(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】2023-11-13
(45)【発行日】2023-11-21
(54)【発明の名称】希土類系永久磁石の製造方法、及び希土類系永久磁石の製造装置
(51)【国際特許分類】
H01F 41/02 20060101AFI20231114BHJP
H01F 1/057 20060101ALI20231114BHJP
B22F 3/00 20210101ALI20231114BHJP
B22F 3/24 20060101ALI20231114BHJP
【ＦＩ】
H01F41/02 G
H01F1/057 170
B22F3/00 F
B22F3/24 K
【請求項の数】
8
(21)【出願番号】P 2019223067
(22)【出願日】2019-12-10
(65)【公開番号】P2021093448
(43)【公開日】2021-06-17
【審査請求日】2022-07-12
(73)【特許権者】
【識別番号】000003067
【氏名又は名称】ＴＤＫ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100088155
【弁理士】
【氏名又は名称】長谷川 芳樹
(74)【代理人】
【識別番号】100113435
【弁理士】
【氏名又は名称】黒木 義樹
(74)【代理人】
【識別番号】100124062
【弁理士】
【氏名又は名称】三上 敬史
(72)【発明者】
【氏名】増澤 清幸
【審査官】後藤 嘉宏
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１８－０７８２７５（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開昭６３－０９８７６８（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特開２００７－１０１７５８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０３－００８４６３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１０－０６６９１１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２１－０４００１０（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｆ ４１／０２
Ｈ０１Ｆ １／０５７
Ｂ２２Ｆ ３／００
Ｂ２２Ｆ ３／２４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
重希土類元素を磁石の表面に付着させる付着工程と、前記重希土類元素が付着した前記磁石を加熱することにより、前記重希土類元素を前記磁石内へ拡散させる拡散工程と、
を備え、
前記付着工程に用いられる付着装置が、複数の柱状部材を有しており、
前記付着工程は、
前記重希土類元素を含む塗料を、複数の前記柱状部材其々の先端部に付着させる第一付着工程と、
前記塗料が付着した複数の前記柱状部材其々の前記先端部を、前記磁石の表面に接触させることにより、前記塗料を前記磁石の表面に付着させる第二付着工程と、
を含み、
前記塗料が、前記重希土類元素、バインダ、及び溶剤を含むペーストである、
希土類系永久磁石の製造方法。
【請求項2】
前記柱状部材は、前記柱状部材が延びる方向において伸縮し、前記第二付着工程において、前記先端部を前記磁石の表面に接触させることにより、前記柱状部材が縮む、
請求項１に記載の希土類系永久磁石の製造方法。
【請求項3】
前記柱状部材は、弾性体を含み、前記弾性体の弾性により、前記柱状部材は、前記柱状部材が延びる方向において弾性的に伸縮し、
前記第二付着工程において、前記先端部を前記磁石の表面に接触させることにより、前記柱状部材が縮む、
請求項１又は２に記載の希土類系永久磁石の製造方法。
【請求項4】
前記塗料が付着する前記磁石の表面の少なくとも一部が、曲面である、請求項１～３のいずれか一項に記載の希土類系永久磁石の製造方法。
【請求項5】
付着装置を備え、前記付着装置が、複数の柱状部材を有し、
重希土類元素を含む塗料が、複数の前記柱状部材其々の先端部に付着し、
前記塗料が付着した複数の前記柱状部材其々の前記先端部を、磁石の表面に接触させることにより、前記塗料が前記磁石の表面に付着し、
前記塗料が、前記重希土類元素、バインダ、及び溶剤を含むペーストである、
希土類系永久磁石の製造装置。
【請求項6】
前記柱状部材は、前記柱状部材が延びる方向において伸縮し、前記先端部を前記磁石の表面に接触させることにより、前記柱状部材が縮む、
請求項５に記載の希土類系永久磁石の製造装置。
【請求項7】
前記柱状部材は、弾性体を含み、前記弾性体の弾性により、前記柱状部材は、前記柱状部材が延びる方向において弾性的に伸縮し、
前記先端部を前記磁石の表面に接触させることにより、前記柱状部材が縮む、
請求項５又は６に記載の希土類系永久磁石の製造装置。
【請求項8】
前記塗料が付着する前記磁石の表面の少なくとも一部が、曲面である、請求項５～７のいずれか一項に記載の希土類系永久磁石の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、希土類系永久磁石の製造方法、及び希土類系永久磁石の製造装置に関する。
【背景技術】
【0002】
希土類元素Ｒ（ネオジム等）と、遷移金属元素Ｔ（鉄等）と、ホウ素Ｂとを含有するＲ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石は、優れた磁気特性を有する。Ｒ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石の磁気特性を表す指標としては、一般的に、残留磁束密度Ｂｒ（残留磁化）及び保磁力ＨｃＪが用いられる。
【0003】
Ｒ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石は、ニュークリエーション型の永久磁石である。磁化方向と反対の磁場がニュークリエーション型の永久磁石へ印加されることにより、永久磁石を構成する多数の結晶粒子（主相粒子）の粒界近傍において磁化反転の核が発生し易い。この磁化反転の核により、永久磁石の保磁力が減少する。またＲ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石の保磁力は、温度の上昇に伴って減少する。モータ又は発電機等に使用されるＲ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石には、高温の環境下においても高い保磁力を有することが要求される。
【0004】
Ｒ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石の保磁力を向上させるために、ジスプロシウム等の重希土類元素がＲ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石へ添加される。重希土類元素の添加により異方性磁界が向上し、磁化反転核が発生し難くなるので、保磁力が増加する。近年では、より少ない量の重希土類元素で高い保磁力を得るために、粒界拡散法が利用されている。粒界拡散法では、磁石表面から、重希土類元素を粒界に沿って拡散させる。その結果、異方性磁界が粒界近傍において局所的に大きくなり易く、磁化反転の核が粒界近傍において発生し難くなり、保磁力が増加する。
【0005】
例えば、下記特許文献１に記載のＲ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石の製造方法では、重希土類元素及び有機溶剤を含む塗料が、ノズルから磁石の表面へ面状に吹き付けられる。塗料が付着した磁石の加熱により、塗料中の重希土類元素が磁石内へ拡散する。
【0006】
下記特許文献２に記載のＲ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石の製造方法では、重希土類元素及び有機溶剤を含む塗料が、ノズルから磁石の表面へ点状又は線状に吹き付けられる。スラリーが付着した磁石の加熱により、塗料中の重希土類元素が磁石内へ拡散する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【文献】特開２０１５－６５２１８号公報
