特表 2025-501463 Ｒ－Ｔ－Ｂ磁石およびその製造方法

(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】2025-01-22

(54)【発明の名称】Ｒ－Ｔ－Ｂ磁石およびその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01F 1/057 20060101AFI20250115BHJP

   H01F 41/02 20060101ALI20250115BHJP

   C22C 38/00 20060101ALI20250115BHJP

   C21D 6/00 20060101ALI20250115BHJP

【ＦＩ】

H01F1/057 170

H01F41/02 G

C22C38/00 303D

C21D6/00 B

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024534123

(86)(22)【出願日】2023-03-17

(85)【翻訳文提出日】2024-06-06

(86)【国際出願番号】 CN2023082340

(87)【国際公開番号】W WO2023174430

(87)【国際公開日】2023-09-21

(31)【優先権主張番号】202210271193.9

(32)【優先日】2022-03-18

(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】515173183

【氏名又は名称】北京中科三環高技術股▲ふん▼有限公司

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

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

(71)【出願人】

【識別番号】521341488

【氏名又は名称】寧波科寧達工業有限公司

(74)【代理人】

【識別番号】110002077

【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】魏方允

(72)【発明者】

【氏名】王登興

(72)【発明者】

【氏名】朱偉

(72)【発明者】

【氏名】杜飛

(72)【発明者】

【氏名】胡蝶

【テーマコード（参考）】

5E040

5E062

【Ｆターム（参考）】

5E040AA04

5E040AA19

5E040BD01

5E040CA01

5E040HB03

5E040NN01

5E040NN18

5E062CD04

5E062CF01

5E062CG02

5E062CG03

(57)【要約】

本開示は、Ｒ－Ｔ－Ｂ磁石およびその製造方法に関し、前記Ｒ－Ｔ－Ｂ磁石の元素組成は、Ｒ１_ｘＲ２_ｙＴ_{１００－ｘ－ｙ－ｚ－ｕ－ａ－ｂ－ｃ}Ｂ_ｚＴｉ_ｕＣｕ_ａＧａ_ｂＡ_ｃであり、Ｒ１は軽希土類元素であり、前記軽希土類元素はＰｒおよびＮｄのうち少なくとも一種を含み、Ｒ２は重希土類元素であり、前記重希土類元素はＤｙおよびＴｂのうち少なくとも一種を含み、ＴはＦｅおよびＣｏを含み、Ａは、Ａｌ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｍｎのうちの少なくとも１種を含み、ｘ、ｙ、ｚ、ｕ、ａ、ｂ、ｃは質量百分率であり、かつ、２８％≦ｘ＋ｙ≦３０．５％、０．８８％≦ｚ≦０．９２％、０．１２％≦ｕ≦０．１５％、０≦ａ≦０．１５％、０．１５％≦ｂ≦０．２５％、０≦ｃ≦２％を満たす。本開示は、Ｔｉ、Ｂ、Ｇａなどの元素を相乗的に添加することによって、Ｒ_２Ｔ_１７相の割合が高いという問題を解決し、磁石は高残留磁束と高保磁力を備えるようになった。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

Ｒ－Ｔ－Ｂ磁石であって、
前記Ｒ－Ｔ－Ｂ磁石の元素組成は、Ｒ１_ｘＲ２_ｙＴ_{１００－ｘ－ｙ－ｚ－ｕ－ａ－ｂ－ｃ}Ｂ_ｚＴｉ_ｕＣｕ_ａＧａ_ｂＡ_ｃで表わされ、Ｒ１は軽希土類元素であり、前記軽希土類元素はＰｒおよびＮｄのうち少なくとも一種を含み、Ｒ２は重希土類元素であり、前記重希土類元素はＤｙおよびＴｂのうち少なくとも一種を含み、ＴはＦｅおよびＣｏを含み、ＡはＡｌ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｍｎのうち少なくとも一種を含むＲ－Ｔ－Ｂ磁石であり、ｘ、ｙ、ｚ、ｕ、ａ、ｂ、ｃは質量百分率であり、かつ、２８％≦ｘ＋ｙ≦３０．５％、０．８８％≦ｚ≦０．９２％、０．１２％≦ｕ≦０．１５％、０≦ａ≦０．１５％、０．１５％≦ｂ≦０．２５％、０≦ｃ≦２％を満たすことを特徴とする、Ｒ－Ｔ－Ｂ磁石。

【請求項2】

前記Ｒ－Ｔ－Ｂ磁石において、Ｃｕ元素の質量百分率が０．１２～０．１５％であり、Ｃｏ元素の質量百分率が０．５～２．５％であり、好ましくは、重金属元素Ｒ２の質量百分率が２％未満であることを特徴とする、請求項1に記載のＲ－Ｔ－Ｂ磁石。

【請求項3】

前記Ｒ－Ｔ－Ｂ磁石は、主相と粒界相とを含み、前記粒界相は、デルタ相を有するＲ－Ｔ－Ｍ－Ｔｉ相を含み、前記Ｒ－Ｔ－Ｍ－Ｔｉ相は、前記粒界相の２０～３０％であり、Ｒ／Ｔ＝０．２～０．４６のデルタ相は、前記Ｒ－Ｔ－Ｍ－Ｔｉ相の４０～５０％であることを特徴とする、請求項1に記載のＲ－Ｔ－Ｂ磁石。

