Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法
【課題】Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石と保持部材とが溶着せずに一回あたりの処理量を増加させ、生産効率を向上させるとともに、不純物ガスによるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の磁気特性低下や重希土類元素ＲＨの拡散によるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の磁気特性向上効果が阻害されることを防止する、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法の提供。
【解決手段】ＲＨ拡散源とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とを保持部材を介して交互に積層し、積層体を構成する工程と、前記積層体を処理容器内に配置する工程と、前記処理容器内の少なくとも一箇所にゲッターを配置する工程と、前記処理容器内を０．１Ｐａ以上５０Ｐａ以下、８００℃以上９５０℃以下の雰囲気にしてＲＨ供給拡散処理を行う工程と、を含む。
【解決手段】ＲＨ拡散源とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とを保持部材を介して交互に積層し、積層体を構成する工程と、前記積層体を処理容器内に配置する工程と、前記処理容器内の少なくとも一箇所にゲッターを配置する工程と、前記処理容器内を０．１Ｐａ以上５０Ｐａ以下、８００℃以上９５０℃以下の雰囲気にしてＲＨ供給拡散処理を行う工程と、を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石（Ｒは希土類元素のうち少なくとも１種、ＴはＦｅを含む遷移金属元素）の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、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）や、ハイブリッド車搭載用モータ等の各種モータに使用されている。
【０００３】
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、高温で保磁力ＨｃＪ（以下、単に「ＨｃＪ」と記載する）が低下し、不可逆熱減磁が起こる。不可逆熱減磁を回避するため、モータ用等に使用する場合、高温下でも高い保磁力を維持することが要求されている。
【０００４】
近年、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石のＨｃＪ向上を目的として、焼結した後に蒸着手段を用いてＤｙ、Ｈｏ、Ｔｂ等の重希土類元素ＲＨを磁石表面に供給し、その重希土類元素ＲＨを磁石内部へ拡散させることによって、残留磁束密度Ｂｒ（以下、単に「Ｂｒ」と記載する）の低下を抑制しつつ、ＨｃＪを向上させる方法が提案されている。
【０００５】
特許文献１は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石と重希土類元素ＲＨを含有するバルク体とをＮｂ網とスペーサ部材により離間して配置し、これらを所定温度に加熱することにより、前記バルク体から重希土類元素ＲＨをＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の表面に供給しつつ、重希土類元素ＲＨをＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の内部に拡散させる方法（以下、「蒸着拡散方法」という）を開示している。
【０００６】
特許文献２は、ＤｙおよびＴｂの少なくとも一方を含む金属蒸発材料とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を処理箱内に収納し、真空雰囲気にて所定温度に加熱することにより、金属蒸発材料を蒸発させてＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石に付着させ、この付着したＤｙ及びＴｂの金属原子を当該焼結磁石の表面および／または結晶粒界相に拡散させる方法（以下、「付着拡散方法」という）を開示している。
【０００７】
特許文献２は、金属蒸発材料とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石とをスペーサを介して上下方向に交互に積み重ねている。当該スペーサは、線材を格子状に組みつけ、その外周緑部に、略直角に上方に屈曲した支持片を有している。支持片を有するスペーサにより金属蒸発材料とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石とを離間して配置している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開第２００７／１０２３９１号
【特許文献２】特開２００９−１３５３９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１、２では、熱処理による拡散反応を利用し、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の主相外殻部に重希土類元素ＲＨの濃縮層を形成する。その際、重希土類元素ＲＨが、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の表面から当該Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の内部に拡散すると同時に、前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の内部に含まれている軽希土類元素ＲＬ（ＲＬは、ＮｄおよびＰｒの少なくとも一種）を主体とする液相成分が、前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の表面に向かって拡散する。この様に、前記重希土類元素ＲＨが、前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の表面から内部へ、前記軽希土類元素ＲＬが、前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の内部から表面へと相互に拡散が起こることにより、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石表面に、軽希土類元素ＲＬを主体とする溶出部分が形成される。この部分は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を支持する支持体と反応を起こす。そのため、支持体とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石とが固着（以下、「溶着」と記載する）してしまう。
【００１０】
重希土類元素ＲＨのＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石への供給が過多となると、上記のような相互拡散が多く起こり、溶着が多発する。よって、重希土類元素ＲＨのＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石への供給が過多とならないように、特許文献１、２では、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を載せた網とバルク体（特許文献２の金属蒸発材料に相当）との間およびバルク体を載せた網とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石との間にスペーサを配置して空間を持たせている。
【００１１】
しかし、その結果、多量のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を処理するときの制約になるという問題があった。
【００１２】
また、上記の蒸着拡散方法や付着拡散方法を行う炉内などからは、酸素や炭素、水蒸気などを含んだ不純物ガス（以下、単に「不純物ガス」と記載する）が発生する。この不純物ガスが、炉内にあるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石とバルク体とが上下方向へ多段配置されている処理容器（以下、単に「処理容器」と記載する）内に流入すると、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石やバルク体の表面の酸化を招くという問題があった。Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の表面が酸化すると磁気特性が低下する恐れがある。また、バルク体の表面が酸化するとバルク体から重希土類元素ＲＨの供給がされにくくなり、重希土類元素ＲＨの拡散によるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の所望の磁気特性向上効果が得られない恐れがある。
【００１３】
さらに、不純物ガスが処理容器内に流入すると、バルク体から供給される重希土類元素ＲＨが不純物ガスに邪魔をされ、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石へ供給されにくくなるという問題があった。不純物ガスは、処理容器の内外に通じる隙間から流入するため、処理容器内の中心部よりも処理容器の内壁付近に多く存在する。したがって、処理容器内の中心部に配置されたＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石と内壁付近に配置されたＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石とでは、磁気特性がばらつく恐れがある。
