希土類磁石
【課題】優れたＢｒ及びＨｃＪを有する希土類磁石を提供する。
【解決手段】Ｒ（但し、ＲはＹを含む希土類元素から選ばれる１種以上の元素であって、Ｎｄを必須成分として含む）、Ｂ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｃｏ、Ｏ、Ｃ及びＦｅから主として構成され、各元素の含有割合が、Ｒ：２５〜３４質量％、Ｂ：０．８５〜０．９８質量％、Ａｌ：０．０３〜０．３質量％、Ｃｕ：０．０１〜０．１５質量％、Ｚｒ：０．０３〜０．２５質量％、Ｃｏ：３質量％以下（但し、０質量％を含まず。）、Ｏ：０．２質量％以下、Ｃ：０．０３〜０．１５質量％、Ｆｅ：残部、である希土類磁石。
【解決手段】Ｒ（但し、ＲはＹを含む希土類元素から選ばれる１種以上の元素であって、Ｎｄを必須成分として含む）、Ｂ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｃｏ、Ｏ、Ｃ及びＦｅから主として構成され、各元素の含有割合が、Ｒ：２５〜３４質量％、Ｂ：０．８５〜０．９８質量％、Ａｌ：０．０３〜０．３質量％、Ｃｕ：０．０１〜０．１５質量％、Ｚｒ：０．０３〜０．２５質量％、Ｃｏ：３質量％以下（但し、０質量％を含まず。）、Ｏ：０．２質量％以下、Ｃ：０．０３〜０．１５質量％、Ｆｅ：残部、である希土類磁石。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、希土類磁石、より詳しくは、Ｒ−Ｔ−Ｂ系の組成を有する希土類磁石に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｒ−Ｔ−Ｂ（Ｒは希土類元素、ＴはＦｅ等の金属元素）系の組成を有する希土類磁石は、優れた磁気特性を有する磁石であり、その磁気特性の更なる向上を目指して多くの検討がなされている。磁石の磁気特性を表す指標としては、一般に、残留磁束密度（Ｂｒ）及び保磁力（ＨｃＪ）が用いられ、これらの積（最大エネルギー積）が大きいほど優れた磁気特性を有する磁石であると言うことができる。
【０００３】
希土類磁石のＢｒやＨｃＪは、その組成が変わることで変化することが知られている。例えば、下記特許文献１〜３には、ＢｒやＨｃＪの向上を目的として、それぞれ特徴的な組成を有する希土類磁石が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００４／０２９９９５号パンフレット
【特許文献２】特開２０００−２３４１５１号公報
【特許文献３】国際公開第２００５／０１５５８０号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、希土類磁石の用途は多岐にわたっており、従来に比して高い磁気特性が求められる場合が増えてきている。そのような状況下、ＢｒやＨｃＪといった磁気特性、特にＢｒは少しでも向上することができれば、工業的には極めて有用である。
【０００６】
そこで、本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、優れたＢｒ及びＨｃＪを有する希土類磁石を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の希土類磁石は、Ｒ（但し、ＲはＹを含む希土類元素から選ばれる１種以上の元素）、Ｂ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｃｏ、Ｏ、Ｃ及びＦｅから主として構成され、各元素の含有割合が、Ｒ：２５〜３４質量％、Ｂ：０．８５〜０．９８質量％、Ａｌ：０．０３〜０．３質量％、Ｃｕ：０．０１〜０．１５質量％、Ｚｒ：０．０３〜０．２５質量％、Ｃｏ：３質量％以下（但し、０質量％を含まず。）、Ｏ：０．２質量％以下、Ｃ：０．０３〜０．１５質量％、Ｆｅ：残部、であることを特徴とする。
【０００８】
本発明の希土類磁石は、Ｒ２Ｔ１４Ｂで表される基本組成を有する、いわゆるＲ−Ｔ−Ｂ系希土類磁石である。本発明の希土類磁石は、上述した組成を有していることから、従来に比してＢｒ及びＨｃＪを高いレベルで両立することができる。かかる理由については必ずしも明らかでないものの、次のように推測される。
【０００９】
すなわち、本発明の希土類磁石は、まず、上述した基本組成よりもＢの含有割合が小さい（０．９８質量％以下である）ことから、Ｂリッチ相が過度に形成されることがなく、相対的に主相の体積比率が大きくなって、高いＢｒを有するようになる。また、通常、Ｂの量が少ないと、軟磁性のＲ２Ｔ１７相が形成されてＨｃＪの低下を招き易いが、本発明では微量のＣｕを含有していることから、このようなＲ２Ｔ１７相の析出が抑制され、むしろＨｃＪ及びＢｒの向上に有効なＲ２Ｔ１４Ｃ相が生成するようになる。さらに、本発明の希土類磁石においては、Ｏの含有割合が０．２質量％以下と少ないことから、焼成時に液相が潤沢に存在することができ、これによりＣｕの分散が良好となることや、ＨｃＪに有効なＲリッチ相が多くなることがある。これらの要因によって、本発明の希土類磁石によれば、優れたＢｒ及びＨｃＪの両方が得られると考えられる。
【００１０】
また、本発明の希土類磁石は、主たる構成元素として更にＧａを含むものであってもよい。すなわち、Ｒ（但し、ＲはＹを含む希土類元素から選ばれる１種以上の元素）、Ｂ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｃｏ、Ｏ、Ｃ、Ｆｅ及びＧａから主として構成され、各元素の含有割合が、Ｒ：２５〜３４質量％、Ｂ：０．８５〜０．９８質量％、Ａｌ：０．０３〜０．３質量％、Ｃｕ：０．０１〜０．１５質量％、Ｚｒ：０．０３〜０．２５質量％、Ｃｏ：３質量％以下（但し、０質量％を含まず。）、Ｏ：０．２質量％以下、Ｃ：０．０３〜０．１５質量％、Ｇａ：０．２質量％以下（但し、０質量％を含まず。）Ｆｅ：残部であることを特徴とするものであってもよい。Ｇａを更に含むことで、ＨｃＪを一層向上させることが可能となる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、優れたＢｒ及びＨｃＪを有する希土類磁石を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】Ｂの含有割合に対するＢｒの値をプロットしたグラフである。
【図２】Ｂの含有割合に対するＨｃＪの値をプロットしたグラフである。
【図３】Ｃｕの含有割合に対するＢｒの値をプロットしたグラフである。
【図４】Ｃｕの含有割合に対するＨｃＪの値をプロットしたグラフである。
【図５】Ｏの含有割合に対するＢｒの値をプロットしたグラフである。
【図６】Ｏの含有割合に対するＨｃＪの値をプロットしたグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の好適な実施形態について説明する。
【００１４】