【請求項4】

前記Ｒ－Ｔ－Ｍ－Ｔｉ相の元素組成は、Ｒ３_ｍＲ４_ｎＴ_{１００－ｍ－ｎ－ｖ－ｅ}Ｍ_ｖＴｉ_ｅで表わされ、Ｒ３がＰｒおよび／またはＮｄから選択され、Ｒ４がＤｙおよび／またはＴｂから選択され、Ｍには、Ｇａおよび／または他の金属元素が含まれ、前記他の金属元素はＣｕおよび／またはＡであり、ＡはＡｌ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｍｎのうち少なくとも一種を含み、ＴはＦｅおよびＣｏを含み、ｍ、ｎ、ｖ、ｅは、原子百分率であり、且つ１４％≦ｍ＋ｎ≦６０％、０．１％≦ｖ≦１１％、０．０１％≦ｅ≦９％を満たすことを特徴とする、請求項３に記載のＲ－Ｔ－Ｂ磁石。

【請求項5】

前記デルタ相におけるＲ３＋Ｒ４の含有量が１８～２９ａｔ％であり、Ｔの含有量が５９～７４ａｔ％であり、Ｍの含有量が０．０１～５ａｔ％であり、Ｔｉの含有量が１ａｔ％を超えることを特徴とする、請求項４に記載のＲ－Ｔ－Ｂ磁石。

【請求項6】

前記Ｒ－Ｔ－Ｍ－Ｔｉ相において、Ｇａ／Ｍが７０％を超える粒界相が、Ｒ－Ｔ－Ｍ－Ｔｉ相の６０～６５％であることを特徴とする、請求項４に記載のＲ－Ｔ－Ｂ磁石。

【請求項7】

前記元素組成を満たす合金原料を真空誘導炉で溶解鋳造し、合金シートを得るステップＳ１と、
前記合金シートを水素吸蔵破砕処理した後、微粉砕処理を行い、合金微粉末を得るステップＳ２と、
前記合金微粉末を磁場中に配置して配向成形した後、真空環境下で焼結処理と時効処理を行うステップＳ３と、
を含むことを特徴とする、請求項１～６のいずれか一項に記載のＲ－Ｔ－Ｂ磁石の製造方法。

【請求項8】

ステップＳ１において、前記真空誘導炉の真空度は１０^－２～１０^－１Ｐａであり、溶解温度は１３００～１５００℃であり、溶解時間は３０～６０ｍｉｎであり、鋳造温度は１４００℃～１５００℃であり、鋳造時間は１０～１５ｍｉｎであり、
ステップＳ２において、前記合金微粉末の粒径は３．２～４．２μｍであり、前記水素吸蔵破砕処理の条件については、水素吸蔵圧力が０．３～０．４ＭＰａ、脱水素温度が５６０℃～６００℃であり、前記微粉砕処理におけるジェットミル粉砕室の圧力は０．５～０．７ＭＰａであり、
ステップＳ３において、前記焼結処理の条件については、焼結温度が１０００℃～１１００℃であり、焼結時間が５ｈ～８．５ｈであり、時効処理の条件については、時効温度が４００℃～５００℃、時効時間が７．５ｈ～８．５ｈであることを特徴とする、請求項７に記載の方法。

【請求項9】

前記Ｒ－Ｔ－Ｂ磁石におけるＣ含有量が６００～８００ｐｐｍであることを特徴とする請求項７または８に記載の方法で製造された、Ｒ－Ｔ－Ｂ磁石。

【請求項10】

前記Ｒ－Ｔ－Ｂ磁石におけるＯ含有量が６００～１２００ｐｐｍであり、Ｎ含有量が１００～３００ｐｐｍであることを特徴とする、請求項９に記載のＲ－Ｔ－Ｂ磁石。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は希土類永久磁石材料の分野に関し、特にＲ－Ｔ－Ｂ磁石およびその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

現在、ＮｄＦｅＢ磁石は省エネや性能向上に必要な機能性材料として注目されており、その応用範囲や生産量は年々拡大している。多くの場合が高温で使用されるため、磁石に対する要求はますます厳しくなり、高残留磁束だけでなく、高保磁力も求められている。一方、ＮｄＦｅＢ磁石の保磁力は温度の上昇とともに著しく低下するため、使用温度での保磁力を維持するには、室温での保磁力を向上させる必要がある。

【0003】

ＮｄＦｅＢ磁石の保磁力を向上させる方法として、主相であるＮｄ_２Ｆｅ_１４Ｂ化合物中のＮｄの一部をＤｙまたはＴｂで置換することができる。しかし、ＤｙとＴｂは資源埋蔵量が少なく、価格が高くて不安定であり、変動リスクが大きい。そのために、ＤｙとＴｂの含有量をできるだけ低減しながら、高保磁力、高残留磁束を有するＲ－Ｆｅ－Ｂ磁石について新たなプロセスと新たな組成の開発が求められている。

【0004】

中国特許第１０６０２４２３５号明細書（ＣＮ１０６０２４２３５Ｂ）には、Ｇａ含有量が０．３～０．８質量％であり、Ｂ含有量が０．８～０．９２質量％であり、Ａｌ含有量が０．０５～０．５質量％であり、Ｔｉ含有量が０．１５～０．２９質量％であり、Ｃ含有量が０．１０～０．３０質量％である組成を有するＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石が開示されている。当該組成は、従来のＲ－Ｔ－Ｂ系焼結磁石よりＢの含有量が少なく、Ｇａ等を添加してＲ_２Ｔ_１７相の生成を抑制することでＲ－Ｔ－Ｇａ相を生成し、高いＨ_ｃＪを有する焼結磁石が得られた。しかし、当該文献には、Ｔｉ含有量が０．１５質量％未満の場合、Ｂ含有量の変化によるＨｃＪの変動を抑えられず、Ｇａ含有量が０．３質量％未満の場合、Ｒ－Ｔ－Ｇａ相の生成量が少なすぎてＲ_２Ｔ_１７相が消失せず、高いＨ_ｃＪが得られない問題も開示されている。

