(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】P2024139422
(43)【公開日】2024-10-09
(54)【発明の名称】磁性体、磁石および磁性粉末
(51)【国際特許分類】
H01F 1/047 20060101AFI20241002BHJP
H01F 1/053 20060101ALI20241002BHJP
B22F 1/00 20220101ALI20241002BHJP
B22F 3/00 20210101ALN20241002BHJP
C22C 38/00 20060101ALN20241002BHJP
C22C 19/07 20060101ALN20241002BHJP
【ＦＩ】
H01F1/047
H01F1/053
B22F1/00 Y
B22F3/00 F
B22F3/00 C
C22C38/00 303A
C22C19/07 D
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023050356
(22)【出願日】2023-03-27
(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】神谷 圭祐
【テーマコード（参考）】
4K018
5E040
【Ｆターム（参考）】
4K018AA10
4K018AA24
4K018BA04
4K018BA13
4K018BB04
4K018BD01
4K018CA02
4K018CA11
4K018DA21
4K018KA45
4K018KA46
5E040AA11
5E040AA14
5E040AA19
5E040AB06
5E040BD01
5E040CA01
5E040HB15
5E040NN01
5E040NN06
5E040NN12
5E040NN15
(57)【要約】
【課題】 飽和磁化および保磁力が高い磁性体を提供する。
【解決手段】 Ａ元素およびＢ元素を有する六方晶系の結晶構造を有する磁性体である。Ａ元素がＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、ＴｉおよびＡｌから選択される１種以上、Ｂ元素がＰ、Ｓｉ、Ｓ、Ｂ、ＣおよびＮから選択される１種以上である。磁性体が第１相と、第２相と、を有する。第１相が結晶構造を有する。第１相が少なくともＦｅおよびＰを含む。原子数基準で第１相におけるＡ元素の合計含有割合をＣA1、第１相におけるＢ元素の合計含有割合をＣB1として、１．５０≦ＣA1／ＣB1＜４．００である。Ｆｅ、ＣｏおよびＮｉをＭ元素とし、原子数基準で前記第１相におけるＭ元素の合計含有割合をＣM1、前記第２相におけるＭ元素の合計含有割合をＣM2として、｛ＣM2／（１－ＣM2）｝＜｛ＣM1／（１－ＣM1）｝である。
【選択図】 図１
【解決手段】 Ａ元素およびＢ元素を有する六方晶系の結晶構造を有する磁性体である。Ａ元素がＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、ＴｉおよびＡｌから選択される１種以上、Ｂ元素がＰ、Ｓｉ、Ｓ、Ｂ、ＣおよびＮから選択される１種以上である。磁性体が第１相と、第２相と、を有する。第１相が結晶構造を有する。第１相が少なくともＦｅおよびＰを含む。原子数基準で第１相におけるＡ元素の合計含有割合をＣA1、第１相におけるＢ元素の合計含有割合をＣB1として、１．５０≦ＣA1／ＣB1＜４．００である。Ｆｅ、ＣｏおよびＮｉをＭ元素とし、原子数基準で前記第１相におけるＭ元素の合計含有割合をＣM1、前記第２相におけるＭ元素の合計含有割合をＣM2として、｛ＣM2／（１－ＣM2）｝＜｛ＣM1／（１－ＣM1）｝である。
【選択図】 図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
Ａ元素およびＢ元素を有する六方晶系の結晶構造を有する磁性体であり、
Ａ元素がＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、ＴｉおよびＡｌから選択される１種以上、Ｂ元素がＰ、Ｓｉ、Ｓ、Ｂ、ＣおよびＮから選択される１種以上であり、
前記磁性体が第１相と、第２相と、を有し、
前記第１相が前記結晶構造を有し、
前記第１相が少なくともＦｅおよびＰを含み、
原子数基準で前記第１相におけるＡ元素の合計含有割合をＣA1、前記第１相におけるＢ元素の合計含有割合をＣB1として、
１．５０≦ＣA1／ＣB1＜４．００であり、
Ｆｅ、ＣｏおよびＮｉをＭ元素とし、原子数基準で前記第１相におけるＭ元素の合計含有割合をＣM1、前記第２相におけるＭ元素の合計含有割合をＣM2として、
｛ＣM2／（１－ＣM2）｝＜｛ＣM1／（１－ＣM1）｝である磁性体。
Ａ元素がＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、ＴｉおよびＡｌから選択される１種以上、Ｂ元素がＰ、Ｓｉ、Ｓ、Ｂ、ＣおよびＮから選択される１種以上であり、