【００１４】
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、上記の蒸着拡散方法や付着拡散方法等において、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石と保持部材とが溶着せずに一回あたりの処理量を増加させ、生産効率を向上させるとともに、不純物ガスによるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の磁気特性低下や重希土類元素ＲＨの拡散によるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の磁気特性向上効果が阻害されることを防止する、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法の提供を目的とする。
【００１５】
さらには、各Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石における磁気特性ばらつきを低減させることができるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明によるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法は、ＲＨ拡散源（重希土類元素ＲＨを８０原子％以上含む金属または合金。ただし、重希土類元素ＲＨは、Ｄｙ、ＨｏおよびＴｂのうち少なくとも一種）とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体（Ｒは希土類元素のうち少なくとも一種、ＴはＦｅを含む遷移金属元素）とを保持部材を介して交互に積層し、積層体を構成する工程と、前記積層体を処理容器内に配置する工程と、前記処理容器内の少なくとも一箇所にゲッターを配置する工程と、前記処理容器内を０．１Ｐａ以上５０Ｐａ以下、８００℃以上９５０℃以下の雰囲気にしてＲＨ供給拡散処理を行う工程と、を含むことを特徴とする。
【００１７】
好ましい実施形態として、前記処理容器内に、処理容器の内外に通じる隙間近傍、処理容器の内壁とＲＨ拡散源との間および処理容器の内壁とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体との間の少なくとも一箇所にゲッターを配置する。
【００１８】
好ましい実施形態として、前記保持部材の厚さが０．１ｍｍ以上４ｍｍ以下である。
【００１９】
好ましい実施形態として、前記ＲＨ供給拡散処理の後、前記処理容器内を２００Ｐａ以上２ｋＰａ以下、８００℃以上９５０℃以下の雰囲気にしてＲＨ拡散処理を行う工程をさらに含む。
【００２０】
好ましい実施形態として、前記処理容器内をロータリーポンプまたはロータリーポンプおよびメカニカルブースターポンプを用いて真空排気処理を行う。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とＲＨ拡散源とを離間して配置せずに積層しても、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石と保持部材との溶着が起こらない。そのため、直接、保持部材を介してＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とＲＨ拡散源を積層することができ、ＲＨ供給拡散処理一回あたりのＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体の処理量を増加させ、生産効率を向上させることができる。また、ゲッターの配置により、不純物ガスによるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の磁気特性低下や重希土類元素ＲＨの拡散によるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の磁気特性向上効果が阻害されることを防止できる。
【００２２】
さらには、各Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石における磁気特性ばらつきを低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明における積層体の構成の一例を示す説明図である。
【図２】本発明における積層体の構成の一例を示す説明図である。
【図３】保持部材へのＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体の配置状況の一例を示す説明図である。
【図４】保持部材へのＲＨ拡散源の配置状況の一例を示す説明図である。
【図５】本発明の実施形態の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明においては、ＲＨ拡散源より重希土類元素ＲＨをＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体の表面に供給しつつ、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体の内部に拡散させることを「ＲＨ供給拡散処理」という。当該ＲＨ供給拡散処理は、基本的に特許文献１による「蒸着拡散方法」と同様である。また、ＲＨ拡散源からの重希土類元素ＲＨを供給せず、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の内部への拡散のみを行うことを「ＲＨ拡散処理」という。
【００２５】
また、本発明においては、ＲＨ供給拡散処理前のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を「Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体」とし、ＲＨ供給拡散処理後のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を「Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石」とし、それぞれ区別して表記する。
【００２６】
以下に本発明の実施形態を説明する。
〔Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体〕
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体は、公知の組成、製造方法によって製造されたものを用いることができる。
【００２７】
〔ＲＨ拡散源〕
ＲＨ拡散源は、重希土類元素ＲＨからなる金属又は重希土類元素ＲＨを８０原子％以上含む合金であり、当該重希土類元素ＲＨは、Ｄｙ、ＨｏおよびＴｂのうち少なくとも１種である。例えば、Ｄｙメタル、Ｔｂメタル、Ｈｏメタル、ＤｙＦｅ合金、ＴｂＦｅ合金、ＨｏＦｅ合金などである。Ｄｙ、Ｔｂ、Ｈｏ、Ｆｅ以外に他の元素を含んでいても良い。ＲＨ拡散源は、重希土類元素ＲＨを８０原子％以上含むことが好ましい。重希土類元素ＲＨの含有量が８０原子％よりも少なくなると、ＲＨ拡散源からの重希土類元素ＲＨの供給量が少なくなり、所望のＨｃＪ向上効果を得るためには処理時間が非常に長くなる為、好ましくない。
【００２８】
ＲＨ拡散源の形状は、例えば、板状、ブロック形状など任意であり、特に大きさも限定されない。ただし、ＲＨ供給拡散処理の処理量を高める為には、厚み０．５〜５．０ｍｍで板状のＲＨ拡散源が好ましい。
【００２９】
〔ＲＨ供給拡散処理工程〕
本発明では、ＲＨ供給拡散処理工程で、処理容器内を０．１Ｐａ以上５０Ｐａ以下、８００℃以上９５０℃以下の雰囲気にすることにより、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石と保持部材との溶着を起こさずに、ＲＨ拡散源より重希土類元素ＲＨをＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体の表面に供給しつつ、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体の内部に拡散させる。
【００３０】
ＲＨ供給拡散処理工程で、処理容器内の圧力が０．１Ｐａよりも低いと、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体が接している保持部材と溶着してしまう。また５０Ｐａを超えると、重希土類元素ＲＨのＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体への供給を十分に確保できない恐れがある。
【００３１】
ＲＨ供給拡散処理工程で、加熱する温度が８００℃よりも低いと、重希土類元素ＲＨのＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体への供給を十分に確保できない恐れがある。また、９５０℃を超えると、処理容器内の圧力が０．１Ｐａ以上５０Ｐａ以下であってもＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石が接している保持部材と溶着してしまう。
【００３２】
以下、ＲＨ供給拡散処理工程について詳細に説明する。
