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特表2022-543491R-T-B系永久磁石材料、製造方法、並びに応用
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  • 特表-R-T-B系永久磁石材料、製造方法、並びに応用 図1
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-10-12
(54)【発明の名称】R-T-B系永久磁石材料、製造方法、並びに応用
(51)【国際特許分類】
   H01F 1/055 20060101AFI20221004BHJP
   H01F 41/02 20060101ALI20221004BHJP
   C22C 38/00 20060101ALI20221004BHJP
   B22F 9/04 20060101ALI20221004BHJP
   B22F 1/00 20220101ALI20221004BHJP
   B22F 3/00 20210101ALI20221004BHJP
   B22F 3/24 20060101ALI20221004BHJP
   H01F 1/057 20060101ALI20221004BHJP
【FI】
H01F1/055 170
H01F41/02 G
C22C38/00 303D
B22F9/04 C
B22F9/04 D
B22F1/00 Y
B22F3/00 F
B22F3/24 B
B22F3/24 K
H01F1/057 130
B22F9/04 E
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022513459
(86)(22)【出願日】2020-07-07
(85)【翻訳文提出日】2022-02-28
(86)【国際出願番号】 CN2020100590
(87)【国際公開番号】W WO2021098226
(87)【国際公開日】2021-05-27
(31)【優先権主張番号】201911150985.5
(32)【優先日】2019-11-21
(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】521397223
【氏名又は名称】フージャン チャンティン ゴールデン ドラゴン レア-アース カンパニー リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100199819
【弁理士】
【氏名又は名称】大行 尚哉
(74)【代理人】
【識別番号】100087859
【弁理士】
【氏名又は名称】渡辺 秀治
(72)【発明者】
【氏名】付剛
(72)【発明者】
【氏名】黄佳瑩
(72)【発明者】
【氏名】黄吉祥
(72)【発明者】
【氏名】ケン キ チェン
【テーマコード(参考)】
4K017
4K018
5E040
5E062
【Fターム(参考)】
4K017AA04
4K017BA06
4K017BB01
4K017BB02
4K017BB03
4K017BB04
4K017BB05
4K017BB06
4K017BB08
4K017BB09
4K017BB12
4K017BB13
4K017BB18
4K017DA04
4K017EA03
4K017EA09
4K017EA11
4K017FA01
4K018AA27
4K018BA18
4K018BC12
4K018CA04
4K018CA08
4K018DA01
4K018DA28
4K018DA31
4K018EA01
4K018FA08
4K018FA11
4K018KA45
5E040AA04
5E040CA01
5E040NN01
5E062CD04
5E062CG02
5E062CG05
(57)【要約】
【課題】本発明は、R-T-B系永久磁石材料、製造方法、並びに応用を開示する。
【解決手段】当該R-T-B系永久磁石材料は、下記の成分を含み、R’:29.5~33.0wt.%、R’には、Rと、Pr及びNdとが含まれ、ここで、Rは、Pr、Nd以外の希土類元素であり、Prの含有量は、8.85wt.%以上であり、NdとR’との質量比は、0.5未満であり、N:>0.05wt.%、且つ≦4.1wt.%であり、Nは、Ti、Zr又はNbであり、B:0.90~1.2wt.%、Fe:62.0~68.0wt.%。本発明では、高Prの含有量の成分を使用して、保磁力が高くて温度係数が安定した焼結永久磁石製品を製造し、本願の成分を使用することにより、Prの利点を最大限に発揮し、生産コストを効果的に削減することができる。
【選択図】図2
【特許請求の範囲】
【請求項1】
R-T-B系永久磁石材料であって、質量百分率で下記の成分を含み、
R’:29.5~33.0wt.%、前記R’には、Rと、Pr及びNdとが含まれ、ここで、前記Rは、Pr、Nd以外の希土類元素であり、前記Prの含有量は、8.85wt.%以上であり、前記Ndと前記R’との質量比は、0.5未満であり、
N:>0.05wt.%、且つ≦4.1wt.%であり、前記Nは、Ti、Zr又はNbであり、
B:0.90~1.2wt.%、
Fe:62.0~68.0wt.%
ことを特徴とするR-T-B系永久磁石材料。
【請求項2】
前記R’の含有量は、30~33wt.%でり、好ましくは、30.63~32.52wt.%であり、例えば、30.63wt.%、30.72wt.%、30.74wt.%、30.75wt.%、30.76wt.%、30.77wt.%、30.78wt.%、30.8wt.%、30.81wt.%、30.82wt.%、30.83wt.%、30.84wt.%、30.9wt.%、30.91wt.%、30.93wt.%、30.94wt.%、30.97wt.%、30.98wt.%、30.99wt.%、31wt.%、31.02wt.%、31.03wt.%、31.05wt.%、31.14wt.%、31.4wt.%、31.41wt.%、31.44wt.%、31.46wt.%、31.54wt.%、31.55wt.%、31.56wt.%、31.94wt.%、32.03wt.%、または32.52wt.%であり、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料における質量百分率を意味し、および/または、
前記Prの含有量は、17.00wt.%以上であり、好ましくは、17.00~20.00wt.%であり、例えば、17.08wt.%、17.11wt.%、17.12wt.%、17.13wt.%、17.14wt.%、17.16wt.%、17.18wt.%、17.19wt.%、18.13wt.%、18.14wt.%、18.15wt.%、18.16wt.%、18.17wt.%、18.19wt.%、19.09wt.%、19.12wt.%、19.13wt.%、19.14wt.%、19.15wt.%、19.16wt.%、又は19.17wt.%であり、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料における質量百分率を意味すし、および/または、
前記Ndの含有量は、11~15wt.%であり、好ましくは、11.32~14.35wt.%であり、例えば、11.32wt.%、11.35wt.%、11.36wt.%、11.37wt.%、11.39wt.%、11.61wt.%、11.62wt.%、11.63wt.%、11.64wt.%、11.65wt.%、11.84wt.%、11.85wt.%、11.87wt.%、12.29wt.%、12.32wt.%、12.36wt.%、12.37wt.%、12.39wt.%、12.58wt.%、12.62wt.%、12.63wt.%、12.65wt.%、12.66wt.%、12.72wt.%、12.82wt.%、12.83wt.%、12.84wt.%、12.85wt.%、13.32wt.%、13.59wt.%、13.64wt.%、13.65wt.%、13.67wt.%、13.68wt.%、13.78wt.%、13.79wt.%、13.83wt.%、13.84wt.%、13.89wt.%、または14.35wt.%であり、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料における質量百分率を意味すし、および/または、
前記Ndと前記R’との質量比は、≧0.3且つ<0.5であり、好ましくは、0.36~0.45であり、例えば、0.36、0.37、0.38、0.39、0.41、0.42、0.44、または0.45であり、および/または、
前記R’には、Rがさらに含まれ、前記Rは、Pr、Nd以外の希土類元素であり、前記Rの種類は、好ましくは、Yおよび/またはCeであり、前記Rの含有量は、好ましくは、0~1wt.%であり、例えば、0.25wt.%であり、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料における質量百分率を意味し、および/または、
前記R’には、重希土類元素RHがさらに含まれ、ここで、前記RHの種類は、好ましくは、Dyおよび/またはTbであり、前記RHの含有量は、好ましくは、1.0~2.5wt.%であり、例えば、1.12wt.%、1.18wt.%、1.53wt.%、1.58wt.%、1.9wt.%、2.02wt.%、または2.43wt.%であり、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料における質量百分率を意味し、前記RHと前記Rとの質量比は、好ましくは、0.253より小さく、例えば、0.04~0.08であり、さらに例えば、0.04、0.05、0.06、または0.08であり、前記RHがTbを含む場合、前記Tbの含有量は、好ましくは、0.5~2wt.%であり、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料における質量百分率を意味し、前記RHがDyを含む場合、前記Dyの含有量は、好ましくは、1.5~2.5wt.%であり、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料における質量百分率を意味し、および/または、
前記Nの含有量は、0.1~4.01wt.%であり、好ましくは、0.1~0.5wt.%であり、前記NがZrとなる場合、前記Zrの含有量は、好ましくは、0.20~4.01wt.%であり、前記NがTiとなる場合、前記Tiの含有量は、0.25wt.%以上であることが好ましく、より好ましくは0.25~4.01wt.%、又は0.25~0.50wt.%であり、前記NがNbとなる場合、前記Nbの含有量は、0.1wt.%以上であることが好ましく、より好ましくは0.1~0.35wt.%であり、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料における質量百分率を意味し、および/または、
前記Bの含有量は、0.9~1.0wt.%であり、好ましくは、0.91wt.%、0.98wt.%、又は0.99wt.%であり、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料における質量百分率を意味し、および/または、
前記Feの含有量は、62.3~68.0wt.%であり、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料における質量百分率を意味し、および/または、
前記R-T-B系永久磁石材料は、Cuをさらに含み、前記Cuの含有量は、好ましくは、0.30wt.%以上であり、より好ましくは0.30~0.55wt.%であり、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料における質量百分率を意味し、および/または、
前記R-T-B系永久磁石材料は、Alをさらに含み、前記Alの含有量は、好ましくは、0~0.8wt.%であるが、0ではなく、より好ましくは0.041~0.70wt.%であり、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料における質量百分率を意味し、および/または、
前記R-T-B系永久磁石材料は、Gaをさらに含み、前記Gaの含有量は、好ましくは、0.0~0.85wt.%であるが、0ではなく、より好ましくは0.21~0.81wt.%であり、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料における質量百分率を意味し、および/または、
前記R-T-B系永久磁石材料は、Coをさらに含み、前記Coの含有量は、好ましくは、0.0~3.0wt.%であるが、0ではなく、より好ましくは0.4~3.0wt.%であり、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料における質量百分率を意味し、および/または、