好適な実施形態の希土類磁石は、Ｒ、Ｂ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｃｏ、Ｏ、Ｃ及びＦｅから主として構成され、各元素の含有割合が、Ｒ：２５〜３４質量％、Ｂ：０．８５〜０．９８質量％、Ａｌ：０．０３〜０．３質量％、Ｃｕ：０．０１〜０．１５質量％、Ｚｒ：０．０３〜０．２５質量％、Ｃｏ：３質量％以下（但し、０質量％を含まず。）、Ｏ：０．２質量％以下、Ｃ：０．０３〜０．１５質量％、Ｆｅ：残部、である。
【００１５】
ここで、希土類磁石が、Ｒ、Ｂ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｃｏ、Ｏ、Ｃ及びＦｅから主として構成されるとは、希土類磁石が、製造時等において意図せずに混入した不可避不純物を除くと上記の元素のみで構成されることを意味する。本実施形態の希土類磁石には、上述した必須の構成元素以外に、Ｍｎ、Ｃａ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｃｌ、Ｓ、Ｆ等の不可避不純物が、０．００１〜０．５質量％程度混入していてもよい。
【００１６】
上述した組成を有する本実施形態の希土類磁石は、例えば、Ｒ２Ｔ１４Ｂで表される正方晶系の結晶構造を有する粒子状の主相と、この主相間に配置された粒界相とから構成される。粒界相は、例えば、Ｒ元素の含有割合が大きいＲリッチ相やＢの含有割合が大きいＢリッチ相等を含む。ここで、上記Ｔは、主に上述した構成元素のうちのＦｅ及びＣｏである。希土類磁石に含まれるその他の元素は、添加成分として主相及び粒界のいずれにも含まれる場合がある。
【００１７】
希土類磁石の構成元素のうち、Ｒは、Ｙを含む希土類元素から選ばれる１種以上の元素であり、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｙｂ、Ｌｕ及びＹからなる群より選ばれる１種以上の元素が挙げられる。なかでも、Ｒとしては、Ｎｄ又はＤｙを必須成分として含むと好ましい。
【００１８】
希土類磁石におけるＲの含有割合は、２５〜３４質量％である。Ｒの含有割合が２５質量％未満であると、主相であるＲ２Ｔ１４Ｂ相が形成され難くなって、軟磁性を有するα−Ｆｅ相が形成され易くなり、その結果ＨｃＪが低下する。一方、３４質量％を超えると、Ｒ２Ｔ１４Ｂ相の体積比率が低くなり、Ｂｒが低下する。また、Ｒと酸素とが反応することで酸素の含有割合が過度に増加し、これに伴ってＨｃＪに寄与するＲリッチ相が減少することによりＨｃＪも低下する。良好なＢｒ及びＨｃＪを得る観点からは、Ｒの含有割合の下限値は２８質量％、上限値は３０質量％であるとより好ましい。Ｒの含有割合が３０質量％以下であると、主相であるＲ２Ｔ１４Ｂ相の体積比率が特に高くなり、更に良好なＢｒが得られるようになる。
【００１９】
上述のように、ＲとしてはＮｄ又はＤｙが好ましい。特に、Ｄｙ２Ｔ１４Ｂ相は、高い異方性磁界を有することから、ＨｃＪを向上させる効果がある。しかしながら、Ｄｙ２Ｔ１４Ｂ相が多すぎる場合はＢｒが低下する傾向にあることから、Ｄｙの含有割合は０．１〜８質量％として、残部が他の希土類元素（特にＮｄ）となるようにすることが好ましい。Ｄｙの含有割合は、高いＢｒを得る場合は０．１〜３．５質量％であると好ましく、一方、高いＨｃＪを得る場合は３．５〜８質量％であると好ましい。
【００２０】
また、希土類磁石におけるＢ（ホウ素）の含有割合は０．８５〜０．９８質量％である。Ｂの含有割合が０．８５質量％未満であると、粒界相に軟磁性のＲ２Ｔ１７相が析出し易くなり、ＨｃＪが低下する。一方。０．９８質量％を超えると、Ｂリッチ相（例えばＮｄ１．１Ｔ４Ｂ４）が過度に形成されて、Ｂｒが不十分となる。これらの観点から、Ｂの含有割合は、０．８６〜０．９８質量％であると好ましく、０．９０〜０．９４質量％であるとより好ましい。
【００２１】
本実施形態の希土類磁石においては、Ｂの含有割合をＲ２Ｔ１４Ｂで表される基本組成の化学量論比よりもわずかに小さくすることで、Ｂリッチ相が殆ど形成されないようにし、主相の体積比率を向上させることで、高いＢｒを得ることが可能となる。なお、従来、Ｒ−Ｔ−Ｂ系の希土類磁石の製造においては、異常粒成長を抑制するためにあえてＢリッチ相を形成させることも多かったが、本実施形態では、上述した適量のＺｒが含まれるとともに、Ｏの含有割合が通常よりも小さくなるようにすることによって、Ｂリッチ相を形成させなくても異常粒成長を抑制することができる。その結果、より均一且つ微細な構造を有しており、しかも優れた磁気特性を有する希土類磁石を得ることが可能となる。
【００２２】
また、希土類磁石は、Ｒ２Ｔ１４Ｂの基本組成におけるＴで表される元素としてＦｅ（鉄）に加えてＣｏ（コバルト）を含有しており、Ｃｏの含有割合は０質量％を超え３質量％以下である。ＣｏはＦｅと同様の相を形成するが、Ｃｏを含む相を含むことで、希土類磁石のキュリー温度が向上するほか、粒界相の耐食性が向上する。
【００２３】
さらに、希土類磁石は、必須の添加元素としてＡｌ（アルミニウム）及びＣｕ（銅）を含有している。これらの元素を含むことによって、希土類磁石のＨｃＪ、耐食性及び温度特性が向上する。Ａｌの含有割合は、０．０３〜０．３質量％である。また、Ｃｕの含有割合は０．０１〜０．１５質量％である。
【００２４】
特に、本実施形態においては、従来、Ｂ量が少ないと粒界相に軟磁性のＲ２Ｔ１７相が析出してＨｃＪの低下を招き易かったところ、Ｃｕを含有することで、例えばＲ２Ｔ１４Ｃ相が析出し易くなることによってＲ２Ｔ１７相の析出が抑制され、これによりＨｃＪが良好に維持されるようになる。このようなＣｕによる効果は、上述した本実施形態におけるＢの含有割合の場合に特に顕著に得られる傾向にある。そして、Ｃｕの含有割合が０．０１質量％未満であったり０．１５質量％を超えたりすると、このような効果が十分に得られず、また、０．０１質量％未満である場合はＢｒの低下も生じる。Ｃｕの含有割合は、０．０３〜０．１１質量％であるとより好ましい。
【００２５】
また、本実施形態の希土類磁石におけるＯ（酸素）の含有割合は、０．２質量％以下であり、Ｏを含有していなくてもよい。Ｏの含有割合が０．２質量％を超えると、非磁性の酸化物相の割合が増大してＢｒやＨｃＪが低下する。特に、本実施形態の希土類磁石のように、Ｂの含有割合が化学量論量よりも小さく、且つＣｕを含む組成とした場合に、上記のような低酸素とすることによる磁気特性の向上効果が顕著に得られる。
【００２６】
さらに、上述のようにＢの含有割合を化学両論量よりも小さくして実質的なＢリッチ（Ｒ１Ｔ４Ｂ４）相を無くし、且つ、上記のような低酸素とすることで焼成時の液相量を増加させることにより、焼成時の焼結性が変化して、得られる希土類磁石は、低温度領域でも十分な焼結がなされたものとなる。その結果、本実施形態の希土類磁石は、焼結後の結晶粒径が微細であり、これによっても高ＨｃＪを発揮し得るものとなり得る。
【００２７】
なお、磁気特性を向上させる観点からは、Ｏの含有割合はできるだけ小さいことが好ましいが、通常、製造時等に大気中の酸素等に由来するＯが不可避的に希土類磁石に取り込まれるため、Ｏを含有させないようにするのは困難である。そのため、Ｏの含有割合の下限値は、通常０．０３質量％程度、より好ましくは０．００５質量％程度となる。なお、Ｏを含むことで、過焼結を防止し、且つ優れた角形性が得られる場合もあることから、このような特性を良好に得る観点からは、Ｏの含有割合の下限値を上記範囲とすることが好ましい。Ｏのより好適な含有割合は、０．０３〜０．１質量％である。これらの観点から、Ｏの含有割合は、０．０３〜０．０７質量％であると更に好ましく、０．０３〜０．０４質量％であると特に好ましい。
