特許 6463293 希土類永久磁石及び希土類永久磁石の製造方法

(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】6463293

(24)【登録日】2019年1月11日

(45)【発行日】2019年1月30日

(54)【発明の名称】希土類永久磁石及び希土類永久磁石の製造方法

(51)【国際特許分類】

   B22F 3/00 20060101AFI20190121BHJP

   C22C 33/02 20060101ALI20190121BHJP

   B22F 3/14 20060101ALI20190121BHJP

   H01F 1/057 20060101ALI20190121BHJP

   H01F 41/02 20060101ALI20190121BHJP

   C22C 38/00 20060101ALN20190121BHJP

【ＦＩ】

   B22F3/00 F

   C22C33/02 J

   C22C33/02 103A

   B22F3/14 101C

   B22F3/14 101B

   H01F1/057 160

   H01F41/02 G

   !C22C38/00 303D

   !C22C38/00 304

【請求項の数】7

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2016-74953(P2016-74953)

(22)【出願日】2016年4月4日

(65)【公開番号】特開2017-188524(P2017-188524A)

(43)【公開日】2017年10月12日

【審査請求日】2017年7月5日

(73)【特許権者】

【識別番号】000114215

【氏名又は名称】ミネベアミツミ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001771

【氏名又は名称】特許業務法人虎ノ門知的財産事務所

(72)【発明者】

【氏名】大河原 遊

(72)【発明者】

【氏名】幸村 治洋

【審査官】 田中 崇大

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０９−２３２１２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０５６９４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０８８１９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−１８６０１０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２２Ｆ１／００−８／００

Ｃ２２Ｃ１／０４−１／０５

５／００−２５／００

２７／００−２８／００

３０／００−３０／０６

３３／０２

３５／００−４５／１０

Ｈ０１Ｆ１／００−１／１１７

１／４０−１／４２

４１／００−４１／０４

４１／０８

４１／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

希土類鉄系磁石の磁石粉末と、前記磁石粉末より融点が高い半金属の半金属粉末との混合粉末を放電プラズマ焼結してなり、
前記混合粉末は、前記磁石粉末の含有量が７０体積％以上９５体積％以下であり、前記半金属粉末の含有量が５体積％以上３０体積％以下であり、
前記半金属が、ケイ素であり、
相対密度が９５％以上１００％以下である、希土類永久磁石。

【請求項2】

前記半金属は、前記希土類鉄系磁石中に取り込まれてなる、請求項１に記載の希土類永久磁石。

【請求項3】

前記希土類鉄系磁石が、下記一般式（１）で表される、請求項１又は請求項２に記載の希土類永久磁石。
ＲＥ_ｘ（Ｆｅ_１−ｕＣｏ_ｕ）_{１００−ｘ−ｙ−ｚ}Ｂ_ｙＴ_ｚ ・・・ 式（１）
（上記式（１）中、ＲＥ_ｘはイットリウムを包含する希土類元素からなる群から選択された少なくとも１種であり、Ｆｅは鉄、Ｃｏはコバルト、Ｂはホウ素であり、Ｔは、チタン、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ハフニウム、タンタル、及びタングステンからなる群から選択された少なくとも１種以上である。また、ｘ，ｙ，ｚは、０＜ｘ，ｙ，ｚ＜１００かつ０＜ｘ＋ｙ＋ｚ＜１００を満たす値であり、ｕは、０≦ｕ≦１を満たす値である。）

【請求項4】

電気抵抗率が１×１０^−６Ω・ｍ以上である、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の希土類永久磁石。

【請求項5】

希土類鉄系磁石の磁石粉末と、
前記磁石粉末より融点が高い半金属の半金属粉末とを混合して混合粉末を得る混合工程と、
前記混合粉末を放電プラズマ焼結して希土類永久磁石を得る焼結工程とを含み、
前記混合粉末は、前記磁石粉末の含有量が７０体積％以上９５体積％以下であり、前記半金属粉末の含有量が５体積％以上３０体積％以下であり、
前記半金属が、ケイ素であり、
前記希土類永久磁石は、相対密度が９５％以上１００％以下である、希土類永久磁石の製造方法。