前記R-T-B系永久磁石材料には、添加元素Mがさらに含まれ、前記Mは、Ni、Zn、Ag、In、Sn、Bi、V、Cr、Hf、Ta、およびWのうちの1つ又は複数であり、前記Mの種類は、好ましくはCrであり、前記Mの含有量は、好ましくは、0~0.15wt.%であるが、0ではなく、例えば、0.05wt.%、または0.12wt.%であり、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料における質量百分率を意味する、
ことを特徴とする請求項1に記載のR-T-B系永久磁石材料。
【請求項3】
前記R-T-B系永久磁石材料は、下記の成分を含み、R’:29.5~33.0wt.%、Pr≧17.00wt.%、N:0.1~4.01wt.%、Cu:0.30~0.55wt.%、B:0.9~1.0wt.%、Fe:62.0~68.0wt.%、前記NがZrとなる場合、前記Nの含有量は、0.25~0.35wt.%であることが好ましく、前記Cuの含有量は、0.30~0.41wt.%であることが好ましく、前記NがTiとなる場合、前記Nの含有量は、0.30~0.60wt.%であることが好ましく、前記Cuの含有量は、0.34~0.51wt.%であることが好ましく、前記NがNbとなる場合、前記Nの含有量は、0.25~0.35wt.%であることが好ましく、前記Cuの含有量は、0.40~0.55wt.%であることが好ましく、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料における質量百分率を意味すし、または、
前記R-T-B系永久磁石材料は、下記の成分を含み、R’:29.5~33.0wt.%、Pr≧17.00wt.%、N:0.2~0.6wt.%、Al:0~0.8wt.%、ただし、0wt.%ではなく、B:0.9~1.0wt.%、Fe:62.0~68.0wt.%、前記NがZrとなる場合、前記Nの含有量は、0.25~0.35wt.%であることが好ましく、前記Alの含有量は、0.40~0.70wt.%であることが好ましく、前記NがTiとなる場合、前記Nの含有量は、0.25~0.60wt.%であることが好ましく、前記Alの含有量は、0.041~0.7wt.%であることが好ましく、前記NがNbとなる場合、前記Nの含有量は、0.25~0.35wt.%であることが好ましく、前記Alの含有量は、0.60~0.80wt.%であることが好ましく、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料における質量百分率を意味すし、または、
前記R-T-B系永久磁石材料は、下記の成分を含み、R’:29.5~33.0wt.%、Pr≧17.00wt.%、N:0.2~0.6wt.%、Ga:0~0.81wt.%、ただし、0wt.%ではなく、B:0.9~1.0wt.%、Fe:62.0~68.0wt.%、前記NがZrとなる場合、前記Nの含有量は、0.25~0.35wt.%であることが好ましく、前記Gaの含有量は、0.20~0.45wt.%であることが好ましく、前記NがTiとなる場合、前記Nの含有量は、0.25~0.50wt.%であることが好ましく、前記Gaの含有量は、0.2~0.81wt.%であることが好ましく、前記NがNbとなる場合、前記Nの含有量は、0.25~0.35wt.%であることが好ましく、前記Gaの含有量は、0.30~0.60wt.%であることが好ましく、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料における質量百分率を意味すし、または、
前記R-T-B系永久磁石材料は、下記の成分を含み、R’:29.5~33.0wt.%、Pr≧17.00wt.%、N:0.2~0.6wt.%、Cu:0.30~0.55wt.%、Al:0~0.8wt.%、ただし、0wt.%ではなく、B:0.9~1.0wt.%、Fe:62.0~68.0wt.%、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料における質量百分率を意味し、ここで、前記Nの含有量は、0.28~0.6wt.%であることが好ましく、前記Cuの含有量は、0.33~0.52wt.%であることが好ましく、前記Alの含有量は、0.043~0.69wt.%であることが好ましく、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料における質量百分率を意味すし、または、
前記R-T-B系永久磁石材料は、下記の成分を含み、R’:29.5~33.0wt.%、Pr≧17.00wt.%、N:0.25~0.35wt.%、Cu:0.30~0.55wt.%、Al:0.45~0.7wt.%、Ga:0.2~0.6wt.%、Co:0.5~3.0wt.%、B:0.9~1.0wt.%、Fe:62.0~68.0wt.%、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料における質量百分率を意味し、ここで、前記Nの含有量は、0.28~0.6wt.%であることが好ましく、前記Cuの含有量は、0.33~0.52wt.%であることが好ましく、前記Alの含有量は、0.49~0.69wt.%であることが好ましく、前記Gaの含有量は、0.20~0.69wt.%であることが好ましく、前記Coの含有量は、0.5~2.6wt.%であることが好ましく、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料における質量百分率を意味すし、または、
前記R-T-B系永久磁石材料は、下記の成分を含み、R’:29.5~33.0wt.%、Pr≧17.00wt.%、N:0.25~0.35wt.%、Cr:0~0.15wt.%、Cu:0.30~0.55wt.%、Al:0.45~0.7wt.%、Ga:0.2~0.6wt.%、Co:0.5~3.0wt.%、B:0.9~1.0wt.%、Fe:62.0~68.0wt.%、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料における質量百分率を意味すし、または、
前記R-T-B系永久磁石材料は、下記の成分を含み、R’:29.5~33.0wt.%、Pr≧17.00wt.%、RH:1.0~2.5wt.%、N:0.25~0.35wt.%、Cu:0.30~0.55wt.%、Al:0.45~0.7wt.%、Ga:0.2~0.6wt.%、Co:0.5~3.0wt.%、B:0.9~1.0wt.%、Fe:62.0~68.0wt.%、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料における質量百分率を意味する、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のR-T-B系永久磁石材料。
【請求項4】
R-T-B系永久磁石材料の原料組成物であって、質量百分率で下記の成分を含み、
R’:29.5~32.0wt.%、前記R’には、Rと、Pr及びNdとが含まれ、ここで、前記Rは、Pr、Nd以外の希土類元素であり、前記Prの含有量は、8.85wt.%以上であり、前記Ndと前記R’との質量比は、0.5未満であり、
N:>0.05wt.%、且つ≦4.0wt.%であり、前記Nは、Ti、Zr又はNbであり、
B:0.90~1.2wt.%、
Fe:62.0~68.0wt.% 、
ことを特徴とするR-T-B系永久磁石材料の原料組成物。
【請求項5】
前記R’の含有量は、30.0~32.0wt.%であり、好ましくは、30.7~32.0wt.%であり、例えば、30.7wt.%、30.8wt.%、31.0wt.%、31.5wt.%、又は32.0wt.%であり、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物における質量百分率を意味し、及び/又は、
前記Prの含有量は、17.15wt.%以上であり、好ましくは、17.15~19.15wt.%であり、例えば、17.15wt.%、18.15wt.%、又は19.15wt.%であり、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物における質量百分率を意味し、及び/又は、
前記Ndの含有量は、11.00~15.00wt.%であり、好ましくは、11.35~14.35wt.%、例えば、11.35wt.%、11.65wt.%、11.85wt.%、12.35wt.%、12.65wt.%、12.85wt.%、13.35wt.%、13.65wt.%、13.85wt.%、または14.35wt.%であり、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物における質量百分率を意味し、及び/又は、
前記Ndと前記R’との質量比は、≧0.3且つ<0.5であり、好ましくは、0.35~0.46であり、例えば、0.35、0.36、0.37、0.38、0.39、0.41、0.42、0.43、0.44、0.45、または0.46であり、及び/又は、
前記R’には、Rがさらに含まれ、前記Rは、Pr、Nd以外の希土類元素であり、ここで、前記Rの種類は、好ましくは、Yおよび/またはCeであり、前記Rの含有量は、好ましくは、0~1wt.%であり、例えば、0.3wt.%であり、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物における質量百分率を意味し、及び/又は、
前記R’には重希土類元素RHが含まれ、前記RHの種類はDyおよび/またはTbであってもよく、前記RHの含有量は、好ましくは、1.0~2.5wt.%であり、例えば、1.2wt.%、1.5wt.%、2.0wt.%、または2.5wt.%であり、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物における質量百分率を意味し、前記RHと前記R’との質量比は、好ましくは、0.253より小さく、例えば、0.04~0.08であり、前記RHがTbを含む場合、前記Tbの含有量は、好ましくは、0.5~2wt.%であり、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物における質量百分率を意味し、前記RHがDyを含む場合、前記Dyの含有量は、好ましくは、1.5~2.5wt.%であり、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物における質量百分率を意味すし、及び/又は、
前記Nの含有量は、0.15~4wt.%であり、例えば、0.15wt.%、0.25wt.%、0.3wt.%、0.35wt.%、0.4wt.%、0.45wt.%、0.5wt.%、0.6wt.%、1.0wt.%、1.5wt.%、2.0wt.%、3.0wt.%、または4.0wt.%であり、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物における質量百分率を意味し、前記NがZrとなる場合、前記Zrの含有量は、好ましくは、0.25~4.0wt.%であり、前記NがTiとなる場合、前記Tiの含有量は、0.3wt.%以上であることが好ましく、より好ましくは0.30~0.50wt.%であり、前記NがNbとなる場合、前記Nbの含有量は、0.15~0.30wt.%であることが好ましく、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物における質量百分率を意味し、及び/又は、
前記Bの含有量は、0.985wt.%以上であり、好ましくは、0.985~1.0wt.%、例えば、0.985wt.%又は0.99wt.%であり、及び/又は、
前記Feの含有量は、62.81~67.92wt.%であり、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物における質量百分率を意味すし、及び/又は、
前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物は、Cuをさらに含み、前記Cuの含有量は、好ましくは、0.34wt.%以上であり、より好ましくは0.34~0.5wt.%であり、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物における質量百分率を意味し、及び/又は、
前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物は、Alをさらに含み、前記Alの含有量は、好ましくは、0.042~0.7wt.%であり、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物における質量百分率を意味し、及び/又は、
前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物は、Gaをさらに含み、前記Gaの含有量は、好ましくは、0.0~0.8wt.%であるが、0ではなく、より好ましくは0.2~0.8wt.%であり、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物における質量百分率を意味し、及び/又は、
前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物は、Coをさらに含み、前記Coの含有量は、好ましくは、0.0~3.0wt.%であるが、0ではなく、より好ましくは0.5~2.5wt.%であり、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物における質量百分率を意味し、及び/又は、