【文献】特開２０１８－７８２７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
磁石の組成及び磁気特性のばらつきを抑制するためには、磁石の表面の単位面積当たりの塗料の付着量のばらつきを抑制する必要がある。磁石の表面の単位面積当たりの塗料の付着量がばらつく場合、塗料中の重希土類元素が磁石内へ均一に拡散し難い。その結果、磁石の組成及び磁気特性がばらつき、磁石の保磁力が十分に向上しない。例えば、上記特許文献１及び２に記載の方法のように、塗料がノズルから磁石の表面へ供給される場合、ノズルが塗料で詰まり易く、磁石の表面の単位面積当たりの塗料の付着量がばらつき易い。ノズルの詰まりを抑制するために塗料の粘度が低減される場合、余分な塗料がノズルから磁石の表面へ垂れ易く、また塗料が磁石の表面の所定の位置から流動し易い。したがって、塗料の粘度が低減された場合であっても、単位面積当たりの塗料の付着量がばらつきを十分に抑制することは困難である。
【0009】
本発明の目的は、重希土類元素を含む塗料を磁石の表面に付着させる工程において、磁石の表面の単位面積当たりの塗料の付着量のばらつきを抑制する希土類系永久磁石の製造方法、及び希土類系永久磁石の製造装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明の一側面に係る希土類系永久磁石の製造方法は、重希土類元素を磁石の表面に付着させる付着工程と、重希土類元素が付着した磁石を加熱することにより、重希土類元素を磁石内へ拡散させる拡散工程と、を備え、付着工程に用いられる付着装置が、複数の柱状部材を有しており、付着工程は、重希土類元素を含む塗料を、複数の柱状部材其々の先端部に付着させる第一付着工程と、塗料が付着した複数の柱状部材其々の先端部を、磁石の表面に接触させることにより、塗料を磁石の表面に付着させる第二付着工程と、を含む。
【0011】
柱状部材は、柱状部材が延びる方向において伸縮してよく、第二付着工程において、先端部を磁石の表面に接触させることにより、柱状部材が縮んでよい。
【0012】
柱状部材は、弾性体を含んでよく、弾性体の弾性により、柱状部材は、柱状部材が延びる方向において弾性的に伸縮してよく、第二付着工程において、先端部を磁石の表面に接触させることにより、柱状部材が縮んでよい。
【0013】
塗料が付着する磁石の表面の少なくとも一部が、曲面であってよい。
【0014】
本発明の一側面に係る希土類系永久磁石の製造装置は、付着装置を備え、付着装置が、複数の柱状部材を有し、重希土類元素を含む塗料が、複数の柱状部材其々の先端部に付着し、塗料が付着した複数の柱状部材其々の先端部を、磁石の表面に接触させることにより、塗料が磁石の表面に付着する。
【0015】
上記製造装置において、柱状部材は、柱状部材が延びる方向において伸縮してよく、先端部を磁石の表面に接触させることにより、柱状部材が縮んでよい。
【0016】
上記製造装置において、柱状部材は、弾性体を含んでよく、弾性体の弾性により、柱状部材は、柱状部材が延びる方向において弾性的に伸縮してよく、先端部を磁石の表面に接触させることにより、柱状部材が縮んでよい。
【0017】
上記製造装置において、塗料が付着する磁石の表面の少なくとも一部が、曲面であってよい。
【発明の効果】
【0018】
本発明によれば、重希土類元素を含む塗料を磁石の表面に付着させる工程において、磁石の表面の単位面積当たりの塗料の付着量のばらつきを抑制する希土類系永久磁石の製造方法、及び希土類系永久磁石の製造装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態が説明される。図面において、同等の構成要素には同等の符号が付される。本発明は下記実施形態に限定されるものではない。以下に記載の「永久磁石」は、「希土類系永久磁石」の一種であるＲ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石を意味する。
【0021】
［原料合金の調製工程］
原料合金の調製工程では、永久磁石を構成する各元素を含む金属原料から、合金材が作製される。原料合金は、ストリップキャスティング法、ブックモールド法、又は遠心鋳造法によって作製されてよい。金属原料は、例えば、希土類元素の単体（金属単体）、希土類元素を含む合金、純鉄、フェロボロン、又はこれらを含む合金であってよい。これらの金属原料は、所望の永久磁石の組成に略一致するように秤量される。原料合金として、組成が異なる二種以上の合金が作製されてもよい。
原料合金の調製工程では、永久磁石を構成する各元素を含む金属原料から、合金材が作製される。原料合金は、ストリップキャスティング法、ブックモールド法、又は遠心鋳造法によって作製されてよい。金属原料は、例えば、希土類元素の単体（金属単体）、希土類元素を含む合金、純鉄、フェロボロン、又はこれらを含む合金であってよい。これらの金属原料は、所望の永久磁石の組成に略一致するように秤量される。原料合金として、組成が異なる二種以上の合金が作製されてもよい。
【0022】
原料合金は、少なくとも希土類元素Ｒ、遷移金属元素Ｔ、及びホウ素（Ｂ）を含む。
【0023】
原料合金に含まれる少なくとも一部のＲは、ネオジム（Ｎｄ）である。原料合金は、他のＲとして、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、プロメチウム（Ｐｍ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、及びルテチウム（Ｌｕ）からなる群より選ばれる少なくとも一種を更に含んでよい。上記の希土類元素のうち、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、及びルテチウム（Ｌｕ）は、重希土類元素である。上記の希土類元素のうち重希土類元素を除く元素は、軽希土類元素である。原料合金はＰｒを含んでよい。原料合金はＰｒを含まなくてもよい。原料合金はＴｂ及びＤｙのうち一方又は両方を含んでよい。原料合金はＴｂ及びＤｙのうち一方又は両方を含まなくてもよい。
【0024】
原料合金に含まれる少なくとも一部の遷移金属元素Ｔは、鉄（Ｆｅ）である。Ｔは、Ｆｅ及びコバルト（Ｃｏ）であってもよい。全てのＴがＦｅであってよい。全てのＴが、Ｆｅ及びＣｏであってよい。原料合金は、Ｆｅ及びＣｏ以外の他の遷移金属元素を更に含んでよい。以下に記載のＴは、Ｆｅのみ、又はＦｅ及びＣｏを意味する。
【0025】
原料合金は、Ｒ、Ｔ及びＢに加えて他の元素を更に含んでよい。例えば、原料合金は、他の元素として、銅（Ｃｕ）、ガリウム（Ｇａ）、アルミニウム（Ａｌ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、マンガン（Ｍｎ）、炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）、酸素（Ｏ）、カルシウム（Ｃａ）、ニッケル（Ｎｉ）、ケイ素（Ｓｉ）、塩素（Ｃｌ）、硫黄（Ｓ）及びフッ素（Ｆ）からなる群より選ばれる少なくとも一種を含んでもよい。
【0026】
［粉砕工程］
粉砕工程では、上記の原料合金を非酸化的雰囲気中で粉砕することにより、合金粉末が調製されてよい。原料合金は、粗粉砕工程（ｃоａｒｓｅ ｐｕｌｖｅｒｉｚａｔｉоｎ ｓｔｅｐ）及び微粉砕工程（ｆｉｎｅ ｐｕｌｖｅｒｉｚａｔｉоｎ ｓｔｅｐ）の二段階で粉砕されてよい。粗粉砕工程では、例えば、スタンプミル、ジョークラッシャー、又はブラウンミル等の粉砕方法が用いられてよい。粗粉砕工程は、不活性ガス雰囲気中で行われてよい。水素を原料合金へ吸蔵させた後、原料合金が粉砕されてよい。つまり、粗粉砕工程として水素吸蔵粉砕が行われてもよい。粗粉砕工程においては、原料合金は、その粒径が数百μｍ程度となるまで粉砕されてよい。粗粉砕工程に続く微粉砕工程では、粗粉砕工程を経た原料合金は、その平均粒径が数μｍとなるまで更に粉砕されてよい。微粉砕工程では、例えば、ジェットミルが用いられてよい。原料合金は、一段階の粉砕工程のみによって粉砕されてもよい。例えば、微粉砕工程のみが行われてもよい。複数種の原料合金が用いられる場合、各原料合金が別々に粉砕された後、各原料合金が混合されてもよい。合金粉末は、脂肪酸、脂肪酸エステル及び脂肪酸の金属塩（金属石鹸）からなる群より選ばれる少なくとも一種の潤滑剤（粉砕助剤）を含んでいてよい。換言すれば、原料合金は粉砕助剤と共に粉砕されてよい。