【００２８】
さらに、本実施形態の希土類磁石は、Ｚｒ（ジルコニウム）を０．０３〜０．２５質量％含有する。Ｚｒは、希土類磁石の製造過程での結晶粒の異常成長を抑制することができ、得られる焼結体（希土類磁石）の組織を均一且つ微細にして磁気特性の向上に寄与する。特に、本実施形態のようなＯの含有割合が小さい（０．２質量％以下）場合に、このようなＺｒの効果が顕著となる。
【００２９】
Ｚｒの含有割合が０．０３質量％未満であると、結晶粒の異常成長を抑制する効果が十分に得られなくなり、希土類磁石の角形比が低下する。また、０．２５質量％を超えると、希土類磁石のＢｒ及びＨｃＪが不十分となる。ここで、角形比とは、Ｈｋ／ＨｃＪで表される値であり、Ｈｋとは、磁気ヒステリシスループ（４πＩ−Ｈカーブ）の第２象限における磁化がＢｒの９０％となるときの磁界強度である。この角形比は、外部磁界の作用や温度上昇による減磁のし易さを表すパラメータであり、角形比が小さいと、減磁の程度が大きい性質があることを意味する。また、角形比が小さいと、着磁に要する磁界強度が増大する。さらに、角形比が小さい希土類磁石は、磁気ヒステリシスループの第２象限の形状に問題があるため、磁石としての適用が困難となる傾向にある。
【００３０】
さらに、希土類磁石におけるＣ（炭素）の含有割合は、０．０３〜０．１５質量％である。このＣの割合が少なすぎる場合、粒界相に軟磁性のＲ２Ｔ１７相が析出し易くなってＨｃＪが低下する。また、多すぎる場合は、角形比の低下が見られる。
【００３１】
さらにまた、希土類磁石は、上述した元素に加えて、主たる構成元素としてＧａを更に含むものであってもよい。この場合、Ｇａの含有割合は、０質量％を超え０．２質量％以下であると好ましく、０．０５〜０．１５質量％であるとより好ましい。なお、Ｇａを含む場合も、その他の構成元素の含有割合は上記と同様である。希土類磁石がＧａを含む組成を有する場合、このＧａが主相の異方性磁界を向上させることができると考えられ、これによってＨｃＪが向上する傾向にある。また、Ｇａを含むことで、最適なＢの含有割合の範囲内でのＢの量の変動に対して、ＨｃＪが高いレベルで安定する傾向にもある。Ｇａの含有割合が多すぎる場合、上記の好適範囲とした場合に比べて飽和磁化が低くなりＢｒが低下する傾向にある。また、Ｇａは比較的高価であるため、コスト低減の観点からはその使用量はできるだけ少ない方が望ましい。
【００３２】
本実施形態の希土類磁石は、上述したように、Ｒ２Ｔ１４Ｂで表される組成を有する主相から主に形成されるが、ＲとしてＤｙを含む場合、粒子状の主相の外周近傍はＤｙの含有割合が大きい相（シェル）であり、その内側がＤｙの含有割合が小さい相（コア）であるコアシェル構造を有していると好ましい。このようなコアシェル構造を有していると、Ｄｙの含有割合が大きいシェル部による高いＨｃＪと、Ｄｙの含有割合が小さいコア部による高いＢｒとが得られ、優れたＨｃＪ及びＢｒの両方が得られ易くなる。特に、Ｄｙは高価な元素でもあるため、このようなコアシェル構造を採用することで、Ｄｙの使用量を最小限にして高いＨｃＪが得られることから、コストの低減にも有効である。そして、このようなコアシェル構造は、本実施形態の希土類磁石の組成、特に、Ｂ及びＯの含有割合が小さく、Ｃｕを含む組成において、特に形成され易い傾向にある。
【００３３】
次に、上述した実施形態の希土類磁石の製造方法について説明する。
【００３４】
希土類磁石の製造においては、まず、希土類磁石の各構成元素の原料金属を準備し、これらを用いてストリップキャスティング法等を行なうことにより原料合金を作製する。原料金属としては、例えば、希土類金属や希土類合金、純鉄、フェロボロン、またはこれらの合金が挙げられる。そして、これらを用い、所望とする希土類磁石の組成が得られる原料合金を作製する。なお、原料合金としては、組成が異なる複数のものを準備してもよい。
【００３５】
次に、原料合金を粉砕して、原料合金粉末を準備する。原料合金の粉砕は、粗粉砕工程及び微粉砕工程の段階で行うことが好ましい。粗粉砕工程は、例えば、スタンプミル、ジョークラッシャー、ブラウンミル等を用い、不活性ガス雰囲気中で行うことができる。また、水素を吸蔵させた後、粉砕を行う水素吸蔵粉砕を行うこともできる。粗粉砕工程においては、原料合金を、粒径が数百μｍ程度となるまで粉砕を行う。
【００３６】
次に、微粉砕工程において、粗粉砕工程で得られた粉砕物を、更に平均粒径が３〜５μｍとなるまで微粉砕する。微粉砕は、例えば、ジェットミルを用いて行うことができる。なお、原料合金の粉砕は、必ずしも粗粉砕と微粉砕との２段階で行なう必要はなく、はじめから微粉砕工程を行ってもよい。また、原料合金を複数種類準備した場合は、これらを別々に粉砕して混合するようにすればよい。
【００３７】
続いて、このようにして得られた原料粉末を磁場中で成形して、成形体を得る。より具体的には、原料粉末を電磁石中に配置された金型内に充填した後、電磁石により磁場を印加して原料粉末の結晶軸を配向させながら、原料粉末を加圧することにより成形を行なう。この磁場中の成形は、例えば、１２．０〜１７．０ｋＯｅの磁場中、０．７ｔ／ｃｍ２〜１．５ｔ／ｃｍ２程度の圧力で行えばよい。
【００３８】
磁場中成形後、成形体を真空又は不活性ガス雰囲気中で焼成し、焼結体を得る。焼成は、組成、粉砕方法、粒度等の条件に応じて適宜設定することが好ましいが、例えば、１０００〜１１００℃で１〜５時間行なえばよい。
【００３９】
そして、焼結体に対して、必要に応じて時効処理を施すことにより、希土類磁石を得る。時効処理を行うことによって、得られる希土類磁石のＨｃＪが向上する傾向にある。時効処理は、例えば、２段階に分けて行うことができ、８００℃近傍、及び６００℃近傍の２つの温度条件で時効処理を行うと好ましい。このような条件で時効処理を行うと、特に優れたＨｃＪが得られる傾向にある。なお、時効処理を１段階で行う場合は、６００℃近傍の温度とすることが好ましい。
【００４０】
以上、好適な実施形態の希土類磁石及びその製造方法について説明したが、本実施形態の希土類磁石は、上述のように、Ｂの含有割合が小さいことから、Ｂリッチ相の形成が抑制されて主相であるＲ２Ｔ１４Ｂ相の割合が多くなるため、優れたＢｒが得られる。また、希土類磁石は、Ｃｕを含むことから、Ｂの含有割合が少ないにもかかわらず軟磁性のＲ２Ｔ１７相の形成が抑制され、その結果高いＨｃＪが得られる。さらに、本実施形態の希土類磁石では、Ｏの含有割合が小さいため、実質的なＲ量が多い状態となり、これにより、ＨｃＪに寄与するＲリッチ相が増大したり、Ｒ２Ｔ１４Ｂ相やＲ２Ｔ１４Ｃ相の形成が有利となってＲ２Ｔ１７相が更に形成され難くなったりする。その結果、上述したようなＢｒやＨｃＪの向上効果が特に顕著に得られるようになる。
【実施例】
【００４１】
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００４２】
