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(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】
(24)【登録日】2022-02-08
(45)【発行日】2022-02-17
(54)【発明の名称】Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石の製造方法
(51)【国際特許分類】
H01F 41/02 20060101AFI20220209BHJP
B22F 1/00 20220101ALI20220209BHJP
B22F 3/00 20210101ALI20220209BHJP
C22C 33/02 20060101ALI20220209BHJP
C22C 38/00 20060101ALI20220209BHJP
H01F 1/057 20060101ALI20220209BHJP
【ＦＩ】
H01F41/02 G
B22F1/00 Y
B22F3/00 F
C22C33/02 J
C22C33/02 K
C22C38/00 303D
H01F1/057 170
【請求項の数】
2
(21)【出願番号】P 2018055048
(22)【出願日】2018-03-22
(65)【公開番号】P2019169560
(43)【公開日】2019-10-03
【審査請求日】2021-02-15
(73)【特許権者】
【識別番号】000005083
【氏名又は名称】日立金属株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100100158
【弁理士】
【氏名又は名称】鮫島 睦
(74)【代理人】
【識別番号】100145403
【弁理士】
【氏名又は名称】山尾 憲人
(72)【発明者】
【氏名】藤森 信彦
【審査官】久保田 昌晴
(56)【参考文献】
【文献】特開２０００－２３２０１２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平７－３３５４６８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭６３－２５２４０２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００３－４５７１０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－１８４６８９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－２８１２３（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｆ １／０５７、４１／０２
Ｂ２２Ｆ １／００、３／００
Ｃ２２Ｃ ２８／００、３３／０２、３８／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
Ｒ：２９．５～３５．０質量％（Ｒは希土類元素のうち少なくとも１種であり、ＮｄおよびＰｒの少なくとも１種を含む）、Ｂ：０．８０～０．９１質量％、
Ｇａ：０．２～１．０質量％、および
Ｔ：６１．５～６９．５質量％（ＴはＦｅとＣｏであり、Ｔの９０～１００質量％がＦｅである）を含有し、
下記式（１）を満足するＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石の製造方法であって、
［Ｔ］／５５．８５＞１４［Ｂ］／１０．８ （１）
（［Ｔ］は質量％で示すＴの含有量であり、［Ｂ］は質量％で示すＢの含有量である）
合金粉末を準備する工程と、
前記合金粉末を成形して成形体を得る成形工程と、
前記成形体を、１０１０℃～１０３０℃の範囲内にある第１焼結温度で、１２時間～３６時間の範囲内にある第１焼結時間で加熱して、第１焼結体を得る第１焼結工程と、
前記第１焼結体を、９９０℃～１０２０℃の範囲内にあり、かつ前記第１焼結温度よりも１０℃以上低い第２焼結温度で、１７時間～４１時間の範囲にあり、かつ前記第１焼結時間よりも５時間以上長い第２焼結時間で加熱して第２焼結体を得る第２焼結工程と、
前記第２焼結体を、４００℃～８００℃の範囲内にある熱処理温度で加熱する熱処理工程と、を含む、Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石の製造方法。
【請求項2】
前記第２焼結工程において、前記第２焼結温度が、９９０℃～１０１０℃の範囲内にあり、かつ前記第１焼結温度よりも２０℃以上低い、請求項１に記載のＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石（Ｒは希土類元素のうち少なくとも一種でありＮｄを必ず含む、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、ハードディスクドライブのボイスコイルモータ（ＶＣＭ）、電気自動車用（ＥＶ、ＨＶ、ＰＨＶなど）モータ、産業機器用モータなどの各種モータや家電製品などに使用されている。
【0003】
Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石は主としてＲ２Ｔ１４Ｂ化合物からなる主相とこの主相の粒界部分に位置する粒界相とから構成されている。主相であるＲ２Ｔ１４Ｂ化合物は高い磁化を持つ強磁性材料でありＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石の特性の根幹をなしている。
【0004】
Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石は高温で保磁力ＨｃＪ（以下、単に「ＨｃＪ」という場合がある）が低下するため不可逆熱減磁が起こる。そのため、特に電気自動車用モータに使用される場合、高温下でも高いＨｃＪを有することが要求されている。
【0005】
従来、ＨｃＪ向上のために、Ｄｙ、Ｔｂ等の重希土類元素ＲＨをＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石に多量に添加していた。しかし、重希土類元素ＲＨを多量に添加すると、ＨｃＪは向上するが、残留磁束密度Ｂｒ（以下、単に「Ｂｒ」という場合がある）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ＲＨを拡散させて主相結晶粒の外殻部にＲＨを濃化させることでＢｒの低下を抑制しつつ、高いＨｃＪを得る方法が提案されている。
【0006】
しかし、Ｄｙは、もともと資源量が少ないうえ産出地が限定されている等の理由から、供給が不安定であり、価格変動するなどの問題を有している。そのため、ＤｙなどのＲＨをできるだけ使用せず(使用量をできるだけ少なくして)、Ｂｒの低下を抑制しつつ、高いＨｃＪを得ることが求められている。
【0007】
特許文献１には、通常のＲ－Ｔ－Ｂ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種類以上の金属元素Ｍを含有させることによりＲ２Ｆ１７Ｍ相を生成させ、該Ｒ２Ｆｅ１７相を原料として生成させた遷移金属リッチ相（Ｒ６Ｔ１３Ｍ）の体積率を十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。
【0008】
また、上述の通りＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石が最も利用される用途はモータであり、特に電気自動車用モータなどの用途で高温安定性を確保するためにＨｃＪの向上は大変有効であるが、それらの特性とともに角形比Ｈｋ/ＨｃＪ(以下、単にＨｋ/ＨｃＪという場合がある)も高くなければならない。Ｈｋ/ＨｃＪが低いと減磁しやすくなるという問題を引き起こす。そのため、高いＨｃＪを有するとともに、高いＨｋ/ＨｃＪを有するＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石が求められている。なお、Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石の分野においては、一般に、Ｈｋ／ＨｃＪを求めるために測定するパラメータであるＨｋは、Ｊ(磁化の強さ)－Ｈ(磁界の強さ)曲線の第２象限において、Ｊが０．９×Ｊｒ(Ｊｒは残留磁化、Ｊｒ＝Ｂｒ)の値になる位置のＨ軸の読み値が用いられている。このＨｋを減磁曲線のＨｃＪで除した値(Ｈｋ/ＨｃＪ＝Ｈｋ(ＫＡ/ｍ)/ＨｃＪ(ＫＡ/ｍ)×１００（％）)が角形比として定義される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【文献】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】
【0010】
特許文献１に記載されているＲ－Ｔ－Ｂ系希土類磁石では、Ｄｙの含有量を低減しつつ高いＨｃＪが得られるものの、一般的なＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石 (Ｒ２Ｔ１４Ｂ型化合物の化学量論比よりもＢ量が多い)と比べてＨｋ／ＨｃＪが低下するという問題点があった。
【0011】
そこで本発明は、ＲＨの含有量を低減しつつ、高いＨｃＪと高いＨｋ／ＨｃＪを有するＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石を製造するための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】
【0012】
本発明の態様１は、
Ｒ：２９．５～３５．０質量％（Ｒは希土類元素のうち少なくとも１種であり、ＮｄおよびＰｒの少なくとも１種を含む）、
Ｂ：０．８０～０．９１質量％、
Ｇａ：０．２～１．０質量％、および
Ｔ：６１．５～６９．５質量％（ＴはＦｅとＣｏであり、Ｔの９０～１００質量％がＦｅである）を含有し、
下記式（１）を満足するＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石の製造方法であって、
［Ｔ］／５５．８５＞１４［Ｂ］／１０．８ （１）
（［Ｔ］は質量％で示すＴの含有量であり、［Ｂ］は質量％で示すＢの含有量である）
合金粉末を準備する工程と、