前記磁性体が第１相と、第２相と、を有し、
前記第１相が前記結晶構造を有し、
前記第１相が少なくともＦｅおよびＰを含み、
原子数基準で前記第１相におけるＡ元素の合計含有割合をＣA1、前記第１相におけるＢ元素の合計含有割合をＣB1として、
１．５０≦ＣA1／ＣB1＜４．００であり、
Ｆｅ、ＣｏおよびＮｉをＭ元素とし、原子数基準で前記第１相におけるＭ元素の合計含有割合をＣM1、前記第２相におけるＭ元素の合計含有割合をＣM2として、
｛ＣM2／（１－ＣM2）｝＜｛ＣM1／（１－ＣM1）｝である磁性体。
【請求項2】
前記磁性体の断面における前記第２相の面積割合が５％以上３０％以下である請求項１に記載の磁性体。
【請求項3】
前記第２相がＹ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、ＮｄおよびＳｍから選択される１種以上を含む請求項１または２に記載の磁性体。
【請求項4】
前記第２相の少なくとも一部が、Ａｌ、ＭｇおよびＳｎの合計含有割合が５０原子％を上回る請求項１または２に記載の磁性体。
【請求項5】
前記第２相がＡ元素を含む請求項１または２に記載の磁性体。
【請求項6】
請求項１または２に記載の磁性体を含む磁石。
【請求項7】
請求項１または２に記載の磁性体を含む磁性粉末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、磁性体、磁石および磁性粉末に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、Ｆｅ－Ｐ－Ｂ系の微粉末磁石に関する発明が記載されている。
【0003】
特許文献２には、Ｆｅ、ＣｏおよびＰを含有する強磁性超微粒子に関する発明が記載されている。
【0004】
非特許文献１には、（Ｆｅ，Ｃｏ）2（Ｐ，Ｓｉ）単結晶を永久磁石材料として用いる旨が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開昭５８－８４９５５号公報
【特許文献2】特開平２－１８０００３号公報
【非特許文献】
【0006】
【非特許文献1】Ｈ．Ｙｉｂｏｌｅ， Ｂ．Ｌｉｎｇｌｉｎｇ－Ｂａｏ， Ｊ．Ｙ．Ｘｕ， Ｈ．Ａｌａｔａ， Ｏ．Ｔｅｇｕｓ， Ｗ．Ｈａｎｇｇａｉ， Ｎ．Ｈ．ｖａｎ Ｄｉｊｋ， Ｅ．Ｂｒｕｅｃｋ， Ｆ． Ｇｕｉｌｌｏｕ， Ａｃｔａ Ｍａｔｅｒｉａｌｉａ， ２２１，（２０２１）１１７３８８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明は、飽和磁化および保磁力が高い磁性体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】
【0008】
上記の目的を達成するため、本発明の磁性体は、Ａ元素およびＢ元素を有する六方晶系の結晶構造を有する磁性体であり、
Ａ元素がＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、ＴｉおよびＡｌから選択される１種以上、Ｂ元素がＰ、Ｓｉ、Ｓ、Ｂ、ＣおよびＮから選択される１種以上であり、
前記磁性体が第１相と、第２相と、を有し、
前記第１相が前記結晶構造を有し、
前記第１相が少なくともＦｅおよびＰを含み、
原子数基準で前記第１相におけるＡ元素の合計含有割合をＣA1、前記第１相におけるＢ元素の合計含有割合をＣB1として、
１．５０≦ＣA1／ＣB1＜４．００であり、
Ｆｅ、ＣｏおよびＮｉをＭ元素とし、原子数基準で前記第１相におけるＭ元素の合計含有割合をＣM1、前記第２相におけるＭ元素の合計含有割合をＣM2として、
｛ＣM2／（１－ＣM2）｝＜｛ＣM1／（１－ＣM1）｝である。
Ａ元素がＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、ＴｉおよびＡｌから選択される１種以上、Ｂ元素がＰ、Ｓｉ、Ｓ、Ｂ、ＣおよびＮから選択される１種以上であり、
前記磁性体が第１相と、第２相と、を有し、
前記第１相が前記結晶構造を有し、
前記第１相が少なくともＦｅおよびＰを含み、
原子数基準で前記第１相におけるＡ元素の合計含有割合をＣA1、前記第１相におけるＢ元素の合計含有割合をＣB1として、
１．５０≦ＣA1／ＣB1＜４．００であり、
Ｆｅ、ＣｏおよびＮｉをＭ元素とし、原子数基準で前記第１相におけるＭ元素の合計含有割合をＣM1、前記第２相におけるＭ元素の合計含有割合をＣM2として、
｛ＣM2／（１－ＣM2）｝＜｛ＣM1／（１－ＣM1）｝である。
【0009】
前記磁性体の断面における前記第２相の面積割合が５％以上３０％以下であってもよい。
【0010】
前記第２相がＹ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、ＮｄおよびＳｍから選択される１種以上を含んでもよい。
【0011】
