１は、ｖが２９．９質量％であり、ｗが０．９１質量％であるため図１中の２０の領域である。よって２０と記載した。

【0044】

上述したように、本発明は、ｖとｗを以下の割合で含有させる。
５０ｗ−１８．５≦ｖ≦５０ｗ−１４、
−１２．５ｗ＋３８．７５≦ｖ≦−６２．５ｗ＋８６．１２５、
好ましくは、
５０ｗ−１８．５≦ｖ≦５０ｗ−１６．２５
−１２．５ｗ＋３８．７５≦ｖ≦−６２．５ｗ＋８６．１２５
当該割合で含有させた場合の前記ｖとｗの範囲が図１中の１と２または２の領域に相当する。

【0045】

表２に示す様に、原料合金にＤｙ、Ｔｂを含有していない場合、ｖとｗの関係が本発明の領域（図１中の１と２の領域）に位置し、かつ、０．３≦Ｉｎ≦１．５、０．０７≦Ｃｕ≦０．２、０．０５≦Ａｌ≦０．５、０≦Ｍ（Ｎｂおよび／またはＺｒ）≦０．１である本発明（試料Ｎｏ．１２、１３以外の本発明）は、いずれもＢ_ｒ≧１．３７Ｔ、かつ、Ｈ_ｃＪ≧１４５０ｋＡ／ｍの高い磁気特性を有している。これに対し、Ｉｎ、Ｃｕ、Ａｌの量が本発明の範囲内であっても、ｖとｗが本発明の範囲外（図１中の１または２以外の領域）となっている比較例（試料Ｎｏ．７、８、９、１１）や、ｖとｗが本発明の範囲内（図１中の１または２の領域）であってもＩｎ、Ｃｕの量が本発明の範囲外である比較例（試料Ｎｏ．４〜６）は、Ｂ_ｒ≧１．３７Ｔ、かつ、Ｈ_ｃＪ≧１４５０ｋＡ／ｍの高い磁気特性が得られていない。

【0046】

原料合金にＤｙ、Ｔｂを含有する場合はＤｙ、Ｔｂの含有量に応じてＢ_ｒが低下して、Ｈ_ｃＪが向上する。この場合、Ｂ_ｒはＤｙやＴｂを１質量％含有すると０．０２４Ｔ程度減少する。Ｈ_ｃＪはＤｙが１質量％含有されると１６０ｋＡ／ｍ程度、Ｔｂが１質量％含有されると２４０ｋＡ／ｍ程度上昇する。
そのため、本発明は、上述したように原料合金にＤｙ、Ｔｂを含有しない場合はＢ_ｒ≧１．３７Ｔ、かつ、Ｈ_ｃＪ≧１４５０ｋＡ／ｍの磁気特性を有しているので、Ｄｙ、Ｔｂの含有量に応じてＢ_ｒ（Ｔ）≧１．３７−０．０２４Ｄｙ（質量％）−０．０２４Ｔｂ（質量％）、かつ、Ｈ_ｃＪ（ｋＡ／ｍ）≧１４５０＋１６０Ｄｙ（質量％）＋２４０Ｔｂ（質量％）の磁気特性を有することになる。

【0047】

表２に示すように、原料合金にＤｙ、Ｔｂを含有する本発明（試料Ｎｏ．１２、１３）は、いずれもＢ_ｒ（Ｔ）≧１．３７−０．０２４Ｄｙ（質量％）−０．０２４Ｔｂ（質量％）、かつ、Ｈ_ｃＪ（ｋＡ／ｍ）≧１４５０＋１６０Ｄｙ（質量％）＋２４０Ｔｂ（質量％）の高い磁気特性を有している。これに対し、比較例（試料Ｎｏ．１４、１５）は、いずれもＢ_ｒ（Ｔ）≧１．３７−０．０２４Ｄｙ（質量％）−０．０２４Ｔｂ（質量％）、かつ、Ｈ_ｃＪ（ｋＡ／ｍ）≧１４５０＋１６０Ｄｙ（質量％）＋２４０Ｔｂ（質量％）の高い磁気特性を有していない。

【0048】

さらに、表２に示すように、本発明において領域の１（図１中の１の領域）よりも領域の２（図１中の２の領域）の方が更に高いＢ_ｒ（原料合金にＤｙ、Ｔｂを含有しない場合Ｂ_ｒ≧１．３８Ｔ、Ｄｙ、Ｔｂを含有する場合、Ｂ_ｒ≧１．３８Ｔ−０．０２４［Ｄｙ］−０．０２４［Ｔｂ］）を得ることができる。なお、［Ｄｙ］［Ｔｂ］は、それぞれＤｙ、Ｔｂの含有量（質量％）を示す。

【産業上の利用可能性】

【0049】

本発明によるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、ハイブリッド自動車用や電気自動車用モータに好適に利用することができる。

【図1】