JP6288076B2 - Ｒ−ｔ−ｂ系焼結磁石 - Google Patents
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Description
本発明は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石に関する。
Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ型化合物を主相とするＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石（Ｒは希土類元素のうち少なくとも一種でありＮｄを必ず含む、Ｔは遷移金属元素でありＦｅを必ず含む）は、永久磁石の中で最も高性能な磁石として知られており、ハイブリッド自動車用、電気自動車用や家電製品用の各種モータ等に使用されている。
しかし、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、高温で保磁力ＨｃＪ（以下、単に「ＨｃＪ」と記載する場合がある）が低下し、不可逆熱減磁が起こる。そのため、特にハイブリッド自動車用や電気自動車用モータに使用される場合、高温下でも高いＨｃＪを維持することが要求されている。
従来、ＨｃＪ向上のために、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石に重希土類元素（主としてＤｙ）が多量に添加されていたが、残留磁束密度Ｂｒ（以下、単に「Ｂｒ」と記載する場合がある）が低下するという問題があった。そのため、近年、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の表面から内部に重希土類元素を拡散させて主相結晶粒の外殻部に重希土類元素を濃化してＢｒの低下を抑制しつつ、高いＨｃＪを得る方法が採られている。
Ｄｙは、産出地が限定されている等の理由から、供給が不安定であったり、価格が変動するなどの問題を有している。そのため、Ｄｙなどの重希土類元素をできるだけ使用せずにＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石のＨｃＪを向上させる技術が求められている。
特許文献１には、通常のＲ−Ｔ−Ｂ系合金よりもＢ濃度を低くするとともにＡｌ、Ｇａ、Ｃｕのうちから選ばれる１種以上の金属元素Ｍを含有させることによりＲ２Ｔ１７相を生成させ、該Ｒ２Ｔ１７相を原料として生成させた遷移金属リッチ相（Ｒ６Ｔ１３Ｍ）の体積率を充分に確保することにより、Ｄｙの含有量を抑制しつつ、保磁力の高いＲ−Ｔ−Ｂ系希土類焼結磁石が得られることが記載されている。
しかし、特許文献１は、Ｂ濃度を従来よりも大幅に低下させているため、主相の存在比率が低くなり、Ｂｒが大幅に低下するという問題があった。また、ＨｃＪは向上しているものの、近年の要求を満足するには不十分である。
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、Ｄｙを使用せずに、高いＢｒと高いＨｃＪを有するＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を提供することを目的とする。
本発明の態様１は、Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ型化合物を主相とし、前記主相と、二つの主相間に存在する第一の粒界と、三つ以上の主相間に存在する第二の粒界とを有するＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石であって、
Ｒ：２９．０質量％以上３１．５質量％以下（ＲはＮｄおよび／またはＰｒ）、
Ｂ：０．８６質量％以上０．９０質量％以下、
Ｇａ：０．４質量％以上０．６質量％以下、
Ａｌ：０．５質量％以下（０質量％を含む）、
残部がＴ（Ｔは遷移金属元素でありＦｅを必ず含む）および不可避的不純物からなることを特徴とするＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石である。
Ｒ：２９．０質量％以上３１．５質量％以下（ＲはＮｄおよび／またはＰｒ）、
