WO2004081954A1

WO2004081954A1 - Ｒ－ｔ－ｂ系焼結磁石およびその製造方法

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Publication number: WO2004081954A1
Application number: PCT/JP2004/003150
Authority: WO
Inventors: Hiroyuki Tomizawa; Yutaka Matsuura
Original assignee: Neomax Co Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 2003-03-12
Filing date: 2004-03-10
Publication date: 2004-09-23
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Abstract

Ｂ濃度を低下させながら保磁力が充分に高いＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を提供する。本発明のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、Ｒ：２７．０質量％以上３２．０質量％以下（Ｒは、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｄｙ、Ｔｂのうち少なくとも１種であり、ＮｄまたはＰｒのいずれかが必ず含まれる）、Ｔ：６３．０質量％以上７２．５質量％以下（Ｔは、Ｆｅを必ず含み、Ｔの５０％以下をＣｏで置換できる）、Ｇａ：０．０１質量％以上０．０８質量％以下、およびＢ：０．８５質量％以上０．９８質量％以下の組成を有する。

Description

明細書

R— T一 B系焼結磁石およびその製造方法技術分野

本発明は R— T一 B系焼結磁石およびその製造方法に関する。背景技術

高性能永久磁石として代表的な R— T一 B系永^磁石は、優れた磁気特性を有することから、各種モータ、ァクチユエータなど様々な用途に使用されている。しかし、電気、電子機器の小型化 ·軽量化さらには高機能化のため、さらなる磁気特性の向上、耐食性の向上、コストダウンなどが要求されている。

R— T— B系永久磁石において、残留磁束密度を決定する因子は、主相の存在比率とその配向度である。主相存在比を高めるめには、組成を R ₂ T _{1 4} B化合物の化学量論比に近づけれぱょいが、特に B を減少させることは現実には困難である。生産上、 Bが化学毚論比を下回ると、保磁力を担う粒界相に軟磁性の R ₂ F e _{1 7}相が析出し、保磁力が大幅に低下してしまう。このため、 B濃度は化学量論比よりも僅かに高い値をタツゲ一卜値に設定する必要がある。

このため、従来は、どうしても粒界に Bリッチ相（N d F e

₄ B ₄ ) の析出し組織が形成されてしま。 Bリッチ相は、磁石特性には何ら関与せず.、その比率が大きくなると、残留磁束密度 B _f が低下してしまうとになる。ま、微量の Bを検知することは困難であり、分析精度の誤差は B含有量に対してプラスマイナス 2% 程度になる。このため、化学量論比よりも過剰な Bを添加せざるを得ず、 B濃度低減によって磁石特性を更に向上させることはでき?まかった。

一方、 R-T- B系永^磁石に種の元素を添加して磁気特性の向上を図る提案が数多くなされている。それらの添加元素のうち、 Gaは、 R— T— B系焼結磁石ゆ、 R_T— B系ボンド磁石、特に HDDR法による異方性ボンド磁石に添加されている。 G a添加の目的は、焼結磁石では保磁力向上にあり、ボンド磁石では、再結晶工程における保磁力向上および異方性保持にある。

特許第 25773了 3号公報は、 R— T一 B系焼結磁石へ◦. 2 〜1 3質量％の G aを添加することによって高い保磁力が得られることを開示している。特許第 2751 1 〇9号公報は、 0. 08了〜1 4. 4質量％の G aとともに N b、 W、 V、 T a、 Moのうち少なくとも 1種を添加することによって高い保磁力が得られることを開示している。これらの文献に開示されている従来技術は、比較的多量の G aを添加することによって保磁力を向上させることを目的としてし、る。