前記合金粉末を成形して成形体を得る成形工程と、
前記成形体を、１０１０℃～１０３０℃の範囲内にある第１焼結温度で、１２時間～３６時間の範囲内にある第１焼結時間で加熱して、第１焼結体を得る第１焼結工程と、
前記第１焼結体を、９９０℃～１０２０℃の範囲内にあり、かつ前記第１焼結温度よりも１０℃以上低い第２焼結温度で、１７時間～４１時間の範囲にあり、かつ前記第１焼結時間よりも５時間以上長い第２焼結時間で加熱して第２焼結体を得る第２焼結工程と、
前記第２焼結体を、４００℃～８００℃の範囲内にある熱処理温度で加熱する熱処理工程と、
を含む、Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石の製造方法である。
Ｒ：２９．５～３５．０質量％（Ｒは希土類元素のうち少なくとも１種であり、ＮｄおよびＰｒの少なくとも１種を含む）、
Ｂ：０．８０～０．９１質量％、
Ｇａ：０．２～１．０質量％、および
Ｔ：６１．５～６９．５質量％（ＴはＦｅとＣｏであり、Ｔの９０～１００質量％がＦｅである）を含有し、
下記式（１）を満足するＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石の製造方法であって、
［Ｔ］／５５．８５＞１４［Ｂ］／１０．８ （１）
（［Ｔ］は質量％で示すＴの含有量であり、［Ｂ］は質量％で示すＢの含有量である）
合金粉末を準備する工程と、
前記合金粉末を成形して成形体を得る成形工程と、
前記成形体を、１０１０℃～１０３０℃の範囲内にある第１焼結温度で、１２時間～３６時間の範囲内にある第１焼結時間で加熱して、第１焼結体を得る第１焼結工程と、
前記第１焼結体を、９９０℃～１０２０℃の範囲内にあり、かつ前記第１焼結温度よりも１０℃以上低い第２焼結温度で、１７時間～４１時間の範囲にあり、かつ前記第１焼結時間よりも５時間以上長い第２焼結時間で加熱して第２焼結体を得る第２焼結工程と、
前記第２焼結体を、４００℃～８００℃の範囲内にある熱処理温度で加熱する熱処理工程と、
を含む、Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石の製造方法である。
【0013】
本発明の態様２は、前記第２焼結工程において、前記第２焼結温度が、９９０℃～１０１０℃の範囲内にあり、かつ前記第１焼結温度よりも２０℃以上低い、態様１に記載のＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石の製造方法である。
【発明の効果】
【0014】
本発明の製造方法によれば、ＲＨの含有量を低減しつつ、高いＨｃＪと高いＨｋ／ＨｃＪを有するＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石を製造することができる。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するためのＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石の製造方法を例示するものであって、本発明を以下に限定するものではない。
【0016】
本発明者らは鋭意検討した結果、本発明は、以下に規定するような特定の組成範囲、特に極めて狭い特定範囲のＢ含有量を有するＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石の製造において、焼結工程を２段階（第１焼結工程と第２焼結工程）で行い、かつ第１焼結工程および第２焼結工程の焼結条件（温度および時間）を適切に制御することにより、最終的に得られるＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石の磁気的特性を向上できることを見いだした。
以下に本発明の実施形態に係る製造方法について詳述する。
以下に本発明の実施形態に係る製造方法について詳述する。
【0017】
＜Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石＞
まず、本発明に係る製造方法によって得られるＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石について説明する。
まず、本発明に係る製造方法によって得られるＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石について説明する。
【0018】
（Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石の組成）
本実施形態に係るＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石の組成は、
Ｒ：２９．５～３５．０質量％（Ｒは希土類元素のうち少なくとも１種であり、ＮｄおよびＰｒの少なくとも１種を含む）、
Ｂ：０．８０～０．９１質量％、
Ｇａ：０．２～１．０質量％、および
Ｔ：６１．５～６９．５質量％（ＴはＦｅとＣｏであり、Ｔの９０～１００質量％がＦｅである）を含有し、下記式（１）を満足する。
［Ｔ］／５５．８５＞１４［Ｂ］／１０．８ （１）
