特許 7091562 希土類磁石、希土類スパッタリング磁石、希土類拡散磁石及びその製造方法

(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】

(24)【登録日】2022-06-17

(45)【発行日】2022-06-27

(54)【発明の名称】希土類磁石、希土類スパッタリング磁石、希土類拡散磁石及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01F 1/057 20060101AFI20220620BHJP

   H01F 41/02 20060101ALI20220620BHJP

   C22C 38/00 20060101ALI20220620BHJP

   B22F 3/00 20210101ALI20220620BHJP

   B22F 1/00 20220101ALI20220620BHJP

   B22F 9/04 20060101ALI20220620BHJP

   B22F 3/24 20060101ALI20220620BHJP

【ＦＩ】

H01F1/057 170

H01F41/02 G

C22C38/00 303D

B22F3/00 F

B22F1/00 Y

B22F9/04 D

B22F9/04 E

B22F9/04 C

B22F3/24 B

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2021534243

(86)(22)【出願日】2018-12-29

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-01-25

(86)【国際出願番号】 CN2018125316

(87)【国際公開番号】W WO2020133341

(87)【国際公開日】2020-07-02

【審査請求日】2021-06-18

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】515173194

【氏名又は名称】三環瓦克華（北京）磁性器件有限公司

(73)【特許権者】

【識別番号】515173183

【氏名又は名称】北京中科三環高技術股▲ふん▼有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＢＥＩＪＩＮＧ ＺＨＯＮＧ ＫＥ ＳＡＮ ＨＵＡＮ ＨＩ－ＴＥＣＨ ＣＯ．，ＬＴＤ．

【住所又は居所原語表記】２７／Ｆ，Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ａ，Ｎｏ．６６ Ｅａｓｔ Ｒｏａｄ，Ｚｈｏｎｇ Ｇｕａｎ Ｃｕｎ，Ｈａｉｄｉａｎ Ｄｉｓｔｒｉｃｔ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １００１９０，Ｃｈｉｎａ

(74)【代理人】

【識別番号】110002077

【氏名又は名称】園田・小林特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】陳国安

(72)【発明者】

【氏名】王浩頡

(72)【発明者】

【氏名】方彬

(72)【発明者】

【氏名】杜飛

(72)【発明者】

【氏名】王湛

(72)【発明者】

【氏名】趙玉剛

【審査官】秋山 直人

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－１３２６２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０１７１２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１８４７２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１８３３１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／１８０８９１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】中国特許出願公開第１０６６０１４０７（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｆ １／０５７

Ｈ０１Ｆ ４１／０２

Ｃ２２Ｃ ３８／００

Ｂ２２Ｆ ３／００

Ｂ２２Ｆ １／００

Ｂ２２Ｆ ９／０４

Ｂ２２Ｆ ３／２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

希土類磁石の結晶粒界相において、白色結晶粒界相の面積が、微細構造観察領域の総面積の１～３％を占めて、灰色結晶粒界相の面積が、微細構造観察領域の総面積の２～１０％を占め、前記灰色結晶粒界相は、Ｎｄ _６ Ｆｅ _１３ Ｇａ相、すなわち、６：１３：１相であり、前記白色結晶粒界相は、Ｒ ^１ ～Ｔ～Ｍ相であり、Ｒ ^１ の原子百分率は３０ａｔ％を超え、Ｒ ^１ は、希土類元素であり、Ｎｄ及び／又はＰｒを含み、ＴはＦｅおよび／またはＣｏならびに不可避の不純物元素であり、ＭはＡｌ、Ｃｕ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｓｎのうちの少なくとも１つであり、
前記希土類磁石の成分は、質量百分率で、
Ｒの含有量は２８～３２ｗｔ％であり、ＲはＤｙとＴｂを含まない希土類元素であり、Ｒ中のＰｒおよび／またはＮｄの割合は９８～１００ｗｔ％であり、
Ｄｙおよび／またはＴｂの含有量は０～２ｗｔ％であり、
Ｍの含有量は０．１～１．４ｗｔ％であり、ＭはＡｌ、Ｃｕ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｓｎのうちの少なくとも１つであり、
Ｇａの含有量は０．３～０．８ｗｔ％であり、
Ｂの含有量は０．９６ｗｔ％～１．０ｗｔ％であり、
残りはＴであり、ＴはＦｅおよび／またはＣｏならびに不可避の不純物元素である、ことを特徴とする、希土類磁石。

【請求項2】

前記ＭがＡｌおよびＣｕであり、前記希土類磁石中のＡｌの含有量が０．０５～１ｗｔ％であり、Ｃｕの含有量が０．０５～０．３ｗｔ％である、ことを特徴とする、請求項１に記載の希土類磁石。

【請求項3】

希土類磁石の製造方法であって、
Ａ．主合金粉末と補助合金粉末を９５～９９：１～５の質量比で混合し、混合合金粉末を得ることであって、主合金の各元素の質量比は、Ｒ_{２８～３２}Ｍ_{０．１～１．４}Ｇａ_{０．３～０．８}Ｂ_{０．９７～１．０}（ＤｙＴｂ）_０～２Ｔ_ｂａｌであり、補助合金の各元素の質量比はＲ_{３１～３５}Ｍ_{０～１．４}Ｇａ_{０．５～０．８}Ｂ_{０．８２～０．９２}（ＤｙＴｂ）_０～２Ｔ_ｂａｌであり、ここでＲはＤｙとＴｂを含まない希土類元素であり、Ｒ中のＰｒおよび／またはＮｄの割合は９８～１００ｗｔ％であり、ＭはＡｌ、Ｃｕ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｓｎのうちの少なくとも１つの元素であり、ＴはＦｅおよび／またはＣｏならびに不可避の不純物元素である、混合合金粉末を得ることと、
Ｂ．磁場下で前記混合合金粉末を配向させ、プレスしてコンパクトを形成することと、
Ｃ．前記コンパクトを真空焼結炉に入れて焼結し、焼結磁石を得ることと、
Ｄ．前記焼結磁石を焼き戻して、前記希土類磁石を得ることであって、前記ステップＤの焼戻し処理が、
８００℃～９５０℃の温度で、２～６時間保温する、一次焼戻し処理と、
４７０℃～５２０℃の温度で、２～８時間保温する、二次焼戻し処理とを含む、前記希土類磁石を得ることとを含む、ことを特徴とする、希土類磁石の製造方法。

【請求項4】

ＭがＡｌおよびＣｕであり、前記希土類磁石中のＡｌの含有量が０．０５～１ｗｔ％であり、Ｃｕの含有量が０．０５～０．３ｗｔ％である、ことを特徴とする、請求項３に記載の希土類磁石の製造方法。

【請求項5】

希土類拡散磁石の結晶粒界相において、白色結晶粒界相の面積が、微細構造観察領域の総面積の１～３％を占め、灰色結晶粒界相の面積が、微細構造観察領域の総面積の２～４％を占め、前記希土類拡散磁石の最大磁気エネルギー積（ＢＨ）_ｍａｘと固有保磁力Ｈｃｊの合計値が７５を超えて、最大磁気エネルギー積（ＢＨ）_ｍａｘの単位はＭＧＯｅであり、前記固有保磁力Ｈｃｊの単位がｋＯｅであり、前記灰色結晶粒界相は、Ｎｄ _６ Ｆｅ _１３ Ｇａ相、すなわち、６：１３：１相であり、前記白色結晶粒界相は、Ｒ ^１ ～Ｔ～Ｍ相であり、Ｒ ^１ の原子百分率は３０ａｔ％を超え、Ｒ ^１ は、希土類元素であり、Ｎｄ及び／又はＰｒを含み、ＴはＦｅおよび／またはＣｏならびに不可避の不純物元素であり、ＭはＡｌ、Ｃｕ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｓｎのうちの少なくとも１つである、ことを特徴とする、希土類拡散磁石。

【請求項6】

希土類拡散磁石の製造方法であって、
Ａ．主合金粉末と補助合金粉末を９５～９９：１～５の質量比で混合し、混合合金粉末を得ることであって、主合金の各元素の質量比は、Ｒ_{２８～３２}Ｍ_{０．１～１．４}Ｇａ_{０．３～０．８}Ｂ_{０．９７～１．０}（ＤｙＴｂ）_０～２Ｔ_ｂａｌであり、補助合金の各元素の質量比はＲ_{３１～３５}Ｍ_{０～１．４}Ｇａ_{０．５～０．８}Ｂ_{０．８２～０．９２}（ＤｙＴｂ）_０～２Ｔ_ｂａｌであり、ここでＲはＤｙとＴｂを含まない希土類元素であり、Ｒ中のＰｒおよび／またはＮｄの割合は９８～１００ｗｔ％であり、ＭはＡｌ、Ｃｕ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｓｎのうちの少なくとも１つの元素であり、ＴはＦｅおよび／またはＣｏならびに不可避の不純物元素である、混合合金粉末を得ることと、
Ｂ．磁場下で前記混合合金粉末を配向させ、プレスしてコンパクトを形成することと、
Ｃ．前記コンパクトを真空焼結炉に入れて焼結し、焼結磁石を得ることと、
Ｅ．前記焼結磁石または焼戻し処理した前記焼結磁石を機械加工して、基材を得ることと、
Ｆ．前記基材をスパッタし、最初に第１のターゲットをスパッタリングして基材の表面に第一のめっき層を形成し、次に第二のターゲットをスパッタリングして第一のめっき層の表面に第二のめっき層を形成して希土類スパッタリング磁石を得ることであって、
前記第一のめっき層はＮｄめっき層またはＰｒめっき層、或いはＮｄ、Ｐｒ、Ｃｕのうちの少なくとも２つ以上の合金めっき層であり、前記第二のめっき層はＴｂめっき層である、希土類スパッタリング磁石を得ることと、
Ｇ．前記希土類スパッタリング磁石を結晶粒界拡散処理して、希土類拡散磁石を得ることであって、前記結晶粒界拡散処理が、
７５０℃～１０００℃の温度で１時間～１０時間保温する、一次拡散処理と、
４５０℃～５２０℃の温度で１時間～１０時間の保温する、二次拡散処理とを含む、希土類拡散磁石を得ることとを含む、ことを特徴とする、希土類拡散磁石の製造方法。

【請求項7】

前記ステップＦで、前記基材の表面にスパッタリングした前記第一のめっき層の厚さが１～２μｍであり、スパッタリングした前記第二のめっき層の厚さが２～１２μｍであり、前記ステップＦで、配向方向に垂直な基材の表面をスパッタする、ことを特徴とする、請求項６に記載の希土類拡散磁石の製造方法。