特許第 3255593号公報は、 R ( F Θ ₁ __x__y_₂__uC O _x B _y G a _ZM_U) _Α組成において、 0く z≤0. 1 5という広い範囲の G aを添加することを開示している。特許第 3255593号公報では、 0. 087質矍％>以上（z = 0. 001 ) の Gaを添加することによって効果が認められると記載されている。特許第 3255344号公報は、〇（酸素）濃度が 0。 3~0. 了質量％の範囲において 0. 01〜0. 5質量％の G aを添加することを開示しているが、実施例における G a添加畺は 0。 09質量％以上である。特許第 2966342号公報は、 O (酸素）濃度が◦. 25質衋％以下において 0. 01〜0. 5質畺％の Gaを添加することを開示しているが、実施例における G a添加衋は 0. 08質纛以上であり、このときの B濃度は 1. 05質量％である。特許第 3298221号公報および特許第 329821 9号公報は、濃度 0. 9〜1. 3質量％の日と濃度 0. 02〜0. 5質量％の G aを同時に添加することが開示されているが、 Vの添加が必須であり、また、 B濃度が 1. 0質量％未満の実施例は記載されてし、ない。

特許第 329650了号公報は、 7 at%以下の種々添加元素が記載され、その中に G aち含まれているが、磁石構成相に Ndリツチ相と共に Bリツチ相を必須とする。

特許第 3080275号公報は、 0. 05〜1質量％の Gaを添加することを開示しているが、 N bを必須元素として含有させている。

特許第 29045了 1号公報は、いわゆる HDD R法を用いて焼結磁石を製造する方法を開示している。 0〜4at%の Ga添加が開示されている。しかし、水素化反麻を用いる HDDR処理における G aの働きは、 '焼結磁石では発現しない。

特開 20〇 2— 38245号公報は、異なる 2種の組成の合金原料を混合して用いる 2合金法に関する発明が開示している。両方の合金または一方の合金には 0。 01〜0. 5質矍％の G aと A l t を複合添加することが記載されて Ι るが 0. 1質璗％の(3&を添加する実施例しか開示されていない。

上記の従来技術では、何れの場合ち、比較的量の多い G aを添加するか、あるし、は、 G aと他の添加元素とを複合添加することによつて保磁力を向上させている。しかし、 B濃度を減少させて主相の存在比率を高めることにより、残留磁束密度 B _f を向上させることについては、教示ち示唆ちされていない。

本発明はかかる諸点に鑑みてなされちのであり、本発明の目的は、 B— r i c h相（R _λ F e₄B₄) の存在比率を低減し、主相の存在比率を高めることより、残留磁束密度 B を向上させた R— T—B系焼結磁石を提供することにある。発明の開示

本発明の R— T— B系焼結磁石は、 R ： 27. 0質量％以上 32. 0質量％以下（Rは、 Nd、 P r、 Dy、 Tbのうち少なくとも 1 種であり、 N dまは P rのいずれかが必ず含まれる）、 T : 63. 0質量％以上 72. 5質衋％以下（Τは、 F eを必ず含み、 Tの 5 〇％以下を C oで置換できる）、 G a ： 0. 01質蠹％以上〇. 0 8質矍％以下、および B： 0. 85質鼉％以上 0. 98質置％以下の組成を有している。 .

好ましい実施形態においては、 M : 2. 0質量％以下（Mは、 A 1 x S i、 T i、 V、 C r、 Mn、 N i、 Cu、 Zn、 Z r、 Nb、

Mo, I ru Sru H f , T a, Wからなる群から選択されだ少なくとも 1種）を含有する。

好ましい実施形態においては正方晶 RsT ₄B型結晶構造を有する主相が磁石体積の 90%以上を占めかつ F e₄B₄相を実質的に含まない。

好ましし、実施形態において、酸素濃度は 0. 5質量％以下であり、窒素濃度は 0. 2質量％以下であり、水素濃度は 0. 01質量％以下である。

本発明の R— T— B系焼結磁石の製造方法は、 R ： 27. 〇質量％以上 32. 0質量％»以下（Rは、 Nd、 P r、 Dy、 Tbのうち少なくとち 1種であり、 Ndまたは P rのし、ずれかが必ず含まれる）、 T : 63. 0質量％>以上了 2. 5質量％以下（Τは、 F eを必ず含み、 Tの 50%以下を Coで置換できる）、 Ga ： 0. 01 質量％以上 0. 〇8質量％以下、および B ：〇. 85質量％>以上 0. 98質量％以下の組成を有する合金の粉末を用意する工程と、前記合金の粉末を成形し、焼結して焼結磁石を作製する工程と、前記焼結磁石に対して、 400°C〜600°Cの熱処理を施す工程とを含む。好ましい実施形態におし、て、前記合金の粉末を用意する工程は、前記合金の溶湯を用意する工程と、前記合金の溶湯をストりップキヤス卜法によって急冷し、凝固させることによって急泠合金を作製する工程と、前記急冷合金を粉砕する工程とを含む。図面の簡単な説明

