JP2016134498A - 磁性材料の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】磁気特性に優れる磁性材料の製造方法を提供する。【解決手段】ＳｍとＦｅとを含有するＳｍ−Ｆｅ系合金を準備する準備工程と、Ｓｍ−Ｆｅ系合金に、ＳｍおよびＦｅと反応しない雰囲気中または減圧雰囲気中、２Ｔ以上４Ｔ以下の磁場を印加しながら、２５０℃以上３５０℃以下の温度で熱処理を施す磁場熱処理工程と、磁場熱処理工程の後、Ｓｍ−Ｆｅ系合金に、ＳｍおよびＦｅと反応しない雰囲気中または減圧雰囲気中、磁場熱処理工程における加熱温度から６００℃以上８００℃以下まで５分以内に急速に昇温し、その温度で２分以上１０分以下保持してから、５００℃以下まで５分以内に急速に冷却する熱処理を施す急速熱処理工程と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、希土類磁石の材料となる磁性材料の製造方法に関する。特に、磁気特性に優れる磁性材料の製造方法に関する。

モータや発電機などに使用される永久磁石として、希土類元素（ＲＥ）と鉄（Ｆｅ）とを含有する希土類−鉄系化合物を主相とする希土類−鉄系合金（ＲＥ−Ｆｅ系合金）を用いた希土類磁石が広く利用されている。希土類磁石としては、Ｎｄ_２Ｆｅ_１４Ｂ相を主相とするＮｄ_２Ｆｅ_１４Ｂ合金を用いたＮｄ−Ｆｅ−Ｂ磁石（ネオジム磁石）が代表的である（特許文献１，２を参照）。その他、Ｓｍ_２Ｆｅ_１７相を主相とするＳｍ_２Ｆｅ_１７合金を原料とし、これを窒化したＳｍ_２Ｆｅ_１７Ｎ_３相を主相とするＳｍ_２Ｆｅ_１７Ｎ_３合金を用いたＳｍ−Ｆｅ−Ｎ磁石が知られている（特許文献１，２を参照）。

また、希土類磁石の高性能化を目指して、ナノコンポジット磁石の研究が進められている（特許文献１を参照）。ナノコンポジット磁石は、ナノサイズの微細な軟磁性相と硬磁性相とを有し、例えば、両相がナノメートルオーダーの間隔で周期的に配置されたナノコンポジット組織を有する。ナノコンポジット磁石は、軟磁性相と硬磁性相との間に働く交換相互作用により軟磁性相が硬磁性相に束縛されて、軟磁性相と硬磁性相とがあたかも単相磁石のように振る舞う。その結果、軟磁性相が持つ高い磁化と硬磁性相が持つ高い保磁力とを併せ持つことができ、磁気特性に優れる磁性材料として期待されている。

特開平１１−９７２２２号公報 特開２０１４−１４６６５５号公報

希土類磁石の更なる高性能化が求められており、磁気特性に優れる磁性材料の開発が強く望まれている。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、本発明の目的の一つは、磁気特性に優れる磁性材料の製造方法を提供することにある。

本発明の一態様に係る磁性材料の製造方法は、準備工程と、磁場熱処理工程と、急速熱処理工程とを備える。準備工程は、ＳｍとＦｅとを含有するＳｍ−Ｆｅ系合金を準備する工程である。磁場熱処理工程は、前記Ｓｍ−Ｆｅ系合金に、ＳｍおよびＦｅと反応しない雰囲気中または減圧雰囲気中、２Ｔ以上４Ｔ以下の磁場を印加しながら、２５０℃以上３５０℃以下の温度で熱処理を施す工程である。急速熱処理工程は、前記磁場熱処理工程の後、前記Ｓｍ−Ｆｅ系合金に、ＳｍおよびＦｅと反応しない雰囲気中または減圧雰囲気中、前記磁場熱処理工程における加熱温度から６００℃以上８００℃以下まで５分以内に急速に昇温し、その温度で２分以上１０分以下保持してから、５００℃以下まで５分以内に急速に冷却する熱処理を施す工程である。

