特表 2024-512183 主合金と副合金系ネオジム鉄ホウ素磁石材料及びその製造方法

(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】2024-03-19

(54)【発明の名称】主合金と副合金系ネオジム鉄ホウ素磁石材料及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01F 1/057 20060101AFI20240312BHJP

   H01F 41/02 20060101ALI20240312BHJP

   C22C 38/00 20060101ALI20240312BHJP

   B22F 1/00 20220101ALI20240312BHJP

   B22F 9/04 20060101ALI20240312BHJP

   C22C 1/04 20230101ALI20240312BHJP

   B22F 1/05 20220101ALI20240312BHJP

【ＦＩ】

H01F1/057

H01F1/057 130

H01F1/057 170

H01F41/02 G

C22C38/00 303D

B22F1/00 Y

B22F9/04 C

B22F9/04 D

B22F9/04 E

C22C1/04 H

B22F1/05

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023544205

(86)(22)【出願日】2022-01-17

(85)【翻訳文提出日】2023-09-20

(86)【国際出願番号】 CN2022072244

(87)【国際公開番号】W WO2022188550

(87)【国際公開日】2022-09-15

(31)【優先権主張番号】202110261268.0

(32)【優先日】2021-03-10

(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】福建省金龍稀土股分有限公司

(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】韋興

(72)【発明者】

【氏名】黄佳瑩

(72)【発明者】

【氏名】湯志輝

(72)【発明者】

【氏名】黄清芳

(72)【発明者】

【氏名】ショウ シ ホウ

(72)【発明者】

【氏名】許徳欽

(72)【発明者】

【氏名】陳大崑

(72)【発明者】

【氏名】付剛

【テーマコード（参考）】

4K017

4K018

5E040

5E062

【Ｆターム（参考）】

4K017AA04

4K017BA06

4K017BB01

4K017BB04

4K017BB05

4K017BB08

4K017BB09

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4K017BB13

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4K017CA07

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4K017EA03

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4K018AA27

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4K018BB04

4K018BC12

4K018CA02

4K018CA04

4K018CA11

4K018DA31

5E040AA04

5E040AA19

5E040BD01

5E040CA01

5E040HB03

5E040HB06

5E040HB11

5E040HB15

5E040HB17

5E040NN01

5E040NN06

5E040NN17

5E040NN18

5E062CD04

5E062CE04

5E062CF01

5E062CG01

5E062CG02

5E062CG03

(57)【要約】

【課題】本発明は、主合金と副合金系ネオジム鉄ホウ素磁石材料の原料組成物及びその製造方法を開示する。
【解決手段】当該主合金と副合金系ネオジム鉄ホウ素磁石材料の原料組成物は、主合金原料と副合金原料とを含み、前記主合金と副合金系ネオジム鉄ホウ素磁石材料の原料組成物における前記副合金原料の質量百分率が１．０～１５．０ｍａｓ％である。当該原料組成物を使用して製造された主合金と副合金系ネオジム鉄ホウ素磁石材料は、高い残留磁束密度を確保しながら、保磁力を向上させており、且つその製造方法がエンジニアリング応用を実現している。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

主合金と副合金系ネオジム鉄ホウ素磁石材料の原料組成物であって、主合金原料と副合金原料とを含み、ここで、
前記主合金原料は、下記の成分を含み、
ＬＲ：１０．０～３３．０ｍａｓ％、前記ＬＲは、軽希土類元素であり、前記ＬＲは、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄのうちの１種又は複数種であり、
ＨＲ：０～２０．０ｍａｓ％、前記ＨＲは、重希土類元素であり、前記ＨＲは、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｔｂ、Ｈｏのうちの１種又は複数種であり、
Ｍ：０．１～５．０ｍａｓ％、前記Ｍは、Ｃｏ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｇａのうちの１種又は複数種であり、
Ｘ：０．０５～０．７ｍａｓ％、前記Ｘは、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｎｂのうちの１種又は複数種であり、
Ｂ：０．９４～１．１ｍａｓ％、
残部がＦｅであり、ここで、ｍａｓ％とは、成分の前記主合金原料における質量百分率を意味し、
前記副合金原料は、下記の成分を含み、
ＬＲ：０～３０．０ｍａｓ％、前記ＬＲは、軽希土類元素であり、前記ＬＲは、Ｎｄ及び／又はＰｒであり、
ＨＲ：１～８０ｍａｓ％、前記ＨＲは、重希土類元素であり、前記ＨＲは、Ｄｙ及び／又はＴｂであり、
Ｍ：５．０～２０．０ｍａｓ％、前記Ｍは、Ｃｏ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｇａのうちの１種又は複数種であり、
Ｘ：３．０～１２．０ｍａｓ％、前記Ｘは、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｗ、Ｔａのうちの１種又は複数種であり、
Ｂ：０～０．６ｍａｓ％、
残部がＦｅであり、ここで、ｍａｓ％とは、成分の前記副合金原料における質量百分率を意味し、
前記主合金と副合金系ネオジム鉄ホウ素磁石材料の原料組成物における前記副合金原料の質量百分率が１．０～１５．０ｍａｓ％である、
ことを特徴とする主合金と副合金系ネオジム鉄ホウ素磁石材料の原料組成物。