図 1 は磁石特性の B濃度依存性を示すグラフである。グラフでは 0. 02質量％の G aを添加した実施例、および G aを添加していない比較例の各についてのデータが示されている。

図 2は磁石特性の G a濃度依存性を示すグラフである。

図 3は、 31 N d— b a し F e - 1 C o -0. 2A l —◦. 1 C u-0. O 2G a-O. 93 Bの焼結磁石の金属組織を示す写真である。左の写真は反射電子線像を示し、右の写真は Bの特性 X線像を示している。

図 4は、 31 N d— b a l . F e— 1 C o— 0. 2 A l -0. 1

C u-O. 02G a- 1. 01 Bの焼結磁石の金属組織を示す写真である。左の写真は、反射電子線像を示し、右の写真は、 Bの特性 X線像を示している。

図 5は、 31 N d— b a l . F Θ- 1 C O -O. 2 A l -0. 1 C u-O. 94 Bの焼結磁石の金属組織を示す。左の写真は、反射電子線像を示し、右の写真は、 Bの特性 X線像を示している。

図 6は、希土類元素 Rの一部を重希土類 D yで置換し場合の磁気特性を示すグラフである。

図了は、ストリップキャスト法とインゴッ卜法における磁石特性の B濃度依存性を示すグラフである。発明を実施するための最良の形態

本発明者は、 0. 01質量％以上 0. 08質量％以下とい極微量の G aを添加することにより、 B濃度を 0. 8 5質量％以上 0.

9 8質纛％以下の範囲内の従来よりち低い値に設定して粒界相における Bリッチ相（N C! ₁ F e ₄ B ₄ ) の生成を抑制しながら、軟磁性 R ₂ F e _{1 7}相の生成をち抑制できることを見いだして、.本発明を想到するに至った。

本発明では、 G aの微量添加により、粒界相における Bリッチ相および軟磁性 R ₂ F e ₇相の生成が抑制される結果、 B濃度が比較的低い場合でち、保磁力の低下を招かずに優れ磁石特性を発現させることが可能になる。このよろな G aの微量添加によって得られる効果は、従来は全ぐ知られていなかったものである。前述した先行技術文献に開示されている <3 aの添加は、 B濃度が 1 . 0質量％を超える範囲で保磁力を増大させることなどを目的して行われているが、 B濃度が 0. 9 8質量％以下において生じていた保磁力低下を抑制する働きが G aの微量添加によってもたらされることは、本願発明者によって初めて明らかになったことである。

本発明によれば、 B濃度を低く設定してち、保磁力が変動しにくく、 Bの過剰添加が必要なくなるため、主相の存在比率が増加し、残留磁束密度 B rを向上する。 Bリッチ相の存在は、耐食性に悪い影響を示すことが知られているが、本発明の焼結磁石には Bリツチ相が実質的に存在しないため、耐食性が向上する。

ま、本発明では Bの過剰添加に伴なう余分な Rの添加も必要なくなるため、貴重な希土類元素 Rの無駄な消費を避けることが可能となる。更に、反 ¾性に富んだ希土類元素 Rの濃度が低下すると、それによつて焼結磁石の耐食性が更に向上するとし、う利点もある。なお本発明では従来の G a添加と比べて低い濃度の G aしか添加しないため、高価な G aの使用璗を低下させつつ、磁石特性向上効果を充分に得ることができる。

軟磁性相の生成が G aの微靂添加によって抑制される詳細なメカ二ズムは明らかになっていないが、後に詳細に説明する実験結果から、焼結後の熱処理が重要な役割を果していると考えられる。

