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CN102959647A - R-t-b系稀土类永久磁铁、电动机、汽车、发电机、风力发电装置 - Google Patents

R-t-b系稀土类永久磁铁、电动机、汽车、发电机、风力发电装置 Download PDF

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CN102959647A
CN102959647A CN2011800314075A CN201180031407A CN102959647A CN 102959647 A CN102959647 A CN 102959647A CN 2011800314075 A CN2011800314075 A CN 2011800314075A CN 201180031407 A CN201180031407 A CN 201180031407A CN 102959647 A CN102959647 A CN 102959647A
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grain
rare earth
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permanent magnet
earth element
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中岛健一朗
山崎贵司
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Showa Denko KK
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Abstract

本发明提供一种R-T-B系稀土类永久磁铁，其不提高R-T-B系合金中的Dy浓度就可得到高的矫顽力（Hcj），而且可以抑制添加Dy所引起的磁化（Br）的降低，可得到优异的磁特性。本发明的R-T-B系稀土类永久磁铁，由具有主要含有R2Fe14B的主相、和相比于主相较多地含有R的晶界相的烧结体构成，R是含有Nd和Dy作为必需元素的稀土类元素，所述晶界相包含Dy的原子浓度不同的第1晶界相和第2晶界相。

Description

R-T-B系稀土类永久磁铁、电动机、汽车、发电机、风力发电装置
技术领域
本发明涉及R-T-B系稀土类永久磁铁、电动机、汽车、发电机、风力发电装置，特别是涉及具有优异的磁特性，并可很好地用于电动机和发电机的R-T-B系稀土类永久磁铁和使用该永久磁铁的电动机、汽车、发电机、风力发电装置。
本申请基于在2010年6月29日在日本提出的专利申请2010-147580号要求优先权，将其内容援引于本申请中。
背景技术
一直以来，R-T-B系稀土类永久磁铁被用于各种电动机和发电机等。近年来，除了提高R-T-B系稀土类永久磁铁的耐热性以外，对于节能的迫切要求不断提高，所以包括汽车在内的电动机用途的比率上升。
R-T-B系稀土类永久磁铁是以Nd、Fe、B为主成分的磁铁。在R-T-B系磁铁合金中，R是用Pr、Dy、Tb等的其他的稀土类元素置换了Nd的一部分的成分。T是用Co、Ni等的其他的过渡金属置换了Fe的一部分的成分。B是硼。
作为用于R-Fe-B系稀土类永久磁铁的材料，曾提出了一种R-Fe-B系磁铁合金，该合金是作为主相成分的R2Fe14B相（其中，R表示至少1种的稀土类元素）的存在体积比例为87.5~97.5%，稀土类或稀土类和过渡金属的氧化物的存在体积比例为0.1~3%的合金，在上述合金的金属组织中，均匀地分散有作为主成分的、从由Zr和B构成的ZrB化合物、由Nb和B构成的NbB化合物以及由Hf和B构成的HfB化合物中选出的化合物，该化合物的平均粒径为5μm以下，并且在上述合金中相邻地存在的选自ZrB化合物、NbB化合物以及HfB化合物中的化合物之间的最大间隔为50μm以下（例如，参照专利文献1）。
