高電気抵抗Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石およびその製造方法
【課題】 高磁気特性と高電気抵抗を両立させた、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石とその製造方法の提供。
【解決手段】 ＤｙＦ３および／またはＴｂＦ３とＡｌ２Ｏ３とが添加されたＲ−Ｔ−Ｂ系合金微粉砕粉を準備する工程、前記微粉砕粉を成形、焼結、熱処理する工程、を含むＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法であって、焼結工程によって、結晶粒界に、少なくともＲＦ３相と、Ｄｙおよび／またはＴｂとＡｌの合金相とを生成させるとともに、主相となるＲ２Ｔ１４Ｂ相の外郭部に、Ｄｙおよび／またはＴｂが濃縮された濃縮層を形成させる。
【解決手段】 ＤｙＦ３および／またはＴｂＦ３とＡｌ２Ｏ３とが添加されたＲ−Ｔ−Ｂ系合金微粉砕粉を準備する工程、前記微粉砕粉を成形、焼結、熱処理する工程、を含むＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法であって、焼結工程によって、結晶粒界に、少なくともＲＦ３相と、Ｄｙおよび／またはＴｂとＡｌの合金相とを生成させるとともに、主相となるＲ２Ｔ１４Ｂ相の外郭部に、Ｄｙおよび／またはＴｂが濃縮された濃縮層を形成させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転機器、電子部品、電子機器などに使用されるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、永久磁石式回転機器には、低価格なフェライト磁石が主として使用されてきたが、近年の回転機器の小型・高性能化に伴い、より高性能なＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石（Ｒは、Ｙを含む希土類元素の少なくとも一種であり、ＮｄまたはＰｒのいずれかが必ず含まれ、Ｔは、Ｆｅを必ず含み、Ｔの５０％以下をＣｏで置換できる）の使用頻度が年々増加している。
【０００３】
しかし、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、金属磁石であるために電気抵抗が低く、回転機器などに組み込んだ場合、渦電流損失が増大し、モータ効率を低下させるという問題が生じる。
【０００４】
一方、Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石粉末を樹脂バインダーにより結合したＲ−Ｔ−Ｂ系ボンド磁石は、１０−２Ω・ｃｍオーダーとＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石に比べ高い電気抵抗を有するものの、磁気特性が低いという問題がある。
【０００５】
本発明者は、先に、上記問題を解決すべく、Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石粉末とバインダーと絶縁物とを混合し、成形した後に脱バインダーを行い、緻密化することにより、高電気抵抗を有する希土類永久磁石が得られることを提案した（特許文献1）。
【特許文献１】特開平１０−１６３０５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記提案は、絶縁物として、金属とフッ素との結合力が強く、磁石粉末のＲ元素と反応せずに電気抵抗を高めることができる、ＣａＦ２、ＳｒＦ２、ＮｄＦ３を用い、バインダーにより該絶縁物を磁石粉末に固定させることにより、希土類永久磁石の電気抵抗を向上させるものであるが、絶縁物の添加量が増えるに伴い、磁気特性が劣化するという問題がある。
【０００７】
本発明は、上述した従来の問題を解決し、高磁気特性と高電気抵抗を両立させた、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石とその製造方法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】
【０００８】
発明者らは、上記目的を達成すべく、鋭意研究の結果、絶縁物として、ＤｙＦ３、ＴｂＦ３を用い、さらにＡｌ２Ｏ３を添加して、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金粉末に存在するＲ−ｒｉｃｈ相と該ＤｙＦ３、ＴｂＦ３を積極的に反応させることにより、Ｒ２Ｔ１４Ｂ主相の結晶粒界に、少なくとも、ＲＦ３相と、Ｄｙおよび／またはＴｂとＡｌの合金相とが生成されるとともに、主相となるＲ２Ｔ１４Ｂ相の外郭部に、Ｄｙおよび／またはＴｂが濃縮された濃縮層が形成され、該ＲＦ３相が電気抵抗の向上を、外郭部に濃縮層が形成されたＲ２Ｔ１４Ｂ主相が磁気特性、特に保磁力を向上させることを知見した。
【０００９】
また、発明者らは、Ｒ２Ｔ１４Ｂ主相の結晶粒界に、前記Ｄｙおよび／またはＴｂとＡｌの合金相が生成されることにより、比較的低い温度で焼結することが可能であり、Ｄｙおよび／またはＴｂが濃縮された濃縮層を、効率よくＲ２T１４Ｂ相の外郭部に形成できることを知見し、以下の発明を提案するに至った。
【００１０】
請求項１に記載の高電気抵抗Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法は、
ＤｙＦ３および／またはＴｂＦ３とＡｌ２Ｏ３とが添加されたＲ−Ｔ−Ｂ系合金微粉砕粉（Ｒは、Ｙを含む希土類元素の少なくとも一種であり、ＮｄまたはＰｒのいずれかが必ず含まれ、Ｔは、Ｆｅを必ず含み、Ｔの５０％以下をＣｏで置換できる）を準備する工程、
前記微粉砕粉を成形、焼結、熱処理する工程、を含み、
前記焼結工程によって、結晶粒界に、少なくとも、ＲＦ３相と、Ｄｙおよび／またはＴｂとＡｌの合金相とを生成させるとともに、主相となるＲ２Ｔ１４Ｂ相の外郭部に、Ｄｙおよび／またはＴｂが濃縮された濃縮層を形成させることを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載の高電気抵抗Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法は、
Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金粉末（Ｒは、Ｙを含む希土類元素の少なくとも一種であり、ＮｄまたはＰｒのいずれかが必ず含まれ、Ｔは、Ｆｅを必ず含み、Ｔの５０％以下をＣｏで置換できる）に、ＤｙＦ３および／またはＴｂＦ３とＡｌ２Ｏ３とを添加する工程、
当該合金粉末をジェットミルにより微粉砕し、微粉砕粉となす工程、
前記微粉砕粉を成形、焼結、熱処理する工程、を含み、
前記焼結工程によって、結晶粒界に、少なくともＲＦ３相と、Ｄｙおよび／またはＴｂとＡｌの合金相とを生成させるとともに、主相となるＲ２Ｔ１４Ｂ相の外郭部に、Ｄｙおよび／またはＴｂが濃縮された濃縮層を形成させることを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載の高電気抵抗Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法は、
Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金粉末（Ｒは、Ｙを含む希土類元素の少なくとも一種であり、ＮｄまたはＰｒのいずれかが必ず含まれ、Ｔは、Ｆｅを必ず含み、Ｔの５０％以下をＣｏで置換できる）を準備する工程、