上記磁性材料の製造方法は、磁気特性に優れる磁性材料を製造できる。

実施形態１の磁性材料の製造工程の一例を模式的に示す工程説明図である。

［本発明の実施形態の説明］
本発明者らは、希土類−鉄系合金としてＳｍ−Ｆｅ合金を選択し、Ｓｍ_５Ｆｅ_１７相を主相とするＳｍ_５Ｆｅ_１７合金を磁性材料として使用した希土類磁石に着目した。Ｓｍ_５Ｆｅ_１７合金は、希土類磁石として高い保磁力を有するためである。そこで、希土類磁石の更なる高性能化を目指して、Ｆｅ相からなる軟磁性相と、Ｓｍ_５Ｆｅ_１７相からなる硬磁性相とを含むナノコンポジット組織を有する磁性材料の開発に取り組んだ。

特許文献１では、急冷法によりアモルファス状態の急冷薄帯合金を作製した後、その合金に６００℃以上の温度で熱処理を施すことで、軟磁性相と硬磁性相とを含むナノコンポジット磁石を製造する方法が記載されている。しかし、特許文献１に記載の製造方法では、Ｆｅ相からなる軟磁性相とＳｍ_５Ｆｅ_１７相からなる硬磁性相とを含むナノコンポジット磁石は作製できないのが現状である。その理由は、熱処理によって結晶化すると、安定なＳｍ_２Ｆｅ_１７相やＳｍＦｅ_３相が主として析出するからである。

そこで、本発明者らは、Ｆｅ相からなる軟磁性相と、Ｓｍ_５Ｆｅ_１７相からなる硬磁性相とを含むナノコンポジット組織とすることを鋭意検討した。その結果、磁場を印加しながら低温で熱処理する磁場熱処理工程と、その後、急速に高温まで昇温して急速に冷却する急速熱処理工程との二段階の熱処理を行うことで、Ｆｅ相とＳｍ_５Ｆｅ_１７相とが混在するナノコンポジット組織を有する磁性材料を得られるとの知見を得て本発明を完成するに至った。以下、本発明の実施形態の内容を列記して説明する。

（１）実施形態に係る磁性材料の製造方法は、準備工程と、磁場熱処理工程と、急速熱処理工程とを備える。準備工程は、ＳｍとＦｅとを含有するＳｍ−Ｆｅ系合金を準備する工程である。磁場熱処理工程は、前記Ｓｍ−Ｆｅ系合金に、ＳｍおよびＦｅと反応しない雰囲気中または減圧雰囲気中、２Ｔ以上４Ｔ以下の磁場を印加しながら、２５０℃以上３５０℃以下の温度で熱処理を施す工程である。急速熱処理工程は、前記磁場熱処理工程の後、前記Ｓｍ−Ｆｅ系合金に、ＳｍおよびＦｅと反応しない雰囲気中または減圧雰囲気中、前記磁場熱処理工程における加熱温度から６００℃以上８００℃以下まで５分以内に急速に昇温し、その温度で２分以上１０分以下保持してから、５００℃以下まで５分以内に急速に冷却する熱処理を施す工程である。

原料のＳｍ−Ｆｅ系合金に熱処理を施すにあたり、磁場熱処理工程⇒急速熱処理工程という二段階の工程を行うことで、微細かつ結晶性の高いＦｅ相およびＳｍ_５Ｆｅ_１７相を含むナノコンポジット組織を有する磁性材料を得ることができる。まず、磁場熱処理工程において、磁場を印加しながら熱処理を施すことで、磁場中でのエネルギー安定性の高いＦｅ相が析出する。このとき、２５０℃以上３５０℃以下といった低温で熱処理を施すため、Ｆｅ相の粗大化を抑制でき、微細なＦｅ相を析出できる。低温であっても磁場を印加することによって、Ｆｅ相は、熱エネルギーによって析出できない分、磁場のエネルギーによって析出することができる。この磁場熱処理工程における加熱温度と印加磁場とを調整することによって、Ｆｅ相の析出量を制御でき、残るＳｍ_５Ｆｅ_１７相を得ることができる。次に、急速熱処理工程において、急速な昇温⇒短時間での高温保持⇒急速な冷却を行うことで、Ｆｅ相を粗大化させずに、Ｆｅ相およびＳｍ_５Ｆｅ_１７相の結晶化を促進しでき、微細かつ結晶性の高いＦｅ相およびＳｍ_５Ｆｅ_１７相を生成できる。Ｓｍ_５Ｆｅ_１７相を生成できることで、高い保磁力を有する磁性材料を得ることができる。