（［Ｔ］は質量％で示すＴの含有量であり、［Ｂ］は質量％で示すＢの含有量である）
本実施形態に係るＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石の組成は、
Ｒ：２９．５～３５．０質量％（Ｒは希土類元素のうち少なくとも１種であり、ＮｄおよびＰｒの少なくとも１種を含む）、
Ｂ：０．８０～０．９１質量％、
Ｇａ：０．２～１．０質量％、および
Ｔ：６１．５～６９．５質量％（ＴはＦｅとＣｏであり、Ｔの９０～１００質量％がＦｅである）を含有し、下記式（１）を満足する。
［Ｔ］／５５．８５＞１４［Ｂ］／１０．８ （１）
（［Ｔ］は質量％で示すＴの含有量であり、［Ｂ］は質量％で示すＢの含有量である）
【0019】
上記組成により、一般的なＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石よりもＢ量を少なくするとともに、Ｇａ等を含有させているので、二粒子粒界にＲ－Ｔ－Ｇａ相が生成して、高いＨｃＪを得ることができる。ここで、Ｒ－Ｔ－Ｇａ相とは、代表的にはＮｄ６Ｆｅ１３Ｇａ化合物である。Ｒ６Ｔ１３Ｇａ化合物は、Ｌａ６Ｃｏ１１Ｇａ３型結晶構造を有する。また、Ｒ６Ｔ１３Ｇａ化合物は、その状態によっては、Ｒ６Ｔ１３－δＧａ１＋δ化合物（δは典型的には２以下）になっている場合がある。例えば、Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石中にＣｕ、Ａｌが比較的多く含有される場合、Ｒ６Ｔ１３－δ（Ｇａ１－ｘ－ｙＣｕｘＡｌｙ）１＋δになっている場合がある。
以下に、各組成について詳述する。
以下に、各組成について詳述する。
【0020】
（Ｒ：２９．５～３５．０質量％）
Ｒは、希土類元素のうち少なくとも１種であり、ＮｄおよびＰｒの少なくとも１種を含む。Ｒの含有量は、２９．５～３５．０質量％である。Ｒが２９．５質量％未満であると焼結時の緻密化が困難となるおそれがあり、３５．０質量％を超えると主相比率が低下して高いＢｒを得られないおそれがある。Ｒの含有量は、好ましくは２９．５～３３．０質量％である。Ｒがこのような範囲であれば、より高いＢｒを得ることができる。
Ｒは、希土類元素のうち少なくとも１種であり、ＮｄおよびＰｒの少なくとも１種を含む。Ｒの含有量は、２９．５～３５．０質量％である。Ｒが２９．５質量％未満であると焼結時の緻密化が困難となるおそれがあり、３５．０質量％を超えると主相比率が低下して高いＢｒを得られないおそれがある。Ｒの含有量は、好ましくは２９．５～３３．０質量％である。Ｒがこのような範囲であれば、より高いＢｒを得ることができる。
【0021】
（Ｂ：０．８０～０．９１質量％）
焼結磁石中のＢの含有量は、０．８０～０．９１質量％である。Ｂが０．８０質量％未満であるとＲ２Ｔ１７相が生成されて高いＨｃＪが得られないおそれがあり、０．９１質量％を超えるとＲ－Ｔ－Ｇａ相の生成量が少なすぎて高いＨｃＪが得られないおそれがある。Ｂの含有量は、好ましくは０．８８～０．９０質量％であり、より高いＨｃＪ向上効果が得られる。
焼結磁石中のＢの含有量は、０．８０～０．９１質量％である。Ｂが０．８０質量％未満であるとＲ２Ｔ１７相が生成されて高いＨｃＪが得られないおそれがあり、０．９１質量％を超えるとＲ－Ｔ－Ｇａ相の生成量が少なすぎて高いＨｃＪが得られないおそれがある。Ｂの含有量は、好ましくは０．８８～０．９０質量％であり、より高いＨｃＪ向上効果が得られる。
【0022】
さらに、Ｂの含有量は下記式（１）を満たす。
［Ｔ］／５５．８５＞１４［Ｂ］／１０．８ （１）
ここで［Ｔ］は質量％で示すＴの含有量であり、［Ｂ］は質量％で示すＢの含有量である。
［Ｔ］／５５．８５＞１４［Ｂ］／１０．８ （１）
ここで［Ｔ］は質量％で示すＴの含有量であり、［Ｂ］は質量％で示すＢの含有量である。
【0023】
式（１）を満足することにより、Ｂの含有量が一般的なＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石よりも少なくなる。一般的なＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石は、主相であるＲ２Ｔ１４Ｂ相以外に軟磁性相であるＲ２Ｔ１７相が生成しないように、［Ｔ］／５５．８５（Ｆｅの原子量）は１４［Ｂ］／１０．８（Ｂの原子量）よりも少ない組成となっている（［Ｔ］は、質量％で示すＴの含有量である）。本発明の実施形態のＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石は、一般的なＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石と異なり、［Ｔ］／５５．８５が１４［Ｂ］／１０．８よりも多くなるように式（１）で規定している。なお、本発明の実施形態のＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石におけるＴの主成分はＦｅであるため、Ｆｅの原子量を用いた。
【0024】
（Ｇａ：０．２～１．０質量％）