以下、本発明による R— T一 B系焼結磁石の好ましい実施形態を説明する。

まず、 R ： 27. 0質量％以上 32. 0質量％以下（Rは、 Nd、 P r、 Dy、 T bのうち少なくとも 1種であり、 Ndまたは P rのいずれかが必ず含まれる）、 T : 63. 0質量％以上 72. 5質量％以下（Τは、 F eを必ず含み、 Tの 50%以下を Coで置換できる）、 G a ： 0. 01質量％>以上 0. 08質量％以下、および B ： 0. 85質量％以上 0. 98質量％以下の組成を有する合金を作製する。具体的には、上記組成となるように原材料を溶解し、冷却 ·凝固して合金を作製する。

上記合金の製造は、公知の一般的な方法を採用して行ことができる。各種の合金製造方法の中でも、ス卜リップキャスティング法がさらに効果的に用いられる。ス卜リップキャスティング法によれぱ、例えぱ板厚〇. 1 mm〜5mm程度の錡片を得ることができる。得られた鐯片は Rリッチ相が微細に分散し、主相である R₂T₁₄ B相の短軸寸法が 0. 1〜50 um、長軸寸法が 5 m〜板厚程度の極微細な柱状組織を有している。このような柱状組織の存在によ高磁気特性を得ることができる。ス卜リップキャスティング法の代わりに遠心鏍造法を採用しても良い。また、溶解。合金化の工程に代えて、直接還元拡散法を用いて上記組成の合金を作製してち良い。

得られた合金を、公知の方法によって平均粒径 1〜1 0 mに粉砕される。このよな合金の粉末は、粗紛砕工程と微粉砕工程の 2 種類の粉砕を行ことによって好適に作製され得る。粗粉砕は、水素吸蔵粉砕法や、ディスクミルなどを用いだ機械的粉砕法によって行うことができる。また、微粉砕は、ジエツ卜ミル粉砕法、ボールミル、ァ卜ライターなどの機械的粉砕法によって行うことができる。上記の粉砕によって得られ微粉砕粉は、公知の成形技術を用いて様々な形状に成形される。成形は、磁場中圧縮成形法を用いて行ことが一般的であるが、パルス配向し後静水圧成形ゆゴムモールド内で成形する方法を用いて行ってち良い。

成形時の給粉の能率、成形密度の均一化、成形時の離型性などを向上させるために、脂肪酸エステルなどの液状潤滑剤ゅステアりン酸亜鉛などの固状潤滑剤を微粉砕前の粉末および/まは微粉砕後の粉末に添加することが好ましし、。添加量は、粉末 1 0 0重量部に対して、 0. 0 1重畺部〜 5重量部が好ましし、。

成形後の成形体は、公知の方法によって焼結することができる。焼結温度は 1 0 0 0 °G〜1 1 8 0 °C、焼結時間は 1〜6時間程度が好ましい。焼結後の焼結体には、所定の熱処理を施す。この熱処理によって、この発明による G aの微量添加効果、 Bの削減効果がより一層顕著となる。熱処理条件は温度400°0〜600°(^ 時間 1〜8時間程度である。

[組成限定理由]

Rは希土類焼結磁石の必須元素であって、 NcK P r _¾ D y _¾ T bのろち少なくとも 1種から選択され得る。だし、 Rは、 Ndまたは P rのいずれか一方を必ず含ことが望ましい。更に好ましくは、 Nd— Dy、 Nd— Tb、 Nd— P r— Dy、または Nd— P r一 T bで示される希土類元素の組合わせを用いる。

希土類元素のうち、 0ソゅ丁 |3は、特に保磁力の向上に効果を発揮する。上記元素以外に少量の C eゆ L aなど他の希土類元素を含有してちょく、ミッシュメタルゆジジ厶を用いることもできる。ま、 Rは純元素でなくてちょく、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も差し支えない。含有量は、 2了. 0質量％未満では高磁気特性、特に高保磁力が得られず、 32. 0 質量％»を超えると残留磁束密度が低下するため、 27. 0質量％以上 32. 0質量％以下とする。

Tは、 F eを必ず含み、その 50%以下を Coで置換することができる。また、 F eゆ C o以外の少量の遷移金属元素を含有することができる。 Coは温度特性の向上、耐食性の向上に有効であり、通常は 1 0質鼉％以下の Coおよび残部 F eの組合わせで用いる。含有畺は、 63. 0質璗％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ので、 63. 〇質量％以上了 2. 5質璗％以下とする。