【発明の概要】

【0005】

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、磁石保磁力の変動を抑制しつつ、高残留磁束と高保磁力を有する磁石を提供することを目的とする。

【0006】

上記目的を達成するために、本開示の態様1は、元素組成がＲ１_ｘＲ２_ｙＴ_{１００－ｘ－ｙ－ｚ－ｕ－ａ－ｂ－ｃ}Ｂ_ｚＴｉ_ｕＣｕ_ａＧａ_ｂＡ_ｃで表わされるＲ－Ｔ－Ｂ磁石を提供し、Ｒ１は軽希土類元素であり、上記軽希土類元素はＰｒおよびＮｄのうち少なくとも一種を含み、Ｒ２は重希土類元素であり、上記重希土類元素はＤｙおよびＴｂのうち少なくとも一種を含み、ＴはＦｅおよびＣｏを含み、ＡはＡｌ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｍｎのうち少なくとも一種を含み、ｘ、ｙ、ｚ、ｕ、ａ、ｂ、ｃは質量百分率であり、かつ、２８％≦ｘ＋ｙ≦３０．５％、０．８８％≦ｚ≦０．９２％、0.１２％≦ｕ≦０．１５％、０≦ａ≦０．１５％、０．１５％≦ｂ≦０．２５％、０≦ｃ≦２％を満たす。

【0007】

態様１において、上記Ｒ－Ｔ－Ｂ磁石では、Ｃｕ元素の質量百分率が０．１２～０．１５％であり、Ｃｏ元素の質量百分率が０．５～２．５％であり、重金属元素Ｒ２の質量百分率が２％未満であることが好ましい。

【0008】

態様１において、上記Ｒ－Ｔ－Ｂ磁石は主相と粒界相を含むことができ、ここで、上記粒界相はデルタ相を有するＲ－Ｔ－Ｍ－Ｔｉ相を含み、上記Ｒ－Ｔ－Ｍ－Ｔｉ相は上記粒界相の２０～３０％であり、Ｒ／Ｔ＝０．２～０．４６のデルタ相は上記Ｒ－Ｔ－Ｍ－Ｔｉ相の４０～５０％である。

【0009】

態様１において、上記Ｒ－Ｔ－Ｍ－Ｔｉ相の元素組成は、Ｒ３_ｍＲ４_ｎＴ_{１００－ｍ－ｎ－ｖ－ｅ}Ｍ_ｖＴｉｅで表わすことができ、Ｒ３がＰｒおよび／またはＮｄから選択され、Ｒ４がＤｙおよび／またはＴｂから選択され、Ｍには、Ｇａおよび／または他の金属元素が含まれ、上記他の金属元素はＣｕおよび／またはＡであり、ＡはＡｌ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｍｎのうち少なくとも一種を含み、ＴはＦｅおよびＣｏのうち少なくとも一種を含み、ｍ、ｎ、ｖ、ｅは、原子百分率であり、且つ１４％≦ｍ＋ｎ≦６０％、０．１％≦ｖ≦１１％、０．０１％≦ｅ≦９％を満たす。

【0010】

態様１において、上記デルタ相におけるＲ３＋Ｒ４の含有量が１８～２９ａｔ％であり、Ｔの含有量が５９～７４ａｔ％であり、Ｍの含有量が０．０１～５ａｔ％であり、Ｔｉの含有量が１ａｔ％を超えることができる。

【0011】

態様１において、上記Ｒ－Ｔ－Ｍ－Ｔｉ相では、Ｇａ／Ｍが７０％を超える粒界相がＲ－Ｔ－Ｍ－Ｔｉ相の６０～６５％であってもよい。

【0012】

本願発明の態様２は、
上記元素組成を満たす合金原料を真空誘導炉で溶解鋳造し、合金シートを得るステップＳ１と、
上記合金シートを水素吸蔵破砕処理した後、微粉砕処理を行い、合金微粉末を得るステップＳ２と、
上記合金微粉末を磁場中に配置して配向成形した後、真空環境下で焼結処理と時効処理を行うステップＳ３と、を含むＲ－Ｔ－Ｂ磁石を製造する方法を提供する。

【0013】

態様２において、上記合金微粉末の粒径は３．２～４．２μｍである。

【0014】

態様２において、ステップＳ１では、上記真空誘導炉の真空度が１０^－２～１０^－１Ｐａであり、溶解温度が１３００～１５００℃であり、溶解時間が３０～６０ｍｉｎであり、鋳造温度が１４００℃～１５００℃であり、鋳造時間が１０～１５ｍｉｎであり、ステップＳ２において、上記水素吸蔵破砕処理の条件については、水素吸蔵圧力が０．３～０．４ＭＰａであり、脱水素温度が５６０℃～６００℃であり、上記微粉砕処理において、ジェットミル粉砕室の圧力が０．５～０．７ＭＰａであり、ステップＳ３において、上記焼結処理の条件については、焼結温度が１０００℃～１１００℃であり、焼結時間が５ｈ～８．５ｈであり、上記時効処理の条件については、時効温度が４００℃～５００℃であり、時効時間が７．５ｈ～８．５ｈである。