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残部がＴ（Ｔは遷移金属元素でありＦｅを必ず含む）および不可避的不純物からなることを特徴とするＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石である。
本発明の態様２は、態様１において、
Ｃｕ：０．０５質量％以上０．２０質量％以下、
をさらに含むことを特徴とするＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石である。
Ｃｕ：０．０５質量％以上０．２０質量％以下、
をさらに含むことを特徴とするＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石である。
本発明の態様３は、態様１または２において、
Ｂ：０．８７質量％以上０．８９質量％以下、
であることを特徴とするＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石である。
Ｂ：０．８７質量％以上０．８９質量％以下、
であることを特徴とするＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石である。
本発明の態様４は、態様１〜３のいずれかにおいて、前記第一の粒界に、Ｒ：７０質量％以上９５質量％以下、Ｇａ：５質量％以上３０質量％以下、Ｆｅ：２０質量％以下（０を含む）を含むＲ−Ｇａ相が存在することを特徴とするＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石である。
本発明の態様５は、態様２または態様２を引用する態様３において、前記第一の粒界に、Ｒ：７０質量％以上９５質量％以下、Ｇａ：５質量％以上３０質量％以下、Ｆｅ：２０質量％以下（０を含む）を含むＲ−Ｇａ相および前記Ｒ−Ｇａ相のＧａの一部がＣｕで置換されたＲ−Ｇａ−Ｃｕ相が存在することを特徴とするＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石である。
本発明の態様６は、態様１〜５のいずれかにおいて、Ｒ６Ｆｅ１３Ｇａ１からなるＲ−Ｔ−Ｇａ相が存在しない第一の粒界を含むことを特徴とするＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石である。
本発明により、Ｄｙを使用せずに、高いＢｒと高いＨｃＪを有するＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を提供することができる。
本発明者らは、上記問題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、例えば、前記本発明の態様１または態様２に示すように、Ｒ、Ｂ、Ｇａの含有量を最適化することにより、Ｄｙを使用しなくても、高いＢｒと高いＨｃＪを有するＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石が得られることを見出した。そして、得られたＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を解析した結果、二つの主相間に存在する第一の粒界（以下、「二粒子粒界」と記載する場合がある）に、Ｃｕを含有しない場合はＲ−Ｇａ相が、Ｃｕを含有する場合はＲ−Ｇａ相およびＲ−Ｇａ−Ｃｕ相が存在することを知見し、さらに、詳細に解析した結果、Ｒ−Ｔ−Ｇａ相が存在しない第一の粒界が含まれていることを知見した。
第一の粒界にＲ−Ｇａ相あるいはＲ−Ｇａ相およびＲ−Ｇａ−Ｃｕ相が存在すること、さらには、Ｒ−Ｔ−Ｇａ相が存在しない第一の粒界が含まれていることにより、Ｄｙを使用しなくても、高いＢｒと高いＨｃＪが得られるメカニズムについては、未だ不明な点もある。現在までに得られている知見を基に本発明者らが考えるメカニズムについて以下に説明する。以下のメカニズムについての説明は本発明の技術的範囲を制限することを目的とするものではないことに留意されたい。