另外，作为用于R-Fe-B系稀土类永久磁铁的材料，还提出了一种R-Fe-Co-B-Al-Cu（其中，R是Nd、Pr、Dy、Tb、Ho之中的一种或两种以上，含有15~33质量%的Nd）系稀土类永磁材料，其中，M-B系化合物、M-B-Cu系化合物、M-C系化合物（M是Ti、Zr、Hf之中的一种或两种以上）之中的至少两种、进而和R氧化物在合金组织中析出（例如，参照专利文献2）。
现有技术文献
专利文献1：日本国专利第3951099号公报
专利文献2：日本国专利第3891307号公报
发明内容
但是，近年来，要求更加高的性能的R-T-B系稀土类永久磁铁，要求进一步提高R-T-B系稀土类永久磁铁的矫顽力等的磁特性。特别是在电动机中，伴随旋转而在电动机内部产生电流，电动机本身发热变为高温，存在磁力降低、效率降低这样的问题。为了克服该问题，要求在室温具有高的矫顽力的稀土类永久磁铁。
作为提高R-T-B系稀土类永久磁铁的矫顽力的方法，可考虑提高R-T-B系合金中的Dy浓度的方法。越是提高R-T-B系合金中的Dy浓度，则烧结后可得到矫顽力（Hcj）越高的稀土类永久磁铁。但是，如果提高R-T-B系合金中的Dy浓度，则磁化（Br）降低。
因此，现有技术难以充分地提高R-T-B系稀土类永久磁铁的矫顽力等的磁特性。
本发明是鉴于上述状况完成的，其目的在于提供一种不提高R-T-B系合金中的Dy浓度就可得到高的矫顽力（Hcj），得到优异的磁特性的R-T-B系稀土类永久磁铁。
另外，本发明的目的在于提供一种使用了具有优异的磁特性的上述的R-T-B系稀土类永久磁铁的电动机、汽车、发电机、风力发电装置。
本发明者们调查了R-T-B系稀土类永久磁铁中所含有的晶界相的Dy浓度和R-T-B系稀土类永久磁铁的磁特性的关系。其结果，发现：通过形成为晶界相包含Dy浓度不同的第1晶界相和第2晶界相的R-T-B系稀土类永久磁铁，与含有Dy浓度相同的一种的晶界相的R-T-B系稀土类永久磁铁相比，不提高Dy浓度就可得到充分高的矫顽力（Hcj）。
推定该效果是由以下所示的原因所致。即，推定为：在晶界相包含Dy浓度不同的两种晶界相的情况下，高浓度地含有Dy的相，对于磁畴的反转具有较强的抵抗力，其结果，矫顽力提高。另外，推定为：在与Dy浓度高的晶界相相接的主相内部，在与晶界相的界面附近Dy被浓缩，对于磁畴的反转具有较强的抵抗力，矫顽力提高。
即，本发明提供下述的各发明。
（1）一种R-T-B系稀土类永久磁铁，其特征在于，由具有主要含有R2Fe14B的主相、和相比于主相较多地含有R的晶界相的烧结体构成，R是含有Nd和Dy作为必需元素的稀土类元素，上述晶界相包含Dy的原子浓度不同的第1晶界相和第2晶界相。
（2）根据（1）所述的R-T-B系稀土类永久磁铁，其特征在于，上述第1晶界相的Dy的原子浓度比上述主相的Dy的原子浓度低，上述第2晶界相的Dy的原子浓度比上述主相的Dy的原子浓度高。
（3）根据（2）所述的R-T-B系稀土类永久磁铁，其特征在于，上述第2晶界相的Dy的原子浓度是上述主相的Dy的原子浓度的1.5倍~3倍。
（4）根据（2）或（3）所述的R-T-B系稀土类永久磁铁，其特征在于，上述第2晶界相的Dy的原子浓度是上述第1晶界相的Dy的原子浓度的2倍~6倍。
（5）根据（2）~（4）的任一项所述的R-T-B系稀土类永久磁铁，其特征在于，上述第2晶界相的Dy的原子浓度为2~9原子%。
（6）根据（2）~（5）的任一项所述的R-T-B系稀土类永久磁铁，其特征在于，上述第2晶界相中所含有的稀土类元素的合计原子浓度比上述第1晶界相中所含有的稀土类元素的合计原子浓度低。
