ＲＨ拡散源およびそれを用いたＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法
【課題】Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体へのＲＨ拡散の条件が変わっても拡散量が変動することなく安定してＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を製造する。
【解決手段】焼結磁石の製造方法は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体を準備する工程と、ジルコニア、アルミナ、イットリア、窒化ケイ素、炭化ケイ素、窒化硼素若しくはこれらの混合物のセラミックスまたはＭｏ、Ｎｂ、Ｗ、Ｔａのいずれかの１種の金属若しくはこれらの合金のいずれかからなる基材に重希土類元素ＲＨ（ＤｙおよびＴｂの少なくとも一方）を含む金属または合金を被覆したＲＨ拡散源を準備する工程と、前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体および前記ＲＨ拡散源を処理室内に装入・配置する工程と、前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体および前記ＲＨ拡散源を７００℃から１０００℃に加熱するＲＨ拡散工程とを包含する。
【解決手段】焼結磁石の製造方法は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体を準備する工程と、ジルコニア、アルミナ、イットリア、窒化ケイ素、炭化ケイ素、窒化硼素若しくはこれらの混合物のセラミックスまたはＭｏ、Ｎｂ、Ｗ、Ｔａのいずれかの１種の金属若しくはこれらの合金のいずれかからなる基材に重希土類元素ＲＨ（ＤｙおよびＴｂの少なくとも一方）を含む金属または合金を被覆したＲＨ拡散源を準備する工程と、前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体および前記ＲＨ拡散源を処理室内に装入・配置する工程と、前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体および前記ＲＨ拡散源を７００℃から１０００℃に加熱するＲＨ拡散工程とを包含する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｒ2Ｔ14Ｂ型化合物を主相として有するＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石（Ｒは希土類元素、ＴはＦｅを含む遷移金属元素）の製造に用いられるＲＨ拡散源およびそれを用いたＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｒ2Ｔ14Ｂ型化合物を主相とする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や家電製品等に使用されている。
【０００３】
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、高温で保磁力が低下するため、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】
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、Ｒ2Ｔ14Ｂ型化合物相中のＲの一部を重希土類元素ＲＨ（ＤｙまたはＴｂの少なくとも一方）で置換すると、保磁力が向上することが知られている。高温で高い保磁力を得るためには、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石中に重希土類元素ＲＨを多く添加することが有効である。しかし、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石において、Ｒとして軽希土類元素ＲＬ（ＮｄまたはＰｒの少なくとも一方）を重希土類元素ＲＨで置換すると、保磁力が向上する一方、残留磁束密度が低下してしまうという問題がある。また、重希土類元素ＲＨは希少資源であるため、その使用量を削減することが求められている。
【０００５】
そこで、近年、残留磁束密度を低下させないように、より少ない重希土類元素ＲＨによって焼結磁石の保磁力を向上させることが検討されている。本願出願人は、既に特許文献１において、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体表面にＤｙ等の重希土類元素ＲＨを供給しつつ、該表面から重希土類元素ＲＨを焼結磁石体の内部に拡散させる（「蒸着拡散」）方法を開示している。
【０００６】
特許文献１では、高融点金属材料からなる処理室の内部において、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とＲＨバルク体とが所定間隔をあけて対向配置され、処理室内を７００℃以上１０００℃以下に加熱することで上記蒸着拡散を行うことが開示されている。
【０００７】
特許文献２は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体と重希土類元素ＲＨ（ＤｙおよびＴｂの少なくとも１種）の金属または合金からなるＲＨ拡散源とを相対的に移動可能かつ近接または接触可能に処理室内に装入する工程と、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とＲＨ拡散源とを処理室内で連続的または断続的に移動させながら、５００℃以上８５０℃以下の熱処理を１０分以上行うＲＨ拡散工程とにより、残留磁束密度を低下させることなくＤｙやＴｂの重希土類元素ＲＨを磁石素材の表面から内部に拡散させるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法が開示されている。
【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】国際公開第２０１１／７７５８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１の方法では、７００℃から１０００℃という温度域で重希土類元素ＲＨを焼結磁石体に供給・拡散する結果、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体表面の重希土類元素ＲＨの濃度が過度に高まることがないため、残留磁束密度の低下がほとんどなく保磁力の向上したＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を作製することができる。
【００１０】
しかし、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体の内部に拡散する重希土類元素ＲＨの量は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とＲＨ拡散源との間隔、雰囲気の圧力、温度等の条件により変動し、得られるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の特性を安定して得るには前記条件を厳密に管理する必要があった。特に、ＲＨ拡散源は前記間隔を一定とするため形状、寸法に制約を受け、消耗した場合は間隔や圧力を再設定しなければならない。
【００１１】
特許文献２の方法でも、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石への重希土類元素ＲＨの供給量が過多にならないため、残留磁束密度の低下がほとんどなく保磁力の向上したＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を作製することができる。
【００１２】
しかし、特許文献２の方法では、比較的処理条件の管理は簡単であるものの、処理回数を重ねるとＲＨ拡散源が消耗して粉末化し、微粉末の量が増加するとそれらがＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体と溶着する場合があり、その結果、溶着した部分のみ過剰に重希土類元素ＲＨが供給されたことになり、残留磁束密度の低下が生じるなど、得られるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の特性が劣化する問題があった。
【００１３】
また、特許文献２の方法では、さらに拡散された重希土類元素ＲＨを均質化する目的で次の熱処理工程に移る際、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石とＲＨ拡散源を分離して次の工程に移る必要があった。
【００１４】
本発明の目的は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、残留磁束密度を低下させることなくＤｙやＴｂの重希土類元素ＲＨをＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体の表面から内部に拡散させるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法において、ＲＨ拡散源の組成や量、ＲＨ拡散源とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体との距離、ＲＨ拡散をする処理室の圧力、温度等のＲ―Ｔ−Ｂ系焼結磁石へのＲＨ拡散工程の条件が変わっても拡散量が変動することなく安定して製造するのに用いられるＲＨ拡散源を提供することである。
【００１５】
また、本発明の目的は、前記ＲＨ拡散源を用いたＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法を提供することである。
【００１６】
また、本発明の目的は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とＲＨ拡散源とを接触しつつＲＨ拡散しても、ＲＨ拡散源とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とが溶着にくいＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明のＲＨ拡散源は、ジルコニア、アルミナ、イットリア、窒化ケイ素、炭化ケイ素、窒化硼素若しくはこれらの混合物のセラミックスまたはＭｏ、Ｎｂ、Ｗ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔｉ、Ｃｒの周期律表４族から６族のいずれか１種の金属若しくはこれらの合金のいずれかからなる基材に重希土類元素ＲＨ（ＤｙおよびＴｂの少なくとも一方）を含む金属または合金を被覆したＲＨ拡散源である。
【００１８】
本発明の焼結磁石の製造方法は、前記ＲＨ拡散源を準備する工程と、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体を準備する工程と、前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体および前記ＲＨ拡散源を処理室内に装入・配置する工程と、前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体および前記ＲＨ拡散源を７００℃から１０００℃に加熱するＲＨ拡散工程とを包含する。
【００１９】
ある実施形態において、前記装入・配置工程および前記ＲＨ拡散工程が、前記焼結磁石体と前記ＲＨ拡散源とを相対的に移動可能かつ近接または接触可能に処理室内に装入する工程と、前記焼結磁石体と前記ＲＨ拡散源とを前記処理室内にて連続的または断続的に移動させながら、前記焼結磁石体および前記ＲＨ拡散源を７００℃以上１０００℃以下の処理温度に加熱するＲＨ拡散工程と、を包含している。
【００２０】
ある実施形態において、前記装入・配置工程および前記ＲＨ拡散工程が、前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とともに前記ＲＨ拡散源とは接触することなく処理室内に配置され、かつ、その平均間隔を０．１ｍｍ以上３００ｍｍ以下の範囲内に設定する工程と、前記ＲＨ拡散源および前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体を７００℃以上１０００℃以下に加熱することにより、前記ＲＨ拡散源から重希土類元素ＲＨを前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体の表面に供給しつつ、前記重希土類元素ＲＨを前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石体の内部に拡散させるＲＨ拡散工程とを包含している。
【００２１】
ある実施形態において、前記ＲＨ拡散工程について、ＲＨ拡散源はＲＨ拡散工程に必要な量の重希土類元素ＲＨが被覆されている。
【００２２】
ある実施形態において、前記基材に被覆した金属又は合金に含まれる重希土類元素ＲＨの含有量は７０質量％超１００質量％以下である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、ジルコニア、アルミナ、イットリア、窒化ケイ素、炭化ケイ素、窒化硼素若しくはこれらの混合物のセラミックスまたはＭｏ、Ｎｂ、Ｗ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔｉ、Ｃｒの周期律表４族から６族のいずれか１種の金属若しくはこれらの合金のいずれかからなる基材に、重希土類元素ＲＨ（ＤｙおよびＴｂの少なくとも一方）を含む金属または合金を被覆したＲＨ拡散源を用いることにより、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石に供給されるＲＨの総量をＲＨ拡散処理に必要な量に調整できるので、ＲＨ拡散工程の条件により拡散量が変動することなく安定して処理することができる。
【００２４】
また、本発明によれば、ＲＨ拡散源からの重希土類元素ＲＨによってＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とＲＨ拡散源とが溶着することが防止される。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の好ましい実施形態で使用される拡散装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明の好ましい実施形態で使用される拡散装置の他の構成を模式的に示す断面図である。