【請求項8】

前記ステップＦが、第二のターゲットをスパッタリングし、次に第三のターゲットをスパッタリングして、第二のめっき層の表面に第三のめっき層を形成することをさらに含み、第三のめっき層はＤｙめっき層であり、
第一のめっき層の厚さが１～２μｍであり、第二のめっき層の厚さが２～１０μｍであり、第三のめっき層の厚さが１～２μｍである、ことを特徴とする、請求項６に記載の希土類拡散磁石の製造方法。

【請求項9】

ＭがＡｌおよびＣｕであり、希土類磁石中のＡｌの含有量が０．０５～１ｗｔ％であり、Ｃｕの含有量が０．０５～０．３ｗｔ％である、ことを特徴とする、請求項６に記載の希土類拡散磁石の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、希土類磁石に関し、特に、希土類磁石、希土類スパッタリング磁石、希土類拡散磁石、その製造方法及び希土類永久磁石モーターに関する。

【背景技術】

【0002】

焼結Ｎｄ―Ｆｅ―Ｂは、これまで人類が発見したエネルギー密度が最も高い永久磁石であり、大規模な商業生産を実現した。焼結Ｎｄ―Ｆｅ―Ｂマグネットは、コンピューターハードディスク、ハイブリッドカー、医療、風力発電など多くの分野で広く使用されており、その適用範囲と産出量が年々増加している。特に新エネルギー車の分野では、焼結Ｎｄ―Ｆｅ―Ｂマグネットは、ある高温環境にあることが求められると同時に、永久磁石は軽量であることが求められるため、高い残留磁気だけでなく、高い保磁力も求められる。

【0003】

従来の技術では、磁気エネルギー積と固有保磁力の合計がより高い磁石を得るために、ＤｙおよびＴｂを使用してＮｄを部分的に置き換えて保磁力を増加させた。ただし、重い希土類のＤｙとＴｂの埋蔵量は少なく、高価であり、残留磁気を減少させる。さらに、ＤｙとＴｂは希土類政策の影響を受けやすいため、価格が不安定になり、コストが大幅に変動する。

【0004】

別の方法は、原材料の磁石のＢの含有量を減らす同時に、Ｇａ、Ａｌ、およびＣｕの１つまたは複数の金属元素を追加し、焼き戻しプロセス中に添加されたＧａ、Ａｌ、およびＣｕの１つまたは複数の金属元素が、希土類とＦｅなどの遷移金属とが形成されたＮｄ_２Ｆｅ_１７相（２：１７相）と反応して、Ｎｄ_６Ｆｅ_１３Ｇａ相（６：１３：１相）を形成された。Ｄｙの使用量を減らすと、高い残留磁気と高い保磁力を備えた高性能磁石が得られる。ただし、上記の方法で、大量生産において、Ｎｄ_６Ｆｅ_１３Ｇａ相を十分に生成できない場合、Ｎｄ_２Ｆｅ_１７相が磁石に存在するため、保磁力が低くなり、同じバッチで生成される磁石の固有保磁力偏差が大きくなる。さらに、低Ｂ含有量の磁石が重い希土類Ｄｙ、Ｔｂを拡散させると、保磁力の増加が少なくなり、拡散後の減磁曲線の角形度が悪くなる。

【発明の概要】

【0005】

上記の問題を解決するために、本発明は、希土類磁石、希土類スパッタリング磁石、希土類拡散磁石及びその製造方法、希土類永久磁石モーターを提案する。二重合金法を用いて希土類磁石が製造られることで、主合金と補助合金のＧａとＢ元素の含有量を制御し、磁石の保磁力を高め、ＤｙやＴｂなどの重い希土類元素の使用を減らした。同時に、大量生産では、磁石の性能の一貫性が確保され、高い残留磁気と高い保磁力を備えた高性能磁石を製造することができる。

【0006】

本発明は、希土類磁石の製造方法を提供する。当該製造方法は、以下のステップが含まれる。

【0007】

Ａ．主合金粉末と補助合金粉末を９５～９９：１～５の質量比で混合し、混合合金粉末を得る。主合金の各元素の質量比は、Ｒ_{２８～３２} Ｍ_{０．１～１．４}Ｇａ_{０．３～０．８}Ｂ_{０．９７～１．０}（ＤｙＴｂ）_０～２ Ｔ_ｂａｌであり、補助合金の各元素の質量比はＲ_{３１～３５} Ｍ_{０～１．４}Ｇａ_{０．５～０．８}Ｂ_{０．８２～０．９２}（ＤｙＴｂ）_０～２Ｔ_ｂａｌである。ここでＲはＤｙとＴｂを含まない希土類元素であり、Ｒ中のＰｒおよび／またはＮｄの割合は９８～１００ｗｔ％であり、ＭはＡｌ、Ｃｕ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｓｎの少なくとも１つの元素であり、ＴはＦｅおよび／またはＣｏ、および不可避の不純物元素である。

【0008】

Ｂ．磁場下で混合合金粉末を配向させ、プレスしてコンパクトを形成する。

【0009】

Ｃ．前記コンパクトを真空焼結炉に入れて焼結し、焼結磁石を得る。

【0010】

Ｄ．前記焼結磁石を焼き戻して、前記希土類磁石を得る。

【0011】

前記希土類磁石の製造方法において、ＭはＡｌおよびＣｕであり、希土類磁石中のＡｌの含有量は０．０５～１ｗｔ％であり、Ｃｕの含有量は０．０５～０．３ｗｔ％である。

【0012】

前記希土類磁石の製造方法おいて、前記ステップＡの前には、各元素の質量比に応じて主合金原料および補助合金原料を作製し、主合金原料および補助合金原料をそれぞれクイックセット処理して、主合金フレークおよび補助合金フレークが得られ、主合金フレークおよび補助合金フレークに対して、それぞれ水素粉砕および研磨を行い、主合金粉末および補助合金粉末が得られるステップを含む。

【0013】

上記の希土類磁石の製造方法におけるステップＤの焼き戻し処理は、一次焼き戻し処理及び二次焼き戻し処理が含まれる。なお、一次焼き戻し処理が８００℃～９５０℃の温度で２～６時間保持することであり、および二次焼き戻し処理が４７０℃～５２０℃の温度で２～８時間保持することである。

【0014】

本発明は、希土類スパッタリング磁石の製造方法をさらに提供する。本発明は、以下のステップを含むことを特徴とする。

【0015】

Ｅ．上記の焼結磁石または希土類磁石を機械加工して、基材を得る。

【0016】

Ｆ．基材をスパッタし、最初に第一ターゲットをスパッタして基材の表面に第一めっき層を形成し、次に第二ターゲットをスパッタして第一めっき層の表面に第二めっき層を形成し、希土類スパッタリング磁石を取得します。第一めっき層はＮｄめっき層、またはＰｒめっき層、またはＮｄ、Ｐｒ、およびＣｕのうちの少なくとも２つ以上の合金めっき層であり、第二めっき層はＴｂめっき層である。

【0017】

希土類スパッタリング磁石の作製方法のステップＦにおいて、基材上にスパッタされた第一めっき層の厚さは１～２μｍであり、スパッタされた第二めっき層の厚さは２～１２μｍである。

【0018】

希土類スパッタリング磁石の作製方法のステップＦにおいて、配向方向に垂直な基材の表面をスパッタする。

【0019】

希土類スパッタリング磁石を作製する方法のステップＦは、第二ターゲットをスパッタリングし、次に第三ターゲットをスパッタリングして第二のめっき層の表面に第三のめっき層を形成することをさらに含み、第三のめっき層はＤｙめっき層である。

【0020】

上記の希土類スパッタリング磁石の作製方法において、第一のめっき層の厚さは１～２μｍ、第二のめっき層の厚さは２～１０μｍ、第三のめっき層の厚さは１～２μｍである。

【0021】

本発明はまた、以下のステップを含む、希土類拡散磁石の作製方法を提供する。

【0022】

Ｇ．希土類スパッタリング磁石に結晶粒界拡散処理を行い、希土類拡散磁石を得る。

【0023】

上記の希土類拡散磁石の作製方法において、結晶粒界拡散処理は、一次拡散処理：７５０℃～１０００℃で１時間～１０時間の保温、二次拡散処理：４５０℃～５２０℃で１時間～１０時間の保温を含む。

【0024】

本発明はまた、上記の希土類磁石の作製方法によって作製された希土類磁石を提供し、その成分は、質量パーセントで、Ｒの含有量は２８～３２重量％であり、Ｒは、ＤｙおよびＴｂを含まない希土類元素であり、Ｒ中には、Ｐｒおよび／またはＮｄの割合は９８～１００ｗｔ％であり、Ｄｙおよび／またはＴｂの含有量は０～２ｗｔ％であり、Ｍの含有量は０．１～１．４ｗｔ％であり、ＭはＡｌ、Ｃｕ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｓｎの少なくとも１つであり、Ｇａ含有量は０．３～０．８ｗｔ％、Ｂ含有量は０．９６～１．０ｗｔ％、残りはＴであり、ＴはＦｅおよび／またはＣｏおよび不可避の不純物元素である。

【0025】

上記の希土類磁石では、Ｇａ含有量は０．５～０．８ｗｔ％である。

【0026】

上記の希土類磁石では、ＭはＡｌおよびＣｕであり、希土類磁石中のＡｌの含有量は０．０５～１ｗｔ％であり、Ｃｕの含有量は０．０５～０．３ｗｔ％である。

【0027】

本発明はまた、上記希土類スパッタリング磁石の製造方法によって作製された希土類スパッタリング磁石を提供し、ここで、基材の表面上に複合めっき層を形成して希土類スパッタリング磁石が得られる；複合めっき層は、第１のめっき層および第二のめっき層を含む。第一のめっき層は基材の表面に堆積され、第一のめっき層はＮｄめっき層、またはＰｒめっき層、またはＮｄ、Ｐｒ、およびＣｕのうちの少なくとも２つ以上の合金めっき層であり；第二のめっき層は第一のめっき層の外面において配置され、第二のめっき層はＴｂめっき層である。

【0028】

上記希土類スパッタリング磁石では、第一のめっき層の厚さは１～２μｍであり、第二のめっき層の厚さは２～１２μｍである。

【0029】

上記希土類スパッタリング磁石において、複合めっき層はさらに第三めっき層を含み、第三めっき層はＤｙめっき層であり、第三めっき層は第二めっき層の外面に配置されている。