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、主相であるＮｄ２Ｆｅ１４Ｂ型化合物の存在比率を高めることによりＢｒを向上させることができる。Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ型化合物の存在比率を高めるためには、Ｒ量、Ｔ量、Ｂ量をＮｄ２Ｆｅ１４Ｂ型化合物の化学量論比に近づければよいが、Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ型化合物を形成するためのＢ量が化学量論比を下回ると、粒界に軟磁性のＲ２Ｔ１７相が析出しＨｃＪが急激に低下する。しかし、磁石組成にＧａが含有されていると、Ｒ２Ｔ１７相の代わりにＲ−Ｔ−Ｇａ相が生成され、ＨｃＪの低下を抑制することができる。
当初、Ｒ−Ｔ−Ｇａ相の生成によりＨｃＪの低下が抑制されるのは、ＨｃＪの急激な低下を招くＲ２Ｔ１７相がなくなるとともに、生成されたＲ−Ｔ−Ｇａ相が磁性を有していないかあるいは磁性が極めて弱いからであると想定していたが、Ｒ−Ｔ−Ｇａ相も若干の磁性を有しており、粒界、特にＨｃＪを担う二粒子粒界にＲ−Ｔ−Ｇａ相が多く存在すると、ＨｃＪ向上の妨げになっていることが分かった。また、Ｒ−Ｔ−Ｇａ相の生成とともに、Ｃｕを含有しない場合はＲ−Ｇａ相が生成され、Ｃｕを含有する場合はＲ−Ｇａ相およびＲ−Ｇａ−Ｃｕ相が生成されていることが分かった。
そこで、二粒子粒界において、Ｒ−Ｔ−Ｇａ相の生成を極力抑えつつ、Ｒ−Ｇａ相あるいはＲ−Ｇａ相およびＲ−Ｇａ−Ｃｕ相を生成させることができれば、さらにＨｃＪを向上させることができると想定した。また、Ｒ−Ｔ−Ｇａ相の生成を抑制するために、Ｒ２Ｔ１７相の生成を抑制した結果、Ｂ量は主相の存在比率が大きく低下しない程度の量となるため、Ｂｒの低下も抑制できると想定した。しかしながら、Ｒ−Ｔ−Ｇａ相の生成を抑制し過ぎると、Ｒ−Ｇａ相あるいはＲ−Ｇａ相およびＲ−Ｇａ−Ｃｕ相を生成することができない。そこで、Ｒ量とＢ量とを適切な範囲にすることによってＲ２Ｔ１７相の析出量を調整するとともに、Ｇａ量をＲ２Ｔ１７相の析出量に応じた最適な範囲にすることによって、Ｒ−Ｔ−Ｇａ相の生成を極力抑えつつ、Ｒ−Ｇａ相あるいはＲ−Ｇａ相およびＲ−Ｇａ−Ｃｕ相を生成させることができ、その結果、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石全体において二粒子粒界にＲ−Ｇａ相あるいはＲ−Ｇａ相およびＲ−Ｇａ−Ｃｕ相が存在し、さらに、Ｒ−Ｔ−Ｇａ相が存在しない二粒子粒界が多く存在するという組織を得ることができると考えられる。これによって、Ｒ−Ｔ−Ｇａ相によるＨｃＪ向上の妨げが低減され、かつ、主相の存在比率の低下が抑制されるため、高いＢｒと高いＨｃＪを有するＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を得ることができると考えられる。
［Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の組成］
本発明の１つの実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、
Ｒ：２９．０質量％以上３１．５質量％以下（ＲはＮｄおよび／またはＰｒ）、
Ｂ：０．８６質量％以上０．９０質量％以下、
Ｇａ：０．４質量％以上０．６質量％以下、
Ａｌ：０．５質量％以下（０質量％を含む）、
残部Ｔ（Ｔは遷移金属元素でありＦｅを必ず含む）および不可避的不純物からなる。
あるいは、
Ｒ：２９．０質量％以上３１．５質量％以下（ＲはＮｄおよび／またはＰｒ）、
Ｂ：０．８６質量％以上０．９０質量％以下、
Ｇａ：０．４質量％以上０．６質量％以下、
Ｃｕ：０．０５質量％以上０．２０質量％以下、
Ａｌ：０．５質量％以下（０質量％を含む）、
残部Ｔ（Ｔは遷移金属元素でありＦｅを必ず含む）および不可避的不純物からなる。
本発明の１つの実施形態に係るＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、
Ｒ：２９．０質量％以上３１．５質量％以下（ＲはＮｄおよび／またはＰｒ）、
Ｂ：０．８６質量％以上０．９０質量％以下、
Ｇａ：０．４質量％以上０．６質量％以下、
Ａｌ：０．５質量％以下（０質量％を含む）、
残部Ｔ（Ｔは遷移金属元素でありＦｅを必ず含む）および不可避的不純物からなる。
あるいは、
Ｒ：２９．０質量％以上３１．５質量％以下（ＲはＮｄおよび／またはＰｒ）、
Ｂ：０．８６質量％以上０．９０質量％以下、
Ｇａ：０．４質量％以上０．６質量％以下、
Ｃｕ：０．０５質量％以上０．２０質量％以下、
Ａｌ：０．５質量％以下（０質量％を含む）、