【図３】（ａ）および（ｂ）は、本発明の好ましい実施形態で使用されるＲＨ拡散源の構成を模式的に示す断面図である。
【図４】拡散処理工程時におけるヒートパターンの一例を示すグラフである。
【図５】拡散処理工程時におけるヒートパターンの他の例を示すグラフである。
【図６】拡散処理工程時におけるヒートパターンの更に他の例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明では、ジルコニア、アルミナ、イットリア、窒化ケイ素、炭化ケイ素、窒化硼素若しくはこれらの混合物のセラミックスまたはＭｏ、Ｎｂ、Ｗ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔｉ、Ｃｒの周期律表４族から６族のいずれかの１種の金属若しくはこれらの合金のいずれかからなる基材に重希土類元素ＲＨ（ＤｙおよびＴｂの少なくとも一方）を含む金属または合金を被覆したＲＨ拡散源を用いる。これらの基材は本質的に希土類元素と反応しにくい、または合金化しないものである。また、被覆する重希土類元素ＲＨの量を必要量に応じて決められるので、ＲＨ拡散工程でのＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体への重希土類元素ＲＨの供給過多がなくなり、残留磁束密度Ｂrの低下がなくなる。
【００２７】
また、ＲＨ拡散源の基材は、形状、寸法を選択することができるため、処理中に基材に被覆されている重希土類元素ＲＨが粉末化する恐れがない。
【００２８】
本発明の製造方法では、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体を準備する工程と、前記ＲＨ拡散源を準備する工程と、前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体および前記ＲＨ拡散源を処理室内に装入・配置する工程と、前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体および前記ＲＨ拡散源を７００℃から１０００℃に加熱するＲＨ拡散工程とを含む。
【００２９】
好ましい実施形態は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体と、上述のセラミックスまたは金属若しくは合金のいずれかに重希土類元素ＲＨ（ＤｙおよびＴｂの少なくとも一方）を含む金属または合金を被覆したＲＨ拡散源と、を相対的に移動可能かつ近接または接触可能に処理室（または処理容器）内に装入し、それらを連続的または断続的に移動させながら７００℃以上１０００℃以下の温度（処理温度）に加熱保持する。好ましい処理温度は８００℃以上９５０℃以下である。
【００３０】
上記の処理中、連続的または断続的に移動させるに際し、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とＲＨ拡散源とが相互に分離しない方法を選択できる。例えば、処理室を回転または揺動させたり、処理室に振動を加えたりしてもよい。こうすることにより、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とＲＨ拡散源とを前記処理室内にて連続的または断続的に移動して、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とＲＨ拡散源との接触部の位置を変化させたり、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とＲＨ拡散源とを近接・離間させながら、重希土類元素ＲＨとの接触による供給とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体内部への拡散とを同時に実行できる（ＲＨ拡散工程Ａ）。
【００３１】
本発明では、ＲＨ拡散源とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とを相対的に移動可能かつ近接または接触可能に処理室内に装入し、連続的または断続的に移動させることができるので、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とＲＨ拡散源とを所定位置に並べる載置の時間が不要となる。
【００３２】
また、別の好ましい実施形態は、前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とともに前記ＲＨ拡散源が接触することなく処理室内に配置され、かつ、その平均間隔を０．１ｍｍ以上３００ｍｍ以下の範囲内に設定する工程と、前記ＲＨ拡散源および前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体を７００℃以上１０００℃以下に加熱することにより、前記ＲＨ拡散源から重希土類元素ＲＨを前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体の表面に気化・昇華により供給しつつ、前記重希土類元素ＲＨを前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石体の内部に拡散させる（ＲＨ拡散工程Ｂ）。
【００３３】
ＲＨ拡散工程ＡとＲＨ拡散工程Ｂは、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体の形状、寸法に応じて適宜選択される。
【００３４】
さらに、本発明によれば、上述の基材に被覆する重希土類元素ＲＨを含む金属または合金からなるＲＨ拡散源の被膜（以下、ＲＨ膜という場合もある）の厚さをあらかじめ調整することにより、ＲＨ拡散源の重希土類元素ＲＨ量を、ＲＨ拡散工程に必要な量に設定することができる。このため、ＲＨ拡散工程を行っても、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の表面に供給される重希土類元素ＲＨ（ＤｙまたはＴｂの少なくとも一方）が過多とならずに、ＲＨ拡散源の表面にある重希土類元素ＲＨが磁石表面に供給される。このため、ＲＨ拡散後の残留磁束密度の低下を抑えながら、充分に高い保磁力を得ることができる。
【００３５】
また、基材に被覆するＲＨ膜中の重希土類元素ＲＨの量が７０質量％未満であると、ＲＨ拡散に必要な重希土類元素ＲＨを確保するために必然的にＲＨ膜が厚くなり生産効率がよくない。
【００３６】
また、本発明では、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体の組成に重希土類元素ＲＨを含む必要はない。すなわち、希土類元素Ｒとして軽希土類元素ＲＬ（ＮｄおよびＰｒの少なくとも一方を含む）を含有する公知の焼結磁石体を準備し、その表面から重希土類元素ＲＨを磁石内部に拡散する。本発明によれば、重希土類元素ＲＨの粒界拡散により、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体の内部に位置する主相の外殻部にも重希土類元素ＲＨを効率的に供給することが可能になる。もちろん、本発明は、重希土類元素ＲＨが添加されているＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体に対して適用しても良い。ただし、多量の重希土類元素ＲＨを添加したのでは、本発明の効果を充分に奏することはできないため、相対的に少ない量の重希土類元素ＲＨが添加され得る。
【００３７】
［ＲＨ拡散源］
ジルコニア、アルミナ、イットリア、窒化ケイ素、炭化ケイ素、窒化硼素若しくはこれらの混合物のセラミックスまたはＭｏ、Ｎｂ、Ｗ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔｉ、Ｃｒの周期律表４族から６族のいずれかの１種の金属若しくはこれらの合金のいずれかからなる基材に、重希土類元素ＲＨ（ＤｙおよびＴｂの少なくとも一方を含む）を含む金属又は合金が被覆されているＲＨ拡散源が使用される。
【００３８】
ＲＨ拡散源の基材はＲＨ拡散処理中にＲ−ＴーＢ系焼結磁石体と反応しにくい前記セラミックスまたは前記金属若しくは前記合金から形成される。セラミックスとしては、ジルコニア、アルミナ、イットリウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素並びに窒化硼素、またはこれらの混合物のセラミックスから好適に形成される。ジルコニア、アルミナ、イットリウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素並びに窒化硼素、またはこれらの混合物のセラミックスは比重がＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とほぼ等しいので均質に混合しやすい。
【００３９】
また、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石と反応しにくい基材としては、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｗ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔｉ、Ｃｒの周期律表４族から６族のいずれかの１種の金属若しくはこれらの合金から形成され得る。
【００４０】
ＲＨ拡散源の形態は、例えば、球状、線状、板状、ブロック状など任意である。球状や線状を有する場合、その直径は例えば数ｍｍ〜数ｃｍに設定され得る。このように、ＲＨ拡散源の形状・大きさは、特に限定されない。
【００４１】
ＲＨ拡散源が球状である場合、ＲＨ拡散源は図３（ａ）に示すように内部に球状のセラミックス又金属からなる基材１３があり、その基材１３を、重希土類元素ＲＨを含むＲＨ膜１４にて被覆している。
【００４２】
ＲＨ拡散源が板状である場合、ＲＨ拡散源は図３（ｂ）に示すように内部に板状の基材１３があり、その基材１３を、重希土類元素ＲＨを含むＲＨ膜１４にて被覆している。
【００４３】
重希土類元素ＲＨを基材に被覆する方法としての一例は、容器内にＤｙ又はＴｂの塊と前記セラミックス粒またはＭｏ、Ｎｂ等の球状の基材を入れて、例えば５００℃以上１０００℃以下に加熱し、近接・離間させながらＤｙまたはＴｂを前記基材のまわりにＲＨ膜として被覆する方法である。
【００４４】
他の例としては、スパッタ法、蒸着法または溶射法によって前記基材にＲＨ膜を形成する。
【００４５】
スパッタ法、蒸着法によるＲＨ膜の被覆には、物理的気相成長（ＰＶＤ）法と化学的気相成長（ＣＶＤ）法に分けられる。ＰＶＤ法としては、蒸発系とスパッタ系に分けられ、前者としては、真空蒸着、イオンプレーティング、アークイオンプレーティング、ホロカソードイオンプレーティング、イオンビーム蒸着等がある。また、スパッタ系では、マグネトロンスパッタリングが一般的である。一方、ＣＶＤ方法には、熱ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ、光ＣＶＤ、ＭＯＣＶＤなどの方法がある。
【００４６】
溶射法によるＲＨ膜の被覆には、数十μｍから７０μｍの粉末状の重希土類元素ＲＨを高速高温のガス噴流（プラズマジェット）を用いて、溶融、軟化、加速し、基材の表層に衝突、堆積させて膜を被覆する方法がある。
【００４７】
また、Ｄｙ、Ｔｂの溶湯中に基材を浸漬するディッピング法でも基材にＲＨ膜を被覆することができる。
【００４８】
また、基材が導電性基材の場合、Ｄｙイオンを含有する溶融塩中で電解を行うことにより基材の表面にＤｙを電析させる溶融塩電解法や有機溶媒およびＤｙイオンを含むめっき液中で電解めっきを行うことにより基材にＤｙを電析する電解めっき法によりＲＨ膜を被覆することができる。
【００４９】
さらに前述の方法を組み合わせてＲＨ膜を形成してもよい、例えば、基材が非導電性基材であっても、スパッタ法、蒸着法、溶射法にて重希土類元素ＲＨを数μｍ以上成膜してからであれば、前述の溶融塩電解法、電解めっき法にて被覆することもできる。
【００５０】
前記基材を被覆するＲＨ膜は、少なくとも一回のＲＨ拡散で供給しようとする量だけ被覆するのが好ましい。重希土類元素ＲＨは、一回のＲＨ拡散が完了するたびに繰り返して被覆するのが好ましい。一回のＲＨ拡散が完了するたびに重希土類元素ＲＨで前記基材に被覆することで、後述するＲＨ拡散工程と第１熱処理を同じ装置にて連続して行うことができる。
【００５１】
ＲＨ膜は、Ｄｙ、Ｔｂ、以外に例えば、他の希土類元素やＣｏ、Ｆｅを含んでいてもよい。
【００５２】
［Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体］
まず、本発明では、重希土類元素ＲＨの拡散の対象とするＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体を準備する。このＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体は、例えば以下の組成からなる。
希土類元素Ｒ：１２〜１７原子％
Ｂ（Ｂの一部はＣで置換されていてもよい）：５〜８原子％
Ｔ（Ｆｅを主とする遷移金属であって、Ｃｏを含んでもよい）および不可避不純物：残部
Ｔの一部は以下の範囲で添加元素Ｍに置換されていてもよい。
添加元素Ｍ（Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｂ、およびＢｉからなる群から選択された少なくとも１種）：０〜２原子％
ここで、希土類元素Ｒは、主としてＮｄ、Ｐｒを含む軽希土類元素ＲＬから選択される少なくとも１種の元素であるが、重希土類元素を含有していてもよい。なお、重希土類元素を含有する場合は、ＤｙおよびＴｂの少なくとも一方を含むことが好ましい。
【００５３】
上記組成のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体は、公知の製造方法によって製造される。
【００５４】
以下、作製されたＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体に対して行う拡散処理工程を詳細に説明する。
【００５５】
［ＲＨ拡散工程Ａ］
一つの例として、図１を参照しながら、本発明によるＲＨ拡散工程Ａを説明する。Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体がブロック形状である場合、次に示す方法が好ましい。
【００５６】