［希土類磁石の製造］
（実施例１〜２３、比較例１〜９）
まず、希土類磁石の原料金属を準備し、これらを用いてストリップキャスティング法により、下記表１で表される実施例１〜２３及び比較例１〜９の希土類磁石の組成が得られるように、それぞれ原料合金を作製した。
【００４３】
次に、得られた原料合金に水素を吸蔵させた後、Ａｒ雰囲気で６００℃、１時間の脱水素を行う水素粉砕処理を行った。なお、本実施例では、この水素粉砕から、焼成までの各工程（微粉砕及び成形）を、１００ｐｐｍ未満の酸素濃度の雰囲気下で行なった。
【００４４】
続いて、水素粉砕後の粉末に、粉砕助剤としてオレイン酸アミドを０．１５ｗｔ％添加し、ナウターミキサーを用いて５〜３０分間混合した後、ジェットミルを用いて微粉砕を行い、平均粒径が３μｍである原料粉末を得た。
【００４５】
それから、原料粉末を、電磁石中に配置された金型内に充填し、１５ｋＯｅの磁場を印加しながら１．２ｔ／ｃｍ２の圧力を加える磁場中成形を行い、成形体を得た。その後、成形体を、真空中で１０３０℃で４時間焼成した後、急冷して焼結体を得た。そして、得られた焼結体に対し、８５０℃で１時間、及び、５４０℃で２時間（ともにＡｒ雰囲気中）の２段階の時効処理を施し、実施例１〜２３及び比較例１〜９の希土類磁石をそれぞれ得た。
【００４６】
［特性評価］
（Ｂｒ、ＨｃＪ及びＨｋ／ＨｃＪの測定）
実施例１〜２３、比較例１〜９で得られた希土類磁石について、Ｂ−Ｈトレーサーを用いてＢｒ（残留磁束密度）、ＨｃＪ（保磁力）及びＨｋ／ＨｃＪ（角形比）をそれぞれ測定した。得られた結果を表１にまとめて示す。
【００４７】
【表１】
【００４８】
（評価１）
Ｏの含有割合が０．０５ｗｔ％であり、Ｂの含有割合が０．８４〜１．００の範囲で異なる希土類磁石（比較例１、２及び実施例１〜５）、及び、Ｏの含有割合が０．０３６ｗｔ％であり、Ｂの含有割合が０．８８〜０．９６の範囲で異なる希土類磁石（実施例１０〜１３）について、Ｂの含有割合に対するＢｒの値をプロットしたグラフを図１に、ＨｃＪの値をプロットしたグラフを図２にそれぞれ示す。また、これらの図中には、比較のため、Ｏの含有割合が０．２１又は０．２２ｗｔ％（「約０．２２ｗｔ％」とまとめて示す）であり、Ｂの含有割合が０．９０〜０．９７の範囲で異なる希土類磁石（比較例３〜６）について、Ｂの含有割合に対するＢｒ又はＨｃＪの値をそれぞれプロットして得られたグラフも併せて示す。
【００４９】
図１及び図２より、Ｏの含有割合が０．０３６ｗｔ％又は０．０５ｗｔ％と小さい場合は、Ｂの含有割合が１ｗｔ％未満の特定の範囲（例えば、０．８５〜０．９８ｗｔ％）においてＢｒ及びＨｃＪが向上していることが確認された。一方、Ｏの含有割合が約０．２２ｗｔ％である場合は、このようなＢｒ及びＨｃＪの向上効果は得られていなかった。
【００５０】
このことから、Ｏの含有割合が小さく、しかもＢの含有割合が１ｗｔ％未満の特定の範囲である場合に、優れたＢｒ及びＨｃＪの両方が得られることが確認された。なお、比較例７の希土類磁石は、Ｏの含有割合が０．５０ｗｔ％であるものであるが、低密度であり、測定し得る程度の磁気特性が得られなかった。
【００５１】
（評価２）
Ｃｕの含有割合が０．００〜０．１８の範囲で異なる希土類磁石（実施例４、６及び７並びに比較例８及び９）について、Ｃｕの含有割合に対するＢｒの値をプロットしたグラフを図３に、ＨｃＪの値をプロットしたグラフを図４にそれぞれ示す。
【００５２】
図３及び４より、Ｃｕの含有割合が大きくなるとＢｒの低下が見られるものの、Ｃｕの含有割合が小さくなり過ぎるとＨｃＪが低下してしまうことが確認された。その結果、希土類磁石は、少なくともＣｕを含み、しかもＣｕの含有割合が大きくなり過ぎない場合（例えば、０．１５ｗｔ％以下の場合）に、優れたＢｒ及びＨｃＪを両立させ得ることが確認された。
【００５３】
（評価３）
Ｂの含有割合が０．９０ｗｔ％であり、Ｏの含有割合が０．０３７〜０．２２の範囲で異なる希土類磁石（実施例４、８、９及び１２並びに比較例６）、及び、Ｂの含有割合が０．９６又は０．９７ｗｔ％（「０．９７ｗｔ％」とまとめて示す）であり、Ｏの含有割合が０．０３６〜０．２１の範囲で異なる希土類磁石（実施例１、１０及び比較例３）について、Ｏの含有割合に対するＢｒの値をプロットしたグラフを図５に、ＨｃＪの値をプロットしたグラフを図６にそれぞれ示す。
【００５４】
図５及び６より、Ｏの含有割合が大きくなるにしたがって、Ｂｒ及びＨｃＪのいずれもが低下してしまうことが確認された。したがって、これらの結果からも、Ｏの含有割合が小さい場合（特に０．１ｗｔ％以下である場合）に、優れたＢｒ及びＨｃＪが得られることが判明した。また、Ｏの含有割合が小さいほどＢｒ及びＨｃＪが向上しているが、この向上の度合いは、Ｂの含有割合が０．９０ｗｔ％の場合の方が、０．９７ｗｔ％の場合よりも大きいことが確認された。
【００５５】
［希土類磁石の製造］
（実施例２４〜２８）
下記表２で表される実施例２４〜２８の組成が得られるようにしたこと以外は、実施例１等と同様にして実施例２４〜２８の希土類磁石をそれぞれ作製した。これらは、実施例１等の組成に加えて、更にＧａを主たる構成元素として含む組成を有するものである。
【００５６】
［特性評価］
（Ｂｒ、ＨｃＪ及びＨｋ／ＨｃＪの測定）
実施例２４〜２８で得られた希土類磁石について、実施例１等と同様にしてＢｒ（残留磁束密度）、ＨｃＪ（保磁力）及びＨｋ／ＨｃＪ（角形比）をそれぞれ測定した。得られた結果を表２にまとめて示す。
【００５７】
【表２】
【００５８】
表２より、Ｇａを更に含む組成を有する希土類磁石は、Ｇａを含まない同様の組成（例えば、実施例２、４、５等）に比べると、特にＨｃＪが向上していることが確認された。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、希土類磁石、より詳しくは、Ｒ−Ｔ−Ｂ系の組成を有する希土類磁石に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｒ−Ｔ−Ｂ（Ｒは希土類元素、ＴはＦｅ等の金属元素）系の組成を有する希土類磁石は、優れた磁気特性を有する磁石であり、その磁気特性の更なる向上を目指して多くの検討がなされている。磁石の磁気特性を表す指標としては、一般に、残留磁束密度（Ｂｒ）及び保磁力（ＨｃＪ）が用いられ、これらの積（最大エネルギー積）が大きいほど優れた磁気特性を有する磁石であると言うことができる。
【０００３】
希土類磁石のＢｒやＨｃＪは、その組成が変わることで変化することが知られている。例えば、下記特許文献１〜３には、ＢｒやＨｃＪの向上を目的として、それぞれ特徴的な組成を有する希土類磁石が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００４／０２９９９５号パンフレット
【特許文献２】特開２０００−２３４１５１号公報