前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物には、添加元素Mがさらに含まれ、前記Mは、Ni、Zn、Ag、In、Sn、Bi、V、Cr、Hf、Ta、およびWのうちの1つ又は複数であり、前記Mの種類は、好ましくはCrであり、前記Mの含有量は、好ましくは、0~0.15wt.%であるが、0ではなく、例えば、0.05wt.%、または0.12wt.%であり、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物における質量百分率を意味する、
ことを特徴とする請求項4に記載のR-T-B系永久磁石材料の原料組成物。
【請求項6】
前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物は、下記の成分を含み、R’:29.5~32.0wt.%、Pr≧17.15wt.%、N:0.3~0.6wt.%、Cu:0.34~0.55wt.%、B:0.9~1.0wt.%、Fe:62.0~68.0wt.%、前記NがZrとなる場合、前記Nの含有量は、好ましくは、0.25~0.35wt.%であり、前記Cuの含有量は、好ましくは、0.34~0.40wt.%であり、前記NがTiとなる場合、前記Nの含有量は、0.30~0.60wt.%であることが好ましく、前記Cuの含有量は、0.34~0.5wt.%であることが好ましく、前記NがNbとなる場合、前記Nの含有量は、0.25~0.35wt.%であることが好ましく、前記Cuの含有量は、0.4~0.5wt.%であることが好ましく、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物における質量百分率を意味し、又は、
前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物は、下記の成分を含み、R’:29.5~32.0wt.%、Pr≧17.15wt.%、N:0.2~0.6wt.%、Al:0~0.8wt.%、ただし、0wt.%ではなく、B:0.9~1.0wt.%、Fe:62.0~68.0wt.%、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物における質量百分率を意味し、前記NがZrとなる場合、前記Nの含有量は、好ましくは、0.25~0.35wt.%であり、前記Alの含有量は、好ましくは、0.5~0.6wt.%であり、前記NがTiとなる場合、前記Nの含有量は、0.30~0.60wt.%であることが好ましく、前記Alの含有量は、0.042~0.6wt.%であることが好ましく、前記NがNbとなる場合、前記Nの含有量は、0.25~0.35wt.%であることが好ましく、前記Alの含有量は、0.60~0.70wt.%であることが好ましく、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物における質量百分率を意味し、又は、
前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物は、下記の成分を含み、R’:29.5~32.0wt.%、Pr≧17.15wt.%、N:0.3~0.4wt.%,Ga:0.2~0.8wt.%、B:0.9~1.0wt.%、Fe:62.0~68.0wt.%、前記NがZrとなる場合、前記Nの含有量は、好ましくは、0.25~0.35wt.%であり、前記Gaの含有量は、好ましくは、0.2~0.4wt.%であり、前記NがTiとなる場合、前記Nの含有量は、0.3~0.4wt.%であることが好ましく、前記Gaの含有量は、0.25~0.8wt.%であることが好ましく、前記NがNbとなる場合、前記Nの含有量は、0.25~0.35wt.%であることが好ましく、前記Gaの含有量は、0.40~0.60wt.%であることが好ましく、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物における質量百分率を意味し、又は、
前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物は、下記の成分を含み、R’:29.5~32.0wt.%、Pr≧17.15wt.%、N:0.2~0.6wt.%、Cu:0.30~0.5wt.%、Al:0~0.8wt.%、ただし、0wt.%ではなく、B:0.9~1.0wt.%、Fe:62.0~68.0wt.%、ここで、前記Nの含有量は、0.25~0.3wt.%であることが好ましく、前記Cuの含有量は、0.34~0.52wt.%であることが好ましく、前記Alの含有量は、0.042~0.7wt.%であることが好ましく、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物における質量百分率を意味し、又は、
前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物は、下記の成分を含み、R’:29.5~32.0wt.%、Pr≧17.15wt.%、N:0.25~0.35wt.%、Cu:0.3~0.5wt.%、Al:0.5~0.7wt.%、Ga:0.2~0.6wt.%、Co:0.5~3.0wt.%、B:0.9~1.0wt.%、Fe:62.0~68.0wt.%、前記Nの含有量は、0.25~0.3wt.%であることが好ましく、前記Cuの含有量は、0.34~0.5wt.%であることが好ましく、前記Alの含有量は、0.5~0.7wt.%であることが好ましく、前記Gaの含有量は、0.2~0.6wt.%であることが好ましく、前記Coの含有量は、0.5~2.5wt.%であることが好ましく、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物における質量百分率を意味し、又は、
前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物は、下記の成分を含み、R’:29.5~32.0wt.%、Pr≧17.15wt.%、N:0.25~0.35wt.%、Cu:0.3~0.5wt.%、Al:0.5~0.7wt.%、Ga:0.2~0.6wt.%、Co:0.5~3.0wt.%、Cr:0~0.15wt.%、B:0.9~1.0wt.%、Fe:62.0~68.0wt.%、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物における質量百分率を意味し、又は、
前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物は、下記の成分を含み、R’:29.5~32.0wt.%、Pr≧17.15wt.%、RH:1.0~2.5wt.%、N:0.25~0.35wt.%、Cu:0.30~0.55wt.%、Al:0.45~0.7wt.%、Ga:0.2~0.6wt.%、Co:0.5~3.0wt.%、B:0.9~1.0wt.%、Fe:62.0~68.0wt.%、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物における質量百分率を意味する、
ことを特徴とする請求項4又は5に記載のR-T-B系永久磁石材料の原料組成物。
【請求項7】
R-T-B系永久磁石材料の製造方法であって、下記のステップを含み:請求項4~6のいずれか1項に記載のR-T-B系永久磁石材料の原料組成物の溶融液を鋳造、水素破砕、成形、焼結および時効処理すればよく、ここで、
好ましくは、前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物の溶融液を以下の方法で製造し、高周波真空誘導溶解炉で溶解製錬すればよく、前記溶解炉の真空度は、5×10-2Paであってもよく、前記溶解製錬の温度は、1500℃以下であってもよく、
好ましくは、前記鋳造の工程は、以下のステップに従って行われ、Arガス雰囲気において、10℃/秒~10℃/秒の速度で冷却すればよく、
好ましくは、前記水素破砕の工程は、水素吸収、脱水素、冷却処理を含み、前記水素吸収は、水素ガス圧力0.15MPaの条件下で行うことができ、
好ましくは、前記焼結の工程は、下記のステップに従って行われ、真空条件下で予熱、焼結、冷却を経ていればよく、前記予熱の温度は、300~600℃であってもよく、前記予熱の時間は、1~2hとすることができ、前記予熱は、300℃および600℃の温度でそれぞれ1時間予熱するが好ましく、前記焼結の温度は、1040~1090℃とすることが好ましく、前記焼結の時間は、2hとすることが好ましく、
好ましくは、前記焼結の後、前記時効処理の前に、粒界拡散処理をさらに行い、好ましくは、前記粒界拡散処理は下記のステップで行い、前記R-T-B系永久磁石材料の表面に、Tbを含有する物質および/またはDyを含有する物質を蒸着、塗布、またはスパッタ付着させて、拡散熱処理すればよく、前記拡散熱処理の温度は、好ましくは、800~900℃であり、例えば850℃であり、前記拡散熱処理の時間は、好ましくは、12~48hであり、例えば24hであり、
好ましくは、前記時効処理では、二次時効処理の処理温度は、500~650℃であり、例えば600~650℃であり、さらに例えば630℃であり、前記二次時効処理では、温度が500~650℃まで昇温する昇温速度は、3~5℃/minであることが好ましく、前記二次時効処理の処理時間は、3hとするあることが好ましい、
ことを特徴とするR-T-B系永久磁石材料の製造方法。
【請求項8】
請求項7に記載の製造方法により製造されたR-T-B系永久磁石材料。
【請求項9】
R-T-B系永久磁石材料であって、
その主相結晶粒がR’’Fe14B,であり、前記R’’には、Pr及びNdが含まれ、前記Prの前記R’’における質量分率が60%以上であり、
好ましくは、前記R-T-B系永久磁石材料の組成は、請求項1~3のいずれか1項に記載の通りである、
ことを特徴とするR-T-B系永久磁石材料。
【請求項10】
請求項1~3、8および9のいずれか1項に記載の前記R-T-B系永久磁石材料が電子部品としての応用である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、R-T-B系永久磁石材料、製造方法、並びに応用に関する。
【背景技術】
【0002】
1979年にソビエト連邦の科学者よりNdFe14Bを発見して以来、日米の研究者が主導してこの相の性質を研究してきた。現在、PrNdからなる相(PrとNdの質量比は20:80または25:75である)は焼結永久磁石の商業生産に使用され、その高磁気エネルギー積と高残留磁気の利点により、現在、モーター、電気音響装置、コンピューターのハードディスクドライブ(HDD)、軍事機器、人体の磁気共鳴画像(MRI)、マイクロ波通信技術、コントローラー、メーターなどの分野に広く使用される。
【0003】
科学技術の進歩に伴い、Nd-Fe-Bの性能に対する要求が高まって、多くの研究者は、大量の重希土類DyまたはTbを添加することで、NdFeB材料の性能を改善するが、重希土類を過剰に使用すると、材料費を大幅に増加させるうえ、重希土類資源は比較的に少なくなる。
【0004】
したがって、資源が豊富な元素を使用して、高保磁力、高残留磁気と安定的な温度係数を備えたNdFeB材料をどのように製造するかは、この分野における緊急の技術的問題である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明が解決しようとする課題は、従来技術における焼結ネオジム鉄ホウ素磁石の性能の改善が重希土類元素に過度に依存する欠点を克服するために、R-T-B系永久磁石材料、製造方法、並びに応用を提供する。本発明は、Prの含有量を増加させることにより、保磁力が高くて温度係数が安定した焼結永久磁石製品を製造した。本発明で用いたPrNdは共生希土として含有量が豊富であり、本出願の配合を用いると、Prの優勢を最大限に発揮し、生産コストを効果的に減少させることができる。
【課題を解決するための手段】
【0006】
発明者らは、研究開発の過程で、Prによって形成された物相によってR-T-B永久磁石材料の温度係数の悪化を生じさせやすいことを発見した。発明者らは、進歩的な努力をした結果、Pr含有量を高めながらTi、ZrまたはNbなどの金属を添加することで、高Prに起因する温度係数の悪化の問題を効果的に解決できることを見出した。
【0007】
本発明により提供されるR-T-B系永久磁石材料は、質量百分率で下記の成分を含み、
R’:29.5~33.0wt.%、前記R’には、Rと、Pr及びNdとが含まれ、ここで、前記Rは、Pr、Nd以外の希土類元素であり、前記Prの含有量は、8.85wt.%以上であり、前記Ndと前記R’との質量比は、0.5未満であり、
N:>0.05wt.%、且つ≦4.1wt.%であり、前記Nは、Ti、Zr又はNbであり、
B:0.90~1.2wt.%、
Fe:62.0~68.0wt.% 。
【0008】