前記第２相の少なくとも一部が、Ａｌ、ＭｇおよびＳｎの合計含有割合が５０原子％を上回ってもよい。
【0012】
前記第２相がＡ元素を含んでもよい。
【0013】
本発明の磁石は、上記の磁性体を含む。
【0014】
本発明の磁性粉末は、上記の磁性体を含む。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】実施例１のＳＥＭ画像である。
【図2】比較例５のＳＥＭ画像である。
【図3】実施例１の元素マッピング画像である。
【図4】比較例５の元素マッピング画像である。
【図5】実施例１のＳＥＭ画像である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。
【0017】
本実施形態に係る磁性体は、Ａ元素およびＢ元素を有する六方晶系の結晶構造を有する磁性体である。Ａ元素がＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、ＴｉおよびＡｌから選択される１種以上、Ｂ元素がＰ、Ｓｉ、Ｓ、Ｂ、ＣおよびＮから選択される１種以上である。
【0018】
当該六方晶系の結晶構造は空間群Ｐ６２ｍである。
【0019】
当該六方晶系の結晶構造は、Ａ元素として少なくともＦｅを含んでもよく、Ｂ元素として少なくともＰを含んでもよい。
【0020】
当該六方晶系の結晶構造は、Ａ元素として少なくともＦｅおよびＣｏを含んでいてもよい。また、第１相１１が有する六方晶系の結晶構造は、Ｂ元素として少なくともＰおよびＳｉを含んでいてもよい。
【0021】
当該六方晶系の結晶構造の組成が原子数基準で（Ｆｅ1-xＣｏx）m（Ｐ1-yＳｉy）であってもよい。０≦ｘ≦０．９を満たしていてもよく、０≦ｙ≦０．６を満たしていてもよく、１．９≦ｍ≦２．０を満たしていてもよい。
【0022】
【0023】
図１に示すように、第２相１２は複数の第１相１１の間に存在してもよい。
【0024】
第１相１１は、上記の六方晶系の結晶構造を有する。第１相１１は、少なくともＦｅおよびＰを含む。第１相１１が上記の六方晶系の結晶構造を有することを確認する方法には特に制限はない。例えば、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いて確認することができる。
【0025】
原子数基準で第１相１１におけるＡ元素の合計含有割合をＣA1、第１相１１におけるＢ元素の合計含有割合をＣB1として、１．５０≦ＣA1／ＣB1＜４．００である。
【0026】
ＣA1／ＣB1が小さすぎる場合、すなわち第１相１１に含まれるＡ元素が少なすぎる場合には、磁性体１の飽和磁化が小さくなり、磁性体１を含む磁石の飽和磁束密度が小さくなる。ＣA1／ＣB1が大きすぎる場合、すなわち第１相１１に含まれるＡ元素が多すぎる場合には、軟磁性を有する成分、例えばα－Ｆｅ等のＡ元素の単体が析出しやすくなる。その結果、磁性体１の保磁力が小さくなり、磁性体１を含む磁石の保磁力が小さくなる。
【0027】
第１相１１がＦｅを有さない場合には、磁性体の飽和磁化および保磁力が小さくなり、当該磁性体を含む磁石の飽和磁束密度および保磁力が小さくなる。第１相１１がＰを有さない場合には、磁性体の保磁力が小さくなり、当該磁性体を含む磁石の保磁力が小さくなる。
【0028】
Ｆｅ、ＣｏおよびＮｉをＭ元素とする。Ｆｅ、ＣｏおよびＮｉはＡ元素の中で比較的、強磁性を有しやすい元素である。そして、原子数基準で第１相１１におけるＭ元素の合計含有割合をＣM1、第２相１２におけるＭ元素の合計含有割合をＣM2として、｛ＣM2／（１－ＣM2）｝＜｛ＣM1／（１－ＣM1）｝である。
【0029】
すなわち、第２相１２が第１相１１と比較してＭ元素の含有割合が低い。そのため、第２相１２が第１相１１よりも強磁性を有しにくくなる。このようにすることで、第２相１２の磁気分断作用が十分に確保でき、磁気特性、特に保磁力を向上させることができる。
【0030】
｛ＣM1／（１－ＣM1）｝には特に制限はない。例えば１．５０以上４．００未満であってもよい。｛ＣM2／（１－ＣM2）｝には特に制限はない。例えば１．００以上２．５０未満であってもよい。
【0031】
｛ＣM1／（１－ＣM1）｝－｛ＣM2／（１－ＣM2）｝≧０．０１であってもよい。
【0032】
【0033】
磁性体１における第２相１２の含有割合には特に制限はない。例えば、磁性体１の断面における第２相１２の面積割合が５％以上３０％以下であってもよい。
【0034】
第２相１２の面積割合が小さすぎる場合には、磁気分断作用が十分に発揮されにくい。その結果、保磁力が低下する。第２相１２の面積割合が大きすぎる場合には第１相１１の磁化を有効に活用しにくい。その結果、磁性体の飽和磁化が低下し、磁性体を含む磁石の飽和磁束密度が低下する。
【0035】
第２相１２の組成には特に制限はない。第２相１２がＡ元素を含んでいてもよく、Ｂ元素を含んでいてもよい。
【0036】