【請求項2】

前記主合金原料中の全希土類含有量ＴＲＥが２６．０～４０．０ｍａｓ％であり、好ましくは、２９．０～３２．０ｍａｓ％、例えば、２９．５ｍａｓ％、３０．５ｍａｓ％又は３１．５ｍａｓ％であり、ｍａｓ％とは、成分の前記主合金原料における質量百分率を意味し、
及び／又は、前記主合金原料中の前記ＬＲの含有量が２５．０～３０．０ｍａｓ％、例えば２５．２ｍａｓ％、２９．５ｍａｓ％又は３０ｍａｓ％であり、ｍａｓ％とは、成分の前記主合金原料における質量百分率を意味し、
及び／又は、前記主合金原料中の前記ＬＲがＮｄを含んだ場合、前記Ｎｄの含有量は１８．９～２２．５ｍａｓ％、例えば２２．１２５ｍａｓ％であり、前記主合金原料中の前記ＬＲがＰｒを含んだ場合、前記Ｐｒの含有量は６．０～７．５ｍａｓ％、例えば６．３ｍａｓ％又は７．３７５ｍａｓ％であり、ここで、ｍａｓ％とは、成分の前記主合金原料における質量百分率を意味し、
及び／又は、前記主合金原料中の前記ＬＲがＮｄと、Ｐｒとを含み、より好ましくは、前記Ｎｄの含有量が２２．１２５ｍａｓ％、前記Ｐｒの含有量が７．３７５ｍａｓ％であり、又は、前記Ｎｄの含有量が２２．５ｍａｓ％、前記Ｐｒの含有量が７．５ｍａｓ％であり、又は、前記Ｎｄの含有量が１８．９ｍａｓ％、前記Ｐｒの含有量が６．３ｍａｓ％であり、ここで、ｍａｓ％とは、成分の前記主合金原料における質量百分率を意味し、
及び／又は、前記主合金原料中の前記ＨＲの含有量は１．０～１０．０ｍａｓ％、例えば１．５ｍａｓ％又は５．３ｍａｓ％であり、ｍａｓ％とは、成分の前記主合金原料における質量百分率を意味し、
及び／又は、前記主合金原料中の前記ＨＲがＤｙを含んだ場合、前記Ｄｙの含有量は、１．０～５．０ｍａｓ％、例えば１．５ｍａｓ％又は４．３ｍａｓ％であり、好ましくは、前記主合金原料中の前記ＨＲがＤｙであり、前記Ｄｙの含有量は１．５ｍａｓ％であることが好ましく、前記主合金原料中の前記ＨＲがＨｏを含んだ場合、前記Ｈｏの含有量は０．５～２．０ｍａｓ％、例えば１．０ｍａｓ％であり、ここで、ｍａｓ％とは、成分の前記主合金原料における質量百分率を意味し、
及び／又は、前記主合金原料中の前記ＨＲがＤｙと、Ｈｏとを含み、ここで、前記Ｄｙの含有量は４．３ｍａｓ％であることが好ましく、前記Ｈｏの含有量は１．０ｍａｓ％であることが好ましく、ｍａｓ％とは、成分の前記主合金原料における質量百分率を意味し、
及び／又は、前記主合金原料中の前記Ｍの含有量は０．５～２．０ｍａｓ％、例えば０．８８ｍａｓ％、１．５ｍａｓ％又は１．６５ｍａｓ％であり、ｍａｓ％とは、成分の前記主合金原料における質量百分率を意味し、
及び／又は、前記主合金原料中の前記ＭがＧａを含んだ場合、前記Ｇａの含有量は０．２～０．４ｍａｓ％、例えば０．２５ｍａｓ％であり、前記主合金原料中の前記ＭがＡｌを含んだ場合、前記Ａｌの含有量は０．０１～０．１ｍａｓ％、例えば０．０３ｍａｓ％であり、前記主合金原料中の前記ＭがＣｕを含んだ場合、前記Ｃｕの含有量は０．１～０．２５ｍａｓ％、例えば０．１５ｍａｓ％であり、前記主合金原料中の前記ＭがＣｏを含んだ場合、前記Ｃｏの含有量は０．５～１．０ｍａｓ％であり、ここで、ｍａｓ％とは、成分の前記主合金原料における質量百分率を意味し、
及び／又は、前記主合金原料中の前記Ｍは、Ｇａ、Ａｌ、Ｃｕ又はＣｏを含み、ここで、前記Ｇａの含有量は０．２５ｍａｓ％であることが好ましく、前記Ａｌの含有量は０．０３ｍａｓ％であることが好ましく、前記Ｃｕの含有量は０．１ｍａｓ％であることが好ましく、前記Ｃｏの含有量は０．５ｍａｓ％であることが好ましく、ｍａｓ％とは、成分の前記主合金原料における質量百分率を意味し、
及び／又は、前記主合金原料中の前記Ｘの含有量は０．１～０．３５ｍａｓ％、例えば０．１１ｍａｓ％又は０．１５ｍａｓ％であり、ｍａｓ％とは、成分の前記主合金原料における質量百分率を意味し、
前記主合金原料中の前記ＸがＺｒ又はＴｉであり、
及び／又は、前記主合金原料中の前記Ｂの含有量は０．９７～０．９９ｍａｓ％、例えば０．９８ｍａｓ％であり、ｍａｓ％とは、成分の前記主合金原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に記載の主合金と副合金系ネオジム鉄ホウ素磁石材料の原料組成物。

【請求項3】

前記主合金原料は、以下の成分を含み、２２．１２５ｍａｓ％のＮｄ、７．３７５ｍａｓ％のＰｒ、０．２５ｍａｓ％のＧａ、０．０３ｍａｓ％のＡｌ、０．１ｍａｓ％のＣｕ、０．５ｍａｓ％のＣｏ、０．１１ｍａｓ％のＺｒ、０．９８ｍａｓ％のＢ、残部はＦｅであり、ここで、ｍａｓ％とは、成分の前記主合金原料における質量百分率を意味し、
又は、前記主合金原料は、以下の成分を含み、２２．５ｍａｓ％のＮｄ、７．５ｍａｓ％のＰｒ、１．５ｍａｓ％のＤｙ、０．４ｍａｓ％のＧａ、０．２５ｍａｓ％のＣｕ、１．０ｍａｓ％のＣｏ、０．３５ｍａｓ％のＺｒ、０．９７ｍａｓ％のＢ、残部はＦｅであり、ここで、ｍａｓ％とは、成分の前記主合金原料における質量百分率を意味する。
又は、前記主合金原料は、以下の成分を含み、１８．９ｍａｓ％のＮｄ、６．３ｍａｓ％のＰｒ、４．３ｍａｓ％のＤｙ、１．０ｍａｓ％のＨｏ、０．２５ｍａｓ％のＧａ、０．１ｍａｓ％のＡｌ、０．１５ｍａｓ％のＣｕ、１．０ｍａｓ％のＣｏ、０．１５ｍａｓ％のＴｉ、０．９７ｍａｓ％のＢ、残部はＦｅであり、ここで、ｍａｓ％とは、成分の前記主合金原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に記載の主合金と副合金系ネオジム鉄ホウ素磁石材料の原料組成物。

【請求項4】

前記副合金原料中の全希土類含有量ＴＲＥは、３５．０～５０．０ｍａｓ％であり、４０．０～４５．０ｍａｓ％であることが好ましく、ｍａｓ％とは、成分の前記副合金原料における質量百分率を意味し、
及び／又は、前記副合金原料中の前記ＬＲの含有量は２０．０～３０．０ｍａｓ％、例えば２５．０ｍａｓ％であり、ｍａｓ％とは、成分の前記副合金原料における質量百分率を意味し、
及び／又は、前記副合金原料中の前記ＬＲがＮｄを含んだ場合、前記Ｎｄの含有量は、１０．０～２０．０ｍａｓ％、例えば１５．０ｍａｓ％であり、前記副合金原料中の前記ＬＲがＰｒを含んだ場合、前記Ｐｒの含有量は、１５．０～２５．０ｍａｓ％、例えば２０．０ｍａｓ％であり、ｍａｓ％とは、成分の前記副合金原料における質量百分率を意味し、
及び／又は、前記副合金原料中の前記ＬＲは、ＮｄとＰｒであり、前記Ｎｄの含有量が１５．０ｍａｓ％であり、前記Ｐｒの含有量が１５．０ｍａｓ％であり、ｍａｓ％とは、成分の前記副合金原料における質量百分率を意味し、
及び／又は、前記副合金原料中の前記ＨＲの含有量は、１５．０～２０．０ｍａｓ％であり、ｍａｓ％とは、成分の前記副合金原料における質量百分率を意味し、
及び／又は、前記副合金原料中の前記ＨＲは、Ｔｂであり、前記Ｔｂの含有量が１５．０ｍａｓ％であり、ｍａｓ％とは、成分の前記副合金原料における質量百分率を意味し、
及び／又は、前記副合金原料中の前記ＨＲは、Ｄｙであり、前記Ｄｙの含有量が２０．０ｍａｓ％であり、ｍａｓ％とは、成分の前記副合金原料における質量百分率を意味し、
及び／又は、前記副合金原料中の前記ＭがＧａを含んだ場合、前記Ｇａの含有量は、２．０～１０．０ｍａｓ％、例えば５．０ｍａｓ％であり、前記副合金原料中の前記ＭがＣｏを含んだ場合、前記Ｃｏの含有量は、１０．０～２０．０ｍａｓ％、例えば１５．０ｍａｓ％であり、ここで、ｍａｓ％とは、成分の前記副合金原料における質量百分率を意味し、
及び／又は、前記副合金原料中の前記Ｍは、ＧａとＣｏであり、ここで、前記Ｇａの含有量は、５．０ｍａｓ％であることが好ましく、前記Ｃｏの含有量は、１５．０ｍａｓ％であることが好ましく、ｍａｓ％とは、成分の前記副合金原料における質量百分率を意味し、
及び／又は、前記副合金原料中の前記Ｘの含有量は、４．０～１０．０ｍａｓ％、例えば４．５ｍａｓ％又は５．０ｍａｓ％であり、ｍａｓ％とは、成分の前記副合金原料における質量百分率を意味し、好ましくは、前記副合金原料中の前記ＸはＺｒであり、
及び／又は、前記副合金原料中の前記Ｂの含有量は、０．３～０．６ｍａｓ％、例えば０．４ｍａｓ％又は０．５ｍａｓ％であり、ｍａｓ％とは、成分の前記副合金原料における質量百分率を意味し、
及び／又は、前記主合金と副合金系ネオジム鉄ホウ素磁石材料の原料組成物における前記副合金原料の質量百分率は、２．０～５．０ｍａｓ％、例えば４．０ｍａｓ％であることが好ましい
ことを特徴とする請求項１に記載の主合金と副合金系ネオジム鉄ホウ素磁石材料の原料組成物。