【請求項6】

前記希土類鉄系磁石は、下記一般式（１）で表される、請求項５に記載の希土類永久磁石の製造方法。
ＲＥ_ｘ（Ｆｅ_１−ｕＣｏ_ｕ）_{１００−ｘ−ｙ−ｚ}Ｂ_ｙＴ_ｚ ・・・ 式（１）
（上記式（１）中、ＲＥ_Ｘはイットリウムを包含する希土類元素からなる群から選択された少なくとも１種であり、Ｆｅは鉄、Ｃｏはコバルト、Ｂはホウ素であり、Ｔは、チタン、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ハフニウム、タンタル、及びタングステンからなる群から選択された少なくとも１種以上である。また、ｘ，ｙ，ｚは、０＜ｘ，ｙ，ｚ＜１００かつ０＜ｘ＋ｙ＋ｚ＜１００を満たす値であり、ｕは、０≦ｕ≦１を満たす値である。）

【請求項7】

希土類永久磁石は、電気抵抗率が１×１０^−６Ω・ｍ以上である、請求項５又は請求項６に記載の希土類永久磁石の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、磁気特性に優れ、しかも、高電気抵抗の希土類永久磁石及び希土類永久磁石の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、電気機器の小型化及び高性能化に伴い、高い磁気特性を有する希土類焼結永久磁石が電気機器のモータに使用されている。希土類焼結永久磁石としては、例えば、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石に代表されるＲ−Ｆｅ−Ｂ系焼結永久磁石（Ｒは、希土類元素を表す。）が挙げられる。このＲ−Ｆｅ−Ｂ系焼結永久磁石は、電気抵抗が低く、モータに組み込んで使用すると、渦電流損失の増大によりモータの効率が低下する場合がある。

【0003】

従来、超急冷磁石粉末にゲルマニウム（Ｇｅ）粉末を絶縁成分として混合して放電プラズマ焼結（ＳＰＳ：Spark Plasma Sintering）する高電気抵抗希土類永久磁石の製造方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載の高電気抵抗希土類永久磁石の製造方法では、Ｒ_２Ｔ_１４Ｂ相を有する磁石粉末と絶縁成分としてのゲルマニウム粉末との混合物を放電プラズマ焼結する。これにより、希土類永久磁石は、磁石粉末とゲルマニウムとの反応とＲ_２Ｔ_１４Ｂ相の粗大化による磁気特性の劣化と防ぐことができるので、磁石粉末同士がゲルマニウムによって孤立される。この結果、電気抵抗が１×１０^−３Ω・ｃｍ以上であり、残留磁化Ｂｒが５．０ｋＧ以上であり、及び磁石の相対密度が８５％以上である高電気抵抗のＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石を得ることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平９−２３２１２２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１に記載の希土類永久磁石の製造方法では、ゲルマニウム粉末が磁石粉末同士の結合剤として用いられるので、相対密度が高い希土類永久磁石を得ることは困難であり、必ずしも磁気特性に優れた高電気抵抗の希土類永久磁石を得ることができない実情がある。

【0006】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、磁気特性に優れ、しかも、高電気抵抗の希土類永久磁石及び希土類永久磁石の製造方法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】

【0007】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る希土類永久磁石は、希土類鉄系磁石の磁石粉末と、前記磁石粉末より融点が高い半金属の半金属粉末との混合粉末を放電プラズマ焼結してなる。

【発明の効果】

【0008】

本発明の一態様によれば、磁気特性に優れ、しかも、高電気抵抗の希土類永久磁石及び希土類永久磁石の製造方法を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、実施の形態に係る希土類永久磁石の模式的な拡大図である。

【図2】図２は、従来の希土類永久磁石の模式的な拡大図である。

【図3】図３は、実施の形態に係る希土類永久磁石の製造方法の概略を示すフロー図である。

【図4】図４は、実施例及び比較例に係る希土類永久磁石の減磁曲線を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施の形態により何ら限定されるものではない。