【0030】

上記希土類スパッタリング磁石では、第一めっき層の厚さは１～２μｍ、第二めっき層の厚さは２～１０μｍ、第三めっき層の厚さは１～２μｍである。

【0031】

本発明はまた、希土類拡散磁石を提供し、希土類スパッタリング磁石に対して熱拡散処理を実行して、希土類拡散磁石を得る。

【0032】

好ましくは、前記希土類拡散磁石の最大磁気エネルギー積（ＢＨ）ｍａｘ（単位：ＭＧＯｅ）と固有保磁力Ｈｃｊ（単位：ｋＯｅ）の合計値が７５を超える。

【0033】

希土類磁石の結晶粒界相では、白い結晶粒界相面積が微細構造観測領域の総面積の１～３％を占め、灰色結晶粒界相面積が微細構造観測領域の総面積の２～１０％を占める。

【0034】

最大磁気エネルギー積（ＢＨ）ｍａｘと固有保磁力Ｈｃｊの合計が７５を超える希土類拡散磁石の結晶粒界相では、白い結晶粒界相面積が微細構造観測領域の総面積の１～３％を占め、灰色の結晶粒界相面積が微細構造観察領域の総面積の２～４％を占める。

【0035】

本発明はまた、ステーターおよびローターを有する希土類永久磁石モーターを提供し、ここで、ステーターまたはローターは、上記の希土類磁石を使用することによって作製される。

【0036】

本発明はまた、ステーターおよびローターを有する希土類永久磁石モーターを提供し、ここで、ステーターまたはローターは、上記の希土類拡散磁石で作製される。

【0037】

本発明の希土類磁石、希土類スパッタリング磁石、希土類拡散磁石および作製方法、ならびに希土類永久磁石モーターは、二重合金プロセスを採用して希土類磁石を作製し、主合金および補助合金中の希土類元素、ＧａおよびＢ元素の含有量を制御することにより、希土類磁石の保磁力を改良する。 ＤｙやＴｂなどの重い希土類元素の使用を削減すると同時に、大量生産において、磁石の性能の一貫性がよいことが確保され、かつ減磁曲線の角形度が良好で、高い残留磁気と高い保磁力を備えた高性能磁石が作製される。希土類磁石の表面に複数の希土類ターゲットをスパッタリングして新しいタイプの複合めっき層を形成し、熱拡散処理を行った後、保磁力を大幅に向上させ、残留磁気をわずかに低減し、超高性能磁石を得ることができる。

【0038】

本発明の希土類永久磁石モーターのローターまたはステーターは、上記の希土類磁石または希土類拡散磁石を使用し、高性能モーターを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0039】

【図1】本発明の実施例の希土類スパッタリング磁石の構造の模式図である。

【図2】走査型電子顕微鏡ＥＤＳ分析を通して配向方向に垂直な断面に沿って取られた、本発明の実施例１の希土類磁石の４０００倍のＢＳＥ電子画像である。

【図3】走査型電子顕微鏡分析を通して配向方向に垂直な断面に沿って取られた、本発明の実施例１の希土類磁石の８０００倍のＢＳＥ電子画像１である。

【図4】走査型電子顕微鏡分析を通して配向方向に垂直な断面に沿って取られた、本発明の実施例１の希土類磁石の８０００倍のＢＳＥ電子画像２である。

【図5】走査型電子顕微鏡分析を通して配向方向に垂直な断面に沿って取られた、本発明の実施例１の希土類磁石の８０００倍のＢＳＥ電子画像３である。

【図6】走査型電子顕微鏡分析を通して配向方向に垂直な断面に沿って取られた、本発明の比較実施例１の希土類磁石１の４０００倍のＢＳＥ電子画像である。

【図7】走査型電子顕微鏡分析を通して配向方向に垂直な断面に沿って取られた、本発明の比較実施例１の希土類磁石２の４０００倍のＢＳＥ電子画像である。

【図8】走査型電子顕微鏡分析を通して配向方向に垂直な断面に沿って取られた、本発明の実施例７の焼き戻し後の希土類磁石の４０００倍のＢＳＥ電子画像である。

【図9】走査型電子顕微鏡分析を通して配向方向に垂直な断面に沿って取られた、本発明の実施例７の希土類拡散磁石の４０００倍のＢＳＥ電子画像である。

【発明を実施するための形態】

【0040】

本発明およびその各利点をよりよく理解するために、添付の図面および実施例を利用して本発明の実施形態をより詳細に説明する。しかしながら、以下に記載される特定の実施形態および実施例は例示にすぎず、本発明を限定するものではない。

【0041】

本発明で言及される「接続」は、他に明確に指定または限定されない限り、広い意味で理解されるべきであり、それは、直接接続されるか、または中間体を介して接続され得る。なお、本発明の説明において、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「「上端」、「下端」などによって示される方位または位置関係は、添付図面に基づいて示される方位または位置関係である。これは、参照されるデバイスまたは素子が特定の方向を有しなければならなく、特定の方位で構築および操作されなければならないことを示したり暗示したりするのではなく、本発明を説明し、説明を単純化するための便宜のためだけである。本発明の限定として理解すべきではない。

【0042】

本発明の実施形態は、希土類磁石を提供し、希土類磁石の組成は、Ｒ、Ｍ、Ｔ、Ｇａ、およびＢを含む。各成分の質量百分率は次のとおりです。Ｒの含有量は２８～３２ｗｔ％であり、ＲはＤｙおよびＴｂを含まない希土類元素であり、Ｐｒおよび／またはＮｄはＲの９８～１００ｗｔ％を占め、Ｄｙおよび／またはＴｂの含有量は０～２ｗｔ％であり； Ｍの含有量は０．１～１．４ｗｔ％であり、ＭはＡｌ、Ｃｕ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｓｎの少なくとも１つであり； Ｇａの含有量は０．３～０．８ｗｔ％であり、好ましくはＧａの含有量は０．５～０．８ ｗｔ％であり； Ｂの含有量は０．９６～１．０ｗｔ％であり；残りはＴであり、ＴはＦｅおよび／またはＣｏおよび不可避の不純物元素である。上記の希土類磁石において、ＭはＡｌおよびＣｕであり、希土類磁石中のＡｌの含有量は０．０５～１ｗｔ％であり、Ｃｕの含有量は０．０５～０．３ｗｔ％である。

【0043】

この実施形態の希土類磁石は、二重合金法を採用して製作する。主合金と補助合金の組成を調整することにより、大量生産された磁石は、高い固有保磁力の一貫性と減磁曲線の良好な角形度を有して、大量生産に適した。

【0044】

図１に示すように、本発明の実施形態はまた、希土類スパッタリング磁石を提供する。希土類磁石を基材１として、物理的堆積を行って、複合めっき層２が基材１の表面に形成されて、希土類スパッタリング磁石が得られる。複合めっき層２は、第一のめっき層２１および第二のめっき層２２を含む。第一のめっき層２１は、基材１の表面に堆積される。第一のめっき層は、Ｎｄめっき層、またはＰｒめっき層、またはＮｄ、Ｐｒ、およびＣｕのうちの少なくとも２つ以上の合金めっき層である。第二のめっき層２２は、第一のめっき層２１の外面上に配置され、第二のめっき層２２は、Ｔｂめっき層である。

【0045】

複合めっき層２は、基材１の１つの表面のみに存在し得るか、または基材１の２つの対称的な表面上にそれぞれ配置され得る。基材１に物理的に堆積されるとき、基材１の１つの表面に最初に物理的に堆積され、次に裏返され、他の表面に物理的に堆積され得る。この実施形態で使用される物理的堆積方法は、マグネトロンスパッタリングであり、他の物理的堆積方法も使用することができる。

【0046】

物理的に堆積を行う場合、基材の１つの表面のみに物理的に堆積するか、基材の２つの反対側の表面に物理的に堆積することができます。図１に示すように、複合めっき層は基材の上面と下面の両方に堆積されます。この実施形態では、めっき層の厚さは、単層の厚さを指す。上記の希土類磁石では、第一のめっき層の厚さは１～２μｍであり、第二のめっき層の厚さは２～１２μｍである。

【0047】

任意選択で、複合めっき層は、第三のめっき層２３をさらに含み、第三のめっき層２３は、Ｄｙめっき層であり、第三のめっき層２３は、第二のめっき層２２の外面に配置される。好ましくは、第一のめっき層の厚さは１～２μｍであり、第二のめっき層の厚さは２～１０μｍであり、第三のめっき層の厚さは１～２μｍである。

【0048】

本発明の実施形態はまた、希土類拡散磁石を提供し、当該実施形態では、上記の希土類スパッタリング磁石に対して熱拡散処理を実行して、希土類拡散磁石を得る。好ましくは、希土類拡散磁石は、磁石の最大磁気エネルギー積（ＢＨ）ｍａｘ（単位：ＭＧＯｅ）と固有保磁力Ｈｃｊ（単位：ｋＯｅ）の合計値が７５より大きいである。

【0049】

本発明では、二重合金法で作製した希土類磁石または焼結磁石を基材として使用し、スパッタリングにより複合めっき層を得た後、熱拡散処理を行って超高性能希土類拡散磁石を得る；好ましくは最大磁気エネルギー積（ＢＨ）ｍａｘと固有の保磁力Ｈｃｊの合計値が７５より大きいである。また、大量生産にも適しており、希土類拡散磁石間の性能の一貫性が良好です。

【0050】

希土類磁石の結晶粒界相では、ＢＳＥ微細構造観測により、白い結晶粒界相面積が微細構造観測領域の総面積の１～３％を占め、灰色結晶粒界相面積が微細構造観測領域の総面積の２－１０％を占める。簡単にするために、明細書の以下の説明では、白い結晶粒界相の面積比と灰色結晶粒界相の面積比を使用して、微細構造観察領域の総面積に対する白い結晶粒界相の面積の比率と、微細構造観察領域の総面積に対する灰色結晶粒界相の面積の比率を置き換えます。灰色結晶粒界相はＮｄ_６Ｆｅ_１３Ｇａ相、すなわち６：１３：１相であり、白い結晶粒界相は希土類含有量が高い領域であり、組成はＲ^１～Ｔ～Ｍ相であり、その希土類元素Ｒ^１の原子百分比率は３０ａｔ％より大きいであり、Ｔ元素とＭ元素の含有量は大きく異なる。Ｒ^１は希土類元素であり、Ｒ^１はＮｄおよび／またはＰｒを含む必要があり、ＴはＦｅおよび／またはＣｏおよび不可避の不純物元素であり、ＭはＡｌ、Ｃｕ、Ｎｂ、Ｚｒ、およびＳｎの少なくとも１つである。