本発明では、ＲＨ供給拡散処理工程を行う前に、まず、処理容器内に、ＲＨ拡散源とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とを、保持部材を介して交互に積層し、積層体を構成する。具体的には、図１のように、処理容器１内の底部から保持部材４、ＲＨ拡散源３、保持部材４、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体２、保持部材４、ＲＨ拡散源３、保持部材４、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体２と積層して、積層体を構成する。保持部材４の厚さを調整することで、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体２とＲＨ拡散源３との距離を調整することができる。
【００３３】
処理容器１内に積層体を構成した後、処理容器１内を０．１Ｐａ以上５０Ｐａ以下、８００℃以上９５０℃以下の雰囲気にしてＲＨ供給拡散処理を行う。Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体２とＲＨ拡散源３を加熱し、ＲＨ拡散源３から重希土類元素ＲＨをＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体２の表面に供給しつつ、重希土類元素ＲＨをＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体２の内部に拡散させる。
【００３４】
ＲＨ供給拡散処理工程では、０．１Ｐａ以上５０Ｐａ以下の圧力でＲＨ供給拡散処理を行うことで、ＲＨ拡散源３からＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体２へ供給される重希土類元素ＲＨの量が減る。そのため重希土類元素ＲＨが一気にＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体２に過剰供給されなくなり、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石と保持部材４との溶着が発生しない。
【００３５】
処理容器１は、図２のように、複数個重ねることにより、一回に大量のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体２をＲＨ供給拡散処理することが可能である。
【００３６】
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体２やＲＨ拡散源３を保持する保持部材４は、開口部を有し、例えばＮｂ網やエキスパンドメタルなどである。保持部材４は、厚さが０．１ｍｍ以上４ｍｍ以下であることが好ましい。０．１ｍｍ未満であると保持部材４とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石とが溶着してしまう恐れがある。本発明は、処理容器１内を０．１Ｐａ以上５０Ｐａ以下の圧力にてＲＨ供給拡散処理をしているため、ＲＨ拡散源３から多量の重希土類元素ＲＨが供給されることはない。そのため、４ｍｍを超えるとＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体２とＲＨ拡散源３との距離が離れすぎてしまい、ＲＨ拡散源３からＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体２への重希土類元素ＲＨの供給量が少なく、ＲＨ供給拡散処理を十分に行うことができない恐れがある。保持部材４の開口率は、効率良くＲＨ供給拡散処理ができるように５０％以上の開口率を有することが好ましい。さらに好ましくは、７０％以上の開口率である。
【００３７】
処理容器１や保持部材４は、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａなどの高融点金属や、窒化硼素、ジルコニア、アルミナ、イットリア、カルシア、マグネシアなどを含むセラミックス材料等、ＲＨ供給拡散処理時に、変形や変質を発生し難い材料で構成することが好ましい。
【００３８】
図３のように、隣り合うＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体２同士がＲＨ供給拡散処理によって溶出した軽希土類元素ＲＬで溶着しないように、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体２同士は間隔をあけて保持部材４へ配置することが好ましい。また、図４のように、ＲＨ拡散源３は間隔を開けずに保持部材４へ配置してもよいし、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の配置に応じて適宜選定すればよい。
【００３９】
〔ＲＨ拡散処理工程〕
ＲＨ供給拡散処理工程後、処理容器内を２００Ｐａ以上２ｋＰａ以下、８００℃以上９５０℃以下の雰囲気にすることにより、重希土類元素ＲＨをさらに、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石内部に拡散させることが好ましい。
【００４０】
ＲＨ拡散処理工程では、圧力を２００Ｐａ以上２ｋＰａ以下とすることで、ＲＨ拡散源３から重希土類元素ＲＨが供給されなくなり、拡散のみが進行する。そのためＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石と保持部材４との溶着が発生しない。また、８００℃以上９５０℃以下の温度範囲にすることで、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の内部へ、より前記重希土類元素ＲＨを拡散することができる。
【００４１】
ＲＨ供給拡散処理やＲＨ拡散処理を行うための処理装置が一室の処理室からなる場合、当該処理室で前記ＲＨ供給拡散処理を行った後に、不活性ガスを流気させて、雰囲気圧力を２００Ｐａ以上２ｋＰａ以下に調整してから前記ＲＨ拡散処理を行えばよい。
【００４２】
処理装置が、ＲＨ供給拡散処理を行う処理室とＲＨ拡散処理を行う処理室との２つの処理室を有する場合、当該ＲＨ拡散処理を行う処理室を、２００Ｐａ以上２ｋＰａ以下の雰囲気圧力で８００℃以上９５０℃以下の処理温度にあらかじめ設定しておき、前記ＲＨ供給拡散処理を行う処理室にて前記ＲＨ供給拡散処理を行った後、前記ＲＨ拡散処理を行う処理室に処理容器１を搬送台（図示せず）にて搬送させ、ＲＨ拡散処理を行えば良い。
【００４３】
ＲＨ拡散処理は、必ずしもＲＨ供給拡散処理と同じ装置で行う必要はなく、別の装置で行っても良い。
【００４４】
〔ゲッター〕
ＲＨ供給拡散処理工程時に、処理容器１内へゲッターを配置する。以下に詳述する。
【００４５】
ゲッターは、ＲＨ供給拡散処理中に炉内（図示せず）や処理容器１の搬送台（図示せず）などから発生する不純物ガスを吸収する役割を持つ。処理容器１内にゲッターを配置することにより、不純物ガスによるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の磁気特性低下や重希土類元素ＲＨの拡散によるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の磁気特性向上効果が阻害されることを防止できる。
【００４６】
さらに、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体２とＲＨ拡散源３との間に不純物ガスがあると、ＲＨ拡散源３から供給された重希土類元素ＲＨが不純物ガスに邪魔をされ、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体２の表面に均一に供給されにくくなる。
【００４７】
炉内などから発生した不純物ガスは、処理容器１の内外に通じる隙間から内部へ流入していくため、処理容器１内の中心部よりも処理容器の内壁付近に多く存在する。そのため、図５に示した処理容器１内の中心部に配置されているＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体２（図中Ｂ、Ｃ、Ｆ、Ｇ、Ｊ、Ｋ）と内壁付近に配置されているＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体２（図中Ａ、Ｅ、Ｉ、Ｄ、Ｈ、Ｌ）とでは、中心部（図中Ｂ、Ｃ、Ｆ、Ｇ、Ｊ、Ｋ）に比べ、内壁付近（図中Ａ、Ｅ、Ｉ、Ｄ、Ｈ、Ｌ）の方が、ＲＨ供給拡散処理による磁気特性向上効果が低くなる傾向がある。
【００４８】
そのため、好ましくは、図５のように不純物ガスが流入する処理容器１の内外に通じる隙間近傍（図中５ａ）、処理容器１の内壁とＲＨ拡散源３との間（図中５ｂ）および処理容器１の内壁とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体２との間（図中５ｃ）の少なくとも一箇所にゲッター５を配置する。これにより、ＲＨ供給拡散処理後の各Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石における磁気特性ばらつきを低減させることができる。
【００４９】
ゲッター５は、チタンゲッターやジルコニウムゲッターなどの公知のゲッター材を用いればよい。また、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体の焼結前の成形体くずなども用いることができる。
【００５０】
〔熱処理〕
上記ＲＨ供給拡散処理工程後あるいはＲＨ拡散処理工程後のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石に熱処理を施しても良い。熱処理は、公知の方法を採用することができる。
【００５１】
〔表面処理〕