当該合金粉末をジェットミルにより微粉砕し、微粉砕粉となす工程、
前記微粉砕粉にＤｙＦ３および／またはＴｂＦ３とＡｌ２Ｏ３とを添加、混合する工程、
当該微粉砕粉を成形、焼結、熱処理する工程、を含み、
前記焼結工程によって、結晶粒界に、少なくともＲＦ３相と、Ｄｙおよび／またはＴｂとＡｌの合金相とを生成させるとともに、主相となるＲ２Ｔ１４Ｂ相の外郭部に、Ｄｙおよび／またはＴｂが濃縮された濃縮層を形成させることを特徴とする。
【００１３】
請求項４に記載の高電気抵抗Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石は、
外郭部にＤｙおよび／またはＴｂが濃縮された濃縮層を有するＲ２Ｔ１４Ｂ主相（Ｒは、Ｙを含む希土類元素の少なくとも一種であり、ＮｄまたはＰｒのいずれかが必ず含まれ、Ｔは、Ｆｅを必ず含み、Ｔの５０％以下をＣｏで置換できる）と、少なくともＲＦ３相とＤｙおよび／またはＴｂとＡｌの合金相とを含む粒界相とから構成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、高磁気特性と高電気抵抗を両立させた、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石とその製造方法を提供することができる。
【００１５】
この発明によるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を、回転機器、電子部品、電子機器などに用いることにより、渦電流損失が低減され、エネルギー効率が向上する。
【００１６】
この発明によるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、渦電流損失が低減されているため、磁石の温度上昇が抑制され、磁気特性の熱減磁を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明による高電気抵抗Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法において、ＤｙＦ３および／またはＴｂＦ３とＡｌ２Ｏ３とを添加、混合する前のＲ−Ｔ−Ｂ系合金粉末における、Ｒは、Ｙを含む希土類元素の少なくとも一種であり、ＮｄまたはＰｒのいずれかが必ず含まれるものとする。Ｒ量は、公知の含有量で差し支えなく、例えば、２７．０質量％〜３２．０質量％が好ましい。２７．０質量％未満では、Ｒ−ｒｉｃｈ相の生成量が少なくなり、後述するＤｙＦ３および／またはＴｂＦ３とＲ−ｒｉｃｈ相を積極的に反応させることができなくなり、高磁気特性、高電気抵抗を得ることが難しく、３２．０質量％を超えると残留磁束密度が低下するため好ましくない。
【００１８】
上記Ｒには、Ｎｄ、Ｐｒ以外の希土類元素としては、例えば、公知のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石のように、保磁力向上を目的としたＤｙ、Ｔｂや、不純物元素としてＬａ、Ｃｅなどが含むことができる。ただし、Ｄｙ、Ｔｂについては、後述の通り、焼結工程において、ＤｙＦ３および／またはＴｂＦ３をＲＦ３に変化させる都合上、多量に含有することは好ましくない。Ｎｄ、Ｐｒそのものは純元素でなくてもよく、工業上入手可能な範囲で、製造上不可避な不純物を含有するもので差し支えない。
【００１９】
Ｔは、Ｆｅを必ず含み、Ｔの５０％以下をＣｏで置換することができる。また、Ｔには、ＦｅやＣｏ以外の少量の遷移金属元素を含有することができる。Ｔの含有量は、従来から知られる含有量を採用することができ、例えば、６３．０質量％以上７２．５質量％以下が好ましい範囲である。６３．０質量％未満では残留磁束密度が低下し、７２．５質量％を超えると保磁力の低下を来たすためである。Ｃｏは温度特性の向上、耐食性の向上に有効であるが、過度の添加は保磁力を低下させることになるため、１０質量％以下のＣｏ、残部Ｆｅの組合わせで用いることが好ましい。
【００２０】
Ｂの含有量についても公知の含有量で差し支えなく、例えば、０．９０質量％〜１．３０質量％が好ましい。０．９０質量％未満では高保磁力が得られず、１．３０質量％を超えると残留磁束密度が低下するため好ましくない。より好ましくは、０．９５質量％〜１．０５質量％であり、ＢｒまたはＨｃＪを向上させることができる。
【００２１】
上記Ｒ、Ｔ、Ｂに加え、Ｍ元素として、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｓｎ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗのうち少なくとも一種を添加することにより、保磁力の向上を図ることができる。添加量は２．０質量％以下が好ましい。２．０質量％を超えると残留磁束密度が低下するためである。
【００２２】
上記Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金粉末は、公知の製造方法によって準備することができる。例えば、原料金属または合金を溶解、鋳造し、合金鋳片を得る。溶解、鋳造は、公知の手段を採用することができ、特に、ストリップキャスティング法は好ましい手段である。得られた合金鋳片は、公知の手段、例えば、水素粉砕などによって粗粉砕し、粗粉砕粉を得ることができる。
【００２３】
本発明の製造方法は、ＤｙＦ３および／またはＴｂＦ３とＡｌ２Ｏ３とが添加されたＲ−Ｔ−Ｂ系合金微粉砕粉を準備する工程、該微粉砕粉を成形、焼結、熱処理する工程、を含むことを特徴とする。ＤｙＦ３および／またはＴｂＦ３とＡｌ２Ｏ３とが添加されたＲ−Ｔ−Ｂ系合金微粉砕粉を準備する工程としては、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金粉末に、ＤｙＦ３および／またはＴｂＦ３とＡｌ２Ｏ３とを添加した後、微粉砕する（以下「前添加」という）か、あるいは、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金粉末を微粉砕した後、微粉砕粉にＤｙＦ３および／またはＴｂＦ３とＡｌ２Ｏ３とを添加する（以下「後添加」という）ことが好ましい。
【００２４】
上記前添加の場合、後添加の場合ともに、ＤｙＦ３および／またはＴｂＦ３の添加量は０．０５質量％〜２０質量％が好ましい。添加量が０．０５質量％未満では電気抵抗を高める効果が十分でなく、２０質量％を超えると磁気特性が著しく劣化するため好ましくない。
【００２５】
ＤｙＦ３および／またはＴｂＦ３は粉末として添加することが好ましい。粉末の平均粒径は、２０μｍ以下が好ましい。平均粒径が２０μｍを超えるとＲ−Ｔ−Ｂ系合金粉末と均質に分散させることが困難となり好ましくない。
【００２６】
上記前添加の場合、後添加の場合ともに、Ａｌ２Ｏ３の添加量は０．０５質量％〜０．５質量％が好ましい。添加量が０．０５質量％未満では焼結温度の低下効果がなく、０．５質量％を超えると磁気特性が劣化するため好ましくない。
【００２７】
Ａｌ２Ｏ３は粉末として添加することが好ましい。粉末の平均粒径は、２０μｍ以下が好ましい。平均粒径が２０μｍを超えるとＲ−Ｔ−Ｂ系合金粉末と均質に分散させることが困難となり好ましくない。
【００２８】
なお、Ａｌ２Ｏ３に代えてＡｌメタルを添加しても同様の効果を得ることができるが、ＡｌメタルをＲ−Ｔ−Ｂ系合金粉末に添加するには、所要の大きさまで粉砕する必要がある。周知の通り、Ａｌメタルは粉砕が困難あり、かつ、すぐに表面が酸化してしまうので、粉末の取扱いや実用性の観点からＡｌ２Ｏ３を用いることが望ましい。