（２）実施形態の磁性材料の製造方法として、前記準備工程におけるＳｍ−Ｆｅ系合金は、非晶質状態であり、Ｓｍの含有量が１０質量％以上４５質量％以下であることが挙げられる。

上記構成によれば、原料のＳｍ−Ｆｅ系合金が非晶質状態であり、Ｓｍの含有量が上記範囲内であることで、Ｓｍ_５Ｆｅ_１７相を生成し易く、Ｆｅ相およびＳｍ_５Ｆｅ_１７相を含むナノコンポジット組織を有する磁性材料を製造し易い。

［本発明の実施形態の詳細］
本発明の実施形態の詳細を、以下に説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

＜実施形態１＞
〔磁性材料の製造方法〕
実施形態１の磁性材料の製造方法は、準備工程と、磁場熱処理工程と、急速熱処理工程とを備える。以下、図１に基づいて、各工程について詳しく説明する。

（準備工程）
準備工程は、ＳｍとＦｅとを含有するＳｍ−Ｆｅ系合金を準備する工程である。Ｓｍ−Ｆｅ系合金は、Ｓｍの含有量が１０質量％以上４５質量％以下であることが挙げられる。Ｓｍの含有量が１０質量％以上であることで、Ｓｍ_５Ｆｅ_１７相を生成し易く、保磁力を向上させることができる。一方、Ｓｍの含有量が４５質量％以下であることで、Ｆｅの含有量が相対的に多くなり、残留磁化を向上させることができる。Ｓｍの含有量は、さらに１２質量％以上２７質量％以下、特に１８質量％以上２５質量％以下が挙げられる。Ｓｍ−Ｆｅ系合金は、ＳｍとＦｅ以外にもＢまたはＣ，Ｆ，Ｎｂ，Ｚｒを５質量％以下程度含んでいてもよい。また、Ｆｅの一部をＣｏ，Ｃｕなどの他の遷移金属元素やＡｌ，Ｓｉで置換してもよい。Ｆｅ（Ｆｅの一部を置換したものを含む）の含有量は、７１質量％以上８８質量％以下含有することが挙げられる。

Ｓｍ−Ｆｅ系合金は、非晶質状態であることが挙げられる。Ｓｍ−Ｆｅ系合金が非晶質状態であり、Ｓｍの含有量が上記範囲内であると、後述する二段階の熱処理工程によって結晶質のＳｍ_５Ｆｅ_１７相を生成し易く、Ｆｅ相およびＳｍ_５Ｆｅ_１７相を含むナノコンポジット組織を有する磁性材料を製造し易い。

Ｓｍ−Ｆｅ系合金は、上記組成範囲となるように配合した合金の溶湯を超急冷法により急冷することで得られる。超急冷法としては、メルトスパン法が挙げられる。冷却速度は、例えば２×１０^５℃／秒以上、好ましくは１×１０^６℃／秒以上である。図１の左図に示すように、メルトスパン法で得られたＳｍ−Ｆｅ系合金（急冷薄帯３０）は適宜粉砕して、Ｓｍ−Ｆｅ系合金粉末２０としてもよい。Ｓｍ−Ｆｅ系合金粉末３０の平均粒子径は、例えば５μｍ以上５０μｍ以下、好ましくは１０μｍ以上３０μｍ以下である。「平均粒子径」とは、レーザ回折法で測定された体積基準の粒度分布において、小径側から累積体積が５０％になる粒子径（Ｄ５０：５０体積％粒径）のことである。Ｓｍ−Ｆｅ系合金の粉砕は、例えばジェットミル、ボールミル、ハンマーミル、ブラウンミル、ピンミル、ディスクミル、ジョークラッシャーなどの公知の粉砕機を用いることができる。Ｓｍ−Ｆｅ系合金の段階では粉砕せず、磁性材料の製造後、磁性材料を粉砕して粉末にしてもよい。

（磁場熱処理工程）
磁場熱処理工程は、図１の中図に示すように、Ｓｍ−Ｆｅ系合金粉末２０に、不活性雰囲気中または減圧雰囲気中、２Ｔ以上４Ｔ以下の磁場を印加しながら、２５０℃以上３５０℃以下の温度で熱処理を施す工程である。２５０℃以上３５０℃以下といった低温で磁場を印加しながら熱処理を施すことで、Ｆｅ相が粗大化せずに、磁場中でのエネルギー安定性の高いＦｅ相が析出する。