【請求項5】

前記副合金原料は、以下の成分を含み、１５．０ｍａｓ％のＮｄ、１５．０ｍａｓ％のＰｒ、１５．０ｍａｓ％のＴｂ、１０．０ｍａｓ％のＺｒ、０．５ｍａｓ％のＢ、残部はＦｅであり、ここで、ｍａｓ％とは、成分の前記副合金原料における質量百分率を意味し、
又は、前記副合金原料は、以下の成分を含み、２５．０ｍａｓ％のＰｒ、２０．０ｍａｓ％のＤｙ、４．５ｍａｓ％のＺｒ、０．５ｍａｓ％のＢ、残部はＦｅであり、ここで、ｍａｓ％とは、成分の前記副合金原料における質量百分率を意味し、
又は、前記副合金原料は、以下の成分を含み、２０．０ｍａｓ％のＰｒ、２０．０ｍａｓ％のＤｙ、５．０ｍａｓ％のＧａ、１５．０ｍａｓ％のＣｏ、５．０ｍａｓ％のＺｒ、０．４ｍａｓ％のＢ、残部はＦｅであり、ここで、ｍａｓ％とは、成分の前記副合金原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に記載の主合金と副合金系ネオジム鉄ホウ素磁石材料の原料組成物。

【請求項6】

前記主合金と副合金系ネオジム鉄ホウ素磁石材料の原料組成物は、主合金原料と副合金原料とを含み、ここで、前記主合金原料は、下記の成分を含み、２２．１２５ｍａｓ％のＮｄ、７．３７５ｍａｓ％のＰｒ、０．２５ｍａｓ％のＧａ、０．０３ｍａｓ％のＡｌ、０．１ｍａｓ％のＣｕ、０．５ｍａｓ％のＣｏ、０．１１ｍａｓ％のＺｒ、０．９８ｍａｓ％のＢ、残部がＦｅであり、ここで、ｍａｓ％とは、成分の前記主合金原料における質量百分率を意味し、前記副合金原料は、下記の成分を含み、１５．０ｍａｓ％のＮｄ、１５．０ｍａｓ％のＰｒ、１５．０ｍａｓ％のＴｂ、１０．０ｍａｓ％のＺｒ、０．５ｍａｓ％のＢ、残部がＦｅであり、ここで、ｍａｓ％とは、成分の前記副合金原料における質量百分率を意味し、前記主合金と副合金系ネオジム鉄ホウ素磁石材料の原料組成物における前記副合金原料の質量百分率が４．０ｍａｓ％であり、
又は、前記主合金と副合金系ネオジム鉄ホウ素磁石材料の原料組成物は、主合金原料と副合金原料とを含み、ここで、前記主合金原料は、下記の成分を含み、２２．５ｍａｓ％のＮｄ、７．５ｍａｓ％のＰｒ、１．５ｍａｓ％のＤｙ、０．４ｍａｓ％のＧａ、０．２５ｍａｓ％のＣｕ、１．０ｍａｓ％のＣｏ、０．３５ｍａｓ％のＺｒ、０．９７ｍａｓ％のＢ、残部がＦｅであり、ここで、ｍａｓ％とは、成分の前記主合金原料における質量百分率を意味し、前記副合金原料は、下記の成分を含み、２５．０ｍａｓ％のＰｒ、２０．０ｍａｓ％のＤｙ、４．５ｍａｓ％のＺｒ、０．５ｍａｓ％のＢ、残部がＦｅであり、ここで、ｍａｓ％とは、成分の前記副合金原料における質量百分率を意味し、前記主合金と副合金系ネオジム鉄ホウ素磁石材料の原料組成物における前記副合金原料の質量百分率が５．０ｍａｓ％であり、
又は、前記主合金と副合金系ネオジム鉄ホウ素磁石材料の原料組成物は、主合金原料と副合金原料とを含み、ここで、前記主合金原料は、下記の成分を含み、１８．９ｍａｓ％のＮｄ、６．３ｍａｓ％のＰｒ、４．３ｍａｓ％のＤｙ、１．０ｍａｓ％のＨｏ、０．２５ｍａｓ％のＧａ、０．１ｍａｓ％のＡｌ、０．１５ｍａｓ％のＣｕ、１．０ｍａｓ％のＣｏ、０．２ｍａｓ％のＺｒ、０．９７ｍａｓ％のＢ、残部がＦｅであり、ここで、ｍａｓ％とは、成分の前記主合金原料における質量百分率を意味し、前記副合金原料は、下記の成分を含み、２０．０ｍａｓ％のＰｒ、２０．０ｍａｓ％のＤｙ、５．０ｍａｓ％のＧａ、１５．０ｍａｓ％のＣｏ、５．０ｍａｓ％のＺｒ、０．４ｍａｓ％のＢ、残部がＦｅであり、ここで、ｍａｓ％とは、成分の前記副合金原料における質量百分率を意味し、前記主合金と副合金系ネオジム鉄ホウ素磁石材料の原料組成物における前記副合金原料の質量百分率が４．０ｍａｓ％である、
ことを特徴とする請求項１に記載の主合金と副合金系ネオジム鉄ホウ素磁石材料の原料組成物。

【請求項7】

主合金と副合金系ネオジム鉄ホウ素磁石材料の製造方法であって、以下のステップを含み、
Ｓ１：請求項１～６のいずれか１項に記載の主合金と副合金系ネオジム鉄ホウ素磁石材料の原料組成物における前記主合金原料と前記副合金原料をそれぞれ溶融した後に鋳造し、それぞれ主合金と副合金を取得し、
Ｓ２：前記主合金と前記副合金に対して、それぞれ水素破砕と微粉砕を行った後に、混合を行い、そして、成形と焼結処理を行うことによって、前記主合金と副合金系ネオジム鉄ホウ素磁石材料を取得する、
ことを特徴とする主合金と副合金系ネオジム鉄ホウ素磁石材料の製造方法。