Ｇａの含有量は、０．２～１．０質量％である。Ｇａが０．２質量％未満であると、Ｒ－Ｔ－Ｇａ相の生成量が少なすぎて、Ｒ２Ｔ１７相を消失させることができず、高いＨｃＪを得ることができないおそれがあり、１．０質量％を超えると不要なＧａが存在することになり、主相比率が低下してＢｒが低下するおそれがある。
Ｇａの含有量は、０．２～１．０質量％である。Ｇａが０．２質量％未満であると、Ｒ－Ｔ－Ｇａ相の生成量が少なすぎて、Ｒ２Ｔ１７相を消失させることができず、高いＨｃＪを得ることができないおそれがあり、１．０質量％を超えると不要なＧａが存在することになり、主相比率が低下してＢｒが低下するおそれがある。
【0025】
（Ｔ：６１．５～６９．５質量％（Ｔは、ＦｅとＣｏでありＴの９０～１００質量％がＦｅである））
Ｔは、遷移金属元素のうち少なくとも１種であり、Ｆｅを必ず含む。
焼結磁石中のＴの含有量は６１．５～６９．５質量％である。また、Ｔの全量を１００質量％としたとき、その１０質量％以下をＣｏで置換できる。すなわち、Ｔの全量の９０質量％以上がＦｅである。また、Ｔの全量（１００質量％）をＦｅにしてもよい。Ｃｏを含有することにより耐食性を向上させることができるが、Ｃｏの置換量がＦｅの１０質量％を超えると、高いＢｒが得られないおそれがある。Ｔの含有量は、６１．５質量％以上であり、かつ、上述した式（１）を満足する。Ｔの含有量が６１．５質量％未満または６９．５質量％を超えると、大幅にＢｒが低下する恐れがある。好ましくは、Ｔが残部である。
Ｔは、遷移金属元素のうち少なくとも１種であり、Ｆｅを必ず含む。
焼結磁石中のＴの含有量は６１．５～６９．５質量％である。また、Ｔの全量を１００質量％としたとき、その１０質量％以下をＣｏで置換できる。すなわち、Ｔの全量の９０質量％以上がＦｅである。また、Ｔの全量（１００質量％）をＦｅにしてもよい。Ｃｏを含有することにより耐食性を向上させることができるが、Ｃｏの置換量がＦｅの１０質量％を超えると、高いＢｒが得られないおそれがある。Ｔの含有量は、６１．５質量％以上であり、かつ、上述した式（１）を満足する。Ｔの含有量が６１．５質量％未満または６９．５質量％を超えると、大幅にＢｒが低下する恐れがある。好ましくは、Ｔが残部である。
【0026】
さらに、Ｔが残部の場合であっても、本発明のＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石は、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としてＣｒ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｓｍ、Ｃａ、Ｍｇなどを含有することができる。さらに、製造工程中の不可避的不純物として、Ｏ（酸素）、Ｎ（窒素）およびＣ（炭素）などを例示できる。また、本発明のＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石は、１種以上の他の元素（不可避的不純物以外の意図的に加えた元素）を含んでもよい。例えば、このような元素として、少量（各々０．１質量％程度）のＡｇ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｇｅ、Ｙ、Ｈ、Ｆ、Ｐ、Ｓ、Ｖ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｎｂ、Ｚｒなどを含有してもよい。また、上述した不可避的不純物として挙げた元素を意図的に加えてもよい。このような元素は、合計で例えば１．０質量％程度含まれてもよい。この程度であれば、高いＨｃＪを有するＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石を得ることが十分に可能である。
【0027】
本発明の焼結磁石は、任意のその他の元素を更に含んでよい。そのように選択的に含有させることができるその他の元素を以下に例示する。
【0028】
（Ｃｕ：０質量％超、０．５０質量％以下）
Ｃｕを適量含むことにより、ＨｃＪをさらに向上することができる。
Ｃｕは、０．５０質量％以下で含まれてもよい。Ｃｕの含有量は、好ましくは０．０５～０．５０質量％である。Ｃｕを０．０５質量％～０．５０質量％で含有すると、ＨｃＪをさらに向上させることができる。Ｃｕの含有量は、より好ましくは０．０５質量％以上である。
Ｃｕを適量含むことにより、ＨｃＪをさらに向上することができる。
Ｃｕは、０．５０質量％以下で含まれてもよい。Ｃｕの含有量は、好ましくは０．０５～０．５０質量％である。Ｃｕを０．０５質量％～０．５０質量％で含有すると、ＨｃＪをさらに向上させることができる。Ｃｕの含有量は、より好ましくは０．０５質量％以上である。
【0029】
（Ａｌ：０質量％超、０．５０質量％以下）
Ａｌを適量含むことにより、ＨｃＪをさらに向上することができる。
Ａｌは、０．５０質量％以下で含まれてもよい。Ａｌの含有量は、好ましくは０．０５～０．５０質量％である。Ａｌを０．５０質量％以下で含有すると、ＨｃＪをさらに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％以上含有され得るが、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。Ａｌの含有量は、より好ましくは０．０５質量％以上である。