【0051】

白い結晶粒界相と灰色結晶粒界相はいずれも主に三角結晶粒界領域に集中しており、それらの存在により主相結晶粒を分離し、磁石Ｈｃｊを増加させることができる。灰色結晶粒界相は６：１３：１相、準安定相である。焼結後、５２０℃以下の低温焼戻し処理により、磁石の２：１７（Ｎｄ_２Ｆｅ_１７）相が６：１３：１相に変化する。その変化の程度は、磁石の焼き戻しプロセスによって影響をやすく受ける。６：１３：１相を十分に生成できない場合、焼き戻し処理後も２：１７相が磁石内に存在して、Ｈｃｊと減磁曲線の角形度が減少する。白色結晶粒界相は安定相であり、焼き戻しプロセス中に比較的容易に形成され、灰色結晶粒界相を部分的に置き換えて磁石Ｈｃｊを改善することができる。白い結晶粒界相の面積比と灰色結晶粒界相の面積比を適切な範囲で制御する必要がある。高すぎると、磁石の主相結晶粒の面積率が低下し、磁石の残留磁気が減少する；低すぎると磁石の保磁力の増加を助長しない。

【0052】

希土類拡散磁石の場合、スパッタリング基材として使用する焼結磁石が５２０℃以下の低温焼き戻し熱処理を行っていない場合、４５０℃～５２０℃の拡散熱処理の二次拡散処理中に、２：１７相から６：１３：１相への相変化反応が起こる。

【0053】

最大磁気エネルギー積（ＢＨ）ｍａｘと固有保磁力Ｈｃｊが７５を超える希土類拡散磁石の結晶粒界相では、微細構造観察領域の総面積に対する白い結晶粒界相の面積の割合は１～３％であり、灰色の結晶粒界相の面積の割合は２～４％である。

【0054】

上記の希土類磁石および希土類拡散磁石を使用して、希土類永久磁石モーターのステーターまたはローターを作製することができる。

【実施例1】

【0055】

希土類磁石の作製ステップは以下のとおりである。

【0056】

１．各元素の質量比に応じて、主合金原料と補助合金原料を作製する。主合金原料の各元素の質量比は（（ＰｒＮｄ）_３１．５Ａｌ_０．８Ｃｏ_１．０Ｃｕ_０．１Ｇａ_０．５１Ｂ_０．９８Ｎｂ_０．２５Ｚｒ_０．０８Ｆｅ_ｂａｌであり、補助合金原料の各元素の質量比は（ＰｒＮｄ）_３３Ａｌ_０．２Ｃｏ_１．０Ｃｕ_０．１Ｇａ_０．５１Ｂ_０．８６Ｆｅ_ｂａｌである。

【0057】

２．６００ｋｇ ／回のストリップ鋳造炉（ストリップキャスティング）で主合金原料と補助合金原料をそれぞれ溶かし、１．５ｍ／ｓのローラーの線速度でスケールを鋳造して、最終的に平均厚さ０．２ｍｍの主合金フレークと補助合金フレークが得られる。

【0058】

３．主合金フレークと補助合金フレークをそれぞれ水素破砕し、詳しくは、飽和水素吸収後５４０℃で６時間脱水素を行い、脱水素後の水素含有量を１２００ｐｐｍにして、主合金と補助合金の中破砕粉末を得る。主合金と補助合金の中破砕粉末をそれぞれジェットミルに入れて、Ｄ５０＝３．８μｍの主合金粉末と補助合金粉末を得る。

【0059】

４．主合金粉末と補助合金粉末を質量比９７：３で混合し、混合合金粉末を得る。

【0060】

５．混合合金粉末は、自動プレスの磁場下で配向させ、プレスしてコンパクトを形成する。配向磁場は１．８Ｔであり、コンパクトの初期圧縮密度は４．５ｇ／ｃｍ^３である。

【0061】

６．コンパクトを真空焼結炉に入れて焼結し、焼結磁石を得る。焼結温度は９８０℃、時間は８ｈであり、焼結後の磁石密度は７．５１ｇ／ｃｍ^３である。

【0062】

７．焼結磁石を焼き戻し、希土類磁石を得る。焼き戻し処理は、一次焼き戻し：９２０℃で２時間の保温、二次焼き戻し：４８０℃で６時間の保温である。

【0063】

この実施例の希土類磁石の同じバッチのサンプルを、ランダムに１０個サンプリングして、性能試験を行った。試験結果は、以下の通りである：

【0064】

【表1】

【0065】

表1中：Ｂｒは残留磁気、Ｈｃｊは固有の保磁力、Ｈｋ／Ｈｃｊは減磁曲線の角形度、（ＢＨ）ｍａｘは最大磁気エネルギー積である。

【0066】

３０バッチの希土類磁石の磁気特性がテストされ、結果が分析された。

【0067】

品質条件Ｂｒを１３．０±０．１、Ｈｃｊを２０．０±１ｋＯｅに設定し、ＢｒのＣＰＫ＝１．６７とＨｃｊのＣＰＫ＝１．８７を計算した。ＣＰＫは工程能力指数である。

【0068】

希土類磁石の配向方向に垂直な断面の微細構造を走査型電子顕微鏡で観察し、後方散乱（ＢＳＥ）画像を得る。磁石の三角領域の結晶粒界相は灰色結晶粒界相と白色結晶粒界相を持っている。４０００倍の倍率で、図２に異なる位置にある灰色の結晶粒界相と白い結晶粒界相をＥＤＳエネルギースペクトルで分析し、結晶粒界相の各元素の含有量を以下のように得る。

【0069】

【表2】

【0070】

表２中：Ｒ^１＝ＰｒとＮｄの合計含有量、Ｔ＝ＦｅとＣｏの合計含有量、Ｍ＝Ｇａ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｚｒの合計含有量、Ｒ^１％＝Ｒ^１／（Ｒ^１＋Ｔ＋Ｍ）、 Ｔ％＝Ｔ／（Ｒ^１＋Ｔ＋Ｍ）、Ｍ％＝Ｍ／（Ｒ^１＋ Ｔ＋Ｍ）。走査型電子顕微鏡サンプルの作製中に酸素元素が持ち込まれる可能性があることを考慮して、それはＴの含有量に含まれていない。

【0071】

表における１、２、３、４、７、１１は白色結晶粒界相であり、５、６、８、９、１０は灰色結晶粒界相である。灰色結晶粒界相における各元素の原子百分率から分析してからわかるように、灰色結晶粒界相は６：１３：１相の特徴に一致する。白い結晶粒界相は、希土類の含有量が比較的多い領域であり、Ｒ^１～Ｔ～Ｍ相であり、その希土類元素Ｒ^１の原子百分率はいずれも３０ａｔ％を超えている。白い部分の結晶粒界相の組成は灰色の部分よりも複雑で、Ｔ元素とＭ元素の比率が大きく異なる。白い部分の結晶粒界相点２の相組成は、Ｒ^１ _６０Ｔ_２０Ｍ_２０相（３：１：１相）の特徴に一致し、Ｒ^１％の含有量は６０～６５ ａｔ％、Ｔ％とＭ％は２０ａｔ％に近い；点１、１１のＲ^１＿Ｔ^＿Ｍの結晶粒界相の各元素の比率は、Ｒ^１％の含有量が４０ａｔ％を超え、Ｍ％の含有量が２ａｔ％未満、Ｔ％の含有量が３０～５０ａｔ％、Ｍ元素の含有量が比較的少ないことである；３、４、７のＲ^１＿Ｔ^＿Ｍ結晶粒界相の各元素の割合は、Ｒ^１％の含有量が４０ａｔ％を超え、Ｍ％の含有量が１０～２０ａｔ％、Ｔ％の含有量が２０～４０ａｔ％、Ｍ元素の含有量が比較的多いことである。

【0072】

上記の走査型電子顕微鏡観察フィールドで、図３～５に示すように、異なる領域を選択し、倍率を８０００倍に拡大して、異なるコントラストで磁石の結晶粒界相を分析する。微細構造観察領域の総面積に対する異なる結晶粒界相の面積の割合を計算すると、結果は次のようになる：

【0073】

【表3】

【0074】

（比較例１）
希土類磁石の作製ステップは以下のとおりです。

【0075】

１．各元素の質量比に応じて合金原料を作製する。各元素の質量比は（ＰｒＮｄ）_３１．５Ａｌ_０．７Ｃｏ_１．０Ｃｕ_０．１Ｇａ_０．５１Ｂ_０．９４Ｎｂ_０．２５Ｚｒ_０．０８Ｆｅ_ｂａｌです。

【0076】

ステップ２～７は、実施例１と同じですが、主合金粉末と補助合金粉末を混合するステップ４がない。

【0077】

実施例１と比較して、比較例１の希土類磁石は、より低いＢ（ボロン）含有量を有する。比較例１の希土類磁石の同じバッチのサンプルを、ランダムに１０個サンプリングして、性能試験を行った。試験結果は次のとおりである。

【0078】

【表4】

【0079】

実施例１と比較して、比較例１の磁石の組成は、Ｂ含有量の組成が実施例１よりも低く、他の元素は基本的に同じであり、作製プロセスは同じである。実施例１と比較して、比較例１の残留磁気と固有の保磁力の離散は非常に大きく、性能は不安定であり、大量生産には適していない。

【0080】

比較例１で同じバッチの２つの磁石を取り、それぞれ走査型電子顕微鏡で配向方向に垂直な磁石の断面の微細構造を観察して、図６と７に示す４０００倍の後方散乱（ＢＳＥ）画像を得る。三角形の領域でリッチしている白いと灰色の結晶粒界相の成分をＥＤＳ分析し、それらの灰色の結晶粒界相が実施例１の灰色の結晶粒界相と同じであり、いずれも６：１３：１相であることを発見する。白い結晶粒界相成分もまた、実施例１の白い結晶粒界相と同じであり、Ｒ^１＿Ｔ^＿Ｍ相である。希土類元素Ｒ^１の含有量は３０原子％を超えており、ＴとＭの含有量は大きく異なる。異なるコントラストで磁石の結晶粒界相をランダムに分析し、微細構造観察領域の総面積に対する異なる結晶粒界相の面積の割合を計算すると、結果は次のようになる：