【００２９】
前添加の場合はＤｙＦ３および／またはＴｂＦ３とＡｌ２Ｏ３とを添加後、後添加の場合はＤｙＦ３および／またはＴｂＦ３とＡｌ２Ｏ３とを添加せずに、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金粉末をジェットミルにより微粉砕することが好ましい。特に、前添加の場合、ジェットミルにより、添加したＤｙＦ３および／またはＴｂＦ３とＡｌ２Ｏ３とが、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金粉末中に、均質に分散されるという利点がある。ジェットミルの粉砕条件は公知の条件を採用することができる。微粉砕後の微粉砕粉末の平均粒径は１μｍ〜１０μｍ、好ましくは３μｍ〜６μｍである。後添加の場合は、得られた微粉砕粉末にＤｙＦ３および／またはＴｂＦ３とＡｌ２Ｏ３とを添加する。
【００３０】
上記前添加の場合、後添加の場合ともに、ＤｙＦ３および／またはＴｂＦ３とＡｌ２Ｏ３とを添加後は、公知の手段によって混合することが好ましい。特に、後添加の場合は、ロッキングミキサーなどによって、十分に混合することが好ましい。
【００３１】
なお、Ａｌ２Ｏ３は、上記の通り、ＤｙＦ３および／またはＴｂＦ３と同時に、前添加または後添加することが好ましいが、ＤｙＦ３および／またはＴｂＦ３のみ前添加し、Ａｌ２Ｏ３を後添加する、逆に、Ａｌ２Ｏ３のみ前添加し、ＤｙＦ３および／またはＴｂＦ３を後添加することもできる。さらに、ＤｙＦ３および／またはＴｂＦ３とＡｌ２Ｏ３とを、微粉砕前、微粉砕後に２回に分けて添加することもできる。但し、上記の場合は、微粉砕前、微粉砕後の両方で、十分に混合する必要がある。
【００３２】
前添加あるいは後添加によりＤｙＦ３および／またはＴｂＦ３とＡｌ２Ｏ３とが添加、混合されたＲ−Ｔ−Ｂ系合金微粉砕粉は、公知の手段によって、成形、焼結、熱処理する。
【００３３】
本発明は、上記により、前添加あるいは後添加によりＤｙＦ３および／またはＴｂＦ３とＡｌ２Ｏ３とが添加、混合されたＲ−Ｔ−Ｂ系合金微粉砕粉を成形後、焼結することにより、結晶粒界に、少なくともＲＦ３相と、Ｄｙおよび／またはＴｂとＡｌの合金相とを生成させるとともに、主相となるＲ２Ｔ１４Ｂ相の外郭部に、Ｄｙおよび／またはＴｂが濃縮された濃縮層を形成させることを特徴とする。以下に詳述する。
【００３４】
成形後の成形体には、Ｒ２Ｔ１４Ｂ主相と、Ｒ２Ｔ１４Ｂ主相を取り囲むように、もしくはＲ２Ｆｅ１４Ｂ主相に付着した状態のＲ−ｒｉｃｈ相と、上記により添加したＤｙＦ３および／またはＴｂＦ３とＡｌ２Ｏ３とが分散して存在している。
【００３５】
この成形体を焼結することにより、焼結過程で、ＤｙＦ３および／またはＴｂＦ３と前記Ｒ−ｒｉｃｈ相が反応し、ＤｙＦ３および／またはＴｂＦ３のフッ素とＲ−ｒｉｃｈ相のＲ成分とが化合して、結晶粒界にＲＦ３相が生成される。このＲＦ３相が電気抵抗を向上させる。
【００３６】
また、Ａｌ２Ｏ３は前記Ｒ−ｒｉｃｈ相と反応し、Ａｌ２Ｏ３の酸素とＲ−ｒｉｃｈ相のＲ成分とが化合して、結晶粒界にＲ酸化物相を生成して電気抵抗を向上させるとともに、酸素をＲ−ｒｉｃｈ相に奪われたＡｌと、後述するＲ−ｒｉｃｈ相にフッ素を奪われたＤｙおよび／またはＴｂの一部とで低融点な合金相を生成する。このＤｙおよび／またはＴｂとＡｌの合金相が低い温度での焼結を可能にする。
【００３７】
本発明においては、焼結工程により、次の反応が起こっているものと考えられる。
「Ｒ−ｒｉｃｈ相+ＤｙＦ３＝ＲＦ３＋Ｄｙ−ｒｉｃｈ相」および／または、
「Ｒ−ｒｉｃｈ相+ＴｂＦ３＝ＲＦ３＋Ｔｂ−ｒｉｃｈ相」、並びに、
「Ｒ−ｒｉｃｈ相+Ａｌ２Ｏ３＝Ｒ酸化物＋Ａｌ」となり、
「Ｄｙ−ｒｉｃｈ相および／またはＴｂ−ｒｉｃｈ相＋Ａｌ＝Ｄｙおよび／またはＴｂとＡｌの合金相」が形成される。
【００３８】
これらの反応は、前記特許文献１による提案とは異なり、絶縁物として、ＣａＦ２、ＳｒＦ２、ＮｄＦ３よりも金属とフッ素との結合力が弱いＤｙＦ３、ＴｂＦ３を添加し、さらに同時にＡｌ２Ｏ３を添加するからこそ起こる特有の反応である。
【００３９】
Ｒ−ｒｉｃｈ相にフッ素を奪われたＤｙおよび／またはＴｂは、上記の通り、Ａｌとの合金を生成するとともに、Ｒ２Ｔ１４Ｂ主相のＲ成分と置換し、Ｒ２Ｔ１４Ｂ主相の外郭部に、Ｄｙおよび／またはＴｂが濃縮された濃縮層を形成する。この外郭部に濃縮層が形成されたＲ２Ｔ１４Ｂ主相が磁気特性、特に保磁力を向上させる。
【００４０】
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、ニュークリエーションによる保磁力発生機構を有しており、上記の如く、Ｒ２Ｔ１４Ｂ主相の外郭部にＤｙおよび／またはＴｂが濃縮された濃縮層が形成されることにより、かかる外郭部における結晶磁気異方性が高められ、主相の粒界相近傍における逆磁区の核生成が抑制され、保磁力が高まる。
【００４１】
上記のような保磁力向上効果を得るためには、前記濃縮層の形成が不可欠であるが、他の磁気特性（例えば、残留磁束密度）に悪影響を及ぼさないためには、Ｒ２Ｔ１４Ｂ主相の外郭部から数ｎｍ程度までの範囲で形成させるのが好ましいと考えられる。すなわち、比較的高温で焼結を行ったり、長時間焼結を行うなど、過度に反応を促進させると、Ｄｙおよび／またはＴｂが濃縮された濃縮層が、Ｒ２Ｔ１４Ｂ主相の中央部まで広がり、結果として、残留磁束密度の低下を招来することが懸念される。
【００４２】
本発明では、ＤｙＦ３および／またはＴｂＦ３とともにＡｌ２Ｏ３を添加することにより、Ｄｙおよび／またはＴｂとＡｌの合金相を生成し、該合金相によって低い温度での焼結が可能になる、つまり、低い温度で反応を起こすことができるため、前記濃縮層を、効率よくＲ２T１４Ｂ主相の外郭部のみに形成することができ、該外郭部に濃縮層が形成されたＲ２Ｔ１４Ｂ主相による保磁力向上効果をより一層高めることができる。
【００４３】
Ｒ２Ｔ１４Ｂ主相の結晶粒界には、少なくとも前記ＲＦ３相と、Ｄｙおよび／またはＴｂとＡｌの合金相とが生成されるが、その他に、Ｒ酸化物相や、反応し切れなかったＲ−ｒｉｃｈ相、ＤｙＦ３および／またはＴｂＦ３、Ａｌ２Ｏ３などが若干残存する場合がある。
【００４４】
以上のように、ＤｙＦ３および／またはＴｂＦ３とＡｌ２Ｏ３とが添加、混合されたＲ−Ｔ−Ｂ系合金微粉砕粉を成形後、焼結を施すことによって、外郭部にＤｙおよび／またはＴｂが濃縮された濃縮層を有するＲ２Ｔ１４Ｂ主相と、少なくともＲＦ３相と、Ｄｙおよび／またはＴｂとＡｌの合金相とを含む粒界相とから構成される高電気抵抗Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を得ることができる。
【００４５】
そして、前記ＲＦ３相が電気抵抗向上に寄与し、Ｄｙおよび／またはＴｂとＡｌの合金相が焼結温度の低下に寄与し、さらに、外郭部に濃縮層が形成されたＲ２Ｔ１４Ｂ主相が保磁力向上に寄与することにより、高電気抵抗と高磁気特性を両立させることができる。
【００４６】
焼結工程には、公知のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法に用いられる手段を採用することができる。例えば、焼結温度は１０００℃〜１１８０℃、焼結時間は１〜６時間程度が好ましい。但し、前記の通り、比較的高温での焼結、長時間焼結を行うと、過度に反応を促進させることになるので、磁石組成などに応じて、上記範囲より、最適な焼結温度、焼結時間を選択することが望ましい。
【００４７】