【特許文献３】国際公開第２００５／０１５５８０号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、希土類磁石の用途は多岐にわたっており、従来に比して高い磁気特性が求められる場合が増えてきている。そのような状況下、ＢｒやＨｃＪといった磁気特性、特にＢｒは少しでも向上することができれば、工業的には極めて有用である。
【０００６】
そこで、本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、優れたＢｒ及びＨｃＪを有する希土類磁石を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の希土類磁石は、Ｒ（但し、ＲはＹを含む希土類元素から選ばれる１種以上の元素）、Ｂ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｃｏ、Ｏ、Ｃ及びＦｅから主として構成され、各元素の含有割合が、Ｒ：２５〜３４質量％、Ｂ：０．８５〜０．９８質量％、Ａｌ：０．０３〜０．３質量％、Ｃｕ：０．０１〜０．１５質量％、Ｚｒ：０．０３〜０．２５質量％、Ｃｏ：３質量％以下（但し、０質量％を含まず。）、Ｏ：０．２質量％以下、Ｃ：０．０３〜０．１５質量％、Ｆｅ：残部、であることを特徴とする。
【０００８】
本発明の希土類磁石は、Ｒ２Ｔ１４Ｂで表される基本組成を有する、いわゆるＲ−Ｔ−Ｂ系希土類磁石である。本発明の希土類磁石は、上述した組成を有していることから、従来に比してＢｒ及びＨｃＪを高いレベルで両立することができる。かかる理由については必ずしも明らかでないものの、次のように推測される。
【０００９】
すなわち、本発明の希土類磁石は、まず、上述した基本組成よりもＢの含有割合が小さい（０．９８質量％以下である）ことから、Ｂリッチ相が過度に形成されることがなく、相対的に主相の体積比率が大きくなって、高いＢｒを有するようになる。また、通常、Ｂの量が少ないと、軟磁性のＲ２Ｔ１７相が形成されてＨｃＪの低下を招き易いが、本発明では微量のＣｕを含有していることから、このようなＲ２Ｔ１７相の析出が抑制され、むしろＨｃＪ及びＢｒの向上に有効なＲ２Ｔ１４Ｃ相が生成するようになる。さらに、本発明の希土類磁石においては、Ｏの含有割合が０．２質量％以下と少ないことから、焼成時に液相が潤沢に存在することができ、これによりＣｕの分散が良好となることや、ＨｃＪに有効なＲリッチ相が多くなることがある。これらの要因によって、本発明の希土類磁石によれば、優れたＢｒ及びＨｃＪの両方が得られると考えられる。
【００１０】
また、本発明の希土類磁石は、主たる構成元素として更にＧａを含むものであってもよい。すなわち、Ｒ（但し、ＲはＹを含む希土類元素から選ばれる１種以上の元素）、Ｂ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｃｏ、Ｏ、Ｃ、Ｆｅ及びＧａから主として構成され、各元素の含有割合が、Ｒ：２５〜３４質量％、Ｂ：０．８５〜０．９８質量％、Ａｌ：０．０３〜０．３質量％、Ｃｕ：０．０１〜０．１５質量％、Ｚｒ：０．０３〜０．２５質量％、Ｃｏ：３質量％以下（但し、０質量％を含まず。）、Ｏ：０．２質量％以下、Ｃ：０．０３〜０．１５質量％、Ｇａ：０．２質量％以下（但し、０質量％を含まず。）Ｆｅ：残部であることを特徴とするものであってもよい。Ｇａを更に含むことで、ＨｃＪを一層向上させることが可能となる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、優れたＢｒ及びＨｃＪを有する希土類磁石を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】Ｂの含有割合に対するＢｒの値をプロットしたグラフである。
【図２】Ｂの含有割合に対するＨｃＪの値をプロットしたグラフである。
【図３】Ｃｕの含有割合に対するＢｒの値をプロットしたグラフである。
【図４】Ｃｕの含有割合に対するＨｃＪの値をプロットしたグラフである。
【図５】Ｏの含有割合に対するＢｒの値をプロットしたグラフである。
【図６】Ｏの含有割合に対するＨｃＪの値をプロットしたグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の好適な実施形態について説明する。
【００１４】
好適な実施形態の希土類磁石は、Ｒ、Ｂ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｃｏ、Ｏ、Ｃ及びＦｅから主として構成され、各元素の含有割合が、Ｒ：２５〜３４質量％、Ｂ：０．８５〜０．９８質量％、Ａｌ：０．０３〜０．３質量％、Ｃｕ：０．０１〜０．１５質量％、Ｚｒ：０．０３〜０．２５質量％、Ｃｏ：３質量％以下（但し、０質量％を含まず。）、Ｏ：０．２質量％以下、Ｃ：０．０３〜０．１５質量％、Ｆｅ：残部、である。
【００１５】
ここで、希土類磁石が、Ｒ、Ｂ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｃｏ、Ｏ、Ｃ及びＦｅから主として構成されるとは、希土類磁石が、製造時等において意図せずに混入した不可避不純物を除くと上記の元素のみで構成されることを意味する。本実施形態の希土類磁石には、上述した必須の構成元素以外に、Ｍｎ、Ｃａ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｃｌ、Ｓ、Ｆ等の不可避不純物が、０．００１〜０．５質量％程度混入していてもよい。
【００１６】
上述した組成を有する本実施形態の希土類磁石は、例えば、Ｒ２Ｔ１４Ｂで表される正方晶系の結晶構造を有する粒子状の主相と、この主相間に配置された粒界相とから構成される。粒界相は、例えば、Ｒ元素の含有割合が大きいＲリッチ相やＢの含有割合が大きいＢリッチ相等を含む。ここで、上記Ｔは、主に上述した構成元素のうちのＦｅ及びＣｏである。希土類磁石に含まれるその他の元素は、添加成分として主相及び粒界のいずれにも含まれる場合がある。
【００１７】
希土類磁石の構成元素のうち、Ｒは、Ｙを含む希土類元素から選ばれる１種以上の元素であり、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｙｂ、Ｌｕ及びＹからなる群より選ばれる１種以上の元素が挙げられる。なかでも、Ｒとしては、Ｎｄ又はＤｙを必須成分として含むと好ましい。
【００１８】
希土類磁石におけるＲの含有割合は、２５〜３４質量％である。Ｒの含有割合が２５質量％未満であると、主相であるＲ２Ｔ１４Ｂ相が形成され難くなって、軟磁性を有するα−Ｆｅ相が形成され易くなり、その結果ＨｃＪが低下する。一方、３４質量％を超えると、Ｒ２Ｔ１４Ｂ相の体積比率が低くなり、Ｂｒが低下する。また、Ｒと酸素とが反応することで酸素の含有割合が過度に増加し、これに伴ってＨｃＪに寄与するＲリッチ相が減少することによりＨｃＪも低下する。良好なＢｒ及びＨｃＪを得る観点からは、Ｒの含有割合の下限値は２８質量％、上限値は３０質量％であるとより好ましい。Ｒの含有割合が３０質量％以下であると、主相であるＲ２Ｔ１４Ｂ相の体積比率が特に高くなり、更に良好なＢｒが得られるようになる。
【００１９】