粉砕工程では、上記の原料合金を非酸化的雰囲気中で粉砕することにより、合金粉末が調製されてよい。原料合金は、粗粉砕工程（ｃоａｒｓｅ ｐｕｌｖｅｒｉｚａｔｉоｎ ｓｔｅｐ）及び微粉砕工程（ｆｉｎｅ ｐｕｌｖｅｒｉｚａｔｉоｎ ｓｔｅｐ）の二段階で粉砕されてよい。粗粉砕工程では、例えば、スタンプミル、ジョークラッシャー、又はブラウンミル等の粉砕方法が用いられてよい。粗粉砕工程は、不活性ガス雰囲気中で行われてよい。水素を原料合金へ吸蔵させた後、原料合金が粉砕されてよい。つまり、粗粉砕工程として水素吸蔵粉砕が行われてもよい。粗粉砕工程においては、原料合金は、その粒径が数百μｍ程度となるまで粉砕されてよい。粗粉砕工程に続く微粉砕工程では、粗粉砕工程を経た原料合金は、その平均粒径が数μｍとなるまで更に粉砕されてよい。微粉砕工程では、例えば、ジェットミルが用いられてよい。原料合金は、一段階の粉砕工程のみによって粉砕されてもよい。例えば、微粉砕工程のみが行われてもよい。複数種の原料合金が用いられる場合、各原料合金が別々に粉砕された後、各原料合金が混合されてもよい。合金粉末は、脂肪酸、脂肪酸エステル及び脂肪酸の金属塩（金属石鹸）からなる群より選ばれる少なくとも一種の潤滑剤（粉砕助剤）を含んでいてよい。換言すれば、原料合金は粉砕助剤と共に粉砕されてよい。
【0027】
［成形工程］
成形工程では、上記の合金粉末を磁場中で成形することにより、磁場に沿って配向した合金粉末を含む成形体が得られてよい。例えば、金型内の合金粉末に磁場を印加しながら、合金粉末を金型で加圧することにより、成形体が得られてよい。金型が合金粉末に及ぼす圧力は、２０ＭＰａ以上３００ＭＰａ以下であってよい。合金粉末に印加される磁場の強さは、９５０ｋＡ／ｍ以上１６００ｋＡ／ｍ以下であってよい。
成形工程では、上記の合金粉末を磁場中で成形することにより、磁場に沿って配向した合金粉末を含む成形体が得られてよい。例えば、金型内の合金粉末に磁場を印加しながら、合金粉末を金型で加圧することにより、成形体が得られてよい。金型が合金粉末に及ぼす圧力は、２０ＭＰａ以上３００ＭＰａ以下であってよい。合金粉末に印加される磁場の強さは、９５０ｋＡ／ｍ以上１６００ｋＡ／ｍ以下であってよい。
【0028】
［焼結工程］
焼結工程（ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ ｓｔｅｐ）では、上述の成形体を真空又は不活性ガス雰囲気中で焼結することにより、焼結体が得られてよい。焼結条件は、目的とする永久磁石の組成、原料合金の粉砕方法及び粒度等に応じて、適宜設定されてよい。焼結温度は、例えば、１０００℃以上１２００℃以下であってよい。焼結時間は、１時間以上２０時間以下であってよい。
焼結工程（ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ ｓｔｅｐ）では、上述の成形体を真空又は不活性ガス雰囲気中で焼結することにより、焼結体が得られてよい。焼結条件は、目的とする永久磁石の組成、原料合金の粉砕方法及び粒度等に応じて、適宜設定されてよい。焼結温度は、例えば、１０００℃以上１２００℃以下であってよい。焼結時間は、１時間以上２０時間以下であってよい。
【0029】
［時効処理工程］
時効処理工程（ａｇｉｎｇ ｓｔｅｐ）では、焼結体が焼結温度よりも低温で加熱されてよい。時効処理工程では、焼結体が真空又は不活性ガス雰囲気中で加熱されてよい。後述される拡散工程が時効処理工程を兼ねていてよい。その場合、拡散工程とは別の時効処理工程は実施されなくてよい。時効処理工程は、第一時効処理と、第一時効処理に続く第二時効処理とから構成されていてよい。第一時効処理は、焼結体が７００℃以上９００℃以下の温度で加熱されてよい。第一時効処理の時間は、１時間以上１０時間以下であってよい。第二時効処理では、焼結体が５００℃以上７００℃以下の温度で加熱されてよい。第二時効処理の時間は、１時間以上１０時間以下であってよい。
時効処理工程（ａｇｉｎｇ ｓｔｅｐ）では、焼結体が焼結温度よりも低温で加熱されてよい。時効処理工程では、焼結体が真空又は不活性ガス雰囲気中で加熱されてよい。後述される拡散工程が時効処理工程を兼ねていてよい。その場合、拡散工程とは別の時効処理工程は実施されなくてよい。時効処理工程は、第一時効処理と、第一時効処理に続く第二時効処理とから構成されていてよい。第一時効処理は、焼結体が７００℃以上９００℃以下の温度で加熱されてよい。第一時効処理の時間は、１時間以上１０時間以下であってよい。第二時効処理では、焼結体が５００℃以上７００℃以下の温度で加熱されてよい。第二時効処理の時間は、１時間以上１０時間以下であってよい。
【0030】
以上の工程により、焼結体が得られる。焼結体は、後述される付着工程及び拡散工程に用いられる磁石である。以下では、永久磁石の完成品との区別のために、付着工程及び拡散工程に用いられる磁石（焼結体）が、「磁石基材」と表記される。磁石基材は、互いに焼結された複数の主相粒子を備える。主相粒子は、少なくともＮｄ、Ｆｅ及びＢを含む。主相粒子は、Ｒ２Ｔ１４Ｂの結晶を含んでよく、少なくとも一部のＲがＮｄであってよく、少なくとも一部のＴがＦｅであってよい。主相粒子の一部又は全体は、Ｒ２Ｔ１４Ｂの結晶（単結晶又は多結晶）のみからなっていてよい。Ｒ２Ｔ１４Ｂは、例えば、Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂであってよい。Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ中のＮｄの一部が、Ｐｒ、Ｔｂ及びＤｙのうち少なくとも一種で置換されていてよい。Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ中のＦｅの一部が、Ｃｏで置換されていてよい。主相粒子は、Ｒ、Ｔ及びＢに加えて上記の元素（原料合金に含まれ得る元素）を含んでもよい。磁石基材は、主相粒子の間に形成された粒界を備える。磁石基材は、粒界として複数の粒界三重点を備える。粒界三重点とは、少なくとも三つの主相粒子に囲まれた粒界である。磁石基材は、粒界として複数の二粒子粒界も備える。二粒子粒界は、隣り合う二つの主相粒子の間に位置する粒界である。粒界は、少なくともＮｄを含んでよく、粒界中のＮｄの含有量は主相粒子中のＮｄの含有量よりも大きくてよい。つまり粒界はＮｄ‐ｒｉｃｈ相を含んでよい。粒界は、Ｎｄに加えて、Ｆｅ及びＢのうち少なくとも一種を含んでよい。
【0031】
主相粒子の平均粒子径は、特に限定されないが、例えば、１．０μｍ以上１０．０μｍ以下であってよい。磁石基材における主相粒子の体積の割合の合計値は、特に限定されないが、例えば、７５体積％以上１００体積％未満であってよい。
【0032】
拡散工程に用いられる磁石基材は予め所定の寸法及び形状に加工されてよい。また、磁石基材の表面の清浄化を目的として、酸洗浄等の前処理が行われてよい。
【0033】
［付着工程］
本実施形態に係る永久磁石の製造方法は、上記の工程に加えて、少なくとも付着工程及び拡散工程を備える。付着工程では、重希土類元素を磁石基材の表面に付着させる。重希土類元素は、例えば、Ｔｂ及びＤｙのうち少なくとも一つの元素であってよい。拡散工程では、重希土類元素が付着した磁石を加熱することにより、重希土類元素を磁石基材内へ拡散させる。拡散工程の詳細は、後述される。
本実施形態に係る永久磁石の製造方法は、上記の工程に加えて、少なくとも付着工程及び拡散工程を備える。付着工程では、重希土類元素を磁石基材の表面に付着させる。重希土類元素は、例えば、Ｔｂ及びＤｙのうち少なくとも一つの元素であってよい。拡散工程では、重希土類元素が付着した磁石を加熱することにより、重希土類元素を磁石基材内へ拡散させる。拡散工程の詳細は、後述される。
【0034】
本実施形態に係る永久磁石の製造装置は、付着工程に用いられる付着装置を備える。付着装置は、複数の柱状部材を有している。付着工程は、第一付着工程と、第一付着工程に続く第二付着工程を含む。第一付着工程では、重希土類元素を含む塗料が、複数の柱状部材其々の先端部に付着する。塗料は、重希土類元素、バインダ及び溶剤を含むペーストであってよい。塗料の組成の詳細は後述される。第二付着工程では、塗料が付着した複数の柱状部材其々の先端部を、磁石基材の表面に接触させることにより、塗料が磁石基材の表面に付着する。各図面を参照しながら、付着工程及び付着装置の詳細が以下に説明される。