【請求項8】

前記溶融は、溶解炉で溶解製錬し、前記溶解炉の真空度は、ほぼ５×１０^－２Ｐａであり、前記溶解製錬の温度は、１３００～１６００℃であり、好ましくは１５００℃～１５５０℃であり、
及び／又は、前記鋳造の工程は、薄帯連続鋳造法、インゴット法、遠心鋳造法又は急冷法であり、
及び／又は、前記水素破砕の脱水素温度は、４００℃～６５０℃、例えば、５００～６２０℃であり、
及び／又は、前記微粉砕は、ジェットミル中で行われ、
及び／又は、前記微粉砕は、酸素含有雰囲気下で行われ、前記酸素含有雰囲気における酸素の含有量が８０ｐｐｍ以下であり、より好ましくは５０ｐｐｍ以下であり、
及び／又は、前記微粉砕後の粉末粒径は、１～２０μｍであり、
及び／又は、前記成形の条件は、プレス機でプレスして生の圧粉体を形成し、前記プレス機の磁場強度は、好ましくは０．５Ｔ～３．０Ｔであり、例えば１．０Ｔ～２．０Ｔであり、前記プレスの圧力は、好ましくは２００～３００ＭＰａであり、例えば、２６０ＭＰａであり、前記プレスの時間は、好ましくは３～３０ｓであり、例えば１５ｓであり、
及び／又は、前記焼結の温度は、１０００～１１５０℃であり、好ましくは１０６０～１０９０℃であり、
及び／又は、前記焼結の時間は、４～２０時間であり、
及び／又は、前記焼結の雰囲気は、真空またはアルゴンガス雰囲気である、
ことを特徴とする請求項７に記載の主合金と副合金系ネオジム鉄ホウ素磁石材料の製造方法。

【請求項9】

請求項７又は９に記載の主合金と副合金系ネオジム鉄ホウ素磁石材料の製造方法によって製造された主合金と副合金系ネオジム鉄ホウ素磁石材料。

【請求項10】

前記主合金と副合金系ネオジム鉄ホウ素磁石材料は、主相と粒界相を含み、ここで、前記主相がコアシェル構造であり、前記コアがＬＲ_２Ｔ_１４Ｂであり、前記シェルがＨＲ_２Ｔ_１４Ｂであり、前記粒界相がネオジムリッチ相、ＸＢ_２相、及びＲ_６Ｔ_１３Ｍ相を含み、ここで、Ｒは、ＬＲ及び／又はＨＲであり、ＬＲは、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ又はＮｄのうちの１種又は複数種であり、ＨＲは、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｔｂ又はＨｏのうちの１種又は複数種であり、Ｍは、Ｃｕ、Ａｌ又はＧａのうちの１種又は複数種であり、Ｘは、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｗ又はＴａの１種又は複数種であり、Ｔは、Ｆｅ及び／又はＣｏであり、
好ましくは、前記主合金と副合金系ネオジム鉄ホウ素磁石材料において、ＬＲはＰｒとＮｄ、ＨＲはＴｂ、ＭはＣｕ、ＡｌとＧａ、ＸはＺｒ、ＴはＦｅとＣｏでり、
好ましくは、前記主合金と副合金系ネオジム鉄ホウ素磁石材料において、ＬＲはＰｒとＮｄ、ＨＲはＤｙ、ＭはＣｕとＧａ、ＸはＺｒ、ＴはＦｅとＣｏであり、
好ましくは、前記主合金と副合金系ネオジム鉄ホウ素磁石材料において、ＬＲはＰｒとＮｄ、ＨＲはＤｙとＨｏ、ＭはＣｕ、ＡｌとＧａ、ＸはＴｉ、ＴはＦｅとＣｏである、
ことを特徴とする請求項９に記載の主合金と副合金系ネオジム鉄ホウ素磁石材料。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、主合金と副合金系ネオジム鉄ホウ素磁石材料及びその製造方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

ネオジム鉄ホウ素は、現在常温磁気エネルギー積の最も大きい永久磁石として注目されており、トラクションモータ、サーボモータ、新エネルギー車の主駆動モータ、磁性素子、風力発電機などの分野で広く用いられている。ただし、商用磁石の減磁耐力は、理論値（約７１ＫＯｅ）の１／４に過ぎない。ネオジム鉄ホウ素の減磁耐力は、一般に保磁力で示されるが、保磁力の大きさは、ネオジム鉄ホウ素のミクロ構造に大きく影響されるとともに、核生成領域とピンニング領域という２つのメカニズムによって制御され、核生成領域を中心とし、核生成領域のＨｃＪ向上ルートは、逆位相領域核生成ポイントをなくすことである。ミクロ視点から見ると、保磁力向上には一般的に３つのルートがある。

【0003】

１）主相間の粒界相の減磁結合能力を高め、具体的には、主相にＮｄ_６Ｆｅ_１３Ｘを含ませることで粒界中のＦｅを吸収し、粒界相を非磁性相又は反強磁性相に変換させるとともに、粒界を広げる。又は、全希土類量を高めて、粒界相の体積を高める。Ｃｕ、Ｇａ、Ｃｏ、Ａｌなどの粒界元素の添加によって、ネオジムリッチ相の流動性を改善し、主相粒子境界を最適化することで、主相欠陥を修復し、逆位相領域の形成を減少させ、ＨｃＪを高める。このような方法ではＨｃＪの向上は限られ、ＨｃＪを２５ｋＯｅ以上に高めることは困難である。

【0004】

２）結晶粒を微細化することによって主相粒子の逆位相領域核生成ポイントを減少させ、単相領域寸法に近づくほど、逆位相領域が形成されにくくなる。又は、Ｎｄ_６Ｆｅ_１３Ｘなどの粒界相の形成によって、主相粒子の鋭角をなくし、主相粒界を平滑化し、逆位相領域核生成ポイントを減少させる。このような方法は、ＨｃＪの向上効果が強く、薄膜法で製造された磁石のＨｃＪが２９ｋＯｅに達することができるが、エンジニアリング応用が難しい。

【0005】

３）重希土類の添加によって、主相の異方性領域を高める。ただし、重希土類資源の埋蔵量が少なく、価格が高く、ネオジム鉄ホウ素ネオジム鉄ホウ素磁石の各業界への応用が深刻に制約されている。通常、ダブル合金又は拡散方式を採用して重希土類を主相のエピタキシャル層に分布させ、重希土類の利用率を高める。ただし、拡散方式は、厚みが１５ｍｍより大きい磁石に適用できず、既存のダブル合金法では、ＨｃＪを約１～１．５ｋＯｅ高めることができるだけで、その向上効果が限られている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、従来のダブル合金法で製造されるネオジム鉄ホウ素ネオジム鉄ホウ素磁石の保磁力が低いという欠点を解決するため、主合金と副合金系ネオジム鉄ホウ素磁石材料又はその製造方法を提供する。本発明の主合金と副合金系ネオジム鉄ホウ素磁石材料は、高い残留磁束密度を確保しながら、保磁力を向上させており、且つその製造方法がエンジニアリング応用を実現している。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記の目的を達成させるため、本発明は、下記の技術考案を採用している。