Ａｌを適量含むことにより、ＨｃＪをさらに向上することができる。
Ａｌは、０．５０質量％以下で含まれてもよい。Ａｌの含有量は、好ましくは０．０５～０．５０質量％である。Ａｌを０．５０質量％以下で含有すると、ＨｃＪをさらに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％以上含有され得るが、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。Ａｌの含有量は、より好ましくは０．０５質量％以上である。
【0030】
（Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石の磁気的特性）
本発明に係る焼結磁石は、高いＨｃｊと高いＨｋ／ＨｃＪを示す。特に、Ｈｃｊが１４００ｋＡ／ｍ以上、かつＨｋ／ＨｃＪが８５超であること好ましい、また、Ｈｃｊが１５００ｋＡ／ｍ超、かつＨｋ／ＨｃＪが８５超であることがさらに好ましい。また、Ｈｋが１２００ｋＡ／ｍ以上であるのが好ましく、１２３０ｋＡ／ｍ以上であるのがさらに好ましい。
本発明に係る焼結磁石は、高いＨｃｊと高いＨｋ／ＨｃＪを示す。特に、Ｈｃｊが１４００ｋＡ／ｍ以上、かつＨｋ／ＨｃＪが８５超であること好ましい、また、Ｈｃｊが１５００ｋＡ／ｍ超、かつＨｋ／ＨｃＪが８５超であることがさらに好ましい。また、Ｈｋが１２００ｋＡ／ｍ以上であるのが好ましく、１２３０ｋＡ／ｍ以上であるのがさらに好ましい。
【0031】
＜Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石の製造方法＞
次に、本発明に係るＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石の製造方法を説明する。
Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石の製造方法は、合金粉末を準備する工程、成形工程、第１焼結工程、第２焼結工程、および熱処理工程を含む。
以下、各工程について説明する。
次に、本発明に係るＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石の製造方法を説明する。
Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石の製造方法は、合金粉末を準備する工程、成形工程、第１焼結工程、第２焼結工程、および熱処理工程を含む。
以下、各工程について説明する。
【0032】
（１）合金粉末を準備する工程
前記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値（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。
前記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値（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。
【0033】
（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該合金粉末を分散させたスラリーを注入し、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。
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該合金粉末を分散させたスラリーを注入し、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。
【0034】
（３）焼結工程
成形工程で得られた成形体を焼結することにより、焼結体（焼結磁石）を得る。本発明では、２段階の焼結（第１焼結工程と第２焼結工程）を行って焼結磁石を製造する。また、第１、第２焼結工程のいずれにおいても、一般的な焼結温度より低い焼結温度、一般的な焼結時間より長い焼結時間で焼結する。
成形工程で得られた成形体を焼結することにより、焼結体（焼結磁石）を得る。本発明では、２段階の焼結（第１焼結工程と第２焼結工程）を行って焼結磁石を製造する。また、第１、第２焼結工程のいずれにおいても、一般的な焼結温度より低い焼結温度、一般的な焼結時間より長い焼結時間で焼結する。
【0035】
（３－１）第１焼結工程
第１焼結工程では、成形体を、１０１０℃～１０３０℃の範囲内にある第１焼結温度で、１２時間～３６時間の範囲内にある第１焼結時間で加熱する。これにより、第１焼結体が得られる。
なお、一般的な焼結条件は、焼結温度１０４０～１０６０℃で、焼結時間４時間～６時間程度である。つまり、本発明の第１焼結工程の第１焼結温度は、一般的な焼結温度に比べて１０～５０℃程度低く、第１焼結時間は、一般的な焼結時間に比べて２倍～８倍程度長い。
第１焼結工程では、成形体を、１０１０℃～１０３０℃の範囲内にある第１焼結温度で、１２時間～３６時間の範囲内にある第１焼結時間で加熱する。これにより、第１焼結体が得られる。