【0011】

（希土類永久磁石）
本実施の形態に係る希土類永久磁石は、希土類鉄系磁石の磁石粉末と、磁石粉末より融点が高い半金属の半金属粉末との混合粉末を放電プラズマ焼結してなる。

【0012】

図１は、本実施の形態に係る希土類永久磁石１の模式的な拡大図である。図１に示すように、本実施の形態に係る希土類永久磁石１によれば、混合粉末の焼結時に半金属粉末の半金属より融点が低い磁石粉末の希土類鉄系磁石が溶融するので、希土類鉄系磁石１１の粒界相が溶解し、溶解した粒界相の粒界１２間に固体の半金属１３が拡散する。これにより、半金属１３が、希土類鉄系磁石１１中に取り込まれるので、高い電気抵抗を維持しつつ、希土類鉄系磁石１の充填率が向上して相対密度が高い高密度の希土類永久磁石が得られる。したがって、磁気特性に優れ、しかも、電気抵抗が高い希土類永久磁石を実現することが可能となる。

【0013】

図２は、従来の希土類永久磁石１００の模式的な拡大図である。図２に示すように、従来の希土類永久磁石１００においては、半金属粉末の半金属１３より磁石粉末の希土類鉄系磁石１１の融点が高いので、半金属粉末のゲルマニウムやケイ素などの半金属１３が結合剤として作用する。これにより、希土類永久磁石１００中に希土類鉄系磁石１１が十分に充填されず、かつ、空隙（ボイド）１４も発生するので、相対密度が低下して高密度の希土類永久磁石を得ることはできない。したがって、従来の希土類永久磁石では、高い電気抵抗を維持しつつ磁気特性に優れた希土類永久磁石を得ることはできない。

【0014】

希土類永久磁石は、相対密度が９５％以上１００％以下であることが好ましい。この構成により、希土類永久磁石は、十分に相対密度が高くなるので、磁気特性に優れた高電気抵抗の希土類永久磁石を実現することが可能となる。希土類永久磁石の相対密度は、９７％以上１００％以下がより好ましく、９８％以上１００％以下が更に好ましい。

【0015】

また、希土類永久磁石は、電気抵抗率が１×１０^−６Ω・ｍ以上であることが好ましい。この構成により、希土類永久磁石は、十分に電気抵抗が高くなるので、磁気特性に優れた高電気抵抗の希土類永久磁石を実現することが可能となる。

【0016】

（希土類鉄系磁石）
磁石粉末の希土類鉄系磁石としては、半金属粉末の半金属より融点が低いものであれば、従来公知の各種希土類鉄系磁石の磁石粉末を用いることができる。希土類鉄系磁石としては、例えば、主にネオジム（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）、プラセオジム（Ｐｒ）及びジスプロシウム（Ｄｙ）を含む希土類元素と、希土類元素以外の遷移元素とを組み合わせた組成を有するものを用いることができる。このような希土類鉄系磁石は、必要に応じて、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニオブ（Ｎｂ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、バナジウム（Ｖ）、ガリウム（Ｇａ）、亜鉛（Ｚｎ）、ケイ素（Ｓｉ）などの他の元素を更に含む組成を有していてもよい。また、希土類鉄系磁石は、Ｆｅの一部を、例えば、Ｃｏ，Ｎｉ，Ｇａ，Ｃｕ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｔｉ，Ｍｎ及びＮｂから選択される少なくとも１種以上の元素で置換してもよい。希土類鉄系磁石は、例えば、Ｆｅの一部をＣｏで置換することで、耐熱性を改善できる。また、希土類鉄系磁石は、Ｆｅの一部を上記元素で置換する場合、置換量が過剰になることによる磁気特性の低下を防ぐ観点から、Ｆｅに対する置換量は５０原子％未満が好ましく、３５原子％以下がより好ましい。希土類鉄系磁石は、例えば、Ｆｅの一部をＣｏで置換する場合、Ｓｍ−Ｆｅ系合金におけるＣｏの含有量は６質量％以下とするが好ましい。