【0035】
図１に示されるように、付着装置２０は、複数の柱状部材１０と、板状の固定部１４と、を有している。各柱状部材１０は、固定部１４に固定されている。各柱状部材１０の長さは、互いに等しい。図１及び図２に示されるように、各柱状部材１０は、筒部１１と、柱部１２と、柱部１２の先端に位置する先端部１３と、を有している。筒部１１の形状は円筒であり、柱部１２の形状は円柱である。柱部１２は、筒部１１に嵌合している。各柱状部材１０の筒部１１は、固定部１４を貫通している。各柱状部材１０は、柱部１２が筒部１１から抜け落ちないような構造を有している。先端部１３の端面は、半球状の凸面である。先端部１３の端面が半球状の凸面である場合、磁石基材の表面の単位面積当たりの塗料の付着量のばらつきを抑制し易い。図１に示される柱状部材１０の数は、５×５本である。複数の柱状部材１０其々が延びる方向Ｄは、互いに略平行である。柱状部材１０が延びる方向Ｄは、柱状部材１０の長手方向Ｄと言い換えられてよい。複数の柱状部材１０は、柱状部材１０が延びる方向Ｄに垂直な平面内において、等間隔で格子状に配置されている。つまり、柱状部材１０が延びる方向Ｄに垂直な平面に属する一つの直線が、第一直線と表され、柱状部材１０が延びる方向Ｄに垂直な上記平面に属し、且つ第一直線と直交する直線が、第二直線と表され、平行な５本の第一直線其々の上に５本の柱状部材１０が並び、平行な５本の第二直線其々の上に５本の柱状部材１０が並び、第一直線上において隣り合う柱状部材１０の間隔は、第二直線上において隣り合う柱状部材１０の間隔と等しい。複数の柱状部材１０が等間隔で配置されている場合、磁石基材の表面の単位面積当たりの塗料の付着量のばらつきを抑制し易い。柱状部材１０が延びる方向Ｄに垂直な平面内における柱状部材１０の間隔の調整により、磁石基材の表面の単位面積当たりの塗料の付着量を制御することができる。換言すれば、柱状部材１０が延びる方向Ｄに垂直な平面内における柱状部材１０の密度の調整により、磁石基材の表面の単位面積当たりの塗料の付着量を制御することができる。全ての柱状部材１０其々の先端部１３は、柱状部材１０が延びる方向Ｄに垂直な同一平面に接するように配置されている。柱状部材１０が付着工程に耐え得る機械的強度を有する限り、筒部１１、柱部１２及び先端部１３其々の材質は限定されない。例えば、筒部１１、柱部１２及び先端部１３其々は、金属からなっていてよい。
【0036】
付着装置２０が複数の柱状部材１０を備える限りにおいて、付着装置２０の構造は、上記の構造に限定されない。例えば、柱状部材１０の数及び配置は、限定されない。柱状部材１０の数及び配置は、柱状部材１０の太さ、磁石基材の形状、磁石基材の表面の面積、磁石基材の表面において塗料が付着する必要がある箇所、及び磁石基材の表面の単位面積当たりの塗料の付着量に応じて調整されてよい。複数の柱状部材１０が互いに干渉しない限りにおいて、複数の柱状部材１０其々が延びる方向Ｄは、互いに平行でなくてもよい。全ての柱状部材１０其々の先端部１３は、柱状部材１０が延びる方向Ｄに垂直な同一平面に接するように配置されていなくてもよい。例えば、全ての柱状部材１０其々の先端部１３は、柱状部材１０が延びる方向Ｄに垂直な方向に沿って広がる同一曲面（例えば、凹面又は凸面）に接するように配置されていてよい。柱状部材１０の構造は、上記の構造に限定されない。後述されるように、先端部１３の端面の形状は、半球状の凸面に限定されない。
【0037】
柱部１２は筒部１１に嵌合しているので、柱部１２は柱状部材１０の長手方向Ｄにおいて可逆的に移動する。つまり、各柱状部材１０は、柱状部材１０が延びる方向Ｄにおいて自在に伸縮することができる。したがって、第二付着工程では、全ての柱状部材１０の先端部１３が磁石基材の表面に確実に接触するまで、各柱状部材１０が磁石基材の表面の形状に倣って縮むことができる。つまり、磁石基材の表面が平面でない場合であっても、各柱状部材１０が磁石基材の表面の形状に倣って縮むので、全ての柱状部材１０の先端部１３が磁石基材の表面に確実に接触する。その結果、各柱状部材１０の先端部１３に付着した塗料が、磁石基材の表面へ確実に付着し易く、磁石基材の表面の単位面積当たりの塗料の付着量のばらつきを抑制し易い。柱状部材１０の長手方向Ｄにおける柱部１２の可動域は、磁石基材の表面の形状（例えば、磁石基材の表面の曲率）に応じて設計されてよい。
【0038】
各柱状部材１０は弾性体を含んでよい。この弾性体の弾性により、柱状部材１０が長手方向Ｄにおいて弾性的に伸縮してよい。例えば、図２に示されるように、各柱状部材１０は、弾性体として、ばね１５を有する。ばね１５の一端は、筒部１１の内側の底部に固定されており、ばね１５の他端は、筒部１１に挿入された柱部１２の端部に固定されている。第二付着工程において、柱状部材１０が磁石基材の表面に倣って弾性的に縮むことに因り、各柱状部材１０の先端部１３は、磁石基材の表面に対して弾性力を及ぼす。したがって、各柱状部材１０が弾性体を備えない場合に比べて、各柱状部材１０の先端部１３が磁石基材の表面に確実に接触し易い。その結果、各柱状部材１０の先端部１３に付着した塗料が、磁石基材の表面へ確実に付着し易く、磁石基材の表面の単位面積当たりの塗料の付着量のばらつきを抑制し易い。弾性体は、ばね１５に限定されない。例えば、弾性体はエラストマー（例えばゴム）であってもよい。弾性体はスポンジであってもよい。
【0039】
磁石基材２の形状は限定されない。例えば、図３に示されるように、磁石基材２は、厚みが均一である板であってよい。第二付着工程において塗料が付着する磁石基材２の表面２ｓの全体は、平面であってよい。図４中の（ａ）に示されるように、磁石基材２の形状は、アークセグメントであってもよい。つまり、磁石基材２は、一定の方向において湾曲した矩形の板であってよい。第二付着工程において塗料が付着する磁石基材２の表面２ｓの全体は、凸状の曲面であってよい。図４中の（ｂ）に示される磁石基材２の断面は、磁石基材２が湾曲する方向に平行であり、且つ磁石基材２の表面２ｓに垂直である。ｒоは、表面２ｓの曲率半径である。Ｌоは、曲率半径ｒоに対応する弧の長さである。Ｌоは、磁石基材２が湾曲する方向における表面２ｓの幅と言い換えられてよい。θоは、表面２ｓの開き角であり、Ｌо／ｒо（単位：ｒａｄｉａｎ）と定義される。ｒｉは、表面２ｓの裏面（凹状の曲面）の曲率半径である。Ｌｉは、曲率半径ｒｉに対応する弧の長さである。Ｌｉは、磁石基材２が湾曲する方向における表面２ｓの裏面の幅と言い換えられてよい。θｉは、表面２ｓの裏面の開き角であり、Ｌｉ／ｒｉ（単位：ｒａｄｉａｎ）と定義される。図４中の（ｂ）では、θо及びθｉが一致しているが、θо及びθｉは一致しなくてよい。換言すれば、曲率半径ｒоに対応する円の中心は、曲率半径ｒｉに対応する円の中心と一致しなくてよい。第二付着工程において塗料が付着する磁石基材２の表面の数、位置及び形状は、限定されない。例えば、磁石基材２の形状が板である場合、第一付着工程及び第二付着工程を繰り返すことにより、塗料が、磁石基材２の平坦な表面２ｓだけではなく、磁石基材２の平坦な裏面にも付着してよい。磁石基材２の形状がアークセグメントである場合、第一付着工程及び第二付着工程を繰り返すことにより、塗料が、磁石基材２の凸状の表面２ｓだけではなく、磁石基材２の凹状の裏面にも付着してよい。
【0040】
磁石基材２の形状は、板又はアークセグメントに限定されない。磁石基材２の表面２ｓは、平面又は凸状の曲面に限定されない。例えば、磁石基材２の表面２ｓは、凹状の曲面であってもよい。磁石基材２の表面２ｓの一部分のみが曲面であってもよく、他の部分が平面であってもよい、磁石基材２の表面２ｓの一部分が、凹部及び凸部のうち少なくともいずれかの形状を有していてもよい。
【0041】
図５中の（ａ）、図５中の（ｂ）、図５中の（ｃ）、図５中の（ｄ）、図６中の（ａ）、図６中の（ｂ）及び図６中の（ｃ）は、第一付着工程の概要を示す。永久磁石の製造装置は、柱状部材１０其々の先端部１３へ塗料４を供給する手段を備えてよい。例えば、先端部１３へ塗料４を供給する手段として、凹版６が用いられる。凹版６の表面６ｓに形成された凹部６ａの形状及び寸法は、磁石基材２の表面２ｓの形状及び寸法に対応している。図５中の（ａ）及び図５中の（ｂ）に示されるように、インキプレート３を凹版６の表面６ｓに沿って移動させることにより、塗料４が凹版６の凹部６ａ内へ充填される。図５中の（ｃ）及び図５中の（ｄ）に示されるように、塗料４が凹版６の凹部６ａ内へ充填された後、凹版６の表面６ｓのうち凹部６ａ以外の部分に付着した塗料４が、ブレード５によって除去される。凹版６は、鋼等の金属から形成されていてよい。ただし、凹版６の材質は限定されない。