本発明において、前記R’の含有量は、30~33wt.%であることが好ましく、例えば、30.63~32.52wt.%であり、さらに例えば、30.63wt.%、30.72wt.%、30.74wt.%、30.75wt.%、30.76wt.%、30.77wt.%、30.78wt.%、30.8wt.%、30.81wt.%、30.82wt.%、30.83wt.%、30.84wt.%、30.9wt.%、30.91wt.%、30.93wt.%、30.94wt.%、30.97wt.%、30.98wt.%、30.99wt.%、31wt.%、31.02wt.%、31.03wt.%、31.05wt.%、31.14wt.%、31.4wt.%、31.41wt.%、31.44wt.%、31.46wt.%、31.54wt.%、31.55wt.%、31.56wt.%、31.94wt.%、32.03wt.%、または32.52wt.%であり、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料における質量百分率を意味する。
【0009】
本発明において、前記Prの含有量は、17.00wt.%以上であることが好ましく、より好ましくは17.00~20.00wt.%であり、例えば、17.08wt.%、17.11wt.%、17.12wt.%、17.13wt.%、17.14wt.%、17.16wt.%、17.18wt.%、17.19wt.%、18.13wt.%、18.14wt.%、18.15wt.%、18.16wt.%、18.17wt.%、18.19wt.%、19.09wt.%、19.12wt.%、19.13wt.%、19.14wt.%、19.15wt.%、19.16wt.%、又は19.17wt.%であり、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料における質量百分率を意味する。
【0010】
本発明において、前記Ndの含有量は、11~15wt.%であることが好ましく、例えば、11.32~14.35wt.%であり、さらに例えば、11.32wt.%、11.35wt.%、11.36wt.%、11.37wt.%、11.39wt.%、11.61wt.%、11.62wt.%、11.63wt.%、11.64wt.%、11.65wt.%、11.84wt.%、11.85wt.%、11.87wt.%、12.29wt.%、12.32wt.%、12.36wt.%、12.37wt.%、12.39wt.%、12.58wt.%、12.62wt.%、12.63wt.%、12.65wt.%、12.66wt.%、12.72wt.%、12.82wt.%、12.83wt.%、12.84wt.%、12.85wt.%、13.32wt.%、13.59wt.%、13.64wt.%、13.65wt.%、13.67wt.%、13.68wt.%、13.78wt.%、13.79wt.%、13.83wt.%、13.84wt.%、13.89wt.%、または14.35wt.%であり、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料における質量百分率を意味する。
【0011】
本発明において、前記Ndと前記R’との質量比は、好ましくは、≧0.3且つ<0.5であり、例えば、0.36~0.45であり、さらに例えば、0.36、0.37、0.38、0.39、0.41、0.42、0.44、または0.45である。
【0012】
本発明において、前記R’には、Rがさらに含まれてもよく、前記Rは、Pr、Nd以外の希土類元素である。
【0013】
ここで、前記Rの種類は、好ましくは、Yおよび/またはCeである。
【0014】
ここで、前記Rの含有量は、好ましくは、0~1wt.%であり、例えば、0.25wt.%であり、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料における質量百分率を意味する。
【0015】
本発明において、前記R’には重希土類元素RHがさらに含まれてもよい。
【0016】
ここで、前記RHの種類はDyおよび/またはTbであってもよい。
【0017】
ここで、前記RHの含有量は、当分野における通常の含有量であり、好ましくは、1.0~2.5wt.%であり、例えば、1.12wt.%、1.18wt.%、1.53wt.%、1.58wt.%、1.9wt.%、2.02wt.%、または2.43wt.%であり、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料における質量百分率を意味する。
【0018】
ここで、前記RHと前記Rとの質量比は、好ましくは、0.253より小さく、例えば、0.04~0.08であり、さらに例えば、0.04、0.05、0.06、または0.08である。
【0019】
前記RHがTbを含む場合、前記Tbの含有量は、好ましくは、0.5~2wt.%であり、例えば1.9wt.%、1.12wt.%、1.18wt.%、または1.58wt.%であり、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料における質量百分率を意味する。
【0020】
前記RHがDyを含む場合、前記Dyの含有量は、好ましくは、1.5~2.5wt.%であり、例えば、1.53wt.%、2.43wt.%、または2.02wt.%であり、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料における質量百分率を意味する。
【0021】
本発明において、前記Nの含有量は、0.1~4.01wt.%であることが好ましく、例えば、0.13wt.%、0.24wt.%、0.26wt.%、0.28wt.%、0.29wt.%、0.3wt.%、0.31wt.%、0.32wt.%、0.34wt.%、0.35wt.%、0.39wt.%、0.4wt.%、0.42wt.%、0.44wt.%、0.48wt.%、0.5wt.%、0.6wt.%、0.99wt.%、1.01wt.%、1.49wt.%、1.51wt.%、1.99wt.%、2.01wt.%、2.98wt.%、2.99wt.%、または4.01wt.%であり、より好ましくは0.1~0.5wt.%であり、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料における質量百分率を意味する。
【0022】
前記NがZrとなる場合、前記Zrの含有量は、好ましくは、0.20~4.01wt.%であり、例えば、0.24wt.%、0.28wt.%、0.30wt.%、0.31wt.%、0.32wt.%、0.42wt.%、0.99wt.%、1.49wt.%、1.99wt.%、2.99wt.%、または4.01wt.%であり、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料における質量百分率を意味する。
【0023】
前記NがTiとなる場合、前記Tiの含有量は、0.25wt.%以上であることが好ましく、より好ましくは0.25~4.01wt.%であり、より好ましくは0.25~0.50wt.%であり、例えば、0.28wt.%、0.29wt.%、0.31wt.%、0.32wt.%、0.34wt.%、0.35wt.%、0.39wt.%、0.4wt.%、0.42wt.%、0.44wt.%、0.48wt.%、0.5wt.%、0.6wt.%、1.01wt.%、1.51wt.%、2.01wt.%、2.98wt.%、又は4.01wt.%であり、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料における質量百分率を意味する。
【0024】
前記NがNbとなる場合、前記Nbの含有量は、0.1wt.%以上であることが好ましく、より好ましくは0.1~0.35wt.%であり、例えば、0.13wt.%、0.26wt.%、0.28wt.%、0.29wt.%、0.31wt.%、又は0.32wt.%であり、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料における質量百分率を意味する。
【0025】
本発明において、前記Bの含有量は、好ましくは0.9~1.0wt.%であり、例えば、0.91wt.%、0.98wt.%、又は0.99wt.%であり、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料における質量百分率を意味する。
【0026】
本発明において、前記Feの含有量は、好ましくは62.3~68.0wt.%であり、例えば、62.34wt.%、62.87wt.%、62.98wt.%、63.01wt.%、63.49wt.%、63.67wt.%、63.71wt.%、63.78wt.%、63.98wt.%、64.00wt.%、64.15wt.%、64.21wt.%、64.78wt.%、65.02wt.%、65.24wt.%、65.27wt.%、66.03wt.%、66.18wt.%、66.20wt.%、66.52wt.%、66.55wt.%、66.57wt.%、66.74wt.%、66.82wt.%、66.92wt.%、66.93wt.%、67.01wt.%、67.02wt.%、67.04wt.%、67.15wt.%、67.19wt.%、67.23wt.%、67.24wt.%、67.27wt.%、67.29wt.%、67.31wt.%、67.32wt.%、67.35wt.%、67.37wt.%、67.40wt.%、67.42wt.%、67.43wt.%、67.47wt.%、67.48wt.%、67.53wt.%、67.54wt.%、67.56wt.%、67.62wt.%、67.70wt.%、67.71wt.%、67.75wt.%、67.81wt.%、67.84wt.%、67.94wt.%、67.95wt.%、又は67.98wt.%であり、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料における質量百分率を意味する。
【0027】
本発明において、前記R-T-B系永久磁石材料は、Cu、Al、Ga及びCoのうちの1種又は複数種をさらに含んでもよい。
【0028】
ここで、前記Cuの含有量は、当分野における通常の含有量であり、好ましくは、0.30wt.%以上であり、より好ましくは0.30~0.55wt.%であり、例えば、0.33wt.%、0.34wt.%、0.37wt.%、0.38wt.%、0.39wt.%、0.4wt.%、0.41wt.%、0.42wt.%、0.44wt.%、0.45wt.%、0.49wt.%、0.51wt.%、又は0.52wt.%であり、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料における質量百分率を意味する。
【0029】
ここで、前記Alの含有量は、当分野における通常の含有量であり、好ましくは、0~0.8wt.%であるが、0ではなく、より好ましくは0.041~0.70wt.%であり、例えば、0.041wt.%、0.043wt.%、0.1wt.%、0.2wt.%、0.31wt.%、0.32wt.%、0.38wt.%、0.41wt.%、0.48wt.%、0.49wt.%、0.50wt.%、0.58wt.%、0.59wt.%、0.60wt.%、0.61wt.%、0.62wt.%、0.69wt.%、又は0.70wt.%であり、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料における質量百分率を意味する。
【0030】
ここで、前記Gaの含有量は、当分野における通常の含有量であり、好ましくは、0.0~0.85wt.%であるが、0ではなく、より好ましくは0.21~0.81wt.%であり、例えば、0.21wt.%、0.23wt.%、0.38wt.%、0.39wt.%、0.40wt.%、0.41wt.%、0.42wt.%、0.43wt.%、0.58wt.%、0.59wt.%、又は0.81wt.%であり、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料における質量百分率を意味する。
【0031】
ここで、前記Coの含有量は、当分野における通常の含有量であり、好ましくは、0.0~3.0wt.%であるが、0ではなく、より好ましくは0.4~3.0wt.%であり、例えば、0.49wt.%、0.51wt.%、0.95wt.%、1.1wt.%、2.35wt.%、2.4wt.%、2.42wt.%、2.45wt.%、2.51wt.%、又は2.53wt.%であり、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料における質量百分率を意味する。
【0032】
本発明において、前記R-T-B系永久磁石材料には、通常の添加元素Mがさらに含まれてもよく、例えば、Ni、Zn、Ag、In、Sn、Bi、V、Cr、Hf、Ta、およびWのうちの1つまたは複数が含まれる。
【0033】
ここで、前記Mの種類は、好ましくはCrである。
【0034】
ここで、前記Mの含有量は、好ましくは、0~0.15wt.%であるが、0ではなく、例えば、0.05wt.%、または0.12wt.%である。
【0035】