ＲＨ拡散処理後のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石に表面処理を施すことが好ましい。表面処理は、公知の表面処理で良く、例えばＡｌ蒸着や電気Ｎｉめっきや樹脂塗装などの表面処理を行うことができる。表面処理を行う前に、サンドブラスト処理、バレル処理、機械研磨等公知の前処理を行っても良い。また、寸法調整のための研削を行っても良い。このような工程を経ても、ＨｃＪ向上効果はほとんど変わらない。寸法調整のための研削量は、１〜３００μｍ、より好ましくは５〜１００μｍ、さらに好ましくは１０〜３０μｍである。
【００５２】
〔処理装置〕
ＲＨ供給拡散処理やＲＨ拡散処理を行うための処理装置は、公知のバッチ式の熱処理炉や連続式の熱処理炉でもよい。本発明では、０．１Ｐａ程度の高い圧力でＲＨ供給拡散処理やＲＨ拡散処理を行うことができるので、ロータリーポンプまたはロータリーポンプおよびメカニカルブースターポンプといった１０−２Ｐａ以下の低い圧力を発生できないポンプで本発明を実施できる。そのため、特許文献２に開示されているようなクライオポンプなどを用いた低い圧力を発生させるポンプは必要でない。
【００５３】
（実施例１）
まず、Ｎｄ：２２．３％、Ｐｒ：６．２％、Ｄｙ：４．０％、Ｂ：１．０％、Ｃｏ：０．９％、Ｃｕ：０．１％、Ａｌ：０．２％、Ｇａ：０．１％、残部：Ｆｅ（単位は質量％）の組成を有するＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体２を作製した。磁気特性は、Ｂｒ＝１．３０Ｔ、ＨｃＪ＝１７４０ｋＡ／ｍであった。
【００５４】
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体２を厚み５ｍｍ×幅４０ｍｍ×長さ６０ｍｍに加工した。ＲＨ拡散源３は、厚さ３ｍｍ×幅２７ｍｍ×長さ２７０ｍｍのＤｙメタルを準備した。保持部材４は、厚さ２ｍｍ×幅２００ｍｍ×長さ３００ｍｍ、４メッシュのＭｏ製の網を準備した。ゲッター５は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体２の焼結前の成形体くずを準備した。
【００５５】
図５のように、保持部材４を介してＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体２とＲＨ拡散源３を積層した。ゲッター５は、処理容器１の内外に通じる隙間近傍と処理容器１の内壁とＲＨ拡散源３との間および処理容器１の内壁とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体２との間にそれぞれ配置した。処理容器１の寸法は、高さ７５ｍｍ×幅２２０×長さ３２０ｍｍであった。
【００５６】
本発明の処理容器１内を、９００℃になるまで昇温した後、圧力３．０Ｐａで２時間ＲＨ供給拡散処理を行った。ＲＨ供給拡散処理後、９００℃、圧力１．５ｋＰａで６時間ＲＨ拡散処理を行った。ＲＨ供給拡散処理は、ロータリーポンプおよびメカニカルブースターポンプ、ＲＨ拡散処理は、ロ―タリーポンプをそれぞれ用いて処理容器１内の圧力を調整した。
【００５７】
ＲＨ供給拡散処理、ＲＨ拡散処理後、さらに熱処理（圧力２Ｐａ、５００℃で６０分）を行い、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を作製した。
【００５８】
（比較例１）
ゲッターを配置しないことを除き、実施例１と同じ条件でＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を作製した。
【００５９】
（比較例２）
クライオポンプを用い、圧力を１０−３ＰａでＲＨ供給拡散処理を行ったことを除き、実施例１と同じ条件でＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を作製した。
【００６０】
（比較例３）
クライオポンプを用い、圧力を１０−３ＰａでＲＨ供給拡散処理を行ったことと、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体２とＲＨ拡散源３との距離を８ｍｍ空けるように、保持部材４とスペーサ部材（図示せず）を介して積層したことを除き、実施例１と同じ条件でＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を作製した。
【００６１】
（比較例４）
ロータリーポンプを用い、圧力を４０００ＰａでＲＨ供給拡散処理を行ったことを除き、実施例１と同じ条件でＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を製作した。
【００６２】
実施例１、比較例１、比較例２、比較例３、比較例４の結果を表１に示す。「圧力」は、ＲＨ供給拡散処理時の雰囲気圧力（処理容器内の圧力）を示す。「距離」は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体２とＲＨ拡散源３との距離を示す。実施例１、比較例１、比較例２、比較例４は、保持部材４の厚さ２ｍｍがその距離となる。比較例３は、保持部材４の厚さ２ｍｍとスペーサ部材の厚さ６ｍｍによる合計８ｍｍがその距離となる。「△ＨｃＪ」は、処理前のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体２のＨｃＪ（１７４０ｋＡ／ｍ）と処理後のＨｃＪの差分を示す。「△Ｂｒ」は、処理前のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体２のＢｒ（１．３０Ｔ）と処理後のＢｒの差分を示す。「ＨｃＪばらつき」は、処理後の複数個のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石において、最大のＨｃＪの値と最小のＨｃＪの値との差分を示す。「溶着の有無、程度」は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を保持部材４より取り外した時の溶着発生の有無とその程度を示す。「処理数」は、実施例１、比較例１、比較例２、比較例３、比較例４それぞれ使用した、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の数を示す。「ゲッターの有無」は、処理容器内におけるゲッターの配置の有無を示す。
【００６３】
【表１】
【００６４】
表１に示す通り、ＲＨ供給拡散処理の圧力を３．０Ｐａとした実施例１、比較例１とも、ＨｃＪの向上効果（△ＨｃＪ）が高く、かつ、Ｂｒの低下（△Ｂｒ）がなかった。さらに、溶着の発生もみられなかった。比較例２では、保持部材から剥がせないほどの溶着が発生した。比較例３では、ＨｃＪの向上効果が高く、かつ、Ｂｒの低下もなかった。しかし、実施例１よりも処理量が大幅に劣っており、かつ、一部に保持部材との溶着がみられた。比較例４では、溶着は発生しなかったが、ＨｃＪの向上効果（△ＨｃＪ）は確認されなかった。また、実施例１は、比較例１と比べＨｃＪの向上効果が高く、ゲッターにより、不純物ガスによるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体の磁気特性低下やＲＨ供給拡散処理によるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の磁気特性向上効果が阻害されることを防止できた。さらに、ゲッターを配置した実施例１は、ゲッターを配置していない全ての比較例と比べ、ＨｃＪばらつきを半分以下に低減させることができた。
【００６５】
以上のように、実施例１によれば、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石と保持部材とが溶着せずに、一回あたりのＲＨ供給拡散処理量を増やすことができる。さらに、ゲッターの配置により、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の磁気特性低下やＲＨ拡散後の各Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石における磁気特性ばらつきを低減することができる。
【符号の説明】
【００６６】
１ 処理容器
２ Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体
３ ＲＨ拡散源
４ 保持部材
５ ゲッター
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石（Ｒは希土類元素のうち少なくとも１種、ＴはＦｅを含む遷移金属元素）の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、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）や、ハイブリッド車搭載用モータ等の各種モータに使用されている。
【０００３】
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、高温で保磁力ＨｃＪ（以下、単に「ＨｃＪ」と記載する）が低下し、不可逆熱減磁が起こる。不可逆熱減磁を回避するため、モータ用等に使用する場合、高温下でも高い保磁力を維持することが要求されている。
【０００４】
近年、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石のＨｃＪ向上を目的として、焼結した後に蒸着手段を用いてＤｙ、Ｈｏ、Ｔｂ等の重希土類元素ＲＨを磁石表面に供給し、その重希土類元素ＲＨを磁石内部へ拡散させることによって、残留磁束密度Ｂｒ（以下、単に「Ｂｒ」と記載する）の低下を抑制しつつ、ＨｃＪを向上させる方法が提案されている。
【０００５】
特許文献１は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石と重希土類元素ＲＨを含有するバルク体とをＮｂ網とスペーサ部材により離間して配置し、これらを所定温度に加熱することにより、前記バルク体から重希土類元素ＲＨをＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の表面に供給しつつ、重希土類元素ＲＨをＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の内部に拡散させる方法（以下、「蒸着拡散方法」という）を開示している。
