特開2022-141577希土類系磁石粉末、ボンド磁石、ボンド磁石用コンパウンド、焼結磁石、希土類系磁石粉末の製造方法および希土類系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】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022141577
(43)【公開日】2022-09-29
(54)【発明の名称】希土類系磁石粉末、ボンド磁石、ボンド磁石用コンパウンド、焼結磁石、希土類系磁石粉末の製造方法および希土類系永久磁石の製造方法
(51)【国際特許分類】
H01F 1/057 20060101AFI20220921BHJP
H01F 41/02 20060101ALI20220921BHJP
B22F 1/142 20220101ALI20220921BHJP
B22F 3/00 20210101ALI20220921BHJP
B22F 1/00 20220101ALI20220921BHJP
B22F 9/04 20060101ALI20220921BHJP
B22F 1/17 20220101ALI20220921BHJP
B22F 1/065 20220101ALI20220921BHJP
C22C 38/00 20060101ALN20220921BHJP
【ＦＩ】
H01F1/057 110
H01F1/057 180
H01F1/057 170
H01F41/02 G
B22F1/142 100
B22F3/00 C
B22F1/00 Y
B22F9/04 C
B22F1/17 100
B22F3/00 F
B22F1/065
C22C38/00 303D
【審査請求】未請求
【請求項の数】14
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021215028
(22)【出願日】2021-12-28
(31)【優先権主張番号】P 2021041368
(32)【優先日】2021-03-15
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000003067
【氏名又は名称】ＴＤＫ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001494
【氏名又は名称】前田・鈴木国際特許弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】粉川 育也
(72)【発明者】
【氏名】藤川 佳則
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 健一
(72)【発明者】
【氏名】榎戸 靖
【テーマコード（参考）】
4K017
4K018
5E040
5E062
【Ｆターム（参考）】
4K017AA04
4K017BA06
4K017BB12
4K017BB13
4K017CA07
4K017DA04
4K017EA03
4K017EA04
4K017EA09
4K017EA11
4K017FA03
4K018AA27
4K018BA18
4K018BB01
4K018BB03
4K018BB04
4K018BB06
4K018BC06
4K018BC21
4K018BD02
4K018CA04
4K018DA18
4K018DA29
4K018DA31
4K018DA32
4K018EA01
4K018EA31
4K018FA01
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4K018FA08
4K018FA11
4K018FA23
4K018FA25
4K018FA27
4K018KA45
4K018KA46
4K018KA63
5E040AA04
5E040BB03
5E040BD01
5E040BD05
5E040CA01
5E040HB17
5E040NN06
5E062CC05
5E062CD04
5E062CD05
(57)【要約】
【課題】嵩密度を十分に向上させることができ、しかも異方性磁石の製造に適した希土類系磁石粉末を提供すること。
【解決手段】Ｐ１＝Ｌｓ／Ｌｌの式（１）で定義される球状度Ｐ１の平均値が、０．６５以上である希土類系磁石粉末である。なお、前記式（１）においてＬｌは、顕微鏡の画像における希土類系磁石粉末に対して面積が最小となる外接する長方形の長辺の長さであり、また、前記式（１）においてＬｓは、顕微鏡の画像における前記希土類系磁石粉末に対して面積が最小となる外接する長方形の短辺の長さである。
【選択図】図１Ａ
【解決手段】Ｐ１＝Ｌｓ／Ｌｌの式（１）で定義される球状度Ｐ１の平均値が、０．６５以上である希土類系磁石粉末である。なお、前記式（１）においてＬｌは、顕微鏡の画像における希土類系磁石粉末に対して面積が最小となる外接する長方形の長辺の長さであり、また、前記式（１）においてＬｓは、顕微鏡の画像における前記希土類系磁石粉末に対して面積が最小となる外接する長方形の短辺の長さである。
【選択図】図１Ａ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
Ｐ１＝Ｌｓ／Ｌｌの式（１）で定義される球状度Ｐ１の平均値が、０．６５以上である希土類系磁石粉末であって、
前記式（１）においてＬｌは、顕微鏡の画像における希土類系磁石粉末に対して面積が最小となる外接する長方形の長辺の長さであり、
前記式（１）においてＬｓは、顕微鏡の画像における前記希土類系磁石粉末に対して面積が最小となる外接する長方形の短辺の長さであり、
単結晶からなる希土類系磁石粉末の個数割合が６５％以上である希土類系磁石粉末。
前記式（１）においてＬｌは、顕微鏡の画像における希土類系磁石粉末に対して面積が最小となる外接する長方形の長辺の長さであり、
前記式（１）においてＬｓは、顕微鏡の画像における前記希土類系磁石粉末に対して面積が最小となる外接する長方形の短辺の長さであり、
単結晶からなる希土類系磁石粉末の個数割合が６５％以上である希土類系磁石粉末。
【請求項2】
前記球状度Ｐ１が０．９以上である希土類系磁石粉末の個数割合が３０％以上含有することを特徴とする請求項１に記載の希土類系磁石粉末。
【請求項3】
Ｐ２＝Ｌｔ／Ｌｒの式（２）で定義される球状度Ｐ２の平均値が０．７０以上である希土類系磁石粉末であって、
前記式（２）においてＬｒは、顕微鏡の画像における前記希土類系磁石粉末の周長であり、
前記式（２）においてＬｔは、前記周長Ｌｒを算出した前記希土類系磁石粉末の前記画像における面積と同じ面積を有する真円の周長であり、
単結晶からなる希土類系磁石粉末の個数割合が６５％以上である希土類系磁石粉末。
前記式（２）においてＬｒは、顕微鏡の画像における前記希土類系磁石粉末の周長であり、
前記式（２）においてＬｔは、前記周長Ｌｒを算出した前記希土類系磁石粉末の前記画像における面積と同じ面積を有する真円の周長であり、
単結晶からなる希土類系磁石粉末の個数割合が６５％以上である希土類系磁石粉末。
【請求項4】
球状度Ｐ２が０．８以上である希土類系磁石粉末の個数割合が２５％以上含有することを特徴とする請求項３に記載の希土類系磁石粉末。
【請求項5】
請求項１～４のいずれかに記載の希土類系磁石粉末であって、
平均粒径が２０μｍ以下である希土類系磁石粉末。
平均粒径が２０μｍ以下である希土類系磁石粉末。
【請求項6】
請求項１～５のいずれかに記載の希土類系磁石粉末であって、
前記希土類系磁石粉末が、単一の主相粒子からなる個別粒子の周囲の少なくとも一部を被覆層で覆っている被覆粒子を複数で含む希土類系磁石粉末。
前記希土類系磁石粉末が、単一の主相粒子からなる個別粒子の周囲の少なくとも一部を被覆層で覆っている被覆粒子を複数で含む希土類系磁石粉末。
【請求項7】
請求項６に記載の希土類系磁石粉末であって、
前記被覆粒子は、前記個別粒子の全周が前記被覆層で覆われる全周被覆粒子を含む希土類系磁石粉末。
前記被覆粒子は、前記個別粒子の全周が前記被覆層で覆われる全周被覆粒子を含む希土類系磁石粉末。
【請求項8】
請求項６または７に記載の希土類系磁石粉末であって、
それぞれの前記個別粒子の周囲が前記被覆層で覆われる割合を示す被覆率の平均が５０％以上である希土類系磁石粉末。
それぞれの前記個別粒子の周囲が前記被覆層で覆われる割合を示す被覆率の平均が５０％以上である希土類系磁石粉末。
【請求項9】
請求項１～８のいずれかに記載の希土類系磁石粉末であって、
前記希土類系磁石粉末がＲ－Ｔ－Ｂ系磁石粉末を含む希土類系磁石粉末。
前記希土類系磁石粉末がＲ－Ｔ－Ｂ系磁石粉末を含む希土類系磁石粉末。
【請求項10】
請求項１～９のいずれかに記載の希土類系磁石粉末を含有するボンド磁石。
【請求項11】
請求項１～９のいずれかに記載の希土類系磁石粉末を含有するボンド磁石用コンパウンド。
【請求項12】
希土類系焼結磁石であって、
前記希土類系焼結磁石の断面に、主相と副相とが観察され、前記副相の面積比率が２％以下であり、
前記主相は、Ｒ２ Ｔ１４Ｂ型結晶であり、
配向方向の残留磁束密度を飽和磁束密度で除することで得られる配向度が９４％以上である希土類系焼結磁石。
前記希土類系焼結磁石の断面に、主相と副相とが観察され、前記副相の面積比率が２％以下であり、
前記主相は、Ｒ２ Ｔ１４Ｂ型結晶であり、
配向方向の残留磁束密度を飽和磁束密度で除することで得られる配向度が９４％以上である希土類系焼結磁石。
【請求項13】
所望の組成の合金を粉砕して原料粉を得る工程と、
前記原料粉を熱プラズマ尾炎部に投入して加熱した後に急冷して球状粉を得る工程とを有する希土類系磁石粉末の製造方法。
前記原料粉を熱プラズマ尾炎部に投入して加熱した後に急冷して球状粉を得る工程とを有する希土類系磁石粉末の製造方法。
【請求項14】
所望の組成の合金を粉砕して原料粉を得る工程と、
前記原料粉を熱プラズマ尾炎部に投入して加熱した後に急冷して球状粉を得る工程と、
前記球状粉を焼結させて焼結体を得る工程とを有する希土類系永久磁石の製造方法。
前記原料粉を熱プラズマ尾炎部に投入して加熱した後に急冷して球状粉を得る工程と、
前記球状粉を焼結させて焼結体を得る工程とを有する希土類系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、希土類系磁石粉末、ボンド磁石、ボンド磁石用コンパウンド、焼結磁石、希土類系磁石粉末の製造方法および希土類系永久磁石の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
希土類系永久磁石は、優れた磁気特性を有することが知られている。そして、さらに磁気特性を向上させたＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石の開発が行われている。希土類系永久磁石を製造する際、焼結に供する原料粉末を１～１０μｍ程度の平均粒度に微細化することにより、飽和磁束密度および保磁力などの磁気特性を確保している。ところが、原料粉末の微細化は、成形体の寸法精度、生産性を阻害する要因となる。
【0003】
原料粉末は、磁場中で加圧成形されて成形体となる。この磁場中での成形において、静磁場またはパルス磁場を原料粉末に印加し、原料粉末の粒子を配向させる。この磁場成形時、原料粉末が微細であるほどその流動性が悪く、金型への充填性が問題となる。金型への粉末の充填性が劣ると、金型へ粉末を均一に充填することができない。このために成形体密度のバラツキが生じるとともに成形体の寸法精度が得られない。あるいは金型への充填自体に時間がかかって生産性を阻害するという問題がある。特に薄肉形状や複雑形状の成形体を、精度よくかつ効率的に作製することは困難である。
【0004】
たとえば特許文献１では、潤滑剤を粗粉末に添加した後に気流粉砕機で微粉砕して原料粉末を作製し、成形時の金型への流動性を向上させる技術が提案されている。しかし、この技術を用いても流動性は十分とは言えず、成形体の嵩密度を十分に向上させることができない。