焼結工程として、放電プラズマ焼結、ホットプレスなどの手段を用いることも好ましい態様の一つである。これらの手段を用いると、比較的低温で焼結することが可能であり、Ｄｙおよび／またはＴｂが濃縮された濃縮層を、効率よくＲ２Ｔ１４Ｂ主相の外郭部のみに形成することができる。
【００４８】
焼結後の焼結体には、所定の熱処理を施すことが好ましい。熱処理条件は、温度４００℃〜６００℃、時間１〜８時間程度である。
【実施例】
【００４９】
実施例1
２６．７Ｎｄ−５．３Ｐｒ−０．９Ｃｏ−１．０Ｂ−０．２Ａｌ−０．１Ｃｕ−残部Ｆｅ（数字は質量％を示す）からなる組成の合金を、ストリップキャスティング法により作製した。得られた鋳片に粗粉砕を施し、０．５ｍｍ以下に整粒したＲ−Ｔ−Ｂ系合金粉末を準備した。次に、この合金粉末に対してＤｙＦ３粉末を５質量％、Ａｌ２Ｏ３粉末を０．２質量％、潤滑剤としてステアリン酸亜鉛粉末０．０４質量％をそれぞれ添加した後、ロッキングミキサーによって均質に混合した。該混合粉をジェットミルにより平均粒径４．５μｍに微粉砕し、得られた微粉砕粉を１．５Ｔの配向磁界において磁界中成形を行なった後、１０１０℃で２時間真空中で焼結し、焼結後、５００℃で２時間熱処理を行い、本発明によるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を得た。得られた焼結磁石の磁気特性及び電気抵抗値を表１に示す。なお、磁気特性はＢ−Ｈトレーサ、電気抵抗値は直流４端子法により測定した。
【００５０】
実施例２
ＤｙＦ３粉末に代えて、ＴｂＦ３粉末を添加する以外は、実施例１と同様な方法で焼結磁石を得た。得られた焼結磁石の磁気特性及び電気抵抗値を表１に示す。
【００５１】
比較例１
ＤｙＦ３粉末を添加しない以外は、実施例１と同様な方法で焼結磁石を得た。得られた焼結磁石の磁気特性及び電気抵抗値を表１に示す。
【００５２】
比較例２
ＤｙＦ３粉末に代えて、ＮｄＦ３粉末を用い、Ａｌ２Ｏ３粉末添加しない以外は、実施例１と同様な方法で焼結磁石を得た。得られた焼結磁石の磁気特性及び電気抵抗値を表１に示す。
【００５３】
【表１】
【００５４】
表１より、ＤｙＦ３粉末とＡｌ２Ｏ３粉末を添加した実施例１の焼結磁石は、無添加（比較例１）に対して電気抵抗値が約５倍に向上すると共に、保磁力も約３５％向上することが確認された。また、ＴｂＦ３粉末とＡｌ２Ｏ３粉末を添加した実施例２の焼結磁石は、無添加（比較例１）に対して電気抵抗値が約５倍に向上すると共に、保磁力が実施例１よりもさらに向上することが確認された。
【００５５】
上記の高電気抵抗化現象は、成形体内で均質分散したＤｙＦ３粉末、ＴｂＦ３粉末およびＡｌ２Ｏ３粉末が、焼結段階でＲ−ｒｉｃｈと反応してＲＦ３およびＲ酸化物を生成することによる効果と推察される。また、高保磁力化現象は、Ｒ−ｒｉｃｈ相にフッ素を奪われメタル化したＤｙ、Ｔｂと酸素を奪われたＡｌが低融点の合金相を生成し、比較的低温度で緻密化したことでＲ２Ｔ１４Ｂ主相外郭部においてＤｙ、Ｔｂ濃縮相が形成された効果と推察される。
【００５６】
一方、ＮｄＦ３粉末のみを添加した比較例２の焼結磁石では、反応形態は全く異なるものの、ＮｄＦ３がそのまま結晶粒界に存在しているため、電気抵抗値の向上は認められるものの、前記の高保磁力化現象が起きていないと推察され、保磁力の向上は認められなかった。
【００５７】
実施例３
実施例１と同様な方法により作製した粗粉砕粉に、潤滑剤としてステアリン酸亜鉛粉末０．０４質量％のみを添加して均質混合した後、ジェットミルにより平均粒径４．５μｍに微粉砕した。得られた微粉砕粉にＤｙＦ３粉末を５質量％、Ａｌ２Ｏ３粉末を０．２質量％添加し、ロッキングミキサーにて均質に混合した。該混合粉を実施例１と同様な条件で、成形、焼結、熱処理し、本発明によるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を得た。得られた焼結磁石の磁気特性及び電気抵抗値を表２に示す
【００５８】
【表２】
【００５９】
表２より、微粉砕後にＤｙＦ３粉末とＡｌ２Ｏ３粉末を添加した実施例３では、微粉砕前にＤｙＦ３粉末とＡｌ２Ｏ３粉末を添加した実施例１に対して、電気抵抗値、保磁力値ともに若干低下した。この現象は、成形体内におけるＤｙＦ３粉末とＡｌ２Ｏ３粉末の均質分散性がジェットミルによる微粉砕前に添加したときよりも低下したことで、焼結段階において生成したＲＦ３の分散性が低下するとともに、ＤｙによるＲ２Ｔ１４Ｂ主相の濃縮層の形成が不完全となり、その結果、電気抵抗値、保磁力ともに低下したものと推察される。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明による高電気抵抗Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、回転機器、電子部品、電子機器などに最適である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転機器、電子部品、電子機器などに使用されるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、永久磁石式回転機器には、低価格なフェライト磁石が主として使用されてきたが、近年の回転機器の小型・高性能化に伴い、より高性能なＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石（Ｒは、Ｙを含む希土類元素の少なくとも一種であり、ＮｄまたはＰｒのいずれかが必ず含まれ、Ｔは、Ｆｅを必ず含み、Ｔの５０％以下をＣｏで置換できる）の使用頻度が年々増加している。
【０００３】
しかし、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、金属磁石であるために電気抵抗が低く、回転機器などに組み込んだ場合、渦電流損失が増大し、モータ効率を低下させるという問題が生じる。
【０００４】
一方、Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石粉末を樹脂バインダーにより結合したＲ−Ｔ−Ｂ系ボンド磁石は、１０−２Ω・ｃｍオーダーとＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石に比べ高い電気抵抗を有するものの、磁気特性が低いという問題がある。
【０００５】
本発明者は、先に、上記問題を解決すべく、Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石粉末とバインダーと絶縁物とを混合し、成形した後に脱バインダーを行い、緻密化することにより、高電気抵抗を有する希土類永久磁石が得られることを提案した（特許文献1）。
【特許文献１】特開平１０−１６３０５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記提案は、絶縁物として、金属とフッ素との結合力が強く、磁石粉末のＲ元素と反応せずに電気抵抗を高めることができる、ＣａＦ２、ＳｒＦ２、ＮｄＦ３を用い、バインダーにより該絶縁物を磁石粉末に固定させることにより、希土類永久磁石の電気抵抗を向上させるものであるが、絶縁物の添加量が増えるに伴い、磁気特性が劣化するという問題がある。
【０００７】
本発明は、上述した従来の問題を解決し、高磁気特性と高電気抵抗を両立させた、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石とその製造方法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】
【０００８】