図１に示す例では、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体１およびＲＨ拡散源２がステンレス製の筒３の内部に装入されている。ここで、ＲＨ拡散源２は図３（ａ）にて示すように球状の基材１３の上にＲＨ膜１４が被覆されている。また、図示していないが、ＲＨ拡散源の形状によってはジルコニア球などを攪拌補助部材として筒３の内部に導入されていることが好ましい場合がある。この例では、筒３が「処理室」として機能する。筒３の材料は、ステンレスに限定されず、１０００℃を超える温度に耐える耐熱性を有し、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体１およびＲＨ拡散源２と反応しにくい材料であれば任意である。例えば、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗまたはそれらの少なくとも１種を含む合金を用いてもよいし、ステンレスにＡｌまたはＣｏを添加したＦｅ―Ｃｒ−Ａｌ系合金、Ｆｅ―Ｃｒ−Ｃｏ系合金を用いてもよい。筒３には開閉または取り外し可能な蓋５が設けられている。また筒３の内壁には、ＲＨ拡散源２とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体１とが効率的に移動と接触を行い得るように、突起物を設置することができる。筒３の長軸方向に垂直な断面形状も、円に限定されず、楕円または多角形、あるいはその他の形状であってもよい。図１に示す状態の筒３は排気装置６と連結されている。排気装置６の働きにより、筒３の内部は減圧され得る。筒３の内部には、不図示のガスボンベなどからＡｒなどの不活性ガスが導入され得る。
【００５７】
筒３は、その外周部に配置されたヒータ４によって加熱される。筒３の加熱により、その内部に収納されたＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体１およびＲＨ拡散源２も加熱される。筒３は、中心軸の回りに回転可能に支持されており、ヒータ４による加熱中も可変モータ７によって回動することができる。筒３の回転速度は、例えば筒３の内壁面の周速度を毎秒０．００５ｍ以上に設定され得る。回転により筒内のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体同士が衝突して欠けないよう、毎秒０．５ｍ以下に設定するのが好ましい。
【００５８】
図１の例では、筒３は回転するが、本発明は、このような場合に限定されない。ＲＨ拡散工程中に筒３内でＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体１とＲＨ拡散源２とが相対的に移動可能かつ接触可能であればよい。例えば、筒３は、回転することなく揺動または振動していてもよいし、回転、揺動および振動の少なくとも２つが同時に生じていてもよい。
【００５９】
次に、図１の処理装置を用いて行うＲＨ拡散工程の手順を説明する。
【００６０】
まず、蓋５を筒３から取り外し、筒３の内部を開放する。複数のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体１およびＲＨ拡散源２を筒３の内部に装入した後、再び、蓋５を筒３に取り付ける。排気装置６を接続して筒３の内部を真空排気する。筒３の内部圧力が充分に低下した後、排気装置６を取り外す。加熱後、必要圧力まで不活性ガスを導入し、モータ７によって筒３を回転させながら、ヒータ４による加熱を実行する。
【００６１】
拡散熱処理時における筒３の内部は不活性雰囲気であることが好ましい。本明細書における「不活性雰囲気」とは、真空、または不活性ガスを含むものとする。また、「不活性ガス」は、例えばアルゴン（Ａｒ）などの希ガスであるが、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体１およびＲＨ拡散源２との間で化学的に反応しないガスであれば、「不活性ガス」に含まれ得る。不活性ガスの圧力は、大気圧以下であることが好ましい。ＲＨ拡散工程時における雰囲気ガスの圧力（処理室内の雰囲気圧力）は、例えば１０-3Ｐａから大気圧の範囲内に設定され得る。しかし、本実施形態においては、ＲＨ拡散源２とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体１とが近接または接触しているため、特許文献１に記載の圧力よりも高い圧力でＲＨ拡散ができる。また、重希土類元素ＲＨの供給量は真空度にあまり依存せず、真空度を更に高めても、重希土類元素ＲＨの供給量（保磁力の向上度）に大きく影響しない。重希土類元素ＲＨの供給量は、雰囲気圧力よりもＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体の温度に敏感である。
【００６２】
本実施形態では、重希土類元素ＲＨを含むＲＨ拡散源２とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体１とを相対的に移動可能かつ近接または接触可能に処理室内に装入し、連続的または断続的に回転させつつ、加熱することにより、ＲＨ拡散源２から重希土類元素ＲＨをＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体１の表面に供給しつつ、内部に拡散させることができる。
【００６３】
拡散処理時における処理室の内壁面の周速度は、例えば０．００５ｍ／ｓ以上に設定され得る。回転速度が低くなると、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体１とＲＨ拡散源２との接触部の移動が遅くなり、溶着が発生しやすくなる。このため、拡散温度が高いほど、処理室の回転速度を高めることが好ましい。好ましい回転速度は、拡散温度のみならず、ＲＨ拡散源の形状やサイズによっても異なる。
【００６４】
本実施形態では、ＲＨ拡散源２およびＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体１の温度を７００℃以上１０００℃以下の範囲内に保持する。この温度範囲は、重希土類元素ＲＨがＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体１の粒界相を伝って内部へ拡散する温度領域である。好ましくは８００℃以上９００℃以下の温度範囲でＲＨ拡散を行う。
【００６５】
処理温度が１０００℃を超えると、ＲＨ拡散源２とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体１とが溶着してしまう問題が生じ易く、一方、処理温度が７００℃未満では、目的とする拡散効果が得られない。ＲＨ拡散の処理時間は、１０分以上７２時間以下である。好ましくは１時間以上１２時間以下である。
【００６６】
処理時間は、ＲＨ拡散処理工程をする際のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体１およびＲＨ拡散源２の装入量の比率、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体１の形状、ＲＨ拡散源２の形状、および、ＲＨ拡散処理によってＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体１に拡散されるべき重希土類元素ＲＨの量（拡散量）などを考慮して決められる。
【００６７】
［ＲＨ拡散工程Ｂ］
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体が薄板状や棒状で場合は、次に示す方法が好ましい。
【００６８】
図２を参照しながら、本発明によるＲＨ拡散工程Ｂを説明する。
【００６９】
図２は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体１１とＲＨ拡散源１２との配置例を示している。ここで、ＲＨ拡散源１２は図３（ｂ）に示すように前記板状の基材１３の上下面にＲＨ膜１４が被覆されている。図２に示す例では、高融点金属材料からなる処理室１５の内部において、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体１１とＲＨ拡散源１２とが間隔をあけて対向配置されている。板状の基材１３の上面又は下面の一方面にのみＲＨ膜１４が被覆されているＲＨ拡散源１２を用いてもよい。図２の処理室１５は、複数のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体１１を保持する焼結磁石体保持部材１６と、ＲＨ拡散源１２を保持する拡散源保持部材１７とを備えている。また、これらの焼結磁石体保持部材１６と拡散源保持部材１７とはスペーサ部材１８を介して所定の間隔を形成している。図２の例では、焼結磁石体保持部材１６と拡散源保持部材１７とは網であるが、ＲＨ拡散に必要なＲＨ膜を被覆した板状ＲＨ拡散源を用いることで拡散源保持部材１７を用いずにそのまま配置し、ＲＨ拡散処理することが可能である。Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体１１およびＲＨ拡散源１２を保持する構成は、上記の例に限定されず、任意である。保持する構成は、板状部材を組み合わせた格子状の部材であってもよい。本願における「対向」とはＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とＲＨ拡散源が間を遮断されることなく向かい合っていることを意味する。
【００７０】
なお、ＲＨ拡散源１２としては図示のような板状の基材１３を用いる他、棒状の基材を用いることも可能である。いずれの形状からなる基材１３の場合でも表面に拡散に必要なだけの重希土類元素ＲＨを被覆しており、数ｍｍ以下の厚さ・直径からなる高強度の基材を有するＲＨ拡散源であるので、図２の方法で処理室内に多くの磁石を積載することができる。
【００７１】
不図示の加熱装置で処理室１５を加熱することにより、処理室１５の温度を上昇させる。このとき、処理室１５の温度を、７００℃以上１０００℃以下、好ましくは８５０℃以上９５０℃以下の範囲に調整する。
【００７２】
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体１１とＲＨ拡散源１２の間隔は０．１ｍｍ〜３００ｍｍに設定する。この間隔は、１ｍｍ以上５０ｍｍ以下であることが好ましい。
【００７３】
熱処理時における処理室内は不活性雰囲気であることが好ましい。不活性ガスの圧力は、大気圧よりも低い値を示すように減圧される。処理室内の雰囲気圧力が大気圧に近いと、ＲＨ拡散源から重希土類元素ＲＨが焼結磁石体の表面に供給されにくくなるが、処理室内の雰囲気圧力は例えば１０2Ｐａ以下であれば必要な重希土類元素ＲＨを供給できる。
【００７４】
処理時間は、ＲＨ拡散源およびＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体の温度が７００℃以上１０００℃以下および圧力が１０-5Ｐａ以上５００Ｐａ以下にある時間を意味し、必ずしも特定の温度、圧力に一定に保持される時間のみを表すのではない。
【００７５】
[第１熱処理]
ＲＨ拡散工程ＡまたはＲＨ拡散工程Ｂの後に、拡散された重希土類元素ＲＨをより均質化する目的でＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体１に対する第１熱処理を行っても良い。第１熱処理は、重希土類元素ＲＨの供給を止めた後、重希土類元素ＲＨが実質的に拡散し得る７００℃以上１０００℃以下の範囲で行い、より好ましくは８００℃以上９５０℃以下の温度で実行される。この第１熱処理では、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体１の内部へ重希土類元素ＲＨを拡散するため、焼結磁石の表面側から奥深くに重希土類元素ＲＨを拡散し、磁石全体として保磁力を高めることが可能になる。第１熱処理の時間は、１０分以上７２時間以下である。好ましくは１時間以上１２時間以下である。ここで、第１熱処理を行う熱処理炉の雰囲気圧力は、大気圧以下である。好ましいのは１００ｋＰａ以下である。また、第１熱処理工程は、ＲＨ拡散工程と同じ装置にて繰り返して行ってもよい。本発明の好ましい実施形態では、ＲＨ拡散源から供給される重希土類元素ＲＨの量に限りがあるため、特に重希土類元素ＲＨの供給を止める措置をすることなく、ＲＨ拡散工程と第１熱処理を連続して実施することができる。
【００７６】
［第２熱処理］
また、必要に応じて保磁力を高めるため第２熱処理（４００℃以上７００℃以下）を行ってもよい。第１熱処理（７００℃以上１０００℃以下）と第２熱処理を両方行う場合は、第１熱処理の後に行うことが好ましい。第１熱処理（７００℃以上１０００℃以下）と第２熱処理（４００℃以上７００℃以下）とは、同じ処理室内で行っても良い。第２熱処理の時間は、例えば１０分以上７２時間以下である。好ましくは１時間以上１２時間以下である。ここで、第２熱処理を行う熱処理炉の雰囲気圧力は、大気圧以下である。好ましいのは１０ｋＰａ以下である。なお、第１熱処理を行わずに第２熱処理のみを行ってもよい。
【００７７】
（実験例１）
まず、組成比Ｎｄ＝３０．１、Ｄｙ＝０．５、Ｂ＝１．０、Ｃｏ＝０．９、Ａｌ＝０．１、Ｃｕ＝０．１、残部＝Ｆｅ（質量％）のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体を作製した。これを機械加工することにより、７．４ｍｍ×７．４ｍｍ×７．４ｍｍの立方体のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体を得た。比較のため作製したＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体の磁石特性をＢ−Ｈトレーサーによって測定したところ、熱処理（５００℃）後の特性で保磁力ＨcJは１０００ｋＡ／ｍ、残留磁束密度Ｂｒは１．４２Ｔであった。
【００７８】
次に、図１の装置を用いてＲＨ拡散処理を実行した。筒の容積：１２８０００ｍｍ3、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体の装入重量（又は装入個数）：５０ｇ（１７個）、ＲＨ拡散源の投入重量：２５ｇ（３０個）であった。ＲＨ拡散源としては、表１に示す組成の重希土類元素ＲＨを１０μｍの厚さでジルコニア球に被覆した直径５ｍｍのＲＨ拡散源を用いた。
【００７９】
ＲＨ拡散源は、ダウンスパッタリング装置を用い、基材に対向する位置にターゲットが配置され、ターゲットからスパッタされたＤｙが下方に位置する球形の基材の表面に堆積し被覆される。これらの基材を収容する容器を振動させることにより、基材を転動させ、基材表層にＤｙからなるＲＨ膜を均一にコーティングした。
【００８０】