本発明の一つの好ましい態様において、前記R-T-B系永久磁石材料は、下記の成分を含み、R’:29.5~33.0wt.%、Pr≧17.00wt.%、N:0.1~4.01wt.%、Cu:0.30~0.55wt.%、B:0.9~1.0wt.%、Fe:62.0~68.0wt.%、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料における質量百分率を意味する。
【0036】
前記NがZrとなる場合、前記Nの含有量は好ましくは0.25~0.35wt%であり、前記Cuの含有量は、好ましくは、0.30~0.41wt%であり、例えば、Zrが0.32wt%、Cuが0.33wt%であり、Zrが0.31wt%、Cuが0.41wt%であり、またはZrが0.28wt%、Cuが0.39wt%であり、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料における質量百分率を意味する。
【0037】
前記NがTiとなる場合、前記Nの含有量は、0.30~0.60wt.%であることが好ましく、前記Cuの含有量は、0.34~0.51wt.%であることが好ましい。前記Tiの含有量は、0.31wt.%、0.32wt.%、0.34wt.%、0.4wt.%、0.42wt.%、0.44wt.%、0.5wt.%、または0.6wt.%であることが好ましく、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料における質量百分率を意味する。前記Cuの含有量は、0.34wt.%、0.38wt.%、0.4wt.%、0.41wt.%、0.44wt.%、0.45wt.%、または0.51wt.%であることが好ましく、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料における質量百分率を意味する。
【0038】
前記NがNbとなる場合、前記Nの含有量は、0.25~0.35wt.%であることが好ましく、前記Cuの含有量は、0.40~0.55wt.%であることが好ましい。前記Nbの含有量は、0.28wt.%、0.29wt.%、0.31wt.%、または0.32wt.%であることが好ましく、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料における質量百分率を意味する。前記Cuの含有量は、0.37wt.%、0.38wt.%、0.41wt.%、0.42wt.%、0.49wt.%、または0.52wt.%であることが好ましく、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料における質量百分率を意味する。
【0039】
本発明の一つの好ましい態様において、前記R-T-B系永久磁石材料は、下記の成分を含み、R’:29.5~33.0wt.%、Pr≧17.00wt.%、N:0.2~0.6wt.%、Al:0~0.8wt.%、ただし、0wt.%ではなく、B:0.9~1.0wt.%、Fe:62.0~68.0wt.%、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料における質量百分率を意味する。
【0040】
前記NがZrとなる場合、前記Nの含有量は、0.25~0.35wt.%であることが好ましく、前記Alの含有量は、0.40~0.70wt.%であることが好ましい。前記Zrの含有量は、0.28wt.%、0.31wt.%、または0.32wt.%であることが好ましく、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料における質量百分率を意味する。前記Alの含有量は、0.49wt.%、0.5wt.%、0.59wt.%、または0.62wt.%であることが好ましく、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料における質量百分率を意味する。
【0041】
前記NがTiとなる場合、前記Nの含有量は、0.25~0.60wt.%であることが好ましく、前記Alの含有量は、0.041~0.7wt.%であることが好ましい。前記Tiの含有量は、0.28wt.%、0.31wt.%、0.32wt.%、0.34wt.%、0.35wt.%、0.39wt.%、0.42wt.%、0.44wt.%、0.5wt.%、または0.6wt.%であることが好ましく、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料における質量百分率を意味する。前記Alの含有量は、0.041wt.%、0.043wt.%、0.1wt.%、0.2wt.%、0.31wt.%、0.32wt.%、0.38wt.%、0.41wt.%、0.48wt.%、0.6wt.%、または0.62wt.%であることが好ましく、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料における質量百分率を意味する。
【0042】
前記NがNbとなる場合、前記Nの含有量は、0.25~0.35wt.%であることが好ましく、前記Alの含有量は、0.60~0.80wt.%であることが好ましい。前記Nbの含有量は、0.28wt.%、0.29wt.%、0.31wt.%、または0.32wt.%であることが好ましく、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料における質量百分率を意味する。前記Alの含有量は、0.58wt.%、0.59wt.%、0.61wt.%、0.62wt.%、0.69wt.%、または0.7wt.%であることが好ましく、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料における質量百分率を意味する。
【0043】
本発明の一つの好ましい態様において、前記R-T-B系永久磁石材料は、下記の成分を含み、R’:29.5~33.0wt.%、Pr≧17.00wt.%、N:0.2~0.6wt.%、Ga:0~0.81wt.%、ただし、0wt.%ではなく、B:0.9~1.0wt.%、Fe:62.0~68.0wt.%、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料における質量百分率を意味する。
【0044】
前記NがZrとなる場合、前記Nの含有量は、0.25~0.35wt.%であることが好ましく、前記Gaの含有量は、0.20~0.45wt.%であることが好ましい。前記Zrの含有量は、0.28wt.%、0.31wt.%、または0.32wt.%であることが好ましく、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料における質量百分率を意味する。前記Gaの含有量は、0.21wt.%、0.41wt.%、または0.42wt.%であることが好ましく、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料における質量百分率を意味する。
【0045】
前記NがTiとなる場合、前記Nの含有量は、0.25~0.50wt.%であることが好ましく、前記Gaの含有量は、0.2~0.81wt.%であることが好ましい。前記Tiの含有量は、0.28wt.%、0.29wt.%、0.31wt.%、0.34wt.%、または0.42wt.%であることが好ましく、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料における質量百分率を意味する。前記Gaの含有量は、0.23wt.%、0.39wt.%、0.41wt.%、0.58wt.%、または0.81wt.%であることが好ましく、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料における質量百分率を意味する。
【0046】
前記NがNbとなる場合、前記Nの含有量は、0.25~0.35wt.%であることが好ましく、前記Gaの含有量は、0.30~0.60wt.%であることが好ましい。前記Nbの含有量は、0.28wt.%、0.29wt.%、0.31wt.%、または0.32wt.%であることが好ましく、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料における質量百分率を意味する。前記Gaの含有量は、0.38wt.%、0.4wt.%、0.41wt.%、0.42wt.%、0.43wt.%、0.58wt.%、または0.59wt.%であることが好ましく、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料における質量百分率を意味する。
【0047】
本発明の一つの好ましい態様において、前記R-T-B系永久磁石材料は、下記の成分を含み、R’:29.5~33.0wt.%、Pr≧17.00wt.%、N:0.2~0.6wt.%、Cu:0.30~0.55wt.%、Al:0~0.8wt.%、ただし、0wt.%ではなく、B:0.9~1.0wt.%、Fe:62.0~68.0wt.%、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料における質量百分率を意味する。
【0048】
ここで、前記Nの含有量は、0.28~0.6wt.%であることが好ましく、例えば、0.28wt.%、0.29wt.%、0.31wt.%、0.32wt.%、0.34wt.%、0.42wt.%、0.44wt.%、0.5wt.%、または0.6wt.%であり、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料における質量百分率を意味する。
【0049】
ここで、前記Cuの含有量は、0.33~0.52wt.%であることが好ましく、例えば、0.33wt.%、0.34wt.%、0.37wt.%、0.38wt.%、0.39wt.%、0.4wt.%、0.41wt.%、0.42wt.%、0.45wt.%、0.51wt.%、または0.52wt.%であり、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料における質量百分率を意味する。
【0050】
ここで、前記Alの含有量は、0.043~0.69wt.%であることが好ましく、例えば、0.043wt.%、0.1wt.%、0.2wt.%、0.32wt.%、0.41wt.%、0.48wt.%、0.49wt.%、0.58wt.%、0.59wt.%、0.61wt.%、0.62wt.%、または0.69wt.%であり、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料における質量百分率を意味する。
【0051】
本発明の一つの好ましい態様において、前記R-T-B系永久磁石材料は、下記の成分を含み、R’:29.5~33.0wt.%、Pr≧17.00wt.%、N:0.25~0.35wt.%、Cu:0.30~0.55wt.%、Al:0.45~0.7wt.%、Ga:0.2~0.6wt.%、Co:0.5~3.0wt.%、B:0.9~1.0wt.%、Fe:62.0~68.0wt.%、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料における質量百分率を意味する。
【0052】
ここで、前記Nの含有量は、0.28~0.6wt.%であることが好ましく、例えば、0.28wt.%、0.29wt.%、0.31wt.%、または0.32wt.%であり、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料における質量百分率を意味する。
【0053】
ここで、前記Cuの含有量は、0.33~0.52wt.%であることが好ましく、例えば、0.33wt.%、0.37wt.%、0.38wt.%、0.39wt.%、0.41wt.%、0.42wt.%、または0.52wt.%であり、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料における質量百分率を意味する。
【0054】
ここで、前記Alの含有量は、0.49~0.69wt.%であることが好ましく、例えば、0.49wt.%、0.58wt.%、0.59wt.%、0.61wt.%、0.62wt.%、または0.69wt.%であり、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料における質量百分率を意味する。
【0055】
ここで、前記Gaの含有量は、0.20~0.69wt.%であることが好ましく、例えば、0.21wt.%、0.38wt.%、0.39wt.%、0.4wt.%、0.41wt.%、0.42wt.%、0.43wt.%、または0.59wt.%であり、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料における質量百分率を意味する。
【0056】
ここで、前記Coの含有量は、0.5~2.6wt.%であることが好ましく、例えば、0.51wt.%、1.1wt.%、2.35wt.%、2.4wt.%、2.42wt.%、2.45wt.%、2.51wt.%、または2.53wt.%であり、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料における質量百分率を意味する。