【0008】

本発明は、主合金原料と副合金原料とを含んだ主合金と副合金系ネオジム鉄ホウ素磁石材料の原料組成物を提供され、ここで、
前記主合金原料は、下記の成分を含み、
ＬＲ：１０．０～３３．０ｍａｓ％、前記ＬＲは、軽希土類元素であり、前記ＬＲは、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄのうちの１種又は複数種であり、
ＨＲ：０～２０．０ｍａｓ％、前記ＨＲは、重希土類元素であり、前記ＨＲは、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｔｂ、Ｈｏのうちの１種又は複数種であり、
Ｍ：０．１～５．０ｍａｓ％、前記Ｍは、Ｃｏ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｇａのうちの１種又は複数種であり、
Ｘ：０．０５～０．７ｍａｓ％、前記Ｘは、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｎｂのうちの１種又は複数種であり、
Ｂ：０．９４～１．１ｍａｓ％、
残部がＦｅであり、ここで、ｍａｓ％とは、成分の前記主合金原料における質量百分率を意味し、
前記副合金原料は、下記の成分を含み、
ＬＲ：０～３０．０ｍａｓ％、前記ＬＲは、軽希土類元素であり、前記ＬＲは、Ｎｄ及び／又はＰｒであり、
ＨＲ：１～８０ｍａｓ％、前記ＨＲは、重希土類元素であり、前記ＨＲは、Ｄｙ及び／又はＴｂであり、
Ｍ：５．０～２０．０ｍａｓ％、前記Ｍは、Ｃｏ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｇａのうちの１種又は複数種であり、
Ｘ：３．０～１２．０ｍａｓ％、前記Ｘは、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｗ、Ｔａのうちの１種又は複数種であり、
Ｂ：０～０．６ｍａｓ％、
残部がＦｅであり、ここで、ｍａｓ％とは、成分の前記副合金原料における質量百分率を意味し、
前記主合金と副合金系ネオジム鉄ホウ素磁石材料の原料組成物における前記副合金原料の質量百分率が１．０～１５．０ｍａｓ％である。

【0009】

本発明において、好ましくは、前記主合金原料中の全希土類含有量ＴＲＥが２６．０～４０．０ｍａｓ％であり、より好ましくは、２９．０～３２．０ｍａｓ％、例えば、２９．５ｍａｓ％、３０．５ｍａｓ％又は３１．５ｍａｓ％であり、ｍａｓ％とは、成分の前記主合金原料における質量百分率を意味する。

【0010】

本発明において、好ましくは、前記主合金原料中の前記ＬＲの含有量が２５．０～３０．０ｍａｓ％、例えば２５．２ｍａｓ％、２９．５ｍａｓ％又は３０ｍａｓ％であり、ｍａｓ％とは、成分の前記主合金原料における質量百分率を意味する。

【0011】

本発明において、前記主合金原料中の前記ＬＲがＮｄを含んだ場合、前記Ｎｄの含有量は１８．９～２２．５ｍａｓ％、例えば２２．１２５ｍａｓ％であることが好ましく、ｍａｓ％とは、成分の前記主合金原料における質量百分率を意味する。

【0012】

本発明において、前記主合金原料中の前記ＬＲがＰｒを含んだ場合、前記Ｐｒの含有量は６．０～７．５ｍａｓ％、例えば６．３ｍａｓ％又は７．３７５ｍａｓ％であることが好ましく、ｍａｓ％とは、成分の前記主合金原料における質量百分率を意味する。

【0013】

好ましくは、前記主合金原料中の前記ＬＲがＮｄと、Ｐｒとを含む。より好ましくは、前記Ｎｄの含有量が２２．１２５ｍａｓ％、前記Ｐｒの含有量が７．３７５ｍａｓ％であり、又は、前記Ｎｄの含有量が２２．５ｍａｓ％、前記Ｐｒの含有量が７．５ｍａｓ％であり、又は、前記Ｎｄの含有量が１８．９ｍａｓ％、前記Ｐｒの含有量が６．３ｍａｓ％であり、ここで、ｍａｓ％とは、成分の前記主合金原料における質量百分率を意味する。

【0014】

本発明において、前記主合金原料中の前記ＨＲの含有量は１．０～１０．０ｍａｓ％、例えば１．５ｍａｓ％又は５．３ｍａｓ％であることが好ましく、ｍａｓ％とは、成分の前記主合金原料における質量百分率を意味する。

【0015】

本発明において、前記主合金原料中の前記ＨＲがＤｙを含んだ場合、前記Ｄｙの含有量は、１．０～５．０ｍａｓ％、例えば１．５ｍａｓ％又は４．３ｍａｓ％であることが好ましい。好ましくは、前記主合金原料中の前記ＨＲがＤｙであり、前記Ｄｙの含有量は１．５ｍａｓ％であることが好ましく、ここで、ｍａｓ％とは、成分の前記主合金原料における質量百分率を意味する。

【0016】

本発明において、前記主合金原料中の前記ＨＲがＨｏを含んだ場合、前記Ｈｏの含有量は０．５～２．０ｍａｓ％、例えば１．０ｍａｓ％であることが好ましく、ｍａｓ％とは、成分の前記主合金原料における質量百分率を意味する。

【0017】

好ましくは、前記主合金原料中の前記ＨＲがＤｙと、Ｈｏとを含み、ここで、前記Ｄｙの含有量は４．３ｍａｓ％であることが好ましく、前記Ｈｏの含有量は１．０ｍａｓ％であることが好ましく、ｍａｓ％とは、成分の前記主合金原料における質量百分率を意味する。

【0018】

本発明において、前記主合金原料中の前記Ｍの含有量は０．５～２．０ｍａｓ％、例えば０．８８ｍａｓ％、１．５ｍａｓ％又は１．６５ｍａｓ％であることが好ましく、ｍａｓ％とは、成分の前記主合金原料における質量百分率を意味する。

【0019】

本発明において、前記主合金原料中の前記ＭがＧａを含んだ場合、前記Ｇａの含有量は０．２～０．４ｍａｓ％、例えば０．２５ｍａｓ％であることが好ましく、ｍａｓ％とは、成分の前記主合金原料における質量百分率を意味する。

【0020】

本発明において、前記主合金原料中の前記ＭがＡｌを含んだ場合、前記Ａｌの含有量は０．０１～０．１ｍａｓ％、例えば０．０３ｍａｓ％であることが好ましく、ｍａｓ％とは、成分の前記主合金原料における質量百分率を意味する。

【0021】

本発明において、前記主合金原料中の前記ＭがＣｕを含んだ場合、前記Ｃｕの含有量は０．１～０．２５ｍａｓ％、例えば０．１５ｍａｓ％であることが好ましく、ｍａｓ％とは、成分の前記主合金原料における質量百分率を意味する。

【0022】

本発明において、前記主合金原料中の前記ＭがＣｏを含んだ場合、前記Ｃｏの含有量は０．５～１．０ｍａｓ％であることが好ましく、ｍａｓ％とは、成分の前記主合金原料における質量百分率を意味する。

【0023】

好ましくは、前記主合金原料中の前記Ｍは、Ｇａ、Ａｌ、Ｃｕ又はＣｏを含み、ここで、前記Ｇａの含有量は０．２５ｍａｓ％であることが好ましく、前記Ａｌの含有量は０．０３ｍａｓ％であることが好ましく、前記Ｃｕの含有量は０．１ｍａｓ％であることが好ましく、前記Ｃｏの含有量は０．５ｍａｓ％であることが好ましく、ｍａｓ％とは、成分の前記主合金原料における質量百分率を意味する。

【0024】

本発明において、前記主合金原料中の前記Ｘの含有量は０．１～０．３５ｍａｓ％、例えば０．１１ｍａｓ％又は０．１５ｍａｓ％であることが好ましく、ｍａｓ％とは、成分の前記主合金原料における質量百分率を意味する。好ましくは、前記主合金原料中の前記ＸがＺｒ又はＴｉである。

【0025】

本発明において、前記主合金原料中の前記Ｂの含有量は０．９７～０．９９ｍａｓ％、例えば０．９８ｍａｓ％であることが好ましく、ｍａｓ％とは、成分の前記主合金原料における質量百分率を意味する。