発明者らは、上記目的を達成すべく、鋭意研究の結果、絶縁物として、ＤｙＦ３、ＴｂＦ３を用い、さらにＡｌ２Ｏ３を添加して、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金粉末に存在するＲ−ｒｉｃｈ相と該ＤｙＦ３、ＴｂＦ３を積極的に反応させることにより、Ｒ２Ｔ１４Ｂ主相の結晶粒界に、少なくとも、ＲＦ３相と、Ｄｙおよび／またはＴｂとＡｌの合金相とが生成されるとともに、主相となるＲ２Ｔ１４Ｂ相の外郭部に、Ｄｙおよび／またはＴｂが濃縮された濃縮層が形成され、該ＲＦ３相が電気抵抗の向上を、外郭部に濃縮層が形成されたＲ２Ｔ１４Ｂ主相が磁気特性、特に保磁力を向上させることを知見した。
【０００９】
また、発明者らは、Ｒ２Ｔ１４Ｂ主相の結晶粒界に、前記Ｄｙおよび／またはＴｂとＡｌの合金相が生成されることにより、比較的低い温度で焼結することが可能であり、Ｄｙおよび／またはＴｂが濃縮された濃縮層を、効率よくＲ２T１４Ｂ相の外郭部に形成できることを知見し、以下の発明を提案するに至った。
【００１０】
請求項１に記載の高電気抵抗Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法は、
ＤｙＦ３および／またはＴｂＦ３とＡｌ２Ｏ３とが添加されたＲ−Ｔ−Ｂ系合金微粉砕粉（Ｒは、Ｙを含む希土類元素の少なくとも一種であり、ＮｄまたはＰｒのいずれかが必ず含まれ、Ｔは、Ｆｅを必ず含み、Ｔの５０％以下をＣｏで置換できる）を準備する工程、
前記微粉砕粉を成形、焼結、熱処理する工程、を含み、
前記焼結工程によって、結晶粒界に、少なくとも、ＲＦ３相と、Ｄｙおよび／またはＴｂとＡｌの合金相とを生成させるとともに、主相となるＲ２Ｔ１４Ｂ相の外郭部に、Ｄｙおよび／またはＴｂが濃縮された濃縮層を形成させることを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載の高電気抵抗Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法は、
Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金粉末（Ｒは、Ｙを含む希土類元素の少なくとも一種であり、ＮｄまたはＰｒのいずれかが必ず含まれ、Ｔは、Ｆｅを必ず含み、Ｔの５０％以下をＣｏで置換できる）に、ＤｙＦ３および／またはＴｂＦ３とＡｌ２Ｏ３とを添加する工程、
当該合金粉末をジェットミルにより微粉砕し、微粉砕粉となす工程、
前記微粉砕粉を成形、焼結、熱処理する工程、を含み、
前記焼結工程によって、結晶粒界に、少なくともＲＦ３相と、Ｄｙおよび／またはＴｂとＡｌの合金相とを生成させるとともに、主相となるＲ２Ｔ１４Ｂ相の外郭部に、Ｄｙおよび／またはＴｂが濃縮された濃縮層を形成させることを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載の高電気抵抗Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法は、
Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金粉末（Ｒは、Ｙを含む希土類元素の少なくとも一種であり、ＮｄまたはＰｒのいずれかが必ず含まれ、Ｔは、Ｆｅを必ず含み、Ｔの５０％以下をＣｏで置換できる）を準備する工程、
当該合金粉末をジェットミルにより微粉砕し、微粉砕粉となす工程、
前記微粉砕粉にＤｙＦ３および／またはＴｂＦ３とＡｌ２Ｏ３とを添加、混合する工程、
当該微粉砕粉を成形、焼結、熱処理する工程、を含み、
前記焼結工程によって、結晶粒界に、少なくともＲＦ３相と、Ｄｙおよび／またはＴｂとＡｌの合金相とを生成させるとともに、主相となるＲ２Ｔ１４Ｂ相の外郭部に、Ｄｙおよび／またはＴｂが濃縮された濃縮層を形成させることを特徴とする。
【００１３】
請求項４に記載の高電気抵抗Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石は、
外郭部にＤｙおよび／またはＴｂが濃縮された濃縮層を有するＲ２Ｔ１４Ｂ主相（Ｒは、Ｙを含む希土類元素の少なくとも一種であり、ＮｄまたはＰｒのいずれかが必ず含まれ、Ｔは、Ｆｅを必ず含み、Ｔの５０％以下をＣｏで置換できる）と、少なくともＲＦ３相とＤｙおよび／またはＴｂとＡｌの合金相とを含む粒界相とから構成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、高磁気特性と高電気抵抗を両立させた、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石とその製造方法を提供することができる。
【００１５】
この発明によるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を、回転機器、電子部品、電子機器などに用いることにより、渦電流損失が低減され、エネルギー効率が向上する。
【００１６】
この発明によるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、渦電流損失が低減されているため、磁石の温度上昇が抑制され、磁気特性の熱減磁を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明による高電気抵抗Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法において、ＤｙＦ３および／またはＴｂＦ３とＡｌ２Ｏ３とを添加、混合する前のＲ−Ｔ−Ｂ系合金粉末における、Ｒは、Ｙを含む希土類元素の少なくとも一種であり、ＮｄまたはＰｒのいずれかが必ず含まれるものとする。Ｒ量は、公知の含有量で差し支えなく、例えば、２７．０質量％〜３２．０質量％が好ましい。２７．０質量％未満では、Ｒ−ｒｉｃｈ相の生成量が少なくなり、後述するＤｙＦ３および／またはＴｂＦ３とＲ−ｒｉｃｈ相を積極的に反応させることができなくなり、高磁気特性、高電気抵抗を得ることが難しく、３２．０質量％を超えると残留磁束密度が低下するため好ましくない。
【００１８】
上記Ｒには、Ｎｄ、Ｐｒ以外の希土類元素としては、例えば、公知のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石のように、保磁力向上を目的としたＤｙ、Ｔｂや、不純物元素としてＬａ、Ｃｅなどが含むことができる。ただし、Ｄｙ、Ｔｂについては、後述の通り、焼結工程において、ＤｙＦ３および／またはＴｂＦ３をＲＦ３に変化させる都合上、多量に含有することは好ましくない。Ｎｄ、Ｐｒそのものは純元素でなくてもよく、工業上入手可能な範囲で、製造上不可避な不純物を含有するもので差し支えない。
【００１９】
Ｔは、Ｆｅを必ず含み、Ｔの５０％以下をＣｏで置換することができる。また、Ｔには、ＦｅやＣｏ以外の少量の遷移金属元素を含有することができる。Ｔの含有量は、従来から知られる含有量を採用することができ、例えば、６３．０質量％以上７２．５質量％以下が好ましい範囲である。６３．０質量％未満では残留磁束密度が低下し、７２．５質量％を超えると保磁力の低下を来たすためである。Ｃｏは温度特性の向上、耐食性の向上に有効であるが、過度の添加は保磁力を低下させることになるため、１０質量％以下のＣｏ、残部Ｆｅの組合わせで用いることが好ましい。
【００２０】
Ｂの含有量についても公知の含有量で差し支えなく、例えば、０．９０質量％〜１．３０質量％が好ましい。０．９０質量％未満では高保磁力が得られず、１．３０質量％を超えると残留磁束密度が低下するため好ましくない。より好ましくは、０．９５質量％〜１．０５質量％であり、ＢｒまたはＨｃＪを向上させることができる。