【0005】
また、特許文献２には、熱プラズマ法を用いて作製されるＮｄ－Ｆｅ－Ｂ系球状合金磁性粉末が開示されている。しかしこの文献に開示されている方法で得られる粉末は、平均粒度が大きく、しかも粒子内組織は球状粒子径の１／１０～１／１００の微細組織から構成されている。そのため、個々の磁石粉末は内部に多数の結晶子を含み、それらの結晶方位もランダムになるため、このままでは異方性磁石の製造には適さない。
【0006】
さらに特許文献３には、合金溶湯を不活性ガスアトマイズ法により急冷凝固して、平均結晶粒径１～３０μｍの組織を有する平均粒径５００μｍ以下の球状粉末を得る技術が開示されている。この文献に開示されているように、ガスアトマイズ法で得られる球状粉末は、その内部組織が球状粉末の粒径よりも小さな結晶子の集合からなる多結晶体となる傾向がある。個々の磁石粉末の内部に多数の結晶子を含む場合、それらの結晶方位はランダムになるため、このままでは異方性磁石の製造には適さない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開平８－１１１３０８号公報
【特許文献2】特開平９－１４３５１４号公報
【特許文献3】特開平８－３１６０１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、嵩密度を十分に向上させることができ、しかも異方性磁石の製造に適した希土類系磁石粉末と、その粉末を用いて成形されるボンド磁石およびボンド磁石用コンパウンドを提供することである。また、本発明の他の目的は、嵩密度を十分に向上させることができ、しかも異方性磁石の製造に適した希土類系磁石粉末を容易に製造することができる希土類系磁石粉末の製造方法と、その製造方法を利用した希土類系永久磁石の製造方法とを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記目的を達成するために、本発明の第１の観点に係る希土類系磁石粉末は、
Ｐ１＝Ｌｓ／Ｌｌの式（１）で定義される球状度Ｐ１の平均値が、０．６５以上である希土類系磁石粉末である。なお、前記式（１）においてＬｌは、顕微鏡の画像における希土類系磁石粉末に対して面積が最小となる外接する長方形の長辺の長さであり、また、前記式（１）においてＬｓは、顕微鏡の画像における前記希土類系磁石粉末に対して面積が最小となる外接する長方形の短辺の長さでる。さらに、本発明の第１の観点に係る希土類系磁石粉末では、単結晶からなる希土類系磁石粉末の個数割合が６５％以上である。
Ｐ１＝Ｌｓ／Ｌｌの式（１）で定義される球状度Ｐ１の平均値が、０．６５以上である希土類系磁石粉末である。なお、前記式（１）においてＬｌは、顕微鏡の画像における希土類系磁石粉末に対して面積が最小となる外接する長方形の長辺の長さであり、また、前記式（１）においてＬｓは、顕微鏡の画像における前記希土類系磁石粉末に対して面積が最小となる外接する長方形の短辺の長さでる。さらに、本発明の第１の観点に係る希土類系磁石粉末では、単結晶からなる希土類系磁石粉末の個数割合が６５％以上である。
【0010】
このような第１の観点に係る磁石粉末は、嵩密度（ゆるめ嵩密度およびかため嵩密度の双方）を十分に向上させることが可能であり、磁場中で加圧成形する場合に、磁石粉末が微細であっても流動性が低下しにくく、金型への充填性が向上することが、本発明者等により見出された。金型への充填性が向上する結果、磁石粉末を均一に金型内に充填することができ、成形体密度のバラツキが低減し、焼結体の変形が低減される。また、粉末間の摩擦が小さくなるため、磁粉の配向度を高くすることができる。
【0011】
また、本発明の磁石粉末では、成形体中の磁石粉末の配向度を高くすることができる。すなわち、本発明の磁石粉末の各粒子は、磁界方向に容易に配向し、優れた磁石特性を有する希土類系永久磁石が得られる。さらに、本発明の第１の観点では、単結晶からなる希土類系磁石粉末の個数割合が６５％以上であることから、磁石の保磁力（Ｈｃｊ）などの磁気特性を向上させることができる。
【0012】
好ましくは、前記球状度Ｐ１が０．９以上である希土類系磁石粉末の個数割合が３０％以上含有する。全ての磁石粒子が球状度Ｐ１が０．９以上の磁石粒子ではなくとも、金型に充填するための原料粉体に、ある程度以上、特定の球状度Ｐ１の磁石粒子が含有してあれば、効果を発揮する。
【0013】
また、上記目的を達成するために、本発明の第２の観点に係る希土類系磁石粉末は、Ｐ２＝Ｌｔ／Ｌｒの式（２）で定義される球状度Ｐ２の平均値が０．７０以上である希土類系磁石粉末である。なお、前記式（２）においてＬｒは、顕微鏡の画像における前記希土類系磁石粉末の周長であり、前記式（２）においてＬｔは、前記周長Ｌｒを算出した前記希土類系磁石粉末の前記画像における面積と同じ面積を有する真円の周長である。さらに、本発明の第２の観点に係る希土類系磁石粉末では、単結晶からなる希土類系磁石粉末の個数割合が６５％以上である。
【0014】
このような第２の観点に係る磁石粉末は、本発明の第１の観点と同様に、嵩密度を十分に向上させることが可能であり、磁場中で加圧成形する場合に、磁石粉末が微細であっても流動性が低下しにくく、金型への充填性が向上することが、本発明者等により見出された。金型への充填性が向上する結果、磁石粉末を均一に金型内に充填することができ、成形体密度のバラツキが低減し、焼結体の変形が低減される。また、本発明の第２の観点に係る磁石粉末では、成形体中の磁石粉末の配向度を高くすることができる。さらに、本発明の第２の観点では、磁石の保磁力（Ｈｃｊ）などの磁気特性を向上させることができる。
【0015】
好ましくは、球状度Ｐ２が０．８以上である希土類系磁石球状粉末の個数割合が２５％以上含有する。全ての磁石粒子の球状度Ｐ２が０．８以上の磁石粒子ではなくとも、金型に充填する前の原料粉体に、ある程度以上、特定の球状度Ｐ２の磁石粒子が含有してあれば、効果を発揮する。
【0016】
好ましくは、希土類系磁石粉末の平均粒径が、好ましくは２０μｍ以下、さらに好ましくは１０μｍ以下であり、０．５μｍ以上が好ましく、さらに好ましくは、０．５～１０μｍである。希土類系磁石粉末の平均粒径が大き過ぎる場合には、粒子間に隙間が発生し易く、嵩密度が低下しやすい。また、希土類系磁石粉末の平均粒径が大き過ぎる場合には、一つの磁石粉末の内部に、Ｒ2 Ｔ１４Ｂ結晶などとは異なる結晶相が混在する傾向があり、成形後の磁気特性が低下するおそれがある。また、希土類系磁石粉末の平均粒径が小さすぎる場合には、粒子の凝集が多発し易く、その場合も嵩密度が低下する傾向にある。
【0017】
前記希土類系磁石粉末が、単独の主相粒子から成る個別粒子の周囲の少なくとも一部を被覆層で覆っている被覆粒子を複数で含んでもよい。
また、好ましくは、それぞれの前記個別粒子の周囲が前記被覆層で覆われる割合を示す被覆率の平均が、５０％以上である。また好ましくは、前記被覆粒子が、前記被覆率で１００％の全周被覆粒子（個別粒子の全周が被覆層で覆われる）を含む。好ましくは、前記被覆層は、主相粒子に含まれる希土類の濃度よりも高い希土類の濃度を有する希土類リッチ成分で構成される。
また、好ましくは、それぞれの前記個別粒子の周囲が前記被覆層で覆われる割合を示す被覆率の平均が、５０％以上である。また好ましくは、前記被覆粒子が、前記被覆率で１００％の全周被覆粒子（個別粒子の全周が被覆層で覆われる）を含む。好ましくは、前記被覆層は、主相粒子に含まれる希土類の濃度よりも高い希土類の濃度を有する希土類リッチ成分で構成される。
【0018】
このような被覆粒子を含む磁石粉末を焼結して得られる焼結磁石は、磁気特性が向上する。たとえば、同組成の従来技術の粉砕法で得られる磁石粉末を用いて得られる焼結磁石に比べて、被覆粒子を含む希土類系磁石粉末を用いて得られる焼結磁石では、副相（被覆層）が主相（主相粒子）表面に均一に薄く分布するため、高い保磁力（Ｈｃｊ）を得ることができる。また、副相の偏析が非常に少なくなり、主相比率が高くなることで、高い残留磁束密度（Ｂｒ）を得ることができる。
【0019】
好ましくは、希土類系磁石粉末は、少なくとも一部がＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石粉末で構成される。Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石粉末の磁気特性が優れているからである。
【0020】
本発明の一観点に係るボンド磁石は、好ましくは、上記のいずれかに記載の希土類系磁石粉末を含有する。ボンド磁石は、樹脂を含んでもよい。また、本発明のボンド磁石用コンパウンド（樹脂などを含んでも良い）は、好ましくは、上記のいずれかに記載の希土類系磁石粉末を含有する。上記の希土類系磁石粉末を、ボンド磁石の原料粉体（たとえばボンド磁石用コンパウンドに含まれる原料粉体）として使用した場合、充填率が高くなるとともに高い配向度を得やすく、高いＢｒのボンド磁石を実現することができる。
【0021】
本発明の一観点に係る希土類系焼結磁石は、その断面に、主相と副相とが観察され、前記副相の面積比率が２％以下である。また好ましくは、前記主相は、Ｒ２ Ｔ１４Ｂ型結晶である。また好ましくは、本発明の他の観点に係る焼結磁石は、配向方向の残留磁束密度を飽和磁束密度で除することで得られる配向度が９４％以上である。
【0022】
本発明の一観点に係る希土類系焼結磁石によれば、主相の配向度が高くなり、残留磁束密度が高くなる。また、副相が主相表面に分布するため、焼結磁石の保磁力が高くなる。なお副相は主相の間に偏在しやすいが、副相の面積比率を低くすることができるため、残留磁束密度の低下を抑制することができる。このような焼結磁石では、副相成分の焼結体中の偏在が少なくなるため、高い残留磁束密度と高い保磁力が同時に得ることができる。
【0023】
本発明の一観点に係る希土類系磁石粉末の製造方法は、所望の組成の合金を粉砕して原料粉を得る工程と、前記原料粉を熱プラズマに投入して加熱した後に急冷して球状粉を得る工程とを有する。熱プラズマ法、好ましくは高周波誘導熱プラズマ法を用いることで、不純物の混入を抑制した上で、希土類系磁石粉末の球状化を行うことができる。また、本発明の方法によれば、平均粒径が、好ましくは２０μｍ以下、さらに好ましくは１０μｍ以下で、好ましくは０．５μｍ以上の球状粉体を得易い。
【0024】
好ましくは、前記原料粉を熱プラズマ尾炎部に投入する。熱プラズマ尾炎部の温度は、たとえば２０００～５０００Ｋであり、熱プラズマとしては、やや低い温度であり、その領域に、原料粉（合金粉体）を投入することで、蒸発によるナノ化や過度な溶解による粗大化を抑制して、投入された原料粉の粒子径と同等の球状粉を得ることが可能となる。さらに、この製法によれば、単結晶からなる希土類系磁石粉末の個数割合が６５％以上の粉末が得られやすく、磁石の保磁力（Ｈｃｊ）などの磁気特性を向上させることができる。
【0025】
また、たとえば原料粉を熱プラズマの尾炎部に投入して加熱した後に急冷することで、原料粉の各粒子全体または粒子の一部が溶解することによって粉末は球状になり易くなる。また、副相の成分は粉末表面に均一に分布し易くなり、球状の被覆粒子を形成しやすくなる。粉末が球形であることで、嵩密度が向上しやすく、配向度が高くなりやすい。
【0026】
好ましくは、本発明の一観点に係る希土類系永久磁石の製造方法は、所望の組成の合金を粉砕して原料粉を得る工程と、前記原料粉を熱プラズマ尾炎部に投入して加熱した後に急冷して球状粉を得る工程と、前記球状粉を焼結させて焼結体を得る工程とを有する。好ましくは、球状粉を含む磁石粉末は、たとえばプレス成形などにより所定形状に成形された後に焼結されて焼結体となる。
【0027】