【0017】

これらの中でも、希土類鉄系磁石としては、希土類元素（「Ｒ」で表す）としてＮｄ、Ｐｒ及びＤｙのうちの少なくとも１種を含み、Ｂを必須元素として１原子％以上１２原子％以下を含み、かつ、残部がＦｅであるＲ−Ｆｅ−Ｂ系の組成を有するものが好ましい。このような希土類鉄系磁石としては、例えば、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系化合物（例、Ｎｄ_２Ｆｅ_１４Ｂ）を主相とするＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系合金を用いたＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石（Ｎｄ系磁石）が代表的である。また、Ｎｄ系磁石以外では、Ｓｍ−Ｆｅ系化合物（例、Ｓｍ_２Ｆｅ_１７）を主相とするＳｍ−Ｆｅ系合金を原料とし、窒化したＳｍ−Ｆｅ−Ｎ系化合物（例、Ｓｍ_２Ｆｅ_１７Ｎ_３）を主相とするＳｍ−Ｆｅ−Ｎ系合金を用いたＳｍ−Ｆｅ−Ｎ系磁石（Ｓｍ系鉄窒素磁石）などを用いてもよい。これらの中でも、希土類鉄系磁石としては、希土類元素としてＮｄを含むＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系合金を主成分とする等方性のＮｄ系磁石が好ましい。

【0018】

また、希土類鉄系磁石としては、希土類永久磁石中の希土類鉄系磁石の相対密度を向上して電気抵抗及び相対密度が高い希土類永久磁石を得る観点から、下記一般式（１）で表されるものが好ましい。
ＲＥ_ｘ（Ｆｅ_１−ｕＣｏ_ｕ）_{１００−ｘ−ｙ−ｚ}Ｂ_ｙＴ_ｚ ・・・ 式（１）
（上記式（１）中、ＲＥ_ｘはイットリウム（Ｙ）を包含する希土類元素からなる群から選択された少なくとも１種であり、Ｆｅは鉄、Ｃｏはコバルト、Ｂはホウ素であり、Ｔは、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）、及びタングステン（Ｗ）からなる群から選択された少なくとも１種以上である。また、ｘ，ｙ，ｚは、０＜ｘ，ｙ，ｚ＜１００かつ０＜ｘ＋ｙ＋ｚ＜１００を満たす値であり、ｕは、０≦ｕ≦１を満たす値である。）

【0019】

上記一般式（１）におけるＲＥ_ｘとしては、例えば、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、プロメチウム（Ｐｍ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（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）及びルテチウム（Ｌｕ）などが挙げられる。これらの中でも、磁気特性に優れた高電気抵抗の希土類永久磁石が得られる観点から、ネオジム（Ｎｄ）が好ましい。

【0020】

上記一般式（１）において、鉄（Ｆｅ）及びコバルト（Ｃｏ）は、ともに強磁性元素であり、希土類永久磁石の組成としては略同様の役割を担う。典型的な組成としては、鉄であるが、鉄をコバルトで置換することで、キュリー温度が上昇し、製品としての希土類永久磁石における温度特性が上昇する。またＢは、ホウ素（Ｂ）である。ｘ，ｙ，ｚは、組成比を百分率で表した数値であり、０＜ｘ，ｙ，ｚ＜１００かつ０＜ｘ＋ｙ＋ｚ＜１００を満たす値である。ｕは、０≦ｕ≦１を満たす値である。

【0021】

Ｔは、添加元素であり、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）及びタングステン（Ｗ）からなる群から選択された少なくとも１種を用いる。これら添加元素は、高融点元素であり、結晶粒成長の抑制に寄与する。添加元素としては、これらの中でも、磁気特性に優れた高電気抵抗の希土類永久磁石が得られる観点から、タングステン（Ｗ）を用いることが好ましい。

【0022】

上記一般式（１）で表される希土類鉄系磁石は、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系の焼結磁石に対して元素の置換又は元素の添加を行ったものである。なお、希土類永久磁石の原料には不可避の不純物（ケイ素（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｌ）など）が含まれており、上記組成式において、これら不可避の不純物はＴに含まれる。