第２相１２がＹ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、ＮｄおよびＳｍから選択される１種以上を含んでいてもよく、Ｃｅを含んでもいてもよい。以下、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、ＮｄおよびＳｍをＲ元素と呼ぶことがある。第２相１２がＲ元素を含むことで、第２相１２が非磁性となりやすくなる。その結果、第２相１２の磁気分断作用が強くなり、磁気特性、特に保磁力を向上させやすくなる。
【0037】
第２相１２におけるＲ元素の含有割合には特に制限はない。例えば、第２相１２におけるＲ元素の含有割合が合計で１原子％以上３０原子％以下であってもよい。
【0038】
第２相１２がＡｌ、ＭｇおよびＳｎから選択される１種以上を含んでもよい。そして、第２相１２の少なくとも一部が、Ａｌ、ＭｇおよびＳｎの合計含有割合が５０原子％を上回っていてもよく８０原子％以上であってもよい。
【0039】
Ａｌ、ＭｇおよびＳｎは比較的、融点が低い金属元素である。これらの元素を多く含む第２相１２は、第１相１１の周囲を低温で覆うことができる。その結果、第２相の磁気分断作用が効率的に発揮されやすくなり、保磁力を向上させやすくなる。
【0040】
Ａｌ、ＭｇおよびＳｎの合計含有割合が５０原子％を上回る第２相１２の含有割合には特に制限はない。例えば、磁性体１の断面におけるＡｌ、ＭｇおよびＳｎの合計含有割合が５０原子％を上回る第２相１２の面積割合が３％以上３０％以下であってもよい。
【0041】
本実施形態に係る磁性体は磁石に含まれていてもよく、磁性粉末に含まれていてもよい。磁性体の形状、磁石の形状、磁性粉末の形状には、いずれも特に制限はない。
【0042】
以下、本実施形態に係る磁性体１の観察方法について説明する。
【0043】
まず、磁性体１を切断して断面を得る。断面の位置については特に制限はない。また、断面を必要に応じて表面処理してもよい。例えば鏡面研磨してもよい。
【0044】
次に、ＳＥＭ－ＥＤＳを用いて断面を観察する。図１に示すように第１相１１と第２相１２とでは明るさが異なることにより、第１相１１と第２相１２とを区別することができる。観察範囲の大きさおよび倍率には特に制限はなく、各相の組成、面積割合等が適切に観察できる大きさおよび倍率とすればよい。
【0045】
また、第１相１１と第２相１２との区別にはＥＤＳによる組成分析を必要により併用してもよい。図３は図１と同等な観察範囲についてＥＤＳを用いて組成分析を行い作成したＦｅマッピング画像と、Ｐマッピング画像と、Ｃｅマッピング画像と、ＳＥＭにより得られる電子線像（ＳＥＭ画像）と、を重ね合わせたマッピング画像である。図４は図２の近傍の観察範囲についてＥＤＳを用いて組成分析を行い作成したＦｅマッピング画像と、Ｐマッピング画像と、を重ね合わせたマッピング画像である。
【0046】
図１および図３より、磁性体１では第１相１１がＦｅおよびＰを多く含み、第２相１２がＣｅを多く含むことが分かる。図２および図４より、磁性体２ではＦｅおよびＰを多く含む第１相１１のみが含まれることが分かる。
【0047】
また、第２相として互いに組成等が異なる複数種類の第２相が磁性体に含まれる場合がある。その場合においても、ＳＥＭ画像の明るさの違い、ＥＤＳによる組成分析等を適宜行うことにより、複数種類の第２相を区別することができる。
【0048】
また、磁性体が磁性粉末である場合には、当該磁性粉末から圧粉体を作製し、当該圧粉体の断面をＳＥＭ－ＥＤＳを用いて観察してもよい。
【0049】
以下、各相における各元素の含有割合の測定方法について説明する。
【0050】
まず、各元素の含有割合を測定するために十分な大きさの観察画像を設定し、ＳＥＭ－ＥＤＳを用いて観察する。そして、各相について少なくとも２点以上、好ましくは５点以上の測定点を設定する。そして、各測定点における各元素の含有割合をＥＤＳの点分析により測定する。各測定点における各元素の含有割合を平均することで各相における各元素の含有割合を算出する。
【0051】
【0052】
磁性体１におけるＣA1／ＣB1、｛ＣM2／（１－ＣM2）｝、｛ＣM1／（１－ＣM1）｝等の各種パラメータは、各相における各元素の含有割合を用いて適宜、算出する。
【0053】
磁性体１に複数種類の第２相１２が含まれる場合には、各種類の第２相１２におけるＭ元素の合計含有割合を算出する。そして、各種類の第２相１２におけるＭ元素の合計含有割合を各種類の第２相１２の面積割合で加重平均することにより、ＣM2を算出する。そして、磁性体１における｛ＣM2／（１－ＣM2）｝を算出する。
【0054】
以下、本実施形態に係る磁性体の作製方法について詳しく説明していくが、磁性体の製造方法はこれに制限されず、その他の公知の方法を用いてもよい。
【0055】
（方法１）
