JP6623998B2 - Ｒ−ｔ−ｂ系焼結磁石の製造方法 - Google Patents
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Description
本開示は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法に関する。
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石（Ｒは、希土類元素のうち少なくとも一種でありＮｄおよびＰｒの少なくとも一方を必ず含む）は永久磁石の中で最も高性能な磁石として知られており、ハードディスクドライブのボイスコイルモータ（ＶＣＭ）、電気自動車用（ＥＶ、ＨＶ、ＰＨＶなど）モータ、産業機器用モータなどの各種モータおよび家電製品などに使用されている。
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、主としてＲ２Ｔ１４Ｂ化合物からなる主相と、この主相の粒界部分に位置する粒界相と、から構成されている。主相であるＲ２Ｔ１４Ｂ化合物は、高い飽和磁化と異方性磁界を持つ強磁性材料であり、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の特性の根幹をなしている。
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、高温において保磁力ＨｃＪ（以下、単に「ＨｃＪ」という場合がある）が低下するため、不可逆熱減磁が起こる。そのため、特に電気自動車用モータに使用される場合、高いＨｃＪを有することが要求されている。
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石において、主相であるＲ２Ｔ１４Ｂ化合物中のＲに含まれる軽希土類元素ＲＬ（以下、単に「ＲＬ」という場合がある）の一部を重希土類元素ＲＨ（以下、単に「ＲＨ」という場合がある）で置換するとＨｃＪが向上することが知られており、ＲＨの置換量の増加に伴いＨｃＪは向上する。
しかし、Ｒ２Ｔ１４Ｂ化合物中のＲＬをＲＨで置換すると、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石のＨｃＪが向上する一方、残留磁束密度Ｂｒ（以下、単に「Ｂｒ」という場合がある）が低下する。また、特にＤｙは資源存在量が少ないうえ産出地が限定されているなどの理由から供給が安定しておらず、価格が大きく変動するなどの問題を有している。そのため、近年、ＲＨをできるだけ使用することなく（使用量をできるだけ少なくして）、ＨｃＪを向上させることが求められている。
特許文献１には、従来一般に用いられてきたＲ−Ｔ−Ｂ系合金に比べＢ量が相対的に少ない特定の範囲に限定するとともに、Ａｌ、ＧａおよびＣｕのうちから選ばれる１種以上の金属元素Ｍを含有させることによりＲ２Ｔ１７相を生成させ、該Ｒ２Ｔ１７相を原料として生成させた遷移金属リッチ相（Ｒ６Ｔ１３Ｍ）の体積率を充分に確保することにより、Ｄｙの含有量を抑制しつつ保磁力の高いＲ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石が得られることが記載されている。
前記の通りＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石が最も利用される用途はモータであり、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の磁気特性を向上することにより、モータの出力向上あるいはモータの小型化を図ることができる。そのため、ＢｒおよびＨｃＪの向上は大変有効であるが、それらの特性とともに角形比Ｈｋ／ＨｃＪ（以下、単に「Ｈｋ／ＨｃＪ」という場合がある）も高くなければならない。Ｈｋ／ＨｃＪが低いと限界減磁界強度が小さくなるので減磁し易くなるという問題を引き起こす。そのため、高いＢｒと高いＨｃＪを有すると共に、高いＨｋ／ＨｃＪを有するＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の開発が求められている。
なお、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の分野においては、一般に、角形比を求めるために測定するパラメータであるＨｋは、Ｉ（磁化の強さ）−Ｈ（磁界の強さ）曲線の第２象限において、Ｉが０．９Ｂｒの値になる位置のＨ軸の読み値が用いられている。このＨｋを減磁曲線のＨｃＪで除した値（Ｈｋ／ＨｃＪ）が角形比として定義される。
なお、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の分野においては、一般に、角形比を求めるために測定するパラメータであるＨｋは、Ｉ（磁化の強さ）−Ｈ（磁界の強さ）曲線の第２象限において、Ｉが０．９Ｂｒの値になる位置のＨ軸の読み値が用いられている。このＨｋを減磁曲線のＨｃＪで除した値（Ｈｋ／ＨｃＪ）が角形比として定義される。
しかし、特許文献１に記載されているような、一般的なＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石よりもＢ量を少なく（すなわち、Ｒ２Ｔ１４Ｂ型化合物の化学量論比のＢ量よりも少なく）し、Ｇａ等を添加した組成の焼結磁石は、高いＢｒと高いＨｃＪを有することができるものの、一般的なＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石（すなわち、Ｂ量がＲ２Ｔ１４Ｂ型化合物の化学量論比と同程度。以下、一般的なＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石、と言うことがある）と比べて、Ｈｋ／ＨｃＪが低下するという問題点があった。例えば、特許文献１の表４〜表６に示されるように、角形比（特許文献１ではＳｑ（角形性）と表記）は９０％前後であり、特に重希土類元素ＲＨ（Ｄｙ）を含有した場合は８０％台が多く、高いレベルにあるとは言い難い。なお、特許文献１には角形比の定義は記載されていないが、特許文献１の先行技術文献として引用されている、同一出願人による特開２００７−１１９８８２号公報に「磁化が飽和磁化の９０％となる外部磁場の値をｉＨｃで割った値を％表記したもの」と記載されていることから、特許文献１の角形比の定義も同様であると思われる。つまり、特許文献１の角形比の定義は前記の一般的に用いられている定義と同様であると思われる。
そこで本発明は、ＲＨをできるだけ使用することなく（使用量をできるだけ少なくして）、高いＢｒおよび高いＨｃＪを有すると共に、高いＨｋ／ＨｃＪを有するＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法を提供することを目的とする。
本発明の第１態様は、
Ｒ：２７．５質量％以上、３４．０質量％以下（Ｒは、希土類元素のうち少なくとも一種でありＮｄおよびＰｒの少なくとも一方を必ず含む）、
Ｂ：０．８５質量％以上、０．９３質量％以下、
Ｇａ：０．２０質量％以上、０．７０質量％以下、
Ｃｕ：０．０５質量％以上、０．７０質量％以下、
Ａｌ：０．０５質量％以上、０．４０質量％以下、および
Ｔ：６１．５質量％以上（Ｔは、ＦｅとＣｏであり、質量比でＴの９０％以上がＦｅである）を含み、
下記式（１）および（２）を満足するＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法であって、
［Ｔ］−７２．３［Ｂ］＞０ （１）
（［Ｔ］−７２．３［Ｂ］）／５５．８５＜１３［Ｇａ］／６９．７２ （２）
（［Ｔ］は質量％で示すＴの含有量であり、［Ｂ］は質量％で示すＢの含有量であり、［Ｇａ］は質量％で示すＧａの含有量である）
Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金を準備するＲ−Ｔ−Ｂ系合金準備工程と、
前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金を、水素加圧雰囲気で５℃以上３５０℃以下に加熱して水素脆化処理を実施した後、さらに３０００Ｐａ以下の減圧雰囲気又は不活性ガス雰囲気で７５０℃以上８５０℃以下に加熱する脱水素処理を実施して、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金粗粉末を得る水素粉砕工程と、