【0057】
本発明の一つの好ましい態様において、前記R-T-B系永久磁石材料は、下記の成分を含み、R’:29.5~33.0wt.%、Pr≧17.00wt.%、N:0.25~0.35wt.%、Cr:0~0.15wt.%、Cu:0.30~0.55wt.%、Al:0.45~0.7wt.%、Ga:0.2~0.6wt.%、Co:0.5~3.0wt.%、B:0.9~1.0wt.%、Fe:62.0~68.0wt.%、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料における質量百分率を意味する。
【0058】
本発明の一つの好ましい態様において、前記R-T-B系永久磁石材料は、下記の成分を含み、R’:29.5~33.0wt.%、Pr≧17.00wt.%、RH:1.0~2.5wt.%、N:0.25~0.35wt.%、Cu:0.30~0.55wt.%、Al:0.45~0.7wt.%、Ga:0.2~0.6wt.%、Co:0.5~3.0wt.%、B:0.9~1.0wt.%、Fe:62.0~68.0wt.%、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料における質量百分率を意味する。
【0059】
本発明によりさらに提供されるR-T-B系永久磁石材料の原料組成物は、質量百分率で下記の成分を含み、
R’:29.5~32.0wt.%、前記R’には、Rと、Pr及びNdとが含まれ、ここで、前記Rは、Pr、Nd以外の希土類元素であり、前記Prの含有量は、8.85wt.%以上であり、前記Ndと前記R’との質量比は、0.5未満であり、
N:>0.05wt.%、且つ≦4.0wt.%であり、前記Nは、Ti、Zr又はNbであり、
B:0.90~1.2wt.%、
Fe:62.0~68.0wt.% 。
【0060】
本発明において、前記R’の含有量は、30.0~32.0wt.%であることが好ましく、より好ましくは30.7~32.0wt.%であり、例えば、30.7wt.%、30.8wt.%、31.0wt.%、31.5wt.%、又は32.0wt.%であり、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物における質量百分率を意味する。
【0061】
本発明において、前記Prの含有量は、17.15wt.%以上であることが好ましく、より好ましくは17.15~19.15wt.%であり、例えば、17.15wt.%、18.15wt.%、又は19.15wt.%であり、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物における質量百分率を意味する。
【0062】
本発明において、前記Ndの含有量は、11.00~15.00wt.%であることが好ましく、より好ましくは、11.35~14.35wt.%、例えば、11.35wt.%、11.65wt.%、11.85wt.%、12.35wt.%、12.65wt.%、12.85wt.%、13.35wt.%、13.65wt.%、13.85wt.%、または14.35wt.%であり、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物における質量百分率を意味する。
【0063】
本発明において、前記Ndと前記R’との質量比は、好ましくは、≧0.3且つ<0.5であり、好ましくは、0.35~0.46であり、例えば、0.35、0.36、0.37、0.38、0.39、0.41、0.42、0.43、0.44、0.45、または0.46である。
【0064】
本発明において、前記R’には、Rがさらに含まれてもよく、前記Rは、Pr、Nd以外の希土類元素である。
【0065】
ここで、前記Rの種類は、好ましくは、Yおよび/またはCeである。
【0066】
ここで、前記Rの含有量は、好ましくは、0~1wt.%であり、例えば、0.3wt.%であり、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物における質量百分率を意味する。
【0067】
本発明において、前記R’には重希土類元素RHが含まれてもよい。
【0068】
ここで、前記RHの種類はDyおよび/またはTbであってもよい。
【0069】
ここで、前記RHの含有量は、本分野における通常の含有量であり、好ましくは、1.0~2.5wt.%であり、例えば、1.2wt.%、1.5wt.%、2.0wt.%、または2.5wt.%であり、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物における質量百分率を意味する。
【0070】
ここで、前記RHと前記R’との質量比は、好ましくは、0.253より小さく、例えば、0.04~0.08であり、さらに例えば、0.04、0.05、0.06、または0.08である。
【0071】
前記RHがTbを含む場合、前記Tbの含有量は、好ましくは、0.5~2wt.%であり、例えば、1.2wt.%または2.0wt.%であり、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物における質量百分率を意味する。
【0072】
前記RHがDyを含む場合、前記Dyの含有量は、好ましくは、1.5~2.5wt.%であり、例えば、1.5wt.%または2.5wt.%であり、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物における質量百分率を意味する。
【0073】
本発明において、前記Nの含有量は、0.15~4wt.%であることが好ましく、例えば、0.15wt.%、0.25wt.%、0.3wt.%、0.35wt.%、0.4wt.%、0.45wt.%、0.5wt.%、0.6wt.%、1.0wt.%、1.5wt.%、2.0wt.%、3.0wt.%、または4.0wt.%であり、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物における質量百分率を意味する。
【0074】
前記NがZrとなる場合、前記Zrの含有量は、好ましくは、0.25~4.0wt.%であり、例えば、0.25wt.%、0.3wt.%、0.4wt.%、1.0wt.%、1.5wt.%、2.0wt.%、3.0wt.%、または4.0wt.%であり、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物における質量百分率を意味する。
【0075】
前記NがTiとなる場合、前記Tiの含有量は、0.3wt.%以上であることが好ましく、例えば、0.30wt.%、0.35wt.%、0.40wt.%、0.45wt.%、0.50wt.%、0.60wt.%、1.0wt.%、1.5wt.%、2.0wt.%、3.0wt.%、又は4.0wt.%であり、より好ましくは0.30~0.50wt.%であり、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物における質量百分率を意味する。
【0076】
前記NがNbとなる場合、前記Nbの含有量は、0.15~0.30wt.%であることが好ましく、例えば、0.15wt.%、0.25wt.%、又は0.30wt.%であり、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物における質量百分率を意味する。
【0077】
本発明において、前記Bの含有量は、0.985wt.%以上であることが好ましく、例えば、0.985wt.%又は0.99wt.%である。
【0078】
本発明において、前記Feの含有量は、好ましくは62.81~67.92wt.%であり、例えば、62.81wt.%、62.92wt.%、63.31wt.%、63.70wt.%、63.77wt.%、63.81wt.%、64.02wt.%、64.11wt.%、64.22wt.%、64.72wt.%、65.02wt.%、65.22wt.%、65.52wt.%、66.02wt.%、66.18wt.%、66.22wt.%、66.52wt.%、66.62wt.%、66.72wt.%、66.77wt.%、66.92wt.%、66.97wt.%、67.02wt.%、67.17wt.%、67.22wt.%、67.24wt.%、67.27wt.%、67.32wt.%、67.37wt.%、67.38wt.%、67.42wt.%、67.52wt.%、67.53wt.%、67.57wt.%、67.62wt.%、67.67wt.%、67.72wt.%、67.80wt.%、67.82wt.%、67.85wt.%、67.87wt.%、又は67.92wt.%であり、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物における質量百分率を意味する。
【0079】
本発明において、前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物は、Al、Cu、Ga及びCoのうちの1種又は複数種をさらに含んでもよい。
【0080】
ここで、前記Cuの含有量は、当分野における通常の含有量であり、好ましくは、0.34wt.%以上であり、より好ましくは0.34~0.5wt.%であり、例えば、0.34wt.%、0.38wt.%、0.40wt.%、0.45wt.%、又は0.50wt.%であり、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物における質量百分率を意味する。
【0081】
ここで、前記Alの含有量は、当分野における通常の含有量であり、好ましくは、0.042~0.7wt.%であり、例えば、0.042wt.%、0.1wt.%、0.2wt.%、0.3wt.%、0.4wt.%、0.5wt.%、0.6wt.%、又は0.7wt.%であり、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物における質量百分率を意味する。
【0082】
ここで、前記Gaの含有量は、当分野における通常の含有量であり、好ましくは、0.0~0.8wt.%であるが、0ではなく、より好ましくは0.2~0.8wt.%であり、例えば、0.2wt.%、0.25wt.%、0.4wt.%、0.6wt.%、又は0.8wt.%であり、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物における質量百分率を意味する。
【0083】
ここで、前記Coの含有量は、当分野における通常の含有量であり、好ましくは、0.0~3.0wt.%であるが、0ではなく、より好ましくは0.5~2.5wt.%であり、例えば、0.5wt.%、1.0wt.%、又は2.5wt.%であり、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物における質量百分率を意味する。
【0084】
本発明において、前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物には、通常の添加元素Mがさらに含まれてもよく、例えば、Ni、Zn、Ag、In、Sn、Bi、V、Cr、Hf、Ta、およびWのうちの1つまたは複数が含まれる。
【0085】
ここで、前記Mの種類は、好ましくはCrである。
【0086】
ここで、前記Mの含有量は、好ましくは、0~0.15wt.%であるが、0ではなく、例えば、0.05wt.%、または0.12wt.%であり、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物における質量百分率を意味する。
【0087】
本発明の一つの好ましい態様において、前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物は、下記の成分を含み、R’:29.5~32.0wt.%、Pr≧17.15wt.%、N:0.3~0.6wt.%、Cu:0.34~0.55wt.%、B:0.9~1.0wt.%、Fe:62.0~68.0wt.%、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物における質量百分率を意味する。
【0088】
前記NがZrとなる場合、前記Nの含有量は、好ましくは、0.25~0.35wt.%であり、前記Cuの含有量は、好ましくは、0.34~0.40wt.%であり、例えば、Zrが0.30wt.%、Cuが0.34wt.%であり、または、Zrが0.30wt.%、Cuが0.40wt.%であり、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物における質量百分率を意味する。
【0089】