【０００６】
特許文献２は、ＤｙおよびＴｂの少なくとも一方を含む金属蒸発材料とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を処理箱内に収納し、真空雰囲気にて所定温度に加熱することにより、金属蒸発材料を蒸発させてＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石に付着させ、この付着したＤｙ及びＴｂの金属原子を当該焼結磁石の表面および／または結晶粒界相に拡散させる方法（以下、「付着拡散方法」という）を開示している。
【０００７】
特許文献２は、金属蒸発材料とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石とをスペーサを介して上下方向に交互に積み重ねている。当該スペーサは、線材を格子状に組みつけ、その外周緑部に、略直角に上方に屈曲した支持片を有している。支持片を有するスペーサにより金属蒸発材料とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石とを離間して配置している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開第２００７／１０２３９１号
【特許文献２】特開２００９−１３５３９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１、２では、熱処理による拡散反応を利用し、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の主相外殻部に重希土類元素ＲＨの濃縮層を形成する。その際、重希土類元素ＲＨが、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の表面から当該Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の内部に拡散すると同時に、前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の内部に含まれている軽希土類元素ＲＬ（ＲＬは、ＮｄおよびＰｒの少なくとも一種）を主体とする液相成分が、前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の表面に向かって拡散する。この様に、前記重希土類元素ＲＨが、前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の表面から内部へ、前記軽希土類元素ＲＬが、前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の内部から表面へと相互に拡散が起こることにより、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石表面に、軽希土類元素ＲＬを主体とする溶出部分が形成される。この部分は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を支持する支持体と反応を起こす。そのため、支持体とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石とが固着（以下、「溶着」と記載する）してしまう。
【００１０】
重希土類元素ＲＨのＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石への供給が過多となると、上記のような相互拡散が多く起こり、溶着が多発する。よって、重希土類元素ＲＨのＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石への供給が過多とならないように、特許文献１、２では、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を載せた網とバルク体（特許文献２の金属蒸発材料に相当）との間およびバルク体を載せた網とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石との間にスペーサを配置して空間を持たせている。
【００１１】
しかし、その結果、多量のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を処理するときの制約になるという問題があった。
【００１２】
また、上記の蒸着拡散方法や付着拡散方法を行う炉内などからは、酸素や炭素、水蒸気などを含んだ不純物ガス（以下、単に「不純物ガス」と記載する）が発生する。この不純物ガスが、炉内にあるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石とバルク体とが上下方向へ多段配置されている処理容器（以下、単に「処理容器」と記載する）内に流入すると、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石やバルク体の表面の酸化を招くという問題があった。Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の表面が酸化すると磁気特性が低下する恐れがある。また、バルク体の表面が酸化するとバルク体から重希土類元素ＲＨの供給がされにくくなり、重希土類元素ＲＨの拡散によるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の所望の磁気特性向上効果が得られない恐れがある。
【００１３】
さらに、不純物ガスが処理容器内に流入すると、バルク体から供給される重希土類元素ＲＨが不純物ガスに邪魔をされ、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石へ供給されにくくなるという問題があった。不純物ガスは、処理容器の内外に通じる隙間から流入するため、処理容器内の中心部よりも処理容器の内壁付近に多く存在する。したがって、処理容器内の中心部に配置されたＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石と内壁付近に配置されたＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石とでは、磁気特性がばらつく恐れがある。
【００１４】
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、上記の蒸着拡散方法や付着拡散方法等において、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石と保持部材とが溶着せずに一回あたりの処理量を増加させ、生産効率を向上させるとともに、不純物ガスによるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の磁気特性低下や重希土類元素ＲＨの拡散によるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の磁気特性向上効果が阻害されることを防止する、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法の提供を目的とする。
【００１５】
さらには、各Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石における磁気特性ばらつきを低減させることができるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明によるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法は、ＲＨ拡散源（重希土類元素ＲＨを８０原子％以上含む金属または合金。ただし、重希土類元素ＲＨは、Ｄｙ、ＨｏおよびＴｂのうち少なくとも一種）とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体（Ｒは希土類元素のうち少なくとも一種、ＴはＦｅを含む遷移金属元素）とを保持部材を介して交互に積層し、積層体を構成する工程と、前記積層体を処理容器内に配置する工程と、前記処理容器内の少なくとも一箇所にゲッターを配置する工程と、前記処理容器内を０．１Ｐａ以上５０Ｐａ以下、８００℃以上９５０℃以下の雰囲気にしてＲＨ供給拡散処理を行う工程と、を含むことを特徴とする。
【００１７】
好ましい実施形態として、前記処理容器内に、処理容器の内外に通じる隙間近傍、処理容器の内壁とＲＨ拡散源との間および処理容器の内壁とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体との間の少なくとも一箇所にゲッターを配置する。
【００１８】
好ましい実施形態として、前記保持部材の厚さが０．１ｍｍ以上４ｍｍ以下である。
【００１９】
好ましい実施形態として、前記ＲＨ供給拡散処理の後、前記処理容器内を２００Ｐａ以上２ｋＰａ以下、８００℃以上９５０℃以下の雰囲気にしてＲＨ拡散処理を行う工程をさらに含む。
【００２０】