残部Ｔ（Ｔは遷移金属元素でありＦｅを必ず含む）および不可避的不純物からなる。
本発明は、Ｒ量、Ｂ量、Ｇａ量をそれぞれ前記のような範囲で組み合わせることにより、高いＢｒと高いＨｃＪが得られるという効果を奏することができる。Ｒ量、Ｂ量、Ｇａ量のいずれかが上記範囲からはずれると、Ｒ−Ｔ−Ｇａ相の生成が抑制され過ぎ、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石全体において、二粒子粒界にＲ−Ｇａ相あるいはＲ−Ｇａ相およびＲ−Ｇａ−Ｃｕ相が生成されなくなったり、逆にＲ−Ｔ−Ｇａ相が存在しない二粒子粒界が少なくなり（Ｒ−Ｔ−Ｇａ相が存在する二粒子粒界が支配的となり）、高いＢｒと高いＨｃＪが得られなくなる。
ＲはＮｄおよび／またはＰｒである。Ｒの含有量は２９．０質量％以上３１．５質量％以下とする。Ｂの含有量は０．８６質量％以上０．９０質量％以下とする。Ｂの含有量は好ましくは０．８７質量％以上０．８９質量％以下である。Ｇａの含有量は０．４質量％以上０．６質量％以下とする。残部Ｔは遷移金属元素であり、Ｆｅを必ず含む。Ｆｅ以外の遷移金属元素としてはＣｏが挙げられる。ただし、Ｃｏの置換量が１０％を超えるとＢｒが低下するため好ましくない。さらに少量のＶ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗなどを含有してもよい。
前記各元素に加え、Ｃｕを０．０５質量％以上０．２０質量％以下含有させてもよい。Ｃｕを含有させることで、二粒子粒界にＲ−Ｇａ相とともにＲ−Ｇａ−Ｃｕ相が生成される。Ｒ−Ｇａ−Ｃｕ相の生成により、Ｒ−Ｇａ相のみの場合に比べてＨｃＪがさらに向上する。Ｃｕの含有量は、好ましくは０．０８質量％以上０．１５質量％以下である。さらに、通常含有される程度のＡｌを含有してもよい。公知の効果を奏する範囲として、０．５質量％以下（０質量％を含む）、好ましくは０．３質量％以下とする。
本発明において、Ｒ−Ｔ−Ｇａ相とは、Ｒ：１５質量％以上６５質量％以下（好ましくは、Ｒ：４０質量％以上６５質量％以下）、Ｔ：２０質量％以上８０質量％以下、Ｇａ：２質量％以上２０質量％以下（Ｒ：４０質量％以上６５質量％以下の場合、Ｔ：２０質量％以上５５質量％以下であってよく、Ｇａ：２質量％以上１５質量％以下であってよい）を含むものであってよく、例えばＲ６Ｆｅ１３Ｇａ１化合物が挙げられる。より詳細に言えば、Ｒ−Ｔ−Ｇａ相とは、Ｒ：１５質量％以上６５質量％以下（好ましくは、Ｒ：４０質量％以上６５質量％以下）、Ｔ：２０質量％以上８０質量％以下、Ｇａ：２質量％以上２０質量％以下（Ｒ：４０質量％以上６５質量％以下の場合、Ｔ：２０質量％以上５５質量％以下であってよく、Ｇａ：２質量％以上１５質量％以下であってよい）を含むものであれば、全体が、Ｒ６Ｆｅ１３Ｇａ１化合物からなる、またはＲ６Ｆｅ１３Ｇａ１化合物を含むものであってもよい。なお、Ｒ−Ｔ−Ｇａ相は、前述のＲ、ＴおよびＧａ以外の他の元素を含んでもよい。このような他の元素として、例えばＡｌおよびＣｕ等から選択される１つ以上の元素を含んでもよい。また、Ｒ−Ｇａ相とは、Ｒ：７０質量％以上９５質量％以下、Ｇａ：５質量％以上３０質量％以下、Ｆｅ：２０質量％以下（０を含む）を含むものであってよく、例えばＲ３Ｇａ１化合物が挙げられる。より詳細に言えば、Ｒ−Ｇａ相とは、Ｒ：７０質量％以上９５質量％以下、Ｇａ：５質量％以上３０質量％以下、Ｆｅ：２０質量％以下（０を含む）を含むものであれば、全体が、Ｒ３Ｇａ１化合物からなる、またはＲ３Ｇａ１化合物を含むものであってもよい。さらに、Ｒ−Ｇａ−Ｃｕ相とは、前記Ｒ−Ｇａ相のＧａの一部がＣｕで置換されたものであってよく、例えばＲ３（Ｇａ，Ｃｕ）１化合物が挙げられる。より詳細に言えば、Ｒ−Ｇａ−Ｃｕ相とは、前記Ｒ−Ｇａ相のＧａの一部がＣｕで置換されたものであれば、全体が、Ｒ３（Ｇａ，Ｃｕ）１化合物からなる、またはＲ３（Ｇａ，Ｃｕ）１化合物を含むものであってもよい。
［Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法］
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法の一例を説明する。Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法は、合金粉末を得る工程、成形工程、焼結工程、熱処理工程を有する。以下、各工程について説明する。