上述のように、ＲとしてはＮｄ又はＤｙが好ましい。特に、Ｄｙ２Ｔ１４Ｂ相は、高い異方性磁界を有することから、ＨｃＪを向上させる効果がある。しかしながら、Ｄｙ２Ｔ１４Ｂ相が多すぎる場合はＢｒが低下する傾向にあることから、Ｄｙの含有割合は０．１〜８質量％として、残部が他の希土類元素（特にＮｄ）となるようにすることが好ましい。Ｄｙの含有割合は、高いＢｒを得る場合は０．１〜３．５質量％であると好ましく、一方、高いＨｃＪを得る場合は３．５〜８質量％であると好ましい。
【００２０】
また、希土類磁石におけるＢ（ホウ素）の含有割合は０．８５〜０．９８質量％である。Ｂの含有割合が０．８５質量％未満であると、粒界相に軟磁性のＲ２Ｔ１７相が析出し易くなり、ＨｃＪが低下する。一方。０．９８質量％を超えると、Ｂリッチ相（例えばＮｄ１．１Ｔ４Ｂ４）が過度に形成されて、Ｂｒが不十分となる。これらの観点から、Ｂの含有割合は、０．８６〜０．９８質量％であると好ましく、０．９０〜０．９４質量％であるとより好ましい。
【００２１】
本実施形態の希土類磁石においては、Ｂの含有割合をＲ２Ｔ１４Ｂで表される基本組成の化学量論比よりもわずかに小さくすることで、Ｂリッチ相が殆ど形成されないようにし、主相の体積比率を向上させることで、高いＢｒを得ることが可能となる。なお、従来、Ｒ−Ｔ−Ｂ系の希土類磁石の製造においては、異常粒成長を抑制するためにあえてＢリッチ相を形成させることも多かったが、本実施形態では、上述した適量のＺｒが含まれるとともに、Ｏの含有割合が通常よりも小さくなるようにすることによって、Ｂリッチ相を形成させなくても異常粒成長を抑制することができる。その結果、より均一且つ微細な構造を有しており、しかも優れた磁気特性を有する希土類磁石を得ることが可能となる。
【００２２】
また、希土類磁石は、Ｒ２Ｔ１４Ｂの基本組成におけるＴで表される元素としてＦｅ（鉄）に加えてＣｏ（コバルト）を含有しており、Ｃｏの含有割合は０質量％を超え３質量％以下である。ＣｏはＦｅと同様の相を形成するが、Ｃｏを含む相を含むことで、希土類磁石のキュリー温度が向上するほか、粒界相の耐食性が向上する。
【００２３】
さらに、希土類磁石は、必須の添加元素としてＡｌ（アルミニウム）及びＣｕ（銅）を含有している。これらの元素を含むことによって、希土類磁石のＨｃＪ、耐食性及び温度特性が向上する。Ａｌの含有割合は、０．０３〜０．３質量％である。また、Ｃｕの含有割合は０．０１〜０．１５質量％である。
【００２４】
特に、本実施形態においては、従来、Ｂ量が少ないと粒界相に軟磁性のＲ２Ｔ１７相が析出してＨｃＪの低下を招き易かったところ、Ｃｕを含有することで、例えばＲ２Ｔ１４Ｃ相が析出し易くなることによってＲ２Ｔ１７相の析出が抑制され、これによりＨｃＪが良好に維持されるようになる。このようなＣｕによる効果は、上述した本実施形態におけるＢの含有割合の場合に特に顕著に得られる傾向にある。そして、Ｃｕの含有割合が０．０１質量％未満であったり０．１５質量％を超えたりすると、このような効果が十分に得られず、また、０．０１質量％未満である場合はＢｒの低下も生じる。Ｃｕの含有割合は、０．０３〜０．１１質量％であるとより好ましい。
【００２５】
また、本実施形態の希土類磁石におけるＯ（酸素）の含有割合は、０．２質量％以下であり、Ｏを含有していなくてもよい。Ｏの含有割合が０．２質量％を超えると、非磁性の酸化物相の割合が増大してＢｒやＨｃＪが低下する。特に、本実施形態の希土類磁石のように、Ｂの含有割合が化学量論量よりも小さく、且つＣｕを含む組成とした場合に、上記のような低酸素とすることによる磁気特性の向上効果が顕著に得られる。
【００２６】
さらに、上述のようにＢの含有割合を化学両論量よりも小さくして実質的なＢリッチ（Ｒ１Ｔ４Ｂ４）相を無くし、且つ、上記のような低酸素とすることで焼成時の液相量を増加させることにより、焼成時の焼結性が変化して、得られる希土類磁石は、低温度領域でも十分な焼結がなされたものとなる。その結果、本実施形態の希土類磁石は、焼結後の結晶粒径が微細であり、これによっても高ＨｃＪを発揮し得るものとなり得る。
【００２７】
なお、磁気特性を向上させる観点からは、Ｏの含有割合はできるだけ小さいことが好ましいが、通常、製造時等に大気中の酸素等に由来するＯが不可避的に希土類磁石に取り込まれるため、Ｏを含有させないようにするのは困難である。そのため、Ｏの含有割合の下限値は、通常０．０３質量％程度、より好ましくは０．００５質量％程度となる。なお、Ｏを含むことで、過焼結を防止し、且つ優れた角形性が得られる場合もあることから、このような特性を良好に得る観点からは、Ｏの含有割合の下限値を上記範囲とすることが好ましい。Ｏのより好適な含有割合は、０．０３〜０．１質量％である。これらの観点から、Ｏの含有割合は、０．０３〜０．０７質量％であると更に好ましく、０．０３〜０．０４質量％であると特に好ましい。
【００２８】
さらに、本実施形態の希土類磁石は、Ｚｒ（ジルコニウム）を０．０３〜０．２５質量％含有する。Ｚｒは、希土類磁石の製造過程での結晶粒の異常成長を抑制することができ、得られる焼結体（希土類磁石）の組織を均一且つ微細にして磁気特性の向上に寄与する。特に、本実施形態のようなＯの含有割合が小さい（０．２質量％以下）場合に、このようなＺｒの効果が顕著となる。
【００２９】
Ｚｒの含有割合が０．０３質量％未満であると、結晶粒の異常成長を抑制する効果が十分に得られなくなり、希土類磁石の角形比が低下する。また、０．２５質量％を超えると、希土類磁石のＢｒ及びＨｃＪが不十分となる。ここで、角形比とは、Ｈｋ／ＨｃＪで表される値であり、Ｈｋとは、磁気ヒステリシスループ（４πＩ−Ｈカーブ）の第２象限における磁化がＢｒの９０％となるときの磁界強度である。この角形比は、外部磁界の作用や温度上昇による減磁のし易さを表すパラメータであり、角形比が小さいと、減磁の程度が大きい性質があることを意味する。また、角形比が小さいと、着磁に要する磁界強度が増大する。さらに、角形比が小さい希土類磁石は、磁気ヒステリシスループの第２象限の形状に問題があるため、磁石としての適用が困難となる傾向にある。
【００３０】
さらに、希土類磁石におけるＣ（炭素）の含有割合は、０．０３〜０．１５質量％である。このＣの割合が少なすぎる場合、粒界相に軟磁性のＲ２Ｔ１７相が析出し易くなってＨｃＪが低下する。また、多すぎる場合は、角形比の低下が見られる。
【００３１】
さらにまた、希土類磁石は、上述した元素に加えて、主たる構成元素としてＧａを更に含むものであってもよい。この場合、Ｇａの含有割合は、０質量％を超え０．２質量％以下であると好ましく、０．０５〜０．１５質量％であるとより好ましい。なお、Ｇａを含む場合も、その他の構成元素の含有割合は上記と同様である。希土類磁石がＧａを含む組成を有する場合、このＧａが主相の異方性磁界を向上させることができると考えられ、これによってＨｃＪが向上する傾向にある。また、Ｇａを含むことで、最適なＢの含有割合の範囲内でのＢの量の変動に対して、ＨｃＪが高いレベルで安定する傾向にもある。Ｇａの含有割合が多すぎる場合、上記の好適範囲とした場合に比べて飽和磁化が低くなりＢｒが低下する傾向にある。また、Ｇａは比較的高価であるため、コスト低減の観点からはその使用量はできるだけ少ない方が望ましい。
【００３２】