【0023】

上記一般式（１）で表される希土類鉄系磁石の磁石粉末としては、例えば、超急冷磁石粉末であるＮｄ_２Ｆｅ_１４Ｂ等方性磁石粉末などを用いることもできる。

【0024】

上記一般式（１）で表される希土類鉄系磁石としては、例えば、超急冷磁石粉末であるＮｄ_２Ｆｅ_１４Ｂ等方性磁石粉末（商品名：ＭＱＰ−Ｃ、マグネクウェンチ社製、平均粒径２００μｍ、融点１３００℃以下、電気抵抗率１．０×１０^−６Ω・ｍ以上、商品名：ＭＱＰ−Ａ、マグネクウェンチ社製）などの市販品を用いることもできる。

【0025】

磁石粉末の緻密化温度としては、磁石粉末の粒成長を増大して磁気特性に優れた高電気抵抗の希土類永久磁石を得る観点から、４００℃以上９００℃以下が好ましく、５００℃以上８００℃以下がより好ましく、６００℃以上７００℃以下が更に好ましい。なお、緻密化温度とは、磁石粉末内の低融点組成が液相へ状態変化する温度（融点）のことである。

【0026】

磁石粉末の平均粒径については、磁気特性に優れた高電気抵抗の希土類永久磁石を得る観点から、１μｍ以上３５５μｍ以下が好ましく、２２μｍ以上３５５μｍ以下がより好ましく、７５μｍ以上３５５μｍ以下が更に好ましい。なお、上記平均粒径は、日本工業規格ＪＩＳ Ｚ８８１５のふるい分け法に準拠して測定したものである。また、２．５μｍ以下の細かい平均粒径の測定は、レーザー回折式粒度測定分布法により測定することができる。

【0027】

希土類永久磁石の混合粉末における磁石粉末の配合量としては、磁気特性に優れた高電気抵抗の希土類永久磁石を得る観点から、磁石粉末と半金属粉末との混合粉末の全体積に対して、磁石粉末が５０体積％以上９９体積％以下であることが好ましい。磁石粉末の配合量が５０体積％以上であれば、希土類永久磁石の相対密度及び磁気特性が向上する。また、磁石粉末の配合量が９９体積％以下であれば、相対密度が十分に向上して電気抵抗が向上する。磁石粉末の配合量としては、６０体積％以上９８体積％以下がより好ましく、７０体積％以上９５体積％以下が更に好ましく、８５体積％以上９２．５体積％以下がより更に好ましい。

【0028】

希土類永久磁石の混合粉末における磁石粉末の配合量としては、磁石粉末と半金属粉末との混合粉末の全質量に対して、磁石粉末が４８質量％以上９９質量％以下である。磁石粉末の配合量が４８質量％以上であれば、希土類永久磁石の相対密度及び磁気特性が向上する。また、磁石粉末の配合量が９９質量％以下であれば、相対密度が十分に向上して電気抵抗が向上する。磁石粉末の配合量としては、６７．４質量％以上９９質量％以下がより好ましく、７６．３質量％以上９６．３質量％以下が更に好ましく、８８．７質量％以上９４．４質量％以下がより更に好ましい。

【0029】

（半金属）
半金属粉末の半金属としては、従来公知の各種半金属を用いることが可能である。これらの半金属は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。半金属としては、磁気特性に優れた高電気抵抗の希土類永久磁石を得る観点から、ビスマス、ケイ素、ゲルマニウム、ヒ素、アンチモン、テルル、ポロニウム、及びアスタチンからなる群から選択された少なくとも１種が好ましく、更に安全性に優れる観点から、ビスマス、ケイ素、ゲルマニウム、アンチモン及びテルルからなる群から選択された少なくとも１種がより好ましく、更に電気抵抗率が高い観点から、ケイ素及びゲルマニウムからなる群から選択された少なくとも１種が更に好ましい。