【0081】

【表5】

【0082】

実施例１と比較例１の２つのサンプルを比較すると、比較例１の２つの磁石の灰色結晶粒界相の面積比は、いずれも実施例１の灰色結晶粒界相の面積比よりもはるかに高いことが発見する。白い結晶粒界相面積／観察面積の比の差が小さいことが発見する。発明者は、比較例１の灰色結晶粒界相の面積比が実施例１よりも高いことは、比較例１の磁石は、作製プロセス中に灰色結晶粒界相をよりやすく生成し、灰色結晶粒界相は６：１３：１相であり、準安定相に属し、焼き戻しプロセスの影響を大きく受け、プロセスウィンドウが狭くなることを示していると考えている。同じバッチの磁石を大量生産する焼き戻し熱処理プロセスにおいて、焼き戻し熱処理炉内の個々の磁石の焼き戻し温度を完全に同じにすることはできず、偏差が生じ、異なる磁石間の２：１７相から完全に６：１３：１相に変換する程度が異なるため、同じバッチの磁石間のＨｃｊ偏差が大きくなり、大量生産を助長しない。

【実施例2】

【0083】

希土類磁石の作製ステップは以下のとおりである。

【0084】

１．各元素の質量比に応じて、主合金原料と補助合金原料を作製する。主合金原料の各元素の質量比は（ＰｒＮｄ）_３１Ａｌ_０．２Ｃｏ_１．０Ｃｕ_０．１Ｇａ_０．６Ｂ_０．９７Ｓｎ_０．１Ｆｅ_ｂａｌである。補助合金原料の各元素の質量比は（ＰｒＮｄ）_３２．５Ａｌ_０．１５Ｃｏ_１．０Ｃｕ_０．１Ｇａ_０．６Ｂ_０．８９Ｆｅ_ｂａｌである。

【0085】

２．６００ｋｇ／回のストリップ鋳造炉（ストリップキャスティング）で主合金原料と補助合金原料をそれぞれ溶かし、１．５ｍ／ｓのローラーの線速度でスケールを鋳造して、最終的に平均厚さ０．２５ｍｍの主合金フレークと補助合金フレークが得られる。

【0086】

３．主合金フレークと補助合金フレークをそれぞれ水素破砕し、詳しくは、飽和水素吸収後５４０℃で６時間脱水素を行い、水素含有量を１２００ｐｐｍにして主合金と補助合金の中破砕粉末を得る。主合金と補助合金の中破砕粉末をそれぞれジェットミルに入れて、Ｄ５０＝３．８μｍの主合金粉末と補助合金粉末を得る。

【0087】

４．主合金粉末と補助合金粉末を質量比９８：２で混合し、混合合金粉末を得る。

【0088】

５．混合合金粉末は、自動プレスの磁場下で配向させ、プレスしてコンパクトを形成する。配向磁場は１．８Ｔであり、コンパクトの初期圧縮密度は４．２ｇ／ｃｍ^３である。

【0089】

６．コンパクトを真空焼結炉に入れて焼結し、焼結磁石を得る。焼結温度は１０００℃、時間は６ｈであり、焼結後の磁石密度は７．５２ｇ／ｃｍ^３である。

【0090】

７．焼結磁石を焼き戻し、希土類磁石を得る。焼き戻し処理プロセスは次のとおりである。

【0091】

一次焼戻し：９００℃で２時間の保温、二次焼戻し：４９０℃で４時間の保温。

【0092】

この実施例の希土類磁石の同じバッチのサンプルを、ランダムに１０個サンプリングして、性能試験を行った。試験結果は、以下の通りである：

【0093】

【表6】

【0094】

３０バッチの希土類磁石の磁気特性がテストされ、結果が分析された。

【0095】

品質条件Ｂｒを１３．８±０．１、Ｈｃｊを１７．５±１ｋＯｅに設定し、ＢｒのＣＰＫ ＝ １．６８とＨｃｊのＣＰＫ＝１．８７を計算した。

【0096】

（比較例２）
希土類磁石の作製ステップは以下のとおりである。

【0097】

１．各元素の質量比に応じて、主合金原料と補助合金原料を作製する。主合金原料の各元素の質量比は（ＰｒＮｄ）_３１Ａｌ_０．２Ｃｏ_１．０Ｃｕ_０．１Ｇａ_０．６Ｂ_０．９７Ｓｎ_０．１Ｆｅ_ｂａｌである。補助合金原料の各元素質量比は（ＰｒＮｄ）_３２．５Ａｌ_０．１５Ｃｏ_１．０Ｃｕ_０．１Ｇａ_０．６Ｂ_０．９４Ｆｅ_ｂａｌである。

【0098】

ステップ２～７は実施例２と同じである。

【0099】

実施例２と比較して、比較例２の希土類磁石は、補助合金中のＢ含有量が高い。この比較例の希土類磁石の同じバッチのサンプルを、ランダムに１０個サンプリングして、性能試験を行った。試験結果は次のとおりである。

【0100】

【表7】

【0101】

実施例２と比較例２を比較すると、同じバッチで生産された実施例２のＢｒとＨｃｊの偏差は小さく、比較例２のＢｒとＨｃｊの偏差は大きい。磁石の磁気特性の偏差が大きいと、当該希土類磁石を利用したモータの実用化には問題がある。したがって、比較例２は大量生産には適していない。

【実施例3】

【0102】

［実施例３～１］
希土類拡散磁石の作製ステップは以下のとおりである。

【0103】

実施例２のステップ１～６を繰り返す。

【0104】

７．焼結磁石を３０×２０×２ｍｍの大きさの基材に加工し、表面を表面の脱脂と酸洗い処理を行う。

【0105】

８．基材をスパッタして、めっき層を形成して、スパッタリング中の圧力は０．５２Ｐａで、基材は１０ｍｍ／ｓの速度でターゲットを通過し、ターゲットと基材の間の距離は１００ｍｍに保たれる。ターゲットはＴｂターゲット、Ｔｂターゲットのスパッタリングパワーは２５ｋＷ、Ｔｂめっき層の厚さは６μｍである。磁石の片面をスパッタリングした後、磁石を裏返し、同じスパッタリングプロセスに従って磁石のもう一方の表面をスパッタして、希土類スパッタリング磁石を得る。めっき層の厚さは、Ｘ線蛍光厚さゲージによって測定される。

【0106】

９．スパッタされた希土類スパッタリング磁石に結晶粒界拡散処理を行い、希土類拡散磁石を得る。結晶粒界拡散処理の条件は、一次拡散処理：９２０℃で８時間の保温、二次拡散処理：４８０℃で６時間の保温である。

【0107】

この実施例の希土類拡散磁石をランダムに32枚サンプリングして磁気特性試験を行った。試験結果は、以下の通りである。

【0108】

【表8】

【0109】

３０バッチの希土類拡散磁石の磁気特性がテストされ、結果が分析された。

【0110】

品質条件Ｂｒを１３．７±０．１、Ｈｃｊを２８．０±１ｋＯｅに設定し、ＢｒのＣＰＫ＝１．３５とＨｃｊのＣＰＫ＝１．５０を計算した。

【0111】

［実施例３～２］
希土類拡散磁石の作製ステップは以下のとおりである。

【0112】

基本的に実施例３－１と同じですが、違いは次のとおりである。ステップ８で、基材をスパッタリングするとき、基材は最初に第一のターゲットを通過し、第一のターゲットはＮｄターゲットであり、スパッタリングパワーが４ｋＷである。第１のめっき層－Ｎｄめっき層は１μｍの厚さで基材上に形成される。その後、基材が第二のターゲットを通過し、第二のターゲットがＴｂターゲットであり、スパッタリングパワーが２４ｋＷである。５．４μｍの厚さの第二のめっき層－Ｔｂめっき層が第一のめっき層の表面に形成され、希土類スパッタリング磁石が得られる。

【0113】

この実施例の希土類拡散磁石をランダムに32枚サンプリングして磁気特性試験を行った。試験結果は、以下の通りである。

【0114】

【表9】

【0115】

３０バッチの希土類拡散磁石の磁気特性がテストされ、結果が分析された。

【0116】

品質条件Ｂｒを１３．８±０．１、Ｈｃｊを２８．０±１ｋＯｅに設定し、ＢｒのＣＰＫ＝１．６７とＨｃｊのＣＰＫ＝１．７７を計算した。

【0117】

［実施例３～３］
希土類拡散磁石の作製ステップは以下のとおりである。

【0118】

基本的に実施例３－１と同じですが、違いは次のとおりである。ステップ８で、基材をスパッタリングするとき、基材は最初に第一のターゲットを通過し、第一のターゲットはＮｄターゲットであり、スパッタリングパワーが４ｋＷである。第１のめっき層－Ｎｄめっき層は１μｍの厚さで基材上に形成される。その後、基材は第二のターゲットを通過し、第二のターゲットはＴｂターゲットであり、スパッタリングパワーが１７ｋＷであり、３．５μｍの厚さの第二のめっき層－Ｔｂめっき層が、第一のめっき層の表面に形成される。その後、基材は第三のターゲットを通過し、第三のターゲットはＤｙターゲットであり、スパッタリングパワーは１０ｋＷであり、第三のめっき層－Ｄｙめっき層が第二のめっき層の表面に厚さ１．８μｍで形成される。

【0119】

この実施例の希土類拡散磁石をランダムに32枚サンプリングして磁気特性試験を行った。試験結果は、以下の通りである。

【0120】

【表10】

【0121】

希土類拡散磁石の３０バッチの磁気特性がテストされ、分析結果は次のとおりである。

【0122】

品質条件Ｂｒを１３．８±０．１、Ｈｃｊを２８．０±１ｋＯｅに設定し、ＢｒのＣＰＫ＝１．６７とＨｃｊのＣＰＫ＝１．７７を計算した。

【0123】

実施例３～１、３～２、３～３を比較すると、実施例３～２、３～３のＢｒは比較的高く、磁気特性が優れており、かつＢｒとＨｃｊのＣＰＫ値も比較的高い。実施例３～３は、３～２と比較して、使用されるＴｂターゲットの一部の量を減らすことができ、さらにコストを減らすことができる。

【0124】

（比較例３～１）
１． 各元素の質量比に応じて、合金原料を作製する。合金原料の各元素の質量比は、（ＰｒＮｄ）_３２．５Ａｌ_０．１Ｃｏ_１．０Ｃｕ_０．１Ｇａ_０．５１Ｂ_０．８９Ｆ_ｅｂａｌである。