雰囲気は、ＳｍおよびＦｅと反応しない雰囲気または減圧雰囲気とする。ＳｍおよびＦｅと反応しない雰囲気は、酸素や水素、窒素を含まない雰囲気であり、Ａｒが挙げられる。減圧雰囲気は、標準の大気雰囲気よりも圧力を低下させた真空状態をいい、最終真空度は１０Ｐａ以下、さらに１Ｐａ以下が好ましい。

加熱温度は、２５０℃以上３５０℃以下とする。加熱温度が２５０℃以上であると、Ｆｅ相の析出を行うことができる。一方、加熱温度が３５０℃以下であることで、Ｆｅ相の粗大化を抑制できる。この加熱温度への昇温速度は特に問わない。熱処理の保持時間は、３０分以上１０時間以下が挙げられる。加熱温度が低いことでＦｅ相の析出がし難いため、保持時間は３０分以上とする。一方、１０時間以下とすることで、保持時間が過度に長くなることなく十分にＦｅ相を析出することができる。この保持時間は、１時間以上３時間以下が好ましい。

印加磁場は、２Ｔ以上４Ｔ以下とする。加熱温度が低温であることで熱エネルギーによってＦｅ相は析出し難いが、２Ｔ以上の磁場を印加することで、磁場のエネルギーによってＦｅ相は析出する。つまり、Ｆｅ相は、熱エネルギーによって析出できない分、磁場のエネルギーによって析出することができる。そのため、低温であっても、十分にＦｅ相は析出できる。一方、磁場が４Ｔ以下であることで、Ｆｅ相の粗大化を抑制できる。このような磁場は、例えば、高温超電導磁石を用いることで安定して形成することができる。

磁場熱処理工程において、加熱温度と印加磁場とを調整することによって、Ｆｅ相の析出量を制御でき、残るＳｍ_５Ｆｅ_１７相を得ることができる。加熱温度と印加磁場とは、加熱温度が低いときには印加磁場を大きくし、加熱温度が高いときには印加磁場を小さくすることで、熱エネルギーと磁場エネルギーとによって、効果的にＦｅ相を粗大化せずに所望量を析出することができる。

Ｆｅ相の平均粒径は、実質的に、この磁場熱処理工程によって決まる。Ｆｅ相の平均粒径は、１５０ｎｍ以下、好ましくは１００ｎｍ以下であることが挙げられる。

（急速熱処理工程）
急速熱処理工程は、図１の右図に示すように、Ｓｍ−Ｆｅ系合金粉末２０に、急速な昇温（低温Ｔ_１→高温Ｔ_２）⇒短時間での高温保持（高温Ｔ_２）⇒急速な冷却（５００℃以下）を行う工程である。この急速熱処理工程は、磁場熱処理工程の後に連続して行う。つまり、急速な昇温を行う前の低温Ｔ_１とは、磁場熱処理工程における加熱温度のことである。急速な昇温および短時間での高温保持によって、Ｆｅ相を粗大化させずに、Ｆｅ相およびＳｍ_５Ｆｅ_１７相の結晶化を促進でき、微細かつ結晶性の高いＦｅ相およびＳｍ_５Ｆｅ_１７相を生成できる。

雰囲気は、磁場熱処理工程と同様に、ＳｍおよびＦｅと反応しない雰囲気または減圧雰囲気とする。ＳｍおよびＦｅと反応しない雰囲気は、酸素や水素、窒素を含まない雰囲気であり、Ａｒが挙げられる。減圧雰囲気は、標準の大気雰囲気よりも圧力を低下させた真空状態をいい、最終真空度は１０Ｐａ以下、さらに１Ｐａ以下が好ましい。

まず、Ｓｍ−Ｆｅ系合金粉末２０に、磁場熱処理工程における加熱温度Ｔ_１（２５０℃以上３５０℃以下）から６００℃以上８００℃以下の高温Ｔ_２まで５分以内に急速に昇温する。昇温速度としては、５０℃／分以上、７０℃／分以上、９０℃／分以上、１１０℃／分以上とすることが挙げられる。昇温時間ｔ_１は５分以内であれば特に問わない。