好ましい実施形態として、前記処理容器内をロータリーポンプまたはロータリーポンプおよびメカニカルブースターポンプを用いて真空排気処理を行う。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とＲＨ拡散源とを離間して配置せずに積層しても、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石と保持部材との溶着が起こらない。そのため、直接、保持部材を介してＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とＲＨ拡散源を積層することができ、ＲＨ供給拡散処理一回あたりのＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体の処理量を増加させ、生産効率を向上させることができる。また、ゲッターの配置により、不純物ガスによるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の磁気特性低下や重希土類元素ＲＨの拡散によるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の磁気特性向上効果が阻害されることを防止できる。
【００２２】
さらには、各Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石における磁気特性ばらつきを低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明における積層体の構成の一例を示す説明図である。
【図２】本発明における積層体の構成の一例を示す説明図である。
【図３】保持部材へのＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体の配置状況の一例を示す説明図である。
【図４】保持部材へのＲＨ拡散源の配置状況の一例を示す説明図である。
【図５】本発明の実施形態の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明においては、ＲＨ拡散源より重希土類元素ＲＨをＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体の表面に供給しつつ、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体の内部に拡散させることを「ＲＨ供給拡散処理」という。当該ＲＨ供給拡散処理は、基本的に特許文献１による「蒸着拡散方法」と同様である。また、ＲＨ拡散源からの重希土類元素ＲＨを供給せず、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の内部への拡散のみを行うことを「ＲＨ拡散処理」という。
【００２５】
また、本発明においては、ＲＨ供給拡散処理前のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を「Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体」とし、ＲＨ供給拡散処理後のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を「Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石」とし、それぞれ区別して表記する。
【００２６】
以下に本発明の実施形態を説明する。
〔Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体〕
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体は、公知の組成、製造方法によって製造されたものを用いることができる。
【００２７】
〔ＲＨ拡散源〕
ＲＨ拡散源は、重希土類元素ＲＨからなる金属又は重希土類元素ＲＨを８０原子％以上含む合金であり、当該重希土類元素ＲＨは、Ｄｙ、ＨｏおよびＴｂのうち少なくとも１種である。例えば、Ｄｙメタル、Ｔｂメタル、Ｈｏメタル、ＤｙＦｅ合金、ＴｂＦｅ合金、ＨｏＦｅ合金などである。Ｄｙ、Ｔｂ、Ｈｏ、Ｆｅ以外に他の元素を含んでいても良い。ＲＨ拡散源は、重希土類元素ＲＨを８０原子％以上含むことが好ましい。重希土類元素ＲＨの含有量が８０原子％よりも少なくなると、ＲＨ拡散源からの重希土類元素ＲＨの供給量が少なくなり、所望のＨｃＪ向上効果を得るためには処理時間が非常に長くなる為、好ましくない。
【００２８】
ＲＨ拡散源の形状は、例えば、板状、ブロック形状など任意であり、特に大きさも限定されない。ただし、ＲＨ供給拡散処理の処理量を高める為には、厚み０．５〜５．０ｍｍで板状のＲＨ拡散源が好ましい。
【００２９】
〔ＲＨ供給拡散処理工程〕
本発明では、ＲＨ供給拡散処理工程で、処理容器内を０．１Ｐａ以上５０Ｐａ以下、８００℃以上９５０℃以下の雰囲気にすることにより、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石と保持部材との溶着を起こさずに、ＲＨ拡散源より重希土類元素ＲＨをＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体の表面に供給しつつ、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体の内部に拡散させる。
【００３０】
ＲＨ供給拡散処理工程で、処理容器内の圧力が０．１Ｐａよりも低いと、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体が接している保持部材と溶着してしまう。また５０Ｐａを超えると、重希土類元素ＲＨのＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体への供給を十分に確保できない恐れがある。
【００３１】
ＲＨ供給拡散処理工程で、加熱する温度が８００℃よりも低いと、重希土類元素ＲＨのＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体への供給を十分に確保できない恐れがある。また、９５０℃を超えると、処理容器内の圧力が０．１Ｐａ以上５０Ｐａ以下であってもＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石が接している保持部材と溶着してしまう。
【００３２】
以下、ＲＨ供給拡散処理工程について詳細に説明する。
本発明では、ＲＨ供給拡散処理工程を行う前に、まず、処理容器内に、ＲＨ拡散源とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とを、保持部材を介して交互に積層し、積層体を構成する。具体的には、図１のように、処理容器１内の底部から保持部材４、ＲＨ拡散源３、保持部材４、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体２、保持部材４、ＲＨ拡散源３、保持部材４、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体２と積層して、積層体を構成する。保持部材４の厚さを調整することで、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体２とＲＨ拡散源３との距離を調整することができる。
【００３３】
処理容器１内に積層体を構成した後、処理容器１内を０．１Ｐａ以上５０Ｐａ以下、８００℃以上９５０℃以下の雰囲気にしてＲＨ供給拡散処理を行う。Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体２とＲＨ拡散源３を加熱し、ＲＨ拡散源３から重希土類元素ＲＨをＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体２の表面に供給しつつ、重希土類元素ＲＨをＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体２の内部に拡散させる。
【００３４】
ＲＨ供給拡散処理工程では、０．１Ｐａ以上５０Ｐａ以下の圧力でＲＨ供給拡散処理を行うことで、ＲＨ拡散源３からＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体２へ供給される重希土類元素ＲＨの量が減る。そのため重希土類元素ＲＨが一気にＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体２に過剰供給されなくなり、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石と保持部材４との溶着が発生しない。
【００３５】
処理容器１は、図２のように、複数個重ねることにより、一回に大量のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体２をＲＨ供給拡散処理することが可能である。
【００３６】
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体２やＲＨ拡散源３を保持する保持部材４は、開口部を有し、例えばＮｂ網やエキスパンドメタルなどである。保持部材４は、厚さが０．１ｍｍ以上４ｍｍ以下であることが好ましい。０．１ｍｍ未満であると保持部材４とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石とが溶着してしまう恐れがある。本発明は、処理容器１内を０．１Ｐａ以上５０Ｐａ以下の圧力にてＲＨ供給拡散処理をしているため、ＲＨ拡散源３から多量の重希土類元素ＲＨが供給されることはない。そのため、４ｍｍを超えるとＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体２とＲＨ拡散源３との距離が離れすぎてしまい、ＲＨ拡散源３からＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体２への重希土類元素ＲＨの供給量が少なく、ＲＨ供給拡散処理を十分に行うことができない恐れがある。保持部材４の開口率は、効率良くＲＨ供給拡散処理ができるように５０％以上の開口率を有することが好ましい。さらに好ましくは、７０％以上の開口率である。