本実施形態の希土類磁石は、上述したように、Ｒ２Ｔ１４Ｂで表される組成を有する主相から主に形成されるが、ＲとしてＤｙを含む場合、粒子状の主相の外周近傍はＤｙの含有割合が大きい相（シェル）であり、その内側がＤｙの含有割合が小さい相（コア）であるコアシェル構造を有していると好ましい。このようなコアシェル構造を有していると、Ｄｙの含有割合が大きいシェル部による高いＨｃＪと、Ｄｙの含有割合が小さいコア部による高いＢｒとが得られ、優れたＨｃＪ及びＢｒの両方が得られ易くなる。特に、Ｄｙは高価な元素でもあるため、このようなコアシェル構造を採用することで、Ｄｙの使用量を最小限にして高いＨｃＪが得られることから、コストの低減にも有効である。そして、このようなコアシェル構造は、本実施形態の希土類磁石の組成、特に、Ｂ及びＯの含有割合が小さく、Ｃｕを含む組成において、特に形成され易い傾向にある。
【００３３】
次に、上述した実施形態の希土類磁石の製造方法について説明する。
【００３４】
希土類磁石の製造においては、まず、希土類磁石の各構成元素の原料金属を準備し、これらを用いてストリップキャスティング法等を行なうことにより原料合金を作製する。原料金属としては、例えば、希土類金属や希土類合金、純鉄、フェロボロン、またはこれらの合金が挙げられる。そして、これらを用い、所望とする希土類磁石の組成が得られる原料合金を作製する。なお、原料合金としては、組成が異なる複数のものを準備してもよい。
【００３５】
次に、原料合金を粉砕して、原料合金粉末を準備する。原料合金の粉砕は、粗粉砕工程及び微粉砕工程の段階で行うことが好ましい。粗粉砕工程は、例えば、スタンプミル、ジョークラッシャー、ブラウンミル等を用い、不活性ガス雰囲気中で行うことができる。また、水素を吸蔵させた後、粉砕を行う水素吸蔵粉砕を行うこともできる。粗粉砕工程においては、原料合金を、粒径が数百μｍ程度となるまで粉砕を行う。
【００３６】
次に、微粉砕工程において、粗粉砕工程で得られた粉砕物を、更に平均粒径が３〜５μｍとなるまで微粉砕する。微粉砕は、例えば、ジェットミルを用いて行うことができる。なお、原料合金の粉砕は、必ずしも粗粉砕と微粉砕との２段階で行なう必要はなく、はじめから微粉砕工程を行ってもよい。また、原料合金を複数種類準備した場合は、これらを別々に粉砕して混合するようにすればよい。
【００３７】
続いて、このようにして得られた原料粉末を磁場中で成形して、成形体を得る。より具体的には、原料粉末を電磁石中に配置された金型内に充填した後、電磁石により磁場を印加して原料粉末の結晶軸を配向させながら、原料粉末を加圧することにより成形を行なう。この磁場中の成形は、例えば、１２．０〜１７．０ｋＯｅの磁場中、０．７ｔ／ｃｍ２〜１．５ｔ／ｃｍ２程度の圧力で行えばよい。
【００３８】
磁場中成形後、成形体を真空又は不活性ガス雰囲気中で焼成し、焼結体を得る。焼成は、組成、粉砕方法、粒度等の条件に応じて適宜設定することが好ましいが、例えば、１０００〜１１００℃で１〜５時間行なえばよい。
【００３９】
そして、焼結体に対して、必要に応じて時効処理を施すことにより、希土類磁石を得る。時効処理を行うことによって、得られる希土類磁石のＨｃＪが向上する傾向にある。時効処理は、例えば、２段階に分けて行うことができ、８００℃近傍、及び６００℃近傍の２つの温度条件で時効処理を行うと好ましい。このような条件で時効処理を行うと、特に優れたＨｃＪが得られる傾向にある。なお、時効処理を１段階で行う場合は、６００℃近傍の温度とすることが好ましい。
【００４０】
以上、好適な実施形態の希土類磁石及びその製造方法について説明したが、本実施形態の希土類磁石は、上述のように、Ｂの含有割合が小さいことから、Ｂリッチ相の形成が抑制されて主相であるＲ２Ｔ１４Ｂ相の割合が多くなるため、優れたＢｒが得られる。また、希土類磁石は、Ｃｕを含むことから、Ｂの含有割合が少ないにもかかわらず軟磁性のＲ２Ｔ１７相の形成が抑制され、その結果高いＨｃＪが得られる。さらに、本実施形態の希土類磁石では、Ｏの含有割合が小さいため、実質的なＲ量が多い状態となり、これにより、ＨｃＪに寄与するＲリッチ相が増大したり、Ｒ２Ｔ１４Ｂ相やＲ２Ｔ１４Ｃ相の形成が有利となってＲ２Ｔ１７相が更に形成され難くなったりする。その結果、上述したようなＢｒやＨｃＪの向上効果が特に顕著に得られるようになる。
【実施例】
【００４１】
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００４２】
［希土類磁石の製造］
（実施例１〜２３、比較例１〜９）
まず、希土類磁石の原料金属を準備し、これらを用いてストリップキャスティング法により、下記表１で表される実施例１〜２３及び比較例１〜９の希土類磁石の組成が得られるように、それぞれ原料合金を作製した。
【００４３】
次に、得られた原料合金に水素を吸蔵させた後、Ａｒ雰囲気で６００℃、１時間の脱水素を行う水素粉砕処理を行った。なお、本実施例では、この水素粉砕から、焼成までの各工程（微粉砕及び成形）を、１００ｐｐｍ未満の酸素濃度の雰囲気下で行なった。
【００４４】
続いて、水素粉砕後の粉末に、粉砕助剤としてオレイン酸アミドを０．１５ｗｔ％添加し、ナウターミキサーを用いて５〜３０分間混合した後、ジェットミルを用いて微粉砕を行い、平均粒径が３μｍである原料粉末を得た。
【００４５】
それから、原料粉末を、電磁石中に配置された金型内に充填し、１５ｋＯｅの磁場を印加しながら１．２ｔ／ｃｍ２の圧力を加える磁場中成形を行い、成形体を得た。その後、成形体を、真空中で１０３０℃で４時間焼成した後、急冷して焼結体を得た。そして、得られた焼結体に対し、８５０℃で１時間、及び、５４０℃で２時間（ともにＡｒ雰囲気中）の２段階の時効処理を施し、実施例１〜２３及び比較例１〜９の希土類磁石をそれぞれ得た。
【００４６】
［特性評価］
（Ｂｒ、ＨｃＪ及びＨｋ／ＨｃＪの測定）
実施例１〜２３、比較例１〜９で得られた希土類磁石について、Ｂ−Ｈトレーサーを用いてＢｒ（残留磁束密度）、ＨｃＪ（保磁力）及びＨｋ／ＨｃＪ（角形比）をそれぞれ測定した。得られた結果を表１にまとめて示す。
【００４７】
【表１】
【００４８】
（評価１）
Ｏの含有割合が０．０５ｗｔ％であり、Ｂの含有割合が０．８４〜１．００の範囲で異なる希土類磁石（比較例１、２及び実施例１〜５）、及び、Ｏの含有割合が０．０３６ｗｔ％であり、Ｂの含有割合が０．８８〜０．９６の範囲で異なる希土類磁石（実施例１０〜１３）について、Ｂの含有割合に対するＢｒの値をプロットしたグラフを図１に、ＨｃＪの値をプロットしたグラフを図２にそれぞれ示す。また、これらの図中には、比較のため、Ｏの含有割合が０．２１又は０．２２ｗｔ％（「約０．２２ｗｔ％」とまとめて示す）であり、Ｂの含有割合が０．９０〜０．９７の範囲で異なる希土類磁石（比較例３〜６）について、Ｂの含有割合に対するＢｒ又はＨｃＪの値をそれぞれプロットして得られたグラフも併せて示す。
【００４９】
図１及び図２より、Ｏの含有割合が０．０３６ｗｔ％又は０．０５ｗｔ％と小さい場合は、Ｂの含有割合が１ｗｔ％未満の特定の範囲（例えば、０．８５〜０．９８ｗｔ％）においてＢｒ及びＨｃＪが向上していることが確認された。一方、Ｏの含有割合が約０．２２ｗｔ％である場合は、このようなＢｒ及びＨｃＪの向上効果は得られていなかった。