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法の一例を説明する。Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法は、合金粉末を得る工程、成形工程、焼結工程、熱処理工程を有する。以下、各工程について説明する。
（１）合金粉末を得る工程
前記組成となるようにそれぞれの元素の金属または合金を準備し、これらをストリップキャスティング法等を用いてフレーク状の合金を製造する。得られたフレーク状の合金を水素粉砕し、粗粉砕粉のサイズを例えば１．０ｍｍ以下とする。次に、粗粉砕粉をジェットミル等により微粉砕することで、例えば粒径Ｄ５０（気流分散法によるレーザー回折法で得られた値（メジアン径））が３〜７μｍの微粉砕粉（合金粉末）を得る。なお、ジェットミル粉砕前の粗粉砕粉、ジェットミル粉砕中およびジェットミル粉砕後の合金粉末に助剤として公知の潤滑剤を使用してもよい。
前記組成となるようにそれぞれの元素の金属または合金を準備し、これらをストリップキャスティング法等を用いてフレーク状の合金を製造する。得られたフレーク状の合金を水素粉砕し、粗粉砕粉のサイズを例えば１．０ｍｍ以下とする。次に、粗粉砕粉をジェットミル等により微粉砕することで、例えば粒径Ｄ５０（気流分散法によるレーザー回折法で得られた値（メジアン径））が３〜７μｍの微粉砕粉（合金粉末）を得る。なお、ジェットミル粉砕前の粗粉砕粉、ジェットミル粉砕中およびジェットミル粉砕後の合金粉末に助剤として公知の潤滑剤を使用してもよい。
（２）成形工程
得られた合金粉末を用いて磁界中成形を行い、成形体を得る。磁界中成形は、金型のキャビティー内に乾燥した合金粉末を挿入し、磁界を印加しながら成形する乾式成形法、金型のキャビティー内に該合金粉末を分散させたスラリーを注入し、スラリーの分散媒を排出しながら成形する湿式成形法を含む既知の任意の磁界中成形方法を用いてよい。
得られた合金粉末を用いて磁界中成形を行い、成形体を得る。磁界中成形は、金型のキャビティー内に乾燥した合金粉末を挿入し、磁界を印加しながら成形する乾式成形法、金型のキャビティー内に該合金粉末を分散させたスラリーを注入し、スラリーの分散媒を排出しながら成形する湿式成形法を含む既知の任意の磁界中成形方法を用いてよい。
（３）焼結工程
成形体を焼結することにより焼結磁石を得る。成形体の焼結は既知の方法を用いることができる。なお、焼結時の雰囲気による酸化を防止するために、焼結は真空雰囲気中または雰囲気ガス中で行うことが好ましい。雰囲気ガスは、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガスを用いることが好ましい。
成形体を焼結することにより焼結磁石を得る。成形体の焼結は既知の方法を用いることができる。なお、焼結時の雰囲気による酸化を防止するために、焼結は真空雰囲気中または雰囲気ガス中で行うことが好ましい。雰囲気ガスは、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガスを用いることが好ましい。
（４）熱処理工程
得られた焼結磁石に対し、磁気特性を向上させることを目的とした熱処理を行うことが好ましい。熱処理温度、熱処理時間などは公知の条件を採用することができる。得られた焼結磁石に磁石寸法の調整のため、研削などの機械加工を施してもよい。その場合、熱処理は機械加工前でも機械加工後でもよい。さらに、得られた焼結磁石に、表面処理を施してもよい。表面処理は、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。
得られた焼結磁石に対し、磁気特性を向上させることを目的とした熱処理を行うことが好ましい。熱処理温度、熱処理時間などは公知の条件を採用することができる。得られた焼結磁石に磁石寸法の調整のため、研削などの機械加工を施してもよい。その場合、熱処理は機械加工前でも機械加工後でもよい。さらに、得られた焼結磁石に、表面処理を施してもよい。表面処理は、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。
本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はそれらに限定されるものではない。