まず、主に第１相を構成する原料（原料１）の組成、および、主に第２相を構成する原料（原料２）の組成を設定する。複数種類の第２相を有する磁性体を作製する場合には、目的とする各第２相の組成に応じて各原料２の組成を設定する。さらに、原料１と、原料２と、の混合比を設定する。原料２の割合を増やすほど、最終的に得られる磁性体における第２相の含有割合が増加する傾向にある。
まず、主に第１相を構成する原料（原料１）の組成、および、主に第２相を構成する原料（原料２）の組成を設定する。複数種類の第２相を有する磁性体を作製する場合には、目的とする各第２相の組成に応じて各原料２の組成を設定する。さらに、原料１と、原料２と、の混合比を設定する。原料２の割合を増やすほど、最終的に得られる磁性体における第２相の含有割合が増加する傾向にある。
【0056】
上記の方法で設定した組成を有する原料１および原料２を上記の方法で設定した混合比で混合して得られる混合物の組成となるように、準備した各原料を秤量する。各原料としては、具体的には、各元素の単体、各元素を含む化合物、および／または、各元素を含む合金を適宜、準備する。各原料の形状には特に制限はない。例えば粉末形状であってもよい。
【0057】
次に、秤量した各原料を混合する。具体的な混合方法には特に制限はない。
【0058】
次に、メルトスパン法により混合した各原料からリボンを得る。具体的には、まず、混合した各原料を加熱し、溶融させて溶湯を得る。具体的な溶融方法には特に制限はない。例えば、混合した各原料を石英管ノズルに入れて高周波加熱により加熱してもよい。また、溶融時の雰囲気にも特に制限はない。例えばＡｒ雰囲気等の不活性雰囲気としてもよいが、製造コストを下げる観点からは空気中などの活性雰囲気としてもよい。
【0059】
次に、溶湯を冷却ロールに射出することによりリボンを得る。冷却ロールの材質には特に制限はない。例えば銅製の冷却ロールであってもよく、モリブデン製の冷却ロールであってもよい。冷却ロールの回転速度には特に制限はない。例えば１０００ｒｐｍ以上５０００ｒｐｍ以下であってもよい。
【0060】
得られたリボンの断面をＳＥＭ－ＥＤＳで観察すると、リボンが第１相および第２相を有する磁性体であることが確認でき、得られたリボンが本実施形態に係る磁性体であることが確認できる。
【0061】
本実施形態に係る磁性体を有する磁性粉末を得る方法には特に制限はない。例えば、リボンを粉砕してもよい。リボンを粉砕する方法にも特に制限はない。例えばロッドミルまたはスタンプミルでリボンを粉砕する。
【0062】
磁性粉末に含まれる粉末粒子の粒子径には特に制限はない。例えば平均粒子径が０．５μｍ以上１０μｍ以下であってもよい。また、磁性粉末に含まれる粉末粒子のうち、個数割合で９９％以上の粉末粒子の粒子径が５０ｎｍ以上であってもよく、磁性粉末に含まれる全ての粉末粒子の粒子径が５０ｎｍ以上であってもよい。なお、１個の粉末粒子にはＡ元素およびＢ元素を有する六方晶系の結晶構造を有する結晶が複数個、含まれることが通常である。したがって、粉末粒子の粒子径と当該結晶の結晶粒径とは異なる。
【0063】
本実施形態に係る磁性体を有する磁石を得る方法には特に制限はない。例えば、リボンを粉砕して得られる磁性粉末を金型に入れて加圧して成形体を得てから焼結することにより焼結体（焼結磁石）が得られる。加圧時の圧力には特に制限はない。例えば２０ＭＰａ以上２００ＭＰａ以下であってもよい。焼結温度および焼結時間についても特に制限はない。例えば焼結温度が６００℃以上１２００℃以下であってもよく、焼結時間が０．２時間以上２４時間以下であってもよい。焼結時の雰囲気にも特に制限はない。例えばＡｒ雰囲気等の不活性雰囲気としてもよいが、製造コストを下げる観点からは空気中などの活性雰囲気としてもよい。
【0064】
また、磁性粉末と樹脂とを混合して加圧することによりボンド磁石が得られる。
【0065】
上記の成形体を粉砕して本実施形態に係る磁性体を有する磁性粉末を得ることもできる。上記の焼結体（焼結磁石）を粉砕して本実施形態に係る磁性体を有する磁性粉末を得ることもできる。
【0066】
（方法２）
以下、方法１とは異なる磁性体の製造方法について説明する。特に、Ａｌ、ＭｇおよびＳｎの合計含有割合が５０原子％を上回る第２相を有する磁性体の製造方法について説明する。特に記載のない点については、方法１と同様である。
以下、方法１とは異なる磁性体の製造方法について説明する。特に、Ａｌ、ＭｇおよびＳｎの合計含有割合が５０原子％を上回る第２相を有する磁性体の製造方法について説明する。特に記載のない点については、方法１と同様である。
【0067】
まず、主に第１相を構成する原料（原料１）の組成、および、主に第２相を構成する原料（原料２）の組成を設定する。さらに、原料１と、原料２と、の混合比を設定する。
【0068】
方法１とは異なり、この時点では、主にＡｌ、ＭｇおよびＳｎの合計含有割合が５０原子％を上回る第２相を構成する原料２の原料を原料１の原料と混合しない。なお、その他の第２相を構成する原料２の原料がある場合には、方法１と同様に原料１の原料と混合する。