拡散処理時における処理室の温度は、図４に示すように変化した。図４は、加熱開始後における処理室温度の変化（ヒートパターン）を示すグラフである。図４の例では、ヒータによる昇温を行いながら、真空排気を実行した。昇温レートは、約１０℃／分である。処理室内の圧力が表１のレベルに達するまで、約６００℃に温度を保持した。その後、処理室の回転を開始する。ＲＨ拡散処理温度に達するまで昇温を行った。昇温レートは約１０℃／分であった。ＲＨ拡散処理温度に達した後、所定の時間だけ、その温度に保持した。その後、ヒータによる加熱を停止し、室温程度まで降温してからＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体を取り出し、熱処理装置内の圧力を１０Ｐａにして、第１熱処理（９００℃、３時間）を行った。さらに拡散後の第２熱処理（４５０℃、４時間）を行った。ここで、第２熱処理の処理温度と時間は、ＲＨ拡散温度等を考慮し設定された。
【００８１】
被覆したＲＨ膜の組成を変えたＲＨ拡散源（サンプル１から１４）を用いてＲＨ拡散処理を行ったところ、表１の結果となった。また、比較のため、Ｄｙ金属単体の拡散源をＲＨ拡散源として用いて同様の実験（サンプル１５、１６）を行った。ここで、磁石特性は拡散処理後における焼結磁石体の各面を０．２ｍｍずつ研削し、７．０ｍｍ×７．０ｍｍ×７．０ｍｍの立方体に加工した後、Ｂ−Ｈトレーサーにてその磁石特性を評価している。表では、「ＲＨ膜」の欄には、拡散処理工程で使用したＲＨ膜の組成が示されている（ただし、サンプル１５及び１６はＤｙ金属単体から構成されている）。「周速度」の欄には、図１に示す筒３の内壁面の周速度が示されている。「ＲＨ拡散温度」の欄には、拡散処理中において保持される筒３内の温度が示されている。「ＲＨ拡散時間」の欄は、ＲＨ拡散温度を保持した時間が示されている。「雰囲気圧力」は拡散処理開始時の圧力を示している。ＲＨ拡散処理後の保磁力ＨcJ増加量を「ΔＨcJ」、ＲＨ拡散処理後の残留磁束密度Ｂr増加量を「ΔＢr」で示している。マイナスの数値はＲＨ拡散処理前のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体の磁石特性より低下したことを示している。
【００８２】
【表１】
【００８３】
表１からわかるように、本発明の範囲（サンプル１から４、６から１４）では、残留磁束密度の低下がなく、かつ保磁力が向上していた。サンプル３、４、８、９から、本発明の効果は雰囲気圧力が高くとも得られることがわかった。
【００８４】
サンプル５よりＲＨ拡散温度が６００℃であるとＲＨ拡散の効果が小さいことがわかった。
【００８５】
一方、Ｄｙ金属単体のＲＨ拡散源では、ＲＨ拡散温度を９００℃にした場合（サンプル１５）、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とＲＨ拡散源とが溶着してしまっていた。ＲＨ拡散温度を８２０℃にした場合（サンプル１６）、溶着もなく、保磁力が向上していた。
【００８６】
以上のことから、ジルコニアからなるセラミックスに重希土類元素ＲＨ（ＤｙおよびＴｂの少なくとも一方）を被覆したＲＨ拡散源とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とを加熱した処理室内で接触させ、かつ、その接触点が固定されないようにすると、量産に適した方法で重希土類元素ＲＨを効果的に焼結磁石体の粒界内に導入し、それによって磁石特性を向上させることが可能である。
【００８７】
（実験例２）
ＲＨ拡散工程後、処理室からＲＨ拡散源を取り出さず、そのまま続いて第１熱処理を行ったことを除き、実験例１のサンプル１、２、６、１０、１６と同じ条件にてＲＨ拡散処理を行ったところ、表２のサンプル１７から２１の結果となった。ここで、拡散処理時における処理室の温度は、図５に示すように変化した。
【００８８】
表２から明らかなように、本発明の範囲（サンプル１７から２０）では、残留磁束密度の低下を抑え、かつ保磁力が向上していた。一回のＲＨ拡散処理に必要な量だけ重希土類元素ＲＨを被覆したＲＨ拡散源を用いるとＲＨ拡散処理工程後にＲＨ拡散源表層の重希土類元素ＲＨがなくなっているので、ＲＨ拡散工程完了後Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とＲＨ拡散源とを分離せずに第１熱処理工程を行っても重希土類元素ＲＨを均質に拡散することができたからであると推察する。
【００８９】
一方、サンプル２１では、ＲＨ拡散工程完了後Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とＲＨ拡散源とを分離せずに第１熱処理を行うと、第１熱処理中にＲＨ拡散源とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とが溶着してしまっていた。
【００９０】
【表２】
【００９１】
（実験例３）
まず、組成比Ｎｄ＝２２．５、Ｐｒ＝６．０、Ｄｙ＝４．０、Ｂ＝１．０、Ｃｏ＝０．９、Ａｌ＝０．１、Ｃｕ＝０．１、Ｇａ＝０．１、残部＝Ｆｅ（質量％）のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体を作製した。これを機械加工することにより、５ｍｍ×３０ｍｍ×４０ｍｍの直方体のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体を得た。比較のため５ｍｍ×７ｍｍ×７ｍｍの直方体を切り出し、その磁石特性をパルス励磁型のＢ−Ｈトレーサーによって測定したところ、熱処理（５００℃）後の特性で保磁力ＨcJは１７２０ｋＡ／ｍ、残留磁束密度Ｂrは１．３１Ｔであった。
【００９２】
次に、図２の装置を用いてＲＨ拡散処理を実行した。
【００９３】
この焼結磁石体を図２に示すように処理室内に配置した。処理室内は底部から拡散源保持部材１７、ＲＨ拡散源１２、焼結磁石体保持部材１６、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体１１、拡散源保持部材１７、ＲＨ拡散源１２、焼結磁石体保持部材１６、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体１１、の順番を繰り返して積層し積層体を構成している。ここで焼結磁石体保持部材１６と拡散源保持部材１７との間にはスペーサ部材１８を配置している。
【００９４】
実験例３のサンプル２２から２５では、厚さ１．５ｍｍ×縦２００ｍｍ×横２００ｍｍ、４メッシュ（開口部 ５．４ｍｍ×５．４ｍｍ）のＭｏからなる焼結磁石体保持部材上には、前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体を１２個配置した。
【００９５】
そして、処理室内には前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体を保持した焼結磁石体保持部材を３列配置し、処理室内にはＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体を一度に３６個処理できるよう配置した。
【００９６】
焼結磁石体保持部材と同じ材質、形状の拡散源保持部材１７上には、２ｍｍ×２５ｍｍ×１７０ｍｍのサイズを有しているＭｏ板からなる基材の主面に１５μｍの厚さにＤｙをＲＨ膜を被覆したＲＨ拡散源を７個配置した。ＲＨ拡散源については、最上段の上面、最下段の下面にはＲＨ膜は被覆していない。ＲＨ拡散源を被覆している面は６面である。ここで処理室の容積は２２０ｍｍ×２２０ｍｍ×７５ｍｍである。
【００９７】
ここで、Ｄｙの被覆には、まず、マグネトロンスパッタ装置を用いて、Ｍｏ板の主面にＤｙを堆積し被覆した。具体的には以下の工程を行った。
【００９８】
まず、スパッタ装置における成膜室内の真空排気を行い、その圧力を低下させた後、Ａｒからなる不活性ガスを導入し、圧力を１Ｐａに維持した。次に、成膜室内の電極間にＲＦ出力３００Ｗの高周波電力を与えることにより、Ｍｏ板の主面に対して５分間の逆スパッタを行った。この逆スパッタは、Ｍｏ板の主面を清浄化するために行うものである。その後、成膜室内の電極間にＤＣ出力５００ＷおよびＲＦ出力３０Ｗの電力を印加することにより、Ｄｙターゲットの表面をスパッタし、Ｍｏ板の主面に厚さ４．５μｍのＤｙ膜を形成した。
【００９９】
次に、Ｄｙ膜を形成したＭｏ板に、Ｄｙイオンを含有する溶融塩中で電析を行い、スパッタによるＤｙ膜と合わせて１５μｍのＤｙ膜を形成した。溶融塩による電析は具体的には以下の工程を行った。
【０１００】
溶融塩としては、無水ＤｙＣｌ3を３０ｇ含むＬｉＣｌ−ＫＣｌを用いた。これら溶融塩を所定の温度に保ち、電解浴を形成した。電解処理条件は以下の通りである。
【０１０１】
前記Ｍｏ板を作用極として電解浴中に浸し、浴温５００℃、０．２Ｖの電気電極で９時間の電解を行った。電解処理後のＭｏ板の表面にはＤｙ層が形成された。電解浴からＭｏ板を取り出した後、Ｍｏ板表面に残存する溶融塩を除去するとともに酸化防止のため、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体をエチレングリコールに漬ける浸漬し、Ｍｏ板の主面にＤｙを被覆した。
【０１０２】
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とＲＨ拡散源との間隔は２．５ｍｍに設定し、配置完了後ＲＨ拡散処理を行った。具体的には、図示しないヒータにて図２の処理室を加熱し、図６の温度条件にてＲＨ拡散を行った。図６の温度条件では、処理室にＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とＲＨ拡散源をそれぞれ保持部材に配置し、水分を除去する目的で４０Ｐａの不活性ガスを流気させてから、新たに不活性ガスを流気させて炉内の雰囲気圧力を１．５ｋＰａの圧力にして９００℃まで昇温させる。９００℃に昇温後圧力１．０Ｐａの真空中で３時間ＲＨ拡散処理を行った。
【０１０３】
ＲＨ拡散処理のあと、再び不活性ガスを処理室内に流気させ１．５ｋＰａの雰囲気圧力中で６時間第１熱処理をし、さらに徐冷後、不図示の第２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。
【０１０４】
磁石特性は拡散処理後の磁石を４．６ｍｍ×７ｍｍ×７ｍｍの直方体に加工した後、パルス励磁型のＢ−Ｈトレーサーにてその磁石特性を評価したところ、表３の結果となった。
【０１０５】
サンプル２６では、拡散源保持部材１７を用いなかったことを除き、サンプル２３と同様の条件に設定した。サンプル２７ではスペーサ部材１８をサンプル２２から２５の２倍の高さのあるものを用いたことを除き、サンプル２２と同様の条件に設定した。
【０１０６】
【表３】
【０１０７】
表３から明らかなように、実験例３のサンプル２２から２６では、ＲＨ拡散処理後のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石はＲＨ拡散処理前と比べて３００ｋＡ／ｍの保磁力向上効果（ΔＨcJ）があり、残留磁束密度の低下もなかった。また、ＲＨ拡散後、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石と保持部材とで溶着がなかった。あらかじめ必要なだけの重希土類元素ＲＨしか処理容器内にないため、重希土類元素ＲＨが過多に処理容器に充満しないことによるものと推測される。
【産業上の利用可能性】
【０１０８】
本発明によれば、高残留磁束密度、高保磁力のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を作製することができる。
【符号の説明】
【０１０９】
１、１１ Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体
２、１２ ＲＨ拡散源
３ ステンレス製の筒（処理室）
４ ヒータ
５ 蓋
６ 排気装置
１３ 基材
１４ ＲＨ膜
１５ 処理室
１６ 焼結磁石体保持部材
１７ 拡散源保持部材
１８ スペーサ部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｒ2Ｔ14Ｂ型化合物を主相として有するＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石（Ｒは希土類元素、ＴはＦｅを含む遷移金属元素）の製造に用いられるＲＨ拡散源およびそれを用いたＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｒ2Ｔ14Ｂ型化合物を主相とする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や家電製品等に使用されている。
【０００３】
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、高温で保磁力が低下するため、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】
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、Ｒ2Ｔ14Ｂ型化合物相中のＲの一部を重希土類元素ＲＨ（ＤｙまたはＴｂの少なくとも一方）で置換すると、保磁力が向上することが知られている。高温で高い保磁力を得るためには、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石中に重希土類元素ＲＨを多く添加することが有効である。しかし、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石において、Ｒとして軽希土類元素ＲＬ（ＮｄまたはＰｒの少なくとも一方）を重希土類元素ＲＨで置換すると、保磁力が向上する一方、残留磁束密度が低下してしまうという問題がある。また、重希土類元素ＲＨは希少資源であるため、その使用量を削減することが求められている。
【０００５】
そこで、近年、残留磁束密度を低下させないように、より少ない重希土類元素ＲＨによって焼結磁石の保磁力を向上させることが検討されている。本願出願人は、既に特許文献１において、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体表面にＤｙ等の重希土類元素ＲＨを供給しつつ、該表面から重希土類元素ＲＨを焼結磁石体の内部に拡散させる（「蒸着拡散」）方法を開示している。
【０００６】
特許文献１では、高融点金属材料からなる処理室の内部において、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とＲＨバルク体とが所定間隔をあけて対向配置され、処理室内を７００℃以上１０００℃以下に加熱することで上記蒸着拡散を行うことが開示されている。