前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金粗粉末を粉砕してＲ−Ｔ−Ｂ系合金粉末を得る微粉砕工程と、
前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金粉末を成形して成形体を得る成形工程と、
前記成形体を焼結して焼結体を得る焼結工程と、
を含むＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法である。
Ｒ：２７．５質量％以上、３４．０質量％以下（Ｒは、希土類元素のうち少なくとも一種でありＮｄおよびＰｒの少なくとも一方を必ず含む）、
Ｂ：０．８５質量％以上、０．９３質量％以下、
Ｇａ：０．２０質量％以上、０．７０質量％以下、
Ｃｕ：０．０５質量％以上、０．７０質量％以下、
Ａｌ：０．０５質量％以上、０．４０質量％以下、および
Ｔ：６１．５質量％以上（Ｔは、ＦｅとＣｏであり、質量比でＴの９０％以上がＦｅである）を含み、
下記式（１）および（２）を満足するＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法であって、
［Ｔ］−７２．３［Ｂ］＞０ （１）
（［Ｔ］−７２．３［Ｂ］）／５５．８５＜１３［Ｇａ］／６９．７２ （２）
（［Ｔ］は質量％で示すＴの含有量であり、［Ｂ］は質量％で示すＢの含有量であり、［Ｇａ］は質量％で示すＧａの含有量である）
Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金を準備するＲ−Ｔ−Ｂ系合金準備工程と、
前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金を、水素加圧雰囲気で５℃以上３５０℃以下に加熱して水素脆化処理を実施した後、さらに３０００Ｐａ以下の減圧雰囲気又は不活性ガス雰囲気で７５０℃以上８５０℃以下に加熱する脱水素処理を実施して、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金粗粉末を得る水素粉砕工程と、
前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金粗粉末を粉砕してＲ−Ｔ−Ｂ系合金粉末を得る微粉砕工程と、
前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金粉末を成形して成形体を得る成形工程と、
前記成形体を焼結して焼結体を得る焼結工程と、
を含むＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法である。
本発明の第２態様は、前記脱水素処理は、７８０℃以上８２０℃以下に加熱する、第１態様に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法である。
本発明により、ＲＨをできるだけ使用することなく、高いＢｒと高いＨｃＪを有すると共に、高いＨｋ／ＨｃＪを有するＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法を提供することができる。
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、通常、原料合金を水素粉砕（粗粉砕）し、得られた粗粉砕粉をさらに微粉砕し、得られた合金粉末を成形および焼結することにより得ることができる。水素粉砕工程は、水素加圧雰囲気で加熱して原料合金を粗粉砕する水素吸蔵処理（水素脆化処理ともいう）と、減圧雰囲気で加熱して吸蔵した水素を放出する脱水素処理とを含む。
詳細を後述するように、本発明者らは鋭意検討した結果、水素粉砕工程において、所定の温度で水素脆化処理を行った後、７５０℃以上８５０℃以下の高温に加熱して脱水素処理を行うことにより、最終的に得られるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は高いＢｒ、ＨｃＪおよびＨｋ／ＨｃＪが得られることを見出した。
詳細を後述するように、本発明者らは鋭意検討した結果、水素粉砕工程において、所定の温度で水素脆化処理を行った後、７５０℃以上８５０℃以下の高温に加熱して脱水素処理を行うことにより、最終的に得られるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は高いＢｒ、ＨｃＪおよびＨｋ／ＨｃＪが得られることを見出した。
本発明の実施形態に係る製造方法により、高いＢｒ、ＨｃＪおよびＨｋ／ＨｃＪを有するＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石が得られる理由については未だ不明な点もある。現在までに得られている知見を基に、本発明者らが考えるメカニズムについて以下に説明する。以下のメカニズムについての説明は本発明の技術的範囲を制限することを目的とするものではないことに留意されたい。
一般的なＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石よりもＢ量を少なくし、Ｇａ等を添加した組成の焼結磁石では、一般的なＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石と比べて、粒界相にＦｅが過剰に存在しており、そのため粒界相にはＲ−Ｆｅ相（Ｎｄ２Ｆｅ１７相等）およびＲ−Ｆｅ−Ｇａ（Ｎｄ６Ｆｅ１３Ｇａ相等）相が多く存在している。このようなＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石では、水素粉砕工程の水素脆化処理時に水素雰囲気で加熱すると、粒界に存在するＲ−Ｆｅ相およびＲ−Ｆｅ−Ｇａ相は、Ｒ水素化物とα−Ｆｅ相に分解される。α−Ｆｅ相は非常に安定した相であるため、焼結後においても主相および粒界相に取り込まれることなく残存し、また磁性を有するため、焼結磁石の磁気特性を悪化させることが知られている。本発明者らは、このような磁性を有するα−Ｆｅ相の量を低減することにより、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の磁気特性を向上させることを検討した。
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法では、通常、脱水素処理は約６００℃を超える温度に加熱することなく行われている。脱水素処理の加熱温度が高すぎると、上述したＲ水素化物から水素が放出されて単体Ｒ（金属Ｒ、例えばＮｄ）となり、当該Ｒが微粉砕工程において酸化等し、磁気特性を劣化させる要因となる。そのため、脱水素処理を約６００℃以下で行い、このような磁気特性を低下させるＲの生成を抑制している。
本発明者らは鋭意検討した結果、一般的なＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石よりもＢ量を少なくし、Ｇａ等を添加した組成の場合において、６００℃を超える高温の特定温度範囲で脱水素処理を行い、Ｒ水素化物から水素を放出させ、磁気特性を低下させると従来考えられていたＲを積極的に生成することで、最終的に得られる焼結磁石の磁気特性を大幅に向上できることを見出した。
すなわち、水素吸蔵後、７５０℃以上８５０℃以下の高温に加熱して脱水素処理を行うことにより、Ｒ水素化物から水素を放出させてＲを積極的に生成させることで、当該Ｒとα−Ｆｅ相とが再結合して、Ｒ−Ｆｅ相が再び生成すると考えられる。これにより、磁性を有するα−Ｆｅ相の量を低減することができ、その結果、最終的に得られる焼結磁石は高いＢｒ、ＨｃＪおよびＨｋ／ＨｃＪが得られると考えられる。
以下に、本発明の実施形態について詳述する。
本発明者らは鋭意検討した結果、一般的なＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石よりもＢ量を少なくし、Ｇａ等を添加した組成の場合において、６００℃を超える高温の特定温度範囲で脱水素処理を行い、Ｒ水素化物から水素を放出させ、磁気特性を低下させると従来考えられていたＲを積極的に生成することで、最終的に得られる焼結磁石の磁気特性を大幅に向上できることを見出した。