前記NがTiとなる場合、前記Nの含有量は、0.30~0.60wt.%であることが好ましく、前記Cuの含有量は、0.34~0.5wt.%であることが好ましい。前記Tiの含有量は、0.3wt.%、0.35wt.%、0.4wt.%、0.45wt.%、0.5wt.%、または0.6wt.%であることが好ましく、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物における質量百分率を意味する。前記Cuの含有量は、0.34wt.%、0.38wt.%、0.4wt.%、0.45wt.%、または0.5wt.%であることが好ましく、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物における質量百分率を意味する。
【0090】
前記NがNbとなる場合、前記Nの含有量は、0.25~0.35wt.%であることが好ましく、前記Cuの含有量は、0.4~0.5wt.%であることが好ましい。前記Nbの含有量は、0.30wt.%であることが好ましく、前記Cuの含有量は、0.4wt.%または0.5wt.%であることが好ましく、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物における質量百分率を意味する。
【0091】
本発明の一つの好ましい態様において、前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物は、下記の成分を含み、R’:29.5~32.0wt.%、Pr≧17.15wt.%、N:0.2~0.6wt.%、Al:0~0.8wt.%、ただし、0wt.%ではなく、B:0.9~1.0wt.%、Fe:62.0~68.0wt.%、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物における質量百分率を意味する。
【0092】
前記NがZrとなる場合、前記Nの含有量は、好ましくは、0.25~0.35wt.%であり、前記Alの含有量は、好ましくは、0.5~0.6wt.%である。前記Zrの含有量は、0.3wt.%であることが好ましく、前記Alの含有量は、0.5wt.%または0.6wt.%であることが好ましく、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物における質量百分率を意味する。
【0093】
前記NがTiとなる場合、前記Nの含有量は、0.30~0.60wt.%であることが好ましく、前記Alの含有量は、0.042~0.6wt.%であることが好ましい。前記Tiの含有量は、0.3wt.%、0.35wt.%、0.4wt.%、0.45wt.%、0.5wt.%、または0.6wt.%であることが好ましく、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物における質量百分率を意味する。前記Alの含有量は、0.042wt.%、0.1wt.%、0.2wt.%、0.3wt.%、0.4wt.%、0.5wt.%、または0.6wt.%であることが好ましく、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物における質量百分率を意味する。
【0094】
前記NがNbとなる場合、前記Nの含有量は、0.25~0.35wt.%であることが好ましく、前記Alの含有量は、0.60~0.70wt.%であることが好ましい。前記Nbの含有量は、0.30wt.%であることが好ましく、前記Alの含有量は、0.6wt.%または0.7wt.%であることが好ましく、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物における質量百分率を意味する。
【0095】
本発明の一つの好ましい態様において、前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物は、下記の成分を含み、R’:29.5~32.0wt.%、Pr≧17.15wt.%、N:0.3~0.4wt.%,Ga:0.2~0.8wt.%、B:0.9~1.0wt.%、Fe:62.0~68.0wt.%、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物における質量百分率を意味する。
【0096】
前記NがZrとなる場合、前記Nの含有量は、好ましくは、0.25~0.35wt.%であり、前記Gaの含有量は、好ましくは、0.2~0.4wt.%である。前記Zrの含有量は、0.3wt.%であることが好ましく、前記Gaの含有量は、0.2wt.%または0.4wt.%であることが好ましく、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物における質量百分率を意味する。
【0097】
前記NがTiとなる場合、前記Nの含有量は、0.3~0.4wt.%であることが好ましく、前記Gaの含有量は、0.25~0.8wt.%であることが好ましい。前記Tiの含有量は、0.3wt.%、0.35wt.%、または0.4wt.%であることが好ましく、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物における質量百分率を意味する。前記Gaの含有量は、0.25wt.%、0.4wt.%、0.6wt.%、または0.8wt.%であることが好ましく、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物における質量百分率を意味する。
【0098】
前記NがNbとなる場合、前記Nの含有量は、0.25~0.35wt.%であることが好ましく、前記Gaの含有量は、0.40~0.60wt.%であることが好ましい。前記Nbの含有量は、0.3wt.%であることが好ましく、前記Gaの含有量は、0.4wt.%または0.6wt.%であることが好ましく、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物における質量百分率を意味する。
【0099】
本発明の一つの好ましい態様において、前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物は、下記の成分を含み、R’:29.5~32.0wt.%、Pr≧17.15wt.%、N:0.2~0.6wt.%、Cu:0.30~0.5wt.%、Al:0~0.8wt.%、ただし、0wt.%ではなく、B:0.9~1.0wt.%、Fe:62.0~68.0wt.%、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物における質量百分率を意味する。
【0100】
ここで、前記Nの含有量は、0.25~0.3wt.%であることが好ましく、例えば、0.3wt.%、0.35wt.%、0.4wt.%、0.45wt.%、0.5wt.%、または0.6wt.%であり、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物における質量百分率を意味する。
【0101】
ここで、前記Cuの含有量は、0.34~0.52wt.%であることが好ましく、例えば、0.34wt.%、0.38wt.%、0.4wt.%、0.45wt.%、または0.5wt.%であり、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物における質量百分率を意味する。
【0102】
ここで、前記Alの含有量は、0.042~0.7wt.%であることが好ましく、例えば、0.042wt.%、0.1wt.%、0.2wt.%、0.3wt.%、0.4wt.%、0.5wt.%、0.6wt.%、または0.7wt.%であり、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物における質量百分率を意味する。
【0103】
本発明の一つの好ましい態様において、前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物は、下記の成分を含み、R’:29.5~32.0wt.%、Pr≧17.15wt.%、N:0.25~0.35wt.%、Cu:0.3~0.5wt.%、Al:0.5~0.7wt.%、Ga:0.2~0.6wt.%、Co:0.5~3.0wt.%、B:0.9~1.0wt.%、Fe:62.0~68.0wt.%、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物における質量百分率を意味する。
【0104】
ここで、前記Nの含有量は、0.25~0.3wt.%であることが好ましく、例えば、0.3wt.%であり、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物における質量百分率を意味する。
【0105】
ここで、前記Cuの含有量は、0.34~0.5wt.%であることが好ましく、例えば、0.34wt.%、0.4wt.%、または0.5wt.%であり、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物における質量百分率を意味する。
【0106】
ここで、前記Alの含有量は、0.5~0.7wt.%であることが好ましく、例えば、0.5wt.%、0.6wt.%、または0.7wt.%であり、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物における質量百分率を意味する。
【0107】
ここで、前記Gaの含有量は、0.2~0.6wt.%であることが好ましく、例えば、0.2wt.%、0.4wt.%、または0.6wt.%であり、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物における質量百分率を意味する。
【0108】
ここで、前記Coの含有量は、0.5~2.5wt.%であることが好ましく、例えば、0.5wt.%、1.0wt.%、または2.5wt.%であり、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物における質量百分率を意味する。
【0109】
本発明の一つの好ましい態様において、前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物は、下記の成分を含み、R’:29.5~32.0wt.%、Pr≧17.15wt.%、N:0.25~0.35wt.%、Cu:0.3~0.5wt.%、Al:0.5~0.7wt.%、Ga:0.2~0.6wt.%、Co:0.5~3.0wt.%、Cr:0~0.15wt.%、B:0.9~1.0wt.%、Fe:62.0~68.0wt.%、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物における質量百分率を意味する。
【0110】
本発明の一つの好ましい態様において、前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物は、下記の成分を含み、R’:29.5~32.0wt.%、Pr≧17.15wt.%、RH:1.0~2.5wt.%、N:0.25~0.35wt.%、Cu:0.30~0.55wt.%、Al:0.45~0.7wt.%、Ga:0.2~0.6wt.%、Co:0.5~3.0wt.%、B:0.9~1.0wt.%、Fe:62.0~68.0wt.%、パーセントとは、前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物における質量百分率を意味する。
【0111】
本発明には、R-T-B系永久磁石材料の製造方法がさらに提供され、下記のステップを含み:前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物の溶融液を鋳造、水素破砕、成形、焼結および時効処理すればよい。
【0112】
ここで、前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物の溶融液を本分野における通常の方法で製造することができ、例えば、高周波真空誘導溶解炉で溶解製錬すればよい。前記溶解炉の真空度は、5×10-2Paであってもよい。前記溶解製錬の温度は、1500℃以下であってもよい。
【0113】
ここで、前記鋳造の工程は、本分野における通常の鋳造工程であることができ、例えば、Arガス雰囲気(例えば5.5×10PaのArガス雰囲気下)において、10℃/秒~10℃/秒の速度で冷却すればよい。
【0114】
ここで、前記水素破砕の工程は、本分野における通常の水素破砕工程であることができ、例えば、水素吸収、脱水素、冷却処理を経ていればよい。
【0115】
前記水素吸収は、水素ガス圧力0.15MPaの条件下で行うことができる。
【0116】
前記脱水素は、真空引きしながら昇温する条件で行うことができる。
【0117】
ここで、前記水素破砕を行った後、本分野における通常の手段で粉砕を行うこともできる。前記粉砕の工程は、本分野における通常の粉砕工程であることができ、例えば、ジェットミル粉砕である。
【0118】
前記ジェットミル粉砕は、酸化ガス含有量が150ppm以下の窒素ガス雰囲気下で行うことができる。前記酸化ガスは、酸素または水分の含有量を意味する。
【0119】
前記ジェットミル粉砕の粉砕室圧力は、0.38MPaとすることができる。
【0120】
前記ジェットミル粉砕の時間は、3時間とすることができる。