（7）根据（2）~（6）的任一项所述的R-T-B系稀土类永久磁铁，其特征在于，上述第2晶界相中所含有的稀土类元素的合计原子浓度为30~40原子%。
（8）根据（2）~（7）的任一项所述的R-T-B系稀土类永久磁铁，其特征在于，上述第2晶界相的氧的原子浓度比上述主相和上述第1晶界相的氧的原子浓度高。
（9）根据（2）~（8）的任一项所述的R-T-B系稀土类永久磁铁，其特征在于，上述第2晶界相的氧的原子浓度为稀土类元素的合计原子浓度的1.3倍~1.5倍。
（10）一种电动机，其特征在于，具有（1）~（9）的任一项所述的R-T-B系稀土类永久磁铁。
（11）一种汽车，其特征在于，具有（10）所述的电动机。
（12）一种发电机，其特征在于，具有（1）~（9）的任一项所述的R-T-B系稀土类永久磁铁。
（13）一种风力发电装置，其特征在于，具有（12）所述的发电机。
本发明的R-T-B系稀土类永久磁铁，由具有主要含有R2Fe14B的主相、和相比于主相较多地含有R的晶界相的烧结体构成，R是含有Nd和Dy作为必需元素的稀土类元素，上述晶界相是包含Dy的原子浓度不同的第1晶界相和第2晶界相的相，因此成为存在与含有R-T-B系稀土类永久磁铁中的Dy浓度相同的一种的晶界相的R-T-B系稀土类永久磁铁的晶界相相比，使磁特性提高的效果高的晶界相的相。
其结果，与含有Dy浓度相同的一种的晶界相的R-T-B系稀土类永久磁铁相比，不提高Dy浓度就可得到充分高的矫顽力（Hcj），而且可以抑制添加Dy引起的磁化（Br）等的磁特性的降低，可以实现可很好地用于电动机、汽车、发电机、风力发电装置等的具有优异的磁特性的R-T-B系稀土类永久磁铁。
附图说明
图1是本发明的R-T-B系稀土类永久磁铁的一例的显微镜照片，是实施例3的R-T-B系稀土类永久磁铁的显微镜照片。
图2是作为本发明的R-T-B系稀土类永久磁铁的一例的实验例1的R-T-B系磁铁的显微镜照片。
具体实施方式
以下，对于本发明的实施方式详细地说明。
在本发明的R-T-B系稀土类永久磁铁（以下，简称为「R-T-B系磁铁」）中，R是含有Nd和Dy作为必需元素的稀土类元素，T是以Fe为必需的金属，B是硼。
本发明的R-T-B系磁铁，是由具有主要含有R2Fe14B的主相、和相比于主相较多地含有R的晶界相的烧结体构成的磁铁，R是含有Nd和Dy作为必需元素的稀土类元素。
构成本发明的R-T-B系磁铁的晶界相，包含Dy的原子浓度不同的第1晶界相和第2晶界相。
在本实施方式中，列举第2晶界相的Dy的原子浓度比第1晶界相的Dy的原子浓度高的情况为例进行说明。
在本实施方式的R-T-B系磁铁中，优选：第1晶界相的Dy的原子浓度比主相的Dy的原子浓度低，第2晶界相的Dy的原子浓度比主相的Dy的原子浓度高。即，Dy的原子浓度为：第1晶界相＜主相＜第2晶界相。
一般地，在含有Dy的原子浓度相同的一种的晶界相的R-T-B系磁铁中，晶界相中的Dy浓度比主相的Dy的原子浓度低（晶界相＜主相）。另外，晶界相中的Dy浓度，通常根据磁铁中的Dy浓度决定。另外，晶界相中的Dy浓度越高，提高R-T-B系磁铁的矫顽力（Hcj）的效果就越高。
与此相对，在本实施方式的R-T-B系磁铁中，晶界相中所含有的第2晶界相的Dy的原子浓度比主相的Dy的原子浓度高。即，在本实施方式中，晶界相含有：与含有R-T-B系磁铁中的Dy浓度相同的一种的晶界相的R-T-B系磁铁的晶界相相比，Dy的原子浓度高、提高R-T-B系磁铁的矫顽力（Hcj）的效果高的第2晶界相。由此，本实施方式的R-T-B系磁铁，即使磁铁中的Dy浓度低，也可得到充分高的矫顽力（Hcj）。
另外，第2晶界相的Dy的原子浓度，优选为主相的Dy的原子浓度的1.5倍~3倍。另外，第2晶界相的Dy的原子浓度，优选为第1晶界相的Dy的原子浓度的2倍~6倍。