【０００７】
特許文献２は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体と重希土類元素ＲＨ（ＤｙおよびＴｂの少なくとも１種）の金属または合金からなるＲＨ拡散源とを相対的に移動可能かつ近接または接触可能に処理室内に装入する工程と、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とＲＨ拡散源とを処理室内で連続的または断続的に移動させながら、５００℃以上８５０℃以下の熱処理を１０分以上行うＲＨ拡散工程とにより、残留磁束密度を低下させることなくＤｙやＴｂの重希土類元素ＲＨを磁石素材の表面から内部に拡散させるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法が開示されている。
【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】国際公開第２０１１／７７５８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１の方法では、７００℃から１０００℃という温度域で重希土類元素ＲＨを焼結磁石体に供給・拡散する結果、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体表面の重希土類元素ＲＨの濃度が過度に高まることがないため、残留磁束密度の低下がほとんどなく保磁力の向上したＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を作製することができる。
【００１０】
しかし、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体の内部に拡散する重希土類元素ＲＨの量は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とＲＨ拡散源との間隔、雰囲気の圧力、温度等の条件により変動し、得られるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の特性を安定して得るには前記条件を厳密に管理する必要があった。特に、ＲＨ拡散源は前記間隔を一定とするため形状、寸法に制約を受け、消耗した場合は間隔や圧力を再設定しなければならない。
【００１１】
特許文献２の方法でも、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石への重希土類元素ＲＨの供給量が過多にならないため、残留磁束密度の低下がほとんどなく保磁力の向上したＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を作製することができる。
【００１２】
しかし、特許文献２の方法では、比較的処理条件の管理は簡単であるものの、処理回数を重ねるとＲＨ拡散源が消耗して粉末化し、微粉末の量が増加するとそれらがＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体と溶着する場合があり、その結果、溶着した部分のみ過剰に重希土類元素ＲＨが供給されたことになり、残留磁束密度の低下が生じるなど、得られるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の特性が劣化する問題があった。
【００１３】
また、特許文献２の方法では、さらに拡散された重希土類元素ＲＨを均質化する目的で次の熱処理工程に移る際、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石とＲＨ拡散源を分離して次の工程に移る必要があった。
【００１４】
本発明の目的は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、残留磁束密度を低下させることなくＤｙやＴｂの重希土類元素ＲＨをＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体の表面から内部に拡散させるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法において、ＲＨ拡散源の組成や量、ＲＨ拡散源とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体との距離、ＲＨ拡散をする処理室の圧力、温度等のＲ―Ｔ−Ｂ系焼結磁石へのＲＨ拡散工程の条件が変わっても拡散量が変動することなく安定して製造するのに用いられるＲＨ拡散源を提供することである。
【００１５】
また、本発明の目的は、前記ＲＨ拡散源を用いたＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法を提供することである。
【００１６】
また、本発明の目的は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とＲＨ拡散源とを接触しつつＲＨ拡散しても、ＲＨ拡散源とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とが溶着にくいＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明のＲＨ拡散源は、ジルコニア、アルミナ、イットリア、窒化ケイ素、炭化ケイ素、窒化硼素若しくはこれらの混合物のセラミックスまたはＭｏ、Ｎｂ、Ｗ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔｉ、Ｃｒの周期律表４族から６族のいずれか１種の金属若しくはこれらの合金のいずれかからなる基材に重希土類元素ＲＨ（ＤｙおよびＴｂの少なくとも一方）を含む金属または合金を被覆したＲＨ拡散源である。
【００１８】
本発明の焼結磁石の製造方法は、前記ＲＨ拡散源を準備する工程と、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体を準備する工程と、前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体および前記ＲＨ拡散源を処理室内に装入・配置する工程と、前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体および前記ＲＨ拡散源を７００℃から１０００℃に加熱するＲＨ拡散工程とを包含する。
【００１９】
ある実施形態において、前記装入・配置工程および前記ＲＨ拡散工程が、前記焼結磁石体と前記ＲＨ拡散源とを相対的に移動可能かつ近接または接触可能に処理室内に装入する工程と、前記焼結磁石体と前記ＲＨ拡散源とを前記処理室内にて連続的または断続的に移動させながら、前記焼結磁石体および前記ＲＨ拡散源を７００℃以上１０００℃以下の処理温度に加熱するＲＨ拡散工程と、を包含している。
【００２０】
ある実施形態において、前記装入・配置工程および前記ＲＨ拡散工程が、前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とともに前記ＲＨ拡散源とは接触することなく処理室内に配置され、かつ、その平均間隔を０．１ｍｍ以上３００ｍｍ以下の範囲内に設定する工程と、前記ＲＨ拡散源および前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体を７００℃以上１０００℃以下に加熱することにより、前記ＲＨ拡散源から重希土類元素ＲＨを前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体の表面に供給しつつ、前記重希土類元素ＲＨを前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石体の内部に拡散させるＲＨ拡散工程とを包含している。
【００２１】
ある実施形態において、前記ＲＨ拡散工程について、ＲＨ拡散源はＲＨ拡散工程に必要な量の重希土類元素ＲＨが被覆されている。
【００２２】
ある実施形態において、前記基材に被覆した金属又は合金に含まれる重希土類元素ＲＨの含有量は７０質量％超１００質量％以下である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、ジルコニア、アルミナ、イットリア、窒化ケイ素、炭化ケイ素、窒化硼素若しくはこれらの混合物のセラミックスまたはＭｏ、Ｎｂ、Ｗ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔｉ、Ｃｒの周期律表４族から６族のいずれか１種の金属若しくはこれらの合金のいずれかからなる基材に、重希土類元素ＲＨ（ＤｙおよびＴｂの少なくとも一方）を含む金属または合金を被覆したＲＨ拡散源を用いることにより、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石に供給されるＲＨの総量をＲＨ拡散処理に必要な量に調整できるので、ＲＨ拡散工程の条件により拡散量が変動することなく安定して処理することができる。
【００２４】
また、本発明によれば、ＲＨ拡散源からの重希土類元素ＲＨによってＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とＲＨ拡散源とが溶着することが防止される。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の好ましい実施形態で使用される拡散装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明の好ましい実施形態で使用される拡散装置の他の構成を模式的に示す断面図である。
【図３】（ａ）および（ｂ）は、本発明の好ましい実施形態で使用されるＲＨ拡散源の構成を模式的に示す断面図である。
【図４】拡散処理工程時におけるヒートパターンの一例を示すグラフである。
【図５】拡散処理工程時におけるヒートパターンの他の例を示すグラフである。
【図６】拡散処理工程時におけるヒートパターンの更に他の例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明では、ジルコニア、アルミナ、イットリア、窒化ケイ素、炭化ケイ素、窒化硼素若しくはこれらの混合物のセラミックスまたはＭｏ、Ｎｂ、Ｗ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔｉ、Ｃｒの周期律表４族から６族のいずれかの１種の金属若しくはこれらの合金のいずれかからなる基材に重希土類元素ＲＨ（ＤｙおよびＴｂの少なくとも一方）を含む金属または合金を被覆したＲＨ拡散源を用いる。これらの基材は本質的に希土類元素と反応しにくい、または合金化しないものである。また、被覆する重希土類元素ＲＨの量を必要量に応じて決められるので、ＲＨ拡散工程でのＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体への重希土類元素ＲＨの供給過多がなくなり、残留磁束密度Ｂrの低下がなくなる。
【００２７】
また、ＲＨ拡散源の基材は、形状、寸法を選択することができるため、処理中に基材に被覆されている重希土類元素ＲＨが粉末化する恐れがない。
【００２８】
本発明の製造方法では、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体を準備する工程と、前記ＲＨ拡散源を準備する工程と、前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体および前記ＲＨ拡散源を処理室内に装入・配置する工程と、前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体および前記ＲＨ拡散源を７００℃から１０００℃に加熱するＲＨ拡散工程とを含む。
【００２９】
好ましい実施形態は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体と、上述のセラミックスまたは金属若しくは合金のいずれかに重希土類元素ＲＨ（ＤｙおよびＴｂの少なくとも一方）を含む金属または合金を被覆したＲＨ拡散源と、を相対的に移動可能かつ近接または接触可能に処理室（または処理容器）内に装入し、それらを連続的または断続的に移動させながら７００℃以上１０００℃以下の温度（処理温度）に加熱保持する。好ましい処理温度は８００℃以上９５０℃以下である。
【００３０】
上記の処理中、連続的または断続的に移動させるに際し、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とＲＨ拡散源とが相互に分離しない方法を選択できる。例えば、処理室を回転または揺動させたり、処理室に振動を加えたりしてもよい。こうすることにより、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とＲＨ拡散源とを前記処理室内にて連続的または断続的に移動して、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とＲＨ拡散源との接触部の位置を変化させたり、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とＲＨ拡散源とを近接・離間させながら、重希土類元素ＲＨとの接触による供給とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体内部への拡散とを同時に実行できる（ＲＨ拡散工程Ａ）。
【００３１】
本発明では、ＲＨ拡散源とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とを相対的に移動可能かつ近接または接触可能に処理室内に装入し、連続的または断続的に移動させることができるので、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とＲＨ拡散源とを所定位置に並べる載置の時間が不要となる。
【００３２】
また、別の好ましい実施形態は、前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とともに前記ＲＨ拡散源が接触することなく処理室内に配置され、かつ、その平均間隔を０．１ｍｍ以上３００ｍｍ以下の範囲内に設定する工程と、前記ＲＨ拡散源および前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体を７００℃以上１０００℃以下に加熱することにより、前記ＲＨ拡散源から重希土類元素ＲＨを前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体の表面に気化・昇華により供給しつつ、前記重希土類元素ＲＨを前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石体の内部に拡散させる（ＲＨ拡散工程Ｂ）。