【００３７】
処理容器１や保持部材４は、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａなどの高融点金属や、窒化硼素、ジルコニア、アルミナ、イットリア、カルシア、マグネシアなどを含むセラミックス材料等、ＲＨ供給拡散処理時に、変形や変質を発生し難い材料で構成することが好ましい。
【００３８】
図３のように、隣り合うＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体２同士がＲＨ供給拡散処理によって溶出した軽希土類元素ＲＬで溶着しないように、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体２同士は間隔をあけて保持部材４へ配置することが好ましい。また、図４のように、ＲＨ拡散源３は間隔を開けずに保持部材４へ配置してもよいし、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の配置に応じて適宜選定すればよい。
【００３９】
〔ＲＨ拡散処理工程〕
ＲＨ供給拡散処理工程後、処理容器内を２００Ｐａ以上２ｋＰａ以下、８００℃以上９５０℃以下の雰囲気にすることにより、重希土類元素ＲＨをさらに、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石内部に拡散させることが好ましい。
【００４０】
ＲＨ拡散処理工程では、圧力を２００Ｐａ以上２ｋＰａ以下とすることで、ＲＨ拡散源３から重希土類元素ＲＨが供給されなくなり、拡散のみが進行する。そのためＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石と保持部材４との溶着が発生しない。また、８００℃以上９５０℃以下の温度範囲にすることで、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の内部へ、より前記重希土類元素ＲＨを拡散することができる。
【００４１】
ＲＨ供給拡散処理やＲＨ拡散処理を行うための処理装置が一室の処理室からなる場合、当該処理室で前記ＲＨ供給拡散処理を行った後に、不活性ガスを流気させて、雰囲気圧力を２００Ｐａ以上２ｋＰａ以下に調整してから前記ＲＨ拡散処理を行えばよい。
【００４２】
処理装置が、ＲＨ供給拡散処理を行う処理室とＲＨ拡散処理を行う処理室との２つの処理室を有する場合、当該ＲＨ拡散処理を行う処理室を、２００Ｐａ以上２ｋＰａ以下の雰囲気圧力で８００℃以上９５０℃以下の処理温度にあらかじめ設定しておき、前記ＲＨ供給拡散処理を行う処理室にて前記ＲＨ供給拡散処理を行った後、前記ＲＨ拡散処理を行う処理室に処理容器１を搬送台（図示せず）にて搬送させ、ＲＨ拡散処理を行えば良い。
【００４３】
ＲＨ拡散処理は、必ずしもＲＨ供給拡散処理と同じ装置で行う必要はなく、別の装置で行っても良い。
【００４４】
〔ゲッター〕
ＲＨ供給拡散処理工程時に、処理容器１内へゲッターを配置する。以下に詳述する。
【００４５】
ゲッターは、ＲＨ供給拡散処理中に炉内（図示せず）や処理容器１の搬送台（図示せず）などから発生する不純物ガスを吸収する役割を持つ。処理容器１内にゲッターを配置することにより、不純物ガスによるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の磁気特性低下や重希土類元素ＲＨの拡散によるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の磁気特性向上効果が阻害されることを防止できる。
【００４６】
さらに、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体２とＲＨ拡散源３との間に不純物ガスがあると、ＲＨ拡散源３から供給された重希土類元素ＲＨが不純物ガスに邪魔をされ、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体２の表面に均一に供給されにくくなる。
【００４７】
炉内などから発生した不純物ガスは、処理容器１の内外に通じる隙間から内部へ流入していくため、処理容器１内の中心部よりも処理容器の内壁付近に多く存在する。そのため、図５に示した処理容器１内の中心部に配置されているＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体２（図中Ｂ、Ｃ、Ｆ、Ｇ、Ｊ、Ｋ）と内壁付近に配置されているＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体２（図中Ａ、Ｅ、Ｉ、Ｄ、Ｈ、Ｌ）とでは、中心部（図中Ｂ、Ｃ、Ｆ、Ｇ、Ｊ、Ｋ）に比べ、内壁付近（図中Ａ、Ｅ、Ｉ、Ｄ、Ｈ、Ｌ）の方が、ＲＨ供給拡散処理による磁気特性向上効果が低くなる傾向がある。
【００４８】
そのため、好ましくは、図５のように不純物ガスが流入する処理容器１の内外に通じる隙間近傍（図中５ａ）、処理容器１の内壁とＲＨ拡散源３との間（図中５ｂ）および処理容器１の内壁とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体２との間（図中５ｃ）の少なくとも一箇所にゲッター５を配置する。これにより、ＲＨ供給拡散処理後の各Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石における磁気特性ばらつきを低減させることができる。
【００４９】
ゲッター５は、チタンゲッターやジルコニウムゲッターなどの公知のゲッター材を用いればよい。また、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体の焼結前の成形体くずなども用いることができる。
【００５０】
〔熱処理〕
上記ＲＨ供給拡散処理工程後あるいはＲＨ拡散処理工程後のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石に熱処理を施しても良い。熱処理は、公知の方法を採用することができる。
【００５１】
〔表面処理〕
ＲＨ拡散処理後のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石に表面処理を施すことが好ましい。表面処理は、公知の表面処理で良く、例えばＡｌ蒸着や電気Ｎｉめっきや樹脂塗装などの表面処理を行うことができる。表面処理を行う前に、サンドブラスト処理、バレル処理、機械研磨等公知の前処理を行っても良い。また、寸法調整のための研削を行っても良い。このような工程を経ても、ＨｃＪ向上効果はほとんど変わらない。寸法調整のための研削量は、１〜３００μｍ、より好ましくは５〜１００μｍ、さらに好ましくは１０〜３０μｍである。
【００５２】
〔処理装置〕
ＲＨ供給拡散処理やＲＨ拡散処理を行うための処理装置は、公知のバッチ式の熱処理炉や連続式の熱処理炉でもよい。本発明では、０．１Ｐａ程度の高い圧力でＲＨ供給拡散処理やＲＨ拡散処理を行うことができるので、ロータリーポンプまたはロータリーポンプおよびメカニカルブースターポンプといった１０−２Ｐａ以下の低い圧力を発生できないポンプで本発明を実施できる。そのため、特許文献２に開示されているようなクライオポンプなどを用いた低い圧力を発生させるポンプは必要でない。
【００５３】
（実施例１）
まず、Ｎｄ：２２．３％、Ｐｒ：６．２％、Ｄｙ：４．０％、Ｂ：１．０％、Ｃｏ：０．９％、Ｃｕ：０．１％、Ａｌ：０．２％、Ｇａ：０．１％、残部：Ｆｅ（単位は質量％）の組成を有するＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体２を作製した。磁気特性は、Ｂｒ＝１．３０Ｔ、ＨｃＪ＝１７４０ｋＡ／ｍであった。
【００５４】
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体２を厚み５ｍｍ×幅４０ｍｍ×長さ６０ｍｍに加工した。ＲＨ拡散源３は、厚さ３ｍｍ×幅２７ｍｍ×長さ２７０ｍｍのＤｙメタルを準備した。保持部材４は、厚さ２ｍｍ×幅２００ｍｍ×長さ３００ｍｍ、４メッシュのＭｏ製の網を準備した。ゲッター５は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体２の焼結前の成形体くずを準備した。
【００５５】
図５のように、保持部材４を介してＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体２とＲＨ拡散源３を積層した。ゲッター５は、処理容器１の内外に通じる隙間近傍と処理容器１の内壁とＲＨ拡散源３との間および処理容器１の内壁とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体２との間にそれぞれ配置した。処理容器１の寸法は、高さ７５ｍｍ×幅２２０×長さ３２０ｍｍであった。
【００５６】
本発明の処理容器１内を、９００℃になるまで昇温した後、圧力３．０Ｐａで２時間ＲＨ供給拡散処理を行った。ＲＨ供給拡散処理後、９００℃、圧力１．５ｋＰａで６時間ＲＨ拡散処理を行った。ＲＨ供給拡散処理は、ロータリーポンプおよびメカニカルブースターポンプ、ＲＨ拡散処理は、ロ―タリーポンプをそれぞれ用いて処理容器１内の圧力を調整した。
【００５７】
ＲＨ供給拡散処理、ＲＨ拡散処理後、さらに熱処理（圧力２Ｐａ、５００℃で６０分）を行い、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を作製した。
【００５８】
（比較例１）
ゲッターを配置しないことを除き、実施例１と同じ条件でＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を作製した。
【００５９】
（比較例２）