【0042】
ブレード５によって凹版６の表面６ｓから回収された塗料４は、再利用されてよい。塗料４は高価な重希土類元素を含む。したがって、第一付着工程において余分な塗料４を回収及び再利用することにより、永久磁石の製造コストが低減される。インクジェット法又はスプレー法によって塗料４が磁石基材２の表面２ｓへ直接供給される場合、磁石基材２の表面２ｓに付着しなかった塗料４を回収して再利用することは困難である。
【0043】
図６中の（ａ）に示されるように、第一付着工程では、各柱状部材１０の先端部１３が、凹版６の凹部６ａ内の塗料４に対面するように、付着装置２０及び凹版６其々の位置が調整される。図６中の（ｂ）に示されるように、第一付着工程では、全ての柱状部材１０の先端部１３を、塗料４へ押し当てる。その結果、図６中の（ｃ）に示されるように、塗料４が、全ての柱状部材１０の先端部１３に付着する。第一付着工程では、各柱状部材１０が少し縮む程度に、各柱状部材１０の先端部１３を凹部６ａの底へ押し当てることが好ましい。先端部１３を凹部６ａの底へ押し当てることなく、先端部１３を塗料４のみへ押し当てる場合、柱状部材１０の長さのばらつき等に因り、各柱状部材１０の先端部１３に付着する塗料４の量がばらつくことがある。一方、各柱状部材１０の先端部１３を凹部６ａの底へ押し当てる場合、各柱状部材１０の先端部１３に付着する塗料４の量がばらつき難い。各柱状部材１０の先端部１３を凹部６ａの底へ押し当てる場合、凹部６ａの深さの変更により、各柱状部材１０の先端部１３に付着する塗料４の量を所望の量へ確実に変更し易い。
【0044】
先端部１３に付着する塗料４の量は、先端部１３の端面の形状及び表面積、凹版６の凹部６ａ内における塗料４の厚み、先端部１３の凹部６ａ内への侵入距離、先端部１３が凹部６ａ内の塗料４へ及ぼす圧力、先端部１３と塗料４との接触時間、凹版６から離れる付着装置２０の上昇速度、並びに塗料４の粘度等に基づき、制御されてよい。凹部６ａ内における塗料４の厚みは、凹部６ａの深さに基づき制御されてよい。塗料４の粘度は、塗料４の温度及び組成（例えば、塗料４中の重希土類元素、バインダ及び溶剤其々の含有量）に基づき制御されてよい。
【0045】
第一付着工程では、凹版６が固定され、付着装置２０が自在に移動してよい。または、付着装置２０が固定され、凹版６が自在に移動してもよい。凹版６及び付着装置２０の両方が自在に移動してもよい。
【0046】
先端部１３へ塗料４を供給する手段は、凹版６に限定されない。例えば、先端部１３へ塗料４を供給する手段として、凸版又は平版が用いられてよい。凹版６の代わりに凸版が用いられる場合、凸版の表面に形成された凸部が、磁石基材２の表面２ｓの寸法及び形状に対応する所定のパターンを有してよい。塗料４を版の凸部の表面に付着させることにより、塗料４からなるパターンが形成されてよい。例えば、塗料４が凸版の凸部の表面に塗布されてよい。または、凸版の凸部の表面を、液溜めに容れられた塗料４へ接触させてもよい。凹版６の代わりに平版が用いられる場合、スクリーン印刷により、塗料４からなるパターンが平版の表面に形成されてよい。つまり、スクリーン印刷に用いるスクリーンマスクが、磁石基材２の表面２ｓの寸法及び形状に対応する所定のパターンを有していてよい。
【0047】
図７中の（ａ）、図７中の（ｂ）及び図７中の（ｃ）は、板状の磁石基材２を用いた第二付着工程の概要を示す。図７中の（ａ）に示されるように、永久磁石の製造装置は、磁石基材２を保持する保持手段７を更に有してよい。保持手段７としては、例えば、溝７ａが形成された固定具が用いられる。磁石基材２が固定具の溝７ａへ嵌合することにより、磁石基材２の位置が固定される。第二付着工程では、磁石基材２の表面２ｓ（平面）が、柱状部材１０の先端部１３に付着した塗料４に対面するように、磁石基材２及び付着装置２０其々の位置が調整される。第二付着工程では、付着装置２０が固定され、磁石基材２の保持手段７が自在に移動してもよい。磁石基材２の保持手段７が固定され、付着装置２０が自在に移動してもよい。付着装置２０及び磁石基材２の保持手段７の両方が自在に移動してもよい。磁石基材２を保持することができる限り、保持手段７の具体的構造は限定されない。
【0048】
図７中の（ｂ）に示されるように、第二付着工程では、塗料４が付着した各先端部１３の端面を、磁石基材２の表面２ｓに押し当てる。その結果、各柱状部材１０が縮み、全ての柱状部材１０の先端部１３が、塗料４を介して磁石基材２の表面２ｓに接触する。磁石基材２の表面２ｓは平面であるので、柱状部材１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ及び１０ｅ其々が同程度に縮む。図７中の（ｃ）に示されるように、各先端部１３を磁石基材２の表面２ｓから離すことにより、塗料４が各先端部１３から磁石基材２の表面２ｓに付着し、塗料４からなる複数のドットが磁石基材２の表面２ｓに形成される。磁石基材２の表面２ｓから離れた各柱状部材１０は、柱部１２の自重又は弾性体（ばね１５）の弾性に因って伸び、各柱状部材１０の長さが元の長さに戻る。
【0049】
図８中の（ａ）、図８中の（ｂ）及び図８中の（ｃ）は、アークセグメント型の磁石基材２を用いた第二付着工程の概要を示す。図８中の（ａ）に示されるように、第二付着工程では、磁石基材２の表面２ｓ（曲面）が、柱状部材１０の先端部１３に付着した塗料４に対面するように、磁石基材２及び付着装置２０其々の位置が調整される。図８中の（ｂ）に示されるように、第二付着工程では、塗料４が付着した各先端部１３の端面を、磁石基材２の表面２ｓに押し当てる。その結果、各柱状部材１０が磁石基材２の表面２ｓの形状に倣って縮み、全ての柱状部材１０の先端部１３が、塗料４を介して磁石基材２の表面２ｓに接触する。複数の柱状部材１０のうち、中央に位置する柱状部材１０ｃが、磁石基材２の表面２ｓにおいて最も突出した部分に接触する。したがって、中央に位置する柱状部材１０ｃは、他の柱状部材１０ａ、１０ｂ、１０ｄ及び１０ｅよりも縮む。図８中の（ｃ）に示されるように、各先端部１３を磁石基材２の表面２ｓから離すことにより、塗料４が各先端部１３から磁石基材２の表面２ｓに付着し、塗料４からなる複数のドットが磁石基材２の表面２ｓに形成される。磁石基材２の表面２ｓから離れた各柱状部材１０は、柱部１２の自重又は弾性体（ばね１５）の弾性に因って伸び、各柱状部材１０の長さが元の長さに戻る。第二付着工程では、全ての柱状部材１０が縮んでよく、一部の柱状部材１０のみが縮んでもよい。
【0050】
図９中の（ａ）は、板状の磁石基材２の平坦な表面２ｓにおける塗料４（ドット）の配置を示す。つまり、図７中の（ａ）、図７中の（ｂ）及び図７中の（ｃ）に示される第二付着工程により、塗料４（ドット）が図９中の（ａ）に示されるように配置される。図１及び図９中の（ａ）に示されるように、磁石基材２の表面２ｓにおける塗料４（ドット）の配置は、付着装置２０における先端部１３の配置と一致する。図９中の（ａ）に示されるように、塗料４からなる複数のドットは、磁石基材２の表面２ｓにおいて、等間隔で格子状に配置されている。つまり、磁石基材２の表面２ｓの一辺に平行な線分が、第一線分Ｌ１と表され、磁石基材２の表面２ｓにおいて第一線分Ｌ１に直交する線分が、第二線分Ｌ２と表され、平行な５本の第一線分Ｌ１其々の上に５個のドット（塗料４）が並び、平行な５本の第二線分Ｌ２其々の上に５個のドット（塗料４）が並び、第一線分Ｌ１上において隣り合うドットの間隔は、第二線分Ｌ２上において隣り合うドット（塗料４）の間隔と等しい。塗料４からなる複数のドットが等間隔で配置されている場合、磁石基材２の表面２ｓの単位面積当たりの塗料４の付着量のばらつきを抑制し易い。隣り合うドット（塗料４）は、互いに接していてよい。磁石基材２の表面２ｓの単位面積当たりの塗料４の付着量のばらつきが抑制される限りにおいて、隣り合うドット（塗料４）が一体化されていてもよい。
【0051】