【0030】

半金属粉末の融点としては、磁気特性に優れた高電気抵抗の希土類永久磁石を得る観点から、９３０℃以上１８００℃以下が好ましい。

【0031】

半金属粉末の平均粒径については、磁気特性に優れた高電気抵抗の希土類永久磁石を得る観点から、０．１μｍ以上３５５μｍ以下が好ましく、０．５μｍ以上１００μｍ以下がより好ましく、１μｍ以上１０μｍ以下が更に好ましい。なお、上記平均粒径は、日本工業規格ＪＩＳ Ｚ８８１５のふるい分け法に準拠しているが、粒径の下限値はレーザー回折粒度測定により規定したものである。

【0032】

希土類永久磁石の混合粉末における半金属粉末の配合量としては、磁石粉末と半金属粉末との混合粉末の全体積に対して、半金属粉末が１体積％以上５０体積％以下である。半金属粉末の配合量が１体積％以上であれば、希土類永久磁石の相対密度及び磁気特性が向上する。また、半金属粉末の配合量が５０体積％以下であれば相対密度が増大する。半金属粉末の配合量としては、２体積％以上４０体積％以下がより好ましく、５体積％以上３０体積％以下が更に好ましく、７．５体積％以上１５体積％以下がより更に好ましい。

【0033】

希土類永久磁石の混合粉末における半金属粉末の配合量としては、磁石粉末と半金属粉末との混合粉末の全質量に対して、半金属粉末が０．７質量％以上４２．０質量％以下である。半金属末の配合量が０．７質量％以上であれば、希土類永久磁石の相対密度及び磁気特性が向上する。また、半金属粉末の配合量が４２．０質量％以下であれば、相対密度が十分に向上して電気抵抗が向上する。半金属粉末の配合量としては、１．５質量％以上３２．６質量％以下がより好ましく、３．７質量％以上２３．７質量％以下が更に好ましく、５．６質量％以上１１．３質量％以下がより更に好ましい。

【0034】

次に、上記実施の形態に係る希土類永久磁石の製造方法について詳細に説明する。図３は、本実施の形態に係る希土類永久磁石の製造方法の概略を示すフロー図である。図３に示すように、本実施の形態に係る希土類永久磁石の製造方法は、希土類鉄系磁石の磁石粉末と、磁石粉末より融点が高い半金属の半金属粉末とを混合して混合粉末を得る混合工程ＳＴ１１と、混合粉末を放電プラズマ焼結して希土類永久磁石を得る焼結工程ＳＴ１２とを含む。焼結工程ＳＴ１２後には、後処理工程を実施する。なお、本実施の形態に係る希土類永久磁石の製造方法は、図３に示される希土類永久磁石の製造方法の手順に限定されるものではなく、適宜変更して実施可能である。例えば、図３に示される混合工程ＳＴ１１の前、混合工程ＳＴ１１と焼結工程Ｓ１２との間及び焼結工程Ｓ１２の後への新たな工程を追加して実施してもよく、複数工程の一体化及び各工程のうち一部の工程を他の工程の一部として実施してもよい。

【0035】

まず、混合工程ＳＴ１１では、まず、上述した希土類鉄系磁石の磁石原料を配合して溶解した後、ガスアトマイズ法などにより希土類鉄系磁石の磁石原料を粉化して磁石粉末を得る。また、上述した半金属の半金属原料を配合して溶解した後、ガスアトマイズ法などにより半金属の半金属原料を粉化して半金属粉末を得る。ここでは、配合した磁石原料及び半金属原料を溶解してインゴットを作製し、作製したインゴットを粗粉砕及びジェットミル粉砕による微粉砕して磁石粉末及び半金属粉末を得てもよい。そして、得られた磁石粉末及び半金属粉末を混合することにより、磁石粉末と半金属粉末との混合粉末を得る。ここでは、必要に応じて、平均粒径が所定範囲となるように、選別して粉化した磁石粉末及び半金属粉末を分級処理した後、磁石粉末と半金属粉末とを混合してよい。