【0015】

本開示の態様３は、上記方法で製造されたＲ－Ｔ－Ｂ磁石を提供し、上記Ｒ－Ｔ－Ｂ磁石におけるＣ含有量は６００～８００ｐｐｍである。

【0016】

態様３では、上記Ｒ－Ｔ－Ｂ磁石におけるＯ含有量が６００～１２００ｐｐｍであり、Ｎ含有量が１００～３００ｐｐｍである。

【0017】

上述の実施形態により、本開示に係る発明では、Ｔｉ、Ｂ、Ｇａなどの元素を相乗的に添加して粒界相にデルタ相を生成させることにより、Ｒ_２Ｔ_１７相の割合が高いという問題を解決し、磁石が高残留磁束と高保磁力を備えるようになった。

【0018】

本開示の他の特徴および優れた点は、以下の具体的な実施形態において詳細に説明される。

【図面の簡単な説明】

【0019】

図面は、本開示のさらなる理解を提供するために使用され、明細書の一部を構成するものであり、以下の具体的な実施形態とともに本開示を説明するために使用されるが、本開示を限定するものではない。

【図1】実施例1の磁石ＳＥＭ図(点１～４)である。

【図2】実施例1の磁石ＳＥＭ図(点５～８)である。

【図3】実施例1の磁石ＳＥＭ図(点９～１０)である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

本開示の具体的な実施形態を以下に詳しく説明する。本明細書に記載の具体的な実施形態は、本開示を解釈および説明するために使用され、本開示を限定することを意図するものではないことを理解されたい。なお、本開示におけるａｔ％とは、ａｔｏｍ％の略称であり、即ち原子含有量で算出した割合である。

【0021】

本開示の実施形態1は、元素組成がＲ１_ｘＲ２_ｙＴ_{１００－ｘ－ｙ－ｚ－ｕ－ａ－ｂ}Ｂ_ｚＴｉ_ｕＣｕ_ａＧａ_ｂＡ_ｃで表わされるＲ－Ｔ－Ｂ磁石を提供し、Ｒ１は軽希土類元素であり、上記軽希土類元素はＰｒおよびＮｄのうち少なくとも一種を含み、Ｒ２は重希土類元素であり、上記重希土類元素はＤｙおよびＴｂのうち少なくとも一種を含み、ＴはＦｅおよびＣｏを含み、ＡはＡｌ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｍｎのうち少なくとも一種を含み、ｘ、ｙ、ｚ、ｕ、ａ、ｂ、ｃは質量百分率であり、かつ、２８％≦ｘ＋ｙ≦３０．５％、０．８８％≦ｚ≦０．９２％、0.１２％≦ｕ≦０．１５％、０≦ａ≦０．１５％、０．１５％≦ｂ≦０．２５％、０≦ｃ≦２％を満たす。

【0022】

多くの実験を重ねた結果、本開示の発明者らは、従来技術ではＴｉの含有量が高いため、ＴｉとＢが結合して、結晶粒界に高強度、高硬度のＴｉＢ_２またはＴｉＢ化合物が多数形成され、ＴｉＢ_２またはＴｉＢの硬度が高いため、切断加工時の切断効率が低下することを発見した。そのため、バッチ処理時の切断効率を向上させるためには、磁石中のＴｉＢ_２またはＴｉＢの含有量を低減する必要がある。Ｂ含有量のわずかな変動によるＨ_ｃＪの大きな変動の問題は、磁石に形成されるＲ-Ｔ-Ｇａ相が粒界相における割合で変化することに起因している。Ｒ-Ｔ-Ｇａ相の形成は熱処理温度に敏感であり、不均一な熱処理温度はＲ-Ｔ-Ｇａ相の形成割合に影響を与える。本開示は、Ｒ－Ｔ－Ｂ磁石の元素組成を調整して、Ｔｉ、Ｂ、Ｇａなどの元素を相乗的に添加することにより、Ｒ_２Ｔ_１７相の割合が高いという問題を解決し、磁石が高残留磁束と高保磁力を備えるようになった。

【0023】

本開示の好ましい実施形態として、Ｒ－Ｔ－Ｂ磁石において、Ｃｕ元素の質量百分率は０．１２～０．１５％であり、Ｃｏ元素の質量百分率は０．５～２．５％である。さらに、Ｄｙおよび/またはＴｂの含有量が２％未満であることが好ましく、この場合、Ｂｒ＞１３．８ｋＧｓ、ＨｃＪ＞１９．５ｋＯｅの優れた総合性能を有する磁石を作製することができる。

【0024】

本開示の好ましい実施形態として、上記Ｒ－Ｔ－Ｂ磁石は主相と粒界相を含み、ここで、粒界相はデルタ相を有するＲ－Ｔ－Ｍ－Ｔｉ相を含み、上記Ｒ－Ｔ－Ｍ－Ｔｉ相は上記粒界相の２０～３０％であり、Ｒ／Ｔ＝０．２～０．４６のデルタ相は上記Ｒ－Ｔ－Ｍ－Ｔｉ相の４０～５０％である。