当第2晶界相相对于主相和第1晶界相的Dy的原子浓度在上述范围内的情况下，成为提高R-T-B系磁铁的矫顽力（Hcj）的效果非常优异的第2晶界相，可得到更高的矫顽力（Hcj）。
另外，第2晶界相的Dy的原子浓度优选为2~9原子%。当第2晶界相的Dy的原子浓度在上述范围内的情况下，成为提高R-T-B系磁铁的矫顽力（Hcj）的效果非常优异的第2晶界相，可得到更高的矫顽力（Hcj）。另外，在第2晶界相的Dy的原子浓度低于上述范围的情况下，有不能充分地获得由第2晶界相所带来的提高矫顽力的效果之虞。另外，如果第2晶界相的Dy的原子浓度超过上述范围，则磁化（Br）降低，有磁化（Br）变得不充分之虞。
另外，第2晶界相的氧的原子浓度，优选比主相和第1晶界相的氧的原子浓度高。推定为：第2晶界相中所含有的稀土类元素，以R2O3等的氧化物的状态存在于第2晶界相中。第2晶界相通过稀土类元素的氧化而形成，Dy比Nd容易氧化，因此认为Dy的原子浓度变高。因此推定，第2晶界相中所含有的Dy的原子浓度，与主相和第1晶界相相比成为充分高的浓度，第2晶界相成为使R-T-B系磁铁的矫顽力（Hcj）提高的效果非常高的相，可得到更高的矫顽力（Hcj）。
第2晶界相的氧的原子浓度，具体地讲，为稀土类元素的合计原子浓度的1倍~1.5倍，优选为1.3倍~1.5倍。另外，第2晶界相的氧的原子浓度优选为40～50原子%。在第2晶界相的氧的原子浓度为稀土类元素的合计原子浓度的1倍~1.5倍的情况和为40~50原子%的情况下，可以充分地确保第2晶界相中所含有的Dy的原子浓度。其结果推定，可使第2晶界相成为使R-T-B系磁铁的矫顽力（Hcj）提高的效果非常高的相，可得到更高的矫顽力（Hcj）。
如果相对于稀土类元素的合计原子浓度，第2晶界相的氧的原子浓度低于上述范围，则第2晶界相中所含有的Dy的原子浓度难以变高，有第2晶界相中所含有的Dy的原子浓度变得不充分之虞。另外，如果相对于稀土类元素的合计原子浓度，第2晶界相的氧的原子浓度超过上述范围，则稀土类元素以外的Fe等的元素会被氧化，矫顽力（Hcj）降低。
另外，优选：本发明的R-T-B系磁铁的组成，含有27~33质量%、优选含有30~32质量%的R，含有0.85~1.3质量%、优选含有0.87～0.98质量%的B，其余量为T和不可避免的杂质。
如果构成R-T-B系磁铁的R低于27质量%，则有时矫顽力变得不充分，如果R超过33质量%，则有磁化变得不充分之虞。
另外，R-T-B系磁铁的R，优选以Nd为主成分。作为R-T-B系磁铁的R所包含的Nd和Dy以外的稀土类元素，可列举Sc、Y、La、Ce、Pr、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Ho、Er、Tm、Yb、Lu，其中特别优选地使用Pr、Tb。
R-T-B系磁铁的Dy的原子浓度，优选为2质量%~17质量%，更优选为2质量%~15质量%，进一步优选为4质量%~10质量%。如果R-T-B系磁铁的Dy的原子浓度超过17质量%，则磁化（Br）的降低变得显著。另外，如果R-T-B系磁铁的Dy的原子浓度低于2质量%，则有时R-T-B系磁铁的矫顽力作为电动机用途变得不充分。
R-T-B系磁铁中所含有的T，是以Fe为必需的金属，除了Fe以外还可以含有Co、Ni等的其他的过渡金属。在除了Fe以外还含有Co的情况下，可以改善Tc（居里温度），从而优选。
另外，R-T-B系磁铁中所含有的B，优选含有0.85质量%~1.3质量%。如果构成R-T-B系磁铁的B低于0.85质量%，则有时矫顽力变得不充分，如果B超过1.3质量%，则有磁化显著地降低之虞。
R-T-B系磁铁中所含有的B是硼，但是可以将其一部分用C或N置换。
另外，在R-T-B系磁铁中，为了提高矫顽力，优选含有Al、Cu、Ga。
Ga优选含有0.03质量%～0.3质量%。在含有0.03质量%以上的Ga的情况下，可以有效地提高矫顽力。但是，如果Ga的含量超过0.3质量%，则磁化降低，因此不优选。