高温Ｔ_２となったら、その温度Ｔ_２で２分以上１０分以下保持する（図１右図のｔ_１−ｔ_２間）。そうすると、Ｆｅ相およびＳｍ_５Ｆｅ_１７相の結晶化が起こり、Ｆｅ相からなる軟磁性相１１と、Ｓｍ_５Ｆｅ_１７相からなる硬磁性相１２とを含む結晶相を含有する複合組織が形成され、軟磁性相と硬磁性相とがコンポジット化した組織となる。急速熱処理工程は、磁場を印加せずに行うことが好ましい。磁場を印加すると、Ｆｅ相が粗大化するためである。

その後、５００℃以下まで５分以内に急速に冷却する。そうすることで、コンポジット化されたＦｅ相およびＳｍ_５Ｆｅ_１７相の粗大化を抑制でき、微細かつ結晶性の高いＦｅ相（軟磁性相１１）およびＳｍ_５Ｆｅ_１７相（硬磁性相１２）のコンポジット化した組織の磁性材料１０を得ることができる。冷却速度としては、２０℃／分以上、さらに６０℃／分とすることが挙げられる。５００℃以下とするまでの冷却時間ｔ_３は５分以内であれば特に問わない。５００℃以下となれば、それ以降の冷却速度は特に問わない。

急速熱処理工程は、磁場熱処理工程の後に常温に冷却し、常温から再加熱して高温Ｔ_２としてもよい。その場合であっても、常温から昇温して、温度Ｔ_１となってからの高温Ｔ_２への急速な昇温⇒短時間での高温保持⇒急速な冷却は必須である。急速熱処理工程は、上述したように、磁場熱処理工程の後に連続して行う方が効率的である。

〔磁性材料〕
上述した磁性材料の製造方法によって得られた磁性材料１０は、図１の右拡大図に示されるように、Ｆｅ相からなる軟磁性相１１と、Ｓｍ_５Ｆｅ_１７相からなる硬磁性相１２とを含む結晶相を含有する。Ｆｅ相は、例えばα−Ｆｅ相である。硬磁性相１２は、Ｓｍ_５Ｆｅ_１７相の結晶粒である。なお、図１において、軟磁性相１１と硬磁性相１２との区別を明確にするために、軟磁性相１１にはハッチングを付している。

磁性材料１０は、結晶相として、Ｆｅ相からなる軟磁性相１１とＳｍ_５Ｆｅ_１７相からなる硬磁性相１２とを含有し、両相が混在する複合組織（コンポジット組織）である。高磁化を有するＦｅ相（軟磁性相１１）と高保磁力を有するＳｍ_５Ｆｅ_１７相（硬磁性相１２）とが混在する複合組織であることで、両相の間に働く交換相互作用より両相が交換結合して、高磁化と高保磁力とを併せ持つ磁気特性を有することが可能であり、磁気特性を改善できる。

特に、磁性材料１０は、軟磁性相１１と硬磁性相１２とがナノサイズであり、軟磁性相１１と硬磁性相１２とのナノコンポジット組織を有することが好ましい。ナノコンポジット組織を有することで、軟磁性相と硬磁性相との間に強い交換相互作用が働き、両相の交換結合により高磁化と高保磁力とを併せ持つことができ、磁気特性を更に改善できる。「ナノサイズ」とは、平均結晶粒径（結晶粒サイズ）が３００ｎｍ以下、さらに１５０ｎｍ以下、特に１００ｎｍであることを意味する。磁性材料１０中の磁性相の平均結晶粒径（結晶粒サイズ）は、Ｘ線回折（ＸＲＤ）による回折ピークの半値幅からシェラーの式を用いて求めることができる。ナノコンポジット組織としては、軟磁性相と硬磁性相とが層状に交互に配列した周期構造を有する形態や、粒状の軟磁性相が硬磁性相中に分散した分散構造を有する形態が挙げられる。磁性材料の組織構造としては、分散構造よりも周期構造の方が硬磁性相の周期間隔が小さくなり、磁気特性的に好ましいと考えられる。