すなわち、水素吸蔵後、７５０℃以上８５０℃以下の高温に加熱して脱水素処理を行うことにより、Ｒ水素化物から水素を放出させてＲを積極的に生成させることで、当該Ｒとα−Ｆｅ相とが再結合して、Ｒ−Ｆｅ相が再び生成すると考えられる。これにより、磁性を有するα−Ｆｅ相の量を低減することができ、その結果、最終的に得られる焼結磁石は高いＢｒ、ＨｃＪおよびＨｋ／ＨｃＪが得られると考えられる。
以下に、本発明の実施形態について詳述する。
［Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石］
まず、本発明の実施形態に係る製造方法により得られるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石について説明する。
本発明の実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の組成は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石全体を１００質量％としたとき、
Ｒ：２７．５質量％以上、３４．０質量％以下（Ｒは、希土類元素のうち少なくとも一種でありＮｄおよびＰｒの少なくとも一方を必ず含む）、
Ｂ：０．８５質量％以上、０．９３質量％以下、
Ｇａ：０．２０質量％以上、０．７０質量％以下、
Ｃｕ：０．０５質量％以上、０．７０質量％以下、
Ａｌ：０．０５質量％以上、０．４０質量％以下、および
Ｔ：６１．５質量％以上（Ｔは、ＦｅとＣｏであり質量比でＴの９０％以上がＦｅである）を含み、式（１）および（２）を満足する。
［Ｔ］−７２．３［Ｂ］＞０ （１）
（［Ｔ］−７２．３［Ｂ］）／５５．８５＜１３［Ｇａ］／６９．７２ （２）
（なお、［Ｔ］は質量％で示すＴの含有量であり、［Ｂ］は質量％で示すＢの含有量であり、［Ｇａ］は質量％で示すＧａの含有量である）
まず、本発明の実施形態に係る製造方法により得られるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石について説明する。
本発明の実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の組成は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石全体を１００質量％としたとき、
Ｒ：２７．５質量％以上、３４．０質量％以下（Ｒは、希土類元素のうち少なくとも一種でありＮｄおよびＰｒの少なくとも一方を必ず含む）、
Ｂ：０．８５質量％以上、０．９３質量％以下、
Ｇａ：０．２０質量％以上、０．７０質量％以下、
Ｃｕ：０．０５質量％以上、０．７０質量％以下、
Ａｌ：０．０５質量％以上、０．４０質量％以下、および
Ｔ：６１．５質量％以上（Ｔは、ＦｅとＣｏであり質量比でＴの９０％以上がＦｅである）を含み、式（１）および（２）を満足する。
［Ｔ］−７２．３［Ｂ］＞０ （１）
（［Ｔ］−７２．３［Ｂ］）／５５．８５＜１３［Ｇａ］／６９．７２ （２）
（なお、［Ｔ］は質量％で示すＴの含有量であり、［Ｂ］は質量％で示すＢの含有量であり、［Ｇａ］は質量％で示すＧａの含有量である）
上記組成により、一般的なＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石よりもＢ量を少なくするとともに、Ｇａ等を含有させているので、二粒子粒界にＲ−Ｔ−Ｇａ相が生成して、高いＨｃＪを得ることができる。ここで、Ｒ−Ｔ−Ｇａ相とは、代表的にはＮｄ６Ｆｅ１３Ｇａ化合物である。Ｒ６Ｔ１３Ｇａ化合物は、Ｌａ６Ｃｏ１１Ｇａ３型結晶構造を有する。また、Ｒ６Ｔ１３Ｇａ化合物は、その状態によっては、Ｒ６Ｔ１３−δＧａ１＋δ化合物（δは典型的には２以下）になっている場合がある。例えば、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石中にＣｕ、Ａｌが比較的多く含有される場合、Ｒ６Ｔ１３−δ（Ｇａ１−ｘ−ｙＣｕｘＡｌｙ）１＋δになっている場合がある。
また、本発明の別の好ましい実施形態の１つでは、残部は不可避的不純物であってよい。
次に各元素の詳細を説明する。
（１）希土類元素（Ｒ）
本発明の実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石におけるＲは、希土類元素の少なくとも一種でありＮｄおよびＰｒの少なくとも一方を必ず含む。本発明の実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は重希土類元素（ＲＨ）を含有しなくても高いＢｒと高いＨｃＪを得ることができるため、より高いＨｃＪを求められる場合でもＲＨの添加量を削減でき、典型的にはＲＨの含有量を５質量％以下とすることができる。しかし、このことは、本発明の実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石のＲＨ含有量が５質量％以下に限定されることを意味するものではない。
Ｒの含有量は、２７．５質量％以上、３４．０質量％以下である。
Ｒは、２７．５質量％未満では、焼結過程で液相が十分に生成せず、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結体を十分に緻密化することが困難になる恐れがあり、３４．０質量％を超えると主相比率が低下して高いＢｒを得ることができない。Ｒは、より高いＢｒを得るには、３１．０質量％以下が好ましい。
本発明の実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石におけるＲは、希土類元素の少なくとも一種でありＮｄおよびＰｒの少なくとも一方を必ず含む。本発明の実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は重希土類元素（ＲＨ）を含有しなくても高いＢｒと高いＨｃＪを得ることができるため、より高いＨｃＪを求められる場合でもＲＨの添加量を削減でき、典型的にはＲＨの含有量を５質量％以下とすることができる。しかし、このことは、本発明の実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石のＲＨ含有量が５質量％以下に限定されることを意味するものではない。
Ｒの含有量は、２７．５質量％以上、３４．０質量％以下である。
Ｒは、２７．５質量％未満では、焼結過程で液相が十分に生成せず、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結体を十分に緻密化することが困難になる恐れがあり、３４．０質量％を超えると主相比率が低下して高いＢｒを得ることができない。Ｒは、より高いＢｒを得るには、３１．０質量％以下が好ましい。
（２）ボロン（Ｂ）
Ｂの含有量は、０．８５質量％以上、０．９３質量％以下である。
Ｂは、０．８５質量％未満ではＲ２Ｔ１７相が析出して高いＨｃＪが得られない。さらに、主相比率が低下して高いＢｒを得ることができない。Ｂが０．９３質量％を超えるとＲ−Ｔ−Ｇａ相の生成量が少なすぎて高いＨｃＪが得られない恐れがある。
Ｂの含有量は、０．８５質量％以上、０．９３質量％以下である。
Ｂは、０．８５質量％未満ではＲ２Ｔ１７相が析出して高いＨｃＪが得られない。さらに、主相比率が低下して高いＢｒを得ることができない。Ｂが０．９３質量％を超えるとＲ−Ｔ−Ｇａ相の生成量が少なすぎて高いＨｃＪが得られない恐れがある。
（３）ガリウム（Ｇａ）
Ｇａの含有量は、０．２０質量％以上、０．７０質量％以下である。
Ｇａの含有量が０．２０質量％未満であると、Ｒ−Ｔ−Ｇａ相の生成量が少なすぎて、Ｒ２Ｔ１７相を消失させることができず、高いＨｃＪを得ることができない恐れがある。Ｇａの含有量が０．７０質量％を超えると、不要なＧａが存在することになり、主相比率が低下してＢｒが低下する恐れがある。
Ｇａの含有量は、０．２０質量％以上、０．７０質量％以下である。
Ｇａの含有量が０．２０質量％未満であると、Ｒ−Ｔ−Ｇａ相の生成量が少なすぎて、Ｒ２Ｔ１７相を消失させることができず、高いＨｃＪを得ることができない恐れがある。Ｇａの含有量が０．７０質量％を超えると、不要なＧａが存在することになり、主相比率が低下してＢｒが低下する恐れがある。
（４）銅（Ｃｕ）
Ｃｕの含有量は、０．０５質量％以上、０．７０質量％以下である。