Al优选含有0.01质量%～0.5质量%。在含有0.01质量%以上的Al的情况下，可以有效地提高矫顽力。但是，如果Al的含量超过0.5质量%，则磁化降低，因此不优选。
此外，R-T-B系磁铁的氧浓度越低越好，优选为0.5质量%以下，更优选为0.2质量%以下。在氧的含量为0.5质量%以下的情况下，能够实现足以作为电动机用的磁特性。在氧的含量超过0.5质量%的情况下，有磁特性显著降低之虞。
另外，R-T-B系磁铁的碳浓度越低越好，优选为0.5质量%以下，更优选为0.2质量%以下。在碳的含量为0.5质量%以下的情况下，能够实现足以作为电动机用的磁特性。在碳的含量超过0.5质量%的情况下，有磁特性显著降低的之虞。
接着，对于本发明的R-T-B系磁铁的制造方法进行说明。为制造本发明的R-T-B系磁铁，可列举：将含有永久磁铁用合金材料的原料成型、烧结、热处理的方法等。
作为制造本发明的R-T-B系磁铁时所使用的永久磁铁用合金材料，优选使用具有与R-T-B系磁铁的组成对应的组成，并含有R-T-B系合金和金属粉末的材料。在作为永久磁铁用合金材料，使用含有R-T-B系合金和金属粉末的材料的情况下，通过将其成形并烧结来容易地得到晶界相包含Dy原子浓度不同的第1晶界相和第2晶界相的R-T-B系磁铁。
此外，永久磁铁用合金材料，优选是由R-T-B系合金形成的粉末和金属粉末混合而成的混合物。在永久磁铁用合金材料是由R-T-B系合金形成的粉末和金属粉末混合而成的混合物的情况下，仅靠将粉末的R-T-B系合金和金属粉末混合，就可容易地得到品质均一的永久磁铁用合金材料，并且，通过将其成形并烧结，可容易地得到品质均一的R-T-B系磁铁。
在永久磁铁用合金材料中所含有的R-T-B系合金中，优选R是选自稀土类元素中的一种或两种以上，在上述R-T-B系合金中含有2质量%~17质量%的Dy。
由R-T-B系合金形成的粉末的平均粒度（d50）优选为3~4.5μm。另外，金属粉末的平均粒度（d50）优选为0.01~300μm的范围。
另外，作为永久磁铁用合金材料中所含有的金属粉末，可以使用Al、Si、Ti、Ni、W、Zr、TiAl合金、Cu、Mo、Co、Fe、Ta等的粉末，虽然不特别限定，但优选含有Al、Si、Ti、Ni、W、Zr、TiAl合金、Co、Fe、Ta之中的任一种，更优选为Fe、Ta、W之中的任一种的粉末。
优选金属粉末在永久磁铁用合金材料中含有0.002质量%~6质量%，更优选含有0.01质量%~4质量%，进一步优选含有0.5质量%~2质量%。如果金属粉末的含量低于0.002质量%，则R-T-B系磁铁的晶界相不成为包含Dy原子浓度不同的第1晶界相和第2晶界相的相，有不能够充分地提高R-T-B系磁铁的矫顽力（Hcj）之虞。另外，如果金属粉末的含量超过6质量%，则R-T-B系磁铁的磁化（Br）和最大磁能积（BHmax）等的磁特性的降低变得显著，因此不优选。
制造本发明的R-T-B系磁铁时所使用的永久磁铁用合金材料，可以通过混合R-T-B系合金和金属粉末来制造，但优选是采用混合由R-T-B系合金形成的粉末和金属粉末的方法制造的。
由R-T-B系合金形成的粉末，可通过例如下述方法等来得到：采用SC（带铸；strip casting）法对合金熔液进行铸造来制造铸造合金薄片，并将得到的铸造合金薄片采用例如氢破碎法等破碎，采用粉碎机粉碎。
作为氢破碎法，可列举在室温下使铸造合金薄片吸藏氢，在300℃左右的温度下热处理后，进行减压从而脱氢，其后，在500℃左右的温度下热处理来除去铸造合金薄片中的氢的方法等。在氢破碎法中吸藏了氢的铸造合金薄片体积膨胀，所以在合金内部容易地产生多数的裂纹（龟裂），从而被破碎。
另外，作为粉碎已进行了氢破碎的铸造合金薄片的方法，可列举例如下述方法等：利用喷磨机等的粉碎机，使用0.6MPa的高压氮将已进行了氢破碎的铸造合金薄片微粉碎为3~4.5μm的平均粒度，从而形成为粉末。