このような製造方法では、粉末が球形であることで、嵩密度が向上しやすく、配向度が高くなりやすい。そのため、焼結後の磁石の残留磁束密度が高くなりやすい。また、副相の成分は粉末表面に均一に分布し易くなり、球状の被覆粒子を形成しやすくなる。副相の成分が粉末表面に均一に分布すると、焼結後も副相は緻密化する際に二粒子粒界に（薄く）均一に分布するため、残留磁束密度が低下しにくい。さらに、この製法によれば、単結晶からなる希土類系磁石粉末の個数割合が６５％以上の粉末が得られやすく、磁石の保磁力（Ｈｃｊ）などの磁気特性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0028】
【発明を実施するための形態】
【0029】
以下、本発明の実施形態に基づき説明する。
【0030】
本発明の一実施形態に係る希土類系磁石粉末は、たとえばＲ－Ｔ－Ｂ系磁石粉末であり、 Ｒは、希土類元素の少なくとも１種を表す。Ｔは、鉄族元素を表す。Ｂは、ホウ素を表す。
【0031】
希土類元素とは、長周期型周期表の第３族に属するＳｃとＹとランタノイド元素とのことをいう。ランタノイド元素には、たとえば、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ等が含まれる。希土類元素は、軽希土類元素および重希土類元素に分類される。本願では、重希土類元素とは、原子番号６４～７１の希土類元素、すなわちＧｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕをいい、軽希土類元素は重希土類元素以外の希土類元素をいう。本願ではＹは軽希土類元素に分類される。以下、重希土類元素をＲＨと表記する場合がある。また、本実施形態に係るＲ－Ｔ－Ｂ系磁石粉末は、重希土類元素ＲＨを含んでもよい。
【0032】
鉄族元素を表すＴは、Ｆｅ単独であってもよく、Ｆｅの一部がＣｏで置換されていてもよい。Ｆｅの一部をＣｏに置換する場合、磁気特性を低下させることなく温度特性および耐食性を向上させることができる。
【0033】
Ｂは、ホウ素を表すが、ホウ素の一部を炭素に置換することができる。ホウ素の一部を炭素に置換すること、すなわち、Ｂサイトにホウ素および炭素を含むことにより、粉末を所定形状に成形後に焼結した後の時効処理の際に厚い二粒子粒界を形成しやすくなり、保磁力を向上させやすくなる効果がある。なお、ホウ素の一部を炭素に置換する場合の置換量は、焼結後に観察されるＲ２ Ｔ１４Ｂ相に含まれるＢ全体の２０ａｔ％程度以下としてもよい。
【0034】
Ｒ－Ｔ－Ｂ系磁石粉末は、その他の元素を含んでもよい。その他の元素としては、たとえば、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ａｌ、Ｇａ、Ｓｉ、Ｂｉ、Ｓｎなどが挙げられる。Ｒ－Ｔ－Ｂ系磁石粉末におけるＲの含有量は任意である。Ｒの含有量は、２６重量％以上３３重量％以下としてもよい。Ｒ－Ｔ－Ｂ系磁石粉末におけるＢの含有量は任意である。Ｂとして含まれるホウ素の含有量は、０．８重量％以上１．２重量％以下としてもよい。
【0035】
Ｒ－Ｔ－Ｂ系磁石粉末におけるＴの含有量は、Ｒ－Ｔ－Ｂ系磁石粉末の構成要素における実質的な残部である。また、ＴとしてＣｏを含有する場合、Ｃｏの含有量は、鉄族元素の含有量の和に対して３．０重量％以下としてもよい。ＴとしてＮｉを含有する場合、Ｎｉの含有量は、鉄族元素の含有量の和に対して１．０重量％以下としてもよい。
【0036】
Ｒ－Ｔ－Ｂ系磁石粉末の酸素（Ｏ）量は、任意である。たとえば、２００ｐｐｍ以上、３０００ｐｐｍ以下としてもよい。Ｏ量は、耐食性を向上させる観点からは高い方が好ましく、磁気特性を向上させる観点からは低い方が好ましい。
【0037】
Ｒ－Ｔ－Ｂ系磁石粉末の炭素（Ｃ）量は、任意である。たとえば、２００ｐｐｍ以上３０００ｐｐｍ以下としてもよい。Ｃ量がこの範囲を外れると、磁気特性は低下しやすい傾向にある。また、上記の通り、Ｒ－Ｔ－Ｂ系磁石粉末においてＢサイトのホウ素の一部を炭素に置換することなどによって、Ｒ－Ｔ－Ｂ系磁石粉末は炭素を含んでもよい。
【0038】
Ｒ－Ｔ－Ｂ系磁石粉末の窒素（Ｎ）量は、任意である。たとえば、２００ｐｐｍ以上１５００ｐｐｍ以下としてもよい。Ｎ量がこの範囲を外れると磁気特性は低下しやすい傾向にある。
【0039】
Ｒ－Ｔ－Ｂ系磁石粉末中のＯ量、Ｃ量、Ｎ量の測定方法は、一般的に知られている方法を用いることができる。Ｏ量は、たとえば、不活性ガス融解－非分散型赤外線吸収法により測定される。Ｃ量は、たとえば、酸素気流中燃焼－赤外線吸収法により測定される。Ｎ量は、たとえば、不活性ガス融解－熱伝導度法により測定される。
【0040】
図１Ａに示すように、本実施形態のＲ－Ｔ－Ｂ系磁石粉末では、ほとんどの粒子の形状が球状である。すなわち、本実施形態のＲ－Ｔ－Ｂ系磁石粉末は、Ｐ１＝Ｌｓ／Ｌｌの式（１）で定義される球状度Ｐ１の平均値が、０．６５以上、好ましくは０．７以上、さらに好ましくは０．７５以上である。また、球状度Ｐ１が０．９以上である磁石粉末の個数割合が、好ましくは３０％以上、さらに好ましくは３５％以上、特に好ましくは４０％以上である。
【0041】
なお、前記式（１）においてＬｌは、たとえば図２Ａに示すような顕微鏡の画像におけるＲ－Ｔ－Ｂ系磁石粉末の各粒子２に対して、面積が最小となる外接する長方形の長辺の長さであり、また、前記式（１）においてＬｓは、顕微鏡の画像におけるＲ－Ｔ－Ｂ系磁石粉末の各粒子２に対して面積が最小となる外接する長方形の短辺の長さである。
【0042】
顕微鏡の画像は、たとえば図１Ａに示すＲ－Ｔ－Ｂ系磁石粉末を樹脂に埋込み硬化させてから切断面を研磨し、その研磨面をＳＥＭ観察することにより得られる断面ＳＥＭ画像であり、少なくとも１００個の磁石粒子が観察される断面であり、無作為に選択した１００個の粒子の平均を求めている。また、個数割合（数密度）は、無作為に選択した１００個の粒子のＰ１を計測し、１００個中で、球状度Ｐ１が０．９以上である磁石粉末の個数割合を算出して求められる。
【0043】
また、別の観点では、本実施形態のＲ－Ｔ－Ｂ系磁石粉末は、Ｐ２＝Ｌｔ／Ｌｒの式（２）で定義される球状度Ｐ２の平均値が、０．７０以上、好好ましくは０．７３以上、さらに好ましくは０．７５以上である。また、球状度Ｐ２が０．８以上である磁石粉末の個数割合が、好ましくは２５％以上、さらに好ましくは３０％以上、特に好ましくは３５％以上である。
【0044】
なお、前記式（２）においてＬｒは、たとえば図２Ａに示すような顕微鏡の画像におけるＲ－Ｔ－Ｂ系磁石粉末の各粒子２の周長であり、式（２）においてＬｔは、周長Ｌｒを算出した各粒子２の画像における面積と同じ面積を有する図２Ｂに示す真円２０の周長である。顕微鏡の画像を得るための方法と平均の算出方法、個数割合の算出方法などは、前述した式（１）の場合と同様である。なお、球状度Ｐ２の場合の個数割合は、球状度Ｐ２が０．８以上である磁石粉末の個数割合を算出して求められる。
【0045】
本実施形態のＲ－Ｔ－Ｂ系磁石粉末の平均粒径は、好ましくは２０μｍ以下、さらに好ましくは１０μｍ以下であり、０．５μｍ以上が好ましく、さらに好ましくは、０．５～１０μｍである。Ｒ－Ｔ－Ｂ系磁石粉末の平均粒径は、上述したような顕微鏡の画像から、各粒子の円相当径を算出し、少なくとも１００個以上の平均値として算出する。なお、平均粒径の測定方法としては、たとえばレーザ回折式の粒度分布計で測定する光散乱法も考えられる。
【0046】
Ｒ－Ｔ－Ｂ系磁石粉末の平均粒径が大き過ぎる場合には、粒子間に隙間が発生し易く、嵩密度が低下しやすい。また、希土類系磁石粉末の平均粒径が大きい場合には、一つの磁石粉末の内部に、Ｒ２ Ｔ１４Ｂ結晶などとは異なる結晶相が混在する傾向があり、磁気特性が低下するおそれがある。たとえば平均粒径が大きい場合、異なる結晶相が混在しやすくなるとともに、粒径が大きいほど保磁力が得られにくくなる傾向にある。また、希土類系磁石粉末の平均粒径が小さすぎる場合には、粒子の凝集が多発し易く、その場合も嵩密度が低下する傾向にある。
【0047】
本実施形態のＲ－Ｔ－Ｂ系磁石粉末の各粒子２のほとんどは、図５Ａに示すように、断面が略円形の被覆粒子３０で構成してある。被覆粒子３０は、主として単独の主相粒子３１ａから成る個別粒子３１で構成してあり、個別粒子３１の周囲表面の少なくとも一部が被覆層３２で覆われている。主相粒子３１ａは、たとえばＲ２ Ｔ１４Ｂ結晶などの単結晶で構成してある。
【0048】
本実施形態のＲ－Ｔ－Ｂ系磁石粉末に含まれる単結晶で構成してある主相粒子３１ａの個数割合は、６５％以上であり、好ましくは、７０％以上、さらに好ましくは７５％以上である。単結晶粒子は、多結晶粒子に比較して配向度が高いので、それらの粒子を用いてボンド磁石や焼結磁石を製造する場合に、磁石のＢｒを向上させることが容易になる。
【0049】
なお、粒子２が単結晶か否かを判別するには、粒子断面を露出させ、この断面を、ＦＥ－ＳＥＭ装置に付属の電子後方散乱回折（ＥＢＳＤ）分析装置などを用いて評価する。個数割合は、たとえば無作為に選択した１００個の粒子を評価することによる個数割合である。具体的には、ＥＢＳＤ分析装置で得られる画像において、それぞれの粒子の中に単一の結晶面が認められる粒子の数を求め、その割合を算出して求められる。
【0050】
本実施形態のＲ－Ｔ－Ｂ系磁石粉末に含まれる単結晶で構成してある主相粒子３１ａの周囲表面は、図５Ａに示すように、少なくとも一部が被覆層３２で覆われていることが好ましい。被覆層３２は、主相粒子に含まれる希土類の濃度よりも高い希土類の濃度を有する希土類リッチ成分で構成してある。被覆層３２の厚みは、１０～２００ｎｍ程度に薄く、被覆粒子３０の平均粒径は、前述したＲ－Ｔ－Ｂ系磁石粉末の平均粒径の範囲内である。
【0051】
図５Ｂに示すように、個別粒子３１は、複数の主相粒子３１ａが粒界相３３を介して接続されている場合もあり得るが、本実施形態における個別粒子３１は、単一の主相粒子３１ａの周囲表面の少なくとも一部が被覆層３２で覆われていることが好ましい。
【0052】
また、本実施形態では、単一の主相粒子３１ａの周囲が被覆層３２で覆われる割合を示す被覆率の平均が、好ましくは５０％以上、さらに好ましくは６０％以上、特に好ましくは８０％以上である。磁気異方性が高い希土類リッチ成分で構成してある被覆層３２で覆われている主相粒子３１ａの被覆率の平均が高いほど、磁石における磁化反転が発生し難くなり、Ｈｃｊが向上する。
【0053】
なお、被覆率の平均は、たとえば無作為に選択した１００個の粒子２の被覆率の平均値として求めることができる。粒子２の被覆率の計算は、たとえば以下のようにして求めることができる。図５Ａに示すように、個別粒子３１が単一の主相粒子３１ａのみで構成してある場合には、粒子２の断面において、主相粒子３１ａの外表面と被覆層３２との界面の周方向界面長さＬｂ１およびＬｂ２を画像解析により求める。
【0054】
また、一つの粒子２について、被覆層３２で被覆されていない主相粒子３１ａの外表面の周方向露出長さＬａ１およびＬａ２も、同様にして画像解析により求める。一つの粒子２について、周方向露出長さＬａ１およびＬａ２と周方向界面長さＬｂ１およびＬｂ２の合計（Ｌａ１＋Ｌａ２＋Ｌｂ１＋Ｌｂ２）が主相粒子３１ａ（個別粒子３１）の全周長さＬｔとなる。一つの粒子２についての被覆率は、１００×周方向界面長さ（Ｌｂ１＋Ｌｂ２）／全周長さＬｔとして表せる。
【0055】
なお、周方向界面長さＬｂ１およびＬｂ２（周方向露出長さＬａ１およびＬａ２）が１つの場合や３つ以上の場合には、周方向界面長さの合計ΣＬｂｎ （周方向露出長さ合計ΣＬａｎ ）におけるｎの数（ｎは１以上の整数）が増減する。
【0056】
本実施形態では、たとえば磁石粉末の中から無作為に選択した１００個の粒子２の中に、たとえば図５Ｃに示すような被覆率で１００％の全周被覆粒子を少なくとも一つ以上、好ましくは十以上、さらに好ましくは、三十以上で含んでいる。全周被覆粒子の数が多いほど、被覆率の平均も高くなり、Ｈｃｊが向上する。なお、全周被覆粒子とは、個別粒子の全周が被覆層で覆われる被覆粒子として定義することもできる。