【００５０】
このことから、Ｏの含有割合が小さく、しかもＢの含有割合が１ｗｔ％未満の特定の範囲である場合に、優れたＢｒ及びＨｃＪの両方が得られることが確認された。なお、比較例７の希土類磁石は、Ｏの含有割合が０．５０ｗｔ％であるものであるが、低密度であり、測定し得る程度の磁気特性が得られなかった。
【００５１】
（評価２）
Ｃｕの含有割合が０．００〜０．１８の範囲で異なる希土類磁石（実施例４、６及び７並びに比較例８及び９）について、Ｃｕの含有割合に対するＢｒの値をプロットしたグラフを図３に、ＨｃＪの値をプロットしたグラフを図４にそれぞれ示す。
【００５２】
図３及び４より、Ｃｕの含有割合が大きくなるとＢｒの低下が見られるものの、Ｃｕの含有割合が小さくなり過ぎるとＨｃＪが低下してしまうことが確認された。その結果、希土類磁石は、少なくともＣｕを含み、しかもＣｕの含有割合が大きくなり過ぎない場合（例えば、０．１５ｗｔ％以下の場合）に、優れたＢｒ及びＨｃＪを両立させ得ることが確認された。
【００５３】
（評価３）
Ｂの含有割合が０．９０ｗｔ％であり、Ｏの含有割合が０．０３７〜０．２２の範囲で異なる希土類磁石（実施例４、８、９及び１２並びに比較例６）、及び、Ｂの含有割合が０．９６又は０．９７ｗｔ％（「０．９７ｗｔ％」とまとめて示す）であり、Ｏの含有割合が０．０３６〜０．２１の範囲で異なる希土類磁石（実施例１、１０及び比較例３）について、Ｏの含有割合に対するＢｒの値をプロットしたグラフを図５に、ＨｃＪの値をプロットしたグラフを図６にそれぞれ示す。
【００５４】
図５及び６より、Ｏの含有割合が大きくなるにしたがって、Ｂｒ及びＨｃＪのいずれもが低下してしまうことが確認された。したがって、これらの結果からも、Ｏの含有割合が小さい場合（特に０．１ｗｔ％以下である場合）に、優れたＢｒ及びＨｃＪが得られることが判明した。また、Ｏの含有割合が小さいほどＢｒ及びＨｃＪが向上しているが、この向上の度合いは、Ｂの含有割合が０．９０ｗｔ％の場合の方が、０．９７ｗｔ％の場合よりも大きいことが確認された。
【００５５】
［希土類磁石の製造］
（実施例２４〜２８）
下記表２で表される実施例２４〜２８の組成が得られるようにしたこと以外は、実施例１等と同様にして実施例２４〜２８の希土類磁石をそれぞれ作製した。これらは、実施例１等の組成に加えて、更にＧａを主たる構成元素として含む組成を有するものである。
【００５６】
［特性評価］
（Ｂｒ、ＨｃＪ及びＨｋ／ＨｃＪの測定）
実施例２４〜２８で得られた希土類磁石について、実施例１等と同様にしてＢｒ（残留磁束密度）、ＨｃＪ（保磁力）及びＨｋ／ＨｃＪ（角形比）をそれぞれ測定した。得られた結果を表２にまとめて示す。
【００５７】
【表２】
【００５８】
表２より、Ｇａを更に含む組成を有する希土類磁石は、Ｇａを含まない同様の組成（例えば、実施例２、４、５等）に比べると、特にＨｃＪが向上していることが確認された。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｒ（但し、ＲはＹを含む希土類元素から選ばれる１種以上の元素であって、Ｎｄを必須成分として含む）、Ｂ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｃｏ、Ｏ、Ｃ及びＦｅから主として構成され、
各元素の含有割合が、
Ｒ：２５〜３４質量％、
Ｂ：０．８７〜０．９４質量％、
Ａｌ：０．０３〜０．３質量％、
Ｃｕ：０．０３〜０．１１質量％、
Ｚｒ：０．０３〜０．２５質量％、
Ｃｏ：３質量％以下（但し、０質量％を含まず。）、
Ｏ：０．０３〜０．１質量％、
Ｃ：０．０３〜０．１５質量％、
Ｆｅ：残部、
である、ことを特徴とする希土類磁石。
【請求項２】
Ｒ（但し、ＲはＹを含む希土類元素から選ばれる１種以上の元素であって、Ｎｄを必須成分として含む）、Ｂ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｃｏ、Ｏ、Ｃ、Ｆｅ及びＧａから主として構成され、
各元素の含有割合が、
Ｒ：２５〜３４質量％、
Ｂ：０．８７〜０．９４質量％、
Ａｌ：０．０３〜０．３質量％、
Ｃｕ：０．０３〜０．１１質量％、
Ｚｒ：０．０３〜０．２５質量％、
Ｃｏ：３質量％以下（但し、０質量％を含まず。）、
Ｏ：０．０３〜０．１質量％、
Ｃ：０．０３〜０．１５質量％、
Ｇａ：０．２質量％以下（但し、０質量％を含まず）、
Ｆｅ：残部、
である、ことを特徴とする希土類磁石。
【請求項１】
Ｒ（但し、ＲはＹを含む希土類元素から選ばれる１種以上の元素であって、Ｎｄを必須成分として含む）、Ｂ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｃｏ、Ｏ、Ｃ及びＦｅから主として構成され、
各元素の含有割合が、
Ｒ：２５〜３４質量％、
Ｂ：０．８７〜０．９４質量％、
Ａｌ：０．０３〜０．３質量％、
Ｃｕ：０．０３〜０．１１質量％、
Ｚｒ：０．０３〜０．２５質量％、
Ｃｏ：３質量％以下（但し、０質量％を含まず。）、
Ｏ：０．０３〜０．１質量％、
Ｃ：０．０３〜０．１５質量％、
Ｆｅ：残部、
である、ことを特徴とする希土類磁石。
【請求項２】
Ｒ（但し、ＲはＹを含む希土類元素から選ばれる１種以上の元素であって、Ｎｄを必須成分として含む）、Ｂ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｃｏ、Ｏ、Ｃ、Ｆｅ及びＧａから主として構成され、
各元素の含有割合が、
Ｒ：２５〜３４質量％、
Ｂ：０．８７〜０．９４質量％、
Ａｌ：０．０３〜０．３質量％、
Ｃｕ：０．０３〜０．１１質量％、
Ｚｒ：０．０３〜０．２５質量％、
Ｃｏ：３質量％以下（但し、０質量％を含まず。）、
Ｏ：０．０３〜０．１質量％、
Ｃ：０．０３〜０．１５質量％、
Ｇａ：０．２質量％以下（但し、０質量％を含まず）、
Ｆｅ：残部、
である、ことを特徴とする希土類磁石。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−７００６２（Ｐ２０１３−７００６２Ａ）
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２２４０８８（Ｐ２０１２−２２４０８８）
【出願日】平成２４年１０月９日（２０１２．１０．９）
【分割の表示】特願２００８−５４４６９０（Ｐ２００８−５４４６９０）の分割
【原出願日】平成２０年６月２７日（２００８．６．２７）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年１０月９日（２０１２．１０．９）
【分割の表示】特願２００８−５４４６９０（Ｐ２００８−５４４６９０）の分割
【原出願日】平成２０年６月２７日（２００８．６．２７）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
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