【0036】

次に、焼結工程ＳＴ１２では、磁石粉末と半金属粉末との混合粉末を放電プラズマ焼結装置のキャビティに充填する。次に、充填した混合粉末を減圧下（例えば、１０^１Ｐａ以上１０^３Ｐａ以下）で所定の圧力（例えば、１ＭＰａ以上７０ＭＰａ以下）で圧縮した後、電流密度３００Ａ／ｃｍ^２に設定し、所定温度（例えば、５００℃以上８００℃以下）に加熱して所定時間（例えば、３０秒以上３０分以下）放電プラズマ焼結を実施する。これにより、希土類永久磁石の製造方法は、半金属粉末より相対的に融点が低い磁石粉末が溶解し、半金属粉末が磁石粉末の中に取り込まれた状態で磁石粉末同士が結合して上述した図１に示す状態の焼結体となる。

【0037】

次に、後処理工程では、必要に応じて、焼結体をアニール処理する。このアニール処理では、アルゴン及び窒素などの不活性ガスで満たした熱処理炉内に焼結体を配置し、熱処理炉内温度を所定温度（例えば、５００℃以上７００℃以下）まで昇温した状態で所定時間（例えば、０．５時間以上５時間以下）維持する。このアニール処理により、放電プラズマ焼結によって得られた焼結体の微細な磁区組織が最適化されて磁気特性が向上する。最後に、焼結後の焼結体の磁気特性を振動試料型磁力計（ＶＳＭ：Vibrating Sample Magnetometer）やＢＨトレーサーなどにより検出する。ＶＳＭは、試料を振動させ、試料の磁化によって生じる磁束の時間変化を傍らに置いたコイルに生じる誘導起電力として検出するものである。また、ＢＨトレーサーは、試料にコイルを巻いて、外部磁界を付与した時に生じるコイルの誘導起電力を測定することで試料のＢＨ曲線を得るものである。次に、焼結後の焼結体を切削加工ないし研磨加工し、焼結体の寸法を製品寸法に仕上げた後、ニッケル（Ｎｉ）、スズ（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）などのめっき処理、アルミ（Ａｌ）蒸着、及び樹脂塗装などの表面処理を実施する。次に、磁石粉末の焼結体に着磁を行い、希土類永久磁石を得る。

【0038】

以上説明したように、上記実施の形態に係る希土類永久磁石１によれば、混合粉末の焼結時に半金属粉末の半金属より融点が低い磁石粉末の希土類鉄系磁石が溶融するので、希土類鉄系磁石１１の粒界相が溶解し、溶解した粒界相の粒界１２間に固体の半金属１３が拡散する。これにより、半金属１３が、希土類鉄系磁石１１中に取り込まれるので、高い電気抵抗を維持しつつ希土類鉄系磁石１の充填率が向上して相対密度が大きくなり、磁気特性に優れた高電気抵抗の希土類永久磁石を実現することが可能となる。

【実施例】

【0039】

以下、上記実施の形態による効果を明確にするために行った実施例に基づいて上記実施の形態をより詳細に説明する。なお、上記実施の形態は、以下の実施例及び比較例によって何ら制限されるものではない。

【0040】

（参考例１）
希土類鉄系磁石の磁石粉末としては、超急冷磁石粉末であるＮｄ_２Ｆｅ_１４Ｂ等方性磁石粉末（商品名：ＭＱＰ−Ｃ、マグネクウェンチ社製、粒径２００μｍ、融点１３００℃以下、電気抵抗率１０^−６Ω・ｍ以上）を使用した。半金属の半金属粉末としては、ゲルマニウム（Ｇｅ）粉末（粒径３００μｍ以下、融点９３８℃、電気抵抗率１．０×１０^１Ω・ｍ以上）を使用した。超急冷磁石粉末が９０体積％であり、Ｇｅ粉末が１０体積％となるようにして混合して混合粉末とし、混合した混合粉末を放電プラズマ焼結装置のキャビティに充填した。次に、キャビティに充填した混合粉末を減圧下、圧力３０ＭＰａで圧縮した後、電流密度３００Ａ／ｃｍ^２に設定し、磁石粉末の緻密化温度として７００℃まで加熱して放電プラズマ焼結を行って希土類永久磁石を得た。得られた希土類永久磁石を汎用の金属顕微鏡装置により確認したところ、ゲルマニウム粉末が磁石粉末中に取り込まれた状態で磁石粉末同士が結合していた。得られた希土類永久磁石の相対密度は１００％であり、残留磁化は、０．７２Ｔであり、電気抵抗率は、７．０×１０^−６Ω・ｍであった。結果を下記表１に示す。