純度９９．５質量％以上のＮｄ、電解鉄、電解Ｃｏ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｇａおよびフェロボロン合金を用いて、焼結磁石の組成が表１に示す各組成となるように配合し、それらの原料を溶解してストリップキャスト法により鋳造し、厚み０．２〜０．４ｍｍのフレーク状の合金を得た。得られたフレーク状の合金に水素加圧雰囲気で水素脆化させた後、５５０°Ｃまで真空中で加熱、冷却する脱水素処理を施し、粗粉砕粉を得た。次に、得られた粗粉砕粉に、粗粉砕粉１００質量％に対して、潤滑剤として０．０４質量％のステアリン酸亜鉛を添加、混合した後、気流式粉砕機（ジェットミル装置）を用いて、窒素気流中で乾式粉砕し、粒径Ｄ５０（メジアン径）が４μｍの微粉砕粉（合金粉末）を得た。なお、粉砕時の窒素ガス中の酸素濃度は５０ｐｐｍ以下に制御した。また、粒径Ｄ５０は、気流分散法によるレーザー回折法で得られた値である。
得られた合金粉末を分散媒と混合しスラリーを作製した。溶媒にはノルマルドデカンを用い、潤滑剤としてカプリル酸メチルを混合した。スラリーの濃度は合金粉末７０質量％、分散媒３０質量％とし、潤滑剤は合金粉末１００質量％に対して０．１６質量％とした。前記スラリーを磁界中で成形して成形体を得た。成形時の磁界は０．８ＭＡ／ｍの静磁界で、加圧力は５ＭＰａとした。なお、成形装置には、磁界印加方向と加圧方向とが直交する、いわゆる直角磁界成形装置（横磁界成形装置）を用いた。
得られた成形体を、真空中、１０２０°Ｃで４時間焼結し、焼結磁石を得た。焼結磁石の密度は７．５Ｍｇ／ｍ３以上であった。得られた焼結体に、８００°Ｃで２時間保持した後室温まで冷却し、次いで５００°Ｃで２時間保持した後室温まで冷却する熱処理を施した。熱処理後の焼結磁石に機械加工を施し、縦７ｍｍ、横７ｍｍ、厚み７ｍｍの試料を作製し、Ｂ−Ｈトレーサによって各試料のＢｒ及びＨｃＪを測定した。測定結果を表１に示す。
表１から明らかなように、Ｎｄ：２９．０質量％以上３１．５質量％以下、Ｂ：０．８６質量％以上０．９０質量％以下、Ｇａ：０．４質量％以上０．６質量％以下の範囲にすることによって、高いＢｒと高いＨｃＪを有するＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石が得られることが分かる。また、Ｃｕを０．０５質量％以上０．２０質量％以下含有することにより（試料Ｎｏ．２０〜２２）、Ｃｕを含有しない場合（試料Ｎｏ．１９）に比べ、ＨｃＪがさらに向上していることが分かる。さらに、Ｂは０．８８質量％近傍が最もＢｒおよびＨｃＪに優れていることから、Ｂ量は０．８７質量％以上０．８９質量％以下が好ましいと考えられる。
表１における試料Ｎｏ．１４（本発明例）と試料Ｎｏ．２（比較例）について、ＦＥ−ＴＥＭ（電界放射型透過電子顕微鏡）による組織観察を行った。その結果を図１〜図４に示す。図１と図２が試料Ｎｏ．１４（本発明例）の組織観察結果を示す写真であり、図３と図４が試料Ｎｏ．２（比較例）の組織観察結果を示す写真である。図２は図１の点線で囲んだ部分を拡大した写真であり、図４は図３の点線で囲んだ部分を拡大した写真である。また、図１〜図４におけるＡ〜Ｆの点について、ＥＤＳ（エネルギー分散型Ｘ線分光法）による組成分析を行った。その結果を表２に示す。
図１において、点Ａの部分は三つ以上の主相間に存在する第二の粒界（粒界多重点）であり、点線で囲んだ部分は二つの主相と二つの主相間に存在する第一の粒界（二粒子粒界）とを示しており、図２の通り、点Ｂが二粒子粒界、点Ｃが主相（Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ型化合物）である。また、図３において、点Ｄの部分は粒界多重点であり、点線で囲んだ部分は二つの主相と二粒子粒界とを示しており、図４の通り、点Ｅが二粒子粒界、点Ｆが主相である。
表２に示す結果から、本発明例である試料Ｎｏ．１４において、点Ａ（粒界多重点）にはＲ−Ｔ−Ｇａ相（Ｎｄ６Ｆｅ１３Ｇａ１化合物）が存在しており、点Ｂ（二粒子粒界）にはＲ−Ｇａ相（Ｎｄ３Ｇａ１化合物）が存在しており、点Ｃは主相であることが分かる。すなわち、本発明によるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、第一の粒界にＲ−Ｇａ相が存在していることが分かる。また、点ＢのＦｅの含有量が２０％以下であることから考えて、点ＢにはＲ−Ｔ−Ｇａ相が存在していない、つまり、Ｒ−Ｔ−Ｇａ相が存在しない第一の粒界が含まれていることが分かる。