Ｃｕの含有量が０．０５質量％未満であると、高いＨｃＪを得ることができない。また、Ｃｕの含有量が０．７０質量％を超えるとＢｒが低下する恐れがある。
Ｃｕの含有量は、０．０５質量％以上、０．７０質量％以下である。
Ｃｕの含有量が０．０５質量％未満であると、高いＨｃＪを得ることができない。また、Ｃｕの含有量が０．７０質量％を超えるとＢｒが低下する恐れがある。
（５）アルミニウム（Ａｌ）
Ａｌの含有量は、０．０５質量％以上、０．４０質量％以下である。Ａｌを含有することにより、ＨｃＪを向上させることができる。Ａｌは不可避的不純物として含有されてもよいし、積極的に添加して含有させてもよい。不可避的不純物で含有される量と積極的に添加した量の合計で０．０５質量％以上０．４０質量％以下含有させる。
Ａｌの含有量は、０．０５質量％以上、０．４０質量％以下である。Ａｌを含有することにより、ＨｃＪを向上させることができる。Ａｌは不可避的不純物として含有されてもよいし、積極的に添加して含有させてもよい。不可避的不純物で含有される量と積極的に添加した量の合計で０．０５質量％以上０．４０質量％以下含有させる。
（６）遷移金属元素（Ｔ）
ＴはＦｅとＣｏであり、質量比でＴの９０％以上がＦｅである。さらに本発明の効果を損なわない限りにおいて、少量のＶ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ等の遷移金属元素を含有してもよい。
Ｔが６１．５質量％未満では、Ｂｒが大幅に低下するおそれがある。そのためＴの含有量は６１．５質量％以上である。ＴにおけるＦｅの割合が質量比で９０％未満の場合、Ｂｒが低下する恐れがある。そのため、Ｔ含有量におけるＣｏ含有量の割合は、Ｔ含有量全体の１０％以下が好ましく、２．５％以下がより好ましい。
ＴはＦｅとＣｏであり、質量比でＴの９０％以上がＦｅである。さらに本発明の効果を損なわない限りにおいて、少量のＶ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ等の遷移金属元素を含有してもよい。
Ｔが６１．５質量％未満では、Ｂｒが大幅に低下するおそれがある。そのためＴの含有量は６１．５質量％以上である。ＴにおけるＦｅの割合が質量比で９０％未満の場合、Ｂｒが低下する恐れがある。そのため、Ｔ含有量におけるＣｏ含有量の割合は、Ｔ含有量全体の１０％以下が好ましく、２．５％以下がより好ましい。
（７）式（１）および式（２）
本発明の実施形態におけるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の組成は、式（１）を満足することにより、Ｂ含有量が一般的なＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石よりも低くなっている。一般的なＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、主相であるＲ２Ｔ１４Ｂ相以外に軟磁性相であるＲ２Ｔ１７相が析出しないよう［Ｆｅ］／５５．８４７（Ｆｅの原子量）が［Ｂ］／１０．８１１（Ｂの原子量）×１４よりも少ない組成となっている（［ ］は、その内部に記載された元素の質量％で示した含有量を意味する。例えば、［Ｆｅ］は質量％で示したＦｅの含有量を意味する）。本発明の実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、一般的なＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石と異なり、［Ｆｅ］／５５．８４７（Ｆｅの原子量）が［Ｂ］／１０．８１１（Ｂの原子量）×１４よりも多くなるように、式（１）を満足する組成とし、かつ、余ったＦｅからＧａを含むことでＲ−Ｔ−Ｇａ相を析出させるように、（[Ｔ]−７２．３Ｂ）／５５．８５（Ｆｅの原子量）が１３Ｇａ／６９．７２（Ｇａの原子量）を下回る組成となるように、式（２）を満足する組成とする。なお、ＴはＦｅとＣｏであるが、本発明の実施形態におけるＴはＦｅが主成分（質量比で９０％以上）であることから、Ｆｅの原子量を用いた。これにより、Ｄｙなどの重希土類元素をできるだけ使用せず、高いＨｃＪを得ることができる。
［Ｔ］−７２．３［Ｂ］＞０ （１）
（［Ｔ］−７２．３［Ｂ］）／５５．８５＜１３［Ｇａ］／６９．７２ （２）
（［Ｔ］は質量％で示すＴの含有量であり、［Ｂ］は質量％で示すＢの含有量であり、［Ｇａ］は質量％で示すＧａの含有量である）
本発明の実施形態におけるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石素材の組成は、式（１）を満足することにより、Ｂ含有量が一般的なＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石よりも低くなっている。一般的なＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、主相であるＲ２Ｔ１４Ｂ相以外に軟磁性相であるＲ２Ｔ１７相が析出しないよう［Ｆｅ］／５５．８４７（Ｆｅの原子量）が［Ｂ］／１０．８１１（Ｂの原子量）×１４よりも少ない組成となっている（［ ］は、その内部に記載された元素の質量％で示した含有量を意味する。例えば、［Ｆｅ］は質量％で示したＦｅの含有量を意味する）。本発明の実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、一般的なＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石と異なり、［Ｆｅ］／５５．８４７（Ｆｅの原子量）が［Ｂ］／１０．８１１（Ｂの原子量）×１４よりも多くなるように、式（１）を満足する組成とし、かつ、余ったＦｅからＧａを含むことでＲ−Ｔ−Ｇａ相を析出させるように、（[Ｔ]−７２．３Ｂ）／５５．８５（Ｆｅの原子量）が１３Ｇａ／６９．７２（Ｇａの原子量）を下回る組成となるように、式（２）を満足する組成とする。なお、ＴはＦｅとＣｏであるが、本発明の実施形態におけるＴはＦｅが主成分（質量比で９０％以上）であることから、Ｆｅの原子量を用いた。これにより、Ｄｙなどの重希土類元素をできるだけ使用せず、高いＨｃＪを得ることができる。
［Ｔ］−７２．３［Ｂ］＞０ （１）
（［Ｔ］−７２．３［Ｂ］）／５５．８５＜１３［Ｇａ］／６９．７２ （２）
（［Ｔ］は質量％で示すＴの含有量であり、［Ｂ］は質量％で示すＢの含有量であり、［Ｇａ］は質量％で示すＧａの含有量である）
（８）残部
上述したように、好ましい１つの実施形態では、残部は不可避的不純物であってよい。例えば、ジジム合金（Ｎｄ−Ｐｒ）、電解鉄およびフェロボロン等の溶解原料に通常不可避的に含有される不純物等に起因した不可避的不純物を含有していても、本発明の実施形態の効果を十分に奏することができる。このような不可避的不純物は、例えば、Ｌａ、Ｃｅ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｓｍ、ＣａおよびＭｇである。さらに、製造工程中の不可避的不純物として、Ｏ（酸素）、Ｎ（窒素）、Ｃ（炭素）などを例示できる。
上述したように、好ましい１つの実施形態では、残部は不可避的不純物であってよい。例えば、ジジム合金（Ｎｄ−Ｐｒ）、電解鉄およびフェロボロン等の溶解原料に通常不可避的に含有される不純物等に起因した不可避的不純物を含有していても、本発明の実施形態の効果を十分に奏することができる。このような不可避的不純物は、例えば、Ｌａ、Ｃｅ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｓｍ、ＣａおよびＭｇである。さらに、製造工程中の不可避的不純物として、Ｏ（酸素）、Ｎ（窒素）、Ｃ（炭素）などを例示できる。
本発明の実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の組成は、上述した元素に限定されるものではない。別の好ましい１つの実施形態では、上述した元素以外の任意の元素を１種または２種以上含んでもよい。以下にこのような任意に含んでよい元素を例示する。
（９）ニオブ（Ｎｂ）、ジルコニウム（Ｚｒ）