【0125】

２． ６００ｋｇ／回のストリップキャスティング炉（ストリップキャスティング）で合金原料を溶かし、１．５ｍ／ｓのローラーの線速度でスケールキャスティングを行い、最終的に平均厚さ０．１５ｍｍの合金フレークを得る。

【0126】

３．合金フレークを水素破砕し、飽和水素吸収後５４０℃で６時間脱水素を行い、脱水素後の水素含有量を１２００ｐｐｍにして、合金の中破砕粉末を得る。合金の中破砕粉末をジェットミルに入れて、Ｄ５０＝３．６μｍの合金粉末を得る。

【0127】

４．合金粉末は、自動プレスの磁場下で配向させ、プレスしてコンパクトを形成する。配向磁場は１．８Ｔであり、コンパクトの初期圧縮密度は４．２ｇ／ｃｍ^３である。

【0128】

５．コンパクトを真空焼結炉に入れて焼結し、焼結磁石を得る。焼結温度は１０００℃、時間は６ｈであり、焼結後の磁石密度は７．５２ｇ／ｃｍ^３である。

【0129】

６．焼結磁石を３０×２０×２ｍｍの大きさの基材に加工し、表面を表面の脱脂と酸洗い処理を行う。

【0130】

７．基材をスパッタして、めっき層を形成して、スパッタリング中の圧力は０．５２Ｐａで、基材は１０ｍｍ／ｓの速度でターゲットを通過し、ターゲットと基材の間の距離は１００ｍｍに保たれる。ターゲットはＴｂターゲット、Ｔｂターゲットのスパッタリングパワーは２０ ｋＷ、Ｔｂめっき層の厚さは４μｍである。磁石の片面をスパッタリングした後、磁石を裏返し、同じスパッタリングプロセスに従って磁石のもう一方の表面をスパッタして、希土類スパッタリング磁石を得る。

【0131】

８．希土類スパッタリング磁石に結晶粒界拡散処理を行い、希土類拡散磁石を得る。結晶粒界拡散処理の条件は、一次拡散処理：９２０℃で８時間の保温、二次拡散処理：４８０℃で６時間の保温である。

【0132】

この比較例の希土類拡散磁石をランダムに32枚サンプリングして磁気特性試験を行った。試験結果は、以下の通りである。

【0133】

【表11】

【0134】

比較例３～１の希土類拡散磁石のＢ含有量は、実施例３～１よりも低く、残りは基本的に同じである。２つの磁石の性能を比較すると、実施例３～１の磁石の各特性は、比較例３～１の磁石よりも大幅に優れている。磁石中のＢの含有量を増やし、Ｇａの含有量を制御することにより、本発明は、希土類拡散磁石の総合なの性能を明らかに改善することができる。

【0135】

（比較例３～２）
希土類拡散磁石の作製ステップは以下のとおりである。

【0136】

希土類磁石の作製は、実施例３～２と同じであり、希土類スパッタリング磁石および希土類拡散磁石の作製プロセスは基本的に実施例３～２と同じであり、違いは次のとおりである：ステップ８で、基材をスパッタリングするとき、基材は最初に第１のターゲットを通過し、第一のターゲットはＡｌターゲットであり、スパッタリングパワーが４ｋＷである。第１のめっき層－Ａｌめっき層は１μｍの厚さで基材上に形成される。その後、基材が第二のターゲットを通過し、第二のターゲットがＴｂターゲットであり、スパッタリングパワーが２４ｋＷであり、厚さ５．４μｍの第二のめっき層－Ｔｂめき層が、第一のめっき層の表面に形成される。

【0137】

この比較例の希土類拡散磁石をランダムに32枚サンプリングして磁気特性試験を行った。。試験結果は、以下の通りである。

【0138】

【表12】

【0139】

３０バッチの希土類拡散磁石の磁気特性がテストされ、結果が分析された。

【0140】

品質条件Ｂｒは１３．７±０．１、Ｈｃｊは２６．０±１ｋＯｅに設定し、ＢｒのＣＰＫ＝１．５０とＨＨｃｊのＣＰＫ＝１．６５を計算した。

【0141】

比較例３～２の希土類拡散磁石の各特性を実施例３～２の特性と比較した。実施例３～２の磁石の各特性は、比較例３～２の磁石の特性よりも著しく良好である。第一のめっき層がＡｌ層である希土類拡散磁石の磁気特性の改善効果は第一のめっき層がＮｄ層である希土類拡散磁石ほど良くないことが分かる。

【実施例4】

【0142】

希土類磁石の作製ステップは以下のとおりである。

【0143】

１．各元素の質量比に応じて、主合金原料と補助合金原料を作製する。主合金原料の各元素の質量比は（ＰｒＮｄ）_３０Ａｌ_０．０５Ｃｏ_０．７Ｃｕ_０．２Ｇａ_０．４Ｂ_０．９７Ｆｅ_ｂａｌである。補助合金原料の各元素の質量比は（ＰｒＮｄ）_３２．５Ａｌ_０．１５Ｃｏ_１．０Ｃｕ_０．２Ｇａ_０．４Ｂ_０．８９Ｆｅ_ｂａｌである。

【0144】

２．６００Ｋｇ／回のストリップ鋳造炉（ストリップキャスティング）で主合金原料と補助合金原料をそれぞれ溶かし、１．５ｍ／ｓのローラーの線速度でスケールを鋳造して、最終的に平均厚さ０．１５ｍｍの主合金フレークと補助合金フレークが得る。

【0145】

３．主合金フレークと補助合金フレークをそれぞれ水素破砕し、飽和水素吸収後５４０℃で６時間脱水素を行い、脱水素後の水素含有量を１２００ｐｐｍにして、主合金と補助合金の中破砕粉末を得る。主合金と補助合金の中破砕粉末をそれぞれジェットミルに入れて、Ｄ５０ ＝３．６μｍの主合金粉末と補助合金粉末をそれぞれ得る。

【0146】

４．主合金粉末と補助合金粉末を質量比９９：１で混合し、混合合金粉末を得る。

【0147】

５．混合合金粉末は、自動プレスの磁場下で配向させ、プレスしてコンパクトを形成する。配向磁場は１．８Ｔであり、コンパクトの初期圧縮密度は４．１ｇ／ｃｍ^３である。

【0148】

６．コンパクトを真空焼結炉に入れて焼結し、焼結磁石を得る。焼結温度は１０１０℃、時間は５ｈであり、焼結後の磁石密度は７．５１ｇ／ｃｍ^３である。

【0149】

７．焼結磁石を焼き戻し、希土類磁石を得る。焼き戻しプロセスは次のとおりである。

【0150】

一次焼戻し：９２０℃で２時間の保温、二次焼戻し：４９０℃で８時間の保温。

【0151】

この実施例の希土類磁石の同じバッチのサンプルをランダムに１０個サンプリングして、特性試験を行った。試験結果は、以下の通りである。

【0152】

【表13】

【0153】

３０バッチの希土類磁石の磁気特性がテストされ、結果が分析された。

【0154】

品質条件Ｂｒは１４．２±０．１、Ｈｃｊは１５．０±１ｋＯｅに設定し、ＢｒのＣＰＫ＝１．７１とＨｃｊのＣＰＫ＝１．７７を計算した。

【0155】

（比較例４）
１．各元素の質量比に応じて、合金原料を作製する。合金原料の各元素の質量比は、（ＰｒＮｄ）_３０Ａｌ_０．０５Ｃｏ_０．７Ｃｕ_０．２Ｇａ_０．４Ｂ_０．９０Ｆｅ_ｂａｌである。

【0156】

ステップ２～７は、実施例４と同じですが、主合金粉末と補助合金粉末を混合するステップ４がない。

【0157】

比較例４の希土類磁石の同じバッチのサンプルをランダムに１０個サンプリングして、特性試験を行った。試験結果は、以下の通りである。

【0158】

【表14】

【0159】

比較例４の希土類磁石は、残留磁気と固有の保磁力の離散が非常に大きく、性能が不安定であり、大量生産には適していない。

【0160】

比較例４を比較すると、実施例４の減磁曲線の角形度は、比較例４のそれよりも著しく良好であり、実施例４の希土類磁石は、安定した性能を有し、大量生産に適している。

【実施例5】

【0161】

［実施例５～１］
希土類拡散磁石の作製ステップは以下のとおりである。

【0162】

実施例４のステップ１～６を繰り返す。

【0163】

７．希土類磁石を３０×２０×２ｍｍの大きさの基材に加工し、表面の脱脂と酸洗い処理を行う。

【0164】

８．基材をスパッタして、めっき層を形成して、スパッタリング中の圧力は０．５２Ｐａで、基材は１０ｍｍ／ｓの速度でターゲットを通過し、ターゲットと基材との間の距離は９５ｍｍに保たれる。ターゲットはＴｂターゲット、Ｔｂターゲットのスパッタリングパワーは２５ｋＷ、Ｔｂめっき層の厚さは１０μｍである。磁石の片面をスパッタリングした後、磁石を裏返し、同じスパッタリングプロセスに従って磁石のもう一方の表面をスパッタして、希土類スパッタリング磁石を得る。

【0165】

９．希土類スパッタリング磁石に結晶粒界拡散処理を行い、希土類拡散磁石を得る。結晶粒界拡散処理の条件は、一次拡散処理：９５０℃で７時間の保温、二次拡散処理：４８０℃で８時間の保温です。

【0166】

この実施例の希土類拡散磁石をランダムに32枚サンプリングして磁気特性試験を行った。試験結果は、以下の通りである。

【0167】

【表15】

【0168】

希土類拡散磁石の３０バッチの磁気特性がテストされ、分析結果は次のとおりである。

【0169】

品質条件Ｂｒは１４．１±０．１、Ｈｃｊは２５．５±１ｋＯｅに設定し、ＢｒのＣＰＫ＝１．７１とＨｃｊのＣＰＫ＝１．７７を計算した。

【0170】

［実施例５～２］
希土類拡散磁石の作製ステップは以下のとおりである。

【0171】

基本的に実施例５－１と同じですが、違いは次のとおりである。ステップ８で、基材をスパッタリングするとき、基材は最初に第一のターゲットを通過し、第一のターゲットはＮｄターゲットであり、スパッタリングパワーが６ｋＷである。第１のめっき層－Ｎｄめっき層は２μｍの厚さで基材上に形成される。その後、基材が第二のターゲットを通過し、第二のターゲット材料がＴｂターゲットであり、スパッタリングパワーが２５ｋＷであり、８．５μｍの厚さの第二のめっき層－Ｔｂめっき層が、第一のめっき層の表面に形成される。