【0025】

本開示の発明者らは、さらに、ＴｉおよびＣ含有量を低減すると、磁石の切断効率がある程度向上することを見出した。また、Ｔｉは主相中のＦｅ原子と置換可能である。Ｔｉ含有量が高いと、生成するＲ_２Ｔ_１７相が増加し、磁石のＨ_ｃＪが低下する可能性がある。したがって、Ｔｉの含有量を低減させることでＲ_２Ｔ_１７相の析出を減少させることができ、これによってＨ_ｃＪが増加し、Ｈ_ｃＪの変動が低減する。Ｇａ含有量が減少すると、Ｈ_ｃＪを増加させることができる。その理由は、Ｒ-Ｔ-Ｇａ相の生成量は減少するものの、磁石の粒界相にＲ-Ｔ-Ｇａの組成に近いＲ－Ｔ－Ｍ－Ｔｉ相が形成されたためであり、Ｔｉ含有量が１ａｔ％を超えるＲ－Ｔ－Ｍ－Ｔｉ相は、Ｒ－Ｔ－Ｇａ相よりＲ含有量が低く、また、Ｒ－Ｔ－Ｍ－Ｔｉ相にはデルタ相も含まれている。発明者らは、Ｈ_ｃｊが改善される理由は、ＴｉがＲの一部を置換し、その結果、結晶粒界にＲリッチな相薄層が形成され、結晶粒間の間隔が大きくなり、それによってＨ_ｃＪが改善されるためと考えている。そこで、本開示は、Ｔｉ、Ｂ、Ｇａ等の元素を相乗的に添加して、粒界相にＲ－Ｔ－Ｍ－Ｔｉ相とデルタ相を特定の割合で生成させることにより、Ｒ_２Ｔ_１７相の割合が高いという問題を解決し、磁石が高残留磁束と高保磁力を備えるようになった。

【0026】

本開示のある具体的な実施形態において、Ｒ－Ｔ－Ｍ－Ｔｉ相の元素組成はＲ３_ｍＲ４_ｎＴ_{１００－ｍ－ｎ－ｖ－ｅ}Ｍ_ｖＴｉｅで表わされ、Ｒ３がＰｒおよび／またはＮｄから選択され、Ｒ４がＤｙおよび／またはＴｂから選択され、Ｍには、Ｇａおよび／または他の金属元素が含まれ、他の金属元素はＣｕおよび／またはＡであり、ＡはＡｌ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｍｎのうち少なくとも一種を含み、ＴはＦｅおよびＣｏを含み、ここで、ｍ、ｎ、ｖ、ｅは、原子百分率であり、且つ１４％≦ｍ＋ｎ≦６０％、０．１％≦ｖ≦１１％、０．０１％≦ｅ≦９％を満たす。

【0027】

本開示の好ましい実施形態において、本開示のデルタ相におけるＲ３＋Ｒ４の含有量が１８～２９ａｔ％の範囲内であり、Ｔの含有量が５９～７４ａｔ％の範囲内であり、Ｍの含有量が０．０１～５ａｔ％の範囲内であり、Ｔｉの含有量が１ａｔ％を超える。

【0028】

本開示の好ましい実施形態では、Ｒ－Ｔ－Ｍ－Ｔｉ相において、Ｇａ／Ｍが７０％を超える粒界相がＲ－Ｔ－Ｍ－Ｔｉ相の６０～６５％である。

【0029】

本開示の実施形態２は、Ｒ－Ｔ－Ｂ磁石を製造する方法を提供し、当該方法は、
上記元素組成を満たす合金原料を真空誘導炉で溶解鋳造し、合金シートを得るステップＳ１と、
上記合金シートを水素吸蔵破砕処理した後、微粉砕処理を行い、合金微粉末を得るステップＳ２と、
上記合金微粉末を磁場中に配置して配向成形した後、真空環境下で焼結処理と時効処理を行うステップＳ３と、を含む方法である。

【0030】

本開示によれば、上記合金微粉末の粒径は３．２～４．２μｍであってもよい。

【0031】

本開示によれば、ステップＳ１において、上記真空誘導炉の真空度は１０^－２～１０^－１Ｐａであり、溶解温度は１３００～１５００℃であり、溶解時間は３０～６０ｍｉｎであり、鋳造温度は１４００℃～１５００℃であり、鋳造時間は１０～１５ｍｉｎであってもよい。ステップＳ２において、上記水素吸蔵破砕処理の条件については、水素吸蔵圧力が０．３～０．４ＭＰａ、脱水素温度が５６０℃～６００℃であってよく、上記微粉砕処理におけるジェットミル粉砕室の圧力は０．５～０．７ＭＰａであってもよい。ステップＳ３において、上記焼結処理の条件については、焼結温度が１０００℃～１１００℃、焼結時間が５ｈ～８．５ｈであってよい。上記時効処理の条件については、時効温度が４００℃～５００℃、時効時間が７．５ｈ～８．５ｈであってよい。

【0032】

本開示の実施形態３は、上記方法で製造されるＲ－Ｔ－Ｂ磁石を提供することである。上記Ｒ－Ｔ－Ｂ磁石におけるＣ含有量は通常、６００～８００ｐｐｍである。

【0033】

上記Ｒ－Ｔ－Ｂ磁石におけるＯ含有量は通常、６００～１２００ｐｐｍであり、Ｎ含有量は通常１００～３００ｐｐｍであってもよい。

【0034】

本開示を実施例によりさらに詳細に説明するが、本開示はそれらに限定されるものではない。実施例で使用された原材料は、商業ルートを通じて入手可能である。

【0035】

実施例１
本実施例のＲ－Ｔ－Ｂ磁石は、Ｒ－Ｔ－Ｂ磁石原料を順次に溶解、連続鋳造、水素粉砕、微粉砕、成形、焼結時効を経て得られたものであり、具体的な原料の割合を表1に示す。