【0069】
以下、リボンを粉砕して粉末を得るまでの工程は方法１と同様である。
【0070】
次に、主にＡｌ、ＭｇおよびＳｎの合計含有割合が５０原子％を上回る第２相を構成する原料２の組成を有する合金粉末を別途、準備する。当該合金粉末は、１０００℃程度で溶融する合金粉末である。当該合金粉末を準備する方法には特に制限はない。当該合金粉末の粒径には特に制限はないが、リボンを粉砕して得られる粉末の粒径と同等としてもよい。
【0071】
次に、リボンを粉砕して得られた粉末と、当該合金粉末と、を上記の混合比で混合する。その後、混合して得られた粉末を金型に入れ、加圧して成形体を得てから焼結する。得られた焼結体（焼結磁石）の断面をＳＥＭ－ＥＤＳで観察すると、焼結体（焼結磁石）が第１相１１および第２相１２を有する磁性体であることが確認でき、本実施形態に係る磁性体であることが確認できる。さらに、Ａｌ、ＭｇおよびＳｎの合計含有割合が５０原子％を上回る第２相１２が含まれることも確認できる。
【0072】
加圧時の圧力には特に制限はない。例えば２０ＭＰａ以上２００ＭＰａ以下であってもよい。焼結温度および焼結時間についても特に制限はない。例えば焼結温度が６００℃以上１２００℃以下であってもよく、焼結時間が０．２時間以上２４時間以下であってもよい。焼結時の雰囲気にも特に制限はない。例えばＡｒ雰囲気等の不活性雰囲気としてもよいが、製造コストを下げる観点からは空気中などの活性雰囲気としてもよい。
【0073】
上記の焼結体（焼結磁石）は本実施形態に係る磁性体を有する磁石である。また、本実施形態に係る磁性体を有する磁性粉末を得るためには、当該焼結体（焼結磁石）を粉砕すればよい。粉砕する方法には特に制限はない。また、当該焼結体（焼結磁石）を粉砕して得られる磁性粉末を樹脂と混合して加圧することによりボンド磁石を作製することも可能である。
【0074】
本実施形態に係る磁性体、磁石等の用途には特に制限はない。本実施形態に係る磁石はフェライト磁石と比較して磁気特性が高い。本実施形態に係る磁石は希土類磁石と比較して原材料が安価であり、原料コストが低くなりやすい。さらに、本実施形態に係る磁石は希土類磁石と比較して製造時の雰囲気中の酸素濃度を高くしやすく、製造コストを低くしやすい。さらに、本実施形態に係る磁石は耐食性も高い。
【0075】
本実施形態に係る磁性体、磁石等は、上記の特徴を有することから、例えばモータ、発電機、アクチュエーターに好適に用いられる。
【実施例0076】
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。
【0077】
（実験例１：実施例１～１８、比較例１～７）
（試料作製）
表１に示す組成を有する原料１と、表２に示す組成を有する原料２－１と、を表４に示す混合比で混合して得られる混合物の組成と同組成のリボンが得られるように粉末形状の原料を秤量し、混合して混合粉を得た。粉末形状の原料としては、具体的には、表１、表２に示す各元素の単体、各元素を含む化合物、および／または、各元素を含む合金を適宜準備した。
（試料作製）
表１に示す組成を有する原料１と、表２に示す組成を有する原料２－１と、を表４に示す混合比で混合して得られる混合物の組成と同組成のリボンが得られるように粉末形状の原料を秤量し、混合して混合粉を得た。粉末形状の原料としては、具体的には、表１、表２に示す各元素の単体、各元素を含む化合物、および／または、各元素を含む合金を適宜準備した。
【0078】
実験例１では、原料２－１をＰ２－３（Ｃｅ単体）とし、原料１の組成を変化させ原料１と原料２－１との混合比を変化させた。
【0079】
【表1】
【0080】
【表2】
【0081】
【表3】
【0082】
【表4】
【0083】
次に、メルトスパンにより上記の混合粉からリボンを得た。具体的には、まず、上記の混合粉を溶融用の石英管ノズルに入れて加熱し、溶融させた。次に、混合粉全体が溶融して溶湯となった段階で、回転速度３０００ｒｐｍの冷却ロールに溶湯を射出してリボンを得た。冷却ロールは銅製のものを用いた。
【0084】
次に、リボンを粉砕して粉末形状の磁性材料を得た。粉砕にはビーズミルを用いた。磁性材料の粒子径は平均が０．６μｍ程度であり、最小値が５０ｎｍ以上となるようにした。
【0085】
次に、粉末形状の磁性材料からバルク磁石（焼結磁石）を作製した。具体的には、まず、粉末形状の磁性材料を金型に投入し、１００ＭＰａで加圧して成形体を得た。次に、成形体をＡｒ雰囲気中、１０００℃で１時間加熱することにより焼結させてバルク磁石を作製した。
【0086】
次に、リボンを粉砕した方法と同一の方法でバルク磁石を粉砕して改めて粉末形状の磁性粉末を得た。磁性材料の粒子径は平均が０．６μｍ程度であり、最小値が５０ｎｍ以上となるようにした。
【0087】
（磁気特性）