【００３３】
ＲＨ拡散工程ＡとＲＨ拡散工程Ｂは、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体の形状、寸法に応じて適宜選択される。
【００３４】
さらに、本発明によれば、上述の基材に被覆する重希土類元素ＲＨを含む金属または合金からなるＲＨ拡散源の被膜（以下、ＲＨ膜という場合もある）の厚さをあらかじめ調整することにより、ＲＨ拡散源の重希土類元素ＲＨ量を、ＲＨ拡散工程に必要な量に設定することができる。このため、ＲＨ拡散工程を行っても、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の表面に供給される重希土類元素ＲＨ（ＤｙまたはＴｂの少なくとも一方）が過多とならずに、ＲＨ拡散源の表面にある重希土類元素ＲＨが磁石表面に供給される。このため、ＲＨ拡散後の残留磁束密度の低下を抑えながら、充分に高い保磁力を得ることができる。
【００３５】
また、基材に被覆するＲＨ膜中の重希土類元素ＲＨの量が７０質量％未満であると、ＲＨ拡散に必要な重希土類元素ＲＨを確保するために必然的にＲＨ膜が厚くなり生産効率がよくない。
【００３６】
また、本発明では、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体の組成に重希土類元素ＲＨを含む必要はない。すなわち、希土類元素Ｒとして軽希土類元素ＲＬ（ＮｄおよびＰｒの少なくとも一方を含む）を含有する公知の焼結磁石体を準備し、その表面から重希土類元素ＲＨを磁石内部に拡散する。本発明によれば、重希土類元素ＲＨの粒界拡散により、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体の内部に位置する主相の外殻部にも重希土類元素ＲＨを効率的に供給することが可能になる。もちろん、本発明は、重希土類元素ＲＨが添加されているＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体に対して適用しても良い。ただし、多量の重希土類元素ＲＨを添加したのでは、本発明の効果を充分に奏することはできないため、相対的に少ない量の重希土類元素ＲＨが添加され得る。
【００３７】
［ＲＨ拡散源］
ジルコニア、アルミナ、イットリア、窒化ケイ素、炭化ケイ素、窒化硼素若しくはこれらの混合物のセラミックスまたはＭｏ、Ｎｂ、Ｗ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔｉ、Ｃｒの周期律表４族から６族のいずれかの１種の金属若しくはこれらの合金のいずれかからなる基材に、重希土類元素ＲＨ（ＤｙおよびＴｂの少なくとも一方を含む）を含む金属又は合金が被覆されているＲＨ拡散源が使用される。
【００３８】
ＲＨ拡散源の基材はＲＨ拡散処理中にＲ−ＴーＢ系焼結磁石体と反応しにくい前記セラミックスまたは前記金属若しくは前記合金から形成される。セラミックスとしては、ジルコニア、アルミナ、イットリウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素並びに窒化硼素、またはこれらの混合物のセラミックスから好適に形成される。ジルコニア、アルミナ、イットリウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素並びに窒化硼素、またはこれらの混合物のセラミックスは比重がＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とほぼ等しいので均質に混合しやすい。
【００３９】
また、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石と反応しにくい基材としては、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｗ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔｉ、Ｃｒの周期律表４族から６族のいずれかの１種の金属若しくはこれらの合金から形成され得る。
【００４０】
ＲＨ拡散源の形態は、例えば、球状、線状、板状、ブロック状など任意である。球状や線状を有する場合、その直径は例えば数ｍｍ〜数ｃｍに設定され得る。このように、ＲＨ拡散源の形状・大きさは、特に限定されない。
【００４１】
ＲＨ拡散源が球状である場合、ＲＨ拡散源は図３（ａ）に示すように内部に球状のセラミックス又金属からなる基材１３があり、その基材１３を、重希土類元素ＲＨを含むＲＨ膜１４にて被覆している。
【００４２】
ＲＨ拡散源が板状である場合、ＲＨ拡散源は図３（ｂ）に示すように内部に板状の基材１３があり、その基材１３を、重希土類元素ＲＨを含むＲＨ膜１４にて被覆している。
【００４３】
重希土類元素ＲＨを基材に被覆する方法としての一例は、容器内にＤｙ又はＴｂの塊と前記セラミックス粒またはＭｏ、Ｎｂ等の球状の基材を入れて、例えば５００℃以上１０００℃以下に加熱し、近接・離間させながらＤｙまたはＴｂを前記基材のまわりにＲＨ膜として被覆する方法である。
【００４４】
他の例としては、スパッタ法、蒸着法または溶射法によって前記基材にＲＨ膜を形成する。
【００４５】
スパッタ法、蒸着法によるＲＨ膜の被覆には、物理的気相成長（ＰＶＤ）法と化学的気相成長（ＣＶＤ）法に分けられる。ＰＶＤ法としては、蒸発系とスパッタ系に分けられ、前者としては、真空蒸着、イオンプレーティング、アークイオンプレーティング、ホロカソードイオンプレーティング、イオンビーム蒸着等がある。また、スパッタ系では、マグネトロンスパッタリングが一般的である。一方、ＣＶＤ方法には、熱ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ、光ＣＶＤ、ＭＯＣＶＤなどの方法がある。
【００４６】
溶射法によるＲＨ膜の被覆には、数十μｍから７０μｍの粉末状の重希土類元素ＲＨを高速高温のガス噴流（プラズマジェット）を用いて、溶融、軟化、加速し、基材の表層に衝突、堆積させて膜を被覆する方法がある。
【００４７】
また、Ｄｙ、Ｔｂの溶湯中に基材を浸漬するディッピング法でも基材にＲＨ膜を被覆することができる。
【００４８】
また、基材が導電性基材の場合、Ｄｙイオンを含有する溶融塩中で電解を行うことにより基材の表面にＤｙを電析させる溶融塩電解法や有機溶媒およびＤｙイオンを含むめっき液中で電解めっきを行うことにより基材にＤｙを電析する電解めっき法によりＲＨ膜を被覆することができる。
【００４９】
さらに前述の方法を組み合わせてＲＨ膜を形成してもよい、例えば、基材が非導電性基材であっても、スパッタ法、蒸着法、溶射法にて重希土類元素ＲＨを数μｍ以上成膜してからであれば、前述の溶融塩電解法、電解めっき法にて被覆することもできる。
【００５０】
前記基材を被覆するＲＨ膜は、少なくとも一回のＲＨ拡散で供給しようとする量だけ被覆するのが好ましい。重希土類元素ＲＨは、一回のＲＨ拡散が完了するたびに繰り返して被覆するのが好ましい。一回のＲＨ拡散が完了するたびに重希土類元素ＲＨで前記基材に被覆することで、後述するＲＨ拡散工程と第１熱処理を同じ装置にて連続して行うことができる。
【００５１】
ＲＨ膜は、Ｄｙ、Ｔｂ、以外に例えば、他の希土類元素やＣｏ、Ｆｅを含んでいてもよい。
【００５２】
［Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体］
まず、本発明では、重希土類元素ＲＨの拡散の対象とするＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体を準備する。このＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体は、例えば以下の組成からなる。
希土類元素Ｒ：１２〜１７原子％
Ｂ（Ｂの一部はＣで置換されていてもよい）：５〜８原子％
Ｔ（Ｆｅを主とする遷移金属であって、Ｃｏを含んでもよい）および不可避不純物：残部
Ｔの一部は以下の範囲で添加元素Ｍに置換されていてもよい。
添加元素Ｍ（Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｂ、およびＢｉからなる群から選択された少なくとも１種）：０〜２原子％
ここで、希土類元素Ｒは、主としてＮｄ、Ｐｒを含む軽希土類元素ＲＬから選択される少なくとも１種の元素であるが、重希土類元素を含有していてもよい。なお、重希土類元素を含有する場合は、ＤｙおよびＴｂの少なくとも一方を含むことが好ましい。
【００５３】
上記組成のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体は、公知の製造方法によって製造される。
【００５４】
以下、作製されたＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体に対して行う拡散処理工程を詳細に説明する。
【００５５】
［ＲＨ拡散工程Ａ］
一つの例として、図１を参照しながら、本発明によるＲＨ拡散工程Ａを説明する。Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体がブロック形状である場合、次に示す方法が好ましい。
【００５６】
図１に示す例では、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体１およびＲＨ拡散源２がステンレス製の筒３の内部に装入されている。ここで、ＲＨ拡散源２は図３（ａ）にて示すように球状の基材１３の上にＲＨ膜１４が被覆されている。また、図示していないが、ＲＨ拡散源の形状によってはジルコニア球などを攪拌補助部材として筒３の内部に導入されていることが好ましい場合がある。この例では、筒３が「処理室」として機能する。筒３の材料は、ステンレスに限定されず、１０００℃を超える温度に耐える耐熱性を有し、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体１およびＲＨ拡散源２と反応しにくい材料であれば任意である。例えば、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗまたはそれらの少なくとも１種を含む合金を用いてもよいし、ステンレスにＡｌまたはＣｏを添加したＦｅ―Ｃｒ−Ａｌ系合金、Ｆｅ―Ｃｒ−Ｃｏ系合金を用いてもよい。筒３には開閉または取り外し可能な蓋５が設けられている。また筒３の内壁には、ＲＨ拡散源２とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体１とが効率的に移動と接触を行い得るように、突起物を設置することができる。筒３の長軸方向に垂直な断面形状も、円に限定されず、楕円または多角形、あるいはその他の形状であってもよい。図１に示す状態の筒３は排気装置６と連結されている。排気装置６の働きにより、筒３の内部は減圧され得る。筒３の内部には、不図示のガスボンベなどからＡｒなどの不活性ガスが導入され得る。
【００５７】
筒３は、その外周部に配置されたヒータ４によって加熱される。筒３の加熱により、その内部に収納されたＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体１およびＲＨ拡散源２も加熱される。筒３は、中心軸の回りに回転可能に支持されており、ヒータ４による加熱中も可変モータ７によって回動することができる。筒３の回転速度は、例えば筒３の内壁面の周速度を毎秒０．００５ｍ以上に設定され得る。回転により筒内のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体同士が衝突して欠けないよう、毎秒０．５ｍ以下に設定するのが好ましい。
【００５８】
図１の例では、筒３は回転するが、本発明は、このような場合に限定されない。ＲＨ拡散工程中に筒３内でＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体１とＲＨ拡散源２とが相対的に移動可能かつ接触可能であればよい。例えば、筒３は、回転することなく揺動または振動していてもよいし、回転、揺動および振動の少なくとも２つが同時に生じていてもよい。
【００５９】
次に、図１の処理装置を用いて行うＲＨ拡散工程の手順を説明する。
【００６０】
まず、蓋５を筒３から取り外し、筒３の内部を開放する。複数のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体１およびＲＨ拡散源２を筒３の内部に装入した後、再び、蓋５を筒３に取り付ける。排気装置６を接続して筒３の内部を真空排気する。筒３の内部圧力が充分に低下した後、排気装置６を取り外す。加熱後、必要圧力まで不活性ガスを導入し、モータ７によって筒３を回転させながら、ヒータ４による加熱を実行する。
【００６１】
拡散熱処理時における筒３の内部は不活性雰囲気であることが好ましい。本明細書における「不活性雰囲気」とは、真空、または不活性ガスを含むものとする。また、「不活性ガス」は、例えばアルゴン（Ａｒ）などの希ガスであるが、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体１およびＲＨ拡散源２との間で化学的に反応しないガスであれば、「不活性ガス」に含まれ得る。不活性ガスの圧力は、大気圧以下であることが好ましい。ＲＨ拡散工程時における雰囲気ガスの圧力（処理室内の雰囲気圧力）は、例えば１０-3Ｐａから大気圧の範囲内に設定され得る。しかし、本実施形態においては、ＲＨ拡散源２とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体１とが近接または接触しているため、特許文献１に記載の圧力よりも高い圧力でＲＨ拡散ができる。また、重希土類元素ＲＨの供給量は真空度にあまり依存せず、真空度を更に高めても、重希土類元素ＲＨの供給量（保磁力の向上度）に大きく影響しない。重希土類元素ＲＨの供給量は、雰囲気圧力よりもＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体の温度に敏感である。
【００６２】
本実施形態では、重希土類元素ＲＨを含むＲＨ拡散源２とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体１とを相対的に移動可能かつ近接または接触可能に処理室内に装入し、連続的または断続的に回転させつつ、加熱することにより、ＲＨ拡散源２から重希土類元素ＲＨをＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体１の表面に供給しつつ、内部に拡散させることができる。