【0036】

本実施例の具体的な作製プロセスは以下の通りである。
（１）溶解:真空度７×１０^－２の高周波真空誘導溶解炉で溶解を行った。溶解温度は１４００℃である。
（２）連続鋳造:急冷凝固プロセスを採用して、厚さ０．２８ｍｍの合金シートが得られた。鋳造温度は１４５０℃である。
（３）水素粉砕:水素圧力が０．３ＭＰａで水素吸蔵を行い、その後、脱水素、冷却処理を行った。脱水素は、真空条件で徐々に温度を上げながら行い、脱水素温度は５００℃である。
（４）微粉砕:ジェットミルにより、真空雰囲気下で微粉砕を行い、粒径３．５μｍの微粉末を得た。ジェットミル粉砕室の圧力は０．６８ＭＰａであり、粉砕後、潤滑剤であるステアリン酸亜鉛を、粉末重量の０．１２％の割合で添加した。
（５）成形:一定の磁界強度と窒素雰囲気下で成形を行い、成形体を得た。
（６）焼結:成形体を真空条件下、１０５０℃で８時間焼結し、ゆっくり空冷した。
（７）時効:成形体を真空条件下、５００℃で８．５ｈ時効処理を行った後、室温まで冷却した。
実施例1で作製した磁石について、磁気特性試験および微細構造試験を行った。

【0037】

実施例２
本実施例のＲ－Ｔ－Ｂ磁石の作製方法は、実施例1と同様であり、具体的な原材料の割合を表1に示す。

【0038】

実施例３
本実施例のＲ－Ｔ－Ｂ磁石原料は主合金と補助合金に分かれ、主合金と補助合金をそれぞれ溶解、連続鋳造、水素粉砕、微粉砕を行った後、主合金:補助合金を４：１の割合で混合し、成形、焼結時効プロセスを経て、本実施例のＲ－Ｔ－Ｂ磁石を得た。主合金の組成をＲ１_２９Ｆｅ_{６７．９９}Ｂ_０．９２Ｔｉ_０．１４Ｃｕ_０．１３Ｇａ_０．２Ｃｏ_１．６２とし、補助合金の組成をＲ１_１９Ｄｙ_１０Ｆｅ_{６８．６４}Ｂ_０．９２Ｔｉ_０．１４Ｃｕ_０．１Ｇａ_０．２Ｃｏ（Ｒ１はＰｒとＮｄ）とした。

【0039】

比較例１
本比較例１のＲ－Ｔ－Ｂ磁石の作製方法は、実施例１と同様であり、具体的な原材料の割合を表１に示す。ここで、Ｔｉ含有量は０．１６ｗｔ％である。

【0040】

比較例２
本比較例２のＲ－Ｔ－Ｂ磁石の作製方法は、実施例２と同様であり、具体的な原材料の割合を表１に示す。ここで、Ｇａ含有量は０．４ｗｔ％である。

【0041】

表１

【0042】

試験例１
実施例と比較例で作製したＲ－Ｔ－Ｂ磁石の微細構造について試験を行い、具体的な微細構造試験方法としては、磁石の異なる断面を走査型電子顕微鏡で分析し、点ごとの定量分析によって磁石の粒界相における各元素の含有量を確認し（図１～図３は実施例1における磁石のＳＥＭ図である）、元素分析することによって粒界三角形領域の相を特定し、さらに相の面積比を算出した。実施例１の点１～１０における各元素の含有量を、表２に示す。

【0043】

表２

【0044】

ＳＥＭ図中の全ての粒界相における各元素の含有量と面積値をカウントし、さらに計算を行った結果、実施例１の焼結磁石の粒界相において、Ｒ－Ｔ－Ｍ－Ｔｉ相は、粒界相の２２．５％である。実施例２の焼結磁石の粒界相において、Ｒ－Ｔ－Ｍ－Ｔｉ相は粒界相の２６．１％であり、さらに、粒界相にはデルタ相が存在している。デルタ相において、Ｒ／Ｔ＝０．２～０．４６の粒界相はＲ－Ｔ－Ｍ－Ｔｉ相の４７．５％である。Ｒ－Ｔ－Ｍ－Ｔｉ相において、Ｇａ／Ｍが７０％を超える粒界相は、Ｒ－Ｔ－Ｍ－Ｔｉ相の６５％である。これに対して、比較例１の焼結磁石の粒界相において、Ｒ－Ｔ－Ｍ－Ｔｉ相は、粒界相の１６．７％であり、デルタ相におけるＲ／Ｔ＝０．２～０．４６の粒界相は、Ｒ－Ｔ－Ｍ－Ｔｉ相の１３．２％のみである。

【0045】

試験例２
実施例１～３で作製したＲ－Ｔ－Ｂ磁石について、Ｃ含有量試験および磁気特性試験を行った。具体的な磁気特性試験方法としては、室温２０℃の条件でパルス型ＢＨ減磁曲線試験装置を用いて試験した。磁石の残留磁束(Ｂｒ)および保磁力(ＨｃＪ)のデータを取得し、試験結果を表３に示す。