【0172】

この実施例の希土類拡散磁石をランダムに32枚サンプリングして磁気特性試験を行った。試験結果は、以下の通りである。

【0173】

【表16】

【0174】

３０バッチの希土類拡散磁石の磁気特性がテストされ、分析結果は次のとおりである。

【0175】

品質条件Ｂｒを１４．０±０．１、Ｈｃｊを２５．５±１ｋＯｅに設定し、ＢｒのＣＰＫ＝１．６５とＨｃｊのＣＰＫ＝１．７５を計算した。

【0176】

［実施例５～３］
希土類拡散磁石の作製ステップは以下のとおりである。

【0177】

基本的に実施例５～１と同じですが、違いは次のとおりである。ステップ８で、基材をスパッタリングするとき、基材は最初に第一のターゲットを通過し、第一のターゲットはＮｄターゲットであり、スパッタリングパワーが５ｋＷである。第１のめっき層－Ｎｄめっき層は１．５μｍの厚さで基材上に形成される。その後、基材が第二のターゲットを通過し、第二のターゲットがＴｂターゲットであり、スパッタリングパワーが２５ｋＷであり、７．５μｍの厚さの第二のめっき層－Ｔｂめっき層が、第一のめっき層の表面に形成される。その後、基材は第三のターゲットを通過し、第三のターゲットはＤｙターゲットであり、スパッタリングパワーは１２ｋＷであり、２μｍの厚さの第三のめっき層－Ｄｙめっき層が第二のめっき層の表面に形成される。

【0178】

この実施例の希土類拡散磁石をランダムに32枚サンプリングして磁気特性試験を行った。試験結果は、以下の通りである。

【0179】

【表17】

【0180】

３０バッチの希土類拡散磁石の磁気特性がテストされ、分析結果は次のとおりである。

【0181】

品質条件Ｂｒを１４．２±０．１、Ｈｃｊを２３．５±１ｋＯｅに設定し、ＢｒのＣＰＫ ＝ １．６７とＨｃｊのＣＰＫ＝１．７４を計算した。

【実施例6】

【0182】

［実施例６～１］
１．各元素の質量比に応じて、主合金原料と補助合金原料を作製する。主合金原料の各元素の質量比は、（ＰｒＮｄ）_３０Ｈｏ_０．５Ｄｙ_１Ｔｂ_０．５Ａｌ_０．２Ｃｏ_１．０Ｃｕ_０．１Ｇａ_０．５１Ｂ_１．０Ｆｅ_ｂａｌ、補助合金原料の各元素の質量比は（ＰｒＮｄ）_３２．５Ａｌ_０．１５Ｃｏ_１．０Ｃｕ_０．１Ｇａ_０．５１Ｂ_０．８２Ｆｅ_ｂａｌである。

【0183】

２．６００Ｋｇ／回のストリップ鋳造炉（ストリップキャスティング）で主合金原料と補助合金原料を溶かし、１．５ｍ／ｓのローラーの線速度でスケールを鋳造して、最終的に平均厚さ０．１５ｍｍの主合金フレークと補助合金フレークが得る。

【0184】

３．主合金フレークと補助合金フレークをそれぞれ水素破砕し、詳しくは、飽和水素吸収後５４０℃で６時間脱水素を行い、脱水素後の水素含有量を１２００ｐｐｍにして、主合金と補助合金の中破砕粉末を得る。主合金と補助合金の中破砕粉末をそれぞれジェットミルに入れて、Ｄ５０＝３．６μｍの主合金粉末と補助合金粉末を得る。

【0185】

４．主合金粉末と補助合金粉末を質量比９８：２で混合し、混合合金粉末を得る。

【0186】

５．混合合金粉末は、自動プレスの磁場下で配向させ、プレスしてコンパクトを形成する。配向磁場は１．８Ｔであり、コンパクトの初期圧縮密度は４．２ｇ／ｃｍ^３である。

【0187】

６．コンパクトを真空焼結炉に入れて焼結し、焼結磁石を得る。焼結温度は１０００℃、時間は６時間である。焼結後の磁石密度は７．５５ｇ／ｃｍ^３である。

【0188】

７．焼結磁石を３０×２０×２ｍｍの大きさの基材に加工し、表面を表面の脱脂と酸洗い処理を行う。

【0189】

８．基材をスパッタして、めっき層を形成して、スパッタリング中の圧力は０．５２Ｐａで、基材は１０ｍｍ／ｓの速度でターゲットを通過し、ターゲットと基材の間の距離は１００ｍｍに保たれる。ターゲットはＴｂターゲット、Ｔｂターゲットのスパッタリングパワーは２４ｋＷ、Ｔｂめっき層の厚さは５．４μｍである。磁石の片面をスパッタリングした後、磁石を裏返し、同じスパッタリングプロセスに従って磁石のもう一方の表面をスパッタして、希土類スパッタリング磁石を得る。

【0190】

９．希土類スパッタリング磁石に結晶粒界拡散処理を行い、希土類拡散磁石を得る。結晶粒界拡散処理の条件は、一次拡散処理：９２０℃で８時間の保温、二次拡散処理：４８０℃で６時間の保温である。

【0191】

この実施例の希土類拡散磁石をランダムに32枚サンプリングして磁気特性試験を行った。試験結果は、以下の通りである。

【0192】

【表18】

【0193】

３０バッチの希土類拡散磁石の磁気特性がテストされ、結果が分析された。

【0194】

品質条件Ｂｒは１３．４±０．１、Ｈｃｊは３３．０±１ｋＯｅに設定し、ＢｒのＣＰＫ＝１．３５とＨｃｊのＣＰＫ＝１．６５を計算した。

【0195】

［実施例６～２］
希土類拡散磁石の作製ステップは以下のとおりである。

【0196】

基本的に実施例６～１と同じですが、違いは次のとおりです。ステップ８で、基材をスパッタリングするとき、基材は最初に第一のターゲットを通過し、第一のターゲットはＰｒターゲットであり、スパッタリングパワーは４ｋＷです。第一のめっき層－Ｐｒめっき層は１μｍの厚さで基材上に形成されます。その後、基材は第二のターゲットを通過し、第二のターゲット材料はＴｂターゲットであり、スパッタリングパワーは２２ｋＷであり、４．４μｍの厚さの第二のめっき層－Ｔｂめっき層が第一のめっき層の表面に形成される。

【0197】

この実施例の希土類拡散磁石をランダムに32枚サンプリングして磁気特性試験を行った。試験結果は、以下の通りである。

【0198】

【表19】

【0199】

３０バッチの希土類拡散磁石の磁気特性をテストし、分析結果は次のとおりである。

【0200】

品質条件Ｂｒを１３．５±０．１、Ｈｃｊを３３．０±１ｋＯｅに設定し、ＢｒのＣＰＫ＝１．６７、ＨｃｊのＣＰＫ＝１．７７を計算した。

【0201】

［実施例６～３］
希土類拡散磁石の作製ステップは以下のとおりである。

【0202】

基本的に実施例６～１と同じですが、違いは次のとおりです。ステップ８で、基材をスパッタリングするとき、基材は最初に第一のターゲットを通過し、第一のターゲットはＰｒＣｕターゲットで、スパッタリングパワーは４ｋＷである。第１のめっき層－Ｎｄめっき層は１μｍの厚さで基材上に形成されます。その後、基材は第二のターゲットを通過し、第二のターゲット材料はＴｂターゲットであり、スパッタリングパワーは１５ｋＷであり、２．８μｍの厚さの第二のめっき層－Ｔｂめっき層が第一のめっき層の表面に形成される。その後、基材は第三のターゲットを通過し、第三のターゲット材料はＤｙターゲットであり、スパッタリングパワーは１２ｋＷであり、２μｍの厚さの第三のめっき層－Ｄｙめっき層が第二のめっき層の表面に形成される。

【0203】

この実施例の希土類拡散磁石をランダムに32枚サンプリングして磁気特性試験を行った。試験結果は、以下の通りである。

【0204】

【表20】

【0205】

３０バッチの希土類拡散磁石の磁気特性がテストされ、分析結果は次のとおりである。

【0206】

品質条件Ｂｒは１３．６±０．１、Ｈｃｊは３３．０±１ｋＯｅに設定し、ＢｒのＣＰＫ＝１．５８とＨｃｊのＣＰＫ＝１．７７を計算した。

【0207】

実施例６～１、６～２、および６～３によればわかるように、本発明の解決策は、超高性能磁石を得ることができる。磁石の最大磁気エネルギー積（ＢＨ）maxと固有保磁力Ｈｃｊの合計は、７５より大きく、磁石性能は安定しており、大型スケール生産に適している。実施例６～１、６～２、６～３を比較すると、実施例６～２、６～３のＢｒは比較的高く、磁気特性も優れて、かつＢｒとＨｃｊのＣＰＫ値も比較的高い。実施例６～３は、６～２と比較して、使用されるＴｂターゲットの量を部分的に減らすことができ、さらにコストを削減することができる。

【実施例7】

【0208】

１．各元素の質量比に応じて、主合金原料と補助合金原料を作製する。主合金原料の各元素の質量比は、（ＰｒＮｄ）_２９．２Ｔｂ_１．８Ａｌ_０．１Ｃｏ_１．０Ｃｕ_０．１Ｇａ_０．３Ｂ_０．９７Ｆｅ_ｂａｌ、補助合金原料の各元素の質量比は（ＰｒＮｄ）_３２．５Ａｌ_０．１Ｃｏ_１．０Ｃｕ_０．１Ｇａ_０．３Ｂ_０．８９Ｆｅ_ｂａｌである。