【0057】
なお、上述した例では、図５Ａに示すように、個別粒子３１が単一の主相粒子３１ａである場合の被覆率の計算について示したが、図５Ｂに示すように、個別粒子３１が複数の主相粒子３１ａの集合体である場合の被覆率の計算も同様にして行うことができる。
【0058】
すなわち、図５Ｂに示すように、たとえば粒界相３３で複数の主相粒子３１ａが連結してある場合には、それらの複数の主相粒子３１ａの集合体を個別粒子３１と見なす。そして、粒界相３３と主相粒子３１ａの界面（点線部分）の長さはカウントせずに、個別粒子３１の周方向界面長さ（二点鎖線部分）Ｌｂ１およびＬｂ２と、周方向露出長さ（実線部分）Ｌａ１およびＬａ２とを、画像解析により算出する。
【0059】
本実施形態の磁石粉末の中にも、このような複数の主相粒子３１ａの集合体から成る個別粒子３１が含まれていてもよいが、被覆率の平均が上記の範囲に入ることが好ましい。また、球状度Ｐ１またはＰ２に関しては、各主相粒子３１ａの球状度が、前述した範囲内となることが好ましい。
【0060】
複数の主相粒子３１ａの集合体から成る個別粒子３１では、粒界相３３は、被覆層３２と同様に、主相粒子３１ａに含まれる希土類の含有量よりも多く希土類が含まれる成分で構成してあり、同様な組成で構成されるが、必ずしも同一である必要はない。粒界相３３は、主相粒子３１ａと主相粒子３１ａとの間に存在し、被覆層３２は、主相粒子３１ａの外表面を覆い、しかも他の主相粒子３１ａとは接触せずに外面が露出している部分として定義される。
【0061】
本実施形態に係るＲ－Ｔ－Ｂ系磁石粉末は、嵩密度（ゆるめ嵩密度およびかため嵩密度の双方）を十分に向上させることが可能であり、磁場中で加圧成形する場合に、磁石粉末が微細であっても流動性が低下しにくく、金型への充填性が向上する。金型への充填性が向上する結果、磁石粉末を均一に金型内に充填することができ、成形体密度のバラツキが低減し、焼結体の変形が低減される。
【0062】
また、本実施形態のＲ－Ｔ－Ｂ系磁石粉末では、成形体中の磁石粉末の配向度を高くすることができる。すなわち、本発明の磁石粉末の各粒子は、磁界方向に容易に配向し、優れた磁石特性を有するＲ－Ｔ－Ｂ系磁石が得られる。また、粉末間の摩擦が小さくなるため、磁粉の配向度を高くすることができる。さらに、本実施形態では、単結晶からなる希土類系磁石粉末の個数割合が６５％以上であることから、磁石の保磁力（Ｈｃｊ）などの磁気特性を向上させることができる。
【0063】
Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石としては、高磁気特性および耐熱性の観点から、焼結磁石が好ましい。焼結磁石は、好ましくは、上記に記載の希土類系磁石粉末を磁場中成形した成形体を焼結して得られる焼結体を有する焼結磁石である。図６Ａに示すように、好ましくは、焼結体の断面に、主相と副相とが観察され、副相の面積比率が２％以下である。好ましくは、主相は、Ｒ２ Ｔ１４Ｂ型結晶である。また好ましくは、焼結磁石は、配向方向の残留磁束密度を飽和磁束密度で除することで得られる配向度が９４％以上、さらに好ましくは９５％以上である。
【0064】
本実施形態に係る焼結磁石によれば、主相の配向度が高くなり、残留磁束密度が高くなる。また、副相が主相表面に均一に分布するため、焼結磁石の保磁力が高くなる。なお副相は主相間に偏在しやすいが、副相の面積比率を低くすることができるため、残留磁束密度の低下を抑制することができる。このような焼結磁石では、副相成分の焼結体中の偏在が少なくなるため、高い残留磁束密度と高い保磁力が同時に得ることができる。
【0065】
副相の面積比率は、たとえばＦＥ－ＳＥＭ（電界放射型走査型電子顕微鏡）を用いて得られる反射電子像から算出することができる。ＦＥ－ＳＥＭを用いる場合には、まず、ＦＥ－ＳＥＭ用の試料を作製する。具体的には、Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石をエポキシ系もしくはフェノール系樹脂に埋め込み、Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石の配向方向に平行な断面が観察できるように研磨する。研磨は、具体的には、通常の方法で粗研磨したのちに、仕上げ研磨を行う。仕上げ研磨は、前記断面に光沢が出るように行う。なお、仕上げ研磨の方法には特に制限はない。
【0066】
水等の研磨液を用いない乾式研磨で仕上げ研磨を行うことが好ましい。水等の研磨液を用いる場合には、粒界相の腐食により適切な解析が行えなくなる場合がある。次に、研磨して得られたＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石の断面にイオンミリング処理を行い、酸化膜や窒化膜等を除去する。
【0067】
次に、得られたＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石の断面をＦＥ－ＳＥＭで観察し、倍率１０００倍以上３０００倍以下で５０μｍ角以上１００μｍ角以下の大きさで反射電子像を得る。反射電子像のコントラストから、Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石が複数種類の相からなることが確認できる。ＦＥ－ＳＥＭに付帯するＥＤＳ（エネルギー分散型Ｘ線分光器）による点分析の結果と、反射電子像のコントラストと、を照合することで、Ｒ２ Ｔ１４Ｂからなる主相結晶粒子（主相）、Ｒリッチ相などの相（副相）に分類することができる。ＥＤＳによる測定結果から、主相結晶粒子（主相）かそうでないかを判別することができる。
【0068】
副相の面積割合を算出するためには、反射電子像に画像処理を施して二値化する。本実施形態でＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石の反射電子像において、主相結晶粒子よりも所定の水準以上に明るいコントラスト有する領域を抽出し、副相の領域とする。たとえば、図６Ａまたは図６Ｂに示すＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石の反射電子像について、画像処理を施し二値化する。二値化により検出した副相の面積をＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石の面積で割ることにより、副相の面積割合（副相の面積比率）を算出できる。
【0069】
Ｒリッチ相などの副相は総じて主相結晶粒子よりも希土類元素Ｒの含有量が多い。ここで、希土類元素Ｒは、Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石に通常含まれる元素のなかで、原子番号が特に大きな元素である。反射電子像の信号強度は原子番号の大きな元素の含有量が多いほど強くなり、明るく見えることが知られている。本実施形態では、面積割合と体積割合とは等しいとして体積割合を算出することもできる。
【0070】
本実施形態の永久磁石は、上述したＲ－Ｔ－Ｂ系磁石粉末が樹脂中に練り込まれたボンド磁石、あるいはボンド磁石用コンパウンド（たとえばペレット状）などであってもよい。本実施形態の希土類系磁石粉末を、ボンド磁石の原料粉体（たとえばボンド磁石用コンパウンドに含まれる原料粉体）として使用した場合、充填率が高くなるとともに高い配向度を得やすく、高いＢｒのボンド磁石を実現することができる。
【0071】
以下では、Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石（以下、Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石とも称する）の製造方法について詳細に説明する。
【0072】
＜Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石の製造方法＞
本実施形態に係るＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石を製造する方法は、以下の工程を有する。
（ａ）原料合金を準備する合金準備工程
（ｂ）原料合金を粉砕する粉砕工程
（ｃ）粉砕した原料合金粉を球状化する工程
（ｄ）球状化した原料粉を成形する成形工程
（ｅ）成形体を焼結し、Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石基材を得る焼結工程
（ｆ）Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石基材を加工する加工工程
本実施形態に係るＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石を製造する方法は、以下の工程を有する。
（ａ）原料合金を準備する合金準備工程
（ｂ）原料合金を粉砕する粉砕工程
（ｃ）粉砕した原料合金粉を球状化する工程
（ｄ）球状化した原料粉を成形する成形工程
（ｅ）成形体を焼結し、Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石基材を得る焼結工程
（ｆ）Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石基材を加工する加工工程
【0073】
［合金準備工程］
本実施形態に係るＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石における原料合金を準備する。本実施形態に係るＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石の組成に対応する原料金属を、真空またはＡｒガスなどの不活性ガス雰囲気中で溶解した後、溶解した原料金属を用いて鋳造を行うことによって所望の組成を有する原料合金を作製する。なお、本実施形態では、１合金法の場合について説明するが、主相系合金と粒界系合金とを別個に作製する２合金法でもよい。
本実施形態に係るＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石における原料合金を準備する。本実施形態に係るＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石の組成に対応する原料金属を、真空またはＡｒガスなどの不活性ガス雰囲気中で溶解した後、溶解した原料金属を用いて鋳造を行うことによって所望の組成を有する原料合金を作製する。なお、本実施形態では、１合金法の場合について説明するが、主相系合金と粒界系合金とを別個に作製する２合金法でもよい。
【0074】
原料金属としては、たとえば、希土類金属あるいは希土類合金、純鉄、フェロボロン、さらにはこれらの合金や化合物等を使用することができる。原料金属を鋳造する鋳造方法は、たとえばインゴット鋳造法やストリップキャスト法やブックモールド法や遠心鋳造法などである。得られた原料合金は、凝固偏析がある場合は必要に応じて均質化処理を行う。
【0075】
［粉砕工程］
原料合金が作製された後、原料合金を粉砕する。
原料合金が作製された後、原料合金を粉砕する。
【0076】
【0077】
（粗粉砕工程）
原料合金を各々粒径が数百μｍ～数ｍｍ程度になるまで粗粉砕する（図３に示すステップＳ１）。これにより、原料合金の粗粉砕粉末を得る。粗粉砕は、原料合金に水素を吸蔵させた後、異なる相間の水素吸蔵量の相違に基づいて水素を放出させ、脱水素を行なうことで自己崩壊的な粉砕（水素吸蔵粉砕）を生じさせることによって行う。また、粗粉砕工程は、上記のように水素吸蔵粉砕を用いなくてもよく、たとえば、不活性ガス雰囲気中にて、スタンプミル、ジョークラッシャー、ブラウンミル等の粗粉砕機を用いて行ってもよい。