【0026】

一つの好ましい実施態様において、前記主合金原料は、以下の成分を含み、２２．１２５ｍａｓ％のＮｄ、７．３７５ｍａｓ％のＰｒ、０．２５ｍａｓ％のＧａ、０．０３ｍａｓ％のＡｌ、０．１ｍａｓ％のＣｕ、０．５ｍａｓ％のＣｏ、０．１１ｍａｓ％のＺｒ、０．９８ｍａｓ％のＢ、残部はＦｅであり、ここで、ｍａｓ％とは、成分の前記主合金原料における質量百分率を意味する。

【0027】

一つの好ましい実施態様において、前記主合金原料は、以下の成分を含み、２２．５ｍａｓ％のＮｄ、７．５ｍａｓ％のＰｒ、１．５ｍａｓ％のＤｙ、０．４ｍａｓ％のＧａ、０．２５ｍａｓ％のＣｕ、１．０ｍａｓ％のＣｏ、０．３５ｍａｓ％のＺｒ、０．９７ｍａｓ％のＢ、残部はＦｅであり、ここで、ｍａｓ％とは、成分の前記主合金原料における質量百分率を意味する。

【0028】

一つの好ましい実施態様において、前記主合金原料は、以下の成分を含み、１８．９ｍａｓ％のＮｄ、６．３ｍａｓ％のＰｒ、４．３ｍａｓ％のＤｙ、１．０ｍａｓ％のＨｏ、０．２５ｍａｓ％のＧａ、０．１ｍａｓ％のＡｌ、０．１５ｍａｓ％のＣｕ、１．０ｍａｓ％のＣｏ、０．１５ｍａｓ％のＴｉ、０．９７ｍａｓ％のＢ、残部はＦｅであり、ここで、ｍａｓ％とは、成分の前記主合金原料における質量百分率を意味する。

【0029】

本発明において、前記副合金原料中の全希土類含有量ＴＲＥは、３５．０～５０．０ｍａｓ％であることが好ましく、４０．０～４５．０ｍａｓ％であることがより好ましく、ｍａｓ％とは、成分の前記副合金原料における質量百分率を意味する。

【0030】

本発明において、前記副合金原料中の前記ＬＲの含有量は２０．０～３０．０ｍａｓ％、例えば２５．０ｍａｓ％であることが好ましく、ｍａｓ％とは、成分の前記副合金原料における質量百分率を意味する。

【0031】

本発明において、前記副合金原料中の前記ＬＲがＮｄを含んだ場合、前記Ｎｄの含有量は、１０．０～２０．０ｍａｓ％、例えば１５．０ｍａｓ％であることが好ましく、ｍａｓ％とは、成分の前記副合金原料における質量百分率を意味する。

【0032】

本発明において、前記副合金原料中の前記ＬＲがＰｒを含んだ場合、前記Ｐｒの含有量は、１５．０～２５．０ｍａｓ％、例えば２０．０ｍａｓ％であることが好ましく、ｍａｓ％とは、成分の前記副合金原料における質量百分率を意味する。

【0033】

好ましくは、前記副合金原料中の前記ＬＲは、ＮｄとＰｒであり、前記Ｎｄの含有量が１５．０ｍａｓ％であり、前記Ｐｒの含有量が１５．０ｍａｓ％であり、ｍａｓ％とは、成分の前記副合金原料における質量百分率を意味する。

【0034】

本発明において、前記副合金原料中の前記ＨＲの含有量は、１５．０～２０．０ｍａｓ％であることが好ましく、ｍａｓ％とは、成分の前記副合金原料における質量百分率を意味する。

【0035】

好ましくは、前記副合金原料中の前記ＨＲは、Ｔｂであり、前記Ｔｂの含有量が１５．０ｍａｓ％であり、ｍａｓ％とは、成分の前記副合金原料における質量百分率を意味する。

【0036】

好ましくは、前記副合金原料中の前記ＨＲは、Ｄｙであり、前記Ｄｙの含有量が２０．０ｍａｓ％であり、ｍａｓ％とは、成分の前記副合金原料における質量百分率を意味する。

【0037】

本発明において、前記副合金原料中の前記ＭがＧａを含んだ場合、前記Ｇａの含有量は、２．０～１０．０ｍａｓ％、例えば５．０ｍａｓ％であることが好ましく、ｍａｓ％とは、成分の前記副合金原料における質量百分率を意味する。

【0038】

本発明において、前記副合金原料中の前記ＭがＣｏを含んだ場合、前記Ｃｏの含有量は、１０．０～２０．０ｍａｓ％、例えば１５．０ｍａｓ％であることが好ましく、ｍａｓ％とは、成分の前記副合金原料における質量百分率を意味する。

【0039】

好ましくは、前記副合金原料中の前記Ｍは、ＧａとＣｏであり、ここで、前記Ｇａの含有量は、５．０ｍａｓ％であることが好ましく、前記Ｃｏの含有量は、１５．０ｍａｓ％であることが好ましく、ｍａｓ％とは、成分の前記副合金原料における質量百分率を意味する。

【0040】

本発明において、前記副合金原料中の前記Ｘの含有量は、４．０～１０．０ｍａｓ％、例えば４．５ｍａｓ％又は５．０ｍａｓ％であることが好ましく、ｍａｓ％とは、成分の前記副合金原料における質量百分率を意味する。好ましくは、前記副合金原料中の前記ＸはＺｒである。

【0041】

本発明において、前記副合金原料中の前記Ｂの含有量は、０．３～０．６ｍａｓ％、例えば０．４ｍａｓ％又は０．５ｍａｓ％であることが好ましく、ｍａｓ％とは、成分の前記副合金原料における質量百分率を意味する。

【0042】

一つの好ましい実施態様において、前記副合金原料は、以下の成分を含み、１５．０ｍａｓ％のＮｄ、１５．０ｍａｓ％のＰｒ、１５．０ｍａｓ％のＴｂ、１０．０ｍａｓ％のＺｒ、０．５ｍａｓ％のＢ、残部はＦｅであり、ここで、ｍａｓ％とは、成分の前記副合金原料における質量百分率を意味する。

【0043】

一つの好ましい実施態様において、前記副合金原料は、以下の成分を含み、２５．０ｍａｓ％のＰｒ、２０．０ｍａｓ％のＤｙ、４．５ｍａｓ％のＺｒ、０．５ｍａｓ％のＢ、残部はＦｅであり、ここで、ｍａｓ％とは、成分の前記副合金原料における質量百分率を意味する。

【0044】

一つの好ましい実施態様において、前記副合金原料は、以下の成分を含み、２０．０ｍａｓ％のＰｒ、２０．０ｍａｓ％のＤｙ、５．０ｍａｓ％のＧａ、１５．０ｍａｓ％のＣｏ、５．０ｍａｓ％のＺｒ、０．４ｍａｓ％のＢ、残部はＦｅであり、ここで、ｍａｓ％とは、成分の前記副合金原料における質量百分率を意味する。

【0045】

本発明において、前記主合金と副合金系ネオジム鉄ホウ素磁石材料の原料組成物における前記副合金原料の質量百分率は、２．０～５．０ｍａｓ％、例えば４．０ｍａｓ％であることが好ましい。