G aは本発明の必須元素である。従来、 G aは主として保磁力向上を目的として比較的多衋に（0. 0 8質量％»以上）添加されていたが本発明では、 G aの微蠹添加によって Bを化学璗論比に極めて近 ( 領域まで低減しても保磁力の低下が起こらないとい今まで予測されていなかった効果を発揮させている。

本発明では、 G aの含有量を 0. 0 1 質量％以上 0. 0 8質量％以下に設定している。 0. 0 1 質量％>未満では上記の特徴を得ることができず、また、分析による管理が困難となる。 0. 0 8質量％を超えると、後述するように、残留磁束密度の低下を招いてしまため好ましくない。

本発明における G aは、単独の添加、すなわち、他の添加元素との複合添加なしでその効果を発揮することができる。但し、他の目的、例えば、さらなる保磁力向上を目的として後述する M元素などを添加することは差し支えない。

Bは必須元素であって、上記の通り、その含有量は、 G aが含有されることによって、化学量論比に極めて近い 0. 8 5質量％以上〇. 9 8質量％以下にすることができる。

Bが 0. 8 5質量 ¾>未満では軟磁性の R ₂ F e _{1 7}相が析出し、保磁力が大幅に低下し、〇. 9 6質量％を超えると B— r i c h相が増加し高 Ι 残留磁束密度を得ることができない。従って、本発明では、 Β濃度を〇. 8 5質纛％以上0. 9 8質量％以下の範囲内に設定する。特に好ましい範囲は 0. 9〇質量％以上 0. 9 6質量 ¾>以下である。このように、本発明によれば、 B濃度を低減しているため焼結磁石の構成相から実質的に B— r i c h相（R , F Θ ₄ Β₄) を無くし主相の体積比率を高めることができる。その結杲保磁力の低下を招くことなく、焼結磁石の残留磁束密度を.向上させることができる。

なお、 Βの一部は Cで置換できる。このよな置換を行なと磁石の耐食性を高めることが知られている。本発明の磁石においても、 Βを Cで置換することは可能ではあるが、 C置換は保磁力の低下を伴うため、好ましぐない。通常の焼結磁石の製造方法で磁石に含まれる Cは、主相中の Βを置換せず、結晶粒界に希土類炭化物などの不純物として存在し、磁気特性を低下させる。

Μ元素は、保磁力向上のために添加することができる。 Μ元素は、 Αし S i、 T i、 V、 C r、 Mn、 N i、 C u、 Zn、 Z r、 N b、 Mo、 I n、 Sn、 H f 、 T a、 Wのうち少なくとも 1種である。添加量は 2. 0質量％以下が好ましし、。 2. 0質衋％を超えると残留磁束密度が低下するためである。

本発明では、上記元素以外に不可避的不純物を許容することができる。例えば、 F eから混入する Mn、 C rや、 F θ— B (フエ口ボロン）から混入する A 1、 S i、 Cuなどである。

上述し組成の合金を、後述する粉末冶金的手段を用いて焼結磁石を製造することにより、得られた焼結磁石における構成相は、正方晶 R ₂ T■! ₄ B型結晶構造を有する主相が磁石体積の 90%以上を占め、かつ t F e₄B₄相を実質的に含まない構成相となる。また、得られた焼結磁石においては、酸素： 0. 5質量％>以下、窒素： 0, 2質纛％以下水素： 0, 01質量％以下であることが好ましし、。このように酸素、窒素および水素濃度の上限を制限することにより、主相比率を高めることができ、残留磁束密度 Β「を高めることができる。

【実施例】

(実施例 1 )

N d 31. 0質量％>、 C o 1. 0質量％、 G aO. 02質量％、 B 0. 93〜 1. 02質毚％、 A I 0. 2質量％、 C u 0. 1質量％、残部 F eからなる組成の各元素を溶解し、ス卜リップキャス卜法により、凝固させた。こうして得られた B量が異なるそれぞれの合金に対して、水素加圧による水素脆化法にて脆化後、真空中 6 00°C (873 K) で 1時間保持し、冷却して原料粗粉を得た。この原料粗粉を、気流式粉砕器（曰本ニューマチック製 PJM) を用いて、窒素ガス雰囲気で微粉砕し。何れの試料ち、得られだ微粉末の粒度は FS S Sの測定で 3. 〇±〇. 1 mであっ。