クライオポンプを用い、圧力を１０−３ＰａでＲＨ供給拡散処理を行ったことを除き、実施例１と同じ条件でＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を作製した。
【００６０】
（比較例３）
クライオポンプを用い、圧力を１０−３ＰａでＲＨ供給拡散処理を行ったことと、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体２とＲＨ拡散源３との距離を８ｍｍ空けるように、保持部材４とスペーサ部材（図示せず）を介して積層したことを除き、実施例１と同じ条件でＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を作製した。
【００６１】
（比較例４）
ロータリーポンプを用い、圧力を４０００ＰａでＲＨ供給拡散処理を行ったことを除き、実施例１と同じ条件でＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を製作した。
【００６２】
実施例１、比較例１、比較例２、比較例３、比較例４の結果を表１に示す。「圧力」は、ＲＨ供給拡散処理時の雰囲気圧力（処理容器内の圧力）を示す。「距離」は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体２とＲＨ拡散源３との距離を示す。実施例１、比較例１、比較例２、比較例４は、保持部材４の厚さ２ｍｍがその距離となる。比較例３は、保持部材４の厚さ２ｍｍとスペーサ部材の厚さ６ｍｍによる合計８ｍｍがその距離となる。「△ＨｃＪ」は、処理前のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体２のＨｃＪ（１７４０ｋＡ／ｍ）と処理後のＨｃＪの差分を示す。「△Ｂｒ」は、処理前のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体２のＢｒ（１．３０Ｔ）と処理後のＢｒの差分を示す。「ＨｃＪばらつき」は、処理後の複数個のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石において、最大のＨｃＪの値と最小のＨｃＪの値との差分を示す。「溶着の有無、程度」は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を保持部材４より取り外した時の溶着発生の有無とその程度を示す。「処理数」は、実施例１、比較例１、比較例２、比較例３、比較例４それぞれ使用した、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の数を示す。「ゲッターの有無」は、処理容器内におけるゲッターの配置の有無を示す。
【００６３】
【表１】
【００６４】
表１に示す通り、ＲＨ供給拡散処理の圧力を３．０Ｐａとした実施例１、比較例１とも、ＨｃＪの向上効果（△ＨｃＪ）が高く、かつ、Ｂｒの低下（△Ｂｒ）がなかった。さらに、溶着の発生もみられなかった。比較例２では、保持部材から剥がせないほどの溶着が発生した。比較例３では、ＨｃＪの向上効果が高く、かつ、Ｂｒの低下もなかった。しかし、実施例１よりも処理量が大幅に劣っており、かつ、一部に保持部材との溶着がみられた。比較例４では、溶着は発生しなかったが、ＨｃＪの向上効果（△ＨｃＪ）は確認されなかった。また、実施例１は、比較例１と比べＨｃＪの向上効果が高く、ゲッターにより、不純物ガスによるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体の磁気特性低下やＲＨ供給拡散処理によるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の磁気特性向上効果が阻害されることを防止できた。さらに、ゲッターを配置した実施例１は、ゲッターを配置していない全ての比較例と比べ、ＨｃＪばらつきを半分以下に低減させることができた。
【００６５】
以上のように、実施例１によれば、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石と保持部材とが溶着せずに、一回あたりのＲＨ供給拡散処理量を増やすことができる。さらに、ゲッターの配置により、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の磁気特性低下やＲＨ拡散後の各Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石における磁気特性ばらつきを低減することができる。
【符号の説明】
【００６６】
１ 処理容器
２ Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体
３ ＲＨ拡散源
４ 保持部材
５ ゲッター
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＲＨ拡散源（重希土類元素ＲＨを８０原子％以上含む金属または合金。ただし、重希土類元素ＲＨは、Ｄｙ、ＨｏおよびＴｂのうち少なくとも１種）とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体（Ｒは希土類元素のうち少なくとも一種、ＴはＦｅを含む遷移金属元素）とを保持部材を介して交互に積層し、積層体を構成する工程と、
前記積層体を処理容器内に配置する工程と、
前記処理容器内の少なくとも一箇所にゲッターを配置する工程と、
前記処理容器内を０．１Ｐａ以上５０Ｐａ以下、８００℃以上９５０℃以下の雰囲気にしてＲＨ供給拡散処理を行う工程と、
を含むＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法。
【請求項２】
前記処理容器内に、処理容器の内外に通じる隙間近傍、処理容器の内壁とＲＨ拡散源との間および処理容器の内壁とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体との間の少なくとも一箇所にゲッターを配置することを特徴とする、
請求項１に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法。
【請求項３】
前記保持部材の厚みが０．１ｍｍ以上４ｍｍ以下である請求項１または請求項２に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法。
【請求項４】
前記ＲＨ供給拡散処理の後、前記処理容器内を２００Ｐａ以上２ｋＰａ以下、８００℃以上９５０℃以下の雰囲気にしてＲＨ拡散処理を行う工程をさらに含む、請求項１から請求項３のいずれかに記載のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法。
【請求項５】
前記処理容器内をロータリーポンプまたはロータリーポンプおよびメカニカルブースターポンプを用いて真空排気処理を行う請求項１から請求項４のいずれかに記載のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法。
【請求項１】
ＲＨ拡散源（重希土類元素ＲＨを８０原子％以上含む金属または合金。ただし、重希土類元素ＲＨは、Ｄｙ、ＨｏおよびＴｂのうち少なくとも１種）とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体（Ｒは希土類元素のうち少なくとも一種、ＴはＦｅを含む遷移金属元素）とを保持部材を介して交互に積層し、積層体を構成する工程と、
前記積層体を処理容器内に配置する工程と、
前記処理容器内の少なくとも一箇所にゲッターを配置する工程と、
前記処理容器内を０．１Ｐａ以上５０Ｐａ以下、８００℃以上９５０℃以下の雰囲気にしてＲＨ供給拡散処理を行う工程と、
を含むＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法。
【請求項２】
前記処理容器内に、処理容器の内外に通じる隙間近傍、処理容器の内壁とＲＨ拡散源との間および処理容器の内壁とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体との間の少なくとも一箇所にゲッターを配置することを特徴とする、
請求項１に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法。
【請求項３】
前記保持部材の厚みが０．１ｍｍ以上４ｍｍ以下である請求項１または請求項２に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法。
【請求項４】
前記ＲＨ供給拡散処理の後、前記処理容器内を２００Ｐａ以上２ｋＰａ以下、８００℃以上９５０℃以下の雰囲気にしてＲＨ拡散処理を行う工程をさらに含む、請求項１から請求項３のいずれかに記載のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法。
【請求項５】
前記処理容器内をロータリーポンプまたはロータリーポンプおよびメカニカルブースターポンプを用いて真空排気処理を行う請求項１から請求項４のいずれかに記載のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−４５５７（Ｐ２０１３−４５５７Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３０９１５（Ｐ２０１１−１３０９１５）
【出願日】平成２３年６月１３日（２０１１．６．１３）
【出願人】（０００００５０８３）日立金属株式会社 (2,051)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１３日（２０１１．６．１３）
【出願人】（０００００５０８３）日立金属株式会社 (2,051)
【Ｆターム（参考）】
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