バルク磁石を粉砕して得られた磁性材料の磁気特性は振動型磁力計（ＶＳＭ）を用いて評価した。具体的には、磁性材料に対して±１６００ｋＡ／ｍの外部磁場を印加し、磁性材料の磁化を測定した。飽和磁化σｓは、＋１６００ｋＡ／ｍの外部磁場を印加したときの磁性材料の磁化とした。保磁力Ｈｃは磁化を０とするために必要な負の外部磁場の絶対値とした。結果を表７に示す。
バルク磁石を粉砕して得られた磁性材料の磁気特性は振動型磁力計（ＶＳＭ）を用いて評価した。具体的には、磁性材料に対して±１６００ｋＡ／ｍの外部磁場を印加し、磁性材料の磁化を測定した。飽和磁化σｓは、＋１６００ｋＡ／ｍの外部磁場を印加したときの磁性材料の磁化とした。保磁力Ｈｃは磁化を０とするために必要な負の外部磁場の絶対値とした。結果を表７に示す。
【0088】
σｓは７０．０Ａ・ｍ2／ｋｇ以上である場合を良、６０．０Ａ・ｍ2／ｋｇ以上７０．０Ａ・ｍ2／ｋｇ未満である場合を可、６０．０Ａ・ｍ2／ｋｇ未満である場合を不可とした。
【0089】
Ｈｃは４０．０ｋＡ／ｍ以上である場合を良、３５．０ｋＡ／ｍ以上４０．０ｋＡ／ｍ未満である場合を可、３５．０ｋＡ／ｍ未満である場合を不可とした。
【0090】
粉砕前のバルク磁石の飽和磁束密度ＪｓはＢＨトレーサーを用いた点以外は粉末形状の磁性材料の飽和磁化σｓと同条件で測定した。粉砕前のバルク磁石の保磁力ＨｃＪはＢＨトレーサーを用いた点以外は粉末形状の磁石材料のＨｃと同条件で測定した。結果を表７に示す。
【0091】
Ｊｓは５９０ｍＴ以上である場合を良、５８０ｍＴ以上５９０ｍＴ未満である場合を可、５８０ｍＴ未満である場合を不可とした。
【0092】
ＨｃＪは５０．０ｋＡ／ｍ以上である場合を良、３５．０ｋＡ／ｍ以上５０．０ｋＡ／ｍ未満である場合を可、３５．０ｋＡ／ｍ未満である場合を不可とした。
【0093】
（微細構造、各相の組成）
各相の同定は、各試料のバルク磁石について、断面を鏡面研磨し、ＳＥＭ－ＥＤＳで観察することにより行った。ＥＤＳによる元素マッピングにより、第１相および第２相を同定した。また、画像解析により第２相の面積割合を算出した。
各相の同定は、各試料のバルク磁石について、断面を鏡面研磨し、ＳＥＭ－ＥＤＳで観察することにより行った。ＥＤＳによる元素マッピングにより、第１相および第２相を同定した。また、画像解析により第２相の面積割合を算出した。
【0094】
また、同定した第１相、第２相のそれぞれにおいて、十分な数の測定点における点分析を行った。点分析により得られた各測定点の組成を平均することで、各試料における第１相の組成および第２相の組成を算出した。結果を表５～表７に示す。
【0095】
【表5】
【0096】
【表6】
【0097】
【表7】
【0098】
所定の微細構造および各相の組成を有する実施例１～１８は磁気特性が良好であった。これに対し、ＣA1／ＣB1が小さすぎる比較例１はσｓが低下した。ＣA1／ＣB1が大きすぎる比較例２はＨｃが低下した。第２相が含まれなかった比較例５はＨｃが低下した。第１相がＦｅを含まなかった比較例６はσｓおよびＨｃが低下した。第１相がＰを含まずＣA1／ＣB1が大きすぎた比較例７はＨｃが低下した。
【0099】
以下、上記の実施例１および比較例５についての観察結果を示す。
【0100】
図１には実施例１の磁性体１（バルク磁石）のＳＥＭ画像を、図２には比較例５の磁性体２（バルク磁石）のＳＥＭ画像を、図３には、実施例１の磁性体１の元素マッピング画像を、図４には比較例５の磁性体２の元素マッピング画像を、それぞれ示す。図１に示す磁性体１は第１相１１と第２相１２とを有する。これに対し、図２に示す磁性体２は第１相１１のみを有する。
【0101】
図１の黒い部分は磁性体１の範囲外である部分である。磁性体１の観察範囲を設定する際に磁性体の端の部分に観察範囲を設定したため、磁性体の範囲外である部分もＳＥＭ画像に含まれている。
【0102】
図２の黒い部分は第１相１１同士の間に存在する空隙である。
【0103】
図５は図１の一部を拡大したＳＥＭ画像である。第１相の組成の測定点の一部である♯１および♯２の位置、および、第２相の組成の測定点の一部である♯３および♯４の位置を示している。図５に示すように各相の組成の測定点を設定し、各測定点の組成を測定している。
【0104】
（実験例２：実施例１９～２８、実施例３３～３４）
表８に示す混合比で表１に示す組成を有する原料１と、表２に示す組成を有する原料２－１と、表２に示す組成を有する原料２－２と、を混合して得られる混合物の組成と同組成のリボンが得られるように粉末形状の原料を秤量し、混合して混合粉を得た。以下、実験例１と同条件で実施した。
表８に示す混合比で表１に示す組成を有する原料１と、表２に示す組成を有する原料２－１と、表２に示す組成を有する原料２－２と、を混合して得られる混合物の組成と同組成のリボンが得られるように粉末形状の原料を秤量し、混合して混合粉を得た。以下、実験例１と同条件で実施した。
【0105】