【0046】

１つのより好ましい実施態様において、前記主合金と副合金系ネオジム鉄ホウ素磁石材料の原料組成物は、主合金原料と副合金原料とを含み、ここで、前記主合金原料は、下記の成分を含み、２２．１２５ｍａｓ％のＮｄ、７．３７５ｍａｓ％のＰｒ、０．２５ｍａｓ％のＧａ、０．０３ｍａｓ％のＡｌ、０．１ｍａｓ％のＣｕ、０．５ｍａｓ％のＣｏ、０．１１ｍａｓ％のＺｒ、０．９８ｍａｓ％のＢ、残部がＦｅであり、ここで、ｍａｓ％とは、成分の前記主合金原料における質量百分率を意味し、前記副合金原料は、下記の成分を含み、１５．０ｍａｓ％のＮｄ、１５．０ｍａｓ％のＰｒ、１５．０ｍａｓ％のＴｂ、１０．０ｍａｓ％のＺｒ、０．５ｍａｓ％のＢ、残部がＦｅであり、ここで、ｍａｓ％とは、成分の前記副合金原料における質量百分率を意味し、前記主合金と副合金系ネオジム鉄ホウ素磁石材料の原料組成物における前記副合金原料の質量百分率が４．０ｍａｓ％である。

【0047】

１つのより好ましい実施態様において、前記主合金と副合金系ネオジム鉄ホウ素磁石材料の原料組成物は、主合金原料と副合金原料とを含み、ここで、前記主合金原料は、下記の成分を含み、２２．５ｍａｓ％のＮｄ、７．５ｍａｓ％のＰｒ、１．５ｍａｓ％のＤｙ、０．４ｍａｓ％のＧａ、０．２５ｍａｓ％のＣｕ、１．０ｍａｓ％のＣｏ、０．３５ｍａｓ％のＺｒ、０．９７ｍａｓ％のＢ、残部がＦｅであり、ここで、ｍａｓ％とは、成分の前記主合金原料における質量百分率を意味し、前記副合金原料は、下記の成分を含み、２５．０ｍａｓ％のＰｒ、２０．０ｍａｓ％のＤｙ、４．５ｍａｓ％のＺｒ、０．５ｍａｓ％のＢ、残部がＦｅであり、ここで、ｍａｓ％とは、成分の前記副合金原料における質量百分率を意味し、前記主合金と副合金系ネオジム鉄ホウ素磁石材料の原料組成物における前記副合金原料の質量百分率が５．０ｍａｓ％である。

【0048】

１つのより好ましい実施態様において、前記主合金と副合金系ネオジム鉄ホウ素磁石材料の原料組成物は、主合金原料と副合金原料とを含み、ここで、前記主合金原料は、下記の成分を含み、１８．９ｍａｓ％のＮｄ、６．３ｍａｓ％のＰｒ、４．３ｍａｓ％のＤｙ、１．０ｍａｓ％のＨｏ、０．２５ｍａｓ％のＧａ、０．１ｍａｓ％のＡｌ、０．１５ｍａｓ％のＣｕ、１．０ｍａｓ％のＣｏ、０．２ｍａｓ％のＺｒ、０．９７ｍａｓ％のＢ、残部がＦｅであり、ここで、ｍａｓ％とは、成分の前記主合金原料における質量百分率を意味し、前記副合金原料は、下記の成分を含み、２０．０ｍａｓ％のＰｒ、２０．０ｍａｓ％のＤｙ、５．０ｍａｓ％のＧａ、１５．０ｍａｓ％のＣｏ、５．０ｍａｓ％のＺｒ、０．４ｍａｓ％のＢ、残部がＦｅであり、ここで、ｍａｓ％とは、成分の前記副合金原料における質量百分率を意味し、前記主合金と副合金系ネオジム鉄ホウ素磁石材料の原料組成物における前記副合金原料の質量百分率が４．０ｍａｓ％である。

【0049】

本発明には、主合金と副合金系ネオジム鉄ホウ素磁石材料の製造方法がさらに提供され、以下のステップを含み、

【0050】

Ｓ１：前記主合金と副合金系ネオジム鉄ホウ素磁石材料の原料組成物における前記主合金原料と前記副合金原料をそれぞれ溶融した後に鋳造し、それぞれ主合金と副合金を取得し、

【0051】

Ｓ２：前記主合金と前記副合金に対して、それぞれ水素破砕と微粉砕を行った後に、混合を行い、そして、成形と焼結処理を行うことによって、前記主合金と副合金系ネオジム鉄ホウ素磁石材料を取得する。

【0052】

本発明において、前記溶融、前記鋳造、前記水素破砕、前記微粉砕、前記成形、及び前記焼結は、すべて本分野における通常の操作及び条件である。

【0053】

本発明において、前記溶融を本分野における通常の方法で溶融することができ、例えば、溶解炉で溶解製錬すればよい。前記溶解炉の真空度は、ほぼ５×１０^－２Ｐａである。前記溶解製錬の温度は、１３００～１６００℃とすることができ、好ましくは１５００℃～１５５０℃である。

【0054】

本発明において、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、薄帯連続鋳造法、インゴット法、遠心鋳造法又は急冷法である。

【0055】

本発明において、前記水素破砕の工程は、本分野における通常の工程であることができる。前記水素破砕の脱水素温度は、４００℃～６５０℃、例えば、５００～６２０℃であってもよい。

【0056】

本発明において、前記微粉砕の工程は、本分野における通常の微粉砕の工程であることができる。前記微粉砕は、ジェットミル中で行うことが好ましい。前記微粉砕は、酸素含有雰囲気下で行うことが好ましく、前記酸素含有雰囲気における前記酸素の含有量が８０ｐｐｍ以下であり、好ましくは５０ｐｐｍ以下である。前記微粉砕後の粉末粒径は、１～２０μｍである。

【0057】

本発明において、前記成形の条件を本分野の通常のものとすることができ、例えば、プレス機でプレスして生の圧粉体とする。前記プレス機の磁場強度は、好ましくは０．５Ｔ～３．０Ｔであり、例えば１．０Ｔ～２．０Ｔである。前記プレスの圧力は、２００～３００ＭＰａであってもよく、例えば、２６０ＭＰａである。前記プレスの時間は、本分野における通常のものとすることができ、３～３０ｓであってもよく、例えば１５ｓである。

【0058】

本発明において、前記焼結の条件は、本分野の通常のものとすることができる。前記焼結の温度は、１０００～１１５０℃とすることができ、好ましくは１０６０～１０９０℃である。前記焼結の時間は、４～２０時間とすることができる。前記焼結の雰囲気は、好ましくは真空またはアルゴンガス雰囲気である。

【0059】

本発明は、前記主合金と副合金系ネオジム鉄ホウ素磁石材料の製造方法によって製造された主合金と副合金系ネオジム鉄ホウ素磁石材料をさらに提供する。

【0060】

本発明において、前記主合金と副合金系ネオジム鉄ホウ素磁石材料は、主相と粒界相を含み、ここで、前記主相がコアシェル構造であり、前記コアがＬＲ_２Ｔ_１４Ｂであり、前記シェルがＨＲ_２Ｔ_１４Ｂであり、前記粒界相がネオジムリッチ相、ＸＢ_２相、及びＲ_６Ｔ_１３Ｍ相を含み、
ここで、Ｒは、ＬＲ及び／又はＨＲであり、
ＬＲは、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ又はＮｄのうちの１種又は複数種であり、
ＨＲは、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｔｂ又はＨｏのうちの１種又は複数種であり、
Ｍは、Ｃｕ、Ａｌ又はＧａのうちの１種又は複数種であり、
Ｘは、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｗ又はＴａの１種又は複数種であり、
Ｔは、Ｆｅ及び／又はＣｏである。