この微粉末を、 0. 8MA/mの磁界中、 1 96MP aの圧力で成型した。成形体のサイズは、 1 5mmX20mmX20mmであつ。成型に際し、潤滑剤ゆバインダーは一切使用せず、また、磁界印可方向と加圧方向が直交する、直角磁界成型機を用いた。

この成型体を、真空焼結炉を用い、 80CTC (1 073K) にて 1時間保持しだ後、 1 040°C (1 31 3K) にて 2時間保持し、焼結し。この時の炉内雰囲気は、アルゴンガス（A r) を導入しつつ真空排気する方法で A r分圧を 300 P aに保持しだ。冷却は、炉内を A rガスにて大気圧まで復圧し、 A rを流気しつつ放冷する /□法で行った。

得られた焼結体を機械加工後、 BH卜レーサにて磁石特性を評価した後、 A r雰囲気中で 500°C (7了 3K) 、 1時間の熱処理を行い、再度機械加工し、 BH卜レ一サにて磁石特性を評価し。

磁石特性を評価した後、各試料を 350°C (623K) にて 1時間の熱処理を行って熱消磁した後、窒素雰囲気にて鋼製乳鉢で粉碎して分析試料とし、 I CPによる成分分析、ガス分析装置による炭素、窒素、酸素分析、 TDSによる水素分析を行った。以下のデ一タに示す組成は、全て焼結磁石そのものの分析値である。密度は、アルキメデス法による測定である。

得られた焼結体の残留磁束密度（B r) 、保磁力（Hcj) 、焼結密度を図 1に示す。ま、前記焼結体に 50〇°Cで 1時間の熱処理を施した後の磁気特性を同様に図 1に示す。図 1は、磁石特性の B 濃度依存性を示すグラフである。グラフでは、 0. 〇2質量％の(3 aを添加した実施例、および G aを添加していない比較例の各々につし、てのデータが示されている。図中の〇プロッ卜は、熱処理なし (焼結上が < ： a s-s i n t e r e d) の場合の測定結果を示し、嚳プロッ卜が熱処理有り（h e a t t r e a t e d) の場合の測定結果を示している。

R衋（Nd) —定の場合、 B濃度の減少ととちに B は向上するが、本実施例（〇：熱処理なし、秦：熱処理後）では、 B濃度が低い領域でち、特に熱処理後において保磁力の低下は認められない。特に、 B濃度が 0, 98質曇％以下の場合熱処理を加えることによって保磁力が大きく改善することがわかる。

一方、比較例（△ ：熱処理なし、 ▲ ：熱処理後）では、 B濃度が 0. 98質量％以下になると保磁力が急激に低下している。この保磁力の低下は熱処理によってち改善されない。

なお、いずれの試料についても、酸素： 0. 36— 0. 40質量％、窒素： 0. 004— 0. 01 5質量％、炭素： 0. 04— 0. 05質量％、水素： 0. 002質量％以下であった。

(実施例 2)

図 2は、 R量を 31質量％、 B量を 0. 94質量％に固定し、 G a量を変化させた場合の磁石特性と密度を示すグラフである。 B濃度（0. 94質量％) は、図 1のグラフからわかるように、 Ga添加効果が顕著に認められる組成範囲内に設定している。

本実施例における試料作製方法は、実施例 1における試料作製方法と同じである。図 2のグラフにおいて、〇で示す熱処理なしの磁石特性によれば、 G a添加によって保磁力 H。 jが向上することがわかる。また、參で示す熱処理後（h e a t t r e a t e d) の磁石特性によれば、極微量（0. 01質量％) の Ga添加でち、より効率的に保磁力 H_c jが向上することがわかる。