【0046】

表３

【0047】

本開示のＲ－Ｔ－Ｂ磁石の作製方法により、高いレベルの残留磁束と保磁力を有し、かつ総合性能に優れた磁石を作製することができる。実施例と比較例から、各元素含有量が本開示の範囲内である実施例１で作製した磁石は、比較例１より高い残留磁束と保磁力を示すことがわかる。また、微細構造分析を行った結果、実施例１の粒界相にはＲ－Ｔ－Ｍ－Ｔｉ相が生成し、その割合は粒界相の２０％を超えていることが明らかである。実施例１と実施例２との対比から分かるように、実施例２の磁石では、粒界相にデルタ相が生成し、Ｒ／Ｔ＝０．２～０．４６の粒界相が特定の面積比を形成することにより、磁気エネルギー積と保磁力の合計が実施例1よりも高く、より優れた総合的な性能を有する磁石が得られる。したがって、上記実施例および比較例から、本開示により作製した磁石は、磁石の粒界三角形領域に特定の面積比のデルタ相が形成されていることが明らかである。この相の存在は、Ｔｉ、Ｂ、Ｇａの相乗的な添加と、対応する製造プロセスの組み合わせの結果である。この相は、特定量のＢでのＴｉの低減に起因するＨ_ｃＪ不安定性の問題を抑制することができ、また、Ｇａ含有量が低減する場合には、Ｒ_２Ｔ_１７相の生成を抑制することができ、焼結磁石のＨｃＪが大幅に向上する。

【0048】

また、実施例と比較例で作製した磁石のＣ含有量から、実施例１～３のＣ含有量は６００～８００ｐｐｍであるのに対し、比較例１～２で作製した磁石のＣ含有量は９００ｐｐｍを超えていることが分かる。実施例１と比較例１で作製した磁石のそれぞれに、機械加工を行った。実施例１で作製した磁石の最大ワイヤ切断速度は０．５ｍｍ／ｍｉｎであったのに対して、比較例１で作製した磁石の最大ワイヤ切断速度はわずか０．２５ｍｍ／ｍｉｎであり、比較例１の切断効率は、実施例１よりも低いことが分かる。実施例１で作製した磁石は磁気特性が優れているだけでなく、切断効率もある程度改善されている。

【0049】

以上、本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、本開示の技術的思想の範囲内において様々な簡単な変更を加えることができ、これらも本開示について保護される範囲内にある。

【0050】

なお、上記具体的な実施形態で説明された特定の技術的特徴はそれぞれ、矛盾することなく、任意の適切な方法で組み合わせることができ、不必要な繰り返しを避けるために、本開示では、種々の可能な組み合わせを別個に記載しないことに留意されたい。

【0051】

また、本開示の異なる実施形態はそれぞれ、任意に組み合わせてもよく、本開示の思想に反しない限り、それらも本開示に開示された内容とみなすべきである。

【図1】

【図2】

【図3】

【手続補正書】

【提出日】2024-06-27

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

Ｒ－Ｔ－Ｂ磁石であって、
前記Ｒ－Ｔ－Ｂ磁石の元素組成は、Ｒ１_ｘＲ２_ｙＴ_{１００－ｘ－ｙ－ｚ－ｕ－ａ－ｂ－ｃ}Ｂ_ｚＴｉ_ｕＣｕ_ａＧａ_ｂＡ_ｃで表わされ、Ｒ１は軽希土類元素であり、前記軽希土類元素はＰｒおよびＮｄのうち少なくとも一種を含み、Ｒ２は重希土類元素であり、前記重希土類元素はＤｙおよびＴｂのうち少なくとも一種を含み、ＴはＦｅおよびＣｏを含み、ＡはＡｌ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｍｎのうち少なくとも一種を含むＲ－Ｔ－Ｂ磁石であり、ｘ、ｙ、ｚ、ｕ、ａ、ｂ、ｃは質量百分率であり、かつ、２８％≦ｘ＋ｙ≦３０．５％、０．８８％≦ｚ≦０．９２％、０．１２％≦ｕ≦０．１５％、０≦ａ≦０．１５％、０．１５％≦ｂ≦０．２５％、０≦ｃ≦２％を満たすことを特徴とする、Ｒ－Ｔ－Ｂ磁石。

【請求項2】

前記Ｒ－Ｔ－Ｂ磁石において、Ｃｕ元素の質量百分率が０．１２～０．１５％であり、Ｃｏ元素の質量百分率が０．５～２．５％であり、前記重希土類元素Ｒ２の質量百分率が２％未満であることを特徴とする、請求項1に記載のＲ－Ｔ－Ｂ磁石。

【請求項3】

前記Ｒ－Ｔ－Ｂ磁石におけるＣ含有量が６００～８００ｐｐｍであることを特徴とする請求項１に記載のＲ－Ｔ－Ｂ磁石。

【請求項4】

前記Ｒ－Ｔ－Ｂ磁石におけるＯ含有量が６００～１２００ｐｐｍであり、Ｎ含有量が１００～３００ｐｐｍであることを特徴とする、請求項３に記載のＲ－Ｔ－Ｂ磁石。

【請求項5】

前記Ｒ－Ｔ－Ｂ磁石は、主相と粒界相とを含み、前記粒界相は、Ｒ－Ｔ－Ｍ－Ｔｉ相を含み、前記Ｒ－Ｔ－Ｍ－Ｔｉ相は、前記粒界相の２０～３０％であり、
前記Ｒ－Ｔ－Ｍ－Ｔｉ相の元素組成は、Ｒ３ _ｍ Ｒ４ _ｎ Ｔ _{１００－ｍ－ｎ－ｖ－ｅ} Ｍ _ｖ Ｔｉ _ｅ で表わされ、Ｒ３がＰｒおよび／またはＮｄから選択され、Ｒ４がＤｙおよび／またはＴｂから選択され、Ｍには、Ｇａおよび／または他の金属元素が含まれ、前記他の金属元素はＣｕおよび／またはＡであり、ＡはＡｌ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｍｎのうち少なくとも一種を含み、ＴはＦｅおよびＣｏを含み、ｍ、ｎ、ｖ、ｅは、原子百分率であり、且つ１４％≦ｍ＋ｎ≦６０％、０．１％≦ｖ≦１１％、０．０１％≦ｅ≦９％を満たすことを特徴とする、請求項１に記載のＲ－Ｔ－Ｂ磁石。