後述される拡散工程（粒界拡散法）では、ドット（塗料４）中の重希土類元素が磁石基材２の表面２ｓから全方位に向かって拡散する。つまり、重希土類元素は、磁石基材２の表面２ｓに垂直な方向（深さ方向）のみならず、表面２ｓと平行な方向においても拡散する。例えば、磁石基材２の表面２ｓが平面である場合、重希土類元素は、ドット（塗料４）から磁石基材２の内部に向かって、略同心半球状に拡散する。一方で、塗料４の付着量、拡散工程の実施条件にも依るが、重希土類元素の有効な拡散距離は、最大でも例えば１０ｍｍ程度までに限られる。拡散距離が限られることを考慮して、ドット（塗料４）間の距離ｄを設定することにより、拡散工程後の磁石基材２における重希土類元素の濃度分布をより均一にすることができる。ドット（塗料４）間の距離ｄは、例えば、１０ｍｍ以下、５ｍｍ以下、２ｍｍ以下又は１ｍｍ以下であってよい。拡散工程後の磁石基材２における重希土類元素の濃度分布をより均一にするために、磁石基材２の端部からのドット（塗料４）の距離は、例えば、５ｍｍ以下、２．５ｍｍ以下、１ｍｍ以下又は０ｍｍであってよい。上述の通り、単位面積当たりの塗料４の付着量を制御し、さらに重希土類元素の拡散距離を考慮してドット間の距離ｄを設定することにより、拡散工程後の磁石基材２の組成のばらつきが抑制され易い。
【0052】
磁石基材２の表面２ｓにおけるドット（塗料４）の配置は、図９中の（ａ）に示される配置に限定されない。磁石基材２の表面２ｓにおけるドット（塗料４）の配置は、磁石に要求される特性、磁石基材の寸法及び形状に応じて設計及び決定される。図９中の（ｂ）は、板状の磁石基材２の平坦な表面２ｓにおける塗料４（ドット）の配置の変更例を示す。図９中の（ｂ）に示されるように、４つのドット（塗料４）の中心に、別のドット（塗料４ａ）が配置されてよい。このようなドットの配置により、磁石基材２の表面２ｓにおけるドットの密度が高まる。つまり、磁石基材２の表面２ｓの単位面積当たりのドット（塗料４）の数が増加する。磁石基材２の表面２ｓにおけるドット（塗料４）の配置は、付着装置２０における先端部１３の配置と一致する。したがって、付着装置２０における先端部１３の配置の変更により、磁石基材２の表面２ｓにおけるドット（塗料４）の密度が調整されてよい。
【0053】
図８中の（ａ）、図８中の（ｂ）及び図８中の（ｃ）に示されるように、磁石基材２の表面２ｓが曲面（凸面）であり、且つ柱状部材１０の間隔が一定である場合、磁石基材２の表面２ｓの端部におけるドット（塗料４）の密度は、磁石基材２の表面２ｓの中央におけるドット（塗料４）の密度よりも低い傾向がある。曲面におけるドット（塗料４）の密度をより均一にするために、磁石基材２の表面２ｓの傾斜度の変化に応じて、柱状部材１０の間隔が徐々に変わってよい。ただし、磁石基材２の表面２ｓが曲面である場合であっても、本実施形態によれば、従来の方法（インクジェット法等）に比べて、磁石基材２の表面２ｓの単位面積当たりの塗料４の付着量のばらつきを抑制することができる。
【0054】
第二付着工程において磁石基材２の表面２ｓに付着する塗料４の量は、第一付着工程において先端部１３に付着する塗料４の量に基づいて制御されてよい。第二付着工程において各先端部１３から磁石基材２に付着する塗料４の量を制御するために、先端部１３の端面の形状及び表面積、先端部１３が磁石基材２の表面２ｓに及ぼす圧力、先端部１３と磁石基材２との接触時間、磁石基材２から離れる付着装置２０の上昇速度、及び塗料４の粘度等が制御されてよい。塗料４の粘度は、塗料４の温度及び組成に基づき制御されてよい。磁石基材２の表面２ｓに付着する塗料４の厚みは、乾燥後において、例えば、１μｍ以上２００μｍ以下であってよい。磁石基材２の厚みは、塗料４の厚みよりもはるかに大きい。磁石基材２の厚みは、例えば、０．５ｍｍ以上２５ｍｍ以下であってよい。磁石基材２の表面２ｓの単位面積当たりの塗料４の付着量がばらつかない限りにおいて、各柱状部材１０が磁石基材２の表面２ｓから離れた後、塗料４の一部が先端部１３に残存してもよい。
【0055】
先端部１３が磁石基材２の表面２ｓに確実に接触し易いことから、先端部１３のうち少なくとも磁石基材２の表面２ｓに接触する部分は、エラストマー（例えばゴム）からなっていてよい。エラストマーは、例えば、シリコーン（ｓｉｌｉｃоｎｅ）ゴムであってよい。先端部１３のうち少なくとも磁石基材２の表面２ｓに接触する部分がシリコーンゴムから形成されている場合、第二付着工程において、塗料４が先端部１３から剥がれ易く、塗料４が磁石基材２の表面２ｓに付着し易い。先端部１３のうち少なくとも磁石基材２の表面２ｓに接触する部分は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素樹脂からなっていてもよい。その場合、第二付着工程において、塗料４が先端部１３から剥がれ易く、塗料４が磁石基材２の表面２ｓに付着し易い。先端部１３の材質は、以下の事項に基づいて、適宜選定されてよい。
磁石基材２の形状。
第一付着工程における先端部１３への塗料４の付着の容易性。
第二付着工程における先端部１３から磁石基材２への塗料４の付着の容易性。
先端部１３の耐久性。
先端部１３から磁石基材２への塗料４の付着の容易性は、塗料４中の溶剤と先端部１３の端面との親和性に依って変化するので、塗料４の性状に合わせて、先端部１３の端面の材質が選定されてよい。
磁石基材２の形状。
第一付着工程における先端部１３への塗料４の付着の容易性。
第二付着工程における先端部１３から磁石基材２への塗料４の付着の容易性。
先端部１３の耐久性。
先端部１３から磁石基材２への塗料４の付着の容易性は、塗料４中の溶剤と先端部１３の端面との親和性に依って変化するので、塗料４の性状に合わせて、先端部１３の端面の材質が選定されてよい。
【0056】
本実施形態では、塗料４が付着した各柱状部材１０其々の先端部１３が、磁石基材２の表面２ｓに直接接触するので、塗料４が磁石基材２の表面２ｓにおける所定の位置に確実に付着する。その結果、磁石基材２の表面２ｓの単位面積当たりの塗料４の付着量が均一に制御される。単位面積当たりの塗料４の付着量が均一に制御されるので、拡散工程において塗料４中の重希土類元素が磁石基材２内へ均一に拡散し、永久磁石の組成及び磁気特性のばらつきが抑制され、永久磁石の保磁力が増加する。磁石基材２の表面２ｓの単位面積当たりの塗料４の付着量は、磁石基材２の表面２ｓの単位面積当たりの塗料４の質量と言い換えられてよい。
【0057】
仮に塗料４がノズルから磁石基材２の表面２ｓへ噴射される場合、ノズルが塗料４で詰まり易く、塗料４が磁石基材２の表面２ｓの所定の位置へ供給されない可能性がある。したがって、ノズルを用いる方法（例えばインクジェット法）の場合、磁石基材２の表面２ｓの単位面積当たりの塗料の付着量がばらつき易い。ノズルの詰まりを抑制するために塗料４の粘度が低減される場合、余分な塗料４がノズルから磁石基材２の表面２ｓへ垂れ易く、塗料４が磁石基材２の表面２ｓの所定の位置から流動し易い。特に磁石基材２の表面２ｓが曲面である場合、塗料４は重力に因り表面２ｓにおいて流動し易い。磁石基材２の表面２ｓに付着した塗料４が加熱により乾燥される場合であっても、温度上昇に伴って塗料４の粘度が低下し易く、乾燥中に塗料４が流動することがある。これらの理由により、塗料４の粘度が低減され、ノズルの詰まりが抑制された場合であっても、磁石基材２の表面２ｓの塗料４の付着量のばらつきを、ノズルを用いる方法によって抑制することは困難である。塗料４がスプレー法によって磁石基材２の表面２ｓへ直接噴霧される場合も、塗料４の粘度が低く、塗料４が磁石基材２の表面２ｓにおいて流動し易く、磁石基材２の表面２ｓの単位面積当たりの塗料４の付着量がばらつき易い。磁石基材２が塗料４中へ浸漬される場合も、塗料４が磁石基材２の表面２ｓにおいて流動し易く、磁石基材２の表面２ｓの単位面積当たりの塗料４の付着量がばらつき易い。
【0058】
一方、本実施形態の第二工程では、そもそもノズルが用いられないので、ノズルの詰まりに起因する上記問題が起きない。また本実施形態では、ノズルの詰まりを抑制するために塗料４の粘度を低減する必要がない。したがって、本実施形態では、塗料４の低い粘度に起因する上記問題が起き難く、第一工程に用いる塗料４の粘度を広範囲において調整することができる。さらに本実施形態によれば、適切に粘度を調整した塗料４を用いることで、磁石基材２の表面２ｓが曲面である場合であっても、磁石基材２の表面２ｓにおける塗料４の流動が抑制され、磁石基材２の表面２ｓの単位面積当たりの塗料４の付着量が均一に制御され、磁石基材２の表面２ｓにおける塗料４（ドット）の形状の変化も抑制される。