上記磁性材料１０は、磁石とする場合、窒化処理を行う。窒化処理は、磁性材料に、窒素を含む雰囲気中で、窒化温度以上の温度で熱処理を施す。窒化温度は、結晶相のＳｍ_５Ｆｅ_１７相を窒化して、Ｓｍ_５Ｆｅ_１７Ｎ_ｘ（Ｘ＝０．５〜３）相が生成される温度とする。この窒化温度は、例えば、３００℃以上５００℃以下とすることが挙げられる。加熱温度を３００℃以上とすることで、窒化を促進でき、Ｓｍ_５Ｆｅ_１７Ｎ_ｘ（Ｘ＝０．５〜３）相を形成し易い。一方、加熱温度を５００℃以下とすることで、Ｆｅ相の粗大化を抑制し、Ｓｍ_５Ｆｅ_１７Ｎ_ｘの過剰窒化や分解を抑制できる。

＜試験例＞
以下の準備工程⇒磁場熱処理工程⇒急速熱処理工程という手順で磁性材料（試料Ｎｏ．１〜２０）を作製し、得られた磁性材料の磁気特性およびＦｅ相（α−Ｆｅ相）の平均結晶粒径を調べた。また、比較例として、磁場熱処理工程を行わず、準備工程⇒急速熱処理工程という手順で磁性材料（試料Ｎｏ．２１〜３３）を作製し、得られた磁性材料の磁気特性およびＦｅ相（α−Ｆｅ相）の平均結晶粒径を調べた。

準備工程では、原料のＳｍ−Ｆｅ系合金を準備する。Ｓｍを１３質量％含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる組成を有する合金の溶湯を、メルトスパン法により急冷（冷却速度５×１０^５℃／秒以上）して、厚み１０μｍ程度の急冷薄帯のＳｍ−Ｆｅ系合金を作製した。このＳｍ−Ｆｅ系合金は、非晶質合金である。

磁場熱処理工程では、Ｓｍ−Ｆｅ系合金に、アルゴン雰囲気中、表１および表２に示す磁場を印加しながら、表１および表２に示す温度Ｔ_１で熱処理を施した。この加熱温度Ｔ_１の保持時間は３時間とした。試料Ｎｏ．２１〜３３では、この工程は行わなかった。

急速熱処理工程では、加熱温度Ｔ_１での熱処理に連続して、５分以内に表１および表２に示す温度Ｔ_２まで昇温し、その温度Ｔ_２で表１及び表２に示す保持時間で保持し、さらに５分以内に５００℃以下まで冷却した。試料Ｎｏ．２１〜３３では、室温から温度Ｔ_２までを５分以内に昇温した。以上のようにして、表１及び表２に示す試料Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３３の磁性材料を製造した。

試料Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３３の磁性材料について、磁気特性を評価した。具体的には、振動試料型磁力計（東英工業株式会社製 ＶＳＭ−５ＳＣ−５ＨＦ型）を用いて残留磁化（Ｔ）および保磁力（ｋＡ／ｍ）を測定した。各試料の残留磁化および保磁力を表１および表２に示す。

また、試料Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３３の磁性材料について、ＸＲＤ装置（株式会社リガク製 ＳｍａｒｔＬａｂ）を用いて結晶相の分析を行うと共に、ＸＲＤによる回折ピークの半値幅からシェラーの式を用いてＦｅ相（α−Ｆｅ相）の平均結晶粒径（結晶粒サイズ）を求めた。各試料のＦｅ相の平均結晶粒径を表１および表２に示す。

ＸＲＤによる結晶相分析の結果から、２Ｔ以上４Ｔ以下の磁場を印加しながら２５０℃以上３５０℃以下の熱処理⇒６００℃以上８００℃以下まで急速に昇温⇒２分以上１０分以下保持⇒５００℃以下まで急速に冷却、を行った試料Ｎｏ．１〜９は、結晶相として、Ｆｅ相およびＳｍ_５Ｆｅ_１７相の存在が確認でき、Ｆｅ相（軟磁性相）とＳｍ_５Ｆｅ_１７相（硬磁性相）とが混在する組織（コンポジット組織）となっていた。これに対し、磁場熱処理において磁場が小さい試料Ｎｏ．１２，１３や、磁場熱処理を行わずかつ急速熱処理での加熱温度が低い試料Ｎｏ．２１ではナノコンポジット組織とはなっていなかった。