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、ＮｂおよびＺｒの少なくとも一方を含んでもよい。ＮｂおよびＺｒの両方またはいずれか一方を含有することにより、焼結時における結晶粒の異常成長をより確実に抑制することができる。しかし、Ｎｂおよび／またはＺｒの含有量が合計で０．１質量％を超えると不要なＮｂやＺｒが存在することにより、主相比率が低下してＢｒが低下する恐れがある。そのため、Ｎｂおよび／またはＺｒの含有量が合計で０．１質量％以下であることが好ましい。
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、ＮｂおよびＺｒの少なくとも一方を含んでもよい。ＮｂおよびＺｒの両方またはいずれか一方を含有することにより、焼結時における結晶粒の異常成長をより確実に抑制することができる。しかし、Ｎｂおよび／またはＺｒの含有量が合計で０．１質量％を超えると不要なＮｂやＺｒが存在することにより、主相比率が低下してＢｒが低下する恐れがある。そのため、Ｎｂおよび／またはＺｒの含有量が合計で０．１質量％以下であることが好ましい。
［Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法］
上述した組成を有するＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法を説明する。Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金準備工程、水素粉砕工程、微粉砕工程、成形工程、焼結工程および熱処理工程を含む。本発明の実施形態に係る製造方法は、水素粉砕工程にとりわけ特徴を有する。水素粉砕工程において、７５０℃以上８５０℃以下の高温に加熱して脱水素処理を行うことにより、Ｒ水素化物から水素を放出させてＲを積極的に生成させることにより、Ｒとα−Ｆｅ相とを再結合させ、Ｒ−Ｆｅ相を再生成することができる。これにより、磁性を有するα−Ｆｅ相の量を低減することができ、その結果、最終的に得られる焼結磁石のＨｃＪおよびＨｋ／ＨｃＪを向上することができる。
以下、各工程について説明する。
上述した組成を有するＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法を説明する。Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金準備工程、水素粉砕工程、微粉砕工程、成形工程、焼結工程および熱処理工程を含む。本発明の実施形態に係る製造方法は、水素粉砕工程にとりわけ特徴を有する。水素粉砕工程において、７５０℃以上８５０℃以下の高温に加熱して脱水素処理を行うことにより、Ｒ水素化物から水素を放出させてＲを積極的に生成させることにより、Ｒとα−Ｆｅ相とを再結合させ、Ｒ−Ｆｅ相を再生成することができる。これにより、磁性を有するα−Ｆｅ相の量を低減することができ、その結果、最終的に得られる焼結磁石のＨｃＪおよびＨｋ／ＨｃＪを向上することができる。
以下、各工程について説明する。
（１）Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金準備工程
最終的に得られるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の組成が上述した組成範囲になるように各元素の金属または合金（溶解原料）を準備し、金型鋳造によるインゴット法や、冷却ロールを用いて合金溶湯を急冷するストリップキャスト法等によりフレーク状の原料合金（Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金）を作製する。
最終的に得られるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の組成が上述した組成範囲になるように各元素の金属または合金（溶解原料）を準備し、金型鋳造によるインゴット法や、冷却ロールを用いて合金溶湯を急冷するストリップキャスト法等によりフレーク状の原料合金（Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金）を作製する。
（２）水素粉砕工程
得られたＲ−Ｔ−Ｂ系合金を水素粉砕し、粒径Ｄ５０が１００μｍ以上３００μｍ以下の粗粉砕粉（Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金粗粉末）を得る。尚、粒径Ｄ５０は、気流分散法によるレーザー回折法で得られた体積中心値（体積基準メジアン径）である。具体的には、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金に対して、水素加圧雰囲気で、５℃以上３５０℃以下に加熱して水素脆化処理（水素吸蔵処理ともいう）を実施した後、さらに３０００Ｐａ以下の減圧雰囲気又は不活性ガス雰囲気で、７５０℃以上８５０℃以下に加熱する脱水素処理を実施して、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金粗粉末を得る。以下に、本実施形態に係る水素脆化処理および脱水素処理について説明する。
なお、水素粉砕工程における加熱温度は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金及び粗粉砕粉に熱電対をとりつけることにより確認することができる。
得られたＲ−Ｔ−Ｂ系合金を水素粉砕し、粒径Ｄ５０が１００μｍ以上３００μｍ以下の粗粉砕粉（Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金粗粉末）を得る。尚、粒径Ｄ５０は、気流分散法によるレーザー回折法で得られた体積中心値（体積基準メジアン径）である。具体的には、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金に対して、水素加圧雰囲気で、５℃以上３５０℃以下に加熱して水素脆化処理（水素吸蔵処理ともいう）を実施した後、さらに３０００Ｐａ以下の減圧雰囲気又は不活性ガス雰囲気で、７５０℃以上８５０℃以下に加熱する脱水素処理を実施して、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金粗粉末を得る。以下に、本実施形態に係る水素脆化処理および脱水素処理について説明する。
なお、水素粉砕工程における加熱温度は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金及び粗粉砕粉に熱電対をとりつけることにより確認することができる。
（２−１）水素脆化処理
（水素加圧雰囲気）
Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金を炉内に装入した後、真空にして加熱し、その後水素を導入して水素加圧雰囲気にする。水素脆化処理時の水素の絶対圧が低すぎると、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金に十分に水素を吸蔵することができない可能性がある。そのため、水素の絶対圧が１５０ｋＰａ以上となるように水素を導入するのが好ましい。
（水素加圧雰囲気）
Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金を炉内に装入した後、真空にして加熱し、その後水素を導入して水素加圧雰囲気にする。水素脆化処理時の水素の絶対圧が低すぎると、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金に十分に水素を吸蔵することができない可能性がある。そのため、水素の絶対圧が１５０ｋＰａ以上となるように水素を導入するのが好ましい。
（水素脆化処理温度：５℃以上３５０℃以下）
水素脆化処理時の加熱温度が高すぎると、十分に水素を吸蔵することができない可能性があり、最終的に得られるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の磁気特性が低下する。そのため、水素脆化処理時の加熱温度は３５０℃以下であり、好ましくは３００℃以下である。
一方、水素脆化処理時の加熱温度が低すぎると、同じく十分に水素を吸蔵することができない。そのため、水素脆化処理時の加熱温度は５℃以上であり、好ましくは２０℃以上である。