一方、残留磁束密度 B は、 Ga濃度が 0. 04質衋％付近でピ —クを示す。特に G a濃度が 0. 08質畺％を超えると、残留磁束密度 B「は、焼結体の密度が向上するにちかかわらず、 Ga添加なしの場合のおける残留磁束密度 B よりち低下してしまことがわかる。

以上のことから、本発明のように B濃度が低く設定される場合は G a濃度を 0. 08質鼉％以下に設定する必要があることがわかる。従来のように G a濃度が 0. 08質量％を超えると保磁力 B_f の低下が生じるため好ましくなし、。

なお、本データのサンプルは、何れち酸素： 0. 38— 0. 44 質量％、窒素： 0. 004— 0. 01 2質量％、炭素： 0. 03— 0. 05質量％、水素： 0. 002質量％以下であった。

(実施例 3)

実施例 1で用い試料につき、熱消磁後の磁石を機械的に加工、研磨し、金属組織を観察しだ。図 3は、 31 Nd— b a l . Fe— 1 C o-O. 2 A l -0. 1 Cu-0. 02G a-0. 93Bの焼結磁石の金属組織を示す。図 3における左の写真は反射電子線像を示し、右の写真は Bの特性 X線像を示している。この組成では、 B の集積点が認められず、実質的に B— r i c h相がないことがわかる。

(比較例）

実施例 1で用いだ試料につき、熱消磁後の磁石を機械的に加工、研磨し、金属組織を観察した。図 4は、 31 Nd— b a l . F e— 1 C o -0. 2 A l -0. 1 Cu-0. 02 G a - i . 01 Bの焼結磁石の金属組織を示す。図 4における左の写真は、反射電子線像を示し、右の写真は、 Bの特性 X線像を示している。図 4からわかるように、 Bの集積点が観察される。すなわち、 Bが過剰の組成では、 G aを添加しても、 B— r i c h相が生成される。

図 5は、 31 N d - b a 1. F Θ - 1 C o -O. 2A】一 O, 1 Cu-O. 94Bの焼結磁石の金属組織を示す。図 5の焼結磁石には Gaが添加されておらず、その保磁力は図 1のグラフに示すように低い。

まだ、 Bの特性 X線像からわかるように、 B- r i c h相は観察されない。 N d— F e— Bの 3元状態図に従えば、強磁性の Nd₂ F e₁₇相が生成していると考えられる。 Gaの添加が無く、かつ、 B濃度が低い組成の焼結磁石において、保磁力が低下する原因は、この N d₂F e _{ή 7}相が析出するめであると考えられる。

(実施例 4)

本実施例は、実施例 1と同様にして作製した試料において、希土類元素 Rの一部を重希土類 D yで置換している。磁気特性の D y置換率依存性を図 6に示す。図 6から、 B濃度が 0. 93質量％という低い値でも、 G aの添加により、大きな保磁力が得られることがわかる。

(実施例 5)

焼結磁石の組成が N d 31. 0質量％、 C o 1. 0質量％、 G a

0. 04質量％、 A I 0. 2質矍％>、 C u 0. 1質靂％、 B 0. 9 3〜1. 01質靂％、残部 F eとなるよに、各元素の原料を溶解 ·錄造した。本実施例では、上記の溶解 ·錡造をス卜リップキヤスト法およびインゴッ卜法の各の方法によって行なっ。こうして得られた合金に含まれる B量は試料ごとに〇. 93〜1. 01質畺％の範囲で異なる値を示す。

このよラな B濃度の異なる合金に対して実施例 1 と同様の方法で焼結磁石を作製した。但し、ス卜リップキャス卜法の母合金を用いた場合の焼結温度は 1 04〇°C (1 31 3K) に設定し、インゴッ卜法の母合金を用いた場合の焼結温度は 1 070°C ( 1 343 K) に設定した。焼結温度での保持時間は、いずれの場合ち 2時間に設定した。

得られた磁石の評価を、実施例 1 における評価と同様にして行なつ。図了は、 500°C (773 K) で 1 時間の熱処理を行っ後の磁気特性の B濃度依存性を示している。図了の〇はス卜リップキヤス卜法による合金のデータを示し、口はインゴッ卜法による合金のデータを示している。