【００２１】
上記Ｒ、Ｔ、Ｂに加え、Ｍ元素として、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｓｎ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗのうち少なくとも一種を添加することにより、保磁力の向上を図ることができる。添加量は２．０質量％以下が好ましい。２．０質量％を超えると残留磁束密度が低下するためである。
【００２２】
上記Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金粉末は、公知の製造方法によって準備することができる。例えば、原料金属または合金を溶解、鋳造し、合金鋳片を得る。溶解、鋳造は、公知の手段を採用することができ、特に、ストリップキャスティング法は好ましい手段である。得られた合金鋳片は、公知の手段、例えば、水素粉砕などによって粗粉砕し、粗粉砕粉を得ることができる。
【００２３】
本発明の製造方法は、ＤｙＦ３および／またはＴｂＦ３とＡｌ２Ｏ３とが添加されたＲ−Ｔ−Ｂ系合金微粉砕粉を準備する工程、該微粉砕粉を成形、焼結、熱処理する工程、を含むことを特徴とする。ＤｙＦ３および／またはＴｂＦ３とＡｌ２Ｏ３とが添加されたＲ−Ｔ−Ｂ系合金微粉砕粉を準備する工程としては、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金粉末に、ＤｙＦ３および／またはＴｂＦ３とＡｌ２Ｏ３とを添加した後、微粉砕する（以下「前添加」という）か、あるいは、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金粉末を微粉砕した後、微粉砕粉にＤｙＦ３および／またはＴｂＦ３とＡｌ２Ｏ３とを添加する（以下「後添加」という）ことが好ましい。
【００２４】
上記前添加の場合、後添加の場合ともに、ＤｙＦ３および／またはＴｂＦ３の添加量は０．０５質量％〜２０質量％が好ましい。添加量が０．０５質量％未満では電気抵抗を高める効果が十分でなく、２０質量％を超えると磁気特性が著しく劣化するため好ましくない。
【００２５】
ＤｙＦ３および／またはＴｂＦ３は粉末として添加することが好ましい。粉末の平均粒径は、２０μｍ以下が好ましい。平均粒径が２０μｍを超えるとＲ−Ｔ−Ｂ系合金粉末と均質に分散させることが困難となり好ましくない。
【００２６】
上記前添加の場合、後添加の場合ともに、Ａｌ２Ｏ３の添加量は０．０５質量％〜０．５質量％が好ましい。添加量が０．０５質量％未満では焼結温度の低下効果がなく、０．５質量％を超えると磁気特性が劣化するため好ましくない。
【００２７】
Ａｌ２Ｏ３は粉末として添加することが好ましい。粉末の平均粒径は、２０μｍ以下が好ましい。平均粒径が２０μｍを超えるとＲ−Ｔ−Ｂ系合金粉末と均質に分散させることが困難となり好ましくない。
【００２８】
なお、Ａｌ２Ｏ３に代えてＡｌメタルを添加しても同様の効果を得ることができるが、ＡｌメタルをＲ−Ｔ−Ｂ系合金粉末に添加するには、所要の大きさまで粉砕する必要がある。周知の通り、Ａｌメタルは粉砕が困難あり、かつ、すぐに表面が酸化してしまうので、粉末の取扱いや実用性の観点からＡｌ２Ｏ３を用いることが望ましい。
【００２９】
前添加の場合はＤｙＦ３および／またはＴｂＦ３とＡｌ２Ｏ３とを添加後、後添加の場合はＤｙＦ３および／またはＴｂＦ３とＡｌ２Ｏ３とを添加せずに、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金粉末をジェットミルにより微粉砕することが好ましい。特に、前添加の場合、ジェットミルにより、添加したＤｙＦ３および／またはＴｂＦ３とＡｌ２Ｏ３とが、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金粉末中に、均質に分散されるという利点がある。ジェットミルの粉砕条件は公知の条件を採用することができる。微粉砕後の微粉砕粉末の平均粒径は１μｍ〜１０μｍ、好ましくは３μｍ〜６μｍである。後添加の場合は、得られた微粉砕粉末にＤｙＦ３および／またはＴｂＦ３とＡｌ２Ｏ３とを添加する。
【００３０】
上記前添加の場合、後添加の場合ともに、ＤｙＦ３および／またはＴｂＦ３とＡｌ２Ｏ３とを添加後は、公知の手段によって混合することが好ましい。特に、後添加の場合は、ロッキングミキサーなどによって、十分に混合することが好ましい。
【００３１】
なお、Ａｌ２Ｏ３は、上記の通り、ＤｙＦ３および／またはＴｂＦ３と同時に、前添加または後添加することが好ましいが、ＤｙＦ３および／またはＴｂＦ３のみ前添加し、Ａｌ２Ｏ３を後添加する、逆に、Ａｌ２Ｏ３のみ前添加し、ＤｙＦ３および／またはＴｂＦ３を後添加することもできる。さらに、ＤｙＦ３および／またはＴｂＦ３とＡｌ２Ｏ３とを、微粉砕前、微粉砕後に２回に分けて添加することもできる。但し、上記の場合は、微粉砕前、微粉砕後の両方で、十分に混合する必要がある。
【００３２】
前添加あるいは後添加によりＤｙＦ３および／またはＴｂＦ３とＡｌ２Ｏ３とが添加、混合されたＲ−Ｔ−Ｂ系合金微粉砕粉は、公知の手段によって、成形、焼結、熱処理する。
【００３３】
本発明は、上記により、前添加あるいは後添加によりＤｙＦ３および／またはＴｂＦ３とＡｌ２Ｏ３とが添加、混合されたＲ−Ｔ−Ｂ系合金微粉砕粉を成形後、焼結することにより、結晶粒界に、少なくともＲＦ３相と、Ｄｙおよび／またはＴｂとＡｌの合金相とを生成させるとともに、主相となるＲ２Ｔ１４Ｂ相の外郭部に、Ｄｙおよび／またはＴｂが濃縮された濃縮層を形成させることを特徴とする。以下に詳述する。
【００３４】
成形後の成形体には、Ｒ２Ｔ１４Ｂ主相と、Ｒ２Ｔ１４Ｂ主相を取り囲むように、もしくはＲ２Ｆｅ１４Ｂ主相に付着した状態のＲ−ｒｉｃｈ相と、上記により添加したＤｙＦ３および／またはＴｂＦ３とＡｌ２Ｏ３とが分散して存在している。
【００３５】
この成形体を焼結することにより、焼結過程で、ＤｙＦ３および／またはＴｂＦ３と前記Ｒ−ｒｉｃｈ相が反応し、ＤｙＦ３および／またはＴｂＦ３のフッ素とＲ−ｒｉｃｈ相のＲ成分とが化合して、結晶粒界にＲＦ３相が生成される。このＲＦ３相が電気抵抗を向上させる。
【００３６】
また、Ａｌ２Ｏ３は前記Ｒ−ｒｉｃｈ相と反応し、Ａｌ２Ｏ３の酸素とＲ−ｒｉｃｈ相のＲ成分とが化合して、結晶粒界にＲ酸化物相を生成して電気抵抗を向上させるとともに、酸素をＲ−ｒｉｃｈ相に奪われたＡｌと、後述するＲ−ｒｉｃｈ相にフッ素を奪われたＤｙおよび／またはＴｂの一部とで低融点な合金相を生成する。このＤｙおよび／またはＴｂとＡｌの合金相が低い温度での焼結を可能にする。
【００３７】
本発明においては、焼結工程により、次の反応が起こっているものと考えられる。
「Ｒ−ｒｉｃｈ相+ＤｙＦ３＝ＲＦ３＋Ｄｙ−ｒｉｃｈ相」および／または、
「Ｒ−ｒｉｃｈ相+ＴｂＦ３＝ＲＦ３＋Ｔｂ−ｒｉｃｈ相」、並びに、
「Ｒ−ｒｉｃｈ相+Ａｌ２Ｏ３＝Ｒ酸化物＋Ａｌ」となり、
「Ｄｙ−ｒｉｃｈ相および／またはＴｂ−ｒｉｃｈ相＋Ａｌ＝Ｄｙおよび／またはＴｂとＡｌの合金相」が形成される。
【００３８】
これらの反応は、前記特許文献１による提案とは異なり、絶縁物として、ＣａＦ２、ＳｒＦ２、ＮｄＦ３よりも金属とフッ素との結合力が弱いＤｙＦ３、ＴｂＦ３を添加し、さらに同時にＡｌ２Ｏ３を添加するからこそ起こる特有の反応である。
【００３９】
Ｒ−ｒｉｃｈ相にフッ素を奪われたＤｙおよび／またはＴｂは、上記の通り、Ａｌとの合金を生成するとともに、Ｒ２Ｔ１４Ｂ主相のＲ成分と置換し、Ｒ２Ｔ１４Ｂ主相の外郭部に、Ｄｙおよび／またはＴｂが濃縮された濃縮層を形成する。この外郭部に濃縮層が形成されたＲ２Ｔ１４Ｂ主相が磁気特性、特に保磁力を向上させる。