作为使用这样得到的永久磁铁用合金材料制造R-T-B系磁铁的方法，可列举例如下述方法等：将向永久磁铁用合金材料中添加了作为润滑剂的0.02质量%~0.03质量%的硬脂酸锌的原料，使用横向磁场中成型机等进行压制成型，在真空中在1030℃~1080℃烧结，其后在400℃~800℃进行热处理。
在上述的例子中，对于采用SC法制造R-T-B系合金的情况进行了说明，但本发明中使用的R-T-B系合金并不限定于采用SC法制造的合金。例如，也可以采用离心铸造法、叠箱铸型（book mold）法等铸造R-T-B系合金。
另外，R-T-B系合金和金属粉末，可以如上述那样，粉碎铸造合金薄片，从而形成为由R-T-B系合金形成的粉末后进行混合，但也可以例如，在粉碎铸造合金薄片之前混合铸造合金薄片和金属粉末，从而形成为永久磁铁用合金材料，其后，粉碎含有铸造合金薄片的永久磁铁用合金材料。在该情况下，优选：将由铸造合金薄片和金属粉末形成的永久磁铁用合金材料，与铸造合金薄片的粉碎方法同样地粉碎而形成为粉末，其后与上述同样地成形并烧结，由此制造R-T-B系磁铁。
另外，R-T-B系合金和金属粉末的混合，也可以在向由R-T-B系合金形成的粉末中添加了硬脂酸锌等的润滑剂后进行。
本发明的永久磁铁用合金材料中的金属粉末，可以微细且均匀地分布，但也可以并非微细且均匀地分布，例如，粒度也可以为1μm以上，即使凝集为5μm以上也可发挥效果。另外，在永久磁铁用合金材料中含有金属粉末所带来的矫顽力提高的效果，Dy浓度越高就越大，如果含有Ga则进一步大大地体现。
本实施方式的R-T-B系磁铁，晶界相包含Dy的原子浓度不同的第1晶界相和第2晶界相，第1晶界相的Dy的原子浓度比主相的Dy的原子浓度低，第2晶界相的Dy的原子浓度比主相的Dy的原子浓度高，因此具有高的矫顽力（Hcj），而且适合作为磁化（Br）充分高的电动机用的磁铁。
R-T-B系磁铁的矫顽力（Hcj）越高越好，在作为电动机用的磁铁使用的情况下，优选为30kOe以上。如果在电动机用的磁铁中矫顽力（Hcj）低于30kOe，则有时作为电动机的耐热性不足。
另外，R-T-B系磁铁的磁化（Br）也越高越好，在作为电动机用的磁铁使用的情况下，优选为10.5kG以上。如果R-T-B系稀土类永久磁铁的磁化（Br）低于10.5kG，则有电动机的转矩（torque）不足之虞，因此不优选作为电动机用的磁铁。
本实施方式的R-T-B系磁铁，不提高R-T-B系合金中的Dy浓度就可得到充分高的矫顽力（Hcj），因此具有适合用于电动机、汽车、发电机、风力发电装置等的优异的磁特性。
实施例
「实验例1~4」
称量Nd金属（纯度99重量%以上）、Pr金属（纯度99重量%以上）、Dy金属（纯度99重量%以上）、硼铁（Fe80重量%、B 20重量%）、Al金属（纯度99重量%以上）、Co金属（纯度99重量%以上）、Cu金属（纯度99重量%以上）、Ga金属（纯度99重量%以上）、铁块（纯度99重量%以上），使得成为表1所示的合金A的成分组成，填装到氧化铝坩埚中。
其后，将装有氧化铝坩埚的高频真空感应炉的炉内用Ar气置换，加热到1450℃进行熔融，向水冷铜辊浇注熔液，以辊圆周速度为1.0m/秒、平均厚度为0.3mm左右、R富集相间隔为3~15μm、R富集相以外（主相）的体积率≥（138-1.6r）（其中，r为稀土类（Nd、Pr、Dy）的含量）的方式采用SC（带铸）法得到铸造合金薄片。
采用以下所示的方法调查这样得到的铸造合金薄片的R富集相间隔和主相的体积率。即，将平均厚度±10%以内的厚度的铸造合金薄片埋入树脂进行研磨，将其利用扫描电子显微镜（日本电子JSM-5310）拍摄反射电子像，使用得到的300倍的照片，测定R富集相的间隔，并且算出主相的体积率。其结果，表1所示的合金A的R富集相间隔为4～5μm，主相的体积率为90~95%。