水素脆化処理時の加熱温度が高すぎると、十分に水素を吸蔵することができない可能性があり、最終的に得られるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の磁気特性が低下する。そのため、水素脆化処理時の加熱温度は３５０℃以下であり、好ましくは３００℃以下である。
一方、水素脆化処理時の加熱温度が低すぎると、同じく十分に水素を吸蔵することができない。そのため、水素脆化処理時の加熱温度は５℃以上であり、好ましくは２０℃以上である。
（２−２）脱水素処理
水素脆化処理後、水素を吸蔵した粗粉砕粉を減圧雰囲気で加熱することにより、脱水素（すなわち、粗粉砕粉からの水素の放出）を行う。本発明の実施形態に係る製造方法では、脱水素処理時の加熱温度を７５０℃以上８５０℃以下の範囲に制御することで、最終的に得られる焼結磁石は高いＢｒ、ＨｃＪおよびＨｋ／ＨｃＪが得られる。より詳細には、脱水素処理を７５０℃以上８５０℃以下の高温で行うことにより、主相から水素を放出するだけでなく、粒界相に存在するＲ水素化物からも水素を放出させてＲを生成することができ、Ｒと粒界相に存在するα−Ｆｅ相とを再結合させてＲ−Ｆｅ相を生成することにより、磁性を有するα−Ｆｅ相の量を低減することができ、その結果、最終的に得られる焼結磁石は高いＢｒ、ＨｃＪおよびＨｋ／ＨｃＪが得られると考えられる。
水素脆化処理後、水素を吸蔵した粗粉砕粉を減圧雰囲気で加熱することにより、脱水素（すなわち、粗粉砕粉からの水素の放出）を行う。本発明の実施形態に係る製造方法では、脱水素処理時の加熱温度を７５０℃以上８５０℃以下の範囲に制御することで、最終的に得られる焼結磁石は高いＢｒ、ＨｃＪおよびＨｋ／ＨｃＪが得られる。より詳細には、脱水素処理を７５０℃以上８５０℃以下の高温で行うことにより、主相から水素を放出するだけでなく、粒界相に存在するＲ水素化物からも水素を放出させてＲを生成することができ、Ｒと粒界相に存在するα−Ｆｅ相とを再結合させてＲ−Ｆｅ相を生成することにより、磁性を有するα−Ｆｅ相の量を低減することができ、その結果、最終的に得られる焼結磁石は高いＢｒ、ＨｃＪおよびＨｋ／ＨｃＪが得られると考えられる。
（３０００Ｐａ以下の減圧雰囲気又は不活性ガス雰囲気）
脱水素処理は、３０００Ｐａ以下の減圧雰囲気又は不活性ガス雰囲気で行う。このような減圧雰囲気又は不活性ガス雰囲気で行うことにより、水素脆化処理後の粗粉砕粉から効率よく水素を取り出すことができる。尚、不活性ガス雰囲気としてはアルゴンガス雰囲気が挙げられる。アルゴンガス以外としては例えばヘリウムガスである。
なお、脱水素処理を行うと、水素脆化処理後の粗粉砕粉からの水素の放出に伴い、炉内圧力が上昇して、３０００Ｐａを超えるようになる。その後、粗粉砕粉からの水素の放出が完了すると、炉内圧力は徐々に低下し、最終的には再び３０００Ｐａ以下に維持される。本明細書において、“３０００Ｐａ以下の減圧雰囲気で脱水素処理を実施する”とは、脱水素処理の加熱開始時の炉内圧力が３０００Ｐａ以下であり、かつ、脱水素処理中に炉内圧力が上昇して再び低下した後に炉内圧力が３０００Ｐａ以下となっていることを意味する。
脱水素処理は、３０００Ｐａ以下の減圧雰囲気又は不活性ガス雰囲気で行う。このような減圧雰囲気又は不活性ガス雰囲気で行うことにより、水素脆化処理後の粗粉砕粉から効率よく水素を取り出すことができる。尚、不活性ガス雰囲気としてはアルゴンガス雰囲気が挙げられる。アルゴンガス以外としては例えばヘリウムガスである。
なお、脱水素処理を行うと、水素脆化処理後の粗粉砕粉からの水素の放出に伴い、炉内圧力が上昇して、３０００Ｐａを超えるようになる。その後、粗粉砕粉からの水素の放出が完了すると、炉内圧力は徐々に低下し、最終的には再び３０００Ｐａ以下に維持される。本明細書において、“３０００Ｐａ以下の減圧雰囲気で脱水素処理を実施する”とは、脱水素処理の加熱開始時の炉内圧力が３０００Ｐａ以下であり、かつ、脱水素処理中に炉内圧力が上昇して再び低下した後に炉内圧力が３０００Ｐａ以下となっていることを意味する。
（脱水素処理温度：７５０℃以上８５０℃以下）
脱水素処理の温度が７５０℃未満であると、最終的に得られる焼結磁石のＢｒ、ＨｃＪおよびＨｋ／ＨｃＪが低下する。７５０℃未満であると、Ｒ水素化物から水素を放出することができないため、磁性を有するα−Ｆｅ相を低減することができないためであると考えられる。そのため、脱水素処理時の加熱温度は７５０℃以上であり、好ましくは７８０℃以上である。
一方、脱水素処理の温度が高すぎると、粗粉砕粉の粒成長が生じて最終的に得られるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の磁気特性が低下する。そのため、脱水素処理は８５０℃以下で行い、好ましくは８２０℃以下で行う。
脱水素処理の温度が７５０℃未満であると、最終的に得られる焼結磁石のＢｒ、ＨｃＪおよびＨｋ／ＨｃＪが低下する。７５０℃未満であると、Ｒ水素化物から水素を放出することができないため、磁性を有するα−Ｆｅ相を低減することができないためであると考えられる。そのため、脱水素処理時の加熱温度は７５０℃以上であり、好ましくは７８０℃以上である。
一方、脱水素処理の温度が高すぎると、粗粉砕粉の粒成長が生じて最終的に得られるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の磁気特性が低下する。そのため、脱水素処理は８５０℃以下で行い、好ましくは８２０℃以下で行う。
（３）微粉砕工程
得られた粗粉砕粉（Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金粗粉末）を、窒素などの不活性ガス中でジェットミル等により微粉砕し、粗粉砕粉の粒径Ｄ５０よりも小さい粒径Ｄ５０を有する微粉砕粉（Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金粉末）を得る。微粉砕粉の粒径Ｄ５０（気流分散式レーザー回折法による測定で得られる体積中心値（体積基準メジアン径））は、３μｍ〜５μｍが好ましい。合金粉末は、１種類の合金粉末（単合金粉末）を用いてもよいし、２種類以上の合金粉末を混合することにより合金粉末（混合合金粉末）を得る、いわゆる２合金法を用いてもよく、既知の方法などを用いて本発明の実施形態の組成となるように合金粉末を作製すればよい。
なお、ジェットミル粉砕前の粗粉砕粉、ジェットミル粉砕中およびジェットミル粉砕後の合金粉末に助剤として既知の潤滑剤を添加してもよい。
得られた粗粉砕粉（Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金粗粉末）を、窒素などの不活性ガス中でジェットミル等により微粉砕し、粗粉砕粉の粒径Ｄ５０よりも小さい粒径Ｄ５０を有する微粉砕粉（Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金粉末）を得る。微粉砕粉の粒径Ｄ５０（気流分散式レーザー回折法による測定で得られる体積中心値（体積基準メジアン径））は、３μｍ〜５μｍが好ましい。合金粉末は、１種類の合金粉末（単合金粉末）を用いてもよいし、２種類以上の合金粉末を混合することにより合金粉末（混合合金粉末）を得る、いわゆる２合金法を用いてもよく、既知の方法などを用いて本発明の実施形態の組成となるように合金粉末を作製すればよい。
なお、ジェットミル粉砕前の粗粉砕粉、ジェットミル粉砕中およびジェットミル粉砕後の合金粉末に助剤として既知の潤滑剤を添加してもよい。
（４）成形工程
得られた合金粉末に対して磁界中成形を行い、成形体を得る。磁界中成形は、金型のキャビティー内に乾燥した合金粉末を挿入し、磁界を印加しながら成形する乾式成形法、金型のキャビティー内に該合金粉末を分散させたスラリーを注入し、スラリーの分散媒を排出しながら成形する湿式成形法を含む既知の任意の磁界中成形方法を用いてよい。成形中に印加する磁界の方向は、加圧方向と直交する方向（いわゆる直角磁界成形法）でもよく、加圧方向に平行方向（いわゆる平行磁界成形法）でもよい。
得られた合金粉末に対して磁界中成形を行い、成形体を得る。磁界中成形は、金型のキャビティー内に乾燥した合金粉末を挿入し、磁界を印加しながら成形する乾式成形法、金型のキャビティー内に該合金粉末を分散させたスラリーを注入し、スラリーの分散媒を排出しながら成形する湿式成形法を含む既知の任意の磁界中成形方法を用いてよい。成形中に印加する磁界の方向は、加圧方向と直交する方向（いわゆる直角磁界成形法）でもよく、加圧方向に平行方向（いわゆる平行磁界成形法）でもよい。