【0061】

好ましくは、前記主合金と副合金系ネオジム鉄ホウ素磁石材料において、ＬＲはＰｒとＮｄ、ＨＲはＴｂ、ＭはＣｕ、ＡｌとＧａ、ＸはＺｒ、ＴはＦｅとＣｏである。

【0062】

好ましくは、前記主合金と副合金系ネオジム鉄ホウ素磁石材料において、ＬＲはＰｒとＮｄ、ＨＲはＤｙ、ＭはＣｕとＧａ、ＸはＺｒ、ＴはＦｅとＣｏである。

【0063】

好ましくは、前記主合金と副合金系ネオジム鉄ホウ素磁石材料において、ＬＲはＰｒとＮｄ、ＨＲはＤｙとＨｏ、ＭはＣｕ、ＡｌとＧａ、ＸはＴｉ、ＴはＦｅとＣｏである。

【0064】

本発明において、前記主合金は、ＬＲ_２Ｆｅ_１４Ｂ主相又は一定のネオジムリッチ相を提供し、前記副合金は、ＨＲを拡散源として提供し、焼結過程で前記副合金中のＨＲは、溶融したネオジムリッチ相を介して主相粒子のＬＲを代替して主相粒子表層に拡散し、主相表層に重希土類シェル層ＨＲ_２Ｆｅ_１４Ｂを形成する。前記副合金中の低含有量のＢは固溶体として存在し、ＨＲ_２Ｔ_１４Ｂの存在を減少させ、混合過程でＨＲが主相粒子のエピタキシャル層にシェル層を形成しやすくなり、ＨＲの利用効率を高めると同時に、低含有量のＢによって副合金片がより粉砕しやすくなり、溶融設備の安定運行に役立ち、次のステップの水素破砕を容易にする。前記主合金と前記副合金を混合した後に熱処理を行い、高温でネオジムリッチ相中のＸ元素がＢと結合して沈殿物ＸＢ_２を形成し、元のＲ－Ｆｅ－Ｘ及びＦｅ－Ｘ中のＦｅが放出されることで、ネオジムリッチ相の流動性を高め、Ｍ元素などによるＲ_６Ｔ_１３Ｍ相（四方相、非磁性相又は反強磁性相）の形成を促進し、高残留磁束密度（Ｂｒ）を確保するとともに、磁石の固有保磁力（ＨｃＪ）を高めている。

【0065】

本分野の周知常識に準拠したうえで、上記の各好適な条件を任意に組み合わせることによって、本発明の各好適な実例が得られる。

【0066】

本発明で使用され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】

【0067】

本発明の積極的な進歩的効果は、以下の点にあり、即ち、本発明は、主合金と副合金の組み合わせを構築することによって、特定の原料配合比を結合し、ネオジム鉄ホウ素主相粒子に重希土類のシェル層を形成すると同時に、ネオジムリッチ相の流動性を向上させ、高残留磁束密度を確保しながら磁石の固有保磁力を高めている。本発明の製造方法は、簡単で実行しやすく、エンジニアリング応用を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0068】

【図1】図１は、本発明の実施例３における主合金と副合金系ネオジム鉄ホウ素磁石材料のＴＥＭ図である。

【図2】図２は、本発明の実施例１における主合金と副合金系ネオジム鉄ホウ素磁石材料の元素分析図である。

【発明を実施するための形態】

【0069】

以下、実施例によって本発明をさらに説明するが、本発明は上記の実施例の範囲に制限されるものではない。以下の実施例において、具体的な条件が明記されていない実験方法は、通常の方法および条件に従って、または商品仕様書に応じて選択される。
実施例１～３

【0070】

（１） 鋳造過程：下記の表１における実施例１～３に示す配合比によって、主合金と副合金系ネオジム鉄ホウ素磁石材料の原料組成物における主合金原料と副合金原料をそれぞれ真空溶融炉に入れ、約５×１０^－２Ｐａの真空中で１５００～１５５０℃の温度でそれぞれ真空溶解を行い、それから、薄帯連続鋳造法で溶融して得られた溶融液をそれぞれ鋳造し、主合金片と副合金片を製造する。

【0071】

（２） 水素破砕過程：室温で、ステップ（１）における主合金片と副合金片をそれぞれ水素を吸引し、それから、５００～６２０℃で真空脱水素処理を行い、粗粉砕粉末を得る。

【0072】

（３） 微粉粋処理：ジェットミルにおいてステップ（２）における粗粉砕された粉末を５０ｐｐｍ以下の酸素の含有量の雰囲気下で微粉砕し、平均粒径Ｄ５０が１～２０μｍの微粉砕粉末を得る。

【0073】

（４） 成形工程：磁場強度が１．０～２．０Ｔであるプレス機でプレスして生の圧粉体を形成し、その後、圧力２６０ＭＰａの条件で１５秒間維持し、即ち成形体を得る。

【0074】

（５） 焼結工程：成形体を１０６０～１０９０℃の温度で焼結し、焼結雰囲気を真空またはアルゴンガス雰囲気にして、即ちネオジム鉄ホウ素永久磁石材料を得る。

【0075】

表１ 主合金と副合金系ネオジム鉄ホウ素磁石材料の原料組成物の成分と含有量（ｍａｓ％）

ここで、「／」は、当該成分を含まないことを表す。
効果実施例

【0076】

（１）透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）試験
実施例３で得られた主合金と副合金系ネオジム鉄ホウ素磁石材料を取って、ＴＥＭを用いて磁石材料の相構造を観察し、その結果を図１に示す。図１は、粒界相中のＴｉリッチ領域の元素分布を示しており、ＴｉがＢ元素と密接に関連していることが分かり、相図と熱力学計算を組み合わせると、この相はＴｉＢ_２であるが、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｈｆなどは同族元素であり、ネオジム鉄ホウ素の生産においていずれもこの相を生産することができることが分かる。ＴｉＢ_２は高温セラミックス相であり、広い温度領域で安定を保ち、粒界のＢを浄化し、ネオジムリッチ相の流動性がより良いようにし、正方晶Ｎｄ_６Ｆｅ_１３Ｇａなどの相の生成に有利な条件を提供する。

【0077】

（２）磁気特性試験
実施例１～３で得られた主合金と副合金系ネオジム鉄ホウ素磁石材料を取って、中国計量院のＰＦＭ１４．ＣＮ型超高保磁力永久磁石測定器で磁気特性検査を行う。

【0078】

表２ 主合金と副合金系ネオジム鉄ホウ素磁石材料の磁気特性

【0079】

「Ｂｒ」とは、残留磁束密度を意味し、永久磁石材料が飽和磁化された後、外磁場を撤去して保持できる磁性を残留磁束密度と呼ぶ。磁極化強度保磁力がＨ_ｃＪ（固有保磁力）である。

【0080】

（３）ＦＥ－ＥＰＭＡ試験
実施例１で得られた主合金と副合金系ネオジム鉄ホウ素磁石材料を取って、図２に示すようにＦＥ－ＥＰＭＡ面スキャンによって元素分析図（Ｔｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｃｏ、Ｂ、ＣＰ、Ｎｄ、Ｃｕ、Ｚｒなど）を形成する。図２からわかるように、Ｔｂなどの重希土類元素は、主相のエピタキシャル層でリッチシェル層を形成しており、Ｚｒなどの高温元素が粒界相に均一に分布し、ネオジムリッチ相のＢが浄化され、四方相Ｎｄ_６Ｆｅ_１３Ｇａなどの反強磁性相が生成しやすくなり、両者が共に磁石の保磁力を高めている。

【図1】

【図2】

【国際調査報告】