【0209】

ステップ２～５は、実施例６－１と同じである。

【0210】

６．コンパクトを真空焼結炉に入れて焼結し、焼結磁石を得る。焼結温度は１０００℃、時間は６ｈであり、焼結後の磁石密度は７．５９ｇ／ｃｍ^３である。

【0211】

７．焼結磁石を焼き戻し、希土類磁石を得る。焼き戻しプロセスは次のとおりである。

【0212】

一次焼戻し：９２０℃で２時間の保温、二次焼戻し：４７５℃で６時間の保温。

【0213】

焼き戻し後の同じバッチのサンプルを１０個ランダムにサンプリングして測定し、性能試験を行った。試験結果は、以下の通りである：

【0214】

【表21】

【0215】

８．ステップ７で焼き戻した後、希土類磁石を３０×２０×２ｍｍのサイズの基材に加工し、表面の脱脂と酸洗い処理を行う。

【0216】

９．基材をスパッタし、スパッタリング中の圧力は０．５５Ｐａで、基材は１０ｍｍ／ｓの速度でターゲットを通過し、ターゲットと基材の間の距離は９５ｍｍに保たれる。基材は最初に第１のターゲットを通過し、第１のターゲット材料はＮｄターゲットであり、スパッタリングパワーは４ｋＷであり、第１のめっき層－Ｎｄめっき層が１μｍの厚さで基材上に形成される。その後、基材は第二のターゲットを通過し、第二のターゲット材料はＴｂターゲットであり、スパッタリングパワーは２２ｋＷであり、４．５μｍの厚さの第二のめっき層－Ｔｂめっき層が第一のめっき層の表面に形成される。その後、基材は第三のターゲットを通過し、第三のターゲット材料はＤｙターゲットであり、スパッタリングパワーは８ｋＷであり、１．６μｍの厚さの第三のめっき層－Ｄｙめっき層が、第二のめっき層の表面に形成される。磁石の片面をスパッタリングした後、磁石を裏返し、同じスパッタリングプロセスに従って磁石のもう一方の表面をスパッタして、希土類スパッタリング磁石を得る。

【0217】

１０．希土類スパッタリング磁石に結晶粒界拡散処理を行い、希土類拡散磁石を得る。結晶粒界拡散処理の条件は、一次拡散処理：９２０℃で８時間の保温、二次拡散処理：４８０℃で６時間の保温である。

【0218】

この実施例の希土類拡散磁石をランダムに32枚サンプリングして磁気特性試験を行った。試験結果は、以下の通りである。

【0219】

【表22】

【0220】

３０バッチの希土類拡散磁石の磁気特性がテストされ、結果が分析された。

【0221】

品質条件Ｂｒは１４．０±０．１、Ｈｃｊは３０．０±１ｋＯｅに設定し、ＢｒのＣＰＫ＝１．６７とＨｃｊのＣＰＫ＝１．７８を計算した。

【0222】

この実施例によればわかるように、本発明の解決策は、超高性能磁石を得ることができる。磁石の最大磁気エネルギー積（ＢＨ）maxと固有保磁力Ｈｃｊの合計は、７５より大きく、磁石性能は安定しており、大型スケール生産に適している。

【0223】

走査型電子顕微鏡により、希土類磁石の配向方向に垂直な断面と希土類拡散磁石の断面の微細構造を観察したところ、図8および図9に示される４０００倍の後方散乱（ＢＳＥ）画像を得た。異なるコントラストで磁石の結晶粒界相を分析して、微細構造観察領域の総面積に対する異なる灰色の結晶粒界相の面積の割合と、微細構造観察領域の総面積に対する白い結晶粒界相の割合を計算した。結果は次のとおりである。

【0224】

【表23】

【0225】

三角形の領域でリッチしている白いと灰色の結晶粒界相の成分をＥＤＳ分析し、それらの灰色の結晶粒界フェーズが実施例１の灰色の結晶粒界フェーズと同じであり、いずれも６：１３：１フェーズであることを発見する。白い結晶粒界相成分もまた、実施例１の白い結晶粒界相と同じであり、Ｒ^１～Ｔ～Ｍ相であり、ＤｙとＴｂを含まない希土類元素Ｒ^１の含有量が３０ａｔ％を超えており、ＴとＭの含有量は大きく異なることを発見する。図８と図９では、希土類磁石と希土類拡散磁石とは、両者の白い結晶粒界相の面積の比は近似しており、実施例１と同様にいずれも１～３％の範囲である。希土類磁石の灰色の結晶粒界相の面積比と、希土類拡散磁石の灰色の結晶粒界相の面積比とを比較してもほとんど変化がなく、希土類磁石の拡散前後の結晶粒界相の面積比へほとんど影響がないことを示している。実施例１と比較して、実施例７の希土類磁石と希土類拡散磁石の灰色結晶粒界相の面積比がはるかに低いことは明らかである。磁石の灰色結晶粒界相と白色結晶粒界相の比率を下げると、主相の比率が増加し、さらに磁石のＢｒが増加することができる。このようにして、ＢｒとＨｃｊの高い拡散基材が得られる。重希土類拡散処理を行った後、最大磁気エネルギー積（ＢＨ）ｍａｘと固有保磁力Ｈｃｊの合計が７５を超える超高性能磁石が最終的に得られる。図９の微細構造解析によるとわかるように、最大磁気エネルギー積（ＢＨ）ｍａｘと固有保磁力Ｈｃｊの合計は７５を超える超高性能磁石が得る。その灰色結晶粒界相の面積比は２～４％に制御する必要があり、白い結晶粒界相の割合は１～３％に制御する必要がある。

【実施例8】

【0226】

１．各元素の質量比に応じて、主合金原料と補助合金原料をを作製する。主合金原料の各元素の質量比は、（ＰｒＮｄ）_３０．５Ｄｙ_２Ａｌ_０．９５Ｃｏ_１．０Ｃｕ_０．１Ｇａ_０．５２Ｂ_０．９６Ｆｅ_ｂａｌです。補助合金原料の各元素の質量比は（ＰｒＮｄ）_３２．５Ｃｏ_１．０Ｇａ_０．５１Ｂ_０．８５Ｆｅ_ｂａｌである。

【0227】

ステップ２～５は、実施例６～１と同じであるが、ステップ４の主合金と補助合金の質量混合比は９５：５である。

【0228】

６．コンパクトを真空焼結炉に入れて焼結し、焼結磁石を得る。焼結温度は１０００℃、時間は６ｈであり、焼結後の磁石密度は７．５６ｇ／ｃｍ^３である。

【0229】

７．焼結磁石を３０×２０×２ｍｍの大きさの基材に加工し、表面を脱脂と酸洗い処理を行う。

【0230】

８．基材をスパッタして、めっき層を形成して、スパッタリング中の圧力は０．５５Ｐａで、基材は１０ｍｍ／ｓの速度でターゲットを通過し、ターゲットと基材の間の距離は９５ｍｍに保たれる。基材は最初に第１のターゲットを通過し、第１のターゲットはＮｄターゲットであり、スパッタリングパワーは４ｋＷであり、第１のめっき層－Ｎｄめっき層が１μｍの厚さで基材上に形成される。その後、基材は第二のターゲットを通過し、第二のターゲット材料はＴｂターゲットであり、スパッタリングパワーは２０ｋＷであり、厚さ４μｍの第二のめっき層－Ｔｂめっき層が第一のめっき層の表面に形成される。その後、基材は第三のターゲットを通過し、第三のターゲットはＤｙターゲットであり、スパッタリングパワーは１２ｋＷであり、２μｍの厚さの第三のめっき層－Ｄｙめっき層が第二のめっき層の表面に形成される。磁石の片面をスパッタリングした後、磁石を裏返し、同じスパッタリングプロセスに従って磁石のもう一方の表面をスパッタして、希土類スパッタリング磁石を得る。

【0231】

９．希土類スパッタリング磁石に結晶粒界拡散処理を行い、希土類拡散磁石を得る。結晶粒界拡散処理の条件は、一次拡散処理：９２０℃で８時間の保温、二次拡散処理：５００℃で６時間の保温である。

【0232】

この実施例の希土類拡散磁石をランダムに32枚サンプリングして磁気特性試験を行った。試験結果は、以下の通りである。

【0233】

【表24】

【0234】

３０バッチの希土類拡散磁石の磁気特性をテストし、結果が分析された。

【0235】

品質条件Ｂｒは１３．２±０．１、Ｈｃｊは３３．０±１ｋＯｅに設定し、ＢｒのＣＰＫ＝１．６７とＨｃｊのＣＰＫ＝１．７７を計算した。

【0236】

この実施例によればわかるように、本発明の解決策は、超高性能磁石を得ることができる。磁石の最大磁気エネルギー積（ＢＨ）maxと固有保磁力Ｈｃｊの合計は、７５より大きく、かつ磁石性能は安定しており、大型スケール生産に適している。

【実施例9】

【0237】

１．各元素の質量比に応じて、主合金原料と補助合金原料を作製する。主合金原料の各元素の質量比は、（ＰｒＮｄ）_３１．３Ｄｙ_０．５Ｔｂ_０．７Ａｌ_０．９５Ｃｏ_１．０Ｃｕ_０．３Ｇａ_０．８Ｂ_０．９６Ｆｅ_ｂａｌ、補助合金原料の各元素の質量比は（ＰｒＮｄ）_３１．３Ｄｙ_０．５Ｔｂ_０．７Ａｌ_０．１Ｃｏ_１．０Ｃｕ_０．１Ｇａ_０．８Ｂ_０．８９Ｆｅ_ｂａｌである。

【0238】

ステップ２～１０は、実施例８と同じで、希土類拡散磁石を得る。

【0239】

本実施例の希土類拡散磁石をランダムに32枚サンプリングして磁気特性試験を行った。試験結果は、以下の通りである。

【0240】

【表25】

【0241】

３０バッチの希土類拡散磁石の磁気特性をテストし、結果が分析された。

【0242】

品質条件Ｂｒは１２．７±０．１、Ｈｃｊは３８．０±１ｋＯｅに設定し、ＢｒのＣＰＫ＝１．６５とＨｃｊのＣＰＫ＝１．７７を計算した。

【0243】

本実施例から明らかなように、本発明の構成によれば、超高性能な磁石を得ることができる。磁石の最大磁気エネルギー積（ＢＨ）maxと固有保磁力Ｈｃｊの合計は、７５より大きく、かつ磁石性能は安定しており、大型スケール生産に適している。

【0244】

なお、添付の図面を参照して記載された上記の様々な実施例は、本発明を説明するためのもののみであるが本発明の範囲を限定するものではない。当業者にとっては理解すべきように、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、本発明に対してなされた修正または同等の置換は、すべて本発明の範囲内に含まれるべきである。さらに、文脈で別段の指示がない限り、単数形で表示される単語には複数形が含まれ、その逆も同様である。さらに、特に明記しない限り、任意の実施例の全部または一部を、他の任意の実施例の全部または一部と組み合わせて使用することができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】