原料合金を各々粒径が数百μｍ～数ｍｍ程度になるまで粗粉砕する（図３に示すステップＳ１）。これにより、原料合金の粗粉砕粉末を得る。粗粉砕は、原料合金に水素を吸蔵させた後、異なる相間の水素吸蔵量の相違に基づいて水素を放出させ、脱水素を行なうことで自己崩壊的な粉砕（水素吸蔵粉砕）を生じさせることによって行う。また、粗粉砕工程は、上記のように水素吸蔵粉砕を用いなくてもよく、たとえば、不活性ガス雰囲気中にて、スタンプミル、ジョークラッシャー、ブラウンミル等の粗粉砕機を用いて行ってもよい。
【0078】
また、高い磁気特性を得るために、粉砕工程から後述する焼結工程までの各工程の雰囲気は、低酸素濃度とすることが好ましい。酸素濃度は、各製造工程における雰囲気の制御等により調節される。各製造工程の酸素濃度が高いと原料合金の粉末中の希土類元素が酸化してＲ酸化物が生成されてしまい、焼結中に還元されずＲ酸化物の形でそのまま粒界に析出し、得られるＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石の残留磁束密度Ｂｒが低下する。そのため、たとえば、各工程の酸素の濃度を１００ｐｐｍ以下とすることが好ましい。
【0079】
（微粉砕工程）
原料合金を粗粉砕した後、得られた原料合金の粗粉砕粉末を平均粒径が数μｍ程度になるまで微粉砕する（図３に示すステップＳ３）。これにより、原料合金の微粉砕粉末を得る。粗粉砕した粉末を更に微粉砕することで、好ましくは１μｍ以上１０μｍ以下、より好ましくは３μｍ以上５μｍ以下の粒子を有する微粉砕粉末を得ることができる。
原料合金を粗粉砕した後、得られた原料合金の粗粉砕粉末を平均粒径が数μｍ程度になるまで微粉砕する（図３に示すステップＳ３）。これにより、原料合金の微粉砕粉末を得る。粗粉砕した粉末を更に微粉砕することで、好ましくは１μｍ以上１０μｍ以下、より好ましくは３μｍ以上５μｍ以下の粒子を有する微粉砕粉末を得ることができる。
【0080】
微粉砕は、粉砕時間等の条件を適宜調整しながら、ジェットミル、ボールミル、振動ミル、湿式アトライター等の微粉砕機を用いて粗粉砕した粉末の更なる粉砕を行なうことで実施される。ジェットミルは、高圧の不活性ガス（たとえば、Ｎ2ガス）を狭いノズルより開放して高速のガス流を発生させ、この高速のガス流により原料合金の粗粉砕粉末を加速して原料合金の粗粉砕粉末同士の衝突やターゲット又は容器壁との衝突を発生させて粉砕する方法である。
【0081】
原料合金の粗粉砕粉末を微粉砕する際、ステアリン酸亜鉛、オレイン酸アミド等の粉砕助剤を添加する（図３に示すステップＳ２の潤滑剤添加工程）ことにより、成形時に配向性の高い微粉砕粉末を得ることができる。ステップＳ３の微粉砕工程で得られたＲ－Ｔ－Ｂ系磁石粉末の一例を図１（Ｂ）に示す。ステップＳ３の微粉砕工程で得られたＲ－Ｔ－Ｂ系磁石粉末は、前述した式（１）で規定する球状度Ｐ１の平均値は、０．６５未満であり、好ましくは０．６０以下である。また、前述した式（２）で規定する球状度Ｐ２の平均値は、０．７０未満であり、好ましくは０．６８以下である。
【0082】
【0083】
図４に示す装置１０は、高周波誘導熱プラズマ１２をチャンバ１１の上方中央部に具備してあるプラズマ発生室１３の内部に発生させることができる。高周波誘導熱プラズマ１２は、大気圧もしくは大気圧に近い減圧雰囲気において、高周波電力を局所的に集中させ、様々なガスを電磁誘導により瞬時に約１万度の超高温プラズマ状態に変えることで形成される。このプラズマ１２中に原料（粉体・ガス・液体）を導入し、蒸発・溶融・分解・化学反応等により、ナノ粒子の合成や反応、微粉末の改質や球状化、成膜、有害ガスの分解などを行うことができる。
【0084】
なお、プラズマ発生室１３は、その下部に配置してあるチャンバ１１と内部が連通しており、プラズマ発生室１３とチャンバ１１との連結部の付近には、原料粉供給部１４が接続してあり、そこから、熱プラズマ１２の尾炎部１２ａに向けて微粉原料粉が投入（噴霧）されるようになっている。
【0085】
また、プラズマ発生室１３の周囲には、高周波コイルが配置してあり、プラズマ発生室１３の内部で高周波誘導加熱を行い、熱プラズマ１２の炎を発生されるようになっている。高周波コイルに印加される高周波電圧の高周波（周波数）および電圧（または電力）は、特に制限的ではなく、熱プラズマの温度などの性状などに応じて適宜選択すればよい。
【0086】
本実施形態では、微粉砕工程で得られた微粉原料粉を、熱プラズマにより加熱して球状化する。プラズマ用ガスを高周波誘導により約１万度の熱プラズマにし、該プラズマ中に微粉原料粉を導入する。熱プラズマ処理後の球状化された球状化原料粉を、サイクロン等で分級してもよい。この高周波誘導熱プラズマ法により、真球に近い球状化原料粉を作製することができる。なお、微粉原料粉の全てではなく、一部を熱プラズマ法により球状に加工してもよい。
【0087】
本実施形態では、図３に示すステップＳ３にて得られた微粉原料粉を、図４に示す装置１０の熱プラズマ１２の尾炎部１２ａに向けて噴霧することが、より好ましい。これにより微粉原料粉の過度な蒸発や溶融が抑制され、その結果、０．５～２０μｍ程度の平均粒径の球状化した微粉原料粉（本実施形態のＲ－Ｔ－Ｂ系磁石粉末）が得られやすい。
【0088】
微粉原料粉の粒径、熱プラズマ１２に対する微粉原料粉の単位時間あたりの噴霧量、キャリアガスの流量などを制御することにより、球状化原料粉の粒子径と粒度分布を制御することができる。なお、熱プラズマ１２の尾炎部１２ａとは、熱プラズマ１２の炎の先端部（図では下端部）付近であり、尾炎部１２ａの温度は、約２０００～５０００Ｋである。
【0089】
なお、尾炎部１２ａの温度は、熱プラズマとしては、やや低い温度であり、その領域に、微粉原料粉（合金粉体）を投入することで、蒸発によるナノ化や過度な溶解による粗大化を抑制することができる。なお、熱プラズマの上部（尾炎部の上流側）から、原料粉を投入すると、ナノ粉が多く発生し易く、ナノ粉が凝集することによって、嵩密度が低下する傾向にある。
【0090】
尾炎部１２ａに投入された原料粉は、熱プラズマ１２の尾炎部１２ａ内で高温に曝され、その後に、チャンバ１１の上方内部で、急冷ガス１５により急冷されて球状化される。チャンバ１１の上方内部での急冷ガス１５の雰囲気は、たとえばアルゴンからなる不活性雰囲気、もしくは水素を含むアルゴンからなる還元性雰囲気である。
【0091】
また、プラズマ発生室１３の上部に設けられたガス噴出口１６から噴出されるプラズマ用ガスとしては、水素ガスとアルゴンガスとの混合であり、プラズマ発生室１３の内部圧力は、チャンバ１１の内部と同様に、７００Ｔｏｒｒ以下の減圧雰囲気であることが好ましく、さらに好ましくは７５～６７５Ｔｏｒｒである。なお、アルゴンガスの代わりに、あるいはアルゴンガスと共に、ヘリウムガス、窒素ガスなどの不活性ガスを用いてもよく、また、水素ガスは、必ずしも含ませなくともよいが、含ませることが好ましい。なお、水素ガスの代わりに、酸素や、メタン、エタン，プロパン，ブタン，アセチレン，エチレン，プロピレン，ブテン等の炭化水素ガスを目的に応じて用いてもよい。
【0092】
チャンバ１１の内部で球状化された球状化粉は、チャンバ１１の下方に具備してあるボックス状の粉体回収部１７に集められて回収される。粉体回収部１７にて回収された球状化粉（本実施形態のＲ－Ｔ－Ｂ系磁石粉末）は、必要に応じて分級されて、図３に示す配向成形工程（ステップＳ５）を行うための装置に移される。
【0093】
［配向成形工程］
次に、図１Ａに示すような本実施形態のＲ－Ｔ－Ｂ系磁石粉末を、目的の形状に成形する。これにより成形体が得られる。成形工程は、磁石粉末を、電磁石の間に配置された金型内に充填して加圧することによって、任意の形状に成形する（図３に示すステップＳ５）。このとき、磁場を印加しながら加圧することで、球状化粉末に所定の配向を生じさせ、結晶軸を配向させた状態で磁場中成形する。得られる成形体は特定方向に配向するので、より磁気異方性の強いＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石基材が得られる。
次に、図１Ａに示すような本実施形態のＲ－Ｔ－Ｂ系磁石粉末を、目的の形状に成形する。これにより成形体が得られる。成形工程は、磁石粉末を、電磁石の間に配置された金型内に充填して加圧することによって、任意の形状に成形する（図３に示すステップＳ５）。このとき、磁場を印加しながら加圧することで、球状化粉末に所定の配向を生じさせ、結晶軸を配向させた状態で磁場中成形する。得られる成形体は特定方向に配向するので、より磁気異方性の強いＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石基材が得られる。
【0094】
［焼結工程］
次に、図３に示すステップＳ５にて目的の形状に成形して得られた成形体を、真空または不活性ガス雰囲気中で焼結し（ステップＳ６）、Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石を得る。焼結温度は、組成、粉砕方法、粒度と粒度分布の違い等、諸条件により調整する必要があるが、成形体に対して、たとえば、真空中または不活性ガスの存在下、１０００℃以上１２００℃以下で１時間以上１０時間以下、加熱する処理を行うことにより焼結する。これにより、球状化粉末が液相焼結を生じ、主相の体積比率が向上したＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石基材が得られる。また、焼結後のＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石基材は、生産効率を向上させる観点から急冷させることが好ましい。
次に、図３に示すステップＳ５にて目的の形状に成形して得られた成形体を、真空または不活性ガス雰囲気中で焼結し（ステップＳ６）、Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石を得る。焼結温度は、組成、粉砕方法、粒度と粒度分布の違い等、諸条件により調整する必要があるが、成形体に対して、たとえば、真空中または不活性ガスの存在下、１０００℃以上１２００℃以下で１時間以上１０時間以下、加熱する処理を行うことにより焼結する。これにより、球状化粉末が液相焼結を生じ、主相の体積比率が向上したＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石基材が得られる。また、焼結後のＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石基材は、生産効率を向上させる観点から急冷させることが好ましい。
【0095】
この時点で磁気特性を測定する場合には時効処理を施す。具体的には、焼結後、得られたＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石基材を焼結時よりも低い温度で保持することなどによって、Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石基材に時効処理を施す。時効処理は、たとえば、７００℃以上９００℃以下の温度で１時間から３時間、さらに５００℃から７００℃の温度で１時間から３時間加熱する２段階加熱や、６００℃付近の温度で１時間から３時間加熱する１段階加熱等、時効処理を施す回数に応じて適宜処理条件を調整する。このような時効処理によって、Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石基材の磁気特性を向上させることができる。また、時効処理は加工工程の後に行ってもよい。
【0096】
Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石基材に時効処理を施した後、Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石基材はＡｒガス雰囲気中で急冷を行う。これにより、本実施形態に係るＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石基材を得ることができる。冷却速度は、特に限定されるものではなく、３０℃／ｍｉｎ以上とするのが好ましい。
【0097】
得られたＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石基材は、必要に応じて所望の形状に加工してもよい（図３に示すステップＳ７）。加工方法は、たとえば切断、研削などの形状加工や、バレル研磨などの面取り加工などが挙げられる。ただし、本実施形態では、球状化工程により球状化した粉体（本実施形態に係るＲ－Ｔ－Ｂ系磁石粉末）を用いて成形を行うため、流動性に優れているなどの理由から、図３に示すステップＳ５の配向成形工程において、最終製品に近い形状の金型を用いて成形することも可能である。すなわち、本実施形態では、従来では実現が困難であった薄肉の成形品の成形が可能となるために、加工工程では、焼結後の磁石基材を切断することなく製品化することも可能である。なお、加工工程の後には、必要に応じて、下記に示す拡散工程を行ってもよい。
【0098】
［拡散工程］
Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石基材の粒界に対して、重希土類元素ＲＨを拡散させてもよい。なお、粒界拡散を行う前処理として、磁石基材にエッチング処理を施すことが好ましい。具体的には、エタノール１００質量％に対し硝酸３質量％とした混合溶液を準備し、磁石基材を混合溶液に３分間浸漬させてエッチングした後、エタノールに１分間浸漬させて洗浄する。
Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石基材の粒界に対して、重希土類元素ＲＨを拡散させてもよい。なお、粒界拡散を行う前処理として、磁石基材にエッチング処理を施すことが好ましい。具体的には、エタノール１００質量％に対し硝酸３質量％とした混合溶液を準備し、磁石基材を混合溶液に３分間浸漬させてエッチングした後、エタノールに１分間浸漬させて洗浄する。
【0099】
拡散は、重希土類元素を含む化合物をＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石基材の表面に付着させた後、熱処理を行う方法、または、重希土類元素の蒸気を含む雰囲気中でＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石基材に対して熱処理を行う方法などの方法により、実施することができる。
【0100】
なお、重希土類元素ＲＨを付着させる方法には特に制限は無い。たとえば、蒸着、スパッタリング、電着、スプレー塗布、刷毛塗り、ジェットディスペンサ、ノズル、スクリーン印刷、スキージ印刷、シート工法等を用いる方法がある。
【0101】
重希土類元素ＲＨの種類は任意であるが、ＤｙまたはＴｂを用いることが好ましく、Ｔｂを用いることが特に好ましい。また、たとえば、重希土類元素ＲＨとしてＴｂを拡散させる場合には、Ｔｂの付着量、拡散温度および拡散時間を適切に制御することで、拡散の効果をより好適にすることができる。
【0102】
重希土類元素ＲＨを塗布により付着させる場合には重希土類元素ＲＨを含む重希土類化合物および溶媒からなる塗料を塗布することが一般的である。塗料の態様には特に制限はない。また、重希土類化合物の種類は任意である。たとえば、合金、酸化物、ハロゲン化物、水酸化物、水素化物等が挙げられる。特に水素化物を用いることが好ましい。
【0103】
Ｔｂ化合物を付着させる場合には、たとえばＴｂ水素化物（ＴｂＨ２ ）、Ｔｂ酸化物（Ｔｂ２ Ｏ３ 、Ｔｂ４ Ｏ７ ）またはＴｂフッ化物（ＴｂＦ３ ）を付着させることが考えられる。
【0104】
重希土類化合物は粒子状であることが好ましい。また、平均粒径は１００ｎｍ～５０μｍであることが好ましく、１μｍ～２０μｍであることがより好ましい。
【0105】
塗料に用いる溶媒としては、重希土類化合物を溶解させずに均一に分散させ得るものが好ましい。たとえば、アルコール、アルデヒド、ケトン等が挙げられ、なかでもエタノールが好ましい。
【0106】
塗料中の重希土類化合物の含有量には特に制限はない。たとえば、５０重量％～９０重量％であってもよい。塗料には、必要に応じて重希土類化合物以外の成分をさらに含有させてもよい。たとえば、重希土類化合物粒子の凝集を防ぐための分散剤、遷移金属や卑金属の粉末、主に軽希土類元素からなる粉末などが塗料に含まれていてもよい。
【0107】
本実施形態の拡散工程は、重希土類化合物を含む塗料を付着させるＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石基材の面の数に特に制限はない。たとえば全ての面に付着してもよく、最も大きな面および当該面に対向する面の２面のみに付着してもよい。また、必要に応じて付着する面以外の面にマスクを行っても良い。また、重希土類元素を含む塗料を付着させる面が磁極面であることが好ましい。
【0108】
Ｔｂの付着量は、たとえばＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石全体を１００重量％として０．２重量％以上３．０重量％以下とすることができる。また、拡散時の熱処理温度は８００℃以上９５０℃以下とすることができる。拡散時の熱処理時間は１時間以上３０時間以下とすることが好ましい。また、拡散工程時の雰囲気は任意であるが、Ａｒ雰囲気とすることが好ましい。
【0109】
［時効処理工程］
拡散工程の後、Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石を時効処理してもよい。拡散工程後、得られたＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石を拡散時よりも低い温度で保持することなどによって、Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石に時効処理を施す。時効処理は、たとえば、４５０℃以上７００℃以下の温度で０．５時間以上４時間以下行うが、時効処理を施す回数に応じて適宜調整する。時効処理によって、Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石の磁気特性を向上させることができる。また、時効処理時の雰囲気は任意であるが、Ａｒ雰囲気とすることが好ましい。
拡散工程の後、Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石を時効処理してもよい。拡散工程後、得られたＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石を拡散時よりも低い温度で保持することなどによって、Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石に時効処理を施す。時効処理は、たとえば、４５０℃以上７００℃以下の温度で０．５時間以上４時間以下行うが、時効処理を施す回数に応じて適宜調整する。時効処理によって、Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石の磁気特性を向上させることができる。また、時効処理時の雰囲気は任意であるが、Ａｒ雰囲気とすることが好ましい。
【0110】
［冷却工程］
Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石に時効処理を施した後、Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石をＡｒガス雰囲気中で冷却する。これにより、本実施形態に係るＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石を得ることができる。冷却速度は任意であるが、たとえば３０℃／分以上３００℃／分以下である。
Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石に時効処理を施した後、Ｒ－Ｔ－Ｂ系永久磁石をＡｒガス雰囲気中で冷却する。これにより、本実施形態に係るＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石を得ることができる。冷却速度は任意であるが、たとえば３０℃／分以上３００℃／分以下である。
【0111】
［表面処理工程］
以上の工程により得られたＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石は、用途や目的とする特性に応じてめっきや樹脂被膜や酸化処理、化成処理などの表面処理を施してもよい。また、表面処理工程を省略してもよい。
以上の工程により得られたＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石は、用途や目的とする特性に応じてめっきや樹脂被膜や酸化処理、化成処理などの表面処理を施してもよい。また、表面処理工程を省略してもよい。
【0112】
本実施形態に係るＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石を常法に従い着磁させることで、磁石製品が得られる。
【0113】
本実施形態の方法によれば、球状化工程において、投入された原料粉の粒子径と同等の球状粉を得ることが可能となる。さらに、この製法によれば、単結晶からなる希土類系磁石粉末の個数割合が６５％以上の粉末が得られやすく、磁石の保磁力（Ｈｃｊ）などの磁気特性を向上させることができる。
【0114】
また、たとえば原料粉を熱プラズマの尾炎部に投入して加熱した後に急冷することで、原料粉の各粒子全体または粒子の一部が溶解することによって粉末は球状になり易くなる。また、副相の成分は粉末表面に均一に分布し易くなり、球状の被覆粒子を形成しやすくなる。粉末が球形であることで、嵩密度が向上しやすく、配向度が高くなりやすい。
【0115】
このような製造方法では、粉末が球形であることで、嵩密度が向上しやすく、配向度が高くなりやすい。そのため、焼結後の磁石の残留磁束密度が高くなりやすい。また、副相の成分は粉末表面に均一に分布し易くなり、球状の被覆粒子を形成しやすくなる。副相の成分が粉末表面に均一に分布すると、焼結後も副相は緻密化する際に二粒子粒界に（薄く）均一に分布するため、残留磁束密度が低下しにくい。さらに、この製法によれば、単結晶からなる希土類系磁石粉末の個数割合が６５％以上の粉末が得られやすく、磁石の保磁力などの磁気特性を向上させることができる。
【0116】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。
【0117】
たとえば本発明の希土類磁石粉末を、さらにＨＤＤＲ法による組織の微細化工程へ供給してもよい。本発明の希土類磁石粉末にさらにＨＤＤＲ法を施すことにより、粒子形状や粒径、磁気異方性を概ね保ったまま結晶子サイズを低減することができ、保磁力の高いＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石を得ることができる。
【0118】
また、上述した実施形態のＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石は、様々な変形、種々の組み合わせが可能であり、他の希土類系磁石についても同様に適用することができる。たとえばＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石は上記のように焼結を行うことにより製造されるＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石に限定されない。焼結の代わりに熱間成型および熱間加工を行い製造されるＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石であってもよい。