なお、一般的な焼結条件は、焼結温度１０４０～１０６０℃で、焼結時間４時間～６時間程度である。つまり、本発明の第１焼結工程の第１焼結温度は、一般的な焼結温度に比べて１０～５０℃程度低く、第１焼結時間は、一般的な焼結時間に比べて２倍～８倍程度長い。
【0036】
（３－２）第２焼結工程
第２焼結工程では、第１焼結体を、９９０℃～１０２０℃の範囲内にあり、かつ前記第１焼結温度よりも１０℃以上低い第２焼結温度で焼結する。焼結時間（第２焼結時間）は、１７時間～４１時間の範囲にあり、かつ前記第１焼結時間よりも５時間以上長いで加熱する。これにより、第２焼結体（焼結磁石）が得られる。
本発明の第２焼結工程の焼結条件において、第２焼結温度は、一般的な焼結温度よりも低い第１焼結温度よりもさらに低く、第２焼結時間は、一般的な焼結時間よりも長い第１焼結時間よりもさらに長い。好ましくは、前記第２焼結工程において、前記第２焼結温度が、９９０℃～１０１０℃の範囲内にあり、かつ前記第１焼結温度よりも２０℃以上低い。ＲＨの含有量を低減しつつ、より高いＨｃＪと高いＨｋ／ＨｃＪを有するＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石を製造することができる。
第２焼結工程では、第１焼結体を、９９０℃～１０２０℃の範囲内にあり、かつ前記第１焼結温度よりも１０℃以上低い第２焼結温度で焼結する。焼結時間（第２焼結時間）は、１７時間～４１時間の範囲にあり、かつ前記第１焼結時間よりも５時間以上長いで加熱する。これにより、第２焼結体（焼結磁石）が得られる。
本発明の第２焼結工程の焼結条件において、第２焼結温度は、一般的な焼結温度よりも低い第１焼結温度よりもさらに低く、第２焼結時間は、一般的な焼結時間よりも長い第１焼結時間よりもさらに長い。好ましくは、前記第２焼結工程において、前記第２焼結温度が、９９０℃～１０１０℃の範囲内にあり、かつ前記第１焼結温度よりも２０℃以上低い。ＲＨの含有量を低減しつつ、より高いＨｃＪと高いＨｋ／ＨｃＪを有するＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石を製造することができる。
【0037】
第１焼結工程と、第２焼結工程とは、連続して行ってもよい。つまり、第１焼結工程終了後、第１焼結温度から第２焼結温度まで冷却して、そのまま第２焼結工程を行ってもよい。また、第１焼結工程終了後に一旦室温まで冷却し、その後に第２焼結温度まで昇温して、第２焼結工程を行ってもよい。
なお、第１焼結工程および第２焼結工程のいずれにおいても、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。
なお、第１焼結工程および第２焼結工程のいずれにおいても、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。
【0038】
（４）熱処理工程
得られた第２焼結体（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。熱処理温度は、４００℃～８００℃の範囲内とする。熱処理時間は既知の条件を用いることができ、例えば６０分～３００分熱処理をすることができる。例えば、比較的低い温度（４００℃以上６００℃以下）のみでの熱処理（一段熱処理）をしてもよく、あるいは比較的高い温度（７００℃以上８００℃以下）で熱処理を行った後比較的低い温度（４００℃以上６００℃以下）で熱処理（二段熱処理）をしてもよい。好ましい条件は、７３０℃以上１０２０℃以下で５分から５００分程度の熱処理を施し、冷却後（室温まで冷却後、または４４０℃以上５５０℃以下まで冷却後）、さらに４４０℃以上５５０℃以下で５分から５００分程度熱処理をすることが挙げられる。熱処理雰囲気は、真空雰囲気あるいは不活性ガス（ヘリウムやアルゴンなど）で行うことが好ましい。
得られた第２焼結体（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。熱処理温度は、４００℃～８００℃の範囲内とする。熱処理時間は既知の条件を用いることができ、例えば６０分～３００分熱処理をすることができる。例えば、比較的低い温度（４００℃以上６００℃以下）のみでの熱処理（一段熱処理）をしてもよく、あるいは比較的高い温度（７００℃以上８００℃以下）で熱処理を行った後比較的低い温度（４００℃以上６００℃以下）で熱処理（二段熱処理）をしてもよい。好ましい条件は、７３０℃以上１０２０℃以下で５分から５００分程度の熱処理を施し、冷却後（室温まで冷却後、または４４０℃以上５５０℃以下まで冷却後）、さらに４４０℃以上５５０℃以下で５分から５００分程度熱処理をすることが挙げられる。熱処理雰囲気は、真空雰囲気あるいは不活性ガス（ヘリウムやアルゴンなど）で行うことが好ましい。
【0039】
最終的な製品形状にするなどの目的で、得られた焼結磁石に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、既知の表面処理であってもよく、例えばＡｌ蒸着や電気Ｎｉめっきや樹脂塗料などの表面処理を行うことができる。
【0040】
このようにして得られた焼結磁石は、ＨｃｊとＨｋ／ＨｃＪが共に向上されていた。
【実施例】