【００４０】
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、ニュークリエーションによる保磁力発生機構を有しており、上記の如く、Ｒ２Ｔ１４Ｂ主相の外郭部にＤｙおよび／またはＴｂが濃縮された濃縮層が形成されることにより、かかる外郭部における結晶磁気異方性が高められ、主相の粒界相近傍における逆磁区の核生成が抑制され、保磁力が高まる。
【００４１】
上記のような保磁力向上効果を得るためには、前記濃縮層の形成が不可欠であるが、他の磁気特性（例えば、残留磁束密度）に悪影響を及ぼさないためには、Ｒ２Ｔ１４Ｂ主相の外郭部から数ｎｍ程度までの範囲で形成させるのが好ましいと考えられる。すなわち、比較的高温で焼結を行ったり、長時間焼結を行うなど、過度に反応を促進させると、Ｄｙおよび／またはＴｂが濃縮された濃縮層が、Ｒ２Ｔ１４Ｂ主相の中央部まで広がり、結果として、残留磁束密度の低下を招来することが懸念される。
【００４２】
本発明では、ＤｙＦ３および／またはＴｂＦ３とともにＡｌ２Ｏ３を添加することにより、Ｄｙおよび／またはＴｂとＡｌの合金相を生成し、該合金相によって低い温度での焼結が可能になる、つまり、低い温度で反応を起こすことができるため、前記濃縮層を、効率よくＲ２T１４Ｂ主相の外郭部のみに形成することができ、該外郭部に濃縮層が形成されたＲ２Ｔ１４Ｂ主相による保磁力向上効果をより一層高めることができる。
【００４３】
Ｒ２Ｔ１４Ｂ主相の結晶粒界には、少なくとも前記ＲＦ３相と、Ｄｙおよび／またはＴｂとＡｌの合金相とが生成されるが、その他に、Ｒ酸化物相や、反応し切れなかったＲ−ｒｉｃｈ相、ＤｙＦ３および／またはＴｂＦ３、Ａｌ２Ｏ３などが若干残存する場合がある。
【００４４】
以上のように、ＤｙＦ３および／またはＴｂＦ３とＡｌ２Ｏ３とが添加、混合されたＲ−Ｔ−Ｂ系合金微粉砕粉を成形後、焼結を施すことによって、外郭部にＤｙおよび／またはＴｂが濃縮された濃縮層を有するＲ２Ｔ１４Ｂ主相と、少なくともＲＦ３相と、Ｄｙおよび／またはＴｂとＡｌの合金相とを含む粒界相とから構成される高電気抵抗Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を得ることができる。
【００４５】
そして、前記ＲＦ３相が電気抵抗向上に寄与し、Ｄｙおよび／またはＴｂとＡｌの合金相が焼結温度の低下に寄与し、さらに、外郭部に濃縮層が形成されたＲ２Ｔ１４Ｂ主相が保磁力向上に寄与することにより、高電気抵抗と高磁気特性を両立させることができる。
【００４６】
焼結工程には、公知のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法に用いられる手段を採用することができる。例えば、焼結温度は１０００℃〜１１８０℃、焼結時間は１〜６時間程度が好ましい。但し、前記の通り、比較的高温での焼結、長時間焼結を行うと、過度に反応を促進させることになるので、磁石組成などに応じて、上記範囲より、最適な焼結温度、焼結時間を選択することが望ましい。
【００４７】
焼結工程として、放電プラズマ焼結、ホットプレスなどの手段を用いることも好ましい態様の一つである。これらの手段を用いると、比較的低温で焼結することが可能であり、Ｄｙおよび／またはＴｂが濃縮された濃縮層を、効率よくＲ２Ｔ１４Ｂ主相の外郭部のみに形成することができる。
【００４８】
焼結後の焼結体には、所定の熱処理を施すことが好ましい。熱処理条件は、温度４００℃〜６００℃、時間１〜８時間程度である。
【実施例】
【００４９】
実施例1
２６．７Ｎｄ−５．３Ｐｒ−０．９Ｃｏ−１．０Ｂ−０．２Ａｌ−０．１Ｃｕ−残部Ｆｅ（数字は質量％を示す）からなる組成の合金を、ストリップキャスティング法により作製した。得られた鋳片に粗粉砕を施し、０．５ｍｍ以下に整粒したＲ−Ｔ−Ｂ系合金粉末を準備した。次に、この合金粉末に対してＤｙＦ３粉末を５質量％、Ａｌ２Ｏ３粉末を０．２質量％、潤滑剤としてステアリン酸亜鉛粉末０．０４質量％をそれぞれ添加した後、ロッキングミキサーによって均質に混合した。該混合粉をジェットミルにより平均粒径４．５μｍに微粉砕し、得られた微粉砕粉を１．５Ｔの配向磁界において磁界中成形を行なった後、１０１０℃で２時間真空中で焼結し、焼結後、５００℃で２時間熱処理を行い、本発明によるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を得た。得られた焼結磁石の磁気特性及び電気抵抗値を表１に示す。なお、磁気特性はＢ−Ｈトレーサ、電気抵抗値は直流４端子法により測定した。
【００５０】
実施例２
ＤｙＦ３粉末に代えて、ＴｂＦ３粉末を添加する以外は、実施例１と同様な方法で焼結磁石を得た。得られた焼結磁石の磁気特性及び電気抵抗値を表１に示す。
【００５１】
比較例１
ＤｙＦ３粉末を添加しない以外は、実施例１と同様な方法で焼結磁石を得た。得られた焼結磁石の磁気特性及び電気抵抗値を表１に示す。
【００５２】
比較例２
ＤｙＦ３粉末に代えて、ＮｄＦ３粉末を用い、Ａｌ２Ｏ３粉末添加しない以外は、実施例１と同様な方法で焼結磁石を得た。得られた焼結磁石の磁気特性及び電気抵抗値を表１に示す。
【００５３】
【表１】
【００５４】
表１より、ＤｙＦ３粉末とＡｌ２Ｏ３粉末を添加した実施例１の焼結磁石は、無添加（比較例１）に対して電気抵抗値が約５倍に向上すると共に、保磁力も約３５％向上することが確認された。また、ＴｂＦ３粉末とＡｌ２Ｏ３粉末を添加した実施例２の焼結磁石は、無添加（比較例１）に対して電気抵抗値が約５倍に向上すると共に、保磁力が実施例１よりもさらに向上することが確認された。
【００５５】
上記の高電気抵抗化現象は、成形体内で均質分散したＤｙＦ３粉末、ＴｂＦ３粉末およびＡｌ２Ｏ３粉末が、焼結段階でＲ−ｒｉｃｈと反応してＲＦ３およびＲ酸化物を生成することによる効果と推察される。また、高保磁力化現象は、Ｒ−ｒｉｃｈ相にフッ素を奪われメタル化したＤｙ、Ｔｂと酸素を奪われたＡｌが低融点の合金相を生成し、比較的低温度で緻密化したことでＲ２Ｔ１４Ｂ主相外郭部においてＤｙ、Ｔｂ濃縮相が形成された効果と推察される。
【００５６】
一方、ＮｄＦ３粉末のみを添加した比較例２の焼結磁石では、反応形態は全く異なるものの、ＮｄＦ３がそのまま結晶粒界に存在しているため、電気抵抗値の向上は認められるものの、前記の高保磁力化現象が起きていないと推察され、保磁力の向上は認められなかった。
【００５７】
実施例３
実施例１と同様な方法により作製した粗粉砕粉に、潤滑剤としてステアリン酸亜鉛粉末０．０４質量％のみを添加して均質混合した後、ジェットミルにより平均粒径４．５μｍに微粉砕した。得られた微粉砕粉にＤｙＦ３粉末を５質量％、Ａｌ２Ｏ３粉末を０．２質量％添加し、ロッキングミキサーにて均質に混合した。該混合粉を実施例１と同様な条件で、成形、焼結、熱処理し、本発明によるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を得た。得られた焼結磁石の磁気特性及び電気抵抗値を表２に示す
【００５８】
【表２】
【００５９】