【0059】
インクジェット法では、吐出素子（空気式アクチュエータ又は電磁ソレノイド式アクチュエータ）を用いた非接触式ノズルによって、塗料４からなる微細な液滴が磁石基材２の表面２ｓへ直接供給される。単位時間あたりにノズルから吐出される塗料４は少ない。したがって、インクジェット法の場合、十分な量の塗料４からなる複数のドットを磁石基材２の表面２ｓに形成することに時間を要する。つまり、インクジェット法における塗料４の塗布速度は遅い。一方、本実施形態の第二付着工程では、塗料４からなる複数のドットが磁石基材２の表面２ｓにおいて瞬時に形成される。その結果、永久磁石の製造時間が短縮される。同様の目的のために、複数の付着装置２０を用いて、第一付着工程及び第二付着工程が同時に並行して実施されてよい。
【0060】
インクジェット法では、塗料４の吐出量及びノズルの位置の制御のために複雑な制御機構が必要である。したがって、インクジェット法に用いる製造装置は高価である。一方、本実施形態に係る永久磁石の製造装置では、インクジェット法のような複雑な制御機構は要求されない。したがって、本実施形態に係る永久磁石の製造装置は、インクジェット法に用いる製造装置に比べて安価である。
【0061】
磁石の形状又は用途によっては、敢えて重希土類元素を磁石基材２内へ不均一に拡散させる必要がある。なぜなら、磁石の形状又は用途によっては、磁石の磁化が局所的に反転し易く、磁化が反転し易い部位では他の部位よりも高い保磁力が必要となり、磁化が反転し易い部位が多量の重希土類元素を含む必要があるからである。例えば、磁化方向における厚みが他の部位よりも小さい部位では、反磁界が局所的に強い傾向がある。その結果、磁化方向における厚みが小さい部位では、磁化反転が起き易い。また、磁石の用途によっては、外部磁場の変化に因り、渦電流が磁石内で発生する。渦電流に伴うジュール熱に因る温度上昇のため、磁石の保磁力が局所的に低下することがある。以上の理由から、重希土類元素を、磁化が反転し易い部位へ確実に拡散させ、磁石における重希土類元素の濃度分布を制御してよい。したがって、第二付着工程では、塗料４を、磁石基材２の表面２ｓのうち特定の部分のみに付着させてよい。つまり、磁石基材２の表面２ｓの特定の部分における単位面積当たりの塗料の付着量が、均一に制御されてよい。例えば、付着装置２０における先端部１３の配置の変更により、ドット（塗料４）が磁石基材２の表面２ｓの特定の部分のみに形成されてよい。その結果、拡散工程において、重希土類元素を、磁化反転が起き易い部位（減磁が起き易い部位）へ確実に拡散させることができる。例えば、図１０中の（ａ）に示されるように、磁石基材２の表面２ｓの外縁に沿って、複数のドット（塗料４）が等間隔で形成されてよい。ドット（塗料４）を図１０中の（ａ）のように配置するために、等間隔で環状に配置された複数の柱状部材１０を備える付着装置２０が用いられてよい。図１０中の（ｂ）に示されるように、磁石基材２の表面２ｓにおいて対向する一対の辺に沿って、複数のドット（塗料４）が等間隔で形成されてよい。ドット（塗料４）を図１０中の（ｂ）のように配置するためには、平行な２つの線分上において等間隔で配置された複数の柱状部材１０を備える付着装置２０が用いられてよい。
【0062】
第一付着工程及び第二付着工程の繰り返しによって、磁石基材２の表面２ｓの単位面積当たりの塗料４の付着量が制御されてよい。柱状部材１０の数、構造又は配置において異なる複数の付着装置２０を用いて第一付着工程及び第二付着工程を繰り返すことにより、磁石基材２の表面２ｓの単位面積当たりの塗料４の付着量が制御されてよい。柱状部材１０の数、構造又は配置において異なる複数の付着装置２０を用いて第一付着工程及び第二付着工程を繰り返すことにより、磁石基材２の表面２ｓの部分毎に、単位面積当たりの塗料４の付着量が変更されてよい。このような第一付着工程及び第二付着工程の繰り返しにより、重希土類元素を、磁化が反転し易い部位へ確実に拡散させ、磁石における重希土類元素の濃度分布を制御することができる。
【0063】
上述の通り、塗料４は、重希土類元素、バインダ及び溶剤を含むペーストであってよい。以下に記載の「拡散材」とは、少なくとも重希土類元素を含む化学物質を意味する。拡散材は、粒子又は粉末であってよい。拡散材の粒径は、上述された粗粉砕工程及び微粉砕工程と同様の手段によって調整されてよい。拡散材のメジアン径Ｄ５０は、例えば０．５μｍ以上１５μｍ以下であってよい。塗料４は、以下の方法によって調製されてよい。
【0064】
バインダ及び溶剤を所定の比率で攪拌及び混合し、バインダを溶解することにより、ラッカーが調製される。バインダは、熱可塑性樹脂であってよい。バインダは、例えば、エチルセルロース樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルアセタール樹脂及びアクリル樹脂からなる群より選ばれる少なくとも一種の化合物であってよい。複数種のバインダが用いられてよい。溶剤は、バインダが溶解する液体である限り限定されない。溶剤は有機溶剤であってよい。溶剤は、例えば、エタノール、ブタノール、オクタノール、メチルエチルケトン、キシレン、ブチルカルビトール、ターピネオール、及びジヒドロターピネオールならなる一種の化合物であってよい。複数種の溶剤が用いられてよい。拡散材をラッカーへ添加した後、これらが混合される。必要に応じて、可塑剤及び分散剤の一方又は両方がラッカーへ更に添加されてよい。続いて拡散材及びラッカーの混合物の分散処理が行われる。分散処理の手段は、自転公転ミキサー、三本ロール、高圧ホモジナイザー、又は超音波ホモジナイザーであってよい。複数の手段を用いて、分散処理が行われてよい。
【0065】
拡散材は、例えば、重希土類元素の単体、重希土類元素を含む合金、又は重希土類元素を含む化合物であってよい。重希土類元素を含む化合物は、例えば、水素化物、フッ化物及び酸化物からなる群より選ばれる少なくとも一種であってよい。重希土類元素の単体は、Ｔｂの単体、及びＤｙの単体のうち一方又は両方であってよい。重希土類元素を含む合金は、Ｔｂ及びＦｅからなる合金、Ｄｙ及びＦｅからなる合金、及び、ＴｂとＤｙとＦｅとからなる合金からなる群より選ばれる少なくとも一種であってよい。重希土類元素の水素化物は、例えば、ＴｂＨ２、ＴｂＨ３、Ｔｂ及びＦｅからなる合金の水素化物、ＤｙＨ２、ＤｙＨ３、Ｄｙ及びＦｅからなる合金の水素化物、及び、ＴｂとＤｙとＦｅとからなる合金の水素化物からなる群より選ばれる少なくとも一種であってよい。拡散材は、Ｎｄ、Ｐｒ及びＣｕからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素を更に含んでよい。例えば、拡散材は、Ｎｄの単体、Ｐｒの単体、Ｎｄ及びＰｒを含む合金、ＮｄＨ２、ＮｄＨ３、ＰｒＨ２、ＰｒＨ３、Ｎｄ及びＰｒを含む合金の水素化物、Ｃｕの単体、Ｃｕを含む合金、ＣｕＨ、Ｃｕ２Ｏ及びＣｕＯからなる群より選ばれる少なくとも一種を更に含んでよい。
【0066】
以上の方法により、拡散材、バインダ及び溶剤を含む塗料４が調製される。塗料４中の拡散材の含有量は、磁石基材２の厚み、永久磁石の設計上の組成、塗料４の所望の粘度、柱状部材１０の先端部１３への塗料４の付着性、磁石基材２への塗料４の付着性を考慮して、適宜調整されてよい。塗料４中のバインダの含有量は、塗料４の所望の粘度、塗料４を乾燥して得られる塗膜の磁石基材２への付着強度を考慮して、適宜調整されてよい。塗料４の濾過により、粗大粒及び凝集物が塗料４から除去されてよい。塗料４中の拡散材の含有量は、例えば、４０質量％以上８５質量％以下であってよい。塗料４中のバインダの含有量は、例えば、１質量％以上１５質量％以下であってよい。塗料４中の溶剤の含有量は、例えば、１０質量％以上５９質量％以下であってよい。
【0067】
永久磁石の製造方法は、付着工程の後、拡散工程の前に、磁石基材２に付着した塗料４に含まれる溶剤の少なくとも一部を除去するための乾燥工程を更に備えてよい。複数回の付着工程が繰り返される場合、一回の付着工程毎に乾燥工程が行われてよい。複数回の付着工程の後に一回の乾燥工程が行われてもよい。
【0068】
［拡散工程］