【0041】

（実施例２）
半金属粉末として、ゲルマニウム粉末に代えて、ケイ素粉末（平均粒径５．０μｍ、融点１４１４℃、電気抵抗率１．０×１０^３Ω・ｍ以上）を使用したこと以外は、参考例１と同様にして希土類永久磁石を作製した。得られた希土類永久磁石を参考例１と同様にして確認したところ、参考例１と同様に、ケイ素粉末が磁石粉末中に取り込まれた状態で磁石粉末同士が結合していた。得られた希土類永久磁石の相対密度は、１００％であり、残留磁化は、０．７２Ｔであり、電気抵抗率は、３．４×１０^−５Ω・ｍであった。結果を下記表１に示す。

【0042】

（比較例１）
半金属粉末のゲルマニウム粉末を用いなかったこと以外は、参考例１と同様にして希土類永久磁石を作製した。得られた希土類永久磁石を参考例１と同様にして確認したところ、磁石粉末同士が結合していた。得られた希土類永久磁石の相対密度は、１００％であり、残留磁化は、０．８７Ｔであり、電気抵抗率は、３．６×１０^−６Ω・ｍであった。結果を下記表１に示す。

【0043】

（比較例２）
磁石粉末の希土類鉄系磁石の磁石粉末（融点１３００℃）を６２．９体積％とし、半金属粉末のゲルマニウム粉末を３７．１体積％としたこと以外は、参考例１と同様にして希土類永久磁石を作製した。得られた希土類永久磁石を参考例１と同様にして確認したところ、磁石粉末同士が結合していた。得られた希土類永久磁石の相対密度は、８６％以下であり、残留磁化は、０．３８Ｔであった。また、比較例２の希土類永久磁石は、相対密度が低いので強度が低く、電気抵抗は、測定できなかった。結果を下記表１に示す。

【0044】

図４は、実施例及び比較例に係る希土類永久磁石の減磁曲線を示す図である。なお、図４においては、横軸に磁場Ｂを示し、縦軸に磁化Ｊを示している。図４に示すように、半金属粉末を含有しない比較例１（破線Ｌ３参照）に対して、半金属粉末を含有する参考例１（実線Ｌ１参照）及び実施例２（一点鎖線Ｌ２参照）に係る希土類永久磁石においては、保磁力が小さくなっていることが分かる。この結果から、参考例１及び実施例２に係る希土類永久磁石は、半金属粉末の配合により磁気特性が大きく変化していることが分かる。

【0045】

【表1】

【0046】

また、表１から分かるように、所定量の磁石粉末及び磁石粉末より融点が高い半金属の所定量の半金属粉末との混合粉末を放電プラズマ焼結した場合には、図４に示したように、保磁力が変化しても、相対密度が高く、残留磁化が高い磁気特性に優れた高電気抵抗の希土類永久磁石が得られることが分かる（参考例１及び実施例２）。これに対して、半金属粉末を用いずに磁石粉末のみを焼結した場合には、電気抵抗が著しく低下することが分かる（比較例１）。この結果は、半金属が含まれなかったために、希土類永久磁石内に粒界が発生しなかったためと考えられる。また、磁石粉末及び半金属粉末を混合した場合であっても、半金属粉末が多すぎる場合には、相対密度が低下して残留磁化が悪化することが分かる（比較例２）。この結果は、半金属の融点が磁石粉末より高かったために、希土類鉄系磁石粉末同士が十分に結合できなかったためと考えられる。

【0047】

以上、本発明の実施の形態について説明したが、上記実施の形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。

【符号の説明】

【0048】

１，１００ 希土類永久磁石
１１ 希土類鉄系磁石
１２ 粒界
１３ 半金属
１４ 空隙

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】