表２より、微粉砕後にＤｙＦ３粉末とＡｌ２Ｏ３粉末を添加した実施例３では、微粉砕前にＤｙＦ３粉末とＡｌ２Ｏ３粉末を添加した実施例１に対して、電気抵抗値、保磁力値ともに若干低下した。この現象は、成形体内におけるＤｙＦ３粉末とＡｌ２Ｏ３粉末の均質分散性がジェットミルによる微粉砕前に添加したときよりも低下したことで、焼結段階において生成したＲＦ３の分散性が低下するとともに、ＤｙによるＲ２Ｔ１４Ｂ主相の濃縮層の形成が不完全となり、その結果、電気抵抗値、保磁力ともに低下したものと推察される。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明による高電気抵抗Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、回転機器、電子部品、電子機器などに最適である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＤｙＦ３および／またはＴｂＦ３とＡｌ２Ｏ３とが添加されたＲ−Ｔ−Ｂ系合金微粉砕粉（Ｒは、Ｙを含む希土類元素の少なくとも一種であり、ＮｄまたはＰｒのいずれかが必ず含まれ、Ｔは、Ｆｅを必ず含み、Ｔの５０％以下をＣｏで置換できる）を準備する工程、
前記微粉砕粉を成形、焼結、熱処理する工程、を含み、
前記焼結工程によって、結晶粒界に、少なくとも、ＲＦ３相と、Ｄｙおよび／またはＴｂとＡｌの合金相とを生成させるとともに、主相となるＲ２Ｔ１４Ｂ相の外郭部に、Ｄｙおよび／またはＴｂが濃縮された濃縮層を形成させる高電気抵抗Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法。
【請求項２】
Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金粉末（Ｒは、Ｙを含む希土類元素の少なくとも一種であり、ＮｄまたはＰｒのいずれかが必ず含まれ、Ｔは、Ｆｅを必ず含み、Ｔの５０％以下をＣｏで置換できる）に、ＤｙＦ３および／またはＴｂＦ３とＡｌ２Ｏ３とを添加する工程、
当該合金粉末をジェットミルにより微粉砕し、微粉砕粉となす工程、
前記微粉砕粉を成形、焼結、熱処理する工程、を含み、
前記焼結工程によって、結晶粒界に、少なくとも、ＲＦ３相と、Ｄｙおよび／またはＴｂとＡｌの合金相とを生成させるとともに、主相となるＲ２Ｔ１４Ｂ相の外郭部に、Ｄｙおよび／またはＴｂが濃縮された濃縮層を形成させる高電気抵抗Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法。
【請求項３】
Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金粉末（Ｒは、Ｙを含む希土類元素の少なくとも一種であり、ＮｄまたはＰｒのいずれかが必ず含まれ、Ｔは、Ｆｅを必ず含み、Ｔの５０％以下をＣｏで置換できる）を準備する工程、
当該合金粉末をジェットミルにより微粉砕し、微粉砕粉となす工程、
前記微粉砕粉にＤｙＦ３および／またはＴｂＦ３とＡｌ２Ｏ３とを添加、混合する工程、
当該微粉砕粉を成形、焼結、熱処理する工程、を含み、
前記焼結工程によって、結晶粒界に、少なくとも、ＲＦ３相と、Ｄｙおよび／またはＴｂとＡｌの合金相とを生成させるとともに、主相となるＲ２Ｔ１４Ｂ相の外郭部に、Ｄｙおよび／またはＴｂが濃縮された濃縮層を形成させる高電気抵抗Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法。
【請求項４】
外郭部にＤｙおよび／またはＴｂが濃縮された濃縮層を有するＲ２Ｔ１４Ｂ主相（Ｒは、Ｙを含む希土類元素の少なくとも一種であり、ＮｄまたはＰｒのいずれかが必ず含まれ、Ｔは、Ｆｅを必ず含み、Ｔの５０％以下をＣｏで置換できる）と、少なくとも、ＲＦ３相と、Ｄｙおよび／またはＴｂとＡｌの合金相とを含む粒界相とから構成される高電気抵抗Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石。
【請求項１】
ＤｙＦ３および／またはＴｂＦ３とＡｌ２Ｏ３とが添加されたＲ−Ｔ−Ｂ系合金微粉砕粉（Ｒは、Ｙを含む希土類元素の少なくとも一種であり、ＮｄまたはＰｒのいずれかが必ず含まれ、Ｔは、Ｆｅを必ず含み、Ｔの５０％以下をＣｏで置換できる）を準備する工程、
前記微粉砕粉を成形、焼結、熱処理する工程、を含み、
前記焼結工程によって、結晶粒界に、少なくとも、ＲＦ３相と、Ｄｙおよび／またはＴｂとＡｌの合金相とを生成させるとともに、主相となるＲ２Ｔ１４Ｂ相の外郭部に、Ｄｙおよび／またはＴｂが濃縮された濃縮層を形成させる高電気抵抗Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法。
【請求項２】
Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金粉末（Ｒは、Ｙを含む希土類元素の少なくとも一種であり、ＮｄまたはＰｒのいずれかが必ず含まれ、Ｔは、Ｆｅを必ず含み、Ｔの５０％以下をＣｏで置換できる）に、ＤｙＦ３および／またはＴｂＦ３とＡｌ２Ｏ３とを添加する工程、
当該合金粉末をジェットミルにより微粉砕し、微粉砕粉となす工程、
前記微粉砕粉を成形、焼結、熱処理する工程、を含み、
前記焼結工程によって、結晶粒界に、少なくとも、ＲＦ３相と、Ｄｙおよび／またはＴｂとＡｌの合金相とを生成させるとともに、主相となるＲ２Ｔ１４Ｂ相の外郭部に、Ｄｙおよび／またはＴｂが濃縮された濃縮層を形成させる高電気抵抗Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法。
【請求項３】
Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金粉末（Ｒは、Ｙを含む希土類元素の少なくとも一種であり、ＮｄまたはＰｒのいずれかが必ず含まれ、Ｔは、Ｆｅを必ず含み、Ｔの５０％以下をＣｏで置換できる）を準備する工程、
当該合金粉末をジェットミルにより微粉砕し、微粉砕粉となす工程、
前記微粉砕粉にＤｙＦ３および／またはＴｂＦ３とＡｌ２Ｏ３とを添加、混合する工程、
当該微粉砕粉を成形、焼結、熱処理する工程、を含み、
前記焼結工程によって、結晶粒界に、少なくとも、ＲＦ３相と、Ｄｙおよび／またはＴｂとＡｌの合金相とを生成させるとともに、主相となるＲ２Ｔ１４Ｂ相の外郭部に、Ｄｙおよび／またはＴｂが濃縮された濃縮層を形成させる高電気抵抗Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法。
【請求項４】
外郭部にＤｙおよび／またはＴｂが濃縮された濃縮層を有するＲ２Ｔ１４Ｂ主相（Ｒは、Ｙを含む希土類元素の少なくとも一種であり、ＮｄまたはＰｒのいずれかが必ず含まれ、Ｔは、Ｆｅを必ず含み、Ｔの５０％以下をＣｏで置換できる）と、少なくとも、ＲＦ３相と、Ｄｙおよび／またはＴｂとＡｌの合金相とを含む粒界相とから構成される高電気抵抗Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石。
【公開番号】特開２００６−３１０６６０（Ｐ２００６−３１０６６０Ａ）
【公開日】平成１８年１１月９日（２００６．１１．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１３３５９６（Ｐ２００５−１３３５９６）
【出願日】平成１７年４月２８日（２００５．４．２８）
【出願人】（０００１８３４１７）株式会社ＮＥＯＭＡＸ (121)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１１月９日（２００６．１１．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年４月２８日（２００５．４．２８）
【出願人】（０００１８３４１７）株式会社ＮＥＯＭＡＸ (121)
【Ｆターム（参考）】
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