【0119】
室温にて原料粉末を成型することにより得られる冷間成型体に対して、加熱しながら加圧する熱間成型を行うと、冷間成型体に残存する気孔が消滅し、焼結によらずに緻密化させることができる。さらに、熱間成型により得られた成型体に対して熱間加工として熱間押出し加工を行うことにより、所望の形状を有し、かつ、磁気異方性を有するＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石を得ることができる。
【0120】
また、本実施形態に係るＲ－Ｔ－Ｂ系永久磁石の用途は任意である。たとえば、電気自動車や風力発電用のモーターなどが挙げられる。
【0121】
さらに、本発明の希土類磁石粉末の用途としては、磁石の成形用以外の用途として、磁気冷凍、磁性流体、磁性シート、磁気記録などが例示できる。
【実施例0122】
以下、本発明を、さらに詳細な実施例に基づき説明するが、本発明は、これら実施例に限定されない。
【0123】
実施例１
まず、Ｎｄ：３０．５、Ａｌ：０．２３、Ｃｏ：０．５、Ｃｕ：０．０６、Ｚｒ：０．１５、Ｂ：１．０１、Ｆｅ：残部（単位：重量％）の組成を有するＲ－Ｔ－Ｂ系磁石粉末を得るために、ストリップキャスト（ＳＣ)法により原料合金を鋳造した。
まず、Ｎｄ：３０．５、Ａｌ：０．２３、Ｃｏ：０．５、Ｃｕ：０．０６、Ｚｒ：０．１５、Ｂ：１．０１、Ｆｅ：残部（単位：重量％）の組成を有するＲ－Ｔ－Ｂ系磁石粉末を得るために、ストリップキャスト（ＳＣ)法により原料合金を鋳造した。
【0124】
次いで、原料合金に室温で水素を吸蔵させた後、６００℃で、１時間、脱水素処理を行って、原料合金を水素粉砕（粗粉砕）し、粗粉砕粉末を得た。なお、水素粉砕処理から焼結までの各工程（微粉砕および成形）は、酸素濃度５０ｐｐｍ未満の雰囲気で行なった。
【0125】
次に、原料合金の粗粉砕粉末に、粉砕助剤として、オレイン酸アミドを０．２重量％添加し、ナウタミキサを用いて混合した。その後、ジェットミルを用いて高圧Ｎ2ガスによる微粉砕を行い、平均粒径が４．０μｍの微粉砕粉末とした（微粉砕工程）。
【0126】
次に、このようにして得られた微粉砕粉末を、以下に示すようにして球状化した（球状化工程）。具体的には、図４に示す装置１０の原料粉供給部１４に微粉砕粉末を通し、熱プラズマ１２の尾炎部１２ａに向けて噴霧した。装置１０としては、日本電子株式会社のＴＰ－４００２０ＮＰＳ装置を改良して用いた。装置１０への粉体の供給は、粉末供給機として日本電子株式会社のＴＰ－９９０１０ＦＤＲ装置を用い、種々の粉体の投入速度で送り、発生させた熱プラズマ中に粉末を供給した。
【0127】
熱プラズマ１２を発生させるための高周波発信用コイルには、約４ＭＨｚ、約６ｋＶの高周波電圧を印加し、ガス噴出口１６から噴出されるプラズマ用ガスには、アルゴン１００リットル／分、水素１０リットル／分の混合ガスを用いた。この時、プラズマ発生室１３に形成された熱プラズマ１２の雰囲気は約３７５Ｔｏｒｒの減圧雰囲気であった。
【0128】
また、微粉原料粉は、熱プラズマ１２の尾炎部１２ａに、キャリアガスである５リットル／分のアルゴンに担持して投入した。投入速度は、１５．０ｇ／分であった。尾炎部１２ａの温度は、約２０００～５０００Ｋであった。チャンバ１１の上方内部での急冷ガス１５は、水素を含むアルゴンからなる還元性ガスであった。
【0129】
粉体回収部１７で得られた球状化粉（磁石粉末）の平均粒径、球状度Ｐ１およびＰ２を、前述した方法により求めた。結果を表１Ａに示す。さらに、磁石粉末に含まれる単結晶で構成してある主相粒子の個数割合（単結晶磁石粉末含有率）を、前述した方法により求めた。結果を表１Ａに示す。また、球状度Ｐ１が０．９以上である磁石粉末の個数割合と、球状度Ｐ２が０．８以上である磁石粉末の個数割合とを、前述した方法により求めた。結果を表１Ｂに示す。
【0130】
単結晶か否かに関しては、ＥＢＳＤ分析装置を用いて判断した。ＥＢＳＤ分析装置では、各粒子において、指定の結晶面を画像化することができる。すなわち、ＥＢＳＤ分析装置で得られる画像において、それぞれの粒子の中に、単一の結晶面が認められる場合、そのような粒子は、単結晶であると推定され、それぞれの粒子の中に、複数の結晶面が認められる場合、そのような粒子は、多結晶であると判断することができる。
【0131】
さらに、磁石粉末の嵩密度を、下記の方法により求めた。すなわち、嵩密度の測定には粉体物性測定機（ホソカワミクロン製）にて、かため嵩密度（ｇ／ｃｍ3 ）とゆるめ嵩密度（ｇ／ｃｍ3 ）を測定した。使用した篩の目開きは７１０μｍ、ロートは金属製の内径０．８ｃｍのものを使用した。ＶＩＢＲＡＴＩＯＮは２．０（供給電源：ＡＣ１００Ｖ、５０Ｈｚ）で実施した。結果を表１Ｂに示す。
【0132】
また、この実施例１で得られた磁石粉末の顕微鏡写真を図１Ａに示す。さらに、磁石粉末に含まれる被覆粒子の平均被覆率を、前述した方法により求めた。結果を表１Bに示す。また、被覆率１００％の磁石粉末の有無を、前述した方法により求めた。結果を表１Ｂに示す。
【0133】
比較例１
球状化工程を行わなかった以外は、実施例１と同様にして磁石粉末を得た。すなわち、ジェットミルを用いて高圧Ｎ2ガスによる微粉砕を行った（微粉砕工程）直後の微粉砕粉末を、磁石粉末とした。実施例１と同様にして、平均粒径、球状度Ｐ１およびＰ２、単結晶磁石粉末含有率を求めた。結果を表１Ａに示す。
球状化工程を行わなかった以外は、実施例１と同様にして磁石粉末を得た。すなわち、ジェットミルを用いて高圧Ｎ2ガスによる微粉砕を行った（微粉砕工程）直後の微粉砕粉末を、磁石粉末とした。実施例１と同様にして、平均粒径、球状度Ｐ１およびＰ２、単結晶磁石粉末含有率を求めた。結果を表１Ａに示す。
【0134】
また、球状度Ｐ１が０．９以上である磁石粉末の個数割合と、球状度Ｐ２が０．８以上である磁石粉末の個数割合とを、実施例１と同様にして求めた。結果を表１Ｂに示す。さらに、磁石粉末の嵩密度を実施例１と同様にして求めた。結果を表１Ｂに示す。また、この比較例１で得られた磁石粉末の顕微鏡写真を図１Ｂに示す。さらに、磁石粉末に含まれる被覆粒子の平均被覆率と、被覆率１００％の磁石粉末の有無の結果を表１Ｂに示す。
【0135】
実施例２
球状化工程の前に行う微粉砕工程の条件を変えて、平均粒径が１０．０μｍの微粉砕粉末を得た以外は、実施例１と同様にして磁石粉末を得た。すなわち、ジェットミルを用いて高圧Ｎ2ガスによる微粉砕を行った（微粉砕工程）後の微粉砕粉末を、実施例１と同様にして熱プラズマ１２の尾炎部１２ａに投入して得られた球状化粉を磁石粉末とした。実施例１と同様にして、平均粒径、球状度Ｐ１およびＰ２、単結晶磁石粉末含有率を求めた。結果を表１Ａに示す。
球状化工程の前に行う微粉砕工程の条件を変えて、平均粒径が１０．０μｍの微粉砕粉末を得た以外は、実施例１と同様にして磁石粉末を得た。すなわち、ジェットミルを用いて高圧Ｎ2ガスによる微粉砕を行った（微粉砕工程）後の微粉砕粉末を、実施例１と同様にして熱プラズマ１２の尾炎部１２ａに投入して得られた球状化粉を磁石粉末とした。実施例１と同様にして、平均粒径、球状度Ｐ１およびＰ２、単結晶磁石粉末含有率を求めた。結果を表１Ａに示す。
【0136】
また、球状度Ｐ１が０．９以上である磁石粉末の個数割合と、球状度Ｐ２が０．８以上である磁石粉末の個数割合とを、実施例１と同様にして求めた。結果を表１Ｂに示す。さらに、磁石粉末の嵩密度を実施例１と同様にして求めた。結果を表１Ｂに示す。さらに、磁石粉末に含まれる被覆粒子の平均被覆率と、被覆率１００％の磁石粉末の有無の結果を表１Ｂに示す。
【0137】
比較例２
球状化工程を行わなかった以外は、実施例２と同様にして磁石粉末を得た。すなわち、ジェットミルを用いて高圧Ｎ２ガスによる微粉砕を行った（微粉砕工程）直後の微粉砕粉末を、磁石粉末とした。実施例２と同様にして、平均粒径、球状度Ｐ１およびＰ２、単結晶磁石粉末含有率を求めた。結果を表１Ａに示す。
球状化工程を行わなかった以外は、実施例２と同様にして磁石粉末を得た。すなわち、ジェットミルを用いて高圧Ｎ２ガスによる微粉砕を行った（微粉砕工程）直後の微粉砕粉末を、磁石粉末とした。実施例２と同様にして、平均粒径、球状度Ｐ１およびＰ２、単結晶磁石粉末含有率を求めた。結果を表１Ａに示す。
【0138】
また、球状度Ｐ１が０．９以上である磁石粉末の個数割合と、球状度Ｐ２が０．８以上である磁石粉末の個数割合とを、実施例２と同様にして求めた。結果を表１Ｂに示す。さらに、磁石粉末の嵩密度を実施例１と同様にして求めた。結果を表１Ｂに示す。さらに、磁石粉末に含まれる被覆粒子の平均被覆率と、被覆率１００％の磁石粉末の有無の結果を表１Ｂに示す。
【0139】
比較例３
球状化工程に際して、微粉砕工程後の微粉砕粉末を、熱プラズマ１２の上部１２ｂ（図４参照）に投入した以外は、実施例１と同様にして磁石粉末を得た。熱プラズマ１２の中心部の温度は、１００００Ｋ以上であった。実施例１と同様にして、平均粒径、球状度Ｐ１およびＰ２、単結晶磁石粉末含有率を求めた。結果を表１Ａに示す。
球状化工程に際して、微粉砕工程後の微粉砕粉末を、熱プラズマ１２の上部１２ｂ（図４参照）に投入した以外は、実施例１と同様にして磁石粉末を得た。熱プラズマ１２の中心部の温度は、１００００Ｋ以上であった。実施例１と同様にして、平均粒径、球状度Ｐ１およびＰ２、単結晶磁石粉末含有率を求めた。結果を表１Ａに示す。
【0140】
また、球状度Ｐ１が０．９以上である磁石粉末の個数割合と、球状度Ｐ２が０．８以上である磁石粉末の個数割合とを、実施例１と同様にして求めた。結果を表１Ｂに示す。さらに、磁石粉末の嵩密度を実施例１と同様にして求めた。結果を表１Ｂに示す。さらに、磁石粉末に含まれる被覆粒子の平均被覆率と、被覆率１００％の磁石粉末の有無の結果を表１Ｂに示す。
【0141】
比較例４
球状化工程に際して、微粉砕工程後の微粉砕粉末を、熱プラズマ１２の上部１２ｂ（図４参照）に投入した以外は、実施例２と同様にして磁石粉末を得た。熱プラズマ１２の中心部の温度は、１００００Ｋ以上であった。実施例２と同様にして、平均粒径、球状度Ｐ１およびＰ２、単結晶磁石粉末含有率を求めた。結果を表１Ａに示す。
球状化工程に際して、微粉砕工程後の微粉砕粉末を、熱プラズマ１２の上部１２ｂ（図４参照）に投入した以外は、実施例２と同様にして磁石粉末を得た。熱プラズマ１２の中心部の温度は、１００００Ｋ以上であった。実施例２と同様にして、平均粒径、球状度Ｐ１およびＰ２、単結晶磁石粉末含有率を求めた。結果を表１Ａに示す。
【0142】
また、球状度Ｐ１が０．９以上である磁石粉末の個数割合と、球状度Ｐ２が０．８以上である磁石粉末の個数割合とを、実施例２と同様にして求めた。結果を表１Ｂに示す。さらに、磁石粉末の嵩密度を実施例２と同様にして求めた。結果を表１Ｂに示す。さらに、磁石粉末に含まれる被覆粒子の平均被覆率と、被覆率１００％の磁石粉末の有無の結果を表１Ｂに示す。
【0143】
比較例５
ストリップキャスト（ＳＣ)法を用いることなく、実施例１と同様な組成の磁石粉末を、ガスアトマイズ法によって形成し、熱プラズマによる球状化処理は行わなかった以外は、実施例１と同様にして、磁石粉末を得た。実施例１と同様にして、平均粒径、球状度Ｐ１およびＰ２、単結晶磁石粉末含有率を求めた。結果を表１Ａに示す。
ストリップキャスト（ＳＣ)法を用いることなく、実施例１と同様な組成の磁石粉末を、ガスアトマイズ法によって形成し、熱プラズマによる球状化処理は行わなかった以外は、実施例１と同様にして、磁石粉末を得た。実施例１と同様にして、平均粒径、球状度Ｐ１およびＰ２、単結晶磁石粉末含有率を求めた。結果を表１Ａに示す。
【0144】