【００６３】
拡散処理時における処理室の内壁面の周速度は、例えば０．００５ｍ／ｓ以上に設定され得る。回転速度が低くなると、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体１とＲＨ拡散源２との接触部の移動が遅くなり、溶着が発生しやすくなる。このため、拡散温度が高いほど、処理室の回転速度を高めることが好ましい。好ましい回転速度は、拡散温度のみならず、ＲＨ拡散源の形状やサイズによっても異なる。
【００６４】
本実施形態では、ＲＨ拡散源２およびＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体１の温度を７００℃以上１０００℃以下の範囲内に保持する。この温度範囲は、重希土類元素ＲＨがＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体１の粒界相を伝って内部へ拡散する温度領域である。好ましくは８００℃以上９００℃以下の温度範囲でＲＨ拡散を行う。
【００６５】
処理温度が１０００℃を超えると、ＲＨ拡散源２とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体１とが溶着してしまう問題が生じ易く、一方、処理温度が７００℃未満では、目的とする拡散効果が得られない。ＲＨ拡散の処理時間は、１０分以上７２時間以下である。好ましくは１時間以上１２時間以下である。
【００６６】
処理時間は、ＲＨ拡散処理工程をする際のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体１およびＲＨ拡散源２の装入量の比率、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体１の形状、ＲＨ拡散源２の形状、および、ＲＨ拡散処理によってＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体１に拡散されるべき重希土類元素ＲＨの量（拡散量）などを考慮して決められる。
【００６７】
［ＲＨ拡散工程Ｂ］
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体が薄板状や棒状で場合は、次に示す方法が好ましい。
【００６８】
図２を参照しながら、本発明によるＲＨ拡散工程Ｂを説明する。
【００６９】
図２は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体１１とＲＨ拡散源１２との配置例を示している。ここで、ＲＨ拡散源１２は図３（ｂ）に示すように前記板状の基材１３の上下面にＲＨ膜１４が被覆されている。図２に示す例では、高融点金属材料からなる処理室１５の内部において、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体１１とＲＨ拡散源１２とが間隔をあけて対向配置されている。板状の基材１３の上面又は下面の一方面にのみＲＨ膜１４が被覆されているＲＨ拡散源１２を用いてもよい。図２の処理室１５は、複数のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体１１を保持する焼結磁石体保持部材１６と、ＲＨ拡散源１２を保持する拡散源保持部材１７とを備えている。また、これらの焼結磁石体保持部材１６と拡散源保持部材１７とはスペーサ部材１８を介して所定の間隔を形成している。図２の例では、焼結磁石体保持部材１６と拡散源保持部材１７とは網であるが、ＲＨ拡散に必要なＲＨ膜を被覆した板状ＲＨ拡散源を用いることで拡散源保持部材１７を用いずにそのまま配置し、ＲＨ拡散処理することが可能である。Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体１１およびＲＨ拡散源１２を保持する構成は、上記の例に限定されず、任意である。保持する構成は、板状部材を組み合わせた格子状の部材であってもよい。本願における「対向」とはＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とＲＨ拡散源が間を遮断されることなく向かい合っていることを意味する。
【００７０】
なお、ＲＨ拡散源１２としては図示のような板状の基材１３を用いる他、棒状の基材を用いることも可能である。いずれの形状からなる基材１３の場合でも表面に拡散に必要なだけの重希土類元素ＲＨを被覆しており、数ｍｍ以下の厚さ・直径からなる高強度の基材を有するＲＨ拡散源であるので、図２の方法で処理室内に多くの磁石を積載することができる。
【００７１】
不図示の加熱装置で処理室１５を加熱することにより、処理室１５の温度を上昇させる。このとき、処理室１５の温度を、７００℃以上１０００℃以下、好ましくは８５０℃以上９５０℃以下の範囲に調整する。
【００７２】
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体１１とＲＨ拡散源１２の間隔は０．１ｍｍ〜３００ｍｍに設定する。この間隔は、１ｍｍ以上５０ｍｍ以下であることが好ましい。
【００７３】
熱処理時における処理室内は不活性雰囲気であることが好ましい。不活性ガスの圧力は、大気圧よりも低い値を示すように減圧される。処理室内の雰囲気圧力が大気圧に近いと、ＲＨ拡散源から重希土類元素ＲＨが焼結磁石体の表面に供給されにくくなるが、処理室内の雰囲気圧力は例えば１０2Ｐａ以下であれば必要な重希土類元素ＲＨを供給できる。
【００７４】
処理時間は、ＲＨ拡散源およびＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体の温度が７００℃以上１０００℃以下および圧力が１０-5Ｐａ以上５００Ｐａ以下にある時間を意味し、必ずしも特定の温度、圧力に一定に保持される時間のみを表すのではない。
【００７５】
[第１熱処理]
ＲＨ拡散工程ＡまたはＲＨ拡散工程Ｂの後に、拡散された重希土類元素ＲＨをより均質化する目的でＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体１に対する第１熱処理を行っても良い。第１熱処理は、重希土類元素ＲＨの供給を止めた後、重希土類元素ＲＨが実質的に拡散し得る７００℃以上１０００℃以下の範囲で行い、より好ましくは８００℃以上９５０℃以下の温度で実行される。この第１熱処理では、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体１の内部へ重希土類元素ＲＨを拡散するため、焼結磁石の表面側から奥深くに重希土類元素ＲＨを拡散し、磁石全体として保磁力を高めることが可能になる。第１熱処理の時間は、１０分以上７２時間以下である。好ましくは１時間以上１２時間以下である。ここで、第１熱処理を行う熱処理炉の雰囲気圧力は、大気圧以下である。好ましいのは１００ｋＰａ以下である。また、第１熱処理工程は、ＲＨ拡散工程と同じ装置にて繰り返して行ってもよい。本発明の好ましい実施形態では、ＲＨ拡散源から供給される重希土類元素ＲＨの量に限りがあるため、特に重希土類元素ＲＨの供給を止める措置をすることなく、ＲＨ拡散工程と第１熱処理を連続して実施することができる。
【００７６】
［第２熱処理］
また、必要に応じて保磁力を高めるため第２熱処理（４００℃以上７００℃以下）を行ってもよい。第１熱処理（７００℃以上１０００℃以下）と第２熱処理を両方行う場合は、第１熱処理の後に行うことが好ましい。第１熱処理（７００℃以上１０００℃以下）と第２熱処理（４００℃以上７００℃以下）とは、同じ処理室内で行っても良い。第２熱処理の時間は、例えば１０分以上７２時間以下である。好ましくは１時間以上１２時間以下である。ここで、第２熱処理を行う熱処理炉の雰囲気圧力は、大気圧以下である。好ましいのは１０ｋＰａ以下である。なお、第１熱処理を行わずに第２熱処理のみを行ってもよい。
【００７７】
（実験例１）
まず、組成比Ｎｄ＝３０．１、Ｄｙ＝０．５、Ｂ＝１．０、Ｃｏ＝０．９、Ａｌ＝０．１、Ｃｕ＝０．１、残部＝Ｆｅ（質量％）のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体を作製した。これを機械加工することにより、７．４ｍｍ×７．４ｍｍ×７．４ｍｍの立方体のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体を得た。比較のため作製したＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体の磁石特性をＢ−Ｈトレーサーによって測定したところ、熱処理（５００℃）後の特性で保磁力ＨcJは１０００ｋＡ／ｍ、残留磁束密度Ｂｒは１．４２Ｔであった。
【００７８】
次に、図１の装置を用いてＲＨ拡散処理を実行した。筒の容積：１２８０００ｍｍ3、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体の装入重量（又は装入個数）：５０ｇ（１７個）、ＲＨ拡散源の投入重量：２５ｇ（３０個）であった。ＲＨ拡散源としては、表１に示す組成の重希土類元素ＲＨを１０μｍの厚さでジルコニア球に被覆した直径５ｍｍのＲＨ拡散源を用いた。
【００７９】
ＲＨ拡散源は、ダウンスパッタリング装置を用い、基材に対向する位置にターゲットが配置され、ターゲットからスパッタされたＤｙが下方に位置する球形の基材の表面に堆積し被覆される。これらの基材を収容する容器を振動させることにより、基材を転動させ、基材表層にＤｙからなるＲＨ膜を均一にコーティングした。
【００８０】
拡散処理時における処理室の温度は、図４に示すように変化した。図４は、加熱開始後における処理室温度の変化（ヒートパターン）を示すグラフである。図４の例では、ヒータによる昇温を行いながら、真空排気を実行した。昇温レートは、約１０℃／分である。処理室内の圧力が表１のレベルに達するまで、約６００℃に温度を保持した。その後、処理室の回転を開始する。ＲＨ拡散処理温度に達するまで昇温を行った。昇温レートは約１０℃／分であった。ＲＨ拡散処理温度に達した後、所定の時間だけ、その温度に保持した。その後、ヒータによる加熱を停止し、室温程度まで降温してからＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体を取り出し、熱処理装置内の圧力を１０Ｐａにして、第１熱処理（９００℃、３時間）を行った。さらに拡散後の第２熱処理（４５０℃、４時間）を行った。ここで、第２熱処理の処理温度と時間は、ＲＨ拡散温度等を考慮し設定された。
【００８１】
被覆したＲＨ膜の組成を変えたＲＨ拡散源（サンプル１から１４）を用いてＲＨ拡散処理を行ったところ、表１の結果となった。また、比較のため、Ｄｙ金属単体の拡散源をＲＨ拡散源として用いて同様の実験（サンプル１５、１６）を行った。ここで、磁石特性は拡散処理後における焼結磁石体の各面を０．２ｍｍずつ研削し、７．０ｍｍ×７．０ｍｍ×７．０ｍｍの立方体に加工した後、Ｂ−Ｈトレーサーにてその磁石特性を評価している。表では、「ＲＨ膜」の欄には、拡散処理工程で使用したＲＨ膜の組成が示されている（ただし、サンプル１５及び１６はＤｙ金属単体から構成されている）。「周速度」の欄には、図１に示す筒３の内壁面の周速度が示されている。「ＲＨ拡散温度」の欄には、拡散処理中において保持される筒３内の温度が示されている。「ＲＨ拡散時間」の欄は、ＲＨ拡散温度を保持した時間が示されている。「雰囲気圧力」は拡散処理開始時の圧力を示している。ＲＨ拡散処理後の保磁力ＨcJ増加量を「ΔＨcJ」、ＲＨ拡散処理後の残留磁束密度Ｂr増加量を「ΔＢr」で示している。マイナスの数値はＲＨ拡散処理前のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体の磁石特性より低下したことを示している。
【００８２】
【表１】
【００８３】
表１からわかるように、本発明の範囲（サンプル１から４、６から１４）では、残留磁束密度の低下がなく、かつ保磁力が向上していた。サンプル３、４、８、９から、本発明の効果は雰囲気圧力が高くとも得られることがわかった。
【００８４】
サンプル５よりＲＨ拡散温度が６００℃であるとＲＨ拡散の効果が小さいことがわかった。
【００８５】
一方、Ｄｙ金属単体のＲＨ拡散源では、ＲＨ拡散温度を９００℃にした場合（サンプル１５）、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とＲＨ拡散源とが溶着してしまっていた。ＲＨ拡散温度を８２０℃にした場合（サンプル１６）、溶着もなく、保磁力が向上していた。
【００８６】
以上のことから、ジルコニアからなるセラミックスに重希土類元素ＲＨ（ＤｙおよびＴｂの少なくとも一方）を被覆したＲＨ拡散源とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とを加熱した処理室内で接触させ、かつ、その接触点が固定されないようにすると、量産に適した方法で重希土類元素ＲＨを効果的に焼結磁石体の粒界内に導入し、それによって磁石特性を向上させることが可能である。
【００８７】
（実験例２）
ＲＨ拡散工程後、処理室からＲＨ拡散源を取り出さず、そのまま続いて第１熱処理を行ったことを除き、実験例１のサンプル１、２、６、１０、１６と同じ条件にてＲＨ拡散処理を行ったところ、表２のサンプル１７から２１の結果となった。ここで、拡散処理時における処理室の温度は、図５に示すように変化した。
【００８８】
表２から明らかなように、本発明の範囲（サンプル１７から２０）では、残留磁束密度の低下を抑え、かつ保磁力が向上していた。一回のＲＨ拡散処理に必要な量だけ重希土類元素ＲＨを被覆したＲＨ拡散源を用いるとＲＨ拡散処理工程後にＲＨ拡散源表層の重希土類元素ＲＨがなくなっているので、ＲＨ拡散工程完了後Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とＲＨ拡散源とを分離せずに第１熱処理工程を行っても重希土類元素ＲＨを均質に拡散することができたからであると推察する。
【００８９】
一方、サンプル２１では、ＲＨ拡散工程完了後Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とＲＨ拡散源とを分離せずに第１熱処理を行うと、第１熱処理中にＲＨ拡散源とＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とが溶着してしまっていた。
【００９０】
【表２】
【００９１】
（実験例３）