図 7からわかるように、いずれの鐯造方法による場合でも、図 1 の比較例に示した G aを添加しない場合（▲) に比べ、より少ない B量でち保磁力の低下は認められず、 G a添加が B削減に有効であることがわかる。ま、インゴッ卜法を用いて作製した合金よりち、ス卜リップキャスト法を用いて作製し合金による場合の方が優れ効果を発揮していることがわかる。

なお、本実施例におけるいずれの試料についてち、酸素： 0. 3

8〜0. 41 質量％窒素： ◦. 01 2〜0. 020質纛％»、炭素： 0. 04〜0, ひ 6質纛％、水素： ◦. 02質纛％以下でぁっ 1ό。産業上の利用可能性

本発明によれば、 B濃度を低減してち軟磁性相の生成を抑制しながら、実質的に B— r i c h相（R ₁ F e ₄ B ₄) を含まない高保磁力の焼結磁石を提供することができる。 Bは、 P R T R法管理物質に指定されているため、 Bの使用を削減できること自体がすぐれた効果をもたらす。

また本発明の組成によれば、熱処理後 B濃度に対する保磁力の変化（低下）が殆ど生じないめ、 B濃度に関する管理基準を緩和することができ、再現性良く高品質の焼結磁石を提供することが可能となる。

本発明で使用する G aは高価な金属であるが、本発明によれば、従来に比べて極微量の添加で上記効果を得ることができるため、コス卜アップを生ずることがない。なお、 B—「 i c h相の消滅によつて、必要な R量の削減も図れるため、それよつてもコス卜ダウンが可能である。更に、前述しように、 B— r i c h相の消滅および R量の削減によって耐食性が向上するという利点が得られる。

Claims

1 , R ： 27. 0質量％以上 32. ◦質置％以下（Rは, N ck P r、 D y、 T bのうち少なくとも 1種であり、 N dまたは P rのいずれかが必ず含まれるミ。）、

ψ目

T ： 63. 0質量％以上 72. 5質衋％以下（Tは F eを必ず含み、 Tの 50%以下を Coで置の換できる）、

G a ： 0. 01質量％以上 0. 08範質量％以下、および B ： 0. 85質量％以上 0. 98質量％囲以下の組成を有する R— T一 B系焼結磁石。

2. ： 2. 0質量％以下（Mは、 Aし S i、丁し V、 C r Mn、 N i 、 C u、 Z n、 Z r、 N b、 Mo、 l n、 S n、 H f 、 T a、 Wからなる群から選択された少なくとち 1種）を含有する請求項 1 に記載の R— T_B系焼結磁石。

3. 正方晶 R ₂ T ₄ B型結晶構造を有する主相が磁石体積の 9 0%以上を占め、かつ Rt. ₁ F e₄B₄相を実質的に含まない請求項 1 または 2に記載の R— T— B系焼結磁石。

4, 酸素濃度は 0。 5質量％以下であり窒素濃度は 0. 2質纛％以下であり、水素濃度は 0. 01質量《%以下である請求項 1 まは 2に記載の R— T一 B系焼結磁石。

5. R ： 27. O質衋％以上 32_β ◦質畺％以下（Rは N ck P r , D y _¾ Tbのうち少なくとも 1種であり、 Ndまたは P rのいずれかが必ず含まれる）、 T : 63. 0質量％以上 7.2, 5質量％以下（Τは F eを必ず含み Tの 50%以下を Coで置換できる） G a ： 0. 01質量％以上◦, 08質靂％以下および B ： 0. 85質璗％以上◦. 98質薹％以下の組成を有する合金の粉末を用意する工程と、

前記合金の粉末を成形し、焼結して焼結磁石を作製する工程と、前記焼結磁石に対して、 400°C〜600°Cの熱処理を施す工程と、

を含 R— T一 B系焼結磁石の製造方法

6. 前記合金の粉末を用意する工程は、

前記合金の溶湯を用意する工程と、

前記合金の溶湯をス卜リップキャスト法によって急;令し、せることによって急冷合金を作製する工程と、

前記急冷合金を粉砕する工程と、

を含請求項 5に記載の R— T一 B系焼結磁石の製造方法。