接着，采用以下所示的氢破碎法破碎铸造合金薄片。首先，将铸造合金薄片粗粉碎使得直径成为5mm左右，插入到室温的氢气中使其吸藏氢。接着，进行将粗粉碎并吸藏了氢的铸造合金薄片加热到300℃的热处理。其后采用下述方法进行破碎：进行减压来脱氢，再进行加热到500℃的热处理，将铸造合金薄片中的氢释放除去，冷却到室温。
接着，向已进行了氢破碎的铸造合金薄片中添加作为润滑剂的硬脂酸锌0.025重量%，采用喷磨机（ホソカワミクロン100AFG），使用0.6MPa的高压氮，将已进行了氢破碎的铸造合金薄片微粉碎成为4.5μm的平均粒度（d50）从而形成为粉末。
向这样得到的表1所示的平均粒度的由R-T-B系合金形成的粉末（合金A）中，以表3所示的比例（永久磁铁用合金材料中所含有的金属粉末的浓度（质量%））添加表2所示的粒度的金属粉末并混合，由此制造出永久磁铁用合金材料。金属粉末的粒度采用激光衍射计测定。
表2
Figure BDA00002644866600141
表3
接着，使用横向磁场中成型机，以0.8t/cm2的成型压力将这样得到的永久磁铁用合金材料压制成型，形成为压粉体。其后，在真空中烧结得到的压粉体。烧结温度为1080℃而进行烧结。其后在500℃进行热处理、冷却，由此制作出实验例1~实验例4的R-T-B系磁铁。
利用BH波形记录器（东英工业TPM2-10）测定使用含有金属粉末的永久磁铁用合金材料或不含有金属粉末的永久磁铁用合金材料得到的实验例1~实验例4的R-T-B系磁铁各自的磁特性。将其结果示于表3。
在表3中，所谓「Hcj」是矫顽力，所谓「Br」是磁化，所谓「SR」是方形度（角形性），所谓「BHmax」是最大磁能积。另外，这些磁特性的值分别是5个R-T-B系磁铁测定值的平均值。
另外，使用FE-EPMA（电子探针分析仪（Electron Probe MicroAnalyzer）），拍摄实验例1~实验例4的R-T-B系磁铁的反射电子像，根据其对比度判别R-T-B系磁铁的主相、晶界相，通过采用WDX（波长分散型X射线分析装置）的点分析来调查主相和晶界相的组成，算出组成比。将其结果示于表4。
Figure BDA00002644866600161
「实验例5~12」
进行称量使得成为表1所示的合金B、C的成分组成，根据与实验例1~4同样的步骤制作出表1所示的平均粒度的由R-T-B系合金形成的粉末（合金B、C）。接着，通过向合金B、C中以表3所示的比例添加并混合表2所示的粒度的金属粉末来制造出永久磁铁用合金材料。将这些永久磁铁用合金材料利用与实验例1~4同样的步骤压制成型并烧结，制作出实验例5~12的R-T-B系磁铁。其后，与实验例1~4同样地测定磁特性和各相的组成比。
将其结果示于表5和表6。合金C是不含有Dy的合金，由合金C制作出的R-T-B系磁铁不含有第2晶界相，但在实验例9~10中观察到了组成与第1晶界相不同的相，因此为方便起见作为第2晶界相记载于表6。
Figure BDA00002644866600181
Figure BDA00002644866600191
如表3～表5所示，晶界相包含平均原子量不同的第1晶界相和第2晶界相的实验例1~实验例3和实验例5~7的R-T-B系磁铁，与晶界相仅为一种的实验例4和实验例8的R-T-B系磁铁相比，矫顽力（Hcj）变高。由此可知，通过晶界相包含第1晶界相和第2晶界相，可以不增加Dy的添加量而提高矫顽力。
另外，合金C是不含有Dy的合金，因此实验例9~11的R-T-B系磁铁不含有第2晶界相。因此，如表3所示那样与实验例12相比，矫顽力没有变高。
另外，图1是作为本发明的R-T-B系稀土类永久磁铁的一例的实验例3的R-T-B系磁铁的显微镜照片。在图1所示的R-T-B系磁铁的显微镜照片（FE-EPMA的反射电子像）中，接近于黑的深灰色的部分是主相，浅灰色的部分是晶界相。可知：在图1所示的R-T-B系磁铁中，晶界相包含Dy的原子浓度不同的第1晶界相（图1的浅灰色的部分之中更接近于白色的部分）和第2晶界相（图1的浅灰色的部分之中发黑的颜色的部分）。