【0121】
前記粉砕を行った後、本分野における通常の方法で粉体に潤滑剤、例えば、ステアリン酸亜鉛を添加することができる。前記潤滑剤の添加量は、混合後の粉末重量の0.10~0.15%、例えば0.12%とすることができる。
【0122】
前記成形の工程は、本分野における通常の成形工程であることができ、例えば、磁場成形法またはホットプレス熱間成形法である。
【0123】
ここで、前記焼結の工程は、本分野における通常の焼結工程であることができ、例えば、真空条件下(例えば5×10-3Paの真空下)で、予熱、焼結、冷却を経ていればよい。
【0124】
前記予熱の温度は、300~600℃であってもよい。前記予熱の時間は、1~2hとすることができる。前記予熱は、300℃および600℃の温度でそれぞれ1時間予熱することが好ましい。
【0125】
前記焼結の温度は、本分野における通常の焼結温度、例えば1040~1090℃、さらには例えば1050℃とすることができる。
【0126】
前記焼結の時間は、本分野における通常の焼結時間、例えば2hとすることができる。
【0127】
前記冷却の前に、ガス圧が0.1MPaに達するようにArガスを導入することができる。
【0128】
ここで、好ましくは、前記焼結の後、前記時効処理の前に、粒界拡散処理をさらに行う。
【0129】
前記粒界拡散処理は、本分野における通常の工程で処理を行うことができ、例えば、前記R-T-B系永久磁石材料の表面に、Tbを含有する物質および/またはDyを含有する物質を蒸着、塗布、またはスパッタ付着させて、拡散熱処理すればよい。
【0130】
前記Tbを含有する物質は、Tb金属、Tbを含有する化合物(例えば、Tbを含有するフッ化物である)または合金であってもよい。
【0131】
前記Dyを含有する物質は、Dy金属、Dyを含有する化合物(例えば、Dyを含有するフッ化物である)または合金であってもよい。
【0132】
前記拡散熱処理の温度は、800~900℃、例えば850℃であってもよい。
【0133】
前記拡散熱処理の時間は、12~48h、例えば24hであってもよい。
【0134】
ここで、前記時効処理では、二次時効処理の処理温度は、好ましくは、500~650℃であり、例えば600~650℃であり、さらに例えば630℃である。
【0135】
前記二次時効処理では、温度が500~650°Cまで上昇した昇温速度は、3~5°C/minとすることが好ましく、前記昇温の開始点は室温とすることができる。
【0136】
前記二次時効処理の処理時間は3hとすることができる。
【0137】
本発明には、前記方法で製造されたR-T-B系永久磁石材料も提供する。
【0138】
本発明は、R-T-B系永久磁石材料をさらに提供し、その主相結晶粒がR’’Fe14Bであり、前記R’’には、Pr及びNdが含まれ、前記Prの前記R’’における質量分率が60%以上である。
【0139】
ここで、前記R-T-B系永久磁石材料の組成は、前述の通りであることが好ましい。
【0140】
本発明は、前記R-T-B系永久磁石材料が電子部品としての応用も提供する。
【0141】
ここで、前記応用の分野は、自動車駆動分野、風力発電分野、サーボモーターおよび家電分野(例えば、エアコン)であってもよい。
【0142】
本発明において、前記室温は、25℃±5℃である。
【0143】
本分野の周知常識に準拠したうえで、上記の各々の好ましい条件を任意に組み合わせることによって、本発明の各々の好適な実施例を得ることができる。
【0144】
本発明に使用されている試薬および原料は、いずれも市販されている。
【発明の効果】
【0145】
本発明の積極的な進歩的効果は、以下の点にある。
(1)本発明における希土類永久磁石は、高保磁力、高残留磁気と安定的な温度係数を有し、高Pr(Prは8.85wt.%以上である)に起因する温度係数の悪化の問題を効果的に解決できる。
【0146】
(2)本発明における希土類永久磁石は、重希土類がない条件下で、PrFe14Bの強い異方性を利用して、高保磁力を実現することができる。従来のプロセスより保磁力を2kOe近く向上させ、特に自動車駆動分野、風力発電分野などの重希土類がない製品について、重希土類がない製品の性能の著しい向上を達成した。同時に、重希土類を含む製品(例えばサーボ、エアコンなど分野)で重希土類の利用量を効果的に節約し、生産コストを低減した。
【図面の簡単な説明】
【0147】
図1図1は、実施例50で製造された磁石材料をFE-EPMAで面走査することによって形成したFe、Ga、Pr、Nd及びCo元素の分布図である。
図2図2は、実施例50で製造された磁石材料をFE-EPMAで面走査することによって形成したAl、Cu、Zr及びB元素の分布図である。
【発明を実施するための形態】
【0148】
以下、実施例の態様により本発明をさらに説明するが、本発明を実施例の範囲に制限するものではない。以下の実施例において、具体的な条件が明記されない実験方法は、通常の方法及び条件に従って、または商品仕様書に応じて選択される。以下の表において、wt.%とは、成分の前記R-T-B系永久磁石材料の原料組成物における質量百分率を意味する。「/」は、当該元素が添加されていないことを表す。「Br」は残留磁束密度(remanence)であり、「Hcj」は保磁力(intrinsic coercivity)である。
【0149】
実施例および比較例におけるR-T-B系永久磁石材料の成分を表1に示す。
【0150】
表1
【0151】
実施例1
R-T-B系永久磁石材料の製造方法は、以下の通りである。
【0152】
(1)溶解製錬の工程:表1に示す成分に従って、調製した原料をアルミナ製の坩堝に入れ、高周波真空誘導溶解炉において5×10-2Paの真空中で1500℃以下の温度で真空溶解製錬した。
【0153】
(2)鋳造の工程:真空溶解製錬した後の溶解炉にArガスを導入し、気圧を5.5万Paにして鋳造し、10℃/秒~10℃/秒の冷却速度で急冷合金を得た。
【0154】
(3)水素破砕工程:急冷合金を置く水素破砕用炉を室温で真空引きした後、純度99.9%の水素ガスを水素破砕用炉内に導入して水素ガス圧力を0.15MPaに維持する。水素吸収を十分に行った後、真空引きしながら昇温し、十分に脱水素する。その後、冷却し、水素破砕した粉末を取り出す。
【0155】
(4)ジェットミル工程:水素破砕した粉末を、酸化ガス含有量150ppm以下の窒素ガス雰囲気下及び粉砕室圧力0.38MPaの条件下で3時間のジェットミル粉砕し、微粉を得る。酸化ガスは、酸素または水分を指す。
【0156】
(5)ジェットミル粉砕した後の粉末にステアリン酸亜鉛を添加し、ステアリン酸亜鉛の添加量を混合後の粉末重量の0.12%として、Vブレンダーで十分に混合した。
【0157】
(6)磁場成形の工程:上記のステアリン酸亜鉛を添加した粉末を、直角配向型の磁場成形機を用いて、1.6Tの配向磁場中及び0.35ton/cmの成形圧力で、一辺が25mmの立方体に一次成形し、一次成形後、0.2Tの磁場で減磁する。一次成形後の成形体を空気に触れさせないように、それをシールし、その後、二次成形機(静水圧成形機)を用いて、1.3ton/cmの圧力で二次成形を行う。
【0158】
(7)焼結の工程:各成形体を焼結炉に搬送して焼結し、5×10-3Paの真空下かつ300℃および600℃の温度でそれぞれ1時間を保持し、その後、1050℃の温度で2時間焼結してから、Arガスを導入して0.1MPaまでガス圧を到達させた後、室温まで冷却した。
【0159】
(8)時効処理の工程:焼結体を高純度のArガスにおいて、3~5°C/minの昇温速度で20°Cから630°Cまで昇温し、630°Cで3時間熱処理した後、室温まで冷却して取り出した。
【0160】
実施例2~実施例59
表1に示す処方で原料を調製し、その他のプロセス条件は、いずれも実施例1と同じであり、R-T-B系永久磁石材料を作製した。
【0161】
実施例60
実施例55で得られた焼結体は、まず粒界拡散処理が行われ、次に時効処理が行われる。ここで、時効処理の工程は、実施例1と同じであり、粒界拡散の処理工程は以下の通りである。
【0162】
焼結体を直径20mm、シート厚さ3mm未満の磁石に加工し、厚さ方向を磁場配向方向とし、表面を清浄化した後、それぞれDyフッ化物により調製された原料を用いて、磁石に全面噴霧してコーティングし、コーティングした磁石を乾燥し、高純度のArガス雰囲気で、磁石の表面にTb元素の金属をスパッタ付着させ、850℃の温度で24時間拡散熱処理する。室温まで冷却された。
【0163】
実施例61
実施例58で得られた焼結体は、まず粒界拡散処理が行われ、次に時効処理が行われる。ここで、時効処理の工程は、実施例1と同じであり、粒界拡散の処理工程は以下の通りである。
【0164】
焼結体を直径20mm、シート厚さ7mm未満の磁石に加工し、厚さ方向を磁場配向方向とし、表面を清浄化した後、それぞれTbフッ化物により調製された原料を用いて、磁石に全面噴霧してコーティングし、コーティングした磁石を乾燥し、高純度のArガス雰囲気で、磁石の表面にTb元素の金属をスパッタ付着させ、850℃の温度で24時間拡散熱処理する。室温まで冷却された。
【0165】
[効果実施例]
[実施例1~61、比較例1~3で得られたR-T-B系永久磁石材料の磁気特性および成分を測定し、その磁性体の結晶構造をFE-EPMAで観察した。
【0166】
(1)磁気特性の評価:永久磁石材料は中国計量院のNIM-10000H型BH大塊希土類永久磁石非破壊測定システムを用いて磁気特性検出を行った。以下の表2は、磁気特性検出の結果を示している。
【0167】
表2
【0168】
(2)成分の測定:各成分に対して、高周波誘導結合プラズマ発光分光分析装置(ICP-OES)を用いて測定した。以下の表3に示すのは、成分検出の結果である。
【0169】
表3
【0170】
(3)FE-EPMAによる検出:実施例50を選択して磁石材料の垂直配向面を研磨し、電界放出電子プローブマイクロアナライザー(FE-EPMA)(日本電子株式会社(JEOL)、8530F)で検出した。まず、FE-EPMAで面走査することにより、磁石におけるPr、Cu、Al、B、Fe及びCo等の元素の分布を特定し、その後、FE-EPMAで単一点(シングルポイント)定量分析することにより、キー相(key phase)におけるPr、Cu、Al等の元素の含有量を特定する。試験条件は、加速電圧15kv、プローブビーム50nAであった。
【0171】
実施例50の成分により製造された永久磁石について、電界放出電子プローブマイクロアナライザー(FE-EPMA)を使用して、主にFe、Ga、Pr、Nd、Co、Al、Cu、Zr及びB元素を分析する。
【0172】
(1)図1から分かるように、Pr元素は主に主相に分布しており、同時に、RFe14B主相におけるPr含有量は総希土類含有量の60%以上を占め、粒界相には、一部のPrが含まれ、かつα-Prおよび/またはPrの形態で存在し、また、粒界相には、α-Ndおよび/またはNdが含まれる。これから分かるように、Prの添加により形成された(PrNd)Fe14Bが主相にあり、磁石の残留磁束密度がわずかに低下することは、PrFe14Bの飽和磁化がやや低いことに起因し、磁石のHcjが向上することは、PrFe14Bの結晶磁気異方性磁場がNdFe14Bよりも高いことに起因する。また、希土類が酸化しやすいという特性を有するため、粒界において、一部のPrとNdが現れ、残りはα系希土類であり、全ての粒界の物相が非磁性相であるため、主相と主相の間の消磁結合作用を効果的に遮断し、磁石のHcjの向上に役立つ。
【0173】
(2)図1図2から分かるように、Al(80%~95%)が主相に分布しており、保磁力を高めると共に、残留磁束密度を低下させる傾向があり、また、粒界においても、Alが分布している。Cu(55%~68%)は主相に分布しており、EPMAの結果から分析すると、粒界においても、明らかにCu元素が存在し、粒界相と結晶粒間三角領域にもCu元素が分布している。粒界におけるCu元素とAl元素の共同作用により、粒界と主相の濡れ性を向上させ、粒界をより滑らかにし、粒界の欠陥を修復し、保磁力を効果的に向上させる。ここで、粒界とは、2つの結晶粒の間の境界を意味し、結晶粒間三角領域は、3つ以上の結晶粒によって形成される空隙を意味する。
【0174】
(3)図1図2から分かるように、Zrは主相及び粒界相に分散的に分布している。PrFe14Bは、その融点が通常のNdFe14Bよりもわずかに低く、三元共晶点の温度も変化し、温度係数が悪化する。しかしながら、高PrにZr元素を配合すると、Zr元素が各所に分散して分布するので、磁性鋼の耐熱性が向上し、焼結工程の緻密化に寄与し、Prによる温度係数悪化の欠点が補われた。このことから、Zr元素と高Prとは相乗的に作用していることがわかる。同時に、高融点金属Zrが粒界に分布しており、永久磁石の磁区のピン止め作用にとって有益になり、高温で減磁しにくくなり、磁石の高温特性を効果的に向上させる。
【0175】
Ti、Nb等の元素を高Pr系で配合した磁石性能によれば、Ti、Nbは高Pr磁石においてZr元素と同一/類似の分布を有し、高Prと相乗的に作用し、保磁力が高くて温度係数が安定した焼結永久磁石を製造したことが得られる。
図1
図2
【国際調査報告】