実験例２および後述する実験例３では、原料１をＰ１－１（Ｆｅ0.60Ｃｏ0.05Ｐ0.25Ｓｉ0.10（原子数比））とし、原料２の組成および混合比等を変化させた。主に磁化を発現させる第１相の組成に与える影響が大きい原料１の組成を固定したことに伴い、磁気特性の評価基準を実験例１から細分化した。結果を表９～表１３に示す。
【0106】
σｓは８５．０Ａ・ｍ2／ｋｇ以上である場合をＡ、８０．０Ａ・ｍ2／ｋｇ以上８５．０Ａ・ｍ2／ｋｇ未満である場合をＢ、７５．０Ａ・ｍ2／ｋｇ以上８０．０Ａ・ｍ2／ｋｇ未満である場合をＣ、７０．０Ａ・ｍ2／ｋｇ以上７５．０Ａ・ｍ2／ｋｇ未満である場合をＤ、６０．０Ａ・ｍ2／ｋｇ以上７０．０Ａ・ｍ2／ｋｇ未満である場合をＥ、６０．０Ａ・ｍ2／ｋｇ未満である場合をＦとして表に示す。Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆの順に優れた評価であり、Ａ～Ｅである場合を良好とした。
【0107】
Ｈｃは５５．０ｋＡ／ｍ以上である場合をＡ、４５．０ｋＡ／ｍ以上５５．０ｋＡ／ｍ未満である場合をＢ、４０．０ｋＡ／ｍ以上４５．０ｋＡ／ｍ未満である場合をＣ、３５．０ｋＡ／ｍ以上４０．０ｋＡ／ｍ未満である場合をＤ、３５．０ｋＡ／ｍ未満である場合をＥとして表に示す。Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅの順に優れた評価であり、Ａ～Ｄである場合を良好とした。
【0108】
Ｊｓは６２０ｍＴ以上である場合をＡ、６００ｍＴ以上６２０ｍＴ未満である場合をＢ、５９０ｍＴ以上６００ｍＴ未満である場合をＣ、５８０ｍＴ以上５９０ｍＴ未満である場合をＤ、５８０ｍＴ未満である場合をＥとして表に示す。Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅの順に優れた評価であり、Ａ～Ｄである場合を良好とした。
【0109】
ＨｃＪは５５．０ｋＡ／ｍ以上である場合をＡ、５０．０ｋＡ／ｍ以上５５．０ｋＡ／ｍ未満である場合をＢ、４０．０ｋＡ／ｍ以上５０．０ｋＡ／ｍ未満である場合をＣ、３５．０ｋＡ／ｍ以上４０．０ｋＡ／ｍ未満である場合をＤ、３５．０ｋＡ／ｍ未満である場合をＥとして表に示す。Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅの順に優れた評価であり、Ａ～Ｄである場合を良好とした。
【0110】
（実験例３：実施例２９～３２、３５～４２）
まず、表８に示す混合比で表１に示す組成を有する原料１と、表２に示す組成を有する原料２－１と、表２に示す組成を有する原料２－２と、を混合して得られる混合物の組成と同組成のリボンが得られるように粉末形状の原料を秤量し、混合して混合粉を得た。
まず、表８に示す混合比で表１に示す組成を有する原料１と、表２に示す組成を有する原料２－１と、表２に示す組成を有する原料２－２と、を混合して得られる混合物の組成と同組成のリボンが得られるように粉末形状の原料を秤量し、混合して混合粉を得た。
【0111】
実験例１と同様に混合粉からリボンを得て粉砕することで粉末形状の磁性材料を得た。
【0112】
次に、表３に示す組成を有する原料２－３の合金粉末を準備した。合金粉末の粒径は粉末形状の磁性材料の粒径と同等となるようにした。そして、粉末形状の磁性材料と、表３に示す組成を有する原料２－３の合金粉末と、を表８に示す混合比で混合した。
【0113】
例えば、実施例３９では、粉末形状の磁性材料の組成は、質量比で原料１－１：原料２－１：原料２－２＝９２：３：２である混合比で原料１－１、原料２－１および原料２－２を混合した組成であった。そして、質量比で粉末形状の磁性材料：原料２－３＝９７：３である混合比で粉末形状の磁性材料と原料２－３の合金粉末とを混合させた。
【0114】
以下、実験例１、２と同様の方法でバルク磁石を作製した。さらに、リボンを粉砕した方法と同一の方法でバルク磁石を粉砕して磁性粉末を得た。そして、バルク磁石を粉砕して得られた磁性粉末に対して、実験例２と同様の方法および評価基準で磁気特性を評価した。さらに、実験例２と同様の方法で粉砕前のバルク磁石の磁気特性を評価した。結果を表９～表１３に示す。
【0115】
微細構造の観察および各相の同定は、各試料のバルク磁石について、断面を鏡面研磨し、ＳＥＭ－ＥＤＳで観察することにより行った。結果を表９～表１３に示す。
【0116】
【表8】
【0117】
【表9】
【0118】
【表10】
【0119】
【表11】
【0120】
【表12】
【0121】
【表13】
【0122】
所定の微細構造および各相の組成を有する実施例１９～４２は磁気特性が良好であった。
【符号の説明】
【0123】
１…（第１相と第２相とを有する）磁性体
２…（第１相のみを有する）磁性体
１１…第１相
１２…第２相
２…（第１相のみを有する）磁性体
１１…第１相
１２…第２相
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】