また、球状度Ｐ１が０．９以上である磁石粉末の個数割合と、球状度Ｐ２が０．８以上である磁石粉末の個数割合とを、実施例１と同様にして求めた。結果を表１Ｂに示す。さらに、磁石粉末の嵩密度を実施例１と同様にして求めた。結果を表１Ｂに示す。さらに、磁石粉末に含まれる被覆粒子の平均被覆率と、被覆率１００％の磁石粉末の有無の結果を表１Ｂに示す。
【0145】
実施例３～５
球状化工程において、プラズマ発生室１３に形成される熱プラズマの雰囲気圧力を、それぞれ６７５Ｔｏｒｒ、３００Ｔｏｒｒ、７５Ｔｏｒｒとなるように変化させたこと以外は、実施例１と同様にして磁石粉末を得た。実施例１と同様にして、平均粒径、球状度Ｐ１およびＰ２、単結晶磁石粉末含有率を求めた。結果を表１Ａに示す。
球状化工程において、プラズマ発生室１３に形成される熱プラズマの雰囲気圧力を、それぞれ６７５Ｔｏｒｒ、３００Ｔｏｒｒ、７５Ｔｏｒｒとなるように変化させたこと以外は、実施例１と同様にして磁石粉末を得た。実施例１と同様にして、平均粒径、球状度Ｐ１およびＰ２、単結晶磁石粉末含有率を求めた。結果を表１Ａに示す。
【0146】
また、球状度Ｐ１が０．９以上である磁石粉末の個数割合と、球状度Ｐ２が０．８以上である磁石粉末の個数割合とを、実施例１と同様にして求めた。結果を表１Ｂに示す。さらに、磁石粉末の嵩密度を実施例１と同様にして求めた。結果を表１Ｂに示す。さらに、磁石粉末に含まれる被覆粒子の平均被覆率と、被覆率１００％の磁石粉末の有無の結果を表１Ｂに示す。
【0147】
評価１
表１Ａおよび表１Ｂに示すように、比較例１～４に比較して、実施例１～５では、球状度Ｐ１およびＰ２がともに向上し、嵩密度が向上すると共に、球状度Ｐ１が０．９以上である磁石粉末の個数割合が向上し、さらに、球状度Ｐ２が０．８以上である磁石粉末の個数割合も向上することが確認できた。また、磁石粉末の平均粒径も好ましい範囲に制御できることが判明した。さらに、微粉原料粉の粒径、熱プラズマに対する微粉原料粉の単位時間あたりの噴霧量（投入量）、キャリアガスの流量、プラズマ発生室の内部圧力などを制御することにより、球状化原料粉（磁石粉末）の粒子径と粒度分布を制御したり、単結晶磁石粉末含有率や平均被覆率を制御することができることも確認できた。
表１Ａおよび表１Ｂに示すように、比較例１～４に比較して、実施例１～５では、球状度Ｐ１およびＰ２がともに向上し、嵩密度が向上すると共に、球状度Ｐ１が０．９以上である磁石粉末の個数割合が向上し、さらに、球状度Ｐ２が０．８以上である磁石粉末の個数割合も向上することが確認できた。また、磁石粉末の平均粒径も好ましい範囲に制御できることが判明した。さらに、微粉原料粉の粒径、熱プラズマに対する微粉原料粉の単位時間あたりの噴霧量（投入量）、キャリアガスの流量、プラズマ発生室の内部圧力などを制御することにより、球状化原料粉（磁石粉末）の粒子径と粒度分布を制御したり、単結晶磁石粉末含有率や平均被覆率を制御することができることも確認できた。
【0148】
また、表１Ａおよび表１Ｂに示すように、比較例１～５に比較して、実施例１～５では、磁石粉末を構成する各粒子の被覆率の平均（平均被覆率）が向上すると共に、被覆率１００％の磁石粉末が確認できた。被覆率が向上することで、後述するように、磁石における磁気特性が向上することが確認されている。
【0149】
なお、比較例３において、平均粒径が小さかったのは、次のような理由からではないかと考えられる。粒径の小さい粒子を、熱プラズマ１２の上部１２ｂから投入すると、数万度のプラズマ中を通過することにより、熱が過剰に伝わり粒子が完全に蒸発する。それが再凝固することでナノ粉が発生する。また粒径の小さい粒子は凝集しやすいことから、発生したナノ粉が凝集し粒子形状はいびつになる。加えて、再凝固の際に不定形粒子が多く発生し、球状度が悪くなると考えられる。
【0150】
また、比較例４において、粒径の大きい粒子を熱プラズマ１２の上部１２ｂから投入すると、数万度のプラズマ中を通過することで熱が加わり液体となる。その液体となった粒子同士が合体し、肥大化された粒子を作る。その結果、球状化工程後の粉末の平均粒径が２５．６μｍと大きくなると考えられる。また、肥大化した液体の粒子が再凝固するには粒径が小さい粒子に比べて時間を要し、その間に粒子が凝集することで球状度の悪い粒子を作ると考えられる。
【0151】
また、比較例４においては、再凝固する間に粒子が凝集することにより、粉末を構成する粒子の内部組織が実施例１～５とは異なり、２つ以上の結晶子からなる粒子（たとえば図５Ｂに示す個別粒子３１）となりやすい。実施例１～５では、粉末を構成する粒子が単一の単結晶（たとえば図５Ａに示す個別粒子３１）であると考えられ、好ましくは平均粒径が１～１０μｍ（さらに好ましくは３～１０μｍ）の単結晶の主相粒子３１ａであることが好ましい。
【0152】
さらに、比較例５では、球状度に関しては実施例１～５よりも少し劣るレベルであるが、実施例１～５よりも、単結晶磁石粉末含有率が極端に低くなる。また、実施例１～５よりも、比較例５の磁石粉の平均粒径も大きくなる。さらに、実施例１～５に比べて、比較例５の磁石粉の平均被覆率は低く、被覆率１００％の磁石粉末も観察できなかった。そのため、後述するように、比較例５の磁石粉を用いて永久磁石を作ると、実施例１～５の場合よりも磁気特性が劣る結果となる。
【0153】
実施例１１～１４、比較例１１および比較例１２
前述した実施例１および３～５と、比較例１および５の各磁石粉末を用いて、上述した実施形態における配向成形工程および焼結工程を実施し、焼結体からなる永久磁石のサンプルを作製した。得られた各磁石のサンプルについて、副相の面積比率を求めた。結果を表２に示す。また、残留磁束密度Ｂｒ、保磁力Ｈｃｊ、配向度Ｂｒ／Ｊｓを求めた。結果を表２に示す。これらの磁気特性の測定は、Ｂ－ＨトレーサとＸ線回折装置（ＸＲＤ）を用いて測定した。また、実施例１１で得られた焼結磁石サンプルの断面のＦＥ－ＳＥＭ顕微鏡写真を図６Ａに、比較例１１で得られた焼結磁石サンプルの断面のＦＥ－ＳＥＭ顕微鏡写真を図６Ｂに示す。
前述した実施例１および３～５と、比較例１および５の各磁石粉末を用いて、上述した実施形態における配向成形工程および焼結工程を実施し、焼結体からなる永久磁石のサンプルを作製した。得られた各磁石のサンプルについて、副相の面積比率を求めた。結果を表２に示す。また、残留磁束密度Ｂｒ、保磁力Ｈｃｊ、配向度Ｂｒ／Ｊｓを求めた。結果を表２に示す。これらの磁気特性の測定は、Ｂ－ＨトレーサとＸ線回折装置（ＸＲＤ）を用いて測定した。また、実施例１１で得られた焼結磁石サンプルの断面のＦＥ－ＳＥＭ顕微鏡写真を図６Ａに、比較例１１で得られた焼結磁石サンプルの断面のＦＥ－ＳＥＭ顕微鏡写真を図６Ｂに示す。
【0154】
評価２
比較例１１および１２に比較して、実施例１１～１4では、副相の存在割合（面積比率）が減少するとともに、残留磁束密度Ｂｒ、保磁力Ｈｃｊおよび配向度Ｂｒ／Ｊｓが向上することが確認できた。球状度が高い磁石粉末を用いることにより、充填率や配向度が向上した結果、残留磁束密度Ｂｒが向上したと考えられる。また、磁気異方性の高いＲリッチ相からなる被覆層に被覆されている単結晶からなる主相粒子を用いているために、磁化反転が発生しにくくなり、保磁力Ｈｃｊが向上したと考えられる。なお、実施例における主相粒子の被覆層は、非常に薄く均一であるために、焼成後の焼結体の断面には、副相の面積比率の増大には寄与せず、実施例では、副相の面積比率は、好ましくは２％以下、さらに好ましくは１％以下である。
比較例１１および１２に比較して、実施例１１～１4では、副相の存在割合（面積比率）が減少するとともに、残留磁束密度Ｂｒ、保磁力Ｈｃｊおよび配向度Ｂｒ／Ｊｓが向上することが確認できた。球状度が高い磁石粉末を用いることにより、充填率や配向度が向上した結果、残留磁束密度Ｂｒが向上したと考えられる。また、磁気異方性の高いＲリッチ相からなる被覆層に被覆されている単結晶からなる主相粒子を用いているために、磁化反転が発生しにくくなり、保磁力Ｈｃｊが向上したと考えられる。なお、実施例における主相粒子の被覆層は、非常に薄く均一であるために、焼成後の焼結体の断面には、副相の面積比率の増大には寄与せず、実施例では、副相の面積比率は、好ましくは２％以下、さらに好ましくは１％以下である。
【0155】
また、比較例１（比較例１１）のようにストリップキャスト法によって磁石粉末が作製される合金にはＲリッチ相からなるデンドライトが発生し、粒子内で組成の偏りが起こる場合がある。この粒子を焼結・緻密化することで、たとえば図６Ｂに示すように粒子内で偏ったＲリッチ相が影響し、焼結磁石組織の副相（三粒点）が多く発生する。
【0156】
それと異なり、実施例１（実施例１１）などのようにプラズマ処理を行った磁粉に関しては、高温のプラズマ内に磁粉を投入するため磁粉の溶解が発生し組織ムラがなくなり組織の均一な磁粉（球状粉）を得ることが可能となる。その結果、焼結後において、図６Ａに示すようにＲリッチ相からなる副相（三粒点）の発生が抑制され、主相比率の高い焼結磁石を得ることが可能となると考えられる。
【0157】
実施例２１，２２および比較例２１，２２
表３に示す実施例４および５と比較例１および５で得られた各磁石粉末を、ポリフェニレンサルファイド樹脂に練り込んで、まず、ボンド磁石用コンパウンドを作製した。これらの各磁石粉末が練り込まれたコンパウンドを用いて、それぞれのボンド磁石のサンプルを作製した。得られた各ボンド磁石のサンプルについて、実施例１１～１４と同様にして、残留磁束密度Ｂｒおよび保磁力Ｈｃｊを求めた。結果を表３に示す。
表３に示す実施例４および５と比較例１および５で得られた各磁石粉末を、ポリフェニレンサルファイド樹脂に練り込んで、まず、ボンド磁石用コンパウンドを作製した。これらの各磁石粉末が練り込まれたコンパウンドを用いて、それぞれのボンド磁石のサンプルを作製した。得られた各ボンド磁石のサンプルについて、実施例１１～１４と同様にして、残留磁束密度Ｂｒおよび保磁力Ｈｃｊを求めた。結果を表３に示す。
【0158】
評価３
比較例２１および２２に比較して、実施例２１および２２では、残留磁束密度Ｂｒおよび保磁力Ｈｃｊが向上することが確認できた。球状度の高い磁石粉末を用いることにより、充填率が向上した結果、残留磁束密度Ｂｒが向上したと考えられる。また、磁気異方性の高いＲリッチ相からなる被覆層に被覆されている単結晶からなる主相粒子を用いているために、磁化反転が発生しにくくなり、保磁力Ｈｃｊが向上したと考えられる。
比較例２１および２２に比較して、実施例２１および２２では、残留磁束密度Ｂｒおよび保磁力Ｈｃｊが向上することが確認できた。球状度の高い磁石粉末を用いることにより、充填率が向上した結果、残留磁束密度Ｂｒが向上したと考えられる。また、磁気異方性の高いＲリッチ相からなる被覆層に被覆されている単結晶からなる主相粒子を用いているために、磁化反転が発生しにくくなり、保磁力Ｈｃｊが向上したと考えられる。
【0159】
【表1A】
【0160】
【表1B】
【0161】
【表2】
【0162】
【表3】
【符号の説明】
【0163】
２… Ｒ－Ｔ－Ｂ系磁石粉末（希土類系磁石粉末）の粒子
１０… 装置
１１… チャンバ
１２… 熱プラズマ
１２ａ… 尾炎部
１２ｂ… 上部
１３… プラズマ発生室
１４… 原料粉供給部
１５… 急冷ガス
１６… ガス噴出口
１７… 粉体回収部
２０… 真円
３０，３０ａ… 被覆粒子
３１… 個別粒子
３１ａ… 主相粒子
３２… 被覆層
３３… 粒界相
１０… 装置
１１… チャンバ
１２… 熱プラズマ
１２ａ… 尾炎部
１２ｂ… 上部
１３… プラズマ発生室
１４… 原料粉供給部
１５… 急冷ガス
１６… ガス噴出口
１７… 粉体回収部
２０… 真円
３０，３０ａ… 被覆粒子
３１… 個別粒子
３１ａ… 主相粒子
３２… 被覆層
３３… 粒界相
【図1A】
【図1B】
【図2A】
【図2B】
【図3】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図6A】
【図6B】