反射电子像是在倍率为2000倍、加速电压为15kV下拍摄的。
另外，图2是作为本发明的R-T-B系稀土类永久磁铁的一例的实验例1的R-T-B系磁铁的显微镜照片。在图2所示的R-T-B系磁铁的显微镜照片（FE-EPMA的反射电子像）中，接近于黑的深灰色的部分是主相。可知：在图2所示的R-T-B系磁铁中，在金属粉末W（图2的浅灰色的部分之中更接近于白色的部分）的周围析出了W的硼化物（图2的浅灰色的部分之中发黑的颜色的部分）。
反射电子像是在倍率为1000倍、加速电压为15kV下拍摄的。
产业上的利用可能性
本发明的R-T-B系稀土类永久磁铁，由具有主要含有R2Fe14B的主相、和相比于主相较多地含有R的晶界相的烧结体构成，R是含有Nd和Dy作为必需元素的稀土类元素，上述晶界相包含Dy的原子浓度不同的第1晶界相和第2晶界相，因此成为存在与含有R-T-B系稀土类永久磁铁中的Dy浓度相同的一种的晶界相的R-T-B系稀土类永久磁铁的晶界相相比，提高磁特性的效果高的晶界相的相。其结果，与含有Dy浓度相同的一种的晶界相的R-T-B系稀土类永久磁铁相比，不提高Dy浓度就可得到充分高的矫顽力（Hcj），而且可以抑制添加Dy所引起的磁化（Br）等的磁特性的降低，可以实现可很好地用于电动机、汽车、发电机、风力发电装置等的具有优异的磁特性的R-T-B系稀土类永久磁铁，因此在产业上极其有用。

Claims (13)

1.一种R-T-B系稀土类永久磁铁，其特征在于，由烧结体构成，所述烧结体具有主要含有R2Fe14B的主相、和相比于主相较多地含有R的晶界相，
R是含有Nd和Dy作为必需元素的稀土类元素，
所述晶界相包含Dy的原子浓度不同的第1晶界相和第2晶界相。
2.根据权利要求1所述的R-T-B系稀土类永久磁铁，其特征在于，
所述第1晶界相的Dy的原子浓度比所述主相的Dy的原子浓度低，
所述第2晶界相的Dy的原子浓度比所述主相的Dy的原子浓度高。
3.根据权利要求2所述的R-T-B系稀土类永久磁铁，其特征在于，所述第2晶界相的Dy的原子浓度是所述主相的Dy的原子浓度的1.5倍~3倍。
4.根据权利要求2或3所述的R-T-B系稀土类永久磁铁，其特征在于，所述第2晶界相的Dy的原子浓度是所述第1晶界相的Dy的原子浓度的2倍~6倍。
5.根据权利要求2~4的任一项所述的R-T-B系稀土类永久磁铁，其特征在于，所述第2晶界相的Dy的原子浓度为2~9原子%。
6.根据权利要求2~5的任一项所述的R-T-B系稀土类永久磁铁，其特征在于，所述第2晶界相中所含有的稀土类元素的合计原子浓度比所述第1晶界相中所含有的稀土类元素的合计原子浓度低。
7.根据权利要求2~6的任一项所述的R-T-B系稀土类永久磁铁，其特征在于，所述第2晶界相中所含有的稀土类元素的合计原子浓度为30~40原子%。
8.根据权利要求2~7的任一项所述的R-T-B系稀土类永久磁铁，其特征在于，所述第2晶界相的氧的原子浓度比所述主相和所述第1晶界相的氧的原子浓度高。
9.根据权利要求2~8的任一项所述的R-T-B系稀土类永久磁铁，其特征在于，所述第2晶界相的氧的原子浓度为稀土类元素的合计原子浓度的1.3倍~1.5倍。
10.一种电动机，其特征在于，具有权利要求1~9的任一项所述的R-T-B系稀土类永久磁铁。
11.一种汽车，其特征在于，具有权利要求10所述的电动机。
12.一种发电机，其特征在于，具有权利要求1~9的任一项所述的R-T-B系稀土类永久磁铁。
13.一种风力发电装置，其特征在于，具有权利要求12所述的发电机。
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