（５）焼結工程
成形体を焼結することにより焼結体（焼結磁石）を得る。成形体の焼結は既知の方法を用いることができる。なお、焼結時の雰囲気による酸化を防止するために、焼結は、真空雰囲気中または雰囲気ガス中で行うことが好ましい。雰囲気ガスは、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガスを用いることが好ましい。
成形体を焼結することにより焼結体（焼結磁石）を得る。成形体の焼結は既知の方法を用いることができる。なお、焼結時の雰囲気による酸化を防止するために、焼結は、真空雰囲気中または雰囲気ガス中で行うことが好ましい。雰囲気ガスは、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガスを用いることが好ましい。
（６）熱処理工程
得られた焼結磁石に対し、磁気特性を向上させることを目的とした熱処理を行うことが好ましい。熱処理温度、熱処理時間などは既知の条件を用いることができる。例えば、比較的低い温度（４００℃以上６００℃以下）のみでの熱処理（一段熱処理）をしてもよく、あるいは比較的高い温度（７００℃以上焼結温度以下（例えば１０５０℃以下））で熱処理を行った後比較的低い温度（４００℃以上６００℃以下）で熱処理（二段熱処理）をしてもよい。好ましい条件は、７３０℃以上１０２０℃以下で５分から５００分程度の熱処理を施し、冷却後（室温まで冷却後、または４４０℃以上５５０℃以下まで冷却後）、さらに４４０℃以上５５０℃以下で５分から５００分程度熱処理をすることが挙げられる。熱処理雰囲気は、真空雰囲気あるいは不活性ガス（ヘリウムやアルゴンなど）で行うことが好ましい。
得られた焼結磁石に対し、磁気特性を向上させることを目的とした熱処理を行うことが好ましい。熱処理温度、熱処理時間などは既知の条件を用いることができる。例えば、比較的低い温度（４００℃以上６００℃以下）のみでの熱処理（一段熱処理）をしてもよく、あるいは比較的高い温度（７００℃以上焼結温度以下（例えば１０５０℃以下））で熱処理を行った後比較的低い温度（４００℃以上６００℃以下）で熱処理（二段熱処理）をしてもよい。好ましい条件は、７３０℃以上１０２０℃以下で５分から５００分程度の熱処理を施し、冷却後（室温まで冷却後、または４４０℃以上５５０℃以下まで冷却後）、さらに４４０℃以上５５０℃以下で５分から５００分程度熱処理をすることが挙げられる。熱処理雰囲気は、真空雰囲気あるいは不活性ガス（ヘリウムやアルゴンなど）で行うことが好ましい。
最終的な製品形状にするなどの目的で、得られた焼結磁石に研削などの機械加工を施してもよい。その場合、熱処理は機械加工前でも機械加工後でもよい。さらに、得られた焼結磁石に、表面処理を施してもよい。表面処理は、既知の表面処理であってもよく、例えばＡｌ蒸着や電気Ｎｉめっきや樹脂塗料などの表面処理を行うことができる。
本開示を実験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。
（１）実験例１
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石がおよそ表１に示す組成となるように、各元素を秤量しストリップキャスト法により鋳造し、フレーク状のＲ−Ｔ−Ｂ系合金を複数個準備した。得られた前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金に対し水素粉砕を行った。水素粉砕は、まず前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金をそれぞれ水素炉内に装入した後真空にし、表２の水素脆化処理温度で加熱し、絶対圧が２９５ｋＰａになるまで水素を導入し、水素脆化処理を実施した。次に、真空中（具体的には１００Ｐａ以下の減圧雰囲気）で表２の脱水素処理温度で加熱する脱水素処理を実施して冷却し、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金粗粉末を得た。Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金粗粉末の粒径Ｄ５０を気流分散法によるレーザー回折法で測定した所、２００μｍであった。前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金粗粉末に、潤滑剤としてステアリン酸亜鉛を粗粉末１００質量％に対して０．０４質量％添加し、混合した後、気流式粉砕機（ジェットミル装置）を用いて、窒素気流中で乾式粉砕し、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金粉末を得た。前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金粉末の粒径Ｄ５０を気流分散法によるレーザー回折法で測定した所、４．５μｍであった。
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石がおよそ表１に示す組成となるように、各元素を秤量しストリップキャスト法により鋳造し、フレーク状のＲ−Ｔ−Ｂ系合金を複数個準備した。得られた前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金に対し水素粉砕を行った。水素粉砕は、まず前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金をそれぞれ水素炉内に装入した後真空にし、表２の水素脆化処理温度で加熱し、絶対圧が２９５ｋＰａになるまで水素を導入し、水素脆化処理を実施した。次に、真空中（具体的には１００Ｐａ以下の減圧雰囲気）で表２の脱水素処理温度で加熱する脱水素処理を実施して冷却し、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金粗粉末を得た。Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金粗粉末の粒径Ｄ５０を気流分散法によるレーザー回折法で測定した所、２００μｍであった。前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金粗粉末に、潤滑剤としてステアリン酸亜鉛を粗粉末１００質量％に対して０．０４質量％添加し、混合した後、気流式粉砕機（ジェットミル装置）を用いて、窒素気流中で乾式粉砕し、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金粉末を得た。前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金粉末の粒径Ｄ５０を気流分散法によるレーザー回折法で測定した所、４．５μｍであった。
前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金粉末に、潤滑剤としてステアリン酸亜鉛を微粉砕粉１００質量％に対して０．０５質量％添加し、混合した後磁界中で成形し、成形体を得た。なお、成形装置には、磁界印加方向と加圧方向とが直交するいわゆる直角磁界成形装置（横磁界成形装置）を用いた。
得られた成形体を、真空中、１０００℃以上１０４０℃以下（サンプル毎に焼結による緻密化が十分起こる温度を選定）で４時間焼結した後急冷し、焼結体を得た。得られた焼結体の密度は７．５Ｍｇ／ｍ３以上であった。得られた焼結体に対し真空中、９００℃で２時間保持した後室温まで冷却し、次いで真空中で５００℃で２時間保持した後、室温まで冷却する熱処理を施しＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石（Ｎｏ．１〜１２）を得た。得られたＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石のＮｏ．１の成分結果を表１に示す。なお、表１における各成分（Ｏ、ＮおよびＣ以外）は、高周波誘導結合プラズマ発光分光分析法（ＩＣＰ−ＯＥＳ）を使用して測定した。また、Ｏ（酸素）含有量は、ガス融解−赤外線吸収法、Ｎ（窒素）含有量は、ガス融解−熱伝導法、Ｃ（炭素）含有量は、燃焼−赤外線吸収法によるガス分析装置を使用して測定した。以下の表３および表５も同様である。尚、Ｎｏ．２〜１２についてもＮｏ．１と同様にＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の成分を測定した所、Ｎｏ．１（表１）と同等であった。また、本発明の実施形態に係る式（１）および（２）をそれぞれ計算し、式（１）および式（２）をそれぞれ満たしている場合は「○」、満たしていない場合は「×」、と記載した。以下、表３および表５も同様である。熱処理後のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石（試料Ｎｏ．１〜１２）にそれぞれ機械加工を施し、縦７ｍｍ、横７ｍｍ、厚み７ｍｍの試料を作製し、Ｂ−Ｈトレーサによって各試料の磁気特性を測定した。測定結果を表２に示す。なお、Ｈｋ／ＨｃＪ（角形比）において、ＨｋはＩ（磁化の大きさ）−Ｈ（磁界の強さ）曲線の第２象限において、Ｉが０．９×Ｊｒ（Ｊｒは残留磁化、Ｊｒ＝Ｂｒ）の値になる位置のＨの値（以下同様）である。