まず、組成比Ｎｄ＝２２．５、Ｐｒ＝６．０、Ｄｙ＝４．０、Ｂ＝１．０、Ｃｏ＝０．９、Ａｌ＝０．１、Ｃｕ＝０．１、Ｇａ＝０．１、残部＝Ｆｅ（質量％）のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体を作製した。これを機械加工することにより、５ｍｍ×３０ｍｍ×４０ｍｍの直方体のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体を得た。比較のため５ｍｍ×７ｍｍ×７ｍｍの直方体を切り出し、その磁石特性をパルス励磁型のＢ−Ｈトレーサーによって測定したところ、熱処理（５００℃）後の特性で保磁力ＨcJは１７２０ｋＡ／ｍ、残留磁束密度Ｂrは１．３１Ｔであった。
【００９２】
次に、図２の装置を用いてＲＨ拡散処理を実行した。
【００９３】
この焼結磁石体を図２に示すように処理室内に配置した。処理室内は底部から拡散源保持部材１７、ＲＨ拡散源１２、焼結磁石体保持部材１６、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体１１、拡散源保持部材１７、ＲＨ拡散源１２、焼結磁石体保持部材１６、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体１１、の順番を繰り返して積層し積層体を構成している。ここで焼結磁石体保持部材１６と拡散源保持部材１７との間にはスペーサ部材１８を配置している。
【００９４】
実験例３のサンプル２２から２５では、厚さ１．５ｍｍ×縦２００ｍｍ×横２００ｍｍ、４メッシュ（開口部 ５．４ｍｍ×５．４ｍｍ）のＭｏからなる焼結磁石体保持部材上には、前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体を１２個配置した。
【００９５】
そして、処理室内には前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体を保持した焼結磁石体保持部材を３列配置し、処理室内にはＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体を一度に３６個処理できるよう配置した。
【００９６】
焼結磁石体保持部材と同じ材質、形状の拡散源保持部材１７上には、２ｍｍ×２５ｍｍ×１７０ｍｍのサイズを有しているＭｏ板からなる基材の主面に１５μｍの厚さにＤｙをＲＨ膜を被覆したＲＨ拡散源を７個配置した。ＲＨ拡散源については、最上段の上面、最下段の下面にはＲＨ膜は被覆していない。ＲＨ拡散源を被覆している面は６面である。ここで処理室の容積は２２０ｍｍ×２２０ｍｍ×７５ｍｍである。
【００９７】
ここで、Ｄｙの被覆には、まず、マグネトロンスパッタ装置を用いて、Ｍｏ板の主面にＤｙを堆積し被覆した。具体的には以下の工程を行った。
【００９８】
まず、スパッタ装置における成膜室内の真空排気を行い、その圧力を低下させた後、Ａｒからなる不活性ガスを導入し、圧力を１Ｐａに維持した。次に、成膜室内の電極間にＲＦ出力３００Ｗの高周波電力を与えることにより、Ｍｏ板の主面に対して５分間の逆スパッタを行った。この逆スパッタは、Ｍｏ板の主面を清浄化するために行うものである。その後、成膜室内の電極間にＤＣ出力５００ＷおよびＲＦ出力３０Ｗの電力を印加することにより、Ｄｙターゲットの表面をスパッタし、Ｍｏ板の主面に厚さ４．５μｍのＤｙ膜を形成した。
【００９９】
次に、Ｄｙ膜を形成したＭｏ板に、Ｄｙイオンを含有する溶融塩中で電析を行い、スパッタによるＤｙ膜と合わせて１５μｍのＤｙ膜を形成した。溶融塩による電析は具体的には以下の工程を行った。
【０１００】
溶融塩としては、無水ＤｙＣｌ3を３０ｇ含むＬｉＣｌ−ＫＣｌを用いた。これら溶融塩を所定の温度に保ち、電解浴を形成した。電解処理条件は以下の通りである。
【０１０１】
前記Ｍｏ板を作用極として電解浴中に浸し、浴温５００℃、０．２Ｖの電気電極で９時間の電解を行った。電解処理後のＭｏ板の表面にはＤｙ層が形成された。電解浴からＭｏ板を取り出した後、Ｍｏ板表面に残存する溶融塩を除去するとともに酸化防止のため、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体をエチレングリコールに漬ける浸漬し、Ｍｏ板の主面にＤｙを被覆した。
【０１０２】
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とＲＨ拡散源との間隔は２．５ｍｍに設定し、配置完了後ＲＨ拡散処理を行った。具体的には、図示しないヒータにて図２の処理室を加熱し、図６の温度条件にてＲＨ拡散を行った。図６の温度条件では、処理室にＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とＲＨ拡散源をそれぞれ保持部材に配置し、水分を除去する目的で４０Ｐａの不活性ガスを流気させてから、新たに不活性ガスを流気させて炉内の雰囲気圧力を１．５ｋＰａの圧力にして９００℃まで昇温させる。９００℃に昇温後圧力１．０Ｐａの真空中で３時間ＲＨ拡散処理を行った。
【０１０３】
ＲＨ拡散処理のあと、再び不活性ガスを処理室内に流気させ１．５ｋＰａの雰囲気圧力中で６時間第１熱処理をし、さらに徐冷後、不図示の第２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。
【０１０４】
磁石特性は拡散処理後の磁石を４．６ｍｍ×７ｍｍ×７ｍｍの直方体に加工した後、パルス励磁型のＢ−Ｈトレーサーにてその磁石特性を評価したところ、表３の結果となった。
【０１０５】
サンプル２６では、拡散源保持部材１７を用いなかったことを除き、サンプル２３と同様の条件に設定した。サンプル２７ではスペーサ部材１８をサンプル２２から２５の２倍の高さのあるものを用いたことを除き、サンプル２２と同様の条件に設定した。
【０１０６】
【表３】
【０１０７】
表３から明らかなように、実験例３のサンプル２２から２６では、ＲＨ拡散処理後のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石はＲＨ拡散処理前と比べて３００ｋＡ／ｍの保磁力向上効果（ΔＨcJ）があり、残留磁束密度の低下もなかった。また、ＲＨ拡散後、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石と保持部材とで溶着がなかった。あらかじめ必要なだけの重希土類元素ＲＨしか処理容器内にないため、重希土類元素ＲＨが過多に処理容器に充満しないことによるものと推測される。
【産業上の利用可能性】
【０１０８】
本発明によれば、高残留磁束密度、高保磁力のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を作製することができる。
【符号の説明】
【０１０９】
１、１１ Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体
２、１２ ＲＨ拡散源
３ ステンレス製の筒（処理室）
４ ヒータ
５ 蓋
６ 排気装置
１３ 基材
１４ ＲＨ膜
１５ 処理室
１６ 焼結磁石体保持部材
１７ 拡散源保持部材
１８ スペーサ部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ジルコニア、アルミナ、イットリア、窒化ケイ素、炭化ケイ素、窒化硼素若しくはこれらの混合物のセラミックスまたはＭｏ、Ｎｂ、Ｗ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔｉ、Ｃｒの周期律表４族から６族のいずれかの１種の金属若しくはこれらの合金のいずれかからなる基材に重希土類元素ＲＨ（ＤｙおよびＴｂの少なくとも一方）を含む金属または合金を被覆したＲＨ拡散源。
【請求項２】
請求項１に記載のＲＨ拡散源を準備する工程と、
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体を準備する工程と、
前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体および前記ＲＨ拡散源を処理室内に装入・配置する工程と、
前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体および前記ＲＨ拡散源を７００℃から１０００℃に加熱するＲＨ拡散工程と、
を含むＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体の製造方法。
【請求項３】
前記装入・配置工程および前記ＲＨ拡散工程が、
前記焼結磁石体と前記ＲＨ拡散源とを相対的に移動可能かつ近接または接触可能に処理室内に装入する工程と、
前記焼結磁石体と前記ＲＨ拡散源とを前記処理室内にて連続的または断続的に移動させながら、前記焼結磁石体および前記ＲＨ拡散源を７００℃以上１０００℃以下の処理温度に加熱するＲＨ拡散工程と、
を包含する請求項２に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法。
【請求項４】
前記装入・配置工程および前記ＲＨ拡散工程が、
前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とともに前記ＲＨ拡散源が接触することなく処理室内に配置され、かつ、その平均間隔を０．１ｍｍ以上３００ｍｍ以下の範囲内に設定する工程と、
前記ＲＨ拡散源および前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体を７００℃以上１０００℃以下に加熱することにより、前記ＲＨ拡散源から重希土類元素ＲＨを前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体の表面に供給しつつ、前記重希土類元素ＲＨを前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石体の内部に拡散させるＲＨ拡散工程と、
を包含する請求項２に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石の製造方法。
【請求項５】
前記ＲＨ拡散工程について、ＲＨ拡散源はＲＨ拡散工程に必要な量の重希土類元素ＲＨが被覆されている請求項２に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法。
【請求項６】
前記基材に被覆した金属又は合金に含まれる重希土類元素ＲＨは７０質量％超１００質量％以下である請求項２に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法。
【請求項１】
ジルコニア、アルミナ、イットリア、窒化ケイ素、炭化ケイ素、窒化硼素若しくはこれらの混合物のセラミックスまたはＭｏ、Ｎｂ、Ｗ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔｉ、Ｃｒの周期律表４族から６族のいずれかの１種の金属若しくはこれらの合金のいずれかからなる基材に重希土類元素ＲＨ（ＤｙおよびＴｂの少なくとも一方）を含む金属または合金を被覆したＲＨ拡散源。
【請求項２】
請求項１に記載のＲＨ拡散源を準備する工程と、
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体を準備する工程と、
前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体および前記ＲＨ拡散源を処理室内に装入・配置する工程と、
前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体および前記ＲＨ拡散源を７００℃から１０００℃に加熱するＲＨ拡散工程と、
を含むＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体の製造方法。
【請求項３】
前記装入・配置工程および前記ＲＨ拡散工程が、
前記焼結磁石体と前記ＲＨ拡散源とを相対的に移動可能かつ近接または接触可能に処理室内に装入する工程と、
前記焼結磁石体と前記ＲＨ拡散源とを前記処理室内にて連続的または断続的に移動させながら、前記焼結磁石体および前記ＲＨ拡散源を７００℃以上１０００℃以下の処理温度に加熱するＲＨ拡散工程と、
を包含する請求項２に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法。
【請求項４】
前記装入・配置工程および前記ＲＨ拡散工程が、
前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体とともに前記ＲＨ拡散源が接触することなく処理室内に配置され、かつ、その平均間隔を０．１ｍｍ以上３００ｍｍ以下の範囲内に設定する工程と、
前記ＲＨ拡散源および前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体を７００℃以上１０００℃以下に加熱することにより、前記ＲＨ拡散源から重希土類元素ＲＨを前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石体の表面に供給しつつ、前記重希土類元素ＲＨを前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石体の内部に拡散させるＲＨ拡散工程と、
を包含する請求項２に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石の製造方法。
【請求項５】
前記ＲＨ拡散工程について、ＲＨ拡散源はＲＨ拡散工程に必要な量の重希土類元素ＲＨが被覆されている請求項２に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法。
【請求項６】
前記基材に被覆した金属又は合金に含まれる重希土類元素ＲＨは７０質量％超１００質量％以下である請求項２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６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１６９４３６（Ｐ２０１２−１６９４３６Ａ）
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２８７７９（Ｐ２０１１−２８７７９）
【出願日】平成２３年２月１４日（２０１１．２．１４）
【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２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月１４日（２０１１．２．１４）
【出願人】（０００００５０８３）日立金属株式会社 (2,051)
【Ｆターム（参考）】
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