拡散工程では、重希土類元素（拡散材）を含む塗料４が付着した磁石基材２が加熱される。拡散工程における塗料４及び磁石基材２の加熱により、塗料４中の重希土類元素が磁石基材２の表面から磁石基材２の内部へ拡散する。磁石基材２の内部では、重希土類元素が、粒界を介して主相粒子の表面近傍へ拡散する。主相粒子の表面近傍において、一部の軽希土類元素（Ｎｄ等）が重希土類元素で置換される。重希土類元素が主相粒子の表面近傍及び粒界に局在することにより、異方性磁界が粒界の近傍において局所的に大きくなり、磁化反転の核が粒界の近傍において発生し難くなる。その結果、永久磁石の保磁力が増加する。
拡散工程では、重希土類元素（拡散材）を含む塗料４が付着した磁石基材２が加熱される。拡散工程における塗料４及び磁石基材２の加熱により、塗料４中の重希土類元素が磁石基材２の表面から磁石基材２の内部へ拡散する。磁石基材２の内部では、重希土類元素が、粒界を介して主相粒子の表面近傍へ拡散する。主相粒子の表面近傍において、一部の軽希土類元素（Ｎｄ等）が重希土類元素で置換される。重希土類元素が主相粒子の表面近傍及び粒界に局在することにより、異方性磁界が粒界の近傍において局所的に大きくなり、磁化反転の核が粒界の近傍において発生し難くなる。その結果、永久磁石の保磁力が増加する。
【0069】
拡散工程では、塗料４及び磁石基材２が、真空中又は不活性ガス中で加熱されてよい。不活性ガスは、アルゴン（Ａｒ）等の希ガスであってよい。拡散工程では、８００℃以上９５０℃以下である温度（拡散温度）で、塗料４及び磁石基材２が加熱されてよい。塗料４及び磁石基材２が上記拡散温度で加熱される時間は、１時間以上５０時間以下であってよい。上記拡散温度において塗料４及び磁石基材２を加熱する前に、拡散温度よりも低温で塗料４を加熱することにより、塗料４中のバインダを焼失させてよい。つまり拡散工程の前段階として、脱バインダ処理が行われてよい。
【0070】
［熱処理工程］
拡散工程を経た磁石基材２は、永久磁石の完成品として用いられてよい。拡散工程の後、熱処理工程が行われてもよい。熱処理工程では、磁石基材２が真空又は不活性ガス雰囲気中で加熱されてよい。熱処理工程では、磁石基材２が４５０℃以上６００℃以下で加熱されてよい。熱処理工程では、１時間以上１０時間以下の間、磁石基材２が上記の温度で加熱されてよい。熱処理工程により、永久磁石の磁気特性（特に保磁力）が向上し易い。
拡散工程を経た磁石基材２は、永久磁石の完成品として用いられてよい。拡散工程の後、熱処理工程が行われてもよい。熱処理工程では、磁石基材２が真空又は不活性ガス雰囲気中で加熱されてよい。熱処理工程では、磁石基材２が４５０℃以上６００℃以下で加熱されてよい。熱処理工程では、１時間以上１０時間以下の間、磁石基材２が上記の温度で加熱されてよい。熱処理工程により、永久磁石の磁気特性（特に保磁力）が向上し易い。
【0071】
拡散工程又は熱処理工程の後、切削及び研磨等の加工方法により磁石基材２の寸法及び形状が調整されてよい。
【0072】
以上の方法により、永久磁石が完成される。
【0073】
磁石基材及び永久磁石其々の組成は、例えば、エネルギー分散型Ｘ線分光（ＥＤＳ）法、蛍光Ｘ線（ＸＲＦ）分析法、高周波誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）発光分析法、不活性ガス融解‐非分散型赤外線吸収法、酸素気流中燃焼‐赤外吸収法及び不活性ガス融解‐熱伝導度法等の分析方法によって特定されてよい。
【0074】
永久磁石の寸法及び形状は、永久磁石の用途に応じて様々であり、特に限定されない。永久磁石の形状は、例えば、直方体、立方体、矩形（板）、多角柱、扇、環状扇形（ａｎｎｕｌａｒ ｓｅｃｔｏｒ）、球、円板、円柱、リング、又はカプセルであってよい。永久磁石の断面の形状は、例えば、多角形、円弧（円弦）、弓状、アーチ、又は円であってよい。磁石基材２の寸法及び形状も、永久磁石と同様であってよい。
【0075】
永久磁石は、ハイブリッド自動車、電気自動車、ハードディスクドライブ、磁気共鳴画像装置（ＭＲＩ）、スマートフォン、デジタルカメラ、薄型ＴＶ、スキャナー、エアコン、ヒートポンプ、冷蔵庫、掃除機、洗濯乾燥機、エレベーター及び風力発電機等の様々な分野で利用されてよい。永久磁石は、モータ、発電機又はアクチュエータを構成する材料として用いられてよい。
【0076】
本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、本発明の種々の変更が可能であり、これ等の変更例も本発明に含まれる。
【0077】
例えば、各柱状部材１０は、柱状部材１０が延びる方向Ｄにおいて自在に伸縮しなくてもよい。磁石基材２の表面２ｓが平面である場合、第二付着工程において、各柱状部材１０が伸縮することなく、各柱状部材１０の先端部１３に付着した塗料が、磁石基材の表面へ付着することができる。ただし、磁石基材２の表面２ｓが平面である場合であっても、各柱状部材１０は、柱状部材１０が延びる方向Ｄにおいて自在に伸縮したほうがよい。
【0078】
先端部１３の形状は、上述された形状に限定されない。先端部１３の形状の変更により、第一付着工程において先端部１３に付着する塗料４の量が変更されてよい。先端部１３の形状の変更により、第二付着工程において磁石基材２に付着する塗料４の量が変更されてよい。例えば、図１１中の（ａ）に示されるように、先端部１３全体が円柱であってよく、先端部１３の端面は、平坦な円であってよい。図１１中の（ｂ）に示されるように、先端部１３全体が円柱であってよく、先端部１３の端面は、凹状の曲面であってよい。図１１中の（ｃ）に示されるように、先端部１３は、円柱と、円柱に連続する円錐であってよい。図１１中の（ｄ）に示されるように、４つの尖った凸部が、円柱状の先端部１３に形成されていてよい。換言すれば、円柱状の先端部１３の端部に、直交する２つのＶ字型の溝が形成されていてよい。図１２に示されるように、プラス（＋）型の溝に嵌合するような４つの凸部が、円柱状の先端部１３に形成されていてよい。換言すれば、プラスドライバー（ｃｒｏｓｓ ｓｌｏｔ ｓｃｒｅｗｄｒｉｖｅｒ）のように、４つの溝が円柱状の先端部１３に形成されていてよい。先端部１３全体は多角柱であってよく、先端部１３の端面は多角形であってよい。例えば、先端部１３の端面は、三角形（正三角形等）、四角形（正方形等）、又は六角形（正六角形等）であってよい。これらの多角形の端面において、一つ以上の溝が形成されていてもよい。
【0079】
付着工程及び拡散工程に用いられる磁石基材は、焼結体ではなく、熱間加工磁石であってよい。熱間加工磁石は、以下のような製法によって作製されてよい。
【0080】
熱間加工磁石の原料は、焼結体の作製に用いられる原料合金と同様の合金であってよい。この合金を溶融し、更に急冷することにより、合金からなる薄帯が得られる。薄帯の粉砕により、フレーク状の合金粉末が得られる。合金粉末の冷間プレス（室温での成形）により、成形体が得られる。成形体の予熱後、成形体の熱間プレスにより、等方性磁石が得られる。等方性磁石の熱間塑性加工により、異方性磁石が得られる。異方性磁石の時効処理により、熱間加工磁石からなる磁石基材が得られる。熱間加工磁石からなる磁石基材は、上記の焼結体と同様に、互いに結着された多数の主相粒子を含む。
【0081】
希土類系永久磁石は、Ｒ‐Ｔ‐Ｂ系永久磁石に限定されない。希土類系永久磁石（又は磁石基材）は、例えば、サマリウムコバルト磁石、又はプラセオジム磁石であってもよい。希土類系永久磁石（又は磁石基材）の主相は、例えば、ＳｍＣｏ５，Ｓｍ２Ｃｏ１７，又はＰｒＣｏ５であってよい。
【産業上の利用可能性】
【0082】
本発明に係る希土類系永久磁石の製造方法によれば、例えば、ハイブリッド車又は電気自動車に搭載されるモータ又は発電機へ適用される希土類系永久磁石が得られる。
【符号の説明】
【0083】
２…磁石基材（磁石）、２ｓ…磁石基材（磁石）の表面、３…インキプレート、４，４ａ…重希土類元素を含む塗料、５…ブレード、６…凹版、６ａ…凹版の凹部、６ｓ…凹版の表面、７…磁石基材の保持手段（固定具）、７ａ…保持手段（固定具）の溝、１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ…柱状部材、１１…筒部、１２…柱部、１３…先端部、１４…固定部、２０…付着装置、Ｄ…柱状部材が延びる方向（柱状部材の長手方向）、Ｌ１…第一線分、Ｌ２…第二線分。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】