表１および表２に示すように、本発明で規定する化学成分組成および水素粉砕条件（水素脆化処理温度および脱水素処理温度）を満たす実施例であるＮｏ．３〜７およびＮｏ．９〜１１は、Ｂｒ≧１．３４８Ｔ且つＨｃＪ≧１３９６ｋＡ／ｍ且つＨｋ／ＨｃＪ≧０．９４３の高い磁気特性が得られている。これに対し、水素粉砕工程における脱水素処理温度が本発明で規定する範囲外である比較例Ｎｏ．１、２およびＮｏ．８、ならびに水素粉砕工程における水素脆化処理温度が本発明で規定する範囲外である比較例Ｎｏ．１２は、Ｂｒ≧１．３４８Ｔ且つＨｃＪ≧１３９６ｋＡ／ｍ且つＨｋ／ＨｃＪ≧０．９４３の高い磁気特性が得られていない。また、水素粉砕工程における脱水素温度が７８０℃以上８２０℃以下であるＮｏ．４〜６は、Ｂｒ≧１．４１１Ｔ且つＨｃＪ≧１４３２ｋＡ／ｍ且つＨｋ／ＨｃＪ≧０．９５１であり、さらに高い磁気特性が得られている。
（２）実験例２
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石がおよそ表３のＮｏ．１３〜２２に示す組成となるように各元素を秤量する以外は、実験例１のＮｏ．６と同じ条件でＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を作製した。得られたＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石（Ｎｏ．１３〜２２）の成分結果を表３に示す。
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石がおよそ表３のＮｏ．１３〜２２に示す組成となるように各元素を秤量する以外は、実験例１のＮｏ．６と同じ条件でＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を作製した。得られたＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石（Ｎｏ．１３〜２２）の成分結果を表３に示す。
得られたＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石（試料Ｎｏ．１３〜２２）にそれぞれ実験例１と同様に機械加工を施し、実験例１と同様に、各試料の磁気特性を測定した。測定結果を表４に示す。
表４に示すように、本発明で規定する化学成分組成および水素粉砕条件（水素脆化処理温度および脱水素処理温度）を満たす実施例Ｎｏ．２２は、Ｂｒ≧１．３４８Ｔ且つＨｃＪ≧１３９６ｋＡ／ｍ且つＨｋ／ＨｃＪ≧０．９４３の高い磁気特性が得られている。これに対し、本発明で規定する組成範囲から外れている比較例Ｎｏ．１３（Ｂ量および式（１）が範囲外）、Ｎｏ．１４（式（１）が範囲外）、Ｎｏ．１５（式（２）が範囲外）、Ｎｏ．１６（Ｂ量および式（２）が範囲外）、Ｎｏ．１７（Ｇａ量が範囲外）、Ｎｏ．１８および１９（Ｃｕ量が範囲外）、Ｎｏ．２０（Ａｌ量が範囲外）、Ｎｏ．２１（Ｂ量および式（１）が範囲外）は、Ｂｒ≧１．３４８Ｔ、ＨｃＪ≧１３９６ｋＡ／ｍ、かつＨｋ／ＨｃＪ≧０．９４３の高い磁気特性が得られていない。
（３）実験例３
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石がおよそ表３のＮｏ．２３および２４に示す組成となるように各元素を秤量する以外は、実験例１のＮｏ．６と同じ条件でＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を作製した。得られたＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石（Ｎｏ．２３および２４）の成分の結果を表５に示す。
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石がおよそ表３のＮｏ．２３および２４に示す組成となるように各元素を秤量する以外は、実験例１のＮｏ．６と同じ条件でＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を作製した。得られたＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石（Ｎｏ．２３および２４）の成分の結果を表５に示す。
得られたＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石（試料Ｎｏ．２３および２４）にそれぞれ実験例１と同様に機械加工を施し、実験例１と同様に、各試料の磁気特性を測定した。測定結果を表６に示す。
Ｎｏ．２３および２４は、重希土類元素ＲＨを含有（Ｄｙを３．１１質量％含有）し、Ｂの含有量以外はほぼ同じ組成である。表６に示す様に、実施例であるＮｏ．２４は、比較例であるＮｏ．２３（Ｂ量および式（１）が範囲外）と比べて、高いＨｃＪおよび高いＨｋ／ＨｃＪが得られている。
Claims (2)
- Ｒ：２７．５質量％以上、３４．０質量％以下（Ｒは、希土類元素のうち少なくとも一種でありＮｄおよびＰｒの少なくとも一方を必ず含む）、
Ｂ：０．８５質量％以上、０．９３質量％以下、
Ｇａ：０．２０質量％以上、０．７０質量％以下、
Ｃｕ：０．０５質量％以上、０．７０質量％以下、
Ａｌ：０．０５質量％以上、０．４０質量％以下、および
Ｔ：６１．５質量％以上（Ｔは、ＦｅとＣｏであり質量比でＴの９０％以上がＦｅである）を含み、
下記式（１）および（２）を満足するＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法であって、
［Ｔ］−７２．３［Ｂ］＞０ （１）
（［Ｔ］−７２．３［Ｂ］）／５５．８５＜１３［Ｇａ］／６９．７２ （２）
（［Ｔ］は質量％で示すＴの含有量であり、［Ｂ］は質量％で示すＢの含有量であり、［Ｇａ］は質量％で示すＧａの含有量である）
Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金を準備するＲ−Ｔ−Ｂ系合金準備工程と、
前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金を、水素加圧雰囲気で５℃以上３５０℃以下に加熱して水素脆化処理を実施した後、さらに３０００Ｐａ以下の減圧雰囲気又は不活性ガス雰囲気で７５０℃以上８５０℃以下に加熱する脱水素処理を実施して、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金粗粉末を得る水素粉砕工程と、
前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金粗粉末を粉砕してＲ−Ｔ−Ｂ系合金粉末を得る微粉砕工程と、
前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金粉末を成形して成形体を得る成形工程と、
前記成形体を焼結して焼結体を得る焼結工程と、
を含む、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法。 - 前記脱水素処理は、７８０℃以上８２０℃以下に加熱する、請求項１に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法。
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