【請求項6】

前記Ｒ－Ｔ－Ｍ－Ｔｉ相において、Ｇａ／Ｍが７０％を超える粒界相が、Ｒ－Ｔ－Ｍ－Ｔｉ相の６０～６５％であることを特徴とする、請求項５に記載のＲ－Ｔ－Ｂ磁石。

【請求項7】

前記元素組成を満たす合金原料を真空誘導炉で溶解鋳造し、合金シートを得るステップＳ１と、
前記合金シートを水素吸蔵破砕処理した後、微粉砕処理を行い、合金微粉末を得るステップＳ２と、
前記合金微粉末を磁場中に配置して配向成形した後、真空環境下で焼結処理と時効処理を行うステップＳ３と、
を含むことを特徴とする、請求項１～６のいずれか一項に記載のＲ－Ｔ－Ｂ磁石の製造方法。

【請求項8】

ステップＳ１において、前記真空誘導炉の真空度は１０^－２～１０^－１Ｐａであり、溶解温度は１３００～１５００℃であり、溶解時間は３０～６０ｍｉｎであり、鋳造温度は１４００℃～１５００℃であり、鋳造時間は１０～１５ｍｉｎであり、
ステップＳ２において、前記合金微粉末の粒径は３．２～４．２μｍであり、前記水素吸蔵破砕処理の条件については、水素吸蔵圧力が０．３～０．４ＭＰａ、脱水素温度が５６０℃～６００℃であり、前記微粉砕処理におけるジェットミル粉砕室の圧力は０．５～０．７ＭＰａであり、
ステップＳ３において、前記焼結処理の条件については、焼結温度が１０００℃～１１００℃であり、焼結時間が５ｈ～８．５ｈであり、時効処理の条件については、時効温度が４００℃～５００℃、時効時間が７．５ｈ～８．５ｈであることを特徴とする、請求項７に記載の方法。

【手続補正2】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３６

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0036】

本実施例の具体的な作製プロセスは以下の通りである。
（１）溶解:真空度７×１０^－２ Ｐａの高周波真空誘導溶解炉で溶解を行った。溶解温度は１４００℃である。
（２）連続鋳造:急冷凝固プロセスを採用して、厚さ０．２８ｍｍの合金シートが得られた。鋳造温度は１４５０℃である。
（３）水素粉砕:水素圧力が０．３ＭＰａで水素吸蔵を行い、その後、脱水素、冷却処理を行った。脱水素は、真空条件で徐々に温度を上げながら行い、脱水素温度は５００℃である。
（４）微粉砕:ジェットミルにより、真空雰囲気下で微粉砕を行い、粒径３．５μｍの微粉末を得た。ジェットミル粉砕室の圧力は０．６８ＭＰａであり、粉砕後、潤滑剤であるステアリン酸亜鉛を、粉末重量の０．１２％の割合で添加した。
（５）成形:一定の磁界強度と窒素雰囲気下で成形を行い、成形体を得た。
（６）焼結:成形体を真空条件下、１０５０℃で８時間焼結し、ゆっくり空冷した。
（７）時効:成形体を真空条件下、５００℃で８．５ｈ時効処理を行った後、室温まで冷却した。
実施例1で作製した磁石について、磁気特性試験および微細構造試験を行った。

【手続補正3】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４７

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0047】

本開示のＲ－Ｔ－Ｂ磁石の作製方法により、高いレベルの残留磁束と保磁力を有し、かつ総合性能に優れた磁石を作製することができる。実施例と比較例から、各元素含有量が本開示の範囲内である実施例１で作製した磁石は、比較例１より高い残留磁束と保磁力を示すことがわかる。また、微細構造分析を行った結果、実施例１の粒界相にはＲ－Ｔ－Ｍ－Ｔｉ相が生成し、その割合は粒界相の２０％を超えていることが明らかである。実施例１と実施例２との対比から分かるように、実施例２の磁石では、粒界相にデルタ相が生成し、Ｒ／Ｔ＝０．２～０．４６の粒界相が特定の面積比を形成することにより、保磁力が実施例1よりも高く、より優れた総合的な性能を有する磁石が得られる。したがって、上記実施例および比較例から、本開示により作製した磁石は、磁石の粒界三角形領域に特定の面積比のデルタ相が形成されていることが明らかである。この相の存在は、Ｔｉ、Ｂ、Ｇａの相乗的な添加と、対応する製造プロセスの組み合わせの結果である。この相は、特定量のＢでのＴｉの低減に起因するＨ_ｃＪ不安定性の問題を抑制することができ、また、Ｇａ含有量が低減する場合には、Ｒ_２Ｔ_１７相の生成を抑制することができ、焼結磁石のＨｃＪが大幅に向上する。

【国際調査報告】