また、表２に示す結果から、比較例である試料Ｎｏ．２において、点Ｄ（粒界多重点）にはＲ−Ｇａ相（Ｎｄ３Ｇａ１化合物）が存在しており、点Ｅ（二粒子粒界）にはＲ−Ｔ−Ｇａ相（Ｎｄ６Ｆｅ１３Ｇａ１化合物）が存在しており、点Ｃは主相であることが分かる。すなわち、比較例によるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、第一の粒界にＲ−Ｇａ相が存在しておらず、Ｒ−Ｔ−Ｇａ相が存在していることが分かる。試料Ｎｏ．１４のＢｒは１．３５Ｔ、ＨｃＪは１６５０ｋＡ／ｍであり、試料Ｎｏ．２のＢｒは１．３６Ｔ、ＨｃＪは８９０ｋＡ／ｍである。すなわち、本発明によれば、Ｂ量が主相の存在比率を大きく低下させてない程度の量であるため、Ｂｒの低下が抑制され、高いＢｒが得られているとともに、ＨｃＪ向上の妨げになっているＲ−Ｔ−Ｇａ相が存在しない第一の粒界が含まれているため、高いＨｃＪが得られていると考えられる。
本発明によるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、ハイブリッド自動車用や電気自動車用モータに好適に利用することができる。
本出願は、出願日が２０１３年３月２９日である日本国特許出願、特願第２０１３−０７１８３４号を基礎出願とする優先権主張と伴う。特願第２０１３−０７１８３４号は参照することにより本明細書に取り込まれる。
Claims (8)
- Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ型化合物を主相とし、前記主相と、二つの主相間に存在する第一の粒界と、三つ以上の主相間に存在する第二の粒界とを有するＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石であって、
Ｒ：２９．０質量％以上３１．５質量％以下（ＲはＮｄおよび／またはＰｒ）、
Ｂ：０．８６質量％以上０．９０質量％以下、
Ｇａ：０．４質量％以上０．６質量％以下、
Ａｌ：０．５質量％以下（０質量％を含む）、
残部がＴ（Ｔは遷移金属元素でありＦｅを必ず含む）および不可避的不純物からなることを特徴とするＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石。 - Ｃｕ：０．０５質量％以上０．２０質量％以下、
をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石。 - Ｃｕ：０．０８質量％以上０．１５質量％以下、
であることを特徴とする請求項１または２に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石。 - Ｂ：０．８７質量％以上０．８９質量％以下
であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石。 - Ａｌ：０．３質量％以下（０質量％を含む）
であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石。 - 前記第一の粒界に、Ｒ：７０質量％以上９５質量％以下、Ｇａ：５質量％以上３０質量％以下、Ｆｅ：２０質量％以下（０を含む）を含むＲ−Ｇａ相が存在することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石。
- 前記第一の粒界に、Ｒ：７０質量％以上９５質量％以下、Ｇａ：５質量％以上３０質量％以下、Ｆｅ：２０質量％以下（０を含む）を含むＲ−Ｇａ相および前記Ｒ−Ｇａ相のＧａの一部がＣｕで置換されたＲ−Ｇａ−Ｃｕ相が存在することを特徴とする請求項２または請求項２を引用する請求項３〜５のいずれか１項に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石。
- Ｒ６Ｆｅ１３Ｇａ１からなるＲ−Ｔ−Ｇａ相が存在しない第一の粒界を含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石。
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