試料Ｎｏ．１〜９は、残留磁化が０．７２Ｔ以上で、かつ保磁力が１０００ｋＡ／ｍ以上であった。これに対し、磁場熱処理の加熱温度が低い試料Ｎｏ．１０、磁場熱処理の加熱温度が高い試料Ｎｏ．１１、磁場熱処理の印加磁場が小さい試料Ｎｏ，１２，１３、磁場熱処理の印加磁場が大きい試料Ｎｏ．１４，１５、急速熱処理の保持時間が短い試料Ｎｏ．１６、急速熱処理の保持時間が長い試料Ｎｏ．１７，１８、急速熱処理の加熱温度が低い試料Ｎｏ．１９、急速熱処理の加熱温度が高い試料Ｎｏ．２０、磁場熱処理を行わなかった試料Ｎｏ．２１〜３３は、残留磁化が０．７０Ｔ未満、保磁力が９５０ｋＡ／ｍ未満と低かった。それは、微細かつ結晶性の高いＦｅ相およびＳｍ_５Ｆｅ_１７相を十分に析出することができなかったからと考えられる。試料Ｎｏ．１〜９は、Ｆｅ相とＳｍ_５Ｆｅ_１７相とが混在するコンポジット組織となっていることで、Ｆｅ相によって残留磁化を向上でき、かつＳｍ_５Ｆｅ_１７相によって保磁力を向上できたと考えられる。

また、試料Ｎｏ．１〜９は、Ｆｅ相の平均結晶粒径は１５０ｎｍ以下であり、Ｓｍ_５Ｆｅ_１７相の平均結晶粒径は１２０ｎｍ以下であった。特に、急速熱処理工程での加熱温度を７００℃以下とした試料Ｎｏ．１〜８は、Ｆｅ相の平均結晶粒径が１００ｎｍ以下であり、さらに微細な組織となっていた。それは、磁場熱処理における加熱温度が低く、かつ磁場も小さい上に、急速熱処理での加熱温度も低いことで、Ｆｅ相の粗大化がより抑制されたからと考えられる。これに対し、磁場熱処理⇒急速熱処理の二段階の熱処理を行った場合で、磁場熱処理での磁場が大きい試料Ｎｏ．１４，１５、急速熱処理での加熱温度が高い試料Ｎｏ．２０、急速熱処理での保持時間が長い試料Ｎｏ．１７，１８では、Ｆｅ相の平均結晶粒径は１５０ｎｍ超と粗大化していた。磁場熱処理⇒急速熱処理の二段階の熱処理を行った場合で、磁場熱処理での加熱温度が低い試料Ｎｏ．１０、急速熱処理での保持時間が短い試料Ｎｏ．１６、急速熱処理での加熱温度が低い試料Ｎｏ．１９では、Ｆｅ相の平均結晶粒径は１００ｎｍ未満と小さいが、Ｆｅ相が十分に析出・結晶化されていないため残留磁化が小さく、Ｓｍ_５Ｆｅ_１７相が生成されなかったため保磁力が小さくなったと考えられる。

本発明の磁性材料の製造方法は、各種モータ、特に、ハイブリッド車（ＨＥＶ）やハードディスクドライブ（ＨＤＤ）などに具備される高速モータに用いられる永久磁石の原料、素材の製造に好適に利用することができる。

１０ 磁性材料
１１ 軟磁性相（Ｆｅ相）
１２ 硬磁性相（Ｓｍ_５Ｆｅ_１７相）
２０ ＳＭ−Ｆｅ系合金粉末
３０ 急冷薄帯

Claims (2)

1. ＳｍとＦｅとを含有するＳｍ−Ｆｅ系合金を準備する準備工程と、
   前記Ｓｍ−Ｆｅ系合金に、ＳｍおよびＦｅと反応しない雰囲気中または減圧雰囲気中、２Ｔ以上４Ｔ以下の磁場を印加しながら、２５０℃以上３５０℃以下の温度で熱処理を施す磁場熱処理工程と、
   前記磁場熱処理工程の後、前記Ｓｍ−Ｆｅ系合金に、ＳｍおよびＦｅと反応しない雰囲気中または減圧雰囲気中、前記磁場熱処理工程における加熱温度から６００℃以上８００℃以下まで５分以内に急速に昇温し、その温度で２分以上１０分以下保持してから、５００℃以下まで５分以内に急速に冷却する熱処理を施す急速熱処理工程と、を備える磁性材料の製造方法。
2. 前記準備工程におけるＳｍ−Ｆｅ系合金は、非晶質状態であり、Ｓｍの含有量が１０質量％以上４５質量％以下である請求項１に記載の磁性材料の製造方法。

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