【0041】
Ｒ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石がおよそ表１のＮｏ．Ｍ１～Ｍ４に示す組成となるように、各元素を秤量してストリップキャスト法により鋳造し、フレーク状の合金を得た。得られたフレーク状の合金を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、窒素雰囲気中で乾式粉砕し、Ｄ５０が４．３μｍの合金粉末を得た。得られた合金粉末の成分分析結果を表１のＮｏ．Ｍ１～Ｍ４に示す。表１における各成分（Ｏ、Ｎ及びＣ以外）は、高周波誘導結合プラズマ発光分光分析法（ＩＣＰ－ＯＥＳ）を使用して測定した。また、Ｏ（酸素）含有量は、ガス融解－赤外線吸収法、Ｎ（窒素）含有量は、ガス融解－熱伝導法、Ｃ（炭素）含有量は、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。
【0042】
前記合金粉末に、液体潤滑剤を微粉砕粉１００質量％に対して、０．３質量％添加、混合した後、磁界中成形し、成形体を得た。なお、成形装置は、磁場印加方向と加圧法方向とが直行する、いわゆる直角磁界成形装置(横磁界成形装置)を用いた。
【0043】
得られた成形体を表２に示す条件で第一焼結工程、第二焼結工程及び熱処理工程を行いＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石を得た。例えば表２のサンプルＮｏ．１は、Ｎｏ．Ｍ１の合金粉末を成形して得られた成形体を１０２０℃の温度で２４時間加熱した後室温まで冷却して第一焼結体を得た後、前記第一焼結体を１０００℃の温度で３６時間加熱した後室温まで冷却して第二焼結体を得た後、前記第二焼結体を８００℃で２時間加熱した後、４９０℃まで降温し、さらに４９０℃で３時間加熱したものである。サンプルＮｏ．２～２４も同様に記載している。なお、サンプルＮｏ．５～１２は、第二焼結工程は行っていない。
【0044】
得られたＲ－Ｔ－Ｂ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トレーサによって磁気特性を測定した。その結果を表３に示す。なお、ＨｋはＪ(磁化の大きさ)－Ｈ(磁界の強さ)曲線の第２象限において、Ｊが０．９×Ｊｒ(Ｊｒは残留磁化、Ｊｒ＝Ｂｒ)の値になる位置のＨの値である。
【0045】
【表1】
【0046】
【表2】
【0047】
【表3】
【0048】
本明細書では、ＨｃＪとＨｋ／ＨｃＪの良否判断は、それぞれＨｃＪ＞１３００ｋＡ／ｍ、Ｈｋ／ＨｃＪ＞８５を満たすかどうかで判断される。発明は、ＨｃＪとＨｋ／ＨｃＪが共に高い、つまり「ＨｃＪ＞１３００ｋＡ／ｍ、かつ、Ｈｋ／ＨｃＪ＞８５」の条件を満たすものを「本発明例」とし、ＨｃＪ、Ｈｋ／ＨｃＪの一方または両方が低いために「「ＨｃＪ＞１３００ｋＡ／ｍ、かつ、Ｈｋ／ＨｃＪ＞８５」の条件を満たさないものを「比較例」とする。
表３に示すように、本発明例（サンプルＮｏ．１～３）はいずれもＨｃＪ＞１３００ｋＡ／ｍ、かつ、Ｈｋ／ＨｃＪ＞８５を満たし、高いＨｃＪと高いＨｋ/ＨｃＪを有している。 これに対し、サンプルＮｏ．４は、第一焼結工程、第二焼結工程及び熱処理工程の条件は本発明の規定を満たしているが、組成が本発明の規定の範囲外であるため、高いＨｋ/ＨｃＪが得られているものの、ＨｃＪが大きく低下しているため、「ＨｃＪ＞１３００ｋＡ／ｍ、かつ、Ｈｋ／ＨｃＪ＞８５」の条件を満たさず、高いＨｃＪと高いＨｋ/ＨｃＪを共に得ることができなかった。
また、第一焼結工程の第１焼結温度及び第１焼結時間が本発明の範囲外で、さらに第二焼結工程を行っていないサンプルＮｏ．５～１２、第一焼結工程の第１温度が本発明の範囲外であるサンプルＮｏ．１３～１６、第二焼結工程の第２焼結温度が本発明の範囲外であるＮｏ．１７～２０、及び第一焼結工程と第二焼結工程の加熱温度が同じであるＮｏ．２１～２４は、いずれも「ＨｃＪ＞１３００ｋＡ／ｍ、かつ、Ｈｋ／ＨｃＪ＞８５」の条件を満たさず、高いＨｃＪと高いＨｋ/ＨｃＪを共に得ることができなかった。
表３に示すように、本発明例（サンプルＮｏ．１～３）はいずれもＨｃＪ＞１３００ｋＡ／ｍ、かつ、Ｈｋ／ＨｃＪ＞８５を満たし、高いＨｃＪと高いＨｋ/ＨｃＪを有している。 これに対し、サンプルＮｏ．４は、第一焼結工程、第二焼結工程及び熱処理工程の条件は本発明の規定を満たしているが、組成が本発明の規定の範囲外であるため、高いＨｋ/ＨｃＪが得られているものの、ＨｃＪが大きく低下しているため、「ＨｃＪ＞１３００ｋＡ／ｍ、かつ、Ｈｋ／ＨｃＪ＞８５」の条件を満たさず、高いＨｃＪと高いＨｋ/ＨｃＪを共に得ることができなかった。
また、第一焼結工程の第１焼結温度及び第１焼結時間が本発明の範囲外で、さらに第二焼結工程を行っていないサンプルＮｏ．５～１２、第一焼結工程の第１温度が本発明の範囲外であるサンプルＮｏ．１３～１６、第二焼結工程の第２焼結温度が本発明の範囲外であるＮｏ．１７～２０、及び第一焼結工程と第二焼結工程の加熱温度が同じであるＮｏ．２１～２４は、いずれも「ＨｃＪ＞１３００ｋＡ／ｍ、かつ、Ｈｋ／ＨｃＪ＞８５」の条件を満たさず、高いＨｃＪと高いＨｋ/ＨｃＪを共に得ることができなかった。